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“튜링의 연구는 생물학과 수학 두 분야의 학자들을 모두 매혹시켰고, 수리생물학 발전에도 기여했다” 김재경 카이스트 수리과학과 교수는 튜링의 연구에 대해 이렇게 한 마디로 말했습니다. 튜링의 논문은 현대 수리생물학자에게 어떤 의미일까요? 

● 한국 수리생물학회 회장 김용국 - 경북대학교 수학과 교수

1. 튜링이 수리생물학의 창시자인가요?
저는 튜링이 창시자라고 보지는 않아요. 튜링은 수학 모형을 세우고, 그것으로 동물 무늬 패턴을 몇 가지로 분류한 게 전부거든요. 생물학 문제 어디에도 적용하지 않았어요. 제 생각에는 제임스 머레이 교수가 수리생물학에 더 크게 기여한 것 같아요. 머레이 교수는 우연한 계기에 튜링의 논문을 발견한 뒤 튜링의 연구를 발전시켜 동물 무늬에 패턴이 새겨지는 원인을 수학적으로 엄밀하게 증명했습니다. 이후 활발하게 수학과 생물학을 연결한 연구를 선보였죠. 즉 머레이 교수 덕분에 튜링의 논문도 빛을 발하게 됩니다. 물론 튜링의 좋은 아이디어가 있었기에 머레이 교수의 연구도 가능했겠습니다. 튜링이 수리생물학에 기여한 건 분명하죠.

2. 수리생물학자는 어떤 연구를 하나요?
수리생물학은 생물학에서 다루는 문제를 수학을 이용해 푸는 것입니다. 보통 방정식을 토대로 만든 수학 모형이나 데이터 분석을 이용하지요. 최근에는 병원과 협력하는 경우가 많습니다. 제가 근무하는 국가수리과학연구소(수리연)도 한 의과대학과 함께 연구하고 있습니다. 예를 들어 이승규 박사는 튜링의 반응-확산 방정식(튜링 모형)을 이용해 지문 패턴이 다양하게 나타나는 원인을 연구 중인데, 이런 연구는 의수나 로봇 손을 만들 때 도움이 될 것으로 기대됩니다. 

3. 생물학을 비롯한 다른 분야에 수학자가 필요한 이유는 무엇인가요? 

2012년 구제역이 발생했을 때를 기억하시나요? 수많은 동물을 생매장한 끔찍한 일이었지요. 그런데 수학자들이 대책반에 있었다면 그 정도의 참사는 막았을 겁니다. 수학자들은 수학 모형을 만들어 감염 경로를 예측해 전염병의 확산을 막을 수 있는 방법을 찾을 수 있기 때문입니다. 그런 측면에서 수학자들이 농촌진흥청과 질병관리본부 등 다양한 곳에서 활약할 수 있지요. 저는 수리연에 있는 동안 다른 분야의 사람들이 해결하지 못하는 문제를 찾아 수학자들이 풀어내게끔 하는 중재자를 많이 양성하려고 합니다. 

● 종양 연구하는 수학자 김양진 - 건국대학교 수학과 교수

1. 튜링 모형을 연구하는 학자가 많나요?
그럼요. 보통 방정식을 조금 더 정교하게 만들거나, 조건을 바꿔 다른 패턴이 나올 수 있는지 연구합니다. 이처럼 수학자는 기존에 있는 수학 이론에 조건을 조금씩 바꾸는 연구를 합니다. 다른 사람이 볼 땐 의미가 없어 보이기도 하지만, 수학자들이 어떤 수학 모형을 단순하게 만들거나 타당성을 증명해 입증해주면 공학자와 같은 다른 분야 연구자들은 시스템을 모형으로 만들 때 안심하고 쓸 수 있지요. 튜링 모형 역시 다른 분야에서 많이 쓰이는 모형 중 하나입니다. 화학 반응이 일어나는 곳이라면 어디든 응용할 수 있거든요. 더 많은 분야에서 쓰일 수 있게 보장해주는 게 수학자의 역할이고요.

2. 혹시 교수님 연구도 튜링의 연구가 관련이 있나요?
저는 종양의 증식이나 악성 종양의 발생같은 복잡한 생물학적 현상을 연구하고 있습니다. 이제는 생물학적 연구가 다양해지고 세밀해지며 ‘종양학’이라는 분야가 아예 따로 생겼어요. 얼마 전 노벨 생리의학상을 받은 ‘면역 항암제’와도 관련 있는 분야입니다. 저 같은 수학자는 실제 종양이 어떻게 자라는지 수학을 통해 시뮬레이션 하거나 종양의 원인을 수학 모형을 이용해 찾아냅니다. 제 연구와 튜링 모형이 직접적으로 관련 있지는 않지만, 종양이 어떻게 커지고 전이되는지 연구하는 쪽에는 여전히 튜링의 연구가 쓰이고 있습니다. 

3. 종양학 연구를 하는 수학자도 많은가요?
미국 플로리다의 모핏 암센터에만 15명 정도 수학자가 연구를 하고 있습니다. 병원에 수학자 센터가 있는 거지요. 악성 종양이 퍼져나가지 않게 막는 방법을 비롯해 종양암 세포의 확산을 막을 수 있는 수학 모형을 개발하지요. 또 병원에서 환자에 대한 자료를 바로 받아 환자 상태를 분석해 환자 개개인에 최적화된 맞춤형 치료 전략을 짜기도 합니다.