필요보다 재미로, 엉뚱한 상상력이 과학자를 만든다! 최재천 생명다양성재단 대표, 정재승 뇌과학자 추천! 거미줄에 빠진 괴짜? 쓸모없는 도전에 열정이 끓는 과학자! 〈시리즈 소개〉 ‘너드’ 아니고 ‘긱시크’ 라고요 아.시.겠.어.요? 상상치도 못한, 상상 속에만 있던 것을 현실로! 누구나 가슴속엔 ‘과학 하는 마음’이 이상할지 모르지만 과학자입니다 “쓸데없는 일을 잔뜩 하지 않으면 새로운 것은 태어나지 않는다.” 2019년 노벨 화학상을 수상한 ‘샐러리맨’ 과학자 요시노 아키라의 수상 소감이다. 매년 찬바람이 불기 시작하고, 노벨상 수상 소식이 들려오면 “왜 한국에는 노벨상 수상자가 없는가?”라는 질문이 곳곳을 유령처럼 떠돈다. 하지만 시대가 바뀌든 말든 반복되는 후렴구를 생각해 보면 그 원인은 어렵지 않게 떠올릴 수 있다. “피씨방에는 그만 좀 가고, 프로그래머가 되어야지!” “휴대폰만 보고 있지 말고, 유튜브 크리에이터가 되어야지!” ‘샐러리맨’이 노벨상을 타는 시대, 바야흐로 과학기술 본위인 ‘4차 산업혁명시대’를 맞아 평범한 우리에게도 ‘과학적 사고’는 필수 아이템이라 하겠다. 과학에 ‘ㄱ’자만 봐도 벌써부터 피곤하고 울컥하는 마음이 솟구친다고? 하지만 여기 당신 가슴속에도 도사린 ‘과학 하는 마음’을 깨워 내고, 재미와 지성을 투플러스원으로 안겨 줄 과학자들의 이야기가 있다. ‘과학 하는 마음’이 뭐냐고 물으신다면, 방학마다 잠자리와 매미를 잡고 목적도 없이 화초를 빻던 그 시절 모두가 품었던 바로 그 마음이라 답하겠다. 노벨 화학상 수상자와 당신, 이과와 문과로 갈라져 살아가지만 결국은 치킨집 사업설명회에서 만날 우리를 하나로 품을 바로 그 마음! 묵직한 돌 아래서 정성스레 알을 품던 집게벌레를 만나 사랑에 빠진 고등학생은 기상천외한 모양을 가진 곤충 교미기에 매료되어 곤충 교미 박사가 되었다. 고분자화학을 전공하던 대학원생은 갑자기 거미줄에 ‘덕통사고’를 당해 40년간 거미줄 덕질을 이어 간다. 주변 사람들이 말리는 데 아랑곳 않았던 교미 박사는 (이그)노벨상을 수상하고, 거미줄 박사는 덕질기를 국제학술지에 발표하고 학회에서 거미줄 바이올린을 연주하는 ‘성덕’이 된다. 유튜브 못지않은 신박한 주제! 최신형 휴대폰보다 가벼운 무게! 안목도 취향도 남다른 당신을 만족시킬 4차 산업혁명시대 맞춤형 콘텐츠! 기발하고 엉뚱해 보이는 과학자들의 덕질 속에 빛나는 전문성으로 지력 상승을 부르는 마법 같은 책! 이제부터 차례로 상상치도 못한, 상상 속에만 있던 것들을 현실로 불러 올 환상적인 시리즈! 〈곤충의 교미〉와 〈거미줄 바이올린〉으로 문을 여는 ‘이상할지 모르지만 과학자입니다’ 시리즈는 줄여서 ‘이과’로 부르고 이과가 쓰지만 이과만을 위한 책들은 아니다. 남들이 말리는 무언가에 빠져들고 알아 가는 희열을 아는 모두를 위한 책이다. ‘괴짜’라는 조소에 ‘긱시크’라고 받아칠 준비가 된 당신과 공명할 지적 덕질의 기록이다.

시작하며 제1장 거미를 좀 더 알아보자 거미와의 만남 거미집의 다양한 모습 가지각색, 거미가 만드는 일곱 가지 실 거미의 생명줄 가는 곳마다 거미 채집 거미와의 커뮤니케이션 [읽을거리] 담배 연기로 거미가 날뛰다 제2장 거미가 만드는 마법의 실 부드럽고 강하다 거미줄의 신기한 구조 거미가 가르쳐 주는 안전 대책 고온을 견뎌라 자외선으로 강해진다 물을 머금다 사람이 거미줄에 매달릴 수 있을까? 거미줄로 트럭을 끌다 [읽을거리] 인공 거미줄의 꿈 제3장 바이올린에 도전! 무모한 결심 바이올린을 구입하다 음악대학을 방문하다 거미줄로 소리가 났다! 긴 거미줄이 필요해 악전고투! 현 만들기 바이올린 레슨을 다니다 거미줄 수천 개가 하나의 현으로 [읽을거리] 바이올린 현의 다양한 모습 제4장 마법의 실과 음색의 비밀 ‘좋은 소리’란 무엇인가 바이올린 음색의 해석 스트라디바리우스를 뛰어넘다? 거미줄 현의 독특한 구조 어디에 투고할까? PRL에 원고를 보내다 논문 심사위원과의 격한 대화 드디어 논문이 실리다 [읽을거리] 명기 스트라디바리우스 제5장 음색이 세계에 울려 퍼지다 학회 발표와 반향 취재 대응은 힘들어 유럽에서 온 간절한 편지 조회수가 5억 건! 세계 각지에서 쏟아지는 관심 울려라, 어메이징 그레이스 맺으며 참고 문헌

채집한 거미를 무사히 데리고 와서 드디어 거미줄을 뽑기로 했다. 그런데 이게 꽤 성가신 일이었다. 거미는 애완동물처럼 훈련시킬 수 없기 때문이다. (…) 거미의 배에서 실을 뽑아내려고 하면 거미는 바로 거부반응을 보이며 거미줄을 끊어 버린다. 거미줄을 채집하는 사람이 원하는 대로 움직여 주지 않는 것이다. 모처럼 거미줄을 뽑아냈다고 기뻐하는 것도 잠시, 우리가 뽑아내려는 거미줄이 아닌 다른 종류의 거미줄에 농락당하기도 한다. 거미가 사람의 약점을 이용하는 것이다. 그러므로 거미가 기분 좋게 거미줄을 뽑아낼 수 있는 환경을 조성해야 한다. 중요한 것은 거미와의 커뮤니케이션이다. 이 포인트를 파악하는 데 약 5년이란 세월이 걸렸다. _‘거미와의 커뮤니케이션’ 가운데 제일 하고 싶은 이야기는 거미줄, 특히 방사실과 견인실은 ‘부드럽고 강하다’는 것이다. 이 세상에 부드러운 물질은 많고 강한 물질 역시 많지만, 언뜻 보기에 상반된 부드러우면서 강한 성질 을 애초부터 갖춘 물질은 드물다. 가을밤 길을 걷다가 종종 긴 거미줄이 피부에 달라붙는 경험 을 해 보았다면 그것이 얼마나 부드러운지 알고 있을 것이다. (…) 반면에 거미줄의 ‘강함’을 실감하고 이해하기는 어렵다. 그래도 거미의 이동 수단이자 생명줄인 견인실에 강도가 필요하다는 건 예상하기 어렵지 않다. 언제 끊어질지 알 수 없는 생명줄은 거미가 신뢰하지 않을 테니 말이다.물론 이 ‘강도’를 실제로 측정해 볼 수도 있다. 예를 들어 견인실을 당겨서 끊어졌을 때 단면적당 힘의 강도, 즉 파단강도를 측정해 보면 나일론의 몇 배나 된다. 또한 물체를 조금 늘리거나 압축할 때 잘 변형되지 않음을 나타내는 지표를 ‘탄성률’이라고 한다. 일반적인 합성섬유는 탄성률이 기껏해야 몇 기가파스칼(GPa. 예를 들면 나일론은 4GPa)이지만 거미 견인실은 탄성률이 13기가파스칼로 합성섬유 탄성률을 훨씬 웃돈다. _‘부드럽고 강하다’ 가운데 거미줄은 얼마나 높은 온도까지 견딜 수 있을까? 이전에는 아무도 측정한 사람이 없었을 테니 짐작이 가지 않을 것이다. 그래서 견인실이 어느 정도나 고온을 견딜 수 있을지 시험해 보기 위 해 섭씨 600도까지 온도를 높여 상태를 지켜보았다. 그 결과, 거미의 견인실은 섭씨 250도를 넘어서면서부터 분해되기 시작하며 섭씨 300도에서는 중량이 20퍼센트 정도 줄어들고, 섭씨 350도 정도에서는 색이 변하며 섭씨 600도에서는 완전히 분해된다는 것을 알게 되었다. 다시 말해 적어도 섭씨 250도까지는 거미줄이 안전한 상태를 유지했다. 참고로 폴리에틸렌은 녹는점이 약 섭씨 120도이다. 이 정도의 고온을 견디는 것이 생태적으로 의미가 있을까? 이것은 어려운 질문이다. 다만 거미가 거미집을 만들 때는 거미줄 끝을 어딘가에 고정해야 하는데, 바위에 고정하는 경우도 있다. 직사광선이 닿으면 바위는 표면온도가 섭씨 150도 정도까지 오를 수 있다. 뜨거운 태양 빛에 거미집이 녹는다면 거미는 생명까지 위협받을 수 있다. 거미줄이 내열성을 가진 이유는 이러한 사정 때문일지도 모른다. _‘고온을 견뎌라’ 가운데 명주실은 자외선을 받으면 누렇게 변한다. 그러므로 자외선이 강한 여름에 명주옷을 입고 외출하는 건 바람직한 일이 아니다. 그렇다면 마찬가지로 단백질로 이루어진 거미줄도 자외선에 노출되면 성질이 변할까? 나선실은 그렇다 치고, 방사실이 자외선으로 인해 약해지면 거미집이 쉽게 무너져서 걸려드는 사냥감을 잡지 못하는 게 아닐까? 거미에게는 사활이 걸린 문제인 만큼 걱정이 된다. (…) 무당거미는 매일 밤 절반씩 집을 새로 만든다. 즉, 한 번 만든 부분은 이틀 후에 교체한다. 자외선을 쬐어 무당거미에게서 채취한 거미줄 파단강도 최댓값이 되면 그 후에는점차 파단강도가 초깃값으로 내려간다. 여기에 걸리는 시간이 마침 거미가 거미줄을 교체하는 주기(2일)와 같다. 자외선을 쬐면 거미줄의 성질이 변한다는 관점에서 보면 주행성인 무당거미가 매우 합리적인 주기에 맞추어 거미줄을 관리하고 있다고 할 수 있다. _‘자외선으로 강해진다’ 가운데 이슬에 젖은 채로 햇볕을 받아 빛나는 거미집을 보면 많은 사람이 그 예술적인 아름다움에 넋을 놓고 말 것이다. 사람들은 비를 맞고도 이 기하학적인 형태가 유지되는 것을 신기하게 생각한다. 우리가 주로 보는 거미줄은 마른 상태이기 때문에 거미줄 자체의 흡습성을 거의 알 수 없는 까닭이다. 실험을 통해 흡습성을 알아보려고 거미줄을 물에 담가 보았더니 길이가 절반으로 줄어들었다. 하지만 거미집은 이슬이나 비에 젖어도 줄어들지 않는다. 모순된 상황이다. 어째서 이런 걸까? _‘물을 머금다’ 가운데 오랜만에 휴가다운 휴가를 즐기던 3월의 어느 날이었다. “휴일은 정말 좋구나!” 하고 감동하면서 차를 타고 여유롭게 오디오에서 나오는 음악을 들었다. 정겨운 러시아 민요 「산의 로자리아」가 바이올린 연주로 흘러나왔다. 그 차분한 음색이 마음에 깊이 각인되었다. 그리고 동시에 20년 전에 유럽의 오래된 교회에서 느낀 바이올린 음색을 듣고 느꼈던 강렬한 인상이 떠올랐다. ‘거미줄로 바이올린을 연주해 보면 어떨까?’ 바이올린 선율의 여운을 즐기면서 나는 꿈같은 상상을 했다. (…) 꿈같은 이야기라고는 해도 나름대로 승산이 있다고 생각했다. 지난 40년 동안 거미줄 연구하면서 거미줄이 역학적으로 강하며 탄성과 유연성도 있다는 걸 알고 있었기 때문이다. 이러한 특징 때문에 거미줄은 바이올린 현으로도 적합할 거라고 생각했다. _‘무모한 결심’ 가운데 거미와 어울린 지 40년 정도 되었다. 그동안 거미줄은 부드럽고 강하며 내열성과 자외선 내성, 위기 관리에 적합한 구조까지 갖추고 있다는 것을 밝혀냈다. 4억 년이라는 거미 진화사의 깊이는 놀라울 뿐이다. 하지만 더 놀라운 것은 ‘거미줄을 악기 현으로 만든다면?’이라는 꿈을 실현하게 된 것이다. 설마 실현할 수 있을 거라고는 나 역시도 생각하지 못했다. _‘맺으며’ 가운데 거미를 상대하니 이웃 사람들에게 이상한 사람 취급을 받기도 했다. 또 이미 노벨상을 받은 학자인 라만 박사가 악기에 대한 물리학적인 연구를 했음에도 불구하고 내가 악기를 다루는 것을 놀이로 취급받기도 했다. 그래도 나는 거미줄의 매력에 끌려 계속 꿈을 좇을 수 있었다. 많은 사람이 자신이 생활 속에서 배워 온 상식을 그대로 받아들이며, 자신이 모르는 것은 비상식이라고 생각한다. 하지만 새로운 도전은 이와 반대로 생각할 때 가능하다. _‘맺으며’ 가운데