미국 샌프란시스코 실리콘밸리 탐방기 <3> - 국립 연구소 편

샌프란시스코 근방 국립연구소가 위치한 리버모어 지역의 전경

 미국에는 한국으로 말하자면 정부 출연연구소가 크게는 30여개 가까이 된다고 합니다. 그리고 확실히 넓은 국토와 풍부한 예산을 바탕으로 미국 각지에 각각의 분야에 특화되어 국립 연구소가 자리 잡고 있었습니다. 차를 타고서 한~참 가야 나오는데 마치 광활한 사막 한가운데 있는 느낌이었습니다.
 미국에선 웬만한 거리는 차를 타고 이동해야 하고, 도시 간 이동시에는 최소한 한 나절은 이동해야 되며, 가까운 슈퍼에 가려고 해도 정말 이동거리가 길었습니다.
 저 멀리 보이는 것은 풍력발전을 하고 있는 모습입니다. 작게 보이지만 근처로 지나갈 때에는 정말로 키가 크더군요! ^^

Lawrence Livermore National Laboratory (@fliker)

 먼저 Lawrence Livermore National Laboratory입니다. 연구소 규모나 시설면에서 정말 대단한 위용을 보여주었는데요, 2차 세계대전에서 유명했던 ‘맨해튼 프로젝트’ (연합군의 원자폭탄 제조 관련 극비 프로젝트) 또한 여기서 수행되었다고 하네요. 최근에도 핵융합 등 에너지 문제와 미국의 안보 프로젝트, 환경 문제, 세계 제일의 슈퍼컴퓨터, 레이저 연구 등의 다양한 분야에 대한 실험과 연구가 진행되고 있었습니다.
 
 보안문제 때문에 직접 촬영 할 수는 없었지만, 각각 부서의 실험실 하나가 차를 타고 한참 가야 될 정도로 막대한 규모를 자랑하고 있었습니다.

Sandia National Laboratories (@fliker)

 Sandia 연구소 역시나 앞서 Livermore 연구소와 바로 근처에 위치하며, 맨하튼 프로젝트를 진행 했었는데, 이후에는 약간 다른 분야로 특화되어 연구가 진행 중입니다. 언뜻 보면, 미국 정부 산하의 연구소들이 모두들 비슷한 연구를 하는 게 아닌가 싶기도 하지만, 나름대로 각각에 특화된 부분이 있습니다. Sandia 연구소는 항공 및 방위사업체인 Lockheed Martin 과도 관련이 깊습니다. 항공 우주 분야의 국방 안보사업 및 컴퓨터 소프트웨어에서 Open Source Project 또한 진행하고 있습니다.

JGI 입구의 모습

JGI 본관 로비의 모습

 다음으로, 역시나 미국 정부의 에너지부서 (DOE) 산하에 있는 Joint Genome Institute (JGI)입니다. 이름에서도 알 수 있듯이, 생명공학 분야에서도 게놈을 연구하는 연구소입니다. 실제로 인간 게놈 프로젝트 (Human Genome Project) 역시 진행하여 이미 대부분의 분석을 마쳤다고 하네요. 그 외에 다른 동식물에 대한 분석 또한 계속 진행중이라고 합니다.

JGI 바깥에 놓여있는 DNA 염기서열 구조 모형

기관에 대해서 간단히 설명해주시는 모습

 생명공학 관련 연구원 분들은 특히나 외국인들이 많이 눈에 띄었는데요, 기관의 역사와 하는 일 등에 대해서 ‘간단히’ 설명 해주신다고 하셨는데, 압축해도 꽤나 길더군요.^^

연구실 내부의 실험 장비의 모습

 설명을 마치고, 이제 각 연구실과 실험장비 등을 둘러보았는데요, 이러한 실험실 및 장비 등은 볼 때 마다 장비의 규모와 가격 등은 제쳐놓고라도, 안전의식과 청결의식 등이 아무래도 선진국 일 수 록 더욱 관리가 철저하다는 것을 느낄 수 있었습니다.

 여기에 있는 기계들 모두가 분석관련 기계인데, 사용하는 방식이 각각 다르고, 장단점이 있다고 하셨습니다. 특히나 이미지를 스캐닝 할 때에는 2차원으로 입력을 받고, 이를 3차원으로 재해석하여 결과를 보여주는 것은 내부 과정은 잘 모르겠지만 상당히 흥미로웠습니다.

현존하는 가장 빠른 게놈 분석 기계 중 하나

 
 마지막 연구실에 있는 이 기계는 현존하는 분석 기계 중에서 가장 빠르고 비싼 축에 속하는 기계라고 하셨습니다. 웬만큼 복잡한 시료도 하루 정도 돌려놓고 나면 완성되어 있고, 컴퓨터나 스마트폰에서도 요즘 연산 처리하는 중앙처리장치가 듀얼코어, 쿼드코어가 있듯이, 이것 또한 여러 기계가 협력하여 더 빠른 처리속도를 낼 수 있다고 하네요 !
 

Life technologies 회사 본사에 방문

 다음으론, 국가 연구소는 아니지만 생명공학 회사인 ‘Life technologies’ 에 방문했습니다. 이는 앞서 살펴본 여러 가지 분석 및 계측기 등을 연구 및 실험 개발하여 생산하는 회사입니다. 실제 공장은 미국 내 다른 지역 및 전 세계에 분포하고 있으며, 본사에서는 R&D에 치중하고 있다고 하네요.

진화의 과정을 염기서열 분석으로 풀어 놓은 그림입니다

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 박 헌 준

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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

미국 샌프란시스코 실리콘밸리 탐방기 <2> - Stanford & SLAC

Stanford 대학 전경

 스탠포드 대학교의 정식 명칭은 ‘Leland Stanford Junior University’입니다. 샌프란시스코 근처의 작은 도시인 ‘Palo Alto’ 에 위치하고 있으며, 1891년 Leland Stanford 에 의해서 설립된 연구중심 사립대학교입니다. 설립자인 Leland Stanford는 미국의 서부 개척시대 시절에 Gold Rush 시절에 서부로 건너와, 대륙횡단 철도 운송권 등을 따내며 시의원, 시장직 등을 지내다가 캘리포니아 주지사를 지내게 됩니다. 유럽 여행 중에 어린 아들을 당시 한창 유행하던 장티푸스로 잃게 되자 요절한 아들을 기리기 위해서, 그리고 지역의 청년들을 아들삼아 소유하고 있는 막대한 토지를 모두 학교 설립에 사용했다고 합니다.

 그래서인지 캠퍼스 규모 역시 면적 기준으로 1위라고 하네요. 흔히 알고 있는 미국 동부의 아이비리그에는 속하지 않지만, 미국 서부 캘리포니아 지역에도 특유의 자유분방한 분위기와 맞물려 급격하게 성장하는 대학들이 많이 있습니다. 대표격이라고 할 수 있는 Stanford University는 이국적인 분위기와 자유분방한 면모 및 우수한 인재들과 훌륭한 재정적 지원을 바탕으로 금세기 가장 성장한 대학교로 묘사되고 있습니다. 이 외에도 캘리포니아 주립대학교 캠퍼스 중에 UC Bercely 가 최근 급격하게 성장하고 있는 전통적인 라이벌 대학이며, LA에 위치하고 있는 UCLA 또한 훌륭한 대학으로 평가받고 있고, 특히나 캘리포니아 공과대학교(Caltech)의 경우 학부과정 입학 정원이 200여명에 불과 할 정도로 초미니 대학임에도 불구하고 다수의 노벨상 수상자 및 기부금 조성과 뛰어난 연구실적으로 얼마 전 세계 대학평가에서 하버드 대학교를 밀어내고 1위에 오른 적도 있었습니다.

Memorial Church 전경

 이 Memorial Church는 앞서 언급한 설립자의 아들을 기리기 위한 것이며, 설립자 또한 사망하여 아내가 같이 교회 안에 묻어두고 추모하다가, 현재는 일가족이 모두 묻혀있다고 합니다. 학교에서 잘 보이는 한 가운데에 자리 잡고 있는데, 관광객에게도 역시나 명소로 손꼽히는 곳입니다.

세계 최고의 분석장비 Titan

  현재 스탠포드 대학원에서 박사과정을 밟고 있는 싱가폴 출신 Sonny Vo의 도움을 받아 내부 연구실 등을 둘러 볼 수 있었습니다. 그 중에 전기신호로 시료를 분석하는 ‘Titan’ 이라는 이름을 가진 장비를 볼 수 있었는데, 특이한 점은 대부분의 다른 대학과 다르게 구성원 누구한테나 대부분의 연구시설이 24시간 개방되어 있다는 점이었습니다. 이러한 점은 연구자로 일 할 때에 굉장한 장점으로 꼽히는데, 예를 들면 Sonny 가 있었던 싱가폴에도 아시아 최고수준의 대학인 NUS (National University of Singapore)가 있지만 여기에서도 고가의 장비는 담당자가 따로 있어서 예약해서 맡기면 길면 몇 달 후에야 결과를 받아 볼 수 있다고 합니다. 하지만 스탠포드에서는 학생이 직접 조작법 또한 배워서 언제든 빈 시간에 고가의 분석 장비 또한 사용이 가능하다고 하더군요. 물론 이러한 연구비용은 소속 연구실의 재원에서 나가게 되는데, 이는 지도교수님, 또는 졸업 동문과 기업 간의 network로 잘 해결이 된다고 하네요. 우리나라에도 참고할 만한 점 인 것 같습니다.

Fredrick Terman Library

터만 도서관의 모습

 다음으론 공과대학에서 프레드릭 터만을 기념하여 세운 건물과 도서관에 들렀는데요, 터만 박사는 실리콘밸리의 아버지라고 불리웁니다. 그의 제자 중에는 훗날 HP를 세우게 된 휴렛과 팩커드도 포함되어 있습니다. 특히나 터만 박사는 한국과도 연관이 있는데요, 박정희 전 대통령 시절 과학기술과 공학을 중시했던 박 전 대통령이 (가칭) 한국과학원 설립을 두고 자문을 구해서 기획안을 수정 및 보완 해주셨던 분이 바로 터만 박사로, 60년대 당시에 한국을 오가면서 많은 도움을 주었다고 합니다. 그래서 현재 KAIST에 있는 큰 다목적 강의실명이 그의 이름을 딴 ‘터만홀’ 이라고 합니다.

응용물리학과 입구의 슈뢰딩거 방정식

 Stanford 역시 여기저기에 이러한 이공계의 모습을 많이 찾아 볼 수 있었습니다 ^^

SLAC 입구

 다음으로는 스탠포드 대학 캠퍼스에서 가까운 곳에 위치한 SLAC (스탠포드 선형입자가속기 센터)에 방문했습니다. 전 세계에서 가장 크고 긴 선형입자가속기라고 하는데요, 반면에 원형입자가속기로는 스위스 로잔에 있는 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기 (LHC)가 가장 크다고 합니다. 한국에는 포항공과대학교 (POSTECH) 이 유일무이하게 우리나라에서 3세대 방사광 가속기를 가지고 있습니다. 규모는 비할 바가 아니지만, 앞으로 과학벨트 사업에 선정된 대덕연구단지에 수조원의 예산을 투입하여 4세대 가속기를 짓는다하니 각종 기초과학 연구에도 가속이 붙었으면 좋겠습니다.

SLAC 소개


 미국 내 연구소들에서는 정년퇴임한 연구원에게 홍보관 등에서의 경험과 노하우를 살려서 재취직할 기회를 많이 준다고 합니다. 대부분의 국립 연구소에서 이러한 경우를 보았는데요, SLAC에서는 미국 에너지부와 스탠포드 대학에서 공동 운영하고 있으며 1962년에 설립되었다고 합니다. 지금까지 여기에서만 3개의 노벨상이 나왔다고 하네요.

SLAC 소개


 더 구체적으로는 입자 가속기 중에서 전자빔을 사용하는 입자물리학의 이론 및 실험에 중점을 두고 있다고 합니다. 물리학의 근본적인 물음 중에 ‘물질의 근원은 무엇일까’, ‘가장 기초단위는 무엇일까’와 같은 구성 물질에 대한 근원적 물음입니다. 이 슬라이드 에서도 물질을 계속 쪼개면 나오는 쿼크 입자에 대해서 설명 하고 계십니다. 이러한 가속기는 우주생성 당시의 환경을 재현하여 실험하는 데에도 쓰이고, 그 외에 이론물리학자들의 이론을 실험적으로 증명하거나, 기존 가설의 검증 등에도 쓰인다고 합니다. 이 선형가속기는 세계에서 가장 긴 물체로도 선정되었다고 하네요.

SLAC의 연구성과로 인한 노벨상

 여기서 연구한 성과를 통한 노벨상 수상자들의 업적과 노벨상이 그대로 보존 및 전시되어 있습니다. 한 가지 의문이 들었던 것은, 원본을 기증한 것인지, 아니면 전시용이 따로 있는 건지 궁금했습니다. ^^

끝이 보이지 않는 입자가속기의 선형 부분

 전시관에서의 설명 이후 차를 타고 한참 가서 내린 후에야 입자가속기의 선형부분을 볼 수 있었습니다. 선형입자가속기이긴 하지만, 곡선 부분 또한 존재하는데, 이는 가속 및 충돌을 위한 부분이라고 합니다. 엄청난 고 에너지가 필요하기 때문에, 항상 가동되는 것은 아니며, 당연히 가동 되는 동안에는 관람하긴 좀 힘들겠죠(?!)
 물리학의 양자역학과 관련되어있는 부분이라 약간 난해할 수 있지만, 미국은 여러 연구소에서도 당장 돈이 되는 연구가 아니더라도 대규모의 국비가 투입되는 기초과학 연구를 정말 충실히 하고 있다는 생각이 들었습니다.

 스탠포드 대학교와 입자가속기가 궁금하신 분들은, http://www.stanford.edu/http://slac.stanford.edu/ 를 참조하지면 많은 도움을 얻으실 수 있을 것 같습니다. (사이트는 영어로 되어 있습니다.^^)

감사합니다.

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 박 헌 준

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