올 1월 미국국립해양대기관리처(NOAA)와 항공우주국(NASA)은 지난해 지구 온도와 기후를 분석해 “2015년은 근대 기상관측이 시작된 1880년 이후 136년 만에 가장 더운 한 해였다”고 발표했다. 분석에 참여한 과학자들은 기온 상승의 직접적인 원인으로 ‘지구 온난화’와 적도 태평양의 비정상적 수온 상승 현상인 ‘슈퍼 엘니뇨’를 꼽았다. 슈퍼 엘니뇨는 올여름에 소멸할 것으로 예상되지만 지구 온난화는 계속 진행되고 있는 만큼 올해는 지난해보다 더 뜨거운 해가 될 수 있다는 우려까지 나온다. 가뭄과 홍수, 폭설과 잦은 태풍, 사막화 현상 등 갖가지 이상기후를 유발하는 지구 온난화의 가장 큰 원인은 이산화탄소(CO2) 농도의 증가다. 이 때문에 세계 각국은 이산화탄소를 줄이기 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 그런데 최근 이산화탄소 농도가 증가하며 지구에 미국 본토의 2배에 가까운 녹지가 새로 생겼다는 연구 결과가 발표되면서 이산화탄소의 본래 모습이 무엇인지에 대한 의문이 커지고 있다. ●베이징大 등 8개국 공동연구팀 33년 측정 중국 과학학술원과 베이징대 지구시스템과학부, 미국 보스턴대 지구환경학과 등 8개국 24개 연구기관 32명의 연구자가 참여한 국제공동연구팀은 NASA와 NOAA의 관측위성이 지난 33년간 측정한 자료를 분석했다. 그 결과 대기 중 이산화탄소 증가로 지구 전체에서 녹지가 더 늘어났다는 사실을 밝혀내고, 지구과학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’(4월 25일자)에 발표했다. 일반적으로 식물은 이산화탄소를 흡수해 햇빛과 물, 뿌리에서 흡수한 영양소들을 결합시켜 영양소를 만든다. 공기 중에 이산화탄소가 많을수록 더 많은 당을 만들어 내는데, 과학자들은 이를 ‘이산화탄소의 비료 효과’라고 부른다. 연구팀은 지난 33년간 늘어난 녹지면적의 70% 정도(미국 본토의 2배 정도 면적)는 비료 효과 덕분이라고 분석했다. 그렇지만 연구를 주도한 퍄오스룽 베이징대 교수는 “이산화탄소의 증가가 비료 효과라는 장점으로 일부 나타날 수 있지만, 기후변화라는 지구 시스템 관점에서 본다면 단점이 더 많다”며 “이산화탄소의 지속적 증가는 바닷물을 산성화시켜 해양 생태계를 위협할 뿐만 아니라 식물이 수증기를 내뿜는 증산 효과를 높이면서 물과 탄소의 기본적인 순환 사이클을 무너뜨리게 될 것”이라고 말했다. 경제협력개발기구(OECD) 산하 국제에너지기구(IEA)도 이산화탄소를 줄이기 위한 노력을 게을리할 경우 2050년이 되면 이산화탄소 연 배출량이 58Gt(기가톤, 1Gt=1조㎏)에 달해 결국 인류는 사라지게 될 것이라는 암울한 예측을 내놓은 바 있다. 이 문제를 해결하기 위해 전 세계는 이산화탄소를 배출하지 않는 자연에너지를 이용해 전기를 얻는 신재생에너지 기술과 에너지 절약 및 효율 향상 기술을 개발하고 있지만 아직 연구 초기 단계여서 상용화까지는 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 이 때문에 발전소나 제철소 같은 대형 시설에서 발생하는 이산화탄소들을 직접 포집해 지하 1000m 이하에 압축 저장하는 ‘이산화탄소 포집 및 저장’(CCS) 기술이 현실적 대안으로 받아들여지고 있다. 하지만 이 역시 이산화탄소를 자원으로 활용할 수 있는 기술이 나올 때까지 보이지 않는 곳에 묻어 두자는 대증적 처방에 불과하다. ●CO2 기반 고분자 기술 활용할 시장 필요 그래서 요즘은 이산화탄소 자원화 기술이 주목받고 있다. 이산화탄소를 원료로 물질을 합성하거나 에너지원으로 활용하자는 것이다. 공장에서 나온 이산화탄소를 포집한 뒤 화학적 공정을 거쳐 요소, 살리실산, 고리형 카보네이트, 탄화수소, 메탄올 같은 화학제품 원료나 플라스틱 분말, 고분자 필름, 합성가스, 건축자재원료로 만들거나 생물학적 공정으로 의약품이나 식품의 원료, 바이오연료, 가축들의 사료 등으로 전환시키자는 것이다. 우리나라에서도 한국과학기술연구원(KIST) 등 공공연구기관뿐만 아니라 SK이노베이션이나 LG화학 같은 기업들도 이산화탄소를 기반으로 한 자원화 기술 연구에 나서고 있다. KIST 관계자는 “우리나라의 이산화탄소 기반 고분자 제조기술은 기술적으로는 90% 이상의 완성도를 보이지만 현재 사용되고 있는 석유화학 기반 고분자 물질의 물성과 달라 바로 대체하기는 어려운 상태”라며 “이산화탄소로 만든 고분자 물질을 활용할 수 있는 새로운 시장 형성이 필요하다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지금으로부터 12년 전인 2004년 7월 1일 탐사선 한 대가 인류 최초로 토성궤도에 진입했다. 바로 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 1997년 10월 발사한 토성탐사선 카시니-하위헌스호(Cassini Huygens Spacecraft)다. 7년을 날아가 토성 궤도에 진입한 우주선은 카시니호와 하위헌스 탐사선 두 부분으로 구성돼 있는데, 이 중 하위헌스는 모선에서 분리돼 2005년 1월 타이탄의 표면에 착륙해 배터리가 고갈될 때까지 한 시간 이상 데이터를 송출하며 수명을 다했다. 그간 카시니호는 아름다운 고리로 빛나는 '신비의 행성' 토성과 위성의 모습을 촬영해 사진만큼이나 화려한 업적을 남겼다. 탐사 10주년이었던 2014년 기준, 카시니호는 총 500GB의 데이터를 보내왔으며 3000편 이상 논문의 '재료'가 됐다. 카시니호의 탐사덕에 인류는 토성 및 주위 고리와 육각형 태풍의 모습, 메탄 바다가 있는 타이탄의 비밀을 밝혀냈다. 이처럼 큰 업적을 남긴 카시니호도 이제 1년 뒤면 역사 속으로 사라진다. 지난주 미 항공우주국(NASA) 제트추진연구소 린다 스필커 박사는 비엔나에서 열린 2016 유럽 지구과학연맹회의에서 카시니호의 마지막 임무를 자세히 공개했다. 카시니호의 '그랜드 피날레'(Grand Finale)라 불리는 이 계획은 사실 이미 예정돼 있었으나 '장례식 절차'는 공개되지 않았었다. 스필커 박사에 따르면 카시니호는 죽기 전까지도 바쁘다. 내년 초 카시니호는 토성 F고리의 가장 바깥쪽으로 돌면서 간헐천이 분출하는 위성 엔셀라두스와 태양계에서 가장 생명체가 있을 가능성이 높은 타이탄을 탐사하며 마지막 작별인사를 한다. 이후 카시니호는 토성 표면 기준 6만 4000km까지 접근해 토성의 중력과 자기장을 조사하며 고리의 물질과 대기를 분석한다. 이처럼 점점 더 토성 표면에 다가가며 임무를 수행할 예정인 카시니호는 내년 9월 15일 대기를 통과하며 역사 속으로 사라진다. 곧 기존에는 볼 수 없었던 토성 내부의 생생한 탐사자료를 목숨과 맞바꾸는 셈이다. 해외 언론들은 전문가들의 말을 인용해 "카시니호의 죽음을 슬퍼할 필요는 없다"면서 "이미 기대수명의 4년을 초과했으며 연료도 바닥났다"고 보도했다. 이어 "마지막에 보내올 탐사 데이터 덕에 수년간 과학자들은 논문을 쓰느라 더욱 바빠질 것"이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

최근 ‘붉은 행성’ 화성으로 생명 흔적을 찾는 임무를 갖고 여정에 나선 프로젝트 탐사선 ‘엑소마스’(ExoMars)에서 처음 촬영한 이미지가 지구에 도착했다. 유럽우주기구(ESA)와 러시아연방우주국(Roscosmos)이 함께 지난달 14일(이하 현지시간) 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 쏘아올린 ‘엑소마스’는 오는 10월 19일 화성이라는 목표를 향해 비행을 계속하고 있다. 아직 화성에 도착하려면 시간이 한참 남았지만, 이번에 엑소마스가 보내온 사진은 탐사선에 탑재된 카메라 장치와 지구와의 통신체계가 정상 작동하는지 확인하기 위한 목적이 있다. 공개된 사진은 지난 7일 엑소마스에 탑재된 가스 추적궤도선(TLO, Trace Gas Orbiter)에 장착된 고해상도 카메라로 촬영한 것이다. 이 카메라는 회전 시스템을 탑재하고 있는데 이를 테스트하기 위해 사진 2장을 촬영해 합성한 사진 1장을 지구로 보내왔다. 가스 추적궤도선은 앞으로 엑소마스가 화성 궤도권에 도착하면 이후 개별적으로 화성 상공을 돌며 생명의 흔적으로 여겨지는 메탄의 존재를 확인하는 임무를 수행한다. 엑소마스에는 가스 추적궤도선 외에도 ‘스키아파렐리’(Schiaparelli)라는 이름의 착륙선이 실려 있다. 사실 스키아파렐리는 오는 2018년 엑소마스 2차 발사에서 화성으로 향할 탐사로봇 ‘엑소마스 로버’를 위해 사전 답사하는 역할을 한다. 엑소마스 로버가 본격적인 탐사 활동을 시작하기 전 지상으로 돌입하는 하강 착륙 실험을 진행하고 이후부터는 화성의 날씨와 지질환경을 미리 확인하는 임무를 수행하게 된다. 현재 엑소마스는 총 5억 ㎞에 달하는 화성 여정 중 약 8300만 ㎞를 지났다. 이 탐사선의 여행은 앞으로도 계속된다. 사진=ESA/Roscosmos 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

최근 ‘붉은 행성’ 화성으로 생명 흔적을 찾는 임무를 갖고 여정에 나선 프로젝트 탐사선 ‘엑소마스’(ExoMars)에서 처음 촬영한 이미지가 지구에 도착했다. 유럽우주기구(ESA)와 러시아연방우주국(Roscosmos)이 함께 지난달 14일(이하 현지시간) 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 쏘아올린 ‘엑소마스’는 오는 10월 19일 화성이라는 목표를 향해 비행을 계속하고 있다. 아직 화성에 도착하려면 시간이 한참 남았지만, 이번에 엑소마스가 보내온 사진은 탐사선에 탑재된 카메라 장치와 지구와의 통신체계가 정상 작동하는지 확인하기 위한 목적이 있다. 공개된 사진은 지난 7일 엑소마스에 탑재된 가스 추적궤도선(TLO, Trace Gas Orbiter)에 장착된 고해상도 카메라로 촬영한 것이다. 이 카메라는 회전 시스템을 탑재하고 있는데 이를 테스트하기 위해 사진 2장을 촬영해 합성한 사진 1장을 지구로 보내왔다. 가스 추적궤도선은 앞으로 엑소마스가 화성 궤도권에 도착하면 이후 개별적으로 화성 상공을 돌며 생명의 흔적으로 여겨지는 메탄의 존재를 확인하는 임무를 수행한다. 엑소마스에는 가스 추적궤도선 외에도 ‘스키아파렐리’(Schiaparelli)라는 이름의 착륙선이 실려 있다. 사실 스키아파렐리는 오는 2018년 엑소마스 2차 발사에서 화성으로 향할 탐사로봇 ‘엑소마스 로버’를 위해 사전 답사하는 역할을 한다. 엑소마스 로버가 본격적인 탐사 활동을 시작하기 전 지상으로 돌입하는 하강 착륙 실험을 진행하고 이후부터는 화성의 날씨와 지질환경을 미리 확인하는 임무를 수행하게 된다. 현재 엑소마스는 총 5억 ㎞에 달하는 화성 여정 중 약 8300만 ㎞를 지났다. 이 탐사선의 여행은 앞으로도 계속된다. 사진=ESA/Roscosmos 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

소위 ‘마(魔)의 바다’라 불리며 최고의 미스터리로 꼽혀온 버뮤다 삼각지대(Bermuda Triangle)에 대한 의혹이 일부 풀렸다. 최근 노르웨이 북극대학 연구팀은 버뮤다 삼각지대의 각종 사고 '용의자'는 바다 깊은 곳에서 유출된 '메탄가스'일 가능성이 높다는 연구결과를 발표했다. 그간 각종 미디어의 단골소재로 등장한 버뮤다 삼각지대는 대서양에 위치한 버뮤다 제도, 미국 플로리다, 푸에르토리코를 잇는 거대한 삼각 해역을 말한다. 논란이 되기 시작한 것은 유독 이 지역에서 선박과 항공기 등 각종 사고가 많았다는 주장 때문이다. 버뮤다 삼각지대의 ‘악명’이 최초 등장한 것은 지난 1492년 콜럼버스가 이 지역을 지날 때 갑자기 나침반이 이리저리 움직이기 시작했다는 기록에서 시작됐다. 이후 10여 척의 배와 비행기가 이 지역에서 알 수 없는 이유로 사라졌다는 보고가 이어져 미디어들은 블랙홀설, 외계인설 등 각종 의혹을 제기하며 대중들의 호기심을 자극했다. 이번에 용의자로 지목된 메탄가스는 다른 연구에서도 유력한 후보에 오른 바 있다. 과거 미국, 호주 등 연구팀은 버뮤다 삼각지대 해저에 거대한 메탄 수화물층이 존재하며 여기서 유출된 가스가 수면 위로 올라와 가스 거품과 파도를 만들고 대기 중의 산소와 만나면 불도 일으킬 수 있다고 주장했다. 곧 메탄가스가 부상하는 지역을 배가 지나게 되면 부력을 잃고 침몰할 수 있고 항공기 역시 가스가 통풍구로 들어가 폭발을 일으킨다는 이론이다. 이번에 북극대학 연구팀은 북극해의 일부인 바렌츠해의 밑바닥에서 넓이 800m, 깊이 45m의 거대한 크레이터를 찾아냈다. 연구팀은 이 크레이터에서 메탄가스가 유출되는 것을 확인했으며 버뮤다 삼각지대의 지역처럼 배가 운항에 지장을 받는다는 것을 밝혀냈다. 북극대학 연구팀은 "크레이터를 통해 마치 핵반응처럼 메탄가스가 수면 위로 분출하는 현상이 일어난다"면서 "이 층이 멀리 버뮤다 삼각지대 지역까지 뻗어 있어 유력한 용의자는 메탄가스일 가능성이 높다"고 주장했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

‘쓰레기의 재발견.’ 단순하게 버려졌던 이산화탄소, 폐수, 폐자원이 유용한 자원으로 재탄생하고 있다. 환경오염의 주범들을 연구개발(R&D)을 통해 인간에게 도움이 되도록 바꾸는 착한 ‘환경기술’이다. ●폐수에서 메탄·수소 뽑아 에너지로 한국연구재단 김태오 금오공대 교수 연구팀은 9일 플라스틱을 만들 때 나오는 폐수를 이용해 신재생에너지 원료를 생산하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 김 교수팀은 폐수에 탄소원과 수소원이 많이 포함돼 있다는 것에 착안, 전기를 이용해 신재생에너지로 활용할 수 있는 메탄과 수소를 뽑아냈다. 폐수에 들어 있는 발암물질까지 제거할 수 있는 공법도 만들었다. 김 교수는 “폐수에서 뽑아낸 메탄과 수소가 재활용돼 연료 전지나 수소 에너지에 쓰일 것으로 기대된다”면서 “발암물질을 없애 폐수 처리 비용이 줄기 때문에 환경과 경제에 모두 긍정적인 영향을 미칠 것”이라고 말했다. 온난화의 주범인 이산화탄소도 유용한 자원으로 바뀌고 있다. 우한민 한국과학기술연구원(KIST) 선임연구원팀은 최근 박테리아를 이용해 태양광과 이산화탄소에서 아세톤을 직접 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 차형준 포스텍 화학공학과 교수 연구팀은 2012년 조개나 산호 등이 물속에 녹아 있는 이산화탄소를 이용해 껍데기를 만드는 점에 착안해 이산화탄소에 효소를 넣어 탄산화합물로 만드는 기술을 개발했다. 이 탄산화합물은 제지, 플라스틱, 고무, 시멘트, 페인트, 치약 등 다양한 산업용 소재와 칼슘보조제, 인공뼈 등 의료용 소재로도 쓰이게 된다. ●이산화탄소 걸러내 광합성 재료로 미래창조과학부 산하 한국에너지기술연구원은 굴뚝에서 나오는 이산화탄소를 특수 액체 흡수제로 걸러내 모으는 기술(KIERSOL)을 2006년부터 독자 개발했다. 모아진 이산화탄소는 농업 작물의 광합성 재료, 용접 물질, 냉매 등으로 재활용될 것으로 기대된다. 국제에너지기구(IEA)는 2008년 에너지기술전망보고서를 통해 2050년까지 이산화탄소 배출량을 2005년 배출량(280억t)의 절반인 140억t으로 유지할 것을 권고하고 있다. 우리나라도 2020년까지 30%라는 높은 수준의 감축 계획을 가지고 있다. 이산화탄소 감축 노력으로 인해 산업 경쟁력이 약화될 것이라는 우려가 커지고 있는 가운데 이산화탄소를 자원으로 활용할 수 있는 연구들이 잇따라 성과를 내고 있어 눈길을 끌고 있다. 윤여일 에너지연구원 책임연구원은 “버려지는 폐기물을 다시 이용하기 위해 더 많은 에너지를 사용해야 한다든가, 시간이 너무 오래 걸려 상용화에 어려움을 겪는 경우가 많다”면서 “관련 연구가 활발한 것은 긍정적이지만, 경제성을 고려한 연구가 병행돼야 한다”고 말했다. 윤수경 기자 yoon@seoul.co.kr

서울특별시의회 환경수자원위원회 이정훈 부위원장(더불어민주당, 강동1)은 서울시가 물재생센터 바이오가스 차량연료화사업 협약에 따라 시작된 서남바이오가스 충전사업이 민자사업자인 (주) 바이오메탄서울이 생산하는 바이오가스의 품질 불량에 따라, 부품손상 등 안전성이 크게 위협받는 등 중대한 상황이 발생했다고 지적하며 서울시는 원인파악을 위한 진상조사 등 특단의 대책을 촉구했다. 이정훈의원은 그동안 2009년 11월부터 법인택시및 개인택시사업자들이 차량을 LPG차량에서 CNG와 바이오가스로 개조하여 서울 마곡동에 위치한 서남 하수처리장 바이오메탄서울 충전소에서 생산된 바이오가스를 충전하여 사용해 왔는데 지속적인 차량안전관리가 요구되는 바이오가스 품질에 이상이 있어 택시에 장착된 압력용기및 밸브, 레귤레이터 등 에 심각한 손상이 발생했고 이로 인한 차량밸브의 누기로 인한 차량화재 또는 가스용기의 폭발이 발생할 수 있는 위험성이 노출되어 바이오가스 충전을 하는 차량이 일 50대 이하로 급감했다고 지적했다. 이 의원은“특히 매우 충격적으로 충전받은 차량뿐만 아니라 바이오메탄서울(주)의 바이오가스생산을 위한 주요 충전설비인 압축기의 토출밸브와 토출필터와 충전기의 노즐에서 타르성분의 검은색 이물질이 발견되는 등 가스성분에 심각한 문제가 있고 이를 알고 있음에도 불구하고 바이오메탄서울(주)은 비용문제로 방치하고 있다고 사업자인 바이오메탄서울(주)을 강하게 질타했다. 이의원은 또한 만약 충전설비에서 일어나는 이런 현상이 가스를 충전받는 자동차로 이어질 경우 매우 심각한 작동문제와 폭발 등 안전상 위험이 발생할 것이라며 서울시는 원인규명을 위해 바이오메탄서울(주)과 협의하여 바이오가스 생산을 위해 무상으로 공급하는 원료인 소화가스 공급을 전면중단하라고 촉구했다. 이 의원은 또한 서울시와 바이오메탄서울(주)은 현재 바이오 가스로 인한 탄화 등 발생가능성과 그 위험성에 대해 소비자(운전자)분들에게 일괄적으로 안내조치하고 특히 바이오메탄서울(주)은 바이오가스충전으로 현재까지 발생한 모든 차량손상(부품손상)에 대해 모든 법적 책임을 져야한다고 강조했다. 아울러 시민안전과 차량안전에 매우 밀접란 관계가 있는 사안이며 지난 1년 4개월전에 여러 문제점이 계속 발견되었고 서울시의회에서 지속적인 문제 제기를 했음에도 불구하고 원인파악에 늦장대응하고 사업자에 대한 관리감독에 매우 소홀한 서울시의 무책임한 행태에 대해 크게 질타하고 문제해결을 위한 특단의 대책을 요구했다. 바이오메탄서울(주)은 최근 가스안전공사 불시 검사에서 가스성분내 수분이 기준치에 맞지 않아 지난 2016.2.19 품질기준 미준수에 따른 시설 개선명령을 받았으며 현재 영업정지중이다. 바이오메탄서울(주)은 지난 2013. 3.18과 2014.2.21에도 도시가스품질검사결과 제조소와 충전소에서 시편채취결과 전유황과 부취농도가 기준치보다 4배~10배이상 검출되어 과징금 등 행정처분과 기소유예처분 등 형사처벌을 받기도 했다. 서남 바이오가스 충전사업은 서울시와 민간사업자인 바이오메탄서울(주)간 서남물재생센터 바이오가스 차량연료화사업 협약(15년간)에 따라 진행되었고 협약내용은 서울시가 원료인 소화가스 7천㎥/일 공급, 투자비 회수후 초과수익 5:5배분을 조건으로 사업자가 33.6억원을 투자하여 설치하였고 현재 투자비 40억을 추가 투자하여 사용시설 증설 공사중이며 현재 바이오메탄서울(주)은 2015.2.25 서울시 기후환경본부로부터 바이오가스제조업 허가를 득하여 가스제조업으로 서울시의 관리감독를 받고 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

미국 항공우주국(NASA)이 9년 전에 발사한 무인 소행성 뉴호라이즌호가 명왕성의 북극을 최초로 촬영하는데 성공했다. 이번 이미지는 뉴호라이즌호가 미국 현지시간으로 지난해 7월 14일, 명왕성 지표면에서 약 4만㎞ 떨어진 곳에서 촬영한 것이다. 가장 위쪽 노란빛을 띠는 북극 구역은 폭이 73㎞정도의 거대한 협곡을 뜻하며, 이 협곡은 명왕성을 뒤덮은 얼음이 용해되면서 생겨난 것으로 추정된다. 초록색으로 길게 표시된 몇 개의 구역은 폭이 약 10㎞인 협곡을, 분홍색으로 표시된 구역은 이보다 더 작은 협곡을 지닌 지역이다. 사진의 오른쪽 아래에 붉은색으로 표시된 지점은 일종의 구덩이 혹은 크레이터로 추정되며, 지름이 70㎞, 깊이는 4㎞정도로 분석됐다. 붉은색으로 표시된 이 구덩이는 지질활동으로 인해 얼음이 녹거나 승화될 때 지반이 붕괴되면서 생성된 것으로 추정된다. 명왕성 내에서 노란 빛을 띠는 구역은 북극 외에는 찾아볼 수 없다. 이는 명왕성의 북극 표면이 다른 지역이나 행성과 비교했을 때 매우 독특한 성질을 띠고 있다는 것을 함축한다. 뉴호라이즌호의 데이터 분석에 따르면, 명왕성 북극 지역은 다른 지역에 비해 메탄이 많이 함유된 얼음으로 뒤덮여 있다. 또 명왕성은 대체로 질소 함량이 높은 얼음으로 둘러싸여 있는데, 북극 지역은 다른 지역에 비해 질소 함량은 더 낮은 것으로 분석됐다. 이밖에도 전문가들은 명왕성의 북극 지역이 다른 지역에 비해 태양복사에너지를 더 많이 받음으로서 노란빛을 띠는 것이라고 추측했다. NASA는 이번 이미지가 명왕성의 지질학적 활동 및 다양성을 분석하는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

'얼음왕국' 명왕성의 전체적인 모습이 가공된 한 장의 사진으로 공개됐다. 최근 미 항공우주국(NASA)은 뉴호라이즌스호가 명왕성에 근접 통과하며 촬영한 사진을 바탕으로 제작한 '얼음지도'를 공개했다. 사진 속 파란색 톤으로 칠해져 있는 부분이 바로 ‘물 얼음’(water ice·메탄 등이 아닌 물이 얼어서 만들어진 얼음)이 다량으로 밀집된 지역이다. 한 눈에 봐도 명왕성 절반 이상이 물 얼음으로 가득차 있어 '얼음왕국'이라는 별칭이 어울리는 셈. 　　 흥미로운 점은 하트모양을 닮아 유명한 스푸트니크 평원(Sputnik Planum)에는 의외로 물 얼음이 거의 없다는 사실이다. 스푸트니크 평원은 수백 m 지름을 가진 수많은 구덩이들로 가득찬 얼음 평원인데 이 지도에서 그와 반대로 보이는 것은 얼음이 질소 성분이기 때문이다. NASA 측은 "이 지도는 과거 명왕성 지도에 비해 훨씬 더 물 얼음을 민감하게 반영했다"면서 "명왕성의 물 얼음은 메탄과 질소같은 성분의 두터운 얼음으로 덮여있을 수 있다"고 밝혔다. 　 한편 한국시간으로 지난해 7월 14일 오후 8시 49분 57초 뉴호라이즌스호는 명왕성을 근접 통과하며 '저승신'의 실체를 처음 지구로 보내왔다. 지금도 뉴호라이즌스호가 당시 촬영한 데이터가 56억 7000만 ㎞를 날아오고 있어 향후에도 명왕성의 새 사진은 추가될 전망이다. 3462일간 시속 5만 km 속도로 날아가 명왕성을 탐사한 뉴호라이즌스호는 현재 두번째 행성지를 향해 가고 있다. 목표지는 명왕성으로부터 16억 km 떨어진 카이퍼 벨트에 있는 ‘2014 MU69’라는 이름의 소행성으로 도착시간은 2019년 1월 1일이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양계 끝자락에 위치한 명왕성의 ‘얼음화산’ 추정 이미지가 공개됐다. 15일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 지난해 7월 뉴호라이즌스호가 촬영한 역대 최고 화질의 명왕성 남극지역 모습을 공개했다. 사진에서 전문가들이 주목하고 있는 지점은 지름 150km, 높이 4km에 달하는 거대 산인 라이트 몬스(Wright Mons)다. 얼음화산으로 추정되는 라이트 몬스는 가운데가 움푹 파인 것으로 보여 최근까지도 활동한 것으로 예측된다. 우리에게는 생소한 얼음화산(cryovolcanoes)은 물 혹은 메탄, 암모니아 등이 액체 상태로 분출되는 화산을 말하는 것으로 지구에는 존재하지 않는다. 방사선 붕괴로 인한 명왕성 내부의 뜨거운 열이 이 얼음화산의 원동력이 된 것으로 보인다는 것이 NASA의 설명. 뉴호라이즌스 프로젝트 올리버 화이트 연구원은 "지구에서도 거대한 산 정상 부근에 큰 구멍이 있다면 보통 화산"이라면서 "라이트 몬스가 화산으로 진짜 확인된다면 태양계에서 가장 큰 얼음화산으로 기록된다"고 설명했다. NASA의 행성과학자 제프 무어 박사도 “명왕성에서 화산을 발견했다고 확실히 말할 수는 없으나 이와 매우 유사한 것을 찾은 것은 사실”이라면서 “실제로 이곳에 얼음화산들이 있다면 표면의 얼음은 휘발성이 있을 것"이라고 설명했다.　　 전문가들의 언급처럼 명왕성에는 라이트 몬스 외에 역시 남극지역에 위치한 높이 6km에 달하는 피카드 몬스(Piccard Mons)도 얼음화산으로 추정된다. 명왕성에서의 화산 발견이 의미있는 것은 40억 년 이상의 나이를 가진 천체의 기원과 지질학적 특성을 파악하는데 큰 도움이 되기 때문이다. 한편 한국 시간으로 지난해 7월 14일 오후 8시 49분 57초, 명왕성에 성공적으로 근접 통과한 뉴호라이즌스호는 현재 두번째 목표지인 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)에 있는 소행성 2014 MU69로 날아가고 있다. 얼음으로 이루어진 소행성 2014 MU69는 지름 48km의 작은 크기로 카이퍼 벨트에 위치한 속성상 태양계 탄생 초기 물질로 이루어져 있을 것으로 보인다. 뉴호라이즌스호가 시속 5만 km의 속도로 차질없이 날아가면 오는 2019년 1월, 명왕성에서도 무려 16억 km 떨어진 2014 MU69를 근접 통과한다. 사진=NASA/JHUAPL/SwRI　　　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미스터리 SF 스릴러 ‘평행이론: 도플갱어 살인’이 100년 전 실제 사건을 모티브로 제작됐다는 소식에 관심을 받고 있다. 영화 ‘평행이론: 도플갱어 살인’은 혜성이 충돌하던 날 예상치 못한 사건 발생으로 겪게 되는 혼란을 그렸다. 이 작품은 세계 3대 판타스틱 영화제 중 하나인 스페인 ‘시체스 국제 영화제’에서 최우수 각본상을 받으며 스토리를 인정받았다. 영화의 모티브는 100년 전 발생한 ‘퉁구스카 대폭발’ 사건이다. 이는 1908년 6월 30일 러시아에서 발생해 지금까지도 20세기 최대 충돌 사건으로 기록되고 있다. 실제 영화 속에서도 주인공 엠이 이 사건을 소개하는 장면이 등장해 작품의 리얼리티를 더했다. 당시 퉁구스카 대폭발의 목격자들에 의하면 커다란 불덩이가 서쪽에서 동쪽으로 날아갔고, 무려 서울의 3배가 넘는 숲이 초토화되었다. 이는 히로시마에 투하된 원자폭탄보다 더 강력한 파괴력을 지닌 것으로 전해지고 있다. 이후 메탄가스 폭발설, 외계인과 우주선의 충돌설 등 호기심을 자극하는 가설들이 쏟아져 나왔으며, 그중에서 ‘혜성 충돌설’이 가장 강력한 원인으로 지목받았다. 결국 ‘퉁구스카 대폭발’은 2003년 폭발 장소에서 운석이 발견되면서 사건이 종결됐다. 영화 ‘평행이론: 도플갱어 살인’의 배급사에 따르면 “대폭발 이외에도 혜성 충돌 때문에 발생할 수 있을 법한 흥미로운 사건들이 영화 안에 배치돼 있다”고 설명했다. 이어 “물건에 금이 가거나 자신과 똑같이 생긴 사람을 목격하게 되는 등 ‘혜성 충돌’로 인해 시간과 공간을 초월하는 현상이 발생할 수 있다는 새로운 가설이 제시돼 영화를 보는 또 다른 재미를 줄 것”이라고 덧붙였다. 영화는 주인공 ‘엠’과 그의 친구들이 파티를 위해 오랜만에 모인다. 즐거운 시간을 보내던 중 혜성 충돌로 도시 전체가 정전 사태에 빠진다. 급기야 이들의 휴대전화마저 먹통이 되자 모두 이상한 낌새를 느낀다. 설상가상으로 어둠에 갇힌 이들은 누군가로부터 위협을 받게 되고, 도움을 청하고자 몇 명의 친구들이 이웃집으로 향한다. 하지만, 이들은 그곳에서 또 다른 자신과 마주하게 되면서 충격에 빠진 이들이 살아남고자 또 다른 자신과의 싸움을 시작한다. 7일 개봉. 15세 관람가. 사진 영상=싸이더스 문성호 기자 sungho@seoul.co.kr

영화 '인터스텔라'와 '마션'에 빠져든 올해, 스크린이 아닌 우주에서는 영화보다 훨씬 흥미로운 행성들이 발견됐다. 지난 7월 인류는 태양계 끝자락에 있는, 지금은 왜소행성으로 강등된 명왕성과 조우했다. 그러나 태양계 밖에는 그보다 훨씬 더 셀 수 없이 많은 행성들이 존재한다. 천문학자들이 지금까지 우리 은하에서 찾아낸 외계행성의 개수는 1000개가 넘는다. 이중에는 슈퍼지구, 곧 생명체가 서식할 수 있는 외계세계도 분명 존재한다. 올 한해 태양계 밖에서 발견된 외계행성(外界行星)들을 정리해봤다. 　 　 - 지구 반만한 매우 가볍고 뜨거운 외계행성 발견 지난 6월 미국의 대표적인 민간 과학단체인 SETI 연구소측은 케플러 우주망원경으로 외계행성 ‘케플러-138b’(Kepler-138b)를 발견했다는 연구결과를 학술지 네이처(Nature)에 발표했다. 지구로부터 약 200광년 떨어진 거문고자리에 위치한 케플러-138b는 항성 ‘케플러-138’ 주위를 공전하는 행성이다. 이 논문이 더욱 가치가 높은 것은 케플러-138b의 크기와 질량을 측정하는데 성공했다는 사실이다. 일반적으로 지구보다 작은 크기의 행성은 발견하기가 쉽지 않고 그 사이즈를 측정하는 것은 더욱 어렵다. 그러나 연구팀은 행성과 항성과의 사이에서 발생하는 중력과 인력의 소위 ‘줄다리기 힘’을 측정해 케플러-138b의 크기와 질량을 계산했다. 연구팀에 따르면 케플러-138b의 크기는 지구의 절반 만하지만 질량은 지구의 15분의 1에 불과하다. 또한 케플러-138 주위를 단 10일 만에 공전할 만큼 항성과 매우 가까운 위치에 놓여있다. - ‘슈퍼지구’ 유력후보 발견 지난 7월 미 항공우주국(NASA)은 전 세계에 인터넷으로 생중계된 브리핑을 통해 항성 ‘케플러-452’와 그 주변을 공전하는 행성 ‘케플러-452b’를 발견했다고 발표했다. 지금까지 발견된 행성 중 가장 지구와 유사한 환경을 가졌을 것으로 추정되는 케플러-452b는 지구의 1.6배 크기로 단번에 '슈퍼지구’의 유력후보로 떠올랐다. 이같은 근거의 이유는 항성 케플러-452가 우리 태양과 유사한 조건을 가졌기 때문이다. 케플러-452의 온도는 태양과 비슷하며 특히 케플러-452b는 생명체 서식 가능 구역으로 불리는 ‘골디락스 존’(Goldilocks zone)에 위치해 있다. 곧 행성이 항성(태양)과 너무 가깝지도(뜨겁지도) 멀지도(춥지도) 않은 적당한 지역에 위치해 있을 경우 생명체가 존재 가능한 행성이 될 수 있다는 추측이다. 그러나 케플러-452b는 지구와 무려 1400광년이나 떨어져 있어 사실 인류가 방문하는 것은 꿈 속에서나 가능하다. - 태양 2개 뜨는 영화같은 ‘타투인 행성’ 발견 영화 ‘스타워즈’를 보면 주인공 루크 스카이워커가 살던 특이한 외계행성이 있다. 바로 태양이 두 개 뜨는 행성 ‘타투인’이다. 만약 이곳에서 하늘을 올려다 본다면 항상 대낮일 것 같은 ‘타투인’ 행성이 지난 8월 케플러 우주망원경을 통해 발견됐다. 미국 샌프란시스코 주립대학은 ‘골디락스 존’에 속하는 ‘케플러-453b’가 두 개의 태양 주위를 도는 소위 타투인 행성이라고 발표했다. 지구에서 약 1,400광년 떨어진 거문고자리의 ‘케플러-453계’(system)에 위치한 케플러-453b는 태양계의 ‘큰형님’ 목성과 토성같은 덩치 큰 가스형 행성이다. 이 때문에 케플러-453b는 골디락스 존에 속해있기는 하지만 생명체가 존재할 가능성은 없다. 놀라운 점은 케플러-453b가 두 개의 태양 주위를 공전한다는 점이다. 연구팀에 따르면 케플러-453b는 우리 태양에 각각 94%, 20%만한 크기의 항성을 지구달력으로 240일 만에 중력의 영향으로 인해 기우뚱한 모습으로 공전한다. - 갓난아기 ‘외계 목성’ 발견 우리 태양계의 ‘큰형님’ 목성보다 더 큰 질량을 가진 어린 나이의 외계행성이 지난 8월 발견됐다.미국 스탠포드 대학 등 공동연구팀은 지구에서 약 96광년 떨어진 곳에서 목성의 ‘아기 시절’에 해당되는 행성을 찾았다는 연구결과를 유명과학지 사이언스(Science)에 발표했다. 칠레에 위치한 제미니 천체망원경(Gemini Planet Imager·GPI)으로 포착한 이 행성의 이름은 ‘51 에리다니 b’(51 Eridani b). 목성보다 2배나 더 큰 질량을 가진 51 에리다니 b는 태양과 토성 거리보다 조금 더 먼 거리의 항성을 공전한다. 물론 목성같은 가스형 행성인 51 에리다니 b는 생명체가 살 수 있는 환경은 아니다. 행성의 대기는 유해한 메탄이 자욱하며 표면 온도 또한 섭씨 400도를 훌쩍 넘어선다. 그러나 이 발견이 가치가 높은 것은 행성의 나이가 불과 2000만년 정도에 불과하다는 점이다. 지구 나이인 45억 년과 비교하면 아직 행성으로서는 아직 젖도 못 뗀 수준. 연구에 참여한 트레비스 바만 애리조나 대학 교수는 “이 행성을 통해 수십 억 년 전 목성의 모습을 보는 것과 같다”면서 “행성 형성 그림맞추기 퍼즐의 한 조각을 찾아낸 것과 같다”고 의미를 설명했다. - 크기는 지구, 온도는 금성닮은 행성 발견　 지구와 비슷한 크기 및 중력, 금성과 유사한 대기환경을 가진 행성이 태양계 밖에서 발견됐다. 지난 11월 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 연구팀은 지구에서 약 39광년 떨어진 곳에서 외계행성 'GJ1132b'를 발견했다고 발표했다. 이 행성은 지구 지름보다 약 16% 더 큰 1만 4800㎞로, 지면은 암석과 철 등으로 구성돼 있다. 질량은 지구보다 60% 더 크며 지구에서 약 39광년 떨어진 곳에 있다. 이 행성은 모항성인 백색왜성 'Gliese 1132'의 궤도를 돌고 있으며, 모항성과 GJ1132b와의 거리는 지구-태양보다 더 가깝다. GJ1132b의 표면 온도는 137~307℃로 생명체가 살기에 부적합하지만 중력의 힘은 지구와 상당히 비슷하고, 금성의 환경과 유사해 ‘쌍둥이 금성’이라고도 불린다. 이 행성의 대기는 대부분 헬륨과 수소로 이루어져 있을 가능성이 높은데, 과거에 이 행성에 물이 존재했다면 분명 산소와 이산화탄소도 존재했을 것으로 과학자들은 추측하고 있다. - 인터스텔라의 현실화…14광년 거리 ‘슈퍼지구’ 발견 이달 중순 호주 천문학자들은 지금까지 발견된 ‘슈퍼지구’ 중 가장 가까운 거리인 14광년 떨어진 뱀주인자리에서 ‘울프(Wolf) 1061c’라는 이름의 외계행성를 발견했다. 지구 질량의 4배가 넘는 이 암석형 행성은 '울프 1061'이라는 이름의 적색왜성을 공전하는 3개의 행성 중 하나이다. 이중 울프 1061c는 골디락스 존에 위치해 있는데, 액체로 된 물이 있을 가능성도 높다. 새로 발견된 이 3개의 외계행성들은 조그만 적색왜성 둘레를 각각 5일, 18일, 67일 만에 공전한다. 그 질량은 지구에 비해 각각 1.4, 4.3, 5.2배쯤 된다. * ‘외계 행성 사냥꾼’ 케플러 우주 망원경 지난 2009년 NASA가 쏘아올린 케플러 우주 망원경은 수년 간의 분석이 필요할 만큼의 막대한 데이터를 지구로 보내왔다. 올해 1월 NASA는 케플러가 찾아낸 외계행성 후보 가운데 확인된 것만 1000개를 넘어섰다고 발표했다. 아직 확인을 기다리는 후보는 모두 4175개에 달한다. 케플러가 조사한 별의 숫자가 우리 은하의 1000억 개가 넘는 별의 극히 일부인 15만 개에 불과한 점을 생각하면 놀라운 숫자다. 1000번째를 기념하는 외계 행성은 두 개로 케플러 - 438b와 케플러 - 442b다. 케플러 – 438b는 지구에서 475광년 정도 떨어진 위치에 있으며 지구보다 12% 정도 큰 외계 행성으로 모성 주위를 35.2일을 주기로 공전한다. 케플러 – 442b는 더 먼 1100광년 떨어진 외계 행성으로 지구보다 33% 정도 더 크며 공전 주기는 112일이다. 앞으로 외계행성과 그 안에 숨어있을 슈퍼지구 찾기는 차세대 행성 사냥꾼 ‘TESS’(Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 맡는다. 오는 2017년 발사예정인 TESS는 사실상 임무가 종료된 케플러 우주망원경을 대신해 약 3000개 이상의 새 외계행성을 찾을 것으로 예상된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

거품 논란도 있기는 하지만, 3D 프린터 기술은 21세기 새로운 연금술로 불리고 있습니다. 현재는 응용범위가 다소 제한적이지만, 점차 산업 전반에 파급효과가 커지고 있는 것도 사실입니다. 많은 기업이 3D 프린터의 가능성을 시험하고 있는데, 미 항공우주국(NASA) 역시 그 가능성을 시험하고 있습니다. NASA는 이미 국제 유인 우주 정거장(ISS)에서 최초의 우주 3D 프린터를 테스트했으며 심지어 우주에서 음식을 출력하는 3D 프린터 연구에 자금을 지원하기도 했습니다. 아예 우주 기지를 3D 프린터로 제작하는 야심찬 계획도 있습니다. 아직은 그렇게 널리 사용될 것 같지 않은데, 이렇게 큰 관심을 보이는 이유는 뭘까요? 그것은 3D 프린터가 보여줄 가능성 때문입니다, NASA는 이미 금속 3D 프린터 부분에 막대한 투자를 했으며, 이제 실제 로켓 엔진을 3D 프린터로 출력하는 단계에 거의 도달했습니다. - 로켓 엔진을 3D 프린터로? 일단 이 제목만 보면 ‘왜 그래야 하는가?’라는 의구심부터 들 수밖에 없습니다. 금속을 3D 프린터로 출력해서 부품을 만드는 모습은 놀랍기는 하지만, 과연 현재 상태에서 무슨 이득이 있느냐는 의문을 품을 만하기 때문입니다. NASA의 엔지니어들은 이 질문에 대한 명확한 답을 알고 있습니다. 비용과 제조 시간을 크게 단축하고 신뢰성도 높일 수 있다는 것입니다. 현재 사용되는 대형 로켓 엔진은 매우 크고 복잡합니다. 그러다 보니 일회용으로 쓰고 버리는 엔진이라도 그 제작 과정은 1년이나 걸렸습니다. 생산 수량이 적다 보니 생산 과정을 자동화시키는 거대한 공장을 세우는 것은 도저히 수지 타산이 맞지 않는 것이죠. 물론 구조가 복잡해 기존의 방식으로는 대량 생산도 어렵습니다. 그런데 복잡한 엔진 부품을 한 번에 출력할 수 있다면 어떨까요? 3D 프린터 몇 대로 그 일을 할 수 있다면 거대한 공장도 필요없고 온종일 일을 할 테니 시간도 크게 단축될 것입니다. 과정을 자동화해서 인건비를 크게 절감하는 것은 말할 필요도 없습니다. - 레이저를 이용해서 엔진 부품을 만들다 금속 소재를 3D 프린터로 출력하는 일은 쉽지 않습니다. 금속은 대개 매우 높은 온도에서 녹기 때문이죠. 주로 사용하는 방법은 금속을 조금씩 녹여서 붙이는 것인데, 이 과정이 말처럼 쉽지는 않습니다. 하지만 NASA의 엔지니어들은 상당히 신뢰성 높은 금속 3D 프린터 기술을 개발했습니다. 올해 상반기 NASA의 마셜 우주 비행 센터의 소재 및 가공 연구소의 과학자들은 선택적 레이저 융해(selective laser melting) 방식을 이용해 만든 풀 스케일 로켓 부품을 공개했습니다. 쉽게 말하면 미세한 구리합금을 레이저로 녹여서 붙이는 방식으로 만든 것입니다. 위에 보이는 제품(사진 아래)은 로켓 연소실 라이너로 섭씨 수천 도의 고온을 견뎌야 합니다. 하지만 현재 있는 금속 합금 중 이런 고온에서 안정적인 것은 없습니다. 그래서 부품 벽 내부에 200개에 달하는 미세한 관을 만들고 여기로 영하 173도의 액체 수소를 흘려보내 온도를 식히는 방식을 사용합니다. 당연히 기존의 방식으로는 제작이 어려워 비용과 시간이 오래 걸렸지만, 이제는 한 번에 출력할 수 있습니다. 그런데 이렇게 만든 부품이 실제 초고온/고압 환경에서도 잘 버틸까요? 아무래도 기존의 제작 방식보다 못 미더운 것이 사실입니다. 그래서 NASA의 과학자들은 몇 년째 연소 테스트를 진행 중입니다. - 실용화를 목전에 둔 3D 프린팅 로켓 엔진 최근 NASA에서 공개한 테스트에서 3D 프린팅 로켓 엔진은 2만 파운드의 추력과 섭씨 3,000도가 넘는 고온 환경에서 성공적으로 작동했습니다. 예를 들어 연료를 공급하는 터보 펌프(turbopump)의 경우 9만 rpm이라는 엄청난 회전속도를 견뎌냈고, 액체 산소와 수소를 주입하는 인젝터는 영하 240도의 극저온에서도 정상적으로 작동했습니다. 이 부품들은 모두 3D 프린터로 출력한 것입니다. 브레드보드(Breadboard)라고 명명된 테스트 엔진은 앞으로도 여러 차례 테스트를 거칠 것입니다. 실제 로켓이나 우주선에 탑재하기 전에 신뢰성을 충분히 확보해야 하기 때문이죠. 이 엔진은 부품의 75%를 3D 프린터로 출력한 것입니다. 참고로 NASA에 의하면 이 엔진의 출력은 대형 로켓의 1단으로는 부족하지만, 화성 착륙선이나 2단 이상의 로켓 엔진으로는 지금도 사용이 가능한 수준입니다. 앞으로 화성의 대기에서 직접 메탄가스와 산소를 추출해서 연료를 만드는 실험에 대비해 이 엔진은 액체 수소 이외에 메탄가스 연소도 가능합니다. 과거의 제조 방식으로는 1년 정도 걸렸을 엔진 제작은 3D 프린터로 복잡한 부품을 출력하면서 몇 개월로 기간이 짧아졌습니다. 들어가는 부품 수도 줄었습니다. 터보 펌프의 경우 부품 수를 45%나 줄였다고 합니다. 덕분에 조립이 쉬워지는 것은 물론 제품의 신뢰성도 높아졌습니다. - 금속 3D 프린터의 미래 3D 프린터로 엔진 부품을 만들게 되면 문제가 되는 부분을 간단하게 수정해서 출력할 수도 있고 다양한 크기와 모양의 부품도 한 프린터에서 출력할 수 있습니다. 이는 로켓 제조 부분에서 혁명이 될지도 모릅니다. 하지만 혁신이 로켓에서만 있을 필요는 없습니다. 이렇게 신뢰성 높은 엔진을 제조할 수 있다면 3D 프린터는 다른 분야에서 필요한 다양한 금속 부품을 제작할 수 있기 때문입니다. 물론 모든 부품을 3D 프린터로 제작할 이유는 없겠지만, 복잡한 내부 구조를 가지고 소량 생산을 해야 하는 분야라면 3D 프린터가 혁신을 불러올 수 있습니다. 물론 아직은 시작 단계라 미래를 너무 장밋빛으로 생각하는 것은 금물입니다. 그러나 금속 소재를 출력할 수 있게 되면서 3D 프린터의 활용 범위가 더 커지고 있다는 점은 부인할 수 없는 사실입니다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

거품 논란도 있기는 하지만, 3D 프린터 기술은 21세기 새로운 연금술로 불리고 있습니다. 현재는 응용범위가 다소 제한적이지만, 점차 산업 전반에 파급효과가 커지고 있는 것도 사실입니다. 많은 기업이 3D 프린터의 가능성을 시험하고 있는데, 미 항공우주국(NASA) 역시 그 가능성을 시험하고 있습니다. NASA는 이미 국제 유인 우주 정거장(ISS)에서 최초의 우주 3D 프린터를 테스트했으며 심지어 우주에서 음식을 출력하는 3D 프린터 연구에 자금을 지원하기도 했습니다. 아예 우주 기지를 3D 프린터로 제작하는 야심찬 계획도 있습니다. 아직은 그렇게 널리 사용될 것 같지 않은데, 이렇게 큰 관심을 보이는 이유는 뭘까요? 그것은 3D 프린터가 보여줄 가능성 때문입니다, NASA는 이미 금속 3D 프린터 부분에 막대한 투자를 했으며, 이제 실제 로켓 엔진을 3D 프린터로 출력하는 단계에 거의 도달했습니다. - 로켓 엔진을 3D 프린터로? 일단 이 제목만 보면 ‘왜 그래야 하는가?’라는 의구심부터 들 수밖에 없습니다. 금속을 3D 프린터로 출력해서 부품을 만드는 모습은 놀랍기는 하지만, 과연 현재 상태에서 무슨 이득이 있느냐는 의문을 품을 만하기 때문입니다. NASA의 엔지니어들은 이 질문에 대한 명확한 답을 알고 있습니다. 비용과 제조 시간을 크게 단축하고 신뢰성도 높일 수 있다는 것입니다. 현재 사용되는 대형 로켓 엔진은 매우 크고 복잡합니다. 그러다 보니 일회용으로 쓰고 버리는 엔진이라도 그 제작 과정은 1년이나 걸렸습니다. 생산 수량이 적다 보니 생산 과정을 자동화시키는 거대한 공장을 세우는 것은 도저히 수지 타산이 맞지 않는 것이죠. 물론 구조가 복잡해 기존의 방식으로는 대량 생산도 어렵습니다. 그런데 복잡한 엔진 부품을 한 번에 출력할 수 있다면 어떨까요? 3D 프린터 몇 대로 그 일을 할 수 있다면 거대한 공장도 필요없고 온종일 일을 할 테니 시간도 크게 단축될 것입니다. 과정을 자동화해서 인건비를 크게 절감하는 것은 말할 필요도 없습니다. - 레이저를 이용해서 엔진 부품을 만들다 금속 소재를 3D 프린터로 출력하는 일은 쉽지 않습니다. 금속은 대개 매우 높은 온도에서 녹기 때문이죠. 주로 사용하는 방법은 금속을 조금씩 녹여서 붙이는 것인데, 이 과정이 말처럼 쉽지는 않습니다. 하지만 NASA의 엔지니어들은 상당히 신뢰성 높은 금속 3D 프린터 기술을 개발했습니다. 올해 상반기 NASA의 마셜 우주 비행 센터의 소재 및 가공 연구소의 과학자들은 선택적 레이저 융해(selective laser melting) 방식을 이용해 만든 풀 스케일 로켓 부품을 공개했습니다. 쉽게 말하면 미세한 구리합금을 레이저로 녹여서 붙이는 방식으로 만든 것입니다. 위에 보이는 제품(사진 아래)은 로켓 연소실 라이너로 섭씨 수천 도의 고온을 견뎌야 합니다. 하지만 현재 있는 금속 합금 중 이런 고온에서 안정적인 것은 없습니다. 그래서 부품 벽 내부에 200개에 달하는 미세한 관을 만들고 여기로 영하 173도의 액체 수소를 흘려보내 온도를 식히는 방식을 사용합니다. 당연히 기존의 방식으로는 제작이 어려워 비용과 시간이 오래 걸렸지만, 이제는 한 번에 출력할 수 있습니다. 그런데 이렇게 만든 부품이 실제 초고온/고압 환경에서도 잘 버틸까요? 아무래도 기존의 제작 방식보다 못 미더운 것이 사실입니다. 그래서 NASA의 과학자들은 몇 년째 연소 테스트를 진행 중입니다. - 실용화를 목전에 둔 3D 프린팅 로켓 엔진 최근 NASA에서 공개한 테스트에서 3D 프린팅 로켓 엔진은 2만 파운드의 추력과 섭씨 3,000도가 넘는 고온 환경에서 성공적으로 작동했습니다. 예를 들어 연료를 공급하는 터보 펌프(turbopump)의 경우 9만 rpm이라는 엄청난 회전속도를 견뎌냈고, 액체 산소와 수소를 주입하는 인젝터는 영하 240도의 극저온에서도 정상적으로 작동했습니다. 이 부품들은 모두 3D 프린터로 출력한 것입니다. 브레드보드(Breadboard)라고 명명된 테스트 엔진은 앞으로도 여러 차례 테스트를 거칠 것입니다. 실제 로켓이나 우주선에 탑재하기 전에 신뢰성을 충분히 확보해야 하기 때문이죠. 이 엔진은 부품의 75%를 3D 프린터로 출력한 것입니다. 참고로 NASA에 의하면 이 엔진의 출력은 대형 로켓의 1단으로는 부족하지만, 화성 착륙선이나 2단 이상의 로켓 엔진으로는 지금도 사용이 가능한 수준입니다. 앞으로 화성의 대기에서 직접 메탄가스와 산소를 추출해서 연료를 만드는 실험에 대비해 이 엔진은 액체 수소 이외에 메탄가스 연소도 가능합니다. 과거의 제조 방식으로는 1년 정도 걸렸을 엔진 제작은 3D 프린터로 복잡한 부품을 출력하면서 몇 개월로 기간이 짧아졌습니다. 들어가는 부품 수도 줄었습니다. 터보 펌프의 경우 부품 수를 45%나 줄였다고 합니다. 덕분에 조립이 쉬워지는 것은 물론 제품의 신뢰성도 높아졌습니다. - 금속 3D 프린터의 미래 3D 프린터로 엔진 부품을 만들게 되면 문제가 되는 부분을 간단하게 수정해서 출력할 수도 있고 다양한 크기와 모양의 부품도 한 프린터에서 출력할 수 있습니다. 이는 로켓 제조 부분에서 혁명이 될지도 모릅니다. 하지만 혁신이 로켓에서만 있을 필요는 없습니다. 이렇게 신뢰성 높은 엔진을 제조할 수 있다면 3D 프린터는 다른 분야에서 필요한 다양한 금속 부품을 제작할 수 있기 때문입니다. 물론 모든 부품을 3D 프린터로 제작할 이유는 없겠지만, 복잡한 내부 구조를 가지고 소량 생산을 해야 하는 분야라면 3D 프린터가 혁신을 불러올 수 있습니다. 물론 아직은 시작 단계라 미래를 너무 장밋빛으로 생각하는 것은 금물입니다. 그러나 금속 소재를 출력할 수 있게 되면서 3D 프린터의 활용 범위가 더 커지고 있다는 점은 부인할 수 없는 사실입니다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

태양계에서 지구 외에 액체 상태의 호수가 존재하는 유일한 천체가 있다. 바로 토성의 가장 큰 위성인 타이탄(Titan)이다. 지난 6일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 타이탄의 전체 모습이 드러난 합성 이미지 한 장을 홈페이지에 공개했다. 토성탐사선 카시니호에 탑재된 가시광 및 적외선 분광기(VIMS)에 의해 포착된 이 사진은 전체적으로 녹색으로 보이나 실제 타이탄은 짙은 연무로 뒤덮여있어 표면이 잘 보이지 않는다. 이 때문에 카시니호는 연무를 통과해 표면을 관측할 수 있는 VIMS를 사용하는데 사진 속 파란색, 녹색, 붉은색은 파장대역을 의미해 관련 학자들의 연구자료가 된다. 이 사진은 지난달 13일 카시니호가 약 1만km까지 타이탄에 초근접해 촬영했으며 과거 '작품' 보다 표면의 특징이 상세히 드러나 있는 것이 특징. 지름 5150㎞, 표면온도는 - 170℃로 매우 낮은 타이탄은 묘하게 지구와 닮은 듯 닮지않은 위성이다. 먼저 타이탄은 지구와 마찬가지로 구름이 있으며 비가 내리고 호수와 광대한 사구가 존재한다. 물론 이는 지구와는 성분이 다르다. 타이탄의 대기는 메탄 구름을 가진 질소가 대부분이며 호수 역시 물로 가득찬 지구와는 달리 액체 탄화수소로 이루어져 있다. 또한 타이탄은 지구보다 두꺼운 대기를 가진 독특한 위성으로 역동적인 기후 시스템을 가진 것으로도 보인다. 한편 토성과 주위 위성들의 속살을 벗겨내고 있는 카시니-하위헌스 탐사계획은 NASA와 유럽우주국(ESA), 이탈리아 우주국(ASI)의 공동 프로젝트로, 1997년 탐사선을 발사돼 2004년 7월 토성 궤도에 진입했다. 궤도에 진입한 우주선은 카시니호와 하위헌스 탐사선 두 부분으로 되어 있는데 이 중 하위헌스 탐사선은 2004년 12월 모선에서 분리돼 2005년 1월 타이탄의 표면에 착륙해 배터리가 고갈될 때까지 한 시간 이상 데이터를 송출했다. 카시니호도 2017년 임무가 끝나면 토성으로 추락해 역사 속으로 사라진다. 사진=NASA/JPL/University of Arizona/University of Idaho 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구와 유사하게 ‘파란 하늘’을 가진 태양계외 별이 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 미국 시카고대학 연구팀이 발견한 이 별은 지구에서 100광년 떨어진 곳에 있는 적색왜성이다. 적색왜성은 주계열성 가운데 질량이 작고 어두운 적색의 빛을 내는 항성으로, 태양보다 그 중심온도가 낮아서 뿜어내는 빛 역시 태양보다 약하다. 연구진이 미국 라스 컴브레스 천문대의 망원경인 LCOGT(Las Cumbres Observatory Global Telescope)을 이용해 관찰한 결과, ‘GJ 3470b’ 라고 명명된 이 별은 표면 온도가 3300℃ 정도이며 크기는 해왕성과 유사하다. 이는 지구보다 불과 4배 정도 큰 크기에 해당한다. GJ 3470b의 가장 특징은 지구처럼 푸른 대기를 가지고 있다는 사실이다. 지구의 하늘이 푸른색으로 보이는 이유는 레일리 산란(물질의 미립자에 빛이 닿았을 때 산란이 일어나는 현상)이라는 현상 때문인데, 이 별 역시 같은 현상이 발생하면서 대기가 푸른색으로 보인다는 것. 연구진은 이 ‘푸른별’의 대기 성분을 밝히기 위해 스펙트럼 분석법을 이용, 이 별의 가장 밝은 부분에서 채취한 데이터를 수년간 분석했다. 스펙트럼분석법이란 어떤 외부에너지의 자극을 받고 나온 빛의 스펙트럼을 분해하여 거기에 존재하는 파장으로부터 광물에 존재하는 원소(및 분자)를 측정하는 방법이다. 그 결과 ‘불행히도’ 이 별은 지구와 마찬가지로 푸른 대기를 가졌음에도 불구하고 지구와 완전히 같은 기체 성분을 가지지는 않은 것으로 나타났다. 연구진은 “현재까지의 조사 결과를 종합해보면 이 별의 대기에는 물이나 메탄 등을 구성하는 분자가 풍부한 것으로 보인다”면서 “이번 연구결과는 스펙트럼분석법을 이용해 태양계외 항성의 대기를 분석한 최초의 사례”라고 설명했다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구의 일명 ‘푸른별’이라고 부른다. 실제 우주에서 바라보면 푸른빛과 잿빛이 어우러진 색깔을 가지고 있다. 하지만 초기 지구의 색은 푸른색이나 잿빛이 아닌 오렌지 빛이었다는 주장이 나와 학계의 관심이 쏠리고 있다. 미국 워싱턴대학 가상행성연구소(VPL)가 컴퓨터시뮬레이션을 통해 연구한 자료에 따르면 25억 년 전, 지구의 대기는 아지랑이나 안개 등으로 엷게 뒤덮여 있었는데, 이러한 대기는 달아오른 지구의 표면 온도를 시원하게 유지해주고 동시에 고대 박테리아 등의 생명체가 진화할 수 있는 역할을 담당했다. 때문에 워싱턴대학 연구진은 오렌지 빛을 띠는 이 안개가 외계 생명체를 찾는 단서가 될 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다. 시생대 시기, 우리 지구를 뒤덮었던 비교적 두껍고 오렌지 빛을 띠는 안개는 자외선이 메탄 분자를 분해하면서 발생한 것으로, 일명 ‘탄화수소 안개’라고 부르기도 한다. 당시 지구에는 순수한 산소가 매우 희박했기 때문에 생명체들은 메탄을 생존에 이용했을 것으로 추정된다. 또 당시 지구의 표면 온도는 매우 높았다. 산소로부터 만들어지는 오존층이 없었기 때문에 자외선을 직접적으로 흡수했다. 당시 지구상의 생명체가 살아남기 위해서는 물이나 미네랄 등을 자외선 가림막으로 활용해야 했다. 이때 오렌지 빛 대기 즉 ‘탄화수소 안개’가 바로 그 자외선 가림막 역할을 한 것으로 추정된다. 이 같은 가설로 미루어봤을 때 ‘탄화수소 안개’는 초기 지구 생명체의 징후일 뿐만 아니라 훗날 복잡한 박테리아와 초기 동식물의 진화를 도운 중요한 역할을 담당했으며, 이후 지구 대기의 구성성분이 점차 변화하면서 오렌지 빛의 안개가 걷히고 '푸른별'이 된 것으로 추측된다. 연구진이 이러한 가설과 가장 유사한 행성으로 꼽은 것은 토성의 위성인 타이탄이다. 타이탄은 시생대 지구를 뒤덮었던 안개와 유사한 형태의 대기로 뒤덮여 있다. 타이탄은 다양한 연구를 통해 물이 존재할 가능성이 높으며, 태양계에서 메탄과 에탄으로 이뤄진 바다를 가진 유일한 천체인 것이 입증된 바 있다. 연구진은 “이러한 것들을 연구함으로서 산소가 결핍된 초기 지구의 기후나 당시 지구 표면의 특징, 대기 성분 등을 더 깊게 이해할 수 있다”면서 “더 나아가 지구와 유사한 행성 및 외계생명체를 찾는데에도 도움이 될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 현지시간으로 11일 미국 메릴랜드에서 열린 미국천문학회(the american astronomical society)의 행성학 컨퍼런스에서 발표됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지난 2005년 여우자리 방면으로 63광년 떨어진 곳에서 태양계의 ‘큰형님’ 목성보다 조금 더 큰 외계행성이 발견됐다. 이 행성의 이름은 HD 189733b로 특히 이 천체가 화제가 된 것은 마치 지구처럼 푸른색 모습을 가지고 있으며 대기권에서는 생명체에 필수적인 메탄 성분이 확인됐기 때문이다. 그러나 지난 2013년 영국 옥스퍼드 대학의 연구결과 지구와 유사한 점은 푸른색깔 뿐이라는 사실이 추가로 드러났다. 연구팀에 따르면 HD 189733b는 항성(태양)과 너무 가까워 대기가 뜨거운 탓에 생명체가 존재할 수 없다. 최근 영국 워릭대학교 연구팀은 사상 처음으로 이 행성에 부는 바람의 속도를 측정하는데 성공했다. 칠레에 위치한 라 실라 천문대 행성탐색 망원경(High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher)의 데이터를 바탕으로 측정한 바람의 속도는 무려 8,690km/h. 사실 이 정도 속도면 '바람'이라는 단어 자체가 무색하다. 지구에 부는 태풍보다도 20배 이상은 빠른 속도이기 때문. 지구에 불었던 역대 최대 강풍은 지난 2006년 기록된 사이클론 '올리비아'로 속도는 시속 408km 정도였다. 연구를 이끈 톰 로든은 "태양계 밖 행성의 기상 지도를 만들어낸 것은 이번이 처음" 이라면서 "먼 행성의 대기조건을 밝혀낼 수 있는 기술은 그 행성의 특징을 이해하는데 큰 도움을 준다"고 밝혔다. 한편 지난 4월 스위스 제네바 대학 역시 HD 189733b에 대한 새로운 연구결과를 발표한 바 있다. 제네바 대학 연구팀은 소듐(sodium) 방출 측정을 통해 분석한 결과 이 행성의 대기온도가 당초 예상보다 높은 무려 3,000°C에 달하는 것으로 나타났다. 　　 　 　 이같은 이유는 항성과의 거리 때문이다. HD 189733b와 항성과의 거리는 태양과 수성과의 거리(약 5700만 km)와 비교하면 무려 13배나 가깝다. 연구를 이끈 케빈 헝 박사는 “우주에서 지구형 행성을 찾는 과정에서 이루어진 연구” 라면서 “지구형 행성은 크기가 작아 항성에 의해 가려지는 반면 HD 189733b는 커다란 크기 때문에 관측이 매우 쉽다” 고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난 2005년 여우자리 방면으로 63광년 떨어진 곳에서 태양계의 ‘큰형님’ 목성보다 조금 더 큰 외계행성이 발견됐다. 이 행성의 이름은 HD 189733b로 특히 이 천체가 화제가 된 것은 마치 지구처럼 푸른색 모습을 가지고 있으며 대기권에서는 생명체에 필수적인 메탄 성분이 확인됐기 때문이다. 그러나 지난 2013년 영국 옥스퍼드 대학의 연구결과 지구와 유사한 점은 푸른색깔 뿐이라는 사실이 추가로 드러났다. 연구팀에 따르면 HD 189733b는 항성(태양)과 너무 가까워 대기가 뜨거운 탓에 생명체가 존재할 수 없다. 최근 영국 워릭대학교 연구팀은 사상 처음으로 이 행성에 부는 바람의 속도를 측정하는데 성공했다. 칠레에 위치한 라 실라 천문대 행성탐색 망원경(High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher)의 데이터를 바탕으로 측정한 바람의 속도는 무려 8,690km/h. 사실 이 정도 속도면 '바람'이라는 단어 자체가 무색하다. 지구에 부는 태풍보다도 20배 이상은 빠른 속도이기 때문. 지구에 불었던 역대 최대 강풍은 지난 2006년 기록된 사이클론 '올리비아'로 속도는 시속 408km 정도였다. 연구를 이끈 톰 로든은 "태양계 밖 행성의 기상 지도를 만들어낸 것은 이번이 처음" 이라면서 "먼 행성의 대기조건을 밝혀낼 수 있는 기술은 그 행성의 특징을 이해하는데 큰 도움을 준다"고 밝혔다. 한편 지난 4월 스위스 제네바 대학 역시 HD 189733b에 대한 새로운 연구결과를 발표한 바 있다. 제네바 대학 연구팀은 소듐(sodium) 방출 측정을 통해 분석한 결과 이 행성의 대기온도가 당초 예상보다 높은 무려 3,000°C에 달하는 것으로 나타났다. 　　 　 　 이같은 이유는 항성과의 거리 때문이다. HD 189733b와 항성과의 거리는 태양과 수성과의 거리(약 5700만 km)와 비교하면 무려 13배나 가깝다. 연구를 이끈 케빈 헝 박사는 “우주에서 지구형 행성을 찾는 과정에서 이루어진 연구” 라면서 “지구형 행성은 크기가 작아 항성에 의해 가려지는 반면 HD 189733b는 커다란 크기 때문에 관측이 매우 쉽다” 고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구의 일명 ‘푸른별’이라고 부른다. 실제 우주에서 바라보면 푸른빛과 잿빛이 어우러진 색깔을 가지고 있다. 하지만 초기 지구의 색은 푸른색이나 잿빛이 아닌 오렌지 빛이었다는 주장이 나와 학계의 관심이 쏠리고 있다. 미국 워싱턴대학 가상행성연구소(VPL)가 컴퓨터시뮬레이션을 통해 연구한 자료에 따르면 25억 년 전, 지구의 대기는 아지랑이나 안개 등으로 엷게 뒤덮여 있었는데, 이러한 대기는 달아오른 지구의 표면 온도를 시원하게 유지해주고 동시에 고대 박테리아 등의 생명체가 진화할 수 있는 역할을 담당했다. 때문에 워싱턴대학 연구진은 오렌지 빛을 띠는 이 안개가 외계 생명체를 찾는 단서가 될 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다. 시생대 시기, 우리 지구를 뒤덮었던 비교적 두껍고 오렌지 빛을 띠는 안개는 자외선이 메탄 분자를 분해하면서 발생한 것으로, 일명 ‘탄화수소 안개’라고 부르기도 한다. 당시 지구에는 순수한 산소가 매우 희박했기 때문에 생명체들은 메탄을 생존에 이용했을 것으로 추정된다. 또 당시 지구의 표면 온도는 매우 높았다. 산소로부터 만들어지는 오존층이 없었기 때문에 자외선을 직접적으로 흡수했다. 당시 지구상의 생명체가 살아남기 위해서는 물이나 미네랄 등을 자외선 가림막으로 활용해야 했다. 이때 오렌지 빛 대기 즉 ‘탄화수소 안개’가 바로 그 자외선 가림막 역할을 한 것으로 추정된다. 이 같은 가설로 미루어봤을 때 ‘탄화수소 안개’는 초기 지구 생명체의 징후일 뿐만 아니라 훗날 복잡한 박테리아와 초기 동식물의 진화를 도운 중요한 역할을 담당했으며, 이후 지구 대기의 구성성분이 점차 변화하면서 오렌지 빛의 안개가 걷히고 '푸른별'이 된 것으로 추측된다. 연구진이 이러한 가설과 가장 유사한 행성으로 꼽은 것은 토성의 위성인 타이탄이다. 타이탄은 시생대 지구를 뒤덮었던 안개와 유사한 형태의 대기로 뒤덮여 있다. 타이탄은 다양한 연구를 통해 물이 존재할 가능성이 높으며, 태양계에서 메탄과 에탄으로 이뤄진 바다를 가진 유일한 천체인 것이 입증된 바 있다. 연구진은 “이러한 것들을 연구함으로서 산소가 결핍된 초기 지구의 기후나 당시 지구 표면의 특징, 대기 성분 등을 더 깊게 이해할 수 있다”면서 “더 나아가 지구와 유사한 행성 및 외계생명체를 찾는데에도 도움이 될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 현지시간으로 11일 미국 메릴랜드에서 열린 미국천문학회(the american astronomical society)의 행성학 컨퍼런스에서 발표됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr