지구온난화 주범인 이산화탄소를 햇빛과 적은 양의 전기로 분해해 지구온난화도 해결하고 화학산업 분야에서 많이 쓰이는 일산화탄소를 만들어 내는 일석이조의 촉매 기술이 나왔다. 카이스트 EEWS대학원 오지훈 교수팀은 금 나노박막과 반도체 생산에 사용되는 실리콘을 이용해 이산화탄소 분해 효율이 높은 새로운 광전극 촉매를 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구는 재료과학분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ 최신호 내부 표지논문으로 실렸다. 지구온난화의 원인물질인 이산화탄소 배출량을 줄이고 이미 배출된 이산화탄소는 포집해 저장하거나 산업적으로 활용하기 위한 연구들이 최근 활발하다. 일산화탄소는 합성천연가스나 메탄올 같은 대체연료 생산, 합성수지나 페인트 같은 화학물질 제조에도 쓰이는 등 산업적 활용도가 높은 물질이다. 이산화탄소 분해와 전환효율을 높이기 위해서는 낮은 전력으로도 이산화탄소를 손쉽게 일산화탄소로 환원시킬 수 있는 촉매가 필요하다. 이 때문에 금 촉매가 많이 쓰이고 있기는 하지만 투입 에너지가 많고 전환 과정에서 수소가 많이 발생한다는 문제가 있다. 연구팀은 표면에 나노 크기의 구멍이 많이 있는 200㎚(나노미터) 두께의 금 박막을 만들어 이 같은 문제들을 해결했다. 또 이전에 나와 있는 나노 구조의 촉매들은 두께가 0.1㎜ 수준으로 제작비가 많이 들었으나 금을 얇은 박막 형태로 만들어 촉매 제작비용도 획기적으로 낮출 수 있었다. 실험 결과 기존 금촉매를 이용할 경우 투입되는 전류의 60~70% 정도만 이산화탄소 환원에 사용됐지만 이번에 개발한 금촉매를 활용하면 공급전류의 90% 이상이 분해 및 환원에 사용되는 등 높은 전류사용 효율을 보였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

엑소마스 가스 추적 궤도선(TGO·ExoMars Trace Gas Orbiter)이 바야흐로 붉은 행성 화성의 대기를 '서핑'할 준비에 들어갔다. 앞으로 13개월 동안 화성 대기를 탐사할 엑소마스는 궤도를 바꾸기 위해 정교한 기동으로 화성 상층 대기권 위로 접근할 예정이다. 2018년에 이 미션이 완료되면 엑소마스는 본격적인 화성 과학에 돌입하게 되는데, 여기에는 2018년 이후 계획되고 있는 엑소마스 로버 같은 화성 표면 탐사 로봇과의 교신도 포함되어 있다. 가스추적 궤도선의 미션은 화성 대기 속에 미량 가스가 얼마나 있는가를 측정하는 것이다. 화성의 대기성분은 이산화탄소 95%를 차지하고 있는데, 중요한 미량 가스들은 다 합해서 1% 미만에 불과하다. 여기에는 메탄, 수증기, 이산화질소와 아세틸렌 등이 포함되어 있다고 유럽우주국(ESA) 엑소마스 프로그램 관련자가 밝혔다. 그는 "특히 메탄이 주목의 대상인데, 이는 지구상에서 화산활동으로도 일부 생성되지만 주로 생명체의 생명활동에 의해 생성되는 기체이기 때문"이라고 덧붙였다. 즉 ,메탄의 발견은 화성 생명체의 발견과 밀접한 관련이 있는 것이다. 또한 "탐사선은 화성 지표 아래에 물이나 얼음이 있는가도 탐사할 예정이다. 그리고 지표 사진들을 찍어 대기 속 미량 기체들과의 연관성에 대해서도 조사할 예정"이라고 향후 활동 목표를 구체적으로 밝혔다. 우주공간으로 물건을 띄워올리는 데는 엄청난 비용이 드는 만큼 우주선의 궤도를 조정할 때는 연료 사용 없이 할 수 있는 에어로브레이킹을 활용한다. 말하자면 공기를 이용한 우주선의 감속 기법이다. 우주선이 대기가 풍부한 행성의 궤도에 안착한 후, 대기와의 마찰을 이용해 감속을 하거나 고도를 낮출 수 있다. 이 경우 태양광 패널을 이용해 우주선의 기동을 조정할 수 있다. NASA 측은 마스 오디세이 웹 페이지를 통해 "궤도 조정을 위해 연료와 추진체를 사용하는 대신 대기와의 마찰을 이용하면 감속과 방향 조종을 할 수 있다"고 밝혔다. 이어 "이 에어로브레이킹은 외부 힘에 견딜 수 있는 우주선의 견고성 정도와 정확한 항법, 기상에 대한 지식 등이 수반되어야만 활용할 수 있는 기법"이라고 설명했다. 엑소마스는 에어로브레이킹을 사용해 궤도 변경 기동을 할 예정으로, 이를 앞두고 다음 한 주가 ESA 과학자들에게 가장 바쁜 한 주가 될 것으로 보인다. ​ 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

금성에 탐사선을 보내기 전 과학자들은 금성의 환경이 지구와 유사하리라 추측했습니다. 지구와 크기도 비슷하고 대기도 갖추고 있었기 때문이죠. 하지만 실제 탐사선을 보내 확인한 금성의 환경은 '불지옥'이라는 표현이 어울리는 것이었습니다. 표면 온도는 섭씨 500도에 육박했고 기압도 지구 표면의 100배에 가까웠으며 대기는 대부분 이산화탄소였습니다. 금성은 이산화탄소의 온실효과가 폭주한 불의 행성이었습니다. 그런 이유로 1975년 구소련의 베네라 9호가 금성 표면의 사진을 최초로 전송한 후 몇 대의 착륙선만이 금성 표면을 향했을 뿐입니다. 표면 온도가 너무 높다 보니 아무리 밀폐된 착륙선이라도 몇 시간 후에는 온도가 너무 올라 전자 장비가 더는 작동할 수 없었기 때문입니다. 이후 금성 탐사는 화성과 달리 비너스 익스프레스처럼 금성 궤도를 도는 탐사선이 담당했습니다. 화성처럼 몇 년씩 로버가 표면 지형을 연구하는 일은 금성 탐사에서는 불가능했습니다. 하지만 나사의 과학자들은 금성 표면에 로버나 풍선에 매달아 지형을 관측하는 로봇 탐사선을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 여기서 핵심은 금성의 고온 고압 환경에서 견딜 수 있는 전자 장비입니다. 전자 계통이 가장 열에 취약하기 때문입니다. 미항공우주국(NASA) 글렌 연구소의 과학자들은 실리콘 카바이드 집적회로(silicon carbide integrated circuit)를 이용해 고온 고압 환경에서도 장시간 작동이 가능한 전자 기기를 개발했습니다. 글렌 연구소의 GEER(Glen Extreme Environments Rig) 장치에서 금성 표면의 온도와 압력과 비슷한 환경에 노출 시킨 후 내구성을 테스트한 결과, 이 집적회로는 무려 521시간을 버틸 수 있을 뿐 아니라 테스트가 끝난 후에도 어느 정도 본래 모습을 유지했습니다. (사진) 이는 기존에 개발된 내열 회로 대비 100배나 오랜 시간을 견딘 것입니다. NASA의 다른 연구팀은 스털링 엔진을 사용해서 금성 표면의 환경에서도 작동이 가능한 원자력 동력 장치를 선보인 바 있습니다. 플루토늄 -238의 방사성 붕괴를 사용해서 온도를 섭씨 1200도까지 올리면 금성 표면에서도 주변보다 온도가 훨씬 높으므로 온도 차이에 의해 엔진을 작동시킬 수 있습니다. 이번에 개발된 내열 집적회로와 더불어 금성 표면을 달릴 로버의 기술적 기반이 갖춰진 셈입니다. 물론 이 내열 회로는 나사의 다른 발명품처럼 여러 분야에 응용될 가능성이 있습니다. 예를 들어 소방관 대신 화재 현장으로 들어가는 화재 진압 로봇이나 고온 작업 환경에서 인간 대신 작업하는 산업용 로봇이 가능해질 것입니다. 앞으로 가능성은 무궁무진할 것으로 기대됩니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

국내 정보통신기술(ICT) 기업들이 스마트홈에 이어 인공지능(AI)에서도 생태계 확장에 나서고 있다. 외부 기업들과 손잡고 자사의 AI 비서와 연동한 서비스를 개발하는 한편 외부 개발자들을 위해 AI 기술을 개방한다.지난달 대화형 AI 비서를 탑재한 TV 셋톱박스 ‘기가 지니’의 판매를 시작한 KT는 16일 기가 지니와 연동해 음성 명령으로 작동 가능한 스마트홈 공기질 측정기 ‘기가 IoT 에어닥터’를 출시했다. 실내 공기 중의 초미세먼지와 미세먼지, 이산화탄소 등 6가지 정보를 측정하고 실내 환경 상태를 알려주는 제품이다. 기가 IoT 에어닥터는 사물인터넷(IoT) 솔루션 전문 기업인 이노피아테크와의 협업으로 개발됐다. KT 관계자는 “하드웨어 제조사가 아닌 통신사는 AI 플랫폼과 연동된 기기 개발을 위해 외부 기업과의 협업이 필수”라고 말했다. 아마존의 ‘알렉사’ 등 글로벌 ICT 기업들의 AI 비서는 집 안의 가전기기 제어는 물론 상거래와 엔터테인먼트, 음식 배달 등 온·오프라인 연계 서비스(O2O) 등 유·무형의 서비스와 연동된다. 국내 기업들도 계열사들과 손잡는 한편 중소·벤처기업들로부터 혁신 아이디어를 수혈받고 서비스 개발에 나서고 있다. SK텔레콤은 IBM의 ‘왓슨’에 기반해 AI 플랫폼 ‘에이브릴’을 개발한 SK C&C와 손잡았으며 올해 AI 비서를 공개하는 LG유플러스는 LG전자와의 협업 방안을 모색하고 있다. 올 상반기에 AI 스피커 ‘아미카’를 내놓을 계획인 네이버는 배달앱 ‘배달의민족’을 운영하는 우아한형제들, 숙박 예약 앱 ‘야놀자’ 등과 손잡았다. SK텔레콤은 지난해 공모전을 열고 대화형 AI 비서 ‘누구’와 연동 가능한 벤처기업들의 사업 아이디어를 발굴하기도 했다. 소형 홈 로봇과 영어학습 서비스, 육아 가이드 등을 올해 안에 실제 사업으로 선보인다. 최근 2~3년 사이 IoT 생태계 조성에 매달려 온 국내 ICT 기업들은 올해를 기점으로 AI 생태계에서도 본격적인 경쟁을 벌인다. 네이버는 ‘오픈 아미카 얼라이언스’를, KT는 ‘AI 얼라이언스’를 발족해 외부 기업들을 자사의 AI 생태계로 이끌 계획이다. 또 SK텔레콤과 네이버는 각각 ‘누구’와 ‘아미카’의 개발자용 응용프로그램 개발 도구(API)를 개방해 외부 개발자들이 자사의 AI 플랫폼에 기반한 서비스를 개발할 수 있게 할 방침이다. 김소라 기자 sora@seoul.co.kr

사고 현장에 있던 고양이 한 마리가 ‘친절한 소방관’ 덕분에 목숨을 구한 훈훈한 사연이 알려져 감동을 주고 있다. 영국 일간지 데일리메일 등 해외 언론의 지난달 31일자 보도에 따르면, 최근 러시아 모스크바에서 발생한 한 사고 현장에서는 라이올리아라는 이름의 고양이 한 마리가 구조됐다. 구조 당시 이 고양이는 몸을 잘 가누지 못한 채 정신을 잃어가고 있었는데, 구조대원이 다가가 고양이의 몸을 쓰다듬으며 산소 호흡기를 씌워줬다. 그리고 끊임없이 마사지를 해주며 고양이를 살리기 위해 노력했다. 당시 구조 현장에 있던 목격자에 따르면, 이 고양이는 정신을 잃어가는 와중에도 고통스러운 신음소리를 내뱉고 있었다. 끔찍한 화재현장에서 구조된 다른 사람들은 이 모습을 본 뒤 고양이에게 구조대원을 ‘양보’하고 치료를 지켜본 것으로 알려졌다. 얼마 지나지 않아 “고양이 눈빛이 돌아온 것 같다”는 안도의 소리가 들려온 뒤 해당 고양이는 곧장 인근 동물병원으로 옮겨졌다. 현장에 있던 한 구조대원은 “화재 현장에서 구조된 고양이는 쇼크 상태에 있었다. 이산화탄소를 너무 많이 흡입한 탓이었다. 눈빛이 매우 흐릿했고 정신을 잃어가고 있었다”면서 “하지만 산소 호흡기로 산소를 공급해주자 얼마 지나지 않아 눈빛이 돌아오는 것을 봤다. 우리는 모든 것이 잘 됐음을 확신했다”고 전했다. 많은 사람들의 걱정과 배려로 목숨을 건진 고양이는 곧바로 수의사에게 치료를 받았다. 해외 네티즌들은 사람뿐만 아니라 동물의 목숨까지도 귀하게 여긴 구조대원에게 아낌없는 찬사를 보냈다. 네티즌들은 “그 어느 때보다도 훌륭한 구조작업이었다”, “구조대원의 따뜻한 마음에 감동받았다” 등의 댓글로 마음을 표했다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

서울 도봉산 자락에 ‘태양광 지붕’ 아래서 숨 고를 수 있는 쉼터가 마련됐다.도봉구는 31일 도봉산 입구 수변무대에 태양광쉼터를 조성해 문을 열었다고 밝혔다. 보통 산자락에는 퍼걸러(파고라·지붕이 있는 벤치) 형태의 휴식공간을 만드는데 구는 퍼걸러에 태양광 지붕을 씌워 쉼터를 꾸민 것이다. 구 관계자는 “단순히 그늘막 역할만 하는 퍼걸러 지붕을 태양광 시설로 대체하면 친환경 발전 시설의 유용성 등을 지역민에게 효과적으로 알릴 수 있지 않을까 하는 생각에 쉼터를 기획했다”고 말했다. 도봉산 태양광쉼터는 설계 단계부터 주변과의 조화를 고려하며 디자인해 경관을 해치지 않도록 했다. 또 국내 최초로 배선이 외부로 나오지 않는 건물 일체형 태양광 시설을 퍼걸러 지붕에 적용했다. 태양광쉼터는 연간 9730㎾h의 친환경에너지를 만들 수 있다. 석유 2.05t을 대체하고 이산화탄소 4.39t을 줄일 수 있는 양이다. 이 전기는 도봉산 등반객이 휴대전화를 충전하거나 쉼터 발광다이오드(LED) 조명과 가로등을 밝히는 데 사용된다. 남은 전력은 한국전력에 팔아 구 기후변화기금으로 적립한다. 이동진 도봉구청장은 “생활 속에서 자연스럽게 태양광 설비 등을 접해 봐야 시민들이 신재생에너지에 관심을 둘 수 있게 된다”며 “해마다 200만명 이상의 시민이 찾는 도봉산에 태양광쉼터를 만든 건 그런 면에서 의미가 있다”고 말했다. 유대근 기자 dynamic@seoul.co.kr

그리 길진 않았지만 설 연휴를 마치고 첫 출근이다. 고향길 오가느라 피곤할 수도 있다. 혹은 나름 쉰다고 쉬었건만 더욱 피곤함을 느낄 수 있다. 사무실에서 주변 사람들 눈치 보면서 늘어진 하품을 할 수밖에 없다. 흔히 피곤하거나 지루할 때 하품을 한다고 생각들을 한다. 물론 지루한 상황에서 자신도 모르게 입을 크게 벌려 하품을 하곤 한다. 하지만 꼭 그 이유만은 아니다. 과학적 이론은 당신이 하품을 하는 몇 가지 다른 이유를 설명하고 있다. 영국 매체 더선은 최근 '하품을 하는 재미난 과학적 이유'를 소개했다. 첫째, 생리학적 이유다. 우리 몸에 쌓인 이산화탄소를 몰아내고 좀더 많은 산소를 마시려 할 때 하품한다는 이론이다. 이는 우리가 많은 사람들과 같은 공간에 함께 있을 때 하품이 더 잘 나오는 현상을 설명해준다. 하지만 신경과학자인 로버트 프로빈 매릴랜드대 교수는 "이 이론을 검증하기 위해 사람들이 많이 모여있는 곳에 산소를 더 공급하기도 하고, 이산화탄소를 줄여보기도 했지만 모두 하품을 막는 데 그리 효과적이지 못하다는 결론에 도달했다"고 말했다. 둘째, 진화론적 이유다. 하품은 인류의 조상 때부터 지속되어온 것이며, 당시 그들은 상대방을 위협하기 위해 치아를 보여주는 행동의 일환이었다는 얘기다. 다른 사람들 역시 하품은 초기 인류가 쓴 미묘한 신호체계의 하나였다고 말한다. 셋째, 그냥 지루하기 때문이다. 가장 상식적으로 널리 알고 있는 이유다. 하지만, 이는 예컨대 올림픽 참가 선수들이 왜 시합 직전 하품을 하거나 개들이 공격적 의사를 내비치기 전에 왜 하품하는지 설명해주는 데 한계가 있다. 두 경우 모두 지루한 탓은 아닐텐데 말이다. 넷째, 뇌를 차갑게 만들기 위한 것이라는 얘기다. 가장 최신 이론이기도 하다. 연구자들은 최근 '하품은 뇌가 좀 차가워져야할 상황. 즉 뇌가 지나치게 활발하게 움직여서 뜨거워진 상황에서 더욱 빈번하게 나온다'는 연구결과를 발표하기도 했다. 이들은 이 가설을 검증하기 위해 실험참가자들의 이마에 차가운 수건 혹은 뜨거운 수건을 올려놓은 뒤 그 각각 상황에 대한 뇌의 반응을 조사했다. 그 결과 차가운 수건을 올렸을 때 뇌가 차분해지면서 초롱초롱해진다는 사실을 확인했다. 즉, 사람들은 뇌가 뜨거워졌을 때 뇌를 좀더 차갑고, 기민하게 만들기 위해 무의식적로 하품을 한다는 설명이다. 이제 회의석상에서 참신한 아이디어가 떠오르지 않는다면, 힘껏 하품을 해서 뇌를 각성시키는 것도 하나의 방법이 될 수 있다. 물론 팀장의 따가운 눈치를 조금 살피기는 해야겠지만 말이다. 박록삼 기자 youngtan@seoul.co.kr

지구 미생물 전체의 무게는 모든 동물과 식물의 무게를 합한 것보다 많다는 것이 정설이다. 미생물은 동물이나 식물이 살 수 없는 곳에서도 살 수 있다. 확인된 미생물의 종류는 1만 종 정도이지만 실제는 1000만 종은 될 것이라고 추정되고 있다. 밀폐 차단된 무균실 이외의 공간에서 우리는 무수히 많은 미생물과 공존하고 있다. 이들 미생물은 식품에도 영향을 미쳐 맛, 향, 물성, 외관을 변화시킨다. 이 과정을 발효나 부패라고 한다. 사전적으로 발효는 ‘효모나 세균 등의 미생물이 에너지를 얻기 위해 유기화합물을 분해해 알코올류, 유기산류, 이산화탄소 등을 생성하는 과정’이다. 부패는 ‘유기물이 미생물의 작용에 의해 분해돼 악취를 내거나 유독물질을 생성하는 것’이라고 돼 있다. 하지만 그 경계는 불분명하며 그 예로 우리나라의 삭힌 홍어를 들 수 있다. 염장한 청어를 발효시킨 스웨덴 식품 ‘수르스트뢰밍’은 홍어보다 더 강한 냄새로 유명하다. 내장을 제거한 바다물범의 뱃속에서 바다오리를 3년 정도 발효시킨 알래스카 에스키모족의 ‘키비악’, 전갱이를 발효시킨 일본의 ‘구사야’도 비슷한 예다. 이들 식품의 강렬한 냄새는 미생물의 작용으로 만들어진 암모니아, 단쇄지방산 등 대사산물 때문이다. 이들 발효식품은 오히려 사전적 의미의 부패와 매우 가깝다. 따라서 발효와 부패의 경계는 매우 자의적이라고 할 것이다. 식품을 부패시키는 균이 따로 있는 것은 아니다. 어떤 균이든 식품 1g당 수천만 마리 이상이 되면 식품의 특성을 변화시킨다. 식품의 변화를 원하는 것이 아니라면 그 균은 부패균이 된다. 유산균도 요구르트를 만들 때는 발효균이지만 술을 시게 할 때는 부패균이 된다. 미생물 관리는 식품의 특성, 즉 품질관리에 필요하다. 집집마다 장이나 김치를 담글 때 재료는 같아도 맛이 다른 것은 만드는 사람이나 환경에 있는 미생물 분포가 다르기 때문이다. 산업적인 발효식품은 품질을 유지하기 위해 일정하게 관리하는 미생물을 발효균으로 접종한다. 이 균을 ‘종균’이라고 하며 유용한 균을 찾아 종균으로 개발하는 것은 식품분야뿐만 아니라 의약품을 포함한 바이오산업에서도 중요한 연구 분야다. 일상생활에서 김치나 장을 담글 때 별도로 미생물을 넣지 않아도 발효가 되는 것은 이미 우리 주변에 미생물들이 있기 때문이다. 주변 미생물을 모두 제거한다면 김치나 장을 지금처럼 담그기는 어려울 것이다. 식품과 미생물의 관계를 잘 이해하면 미생물이 무조건 없는 것이 좋은 것은 아니라는 점을 깨닫게 된다. 오히려 공존함으로써 보다 다양한 발효식품, 식문화를 즐길 수 있고 안전하게 관리할 수 있게 된다.

4차 산업혁명이 세계적 화두로 떠오르고 있다. 1차 산업인 농업 분야에서도 4차 산업혁명의 대표 기술들이 접목돼 단기간에 융복합 미래산업으로 전환될 것으로 보인다. 사물인터넷(IoT)과 빅데이터 분석 기술, 인공지능(AI) 등이 접목된 신농업 기술은 생산자에게 생산성 증대뿐 아니라 소득 향상까지 가져다줄 것이고 소비자에게는 만족도를 더욱 높여 줄 것이다. 농업의 4차 산업혁명은 농촌의 생산 시스템부터 유통, 소비까지 전 과정의 디지털화와 지능정보화를 뜻한다. 농사 기술은 주관적이고 추상적이던 경험치와 감각에서 벗어나 센서와 네트워크 기술을 기반으로 계량화되고, 농작업의 전문성은 개인의 노하우에 의존하지 않고 AI로 지능화되고 로봇으로 자동화된다. 특히 생산 분야는 IoT 기술과 자동화 설비, 정보통신기술(ICT), 클라우드 서버 지원 등이 결합돼 시공간의 제약 없이 언제 어디서나 가축과 작물의 생육 상태와 재배 환경을 조절하고 원격 제어까지 할 수 있게 된다. 농촌진흥청은 2020년 완료를 목표로 ‘한국형 스마트팜’을 개발해 왔다. 지난해 ‘1세대 모델’을 개발해 농업 현장에 보급하고 있다. 이 모델에는 환기와 보온, 습도, 이산화탄소 배출량을 조절하는 기술과 가축 관리 기술이 적용돼 농업인들이 스마트폰으로 손쉽게 제어할 수 있다. 지난해 스마트팜 농가의 경영 성과를 분석한 결과 스마트 온실 30곳의 토마토 평균 수확량은 일반 온실보다 44.6% 많았다. 딸기 재배의 경우 농가 30곳의 소득이 평균 21.5% 증가했다. 4차 산업혁명이 우리 농업의 경쟁력을 강화시킬 수 있다는 것을 방증하는 대목이다. 내년까지 생체 정보와 생육 모델에 대한 AI 분석을 토대로 다양한 스마트팜 소프트웨어와 서비스 개발에 집중해 ‘2세대 모델’을 내놓을 계획이다. 이를 위해 기존 연구팀을 기업, 대학, 민간연구소, 농업인 등 194명으로 구성된 매머드급 한국형 스마트팜 종합연구단으로 확대해 출범시켰다. 한국형 스마트팜 개발이 완료되면 시장 상황에 맞춰 작물의 생육 속도를 조절하는 ‘생산 혁명’을 이룰 수 있다. 이는 농축산업이 고소득 산업으로 새롭게 자리매김할 수 있으며 젊은층을 농업과 농촌으로 이끌 수 있다. 농촌 고령화 문제와 청년 일자리 부족을 동시에 해결할 수 있다는 의미다. 농업 경지가 협소한 우리나라는 세계 최고 수준의 ICT를 기반으로 시설 농축산업에서 활로를 찾을 수밖에 없다. 네덜란드가 첨단 유리온실 1만㏊로 세계 농업을 선도하듯 우리는 세계 최대 규모인 5만㏊ 규모의 비닐온실을 기반으로 네덜란드와 차별화된 한국형 스마트팜으로 농업 혁신을 이뤄야 한다. 아울러 농업 생산의 40%를 차지하는 축산업도 시설 현대화와 자동화 등을 통해 악취 문제 해소와 함께 첨단 산업화로 나아가야 한다. 귀농·귀촌 열풍과 함께 최근 ICT로 무장한 젊은 창업인들이 농업 분야에서 많은 성공 사례를 만들고 있다. 선배 농업인들의 땀과 열정의 토대 위에 농업의 4차 산업혁명을 통해 우리 농업이 당당한 미래성장 산업과 수출 산업으로 발전할 수 있기를 기대해 본다.

퇴임 직전까지 60% 지지율 인기 IS·아프가니스탄 여전히 과제로 4번 訪韓 역대 미 대통령 중 최다 ‘지지율은 오르고, 실업률은 낮추고, 국가·국민·가족을 사랑한 대통령.’ 8년 전인 2009년 1월 20일(현지시간) 미국이 최초의 흑인 대통령을 맞을 때 버락 오바마는 48세였다. 56세 반백(半白)으로 지난 18일 고별 기자회견장에 선 그의 지지율은 대통령 배턴을 넘겨주는 도널드 트럼프(44%)보다 높았다. 지지율은 최근 62%까지 올랐다. 무엇보다 오바마는 언론과도, 국민과도 만나 대화를 나누는 ‘소통의 대통령’으로 그의 리더십을 극대화했다. 특히 아이들을 좋아한 그는 어린 팬들을 몰고 다니는 ‘아빠이자 오빠 대통령’이기도 했다. 그는 또 백악관을 출입하는 주요 언론뿐 아니라 각종 인터넷 매체 및 블로거들과도 스스럼없이 인터뷰를 하고, 백악관 개방에 적극 앞장선 대통령으로 평가된다. 오바마는 고별연설에서 “국민 덕분에 열심히 일할 수 있었고 많은 것을 이뤘다”며 모든 공을 국민에게 돌렸다. 그는 8년 전 자신의 대선 캠페인 슬로건이었던 “그렇다, 우리는 할 수 있다”(Yes, we can)를 외치며 연설을 끝냈다. 미국민의 가슴속에 ‘우리는 할 수 있고, 해냈고, 또 할 수 있다’(Yes, we can. Yes, we did. Yes, we can)는 믿음을 심어 주려 애썼다. 오바마의 성공적 마무리는 8년 내내 그의 곁을 떠나지 않았던 맏형 같은 존재인 조 바이든 부통령을 비롯해 존 케리 국무장관 등 믿음직한 내각 참모들이 있었기에 가능했다고 해도 과언이 아니다. 바이든 부통령 등 오바마의 근처에는 항상 그에게 충심 어린 직언을 하는 참모들이 있었다고 한다. 젊은 대통령 오바마는 많은 사람의 조언을 경청했으며 정책에 반영하기 위해 노력했다. 또 오바마가 최근 고별연설에서 “가장 친한 친구”라고 언급한 부인 미셸을 비롯해 두 딸 말리아와 사샤의 한결같은 지지는 남편이자 아버지인 오바마에게 큰 힘이 됐다. 미 언론은 “역대 가장 스캔들이 없는 대통령 가족으로 기록될 것”이라며 오바마 가족에 대해 후한 평가를 내렸다. 오바마는 지난 5일 미국민에게 마지막 편지를 띄웠다. 지난 8년간 국민과 함께 이룬 발전과 미래에 대한 비전, 그 비전을 이루기 위해 남은 과제 등을 담았다. 그는 편지에서 “8년 전 우리 경제는 8% 이상 위축됐었으나 지금은 3% 이상 성장하고 있다”며 “특히 자동차 산업이 회복돼 1990년대 이후 처음으로 새 일자리를 창출했다”고 회고했다. “노동자들의 임금도 최근 몇 년 새 지난 40년의 어느 때보다 빠른 속도로 올라갔고, 실업률은 2009년 10월 10%까지 올랐다가 지난해 11월 4.6%로 내려가 8년 만에 최저치를 기록했다. 평균 가구 소득도 2009년 전년 대비 마이너스 0.7%에서 2015년 5.2%나 올랐다”고 정리했다. 오바마는 자신의 이름을 딴 오바마케어(건강보험개혁법)를 만들어 저소득층 등 2000만명을 새로 가입시키고, 어린이 300만명에게도 보험 혜택을 제공함으로써 보험 가입률을 역대 최고치인 90%대로 높였다. 물론 보험 가입이 확대되면서 고소득층 등이 보험료가 올라갔다며 불평하지만(트럼프가 오바마케어를 없애려는 이유이기도 하다) 보험 가입률 제고는 그의 치적으로 남을 것이다. 파리 기후변화협정 타결에 앞장섰던 오바마는 미국 내 재생에너지 사용을 확대하는 등 에너지 자립도를 높이고 이산화탄소 배출을 줄이는 데 성과를 거뒀다. 2009년 10%에 육박했던 연방예산 적자도 지난해 3.2%로 내려갔다. 오바마는 또 교육에 관심이 많은 퍼스트레이디 미셸 등과 함께 교육 확대에 노력을 기울여 고등학교 졸업률을 2009년 75%에서 2015년 83%까지 높였다. 오바마의 경제·사회정책은 대체적으로 긍정적 평가를 받지만 대외 정책에 대해서는 평가가 엇갈린다. 그만큼 ‘오바마의 미국’은 대내적으로뿐 아니라 대외적으로 할 일이 많았지만 중동과 유럽, 아시아 등 세계 안보 상황은 녹록지 않았다. 특히 시리아 내전 사태와 이라크·시리아 등을 중심으로 세력을 확대한 테러집단 ‘이슬람국가’(IS) 격퇴, 러시아의 우크라이나 크림반도 병합에 따른 신(新)냉전 분위기 조성 등은 오바마가 가장 아쉬워할 대목으로 보인다. 이라크와 아프가니스탄에 파병된 미군이 18만명 수준에서 1만 5000명 규모로 줄었지만 여전히 전시 상태와 비슷하고, 관타나모 수용소 폐쇄 문제도 결국 ‘미완의 과제’로 남게 됐다. 물론 53년 만에 이뤄진 쿠바와의 관계 정상화, 75년 만의 일본 히로시마 방문, 이란 핵협상과 기후변화협정, 환태평양경제동반자협정(TPP) 협상 타결 등은 괄목할 만한 성과로 꼽힌다. 적국인 쿠바·이란에 손을 내민 것은 ‘노벨 평화상 대통령’답다는 평가다. 오바마는 역대 미 대통령 중 가장 많은 4차례나 방한했고, 각종 국제회의에서 한국 대통령과 지속적으로 만났다. 오바마의 업적 중 하나인 핵안보정상회의(NSS)는 미국의 권유로 2차 회의가 한국에서 열릴 만큼 핵안보 관련 한·미 공조는 효과를 발휘했다. 한·미 간 주요 의제인 한·미 자유무역협정(FTA) 체결, 전시작전통제권 환수 연기, 원자력협정 재협상 등도 무난하게 처리됐다. 그러나 북한의 핵·미사일 문제가 해결되지 않고 북·미 관계가 악화됐다는 점은 오점으로 남는다. 오바마 정부의 대북 ‘전략적 인내’ 정책은 북한의 4차례 핵실험과 수십 차례에 걸친 미사일 발사로 도마 위에 올랐다. 물론 반론도 만만치 않다. 로버트 아인혼 전 국무부 대북제재조정관은 서울신문 인터뷰에서 “오바마 정부가 북한에 대해 소극적이라고 비난하는 것은 오해에서 비롯된 것”이라며 “오바마는 사람들이 생각하는 것보다 북한에 개입하기 위해 더 많이 노력해 왔다. 하지만 북한은 이 같은 개입과 논의에 관심을 갖지 않았고 핵 프로그램에 대한 진전을 이루기를 원했던 것”이라고 지적했다. 워싱턴 김미경 특파원 chaplin7@seoul.co.kr

‘환경수도’를 표방하는 경기 수원시의 또 다른 이름은 ‘레인시티’(Rain city)다. ‘레인시티 프로젝트’를 통해 다른 자치단체에서는 볼 수 없는 물 재이용 시설이 시내 곳곳에 설치되고 있다. 수원시는 18일 기후 변화로 가뭄이 반복되는 가운데 수질 오염으로 사용 가능한 깨끗한 물이 줄어들면서 물 부족 문제가 갈수록 심화하고 있어 레인도시 프로젝트를 추진하고 있다고 밝혔다. 레인시티 프로젝트는 우선 빗물 등을 그냥 흘려보내지 않고 도시 곳곳에서 모아 재활용하는 사업이다. 또 하수로 배출되는 더러운 물을 그냥 버리지 않고 중수(상수와 하수의 중간 수준의 물)로 정화한 후 화장실 용수 또는 조경수로 활용하고, 지하수와도 연계해 거대한 물순환 시스템을 만든다. 수원시는 1·2차 프로젝트로 안정적인 물 공급과 침수 피해 예방 등 다양한 효과를 얻고 있다는 평가를 받고 있다. 전국 최고의 물순환 선도 도시로 부상하는 발판이 됐다. 올해부터 3차 프로젝트가 추진된다. 레인시티 프로젝트는 2009년 ‘수원시 통합 물관리 기본 조례’와 ‘수원시 물순환 관리에 관한 조례’를 제정하면서 밑그림을 그렸다. 2011년 9월 환경부가 ‘국가 물 재이용 기본계획’을 수립하면서 수원시의 레인시티 프로젝트는 속도를 내기 시작했다. 수원시의 연간 물 사용량은 1억 2000t가량이다. 빗물과 중수도 관리로 물 자급률 15%를 확보하자는 목표를 수립했다. 현재는 10.9%까지 왔다. 수원시 팔달구 우만동 월드컵경기장. 크고 작은 국내외 축구 경기가 열리는 경기장 지하에 대규모 빗물 저류조가 설치돼 있다는 사실을 아는 사람은 그리 많지 않다. 경기장 지하 2만t 규모의 빗물 저류조에 들어온 오염된 빗물(비점오염)은 재이용 시설을 통해 조경용수로 탈바꿈한다. 현재 하루 75t의 수돗물을 절약하고 있다. 빗물은 접촉산화반응조를 비롯한 지하 유출수 처리조, 자동제어 스크린, 빗물 저류로 등을 거치면서 깨끗한 물로 재탄생한다. 김우식 수질관리팀장은 “월드컵경기장 지하에 설치된 빗물 재이용 시설 덕분에 연간 7950만원 상당의 수돗물을 절약하고 1만 4437t의 이산화탄소를 줄이는 1석2조의 효과를 거두고 있다”고 설명했다. 장안구 조원동 수원종합운동장 지하에도 1만t 규모의 빗물 저장 시설이 설치돼 주경기장과 kt위즈파크 야구장 등의 조경용수, 청소용수, 노면 청소차 급수용 등으로 공급하고 있다. 빗물 재활용 사업은 공공시설을 중심으로 빗물을 가두어 두는 사업에서 시작해 각 가정에서 빗물을 모아 사용하는 ‘빗물 저금통’으로 발전하고 있다. 시는 빗물을 재활용하기 위해 개인 주택 등에 빗물 저금통을 설치하면 500만원 범위에서 설치비를 지원하고 있다. 지난해 말 현재 수원시 내에 설치된 빗물 재이용 시설은 공공 41곳, 민간 141곳, 빗물 저금통 85곳 등 모두 267곳으로 8만 7923t의 수돗물을 절약하고 있다. 수원시 이의동 경기중소기업종합지원센터는 하루 50t의 물을 절약하는 중수도 시설을 갖추고 있다. 중수도는 생활 오수를 2급수 정도로 정화한 후 화장실 용수 등으로 사용하는 것을 말한다. 중수도는 ‘물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률’에 따라 건축 면적 6만㎡ 이상의 시설물에 대해 물 사용량의 10% 이상을 재이용할 수 있도록 규정하고 있다. 하지만 수원시만큼 중수도 시설 확충에 적극적인 지방정부도 드물다. 조인상 수원시 환경국장은 “중수도 사업은 빗물이나 생활 오수 등을 여과-소독-살균 과정을 거쳐 화장실 용수 등으로 재활용하는 시스템이다. 특히 수원시는 전국에서 처음으로 빗물 이용 시설과 중수도를 연계 처리하고 있다”고 설명했다. 수원시 장안구청 내 푸르내수영장과 문화센터도 중수도 시설 덕분에 하루 35t가량의 수돗물을 아끼고 있다. 수영장 등에서 버려지는 목욕물, 손 세척수, 수영장 배수 등을 재이용하는 것이다. 교육 시설로는 최근 장안구 율전동 성균관대 자연과학캠퍼스에 중수도 시설이 설치됐다. 이 대학에서 발생하는 오수는 하루 2500t으로 환경 플랜트를 거쳐 의왕저수지로 방류되고 있는데, 이 중 600t을 재처리한 후 2만여명의 학생과 교직원의 화장실 용수로 공급하고 있다. 앞서 경기대 제2공학관과 종합강의동에도 빗물 저류시설과 중수도 시설이 설치되는 등 교육기관으로 확대되고 있다. 광교산 입구에 있는 반딧불이 화장실 등 시내 곳곳의 화장실에도 이런 중수도 시설이 설치돼 있다. 수원시는 강우량 감소에 따른 도시 사막화를 막기 위해 레인가든 사업도 추진하고 있다. 지면이 아스팔트와 콘크리트로 뒤덮이면서 빗물이 지하로 스며들지 못하고 일시에 유출되면서 가로수 등 수목이 말라 죽는 도시 사막화 현상이 가속화되고 있기 때문이다. 시는 장안구청과 월드컵경기장 주변 등 시내 곳곳에 빗물이 곧바로 스며드는 투수블록과 침수화단 등을 설치하고 있다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

태양계에서 극지방에 거대 빙하를 가진 행성은 지구만이 아니다. 화성 역시 '극관'이라는 거대한 빙하 지형을 가지고 있다. 지구와 다른 점은 물의 얼음뿐 아니라 이산화탄소의 얼음인 드라이아이스 성분이 풍부하다는 사실이다. 적어도 수천m 두께의 거대한 얼음이 극지방에 있다는 점에서 화성과 지구는 닮은꼴 사촌인 셈이다. 하지만 화성 극지방의 빙하 위에 착륙선을 보내기는 매우 위험해서 지금까지 상세한 탐사가 이뤄진 적은 없다. 나사의 과학자들은 직접 가서 탐사는 어려워도 위성을 이용한 탐사는 가능하다고 생각했다. 그리고 나사의 화성 탐사선인 MRO에 얼음을 투과할 수 있는 레이더 장치인 SHARAD를 탑재해 오랜 기간 화성의 북극과 남극을 선회하며 데이터를 수집했다. 2000회 이상의 관측 데이터를 모은 후 이제 과학자들은 화성 빙하의 3차원 입체 지형을 확보했다. 3차원 지형 데이터를 연구한 행성 과학 연구소의 나다니엘 푸치히와 그의 동료들은 화성의 두꺼운 빙하 아래에서 몇 가지 흥미로운 지형을 발견했다. 지구의 남극이나 그린란드 빙하처럼 화성 극관의 빙하도 아래에 숨겨진 지형이 존재하는데, 크레이터의 흔적으로 보이는 지형이 보였던 것이다.(사진) 이와 같은 지형은 과거 화성 극지방이 지금과는 달리 두꺼운 빙하가 없던 시기가 있었음을 시사한다. 오래전 형성된 크레이터가 나중에 나타난 수천m 두께의 빙하에 가려진 것이다. 동시에 빙하가 수축과 성장을 반복한 흔적도 존재한다. 과학자들은 화성이 과거 지금보다 더 추운 빙하기를 겪었던 시기도 있고 액체 상태의 물이 존재할 만큼 따뜻했던 시기도 있었다는 것을 알고 있다. 흥미로운 사실은 지구의 빙하처럼 화성의 빙하 역시 행성 기후에 큰 영향을 미치는데, 화성의 경우 드라이아이스의 빙하이므로 더 극적인 기후 변화를 유발한다는 점이다. 드라이아이스의 빙하가 이산화탄소가 되면 강력한 온실효과를 유발하기 때문이다. 이런 방식의 기후 변화는 지구에서 관찰할 수 없다. 따라서 과학자들의 관심을 불러모으고 있다. 현재는 위성 관측만 이뤄지고 있지만, 앞으로 미래에 직접 착륙선을 보내서 정확한 두께와 빙하의 특징에 대해서 연구할 필요가 있다. 아직 화성의 빙하에는 우리가 알지 못하는 많은 미스터리가 숨어있기 때문이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

얼음을 깨고 남극 해저로 내려가면 어떤 풍경과 만날까? 이런 의문이 부분적으로 풀렸다. 호주의 국립기관인 호주남극연구소가 남극 해저 생태계를 촬영해 공개했다. 베일을 벗은 남극 해저는 울긋불긋 다채로운 색상이 화려한 생태계였다. 호주남극연구소의 생물학자 글렌 존스톤은 "남극의 바다라고 하면 펭귄, 물개, 고래 등을 상징적 동물을 연상하게 되지만 활영한 영상을 보면 생산적이고 역동적인, 다채로운 색상을 자랑하는 생물다양성의 세계였다"고 말했다. 실제로 로봇 카메라에 잡힌 남극 해저세계를 보면 통념을 깬다. 끝없이 펼쳐진 얼음으로 덮힌 남극은 일견 무미건조해 보이지만 얼음을 깨고 내려가면 다양한 해저생물이 살고 있는 해저세계는 꽤나 화려하고 신비해 보인다. 무성한 해조류 속에 바다거미, 성게, 해삼, 불가사리 등이 어울려 묘한 신비감을 연출한다. 남극의 무채색 이미지를 깨버리는 색상이 특히 인상적이다. 호주남극연구소는 남극 케이시 연구스테이션 주변 오브라이언 베이에서 얼음을 깨고 구멍을 뚫어 로봇을 투입하는 방식으로 해저촬영을 실시했다. 그곳은 연중 10개월 동안 두께 1.5m 얼음이 바다를 덮고 있는 곳이다. 간혹 빙산이 이동하면서 해저세계가 엉망이 되기도 하지만 오히려 얼음 덮개는 해저 생물다양성에 보호막 역할을 한다는 사실도 확인됐다. 존스톤은 "남극을 덮고 있는 얼음이 상대적으로 안정적인 환경을 보호하는 역할을 한다"면서 "얼음 보호막 덕분에 해저 생물다양성이 확대된다"고 말했다. 호주남극연구소는 이산화탄소 배출이 늘어나면서 진행되고 있는 남극해의 산성화가 해저세계에 끼치는 영향을 분석하기 위해 이번 조사를 실시했다. 조사에는 영상기록과 조명장치 등을 장착한 원격제어 로봇이 사용됐다. 로봇은 수심 30m까지 내려가 해저세계를 카메라에 담아냈다. 임석훈 남미통신원 juanlimmx@naver.com

맑은 공기는 기본권 중의 기본권이지만 중국발 스모그에 예사로 침해당하는 것이 현실이다. 서울 종로구가 경로당, 어린이집 등 법률 사각지대에 놓인 소규모 실내공간에 대해서도 맑은 공기 기본권 찾기에 나섰다. 종로구는 29일 ‘실내 공기 질 관리법’은 지하상가, 지하철역 등 일정 규모 이상의 실내시설에만 법을 적용해 건강에 취약한 노인이나 어린이가 이용하는 실내시설은 사각지대에 있다고 지적했다. 구는 법 적용 대상이 아닌 소규모 다중이용시설의 실내 공기 질을 관리하는 ‘숨쉬기 편한 공간 만들기 사업’을 벌여 환경부로부터 환경보전 우수기관으로 표창을 받았다. 2011년부터 소규모 다중이용시설에 ‘실내 공기 질 종합측정기’를 설치하고 측정 결과를 즉시 공개해 시설 이용자와 관리자가 공기 질을 관리하도록 했다. 측정기준은 미세먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, 폼알데하이드, 휘발성 유기화합물, 온·습도 등이다. 사업 초기인 5년 전에는 소규모 다중이용시설 195곳 가운데 22.6%가 오염기준치를 초과했으나 올해는 602곳 가운데 3.6%인 22곳만 기준치를 넘어섰다. 특히 올해는 경로당, 어린이집, 유치원 등 113곳을 건강민감 시설로 분류해 연간 4회씩 꼼꼼하게 공기 질을 관리했다. 소공연장, 당구장, 체력단련장 등 소규모 일반시설 376곳에 대해서도 연 2회씩 오염도 측정과 공기 질 관리를 한다. 공기 질 측정 뒤에는 오염원을 분석해 적절한 청소방법과 환기요령을 교육한다. 내년부터는 모든 어린이집이 실내공기 질 관리법 적용 대상이 되는 것이 종로구의 목표다. 김영종 구청장은 “실내 공기 질을 주민 스스로 관리하는 문화를 조성해 건강한 도시를 만들겠다”고 말했다. 윤창수 기자 geo@seoul.co.kr

중생대는 공룡의 시대였다. 하지만 공룡만의 시대는 아니었다. 공룡 이외에 다양한 포유류와 파충류가 함께 번성했으며 공룡 일부는 조류로 진화를 이룩해 다양한 생물체가 함께 경쟁하며 공존하던 시기였다. 예를 들어 중생대의 하늘은 공룡 영화처럼 익룡만 하늘을 나는 게 아니었다. 이미 이 시기 상당히 발전된 고대 조류가 존재했다. 로체스터 대학의 존 타두노 교수를 비롯한 국제 고생물학자 팀은 최근 캐나다 북부의 누나부트(Nunavut)에서 백악기인 9000만 년 전 살았던 것으로 보이는 원시 조류의 화석을 발견했다. 현재 이 지역은 북극권에 해당하는 지역으로 북극해와 맞닿아 있는데, 백악기 당시에도 상당히 고위도 지역으로 추운 지역으로 추정되었던 장소다. 하지만 '팅미아토르니스 아티카'(Tingmiatornis arctica)로 명명된 이 고대 새와 그 주변 지층을 연구한 과학자들은 이 새가 살았던 시기에 이 지역이 온화한 기후였을 것으로 판단했다. 보존 상태가 좋은 날개뼈 화석을 통해 연구팀은 이 새가 현재의 큰 갈매기나 가마우지와 비슷한 형태의 조류라는 것도 밝혀냈다. 아마도 팅미아토르니스는 현재 중대형 조류처럼 물고기를 먹이로 삼았을 가능성이 크다. 대신 현생 조류와 달리 아직 부리에 이빨이 있었을 것으로 보고 있다. 큰 물고기를 잡아먹을 때 이 이빨이 효과적이었던 것으로 보인다. (복원도 참조) 보통 중생대 조류라고 하면 시조새처럼 작고 간신히 글라이더 비행을 하는 원시적 생명체를 떠올리지만, 팅미아토르니스는 현재의 바닷새처럼 능숙하게 사냥감을 잡는 대형 조류다. 발견된 날개 뼈는 이 새가 비행 능력이 뛰어났음은 물론 다이빙도 가능했다는 가설을 지지하고 있다. 이 시기 이렇게 발달한 조류가 하늘을 누빌 수 있었던 것은 중생대의 다양한 환경이 중요한 이유였다. 특히 9000만 년 전에는 북극권에 가까운 고위도 지역까지 온화한 기후가 유지되었던 증거가 있다. 당시 극단적 온난화를 일으킨 것은 화산 활동으로 인한 대기중 이산화탄소 농도의 급격한 증가가 주된 원인으로 추정된다. 팅미아토르니스는 중생대의 하늘을 지배한 것이 익룡만이 아니라는 사실을 보여주는 좋은 증거다. 이미 이 시기 조류도 다양한 진화를 이룩해서 포유류와 함께 다음 시대를 준비하고 있었다. 중생대는 사실 생물학적 다양성의 시대였던 셈이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

오늘날 우리 인간은 비행기, 선박, 자동차 등 여러 가지 문명의 이기를 바탕으로 지구 생태계의 정점에 서 있습니다. 하지만 그렇다고 해서 인간이 만든 모든 기계가 동물을 뛰어넘는 것은 아닙니다. 여전히 많은 과학자와 엔지니어들은 새와 물고기를 연구해서 더 완벽한 항공기와 배를 제작하는 데 필요한 아이디어를 얻고 있습니다. 새는 좁은 공간에서 이착륙이 가능할 뿐 아니라 훨씬 에너지 효율적으로 대기의 흐름을 이용할 수 있으며 인간이 만든 드론이 불가능한 수준의 다양한 동작을 할 수 있습니다. 새의 놀라운 능력 가운데 하나는 아주 빠른 속도로 바다로 뛰어드는 것입니다. 바닷새들은 빠른 속도로 바다로 다이빙해 먹이를 잡습니다. 사실 바닷새의 다이빙은 서로 모순된 조건을 만족해야 합니다. 물고기가 피할 틈을 주지 않기 위해서 매우 빠른 속도의 다이빙이 필요하지만 이런 고속 다이빙은 엄청난 충격을 수반합니다. 그렇다고 몸을 튼튼하게 만들면 이제는 비행하기에 너무 무거워지는 문제가 발생합니다. 바닷새는 이 문제를 극복하기 위해 다이빙 순간에 날개를 접고 부리-머리-목-몸통을 긴 창처럼 만들어 저항과 항력을 최소화시킵니다. 하지만 인간이 만든 드론은 이렇게 모양을 크게 변형시키기 어려웠습니다. 영국 임페리얼 칼리지 런던의 과학자들은 '아쿠아마브'(AquaMav)라는 다이빙 드론을 개발했습니다. 연구팀은 바닷새를 모방해서 빠른 속도로 비행하다 바로 바다로 다이빙할 수 있는 능력을 지닌 드론을 개발한 것입니다. 아쿠아마브는 200g에 불과한 미니 드론으로 그 구조는 장난감 비행기를 연상시킬 정도로 단순합니다. 대신 날개를 쉽게 접어 마치 화살 같은 모양을 할 수 있도록 개발되었습니다. 덕분에 시속 48km의 빠른 속도로 다이빙이 가능합니다. 지금까지 여러 가지 공중 및 수중 드론이 개발되었지만, 이렇게 빠른 속도로 다이빙하는 드론은 최초입니다. 하지만 바닷물 속에서 자유자재로 움직이는 능력은 아직 바닷새를 따라잡기 어렵습니다. 특히 문제는 다시 공중으로 날아오르는 일입니다. 바닷새처럼 날개를 이용해서 비행이 불가능하므로 아쿠아마브는 별도의 탱크에 고압 이산화탄소를 지니고 있다가 그 압력을 이용해서 물에서 뛰어오르는 방식을 사용합니다. 참고로 작은 드론이기 때문에 비행시간은 14분, 범위는 5km에 불과합니다. 실제로 상용화를 위해서는 크기와 성능을 더 높여야 할 것으로 보입니다. 연구팀이 생각하는 아쿠아마브 드론의 활용은 오염된 바다에서 샘플을 채취하거나 혹은 과학적 연구 목적의 샘플을 채취하는 것입니다. 앞으로 이 드론보다 성능이 좋은 대형 드론 개발이 가능하다면 연구 및 해양 감시, 그리고 군사 목적으로 사용할 수 있을 것입니다. 아직 새처럼 움직이는 드론을 개발하진 못하지만, 자연의 창의성에서 영감을 얻은 드론 엔지니어들의 꿈은 언젠가 현실이 될 수 있을 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

콜라 안에 드라이아이스를 넣으면 무슨 일이 일어날까? 독특한 실험으로 917만 명의 구독자를 보유하고 있는 유튜버 크레이지러시안해커(CrazyRussianHacker)가 이러한 궁금증을 실행에 옮겼다. 이달 초 공개된 영상을 보면, 크레이지러시안해커의 타라스 쿨라코프(30)는 페트병 콜라 안에 드라이아이스 한 조각을 넣은 후 결과를 지켜봤다. 그러나 아무런 반응이 없자 그는 드라이아이스 한 조각을 더 넣었다. 바로 그 순간, 페트병 안에 콜라가 솟구쳐 올랐다. 재미가 들린 타라스 쿨라코프는 콜라 안에 드라이아이스를 한 조각 더 넣었고 역시나 페트병 속의 콜라는 샴페인처럼 뿜어져 나왔다. 드라이아이스는 고체 상태의 이산화탄소 덩어리로, 콜라 안에 넣게 되면 기체 상태로 변하면서 페트병 내 압력이 높아지게 되고 결국 폭발하게 된다. 사진·영상=CrazyRussianHacker/유튜브 영상팀 seoultv@seoul.co.kr

“지속 가능한 에너지 복지 모델” 서울 송파구가 ‘혁신도시’의 면모를 국제적으로 드날리게 됐다. 송파구는 7일 혁신 분야에서 국제적 권위를 자랑하는 ‘2016년 광저우 국제 도시혁신상’을 수상했다고 8일 밝혔다. 공익 발전소 모델인 ‘나눔발전소’로 수상의 영예를 안았다. 국제기구인 세계지방정부연합(UCLG)과 세계대도시연합, 중국 광저우시가 공동주최하는 이 상은 도시 혁신 사례 발굴·공유를 통해 세계 도시 간 공동발전을 도모하기 위해 2012년부터 시상했다. 각국 전문가로 구성된 ‘국제 도시혁신상 기술위원회’는 올해 세계 60개국 217개 도시에서 제출된 389개의 혁신사례를 놓고 두 차례 심사를 거쳐 15곳의 혁신도시를 선발했다. 미국 보스턴, 벨기에 브뤼셀, 덴마크 코펜하겐, 핀란드 탐페레, 이스라엘 메나셰 등이 포함됐다. 특히 송파구는 최종 5개 도시로 뽑혀 트로피와 함께 상금 2만 달러(약 2300만원)를 받았다. 송파구 ‘나눔발전소’는 태양광으로 전력을 생산하는 공익 발전소로, 전력 판매 순익 100%를 에너지 빈곤층·저개발 국가 지원과 후속 나눔 발전소 설치에 재투자하는 지속가능한 프로젝트이다. 지난해까지 20여년 동안 이산화탄소 2만 1848t을 줄이고 에너지 빈곤층에 35억원 상당의 전기를 제공했다. 또 지난해 10월에는 송파나눔발전소 2호의 운영 순익 일부와 발전소 공동운영 협약자인 ㈔에너지나눔과평화의 지원금을 합쳐 베트남에 풍력·태양광 병합형 발전기 2기(총 4.28㎾)를 지원했다. 심사위원단은 “송파나눔발전소가 환경적 지속 가능성과 에너지 복지를 결합하는 창조 비즈니스 모델을 제시했다”며 “비정부기구·주민·기업·지자체가 함께하는 민·관 거버넌스의 모범적인 행정모델로서 전 세계가 주목해야 한다”고 평가했다. 박춘희 송파구청장은 “우리 구 환경·복지 정책이 국제적 혁신사례가 된 것은 67만 송파구민 모두가 적극 참여해 준 결과”라며 “세계가 주목하는 글로벌 도시로서 혁신행정을 전파하겠다”고 밝혔다. 이재연 기자 oscal@seoul.co.kr

기존의 내연기관 자동차와는 달리 배기가스와 온실가스를 내놓지 않는 친환경 자동차 혹은 무배출차량(ZEV·Zero Emission Vehicle)은 이제 시대적인 요구입니다. 물론 아직은 갈 길이 먼 것이 사실이지만, 환경 선진국인 몇몇 유럽 국가는 모든 차량을 무배출 차량으로 바꾸는 대담한 실험을 진행 중입니다. 현재는 내연기관 이외의 대안이 너무 비싸지만, 매년 배터리 관련 기술이 발전하면서 같은 가격에 더 많은 에너지를 저장할 수 있는 만큼 최종 승자는 전기차가 될 것이라는 이야기도 나오고 있습니다. 그런데 일반 승용차는 그렇다고 해도 많은 연료를 소모하는 대형 트럭은 어떻게 진화할까요. 이 질문에 답하기 위해서 여러 기업과 국가가 지금 바쁘게 움직이고 있습니다. 배터리를 탑재한 전기 트럭 벤츠의 미래 트럭 계획은 크게 두 가지입니다. 첫 번째는 자율 주행 트럭이고 두 번째는 전기 트럭입니다. 이미 상용화가 가능한 수준의 소형 전기 트럭을 선보인 벤츠는 거대한 리튬 이온 배터리를 탑재한 어반 e-트럭을 선보였습니다. 26t 차체에 212kWh의 대용량 배터리를 달아 200km를 주행할 수 있습니다. 상대적으로 짧은 주행 거리와 거대한 배터리 탑재로 인해 비용 상승과 더불어 충전에만 몇 시간이 걸리는 문제를 고려할 때 당장 상용화는 어려워 보입니다. 대형 트럭의 경우 막대한 에너지가 필요하므로 배터리를 이용한 전기 트럭은 아무래도 비용과 성능에서 기존의 내연기관 트럭을 따라잡기 어렵습니다. 물론 배터리 기술이 계속해서 매년 좋아지고 있다는 점 역시 무시하긴 어려워서 앞으로 10년 20년 후에는 지금과는 상황이 다를 수 있습니다. 수소 연료 전지 미국의 전기 트럭 스타트업 니콜라 모터스는 니콜라 원이라는 수소 연료 전지 트럭을 선보였습니다. 마치 가스를 주입하듯 수소를 충전하면 한 번에 최소 1200km 주행이 가능한 성능을 지닌 점이 니콜라 원의 가장 큰 장점입니다. 수소는 에너지 밀도에서 기존의 화석 연료보다 훨씬 높습니다. 여기에 내연 기관보다 에너지 변환 효율이 높은 연료 전지를 사용하면 같은 부피의 연료로 훨씬 먼 거리를 주행할 수 있습니다. 문제는 수소를 특수 고압 용기나 혹은 수소 저장 금속에 보관해야 하는데 안전성 문제와 더불어 가격이 고가라는 점입니다. 가격이 비싼 점은 연료 전지 역시 마찬가지입니다. 아직 수소 연료 전지 트럭을 대량 생산하는 기업은 없지만, 니콜라 모터스는 2017년에 공장 부지를 발표하고 2018년에는 수소 충전소를 짓는다는 계획을 가지고 있습니다. 수소 생산은 신재생 에너지를 이용해 생산할 계획입니다. 다만 그 실현 가능성에 대해서는 다소 의문이 제기되고 있습니다. 이런 인프라 구축에는 막대한 비용이 필요합니다. 아예 도로에서 전력을 공급한다 스웨덴은 현재 기술 수준으로 달성이 가능한 좀 더 현실적인 대안을 생각하고 있습니다. 그것은 지하철처럼 도로를 달리면서 전력선에서 전기를 공급받는 방식이죠. 그렇게 하면 전기 트럭은 전력을 공급받을 수 없는 지역을 달릴 수 있는 수준의 배터리만 가지고 있거나 혹은 내연 기관 하이브리드 방식을 사용해도 됩니다. 스웨덴 정부와 트럭 제조사인 스카니아는 스톡홀름 북부의 시험 도로 2km 구간에서 실제 전기 트럭을 테스트하고 있습니다. 스웨덴 정부의 장기 목표는 2030년까지 물류 수송 부분에서 내연 기관을 퇴출하는 것입니다. 이 목표를 달성하기 위해서는 미래 기술이 아니라 당장 사용이 가능한 현실적이고 저렴한 방법이 필요합니다. 좀 오래된 기술처럼 보이지만, 어쩌면 이게 가장 현실적인 방법일지도 모르겠습니다. 친환경 연료로 달리는 트럭 앞서 설명한 모든 프로젝트는 내연기관을 퇴출하거나 보조적인 용도로 사용하는 것을 전제로 하고 있습니다. 이를 위해서는 대대적인 인프라 구축은 물론 트럭을 모두 바꾸거나 최소한 개조해야 합니다. 여기에는 막대한 비용과 시간이 필요합니다. 그래서 다른 방법으로 접근하려는 시도도 있습니다. 바이오 연료나 혹은 전기를 이용해서 화석 연료를 대체하려는 것이죠. 연료만 변경하기 때문에 차는 바뀔 필요가 없습니다. 그런데 바이오 연료는 이미 사용되고 있으니까 그렇다고 해도 전기를 이용해서 어떻게 연료를 만드는 것일까요? 여러 가지 방식이 있지만, 전기로 물을 수소와 산소로 분해한 다음 이를 이산화탄소와 반응시키는 방법으로 합성 연료를 만들 수 있습니다. 아우디 e-diesel이 그런 경우로 시험 생산 공장을 세우고 상용화를 위해서 노력하는 중입니다. 이 연료를 태우면 이산화탄소가 나오지만, 어차피 이산화탄소를 원료로 생산하는 것이라 전체 탄소 순환은 균형을 맞추게 됩니다 이런 방식이 나온 이유는 사실 풍력이나 태양광 같은 신재생 에너지 때문입니다. 풍력과 태양광의 문제점은 인간이 필요한 순간이 아니라 자연 현상에 의해 에너지가 생산된다는 점입니다. 전력 수요가 없을 때도 많은 전력이 생산되 낭비가 심한 것이죠. 이 에너지를 다른 유용한 연료로 바꿀 수단이 필요한 것입니다. 다만 이런 전기 합성 연료는 아직 생산 단가가 비싸 대중화에는 시간이 걸릴 것으로 보입니다. 더구나 배터리 기술의 발전으로 자동차 시장이 전기차 위주로 재편된다면 사실상 필요 없는 기술이 될 것이라는 비판도 적지 않습니다. 온실가스는 배출하지 않아도 여전히 배기가스와 매연 문제가 있다는 점도 무시할 수 없습니다. 하지만 대형 전기 트럭이나 전기 여객기 개발이 어려운 점을 고려하면 틈새시장이 있을 수 있습니다. 한동안 트럭 부분은 여전히 디젤 엔진을 탑재한 내연 기관이 중심이 될 것입니다. 아직 전기 트럭이든 수소 연료 전지 트럭이든 간에 비용 및 기술 문제를 고려하지 않을 수 없기 때문입니다. 하지만 이 부분 역시 시대의 변화에서 자유롭지는 않을 것입니다. 어쩌면 앞으로 한 세대가 지난 후 '내가 젊었을 때는 다 사람이 운전하는 디젤 엔진 트럭이었지…'라고 말하게 되는 날이 올지도 모릅니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

식물은 잎 표면에 있는 미세한 구멍인 기공으로 산소와 물을 대기 중으로 내보낸다. 기공은 식물에선 ‘코’인 셈이다. 이런 기공의 움직임을 조절하는 단백질을 국내 연구진이 최초로 발견했다. 기초과학연구원(IBS) 식물 노화·수명 연구단 곽준명(대구경북과학기술원 뉴바이올로지 교수) 그룹리더 연구진은 식물의 유전 연구에 주로 사용되는 애기장대를 이용해 특정 아미노산이 세포 속에 칼슘이온을 유입시키는 역할을 한다는 사실을 밝혀내고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 7일자에 발표했다. 세포 내 칼슘이온은 동식물 모든 세포에서 보편적으로 사용되는 신호전달 물질로, 식물에서는 기공을 움직이는 데 중요한 역할을 한다. 특히 입술처럼 한 쌍이 마주 붙어 기공을 이루는 공변세포는 빛, 수분, 이산화탄소, 온도, 흔들림 등 다양한 환경조건에 따라 기공을 여닫는다. 하지만 식물의 칼슘채널(칼슘이온이 오가는 통로)에 대해서는 아직까지 규명된 사실이 많지 않다. ●세포 내 칼슘이온 채널 첫 발견 연구진은 새로운 칼슘채널의 존재를 확인하기 위해 애기장대 잎에 20가지 종류의 아미노산 용액을 발라 공변세포에서 그동안 알려지지 않았던 ‘GLR 3.1/GLR 3.5 칼슘채널’을 처음 발견했다. 또 L-메티오닌이라는 아미노산이 칼슘채널을 활성화시켜 세포 내로 칼슘이온을 유입시키고, 기공으로 정상적으로 움직이게 만든다는 사실도 전기·생리학적 방법으로 입증했다. 연구진이 GLR 3.1/GLR 3.5 채널이 정상적인 공변세포와 이 채널을 제거한 공변세포에 L-메티오닌 처리를 해 관찰한 결과 정상 공변세포에서는 칼슘이 이동하면서 만들어 내는 전류가 검출되기도 했다. L-메티오닌이 GLR 단백질로 이뤄진 칼슘채널을 여는 데 중요한 역할을 한다는 것이다. ●“식물 성장에 영향 주는 요인 확인” 연구진은 실제로 이 유전자들이 결여된 애기장대에서 과일이나 채소에서 칼슘이 부족해 생기는 ‘배꼽썩음병’ 증상과 똑같이 꽃대 말단에서 칼슘 부족으로 인한 세포 괴사가 일어난다는 것도 관찰했다. 곽준명 교수는 “이번 연구는 GLR 단백질 칼슘채널이 식물의 성장과 발달에도 상당한 영향을 미치는 것을 확인했다는 데 의의가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr