블랙홀은 이름 그대로 빛조차 빠져나올 수 없는 검은 구멍이다. 하지만 역설적이게도 우주에서 가장 밝은 천체이기도 하다. 블랙홀 자체는 호킹 복사로 알려진 미세한 물질 방출 이외에 물질을 뿜어내지 않지만, 빨려 들어가는 물질들이 강력한 에너지와 물질을 방출하기 때문이다. 블랙홀 주변으로 물질이 빨려 들어가는 경우 바로 블랙홀 안으로 들어가는 것이 아니라 그 주변에서 회전하면서 흡수되는 물질의 흐름인 강착 원반을 형성한다. 이 원반으로 들어간 물질은 중력의 힘과 강력한 마찰 때문에 섭씨 수백만 도의 고온으로 가열되어 원자 이하 단위로 쪼개지게 된다. 따라서 수많은 SF 영화에서 등장했던 블랙홀을 통과하는 우주선은 사실 심각한 고증 오류라고 할 수 있다. 보통은 탈출하기 전에 모두 원자 수준으로 파괴될 것이다. 그런데 강착 원반의 회전 속도와 온도가 너무 높아서 일부 고온의 플라스마 가스는 강착 원반에서 탈출하는 경우도 있다. 이 물질의 흐름은 강착 원반의 수직으로 발생하는 아광속 아원자 입자의 분출인 제트(jet)에 비해 미약해서 상대적으로 잘 관측이 어렵지만, 최근 천문학자들은 이를 선명하게 관측할 기회를 포착했다. 케임브리지 대학의 키로 핀토 박사(Dr. Ciro Pinto)와 그의 동료들은 유럽우주국(ESA)의 뉴턴 XMM 관측 위성 데이터를 이용해서 2200만 광년 떨어진 두 개의 중간 질량 블랙홀을 관측했다. 고온의 플라스마 가스에서 방출하는 X선 관측 결과, 이 블랙홀의 강착 원반 주변에서 광속의 1/4 수준인 초속 7만km의 초고속 가스의 흐름이 관측되었다. (개념도 참조) 이 입자들은 너무 빨라서 상대성 이론에 의한 영향을 크게 받는다. 다시 말해 시간이 느리게 가는 현상이 발생하지만, 이미 원자 이하 수준으로 분해된 상태라 영화에서와는 달리 이를 체감할 지적 생명체는 존재하기 어렵다. 하지만 블랙홀에서 멀리 떨어진 지적 과학자들은 이를 관측할 수 있다. 대중에게 친숙한 '검은 구멍'과는 다르지만, 블랙홀은 매우 독특한 현상을 일으키는 천체다. 앞으로도 블랙홀과 그 주변의 환경에 대한 연구가 계속될 것이다. 사진=ESA 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

자연현상의 인과관계는 시간 흐름에 따라 전개된다. 미래(결과)가 시간을 거슬러 현재(원인)를 바꿀 순 없다. 뉴턴 물리학의 요체다. 인과관계를 뒤집으면 드라마가 된다. 최근 종영된 텔레비전 드라마 ‘시그널’. 과거와 현재의 두 주인공이 무전기로 소통한다. 미래가 보낸 시그널을 단초로 현재 미제 사건을 해결한다. 미래가 현재를 바꾸는 건 드라마 소재로 그치지 않는다. 경제 행위도 마찬가지다. 경제주체가 선택한 ‘현재’ 의사 결정은 ‘미래’ 상황을 염두에 둔 결과다. 기업투자, 가계소비가 그렇다. 앞으로 소득이 늘어난다는 기대가 있어야 지금 소비와 투자를 늘리게 된다. 미래는 원인이고 현재가 결과인 셈이다. 세계 경제가 침체 국면을 헤매고 있다. 회복 전망도 요원하다. 글로벌 수요 위축의 거센 파도를 한국도 피해 가기 어렵다. 여전히 수출이 성장 엔진인 우리 경제에 더 큰 도전이다. 지난 1~3월 중 수출은 13.1% 감소했다. 수출의 경제성장에 대한 기여율도 2011년 202.7%에서 2015년 15.4%로 급감했다. 우리 물건을 사줄 상대국의 경제 사정이 예전만 못하기 때문이다. 수출상품 경쟁력 강화만으로 접근하는 건 한계가 있어 보인다. 수출이 제 몫을 못하면 빈자리를 기업 투자, 민간 소비 등 내수가 채워 줘야 한다. 하지만 국내총생산(GDP) 대비 기업투자 비중(29.1%)이 39년 만에 최저다. 민간 소비 비중은 27년 만에 가장 낮다. 청년실업률(12.5%)도 사상 최고치다. 기업이 투자를 꺼리고 가계는 지갑을 닫은 결과다. 금리라도 더 내려 내수경기 촉진에 나서라는 주문이 드세다. 그런데 통화정책만으로는 어려워 보인다. 유동성 사정은 지금도 충분히 완화적이다. 기업의 투자 결정은 실질금리 수준에 달려 있다. 명목 금리에서 인플레이션 기대를 뺀 것이 실질금리다. 최근 명목 기준금리가 1.5%, 인플레이션 기대는 2% 정도다. 실질금리는 이미 마이너스 영역에 있다. 2008년 이후 기업투자가 내리막이다. 장기간 지속 중인 하락세를 몇 번의 금리 인하로 반전시킨다는 주장은 설득력이 없다. 오히려 위험한 투자 프로젝트를 부추겨 부실을 더 키우게 된다. 퇴출당해야 마땅한 한계기업에 연명할 기회만 줄 뿐이다. 내수 경기 부진의 두꺼운 벽은 미래를 바꿔야 뚫린다. 구조 개혁이 수단이다. 개혁으로 변화될 경제가 밝아 보이면 지금 소비하고 투자하게 된다. 방치된 돌부리를 치우고 팬 곳은 메워 평형한 운동장을 만들어 주는 게 첫 번째 과제다. 경쟁력을 잃은 기업은 구조조정이 갈 길이다. 어려운 과제다. 마구잡이식은 안 된다. 옥석을 구분하고 고용보험 등 안전망을 가동해야 한다. 다음으로는 공정하고 투명한 규칙을 세우는 거다. 그래야 선수들이 자유롭게 뛸 수 있다. 제도와 규제의 개혁이다. 10년, 20년을 바라보는 구조개혁이 당장 시급한 내수 경기 살리기에 도움이 되느냐는 볼멘소리가 나온다. 하지만 제약회사 주가는 신제품 개발 성공 뉴스에 곧바로 급등한다. 완제품이 출시 전인데도 먼저 반응하는 거다. 시그널(구조개혁의 내용)이 믿음을 주면 즉시 화답하는 곳이 시장이다. 현재 경제 상황을 두고 위기, 위기 하는데 위기는 항상 기회다. 때마침 유럽·일본 등의 양적완화 정책 시행으로 글로벌 유동성이 넘쳐난다. 국내 기업들도 거액을 내부 유보 중이다. 기업소득환류세까지 논의될 정도다. 기업이 이익을 투자·배당으로 안 쓰면 과세하겠다는 압박이다. 해외 투자자와 국내 기업들이 큰돈을 끼고 앉아 망설이는 중이다. 공감할 수 있는 청사진을 제시하면 투자가 살아날 수 있다고 보는 이유다. 220조엔(약 2250조원) 풀고도 성장이 정체된 일본, 중앙은행이 돈을 찍어 간신히 지탱한 ‘3년 반짝 회복’이다. 구조 개혁이 뒤따르지 않으면 성장은 ‘거기까지’라는 점이 교훈이다. 일본을 비아냥거릴 처지가 못 된다. 우리도 개혁 시도가 번번이 벽에 부딪히는 형편이다. 모처럼의 노사정 대타협(2015년 9월 15일 합의)이 좌절에 직면해 있다. 노동·교육·금융·공공부문 4대 개혁과제 중 피부에 와 닿는 성공 사례가 몇 개나 되나. 미래가 보내는 시그널은 구조 개혁이다. 20대 국회에도 크게 들렸으면 한다.

우리의 실종된 개념이 모두 모여있다는 그 곳, '안드로메다 은하'에서 처음으로 중성자별이 포착됐다.최근 이탈리아 국립천문학연구소(INAF)등 국제공동연구팀은 안드로메다 은하에서 1.2초의 속도로 회전하는 중성자별을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경을 동원해 찾아낸 이 중성자별은 은하 중심부 부근에 위치해 있으며 빠른 속도로 회전한다. 다소 낯선 이름의 중성자별(neutron star)은 우주에 존재하는 천체 중 가장 고밀도다. 일반적으로 별은 초신성 폭발을 일으키며 찬란한 죽음을 맞이하는데 이때 별의 바깥 부분은 사방팔방으로 흩어지고 그 중심부는 중력으로 압축돼 중성자별이 되거나 혹은 블랙홀이 된다. 이 때문에 중성자별은 크기가 100㎞ 정도만 돼도 우리 태양보다 질량이 무겁다. INAF 연구팀은 XMM-뉴턴 망원경을 통해 오랜시간 안드로메다를 관측하면서 정기적으로 깜빡깜빡 빛나는 시그널을 확인했다. 곧 주기적으로 빠른 전파나 방사선을 방출하는 펄사(Pulsars)로 이는 고속으로 회전하는 중성자별을 의미한다. 연구를 이끈 지안 루카 이스라엘 박사는 "지난 10년 간 우리 은하에서 중성자별을 발견한 적은 있지만 이웃한 안드로메다에서 발견한 것은 처음"이라고 의미를 부여했다. 이어 "이 중성자별은 우리 태양보다 질량이 조금 작은 별을 맞돌며 쌍성계를 이루고 있다"면서 "안드로메다 안에 더 많은 중성자별이 있는지는 확신할 수 없다"고 밝혔다. 　 한편 ‘M31’로도 불리는 안드로메다 은하는 나선팔 구조를 가진 모습이 우리 은하와 거의 비슷하지만 질량은 2배 이상이다. 우리은하와 이웃한 은하에 속하지만 그 거리만 무려 250만 광년. 그러나 맑은 날 밤하늘을 올려다보면 맨 눈으로도 뿌옇게 보일 만큼 우리에게 친숙하기도 하다. 최소 1억 개 부터 1조 개 까지 정확한 별의 숫자도 모를 만큼 연구할 것이 많은 안드로메다 은하는 영겁의 시간이 지나면 흥미롭게도 우리 곁으로 다가온다. 전문가들에 따르면 현재 두 은하당 시간당 40만 km 속도로 접근하고 있는 중이다. 결과적으로 37억 년 정도 후면 두 은하가 충돌하고 65억 년 뒤면 완전히 합체해 거대한 타원은하가 된다. 천문학자들이 태어나지도 않은 이 은하에 붙여놓은 이름은 두 은하의 이름을 합친 ‘밀코메다‘(Milkomeda)다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리의 실종된 개념이 모두 모여있다는 그 곳, '안드로메다 은하'에서 처음으로 중성자별이 포착됐다.최근 이탈리아 국립천문학연구소(INAF)등 국제공동연구팀은 안드로메다 은하에서 1.2초의 속도로 회전하는 중성자별을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경을 동원해 찾아낸 이 중성자별은 은하 중심부 부근에 위치해 있으며 빠른 속도로 회전한다. 다소 낯선 이름의 중성자별(neutron star)은 우주에 존재하는 천체 중 가장 고밀도다. 일반적으로 별은 초신성 폭발을 일으키며 찬란한 죽음을 맞이하는데 이때 별의 바깥 부분은 사방팔방으로 흩어지고 그 중심부는 중력으로 압축돼 중성자별이 되거나 혹은 블랙홀이 된다. 이 때문에 중성자별은 크기가 100㎞ 정도만 돼도 우리 태양보다 질량이 무겁다. INAF 연구팀은 XMM-뉴턴 망원경을 통해 오랜시간 안드로메다를 관측하면서 정기적으로 깜빡깜빡 빛나는 시그널을 확인했다. 곧 주기적으로 빠른 전파나 방사선을 방출하는 펄사(Pulsars)로 이는 고속으로 회전하는 중성자별을 의미한다. 연구를 이끈 지안 루카 이스라엘 박사는 "지난 10년 간 우리 은하에서 중성자별을 발견한 적은 있지만 이웃한 안드로메다에서 발견한 것은 처음"이라고 의미를 부여했다. 이어 "이 중성자별은 우리 태양보다 질량이 조금 작은 별을 맞돌며 쌍성계를 이루고 있다"면서 "안드로메다 안에 더 많은 중성자별이 있는지는 확신할 수 없다"고 밝혔다. 　 한편 ‘M31’로도 불리는 안드로메다 은하는 나선팔 구조를 가진 모습이 우리 은하와 거의 비슷하지만 질량은 2배 이상이다. 우리은하와 이웃한 은하에 속하지만 그 거리만 무려 250만 광년. 그러나 맑은 날 밤하늘을 올려다보면 맨 눈으로도 뿌옇게 보일 만큼 우리에게 친숙하기도 하다. 최소 1억 개 부터 1조 개 까지 정확한 별의 숫자도 모를 만큼 연구할 것이 많은 안드로메다 은하는 영겁의 시간이 지나면 흥미롭게도 우리 곁으로 다가온다. 전문가들에 따르면 현재 두 은하당 시간당 40만 km 속도로 접근하고 있는 중이다. 결과적으로 37억 년 정도 후면 두 은하가 충돌하고 65억 년 뒤면 완전히 합체해 거대한 타원은하가 된다. 천문학자들이 태어나지도 않은 이 은하에 붙여놓은 이름은 두 은하의 이름을 합친 ‘밀코메다‘(Milkomeda)다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

조선 세종 이후에도 의약·지리·자연철학 ‘일취월장’ 영국의 시인 T S 엘리엇은 ‘4월은 죽은 땅에서 라일락이 피어나는 잔인한 달’이라고 노래했지만 국내 과학계에서 4월은 대중과 과학이 만나는 축제의 달이다. 더군다나 올해는 ‘대한민국 과학기술 50주년’이 되는 뜻깊은 해인 만큼 다채로운 과학기술 행사들이 준비되고 있다. ●한국 과학기술 50년… 행사 봇물 다양한 행사 중 눈에 띄는 것은 지난해 12월 문을 연 국립부산과학관이 이달 11일 시작한 ‘장영실 특별기획전’이다. 조선 세종조에 활약한 장영실은 생몰 연대조차 알려지지 않을 정도로 드라마틱한 삶을 살았던 과학자이자 발명가다. 최근 그의 생애를 조명하는 TV 드라마도 방영된 가운데 장영실을 통해 우리 전통 과학기술을 되돌아보자는 취지에서 마련된 전시회다. 많은 사람들이 장영실과 그를 적극 지원했던 세종대왕의 업적 때문에 당시가 우리 역사에서 과학기술이 가장 발달했던 때이며 그 이후 과학기술은 사실상 쇠퇴했다고 알고 있다. 과학기술 분야 석학들의 모임인 한국과학기술한림원에서 선정한 ‘명예로운 과학기술인’ 31명의 면면을 보더라도 20세기 이전의 인물은 11명에 불과한데 이 중 세종시대 인물이 3분의1인 4명에 이른다. 실제로 세종 때 이순지가 완성한 ‘칠정산’ 내편과 외편은 15세기 당시 세계 최고 수준의 역법으로 평가받았지만 이후 개선되지 못하고 후대 역법 연구자들은 천체 운행을 제대로 계산하지도 못했다. 또 장영실이 기존 아날로그 방식의 물시계를 정확한 시보 장치를 갖춘 일종의 디지털 물시계로 만든 ‘자격루’도 그가 파직된 후 제대로 관리할 수 없어서 무용지물이 됐다. 또 이천과 장영실이 세종의 명을 받아 완성한 ‘혼천의’ ‘간의’ ‘일성정시의’ ‘정남일구’ 등의 천문 기기들은 세종 이후 사용되지 않고 방치돼 있다가 임진왜란 당시 대부분 사라지고 남은 기구들도 사용법을 아는 사람이 거의 없었다고 한다. 이런 사실들은 세종 이후 우리나라 과학기술 전통의 맥이 끊겼다고 하는점을 뒷받침하는 듯하지만 과학사 학계에서는 “그런 생각은 서양 과학과 유사한 형태만 과학으로 보는 시각 때문”이라고 지적하고 있다. 서울대 국사학과 문중양 교수는 “우리나라 과학기술의 역사가 짧다는 이야기를 하게 되는 이유는 17세기 이후 탄생한 서양 근대과학의 개념과 범주에서 전통 과학을 보기 때문”이라며 “우리나라 전통 과학을 제대로 이해하기 위해서는 근대과학이라는 필터를 제거하고 특정 시대의 사회·문화적 배경 속에서 이해해야 한다”고 말했다. 세종 이후에도 의약학과 지리학, 자연철학 분야는 더욱 발전했다는 것이 중론이다. 15세기 대표적인 의학 연구 서적은 ‘향약집성방’ ‘의방유취’인데 이는 금나라와 원나라의 의약학을 수용해 한국적으로 정리한 것에 불과했다. 임진왜란 이후 17세기에는 여기에 명나라의 의약학 기술까지 포함해 조선의 시각으로 정리하고 재해석한 허준의 ‘동의보감’이 등장했다. 당시 동의보감은 중국과 일본에서 의약학 교본으로 받아들일 정도로 높은 평가를 받았다. ●김정호 ‘대동여지도’는 지리학의 절정 지리학 분야에서도 후대에 갈수록 행정, 군사, 경제 등 다양한 목적과 기능을 가진 특수 지도가 만들어지고, 각 지방 군현 단위의 세부 축적 지도 등을 제작하면서 기술 발전이 거듭됐다. 이런 전통 지리학 기술의 발전은 19세기 중순에 만들어진 김정호의 ‘대동여지도’에서 절정을 이룬다. 형이상학적 자연철학 분야에서도 세종 때 이순지가 편찬한 천문학서 ‘제가역상집’이 후대에 나온 것보다 수준이 떨어진다는 평가를 받을 정도다. 많은 사람들이 실학자들은 서양 과학을 적극적으로 받아들여야 한다고 주장한 것으로 알고 있으나 실제로는 전통적인 관점에서 서양 과학을 비판적으로 일부만 받아들이며 우리 고유 과학사상의 틀을 마련하려 했다는 것이 과학사학자들의 의견이다. 17세기 말부터 19세기 초까지 활약했던 실학자 중에서 김석문은 태극과 이(理)의 원리를 바탕으로, 홍대용은 기(氣)의 개념으로 각각 지동설을 주장했고 최한기는 기륜설(氣輪說)이라는 전통적 이론 체계로 당시 중국을 통해 들어온 뉴턴의 만유인력과 우주론을 해석한 것으로 알려져 있다. 문 교수는 “한국 전통 과학과 근대 서양 과학은 과학적 사실과 내용은 비슷할 수 있지만 다른 패러다임으로 발전해 왔기 때문에 근대 이후 서양 과학은 발전해 왔는데 우리는 퇴보했다는 식으로 인식하는 것은 무리”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 요소·변온물감 화학 반응 이용 미술품 복원에도 첨단과학 기법 접목 얼마 전 대전 대덕연구단지 내 한국화학연구원이 ‘화학과 우주’라는 주제의 미술 전시회를 열었다. 전시되는 회화 작품들은 ‘요소’와 ‘변온 물감’이라는 화학 재료와 화학반응을 이용한 것들이다. 요소는 사람의 소변 속에 포함된 물질 중 하나로 독일 화학자 프리드리히 뵐러가 시안산암모늄 수용액을 가열해 만들어 냄으로써 인간이 처음으로 합성에 성공한 유기화합물이다. 요소액과 원색 안료, 아교, 먹과 소금 등을 섞어 만든 물감을 캔버스에 채색하면 시간이 지나면서 수분은 증발하고 결정체가 만들어져 독특한 작품으로 탄생하게 된다. 변온물감은 온도에 따라 색깔이 변하는데 아무것도 없어 보이는 캔버스에 뜨거운 물을 붓거나 온도를 높여 주면 그림이 나타나게 된다. 최근 들어 이런 과학과 예술의 만남의 장이 자주 마련되고 있다. 20세기 들어 과학기술이 눈부시게 발전하면서 미술과 음악, 영화, 문학 등 다양한 장르의 예술 분야에 영향을 주고 있다. 홍성욱 서울대 과학사및과학철학협동과정 교수는 “미술 분야는 과학에서 새로운 표현 매체, 세계관, 미술을 기록하는 새로운 방법, 인간과 인간 활동에 대한 새로운 이해를 가져오고 과학은 미술로부터 새로운 비전과 과학적 세계관의 정당화 같은 통찰력을 얻는 식으로 상호 영향을 주고 있다”고 말했다. 입체파를 탄생시키고 20세기 미술계의 최고 거장으로 꼽히는 파블로 피카소는 “내 그림들은 모두 논리적 순서를 가진 연구와 실험으로 과학자가 새로운 이론이나 현상을 발견하는 것과 같다”고 입버릇처럼 얘기했다. 피카소를 필두로 한 입체파 화가들은 기존 회화의 한계를 뛰어넘기 위해 당시 최첨단 과학인, 프랑스 과학자 푸앵카레의 물리학과 비(非)유클리드 기하학을 공부했다고 한다. 입체파 훨씬 이전인 르네상스 시기에는 풍경화나 인물화 등의 사실적인 표현을 위해 투시(透視)화법이라는 신기술을 도입했다. 한 시선에 포착되는 사물의 형태를 원근법 원리에 따라 평면에 그리는 이 방법은 지금도 많은 미술 작품에서 보편적으로 사용되고 있다. 3차원 세계를 2차원 세계에 투영시키는 투시화법은 기하학의 한 분야인 사영(射影)기하학에서 기원한다. 영국의 대표적인 풍경화가인 존 컨스터블은 자연현상에 대한 과학적 이해 없이는 무지개 같은 자연을 정확히 그릴 수 없다고 믿었다. 구름을 잘 그리기 위해 기상학에서 구름의 분류를 공부하고 무지개 그림을 위해 뉴턴의 광학을 독학으로 공부했다는 것은 미술계에 잘 알려진 사실이다. 물리학이나 수학이 미술 작품의 새로운 표현 언어나 논리를 제시한다면 화학은 실제로 캔버스나 조각 작품에 어떻게 표현할 것인가에 응용된다. 회화에 쓰이는 여러 가지 안료, 조각에 쓰이는 석재·구리·철 등의 재료는 화학적 재료이고, 공예작품에 쓰이는 섬유나 유리·금속·목재도 화학적 처리 과정을 거치면서 독특한 형태의 질감이나 형태를 갖는 작품이 된다. 미술과 과학의 접목이 가장 활발히 이뤄지는 곳은 복원·보존 분야다. 미술품 복원이나 보존 연구자들의 궁극적인 목표는 미술 작품이나 문화재를 손상시키지 않고 원재료와 작품을 분석한 뒤 손상된 부분을 수리, 복원함으로써 더이상 손상이 진행되지 않도록 하는 데 있다. 지난해 초 멕시코 미초아칸대 복원팀은 1초에 1조회를 진동하는 고주파인 ‘테라헤르츠’파를 이용해 18세기에 지어진 이 지역 성당의 제단화가 1850년대에 처음 그린 그림과 완전히 다르다는 사실을 밝혀내 화제가 된 바 있다. 복원팀은 테라헤르츠파로 분석한 결과, 성당 제단화가 1차례의 보강 처리 후 세 차례나 덧칠됐다는 것을 규명했다. 이에 앞서 2013년 미국 로체스터대 연구팀도 테라헤르츠파를 이용해 프랑스 루브르 박물관에 있는 로마시대 프레스코화가 여러 번 덧칠되는 과정에서 원래 그림과 다르게 변형됐다는 것을 찾아냈다. 엑스선보다 투과력이 좋고 인체에 무해해 국제공항 검색대에서 많이 활용되는 테라헤르츠파는 최근 들어 이처럼 원형 훼손이 심한 미술품과 문화재 복원에 활발하게 이용되고 있다. 미술 작품이나 문화재를 손상하지 않으면서 성질을 파악하는 데 가장 선호되는 과학은 ‘라만 분광법’이다. 라만 분광법은 1930년 빛의 산란 연구로 노벨 물리학상을 받은 찬드라세카라 라만이 발견한 분석 기법으로, 빛이 분자를 만나면 종류에 따라 고유한 파장이 나타나는 원리를 이용한 것이다. 이를 이용하면 원료 성분을 분자 단위로 분석해 낼 수 있다. 한 과학계 인사는 “최근 과학기술 분야가 점점 전문화, 세분화돼 새로운 기술을 창조하기가 더욱 어려워지고 있다”며 “미술 분야에서 새로운 기법을 만들어 내기 위해 과학기술을 활용하는 것처럼 과학기술 역시 예술적 감성을 바탕으로 창조성에 대한 돌파구를 찾을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세계를 바꾼 17가지 방정식/이언 스튜어트 지음/김지선 옮김/사이언스북스 출판/528쪽/2만원 2014년 세계수학자대회 때문인지 최근 수학 관련 교양서적이 많이 나오고 있다. 하지만 직접적으로 수식까지 언급하면서 설명하는 책은 많지 않다. 수식을 쓰는 순간 독자 수가 줄어들 거라고 생각을 하기 때문이다. 이번에 나온 이언 스튜어트 교수(영국 워릭대)의 ‘세계를 바꾼 17가지 방정식’은 수식을 일부러 피하지 않는다. 이 책은 수학과 이론물리에서 나오는 17개 방정식이 주인공이다. 방정식 하나하나를 마치 예술품 감상하듯 보여 주고, 그 방정식에 얽힌 역사 이야기부터 현재 그 방정식이 어떻게 사용되는지, 그 방정식 덕분에 인류 문명은 어떻게 발전해 가는지 그 주인공의 활약상을 보여 준다. 이 책에서 다루는 방정식 하나하나는 인류 문명에 큰 영향을 끼친 것들이다. 중학교 때 배웠을 피타고라스 정리, 고등학생 때 배웠을 로그와 미적분, -1의 제곱근인 허수 같은 것부터 시작해서 뉴턴의 중력 법칙, 전자기파를 설명하는 맥스웰 방정식, 아인슈타인의 상대성이론도 다루고 나중에는 정보량(엔트로피)을 결정하는 공식과 금융시장의 선물 옵션 가격을 결정하는 공식인 블랙·숄스 방정식도 거론한다. “수식에 얼마나 많은 뒷이야기가 있겠어”라고 생각하며 이 책을 펼치면 그렇지 않다는 것을 금방 알 수 있다. 이 책을 보다가 새롭게 알게 된 것들이 많다. 그중 하나는 ‘수학에서 왜 제곱하면 -1이 되는 수를 꼭 만들어야 했나요’라는 질문에 관한 것이다. 16세기에 3차방정식의 근의 공식이 알려졌는데, 어떤 3차방정식은 분명 모든 답이 실수인데도, 근의 공식에 대입하면 음수의 제곱근을 이용하여야 그 답을 구할 수 있었다. 즉, 우리가 실재한다고 생각하는 실수해를 찾는데 허수를 써야 근의 공식을 통해 구할 수 있으니 허수가 정말 필요했던 것이다. 그렇다고 이 책이 옛날이야기만 하는 것은 전혀 아니다. 뉴턴의 중력 법칙에 관한 장에서는 최근 ‘마션’이라는 영화에 나온 것처럼 연료를 절약하면서 행성으로 우주선을 보내는 경로를 계산하는 최근 연구 결과를 다루고 있다. 수학의 웨이블렛 이론 덕분에 FBI가 지문 정보를 저장할 때 압축률을 매우 높일 수 있었다는 이야기도 한다. 피타고라스 정리를 다루는 장에서는 최근에 관측된 중력파를 이해하는 데 필요한 수학 이론인 리만 기하학까지 이야기가 흘러간다. 이런저런 옛날 학자들의 뒷이야기부터 그 덕분에 문명이 어떻게 발전해 왔는지 등등을 잘 풀어낸 책으로 이공계 전공자이거나 아니거나 모두 즐길 수 있다. 엄상일 KAIST 수리과학과 교수

1957년 소련 ICBM·궤도위성 발사 급해진 美, ICBM 기술 개량해 달 착륙액체 추진체 로켓, 고체보다 구조 복잡 전기차 생산업체 테슬라의 창업자 일론 머스크가 이끄는 민간 우주기업 ‘스페이스X’가 지난해 12월 말 우주 로켓 ‘팰컨9’을 발사한 뒤 1단 추진 로켓을 다시 지상에 착륙시키는 데 성공했다. 세계 최대 온라인 상거래업체 아마존의 창업자 제프 베저스가 세운 우주기업 ‘블루 오리진’도 지난해 11월 로켓 ‘뉴 셰퍼드’를 100㎞ 상공까지 쏘아 올렸다가 발사지점으로 되돌아오게 하는 데 성공했다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 1월호에서 로켓 재활용 연구를 ‘2016년 주목받을 과학 이슈들’의 첫머리에 올렸다. 지난 7일에는 북한이 장거리 미사일을 발사해 전 세계를 놀라게 했다. 북한의 주장대로 위성 ‘광명성 4호’를 궤도에 올리기 위한 우주 로켓이었는지 대륙간탄도미사일(ICBM) 기술을 시험하기 위한 것인지에 대해 논란이 일었다. 인류 최초의 로켓은 1232년 발사된 중국의 ‘비화창’(飛火槍)이지만, 현대적 로켓의 시작점은 미국 클라크대의 물리학 교수 로버트 고다드(1882~1945년)가 액체 연료 로켓을 발사한 1926년으로 보는 것이 일반적이다. 로켓 기술은 별로 관심을 받지 못하다가 2차 세계대전 중에 비약적인 발전을 했다. 무기로서 활용 가능성에 주목하던 독일 정부는 젊은 공학자 베르너 폰 브라운(1912~1977년)에게 로켓을 미사일로 연구하도록 지시했다. 이후 브라운은 고도 110㎞까지 올라갔다가 목표를 타격하는 탄도 미사일 ‘V-2’를 개발하는 데 성공했다. 냉전이 시작되면서 미국과 소련은 핵무기를 싣고 상대국을 타격할 수 있는 장거리 미사일 개발을 위한 로켓 기술 연구에 본격적으로 돌입했다. 그 결과 1957년 8월 소련이 먼저 ‘R-7’이라는 ICBM을 처음으로 시험 발사했고, 2개월 뒤인 10월에는 R-7을 이용해 인류 최초의 궤도위성 ‘스푸트니크 1호’를 쏘아 올리는 데 성공했다. 미국은 소련의 독주를 따라잡기 위해 즉각 긴급 계획을 수립하고 ICBM 개발과 로켓으로 사람을 달에 착륙시키겠다는 ‘아폴로 프로젝트’를 동시에 가동했다. 아폴로 프로젝트의 핵심인 ‘새턴’ 로켓은 ICBM이었던 ‘아틀라스’, ‘레드스톤’, ‘타이탄’ 등의 로켓 기술을 개량한 것이다. 실제로 1세대 ICBM인 소련의 R-7과 미국의 아틀라스 미사일은 액체 추진제를 사용했기 때문에 발사 준비에 최소 10시간~하루 이상이 걸려 무기로 운용되기에는 한계가 있었다. 이 때문에 미·소 양국은 발사 명령 수십 초 내에 발사가 가능한 고체 추진제나 미사일에 주입한 채 저장이 가능한 상온 액체 추진제를 활용한 2세대 ICBM 개발에 나섰다. 대신 1세대 미사일은 개량을 통해 우주 개발에 활용했다. 많은 항공우주공학 전문가들이 “로켓과 미사일은 동전의 양면과 같다”고 강조하는 이유도 이 때문이다. 로켓은 다른 행성으로의 비행, 지구의 상층 대기에 대한 과학조사, 무기체계 등 다양한 목적으로 이용된다. 인공위성이나 우주 탐사선을 지구 궤도나 달, 수성, 금성, 화성 등으로 보내기 위한 목적을 가진 로켓은 ‘발사체’라고 부르기도 한다. 지구 주위를 도는 인공위성이 되기 위해서는 초속 7.9㎞의 빠른 속도로 지구를 돌아야 하며, 달이나 다른 행성으로 가기 위해서는 초속 11.1㎞ 이상의 속도로 대기권을 벗어날 수 있어야 한다. 로켓은 뉴턴의 제3운동법칙인 ‘작용·반작용의 법칙’을 이용해 연료와 산화제의 화합 및 연소작용으로 발생한 가스를 바깥으로 밀어내면서 위로 솟구쳐 올라가는 위성이나 탐사선이 빠른 속도를 가질 수 있도록 도와주는 역할을 하는 것이다. 이때 로켓을 밀어올리는 힘을 ‘추력’이라고 부른다. 2019년과 2020년 발사 예정인 ‘한국형 발사체’의 1단 엔진은 75t 엔진 4개를 묶어 300t의 추력을 갖고, 2단 엔진은 75t, 3단 엔진은 7t의 추력을 갖는다. 로켓은 사용 목적뿐만 아니라 추진제 종류에 따라 구분하기도 하는데 이를 기준으로 할 때 ‘액체 추진제 로켓’, ‘고체 추진제 로켓’, 액체와 고체를 함께 사용하는 ‘하이브리드 로켓’으로 나눈다. 액체 추진제 로켓은 연료와 산화제를 각각 별개의 공간에 저장해 두었다가 터보 펌프와 가스 압력을 이용해 고압의 연소실에서 연소시킴으로써 고온의 가스를 만든다. 이 고온의 가스를 연소실 아래에 붙어 있는 노즐을 통해 엔진 밖으로 분출함으로써 추력을 얻는다. 고체 추진제 로켓보다 구조가 복잡하고 고도의 제작기술을 필요로 한다. 로켓 안쪽이 연료와 산화제로 구성된 고체 형태의 추진제로 꽉 채워져 있는 고체 추진제 로켓은 로켓 구조가 비교적 간단하고 제작·유지 비용이 싸다는 장점이 있다. 이 때문에 로켓 개발을 막 시작한 나라들에서 많이 활용하고 있으며 주로 ICBM이나 우주 로켓의 추력 보강용 로켓에 쓰인다. 우주 로켓은 최종 속도를 높이기 위해 2~4단까지 다단계로 구성된다. 3단 로켓의 경우 1단과 2단 로켓은 대기권을 벗어나고 원하는 궤도에 올리는 힘을 얻기 위한 것이며, 3단 로켓은 위성이 안정적으로 궤도를 돌 수 있게 만들어주는 것이다. 3단 로켓 바로 윗부분에 로켓 전체의 비행을 유도하는 제어장치가 있고 그 바로 위에 인공위성이 실리게 된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

내가 예견했던 수많은 현상 중 100년 동안 유일하게 수수께끼로 남아 있던 ‘중력파’(重力波)가 드디어 발견됐다지? 나는 알베르트 아인슈타인일세.●NSF 공식 발표… 한국 연구진도 참여 미국과학재단(NSF)이 11일 오전 10시 30분(현지시간) 중력파 발견을 공식화했더군. 이번에 중력파를 발견한 연구진은 미국과 한국, 독일, 영국, 이탈리아, 프랑스 등 15개국 83개 연구소 과학자 1006명이 참여한 대규모 연구 집단이라네. 이들은 미국 루이지애나주 리빙스턴과 워싱턴주 핸퍼드에 ‘레이저 간섭계 중력파 관측소’(LIGO)를 만들어 중력파를 측정했어. LIGO는 길이가 4㎞에 이르는 진공 터널을 2개 이어 붙이고 양끝에 거울을 달아 그 사이에 레이저가 오가도록 한 장치야. 중력파가 터널을 지나가면 거울이 출렁이면서 거울이 비뚤어져 레이저의 위치가 변하게 되는 거지. 물론 변화의 폭이라고 해야 원자 하나의 100만분의 1 정도밖에는 안 되지만 말이야.●중력, 시공간의 휘어짐 때문에 발생 이번에 발견된 중력파는 각각 태양의 29배와 36배 질량을 가진 블랙홀 2개가 충돌해 새로운 블랙홀이 되면서 만들어진 것이라더군. 중력파의 존재는 내가 1915년 11월 25일 ‘프로이센 과학 아카데미’에 발표한 ‘중력장 방정식’(일반상대성이론)이란 제목의 논문 발표 때로 거슬러 올라간다네. 위대한 물리학자 아이작 뉴턴은 중력이란 두 물체 사이에 나타나는 만유인력이라는 힘 때문이고, 시공간과 물체는 아무런 영향을 주고받지 않는 것으로 봤다네. 그렇지만 일반상대성이론에 따르면 시공간은 물체의 분포로 인해 휘어지고, 중력은 시공간의 휘어짐 때문에 발생하는 것이지. 푹신한 소파를 상상해 보게. 거기에 앉거나 무거운 물건을 올려놓으면 아래로 움푹 들어가겠지. 그 주변에 조그만 구슬을 올려놓으면 휘어진 표면을 따라 구슬이 굴러가지 않겠나. 내가 생각한 우주도 마찬가지네. 크기가 크거나 중력이 큰 별 주변은 시공간이 굴절되고, 그 굴절된 시공간을 따라 물체가 움직이게 되는 거지.●블랙홀 충돌에 시공간 흔들리며 파동 별이 폭발하거나 블랙홀끼리 충돌하는 등 급격한 변화가 발생하면 시공간이 흔들리면서 파동의 형태로 퍼져 나가게 되는데 이것이 바로 중력파일세. 빛의 속도로 전달되는 중력파를 관측하면 먼 우주까지 보는 것이 가능하지만 문제는 파동의 세기가 아주 약해서 측정이 쉽지는 않다는 거야. 미국 메릴랜드대 조지프 웨버 박사가 1969년 초기 형태의 검출 장치를 만들어 중력파를 찾아 나서기 시작한 이후 지금까지 많은 연구자가 중력파란 물리학의 성배를 찾아 나섰다네. 2014년 3월에도 미국 하버드·스미스소니언 천체물리센터가 ‘바이셉2’라는 특수망원경으로 중력파 검출에 성공했다고 발표했지만 재검증 결과 ‘우주 먼지’로 판명됐지. ●‘엑스레이’처럼 우주 내부 관측 기대 어쨌든 이번 중력파 발견은 우주 깊숙한 곳에서 일어나는 일을 좀 더 잘 알 수 있는 계기가 될 것으로 기대된다네. 지금까지는 우주를 관측하는 데 주로 전자기파를 사용했는데, 전자기파로는 천체 표면에 대한 정보밖에 얻을 수 없었지. 엑스선이 사람의 몸속을 더 잘 알게 해 줬듯이 중력파는 별의 내부 사정을 잘 알 수 있게 해 줄 거라 생각하네. 만약 빅뱅 초기에 발생한 중력파를 측정할 수만 있다면 우주의 진화에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있겠지. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

블랙홀은 우주에서 가장 기이하고도 환상적인 천체라 할 수 있다. 물질밀도가 극도로 높은 나머지 빛마저도 빠져나갈 수 없는 엄청난 중력을 가진 존재다. ​ 이 괴이쩍은 존재를 최초로 예언한 사람은 1783년, 영국의 과학자 존 미첼이었다. 그는 뉴턴 역학을 기반으로, 충분히 무거운 별의 경우 탈출 속도가 광속보다 더 커, 빛마저도 탈출할 수 없을 것이라고 추측했다. 13년 뒤 피에르시몽 라플라스도 비슷한 제안을 한 데 이어, 그로부터 1세기를 훌쩍 뛰어넘어 1916년, 아인슈타인이 일반상대성 이론에서 블랙홀을 이론적으로 선보였다. ​일반 상대성 이론은 중력을 구부려진 시공간으로 간주하며, 질량을 가진 천체는 주변 시공간을 휘게 만든다는 이론이다. 사실 이전에는 ‘블랙홀’이란 이름조차 없었다. 그 대신 ‘얼어붙은 별’, ‘붕괴한 별’ 등의 이상한 이름으로 불려왔다. '블랙홀'이란 용어를 최초로 쓴 사람은 미국 물리학자 존 휠러로, 1967년에야 처음으로 일반에 소개되었으며, 블랙홀의 실체가 발견된 것은 1971년이었다. 그 존재가 예측된 지 거의 60년이 지나서야 이름을 얻고 실체가 발견되었으니, 그 또한 심상한 일은 아니다. 블랙홀에도 종류가 있다 그런데 이 블랙홀에도 종류가 있다는 사실을 일반 사람들은 잘 모르고 있는 듯하다. 블랙홀이라고 다 같은 것은 아니고, 세 가지 유형이 있는데, 곧 항성 블랙홀과 초대질량 블랙홀 그리고 중간질량 블랙홀이 그것들이다. ♦항성 블랙홀— 작지만 강하다 항성이 생애의 마지막에 이르러 남은 연료를 다 태우고 나면 중력붕괴를 일으킨다. 내부에서 더이상 에너지가 생성되지 않기 때문에 천체 자체의 압력을 감당하지 못해 내부로 무너지는 것이다. 이때 태양 질량의 약 3배가 못되는 별은 중성자별이 되거나 백색왜성이 된다. 하지만 그보다 덩치가 큰 별들은 중력붕괴가 극도로 진행되어 항성 블랙홀을 만든다. 개별적인 별이 중력붕괴를 일으켜 만들어지는 블랙홀은 대체로 작지만 물질밀도는 놀라울 정도로 높다. 태양질량의 3배 정도 되는 별이 한 도시 크기 로 압축된다. 이 천체의 중력은 끔찍할 정도로 강해서 주위의 모든 가스와 먼지들을 끌어당겨 삼킴으로써 덩치를 키워간다. 하버드-스미소니언 천체물리학 센터에 따르면, 우리은하에 이러한 항성 블랙홀이 수억 개 정도는 된다고 한다. ♦거대질량 블랙홀— 어떤 가설이 맞을까?작은 블랙홀들은 은하의 곳곳에 존재하지만, 거대질량 블랙홀은 은하 중심부에 자리잡고 그 은하를 중력적으로 지배한다. 그 덩치는 놀랍게도 태양 질량의 수백만 배 또는 수십억 배에 달하기도 한다. 그러나 지름의 크기는 우리 태양과 비슷하다. 어마어마한 물질 밀도를 가지고 있다는 뜻이다. 이러한 블랙홀이 거의 모든 은하의 중심부에 있는 것으로 보이며, 우리 은하의 중심부에도 똬리를 틀고 있다. 이런 거대질량의 블랙홀이 어떻게 생성되었는가에 대해서 과학자들은 아직까지 정확한 답안을 작성하지 못하고 있다. 어쨌든 이런 블랙홀이 은하 중심에 자리잡고 나면 주변에 풍부한 물질들을 닥치는 대로 탐식하고, 그 결과 엄청난 질량의 블랙홀로 성장한다는 정도만 알려져 있다. 과학자들은 이 같은 거대질량 블랙홀이 무수히 많은 작은 불랙홀들의 합병 결과물이 아닐까 하고 생각하고 있다. 또는 거대한 가스 구름이 급격한 중력붕괴를 일으켜 이런 블랙홀로 발전한 것일 수도 있다고 본다. 세번째 가능성은 성단을 이루던 별들이 한 점으로 대함몰을 일으켜 블랙홀이 되었다는 가설이다. 나라면 어떤 가설에 손을 들어줄까 생각해보는 것도 재미있는 일이다. ♦중간질량 블랙홀— 블랙홀도 中庸의 미덕이?원래 과학자들은 블랙홀이 아주 작은 것과 엄청 큰 것, 두 종류만 있다고 생각해왔다. 그런데 최근 블랙홀에도 미디엄 사이즈(IMBHs)가 있다는 사실이 발견되었다. 이런 블랙홀은 성단 안에서 별들이 연쇄충돌을 일으킨 결과 태어나는 것으로 알려졌다. 이런 블랙홀들이 같은 지역에서 여럿 만들어지면 결국에는 합병과정을 밟게 되는데, 은하 중심의 거대질량 블랙홀은 이 같은 경로를 거쳐 생성된 것으로 보고 있다. 2014년에 마침내 천문학자들은 한 나선은하의 팔에서 중간질량 블랙홀이 탄생하는 것을 발견했다. 그들의 존재는 알고 있었지만 오랫동안 물증을 찾지 못했던 천문학자들이 애타게 기다리던 발견이었다. 블랙홀 존재 — 어떻게 알 수 있나?블랙홀은 엄청난 질량을 갖고 있지만 덩치는 아주 작다. 그만큼 물질밀도가 극도로 높다는 뜻이다. 따라서 중력이 극강이어서 어떤 것도 블랙홀을 탈출할 수가 없다. ​ 지구 탈출속도는 초속 11.2km이며, 빛의 초속은 30만km다. 블랙홀의 중력이 너무나 강해 탈출속도가 30만km를 넘기 때문에 빛도 여기서 탈출할 수가 없는 것이다. 따라서 우리는 블랙홀을 볼 수가 없다. 그런데 과학자들은 블랙홀의 존재를 확인할 수가 있다. 어떻게? 블랙홀이 주변의 가스와 먼지를 강력히 빨아들일 때 방출하는 X-선 복사로 그 존재를 알 수 있는 것이다. 우리 은하 중심부에 있는 거대질량 블랙홀은 두터운 먼지와 가스로 뒤덮여 있어 X-선 방출을 막고 있다. 물질이 블랙홀로 빨려들어갈 때 블랙홀의 사건지평선 입구에서 안으로 들어가지 않고 스쳐지나가는 경우도 더러 있다. 블랙홀이 직접 보이지는 않지만, 물질이 함입될 때 발생하는 강력한 제트 분출은 아주 먼 거리에서도 볼 있다. 블랙홀은 특이점과 안팎의 사건 지평선으로 구성된다. 특이점이란 블랙홀 중심에 중력의 고유 세기가 무한대로 발산하는 시공간의 영역으로, 여기서는 물리법칙이 성립되지 않는다. 즉, 사건의 인과적 관계가 보장되지 않는다는 뜻이다. 이 특이점을 둘러싸고 있는 것이 안팎의 사건 지평선으로, 바깥 사건지평선은 물질이 탈출이 가능한 경계이지만, 안쪽의 사건 지평선은 어떤 물질이라도 탈출이 불가능한 경계다. 기존의 고전 역학에서 볼 때 빛까지도 이 중력장에서 벗어날 수가 없다는 결론을 내렸지만, 양자역학으로 오면 사정이 좀 달라진다. 블랙홀도 무언가를 조금씩 내놓을 수 있다는 것이다. '블랙홀이 완전히 검지는 않다'​ 1970년대 영국의 물리학자 스티븐 호킹은 블랙홀이 양자 요동(quantum fluctuation)으로 인해 무언가를 내놓는다는 것을 보여주는 이론을 완성했다. 양자론에 따르면, 아무것도 없는 진공에서 난데없이 입자와 반입자(antiparticle)로 이루어진 가상 입자 한 쌍이 나타날 수 있으며, 이 한 쌍은 매우 짧은 시간 존재하다가 쌍소멸된다. 대부분의 상황에서 이들 입자 쌍은 관측하기 힘들 정도로 매우 빠르게 생겼다가 소멸는데, 이를 양자 요동 또는 진공 요동이라 한다. 과학자들은 실제로 이 양자 요동의 존재를 실험적으로 확인했다. ​이 양자 요동 가운데 하나가 블랙홀의 사건 지평선 근처에서 일어난다면, 한 쌍의 입자가 사건 지평선 근처에서 생겨날 때는 블랙홀의 강한 기조력 때문에 헤어지기 쉽다. 즉, 두 입자 중 하나는 지평선을 가로질러 떨어지는 반면, 다른 하나는 밖으로 탈출하는 일이 발생할 수도 있다. 탈출한 입자는 블랙홀에서 에너지를 가지고 나간 것으로, 이 과정이 반복적으로 일어나면 외부의 관측자는 블랙홀에서 나오는 빛의 연속적인 흐름을 보게 된다. 호킹의 주장에 따르면, 이 같은 양자 요동 효과 때문에 블랙홀이 빛을 방출한다는 것이다. 이를 '블랙홀 증발'이라 하고, 이때 빠져나오는 빛을 '호킹 복사(Hawking radiation)'라 한다. 그래서 호킹은 '블랙홀이 실제로는 완전히 검지 않다'는 말로 이 상황을 표현했다. 호킹의 이론대로 블랙홀이 계속 증발한다면, 수조 년의 시간이 흐르면 블랙홀 자체가 완전히 사라질 수도 있다는 얘기가 된다. 블랙홀에는 질량과 전하, 각운동량 외에는 아무 정보도 얻을 수 없다. 그래서 흔히들 블랙홀에는 세 가닥의 털밖에 없다고 말한다. 이처럼 인류는 아직까지 블랙홀에 대해 아는 것보다 모르는 것이 더 많은만큼 블랙홀은 21세기 천문학과 물리학에서도 여전히 화두가 될 것으로 보인다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

‘레전드’ 매닝 명예회복 마지막 기회…‘신성’ 뉴턴 패스·러싱까지 공격력 탁월 레전드가 ‘유종의 미’를 거둘 것인가, 아니면 새 영웅이 탄생할 것인가. 설날인 8일 오전 8시 30분 미국 캘리포니아주 샌타클래라의 리바이스 스타디움에서 킥오프하는 미국프로풋볼(NFL) 챔피언 결정전인 ‘슈퍼볼 50’을 지켜보는 최고의 관전 포인트다. 미국 CBS의 중계 화면을 국내 포털 사이트 네이버를 통해 시청할 수 있다. 또 네이버 스포츠라디오에서는 프리뷰 특별방송을 4일 오후 3시 내보낸다. 풋볼(미식축구)은 쿼터백의 역할이 막중한 경기인데 ‘현존하는 레전드’ 페이턴 매닝(40·덴버 브롱코스)과 ‘다재다능한 신예’ 캠 뉴턴(27·캐롤라이나 팬서스)의 맞대결이 비상한 관심을 모으고 있다. 각각 1998년과 2011년 신인 드래프트 전체 1순위로 뽑힌 공통점을 갖고 있다. 매닝은 다섯 차례나 정규시즌 최우수선수(MVP)를 수상하고 통산 최다 터치다운 등 쿼터백 부문의 각종 기록을 이어가고 있다. 하지만 유독 슈퍼볼과는 인연이 없었다. 2007년 인디애나폴리스 콜츠 시절 41회 슈퍼볼을 제패하며 MVP를 차지한 게 고작이었다. 2년 전 생애 두 번째 우승 반지를 꿈꿨으나 시애틀 시호크스에 무릎을 꿇었다. 매닝은 고령에다 갖가지 부상에 시달려 은퇴설에 시달렸고 최근에는 금지약물 복용설까지 나와 마지막 기회일 수도 있는 이번에 명예회복을 벼른다. 하지만 몸이 좋지 않아 많은 전문가들과 도박사들이 올 시즌 정규리그 MVP 수상이 확실한 뉴턴이 생애 첫 슈퍼볼 MVP의 감격을 누릴 것으로 본다. 뉴턴은 운동신경이 탁월하고 정교한 중·장거리 패스와 직접 공을 갖고 달리는 러싱까지 못하는 게 없다는 평가를 듣고 있다. 보기 드문 아프리카계 미국인 쿼터백이라 더욱 관심을 모은다. 아메리칸풋볼콘퍼런스(AFC) 챔피언인 덴버는 2년 만에 통산 여덟 번째 슈퍼볼에 나서 1999년 이후 17년 만의 권토중래를 꿈꾼다. 내셔널풋볼콘퍼런스(NFC) 정상에 선 캐롤라이나는 2004년에 이어 두 번째 도전을 통해 창단 첫 우승을 노크한다. 덴버는 유니폼 색깔에 빗대 ‘오렌지 크러셔’(Orange Crusher)로 불릴 만큼 파괴적인 수비력을 뽐낸다. 정규시즌 패싱 디펜스 1위, 러싱 디펜스 3위의 팀워크로 잘 뛰지 못하는 매닝을 보완해야 할 상황이다. 반면 위협적인 공격력을 자랑하는 캐롤라이나는 방패를 뚫는 창의 위용을 보여 주겠다고 벼른다. 지난 2일 미디어데이에 나선 매닝은 “미래를 걱정하지 않고 오늘에 집중하겠다”고 의미심장한 말을 남겼고, 3일 뉴턴은 기자들이 ‘흑인 쿼터백’에 대해 세 차례나 질문을 하자 “피부색보다 슈퍼볼이 더 크다”고 일갈했다. 임병선 선임기자 bsnim@seoul.co.kr

디지털에이전시 ㈜뉴턴그룹(대표 조원희)이 국내 최고 웹사이트 평가 시상식인 ‘2015 웹어워드 코리아(WEBAWARD KOREA) 코리아’에서 5개 부문, ‘2015 앤어워드(&AWARD)’에서 1개 부문에서 수상의 영예를 안았다. (사)한국인터넷협회가주관하는 디자인, 기술, 콘텐츠, 마케팅 등 다양한 평가 기준을 적용해 혁신적이고 우수한 웹사이트를 선정 및 시상하는 국내 최대 규모의 인터넷 어워드행사로, ‘2015 웹어워드 코리아’는 인터넷 전문가 2,000명으로 구성된 웹어워드 평가위원단의 평가 심사로 진행됐으며, 총 13개 부문 68개 분야에 총 706개의 업체가 참여해 뜨거운 경쟁을 치렀다. 뉴턴그룹은 이 시상식에서 뷰티 브랜드 아벤느의 CPI 스킨 리커버리크림 프로모션 사이트로 프로모션 이노베이션 분야, 아디다스 울트라부스트 러닝크루 캠페인으로 모바일 마케팅분야, 비타500 고3 수험생 응원 프로젝트로 기업 프로모션 분야 등 3개 부문에서 각각 대상(Winner)을 거머쥐었다. 또한 이를 비롯해 삼성 버블샷 애드워시 캠페인으로 이벤트프로모션 분야와 한화그룹 불꽃 캠페인으로 공공 프로모션 분야 등 2개 부문에서 각각 최우수상(Finalist)을 수상해 눈길을 끌었다. 해당 프로젝트들은 디자인과 기술의 우수성에 대한 좋은 평가는 물론 온라인에서 프로모션 이벤트로 진행돼 많은 참여자들의 호응을 얻은 바 있다. 또한 디지털 미디어 발전에 기여한 혁신적인 디자인과 시스템을 가리는 ‘2015 앤어워드’에서 뉴턴그룹은 삼성전자의 Level Showroom Film으로 디지털AD부문 Grand Prix를 수상했다. 삼성전자의 Level Showroom Film은 영상만으로 체험존이 아닌 곳에서도 별도의 장치 없이 인터렉티브한 효과로 흥미롭게 제품의 특장점을 경험할 수 있도록 제작돼 호평을 받았다. 뉴턴그룹 조원희 대표는 “뛰어난 크리에이티브는 탄탄한 기술이 함께해야 한다는 기업철학이 이들 어워드 수상의 큰 동력”이라며, “급변하는 디지털 환경에서 앞으로도 발 빠른 대응으로 감각적인 디자인 크리에이티브와 안정적이고 혁신적인 기술력을 선보일 것”이라고 소감을 밝혔다. 한편, 뉴턴그룹은 2004년에 설립된 크리에이티브 전략 중심의 국내 디지털 에이전시다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

지난 28일 오후 4시 서울 종로구 삼청로에선 보기 드문 풍경이 펼쳐졌다. ‘물방울 화가’로 알려진 김창열(87) 화백이 길게 줄을 맨 바이올린을 끌고 거리를 걸어가 갤러리 현대의 로비에 준비된 책상 위로 바이올린을 내리쳤다. 비디오 아트의 선구자 백남준(1932~2006) 10주기를 맞아 갤러리 현대에서 준비한 추모 퍼포먼스였다. 백남준은 1963년 3월 독일 부퍼탈에서 ‘음악의 전시-전자 텔레비전’이라는 제목의 첫 개인전을 열면서 서양 음악의 상징과도 같은 바이올린을 깨부수는 파격적인 행위로 세계 미술계에 기라성같이 등장했다. 이날 퍼포먼스를 벌인 김 화백은 1983년 백남준과 갤러리 현대의 첫 만남이 있었던 장소의 주인이다. 갤러리 현대 박명자 회장은 회고한다. “프랑스 파리의 김 화백 화실에서 백남준 선생은 영어와 불어를 섞어 가며 생중계 위성쇼에 대한 구상을 쏟아냈다. 작가의 열정과 심연을 가늠하기 힘든 예술적 깊이에 충격을 받고 그 자리에서 함께 일할 것을 제안했다.” 백남준은 이듬해 1월 1일 파리, 뉴욕, 샌프란시스코, 서울을 연결하는 위성쇼 ‘굿모닝, 미스터 오웰’을 선보이며 한국 대중들에게 알려지기 시작했다. 갤러리 현대는 1988년 9월 14일부터 보름간 백남준의 한국 최초 개인전을 열었다. 국립현대미술관의 ‘다다익선’ 설치 제막식과 동시에 열린 전시에 출품된 작품은 ‘선덕여왕’, ‘세종대왕’ 등 한국의 위대한 인물들을 로봇으로 형상화한 비디오 조각 작품들이다. 1990년, 1992년, 1995년, 2007년 총 5회의 개인전을 열었던 현대는 이번에 백남준 추모 10주기 전으로 인연을 이어갔다. 백남준은 2006년 1월 29일 미국 플로리다주 마이애미의 아파트에서 부인 구보타 시게코(2015년 7월 별세)가 지켜보는 가운데 별세했다. 작고일 하루 전에 개막된 전시의 타이틀은 ‘백남준, 서울에서’로 그가 한국에 남긴 주요 작품 40여점을 선별해 선보인다. 특히 1990년 여름 백남준이 평생의 친구였던 독일 예술가 요제프 보이스를 추모하며 갤러리 현대 뒷마당에서 행한 진혼굿 퍼포먼스 ‘늑대걸음으로’에 사용했던 오브제들을 26년 만에 공개했다. 이 퍼포먼스를 비디오 카메라로 촬영한 장폴 파르지에 전 파리8대학 교수는 백남준이 퍼포먼스에서 입었다가 선물한 흰색 두루마기와 갓을 파리에서 가져와 의미를 더했다. 한쪽 벽면에 당시 백남준이 행했던 퍼포먼스 영상이 흘러나오는 가운데 파르지에는 백남준의 한복으로 바닥에 놓여 있던 피아노을 덮었다. 보이스는 1963년 백남준의 부‘퍼탈 개인전 전시회장을 방문해 네 대의 피아노가 설치된 방에 들어간 후 바닥에 거꾸로 놓여 있던 피아노를 도끼로 부수는 퍼포먼스를 했었다. 백남준은 진혼굿에서 스스로 무당 역할을 했고, 보이스를 대신해 망가진 피아노와 머리가 뚫린 중절모를 가져다 놓음으로써 두 사람의 예술적 이상을 흥겨운 굿판으로 만들었다. 파르지에는 “백남준이 벗을 기리고자 진혼굿을 행했듯이, 지금은 남은 벗들이 그를 기린다는 의미를 담았다”고 말했다. 이번 전시에선 1988년에서 2000년 사이 한국에 집중적으로 소개된 백남준의 작품 ‘로봇가족’ 시리즈를 비롯해 백남준의 예술적 스승이자 동지인 존 케이지, 샬럿 무어맨, 요제프 보이스를 형상화한 작품, 인류사에 큰 족적을 남긴 찰스 다윈과 아이작 뉴턴에 대한 작품 등이 함께 선보인다. 1995년 독일 폴프스버그 미술관에 설치했던 ‘잡동사니 벽’과 6m 길이의 화선지에 적은 진연선 박사에 대한 추모시는 처음 대중에 공개되는 작품이다. 이날 퍼포먼스에 참석한 이용우 상하이 히말라야미술관장은 “예술가로서 ‘동양에서 온 테러리스트’로 불린 백남준이 발명한 것들에는 역사적이고 미래적인 테크놀로지 생태학과 거대한 세계관이 담겨 있다”면서 “10주기는 그를 기리는 감상적 기념일이 아니라 그의 예술을 면밀하게 다시 들여다보고 검증하는 재도약의 계기가 돼야 한다”고 말했다. 전시는 4월 3일까지. (02)2287-3500. 한편 서울시립미술관은 서울시가 매입한 동대문구 창신동 백남준의 유년 시절 집터에 기념관을 조성해 백남준의 탄생일인 7월 20일 개관할 예정이다. 글 사진 함혜리 선임기자 lotus@seoul.co.kr

국내 대중문화를 관통하고 있는 복고 열풍이 공연계에도 번졌다. 올봄, 1960~80년대를 주름잡은 올드팝 스타들이 줄줄이 내한을 앞두고 있다. 1960~70년대 팝의 황금기를 이끌었던 톰 존스(왼쪽·76)는 4월 9일 서울 송파구 방이동 올림픽공원 올림픽홀에서 콘서트를 개최한다. 1983년 첫 방한 이후 무려 33년 만의 내한 공연이다. 그의 히트곡인 ‘딜라일라’와 ‘그린 그린 그래스 오브 홈’은 국내에서 조영남이 번안해 큰 사랑을 받았다. 영국 웨일스 출신인 톰 존스는 1964년 ‘칠스 앤드 피버’로 데뷔했으며 ‘잇츠 낫 언유주얼’이 영국 차트 1위와 빌보드 차트 10위권에 오르며 이름을 알렸다. 이후에도 톰 존스는 바리톤에서 테너 음역을 아우르는 보컬을 바탕으로 블루스, 컨트리, 록, 댄스, 테크노 등 다양한 장르에서 건재함을 이어 갔다. 1988년에는 프린스의 노래 ‘키스’를 리메이크하며 일렉트로닉 댄스 음악에도 도전했다. 2006년 영국 여왕에게서 기사 작위를 받았다. 공연기획사 측은 “빅밴드와 함께하는 풍성한 사운드는 물론 그의 50여년 음악 인생을 아우르는 무대가 될 것”이라고 말했다. 1970~80년대 ‘팝의 여신’ 올리비아 뉴턴존(오른쪽·68)은 5월 한국을 찾아온다. 14일은 서울 올림픽공원 체조경기장에서, 15일은 부산 KBS홀에서 각각 공연을 펼친다. 대표곡 ‘피지컬’, ‘매직’, ‘아이 어니스틀리 러브 유’ 등을 선보인다. 1965년 ‘렛 미 비 데어’로 데뷔한 올리비아 뉴턴존은 그래미상 베스트 여성 보컬리스트 상을 거머쥐며 가수로서 명성을 얻었다. ‘피지컬’로는 빌보드 싱글 차트 10주 연속 1위를 차지했다. 음악 영화 ‘그리스’에 출연하기도 한 그는 1992년 유방암 선고를 받고 투병 생활을 했지만, 완치 후에는 여성 건강 증진 운동가로 활동하면서 호주에 암연구·건강증진센터를 설립했다. 멸종 위기 돌고래 보호 메시지를 담은 노래를 발표하는 등 환경 운동가로도 활동하고 있다. 기획사 측은 “올리비아 뉴턴존이 한국 팬들이 좋아하는 곡을 찾아 연주 목록을 작성하고 있다”며 “한국 팬을 위한 특별무대도 준비 중”이라고 귀띔했다. 이은주 기자 erin@seoul.co.kr

18세기 조선의 백수 지성 탐사(길진숙 지음, 북드라망 펴냄) 즐겁게 ‘살고/놀았던’ 조선 시대 선비 농암 김창협, 성호 이익, 혜환 이용휴, 담헌 홍대용 등 백수 선비 4인방을 소개한 책이다. 농암은 숙종의 숱한 관직 제수를 받고도 부친의 죽음 이후 관직을 버리고 백수의 길을 스스로 택했고, 이익과 이용휴는 가문의 불행 앞에서 학문과 문장을 택했다. 홍대용은 노론 명문가의 자제로 탄탄한 앞날이 보장되어 있음에도 과거 대신 농수각을 지어 천체를 관측하고, 악기를 연주하며 멀리 청나라까지 친구를 사귀었다. 오히려 백수 시절 최고의 학문적 수준에 도달한 삶의 답을 그들의 지성으로 탐색해본다. 336쪽 1만 7000원. 오리지널스(애덤 그랜트 지음, 홍지수 옮김, 한국경제신문 펴냄) 세상을 바꾼 혁신가들에 대한 통념을 깨고 새로운 시선으로 바라본다. 저자는 대세에 순응하지 않고, 시류를 거스르며, 구태의연한 전통을 거부하는 독창적인 사람들을 ‘오리지널스’로 지칭한다. 재계, 정계, 문화계를 망라하는 다양한 연구 결과와 현장 사례를 통해 창의성이 뛰어난 사람들은 위험을 기꺼이 감수하고 타고난 리더들이라는 고정 관념을 무너뜨린다. 이를테면 링컨은 게티즈버그로 출발하기 전날 밤까지도 연설문을 작성하지 못했고 레오나르도 다빈치는 모나리자를 그리다 말다를 반복하며 15년을 미룬 채 죽음이 임박해서야 완성했다. 464쪽. 1만 6000원. 배롱나무 꽃필적엔 병산에 가라(배국환 지음·나우린 그림, 나눔사 펴냄) 행정고시 출신으로 30년 넘게 기획재정부 등에서 일한 경제관료인 저자가 우리 역사와 문화유산에 대한 애정을 담아 집필한 답사기. 28개의 역사문화유산에 대한 감상을 시와 에세이, 수채화, 사진 등 다양한 장르로 표현했다. 저자는 10년 넘게 우리 문화유산 답사기와 역사, 불교, 미술사 등 서적을 탐독한 뒤 시간 여유가 날 때마다 폐사지와 국보 건축물, 유적지를 찾아 다니며 현장의 느낌을 시로 옮겼다. 비극의 역사현장, 예술혼이 담긴 작품과 유적, 자연과 사람에 대한 글로 구성된 책은 감성적이고 함축적으로 역사문화유산을 바라보는 눈을 열어준다. 239쪽. 1만 3000원. 뉴턴의 시계(에드워드 돌닉 지음, 노태복 옮김, 책과함께 펴냄) 저자는 과학혁명의 태동과 그 후폭풍이 세상을 뒤흔드는 모습을 한 편의 소설처럼 풀어낸다. 그림 자료를 곁들여 과학혁명의 주요 사상들을 이해하기 쉽게 소개한다. 만유인력의 법칙을 발견한 아이작 뉴턴은 자신이 하느님의 암호를 풀라는 소명을 부여받은 선택된 사람이라고 스스로 믿었다. 1687년 중력 이론을 밝혀낸 후 세계는 영원히 달라졌고, 그의 업적은 코페르니쿠스와 케플러, 갈릴레오 등 선배 과학자들의 연구를 바탕으로 이뤄졌다고 말할 수 있다. 과학을 좋아하는 독자라면 소설처럼 읽어 나갈 수 있다. 456쪽. 2만 2000원. 우주의 여행자(도널드 여맨스 지음, 전이주 옮김, 플루토 펴냄) 지구는 우주에서 날아오는 소행성과 끊임없이 부딪친다. 매일 100t의 행성 간 물질이 지구로 비 오듯 떨어지고 있지만 너무 작아서 우리가 느끼기도 전에 대기권에서 타 없어질 뿐이다. 하지만 언제나 작은 것들만 날아온다는 보장은 없다. 1909년 러시아 퉁쿠스카에 큰 피해를 입힌 충돌체의 크기는 지름 30m급으로 이 같은 충돌체는 지구 주변에 130만개가 존재하고, 평균 200년에 한 번 지구와 충돌할 것으로 예측된다. 저자는 지구 주변의 위협이 될 만한 작은 천체들을 미리 발견하고 계속 추격하기 위해서라도 우주에 대한 연구 조사 활동이 필요하다고 역설한다. 256쪽. 1만 5000원.

덴버 브롱코스와 캐롤라이나 팬서스가 미국프로풋볼(NFL) 챔피언결정전인 슈퍼볼에서 격돌한다. 덴버는 2년 만에, 캐롤라이나는 12년 만에 슈퍼볼 무대에 서는 것이다. 덴버는 25일 미국 콜로라도주 덴버의 스포츠 어소리티 필드에서 벌어진 2015~16 NFL 아메리칸풋볼콘퍼런스(AFC) 챔피언십에서 ‘디펜딩 챔피언’ 뉴잉글랜드 패트리어츠의 막판 거센 추격을 뿌리치고 20-18로 승리하며 슈퍼볼 진출을 확정 지었다. ‘세기의 쿼터백’ 페이턴 매닝(40·덴버)은 그의 오랜 라이벌인 톰 브래디(39·뉴잉글랜드)와의 17번째 맞대결에서 32차례 패스 시도 중 17차례를 정확하게 연결해 176야드 전진을 끌어내며 팀의 승리를 이끌었다. 브래디도 터치다운 패스 1개를 포함해 310 패싱 야드를 기록하며 분전했으나 2개의 인터셉션을 허용하며 무너졌다. 노스캐롤라이나주 샬럿의 뱅크 오브 아메리카 스타디움에서 열린 내셔널풋볼콘퍼런스(NFC) 챔피언십에서는 캐롤라이나가 애리조나 카디널스를 49-15로 완파하며 팀 역사상 두 번째로 슈퍼볼에 진출했다. 캐롤라이나는 2개의 터치다운 패스를 뿌리고, 직접 2개의 터치다운을 러싱으로 찍은 흑인 쿼터백 캠 뉴턴(27)의 활약을 앞세워 NFC 역대 최다 점수 신기록을 세웠다. 반면 애리조나의 쿼터백 카슨 파머(37)는 4개의 인터셉션을 허용하는 최악의 경기력으로 큰 경기에 약하다는 평가를 이번에도 넘어서지 못했다. 올해로 50회째를 맞는 슈퍼볼은 다음달 8일 샌프란시스코 포티나이너스의 홈 구장인 캘리포니아주 샌타클래라의 리바이스 스타디움에서 열린다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

영화 ‘인터스텔라’에서는 블랙홀에 빠져들어간 주인공이 가까스로 생존하는 장면이 나온다. 초고밀도에 의하여 생기는 중력장의 구멍을 뜻하는 블랙홀은 일반적으로 모든 것을 흡수하고 파괴하며 절대 헤어나올 수 없는 존재로 인식돼 왔지만 이와 달리 '킬러'가 아니라는 주장도 있다. 역설적이지만 블랙홀은 우주에서 가장 밝은 천체 가운데 하나로 그 자체는 빛을 내지 않지만, 그 안으로 빨려 들어가는 물질이 빛과 에너지를 내놓는다. 대부분의 은하들은 그 중심부에 우리 태양 질량의 수백 만 배 심지어 수십억 배가 넘는 거대한 블랙홀을 품고있다. 우리 은하에도 역시 태양 질량의 약 400만 배가 넘는 거대 블랙홀이 '조용히' 존재하지만 어떤 블랙홀은 주변 물질을 게걸스럽게 잡아먹으며 요란을 떨기도 한다. 2015년 한해 학계를 떠들썩하게 만든 블랙홀과 관련된 연구성과를 정리해봤다. - 충돌하는 두 은하 속 ‘괴물 블랙홀’ 탄생 포착 　 올해 초 미 항공우주국(NASA)의 누스타(NuSTAR) 우주망원경이 두 은하의 충돌로 인해 괴물 블랙홀이 탄생하고 있는 현장을 잡아냈다. 블랙홀 현상을 추적하기 위해 우주로 쏘아올려진 NuSTAR는 고에너지 X선 자기장 영역을 관측할 수 있는 위성 망원경이다. 충돌한 두 은하는 Arp 299로 통칭되는 것으로, 지구로부터 1억 3400만 광년 거리에 있다. - 별을 ‘호로록’ 빨아먹는 괴물 블랙홀 포착　 지난 1월 미국과 헝가리 등이 참여한 국제 연구진이 지구로부터 약 30억 광년 거리에 있는 한 거대질량 블랙홀의 식사 장면을 확인했다는 연구결과를 발표했다.천문학자들은 이전에도 여러 블랙홀이 별을 먹은 과정을 목격해왔지만, 이번처럼 식사 중인 모습이 관측된 경우는 이례적인 일이라고 밝혔다. 이 놀라운 광경은 2009년 1월 미국 텍사스주(州)에 있는 맥도널드천문대의 한 작은 망원경(ROTSE-IIIB)에 의해 처음 목격됐다. 이후 미 하와이 마우나케아 산에 있는 W.M.켁 천문대의 천체망원경과 구경 9.2m 호비-에버리 망원경, 스위프트 위성 등으로 관측한 데이터를 사용해 ‘비밀’을 밝힐 수 있었다. 22.5등급으로 분류되는 이 천문 사건은 가장 밝은 항성 폭발로 알려진 ‘초광도 초신성’보다 더 밝았다. - 태양 질량의 120억배 ‘초대형 블랙홀’ 발견 지난 2월 우주 퀘이사 중심에서 거대한 규모의 블랙홀이 발견됐다. 퀘이사는 지구에서 관측할 수 있는 가장 먼거리에 있는 천체로, 수많은 별들로 이뤄진 은하다. ‘SDSS J0100+2902’ 라고 명명된 이 블랙홀은 지구에서 128억 광년 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 그 질량이 태양의 120억배에 달하는 것으로 알려졌다. 이를 처음 발견한 오스트레일리아국립대학의 푸얀 비엔 박사 연구진은 이 블랙홀이 먼 우주에서 가장 밝은 광원체로서 ‘등대’와 같은 역할을 한다고 설명했다. 연구진에 따르면 퀘이사 중심에 있는 이 블랙홀은 엄청난 중력을 자랑하며, 태양보다 질량이 훨씬 큰 만큼 태양이 발산하는 에너지와 비교하기 어려울 정도의 강한 에너지를 뿜어내는 것으로 알려졌다. 이 블랙홀은 매우 짧은 시간 동안 거대한 질량의 초대형 블랙홀로 성장한 것으로 추측된다. - 초거대 블랙홀 제트 간 충돌 사상 첫 포착 초거대 블랙홀에서 제트끼리 서로 충돌하는 현상이 사상 처음으로 포착됐다. 지난 5월 미국 우주망원경연구소(STScI)측은 타원은하 NGC 3862 중심에 있는 블랙홀 제트의 충돌 모습을 유명학술지 네이처(Nature)에 발표했다. 미 항공우주국(NASA)의 허블우주망원경으로 관측한 이번 현상은 지구로부터 약 2억 6000만 광년 떨어진 곳에 위치한 은하 NGC 3862의 중심부에서 포착됐다. 일반적으로 은하 중심에는 거대 블랙홀이 존재한다. 이를 증명하는 것이 바로 은하 중심에서 ‘물질’이 방출되는 현상인 제트(jets)다. 사실 모든 것을 집어 삼킨다는 블랙홀이 왜 제트를 뿜어내는지 또한 그 구성 물질이 정확히 어떻게 되는지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 다만 에너지가 강한 X선과 에너지가 약한 X선의 강도 비율에 밀접한 연관이 있다고 추측되고 있다. 그러나 블랙홀이 인간의 머리로 상상하기 힘든 에너지를 엄청난 속도로 뿜어낸다는 것은 확실하다. - 태양보다 5000배 큰 중간급 블랙홀 발견 지난 9월 NASA와 메릴랜드 대학 공동연구팀은 지구 남반구 별자리인 그물자리 방향으로 약 1,350만 광년 떨어진 NGC 1313에서 중간급의 새 블랙홀을 발견했다고 발표했다. 막대나선은하인 NGC 1313에 놓여있는 블랙홀 ‘NGC 1313 X-1’은 중간급이라는 수식어가 붙어있지만 사실 우리 태양보다도 무려 5000배 이상이나 질량이 크다. 일반적으로 블랙홀의 크기는 우리 태양과 비교해 크게 두 부류로 분류한다. 블랙홀이 우리 태양 질량의 100만 배 이상인 경우 ‘초질량 블랙홀’로, 10~100배 수준이면 ‘별질량블랙홀’ 로 구분하는 것.그러나 흥미롭게도 그 중간급에 속하는 블랙홀은 거의 발견되지 않았다. 한마디로 우주의 블랙홀이 작거나 크거나 ‘모아니면 도’로 존재하는 것도 이유지만 그만큼 찾아내기 힘든 것도 큰 원인이다. 그러나 지난 2012년 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO)가 지구에서 3억 광년 떨어진 ESO-243-49 은하 중심부에서 질량이 우리 태양의 약 2만 배로 추정되는 중간급 질량의 블랙홀을 처음으로 발견한 바 있다 - 초질량 블랙홀, 다가온 별 잡아먹는 모습 관측 　 강력한 중력으로 빛 조차도 흡수한다는 블랙홀에 거대한 별이 가까이 접근한다면 어떤 현상이 발생할까?지난 10월 미국 미시간 대학 등 국제공동연구팀은 블랙홀이 별을 찢어 흡수하는 현상을 관측해 이를 분석한 연구결과를 세계적인 과학지 ‘네이처’(Nature)에 발표했다.　이제는 영화로도 익숙해진 블랙홀은 대부분의 은하 중심부에 존재한다. 연구팀의 관측대상에 오른 지역은 지구로부터 2억 9000만 광년 떨어진 곳에 위치한 은하 PGC 043234 중심부에 놓인 초질량 블랙홀(ASASSN-14li)이다. 연구팀은 NASA의 찬드라 X-레이 우주망원경과 스위프트 위성, 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경을 동원해 문제의 지역을 관측한 결과 가깝게 접근한 별을 블랙홀이 쭉 빨아들이는 일명 ‘조석 분열’(tidal disruption) 현상을 관측하는데 성공했다. - ‘블랙홀’이 별을 통째로 ‘꿀꺽’ 첫 관측　 지난달 천문학자들로 이루어진 다국적 팀이 블랙홀이 별을 통째로 꿀꺽하고는 트림처럼 고속 플라스마를 우주공간으로 방출하는 현장을 목격했다. 이 거대한 에너지의 흐름은 우리 태양이 1000만년 동안 생산하는 에너지와 맞먹는 것으로 보인다.문제의 블랙홀은 지구로부터 3억 광년 떨어진 PGC 43234 -300이라는 은하 중심에 똬리를 틀고 있는 것으로, 우리 태양 질량의 100만 배 정도지만, 초질량의 블랙홀에 비한다면 비교적 경량급에 속하는 것이다. 하지만 엄청난 중력을 갖고 있어 우리 태양 정도 크기의 별 하나 정도는 떡 먹듯이 먹어치울 수 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

빛은 낮을 축복하고 어둠은 밤을 성스럽게 한다. 이 얼마나 아름다운 세상인가! /루이 암스트롱('what a wonderful world') ​뉴턴의 물리학이 등장한 후 사람들은 지상의 물리학이 천상의 세계에도 그대로 통한다는 사실을 확인하게 되었다. 태양과 천체들은 지구 물질과는 전혀 다른 것으로 이루어져 있다는 아리스토텔레스의 말은 더 이상 효력을 가질 수가 없었다. 천문학자들은 태양의 크기와 거리를 측량했고, 만유인력 방정식으로 그 질량을 알아냈다. 자그마치 지구 질량의 130만 배였다. 여기서 당연한 의문이 제기된다. 태양을 이루고 있는 물질은 무엇인가? 무엇이 저렇게 엄청난 에너지를 뿜어내고 있는가? 만유인력의 법칙이 우주의 모든 천체에 보편적으로 적용된다손 치더라도, 그것만으로 이들이 모두 똑같은 기본물질로 이루어져 있다는 증명은 되지 않는 것이다. ​ 방법은 하나밖에 없는 듯이 보였다. 직접 그 천체의 일부를 채취해와서 화학적으로 분석해보는 것이다. 하지만, 이것은 불가능하다. 그래서 1835년, 프랑스의 실증주의 철학자 콩트는 다음과 같이 말했다. “과학자들이 지금까지 밝혀진 모든 것을 가지고 풀려고 해도 결코 해명할 수 없는 수수께끼가 있다. 그것은 별이 무엇으로 이루어져 있나 하는 문제이다.” ​ 그러나 결론적으로, 이 철학자는 좀 신중하지 못했다. ‘절대 불가능하다’란 말은 참 위험한 말이다. 콩트가 죽은 지 2년 만인 1859년, 하이델베르크 대학 물리학자 키르히호프가 태양광 스펙트럼 연구를 통해, 태양이 나트륨, 마그네슘, 철, 칼슘, 동, 아연과 같은 매우 평범한 원소들을 함유하고 있다는 사실을 발견했다. 인간이 ‘빛’의 연구를 통해 영원히 닿을 수 없는 곳의 물체까지도 무엇으로 이루어졌나 알아낼 수 있게 된 것이다. ​프라운호퍼, “그는 별을 가까이했다!” 키르히호프의 스펙트럼을 얘기하기 전에 우리는 먼저 어느 불우한 유리 연마공의 라이프 스토리에 잠시 귀 기울여보지 않으면 안된다. 왜냐하면, 이 무학의 유리 연마공이 이미 한 세대 전에 키르히호프의 길을 닦아놓았기 때문이다. 그가 요제프 프라운호퍼(1787~1826)다. 유리공장에서 일하면서 광학과 수학을 독학으로 공부하여 망원경 제작자가 된 프라운호퍼는 스펙트럼의 색들이 유리의 종류에 따라 어떻게 굴절하는지 알아보기 위해 망원경 앞에 프리즘을 달았다. 역사상 최초의 분광기라 할 수 있는 것이었다. 이 실험에서 프라운호퍼는 그의 이름을 불멸의 것으로 만든 놀라운 검은 띠들을 발견했다. 빛의 성질에서 유래한 '프라운호퍼 선'을 발견한 것이다. ​ 그는 태양 이외의 천체에 대해서도 스펙트럼 조사를 했다. 달과 금성, 화성을 분광기에 넣었을 때도 똑같은 선을 볼 수 있었다. 그러나 망원경을 항성으로 겨누었을 때는 상황이 달랐다. 별마다 각기 특유의 스펙트럼을 보여주는 것이다. ​ 그는 햇빛 스펙트럼의 세밀한 조사를 통해 모두 324개의 검은 선을 발견했는데, 이 선들이 무엇을 뜻하는 건지 끝내 알 수 없었지만, 이것이야말로 저 천상의 세계가 무엇으로 이루어져 있는지를 밝혀낼 수 있는 열쇠로서, 19세기 천문학상 최대의 발견이었던 것이다. 프라운호퍼의 암선이 뜻하는 것은 그로부터 한 세대 뒤 키르히호프에 의해 완벽하게 해독되었다. 불운한 사나이 프라운호퍼는 오래 살지 못했다. 불우한 환경 탓에 어렸을 때부터 유리공장에서 혹사당한 바람에 유리가루로 인한 진폐증으로 일찍 삶을 마감하고 말았다. 겨우 39살이었다. 그러나 그는 프라운호퍼 선으로 우주를 인류 앞에 활짝 열어젖힌 천문학사의 거인이었다. ​ 프라운호퍼는 뮌헨 시내 라이헨바흐의 묘 옆에 묻혔다. 그의 묘비에는 “그는 별을 가까이했다!”는 문구가 새겨져 있다.​ ​ 태양을 해부한 사나이​ ‘별의 물질을 아는 것은 불가능하다’고 단정한 콩트의 말을 보기 좋게 뒤집은 키르히호프는 칸트가 태어난 지 꼭 백년 만인 1824년 칸트의 고향 쾨니히스베르크에서 태어났다. 그리고 쾨니히스베르크 알베르투스 대학에서 전기회로를 연구하고, 졸업 후 하이델베르크 대학 교수로 갔다. ​ 거기서 키르히호프는 분젠과 함께 여러 가지 원소의 스펙트럼 속에서 나타나는 프라운호퍼 선의 연구에 몰두했다. 그는 유황이나 마그네슘 등의 원소를 묻힌 백금막대를 분젠 버너 불꽃 속에 넣을 때 생기는 빛을 프리즘에 통과시키는 방법으로 연구를 진행했다. 그 결과, 키르히호프는 각각의 원소는 고유의 프라운호퍼 선을 갖는다는 사실을 발견했다. 말하자면 원소의 지문을 밝혀낸 셈이었다. ​ 이어서 그에게 영광의 순간이 찾아왔다. 나트륨 증기가 내보내는 빛을 분광기를 통하게 하니, 그 스펙트럼 안에 두 개의 밝은 선이 나타났다. 프라운호퍼가 제작한 지도와 대조해보니 그 선들이 D1, D2의 장소와 일치했다. 프라운호퍼가 나트륨 화합물을 태웠을 때 발견한 두 개의 밝은 선에 붙여놓은 기호들이었다. ​ 여기서 키르히호프는 그의 선배보다 한걸음 더 나갔다. 나트륨 불꽃을 통하여 태양빛을 분광기에 넣었더니 스펙트럼 안의 밝은 선이 있었던 장소가 어두운 D선으로 바뀌는 게 아닌가! 이는 어떤 특정한 파장의 빛이 나트륨 가스에 흡수되어 버렸음을 뜻하는 것이다. 다시 말해, 이 D선은 태양 주위에 나트륨 가스가 존재한다는 것을 증명하기 때문이다. ​ 그는 “해냈다!”고 외쳤다. 이것이 바로 반세기 전 프라운호퍼가 그토록 알고 싶어한 수수께끼였던 것이다. 별의 수수께끼는 모두 별빛 속에 답이 있었던 것이다. 따지고 보면 우주팽창이라든가 우주의 진화 같은 것들도 모두 별빛이 가르쳐준 것이라 할 수 있다. 별빛이 없었다면 천문학은 태어나지도 못했을 것이다. 그러고 보니 우리를 포함해 지구의 모든 생명체를 살리는 것도 태양이라는 별빛 아닌가. ​ 키르히호프는 다음 과제로, 태양광 스펙트럼에서 보이는 검은 선들이 어떤 원소들의 것인가를 조사한 결과, 마그네슘, 철, 칼슘, 동, 아연 같은 원소들을 찾아냈다. ​ 콩트가 죽은 후 2년 뒤인 1859년, 그는 이 같은 사실을 발표했다. 이로써 키르히호프는 태양을 최초로 해부한 사람이 되었고, 항성물리학의 기초를 놓은 과학자로 기록되었다. 그러나 태양이 무엇을 태워 저처럼 막대한 에너지를 분출하는지, 그 에너지 원이 밝혀지기까지는 아직 한 세기를 더 기다려야 했다. ​ 키르히호프는 2년 뒤 스펙트럼 분석을 통해 새 원소 루비듐과 세슘을 발견하는 등, 천문학과 물리학의 발전에 크게 공헌했다. 전기회로와 열역학 분야에 서로 다른 두 개의 키르히호프 법칙은 그의 이름을 딴 것이다. 여담이지만, 키르히호프가 이용하는 은행의 지점장이 자기 고객이 태양에 존재하는 원소에 관한 연구를 하고 있다는 말을 듣고는 한마디 내뱉었다고 한다. “태양에 아무리 금이 많다 하더라도 지구에 갖고 오지 못한다면 무슨 소용이 있겠습니까?” ​ 훗날 키르히호프가 분광학 연구업적으로 대영제국으로부터 메달과 파운드 금화를 상금으로 받게 되자 그것을 지점장에게 건네며 말했다. “옜소. 태양에서 가져온 금이오.” 이광식 통신원 joand999@naver.com　

“나는 정말 중요한 일에 온 정신을 빼앗기고 있기 때문에 편지 쓸 시간을 낼 수가 없었다네. 지난 2년 동안 중요한 문제들을 생각하느라 밤낮으로 내 두뇌를 괴롭혔지. 그렇지만 그것들은 물리학의 근본적인 문제들을 진전시키는 것들이라네.” 알베르트 아인슈타인(1879~1955)이 절친한 대학 친구 안젤로 베소에게 일반상대성 이론을 연구하면서 느낀 고뇌를 절절히 털어놓은 편지 구절이다. 25일은 아인슈타인을 ‘20세기 물리학의 마에스트로’로 만들어 놓은 일반상대성 이론이 세상에 공개된 지 100주년이 되는 날이다. 일반상대성 이론의 발표로 완성된 상대성이론 체계는 양자역학과 함께 현대물리학의 양대 기둥이 됐다. 1915년 11월 25일 서른 여섯의 젊은 물리학자 아인슈타인은 독일 ‘프로이센 과학원 회보’에 ‘중력의 장 방정식’이란 제목의 일반상대성 이론을 발표함으로써 현대물리학의 거장으로 확고히 자리매김했다. 1905년 발표한 특수상대성 이론은 물리법칙과 빛의 속도는 어디서든지 일정하기 때문에 변하는 것은 시간이나 거리 같은 물리량이라는 내용이다. 이 이론은 등속운동이라는 특수한 경우에는 적용이 되지만 가속운동이나 중력이 적용되는 공간에서는 정확하지 않다는 문제가 있었다. 그래서 아인슈타인은 모든 상황에서 적용이 가능한 일반이론을 만들어 낸 것이다. 일반상대성 이론은 시공간과 물질 간의 관계, 이 둘을 연결하는 중력을 설명하는 것으로 우주와 빅뱅, 블랙홀 등 다양한 우주 현상을 정확히 이해할 수 있도록 도왔다. 뉴턴은 사과가 지구로 떨어지는 것은 지구와 사과 사이에 작용하는 중력 때문이라고 설명하지만 일반상대성 이론에 따르면 지구로 인해 휘어진 공간으로 사과가 굴러떨어지는 것이다. 이렇게 휘어진 시공간은 빛의 경로에도 영향을 미친다. 상대성이론은 우리와는 상관없는 것 같아 보이지만 위치확인시스템(GPS)은 일반상대성 이론이 적용되는 대표적 사례다. 상대성이론에 따르면 빠르게 움직이는 물체의 시간은 상대적으로 느리게 흐른다. GPS 신호를 보내는 위성의 시간도 지표면의 시간보다 느리게 흘러간다. 여기에 중력의 영향까지 받는다. 이런 속도와 중력효과를 상대성이론으로 바로잡아 주지 않는다면 차량 내비게이션의 순간오차는 10m 넘게 날 수 있다. 경희대 물리학과 남순건 교수는 “과거에도 천체를 관측하고 연구하기는 했지만 우주라는 공간을 제대로 이해할 수 있게 된 것은 1915년 아인슈타인이 일반상대성 이론을 발표한 이후부터”라며 “상대성이론은 인류의 세계관을 확장시켰다는 점에서 과학을 뛰어넘은 철학”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학자의 연애/박민아 등 지음/바이북스/240쪽/1만 3500원 ‘사랑할수록 더 많이 혁명할 수 있다.’ 68혁명의 대표적 구호다. 비폭력 문화혁명으로서 갖는 에너지와 순수함을 단적으로 드러냈다. 사랑의 힘은 과학 혁명에도 예외가 될 수 없다. 영화, 드라마 등에서는 흔히들 과학자는 뛰어난 두뇌와 냉철한 이성으로 우주의 운영 원리를 발견해 내고, 꽁꽁 숨겨진 자연의 비밀을 풀어 내지만, 사랑하는 여자(혹은 남자)의 마음을 알고 이해하는 데는 젬병인 인물로 묘사되곤 한다. 하지만 현실 속 과학자들의 사랑은 달랐다. ‘사랑의 힘’은 그들의 연구를 자극하고 격려하는, 학문적 영감의 원천이었다. 위대한 과학자들의 내밀한 연애사를 들여다보는 일은 사랑의 보편성과 위대함, 당대의 사회문화상을 다시금 확인하는 일이며 인류사에 길이 빛나는 과학적 성취를 좀더 쉽고 재미나게 접할 수 있는 방법이다. 상대성 이론을 발견한 아인슈타인은 천재 과학자이면서 희대의 바람둥이과에 속했다. 첫 아내 밀레바 마리치를 만나기 전의 젊은 시절은 좀 우울했다. 취리히대학을 턱걸이로 졸업한 뒤 실업자 신세에 고등학교 임시 수학교사를 전전하다가 얻은 직업이 겨우 특허청 심사원이었다. 그러면서도 수학과 물리학에 자신보다 탁월한 능력을 보인 밀레바를 만나 그의 도움 속에서 놀라운 학문의 꽃을 피울 수 있었다. 밀레바와 결혼 3년째, 광전효과와 브라운 운동, 특수상대성이론을 일제히 발표하며 과학사가들이 1905년을 ‘기적의 해’라고 부르도록 했다. 특히 특수상대성이론의 논문은 밀레바가 검토해 7곳의 오류를 수정해 줬고 ‘움직이는 물체의 전기역학적 특성에 대하여’라는 극도의 겸손한 제목까지 달아 줬다. 오만하게 기존 학계의 권위에 도전하는 듯한 인상을 피하기 위한 세심한 의도였다. 프랑스혁명의 사상적 이데올로그 역할을 맡았던 계몽주의 철학자 볼테르는 에밀리가 없었다면 그저 그런 작가로 남았을지 모른다는 평가를 들을 정도다. 에밀리와 볼테르는 18세기 프랑스 사교계에서 불륜이면서도 공인된 연인 관계였다. 하지만 여자라는 이유로 과학적 재능을 발휘하지 못한 에밀리와 귀족이 아닌 신분의 제약으로 작가적 재능 발휘에 한계가 있던 볼테르의 만남은 단순한 염문 이상이었다. 수학과 과학에 탁월한 재능을 보인 에밀리는 뉴턴의 ‘프린키피아’의 심오한 비밀을 끝까지 파고든 뒤 ‘뉴턴 자연철학의 수학적 원리’라는 명료한 해설서를 남겼다. 볼테르 역시 에밀리의 도움을 받아 뉴턴의 법칙을 당대 정치 사회를 해석하는 잣대로 삼아 계몽주의 철학의 논리적 근간을 완성시켰다. 이 밖에도 동성애라는 금지된 사랑 속에서 인공지능의 기초를 닦은 앨런 튜링, 침팬지의 생태를 관찰한 제인 구달, 완벽한 파트너십을 보여 준 퀴리 부부 등은 사랑의 위대함을 실증하는 살아 있는 사례가 됐다. 박록삼 기자 youngtan@seoul.co.kr