자연대 학생기자단 자:몽 9기 | 고영원, 박성준
 

   「토요과학 공개강좌」는 서울대학교 자연과학대학의 과학나눔프로그램으로, 학생들에게  다양한 강연을 제공함으로써 기초과학에 대한 흥미를 유발하는 것을 목적으로 한다. 2002년 2학기 1기를 시작으로 23년째 매 학기 운영되고 있으며 26년 1학기에 46기를 맞이한다. 토요과학 공개강좌는 전국 중학교 2~3학년 및 고등학교 1~2학년 학생 150명을 대상으로 진행된다. 매주 토요일 10시 30분부터 13시까지 서울대학교 28동에서 진행된다.
 
 

강연을 진행하는 신용일 교수. (사진 = 고영원 기자)

 

   5월 30일(토), 서울대학교 물리천문학부 신용일 교수의 ‘원자 길들이기(Taming the Atom)’ 강연이 진행됐다. 기본적인 원자의 구조와 성질부터 양자 컴퓨터와 같은 최첨단 기술에 이르기까지 폭넓은 물리학적 개념을 소개했다. 먼저 원자의 에너지 준위가 불연속적으로 고정되어 있다는 점을 짚으며, 이를 기반으로 작동하는 원자시계와 레이저의 원리를 풀어냈다. 이어 입자의 파동성을 활용한 원자 간섭계 기술을 설명했다. 레이저 냉각과 증발 냉각 등 원자를 극저온 상태로 만드는 통제 기법을 다루었다.. 나아가 절대영도에 가까운 환경에서 물질파에 의해 발현되는 초전도체, 초유체, 보즈-아인슈타인 응축(BEC) 등 신비로운 양자 현상을 설명했다.
 
   나아가 연산과 컴퓨터의 기본 원리를 바탕으로 양자 컴퓨터가 가진 압도적인 효율성을 소개했다. 신 교수는 원자 제어 기술을 기반으로 한 양자 컴퓨터의 미래를 제시하며, 이것이 향후 첨단 과학기술 분야의 발전을 이끌 핵심 열쇠가 될 것임을 강조하는 것으로 강연을 마무리했다.
 
   이어진 질의응답 시간 역시 열기가 뜨거웠다. 참석자들은 절대영도의 물리적 한계부터 광자를 이용한 양자 컴퓨터의 가능성 등 강연 내용에 대한 심도 있는 질문뿐만 아니라, 국내외 최신 연구 현황에 이르기까지 다양한 질문을 쏟아내며 열띤 논의를 이어갔다.
 
   어려운 개념들도 실생활의 경험과 비유를 사용하여 쉽게 이해할 수 있었다. 이론적 법칙을 넘어 응용 기술과 실험적 방법까지 설명해 새로운 관점에서 바라볼 수 있었다.    이번 강연은 학생들에게 과학과 기술의 가능성을 전달하는 뜻깊은 자리가 되었다. 앞으로도 다양한 분야의 과학적 주제를 다루며 미래 세대의 과학적 탐구심을 촉진하는 거점이 될 것으로 보인다.

   5월 9일, 백민경 교수의 '단백질 구조 예측 AI 개발기' 강연이 진행되었다.
 
 

단백질 설계에 대해 강연하는 백 교수. (사진 = 박성준 기자)
 
 

   강연 전반부에서는 단백질 구조 예측의 기본 원리를 다뤘다. 공통 조상에서 진화한 친척 단백질들의 서열을 분석해 함께 변화하는 아미노산 위치를 찾으면, 실제 3차원 공간에서 가까이 있는 아미노산 쌍을 예측할 수 있다는 진화 정보 기반 접근법이 소개됐다. 2018년 구글 딥마인드가 이 아이디어에 인공지능을 접목한 AlphaFold로 단백질 구조 예측 대회(CASP)에서 처음으로 50점의 벽을 돌파하며 분야 전반의 주목을 받았고, 백 교수 팀 역시 이에 자극받아 AlphaFold를 상회하는 성능의 TR-Rosetta를 개발했다.
 
   후반부에서는 RoseTTAFold 개발의 핵심 아이디어가 소개됐다. 2020년 10월 AlphaFold 2가 100점 만점에 평균 90점을 달성했다는 소식이 전해지며 기존 접근 방식의 한계가 드러났다. 백 교수는 공분산 수치로 요약하는 과정에서 구조 예측에 필요한 세밀한 정보가 손실된다는 점에 주목했다. 이를 해결하기 위해 AI가 서열 데이터를 직접 읽고 스스로 패턴을 찾도록 설계를 전환했으며, 서열 정보와 예측 구조 사이에서 지속적으로 피드백을 주고받는 구조를 채택했다. 이렇게 개발된 RoseTTAFold는 2021년 7월 AlphaFold 2와 같은 날 각각 사이언스와 네이처에 나란히 게재됐다.
 
   강연 말미에 백 교수님은 화학, 인공지능, 생명과학 등 여러 분야를 넘나드는 융합 연구의 중요성을 강조하며, 서로 다른 분야 사이의 연결고리를 찾는 역량이 앞으로의 연구자에게 필수적인 자질이 될 것이라고 밝혔다.
 
   강연을 들은 학생들을 대상으로 인터뷰를 진행하였다. 
 

1. 토요과학 공개강좌를 신청하게 된 계기는 무엇인가요?

   이OO : 평소 과학에 관심이 많아서 강연을 찾아보던 중 토요과학 공개강좌를 알게 되었습니다. 다양한 분야에 대해 각 분야 최고의 교수님께 배울 수 있는 기회가 될 것 같아 신청하게 되었습니다.
   구OO : 아직 진로에 대해 결정하지 못했는데, (토요과학 공개강좌가) 여러 분야에 대해 설명을 들으며 진로 탐색에 도움이 될 것 같아 신청했습니다.

2. 오늘 강연에서 가장 인상깊은 부분은 무엇이었나요?

   이OO : 과거에는 단백질의 구조를 밝히기 위해 인간이 직접 여러 실험을 하며 많은 노력이 들어갔지만 현재는 AI를 통해 염기서열만 가지고 빠르게 정확한 구조를 밝힐 수 있다는 것이 인상적이었습니다. 과거에 많은 노력과 시간이 들었던 일을 기술을 통해 효율적으로 수행할 수 있다는 것을 알게 되었습니다.    이OO : 평소에 생명과학과 인공지능에 관심이 많았는데, 이제 생명과학에 인공지능을 접목하여 활용한다는 사실이 인상 깊었습니다. 나중에는 유전자의 발현 뿐만 아니라 생명체에 대한 다른 비밀도 풀어낼 수 있을 것 같다는 생각이 들었습니다.
 

3. 다음 강연에서 다루면 좋을 것 같은 주제가 있나요?

   이OO : 로봇 공학에 관심이 많은데, 이론적으로 배우는 물리적 지식이 실제 공학에서는 어떻게 사용되는지 알고 싶습니다. 효율적인 동작을 가능케 하는 형태나 움직임에 대한 최신 연구를 배우고 싶습니다.   구OO : 요즘 반도체 관련하여 엔비디아, 삼성 등의 기업이 떠오르고 있는데, 최신 반도체 기술이 어느 정도까지 발전했고 어디까지 목표로 하는지 배우고 싶습니다.
 

 
 자연과학대학 학생기자단 자:몽 고영원 기자 goyeongwon@snu.ac.kr
                                                박성준 기자 imsjpark26@snu.ac.kr
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