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세계 최강 스파이 단체 IMF(Impossible Mission Force)의 요원인 주인공 이선 헌트(톰 크루즈)는 테러 조직의 핵무기 소지를 막으라는 임무를 받는다. 7월 25일 개봉한 영화 ‘미션 임파서블: 폴아웃’은 ‘미션 임파서블’의 여섯 번째 시리즈다. 이번 시리즈도 어김없이 이 대사로 영화가 시작된다.

미션 임파서블은 새로운 시리즈를 개봉할 때마다 영화 속 불가능(임파서블)해 보이는 첨단 과학기술이 화제를 불러 모았다. 그 때마다 ‘과학동아’는 이들 기술이 실제로 얼마나 구현됐는지 확인하는 미션(?)을 수행했다. 이번 시리즈도 전작들과 마찬가지로 영화에 첨단 첩보기술이 등장한다. 그래서 준비했다. 역대 미션 임파서블 시리즈의 첨단 과학기술 총정리.

미션 임파서블 (1996년) 창과 방패의 대결, 보안기술

‘미션 임파서블’에서 헌트는 작전 중 사망한 동료의 죽음의 배후에 자신이 속한 IMF가 있었다는 사실에 분노한다. ‘뒤통수 전략’을 세운 헌트는 IMF에 침입해 첩보 요원들의 목록을 빼낸다는 계획을 세운다.

문제는 IMF가 당대 최고의 스파이 단체인 만큼 보안이 첩첩산중이라는 것이다. 물론 영화가 1996년에 개봉했다는 점을 고려해야 한다. 지금의 시각에서는 첨단으로 부르기 민망한 뚱뚱한 686 컴퓨터를 ‘인공지능’이라고 부르고, 첩보원 리스트 파일을 CD에 담아 빼낸다.

이 영화에서 가장 기억에 남는 장면은 컴퓨터가 있는 방에 침입하기 위해 헌트가 와이어에 매달려 공중 액션을 펼치는 부분이다. 헌트가 굳이 어려운 공중 하강을 선택한 이유는 컴퓨터실의 바닥이 물방울 하나의 무게도 감지할 만큼 민감해, 무게나 온도 변화가 생길 경우 바로 경보를 울리기 때문이다. 영화에서 헌트의 이마를 타고 내려오는 땀방울을 보는 관객들 역시 함께 긴장의 땀을 흘렸다.

22년이 지난 지금은 영화 속 컴퓨터실뿐만 아니라 보안도 한층 강화할 수 있다. 박홍규 고려대 물리학과 교수팀은 2016년 미세한 압력만 포착돼도 색이 변하는 레이저 기반 센서를 개발해 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표했다.

이 센서는 못 형태의 광(光)결정이 규칙적으로 배열된 구조로, 외부에서 힘이 가해지면 광결정 사이의 틈이 벌어져 배기자열이 달라지고, 이로 인해 레이저의 색이 바뀐다. 영화에서처럼 바닥 전면에 이런 광결정 센서를 깔아둔다면 물방울이 떨어지는 위치까지 확인할 수 있다. 또 이 센서는 표면에 닿은 액체의 산성도를 구분할 수 있다. 이 기술을 활용하면 책상에 놓아둔 컵에서 떨어진 물방울과 헌트가 흘린 땀방울을 구분할 수도 있는 셈이다.

지금도 여전히 첨단기술로 꼽히는 부분도 있다. 컴퓨터실은 음성인식과 망막인식을 이용해 신원을 확인한 뒤에야 접근이 허용된다. 헌트가 공중을 택한 이유도 이런 다중 보안 시스템을 뚫기는 불가능하리라고 판단했기 때문이다.

실제로 음성, 홍채, 지문 등 각각이 가진 생체인식기술의 한계가 드러나면서 최근에는 이들 중 2~3개를 모두 통과해야 인증이 되는 ‘다중생체인식 시스템’이 각광받고 있다. 다중생체인식 시스템은 실제 해커들에게도 가장 뚫기 힘든 보안 형태를 묻는 설문 조사에서 1위를 차지했다.

미션 임파서블 2 (2000년) 인류를 위협할 생화학 무기 ‘키메라 바이러스’

‘미션 임파서블 2’는 헌트가 맨몸으로 암벽을 등반하는 장면으로 초반 시선을 강탈한다. IMF는 특수 선글라스를 이용해 헌트에게 임무를 전달했고, 헌트가 선글라스를 던져 버리면서 영화가 시작된다. 역대급 오프닝에 비해 영화 스토리는 헌트의 ‘뜬금 로맨스’로 혹평을 받기도 했지만, ‘키메라 바이러스’는 꽤나 긴장감을 자극하는 소재였다.

키메라 바이러스는 인플루엔자 치료제를 개발하는 과정에서 부수적으로 만들어진 악성 바이러스로 나온다. 치료제인 ‘벨레로폰’을 확보한 테러리스트 집단은 키메라 바이러스를 퍼뜨리려는 음모를 계획하고, 헌트는 마지막 하나 남은 키메라 바이러스를 파괴해야 하는 임무를 받는다.

영화에서 키메라 바이러스는 유전자 조합 과정에서 우연히 만들어졌지만, 지금은 과학자들이 목적에 따라 맞춤형으로 생명체를 제조할 수 있는 수준까지 생명공학 기술이 발전했다. 2016년 미국 크레이크벤터연구소(JCVI)는 국제학술지 ‘사이언스’에 최소한의 유전자로만 구성된 인공세포를 공개했다.

‘JCVI-syn 3.0’이라고 명명된 이 세포는 아데닌(A), 구아닌(G), 티민(T), 시토신(C) 등 네 종류의 염기를 합성해 만든 DNA들을 이어 붙여 인공적으로 합성했다. 유전자 473개, 염기쌍 53만1000개를 가져 일반적으로 염기쌍 300만~400만개를 보유한 박테리아와 비교해 6분의 1정도로 ‘슬림’하다.

최소한의 유전자만 가진 인공세포를 만들었다는 것은 전자회로를 설계해 반도체를 만들 듯 ‘유전자 회로’를 설계할 가능성이 열렸다는 의미다. 생명 유지에 필요한 최소 기관만 가진 합성세포에 유전자만 추가해 환경에 따라 원하는 유전자만 발현시킬 수 있기 때문이다. 만약 영화에서처럼 이런 유전자 회로 설계도가 테러리스트의 손에 넘어간다면 생물학 무기로 쓰일 수 있다.

크리스퍼 유전자 가위도 맞춤형 ‘키메라 세포’ 제작에 사용될 수 있다. 크리스퍼 유전자 가위는 ‘크리스퍼-캐스 9(CRISPR-cas9)’이라는 효소를 가위처럼 사용해 유전자를 선택적으로 제거하는 기술이다.

기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단이 포함된 국제공동연구진은 지난해 8월 국제학술지 ‘네이처’에 크리스퍼 유전자 가위를 인간 배아에 직접 적용해 돌연변이를 교정하고 유전 질환을 치료할 수 있음을 확인했다고 발표했다.

염기 하나만 정교하게 잘라낼 수도 있다. 염기는 3개가 하나의 코드처럼 활동하고, 여러 코드가 모여 유전자를 구성한다. 기존에 크리스퍼 유전자 가위는 이런 코드를 잘라내고 그 부위에 다른 코드를 삽입하는 방식에 활용됐다. IBS 유전체 교정연구단은 지난해 3월 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’에 특정 염기 하나만 바꾸는 기술을 개발하고, 동물 실험을 통해 성능을 검증했다. 연구에서는 한 개의 염기를 교정해 근육이 퇴행된 생쥐와 백색증을 앓는 생쥐가 나왔다.

미션 임파서블 3 (2006년) 완벽한 변신 마스크 만드는 3D 프린터

‘미션 임파서블 3’의 배경은 바티칸이다. 성스럽고 엄숙한 이미지가 강한 바티칸에서 펼쳐지는 액션 장면은 관객에게 색다른 재미를 선사했다. 영화 초반부터 ‘토끼발’이라는 정체불명의 물체를 둘러싸고 미션을 수행하는데, 2시간이 넘는 상영 시간 동안 도대체 토끼발의 정체가 무엇인지에 대해서는 나오지 않는다.

시리즈마다 영화에서는 변신 마스크를 쓰고 위장하는 장면이 등장한다. 관객들도 변장 사실을 눈치 채지 못할 만큼 정교하다. 특히 3편에는 변신 마스크를 제작하는 과정이 등장해 눈길을 끈다. 화장품처럼 생긴 카메라로 위장할 인물을 촬영한 뒤 이를 3차원(3D) 이미지로 구현하고, 이 이미지를 3D프린터로 인쇄해 마스크를 제작한다. 파우더 형태의 잉크를 분사해 형태를 잡고, 컬러 잉크를 분사해 피부색과 모공의 위치 등을 똑같이 만들었다.

3D 프린팅은 3D로 설계된 도면에 따라 재료를 한층 씩 쌓아 올려가며 제품을 입체로 만드는 기술이다. 영화에는 가방크기의 3D 프린터가 등장하지만, 실제로는 펜 모양의 소형 프린터부터 자동차보다 큰 규모까지 다양한 크기가 존재한다.

현재까지 3D 프린터에 사용할 수 있는 소재는 30여 가지가 개발됐다. 이중 파우더 형태의 잉크를 이용하면 다른 재료를 사용할 때 보다 5~10배 빨리 제작할 수 있다.

파우더 잉크는 다섯 종류가 개발됐지만, 이들의 조합으로 수십 만 가지 이상의 색을 표현할 수 있는 것으로 알려졌다. 한층을 0.1mm 정도로 얇게 제작할 수 있기 때문에 피부에서도 상대적으로 두꺼운 볼 부위는 두껍게, 얇은 눈 주변은 얇게 제작해 더 자연스러운 위장이 가능하다.

영화에서 헌트는 위장 마스크에 이어 목소리까지 위장해 상대방을 완벽히 속인다. 현재 음성 변조 기술은 영화에서처럼 완벽하지는 않지만, 최근 음성 변조가 가능한 인공지능(AI)이 개발되긴 했다. 바둑 AI인 ‘알파고’를 개발한 구글 딥마인드는 사전에 별도의 처리를 거치지 않은 음성 데이터도 자연스럽게 변조할 수 있는 기술을 개발해 5월 30일 논문 초고온라인 등록사이트인 ‘아카이브’에 공개했다.

이 AI는 목소리를 64배 압축하는 과정에서 기존 목소리의 특징은 제거하고 알파벳이나 음소에 대한 특징만 남긴다. 가령 A의 목소리를 압축한 뒤, B의 목소리 정보를 가미해 압축을 풀면 A의 목소리가 B의 목소리로 변환돼 나오는 식이다. 실제로 연구진은 남성의 목소리를 여성의 목소리로 변환하는 데 성공했다. 심지어 이 목소리는 매우 자연스러웠다고.

미션 임파서블: 고스트 프로토콜 (2011년) 벽에 딱 붙는 ‘스파이더 장갑’

‘미션 임파서블: 고스트 프로토콜’에서 헌트는 크렘린 궁전을 폭파했다는 누명을 쓰게 되고, 국가 간 분쟁을 염려한 미 정부는 IMF 조직의 과거, 정체, 모든 이력을 지워버리기 위한 ‘고스트 프로토콜’을 발동한다. 조직 차원의 도움을 받을 수 없는 상황에서 헌트는 러시아의 핵무기 발사 암호를 빼내는 임무에 도전한다.

이 영화에서 최고의 명장면은 당시 세계에서 가장 높은 초고층 빌딩으로 꼽히던 828m 높이의 두바이 부르즈 칼리파 외벽을 ‘스파이더 장갑’ 하나만 끼고 기어오르는 장면이다. 스파이더맨을 연상케 해 이런 이름이 붙었지만, 실제로 개발한다면 거미보다는 게코 도마뱀의 발바닥을 모방한 기술이 적용될 가능성이 높다.

게코 도마뱀의 발바닥에는 200nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 크기의 섬모가 있다. 게코 도마뱀은 이를 이용해 빨판이나 끈적이는 물질 없이도 미끄러운 유리나 콘크리트 벽면 등 표면에 딱 달라붙는다. 게코 도마뱀이 중력을 거스르며 천장에 붙어 민첩하게 움직일 수 있는 것도 이 때문이다. 게코도마뱀의 발바닥을 모방한 접착제는 가로세로 10cm 크기로 70kg 이상인 물체를 충분히 지탱할 수 있다.

나노 기술의 발달로 이 구조를 모사한 기술은 곳곳에 사용되고 있다. 이종호 광주과학기술원(GIST) 교수팀은 실제 게코 도마뱀 두 마리에서 발가락 당 약 5개의 천연 섬모를 채취했다. 접착력이 강하면서도 쉽게 떨어지는 반도체 공정 개발로 이어졌고, 연구 결과는 2014년 국제학술지 ‘왕립학회 인터페이스 저널(Journal of Royal Society Interface)’에 실렸다.

스파이더 장갑뿐만 아니라 요원 브랜트(제레미 레너)가 착용한 스마트 렌즈도 흥미롭다. 브랜트의 스마트 렌즈는 초소형 컴퓨터가 내장돼 렌즈를 통해 상대방의 얼굴을 인식하는 것은 물론, 눈을 깜박여 촬영한 사진을 무선으로 전송하는 것도 가능하다. 브랜트가 마블의 ‘어벤저스’ 시리즈에서는 호크아이라는 점을 생각하면 그 연결고리가 꽤나 흥미롭다.

실제로 콘택트렌즈에 기능을 더한 스마트 렌즈는 속속 개발되고 있다. 가령 안구 속 포도당의 농도를 측정해 당뇨를 관리하고 예방할 수 있는 스마트 렌즈가 대표적이다. 토끼 실험을 통해 착용 시 거부 반응이 없다는 사실이 확인됐고, 사물 인터넷(IoT) 기능을 이용해 컴퓨터나 웨어러블 기기로 정보를 전달할 수도 있다.

영화에서는 렌즈를 착용한 브랜트의 눈에 희미하게 금속선이 비치지만, 지금은 완전히 투명하게 제작할 수도 있다. 박장웅 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수팀은 유리와 비교해 99% 투명하면서 전기전도도도 높은 전극을 개발해 국제학술지 ‘나노 레터스’ 5월 21일자에 발표한 바 있다.

미션 임파서블: 로그네이션(2015년) CCTV에서 몽타주로 범인 찾기

‘미션 임파서블: 로그네이션’은 헌트가 이륙하는 비행기에 아슬아슬하게 매달리며 펼치는 극적인 액션으로 화제를 모았다. 영화에서 IMF는 정체불명의 테러 조직 ‘신디케이트’의 습격을 받게 되고, 헌트와 동료들은 신디케이트를 추적해 제거하기 위한 임무를 펼친다.

영화에서 헌트는 사람 얼굴이 스케치 된 그림을 내밀며 동료에게 그 사람을 찾아줄 것을 부탁한다. 이후 순식간에 전 세계 폐쇄회로(CC)TV 망을 분석해 해당 인물을 찾아낸다.

실제로 과학자들은 더 정밀한 몽타주와 고해상도 이미지를 제공하는 CCTV로 이 작업을 수행할 수 있다.

한국과학기술연구원(KIST)은 3차원 몽타주를 그리는 것은 물론, 인상을 7가지 버전으로 변환할 수 있는 ‘3D 몽타주 시스템’ 개발을 2014년 마쳤다.연구진이 개발한 시스템을 활용하면 각도에 따라 얼굴을 살필 수 있는 것은 물론, ‘무서운’ ‘어려보이는’ ‘신뢰감 있는’‘매력적인’ ‘비열한’ ‘권위적인’ ‘지적으로 보이는’ 등 7가지 인상을 변환하는 것도 가능하다.

이를 이용하면 사건이 벌어졌던 비슷한 상황(날씨, 조명 등)에서 기억하는 얼굴을 바탕으로 몽타주를 그리고 각기 다른 상황에서 비춰지는 얼굴을 유추할 수 있다. 사진 속의 얼굴을 3D 몽타주로 그려내는 것은 물론, 현재나 과거의 나이를 적용해 얼굴 변화를 유추할 수도 있다. 30년 전 범죄를 저지른 테러리스트의 현재 얼굴을 알아낼 수도 있다는 뜻이다.

CCTV의 해상도도 대폭 높아졌다. CCTV를 통해 사람의 얼굴을 인식하려면 최소 90픽셀 이상의 해상도로 촬영해야 하지만, 현재 CCTV는 7.2m 안에 피사체가 들어와야 인식이 가능한 수준이다. 고해상도 카메라를 설치한다고 해도 안개가끼거나 어두운 밤에는 또렷한 영상을 얻기 어렵다.

이런 한계를 넘기 위해 한국표준과학연구원은 2016년 60m 거리에서도 얼굴을 인식할 수 있는 CCTV를 개발했다.

이 CCTV는 온도를 감지할 수 있는 열적외선 카메라와 피사체의 이동을 추적할 수 있는 카메라로 구성됐다. 사람의 체온에 가까운 34~37도를 인식하면 그 방향으로 고개를 돌리고, 최대 30배로 줌인(zoom-in)해 얼굴을 촬영한다. 또 인식한 피사체를 계속 추적해 촬영하는 것도 가능하다.

미션 임파서블: 폴아웃(2018년) 스마트폰으로 방사선량 계측 무인차 운전까지

상공 7600m 스카이다이빙 액션으로 개봉 전부터 화제를 모은 ‘미션 임파서블: 폴아웃’은 전작들의 시그니처를 고스란히 유지한 채 영화가 시작된다. 미션을 알리는 노트북이 폭발하고, 폭탄의 도화선에 불이 붙고, 익숙한 테마송이 흘러나오면 헌트를 연기하는 톰 크루즈의 실제 나이가 56세라는 사실 따위는 까맣게 잊혀진다.

영화 초반부터 마지막까지 서로 속고 속이는 첩보 활동이 펼쳐지고 그 중심에는 세 개의 플루토늄(Pu) 구가 있다. 신디케이트는 플루토늄 구를 장착한 핵무기를 인도 카슈미트 지역에서 터뜨려, 지구 인구의 3분의 2가량을 방사선에 피폭시키겠다는 음모를 세운다.

이중 두 개의 플루토늄 구는 핵폭탄에 장착이 되는데, 영화에서는 이 위력이 5Mt(메가톤·1Mt은 TNT 100만t의 위력) 급으로 역사상 전무후무한 위력의 핵폭탄이라고 언급한다.

현실에서 역사상 가장 강력했던 핵폭탄은 1961년 러시아가 실험한 ‘차르봄바’다. 차르봄바의 폭발력은 50Mt에 이른다. 미국이 개발한 ‘B41’ ‘캐슬브라보’ ‘마크17’ 등도 10Mt이 넘지만, 이들은 모두 플루토늄폭탄보다 더 강력한 수소폭탄이었다.

실제로 핵무기용 플루토늄 구를 만든다면 개당 무게는 최대 16kg, 지름은 10cm로 제작할 수 있다. 영화에서 가방 속에 세 개의 구를 담고 다니는 것이 크기 면에서 과언은 아닌 셈이다. 한국원자력통제기술원(KINAC)에 따르면 북한은 2015년 기준으로 30~70kg의 핵무기급 플루토늄을 보유하고 있는 것으로 추정된다. 이는 영화 속 플루토늄 구를 2~5개 만들 수 있는 양이다.

영화에 등장하는 핵폭탄은 내폭형(implosion type)일 가능성이 높다. 핵폭탄에는 포신형(gun type)과 내폭형이 존재한다. 포신형은 두 개의 핵분열성 물질을 양쪽 끝에 두고 서로 충돌시켜 핵분열을 일으키는 반면, 내폭형은 핵분열성 물질을 빠르게 압축시켜 분열을 일으킨다. 순수 플루토늄은 핵분열이 자발적으로 잘 일어나기 때문에 내폭형으로 제작하는 것만 가능하다.

한편 영화에서는 스마트폰 애플리케이션(앱)을 이용해 다양한 첩보활동을 펼치는 장면이 나온다. 핵무기의 위치를 확인하기 위해 스마트폰 앱을 켜 방사선량을 측정하고, 목표물의 위치를 추적한다. 이런 기술은 현재 이미 상용화됐다.

가장 구미를 당기는 부분은 스마트폰을 이용해 마치 자동차 게임을 하듯 무인자동차를 조종하는 장면이다. 자동차 전방을 스마트폰 화면으로 확인하고, 코너링과 속도 조절은 양쪽 엄지손가락으로 해결할 수 있다. 무인자동차 원격 조종 기술은 아직 상용화되지 않았지만, 일부 자율주행자동차에는 시범적으로 스마트폰 앱을 이용해 사용자가 있는 곳까지 차를 부르고, 다시 차를 돌려보내는 기능이 탑재됐다.

시리즈 전체를 ‘정주행’한 뒤 한 줄 감상평. 어쩌면 과학기술이 급속히 발전해 현실이 영화보다 앞서게 되는 날이 올수도 있겠다.