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배우 맷 데이먼과 벤 애플렉이 직접 시나리오를 쓰고 주연을 맡은 영화 ‘굿 윌 헌팅’은 그해 아카데미 영화상 9개 부문에 후보로 오르면서 화려한 성공을 거두었다. 영화 속 맷 데이먼이 분한 윌 헌팅은 우연한 기회에 MIT에 청소부로 고용된다. 독학으로 수학을 공부하던 그는 복도 칠판에 출제된 수학문제를 맞춘다. 이 문제는 수학의 노벨상이라고 불리는 필즈상 수상자인 제랄드 램보 교수가 낸 문제였다. 윌 헌팅의 존재를 알게 된 교수는 말한다.

“제 2의 라마누잔이 나타났다.”

영화 속 맷 데이먼의 모습을 인도 오지에서 온 청년으로 바꾸어 상상해보라. 그것이 바로 20세기가 낳은 천재 수학자 스리니바사 라마누잔(Srinivasa Ramanujan)이다.

라마누잔은 1887년 인도 마드라스 근방의 가난한 집안에서 태어났다. 성직자인 브라만 계급이었으나 가난 때문에 그는 정규 교육을 제대로 받지 못했다. 하지만 어린 시절부터 수에 재능을 보였고 독학으로 수학을 공부했다.

라마누잔은 15세 때 ‘순수수학의 기초결과 개요’라는 책을 접하고 노트에 이 책의 정리들을 혼자서 증명해가기 시작했다. 그는 이 노트로 장학금을 받고 대학에 진학했지만 수학 외에는 어떤 과목에도 흥미를 보이지 않았고 결국 학업을 포기할 수밖에 없었다. 수학만을 연구하기를 바랐지만, 정규 대학을 마치지 못한 그에게는 그런 기회가 주어지지 않았다. 그는 마드라스 우체국 회계과에서 근무하면서 혼자 수학 연구를 계속했다.

100여 개의 정리가 담긴 그의 노트는 영국의 여러 수학자에게 보내졌지만 대개 대수롭지 않게 여겼다. 하지만 당시 35세로 이미 저명한 수학자였던 하디(G. H. Hardy)는 라마누잔의 천재성을 알아봤다.

하디를 사로잡은 ‘라마누잔의 정리’ 중에는 1+2+3+4+5+…=-1/12라는 공식이 있었다. 하디는 말이 안 되는 것처럼 보이는 이 공식이 리만제타함수의 응용이라는 것을 깨달았다. 하디는 라마누잔을 영국으로 초청했다. 라마누잔은 영국 케임브리지 대학에 자리를 잡고 그토록 원하던 수학만을 연구할 수 있는 환경을 갖게 되었다. 인도인으로는 최초로 영국왕립학회 회원으로 선출되기도 했다. 그가 남긴 이 라마누잔의 정리는 현대과학의 주요 테마인 소립자물리학, 통계 역학, 컴퓨터 과학, 암호 해독학, 우주 과학 등에 널리 이용되고 있다.

라마누잔의 천재적인 수 감각은 그가 병석에 누웠을 때의 일화로도 전해져 온다. 병문안을 온 하디가 자신이 타고 온 택시 번호가 1729라고 말하자, 라마누잔은 1729는 두 개의 세제곱 수의 합으로 나타내는 방법이 둘인 수 중 최소의 수라며 반색한다. (1729=10³+9³=12³+1³)

하지만 세상은 이 특별한 천재에게 세속적인 성공의 길을 허락하지 않았다. 영국의 추운 기후와 1차 대전으로 인한 열악한 식량상황 속에서 종교적 수행과 엄격한 채식을 고수했던 라마누잔은 점점 쇠약해져 갔다. 결국 1920년, 인도로 돌아간 지 얼마 되지 않아 32세의 나이로 세상을 뜨고 만다.

수학자 라마누잔의 초상

그는 케임브리지에 있던 기간 동안 낱장으로 된 종이에 약 600개에 달하는 정리를 기록했다. 이 기록은 1976년 미국 펜실베이니아 주립대학 조지 앤드류스 교수에게 발견되어 ‘라마누잔의 잃어버린 노트’라는 제목으로 출간되었다. 지금도 많은 수학자들이 그가 남긴 연구노트를 해독하느라 애를 쓰고 있다.

영화 굿윌헌팅에서처럼 천재는 알아보는 사람이 있어야만 완성된다. 라마누잔의 천재성은 하디와의 만남을 통해 완성되었다. 라마누잔은 신의 영감을 받아 증명을 발견했다며, “신의 사색을 표현하지 않는 방정식은 나에게 무의미하다”고 말했다. 정규 과정을 거치지 않은 라마누잔은 학부생도 알만한 평이한 내용도 알지 못하거나, 자신의 증명을 설명하지 못하는 경우도 있었다.

하디는 꿈에서 신이 증명을 알려주었다는 라마누잔의 말을 믿지 않았고, 어떤 정리와 공식에는 반드시 논리적인 증명이 필요하다고 생각했지만, 라마누잔에게 자신의 방법을 강요하지는 않았다. 지금은 20세기 3대 수학자의 한 명으로 꼽히는 라마누잔이지만, 하디의 혜안과 배려가 없었다면 라마누잔은 아무도 알아주지 않는 외로운 수학자로 끝났을지 모른다.

혜성처럼 등장한 100% 순수한 천재와 그의 천재성을 알아보는 또 다른 천재의 만남. 이 보다 매혹적인 이야기가 있을까. 이 이야기는 실제로 연극으로 만들어 졌다. 2007년 영국에서는 라마누잔과 하디의 특별한 이야기가 연극으로 무대에 올랐다. ‘사라지는 숫자’(A disappearing number)라는 제목의 이 연극은 올리비에상 최우수연극상, 2007 비평가협회 최우수 연극상, 2007 이브닝스탠더드 최우수 연극상을 동시에 수상했다. 수학적 정리와 공식에는 반드시 논리적인 증명이 뒤따라야 한다고 믿는 하디와, 자신의 수학적 정리는 ‘신(God)’의 은총이라고 말하는 직관적인 인도의 수학자 라마누잔과의 관계를, 서로의 입장을 이해하지 못하는 현대 동서양의 커플의 사랑에 빗대 아름다운 이야기로 풀어낸 연극이다.

오늘날의 과학에서는 한 명의 천재가 이룰 수 있는 일이 거의 없다. 더구나 학제와 시스템 밖에서 독학으로 공부한 사람이 과학계에 족적을 남기기란 불가능에 가깝다. 혼자 힘으로 경지에 오른 천재의 신화는 19세기로 끝났다. 그리고 라마누잔은 20세기가 낳은 희귀한, 아니 거의 유일한 천재인 것이다. 그의 인생은 너무 짧았고, 재능은 눈부셨다. 그래서 우리는 그 이름을 잊을 수 없다. 영화와 연극이 그를 다시 부르는 것은 당연한 일이다.

글 : 이소영 과학칼럼니스트

화장거울을 향해 앉아있던 유치원 꼬마가 관객 쪽으로 돌아앉았다. 귀여운 의상과 달리 꼬마의 얼굴은 짙은 숯검정 눈썹에 허연 콧물자국 범벅이다. 옆 친구는 시뻘건 눈두덩에 새파란 입술을 한 중국의 오락 캐릭터다. 예쁘장하기로 소문난 두 개그우먼의 깜짝 변신에 관객석은 한 순간에 웃음바다가 된다.

한 개그프로그램의 인기코너인 ‘분장실의 강선생님’에는 이같이 우스꽝스럽고 과장된 분장이 매주 등장한다. 시청자들은 골룸, 둘리, 방귀대장 뿡뿡이, 스머프로 변신한 여성 연기자들의 모습에 박수갈채를 보낸다.

하지만 정작 박수를 받아야 하는 주인공은 만화나 영화 속 캐릭터를 재탄생시킨 분장화장품이 아닐까.

이 코너에는 다양한 분장재료가 사용된다. 사람들이 가장 궁금해 하는 분장기법은 단연 대머리 분장. 골룸 분장 때문에 대머리 분장을 자주하는 개그우먼의 머리를 보면 얇은 막으로 된 볼드캡이 덮여 있다. 이 볼드캡은 고무를 농축한 라텍스나 글라찬이라는 액체 물질을 굳혀 만든다. 이들은 상온에서 빠르게 굳고 원하는 모양으로 만들 수 있는데다 쉽게 씌우고 떼어낼 수 있는 탄성력을 갖추고 있다. 골룸의 머리는 쫀득쫀득한 고무인 셈이다.

볼드캡은 착용할 때마다 새롭게 만든다. 사용자의 머리 크기와 비슷한 마네킹에 글라찬을 붓으로 얇게 바르고 하루 정도 상온에 두면 완성! 캡을 머리에 씌우고 고정할 때는 송진과 알코올을 혼합해 만든 피부용 접착제인 스프릿 고무를 사용한다.

<대머리 분장에는 여러 사람들의 손길이 필요하다. 분장팀이 볼드캡을 머리에 씌운 뒤 피부용 접착제인 스프릿 고무를 이마와 목에 바르고 있다. 사진 제공 KBS>

스프릿 고무는 골룸 머리에 몇 가닥 남지 않은 머리카락이나 긴 코털을 붙일 때도 쓰인다. 분장용 털은 누에고치에서 뽑은 실로 만들며, 사용한 털은 대부분 재활용하지 않는다. 다행해 선배가 사용한 코털을 후배의 얼굴에 붙이는 일은 일어나지 않는다.

분장화장품에 들어가는 성분은 일반화장품과 같다. 보습과 착색 기능을 높이는 수분과 유지성분, 이 둘을 섞는 계면활성제, 그리고 안료와 방부제 등이 그것이다. 수용성 크림형 제품은 물로 쉽게 지워지고, 오일 성분이 들어간 파운데이션형 제품은 일반 클렌징크림으로 지울 수 있다.

다만 분장용 화장품은 확실한 색상을 표현하기 위해 색소 함량을 높인 것이 특징이다. 같은 파운데이션형 제품이라도 일반화장품은 색소 함량이 10% 내외인 반면, 분장화장품은 15%로 함유량이 높다. 일반화장품의 색소 함량이 높지 않은 이유는 과도한 진한 색이 인위적인 화장으로 보이게 하기 때문이다.

<분장화장품에는 백색안료나 탤크, 방부제 같은 첨가물들이 섞여있어 피부자극도 크다. 일반화장을 할 때처럼 분장화장에서도 기초화장은 필수다. 동아사이언스 자료사진>

분장화장품은 유기물이나 무기물로 이뤄진 안료로 색을 낸다. 요즘 식물성 화장품이나 유기농 화장품에는 치자황, 자색고구마, 파프리카로 만든 천연 색소를 많이 쓰는데 이들은 모두 유기안료다. 실험실에서 합성한 유기안료는 저비용으로 다양한 색상을 만들 수 있다는 장점 때문에 많이 쓰인다.

무기안료는 산화철이나 규산염 화합물, 점토 같은 광물에서 얻는다. 철은 산화되는 정도에 따라 적색, 흑색, 황색 등 여러 색을 띠는데, 불순물을 제거하면 화장품의 색소로 많이 이용되는 적색산화철, 흑색산화철 등이 된다.

무기안료는 사용하는 광물의 희귀성에 따라 그 값이 천차만별이다. 가장 비싸다고 알려진 울트라마린은 1kg에 1500만 원이나 한다. 고가인데도 무기안료가 사랑받는 이유는 유기안료에 비해 색이 오래 지속되고 외부의 온도나 충격에 변하지 않기 때문이다. 하지만 무기안료에는 인체에 축적되는 중금속을 포함한 물질이 있어 유해성이 확인된 카드뮴, 코발트, 연납, 수은, 비소, 크롬 등은 사용이 금지됐다.

최근 색조화장품은 기능을 높이면서도 인체에 안전한 재료를 사용하는 쪽으로 발전하고 있다. 한 예로 1970년대부터 마스카라에 많이 쓰이던 카본블랙은 색이 진하고 착색력이 좋다고 알려졌지만 발암물질인 벤조피렌이 검출되면서 1985년부터 사용이 금지됐다. 이후로 화장품에서 검은색은 흑색산화철을 사용하고 있다.

분장화장품의 색소 함량이 높다곤 하지만 30~40%나 들어있는 미술용 물감에 비하면 적은 양이다. 이 정도의 양만으로도 색이 또렷하게 나타나는 이유는 뭘까. 비밀은 합성착색료로 쓰이는 타르색소에 있다. 화장품의 색소 목록에서 황색 4호, 적색 202호, 청색 1호처럼 색상과 숫자 번호로 적혀 있는 것들이 타르색소다.

타르색소는 석탄의 콜타르에서 추출한 벤젠, 톨루엔, 나프탈렌에서 만드는데, 색을 나타내는 유기화합물을 포함하고 있다. 분자구조에 따라 다양한 색상을 만들 수 있는 타르색소는 천연색소에 비해 색상 종류가 많고 선명하다는 장점이 있다.

한때는 벤젠계 물질이 암을 유발한다는 연구결과가 나오면서 타르색소를 멀리 하려는 움직임도 있었다. 물론 화장품에 포함된 타르색소의 양이 피부에 무해할 정도로 적다는 것이 일반적인 견해다. 타르색소는 화장품의 경우 현재 71가지가 안전하다고 허용돼 있다.

전문가들은 복숭아털에 알레르기를 일으키는 체질이 있듯이 천연재료가 누구에게나 안전한 것은 아니라고 말한다. 오히려 천연재료를 잘 보관하지 않을 경우 더 위험할 수 있다는 것이다. 분장화장품 세계에서도 더 보기 좋고 화려한 색을 원하는 욕심과 피부 안전지대를 지향하는 노력이 진행되고 있다. 화려한 분장세계 뒤에는 과학자들의 치열한 고민과 노력이 숨어 있다.

글 : 김윤미 과학칼럼니스트