과학수사의 시작은 셜록홈즈로 부터?!


홈즈는 런던 베이커 거리 221B의 하숙집에 의사인 존 H, 왓슨과 함께 산다. 둘은 1882년부터 함께 살았고, 홈즈의 직업은 탐정이다. 1878년부터 탐정 생활을 시작한 홈즈는 1888년까지 무려 5백여 건의 사건을 처리했고, 이 중 단 네 번만 실패할 만큼 실적은 대단히 높은 편이었다. 왓슨은 홈즈에 대해 ‘범죄 관련 책에 관한 지식이 놀라울 정도’고 ‘금세기의 중대 범죄에 대해 모르는 것이 없다’고 기록했다. 

홈즈는 아서 코난 도일(Arthur Conan Doyle, 1859~1930)의 추리 소설에 등장하는 세계 최초의 민간자문탐정인 셜록 홈즈다. 1887년 <주홍색의 연구>에 셜록 홈즈는 처음 등장했다. 셜록 홈즈를 다룬 영화나 드라마, 책이 최근까지 나올 정도로 아직도 많은 인기를 끌고 있다.


 

사진 1. 시드니 패짓(Sidney Paget)이 그린 셜록 홈즈
(출처: wikipedia)



도일은 영국의 유명한 소설가이자 외과 의사다. 도일이 셜록 홈즈라는 인물을 만들기 전까지 사람들은 과학과 수사는 별개의 문제라고 생각했다.하지만 도일은 셜록 홈즈를 통해 과학수사에 대한 개념을 알렸고, 실제 사건에 어떻게 접목될 수 있는지를 보여줬다. 미국의 과학수사 전문가인 콜린 에번스는 “홈즈의 시대 이후 지난 100년 동안 탄생한 자외선, 레이저, 유전자(DNA), 전자현미경과 같은 과학적 성과는 범죄와 수사의 역사를 바꿔 놓았다”고 말했다. 
 

사진 2. 아서 코난 도일의 <주홍색의 연구> 표지
(출처: wikipedia)



그렇다면, 현재는 어떨까. 최근 강력범죄가 사회적으로 이슈가 되면서 수사 방법에 대한 관심도 높아지고 있다. 과학수사가 본격적으로 시작된 것은 1800년대 후반부터다. 모든 사람이 가진 ‘지문(指紋)’이 사람마다 다르다는 사실을 알아낸 후부터 과학수사가 시작됐다. 사건 현장에 지문이 있다는 것은 그 지문의 주인이 그 현장에 있었다는 결정적인 증거가 될 수 있다. 

지문의 흔적은 손에서 나오는 땀이나 기름으로 만들어진다. 최근 영국 셰필드대 연구진이 지문의 흔적에서 미세한 화학 입자를 구분해내는 기술을 개발했는데, 이를 통해서 지문의 주인이 무엇을 먹었는지, 어떤 약물을 먹었는지를 알 수 있다고 한다. 이 기술은 체내에 흡수된 음식물이나 약물은 땀에도 섞여 나온다는 것을 발견하고 개발됐다. 실제로 영국 경찰은 이 기술로 마약 범죄자를 검거하고 있다. 

지금이야 지문 분석 말고도 다른 형태의 과학수사가 많지만, 예전에는 지문 분석만이 과학수사의 전부인 적도 있었다. 우리나라에서는 주민등록증을 만들 때 지문을 찍기 때문에 전 국민의 지문 데이터베이스가 잘 갖춰져 있다. 그래서 사건 현장에서 자신의 지문을 남기지 않기 위해 장갑을 사용하는 범인들도 있다. 그에 대비하기 위해 우리나라에서는 국내외산 장갑 300여 개의 흔적을 모아놓고 있다. 

사건 현장에서는 모든 것이 증거가 될 수 있다. 실제로 사건 현장 근처에서 발견된 똥으로 범인은 잡은 사건도 있다. 2013년 부산의 한 식당에서 현금 20만 원을 도난당한 사건이 발생했다. 이 범인은 식당 인근에서 볼일을 보고 있다가 한 식당을 발견했다. 볼일을 마친 범인은 식당 주방으로 들어가 20만 원을 훔쳐 달아났다. 사건 현장의 CCTV를 분석하던 경찰은 범인의 동선을 파악했고, 그 동선에서 발견한 똥을 혹시나 하는 마음에 채취했다. 범인은 이미 전과 10범으로 그의 DNA 정보는 경찰이 갖고 있었고, 똥에서 발견한 DNA와의 일치를 통해 범인을 검거할 수 있었다. 

한 사람이 가진 장내 세균은 약 1천여 종. 하지만 모두 똑같지는 않다. 장내 세균을 통해 그 사람의 영양 상태나 자주 먹는 음식, 알레르기 종류 등을 알아낼 수 있다. 최근에는 장내 세균을 지문처럼 활용할 수 있는 연구도 진행 중이다. 

최근에는 ‘냄새’에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 사람이 갖고 있는 고유의 체취(體臭)는 화장품이나 향수를 사용한다고 해서 없어지지 않는다. 이런 특성을 바탕으로 경찰청 과학수사대에서는 현장의 공기를 용기에 담아 분석한다. 냄새를 분석하면, 사건 현장에 있었던 사람이 자주 사용하는 화장품이나 향수 등으로 범인의 범위를 줄일 수 있다. 

지난 10월에는 국내 연구진이 사람보다 냄새를 더 잘 맡는 ‘바이오 전자 코’를 개발하기도 했다. 우리 코에는 냄새를 인식하는 수용체가 있는데, 냄새가 이 수용체와 결합하면 전기신호가 발생해 신경을 타고 뇌로 전달돼 우리가 냄새를 맡게 되는 것이다. 따라서 전자 코가 냄새를 맡게 하기 위해서는 콧속에 들어 있는 수용체가 필요하다. 이 후각 수용체를 유전공학기술을 이용해 사람의 것과 똑같이 만든 것이 바로 ‘바이오 전자 코’다. 

사건을 수사하는 과정에서 가장 많이 사용하는 것 중에 하나가 바로 폐쇄회로(CC)TV다. 지금은 CCTV를 어디서나 볼 수 있지만, 초기에는 자신도 모르는 사이에 누군가에게 감시당하고 있다는 것과 인권 문제 때문에 설치를 반대하기도 했다. 요즘에도 모든 사람이 CCTV 설치를 찬성하고 있지는 않지만, 범죄가 자주 일어나는 지역의 주민들이 CCTV 설치를 요청하기도 한다. 

요즘 CCTV는 그야말로 지능형 CCTV다. 단순히 영상만을 찍지 않는다. 사람의 얼굴만을 골라 찍는 CCTV도 있고. 귀가 달려 소리까지 찍는 CCTV도 있다. 실제로 충북 진천에는 귀가 달린 CCTV가 설치돼 있어 보안용으로 사용하고 있다. 또 얼굴은 찍히지 않았지만, 걸음걸이를 분석하는 CCTV도 있다. 

하지만 이 모든 것은 사건이 발생한 후의 대책일 뿐, 범죄를 예방하기 위한 대책은 아니다. 범죄 예방을 위한 대책 또한 적극적으로 만들어 과학수사가 필요 없는 곳이 우리가 모두 원하는 사회 아닐까. 

글 : 심우 과학칼럼니스트

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향기가 폴폴~ 방향제 만들기

인간이 향을 처음으로 이용한 곳은 종교 의식에서였다. 지금으로부터 약 4,000~5,000년 전, 향기가 있는 식물을 태워 그 향을 이용했다. 시간이 지나면서 향은 왕족이나 귀족들의 사치품으로 사랑받게 됐으며 훗날 그 범위가 일반인들에게까지 확대되며 대중화되기 시작했다.

오늘날에는 향수나 방향제 등 향을 이용한 제품들이 많이 출시되고 있다. 거실이나 화장실 벽에 붙여놓고 필요할 때마다 누르면 액체가 뿜어져 나오는 방향제, 스프레이처럼 칙칙 뿌리는 방향제, 옷장 속이나 책상 위에 놓아두면 향이 발산되는 방향제 등 다양한 형태의 방향제가 우리 주변을 향기롭게 만들어 주고 있다. 천연 방향제를 직접 만들어 보며 향기가 퍼져나가는 현상에 대해 알아보자.


[교과과정]
초등 3-1 우리 생활과 물질
초등 4-1 모습을 바꾸는 물
중등 1 물질의 세 가지 상태


[학습주제]
분자들의 움직임 알아보기
확산 현상 이해하기
생활 속에서 찾아볼 수 있는 확산 현상 찾아보기

<실험 방법 및 원리>





<실험동영상>




*실험 참고사항 : 송곳을 사용할 때는 손이 다치지 않도록 주의하세요.
크리스털 결정은 물을 100배 이상 흡수하므로 너무 많이 넣으면 안 됩니다.
플라스틱 용기 대신 재활용 병을 사용해도 됩니다.


향수 냄새나 음식 냄새는 냄새가 발생한 지점에서 어느 정도 멀리 떨어진 곳에서도 맡을 수 있다. 설탕을 녹인 물을 마시면 어느 부분을 마시든 똑같이 단맛이 난다. 물에 잉크를 한 방울 떨어뜨리면 잉크가 주변으로 퍼져 나간다. 이 세 가지 현상의 공통점은 무엇일까?

바로 물질을 구성하는 분자들이 스스로 끊임없이 운동하고 있다는 것이다. 분자들은 스스로 움직여 기체나 액체 속으로 퍼져나간다. 이런 현상을 ‘확산’이라고 한다. 실험에서 크리스털 결정에 떨어뜨린 향료 분자 역시 공기 중으로 확산된다. 뚜껑을 닫아도 송곳으로 뚫어놓은 구멍을 통해 향료 분자가 빠져나가며 주변 공기 속으로 퍼져 나간다. 향료 분자는 시간이 지날수록 주변으로 확산되며 그 향이 줄어드는데, 이때 물과 향료를 다시 넣어 주면 재사용할 수 있다.

냄새가 나는 것을 감지할 수 있는 건 우리 몸의 ‘코’ 덕분이다. 코는 생명을 유지하기 위한 중요한 호흡기관이자 동시에 냄새를 맡는 후각기관이다. 코의 안쪽에 위치한 후각세포에는 약 1,000만 개의 후각신경이 있는데, 이곳에서 기체 상태의 화학물질을 받아들인다. 이 자극은 대뇌로 전달돼 어떤 냄새인지 구분하게 된다. 뇌는 냄새를 기억하고 있기 때문에 같은 냄새를 맡으면 금방 알아챌 수 있다.

감기에 걸리거나 코가 막히면 냄새를 잘 맡지 못하게 된다. 냄새분자가 후각세포를 자극하는 것을 콧물이 방해하기 때문이다. 또 후각신경에 염증이 생겨 냄새를 제대로 맡기 힘든 경우도 있다. 냄새를 잘 맡지 못할 때는 음식의 맛도 느끼기 힘들다. 후각세포가 냄새를 잘 맡지 못하면 뇌가 미각만으로 음식의 맛을 감지하기 때문이다. 이렇듯 일상생활 속 다양하게 맡을 수 있는 향기를 비롯해 음식의 맛을 풍부하게 음미할 수 있는 이유도 모두 후각세포 덕분이다.

글 : 유기현 과학칼럼니스트

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