미래창조과학부(장관 최양희) 산하 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철)은 개원 5주년 기념행사 '2016 IBS 연례회의'의 일환으로 18일 오전 대전 호텔 ICC에서 250여명의 참관객들을 대상으로 대중 과학강연을 개최했다.

세계적인 해양기후학 권위자 악셀 팀머만(Axel Timmermann) 하와이대 교수가 첫 연사로 나서 '초기 인류 대이동의 천문학적 요인'을 주제로 강연했다. 이어 IBM 알마덴 연구소의 주사터널현미경(STM) 실험실을 이끌었던 나노과학의 대가 안드레아스 하인리히(Andreas Heinrich) 이화여대 교수가 '주사터널현미경, 원자를 보는 기적의 기기' 주제로 강연을 펼쳤다.

악셀 팀머만 교수는 천문학적 요소들을 포함한 컴퓨터 기후모델로 12만5,000년 전 과거로부터의 기후변화를 추정, 이를 바탕으로 초기인류의 이동경로에 관한 새로운 학설을 제시한 최신 연구결과를 소개했다. 팀머만 교수 연구진은 기후에 영향을 주는 지구 자전축의 기울기와 세차운동, 공전궤도이심률의 변화 등 천문학적 요인들과, 고문서 기록․빙핵 분석․바다와 호수 밑 퇴적층 분석․나이테 분석 등의 변수들을 포함한 기후모델로 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 실행, 과거의 기후변화를 추정했다. 이를 해수면 변화와 함께 식량생산성․기온․지형 등을 변수로 구성한 인류이동모델에 적용해 초기인류의 이동경로를 추정했다. 그 결과 아프리카의 초기인류는 10만년 전 아라비아반도로, 8만년 전 중국으로, 6만년 전 호주로, 4만년 전 유럽으로, 1만년 전 북미로 이주하며 영역을 넓혀 온 것으로 나타났다.

특히 팀머만 교수는 한반도에도 영향을 미치는 엘니뇨현상을 예로 들며, 향후 기후온난화로 인한 4~6도의 평균기온 상승으로 특별히 지중해지역에 악영향이 예상된다며 새로운 인류이주의 가능성을 언급했다.

이어 연사로 나선 안드레아스 하인리히 교수는, 원자 수준의 미세한 탐침에 전압을 걸어 물질 표면의 원자 배치를 관찰하고 원자를 하나씩 옮길 수도 있는 주사터널현미경(Scanning Tunneling Microscope, STM)의 원리와, 지난 20년간 발전해 온 STM을 통한 원자 조작방법과 과학적 발견들을 설명했다.

하인리히 교수는 IBM 알마덴 연구소의 동료 돈 아이글러 박사가 STM으로 원자 하나하나를 옮겨 만든 'IBM' 로고를 소개하고, 구리 표면의 일산화탄소(CO) 분자가 삼각형 구조에서 안정되는 원리를 활용해 CO 분자들로 논리회로를 만들고 작동하는 방법을 보여줬다. 또한 철(Fe) 원자가 주변 원자와 반대 스핀을 갖는 반강자성(antiferromagnetism)을 띄는 것을 이용, Fe 원자 12개로 1비트(bit)씩 총 96개 원자로 1바이트(bite)의 초소형 반강자성 메모리를 구현하는 방법도 소개했다.

그는 끝으로 IBM에서 STM으로 원자들을 조작해 촬영한 1분짜리 스톱모션 애니메이션 '소년과 그의 원자(A boy and his atom)'를 보여줬다. 24시간동안 엄청난 노력으로 원자 하나하나를 옮겨가며 만든 이 영화가 유튜브에서 600만뷰 이상을 기록하는 등 언론과 대중들로부터 폭발적인 호응을 얻었다고 설명했다.