꿀벌의 개체 수가 지난 십여 년간 세계적으로 급감하면서 식량 위기가 찾아올 것이라는 과학자들의 경고가 잇따르고 있다. 그런데 스페인에 있는 한 주택은 꿀벌들에게 벌집을 거대하게 키울 수 있는 최상의 조건을 제공한 모양이다. CNN 등 외신 보도에 따르면, 스페인 남부 역사도시 그라나다에 있는 한 주택의 침실 벽 뒤에서 꿀벌 8만 마리가 사는 거대한 벌집이 발견됐다. 이 집에 사는 부부는 지역 양봉업자가 내벽에서 길이 1m가 좀 넘는 거대한 벌집을 떼어낸 것을 보고 놀라지 않을 수 없었다. 거의 2년 전부터 자신들을 괴롭혀온 이들 벌이 양봉장으로 이사를 하게 돼 속이 다 시원하다는 부부는 처음에 방안에서 들리던 소리가 옆집 등 이웃집에서 세탁기나 에어컨을 가동한 소리로만 생각하고 참아왔다. 이들이 집안에 벌집이 있다는 사실을 알게 된 시점은 1년 전쯤이다. 당시 부부는 집 주변뿐만 아니라 집안에도 벌들이 가끔 들어오는 것을 보고 침실에서 들리는 소음이 벌들이 내는 소리일 수도 있다는 생각에 직접 확인에 나섰다. 두 사람이 각각 벽에 귀를 대고 자세히 들어봤을 때 그 안에서 들려온 소리는 그야말로 벌들이 날개를 움직이면서 내는 윙윙거리는 소리였다. 평소 환경 보호에 관심이 많았던 부부는 거의 1년 동안 자신들과 함께 살아온 이들 벌을 죽이지 않고 벌집을 떼어낼 수 있는 방안을 찾기 시작했다. 하지만 이들이 연락한 소방서나 경찰서는 물론 심지어 지역 의원들조차도 마땅한 해결책을 제시하지 못했다. 그로부터 시간이 흘러 3개월 전쯤 부부는 시내 한 봉침 시술센터에서 벌집을 안전하게 양봉장으로 옮겨주는 작업을 해주는 한 양봉업자를 소개받았다. 때마침 기온이 점차 오르면서 벌들이 윙윙거리는 소리가 극심해졌기에 부부는 이대로 침실에서 도저히 잘 수 없다는 생각에 곧 바로 양봉업자에게 전화를 걸었다.이에 따라 지난 12일 마침내 부부의 집으로 벌집을 떼어내러 온 세르히오 게레로는 침실 벽을 떼어내고 그 안에 거대한 벌집이 자리 잡고 있는 모습을 보고 놀라지 않을 수 없었다. 지난 몇 년간 이 일을 해왔지만 이렇게 큰 벌집을 본 적이 없었기 때문이다. 게레로가 내벽에서 떼어낸 벌집은 그 크기가 무려 1m를 넘었다. 이에 대해 그는 벌집에 사는 벌은 8만 마리에 달하는 것으로 추정된다고 설명했다. 더욱이 그는 부부가 이렇게 많은 벌이 소음을 내는 대도 함께 살 수 있었다는 사실에 더 크게 놀라워했다.그는 “소음이 일정하지는 않았을 테지만 그날 벌들이 무엇을 하느냐에 따라 소음 수준이 달랐을 것”이라면서 “어떤 날은 벌들이 왔다 갔다 하면서 윙윙거리는 소리가 심하게 났겠지만 또 어떤 날에는 벌들이 벌집에서 조용히 있던 때도 있었을 것”이라고 추정했다. 지금까지 그라나다에서만 50만 마리가 넘는 꿀벌을 양봉장으로 옮기는 작업을 한 게레로는 이 지역은 꽃이 많은 데다가 지난 2년 동안 기온마저 높아 여왕벌의 산란 기간이 평균 2개월에서 6개월까지도 늘어났을 수도 있다고 설명했다. 이어 하나의 벌집에서 유일하게 번식을 할 수 있는 여왕벌은 하루에 약 1400개의 알을 낳을 수 있다고 덧붙였다. 올해 들어 벌집을 옮겨달라는 상담 전화가 역대 가장 많아졌다고 말하는 그는 이 도시가 속한 안달루시아 지방에 사는 벌들의 개체 수는 양호한 것 같다면서 꿀벌의 중요성에 관한 인식이 높아진 것 같아 다행이다고 말하며 의뢰를 반겼다. 사진=세르히오 게레로 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

최근 대학 교수들이 대학원생들에게 연구가 아닌 각종 잡무를 맡기거나 심지어 본인 자녀들의 숙제를 시키거나 연구를 대신하도록 했다는 어처구니 없는 소식들이 자주 부각되고 있다. 훌륭한 연구자로 성장하기 위해 대학원을 갔는데 교수나 선배 연구자들의 하인 취급을 받는다는 소식이 공분을 사고 있는 것은 당연하다. 대학원생들의 스트레스는 비단 한국만의 일이 아니다. 벨기에에서는 박사과정 학생들은 다른 고학력 인구들보다 정신적 스트레스가 2배 이상 높고 3분의 1은 정신장애를 겪거나 위험도가 높다는 결과가 발표되기도 했다. 또 미국 애리조나대학에서는 자체 조사를 한 결과 박사과정 학생들의 75% 이상이 같은 연령대의 사람들보다 평균 이상의 스트레스를 받고 있다는 조사결과를 발표하기도 했다. 과학저널 ‘네이처’는 최근호 사설을 통해 영국 고등교육기금위원회가 이번주 영국 브라이튼에서 대학원생의 정신건강과 복지에 관한 ‘제1회 국제학술회의’를 개최한다고 보도했다. 이번 국제회의는 대학원에 입학해 연구하고 있는 박사과정 학생과 포스트 닥터(박사후과정 연구원)들의 정신건강을 단순히 개인의 문제로만 치부해서는 해결할 수 없다는 공감대에서 열리게 됐다. 특히 미래 연구자들인 대학원생들의 정신건강 문제는 개별 대학 뿐만 아니라 과학계 전체에서도 관심을 가져야 할 중요한 부분이라고 네이처는 지적했다. 개별 대학이나 일부 지역에서만 관련 데이터를 갖고 있어 대학원생들의 정신건강 문제에 대한 공통된 해결책을 마련하기가 쉽지 않다는 문제도 이번 회의에서 논의될 계획이다. 네이처는 “학계는 오랜 시간을 연구에 쏟아 붙는 것이 미덕이자 관행으로 삼고 있다”고 지적했다. 또 네이처 측은 “박사과정생은 물론 박사학위를 받은 뒤 본격적인 연구자의 첫 발을 내딪는 포스트닥터 연구원을 위해 연구 뿐만 아니라 정신적 문제도 관심을 갖고 관리할 수 있도록 대학측이 시스템을 갖추는 것이 필요하다”라며 “예비 과학자들에게 정신 건강관리는 미래 과학기술 발전을 위한 투자라고 볼 수 있다”라고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영원히 빛날 것 같은 태양도 정해진 수명이 있다. 대략 50억년 후에는 태양은 적색거성으로 부풀어 오른 후 중심부 핵연료가 고갈되어 최후를 맞이한다. 중심부는 뭉쳐서 백색왜성이라는 작은 천체를 남기고 나머지 가스는 우주로 흩어지게 되는데, 이 과정에서 수성이나 금성처럼 태양에 가까운 행성은 흡수되어 파괴될 가능성이 높다. 다만 어떤 행성이 살아남고 어떤 행성은 결국 파괴되는지에 대해서는 아직도 모르는 부분이 있다. 영국 워릭 대학교 디미트리 베라스 박사와 그 동료들은 시뮬레이션을 통해 어떤 행성이 백색왜성 주변에서 생존할 가능성이 높은지 연구했다. 적색거성 단계에서 살아남은 행성이라도 죽은 별이 주변으로 가스를 방출하면서 질량을 잃는 과정에서 궤도가 변할 수 있다. 만약 이 궤도가 백색왜성에 너무 가까우면 백색왜성의 중력에 의해 파괴될 위험성이 커진다. 이렇게 파괴된 행성은 백색왜성 주변에 고리 모양의 파편을 만든다.(사진) 이는 지구에서도 관측이 가능하다. 연구팀의 모델에 따르면 공전 궤도 이외에 질량과 크기, 그리고 구성 성분이 행성의 생존에 큰 영향을 미친다. 행성이 클수록 백색왜성에서 가까운 부분과 먼 부분의 중력 차이가 커지며 이로 인해 행성이 파괴될 가능성이 커진다. 반면에 행성이 단단하고 균일한 구조일수록 쉽게 파괴되지 않는다. 따라서 작고 단단한 암석 행성이 백색왜성 주변에서 생존할 가능성이 가장 높다. 예를 들면 같은 궤도라도 지구형 행성이 목성형 행성보다 생존 가능성이 크다. 균일한 내부 구조를 지닌 단단한 암석 행성의 경우 수성 궤도의 1/3 정도 안쪽 궤도에서도 살아남을 수 있다. 먼 훗날 태양이 죽고 난 후 남은 백색왜성 주변에는 어둡고 차가운 우주에서 영겁의 세월을 공전하는 행성 몇 개만 남게 될 것이다. 여기에 지구가 포함될지에 대해서는 아직 논쟁이 있지만, 과학자들은 백색왜성 주변 행성계에 대한 관측과 이론적 모델 연구를 통해 지구와 태양계 다른 행성의 운명을 알아내기 위해 노력하고 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

지난 1월 1일 전세계가 새해맞이에 들썩이던 사이 태양계 끝자락에서는 인류의 피조물이 미지의 세계를 떠도는 천체를 가장 가까이에서 만났다. 지난 17일(현지시간) 미 항공우주국(NASA) 등 공동연구팀은 지구와 약 66억㎞ 떨어진 미지의 세계인 ‘카이퍼 벨트’(Kuiper Belt·태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역)에 위치한 2014 MU69의 연구결과를 유명학술지 사이언스(Science)에 발표했다. ‘울티마 툴레’라는 이름으로 널리 알려진 이 천체는 마치 눈사람을 연상시키는 모습으로 더욱 눈길을 끌었다. 지난 1월 1일 뉴호라이즌스호는 5만㎞/h 속도로 울티마 툴레를 순식간에 지나치며 이미지 등 다양한 데이터를 지구로 보내왔다. 이번 연구는 이중 지구에서 다운로드된 10%의 정보를 분석해 얻어진 공식적인 첫번째 논문이다.연구결과에 따르면 약 45억 년 처음 태양계가 형성될 시 카이퍼 벨트를 떠돌던 울티마 툴레는 원래는 각기 다른 2개의 암석 덩어리였다. 그러나 부드럽게 충돌하는 과정을 거치면서 길이 30여㎞의 지금의 모습이 됐다. 이에 연구팀은 큰 것은 울티마, 작은 것은 툴레로 각각 명명했다. 다만 울티마의 경우 사진처럼 구형이 아니라 팬케이크처럼 다소 납작하다는 것인 연구팀의 설명. 또 표면에는 메탄올과 톨린 같은 유기물이 있을 것으로 보이며 물도 극미량 존재할 것으로 추정된다. 사실 울티마 툴레는 작은 크기로 위성이나 고리, 먼지 구름 등을 가지고 있지않아 과학자들에게 어떤 영감을 주는 천체는 아니다. 그러나 울티마 툴레는 태양과의 멀고 먼 거리 때문에 그 영향을 거의받지 않은 '타임캡슐'이다. 이 때문에 전문가들은 울티마 툴레가 태양계 초기 역사에 대한 단서를 보존하고 있을 것으로 보고있다. 논문의 공동저자인 버지니아 대학 앤 버비서 박사는 "뉴호라이즌스호가 울티마 툴레를 근접비행하기 전까지 인류는 카이퍼 벨트 천체에 대해 아는 것이 거의 없었다"고 평가했다. 역시 공동저자인 NASA 에임스연구센터 제프 무어 박사도 "올해 초 뉴호라이즌스호는 마치 타임머신처럼 우리를 태양계 탄생 당시로 되돌렸다"면서 "울티마 툴레를 연구하는 것은 태양계나 우리은하의 다른 별들을 공전하는 행성들이 어떻게 형성되는지를 이해하는 데 도움을 줄 것"이라고 내다봤다. 한편 총 7억 달러가 투입된 뉴호라이즌스호는 지난 2006년 1월 장도에 올랐으며, 9년을 날아간 끝에 2015년 7월 역사적인 명왕성 근접비행에 성공했다. 또한 올해 1월 1일 뉴호라이즌스가 울티마 툴레의 근접비행에도 성공하면서 뉴호라이즌스는 역대 인류의 피조물 중 가장 먼 곳의 천체를 근접비행하는 신기록을 세웠다. 울티마 툴레는 명왕성에서도 16억㎞ 떨어져있으며 태양을 공전하는데 걸리는 시간은 거의 300년이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

분만 중 태아의 머리가 어떻게 변하는지를 정확하게 보여주는 3D 이미지를 과학자들이 공개했다. 프랑스 오베르뉴대 올리비에 아미 박사(산부인과 전문의)팀이 3D 자기공명영상(MRI) 장치를 이용해 산모 7명이 자연분만을 시도하는 과정에서 태아의 머리가 어떻게 변하는지를 자세하게 촬영하는 데 성공했다고 국제학술지 ‘플로스원’ 최신호(15일자)에 발표했다. 사실 의사들은 오래전부터 태아의 머리 모양이 분만 과정에서 변형된다는 사실을 알고 있었다. 이른바 ‘응형’으로 불리는 이 과정은 좁은 산도를 지나는 분만 2기 중에 일어난다. 태아의 머리는 5개의 뼈로 돼 있는데 성인의 머리와 달라 아직 굳어 있지 않고 뼈와 뼈의 연결고리도 고정돼 있지 않다. 따라서 산도를 빠져나오는 동안 뼈와 뼈가 엇갈리면서 머리 모양이 변한다. 하지만 크게 걱정할 필요는 없다. 왜냐하면 성장 과정에서 모양이 원래대로 돌아오기 때문이다. 기존 연구에서는 단 한 차례 만이 이 과정을 포착했을 정도로 지금까지 이는 명확하게 밝혀진 적이 없다. 하지만 이번 연구에서는 3D MRI 기술 덕분에 분만 2기 이전과 2기 동안 태아 7명의 두개골과 뇌의 형태를 자세히 이미지로 포착할 수 있었다.그 결과, 태아 7명 모두에게서 분만 2기 중 응형이 확인됐다. 하지만 이 중 5명 만이 머리 모양이 원래대로 돌아갔으며 나머지 2명은 응형이 남아 있었다. 특히 응형 정도가 가장 심했던 아이 3명 중 2명은 응급 제왕절개 수술로 태어난 경우였다. 이는 분만 과정에서 태아의 머리와 산모 골반 크기의 불균형으로 불가피하게 수술을 해야만 했던 사례였다. 전반적으로 이번 결과는 태아가 기존 생각보다 분만 과정에서 두개골에 더 큰 압박을 경험한다는 것을 시사한다. 이는 자연분만 뒤 신생아에게서 나타나는 무증상의 뇌 및 망막 출혈의 원인일 가능성도 제기된다. 이에 대해 연구진은 이번 결과를 확인하려면 더 많은 사례를 관찰하는 연구가 필요하지만, 이 연구는 태아 머리의 응형을 포착해낸 3D MRI 기술의 가치를 증명한다는 점에서 주목된다고 말했다. 이어 아미 박사는 “자연분만 동안 태아의 뇌 모양은 두개골의 중첩 정도에 따라 응형을 겪는다. 태아 두개골의 응형은 대부분의 신생아에게서 더는 보이지 않았다”면서 “어떤 두개골은 응형이 잘 돼 태아가 쉽게 태어날 수 있었지만, 또 다른 두개골은 응형이 쉽지 않은 경우도 있었다”고 덧붙였다. 사진=플로스원 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

70개 계열사 등 거래제한기업 명단 발표 화웨이 “美, 5G 뒤처질 것… 손해 불보듯” 中군사분야 과학자 비자제한 법안 발의 미중 무역전쟁의 포화가 이어지고 있는 가운데 도널드 트럼프 미 정부가 15일(현지시간) 중국의 통신장비 수입 금지와 중국 과학자의 비자 제한 등 추가 대중 압박에 나섰다. 중국은 모든 수단을 동원해 중국 회사들의 권익을 지킬 것이라며 강하게 반발했다. 무역에서 촉발된 미중 갈등이 보안 분야로 확대되는 양상이다. 트럼프 대통령은 이날 외부 적대 세력의 위협으로부터 미 정보통신기술과 서비스를 보호하기 위해 국가비상사태를 선포했다. 이어 국가안보에 위협이 되는 기업이 만든 통신장비를 쓰지 못하도록 하는 내용을 골자로 한 ‘정보통신기술과 서비스 공급망 보호’ 행정명령에 서명했다. 이는 사실상 중국 통신장비업체인 화웨이를 정조준한 것으로 풀이된다. 세라 샌더스 백악관 대변인도 성명에서 “트럼프 대통령은 미국의 정보통신기술 인프라와 서비스에 점점 더 취약점을 만드는 외부 적대 세력들로부터 미국을 보호하기 위한 일을 할 것이라는 점을 분명히 해왔다”고 설명했다. 미 상무부는 트럼프 대통령의 행정명령 서명 직후 화웨이와 70개 계열사를 거래 제한 기업 명단에 올린다고 발표했다. 이 명단에 오른 기업이 미국 기업과 거래하려면 사전에 미 정부의 허가를 받아야 한다. 이번 조치로 화웨이가 미 기업들에서 공급받는 부품 수급에 차질을 빚게 되면 일부 제품의 생산 차질·중단이 예상된다. 또 미 상·하원은 이날 중국 군사 분야 과학자들의 미 비자 취득을 제한하는 법안을 각각 발의했다. ‘인민해방군 비자 보안법’으로 명명된 이 법안은 미 정부가 중국 인민해방군(PLA) 소속이거나 인민해방군에서 자금 지원을 받는 연구기관에 고용됐거나 후원을 받는 사람들에게 학생 및 연구 비자를 내주지 못하도록 규정하고 있다. 중국은 미국의 전방위 압박을 강하게 비판했다. 화웨이는 이날 “미국이 화웨이에 제한을 가한다고 해서 미국의 안전이 보장되는 것도, 미국이 더욱 강력해지는 것도 아니다”면서 “미국은 품질이 낮고 비싼 장비를 사용할 수밖에 없어 5세대 이동통신(5G) 구축 과정에서 다른 나라보다 뒤처지게 될 것이고, 이는 결국 미 기업과 소비자들에게 손해를 끼칠 것”이라고 주장했다. 가오펑 중국 상무부 대변인은 “다른 나라가 중국 회사에 일방적인 제재를 부과하는 것을 강하게 반대한다”며 “국가 안보 개념이 보호무역주의의 도구로 쓰여서는 안 된다”고 비판했다. 추가 무역 협상을 위해 미국 대표단이 언제 베이징을 방문하냐는 질문에 “제공할 정보가 없다”고 말했다. 루캉 중국 외교부 대변인도 트럼프 대통령의 행정명령 서명에 대해 “그것을 건설적이고 우호적인 태도라고 여기는 이는 아무도 없을 것”이라고 비난했다. 이런 가운데 중국이 지난 3월 매도한 미 국채가 2년 반 만에 최대 규모였다고 블룸버그통신 등이 전했다. 미 재무부에 따르면 중국은 3월 미 국채 204억 5000만 달러(약 24조 3170억원)어치를 팔았으며, 이는 월 기준 매각 규모로는 2016년 10월 이후 최대다. 워싱턴 한준규 특파원 hihi@seoul.co.kr 베이징 윤창수 특파원 geo@seoul.co.kr

우주 탐사 역사상 최초로 달의 뒷면에 착륙한 탐사선이 고대의 대충돌로 인해 달 내부에서 방출된 달 맨틀 표본을 발견한 것으로 보인다는 연구 결과가 나왔다. 이 연구는 앞으로 중국의 달 탐사로버 '위투 2호'가 달의 형성과 진화에 관련된 수수께끼를 푸는 데 도움이 될 것으로 예측했다. 이전 연구는 달이 새롭게 형성됐을 무렵, 태양계의 다른 암석형 천체들과 마찬가지로 고온의 달 표면에는 수백 마일 두께에 이르는 마그마의 바다로 덮여 있었을 것이라고 제안했다. 이 마그마 바다가 냉각되고 굳어짐에 따라 감람석과 같은 철과 마그네슘이 풍부한 고밀도 광물질이 기저부에서 결정화됐고, 사장석과 같은 실리콘과 알루미늄이 풍부한 보다 가벼운 광물질은 표면으로 떠올랐다. 현재 사장석이 달 표면의 98%를 뒤덮고 있는 것은 그 때문이다. 그러나 달의 형성과 진화에 대한 이 우세한 모델은 열띤 토론의 장에 올라 있다. 그것은 모델이 제안한 것처럼 달의 마그마 바다가 과연 광물질들이 분리된 결과로 나타나는 화학적-물리적 특성을 정확히 보여주는 혼합비를 가졌느냐 하는 문제가 여전히 불확실하기 때문이다. 달 초기의 신비를 푸는 데 도움이 되는 한 가지 방법은 달의 지각 아래 맨틀의 암석을 분석하는 것이다. 달의 앞면에서 이뤄진 미국항공우주국(NASA)의 아폴로 미션과 소련의 루나 탐사선은 모두 달의 맨틀 샘플을 채취하는 데 실패했다. 달은 지구와 중력으로 묶인 상태로 공전하므로 항상 한쪽 면만 지구를 향하는데, 이 면을 달의 앞면, 지구에서 안 보이는 면을 달의 뒷면이라 한다. 과학자들은 달의 내부 탐사를 위해 착륙선을 내려 달의 지각을 파는 것보다는 탐사선에서 충격탄을 발사해 달 내부의 암석 파편들을 수거하는 방법을 선호했다. 달의 뒷면 남극 가까이에 고대에 있었던 대충돌로 생겨난 에이트켄 분지가 있는데, 지름 약 2500㎞, 깊이 약 13㎞로 달 표면의 3분의 1을 뒤덮고 있다. "예컨대 에이트켄 분지 같은 매우 큰 충돌 크레이터는 달의 지각을 뚫고들어갔기 때문에 여기서 달 맨틀 샘플을 채취할 수 있다"고 연구에 참여한 중국과학원의 행성과학자 빈 리우 박사는 밝혔다. 현재 중국 과학자들은 위투 2호를 이용해 달의 맨틀에 관한 세부 사항을 최초로 밝혀내고 있다. 지난 1월 창어 4호 착륙선은 달의 남극 에이트켄 분지 안에 있는 186㎞ 너비의 폰 카르만 분화구 바닥에 위투 2호를 배치했다. 여기서 위투 2호는 전형적인 달 표면 물질과 현저하게 다른 광물질을 발견했는데, 연구자들은 72㎞ 떨어진 부근의 핀센 크레이터가 생성될 때 만들어진 것으로 보고 있다. 이 광물에서 반사된 빛의 파장을 분석한 결과, 감람석과 저 칼슘 휘석의 존재가 밝혀졌다. 이는 달의 상부 맨틀의 구성에 관한 모델의 예측과 일치하며, 냉각된 마그마 바다가 달의 표면을 뒤덮었다고 제안하는 달 형성-진화 모델을 뒷받침하는 것이라고 설명하는 빈 리우 박사는 이렇게 덧붙였다. "우리의 궁극적인 목표는달 맨틀 조성의 수수께끼를 풀어내는 것이다" 이번 연구결과는 세계적 학술지 '네이처' 5월 16일자에 게재됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

나무·균류·박테리아 다양한 공생 유지 이산화탄소 배출량 계속 늘어난다면 온대지역·아한대지역 산림에 치명적 균류와 공생하는 나무종 10% 사라져몇 년 전부터 ‘계절의 여왕’ 5월은 신록을 만끽할 수 있는 때가 아닌 무더위가 시작되는 여름의 초입이 됐다. 올해도 어김없이 초여름을 방불케 할 정도로 낮 최고기온이 30도 안팎으로 오르락내리락하는 5월이지만 회색 빌딩숲을 벗어나 나무가 울창한 산림에 가면 맑은 공기와 함께 녹음이 짙어지는 수목의 모습이 몸과 마음을 상쾌하게 만들어준다. 그런데 지구온난화가 지금과 같은 추세로 계속된다면 숲과 나무, 땅속 미생물들 분포까지 변화시켜 울창한 나무가 있는 숲은 점점 보기 어려워질 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 스탠퍼드대 생물학과, 퍼듀대 산림자원학과, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 환경시스템과학과, 중국 베이징임업대, 영국 옥스퍼드대 동물학과를 중심으로 전 세계 181개 연구기관 200여명의 과학자로 구성된 ‘글로벌 산림 생물다양성 이니셔티브’(GFBI) 연구진은 세계 곳곳의 산림지대 110만곳에 있는 2만 8000여종, 약 3100만그루의 나무가 숲 속 균류, 박테리아와 어떻게 공생 관계를 유지하고 있으며 지구온난화가 지속될 경우 자연은 어떻게 변하게 될 것인지를 예측하는 생물 법칙을 만들어 내 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 16일자에 발표했다. 숲 속에 있는 나무들 뿌리와 잎 주변에는 다양한 종류의 균류와 박테리아가 영양분을 교환하면서 함께 공생하지만 연구팀은 식물의 뿌리 속에 사는 수지상균근균(arbuscular mycorrhizal fungi)과 뿌리 바깥에서 존재하는 외생균근균(ectomycorrhizal fungi), 질소고정박테리아 세 종류에 주목했다. 연구팀은 전 세계 약 3100만그루의 나무 위치와 세 종류의 공생균 및 박테리아, 기후, 토양 성분, 식생, 지형 등 다양한 변수를 인공지능 기계학습 알고리즘에 넣고 분석했다. 그 결과 질소고정박테리아는 온도와 토양의 산도(pH)에 좌우되며, 수지상균근균과 외생균근균은 낙엽이 썩는 속도와 같은 유기물 분해율에 영향을 받는다는 사실이 확인됐다. 이 때문에 외생균근균은 온대 지역, 한대 지역 등 고위도 지역의 숲에서, 수지상균근균은 열대 지역 숲에서, 질소고정박테리아는 온대 지역 이하 저위도 지역에서 많이 발견된다. 연구팀은 이번에 발견한 공생 원칙을 공생생물학의 선구자인 영국 셰필드대 동식물과학과 명예교수의 이름을 따 ‘리드 법칙’이라고 이름을 붙였다. 그러나 최근에는 리드 법칙에서 벗어나 수지상균근균이 점점 고위도 지역 숲에서 발견되고 있는데 이는 기후변화 때문인 것으로 분석됐다. 연구팀은 리드 법칙에 따라 이산화탄소 배출량이 현재와 같은 추세로 계속 이어진다면 균류와 공생하는 나무 종의 10%가 사라질 수 있다고 예측했다. 특히 고위도 지역으로 올라갈수록 균류와 공생하는 나무들이 많아 지구온난화는 온대 지역과 아한대 지역의 산림에 치명적일 수 있다. 더군다나 수목종이 사라지면 토양과 나무가 저장하고 있던 이산화탄소가 대기 중에 배출되면서 지구온난화가 가속되는 악순환이 나타날 수 있다고 연구팀은 설명했다. 이번 연구를 주도한 커비어 피이 미국 스탠퍼드대 생물학과 교수는 “이번 연구는 숲 속 나무와 균류, 박테리아들이 다양한 공생 형태를 유지하며 일정한 규칙을 따르고 있음을 보여준 첫 연구”라면서 “이번에 만든 공생 법칙에 따르면 현재와 같은 지구온난화 추세가 지속될 경우 숲의 공생 관계가 깨지고 결국 인간의 생존에까지 영향을 미칠 수 있음을 명확히 보여주고 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

자녀의 입시와 논문 준비에 대학원생 제자들을 동원한 성균관대 약대 교수가 구속됐다. 서울중앙지검 형사7부(김유철 부장검사)는 지난 10일 이모 성균관대 교수를 업무방해와 사기 혐의로 구속했다고 15일 밝혔다. 이 교수는 지난 2016년 자신이 지도하는 대학원생들에게 동물실험을 지시했다. 대학생 딸 A씨의 연구과제에 활용하기 위해서였다. 실험이 진행되는 3개월 동안 A씨는 두세 차례 연구실을 방문해 참관하는 것에 그쳤다. 심지어 실험 도중 캐나다에 교환학생으로 떠나기도 했다. A씨 이름으로 올린 해당 연구보고서는 각종 학회에서 상을 탔다. 실험 결과는 2017년 A씨 논문에도 활용됐는데 이 교수는 이조차 제자들에게 대필을 맡겼다. 해당 논문은 SCI(과학기술논문 인용색인지수)급 저널에 실렸다. A씨는 이 같은 수법으로 얻은 논문 실적과 수상 경력 덕에 지난해 서울대 치의학전문대학원에 합격했다. 제자들은 연구뿐만 아니라 A씨의 봉사활동에도 동원됐다. A씨가 치의학전문대학원 입학시험을 치를 때 자료로 제출한 ‘시각장애인 점자책 입력 봉사활동 54시간’ 기록은 이 교수가 대학원생에게 50만원을 건네고 대신하도록 시킨 것으로 조사됐다. 이 교수는 이런 행각은 딸이 고등학생일 때도 공연히 이뤄졌다. 2013년 A씨가 국제청소년학술대회에 참가할 당시 이 교수가 지도하는 대학원생이 관련 논문 자료를 만들어줬다. A씨는 이 대회에서 우수청소년과학자상을 탔다. A씨는 해당 수상경력을 2014년도 서울 소재 모 사립대의 ‘과학인재특별전형’에 제출해 최종 합격했다. 이 밖에 검찰은 이 교수를 수사하는 과정에서 연구비를 부정하게 타낸 정황도 포착해 수사 중이다. 딸 A씨 역시 업무방해 혐의로 불구속 수사를 받고 있다. 곽혜진 기자 demian@seoul.co.kr

화성은 오늘날 춥고 건조한 행성이지만, 30-40억 년 전에는 지구처럼 바다와 강이 있는 따뜻한 행성이었다. 과학자들은 화성 탐사선과 로버가 보내온 자료를 분석해 이를 뒷받침하는 증거를 다수 발견했다. 화성이 지금처럼 건조하고 추운 행성이 된 것은 단순히 태양과의 거리가 먼 것만이 아니라 지구보다 약한 중력과 자기장 때문에 대부분의 물과 대기가 우주로 달아난 데 있다. 그렇다고 해서 현재 화성에 물이 전혀 없는 것은 아니다. 과학자들은 화성이 본래 가진 물의 80%를 잃어버렸다고 생각하지만, 아직도 상당한 양의 물이 지표 아래 존재한다고 보고 있다. 그리고 화성의 극지방에는 드라이아이스와 함께 물의 얼음 역시 존재한다. 그런데 놀랍게도 화성의 낮은 기온에도 불구하고 이 물의 일부는 수증기로 변해 결국 우주로 달아난다. 독일과 러시아의 과학자들은 이 과정을 규명하기 위해 화성 대기 중 수증기 분포를 시뮬레이션하고 이를 실제 관측 데이터와 비교해 그 과정을 규명했다. 통상적으로 화성의 대기는 너무 건조하기 때문에 대기 상층부까지 올라가는 수증기는 극소량에 불과하다. 하지만 화성 대기 중 수증기가 급격히 증가하는 시기와 장소가 있다. 바로 남반구의 여름이다. 화성 역시 지구처럼 사계절이 존재하는데, 지구와 다른 부분은 궤도가 더 길쭉한 타원형이어서 남반구의 여름이 훨씬 북반구의 여름보다 훨씬 기온이 높다는 점이다. 따라서 2년마다 화성의 남극에서 평소보다 많은 양의 수증기가 방출된다. 물론 그렇다고는 해도 지구 대기에 비해 여전히 춥고 건조하지만, 대기권 상층까지 도달하는 수증기는 증가한다. 화성에는 지구 같은 강한 자기장이 없기 때문에 여기까지 도달한 물 분자는 수소와 수산기(OH)로 분해된 후 우주로 쉽게 탈출한다. 만약에 모래 폭풍이 발생하면 미세 입자가 태양열을 더 많이 흡수해서 이 과정을 촉진할 수 있다. 이 과정이 반복되면 결국 화성의 남극에 있는 얼음도 점점 사라질 것이다. 미래의 화성은 점점 더 건조해질 것이다. 하지만 화성의 지표 아래 상당한 양의 빙하나 혹은 액체 상태의 물이 존재할 가능성은 여전하다. 미래 화성 탐사에서 가장 중요한 목표는 이 물을 찾는 것이다. 여기에 화성 생명체에 대한 단서와 미래 인류를 위한 귀중한 자원이 숨어 있을 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미국의 한 억만장자가 인류 역사상 가장 깊은 바닷속에 도달하는 데 성공했다. 하지만 그는 기쁨도 잠시 이미 그곳에도 인간이 버린 쓰레기가 가라앉아 있다는 안타까운 사실을 확인해야 했다.미국 CNN을 비롯한 외신은 14일(이하 현지시간) 미국의 해저탐험가 빅터 베스코보(53)가 지난달 28일 심해용 유인 잠수정을 타고 세계에서 가장 깊은 마리아나 해구의 챌린저 해연 수심 약 1만 928m(3만5853ft) 지점 탐사에 성공했다고 전했다. 이는 제임스 캐머런 감독이 2012년 세운 1만908m 지점 기록보다 약 20m 더 깊고 1960년 미 해군의 심해 유인 잠수정이 세운 1만912m보다도 16m 더 깊은 것이다.보도에 따르면, 이날 베스코보는 최장 4시간 동안 해저에 머물렀다. 그는 심해에서 몇몇 신종 생물을 발견했지만, 비닐봉지와 포장지 등 전혀 예상하지 못한 쓰레기들마저 발견할 수 있었다. 3일 뒤인 이달 1일 다시 심해 탐사에 나선 베스코보는 이때 역시 반갑지 않은 쓰레기와 마주쳤다. 이때 잠수정이 내려간 수심은 약 1만 927m 지점이며 이날은 최장 3시간 동안 해저에 머물렀다. 이후 3일과 5일에는 탐사팀의 전문가 등 다른 팀원들이 조사에 나섰고 마지막 날인 7일에 베스코보는 수석 과학자와 함께 탐사에 들어가 3시간 동안 암석 표본 등을 채집했다.이번 탐사 동안 곳곳에서 쓰레기를 발견해 적잖히 놀란 그는 외신과의 인터뷰에서 “가장 깊은 대양의 해저마저 인간 탓에 오염돼 있는 것을 보게 돼 매우 실망했다”면서 “마리아나 해구는 쓰레기를 버리는 곳이 아니다”고 지적했다. 세계에서 가장 깊은 마리아나 해구에서 쓰레기가 발견됐다는 이야기가 믿기지 않을지도 모르지만, 이미 여러 연구를 통해 플라스틱 쓰레기는 심해 곳곳에 도달한 것으로 밝혀졌다. 지난해 5월에는 마리아나 해구의 깊이 1만898m 심해에서 플라스틱 비닐봉지가 발견됐다는 연구 결과가 나와 세계에 큰 충격을 던진 바 있다. 이 비닐봉지는 지금까지 발견된 해양 쓰레기 중 가장 깊은 곳에서 찾은 것으로 버려진 지 30년 정도가 흐른 것으로 추정됐다. 당시 연구진은 이를 통해 전 세계 바다에서 플라스틱 쓰레기 오염이 얼마나 심각한 지 알 수 있다고 지적했다. 이 연구에서 발견된 쓰레기 잔해 3000개 이상 중 33% 이상은 대형 플라스틱 쓰레기였으며 89%는 일회용 제품이었다. 또 금속 쓰레기가 26%, 고무 쓰레기가 2.8%, 낚시도구가 1.4%, 섬유나 종이 등이 1.3%, 기타 쓰레기가 35%를 차지했다. 또한 2017년 연구에서는 마리아나 해구의 심해에 사는 갑각류의 위 등 소화기관에서 나일론뿐만 아니라 레이온, 리오셀 등 합성섬유 등이 나오기도 했다. 이런 결과는 전세계 바다의 플라스틱 오염이 상상을 초월할 정도로 널리 퍼져있다는 것을 입증한다. 특히 바다에 버려지는 쓰레기는 갈수록 늘어나고 있는 상황이다. 유엔에 따르면 지금까지 바다에 버려진 인간의 쓰레기는 무려 1억t에 달하는 것으로 추정된다. 우리가 흔히 쓰는 생수병부터 의류, 각종 일회용품들이 이렇게 바다로 흘러들어가 거대한 쓰레기장을 만들고 있는 것이다. 심지어 해안가로 떠밀려온 죽은 고래의 뱃속에서 이런 쓰레기가 대량으로 발견되기도 한다.한편 베스코보는 미국 사모펀드 인사이트 에퀴티 홀딩스의 창립자이자 투자자지만 이미 세계 7개 대륙의 최고봉을 정복하고 남극과 북극까지 여행해 이른바 ‘산악 그랜드슬램’을 달성한 베테랑 탐험가로 알려졌다. 현재 그는 오대양의 심해 중에서도 가장 깊은 지점만 골라 탐사하는 ‘파이브 딥스 엑스퍼디션’이라는 프로젝트팀을 이끌고 있는 데 총 4800만 달러(약 540억 원)를 들여 만든 무게 11.2t, 두께 9㎝의 유인 잠수정 ‘DSV 리미팅 팩터’(트리톤 36000/2 모델)를 사용해 심해 탐사를 진행하고 있다. 그는 지금까지 대서양의 푸에르토리코 해구(해저 8648m)부터 남극해의 사우스샌드위치 해구(해저 7235m), 인도양의 자바 해구(해저 7290m)에 이어 이번 마리아나 해구 탐사까지 성공적으로 마칠 수 있었다. 그리고 이제 오는 8월 북극해의 몰로이 해연(해저 5670m)의 탐사만을 남겨놓고 있는 상황이다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 저렴하게 하수와 폐수를 처리할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 김종식 박사팀은 비교적 구하기 쉬워 저렴한 니켈을 이용한 촉매를 만들어 오폐수 속에 섞여 있는 수용성 오염물을 효율적으로 분해시킬 수 있는 공정을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 촉매 분야 국제학술지 ‘어플라이드 캐탈리시스B:환경’ 최신호에 실렸다. 산업 현장에서 배출되는 산업 하수와 폐수는 그대로 강이나 바다에 배출될 경우 사람들에게 치명적인 결과를 가져올 수 있다. 이 때문에 공업용 하수와 폐수에 포함된 염료, 항생제, 중금속 등 각종 오염물을 환경과 인체에 무해한 물과 이산화탄소 등으로 분해하기 위해 OH라디칼이라는 분해제를 사용한다. 문제는 수(水)처리 효율이 낮고 한 번 밖에 사용할 수 없는 철 촉매가 쓰인다. 많은 과학자들이 이런 문제를 해결하기 위한 연구를 했지만 대부분이 공정개선 수준이었다. 연구팀은 철 이외의 금속, 흔히 비철금속 소재들이 하수와 폐수 처리용 촉매로 사용될 수 있다는 점에 주목했다. 연구팀은 철과 물리적, 화학적 특징이 유사한 망간, 코발트, 니켈, 구리 등을 이용해 촉매를 만들어 연구한 결과 니켈을 이용한 니켈황화물 촉매가 오염물 분해에 효과적이고 촉매 사용의 지속성에도 도움이 된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀이 개발한 니켈황화물 촉매는 기존 철 촉매보다 9배 정도 향상된 분해 성능을 보였다. 특히 1회성 철 촉매와는 달리 여러 번 사용가능해 경제적 이점도 우수한 것으로 나타났다. 이와 함께 오폐수를 처리하는데 필요한 라디칼이 촉매표면에서 떨어지는 탈착 단계가 용이할 수록 오염물이 보다 효과적으로 분해된다는 사실을 처음으로 밝혀내기도 했다. 김종식 박사는 “이번 연구는 물 속 오염물 처리를 위한 차세대 촉매 개발과 관련 메커니즘과 효용성을 처음 검증한 것으로 추가 연구를 통해 상용화를 위한 니켈황화물 촉매의 표면 개선에 나설 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

북두칠성 안에 있는 별 중 하나는 외계 은하에서 온 별인 것으로 밝혀졌다. 별빛을 분광기로 분석하여 스펙트럼을 조사하면 각 별의 화학적 성분을 알려주는 특징적인 암선들이 나타나는 데, 이를 해당 별의 화학적 지문이라 한다. 새 연구는 이를 단서로 북두칠성 안의 한 별이 우리은하가 아닌 외부 은하에 속했던 별임을 밝혀냈다.　​ 이 별의 독특한 화학적 성분은 우리 은하계에 있는 여느 별들과는 다르며, 오히려 가까운 왜소은하에 있는 별들과 더 많은 공통점을 가지고 있다고 새 연구들이 밝히고 있다. 중국과학원 등 국제공동연구팀은 J1124 + 4535라는 이름의 이 괴짜 별은 오래 전 우리은하와 충돌한 왜소은하에서 온 것으로 새 연구에서 제안했다. 그 이론에 따르면, 충돌한 왜소은하가 떨어져 나갔을 때, 이 별이 홀로 좌초되었다는 것이다. 이런 일은 은하의 역사에서 그렇게 흔하진 않지만, 그래도 종종 다른 은하에서 이주한 별들이 유입되는 경우가 끊임없이 이어져오고 있다. 이 별은 2015년 세계 최대 규모의 천체 스펙트럼 분광망원경인 중국의 라모스트(LAMOST, Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope)에 의해 큰곰자리에서 처음 발견되었다. 그후 2017년 일본의 스바루 망원경에 의해 고해상도 이미지가 포착됐다고 4월 29일 ‘네이처 아스트로노미’(Nature Astronomy)지에 보고되었다. J1124의 스펙트럼을 판독해본 결과, 마그네슘 같은 금속 원소의 함량은 우리은하의 별들에 비해 상대적으로 낮은 반면, 희토류 원소인 유로퓸(europium)의 비율은 높은 것으로 나타났다. 이는 곧, 이 별이 우리은하에 비해 별의 생성 속도가 현저히 느린 왜소 은하 출신이라는 점을 뜻한다. 같은 은하에서 생성된 별은 대부분 비슷한 화학적 조성을 지니고 있다. 별의 화학적 조성은 별이 형성된 곳의 우주 먼지와 가스 구름의 성분을 반영한다. 가까운 이웃 별들은 일반적으로 동일한 재료로 만들어진 만큼 유사한 화학적 성분을 가지게 마련이다. 어떤 별이 한 그룹에서 전혀 다른 조성을 보이면 과학자들은 그 별이 어디서 태어난 것인지 찾게 된다. 이전의 연구들은 오래 전 우리은하가 왜소은하와 충돌하고 흡수함으로써 형성되었다는 사실을 발견했다. J1124 + 4535와 같은 금속 원소 비율이 낮은 별은 현재 우리은하를 돌고 있는 왜소은하에서 흔히 볼 수 있다고 과학자들은 보고했다.이 연구에 따르면, J1124 + 4535에 대한 화학적 분석은 수십억 년 전 우리은하를 형성한 은하 합병에 대한 ‘가장 명확한 화학적 증거’를 제공한다. 그러나 이것은 우리은하의 격동의 역사를 암시하는 유일한 우주적 증거는 아니다. 우리은하 중심의 팽대부는 약 100억년 전 소시지 모양의 왜소 은하와 충돌한 결과라고 과학자들은 보고 있다. 이 사건으로 인해 수십억 개의 별이 유입되어 우리은하의 중심을 부풀게 만들었다. 그 중 어떤 별들은 우주에서 가장 오래된 천체에 속한다. 우리은하의 미래에는 훨씬 격동적인 사건이 기다리고 있다. 우리은하는 현재 대마젤란 은하와 충돌하는 코스에 있다. 다행스럽게도 적어도 20억 년 안에는 충돌이 일어나지는 않을 것이다. 그리고 그 충돌 다음에는 20~30억년 후 안드로메다 은하와의 충돌이 또 기다리고 있다. 물론 그때까지 지구 행성에 인류가 생존해 있지는 않겠지만, 만약 인간이 있다면 지구 하늘전체를 가리며 두 은하가 충돌하는 장관을 볼 수 있을 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

영화 ‘미드나잇 인 파리’에서 주인공은 파리의 늦은 밤 시간여행을 한다. 고인이 돼 책에서만 볼 수 있던 예술가들을 직접 만나게 된 것이다. 헤밍웨이와 피카소, 드가와 고갱을 만난다. 주인공은 대가들을 만나 자신이 집필 중인 소설에 대한 지도를 받으며 무한한 기쁨을 느낀다. 방사선 과학을 연구하는 필자가 영화 속 주인공처럼 시간 여행을 한다면 누구를 만날 수 있을까. 드가와 고갱의 시대인 1890년대 물리학계에는 원자는 더이상 나눠지지 않는다는 돌턴의 원자설이 정설로 받아들여지고 있었다. 그러다가 뢴트겐이 엑스선을 발견하고 베크렐이 우라늄에서 방출되는 방사선을 발견하면서 돌턴의 원자설에 의문이 제기되고 물리학계가 요동친다. 쪼개지지 않는 가장 작은 알맹이인 줄 알았던 원자에서 뭔가가 방출된다는 것은 원자 역시 무언가의 집합체란 뜻이고 더 쪼갤 수 있다는 의미다. 새로운 패러다임의 시작이었다. 이 업적으로 뢴트겐이 1901년 첫 노벨 물리학상을, 뒤이어 1903년 베크렐이 노벨 물리학상을 수상했다. 베크렐의 발견에 관심을 가졌던 마리 퀴리는 1898년 역청우라늄석에서 방사능을 가진 새로운 원소 ‘폴로늄’과 ‘라듐’을 분리해 냈다. 이 성공으로 1903년과 1911년 2차례 노벨상을 수상한 최초의 과학자가 된다. 마리 퀴리는 뛰어난 과학자일 뿐 아니라 당시 여성에 대한 편견을 깬 주인공이다. 당시 과학계의 편견으로 여성인 마리 대신 남편인 앙리 피에르 퀴리만 노벨상 수상자로 거론됐지만 남편의 필사적인 설득으로 공동 수상을 하게 된다. 이후 딸인 졸리오 퀴리는 알루미늄에 알파선을 쏘아 방사성동위원소를 발견한 연구로 1935년 노벨 화학상을 수상하면서 2대가 노벨상을 받는 전무후무한 기록을 남기게 된다. 원자력·방사선에 대한 연구로 노벨상을 받은 과학자는 퀴리 가족만이 아니다. 톰슨, 러더퍼드, 애스턴, 보어, 채드윅, 오토 한…. 모두 열거하기 힘들 정도로 1901년 노벨상을 시작으로 1940년대까지 원자력 및 방사선 분야의 수많은 과학자들이 2~3년 주기로 노벨상을 받았다. 이런 성과는 과학 교과서의 필수 부분이 됐고 산업과 의료 분야에서 활용되며 일상생활을 윤택하게 하고 있다. 모든 물질의 시작은 원자에 있다. 이처럼 원자력·방사선 분야 과학자들은 모든 것의 시작을 연구하고 있다.

국내 연구진이 파상풍, 식중독, 각막염, 폐렴 등을 일으키는 원인 물질인 그람양성균을 빠르게 찾아낼 수 있는 형광물질을 개발했다. 포스텍 화학과 장영태 교수팀은 그람양성균을 빠르고 정확하게 파악할 수 있는 형광 분자인 ‘BacGO’를 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘안게반테 케미’ 최신호에 실렸다. 그람균은 체내에서 독소를 만들어 내 각종 질병을 유발시키는 박테리아로 과학자들은 1884년 그람염색법이라는 세균 염색기술을 활용해 그람균을 구분해 내는 방법을 개발했다. 그람염색법은 박테리아 분류를 위해 필수적인 기술이지만 여러 단계를 거쳐야 하고 복잡하기 때문에 실제 의료현장에서는 분석결과를 받아보기까지는 많은 시간이 걸린다는 단점이 있다. 이 때문에 형광 탐침들이 많이 개발되기는 했지만 세균 분류 능력이 떨어지거나 검출속도가 늦어진다는 문제가 있었다. 연구팀은 폐렴, 파상풍, 식중독, 각막염 등의 질병을 일으키는 그람양성균에 펩티도글리칸층에 있는 다당사슬에 주목했다. 연구팀은 다당사슬과 잘 결합하는 붕산을 이용해 그람양성균을 선별할 수 있는 형광분자를 골라냈고 이를 이용한 형광탐침을 개발했다. BacGO로 이름붙여진 이 기술을 활용하면 다양한 그람양성균을 모두 골라낼 수 있는 것으로 확인했다. 실제로 연구팀은 각종 환경 박테리아들이 모여있는 폐수 찌꺼기를 처리하는 폐수 처리과정에서 박테리아 비율을 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라 각막염에 걸린 생쥐를 대상으로 박테리아 감염여부를 진단할 수 있다는 것을 확인했다. 장영태 교수는 “이번에 개발한 BacGO 기술은 그동안 활용된 그람염색법과 달리 최소한의 염색과정으로 다양한 그람양성균을 살아있는 상태로 탐지할 수 있다”며 “그동안 사용돼 온 그람양성균 형광탐침을 대체할 수 있을 뿐만 폐수모니터링, 박테리아 감염 진단 등 다양한 환경과 의료현장에서 사용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중국의 과학자들이 약 45㎞ 떨어져 있는 사람 크기의 피사체를 알아볼 수 있는 새로운 카메라 촬영 기술을 만들어냈다고 영국 데일리메일 등 외신이 11일 전했다. 보도에 따르면, 중국과학기술대(USTC) 판지안웨이 교수(양자물리·양자정보연구부)가 이끄는 연구진은 레이저 이미지 기술과 첨단 인공지능(AI) 소프트웨어를 결합한 카메라 촬영 신기술을 개발해 장거리 촬영 시 나타나는 노이즈 문제를 현저하게 줄일 수 있었다고 미 코넬대 운영 온라인 논문공개 사이트 아카이브(arXiv) 4월22일자에 게재했다. 지구상에서 몇 ㎞ 이상 떨어져 있는 피사체를 촬영하는 기술은 꽤 까다롭다. 먼 거리에 있는 피사체로부터 반사돼 나온 빛을 충분히 포착하기가 쉽지 않고 대기 중 습기와 먼지 탓에 이미지에 왜곡이 생기고 심지어 도시의 경우 스모그와 미세먼지 등 대기오염 물질이 노이즈를 발생시켜 이미지의 해상도를 떨어뜨리기 때문이다. 하지만 판 교수와 동료 교수들 그리고 연구원들은 ‘단일광자 라이다’(LiDAR·Light Detection And Ranging)라는 최신 기술에 자체 개발한 AI 소프트웨어를 결합함으로써 장거리 촬영 시 발생하는 노이즈 문제를 최소화할 수 있었다. 여기서 단일광자 라이다는 레이저를 조사해 피사체로부터 반사된 단일광자가 검출기까지 돌아오는 데 걸리는 시간과 강도 그리고 주파수 변화를 계산해 피사체와의 거리와 속도 그리고 형상 등을 측정할 수 있어 자율주행차의 핵심 기술로 주목받고 있다. 연구진은 단일광자 라이다에 ‘게이팅’(gating)이라는 신기술을 사용한 AI 소프트웨어를 결합해 카메라의 시계(물체가 보이는 범위)에 피사체가 아닌 물질들로부터 반사돼 발생하는 노이즈를 제거할 수 있다. 즉 중국 연구진이 개발한 카메라 기술은 단일광자 라이다 기술로 피사체까지의 거리를 파악함과 동시에 AI 소프트웨어를 통해 그 순간의 시그니처(물체의 한 특성 또는 일련의 특성)가 아닌 다른 모은 특성을 무시해 노이즈를 최소화할 수 있다는 것이다. 또한 이런 기능 덕분에 카메라는 특정 거리를 설정해 촬영할 수도 있다. 또한 단일광자 라이다는 1550㎚ 파장의 적외선 레이저를 사용한다는 점에서 검출기에 손상을 가할 수 있는 태양 광자를 걸러낼 수 있다.이에 따라 연구진은 상하이 충밍섬에 있는 20층 건물에 카메라를 설치하고 약 45㎞ 떨어진 강 건너 푸둥 항공관리국 검물을 촬영하는 실험을 시행했다. 그 결과 망원경을 통해 얻은 광학 이미지는 노이즈만 보일뿐 아무것도 찍히지 않지만 라이다 기술을 이용한 촬영기법으로는 60㎝ 해상도에 해당하는 건물 창문이 나타난 이미지를 촬영할 수 있는 것으로 나타났다. 이에 대해 연구논문 주저자인 리정핑 연구원은 “우리 결과는 초고해상도, 고속, 저전력 3D 광학 이미징을 위한 새로운 장을 열었다”고 말했다. 특히 연구진이 만들어낸 카메라는 크기가 신발상자 정도로 작은 편이어서 소형 항공기 등에 부착할 수 있다. 또한 이를 통해 공중 감시와 원격 신원 파악 등 정찰·감시 분야에 활용할 수 있는 것으로 알려졌다. 이제 연구진은 이 카메라의 해상도를 수백㎞ 떨어진 피사체도 파악할 수 있는 수준으로 높이기 위해 연구를 계속하고 있는 것으로 전해졌다. 사진=USTC 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리는 항상 수많은 세균, 바이러스, 기생충 감염의 위험에 노출되어 있다. 하지만 복잡한 면역 시스템이 우리를 항상 안전하게 지켜준다. 이 면역 시스템에서 중요한 역할을 담당하는 것이 보체 시스템(complement system)이다. 보체는 여러 개의 단백질로 구성된 면역 시스템으로 세균 표면에 표시를 남겨 백혈구가 쉽게 잡아먹게 만들거나 여러 가지 면역 관련 물질 생성과 분비를 돕는다. 그리고 보체가 세균 표면에 구멍을 뚫어 직접 세균을 죽일 수도 있다. 보체가 세균 표면에 구멍을 뚫는 과정에는 여러 보체 단백질이 관여하는데, 최종적으로는 세균 표면에 형성되는 막공격복합체(MAC, membrane attack complex)가 도넛 모양의 원통형 구조를 만들어 세균 표면에 구멍을 뚫는다. 몸에 여러 개의 구멍이 뚫린 세균은 당연히 죽게 된다. 이 과정은 많은 연구를 통해 잘 알려졌지만, 구멍이 뚫리는 순간을 직접 영상으로 촬영하기는 어려웠다. 구멍의 지름 자체가 10나노미터에 불과한 데다, 상당히 짧은 시간에 형성되기 때문이다. 영국 임페리얼 칼리지 런던의 에드워드 파슨스 박사가 이끄는 연구팀은 원자력 현미경(atomic force microscopy)를 이용해 이 과정을 촬영하는 데 성공했다.(사진) 최신 원자력 현미경 기술을 통해 과학자들은 세균 표면에서 막공격복합체가 형성되는 과정을 더 잘 파악할 수 있다. 이를 통해 세균이 어떻게 면역 시스템에 의해 파괴되거나 혹은 면역 시스템을 회피하는지 더 잘 이해할 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구는 저널 네이처 커뮤니케이션스에 실렸다. 많은 연구에도 불구하고 우리 몸의 복잡한 면역 시스템은 아직도 모르는 부분이 많다. 과학자들은 순수 학문적 연구는 물론 효과적인 치료법 개발을 위해 연구를 계속하고 있다. 세균이나 바이러스, 암세포가 어떻게 면역 시스템을 피해 생존하고 증식하는지 이해할 수 있다면 면역 시스템을 돕는 방법을 개발할 수 있을 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

국내 과학기술 분야 석학들과 촉망받는 젊은 과학자들이 과학에 관심을 갖고 있는 청소년 과학영재들의 멘토로 나선다. 한국과학기술한림원은 10일 경기도 성남시 분당구에 위치한 한림원회관 대강당에서 ‘2019년 청소년과학영재사사 오리엔테이션’을 열고 올해 멘토링 프로그램을 본격가동한다고 밝혔다. 올해 청소년 과학영재들의 멘토로 나서는 이들은 인공지능(AI), 뇌, 생명과학 등 다양한 분야에서 최고 석학으로 꼽히는 이성환 고려대 교수, 서유헌 가천대 석좌교수, 유욱준 카이스트 명예교수 등 16명과 주영석 카이스트 교수, 정가영 성균관대 교수, 이태우 서울대 교수 등 주목받는 젊은 과학자 14명이다. 이들의 지도를 받을 멘티 학생들은 소속 학교장의 추천을 받아 30명이 최종 선발됐다. 한림원은 지역 안배와 일반 고등학교 학생들의 참여율을 고려해 수도권(14명), 지방(16명) 학생들로 구성했으며 이들의 소속은 과학고나 영재고(9명), 일반고(21명)이다. 이들 학생은 오리엔테이션을 시작으로 앞으로 5개월 동안 본인들이 제출한 활동계획서에 따라 멘토링을 받게 된다. 멘토링 프로그램은 멘토들의 연구실을 방문해 견학과 실습을 진행하고 홈페이지나 이메일, 전화, 메신저, 화상통화 등으로 멘토와 지속적인 교류를 갖는 한편 2박 3일 일정으로 연구활동과 토론을 갖는 한림미래과학캠프 등으로 진행된다. 청소년과학영재사사 프로그램은 과학기술분야에 관심을 갖고 있는 고등학교 1, 2학년 학생들과 한림원 소속 연구자들의 교류를 통해 과학기술 탐구능력을 배양하기 위해 2008년부터 시행되고 있다. 한민구 과기한림원 원장은 “이 프로그램은 학생들이 자기 주도의 프로젝트 기반 과학학습을 진행할 수 있도록 돕는 것이 핵심”이라며 “멘토로 참여하는 연구자들은 미래 인재상과 학생들이 생각하고 고민하는 것을 이해할 수 있고 참여학생들은 학교교육에서 배우지 못한 것을 배우는 좋은 기회가 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

편평한 공간이란? 우주는 편평하다. 공간이 편평하다니? 3차원이 편평하다는 것은 대체 무슨 뜻일까? 우리 감각은 3차원이 편평한 것을 느낄 수가 없다. 그러나 수학을 이용하면 공간이 굽어 있는지 편평한지를 알 수 있다. 그것을 한번 알아보도록 하자. 먼저 우리가 해야 할 일은 편평하다는 게 어떤 건지를 정의해야 하는 것이다. 2차원 평면에서 생각해본다면 편평하다는 것은 굴곡없이 고르다는 뜻이다. 그러나 같은 2차원이라도 지구와 같은 구면에 대해서는 수학적으로 서술할 수 있는 방법이 필요하다. 이 구면에 대한 기하학이 이른바 비유클리드 기하학이다. 우주의 구조를 이해하는 데도 비유클리드 기하학의 도움이 필수적이다. 비유클리드 기하학의 출발점은 유클리드 기하학의 제5공리인 평행선 공리였다. 다음과 같다, “한 직선이 두 직선과 교차하면서 생기는 내각의 합이 180도보다 작을 때, 두 직선을 계속 연장하면 두 각의 합이 작은 쪽에서 만난다.” 이처럼 유클리드 기하학에서는 직선 밖의 한 점을 지나 그 직선과 만나지 않는 직선은 하나밖에 없으며, 평행선은 아무리 연장하여도 만나지 않는다고 가정하고 있다. 비유클리드 기하학은 19세기에 들어서 형태를 갖추었는데, 여기서는 평면상의 두 직선은 모두 만나며, 직선 밖의 한 점을 지나고 그 직선과 만나지 않는 직선을 그을 수는 없다고 가정하는 곡면의 기하학을 만들었다. 유클리드 기하학이 ‘평면 위의 기하학’인 데 비해, 비유클리드 기하학의 ‘곡면 위의 기하학’이라 불린다. 유클리드의 평면은 곡률이 0이다. 구는 모든 지점에서 곡률이 같으며, 구의 두 대원은 유클리드 공리가 요구하는 한 점이 아니라 두 점에서 서로 만난다. 지구의 적도와 양극을 지나는 대원을 상상하며 이해하기 쉽다. 적도에서 정북으로 향한 두 평행선을 출발시키면 두 직선은 북극점에서 만난다. 구의 곡률이 양인 데 반해 음의 곡률도 있다. 예컨대, 말안장 같은 곡면은 음의 곡률이다. 곡률의 음, 양을 판단하는 기준은 그 면에 그려지는 삼각형 내각의 합이다. 내각의 합이 180도보다 크면 양의 곡률, 180도보다 작으면 음의 곡률이다. 지구의 표면에 삼각형을 그려보면 내각의 합이 180도보다 크게 나온다. 지구가 양의 곡률을 가진 구면이기 때문이다. 이에 비해 말안장 위에다 삼각형을 그리고 내각의 합을 구해보면 180도보다 작게 나온다. 바로 음의 곡률임을 알 수 있다. ​지구의 안쪽은 말안장처럼 휘어져 있다. 이 면 위에서는 평행으로 출발한 두 직선이 서로 무한히 멀어진다. 이를 수학에서는 쌍곡선이라 한다. 현재 우리가 살고 있는 우주공간은 ​비유클리드 공간이다. 2차원의 면이 굽어 있음을 우리가 알 수 있는 것은 우리가 3차원적 존재로 여분의 차원을 넣어 그것을 굽힐 수 있기 때문이다. 그러나 3차원 공간은 굽힐 수가 없다. 여분의 차원을 위한 공간이 더 이상 없기 때문이다. 그런 면에서 우리는​ 구면 위를 기어가는 개미와 비슷하다. 개미는 자신이 기어가고 있는 구면이 굽어 있는지를 알 수가 없다. 그 표면을 벗어날 수 없기 때문이다. ​3차원 공간이 휘어 있는지 알 수 없다는 점에서 우리는 인간 개미라고도 할 수 있다. ​2차원에서 사는 사람(절대로 3차원으로 못 나옴)이 자신이 사는 평면의 성질을 알고자 한다면 그 위에 삼각형을 그리고 각도를 더해보면 알 수 있다. 기하학의 위력이다. ​ 빛은 우주공간의 본질을 밝혀주는 지표 3차원 공간이 굽었는지를 알려면 무슨 방법이 있을까? 가장 간단한 방법은 직접 4차원 이상의 공간으로 나가 살펴보는 것이다. 그러나 3차원에 사는 인간으로서는 불가능한 일이다. 따라서 우리는 다시 수학의 힘을 빌지 않으면 안된다. 2차원 평면에서 삼각형을 썼듯이 3차원에서는 직진하는 빛을 사용하면 된다. 그런데 직선이란 두 점을 연결하는 최단거리이지만, 이 정의는 평면 위나 굽지 않은 3차원 공간에만 적용된다. 구면 위에서 두 점 사이의 최단 거리는 두 점을 지나는 대원(大圓; 두 점과 구의 중심을 지나는 면이 구면 위에 그리는 큰 원)의 일부다. 일반적으로 공간의 두 점 사이 최단 거리를 측지선이라 하고, 빛은 이 측지선을 따라 진행한다. 따라서 3차원 공간이 굽었는가의 여부를 판단할 수 있는 방법 중 하나는 빛이 직선으로 나아가는지를 살펴보는 것이다. 일반적으로 빛은 최단 경로, 곧 가장 빠른 길을 따라 진행하는 성질이 있다. 이를 페르마가 발견하여 페르마의 원리, 또는 최단시간의 원리라 불린다. 반사나 굴절도 모두 이 원리로 풀이된다. 그런데 일반상대성 이론에 따르면 빛이 중력장을 지날 때는 이 원리가 성립되지 않는다. 아인슈타인은 빛의 경로가 직선이 아니고 휘어진다면 곧 공간이 휘어져 있기 때문이라고 보았다. 빛의 경로는 공간의 성질을 드러내준다. 그래서 아인슈타인은 ‘오직 빛만이 우주공간의 본질을 밝혀주는 지표’라고 말했다. ​ ​물질이 우주 구조를 결정한다우주의 구조는 그 안에 물질이 얼마나 담겨 있느냐에 따라 결정된다. 일반상대성 이론에 따르면 질량은 공간을 휘게 한다. 우주에 담긴 질량이 임계밀도보다 크다면, 우주공간 자체가 안으로 짜부라들 수 있다. 그러면 빛은 한없이 직진하는 게 아니라, 결국은 굽은 공간 때문에 휘어서 돌아오게 된다. 이것이 닫힌 우주다. 반대로, 우주 전체의 질량밀도가 충분히 크지 않다면, 우주의 곡률은 전체 우주를 짜부라들게 할 정도로는 크지 못할 것이며, 그러한 상황은 경계가 없는 무한 우주를 만들어갈 것이다. 이것을 열린 우주라 한다. 또 다른 가능성으로는, 만약 우주의 물질이 임계밀도(1m^3당 수소 원자 10개)와 균형을 이룬다면, 우주는 평탄한 상태를 유지하며 영원히 팽창할 것이다. 우주공간에서 과연 빛은 직진하는가? 이에 대해 과학자들은 138억 년 동안 우주를 여행한 가장 오래된 빛인 우주배경복사를 면밀히 측정해본 결과, ​하나의 결론을 얻기에 이르렀는데, 우주는 거의 평탄하다는 것이다. 우주는 가속 팽창하지만, 기하학적으로는 편평한 우주다. 우주 전체의 물질-에너지 밀도가 임계밀도와 정확히 같다는 말이다. 그러나 우주에 존재하는 질량이 공간을 휘어지게 만들고, 그래서 우주 전체로 볼 때 우주는 그 자체로 완전히 휘어져 들어오는 닫힌 시스템이다. 따라서 우주는 유한하지만, 안팎이 따로 없으며, 경계나 끝도 없고, 가장자리나 중심도 따로 없는 구조를 하고 있다. 따라서 한 방향으로 똑바로 무한히 나아간다면 이윽고 출발한 지점으로 돌아오게 된다. 그러나 우주가 너무나 거대한 규모로 휘어져 있어, 한 940억 광년 거리를 달려야만 원래의 곳으로 되돌아올 수 있다고 한다. 우주의 나이 138억 년을 훨씬 넘어서는 시공간이다. 게다가 이 순간에도 우주는 빛의 속도로 팽창하고 있다. 그러니 원래의 출발점으로 돌아온다는것은 거의 불가능한 일일 것이다. 요컨대, 우주는 변하고 있다. 오늘 우리가 사는 우주는 내일의 우주가 아니다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

거꾸로 가는 쿠바는 행복하다(배진희 지음, 시대의창 펴냄) 1인당 국민소득이 1만 달러가 채 안 되지만, 의료와 교육을 무상으로 제공하는 나라 쿠바. 예수대 사회복지학과 교수인 저자가 ‘복지의 전제조건은 성장’이라는 상식을 깨는 쿠바에 약 1년간 체류하며 써내려간 기록이다. 저자가 겪은 쿠바는 사회주의와 자본주의, 규제와 자유, 불편함과 여유, 내국인과 외국인이 공존해 만들어진 다양성의 공간이다. 440쪽. 2만 2000원.호모 아스트로룸(오노 마사히로 지음, 이인호 옮김, 아르테 펴냄) 미 항공우주국(NASA)의 현역 엔지니어가 들려주는 우주의 생명과 신비, 쥘 베른의 SF 한 권에서 시작된 ‘로켓의 아버지’들의 꿈과 노력, 최초로 유인 우주선을 만든 과학자들의 도전, 외계 문명 탐색의 최신 결과와 앞으로 우주탐사가 나아갈 방향성을 소개한다. 348쪽. 1만 7000원.증오하는 인간의 탄생(나인호 지음, 역사비평사 펴냄) 증오의 핵심 이데올로기인 ‘인종주의’에 대해 역사학의 시선으로 살펴본 저작. 인종주의 이데올로기가 시기별로 인종 우월주의적 성격이 강한 ‘식민지 인종주의’에서 종말론적인 ‘귀족의 인종주의’, 인종 증오주의적인 성격의 ‘국가 인종주의’로 변천한 과정을 들려준다. 548쪽. 2만 5000원.누가 죽음을 두려워하는가(은네디 오코라포르 지음, 박미영 옮김, 황금가지 펴냄) 세계환상문학상을 수상하고 네뷸러상과 로커스상 후보에 오른 판타지 소설. 나이지리아계 미국인 2세인 작가는 종말 후 아프리카를 배경으로 성별과 인종 불평등, 여성 성기 절제와 제노사이드라는 묵직한 주제를 녹여냈다. 608쪽. 1만 5800원.우주의 거장들(다니엘 스테드먼 존스 지음, 유승경 옮김, 미래를소유한사람들 펴냄) ‘하이에크, 프리드먼 그리고 신자유주의 정치의 탄생’이라는 부제가 붙은 신자유주의 분석서. 하이에크의 전략을 행동으로 실천한 사상가와 이데올로기적 기업가들을 중심적으로 다루며 여러 한계에도 불구하고 신자유주의의 대안적 이념이 또 다른 상식으로 등장하지 못했다고 주장한다. 668쪽. 2만 3000원.논쟁으로 읽는 한국 현대사(김호기·박태균 지음, 메디치 펴냄) 사회학자와 역사학자가 1945년부터 지난해까지 한국 현대사를 뒤흔든 40가지 논쟁을 조명한 저작. 사회발전에 미친 영향, 보수·진보 간 이념 대립 등을 기준으로 논쟁들을 선별했다. 이들 논쟁들은 여전히 현재진행형이라는 게 저자들의 결론이다. 344쪽. 1만 6000원.