깨달음에 다다른 종교인이 아닌 이상 많은 사람들이 죽음을 두려워한다. 영국 철학자이자 사회학자 허버트 스펜서가 “인간이 종교를 만든 이유는 죽음이 두렵기 때문”이라고 말한 것도 그 떄문이다. 그런데 인간 뿐만 아니라 별들도 늙어서 죽음에 가까워지는 것을 늦추려고 한다는 연구결과가 나왔다. 이탈리아 볼로냐대 물리천문학과, 볼로냐 천체물리학·우주과학 천문대, 영국 리버풀 존 무어대 천체물리학연구소, 아르헨티나 라플라타국립대 천문·지구물리학부, 라플라타 과학기술연구센터 공동연구팀은 별의 마지막 단계라고 하는 백색왜성이 표면에서 수소를 연소시키면서 노화속도를 늦춘다는 사실을 확인했다. 이 같은 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 천문학’ 9월 7일자에 실렸다. 백색왜성은 별(항성)을 구성하는 핵융합 연료가 소진돼 열압력이 약해져 중력 수축이 진행되면서 질량은 태양 정도이지만 크기는 지구정도로 밀도가 매우 높은 천체를 말한다. 백색왜성이 주변 물질을 흡수해 질량이 일정 수준 이상 커지면 다시 핵융합이 시작돼 초신성이 되는 경우도 있지만 태양을 비롯해 별의 98%는 백색왜성이 돼 소멸되는 운명을 피할 수 없다. 백색왜성은 별의 진화 마지막 단계로 점점 식어 결국에는 더 이상 빛을 내지 못하게 된다는 것이다. 백색왜성의 냉각단계 연구는 백색왜성 자체는 물론 별 생성 초기단계를 이해하는데 도움이 된다. 이에 연구팀은 허블 우주망원경을 이용해 사냥개자리에 있는 3만 9000광년 떨어져 있는 구상성단 M3와 헤라클레스자리에 있는 2만 5100광년 떨어진 구상성단 M13의 백색왜성을 관찰했다. 두 구상성단의 나이나 구성성분 등은 비슷하지만 백색왜성을 형성하는 개별 별들의 특성은 다르기 때문에 700여개의 백색왜성들을 허블망원경에 장착된 광시야 카메라로 근자외선 파장에서 관측했다. 연구팀은 관측 결과와 별의 진화에 관한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 비교분석했다. 그 결과 M13의 백색왜성 70% 정도가 별 표면에 얇은 수소 외피를 형성해 열핵폭발을 유지함으로써 서서히 냉각되도록 하고 있다는 것을 발견했다. 이는 기존 백색왜성의 진화와 노화에 관한 개념과 전혀 다른 것이다. 특히 이 같은 얇은 수소외피를 갖고 노화를 늦추는 백색왜성에 대한 나이추정은 최대 10억년까지 부정확하게 만들 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 볼로냐대 물리천문학과 프란시스코 페라로 교수는 “이번 발견은 별이 늙어가는 방식에 대한 새로운 관점을 제시한 것”이라며 “M13과 유사한 다른 성단을 조사해 항성들을 서서히 늙게 만드는 얇은 수소 외피에 대해 추가 연구 중”이라고 설명했다.

국내 연구진이 DNA에는 우리가 흔히 알고 있는 이중나선 구조 이외에 사중나선 구조도 있다는 사실을 밝혀냈다. 성균관대 의대, 한양대 화학과, 광주과학기술원(GIST) 화학과 공동연구팀은 세포 내에 ‘AC-모티프’(AC-motif)라는 새로운 DNA 구조가 있으며 이것이 유전자 발현을 조절한다는 사실을 확인했다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘핵산 연구’ 9월 1일자에 실렸다. 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 세포 유전정보를 저장하는 DNA가 이중나선 형태라는 것을 밝혀냈다. 60억개 염기로 된 사람의 유전체를 구성하는 DNA는 환경, 세포작용, 염기서열 등에 따라 이중나선 이외에 다양한 구조를 가질 것으로 예측됐지만 지금까지는 몇 개의 구조만 밝혀졌고 기능에 대한 연구도 많지 않다. 보통 세포 모양, 특징, 기능은 각 세포에서 어떤 유전자가 발현되고 있는가에 따라 결정되는데 유전자 발현 조절 원리는 아직 완전히 파악되지 못하고 있는 상황이다. 연구팀은 아데닌(A)과 사이토신(C)이 반복되는 여러 종류의 올리고뉴클레오타이드를 합성하고 이들의 삼차구조 형성과 금속이온의 영향을 연구했다. 그 결과 아데닌과 사이토신이 반복되는 염기서열은 마그네슘이 있는 상황에서 4중나선 구조를 갖는다는 사실을 알아내고 이를 ‘AC-모티프’라고 이름 붙였다. 연구팀은 원편광이색 분광분석법, 자기공명분광분석법, 형광분광분석법 같은 실험기법과 분자동력학 계산법을 이용해 AC-모티프가 두 쌍의 이중나선이 엇갈린 4중나선 구조를 갖는다는 것을 확인했다. 또 4중나선 구조가 유전자를 발현시키는데 중요한 역할을 한다는 사실을 규명했다. 세포실험과 유전체 교정기술을 이용해 AC-모티프가 ‘CDKL3’라는 발암유전자 발현을 조절한다는 것도 확인했다. 김경규 성균관대 의대 교수는 “세포 내 유전자 발현을 조절하는 새로운 DNA 구조를 다양한 생물물리학적, 계산화학적 방법을 통해 알아냈다는 것이 이번 연구의 가장 큰 의미”라며 “유전자 발현에 대한 보다 정밀한 이해를 가능케 함으로써 DNA 관련 질환의 유전자 발현 조절이 가능한 신개념 치료제를 찾는데도 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

1986년 1월 28일 미국 챌린저 우주왕복선 폭발사고와 같은 해 4월 26일 구소련 체르노빌 원전 폭발사고는 공통점이 있습니다. 전 세계에 큰 충격을 줬다는 점과 함께 두 사건 모두 작업자의 수면 부족으로 말미암은 판단 착오가 상당한 원인이란 것입니다. 발명왕으로 알려진 토머스 에디슨이 자주 화를 내고 다른 사람들과의 관계가 좋지 않았던 것도 하루 수면시간이 3~4시간에 불과했기 때문이라는 분석도 있습니다. 수면 부족은 주의력, 기억력 등 인지기능을 저하해 각종 사고 위험을 높이고 심혈관 질환을 비롯한 각종 질병의 원인이라는 연구 결과들이 많습니다. 사람마다 다르겠지만 깨어 있는 2시간당 약 1시간의 잠이 필요하다고 합니다. 이 비율에서 벗어나 잠이 충분치 않으면 신체는 부족한 잠을 채우려는 경향을 보입니다. 적정 수면시간을 채우지 못하면 빚처럼 쌓여서 잠의 양을 늘리기 때문에 ‘잠빚’이라고도 부릅니다. 2시간 잠빚은 이자까지 붙어서 2시간 이상 자야 풀립니다. 그렇지만 주중에 잠을 제대로 못 잤을 때 주말이나 휴일에 잠을 몰아 자거나 평소보다 느지막하게 일어나더라도 피로가 쉽게 풀리지 않는 것을 누구나 한 번은 경험했을 것입니다. 그 때문에 ‘얼마나 자야 잠빚이 없어지는 걸까’ 궁금할 때가 많습니다. 폴란드 야기에우워대 이론물리학연구소, 복잡계연구센터, 인지신경과학 및 신경인간공학, 생명공학연구센터, 아르헨티나 산마르틴국립대 복잡계 및 뇌과학연구센터, 부에노스아이레스 국가과학기술연구위원회 공동연구팀은 수면 부족 상태가 길어질 경우 잠빚을 없애는 것은 사실상 어렵다는 연구 결과를 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 9월 2일자에 발표했습니다. 연구팀은 건강한 성인남녀 19명을 대상으로 잠빚 실험을 했습니다. 실험 대상자 9명은 아침형 인간, 10명은 저녁형 인간이었습니다. 연구팀은 이들에게 첫 4일은 충분한 잠을 자도록 하고 이후 열흘 동안은 각자 평균수면시간의 70%만 자도록 했습니다. 이후 일주일 동안은 각자 사정에 맞춰 수면시간을 늘려서 잠빚을 없애도록 했습니다. 실험 참가자들은 실험 전후로 뇌파도(EEG)를 측정하고, 집중력과 주의력 상태를 알아보기 위한 스트루프 테스트를 받았습니다. 그 결과 수면 부족 상태가 10일 이상 이어지면 잠빚을 갚는 기간이 일주일이 되더라도 이전 상태로 완벽하게 회복할 수 없는 것으로 확인됐습니다. 육체적 피로감은 사라지더라도 뇌파는 물론 인지기능이 원상 복구되지 않는다는 것입니다. 연구팀에 따르면 수면 부족 기간이 길어지면서 생기는 잠빚은 금세 갚을 수 있는 것이 아니라 살인적인 이자율의 불법 악성 사채처럼 쉽게 줄지 않습니다. 이 때문에 연구팀은 건강을 유지하고 업무나 학습 능률을 높이려면 무엇보다 평소 충분한 수면시간 확보가 중요하다고 조언했습니다. 0교시 등교가 사라지고 주5일, 주52시간 근무제가 시행되면서 개선됐다지만 우리 사회의 많은 부분은 여전히 ‘노오력’을 강조하며 휴식이나 수면 부족을 강요하고 있습니다. 수면과 휴식 시간을 줄이고 무턱대고 ‘열심히’를 조장하는 풍토가 계속된다면 우리 사회는 창조적, 혁신적인 사회가 되기보다는 비능률, 권위적인 사회가 되기 더 쉬울 것입니다.

스위스 취리히연방공과대(ETH) 건축재료연구소, 화학·생명공학연구소, 표면과학연구소, 스위스 건축자재기업 우드텍, 중국 충칭대 물리학부, 미국 노스웨스턴대 생물전자공학연구소 공동연구팀은 나무 바닥재에 나노발전기를 결합시켜 건물에 전기를 공급할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 전극 사이에 각각 태양전지에 쓰이는 폴리다이메틸실록산(PDMS)으로 코팅한 나무판과 금속유기골격체의 일종인 ZIF-8을 코팅한 나무판을 끼워 넣은 압전 바닥재를 만들었다. 연구팀에 따르면 이번에 개발한 바닥재는 A4 한 장 크기만으로도 가정용 LED 조명 1개와 소형 전자기기 1개를 구동시킬 수 있는 전기를 생산할 수 있다. 이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘물질’(Matter) 2일자에 실렸다.

우주의 안정된 원소들을 화학적 특성에 따라 아주 잘 정리한 것이 주기율표다. 주기율표의 의미를 잘 이해하고 배치된 원소 이름만 잘 외워도 화학에 대한 이해가 매우 커진다. 필자도 고등학교 때 주기율표를 제대로 외운 뒤에는 대학 1학년 때까지 화학시험 문제를 거의 틀린 적이 없었다. 그런데 그때 전혀 외우지 않은 부분이 있었다. 58번 세륨부터 71번 루테튬까지의 원소들이다. 여기에 21번 스칸듐, 39번 이트륨, 57번 란타늄을 포함해 17종의 원소를 희토류 원소라 부른다. 이름과는 달리 그다지 희귀하지 않고 다만 농축된 덩어리로 발견되지 않고 다른 것들에 섞여 지각에 많이 분포하고 있다. 26번 철보다 무거운 이 원소들은 모두 초신성의 폭발을 통해 생성된 것들이다. 물리, 화학에서 별로 중요하지 않던 희토류 원소들이 최근 들어 관심을 끌고 있다. 희토류를 조금만 섞어도 전기, 자기, 광학적 성질이 크게 좋아지기 때문이다. 이들이 첨단산업의 비타민이라 불리는 이유이기도 하다. 최근 자석, 태양광 전지, 광자기 메모리 장치 등에 폭넓게 쓰이면서 그 수요가 폭발적으로 늘었다. 예를 들어 탄소배출을 줄이려는 노력의 일환으로 전기자동차, 풍력발전기가 늘고 있는데 이들에 들어 있는 전기모터, 발전기의 부품에 있는 영구자석에는 희토류 원소가 들어 있다.1980년대까지는 미국이 최대 생산국이었으나 1990년대 이후 중국이 최대 생산국이 됐다. 세계적 수요에도 불구하고 미국이나 호주 등 기존 생산국에서는 생산을 중단하거나 생산시설을 제3국에 만들었다. 그 이유는 추출 과정에서 엄청난 환경오염이 발생하고 나아가 우라늄이나 토륨 등 방사선을 오랫동안 방출하는 물질들의 배출이 있기 때문이다. 희토류 금속의 채굴 정제과정에서는 엄청난 양의 먼지가 발생하고 카드뮴, 납 등의 중금속과 방사성물질들이 나오게 되고 이런 물질이 섞여 있는 독성 폐수가 지하수를 오염시킨다. 일본이 말레이시아에서 운영하던 희토류 제련소 인근 주민 중에 수천 명의 피해자가 발생하고 기형아가 출생했던 사건은 유명하다. 호주가 말레이시아에 만들어 놓은 공장에는 매년 수십t의 방사성 폐기물이 쌓여 가고 있다. 중국 광산 인근의 흙 속에서는 방사성 토륨이 검출된다고 한다. 중국이 최대 생산국이 될 수 있었던 것은 환경 문제를 무시하고 생산할 수 있었기 때문이다. 태양광 발전 역시 희토류에서 자유롭지 않다. 깨끗한 햇빛을 받아 전기를 생산하는 것 같은 태양광 패널 속에도 희토류 원소가 들어 있다는 사실을 주지할 필요가 있다. 새똥에 의해 발전효율이 떨어지는지의 여부를 넘어 태생적인 문제가 있는 것이다. 전기자동차 모터도 마찬가지이다. 20세기 후반 과학발전으로 놀라운 물리, 화학적 성질을 가지고 있는 희토류 금속에 인류 문명사회는 이미 중독돼 있다고 할 정도로 구석구석 너무도 많은 곳에서 쓰이고 있다. 희토류 원소들이 이토록 어두운 면을 가지고 있는 원소들이라는 것을 명심해 여기에서 자유로워지기 위한 과학연구에 보다 많은 노력이 경주돼야 할 것이다. 다행히 국내 많은 연구자들이 희토류 없는 자석 등 대체물질 연구에 열심이라는 소식이 간간이 들려온다. 올여름 그린란드 산 정상에 기상 관측 사상 최초로 눈이 아닌 비가 내렸다고 한다. 기후위기는 바로 우리 턱밑까지 와 있다. 이 문제를 제대로 해결하기 위한 깨끗한 에너지 해결책이 무엇인지 정말로 머리를 맞대고 고민할 필요가 있다.

전 세계 문화권에 나타나는 플레이아데스 설화 현대인과 마찬가지로 고대인들 역시 오래 전부터 플레이아데스, 즉 황소자리에 있는 작은 성단인 '일곱 자매별(Seven Sisters)'에 대해 잘 알고 있었다. 기원전 1600년 고대의 유물 네브라 스카이 디스크에는 플레이아데스가 선명하게 표현되어 있다. 지름 약 30cm에 두께가 중앙으로부터 4.5mm에서 1.5mm로 점점 얇아지는 형태이며, 무게는 2.2kg인 청동 원반은 청동기 시대 인류의 천문지식과 우주관을 담고 있는 유물로, 1999년 독일 중부의 한 촌락인 네브라에서 발굴되었다.  플레이아데스 성단은 황소자리에 위치한 산개성단으로, 메시에 천체목록에는 메시에 45(M45)로 등록되어 있다. 지구에 가장 가까운 산개성단 중 하나이며, 밤하늘에서 육안으로 가장 확실히 알아볼 수 있는 성단이다. 성단에는 통계상 확인된 별들 숫자는 대략 1천 개가 넘는다. 페르시아인들은 이 별무리의 모양을 진주 꽃다발, 진주 목걸이 등에 비유한다. 우리 조상들은 이 별무리를 '좀생이'라고 불렀다. 동양 문화권에서는 이십팔수(二十八宿)의 열여덟 번째 별로 묘성(昴星)이라고 한다. 그러나 이 유명한 별 무리는 거의 10만 년 전 아프리카에서 우리 조상이 들려준 세계에서 가장 오래된 이야기로 가는 길을 제시할 수 있을지도 모른다는 새로운 연구가 발표되었다. 이를 위해 이 논문의 저자들은 별자리에 대한 그리스 신화와 호주 원주민 신화 사이의 유사성을 활용하고있다. 그러나 한 전문가는 이러한 신화의 유사점은 공통된 기원에서 나타난 것이라기보다 순전히 우연일 수도 있다고 말했다.  플레이아데스는 같은 시기에 태어난 별들의 무리인 산개성단의 일종으로 M45로 불린다. 망원경으로 보면은 이 영역에서 약 800개 이상의 별을 식별할 수 있지만, 맑고 어두운 밤에 맨눈으로 보면 겨우 6개 볼 수 있을 뿐이다. 그러나 전 세계 문화권에서는 종종 이 별무리에 대해 숫자 7을 언급하여 '일곱 자매별', '일곱 처녀' 또는 '일곱 소녀'라고 부르기도 한다. 맨눈으로 볼 때는 분명 6개의 별을 볼 수 있을 뿐인데, 각 문화권에서 하나같이 일곱이라는 숫자를 들먹이는 걸까? 이 문제에 특히 머리를 썩인 사람들은 호주 웨스턴 시드니 대학의 천체 물리학자인 레이 노리스를 비롯해 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO) 천문-우주과학 분과의 많은 과학자들이었다.  노리스는 호주 토착 원주민과 함께 일하면서 오래 구전되어온 플레이아데스에 얽힌 옛이야기를 들을 수 있었다. 이 이야기에서 오리온자리는 사냥꾼으로 표현되며 플레이아데스는 사냥꾼에게 쫓기는 7명의 소녀로 나타난다. 물론 이밖에도 다른 원주민 그룹들로부터 오랜 하늘 이야기를 많이 접할 수 있었다. 중요한 것은 이들 원주민이 들려주는 플레이아데스 전설이 고대 그리스 전설과 매우 유사하다는 점이다. 오리온자리와 플레이아데스는 모두 밤하늘에서 눈에 띄는 밝은 천체들이다. 별들은 밤새 동쪽에서 서족으로 흘러간다. 지구의 자전에 따른 겉보기 운동이지만, 지동설을 알지 못하는 옛날 사람들에게는 별들이 스스로 그렇게 움직이는 것으로 받아들여졌다. 따라서 그들이 보기엔 앞선 플레이아데스가 뒤따르는 오리온자리에게 밤새 쫓기는 것으로 보였을 것이라고 상상하는 것은 전혀 이상한 일이 아니다. 일부 연구자들은 유럽인들이 200년 전에 호주에 도착했다는 점을 감안할 때, 두 '전설'의 유사성을 단순한 문화권들 사이의 교류로 인해 빚어진 것이라고 해석하기도 했다. 그러나 이 해석에는 하나의 약점이 있는데, 서로 멀리 떨어져 있는 호주 각 지역의 원주민 사회로 그리스의 전설이 유포되어 깊이 스며들기에는 200년이란 시간이 그리 충분치 않다는 사실이다. ​하나의 기원인가, 우연의 일치인가? 노리스는 일곱 자매별 중에서 플레이오네로 알려진 별이 종종 바로 옆의 아틀라스라는 별의 밝은 빛으로 인해 우리 육안으로는 보이지 않게 된다는 점을 지적했다. 플레이오네는 5등성으로 일곱 별 중 가장 어두운 별이기도 하다. 그런데 10만 년 전, 인류가 처음 아프리카 대륙에서 출현하여 전 세계로 퍼져나갔을 때, 두 별은 밤하늘에서 더 멀리 떨어져 있었을 것이다. 이것이 바로 아마도 많은 구전 설화에서 플레이아데스가 7개의 별무리라는 것이 각인된 이유일 것이다. 다시 말해, 아직 아프리카를 떠나지 않은 우리의 조상들이 먼저 '사냥꾼과 일곱 처녀' 이야기를 생각해냈고, 그들이 유럽으로, 또 아시아를 건너 마침내 호주로 이주했을 때 밤하늘 이야기가 같이 퍼져나갔던 것이다. 노리스는 "우리는 이 두 가지 정황 증거를 가지고 있다"며 "이 두 가지가 함께 흥미로운 가설의 밑바탕이 된다"고 덧붙였다. 노리스 박사는 공동저자와 함께 1월 25일 출판 전 데이터 베이스인 아카이브에 이러한 가능성에 대한 논문을 게재했다. 그들의 연구는 승인되었지만 아직 피어리뷰 저널에 출판되지는 않았다.  이번 연구에 참여하지 않은 루이지애나 주립대학의 천문학자이자 고고학자인 브래들리 셰퍼는 이것이 "재미 있고 기발한 아이디어지만 사실일 것 같지는 않다"고 면서 "인간이기 때문에 그들은 당연히 하늘을 남성과 여성의 형상으로 채울 것이고, 그러다 보니 별자리 중 절반은 남성과 관련되고 절반은 여성과 관련된 것으로 나타났음을 예상할 수 있으며, 오리온이 남성, 플레이아데스가 여성이 된 것 역시 그 같은 흐름에서 나온 것을 의미한다"고 설명했다.   나아가 셰퍼는 전통적인 설화들의 수가 방대한 만큼 두 문화 사이에 순전히 우연한 일치가 나타날 가능성이 있다고 지적했다. 그는 또한 노리스의 논문이 10만 년 전 플레이오네와 아틀라스 사이의 거리를 모델링하기 위해 오래된 항성 위치 정보를 사용했다는 점을 거론했다. 정확한 데이터는 이 시대 동안 두 별은 두 배 가까운 거리에 있었음을 보여준다. 즉, 우리 조상들이 본 밤하늘의 별자리 모습이 지금과 별로 다르지 않았을 거란 얘기다.  하지만 노리스의 논문은 두 별 사이의 거리에만 전적으로 의존하는 것은 아니다. 플레이아데스의 별들은 밝기가 변해온 것으로 생각되며, 지금은 아주 희미한 별이지만 10만 년 전에는 훨씬 더 밝아 눈에 띄었을 수도 있으며, 그런 이 별들이 얼마나 많은지는 아무도 모른다는 것이다. 오랜 시간이 흐르면서 밝기가 변하는 별들이 드물지 않다는 사실이 이 같은 주장의 근거가 될 수 있다.  셰퍼는 끝으로, 논문에서 제안하듯 오리온과 플레이아데스의 사연에 10만 년이라는 장구한 시간이 얽혀 있지 않을 수도 있지만, 적어도 1만 4000년 전의 이야기가 숨겨져 있다는 것만으로도 ​​매우 인상적인 사실이라고 덧붙였했다. 고대의 플레이아데스 설화가 과연 아프리카 기원을 가지고 전 세계로 퍼져나갔는지, 아니면 각 지역의 문화권이 우연히 일곱자매 설화를 스스로 엮어냈는지 지금 시점에서 결론을 내리기는 어려울 듯이 보인다. 그러나 앞으로 연구와 증거들이 쌓여간다면 저 아름답게 반짝이는 플레이아데스 7공주의 연원을 확실히 알게 될 날이 올 것으로 생각된다.

‘태양계의 큰형님’ 목성과 그 주위를 도는 갈릴레이 위성들의 생생한 모습이 카메라에 포착됐다. 최근 아마추어 천문가인 크리스토퍼 고는 지난 15일(현지시간) 자정 경 필리핀 세부에서 촬영한 목성에서 벌어진 '우주쇼'를 영상으로 공개했다. 너무나 선명하게 포착된 영상을 보면 목성을 중심에 두고 그 주위를 공전하는 세 위성의 모습이 실감나게 담겨있다. 영상에 담긴 각각의 위성 이름은 유로파, 칼리스토, 가니메데다. 이 영상이 더욱 놀라운 점은 세 위성의 '3중 일식'도 담겼다는 사실이다. 목성 표면을 보면 검은색 원들이 보이는데 이는 바로 각 위성의 그림자다. 일식은 위성이 태양과 지구 사이에 왔을 때 나타나는데 목성 역시 같은 현상은 일어난다. 다만 지상에서 보는 일식과 달리 우주에서 보는 일식은 영상에서 처럼 행성 위에 짙은 그림자(本影)를 남기게 된다.이 영상 제작을 도운 미 햄프턴 대학 행성과학자 쿠니오 사바나기 박사는 워싱턴포스트와의 인터뷰에서 "목성에서 1, 2중 일식은 자주 일어나지만 3중 일식은 매우 희귀하다"면서 "영상에서처럼 3개의 달이 동시에 일식이 일어난 것은 지난 2015년이 마지막으로 2032년에나 같은 장면을 볼 수 있을 것"이라고 설명했다. 지난주 목성은 지구를 사이에 두고 태양의 정반대 방향에 있을 뿐만 아니라, 지구와의 거리도 가장 가까워 세계 곳곳에서 관측하기에 최적의 상황이었다. 한편 갈릴레이 위성은 1609년 이탈리아의 천문학자이자 물리학자인 갈릴레오 갈릴레이(1564~1642)가 자작 망원경으로 발견한 4개의 위성을 말한다. 당시 갈릴레오는 태양계에서 가장 큰 활화산이 있는 이오(Io)와 생명체가 존재할 가능성이 가장 높은 유로파(Europa), 바다가 있을 가능성이 높은 칼리스토(Callisto) 그리고 태양계에서 가장 큰 위성이자 ‘건방지게’ 행성인 수성보다 큰 가니메데(5262㎞)를 발견했다.

국내 최초로 인공지능(AI)이 쓴 장편소설이라고 내세운 책이 출간됐다. 파람북 출판사는 25일 소설 ‘지금으로부터의 세계’를 출간하고 나서 국내 최초 AI 장편소설이라고 발표했다. 이 작품은 지체장애인 수학자, 정신과 의사, 수학과 교수인 벤처 사업가, 천체물리학자, 스님 등 다섯 명의 주인공이 각자의 시각에서 존재의 비밀을 탐구하는 이야기다. 소설의 저자인 ‘AI 비람풍’을 개발하고 창작 작업을 감독했다는 김태연 소설 감독은 이 AI 기반 소설의 창작 작업에 7년 정도가 걸렸다고 밝혔다. AI 스타트업 ‘다품다’ 대표인 김 감독은 ‘비람풍’에게 과거 자신이 썼던 소설을 포함해 약 1000권의 자료를 입력했고, 실리콘 밸리의 기술도 활용했다고 주장했다. 소설의 기본 구조와 플롯, 등장인물 등은 모두 그가 설정한 것으로 사실상 ‘공동 창작’에 가깝다고 전하기도 했다. 국내에서도 2018년 AI를 이용한 엽편소설 공모전이 열린 적 있지만, AI가 단행본 장편소설 작가로 ‘데뷔’하는 것은 국내에서 처음이라는 것이 출판사의 설명이다. 딥러닝을 탑재한 ‘비람풍’은 이 설정들에 맞춰 본문 문장을 만들었다. 결과물이 마음에 들지 않으면 김 감독이 명령어를 조정해 다시 쓰게 했다.아직은 AI가 자신의 힘으로 장편 한 권을 오롯이 작성하기는 어려워 일종의 ‘대필 작가’에 가깝다. ‘지금부터의 세계’ 역시 글의 주제와 소재, 배경, 캐릭터를 설정하고 스토리 보드를 만드는 일은 김 감독의 몫이었다. 예를 들어 김 감독이 ‘용감한 공주가 사악한 왕자에게 사로잡힌 아름다운 용을 구출하러 가는 이야기를 써 달라’ 라고 AI에게 문제를 설정하고 도입 부분을 작성해 주면 AI가 그에 맞춰서 세부 이야기를 풀어내는 식으로 집필이 진행됐다. 세부 이야기 작성을 위해 AI는 최소 100편 이상의 고전과 논문, 기사 등을 학습했다고 한다. 이후 결과물 정리는 다시 김 감독이 맡았다. 문장력은 거의 교정을 보지 않아도 될 수준이다. 다만 아직 AI에게 부족한 문학성을 보완하도록 소설 속 운문은 김 감독이 썼다고 한다. 그는 “7년 동안 작업했기에 감회가 남다르다”며 “문학적 평가는 독자의 몫이겠지만 한국 소설의 폭을 조금 더 넓혀보고 싶었다”고 말했다. 하지만 그는 창작에 사용된 기술에 대해선 영업 비밀이라며 구체적으로 설명하길 꺼렸다. 기술 발전으로 소설의 내적 완성도가 높아져도 인간의 고뇌와 통찰이 들어간 문학 작품인가의 문제가 남는다. 소설엔 작가가 사는 시대와 사회의 모습, 작가가 가진 인문학적 고민이 반영된다는 점에서 AI 작가가 문장 기능공일 뿐이란 논란도 남는다.

‘외계의 방문자들이 친구인지 적인지를 어떻게 구별할 수 있을까?’ 지난달 사이언티픽아메리칸 잡지에 실린 칼럼 제목이다. “우리가 최초로 접하게 될 외계의 방문자는 인공지능을 장착한 로봇일 가능성이 높다. 그 목적과 행태를 파악하려면 인류도 스스로의 인공지능을 필요로 하게 될 것이다.” 기고자는 미국 하버드대 천문학과의 석좌교수 에이브러햄 롭. 현재 백악관 과학기술자문위원이자 미국 한림원 물리천문위원회 위원장이다. 2018년엔 외계의 우주선이 우리 태양계에 존재할지도 모른다고 주장했다. 그 전해 태양계를 통과하는 최초의 외계 물체로 확인된 ‘오우무아무아’가 외계 탐사선일지 모른다는 것이다. 길이 100~1000미터가량의 이 물체는 납작하고 길쭉한 형태, 태양을 지나쳐 속도가 더 빨라지면서도 혜성 같은 꼬리를 남기지 않는 점, 텀블링을 하는 특이한 회전 방식으로 관심을 끌었다. 그가 우주선 이론을 바탕으로 지난 1월 출간한 ‘외계인: 지구 밖 지능적 생명체의 첫 신호’는 베스트셀러가 됐다. 그 이론의 주요 내용은 이렇다. 오아무아무아는 태양빛을 모아 자체 배터리를 충전하기 좋은 접시 모양이다. 지구나 화성 같은 거주 가능 행성에 이미 내려놓은 탐사선에서 오는 통신 신호를 받아 주는 수신기 역할도 했을지 모른다(시뮬레이션 결과 질소 얼음 덩어리일 가능성이 크다는 논문이 지난 3월 발표됐지만 롭은 자신의 주장을 굽히지 않고 있다). 지난해 10월 미 항공우주국 연구팀이 발표한 논문에 따르면 우리 은하에는 최소 3억개, 아마도 21억개의 거주 가능한 행성이 존재한다. 우리 태양과 온도가 비슷한 별의 50%에는 물이 액체 상태인 적당한 거리에 있는 바위 행성이 있다는 뜻이다. 게다가 우리 은하에서 가장 나이 많은 별은 132억년 전에 생성된 것이다. 지구와 태양계의 역사는 45억년밖에 되지 않는다. 외계에서 탄생한 생명체가 별과 별 사이를 여행하는 기술을 개발하기는 충분한 기간이다. 다만 생명체는 별 사이의 여행에 적합하지 않다. 빛의 속도로 달린다 해도 몇백 년~몇십만 년이 걸릴 수 있기 때문이다. 여기 적합한 것은 인공지능을 장착한 로봇이다. 행성 표면에서 스스로를 복제하면서 행성에서 행성으로 여행하는 동안 달라지는 환경에 기계학습을 통해 적응하는 시스템이 그런 예다. 이것은 오랜 여행 동안 동면에 들어갔다가 다른 별이 가까워지면 별빛을 통해 에너지를 충전하고 잠에서 깨어날 수도 있다. 지난 6월 미 국방부가 의회에 제출한 ‘미확인 항공현상’(UFO를 대신하는 용어 UAP) 144건 중 외계에 기원을 둔 것이 한두 건이라도 있을 수 있다. 이 경우 과학자들에게는 이들의 행태에 대한 자료를 더 많이 수집해 목적을 상세히 분석할 의무가 있다. 첫째, 우리는 외계 탐사선의 행태를 연구해야 한다. 이들이 어떤 유형의 데이터를 찾고 있는지 알아내기 위해서다. 둘째, 이들이 우리의 행동에 어떻게 반응하는지를 조사 검토해야 한다. 그리고 우리에게 이익이 되는 방향으로 이들의 관심을 끌어야 한다. 하지만 가장 중요한 것은 외계 탐사선에 혼란스러운 메시지를 보내지 않도록 조심하는 일이다. 이들의 반응을 우리가 해석하는 데 혼란이 올 수 있기 때문이다. 우리의 행동 방침에 대한 모든 결정은 유엔 같은 국제기구가 조율해야 한다. 특히 다음 분야의 최고 전문가들이 참여하는 포럼을 구성하는 것이 신중한 태도일 것이다. 컴퓨팅(우리가 중간에 가로채는 모든 신호의 의미를 해석하기 위해서), 물리학(우리에게 대응하는 시스템의 물리적 특성을 이해하기 위해서), 전략(우리의 목표를 달성하는 최선의 정책을 조율하기 위해서) 분야가 우선이다. 결국에는 외계 인공지능을 적절하게 해석하려면 가까운 장래에 인간을 앞설 것으로 예상되는 우리 자신의 인공지능을 배치해야 할지 모른다. 전문지식과 인공지능의 수준은 물리적인 힘이나 자연적 지능보다 더욱 중요할 수 있다. 외계 지능과의 기술적 전쟁에서 나올 결과를 결정하는 데서 그렇다. 지금까지는 우리가 지구에서 가장 똑똑한 종이어서 스스로의 운명이 우리의 손안에 있었다. 이것은 외계 인공지능 시스템과 접촉한 이후에는 더이상 사실이 아닐 수 있다.

재단법인 양천문화재단(이사장 김신아)은 2021 생활문화 시설 활성화 지원 ‘도서관에 가면 OO도 있고’ 사업 수행기관으로 선정됐다고 밝혔다.이 사업은 서울문화재단에서 공공도서관이 주민들의 일상 가까이 생활문화 플랫폼으로서 역할 확장을 지원하기 위해 올해 시범적으로 운영하는 프로젝트이다. ‘도서관에 가면 OO도 있고’는 양천지역 예술가와 시인, 작가, 독립출판서점 등이 참여해 ‘마을을 보다 마음을 잇다’라는 주제로 ‘낭독의 발견’ ‘이야기가 있는 그림지도 만들기’ ‘나만의 책 만들기’ 등 크게 3가지 프로젝트가 운영될 계획이다. 특히 9월 독서의 달을 맞아 tvN 드라마 ‘도깨비’에 소개된 ‘사랑의 물리학’으로 유명한 김인육 작가가 ‘낭독의 발견’에 참여할 예정이다.

한인 과학자가 참여한 미국 연구팀이 코로나19 바이러스가 인체에 침입할 때 중요한 역할을 하는 스파이크 단백질의 작동 원리를 밝혀낸 연구 결과를 내놨다. 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD) 화학·생화학과, 약학과, 피츠버그대 화학과, 텍사스 오스틴대 분자생명과학과, 컬럼비아대 생명과학과, 생화학·분자생체물리학과, 위스콘신 밀워키대 물리학과 공동연구팀은 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질이 인체 세포에 어떻게 침투하는지에 대한 기존 연구들을 보완해 줄 수 있는 컴퓨터 가상실험 결과를 내놨다. 이 같은 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘네이처 화학’ 8월 20일자에 실렸다. 릴리언 종 피츠버그대 교수와 로미 아마로 UCSD 교수가 주도한 이번 연구에 참여한 한인 과학자는 테라 슈타인 UCSD 연구원과 함께 제1저자로 이름을 올린 안설희 박사다. 안 박사는 안철수 국민의당 대표의 딸이다. 안 박사는 2018년 스탠퍼드대에서 계산화학으로 박사학위를 받았고, UCSD에서 박사후연구원(포스트닥터)으로 일하고 있다. 올해 미국 화학회(ACS) 기술분과 물리화학분야에서 ‘2021 젊은 연구자상’ 수상자 6명 중 한 명으로 선정됐다. 안 대표는 연합뉴스와의 통화에서 “딸이 연구로 인류에 공헌하고, 우리나라도 자랑스럽게 알리면 좋겠다”고 말했다. 코로나19 바이러스의 감염은 스파이크 단백질 결합 부위(RBD)가 인체 세포의 수용체인 ACE2와 결합되면서 시작된다는 사실은 많은 연구를 통해 알려졌다. 글리칸으로 불리는 스파이크 단백질의 당사슬이 중요한 역할을 한다는 사실도 밝혀졌지만 좀더 상세한 침투 및 감염 과정은 알려지지 않았다. 이에 안 박사와 슈타인 연구원은 컴퓨터 가상실험을 통해 코로나19 바이러스가 인체 세포에 접근한 뒤 글리칸이 스파이크 단백질 구조를 바꿔 ACE2와 결합하기 좋은 형태로 바꿔 주는 것을 보여 줬다. 연구에 참여한 텍사스 오스틴대 연구팀은 스파이크 단백질 변이체를 만들어 이들의 컴퓨터 가상실험 결과를 실제로 구현해 관찰하는 데 성공했다.

지구의 해수면 상승에 영향을 줘 ‘지구 종말의 날 빙하’로도 알려진 남극대륙의 ‘스웨이츠 빙하’의 소실은 기후 변화뿐만 아니라 지구 내부의 열기 때문에 이중적인 피해를 보고 있다는 연구 결과가 나왔다. 독일 알프레트 베게너 극지해양연구소(AWI) 등 국제연구진은 남극의 지자기장 데이터를 분석해 지열 흐름에 관한 새로운 지도를 제작했다. 이는 지구 내부의 열기 즉 내열이 얼마나 상승함으로써 남극이 점차 더워지고 있는지를 보여주는 것이다. 그 결과, 서남극에서는 동남극에서보다 빙하가 상당히 얇은 것으로 나타났다. 이는 서남극의 지각 두께가 약 17~25㎞로, 동남극 지각 두께인 약 40㎞보다 훨씬 더 얇은 탓에 서남극의 빙하가 훨씬 더 많은 지열에 노출돼 있다는 것을 보여준다. 연구 주저자인 AWI의 리카르다 지아덱 박사는 “이번 연구에서는 스웨이츠 빙하 아래에서 제곱미터(㎡)당 최대 150밀리와트(㎽)의 지열 흐름이 발생하고 있는 것으로 나타났다”고 설명했다.실제로 스웨이츠 빙하는 연간 해수면 상승에 약 4%를 관여하며, 현재 연간 800억 t의 얼음을 잃고 있는 것으로 추정되고 있다. 뉴욕타임스가 2017년 미국항공우주국(NASA) 산하 제트추진연구소(JPL)의 데이터를 이용해 분석한 바에 따르면, 스웨이츠 빙하는 1980년 이후로 지금까지 최소 6000억 t의 얼음을 잃었다. 라이브사이언스도 스웨이츠 빙하의 점점 더 빨라지는 소실 원인 가운데 일부는 빙하 아래 숨겨진 물에 의해 비롯한 것으로 추정되고 있지만, 대부분 기후 변화 및 기온 상승과 관계가 있다고 전한 바 있다.이에 대해 공동 저자로 AWI의 지구물리학자 카르스텐 골 박사는 “빙하 아래쪽 온도는 땅이 작고 단단한 암석으로 이뤄져 있는지, 아니면 물에 잠긴 침전물로 구성돼 있는지에 따라 달라진다”고 설명했다. 골 박사에 따르면, 물은 상승 열을 매우 효율적으로 전달하지만 빙하 바닥에 도달하기 전 열에너지를 멀리 내보낼 수도 있다. 지난해 연구진은 빙하 하부를 촬영한 최초의 영상을 입수해 빙상 아래의 난류 온수가 빙하의 돌이킬 수 없는 후퇴를 일으키고 있다는 점을 보여줬다. 이에 대해 골 박사는 “예를 들어 많은 양의 지열은 빙하 바닥을 완전히 얼어붙지 않게 하거나 표면에 일정한 물 막을 형성할 수도 있다. 두 가지 요인 모두 얼음이 지면에서 미끄러지기 쉽게 한다”면서 “또 현재 서남극에서 볼 수 있듯이 빙붕의 제동 효과가 없어지면 지열의 증가로 빙하의 흐름이 상당히 가속화될 가능성이 있다”고 설명했다. 이어 “만일 스웨이츠 빙하가 완전히 붕괴한다면 해수면은 65㎝ 이상 상승해 전 세계 해안 지역사회에 괴멸적 타격을 줄 것”이라면서 “지구 종말의 날 빙하라는 이름에 어울리는 결과를 가져올지도 모른다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 과학 저널 네이처(Nature)의 개방형 정보열람 자매 학술지인 ‘커뮤니케이션스 지구와 환경’(Communications Earth & Environment) 최신호에 실렸다.  

손은 최소 20초 이상 씻어야 세균이나 바이러스가 완전히 떨어져 나간다는 연구 결과가 나왔다. 영국의 응용수학자 폴 해먼드 박사는 손 씻는 동안 손에 물리학적으로 어떤 작용이 일어나는지를 보여주는 2차원 모델을 만들었다. 물론 손 씻기는 얼마나 힘차게 문지르느냐에 따라 효과가 있지만, 아무리 열심히 씻는다고 해도 시간이 어느 정도 걸린다는 사실이 이번 연구에서 확인된 것이다. 손 씻는 시간이 충분한지를 확인하는 간편한 방법 중 하나는 손 씻는 동안 마음속으로 자기 자신에게 생일 축하 노래를 두 번 연속으로 불러주면 된다. 손 씻기는 지금까지는 물론 앞으로도 각종 질병과 감염의 확산을 막는 효과적인 방법으로 여겨질 것이지만, 그에 관한 기초 물리학은 거의 연구되지 않았다. 해먼드 박사는 이번 모델에서 양손의 거친 피부를 얇은 액막으로 분리된 한 쌍의 물결 모양 표면으로 표현했다. 양손을 문지르면 두 표면이 서로의 위를 지나 움직인다. 결국 세균이나 바이러스와 같은 미세한 입자는 이런 표면의 계곡 사이에 갇혀 있는 것인데 이런 입자가 손에서 떨어져 나가려면 흘러내리는 물살에서 발생하는 에너지가 입자를 밀어낼 만큼 커야 한다. 이번 모델은 이런 물살의 세기가 손 씻는 속도에 따라 다르다는 점도 밝혀냈다. 특히 더욱더 강한 동작을 할수록 입자를 더욱더 쉽게 제거할 수 있었다. 이에 대해 해먼드 박사는 “기본적으로 그 흐름은 입자에 작용하는 힘에 대해 알려준다”면서 “그러면 입자가 어떻게 움직이는지를 알 수 있어 제거가 제대로 되는지를 알 수 있다”고 밝혔다. 이와 함께 해먼드 박사는 “양손을 문지를 때 부드럽거나 느리게 움직이면 흐르는 물에 의해 생성되는 힘이 세균이나 바이러스와 같은 입자를 고정하는 힘을 극복할 만큼 커지지 않게 된다”면서 “그렇지만 강하게 문지른다고 해서 입자가 빨리 제거되는 것은 아니다”라고 설명했다. 해먼드 박사에 따르면, 손 씻는 데 최소 20초의 시간이 필요한 것은 NHS(영국국민건강보험공단)와 미국 질병통제예방센터의 일반적인 화장실 사용 지침과 일치한다. 다만 이번 유체역학 모델은 비누로 손을 씻을 때 발생하는 생물학적, 화학적 과정을 고려하지 않았다. 하지만 그는 “더러운 손에서 입자를 제거하는 물리적 메커니즘을 알고 있으면 앞으로 연구자들이 더욱더 효과적이고 친환경적인 비누를 만드는 데 도움이 될 수 있다”면서 “우리는 세척 화학물질이 배수구를 통해 환경에 유입될 때 어떤 일이 일어나는지에 대해 좀 더 고민할 필요가 있다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국 물리학협회(AIP)가 발간하는 국제 학술지 ‘유체 물리학’(Physics of Fluids) 최신호에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

서울시립대학교(총장 서순탁)는 20일 한국교통연구원(원장 오재학)과 효율적인 교통운영과 미래 모빌리티 연구의 협력체계 구축을 위해 업무협약을 체결했다고 밝혔다. 두 기관은 이번 업무협약을 통해 ▲빅데이터 구축 및 교통운영전략 수립, 미래 모빌리티 등을 위한 공동 연구 수행 ▲데이터와 시스템 등 교육 및 연구자원 공동 활용 ▲대학(원)생의 현장실습 프로그램 운영 등에 상호 협력할 것을 합의했다. 서울시립대 관계자는 “이번 협약으로 도시과학분야 특성화 대학으로 우수한 인적자원을 보유하고 도시과학빅데이터·AI연구소 등 첨단 인프라를 갖춘 서울시립대학교와 교통 빅데이터를 통합·구축·관리하는 한국교통연구원의 상생협력 체계를 구축함으로써 빅데이터를 활용한 효율적인 교통운영 전략 수립과 미래 모빌리티 연구에 있어 선도적인 역할을 할 것으로 기대한다”고 밝혔다. MOU 체결 기념 세미나에서는 양 기관에서 수행해온 교통 부문의 빅데이터·AI 활용 성과를 공유했다. 서울시립대학교의 ‘서울시 교통 빅데이터 기반 정책연구 사례’(교통공학과 박신형 교수), ‘Network analysis of urban traffic’(물리학과 엄영호 교수)와 한국교통연구원의 ‘교통 빅데이터 플랫폼 구축전략과 교통운영혁신’(천승훈 팀장)을 주제로 진행됐다. 세미나는 코로나19 방역지침을 준수해 진행되었으며 서울시립대학교 도시과학빅데이터·AI연구소 공식 유튜브 채널 ‘UBAI official’를 통해 생중계됐다.

탄소 중립을 향한 시계가 숨 가쁘다. 2050년 탄소중립을 위한 정부의 발표가 지난 5일 나온 직후, 9일 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change)가 화답이라도 하듯 위기가 더욱 빠르게 다가오고 있다는 내용의 6차 보고서를 내놓았다. 탄소 중립을 위해서는 인류 문명의 모든 것을, 너무 늦지 않은 시간 내로 바꾸어야만 한다는 것이다. ●내연기관차 숫자 급격히 줄지 않아 이 가운데 교통에 대한 정부 계획에서 가장 주목받는 변화는 에너지의 전환이다. 수송에 들어가는 거의 모든 에너지가 유류에서 나오는 이상, 이들을 전기 등으로 바꾸어 에너지 효율은 높이고 탄소 배출량은 줄이자는 방안이 그 핵심이다. 그러나 이런 방안만으로 탄소 중립을 충분한 속도로 진행할 수 있을지는 의심스럽다. 유류를 대체할 기술적 가능성이 아직 먼 미래의 일인 항공이나 선박은 물론, 자동차조차 그렇다. 전기차를 비롯한 친환경차 보급의 속도는 여전히 불충분한 데다, 자동차의 에너지 소비량조차 억제되고 있지 않은 것이 현실이기 때문이다. 먼저 친환경차 보급의 속도를 점검해 보자. 지난 20년간, 매년 약 60만대꼴로 자동차 숫자가 꾸준히 증가해 왔다. 그런데 친환경차의 전체 차량 대비 비중(25년 11%, 30년 30%)으로 볼 때 이번 친환경차 기본계획은 자동차가 매년 20만~30만대 정도만 증가할 것이라는 가정하에 작성되었다. 갑작스럽게 자동차 증가율이 낮아질 가능성은 낮으므로, 친환경차(25년 283만대, 30년 800만대) 보급대수가 계획대로 달성되더라도 2030년 내연기관차의 숫자는 2010~2015년 수준 또는 그 이상일 것이다. 자동차의 대체속도 또한 문제다. 한국 자동차의 차량대체율(전체 차량 대비 등록말소차량의 비중)은 지난 10년간 평균 5%였다. 이는 특정 시점에 존재하는 차량 집단은 약 20년 뒤에야 모두 폐차된다는 뜻이다. 유럽연합(EU)처럼 2035년부터 내연기관차 판매를 금지하더라도 최소한 2055년까지 내연기관차는 남을 것이다. 전기차, 자율주행차의 등장으로 차량의 가격이 오르면 이 시점은 더욱 먼 미래로 지연될 것이다. 내연기관 차량의 효율을 높이는 것도 방법일 수 있다. 그러나 최근 10여년간 자동차의 주행거리당 배출 효율은 오히려 악화되고 있다. 가솔린, 디젤의 배출량은 변화가 없으며, 전체 차량의 ㎞당 배출량은 30g가량 늘어났다. 이처럼 효율이 횡보하거나 오히려 낮아진 현상은 자동차의 대형화로 설명할 수 있다. 다른 승용차보다 무게와 부피가 커 에너지 효율이 낮다는 디젤 승용차와 SUV의 등록대수 변화추이를 보면 2000년 3%에 불과했던 이들 차량의 비중은 2020년에는 20%를 넘었다. 게다가 이들 차량은 지난 20년간의 차량 증가세를 주도했다. 20년간 증가한 디젤차 640만대 가운데 디젤 승용차가 550만대이다. SUV 증가량은 전체 차량 증가량 1230만대 가운데 3분의1을 차지한다. 한편 차량의 대당 주행거리는 그동안 거의 변화하지 않았으므로(가솔린 08년, 18년 모두 약 1.1만㎞, 디젤 약 2만→1.7만㎞), 결국 총주행거리와 배출량은 계속해서 증가하는 중이다. 이처럼 자동차 수, 주행거리, 크기가 모두 늘어 자동차의 탄소 배출량이 늘어나는 경향은 자동차의 에너지 전환만으로 억제하기 어렵다. 시야를 잠시 지구 전체로 넓히면, 이렇게 교통관행이 바뀌지 않을 때 늘어날 배출량의 잠재적 규모가 얼마나 막대한지 보일 수 있다. 경제협력개발기구(OECD) 국가의 교통 부문 배출량은 비OECD 국가보다 조금 더 많다. 양측의 인구 비율이 1대5임을 감안하면, 개도국 국민이 OECD 국민만큼 이동한다면 인류의 배출량은 200억t 정도 늘어날 것이다. 이는 인류 배출량의 40%에 달하는 거대한 규모이며, 인류 모두가 OECD 국가와 같은 삶, 즉 마이카와 잦은 항공 여행을 누릴 수 없다는 점을 수치로 보여 준다. 탄소 중립을 충분한 속도로 이루려면 교통의 개발과 발전이라고 생각했던 모든 것을 바꿔야만 한다. 그동안 더 잘사는 것은 곧 더 큰 차에 더 많은 에너지를 투입해 더 먼 거리까지, 더 자주 이동하는 것과 다르지 않았다. 그러나 더 나은 삶의 개념은 이제 이동에 대한 근본적인 성찰 속에서 바뀌어야만 한다. 정부의 2050 탄소 중립 목표는 바로 이러한 성찰을 정책화하는 작업을 필요로 한다. ●철도 탄소효율, 승용차보다 5배 높아 이를 위한 대안의 핵심은 결국 ‘수요 관리’ 속에 있다. 수요 관리란 지금까지 관행적으로 이뤄져 왔던 통행이 정말로 필요한 것인지를 성찰하고, 사회적·환경적 비용이 과도한 통행을 억제하거나 그 방법을 바꾸도록 물리적 환경과 제도를 바꾸는 정책활동을 의미한다. 그런데 탄소중립위원회는 미약한 수준의 수요관리만을 언급했다. 탄중위는 승용차 통행량의 15% 감축 목표를 세웠으나, 국가교통DB의 예측상 2045년 교통량은 2020년보다 8%가량 줄어들 것이다. 따라서 탄중위의 목표는 실질적으로는 승용차 통행량 5% 감축에 불과하다. 더 과감한 감축안을 세워야 한다. 무엇보다도 도로 통행의 비용을 올려야만 한다. 도로통행의 실질가격이 지금보다 낮아지지 않도록 제도를 구축해야 한다. 가령 고속도로 통행료를 영구화하고, 현행 유류세를 단계적으로 상승시키며, 전기차 보급률이 일정한 문턱값을 넘으면 주행세 등 충분한 세제를 도입하여 도로로 인한 비용을 차주 등 도로의 수익자에게 물려야 한다. 더불어 신규 도로투자나 확장을 억제하여 도로 용량의 증대에 따라 유도된 수요(induced demand)가 발생하는 상황을 최소화해야 한다. 국제에너지기구(IEA)가 지난 5월 발표한 보고서 ‘2050 탄소 중립’(Net Zero by 2050)에서 제안한 내용 또한 도움이 된다. 차량의 자중(自重)을 10% 줄이고, 고속도로의 제한속도를 100㎞/h 이하로 낮추는 조치로 필수 자동차 통행의 에너지 효율을 올릴 수 있기 때문이다. 이렇게 도로 부분에서 거둔 세입을 바탕으로, ‘모달 시프트’를 극대화하는 작업이 동시에 이뤄져야 한다. 모달 시프트란 현재 승용차나 항공기처럼 탄소 다배출 모드로 이뤄지는 수송을 탄소 저배출 모드인 철도나 버스 등으로 전환하는 작업이다. 모달 시프트는 각각의 대중교통수단을 그 자체로 완결된 시스템이 아니라 다른 교통 모드와의 관계 속에서 서로 영향을 주고받는 하나의 시스템을 이루는 수단이다. 또 도시 구조나 세금 및 재정 제도처럼 개별 시스템에 외생적인 조건하에서 작동하는 수단이라는 관점 없이는 가능하지 않다. 따라서 모달 시프트는 차량뿐 아니라 광범위하고 다각적인 정책을 필요로 한다. 도시와 사회제도, 인간 행동 등이 대중교통 시스템을 전제로 작동하도록 조율되어야 한다. 모달 시프트에서 가장 중요한 수단은 철도이다. 철도는 인킬로미터당 에너지 효율이 승용차보다 10배, 버스보다 2배 높고, 지금처럼 석탄에 의존하는 전력으로도 인킬로미터당 탄소효율 또한 승용차보다 5배 높다. 승용차 부분에서 6000만t 정도 배출된다고 가정하면, 승용차 통행을 철도가 20%만 흡수해도 배출량을 1000만t 줄일 수 있다. 게다가 철도는 토지효율이 높아 오늘날 경제적 혁신과 문화적 활력의 원천인 도시와 친화적이다. 기차는 여객에서는 버스를 감안하더라도 토지 소비의 효율이 3배 이상 차이가 난다는 점은 물론, 화물 부분에서도 여전히 철도가 도로보다 토지효율성이 높다. 교통에 들어가는 토지를 절약하면 같은 면적에 더 많은 사람을 모을 수 있고, 도시에서 일어나는 다양한 활동을 지원할 수 있게 된다. 높은 에너지 효율과 토지효율을 바탕으로, 철도는 전국의 도시 체계와 산업 전반이 기후위기 대응 속에서도 활력을 잃지 않도록 지원하는 역할을 수행해야만 한다. ●승용차보다 매력적인 철도 건설해야 철도를 전 국토에 걸친 통합 대중교통망의 주축으로 삼아, 승용차보다 매력적이고, 철도 강대국보다 경쟁력 있는 한국 철도를 건설하는 작업이 필수적이다. 철도는 버스, 자전거, 개인이동, 보행 등 탄소배출량이 낮은 여타 이동 수단과 더불어 전국, 광역권, 도시 내부 전체에 걸쳐 승용차에 버금가는 이동속도를 구현할 수 있는 통합망의 주축이 되어야 한다. 더불어 이 시스템을 북한을 비롯한 개도국까지 확산시켜야 하며, 이 과정에서 한국 철도산업은 세계와 경쟁하여 주요 강대국과 어깨를 나란히 해야만 한다. 이는 한국의 경제적 규모에 걸맞은 국제적 책임을 다하기 위해서뿐만 아니라, 기후위기에 대응하는 와중에 벌어질 에너지 다소비 산업의 축소로 인한 생산과 고용감소를 완충하기 위해서도 필요하다. 현재 정부가 재검토 중인 철도산업 거버넌스에 대해서도 사회적 논의가 확대되어야만 한다. 무엇보다도 필요한 것은 철도산업 전체의 컨트롤타워이다. 현재 철도산업에는 산업조직론과 철도망에 대한 이해 없이는 이해하기 어려울 정도로 다양한 사업자가 있다. 제도를 가능한 한 단순화하여, 통합망을 손쉽게 이용할 수 있게 만들어야 한다. 가령 SR과 철도공사가 서로 별도의 앱으로 승차권을 발매하여 두 회사의 열차를 통합적으로 이용하기 어렵게 만든 것은 납득하기 어렵다. 마일리지가 별도인 것, 환승 할인이 되지 않는 것 또한 승객들에게는 손해이다. 모달 시프트의 범위를 넓히기 위해서는 상대적으로 도로로 유출되기 쉬운 승객과 화물에 대한 교차보조 또한 필수적인데, 이를 원활하게 하려면 운임수익을 통합적으로 관리해야 한다. 제도적 통합을 통해 거래 비용과 같은 요소를 줄여 규모의 경제를 구현할 수도 있다. 가령 철도는 에너지 효율이 높아 현재 보유하고 있는 철도부지(140㎢)만으로도 철도에 필요한 에너지(5TWh/년)를 자급할 수 있으며, 부지를 일부 활용해 전기차 배터리의 전력망 연동 사업 또한 펼칠 수 있는데, 이러한 철도부지의 소유권을 가진 철도공단과 열차와 시설을 운행하는 철도공사 사이에 에너지 거래로 인해 거래비용이 증대될 가능성이 있다. 이 비용을 최소화하는 것 또한 거버넌스 개혁의 목표가 되어야 한다. 교통의 오래된 미래를 담고 있는 철도망에 대한 사회적 논의가, 탄소 중립이라는 문명사적 과업에 대한 논의를 선도할 수 있는 수준까지 높아지기를 기대한다.■전현우 서강대와 동 대학원에서 과학철학을 전공했다. ‘거대도시 서울 철도: 기후위기 시대의 미래환승법’(워크룸프레스, 2020)으로 61회 한국출판문화상 저술 학술상을 수상했다. 서울시립대 자연과학연구소 연구원으로 철학과 물리학의 눈으로 교통을 바라보는 방법을 모색하고 있다.

스트라디바리우스와 과르니에리는 모두 이탈리아 크레모나에서 17~18세기에 걸쳐 제작된 바이올린으로, 세계적인 명기로 손꼽힌다. 이들 작품은 보통 보관 상태에 따라 몇억 원에서 몇십억 원을 호가하며 최상품의 경우 각각 경매에서 1590만 달러(약 186억 원)와 1600만 달러(약 187억 원)라는 최고가를 기록한 적도 있다. 최근 과학자들이 명품 바이올린이 독특한 음색을 만들어내는 열쇠가 되는 화학물질 몇 가지를 찾아냈다고 밝혔다. 연구 주저자는 이들 바이올린의 제작에 사용한 화학물질이 명기 특유의 음색을 만들어낸다는 이론을 처음 제창한 바이올린 제작자이자 미국 텍사스 A&M대에서 생화학 및 생물물리학 교수를 지낸 조제프 너지버리 박사다. 너지버리 박사는 40년 넘게 자신의 이론에 대해 연구해 왔다.너지버리 박사와 동료 연구자들은 스트라디바리우스와 과르니에리 제작에 쓰이는 가문비나무를 과학적으로 분석한 연구 성과를 새롭게 발표했다. 이들 연구자는 바이올린 현의 진동이 전달되는 앞판(TAVOLA)에서 채취한 표본을 오늘날 가문비나무, 18~19세기 악기에 사용된 가문비나무, 오래된 건축물에 사용된 가문비나무, 오래된 악기에 사용된 메이플나무 등에서 채취한 표본과 비교 분석했다. 그 결과, 스트라디바리우스와 과르니에리의 가문비나무는 세포에 구조적인 열화가 거의 보이지 않지만, 그 외의 목재에서는 비정상적인 산화 패턴이 보이는 것으로 나타났다. 또 스트라디바리우스와 과르니에리를 화학적으로 처리한 증거를 조사한 결과 붕사와 아연, 구리, 명반 그리고 염화나트륨이 석회수와 함께 목재 처리에 사용된 것으로 확인됐다. 일반적인 바이올린은 시간에 따른 균열을 막기 위해 앞판의 두께를 3~3.5㎜ 사이로 제작하지만, 스트라디바리우스와 과르니에리의 앞판은 그보다 얇은 2.0~2.9㎜ 정도밖에 되지 않는다. 이들 바이올린의 앞판은 오늘날 기준으로 봐도 놀랄 만큼 얇은데도 몇백 년 이상 연주할 수 있는 상태를 유지하고 있다. 그 이유에 대해 연구진은 일련의 화학 처리가 내구성을 높였을 가능성이 있다고 지적했다. 너지버리 박사는 “이런 화학물질의 존재는 모두 당시 바이올린 제작자와 지역 약방 및 약사와의 제휴 관계를 보여준다. 당시에는 벌레로 인한 피해가 워낙 컸기에 스트라디바리우스와 과르니에리의 제작자들은 벌레가 목재를 훼손하는 것을 막기 위해 바이올린을 처리하고 싶었을 것”이라면서 “화학적 처리는 목재를 벌레에 의한 침식으로부터 보호했을 뿐만 아니라 목질을 안정화하고 단단하게 하며 건조에 의한 수축을 막았을 가능성이 있다”고 말했다. 연구진은 또 당시 바이올린 제작자들이 목재에 화학 처리를 시작한 이유가 처음에는 벌레를 막는 것이 목적이었지만 머지않아 목재의 강도나 음향 특성에 있어 유익한 결과를 가져온다는 점을 깨달았을지도 모른다고 추정했다. 이에 대해 너지버리 박사는 “이런 지식이 다른 악기 제작자들보다 우위를 가졌기에 목재를 처리하는 방법은 비밀에 부쳤을 수도 있다”고 주장했다. 너지버리 박사는 또 “화학물질과 목재가 어떻게 스트라디바리우스와 과르니에리의 음색을 만들어냈는지 알아보기 위해 앞으로도 더 많은 연구가 필요하다”고 지적하면서 “스트라디바리우스와 과르니에리뿐만이 아니라 크레모나에 있어서의 바이올린 제작 황금기인 1650~1750년에 걸쳐 다른 제조사들이 제조한 바이올린의 표본을 대량으로 수집할 필요가 있다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 화학 분야 국제 학술지인 ‘앙게반테 케미’(Angewandte Chemie International Edition) 최신호에 실렸다.

지난 3월 지구 궤도를 돌다 부서진 중국 위성 ‘윈하이 1호 02싱’이 러시아 로켓 잔해에 부딪혀 부서진 것이라는 주장이 제기됐다. 우주과학 전문 매체 스페이스닷컴과 비즈니스 인사이더 등에 따르면 하버드-스미스소니언 천체물리학센터의 위성추적 천체물리학자 조너선 맥도웰 박사는 미국 연방 우주군의 최신 자료에서 윈하이 위성의 잔해 충돌 가능성을 확인해 지난 15일 트위터를 통해 공개했다. 지난 2019년 9월 발사된 윈하이 위성은 지난 3월 18일 원인 불명의 사고로 약 21개 조각으로 부서졌다. 당시 미국 연방 우주군 제18우주관제대대는 윈하이 위성의 사고를 확인하면서 부서진 위성 조각의 궤도를 추적 중이라고 했으나 사고가 내부 폭발에 의한 것인지, 다른 물체와 충돌한 것인지는 밝히지 않았다. 맥도웰 박사는 최근 갱신된 연방 우주군의 지구 궤도상 잔해 목록에서 단서를 찾아냈다. 1996년 러시아가 발사한 제니트-2 로켓에서 나온 잔해 중 하나인 ‘물체 48078, 1996-051Q’에 대해 연방 우주군이 “위성과 충돌”이라는 설명을 새롭게 붙였기 때문이다. 궤도 자료를 분석한 결과, 이 물체는 약 10~50㎝ 크기로 윈하이 위성이 사고를 당한 날 약 1㎞ 거리를 두고 지나간 것으로 기록돼 있었다고 한다. 그러나 윈하이 위성과 로켓 잔해가 총알보다 빠른 속도로 비행한 점을 고려할 때 이는 오차 범위 내 거리로, 서로 충돌했을 가능성이 충분하다고 맥도웰 박사는 밝혔다. 맥도웰 박사는 윈하이 1호 02싱이 37개 조각으로 부서지고 포착이 안 된 잔해가 더 있을 수 있지만 사고 이후에도 여러 차례 궤도를 조정한 점으로 미뤄 위성이 제 기능을 하는지는 알 수 없지만 본체는 유지되는 것으로 분석했다. 중국은 윈하이 1호 위성이 대기·해양 환경 요소 탐사와 우주 환경 탐사를 위한 것이라고 밝혔지만 미국 측에서 군사위성으로 보고 있다. 윈하이 위성과 러시아 로켓 잔해의 충돌이 사실로 확인되면 지난 2009년 2월 러시아의 고장 난 군사위성 코스모스-2251이 시베리아 상공에서 ‘이리듐 33’ 통신위성과 충돌한 이후 10여년 만에 발생한 최대 충돌사고가 된다. 당시 충돌로 추적 가능한 정도의 잔해가 1800여개 발생했다. 2007년 발생한 우주 충돌사고에 더하면 2009년 충돌은 지구 저궤도상에 잔해를 70%가량 늘려놓은 것으로 알려져 있다. 현재 지구 상공에는 폐기된 위성이나 로켓 등의 부서진 잔해 등에서 나온 1㎜~1㎝ 크기의 우주 쓰레기 1억 2800만개가 총알보다 10배 빠른 속도로 날아다니며 우주비행사와 위성을 위협하고 있다. 게다가 이를 수거할 방법이 마땅치 않은 상황에서 궤도상에서 충돌 사건이 일어날 때마다 잔해는 더욱 늘어나기만 하고 있다. 유럽우주국(ESA)는 지구 궤도상에 10㎝ 이상 크기의 잔해가 3만 4000개, 1~10㎝ 크기의 잔해가 90만개 있을 것으로 추정하고 있다.

손은 최소 20초 이상 씻어야 세균이나 바이러스가 완전히 떨어져 나간다는 연구 결과가 나왔다. 영국의 응용수학자 폴 해먼드 박사는 손 씻는 동안 손에 물리학적으로 어떤 작용이 일어나는지를 보여주는 2차원 모델을 만들었다. 물론 손 씻기는 얼마나 힘차게 문지르느냐에 따라 효과가 있지만, 아무리 열심히 씻는다고 해도 시간이 어느 정도 걸린다는 사실이 이번 연구에서 확인된 것이다. 손 씻는 시간이 충분한지를 확인하는 간편한 방법 중 하나는 손 씻는 동안 마음속으로 자기 자신에게 생일 축하 노래를 두 번 연속으로 불러주면 된다. 손 씻기는 지금까지는 물론 앞으로도 각종 질병과 감염의 확산을 막는 효과적인 방법으로 여겨질 것이지만, 그에 관한 기초 물리학은 거의 연구되지 않았다. 해먼드 박사는 이번 모델에서 양손의 거친 피부를 얇은 액막으로 분리된 한 쌍의 물결 모양 표면으로 표현했다. 양손을 문지르면 두 표면이 서로의 위를 지나 움직인다. 결국 세균이나 바이러스와 같은 미세한 입자는 이런 표면의 계곡 사이에 갇혀 있는 것인데 이런 입자가 손에서 떨어져 나가려면 흘러내리는 물살에서 발생하는 에너지가 입자를 밀어낼 만큼 커야 한다. 이번 모델은 이런 물살의 세기가 손 씻는 속도에 따라 다르다는 점도 밝혀냈다. 특히 더욱더 강한 동작을 할수록 입자를 더욱더 쉽게 제거할 수 있었다. 이에 대해 해먼드 박사는 “기본적으로 그 흐름은 입자에 작용하는 힘에 대해 알려준다”면서 “그러면 입자가 어떻게 움직이는지를 알 수 있어 제거가 제대로 되는지를 알 수 있다”고 밝혔다. 이와 함께 해먼드 박사는 “양손을 문지를 때 부드럽거나 느리게 움직이면 흐르는 물에 의해 생성되는 힘이 세균이나 바이러스와 같은 입자를 고정하는 힘을 극복할 만큼 커지지 않게 된다”면서 “그렇지만 강하게 문지른다고 해서 입자가 빨리 제거되는 것은 아니다”라고 설명했다. 해먼드 박사에 따르면, 손 씻는 데 최소 20초의 시간이 필요한 것은 NHS(영국국민건강보험공단)와 미국 질병통제예방센터의 일반적인 화장실 사용 지침과 일치한다. 다만 이번 유체역학 모델은 비누로 손을 씻을 때 발생하는 생물학적, 화학적 과정을 고려하지 않았다. 하지만 그는 “더러운 손에서 입자를 제거하는 물리적 메커니즘을 알고 있으면 앞으로 연구자들이 더욱더 효과적이고 친환경적인 비누를 만드는 데 도움이 될 수 있다”면서 “우리는 세척 화학물질이 배수구를 통해 환경에 유입될 때 어떤 일이 일어나는지에 대해 좀 더 고민할 필요가 있다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국 물리학협회(AIP)가 발간하는 국제 학술지 ‘유체 물리학’(Physics of Fluids) 최신호에 실렸다. 사진=123rf

함택수 서울대 원자핵공학과 교수가 플라스마 물리학 분야에서 가장 권위 있는 학술상 중 하나인 ‘찬드라세카상’을 받았다. 17일 서울대에 따르면 아시아태평양물리학협회 플라스마 물리분과는 지난 10일 함 교수를 제8회 수상자로 선정했다. 이 상은 미국물리학회의 ‘맥스웰상’, 유럽물리학회의 ‘알펜상’과 함께 세계 3대 플라스마 물리학 상으로 꼽힌다. 아시아태평양물리학협회는 함 교수가 핵융합 플라스마 난류 및 밀폐 현상의 이론적 이해에 선구적인 공헌을 한 점을 높이 평가했다.

SF 드라마 ‘스타게이트’에서 나오는 같은 이름의 항성간 워프용 고대 유물처럼 멋지게 생긴 먼지 고리가 미국항공우주국(NASA) 등의 우주망원경 덕에 한 블랙홀 주위에서 포착됐다. NASA 찬드라 X선 관측소(이하 찬드라)는 5일(현지시간) 닐 게렐스 스위프트 관측소(이하 스위프트)와 함께 한 블랙홀 주변에서 관측했던 먼지 고리 이미지를 처음으로 공개했다.지구에서 약 7800광년 떨어져 있는 ‘백조자리 V404’(V404 Cygni)라는 쌍성계의 일부인 이 블랙홀은 태양 질량의 약 절반인 동반성으로부터 물질을 끌어내 주위의 강착원반 속으로 끌어들인다. 이 물질은 X선상에서 빛을 내기에 천문학자들은 이 시스템을 ‘X선 쌍성계’라고 부른다. 스위프트는 2015년 6월 백조자리 V404에서 X선 폭발을 발견했었다. 당시 연구 성과는 이듬해 7월 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal)에 발표됐지만, 합성 이미지는 이번에 처음 공개된 것이다. 당시 X선 폭발은 ‘빛의 메아리’라고 알려진 고에너지의 고리를 만들어냈다. 이 현상은 블랙홀 시스템에서 터져 나온 X선이 이 쌍성계와 지구 사이의 먼지구름에서 튕겨 나오면서 생성됐다. 우주 먼지는 집 먼지와 같지 않고 연기에 가까우며 작고 단단한 입자로 구성돼 있다.이번 이미지는 찬드라의 X선(하늘색)과 하와이에 있는 판스타스(Pan-STARRS) 망원경의 광학 데이터를 결합한 것으로, 8개의 동심원 고리가 포함돼 있다. 각 고리는 2015년 관측된 백조자리 V404 플레어의 X선에 의해 생성됐으며 서로 다른 먼지구름을 반사했다.함께 공개된 삽화가 찬드라와 스위프트가 포착한 고리가 어떻게 만들어졌는지를 설명하지만, 그래픽을 단순화하기 위해 그림에는 8개가 아닌 4개의 고리만이 표시됐다. 이에 대해 연구진은 “이들 고리는 흑연과 규산염의 미세한 먼지로 원래 별의 가스에 포함돼 있던 원소 중 무거운 물질이거나 별 주변에 있던 행성, 소행성의 잔해로 여겨진다”고 설명했다.