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『냄새와 맛의 과학』는 고대 그리스 철학자들에서부터 현대 노벨상이 나오기까지 인간이 생각해온 ‘냄새란 무엇인가’라는 화두에 대해 살펴보고, 이와 같이 오랜 세월에 걸쳐 생각해온 끝에 2천년대 즈음에 들어서야 비로소 이해하게 된 냄새와 맛의 정체에 대하여 파헤쳐 본다. 또한, 이러한 이 해를 통해 가능해진 냄새와 맛에 대한 새로운 과학과 기술의 세계를 들여다보고, 가까운 미래에 펼쳐질 우리 삶의 변화에 대해서 과학 기술에 기반한 통찰력과 즐거운 상상력을 가지고 생각해 보고 있다.

1장 후각의 의미와 역할
먹이 찾기
위험 회피
자손 번식
후각과 일상생활
후각과 기억
후각과 건강
인간의 후각에 대한 잘못된 통념

2장 냄새에 대한 다양한 접근
철학적 접근
종교적, 의학적, 정신적 접근
식물학적 접근
화학적 접근
감각적 접근
화학적 구조와 감각적 느낌 간의 관계
생물학적 접근과 노벨상

3장 냄새란 무엇인가?
냄새에 대한 외부 정보와 내부 정보
냄새에 대한 외부 정보의 실체
냄새에 대한 패턴 정보의 형성
냄새는 왜 언어로 표현하기 어려운가?
콧구멍을 통하지 않고 맡는 냄새
냄새에 대한 적응과 습관화

4장 냄새는 어떻게 느끼나?
콧속으로 냄새 분자 유입
냄새 분자의 점액질층 통과
후각 전기 신호의 발생과 뇌 속으로의 진입
냄새의 점묘화 이미지 생성
뇌에 의한 냄새 인지 1단계: 후각 피질
뇌에 의한 냄새 인지 2단계: 안와전두 피질
다른 감각으로부터의 영향

5장 맛이란 무엇인가?
과학이 발달하기 이전의 맛에 대한 기록들
다섯 가지 맛에 대한 선호도
짠맛
신맛
쓴맛
단맛
감칠맛(우마미)
맛이 아닌 맛, 매운맛과 떫은맛
맛에 대해 후천적으로 습득되는 특성

6장 맛은 어떻게 느끼나?
혀의 미세 구조
미뢰(맛봉오리)와 미각 세포
미각 세포에 의한 신호 발생
뇌에 의한 맛의 인지
후각과 협업하는 미각
여러 감각들과 협업하는 미각
시각과 청각이 풍미에 미치는 영향

7장 냄새와 맛의 측정은 가능한가?
냄새의 측정은 왜 어려운가?
맛의 측정은 왜 어려운가?
관능적 측정 방법의 어려움
냄새와 맛의 측정에 대한 정량적 요소
냄새와 맛의 측정을 위한 노력들
냄새와 맛의 측정을 위한 가능한 방법

8장 냄새를 전송하는 핸드폰
시각, 청각 정보의 입력과 출력 기술
후각 정보의 입력을 위한 바이오전자코
바이오전자코의 소자로 사용되는 후각 수용체
미각 정보의 입력을 위한 바이오전자혀
바이오전자혀의 소자로 사용되는 미각 수용체
후각, 미각 정보의 출력
인공 시각
인공 청각
인공 후각과 인공 미각

9장 후각 수용체와 미각 수용체
후각 수용체의 생김새
미각 수용체의 생김새
후각·미각 수용체의 특성과 GPCR
후각·미각 세포에서의 신호 생성
후각·미각 수용체의 종류와 의미
후각·미각 기관 이외에서 발견되는 후각·미각 수용체

10장 냄새와 맛의 과학이 바꾸어 놓을 미래 생활
질병 진단
음식의 신선도 판별
사회 안전
환경 측정
냄새의 표준화

참고문헌

머리말

인간은 대표적인 다섯 가지 주요 감각을 가지고 있다. 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각이 그것이다. 인간은 이 감각들을 이용하여 주위의 사물과 환경을 인식한다. 그중에서도 시각과 청각은 우리 일상생활에 매우 중요하게 사용되는 감각이다. 내일부터 당장 앞을 못 보게 된다고 하면, 그야말로 앞이 캄캄해지고 매우 낙담하게 될 것이다. 청각도 그렇다. 당장 소리를 못 듣게 된다면 일상생활에 커다란 어려움을 감수해야만 한다. 우리는 ‘총명’하다는 말을 종종 사용한다. 이 ‘총명聰明’이란 글자의 한자를 살펴보면, ‘총聰’ 자에는 ‘귀 이耳’ 자가 들어 있으며, 그 뜻은 ‘귀 밝을 총’이고, ‘명明’ 자는 ‘밝을 명’이다. 한글 사전에서도 ‘총명’의 뜻을 ‘1. 보거나 들은 것을 오래 기억하는 힘이 있음 또는 그 힘’, ‘2. 썩 영리하고 재주가 있음’이라고 기술하고 있다. 시각과 청각의 중요성을 단적으로 보여주는 단어가 아닐 수 없다.

시각과 청각 이외의 나머지 감각들 역시 일상생활에 필수적이라고 할 수 있다. 하지만 이 감각들이 없다면 당장에 불편함이 있고 위험한 요소도 있겠지만 시각과 청각이 없는 것과는 다르게 그냥 그대로 잘 적응하고 살아갈 수 있을 것이다. 그래서 시각과 청각은 오래전부터 과학자들의 주요 연구 주제가 되어 왔으며, 과학적 이해와 관련된 기술들이 눈부시게 발전하였다.

반면, 나머지 감각들에 대해서는 과학적 이해도 상대적으로 더디게 진행되었다. 특히, 후각은 종종 ‘가장 신비로운 감각’이라고 기술되어 왔다. 다시 말하면, 이에 대한 과학적 이해를 가장 못 해온 감각이란 뜻이다. 후각은 과학자들의 관심 대상에서 우선순위가 떨어지기도 하였지만, 여러 가지 측면에서 과학적으로도 접근하기가 매우 어려운 주제였다. 시각의 경우는 우리 눈이 빛에 의해 보이는 색깔을 보는 것이다. 색깔은 색상, 명도, 채도를 통해 기술하는 시스템이 잘 갖추어져 있고, 빨강, 주황, 노랑, 파랑 등 색깔의 단어들도 우리가 일상생활에서 사용하고 있다. 시각을 대상으로 하는 예술인 미술이 주요 예술 분야를 차지하고 있고, 대학교에는 미술대학도 있다. 소리의 경우에도 높낮이와 음색을 주파수와 파형에 의해 분석하고 기록할 수 있는 체제와 장비가 개발되어 사용되고 있다. 청각을 대상으로 하는 예술인 음악도 주요 예술 분야로서 악보로 그 소리의 예술을 기록할 수 있고, 역시 음악대학도 있다. 촉각의 경우에도 압력이라는 측정용 지표가 있다. 그러나 후각의 경우에는 냄새를 대상으로 하는 예술 분야는 고사하고, 일상생활에서 냄새를 측정할 수 있는 장치도 없고 냄새를 표현할 수 있는 단어도 없다. 장미향, 백합향, 곰팡이 냄새 등, 그저 명사를 빌어서 표현하는 방법이 고작이다. 구수한 냄새, 상쾌한 냄새 등, 간혹 형용사적 표현이 있기는 하지만, 구수한 냄새가 누룽지 냄새인지 된장국 냄새인지 또 다른 어떤 냄새인지 그 뜻이 명확하지가 않다. 미각의 경우에는 그나마 후각보다는 낫다. 짠맛은 나트륨 이온의 농도로 측정할 수 있고, 신맛은 pH로 측정할 수 있으며, 단맛, 감칠맛, 쓴맛에 대해서는 각각에 대한 표준물질인 설탕, 글루탐산 나트륨MSG, 퀴닌 등의 맛과 비교하여 그 세기를 가늠한다. 반면에 냄새의 경우에는 측정을 위한 특정 지표도 없을 뿐 아니라 비교의 지표가 되는 표준물질도 존재하지 않는 매우 어려운 대상이다.

‘냄새’라는 단어는 ‘물질로서의 냄새’와 ‘정신적 인식(혹은 감성)으로서의 냄새’로 쓰일 수 있는데, 전자는 냄새를 일으키는 화학 분자를 말하고, 후자는 그 화학적 분자를 코가 맡아서 뇌가 느끼는 인식을 의미한다. 냄새를 일으키는 냄새 물질은 화학 분자로서 그 분야의 전문가들인 화학자의 관심 있는 연구 대상이 되었다. 화학자들은 냄새 물질의 ‘분자 구조’와 뇌가 인지하는 ‘냄새 느낌’ 간의 관계인 ‘구조-냄새 법칙structure-odor rule, SOR’을 정립하려는 노력을 매우 열심히 경주하였다. 이런 노력 들이 부분적으로는 성공적인 결과들도 있었지만, 이런 법칙을 만족시키지 못하는 예시들이 속속 대두되면서 과학적인 호응을 얻지 못하게 되었다. 화학자들의 주요 무대였던 후각 분야에 생물학적 접근이 도입되기 시작하였고, 1990년대에 들어서 후각 수용체의 유전자들이 밝혀지고, 후각 수용체가 ‘냄새 물질’을 ‘냄새 느낌’으로 전환하는 인터페이스 역할을 한다는 사실이 알려지면서 후각 연구의 새로운 전기를 맞이하게 되었다. 드디어 미국의 두 과학자인 린다 벅Linda Buck과 리처드 액셀 Richard Axel은 후각 수용체의 역할과 후각 메커니즘을 밝힌 공로로 2004년 노벨상을 수상하게 된다. 후각에 대한 연구는 후각 수용체의 발견 전과 발견 후로 양분할 수 있다는 말이 나올 정도로 후각 수용체가 후각에서 키 역할을 하고 있다.

이 책에서는 고대 그리스 철학자들에서부터 현대 노벨상이 나오기까지 인간이 생각해온 ‘냄새란 무엇인가’라는 화두에 대해 살펴보고, 이와 같이 오랜 세월에 걸쳐 생각해온 끝에 2천년대 즈음에 들어서야 비로소 이해하게 된 냄새와 맛의 정체에 대하여 파헤쳐 본다. 또한, 이러한 이 해를 통해 가능해진 냄새와 맛에 대한 새로운 과학과 기술의 세계를 들여다보고, 가까운 미래에 펼쳐질 우리 삶의 변화에 대해서 과학 기술에 기반한 통찰력과 즐거운 상상력을 가지고 함께 생각해 보기로 한다.