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  • [과학계는 지금]

    ●IBS, 암흑물질 후보 검출 실패 기초과학연구원(IBS, 원장 김두철) 지하실험연구단과 중앙대, 전남대, 세종대, 경북대, 한국원자력연구원, 한국표준과학연구원 공동연구진은 우주의 많은 부분을 차지하고 있는 암흑물질의 새로운 후보로 주목받고 있는 ‘비활성 중성미자’ 검출실험 수행결과를 21일 발표했다. 연구팀은 전남 영광 한빛 원자력발전소의 원자로를 이용해 단거리 중성미자 진동 실험을 수개월간 진행한 결과 기존에 예측됐던 비활성 중성미자 발견 예상영역에서는 암흑물질의 후보인 비활성 중성미자가 존재하지 않는다는 것을 밝혀냈다. 이번 연구는 미국 물리학회에서 발행하는 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 21일자로 발표했다. ●국내 연구진 암 전이 메커니즘 규명 육종인 연세대 치대 교수, 황금숙 한국기초과학지원연구원 책임연구원 공동연구팀이 암이 다른 조직으로 퍼져가는 전이 과정에 대한 자세한 메커니즘을 밝혀내고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 최신호에 발표했다. 연구진은 암세포가 주변 조직을 공격하거나 혈관이나 림프관을 타고 다른 조직으로 확산되는 전이 암세포는 스스로 커지는 증식 암세포와는 달리 ‘스네일’이라는 단백질을 이용하면서 대사를 조절해 이뤄진다는 것을 밝혀냈다. ●글로벌 멘토링 이공계 여대생 모집 한국여성과학기술인지원센터(WISET·소장 한화진)는 블룸버그 코리아, 듀폰 코리아와 함께 ‘글로벌 멘토링’에 참여할 이공계 여대생을 모집한다고 21일 밝혔다. 글로벌 멘토링은 글로벌 기업에 근무하는 여성과학기술인과 이공계 여대생이 정기적으로 온·오프라인을 통해 멘토링을 진행하는 프로그램으로 이공계 취업준비생에게 실질적 취업정보를 제공하고 있다. 자세한 내용과 참가신청은 WISET 홈페이지(www.wiset.or.kr)를 참고하면 된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • ‘예측불가 vs 실용주의’ 美·獨 리더십 대결

    ‘예측불가 vs 실용주의’ 美·獨 리더십 대결

    메르켈 ‘푸틴 다루는 법’ 조언… 트럼프도 EU 내 파트너 필요 도널드 트럼프(70) 미국 대통령과 앙겔라 메르켈(62) 독일 총리가 17일(현지시간) 미국 워싱턴 백악관에서 ‘역사적인’ 첫 정상회담을 갖는다. “이번 회담은 트럼프 대통령 임기 초반 가장 중요한 순간으로 트럼프 행정부가 유럽, 러시아 등과의 관계를 설정하는 데 중요한 영향을 미칠 것”이라고 미국 국무부 차관을 지낸 니컬러스 번스 하버드대 교수는 평가했다. 이런 점에서 이 회담은 ‘양국 정상 간 회담’을 훨씬 뛰어넘는 것으로 평가된다. 미국과 유럽 간 새 역학관계가 형성될 것이라는 전망에서, ‘대륙 간의 충돌’ ‘리더십 간의 대결’로도 여겨진다.●이번 회담 ‘무형적 요소’ 크게 좌우 미국·독일 간에도, 미국·유럽 간에도 현안은 많지만 이번 회담의 성과는 드러난 것보다는 드러나지 않은, ‘무형적’인 것에 좌우될 것으로 전망된다. 예컨대 유럽의 최대 고민 가운데 하나인 ‘안보’ 문제의 본질은 사실 트럼프와 블라디미르 푸틴 러시아 대통령과의 ‘친밀함’에서 비롯된다. 여기에 유럽을 중시하지 않을뿐더러 무관심하기까지 보이는 트럼프의 인식이 푸틴의 ‘팽창주의’를 조장하지 않을까 하는 우려가 커지고 있다. 이에 “메르켈은 트럼프에게 ‘푸틴 다루는 법’을 조언하게 될 것”이라고 뉴욕타임스(NYT)가 보도했다. 12년간 총리로 재직한 메르켈은 서방 정상 가운데 푸틴을 가장 많이 만난 인물이다. 트럼프에겐 메르켈의 조언이 필요하며 메르켈과 공조함으로써 러시아와 내통했다는 의혹에서 결백을 드러내려 할 수 있다는 관측이 나온다. 나토 회원국의 방위비 분담금을 증액하기 위해서도 독일의 협조가 필수적이다. 텔레그래프는 “미국은 러시아를 다루기 위해 유럽연합(EU) 내 영향력 있는 친구가 필요하다”면서 “트럼프 정부에서 메르켈과 친해져야 한다는 목소리가 높아질 것”이라고 분석했다. 유럽의 리더인 메르켈로서는 트럼프식 포퓰리즘이 유럽을 휩쓸지 않도록 하는 것도 중요하다. 네덜란드, 프랑스, 독일 등 올해 주요 선거를 앞둔 나라마다 포퓰리즘의 바람이 심상치 않다. 앞서 영국은 지난해 6월 국민투표에서 EU 탈퇴(브렉시트)를 결정했고 프랑스에서는 다음달 대선을 앞두고 극우 정당 국민전선(FN)의 마린 르펜 후보가 맹위를 떨치고 있다. 이탈리아에서는 EU 탈퇴를 주장하는 신생정당 ‘오성운동’이 약진하는 등 유럽 통합에 부정적인 포퓰리즘 바람이 거세다. EU를 약화시키려는 트럼프의 ‘이간질’을 막아내야 하는 것도 보이지 않는 숙제이다. 하지만 양국 정상이 이번 회담에서 본격적인 힘겨루기를 하지는 않을 것이라는 전망이 우세하다. 메르켈 총리는 트럼프가 1990년 ‘플레이보이’지와 한 인터뷰까지 살펴보는 등 이번 회담을 철저히 준비해온 것으로 알려졌다. 독일 집권 기민당의 위르겐 하르트 외교정책 대변인은 “메르켈은 1대1 대화를 통한 설득에 능하다”며 이번 회담이 우호적 분위기에서 진행될 것이라고 낙관했다. ●메르켈, 지나친 친밀감에 역풍 우려도 미국과 유럽을 대표하는 이 두 지도자는 물과 기름 같다는 평가를 받는다. 루터교 목사의 딸인 메르켈은 사회주의 동독에서 자란 물리학자 출신으로 청년기에 독일 통일을 경험했다. 메르켈은 아버지 슬하에서 감정과 의견을 쉽게 표출하지 않는 신중함과 냉정함을 몸에 익혔고 2005년 총리가 된 뒤 화합을 내세우며 경쟁 정당들과 연정을 통해 수시로 정책 합의를 이끌어낸 실용주의자로 통한다. 그는 유럽을 휩쓴 반(反)난민 포퓰리즘의 물결 속에서도 지난 2년간 120만명의 난민을 받아들였다. 반면 독일계 이민 3세인 트럼프 대통령은 억만장자의 아들이자 공직 경험이 전무한 정가의 아웃사이더 출신이다. 부동산 사업과 미인대회, 리얼리티쇼로 유명세를 얻은 그는 세간의 관심을 즐기고 사안마다 즉흥적이고 급하게 반응한다. 그는 독일 난민정책을 ‘재앙적 실수’라고 헐뜯으며 난민들에게 문을 연 메르켈 총리가 독일을 망치고 있다고 비판했다. 당선 후에도 유럽의 ‘안보 무임승차론’과 북대서양조약기구(나토·NATO) 분담금 증액 필요성을 거론하는 한편 독일이 유로화 약세를 조장해 대미 무역에서 대규모 흑자를 내고 있다고 압박했다. 두 사람이 출생과 성장배경, 성격까지 완벽하게 다른 것은, 어떤 리더십이 협상을 자신에게 유리한 쪽으로 이끌어갈지 주목하게 한다. 협상에 나서는 형편으로 볼 때 메르켈이 다소 불리한 편이다. 독일에는 오는 9월 총선을 통해 총리직 4연임을 노리는 메르켈 총리의 장기집권에 대한 피로감이 존재한다. 연정 파트너 사회민주당의 마르틴 슐츠 전 유럽의회 의장이 대항마로 부상하는 중이다. 이 때문에 메르켈에게는 또 하나 중요한 주의점이 있다. 트럼프와 지나친 친밀감을 드러내다 역풍을 맞은 다른 외국 정상들의 전철을 밟지 않아야 하는 것이다. 국내 정적들에게 빌미를 줄 수 있어서다. 메르켈은 이번 미국 방문에 BMW·지멘스 등 대표적 독일 기업 최고경영자들을 대동한다. 이를 통해 독일 기업들이 미국의 고용 및 경제 발전에 이바지하고 있다는 사실을 적극 피력할 계획이다. 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr 심현희 기자 macduck@seoul.co.kr
  • [달콤한 사이언스] 광속 우주여행 어려운 또 하나의 이유, 원자 충돌

    [달콤한 사이언스] 광속 우주여행 어려운 또 하나의 이유, 원자 충돌

     SF영화를 보면 광속으로 날아가는 우주선이 흔히 등장한다. 금속합금으로 만든 우주선으로 우주 여행을 하는 모습이다. 그러나 우주선이 광속으로 날아간다면 얘기를 달라진다. 금속합금 우주선으로 광속 이동하면 화성도 못 가서 폭발하거나 운전 불능 상태에 빠질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 한국·캐나다·미국 공동연구진은 광속의 20% 정도 속도로 비행하는 초고속 우주선은 미세한 우주먼지나 원자의 충돌로도 기체 파손이나 심할 경우 폭발까지 이를 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 한국천문연구원 이론천문연구센터 티엠 황 박사와 캐나다 토론토대, 미국 위스콘신-매디슨대, 하버드-스미소니언 천체물리학센터가 참여한 이번 연구는 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널’ 최신호에 실렸다.  지난해 4월 억만장자 유리 밀너와 물리학자 스티븐 호킹, 페이스북 설립자 마크 주커버그 등은 20년 내에 지구로부터 4.3광년 떨어져 있는 알파 센타우리로 우주선을 보내는 ‘스타샷 프로젝트’를 시작했다. 이들은 무게는 몇 g에 불과하지만 속도는 광속의 20% 수준의 나노 우주선을 띄울 계획이다. 연구에 따르면 초고속 우주선의 경우 우주공간에 있는 마이크로미터(㎛, 1000분의1㎜) 크기의 먼지입자나 무거운 원소의 원자들과 충돌하더라도 치명적이다. 특히 알파 센타우리까지의 공간에는 수소나 헬륨 원자를 제외한 무거운 원자가 10의16제곱개, 이 중 우주먼지는 10만개 정도가 존재하는 것으로 추정된다. 또 이런 무거운 원자나 먼지입자들이 우주선이 부딪칠 경우 표면을 뜨겁게 가열시켜 녹이고 구멍을 만들수 있으며 머리카락 크기의 먼지는 우주선을 폭발시킬 수 있다는 계산 결과도 나왔다.  초고속으로 움직이는 초소형 우주선을 보호하기 위해서는 우주선의 표면적을 최소화하고 그래핀처럼 녹는점이 높고 강한 소재로 얇은 차폐막을 2중으로 코팅하는 것이 좋다는 결론을 내렸다.  티엠 황 박사는 “이번 연구는 미래에 광속에 가까운 속도로 우주여행을 할 때 고려해야 할 사항을 천문학적 관점으로 분석한 것으로 미래 우주선 설계에 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.  유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr  
  • NASA, 우주에서 ‘영하 273도의 10억분의 1’에 도전

    NASA, 우주에서 ‘영하 273도의 10억분의 1’에 도전

    별 주변 공간 등을 제외한 우주 대부분은 매우 춥고 진공에 가까운 상태다. 그런데 미항공우주국(NASA)가 이보다 1억 배는 더 추운 장소를 만들기 위해 도전한다. 저온 원자 실험실(CAL·Cold Atom Laboratory)이라고 불리는 이 실험실은 아이스박스처럼 작은 크기지만, 레이저를 이용해서 극단적인 초저온을 만들 수 있다. NASA는 이를 오는 8월 스페이스X의 CRS-12에 실어 국제 유인 우주정거장으로 발사할 예정이다. 이론적으로 생각할 수 있는 가장 낮은 온도는 '절대영도'다. 키나 몸무게가 마이너스가 된다는 것을 상상하기 어려운 것처럼 절대영도보다 낮은 기온 역시 일반적으로 가능하지 않다. 이 온도를 섭씨로 표시하면 -273.15도에 해당한다. 이렇게 저온 상태에서는 초전도 현상처럼 일반적이지 않은 물리적 현상이 발생하기 때문에 과학자들은 더 낮은 온도를 얻기 위해서 많은 노력을 해왔다. 이를테면 절대영도에 한없이 가까운 상태를 추구한 것이다. 저온 원자 실험실은 절대영도에서 불과 10억분의 1에 불과한 극저온 상태를 만들 수 있다. 이 정도까지 온도가 내려가면 보즈-아인슈타인 응축(Bose-Einstein condensates)라는 매우 독특한 현상이 발생한다. 이 상태에 있는 원자들이 모두 같은 양자역학적 상태가 되어 마치 하나의 원자처럼 움직이는 것이다. 그런데 강한 중력이 있는 지구에서는 이 상태가 길어봐야 1초 이상 지속하기 힘들어 상세한 관측이 어렵다. 따라서 NASA는 이 실험 장치를 우주 정거장으로 보내 관측을 시도하는 것이다. 예상대로 된다면 5~10초 정도 관측이 가능할 것이고 앞으로 기술이 발전하면 수백 초 이상 관측도 가능하다. 역시 짧은 시간이지만, 이 정도 시간만 관측할 수 있어도 새로운 현상이 발견될 가능성이 있어 과학계의 이목이 쏠려 있다. 현재 5개의 연구팀이 저온 원자 실험실을 이용한 연구 과제를 신청했으며, 이 중에는 보즈-아인슈타인 응축물을 실제로 만들어내 노벨 물리학상을 받은 에릭 코넬(Eric Cornell)도 포함되어 있다. 우주에서 가장 추운 실험실에서 지금까지 보지 못했던 새로운 현상이 발견될 수 있을지 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • [주말 영화]

    ■콘택트(EBS1 일요일 오후 1시 55분) 우주 탐사 분야의 선구자였던 천체 물리학자 칼 세이건의 수많은 저작 중 유일한 소설을 원작으로 했다. 칼 세이건은 그의 부인과 함께 프로듀서로 영화 제작에 참여하기도 했으나 개봉에 앞서 1996년 세상을 떴다. 엔딩에 나오는 ‘포 칼’(For Carl)이라는 문구는 세이건을 위한 것이다. 이 작품을 함께한 로버트 저메키스 감독과 조디 포스터는 스릴러 ‘플라이트’(2012)에서 다시 호흡을 맞췄다. 천재 천문학자 엘리(조디 포스터)는 남들의 비웃음을 사면서도 외계 지적생명체 탐색(SETI)에 매달린다. 천문대를 떠돌며 기부금을 받아 연구를 이어 가던 그녀는 외계 신호를 포착한 뒤 갑자기 주목받게 된다. 정부가 연구에 개입해 검열을 하기도 한다. 외계 신호에 포함된 설계도를 바탕으로 우주선이 건조되고, 엘리는 우여곡절 끝에 우주로 향하는데…. 1997년작. ■사이드 이펙트(OBS 일요일 밤 10시 10분) 할리우드 스타 채닝 테이텀이 영화 속에서 일찌감치 숨지며 관객들을 깜짝 놀라게 했던 스릴러다. 주드 로 등 여러 유명 배우가 등장하는데 가장 돋보이는 건 신예 루니 마라다. 우울증 때문에 처방받은 약의 부작용으로 자신도 모르게 남편을 살해한 가해자이자 동시에 피해자로 나오는 에밀리 역을 열연한다. 할리우드에서 리메이크한 ‘밀레니엄:여자를 증오한 남자들’(2011)에서 본격적으로 얼굴을 알렸고 ‘허’(2013)와 ‘캐롤’(2015)을 통해 연기파 배우로 자리매김했다. 스티븐 소더버그 감독 연출. 2013년작.
  • 문화 한 스푼 과학 두 스푼 맛깔난 한 끼

    문화 한 스푼 과학 두 스푼 맛깔난 한 끼

    “달걀 프라이 이상적 온도는 120도” 재료 특성·국가 차이 담은 ‘요리 성경’ 문학·물리학 정통한 美요리사의 역작 음식과 요리/해럴드 맥기 지음/이희건 옮김/이데아/1260쪽/8만 8000원 아마존 서점에서 이 책은 ‘요리사들의 성경’으로 소개된다. 신간 ‘음식과 요리’. 인류가 맛봐 온 전 세계의 음식 재료를 망라하고 있는 요리책인 동시에 과학책이며, 역사와 문화·인류학을 넘나들며 ‘세상 모든 음식에 대한 답’을 맛깔나게 풀어낸 현대의 고전이다. 원제는 ‘On Food and Cooking: The Science and Lore of the Kitchen’. 저자는 미국 칼텍과 예일대에서 문학과 천문학, 물리학을 전공한 과학저술가 겸 요리사로 대가의 반열에 선 해럴드 맥기. 요리계의 오스카상으로 불리는 ‘제임스 비어드 어워드’를 수상한 데 이어 타임지가 선정한 ‘2008년 세계에서 가장 영향력 있는 인물 100인’에 선정될 정도로 세계 요리계의 주목을 받아 왔다.한국어판 추천사를 쓴 박찬일 셰프는 “요리사들은 모르는 것이 있으면 이제 엄마에게 전화하는 대신 이 책을 펼치는 것이 빠르고 정확하다는 것을 알고 있다. 우리는 그런 행동을 ‘요리사의 진화’라고 부른다”고 말했다. 이 책의 ‘달걀 프라이’ 항목을 보자. “달걀 프라이는 아래쪽에서만 열을 받기 때문에 흰자의 흘러내림 현상이 수란의 경우보다 심하며, 흰자의 응고도 더 늦다. 달걀 프라이를 만드는 이상적인 팬 온도는 120℃ 안팎이다. (…) 한국에서는 ‘동전 지갑형’ 달걀 프라이처럼, 굳기 시작한 달걀을 반으로 접어 달걀의 바닥과 위는 아삭아삭하게 하고, 가운데의 노른자는 약간 덜 익은 크림 상태를 유지하게 만들기도 한다.”(148~149쪽)저자는 달걀 프라이 하나에도 과학적 지식과 비법, 특정 문화권의 독특한 요리법까지 담아내고 있다. 육류 조리법의 경우 “결정적 온도는 60℃이며, 이 온도에서 각각의 근세포를 둘러싸고 있는 결합조직의 콜라겐 피복이 붕괴되고 오그라들어 고기 내부에 압력을 가해 육즙을 쥐어짜내게 된다”고 설명한다. ‘발효 양배추’ 항목으로 분류된 김치의 경우 갖은 재료와 양념, 보존 방식 등의 기본 정보뿐 아니라 “간혹 생기는 거품은 14℃ 이하의 온도에서 가스를 생성하는 박테리아의 영향”이라는 세세한 기술도 빼놓지 않았다. “젠장, 한국인이고 요리사인 나보다 더 정확하고 확고하게 설명하고 있다”는 박찬일 셰프의 투덜거림이 이해된다. ‘요리의 과학자’라는 저자의 별명대로, 과학적으로 재료의 특성을 분류하고, 그에 따른 적절한 레시피와 요리 소개는 이 책이 가진 최고의 미덕이다. 젖과 유제품으로 시작해 알, 고기, 생선과 조개·갑각류, 식용식물, 자주 먹는 채소, 자주 먹는 과일, 식물에서 얻는 향료, 씨앗, 곡물 반죽으로 만든 음식, 소스, 설탕·초콜릿·당과, 와인·맥주·증류주까지 일상에서 접하는 거의 모든 음식과 재료들을 훑었다. 책은 백과사전 방식으로 구성돼 있지만 건조하지 않고, 읽는 재미까지 더한 친절함이 돋보인다. ‘고기’(meat)가 초기에는 ‘고형의 음식물 일반’을 지칭했지만 1300년 이후 서양에서 특별한 지위를 성취하며 ‘동물의 살코기’로 그 의미가 좁혀졌다거나 ‘빵’이 사회적 지위를 가리키는 단어의 기원이 됐다는 얘기 등 인문학적 감칠맛을 더했다. 아들 존과 딸 플로렌스가 생애의 절반 이상을, 이 책을 쓰기 위한 실험적인 저녁 식사와 더불어 살아왔다는 저자의 익살스러운 너스레를 통해 이 책의 내공을 엿볼 수 있다. 초판은 1984년에 출간됐다. 1260쪽에 달하는 이번 한국어판은 저자가 전부 새로 쓰다시피 한 2004년 개정증보판을 원서로 했다. 안동환 기자 ipsofacto@seoul.co.kr
  • 인류 모든 영화 ‘동전크기 USB’ 하나에

    ‘1비트 = 1원자’… 집적도 10만배 원자 하나에 1비트 정보 하나를 저장할 수 있는 세상에서 가장 작은 메모리 기술이 나왔다. 미국 IBM 알마덴연구센터, 스위스 로잔연방공대, 중국 과학원대, 독일 괴팅겐대, 스위스 취리히대, 한국 기초과학연구원(IBS), 이화여대 국제공동연구진은 홀뮴(Ho) 원자 1개에 1비트 정보를 담은 뒤 이를 안정적으로 읽고 쓰는 데 성공했다고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 9일자를 통해 발표했다. 이번 연구에는 지난 1월 IBS에 새로 만들어진 양자나노과학연구단 단장인 안드레아스 하인리히 이화여대 물리학과 석좌교수도 참여했다. 하인리히 교수가 지난해 이화여대로 자리를 옮기기 전 IBM 알마덴연구센터 재직 당시 주도했던 연구로 알려졌다. 현재 상용화된 실리콘 소재의 메모리는 1비트의 정보를 기록하는 데 약 10만개의 원자가 필요하다. 이번에 개발된 메모리 기술은 ‘1비트=1원자’이기 때문에 현재 기술보다 10만배 정도 집적도를 높였다고 볼 수 있다. 최태영(이화여대 물리학과 교수) IBS 연구위원은 “영화의 역사가 시작된 이후 지금까지 상영된 영화가 대략 50만편 정도로 알려져 있는데 이번 기술을 활용하면 동전만 한 크기의 USB메모리 1개에 인류가 만든 지금까지의 모든 영화를 저장할 수 있다”고 설명했다. 이번 연구에 쓰인 원자번호 67번 홀뮴은 1879년 처음 발견됐으며 스웨덴 스톡홀름의 이름을 딴 희토류 원소다. 홀뮴은 천연 원소 중 자기모멘트가 가장 큰 원소로 아주 강한 세기의 자석을 만들거나 의료용 레이저 재료, 분광기 파장 보정 기준 물질 등으로 활용되고 있다. 연구팀은 홀뮴 원자가 갖는 업·다운 2가지 스핀 방향을 디지털 정보인 0과 1로 표시할 수 있다는 데 착안했다. 연구팀은 산화마그네슘(MgO) 기판 위에 홀뮴 원자를 올려놓고 ‘절대 0도’(영하 273.16도)에 가까운 영하 270도 이하의 환경에서 주사터널링현미경(STM) 탐침으로 고전압을 가하면 스핀 방향을 바꿀 수 있다는 것을 알아냈다. 전압을 가해 스핀 방향을 바꿔 정보를 저장한다는 것이다. 또 홀뮴 원자 근처에 철 원자를 두면 철 원자가 홀뮴의 스핀을 읽어내는 ‘리더기’ 역할을 할 수 있다는 것도 알아냈다. 홀뮴의 스핀 상태가 만드는 자기장이 철 원자의 스핀을 똑같은 상태로 바꾼다는 것이다. 컴퓨터의 USB메모리나 CD리더기가 저장돼 있는 디지털 신호를 읽어내는 것과 같은 원리다. 하인리히 IBS 단장은 “상용화를 위해서는 동작 온도를 상온까지 높여야 하며 정보를 기록하고 읽어내는 속도를 높일 수 있는 기술을 확보해야 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [임한웅의 의공학 이야기] 자기공명영상과 테슬라

    [임한웅의 의공학 이야기] 자기공명영상과 테슬라

    ‘테슬라’라고 하면 무엇이 떠오르는가. 누구나 멋진 전기자동차를 떠올릴 것이다. 테슬라는 오는 5월부터 우리나라에서도 전기자동차를 판매한다고 밝혀 많은 자동차 마니아들이 주목하고 있다. 테슬라의 최고경영자인 일론 머스크는 우주여행 스타트업 회사인 ‘스페이스 X’ 사업을 하는 것으로도 유명하며 2014년 전기자동차 관련 특허를 무료로 공개해 세계인들의 이목을 끌었다. 테슬라라는 명칭은 물리학자이자 전기 공학자인 니콜라 테슬라(1856~1943)의 이름에서 유래했다고 한다. ‘전기의 천재’, ‘교류의 아버지’, ‘전기의 마술사’ 등으로 불린 테슬라는 오스트리아·헝가리 제국에서 태어나 1884년 미국으로 건너간 뒤 에디슨연구소 등에서 수많은 전기 실험을 통해 현대 전기 문명의 근간이 되는 ‘교류 시스템’을 발명했다. 에디슨과의 ‘전류 전쟁’에서 교류 시스템으로 일방적인 승리를 거둔 것으로 유명하며 자신이 발명한 테슬라 코일을 이용해 라디오 신호의 송수신 원리도 발견했다. 사망할 때까지 25개국에서 272개 특허를 획득한 이 세기의 발명가는 뢴트겐의 X선 발견을 비롯해 현대물리학 개념에 지대한 영향을 끼쳤다고 한다. 이 테슬라와 연관된 의료 검사가 있는데 ‘자기공명영상’(MRI)이 그것이다. 자기공명영상의 원리는 강한 자기장 안에서 인체에 라디오파를 쏴 돌아오는 전자기파를 측정해 영상을 얻는 것이다. 이때 자석통이 만들어 내는 자기장의 크기가 자기공명영상의 해상도를 결정하는 가장 중요한 구성 요소다. 자기장의 크기를 정의할 때 테슬라(T)라는 단위를 사용한다. 1961년 국제순수응용물리학연합에서 테슬라를 기리기 위해 자기장 단위로 지정했다. 1T는 1만 가우스와 같다. 지구자기장이 0.5가우스 정도이므로, 테슬라는 매우 큰 단위라고 할 수 있다. 현재 우리가 병원에서 흔히 접하는 자기공명영상 장비는 대부분 3T다. 많은 사람들이 자기공명영상에 대해 어떤 질환이든 진단 가능한 만능 장비라고 생각한다. 하지만 이상과 현실은 다르다. 현재 가장 많이 사용하는 자기공명영상 장비의 해상도로는 신체 기관의 구조적 이상을 찾지 못하는 경우가 많다. 특히 뇌와 같이 복잡하고 세밀한 인체 기관일수록 그런 일이 잦다. “다행히 뇌에 큰 문제는 없고, 현재 자기공명영상으로는 관찰되지 않는 미세혈관이 막혀 마비가 왔다고 생각되기 때문에 경과를 보도록 하겠다”고 설명하면 대부분의 환자들은 수긍하지만, 두루뭉술하게 설명해야 하는 의사 또한 답답한 것은 매한가지다. 이런 어려움을 극복하기 위해 자기공명영상의 해상도를 높이려는 노력이 이루어지고 있다. 최근 국내 한 의료기관에서 11.7T 자기공명영상 시스템을 세계에서 두 번째로 개발한다고 발표한 것이 대표적이다. 11.7T는 현재 병원에서 흔히 사용하고 있는 3T보다 해상도가 무려 20배 이상 높아 복잡한 뇌 구조물을 현미경처럼 들여다볼 수 있을 것으로 기대된다. 미국의 버락 오바마 전 대통령이 2013년부터 추진한 뇌 연구 프로젝트가 있다. 무려 3조 5000억원을 투자해 인간의 뇌지도를 만드는 프로젝트의 이름은 ‘브레인 이니셔티브’다. 오바마는 이 프로젝트를 발표하며 다음과 같이 연설했다. “우리 인간은 수십억 광년 떨어진 은하를 식별하고 원자보다 작은 입자도 규명했지만 아직 양쪽 귀 사이에 놓인 1.4㎏짜리 물체의 미스터리는 풀지 못하고 있습니다.” 오바마의 연설처럼 아직도 미스터리로 가득 찬 뇌를 비롯해 여러 신체기관의 비밀을 밝히는 데 고해상도 자기공명영상이 하나의 열쇠를 갖고 있을지도 모른다.
  • [아하! 우주] 우주선이 태양에 갈 수 있을까?

    [아하! 우주] 우주선이 태양에 갈 수 있을까?

    -NASA, 2018년에 솔라 프로브 플러스 발사한다 미국항공우주국(NASA)이 2018년에 태양 탐사선을 발사할 계획이라고 1일(현지시간) 우주 전문사이트 스페이스닷컴이 보도했다.​ 인류는 달과 화성, 그리고 더 먼 곳에 있는 명왕성에까지 우주선을 보냈다. 보이저 1호는 숫제 태양계를 벗어나 아득한 성간 공간을 날고 있는 중이다. 그런데 초고온으로 작열하는 태양에 우주선을 보낼 수가 있을까? 답은 '그렇다'이다. 머지않아 우리는 태양에 우주선을 보낼 것이다. 미우주항공국(NASA)는 2018년에 태양에 우주선을 보내는 '솔라 프로브 플러스(Solar Probe Plus)' 미션을 계획하고 있다. 태양은 지구로부터 약 1억 5천만km 떨어져 있다. 이는 지구-달 거리인 38만km의 약 400배나 되는 거리로, 시속 100km로 달리는 차를 타고 밤낮으로 달리면 약 200백 년이 걸리는 거리다. 솔라 프로브 플러스가 태양에 최대한 접근할 수 있는 거리는 600만km다. 그러니까 1억 4천만km 이상 날아가야 하는 셈이다. NASA 고다드 우주항공센터 연구원 에릭 크리스천은 "이것이 태양까지 날아가는 우리의 첫번째 미션이 될 것"이라면서 "태양 표면까지 바짝 접근할 수는 없다. 다만 충분히 가까운 거리까지 접근해 세 개의 중요한 질문에 대한 답을 얻어낼 수는 있다."고 밝혔다. 첫째, 광구라고 불리는 태양 표면의 온도가 왜 태양 대기인 코로나보다 낮은가 하는 의문을 밝혀내는 것이다. 광구의 온도는 섭씨 5500도인 데 비해, 코로나의 온도는 무려 2백만 도나 된다. 참으로 이상하지 않은가? 열원으로부터 멀어질수록 온도가 낮아져야 하는데, 이 역전 현상은 어떻게 된 걸까? 크리츠천 박사는 이것을 태양에 관한 최대 미스터리 중의 하나로 꼽았다. 둘째, 과학자들은 태양풍이 어떻게 높은 속도를 얻는가 알고 싶어한다. 태양풍이란 하전된 입자의 흐름으로, 태양은 시속 160만km의 태양풍을 온 우주공간으로 내뿜고 있다. 크리스천 "우리는 태양풍이 무엇에서 에너지를 받아 그처럼 고속으로 부는지 모르고 있다"고 말했다. 셋째, 태양은 때때로 고에너지 입자 태양풍을 방출하는데, 적절히 보호되지 않은 우주선이나 우주인에게 치명적인 손상을 줄 수도 있는 것이다. 이 고에너지 입자풍이 발생하는 메커니즘을 지구에서 규명하기란 어려운 일이다. 1억 5000만km라는 거리의 장벽이 가로막고 있기 때문이다. 그러나 태양에 600만km 거리까지 접근한다는 것은 엄청난 모험이다. 문제는 열이다. 우주선의 기기들이 태양의 고온을 견딜 수 있는가가 미션 성공의 관건이다. 나사는 고온을 견뎌내기 위해 두께 11.4cm의 탄소복합체 보호덮개를 설계했다. 솔라 프로브 플러스 미션의 연구 협력기관인 존스홉킨스대 응용물리학 연구소에 따르면, 이 덮개는 섭씨 1370도의 고온을 견딜 수 있다. 또한 탐사선은 선내로 스며든 열을 우주공간으로 내보내기 위한 열 방출기를 비롯해, 태양의 복사열로부터 전기 회로, 특히 메모리를 보호하기 위해 특수 보호장비를 갖추고 있다. 이러한 단열장치들에 의해 탐사선 내부는 실내 온도를 유지할 수 있게 된다. 이 태양 탐사선은 무인 우주선이다. 그러나 시간도 예산이 충분히주어진다면 사람을 태운 우주선을 태양에 600만 km까지 보낼 수 있다고 크리스천 연구원은 밝혔다. ​ 만약 솔라 프로브 플러스가 성공한다면 지금까지 태양에 가장 가까이 접근한 우주선으로 기록될 것이다. 종래의 기록을 보면, 1974년 12월에 발사된 헬리오스 1이 태양에 4700만km까지 접근했고, 1976년 4월에 날아간 헬리오스 2는 헬리오스 1보다 300만km 더 접근한 것이 최고기록이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com 
  • [아하! 우주] ‘은하 렌즈’ 둘러싼 4개의 퀘이사

    [아하! 우주] ‘은하 렌즈’ 둘러싼 4개의 퀘이사

    지난달 27일 NASA에서 운영하는 '오늘의 천문사진(APOD)에 게시된 한 장의 사진이 우주 마니아들의 관심을 끌었다. 사진 중앙에 묘한 불빛들이 모여 있는 게 보인다. 무슨 신호등처럼 보이는 저 4개의 불빛은 사실 하나의 퀘이사(Quasar)다. 퀘이사란 'Quas i-stellar Object(준항성체)'의 준말로, 블랙홀이 주변 물질을 집어삼키는 에너지에 의해 형성되는 거대 발광체를 말한다. 하나의 퀘이사가 4개로 보이는 것은 전경을 이루는 은하가 중력 렌즈 역할을 하여 빛을 굴절시키기 때문이다. 이 중력 렌즈 현상은 약 100년 전 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 예측되었던 것이다. 거대한 질량의 물체는 중력으로 빛을 구부릴 수 있다고 예언했고, 이는 1919년 영국의 천문학자 에딩턴의 일식 관측으로 증명되었다. 이처럼 질량이 큰 천체는 주위의 시공간을 구부러지게 해서 빛의 경로를 휘게 함으로써 렌즈와 같은 역할을 하는데, 이를 일컬어 중력렌즈 현상이라 한다. 이 중력렌즈를 통해 보면, 은하 뒤에 숨어 있는 별이나 은하의 상을 볼 수 있다. 하나의 퀘이사가 4개로 보이는 중력 렌즈보다 더 기묘한 일은 저 깜박거리는 퀘이사가 우주의 팽창 속도를 알려준다는 사실이다. 퀘이사의 깜박거리는 주기를 측정하면 우주가 어떤 속도로 팽창하고 있는지를 알 수 있는데, 놀랍게도 우주의 팽창속도가 갈수록 빨라지고 있다는 관측결과가 나왔다. 말하자면 우주는 지금 가속 팽창을 하고 있는 중이다. 우주의 팽창이 가속되고 있다는 사실을 밝혀낸 브라이언 P. 슈미트 등 세 사람의 과학자들은 2011년 노벨 물리학상을 받았다. 우주의 팽창에 가속 패달을 밟고 있는 것이 무엇인지는 아직 아무도 모른다. 일부에서는 암흑물질이라고도 하고, 또 다른 이들은 중력의 알 수 없는 작용이라거나, 아니면 전혀 다른 어떤 원인이 있을 거라는 주장들이 난무할 뿐이다. 위와 같이 은하 렌즈가 비춰주는 퀘이사에 대해 더 세밀한 관측과 깊은 연구가 무엇이 우주 팽창의 가속 패달을 밟아대고 있는지를 알려줄 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com
  • 김수봉 교수 ‘… 폰테코르보상’

    김수봉 교수 ‘… 폰테코르보상’

    김수봉 서울대 물리천문학부 교수가 입자물리학 분야 최고 권위상인 ‘브루노 폰테코르보상’을 수상한다. 마지막 중성미자 변환 비율을 밝혀낸 공로를 인정받았다. 1일 과학기술계에 따르면 러시아 합동원자핵연구소(JINR)는 지난달 27일(현지시간) 김 교수와 왕이팡 중국 고에너지물리연구소(IHEP) 박사, 니시가와 고이치로 일본 고에너지가속기연구소(KEK) 박사를 공동 수상자로 선정했다. 브루노 폰테코르보상은 중성미자 분야에서 탁월한 연구업적을 남긴 러시아 과학자 폰테코르보 박사를 기리고자 1995년 제정됐다. 김 교수는 만물을 이루는 기본입자 중 하나로, 핵붕괴나 핵융합 과정에서 방출되는 중성미자의 변환 비율을 2012년 밝힌 바 있다. 중성미자는 질량이 매우 작은 데다 빛에 가까운 속도로 움직이고 다른 물질과 거의 상호작용도 하지 않아 ‘유령입자’로도 불린다. 김 교수는 “중국 연구진은 200명 정도이고 일본 연구진은 약 400명인데 이에 비하면 우리 상황은 열악하다”면서 “40명의 국내 연구진과 같이 수행한 연구의 성과”라고 평가했다. 시상식은 9월 러시아 합동원자핵연구소에서 열릴 예정이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [아하! 우주] 태양보다 100만 배 밝은 초신성

    [아하! 우주] 태양보다 100만 배 밝은 초신성

    30년 전 발견된 놀라운 초신성 하나가 허블 망원경을 포함한 손꼽히는 망원경들을 사로잡았다. 찬드라 X선 우주망원경과 칠레 아타카마 사막의 알마 전파망원경(ALMA·Atacama Large Millimetre/submillimetre Array)도 문제의 초신성을 끈질기게 관측했다. SN 1987A로 불리는 이 초신성은 대마젤란은하 부근에 위치하는데, 이는 “수백 년래 발견된 초신성 중 가장 가까운 거리에 있는 것”이라고 미국항공우주국(NASA) 측은 밝혔다. ‘타이태닉’이란 별명을 가진 이 초신성은 1987년 2월 23일에 발견된 것으로, 태양 밝기의 100만 배나 되는데, 이는 400년래 발견된 초신성 중 가장 밝은 것이다. 초신성이란 거대 질량의 별이 항성 진화의 마지막 단계에서 대폭발로 생을 마치는 것으로, 새로운 별이 탄생한 것이 아니라, 늙은 별의 죽음이다. 초신성이란 별이 없던 곳에서 엄청 밝은 별이 나타난 것처럼 보여 붙여진 이름일 뿐이다. 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학센터의 로버트 커시너 연구원은 “SN 1987A는 30년 동안 관측할 만한 가치가 있는 천체인데, 별의 진화에서 최종 단계를 보여주는 귀중한 사례이기 때문”이라고 밝혔다. 천문학자들은 관측 데이터를 분석한 끝에 이 초신성의 충격파가 별이 폭발하기 전 방출한 가스 고리 너머로 진출하는 중요한 단계를 막 넘어섰다는 결론을 내렸다. 이 같은 현상은 별에서 방출된 고속의 항성풍이 그전 적색거성 단계에서 나온 느린 항성풍과 충돌할 때 발생하는 것이다. 그러나 가스 고리 바깥으로 무엇이 있는지에 대해서는 아직 알려진 바가 없다. 미국 펜실베이니아주립대의 카리 프랭크 박사는 “이 변화에 관한 자세한 과정은 종말에 이른 별이 어떻게 별의 생애를 끝내게 되는가에 대해 많은 것들을 알려주리라 기대된다”고 설명했다. 그는 찬드라 망원경으로 진행된 SN 1987A 연구를 이끈 대표 저자다. 이 같은 초신성 폭발은 다른 별과 행성의 생성으로 이어질 수 있는데, 별이 폭발하기 전 중심부의 핵융합으로 생명 기본 구성물질인 탄소, 산소, 질소, 철 같은 원소들을 벼려서 켜켜이 내부에 쌓아둔 것을 폭발과 함께 우주 공간으로 흩뿌린다. 이러한 잔해들이 다른 별과 지구 같은 행성들을 만드는 재료로 사용되며, 여기에서 생명이 싹튼 것이다. 초신성에 관한 연구는 이러한 별과 생명의 진화과정을 이해하는 실마리를 얻을 수 있다고 연구자들은 믿고 있다. 허블 망원경은 여러 해에 걸친 관측으로 1987A 초신성의 가스 고리가 가시광선을 방출하면서 빛나며, 그 지름이 무려 1광년이나 된다는 사실을 알아냈다. 이 가스 고리는 적어도 별이 폭발하기 이전부터 약 2만 년 동안 존재해온 것으로, 폭발에서 나온 자외선으로 몇십 년간 에너지를 공급받아 빛나기 시작한 것이다. 현재 가스 고리 속의 중심 구조는 지름이 반 광년 정도로 팽창되었으며, 중앙에 보이는 두 잔해 덩어리는 시간당 3000만 km의 속도로 서로 멀어져가고 있다. 1999~2013년의 찬드라 데이터는 X선을 방출하면서 확장하는 가스 고리가 더욱 밝아지고 있음을 보여준다. 이는 최초의 폭발에서 나온 충격파가 고리에 에너지를 공급했기 때문이다. 그러나 지난 몇 년간 관측에서 이 가스 고리는 더는 밝아지지 않고 있는데, 고리의 저에너지 X선 에너지 총량은 유지되고 있는 것으로 알려졌다. 위 사진의 좌측 하단에 있는 고리는 흐릿해지기 시작하고 있다. 천문학자들은 폭발의 충격파가 가스 고리의 얇은 부분을 지우고 있기 때문으로 보고 있는데, 이 같은 과정이 계속 진행되면 이윽고 고리의 시대는 마감된다. 2012년부터 시작된 ALMA의 관측 데이터는 초신성 잔해가 선대의 별이 남긴 물질로 새로운 우주먼지를 만들고 있을 보여준다. 이 발견은 초기 우주에서 이와 비슷한 경로로 우주먼지가 생성되었음을 시사하는 것이다. 연구진은 이 초신성 폭발에서 중성미자를 발견하고, 중성자별이나 블랙홀이 혹시 없을까 싶어 고리 중심부를 뒤지고 있는 중이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com
  • [달콤한 사이언스] SF 거장, 어떻게 미래 내다봤나

    [달콤한 사이언스] SF 거장, 어떻게 미래 내다봤나

    “Open the pod bay doors, HAL.”(격납고를 열어, 할) 스탠리 큐브릭 감독의 1968년 작품 ‘2001 스페이스 오디세이’에 나오는 유명한 대사입니다. 영화에서 우주선을 통제하는 인공지능(AI) 컴퓨터 ‘할 9000’은 인간이 모순된 명령을 내리자 목적수행을 위해 살인까지 저지릅니다. 사람들을 속여 우주 밖으로 내보낸 뒤 못 들어오게 문을 닫아버리기도 하죠. 선장은 문을 열라고 다급하게 명령을 내리지만 할은 이를 거부합니다. 미국영화협회(AFI)가 선정한 ‘100대 명대사’ 중 하나인 ‘격납고를 열어, 할’은 이 장면에서 나옵니다. 통제불능의 AI가 얼마나 인류의 위협이 되는지를 상징하는 외침입니다.이 영화의 원작은 영국 SF작가 아서 클라크(1917~2008)의 ‘스페이스 오디세이’ 시리즈입니다. 영화로 만든 2001년 이외에 2010년, 2061년, 3001년까지 4부작으로 구성된 장편입니다. 아서 클라크는 ‘로봇’ 시리즈의 아이작 아시모프, ‘스타쉽 트루퍼스’의 로버트 하인라인과 함께 영미 SF문학계의 3대 거장입니다. 올해 탄생 100주년을 맞는 아서 클라크는 소설을 통해 인공지능과 인터넷, 우주정거장 등 현대 과학기술의 등장과 발전을 정확하게 예측한 미래학자로도 잘 알려져 있습니다.이런 정확한 미래 예측은 킹스칼리지에서 수학과 물리학을 전공하고 영국 행성간협회 회장을 역임한 그의 과학적 이력에서 찾을 수 있습니다. 아이작 아시모프는 미국 보스턴의대 생화학과 교수 출신이고, 로버트 하인라인도 미국 해군사관학교에서 통신과 항공공학을 전공한 뒤 UCLA에서 수학과 물리학을 공부했다고 합니다. 상상력과 전문적인 과학지식을 혼합해 SF 대작을 완성해낸 것이죠. 아서 클라크는 1945년에 이미 몇 십년 뒤에 나타날 통신위성의 가능성을 이야기했고 우주선을 회전시켜 인공 중력을 만들 수 있다는 것을 예견하기도 했습니다. 또 원거리 우주여행을 할 때 가까운 행성의 중력을 이용해 궤도를 조정하거나 추진력을 얻는 ‘스윙바이(swing-by) 항법’이 가능하다는 것도 예측했지요. 이 때문에 그의 소설은 당시 과학기술자들에게 ‘우주탐사를 위한 기술 참고서’로 불리기까지 했습니다. 그는 앞서 언급했듯이 인공지능의 등장과 미래도 예상했습니다. 지난해 3월 알파고 충격 이후 인공지능에 대한 논의가 가속화되고 있는데 클라크는 50여년 전에 벌써 ‘할 9000’을 통해 AI 운영에 관한 윤리적 화두를 던진 것입니다. 이렇듯 SF작품들을 보면 미래 사회를 비교적 정확하게 예측하고 있습니다. 이 때문에 SF작가들이 과학에 대해 관심을 갖고 있듯이 과학자들도 SF를 관심 있게 지켜보고 있습니다. 선진국에서 미래 예측에 과학기술자들과 SF작가들이 수시로 머리를 맞대는 것도 이 때문입니다. 반면 한국에서 논의되는 미래학이나 미래예측을 보면 안타깝기만 합니다. 그만저만한 학자들이 모여 자신들의 새로운 먹거리를 만들기 위해 뻔한 얘기를 하는 경우가 많습니다. 여기에 정부 부처까지 가세해 연구비를 대주면서 하나마나한 보고서를 내는 것을 보면 한숨만 나옵니다. 몇몇 학자들의 밥그릇을 챙겨주기보다 과학적 상상력이 풍부한 SF작가나 번역가를 육성하는 프로그램을 운영하는 것이 일석이조 아닐까요. 물론 무한 상상력을 가진 SF작가들이 많이 나오기 위해서는 학교 교육에서부터 자유롭게 생각할 수 있는 환경이 갖춰져야겠지만 말입니다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 첫 카이스트 출신 카이스트 총장 “글로벌 톱 10 목표”

    첫 카이스트 출신 카이스트 총장 “글로벌 톱 10 목표”

    카이스트 신임 총장으로 신성철(65) 카이스트 물리학과 교수가 선임됐다. 신 교수는 카이스트 개교 46년 만에 나온 첫 번째 동문 출신 총장이자 13년 만에 배출한 학내 교수 출신 총장이다.카이스트 이사회(이사장 이장무)는 21일 오전 서울 서초구 양재동 엘타워에서 임시이사회를 열고 제16대 카이스트 신임 총장을 선임했다. 신 신임 총장은 2004년과 2006년, 2012년에 총장직에 도전했지만 고배를 마시고 ‘3전 4기’ 만에 목표를 이뤘다. 그는 경기고와 서울대 물리학과를 졸업하고 카이스트에서 고체물리 석사, 노스웨스턴대에서 재료물리 박사 학위를 받았다. 카이스트는 1971년 서울 홍릉에서 한국과학원(KAIS)으로 만들어져 1973년과 1975년에 각각 첫 석사과정과 박사과정 입학생을 받았다. 학부과정 학생은 1986년부터 입학하기 시작했다. 신 신임 총장은 1975년 카이스트 석사과정에 입학해 1977년 졸업(3회 졸업)했다. 그는 한국표준과학연구원 선임연구원, 미국 이스트먼코닥연구소 수석연구원을 거쳐 1989년에 카이스트 물리학과 교수로 임용됐다. 이후 학생부처장, 국제협력실장, 기획처장, 고등과학원설립추진단장, 나노과학기술연구소 초대소장, 부총장 등 주요 보직을 두루 역임했다. 한국물리학회장, 국가과학기술자문회의 부의장도 지냈고2011년부터는 올해 초까지는 대구경북과학기술원(DGIST) 초대·2대 총장을 맡았다. 특히 DGIST 총장 재직 시 융복합대학원과 무학과 단일학부를 도입하는 등 교육 혁신을 이끈 것으로 평가받았다. 또 자성학 분야의 오랜 난제인 2차원 나노 자성박막 잡음 현상을 처음으로 규명하는 등 나노스피닉스 연구 분야를 선도하는 세계적 석학으로 알려져 있다. 신 신임 총장은 “교육 혁신, 연구 혁신, 기술사업화 혁신, 국제화 혁신, 미래전략 혁신이라는 5대 혁신을 통해 카이스트를 반드시 ‘글로벌 톱10 대학’으로 도약시키겠다”고 포부를 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [별별 이야기] 블랙홀 사냥꾼의 열정이 바꾼 세상/손봉원 한국천문연구원 전파천문본부 선임연구원

    [별별 이야기] 블랙홀 사냥꾼의 열정이 바꾼 세상/손봉원 한국천문연구원 전파천문본부 선임연구원

    1970년대 영국의 물리학자 스티븐 호킹은 크기가 원자만큼 작은 ‘미니 블랙홀’들이 우주에 존재하고 이들이 짧은 순간이지만 밝게 빛난다는 이론을 발표했다. 호킹은 이런 작은 블랙홀이 우주를 탄생시킨 ‘빅뱅’ 과정에서만 만들어질 수 있다고 주장했다. 따라서 미니 블랙홀의 존재 여부는 우주 탄생 과정이 어떠했는지를 알려 주는 중요한 증거가 된다. 빅뱅과 블랙홀은 젊은 과학도들의 피를 끓게 만드는 주제다. 호주 출신의 젊고 재능 있는 과학자 존 오설리번 박사도 ‘미니 블랙홀’을 발견하기 위한 연구에 집중했다. 천체물리학자 마틴 리즈가 제안한 ‘미니 블랙홀은 전파 신호를 낼 수 있을 것’이란 이론에 착안해 전자공학과 전파천문학을 전공했던 오설리번과 동료들은 이 전파 신호를 찾기 위한 연구에 온 열정을 바쳤다. 아쉽게도 그들의 관측 시도는 실패했고 미니 블랙홀이 내는 전파 신호는 관측 가능성이 제기된 지 40년가량 지난 지금까지도 발견되지 않고 있다. 사실 미니 블랙홀이 있다 하더라도 이들이 내는 전파신호를 잡아내기에는 현재 전파망원경들의 크기가 턱없이 작다. 그렇기 때문에 우주의 수많은 잡음 속에서 미니 블랙홀이 보낸 신호를 찾는다는 것은 쉽지 않다. 오설리번 박사팀은 미니 블랙홀이 우주에서 보내오는 신호를 찾아내기 위해서 전파신호를 주파수에 따라 잘게 쪼갠 뒤 잡음 속에서 블랙홀의 신호를 걸러 내는 처리 기법을 개발했다. 본래 목적이었던 미니 블랙홀의 신호를 찾아내지는 못했지만 실생활에서 활용할 수 있는 방법을 발견했다. 1990년대에 그들의 신호 처리 기법을 바탕으로 오늘날 무선랜 기술의 표준으로 자리잡은 와이파이의 핵심 특허를 등록한 것이다. 무선랜 기술 개발에 뛰어든 연구자들은 많았지만 가장 먼저 제대로 작동하는 무선랜 칩을 개발한 것은 그들이 유일했다. ‘순수한 열정’에 대한 보상이었을까. 인류가 사용 중인 50억개 이상의 무선랜 기기가 오설리번 박사의 열정과 성실한 실패에서 파생된 특허를 사용하고 있다. 오설리번 박사가 소속된 호주 연방과학원(CSIRO)은 와이파이 특허사용료로 지금까지 5억 달러 이상의 수입을 얻었다고 한다. 수입의 상당 부분은 CSIRO의 ‘미래 연구를 위한 펀드’ 조성에 사용되고 있다. 오설리번 박사는 와이파이 기술 개발을 위해 잠시 CSIRO를 떠났다가 최근 다시 복귀해 태양계로부터 50광년 떨어진 행성의 공항 레이더 신호까지도 찾아낼 수 있다고 하는 초대형 전파망원경(SKA) 개발에 매진하고 있다. 40여년 전 그를 사로잡았던 미니 블랙홀 발견도 SKA의 주요 목적 중 하나이다. 머지않아 그의 열정에 대한 또 하나의 큰 보상을 받게 될지도 모르겠다.
  • [아하! 우주] 현대천문학 최대 화두 블랙홀…팩트와 픽션

    [아하! 우주] 현대천문학 최대 화두 블랙홀…팩트와 픽션

    우주전문 사이트 스페이스닷컴에 지난 17일자(현지시간)로 호주 스윈번 공과대학의 앨리스터 그레이엄 천문학 교수가 블랙홀에 관한 흥미로운 칼럼을 게재했다. 칼럼 내용을 약간 가공해 소개한다.​ 블랙홀에 대한 지식이 ​커갈수록 우주 마니아들의 블랙홀 사랑도 덩달아 커가고 있다. 블랙홀에 관한 최근 뉴스는 블랙홀 가족 중에도 아주 낯선 존재인 '중간질량 블랙홀'의 발견에 관한 것이다. 우리는 블랙홀 중에는 태양 질량의 수십억 배에 이르는 초질량 블랙홀이 있는가 하면, 태양 질량의 몇 배밖에 되지 않는 블랙홀도 있다는 사실을 알고 있다. 그런데 태양 질량의 2200배 정도 되는 중간 질량의 블랙홀이 발견되어 과학자들을 깜짝 놀라게 만들었다. 이 블랙홀은 큰부리새자리47(47 Tucanae) 구상성단 안에서 발견되었는데, 중간 질량의 불랙홀로서 희귀한 사례에 속한다. 큰부리새자리는 남반구에 있기 때문에 한국에서는 볼 수가 없다. 그러나 구상성단 자체는 겉보기 등급 +4.91로 맨눈으로 흐릿하게 보인다. 지구로부터 약 1만 6700 광년 떨어져 있으며, 성단의 지름은 무려 120 광년에 달한다. 가까이 접근하는 모든 물체를 가리지 않고 게걸스럽게 집어삼키는 중력의 감옥, 블랙홀. 모든 연령층, 모든 직업군을 아우르면서 블랙홀에 대해 크나큰 관심을 불러일으키고 상상력을 자극하는 것은 대체 무엇 때문일까? '검은 별(Dark stars)' 질량이 너무 커서 빛조차 탈출할 수 없는 중력을 가진 존재에 대한 개념은 1783년까지 거슬러올라간다. 18세기 영국의 과학자 존 미첼은 다음과 같은 글을 남겼다. "만약 태양과 같은 밀도를 가진 어떤 구체의 반지름이 태양의 500분의 1로 줄어든다면, 무한한 높이에서 그 구체로 낙하하는 물체는 표면에서 빛의 속도보다 빠른 속도를 얻게 될 것이다. 따라서 빛이 다른 물체들과 마찬가지로 관성량에 비례하는 인력을 받게 된다면, 그러한 구체에서 방출되는 모든 빛은 구체의 자체 중력으로 인해 구체로 되돌아가게 될 것이다." 뉴턴 역학의 얼개 안에서 그러한 개념의 천체는 검은 별 또는 암흑성(dark stars)으로 불렸다. 그러나 이 암흑성 개념은 19세기 이전까지 거의 무시되었는데, 질량이 없는 파동인 빛이 중력의 영향을 받을 것이라고는 생각하기 힘들었기 때문이다. 1915년 아인슈타인이 우주를 기술하는 뉴턴 역학을 대체하여 시간과 공간이 하나로 얽혀 있음을 보인 일반 상대성이론을 발표한 직후, 암흑성 개념은 새로운 활력을 얻어 재등장했다. 독일의 카를 슈바르츠실트와 요하네스 드로스터가 각기 독립적으로 점질량에 대한 동일한 방정식의 답을 구했다. 이 풀이는 아인슈타인 방정식의 일부 항이 무한대가 되는 특이점을 가지는 특이행동을 보이는데, 이것을 오늘날 '슈바르츠실트 반지름'이라고 부른다. 이는 어떤 물체가 블랙홀이 되려면 얼마만한 반지름까지 압축되어야 하는가를 내타내는 반지름 한계점이다. 그러나 이 슈바르츠실트의 방정식은 당시 하나의 수학적인 해석에 지나지 않았고, 그뒤 핵물리학이 발전하여 충분한 질량을 지닌 천체가 자체 중력으로 붕괴한다면 블랙홀이 될 수 있다는 예측을 내놓았다. 이 같은 예측은 결국 강력한 망원경으로 무장한 천문학자들에 의해 관측으로 입증되었고, 충돌하는 블랙홀이 만들어낸 중력파가 미국의 LIGO에 의해 검출됨으로써 오랜 블랙홀 논쟁에 마침표를 찍게 되었다. 초밀도의 천체들 초밀도의 물체는 사람을 경악시키는 바가 있다. 예컨대 태양이 블랙홀이 되려면 얼마나 밀도가 높아야 할까? 슈바르츠실트 반지름의 풀이 공식으로 구해보면, 태양 질량을 그대로 지닌 채 70만km인 반지름이 3km까지 축소되어야 하며, 지구가 블랙홀이 되려면 반지름이 0.9cm로 작아져야 한다. 그러면 밀도는 자그마치 1cm^3에 200억 톤의 질량이 된다는 뜻이다. 각설탕 하나 크기가 그만한 무게가 나간다는 얘기다. 물질이란 게 이렇게까지 압축될 수 있다는 사실이 참으로 놀랍다고 하겠다. 만약 당신이 그러한 초질량의 물체가 다가간다면 끔찍한 상황이 기다리고 있다. 지구에서는 중력의 크기가 당신의 지금 키만큼 유지되게 해주고 있는 정도지만, 블랙홀 안으로 떨어지면 사정은 좀 달라진다. 블랙홀의 강력한 기조력이 당신의 머리와 발끝에 동시에 작용하는데, 그 힘의 차이가 엄청나서 당신의 몸은 스파게티 가락처럼 사정없이 늘어나게 된다. 마치 강력한 크레인 두 대가 각각 당신의 발과 머리를 잡아당기는 형국이다. 그러면 결국 어떻게 될까? 당신의 몸은 최종적으로 원자 단위로 분해된다. 천문학자들은 이를 '스파게티화'라 한다. 1958년에 미국 물리학자 데이비드 핀켈스타인이 블랙홀의 '사건 지평선' 개념을 처음으로 선보였다. 사건 지평선이란 외부에서는 물질이나 빛이 자유롭게 안쪽으로 들어갈 수 있지만, 내부에서는 블랙홀의 중력에 대한 탈출속도가 빛의 속도보다 커서 원래의 곳으로 되돌아갈 수 없는 경계를 말한다. 말하자면 블랙홀의 일방통행 구간의 시작점이다. 블랙홀, 화이트홀 1964년, 두 명의 미국인인 작가 앤 어윙과 이론 물리학자 존 휠러가 최초로 '블랙홀'이라는 단어를 대중에게 선보였다. 이어서 1965년, 러시아의 이론 천체물리학자 이고르 노비코프가 블랙홀의 반대 개념인 '화이트홀'이라는 용어를 들고나왔다. 만약 블랙홀이 모든 것을 집어삼킨다면 언젠가 우주공간으로 토해낼 수 있는 구멍도 필요하지 않겠는가 하는 것이 이 화이트홀 가설의 근거다. 말하자면, 블랙홀은 입구가 되고 화이트홀은 출구가 된다. 이 아이디어는 부분적으로 아인슈타인-로젠의 다리로 알려진 수학적인 개념에 뿌리를 내리고 있다. 1916년에 오스트리아의 물리학자 루트비히 플램에 의해 수학적으로 발견된 후, 1935년에 아인슈타인과 미국-이스라엘 물리학자 나단 로젠에 의해 재발견되어 아인슈타인-로젠의 다리는 나중에 역시 존 휠러에 의해 '웜홀(wormhole)'이라는 이름을 얻었다. 1962년, 존 휠러와 미국 물리학자 로버트 풀러는 그러한 웜홀이 양자 하나도 통과하기 어려울 만큼 불안정하다는 사실을 이론적으로 정립했다. 블랙홀에 관한 팩트와 픽션 블랙홀의 현관 안으로 들어갔던 물질이 다른 우주의 시공간으로 다시 나타난다는 아이디어는 그다지 놀랄 만한 것은 아니지만, 여기에서 무수한 공상과학 스토리가 탄생했다. '닥터 후(Doctor Who)', '스타게이트(Stargate)', '프린지(Fringe)', '파스케이프(Farscape)' 디즈니의 '블랙홀' 등 끝이 없을 정도다. 이런 얘기들은 하나같이 등장인물들이 우리 우주와 다른 우주 또는 평행우주를 여행한다는 줄거리로 되어 있다. 그러한 우주는 수학적으로 성립되는 인공물일 뿐으로, 그 존재에 대한 증거는 아직까지 하나도 밝혀진 것이 없다. 그러나 어떤 의미에서 시간여행이 현실적으로 불가능하다는 얘기는 아니다. 만약 우리가 엄청난 속도로 여행하거나, 또는 블랙홀 안으로 떨어진다면 외부 관측자의 눈에는 시간의 흐름이 아주 느리게 보일 것이다. 이것을 중력적 시간 지연이라 한다. 이 효과에 의해 블랙홀로 낙하하는 물체는 사건의 지평선에 가까워질수록 점점 느려지는 것처럼 보이고, 사건의 지평선에 닿기까지 걸리는 시간은 무한대가 된다. 즉 사건의 지평선에 닿는 것이 외부에서는 관찰될 수 없다. 외부의 고정된 관찰자가 보기에 이 물체의 모든 과정은 느려지는 것처럼 보이기에, 물체에서 방출되는 빛도 점점 파장이 길어지고 어두워져서 결국 보이지 않게 된다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면, 빠르게 운동하는 시계의 시간은 느리게 간다. 2014년의 영화 '인터스텔라'는 블랙홀 근처에서 일어나는 이러한 현상을 보여주었다. 우주 비행사 쿠퍼(매튜 맥커너히 분)가 시간여행을 할 수 있었던 것은 그 때문이다. 대중에게 사랑받고 있는 '블랙홀'이란 이름은 사실 오해의 소지가 있는 명칭이다. 그것은 시공간의 구멍을 의미하는 것으로, 어떤 물체이든 그 안으로 떨어지면 더이상 물체로서 존재할 수 없이 극도의 고밀도 상태가 된다. 블랙홀의 사건 지평선 안에는 실제로 어떤 것이 있을까란 문제는 여전히 뜨거운 논쟁거리가 되고 있다. 블랙홀 내부를 이해하기 위해 끈이론, 양자 중력이론, 고리 양자중력, 거품 양자 등등 현대 물리학의 거의 모든 이론들이 참여하고 있다. 어쨌든 당분간 블랙홀은 새로운 사실들이 밝혀질 때마다 일반의 관심을 고조시키며 물리학의 화두로서 위세를 떨칠 것만은 분명해 보인다. ​ 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com
  • [씨줄날줄] 카이스트 총장 선거/박건승 논설위원

    [씨줄날줄] 카이스트 총장 선거/박건승 논설위원

    2004년 카이스트 12대 총장에 오른 로버트 로플린 박사는 ‘과학계의 히딩크’로 주목받았다. 1998년 노벨상 물리학상 수상자이자 카이스트 최초의 외국인 총장이었던 까닭이다. 그런 그가 재계약 연장을 못 하고 2년 만에 중도 하차한 이유는 뭐였을까. 노벨상 수상자라는 독선에 빠져 다른 사람들의 의견에 귀를 기울이지 않은 측면이 크다. 그는 한국 최초로 두 발로 걸을 수 있는 인간형 로봇 ‘휴보’를 두고 “이거 가짜 아니냐”고 공공연히 말했다고 한다. 이런 소리를 듣는 ‘휴보’ 연구 당사자인 카이스트 교수의 심정은 어떠했을까. 일본에 가서는 ‘카이스트는 아무것도 아니다’(KAIST is nothing)라고 카이스트를 비하하는 발언을 쏟아내자 교수협의회가 ‘로플린 is nothing’이라고 들고일어나는 해프닝도 있었다.대학 총장은 오케스트라 지휘자와 같다. 무대가 연주회와 상아탑으로 다를 뿐이다. 지휘자는 오케스트라의 박자를 이끌어 내고 음악의 강약과 빠르고 느림을 조절한다. 그리고 음악의 느낌을 통일한다. 지휘자의 역량은 음악을 얼마나 잘 표현해내고, 얼마나 잘 해석하느냐에 달려 있는 것이다. 대학 총장도 이질적인 구성원들 간에 하모니가 어우러질 수 있도록 하는 책임이 있다. 카이스트가 내일 총장 선거를 앞두고 마치 폭풍전야에 휩싸인 듯하다. 12년여 만에 처음으로 외부 영입 없이 한국 국적자인 내부 후보자 세 명이 이사회에서 일합을 겨룬다. 정부의 낙점을 받은 인사가 아닌 학생과 교수, 교직원 등 카이스트 구성원을 대변할 인물이 차기 총장을 맡아야 한다는 목소리가 비등하다. 총학생회는 외부세력 개입을 막기 위해 세 후보를 대상으로 모의투표까지 해 놓은 상황이다. 그런데 결국 또 특정후보 낙점설이 불거진 모양이다. 어느 후보가 총장이 되도록 정부가 이사들에게 물밑 작업을 벌이고 있다는 소문이 파다하다. 어느 후보는 박근혜 대통령과 이런저런 인연이 있어총장으로 유력하다는 설이 나돈다. 있을 수도 없고, 있어서도 안 되는 일이다. 현 정부 들어 국립대학 총장 인선을 놓고 잡음이 유난히 많았다. 경북대·해양대·충남대 등 5곳에서 2순위 후보가 총장이 됐고, 다른 4개 대학은 총장을 뽑았지만 청와대의 임명 거부로 길게는 2년 이상 공석인 곳도 있다. 청와대 민정수석실의 ‘국공립대 총장 후보 블랙리스트’ 개입 의혹이 끊이지 않는다. 어느 대학 1위 후보자는 반정부 활동을 하지 않겠다고 각서를 쓰라는 요구까지 받았다고 털어놨다. 급기야 지난달에는 8개 국립대 1순위 후보자들이 비선 실세 개입 의혹이 있다며 박영수 특검에 고소장을 내는 상황에까지 이르렀다. 카이스트 새 총장은 전적으로 이사회의 자율선택에 맡겨야 한다. 카이스트 총장 선거가 ‘경북대 사태’의 재판이 되면 그 대학 구성원과 총장뿐 아니라 국민이 불행해진다. 박건승 논설위원 ksp@seoul.co.kr
  • [열린세상] 창의성은 어떻게 길러지는가/전호환 부산대 총장

    [열린세상] 창의성은 어떻게 길러지는가/전호환 부산대 총장

    인공지능기술로 대변되는 4차 산업혁명 시대의 화두는 단연 창의성이다. 다중지능이론의 창시자인 하워드 가드너 하버드대 교수는 창의성을 발휘한 20세기 세계적 거장 7인을 비교 분석한 책을 냈다(1993, ‘열정과 기질’로 번역 출간). 7명은 정신분석학자 프로이트, 물리학자 아인슈타인, 화가 피카소, 작곡가 스트라빈스키, 시인 엘리엇, 무용가 그레이엄, 정치가 간디다. 같은 시대에 살면서 각자 다른 분야에서 창조적 도약을 이룬 7명의 삶과 업적을 비교 분석한 결과, 가드너는 창의성이란 ‘타고난 재능이 적절한 사회문화적 조건 속에서 연습되고 다듬어진 훈련된 능력’이라고 하였다. 그 창의성이 길러지고 구현되는 중요한 요인은 ‘아이처럼 세상을 바라보는 힘’이라고 했다. 가드너에 따르면 개인은 누구나 크든 작든 어느 분야에 창의적 소질을 가지고 태어난다. 그러나 창의성이 발휘되는 성인으로 성장하려면 그러한 소질을 심화하고 강화시킬 수 있는 적절한 일의 체험기회인 교육·훈련을 필수적으로 가져야 한다. 또 이러한 체험의 과정에서 가족· 친구·후원자 혹은 경쟁자 같은 타인으로부터 격려와 지원을 받는 의미 있는 인간관계가 형성되어야 한다. 그 분야에 우호적인 문화나 풍부한 사회적 지원도 필수적이다. 피카소는 스페인의 바닷가 작은 마을에서 평범한 미술교사의 아들로 태어났다. 유아시절부터 아버지로부터 그림 교육을 받은 피카소는 그림에 특출한 재능을 보여 신동으로 불렸다. 그러나 학교수업을 따라가지 못할 정도로 학업에 애로가 있었지만, 공간과 신체 영역에서 뛰어났다. 가족의 권유로 스페인의 바르셀로나와 마드리드의 미술학교에서 교육을 받으면서 재능을 심화하고 강화했다. 19세 때 예술의 중심도시인 파리로 옮겨 당시 최고의 화가를 만나고 그들의 작품에서 자극을 받아 새로운 경지로 성장했다. 마침내 세계 미술사를 새롭게 쓴 20세기 최고의 화가로 평가받게 된다. 영화 ‘취화선’으로 널리 알려진 장승업은 조선시대를 대표하는 천재화가다. 어려서 부모를 잃고 떠돌던 그는 역관(譯官)의 집에서 기거했다. 글자도 모르는 장승업은 그 집에 소장된 중국 서화가의 그림과 글씨를 어깨너머로 훔쳐보고선 눈을 뜨고 자기의 존재를 인식한다. 우연히 장승업이 그린 그림을 보고 그의 천재적 그림 솜씨에 감탄한 집주인은 그의 재능을 아끼고 지속적으로 그를 후원했다. 고종에게 발탁되어 왕궁에서 그림을 그렸고, 중국까지 알려져 그림 요청이 쇄도했다고 한다. 하지만 그는 술을 좋아했고 궁궐을 탈출하여 그림을 그려주고 술값을 대신하는 삶을 살면서 길지 않은 생을 마감했다. 피카소와 장승업은 닮은 점이 많다. 신이 내린 재능과 아이다운 천진성이 그렇다. 그런데 이 두 요소로만으로는 비범한 모방은 가능하지만 새로움을 창조하는 세계적 거장이 되기에는 부족함이 있다. 아이의 천진성과 어른의 원숙함이 결합되어야 창의성을 발휘하는 대가가 될 수 있다. 당대 세계 문화의 변방인 조선에만 머물렀던 장승업이 북경과 파리에 갔더라면 그의 인생이 달라지지는 않았을까. 거장 7인이 보여준 지적인 강점이 서로 다른 것처럼, 재능을 발견하는 시기와 양상 역시 달랐다. 20살이 넘어서 자신의 소명을 발견하여 몰입한 사람도 있다. 신동은 피카소뿐이다. 그러나 그 역시 19세까지 집중교육을 받았다. 7인의 공통점은 청년 시절에 자신의 관심 분야의 활동이 활발한 중심도시로 이주하여 동료를 만나 경쟁하면서 원숙한 어른으로 성장한 점이다. 모든 사람이 거장이 될 수도 없고 그럴 필요도 없다. 그러나 각자의 분야에서 인정받고 역할을 할 수 있는 창의적인 사람이 될 수는 있다. 창의적인 사람은 태어나는 것이 아니라 훈련과 환경에 의해 만들어지기 때문이다. ‘아이처럼 세상을 바라보는 힘’은 획일적인 주입식 교육이나 정답을 강요하는 권위주의 교육으로 길러질 수는 없다. 성인이 되었을 때 활용할 수 있는 귀중한 ‘창의성 자본’은 유년기부터 하고 싶은 분야를 마음 편히 탐구하면서 주변 세계를 많이 관찰하는 성장과정에서 축적되는 것이다. 국가는 이러한 사회문화적 환경을 만들어야 하지 않는가.
  • [아하! 우주] ‘지구 크기 망원경’으로 사상 최초 블랙홀을 본다

    [아하! 우주] ‘지구 크기 망원경’으로 사상 최초 블랙홀을 본다

    우리는 머지않아 초질량 블랙홀의 이미지를 최초로 볼 수 있을지도 모른다. 과학자들은 4월 5~14일 사이에 궁수자리 A 블랙홀을 관측하기 위해 가상 망원경(virtual-telescope)을 구축 완료했다. 궁수자리 A는 지금까지 직접적으로 관측된 적은 한번도 없지만, 과학자들은 근처 별들의 움직임을 통해 틀림없이 블랙홀이 있을 것이라 믿고 있다. 만약 블랙홀의 이미지를 직접 관측할 수 있다면 이는 아인슈타인의 중력 이론을 재평가하는 결정적인 사례가 될 것이며, 물리학을 기초부터 다시 써야 하는 상황이 올지도 모른다. 궁수자리 A는 지구로부터 약 2만 6,000광년 떨어진 거리에 있으며, 지름은 2000만km 정도 된다. 과학자들은 수많은 전파수신기의 연결로 이루어진 지구 크기의 가상 망원경으로 이 블랙홀의 사건 지평선 이미지를 최초로 잡아낼 수 있게 되기를 희망하고 있다. 블랙홀의 사건 지평선이란 외부에서는 물질이나 빛이 자유롭게 안쪽으로 들어갈 수 있지만, 내부에서는 블랙홀의 중력에 대한 탈출속도가 빛의 속도보다 커서 원래 있던 곳으로 다시 되돌아 갈 수 없는 경계선을 말한다. 다시 말하면, 블랙홀의 일방통행 구간이다. 가상 망원경은 이런 이유로 해서 ‘사건 지평선 망원경’이란 이름이 붙게 되었다. 프로젝트 리더인 셰퍼드 돌먼 하버드스미소니언 천체물리학연구소 교수는 BBC와의 인터뷰에서 “참으로 흥미진진한 결과가 기대된다”면서 흥분을 감추지 못했다. 이어 “우리는 지난 20년 동안 이 가상 망원경을 구축해왔다. 오는 4월이면 사상 최초로 블랙홀의 사건 지평선 이미지를 망원경 초점에 잡을 수 있을 것으로 기대하고 있다"면서 "가상 망원경은 남극에서 하와이, 아메리카 대륙과 유럽까지, 전 지구적으로 연결된 전파 수신기 네트워크"라고 설명했다. 다시 말하면, 이 가상 망원경의 지름이 지구 크기와 맞먹는 만큼 궁수자리 A 블랙홀의 사건 지평선을 잡아낼 수 있을 만한 해상력을 확보했다는 얘기다. 우리은하 중심에 있는 블랙홀은 1931년 미국 물리학자 칼 잰스키가 은하 중심에서 오는 라디오 파를 발견함으로써 그 존재가 예측되었다. 돌먼 교수는 “아인슈타인의 이론에 대해 내기를 하는 것은 아주 현명치 못한 일이다. 하지만 기대치와 전혀 다른 결과가 나왔다면 아인슈타인의 중력이론도 재평가되어야 한다"면서 "물론 그런 일이 일어날 것으로 보진 않지만, 그렇다고 그 가능성을 제외할 수는 없다. 그게 물리학의 아름다움”이라고 밝혔다. 가상 망원경을 이루는 각 전파 수신기에는 데이터를 저장할 수 있는 대형 하드 드라이브를 갖추고 있으며, 이 데이터들은 모두 미국 메사추세츠 보스턴 근교에 있는 MIT 헤이스텍 천문대로 수집되어 분석에 들어간다. 분석작업에는 오랜 시간이 걸리는데, 금년 말 또는 내년까지 가야 그 결과가 도출될 수도 있다. 어쨌든 우리는 사상 최초로 궁수자리 A 블랙홀의 사건 지평선을 눈으로 볼 수 있게 될 것이며, 혹 아인슈타인 이론에 결함이 있다면 그 사진이 무엇이 진실인지를 보여줄 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com 
  • ‘보통 천재’가 아닌 괴짜 물리학자의 삶

    ‘보통 천재’가 아닌 괴짜 물리학자의 삶

    리처드 파인만/크리스토퍼 사이크스 지음/노태복 옮김/반니/336쪽/1만 6500원지난해 말 개인 약속이 있다며 시상식에 가지 않는 등 노벨문학상에 반색하지 않던 밥 딜런을 보며 떠오른 사람이 있다. 아인슈타인 이후 20세기 최고 물리학자, 한편으로는 괴짜 과학자로 평가받는 리처드 필립스 파인만(1918~1988)이다. 그 또한 1965년 노벨물리학상 수상을 정말 귀찮아했다. 선정 소식을 전하려는 스웨덴 왕립학술원 측의 전화에 “그걸 꼭 새벽에 알려야 겠냐?”며 타박을 놓기도 했다. 번지르르한 시상식과 거창한 수상 소감이 질색이었지만 아내 기네스의 설득에 스웨덴에 갔고, 마지못해 갔던 것에 견주면 시상식 만찬과 무도회 등은 정말 제대로 즐겼다고 한다. 파인만은 당시를 이렇게 돌이킨다. “저는 상을 좋아하지 않습니다. 많은 물리학자가 제 연구 결과를 이용하는 것만으로도 감사할 따름이죠. 그것 말곤 필요가 없고 아무 의미도 없어요. … 저는 이미 상을 받았습니다. 발견의 기쁨, 발견의 흥분 그리고 다른 사람이 제 연구를 사용한다는 사실 말이에요. 그게 진짜입니다. 상은 헛것이죠. 상을 믿지 않아요. 상은 장식이고 제복입니다. … 유명세가 나쁘다고 보진 않았습니다. 그걸 원하지 않았을 뿐이에요. 피할 방법을 알고 싶었지만, 상을 거부하면 오히려 더 유명해질 걸 저도 알았죠. 얼마나 대단한 양반이기에 노벨상을 거부하다니! 그런 소릴 듣기 싫었습니다.” 이런 일화도 있다. 어디선가 택시를 탔더니 그를 알아본 기사가 어떻게 노벨상을 타게 됐는지 3분간 설명해 달라고 요청했다고 한다. 이에 대한 파인만의 대답은 “3분 안에 설명할 수 있는 거면 노벨상감이 아니지.” 맨해튼 프로젝트의 최연소 리더로, 양자전기 역학을 재정립한 노벨상 수상자로, 파인만 도형으로 유명한 천재 물리학자이면서 한편으론 봉고 연주와 마야 문자 해독, 그림 그리기와 금고 따기 등으로 인생을 유쾌하게 즐겼던 파인만의 삶을 파인만 자신과 그의 가족, 친구 및 동료 과학자들의 육성으로 생생하게 전달하는 책이다. 영국 다큐멘터리 작가 크리스토퍼 사이크스가 1980~90년대 파인만에 대한 여러 BBC 다큐멘터리를 만들며 기록해 놓은 글 자료와 영상 자료에 담긴 인터뷰들을 재구성했다. 130여장에 달하는 사진과 파인만이 남긴 메모들도 곁들여졌다. 원제는 ‘보통 천재가 아닌 사람’(No Ordinary Genius)이다. 홍지민 기자 icarus@seoul.co.kr
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