당신이 몰랐던 컴퓨터 쿨링의 세계 컴퓨터는 전기의 힘으로 여러 가지 작업을 수행합니다. 그리고 그 과정에서 부산물로 열이 발생하죠. 가능하면 열이 적게 나오면 좋겠지만, 더 성능을 높이기 위해서 프로세서의 숫자와 크기를 늘리고 메모리를 추가하고 그래픽 카드를 병렬로 연결하면 엄청난 열이 발생하는 걸 피할 길이 없습니다. 물론 이렇게 열이 나면 시스템이 고장 나거나 멈추게 됩니다. 그래서 컴퓨터의 열을 식히기 위해서 다양한 냉각장치가 존재합니다. 하지만 어느 순간 방열판은 묵직해지고 냉각팬은 굉음을 내면서 회전하기 시작했습니다. 그게 절정에 달했던 순간은 아마 펜티엄 4 시절이었을 것입니다. PC 제조사와 소비자의 불만이 고조되자 CPU 제조사들은 이전보다 전기를 적게 먹는 제품들을 내놓았고 현재는 상대적으로 쿨러가 작아진 상태입니다. 오히려 더 거대한 쿨러를 장착하게 된 것은 고성능 그래픽 프로세서(GPU)들입니다. 현재도 고성능의 CPU와 GPU들은 거대한 쿨러를 필요로 합니다. 그래서 바람의 힘만으로는 부족해지는 경우들이 존재합니다. 방법은 물과 액체의 힘을 비는 것이죠. 수냉(liquid cooling) 방식은 서버 영역은 물론 고성능 컴퓨터에 널리 사용되고 있습니다. 서론이 길었는데 오늘 이야기는 여기서 한 발 더 나간 별난 냉각 기술입니다. 기름으로 컴퓨터를 식힌다 놀라운 일이지만, 제목 그대로 가능한 일입니다. 가끔 컴퓨터 부품을 물처럼 보이는 액체에 담가서 작동시키는 사진을 인터넷에서 보신 적이 있다면 오일 냉각(oil cooling) 방식의 냉각 시스템을 본 것입니다. 여기에 사용되는 미네랄 오일은 파라핀 등이 주성분으로 절연성이 있고 냉각 성능이 좋아 변압기 등에 사용됩니다. 미네랄 오일안에 컴퓨터 부품을 모두 담가서 냉각시키면 모든 부품에 동시 냉각이 가능할 뿐 아니라 쉽게 열을 빼앗기 때문에 시스템 전체의 온도가 거의 일정하게 유지되는 장점이 있습니다. 사실 컴퓨터 냉각에서 문제가 되는 점 가운데 하나가 균일하게 온도가 유지되지 않고 특정 부위가 냉각 사각지대에 놓일 수 있다는 것입니다. 이렇게 말하면 기름이 매우 좋은 방법인 것 같지만, 단점도 존재합니다. 밀폐된 변압기는 자주 부품을 교환할 이유가 없지만, 컴퓨터는 CPU 교체나 메모리 증설, 고장 등 여러 가지 이유로 시스템을 변경할 수 있습니다. 그런데 기름에 담가두면 교체가 쉽지 않습니다. 여기에 본래 컴퓨터용 부품들이 미네랄 오일에 담가서 사용하는 게 아니다 보니 장시간 사용 시 내구성 등에 문제가 발생합니다. 일부 화학 물질들은 기름에 용해되기도 합니다. 그래서 그린 레볼루션 쿨링이라는 회사에서는 아예 기름으로 서버를 냉각하는 전용 시스템을 개발했습니다. 처음부터 미네랄 오일을 사용해서 냉각할 목적으로 방열판과 메인보드 등을 개발했기 때문에 내구성에도 큰 문제가 없습니다. 수조처럼 생긴 서버랙에 시스템을 담그는 모습은 신선한데, 이 회사 주장으로는 이 방식이 기존의 서버 냉각보다 훨씬 에너지 효율적이라고 합니다. 현재 이 시스템은 몇몇 연구소와 기업, 정부 기관에서 도입되었는데, 냉각에 드는 에너지는 낮아져도 시스템 구축 비용은 더 비쌀 수밖에 없으므로 이런 방식이 앞으로 더 널리 사용될지는 아직 미지수입니다. 프로세서 안으로 직접 물을 넣는다? 오늘날의 쿨러는 직접 CPU를 바로 식히는 게 아니라 몇 단계를 건너서 냉각시킵니다. 약한 내구성을 지닌 프로세서를 보호하기 위해 단단한 금속판으로 감싸놓았기 때문이죠. 그 위에 열 전도성이 좋은 서멀 그리스를 바른 후 방열판에 접촉하게 됩니다. 수랭식이든 공랭식이든 간에 이렇게 하면 결국 열전도율이 떨어져 냉각 성능이 떨어지지만, 지금까지는 다른 방법이 없었습니다. FPGA 칩 업계의 거인인 알테라(Altera)와 조지아 공대의 과학자들은 칩 바로 옆에 물을 흘려서 냉각하는 새로운 방법을 공개했습니다. 이들은 프로세서 패키지 내부에 물이 흐를 수 있는 100마이크로미터 폭의 실리콘 수로를 만들어 칩을 직접 물로 냉각했습니다. 실제 연산이 일어나는 프로세서와 물 사이에는 1mm도 안 되는 수백 마이크로미터 두께의 실리콘이 존재할 뿐이라서 냉각효율이 기존의 수랭식에 비해서 획기적으로 높아졌습니다. 물론 조금이라도 물이 새면 시스템이 망가지기 때문에 내구성 등의 문제를 해결해야 하겠지만, 연구팀은 이 방식이 엄청난 열을 발생시키는 CPU와 그래픽 프로세서 냉각에 큰 도움을 줄 것으로 기대하고 있습니다. 절대 영도로 프로세서 얼리기 CPU를 본래 의도한 것보다 훨씬 높은 클럭으로 작동시켜 성능을 높이는 것을 오버클럭이라고 합니다. 극한의 오버클럭을 시도하는 사람 가운데는 액체 질소를 이용한 냉각을 시도하는 경우도 있습니다. 물론 이 경우 시스템에 큰 무리를 주기 때문에 일반적인 컴퓨터 사용자나 서버 등에서 사용하기에는 무리가 있습니다. 그런데 구글에서는 액체 헬륨으로 프로세서를 냉각시키는 컴퓨터를 1000만 달러라는 막대한 돈을 주고 구매했습니다. 오버클럭이 아니라 양자 컴퓨터 연구를 위해서입니다. D wave one이라고 불리는 이 컴퓨터는 세계 최초의 상업 양자 컴퓨터로 야심차게 등장했으나 출시 직후부터 실제 양자 컴퓨터가 맞는지 의혹에 시달려야 했습니다. 작년 말 구글의 양자 AI 팀(Quantum AI team)은 이 컴퓨터가 양자 어닐링(quantum annealing, QA) 연산에서 기존의 컴퓨터의 싱글 코어 대비 1억 배 정도 빠르다고 발표했습니다. 이는 다시 말해 실제로 양자컴퓨터라는 것입니다. 다만 아직 초기적인 기술을 사용하는 양자컴퓨터일 뿐입니다. D wave의 양자컴퓨터는 업소용 냉장고처럼 생긴 거대한 크기이지만, 사실 프로세서는 하나뿐입니다. 나머지는 이 프로세서를 15밀리켈빈의 절대 영도에 가깝게 냉각시키는 장치입니다. 이런 온도는 질소로는 어렵고 결국 액체 헬륨을 증발시키는 방식과 다른 방식을 조합해서 냉각시키게 되는데, 이렇게 보면 D wave는 가장 낮은 온도에서 작동하는 컴퓨터인 셈입니다. 이렇듯 세계 각지에서는 우리가 일상생활에서 보기 어려운 방식으로 열 받은 컴퓨터를 식히는 방법이 개발되고 있습니다. 사실 열이 적게 나는 것보다 더 좋은 냉각 방법은 없다고 생각합니다. 하지만 그게 안 되면 냉각에 신경을 써야 하죠. 내 컴퓨터가 얼마나 열 받았는지는 HWMonitor 같은 간단한 프로그램을 사용해서 측정할 수 있습니다. 생각보다 많은 열이 나는 것은 쿨러에 먼지가 너무 많거나 컴퓨터를 공기 순환이 되지 않는 구석에 두거나 쿨러의 성능이 충분치 않아서일 가능성이 큽니다. 겨울철에는 문제없더라도 여름이 되기 전까지는 컴퓨터를 잘 식힐 수 있도록 먼저 온도를 점검하고 미리 청소해주는 것이 중요하겠습니다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

-빅뱅에서 겨우 18억 년 후 우주 최초의 별이 남긴 가스 고리가 과학자들에 의해 드디어 발견됐다고 영국 일간지 데일리메일이 12일(현지시간) 보도했다. 천문학에서는 관습적으로 헬륨보다 무거운 원소를 '금속', 또는 중원소라고 말한다. 빅뱅 당시의 우주에는 수소와 헬륨밖에 없었기 때문이다. 그외의 모든 원소들은 별 속에서 만들어지거나 초신성 폭발 때 만들어진 것이다. "중원소들은 빅뱅 당시에는 없었습니다. 모두 나중에 별에 의해 생성된 것들이지요." 논문 주저자 닐 크라이턴 호주 스윈번 공과대학 천체물리학 센터의 박사는 "최초의 별들을 만든 것은 빅뱅 당시에 존재했던 태초의 원소 가스였다"면서 "따라서 오늘날의 별들과는 상당히 다른 별이었을 거라고 과학자들은 생각하고 있다"고 밝혔다. 빅뱅 직후에 생성된 이 최초의 별들은 흔히 제3종족 항성이라 불리는데, 우주에 최초로 탄생한 제1세대 별을 뜻한다. 이 별들의 특성은 덩치가 엄청나게 크다는 점이다. 따라서 항성 진화과정을 아주 짧은 시간에 끝내고 대폭발로 별의 생애를 마감했다. 이른바 초신성 폭발이다. 이때 별 속에서 생성된 철 이하의 중원소들을 우주공간으로 뿜어냈으며, 철보다 무거운 원소들은 초신성 폭발 때의 고온과 압력으로 만들어져 역시 우주공간으로 흩어졌다. 자연에 존재하는 92개의 원소 중 수소와 헬륨을 제외한 것들은 모두 별에 의해 이렇게 만들어진 것이다. 만약 당신의 손가락에 금반지 끼워져 있다면 그것은 초신성 폭발 때에 만들어진 것으로, 초신성 잔해들이 우주공간을 떠돌다가 지구가 생성될 때 흘러들어 광맥을 이루었고, 그것을 광부가 캐내고, 금은방을 거쳐 당신 손가락에 끼워지게 된 것이라고 보면 된다. 이처럼 우주공간의 가스에 포한된 원소 비율을 분석해보면 그 가스의 내력을 알 수 있다. 말하자면 별이나 가스의 원소성분은 지문과도 같은 것이다. 제2, 3세대의 별들은 당연히 중원소들을 많이 포함하고 있다. 우리 태양은 제3세대 별, 또는 항성종족 1로 분류된다. 논문 공동저자 마이클 머피 스윈번 대학 교수는 "이번에 발견된 태초의 가스 고리에는 최초의 별만이 보여줄 수 있는 지극히 낮은 중원소 비율을 가지고 있다"고 말했다. 연구자들은 이번 발견에서 몇 가지 다른 원소의 비율을 더 측정하여 연구 성과를 확장할 수 있게 되기를 기대하고 있다. ​이 연구논문은 다음주 발간될 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정이다. ​이광식 통신원 joand999@naver.com

우주 최초의 별들이 남긴 ‘가스 고리’가 발견돼 화제가 되고 있습니다. 폭이 3000광년에 달하는 이 고리형 가스 구름은 우리 지구에서 수십억 광년 거리에 있다는데요. 이 구름을 연구하면 초기 우주에 관한 숨겨진 비밀을 밝힐 수 있다고 천문학자들은 말하고 있는데요. 137억 년 전쯤 ‘빅뱅’(대폭발)이 일어난 뒤 18억 년이 지나 생성된 것으로 추정되고 있습니다. 이는 이 구름이 지닌 탄소와 산소, 철 같은 무거운 원소 이른바 ‘중원소’가 태양 1000분의 1에 해당하는 극히 소량인 것에 있는데요. 빅뱅 당시의 우주에는 수소와 헬륨 같은 가벼운 원소밖에 없어, 그 외 모든 원소는 별 속에서 생성되거나 별의 마지막 단계인 초신성으로 폭발할 때 만들어졌다고 하네요. 7일(현지시간) 개최된 미국 천문학협의회(AAS) 연례회의에서는 천문학자들이 이 가스 고리를 칠레 초거대망원경(VLT)을 사용해 발견했다고 발표했습니다. 이번 천문연구에 주저자로 참여한 호주 스윈번공대 천체물리학·슈퍼컴퓨팅센터의 닐 크라이튼 박사는 “이런 중원소는 빅뱅 동안에는 없었고 모두 나중에 만들어졌습니다”라고 설명하면서 다음과 같이 말했습니다. “최초의 별들은 완전히 깨끗한 가스에서 만들어져 오늘날 별들과는 상당히 다른 별이었다고 우리 과학자들은 생각하고 있습니다” 빅뱅 직후 형성된 이런 최초의 별들은 흔히 ‘종족 III’(Population III)이라고 불리고 있는데요. 이는 우주에 처음 탄생한 제1세대 별을 뜻합니다. 1세대 별들의 특징은 덩치가 엄청나게 크다는 것에 있다는데요. 이때문에 항성 진화 과정을 아주 짧은 시간 안에 마치고 초신성 폭발로 인해 별의 삶을 끝낼 수 있었다고 합니다. 이때 최초의 별 속에서 생성된 철 이하의 중원소들이 우주 공간으로 뿜어져 나왔고 철보다 무거운 원소들은 초신성 폭발 때의 고온과 압력으로 형성돼 이들 역시 우주 공간으로 흩어졌죠. 자연에 존재하는 92개의 원소 가운데 수소와 헬륨을 제외한 것들은 모두 이렇게 별에서 만들어졌다고 하는데요. 현재 당신 손가락에 끼워진 금반지 역시 초신성 폭발 때 만들어졌다는 것이죠. 이처럼 우주 공간의 가스에 포함된 원소 비율을 분석해보면 그 가스의 내력을 알 수 있다는데요. 말하자면 별이나 가스의 원소 성분은 지문과도 같은 것이죠. 이렇게 발생한 물질을 삼아 형성된 다음 세대의 별들이 ‘종족 II’, 우리 태양과 같은 그다음 세대의 별들은 ‘종족 I’로 분류되고 있다고 하네요. 그런데 천문학자들이 그동안 발견해 왔던 기존의 가스 구름은 중원소 비율이 큰데 이것은 2, 3세대 별들의 잔해가 섞여 1세대 별의 모든 특성을 왜곡했을 것이라고 크라이튼 박사는 설명하고 있습니다. 즉 이번에 발견된 가스 구름만이 정확히 1세대 별의 특성을 품고 있다는 말이죠. 또 이번 연구에 공동저자로 참여한 마이클 머피 스윈번공대 교수 역시 “이번에 발견된 태초의 가스 고리에는 최초의 별만이 보여줄 수 있는 지극히 낮은 중원소 비율을 갖고 있다”라고 말했습니다. 또 다른 공동저자인 존 오메라 미국 세인트마이클대 교수에 따르면, 현재 연구팀은 이 가스 고리에서 탄소와 규소라는 두 원소의 비율을 측정할 수 있다는데요. 연구팀은 앞으로 몇 가지 다른 원소 비율을 더 측정해 연구 성과를 확장할 수 있기를 기대하고 있습니다. 이번 연구성과는 다음 주 발행되는 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정입니다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

8일 원자력안전위원회와 한국원자력안전기술원(KINS)이 북한의 핵실험과 관련해 방사성핵종을 탐지·분석한 결과 핵실험 징후인 방사성 제논이 대기 중에서 소량 검출됐지만, 양이 매우 적고 평상시와 큰 차이가 없다고 결론 내렸다. 수소탄 실험 여부를 확인할 수 있는 헬륨, 리튬, 붕소 등은 전혀 검출되지 않았다. 앞서 공군은 북한이 핵실험을 감행한 지난 6일 전술통제기 KA1에 포집기를 장착한 채 한반도 상공을 비행하며 대기 중 방사성물질 포집에 나섰다. 해군도 동해 해상에 광개토대왕함을 출동시켜 이틀간 방사성물질을 포집했다. 미군도 7일(현지시간) 핵실험 및 원자력 방사능 유출 여부를 측정하는 특수 대기관측기 WC135W(콘스턴트 피닉스)를 일본 오키나와 가데나 주일공군기지에서 발진해 한반도와 동해 상공의 방사성물질 탐지 임무를 마쳤다. 유엔 포괄적핵실험금지조약기구(CTBTO)는 일본 다카사키 관측소나 태평양 중부 미드웨이 섬 관측소에서 북한의 핵실험과 관련한 방사성물질을 이르면 8일 확보할 수 있을 것으로 전망했다. 핵실험을 하면 대기 중에 방사성물질 흔적이 남게 되는데 바람을 타고 한반도 상공을 2~3일간 떠도는 방사성물질을 포집해 분석하면 핵실험에 사용한 성분을 알 수 있다. 북한의 주장대로 수소탄 실험이었다면 대기 중에서 삼중수소가 결합된 헬륨이 검출돼야 한다. 그러나 북한의 수소탄 실험 여부가 구체적으로 밝혀지기까지는 좀 더 시간이 걸릴 것으로 보인다. 북한의 핵실험 자체가 함경북도 길주군 풍계리 일대의 밀폐된 지하 구조에서 이뤄져 대기 중의 방사성물질이 적은 편이고, 수소탄 실험 여부를 밝혀 줄 헬륨도 워낙 미량이기 때문이다. 실제로 북한의 2, 3차 핵실험 때는 관련 기관들이 방사성물질을 포집하지 못해 애를 먹기도 했다. 원안위 관계자는 “이번에 검출된 제논이 북한의 핵실험에 의한 것인지 정확히 판단하기 위해서는 추가적인 포집과 분석이 필요하다”고 말했다. 서균렬 서울대 원자핵공학과 교수는 “이번 포집의 핵심은 수소탄 실험 여부를 확인하는 것이었지만 검출이 안 됐다고 해서 핵실험이 실패했다고 볼 수는 없다”고 설명했다. 서울 강윤혁 기자 yes@seoul.co.kr 세종 강주리 기자 jurik@seoul.co.kr

“승진과 가족의 건강도 빌었구요. 새해에는 메르스처럼 아픈 일이 없기를 바라요.” “개인적으로 월급이 좀 올랐으면 좋겠고, 나라 경제도 나아졌으면 해요” 29일 영하의 날씨에도 강남구 영동대로에 설치한 위시볼(wish ball)에 소원을 적는 시민들은 자신뿐 아니라 타인과 사회를 위한 희망을 빼놓지 않았다. 위시볼은 강남구와 현대차가 오는 31일 여는 ‘새해맞이 카운트다운 축제’(더 브릴리언트 카운트다운 2016)에서 새해 0시에 하늘로 띄우는 대형 소원풍선이다. 지름 2m의 위시볼은 영동대로, 강남대로, 코엑스몰 등에 총 80개가 설치됐다. 특수천 안에 헬륨가스를 넣어 15m 상공까지 오른다. 코엑스 동쪽 광장에는 관광객들이 기념사진을 찍도록 지름 5m의 투명 위시볼을 만들었다. 위시볼은 미국 뉴욕 타임스퀘어에서 열리는 카운트다운 축제에 등장하는 타임볼에서 아이디어를 얻었다. 타임볼이 천천히 오르다가 새해 0시에 최고점에 도달하는 반면, 위시볼은 새해 0시에 일제히 띄운다. 참여자들이 1만개의 풍선을 함께 날리고, 새해 소원을 비는 한국적인 의미를 담아 차별화했다. 신연희 강남구청장은 “구 직원과 현대차 측이 미국 뉴욕 등을 12번이나 찾을 정도로 타임볼을 능가하는 상징물을 만들려 했다”면서 “아시아 전역에서 첫 사례이기 때문에 위시볼이 독창적인 관광자원으로 자리잡을 것”이라고 말했다. 그간 축제는 강남역 인근 인도에서 했지만 올해부터 코엑스 앞 영동대로의 일부 차도를 통제하고 진행한다. 지난 11월 ‘영동대로 지하공간 통합개발’이 확정됐고 한국전력 부지에 현대차 글로벌비즈니스센터(GBC)가 건립되면 ‘강남의 세계화’를 선도하는 중심지로 떠오를 것이기 때문이다. 현대차는 이번 축제에 20여억원을 지원했다. 위시볼 새해소망 적기는 오는 31일까지 계속된다. 31일 오후 8시 30분부터 1월 1일 새벽 1시까지는 축하콘서트와 불꽃놀이, 3D 미디어 파사드 쇼 등이 열린다. 콘서트에는 슈퍼키드, 노라조, 에픽하이, 싸이 등이 출연한다. 구는 통상 추운 날씨에 공연 하루 전부터 노상에서 대기하는 한류팬들을 위해 코엑스의 실내공간을 24시간 개방하기로 했다. 신 구청장은 “이번 축제에 3만 5000여명의 국내외 관광객들이 찾을 것으로 예상하고 있다”면서 “코엑스 앞 영동대로 일대가 전 세계인이 즐겨 찾는 새로운 랜드마크가 될 것”이라고 말했다. 이경주 기자 kdlrudwn@seoul.co.kr

영화 '인터스텔라'와 '마션'에 빠져든 올해, 스크린이 아닌 우주에서는 영화보다 훨씬 흥미로운 행성들이 발견됐다. 지난 7월 인류는 태양계 끝자락에 있는, 지금은 왜소행성으로 강등된 명왕성과 조우했다. 그러나 태양계 밖에는 그보다 훨씬 더 셀 수 없이 많은 행성들이 존재한다. 천문학자들이 지금까지 우리 은하에서 찾아낸 외계행성의 개수는 1000개가 넘는다. 이중에는 슈퍼지구, 곧 생명체가 서식할 수 있는 외계세계도 분명 존재한다. 올 한해 태양계 밖에서 발견된 외계행성(外界行星)들을 정리해봤다. 　 　 - 지구 반만한 매우 가볍고 뜨거운 외계행성 발견 지난 6월 미국의 대표적인 민간 과학단체인 SETI 연구소측은 케플러 우주망원경으로 외계행성 ‘케플러-138b’(Kepler-138b)를 발견했다는 연구결과를 학술지 네이처(Nature)에 발표했다. 지구로부터 약 200광년 떨어진 거문고자리에 위치한 케플러-138b는 항성 ‘케플러-138’ 주위를 공전하는 행성이다. 이 논문이 더욱 가치가 높은 것은 케플러-138b의 크기와 질량을 측정하는데 성공했다는 사실이다. 일반적으로 지구보다 작은 크기의 행성은 발견하기가 쉽지 않고 그 사이즈를 측정하는 것은 더욱 어렵다. 그러나 연구팀은 행성과 항성과의 사이에서 발생하는 중력과 인력의 소위 ‘줄다리기 힘’을 측정해 케플러-138b의 크기와 질량을 계산했다. 연구팀에 따르면 케플러-138b의 크기는 지구의 절반 만하지만 질량은 지구의 15분의 1에 불과하다. 또한 케플러-138 주위를 단 10일 만에 공전할 만큼 항성과 매우 가까운 위치에 놓여있다. - ‘슈퍼지구’ 유력후보 발견 지난 7월 미 항공우주국(NASA)은 전 세계에 인터넷으로 생중계된 브리핑을 통해 항성 ‘케플러-452’와 그 주변을 공전하는 행성 ‘케플러-452b’를 발견했다고 발표했다. 지금까지 발견된 행성 중 가장 지구와 유사한 환경을 가졌을 것으로 추정되는 케플러-452b는 지구의 1.6배 크기로 단번에 '슈퍼지구’의 유력후보로 떠올랐다. 이같은 근거의 이유는 항성 케플러-452가 우리 태양과 유사한 조건을 가졌기 때문이다. 케플러-452의 온도는 태양과 비슷하며 특히 케플러-452b는 생명체 서식 가능 구역으로 불리는 ‘골디락스 존’(Goldilocks zone)에 위치해 있다. 곧 행성이 항성(태양)과 너무 가깝지도(뜨겁지도) 멀지도(춥지도) 않은 적당한 지역에 위치해 있을 경우 생명체가 존재 가능한 행성이 될 수 있다는 추측이다. 그러나 케플러-452b는 지구와 무려 1400광년이나 떨어져 있어 사실 인류가 방문하는 것은 꿈 속에서나 가능하다. - 태양 2개 뜨는 영화같은 ‘타투인 행성’ 발견 영화 ‘스타워즈’를 보면 주인공 루크 스카이워커가 살던 특이한 외계행성이 있다. 바로 태양이 두 개 뜨는 행성 ‘타투인’이다. 만약 이곳에서 하늘을 올려다 본다면 항상 대낮일 것 같은 ‘타투인’ 행성이 지난 8월 케플러 우주망원경을 통해 발견됐다. 미국 샌프란시스코 주립대학은 ‘골디락스 존’에 속하는 ‘케플러-453b’가 두 개의 태양 주위를 도는 소위 타투인 행성이라고 발표했다. 지구에서 약 1,400광년 떨어진 거문고자리의 ‘케플러-453계’(system)에 위치한 케플러-453b는 태양계의 ‘큰형님’ 목성과 토성같은 덩치 큰 가스형 행성이다. 이 때문에 케플러-453b는 골디락스 존에 속해있기는 하지만 생명체가 존재할 가능성은 없다. 놀라운 점은 케플러-453b가 두 개의 태양 주위를 공전한다는 점이다. 연구팀에 따르면 케플러-453b는 우리 태양에 각각 94%, 20%만한 크기의 항성을 지구달력으로 240일 만에 중력의 영향으로 인해 기우뚱한 모습으로 공전한다. - 갓난아기 ‘외계 목성’ 발견 우리 태양계의 ‘큰형님’ 목성보다 더 큰 질량을 가진 어린 나이의 외계행성이 지난 8월 발견됐다.미국 스탠포드 대학 등 공동연구팀은 지구에서 약 96광년 떨어진 곳에서 목성의 ‘아기 시절’에 해당되는 행성을 찾았다는 연구결과를 유명과학지 사이언스(Science)에 발표했다. 칠레에 위치한 제미니 천체망원경(Gemini Planet Imager·GPI)으로 포착한 이 행성의 이름은 ‘51 에리다니 b’(51 Eridani b). 목성보다 2배나 더 큰 질량을 가진 51 에리다니 b는 태양과 토성 거리보다 조금 더 먼 거리의 항성을 공전한다. 물론 목성같은 가스형 행성인 51 에리다니 b는 생명체가 살 수 있는 환경은 아니다. 행성의 대기는 유해한 메탄이 자욱하며 표면 온도 또한 섭씨 400도를 훌쩍 넘어선다. 그러나 이 발견이 가치가 높은 것은 행성의 나이가 불과 2000만년 정도에 불과하다는 점이다. 지구 나이인 45억 년과 비교하면 아직 행성으로서는 아직 젖도 못 뗀 수준. 연구에 참여한 트레비스 바만 애리조나 대학 교수는 “이 행성을 통해 수십 억 년 전 목성의 모습을 보는 것과 같다”면서 “행성 형성 그림맞추기 퍼즐의 한 조각을 찾아낸 것과 같다”고 의미를 설명했다. - 크기는 지구, 온도는 금성닮은 행성 발견　 지구와 비슷한 크기 및 중력, 금성과 유사한 대기환경을 가진 행성이 태양계 밖에서 발견됐다. 지난 11월 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 연구팀은 지구에서 약 39광년 떨어진 곳에서 외계행성 'GJ1132b'를 발견했다고 발표했다. 이 행성은 지구 지름보다 약 16% 더 큰 1만 4800㎞로, 지면은 암석과 철 등으로 구성돼 있다. 질량은 지구보다 60% 더 크며 지구에서 약 39광년 떨어진 곳에 있다. 이 행성은 모항성인 백색왜성 'Gliese 1132'의 궤도를 돌고 있으며, 모항성과 GJ1132b와의 거리는 지구-태양보다 더 가깝다. GJ1132b의 표면 온도는 137~307℃로 생명체가 살기에 부적합하지만 중력의 힘은 지구와 상당히 비슷하고, 금성의 환경과 유사해 ‘쌍둥이 금성’이라고도 불린다. 이 행성의 대기는 대부분 헬륨과 수소로 이루어져 있을 가능성이 높은데, 과거에 이 행성에 물이 존재했다면 분명 산소와 이산화탄소도 존재했을 것으로 과학자들은 추측하고 있다. - 인터스텔라의 현실화…14광년 거리 ‘슈퍼지구’ 발견 이달 중순 호주 천문학자들은 지금까지 발견된 ‘슈퍼지구’ 중 가장 가까운 거리인 14광년 떨어진 뱀주인자리에서 ‘울프(Wolf) 1061c’라는 이름의 외계행성를 발견했다. 지구 질량의 4배가 넘는 이 암석형 행성은 '울프 1061'이라는 이름의 적색왜성을 공전하는 3개의 행성 중 하나이다. 이중 울프 1061c는 골디락스 존에 위치해 있는데, 액체로 된 물이 있을 가능성도 높다. 새로 발견된 이 3개의 외계행성들은 조그만 적색왜성 둘레를 각각 5일, 18일, 67일 만에 공전한다. 그 질량은 지구에 비해 각각 1.4, 4.3, 5.2배쯤 된다. * ‘외계 행성 사냥꾼’ 케플러 우주 망원경 지난 2009년 NASA가 쏘아올린 케플러 우주 망원경은 수년 간의 분석이 필요할 만큼의 막대한 데이터를 지구로 보내왔다. 올해 1월 NASA는 케플러가 찾아낸 외계행성 후보 가운데 확인된 것만 1000개를 넘어섰다고 발표했다. 아직 확인을 기다리는 후보는 모두 4175개에 달한다. 케플러가 조사한 별의 숫자가 우리 은하의 1000억 개가 넘는 별의 극히 일부인 15만 개에 불과한 점을 생각하면 놀라운 숫자다. 1000번째를 기념하는 외계 행성은 두 개로 케플러 - 438b와 케플러 - 442b다. 케플러 – 438b는 지구에서 475광년 정도 떨어진 위치에 있으며 지구보다 12% 정도 큰 외계 행성으로 모성 주위를 35.2일을 주기로 공전한다. 케플러 – 442b는 더 먼 1100광년 떨어진 외계 행성으로 지구보다 33% 정도 더 크며 공전 주기는 112일이다. 앞으로 외계행성과 그 안에 숨어있을 슈퍼지구 찾기는 차세대 행성 사냥꾼 ‘TESS’(Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 맡는다. 오는 2017년 발사예정인 TESS는 사실상 임무가 종료된 케플러 우주망원경을 대신해 약 3000개 이상의 새 외계행성을 찾을 것으로 예상된다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

사상 최초로 촬영한 태양계 왜소행성 명왕성의 얼음산, 현재 조류의 조상으로 추정되는 비둘기 크기의 비행 공룡…. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 올해 세계 과학계에 화제를 불러일으킨 ‘10대 과학 사진’을 선정해 지난 24일 발표했다. 사이언스는 미국 알래스카 카크토빅에서 찍힌 북극곰과 회색곰의 ‘잘못된 만남’을 10대 사진에 포함했다. 지구온난화가 가속화돼 북극곰의 서식지가 줄어들면서 회색곰과 먹이를 놓고 경쟁할 수밖에 없는 상황이 담겼다. 북극곰이 고래 사체를 먹으려다 덩치가 더 작은 회색곰에게 밀려나는 장면이다. 자기를 잡아먹는 말벌 유충을 지키는 ‘좀비’ 무당벌레의 모습도 올해의 과학 사진으로 꼽혔다. 암컷 무당벌레가 다리 사이에 끼고 보호하는 고치 속에는 포식 기생자인 말벌 유충이 들어 있다. 말벌 유충은 무당벌레의 내부를 파먹으며 성장한 뒤 마지막에 배를 뚫고 나온다. 과학자들은 무당벌레가 자기를 잡아먹는 포식 기생자인 말벌 유충을 돌보는 이유는 뇌를 통제하는 바이러스에 감염돼 좀비 상태가 되기 때문이라고 분석했다. 지난 7월 14일 오후 8시 49분 발사 9년 6개월 만에 태양계 가장 끝에 있는 왜소행성 명왕성을 근접 비행한 뉴허라이즌스호가 찍은 명왕성의 얼음 산맥 사진도 올해 주목받은 사진으로 꼽혔다. 뉴허라이즌스호에 탑재된 고해상도 망원카메라로 촬영한 명왕성 표면 사진에는 1억년 이내에 만들어진 높이 3500m의 얼음 산맥이 찍혔다. 미국항공우주국(NASA)은 “명왕성 얼음산의 높이는 미국 로키산맥과 비슷한 수준으로 명왕성 곳곳을 이런 얼음 산맥과 얼음 평원이 덮고 있다”고 밝혔다. 고생물학 분야에서는 지난 4월 중국에서 발견된 익룡(翼龍) ‘이치’(Yi qi)의 상상도가 꼽혔다. ‘낯선 날개’라는 뜻의 중국어인 이치는 박쥐처럼 깃털이 없는 날개를 가진 비둘기 크기의 공룡으로 현생 조류의 조상으로 추정된다. 특히 손목 쪽에서 길게 뻗어 나온 뼈로 날개를 지탱하는 형태의 익룡이 발견된 것은 처음이다. 필리핀 암초에 융단처럼 깔려 있는 40가지 이상의 바다민달팽이, 다세포생물 중 가장 하등한 종류로 알려져 있지만 가장 오래된 동물인 해면동물의 6억 년 전 화석, 물리학자가 수소와 헬륨의 혼합물에 고출력 레이저를 발사해 토성에서 내리는 헬륨비(雨) 실험 장면 등도 10대 사진에 포함됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

-우주의 진화를 밝혀줄 '단서' 포착 아주 멀리 떨어진 은하단 내에서 한 은하가 초고온의 가스 꼬리를 키우고 있는 광경이 최초로 목격되었다. 이러한 현상은 전례가 없었던 것으로, 은하 내의 극단적인 환경을 연구하는 데 좋은 자료가 될 것으로 보인다고 천문학자들은 밝혔다. 미항공우주국(NASA)의 찬드라 우주망원경이 포착한 X-선 이미지는 이 은하의 꼬리가 우리은하 크기의 2.5배로, 무려 25만 광년에 달하는 것을 보여준다. CGCG254-021 로 불리는 이 은하는 지구에서 7억 광년 떨어진 츠비키 8338 은하단의 깊숙한 곳에 자리잡고 있다. 이 꼬리는 초고온의 성간 가스의 흐름으로, 은하 내의 보다 뜨거운 가스와의 상호작용에 의해 찢겨져나온 것이다. 꼬리를 이루는 가스의 온도는 1천만 도K로 측정된 것에 반해, 츠비키 8338의 은하 내 가스 온도는 그 3배에 이르렀다. 이 같은 꼬리와 은하 간의 온도차는 별을 형성하는 모든 가스가 은하 내에서 고갈되어 버렸음을 시사한다. “은하로부터 이처럼 엄청난 꼬리가 분리되어 나온 것은 은하 내의 가스가 남김없이 빠져나갔다는 것을 말해준다"고 설명하는 토마스 라이프치히 독일 본 대학 교수는 “그 꼬리는 사실상 은하로부터 완전히 분리되었다" 고 밝힌다. 천문학자들은 우리은하 크기의 2배가 넘는 이 손실된 은하 가스는 은하단이 인수하여 별 생성 지역이 될 것으로 보고 있다. 실제로 별들이 형성되는 징후가 약간씩 나타나고 있다고 한다. 꼬리 가스의 다른 특성에 대해서도 연구되었는데, 꼬리의 앞부분(모은하에 가장 근접한 밝은 부분)에 보다 많은 중원소(헬륨보다 무거운 원소)들이 집중되어 있다는 사실도 밝혀졌다. "이 꼬리는 은하단의 역동적인 단면을 보여주는 생생한 본보기로, 은하가 은하단 속을 진행할 때 어떻게 변화하는가를 잘 보여주고 있다"고 게릿 셸렌버거 본 대학 교수가 설명한다. '천문학과 천체물리학' 11월호에 발표된 이 논문의 대표저자인 그는 "꼬리의 물질은 수소뿐 아니라, 중원소들도 포함되어 있는데, 여기서 다음 세대의 별들이 태어날 것이다"고 밝혔다. 은하단은 그 엄청난 질량으로 인해 천문학자들에게 초미의 관심사가 되고 있다. 보통 수백 개의 은하들을 아우르고 있는 은하단은 암흑물질과 시공간에 대해 강력한 중력을 행사하는 거대한 우주의 구조물이다. 암흑물질은 빛과 작용하지 않아 우리 눈에는 보이지 않지만, 우주의 모든 물질 중 무려 85%를 차지한다. 은하단의 깊숙한 내부를 들여다보면 개개의 은하들이 어떻게 진화의 과정을 밟고 있는가를 보다 잘 이해할 수 있게 된다. "은하단이란 너무나 거대한 구조물이기 때문에 우리가 우주의 진화를 이해하는 데 결정적인 단서를 가지고 있다"고 말하는 셸렌버거 교수는 "은하단을 알기 위해서는 그 속의 개별 은하들이 시간에 따라 어떻게 변화하는가 하는 문제를 풀어내야 하는데, 이 X-선 꼬리가 중요한 정보를 제공해 줄 것"이라고 기대감을 나타냈다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

-우주의 진화를 밝혀줄 '단서' 포착 아주 멀리 떨어진 은하단 내에서 한 은하가 초고온의 가스 꼬리를 키우고 있는 광경이 최초로 목격되었다. 이러한 현상은 전례가 없었던 것으로, 은하 내의 극단적인 환경을 연구하는 데 좋은 자료가 될 것으로 보인다고 천문학자들은 밝혔다. 미항공우주국(NASA)의 찬드라 우주망원경이 포착한 X-선 이미지는 이 은하의 꼬리가 우리은하 크기의 2.5배로, 무려 25만 광년에 달하는 것을 보여준다. CGCG254-021 로 불리는 이 은하는 지구에서 7억 광년 떨어진 츠비키 8338 은하단의 깊숙한 곳에 자리잡고 있다. 이 꼬리는 초고온의 성간 가스의 흐름으로, 은하 내의 보다 뜨거운 가스와의 상호작용에 의해 찢겨져나온 것이다. 꼬리를 이루는 가스의 온도는 1천만 도K로 측정된 것에 반해, 츠비키 8338의 은하 내 가스 온도는 그 3배에 이르렀다. 이 같은 꼬리와 은하 간의 온도차는 별을 형성하는 모든 가스가 은하 내에서 고갈되어 버렸음을 시사한다. “은하로부터 이처럼 엄청난 꼬리가 분리되어 나온 것은 은하 내의 가스가 남김없이 빠져나갔다는 것을 말해준다"고 설명하는 토마스 라이프치히 독일 본 대학 교수는 “그 꼬리는 사실상 은하로부터 완전히 분리되었다" 고 밝힌다. 천문학자들은 우리은하 크기의 2배가 넘는 이 손실된 은하 가스는 은하단이 인수하여 별 생성 지역이 될 것으로 보고 있다. 실제로 별들이 형성되는 징후가 약간씩 나타나고 있다고 한다. 꼬리 가스의 다른 특성에 대해서도 연구되었는데, 꼬리의 앞부분(모은하에 가장 근접한 밝은 부분)에 보다 많은 중원소(헬륨보다 무거운 원소)들이 집중되어 있다는 사실도 밝혀졌다. "이 꼬리는 은하단의 역동적인 단면을 보여주는 생생한 본보기로, 은하가 은하단 속을 진행할 때 어떻게 변화하는가를 잘 보여주고 있다"고 게릿 셸렌버거 본 대학 교수가 설명한다. '천문학과 천체물리학' 11월호에 발표된 이 논문의 대표저자인 그는 "꼬리의 물질은 수소뿐 아니라, 중원소들도 포함되어 있는데, 여기서 다음 세대의 별들이 태어날 것이다"고 밝혔다. 은하단은 그 엄청난 질량으로 인해 천문학자들에게 초미의 관심사가 되고 있다. 보통 수백 개의 은하들을 아우르고 있는 은하단은 암흑물질과 시공간에 대해 강력한 중력을 행사하는 거대한 우주의 구조물이다. 암흑물질은 빛과 작용하지 않아 우리 눈에는 보이지 않지만, 우주의 모든 물질 중 무려 85%를 차지한다. 은하단의 깊숙한 내부를 들여다보면 개개의 은하들이 어떻게 진화의 과정을 밟고 있는가를 보다 잘 이해할 수 있게 된다. "은하단이란 너무나 거대한 구조물이기 때문에 우리가 우주의 진화를 이해하는 데 결정적인 단서를 가지고 있다"고 말하는 셸렌버거 교수는 "은하단을 알기 위해서는 그 속의 개별 은하들이 시간에 따라 어떻게 변화하는가 하는 문제를 풀어내야 하는데, 이 X-선 꼬리가 중요한 정보를 제공해 줄 것"이라고 기대감을 나타냈다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

핵융합 발전은 궁극의 에너지로 불린다. 우주에서 가장 흔한 원소인 수소를 이용해서 핵분열보다 더 많은 에너지를 얻을 수 있을 뿐 아니라 위험한 핵폐기물을 만들지 않기 때문에 사실상 영구적으로 사용할 수 있는 청정에너지를 얻을 수 있기 때문이다. 하지만 20세기 중반 이후 과학자들이 깨달은 사실은 핵융합 반응을 안정적으로 유지하기가 극도로 어렵다는 것이다. 핵융합 반응은 초고온 고압 환경에서만 가능한데, 현존하는 어떤 소재도 이런 고온을 버티기 어렵기 때문이다. 그래서 현재 핵융합 연구의 중심은 뜨거운 플라스마 상태의 물질을 직접 물체에 접촉하지 않도록 자기장에 가두는 것이다. 대표적인 방식은 현재 가장 흔하게 시도되는 토카막(Tokamak) 방식이다. 도넛 모양의 원형 용기에 강력한 자기장을 만드는 토카막 방식은 플라스마 내로 전류가 흐르면서 다시 주변으로 자기장을 형성해 모양을 유지한다. 사실 자기장 방식 가운데는 1951년 미국 프린스턴 대학의 라이만 스피처 (Lyman Spitzer)가 고안한 스텔라레이터(stellarator)라는 장치도 있다. 이 장치는 타원 모양의 자기 코일을 서로 조금씩 회전하면서 배치해 자기장의 강약에 따라서 스스로 압축되는 효과를 사용한다. 물론 토카막 방식이 자기장을 가두는 데 더 유리했기 때문에 1970년대 이후 핵융합 연구는 토카막 방식에 집중되었다. 그러나 토카막 방식에도 플라스마 내부로 흘려보내는 전류가 불안정해지면 핵융합 반응이 중단될 뿐 아니라 밖으로 갈수록 자기장의 세기가 약해진다는 문제가 있었다. 스텔라레이터는 꽈배기처럼 꼬인 자기장을 만드는 방식이 극도로 복잡하지만, 이 문제는 쉽게 극복할 수 있다. 따라서 2000년대 일본, 독일, 미국 등 여러 국가에서 다시 진보된 기술력으로 다시 스텔라레이터에 도전했다. 이중 독일 막스 플랑크 연구소의 벤델슈타인 7X(Wendelstein 7-X·약칭 W7-X)은 10억6000만 유로 이상의 거금을 들여 2015년 완공되었다. 벤델슈타인 7-X는 높이 3.5m, 무게 6t짜리 초전도 자석 여러 개를 조금씩 회전하면서 도넛 모양으로 배치해 꽈배기 모양의 자기장을 만든다. 지름은 16m이지만 허용되는 오차 한계는 mm 단위 이하이기 때문에 극도로 정밀한 제작과정이 필요했다. 이런 장치가 실제로 만들어진 것은 슈퍼컴퓨터를 이용한 정밀한 계산과 현대 기술의 정수를 담은 첨단 제조 기술이 이뤄낸 쾌거라고 할 수 있다. 2015년 12월 10일, 막스 플랑크 연구소의 과학자들은 1mg의 헬륨을 이 장치에 넣어서 0.1초 만에 100만 켈빈(K)의 초고온으로 가열, 플라스마 상태로 만들어 자기장에 가뒀다. 막스 플랑크 플라스마 연구소의 수장인 한스-스테판 보쉬(Hans-Stephan Bosch) 박사는 모든 일이 계획대로 진행되었다고 설명했다. 실제 수소 플라스마를 이용한 테스트는 2016년부터인데 연구팀은 목표는 30분간 플라스마를 유지하는 것이다. 일단 핵융합 반응이 가능한 플라스마를 안정적으로 유지해야 그다음 목표가 가능하다. 벤델슈타인 7-X의 성공 여부는 앞으로 핵융합 연구에 큰 영향을 미칠 가능성이 크다. 의외의 성과를 거두면 현재 건설 중인 국제 열핵융합 실험로(ITER)와 경쟁 관계에 놓이면서 핵융합 연구의 중심을 뒤흔들 가능성이 있다. 물론 스텔라레이터가 핵융합 연구의 새로운 돌파구를 제시할 수 있을지는 2016년부터 시작될 테스트 결과에 달려있다. 따라서 앞으로 결과가 주목된다. 사진=사이언스/Max Planck Institute for Plasma Physics 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

아리랑위성 3A호 이달 본격 운영 미래창조과학부(장관 최양희)와 한국항공우주연구원(원장 조광래)은 지난 3월 26일 발사된 다목적실용위성(아리랑위성) 3A호의 시험운영을 완료하고 12월부터 본격적인 공공, 상용서비스를 시작한다고 30일 밝혔다. 아리랑 3A호는 55㎝급 해상도의 광학영상과 주야간 관측이 가능한 적외선 센서를 탑재한 고정밀 지구관측 위성이다. 아리랑 3A호는 정밀 관측을 통한 재난재해, 국토해양관리, 환경분석, 작물재배 및 생산량 분석, 야간관측, 도시 열섬현상 등 기후변화 분석에 적극 활용될 전망이다. ‘국제 표준’ 에너지 거래 기술 개발 한국전자통신연구원(ETRI·원장 김흥남)은 태양광, 풍력, 비상발전기, 연료전지, 에너지 저장장치 등을 보유한 소비자들이 남는 에너지를 시장에 내다 팔 수 있는 에너지 거래 기술을 개발했다. 이번에 개발한 기술은 건물 내 전기 소비장치들의 현황을 파악한 뒤 수요를 예측해 수요·공급을 최적화하는 에너지 통합관리와 잉여 에너지의 거래가 가능하도록 한 것이다. 특히 국제전기통신연합(ITU)의 국제표준에 기반한 상용 수준의 프로토콜이라는 평가를 받고 있다. 극저온에서 물질의 성질변화 측정 한국기초과학지원연구원(원장 정광화)은 극저온에서 물질의 성질 변화를 측정하는 ‘프로브스테이션’ 기술을 개발해 중소기업에 이전했다. 프로브스테이션은 기초과학 연구에서 활용도가 높은 장치로 현재 전량 수입하고 있다. 이번에 개발한 기술은 기존 기술과 달리 액체헬륨을 사용할 필요가 없다. 또 측정 시간과 비용은 절반으로 줄이고 측정 정밀도는 50% 이상 향상시켜 측정 장비 국산화에 도움을 줄 것으로 기대된다.

이달 초 미국 항공우주국(NASA) 연구자들은 화성을 생명체가 살 수 없는 불모지로 만든 직접 원인이 태양이라는 충격적인 사실을 발표했다. NASA 연구진은 화성 대기 탐사선 ‘메이븐’이 보내온 자료를 분석한 결과 태양풍이 화성의 대기권을 사라지게 만들었다고 밝혔다. 물이 흐르고 산소가 풍부한 대기를 갖고 있던 화성에 어느 날 갑자기 강한 태양풍이 불어닥치면서 화성을 감싸고 있던 대기와 수분을 우주로 날려 보냈다는 설명이다. 화성은 태양풍으로부터 행성을 보호해 줄 수 있는 대기권이 사라지면서 대기의 이탈이 점점 심해져 지금은 지구의 0.6%에 불과하다. NASA는 이런 연구 결과를 세계적 과학저널 ‘사이언스’에 4편의 논문으로 발표했다. 생명체의 무한한 에너지원으로 알려진 태양이 단숨에 행성 하나를 황폐화시키는 파괴자로 바뀌는 이유는 뭘까. ●폭발하며 엑스선·고에너지 하전 입자 등 방출 지름 139만 2000㎞(지구의 109배), 무게 2×1030㎏(지구의 약 33만배), 지구와의 거리 1억 4960만㎞(광속으로 8분 19초). 태양은 5억 4000만년 전 지구상 생명체가 처음 나타난 뒤부터 무한 에너지원으로 역할을 하고 있다. 질량의 4분의3은 수소, 나머지 4분의1은 헬륨으로 이뤄진 태양은 끊임없는 핵융합 반응을 하며 에너지를 발산하고 있다. 1초 동안 수소 수백만t이 헬륨으로 바뀌는 핵융합 반응으로 만들어 내는 에너지는 500만t이 넘는다. 이는 인류가 탄생한 이후 사용한 에너지보다 많은 양이다. 이 과정에서 부수적으로 발생하는 것이 ‘태양 폭발’(태양 플레어)과 ‘태양풍’ 현상이다. 태양 폭발은 태양 표면에서 발생하는 거대한 폭발 현상으로 대량의 엑스선, 감마선, 고에너지 하전 입자 등을 방출한다. 고에너지 하전 입자가 지구에 도달할 경우 지구 자기장이 갑자기 불규칙하게 변하는 ‘자기폭풍’, 단파무선통신이 일시적으로 끊기는 ‘델린저’ 현상 등이 나타난다. 극지의 하늘을 아름답게 수놓는 오로라도 태양 폭발과 태양풍으로 인해 발생하는 현상이다. 태양풍은 태양에서 불어오는 바람으로 태양 폭발로 인해 발생하기도 하지만 태양 흑점 주변에 강한 자기장이 형성되면서 만들어지는 경우가 더 많다. 태양풍은 다양한 전자파와 자기장파, 미립자를 포함하고 있는데 초당 100만t 가까이 방출되며 초속 200~750㎞ 속도로 지구로 날아온다. 태양풍은 지구 자기장과 대기권의 영향으로 대부분 소멸하지만, 일부 플라스마 입자는 지구 전리층에 강한 영향을 미쳐 일시적인 지자기 변동을 일으키면서 발전소나 변전소 같은 전력시설에 영향을 주기도 한다. 실제로 1859년에는 역대 최악의 태양풍이 발생해 전 세계에서 오로라 현상이 발생하고 유럽과 북미 도심 지역에서 전신 시스템이 마비되고 전신선이 폭발해 전신국에 화재가 발생하는 한편 나침반들이 오작동하기도 했다. 다양한 통신망과 전력망으로 이뤄진 요즘, 강력한 태양풍은 전력 공급망을 파괴하고 각종 통신망을 무력화할 뿐 아니라 위성의 GPS 시스템에도 영향을 미쳐 선박이나 비행기 운행을 어렵게 만들 수도 있다. ●지구는 대기권·지자기장이 보호막 태양 폭발이나 태양풍은 화성이나 달 등 우주 탐사를 계획할 때도 필수적으로 고려해야 할 대상이다. 우주에서는 지구의 대기권처럼 태양풍을 막아 줄 수 있는 보호막이 없기 때문에 자칫 치사량의 우주방사선과 전자파에 노출될 수 있기 때문이다. 우주 과학자들은 태양 폭발 관측으로부터 대피호로 피할 때까지 우주인에게 주어진 시간은 15분 정도에 불과하다는 계산을 내놓기도 했다. 지구는 대기권과 지자기장의 보호 덕분에 화성처럼 대기나 물이 사라질 가능성은 매우 희박하다. 그러나 거대한 태양 폭발로 인한 전자기기 오작동 등 대규모 혼란이 발생할 가능성은 상존하고 있다. 그래서 세계 각국 과학자들은 태양 폭발을 예의 주시하고 있다. 우리나라 국립전파연구원도 NASA와 협력해 태양흑점 폭발 등 태양 활동 감시와 이에 따른 예보 서비스를 제공하고 있다. 지난 18일부터는 태양 활동으로 인해 발생하는 우주방사선의 노출량을 확인할 수 있는 ‘항공 우주방사선 예측 시스템’을 개발해 홈페이지(www.spaceweather.go.kr)에서 제공하고 있다. 홈페이지에서 비행기 편명과 탑승 날짜 등을 입력하면 실시간으로 해당 항공기의 우주방사선 노출량을 확인할 수 있다. 국립전파연구원 우주전파센터 관계자는 “우주방사선은 태양 활동 등으로 인해 우주에서 유입되는 방사선”이라며 “95% 이상이 지표면에 도달하기 전에 지구 대기에 반사되기 때문에 일반인들이 우주방사선 영향을 직접 받을 가능성은 매우 낮다”고 말했다. 이어 “비행기를 자주 타는 승무원의 경우 우주방사선에 직접 노출될 가능성이 높기 때문에 이번 서비스를 통해 개인별 연간 누적 방사선량 관리를 할 수 있도록 한 것”이라고 설명했다. 비행기 승무원들의 경우 우리나라는 우주방사선 허용량을 5년 누적 100mSv(밀리시버트)로 규정하고 있다. 국내 항공승무원의 연간 평균 방사선량은 2.28~2.96mSv 수준으로 알려져 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

몇 년 안에 축구장만한 거대한 비행선이 화물을 싣고 '배달' 하는 광경을 구경할 수 있을 것 같다. 최근 항공관련 해외매체는 미국의 방산기업 록히드마틴이 미 연방항공청(FAA)으로부터 화물용 하이브리드 비행선 개발 계획을 승인받아 상업화에 청신호가 켜졌다고 보도했다. 마치 거대한 풍선처럼 그 안을 헬륨으로 가득채우고 하늘을 나는 이 비행선의 이름은 LMH1. 과거 헬륨 비행선의 외관을 연상시키는 LMH1는 그러나 속도와 기능, 안전성등 모든 것이 몇단계 업그레이드됐다. 록히드마틴에 따르면 먼저 LMH1의 속도는 자체 엔진 장착으로 '풍선' 치고는 매우 빠른 60노트(시속 111km)로 날아갈 수 있다. 또한 비행선은 약 20톤의 화물을 싣고 무려 2,200km의 범위까지 배달이 가능하다. 대당 가격은 4000만 달러(463억원)으로 싼 편은 아니지만 회사 측이 20년 간 공들여 이 비행선을 개발하는 이유는 있다. 바로 무궁무진한 사업성 때문. LMH1의 가장 큰 장점은 연료비가 매우 저렴하다는 점으로 헬리콥터와 비교하면 7배 이상은 싼 수준. 특히나 수직 이착륙하는 LMH1는 자기 덩치만한 착륙공간만 있으며 강, 사막 등 어디든 착륙해 배달이 가능하다. 곧 화물수송이 여의치않은 지구촌 절반 이상의 지역에 값싸게 화물을 운송할 수 있는 획기적인 길이 열리는 것. 록히드마틴 측은 "북극 등 도로나 기반시설이 없어 장비와 물자를 운송하기 힘든 곳에 LMH1이 큰 역할을 할 수 있을 것" 이라면서 "원유나 자원 채굴 지역, 군사용으로도 가능하며 2018년 경 판매에 들어간다"고 밝혔다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리 태양보다 작고 어두운 한 ‘난쟁이 별’에 예상보다 훨씬 강력한 자기장이 생성된 것을 천문학자들이 세계 최대 알마(ALMA) 전파망원경을 사용한 관측으로 밝혀냈다. 질량이 작고 어두운 적색의 빛을 내 ‘적색왜성’으로 분류되는 이 별은 천문학계에서는 잘 알려진 ‘TVLM 513-46546’으로 불리며, 지구로부터 목동자리 방향으로 약 35광년 거리에 있다. 이 항성은 거의 2시간마다 한 바퀴를 회전(자전)할 정도로 빠르게 돌고 있다. 참고로 우리 태양의 자전 주기는 약 25일이다. 특히 이 별의 질량은 우리 태양의 10분 1 정도밖에 안 될 정도로 작고 덜 뜨거운데 내부의 수소를 핵융합 반응으로 헬륨으로 바꿈으로써 빛을 발하지만 중수소가 아닌 경수소를 태워 질량이 더 작은 갈색왜성과 구분된다. 그런데 천문학자들이 알마 망원경으로 관측한 적색왜성 ‘TVLM 513-46546’에는 우리 태양의 가장 강력한 자기장 영역에서 나오는 자기장만큼 강력한 자기장을 생성하는 것으로 나타났다. 이런 기이한 자기장은 우리 태양의 플레어와 같은 폭발이 지속해서 일어난다고 천문학자들은 예상한다. 특히 이 난쟁이 별의 플레어에는 우리 태양처럼 활동하는 자기력선이 조밀하게 있어, 그로부터 나온 전자의 경로를 바꿔 그 전파신호를 알마 망원경으로 감지할 수 있었다고 한다. 또한 이런 강력한 플레어의 활동은 별에서 가까운 행성에 하전 입자를 퍼부었을 것이라고 천문학자들은 말한다. 이번 연구를 이끈 피터 윌리엄스 하버드-스미스소니언 천문학센터(CfA) 박사는 “만일 이런 별이 우리 주위에 있었다면, 우리는 어떠한 위성 통신도 할 수 없었을 것”이라면서 “사실, 이런 폭풍치는 듯한 환경에서 생명체가 진화하기에는 극단적으로 어려울 것”이라고 말했다. 천문학자들은 미국 뉴멕시코주(州) 소코로에 있는 국립전파천문대(NRAO) 소속 ‘젠스키 전파 망원경망’(VLA)에서 나온 이전 자료에서 이 난쟁이 별이 태양의 가장 극단적인 자기 영역에서 나오는 자기장과 비슷하며 태양의 평균 자기장보다 수백 배 더 강력한 장기장을 방출한다는 것을 알아냈다. 그런데 태양이 자기장을 생성하는 물리적 과정을 봤을 때 그처럼 작은 별에서는 강력한 자기장이 일어나는 것이 불가능하다고 여겼었다. 이 연구에 참여한 CfA 천문학자인 에도 베르게르 하버드대 교수는 “이 별을 자기적으로만 봤을 때 우리 태양과 매우 다른 것”이라고 말했다. 연구진은 알마 망원경으로 이 별을 관측했을 때 특히 높은 주파수(95GHz)가 방출되는 것을 발견했다. 이런 무선 신호는 전자들이 더 강력한 자기력선 근처를 돌아다니는 과정인 ‘싱크로트론 방출’(synchrotron emission)에 의해 만들어진다고 한다. 그런데 이런 고주파를 가진 플레어 같은 것이 방출되는 것이 적색왜성에서 감지된 사례는 이번이 처음이다. 또 이 별이 밀리미터(mm) 파장에서 감지된 사례도 처음이어서 알마 망원경을 사용한 연구에 새로운 길을 개척했다고 연구진은 생각하고 있다. 우리 태양에서도 태양 플레어가 발생할 때 비슷한 방출을 생성하지만 이는 간헐적이다. 무엇보다, 이 별의 강력한 자기장 방출은 태양이 생산하는 것보다 1만 배나 더 밝다. 질량은 태양의 10%밖에 안 되는 것이 말이다. 천문학자들은 알마 망원경을 사용해 4시간 연속 관측에서 이 별이 지속해서 활성화돼 있는 것을 목격했다. 이는 외계행성 중 거주 가능한 곳을 찾는데 중요한 의미가 있다. 적색왜성은 우리 은하에서 가장 흔한 별로, 행성 탐색에서 주 표적이 된다. 하지만 이런 적색왜성은 태양만큼 뜨겁지 않아서 그 별에 가까운 행성에만 생명이 사는 데 필수적인 액체 상태의 물이 존재할 수 있다는 것이다. 그런데 이런 근거리라는 이점이 이 적색왜성에서만큼은 행성의 대기를 날려버리거나 표면의 복잡한 분자를 파괴할 수 있는 방사선 중심에 놓일 수 있다고 천문학자들은 추측하고 있다. 이들은 이제 이 별만이 이상한 것인지 아니면 같은 유형의 다른 별에도 이런 현상이 일어나고 있는지 연구할 계획이다. 한편 이번 연구결과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우리 태양보다 작고 어두운 한 ‘난쟁이 별’에 예상보다 훨씬 강력한 자기장이 생성된 것을 천문학자들이 세계 최대 알마(ALMA) 전파망원경을 사용한 관측으로 밝혀냈다. 질량이 작고 어두운 적색의 빛을 내 ‘적색왜성’으로 분류되는 이 별은 천문학계에서는 잘 알려진 ‘TVLM 513-46546’으로 불리며, 지구로부터 목동자리 방향으로 약 35광년 거리에 있다. 이 항성은 거의 2시간마다 한 바퀴를 회전(자전)할 정도로 빠르게 돌고 있다. 참고로 우리 태양의 자전 주기는 약 25일이다. 특히 이 별의 질량은 우리 태양의 10분 1 정도밖에 안 될 정도로 작고 덜 뜨거운데 내부의 수소를 핵융합 반응으로 헬륨으로 바꿈으로써 빛을 발하지만 중수소가 아닌 경수소를 태워 질량이 더 작은 갈색왜성과 구분된다. 그런데 천문학자들이 알마 망원경으로 관측한 적색왜성 ‘TVLM 513-46546’에는 우리 태양의 가장 강력한 자기장 영역에서 나오는 자기장만큼 강력한 자기장을 생성하는 것으로 나타났다. 이런 기이한 자기장은 우리 태양의 플레어와 같은 폭발이 지속해서 일어난다고 천문학자들은 예상한다. 특히 이 난쟁이 별의 플레어에는 우리 태양처럼 활동하는 자기력선이 조밀하게 있어, 그로부터 나온 전자의 경로를 바꿔 그 전파신호를 알마 망원경으로 감지할 수 있었다고 한다. 또한 이런 강력한 플레어의 활동은 별에서 가까운 행성에 하전 입자를 퍼부었을 것이라고 천문학자들은 말한다. 이번 연구를 이끈 피터 윌리엄스 하버드-스미스소니언 천문학센터(CfA) 박사는 “만일 이런 별이 우리 주위에 있었다면, 우리는 어떠한 위성 통신도 할 수 없었을 것”이라면서 “사실, 이런 폭풍치는 듯한 환경에서 생명체가 진화하기에는 극단적으로 어려울 것”이라고 말했다. 천문학자들은 미국 뉴멕시코주(州) 소코로에 있는 국립전파천문대(NRAO) 소속 ‘젠스키 전파 망원경망’(VLA)에서 나온 이전 자료에서 이 난쟁이 별이 태양의 가장 극단적인 자기 영역에서 나오는 자기장과 비슷하며 태양의 평균 자기장보다 수백 배 더 강력한 장기장을 방출한다는 것을 알아냈다. 그런데 태양이 자기장을 생성하는 물리적 과정을 봤을 때 그처럼 작은 별에서는 강력한 자기장이 일어나는 것이 불가능하다고 여겼었다. 이 연구에 참여한 CfA 천문학자인 에도 베르게르 하버드대 교수는 “이 별을 자기적으로만 봤을 때 우리 태양과 매우 다른 것”이라고 말했다. 연구진은 알마 망원경으로 이 별을 관측했을 때 특히 높은 주파수(95GHz)가 방출되는 것을 발견했다. 이런 무선 신호는 전자들이 더 강력한 자기력선 근처를 돌아다니는 과정인 ‘싱크로트론 방출’(synchrotron emission)에 의해 만들어진다고 한다. 그런데 이런 고주파를 가진 플레어 같은 것이 방출되는 것이 적색왜성에서 감지된 사례는 이번이 처음이다. 또 이 별이 밀리미터(mm) 파장에서 감지된 사례도 처음이어서 알마 망원경을 사용한 연구에 새로운 길을 개척했다고 연구진은 생각하고 있다. 우리 태양에서도 태양 플레어가 발생할 때 비슷한 방출을 생성하지만 이는 간헐적이다. 무엇보다, 이 별의 강력한 자기장 방출은 태양이 생산하는 것보다 1만 배나 더 밝다. 질량은 태양의 10%밖에 안 되는 것이 말이다. 천문학자들은 알마 망원경을 사용해 4시간 연속 관측에서 이 별이 지속해서 활성화돼 있는 것을 목격했다. 이는 외계행성 중 거주 가능한 곳을 찾는데 중요한 의미가 있다. 적색왜성은 우리 은하에서 가장 흔한 별로, 행성 탐색에서 주 표적이 된다. 하지만 이런 적색왜성은 태양만큼 뜨겁지 않아서 그 별에 가까운 행성에만 생명이 사는 데 필수적인 액체 상태의 물이 존재할 수 있다는 것이다. 그런데 이런 근거리라는 이점이 이 적색왜성에서만큼은 행성의 대기를 날려버리거나 표면의 복잡한 분자를 파괴할 수 있는 방사선 중심에 놓일 수 있다고 천문학자들은 추측하고 있다. 이들은 이제 이 별만이 이상한 것인지 아니면 같은 유형의 다른 별에도 이런 현상이 일어나고 있는지 연구할 계획이다. 한편 이번 연구결과는 국제학술지인 ‘천체물리학회지’(The Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구와 비슷한 크기 및 중력을, 금성과 유사한 대기환경을 가진 행성이 태양계 밖에서 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 영국 일간지 데일리메일의 11일자 보도에 따르면 GJ1132b라 명명된 이 행성은 지구 지름(1만 2700㎞)보다 약 16% 더 큰 1만 4800㎞로 매우 유사한 몸집을 가졌으며, 지면은 암석과 철 등으로 구성돼 있다. 질량은 지구보다 60% 더 크며 지구에서 약 39광년 떨어진 곳에 있다. 이 행성은 모항성인 백색왜성 Gliese 1132의 궤도를 돌고 있으며, 모항성과 GJ1132b와의 거리는 지구-태양보다 더 가깝다. GJ1132b의 표면 온도는 137~307℃로 생명체가 살기에 부적합하지만 중력의 힘은 지구와 상당히 유사하고, 태양계 내에서는 금성의 환경과 꽤 유사해 ‘쌍둥이 금성’이라고도 불린다. 이 행성의 대기는 대부분 헬륨과 수소로 이뤄져 있을 가능성이 높은데, 과거에 이 행성에 물이 존재했었다면 분명 산소와 이산화탄소도 존재할 것으로 과학자들은 기대하고 있다. 이를 발견한 미국 매사추세츠공과대학교(MIT)의 천문학자 자코리 베르타-톰슨(Zachory Berta-Thompson)은 오는 2018년 미국항공우주국(NASA)가 발사할 제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope)으로 이 행성의 대기 성분 및 지질학적 특성을 자세히 연구할 수 있을 것으로 보인다고 밝혔다. 이 우주망원경은 현재 외계행성탐사에 활용되는 허블 우주망원경을 대신해 새롭게 투입될 고성능 장비로, 허블우주망원경과 마찬가지로 생명체가 존재 가능한 우주 행성을 찾는 임무를 수행할 예정이다. 자코리 베르타-톰슨 박사는 “GJ1132b는 지구나 금성의 표면온도보다 훨씬 더 뜨겁고 모항성과의 거리도 매우 가깝다. 하지만 지구와 질량과 중력이 유사하기 때문에 천문학자들에게는 매우 흥미로운 행성”이라고 소개했다. 이어 “수 년 뒤 제임스 웹 우주망원경을 이용한다면 이 행성의 정확한 색깔과 대기에 부는 바람의 속도까지 측정하는 것이 가능할 것”이라면서 “표면에서 물의 흔적을 발견하지 못했기 때문에 사람이 살기에 적합한 행성은 아니지만 우리가 알고 있는 다른 바위 행성에 비해 비교적 온도가 낮은 편”이라고 덧붙였다. 실제로 지금까지 발견된 지구 밖 행성 중에서는 표면 온도가 1000℃가 넘는 것도 있었다. 천문학자들은 “지구보다 불과 16%밖에 더 크지 않은 이 행성은 태양계 밖에서 발견한 행성 중 가장 중요한 행성임이 틀림없다”면서 “‘쌍둥이 금성’이라고 불러도 될 정도로 금성과 매우 유사한 이 행성은 우주의 새로운 정보를 제공해줄 것”이라고 밝혔다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 과학저널인 ‘네이처’ 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

문화재 상공에 기구를 띄우는 문제를 놓고 경기 수원시와 문화재청이 신경전을 벌이고 있다. 10일 수원시에 따르면 시는 ‘2016년 수원 화성 방문의 해’ 관광상품의 하나로 수원화성 성곽을 하늘 위에서 조망할 수 있는 헬륨기구 도입을 추진 중이다. 더 많은 관광객 유치와 함께 지역 상권의 활성화를 위해서다. 시 관계자는 “높이 128m의 서장대 관람은 수원화성의 아름다움을 관람하는 데 한계가 있고 노약자들이 접근하기도 어렵다”면서 “야경 등 다양한 시간대와 방법으로 수원화성을 관람할 수 있도록 계류식 헬륨기구를 한시적으로 운영할 방침”이라고 말했다. 시는 헬륨기구 운영 예정지로 창룡문 옆 주차장을 선정하고 문화재 현상변경 허가를 문화재청에 신청했다. 헬륨기구는 연간 30억원의 운영비가 투입돼 민간 위탁 방식으로 운영할 계획이다. 그러나 문화재청은 “헬륨기구가 역사 문화 환경을 저해한다”는 이유로 지난달 19일 시의 신청을 기각했다. 문화재청 관계자는 “당시 수원시는 헬륨기구를 영구 시설로 신청했다”고 말했다. 이에 대해 시는 “공군 측에 문의한 결과 해당 지역은 고도제한 지역에 해당되지 않는 등 법적으로도 문제가 없다. 헬륨기구가 성곽을 훼손한다면 몰라도 경관을 해친다는 이유로 불허한 것은 납득이 가지 않는다”고 유감을 표시했다. 그러면서 시는 “문화재청도 ‘창덕궁달빛기행’, ‘궁궐야간개방’ 등의 프로그램 인기가 폭증해 이를 수용할 대체 프로그램이 절실하다고 밝힌 바 있다. 수원화성 헬륨기구 같은 새로운 브랜드를 운영한다면 쇼핑, 의료관광 등에 집중되는 외국 관광객을 문화재 관람으로 유도할 동력이 될 것”이라고 밝혔다. 시 관계자는 “헬륨기구를 잡아 주는 지지 시설을 주차장에 1m 깊이로 매설하는 것 외에 어떠한 문화재 훼손도 없다. 문화재심의위원들은 문화재에 접근하는 것 자체를 못마땅하게 생각하는 것 같다”고 말했다. 시는 헬륨기구를 내년 또는 2017년까지 한시적으로 운영할 수 있도록 문화재청에 재승인을 요청했으며 심의는 11일 열린다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

　대전 국제과학비즈니스벨트 내에 설치될 예정인 연구시설인 중이온가속기에 설치될 필수기술인 영하 271도 극저온 냉각장치가 산학협력을 통해 국내 자체 기술로 개발됐다. 　기초과학연구원(IBS) 중이온가속기 건설구축사업단은 국내 산업계와 공동연구를 통해 국내 최초로 초전도 가속관 개발 필수기술인 영하 271도 극저온 냉각장치를 개발하고 구현실험까지 마쳤다고 4일 밝혔다.　지금까지 우리나라에 있는 극저온 냉각장치는 핵융합실험로인 ‘KSTAR’ 내 헬륨생성 장치로 영하 268.65도까지 냉각이 가능했다. 이번에 개발한 기술은 물성연구를 위해 필요한 초유체 헬륨을 만들어 초저온·저진공 상태에서 보관할 수 있도록 한 것이다.　이런 초유체 헬륨의 대량생성 기술은 프랑스와 독일, 미국, 일본 등 세계 9개국만 갖고 있었다. 　이번 기술 개발에 따라 초전도 가속기를 이용해 반도체 원료인 실리콘이 30억도에 달하는 별의 내부에서 생성하는 장면을 재현할 수 있게 되며, 액체헬륨 압력제어기술은 초전도 케이블 실험 등에도 활용 가능할 것으로 보인다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“나는 케플러 우주 망원경이다. 나는 외계 행성을 탐사하기 위해서 2009년 5월 12일 우주로 발사되었다. 발사 후 6년 동안 나는 30만6,604개의 별을 관측하고 4,601개의 외계 행성 후보를 찾았다. 그중에서 확인된 것만 이미 1,000개가 넘는다. 내가 하는 일은 우주를 바라보면서 별의 밝기 변화를 찾는 것이다. 주기적으로 밝기가 변하는 별 가운데 일부는 그 앞을 지나는 행성에 의해 밝기가 변하기 때문이다. 6년간 무려 125억 회의 밝기 변화를 감지했다. 이런 방식으로 외계 행성을 찾아낸 건 말할 것도 없고 수많은 과학적 발견도 같이 이뤘다. 하지만 내게는 큰 시련도 있었다. 자세를 고정하는 데 사용되는 리액션 휠이라는 장비가 망가졌다. 본래 4개 중 1개는 이미 고장 났는데, 다른 한 개가 2013년 5월 11일 고장을 일으켜 나의 임무는 중단될 위기에 놓였다. 사실 목표 임무인 3.5년은 이미 채웠지만, 내가 건재한 것을 본 나사는 내가 3년 반을 더 일해주기를 원했다. 그러나 고장으로 인해 더는 무리라는 결론이 나왔다. 지상의 인간들은 이제 내가 더는 일할 수 없으리라 판단했다. 그만큼 했으면 충분히 했다는 이야기도 있었다. 그러나 나사는 나를 포기하지 않았다. 그들은 태양광의 압력을 세 번째 리액션 휠로 삼아 다른 별을 관측하는 K2라는 새로운 임무를 내게 맡겼다. 나는 마지막 순간까지 관측을 계속할 것이다.” 이 내용은 케플러 우주 망원경의 지난 6년간을 독백 형식으로 정리한 것이다. 고장으로 인해 사실상 임무가 종료될 뻔한 케플러 우주 망원경은 지금 K2 임무를 통해 화려하게 부활했다. -어떻게 고장 이후에도 계속 작동하나 리액션 휠(Reaction Wheel)은 우주선의 자세를 잡는 역할을 하는 부품이다. 적어도 3개가 온전하게 작동해야 흔들리지 않게 자세를 고정할 수 있다. 따라서 2개만 작동하는 상황이 되었을 때 대부분 케플러의 임무는 끝났다고 생각했다. 그러나 나사의 과학자들은 태양을 세 번째의 지지대로 삼는 K2 임무를 고안했다. 태양이 뿜어내는 광자와 다른 입자의 흐름은 미약한 압력을 만들 수 있다. 예를 들어 솔라 세일은 이를 이용하는 아이디어다. 하지만 그 힘이 대단히 미약해서 아주 큰 솔라 세일이 있어야 약간 가속을 할 수 있을 뿐이다. 이를 이용해서 케플러 같은 큰 우주 망원경을 고정하기는 사실 무리인 셈이다. 하지만 반드시 항상 고정하지 않아도 될 수 있다. 나사의 과학자들은 두 개의 리액션 휠과 태양광의 압력을 이용하면 잠시간이라도 한 지점을 흔들리지 않고 바라볼 수 있다고 생각했다. 그것만 가능하면 새로운 임무를 수행할 수 있다. (아래 그림 참조) 이렇게 해서 많은 이들이 반신반의하는 상황에서 K2라 명명된 새로운 임무가 시작된 것은 2014년 중반부터였다. (아래 도표 참조) -예상을 뛰어넘다 대부분 성공 여부를 확신하지 못했지만, 2014년이 채 지나기도 전에 K2는 새로운 외계 행성을 찾아내는 데 성공했다. 하버드-스미스소니언 천체 물리학 센터의 앤드류 밴더버그(Andrew Vanderburg)와 동료들이 지구에서 180년 정도 떨어진 외계 행성 HIP 116454b를 찾아낸 것이다. 생명체가 살기엔 너무 뜨거운 행성이지만, 케플러가 더 임무를 지속할 수 있음을 보여준 쾌거였다. 2015년 초에 K2는 다시 EPIC 201367065라는 적색 왜성 주변에서 지구 지름의 2.1, 1.7, 1.5배 지름의 외계 행성을 발견한다. 그리고 이 중 가장 먼 거리에서 공전하는 외계 행성은 액체 상태의 물이 있을지도 모르는 위치에 있었다. 거리도 지구에서 150광년 정도로 가까워서 과학자들의 큰 주목의 대상이 되고 있다. 아직 2016년 말로 예정된 K2 임무가 다 끝나기도 전에 여러 가지 성과가 나오기 시작했지만, 가장 인상적인 과학적 성과는 최근에 발표되었다. 케플러 우주 망원경이 사상 최초로 식현상(다른 천체가 앞을 지나는 현상)을 이용해서 백색왜성 주변에서 행성을 발견한 것이다. 그런데 이 행성이 백색왜성에 의해 파괴되고 있다는 증거가 발견되어 과학계의 주목을 받고 있다. 앤드류 밴더버그는 다시 K2 자료를 이용해서 이 사실을 밝혀냈는데, 이 연구가 중요한 이유는 백색왜성의 표면에 있는 철이나 실리콘 같은 물질의 생성원인을 밝혔기 때문이다. 백색왜성이 생성될 때 무거운 원소는 아래로 가라앉고 수소나 헬륨같이 가벼운 원소만 표면에 있어야 하는데, 관측결과에서는 무거운 원소들도 같이 발견되었다. 과학자들은 이것이 백색왜성이 행성을 흡수한 흔적이라고 생각했지만, 이제까지 증거가 없었다. 케플러 우주 망원경은 그 결정적인 증거를 찾아낸 것이다. -케플러의 후계자 TESS 케플러 우주 망원경이 예상을 뛰어넘는 성과를 거두긴 했지만, 아직 은하계의 무수히 많은 별 가운데 극히 일부만을 관측했을 뿐이다. 따라서 나사는 케플러보다 더 우수한 성능의 차세대 행성 사냥꾼을 발사할 예정이다. TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)라 명명된 차세대 망원경은 케플러와 같은 방식을 사용하지만, 더 진보된 관측 기기를 사용하고 있으며 더 많은 별을 관측할 수 있다. TESS는 적어도 50만 개의 별을 관측할 예정이며 관측 범위도 케플러보다 훨씬 넓다. TESS의 발사 시기는 2017년이다. 그리고 그다음 해인 2018년에는 사상 최대의 우주 망원경인 제임스웹 우주망원경(JWST)이 발사된다. 이 둘이 힘을 합치면 외계 행성 연구는 큰 전기를 마련하게 될 것으로 보인다. TESS가 새로운 외계 행성을 발견하면 제임스웹 우주 망원경으로 이를 정밀 관측할 수 있기 때문이다. 한 시대를 풍미했던 허블 우주 망원경과 케플러 우주 망원경은 당장에 퇴역하진 않겠지만, 이전보다 중요도가 많이 감소할 것이다. 지금으로는 케플러가 언제 퇴역할지 알기 어렵다. 2016년 말까지는 K2 임무를 지속할 예정인데, 이후 더 연장 임무를 줄 수도 있다. 하지만 결국 영원히 작동할 수는 없으므로 TESS가 발사된 이후에는 퇴역 논의가 나오게 될 가능성이 크다. 케플러 우주 망원경이 외계 행성 탐사에서 거둔 성과는 우리가 우주를 바라보는 인식을 바꿀 정도로 컸다. 우주 곳곳에 외계 행성이 무수히 존재한다는 사실을 직접 관측으로 증명했을 뿐 아니라 정확히 어디 있는지도 알 수 있게 된 것이다. 언젠가 미래에 인류는 이런 외계 행성에서 생명체의 존재를 증명하게 될지도 모른다. 그런 날이 온다면 역경을 딛고 외계 행성을 관측했던 케플러의 이름을 다시 생각하게 될 것이다. 고든 정 통신원jjy0501@naver.com

영화 스타워즈에는 행성도 파괴할 수 있는 강력한 파괴력을 지닌 무기인 '죽음의 별'(Death Star)이 등장한다. 물론 이는 가공의 존재지만, 실제로 우주에는 행성을 파괴할 수 있는 별이 존재한다. 예를 들어 과학자들은 별이 타고 남은 잔해가 뭉친 백색왜성이 그런 역할을 할 수 있다고 생각해왔다. 태양 같은 별이 최후를 맞이하면 나머지 물질들이 모여 백색왜성이라는 작은 천체를 형성한다. 대개 크기는 지구보다 약간 큰 정도지만, 항성 급의 중량을 지니고 있으므로 그 표면 중력은 엄청나다. 그런데 과학자들은 이 백색 왜성이 '금속' 같은 물질로 표면이 오염되어 있다는 사실을 발견했다. 과학자들은 그 이유가 백색왜성이 행성을 파괴해 흡수했기 때문이라고 생각해 왔지만, 확실한 증거는 없었다. 하버드 스미스소니언 천체 물리학 센터의 앤드류 밴더버그(Andrew Vanderburg of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA))와 그의 동료들은 나사의 케플러 우주 망원경의 K2 임무 데이터를 이용해서 백색 왜성 주변에서 파괴되는 행성의 증거를 처음으로 확인해 이를 저널 네이처에 발표했다. 나사의 케플러 우주 망원경은 K2 임무라는 새로운 관측 임무를 진행 중이다. K2 데이터를 분석한 과학자들은 지구에서 570광년 떨어진 백색왜성 주위를 공전하는 행성이 있다는 사실을 밝혀냈다. 케플러 망원경에서 바라봤을 때 행성이 백색왜성 앞을 지나면서 주기적으로 밝기가 변하는 것을 포착한 것이다. 사실 백색왜성 주변의 행성은 드물지 않다. 먼 미래 우리 태양 역시 백색왜성이 되면 그 주변에 행성이 공전하고 있을 것이다. 하지만 이번에 발견된 행성은 공전 주기가 4.5시간에 불과했다. 그리고 거리는 지구-달거리의 대략 두 배인 87만km 정도에 불과했다. 이와 같은 사실은 켁 망원경을 비롯한 지상 망원경의 관측으로 다시 확인되었다. 백색왜성의 밝기 변화를 관측한 과학자들은 더 놀랄만한 사실을 밝혀냈는데, 이 행성이 현재 파괴되고 있다는 증거가 발견되었기 때문이다. 만약 온전한 행성이 백색 왜성 주변을 공전하면 밝기 변화는 그 앞을 지나는 짧은 순간만 발생할 것이다. 반면 행성이 중력에 의해 파괴되어 파편이 주변에 있다면 밝기 변화가 순간적이 아니라 더 긴 시간에 걸쳐 나타날 것이다. 주변의 파편들에 의해 가려지는 부분도 있기 때문이다. 과학자들이 관측한 것은 후자였다. (아래 그래프) 백색왜성이 형성되는 과정에서 철이나 실리콘 같은 무거운 원소들은 중심부로 가라앉고 수소나 헬륨처럼 가벼운 원소들은 표면으로 이동하게 된다. 따라서 본래 백색왜성 표면에는 무거운 금속 원소는 존재하지 않아야 한다. 하지만 앞서 설명했듯이 실제로는 무거운 원소들이 표면에 존재한다는 것이 스펙트럼 분석결과 알려졌었다. 이번 연구 결과는 이것이 예상했던 것처럼 백색왜성이 행성을 갈아서 흡수했기 때문이라는 것을 확인시켰다. 현재 우리가 관측한 이 행성의 모습은 어쩌면 아주 먼 미래의 지구의 모습일 수도 있다. 그런 일이 발생하기 위해서는 앞으로 60억 년이라는 시간이 더 필요하겠지만, 태양도 지구도 영원할 수는 없다. 고든 정 통신원jjy0501@naver.com