차세대 먹거리로 떠오른 소형모듈원전(SMR) 상업화를 위해 정기선 HD현대 수석부회장과 빌 게이츠가 손을 잡았다. HD현대중공업은 지난주 미국 SMR 기업 테라파워와 ‘나트륨 원자로 상업화를 위한 제조 공급망 확장 전략적 협약’을 체결했다고 12일 밝혔다. 협약식에는 정 수석부회장과 게이츠 테라파워 창업자가 참석했다. 나트륨 원자로는 테라파워에서 개발한 ‘소듐냉각고속로’다. 4세대 원전으로 꼽히는 소듐냉각고속로는 현재 가동 중인 3세대 원전과 달리 고속중성자의 핵분열로 열에너지를 얻는 원전이다. 물 대신 액체 나트륨(소듐)을 냉각재로 사용하는데, 사용한 핵원료를 재활용해 기존 원자로 대비 핵폐기물 용량을 40%가량 줄인 점이 특징이다. 이번 협약으로 양사는 나트륨 원자로의 상업화를 위한 기반을 다지기 시작한다. HD현대가 생산을 맡고, 테라파워가 첨단 SMR 기술을 제공한다. HD현대는 원자로에 들어가는 주기기(전기를 생산하는 터빈과 발전기) 공급을 위해 제조 기반을 구축할 예정이다. HD한국조선해양은 2022년 11월 테라파워에 3000만 달러를 투자하면서 SMR 사업에 뛰어들었다. 지난해 12월에는 HD현대가 테라파워와 첫 나트륨 원자로에 들어가는 원통형 원자로 용기 공급 계약을 체결하기도 했다. 원광식 HD현대중공업 해양에너지사업본부장은 “HD현대가 제조업 분야에서 쌓아 온 폭넓은 경험이 나트륨 원자로 상업화 기반을 마련하는 데 도움이 될 것으로 기대한다”며 “이번 협력으로 글로벌 SMR 시장에서 새로운 성장의 기회를 만들어 갈 것”이라고 말했다.

차세대 먹거리로 떠오른 소형모듈원전(SMR) 상업화를 위해 정기선 HD현대 수석부회장과 빌 게이츠가 손을 잡았다. HD현대중공업은 지난주 미국 소형모듈원전(SMR) 기업 테라파워와 ‘나트륨 원자로 상업화를 위한 제조 공급망 확장 전략적 협약’을 체결했다고 12일 밝혔다. 협약식에는 정 수석부회장과 빌 게이츠 테라파워 창업자가 참석했다. 나트륨 원자로는 테라파워에서 개발한 ‘소듐냉각고속로’다. 4세대 원전으로 꼽히는 소듐냉각고속로는 현재 가동 중인 3세대 원전과 달리 고속 중성자의 핵분열로 열에너지를 얻는 원전이다. 물 대신 액체 나트륨(소듐)을 냉각재로 사용하는데, 사용한 핵원료를 재활용해 기존 원자로 대비 핵폐기물 용량을 40%가량 줄인 점이 특징이다. 이번 협약으로 양사는 나트륨 원자로의 상업화를 위한 기반을 다지기 시작한다. HD현대가 생산을 맡고, 테라파워가 첨단 SMR 기술을 제공한다. HD현대는 원자로에 들어가는 주기기(전기를 생산하는 터빈과 발전기) 공급을 위해 제조 기반을 구축할 예정이다. HD한국조선해양은 2022년 11월 테라파워에 3000만 달러를 투자하면서 SMR 사업에 뛰어들었다. 지난해 12월에는 HD현대가 테라파워와 첫 나트륨 원자로에 들어가는 원통형 원자로 용기 공급 계약을 체결하기도 했다. 원광식 HD현대중공업 해양에너지사업본부장은 “HD현대가 제조업 분야에서 쌓아온 폭넓은 경험이 나트륨 원자로 상업화 기반을 마련하는 데 도움이 될 것으로 기대한다”며 “이번 협력으로 글로벌 SMR 시장에서 새로운 성장의 기회를 만들어갈 것”이라고 말했다.

1999년 9월 30일 오전 10시 35분쯤 일본 이바라키현 도카이무라의 핵연료 가공회사 JCO에서 발생한 임계사고(우라늄 등 핵분열 물질이 일정 조건을 충족해 실제로 핵분열을 일으킨 사고)로 대량의 방사선에 노출된 사원 3명 중 2명이 사망하고 주민 등을 포함해 660명 이상이 방사능에 피폭됐다. 최근 영국 데일리메일은 ‘JCO 임계사고’로 사망한 오우치 히사시(당시 35세)의 83일간의 상상할 수 없었던 고통을 재조명했다. 매체는 오우치에 대해 “역사상 가장 끔찍한 사고로 고통스럽게 죽었다”고 전했다. 사상 초유의 대량의 방사선에 작업원이 피폭돼 희생자가 발생한 일본 최초의 원자력 사고인 ‘JCO 임계사고’는 우라늄 산화물과 초산을 혼합, 초산우라늄 용액을 만든 후 침전통에서 핵연료로 정제하는 공정에서 일어났다. 규정에 의하면 원료를 용해탑(溶解塔)에 넣은 뒤에 배관을 통해 기계 조작으로 자동적으로 침전통에 주입한다는 2가지 공정을 밟도록 하고 있다. 그러나 피폭한 작업원 3명은 원료를 섞는데 저탑(貯塔)을 이용하지 않고 스테인리스제 용기에 넣어 침전통에 조금씩 투입했다. 특히 핵연료를 만들 때는 한 번에 사용할 수 있는 우라늄이 2.4㎏까지로 규정되어 있는데도 이를 크게 초과한 16㎏을 사용했다. 이 사고로 치사량의 중성자 피폭을 당한 작업원 오우치와 그의 동료 시노하라 마사토는 일본 최고 의료진의 집중치료에도 불구하고 각각 83일과 240여일 만에 허무하게 숨졌다. 당시 이들은 “(사고 당시) 푸른 빛을 봤다”고 말했다고 한다. 오우치의 피폭량은 추정 18시버트로, 이는 일반적인 사람이 1년간 허용되는 약 1만 8000배에 달하는 수치다. 사고 이후 작업원들은 급히 병원으로 이송됐다. 오우치는 처음에는 건강해 보였으나, 방사선이 세포의 염색체를 파괴하면서 지옥 같은 83일 동안 점차 상태가 악화했다. 처음에는 피부가 떨어져 나가기 시작했다. 그다음에는 폐에 물이 차면서 호흡이 어려워져 결국 인공호흡기에 의지해야 했다. 음식과 약물 흡수를 돕는 장내 세포도 죽기 시작해 극심한 위장 통증을 겪었고, 매일 3리터씩 설사를 했다. 내부 출혈로 인해 하루 최대 10번의 수혈을 하기도 했다. 오우치의 피부는 계속해서 벗겨졌고, 결국 노출된 피부를 통해 체액이 흘러나왔다. 의료진은 피부 이식과 줄기세포 이식을 포함한 여러 치료법을 그에게 시도했지만 성공하지 못했다. 특히 가장 끔찍했던 변화 중 하나는 눈꺼풀이 떨어져 나가 눈 자체가 엄청나게 건조해지고 고통스러웠던 것이다. 일본 언론에 따르면 그는 피를 흘리며 울기 시작했고, 의사들에게 치료를 중단해달라고 애원했다고 한다. 힘겹게 생명을 유지해가던 그의 심장은 입원 59일째에 멈췄지만, 가족의 요청으로 3번이나 소생됐다. 오우치의 고통은 결국 입원 83일째인 1999년 12월 21일에야 멈췄다. 그는 피폭에 의한 다발성 장기부전으로 사망했다. 그로부터 몇 달 후인 2000년 4월 오우치의 동료인 시노하라도 40세의 나이로 다발성 장기부전으로 사망했다. 도카이무라 원자력 발전소는 2011년 도호쿠 대지진과 쓰나미로 인해 가동이 정지될 때까지 10년 이상 다른 회사에 의해 계속 운영됐다.

상실의 아픔은 소설의 풍경이 된다. 무기력하고 지루한 일상을 오롯이 버텨 내는 건 어쩌면 거기에 조그맣게 숨어 있을지도 모르는 미약한 빛을 찾기 위해서다. 2022년 신춘문예를 통해 등단한 소설가 김채원(33)의 첫 번째 소설집 ‘서울 오아시스’는 제목처럼 슬프고 괴로운 일상의 사막에서 오아시스를 찾는 여정의 기록으로 읽힌다. 작가는 그저 일상의 파편을 찢어 독자 앞에 가져다 놓을 뿐 오아시스를 쉽게 내보이지 않는다. 거기서 단단한 희망을 머릿속에 띄우는 일은 오롯이 읽는 이의 몫이다. 비록 그것이 신기루에 불과할지 몰라도. 아니, 우리가 오아시스라고 믿는 문학이 애초에 신기루일지도 모르겠다. 등단작 ‘현관은 수국 뒤에 있다’를 포함한 8개의 단편이 담겼다. “나쁜 일은 일어나지 않는다. 방해꾼도 나타나지 않는다. 좋은 날이야. 주인공은 생각한다. 하지만 계속될 수는 없는 좋음이야. 주인공은 이 이야기의 주인공이기 때문에, 행운을 발견하려면 반드시 불운이 필요하다는 것을 알고 있다.”(‘서울 오아시스’·99쪽) 표제작 ‘서울 오아시스’는 주인공이 어느 날 갑자기 사라진 외삼촌의 말을 새삼 환기하며 시작한다. “어떤 사람은 건강하지 않아도 오래 살 수 있다.” 오간 데 없는 외삼촌은 말로만 남았고 주인공의 곁에는 병원에 입원한 엄마가 있다. 엄마는 왜 아플까. 주인공은 “차라리 나 때문이었으면 좋겠다”고 하지만 엄마가 아픈 건 엄마 자신 때문이다. 소설을 다 읽은 뒤 머릿속에 남는 건 외삼촌의 말이다. 건강하지 않은 채로 오래 산다는 게 과연 무엇일까. 인간은 언제나 삶과 건강을 한 묶음으로 생각한다. 그 반대편에는 죽음과 아픔이 있다고 여긴다. 과연 그런가. 살아가면서 ‘건강한’ 순간은 그리 많지 않다. 삶은 오히려 건강보다는 아픔과 더 오래 뒤섞인다. 건강한 삶이라는 건 그래서 서울의 오아시스다. 있을지도 모르는, 그러나 실제로 본 적은 없는. 영원히 도달할 수 없는 어딘가. “노인은 자동차가 줄지어 세워져 있는 공용 주차장에 몸을 숨기고 포도 향이 나는 담배를 가볍게 깨물어 피웠다. 노인의 얼굴 위로 무언가 물러나듯 햇빛이 드리웠다. 기분이 좋았다. 몸이 비교적 따뜻했다. 이대로 햇볕에 반쯤 바랜 자신이 죽음을 몰아내지 못하고 기진맥진해서 주차장 바닥에 여러 차례 으깨져 누워 있는 모습을 상상했다.”(‘빛 가운데 걷기’·47쪽) ‘빛 가운데 걷기’는 세상을 등진 딸이 남긴 초등학생 아이, 즉 자신의 손주를 돌봐야 하는 노인의 이야기다. 노인은 과거 과학을 가르치던 교사였다. 그래서일까. 아이를 대하는 노인의 모습은 대단히 딱딱하고 서툴다. “원자의 구조에서 질량수가 A보다 B가 더 크고 원자번호가 같으면 중성자 수 또한 A보다 B가 더 크다. 당연한 것인데 이것이 왜 당연하냐 하면 그렇게 정의되어 있으니까.” 당연한 일이 ‘그렇게 정의됐기 때문’이라는 지극히 ‘과학적인’ 노인의 혼잣말은 어딘지 소름이 끼친다. 하지만 과연 이렇게만 볼 일일까. 진실이라고는 도저히 보이지 않는 이 세계에서 그나마 과학에라도 기대지 않는다면, 인간은 도대체 무얼 믿고 살아가야 하는가. 마지막 작품 ‘다섯 개의 오렌지 씨앗’에는 마침표가 없다. “마치 하나의 덩어리로 존재했으면 하는 마음”으로 쓴 것이라고 한다. 마침표가 없으니 언제 어디서 끊어 읽어야 할지 막막하다. 하지만 이런 생각도 든다. 책의 마지막 소설에 마침표를 지운 것은 이제 첫 소설집을 펴낸 신인의 당찬 의도가 아닐까. 멈추지 않고 계속 쓰겠다는 다짐 같은 것 말이다. 김채원은 작가의 말에 이렇게 썼다. “나 혼자 도움 없이 살고 있는 것 아니고 여럿이 함께 살고 있음. 그것을 잊지 않고, 그 한편에서 외따로 도움받지 못한 나의 소설을 계속 쓰겠다.”(265쪽)

달은 지구의 중력에 잠긴 상태로 고정되어 항상 한쪽 면만 지구를 향하고 있다. 우리는 ‘옥토끼’가 있는 쪽을 달의 앞면, 그 반대쪽을 달의 뒷면이라 부른다. 달 뒷면은 분화구가 많아 착륙 위험도 높은 탓에 그동안 달 착륙은 대부분 앞면에서 이뤄졌다. 지금까지 뒷면에 닿은 탐사선은 중국이 보낸 창어 4호와 6호뿐이다. 지난 6월 창어 6호가 세계 최초로 달 뒷면에서 토양을 채취해 지구에 돌아오면서 과학계의 관심이 쏠렸다. 그간 10여 차례 가져온 달 토양은 앞면에 있던 것이었고 이중 미국과 옛 소련이 가져온 샘플은 30억년 전 것이었다. 창어 6호가 달 뒷면 시료 1.9㎏가량 싣고 오면서 과학계는 45억년 전 생성된 달 탄생의 신비와 앞뒷면의 차이도 밝혀낼 수 있을 것으로 기대했다. ​중국과학원 광저우 지구화학 연구소의 제시안 추이와 동료들은 달의 뒷면에서 채취한 암석 샘플을 분석한 결과를 ​11월 15일 ‘사이언스’ 저널에 발표했다. ​연구팀은 샘플의 동위원소와 화학적 구성을 분석해 연대와 출처를 알아냈다. 동위원소는 원자핵에 양성자 수는 같지만 중성자 수는 다른 원자다. 중성자 수는 방사성 붕괴 중 시간이 지나면서 변하므로 동위원소 비율 비교는 연대를 측정하기 좋다. 이 연구에서는 굳어진 용암인 현무암 암석은 28억년 된 것으로 밝혀졌다. 이전 연구에서는 적어도 20억년 전까지 달의 가까운 쪽에서 화산활동을 발견했으며, 새로운 연대는 달의 뒷면에서도 화산활동이 있었다는 걸 보여준다. ​2020년 달의 앞면에 착륙한 창어 5호 탐사선의 샘플에 대한 또 다른 최근 연구에서는 불과 1억 2000만년 전에 달에서 화산이 폭발했을 수 있다는 가능성도 확인됐다. ​연구원들은 또한 현무암을 만든 용암에 포함된 칼륨, 희토류 원소 및 인이 달의 얕은 맨틀에서 나왔다는 사실을 발견했다. 이러한 원소는 달의 앞면 용암에 널리 퍼져 있다. ​연구진은 이 당혹스러운 불균형이 달의 남극 에이트켄 분지를 만든 충돌 분화구 때문일 수 있다고 본다. 달 전체에 울려 퍼질 만큼 큰 충돌은 이러한 원소를 함유한 암석을 재분배했을 수 있으며, 충돌 지점 바로 아래의 맨틀을 녹여 이러한 원소를 고갈시켰을 수 있다. ​원소 불균형은 달의 앞뒤 면이 가진 또 다른 이상한 차이점을 설명할 수 있다. 달 바다 현무암이라고 불리는 거대한 용암류는 달 앞면은 30%를 덮지만 뒷면은 겨우 2%만 덮었을 뿐이다. 연구진은 칼륨과 우라늄과 같이 달 뒷면의 일부 누락된 원소는 방사성이 있으며 붕괴하면서 열을 방출한다고 말한다. 달의 뒷면 아래 맨틀에 이런 물질이 없다는 사실이 녹은 현무암이 없는 이유를 설명할 수 있다.

달은 지구의 중력에 잠긴 상태로 고정되어 항상 한쪽 면만 지구를 향하고 있다. 우리는 ‘옥토끼’가 있는 쪽을 달의 앞면, 그 반대쪽을 달의 뒷면이라 부른다. 달 뒷면은 분화구가 많아 착륙 위험도 높은 탓에 그동안 달 착륙은 대부분 앞면에서 이뤄졌다. 지금까지 뒷면에 닿은 탐사선은 중국이 보낸 창어 4호와 6호뿐이다. 지난 6월 창어 6호가 세계 최초로 달 뒷면에서 토양을 채취해 지구에 돌아오면서 과학계의 관심이 쏠렸다. 그간 10여 차례 가져온 달 토양은 앞면에 있던 것이었고 이중 미국과 옛 소련이 가져온 샘플은 30억년 전 것이었다. 창어 6호가 달 뒷면 시료 1.9㎏가량 싣고 오면서 과학계는 45억년 전 생성된 달 탄생의 신비와 앞뒷면의 차이도 밝혀낼 수 있을 것으로 기대했다. ​중국과학원 광저우 지구화학 연구소의 제시안 추이와 동료들은 달의 뒷면에서 채취한 암석 샘플을 분석한 결과를 ​11월 15일 ‘사이언스’ 저널에 발표했다. ​연구팀은 샘플의 동위원소와 화학적 구성을 분석해 연대와 출처를 알아냈다. 동위원소는 원자핵에 양성자 수는 같지만 중성자 수는 다른 원자다. 중성자 수는 방사성 붕괴 중 시간이 지나면서 변하므로 동위원소 비율 비교는 연대를 측정하기 좋다. 이 연구에서는 굳어진 용암인 현무암 암석은 28억년 된 것으로 밝혀졌다. 이전 연구에서는 적어도 20억년 전까지 달의 가까운 쪽에서 화산활동을 발견했으며, 새로운 연대는 달의 뒷면에서도 화산활동이 있었다는 걸 보여준다. ​2020년 달의 앞면에 착륙한 창어 5호 탐사선의 샘플에 대한 또 다른 최근 연구에서는 불과 1억 2000만년 전에 달에서 화산이 폭발했을 수 있다는 가능성도 확인됐다. ​연구원들은 또한 현무암을 만든 용암에 포함된 칼륨, 희토류 원소 및 인이 달의 얕은 맨틀에서 나왔다는 사실을 발견했다. 이러한 원소는 달의 앞면 용암에 널리 퍼져 있다. ​연구진은 이 당혹스러운 불균형이 달의 남극 에이트켄 분지를 만든 충돌 분화구 때문일 수 있다고 본다. 달 전체에 울려 퍼질 만큼 큰 충돌은 이러한 원소를 함유한 암석을 재분배했을 수 있으며, 충돌 지점 바로 아래의 맨틀을 녹여 이러한 원소를 고갈시켰을 수 있다. ​원소 불균형은 달의 앞뒤 면이 가진 또 다른 이상한 차이점을 설명할 수 있다. 달 바다 현무암이라고 불리는 거대한 용암류는 달 앞면은 30%를 덮지만 뒷면은 겨우 2%만 덮었을 뿐이다. 연구진은 칼륨과 우라늄과 같이 달 뒷면의 일부 누락된 원소는 방사성이 있으며 붕괴하면서 열을 방출한다고 말한다. 달의 뒷면 아래 맨틀에 이런 물질이 없다는 사실이 녹은 현무암이 없는 이유를 설명할 수 있다.

오는 2030년 경북 경주시에서 첨단소재 분석 기술을 다루는 국제 회의가 열린다. 20일 경주화백컨벤션뷰로는 포항가속기연구소(PAL), 한국원자력연구원(KAERI)과 공동으로 2030 제21회 국제소각산란컨퍼런스(SAS2030)를 유치했다고 밝혔다. 컨퍼런스는 전 세계를 순회하며 3년마다 개최되는 행사로, 2030년 11월 3~8일 경주화백컨벤션센터에서 개최된다. 소각산란기술은 X-선 및 중성자선을 투과해 발생하는 작은 각도의 산란 패턴을 관찰해 나노구조를 분석하는 기술로, 첨단소재 특성을 연구하는 고도의 분석 작업이다. 컨퍼런스에는 약 30개국 700여명의 과학자들이 참석해 소각산란 실험과 관련한 최신 기술 및 연구 성과를 공유한다. 경주화백컨벤션뷰로를 포함한 3개 기관은 경주시와 한국관광공사의 지원을 받아 유치단을 구성해 지난 3~8일 대만 타이베이에서 열린 제19회 국제소각산란컨퍼런스에서 학회 참가자와 평가위원회를 대상으로 치열한 유치 경쟁을 펼쳤다. 그 결과 인도 방갈루루와를 제치고 SAS2030 개최지로 최종 선정됐다. 강흥식 포항가속기연구소장은 “SAS2030의 유치를 통해 소각산란분야 연구의 중심지로 자리매김할 수 있는 중요한 전환점을 맞이하게 됐다”고 했다. 또한 주낙영 경주시장은 “주최자와 참가자 모두가 세계적 수준의 경주지역 MICE 인프라를 경험할 수 있도록 남은 기간 회의 준비에 만전을 기하겠다”고 말했다.

동일본 대지진 피해를 입은 오나가와 원전 2호기가 원전 장비의 고정 나사가 풀리는 사고로 갑작스레 멈춰선 뒤 9일 만에 다시 가동됐다. 13일 교도통신에 따르면 일본 도호쿠전력은 이날 오나가와 원전 2호기를 다시 가동했다고 발표했다. 앞서 이 원전은 지난달 29일 동일본 대지진 이후 처음으로 재가동됐다. 그러나 원자로 내 중성자 계측기 점검 과정에서 안내관 접속부 너트가 제대로 조여지지 않은 탓에 지난 4일 긴급 정지했다. 원전이 순조롭게 가동될 경우 도호쿠전력은 이번 주 내로 발전을 재개한 뒤 다음 달부터는 상업용 운전을 시작할 계획이다. 오나가와 원전은 2011년 동일본 대지진 당시 3개 원자로가 녹아내리며 대량의 방사능이 유출된 후쿠시마 제1원전으로부터 북쪽으로 100㎞ 떨어진 곳에 위치해 있다. 오나가와 원전 역시 13m 높이의 쓰나미가 덮쳐 2호기 원자로 건물 지하가 침수되는 피해를 입었다. 하지만 3개 원자로 모두의 중요한 냉각 시스템을 가동해 정지할 수 있었다. 이번 오나가와 원전 2호기의 재가동은 동일본 대지진 피해 지역의 원전 중 처음으로 재가동된 사례다. 또한 후쿠시마 제1원전과 동일한 비등수형(BWR) 원자로가 재가동된 첫 사례이기도 하다. 일본 정부는 안정적인 전력 공급과 탄소 배출 감축을 위해 원자력 발전 확대를 추진하고 있다. 후쿠시마 사고 이후 일본의 54개 상업용 원전은 모두 안전 점검과 보강 공사를 위해 가동이 중단됐다. 현재는 33개 원자로만 사용이 가능한 상태다. 오나가와 2호기는 이 중 13번째로 재가동에 성공했다. 한편 일본 원자력규제위원회는 이날 혼슈 후쿠이현 쓰루가 원전 2호기의 재가동을 불허하기로 결정했다. 2012년 원자력규제위 출범 이후 원전 재가동이 불허된 첫 사례다. 심사팀은 “원자로 아래에 활동성 단층이 존재할 가능성이 있어 새로운 규제 기준을 충족하지 못한다”고 판단했다. 쓰루가 원전 2호기는 후쿠시마 원전 사고 직후인 2011년 5월부터 13년째 가동이 중단된 상태다.

과학소설(SF)이나 아이들이 좋아하는 만화에는 자동차나 동물이 로봇으로 변신하는 장면이 자주 등장한다. 변신 로봇까지는 아니지만 과학자들도 자연이나 동물로부터 영감을 받아 발견과 발명을 하는 경우가 많다. 이 책에서는 자연의 메커니즘을 모방하는 생체 모방, 자연 모사로 만들어 낸 13가지 독창적 아이디어를 만날 수 있다. 천체물리학자나 천문학자들이 블랙홀, 중성자별, 은하계의 활동과 밝기 변화 등을 연구할 때는 가시광선보다 짧은 파장을 가진 X선을 이용한 망원경을 사용한다. 미국 애리조나대학의 천문학자 로저 에인절은 X선 망원경의 아이디어를 바닷가재에서 찾았다. 바닷가재는 사람의 주간 시력보다 256배나 뛰어난 시력으로 어둠 속에서도 물체를 식별할 수 있다. 새까만 눈은 천문대 돔 지붕처럼 수백만 개의 아주 작은 반사관으로 구성돼 있어 모든 각도에서 빛을 모아 망막 한 지점에 집중시키기 때문에 가능한 일이다. 드론의 군집 비행 기술은 개미나 벌의 사회를 관찰해 개발했고, 제2형 당뇨병 치료제는 파충류 ‘힐라몬스터’를 참고했으며, 시멘트 제조 과정에서 발생하는 탄소 배출을 최소화하는 방법은 산호가 바다에서 몸집을 키우는 방식을 관찰해 찾았다. 이런 사례들을 통해 저자는 “온도 조절, 운송 수단, 식량, 에너지 등 인류가 직면한 문제들을 자연은 이미 오래전에 해결했다”며 “자연은 지속 가능성의 실마리를 보여 준다”고 말한다. 책을 읽다 보면 곳곳에서 저자의 자연에 대한 애정 어린 시선을 느낄 수 있다. 그는 자연이 단순히 과학적 아이디어의 원천이라는 것을 말하고 있지 않다. 인류의 과학 발전을 위해 자연을 활용하더라도 생태계 보전과 생명 다양성 보존이라는 올바른 방향으로 나아갈 필요가 있음을 은연중에 드러낸다. 그렇기 때문에 “인간이 도구를 만드는 재능을 부주의하게 남용한다면 쓰레기 산, 자원 고갈, 환경 악화 문제는 끊이지 않을 것이며 결국 지구는 희망 없는 세상으로 변할 것”이라는 저자의 경고가 더 무겁게 다가온다.

안전기기·배관·냉각수 등 기준 만족‘사용후핵연료 냉각수 누설’ 논란 월성 4호기도 이달 19일 재가동 원자력안전위원회가 27일 전남 영광 한빛 6호기 원전의 재가동을 허용했다고 밝혔다. 한빛 6호기는 지난 7월 정기 검사를 위해 가동이 중지됐다. 원안위는 이날 보도자료에서 “이번 정기 검사 항목 96개 중 임계 전까지 수행해야 할 86개 항목을 검사한 결과 임계가 안전하게 이뤄질 수 있음을 확인했다”며 한빛 6호기 임계를 허용했다고 전했다. 임계는 원자로 내 핵분열 연쇄반응이 지속해서 일어나면서 중성자 수가 평형을 이루는 상태로 임계 상태에 도달한 원자로는 안전하게 제어되면서 운영될 수 있다. 특히 안전 관련 기기 및 배관 상태, 유류 저장 지역 화재 방호 상태, 기기 냉각수 열교환기 건전성 등에 대해 검사한 결과 관련 기술기준을 만족하고 있고 올해 원안위에서 심의·허가한 대로 원자로 헤드가 적합하게 교체됐다고 판단했다. 이와 함께 기기 냉각해수 계통 취수구조물 앵커도 적절하게 재시공됐음을 확인했다고 전했다. 원안위는 앞으로 원자로 출력 상승 시험 등 10개 후속 검사를 통해 한빛 6호기 안전성을 최종적으로 확인할 예정이라고 부연했다. 앞서 원안위는 지난달 정기 검사를 마친 경북 경주 월성 2호기 원전과 경북 경주 신월성 1호기 원전의 재가동을 잇따라 허용했다. 지난 19일에는 최근 사용후핵연료(폐연료봉) 저장조 냉각수 누설사건이 발생했던 월성 4호기 원전의 재가동을 허용했다. 월성 4호기는 지난 6월 22일 열교환기 내 개스킷 설치가 잘못돼 냉각수가 누설되는 사고가 발생했다. 원안위는 냉각수 2.45t이 해수와 섞여 누출됐으며 방사능 영향은 적다는 조사 결과를 지난 12일 발표하며 단기 재발 방지대책도 제대로 이행됐음을 확인했다고 밝혔다.

근대 과학이 발달하기 이전, 이슬람부터 중세 유럽까지 세계 곳곳에서는 비금속을 인공적 수단을 통해 금 등의 귀금속으로 바꾸는 ‘연금술’이 유행했는데, 신비주의 성격이 강한 연금술과 연관된 흥미로운 연구결과가 나왔다. 호주 모내시대, 라트로브대, 호주연방 과학산업연구기구(CSIRO) 자원연구부, 시드니 국립 중성자 산란 연구센터, 전자현미경 연구센터 공동 연구진은 지진이 석영을 자극해 전기장을 형성시키고 이 과정에서 금이 형성된다는 연구결과를 내놓았다. 대륙지각에 풍부한 광물인 석영은 수정이라고도 부르며, 함유되는 극미량의 불순물에 따라 다양한 종(種)이 존재하는 광물이다. 일반적으로 석영은 압축되거나 늘리는 등 물리적인 스트레스를 받았을 때 전기장을 발생시키는 압전 광물이기도 하다. 금은 주로 석영과 광맥에서 형성돼 왔지만, 어떤 매커니즘을 통해 석영이 금으로 전환되는지는 명확히 밝히지지 않았다. 연구진은 먼저 지표면 스트레스(압력)의 핵심 요인인 지진이 석영에 가하는 ‘압전 전압’을 모델링했다. 이후 해당 데이터를 바탕으로 지진이 났을 때 석영 결정체에 더해지는 압력을 금이 용해된 용액에 가하는 방식으로 압전 전압을 만들었다. 그 결과 석영에 충분한 스트레스(압력)이 가해지면 그만큼 충분한 전압이 형성됐고, 액체에서 금이 침착(밑으로 가라앉아 들러붙음)되고 석영 표면에 금 나노입자가 축적되는 것을 확인했다. 이 같은 과정은 지진이 석영에게 미치는 영향과 동일한 것으로, 용해된 금이 포함된 액체가 석영 광맥의 틈으로 침투한 뒤 지진이 일으키는 전기장과 만났을 때 금이 형성된다는 게 연구진의 논린다. 또 처음 금이 침착된 뒤 지진으로 인해 추가적인 압력이 가해질 경우, 새로운 금이 그 위에 쌓이면서 더 큰 금덩어리를 만들어낼 수 있다. 연구를 이끈 모내시대학의 지질학자인 크리스 보이시 박사는 “금은 언제나 석영에서 형성돼 왔다는 것을 알고 있다. 그러나 어떻게 큰 금덩어리가 형성되는지는 알려진 바가 없었다”면서 “대체로 큰 금덩어리가 지진 중 조산운동으로 형성되는 퇴적층에서 발견된다는 점, 석영이 압전 광물이라는 두 가지 단서 덕분에 큰 금덩어리가 형성되는 미스터리를 풀 수 있었다”고 설명했다. 이어 “그러나 이것은 금술은 아니다. 이미 금이 용해된 용액에 압력을 가하는 방식을 이용했기 때문”이라면서 “금이 어디있는지 찾을 수 있는 최고의 과학적 방법은 석영의 압전 신호를 감지하는 것이다. 다만 이것은 석영 광맥이 어디있는지를 알려줄 뿐, 그 석영 광맥이 금이 있는지를 알려주지는 못한다”고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 지구 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 9월 3일자 최신호에 실렸다.

근대 과학이 발달하기 이전, 이슬람부터 중세 유럽까지 세계 곳곳에서는 비금속을 인공적 수단을 통해 금 등의 귀금속으로 바꾸는 ‘연금술’이 유행했는데, 신비주의 성격이 강한 연금술과 연관된 흥미로운 연구결과가 나왔다. 호주 모내시대, 라트로브대, 호주연방 과학산업연구기구(CSIRO) 자원연구부, 시드니 국립 중성자 산란 연구센터, 전자현미경 연구센터 공동 연구진은 지진이 석영을 자극해 전기장을 형성시키고 이 과정에서 금이 형성된다는 연구결과를 내놓았다. 대륙지각에 풍부한 광물인 석영은 수정이라고도 부르며, 함유되는 극미량의 불순물에 따라 다양한 종(種)이 존재하는 광물이다. 일반적으로 석영은 압축되거나 늘리는 등 물리적인 스트레스를 받았을 때 전기장을 발생시키는 압전 광물이기도 하다. 금은 주로 석영과 광맥에서 형성돼 왔지만, 어떤 매커니즘을 통해 석영이 금으로 전환되는지는 명확히 밝히지지 않았다. 연구진은 먼저 지표면 스트레스(압력)의 핵심 요인인 지진이 석영에 가하는 ‘압전 전압’을 모델링했다. 이후 해당 데이터를 바탕으로 지진이 났을 때 석영 결정체에 더해지는 압력을 금이 용해된 용액에 가하는 방식으로 압전 전압을 만들었다. 그 결과 석영에 충분한 스트레스(압력)이 가해지면 그만큼 충분한 전압이 형성됐고, 액체에서 금이 침착(밑으로 가라앉아 들러붙음)되고 석영 표면에 금 나노입자가 축적되는 것을 확인했다. 이 같은 과정은 지진이 석영에게 미치는 영향과 동일한 것으로, 용해된 금이 포함된 액체가 석영 광맥의 틈으로 침투한 뒤 지진이 일으키는 전기장과 만났을 때 금이 형성된다는 게 연구진의 논린다. 또 처음 금이 침착된 뒤 지진으로 인해 추가적인 압력이 가해질 경우, 새로운 금이 그 위에 쌓이면서 더 큰 금덩어리를 만들어낼 수 있다. 연구를 이끈 모내시대학의 지질학자인 크리스 보이시 박사는 “금은 언제나 석영에서 형성돼 왔다는 것을 알고 있다. 그러나 어떻게 큰 금덩어리가 형성되는지는 알려진 바가 없었다”면서 “대체로 큰 금덩어리가 지진 중 조산운동으로 형성되는 퇴적층에서 발견된다는 점, 석영이 압전 광물이라는 두 가지 단서 덕분에 큰 금덩어리가 형성되는 미스터리를 풀 수 있었다”고 설명했다. 이어 “그러나 이것은 금술은 아니다. 이미 금이 용해된 용액에 압력을 가하는 방식을 이용했기 때문”이라면서 “금이 어디있는지 찾을 수 있는 최고의 과학적 방법은 석영의 압전 신호를 감지하는 것이다. 다만 이것은 석영 광맥이 어디있는지를 알려줄 뿐, 그 석영 광맥이 금이 있는지를 알려주지는 못한다”고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 지구 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 9월 3일자 최신호에 실렸다.

연금술(Alchimie)은 근대 과학의 등장 직전 유행했던 기술로, 흔하게 볼 수 있는 철이나 구리 같은 금속을 금으로 만드려는 시도였다. 17세기 과학 혁명 이후 근대 화학이 등장한 뒤에는 역사 속으로 사라졌다. 연금술에서는 값싼 금속을 귀금속으로 바꾸는 과정에는 ‘마법사의 돌’이라는 일종의 촉매가 필요한 것으로 봤다. 그런데, 최근 지진이 ‘마법사의 돌’ 역할을 할 수 있다는 재미있는 연구 결과를 내놨다. 호주 모나쉬대 지구·대기·환경학부, 전자현미경 연구센터, 라트로브대, 호주연방 과학산업연구기구(CSIRO) 자원연구부, 시드니 국립 중성자 산란 연구센터 공동 연구팀은 지진이 석영에서 전기장을 형성해 금이 침착하게 한다는 연구 결과를 지구 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 9월 3일 자에 발표했다. 석영은 압축되거나 늘리는 등 기계적 스트레스를 받으면 전기장이 발생하는 압전 광물이다. 금은 주로 석영 광맥에서 주로 생기지만, 금이 어떻게 형성되는지에 대한 구체적 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 우선 지표면 스트레스의 핵심 요인인 지진이 석영에 가하는 압전 전압을 모델링했다. 이 데이터를 바탕으로 금이 용해된 용액에서 석영 결정체에 지진이 났을 때 더해지는 압력을 가한 뒤, 압전 전압을 형성했다. 그 결과, 석영에 압력 스트레스가 가해지면 충분한 전압이 형성되면서 액체에서 금이 침착되고 석영 표면에 금 나노입자가 축적되는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 이 과정은 지진이라는 자연 현상에 의해 흔히 발생할 수 있다. 용해된 금이 포함된 액체가 석영 광맥의 틈으로 침투하고, 지진이 일으키는 전기장이 금덩어리를 형성하게 한다는 설명이다. 처음 금이 침착된 뒤, 지진으로 인해 추가적 압전 스트레스로 새로운 금이 그 위에 형성되면서 더 큰 금덩어리를 만드는 데 도움이 된다고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 크리스토프 보이시 호주 모나쉬대 교수는 “실험실 실험을 기반으로 하고 있지만, 금광이 어떻게 형성되는지 이해를 높일 수 있을 것”라고 말했다.

국내 유일의 전차 생산 기업인 현대로템은 세계 정상급 성능을 지닌 ‘K2 전차’로 지상 무기체계 선도 기업의 기반을 확고히 다지고 있다. K2 전차는 노후 전차를 대체하고 지상군의 작전 수행 능력을 강화하기 위해 2008년 개발됐다. 120㎜ 활강포와 자동장전장치를 채택해 K1 전차 대비 1명이 줄어든 3명의 승무원으로도 임무를 완벽히 수행할 수 있으며 기동 중에도 6초 이내에 재사격이 가능한 장점이 있다. K2 전차는 뛰어난 방호 시스템을 갖추고 있다. 능동방호 시스템은 유도교란형 소프트킬(Soft-kill)과 대응파괴형 하드킬(Hard-kill)을 모두 갖추고 있어 적의 투사체를 회피하거나 무력화할 수 있다. 소프트킬 시스템은 방호용 레이더와 레이저 경고 장치, 유도교란 통제 장치, 복합 연막탄 등으로 적의 대전차 유도미사일을 감지하고 복합 연막탄 등으로 공격을 무력화할 수 있다. 또 차체 방어력을 높여 승무원의 생존력을 극대화했다. 전면부에는 복합장갑이 설치돼 있다. 중성자 차폐 라이너와 양압 장치로 핵 공격 시 방사선 차단이 가능하며 화생방 방호력을 강화했다. 유기압식 현수장치(ISU)를 적용해 험준한 지형에서도 최적의 사격 각도를 확보할 수 있다. 현대로템은 K2 전차의 성능을 기반으로 해외시장 공략에 나서고 있다. 2008년 튀르키예에 K2 전차의 기술을 수출했으며 2022년에는 폴란드 군비청과 K2 전차 수출 기본계약을 체결해 국내 첫 전차 완성품 수출에 성공했다. 폴란드 수출분을 조기 출고해 현지에서 호평받았으며 사격 훈련에서 뛰어난 화력과 명중률을 입증했다.

경남 창원시가 프랑스 그르노블을 모델로 삼아 ‘미래 50년 혁신 방안’을 그린다. 홍남표 창원시장 등 창원시 대표단은 최근 프랑스 순방 마지막 일정으로 그르노블을 찾았다. 대표단은 그르노블 공과대학 등 도시 곳곳 대학과 연구기관을 둘러보고 ‘자이언트 프로젝트’ 관계자를 만나 그르노블 역사와 혁신과정을 공유했다.프랑스 남부 작은 도시인 그르노블은 1900년대 알프스산맥의 높은 수위 차를 이용한 수력발전을 도입하면서 화공·제철·전자를 주축으로 하는 공업도시로 성장했다. 하지만 30년 전부터 공단 노후화와 4차 산업혁명 흐름을 따라가지 못하면서 쇠락의 길을 걸었다. 이를 타개하고자 그르노블은 2008년 정부와 연구기관, 대학 등이 참여하는 ‘자이언트 프로젝트’를 가동했고, 점차 도시는 활기를 되찾았다. 이후 20년가량 지난 지금 그르노블은 세계적인 첨단산업 도시로 탈바꿈했다. 현재 그르노블 대학은 도시 곳곳에 자리하는데, 이 덕분에 도시 전체가 대학 캠퍼스와 같은 역할을 한다. 대학생들은 평균 1년 5개월을 기업과 함께 일하고 졸업생 80% 이상이 협업한 기업에 입사하고 있다. 유럽 싱크로트론 방사선연구소, 프랑스 국립과학연구센터 등 그르노블에 자리한 여러 연구기관은 매년 600여개 특허와 6000여편의 출판을 창출하고 있다. 시는 그르노블 변화 과정에 창원 미래 50년 혁신 방안이 있다고 본다. 고급 인력 역외 유출 문제와 대학·기업 수준 향상 등을 이루려면 도시 전체가 대학 캠퍼스 역할을 해야 한다고 보는 것이다. 또 최첨단 공동 연구 시설, 체계적인 인재 양성·활용 시스템을 갖춘 창원시 신규 산단(방위·원자력 융합 국가산단, 창원국가산단 2.0) 역시 그르노블 사례를 롤모델로 삼아 구축한다면 경쟁력이 더 향상되리라 전망한다.이러한 구상을 구체화하고자 시는 차세대 첨단 복합빔 조사시설 구축 사업을 추진 중이다. 복합빔 조사시설은 중성자 빔을 통해 제품 해체 없이 대형 제품·부품 검사가 가능한 시설이다. 그르노블의 최첨단 공동 연구 시설인 중성자 발생장치와 유사하다. 홍남표 시장은 “그르노블은 프랑스를 넘어 유럽에서 가장 혁신적인 도시로, 도시 전체가 캠퍼스화 돼 있고 기업·연구소·대학이 마치 한 몸처럼 연결되어 있다”며 “그르노블 성공 사례를 롤모델로 삼아 창원국가산단 2.0을 반드시 성공시키고 창원 미래 50년 비전도 더욱 강화해 창원을 동북아 최고의 혁신 도시로 만들어 가겠다”고 말했다.

“만약 우리가 그것들을 발견한다면 이론물리학 분야를 뒤흔드는 대사건이 될 것이다.” ​블랙홀 주간이 본격화되고 있으며, 이를 축하하기 위해 미 항공우주국(NASA)은 차세대 주요 천문 장비인 낸시 그레이스 로먼 우주망원경이 빅뱅으로 거슬러 올라가는 작은 블랙홀을 어떻게 찾아낼 것인지에 대해 설명했다. ​낸시 그레이스 로먼 우주망원경은 2026년 발사 예정인 우주망원경으로, 관측 파장은 가시광선과 적외선이다. 약 2.4m의 주경을 장착하고 있으며, 288 메가 픽셀의 사진을 찍을 수 있는데, 이는 허블 망원경 뛰어넘는 수준이다. 초점도 허블 망원경보다 더 잘 맞추어진다. 하지만 구경 크기는 2.4m으로 똑같다. ​블랙홀에 대해 생각할 때 우리는 태양 질량의 수십에서 수백 배에 달하는 항성 질량 블랙홀과 같은 거대한 우주 괴물을 상상하는 경향이 있다. 우리는 태양 질량의 수백만 배(심지어 수십억 배)에 달하는 초대질량 블랙홀이 은하 중심부에 자리잡고 그 주변을 지배하는 모습을 상상해볼 수도 있다. ​그러나 과학자들은 우주에는 지구 정도의 질량을 가진 깃털처럼 가벼운 블랙홀이 존재할 수도 있다는 이론을 내세운다. 이 블랙홀은 잠재적으로 큰 소행성만큼 작은 질량을 가질 수 있다. 과학자들은 또한 그러한 블랙홀이 약 138억 년 전 태초부터 존재했을 것이라고 제안한다. ​‘원시 블랙홀’이라고 명명된 이 블랙홀은 지금까진 순전히 이론상의 존재이긴 하지만, 2026년 말 발사 예정인 로먼 망원경이 이를 극적으로 바꿀 수 있을 것으로 기대되고 있다. ​“지구 질량의 원시 블랙홀 집단을 탐지하는 것은 천문학과 입자물리학 모두에 놀라운 진전이 될 것이다. 왜냐하면 이러한 물체는 알려진 물리적 과정에 의해 형성될 수 없기 때문”이라고 윌리엄 드로코 캘리포니아 대 산타크루즈 박사후 연구원은 설명한다. 팀을 이끌었던 그는 로먼이 이 고대의 작은 블랙홀 사냥에 나선 것에 대해 성명에서 “만약 우리가 그것을 발견한다면 이론물리학 분야를 뒤흔들 것”이라고 강조했다. 사건 지평선에는 질량이 중요하다 지금까지 존재하는 것으로 확인된 가장 작은 블랙홀은 항성질량 블랙홀로, 거대한 별의 핵융합에 필요한 연료가 고갈될 때 생성된다. 이러한 융합이 중단되면 별들은 자체 중력으로 붕괴된다. 일반적으로 별이 항성질량 블랙홀을 남기는 데 필요한 최소 질량은 태양 질량의 8배다. 더 가벼우면 별은 중성자별이나 그을린 백색왜성으로 일생을 마감하게 된다. ​그러나 우주 탄생 당시의 조건은 현재의 조건과 매우 달랐다. 우주가 뜨겁고 밀도가 높으며 격동적인 상태에 있었을 때 훨씬 더 작은 물질 덩어리가 붕괴되어 블랙홀이 탄생했을 수도 있다. ​모든 블랙홀은 ‘사건 지평선’이라고 불리는 외부 경계에서 ‘시작’된다. 이 지점을 넘어서면 빛조차도 중력의 영향을 벗어날 수 없다. 곧, 빛도 탈출할 수 없다는 뜻이다. 사건 지평선이 블랙홀의 중심 특이점, 즉 모든 물리법칙이 무너지는 무한 밀도 지점으로부터의 거리는 블랙홀의 질량에 의해 결정된다. ​즉, 질량이 태양의 약 24억 배에 달하는 초대질량 블랙홀 M87*의 사건 지평선은 지름이 약 248억km인 반면, 태양 30개의 질량인 항성질량 블랙홀은 폭이 약 177km에 불과한 사건 지평선을 갖게 된다. 반면에 지구 질량의 원시 블랙홀은 사건의 지평선이 동전보다 크지 않을 것이다. 소행성 질량을 지닌 원시 블랙홀은 양성자보다 폭이 작은 사건 지평선을 갖게 된다.원시 블랙홀의 개념을 지지하는 과학자들은 우주가 빅뱅이라고 부르는 초기 인플레이션을 겪으면서 원시 블랙홀이 탄생했을 것이라고 생각한다. 우주가 빛보다 빠른 속도로 질주하면서(우주에서는 빛보다 빠른 것은 아무것도 없지만 공간 자체는 그럴 수 있다), 과학자들은 주변보다 밀도가 높은 지역이 붕괴되어 소질량 블랙홀이 탄생했을 수 있다고 제안한다. ​그러나 많은 연구자들이 현재 우주에 존재하는 원시 블랙홀의 개념을 지지하지 않는데, 이는 스티븐 호킹 때문이다. 블랙홀도 죽는가? 스티븐 호킹의 가장 혁명적인 이론 중 하나는 블랙홀도 영원히 지속될 수 없음을 시사했다는 점이다. 이 위대한 물리학자는 블랙홀이 열 복사의 한 형태로 질량을 블랙홀 외부로 ‘누출’한다고 생각했는데, 이 개념은 나중에 그의 이름을 따서 ‘호킹 복사’라고 명명되었다. ​블랙홀은 호킹 복사를 누출하면서 질량을 잃고 결국 폭발한다. 블랙홀의 질량이 작을수록 호킹 복사가 더 빨리 일어난다. 이는 초대질량 블랙홀의 경우 이 과정이 우주의 수명보다 오래 걸릴 것임을 의미한다. 그러나 작은 블랙홀은 훨씬 더 빠르게 누출되므로 훨씬 더 빨리 죽어야 한다. ​따라서 원시 블랙홀이 어떻게 “펑” 하지 않고 138억 년 동안 떠돌 수 있었는지 설명하는 것은 어려운 일이다. 로먼이 만약 이러한 우주 화석을 발견한다면 물리학의 많은 부분이 뒤바뀌게 될 것이다.​이번 연구에 참여하지 않은 볼티모어 우주망원경과학연구소의 천문학자 카일라시 사후는 성명에서 “은하 형성부터 우주의 암흑물질 함량, 우주 역사에 이르기까지 모든 것에 영향을 미칠 것”이라고 전망하면서 “그들의 신원을 확인하는 것은 어려운 작업이 될 것이며, 천문학자들에게는 많은 설득력이 필요하지만 그만한 가치가 있을 것”이라고 덧붙였다. ​원시 블랙홀을 탐지하는 것도 결코 쉬운 일이 아니다. 다른 블랙홀과 마찬가지로 이 구역은 사건 지평선에 둘러싸여 있으며, 빛을 방출하거나 반사하지 않는다. 즉, 이를 탐지하는 유일한 방법은 알베르트 아인슈타인이 1915년에 발표한 일반 상대성 이론으로 알려진 중력이론에서 개발한 원리를 사용하는 길뿐이다. 아인슈타인에게 도움 받기 일반 상대성 이론은 질량을 가진 모든 물체는 ‘시공간’이라고 불리는 하나의 4차원 실체로 통합된 공간과 시간의 구조 자체에 곡률을 일으킨다고 예측한다. 배경 광원의 빛이 왜곡된 시공간을 통과하면 경로가 구부러진다. 빛이 통과하는 렌즈 물체에 가까울수록 경로가 더 많이 구부러진다. 이는 동일한 물체의 빛이 서로 다른 시간에 망원경에 도달할 수 있음을 의미한다. 이러한 현상을 중력렌즈라고 한다. ​중력렌즈의 영향을 받는 물체가 은하처럼 엄청나게 거대할 때 배경 소스는 겉보기 위치로 이동하는 것처럼 보이거나 심지어 동일한 이미지의 여러 위치에 나타날 수도 있다. 렌즈 효과를 받는 물체가 원시 블랙홀처럼 질량이 더 작다면 렌즈 효과는 더 작아지지만, 감지할 수 있는 배경 광원이 밝아지는 원인이 될 수 있다. 이것이 바로 마이크로 렌즈(Microlensing)라는 효과다.​현재 마이크로 렌즈는 떠돌이 행성이나 모항성 없이 은하수를 떠다니는 천체를 탐지하는 데 큰 효과를 거두고 있다. 이것은 이론상보다 더 많은 지구 질량의 떠돌이 천체들의 개수를 파악하고 있다. 모델은 실제로 예측한다. 이 패턴을 통해 과학자들은 로먼이 지구 질량의 떠돌이 행성에 대한 탐지를 10배 증가시킬 것이라고 예측한다. ​이러한 물체가 풍부하게 존재한다는 사실은 지구 질량 천체 중 일부가 실제로 원시 블랙홀일 수도 있다는 추측으로 이어졌다. 드로코는 “사례별로 지구 질량 블랙홀과 악성 행성을 구분할 방법이 없다”라고 말하면서 “로먼은 통계적으로 두 가지를 구별하는 데 매우 강력할 것”이라고 예측한다. ​사후는 “이것은 로먼이 행성을 검색하면서 이미 얻게 될 데이터를 사용하여 추가 과학자들이 할 수 있는 일의 흥미로운 예”라고 설명하면서 “과학자들이 지구 질량 블랙홀이 존재한다는 증거를 찾든 못 찾든 그 결과는 흥미롭다. 두 경우 모두 우주에 대한 우리의 이해를 증진시킬 것”이라고 덧붙였다. ​팀의 연구는 지난 1월 ‘물리학 리뷰 D’에 게재되었다.

산업 현장에서 제품 품질 관리를 위해 많이 사용하는 방법이 비파괴 검사다. 보통 엑스선을 사용하지만, 금속 제품은 투과하지 못해 분석이 어렵다. 이때 중성자를 활용한 검사를 하는데, 국내에서는 연구용 원자로 ‘하나로’를 통해서만 가능하다. 국내 연구진이 원자로가 아닌 가속기를 이용해 중성자 영상 검사를 할 수 있는 장치를 개발해 눈길을 끈다. 한국원자력연구원 핵물리응용연구부, 중성자과학부, 사이클로트론응용연구실 공동 연구진은 입자 가속기 ‘사이클로트론’을 이용해 중성자를 만들어 비파괴 검사를 해 선명한 영상을 얻을 수 있는 중성자 영상 검사 장치를 개발했다고 23일 밝혔다. 중성자는 수소, 리튬같이 가벼운 물질과 잘 반응하는가 하면 금속처럼 무거운 물질도 잘 투과하는 특성이 있어 엑스선으로는 확인하기 어려운 결함이나 금속 내부를 비파괴 검사할 수 있다. 지금까지 국내에서 중성자 생산 장비는 연구용 원자로 하나로가 유일했다. 하나로에서 만든 중성자를 이용한 영상 검사 장비로 자동차, 항공기, 군수품, 연료전지 등 분야에서 활용했지만, 원자로 운전 기간에만 검사할 수 있다는 문제가 있었다. 이에 핵물리응용연구부는 연구원의 정읍 첨단방사선연구소에서 운영하는 30MeV(메가 전자볼트) 사이클로트론으로 중성자 영상 검사 장치를 개발했다. 이 장치는 사이클로트론에서 발생한 양성자를 베릴륨 표적에 조사해 중성자를 발생시킨다. 사이클로트론의 부분 출력만으로 초당 1조 개의 중성자가 발생하고, 최대 출력 시 초당 50조 개까지 발생한다. 이렇게 생산된 중성자가 물체를 통과해 검출기에 반응하면서 발생한 빛으로 이미지 영상을 만드는 장치를 개발해 사이클로트론 기반 중성자 영상 검사 장치를 완성했다.연구를 이끈 이동원 원자력연구원 핵물리응용연구부장은 “이번에 개발한 장치는 300마이크로미터 결함까지 확인할 수 있는 해상도를 확보해 선진국의 가속기 기반 영상장치 장치와 비슷한 수준이며, 최종 인허가도 획득해 즉시 활용할 수 있다”라고 말했다. 이 부장은 “이번에 개발된 장치를 자동차, 우주, 방위산업 분야에 적극 활용할 수 있도록 개방할 예정이며, 산업 현장에 직접 장치를 설치하고 활용할 수 있도록 지원할 계획”이라고 덧붙였다.

맨눈으로 볼 수 있는 신성 폭발이 올해 9월 이전 밤하늘을 장식하는 희귀한 천문학적 볼거리를 제공할 것으로 예상된다. 우리에게 이러한 기회를 제공할 항성계는 북쪽왕관자리 T별(T Coronae Borealis, 약칭 T CrB)로 알려져 있다. 이 별은 지구에서 약 3000광년 떨어져 있으며, 서로 공전하는 적색거성과 백색왜성으로 구성되어 있다. 백색왜성이 동반자인 적색거성으로부터 충분한 별 물질을 빨아당겨 표면에 축적하고, 이것이 일정한 임계치를 넘어서게 되면 수소 핵융합이 시작되어 섬광을 뿜으면서 신성 폭발을 일으킨다. 폭발은 반원형을 한 북쪽왕관자리에서 일어난다. 이 같은 천문 현상은 사실 수명이 다한 별에서 일어나는 핵 폭발 현상으로, 일정한 시간 간격을 두고 폭발한다는 점에서 일종의 ’우주 시한폭탄‘이라고도 할 수 있다. 신성은 일시적 에너지 과잉 상태로 인해 발생하는 현상이기 때문에 일정한 시간이 지나면 다시 어두워진다. 적색거성이 수명을 다하거나 백색왜성이 중성자별이 될 때까지 신성 폭발은 수천 년 동안 주기적으로 반복해서 일어난다. 이런 점에서 훨씬 더 강력한 폭발을 일으키며 별을 완전히 파괴해버리는 초신성과 다르다. 북쪽왕관자리 T별은 지구 크기 만한 백성왜성과 태양 74배 크기인 적색거성으로 이뤄져 있다. 백색왜성이 지구-태양 거리의 절반이 조금 넘는 8000만km 거리에서 적색거성을 225일 주기로 돌면서 적색거성의 바깥층 물질을 흡수하여 자신의 표면에 축적하는데, 이것이 임계점에 이르면 신성 폭발을 일으킨다. 미 항공우주국(NASA) 관계자는 “이번 폭발은 2024년 2월에서 9월 사이에 일어날 것으로 예상되며, 일주일 이상 우리 밤하늘의 북극성만큼 밝게 보일 것”이라면서 “신성 폭발은 약 80년마다 발생하기 때문에 이번 신성 폭발은 일생에 한 번 있는 관측 기회”라고 밝혔다. 1946년에 마지막으로 폭발한 이 재발성 신성은 은하수 내에서 관찰된 다섯 개 중 하나에 불과하다. 폭발을 포착하려면 목자자리와 헤르쿨레스자리 사이에 있는 북쪽왕관자리를 면밀하게 살펴봐야 한다. 폭발은 밤하늘에 밝은 ’새로운 별‘로 나타날 것이다. 우리은하에는 현재 400개 이상의 신성이 알려져 있다.일반적으로 이 쌍성의 겉보기밝기는 우리 맨눈으로 볼 수 있는 한계인 6등급보다 훨씬 어두운 10등급으로, 육안으로 보기는 어렵다. 그러나 폭발이 일어나는 동안 항성계는 1500배나 밝은 2등급까지 치솟을 것이며, 이는 북극성의 밝기와 비슷하다. NASA 관계자는 “일단 밝기가 최고조에 이르면 며칠 동안 육안으로 볼 수 있고, 쌍안경으로 일주일 정도 지나면 다시 어두워지며, 아마도 앞으로 80년 동안 볼 수 있을 것”이라고 예측했다. 폭발성 쌍성은 상대적으로 작고 밀도가 높은 항성 잔해인 백색왜성과 항성 진화의 후기 단계에 있는 적색거성으로 구성되는데, 중력에 묶여 있는 두 별이 충분히 가까워서 적색거성이 온도와 압력의 증가로 인해 불안정해지면 적색거성의 외부층이 끌려나와 백색왜성 위로 축적된다. 백색왜성은 질량은 태양과 비슷하지만 크기는 지구와 비슷한 고밀도 별이다.

우주에서 가장 신비한 ‘물질’인 암흑물질을 찾기 위해 고안된 새로운 실험이 첫 번째 결과를 발표했다. ​ 시카고 대학과 미국 에너지부의 페르미 연구소가 개발한 BREAD(악시온 검출을 위한 광대역 반사판 실험)에서는 아직 암흑물질 입자를 발견하지 못했지만, 과학자들이 기대할 수 있는 특성 유형에 더 엄격한 제약을 가한 새로운 실험결과는 그런 입자의 존재 가능성을 보여주었다. ​ BREAD 실험은 암흑물질을 찾는 데 사용할 수 있는 흥미롭고 새로운 방법을 제공했다. 이는 엄청난 공간을 차지할 필요가 없는 비교적 저렴한 방법이다.​ BREAD는 ‘광대역’ 접근 방식을 사용하여 ‘악시온(axion)’이라고 불리는 가상의 암흑물질 입자와 관련된 ‘암흑 광자’를 다른 실험에 비해 보다 더 큰 가능성에 걸쳐 검색하지만 그 정밀도는 약간 낮다.​ BREAD 프로젝트를 이끈 시카고 대학의 데이비드 밀러 박사는 “암흑물질 검색은 확인해야 할 주파수가 백만 개라는 점을 제외하면 특정 라디오 방송국을 검색하기 위해 다이얼을 조정하는 것과 같다”며 “우리의 방법은 몇 개의 라디오 방송국을 아주 철저하게 스캔하는 것이 아니라 10만 개의 라디오 방송국을 스캔하는 것과 같다”라고 설명했다. 큰 문제를 해결하기 위한 작은 실험 ​암흑물질은 우주 물질의 약 85%를 구성하며, 그 영향으로 은하계가 회전할 때 흩어지는 것을 방지하는 중력을 행사한다. 그럼에도 불구하고 암흑물질이 무엇으로 구성되어 있는지 거의 알지 못하기 때문에 과학자들에게 최대의 화두가 되고 있는 존재다.​ 암흑물질의 정체가 말 그대로 암흑에 싸여 있는 큰 이유 중 하나는 표준 광자를 방출하거나 반사하지도 않으며, 우리 눈에 전혀 보이지 않는다는 사실이다. 곧 빛과 상호작용을 하지 않는다는 뜻이다. 이러한 전자기적 상호작용의 결여는 암흑물질이 별, 행성, 달, 우리 몸, 옆집 고양이와 같은 ‘정상 물질’ 물체를 구성하는 양성자, 중성자 및 전자로 구성되지 않음을 시사한다.​ 우리 망원경은 암흑물질을 직접적으로 감지할 수는 없지만, 암흑물질은 중력과의 상호작용을 통해 별, 은하, 심지어 빛에도 영향을 미친다. 그래서 천문학자들은 암흑물질의 존재를 말할 수 있는 것이다. 하지만 그것이 무엇인지는 전혀 모른다.​ 밀러는 “무언가가 존재한다고 확신하지만, 그것이 취할 수 있는 형태는 매우 다양하다”고 말한다. 이러한 혼란으로 인해 과학자들은 암흑물질을 구성할 수 있는 이상한 특성을 지닌 다양한 입자를 찾아나서게 되었다. 그러한 후보 중 하나는 극도로 작은 질량을 가진 가상의 입자인 악시온이다. 만약 악시온이 존재한다면 일상적인 물질이 ‘보통’ 광자와 상호작용하는 것처럼 이른바 암흑광자와 상호작용할 수도 있다. 이 상호작용은 때때로 특정 상황에서 눈에 보이는 광자의 생성을 촉발할 수 있다.​BREAD는 테이블 상판에 장착할 수 있는 곡선형 금속 튜브 모양의 동축 접시형 안테나다. 이 실험은 광자를 포착하여 한쪽 끝에 있는 센서로 보내 가능한 악시온의 하위 집합을 검색하도록 설계되었다. 본격적인 BREAD 실험에서는 장비가 강한 자기장 내에 위치하는 것을 볼 수 있으며, 이를 통해 축삭이 광자로 전환될 가능성이 높아질 것이라고 팀은 설명한다. 원리 증명으로 팀은 이 자기장을 생성하는 데 필요한 자석을 제외한 BREAD 실험을 수행했다.​ BREAD 실험은 시카고 대학에서 한 달 동안 진행되었으며, 몇 가지 흥미로운 데이터를 제공하여 본격적인 실험에 대한 팀의 욕구를 불러일으켰다. 테스트 결과에 따르면, BREAD는 팀이 조사하도록 설계한 주파수 범위에서 매우 민감한 것으로 나타났다.​ BREAD의 공동 리더이자 페르미 연구소 연구원인 앤드류 존네샤인은 “이것은 우리가 계획하고 있는 일련의 흥미로운 실험 중 첫 번째 단계에 불과하다”면서 “우리는 악시온 검색의 민감도를 향상시키기 위한 많은 아이디어를 가지고 있다”고 덧붙였다.​ 또한 이 테스트는 프랑스와 스위스 국경 지하에 건설된 27km 길이의 대형 강입자 충돌기(LHC)와 같은 거대한 입자 가속기뿐만 아니라 테이블 위에서도 입자 물리학을 수행할 수 있음을 보여주었다.​ BREAD의 개발과 구축을 이끈 페라미 연구소 박사후 연구원 스테판 크니르크는 “이 결과는 우리 개념의 이정표이며 처음으로 우리가 수행한 접근방식의 힘을 보여준다”라고 밝히며 “소규모 팀이 실험 구축부터 데이터 분석까지 모든 것을 할 수 있으면서도 현대 입자 물리학에 큰 영향을 미칠 수 있는 이런 종류의 창의적인 작은 실험 과학을 수행하는 것은 대단히 의미있는 일”이라고 평가한다.​ BREAD 실험의 다음 단계에서는 장치가 아르곤 국립연구소의 자석 시설로 운반되는 것을 볼 수 있다. 또한 SLAC 국립가속기연구소, MIT, 칼텍 및 NASA의 제트추진연구소와 같은 시설에서는 BREAD 실험의 향후 레시피를 위해 시카고 대학 및 페르미 연구소와 함께 연구개발을 진행하고 있다.​ 밀러는 “과학에는 여전히 공개된 질문이 너무 많고 이러한 질문을 해결하기 위한 창의적이고 새로운 아이디어를 위한 엄청난 공간이 있다”면서 “나는 이것이 그러한 창의적인 아이디어의 진정한 특징적인 예라고 생각한다. 이 경우에는 대학의 소규모 과학과 국립 연구소의 대규모 과학 간의 영향력 있고 협력적인 파트너십”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 지난달 말 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 저널에 게재됐다.​

초신성은 태양보다 8-10배 정도 무거운 별이 마지막 순간에 폭발하는 현상이다. 이때 엄청난 에너지가 방출되어 초신성 하나의 밝기가 은하 전체의 밝기와 맞먹는 경우도 있다. 초신성 폭발이 중요한 이유는 우주에 있는 무거운 원소를 대량으로 공급하는 공장 역할을 하기 때문이다. 초신성 폭발 없이는 산소나 탄소보다 무거운 원소가 만들어질 수 없고 지구나 지구에서 살아가는 생명체도 만들어지지 못했을 것이다. 그래서 과학자들은 초신성 폭발의 과정과 폭발 후 물질이 방출되는 과정을 알아내기 위해 많은 연구를 해왔다. 이 가운데 1987년 가장 밝은 초신성 폭발을 일으킨 SN 1987A은 많은 관측이 이뤄진 초신성 잔해로 유명하다. 이 초신성의 잔해는 우리 은하의 위성 은하인 대마젤란 은하에 있다. 거리는 16.8만 광년으로 인간의 척도로 보면 매우 멀지만, 사실 지구에서 관측할 수 있는 초신성 잔해 중 가까운 편에 속한다. 과학자들은 SN 1987A의 잔해에서 무거운 물질이 우주로 어떻게 퍼지는지 1987년부터 꾸준히 관측해 왔다. SN 1987A의 잔해는 현재 초속 1만km의 엄청난 속도로 팽창하면서 소용돌이와 눈동자가 합쳐진 듯한 독특한 모양을 만들고 있다. (사진) 하지만 여전히 많은 물질이 중심부에 남아 있는데, 여기에는 폭발하고 남은 별의 중심 물질이 뭉쳐져 만든 중성자별이 존재할 것으로 보고 있다. 호랑이가 죽어서 가죽을 남기듯 초신성은 중성자별이나 블랙홀을 남기기 때문이다. 과학자들이 자신 있게 중성자별이 있다고 말하지 못하는 이유는 두꺼운 가스와 잔해로 인해 직접 관측한 적이 없기 때문이다. 과학자들은 1987년 엄청난 양의 중성미자 (뉴트리노)를 검출하면서 이론적으로 중성자별의 탄생을 예측했다. 하지만 허블 우주 망원경으로도 두꺼운 잔해 속에 숨어 있는 중성자별을 직접 관측할 수는 없었다. 2019년 영국 카디프 대학의 연구팀은 가장 강력한 지상 전파 망원경인 ALMA를 이용해 주변보다 더 밝게 빛나는 중심부 먼지구름을 확인했다. 아마도 이곳에 중성자별이 숨어 있을 것으로 예상되기는 하나 이 역시 중성자별을 직접 관측한 것은 아니었다. 그래서 과학자들은 역사상 가장 비싸고 가장 강력한 망원경인 제임스 웹 우주 망원경으로 SN 1987A를 다시 관측했다. 제임스 웹 우주 망원경의 MIRI 및 NIRSpec 장치로 얻은 적외선 및 분광 관측 데이터를 분석한 영국 임페리얼 칼리지 런던의 연구팀은 중성자별의 새로운 증거를 찾아냈다. 마이크 바로우 교수 연구팀은 무거운 아르곤 및 황 원자가 이온화 되어 있는 것을 확인했는데, 이는 중성자별에서 나온 강력한 에너지가 아니면 설명하기 어려운 결과다. 엄청난 초신성 폭발의 중심에서 태어난 중성자별은 초기에 표면 온도가 섭씨 1000억 도에 달한다. 이후 30년에 걸쳐 온도가 섭씨 100만도 정도로 떨어지지만, 여전히 막대한 열에너지를 지니고 있어 주변 원자에서 전자를 떼어내 이온화 형태로 만들 수 있다. 이런 고온을 오래 유지할 수 있는 천체는 중성자별 이외에 생각하기 어렵다. 물론 이번에도 중성자별을 직접 관측하는 데는 실패했지만, 과학자들은 언젠가 SN 1987A가 남긴 중성자별을 확인할 수 있을 것으로 믿고 있다. 시간이 지날수록 가스와 먼지가 흩어질 것이고 앞으로 더 강력한 망원경이 건설될 것이기 때문이다. SN 1987A는 폭발의 순간부터 지금까지 모든 과정을 상세히 관측한 보기 드문 초신성 잔해로 언젠가 잔해 속에서 태어난 중성자별도 그 모습을 드러낼 것이다.