여러 개로 분리되었다가 하나로 합체되는 로봇은 로봇 만화의 흔한 소재 중 하나다. 그런데 만화가 아닌 현실에서 이를 시도하는 과학자들이 있다. 바로 미 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)와 캘리포니아 공대 연구팀이 개발 중인 듀악셀(DuAxel) 로버가 그 주인공이다. 듀악셀 로버는 겉으로 보기에는 평범한 사륜구동 화성 탐사 로버처럼 생겼다. 이 로버의 특별한 점은 분리되는 앞바퀴다. 본체와 뒷바퀴는 지지대 역할을 하고 케이블로 연결된 앞바퀴와 바퀴 축은 별도의 미니 로버로 움직일 수 있다. 이런 별난 로버를 만든 이유는 기존의 로버로는 탐사하기 어려운 가파른 경사 지형을 조사하기 위해서다. 물론 큐리오시티나 오퍼튜니티 같은 화성 로버들도 어느 정도 경사는 극복할 수 있다. 하지만 기본적으로 태양전지나 출력이 약한 원자력 전지로 움직이다 보니 50~60도의 가파른 경사 지형을 통과하는 데 근본적인 한계가 있다.NASA 과학자들이 생각한 대안은 줄을 타고 비탈길을 오르내리는 방식이다. 케이블에 매달린 작은 로버라면 출력이 약하거나 속도가 느려도 문제없이 가파른 경사를 오르내릴 수 있다. 뒷바퀴와 본체는 지지대 역할을 하면서 케이블로 동력을 공급하고 데이터를 전송받는다. 연구팀은 실현 가능성을 검증하기 위해 프로토타입 분리 합체 로버인 듀악셀을 모하비 사막의 가파른 언덕에서 테스트했다. 결과는 긍정적이었다.듀악셀 로버 본체에서 분리된 미니 로버는 사람도 오르기 쉽지 않은 가파른 비탈길을 탐사했다. 미니 로버는 바퀴가 두 개뿐이지만, 3D 입체지도를 만들 수 있는 카메라와 자율주행 능력을 지니고 있어 안전하게 거친 경사로를 이동할 수 있다. 본체와 바퀴에는 별도의 탐사 장비를 탑재할 수 있는 여유 공간이 있어 지형뿐 아니라 토양 속의 수분 함량 등 여러 가지 중요한 데이터를 수집할 수 있다. 화성에는 비교적 최근에 물이 흘렀던 것으로 보이는 가파른 경사 지형이 있다. 물론 화성 표면에는 액체 상태의 물이 존재할 수 있지만, 화성 지하 깊은 곳에도 액체 상태의 물이 존재할 수 있다. 과학자들은 이 지하수가 우연히 경사로를 따라 흐르면서 증발하거나 얼어붙었다고 보고 있다. 하지만 매우 가파른 경사 지형이라 로버를 직접 보내 확인할 수가 없었다. 듀악셀 로버는 이 한계를 극복할 NASA의 비밀 무기인 셈이다. 듀악셀 로버는 현재 타당성을 검증하기 위한 기초 연구 단계이지만, 실현 가능성이 있는 것으로 판단되면 화성 탐사를 넘어 여러 가지 임무에 투입될 가능성이 있다. 연구팀은 단순 탐사 임무를 넘어 달 크레이터 내부에 케이블을 깔아 전파 망원경을 건설하는 임무도 구상하고 있다. 단순 개념 연구를 넘어 실제 우주 탐사 임무에 분리 합체 로버가 투입될 수 있을지 결과가 주목된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

국내 연구진이 나비 날개와 새 깃털, 나방의 눈 등을 흉내내 태양전지 효율을 높이는 기술을 개발해 주목받고 있다. 경희대 응용화학과, 응용물리학과 공동연구팀은 나비, 나방, 새 등을 모사한 부착형 필름을 반투명 태양전지에 부착하면 효율을 45% 이상 높일 수 있는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’에 실렸다. 반투명 태양전지는 기존 태양전지 전극을 얇게 만들어 투과율을 높인 것으로 주로 창문에 붙여 태양광 발전을 하는데 활용된다. 반투명 태양전지는 금속전극이 얇아 투과성이 좋고 빛이 양방향에서 유입되는 장점이 있지만 빛 손실도 많기 때문에 전기 전환효율(광전효율)이 낮다는 치명적 단점도 갖고 있다. 이에 연구팀은 나비 날개나 새 깃털, 나방 눈이 무반사 같은 독특한 광학적 비대칭성에 힌트를 얻어 10 마이크로미터(㎛) 크기의 반구 표면에 수 백 나노미터(㎚) 크기의 작은 막대를 촘촘히 배열한 계층적 패턴을 가진 필름을 만들었다. 연구팀은 패턴 위쪽으로 들어오는 빛의 반사를 줄이고 아래로 투과되는 빛은 다시 반사시키는 광학적 비대칭성을 통해 빛을 필름 내에 가둔 것이다. 이렇게 개발된 빛 가둠 필름을 양방향 반투명 태양전지에 부착할 경우 한 쪽으로 비추는 빛을 흡수하는 동시에 외부로 반사되는 빛을 막고 뒤쪽으로 통과되는 빛을 다시 반사시켜 태양 전지 안에 머무는 빛의 양을 늘린 것이다.연구팀에 따르면 태양광이든 실내조명이든 빛의 종류는 물론 빛이 쪼여지는 방향에 상관없이 흡수율과 효율이 모두 높아졌다. 즉 낮에는 태양광으로 밤에는 실내조명으로 하루 종일 태양전지에 작동시킬 수 있다는 것이다. 실제로 필름을 부착한 반투명 태양전지 효율은 태양광에서는 13.49%, 실내광에서는 46.19% 증가했다. 필름 표면에 간단한 처리를 하면 태양전지 수명저하의 주요 요인인 물기와 먼지까지 방지할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 고두현 경희대 응용화학과 교수는 “이번에 개발한 필름은 하나로 빛 반사와 통과를 막는 2가지 특성을 갖고 있기 때문에 건물 창이나 외벽에 쓸 수 있는 반투명 태양전지로 활용 가능해 심미적 기능 뿐만 아니라 유망한 미래 에너지원으로 쓸 수 있을 것”이라며 “또 디스플레이, 센서 등 각종 광전소자의 플랫폼 기술로도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 친환경 청정에너지로 활용할 수 있는 수소를 빠르고 높은 효율로 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 카이스트 신소재공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 공동연구팀은 수소를 더 효과적으로 생산해 낼 수 있는 성냥개비 탑 모양의 촉매기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 수소 에너지 사용이 활성화되기 위해서는 저렴하게 수소를 생산할 수 있어야 한다. 순도 높은 수소 생산을 위해서 태양전지나 잉여 전기에너지를 이용해 물을 전기 분해 하는 고분자 전해질막 수전해 기술이 가장 주목받고 있다. 문제는 물 분해로 수소를 만들어 내기 위해서는 고가의 이리듐(Ir) 촉매를 사용해야 한다는 점이다. 이에 연구팀은 비싼 이리듐 사용을 줄이고 효율을 높이기 위한 촉매 개발에 나섰다. 연구팀은 3차원 프린팅과 비슷한 원리인 ‘초미세 전사프린팅 적층 기술’을 활용해 성냥개비 탑 모양의 3차원 이리듐 촉매 구조를 인쇄 방식으로 제작하는 기술을 개발했다. 기존에 사용되는 이리듐 나노입자 촉매는 무작위 형태와 배열을 갖고 있지만 이번에 개발한 3차원 촉매는 규칙적 구조를 갖고 있고 촉매 표면에 만들어진 기체 거품이 효과적으로 빠져나올 수 있다는 장점이 있다. 또 성냥개비 탑 형상의 3차원 촉매를 사용하면 훨씬 적은 양의 이리듐을 사용하고도 전기분해 효율을 높일 수 있다는 점이 확인됐다. 실제로 기존과 똑같은 양의 이리듐 촉매에서보다 20배 이상 효율이 높은 것으로 나타났다. 정연식 카이스트 교수는 “이번 연구결과는 귀금속 촉매 비용을 절감하고도 성능을 높일 수 있어 상업적으로도 활용할 수 있게 해줄 것”이라며 “이번에 개발한 3차원 적층 프린팅 방식의 촉매 기술을 활용하면 이산화탄소 전환, 배기가스 감축 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)은 여러 나라와 협력으로 인류를 다시 달에 보내는 아르테미스 계획을 추진 중이다. 우선 내년에 있을 아르테미스 I 임무를 통해 사람이 타지 않은 오리온 우주선을 발사해 달 선회 궤도를 돈 후 지구로 귀환할 예정이다. 아르테미스 II 임무에서는 우주 비행사가 탑승해 우주선을 최종 검증하고 2024년 아르테미스 III 임무를 통해 달 표면에 착륙한다는 계획이다. 이번 달 탐사가 반세기 전에 진행된 아폴로 프로젝트와 다른 점은 영구적인 달 기지를 염두에 둔 프로젝트일 뿐 아니라 다양한 크기의 무인 달 탐사선을 같이 보내 임무를 돕는다는 것이다. 예를 들어 아르테미스 III 착륙 전에 달 남극에 로버와 탐사선을 보내 물과 얼음의 분포를 확인하고 미래 달 기지 건설에 사용할 수 있을지 확인할 예정이다. 이를 위해 NASA는 현재 개발 중인 바이퍼(Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, VIPER) 로버와 함께 다른 달 탐사선에 실을 초소형 로버 계획을 승인했다.카네기 멜런 대학의 스핀오프 기업인 아스트로보틱(Astrobotic)은 무게 11㎏에 불과한 초소형 달 로버인 문레인저(MoonRanger)를 공개했다. 무게와 크기 모두 작은 여행용 케이스 수준에 불과한 문레인저는 얼음이 있을 것으로 추정되는 달 남극에서 임무를 수행하기 위해 매우 독특한 태양전지를 장착했다. 바로 90도까지 수직으로 세울 수 있는 태양전지 패널이다. (사진) 이 로버가 임무를 수행할 달 남극에는 태양 빛이 거의 수평으로 들어오기 때문인데, 그 점을 생각해도 비교적 큰 태양전지를 탑재한 데는 그럴 만한 이유가 있다. 문레인저는 초소형 저비용 로버를 목적으로 개발됐기 때문에 달 탐사 로버인 바이퍼나 화성 탐사 로버인 큐리오시티와 달리 로버의 핵심 부품을 저온 환경에서 보호할 수 있는 장비가 없다. 달의 밤은 매우 춥기 때문에 영하 150도 이하의 극저온 환경에서 보호할 수 있는 시스템 없이는 다시 태양이 뜨더라도 정상적으로 작동한다는 보장이 없다. 따라서 기본 임무 수행 기간이 달의 낮 시간인 14일 정도에 불과하다. 대신 무게가 가볍기 때문에 비용을 낮출 수 있으며 속도도 매우 빨라 넓은 지형을 탐사할 수 있다. 심지어 경량화를 위해 통신 장비의 성능도 희생했기 때문에 지구와 직접 교신은 불가능하며 착륙선을 통해 지구에 데이터를 전송한다. 개발팀은 문레인저가 무인 달 탐사선 주변의 3차원 입체 지형을 빠르게 작성하고 얼음이 있을 가능성이 큰 지형을 쉽게 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 로버의 주행도 지구에서 세부적으로 컨트롤하는 것이 아니라 자율적으로 이뤄진다. 문레인저는 앞으로 우주 탐사에서 자투리 공간에 실을 수 있는 미니 로버의 유용성을 검증할 무대가 될 것으로 예상된다. 성공한다면 작고 귀엽지만, 재능이 많은 미니 로버가 달과 화성을 누비게 될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

곤충 중에 가장 다양하면서도 화려한 날개를 가지고 있는 것은 나비일 것이다. 나풀거리며 날아가는 나비를 보면 뭔가에 빨려 들어가는 듯한 기분이 든다. 날아다니는 속도는 빠르지 않으나 쉽게 잡지 못한다. 보통 곤충들은 천적으로부터 눈에 띄지 않으려 하고, 빨리 날아 도망가려 하는데 나비는 자신을 드러내고 그리 빨리 날아가지도 않는다.사실 나비의 비행패턴을 보면 매우 빠르게 방향을 바꾼다. 커다란 날개를 노 젓듯 사용해 다른 어떤 곤충들보다 방향을 쉽게 바꾼다. 고속촬영으로 나비의 날갯짓을 살펴보면 날개를 움츠렸다 펴면서 마치 김연아 선수가 빠르게 회전하듯이 몸을 틀기도 한다. 이런 방식으로 천적의 공격을 피하는 것이다. 물리학의 회전운동 원리를 체득한 곤충이라고 할 수 있을 것이다. 나비를 닮은 마이크로 로봇을 만들어 보려는 시도는 많이 있다. 단순히 위아래로 날갯짓하는 로봇이라면 나비처럼 우아하게 날 수 없다. 날개를 접을 수도 있어야 부드러운 나비의 날갯짓을 재현할 수 있을 것이다. 바닷속 물고기들은 주로 좌우로 흔드는 꼬리와 가슴지느러미를 이용해 헤엄을 치는 반면 홍어는 커다란 지느러미를 깃발처럼 펄럭거리며 물속을 부드럽게 미끄러져 나간다. 매우 효율적인 수영법이다. 또 배 밑에 있는 작은 지느러미로 바닥에서는 걸어 다니기도 한다. 미국 버팔로대 기계공학과에서는 몇 년 전 가오리나 홍어의 지느러미가 펄럭거릴 때 생기는 물의 흐름과 소용돌이들을 자세히 연구한 바 있다. 에너지를 적게 쓰면서 오랫동안 앞으로 헤엄을 쳐 나갈 수 있는 원리를 밝힌 것이다. 홍어 지느러미처럼 움직이는 로봇을 만들고 이를 응용해 바닷속을 탐사하는 수중 드론을 만들 수도 있을 것이다. 이미 영국 해군에서는 홍어를 닮은 무인 잠수정에 대해 연구를 하고 있다. 다시 물 밖으로 나와 보자. 인간은 항상 하늘을 나는 꿈을 꿔 왔다. 알라딘의 마술카펫도 그런 꿈을 담은 환상 중 하나이다. 비행기는 닫힌 공간 속에서 경험하는 비행이기 때문에 얼굴을 스쳐 가는 바람의 경험을 하지 못한다. 낙하산이나 행글라이딩은 바람을 느끼게 해 주지만 비행이 아니라 떨어지는 낙하운동이다. 오랜 시간 자유자재로 날아다니는 마술카펫과는 다른 것이다. 날아다니는 카펫을 만들 수 있을까? 2007년 하버드대 연구진은 10㎝ 길이에 0.1㎜ 두께의 막이 1초에 10번씩 0.25㎜의 진폭으로 펄럭거리면 날 수 있음을 보여 주었다. 공기보다 무거운 작은 마술카펫이 날아오를 수 있다는 것을 물리학적으로 보인 것이다. 요즘 마이크로 로봇의 기술은 놀라울 정도로 발전했다. 작은 막에 전기자극을 주면서 막이 움츠러들게 하는 기술은 이미 있고 이 막 위에 얇은 태양전지를 입힌다면 혼자서 오랫동안 스스로 날아다닐 수 있는 ‘카펫’ 드론이 가능할 것이다. 물론 작은 것을 만들었다고 인간을 태운 카펫을 바로 만들 수는 없을 것이다. 그러나 현재의 드론과는 전혀 다른 형태의 마이크로 드론이 천천히 날아다니는 세상을 생각해 볼 수도 있다. 과학과 기술에서는 항상 새로운 생각을 할 필요가 있다. 새로운 생각의 원동력은 상상력이다. ‘이러면 어떨까’ 하는 질문이 상상력으로 이어지는 것이다. 이제 곧 한가위 대명절이다. 유례없는 감염병 대유행으로 모두 지쳐 있는 지금, 재충전을 할 소중한 기회를 갖게 될 것이다. 재충전 후 새로운 상상여행을 계속하면 좋을 것 같다.

자외선 차단을 위해 햇살 따가운 날 외출할 경우 사람들은 선크림이라고 부르는 자외선 차단제를 바르는 경우가 많다. 국내 연구진이 태양전지 표면에도 일종의 선크림을 발라 전지의 노화를 막고 효율을 높일 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 자연과학대, 에너지 및 화학공학부 공동연구팀은 페로브스카이트 태양전지 표면에 금속물질을 선크림처럼 골고루 발라 수분과 오염으로부터 보호하고 전력생산효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ 23일자에 게재된다. 페로브스카이트 태양전지는 제조단가가 저렴하고 발전 효율이 높아 최근 활발하게 연구되고 있다. 문제는 자외선과 비나 눈처럼 수분에 노출됐을 경우 수명이 짧아지고 효율이 낮아진다는 것이다. 이에 연구팀은 물을 밀어내는 발수성을 강화한 백금기반 유기금속을 초음파 스프레이 방식으로 전지 표면을 도포했다. 이번에 개발한 유기금속은 태양전지에 유해한 자외선을 막고 전력 생산에 필요한 가시광선으로 바꿀 뿐만 아니라 수분으로 인한 전지의 손상을 막도록 한 것이다.연구팀은 유기금속이 코팅된 태양전지는 습도 50~60%의 환경에서도 900시간 이상 초기 효율을 그대로 유지했으며 자외선을 가시광선으로 변환시킴으로써 전기생산 효율도 높아진 것을 확인했다. 이번에 개발한 기술을 적용하지 않은 태양전지는 똑같이 높은 습도와 자외선 환경에 노출되면 300시간 만에 효율이 절반으로 줄어든 것으로 조사됐다. 이번 기술은 이미 만들어진 전지에도 간단히 표면 코팅만 하면 되는 방식이기 때문에 기존 제조공정을 바꾸지 않고 전지의 종류에 무관하게 사용할 수 있다는 장점이 있다. 권태혁 에너지 및 화학공학부 교수는 “이번 연구는 단일물질로 다기능성 보호막을 만들어 페로브스카이트 태양전지의 고질적인 문제를 해결하는 동시에 전지의 효율을 높였다는데 의미가 있다”라며 “페로브스카이트 뿐만 아니라 다양한 태양전지에 적용가능한 기술”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

■ 안전보건공단 ◇ 상임이사 임명 △ 경영이사 송병춘 △ 교육문화이사 최성원 ■ 한국과학기술연구원(KIST) ◇ 단장·센터장급 △ 뇌과학연구소 뇌과학기획단장 조일주 △ 뇌과학연구소 뇌과학운영단장 추현아 △ 청정신기술연구소 수소·연료전지연구단장 장종현 △ 청정신기술연구소 에너지소재연구단장 김동익 △ 차세대반도체연구소 스핀융합연구단장 민병철 △ 차세대반도체연구소 인공뇌융합연구단장 이수연 △ AI·로봇연구소 인공지능연구단장 임화섭 △ AI·로봇연구소 헬스케어로봇연구단장 이득희 △ 바이오·메디컬융합연구본부 바이오닉스연구센터장 김진석 △ 바이오·메디컬융합연구본부 테라그노시스연구센터장 김세훈 △ 첨단소재기술연구본부 물질구조제어연구센터장 조소혜 △ 첨단소재기술연구본부 나노포토닉스연구센터장 고형덕 △ 첨단소재기술연구본부 극한소재기술연구센터장 문명운 △ 첨단소재기술연구본부 소프트융합소재연구센터장 김희숙 △ 첨단소재기술연구본부 계산과학연구센터장 한상수 △ 첨단소재기술연구본부 전자재료연구센터장 강종윤 △ 국가기반기술연구본부 청정에너지연구센터장 엄영순 △ 국가기반기술연구본부 차세대태양전지연구센터장 정증현 △ 연구자원·데이터지원본부 도핑콘트롤센터장 손정현 △ 연구자원·데이터지원본부 특성분석센터장 김낙균 △ 강릉분원 천연물소재연구센터장 정상훈 △ 강릉분원 천연물인포매틱스연구센터장 권학철 △ 강릉분원 스마트팜융합연구센터장 김형석 △ 전북분원 구조용복합소재연구센터장 정용채 ◇ 실장급 △ 연구기획조정본부 연구개발실장 이태호 △ KIST 스쿨 인재개발실장 김영종 △ 경영지원본부 경영관리실장 박병수 △ 경영지원본부 홍보실장 원세환 △ 경영지원본부 윤리경영실장 정현진 △ 경영지원본부 인프라운영실장 방성욱 △ 정책기술연구소 정책실장 김현우 △ 기술사업전략본부 기술사업화실장 김태민 △ 기술사업전략본부 혁신기업사업화센터장 강대신 △ 강릉분원 연구지원부장 김용관 △ 강릉분원 혁신기업사업화센터장 최종상 △ 전북분원 혁신기업사업화센터장 강선준 ◇ 팀장급 △ 원장실(팀장급) 전서훈 △ 감사부 감사팀장 허은영 △ 연구기획조정본부 수탁사업운영팀장 염기홍 △ 연구기획조정본부 연구기획·분석팀장 최수영 △ 대외협력본부 글로벌협력팀장 안종승 △ KIST 스쿨 학연운영팀장 고미라 △ KIST 스쿨 사무국장 서보라 △ 경영지원본부 기획예산팀장 유희준 △ 경영지원본부 재무팀장 장인태 △ 경영지원본부 총무복지팀장 최정화 △ 경영지원본부 인사경영팀장 전정훈 △ 경영지원본부 구매·자산팀장 이경화 △ 경영지원본부 홍보팀장 한귀향 △ 경영지원본부 건설관리팀장 정종구 △ 경영지원본부 안전·보안팀장 김성영 △ 기술정책연구소 정책기획팀장 서덕록 △ 융합연구정책센터 융합정책팀장 백동수 △ 기술사업전략본부 연구성과확산팀장 이삼규 ■ 충북도교육청 ◇ 3급 승진 △ 행정국장 박승렬 ◇ 4급 승진 △ 재무과장 홍병욱 ◇ 4급 전보 △ 총무과장 안용모 ◇ 5급 전보 △ 청주교육지원청 총무과장 이의연 △ 청주교육지원청 재정과장 신동문

국내 연구진이 페인트처럼 건물 외벽이나 자동차에 바르기만 하면 전기를 만들 수 있는 태양전지 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드연구센터 손해정 박사팀은 태양전지 원료가 되는 용액을 코팅한 뒤 굳는 고체화 속도를 제어하는 ‘고효율 용액공정 태양전지’ 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 용액공정 태양전지는 태양전지 소재가 되는 유기물을 액체 상태로 만든 다음 필요한 부분에 코팅하거나 인쇄하는 방식으로 만들어진다. 기존에는 전기를 생산할 수 있는 전지영역이 0.1㎠ 이하에 불과해 실용화가 어려웠다. 또 태양전지로 이용할 수 있는 유기 소재를 페인트나 잉크처럼 만들어 사용하려고 하면 금세 굳어버리기 때문에 실제로 전력 생산이 가능한 만큼의 면적으로 만들 수 없다는 단점이 있었다. 연구팀은 태양전지 용액을 코팅이나 인쇄할 때 액체 증발 속도를 제어해 태양전지 성능에 최적화할 수 있는 방법을 찾았다. 또 연구팀은 결정화 현상이 상온에 가까운 낮은 온도에서는 발생하지 않는다는 사실도 발견했다. 연구팀은 이렇게 만든 고성능 대면적 유기태양전지의 광전변환효율(햇빛을 전기로 바꾸는 비율)이 기존 기술보다 우수한 9.6%를 기록한 것을 확인했다. 이번 기술을 활용하면 페인트처럼 건물이나 자동차뿐만 아니라 전기가 필요한 곳에 칠하는 방식으로 태양전지를 쉽게 만들어 전기를 자급자족할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 손 박사는 “이번 연구는 페인트처럼 넓은 면적에 칠해 태양전지를 만들 수 있는 원리를 제시해 용액공정 태양전지 고효율화와 상용화를 가속화시키는 데 도움이 될 것”이라며 “전 세계 에너지 빈곤층에 저가의 친환경 에너지 공급이 가능할 뿐만 아니라 도심 건물에 태양광 발전을 위한 공간 활용이 쉬워지고 페인트를 덧바르는 형태로 태양전지를 유지, 보수할 수 있게 될 것”이라고 기대했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 페인트처럼 건물 외벽이나 자동차에 바르기만 하면 전기를 만들 수 있는 태양전지 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드연구센터 연구팀은 태양전지 원료가 되는 용액을 코팅한 다음 고체화되는 속도를 제어하는 ‘고효율 용액공정 태양전지’를 개발하고 대면적화에 성공했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘나노 에너지’에 실렸다. 용액공정 태양전지는 태양전지 소재가 되는 유기물을 액체상태로 만든 다음 코팅이나 인쇄하는 방식으로 만들어 진다. 기존에는 전기를 생산할 수 있는 활성영역이 0.1㎠ 이하에 불과한 실험실 수준이었다. 태양전지로 이용할 수 있는 유기소재를 페인트나 잉크처럼 만들어 사용하려고 하면 금새 굳어버리는 결정화 특성을 갖고 있어서 실제로 전력 생산이 가능한 만큼의 면적으로 만들 수 없다는 단점이 있었다. 연구팀은 태양전지 용액을 코팅이나 인쇄할 때 증발속도를 제어함으로써 태양전지 성능에 최적화할 수 있는 방법을 찾아냈다. 연구팀은 결정화 현상이 높은 온도에서 쉽게 발생하기 때문에 상온에 가까운 낮은 온도에서는 결정화를 막아 용액 태양전지를 쉽게 만들 수 있다는 사실도 확인했다.연구팀은 이렇게 만든 고성능 대면적 유기태양전지는 햇빛을 전기로 바꾸는 광전변환효율이 기존 기술보다 우수한 9.6%를 기록한 것을 확인했다. 이번 기술을 활용하면 페인트처럼 건물이나 자동차 뿐만 아니라 전기가 필요한 공간에 칠하는 방식으로 태양전지를 쉽게 만들어 전기를 자급자족할 수 있도록 만들 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 손해정 KIST 박사는 “이번 연구는 페인트처럼 넓은 면적에 칠해 태양전지를 만들 수 있는 원리를 제시해 용액공정 태양전지 고효율화와 상용화를 가속화시키는데 도움이 될 것”이라며 “전 세계 에너지 빈곤층에 저가의 친환경 에너지 공급이 가능할 뿐만 아니라 도심건물에 태양광 발전을 위한공간활용이 쉬워지고 페인트를 덧바르는 형태로 태양전지를 유지, 보수할 수도 있게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 도시 미관을 살려주고 에너지도 생산할 수 있는 ‘컬러 태양전지’를 개발했다. 태양전지는 보통 어두운 색을 띠어 다소 칙칙했다. 이번에 개발된 컬러 태양전지는 두께도 얇고 구부리거나 접을 수도 있어 다양한 형태의 건물에 붙여 활용할 수 있다. ‘CIGS 박막 태양전지’는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)이 일정 비율로 결합된 화합물을 재료로 만든 태양전지다. 유리기판 등에 CIGS를 얇은 막으로 쌓아 올려 만든다. 비(非)실리콘 계열 태양전지 가운데 빛 흡수율이 높아 에너지로 바꿀 때 효율이 좋을 뿐만 아니라 안정성도 크다. 기존 CIGS 태양전지는 유해 중금속인 카드뮴 소재를 사용해 환경 오염 우려가 있었다. 연구진은 인체에 무해한 아연(Zn) 함유 소재로 카드뮴을 대체, 기존 태양전지와 비슷한 18% 수준의 변환 효율을 내는 데 성공했다. 원자재 소비가 적어 공정·재료 비용도 저렴하다. 연구진은 보라, 녹색, 청색 등 7가지 이상의 색깔을 구현해 곧바로 상용화하겠다는 계획이다. 이번 연구는 물 위에 떠 있는 기름띠가 무지개색으로 보이는 빛의 간섭 현상에 착안했다. 박막 구성층의 두께를 조절해 다양한 색상을 내는 데 성공했다. 이번 CIGS 태양전지 두께는 3마이크로미터(㎛ㆍ1000분의1㎜) 정도로 유리나 유연 기판에도 코팅이 가능하다. 연구팀은 이번에 개발된 기술을 유연 기판에 적용해 가벼우면서도 심미성이 뛰어난 고효율 태양전지를 개발할 계획이다.

북한 이동식발사대(TEL)의 움직임을 빠르게 파악할 수 있는 초소형 정찰위성이 개발된다. 또 레이저빔과 전자파로 드론 공격을 무력화하는 첨단 방공망도 구축된다. 국방과학연구소(ADD)는 지난 3일 충남 태안 안흥시험장에서 창설 50주년을 맞아 합동시연회를 개최하고 현재 개발 중인 각종 첨단전력을 공개했다. 지난해 말부터 개발 중인 초소형 영상레이더(SAR) 위성은 원통형 본체에 날개형 태양전지판이 달린 일반 위성과는 달리 가로 3m, 세로 70㎝ 크기의 직사각형 형태다. 무게가 66㎏ 이하로 경량화됐지만 주야간과 악천후 등 기상과 관계없이 고도 510㎞ 궤도에서 지상에 있는 1m 크기의 물체까지 고해상도로 관측이 가능하다. 2023년 11월까지 개발하는 것을 목표로 하고 있다.위성의 경량화 및 소형화로 경제성과 기동성에서 장점이 있다는 게 ADD의 설명이다. ADD 관계자는 “초소형 SAR 위성 32대를 띄우면 30분 이하의 간격으로 북한 등 한반도 주변을 정찰할 수 있다”고 설명했다. 무인기나 미사일을 무력화하는 ‘레이저 요격장치’의 실제 사격 모습도 최초로 공개됐다. 20㎾의 레이저빔이 1㎞ 앞 미사일 모형에 일직선으로 발사된 지 약 10초가 지나자 불꽃과 함께 성인 남성 주먹만 한 구멍이 뚫렸다. 레이저 요격장치 기술은 이미 상당 수준에 이르렀다는 평가다. ADD 관계자는 “우리나라 레이저빔 생성 기술은 미국에 이어 두 번째로, 기술 격차가 1~2년에 불과하다”고 말했다. 레이저 요격체계는 2023년까지 전력화한다는 계획이다. 전자파로 무인기를 무력화시키는 ‘드론 대응 전자기펄스’(EMP) 체계도 현재 핵심 기술 연구가 완료됐다. 지상에서 안테나로 고출력 전자파를 발사해 여러 대의 소형 드론을 무력화시킬 수 있다. 레이더와 연동된 영상 카메라를 이용해 드론을 자동으로 포착하고 추적한다.또 스텔스 기능을 갖춘 ‘저피탐 무인전투기’(UCAV)도 길이 14.8m, 전폭 10.4m로 미국 B2 전략폭격기와 닮은 모습으로 개발이 진행되고 있다. 고도 10㎞에서 마하 0.5의 속도로 최대 3시간 비행을 목표로 하고 있다. ADD 관계자는 “다양한 기술을 확보하는 차원에서 관련 연구를 진행 중”이라며 “스텔스 기능에서 중요한 도료의 무게를 낮추는 연구도 진행하고 있다”고 전했다. 코로나19 치료제 개발에도 힘을 쏟고 있다. ADD는 최근 코로나19 유전체 정보를 이용한 합성생물학 기술로 ‘억제 유전자 치료제’(siRNA)를 설계하고 동물실험에서 효능을 입증했다. 바이러스가 자기복제를 하는 과정에서 취약점을 찾아 복제하지 못하도록 공격하는 방식이다. 현재 논문 제출까지 완료됐으며 임상시험 돌입까지는 약 1년이 소요될 것으로 보고 있다. 정경두 국방부 장관은 5일 대전 ADD에서 열린 창설 50주년 기념식에서 “앞으로 우리 군은 정밀유도조종 기능을 갖춘 유도무기, 장사정 및 극초음속 미사일, 고위력 탄두, 한국형 위성항법체계 등의 기술 개발을 가속화해 미사일 전력을 더욱 고도화해 나갈 것”이라고 말했다. 태안 이주원 기자 starjuwon@seoul.co.kr

성윤모(오른쪽 첫 번째) 산업통상자원부 장관이 22일 서울 관악구 서울대 공과대학을 찾아 ‘알키미스트 프로젝트’로 추진하는 ‘슈퍼 태양전지’ 연구 현장을 둘러보며 연구자들을 격려하고 있다. 알키미스트 프로젝트는 성공을 조건으로 하는 기존 연구개발(R&D) 틀을 벗어나 파괴적 잠재력을 가진 도전적이고 혁신적인 기술 개발을 지원하는 연구개발 프로그램이다. 박지환 기자 popocar@seoul.co.kr

데이터 전송·전파방해 대응 획기적 향상전작권 전환에도 긍정적으로 작용할 듯한국, 군사력 순위 세계 6위… 北은 25위한국군 최초의 군 전용 통신위성 ‘아나시스 2호’가 미국에서 성공적으로 발사됐다. 시험평가를 거쳐 오는 10월 군에 인도되면 세계에서 10번째로 전용 통신위성을 확보한 국가가 된다. 방위사업청은 21일 “아나시스 2호가 이날 오전 6시 30분(현지시간 20일 오후 5시 30분) 미국 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지의 케네디 우주센터에서 성공적으로 발사됐다”고 밝혔다. 아나시스 2호는 발사용역 업체인 스페이스X의 로켓 ‘팰컨9’에 실려 우주로 발사됐다. 오전 7시 8분에 팰컨9 로켓과의 분리에 성공하고 프랑스 툴루즈 위성관제센터(TSOC)에 신호를 보냈다. 이후 8시 19분 교신에 성공했다. 아나시스 2호는 발사 후 안테나 및 태양전지판을 펼쳐 임무 수행에 필요한 전력공급 등을 점검하게 된다. 약 2주간의 중간궤도 변경을 통해 최종적으로 고도 3만 6000㎞의 정지궤도에 안착한다. 이후에는 약 1개월간 위성의 성능과 운용성을 확인할 계획이다. 유럽 에어버스사의 ‘유로스타 E3000’ 위성을 기반으로 제작된 아나시스 2호는 군의 작전 운용능력을 향상시킬 것으로 기대된다. 정보처리 속도가 3배 이상 빨라지고 전파방해 대응 기능이 향상된다는 게 군 당국의 설명이다. 그동안은 2006년 발사된 무궁화 5호 위성을 민간과 함께 이용해 온 탓에 전파 방해에 취약했다. 또 데이터 전송용량이 2배 이상 늘어나고 통신 가능 거리도 길어진다. 한미가 추진 중인 조건에 기초한 전시작권통제권 전환에도 긍정적인 역할을 할 전망이다. 아나시스 2호는 그동안 논란을 일으키기도 했다. 군 당국은 2014년 9월 록히드마틴으로부터 7조 4000억원을 들여 F35A 스텔스 전투기 40대를 도입하면서 절충교역(무기 판매에 따른 기술이전이나 반대급부) 방식으로 통신위성 1기를 받기로 했다. 하지만 록히드마틴이 2015년 비용 증가를 이유로 한국에 비용 부담을 요구하고 사업을 중단해 논란을 빚었다. 이듬해 발사가 다시 추진됐지만, 정부가 지연 책임을 미측에 묻지 않아 소극적 태도란 비판이 나왔다. 독자 개발에 대한 기약 없이 언제까지 절충교역으로 들여와야 하느냐는 지적도 있다. 군 관계자는 “독자 개발은 시간과 비용이 훨씬 많이 소모된다”며 “핵심 능력을 빠르게 확보하는 게 중요하다”고 말했다. 아나시스 2호는 오는 10월쯤 군에 인도돼 국군지휘통신사령부가 운용한다. 내년부터 본격적으로 전력화가 이뤄질 계획이다. 한편 미국 군사력평가기관 글로벌파이어파워(GFP)의 2020년 국가별 군사력 순위에 따르면 전체 138개국 가운데 한국이 지난해보다 한 단계 상승한 6위를 차지한 것으로 나타났다. 북한은 전년보다 7계단 추락한 25위였다. 이주원 기자 starjuwon@seoul.co.kr

한국군 최초의 군 전용 통신위성 ‘아나시스 2호’가 미국에서 발사됐다. 이르면 오는 10월부터 군에 인도돼 전력화에 들어간다. 방위사업청은 21일 “아나시스 2호가 7월 21일 오전 6시 30분(현지 기준 7월 20일 오후 5시 30분) 미국 케이프 커내버럴(CapeCanaveral) 공군기지의 케네디 우주센터에서 성공적으로 발사됐다”고 밝혔다. 아나시스 2호는 이날 발사용역 업체인 스페이스X의 재활용 로켓 ‘팰컨9’에 실려 우주로 발사됐다. 고도 약 630km 지점에서 발사체로부터 분리된 아나시스 2호는 발사 38분만에 첫 신호 수신이 이뤄진 데 이어 오전 8시 19분(한국시간)쯤 프랑스 툴루즈에 위치한 위성관제센터(TSOC)와 신호를 주고받는 첫 교신에 성공했다. 아나시스 2호는 발사 후 안테나 및 태양전지판 전개를 통해 임무 수행에 필요한 전력공급 및 운용 가능 여부를 점검할 예정이다. 약 2주간의 중간궤도 변경을 통해 최종적으로 고도 3만 6000㎞의 정지궤도에 위치하게 된다. 정지궤도 안착 후에는 약 1개월간 위성의 성능과 운용성을 확인할 계획이다. 유럽 에어버스사의 ‘유로스타 E3000’ 위성을 기반으로 제작된 아나시스 2호는 군의 작전 운용능력을 확대시켜줄 것으로 전망된다. 기존에 비해 정보처리속도가 3배 이상 빨라지며, 전파 방해 대응 기능과 통신 가능 거리가 향상될 것이라는 게 군 당국의 설명이다. 기존 통신위성과 비교하면 데이터 전송용량이 2배 이상 늘어난다. 군은 그동안 2006년 발사된 무궁화 5호 위성을 민간과 함께 이용해 왔다. 만약 성공적으로 인도가 이뤄진다면 군은 세계에서 10번째로 전용 군사위성을 확보한 국가가 된다. 앞서 군 당국은 2014년 9월 록히드마틴으로부터 F35A 스텔스 전투기 40대를 도입하면서 절충교역(무기 판매에 따른 기술이전이나 반대급부)으로 통신위성 1기를 제공받기로 했다. 하지만 록히드마틴이 비용 증가를 이유로 한국에 비용 부담을 요구하면서 사업에 차질을 빚었지만, 방사청과 협의 끝에 지난해 발사에 나서겠다고 밝혔다. 당초 지난 14일 발사가 계획된 아나시스 2호는 로켓 2단 추진체 등에 문제가 발생하면서 점검을 위해 발사 시기가 연기됐다. 시험평가를 거쳐 오는 10월쯤 군에 인도돼 전력화에 들어갈 계획이다. 이주원 기자 starjuwon@seoul.co.kr

한국군 최초의 군 전용 통신위성 ‘아나시스 2호’가 미국에서 발사됐다. 이르면 오는 10월부터 군에 인도돼 전력화에 들어간다. 방위사업청은 21일 “아나시스 2호가 7월 21일 오전 6시 30분(현지 기준 7월 20일 오후 5시 30분) 미국 케이프 커내버럴(CapeCanaveral) 공군기지의 케네디 우주센터에서 성공적으로 발사됐다”고 밝혔다. 아나시스 2호는 이날 발사용역 업체인 스페이스X의 재활용 로켓 ‘팰컨9’에 실려 우주로 발사됐다. 발사 약 32분 후 고도 약 630㎞ 지점에서 팰컨9 로켓으로부터 분리된다. 이어 발사 후 50분 후에는 프랑스 툴루즈 위성관제센터(TSOC)와 첫 교신을 시도한다. 궤도에 안착한 ANASIS 2호는 발사 후 안테나 및 태양전지판 전개를 통해 임무 수행에 필요한 전력공급 및 운용 가능 여부를 점검할 예정이다. 약 2주간의 중간궤도 변경을 통해 최종적으로 고도 3만 6000㎞의 정지궤도에 위치하게 된다. 정지궤도 안착 후에는 약 1개월간 위성의 성능과 운용성을 확인할 계획이다. 유럽 에어버스사의 ‘유로스타 E3000’ 위성을 기반으로 제작된 아나시스 2호는 군의 작전 운용능력을 확대시켜줄 것으로 전망된다. 기존에 비해 정보처리속도가 3배 이상 빨라지며, 전파 방해 대응 기능과 통신 가능 거리가 향상될 것이라는 게 군 당국의 설명이다. 기존 통신위성과 비교하면 데이터 전송용량이 2배 이상 늘어난다. 군은 그동안 2006년 발사된 무궁화 5호 위성을 민간과 함께 이용해 왔다. 만약 성공적으로 인도가 이뤄진다면 군은 세계에서 10번째로 전용 군사위성을 확보한 국가가 된다. 앞서 군 당국은 2014년 9월 록히드마틴으로부터 F35A 스텔스 전투기 40대를 도입하면서 절충교역(무기 판매에 따른 기술이전이나 반대급부)으로 통신위성 1기를 제공받기로 했다. 하지만 록히드마틴이 비용 증가를 이유로 한국에 비용 부담을 요구하면서 사업에 차질을 빚었지만, 방사청과 협의 끝에 지난해 발사에 나서겠다고 밝혔다. 당초 지난 14일 발사가 계획된 아나시스 2호는 로켓 2단 추진체 등에 문제가 발생하면서 점검을 위해 발사 시기가 연기됐다. 시험평가를 거쳐 오는 10월쯤 군에 인도돼 전력화에 들어갈 계획이다. 이주원 기자 starjuwon@seoul.co.kr

DGIST 에너지융합연구부 김영훈 박사 연구팀이 페로브스카이트 양자점 태양전지의 성능과 안정성을 높인 기술을 개발했다. 빛에너지 전기발광 특성도 동시에 갖추고 있어 건물일체형 태양광 발전과 다기능성 광전소자, 라이파이 등 광기술 개발 및 상용화에 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 최근 신재생에너지 기술을 비롯한 태양전지의 관심이 높아지면서 양자점(Quantum dot)을 이용한 태양전지 연구가 활발하다. 양자점은 빛 흡수 능력이 뛰어나고 넓은 영역의 빛을 흡수하는 차세대 태양전지의 핵심 소재다. 특히 양자점 태양전지 분야에서 가장 높은 효율을 가진 페로브스카이트 양자점 태양전지는 빛을 전기에너지로 바꾸거나 전기를 빛으로 바꾸는 특성을 동시에 갖기 때문에 다기능성 태양전지로 각광받고 있다. 우수한 페로브스카이트 양자점을 합성하기 위해서는 긴 탄화수소 체인을 가진 유기 리간드가 이용된다. 리간드는 10나노미터(nm)에 분산이 될 수 있게 한다. 이러한 양자점을 기판 위에 잘 배열시킴으로써 양자점 태양전지가 만들어진다. 이 때 양자점 표면에 흡착된 긴 체인의 리간드는 양자점 간의 전하이동을 어렵게 해 태양전지 성능을 저하시키기 때문에, 짧은 탄화수소 체인을 가진 리간드로 치환시키는 과정을 거쳐야 한다. 이 때문에 기존에는 ‘포르마미디늄(Formamidinium, FA)’이라는 짧은 탄화수소 체인을 가진 리간드로 치환시켜 소자의 성능을 향상시킬 수 있었다. 하지만 포르마미디늄 리간드의 특성상 물과 잘 결합하고 습기를 잘 흡수하는 친수성때문에 공기 중 수분으로 인해 안정성이 현저히 감소하는 문제점들이 발생했다. DGIST 김영훈 박사 연구팀은 다양한 실험을 통해 벤젠 그룹 기반의 ‘페네실라모늄(Phenethylammonium, PEA)’리간드가 가진 물 분자와 잘 결합하지 않는 소수성에 주목했고, 이를 페로브스카이트 양자점 표면에 안정적으로 흡착시키는데 성공했다. 이를 통해 연구팀은 광전변환효율을 14.1%까지 향상시켰고, 약 15일 간 실제 외부환경과 같은 조건인 상대습도 20~25%에서 90%이상의 높은 광전변환효율을 유지하는 안정성도 추가로 확인했다. 김영훈 박사는 “짧은 탄화수소 체인을 가지면서 소수성을 갖는 리간드를 도입해 페로브스카이트 양자점 태양전지의 성능 및 안정성을 동시에 향상시킬 수 있음을 최초로 규명했다”며, “차세대 양자점 태양전지 개발 및 실용화를 위한 새로운 패러다임을 제공할 수 있을 것”이라고 밝혔다. □이번 연구는 한양대학교 화학공학과 고민재 교수 연구팀과 공동협력으로 진행했으며, DGIST 에너지융합연구부 김지건 위촉연구원 및 한양대학교 화학공학과 석박사통합과정생이 제1저자로 참여했다. 에너지과학 분야의 세계적 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 6월 15일자 온라인판에 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

인터넷이 공급되지 않는 지역에 풍선을 띄워 이를 공급하는 동화같은 일이 현실이 됐다. 지난 7일(현지시간) 영국 BBC 등 외신은 구글의 자회사인 룬이 아프리카 케냐 상공에 인터넷 서비스 제공이 가능한 풍선을 띄웠다고 보도했다. 지난 2013년 구글이 발표한 '룬 프로젝트'는 전세계 누구나 인터넷을 사용하는 것을 목표로 시작됐다. 우리나라의 경우 4G를 넘어 이제 5G 시대에 접어들었지만 아직도 지구촌 인구 절반은 인터넷에 접속 조차 못하고 있다. 특히 아프리카 등 저개발국가와 사막, 산악 지역 등은 대표적인 인터넷 사각지역으로 이로인한 디지털 격차는 갈수록 벌어지고 있다. 그러나 인터넷을 연결하기 위해 중계기 설치 등 막대한 비용이 들어간다는 점이 문제. 이에 세계적인 IT 기업들은 위성, 드론 등 다양한 방법을 통해 해결에 나섰으며 이중 가장 주목받는 것은 바로 풍선 날리기다.통신 중계기 등을 갖춘 이 대형 풍선은 태양전지판으로 작동되며 지상의 소프트웨어에 의해 제어된다. 20㎞ 상공인 성층권까지 올라가 약 5만㎢ 지역에 4G 인터넷 서비스를 제공할 수 있어 말 그대로 하늘을 나는 기지국인 셈. 과거 테스트에서 다운로드 속도는 18.9Mbps, 업로드는 4.7Mbps를 기록한 바 있다. 보도에 따르면 당초 케냐에서의 룬 프로젝트는 2년 전 발표됐으나 본격화된 것은 몇달 전이다. 코로나19 팬데믹으로 인해 재택근무, 교육, 의료 등을 위한 인터넷 사용이 급증하면서 필요성이 더욱 커진 것. 이에 케냐 정부의 사업 승인과 함께 총 35개 풍선이 하늘로 올라갈 예정이다. 　 룬 CEO인 앨러스테어 웨스터가스는 "코로나19의 확산이 빠른 인터넷 서비스의 제공을 앞당겼다"면서 "케냐 정부와 현지 이동통신기업인 텔콤 케냐와의 협력이 잘 진행됐으며 아프리카 인터넷 서비스의 흥미로운 이정표가 될 것"이라고 밝혔다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구상에서 선택받은 극히 일부의 사람만 볼 수 있는 우주에서의 환상적인 광경이 포착됐다. 지난 10일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 국제우주정거장(ISS)에서 포착한 오로라 사진을 홈페이지에 공개했다. 저멀리 푸른 지구를 배경으로 녹색빛으로 너풀거리는 오로라의 모습이 인상적인 이 광경은 비현실적으로 느껴질 만큼 아름답다. 사진의 오른편에는 ISS의 상징과도 같은 커다란 태양전지판이 보인다. 이 사진은 ISS가 호주와 남극대륙 사이 상공을 지나갈 때 촬영돼 남극광에 해당된다. 오로라는 일반적으로 북반구에서 관측되는 것으로 잘 알려져 있지만 이처럼 남반구에서도 발생한다. 서양에서는 북극광을 북쪽의 새벽을 의미하는 ‘오로라 보레알리스’(Aurora Borealis)로, 남극광을 남쪽의 새벽을 의미하는 ‘오로라 오스트랄리스’(Aurora Australis)라고 부른다. 우주에서도 관측이 가능한 오로라는 태양표면 폭발로 우주공간으로부터 날아온 전기 입자가 지구자기(地球磁氣) 변화에 의해 고도 100∼500㎞ 상공에서 대기 중 산소분자와 충돌해서 생기는 방전현상이다. 오로라는 ‘새벽’이라는 뜻의 라틴어 ‘아우로라’에서 유래했으며 목성, 토성 등에서도 비슷한 현상이 나타난다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

코로나19와 같은 엄청난 재앙을 세상 사람들 누구나 다 경험하는 것은 드문 일이다. 불과 몇 달 사이에 사람 사는 방식이 달라졌다. 이 팬데믹의 경제적, 사회적 후유증에 대해서는 그 규모가 엄청날 것이라는 점만 확실할 뿐 구체적으로 언제까지 어떻게 될지는 제대로 알 수 없다. 인류가 직면한 더 큰 재앙인 기후위기는 지금 잠시 잊혀진 듯하나 실상은 우리 코앞에 다가와 있다. 백신 개발 등으로 일단락될 수 있는 바이러스성 질병과는 달리 기후위기는 일단 시작되면 인류의 종말이 순식간에 오고 막을 방법도 없다. 그래서 정치, 종교, 과학계 지도자들이 입을 모아 걱정을 하는 문제다. 얼마 남지 않은 시간 동안 과연 우리는 무엇을 해야 할 것인가? 기본적으로 대기 중 이산화탄소의 양을 줄여야 한다. 수억 년 전 땅속에 석유, 석탄으로 묻혀 있던 탄소를 태우면서 만들어 낸 인간의 과오를 불과 십 년 안에 되돌려야 하는 것이기에 우리가 해야 할 일의 규모는 엄청날 수밖에 없다.이산화탄소를 포집하는 나무를 베어 태양전지를 설치하는 탐욕스러운 방식은 제대로 된 탄소 포집 방법이 될 수 없다. 살펴보면 지상의 나무들만큼이나 바다의 식물성 플랑크톤이 이산화탄소를 포집한다는 사실을 깨닫게 된다. 광합성으로 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하는 식물성 플랑크톤은 전체 산소 발생량의 절반을 담당한다. 그럼 이들의 생장을 어떻게 도울 수 있을까? 얼마 전 국제통화기금(IMF)에서 매우 흥미로운 연구 결과를 발표했다. 큰고래들은 심해로 다이빙하는 습성이 있다. 다른 물고기들과는 달리 공기호흡을 해야 하기 때문에 ‘고래펌프’라는 행동을 하게 되는 것이다. 또 고래들은 그 이동경로가 수천㎞에 달하기 때문에 해수의 수평이동에도 도움을 줄 것이다. 이에 따라 플랑크톤이 원하는 무기질이 대양에서 순환되게 한다. 그리고 비료처럼 질소 성분이 많은 배설물로 플랑크톤에 영양분을 제공한다는 것이다. 인간이 기계로 해수를 순환시키려면 엄청난 양의 이산화탄소를 배출할 것인데, 수백만 마리의 고래가 이 역할을 하고 있다. 몸무게가 수십t씩 되는 고래 스스로도 엄청난 양의 탄소 덩어리로서 탄소를 포집한 상태고 나아가 이들의 사체는 깊은 바닷속에 가라앉기 때문에 자연스레 탄소 포집의 효과를 가져온다는 것이다. 이러한 고래들의 개체수가 늘어나게 하려면 어떻게 해야 할까? 방법은 생각보다 쉽다. 인간이 이들에게 해 오던 못된 짓들만 멈추면 된다. 아직도 상업용 포경을 하는 국가들에 정치, 경제, 외교적 집단 압력을 행사해 이를 즉시 멈추게 하는 것이 첫 번째 일이다. 최근 들어 접하는 죽은 고래 뱃속에서 수십㎏의 플라스틱이 발견됐다는 슬픈 뉴스가 시사하듯 일회용 플라스틱 용기 및 빨대 그리고 포장재 사용을 엄격히 규제하고 이를 남용하는 국가에 대한 규제가 필요하다. 요즘 생활 속 거리두기 때문에 많은 사람이 식재료를 집으로 배달시킨다. 배송 업체별로 포장의 정도가 다른데 플라스틱 사용이 많은 업체는 그 행태를 바꾸도록 여론에서 지적해야 한다. 나아가 남녀노소 항상 지니고 다니는 물품에 장바구니를 포함시키는 캠페인도 있어야 한다. 다가오는 엄청난 재앙을 막기 위해 우리의 조력자 고래들이 즐거워하는 세상을 만들어 주자.

최근 주요 강대국에서 달 탐사 로버 개발이 한창이다. 중국의 옥토끼 로버가 탐사에 성공한 후 미국과 유럽의 달 탐사 로버 개발이 활발해지고 있다. 특히 미국의 경우 아폴로 계획 이후 반세기 만에 인류를 다시 달로 보내기 위한 사전 조사 작업으로 여러 대의 달 탐사 로버 프로젝트를 가동 중이다. 미국 나사의 주요 파트너인 유럽 우주국(ESA) 역시 이에 호응해 독자 달 탐사 로버를 개발 중이다. 미국과 유럽의 달 탐사 로버의 첫 번째 목표는 달의 극지방에 있는 크레이터의 영구 음영 지대다. 영원히 햇빛이 닿지 않는 지역으로 얼음 상태의 물이 존재할 가능성이 매우 크기 때문이다. 달 탐사 로버의 임무는 정확한 물의 양과 분포를 확인해 쉽게 채취가 가능한지 알아내는 것이다. 여기서 물을 쉽게 얻을 수 있다면 앞으로 우주 개발에 귀중한 자원이 될 것이다. 하지만 영원히 햇빛이 도달하지 않아서 태양전지에서 에너지를 얻는 소형 로버로는 탐사가 어렵다는 문제점이 있다. 지금까지 태양 에너지를 사용할 수 없는 우주선이나 탐사선의 경우 유일한 해결책은 원자력 전지로 알려진 RTG(radioisotope thermoelectric generator)를 사용하는 것이었다. 하지만 RTG는 부피가 크고 가격이 비싸 소형 로버에 탑재하기는 부담스럽다. 방사능 누출 사고에 대한 부담도 존재한다. 유럽 우주국이 내놓은 대안은 레이저를 이용해 에너지를 공급하는 것이다. 유럽 우주국이 개발 중인 필립 (PHILIP, Powering rovers by High Intensity Laser Induction on Planets) 로버는 기지 역할을 하는 착륙선과 탐사 로버 두 가지로 구성되어 있다. 기지는 햇빛이 닿는 크레이터 가장자리에 착륙한 후 여기서 태양 전지를 펼쳐 에너지를 생산한다. 그리고 기지에서 출발한 필립 로버는 레이저를 전기 에너지로 바꾸는 시스템을 탑재해 햇빛이 도달하지 않는 위치에서도 탐사가 가능하다. 500W 출력의 레이저는 4-15km 거리까지 에너지를 전송할 수 있다. 현재 유럽 우주국은 스페인에서 필립 로버의 프로토타입을 테스트 중이다. 가장 가능성 큰 탐사 목표는 달 남극에 있는 새클턴 크레이터 (Shackleton crater)로 대략 10도 정도의 완만한 경사를 타고 내려가면서 레이저로 에너지를 전송받는 시나리오를 검증하고 있다. 만약 성공한다면 필립 로버는 오랜 시간 크레이터 내부를 자세히 조사할 수 있다 2020년대에 들어 달 탐사는 아폴로 계획이 추진됐던 1960년대처럼 새로운 붐을 일으키고 있다. 하지만 이번에 다른 점은 한 번 가고 나서 그만두는 것이 아니라 영구적인 기지를 건설해 인류의 우주 개척을 본격화한다는 점이다. 미국과 유럽이 달에 로버를 보내 물의 분포와 양을 조사하는 것은 이를 위한 사전 준비라고 할 수 있다. 과연 어떤 결과가 나올지 주목된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com