일각고래의 길고 흰 나선형 엄니 덕분에 오랫동안 ‘바다의 유니콘’으로 불리며 신화의 대상으로 받아들여졌다. 실제로 중세 유럽에서는 이 엄니가 ‘유니콘 뿔’이라며 마법을 지닌 물건처럼 거래되기도 했다. 당연히 마법은 없지만 아직도 과학계에서는 일각고래가 엄니를 어디에 쓰는지, 왜 엄니에 왼쪽 방향 나선이 그려져 있고 곧게 뻗는가라는 의문을 풀지 못하고 있었다. 이런 가운데 덴마크 오르후스대 나노과학 센터, 화학과, 덴마크공과대(DTU) 응용수학 및 컴퓨터과학과, 물리학과, 스웨덴 예테보리 찰머스공과대 물리학과, 룬드대, 스위스 연방 재료과학 연구소, 폴 세러 연구소, 로잔 연방공과대(EPFL), 중국 과학원대, 프랑스 방사광가속기 연구소, 그린란드 국립 자연물 연구소 공동 연구팀은 첨단 3차원 X선 영상 기술을 이용해 일각고래 엄니가 특유의 나선 구조를 얻게 된 원리를 규명했다고 20일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 8월 19일 자에 실렸다. 연구팀은 다양한 X선 영상 기법을 조합해 일각고래 엄니를 정밀 분석했다. 엄니 자체가 크고 구조가 복잡해서 원자, 나노, 마이크로 규모에 걸쳐 엄니 내부 전체를 3차원으로 지도화했다. 특히 강한 X선을 엄니에 통과시킨 뒤 나노미터 크기의 광물화된 콜라겐 원섬유에서 X선이 산란되는 양상을 분석하는 ‘텐서 단층촬영’이라는 특수 3차원 X선 기법을 활용했다. 일반적인 컴퓨터 단층촬영(CT)이 ‘어디에 무엇이 있는가’를 보여준다면 텐서 단층촬영은 여기에 더해 ‘그 구성단위가 어느 방향을 향하고 있는지’까지 3차원으로 확인할 수 있다. 일각고래의 엄니는 뿔이 아닌 왼쪽 송곳니가 턱뼈와 윗입술을 뚫고 자라 나오면서 2m가 넘게 길어진 것이다. 사람의 치아와 달리 법랑질이 없고 안쪽은 상아질, 바깥쪽은 백악질로 이뤄져 있다. 분석 결과, 엄니 바깥쪽 백악질 조직은 왼쪽 방향으로 꼬여 있지만 안쪽 상아질 조직은 오른쪽 방향으로 꼬여 있는 것으로 확인됐다. 서로 반대 방향으로 감긴 두 나선이 안쪽 조직과 바깥쪽 조직의 경계면에서 맞부딪히며 일종의 생물학적 평형을 이뤄 단단한 형태를 갖게 된 것이라는 설명이다. 또 엄니를 단단하게 한 것은 광물화된 콜라겐 원섬유 때문이다. 원섬유들은 기본적으로는 엄니의 길이 방향을 따라 작은 각도로 일정하게, 일종의 헤링본 형태로 정렬돼 있었다. 미세한 각도 편차가 길이 방향으로 누적되면서 수 m 규모의 거대한 나선이 만들어졌다. 서로 반대로 감긴 두 구조가 만나는 곳은 상아질과 백악질 사이의 전이 구간으로, 생물학적으로 매우 복잡하면서도 정교한 구조를 가진 것으로 확인됐다. 이런 구조는 나선이 하나뿐이거나 막대 형태인 경우에 비해 휘거나 비틀리는 힘에 훨씬 안정적인 것으로 확인됐다. 서로 반대 방향으로 감긴 두 나선 덕분에 일각고래 엄니가 특유의 왼쪽 나선을 유지하면서도 곧게 자랄 수 있다고 연구팀은 설명했다. 실제로 일각고래 엄니는 자연계에서 알려진 유일한 ‘곧은 엄니’다. 연구를 이끈 헨리케 비르케달 덴마크 오르후스대 교수는 “고래의 수명은 80년 정도이기 때문에 이빨은 일생 동안 변해 온 환경 조건의 기록보관소나 다름없다”며 “이번 연구 결과는 바다에서 가장 상징적인 동물 중 하나를 둘러싸고 수백 년 풀리지 않았던 자연과학의 수수께끼를 풀었다는 점과 함께 자연이 극한의 기계적 성능을 지닌 재료를 어떻게 만들어내는지에 대한 새로운 통찰을 얻게 한다”고 설명했다.

-경기도 피지컬AI 컨설팅 참여기업 선정… 세팅시간 95% 단축 목표 X-ray 검사장비 기업 자비스(254120, 대표이사 김형철)가 사람이 하던 검사장비 세팅 작업을 로봇과 인공지능(AI)이 대신하는 ‘피지컬AI’ 기술 개발에 나선다. 자비스는 경기도의 ‘피지컬AI 확산센터 구축 및 운영 사업’에 따른 맞춤형 피지컬AI 컨설팅 참여기업으로 선정됐다고 밝혔다. 피지컬AI(Physical AI)는 로봇 팔과 센서 등을 결합해 실제 환경에서 물리적 작업을 수행하는 기술을 의미한다. 기존 AI가 화면 속 데이터를 분석하는 데 그쳤다면, 피지컬AI는 로봇 팔과 센서를 활용해 실제 물건을 옮기고 조정하는 역할을 수행한다. 시장조사기관 애스튜트애널리티카(Astute Analytica)에 따르면 글로벌 피지컬AI 시장은 2025년 35억 달러에서 2035년 581억 달러 규모로 성장하며, 2026년부터 2035년까지 연평균 성장률(CAGR) 32.4%를 기록할 것으로 전망된다. 자비스가 피지컬AI 기술을 적용하려는 핵심 공정은 X-ray 검사장비의 ‘촬영 조건 최적화’ 단계다. X-ray 검사장비를 통해 대상물 내부의 선명한 영상을 확보하려면 X선이 발생되는 튜브(Source)와 이를 받는 디텍터(Detector)의 거리 및 각도를 정밀하게 설정해야 한다. 기존에는 작업자가 방사선 차폐룸에 직접 들어가 20~30kg에 달하는 장비를 교체·조정하며 테스트를 반복해야 했다. 수천에서 수만 가지에 달하는 조합을 검증해야 해 세팅에만 1~2일이 소요됐으며, 이는 장비 가동률 저하와 작업자 안전 부담으로 이어졌다. 자비스는 해당 공정에 로봇 팔을 도입해 무거운 튜브와 디텍터를 자동으로 교체하고, 레이저 센서로 미세한 처짐과 위치 오차를 실시간 보정하는 시스템을 구축한다. 조건을 입력하면 장비가 스스로 이동 및 촬영을 수행하며 최적의 조건을 검색하는 ‘오토 스윕(Auto-Sweep)’ 기능도 탑재할 계획이다. 아울러 안전성 확보를 위해 차폐룸 내부에 CCTV, 열화상, 모션 비전 등 다중 융합 센서를 설치해 작업자 감지 시 출입문 잠금 및 X-ray 발생을 회로 차원에서 즉시 차단하는 시스템을 구현한다. 이를 통해 기존 1~2일이 걸리던 촬영 조건 최적화 시간을 95% 이상 단축하고, 정밀도별 촬영 조건을 변경하며 다양한 시나리오를 자율 수행한다는 목표다. 차폐룸 출입 비율을 전체 작업 시간의 10% 이하인 준 무인화 수준으로 낮추고, 작업자 감지 시 X-ray를 차단해 안전사고 위험을 구조적으로 방지한다는 방침이다. 이번 경기도 컨설팅 사업에는 총 9개 기업이 참여하며, 향후 평가를 거쳐 선정되는 우수기업 3개사에는 기업당 약 2억원 규모의 실증 지원이 제공된다. 자비스는 후속 실증사업 참여도 추진할 예정이다. 한편 자비스는 반도체, SMT/PCB, 2차전지 등 주요 사업 부문에서 성과를 이어가고 있다. 반도체 첨단 패키징 분야에서는 고해상도 X-ray CT 검사장비 ‘XSCAN-H110-OCT’를 통해 TGV(유리 관통 전극) 검사 시장에 진출했으며, 해당 장비는 기존 대비 CT 검사 속도를 3배 향상시켜 CPO(광학소자 통합 패키징) 유리기판 검사에도 적용이 가능하다. SMT/PCB 분야에서는 대면적 3D AXI ‘XSCAN-9800P3’와 인라인 2D AXI ‘XSCAN-9800TW’ 라인업을 기반으로 글로벌 제조사에 장비를 공급 중이다. 2차전지 분야에서는 독자 개발한 회전광학계(Rotating Optics) 기반 배터리 전용 CT 검사장비로 ‘InterBattery Awards 2026’ 기술혁신상을 수상했으며, 전고체전지 검사시스템 국책과제에도 참여하고 있다. 자비스는 피지컬AI 기반 장비 자율화 기술을 더해 반도체·SMT/PCB·이차전지·식품을 아우르는 포트폴리오를 바탕으로 글로벌 X-ray 검사 솔루션 시장을 공략할 계획이다.

​서강대학교 물리학과 김현정 교수(극초단상변이연구단장)가 지난 3일부터 5일까지 스웨덴 룬드대학교 맥스포 연구소(MAX IV)와 공동으로 ‘제3회 첨단 X선 과학 심포지엄’을 개최했다고 17일 밝혔다. ​이번 심포지엄은 회절한계 첨단 X선을 활용한 기초과학 연구의 장으로, 한국과 스웨덴 양국 전문가 50여명이 참석했다. 김 교수를 비롯한 서강대 연구진은 물리학, 재료과학, 반도체 등 각 분야의 최신 기술 동향을 공유하며 양국 간 심도 있는 연구 협력을 이끌어냈다. 특히 이번 행사에서는 현재 충북 오창에 건설 중인 4세대 원형 방사광가속기의 효율적인 구축 및 활용 전략에 대한 논의가 집중적으로 다뤄졌다. ​행사를 주도한 김 교수는 “세계적인 연구 인프라인 MAX IV와의 이번 협력은 우리 연구진의 도약은 물론 인류의 지속 가능한 미래를 위한 해법을 찾는 중요한 계기가 될 것”이라며 “한국과 스웨덴이 방사광 및 첨단 X선 기술 분야의 발전을 견인하며 기초과학의 지평을 넓혀가겠다”고 밝혔다. 이번 심포지엄은 과학기술정보통신부 북유럽 과기협력센터의 지원으로 진행됐다.

2300만 년 전부터 500만 년 전까지 유인원들은 열대 우림 환경에서 부드러운 과일과 연한 나뭇잎을 주로 섭취했다. 하지만 인류의 조상이 본격적으로 고기를 먹기 시작한 것은 250만 년 전부터 176만 년 전으로 추정된다. 부드러운 식물 중심의 식단에서 질긴 고기 중심의 식사를 하기 시작할 때 인류의 턱과 치아에는 문제가 없었을까. 미국 위스콘신 매디슨대 물리학과, 화학·재료과학·지구과학과, 로런스 버클리 국립 연구소 화학연구부, 하버드대 인간 진화 생물학과, 오하이오 주립대 인류학과, 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 지구·행성과학과, 영국 켄트대 자연과학부, 케냐 나이로비 국립 박물관, 프랑스 파리 시테대 국립 자연사박물관 공동 연구팀은 지난 200만 년 동안 인간의 식단이 육류와 농산물 위주로 변하면서 치아의 사기질(법랑질) 구조가 나노 단위에서부터 변했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 6월 4일 자에 실렸다. 치아의 가장 바깥층을 둘러싸고 있는 눈에 보이는 하얗고 단단한 부분인 법랑질의 두께와 형태는 식단 변화와 함께 진화한 것으로 알려져 있다. 법랑질은 50~70㎚(나노미터)의 하이드록시아파타이트라는 광물의 긴 나노결정으로 구성돼 있다. 이 결정들은 다양한 방향성을 갖고 있다. 식단이나 법랑질의 복원력이 어떤 연관성을 갖고 진화해왔는지에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았다. 이에 대해 연구팀은 1800만 년 전 영장류의 치아 화석과 고대 인류, 현대인의 치아까지 방대한 시간적 스펙트럼의 표본을 분석했다. 이들의 법랑질 화석을 얇은 절편으로 만들어 고해상도 싱크로트론 방사광 X선을 이용해 ‘편광 의존 결상 대조 매핑 기법’이라는 첨단 분광 현미경 기술로 살펴봤다. 그 결과, 176만 년 동안 호모 속(屬)의 진화 과정에서 육류와 농산물이 더 일반적인 주식이 되면서 법랑질 나노결정의 방향성 어긋남 현상이 증가한 것이 확인됐다. 이런 변화는 1만 2000년 전 유럽에서 곡물 기반 농업이 확산하며 식단이 바뀌었을 때 두드러지게 나타났다. 충치와 흔히 덧니로 알려진 치아 밀집(dental crowding)의 증가가 산업화된 식단의 결과로 알려져 있지만 연구팀의 분석에 따르면 산업혁명 이후 추가적 방향성 어긋남 현상이 발생했다는 증거는 찾지 못했다. 또 인간이 아닌 유인원과 원숭이의 치아도 분석한 결과 주로 과일을 섭취하는 종은 방향성 어긋남이 낮았지만 씨앗처럼 단단한 음식을 섭취하는 종은 어긋남이 큰 것으로 확인됐다. 법랑질 나노결정의 방향성 어긋남은 육류나 씨앗처럼 질기거나 단단한 음식에 대한 치아 복원력에 기여할 수 있다는 사실도 밝혀냈다. 연구를 이끈 푸파 길버트 위스콘신 매디슨대 교수는 “이번 연구 결과는 육식과 씨앗처럼 단단하고 질긴 음식을 먹을 때 치아가 깨지는 것을 막아주는 파괴 인성((fracture toughness)이 식단 변화에 맞춰 나노스케일 차원에서 진화했다는 것을 보여준다”고 밝혔다. 길버트 교수는 “이번 연구는 단순히 생물학적 발견에 그치지 않고 강하면서도 충격을 잘 흡수해서 깨지지 않는 이상적 구조를 보여줌으로써 이를 응용하면 항공우주 소재, 초고강도 방탄복, 부서지지 않는 인공치아나 임플란트 등 차세대 생체 모방 소재를 설계하는 데 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다.

포유류의 특징은 글자 그대로 젖을 먹인다는 것이다. 털이 있고 온혈성이며 대부분 알이 아닌 새끼를 출산한다는 점도 중요한 특징이다. 하지만 포유류가 처음부터 그랬던 것은 아니다. 유대류와 태반 포유류가 등장하기 전 수억 년 전 포유류의 초기 조상들은 모두 알을 낳았다. 젖을 먹인 것 역시 화석으로 남기 어려워 정확한 시기를 알기 힘드나 처음부터 등장한 특징은 아니었을 것이다. 포유류 진화의 의문을 풀기 위해 과학자들은 초기 포유류의 알 화석을 찾기 위해 노력해왔다. 최근 국제 연구팀은 지금까지 발견된 것 가운데 가장 오래된 2억 5000만 년 전 알 화석에서 중요한 단서를 발견했다. 남아프리카공화국 비트바테르스란트 대학교 진화 연구소의 줄리앙 베누아 교수와 제니퍼 보타 교수, 프랑스 유럽 싱크로트론 연구소(ESRF)의 빈센트 페르난데스 박사가 이끄는 연구팀은 2008년 보타 교수가 발견한 알 화석을 첨단 기술로 조사했다. 이 알 화석은 2억 5000만 년 전 것으로 당시 육지를 지배했던 동물인 리스트로사우루스(Lystrosaurus)의 알 화석이다. 리스트로사우루스는 포유류의 오랜 조상인 단궁류의 일종으로 페름기 말 대멸종에서 살아남은 후 중생대 첫 번째 시기인 트라이아스기 초기 생태계를 지배했던 동물이다. 대멸종으로 대부분의 생물이 멸종한 시기에 살아남아 번성한 이유는 아직도 미스터리로 남아 있다. 과학자들은 알 화석 내부에는 웅크린 리스트로사우루스의 온전한 배아가 들어 있을 것으로 생각했지만, 당시에는 파괴하지 않고 내부를 들여다볼 방법이 없어 최근까지 자세히 연구되지 못했다. 하지만 유럽 싱크로트론 연구소의 강력한 싱크로트론 X선 CT 스캔 기술 덕분에 연구팀은 화석을 파괴하지 않고 내부를 자세히 분석할 수 있었다. 연구 결과 리스트로사우루스는 몸집에 비해 상당히 큰 알을 낳았으며, 알 안에는 상당히 발달한 상태의 배아가 들어 있었다. 알이 큰 만큼 저장된 영양분이 많아 많이 자란 상태에서 부화했다는 점을 보여주는 증거다. 알의 숫자는 줄지만 대신 하나에 많은 투자를 해서 생존 확률을 높이는 전략이다. 이러한 번식 전략은 페름기 말 대멸종 직후의 극한 환경에서 큰 생존 이점을 제공했을 것으로 보인다. 당시 지구는 건조하고 척박한 사막 같은 환경이었는데, 큰 알은 건조에 대한 저항력이 강하고 부화한 새끼도 어느 정도 성장한 상태로 세상에 나와 생존 확률을 높일 수 있었다. 페름기 말 대멸종에서 많은 생물이 멸종했는데, 리스트로사우루스가 살아남아 생태계를 장악한 이유는 아직도 완전히 풀리지 않는 미스터리 중 하나다. 하지만 자주 거론되는 이유 중 하나는 새끼를 잘 보살피고 어느 정도 클 때까지 키우는 포유류의 특징이다. 자식에 많은 투자를 하는 포유류의 전략이 두 번의 대멸종에서 살아남은 비결이었을지 모른다.

경남소방본부는 상설 운영 중이 ‘화재조사분석지원팀’이 제조물 화재 원인 규명, 제품 리콜·피해 배상에 도움을 주는 등 실질적 성과를 거두고 있다고 30일 밝혔다. 지난해 출범한 화재조사분석지원팀은 X선 촬영기 등 첨단장비를 갖추고 18개 분야 외부 전문가 34명이 참여해 운영 중이다. 화재조사분석지원팀은 지난해 7월 거제시에서 발생한 플러그인하이브리드(PHEV) 차량 화재가 고전압 배터리 제조상 결함으로 발생한 것을 규명해 올해 1월 제작사 리콜을 끌어냈다. 올해 4월 발생한 전기차 화재 원인이 고전압 배터리 제조결함이라고 밝혀내 제작사가 리콜을 준비하도록 한 것도 화재조사분석지원팀의 활동 결과물이다. 화재조사분석지원팀은 또 지난해부터 올 11월까지 가전제품, 배터리, 개인형 이동장치 등 제조물 화재 46건에 대한 원인을 규명, 피해 도민들이 제조사 또는 공급업체로부터 현금·현물 보상 또는 무상 수리 등 배상을 받을 수 있도록 했다. 이동원 소방본부장은 “전기차, 배터리, 에너지저장장치(ESS) 등 신기술 기반 제품이 늘어나는 만큼 소방도 제조사 수준의 분석 능력을 갖춰야 한다”며 “전문 화재조사 역량을 지속적으로 강화해 제조물 안전성을 높이고 도민 피해를 최소화하는 데 노력하겠다”고 말했다.

공룡 멸종 직전, 지상을 호령한 최강의 포식자 티라노사우루스 렉스. 그 이름만 들어도 압도적인 위용을 자랑하는 ‘공룡의 왕’도 실은 살아생전 크고 작은 부상에 끊임없이 시달린 것으로 나타나 학계의 이목이 쏠린다. 현대의 맹수들이 치열한 생존 경쟁 속에 내몰리듯 티라노사우루스도 예외는 아니었음을 보여주는 연구 결과다. 캐나다 레지나대 제릿 미첼 연구팀은 1990년대 캐나다에서 발굴된 거대 티라노사우루스 화석 ‘스코티(Scotty)’의 갈비뼈에서 숨겨진 골절의 흔적을 발견했다. 연구팀은 캐나다 광원 시설(CLS)의 강력한 싱크로트론 X선을 이용해 화석 내부를 정밀하게 들여다봤다. 싱크로트론 X선은 화석을 손상시키지 않으면서도 내부 구조를 파악할 수 있는 첨단 기술이다. 놀랍게도 6600만년이 넘은 스코티의 화석은 미세한 구조까지 완벽하게 보존하고 있었다. 심지어 연구팀은 갈비뼈 화석 속 혈관의 흔적까지 3차원적으로 복원하는 데 성공했다. 이를 3D 프린터로 출력해 분석한 결과, 일부 혈관에서 새로 생성된 흔적을 발견했다. 이는 부러진 뼈가 아물 때 나타나는 전형적인 변화다. 스코티의 갈비뼈에는 육안으로는 확인할 수 없었던 미세 골절이 있었던 것이다. 이 골절이 언제 발생했는지 정확히 알 수는 없다. 다만 성체가 된 뒤 생긴 것이라면 거대 티라노사우루스의 갈비뼈가 부러질 정도의 강력한 충격이었을 것으로 추정된다. 연구팀은 강하게 저항하는 대형 사냥감과의 사투, 또는 다른 티라노사우루스와의 치열한 싸움 때문에 이런 충격이 가해졌을 것으로 추정했다. 이번 연구는 최강의 포식자 티라노사우루스조차 고통과 상처를 감내하며 치열하게 생존했음을 보여주는 중요한 증거다. 최첨단 과학기술은 이처럼 화석 속에 숨겨진 공룡의 비밀을 하나둘씩 벗겨내며 과거 지구의 생명체에 대한 우리의 이해를 넓히고 있다.

공룡 멸종 직전, 지상을 호령한 최강의 포식자 티라노사우루스 렉스. 그 이름만 들어도 압도적인 위용을 자랑하는 ‘공룡의 왕’도 실은 살아생전 크고 작은 부상에 끊임없이 시달린 것으로 나타나 학계의 이목이 쏠린다. 현대의 맹수들이 치열한 생존 경쟁 속에 내몰리듯 티라노사우루스도 예외는 아니었음을 보여주는 연구 결과다. 캐나다 레지나대 제릿 미첼 연구팀은 1990년대 캐나다에서 발굴된 거대 티라노사우루스 화석 ‘스코티(Scotty)’의 갈비뼈에서 숨겨진 골절의 흔적을 발견했다. 연구팀은 캐나다 광원 시설(CLS)의 강력한 싱크로트론 X선을 이용해 화석 내부를 정밀하게 들여다봤다. 싱크로트론 X선은 화석을 손상시키지 않으면서도 내부 구조를 파악할 수 있는 첨단 기술이다. 놀랍게도 6600만년이 넘은 스코티의 화석은 미세한 구조까지 완벽하게 보존하고 있었다. 심지어 연구팀은 갈비뼈 화석 속 혈관의 흔적까지 3차원적으로 복원하는 데 성공했다. 이를 3D 프린터로 출력해 분석한 결과, 일부 혈관에서 새로 생성된 흔적을 발견했다. 이는 부러진 뼈가 아물 때 나타나는 전형적인 변화다. 스코티의 갈비뼈에는 육안으로는 확인할 수 없었던 미세 골절이 있었던 것이다. 이 골절이 언제 발생했는지 정확히 알 수는 없다. 다만 성체가 된 뒤 생긴 것이라면 거대 티라노사우루스의 갈비뼈가 부러질 정도의 강력한 충격이었을 것으로 추정된다. 연구팀은 강하게 저항하는 대형 사냥감과의 사투, 또는 다른 티라노사우루스와의 치열한 싸움 때문에 이런 충격이 가해졌을 것으로 추정했다. 이번 연구는 최강의 포식자 티라노사우루스조차 고통과 상처를 감내하며 치열하게 생존했음을 보여주는 중요한 증거다. 최첨단 과학기술은 이처럼 화석 속에 숨겨진 공룡의 비밀을 하나둘씩 벗겨내며 과거 지구의 생명체에 대한 우리의 이해를 넓히고 있다.

남미 안데스산맥에서 발견된 여성 미라의 얼굴에서 희귀한 문신이 드러났다. 22일(현지시간) 라이브 사이언스 등 외신은 이탈리아 토리노 대학 박물관에 보관된 여성 미라를 분석한 결과 얼굴과 팔에서 과거에 볼 수 없었던 문신이 확인됐다고 보도했다. 이 미라에 얽힌 사연은 거의 100년 전으로 거슬러 올라간다. 1930년대 안데스산맥에서 여러 겹의 천으로 감싼 채 똑바로 선 자세의 여성 미라가 발견됐다. 여성의 신원과 문화적 배경 등은 전혀 밝혀내지 못했으며 이후 미라는 바다 건너 이탈리아 토리노 대학 박물관에 기증됐다. 이번에 토리노 대학 등 국제공동연구팀은 방사선, 적외선, X선 형광 분석법 등 첨단 과학기술을 동원해 이 미라의 일부 비밀을 밝혀냈다. 먼저 시신에 붙어있던 옷의 방사성 탄소연대 측정 결과 약 800년 전인 1215~1382년 사이 땅에 묻혔음이 드러났다. 특히 이번 연구에서 적외선 반사 촬영을 통해 세월의 흔적 속에 드러나지 않았던 문신이 새롭게 발견됐다. 미라의 오른쪽 뺨에 세줄, 왼쪽 뺨에 한 줄, 오른쪽 손목에도 S자 모양 문신이 드러난 것. 연구를 이끈 인류학자 잔루이지 만자파네는 “안데스 문화권에서는 얼굴 문신이 드물고 특히 뺨에 있는 경우는 더욱 희귀한 사례”라면서 “다만 S자 모양 문신은 안데스 지역에서만 발견되는 독특한 형태”라고 설명했다. 그러나 이 미라의 정체와 왜 이 같은 문신을 했는지 또한 어떤 의미인지 등은 여전히 미스터리로 남았다. 이에 관해 연구에는 참여하지 않은 미국 테네시 대학 고고학자이자 고대 문신 전문가 에런 디터울프는 “미라의 특정 얼굴 무늬는 안데스보다 북극이나 아마존 지역의 역사적인 전통과 훨씬 더 공통점이 많다”면서 “산소 동위원소나 다른 연구를 통해 이 미라의 기원에 대해 새로운 정보를 얻을 수 있을 것”이라고 내다봤다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘문화유산 저널’(Journal of Cultural Heritage)최신 호에 발표됐다.

남미 안데스산맥에서 발견된 여성 미라의 얼굴에서 희귀한 문신이 드러났다. 22일(현지시간) 라이브 사이언스 등 외신은 이탈리아 토리노 대학 박물관에 보관된 여성 미라를 분석한 결과 얼굴과 팔에서 과거에 볼 수 없었던 문신이 확인됐다고 보도했다. 이 미라에 얽힌 사연은 거의 100년 전으로 거슬러 올라간다. 1930년대 안데스산맥에서 여러 겹의 천으로 감싼 채 똑바로 선 자세의 여성 미라가 발견됐다. 여성의 신원과 문화적 배경 등은 전혀 밝혀내지 못했으며 이후 미라는 바다 건너 이탈리아 토리노 대학 박물관에 기증됐다. 이번에 토리노 대학 등 국제공동연구팀은 방사선, 적외선, X선 형광 분석법 등 첨단 과학기술을 동원해 이 미라의 일부 비밀을 밝혀냈다. 먼저 시신에 붙어있던 옷의 방사성 탄소연대 측정 결과 약 800년 전인 1215~1382년 사이 땅에 묻혔음이 드러났다. 특히 이번 연구에서 적외선 반사 촬영을 통해 세월의 흔적 속에 드러나지 않았던 문신이 새롭게 발견됐다. 미라의 오른쪽 뺨에 세줄, 왼쪽 뺨에 한 줄, 오른쪽 손목에도 S자 모양 문신이 드러난 것. 연구를 이끈 인류학자 잔루이지 만자파네는 “안데스 문화권에서는 얼굴 문신이 드물고 특히 뺨에 있는 경우는 더욱 희귀한 사례”라면서 “다만 S자 모양 문신은 안데스 지역에서만 발견되는 독특한 형태”라고 설명했다. 그러나 이 미라의 정체와 왜 이 같은 문신을 했는지 또한 어떤 의미인지 등은 여전히 미스터리로 남았다. 이에 관해 연구에는 참여하지 않은 미국 테네시 대학 고고학자이자 고대 문신 전문가 에런 디터울프는 “미라의 특정 얼굴 무늬는 안데스보다 북극이나 아마존 지역의 역사적인 전통과 훨씬 더 공통점이 많다”면서 “산소 동위원소나 다른 연구를 통해 이 미라의 기원에 대해 새로운 정보를 얻을 수 있을 것”이라고 내다봤다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘문화유산 저널’(Journal of Cultural Heritage)최신 호에 발표됐다.

현대 의학은 몸속을 들여다볼 수 있는 첨단 진단 장치 덕분에 크게 발전했습니다. X선 촬영, 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI), 초음파 기술은 끊임없이 발전하면서 질병을 진단하고 치료하는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 하지만 지금까지 거둔 발전에도 불구하고 더 간편하고 정확한 질병 진단를 위해 과학자들은 끊임없이 새로운 새로운 진단 기술을 개발하고 있습니다. 2000년 대 초반부터 많은 발전이 이뤄지고 있는 광음향 단층촬영(PAT·PhotoAcoustic Tomography) 기술입니다. 광음향 기술은 이름 그대로 빛이 음파로 바뀌는 현상을 이용한 것입니다. 약한 레이저를 조직에 발사하면 그 에너지가 흡수되는 과정에서 조직이 팽창합니다. 그러면 약한 진동이 발생하는데, 이때 나오는 음파를 분석해 초음파처럼 내부를 들여다보는 것이 광음향 기술입니다. 광음향 기술은 기본적으로 초음파처럼 방사선 노출 위험 없이 조직을 들여다볼 수 있고 반사되는 초음파 대신 조직에서 나오는 음파를 확인하기 때문에 훨씬 해상도가 높아 밀리미터 크기의 혈관도 확인할 수 있습니다. 특히 최근 등장한 PAT은 3차원으로 혈관 및 조직을 확인할 수 있어 차세대 진단 기술로 주목받고 있습니다. 하지만 PAT에도 몇 가지 단점에 있습니다. 레이저가 조직에 깊이 흡수되기는 어렵기 때문에 투과가 가능한 깊이가 대개 15㎜ 정도라는 점이 대표적 단점입니다. 그러나 임상에서 PAT의 활용도를 크게 떨어뜨리는 문제점은 초음파처럼 바로 이미지를 얻지 못하고 5분 이상의 시간이 필요하다는 것입니다. 그 사이 움직이면 이미지가 흔들리는 문제가 생겨 검사자와 환자 모두 불편할 수밖에 없습니다. 영국 유니버시티칼리지런던(UCL) 연구팀은 오랜 연구 끝에 5분이 아니라 수초만에 이미지를 얻을 수 있는 PAT 기술을 개발했습니다. 연구팀은 한 개가 아닌 여러 곳에서 초음파 데이터를 확인하고 이미지 압축 기술과 수학적 모델로 이미지 처리 속도를 끌어올려 수초에서 1초 이내에 이미지를 확보할 수 있습니다. PAT 검사 시간이 크게 단축되면 이미지 품질이 올라가는 것은 물론이고 초음파처럼 움직임도 실시간 영상처럼 확인할 수 있어 활용도가 크게 높아집니다. 물론 환자도 많이 편해지고 오래 기다릴 필요가 없습니다. 연구팀은 7명의 건강한 자원자와 2형 당뇨 환자, 유방암 환자, 류머티즘 관절염 환자에서 이 기술을 테스트했습니다. 그 결과 새로운 PAT 장치가 암 조직 근처의 염증, 관절염이 있는 손가락, 혈관이 좁아진 다리와 발 혈관 등 과거에는 쉽게 구할 수 없었던 이미지를 빠르고 정확하게 얻을 수 있다는 점을 알아냈습니다. 물론 실제 의료 현장에서 사용되기 위해서는 더 많은 환자를 대상으로 한 임상 시험과 관계 기관의 승인이 필요합니다. 앞으로 후속 연구와 검증을 거쳐 PAT가 초음파나 CT, MRI처럼 의료 현장에서 혁신을 일으킬 수 있을지 주목됩니다.

반지를 구성하는 금을 비롯해 보석, 원자력발전소의 연료로 사용되는 우라늄은 중성자별이라고 불리는 두 초밀도 별이 충돌할 때의 폭력적인 조건에서 생성된다. 중성자별들 사이의 충돌은 또한 중력파라는 시공간 파동과, 감마선 폭발이라고 하는 고에너지 방사선 폭발, 지구에서 감지할 수 있는 킬로노바라고 하는 빛의 섬광을 생성한다. 이러한 이벤트의 신호가 2017년 8월 17일에 감지되었다. 막스플랑크 중력물리학연구소와 포츠담 대학 연구원을 포함한 과학자 팀은 첨단 소프트웨어 도구를 사용하여 이 킬로노바 폭발의 특징을 분석한데다 다른 중성자별 폭발의 전파 및 X선 관측 데이터를 비롯해, 지구상의 입자 가속기에서 수행된 충돌 실험에서 얻은 핵물리학 계산 결과를 추가했다. 이러한 노력은 초고밀도의 죽은 별들이 서로 충돌하여 철보다 무거운 중원소를 생성할 수 있는 유일한 환경과 그 생성 과정을 과학자들로 하여금 보다 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있다. 막스 플랑크 연구소 연구원인 중력 물리학 과학자 팀 디트리히는 “우리의 새로운 방법은 극도의 고밀도에서 물질의 특성을 분석하는 데 도움이 될 것이며, 또한 이를 통해 우주의 팽창과 중성자별 합병 중 중원소가 어느 정도 형성되는지 더 잘 이해할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 극한 우주 실험실…중성자별 충돌 중성자별은 거대한 별이 핵융합을 위한 연료를 소진했을 때 탄생한다. 이로 인해 별의 외층이 방출되는 동안 핵이 빠르게 붕괴되어 태양 질량의 1~2배에 해당하는 약 20km 너비에 달하는 질량의 천체가 남게 되는데, 이것이 바로 중성자별이다. 결과적으로, 중성자별을 구성하는 물질은 너무 밀도가 높아서, 각설탕 한 개 크기의 덩어리가 엠파이어 스테이트 빌딩 3000개 또는 인류 전체의 무게와 맞먹을 정도의 질량이다. 이 죽은 별 물질에는 중성자가 풍부한데, 이 중성자들은 일반적으로 양성자와 함께 원자핵 안에 갇혀 있다. 중성자별이 충돌하면 중성자가 풍부한 물질이 분사되어 우주로 방출된다. 이는 다른 원자에 의해 빠르게 흡수될 수 있는 자유 중성자로 가득 찬 환경을 조성하여 주기율표의 한계를 넘어서는 매우 무거운 원소를 생성한다. 과학자들은 이를 ‘신속 포획 과정’ 또는 ‘r-과정’이라고 부른다.이들 원소는 불안정하여 금이나 우라늄 같은 안정적인 중원소로 붕괴된다. 이러한 붕괴는 킬로노바 섬광을 형성하는 빛인 전자기 복사의 방출을 동반한다. 이는 중성자별 합병 후에 발생하는 킬로노바를 연구하는 것이 가장 무거운 별의 중심부에서도 생성될 수 없는 철 이외의 중원소를 생성하는 물리적 과정을 이해하는 독특한 경로임을 의미한다. 지금까지 수축 쌍성계에서 중성자별의 합병은 단 한 번만 중력파와 전자기 방출에 기록되었다. W170817로 명명된 이 사건은 지구에서 1억 3000만 광년 떨어진 곳에 위치한 두 중성자별이 충돌하면서 발생했으며, 서로 소용돌이치고 합쳐지면서 2017년 지구에서 발견된 신호를 생성했다. 팀은 소프트웨어를 사용하여 충돌하기 전 서로 주위를 도는 중성자별의 마지막 몇 개의 나선에서 나오는 중력파를 비롯해, 충돌이 발생하면서 발사되는 감마선 폭발, 그리고 합병이 발생한 후 며칠에서 몇 년 사이 별에서 방출되는 킬로노바 방출로 구성된 이 사건의 모델을 만들었다. 이를 통해 팀은 1억 3000만 년 전에 발생한 중성자별 합병 중에 발생한 일을 정확하게 자세히 설명할 수 있었고, 이 합병은 금과 우라늄 기타 중원소로 주변 환경을 풍부하게 했을 것이다. 팀이 개발한 모델이 다른 중성자별이 충돌할 때 발생하는 사건을 자세히 설명하는 데 사용하기에 적합해야 한다는 것은 말할 필요도 없다. 이번 조사는 미국의 LIGO와 이탈리아의 Virgo, 일본의 KAGRA 중력파 탐지기가 향후 관측작업에 앞서 업그레이드를 받음에 따라 더욱 강화될 것으로 기대되는데, 그러면 중성자별 충돌로 인해 발생하는 시공간에서 더 많은 파문을 듣게 될 것이다.

인간처럼 등뼈가 있는 척추동물은 척삭동물이라는 더 큰 그룹의 일부다. 척삭동물은 신경관을 따라 등을 지탱해 주는 부분인 척삭이 있는 동물로 척추가 그 기능을 대체하는 척추동물과 척삭이 유지되는 창고기 같은 두삭동물, 멍게 같은 피낭동물이 여기에 해당한다.  과학자들은 척삭동물 조상에서 척추동물의 조상이 분리된 것이 5억 년 전 고생대 캄브리아기 시기라고 보고 있다. 하지만 이 시기 발굴된 수많은 화석 가운데 현생 척추동물의 조상이 누구인지는 확실치 않다.  중국 과학자들은 1995년 중국의 캄브리아기 지층에서 발굴된 청장 생물군 화석 중 하나가 현생 척추동물의 조상군에 속한다는 증거를 발견했다.  윈난노조안 (yunnanozoan)인 5억1800만 년 전 지층에서 발견된 원시적인 생물로 현생 척추동물과 연관성에 대해 많은 논쟁이 있었다. 연구팀은 X선 마이크로토모그래피, 주사 전자 현미경, 라만 분광기 등 여러 첨단 장비를 동원해 127개의 윈난노조안 화석의 상세한 구조를 복원했다. 특히 집중한 부분은 발달 과정에서 인간을 포함한 모든 척추동물에서 나타나는 구조물인 인두궁 (pharyngeal arch)이다.  연구 결과 윈난노조안의 인두궁은 턱이 없는 원시적인 척추동물인 무악류 (먹장어, 칠성장어 등) 비슷한 바스켓 행태로 7개의 인두궁이 서로 연결되어 있었다. 당시 원시적인 초기 척삭동물 그룹 중에 윈난노조안이 현생 척추동물의 직접 조상과 가깝다는 증거다. 연구팀은 이를 토대로 윈난노조안이 알려진 가장 오래된 줄기 척추동물 그룹이라고 주장했다.  다만 이 이야기가 윈난노조안이 인간과 다른 모든 척추동물의 직접 조상이라는 이야기는 아니다. 줄기 척추동물 그룹 중 정확히 어떤 생물이 현생 척추동물로 진화했는지는 아직 모른다. 그러나 윈난노조안은 줄기 척추동물 그룹이 이미 캄브리아기 초기에 나타났다는 증거를 제시하고 있다. 뼈대 있는 집안인 척추동물의 기원은 정말 오래된 셈이다. 

르네상스 시대의 대표 화가인 산드로 보티첼리(1445~1510)의 작품에서 ‘숨겨진 이미지’가 발견됐다. 경매에 부쳐지기 직전에 발견된 숨겨진 이미지가 그림의 가치를 더욱 높일 수 있을지 관심이 쏟아지고 있다. 미국 CNN의 12일 보도에 따르면 보티첼리가 15세기 후반~16세기 초반에 그린 것으로 추정되는 ‘그리스도’(Man of Sorrows)는 그가 마지막으로 남긴 위대한 걸작 중 하나로 꼽힌다. 해당 작품을 그릴 당시의 보티첼리는 도미니크회(1216년 성 도미니코가 그리스도교를 전파할 목적으로 설립한 로마 가톨릭의 수도회) 수도자로부터 큰 영향을 받았고, 기독교적인 상징과 예지적인 신앙심을 특징으로 하는 스타일을 보였다. 경매에 나올 '그리스도'는 십자가에 못 박힌 상처와 가시 면류관, 작은 천사들의 후광을 가진 예수를 그렸으며, 보티첼리 후기작 3점 가운데 1점으로 알려졌다. 세계적인 경매업체인 소더비 측은 해당 작품을 경매에 올리기 전, 적외선 및 매크로 X선 형광 분석법(MA-XRF)을 이용한 분석 과정에서 예상치 못한 스케치를 발견했다. MA-XRF를 이용하면 그림 안쪽에 있는 물감 성분과 종류, 색상 등을 알 수 있다. 해당 스케치는 성모자상(Maddonna and Child)으로, 그리스도교미술에서 성모 마리아가 아기 예수를 안고 있는 장면을 표상한 것이다. 그림 속 성모는 아기 예수와 뺨을 맞대고, 아기 예수의 머리를 친밀하게 안고 있으며, 코와 눈, 웃고 있는 입 등이 선명하게 표현돼 있다. 작품 속 성모자상은 원작을 거꾸로 놓고 봤을 때 더욱 선명하게 식별된다. 성모자상의 밑그림 선은 각기 다른 두께이며, 선의 형태 등을 보아 흰색 액체 염료로 그려진 것으로 전문가들을 추정했다.  소더비 뉴욕지사의 선임 부사장인 크리스토퍼 아포슬은 “보티첼리가 활동한 르네상스 시대에 패널(그림을 그리는 판)은 매우 귀한 상품이었다. (작품을 만들다) 중단된 경우, 아무도 패널을 버리고 싶지 않았을 것”이라고 설명했다. 보티첼리가 당초 성모자상을 그리려다 마음을 바꾸었거나 그림을 망쳤다고 여긴 뒤, 그 위에 현재의 ‘그리스도’를 그렸다고 추측한다는 것. 성모자상이 숨겨져 있던 보티첼리의 ‘그리스도’는 낙찰 가격이 4000만 달러(한화 약 477억 2000만원)를 넘길 것으로 예상한다. 앞서 지난해 1월 미국 뉴욕 소더비 경매에 나온 보티첼리의 또 다른 작품 ‘원형 메달을 든 청년’(Young Man Holding a Roundel)의 낙찰가는 9220만 달러(약 1100억 원)으로, 이탈리아 화가의 작품 중 역대 가장 높은 낙찰가를 기록했다.한편, 명화 속 ‘숨겨진 그림’이 첨단 과학 기술 덕분에 모습을 드러낸 사례는 이번이 처음은 아니다. 지난해 10월 입체파 대표 천재 화가 파블로 피카소(1881~1973)의 1903년 작품 ‘맹인의 식사’(The Blind Man‘s Meal)에서는 숨겨져 있던 미완성 작품이 발견됐다. ‘맹인의 식사’ 아래 숨겨져 있던 그림은 웅크린 누드의 여성을 표상한 것으로, 해당 그림은 ‘외로운 웅크린 누드’(The Lonesome Crouching Nude)로 명명됐다. 전문가들은 당시 피카소가 다른 화가들처럼 돈을 아끼려고 기존 그림 위에 덧칠을 한 작품을 남긴 것으로 추측했다.　

유럽우주국과 일본우주국의 공동 프로젝트인 수성 탐사선 베피콜롬보가 지난 2일 목적지 행성인 수성을 플라이바이(flyby)했다. 베피콜롬보는 수성 표면에서 불과 200㎞ 이내를 근접비행하면서 찍은 몇 장의 멋진 사진을 지구로 전송했다. 베피콜롬보 미션이라는 이름은 이탈리아 수학자이자 엔지니어인 주세페 콜롬보에게서 따온 것으로, 그는 ‘스윙바이’라고도 불리는 행성 중력도움(flyby) 기술의 할아버지라는 칭호를 얻은 과학자다. 이날은 특히 그의 101번째 생일로, 이 미션에서 10년 이상 일해온 사람들에게는 베피콜롬보의 수성 플라이바이보다 더 나은 생일 축하 이벤트는 없을 것이다. 2018년 10월 지구에서 출발한 베피콜롬보의 크루즈 여행은 아직 끝나지 않았다. 베피콜롬보는 수성이 태양을 세 번 공전하는 시간(약 264일) 동안 태양 주위를 두 번 돌 것이다. 이렇게 하면 2022년 6월 23일 또 다른 스윙바이를 위해 수성과 만날 수 있다. 총 6번의 수성 스윙바이를 하면 2025년 말경 행성 중력의 누적 효과는 우주선의 속도를 수성 궤도에 진입할 수 있을 만큼 감소시킬 것이다.베피콜롬보는 두 개의 연결된 우주선과 추진 장치로 구성되어 있다. 행성 간 공간을 순항하는 동안 유럽 궤도선(MPO)은 행성 간 추진 장치(MTM)의 한쪽과 연결된다. 다른 한편으로는 Mio(Mercury Magnetospheric Orbiter)라는 일본 궤도선과 Mio가 과열되는 것을 방지하기 위한 태양방열판을 탑재하고 있다. 이 중층 구조은 우주선이 자유 비행을 하게 되면 MPO 내부의 가시광선과 적외선, X선 카메라(수성 표면을 매우 자세하게 이미징하고 분석할 수 있음)의 창을 차단한다. 사실 베피콜롬보의 과학장비는 대부분 2025년 12월 경 각 궤도선이 분리될 때까지 전체적으로 또는 부분적으로 작동하지 않을 것이다. 임무 계획의 비교적 늦은 단계까지 베피콜롬보는 스윙바이를 포함한 전 비행 과정 중에 계기에 의존하는 비행, 곧 ‘플라이 블라인드'(flying blind) 상태에 놓이게 된다. 즉, 수성 주위의 궤도가 만들어질 때까지 어떤 이미지도 사용할 수 없다는 뜻이다. 그러나 2015년 로제타 임무에서 나온 혜성 67P의 이미지로 대중의 관심이 높아진 점을 감안하여 베피콜롬보의 엔지니어 켈리 질렌과 제임스 윈저는 저비용 경량 카메라를 우주선에 추가해야 한다고 제안했다. 그리하여 2016년 말 길이 6.5㎝에 불과한 3개의 소형 모니터링 카메라를 MTM 우주선에 장착하기로 합의했다. 이로써 우주선에 전력을 공급하는 태양 전지판, 자기장 측정에 사용되는 자력계 붐, 통신 안테나의 배치를 모니터링할 수 있으며, 스윙바이 동안 수성 사진을 찍을 것이다. 베피콜롬보가 첫 수성 스윙바이를 실시하는 동안 모니터링 카메라 2와 3의 시야는 행성 전체를 가로질렀다. 카메라 3은 수성의 인상적인 지형인 아스트롤라베 루페스 위로 떠오르는 일출을 보는 것으로 시작하여 남반구의 일부를 보여주었다.아스트롤라베 루페스는 250㎞ 길이의 절벽이다. 길죽한 흉터처럼 보이는 이 절벽은 열상(裂狀) 절벽(lobate scarps)으로 불리는 것으로, 이 긴 곡선 구조는 천천히 냉각되면서 전체 행성이 수축함에 따라 행성 지각의 한 부분이 인근 지형 위로 밀려나 생긴 것이다. 달에도 이 같은 특징의 지형들이 있지만 규모가 훨씬 작다. 이렇게 대규모 열상 구조가 발생하는 것으로 알려진 가까운 천체는 수성뿐이다. 4분 후 카메라 렌즈의 시야가 바뀌어 더 넓은 지역이 나타난다. 용암이 범람한 폭 251㎞의 하이든 크레이터와 팜푸 파큘라는 폭발적인 화산 폭발로 인해 형성되었을 가능성이 높은 곳이다. 이 두 가지 특징은 모두 30억 년 전에 가장 활동적이었던 수성의 긴 화산 역사를 증명하는데, 화산 활동은 대략 약 10억 년 전까지 지속되었을 것이다.한편, 카메라 2는 수성의 지각층에 있는 것을 해독하는 중요한 위치인 칼비노 크레이터 주변 지역을 포함한 수성의 북반구에 초점을 맞춰 레르몬토프 크레이터를 보여주었다. 화산 퇴적물과 함께 지각의 휘발성 성분이 미지의 고하정을 통해 우주로 사라지는 ‘함몰지'(hollows)를 형성했기 때문에 밝게 보인다.현재 건강한 상태로 순항을 이어가고 있는 베피콜롬보가 수성 궤도에 성공적으로 진입하면 탐사선의 첨단 과학장비들이 수성의 형성과 구성에 대해 더욱 많은 정보를 우리에게 알려줄 것이다.

입체파 대표 천재 화가 파블로 피카소(1881~1973)의 '숨겨진 그림'이 첨단과학기술 덕분에 그 모습을 드러냈다. 12일(현지시간) 미국 CNN 등 해외 주요언론은 피카소의 1903년 작품 '맹인의 식사'(The Blind Man‘s Meal) 위에 덧칠한 그림이 첨단 X-레이 기술과 인공지능(AI)의 도움으로 재탄생했다고 보도했다. 피카소의 무명시절인 작품인 맹인의 식사는 그가 모든 것을 청색으로 본 시기(1901~1904) 그린 작품이다. 당시 피카소는 가난과 우울증에 시달렸으며 이에 그림도 청색으로 표현됐다. 　 놀라운 사실은 이 그림 아래에 피카소의 미완성 작품이 숨겨져 있었다는 점. 당시 피카소는 다른 화가들처럼 돈을 아끼기 위해 기존 그림 위에 덧칠을 한 작품을 남겼다. 최근 예술작품을 복원하는 회사인 옥시아 팔루스는 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL)과 협력해 첨단 기술로 맹인의 식사 밑에 숨겨진 그림을 복원하는데 성공했다.이 기술은 첨단 X-레이 기술을 이용해 숨겨진 그림의 윤곽을 드러낸 후 AI를 훈련시켜 피카소 스타일로 초상화에 붓을 더했다. 여기에 3D 프린팅 기술을 사용해 캔버스에 이미지를 형상화하는데 성공한 것. 이같은 복잡한 과정을 거쳐 세상에 드러난 그림은 웅크리고 있는 누드 여성으로, 회사 측은 '외로운 웅크린 누드'(The Lonesome Crouching Nude)라는 이름으로 명명했다. 옥시아 팔루스 설립자인 조지 칸은 "피카소가 이 작품을 그렸을 당시 그는 가난해 마지못해 전작 위에 그림을 그렸을 것"이라면서 "이 여성의 모습은 다른 그림에도 나타나는데 이는 피카소가 그녀에게 호감을 가졌을 수도 있다는 것을 암시한다"고 설명했다. 복원 작업에 참여한 앤소니 브라쉬는 "예술은 복잡한 정보의 저장고이며 AI는 우리가 그 정보를 분석하는데 도움을 줄 정도로 발전했다"면서 "X선 이미지는 덧칠된 이미지를 드러내는데 유용하지만 AI는 이를 한층 발전시켰다"고 밝혔다. 　 　 　

내 조상은 누굴까. 그들은 어떤 환경에서 생활했고, 무엇을 어떻게 먹었을까. 어떤 풍습을 따랐으며 일상은 어땠을까. 끊임없는 의문에 대한 답을 찾는 곳이 있다. 과거와의 대화로 숨겨진 역사를 밝히는 곳이다.국립문화재연구소 문화재분석정보센터는 국내 유일의 문화재 전문 분석을 수행하는 국가기관이다. 전문적 식견을 가진 연구진이 첨단장비로 문화재를 분석하고, 분석시료를 체계적으로 보관·관리하며, 데이터베이스를 구축해 궁극적으로는 국민과 함께 누릴 수 있는 문화재 분석정보 플랫폼을 만들고 있다.초분광 영상분석실에서는 오래된 벽화나 그림 등의 보이지 않는 부분을 영상으로 구현해 낸다. 문화재의 손상 및 보수 상태를 분석해 손상 도면을 작성하고, 밑그림과 사용된 색료를 해석해 안료와 제작기법 등을 파악한다. 이러한 데이터는 문화재 보존에 귀중한 자료가 될 뿐 아니라 가치판단에도 활용될 수 있다. 문화재청의 이명성 학예연구사는 “문화재를 분석하고 진단해 그 결과를 바탕으로 보존관리 조치까지 이뤄질 때 큰 보람을 느낀다”고 말한다.고(古)DNA 분석실에서는 유적에서 출토된 옛사람의 뼈, 동물 뼈, 식물유체 등의 DNA를 분석한다. 특히 옛사람 뼈를 분석해 당시 피장자의 성별, 모계와 부계 유전정보뿐만 아니라 유전적 특징, 피장자 간의 친연(親緣)관계, 집단 간의 유연(類緣)관계를 추적하는 등 다양한 연구를 진행하고 있다. 분광 분석실의 주요 장비인 적외선분광기는 분자 진동에 따른 적외선 스펙트럼을 분석하여 뼈, 섬유류, 접착물질 등 다양한 유기물의 종류를 파악해 낸다.X선 분석실에 있는 X선회절분석은 석재, 토기, 금속, 안료 등 무기 물질의 광물조성과 결정화도를 측정해 문화재의 제작기술과 산지(産地) 연구에 활용되고 있다. 한성백제박물관의 발굴조사로 최근 문화재분석정보센터의 분석을 마친 서울 석촌동 고분군의 백제시대 옛사람 뼈에는 DNA나 단백질이 남아 있지 않았다. 연구진은 적외선분광분석과 X선회절분석을 통해 화장 여부와 노출 온도 등을 알 수 있었다. 이러한 과학적인 분석은 당시의 화장의례 등 장례문화를 밝혀내는 데 크게 기여했다.13년째 문화재 분석에 매달리고 있는 신지영 학예연구관은 “우리의 원형인 옛날 사람들의 모습과 생활상을 과학적으로 짚어내는 과정은 매우 보람된 일”이라면서 “첨단기술과 문화유산을 융합한 미래 분석기술, 집단지성을 바탕으로 한 개방형 과학을 통해 문화재 분석의 새로운 영역을 넓혀 가겠다”고 포부를 밝힌다.문화재 분석연구의 핵심인 연대를 특정할 수 있는 장비도입은 경제협력개발기구(OECD) 주요 10개국의 문화재 기관 중에서 가장 늦었다. 몇 개월 전까지 채취한 시료의 연대측정은 국내 타 기관의 연구 목적에 맞춰진 장비에 맡기거나, 해외기관에 의뢰하여 분석 결과를 기다릴수밖에 있었다. 그러나 올해 도입된 문화재 방사성탄소연대측정용 가속질량분석기, 내년 도입 예정인 광발광연대측정기는 그동안 외부에 의존할 수밖에 없었던 문화재 연대측정의 자립기반을 다지는 계기가 될 것이다. 지난 4월 국립문화재연구소 문화재분석정보센터의 개관과 더불어 첨단장비가 도입돼 우리 문화재 분석의 체계가 빈틈없이 갖춰지고 있다. 이런 노력에 국민 관심이 보태져야 할 때다. 국민적 관심이 한 단계 높아질 때 우리 문화재 분석기술도 한 단계 더 도약하고 새 지평을 열 수 있을 것이다.

미국 과학자들이 손상 없이 미라 내부를 들여다볼 수 있는 신기술을 개발했다. 25일(현지시간) CNN은 시카소 노스웨스턴대 의과대학과 아르곤국립연구소, 덴버 메트로폴리탄 주립대학교 전문가로 구성된 연구팀이 1911년 이집트 하와라에서 발견된 미라의 주인공에 대해 몇 가지 단서를 알아냈다고 보도했다. 2017년 무렵부터 실험을 진행한 연구팀은 지금까지와는 전혀 다른 방법으로 미라의 주인공을 밝혀내는 데 집중했다. 마이크로-컴퓨터단층촬영(CT) 기술과 싱크로트론 X레이 회절분석을 조합한 첨단 기술을 활용했다. 첨단 방사광가속기 APS(Advanced Photon Source) 고성능 엑스레이 빔을 쏴 의료용CT의 100배에 달하는 3차원(3D) 이미지를 얻었다.마이크로CT와 방사광 X레이 회절분석을 활용한 뼈와 치아 구조 분석 선구자인 스튜어트 R. 스톡 노스웨스턴대학교 교수는 “CT 스캔을 통해 미라 내용물의 3차원 로드맵을 만들었다. 사람 머리카락 직경보다 작은 X선 빔을 미라 위에 비추며 내부를 확인했다”고 설명했다. 한 세기 가까이 미라 내부는 침습적 방법을 통해 확인했다. 비파괴검사를 적용한 건 이번이 처음이다.1911년 이집트 하와라에서 발견된 미라는 1900년 전 로마 시대 때 만들어진 것으로 ‘하와라 초상화 미라 4번’이라는 이름으로 불린다. ‘하와라 초상화 미라’는 1888~1889년과 1910~1911년 고대 이집트 하와라 지역에서 발견된 미라들로 윗부분에 초상화가 그려진 점이 특징이다. 발견 당시 마 소재로 둘러싸여 있었던 미라는 초상화에 성인 여성이 그려져 있는 것과 달리 크기가 매우 작아 궁금증을 자아냈다. 과학자들은 미라가 몸무게 23㎏, 신장 94㎝ 상당의 여자 어린이의 것이라는 사실을 밝혀냈다. 신기술을 이용해 두개골과 치아 상태 등을 살핀 결과 영구치도 나지 않은 어린이의 나이는 5세 정도로 추정됐다.특히 장기를 모두 꺼낸 미라의 배 부분에서 발견된 탄산칼슘 덩어리가 눈길을 끌었다. 분석 결과 방해석으로 만들어진 7㎜짜리 풍뎅이 조각이었다. 스톡 교수는 “풍뎅이는 부활의 상징”이라면서 내세에서 고인의 영혼을 지켜달라는 의미의 부적으로 넣은 것으로 판단했다. 또 시신을 미라로 만들고 조각품까지 넣은 것으로 보아 상류층이었을 것으로 분석했다. 다만 미라의 주인이 왜 죽었는지는 밝혀내지 못했다. 일단 미라 속 어린이는 특별한 외상이 없는 것으로 조사됐다.　 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

과학기술의 발달로 PET(양전자방출단층촬영), CT(컴퓨터 단층촬영), 형광현미경 등 다양한 진단기기가 개발돼 암이나 치매 같은 질환들도 조기 진단이 가능하다. 이 같은 기기로 생체 내부를 촬영하기 위해서는 촬영 대상이 잘 보이도록 하기 위해 조영제를 사용하는 것이 필수적이다. 문제는 조영제를 사용할 경우 간혹 부작용이 발생할 수 있다는 점이다. 이 때문에 첨단 영상장비를 이용한 조기검진을 꺼리는 사람들도 많다. 국내 연구진이 이런 조영제 부작용을 걱정 않고 치매나 암을 진단할 수 있는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터 연구팀이 테라헤르츠(㎔) 전자기파를 이용해 조영제 없이 생체 내 미량만 존재하는 물질을 찾아낼 수 있는 새로운 형태의 영상진단 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스’에 실렸다. 테라헤르츠 전자기파는 X선이나 방사선처럼 에너지가 높지 않아 생체조직을 변형시키지 않고 별도의 조영제 없이도 생체 내부를 관찰할 수 있어 안전한 차세대 영상진단 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 문제는 X선이나 가시광선보다 파장이 길어 크기가 작거나 극미량의 물질을 관찰하기 어려울 뿐더러 생체 내 수분에 쉽게 흡수되기 때문에 관찰 정보를 수집하기도 어렵다. 이에 연구팀은 자연계에 존재하지 않는 메타물질을 개발해 관찰 대상의 광학적 특성을 바꾸면 특정 파장에서도 물질 관찰이 가능하다는 점에 착안했다. 연구팀은 실제로 생체 내부의 물과 만날 경우 그 경계면에서 전파가 흡수되지 않고 반사되도록 하는 새로운 메타물질을 개발했다. 그 결과 기존 테라헤르츠파 기술로는 영상화가 어려운 극미량의 생체조직의 선명한 영상을 촬영했으며 형광물질이나 방사성동위원소 같은 조영제를 사용하지 않고도 기존 영상장치와 유사한 수준의 영상을 얻었다.연구팀은 실제로 이번 기술을 활용해 치매 원인 물질로 알려진 ‘베타 아밀로이드’ 단백질을 진단하는데 성공했다. 기존 영상 장치로는 베타 아밀로이드 단백질의 축적 여부만 확인할 수 있었지만 이번 테라헤르츠파 측정 기술로는 베타 아밀로이드 단백질의 축적된 양까지도 정확히 분석할 수 있었다. 서민아 KIST 박사는 “이번 연구는 인체 내 다양한 질병 원인물질을 조영제 없이 직접 관찰할 수 있게 됨에 따라 치매, 암을 비롯해 다양한 질병 진단에 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구에서 7500광년 떨어진 별인 용골자리 에타별(Eta Carinae)은 태양 질량의 100배와 30배에 달하는 두 개의 초거성이 5.5년 주기로 서로의 주변을 공전하는 초거성 쌍성계다. 밝기는 더 엄청나서 태양 밝기의 500만 배와 100만 배에 달한다. 이렇게 큰 별 두 개가 태양-해왕성 거리에서 태양-화성 거리 정도의 거리를 두고 막대한 에너지와 가스를 내뿜고 있는데, 5000년 동안 이 가스를 모으면 태양 하나의 질량이 나올 정도다. 5000년은 인간에게는 길지만, 천문학적으로는 눈 깜짝할 사이라는 표현도 모자랄 정도로 짧은 시간이다. 천문학자들은 이렇게 극단적인 물질과 에너지가 방출되는 용골자리 에타별의 비밀을 밝히기 위해 많은 연구를 진행했다. 용골자리 에타별 쌍성계에서 나온 가스가 주변에 눈사람 모양으로 모인 호문클루스 성운 때문에 관측이 쉽진 않았지만, 과학자들은 최첨단 관측 기기를 이용해 이 독특한 초거성 쌍성계가 어떻게 항성풍과 에너지를 방출하는지 알아냈다. 여기서 밝혀진 가장 흥미로운 사실은 가까운 두 개의 초거성에서 나온 고에너지 입자가 서로 충돌해 거대한 충격파를 만들고 있다는 것이다.이 충격파에서는 극도로 강력한 항성풍 두 개가 서로 충돌하면서 섭씨 5000만 도의 고에너지 입자가 생성된다. 독일 전자 싱크로트론 연구소(Deutsches Elektronen-Synchrotron, 약자 DESY)의 과학자들은 아프리카 나미비아에 설치한 특수 망원경인 고에너지 스테레오스코픽 시스템 (High Energy Stereoscopic System, H.E.S.S.)를 이용해 용골자리 에타별을 관측했다. 연구팀은 엄청난 충격파로 뜨거워진 고에너지 입자가 X선 영역은 물론 감마선 영역에서도 에너지를 내놓을 것으로 기대했다. 그런데 관측 결과는 기대 이상이었다. 연구팀이 확인한 에너지는 400GeV(기가 전자볼트(eV))인데, 이는 가시광 영역의 1000억 배에 달한다. 그런데 아무리 두 초거성의 충격파가 크더라도 이렇게 높은 에너지가 나오기는 어렵다. 입자 가속기처럼 입자의 에너지를 더 높이는 경우만이 이런 관측 결과를 설명할 수 있었다. 따라서 연구팀은 용골자리 에타별에서 입자 가속기와 비슷한 현상이 일어날 수 있는 가능성을 검토했다. 참고로 입자 가속기는 강력한 자기장으로 입자를 가속하는 장치로 입자를 고속으로 충돌시켜 여러 가지 물리 현상을 실험하고 검증하는 장치다. 연구팀은 용골자리 에타별 주변의 초고온 환경과 강력한 자기장에서 두 가지 형태의 입자 가속이 가능하다는 가설을 세웠다. 전자를 가속하는 형태와 원자핵을 가속하는 형태가 그것이다. 두 가지 가능성 가운데 100GeV 이상의 높은 에너지를 설명할 수 있는 형태는 원자핵을 가속하는 경우로 좁혀진다. 저 멀리 우주에 원자핵을 가속하는 천연의 우주 입자 가속기가 존재한다는 이야기다. 우주에는 태양 질량의 수백억 배에 달하는 거대 질량 블랙홀이나 1초에 수백 번 자전하는 중성자별인 밀리세컨드 펄서처럼 좀처럼 생각하기 어려운 극단적인 천체가 존재한다. 용골자리 에타별은 여기에 더해 천연 입자 가속기처럼 더 생각하기 힘든 기상천외한 자연 현상도 있다는 것을 보여줬다. 인간이 무엇을 상상하든 자연은 항상 그 이상을 보여준다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com