어린이과학동아 제공

으슬으슬하고 기침이 나오고 열도 나는지 이마가 뜨끈뜨끈하다면. 감기에 걸린게 분명하다.

약성분이 기재되어있는 처방약 봉지. 어린이과학동아 제공

● 약국에서 받은 약 뭐가 들었을까.

여러분은 얼마나 자주 감기에 걸리나요. 어린이는 보통 1년에 6~10번 정도 감기에 걸립니다. 감기 증상은 보통 바이러스에 감염된 뒤 1~3일 안에 나타납니다. 콧속에 불편한 기운이 느껴지고 목이 간질간질하다 재채기를 시작하지요. 그 뒤 콧물이 흐르고 열이 나기도 합니다.

감기에 걸리면 몸을 따뜻하게 하고 물을 많이 마시는 게 좋아요. 콧물이 너무 많이 나거나 기침이 심하면 증상을 완화하는 약을 먹으면 도움이 됩니다. 일반적으로 감기는 일주일가량 지나면 자연스럽게 낫습니다. 하지만 증상이 나아지지 않고 오히려 심해질 때가 있습니다.

증상이 계속되고 38°C 이상의 고열이 날 때는 다시 의사의 진찰을 받아야 합니다. 감기가 아니라 귀의 고막과 달팽이관 사이의 공간인 중이에 염증이 생기는 중이염이나 얼굴 뼛속에 공기로 채워진 공간인 부비동에 염증이 생기는 부비동염일 수도 있기 때문이에요. 이때는 증상을 가라앉혀 주는 약 외에 세균성 염증을 치료하는 항생제를 먹어야 합니다.

감기에 걸리면 나타나는 증상. 게티이미지뱅크 제공

● 항생제 먹으면 감기 빨리 나을까.

병원성 세균이 우리 몸에 들어오면 폐렴, 식중독 등 다양한 질병을 일으킵니다. 항생제는 세균의 성장과 번식을 억제하거나 세균을 죽게 만드는 약입니다. 그래서 우리가 세균성 질병에 걸리면 병원에서 항생제를 처방받습니다.

최초의 항생제인 페니실린을 만든 건 1928년 영국의 생물학자 알렉산더 플레밍이었어요. 실험하던 중 우연히 푸른곰팡이에서 페니실린이라는 화학물질을 발견했죠. 당시에는 종기 같은 아주 사소한 세균 감염으로도 사람들이 사망했는데 페니실린을 시작으로 다양한 항생제가 개발되며 많은 세균성 질병을 치료할 수 있었습니다.

알렉산더 플레밍은 푸른곰팡이에서 우연히 페니실린을 발견했다. 게티이미지뱅크, Ajay Kumar Chaurasiya(W) 제공

그러면 감기에 걸렸을 때도 항생제를 먹으면 더 빨리 나을까요. 감기는 세균이 아니라 바이러스에 의해 감염되는 질병입니다. 코나 부비동, 인후 등에 바이러스가 들어가 감기에 걸리지요. 감기를 일으키는 바이러스는 무려 200개가 넘습니다.

바이러스와 세균은 둘 다 우리 눈에 보이지 않을 정도로 작은 미생물로 비슷해 보이지만 엄연히 다릅니다. 바이러스는 혼자서 생명을 유지할 수 없어 동식물의 세포에 기생해 살아가지만 세균은 스스로 에너지와 단백질을 만들어 낼 수 있다는 차이점이 있습니다. 그래서 각각에 대한 치료법도 다릅니다. 세균은 항생제로 치료할 수 있지만 바이러스는 백신이나 바이러스를 없애는 항바이러스제로 치료합니다.

그래서 감기에 걸렸을 때는 항생제를 먹어도 효과가 없습니다. 신천연합병원 소아청소년과 조병욱 진료과장은 “감기는 보통 약을 먹지 않아도 일주일 정도면 자연스럽게 낫는다”며 “다만 콧물이나 기침 등 증상이 지나치게 심하면 해당 증상을 가라앉힐 수 있는 약을 먹을 수 있다”고 설명했습니다.

이어 “언뜻 증상이 감기처럼 보이지만 의사가 봤을 때 부비동염이나 편도선염 등의 징후가 있는 경우 항생제를 처방한다”고 덧붙였습니다

하지만 우리나라 어린이의 항생제 복용량은 매우 높은 편입니다. 9월 5일 질병관리청이 발표한 자료를 보면 15세 미만 소아의 항생제 복용량은 2028.8 DOT(항생제 투여 일수의 총합을 재원 일수 당 1000명의 환자로 보정한 값)로 성인(1215.3 DOT)보다 1.7배나 많았습니다.

가천대 의대 감염내과 엄중식 교수는 “무슨 병이든 항생제를 먹으면 빨리 낫는다는 잘못된 인식이 개선돼야 한다”고 강조했습니다.

전국 의료기관의 항생제 사용량. 게티이미지뱅크, 질병관리청 제공

● 항생제 복용 기간 지키지 않으면?

항생제는 대부분 다양한 세균을 한꺼번에 무찌를 수 있지만 세균도 당하고만 있지는 않습니다. 항생제에 맞설 힘을 기르지요. 이 같은 현상을 세균에 ‘항생제 내성’이 생겼다고 합니다.

항생제를 먹어도 세균이 죽지 않을 수 있다는 뜻이에요. 세균에게 항생제 내성이 생기는 이유는 다양합니다.

항생제 내성이 생기는 과정. 어린이과학동아 제공

모든 항생제는 적절한 복용 기간이 정해져 있어요. 그 기간을 지켜 항생제를 챙겨 먹어야 세균을 적절히 처치할 수 있기 때문입니다. 항생제를 먹다가 증상이 좋아진 것 같아 일찍 복용을 중단하면 어떻게 될까요.

우리 몸속에서 항생제 때문에 죽어가던 세균들이 살아남습니다. 그리고 그 세균들에게는 더 이상 해당 항생제를 먹어도 약이 통하지 않습니다. 만약 나중에 같은 세균에 감염되면 다른 항생제를 먹어야만 병이 나을 수 있게됩니다.

이렇게 내성이 생긴 항생제를 피해 다른 항생제를 먹다 보면 자칫 여러 항생제에 내성이 있는 세균이 생길 수 있습니다. 이런 세균을 슈퍼박테리아라고 합니다. 슈퍼박테리아를 치료할 수 있는 항생제는 거의 없습니다. 여러 항생제를 써도 세균이 죽지 않아 치료가 무척 어려워져요. 내성이 생기지 않도록 항생제를 잘 복용해야 하는 이유입니다.

폐의학품 수거함. 어린이과학동아 제공

● 남은 약은 수거함으로.

모든 약은 반드시 의사나 약사의 안내에 따라 먹어야 합니다. 병원에서 진료받은 뒤 약국에서 약을 받으면 약봉지에 약의 복용 횟수와 함께 주의 사항이 적혀 있어요. 속이 불편하거나 설사를 할 수 있는 약, 졸릴 수 있는 약 등을 알고 먹으면 증상이 나타났을 때 당황하지 않고 대처할 수 있습니다.

특히 대한약사회 서기순 부본부장은 “일부 항생제를 먹었을 때 설사 증상이 나타날 수 있다”고 말했습니다. 항생제의 강력한 살균 작용이 우리 장 속의 유익한 유산균에도 영향을 미치기 때문이에요. 서기순 부본부장은 “일단 항생제를 끝까지 다 먹는 게 중요하다”며 “설사 증상이 너무 심하면 유산균을 함께 먹는 것도 방법”이라고 전했습니다.

한편 의사나 약사가 “증상이 나아지면 굳이 먹지 않아도 된다”고 하는 약이 있습니다. 남은 약은 유통기한이 지나면 버려야 합니다. 이때 약을 아무 데나 버리면 안 됩니다. 약에는 다양한 화학 성분이 섞여 있기 때문에 변기나 하수구에 약을 그대로 버리면 화학 성분이 그대로 강물로 흘러 들어가게 됩니다.

서울 중랑천의 성분 변화를 연구하는 서울시립대 환경공학부 김현욱 교수팀은 “하천에서 소염진통제 성분인 이부프로펜이 꾸준히 검출된다”며 “특히 코로나19로 해열제나 진통제를 많이 먹으면서 검출량이 더 늘었다”고 강조했습니다. 강물에 녹아 있는 약 성분은 생태계를 교란하고 제대로 걸러지지 않은 채 다시 사람이 사용하는 물로 돌아올 수 있습니다.

약은 안전하게 소각돼야 해서 일반쓰레기 봉투에 넣어 버려도 안됩니다. 그래서 각 지방자치단체에서는 주민센터, 보건소 등에 폐의약품 수거함을 마련하고 있습니다. 공공데이터포털이나 각 지역의 보건소 홈페이지에서 수거함 위치를 확인할 수 있습니다.

인간의 사고능력인 체계적 일반화를 구현한 AI를 과학자들이 개발했다. 게티이미지뱅크 제공

데미스 허사비스 구글 딥마인드 최고경영자(CEO)는 25일 영국 일간 가디언과의 인터뷰에서 “인공지능(AI)의 위험을 기후변화와 같은 글로벌 문제만큼이나 심각하게 받아들여야 한다”고 말했다. 생화학무기의 생성을 돕는 등 인간의 능력을 상회하는 초지능 기술이 일으킬 수 있는 위협을 준비해야 한다는 것이다.

실제 AI 기술은 최근 몇 년간 비약적으로 발전했다. 미국 변호사시험을 통과하고 의사보다 빠르게 병변을 찾아냈다. 다년간 전문적인 교육을 받은 인간과 유사한 수준의 능력을 과시하며 사람들을 놀라게 했다. AI가 인간의 능력을 뛰어넘는 시대가 조만간 도래할 것으로 여겨졌지만 주어진 환경을 응용하는 ‘체계적 일반화’에서는 인간을 능가하긴 어려울 것이라는 견해가 지배적이었다.

이같은 학계의 예측을 뛰어넘은 AI 기술이 등장했다. 인간만이 가진 고유의 능력에 또 한 걸음 다가선 것이다. 브렌든 레이크 미국 뉴욕대 교수 연구팀은 인간과 유사한 사고능력을 가진 AI 모델을 26일 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다. 이번에 개발된 AI 모델은 인간이 새로운 개념을 학습할 때 기존 개념과 결합해 사고하는 ‘체계적 일반화’ 능력을 구현했다. 체계적 일반화는 효율적인 학습을 위해 필수적인 사고능력이다.

● ‘메타학습법’으로 학습 알고리즘 실시간 개선

학계는 앞서 AI가 따라할 수 없는 인간 고유의 능력 중 하나로 체계적 일반화 능력을 꼽았다. 네이처는 “AI에서 체계적 일반화를 구현할 수 없다는 35년간의 통념에 도전하는 연구 결과”라며 “인간과 더 가까운 AI를 개발할 가능성을 제시했다”고 평가했다.

체계적 일반화는 인간과 AI의 사고능력을 구별하는 주된 능력 중 하나로 ‘응용력’이다. 예를 들어 인간은 ‘멀리 뛰는 법’을 배웠을 때 이를 ‘뒤로 뛰기’나 ‘장애물 뛰어넘기’와 같은 다른 상황에 적용한다. 과학자들은 AI와 같은 인공신경망이 학습과정에서 이러한 응용력을 지니지 않았기 때문에 인간의 사고능력과 근본적인 차이가 있는 것으로 여겼다. 방대한 자료를 학습하기에도 빠듯한 AI가 축적된 자료를 바탕으로 새로운 사실이나 판단을 이끌어내기에는 ‘용량’이 부족하다는 이야기다.

연구팀은 AI가 제한된 용량으로도 응용력을 습득할 수 있게 하기 위해 ‘메타학습법’을 AI 모델에 구현했다. AI 학습법 중 하나인 메타학습법을 구현하기 위해 연구팀은 문제 해결 과정에서 끊임없이 알고리즘을 개선하도록 했다. 기존 AI 학습법이 데이터를 학습하고 해결법을 도출하는 과정에서 고정된 알고리즘을 사용하는 것과는 다른 방식이다. 연구자들은 기존 학습법과 메타학습법을 각각 ‘정적인 방식’과 ‘동적인 방식’으로 불렀다.

알고리즘이 실시간으로 개선되면 AI는 더 최적화된 학습효과를 누릴 수 있다. 효율적으로 학습이 이뤄지면서 문제를 처리하는 도중에 발생하는 데이터 병목현상도 줄어든다. 이렇게 되면 AI가 자료를 처리하는 데 응용력을 발휘할 수 있는 여력이 생기게 된다.

● 인간처럼 사고하는 AI 모델

연구팀이 개발한 메타학습법을 적용한 AI 모델은 문제 상황을 해결하기 위해 인간처럼 사고했다. ‘살금살금 걷는다’라는 개념을 학습시킨 뒤 넘어지기 쉬운 원뿔 모양의 장애물 주변을 지나가는 상황을 제시하자 ‘살금살금 걸어 장애물을 피한다’라는 해결방식을 도출해냈다. 또 가상의 영어 단어들을 제시하고 이 단어들의 문법적 성격을 추론하라는 과제에서도 인간과 비슷한 정답을 제출했다. AI는 가상의 단어가 가진 철자를 바탕으로 해당 단어를 명사, 형용사, 동사 등으로 분류했다. 기존에 학습한 영어 문법을 응용해 단어의 문법적 역할을 추측해내는 데 성공한 것이다.

연구팀은 “메타학습법을 사용해 개발된 이번 AI 모델은 인간과 비슷한 수준의 체계적인 일반화 사고 능력을 보였으며 오류가 발생하는 과정에서도 인간과 유사한 모습을 보였다”고 말했다. 인간이 체계적 일반화 사고능력을 습득하기 위해 유아기부터 경험을 통해 새로운 개념을 배우는 기술을 연마하는 것과 달리 AI는 단번에 성인 수준의 사고 능력을 갖추게 됐다고 설명했다.

연구팀은 향후 실제 인간이 사고능력을 습득하는 과정까지 따르는 AI 모델 개발 계획을 제시했다. 완성된 성인의 사고능력 모델을 구현하지 않고 학습 과정부터 인간과 똑같은 방식으로 훈련한 AI가 얼마나 인간을 닮을 수 있는지 확인하는 작업이다. 연구팀은 “인간의 마음을 갖고 행동하는 AI가 등장할 수 있는 기술의 발전을 기대한다”고 말했다.