중성자별 충돌에서 중성자별의 크기를 알 수 있는 단서를 찾았다. 우주의 고밀도 천체에 대한 천문학자들의 탐구가 상당히 진척되고 있다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 4일(현지시간) 보도했다. 대표적인 고밀도 천체로 꼽히는 중성자별은 기괴한 성질을 가진 천체로, 태양보다 엄청 무거운 질량의 별이 죽은 후에 남긴 유해 같은 것이다. 마치 큰스님의 다비 후 남긴 사리 같은 존재라고나 할까. 그런데 이 대항성의 사리인 중성자별은 도시만한 부피의 몸집에 질량은 무려 태양의 1.1 내지 3배에 달한다. 별의 모든 전자와 양성자가 중성자로 변환되어 어마어마한 밀도로 뭉쳐진 중성자별은 말 그대로 중성자로만 구성된 천체이다. 그러나 아직까지 중성자별은 그 크기 등 대부분이 신비에 싸여 있다. 그런데 최근 드라마틱한 중성자별 충돌이 관측됨으로써 그 신비의 베일이 조금씩 벗겨지고 있는 중이다. 지난 8월 17일, 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)와 유럽의 비르고(VIRGO) 프로젝트가 이 시공의 주름이라 일컬어지는 중력파를 탐지했다. 중력파는 일찍이 아인슈타인이 1세기 전에 예측했던 것으로, 이번에 관측된 중력파는 지구에서 1억 3000만 광년 거리에 있는 NGC 4993 은하에서 발산된 것이었다. 10월 들어 연구진은 두 개의 중성자별이 충돌하여 태양 질량의 2.74배가 되는 하나의 중성자별로 합체되면서 발산된 중력파라는 사실을 발표했다. LIGO가 그전에 블랙홀의 충돌로 인한 중력파를 관측한 적은 있지만, 중성자별의 충돌에서 나온 중력파를 관측한 것은 이것이 최초로 기록되었다. 과학자들은 이 중성자의 합병에서 나온 빛을 망원경으로 관측하는 데도 성공함으로써 천체물리학에서 멀티 메신저의 신기원을 열었다. 연구팀이 중성자별의 합병을 여러가지 모델로 컴퓨터 시뮬레이션을 해본 결과, 이 분야에서 이룬 새로운 연구성과는 지난주 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)에 발표됐다. 시뮬레이션에 근거한 계산으로 인해 중성자별의 크기를 결정할 수 있게 되었으며, 나아가 최소 21.4km 크기에 태양의 1.6배 질량이 농축되어 있음이 밝혀졌다고 한 연구자가 전했다. 이는 성냥갑 하나만한 부피의 중성자별 물질이 무려 5조 톤에 달한다는 계산이다. 독일 하이델베르크 이론연구소 소속 안드레아스 바우슈바인 대표저자는 “우리는 머지않아 더 많은 중성자별 충돌을 관측할 수 있을 것으로 기대한다"면서 "중성자별의 내부구조에 대해서도 더 많은 정보를 얻게 될 것”이라고 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

2017년은 펄서(pulsar·pulsating radio star)가 최초로 발견된 지 50년째가 되는 해이다. 지금까지 발견된 펄서의 수는 약 2,600개에 이른다. 물론 거의 우리은하 내에 있는 것들이다. 과학자들은 펄서를 이용해 저주파 중력파를 탐지하여 우리은하의 구조를 연구하고 일반상대성 이론을 검증하기도 한다. 펄서 발견 50주년을 맞아 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO) 소속의 조지 홉스 등 과학자들이 기고한 칼럼이 지난달 29일자 스페이스닷컴에 발표되었다. 이 기구에서 운용하는 파크스 전파망원경은 현재까지 발견된 펄서의 거의 절반을 발견하는 개가를 올렸다. 펄서란 과연 어떤 천체이며, 펄서의 발견이 천문학사에서 어떤 의미가 있을까? 펄서 발견 50주년을 기념하는 이들의 칼럼을 요약해 소개한다. 박사과정 여학생이 최초로 발견했다 맥동전파원(脈動電波源)으로 불리는 펄서는 회전하는 작은 별이다. 놀랍게도 성분이 모두 중성자로 이루어진 천체로, 보통의 항성이 폭발로 생을 마감한 후 뒤에 남겨지는 속고갱이 같은 별이다. 중성자별의 밀도는 성냥갑 하나 부피의 물질이 무려 5조 톤에 달한다. 그러나 지름은 겨우 30km 정도로, 초당 수백 회에 이르는 회전을 하면서 라디오파나 X-선 빔을 우주공간으로 쏘아댄다. 이 빔이 지구 쪽으로 향하면 우리는 비로소 펄서 존재를 확인할 수 있는 것이다. ​ 1967년 중반, 사람들이 한창 여름휴가를 즐기고 있을 때 영국 케임브리지 대학의 박사과정에 있는 젊은 여학생은 전파망원경 제작에 땀을 흘리고 있었다. 천문학자들이 다이폴 어레이(dipole array)라 하는 쌍극자 안테나를 가리키는데, 이 안테나가 차지하는 영역은 약 2헥타르로, 정구장 57개에 해당하는 면적이다. 전파망원경은 7월에 완성되었다. 24살의 조슬린 벨 학생(지금은 조슬린 벨 경이다)은 전파망원경의 운용과 함께 망원경이 생산하는 데이터를 분석하는 작업을 맡았다. 데이터는 펜으로 종이 위에 그리는 그래프 같은 형식으로 출력되었는데, 이 같은 그래프가 하루에 거의 30m는 쏟아져나왔다. 조슬린은 이 데이터를 눈으로 분석했다. 그래프 위에 나타난 기묘한 ‘꺾임’(cruff)은 이렇게 눈으로 발견된 것이었다. 그러나 이 발견은 그냥 스쳐지나갔다. 다른 발견들이 보통 그렇듯이 이 발견의 진가가 드러나는 데는 시간이 걸렸다. 1967년 11월 28일, 소슬린과 그녀의 지도교수 앤터니 휴이시는 기묘한 시그널을 보여주는 데이터를 하나 잡았다. 조슬린은 비로소 그 ‘꺾임’이 3분의 1초에 한 번씩 일어나는 일련의 펄스라는 사실을 알아챌 수 있었다. 이로써 조슬린과 휴이시는 펄서를 발견했던 것이다. 조슬린은 다른 세 개의 펄스 원을 더 찾아냈다. 이것은 외계 문명의 ‘작은 녹색 사람들’로부터 보내진 신호라는, 다소 이색적인 해석을 물리치는 데 도움이 되었다. 펄서의 발견에 관한 논문은 1968년 2월 24일 ‘네이처’지에 발표되었다. 나중에 펄서의 발견에 대해 수여된 1974년의 노벨 물리학상 수상자에 휴이시와 동료 마틴 라일이 선정되었지만 최초의 발견자인 조슬린 벨은 포함되지 않았다. 이것은 뒤에 노벨상이 가장 불공정하게 수여된 것이라는 비판을 받는 등, 두고두고 많은 논란을 불러일으켰다. '펄서, 과연 어떤 천체인가?' 그렇다면 과연 펄서란 무엇이며, 어떻게 작동하는 걸까? 과연 펄서도 일반적인 항성이라 할 수 있을까? 그러나 아직까지 펄서에 대해서는 밝혀진 것보다 밝혀지지 않은 것이 더 많을 만큼 불가사이한 존재다. 초고속, 또는 초저속으로 회전하는 고밀도의 펄서는 물질이 고밀도 상태에서 어떤 구조를 하고 있는가에 대한 비밀을 품고 있다. 이러한 극단적인 경우를 찾기 위해 우리는 많은 펄서를 찾아야 할 필요가 있다. 펄서는 대체로 쌍성계를 이루며 서로의 둘레를 공전하는데, 이 동반성의 본질은 우리가 펄서의 형성 내역을 이해하는 데 도움이 된다. 우리는 펄서가 무엇으로 이루어져 있으며, 어떻게 작동하는가에 대해 제법 많은 진척을 이루었지만, 그래도 펄서는 여전히 신비에 감싸인 존재라고 할 수 있다. 펄서를 연구하는 과학자들은 펄서의 실용적인 용도를 찾아내기도 한다. 예컨대 펄서의 맥동 타이밍은 전 우주의 저주파 중력파를 감지하는 방법으로 추진되고 있으며, 또한 우주에서 물질의 밀도가 높은 영역을 통과 할 때 펄스 신호가 변경되는 방식을 살펴봄으로써 우리은하의 구조를 측정하는 데 사용되기도 한다. 펄서는 또한 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 테스트 할 수있는 가장 훌륭한 도구 중 하나이기도 하다. 상대성 이론은 천문학자들이 할 수있는 가장 정교한 검증을 모두 통과하여 100년 이상 건재를 과시하고 있다. 그러나 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 가장 성공적인 이론인 양자역학과는 아귀가 잘 맞지 않는다. 과학자들은 그래서 상대성 이론의 작은 결점이라도 찾아내기 위해 분투하고 있는 중이다. 펄서는 이 문제를 풀 수 있도록 도움을 줄 수 있다고 과학자들은 믿고 있다. 지금도 천문학자들에게 날밤을 새게 하는 것은 블랙홀 주변의 궤도에서 펄서를 찾아내고자 하는 열망이다. 이것은 일반 상대성 이론을 검증할 수 있는 가장 이상적인 시스템이기 때문이다. 어쨌든 펄서의 발견은 우주에 대한 인류의 이해를 크게 바꾸었으며, 그 진정한 중요성은 여전히 미지인 채로 펼쳐져 있다고 할 수 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

중력파, 전자기파 동시관측으로 중성자별 관련 천문학 난제 해결한국과학자 포함된 국제공동연구진 성과 국내 연구진이 포함된 국제공동연구진이 세계 최초로 중력파와 X선, 감마선, 가시광선 같은 전자기파를 동시에 관측하는데 성공했다.블랙홀 충돌로 생긴 중력파가 지난해 초 검출됨에 따라 올해 노벨물리학상 수상업적으로 선정됐다. 그런데 이번에 중성자별의 충돌에 의해 생기는 중력파는 물론 감마선, X선, 가시광선을 동시에 발견하는데 성공한 것이다. 이번 연구로 그동안 이론상으로만 알려진 ‘킬로노바’의 존재를 관측해 설득력 있게 증명해냈다는 평가를 받고 있다. 킬로노바는 블랙홀이나 중성자별이 충돌하면서 생기는 것으로 초신성이라고도 불린다. 이번 연구는 전 세계 45개국 900여 기관 소속 50개 연구그룹에 속한 3500여 명 과학자들의 협동연구의 성과다. 국내에서도 서울대 초기우주천체연구단, 한국천문연구원, 한국중력파협력연구단, 성균관대 우주과학연구소 소속 38명의 과학자들이 연구에 참여했다. 중력파검출 국제연구단인 라이고, 비르고 과학협력단은 지난 8월 17일 오후 9시 41분(한국시간)에 처음 중성자별 충돌로 만들어진 중력파 발생현상을 관측하고 ‘GW170817’라고 이름지었다. 연구진은 중력파 종료 2초 후에는 2초간 발생한 짧은 감마선 폭발현상을 관측했고 다시 11시간 후에는 약 1억 3000만 광년이 떨어진 은하 ‘NGC 4993’에서 ‘GW170817’과 똑같은 별의 모습을 가시광선으로 발견했다.초기우주천체연구단 단장인 임명신 서울대 교수가 이끄는 광학연구진은 천문연구원의 KMTNet 망원경과 서울대에서 보유한 이상각 망원경을 사용해 중력파 발생 이후 21시간이 지난 때부터 GW170817에 대한 추적관측을 했고 성균관대 연구팀은 멕시코에 있는 광학망원경과 남극에 있는 뉴트리노 천문대에서 이 별의 탄생을 확인했다. 다시 미국항공우주국(NASA)에서 운영하는 찬드라 X선 우주망원경으로 X선을 관측함으로써 천문학계의 난제로 알려진 중성자 별 충돌결과로 예측됐던 킬로노바 현상과 특이한 감마선 폭발현상을 확실히 확인하게 됐다. 국제공동연구진은 먼 우주의 천체를 가시광선이나 감마선, X선처럼 하나의 수단으로 확인하는 것이 아니라 중력파와 이들 전자기파 신호를 동시에 관측해 연구하는 다중신호 천문학 탄생을 알리는 계기라고 평가하고 있다. 한국중력파연구협력단을 이끄는 이형목 서울대 교수는 “천문학 난제였던 중성자별 충돌 현상을 이번에 단숨에 규명한 것처럼 다중신호 천문학 연구로 우주론, 중력, 밀집천체 등 다양한 연구분야에서 획기적 발견이 이어질 것”이라고 예측했다. 임명신 교수도 “중력파와 광학관측 협동연구로 중력파 신호가 정확히 어디에, 어떤 천체로부터 오는지 최초로 밝힌 역사적 연구”로 “중성자별의 핵입자물리학적 상태를 규명하는 계기가 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 16일 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 2편의 논문으로, 천문학 및 물리학 분야 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스’에 5편의 논문으로 발표됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구상에서 가장 값비싼 금속인 금. 이 금이 어떻게 만들어졌는가에 대해 완전히 밝혀지지는 않았지만, 우주 초창기에 별이 벼려냈다는 것 정도는 알려져 있다. 그러나 우리 태양계에 존재하는 금의 양을 보면 우주 초기 초신성 폭발 등으로 만들어진 금의 양보다 훨씬 더 많다는 계산서가 나와 과학자들의 골머리를 앓게 했다. 이 미스터리에 대한 답이 최근에 밝혀졌는데, 그것은 바로 중성자 충돌이라는 사건이었다. 138억 년 전 빅뱅으로 우주가 탄생했을 때, 태초의 빅뱅 우주공간을 가득 채운 최초의 물질은 수소였다. 원자번호 1인 수소는 양성자 하나와 전자 하나로 이루어진 가장 단순한 원소다. 이에 비해 금은 양성자 79개, 전자 79개로 이루어진 중원소다. 원자번호 77인 이리듐은 양성자가 77개, 원자번호 80인 수은은 양성자가 80개다. 이론적으로는 이리듐 핵에 양성자 2개를 박아넣거나, 수은에서 양성자 한 개를 빼내면 누런 금이 되는 셈이다. 이런 기술을 연구하는 학문이 연금술이다. 물론 지금까지 연금술로 금을 생산하는 데 성공한 연금술사는 없다. 놀랍게도 최고의 과학천재로 일컬어지는 뉴턴은 연금술사였다. 그가 연금술을 연구하는 데 쓴 시간과 정력은 물리나 수학 연구에 쓴 것보다 더 많았다고 한다. 물론 뉴턴도 ‘연금’에 성공하지는 못했다. 뉴턴이 만년에 정신착란을 보인 것은 연금술 연구로 많은 수은을 섭취한 것이 원인이라 한다. 연금술이 실패한 것은 금보다 가벼운 원소의 핵자 속으로 양성자를 박아넣을 수 있는 에너지는 초신성 폭발 같은 어마무시한 힘이 아니고는 불가능하기 때문이다. 지구상에서는 어떤 수단을 동원하더라도 그런 에너지를 생산할 방법이 없다. 그러니까 뉴턴을 비롯한 수많은 연금술사들은 물질의 거죽만 주무르면서 금을 만들겠다고 헛고생만 죽도록 한 셈이다. 하긴 그 덕분에 화학이 발전하기는 하지만. 위의 그림은 두 중성자별이 나선운동을 하면서 충돌 직전에 있는 상황을 표현한 것이다. 중성자별이란 초거성이 초신성 폭발로 외피를 모두 날려버린 후 별 중심부가 엄청난 밀도로 뭉쳐진 별을 가리킨다. 이 별 물질 1리터의 무게는 무려 1조 톤에 달한다. 2016년 미국 하버드 스미소니언 센터는 중성자별의 충돌로 생긴 엄청난 양의 에너지를 발견하고, 이 과정에서 실제 금이 만들어 질 수 있다는 것이 증명했다. 초신성 폭발과는 달리 두 중성자 별들 간의 충돌은 금과 같은 귀중한 금속들을 수없이 만들어 낸다. ‘GRB 130603B’로 명명된 폭발 천체는 미항공우주국(NASA) 스위프트 위성을 통해 관측됐으며, 연구팀은 충돌 과정에서 금을 포함한 태양 질량의 약 1/100에 해당하는 물질들이 방출된 것으로 추정했다. 연구에 참여한 하버드 스미소니언 센터 선임연구원 에도 버거는 “이번 중성자별 충돌 과정에서 생겨난 금의 양이 달 질량에 10배 일 수 있다”고 설명했다. 따라서 지금 당신의 손가락에 끼워져 있는 금반지는 초신성 폭발이나 중성자별의 충돌 결과 만들어진 것으로, 이러한 물질들이 우주공간을 떠돌다 태양계가 생성될 때 지구로 흘러들어 광맥을 이루었으며, 광부의 손에 의해 채취되어 금은방을 거친 끝에 당신 손가락에 끼워진 셈이다. 이것은 소설이 아니라 과학이다. 그러니까 우리 손가락의 금반지는 수십억 년 전 저 우주공간에서 일어난 초신성 폭발이나 중성자별 충돌의 기념품이라 해도 틀린 말은 아닌 셈이다. 이런 기념품을 입 속에 갖고 있는 사람들도 많다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

화성 적도 부근에 물이 존재할 가능성이 있다는 주장이 제기됐다. 사실로 밝혀질 경우 향후 화성 유인 탐사에 큰 도움이 된다는 점에서 연구에 관심이 모아진다.6일 학계에 따르면 미국 존스홉킨스대 응용물리학연구소 잭 윌슨 박사후연구원은 지금까지 물이 있을 수 없다고 여겨졌던 화성 적도 부근에 물의 존재 가능성에 대한 증거를 발견했다고 최근 발표했다. 2002~2009년에 화성 오디세이 탐사선이 수집한 자료를 다시 분석해 이 같은 결과를 도출해냈다는 게 윌슨 박사팀의 설명이다. 만약 실제로 적도 부근에 물이 존재한다면, 향후 화성 유인 탐사 과정에서 인간에게 필요한 물을 현지에서 조달할 수 있고 수소 연료를 만드는 원료로 쓰는 것도 가능해진다. 윌슨 박사팀은 중성자분광계라는 장비로 수집한 자료를 분석했다. 중성자를 측정하면 수소가 얼마나 있는지 알 수 있는데, 수소가 있다는 것은 물 또는 수소를 함유한 물질이 있다는 의미라는 것이다. 실제로 2002년에는 같은 자료로 화성 고위도 지역에 수소가 풍부하다는 사실이 드러난 바 있다. 2008년 화상에 착륙한 피닉스 탐사선은 수소가 얼음을 이루고 있다는 것을 확인했다. 그러나 저위도 지역에서는 얼음이 열역학적으로 안정을 유지할 수 없기 때문에 그동안 저위도 지역에 있는 수소의 흔적은 수화된 광물 때문이라고 여겨져왔다. 윌슨 박사팀은 “이미지 재처리 기술로 잡신호를 제거하고 이미지를 더욱 선명하게 만들었더니 적도 부근에서 예상치 못했던 많은 양의 수소를 발견할 수 있었다”고 설명했다. 이곳에 어떻게 얼음이 있는지 여부는 아직 밝혀지지 않았다. 지금으로서는 화성의 자전축이 지금보다 더 기울어져 있을 때 극지방에서 나온 얼음과 먼지 혼합물이 대기 중에서 순환했다는 학설이 유력하다. 하지만 수십만에서 수백만 년 전 만들어진 얼음이 지금까지 사라지지 않은 이유에 대해서는 설명이 어려운 상태다. 이와 관련 윌슨 박사는 “지금으로서는 앞으로 계속 연구해 봐야 할 수수께끼”라고 밝혔다. 김희리 기자 hitit@seoul.co.kr

-2100년에 ‘제6의 대멸종’ 시작될지도 2100년까지 인류가 배출할 이산화탄소의 총량이 지구에 ‘제6의 대멸종’ 방아쇠를 당길지도 모른다는 새 연구 결과가 발표됐다. 지난 1세기 남짓 동안 인류가 지구 대기 속으로 배출해낸 이산화탄소 양의 수준이 이윽고 지구를 ‘대파국의 문턱’에 다다르게 했으며, 이 문턱을 넘어서면 지구 환경의 불안정과 대량멸종은 피할 수 없게 될 것이라고 새 연구는 예측하고 있다. 비록 대량멸종이 즉각적으로 일어나지 않는다 해도 앞으로 1만 년에 걸쳐 대량멸종이 진행될 것으로 본다고 논문 공동저자 대니얼 로트먼 매사추세츠 공과대학(MIT) 지구물리학 교수가 말했다. 지구 역사 45억 년 동안 지구상에는 생명의 풍성한 향연이 이루어졌다. 지난 5억 년 동안 이 생명의 향연은 적어도 다섯 차례 대량멸종으로 쑥대밭이 되었다. 수많은 종들이 하릴없이 사라진 대량멸종 가운데도 페름기 대멸종이 가장 혹독했다. 이 대멸종에서 지구의 바다에서 95%의 생명이 멸절했고, 육지생물은 70%가 사라졌다. 이 모든 멸종은 하나의 유사점을 공유한다. 로트먼은 “이 다섯 차례의 대량멸종이 있을 때마다 지구적인 탄소 사이클의 붕괴가 선행되었다”고 밝혔다. 이산화탄소와 생영체의 죽음은 직접적인 상관관계를 가지고 있다. 대기 중의 과도한 이산화탄소는 기온을 상승시켜, 마침내 생명이 살 수 없는 기온이 되게 하며, 그 뒤 화산 폭발을 야기해 다시 지구를 식히는 순환이 이루어지는 것이다. 예컨대 2억 5000만 년 전 페름기의 끝에 바다의 이산화탄소 수치가 치솟았던 사실을 바다 암석이 보여주고 있다. 이산화탄소는 지구 생명의 대량멸종과 긴밀한 관계를 맺고 있다. 지구 대기 속과 바다의 이산화탄소 수치는 급격한 환경변화의 동인이며, 그것이 이윽고 대량멸종으로 이어지는 것이다. 그러나 ‘탄소 폭주’ 한 가지가 대량멸종을 가져오는 것은 아니다. 9월 20일자 발행의 ‘사이언스 어드밴시스’ 지에 발표된 새 연구는 대량멸종의 원인으로 두 요소가 상정되었는데, 이산화탄소 증가율과 그 시기 이산화탄소의 총량이 바로 그것이다. 이 두 가지 수치를 계산하기 위해 로트먼은 지난 5억 4000만 년 기간에 속하는 31개 지질시대의 바위에 포함되어 있는 탄소 동위원소(중성자 수가 다른 탄소원자)를 측정했다. 그 데이터에서 로트먼과 그의 동료들은 지질학적 기록에 나타난 대량멸종과 관련된 것으로 보이는 탄소 양의 변화 비율과 그 총량을 결정할 수 있었다. 이어서 그들은 현재에 이르는 탄소의 변화 상황을 산정했다. 이에 따라 현재 인류는 가공할 정도의 비율로 이산화탄소를 대기중으로 배출하고 있다는 사실이 드러났다. 비록 상당한 불확실성은 있지만, 이번 세기 말까지 탄소가 추가적으로 310기가톤(1기가는 10억)이 바다에 더 축적되면 대량멸종의 방아쇠를 당기는 데 부족함이 없다는 계산서를 뽑아냈다고 로트먼은 밝혔다. 그 다음은 어떻게 될까? 로트먼은 “그 다음은 대량멸종이 뒤따를 것"이라면서 “그러나 급격한 대량멸종이 아니라 1만 년에 걸쳐 천천히 진행되는 멸종시대에 접어들 것”이라고 설명했다. 리 검프 펜실베니아 주립대 교수는 “만약 인류가 이산화탄소 배출을 극적으로 감소시키지 않는다면 페름기의 대멸종 같은 지구 대파국은 피할 수 없을 것”이라고 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

중성자별은 별의 잔해가 모인 천체다. 별이 죽은 후 남은 잔해는 자체 중력으로 뭉치게 되는데, 질량이 커질수록 더 강한 중력으로 단단하게 뭉치게 된다. 대략 태양 질량의 1.4배 이하는 백색왜성, 그 이상은 중성자별이 된다. 중성자별은 강한 중력으로 양성자와 전자까지 뭉쳐져 전부 중성자처럼 되는 것으로 별 자체가 하나의 원자핵이나 다름없다. 펄서(pulsar)는 이런 중성자별이 에너지를 방출하면서 매우 빠르게 자전하는 경우를 말한다. 지구에서 관측하면 자전주기에 따라 규칙적인 신호를 내는 천체로 관측된다. 이 중에는 자전 속도가 매우 빨라 1초 미만인 것도 존재한다. 이들은 밀리세컨드 펄서라고 부른다. 태양 질량보다 큰 천체가 이렇게 빨리 회전해도 파괴되지 않는 건 중성자별이 강력한 중력으로 매우 단단하게 결합해 있기 때문이다. 원자의 구조는 축구장 중심에 축구공이 하나 있고 축구장 가장자리에 개미가 돌아다니는 것으로 묘사할 수 있다. 가운데 있는 축구공은 원자핵이고 개미는 전자다. 원자의 대부분은 사실 아무것도 없는 빈 공간이다. 중성자별은 강한 중력으로 여러 개의 축구공과 개미들이 모두 달라붙어 움직이지 못하는 상태로 표현할 수 있는데, 이렇게 되면 밀도와 중력은 엄청나게 커진다. 동시에 빈자리 없이 촘촘히 메워진 상태이므로 그 강도는 우주에서 비교할 천체가 없다. 따라서 매우 빨리 회전해도 파괴되지 않는다. 최근 네덜란드 왕립천문대(ASTRON)가 이끄는 국제 천문학자 팀은 지상 망원경과 미항공우주국(NASA)의 페르미 감마선 우주 망원경을 이용해 지구에서 3200~5700광년 정도 거리에 있는 새로운 밀리세컨드 펄서 ‘PSR J0952-0607’를 발견했다. 이 펄서는 1분 동안 4만 2000회의 회전 속도를 지녀 역대 두 번째로 빠른 펄서로 기록되었다. 가장 빠른 펄서가 분당 4만 3000회인 점을 생각하면 큰 차이가 없는 수준이다. 하지만 더 빠른 펄서가 있을 가능성은 여전히 존재한다. 과학자들은 펄서의 자전 속도의 이론적 한계가 분당 7만 2000회라고 보고 있다. 이번에 발견된 초고속 펄서는 혼자 있는 중성자별이 아니다. 아직 살아있는 동반성을 거느리고 있는데, 불과 6.4시간 주기로 그 주변을 공전한다. 이렇게 가까운 거리에서 강력한 에너지를 분출하면서 공전하기 때문에 동반성은 막대한 물질을 잃고 있다. 분당 4만 2000회 회전하면서 다른 별과 6.4시간 주기로 공전하는 중성자별은 우주에서 가장 기이하고 극단적인 천체 가운데 하나다. 이보다 더 극단적인 천체는 더 강한 중력으로 중성자마저 버티지 못하고 하나의 점으로 붕괴하는 블랙홀뿐이다. 블랙홀이라는 더 극단적인 천체 때문에 상대적으로 SF 영화나 소설에서 별로 다뤄지지 않지만, 중성자별이나 백색왜성 모두 매우 독특하고 흥미로운 사연을 지닌 천체다. 엄청난 속도로 회전하는 펄서 역시 블랙홀 못지않은 우주의 신비다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

최근 국내에서도 판매를 시작한 테슬라의 전기자동차 모델S는 가격이 1억원이 넘는다. 고가에도 불구하고 날개 돋친 듯 팔려 나가고 있다. 이에 기존 내연기관 자동차를 개발하던 기업들도 경쟁력 있는 전기차를 속속 출시하고 있다. 사실 전기차는 최근에 등장한 것 같지만 역사는 상당히 오래됐다. 자동차 역사의 초창기엔 시장 주도권을 두고 이미 내연기관과 격돌했으며, 1990년대 말에는 제너럴모터스(GM)가 전기차 EV1를 선보이기도 했다. 그러나 전기차가 내연기관 자동차와 경쟁에서 진 이유는 바로 배터리 때문이었다. 기존 배터리는 납 때문에 환경에 악영향을 끼칠 뿐만 아니라 전기를 많이 저장하지 못하면서도 몹시 무겁다는 치명적인 단점이 있었다. 다행히 리튬이온 배터리 기술의 발전으로 배터리의 부피는 작아지고 저장 용량은 한층 커졌다. 그 덕분에 전기차가 도로로 다시 돌아오게 됐다. 하지만 배터리의 가격은 여전히 비싼 편이라 정부나 지방자치단체로부터 보조금을 받지 않으면 전기차가 가격 경쟁력을 갖기는 쉽지 않다. 이를 잘 아는 테슬라는 배터리의 효율 및 수명을 개선하는 등 경제성 확보를 위해 캐나다 댈하우지대학의 제프 단 교수와 손잡고 배터리 연구에 나섰다. 단 교수는 배터리 분야에서 세계적인 권위자로 배터리를 충·방전할 때 분자 단위에서 어떤 변화가 일어나는지를 관찰하고, 배터리에 들어가는 물질을 개량함으로써 상당한 성과를 거두었다. 단 교수가 연구에 사용하는 도구는 ‘중성자’다. 중성자는 물질 내부를 손쉽게 투과하면서 구성 물질의 정보를 갖고 나온다. 이 정보를 이용하면 배터리를 이루고 있는 물질의 원자 배열이나 리튬이온의 이동 경로를 눈으로 보듯 알 수 있다. 중성자는 보통 핵분열 반응이 왕성한 대형 연구용 원자로나 인위적으로 핵반응을 일으킬 수 있는 커다란 가속기를 통해 만들어진다. 연구자들은 여기에 ‘중성자 산란장치’라는 과학 장비를 설치, 운영함으로써 다양한 물질의 내부 구조를 자세히 연구한다. 최근에는 배터리뿐만 아니라 금속, 초전도체, 태양전지 등 각종 재료 연구에도 중성자를 유용하게 활용한다. 또 태양광, 풍력 등 날씨의 영향을 많이 받는 신재생에너지 분야에서도 배터리의 효율을 높이는 데 중성자를 사용한다. 테슬라 같은 기업 외에도 전 세계는 국가 차원의 배터리 연구를 진행하고 있다. 일본의 라이징 배터리 프로젝트, 미국의 배터리500 프로젝트, 독일의 엑설런트 배터리 프로그램 등이 그것이다. 이를 통한 성과가 국가의 에너지정책에 미치는 영향은 상당히 커질 것이다. 국내에서도 배터리 연구가 활발하게 이뤄지고 있는 만큼 중성자의 활약도 더욱 기대해 본다.

수소탄과 원자탄은 모두 핵폭탄의 일종이지만 그 폭발력은 수소탄이 훨씬 강력하다. 수소탄이 원자탄의 수천배 파괴력을 지녔다. 히로시마에 투하된 원자탄은 폭발 즉시 7만명이 숨지고, 도시 반경 1.6㎞가 초토화됐지만 수소탄은 도시 하나 전체를 완전히 파괴할 만한 가공할 위력을 갖고 있다.원자탄은 우라늄이나 플루토늄의 핵분열 현상을 응용한 폭탄이다. 농축시킨 우라늄과 플루토늄을 인공적으로 연쇄 핵분열시켜 이때 생기는 에너지를 이용해 수천~수만도의 고온과 충격파를 만드는 것이다. 수소탄은 이런 원자탄을 기폭장치로 이용한다. 원자탄의 핵분열 충격으로 중수소와 3중수소 등 핵융합물질이 반응을 일으키고 이때 생성되는 고속 중성자가 다시 우라늄 238의 핵분열을 촉진시키면서 3단계 핵분열 반응을 가속화해 고온과 폭발력이 극대화된다. 폭발 직전 폭탄 내부 온도가 1억도에 육박하는 것으로 알려져 있다. 수소탄이라는 명칭은 중수소와 3중수소가 수소의 동위원소이기 때문에 붙었다. 증폭핵분열탄은 원자탄에서 수소탄으로 가는 중간 단계로 볼 수 있다. 원자탄 내부에 약간의 중수소와 3중수소 등 핵융합물질을 주입해 핵분열 이후 핵융합을 통해 핵분열을 더욱 촉진시켜 핵폭발 위력을 증가시키는 효과를 거둘 수 있다. 폭발 효율이 높아 수소탄의 1차 기폭제로 활용하기도 한다. 박홍환 전문기자 stinger@seoul.co.kr

북한은 6차 핵실험 3시간 뒤인 3일 오후 3시 30분 대륙간탄도미사일(ICBM) 장착용 수소폭탄 시험을 성공적으로 단행했다고 발표했다. 6차 핵실험을 승인하는 김정은 노동당 위원장의 친필 사인도 공개했다. 오전 조선중앙통신을 통해 김정은의 핵무기연구소 시찰 소식과 ICBM 장착용 수소탄 탄두 개발 성공 소식을 전한 뒤 수시간 만에 핵실험을 전격적으로 단행한 것이다. 북한 핵무기연구소에 따르면 이날 시험은 ICBM 수소탄 탄두 제작을 위해 새로 연구한 위력조정기술과 내부구조설계 방안의 정확성 등을 검증하기 위해 진행됐다. 핵실험 결과 핵분열→핵융합으로 이어지는 수소탄으로서의 모든 물리적 지표들이 설계값을 충족시켰다고 주장했다. 성명은 구체적으로 “시험을 통하여 수소탄 1차계(핵분열 과정)의 압축 기술과 분열 연쇄반응 시발 조종 기술의 정밀성을 재확인하였으며 1차계와 2차계(핵융합 과정)의 핵물질 이용률이 설계에 반영한 수준에 도달하였다는 것이 다시금 실증되었다”고 밝혔다. 그러면서 “우리가 수소탄 제작에 이용한 1차계와 2차계의 지향성 결합구조와 다층 복사 내폭 구조 설계가 매우 정확하며 경량화된 열복사 차폐재료와 중성자 차폐재료가 합리적으로 선정되었다는 것을 확인했다”고 주장했다. 이날 공개된 ICBM용 수소탄 탄두 모양은 마치 호리병이나 땅콩을 닮았다. 1단계로 원자탄을 터뜨려 핵분열을 일으키고, 이 에너지로 중수소 등을 자극해 연쇄 핵융합을 일으키는 수소탄 방식처럼 보이는 것도 사실이다. 김동엽 경남대 극동문제연구소 교수는 특히 “지난해 공개한 핵탄두보다 직경 등이 작아 보인다”며 크기에 주목했다. 일반적으로 수소탄 생산을 위해서는 핵무기 소형화가 완성돼야 하기 때문이다. 핵분열탄 즉 원자탄을 먼저 터뜨린다는 점에서다. 한·미 정보 당국이 북한의 핵무기 소형화와 관련해 아직도 1~2년 정도 더 필요하다는 낙관적인 분석이 나오고 있지만 이미 완성했을 가능성을 배제할 수 없게 됐다. 북한은 “우리의 핵무기 설계 및 제작 기술이 핵탄의 위력을 타격 대상과 목적에 따라 임의로 조정할 수 있는 높은 수준에 도달했다”면서 “국가 핵무력 완성의 완결 단계 목표를 달성하는 데서 매우 의의 있는 계기가 됐다”고 주장했다. 핵무기 소형화는 물론 폭발력을 수십kt에서 수백kt까지 임의로 조정할 수 있는 수소탄까지 손에 넣었다는 위협과 다름없다. 게다가 북한은 초강력 EMP 공격, 즉 전자파 공격까지 가능해졌다고 주장하고 있다. 주목되는 것은 아직 완성이 아닌 완결 단계라고 주장했다는 점이다. 수소탄의 일관성, 안정성 등을 검증하기 위한 추가적인 핵실험에 나설 가능성을 배제할 수 없다. 핵을 보유한 나라 중 미국은 1000여 차례, 러시아는 700여 차례, 중국은 40여 차례 핵실험을 실시했으며 인도와 파키스탄은 6차례 핵실험을 했다. 박홍환 전문기자 stinger@seoul.co.kr

우주에 있는 은하와 별은 저마다 빛을 내면서 자신의 존재를 알리지만, 지구에서 모두 쉽게 관측이 되는 것은 아니다. 아무리 밝고 가까이 있어도 이를 가리는 가스나 먼지가 중간에 있으면 지구에서 보이지 않는다. IC 342는 지구에서 700만~1100만 광년 떨어진 은하로 가리는 물체만 없다면 쌍안경만으로도 지구에서 관측이 가능할 정도로 밝은 은하다. 문제는 이 은하가 우리 은하의 디스크 적도면 방향에 있어 우리 은하의 가스와 먼지 때문에 잘 보이지가 않는다는 것이다. 따라서 이 은하를 정밀하게 관측하는 일은 천문학자 사이에서도 어렵기로 정평이 나 있다. 천문학자들은 IC 342에 ‘숨어있는 은하’(Hidden Galaxy)라는 별명을 붙였다. 하지만 미항공우주국(NASA)의 허블 우주 망원경은 우리 은하의 가스와 먼지를 뚫고 IC 342의 중심부를 관측하는 데 성공했다. 이 은하는 우리 은하와 비슷한 나선 은하로 파란색으로 빛나는 젊은 별이 많이 생성되는 가스 성운을 가지고 있다. 수소가 풍부한 가스 성운에서는 새로운 별이 탄생하는데, 이는 은하의 신생아실이나 마찬가지다. 우리 은하에서 가까운 대형 나선 은하는 안드로메다은하를 비롯해 몇 개 없어서 IC 342의 관측 결과는 천문학자들에게 중요한 정보를 제공한다. 이미 천문학자들은 2003년 관측에서 이온화된 수소가 풍부한 HII 핵(HII nucleus)의 존재를 확인했으나 위치상 관측이 힘들어 상세한 구조는 알기 어려웠다. 이번 관측에서는 검붉은 가스 사이로 마치 보석을 뿌려놓은 것처럼 밝고 젊은 별이 파랗게 빛나는 모습을 확인할 수 있다. 그 모습은 마치 우주에서 피어난 파란 장미처럼 보인다. 거리와 관측의 어려움을 생각하면 이번 관측은 적지 않은 성과라고 할 수 있다. 이렇게 천문학자와 숨바꼭질하듯이 숨어 있는 천체는 적지 않다. 그 대상은 은하나 별이 될 수도 있고 블랙홀이나 중성자별이 될 수도 있다. 이를 관측하는 방법은 가시광보다 긴 파장에서 관측하는 전파 망원경을 사용하거나 혹은 허블 우주 망원경처럼 강력한 망원경을 사용하는 것이다. 앞으로 발사될 제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경을 뛰어넘는 강력한 성능으로 여기저기 숨어서 존재를 좀처럼 드러내지 않는 은하와 별을 밝혀낼 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우리 은하에서 가장 빠르게 나는 별은 작은 이웃 은하를 탈출한 도망자라는 사실이 새 연구에서 밝혀졌다. 우리 은하에서 ‘초고속도’ 별로 알려진 1만개 가량의 별들은 모두 우리 은하의 위성 은하인 대마젤란 은하에서 태어난 별들이라고 과학자들은 생각하고 있다. 이들 별은 처음에는 서로를 공전하는 쌍성계의 한쪽 별이었다. 그러나 폭발적인 분열로 인해 서로를 묶고 있던 중력이 끊겼으며, 그 속도로 자신들의 고향 은하를 탈출해 우리 은하로 틈입하게 되었다고 새 연구는 설명하고 있다. 영국 케임브리지 대학의 연구자들은 슬로언 디지털 스카이 서베이(Sloan Digital Sky Survey)의 데이터를 이용해 은하 간을 여행하는 이 초고속도 별이 동반성의 폭발로 얼마만한 추진력을 얻어야 대마젤란 은하를 탈출할 있는지 컴퓨터 시뮬레이션으로 연구를 진행했다. 우리 은하에서 이런 초고속도 별을 직접적으로 관측할 수 있는 숫자는 20개 정도밖엔 안된다. 그러나 연구자들은 이런 별이 적어도 수천 개는 될 거라고 예상하고 있다. 천문학자들은 이미 오래 전 우리 은하 중심에 있는 초질량 블랙홀을 지나치면서 엄청난 중력 도움을 받은 초고속도 별들이 결국엔 우리 은하의 중력 사슬을 끊고 탈출할 거라는 예측을 내놓았다. 그리고 어떤 초고속도 별들은 초신성 폭발로 추동력을 얻었을 것이라는 연구결과도 발표된 적이 있다. 케임브리지대 천문학연구소 박사과정의 더글러스 바우버트 논문 대표저자는 “초고속도 별의 기원에 대한 초기 연구들은 미흡한 점이 많이 보인다”면서 “초고속도 별은 대부분 사자자리와 육분의자리에서 발견되는데, 그 이유는 아직까지 확실히 밝혀지지 않았다”고 말했다. 연구자들은 아마도 대마젤란 은하의 운동에 그 원인이 있지 않을까 추측하고 있다. 한때 대마젤란 성운으로 불리기도 했던 이 은하는 현재 시속 144만km라는 맹렬한 속도로 우리 은하에 접근하고 있는 중이다. 초고속도 별들은 이 달리는 열차에서 뛰어내린 별들일 거라고 연구자들은 생각하고 있다. 또한 대마젤란 은하를 탈출한 수천 개의 별들이 우리 은하로 유입되고 있을 뿐만 아니라, 수백만을 헤아리는 도망자 중성자별, 블랙홀까지 우리은하 속으로 유입되었을 것으로 연구자들은 생각하고 있다. 바우버트 대표저자는 “우리는 곧 이 같은 사실을 확인할 수 있을 것”이라면서 “유럽우주국의 가이아 위성이 내년에 수십억 개의 별에 관한 데이터를 보내올 예정인데, 그 속에는 북반구의 사자자리와 육분의자리를 가로지르는 초고속도 별들의 궤적이 포함되어 있을 것”이라고 밝혔다. 이 연구결과는 ‘왕립천문학회 월례보고’에 게재될 예정이며, 7일 잉글랜드 헐에서 열리는 국립천문학회에서 발표된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

우주에는 태양처럼 단독으로 존재하는 별만큼이나 두 개의 별이 중력에 의해 서로의 질량 중심 사이를 공전하는 쌍성계가 흔하다. 여기에 다른 별이 끼어들어 삼성계나 사성계가 되는 일도 드물지 않다. 예를 들어 태양에서 가장 가까운 이웃 별인 알파 센타우리의 경우 두 개의 별이 쌍성계를 이루고 적색왜성인 프록시마 센타우리가 그 주변을 도는 삼성계를 이루고 있다. 보통은 같이 태어난 비슷한 질량의 별이 쌍성계를 이루지만, 한쪽의 질량이 훨씬 큰 경우 더 빨리 최후를 맞는 경우도 드물지 않다. 후자의 경우 남은 물질이 뭉쳐서 생긴 천체인 백색왜성, 중성자별, 블랙홀과 일반적인 별이 한동안 같이 공존하게 된다. 그런데 우주에는 일반적인 별만큼이나 이보다 작은 천체인 갈색왜성(brown dwarf)도 흔하다. ‘실패한 별’(failed star)로 불리는 갈색왜성은 행성보다는 크지만, 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하는 데 필요한 질량(보통 태양 질량의 8%, 혹은 목성 질량의 80배)이 부족해 매우 어둡게 보이는 천체다. 따라서 매우 흔하지만, 실제로 관측하기가 어렵다. 과학자들은 죽은 별의 잔재인 백색왜성과 실패한 별인 갈색왜성의 쌍성계가 우리 은하에 드물지 않다고 생각하지만, 둘 다 어두운 천체라 관측은 쉽지 않았다. 최근 국제천문학자 팀은 케플러 우주 망원경 데이터와 SDSS 데이터를 이용해서 ‘WD1202-024’라고 명명된 백색왜성-갈색왜성 커플을 발견했다. 이들은 각기 태양질량의 40%에 달하는 백색왜성과 6.7%에 달하는 갈색왜성으로 놀라운 사실은 두 별이 매우 가까운 위치에서 아주 빠르게 공전하고 있다는 것이다. 이 쌍성계의 공전 주기는 71.2분에 지나지 않는다. 이렇게 공전주기가 짧아진 것은 본래 태양보다 약간 큰 별이었던 동반성이 백색왜성이 되는 과정에서 가스를 방출하면서 갈색왜성의 공전 주기를 줄였기 때문으로 추정된다. 결국, 너무 가까이 다가간 갈색왜성은 표면 중력이 큰 백색왜성에 의해 흡수되는 운명을 맞이하게 된다. 마지막에는 갈색왜성은 사라지고 백색왜성 단독으로 영겁의 세월을 보내게 될 것이다. 이번 관측은 갈색왜성-백색왜성 쌍성계의 존재를 확인했을 뿐 아니라 이들의 독특한 진화과정에 대해서도 중요한 단서를 제공했다. 비록 실패한 별과 죽은 별로 불리지만, 이들은 과학자에게 별 진화의 마지막 단계를 보여주는 소중한 존재다. 모든 사람이 그러하듯 별에도 저마다의 사연이 있고 의미가 있는 셈이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

국내 연구진이 1억도가 넘는 고온을 견딜 수 있는 합금소재를 개발했다. 카이스트 원자력 및 양자공학과 류호진 교수팀은 여러 가지 술을 섞어 칵테일을 만드는 것처럼 다양한 금속원소들을 혼합하는 방식으로 고온에도 견딜 수 있는 신소재 합금을 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. ‘인공태양’, ‘차세대 에너지원’으로 주목받고 있는 핵융합 발전기술이 상용화되기 위해서는 1억도가 넘는 플라즈마를 가둬놓을 수 있는 ‘토카막’ 용기의 내구성이 중요하다. 현재 토카막 용기는 금속 원소 중 녹는점이 가장 높은 텅스텐과 다른 금속들을 소량 섞은 물질로 만들고 있다. 그렇지만 고온의 플라즈마를 오랫동안 가두고 있다보면 손상이 발생한다. 연구팀은 칵테일처럼 여러 금속 분말을 혼합한 다음 틀에 넣고 열과 압력을 가해 모양을 만드는 분말야금 기술로 텅스텐보다 경도와 강도가 2배 이상 향상된 신소재 합금을 만들었다. 또 고온의 온도에서 서로 다른 금속원소들이 섞여 있을 경우 핵융합 반응이 일어나면서 나타날 수 있는 방사능 배출을 막기 위해 크롬이나 티타늄 같은 반응성이 낮은 금속들을 혼합했다. 류 교수는 “핵융합 발전에서 플라즈마를 오랜 시간 가둬두다 보면 열과 플라즈마, 중성자로 인해 용기의 손상이 심해져 파손 가능성이 커진다”며 “이번 연구는 핵융합 및 원자력발전에서 쓰일 수 있는 고강도 금속소재 개발을 촉진시킬 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“우리들 손으로 중국의 첨단 군사·과학기술 수준을 세계 1위로 올려놓겠다.” 세계 어디든 1시간 내 핵무기를 실어나를 수 있는 극초음속 비행체, 소나(음향탐지)를 피할 수 있어 절대로 들키지 않는 스텔스 잠수함 등 중국의 군사·과학 기술을 한 단계 끌어올리기 위해 해외파 중국계 과학자군단이 주도적 역할을 하고 있다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 최근 보도했다. 특히 지난 40년간의 고도 경제성장으로 주머니가 두둑해진 중국 정부가 이를 바탕으로 높은 보수와 좋은 연구 환경을 제시하거나 애국심에 호소, 미국과 유럽의 군사·과학기술 분야 중국계 과학자들을 대규모로 유치하는 데 힘쓴 덕분에 중국이 빠른 속도로 첨단 군사·과학기술의 발전을 이루고 있다는 게 SCMP의 분석이다.●中 ‘풍동’ 시설 만들고 비행체 개발 추진 해외파 중국계 과학자들의 상당수는 미국의 뉴멕시코주 로스앨러모스 국립연구소와 캘리포니아주 로런스 리버모어 국립연구소, 오하이오주 라이트패터슨 공군연구소 등 미 국책연구소 출신이다. 이 가운데서도 로스앨러모스 국립연구소 출신들은 중국 내 각 대학과 연구소에서 ‘로스앨러모스 클럽’이라고 불릴 만큼 큰 세력을 형성하고 있다. 해발 2200m의 사막 지대에 있는 로스앨러모스 국립연구소는 인류 첫 원자폭탄 개발계획인 맨해튼 프로젝트의 산실로 널리 알려져 있다. 지금도 민군(民軍) 겸용 슈퍼컴퓨터와 입자가속기 등을 갖추고 국가 주도 과학 연구가 이뤄지고 있다. 1만명에 이르는 연구원 중 400명 정도가 중국 등지에서 건너온 아시아계 과학자로 전해졌다.중국 내 로스앨러모스 클럽의 수장은 극초음속 비행체 개발을 주도해 온 천스이(陳十一) 교수다. 중국은 지난해 4월 음속의 10배인 시속 1만 1000㎞로 비행할 수 있는 극초음속 비행체를 시험했다. 중국이 보유한 핵탄두를 싣고 세계 어디로든 1시간 내에 날아가 공격을 감행할 수 있을 정도로 엄청나게 빠른 속도다. 현재의 미사일방어 체계로는 도저히 대응할 수가 없다. 이 같은 최첨단 무기를 개발하는 데 필요한 실험을 위해서는 ‘풍동’(Wind Tunnel) 시설이 필요하다. 2010년 지어진 ‘풍동’은 미국이 보유한 2개의 풍동에 뒤이은 전 세계 세 번째 시설이다. 중국 정부가 이를 만들게 된 데는 천 교수의 설득이 주효했다. 그가 로스앨러모스에서 극초음속 비행체나 풍동 설계도를 빼왔는지 여부는 확실치 않다. 익명을 요구한 중국과학원 연구원은 “그렇다고 생각하지 않는다. 천 교수의 연구는 기술적 구체 사항보다는 이론적 연구가 주된 것이었다”며 “다만 정부에 제안서는 낼 수 있었을 것”이라고 말했다. 천 교수는 로스앨러모스 비선형연구센터 부소장 등 고위직에 올랐지만 1999년 퇴직한 뒤 곧바로 귀국했다. 가장 복잡한 자연현상으로 꼽히는 난기류 전문가로 베이징대 국가중점실험실 난류·복잡계 연구책임자를 맡아 중국의 극초음속 비행체 개발에 이바지했다. 2015년부터는 광둥(廣東)성 선전(深圳) 난팡(南方)과기대의 총장을 맡아 이곳을 ‘중국의 스탠퍼드’로 변신시켰다. 그는 난팡과기대 총장에 취임한 이후 베이징(北京)대와 이공계 최고 명문 칭화(淸華)대, 헤이룽장(黑龍江)성 하얼빈(哈爾賓)공대, 중국과학원, 중국과학기술대, 상하이푸단(上海復旦)대 등의 로스앨러모스 출신들을 끌어모았다. 로스앨러모스에서 중성자과학센터 팀장을 맡았던 자오위성(趙予生) 박사는 16년 만인 2015년 물리학과 석좌교수로 이곳에 합류했다. 18년 넘게 에너지 저장 장치와 바이오센서 등 보안 응용프로그램을 위한 신물질을 개발해 온 왕샹린(王湘麟) 박사도 지난해 9월 이 대학 화학부 석좌교수로 가세했다. 그는 2015년 미 국방부 산하 홈랜드 방위·안보정보분석센터(HDIAC)에서 근무하기도 했다. 기계항공공학부 학장 산샤오원(單肖文) 석좌교수도 로스앨러모스 클럽 멤버다. 그는 중국이 독자 개발한 첫 국산 여객기인 C919 개발에 참여했다. 난팡과기대는 교수의 95%가 귀국한 해외파 중국계 학자들이다. 스텔스 잠수함 개발에 참여하고 있는 허궈웨이(何國威) 중국과학원 역학연구소 비선형 역학연구실 주임, 중국 푸젠(福建)성 샤먼(廈門)대 에너지공학부 리닝(李寧) 학장 등도 로스앨러모스 출신이다. 허 교수는 잠수함이 기동할 때 생기는 난기류를 신속하고 정확하게 예측하는 컴퓨터 프로그램을 개발 중이다. 상대국의 감시망을 피할 수 있는 스텔스 잠수함 개발과 적 잠수함 조기 탐지에 필수적인 기술이다. 리 학장은 안전하고 오염 우려가 없는 차세대 원자력발전소를 개발 중이다. 핵 항모와 핵 잠수함 등 군사용으로도 활용될 수 있는 기술이다. 중국은 1949년 사회주의 중국 성립 이후 첨단 과학기술을 발전시키기 위해 해외에 진출한 과학자들의 귀국을 종용해 왔다. ‘중국 우주과학 아버지’로 불리는 고(故) 첸쉐썬(錢學森) 박사가 대표적이다. 그는 미국 MIT에서 교수로 지내다가 1955년 귀국해 중국의 ‘양탄일성’(원자·수소폭탄과 인공위성) 연구를 주도하며 중국 항공우주산업의 기초를 세운 인물이다. 당시 빈곤국이었던 중국은 ‘불타는 애국심’에 호소해 해외파 중국계 과학자들을 불러들였다. 중국 최초 스텔스 전투기인 ‘젠(殲)20’의 엔진 동체를 자체 기술로 생산하는 데 기여한 스창쉬(師昌緖) 박사는 미국에서 귀국한 이유로 “조국을 외면할 수 없기 때문”이라고 말했다. ●1999년 핵물리학자 간첩사건 뒤 귀국 행렬 로스앨러모스 중국계 과학자들의 귀국 행렬은 1999년 간첩 사건이 기폭제가 됐다. 그해 연구소의 대만계 핵물리학자였던 리원허(李文和) 박사가 첨단 핵탄두 설계를 중국에 넘긴 혐의로 기소됐다. 리 박사는 2006년 증거 불충분으로 풀려나 처벌을 면했지만, 연구소 내 중국계 과학자들의 귀국 행렬이 본격적으로 이어졌다. 이때 중국 정부가 우수 해외 과학자 유치를 위한 ‘1000인계획’(2008년) ‘1만인계획’(2012년)을 잇따라 시행한 것도 이를 부추겼다. 금전적 보상도 인재를 끌어들이는 주요인 중 하나였다. 천스이 교수의 경우 난팡과기대 총장 자리와 정부 차원의 지원 등 경제적 혜택을 보장받았다. 노벨 물리학상 수상자인 양전닝(楊振寧) 박사는 지난해 미국 국적을 포기하고 중국 국적을 취득했고 튜링상 수상자 야오치즈(姚期智) 박사도 같은 해 중국으로 귀화했다. 이런 가운데 미국은 두뇌 유출에 대한 우려가 커지고 있다. 특히 도널드 트럼프 행정부 출범 이후 이민자에 대한 규제가 강화되면서 미국 내 중국인 고급 인력의 귀국은 더욱 늘어날 전망이다. 익명의 안보 전문가는 “미국 정부도 중국으로의 두뇌 유출을 알고 있지만 과학자들이 연구할 나라를 선택하는 것은 자유이기 때문에 막을 도리가 없다”며 “더욱이 트럼프 대통령이 반이민 정책으로 과학자들을 모두 추방해버리면 미국의 연구·개발은 상당한 타격을 받을 것”이라고 말했다고 SCMP가 전했다. 제임스 앤드루 루이스 미국 전략국제문제연구소(CSIS) 부소장도 “미국 내 중국인 과학자들은 중국 정부로부터 스파이 행위를 위한 타깃이 되고 있다”며 “우리는 이들에게 특별한 주의를 기울일 필요가 있다”고 지적했다. khkim@seoul.co.kr

우주 삼라만상을 이루고 있는 원소들 중에서 수소가 가장 많다. 무려 75%를 차지한다. 대체 왜 그런 걸까? 이 질문에 답을 하려면 빅뱅이 일어난 때로 돌아가야 한다고 오리건 주립대학 화학교수인 메이 나이먼이 설명한다. 빅뱅은 주기율표의 원소들을 만들어 우주를 짓는 벽돌로 사용했다. 원소들은 각기 고유한 개수의 아원자 입자를 가진다. 양전하를 띤 양성자, 중성자, 그리고 음전하를 띤 전자가 그것들이다. 수소는 양성자 하나와 전자 하나로 이루어진 원소로, 중성자를 갖지 않은 유일한 원소이기도 하다. 우주에서 가장 단순한 원소인 이 수소는 또한 우주에서 가장 흔한 원소로서 우주 물질의 거의 75%를 차지하고 있다. 이 같이 수소가 가장 단순한 구조를 가졌다는 이유가 바로 가장 많은 비율로 존재하게 되었음을 말해주는 것이라고 나이먼 교수는 설명한다. 이 수소는 별 속에서 핵융합으로 헬륨을 생성한다. 우주에서 수소 다음으로 많은 헬륨은 양성자, 중성자, 전자를 각각 두 개씩 갖고 있다. 따라서 질량은 수소의 4배가 되며, 우주 물질의 24%를 차지한다. 천문학에서는 헬륨보다 무거운 원소들은 모두 중원소로 친다. 참고로, 우주에 있는 모든 원소들의 개수는10^98(10의 98승) 개이며, 그중에서 당신은 10^29(10의 29승) 개를 갖고 있다. 그리고 원소 개수로 보면, 1위 수소 88%, 2위 헬륨 11%이고, 나머지 모든 자연 원소 90종을 합해도 1% 미만이다. 세번째로 많은 원소는 산소인데, 그래봤자 수소의 1000분의 1 이하이다. 그리고 질량이 높은 원소일수록 그 양은 적다고 나이먼 교수는 덧붙인다. 그런데 지구의 원소 조성비는 우주와는 사뭇 다르다. 지각에서 가장 많은 비중을 차지하고 있는 원소는 산소로, 46.6%나 된다. 그 다음이 규소 27,7%, 알루미늄 8.1%, 철 5%, 5위 칼슘 3.6%, 나트륨 2.8%, 칼륨 2.6%, 마그네슘 2.1% 순이다. 이런 것을 보면 지구가 우주에서 얼마나 특이한 존재인가 하는 것을 알 수 있다. 물론 그렇지 않다면 우리는 존재할 수 없었을 것이다. 우주에서 가장 흔한 수소는 인체에서도 생명 유지에 필수적인 역할을 한다. 유전자 정보를 만드는 DNA 생성에도 관여하며, 우리 몸의 위나 다른 장기 내의 pH(물의 산성-알칼리성의 정도를 나타내는 수소 이온 농도 지수) 조절에도 필수적인 기능을 한다고 나이먼 박사는 밝힌다. 그러나 무엇보다 중요한 수소의 효용은 바로 산소와 결합해 생명의 근원인 물(H20)을 만든다는 사실이다. ​그리고 물이 얼 때는 소수가 물의 분자를 떨어뜨리는 역할을 해서 물보다 비중이 가벼운 얼음을 만드는데, 만약 얼음이 물보다 무겁다면 바다에서 생명이 나타나기 어렵다. 왜냐하면 얼음이 밑바닥에서부터 얼기 시작해 모든 물이 얼어붙을 것이기 때문이다. "일반적으로 어떤 물질이 액체에서 고체로 되면 비중이 높아지는 데 반해, 물은 이와 반대 현상을 보이는데, 이는 물이 갖는 아주 중요한 특성 중의 하나입니다" 하고 나이먼 교수는 밝힌다. 한편, 수소는 아주 위험한 원소의 하나이기도 하다. 산소와 반응하면 바로 폭발을 일으킨다. 이런 이유로 힌덴부르크 비행선이 1937년 폭발해 36명의 인명사고를 냈다. 게다가 수소 폭탄은 인류의 종말을 가져올 만큼 파괴적이다. 이런 수소 폭탄이 1950년대 미국과 소련, 영국, 프랑스, 중국 등에 의해 핵실험을 감행되었다고 나이먼 교수는 지적했다. 가장 단순하면서도 우주에 가장 많은 수소. 그러나 수소가 지닌 오묘한 신비는 아직까지 다 밝혀지지 않고 있다. ​그래서 물리학자들은 수소를 알면 물리학을 다 안 것이나 진배없다는 말을 하고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

　“우리들 손으로 중국의 첨단 군사·과학기술 수준을 세계 1위로 올려놓겠다.” 　해외파 중국인 과학자군단이 일반 항공기보다 10배 이상 빠른 극초음속 비행체, 소나(음향탐지)를 피할 수 있어 절대로 들키지 않는 스텔스 잠수함 등 중국의 군사·과학 기술을 한 단계 끌어올리기 위해 주도적 역할을 하고 있다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 지난 29일 보도했다. 특히 지난 40년간의 고도 경제성장으로 주머니가 두둑해진 중국 정부가 이를 바탕으로 높은 보수와 좋은 연구 환경을 제시하거나 애국심에 호소해 미국과 유럽의 군사·과학기술 분야 중국계 과학자들을 대규모로 유치하는 데 힘쓴 덕분에 중국이 빠른 속도로 첨단 군사·과학기술의 발전을 이룩하고 있다는 것이 SCMP의 분석이다.　중국의 첨단 군사·과학기술 개발을 주도하고 있는 과학자들의 상당수는 미국의 뉴멕시코주 로스앨러모스 국립연구소와 캘리포니아주 로런스 리버모어 국립연구소, 오하이오주 라이트패터슨 공군연구소 등 미 국책연구소 출신이다. 이 가운데서도 로스앨러모스 국립연구소 출신들은 중국 내 각 대학과 연구소에서 ‘로스앨러모스 클럽’이라고 불릴 만큼 큰 세력을 형성하고 있다. 해발 2200m의 사막 지대에 있는 로스앨러모스 국립연구소는 인류 첫 원자폭탄 개발 계획인 맨해튼 프로젝트의 산실로 널리 알려져 있다. 지금도 민군(民軍) 겸용 슈퍼컴퓨터와 입자가속기 등을 갖추고 국가 주도 과학 연구가 이뤄지고 있다. 1만명에 이르는 연구원 중 4% 정도가 중국 등지에서 건너온 아시아계 과학자로 전해졌다. 　중국 내 로스앨러모스 클럽의 수장은 극초음속 비행체 개발을 주도해 온 천스이(陳十一) 교수다. 중국은 지난해 4월 음속의 10배인 시속 1만 1000㎞로 비행할 수 있는 극초음속 비행체를 시험했다. 중국이 보유한 핵탄두를 싣고 세계 어디로든 1시간 이내에 날아가 공격을 감행할 수 있을 정도로 엄청나게 빠른 속도다. 현재의 미사일 방어 체계로도 도저히 대응할 수가 없다. 이 같은 최첨단 무기를 개발하는 데 필요한 실험을 위해서는 ‘풍동’(Wind Tunnel) 시설이 필요다. 2010년 지어진 ‘풍동’은 미국이 보유한 2개의 풍동에 뒤이은 전 세계 세 번째이다. 중국 정부가 이 시설을 만들게 된 데는 천 교수의 설득이 주효했다. 그가 로스앨러모스에서 초음속비행체나 풍동 설계도를 빼왔는지 여부는 확실치 않다. 익명을 요구한 중국과학원 연구원은 “그렇다고 생각하지 않는다. 천 교수의 연구는 기술적 구체 사항보다는 이론적 연구가 주된 것이었다”며 “다만 보고 들은 게 있으니 정부에 확실한 제안서를 낼 수 있었을 것”이라고 말했다. 　천 교수는 로스앨러모스 비선형연구센터 부소장 등 고위직에 올랐지만 1999년 퇴직한 뒤 곧바로 귀국했다. 가장 복잡한 자연현상으로 꼽히는 난기류 전문가로 베이징대 국가중점실험실 난류·복잡계 연구책임자를 맡아 중국의 극초음속 비행체 개발에 이바지했다. 2015년부터는 광둥(廣東)성 선전 난팡(南方)과기대의 총장을 맡아 이곳을 ‘중국의 스탠퍼드’로 변화시켜 왔다. 그는 난팡과기대 총장에 취임한 이후 베이징(北京)대와 이공계 최고 명문 칭화(淸華)대, 헤이룽장(黑龍江)성 하얼빈(哈爾賓)공대, 중국과학원, 중국과학기술대, 상하이푸단(上海復旦)대 등의 로스앨러모스 출신들을 끌어모았다. 로스앨러모스에서 중성자과학센터 팀장을 맡았던 자오위성(趙予生) 박사는 16년 만인 2015년 물리학교 석좌교수로 이곳에 합류했다. 18년 넘게 에너지 저장 장치와 바이오센서 등 보안 응용프로그램을 위한 신물질을 개발해 온 왕샹린(王湘麟) 박사도 지난해 9월 이 대학 화학부 석좌교수로 가세했다. 그는 2015년 미 국방부 산하 홈랜드 방위·안보정보분석센터(HDIAC)에서 근무하기도 했다. 기계항공공학부 학장 산샤오원(單肖文) 교수도 로스앨러모스 클럽 멤버다. 그는 중국이 독자 개발한 첫 국산 여객기인 C919 개발에 참여했다. 난팡과기대는 전체 교수의 95%가 귀국한 해외파 중국계 학자들이다. 스텔스 잠수함 개발에 참여하고 있는 허궈웨이(何國威) 중국과학원 교수, 중국 푸젠(福建)성 샤먼(廈門)대 에너지공학부 리닝(李寧) 학장 등도 로스앨러모스 출신이다. 허 교수는 잠수함이 기동할 때 생기는 난기류를 신속하고 정확하게 예측하는 컴퓨터 프로그램을 개발 중이다. 상대국의 감시망을 피할 수 있는 스텔스 잠수함 개발과 적 잠수함 조기 탐지에 필수적인 기술이다. 리 학장은 안전하고 오염 우려가 없는 차세대 원자력발전소를 개발 중이다. 핵 항모와 핵 잠수함 등 군사용으로도 활용될 수 있는 기술이다. 　중국은 1949년 중화인민공화국 성립 이후 첨단 과학기술을 발전시키기 위해 해외에 진출한 과학자들의 귀국을 종용해 왔다. ‘중국 우주과학 아버지’로 불리는 고(故) 첸쉐썬(錢學森) 박사가 대표적이다. 그는 미국 MIT에서 교수로 지내다가 1955년 귀국해 중국의 ‘양탄일성’(원자·수소폭탄과 인공위성) 연구를 주도하며 중국 항공우주산업의 기초를 세운 인물이다. 당시 빈곤국이었던 중국은 ‘불타는 애국심’에 호소해 해외파 과학자들을 불러들였다. 중국 최초 스텔스 전투기인 ‘젠(殲)20’의 엔진 동체를 자체 기술로 생산하는 데 기여한 스창쉬(師昌緖) 박사는 미국에서 귀국한 이유로 “조국을 외면할 수 없기 때문”이라고 말했다. 　로스앨러모스 중국계 과학자들의 귀국 행렬은 1999년 간첩 사건이 기폭제가 됐다. 그해 이 연구소의 대만계 미국인 핵물리학자였던 리원허(李文和) 박사가 첨단 핵탄두 설계를 중국에 넘긴 혐의로 기소된 사건이다. 리 박사는 2006년 증거 불충분으로 풀려나 처벌을 면했지만, 이 연구소 내 중국계 과학자들의 귀국 행렬이 본격적으로 이어졌다. 이때 중국 정부가 우수 해외 과학자 유치를 위한 ‘1000인계획’(2008년) ‘1만인계획’(2012년)을 잇따라 시행한 것이 이를 부추겼다. 중국 측이 제공하는 금전적 보상도 인재를 끌어들이는 주요인 중 하나였다. 천스이 교수의 경우 난팡과기대 총장 자리와 정부 차원의 지원 등 경제적 혜택을 보장받았다. 노벨 물리학상 수상자인 양전닝(楊振寧) 박사는 지난해 미국 국적을 포기하고 중국 국적을 취득했고 튜링상 수상자 야오치즈(姚期智) 박사도 같은 해 중국으로 귀화했다. 이런 가운데 미국은 두뇌 유출에 대한 우려가 커지고 있다. 특히 도널드 트럼프 행정부 출범 이후 이민자에 대한 규제가 강화되면서 미국 내 중국인 고급 인력의 귀국은 더욱 늘어날 전망이다. 익명의 안보 전문가는 “미국 정부도 중국으로의 두뇌 유출을 알고 있지만 과학자들이 연구할 나라를 선택하는 것은 자유이기 때문에 막을 도리가 없다”며 “더욱이 트럼프 대통령이 반이민 정책으로 과학자들을 모두 추방해버리면 미국의 연구·개발은 상당한 타격을 받을 것”이라고 말했다고 SCMP가 전했다. 제임스 앤드루 루이스 미국 전략국제문제연구소(CSIS) 부소장도 “미국 내 중국인 과학자들은 중국 정부로부터 스파이 행위를 위한 타깃이 되고 있다”며 “우리는 이들에게 특별한 주의를 기울일 필요가 있다”고 지적했다. 　하지만 로스앨러모스 출신 귀국 과학자들의 존재가 미국에 위협이 되지 않는다는 반론도 있다. 2005년 로스앨러모스에서 샤먼대로 옮긴 항웨이 박사는 “중국인 연구자들은 그곳에서 가장 낮은 보안 등급을 받았고 군사정보에는 아예 접근할 수도 없었다”며 “우리는 일을 찾아온 것일 뿐”이라고 말했다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr

“2012년 中서 수산화리튬 수입… 흥남화학단지 공장서 제조 추정” 북한이 핵무기 핵심 물질인 ‘리튬-6’를 함경남도 한 화학단지에서 만들고 있다는 관측이 제기됐다. 리튬-6는 핵무기에 중성자를 집어넣을 때 필요한 삼중수소를 생산하는 데 쓰이며 농축 정도에 따라 수소폭탄 연료로 사용할 수 있는 물질이다. 18일(현지시간) 미국 워싱턴DC의 민간단체인 과학국제안보연구소(ISIS)가 발간한 ‘북한 리튬-6 생산’ 보고서에 따르면 함경남도 함흥시의 흥남화학단지 내 공장에서 북한이 ‘리튬-6’를 생산하고 있는 것으로 추정된다고 밝혔다. 데이비드 올브라이트 ISIS 소장은 “북한의 2012년 정부 조달품 주문서를 분석한 결과 중국에서 t 단위의 수은과 수십㎏의 수산화리튬을 중국에서 수입했다”면서 “수은에 기반을 둔 공법으로 리튬-6를 만들려면 두 물질이 꼭 필요하기 때문에 함께 사들인 것”이라고 설명했다. 또 ISIS는 북한의 2012년 조달 계약서에 ‘제품 구매가 시급하며 조달은 흥남 단지와 연관이 있다’는 손 글씨가 적혀 있다는 것도 근거로 들었다. ISIS 연구진은 “흥남화학단지에는 암모니아 처리 시설, 비료 생산 공장, 전기분해 시설 등이 있고 2009년과 2012~2014년, 2016년에 새로운 공장이 들어섰다”면서 “이 단지에 리튬-6 생산 공장이 있을 것”이라고 주장했다. 또 “북한의 리튬-6 생산량을 추산할 수는 없지만 북한이 연간 수십㎏의 리튬-6를 생산할 수 있는 공장을 건설한 것으로 보인다”고 덧붙였다. 북한은 1990년대부터 수은 기반 공법의 리튬-6 실험을 했으며 지난해 중국 베이징의 제너럴 프레셔스 메탈(GPM)이라는 유령 회사 이름으로 온라인 판매를 시도한 사실이 유엔 안전보장이사회 대북제재위원회의 전문가 패널 보고서에서 최근 확인되기도 했다. 한준규 기자 hihi@seoul.co.kr

오규석 부산 기장군수가 7일 오전 11시 30분 서울 광화문 원자력안전위원회 앞에서 ‘수출용 신형 연구로 건설허가 촉구’를 주장하며 1인 시위에 들어갔다. 수출용 신형 연구로는 암 조기 진단과 치료에 사용되는 의료용 방사성 동위원소를 대량 생산하고 중성자를 이용한 반도체 생산, 비파괴 검사 등에 활용되는 소형 연구 설비를 말한다. 기장군은 2010년 7월 30일 수출용 신형 연구로 사업자로 선정됐다. 이후 비발전 분야를 선도할 동남권 방사선 의·과학 일반산업단지(사업비 3512억원)에 수출용 신형 연구로를 건설하기로 하고 준비해왔다. 하지만, 허가권자인 원자력안전위원회(원안위)는 지난해 발생한 경주지진을 이유로 들어 허가를 지연하고 있다. 기장군은 연구로 건설허가가 안 되면 2500여억원이 투입된 동남권 방사선 의·과학 일반산업단지에 입주를 기다리는 의료·바이오 기업과 파워 반도체 관련 30여개 기업 유치가 불가능하고 지난해 예비타당성 조사를 통과한 파워 반도체 산업클러스터 조성 자체가 물거품이 된다고 우려했다. 기장군은 수출용 신형 연구로는 열 출력이 발전용의 0.3%에 불과하고 내진 설계도 발전용 원자로보다 훨씬 더 견고한 0.3g를 채택했다고 밝혔다.또 지진해일 피해를 입지 않도록 고리원전보다 8배 이상 높은 해발 80ｍ 지점에 건설예정부지를 정했다고 덧붙였다. 오 군수는 “원안위가 질병 진단과 치료 등 의료용 동위원소를 생산하는 시설인 수출용 신형 연구로 사업을 왜 중단시켜 놓고 있는지 명백한 근거와 기준을 제시해야 한다”며 “수출용 신형 연구로 사업이 중단된다면 0.2ｇ로 내진 설계된 국내 원자력발전소의 가동은 즉각 중단돼야 한다”고 주장했다. 부산 김정한 기자 jhkim@seoul.co.kr

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