[과학향기]6번째 생물 대멸종, 진짜 올까?

6번째 생물 대멸종, 진짜 올까?  

제 1693 호/2012-09-12

선선한 바람과 함께 드디어 나들이하기에 딱 좋은 계절, 가을이 돌아왔다. 가을에는 뭐니 뭐니 해도 동물원이 최고라는 태연의 근거 없는 주장에 따라 태연이네 가족은 오랜만에 동물원 나들이에 나섰다. 무척이나 따분해 보이는 엄마 아빠와는 달리 태연은 포유류, 조류, 파충류 우리를 정신없이 돌아다니며 동물들과 심도 있는 대화를 나누고 있다.

“그러니까 호돌이가 너 말고 저 바위 너머 호숙이를 좋아한다 이거지? 됐어, 모양 빠지게 매달리지 말고 포기해버려~. 세상에 수호랑이가 호돌이만 있는 건 아니잖아? 훨씬 더 멋진 호랑이들이 쌔고 쌨어. 자고로 여자의 생명은 도도함이라는 걸 명심하도록!”

“태연아, 그건 잘못된 충고인거 같다. 세상에 수호랑이가 많다는 착각은 버려. 호랑이는 벌써 오래전부터 멸종위기종이란 말이다. 저쪽에 있는 코끼리, 침팬지, 매, 독수리도 다 멸종위기종이고. 머지않아 사진에서만 볼 수 있을지도 모르니까 많이많이 봐두렴.”

“예에에에? 무슨 그런 무시무시한 농담을 하세요. 동물이 이렇게 많은데 멸종이라니, 우리아빠 오늘 쫌 오버하신다.”

“아니야. 얼마 전 세계 자연보전기구는 현존하는 동물들 가운데 포유류 22%, 양서류 43%, 파충류 29%가 멸종위기종이라고 발표했단다. 멸종위기종이란 개체수가 극단적으로 감소해서 확실히 멸종으로 가고 있다고 판단되는 동식물군을 말하는데, 그런 생물이 엄청나게 많다는 거야. 전문가들은 환경오염 때문에 옛날보다 멸종 속도가 천 배에서 심하게는 만 배까지 빨라졌다고 얘기하고 있어. 하루에 한 종 이상이 사라지고 있다는 거지.”

“이 사랑스러운 동물들이 다 사라질 수 있다고요? 아빠, 지난번에 들었던 식인종 얘기보다 더 무서워요. 으으으….”

“생물종이 하나 없어지는 건 어쩌면 큰 문제가 아닐 수도 있어. 하지만 사라진 그 생물 때문에 생태계의 고리가 끊어지면 연속적으로 다른 종까지 빠르게 파괴될 가능성이 있거든. 그래서 급격히 대멸종에까지 이를 수 있다는 주장도 커지고 있단다. 6,500만 년 전 공룡을 멸종시킨 중생대 대멸종처럼 말이야. 그래도 그 때는 전체 생물의 4분에 1이 살아남았으니까 완전한 대멸종이라고 보긴 힘들지.”

“그럼 그보다 더 많은 생물이 죽은 적도 있단 말이에요?”

“그렇단다. 지구가 탄생한 이래로 지금까지 모두 5번의 대멸종이 있었는데, 그 중에서도 약 2억 5,000만 년 전에 일어난 페름기 대멸종 때는 전체 생물의 95%가 멸종됐다는구나. 시베리아의 화산이 폭발하면서 지각 속 깊은 곳에 있던 엄청난 양의 이산화탄소가 방출됐고, 이 때문에 지구온난화현상이 일어나서 지구의 기온이 지금보다 섭씨 6도나 높아졌단다. 그렇게 되면서 거의 모든 생물이 멸종되고 말았다고 해.”

“휴, 그래도 다행이에요. 앞으로 시베리아처럼 넓은 땅덩어리가 갑자기 폭발을 일으킬 일은 없을 테니까요.”

“글쎄다. 안심할 일은 아니야. 전문가들은 페름기 대멸종 때와 같은 이유로 지구에 6번째 대멸종이 올 수 있다고 말하고 있단다. 환경오염 때문에 지구온난화가 가속화되고 있다는 건 너도 잘 알고 있을 거야. 지난 100년 동안 지구의 온도는 약 0.7도 올랐는데, 앞으로는 온도상승 속도가 점점 빨라져서 이번 세기 말쯤이 되면 지구 평균 온도가 6.4도나 오를 수도 있다는구나.(IPCC(기후 변화에 관한 정부 간 패널) 발표) 그럼 페름기 때보다도 온도가 더 높아지는 것이기 때문에 6번째 대멸종이 오는 것도 불가능하지는 않다는 거지. 얼마 전에는 미국 캘리포니아 대학의 안토니 바르노스키라는 교수가 현재 멸종위기에 놓인 동물들이 아예 사라질 경우, 인류는 300~2,200년 안에 대멸종이라는 큰 재앙에 맞닥뜨릴 수 있다는 발표를 하기도 했단다.”

“생물종의 95%가 멸종된다면, 인간도 멸종될 수 있다는 거예요?”

“인간도 자연 생태계 측면에서 보면 하나의 생물종에 불과하니까 가능성은 얼마든지 있지.”

“아빠, 전요. 정말 오래, 오~~~래 살고 싶어요. 과학기술이 눈부시게 발달하고 있기 때문에 200년쯤은 너끈히 살 수 있을 거라고 굳게 믿고 있었단 말이에요. 그런데 지구온난화라는 나쁜 녀석 때문에 장수의 꿈을 이룰 수 없을 수도 있다니, 이건 아니에요. 정말 말도 안 된다고요!! 아빠, 그럼 도대체 어떻게 해야 하는 거죠? 이 한 몸 불살라 지구온난화를 꼭 막아보겠어요!!”

“음… 지구온난화의 원인인 온실가스(이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등) 배출을 줄여야 하니까, 자동차 대신 자전거를 타고, 일회용품은 사용하지 않고, 전기와 물을 아껴 쓰고…, 그리고 무엇보다 방귀를 좀 그만 뀌어야 한단다.”

“엥? 방귀요?”

“그래, 바로 바로 삼 만년 묵은 썩은 청국장 냄새가 나는 네 방귀 말이야! 젖소 한 마리는 소형차 한 대 분의 메탄가스를 배출해서 지구온난화를 가속화한다지만, 내가 짐작 컨데 넌 대형버스 열 대 분의 메탄가스를 배출하는 게 틀림없다고! 그러니까 지구온난화를 막아 오래 살고 싶다면 제발 방귀와 트림을 적당량만 배출하기를 바란다. 꼭꼭꼭!!!”

“흥! 아빠 배출량은 뭐 적은지 아세요? 내가 누굴 닮아서 초대용량 방귀를 뀌는 장트라블타가 됐는데요. 아빠, 미워!!”

글 : 김희정 과학칼럼니스트

출처 : 과학향기 

[과학향기]운동으로 학습능력 향상시키는 방법!

운동으로 학습능력 향상시키는 방법!  

제 1689 호/2012-09-10

“갑자기 성적이 급상승하게 된 비결이 뭡니까?”
“매일 아침마다 달리기를 했어요.”

동문서답 같은 이 대화가 과학적으로는 근거가 있다는 사실이 밝혀졌다. 운동은 건강을 유지하거나 소위 ‘몸짱’이 되려는 사람들이 빼놓지 않고 하는 행위다. 운동을 꾸준히 하면 심폐기능이 향상되고 골격근이 발달되며 혈액순환이 촉진되는 등 우리 몸을 튼튼하고 건강하게 만든다. 신체적인 발달 외에도 정신적인 스트레스를 줄이는 효과도 있다. 2000년 10월 듀크 대학의 과학자들이 뉴욕타임즈에 발표한 연구결과에 따르면 운동이 항우울제인 졸로프트보다 더 효과적이라고 한다.

이렇듯 꾸준한 운동이 우리의 몸과 마음을 건강하게 만든다는 사실은 이미 잘 알려져 있다. 그런데 ‘두뇌’에도 영향을 미친다면? 미국 하버드대 의대 정신과 교수인 존 레이티 교수는 “운동의 진정한 목적은 뇌의 구조를 개선하는 것이다. 운동이 생물학적 변화를 촉발해서 뇌세포들을 서로 연결시킨다.”라고 말한 바 있다. 레이티 교수는 신체와 정신이 하나라는 이론을 바탕으로 운동과 뇌의 관계를 실제 사례를 통해 과학적으로 분석한 뇌 연구의 권위자다.

레이티 교수가 분석한 연구결과 중 운동을 통해 학업능력이 눈에 띄게 향상된 사례가 있다. 미국 일리노이주의 네이퍼빌 센트럴고등학교는 0교시에 전교생이 1.6km를 달리기를 하는 체육수업을 배치했다. 달리는 속도는 자기 심박수의 80~90%가 될 정도의 빠르기, 즉 자기 체력 내에서 최대한 열심히 뛰도록 했다. 이후 1, 2교시에는 가장 어렵고 머리를 많이 써야하는 과목을 배치했다. 이렇게 한 학기동안 0교시 수업을 받은 학생들은 학기 초에 비해 학기 말의 읽기와 문장 이해력이 17% 증가했고, 0교시 수업에 참가하지 않은 학생들보다 성적이 2배가량 높았다. 또한 수학, 과학 성적이 전국 하위권이었던 이 학교는 전 세계 과학평가에서 1위, 수학에서 6위를 차지했다.

기타 다른 대학의 입학 성적이나 학력평가 성적에서도 같은 수준의 ‘학교 운영비’를 쓰는 다른 학교들 보다 훨씬 좋은 성적을 냈다. 이제까지 많은 연구의 공통된 결과에 따르면 가계의 수입, 혹은 학교 운영비가 높을수록 학생의 성적이 비례해서 높아진다. 하지만 네이퍼빌의 학교 운영비는 고급 사립학교에 비해 절반 수준이다. 즉 학교 운영비가 상대적으로 높지 않음에도 운동을 통해 성적을 향상시킨 것이다.

또 다른 실험 결과에 의하면 학력은 들이는 돈에 비례하며, 소득수준에도 비례한다. 그런데 저소득층 학생 중 운동량이 많은 학생과 운동량이 거의 없는 학생의 성적을 비교한 결과, 운동량이 많은 학생의 성적이 높았다. 이밖에도 정기적이고 강도 높은 운동을 통해 학습효율을 높이고 수업, 생활태도와 성격까지 개선한 사례는 많이 있다. 여기서 중요한 공통점은 운동의 형태와 강도, 지속시간과 빈도 등이 고려됐다는 점이다. 운동은 자발적으로(강제적인 운동은 오히려 체벌과 같은 스트레스가 된다) 하며, 자신의 신체 능력을 최대한도로 사용하는 강도로(정확히는 최대 심박수의 80~90%를 지속적으로 유지하는 강도), 일주일에 4~5회 빈도로 규칙적으로 실시했다.

그렇다면 운동이 어떻게 학습능력 향상에 도움을 주는 것일까. 유산소 운동을 통해 심장박동수가 증가하면 뇌세포의 성장에 비료 역할을 하는 신경세포성장인자인 ‘BGF(Brain Growth Factor)’의 혈중 수치가 증가한다. BGF는 일종의 단백질들로, 심박수가 높아진 상태의 심장과 근육에서 분비된다. 분비된 BGF는 뉴런의 기능(정보 전달)을 강화시키고 뇌세포의 성장 자체를 촉진하며 세포가 소멸하는 것을 방지하거나 더디게 하는 역할을 한다.

또한 BGF와 더불어 분비되는 인슐린 유사 성장인자, 혈간 내피세포 성장인자, 섬유아세포 성장인자 등은 복잡 다양한 과정을 거쳐 정신적인 환경을 최적화 해 각성도와 집중력, 의욕을 고취시킨다. 이들은 또한 신경세포가 서로 결합하기에 적합한 환경을 조성하고 결합을 촉진해 세포 차원에서 새로운 정보를 받아들일 준비를 갖추도록 한다. 즉 기존 뇌세포의 기능을 강화하고 단기기억이 장기기억으로 고착되는 과정의 속도를 현저히 빠르게 하는 것이다. 뇌세포를 새로 만들어 내며, 창의력이라고 알려진 뇌의 인지적 유연성도 대폭 증가시킨다. 실험에서는 단 한 번의 달리기를 했음에도 테스트에 대한 대답속도와 인지적 유연성이 향상되는 것이 관찰되기도 했다.

이런 물질이 운동을 할 때 폭발적으로 증가한다는 것은 한 실험을 통해 우연히 밝혀졌다. 쳇바퀴를 쉬지 않고 돌리는 쥐의 해마에 많은 수의 뇌세포가 새로 생긴 것이다. 이전까지는 뇌세포가 죽어갈 뿐 새로 생기지 않는다는 설이 대세였지만, 최근에는 뇌의 가장 복잡한 기능을 담당하는 해마와 전전두엽피질의 경우 뇌세포가 활발하게 생기고 죽는다는 것이 정설로 받아들여지고 있다.

이렇듯 운동을 하면 뇌세포가 생성되지만 운동 직후 이 뇌세포들이 할 역할을 잡아주지 않으면 바로 죽고 만다. 즉 새로운 것을 학습하며 뇌세포간 연결을 이뤄 새로 생긴 뇌세포를 기존 지식체계 속에 포함시켜야 학습능력 향상에 도움이 되는 것이다. 센트럴고등학교가 0교시 체육시간 이후 가장 어려운 수업을 배치한 이유는 결국 운동을 한 직후의 뇌가 학습을 하기 가장 좋은 상태로 세팅이 되기 때문이었다.

‘열심히 운동한 후 꼭 뇌를 사용하라!’
학습능력 향상을 원한다면 기억해야 할 필수사항이다.

글 : 유기현 과학칼럼니스트

출처 : 과학향기 

[과학향기]유명 과학 저널 <사이언스>지는 누가 만들었을까

[이달의 역사] 유명 과학 저널 <사이언스>지는 누가 만들었을까  

제 1688 호/2012-09-05

평생 한 번이라도 내 논문이 실린다면! <사이언스>와 <네이처>는 세계 과학계를 쥐락펴락하는 최고 권위의 과학 저널이다. 논문 수록 자체가 뉴스에 날 정도로 경사이며, 이들 잡지에 논문을 게재하는 것은 노벨상 수상의 기본 요건으로 여겨진다. 이렇듯 세계 과학자들의 꿈과 목표가 되고 있는 과학저널은 누가 만들었을까?

현재 <사이언스>는 인쇄 잡지 정기 구독자 13만 명, 기관과 온라인을 통해 실제 잡지를 읽는 독자는 백만 명으로 추산된다. 2011년의 영향력지수(임팩트 팩터 IF)는 31.20으로 6천여 종의 국제 학술지 중 6위를 차지했고, 종합과학 분야 50개 저널 중 <네이처>에 이어 2위를 차지한 저명한 과학 잡지다. 1위인 <네이처>와의 차이는 크지 않은데다, 두 잡지의 경쟁은 날이 갈수록 치열해지고 있다.

<사이언스>가 시작부터 이런 영광을 누린 건 아니다. 창간 이후 십여 년간은 폐간과 재창간을 반복하며 아슬아슬하게 명맥을 이어왔다. <사이언스>는 1880년 미국에서 창간됐다. 경쟁지 <네이처>가 십여 년 전인 1869년에 영국 맥밀런 출판사에서 창간돼 이미 종합 과학저널로 기반을 닦은 뒤였다. <사이언스>를 창간한 인물은 미국의 언론인 존 미첼스인데, 그보다 오히려 투자자가 더욱 유명하다. 발명왕 토마스 에디슨이 <사이언스> 창간을 위해 1만 달러를 투자한 것이다. 하지만 에디슨의 투자가 무색하게도 1882년 3월을 끝으로 파산하고 만다. 다음 투자자로 나선 이는 전화 발명으로 유명한 알렉산더 그레이엄 벨이었다. 벨의 투자로 1883년 곤충학자 사무엘 H 스쿠더가 다시 발행을 시작했지만 이것도 1년을 넘기지 못한다.

[그림 1]<사이언스>지 초대 투자자였던 발명왕 에디슨(좌)과 그레이엄 벨(우). 사진 출처 : 위키미디어

역사상 가장 유명한 발명가로 빠지지 않고 등장하는 2명이 창간 당시 <사이언스>의 투자자였다는 점은 흥미롭다. 또 이들이 투자한 잡지가 얼마 못 가 파산이라는 수모를 겪은 것도 놀랄만한 일이다. 여기엔 어떤 사연이 있을까? <사이언스>는 창간 당시 영국의 <네이처>와 마찬가지로 전문성이 높은 과학계의 최신 연구 성과를 게재하는 것이 목적이었다. 하지만 실용적인 것을 선호하는 미국 사회의 특성 탓에 정기구독자를 모으기 어려웠다. 초기 <사이언스>의 편집 방향은 오락가락했는데, 이러한 사정으로 특허와 발명 등에도 상당한 지면을 할애했다. 에디슨과 벨이라는 걸출한 발명가를 낳은 미국의 문화가 오히려 <사이언스>의 성공을 가로 막은 것이다. 그러니 이들이 <사이언스>의 초기 투자자였다는 점은 아이러니하다.

<사이언스>가 제 궤도에 오른 것은 1900년 미국과학진흥협회(AAAS)에 인수돼 협회 공식 저널로 탈바꿈하면서부터다. 이후 <사이언스>는 20세기 미국이 주도하는 ‘빅 사이언스’를 이끈 대표 과학저널로 자리를 잡았다. 20세기에 <사이언스>가 낸 과학 특종들은 헤아릴 수 없이 많다. 초파리 실험으로 염색체 지도를 입증한 토머스 헌트 모건의 연구와 흔히 ‘아인슈타인 링’이라 불리는 중력렌즈에 관한 연구, 허블의 나선형 은하 연구 등이 대표적인 예다.

<사이언스>는 매주 발행되며 물리학, 화학, 생물학, 우주과학 등 과학 전 분야의 논문을 다룬다. 해마다 이 잡지에 실리는 논문의 양은 1천여 편에 달한다. 경쟁률은 대략 10대 1. 해마다 1만여 편이 <사이언스>의 문을 두드리는 것이다. 게재 여부 심사는 편집자들에 의한 1차 심사와 외부 전문가들의 2차 심사를 거치는데, 심의 과정에 1~2달이 걸린다. 이렇듯 엄격한 심사를 거친다고 하지만 모든 것이 완벽할 순 없는 모양이다. <사이언스>는 2000년대 들어 전 세계의 이목을 끈 스캔들을 일으켰다.

2002년 벨 연구소 헨드릭 쇤 사건 (Jan Hendrik Schon) 박사가 일으킨 논문 조작 사건과 서울대학교 황우석 교수가 2004년 2월과 2005년 5월에 게재한 인간 줄기세포 복제 논문이 그 스캔들의 주인공이다. 2002년 9월 헨드릭 쇤 박사는 유기분자 하나로 구성된 트랜지스터를 만들었다고 발표했으나, 데이터를 거짓으로 꾸민 것으로 밝혀졌다. 그는 <사이언스> 뿐 아니라 <네이처> 등 유명 과학저널에 20여 편의 허위논문을 발표한 베테랑 과학사기꾼 이었다. 결국 벨 연구소는 논문조작 보고서를 받은 당일 쇤을 해고했다.

우리나라 사람들에게 <사이언스>와 <네이처>가 친숙하게 느껴지는 이유 중에는 황우석 박사의 논문 진위 논란도 있을 것이다. 2004년 황우석 교수는 사람의 체세포와 난자만으로 만든 인간 배아 줄기세포 관련 논문과 2005년 난치병 환자의 체세포를 이용해 만든 배아줄기세포 관련 논문을 수록했다. 하지만 논문 속 사진과 DNA 핑거프린트 관련 데이터를 조작한 것이라는 논란에 휩싸였다. 이 사건들 때문에 <사이언스>의 검증 시스템에 대한 회의가 일었고, 최신 연구 성과를 경쟁지보다 빨리 발표하려는 과학저널 사이의 ‘논문 속보’ 경쟁이 문제점으로 대두됐다. <네이처>의 뒤를 바짝 쫓고 있는 <사이언스>가 조금 더 모험적으로 논문 특종을 노리기 때문에 벌어진 일이란 지적이다.

<네이처>와 <사이언스>는 각각 영국과 미국에서 태어났지만, 이미 이들 저널에 국적을 묻는 것은 무의미하다. 21세기 과학의 좌표를 제시하는 양대 저널의 경쟁은 앞으로 또 어떻게 전개될까? 중요한 사실은 전 세계 과학자들을 비롯한 구독자들이 매주 두근거리는 마음으로 이들을 기다리고 있다는 것이다.

글 : 이소영 과학칼럼니스트

출처 : 과학향기  

[과학향기]국내 이혼율 50%? 통계의 진실을 밝히다

  

제 1684 호/2012-09-03

매년 9월 1일은 통계의 날이다. 통계의 중요성을 홍보하기 위해 제정된 날로, 통계는 이미 과학 분야는 물론 정치, 경제, 사회, 문화 등 각종 분야에서 중요한 자료로 사용되고 있다. 하지만 통계는 변수에 따라 그 값이 크게 달라질 수 있고 자칫 조그마한 실수로 오류가 나기 쉬운 분야다. 통계적 분석을 할 때는 표본을 어떻게 수집하느냐에 따라 결론이 달라지기도 한다.

“여성들이여, 그대들의 남편을 조심하라. 살해당한 모든 여성의 절반은 자신의 남편이나 애인에 의해 희생당했다.” - <런던타임즈>
이 글은 살해당한 여성들의 가해자를 통계자료로 분석한 결과, 절반 이상이 자신의 남편이나 애인에 의해 살해당했다는 수치를 보고 보도된 기사다. 때문에 모르는 사람보다 사랑하는 사람이 당신을 살해할 가능성이 더 높다고 결론을 내고 있다. 하지만 이는 숫자만 보고 판단한 대표적인 통계의 오류다.

남편이나 애인이 있는 여성들은 이들과 보내는 시간이 타인과 보내는 시간보다 많은 편이다. 밤보다 낮에 교통사고가 더 많이 발생하는 이유와 비슷하다. 통계 자료 수치를 보면 밤 시간에 일어난 교통사고보다 낮 시간에 일어난 교통사고가 더 많다. 이 역시 단순 비교를 통해 통계를 해석했을 때 발생하는 오류로 볼 수 있다. 낮 시간의 교통사고가 상대적으로 많은 까닭은 밤 시간보다 낮 시간에 운전하는 사람들이 더 많기 때문이다.

국내 이혼율에서도 대표적인 통계의 오류를 찾을 수 있다. 2002년 국내 이혼율이 47.4%를 기록했다는 통계자료가 발표돼 논란이 일었다. 이 수치대로라면 국내 부부 두 쌍 중 한 쌍이 이혼을 한다는 뜻이다. 하지만 이는 곧 통계 오류임이 밝혀졌다. 특정 연도에 이혼한 부부의 수를 동일한 연도에 결혼한 부부의 수로 단순히 나눈 수치였던 것이다. 결혼한 부부의 수는 특정 연도에만 해당하지만, 이혼한 부부의 수는 그 이전에 결혼한 경우가 대부분이다. 이를 간과하고 특정 연도만 따질 경우, 결혼한 부부보다 이혼한 부부가 더 많을 수 있어 결혼이 적은 해는 이혼율이 100% 이상이 될 수도 있다.

이런 ‘통계의 오류’라는 허점을 이용해 통계 결과를 의도적으로 조작하기도 한다. 정부예산이나 기업실적, 경제전망 등은 기간과 변수를 어떻게 설정하느냐에 따라 전혀 다른 결과를 이끌어낼 수 있다. 선거를 앞둔 정치인의 지지율은 조사방법과 표본 설정, 질문 내용에 따라 10%에서 90%까지 끌어낼 수 있다.

대통령 선거를 앞두고 전화 설문 조사를 통해 각 후보들의 지지도를 산출하는데, 여기에도 오류가 숨어있다. 전화를 받는 사람은 자신이 좋아하는 후보를 말하지만, 정작 전화를 받은 사람들의 투표율은 100%가 아니다. 오히려 투표를 하지 않는 경우가 더 많기도 하다.

통계 오류로 인해 돌이킬 수 없는 사건이 발생하기도 했다. 1986년 1월 28일 미국 우주왕복선 챌린저호가 발사된 지 73초 만에 폭발해 우주비행사 7명이 전원 숨지는 사고가 발생했다. 이 처참한 광경은 TV를 통해 전 세계로 생중계돼 많은 사람들이 큰 충격을 받았다. 폭발 사고의 진상을 밝히던 조사팀은 발사할 때 사용되는 고체로켓 모터의 접합부위에 이상이 있음을 발견했는데, 이 사건 뒤에는 ‘표본 선택 편의’라는 통계적 오류가 숨겨져 있었다. ‘표본 선택 편의’는 전체를 아우르지 못하는 표본을 선정해 발생하는 잘못된 결과를 가리키는 통계학 용어다.

챌린저호 발사 전날 밤, 일부 관계자들은 고체로켓 모터의 접합부위를 염려해 우주왕복선 발사를 연기해야 한다고 주장했다. 우주왕복선이 이륙하기 위해서는 두 개의 고체로켓 모터가 필요한데, 로켓 모터를 각각 네 부분으로 분해해 케네디우주센터로 옮긴 뒤 다시 조립해 로켓 동체에 연결했다. 발사 당일의 기온은 섭씨 영하 0.56도로, 과거 기록상 최저 기온이었던 11.7도보다 12도 이상 낮았다. 일부 관계자들은 낮은 온도로 인해 로켓 모터와 동체의 접합에 이상이 발생할지 모른다고 우려했다. 실제 1985년 1월 24일에 발사된 우주왕복선 자료를 근거로 자신들의 주장을 뒷받침했다. 과거 기록상 최저 기온(11.7℃)이었던 이날의 발사는 비록 성공적이었지만 기록상 가장 많은 3곳에서 접합 이상이 발견됐던 것이다.

반면 발사를 강행하자고 주장한 사람들은 과거에 발견된 접합 이상의 수와 기온을 나타낸 그래프를 제시했다. 하지만 이 그래프는 기온과 접합 이상 사이의 관계를 명확하게 보여주지 못했다. 특히 문제가 되는 1985년 1월 24일의 발사 자료를 빼고 본다면 오히려 기온이 낮을수록 접합 이상은 감소하는 것처럼 보였다. 결국 발사를 강행하기로 결론을 내렸다.

알고 보니 논쟁에 참여한 이들은 접합 이상이 전혀 발견되지 않았던 발사자료를 포함하지 않았다. 이 자료를 포함해 접합 이상의 수와 기온의 관계를 그래프로 나타내면 명확한 추세를 발견할 수 있다. 즉 온도가 낮아지면 접합이상이 증가한다는 상관관계가 나타나는 것이다. 이를 간과하지 않았다면 처참한 사고를 막을 수 있었을 것이다.

이제까지 다양한 통계의 오류들을 살펴봤다. 하지만 여기서 정확히 짚고 넘어가야 할 사실은 통계가 잘못된 것이 아니라 통계를 해석하는 과정이 잘못된 것이라는 점이다. 누구나 오류를 범할 수 있지만, 의도적인 조작을 통해 통계의 결과를 바꾸는 경우는 지양해야 할 것이다. 또 기간과 변수, 표본 설정 등을 정확히 하고 문항에 맞는 세부 요소들을 고려해 통계를 산출해야 할 것이다.

글 : 심우 과학칼럼니스트

추러 : 과학향기 

[과학향기]자연생태계의 보고, 독도를 소개합니다!

  

제 1679 호/2012-08-27

최근 독도를 두고 한∙일 양국 간 감정이 고조되고 있다. 이미 김장훈, 송일국, 서경덕 교수 및 200여 명의 학생이 8.15 독도 횡단 프로젝트를 진행한데 이어, 예능프로 ‘1박2일’, ‘무한도전’까지 독도 행을 결정하며 관심이 집중되고 있다.

이렇듯 최근 들어 더욱 주목받고 있는 독도지만 실제로 독도에 대해서는 얼마나 알고 있을까. 독도는 대한민국에서 가장 먼저 아침을 맞이하는 땅이다. 지리적으로는 울릉도에서 동남쪽으로 87㎞, 가장 가까운 육지인 경북 울진군 죽변항에서는 217㎞ 거리에 위치해 있다. 독도경비대와 주민이 거주하는 동도와 서도를 비롯해 바다 위로 노출된 크고 작은 부속 암초 89개로 이루어져 있다.

독도라는 이름은 1900년대부터 공식적으로 사용하기 시작했는데, 울릉도 주민들로부터 구전돼 오던 돌섬, 독섬에서 유래한 것으로 알려져 있다. 역사적으로는 우산도, 삼봉도, 가지도, 석도 등 다양한 이름으로 불렸다. 한편 국제적으로는 리앙쿠르암(Liancourt rocks)이란 이름으로 처음 알려졌다. 시기는 고래를 잡기 위해 동해를 항해하던 프랑스 포경선 리앙쿠르호가 1849년 독도를 지나친 이후부터다.

[그림 1]독도 전경. 사진 제공 : 한국해양과학기술진흥원

독도는 수백만 년 전 화산 활동으로 인해 해저 2,000m에서 솟은 용암이 굳어 형성된 화산섬으로, 섬 전체가 화산암과 화산 쇄설성 퇴적암들로 이루어져 있다. 동도와 서도 봉우리 주변에는 오랜 기간 풍화작용으로 형성된 흑갈색 및 암갈색 잔적토가 산재해 있다. 이 척박한 잔적토 위에 자생식물들이 뿌리 내리면서 지금의 푸르른 독도를 볼 수 있게 됐다. 섬 주변으로는 용암이 식으면서 만들어낸 주상절리와 수만 년에 걸친 풍화와 해식으로 형성된 해식동굴, 해식대, 해식애가 아름다운 경관을 만들어 내고 있다. 이런 모습은 수중 속으로도 이어져 복잡한 지형구조에 다양한 생물들이 살아가고 있다.

육상으로 드러난 독도의 전체 면적은 187,554㎡로 동도와 서도 두 섬은 151m 가랑 떨어져 있다. 서도의 높이가 169m로 동도(99m)에 비해 높고, 동도 정상에는 화산 화구 흔적이 아직 남아 있다. 화산활동에 의해 생성된 독도는 오랜 기간 동안 지속적으로 풍화해 크기가 점점 줄어들고 있다. 생성 당시에는 지금보다도 더 크고 높았을 것으로 예상된다.

깎아지른 듯 뾰족한 육상 지형은 마치 빙산의 일각과도 같은 모양인데, 해저 2,000m에서 융기돼 만들어진 해산은 수심 100m 부근에서 반경 10km에 걸쳐 평탄한 평원을 이루고 있다. 독도 아래에 여의도 면적의 약 10배에 달하는 거대한 수중 세계가 있는 것이다. 또 하나 놀라운 사실은 독도에서 얼마 떨어지지 않은 곳에 육지로 솟아오르지 못하고 바다 속에 감춰진 해산이 두 개 더 있다는 것이다. 최근 해저 지형조사를 통해 이들 해산을 발견해 ‘심홍택해산’과 ‘이사부해산’으로 이름 지었다.

[그림 2]울릉도-독도 주변의 해저 지형(울릉도-안용복해산-독도-심홍택해산-이사부해산). 그림 제공 : 한국해양과학기술진흥원

독도는 육지로부터 멀리 떨어져 있을 뿐만 아니라 난류와 한류가 만나는 경계면에 위치하는 지정학적 특성으로 인해 동해 연안이나 울릉도와 다른 독특한 해양생태계를 구성하고 있다. 과거 동해바다 모습을 그대로 간직한 청정함과 건강성을 유지하고 있어 독도를 말할 때는 ‘황금어장’, ‘생물다양성의 보고’라는 최고의 수식어가 따라붙는다.

지리적 기원을 달리하는 난류와 한류에서 각각 살아가는 생물이 독도라는 좁은 공간에 공존하는 것은 높은 생물다양성의 근원이 되고 있다. 이렇듯 수많은 생명을 품은 독도 바다의 능력은 어디에서부터 오는 것일까?

그 첫 번째 실마리는 독도의 터줏대감인 건강한 해조군락에서 찾을 수 있다. 모자반, 다시마, 대황, 감태 등 대형 갈조류가 일 년 내내 섬 주변을 따라 풍부한 해조 숲을 이룬다. 이러한 해조 숲은 연안 생태계에 안정된 먹이사슬을 유지하도록 하는 가장 기본이 되는 구조다. 동시에 다른 생물에게 서식처, 산란장, 은신처도 제공해 준다.

수심 30~40m 공간에는 해저 지형 구조가 달라진다. 육지에서부터 깎아지듯 떨어지던 경사가 완만해지고 곳곳에 산재하던 수 미터 크기의 암반들도 거의 사라진다. 이 부근에는 해조류가 서식하는 양이 급격히 줄어들고 히드라, 말미잘, 불가사리가 그 곳을 차지한다. 수심 50m 이상 깊은 지역은 자갈과 모래로 구성된 넓은 평원이다. 이곳은 꽃갯지렁이와 같이 퇴적물에 몸을 묻고 서식하는 생물의 출현빈도가 높다. 바다 밑바닥에 사는 다른 저서동물에 비해 상대적으로 찬물을 좋아하는 북방형의 대형 불가사리와 해삼들은 수온을 따라 수직 이동해 이 해저평원에서 여름을 보낸다.

[그림 3]독도의 해양생물들. 왼쪽 위부터 시계방향으로 꽃갯지렁이, 돌돔, 문어다리불가사리, 왜문, 부채뿔산호, 비늘베도라치, 흰갯민숭달팽이. 사진 제공 : 한국해양과학기술진흥원

독도의 다양한 해양생물들은 어디에서 왔으며, 어떻게 적응해 살고 있을까. 해양생물이 살아가는 데는 수온의 변화가 중요한 영향을 미친다. 해양에서 수온 분포는 계절에 따른 기온변화는 물론 해류의 영향을 지배적으로 받는다. 해류는 생물이 이동하는 동력을 제공할 뿐만 아니라 산란한 생물의 알이나 포자를 멀리까지 확산시켜주는 역할을 한다. 독도에 정착한 대부분의 해양생물들도 최초에는 해류에 따라 이동해 왔을 것이다.

생물 지리학적 관점에서 독도는 다양한 변수들이 존재하는 흥미진진한 연구주제다. 생물종에 따라, 혹은 학자들에 따라 다양한 의견이 제시되고 있다. 그런데 최근 제주연안 정도에서 관찰되던 파랑돔 등 남방성 어류들의 월동이 관찰되는 등 지구온난화에 따른 해수온 상승의 여파가 독도에서도 감지되고 있다. 독도에 대한 관심이 찰나로 끝나는 것이 아니라 독도의 자연생태계를 유지하고 보호하려는 노력으로 이어지길 바란다.

글 : 백상규 한국해양과학기술진흥원 선임연구원

출처 : 과학향기