실내조명으로 전기를 생산하는 기술이 개발됐다. 경북대는 전기공학과 배진혁 교수, 경상대 김혁 교수, 동국대 심재원 교수와 한국생산기술연구원 대구경북지역본부 이수웅 교수 연구팀이 실내조명으로 전기를 생산하는 핵심기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이 기술은 유기반도체의 뛰어난 광흡수 특성을 활용해 실내조명과 같이 세기가 약한 빛에서 전기를 생산하는 것이다. 현재 사용하는 태양전지는 광흡수능력이 상대적으로 낮아 밝은 날 야외에서 태양광 세기(약 10만㏓ 수준)에서는 잘 작동하지만 흐린 날이나 약한 빛(약 2000㏓ 이하)에서는 전기를 만들지 못해 24시간 상시 전원으로는 활용할 수 없다. 공동연구팀은 유기반도체를 활용한 광학 시뮬레이션 기술을 이용해 태양전지 광흡수 특성이 극대화되는 구조를 설계해 실내조명 중 가장 약한 스탠드 LED(200㏓)에서도 전력 생산이 가능하게 했다. 연구 결과는 과학전문 학술지인 ‘다이즈 앤 피그먼트’ 이달 1일 자에 실렸다. 경북대 배진혁 교수는 “24시간 상시 전원으로 활용 가능한 친환경 전력공급원 기술로 반영구적으로 구동이 가능한 스마트 센서 전원 개발의 발판을 마련했다”며 “기존 무기물 태양전지보다 값싸고 대량생산이 가능할 것으로 기대한다”고 말했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

지난 26일 오후 2시 54분(이하 미국동부시간) 화성에 새로운 로봇 거주자가 입주 신고를 했다고 미 항공우주국(NASA) 미션 관제소가 확인했다. NASA 관계자들은 이날 인사이트 착륙선이 화성 표면을 향해 공포스러운 하강을 시작하여 안전하게 착지할 때까지 손에 땀을 쥐고 지켜보아야 했다. 인사이트는 초속 5.5㎞라는 맹렬한 속도로 화성 대기층 위에 도달했다. 그 후 몇 분 동안 급속도로 떨어지는 착륙선은 낙하산을 전개하여 감속하면서 방열판을 분리시키고 12기의 역추진 엔진을 분사, 마지막으로 하강 속도를 늦춘 후 마침내 화성표면에 사뿐히 내려앉았다. 인사이트는 착지하자마자 미션에 돌입했다. 터치 다운 후 10초 이내에 인사이트 장비는 첫 번째 미션 작업에 착수했는데, 그것은 지구로 안착 신호를 보내고 착륙지점의 사진을 찍어 전송하는 일이었다고 NASA 수석 과학자인 짐 그린이 실황 중계에서 밝혔다. 오후 3시 3분, NASA는 인사이트가 보낸 ‘삐~' 하는 첫 신호음을 듣고 착륙선이 정상임을 확인했다. 신호음 분석 결과, 인사이트는 '정상 모드'이며 '불평하지 않고 있다'고 시스템 엔지니어 로브 매닝이 생중계에서 말했다. 착륙한 지 몇 분 후, NASA는 인사이트의 '눈' 중 하나를 통해 화성의 모습을 처음 엿볼 수 있었다. 광각 카메라가 착륙선 앞의 붉은 땅뙈기를 잡았는데, 그 지역에는 바위가 없는 것처럼 보였다. 이미지의 검은 반점은 렌즈 덮개에 달라붙는 먼지 입자라고 NASA 관계자는 설명했다. 인사이트가 화성에서 한 첫 번째 작업 중 하나는 전원 공급원을 배치하는 것이었다. 착륙선 하강 이전에 캐리어 우주선에 장착된 태양 전지판이 버려졌기 때문에 화성에서의 첫 번째 작동 에너지는 모두 배터리에서 공급되었다고 그린은 밝혔다. 인사이트의 배터리는 한 번 충전으로 최대 16시간 동안 착륙선에 전원을 공급할 수 있지만, 자체 태양 전지판을 가동하지 않는다면 인사이트의 수명이 매우 짧아질 것이라고 설명하는 그린은 "착륙 후 약 16분이 지나면 먼지가 충분히 가라앉기 때문에 지구에서 추가 명령을 보내지 않더라도 인사이트의 태양전지판은 자율적으로 전개될 것"이라고 밝혔다. 태양전지판이 활성화되면 인사이트는 더 많은 사진을 찍고 나머지 장비들을 배치하기 시작한다. 착륙선에는 두 개의 카메라가 장착되어 있는데, 선체 아래에 장착된 광각 카메라의 앵글은 인사이트가 장비를 배치하는 방향으로 향하며, 다른 카메라는 인사이트의 팔에 장착되어 NASA 엔지니어가 착륙선에서 일어나는 일을 점검하는 데 사용된다.일단 착륙선이 양호한 상태를 확인하면, '화상 지진'(marsquakes)을 측정할 지진계(SEIS)의 배치를 시작할 수 있다. 지진계가 설치되면 다음에는 HP3(Heat Flow and Physical Properties Package) 열 탐침을 설치한다. HP3 열 탐침은 화성의 온도를 측정한다. 그린은 "그것은 마치 케이크 같다“면서 ”오븐에서 방금 꺼낸 케이크가 뜨거운 것과 마찬가지로, 모든 행성들도 45억년 전에 만들어졌을 때는 뜨거웠지만, 지금까지 냉각되고 있다. 그래도 화성의 내부는 여전히 뜨겁다. 그 열은 맨틀과 지각을 통해 빠져나오고 있는데, HP3은 그 열을 측정하기 위해 제작된 것"이라고 설명했다. 인사이트 장비들이 수집한 데이터는 극초단파(UHF)를 통해 화성 궤도선에 전송되고 궤도선은 이를 지구로 중계한다. 그러나 인사이트의 ‘느리고 체계적’인 프로세스가 완료되는 데는 몇 주일이 걸리며, 실제 화성 과학 미션은 최소한 2019년 들어 몇 달이 지난 후에야 가동될 것이라고 예상된다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

21일 오전 10시 25분쯤 전북 군산시 산북동 OCI 군산공장에서 유독물질인 사염화규소 10ℓ가 누출됐다. 공장은 이상을 감지하고 가스가 새어 나온 것으로 추정되는 배관을 잠가 추가 누출을 막았다. 인명피해는 없는 것으로 전해졌다. 신고를 받은 소방당국과 새만금환경청은 살수차 6대 등을 공장에 투입해 방제 작업을 하고 있다. 태양전지 제조공정 등에 사용되는 사염화규소는 인체에 닿았을 때 해롭지만, 폭발성은 없다. 새만금환경청 관계자는 “공장 인근 대기를 측정한 결과 현재까지 유독성 물질은 검출되지 않았다”며 “밸브와 배관이 낡아 가스가 새어 나온 것으로 보고 사고 경위를 조사하고 있다”고 밝혔다. 앞서 지난 14일에도 OCI 군산공장 가스 배관에서 질소가 누출돼 근로자 8명이 다쳤다. 전주 임송학 기자 shlim@seoul.co.kr

경기 성남시는 판교청소년수련관 옥상에 35㎾h 용량의 태양광 발전 설비를 설치했다고 14일 밝혔다. 한국남동발전이 지원한 에너지 나눔 사업비 1억원으로 옥상 지붕에 360W급 태양전지 96장이 210㎡ 규모로 깔았다.. 이 설비는 하루에 129.5㎾ 2만2000원의 전력을 생산해 연간 4만7267㎾ 803만원의 전기를 생산한다. 이는 연간 9400만원인 판교청소년수련관 전기료를 8.5% 절감할 수 있는 양이다. 판교청소년수련관 태양광 발전 설비는 성남시와 한국남동발전이 지난해 9월 맺은 ‘에너지 나눔 사회공헌사업’에 관한 협약에 따라 설치됐다. 당시 한국남동발전은 사회공헌 차원에서 성남시에 3년간 매년 1억원씩 모두 3억원을 에너지 나눔 사업비로 지원하겠다고 약속했다. 시는 판교청소년수련관에 태양광 발전 설비 설치를 제안하고, 한국남동발전은 지난 6월 설치비를 지원했다. 협약 이후 첫 번째 사업 추진 결실을 보게 돼 성남시는 14일 오전 10시 판교도서관에서 ‘태양광 발전 설비 증정식’을 했다. 행사에는 은수미 성남시장, 이창식 한국남동발전 분당발전본부장, 강학봉 경기사회복지공동모금회 사무처장 등이 참석했다. 시는 저소득층 지원 대상자도 선정해 한국남동발전과 함께 에너지 나눔 사업을 펼 계획이다. 대상 가구는 저효율 나트륨 전등을 고효율 LED 등으로 교체하고, 단열재 보강 등을 하게 된다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

인류는 화성의 다양한 모습을 미 항공우주국(NASA)의 로버 덕분에 마치 현장에 있는 것처럼 세밀하게 관찰했다. 하지만 화성은 넓고 로버를 보내 탐색한 지역의 범위는 매우 좁다. 지난 수십 년간 미국의 독무대였던 화성 로버 분야에 유럽우주국(ESA)이 도전하는 이유다. ESA의 엑소마스(ExoMars) 로버가 그것으로 큐리오시티보다 작은 310kg급 중형 로버지만, 나름의 독특한 무기가 있다. 바로 코어 드릴(Core drill)로 인류 최초로 화성 지표를 뚫고 내부 지층을 확인하는 막중한 임무를 담당할 것이다. 화성을 비롯해 태양계 천체를 제대로 이해하기 위해서는 표면을 자세히 관찰하는 것은 물론 그 내부 구조도 알 필요가 있다. NASA의 인사이트(InSight) 탐사선은 지진계를 통해서 화성의 내부 구조를 살필 예정이고 엑소마스 로버는 최대 2m까지 지표를 뚫고 들어갈 수 있는 드릴을 이용해서 내부 지층 샘플을 확보할 예정이다. 후자의 경우 혜성 내부 물질을 확보하려다 결국 아쉽게 실패로 끝난 ESA의 로제타 프로젝트의 한을 풀 수 있는 절호의 기회가 될 것이다. 과학자들은 한때 화성이 지구처럼 따뜻하고 액체 상태의 물이 풍부했다는 여러 가지 증거를 발견했다. 당연히 생명체가 탄생할 수 있는 상황이지만, 적어도 현재 화성 표면은 생명체가 살 수 있는 환경이 아니다. 하지만 강력한 방사선을 피할 수 있고 표면보다 더 따뜻한 지표 아래의 환경은 다를지도 모른다. 화성 땅 밑에 뭐가 있는지 알기 위해서는 결국 직접 파보는 수밖에 없다. 그리고 이 역사적인 과업은 2021년 발사 예정인 엑소마스 로버의 몫이다. 이를 위해 최근 ESA는 영국과 스페인에서 찰리(Charlie)라는 이름의 프로토타입 로버 엑소핏(ExoFit)의 테스트를 진행 중이다. 엑소마스 로버는 여러차례 프로토타입 테스트를 진행했는데, 찰리는 카메라와 센서, 태양전지, 컴퓨터, 통신 장비 등 거의 모든 장비를 갖춘 완성형으로 화성처럼 황량한 환경인 스페인의 타베르나스 사막에서 테스트 중이다. 조종은 원격으로 영국에서 진행한다. 물론 지구–화성과는 비교할 수 없는 짧은 거리지만, 먼 거리에서 원격으로 시스템을 확인하기에는 충분한 거리다. 화성을 연구하는 과학자들은 비슷한 시기 화성을 방문할 NASA의 마스 2020 로버와 엑소마스 로버에 큰 기대를 걸고 있다. 화성에 생명체가 살았는지, 그리고 지금도 혹시 살고 있는지에 대한 결정적인 증거가 이번에 나올지도 모른다. 설령 확실한 답을 찾지 못할지라도 이 두 로버가 전해줄 정보는 미래 화성을 직접 탐사할 인류에게 매우 귀중한 정보를 제공할 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

직화구이는 고기나 생선, 야채 등 식재료를 불에 직접 구워 먹는 조리방식이다. 불과 식재료만 있으면 재료 본연의 맛과 풍미를 느낄 수 있다는 장점 때문에 최근에는 직화구이를 앞세운 요리점들이 많이 눈에 띄기도 한다. 최근 국내 연구진이 직화구이 방식으로 금속산화물 박막을 짧은 시간에 구워내 간단하게 고성능 태양전지를 만드는 방식을 개발해 화제가 되고 있다. 성균관대 화학공학·고분자공학부 김정규 교수와 연세대 화공생명공학과 박종혁 교수, 미국 스탠포드대 공동연구팀은 급속 불꽃 연소공정으로 금속산화물 도핑해 페로브스카이트 태양전지를 만드는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료 과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ 최신호에 실렸다. 페로브스카이트 태양전지는 이산화티타늄 같은 금속산화물을 전자 수송에 이용하기 때문에 실리콘 기반 태양전지보다 효율이 높아 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 연구팀은 양념한 음식을 불에 빠르게 조리하는 직화구이처럼 전이금속을 고루 분포시켜놓은 이산화티타늄 박막을 불꽃에 수 십 초 이내에 빠르게 구워내 도핑하는 기술을 개발했다. 물론 기존에도 열을 이용해 도핑하는 방법이 있기는 하지만 550도 미만의 온도에서 공기를 순환시키는 대류 방식으로 처리하기 때문에 가열과 냉각 속도가 느려 공정 자체 시간이 5시간 이상 걸리고 균일한 도핑에 한계가 있다. 연구팀이 활용한 불꽃 직화 공정은 1000도 이상 고온에서 수 밀리 초(1000분의 1초) 단위로 열을 직접 가하는 방식이다. 실제로 연구팀은 불꽃 직화 방식으로 150나노미터 두께와 50나노미터 두께의 이산화티타늄 박막을 도핑하는데 성공했다. 5시간 이상 소모되는 도핑공정시간도 1분 이내로 단축했을 뿐만 아니라 소자의 광전변환효율과 안정성도 높아진 것이 확인됐다. 김정규 성균관대 교수는 “이번 기술은 직화구이 요리방법처럼 수 십 초 이내에 불꽃에 넣었다가 빼기만 해도 금속산화물을 손쉽게 도핑할 수 있다는 것이 핵심”이라며 “태양전지 뿐만 아니라 금속산화물 소재를 사용하는 광촉매, 반도체, 디스플레이 등에 폭넓게 적용해 짧은 시간에 우수한 성능을 낼 수 있는 소자 제작 연구를 진행할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

車지붕에 태양전지… 하루 30~60% 충전 매연 규제 대응… 친환경차 경쟁력 높여현대기아차가 태양광으로 배터리를 충전하는 자동차를 내년에 출시하는 것을 목표로 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 현대기아차는 31일 자사 미디어 채널인 HMG저널과 HMG TV를 통해 태양광으로 자동차 배터리를 충전하는 ‘솔라시스템’ 관련 기술을 공개했다. 전기차와 하이브리드차의 배터리는 물론 세계 최초로 내연기관차의 내장 배터리도 태양광으로 충전할 수 있는 기술이 포함됐다. 전 세계적으로 강화되는 자동차 배기가스 규제에 대응하고 친환경 자동차 시장에서 경쟁력을 높일 것으로 현대차는 기대하고 있다. 현대기아차가 개발 중인 솔라시스템은 자동차 지붕에 설치된 패널이 태양광을 흡수해 이를 에너지로 변환하는 방식이다. 현대기아차는 1세대 실리콘형 솔라루프와 2세대 반투명 솔라루프, 3세대 차체형 경량 솔라리드 등 세 가지 형태의 솔라시스템을 개발하고 있다. 1세대 솔라루프는 일반 루프에 양산형 실리콘 태양전지를 장착한 형태로, 하이브리드 모델에 적용된다. 계절 및 사용 환경에 따라 하루 30~60%가량 배터리 충전이 가능하다. 2세대 반투명 솔라루프는 파노라마 선루프에 반투명 태양전지를 장착하는 형태로 차량 안에서 밖을 내다볼 수 있다. 내연기관 자동차에 적용해 강화되는 배기가스 규제에 대응할 수 있다. 3세대 차체형 경량 솔라리드는 차량 보닛 부분과 루프 강판에 태양전지를 일체형으로 구성하는 방식이다. 여름 한낮에 1시간 동안 태양광을 받으면 100Wh(와트시)가량의 에너지를 저장할 수 있다. 현대기아차는 내년 이후 출시되는 친환경 자동차에 1세대 솔라루프를 적용할 계획이다. 이 기술을 개발한 환경에너지연구팀은 “솔라시스템을 포함한 다양한 에너지 생성 기술이 자동차와 연결돼 자동차는 능동적으로 에너지를 생산하는 발전소가 될 것”이라고 내다봤다. 김소라 기자 sora@seoul.co.kr

정부는 어제 전북 군산에서 ‘새만금 재생에너지 비전 선포식’을 갖고 4기가와트(GW) 용량의 태양광과 풍력발전 조성 계획을 발표했다. 2022년까지 민간자본 10조원을 유치해 새만금 전체 면적(409㎢)의 9% 선인 38.29㎢에 3GW급 태양광 발전단지와 1GW급 해상풍력 발전단지를 조성한다는 것이다. 원전 4기 규모로 40만~42만 가구가 하루 사용할 수 있는 방대한 양이다. 말 그대로 청정에너지 클러스터가 되는 셈이다. 비전 선포식에 참석한 문재인 대통령은 “새만금이 대한민국 에너지 전환 정책을 가늠하는 시금석이 될 것”이라며 “내수 부족으로 어려움을 겪는 국내 태양광·풍력 등 재생에너지 기업에 대규모 내수시장을 제공하는 기회가 될 것”이라고 말했다. 새만금을 친환경 산업 육성과 일자리 창출을 위한 시발점으로 삼겠다는 의지를 피력한 것이다. 새만금 개발을 위한 세밀한 청사진이 이처럼 그려진 적이 없었다는 점에서 이번 정부와 전북도의 비전 발표는 긍정적이다. 1991년 첫 삽을 뜬 이후 27년 동안 정권이 바뀔 때마다 새만금 사업은 개발 방향이 바뀌는 등 표류했다. 이명박 정부 때인 2011년 4월 국무총리실과 삼성은 20조원을 투입해 태양전지 등 신재생에너지로 특화된 산업단지를 조성하겠다고 발표했지만, 삼성 측이 지난해 투자 여력이 안 된다며 이를 백지화한 것이 대표적이다. 정부는 새만금 재생에너지 사업이 문 대통령의 ‘환황해경제권’의 연장선에 있는 것이라고 했다. 그렇다면 재생에너지를 기반으로 한 전략거점 육성 계획도 조속히 내놓아야 할 것이다. 추후 공청회 등을 통해 이에 대한 정부의 구체적인 비전을 제시할 필요가 있다. 태양광 사업은 설치와 송전로 등의 시설 공사가 끝나고 나면 일자리 수요가 거의 없는 게 문제다. 정부의 기대대로 일자리 창출로 이어지려면 유관 제조업체나 연구시설 등의 유치가 진행돼야 한다. 이번 계획이 표류하지 않으려면 속도감 있게 진행돼야 한다. 민간 투자의 걸림돌은 과감히 제거하고, 세제 혜택 등 유인책도 신속히 강구해야 할 것이다.

-화성 지질탐사선 인사이트 화성에 착지한다​ 오늘부터 딱 한 달 뒤에 붉은 행성 화성은 새 주민을 맞게 된다. 미항공우주국(NASA)의 화성 지질 탐사 착륙선 인사이트가 11월 26 일 오후 화성 적도 바로 위 북쪽에 착륙함으로써 7개월에 걸친 우주 트레킹이 끝난다. 인사이트는 소형 큐브샛 마르코 2개와 함께 지난 5월 5일 미국 캘리포니아의 밴던버그 공군기지에서 발사된 아틀라스 V 로켓에 실려 발사되었다. 화성 착륙에 도전할 인사이트 앞에는 엄청난 난관이 하나 놓여 있는데, 이른바 '7분의 테러'라고 일컬어지는 착륙 단계이다. 이 시간 동안은 통신이 두절되므로 지상 관제실에는 손에 땀을 쥐며 기다릴 수밖에 없다. 태양 전지판이 장착된 우주선은 시속 2만 2700km의 맹속도로 화성 대기권에 돌입할 것이며, 하강속도를 늦추기 위해 대형 낙하산을 전개한다. 표면에 가까워지면 덮개와 낙하산이 본체에서 떨어져나가고 착륙선은 약 6분 동안 12개의 하강 엔진을 역분사하여 화성 지표에 연착륙한다. 인사이트가 내리는 곳은 2012년 8월 NASA의 화성탐사 로버 큐리오시티가 착륙한 게일 분화구에서 600km 떨어진 고원지대로 엘리시움 평원이라고 불리는 적도 평원이다. 안전한 착륙을 위해 선택된 지역이다. NASA 관계자는 엘리시움에 대해 "충돌 위험이 낮고 바위가 적으며 우주선에 전력을 공급할 햇빛이 많다"고 설명하면서 "동력을 많이 사용하지 않는 인사이트가 화성의 적도에 터치 다운한다는 것은 그만큼 햇빛 에너지를 데이터를 수집하는 데 사용할 수 있다는 뜻"이라고 덧붙였다. 인사이트(InSight: Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport)는 화성 지표를 조사하는 탐사선이 아니므로 착륙지가 특색 없는 평이한 지역인 것은 문제가 되지 않는다. 착륙선은 지하 열 탐침과 일련의 초정밀 지진계를 탑재하고 있다. 화성의 내부 구조와 구성에 관한 데이터를 수집할 이 장비들은 화성의 핵은 얼마나 많은 열을 내며, 지표면은 얼마만큼 열을 갖고 있는지 측정하는 것이 목적이다. 탐침에는 온도를 측정하기 위해 10cm씩 온도 측정 장비가 있다. 또한 인사이트는 통신장비를 사용하여 전파과학 실험을 할 계획이다. 이 작업은 화성 자전축의 작은 흔들림을 측정하여 화성 핵의 크기와 조성에 대한 자세한 내용을 밝히는 실험이다. NASA 관계자는 앞으로 2년 남짓 동안 총 8억 5천만 달러가 투입된 인사이트 미션에서 수집한 다양한 데이터를 통해 이 암석 행성이 어떻게 형성되고 진화한 것인지 보다 잘 이해할 수 있기를 기대하고 있다. 이는 곧 우리 태양계와 지구의 형성과도 밀접한 관계가 있기 때문이다. 화성 착륙선 인사이트에서 분리되어 화성으로 향하고 있는 마르코-A(MarCO-A)와 마르코-B가 큐브샛 쌍둥이는 크기가 가로-세로 각 10cm, 높이 30cm, 무게 13.5㎏에 불과한 이 초소형 위성이지만, 항법 장치와 안테나·카메라·태양전지판·배터리 등 필수 위성 기능을 모두 갖추고 있다. 이제껏 화성에 탐사선을 보낼 때마다 터치 다운 과정에 따르는 고통스런 통과의례를 피할 수 없었지만, 이번 인사이트의 경우에는 큐브샛 쌍둥이가 탐사선 착륙과정을 중계해줌으로써 NASA 과학자들의 고통을 크게 덜어줄 것으로 기대되고 있다. 마르코-A와 B는 화성 착륙선이 화성 지표로 하강하는 과정의 과학정보를 화성 궤도선인 화성정찰위성(MRO)으로 보내고, 정찰위성은 이를 다시 지구로 중계하게 된다. 현재 화성 궤도는 MRO가 화성 탐사 로봇 큐리오시티와 지구 관제 센터 사이의 통신을 연결하고 있다. 큐브샛 쌍둥이를 보낸 것은 탐사선이 위성이 있는 곳의 반대편으로 가서 통신이 불가능한 상황을 피하고, 고장에 대비하기 위한 것이다. 고가의 상용 위성은 제작·발사에 5000억원가량이 들어가지만, 큐브샛은 제작비가 평균 1억원 안팎이다. 발사 비용까지 합쳐도 2억원 정도로, 기존 위성의 2500분의 1 수준에 불과하다. 쌍둥이 중 하나는 최근 화성 사진을 지구로 전송해주었다. 이 꼬마 위성들 덕분에 우리는 11월 26일에 있을 손에 땀을 쥐는 인사이트의 화성 터치 다운 과정을 안방에서 볼 수 있게 되었다. 물론 현재 화성 궤도를 돌고 있는 화성정찰궤도선(Mars Reconnaissance Orbiter)도 중계방송에 참여한다. 지구 행성인들은 이 세기의 '우주 중계방송'을 놓치지 않기 바란다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

서류가방만 한 크기의 초소형 인공위성 2대가 머나먼 화성을 향해 순항 중이다. 지난 23일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 쌍둥이 큐브샛(CubeSat) 중 한 대가 화성의 모습을 촬영했다고 밝혔다. 심연의 우주 속에 작은 점으로 보이는 화성이 인상적인 이 사진은 지난 3일 화성과 1280만㎞ 떨어진 거리에서 촬영된 것이다.이번 쌍둥이 큐브샛의 우주 탐사는 새로운 도전이라고 여겨질 만큼 의미가 있다. 지난 5월 NASA는 아틀라스V 로켓에 화성착륙선인 인사이트(InSight)를 실어 발사했다. 인사이트는 사상 최초로 화성의 지진 활동 및 지열을 확인할 수 있는 관측 장비가 탑재돼 있는 탐사선으로 향후 화성의 내부 비밀을 풀어줄 것으로 기대된다. 흥미로운 점은 인사이트 안에 작은 큐브샛 2대가 실려 있었다는 사실로, 지난 8월 탐사선에서 분리돼 화성으로 날아가고 있다. 이 큐브샛의 이름은 각각 마르코-A와 마르코-B로, NASA 연구자들이 부르는 별칭은 애니메이션에서 따온 이브(EVE)와 월-E(Wall-E)다. 무게가 13.5㎏에 불과한 이 초소형 위성은 항법장치와 안테나·카메라·태양전지판·배터리 등 필수적인 인공위성 기능은 모두 갖췄다. 그렇다면 NASA는 왜 이렇게 작은 큐브샛을 화성에 보내는 것일까? 지구와 화성은 자전과 먼 거리 때문에 데이터를 안정적으로 주고받기 어렵다. 이를 해결하기 가장 좋은 방법은 지구처럼 화성에도 여러 대의 인공위성을 띄우면 되지만 우리 돈으로 대당 5000억원 이상이나 드는 막대한 비용이 문제다. 이에 반해 큐브샛은 2억원 정도면 제작부터 발사까지 가능해 비용이 발목을 잡을 일이 없다. 이번에 이브와 월-E의 임무는 인사이트가 화성 지표로 하강하는 과정의 정보를 화성정찰위성(MRO)에 보내는 것이다. MRO는 이를 다시 지구로 중계할 예정으로 그 시기는 11월 말이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

존재 외에는 거의 모든 것이 비밀에 싸인 미국의 군사 우주선 X-37B가 새로운 임무를 안고 지구를 떠난 지 400일을 돌파했다. 미국 과학매체 스페이스닷컴은 18일(현지시간) 미 공군의 무인 우주왕복선 X-37B가 5번째 임무를 수행하기 위해 지난해 9월 7일 미 플로리다주(州) 미국항공우주국(NASA) 케네디우주센터에서 스페이스X의 팰컨 9호 로켓에 실려 우주 궤도에 안착한 지 벌써 400일이 흘렀다고 전했다. 미국은 비밀리에 임무를 수행하고 있는 X-37B가 관심을 받는 것을 달갑게 생각하지 않고 있지만, 이 우주선은 임무 때마다 놀라운 체류 기록을 세워 자연스럽게 관심을 끌어 왔다. 2010년 4월 처음 발사돼 우주에서 224일을 머물렀던 X-37B는 그 후로도 계속된 임무에서 각각 468일, 675일, 718일이라는 체류 기록을 세웠다. 따라서 X-37B가 언제쯤 지상에 착륙할지 알 수는 없지만, 기존 기록보다 오래 임무를 수행하리라는 것을 예상할 수 있다. 다음 임무(OTV-6)가 내년 안에 시작될 예정이니 그 안에는 지구에 도착할 것으로 보인다. 또한 X-37B는 각 임무 때마다 로봇팔이 장착된 화물 적재 칸에 뭔가를 싣고 우주로 나서 궁금증을 불러 모았다. 그전까지는 모든 것이 비밀에 부쳐졌지만, 이번 임무에서는 미 공군의 공표로 ‘첨단 구조상 내장형 열 분산기-II’(ASETS-II·Advanced Structurally Embedded Thermal Spreader II)라는 장비가 실린 사실이 알려졌다. 미 공군연구소(AFRL·Air Force Research Laboratory)가 개발한 이 장치는 장기간 우주 환경에서 실험용 전자장치 등을 시험할 수 있다. 하지만 X-37B의 진짜 임무는 여기에서 끝이 아닐 것으로 보인다. 미 공군 신속능력처(RCO)의 지원을 받고 있는 X-37B의 관제 임무는 콜로라도주(州) 슈리버 공군기지에 주둔 중인 제3우주실험대대(3rd SES·3rd Space Experimentation Squadron)가 맡고 있다. 이 대대의 임무가 인공위성 등에 관한 정보 등을 수집한다는 점에서 X-37B가 우주 궤도에서 어떤 임무를 수행하고 있을지 짐작할 수 있다. 최근 캐나다의 아마추어 위성관측 전문가인 테드 몰크잔 역시 한 매체와의 인터뷰에서 지난 8월 초, X-37B의 궤도가 적도에서 54.5도 기울어진 높이 약 317㎞에 머물렀다고 밝힌 바 있다. 아마 X-37B는 잠재적 적국을 정찰하기 위한 임무를 수행하고 있는 것일지도 모른다는 예측을 불러일으킨다. 한편 X-37B의 외형은 NASA가 운용하던 우주왕복선의 축소판과 유사하다. 길이는 8.9m, 높이는 2.9m이며 날개폭은 4.6m다. 세로 2.1m, 가로 1.2m의 화물 적재 칸이 있다. X-37B의 최대 발사 중량은 4990㎏이며, 궤도에서는 갈륨비소 태양전지와 리튬-이온 전지로 가동된다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 태양전지의 효율을 높이고 발전단가를 낮출 수 있는 양자점 박막을 손쉽게 만들 수 있는 기술을 개발했다. 한국기계연구원 나노응용역학연구실 정소희 박사팀은 안정성이 뛰어나 흡수 및 발광파장을 조절할 수 있는 나노미터 크기의 반도체 결정인 양자점을 쉽게 만들 수 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 15일자에 실렸다. 양자점 태양전지는 양자점 소재를 표면에 입혀 태양전지에 적용한 것으로 기존 실리콘 태양전지보다 효율이 높고 발전단가를 낮출 수 있어 많은 과학자들이 연구하고 있다. 그러나 현재 개발 중인 양자점 박막은 불안정성이 커서 효율이 들쭉날쭉해 상용화하기 쉽지 않았다. 연구팀은 광학적, 전기적 특성이 뛰어난 원소주기율표 3족 원소와 5족 원소를 이용해 양자점 잉크와 박막을 만든 뒤 양자점 태양전지를 만들었다. 3~5족 원소가 화합물을 이루고 있는 반도체물질들은 가전제품이나 휴대폰 등 기기의 소형화에 많이 활용된다. 이렇게 만든 양자점 박막은 대기에 노출되어도 전하 농도가 보존돼 전기적 특성이 우수한 것이 확인됐다. 정소희 박사는 “이번에 개발된 3~5족 양자점 잉크와 박막은 대기에 노출된 상태에서도 전하 농도 보존성이 우수하고 크기 조절을 통해 전하를 조절할 수 있어 태양전지는 물론 광센서 등 다양한 광전자 응용분야에서 사용될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

신재생 에너지 기술 중 가장 널리 알려지고 쓰이고 있는 것이 태양전지이다. 많은 연구자들이 태양전지 발전효율을 높이기 위한 연구를 하고 있는데 이 중 페로브스카이트라는 물질을 이용한 태양전지 개발이 특히 주목받고 있다. 기존 실리콘 재질의 태양전지보다 발전효율을 높일 수 있기 때문이다. 문제는 페로브스카이트라는 물질이 수분에 약해 약간의 습기만 있어도 에너지 효율이 떨어진다. 국내 연구진이 이처럼 물에 취약한 페로브스카이트 단점을 보완할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 화학과 김광훈 특훈교수팀은 페로브스카이트 표면에 간단한 방수막을 만드는 합성법을 개발하는데 성공했으며 이런 식으로 만든 페로브스카이트는 6개월 이상 물 속에 담가도 에너지 효율이 떨어지지 않고 고유의 특성을 유지하는 것을 확인했다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘ACS 에너지 레터’ 최신호에 발표했다. 이 논문은 특히 8월호 중에서 가장 많이 읽힌 논문으로 선정되기도 했다. 연구팀은 염기성 증기확산법이라는 기술을 활용해 페로브스카이트 표면에 수산화납 보호막이라는 방수막을 입히는 방법을 찾아냈다. 수산화납 방수막을 입힌 페로브스카이트는 습기에 강할 뿐만 아니라 사용수명도 긴 것으로 확인됐다. 연구팀은 수산화납 보호막 페로브스카이트를 물 속에 담가놓고 6개월 이상을 관찰한 결과 자외선을 받아 빛을 내는 페로브스카이트 본연의 특성은 6개월이 지나도 여전히 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 김광수 교수는 “이번에 개발한 방수 페로브스카이트는 합성법도 간단하기 때문에 대규모 합성이 가능할 뿐만 아니라 물의 산도 여부에도 영향을 받지 않는다”라며 “이번 기술을 활용하면 습한 환경에서 사용될 수 있게 되는 만큼 다양한 분야에서 페로브스카이트를 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

접고 펼 수 있거나 휘어지는 스마트폰을 만들 수 있는 기술을 세계 최초로 개발한 안종현(46) 연세대 교수 등 6명이 국내 학술계 최고 권위의 대한민국학술원상을 받는다. 대한민국학술원은 안 교수를 비롯해 독창적 연구업적을 세워 국내 학술연구 진흥에 이바지한 연구자 6명에게 대한민국학술원상을 수여한다고 16일 밝혔다. 대한민국학술원상은 1955년부터 현재까지 252명의 수상자를 배출한 국내 학술계에서 가장 오래된 상이다. 자연과학응용부문에서 수상한 안 교수는 2010년 세계 최초로 접히고 휘어지는 터치패드인 ‘플렉서블(유연한) 그래핀 터치 패널’을 세계 최초로 개발해 관련 논문을 ‘네이쳐 나노테크놀로지’에 발표했다. ‘꿈의 소재’로 불리는 그래핀은 흑연에서 떼어낸 전기 효율이 높은 물질로 반도체와 디스플레이, 태양전지 등에 쓰이며 2~3년 내에 상용화될 것으로 전망된다. 안 교수의 논문은 지난 7년간 인용지수가 5000번에 달하는 세계 최상위 논문 중 하나로 평가된다. 사회과학부문 수상자인 김병연(56) 서울대 교수는 그동안 단편적으로 연구된다는 지적을 받아 온 북한경제를 객관적이고 과학적으로 연구했다는 평가를 받았다. 김 교수의 대표 저서 ‘북한 경제 베일을 벗기다’는 직접 수집한 자료를 토대로 북한의 현 경제 상황을 실증적으로 분석했다. 이 저서는 영국 캠브리지대 출판부에서 영문으로 출간하기도 했다. 인문학부문에서는 인공지능 번역기의 기술로 쓰이는 ‘대규모 코퍼스 분석’의 연구기법을 독어학 분야에 도입한 이민행(59) 연세대 교수가, 자연과학기초부문에서는 20여년 동안 전 세계 수학자들이 풀지 못했던 ‘K3곡면의 사교 유한대칭군의 분류 문제’를 해결한 금종해(61) 고등과학원 교수와 식물체의 환경 스트레스 면역 연구를 내놓은 이상렬(61) 경상대 교수가 수상자로 선정됐다. 또 고추 유전체 염기서열을 완성한 최도일(53) 서울대 교수도 자연과학응용부문 수상자에 이름을 올렸다. 시상식은 17일 서울 서초구 대한민국학술원에서 개최되며 김상곤 사회부총리 겸 교육부 장관이 시상한다. 박재홍 기자 maeno@seoul.co.kr

2009년 개교한 울산과학기술원(UNIST)이 각종 연구 분야에서 세계적인 성과를 올리며 ‘2030년 세계 10위권 과학기술특성화 대학’ 진입을 향해 순항하고 있다. 13일 UNIST에 따르면 연구 논문으로 세계 대학 순위를 매기는 ‘라이덴랭킹’에서 지난해 이어 올해까지 2년 연속 국내 1위를 차지했다. 세계 순위도 지난해 36위, 올해 52위로 상위권이다. UNIST는 2015년 9월 과학기술원 전환 이후 더 빠른 성장세를 보인다. 여기에다 원천기술 연구 성과물을 기반으로 한 기술사업화와 창업 지원에 나서 우리나라 과학기술 분야에 ‘신생 돌풍’을 일으키고 있다.UNIST의 논문 질과 연구 능력은 곳곳에서 객관적으로 입증받고 있다. 라이덴랭킹 외에도 지난해 9월 발표한 ‘2017-2018 THE 세계대학 순위’에서 국내 5위를 차지했다. 5대 평가지표 중 논문 피인용도에서는 우리나라 1위(세계 45위)에 올랐다. 또 개교한 지 50년이 안 된 세계 대학 250곳을 대상으로 평가한 ‘논문 피인용도’에서는 UNIST보다 뛰어난 곳이 4곳뿐이었다. THE(Times Higher Education)는 세계 대학평가기관이다. 더불어 네이처 출판그룹에서 발표하는 질적 연구성과 지표인 ‘네이처 인덱스’에서도 ‘저자의 논문당 기여도’ 부문에서 올해 국내 4위를 기록했다. 이는 나이나 경력에 관계없이 연구자에게 전폭적인 지원을 벌인 ‘연구지원 정책’의 성과물인 것이다. UNIST는 연구 논문 발표에 그치지 않고, 상용화에도 박차를 가한다. 교내 벤처기업인 ㈜리센스메디컬, ㈜유투메드텍, ㈜필더세임, ㈜프론티어에너지솔루션, ㈜슈파인세라퓨틱스, ㈜이고비드 등이 기술사업화의 대표적인 사례다. 이들 업체는 지난 1월 팁스(TIPS)에 선정돼 앞으로 3년간 최대 10억원을 지원받아 사업화를 진행한다. 팁스는 중소벤처기업부의 대표적인 기술창업지원 프로그램이다.급속냉각마취 기술을 기반으로 창업한 리센스메디컬은 유테크 밸리의 첫 번째 기업으로 선정돼 30억원을 유치했다. 슈파인세라퓨틱스는 척추손상 환자 치료를 돕는 패치 상용화를, 필더세임은 가상현실에 사용될 착용형 시스템을 개발 중이다. 프론티어에너지솔루션은 차세대 페로브스카이트 태양전지 상용화를, 고비드는 인공지능을 기반으로 한 능동형 상황인식 기술을, 투메드텍은 영상 진단기기와 알고리즘 개발을 통한 축농증 진단기술의 상용화를 하고 있다. 태양전지·해수전지·이차전지 분야에서도 큰 성과를 내고 있다. ‘이차전지 산학연 연구센터’가 지난해 3월 문을 연 이후 한층 더 속도를 내고 있다. 해수전지는 바닷물 속 소듐 이온(Na)을 이용해 전기 에너지를 저장하는 장치다. 지난 5월에는 ‘등부표 해수전지’ 실증시험에도 성공했다. UNIST는 지난달 31일부터 이틀간 울산시와 공동으로 ‘게놈 엑스포’를 개최했다. 게놈 엑스포에는 세계적인 석학, 기업체, 시민 등 1만명이 참여했다. 세계적인 석학들이 연구 성과를 발표해 관심을 끌었다. 팀 허버드 킹스칼리지런던대학 교수가 ‘영국 10만명 게놈프로젝트’를, 박종화 UNIST 교수가 ‘게놈으로 보는 나의 미래’ 등을 발표했다. 앞서 같은 달 23일에는 ‘대사스트레스 세포대응 연구센터’가 문을 열고, 난치병 해결을 위한 새로운 치료제 개발에 나섰다. 이 연구센터는 ‘2018년 선도연구센터 지원 사업’에 선정돼 앞으로 7년간 최대 105억원을 지원받는다. 대사 스트레스로 인한 항암제 무반응성 난치암과 당뇨병 치료를 위한 기술 기반을 마련할 계획이다. 지난 3일에는 ‘유니스트-웨이크포리스트-바젤 생체 장기모사 연구센터’가 개소했다. 이 분야에 세계적인 연구 역량을 가진 미국 웨이크포레스트 의과대학, 스위스 바젤대학 의과대학과 손잡고 신약 개발에 나섰다. 지난 6일에는 ‘세포 간 신호교신에 의한 암제어 연구센터’도 문을 열었다. 세계적인 권위를 가진 교수들이 UNIST의 젊은 인재들을 키우고 있다. 3명의 교수가 정보분석 서비스 기업인 클래리베이트 애널리틱스에서 선정한 ‘2017 세계에서 가장 영향력 있는 연구자(HCR)’에 이름을 올렸다. 로드니 루오프(59) 자연과학부 특훈교수, 조재필(49)·김진영(46) 에너지 및 화학공학부 교수다. 루오프 교수는 4년 연속 HCR에 선정됐을 뿐 아니라 소재과학·물리학·화학 등 3분야에서 상위 1% 연구자로 뽑혔다. 세계 상위 1% 연구자로 뽑힌 인물은 한국기관 소속 중 유일하고, 세계적으로도 20명뿐이다. 조 교수는 소재과학 분야에서 2년 연속 선정됐고, 김 교수는 처음으로 이름을 올렸다. 이와 함께 UNIST는 글로벌 인재를 키우는 데 힘을 쏟는다. UNIST와 하버드공대가 지난해부터 손잡고 진행하는 ‘연구 인턴십 프로그램’이 대표적이다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

태양광 에너지는 현재까지 나온 신재생에너지 중 가장 많이 알려져 있고 연구가 많이 되고 있다. 햇빛을 에너지원으로 해서 전기를 생산하는 태양광 에너지의 장점은 다른 신재생에너지보다 에너지 전환효율이 높지만 밤에는 전기를 생산해내지 못한다는 한계가 있다. 국내 연구진이 밟거나 누르는 압력 에너지를 전기 에너지로 전환하는 압전 기술을 태양전지와 접목시켜 밤에도 에너지를 만든는 방법을 찾아냈다. 한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 송진동 박사와 연세대 물리학과 조만호 교수 공동연구팀은 태양전지에서 사용되는 나노선 구조 반도체의 원자 구조 배열을 압전현상이 발생하는 구조 배열로 바꿀 수 있는 방법을 찾아냈다고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘나노 에너지’ 최신호에 실렸다. 이번 기술을 활용하면 햇빛 뿐만 아니라 물리적 진동이나 압력에 의한 전기 생산이 가능해 낮에는 햇빛으로 밤에는 바람이나 진동으로 전기를 생산할 수 있어 햇빛이 없는 밤에도 활용이 가능한 태양전지가 나올 수 있게 됐다. 기존 태양전지를 만드는데 사용하는 실리콘 기반 반도체 물질은 태양광 흡수에는 적절하지만 물리적 진동에 의한 전기생산은 어렵다. 연구팀은 차세대 반도체 물질로 주목받고 있는 인듐갈륨비소(InGaAs)를 활용한 저차원 나노구조를 개발해 빛은 물론 진동으로도 전기를 만들 수 있는 에너지 수확장치를 개발했다.이를 통해 햇빛은 물론 사람의 움직임, 바람에 의한 흔들림 같은 물리적 진동을 흡수해 전기를 만들 수 있게 돼 낮에는 태양전지로 사용하고 밤에는 압전방식으로 에너지를 만들 수 있게 된 것이다. 송진동 KIST 박사는 “이번 연구결과는 다양한 형태의 웨어러블 장비에 응용할 수 있기 때문에 낮에는 태양광으로 밤에는 움직임으로 전기를 만들어 센서를 작동시킬 수 있게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 방위 고등연구계획국(DARPA)이 태양 에너지와 레이저의 힘으로 오랜 시간 정찰 비행을 할 수 있는 드론을 개발하고 있다. 사실 태양광 드론은 낯선 개념은 아니다. 최근 에어버스가 개발하는 제피르 S HAPS(Zephyr S HAPS)는 태양에너지의 힘으로 25일간 고고도 연속 비행에 성공했다. 이런 태양광 드론은 낮에는 태양 에너지로 비행하고 밤에는 배터리에 저장된 에너지로 비행을 할 수 있어 장기간 착륙하지 않고 통신을 중계하거나 정찰 및 감시를 할 수 있다. 당연히 미군 역시 태양광 드론에 주목하고 있지만, 현재 개발 중인 민간용 태양광 드론은 군사적 목적으로 사용하기에 큰 제약이 있다. 대표적인 제약은 충분한 에너지를 얻기 위해 매우 큰 날개가 필요하다는 점과 속도가 느리다는 점이다. 태양광 드론은 크고 가벼운 날개 때문에 사실 하늘을 나는 연에 가까운 구조로 속도도 느리다. 민수용으로 사용할 때는 별로 문제 되지 않지만, 군용으로 사용하기에는 쉽게 포착되어 요격될 가능성이 크다는 문제점이 있다. DARPA와 함께 사일런트 팔콘(Silent Falcon)사가 개발하는 이 하이브리드 드론은 레이저를 이용해서 이 문제를 극복한다. 드론의 날개에는 태양전지가 달려 있지만, 크기가 작기 때문에 이것만으로는 비행이 불가능하다. 태양전지는 보조적인 역할이고 실제 비행은 충전된 배터리와 레이저를 같이 활용한다. 드론의 꼬리 부분에 레이저를 전기 에너지로 바꾸는 리시버가 있어 추가적인 에너지 공급을 해준다. 사실 레이저 동력 드론도 처음 개발되는 것이 아니다. 이미 몇 년 전 록히드 마틴은 레이저 동력 드론인 스토커(Stalker)를 개발해 48시간 연속 비행에 성공했다. 그런데 왜 이 둘을 합친 하이브리드 드론을 개발할까? 레이저는 장시간 무선으로 에너지를 공급할 수 있는 장점이 있지만, 레이저가 직선으로 도달할 수 있는 거리에서만 가능하다. 적진을 정찰하는 군용 드론에는 불가능한 가정인 셈이다. 동력원을 배터리+태양전지+레이저로 다양하게 갖추면 아군 영역에서 레이저로 충전을 하고 배터리와 태양전지를 이용해서 정찰 비행을 할 수 있다. 이론적으로는 소형 드론이라도 장시간 착륙하지 않고 정찰 비행이 가능하다. 다만 실제로 가능하지는 역시 테스트를 해봐야 알 수 있다. 이 드론은 조만간 SUPER PBD(Stand-off Ubiquitous Power/Energy Replenishment – Power Beaming Demo) 프로그램을 통해서 실전에서 사용이 가능할지 테스트할 예정이다. 성공하면 단지 군용으로만 머물지 않고 민수용으로도 개발될 가능성이 있다. 레이저를 통해 전력 공급이 가능하다면 태양광 드론 역시 날개 면적을 줄이거나 탑재량을 늘리는 방식으로 개량이 가능하다. 지금처럼 무리하게 가벼운 날개를 대형으로 만들 필요가 없다면 위성과 지상 기지국 사이의 역할을 하는 고고도 드론의 개발도 한결 쉬워질 것이다. 결과가 주목되는 이유다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

한반도는 지난달 11일 짧은 장마가 끝나고 한 달 이상 폭염과 열대야에 시달렸다. 역대 가장 더웠던 1994년의 각종 더위 기록을 깨뜨렸다. 우리나라 뿐만 아니라 북반구 여러나라들이 홍수와 폭염 등 이상기후에 시달리고 있다. 미국 항공우주국(NASA)는 올해가 역대 네 번째로 더운 해가 될 것이라는 예측을 내놓기도 했다. 정부는 이렇듯 날이 갈수록 심해지고 있는 이상기후에 효과적으로 대응하기 위한 발전 시스템을 구축하겠다는 계획을 내놨다. 과학기술정보통신부는 폭염, 가뭄, 혹한 등 이상기후에 대응하기 위한 도시 단위 발전 시스템 개발을 추진한다고 19일 밝혔다. 도시 발전은 태양전지나 연료전지, 수소에너지 기술 등 신재생에너지를 이용해 도시 내에서 에너지를 직접 생산하고 전달, 소비하는 공급방식을 말한다. 신재생에너지를 이용해 도시 단위로 발전할 경우 중앙에서 공급하는 각종 전기에너지 이외에 추가적으로 에너지를 생산하기 때문에 전기세 걱정없이 에어컨을 켜고 겨울철에는 난방비를 고민하지 않고 난방이 가능하게 된다. 정부는 도시 발전을 위해 건물부착형 태양전지, 전기와 열, 냉방을 자체 생산 가능한 건물용 연료전지, 에너지 저장기술, 에너지 하베스팅, 신재생 하이브리드 5개 기후기술에 대해 지원할 계획이다. 특히 태양전지는 현재 신재생에너지 기술 중 가장 활발히 활용되고 있지만 설치공간이 넓어야 하기 때문에 도시에 대규모로 설치하기 어렵고 주변 환경과 어울리지 않는다는 단점이 있다. 그렇지만 도시발전을 위해서 건물 외벽이나 도로 바닥, 간판 등에 손쉽게 부착하고 주변 환경과 어울리는 미적 감각도 내보일 수 있는 차세대 태양전지 기술 상용화를 추진한다. 또 압력, 진동, 빛 등 일상에서 버려지는 에너지를 수확해 전력을 변환시키는 에너지 하베스팅 기술도 현재는 발전량이 부족하고 내구성이 약해 상용화가 쉽지 않지만 고효율 소자와 대용량 출력이 가능한 기술을 개발해 활용할 계획이다. 과기부는 이를 위해 내년까지 정부출연연구기관을 중심으로 도시발전 기술을 실증하기 위한 기획, 설계를 마치고 2020~2021년에는 이를 실제로 구현할 수 있는 주택과 건물을 설계 구축할 예정이다. 2022년부터는 도시발전 기술 운영에 대한 최적화 실증을 통해 2025년에는 대규모의 실증 단지를 운영할 계획이다. 현재 충청북도 진천 혁신도시에는 도서관, 어린이집, 학교 등 6개 기관에서 태양열, 태양광 발전을 통해 에너지를 공급하는 실증단지를 운영하고 있다. 정부가 구상하고 있는 도시발전 실증단지는 진천 친환경에너지타운을 모델로 태양광, 태양열 이외에 다른 신재생에너지를 활용하는 곳이다. 김민표 과기부 원천기술과장은 “이번에 추진하겠다는 도시발전 프로젝트는 기후변화로 인해 부족할 수 있는 에너지를 도시 내에서 자체 생산해 사용할 수 있도록 해 기후변화를 근본적으로 대응하겠다는 계획”이라며 “실증모델의 기획 설계를 마치고 내년도 예비타당성 조사에 제출할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

초속 190km로 태양에 급강하 　 수십 년에 걸친 과학자들의 치열한 토론과 제작 기간을 거친 끝에 마침내 최초의 태양 밀착 탐사선 파커 솔라 프로브(PSP)가 지난 12일 태양으로의 장도에 올랐다. 총 15억 달러(한화 1조 7000억원)가 투입된 PSP는 앞으로 어떤 행로를 그리며 태양 미션을 수행할까? 우주탐사 역사상 최초로 작열하는 태양 대기 속으로 뛰어들 파커 탐사선의 운명은 과연 어떻게 될까? 발사에서부터 마지막 순간까지 따라가보도록 하자. 가로 1m, 세로 3m, 높이 2.3m, 건조중량 555kg인 파커가 일단 지구 중력을 끊고 우주로 탈출하는 데 사용한 로켓은 강력한 델타 IV 헤비 로켓으로, 세 개의 부스터로 구성된 것이다. 로켓 발사에서부터 약 6분 만에 탐사선은 1단 로켓과 페이로드 페어링(원뿔 모양 보호덮개)을 분리한 데 이어, 2단 로켓과 3단 로켓까지 차례로 분리한 뒤, 발사 40분 뒤에는 PSP가 모든 추진체로부터 분리되어 태양전지판을 펼치고 자체 동력으로 비행하기 시작했다. 그렇다고 탐사선이 곧장 태양을 향해 날아가는 것은 아니다. 태양의 가공할 중력을 버티며 태양 궤도를 선회하려면 탐사선 속도가 엄청나야 한다. ​ 태양이 태양계 전 천체들의 질량에서 차지하는 비중이 무려 99.84%나 되며, 중력의 크기는 지구의 몇십 배에 달한다. 따라서 태양 중력에 붙잡혀 태양 속으로 곤두박질하지 않으려면 탐사선 속도가 초속 190km 이상을 유지해야 한다. 이는 서울-대전 간을 1초에 주파하고, 서울-뉴욕 간 거리 1만 1000km를 1분에 주파하는 속도로, 인류가 만든 비행체로 최고속도를 기록하게 된다. 이 같은 어마무시한 속도는 로켓 힘만으로는 결코 만들어낼 수가 없다. 이럴 때 천체물리학자들이 사용하는 전가의 보도가 있는데, 바로 중력도움이라는 것이다. 중력보조라고도 하는 이 중력도움은 영어로는 스윙바이(swing-by), 또는 플라이바이(fly-by)라고도 하는데, 한마디로 ‘행성궤도 근접 통과’로 행성의 중력을 슬쩍 훔쳐내어 우주선의 가속을 얻는 기법이다. 행성의 입장에서 본다면 우주선의 엉덩이를 걷어차서 가속시키는 셈으로, 이론상으로는 행성 궤도속도의 2배에 이르는 속도까지 얻을 수 있다. PSP가 중력도움을 얻을 대상 천체는 태양으로 가는 길목에 있는 금성이다. 파커는 발사 6주 후인 9월 말경에 금성에 도착하여 9월 28일, 태양과 계산된 중력 춤을 추도록 고안된 기동을 조심스럽게 시작하여 금성을 7차례 ‘플라이바이’한 끝에 태양에 최접근할 때는 시속 69만km까지 가속한다. 물론 파커가 금성을 플라이바이할 때도 그냥 놀게 두지는 않는다. 미 항공우주국(NASA)의 알뜰한 과학자들은 그 기회를 이용해 턱없이 부족한 금성의 과학 데이터를 부지런히 수집하는 '알바'를 시킬 예정이다. 태양풍과 코로나의 비밀을 풀어라 지구를 떠난 지 3달 후인 11월 11일, PSP는 처음으로 태양에 접근해 근일점에서 태양을 중심으로 24궤도 중 첫 번째 궤도 비행을 시작한다. 태양을 밀착 비행하는 각 궤도는 꽃잎 모양을 이루는데, 탐사선은 이 꽃잎 궤도를 따라 우주 멀리 갔다가 다시 태양으로 근접해오는 선회비행을 계속하게 된다. PSP의 ‘태양을 터치하라!'(Touch the Sun)라는 미션 이름은 기존의 어떤 태양 탐사선보다 태양에 가까이 접근하기 때문에 붙여진 것이다. 목표 접근 거리는 616만km로, 이는 1976년 헬리오스 2호가 세운 기록(4300만km)보다 7배나 가까운 거리다. 그렇다고 PSP가 댓바람에 그 거리까지 접근하는 것은 아니다. 궤도를 돌 때마다 조금씩 좁혀나가, 오는 11월 태양에서 2400만km 떨어진 궤도에 처음 진입한 뒤, 2025년 6월쯤 616만km까지 접근한다. 태양과 지구 사이의 거리를 100m라 한다면 태양에 4m까지 바짝 접근하는 셈이다. 이번 태양 미션의 2대 과제는 태양 대기인 코로나가 태양 표면 온도 6000도보다 수백 배나 높은 이유, 그리고 태양풍의 엄청난 풍속이 어디서 기인하는가 하는 비밀을 푸는 것이다. 또한 태양이 어떻게 태양 플레어 같은 현상을 일으키는지 알아내는 것도 포함된다. 태양풍과 태양 플레어는 우주여행, 인공위성, 심지어 지구에서의 삶에 심각한 영향을 미친다. 심우주를 탐사하는 우주인의 건강을 지키기 위해서도 태양풍에 관한 연구는 필수적이다. PSP가 이들에 관한 모든 데이터를 수집하는 동안 지구와의 통신은 중단된다. 대신, 가능한 한 많은 관측을 하는 데 집중할 것이며, 그런 다음 대량의 정보를 일괄적으로 전송한다. 과학자들은 PSP가 오는 11월 최초로 근일점을 통과할 때 태양에 관한 놀라운 통찰을 보여줄 것으로 기대하고 있다. 파커 미션의 기간은 7년으로 2025년 중반까지 지속될 예정이다. 그때까지 탐사선이 여전히 열 방패 뒤에 숨겨진 섬세한 장비를 보호하기 위한 자세 제어용 연료를 가지고 있다면, 담당 과학자들은 파커에게 연장 근무를 명령할 것이 분명하다. 거금을 쏟아부은 만큼 최대한 뽑아내야 하기 때문이다. 그러나 머잖아 연료는 바닥날 것이며, 탐사선은 무동력 상태로 떨어져 하이테크 열 방패도 더이상 쓸모없어진다. 그러면 PSP의 운명은 어떻게 될까? 과학자들은 탐사선의 각종 장비와 골격은 열 차폐막을 제외하곤 아무것도 남지 않을 때까지 천천히 떨어져나갈 것이라고 예상한다. PSP 프로젝트 매니저인 앤드류 드리스먼 박사는 파커의 마지막을 이렇게 시적으로 표현한다. “탐사선이 연료를 소진한 후 장비들이 하나씩 해체되는 데는 10년, 20년이라는 긴 시간이 걸린다. 그러면 이들로 인해 생긴 탄소 디스크가 태양 궤도를 따라 떠돌 것이다. 태양이라는 별이 자신의 에너지로 길러냈던 인간이 기술을 개발해 만들어낸 물건이 자신의 품으로 날아들어 산화하고, 그 유물이 외로이 태양 궤도를 떠돌게 되는 셈이다. 우리는 그것이 얼마나 오래 태양 궤도를 떠돌 것인지 짐작할 수 있다. 아마도 그 탄소 디스크는 태양계가 종말을 맞을 때까지 그렇게 태양 주위를 떠돌 것이다.” 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

이집트 기자지구에 있는 파라오 쿠푸의 대(大)피라미드 내부 공간 3곳에 전자기 에너지가 집중되고 있다는 사실을 과학자들이 밝혀냈다. 러시아와 독일 공동 연구팀은 대피라미드에 파장이 200~600m인 전파 방해 입자를 조사해 피라미드 내부의 전자기장 분포를 모형화했다. ‘다중극’(multipole) 분석을 통해 피라미드 내부 공간 3곳에 전자기 에너지가 집중되는 현상을 보여줬다. 여기에는 파라오 쿠푸와 그의 왕비를 위해 만들어진 두 방과 바닥에 미완성된 세 번째 방이 포함된다. 연구팀은 피라미드 건축에 쓰인 자재 등의 정보가 부족해 몇 가지 요인을 가정해야 했다고 말했다. 연구를 주도한 러시아 국립 정보기술기계광학대(ITMO)의 안드레이 에브류힌 박사는 “예를 들면, 우리는 내부에 알려지지 않은 공동이 없으며, 일반 석회석 성질을 지닌 건축자재가 피라미드 안팎에 고르게 분포돼 있다고 가정했다”면서 “이런 가정을 통해 우리는 흥미로운 결과를 얻을 수 있었다”고 설명했다. 대피라미드는 약 4500년 전인 기원전 2509~2483년 이집트를 지배한 파라오 쿠푸 시절 건설됐다. 높이 139m, 너비 230m로 지구상에 남아있는 피라미드 중 가장 크다. 이번 발견은 고대 피라미드에 관한 수수께끼를 푸는 데만 도움이 되는 것이 아니다. 피라미드에 전자기 에너지가 분배되는 방식을 연구하면 고효율 센서와 태양전지를 제작하는 데 응용할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 자세한 연구결과는 세계 최고 권위 학술지인 응용물리저널(Journal of Applied Physics) 최신호에 실렸다. 사진=papik / 123RF 스톡 콘텐츠(위), 응용물리저널 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr