많은 과학자가 다른 행성계에도 혜성이 있을 것으로 믿고 있다. 다만 멀리 관측하기에는 대부분 매우 어두울 뿐 아니라 질량도 너무 작아서 관측은 어렵다. 일반적인 혜성의 경우 사실상 태양계 밖에서 관측하기는 불가능에 가깝다. 하지만 예외가 있다. 과학자들은 지구에서 95광년 떨어진 평범한 젊은 별인 HD172555 주변에서 혜성의 증거를 찾아냈다. 그것도 하나가 아니라 다수의 혜성이 비처럼 쏟아지는 상황이다. 어떻게 이런 일이 가능할까? HD172555는 수천 만 년 이내의 젊은 별로 주변에서 행성과 혜성이 형성되는 단계에 있다. 그런데 이 별 주변에는 목성처럼 큰 중력을 행사할 수 있는 큰 행성이 존재하는 것으로 보인다. 이로 인해 이제 막 형성된 혜성들이 그 중력에 이끌려 행성과 충돌하기도 하고 일부는 궤도가 변경되어 별에 가까운 쪽으로 이동하는 것이다. 이 혜성들은 별 주변에서 열에 의해 가스와 먼지를 방출하게 되는데, 혜성 1~2개에서 방출되는 가스와 먼지는 관측이 어렵지만 여러 개의 혜성이 한꺼번에 막대한 양의 가스를 뿜어내면 이야기가 달라진다. 유럽 남방 천문대(ESO)의 프랑스 과학자들은 이미 2004년에서 2011년 사이 HARPS(High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) 장치를 이용해서 혜성의 존재를 시사하는 증거를 찾아냈다. 그리고 최근 다른 과학자팀이 허블 우주 망원경의 관측 데이터를 분석해서 이를 다시 확인하는 데 성공했다. 물질 분석 결과는 다수의 혜성이 별 쪽으로 궤도가 변경되면서 별에 근접해서 흡수되던가 아니면 증발하는 과정을 겪고 있음을 보여주고 있다. 연구를 이끈 캐롤 그래디는 별에 가까이 다가가는 혜성이 별의 젊은 시기에 집중적으로 등장한다고 설명했다. 초기 별은 혜성이 될 천체들이 풍부하므로 이를 잡아당길 목성형 행성이 있으면 쉽게 궤도가 변경되어 안쪽 궤도로 들어오는 것이다. 흥미로운 사실은 태양계 역시 초기에 이런 일을 겪은 흔적이 있다는 것이다. 일부 과학자들은 이 시기 혜성으로부터 물과 유기물질이 전달되어 지구 생명체 형성에 많은 기여를 했다고 믿고 있다. 이 이론이 옳다면 아주 오래전 태양계의 초기에는 태양 주변에서 수많은 혜성을 볼 수 있었을 것이다. 그리고 이 중 일부는 지구와 충돌했을 것이다. 이 과정 자체는 지구 생명체의 탄생에 기여했지만, 지금도 비슷한 일이 일어난다면 공룡의 멸종을 가져온 것보다 더 큰 혜성 충돌이 자주 일어날 수 있다. 다행히 태양계 역사 초기에 풍부했던 얼음 천체들은 이미 대부분 태양계 외곽으로 이동했거나 이미 사라졌다. 물론 앞으로 지구에 혜성이 충돌할 가능성이 0%는 아니지만, 비처럼 쏟아질 가능성은 없는 셈이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

우리도 모르는 사이에 소행성 하나가 지구를 스쳐 지나갔다. 최근 미국 애리조나 대학 카탈리나 스카이 서베이 측은 소행성 하나가 지난 8일(현지시간) 지구와 약 19만 km 떨어진 곳을 지나갔다고 밝혔다. 이 소행성에 관심이 쏠리는 것은 처음 발견된 시점이 불과 하루 전이었기 때문. 약 15~34m 사이로 보이는 이 소행성의 이름은 '2017 AG13'. 이날 소행성은 초속 16km의 속도로 지구와 달의 중간 정도 거리를 순식간에 지나갔다. 물론 2017 AG13의 크기는 작은 편이지만 지구로 떨어질 때는 큰 피해를 안길 수도 있다. 2013년 러시아 첼랴빈스크에 떨어져 세상을 깜짝 놀라게 만든 소행성의 크기도 20m에 불과했다. 천문학자 에릴 펠드먼 박사는 "2017 AG13는 지구와 매우 가깝게 또 매우 빠르게 지나갔다"면서 "타원형 궤도를 가진 것이 특징으로 지구와 금성을 돌고있다"고 설명했다. 이어 "다음 방문일은 오는 12월 28일로 지금보다 더욱 가깝게 지나갈 것으로 예상된다"고 밝혔다. 　 한편 현재까지 미 항공우주국(NASA)이 파악한 지구로 다가오는 천체(NEOs·Near-Earth Objects)는 약 1만 5000개다. 이중 NASA는 90% 정도 파악하고 있다고 밝히지만 여전히 지구는 수많은 이름모를 천체에 노출돼 있는 형편이다. NASA 산하 지구접근물체연구센터(CNEOS)의 폴 조다스 박사는 “NASA의 관측 시스템에 매일 밤 5개의 천체가 새로 포착되고 있다”면서 “그중 대부분은 매우 작거나 지구와 멀찌감치 떨어져 지나가지만 지름 150m 이상의 위험한 것도 있다”고 설명했다. 이어 “이들 천체는 지구에 근접하기 며칠 전 발견되거나 심지어 발견 직후 지나가는 경우도 있다”고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

천문학자들이 2022년 지구 밤하늘에서 초신성을 볼 수 있을 거라고 발표해 지구촌 사람들의 비상한 관심을 끌고 있다. 이중성(二重星) 전문가인 한 천문학 교수는 조만간 이중성 하나가 서로 합병을 시작할 것이라는 예측을 내놓았다. 이중성이란 중력으로 서로 묶인 두 개의 별이 서로의 둘레를 도는 항성 시스템을 말한다. 문제의 이중성은 서로 충돌하여 폭발함으로써 별의 일생을 마감하게 되는데, 그 폭발로 인해 엄청난 빛을 우주공간으로 쏟아내게 된다. 이것을 바로 초신성 폭발이라 한다. 그러니까 새로운 별이 아니라 늙은 별의 임종인 셈이다. 옛날 사람들이 보이지 않던 별이 갑자기 엄청난 밝기로 빛나는 것을 보고 초신성이라는 이름을 붙였던 것이다. 초신성 폭발이 일어날 때 그 밝기는 예전 별에 비해 거의 1만 배 이상이 된다. 한 은하가 내놓는 빛 전체보다도 밝을 때도 있다. 그야말로 우주 최대의 드라마라 할 수 있다. 초신성이 나타나면 밤하늘에서 가장 밝은 별로 등극할 것이다. 초신성 폭발은 이처럼 두 별이 충돌할 때도 일어나지만, 엄청난 크기의 거성이 생의 마지막에 이르러 맞는 임종의 한 형식이기도 하다. 팽창하던 적색거성이 자체 중력으로 붕괴를 일으킴에 따라 대폭발로 별의 일생을 마감하는 것이다. 그럴 경우 지구에서 수백만 광년 떨어진 거리일지라도 초신성을 볼 수 있지만, 미리 초신성 폭발을 예측할 방법은 없다. 통계적으로 한 은하당 100년에 초신성 폭발이 1회 꼴로 일어나는데, 우리은하에서 최근 일어난 초신성 폭발은 약 400년 전 튀코 브라헤와 케플러가 발견한 이래 아직까지 없었다. 그래서 천문학자들은 튀코와 케플러 같은 위대한 천문학자들이 있을 때만 초신성이 폭발한다는 우스개소리를 하기도 한다. 미국 미시건주의 캘빈 대학 교수 래리 몰나르 박사는 이중성의 충돌로 일어날 초신성 폭발을 최초로 예측했다고 주장했다. 그의 주장에 따르면 초신성 폭발은 2022년 전후에 일어날 것이라 한다. 이 별까지의 거리가 1800광년이니까 현장에선 벌써 터졌다는 얘기다. 문제의 이중성은 백조자리에 있는데, 북십자성으로 알려진 백조자리의 십자 모양 부근에 새로운 별이 나타날 것으로 보고있다. 몰나르 교수가 KIC 9832227 이라는 이름의 별에 대해 연구를 시작한 것은 지난 2013년. 동료 천문학자인 카렌 키네무치가 회의에서 밝기가 변하는 어떤 별에 대한 연구를 발표하면서 그 별이 과연 맥동성인지, 아니면 이중성인지 의문을 제기했다. 이중성 역시 서로의 둘레를 돌면서 동반성의 별빛을 가림에 따라 광도 변화를 일으킬 수 있다. 몰나르 교수는 이 별을 연구한 결과 이중성계 중에서도 접촉쌍성임을 확인했다. 접촉쌍성이란 두 별이 대기층을 공유하는 이중성이란 뜻이다. 이어 접촉쌍성의 궤도주기를 계산한 결과, 11시간 안쪽으로 점점 주기가 짧아지고 있다는 사실을 알아냈고, 2022년쯤 가면 결국 두 별이 충돌해 초신성 폭발을 일으킬 것이라는 결론을 도출해냈던 것이다. 초신성 폭발은 아주 짧은 시간 안에 종결되지만, 과학자들은 거기서 많은 정보를 얻을 수 있다. 먼저 초신성 중에는 일정한 광도로 폭발하는 별이 있어 우주에서 거리를 재는 잣대로 쓰인다. 이를 표준촛불이라 하는데, 얼마 전 표준촛불을 이용해 우주가 가속팽창하고 있다는 놀라운 사실을 발견한 두 그룹의 물리학자들이 노벨 물리학상을 받기도 했다. 뿐만 아니라, 초신성이 폭발할 때 철 이후의 중금속들이 생성되는데, 지구와 우리 몸을 이루는 중원소들은 초신성이 만들어 우주에 흩뿌린 것이다. 초신성 폭발이 없었다면 지구도, 우리 인간도 존재할 수 없었을 거라는 얘기다. 어쨌든 몰나르 교수의 예측이 맞다면 우리 지구촌 사람들은 400년 만에 초신성 폭발이라는 우주 최대의 드라마를 볼 수 있을 뿐만 아니라, 우주 생성의 비밀에 대해 더 많은 사실을 알 수 있게 될 것이다. -지구 행성인들이여, 2022년 초신성 폭발을 놓치지 말자. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

2030 강도높은 유산소·근력 운동 4050 체중관리·유연성 강화 중점 60대 이상은 몸상태 점검 후 선택 헬스클럽 최고의 성수기는 1월이다. 새해 목표를 ‘운동하기’로 정한 사람들이 많이 몰리기 때문이다. 그러나 자신의 나이와 맞지 않게 무작정 운동하는 것은 오히려 몸에 독(毒)이 될 수 있다. 8일 강지호 연세바른병원 원장에게 관절을 지키는 연령별 운동 키워드에 대해 들었다. Q. 20·30대에게 알맞은 운동은. A. 20·30대는 다른 연령대에 비해 신체 나이는 젊지만 하이힐을 신거나 오랜 시간 공부하는 습관 때문에 의외로 척추와 관절 건강이 좋지 않은 이들이 많다. 따라서 활동적인 전신 운동으로 신체에 활력을 불어 넣는 것이 좋다. 비교적 강도가 높은 유산소 운동과 근력 운동을 병행하는 것이 바람직하다. 달리기를 비롯해 수영, 계단 오르기, 요가, 축구 같은 운동이 에너지 소비가 많고 전신을 고르게 활용할 수 있어 주로 추천한다. 한 자세로 오래 근무하는 직장인은 경직된 근육을 유연하게 하는 플라잉 요가, 기구를 활용한 필라테스처럼 움직임이 큰 스트레칭 운동을 하는 것이 좋다. Q. 40대가 주의할 점은. A. 40대는 본격적으로 노화가 시작되는 시기다. 따라서 자신의 운동 능력을 과신해 무턱대고 체력 소모가 큰 운동을 하는 것은 바람직하지 않다. 평소 운동으로 몸 관리를 하지 않았다면 1㎏ 아령이나 500㎖ 물을 채운 페트병 등의 도구를 활용해 관절 주위 근육을 자극해보자. 40대부터는 남성과 여성 모두 호르몬 변화가 일어나 체중이 늘기 쉽다는 점도 주목해야 한다. 비만은 성인병의 원인일 뿐만 아니라 관절에도 부담을 줘 퇴행성 관절염을 일으킬 수 있다. 체중이 1㎏ 늘면 무릎에 8㎏의 하중이 실린다고 보면 된다. 따라서 골프와 수영, 걷기 등으로 꾸준히 체중을 관리해야 한다. Q. 50대에게 추천할 수 있는 운동은. A. 50대 여성은 폐경기를 맞아 여성호르몬 분비량이 줄고 골다공증을 경험할 위험이 높아진다. 남성들은 운전과 피로 누적으로 어깨 관절에 문제가 생기기도 한다. 따라서 근육의 유연성을 높이고 균형감을 키울 수 있는 체조, 요가 등 맨몸 운동과 고정식 자전거가 좋다. 고정식 자전거는 자신의 최대 맥박수의 85%를 넘지 않는 범위에서 타야 한다. 시속 5㎞ 정도의 느린 속도로 무릎 관절에 무리가 가지 않는 수준으로 타는 것이 바람직하다. 운동 전후 10분간 스트레칭을 하면 몸의 긴장도 풀리고 근육이 이완돼 부상을 예방할 수 있다. Q. 60대 이상은. A. 60대 이상 노인의 운동 목표는 ‘유지’다. 이 시기는 몸에 누적돼 있는 질병들이 하나, 둘 통증으로 나타난다. 특히 퇴행성 관절염으로 인한 통증을 많이 호소한다. 따라서 운동 전 가급적 정형외과 전문의와 상담해 몸 상태를 점검한 뒤 운동을 선택하는 것이 좋다. 60대 이상은 신체 부위 중 일부를 다른 곳에 의지한 채로 편안히 할 수 있는 운동을 선택하도록 권한다. 단전호흡, 평지 걷기, 체조 등은 심장이나 폐, 관절 등 신체 전반에 부담을 주지 않으면서 전신 운동을 할 수 있는 장점이 있다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

2016년 세계 과학계는 연초부터 숨가쁘게 움직였다. 2월 말 아인슈타인이 상대성 이론을 발표하면서 예측했던 중력파의 존재가 발견됐다는 소식을 시작으로 3월에는 인공지능 알파고와 바둑천재 이세돌 9단의 대결, 하반기에는 지구와 가장 가까운 거리에 있는 골디락스 행성 ‘프록시마b’의 발견 등이 대표적이다. 국내 과학계는 한국과학기술연구원(KIST) 설립 50주년을 맞아 ‘대한민국 과학기술 50주년’이라는 모토로 다채로운 과학기술 관련 행사를 열었음에도 불구하고 하반기 복잡한 정국 상황 때문에 기억에 남는 행사는 없다. 그렇지만 ‘음지에서 양지를 지향한다’는 어느 기관처럼 항상 그렇듯이 연구자들은 사회의 스포트라이트와 상관없이 지금 이시간에도 묵묵히 연구현장을 지키고 있다. 올해 국내 과학계에서 선보일 새로운 연구성과는 무엇들이 있을까. ● “숨만 쉬어봐, 어떤 질병인지 알려줄께” 질병진단 정밀호흡센서 등장 현재 천식이나 만성 폐쇄성 폐질환(COPD), 폐암, 폐결핵 등을 진단하기 위해서는 혈액을 채취하거나 조직 검사, 컴퓨터 단층촬영(CT) 같은 영상 진단 등 을 거쳐야 하기 때문에 환자는 시간 및 비용 부담이 크다. 음주측정기처럼 간단하게 숨쉬는 것만으로도 각종 질환여부를 진단할 수 있다면 얼마나 편할까. 실제로 사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함돼 있는데 이 중 일부는 질병과 밀접한 연관성이 있다. 예를 들어 아세톤은 당뇨, 톨루엔은 폐암, 황화수소는 구취 등과 연관돼 있다. 현재도 호흡 속 가스를 분석하는 장비가 있지만 크기가 커서 휴대가 불가능하기 때문에 의료기관에서만 사용할 수 있으며 혈액검사에 비해 정확도도 떨어진다는 단점이 있다. 올해 안에 국내 연구진이 호흡만으로도 각종 질병을 진단할 수 있는 초소형 센서가 등장할 예정이다. 이 센서는 음주측정기처럼 가벼울 뿐만 아니라 혈액 검사만큼 정확하다. 이 센서는 기체분자 1000만개 중 1개를 인식하는 ppb 수준의 유기 화합물 가스를 검출할 수 있다. 나노 촉매를 이용하기 때문에 휴대가 편리한 것은 물론 무선통신 시스템과 연결해 스마트폰과 연동돼 원격진료에도 활용할 수 있다. 원격진료와 관련해 멀리 떨어진 환자의 초음파 영상 진단과 검진이 가능한 이동식 소형 경량 의료용 로봇도 올해 등장한다. 의료기관이 멀리 떨어져 있는 산간이나 도서벽지에서 환자가 발생했을 경우 인터넷으로 연결해 초음파 영상을 촬영하고 기계 손으로 진료를 할 수 있는 일종의 의사 ’아바타 로봇’인 셈이다. 이 로봇에는 ‘햅틱 인터페이스 기술’이 적용돼 의사가 로봇과 인터넷으로 연결돼 로봇팔로 환자를 맥진했을 경우 환자를 누르거나 만지는 힘을 멀리서도 정밀하게 느껴질 수 있다. 이 때문에 오지에 있는 환자를 간단하게 진료하거나 만성질환자 관리에 도움을 줄 것으로 기대된다. 최근 미용 목적으로 무분별하게 시행되고 있어서 문제가 되고 있지만 악안면 성형수술은 윗턱과 아래턱의 기형 때문에 치아가 맞지 않아 얼굴 모양의 변형에 문제가 있는 이들을 대상으로 수행되는 외과수술이다. 특히 턱 신경과 관련돼 있기 때문에 정밀하고 복잡한 수술로 알려져 있다. 치아 임플란트 수술도 최근 많이 시행되고 있지만 자칫 치아신경을 건드려 안면마비가 생기는 경우도 종종 생긴다. 이들 수술 뿐만 아니라 두개골 함몰 재건수술 같이 근육과 신경이 복잡하게 지나가는 수술은 사전 준비가 복잡하고 어렵다. 이 때문에 3차원(3D) 환자맞춤형 모델링 영상기술을 이용해 환자의 정밀한 입체영상을 만들어 수술부위를 사전에 정확하게 파악한 뒤 수술에서 필요한 사항과 수술시 발생할 수 있는 상황을 사전에 파악할 수 있는 수술계획 소프트웨어가 올해 등장해 복잡한 수술의 성공률이 한층 높아질 것으로 예상된다. ●더 정확한 내비게이션…백색소음으로 잡는 층간소음 우리나라 인구의 65%, 대도시 인구의 80% 이상이 아파트나 연립주택 같은 공동주택에 거주하고 있다. 이 때문에 최근 가장 큰 사회적 문제가 되고 있는 것은 다름 아닌 ’층간소음’. 특히 요즘처럼 실내 활동이 많은 겨울철에는 층간소음 피해가 급증하고 있다. 심할 경우 이웃간 살인사건까지 벌어질 정도로 심각하다. 층간 소음의 50~60%는 아이들이 뛰거나 어른들이 걷는 것처럼 일상생활에서 발생하는 어쩔 수 없는 소음이 대부분이다. 층간소음을 줄이기 위해서는 건물 설계단계부터 저감기술을 적용하고 거실에 카펫처럼 흡음제를 깔아주는 것이 방법이 될 수 있지만 층간소음을 완전히 줄일 수는 없는 것이 사실이다. 이 때문에 국내 연구진은 사물인터넷(IoT)와 빅데이터 기술을 활용해 층간소음 문제를 해결할 수 있는 방안을 연구하고 있다. 소음별 크기와 지속시간, 거주자의 연령과 연령에 따라 싫어하는 소리, 소리의 주파수를 분석해 특정 주파수를 이용해 윗층에서 발생하는 소음을 중화시키는 방식이다. 이렇게 될 경우 굳이 윗층과 아래층 사이에 소리를 막는 두꺼운 마감재를 넣을 필요가 없게 돼 공사 비용도 줄이고 손쉽게 층간소음을 없앨 수 있을 것으로 예상된다. 자동차 운전자에게 필수품이 된 내비게이션의 정확도를 높이는 기술도 올해 등장한다. 현재 내비게이션 GPS 오차범위는 10m 정도 되지만 이를 70㎝ 이내로 줄이는 초정밀 GPS 위성보정 시스템이 그것이다. 현재와 같은 오차범위를 가진 시스템에서는 교차로가 복잡하게 엉켜이는 도심이나 고속도로의 진출입로가 여러 개인 곳은 헷갈려 원하는 곳이 아닌 전혀 다른 장소로 빠져나가게 돼 난감할 때가 간혹 있다. 그러나 초정밀 GPS 보정시스템은 2만2000㎞ 상공에 있는 위성이 내려보내는 위치정보 신호를 국내 7개 기지국에서 받아 중앙처리국에 보낸 뒤 보정값을 계산해 다시 위성에 쏘아올리고 내려받는 방식이다. 7개 기지국에서 받은 정보를 보정해 다시 받기 때문에 GPS 정보의 정확도는 그만큼 더 높아지게 된다. 초정밀 GPS는 일반 차량이나 항공기의 내비게이션 뿐만 아니라 자율주행차, 드론 등 무인이동체를 활용하는데 있어서 반드시 필요한 시스템이다. 이 기술이 상용화되는 2020년경이 되면 내비게이션 때문에 잘못된 길을 들어설 일은 없을 것으로 보인다. ●김치유산균으로 아토피 잡고, 슈퍼컴으로 작황 예측 영유아와 어린이들에게서 주로 나타나는 심한 가려움증을 유발하는 만성적 염증성 피부질환인 아토피 피부염은 부모들의 고민꺼리다. 환경오염, 식품첨가물, 집먼지와 진드기 등이 원인으로 알려져 있지만 정확한 발병원인이 알려지지 않은 상태다. 김치가 아토피 피부염에 효과가 있다는 이야기는 이전에도 많이 있었지만 아토피를 앓는 연령대가 대부분 김치 먹기를 어려워하는 영유아들이다. 이 때문에 김치에서 유용한 유산균만 추출해 알약 형태로 만들거나 가루형태로 만들어 우유나 물에 타먹기 좋게 만들 필요가 있었다. 최근 개발이 완료된 김치 유산균 ‘와이셀라 시바리아 WIKIM28’이 바로 그것이다. 이번에 개발한 WIKIM28은 아토피 피부염을 유발시킨 동물을 이용한 실험에서 아토피 피부염과 관련한 가려움과 붓기 등 증상을 40% 정도 줄일 뿐만 아니라 아토피 피부염을 일으키는 것으로 알려진 혈중 면역글로불린E(IgE) 생성을 절반 가까이 억제하는 것으로 나타났다. 최근 연구진이 민간기업과 기술이전 협상을 벌이고 있는 만큼 조만간 제품으로 선보일 수 있을 것으로 예상된다. 전 세계 식량전쟁에 대비한 연구도 올해 가시적인 성과가 나올 것으로 보인다. 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 식량 작물의 미래 생산성을 세계에서 가장 높은 정확도로 예측하는 기술이다. 전국 농경지를 가로 세로 각각 30m 단위로 쪼개 여기서 생산되는 작물의 생산성과 작황을 예측하려는 것. 이를 위해 과학자들은 2000년부터 2080년까지 20년 간격으로 예측을 하는 것을 목표로 기후변화 시나리오, 연도별 변동성, 작물별 특성, 농지의 특성 등 수많은 변수를 계산하기 위해 서버 640대 분량, 중앙처리장치(CPU) 3840개로 구성된 슈퍼컴퓨터를 사용하고 있다. 일반 컴퓨터를 사용할 경우 총 830만 시간, 약 947년이 걸리는 대규모 계산에 해당한다. 이번 예측기술이 완성되면 기후변화 시나리오에 따른 농업 생태계 변화와 미래 주요 식량작물 생산성을 예측해 국내 작물 수급 정책에 반영할 수 있을 것이다. 이 뿐만 아니라 아프리카나 동남아시아 같이 식량안보 위기 국가를 대상으로 식량생산 예측정보를 제공해 식량원조 정책수립에도 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다. ●영상인식 AI “범인 꼼짝마” 지난해 초 이세돌 9단과 구글 딥마인드의 알파고 대국 이후 인공지능(AI)에 대한 관심이 높아지고 있다. 더군다나 AI와 빅데이터가 ‘4차 산업혁명’의 핵심으로 주목받으면서 기업들도 연구에 적극 나서고 있는 형세다. 국내에서는 사람의 말을 그대로 인식할 수 있는 AI ‘엑소브레인’이 대표적이다. 엑소브레인은 지난해 11월 국내 퀴즈왕들과 장학퀴즈 대결을 펼쳐 압도적 승리를 거두기도 했다. 여기에 최근에는 CCTV 동영상 속 대상을 분석해 추적할 수 있는 시각인식 AI ‘딥뷰’(DeepView)도 조만간 등장할 계획이다. 엑소브레인과 함께 토종 AI인 딥뷰는 CCTV 동영상 속 인물이나 차량을 파악한 뒤 다른 동영상 속에 나타나는 대상이 같은 사람이나 물체임을 인식하는 방식이다. 이전에는 CCTV를 이용해 건물 칩입자나 뺑소니 차량을 찾기 위해서는 동영상을 일일이 돌려보면서 사람이 직접 조사해야 하지만 딥뷰 기술을 활용하면 순식간에 원하는 정보를 찾을 수 있게 된다. 이 밖에도 세계적인 과학저널 ‘네이처’와 ‘사이언스’에서 지난해 미국 대선을 앞두고 차기 대통령이 반드시 알아야할 과학 이슈 중 하나로 꼽힌 유전자 가위 기술 역시 올해 우리가 주목해야 할 연구 중 하나로 예상된다. 최신 유전자 가위기술로 주목받고 있는 ‘크리스퍼 유전자 가위’를 이용해 유전 질환 뿐만 아니라 비유전성 질환 치료 가능성에 국내 연구진이 본격 나설 예정이다. 실제로 생쥐를 이용해 노인성 황반변성 질환을 유전자 가위를 이용해 치료하는 것에 성공하기도 했다. 과학자들은 VEGF라는 성장인자가 망막에 과도하게 증가하면서 노인성 황반변성이 나타난다는 것을 밝혀내고 유전자가위를 주입해 VEGF 유전자 일부를 제거해 치료하는데 성공한 것이다. 이번 연구가 성공할 경우 다양한 유전성 난치병 치료 뿐만 아니라 비유전성 난치병 치료도 가능해질 것으로 예상된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

-정전기가 먼지 입자를 띄운다 대기도 바람도 없는 달에 먼지가 날아다닌다는 놀라운 연구결과가 발표되었다고 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 6일(현지시간) 보도했다. 물론 지구처럼 하늘 높이 먼지가 치솟는 일은 없지만 지표 가까운 공중에 먼지들이 부유하고 있다고 논문은 밝히고 있다. ​ 대기가 없는 달에서 그럼 대체 무엇이 먼지를 공중에 떠돌게 한단 말인가? 정답은 바로 정전기다. 최근 실험에서 자외선 복사나 전기를 띤 플라스마에 노출될 때 미크론 크기의 먼지 입자들이 지상에서 몇 센티미터 ‘점프’하는 것으로 밝혀졌다고 NASA 관계자가 기자회견에서 발표했다. 이 발견으로 인해 연구자들은 달 지표의 먼지들이 광범한 지역으로 확산되는 원인에 대해 보다 잘 이해하게 되었다고 밝혔다. ​ 지구의 달에는 이러한 먼지 입자들이 지표에서 10cm 정도 떠오를 수 있다. ‘지평선 잔광’-반 세기 전 서베이어 5,6호가 달에서 찍은 사진에 나타난- 현상도 부분적으로 햇빛이 일으킨 먼지 입자의 정전기로 인한 것으로 결론이 내려졌다“고 연구자들은 밝혔다. ​ 아폴로 우주인들이 관측한 것을 보면, 달의 지평선 잔광은 달 지표의 약간 위에서 보이는 아주 가는 빛의 선이다. 이 현상에 대해 과학자들은 햇빛에 의해 정전기를 띠게 된 미세한 먼지 입자들이 서로를 밀쳐내는 힘에 의해 공중으로 부유하게 된 것이라고 생각하고 있다. 부유하는 입자들의 크기도 여러 가지라고 NASA 관계자는 밝혔다. 한가지 재미있는 사실은 이러한 대전된 먼지 입자들의 운동이 토성의 얼음 위성 아틀라스의 부드러운 표면과 소행성 에로스나 67P/추류모프-게라시멘코 혜성 표면에 있는 ‘먼지 웅덩이’의 생성원인을 규명하는 데 도움이 될 가능성이 있다는 점이다. 　 NASA 달과학연구소 소속의 논문 대표저자 수 왕 박사는 ”이 새로운 ‘대전된 먼지입자 모델(patched charge model)은 지난 수십 년간 과학자들을 괴롭히던 대전된 먼지 입자들의 운동 메커니즘을 해명해줄 것으로 기대된다“면서 ”우리는 달 지표를 뒤덮고 있는 대전된 먼지입자들의 운동 메커니즘이 대기가 없는 다른 행성체에서도 그대로 이루어지고 있을 것으로 보고 있다“고 밝혔다. 한편 이번 논문은 ’지구물리학 리서치 레터‘에 발표되었다. ​ 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

2016년 세계 과학계는 연초부터 숨가쁘게 움직였다. 2월 말 아인슈타인이 상대성 이론을 발표하면서 예측했던 중력파의 존재가 발견됐다는 소식을 시작으로 3월에는 인공지능 알파고와 바둑천재 이세돌 9단의 대결, 하반기에는 지구와 가장 가까운 거리에 있는 골디락스 행성 ‘프록시마b’의 발견 등이 대표적이다. 국내 과학계는 한국과학기술연구원(KIST) 설립 50주년을 맞아 ‘대한민국 과학기술 50주년’이라는 모토로 다채로운 과학기술 관련 행사를 열었음에도 불구하고 하반기 복잡한 정국 상황 때문에 기억에 남는 행사는 없다. 그렇지만 ‘음지에서 양지를 지향한다’는 어느 기관처럼 항상 그렇듯이 연구자들은 사회의 스포트라이트와 상관없이 지금 이시간에도 묵묵히 연구현장을 지키고 있다. 올해 국내 과학계에서 선보일 새로운 연구성과는 무엇들이 있을까. ● “숨만 쉬어봐, 어떤 질병인지 알려줄께” 질병진단 정밀호흡센서 등장 현재 천식이나 만성 폐쇄성 폐질환(COPD), 폐암, 폐결핵 등을 진단하기 위해서는 혈액을 채취하거나 조직 검사, 컴퓨터 단층촬영(CT) 같은 영상 진단 등 을 거쳐야 하기 때문에 환자는 시간 및 비용 부담이 크다. 음주측정기처럼 간단하게 숨쉬는 것만으로도 각종 질환여부를 진단할 수 있다면 얼마나 편할까. 실제로 사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함돼 있는데 이 중 일부는 질병과 밀접한 연관성이 있다. 예를 들어 아세톤은 당뇨, 톨루엔은 폐암, 황화수소는 구취 등과 연관돼 있다. 현재도 호흡 속 가스를 분석하는 장비가 있지만 크기가 커서 휴대가 불가능하기 때문에 의료기관에서만 사용할 수 있으며 혈액검사에 비해 정확도도 떨어진다는 단점이 있다. 올해 안에 국내 연구진이 호흡만으로도 각종 질병을 진단할 수 있는 초소형 센서가 등장할 예정이다. 이 센서는 음주측정기처럼 가벼울 뿐만 아니라 혈액 검사만큼 정확하다. 이 센서는 기체분자 1000만개 중 1개를 인식하는 ppb 수준의 유기 화합물 가스를 검출할 수 있다. 나노 촉매를 이용하기 때문에 휴대가 편리한 것은 물론 무선통신 시스템과 연결해 스마트폰과 연동돼 원격진료에도 활용할 수 있다. 원격진료와 관련해 멀리 떨어진 환자의 초음파 영상 진단과 검진이 가능한 이동식 소형 경량 의료용 로봇도 올해 등장한다. 의료기관이 멀리 떨어져 있는 산간이나 도서벽지에서 환자가 발생했을 경우 인터넷으로 연결해 초음파 영상을 촬영하고 기계 손으로 진료를 할 수 있는 일종의 의사 ’아바타 로봇’인 셈이다. 이 로봇에는 ‘햅틱 인터페이스 기술’이 적용돼 의사가 로봇과 인터넷으로 연결돼 로봇팔로 환자를 맥진했을 경우 환자를 누르거나 만지는 힘을 멀리서도 정밀하게 느껴질 수 있다. 이 때문에 오지에 있는 환자를 간단하게 진료하거나 만성질환자 관리에 도움을 줄 것으로 기대된다. 최근 미용 목적으로 무분별하게 시행되고 있어서 문제가 되고 있지만 악안면 성형수술은 윗턱과 아래턱의 기형 때문에 치아가 맞지 않아 얼굴 모양의 변형에 문제가 있는 이들을 대상으로 수행되는 외과수술이다. 특히 턱 신경과 관련돼 있기 때문에 정밀하고 복잡한 수술로 알려져 있다. 치아 임플란트 수술도 최근 많이 시행되고 있지만 자칫 치아신경을 건드려 안면마비가 생기는 경우도 종종 생긴다. 이들 수술 뿐만 아니라 두개골 함몰 재건수술 같이 근육과 신경이 복잡하게 지나가는 수술은 사전 준비가 복잡하고 어렵다. 이 때문에 3차원(3D) 환자맞춤형 모델링 영상기술을 이용해 환자의 정밀한 입체영상을 만들어 수술부위를 사전에 정확하게 파악한 뒤 수술에서 필요한 사항과 수술시 발생할 수 있는 상황을 사전에 파악할 수 있는 수술계획 소프트웨어가 올해 등장해 복잡한 수술의 성공률이 한층 높아질 것으로 예상된다. ●더 정확한 내비게이션…백색소음으로 잡는 층간소음 우리나라 인구의 65%, 대도시 인구의 80% 이상이 아파트나 연립주택 같은 공동주택에 거주하고 있다. 이 때문에 최근 가장 큰 사회적 문제가 되고 있는 것은 다름 아닌 ’층간소음’. 특히 요즘처럼 실내 활동이 많은 겨울철에는 층간소음 피해가 급증하고 있다. 심할 경우 이웃간 살인사건까지 벌어질 정도로 심각하다. 층간 소음의 50~60%는 아이들이 뛰거나 어른들이 걷는 것처럼 일상생활에서 발생하는 어쩔 수 없는 소음이 대부분이다. 층간소음을 줄이기 위해서는 건물 설계단계부터 저감기술을 적용하고 거실에 카펫처럼 흡음제를 깔아주는 것이 방법이 될 수 있지만 층간소음을 완전히 줄일 수는 없는 것이 사실이다. 이 때문에 국내 연구진은 사물인터넷(IoT)와 빅데이터 기술을 활용해 층간소음 문제를 해결할 수 있는 방안을 연구하고 있다. 소음별 크기와 지속시간, 거주자의 연령과 연령에 따라 싫어하는 소리, 소리의 주파수를 분석해 특정 주파수를 이용해 윗층에서 발생하는 소음을 중화시키는 방식이다. 이렇게 될 경우 굳이 윗층과 아래층 사이에 소리를 막는 두꺼운 마감재를 넣을 필요가 없게 돼 공사 비용도 줄이고 손쉽게 층간소음을 없앨 수 있을 것으로 예상된다. 자동차 운전자에게 필수품이 된 내비게이션의 정확도를 높이는 기술도 올해 등장한다. 현재 내비게이션 GPS 오차범위는 10m 정도 되지만 이를 70㎝ 이내로 줄이는 초정밀 GPS 위성보정 시스템이 그것이다. 현재와 같은 오차범위를 가진 시스템에서는 교차로가 복잡하게 엉켜이는 도심이나 고속도로의 진출입로가 여러 개인 곳은 헷갈려 원하는 곳이 아닌 전혀 다른 장소로 빠져나가게 돼 난감할 때가 간혹 있다. 그러나 초정밀 GPS 보정시스템은 2만2000㎞ 상공에 있는 위성이 내려보내는 위치정보 신호를 국내 7개 기지국에서 받아 중앙처리국에 보낸 뒤 보정값을 계산해 다시 위성에 쏘아올리고 내려받는 방식이다. 7개 기지국에서 받은 정보를 보정해 다시 받기 때문에 GPS 정보의 정확도는 그만큼 더 높아지게 된다. 초정밀 GPS는 일반 차량이나 항공기의 내비게이션 뿐만 아니라 자율주행차, 드론 등 무인이동체를 활용하는데 있어서 반드시 필요한 시스템이다. 이 기술이 상용화되는 2020년경이 되면 내비게이션 때문에 잘못된 길을 들어설 일은 없을 것으로 보인다. ●김치유산균으로 아토피 잡고, 슈퍼컴으로 작황 예측 영유아와 어린이들에게서 주로 나타나는 심한 가려움증을 유발하는 만성적 염증성 피부질환인 아토피 피부염은 부모들의 고민꺼리다. 환경오염, 식품첨가물, 집먼지와 진드기 등이 원인으로 알려져 있지만 정확한 발병원인이 알려지지 않은 상태다. 김치가 아토피 피부염에 효과가 있다는 이야기는 이전에도 많이 있었지만 아토피를 앓는 연령대가 대부분 김치 먹기를 어려워하는 영유아들이다. 이 때문에 김치에서 유용한 유산균만 추출해 알약 형태로 만들거나 가루형태로 만들어 우유나 물에 타먹기 좋게 만들 필요가 있었다. 최근 개발이 완료된 김치 유산균 ‘와이셀라 시바리아 WIKIM28’이 바로 그것이다. 이번에 개발한 WIKIM28은 아토피 피부염을 유발시킨 동물을 이용한 실험에서 아토피 피부염과 관련한 가려움과 붓기 등 증상을 40% 정도 줄일 뿐만 아니라 아토피 피부염을 일으키는 것으로 알려진 혈중 면역글로불린E(IgE) 생성을 절반 가까이 억제하는 것으로 나타났다. 최근 연구진이 민간기업과 기술이전 협상을 벌이고 있는 만큼 조만간 제품으로 선보일 수 있을 것으로 예상된다. 전 세계 식량전쟁에 대비한 연구도 올해 가시적인 성과가 나올 것으로 보인다. 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 식량 작물의 미래 생산성을 세계에서 가장 높은 정확도로 예측하는 기술이다. 전국 농경지를 가로 세로 각각 30m 단위로 쪼개 여기서 생산되는 작물의 생산성과 작황을 예측하려는 것. 이를 위해 과학자들은 2000년부터 2080년까지 20년 간격으로 예측을 하는 것을 목표로 기후변화 시나리오, 연도별 변동성, 작물별 특성, 농지의 특성 등 수많은 변수를 계산하기 위해 서버 640대 분량, 중앙처리장치(CPU) 3840개로 구성된 슈퍼컴퓨터를 사용하고 있다. 일반 컴퓨터를 사용할 경우 총 830만 시간, 약 947년이 걸리는 대규모 계산에 해당한다. 이번 예측기술이 완성되면 기후변화 시나리오에 따른 농업 생태계 변화와 미래 주요 식량작물 생산성을 예측해 국내 작물 수급 정책에 반영할 수 있을 것이다. 이 뿐만 아니라 아프리카나 동남아시아 같이 식량안보 위기 국가를 대상으로 식량생산 예측정보를 제공해 식량원조 정책수립에도 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다. ●영상인식 AI “범인 꼼짝마” 지난해 초 이세돌 9단과 구글 딥마인드의 알파고 대국 이후 인공지능(AI)에 대한 관심이 높아지고 있다. 더군다나 AI와 빅데이터가 ‘4차 산업혁명’의 핵심으로 주목받으면서 기업들도 연구에 적극 나서고 있는 형세다. 국내에서는 사람의 말을 그대로 인식할 수 있는 AI ‘엑소브레인’이 대표적이다. 엑소브레인은 지난해 11월 국내 퀴즈왕들과 장학퀴즈 대결을 펼쳐 압도적 승리를 거두기도 했다. 여기에 최근에는 CCTV 동영상 속 대상을 분석해 추적할 수 있는 시각인식 AI ‘딥뷰’(DeepView)도 조만간 등장할 계획이다. 엑소브레인과 함께 토종 AI인 딥뷰는 CCTV 동영상 속 인물이나 차량을 파악한 뒤 다른 동영상 속에 나타나는 대상이 같은 사람이나 물체임을 인식하는 방식이다. 이전에는 CCTV를 이용해 건물 칩입자나 뺑소니 차량을 찾기 위해서는 동영상을 일일이 돌려보면서 사람이 직접 조사해야 하지만 딥뷰 기술을 활용하면 순식간에 원하는 정보를 찾을 수 있게 된다. 이 밖에도 세계적인 과학저널 ‘네이처’와 ‘사이언스’에서 지난해 미국 대선을 앞두고 차기 대통령이 반드시 알아야할 과학 이슈 중 하나로 꼽힌 유전자 가위 기술 역시 올해 우리가 주목해야 할 연구 중 하나로 예상된다. 최신 유전자 가위기술로 주목받고 있는 ‘크리스퍼 유전자 가위’를 이용해 유전 질환 뿐만 아니라 비유전성 질환 치료 가능성에 국내 연구진이 본격 나설 예정이다. 실제로 생쥐를 이용해 노인성 황반변성 질환을 유전자 가위를 이용해 치료하는 것에 성공하기도 했다. 과학자들은 VEGF라는 성장인자가 망막에 과도하게 증가하면서 노인성 황반변성이 나타난다는 것을 밝혀내고 유전자가위를 주입해 VEGF 유전자 일부를 제거해 치료하는데 성공한 것이다. 이번 연구가 성공할 경우 다양한 유전성 난치병 치료 뿐만 아니라 비유전성 난치병 치료도 가능해질 것으로 예상된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“한 권의 책을 읽고 나면 그전과는 완전히 다른 사람이 될 수도 있다. 이 책이 다른 책보다 더 내키지 않는 이유는 수잔의 마음속에서 부활한 에드워드가 그녀가 평소에 하던 생각과는 아무 관계가 없는 새로운 혼란들을 불러왔기 때문이다… 그녀는 상자를 열고 ‘녹터널 애니멀스’(Nocturnal Animals·야행성 동물)라는 제목을 봤다. 그녀는 들여다봤다. 동물원에 있는 사육장에 터널을 통해 들어가, 희미한 보라색 불빛에 비친 유리 탱크 속에서 낮이 밤이라고 생각하는, 바삐 움직이는, 거대한 귀에 눈이 동그란 작고 낯선 동물들을 봤다.”(‘토니와 수잔’, 오스틴 라이트 지음, 박산호 옮김, 오픈하우스, 2016, 17~18쪽) 2009년 톰 포드 감독은 작가 크리스토퍼 이셔우드의 소설 ‘싱글맨’을 원작으로 같은 제목의 영화를 만들었다. 7년 뒤 그가 두 번째로 완성한 영화 역시 소설을 원작으로 하고 있다. 그것이 바로 작가 오스틴 라이트의 ‘토니와 수잔’이다. 이 작품을 직접 각색한 포드는 영화 제목을 ‘녹터널 애니멀스’로 바꾸었다. 이것은 영화화하면서 그가 중점을 둔 부분이 무엇인가를 짐작하게 한다. 맨 앞에 인용한 대로, 녹터널 애니멀스는 에드워드(제이크 질런홀)가 오래전에 헤어진 연인 수잔(에이미 애덤스)에게 보낸 소설이다. 영화에서 에드워드는 이런 쪽지를 남겼다. “당신 덕에 난 진정성 있는 글을 쓰게 됐어. 이 초고를 당신이 맨 처음 읽어 봐 줘.” 이렇게 뜬금없이 도착한 에드워드의 작품을 수잔은 ‘새로운 혼란’을 느끼며 읽는다. 이 소설을 읽지 않는 것은 불가능하다. 두 사람이 사귀던 시절 에드워드는 불면증에 시달리는 수잔을 녹터널 애니멀스라고 불렀고, “수잔에게”라는 헌사가 붙어 있는 이 작품은 그녀를 첫 번째 독자로 하여 쓰인 글이기 때문이다. 포드는 영화 속에 나오는 소설이 에드워드가 수잔과 이별하고 난 뒤의 여러 감정을 담아낸다고 언급한다. 그렇게 보면 그의 첫 번째 영화(애인과의 사별)와 두 번째 영화(애인과의 결별) 둘 다 ‘사랑의 상실감’을 다룬다고 할 수 있다. 그런데 ‘녹터널 애니멀스’의 경우에는 한 가지 감정이 더 추가된다. 19년 동안 벼린 ‘사랑의 복수심’이다. 수잔은 비전 없는 에드워드와의 만남을 견디지 못하고, 전도유망한 다른 남자에게로 갔다. 그때부터 에드워드에게는 콤플렉스가 생긴다. 자신의 나약함이다. 그가 수잔에게 보낸 소설은 그런 열등감의 문학적 승화-핏빛 잔혹극으로 그려진다. 에드워드의 자아는 아내와 딸을 잃은 토니(제이크 질런홀)뿐만이 아니다. 자기를 비난하면 모욕감을 느낀다며 토니의 아내와 딸을 살해한 레이(에런 존슨)도 에드워드의 자아다. 책을 읽은 후 ‘그전과는 완전히 다른 사람이 될 수도 있다’는 수잔의 예감은 틀리지 않았다. 에드워드가 쏜 애증의 문학적 화살을 맞아 그녀는 다시 녹터널 애니멀스가 되었다. 11일 개봉. 청소년 관람불가.

사람은 임신에서 출산까지 통계적으로 266~280일이 걸린다. 타조는 알을 깨고 나오는데 42일, 닭은 부화까지 21일이 걸린다. 그렇다면 알에서 태어나는 공룡은 부화기간이 어느 정도일까. 미국 플로리다주립대, 뉴욕 자연사박물관, 캐나다 캘거리대 공동연구진은 공룡 알이 부화되는데는 3개월에서 최장 6개월까지 걸린다는 사실을 밝혀내고 미국 국립과학원에서 발행하는 자연과학분야 국제학술지 ‘PNAS’ 2일자에 발표했다. 공룡 알 부화 기간은 고생물학자들에게 남겨진 수수께끼로 이전에도 공룡 알의 크기와 새의 알 크기를 비교해 부화기간을 추정했다. 그렇지만 이 방식으로 추정한 공룡 알의 부화기간은 프로토케라톱스의 알(194g)은 40일, 히파크로사우르스의 알(4㎏)은 82일이었다. 연구진은 백악기 후기에 살았던 공룡인 프로토케라톱스, 히파크로사우르스 2종류의 공룡 배아 화석을 분석했다. 프로토케라톱스는 머리에 뿔이 있거나 목에 장식이 있는 각룡류의 조상뻘에 해당하는 공룡이다. ‘가장 큰 도마뱀’이란 뜻의 히파크로사우르스는 몸 길이가 9m에 이르는 초식공룡으로 오리 주둥이처럼 납작하고 작은 이빨이 나있는 공룡이다. 연구진은 컴퓨터단층촬영(CT)과 고해상도 현미경으로 공룡 배아 화석의 이빨을 정밀 분석한 결과 프로토케라톱스의 알은 부화까지 83일, 히파크로사우르스는 부화에 171일이 걸린 것으로 확인됐다. 나이테처럼 동물의 이빨에는 자란 흔적이 성장선으로 남는데 성장선은 배아의 경우는 하루에 한 개씩 추가되기 때문에 이를 세면 부화에 걸린 기간을 알 수 있다는 것이 연구진의 설명이다. 그레고리 에릭슨 플로리다주립대 생물학과 교수는 “공룡 알의 부화기간이 길었던 것은 공룡의 대멸종을 가져온 지구-소행성 충돌 이후에도 살아남은 공룡들에게 불리하게 작용했을 것”이라는 추정을 내놓기도 했다. 국내 공룡 전문가인 이융남 서울대 지구환경과학부 교수도 “공룡 알의 부화기간은 새보다는 파충류의 경우와 비슷하다”며 “이번 연구에서는 부화기간 뿐만 아니라 프로토케라톱스의 알 형태가 타원형이라는 사실이 처음으로 보고됐다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

비행기 원리·빅뱅·파동이론 등 지금까지 유효한 역학 법칙 실려 ‘지적 보폭 가장 큰 산물’ 극찬 세계에서 가장 비싼 몸값, 올해 나이 330살.영국의 불세출 과학자 아이작 뉴턴(1642~1727)이 쓴 ‘프린키피아’가 그 주인공입니다. 1687년 영국 왕립학회에서 출간된 ‘프린키피아’의 원래 제목은 ‘자연철학의 수학적 원리’라는 다소 긴 이름입니다. 330살을 코앞에 둔 지난달 14일 ‘프린키피아’는 전 세계의 이목을 집중시켰습니다. 미국 뉴욕에서 열린 크리스티 경매에서 첫 번째 유럽판이 370만 달러(약 44억원)에 낙찰됐다는 소식 때문입니다. 제임스 2세에게 선물한 영국판 ‘프린키피아’도 2013년 경매에 나와 250만 달러에 낙찰돼 가장 비싼 과학책이라는 명성을 얻었는데 이번에 다시 한번 그 기록을 뛰어넘은 것입니다. 뉴턴이 쓴 수기 원고와 1687년에 나온 첫 번째 인쇄본(초판본)은 영국 왕립학회에서 국보급 유물로 지정해 보관하고 있습니다. 상대성 이론을 발표해 뉴턴이 만든 고전물리학의 세계를 뒤집었다는 평가를 받는 알베르트 아인슈타인도 ‘프린키피아’를 두고 “인류가 만든 것 중에서 지적 보폭이 가장 큰 산물”이라고 극찬을 하기도 했습니다. 총 3권으로 구성된 ‘프린키피아’는 1684년 뉴턴이 왕립학회에 제출한 ‘물체의 궤도 운동에 관하여’(De motu corporum in gyrum)라는 짧은 논문에서 시작됐습니다. 이 논문은 평소 가깝게 지내던 천문학자 에드먼드 헬리(헬리혜성의 발견자)가 ‘거리의 제곱에 반비례하는 힘이 행성에 작용할 때 행성의 궤도가 어떻게 되겠느냐’는 질문에 대한 답이었습니다. 타원궤도와 케플러의 2, 3법칙을 수학적으로 깔끔하게 증명한 논문을 본 헬리는 너무 놀라 역학과 천문학 전반을 정리한 책을 집필해보라고 강하게 권유했고 자신이 직접 원고를 교정하는 한편 자신의 지갑까지 털어서 출판비용을 댔다고도 합니다. 이렇게 나온 ‘프린키피아’ 1권에는 관성의 법칙, ‘F=ma’로 알려진 가속도의 법칙, 작용-반작용 법칙 등 힘을 받는 물체의 운동 궤적을 계산하는 방법이 실려 있습니다. 2권에는 저항이 있는 공간에서 물체의 움직임을 다루면서 그때까지 과학계를 지배해왔던 데카르트 이론이 틀렸음을 증명했습니다. 마지막 3권에는 뉴턴 하면 가장 먼저 떠오르는 ‘만유인력’을 이용해 행성의 궤도와 주기, 지구의 조수간만에 이르기까지 광범위한 현상을 설명하고 있습니다. 사실 ‘프린키피아’는 쉽게 읽히는 책은 아닙니다. 당시 최첨단 수학인 미적분과 극한의 개념을 적용해 지금 봐도 책의 완성도가 높기 때문입니다. 수학적 완성도는 차치하고서도 ‘프린키피아’에서 주목해야 할 부분은 아리스토텔레스에서 데카르트에 이르기까지 당대 과학과 철학을 지배하고 있던 논의 자체를 대체했다는 것입니다. 특히 데카르트까지는 형이상학과 요즘 과학이라고 불리는 자연철학을 구별하지 않고 함께 다루었지만 뉴턴은 여기서 자연철학만 빼내 논의함으로써 과학이 독자적인 길을 걸을 수 있게 만들었다는 데 큰 의미가 있습니다. 많은 과학자들이 ‘프린키피아’에서 가장 주목해야 하는 부분은 2권에 나오는 가속도의 법칙이라고 합니다. 이 법칙은 아인슈타인의 상대성이론으로 뉴턴 역학체계 전체가 뒤집히는 과정에서도 바뀌지 않고 살아남았습니다. 실제로 가속도의 법칙은 비행기가 뜨는 기본 원리인 베르누이 정리도 그렇고 빛의 파동이론, 쓰나미, 혈액의 흐름, 빅뱅에 이르기까지 다양한 곳에서 여전히 적용되고 있기 때문이지요. 사실 뉴턴은 독특하고 이상한 생각을 많이 하는 괴짜 과학자였습니다. 괴짜들의 생각은 사회적 통념을 벗어나는 경우가 많습니다. 매년 10월 노벨과학상 수상자를 기대하는 우리나라에서는 이런 괴짜들의 생각을 받아들일 수 있는 사회적 그릇이 만들어져 있을까요? 먼저 생각해야 할 부분입니다. edmondy@seoul.co.kr

수백만년에 한 번 볼까말까한 혜성을 이달 중순 육안으로 볼 수 있게 된다. 미국 항공우주국(NASA)는 이달 14일까지 밤하늘에서 쌍안경은 물론 맨눈으로도 혜성 ‘C/2016 U1 네오와이즈’를 관찰할 수도 있을 것이라고 2일 밝혔다. 나사의 지구근접천체(NEO)프로그램 연구센터에 따르면 지난해 10월 C/2016 U1를 처음 발견했으며 현재 이 혜성은 태양으로 향하고 있으며 이번달에 지구를 근접 통과할 것으로 예상하고 있다. 연구진은 첫째 주 중에 북반구 기준 남동쪽 밤하늘에서 새벽 전 모습을 드러낼 가능성이 크며 이후에는 매일 남쪽으로 조금씩 이동해 14일 수성 궤도 안에 있는 태양에 가장 가까이 다가갔다가 태양계 외부로 돌아갈 예정인 것으로 분석했다. C/2016 U1은 수백만년 궤도를 도는데 지구와 이토록 가까워지는 것은 이번이 처음이자 마지막이다. 혜성의 수명이 100만∼200만년인데다가 공전궤도가 수 백만년이기 때문에 지구에서 이 혜성을 볼 수 있는 것은 이번이 마지막인 것으로 알려졌다. 일부에서 혜성의 지구충돌 가능성에 대해 우려하고 있지만 지구에서 수 백만㎞ 떨어져 지나가기 때문에 충돌할 염려는 없다고 연구팀은 설명하고 있다. 한편 나사는 최근 2016 WF9도 발견했다고 밝혔다. WF9는 아직 혜성인지 소행성인지 정확히 밝혀지지 않았지만 혜성일 경우 2013년 네오와이즈 프로젝트를 시작한 뒤 10번째 혜성이며 소행성일 경우는 100번째로 이름을 올릴 전망이다. 일반적으로 소행성은 돌과 금속으로 이뤄져 있지만 혜성은 얼음으로 구성돼 있다. WF9은 지름이 최대 1㎞이며 표면에서 빛을 거의 반사하지 않아 어두운 편이다. 형태와 궤도를 기준으로 하면 혜성으로 판단되지만 혜성으로 보기에는 먼지와 가스가 부족해 소행성일 가능성도 배제할 수 없다는 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국의 한 스키장에 야생 스라소니(lynx)가 나타나 관광객들에게 긴장하게 했다. 하지만 이는 생태계 복원의 의미가 커 스키장 관계자들은 오히려 상서로운 길조로 여겼다. 현지 언론의 30일(현지시간) 보도에 따르면 스라소니가 모습을 드러낸 것은 미국 콜로라도 주에 있는 퍼게토리 리조트다. 사람들이 붐비는 위치에 나타난 스라소니는 천천히 주변을 배회했고 관광객들은 크게 당황하지 않은 채 스라소니를 관찰했다. 이 광경은 해당 장소에서 스키를 타고 있던 한 관광객에 의해 촬영됐고 콜로라도 공원 및 야생동물 부서가 이 영상을 입수해 페이스북을 통해 공개했다. 공원 및 야생동물 부서에 따르면 이 스키장 인근에서 말코손바닥사슴(moose) 등 야생동물이 출몰하는 것은 드문 일이 아니다. 스키장에 나타난 스라소니는 콜로라도 주에서 벌어진 야생 생태계 보호 노력을 증명하는 증거이기도 하다. 공원 및 야생동물 부서의 설명에 따르면 지난 20년간 스라소니 개체수 회복을 위한 노력을 기울여왔으며 덕분에 이 지역 스라소니들은 인간 개입 없이 스스로 개체수를 유지할 수 있는 수준에 이를 수 있었다는 것. 이렇듯 스라소니 개체수가 늘었지만 이번 영상에서처럼 이들을 직접 목격하는 것은 흔한 기회가 아니다. 부서는 “스라소니는 홀로 생활하는 생물이고 야행성이다”며 “야생에서 대낮에 스라소니를 포착하는 것은 분명 특별한 일”이라고 전했다. 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

2019년부터 초등학교 5∼6학년 교과서 밑단이나 옆단에 각주 형태로 한자가 표기된다. 30일 교육부가 내놓은 ‘초등 교과서 한자 표기 기준’을 보면, 단원 주요 학습 용어에 한해 교과서 집필진과 심의회가 한자의 뜻이 용어 이해에 도움이 된다고 판단하면 300자 이내로 한자를 쓴다. 한자 표기는 초등학교 5∼6학년에 2015 개정교육과정을 도입하는 2019년부터 적용한다. 한자는 교과서 밑이나 옆에 한자와 음, 뜻을 모두 제시한다. 예컨대 초등학교 5학년 과학 과목 ‘태양계와 별’ 단원 본문에 ‘항성’과 ‘행성’의 경우, 본문 단어를 형광펜 표시를 하고 밑단에 상자 형태로 풀이를 쓰는 식이다. 항성은 ‘항성(恒星) : 항상(恒, 항상 항) 같은 곳에서 빛나는 별(星, 별 성)’로 설명한다. 표기 한자 300자는 초등학교 5∼6학년 교육과정과 교과서에서 국어, 도덕, 사회, 수학, 과학 학습용어를 추출하고 한자 출현 빈도와 한문교육용 기초한자 1800자를 기준으로 전문가 평가를 거쳐 최종 선정했다. 교사용 지도서에는 ‘교과서에 표기된 한자는 암기하게 하거나 평가하지 않는다’는 내용을 넣어 학생들의 학습 부담을 줄였다. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

2016년 병신년(丙申年) 한 해가 몇 시간 남지 않았다. 올 한 해를 뒤돌아보면 누구나 절로 ‘다사다난’(多事多難)이라는 단어를 떠올릴 정도로 많은 일들이 있었다. 좁은 영토에 수천만명이 살아가는데 어느 한 해건 별 일 없이 지나간다는 것은 불가능할 것이다. 과학계도 올 한해는 많은 일이 있었다. 우선 2월 말 전 세계 1000명이 넘는 연구자들로 구성된 ‘고급 레이저 간섭계 중력파관측소’(라이고·LIGO) 연구단이 지난해 9월 지구에서 13억광년이 떨어진 곳에서 각각 태양 질량의 36배와 29배인 블랙홀 2개가 합쳐지면서 발생한 중력파를 탐지했다고 밝혔다. 100여년 전 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 예측됐지만 실제로 관측된 것은 이번이 처음이었다. 한 달 가량 뒤에는 서울에서 바둑천재 이세돌 9단과 구글 딥마인드의 인공지능(AI) ‘알파고’가 세기의 대결을 벌였다. 이세돌 9단이 근소한 차이로 승리를 할 것이라는 예측을 깨고 알파고는 4대 1이라는 압도적인 승리를 거두면서 인공지능 발전사에 한 획을 그었다. 이외에도 지구와 가장 가까운 지구형 행성 ‘프록시마b’의 발견, 지난 9월 한반도 최대 규모의 경주지진 발생 등 다양한 사건이 있었다. 교양과학의 전성시대 열렸나 노벨문학상 수상자가 발표되면 출판계는 발 빠르게 수상자의 작품들을 새로 출간하거나 예전에 나왔다가 절판된 것들을 복간하기도 한다. 한 해 동안 과학기술계에 다양한 일들이 있었던 덕분에 예전과 달리 신간 코너 전면에 과학책들이 배치되는 경우도 잦아지고 있다. 2010년대 초반에는 자기개발서나 힐링 관련 책, 2~3년 전부터 얼마 전까지는 인문학 관련 책들이 베스트셀러와 신간의 자리를 굳건히 지켜왔다. 그렇지만 지난해 중반을 전후해 과학책들이 쏟아져 나오고 있다. 출판계와 대중들의 과학책에 대한 관심은 2014년부터 조짐이 보이기 시작했다는 분석이다. 2014년 말 아인슈타인의 상대성이론을 비롯한 현대 우주론을 소재로 만든 영화 ‘인터스텔라’가 SF영화로는 드물게 국내에서 1000만 관객을 돌파했다. 또 지난해에는 화성 탐사와 관련한 영화 ‘마션’이 개봉됐다. 이에 ‘인터스텔라의 과학’ 등의 제목을 붙인 교양물리학 서적이 쏟아져 나왔고 영화 ‘마션’의 원작 하드SF소설 ‘마션’이 번역 출간되기도 했다. 여기에 최근 사회적으로도 상상할 수 없을 정도로 불합리하고 비논리적인 사건들이 자주 일어나면서 이성과 합리성, 논리적 구조를 대표하는 과학에 대중들이 관심을 갖게 된 것이라는 분석도 있다. 올 초부터 ‘중력파, 아인슈타인의 마지막 선물’, ‘김대식의 인간 vs 기계’, ‘김상욱의 과학 공부’, ‘세상물정의 물리학’ 등 다양한 국내 저자의 과학교양서가 쏟아져 나와 과학적 지식을 전달하는데서 한 걸음 더 나아가 과학으로 사회와 인간을 바라보는 관점을 제시했다는 평가까지 받고 있다. 실제 양적으로도 지난해에 비해 20~30% 정도 성장했다는 분석도 있다. 그렇지만 자세히 살펴보면 여전히 아쉬운 점이 많다. 한 인터넷 주간, 월간, 연간 베스트셀러 20권 내에는 과학책이 한 권도 포함돼 있지 않다. 또 과학 분야 월간 및 연간 베스트셀러 1, 2위는 몇 년째 1980년대에 출간된 칼 세이건의 ‘코스모스’, 1976년에 나온 리처드 도킨스의 ‘이기적 유전자’가 차지하고 있다. 최근 과학책들이 선전을 펼치고 있지만 그동안 워낙 과학 출판 환경이 척박하다보니 나온 책도 적을 뿐만 아니라 독자들의 선택에 영향을 미치는 대학과 기관들의 ‘과학도서’ 추천목록도 변하지 않고 있다는 것도 상당히 영향을 미치고 있다. 여전히 번역서가 대부분…국내 저자 발굴 시급 서점에서 과학이나 공학 코너를 눈여겨 본 이들이라면 새로운 교양과학책들이 쏟아져 나오고는 있지만 대부분이 외국서적들의 번역본이라는 것을 알 수 있다. 올해는 특히 많은 국내 과학자들이 교양 과학서 저자로 전면에 나섰다고는 하지만 여전히 부족하다는 것이 출판계의 시각이다. 번역서는 선인세와 번역비 등 초기 비용이 많이 들어가기는 하지만 저자의 폭이 넓고 좋은 컨텐츠가 많다는 장점이 있다. 장기적 시각에서 본다면 베스트셀러나 스테디셀러로 자리잡을 가능성이 높기 때문에 품을 많이 들어 국내 저자를 찾아 헤메는 것보다는 좋은 컨텐츠의 외국책을 번역하는 것이 영세한 국내 과학출판계 입장에서는 훨씬 낫다는 것이다. 최근 다양한 과학책을 펴내 호평을 받고 있는 동아시아 한성봉 사장은 “우리 사회에서도 인문·사회학적 지식과 사유로 무장한 과학자들이 많이 등장하고 있다”며 “아무래도 한국독자들에게 과학기술인들의 시각과 자세, 표현을 좀 더 쉽고 총체적으로 보여줄 수 있는 것은 한국인 저자일 수 밖에 없다”고 설명했다. 한 사장은 “국내 저자의 확보는 교양과학 분야에서 문화적 다양성과 함께 교양과학의 읽을거리 확보 차원에서 우리나라 출판계가 일정 부분 담당해야 할 의무가 있다”고 강조했다. 그는 출판계는 다른 어떤 분야보다 경쟁이 치열한 만큼 좋은 콘텐츠가 아니면 살아남을 수 없는 만큼 국내 저자 확보가 국수주의적 입장이라고 봐서는 안된다고 경계했다. 지금까지는 과학자는 실험실에서 벗어나서는 안된다고 경계하는 분위기가 강했지만 최재천 이화여대 교수를 비롯해 이덕환 서강대 화학과 교수, 정재승 카이스트 교수 등 대중의 과학 이해에 나선 선도적 과학자들 덕분에 분위기가 달라지고 있는 분위기다. 이 때문에 교양과학 서적 분야에서 국내 저자의 모습이 더 많이 보일 것이라는 예측이 나오고 있다. [참고] 연말연시를 맞아 읽어볼만한 과학책들 연말연시를 맞아 가벼운 마음으로 쉽게 읽을 수 있는 과학책들 몇 권을 추천한다. 과학책은 교양수준에서 잘 설명한 것, 한 주제를 깊이있게 다룬 것, 다른 학문을 융합해 접근한 것 등 크게 세 부류로 나눌 수 있다. 전문가들은 과학책을 처음 접하는 사람은 과학을 친절하게 설명한 교양서로 시작하는 것이 좋다고 한다. 중력파, 아인슈타인의 마지막 선물(오정근, 동아시아) 틀리지 않는 법(조넌 엘렌버그, 열린책들) 인공지능과 딥러닝(마쓰오 유타카, 동아엠앤비) 면역에 관하여(율라 비스, 열린책들) 리처드 도킨스 자서전 1·2(리처드 도킨스, 김영사) 사이언스 빌리지(김병민, 동아시아) 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

외계행성 발견은 지구 행성인들에게 언제나 흥미로운 소식이다. 특히 올해는 이제껏 발견된 것보다 갑절이나 되는 외계행성들을 태양계 바깥에서 발견해 한층 화제가 되었다. 그중 지구와 가장 비슷한 외계행성으로 보이는 프록시마b 의 발견은 단연 압권이었다. 두 개의 태양을 갖고 있는 프록시마b를 포함해 중요한 외계행성 '톱 5'를 살펴보도록 한다. 1. 지구의 우주 이웃​ 지난 8월 태양에서 가장 가까운 항성인 프록시마 센타우리를 공전하는 프록시마b라는 외계행성이 발견되었다. 이 행성은 지구 질량의 약 1.3배로, 지구로부터 4.22광년 거리에 있다. 더 중요한 사실은 이 행성이 생명거주 가능지역의 궤도를 돌고 있다는 점이다. 이는 곧 프록시마b 표면에 물이 액체상태로 존재할 수 있을 만큼 온도가 적정하다는 뜻이다. 따라서 이 바위 행성에는 생명체가 서식하고 있을 가능성이 높다고 과학자들은 생각하고 있다. 2. 제9 행성(Planet Nine) 태양계 변두리인 카이퍼 벨트에 있을 거라고 예측되던 거대한 얼음의 세계인 플래닛9의 발견이 눈앞에 다가온 것으로 보인다. 플래닛9는 질량이 지구 10배를 웃돌며, 평균기온은 섭씨 -226도 정도로 보인다. 천문학자들은 지난 1월 이 행성이 발견될 가능성이 있음을 발표했으며, 10월에는 앞으로 16개월 이내에 발견될 것이라고 예측했다. 천문학자들은 수학적인 모델과 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해 이 행성의 정확한 위치를 결정할 예정이다. 공전주기는 1~2만 년, 태양과의 거리는 320억~1600억km에 달하는 것으로 보이며, 중심은 암반으로 되어 있고 대기층과 옅은 가스층으로 구성되어 있을 것이라고 추정된다. 만약 이 행성이 발견된다면 2006년 국제천문연맹(IAU) 총회에서 분류법 변경에 따라 카이퍼 벨트 내의 천체 중 하나라고 결론나면서 왜소행성으로 분류된 명왕성을 대신하여 플래닛9가 태양계 9번째 행성으로 인정받을 가능성이 높아졌다. 3. 새로 발견된 외계행성 1284개 지난 5월 천문학자들은 새로운 외계행성이 모두 1284개가 발견되었다고 발표했다. 이는 이제껏 외계행성 사냥에서 가장 많은 양이 외계행성 목록에 오른 것이라고 밝혔다. 발견된 외계행성 중 9개는 암석행성으로, 생명체가 서식하고 있을 가능성이 있다. 외계행성 탐색은 케플러 우주망원경으로 이루어지는데, 행성이 그 모항성 앞을 지날 때 별빛을 가림에 따라 일어나는 광도의 변화를 감지해 외계행성의 존재를 발견한다. 지금까지 발견된 외계행성의 수는 모두 3439개에 이른다. 미항공우주국(NASA) 관계자는 "이로써 우리 태양과 비슷한 별 주위를 도는 외계행성 중 제2의 지구를 발견할 수 있다는 희망을 가지게 되었다"고 말했다. ​ 실제로 케플러-1638b와 케플러-1229b는 지구와 가장 닮은 행성으로서, 생명서식 가능지역의 궤도를 돌고 있다. 4. 역대 최대 크기 떠돌이 행성 2MASS J2126라는 이름의 거대 외계행성이 모항성에서 무려 1조km 떨어진 궤도를 돌고 있는 것이 발견되었다. 이제껏 발견된 항성계 중 최대에 속한다. 이 행성이 모항성으로부터 너무나 멀리 떨어져 있어 천문학자들은 처음엔 모항성 없이 우주를 떠도는 '떠돌이' 행성인 줄 알았다. 이 행성의 궤도와 모항성 간의 거리를 태양계와 비교해보면, 태양-지구간 거리의 7000배에 해당하며, 태양-명왕성 간 거리의 약 200배에 달하는 엄청난 거리로, 이 거대한 가스 행성이 모항성의 둘레를 한 바퀴 도는 데는 무려 90만 년이나 걸린다. 5. 모항성 하나에 외계행성 셋 지난 5월, TRAPPIST-1이라고 불리는 외계 항성계가 발견되었다. 거리는 지구로부터 40광년 떨어진 곳이다. 이 항성계의 특징은 모항성이 아주 작고 차가운 왜성이며, 그 둘레를 도는 3개의 행성이 생명거주 가능 행성일 확률이 높다는 점이다. TRAPPIST-1 왜성은 우리 태양에 비해 밝기는 약 2000분의 1, 온도는 2분의 1 이하다. 질량은 태양의 12분의 1, 지름은 8분의 1 정도로, 목성보다 조금 더 큰 별이다. 이 기묘한 별은 칠레에 있는 TRAPPIST(TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) 망원경으로 발견되었는데, 이 별을 공전하는 3개의 행성들은 모두 지구의 약 10분의 1 크기에 지나지 않는다. 이 항성계의 발견은 아주 차가운 왜성으로 이루어진 항성계로는 최초의 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

우리 은하와 같은 오래된 은하는 별을 잘 생성하지 않는다. 물론 우리 은하에도 아기 별이 탄생하는 가스 성운이 다수 존재하지만, 새로운 별이 태어나는 속도는 느린 편에 속한다. 별은 많지만, 별의 재료가 되는 가스가 많지 않기 때문이다. 반대로 아직 어린 은하들은 별은 적고 가스가 많아 수많은 별이 새로 탄생한다. 과학자들은 사실 우리 은하도 지금처럼 나이가 들기 전에는 활발하게 별을 생성했던 시기가 있었다고 보고 있다. 과학자들이 그렇게 믿는 데는 물론 과학적 근거가 있다. 타임머신을 타고 우리 은하가 젊었을 무렵으로 다시 돌아갈 수는 없지만, 멀리 떨어진 은하를 관측해서 아직 어린 은하에 대해서 연구할 수 있기 때문이다. 예를 들어 100억 광년 떨어진 은하를 관측하면 빛이 지구까지 오는 데 걸리는 시간이 100억 년이므로 100억 년 전의 은하를 볼 수 있다. 문제는 이렇게 멀리 떨어진 은하를 자세히 관측하기 힘들다는 점이다. 미항공우주국(NASA)의 허블 우주 망원경은 이렇게 멀리 떨어진 은하를 다수 관측했다. 하지만 이런 초기 은하는 많은 가스가 있어 사실 가시광 영역에서는 관측이 어렵다. 가스를 뚫고 내부를 들여다보기 위해서는 파장이 더 긴 전파가 유리하다. 그래서 국제 천문학자팀은 세계 최대의 전파 망원경인 ALMA와 미 국립 과학재단의 VLA 전파 망원경을 이용해서 초기 은하들을 관측했다. 허블 우주 망원경 관측 사진과 겹쳐 놓은 관측 이미지는 마치 크리스마스트리에 매달린 전구처럼 밝게 빛나고 있다. 물론 이 불빛은 하나의 별이 아니라 다수의 별이 탄생하는 모습이다. 최근 관측한 어린 은하는 사실 지금은 우리 은하처럼 나이든 은하가 되었을 것이다. 당시 태양과 비슷한 질량의 별이 생겼다면 이제는 수명을 다하고 적색 거성 단계를 지나 백색왜성만 남기고 사라질 시간이다. 어쩌면 이 별 주변에도 지구처럼 특별한 사연과 생명이 존재했던 행성이 있었을지 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

12월 25일 크리스마스는 천문학과 깊은 관련이 있는 날처럼 보인다. 1642년 12월 25일에는 아이작 뉴턴이 태어났고, 올해 크리스마스에는 천문학계의 또 다른 영웅 베라 루빈이 노환으로 세상을 떠났다. 88세. 미국의 여성 천문학자 베라 루빈은 현대 우주론의 한 분야인 암흑물질 연구에 선구적인 업적을 남긴 과학자로, 그의 업적은 30년대 이후 주목받지 못하던 암흑물질 가설을 되살려 이론으로 나아가게 하는 데 중요한 계기가 되었다. 천문학 발달사에 큰 분수령을 이루는 암흑물질에 대한 최초의 예측은 스위스 출신 물리학자인 프리츠 츠비키 칼텍 교수가 1933년에 '정체불명의 물질이 우주의 대부분을 구성하고 있다'고 발표함으로써 세상에 알려지게 되었다. 우주 안에는 우리 눈에 보이는 물질보다 몇 배나 더 많은 암흑물질이 존재한다는 주장이었다. 우주론 역사상 가장 기이한 내용을 담고 있는 이 주장은 간단히 무시되었고, 세월과 함께 묻혀진 채 망각되었다. 오래 잊혀졌던 암흑물질을 다시 무대 위로 올린 주인공이 바로 베라 루빈이었다. 어린 시절부터 아버지의 도움으로 천문학의 매력에 빠진 루빈은 1948년 배서대학을 졸업한 후, 프린스턴대학원에서 천문학을 공부하고자 했다. 하지만 당시 이 대학원은 천문학 과정의 여성 입학을 허용하지 않아 그는 다른 대학원들에서 석·박사 과정을 마쳤다. 코널 대학에서는 리처드 파인만, 한스 베테 같은 거물들에게 배웠다. 츠비키로부터 한 세대가 지난 1962년, 베라 루빈은 1950년대 애리조나에 있는 키트피크 천문대에서 은하 내 별들의 회전 속도를 측정하면서 비정상적인 움직임을 발견했다. 은하 중심부에 가까운 별들이나 멀리 떨어진 별들의 공전속도가 거의 비슷하게 나타나고 있었다. 이것은 케플러의 법칙을 정면으로 거스르는 처사였다. 이 법칙에 따르면, 바깥쪽 별들의 속도가 당연히 한참 느린 것으로 나와야 한다. 태양 둘레를 도는 행성들만 보더라도 그렇다. 초당 공전속도를 보면, 수성은 47km, 지구는 30km, 해왕성은 수성의 10분의 1밖에 안되는 5km다. 만약 해왕성이 수성의 속도로 공전한다면 애시당초 태양계를 탈출하고 말았을 것이다. 그런데 은하는 왜 형태를 유지하고 있는가? 이미 한 세대 전 츠비키가 예언했던 것이었다. 그러나 루빈의 경우도 마찬가지로 학계에서 묵살당하고 말았다. 이번에는 여자라는 성(性)이 문제가 되었다. 당시 남녀차별은 천문학 동네의 뿌리 깊은 관습법이었다. 그러나 전세는 대역전되었다. 암흑물질 이론의 근거가 될 만한 관측 증거들이 잇달아 발견됨에 따라 현재는 암흑물질이 우리 우주의 운명을 결정할 거라는 데 반기를 드는 학자들은 거의 사라지고 말았다. 암흑물질의 존재를 가장 극적으로 증명한 것은 중력렌즈 현상의 발견이었다. 빛이 중력에 의해 휘어져 진행한다는 것은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 예측되었고, 1919년 영국의 천문학자 에딩턴의 일식 관측으로 증명되었다. 질량이 큰 천체는 주위의 시공간을 구부러지게 해서 빛의 경로를 휘게 함으로써 렌즈와 같은 역할을 하는데, 이를 일컬어 중력렌즈 현상이라 한다. 이 중력렌즈를 통해 보면, 은하 뒤에 숨어 있는 별이나 은하의 상을 볼 수 있다. 결론적으로, 최신 성과가 말해주는 암흑물질의 현황은 다음과 같다. 우주 안에서 우리 눈에 보이는 은하나 별 등의 물질은 단 4%에 불과하고, 나머지 96%는 암흑물질과 암흑 에너지이다. 그중 암흑물질이 23%이고, 암흑 에너지는 73%를 차지한다. 이것은 어찌 보면 허블의 팽창 우주에 버금갈 만한 우주의 놀라운 현황일지도 모른다. 성차별에 시달리긴 했지만 루빈은 츠비키와는 달리 보상을 받았다. 그로부터 30년이 흐른 뒤인 1993년 빌 클린턴 대통령 시절에 ‘국가과학메달’을 받았으며, 이듬해인 1994년에는 암흑물질 연구에 관한 공로로 미국 천문학회가 주는 최고 상인 헨리 노리스 러셀(H-R그림표를 만든 천문학자) 상을 받았다. 그녀는 2000여 명의 과학자들이 모인 앞에서 수상 강연을 한 후, 엉뚱스럽게도 '은하수 히치하이커를 위한 안내서'라는 TV드라마 주제가를 불렀다고 한다. 그런데 재미있는 일은 그 많은 과학자들도 그녀의 노래에 맞춰 합창을 했다는 사실이다. 천문학 동네에서만 볼 수 있는 진풍경이리라. 우주를 바라보는 인류의 시각을 크게 바꾸어놓은 베라 루빈. 그녀가 그토록 사랑했던 우주로 돌아가 평화로이 영면하기를 기원한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

화성토양 채취 귀환·목성 탐사 계획 올해 창어 5호를 발사해 달탐사에 나서는 중국이 2020년 화성탐사선 발사에 이어 목성과 소행성 탐사까지 공격적인 우주탐사에 나서겠다고 밝혔다. 중국 국무원 신문판공실은 27일 ‘2016 중국 우주백서’를 펴내고 처음으로 우주강국 발전 전망을 제시하는 한편 중국 우주개발 사업의 진행상황과 로드맵을 공개했다고 현지 언론이 밝혔다. 백서에 따르면 중국 정부는 15년 후인 2030년 정도가 되면 기존 우주 선진국으로 꼽히는 미국이나 러시아 등과 어깨를 나란히 하는 명실상부한 우주강국 반열에 들겠다는 것이다. 백서 곳곳을 살펴보면 우주개발을 통해 군사강국의 기틀을 마련하겠다는 복안이 엿보인다. 중국의 우주개발을 이끄는 우옌화(吳艶華) 국가항천국 부국장은 “올해 1월 정부의 화성탐사 사업 승인은 중국의 우주진출 범위를 지구와 달 궤도를 벗어나 태양계로 확대한 것”이라며 “앞으로 15년 내에 4차례의 중요한 태양계 우주탐사 미션을 실행하겠다”고 말했다. 지구-달을 벗어난 태양계 탐사 첫 번째 미션은 2020년을 전후해 중국의 첫 화성 탐사선을 발사해 화성 궤도를 돌고 화성표면에 착륙해 토양과 대기를 관측하는 것이다. 2차 화성탐사에서는 화성의 암석과 토양 샘플을 채취해 지구로 귀환함으로써 화성 구조와 물질 성분에 대한 분석에 나서는 것이다. 우 부국장은 “목성과 그 밖의 행성 탐사에도 나설 것”이라고 밝히며 “차세대 중형 운반로켓 창정 9호의 연구개발에 착수했으며 2030년께 발사할 것을 예상하고 있는 상황”이라고 말했다. 그는 우주사업에는 로켓 엔진 개발이 반드시 선행돼야 하는 만큼 운반로켓 엔진 개발에 매달리고 있다고 설명했다. 한편 백서에 따르면 우주를 이용한 인터넷 정보시스템인 ‘천지 일체화’ 프로젝트를 계획 중인데 이는 통신위성과 지상의 광케이블 시스템을 연계시켜 위성이나 우주선이 궤도에 머물면서 원활하게 서비스를 받고 수리보수 능력을 확보하기 위한 것으로 알려져 있다. 또 5년 간 위성 원격탐지, 위성통신 방송, 위성 위치측정을 3대 핵심과제로 선정한 것으로 알려졌다.　 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2016년은 과학계에 풍성한 이야깃거리가 만들어진 한 해였다. 2월에는 ‘중력파’ 검출로 아인슈타인 100년의 수수께끼가 풀렸다는 소식이 들려왔다. 곧이어 바둑 고수와의 대결에서 압승을 거둔 인공지능 부상의 현장을 놀라움과 두려움의 시선으로 지켜보게 됐다. 11월에는 괴짜 기업가 도널드 트럼프가 미국의 제45대 대통령으로 당선되는 이변도 있었다. 전 세계 과학기술 분야의 정책 방향을 직간접적으로 좌지우지하는 미국 대통령이 된 트럼프는 선거운동 기간 내내 과학분야에 대한 무관심과 무지로 일관했다. 그의 당선으로 전 세계 과학계는 ‘시계(視界) 제로(0)’ 상태에 빠졌다. 2017년 전 세계 과학계에는 어떤 일이 일어날까. 세계적 과학학술지 ‘네이처’는 최근 ‘2017년 우리가 주목해야 할 과학 이벤트’를 선정해 발표했다. 네이처는 지난해에 이어 올해도 ‘기후변화’와 관련한 이슈들을 가장 주목해야 할 사건으로 꼽았다. 미국의 차기 대통령 트럼프는 오바마 정부의 지구 온난화 방지 약속을 철회하고 지난해 합의돼 올해 114개국이 발효한 파리기후협정을 탈퇴하겠다는 뜻을 내비쳤다. 미국 기후변화 정책이 중대 기로에 섰다는 이야기가 나오는 이유다. 더군다나 최대 온실가스 배출국으로 지목받고 있는 중국 정부가 내년 하반기부터 탄소배출권 거래제도를 전면 시행하기로 결정하면서 탄소배출량도 감소세로 돌아서게 되면 전 세계 기후변화 정책의 주도권이 중국으로 넘어갈 가능성이 높다고 네이처는 전망하기도 했다. 게다가 트럼프는 대선 운동기간 내내 과학에 대한 ‘무관심’ 아니면 ‘돈 되거나, 안 되거나’라는 이분법적 잣대를 강조하면서 전 세계 과학계의 우려를 증폭시켰다. 실제로 미국 항공우주국(NASA)의 기후 연구나 심우주 탐사처럼 과학적 호기심 차원에서 접근하는 연구 예산은 삭감하고 우주운송 같은 사업분야에 집중해야 한다고 주장하는가 하면 인간배아줄기세포 연구 금지를 시사하기도 했다. 대통령으로 취임하는 2017년이 되면 그의 한 마디, 트윗 한 줄에 전 세계 과학기술계가 요동칠 수 있을 것으로 보인다. ●중국 무인 달탐사선 ‘창어’ 5호 발사 내년은 우주과학 및 천문학계에서 중요한 한 해가 될 것이라고 네이처는 전망했다. 중국 국가항천국(CNSA)은 2017년 상반기 중에 무인 달탐사선 ‘창어’(嫦娥) 5호 발사를 예정하고 있다. 주요 임무는 달에서 2㎏가량의 암석과 토양을 채취해 지구로 귀환하는 것이다. 중국 달 탐사 계획 3단계에 해당하는 창어 5호의 임무 성공은 달의 형성과 진화 과정을 밝혀내는 데 중요한 역할을 하게 될 것이다. 또 1997년 10월 발사돼 2004년 토성 궤도에 진입한 토성 탐사선 ‘카시니호’는 이달 초 토성고리 근접 접근에 성공했고 내년 3, 4월에 토성 상층 대기의 정밀한 정보를 지구로 전송하는 ‘그랜드 파이널’ 임무를 완수한 다음 충돌해 역사 속으로 사라지게 된다. 전 세계 9개의 대형 전파망원경을 하나로 묶어 지구 지름보다 약간 작은 지름 1만㎞의 단일망원경 시스템으로 구성한 ‘이벤트 호라이즌 망원경’(EHT)이 내년 4월 세계 최초로 은하수 중심에 있는 거대질량 블랙홀을 직접 촬영하게 된다. ‘사건의 지평선’이라고 불리는 이벤트 호라이즌은 아인슈타인의 일반상대성이론에서 예측한 존재로 블랙홀의 중력이 빛과 물질의 탈출을 막는 시공간의 경계선을 말한다. 블랙홀 촬영에 성공한다면 일반상대성이론을 실증하고 베일에 싸여 있는 블랙홀의 움직임을 영상으로 보면서 설명이 가능해질 것으로 예상되고 있다. ●‘플래닛 나인’ 연말쯤 정체 드러날 듯 ‘플래닛 나인’으로 불리는 태양계 9번째 행성의 정체도 내년 연말쯤에 드러날 것으로 전망됐다. 올 1월 미국 캘리포니아공대(칼텍) 연구진은 지구 질량의 10배, 크기는 3.7배가 되며 태양을 2만년 주기로 공전하는 9번째 태양계 행성의 가능성을 발표했다. 이 플래닛 나인은 명왕성이 있는 카이퍼벨트 영역에 존재하며 내부는 얼음으로 꽉 찬 ‘얼음 행성’으로 추정되고 있다. 아직 지구에서 관측된 적은 없지만 내년 12월 NASA에서 발사할 예정인 외행성관측위성(TESS) 망원경으로는 관측이 가능할 것으로 보인다. 이 밖에도 최첨단 유전자 교정기술인 크리스퍼 유전자 가위 기술을 둘러싼 특허 소송, 양자컴퓨터 기술의 상용화를 앞당길 수 있는 실험, 면역세포를 이용한 세계 최초의 암치료제 출시 등도 우리가 관심을 가져야 할 과학적 사건으로 꼽혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

비알코올성 지방간 환자는 대장에서 용종이 발견될 위험이 일반인보다 높은 것으로 나타났다. 손희정·곽금연 삼성서울병원 소화기내과 교수팀은 2003~2012년 건강검진을 받은 수진자 2만 6540명을 대상으로 비알코올성 지방간 진단 여부에 따른 대장용종 발견 비율을 비교해 이같은 결과를 얻었다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘영양약물학과 치료’ 최근호에 발표됐다. 비알코올성 지방간은 알코올을 과다하게 섭취하지 않고도 간에 지방이 5% 이상 축적되는 질환이다. 특히 복부비만과 당뇨병, 고혈압, 고지혈증 등의 질환이 있으면 비알코올성 지방간이 생길 위험이 높다. 연구팀에 따르면 비알코올성 지방간을 진단받은 환자에게서 대장용종이 발견되는 비율은 그렇지 않은 경우보다 더 높았다. 비알코올성 지방간을 진단받은 수진자는 9501명으로 이 가운데 38%(3608명)가 대장용종을 진단받았다. 발견된 대장용종이 대장암 등 진행성인 경우는 2.8%(263명)에 이르렀다. 반면, 비알코올성 지방간이 없었던 나머지 수진자 1만 7039명에게서 대장용종이 발견된 비율은 28.9%였으며 진행성 대장용종인 경우는 1.9%였다. 비알코올성 지방간이 있으면 대장용종 위험이 1.1배, 진행성 대장용종 위험은 1.2배로 증가한다는 게 연구팀의 분석이다. 위험도 분석은 수진자의 나이, 성별, 흡연력, 음주력, 비만도, 대장암 가족력 등 대장용종 발생에 영향을 미치는 요인들을 배제하고 이뤄졌다. 손 교수팀은 “건강검진 등에서 비알코올성 지방간이 확인된 시점에는 이미 대장용종이 발생했을 가능성이 크다”며 “비알코올성 지방간이 진단됐다면 대장내시경 검사를 통해 대장용종이 있는지 등을 좀 더 세심하게 살펴봐야 한다”고 말했다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr