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  • 숨어있던 최대 수소 탱크는 ‘지구 핵’ [유용하 과학전문기자의 사이언스 톡]

    숨어있던 최대 수소 탱크는 ‘지구 핵’ [유용하 과학전문기자의 사이언스 톡]

    초등학교 과학 시간에 지구는 지각-맨틀-외핵-내핵의 구조로 이뤄졌다고 배웠습니다. 지구 중심에 있는 철 덩어리인 ‘내핵’은 지구 자기장을 유지하는 동력입니다. 지구 핵은 약 46억년 전 지구 형성 초기에 태양계를 떠돌던 작은 천체인 미행성체들과 충돌하면서 발생한 열과 중력으로 밀도가 높은 철과 니켈 성분이 중심부로 가라앉으면서 형성됐다고 알려져 있습니다. 지구의 핵은 철과 니켈이 95%, 나머지 5%에는 다양한 성분이 포함돼 있습니다. 그중에는 수소도 있는데 수소의 정확한 양과 기원에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았습니다. 중국 베이징대 지구·우주과학부, 스위스 취리히 연방 공과대(ETH 취리히) 지구화학 및 암석학 연구소, 광학·전자현미경 과학연구센터 공동 연구팀은 지구 핵에 포함된 수소의 대부분은 미행성체 충돌이 아닌 지구 형성 과정에서 포함됐을 것이라고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 2월 11일 자에 실렸습니다. 지구의 금속 핵에 다량의 수소가 포함돼 있을 것이라는 연구들이 많지만, 그 양을 추정하는 것은 쉽지 않은 문제였습니다. 간접 측정에 기반했기 때문에 추정치들의 편차가 컸습니다. 이에 연구팀은 지구 핵이 형성된 압력과 온도를 실험실에서 재현함으로써 비교적 정확하게 추정하는 데 성공했습니다. 연구팀은 실험을 통해 핵을 형성하는 철 합금 내 규소와 산소가 풍부한 나노구조 안에서 수소를 원자 수준에서 관찰했습니다. 그 결과, 철 합금 속에서 규소와 수소가 1:1 비율로 결합한다는 규칙성을 발견하고 이를 통해 전체 수소량을 역산했습니다. 연구팀은 이 수치와 지구 핵의 실리콘 함량에 관한 기존 연구 결과를 활용해 지구의 핵에는 무게 기준으로 0.07~ 0.36%의 수소를 포함하고 있을 것이라 추정했습니다. 이는 현재 바다에 존재하는 수소의 최대 45배에 해당하는 양입니다. 이 정도 양의 수소는 미행성체 충돌과 같은 외부 공급이 아닌 지구의 행성 형성 단계에 얻어졌을 가능성이 크다는 것을 보여준다고 연구팀은 설명했습니다. 황둥양 베이징대 교수(지구 진화학)는 “이번 연구는 핵이 지구 최대 수소 저장고라는 점을 보여준다”며 “지구 핵에 수소가 많다는 것은 핵의 밀도가 생각보다 낮은 이유를 설명해 주고, 지구 자기장 형성이나 내부 열 순환을 이해하는 데 중요한 기초 자료가 될 것”이라고 말했습니다.
  • 알고 보면 살기 좋은 곳? 슈퍼 지구도 강한 자기장 지녔다

    알고 보면 살기 좋은 곳? 슈퍼 지구도 강한 자기장 지녔다

    지구가 있는 우주는 사실 생명체에게 위험한 장소이다. 매 순간 태양에서는 강한 방사선과 고에너지 입자를 내뿜고 있고 우주 먼 곳에서 폭발한 초신성도 위험한 입자를 방출한다. 그런데도 우리가 무사한 이유는 지구를 지키는 든든한 방어막인 지구 자기장 덕분이다. 지구는 사실 태양계 암석 행성 가운데 가장 강한 자기장을 지니고 있다. 비결은 큰 금속 핵이다. 지구의 핵은 내핵과 외핵으로 나누어져 있는데, 과학자들은 액체 상태의 지구 외핵이 움직이면서 ‘다이나모(Dynamo) 현상’에 의해 강한 자기장이 생긴 것으로 보고 있다. 이런 강한 자기장이 없는 화성의 경우 한때 따뜻한 바다와 두꺼운 대기가 있었던 흔적은 있지만, 현재는 춥고 건조한 사막뿐이다. 과학지들은 지구보다 작은 크기 때문에 화성에 강한 자기장이 형성되지 않아 물과 대기를 대부분 잃고 건조한 사막 행성이 된 것으로 보고 있다. 외계 행성을 연구하는 과학자들은 같은 일이 다른 외계 행성에서도 일어나는지 연구해왔다. 외계 행성에 지구처럼 생명체가 살기 위해서는 대기와 바다를 보호할 강한 자기장이 필요하기 때문에 이는 외계 행성의 생명체 존재 가능성을 연구하는 과학자들에게는 중요한 과제다. 태양계의 사례를 보면 지구보다 더 큰 암석행성의 경우 더 강한 자기장이 생성될 수 있을 것처럼 생각된다. 하지만 일부 과학자들은 반대로 생각한다. 지구보다 큰 암석 행성인 슈퍼지구의 경우 오히려 외핵이 액체 상태로 되어 있지 않아 다이나모 현상에 따른 자기장 생성이 잘되지 않을 수 있다는 게 그 근거다. 그 경우 오히려 행성 크기만 크지 대기는 잘 보호할 수 없어 지구 같은 복잡한 생태계 진화에 불리한 조건일 수 있다. 로체스터 대학의 미키 나카지마 교수 연구팀은 액체 상태의 외핵이 존재하지 않더라도 슈퍼 지구형 외계 행성에 강한 자기장이 생성될 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀의 모델에 따르면 슈퍼 지구의 깊은 내부 맨틀 아래에는 용암 바다(BMO)가 존재할 수 있으며, 이는 전기적으로 전도성을 가지는 고압 상태의 용암층으로 강한 자기장을 생성할 수 있다는 게 주장의 핵심이다. 연구팀은 이 가설을 검증하기 위해 로체스터 대학 레이저 에너지 연구소에서 레이저 충격 실험을 진행했다. 이 실험을 통해 슈퍼 지구 맨틀층 아래의 극한 압력(수백 GPa)과 온도 조건을 재현해 액체 상태의 용암(마그네슘, 철, 산소 등으로 구성)의 전기 전도성을 측정한 결과 지구 외핵과 유사한 전도성이 있는 것으로 나타났다. 동시에 연구팀은 양자역학적 시뮬레이션과 행성 진화 모델을 결합해, 용암이 얼마나 오래 전도성 상태를 유지할 수 있는지, 그리고 그로 인해 얼마나 강력한 자기장이 생성될 수 있는지 확인했다. 그 결과 지구보다 3~6배 이상 큰 슈퍼 지구에서는 용암 바다(BMO)가 지구 핵보다 강력하고 오래 지속되는 자기장을 생성할 수 있는 것으로 나타났다. 이 연구 결과가 옳다면 항성에 가까이 붙어서 공전하는 슈퍼 지구의 생명체 존재 가능성이 높아진다. 하지만 실제로 두꺼운 대기를 가지고 있는지 알기 위해서는 고성능 망원경으로 자세히 관측해야 한다. 현재 인류가 지닌 가장 강력한 망원경인 제임스 웹 우주 망원경으로도 쉽지 않은 일이다. 그러나 과학자들은 현재 가능한 기술적 방법을 모두 동원해 외계 행성의 생명체 존재 가능성을 검증하고 제2의 지구가 어디 있는지 알아내기 위해 연구를 멈추지 않을 것이다.
  • 알고 보면 살기 좋은 곳? 슈퍼 지구도 강한 자기장 지녔다 [지구를 보다]

    알고 보면 살기 좋은 곳? 슈퍼 지구도 강한 자기장 지녔다 [지구를 보다]

    지구가 있는 우주는 사실 생명체에게 위험한 장소이다. 매 순간 태양에서는 강한 방사선과 고에너지 입자를 내뿜고 있고 우주 먼 곳에서 폭발한 초신성도 위험한 입자를 방출한다. 그런데도 우리가 무사한 이유는 지구를 지키는 든든한 방어막인 지구 자기장 덕분이다. 지구는 사실 태양계 암석 행성 가운데 가장 강한 자기장을 지니고 있다. 비결은 큰 금속 핵이다. 지구의 핵은 내핵과 외핵으로 나누어져 있는데, 과학자들은 액체 상태의 지구 외핵이 움직이면서 ‘다이나모(Dynamo) 현상’에 의해 강한 자기장이 생긴 것으로 보고 있다. 이런 강한 자기장이 없는 화성의 경우 한때 따뜻한 바다와 두꺼운 대기가 있었던 흔적은 있지만, 현재는 춥고 건조한 사막뿐이다. 과학지들은 지구보다 작은 크기 때문에 화성에 강한 자기장이 형성되지 않아 물과 대기를 대부분 잃고 건조한 사막 행성이 된 것으로 보고 있다. 외계 행성을 연구하는 과학자들은 같은 일이 다른 외계 행성에서도 일어나는지 연구해왔다. 외계 행성에 지구처럼 생명체가 살기 위해서는 대기와 바다를 보호할 강한 자기장이 필요하기 때문에 이는 외계 행성의 생명체 존재 가능성을 연구하는 과학자들에게는 중요한 과제다. 태양계의 사례를 보면 지구보다 더 큰 암석행성의 경우 더 강한 자기장이 생성될 수 있을 것처럼 생각된다. 하지만 일부 과학자들은 반대로 생각한다. 지구보다 큰 암석 행성인 슈퍼지구의 경우 오히려 외핵이 액체 상태로 되어 있지 않아 다이나모 현상에 따른 자기장 생성이 잘되지 않을 수 있다는 게 그 근거다. 그 경우 오히려 행성 크기만 크지 대기는 잘 보호할 수 없어 지구 같은 복잡한 생태계 진화에 불리한 조건일 수 있다. 로체스터 대학의 미키 나카지마 교수 연구팀은 액체 상태의 외핵이 존재하지 않더라도 슈퍼 지구형 외계 행성에 강한 자기장이 생성될 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀의 모델에 따르면 슈퍼 지구의 깊은 내부 맨틀 아래에는 용암 바다(BMO)가 존재할 수 있으며, 이는 전기적으로 전도성을 가지는 고압 상태의 용암층으로 강한 자기장을 생성할 수 있다는 게 주장의 핵심이다. 연구팀은 이 가설을 검증하기 위해 로체스터 대학 레이저 에너지 연구소에서 레이저 충격 실험을 진행했다. 이 실험을 통해 슈퍼 지구 맨틀층 아래의 극한 압력(수백 GPa)과 온도 조건을 재현해 액체 상태의 용암(마그네슘, 철, 산소 등으로 구성)의 전기 전도성을 측정한 결과 지구 외핵과 유사한 전도성이 있는 것으로 나타났다. 동시에 연구팀은 양자역학적 시뮬레이션과 행성 진화 모델을 결합해, 용암이 얼마나 오래 전도성 상태를 유지할 수 있는지, 그리고 그로 인해 얼마나 강력한 자기장이 생성될 수 있는지 확인했다. 그 결과 지구보다 3~6배 이상 큰 슈퍼 지구에서는 용암 바다(BMO)가 지구 핵보다 강력하고 오래 지속되는 자기장을 생성할 수 있는 것으로 나타났다. 이 연구 결과가 옳다면 항성에 가까이 붙어서 공전하는 슈퍼 지구의 생명체 존재 가능성이 높아진다. 하지만 실제로 두꺼운 대기를 가지고 있는지 알기 위해서는 고성능 망원경으로 자세히 관측해야 한다. 현재 인류가 지닌 가장 강력한 망원경인 제임스 웹 우주 망원경으로도 쉽지 않은 일이다. 그러나 과학자들은 현재 가능한 기술적 방법을 모두 동원해 외계 행성의 생명체 존재 가능성을 검증하고 제2의 지구가 어디 있는지 알아내기 위해 연구를 멈추지 않을 것이다.
  • 지진파로 본 ‘붉은 행성’ 화성의 속살

    지진파로 본 ‘붉은 행성’ 화성의 속살

    19세기까지만 해도 지구는 여러 층으로 이뤄져 있을 것이라는 추측만 있을 뿐 이를 확인할 수 있는 방법은 없었다. 그러다 1906년 영국 지질학자 리처드 올덤은 지진파가 지구를 통과해 반대쪽에서도 관측이 가능하다는 사실을 바탕으로 지구 중심에 액체 상태의 핵이 있다는 사실을 밝혀냈다. 이처럼 지진파는 직접 관측이 어려운 행성의 내부 구조를 연구하는 데도 중요하다. 영국 브리스톨대, 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 제트추진연구소(JPL), 스위스 취리히연방 공과대(EHT)를 비롯해 프랑스, 벨기에, 독일 등 6개국 15개 연구기관이 참여한 국제 공동연구팀은 화성의 핵을 통과하는 지진파를 처음으로 감지한 미국 항공우주국(NASA) 화성 지질탐사선 인사이트의 데이터를 통해 화성의 내부 구조에 대한 단서를 찾았다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 4월 25일자에 실렸다.연구팀은 화성에서 발생한 2건의 큰 지진을 분석해 화성 내부의 밀도와 조성, 압축 정도를 밝혀냈다. 그 결과 화성은 액체 상태 외핵과 고체 상태 내핵이 결합한 지구와 달리 완전히 액체로만 이뤄진 핵을 가지고 있을 가능성이 높은 것으로 나타났다. 이와 함께 화성 내부에는 원자번호가 낮은 원소(경원소)로 된 물질들이 많은 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 화성은 황과 산소 비율이 높은 완전 액체 상태의 철합금 핵으로 돼 있어 지구의 핵보다 밀도는 훨씬 낮고 압축성은 높다. 이는 두 행성이 겉보기는 비슷해 보이지만 형성될 당시 조건은 완전히 달랐다는 것을 보여 주는 것이라고 연구팀은 설명했다. 또 현재 화성에는 자기장이 존재하지 않지만 화성 지각에 남아 있는 자성의 흔적으로 볼 때 지구의 핵과는 다른 형태이지만 한때 화성에도 자기장이 둘러싸고 있어서 우주에서 날아오는 각종 위험물을 막아 주는 역할을 했을 것이라고 연구팀은 설명했다.한편 영국 왕립천문대, NASA 에임스연구센터, 유럽우주국(ESA) 우주연구기술센터를 포함해 네덜란드, 스페인, 이탈리아, 독일 등 6개국 12개 연구기관 과학자들은 우리 은하와 가까운 ‘소마젤란은하’(SMC)에 있는 수백개의 젊은 항성(별) 주변에서 행성 형성에 중요한 역할을 하는 성분들을 발견했다. 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 천문학’ 4월 25일자에 실린 이 연구는 제임스웹우주망원경(JWST) 관측 데이터를 분석해 우리 은하보다 물질이 부족한 은하에서도 행성이 만들어질 수 있다는 가능성을 보여 준 것이다. 소마젤란은하는 우리 은하에서 거리가 약 20만 광년에 불과하고 은하 질량도 태양 질량의 약 70억배, 지름은 약 7000년 광년밖에 되지 않는 왜소은하이다. 행성은 미세한 먼지 알갱이들이 뭉치면서 만들어지고 작은 행성들이 부드럽게 충돌해 행성 핵을 만드는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 소마젤란은하에는 먼지를 형성하는 원료라고 할 수 있는 실리콘, 마그네슘, 알루미늄, 철 같은 원소 함량이 적은 것으로 알려져 있다. 연구팀은 JWST가 보내온 적외선 사진을 이용해 NGC346이라고 이름 붙인 성단에서 우리 태양보다 젊고 질량이 적은 항성들을 다수 발견했다. 또 이들 별 주변을 도는 우주먼지 흔적을 발견했다. 이는 약 110억~120억년 전 금속성 원소가 부족할 때 어떻게 행성이 형성됐는지를 이해할 수 있게 해 줄 것으로 기대된다.
  • 지구 내부 미스터리…지름 650㎞ 제5층 최심부 내핵 확인 [와우! 과학]

    지구 내부 미스터리…지름 650㎞ 제5층 최심부 내핵 확인 [와우! 과학]

    지름 1만 2700㎞의 거대한 흙의 공인 지구(地球) 내부는 아직까지도 거대한 미스터리로 남아 있다. 우리가 살고 있는 얇은 지각을 제외하고는 도무지 직접적인 탐사를 할 방법이 없기 때문이다. 따라서 우리 발 밑 깊은 지구 속의 사정이 어떨지 상상하기란 매우 어렵다. 지구의 4개 층 구조를 설명하기 위해 종종 음식을 비유로 사용하는데, 지구의 가장 바깥층 지각은 그레이엄 크래커, 그 아래 맨틀은 아이스크림, 외핵은 녹은 마시멜로, 그리고 내핵은 초콜릿에 비유된다. 과학자들은 오랫동안 지구의 제 5층에 대해 알고 있었다. 즉, 내핵이 단일 구조가 아니라 두 개의 층으로 이루어져 있다는 사실이다. 내핵 내부에 별도의 금속 공이 자리하고 있는데, 그 지름은 650㎞에 이르며, 이름은 최심부 내핵(innermost inner core)이라 한다. 2002년 처음 그 존재가 밝혀진 이후 과학자들은 여러차례 확인과정을 거쳤으며, 가장 최근으로는 2022년 3월에 재차 확인되었다. 그러나 그것은 지구의 여러 겹 층 아래 숨겨져 있는데다 지구 부피의 1% 미만인 행성의 내핵 깊숙이 있기 때문에 그 실체를 완벽히 파악한다는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. 최근 대규모 지진에 의해 생성된 지진파를 연구하는 과학자들은 지구 내부의 직경을 따라 탁구공처럼 앞뒤로 튕기는 파동을 5번 기록했다. 이는 지금까지 기록된 가장 높은 반사율로, 이전 기록인 2번을 깨뜨린 것이다. 지진 발생시 지구의 지각판이 갑자기 움직일 때 생성되는 이 파동이 지구 중심을 통과하면서 어떻게 굴절되는지 관찰해보면 과학자들이 들여다보기 어려운 가장 안쪽 핵심을 보다 명확하게 파악할 수가 있다. 최신 연구에 관여한 팀이 3개의 지진 데이터 세트를 사용하여 혁신적인 방식으로 지구의 중심을 조사한 결과, 세 지진의 데이터는 각각 내핵의 상황을 다르게 보여주었다. 그들이 연구한 사건 중 하나는 2017년 솔로몬 제도에서 발생한 규모 7.9의 지진이었다. 호주국립대학교 지구물리학자이자 최신 연구의 공동저자인 흐르보예 트리칼치는 “대지진 후 지구는 몇 시간이 아니라 며칠 동안 종처럼 진동한다”고 밝혔다. 가장 최심부 내핵을 잘 연구하기 위해 지진의 정반대 지점(대척지)에 위치한 지진계가 필요하다. 그곳은 때로는 해상일 수도 있다. 원격 지역에 지진 관측소를 설치하는 데는 높은 비용이 드는 만큼 작업할 데이터가 거의 없는 실정이라, 가장 안쪽 내핵을 지진파로 조사하기가 매우 어렵다. 따라서 연구팀은 솔로몬 제도의 대지진에 대해 전 세계 여러 데이터 센터에서 기록한 지진파 데이터를 결합하여 1차 지진파인 P파를 연구했다. 지진파 중에서 가장 빠른 P파는 파동의 진행방향과 동일한 방향으로 진동하는 매질에 의해 에너지가 전달되며, 이 과정에서 매질의 압축 혹은 늘어남이 발생한다. 또한 지구 중심을 통과하는 유일한 파동이므로 지구 중심을 5번 통과하는 P파를 연구하면 행성의 깊은 내부를 밝힐 수 있다. 연구팀은 파동이 행성의 지름을 이동하는 데 20분이 걸린다는 것을 발견했다. 그럴 때마다 P파는 최심부 내핵의 ‘이방성'(異方性) 특성을 명확하게 표시했다. 가장 안쪽 코어를 통과하는 지진파는 한 방향으로 느려지는 반면 외부 층을 통과하는 지진파는 다른 방향으로 느려진다. 트리칼치는 “이는 내부 코어에서 지배적인 철 결정체가 내부 코어의 외부 껍질과는 다른 방식으로 구성되어 있다는 것을 의미한다”고 밝혔다. 새로운 연구에서 연구원들은 최심부 내핵의 P파 방향이 적도면과 ‘비스듬한’ 각도, 곧 지구의 자전축에서 50도 각도에서 가장 느리다는 사실을 발견했다. 저자는 “이는 매우 중요한 사실이며, 최심부 내핵에서 ‘명백한’ 비등방성을 감지했다고 말할 수 있는 이유”라고 밝혔다. 지구의 핵에서 느리게 움직이는 철 공이 지구 자기장의 생성으로 이어지는 지구의 전기 발전(geodynamo)에 동력을 공급한다는 강력한 증거가 있다. 따라서 행성의 중심에서 일어나는 일을 이해하면 자기장이 어떻게 작용하고 때로는 반전되는지에 대해 밝혀질 것이다. 가장 최근의 연구는 지구 최심부 내핵이 지구의 5번째 층임을 확인하는 점점 더 많은 증거가 쌓이고 있지만, 교과서가 업데이트되기까지는 시간이 걸릴 수 있다고 트리칼치는 말했다. 지구의 가장 깊숙한 제5층 최심부 내핵이 교과서에 등장한다면 그 구조설명에 음식 비유가 뒤따를 것이 분명하다. 초콜릿 칩 내부는 과연 다크 초콜릿일까? 이 연구결과는 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 저널 2월 21일 온라인으로 게재되었다. 
  • ‘10조원 투입’ 제임스웹 망원경 사진 TOP 10 [2022 결산]

    ‘10조원 투입’ 제임스웹 망원경 사진 TOP 10 [2022 결산]

    미국 항공우주국(NASA)이 100억 달러(한화 10조원)를 투입한 제임스웹 우주망원경(JWST)이 지난해 12월 15일 프랑스령 남미 기아나 유럽우주센터에서 발사됐다. 주로 가시광선을 감지하는 허블 우주망원경과 달리 JWST는 적외선으로 열을 감지해 우주 가스나 먼지구름을 뚫고 우주를 가장 깊이 들여다볼 수 있다. JWST는 발사 이후 한 달 만인 지난 1월 24일 지구에서 약 150만㎞ 떨어진 ‘제2 라그랑주점’(L2)에 안착했다. 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 곳으로, JWST가 연료 소모를 최소화할 수 있는 지점이다. 태양에서 바라보면 열에 민감한 JWST가 지구의 뒤편에 숨어 초저온 상태에서 최적의 관측 성능을 유지할 수 있다. JWST는 역대 가장 크고 강력한 우주망원경이다. 지난 7월 12일 첫 공식 관측 이미지를 공개한 이래 계속해서 놀라운 우주 풍경을 잡아내고 있다. 입이 떡 벌어지는 영상을 계속 비춰주고 있으며, 그중 최고 품질의 이미지를 엄선해 발표한다. 아마 이같은 이미지들은 앞으로 여러 과학논문 발표에 밑거름이 될 것으로 믿어 의심치 않는다. 1. 우주 모래시계 지난 11월 16일 공개된 우주 모래시계는 그 중심에 갓 태어난 별, 곧 원시항성을 숨기고 있다. 불타오르는 듯한 이 장면은 L1527로 알려진 ‘아기별’로, 짙고 어두운 가스와 먼지구름에 의해 가려졌으나 적외선으로 관측할 수 있다. JWST에 탑재된 근적외선 카메라(NIRCam)는 황소자리별 형성 영역 내에서 한창 태어나고 있는 모든 별의 형성 장면을 보여준다. 2. 볼프 레예별JWST는 먼 별을 둘러싼 신비한 동심원 고리를 포착했다. 이것은 과학자들을 당황하게 만들기에 족했다. 이미지 속 중심별은 WR140으로 알려져 있으며, 대부분의 수소를 우주로 방출한 후 먼지로 둘러싸인 볼프 레예별이다. 이런 유형의 별은 아주 무거운 질량을 가진 항성의 최종 진화 단계로, 어마어마하게 불어난 외피층을 자신의 강력한 항성풍으로 날려보내 내핵이 드러난 별이다. JWST 프로젝트 학제간 과학자이자 유럽우주국(ESA) 과학 고문인 마크 매코린은 트위터에서 이 별을 “괴짜”라고 불렀다. 그는 “이미지에 보이는 6각형 파란색 구조는 JWST의 MIRI(중적외선 카메라) 이미지에서 밝은 별 WR140의 광학 회절로 인해 생긴 무늬다. 하지만 빨간색 곡선형 이미지는 실제인데, WR140 주변의 외피층들로 실제로 별 주위에 존재하는 것”이라고 밝혔다. 3. 해왕성​JWST의 첫 번째 해왕성 이미지는 고리를 두른 이 거대 얼음 행성의 참모습을 환상적으로 보여준다. 이미지는 태양계를 벗어난 NASA의 보이저 2호 우주선이 해왕성 옆을 지나간 이후 32년 만에 천문학자들에게 최고의 이미지를 보여줬다. ​해왕성 남반구의 밝은 부분은 높은 고도의 얼음 구름으로, 구름 속의 메탄이 햇빛을 흡수하기 전에 햇빛을 반사하는 광경이다. ​4. 창조의 기둥 JWST가 유명한 성운 '창조의 기둥'에 초점을 맞추자 장대한 먼지구름 속의 내용이 놀라울 정도로 선명한 모습을 보여줬다. 지구에서 약 7000광년 떨어진 뱀자리에 위치한 창조의 기둥은 독수리 성운의 일부로, 기둥 하나의 길이가 몇 광년이나 된다. 이 거대한 가스와 먼지구름은 1995년 허블 우주망원경이 잡아내 처음으로 놀라운 아름다움을 드러냄으로써 단박에 명성을 얻게 됐다. JWST가 잡아낸 새로운 이미지는 창조의 기둥을 더욱 상세하고 선명하게 드러내주고 있다. 이전에는 보이지 않았던 수백 개의 별이 화면 전체에서 빛나고 있으며, 일부는 태어난 지 불과 수십만 년밖에 안 된 갓난 아기별들이다. ​5. DART 소행성 탐사선 충돌  지난 9월 26일 NASA의 소행성 탐사선 DART(Double Asteroid Redirection Test)는 디모르포스라는 소행성 위성에 충돌해 우주 암석의 궤도를 바꾸게 했다. 디모르포스는 더 큰 우주 암석 디디모스를 공전하는 위성이다. 이 충돌 광경을 지켜본 JWST는 DART 우주선이 디모르포스에 충돌한 후 이 소행성계가 어떻게 행동했는지 보여주는 일련의 이미지를 포착했다. 6. 타란툴라 성운이 매혹적인 성운 이미지에는 공식적으로 30 Doradus라고 명명된 타란툴라 성운의 모습으로, 한 번도 본 적이 없는 어린 별들이 목하 처음으로 존재를 드러내고 있다. JWST의 고해상도 적외선 카메라는 멀리 떨어진 배경 은하뿐만 아니라 정교한 세부를 관통해 별들의 보육원을 보여준다. 타란툴라 성운은 약 16만 광년 떨어진 대마젤란은하에 있다. 성운은 우주의 나이가 불과 수십억 년 됐을 무렵의 별 형성 영역과 비슷한 화학적 조성을 가지고 있기 때문에 별 형성 연구 천문학자들에게 대단한 매력을 지닌 천체로, 천문학자들에게 상대적으로 초기 우주에서 별이 어떻게 형성됐는지에 대한 독특한 시각을 제공한다. ​7. 유령 은하공식적으로 NGC 628 또는 메시에 74로 알려진 유령 은하(Phantom Galaxy)의 이미지는 은하 형태가 매우 대칭적이기 때문에 천문학자들은 “완벽한 나선”이라고 부른다. 이미지는 JWST가 중적외선 카메라 MIRI로 수집한 데이터를 사용해 주디 슈미트에 의해 처리됐다. 이 은하는 허블 우주망원경과 WISE(광역 적외선 탐사기)와 같은 장비를 사용해 이전에 여러 번 이미지화됐지만, 이미지는 완전히 새로운 은하계의 모습을 보여준다. 8. 목성 고리JWST가 지구에서 가까운 목표물에 조준했을 때 천문학자들은 그 결과를 보고 대단히 만족해했다. 목성의 이미지는 웹의 근적외선 카메라(NIRCam)로 캡처된 것으로, 목성계를 매우 자세하게 보여준다. 여기에서 극지방을 둘러싼 아름다운 오로라와 거대 가스 행성을 둘러싸고 있는 희미한 고리, 목성의 두 위성도 볼 수 있다. 아말테아는 가장 왼쪽에 있는 밝은 점이고, 아드라스테아는 아말테아와 목성 사이의 고리 가장자리에 있는 희미한 점이다. 9. 울프-룬드마크-멜로테 은하왜소은하인 울프-룬드마크-멜로테 은하(WLM/DDO 221)의 이미지는 JWST의 근적외선 카메라가 포착한 것이다. 울프-룬드마크-멜로테 은하(WLM)은 우리은하를 포함하고 있는 국부 은하군에서 가장 멀리 떨어진 구성원 중 하나이기 때문에 천문학자들에게 흥미로운 대상이다. 고립된 특성으로 인해 WLM은 다른 시스템과 상호 작용할 가능성이 없는 만큼 은하 형성 및 진화 이론을 연구하고 테스트하려는 천문학자들의 주요 목표가 돼왔다. 1909년 막스 볼프에 의해 발견됐으며, 304만 광년 거리의 고래자리에 있다.  10. 토성 위성 타이탄JWST가 토성의 가장 큰 위성인 타이탄에 초점을 맞췄을 때 과학계는 다시 한번 흥분했다. JWST는 지난 11월 4일 간신히 타이탄의 두꺼운 메탄 구름을 포착했다. 구름 중 하나(클라우드 A)는 타이탄의 탄화수소 바다 중 가장 큰 크라켄 마레 위에 떠 있는 것이다. 그런 다음 며칠 후 하와이의 케크 천문대에서 시간이 지남에 따라 구름이 어떻게 변했는지 이해하기 위해 이 구역을 관찰했다.
  • [홍태경의 지구 이야기] 지구 자전의 나비효과/연세대 지구시스템과학과 교수

    [홍태경의 지구 이야기] 지구 자전의 나비효과/연세대 지구시스템과학과 교수

    2011년 동일본 대지진이 발생한 지도 10년이 넘었다. 하지만 동일본 대지진의 여파는 아직도 진행 중이다. 동일본 대지진의 여진으로 판단되는 규모 5.9 지진이 지난달 7일 도쿄 지하 80㎞에서 발생했다. 규모 7의 도쿄 도심 하부 직하지진 발생 가능성이 높은 상황 속에서 발생한 이번 지진으로 일본 정부의 긴장감도 더욱 높아졌다. 동일본 대지진과 같은 초대형 지진은 지진 유발뿐 아니라 지구 환경에도 많은 영향을 끼친다. 이런 초대형 지진은 지구의 자전에도 변화를 일으킨다. 초대형 지진이 발생하면, 섭입 지각판이 한순간에 지구 중심 방향으로 이동하며 지구 내부의 질량 분포가 바뀌기 때문이다. 이런 지구 자전의 변화는 매우 심각한 결과를 초래하기도 한다. 지구 자전 속도와 자전축의 변화로 하루 길이가 변하고, 태양으로부터 받는 복사에너지양에도 변화가 생긴다. 태양 복사에너지 변화는 기후 변화로 연결되고, 생명체에 막대한 영향을 미칠 수 있다. 천체 운동으로 인한 지구 자전 변화 효과는 초대형 지진에 의해 만들어지는 지구 자전 변화 효과보다 더욱 강력하다. 지구 자전에 영향을 끼치는 천체운동에는 지구 공전 궤도의 편심률의 변화, 지구 자전축 기울기 변화, 세차 운동이 있다. 이들은 각각 2만 3000년에서 41만년에 이르는 고유 주기를 가지고 있다. 지구의 과거 빙하기와 간빙기의 시기가 이 천체 운동 주기와 밀접한 관련이 있다. 하지만 지구상에서 관측되는 빙하기와 간빙기 시기는 이런 천체 운동으로 모두 설명되지 않는다.초기 지구의 초대륙 분리와 이동도 지구 자전에 큰 영향을 끼친 것으로 알려진다. 최근 연구에 따르면 7억 5000만년 전 초대륙 로디니아의 분리와 3억 5000만년 전 초대륙 판게아의 분리 시기가 빙하기와 일치한다. 초대륙의 분리와 충돌은 지구 내부의 맨틀 대류와 연관 지어 볼 수 있다. 맨틀 대류 방향과 위치는 시간에 따라 지속적으로 변화하고, 지표에서 나타나는 지각판의 운동도 그에 따라 지속적으로 변화한다. 지구 표면의 지각판 분포가 바뀜은 물론이다. 지각판의 충돌 결과 초대형 지진이 발생하며, 지구자전에 또다시 영향을 준다. 지구 역사 속 지구 자전축 변화 흔적은 지구 내부 곳곳에 남아 있다. 내핵에도 특별한 흔적이 있다. 고체 상태의 내핵은 철과 니켈이 주요 구성 성분이다. 내핵의 외곽 부분에선 광물의 정렬 방향이 현재의 지구자전축 방향과 거의 유사한 데 반해 내핵의 내부는 지구 자전축 방향과 다른 특징을 보인다. 이는 지구 생성 초기 지구 자전과 내핵의 운동에 많은 변화가 있었음을 짐작하게 한다. 현재 지구는 과거 수많은 일들의 원인과 결과가 사슬처럼 연결된 결과물이다. 지구는 거대한 시스템으로 모든 부분이 유기적으로 연결돼 있고 끊임없이 연동하며 변화하고 있다. 하나의 작은 변화는 시스템 내 여러 요소에 영향을 미친다. 관련이 없어 보이는 일이 원인이 돼 예기치 않은 결과가 만들어지곤 한다. 이 결과는 또 다른 일들의 원인으로 연쇄적으로 작동되기도 한다. 최근 들어 지구란 거대 시스템에 인간이 중요 변수로 더해졌다. 인간 활동으로 유발되는 온난화의 끝은 짐작하기 어렵다. 온난화로 강해진 엘니뇨와 극지역 빙하 감소, 지표 유체양의 증가 현상이 지구에 여러 영향을 미치고 있다. 다양한 학문의 세부 분야 간 유기적인 연대와 학문 간 벽을 넘은 통섭을 통한 전체 지구 시스템에 대한 이해가 절실하다.
  • [이광식의 천문학+] 지구의 자전이 느려지고 있다… ‘윤초’가 필요할까

    [이광식의 천문학+] 지구의 자전이 느려지고 있다… ‘윤초’가 필요할까

    지구의 자전은 일정하지 않다. 2020년에 자전 속도가 빨라진 후 이제는 안정되었다. 그러나 전문가는 앞으로 10년 동안 여전히 ‘음(마이너스)의 윤초’가 필요할 수 있다고 말한다. 평균적으로 지구의 하루는 86,400초이다. 그러나 지구의 자전은 완벽하게 일정하지 않다. 그것은 지구의 핵(내핵-외핵)과 바다, 대기의 움직임에 따라 항상 약간씩 영향을 받기 때문이다. 협정세계시(UTC)의 공식 국제시간 측정방식은 원자시계를 기반으로, 바닥상태(基底狀態)에 있는 원자에서 전자의 움직임으로 시간을 측정한다. 원자시계는 정확하고 불변이다. 따라서 지구의 자전과 원자 시계가 딱 맞아떨어지지 않을 때 그 차이를 보정해야 한다. 국제지구자전좌표국(IERS)은 두 시간 체계 사이의 차이가 0.9초 이상이 되면, 윤초를 적용해 인위적으로 시간 오차를 해소한다. 지구 자전 속도가 느려져 한 번 자전하는 데 걸리는 시간이 24시간에 0.9초를 더한 만큼 늘어나고 세계시의 하루가 길어지면, 거기에 맞춰 협정세계시에 1초를 더하는 ‘양(+)의 윤초’(positive leap second)를 시행한다. 2016년 12월 31일 23시간 59분 59초에 윤초가 추가된 2016년 새해 전야처럼 때때로 윤초가 추가된다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)에 따르면, 과학자들은 1972년 이후 평균적으로 약 18개월마다 윤초를 추가했다. 1초를 빼는 것을 ‘음의 윤초’라고 한다. 지금까지 국제시간 측정에서 음의 윤초는 없었지만, 2020년에는 음의 윤초가 필요할 수 있는 가능성이 높아졌다. 그 해에 지구의 자전 속도는 빨라져 2005년에 세운 최단일 기록을 깨뜨렸다. 2020년의 가장 짧은 날은 7월 19일이었다. 지구 행성은 평균 86,400초보다 1.4602밀리초(천 분의 1초) 빠르게 1회 자전을 완료했다. ‘타임 앤드 데이트’에 따르면, 지구의 자전이 약해졌다. 2021년 상반기는 2020년보다 하루 평균 길이가 0.39밀리초로 짧아 여전히 빠르다. 그러나 7월 1일부터 9월 30일까지 하루는 2020년보다 평균 0.05밀리초 더 길어졌다. 이것이 의미하는 바는 지구가 더 이상 자전을 가속하지 않는다는 뜻이다. 그러나 여전히 평균보다 빠른 속도로 회전하고 있다. 현재 회전율을 기준으로 하면 약 10년 후에는 음의 윤초가 필요할 수 있다. 최종 결정은 파리에 있는 국제지구회전 및 참조시스템 서비스(IERS)에서 한다. 물론 지구가 다른 움직임을 보일 수도 있다. 지구의 자전이 다시 느려질 가능성도 항상 존재하며, 아마도 앞으로 몇 년 동안 1초 빼기 대신 1초를 더하기를 해야 할 것이다. 확실한 예측은 불가능하다. 과학자들은 지구의 자전에서 장기적인 변화를 일으키는 원인이 무엇인지 아직까지 확신하지 못하고 있다. IERS 감독위원회 미 해군천문대 대표 중 한 명인 닉 스타마타코스는 “앞으로 2년 이상의 상황을 내부적으로 모델링했다”고 밝히면서 “그러나 우리는 6개월 또는 1년 이상을 예측하는 데는 어려움을 겪는다”고 토로했다. 
  • [홍태경의 지구 이야기] 화성 여행에 필요한 준비물/연세대 지구시스템과학과 교수

    [홍태경의 지구 이야기] 화성 여행에 필요한 준비물/연세대 지구시스템과학과 교수

    지난 7월 20일 아마존 창립자 제프 베이조스는 상공 100㎞까지 올라 무중력 체험을 하며 성공적인 우주여행을 했다. 그보다 일주일가량 앞선 7월 11일에는 리처드 브랜슨 버진그룹 회장이 탑승한 우주선도 대형 항공기에 실려 이륙한 뒤 엔진을 점화해 상공 86㎞까지 올랐다. 민간 분야로 확대된 우주여행의 시작을 알리는 기념비적인 일들이다.이제 인류의 우주 탐험은 새로운 전기를 맞았다. 지구 밖 행성에 인류가 직접 가 볼 날도 머지않았다. 이런 가운데 7월 23일에는 미국 화성 로봇탐사선 인사이트 자료를 분석한 세 편의 논문이 ‘사이언스’에 실렸다. 2018년 11월에 화성 표면에 착륙한 인사이트가 설치한 지진계에는 2019년 2월부터 현재까지 화성 지진 자료가 꾸준히 쌓이고 있다. 이번 논문은 지난 2년 동안의 화성 지진 자료와 지구물리 관측자료를 바탕으로 화성 내부 구조를 밝힌 것이다. 분석에는 1700~4100㎞ 떨어진 거리에서 발생한 지진 43건이 활용됐다. 지하 50~70㎞ 깊이에서 발생한 이 지진들의 크기는 규모 3~4 정도로, 지구에서는 매년 수천 회 발생하는 수준이다. 화성의 깊은 곳을 통과해 기록된 지진파 분석을 통해 확인된 화성의 내부 모습은 흥미롭다. 화성 지각의 두께는 39~72㎞이고, 2~3개의 층으로 나뉘어 있다. 화성의 지각 두께는 지구의 두꺼운 대륙 지각과 유사하다. 화성 지각에는 지구 맨틀에 비해 13~21배가량 많은 방사성동위원소를 포함하고 있고 많은 열까지 내고 있다. 화성 표면에서 보이는 큰 분지들이 운석 충돌뿐 아니라 화성 내부의 열에 의해 발달한 것일 가능성도 조심스럽게 제시됐다. 하지만 현재의 화성 표면에서 측정되는 열류량은 지구의 대륙 내에서 측정되는 열류량보다도 낮아 화성이 빠르게 식고 있음을 보여 주고 있다. 화성 핵의 반지름은 1830㎞가량으로, 지표에서 1570㎞ 깊이에 핵이 있다. 화성 반지름의 53%를 핵이 차지하는 셈이다. 화성 핵의 크기는 지구에서 핵이 차지하는 크기와 유사하지만 당초 예상했던 화성 핵 크기보다는 크다. 흥미로운 점은 화성의 핵이 지구의 외핵처럼 액체임이 확인된 것이다. 화성 핵 경계부에서 반사돼 돌아오는 지진파 분석을 통해서였다. 지구와 같은 고체 상태 내핵의 존재 여부는 추가 확인이 필요하다. 화성 핵의 밀도는 지구 핵 밀도의 절반에 불과하다. 철과 니켈이 주성분인 핵 내에 상당한 양의 가벼운 원소가 포함돼 있음을 의미한다. 액체 상태의 핵이 존재함에도 현재 화성엔 행성 자기장이 없다. 화성 지각 암석 내에 많은 잔류 자기장 흔적이 보이는 것과 대비된다. 행성 자기장이 소멸된 이유는 앞으로 규명돼야 할 부분이다. 이처럼 화성은 지구와 여러모로 닮은 듯 다른 모습을 보인다. 지구에 비해 태양으로부터 멀리 떨어진 화성의 일교차도 크다. 태양풍과 우주로부터 오는 유해한 전파를 막아 줄 행성 자기장도 없다. 지표는 건조하고 낮엔 많은 바람과 먼지가 날린다. 물은 지각 내에 확인되지만 음용 가능성은 불확실하다. 오지 탐험에 필수적인 나침반도 작동하지 않는다. 상황이 이렇다 보니 화성 여행에는 준비할 것도 많다. 자외선으로부터 피부를 보호하는 선크림과 흙먼지를 막아 주는 보호 안경, 두툼한 방한외투, 물을 충분히 담을 수 있는 물통은 필수다. 화성 궤도를 돌고 있는 인공위성을 활용할 수 있을 테니 오지에서의 위치 확인을 위해 GPS도 가져가자. 화성 여행 준비물을 마련할 날이 곧 오길 고대한다.
  • [아하! 우주] 탐사선 ‘인사이트’, 화성지진 500회 관측…내부구조 실마리 잡았다

    [아하! 우주] 탐사선 ‘인사이트’, 화성지진 500회 관측…내부구조 실마리 잡았다

    미국항공우주국(NASA)의 화성탐사선 ‘인사이트’호는 2018년부터 화성의 내부를 조사해왔다. 방법은 간단하다. 화성의 지진파(Marsquakes)를 측정해 이를 분석하는 것. 지진파는 물체의 상태에 따라 속도와 상태가 달라지므로 이를 분석하면 반대로 눈에 보이지 않는 내부 구조를 파악할 수 있다. 인사이트호는 지금까지 500회의 화성 지진파를 관측했는데, 이 가운데 50개 정도는 진도 2~4도 사이였다. 화성이 지질학적으로 죽은 행성임을 고려하면 생각보다 강한 지진을 관측한 셈이다. 덕분에 과학자들은 화성의 내부 구조를 이해하는 데 충분한 자료를 수집할 수 있었다. 인사이트호 연구팀은 정식논문으로 발표하기 전 중간 결과를 온라인으로 열린 제52차 달·행성 과학회의(LPSC)에 발표했다. 분석 결과 화성 핵의 반지름은 생각보다 큰 1,810~1,860㎞ 정도였다. 이는 예상보다 큰 수치로 과학자들은 그 이유를 알아내기 위한 후속 연구에 들어갔다. 행성 과학자들은 화성의 지진파를 측정하기 전에도 밀도, 질량, 구성 물질 등 주요 물리적 관측치를 토대로 화성 내부 구조를 이론적으로 예측했다. 이때 예측한 핵의 반지름은 1,794±65㎞였다. 화성의 핵은 지구의 핵처럼 철과 니켈 같은 무거운 금속이 풍부하지만, 화성의 낮은 밀도를 고려할 때 지구의 핵보다 가벼운 원소가 많고 전부 고체 상태일 것으로 추정됐다. 참고로 지구의 핵은 고체 상태인 내핵과 액체 상태인 외핵으로 구성돼 있어 화성보다 더 크고 무거울 뿐 아니라 더 복잡한 구조로 돼 있다. 이번 연구는 행성 내부 구조에 대한 이론적 예측이 실제 결과와 어느 정도 일치하지만, 동시에 100% 맞는 것은 아니라는 사실도 보여줬다. 따라서 다른 행성의 내부 구조에 관한 이론적 추정 역시 실제 값과 조금씩 다를 가능성이 있다. 왜 이런 차이가 일어났는지 알아내 현재 이론과 모델을 수정한다면 금성이나 수성처럼 아직 지진파를 확인하지 못한 지구형 행성의 내부 구조를 더 정확히 예측할 수 있을 것이다. 현재까지 인류가 지진파를 측정해 내부 구조를 확인한 천체는 지구, 달, 화성 세 개뿐이다. 과학자들은 미래에 다른 천체의 지진파도 측정할 계획이다. 내부에 바다가 있을 것으로 예상되는 목성의 위성 유로파나 토성의 위성 엔켈라두스가 가장 유력한 후보다. 지진파를 통해 내부를 들여다보려는 인류의 호기심은 화성에서 멈추지 않을 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • [홍태경의 지구 이야기] 보이지 않는 것, 알지 못하는 것

    [홍태경의 지구 이야기] 보이지 않는 것, 알지 못하는 것

    우주에는 존재하지만 확인하기 어려운 것들이 있다. 블랙홀은 1915년 아인슈타인의 일반상대성 이론에서 존재가 예견된 이래 그 모양을 직접 눈으로 확인할 수 없었다. 강한 중력으로 시공간마저 크게 휘어 빛도 빠져나올 수 없기 때문이다. 그럼에도 블랙홀의 존재를 인지할 수 있었던 까닭은 그 존재로 생기는 여러 현상을 관찰한 까닭이다. 블랙홀 뒤에 가려진 별을 블랙홀 주변에서 굴절된 빛을 통해 관찰한 것도 그 예 중 하나다. 지난 4월엔 지구 곳곳에 설치된 8개 전파망원경으로 예측 104년 만에 블랙홀의 존재를 확인할 수 있었다. 지구도 마찬가지다. 지구는 반지름이 6400㎞에 이르기 때문에 직접 조사 대신 다양한 간접적 방법이 활용되고 있다. 지구 내부의 가장 깊은 곳에 자리잡은 핵은 밀도가 높은 철과 니켈을 주성분으로 하며, 방사성 동위원소 붕괴와 지구 생성 초기에 쌓인 에너지로 인해 늘 많은 열을 배출한다. 이 때문에 고체 상태의 내핵과 액체 상태의 외핵으로 구분돼 있다. 외핵과 내핵의 물성 차이는 이미 1900년대 초반 지진학적 관측으로 확인됐다. S파가 외핵을 통과하지 못한다는 관측으로부터 외핵이 액체임이 확인됐고 외핵과 내핵의 경계에서 반사된 지진파를 통해 고체 상태의 내핵의 존재를 알게 됐다. 액체 외핵의 발견으로 지구 자기장이 만들어지는 원리와 지구의 운동도 설명이 가능해졌다. 내핵과 맨틀 사이에 자리잡은 액체 외핵으로 인해 지구는 작은 공을 내부에 갖고 있는 공 모양을 띠게 된다. 바깥 공이 구를 때 두 공 사이의 공간이 액체로 채워져 있으므로 안쪽 공은 바깥 공과 동일한 운동을 하지 않는다.초기 지구 내부는 불균질한 물질들로 서로 뒤섞여 있는 거대한 고체 덩어리였다. 이후 지구 내부 구성 물질의 밀도에 따라 분화가 일어나며 현재와 같은 지각, 맨틀, 외핵과 내핵을 가진 층상 구조로 성장했다. 외핵이 액체 상태로 발달함에 따라 지구 전체적으로 하나였던 자전운동이 외핵을 기준으로 둘로 나뉜 상태가 된 것이다. 밀도가 높고 부피가 작은 내핵에서의 자전 속도보다 맨틀과 지각에서의 자전 속도는 더 느리다. 만약 외핵이 고체라면 지표에서 관측되는 지구의 자전 속도는 지금보다 빨라져 하루도 지금보다 더 짧아졌을 것이다. 지구 내부를 직접 탐사할 수 없는 상황에서 오랫동안 맨틀과 내핵 간의 자전운동 차이를 확인하기 어려웠다. 지구핵과 맨틀에서 자전운동의 차이는 1990년대 후반에 이르러서야 광물의 정렬로 나타나는 광물의 물리학적 비등방성 성질을 활용해 측정이 가능해졌다. 동일한 암석이라도 광물이 정렬된 방향에 따라 암석의 강도와 지진파 전파 속도 차이가 난다는 점에서 착안했다. 수십년의 시간 간격을 두고 동일한 위치에서 발생한 지진의 지진파를 비교해 내핵을 통과하는 지진파 속도가 서로 차이가 나는 것을 확인한 것이다. 이를 통해 내핵이 비등방성 성질을 가지고 있을 뿐 아니라 내핵이 맨틀과 서로 다른 각속도로 자전을 하고 있음을 확인했다. 만약 내핵이 비등방성을 띠지 않았다면, 맨틀과 내핵의 자전운동 차이는 아직도 알지 못했을 것이다. 자연에는 아직 알지 못하는 많은 부분이 남아 있다. 자연에는 보이지 않는 것이 없다. 우리가 보지 못하는 것은 단지 볼 수 있는 적절한 눈과 도구를 가지지 못했을 뿐이다.
  • 문재인 정부 첫 예산 법정시한내 처리 무산 “여소야대 절감”

    문재인 정부 첫 예산 법정시한내 처리 무산 “여소야대 절감”

    여야는 내년도 예산안의 법정 처리 기한인 2일 밤늦게까지 마라톤협상을 이어갔으나 공무원 증원 등 핵심 쟁점에 대한 입장차를 좁히지 못한 채 끝내 합의 도출에 실패했다.국회 선진화법인 개정 국회법이 시행된 2014년 이후 사실상 처음으로 새해 예산안이 법정 시한을 넘기도록 국회 문턱을 넘지 못하는 사태가 벌어졌다. 여야는 일단 오는 4일 본회의를 열어 예산안 처리를 시도하기로 했지만, 주요 쟁점을 둘러싸고 입장차를 좁히지 못함에 따라 현재로써는 4일 처리도 낙관할 수 없는 상황이다. 여야가 극적인 돌파구를 마련하지 못하면 오는 9일 끝나는 정기국회 회기 내 처리가 힘든 것은 물론 최악의 경우 연말까지 장기 표류 가능성도 배제할 수 없다. 문재인 정부 츨범 이후 첫 예산안이 제때 국회 문턱을 넘지 못함에 따라 여권의 집권 초반 개혁 드라이브에도 일정 부분 차질이 불가피할 전망이다. 여야는 예산 처리 시한인 이날 오전부터 일찌감치 3당 원내대표와 정책위의장 차원의 협상을 열어 막판 담판을 통한 예산안 일괄 타결을 시도했지만 광범위하게 퍼져있는 주요 쟁점에서 합의에 이르지 못했다. 특히 문재인 정부의 핵심 공약인 1만2000명 규모의 공무원 증원과 최저임금 인상에 따른 후속 지원 예산 문제를 놓고 여야가 결정적으로 입장차를 좁히지 못한 것으로 전해졌다. 초고소득자에 대한 소득세 인상을 위한 소득세법 개정안과 법인세 구간 신설을 골자로 한 법인세법 개정안을 놓고도 확연한 이견을 노출한 것으로 전해진다. 더불어민주당 우원식 원내대표는 회동 직후 기자들과 만나 “법정 시한을 지키려고 최선의 노력을 다했는데 법정 시한을 지킬 수 없게 돼서 국민들에게 죄송한 생각”이라며 “공무원 증원뿐 아니고 최저임금 등에서 이견이 완전히 조율이 안 됐다”고 협상 무산 이유를 설명했다. 자유한국당 정우택 원내대표도 “이견만 확인했고 달라진 게 없다. 공무원 증원 숫자를 놓고 합의가 어렵고 최저임금도 문제가 있어 도저히 합의가 어렵다”며 “냉각기를 거치는 게 좋겠다고 생각하고, 예산안의 기한 내 처리는 어렵다”고 말했다. 국민의당 김동철 원내대표는 최대 쟁점이었던 공무원 증원 예산과 관련해 “자유한국당은 7000명, 국민의당은 9000명,민주당은 1만500명을 제시했다”면서 “파행은 아니다. 우리도 여당 입장을 이해하지만 하여튼 더 봐야 한다”고 밝혔다. 여야의 예산안 합의는 불발됐지만, 국회는 이날 저녁 9시 예정대로 본회의를 열어 정부의 예산안 원안을 상정하고 일부 비쟁점 세입 부수법안을 처리했다. 정세균 국회의장은 또 일요일인 3일에도 본회의를 소집하는 요구안을 처리함으로써 여야가 담판에 성공할 경우 3일에라도 곧바로 예산안을 처리할 수 있는 길을 마련해 놓았다. 정 의장은 본회의 직후 여야 원내대표들을 소집해 최대한 이른 시일 내 예산 처리를 거듭 당부했지만, 야당이 난색을 표해 가능성은 크지 않은 상황이다. 법정 시한 내 예산 처리 불발을 놓고 여야는 네 탓 공방만 벌였다. 민주당 강훈식 원내대변인은 구두논평에서 “국회 선진화법 시행 이후 예산안의 법정 기한을 지키지 못한 첫 번째 사례가 돼 국민 여러분께 송구스럽다”면서도 “여소야대의 국회를 절실하게 실감하면서 월요일(4일) 본회의까지 내년도 예산안을 통과시키기 위해 최대한 노력하겠다”며 야당의 대승적 결단을 촉구했다. 반면 한국당 원내핵심 관계자는 “공무원 수 증가에 대해 주먹구구식 추계에 의한 강행은 잘못된 것”이라며 “민주당에서 1만명이라는 숫자를 결국 포기하지 못해 합의에 도달하지 못한 것”이라며 여당의 합의 의지 부족을 지적했다. 국민의당 김철근 대변인도 “국민의당은 제3당으로서 대안을 내고 법정 시일 내 예산을 통과시키기 위해 부단한 노력을 다했다”면서 “문재인 정부가 공무원 증원을 밀어붙이기식으로 하려는 것 때문에 시한을 넘기게 됐다”고 비판했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr
  • [골프 특집] 볼빅, 무반사 골프공에 내구성 코팅

    [골프 특집] 볼빅, 무반사 골프공에 내구성 코팅

    대한민국 골프용품 제조업체 ㈜볼빅(회장 문경안)이 비비드XT, 뉴 비비드, S4 핑크, 뉴 크리스탈, DS55 등 신제품 골프공 5종과 골프웨어, 퍼터, 캐디백, 모자 등 다양한 골프용품을 출시했다.지난해 출시와 함께 전 세계를 무광택 컬러볼 열풍에 빠트린 비비드(VIVID)는 올해 ‘뉴 비비드’(New VIVID)와 ‘비비드XT’(VIVID XT)로 새롭게 출시됐다. 뉴 비비드와 비비드XT는 볼빅의 특수 코팅 기술인 무반사 비비드 코팅으로 보다 선명하고 다양한 색상을 구현했고, 강력한 커버 내구성 실현에 초점을 맞췄다. 특히 비비드XT는 프리미엄 4피스 무광택 컬러볼로 일관성 있는 비행 성능과 함께 파워 듀얼 코어 내핵의 강력한 에너지 전달로 비거리 극대화를 실현했다. 선명한 컬러로 시인성이 좋고, 눈부심 감소로 집중력이 강화됐다. 문경안 볼빅 회장은 “화려하고 선명한 비비드 코팅에 파워 듀얼 코어 내핵의 강력한 에너지 전달로 성능이 극대화된 비비드XT는 컬러볼 역사상 가장 뛰어난 제품이다”며 “볼빅의 특수 코팅 기술인 무반사 비비드 코팅으로 만들어진 볼빅의 신제품 골프공은 올해도 전 세계 골프시장을 ‘비비드 열풍’에 빠트릴 것으로 자신한다”고 설명했다. 미국프로골프(PGA) 투어를 대표하는 장타자 버바 왓슨의 볼로 잘 알려진 ‘S4 핑크’, 대구경 고반발 소프트 코어로 우수한 비거리와 부드러운 타구감이 강화된 ‘뉴 크리스탈’(New Crystal), 압축강도 55의 최상의 부드러운 타구감이 구현된 ‘DS55’도 함께 공개됐다. 문의 (02)424-5211.
  • [홍태경의 지구 이야기] 영화 코어에서 인터스텔라까지

    [홍태경의 지구 이야기] 영화 코어에서 인터스텔라까지

    불볕더위와 열대야로 밤낮없이 뜨거운 날이다. 더운 날씨에는 사람들이 영화관을 많이 찾아 영화업계도 앞다퉈 대작을 쏟아내고 있다. SF는 영화계에서 사랑하는 주제 중 하나다. 지구과학에서 특히 주목하는 작품들이 있는데 2003년 개봉한 ‘코어’라는 작품이다. 미국 정부가 비밀리에 개발한 무기가 가동되면서 지구 내부에 액체로 이루어진 외핵의 운동이 멈춘다. 그에 따라 지구자기장이 만들어지지 않으면서 지구상 생명체가 절멸할 위기에 처한다. 미국항공우주국(NASA)은 6명의 전문가로 구성된 팀을 만들어 지구 내부로 들어가 운동을 멈춘 외핵에 핵폭탄을 터트려 정상적으로 움직이도록 한다는 내용이다. 지구과학을 주제로 다룬 것도 흥미롭지만, 지구 내부로의 여정에서 나타나는 여러 장면들은 관객의 상상력을 자극하기에 충분했다. 지구 내부의 사실적 묘사를 위해 영화 제작 과정에 많은 지구과학자가 자문단으로 참여했다고 한다. 지구 내부 가장 안쪽에 자리잡은 코어(핵)는 철과 니켈을 주 구성성분으로 하며 내부 압력이 매우 높다. 이곳에는 지구 생성과 함께 많은 에너지원이 쌓여 있고 높은 열이 끊임없이 방출되고 있다. 고온, 고압 환경 때문에 액체 상태인 외핵과 고체 상태인 내핵이 분리되어 공존하고 있다. 액체 상태인 외핵은 지구 생명체의 생존에 중요한 역할을 한다. 지구 내부의 열과 지구 자전으로 외핵 내에서는 끊임없이 액체 철의 유체 운동이 발생하고, 그 결과 지구는 거대한 막대자석의 성질을 가지고, 지구를 감싸는 거대한 자기장을 형성한다. 이 자기장은 우주에서 날아오는 태양풍을 차단해 생명체가 살 수 있는 환경을 만든다. 지구가 생성된 지 45억년 동안 외핵은 꾸준히 운동하며 생명이 숨 쉴 수 있는 환경을 제공한 것이다. 언젠가 지구 내부의 열 에너지원이 바닥나고 내부가 식어 외핵이 고체 상태로 변하면 지구는 더이상 사람이 살 수 없게 될지도 모른다. 외핵은 지구의 자전 속도도 조절한다. 행성은 생성 초기 빠른 회전으로 행성의 모양을 만들고 고유의 자전 속도를 유지한다. 지구는 외핵이 액체로 되어 있어 내핵과 지구 표면이 분리된 채 각기 다른 자전 속도로 회전한다는 것이 밝혀져 과학계에 큰 화제가 되기도 했다. 지구 내부의 이해는 다른 외계 행성의 환경과 성장을 이해하는 데 많은 도움을 준다. 최근 우주 선진국들은 다양한 외계 행성 연구에 집중하고 있다. 외계 행성 연구 결과를 바탕으로 만들어진 영화가 ‘인터스텔라’다. 우리가 살고 있는 지구의 이해는 우주의 신비를 푸는 열쇠다. 영화들에서 등장하는 지구와 다른 행성의 다양한 정보와 지식은 하루아침에 쌓인 것이 아니다. 오랜 기간 동안 수많은 과학자들의 호기심과 노력의 결과물이다. 일부 발견은 오랜 시간이 지나서야 비로소 그 가치를 인정받기도 한다. 기초과학 분야의 발전은 지난한 시간과의 싸움이며, 시간과 연구 역량 투입에 비해 당장의 경제적 효과와 국가적 이득을 창출하지 못하는 경우도 많다. 꾸준한 지원과 인내심을 갖고 지켜봐야 하는 이유가 여기에 있다. 우리나라는 국내총생산(GDP) 대비 연구개발(R&D) 투자 비율이 2014년 4.29%로 세계 1위, 절대 금액 면에서도 세계 6위 수준으로 알려져 있다. 올해 연구개발 투자 총액이 19조원을 넘어선다고 한다. 하지만 이런 양적 성장에도 불구하고 원천 기술개발이나 거대 과학기술에 해당하지 않는 기초과학 연구에 대한 투자는 여전히 소홀하다. 기초과학 연구를 통해 알아낸 지식과 정보가 당장의 먹거리 해결에는 도움이 되지 않을 수 있다. 하지만 이러한 지식과 정보는 인류의 원초적 호기심을 푸는 열쇠를 제공할 뿐 아니라, 인류가 갑작스레 당면할지 모르는 생존의 문제를 푸는 데 가장 중요한 기초 정보가 될 수 있다.
  • 세포내핵 단백질 조절해 패혈증 치료한다

    세포내핵 단백질 조절해 패혈증 치료한다

    패혈증은 미생물 감염으로 체내에 박테리아가 번식하면서 혈액에 독소가 퍼져 염증을 일으키는 증상이다. 사망률이 65%에 이르는 치명적인 질환으로, 지난해 많은 음악팬을 울렸던 가수 신해철씨의 사망도 패혈증 때문이었다. 충남대 의대 조은경 교수팀은 핵수용체로 불리는 세포내핵 단백질을 조절하면 패혈증 같은 난치성 염증질환 치료가 가능하다는 것을 밝혀내고, 이를 면역학 분야 국제학술지 ‘이뮤니티’ 21일자에 발표했다. 핵수용체는 RNA를 만들거나 체내 호르몬과 결합해 신호를 전달하는 핵심적인 단백질로 질병 발생을 조절하는 것으로 알려져 있다. 그 중 ‘이알알알파’(ERRα)라는 물질은 심혈관 질환, 비만, 당뇨, 암 발병에 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구진은 유전자 조작을 통해 ERRα가 없는 생쥐를 만든 뒤 이 생쥐에 패혈증 유발 물질을 투여했다. 그러자 염증지수가 300배 이상 늘어나면서 72시간 내에 80% 정도가 사망했다. 하지만, 비정상적인 생쥐에게 ERRα를 주입하자 염증지수가 정상수준으로 회복되고 90% 이상 생존한다는 사실도 밝혀냈다. 조 교수는 “이번 연구는 세포 내 염증억제 단백질을 자극하면 패혈증은 물론 여러 난치성 염증질환을 억제할 수 있음을 증명했다는 데 의미가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 먹음직한 ‘목성·지구’…초정밀 ‘행성 케이크’ 제작 비화

    먹음직한 ‘목성·지구’…초정밀 ‘행성 케이크’ 제작 비화

    우주에서 촬영된 지구, 목성 등 태양계 행성 이미지들을 보면 아름답고 신비로우면서도 한편으론 알록달록한 외형이 먹음직하다고 느껴질 법하다. 그런데 이런 느낌을 현실로 재현해낸 사진이 작년 온라인에서 화제를 모은 바 있다. 지구와 목성을 정밀히 케이크로 제작해낸 해당 이미지는 일명 ‘과학 공부되는 케이크’라는 이름으로 유명세를 얻었지만 정작 이를 제작한 주인공이 누군지, 왜 만들었는지 그 이유는 정확히 알려지지 않았다. 이와 관련해 영국 일간 데일리메일은 이 ‘목성·지구’ 케이크를 만든 주인공과 제작계기 그리고 숨은 뒷이야기를 9일(현지시간) 소개했다. 먼저 목성 케이크 이미지를 보면, 대적반과 가스폭풍을 비롯한 목성의 외형적 특징을 정밀히 재현해낸 모습이 인상적이다. 지구 케이크도 마찬가지다. 대한민국, 중국, 일본을 비롯한 동아시아와 말레이시아와 인도네시아를 아우르는 동남아시아 그리고 케이크 제작자가 살고 있는 호주와 뉴질랜드를 비롯한 오세아니아 지역이 인도양, 태평양의 푸른빛과 절묘하게 어우러진다. 그러나 해당 케이크의 놀라운 디테일은 이에 그치지 않는다. 이어진 사진에는 해당 케이크들의 단면도가 나오는데 지구의 경우 내핵, 외핵, 맨틀, 지각에 이르는 4개 층이 색깔별로 구분되어 있으며 목성 역시 3가지 색깔로 지각내부를 구분했다. 이 놀라운 행성 케이크를 만든 주인공은 호주 멜버른에 거주 중인 푸드 전문 블로거 리안논 미첼(26)이다. 그녀는 학교 교사인 여동생이 학생들에게 ‘맛’과 ‘교육 효과’를 모두 제공할 수 있는 케이크 제작을 의뢰해 이를 만들게 됐다고 밝혔다. 제빵 실력이 남달랐던 그녀는 지구부터 제조를 시작해 목성까지 총 3일에 걸쳐 케이크를 완성했다. 특히 목성의 경우는 마지막 브러시 작업에만 8시간이 소요됐다고 한다. 미첼은 “사람들 대부분이 내 케이크를 보고 ‘먹기에 너무 아까울 정도로 예쁘다’라는 반응을 보인다. 그만큼 나는 디자인을 중요시 한다”며 “언젠가 태양계 행성 모두와 인공위성까지 케이크로 재현해내고 싶다”고 밝혔다. 한편 지구 케이크는 학교 학생들에, 목성 케이크는 미첼의 가족들에 맛있는 식사로 제공됐다는 후문이다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr
  • 달 내부가 ‘액체’인 까닭은…‘지구 중력’ 때문 [NASA 연구]

    달 내부가 ‘액체’인 까닭은…‘지구 중력’ 때문 [NASA 연구]

    달 내부가 액체 상태를 유지하는 까닭은 다름 아닌 지구의 중력 때문이라는 주장이 제기돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 호주 ABC 방송은 미 항공 우주국(NASA) 고다드 우주 비행 센터 연구진이 달 내부의 액체 상태를 유지시키는 주요 원인이 지구 중력이라는 연구결과를 발표했다고 27일(현지시각) 보도했다. 달의 내부 구조는 크게 평균 두께 70㎞의 표면, 반지름이 약 300~425㎞ 정도인 핵, 그리고 깊이 약 1,250㎞의 맨틀까지 총 세부분으로 나뉘어져 있다. 그중 달 전체 질량의 2%를 차지하는 것으로 추정되는 핵 부분은 지구와 달리 액체상태가 아닌 것으로 알려져 왔으나 아폴로 11호가 달 표면에 설치한 월진계와 달 궤도를 돌고 있는 인공위성에서 보내져오는 지진파를 분석한 결과, 지구와 유사한 액체 상태의 외핵(내핵은 고체)이 존재하는 것으로 확인됐다. 궁금한 것은 이 외핵이 어떻게 지속적으로 액체 상태를 유지하는지, 그 원동력은 어디서 오는지 여부였다. 이에 연구진은 달 내부를 정교하고 수학적으로 재구성한 컴퓨터 모델링 실험을 진행했다. 연구진은 본래 달 지진파 데이터를 한참 뛰어넘는 외핵 하부 맨틀 층과 맨틀 중심 경계의 용융 층까지 포함한 가상 달 구조를 컴퓨터로 만들어냈다. 여기에 지구를 도는 달의 회전주기와 연간 궤도변화 수치를 포함한 정교한 수학적 시뮬레이션을 더해 최종 모델을 완성했다. 수치화 된 결과는 흥미로웠다. 달의 인력이 지구에 영향을 미쳐 조수간만 차가 바다에 발생되는 것처럼 지구의 중력 역시 달 맨틀 내부의 암석을 용해시켜 액체화되도록 마찰력을 발생시키는 것으로 확인됐기 때문이다. 이와 관련해 NASA 고다드 우주비행센터 샌더 구센스 박사는 “우리의 컴퓨터 모델링은 달 맨틀 내부의 반경 약 350~500㎞ 지점에 액체 층이 존재함을 알려 준다”며 “지금까지 생각해왔던 것보다 더 많은 액체가 달 내부에 있는 것으로 추정 된다”고 설명했다. 이어 구센스 박사는 “만일 우리의 컴퓨터 모델링이 정확하다면 해당 액체 층의 존재를 통해 달의 생성과 진화에 이르는 방대한 역사의 신비를 밝혀낼 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 한편 이 연구결과는 국제 학술지 네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)에 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr
  • [골프 단신]

    포천 가산노블리제 재개장 경기 포천의 가산노블리제 골프장(27홀)이 대중제 골프장으로 재개장했다. 2010년 회원제로 개장한 이 골프장은 경영 악화와 세금 체납 등으로 2011년 12월 영업정지를 받았다가 대중제로 전환해 19일 경기도로부터 사업계획 변경 승인을 받았다. 홈페이지(www.gasannoblige.com)와 전화(031-850-6001)로 예약할 수 있다. 제주 나인브릿지 ‘베스트 코스’ 제주 나인브릿지 골프장이 ‘골프 다이제스트’가 2년마다 발표하는 국내 ‘베스트 코스’에 선정됐다. 126명의 패널로부터 총점 71.32점을 받았다. 2007년부터 네 차례 연속 1위. 평가 항목은 샷 가치, 코스 난도, 디자인 다양성을 비롯한 8개 항목이다. 천안 우정힐스(70.97), 안양골프장(옛 안양베네스트·69.37점), 춘천 제이드팰리스(68.95점)가 뒤를 이었다. 클리브랜드골프 시타 행사 클리브랜드골프가 26∼28일 경기 포천의 베어크리크 골프장에서 시타 행사를 연다. 클리브랜드의 투어밴이 방문해 1인당 3개까지 무료로 그립을 교환해 준다. 베어코스 1번홀에서는 2013년 신제품 클럽을 테스트할 수 있다. 또 588웨지 특별판을 588개 한정 판매한다. 고유의 시리얼번호를 새겼다. (02) 2057-1872. 화이트컬러 S3·S4 새달 출시 컬러볼로 유명한 국산 골프공 제조업체 ㈜볼빅이 신제품 ‘화이트 컬러 S3’와 ‘S4’ 2종을 다음 달 1일 출시한다. ‘1코어+2커버’의 S3 모델은 낮아진 스핀양과 늘어난 체공 시간으로 비거리를 향상시켰다. ‘2코어+2커버’의 S4는 강한 내핵·맨틀 코어로 일관성과 직진성은 물론 탁월한 스핀 성능과 부드러운 타구감까지 구현했다. (02) 424-5211.
  • 中1, 스토리텔링 수학 도입 이후 첫 중간고사 대비 해법은

    中1, 스토리텔링 수학 도입 이후 첫 중간고사 대비 해법은

    단순한 문제 풀이에서 벗어나 학생들의 수학에 대한 이해와 흥미를 높이기 위해 도입된 스토리텔링형 수학이 학생들로부터 큰 호응을 얻고 있다. 이야기를 읽으면서 수학적 개념을 이해할 수 있게 한다는 취지에 맞춰 과거보다 수학 과목의 체감 난도가 낮아졌다는 반응이다. 그러나 4월 말부터 5월 초까지 진행되는 중학교 중간고사를 앞두고 학생들은 고민에 빠졌다. 처음 배워 보는 스토리텔링형 수학에 완전히 익숙해지기도 전에 시험을 치러야 한다는 부담감 때문이다. 특히 스토리텔링 수학 도입과 함께 시험 역시 논술형·서술형 문항 비중이 높아질 것으로 예상돼 문제 풀이에 익숙한 학생들에게는 낯설게 다가올 수 있다. 특히 올해 중학교 1학년 학생들의 경우 기존 고등학교 입시에 중2 성적부터 반영됐던 것과 달리 1학년 성적이 반영되기 때문에 특수목적고와 자립형 사립고 등 입시에 관심 있는 중학생들은 중간고사 대비에 부담이 더욱 커졌다. 전문가들은 “실생활 연계형과 교과 융합형 문제가 출제되는 이번 중간고사의 경우 연산 능력은 기본이고, 문장 해석력과 쓰기 능력까지 뒷받침돼야 좋은 점수를 받을 수 있다”고 조언했다. 중학교 중간·기말고사의 수학 문제는 대부분 교과서를 바탕으로 출제된다. 교과서에 실린 연습문제들을 완벽히 이해하고 풀 수 있도록 대비하면 무난히 대비할 수 있다. 스토리텔링형 수학 교과서 도입과 함께 확대된 서술형 문제의 경우도 마찬가지다. 하나의 답을 구하는 것이 아니라 문제를 해결하는 과정을 설명해야 해 문제의 유형은 낯설 수 있어도 출제범위와 난이도는 교과서 수준을 벗어나지 않을 것으로 보인다. 서술형 문제 유형의 절반가량은 교과서에 나온 물음 또는 활동과 비슷하기 때문에 교과서를 정독하듯 꼼꼼히 학습하는 훈련이 필요하다. 교과서에 나온 물음과 활동 앞에는 반드시 그 물음이나 활동에 활용할 수 있는 기본적인 개념과 공식이 있다. 개념을 이해했다고 해서 문제를 대강 눈으로만 보게 되면 기본 개념을 놓치거나 제대로 이해하지 못했는데도 이해했다고 착각하게 될 가능성이 높다. 이 경우 문제를 조금만 변형하거나 응용해도 학습한 내용을 연계할 수 없어 반드시 교과서 또는 공책에 직접 풀어 보도록 한다. 서술형 문제는 정답을 맞히는 것만큼이나 풀이 과정도 중요하다. 풀이 과정에서 수학의 기본적인 개념을 이해하는 능력, 개념들 사이의 관계, 개념을 적용하는 능력, 이를 수학적으로 표현하는 능력이 모두 드러나기 때문이다. 따라서 새로운 개념을 배울 때는 정확하게 알고 있는지 확인할 수 있도록 교과서나 공책에 자신이 이해한 내용을 직접 써 보고 친구에게 설명하면서 정리하는 연습이 필요하다. 특히 친구와 함께 문제를 풀고 같이 검토하는 협동학습을 하는 것은 큰 도움이 된다. 내가 문제를 풀면서 적어 놓은 풀이 과정을 특별한 설명 없이도 친구가 이해할 수 있다면 개념을 완벽히 이해하고 그것을 풀이 과정에 담아냈다고 볼 수 있다. 협동학습은 친구의 풀이를 검토하는 과정에서 내가 푼 방식도 같이 돌아볼 수 있다는 점에서 효과적이다. 스토리텔링형 수학에서는 여러 문제를 푸는 것보다 한 문제를 풀더라도 제대로 푸는 것이 중요하다. 평소 문제 풀이를 할 때 문장부호, 띄어쓰기, 맞춤법을 확인하며 연습해야 실전에서 감점을 줄일 수 있다. 많은 학생들이 수학 서술형 문제에 지레 겁을 먹지만 의외로 간단한 개념을 묻거나 문제를 잘 해석하면 간단한 계산으로도 답을 구할 수 있는 간단한 문제들이 많다. 서술형 문제는 문제를 이해하고 풀어 내는 과정을 보는 것이어서 굳이 어려운 문제가 아니어도 변별력을 가지기 때문이다. 따라서 평소 문제집을 활용한 공부나 학교 수업시간에 서술형 문제가 나올 경우 미리 겁부터 먹지 말고 풀이 과정을 끝까지 따라가 보는 것이 중요하다. 스토리텔링형 수학에서 나올 수 있는 서술형 문제의 특징은 수학에 다른 과목을 접목한 융합형 문제 또는 실생활 연계 문제가 많이 출제된다는 점이다. 예시문제는 지구의 내핵, 외핵, 맨틀, 지각을 설명하는 지구과학 개념을 주고 입체도형의 부피를 구하도록 하는 문제 유형이다. 이 경우 평소 다양한 독서 활동을 통해 배경지식을 쌓고 문장력을 높이는 것이 효과적인 방법이지만 중간고사를 코앞에 둔 상황에서는 효과적인 공부법이라 할 수 없다. 최철호 시매쓰 중등사업본부장은 “융합형 문제도 잘 읽어 보면 결국 수학 개념을 이용해 간단한 답을 구하는 경우가 대부분”이라면서 “각 학교마다 논술·서술 평가 비중을 최대 40%까지 확대하고 있는 추세이므로 수학 개념과 전개 과정을 제대로 이해하고 이를 표현하는 연습을 많이 해봐야 된다”고 말했다. 윤샘이나 기자 sam@seoul.co.kr
  • [7일 TV 하이라이트]

    ●가요무대(KBS1 밤 10시) ‘가요무대’에서는 1960년대 불후의 명곡을 남기고 떠난 한국 가요계의 전설, 배호를 조명한다. 타의 추종을 불허하는 폭넓은 음역으로 고음과 저음을 자유자재로 구사하며 많은 사랑을 받았던 배호. 특유의 호소력 짙은 독보적인 음색으로 1964년부터 1971년까지 가요계를 풍미한 배호를 재조명해보는 특별한 시간을 가져본다. ●세상의 모든 다큐(KBS2 오전 11시 20분) 우리가 살고 있는 지구는 내부 깊숙한 곳에 존재하는 뜨겁고 거대한 엔진의 힘으로 작동되는 정교한 기계다. 우리의 발밑 4800㎞ 아래에서 돌고 있는 불타는 고체 금속 공이 지구의 엔진인 내핵이다. 이 내핵은 화산활동, 지진, 끊임없이 이어지는 육지의 움직임 등 모든 지구 활동의 출발점이기도 한데…. ●일일연속극 불굴의 며느리(MBC 밤 8시 15분) 연정과 비는 석남과 혜자를 설득하려 하지만 쉽지 않고, 석남과 혜자 역시 자식들에게 양보할 수 없다고 버틴다. 혜원은 임신을 하고 현 여사는 혜원에게 금두꺼비를 선물한다. 이 모습에 영심은 혜원이 부럽기만 하다. 한편 현 여사는 영심이 결혼 전 난소낭종 수술을 받았다는 얘기를 듣고 기절초풍하고 만다. ●월화드라마 천일의 약속(SBS 밤 9시 55분) 자신의 딸 향기를 위해 현아는 지형을 찾아간다. 하지만 현아는 단호한 지형의 태도에 자존심이 폭발해 버린다. 한편 서연(수애)을 불러내 마주 앉은 수정의 심경은 복잡하기 그지없다. 향기는 위장장애로 급기야 입원까지 하게 되고, 양가 모두 둘의 결혼에 희망을 버리지 않는다. ●직업의 세계-일인자(EBS 밤 11시 20분) 백두산, 지리산 등과 함께 오악으로 불리는 서울의 명산, 북한산. 그곳에는 국내 최초의 경찰산악구조대 북한산 경찰산악구조대가 있다. 경사 75도가 넘는 암벽과 마주하며 등산객들의 안전을 사수한다. ‘직업의 세계-일인자’에서는 1000만 등산객들의 안전을 책임지고 있는 북한산 산악구조대의 김창곤 대장을 만나본다. ●명불허전(OBS 밤 10시) 한나라당 전 대표 정몽준. 그가 여러 가지 소문에 휘말려 힘들었던 심경을 털어놓는다. 30살이라는 젊은 나이에 현대중공업 사장이 되어 5만명이나 되는 직원을 이끌어 갔던 이야기, 회사를 세계 최고의 조선소 자리에 올려놓기까지 고난을 헤쳐나간 이야기, 맨손으로 시작해 국제올림픽위원회(IOC) 위원들을 감동시킨 이야기 등을 들어본다.
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