[理知논술/2007학년도 수시 대비]과학 논술

(1) 인체 게놈 사업이 완성되면서 장밋빛 미래를 꿈꾸는 이들이 많다. 조물주가 창조한 인체의 설계도가 낱낱이 밝혀졌으므로 암을 비롯한 난치병의 극복은 물론 맞춤형 인간과 불로장생의 꿈까지 이룰 수 있을 것으로 기대한다. 그러나 생명 현상은 그렇게 간단한 것이 아니다. 몇 가지 난치병 치료와 관련된 극히 일부 유전자의 실체가 규명되었다고는 하지만, 암을 비롯한 대부분의 난치병은 몇 개가 아닌 수십 수백 개의 유전자가 동시에 관여하고 있기 때문이다. 지금까지 과학자들은 인간의 유전자를 5만에서 10만 개 정도로 헤아리고 있다. 그러나 인체 게놈 사업으로 밝혀진 유전자의 수는 3만5000개에 불과하다. 이것은 한 개의 유전자가 단지 한 개의 생명 현상만을 주관하지 않는다는 사실을 보여 준다. 신진 대사와 질병 발생 등 인체 내에서 수행되는 수천만 개의 생명 현상은 이들 유전자의 상호 작용으로 이루어진다는 결론이다.

이것은 오늘날 팽배하고 있는 유전자 만능주의에도 경종을 울린다. 일란성 쌍둥이를 보자. 여러 가지 연구를 통해 살펴보면 이들이 특정 질환에 동시에 걸릴 확률은 20∼50%이다. 유전자는 100% 동일하지만 누구는 병에 걸리고 누구는 병에 걸리지 않는 이유는 후천적으로 습득되는 상호 작용의 차이 때문이라는 것이다. 생명 공학에서도 나무보다 숲을 보는 지혜가 필요하다. 유전자 낱개에 대한 정보를 밝히기보다 인체란 전인적 시각에서 유전자끼리의 상호 작용에 주목해야 한다는 뜻이다.

(2) 피지옴이란, 생명을 뜻하는 접두사 ‘피지오(physio-)’와 전체를 뜻하는 접미사 ‘옴(-ome)’의 합성어이다. 피지옴은 1995년 미국 워싱턴대의 제임스 베싱웨이트 교수가 처음 제창한 이론으로 구조보다 기능을 강조한다는 점에서 금세기 과학계 최고의 화두인 게놈과 대비된다.

인체 게놈 사업으로 인체를 구성하는 유전자 벽돌의 순서는 낱낱이 밝혀졌다. 그러나 몇 번째 벽돌이 구체적으로 어떤 일을 하는지는 모른다. 이를 해결해 줄 수 있는 것이 바로 피지옴이다. 피지옴은 생명현상이란 숲을 보기 위해 정보기술(IT)을 동원한다. 수천, 수만 가지의 가능성을 IT를 이용해 시뮬레이션해낸다는 것이다. 게놈이 유전자를 분자단위까지 파고들어가는 미시적 개념이라면, 피지옴은 IT와 생명공학기술(BT)이 협조해 생명 현상을 밝혀내는 거시적 개념이다.

1997년 미 식품의약국(FDA)은 다국적 제약 회사 호프만 라로슈가 신청한 고혈압 치료제 미베프라딜에 대해 일부에서 심장 부작용이 관찰되었다며 허가를 보류했다. FDA는 1000명의 환자를 대상으로 다시 임상실험을 하여 안전성을 확인해 줄 것을 요구했다. 그러나 라로슈는 100명에게만 임상실험을 하고 나머지는 피지옴 이론을 이용한 가상 심장을 통해 안전성을 확인하고 허가를 받았다. 900명에게 임상실험을 해야 하는 번거로움과 비용이 줄어든 것이다. 만의 하나 있을 수 있는 부작용을 강요하지 않으므로 윤리적 차원에서도 피지옴은 바람직하다. 피지옴은 인체 게놈 사업 이후 난관에 봉착한 생명 공학의 돌파구를 뚫어 준다는 점에서 각광받고 있다. 이미 세계 생리학회를 주축으로 장기별, 조직별로 피지옴을 응용한 가상 장기와 조직을 만드는 연구가 진행 중이다. 일본 게이오대와 미 국립보건원은 가상 세포를 만들고 있으며 많은 생명 공학 벤처들이 피지옴 연구에 뛰어들고 있다.

[엄융 〈게놈 이후는 피지옴 시대〉]

〈문제〉 위 글을 참고로 게놈 프로젝트와 피지옴의 관계를 과학의 발전 과정과 연관 지어 논하시오.

(1) 지구 온난화를 비롯한 각종 대기 오염이 증가함에 따라 무공해 자동차에 대한 관심이 높아지고 있다. 무공해 자동차란 실제로 공해 물질이 전혀 배출되지 않는 자동차뿐만 아니라 공해 물질이 기존의 자동차에 비해 현저히 적게 발생하는 자동차를 의미한다. 무공해 자동차에는 태양열 자동차, 전기자동차, 연료전지 자동차 등 그 종류는 매우 다양하다.

이 중 전기자동차는 전기를 축전지나 충전지에 저장하여 자동차의 동력원으로 이용하는 방식이다. 전기를 이용하기 때문에 배출가스가 발생하지 않고, 피스톤을 이용한 내연 기관을 이용하지 않고 전기로 직접 모터를 작동시키기 때문에 차체에 진동을 발생시키지 않아 승차감을 높여 주는 장점이 있다.

(2) 우리나라에서 전력을 생산하는 방식은 화력, 원자력, 수력, 풍력, 조력 등 다양한 방식들이 이용되고 있다. 그러나 전력 생산량을 살펴보면 화력이 약 50%, 원자력이 약 40%를 차지하고 있어 대부분의 전력생산이 특정 방식에 의존하고 있음을 알 수 있다. 화력 발전은 다른 발전에 비해 송전거리가 짧아 송전과정에서 발생하는 전력 손실을 줄이는 장점이 있지만 배출가스에 의한 환경오염과 연료비가 비싸 발전 단가가 높은 단점을 가지고 있다.

(3) 전력을 생산하여 가정에 보내는 과정에서는 송전선의 저항에 의한 전력 손실이 발생한다. 전력 손실은 송전선의 저항과 송전전압에 의해 영향을 받게 되는데 발전소에서부터 송전 거리가 멀수록 전력 손실량은 증가하게 된다. 우리나라의 경우 전력 생산량의 약 40%가 송전과정에서 열에너지로 손실되어 약 60%만을 전기에너지로 이용하고 있다.

〈문제〉 전기자동차가 친환경 자동차인지에 대해 제시문을 바탕으로 논하시오.

진대현 강남중앙학원 논구술연구소자연계열팀장