지난 10월 21일 전남 나로우주센터에서 발사된 한국형발사체 ‘누리호’의 실패 원인이 다름 아닌 헬륨탱크 고정장치가 풀렸기 때문이라는 최종조사결과가 나왔다. 1986년 미국 우주왕복선 챌린저호 폭발이나 2003년 컬럼비아호 폭발사고 때처럼 예상치 못한 곳에서 문제가 발생해 임무 완수에 걸림돌이 됐다는 것이다. 과학기술정보통신부, 한국항공우주연구원은 ‘누리호 발사조사위원회’를 구성해 5차례에 걸친 조사회의를 열고 누리호 1차 발사에서 위성모사체가 목표 궤도에 투입하지 못한 원인을 분석해 이 같은 결과를 얻었다고 29일 밝혔다. 조사위는 비행 중에 얻은 약 2600개의 텔레메트리 데이터를 기반으로 3단 산화제탱크의 압력이 저하돼 엔진이 조기에 종료됐음을 확인하고 구체적인 원인 분석에 나섰다. 조사위에 따르면 발사 후 36초가 지났을 때 특이 진동이 감지됐고 헬륨탱크에서 헬륨 뉴설이 시작됐고 산화제탱크 기체압력이 상승했으며 67.6초가 지난 시점에서는 산화제탱크 기체압력이 떨어지기 시작하고 산화제탱크 상부 표면온도가 급격히 하강했다. 115.8초가 지난 시점에서는 헬륨탱크 압력이 떨어지고 3단 산화제탱크 기체압력이 상승해 최종적으로 3단 엔진이 조기 종료되면서 위성모사체를 목표궤도에 올리지 못했다는 것이다.이 같은 문제는 누리호 3단 산화제탱크 내부에 장착돼 있는 헬륨탱크의 고정장치를 설계할 때 비행 중 생기는 부력 증가에 대해 충분히 고려하지 못했기 때문에 생긴 일이라는 것이다. 실제로 비행 중에 헬륨탱크에 가해지는 액체산소의 부력이 상승하면서 고정장치가 풀려 헬륨탱크가 고정부에서 이탈한 것으로 위원회는 추정했다. 고정장치에서 떨어져 나간 헬륨탱크가 계속 움직이면서 탱크 배관을 변형시켜 헬륨이 새기 시작했고 산화제탱크의 균열을 발생시켜 산화제가 누설됐다. 이로 인해 3단 엔진으로 유입되는 산화제의 양이 감소하면서 3단 엔진이 목표 연소시간을 채우지 못하고 조기에 종료됐다는 것이다.과기부와 항우연은 이번 조사를 통해 밝혀진 원인을 기반으로 누리호의 기술적 보완을 위한 세부 조치방안을 마련하고 향후 추진일정을 확정해 나가겠다고 밝혔다. 기술적 보완은 헬륨탱크 고정부와 산화제탱크 구조를 강화하는 것을 중심으로 이뤄질 전망이다. 최환석 조사위 위원장(항공우주연구원 부원장)은 “설계시 비행 가속 상황에서 부력 증가에 대해 충분히 고려하지 못해 국민들의 성원에 부응하지 못한 점을 안타깝고 송구스럽게 생각한다”라면서 “향후 철저한 보완을 통해 내년 5월 2차 발사를 성공할 수 있도록 준비할 것”이라고 말했다.

어느새 2021년 한 해의 마지막 달이 됐다. 코로나19로 인해 2020년은 잃어버린 한 해가 됐다는 글을 쓴 게 엊그제 같은데, 안타깝게도 1년이 지난 현재 상황도 크게 달라진 것 같지는 않다. 코로나의 새로운 변형인 오미크론이 3~6개월이면 전 세계를 지배할 것이라는 얘기도 들려온다. 두 해째 팬데믹 속에서 연말을 보내며 필자는 우주공간 속 ‘창백한 푸른 점’ 지구의 탄생과 역사는 어떠했고, 지구를 대표하는 물질과 실질적으로 지배하는 생명체는 무엇일까 하는 질문을 던져 본다. 우선 지구를 대표하는 물질은 수소 원자 2개와 산소 원자 1개가 결합한 H2O, ‘물’이라고도 할 수 있다. 크고 작은 인공 연못부터 거대한 로마 시대의 수로와 수에즈 운하까지, 어떻게 보면 물은 ‘인간’을 이용해 지구 곳곳을 누비고 다닌 ‘주체’라고도 할 수 있을 것이다. 우주 전체에 가장 많은 원소는 수소와 헬륨이지만 지구 내부를 구성하는 질량 비율로는 철, 산소, 규소 순이다. 우리가 살고 있는 지구는 초신성 폭발, 중성자 충돌 같은 천체 현상에서 발생한 다양한 원소들로 구성된 ‘우주 먼지’가 45억년 전 중력으로 뭉쳐져서 형성됐다.지구의 45억년을 1년으로 압축한다면 시간별로 어떤 일들이 일어났을까? 지구의 1년 중 대부분의 기간은 생명체가 살 수 없는 극한 환경이었고, 겨우 11월 초가 돼서야 육지 식물이 생겨났으며, 12월 초에는 곤충과 네 발 달린 동물이 나타났다. 쥐라기 시대에 있었던 공룡은 12월 13일에 나타났으나 26일에 뉴욕 맨해튼 크기의 운석이 지구에 떨어지면서 멸종한다. 인간은 12월 31일 밤 11시 35분에 처음 지구에 모습을 보였다. 밤 11시 55분이 돼서야 비로소 인류 문명이 시작됐고, 환경 훼손의 시발점이 된 산업혁명은 12월 31일 밤 11시 59분 58.2초 이후, 자정이 되기 약 1.8초 전에 일어난 셈이 된다. 이렇게 유구한 세월 동안 유지돼 온 지구의 환경을 단시간에 교란시키고 위협하는 ‘깡패’ 동물은 다름 아닌 바로 인간이다. 인간이 등장하기 훨씬 전부터 존재했던 고생물의 유해로 생성된 석탄, 석유 등의 화석연료는 오랜 기간 인간의 편의를 도모하는 귀중한 에너지 자원이 돼 왔다. 하지만 무분별한 화석연료 사용으로 지구 온난화가 가속화됐고, 이로 인해 더 강력해진 태풍, 홍수 등은 어쩌면 인간에게 경종을 울리는 물의 반격, 더 나아가서는 지구의 반격일 수도 있다. 인간의 자기중심적 활동으로 인해 피해를 본 다른 생명체의 입장에서 본다면 이번 코로나 같은 바이러스가 인류에 대한 거대한 저항일 수도 있지 않을까 하는 생각이 들기도 한다. 인간이 아무리 최첨단 과학기술을 이루어 냈다 할지라도, 이제는 거대하고 위대한 자연 앞에서 겸손해져야 한다. 45억년 지구의 역사에서 뒤늦게 합류한 인간만이 특별하고, 세상을 지배할 수 있다는 오만한 패러다임에서 벗어나 식물과 동물, 그리고 무생물과 미생물 사이에 있는 바이러스조차도 지구를 지배할 수 있다는 것을 인정해야 한다. 다만 그동안 기세를 부린 코로나 바이러스는 이제 그만 공격을 멈추고 치명적이지는 않은 약한 감기처럼 인간과 공존하거나 지나가 주기를 간절히 기대해 본다. 그리고 지구라는 우주의 작은 외딴 섬에서 함께 존재하는 생물, 미생물, 그리고 돌조각 하나라도 소중히 여기는 겸허한 마음으로 2021년을 보내려 한다.

지구는 암석형 행성으로 태양과 적당한 거리 덕에 그 온기 속에서 생명체가 번성했지만 지구 공전 궤도 바깥 쪽에 있는 외행성들은 다르다. 이중 목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 기체 행성으로 태양과 먼 거리 때문에 이 세계는 대부분 수소, 헬륨, 암모니아, 메탄의 차가운 기체 성분으로 구성되어 있다. 최근 미 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 공동으로 운영하는 허블우주망원경이 외행성에 대한 연례 그랜드투어를 완료했다. 이름도 거창한 그랜드투어는 매년 허블우주망원경이 외행성을 촬영하는 것으로 이를통해 전문가들은 각 행성 대기에서 벌어지는 미묘한 변화를 관측해 분석한다. 곧 최근 ESA가 공개한 이 사진들은 각 행성들의 최신판인 셈이다.먼저 '태양계 큰형님' 목성 사진은 지난 9월 4일 허블우주망원경이 촬영한 것으로 격동적인 대기 특성을 그대로 보여준다. 특히 목성의 적도 부근은 과거보다 더욱 짙은 주황색으로 보이는데 이는 목성 특유의 소용돌이 폭풍으로 인한 물리적 특성으로 해석된다.목성에 이어 사흘 후 촬영된 토성은 현재 초가을 상태인 행성 북반구에 있는 밴드의 색상 변화를 보여준다. 또한 남극은 잔잔한 푸른빛의 색을 띠는데 이는 겨울로 가고 있음을 의미한다.이에반해 지난 10월 25일 촬영한 천왕성은 북반구 쪽이 환하게 밝게 보인다. 이는 북반구가 봄철로 태양의 자외선이 증가하면서 극지방이 밝아진 것으로 풀이되지만 전문가들도 정확한 이유는 모른다. 　지난 9월 7일 촬영된 태양계 끝행성 해왕성도 천왕성과 마찬가지로 특유의 푸른색을 발한다. 해왕성과 천왕성이 푸르게 보이는 이유는 메탄이 풍부한 대기가 붉은빛을 흡수하기 때문이다. 　

금이나 우라늄과 같이 무거운 원소(이하 중원소)는 초신성 폭발이나 중성자별 간의 충돌로 생기는 커다란 에너지에 의해 생성된다. 그런데 이런 원소는 갓 태어난 블랙홀로 빨려 들어가는 가스나 먼지로 된 강착원반 속에서도 만들어지고 있을 가능성이 있다는 연구 결과가 나왔다. 이는 블랙홀이 우주의 연금술사일 수도 있다는 점을 시사하는 것. 빅뱅(대폭발) 이후 초기 우주에는 떠다니는 요소가 많지 않았다. 별들이 태어나고 그 중심부에서 원자핵 간의 충돌이 일어나기 전까지 우주는 대부분 수소와 헬륨으로 이뤄진 수프 같은 상태였다. 별의 핵융합은 우주에 탄소부터 철까지 무거운 원소를 불어넣는 원인이 됐다. 하지만 철이 만들어질 때는 약간의 문제가 발생한다. 핵융합을 통해 철을 생성하는 데 필요한 열과 에너지가 그 과정에서 발생하는 에너지를 넘어서 중심핵의 온도를 떨어뜨려 별의 죽음을 초래하는 데 그것이 바로 초신성 폭발이다. 초신성 폭발은 별에는 죽음을 뜻하지만, 그 안에서 탄생하는 것도 있다. 폭발의 에너지는 거대해서 원자는 충돌하며 서로의 중성자를 잇달아 포획한다. 이에 따라 금이나 우라늄과 같이 철보다 무거운 원소가 형성되는 것이다. 다만 이 과정은 빠르게 진행돼야만 한다. 그렇지 않으면 원자핵에 중성자가 붙기 전 방사성 붕괴가 일어난다. 따라서 이는 알과정(r-process)이라고도 부르는데 여기서 알은 빠름(rapid)을 뜻한다. 알과정은 초신성 폭발이나 중성자별 간의 충돌에 의해 일어나는 것으로 생각된다. 그 이외의 상황에서 알과정이 일어날지 어떨지는 지금까지 알 수 없었다. 다만 그 유력한 후보로 꼽히고 있는 것이 갓 태어난 블랙홀이라는 것이다. 예를 들어 중성자별들이 충돌할 때 그 질량이 블랙홀을 형성할 만큼 충분하면 알과정이 일어날 수 있다. 커다란 질량의 별이 자신의 중력으로 붕괴해 블랙홀화하는 사례에서도 마찬가지다. 두 경우 모두 갓 태어난 블랙홀은 거기에 흡입되는 물질의 소용돌이(강착원반)에 의해 둘러싸인다. 거기에는 대량의 중성미자(전기적으로 중성이며 질량이 0에 가까운, 경입자족에 속하는 소립자)가 방출돼 그 결과로 알과정에 의한 중원소의 형성이 일어나고 있을 가능성이 있는 것이다.‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) 10월8일자에 게재된 이번 연구에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 같은 가설이 검증됐다. 독일 중이온연구소(GSI) 등 국제연구진은 블랙홀의 질량이나 스핀 등 다양한 매개변수를 조정하면서 방대한 수의 시뮬레이션을 시행했다. 그 결과, 조건에 따라 갓 태어난 블랙홀에서도 알과정이 일어나는 것으로 확인됐다. 이에 대해 연구 주저자로 GSI의 천체물리학자인 올리버 저스트 박사는 “결정적인 요인은 강착원반의 총 질량에 있다”면서 “강착원반의 질량이 클수록 중성미자의 방출로 전자가 포획돼 양성자로부터 중성자가 형성되기 쉬워진다”고 설명했다. 그만큼 알과정에서 중원소 재료가 되는 중성자가 늘어난다는 것이다. 다만 강착원반의 질량이 너무 크면 역반응이 증가해 중성미자가 원반을 떠나기 전 중성자가 그것을 포획해 버린다. 그러면 중성자가 양성자로 돌아가 알과정을 방해하는 것이라고 저스트 박사는 덧붙였다. 연구진에 따르면, 블랙홀 주위에서 중원소가 가장 활발하게 생성되는 조건은 강착원반의 질량이 태양의 1~10%일 때다. 그때 블랙홀은 이른바 중원소 공장이 되는 것이다. 다만 이런 질량을 지닌 강착원반이 우주에서 얼마나 일반적인지, 지금은 알 수 없다. 이 현상을 밝혀내기에는 데이터가 여전히 부족하기 때문이다. 하지만 현재 독일에서 건설 중인 차세대 입자가속기인 ‘중이온-반양성자 가속기 시설’(FAIR)이 완공돼 임무를 시작하면 더욱더 정밀한 연구를 할 수 있을 것이라고 연구 공동저자로 GSI의 천체물리학자 안드레아스 바우스와인 박사는 기대감을 드러냈다.

영겁의 시간을 사는 별도 모든 생명체처럼 태어나 결국은 늙어 죽는다. 우리의 태양 역시 50억 년 후에는 다른 별들처럼 최후를 맞을 것으로 보인다. 그렇다면 태양은 생이 끝난 후에는 과연 어떻게 될까? 최근 이같은 궁금증에 대한 답을 주는 흥미로운 천체 사진이 허블우주망원경에 포착됐다. 아름다운 거품처럼 부풀어 오른 이 천체의 이름은 NGC 2438. 행성상 성운(행성 모양의 성운)인 NGC 2438은 지구에서 약 1370광년 떨어진 고물자리에 위치해 있다.전문가들이 NGC 2438에 관심을 갖는 이유는 태양의 미래를 가늠해볼 수 있기 때문이다. 일반적으로 별은 종말 단계가 되면 중심부 수소가 소진되고 헬륨만 남아 수축된다. 이어 수축으로 생긴 열에너지로 바깥의 수소가 불붙기 시작하면서 적색거성으로 부풀어오른다. 이후 남은 가스는 행성상 성운이 되고 중심에 남은 잔해는 모여 지구만한 백색왜성을 이룬다. 현재 NGC 2438은 바로 행성상 성운의 단계로 대략 1만년 정도 지속될 것으로 예측된다. 사진에서 색으로 드러난 각각의 성분은 파란색은 산소, 녹색은 수소, 오렌지색은 질소, 빨간색은 황을 의미한다. 　

지구에서 128억 광년 떨어진 은하에서 물의 흔적이 발견됐다. 이는 지금까지 나온 흔적 중 가장 멀고, 가장 오래된 것으로 전해졌다. 미 어바나샴페인 일리노이대 연구진은 칠레 아타카마 사막의 알마(ALMA) 망원경을 사용해 빅뱅 이후 7억8000만 년 만에 생성된 고대 은하 ‘SPT0311-58’에서 수소(H)와 산소(O) 원자로 만들어진 물(H2O) 분자에 관한 증거를 찾았다. 이런 증거는 빅뱅 당시 형성된 우주 최초의 분자로 여겨지는 수소 이온과 헬륨으로 이뤄진 수소 이온화 헬륨(HeH＋·Helium hydride ion)에서 더 복잡한 분자가 매우 빠르게 만들어졌다는 점을 시사한다. 헬륨(He)이나 수소보다 무거운 원소는 별의 수명이 끝남에 따라 중심핵에서 융합된다. 따라서 이 연구는 우주 초기 8억 년 안에 처음 별들이 생겨나고 사라지면서 물 분자를 생성했다는 점을 시사한다. 그 결과, 그 자체는 지구와 태양, 태양계 그리고 인류 등 오늘날 우리가 아는 모든 물질로 이어졌다. 물의 흔적이 나온 은하는 2017년 알마 망원경을 사용한 과학자들에게 처음 발견된 것으로 사실 두 은하로 이뤄졌다. 게다가 이 은하가 지구로부터 128억 광년 떨어져 있다는 점은 우리가 지금 보는 빛이 128억 년 전부터 날아왔다는 것이다. 이른바 ‘재이온화 시대’(Epoch of Reionization)로 불리는 당시에는 최초의 별과 은하가 탄생했다. 날아온 빛을 보면 당시 두 은하는 융합하기 시작한 것처럼 보인다. 그리고 두 은하의 빠른 별 형성 속도는 결국 가스를 소진해 한 쌍의 거대 타원 은하를 형성했을 것이다. 연구 주저자인 스리바니 자루굴라 수석연구원은 “SPT0311-58로 알려진 한 쌍의 은하에서 분자 가스에 관한 알마 망원경의 고해상도 관측을 통해 두 은하 중 큰 쪽 은하에서 물과 일산화탄소 분자를 모두 발견했다”면서 “특히 산소와 탄소는 1세대 원소이며 일산화탄소와 물의 분자 형태에서는 우리가 알 수 있듯이 생명에 매우 중요하다”고 밝혔다.이 은하는 알려진 초기 은하 중 가장 커서 가스와 먼지도 많다. 이는 분자 관찰을 더 쉽게 해 물 분자와 같이 생명에 관여하는 요소가 초기 우주 발전에 어떤 영향을 줬는지를 더욱더 잘 이해할 기회를 줄 것이라고 주저자는 설명했다. 물은 수소와 일산화탄소 다음으로 우주에서 세 번째로 풍부한 분자다. 이전 연구에서는 물의 배출과 먼지의 원적외선 방출을 연관지었다. 먼지는 은하의 별로부터 자외선을 흡수해 원적외선 광자로 다시 방출한다. 이는 물 분자를 더욱더 활성화시켜 과학자들이 관찰할 물의 배출을 일으킨다. 이런 원리는 이번 연구에도 도움을 줬다. 이런 연관성은 물을 별 형성의 추적 지표로 쓸 수 있어 앞으로 우주적 규모로 적용할 수 있다. 자세한 연구 결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 공개됐으며 곧 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal)에 실릴 예정이다.

30만개 부품의 첨단 정밀과학 집약체무인특수차량에 실려 시속 1.6㎞로 이동발사대에 기립 상태서 연료 등 종합 점검발사 1시간 반 전 발표… 오후 4시쯤 유력이륙 뒤 포물선 그리며 700㎞ 상공으로K발사체 ‘누리호’ 발사가 코앞으로 다가오면서 발사 전후 진행 과정에 대한 궁금증이 커지고 있다. 로켓을 트레일러에 실어 옮긴 뒤 시간에 맞춰 쏘아 올리는 비교적 단순한 과정으로 본다면 오산이다. 첨단 정밀과학의 총체인 발사체는 복잡한 절차와 점검과정을 거쳐 발사된다. 누리호에도 약 30만개의 크고 작은 부품이 들어가 있다. 누리호는 발사 하루 전인 20일 오전 7시 20분에 전남 고흥군 나로우주센터의 발사체종합조립동에서 무인특수이동차량인 트랜스포터에 실려 제2발사대까지 옮겨졌다. 조립동에서 발사대까지의 거리는 약 1.8㎞이지만 시속 1.6㎞ 속도로 천천히 이동해 약 1시간 25분이 지난 오전 8시 45분에 발사대 발사패드까지 수평 이송됐다. 이후 기립장치인 이렉터의 도움을 받아 오전 11시 30분에 발사대에 수직으로 세워 발사패드에 고정하는 ‘발사체 기립’ 단계가 완료됐다.누리호를 발사대에 수직으로 세운 뒤 페어링 공조용 엄빌리컬 연결, 전기 엄빌리컬 연결 상태 점검, 연료 및 산화제 엄빌리컬 유공압라인 연결과 기밀 상태 시험, 발사체 기능점검에 돌입한다. 엄빌리컬 타워는 누리호를 수직으로 세운 상태에서 탯줄처럼 연료와 산화제, 전기를 공급할 수 있도록 한 장치이다. 발사 당일인 21일 이른 아침부터 현장 연구자와 기술자들은 초긴장 상태에 놓이게 된다. 발사대에 우뚝 서 있는 누리호는 연료와 전기계통을 중심으로 모든 부분을 종합적으로 점검한 뒤 밸브 및 엔진 제어용 헬륨을 충전하고 부족한 부분을 보충한다. 누리호 발사관리위원회는 오전에 기상 상황과 누리호 종합점검 결과, 우주물체 충돌 가능성 분석 결과 등을 바탕으로 최종 발사시간을 결정한 뒤 발사 1시간 30분 전에 정확한 발사시간을 발표한다. 현재로서는 오후 4시가 유력하다. 발사 시간이 결정되면 발사 4시간 전에 연료인 케로신과 산화제인 액체산소 주입을 위한 절차가 시작되고 발사 50분 전까지는 연료와 산화제 주입이 완료된다. 이후 발사 10분 전까지 누리호의 기립 상태와 부품별 상태는 물론 주변 기상 상태를 재확인하고서 발사에 영향을 미치지 않는다고 판단되면 누리호를 잡고 있던 이렉터가 철수하고 비행 중일 때 로켓을 제어하기 위한 관성항법유도시스템을 가동하게 된다. 발사 10분 전 카운트다운과 함께 ‘발사자동운용’(PLO)이 시작된다. PLO는 누리호가 이륙하기 직전까지 모든 작업을 발사관제시스템이 자동 처리하도록 한 발사준비작업이다. PLO는 발사 2~3초 전이라도 발사체에 이상이 감지되면 카운트다운이 자동 중지되도록 돼 있다. 카운트다운이 끝남과 동시에 누리호 1단 엔진 4기에 0.2초 간격으로 차례로 불이 붙게 되고, 초당 약 1t의 연료와 산화제를 태우면서 얻은 추진력으로 4초 후 이륙한다. 누리호는 수직 이륙한 뒤 정남쪽으로 방향을 틀어 포물선 궤적으로 700㎞ 상공을 향하게 된다. 발사 최종 성공 여부는 발사 후 967초(16분 7초) 뒤 위성모사체를 분리해 목표 궤도에 올려놓는 것으로 알 수 있게 된다. 하지만 실제 지상에서는 데이터 수신과 분석 과정 때문에 발사 후 약 30분 뒤에나 성공 여부를 알 수 있다.

태양계 모델을 본 적이 있다면 태양, 행성, 위성, 소행성들이 거의 같은 평면 위에 있다는 것을 눈치챘을 것이다. 모든 행성과 소행성들은 태양과의 거리는 각기 다르지만 같은 공전면 위에서 태양을 공전한다. 왜 그럴까? 이 질문에 답하기 위해 우리는 약 46억 년 전 태양계의 탄생 현장으로 시간여행을 해야 한다. 그 무렵에는 태양계란 존재하지 않았고, 앞으로 태양계를 이룰 거대한 ‘태양 성운’이 있었을 뿐이다. 지난 21일(현지시간) ‘라이브 사이언스’와 인터뷰한 하와이 대학 천문학자 네이더 해그하이푸어의 설명에 따르면, 당시 태양 성운는 먼지와 가스로 이루어진 거대한 회전 구름이었다. 성운의 크기는 무려 1만2000AU(천문단위)를 달했다. 1AU는 지구-태양 사이의 평균 거리로 약 1억5000만㎞니까 성운의 크기는 1조8000억㎞다. 이 어마무시한 크기의 구름 덩어리는 우주 먼지와 가스 분자로 가득 찬 존재였는데, 이것이 자체 질량으로 중력붕괴하면서 수축하기 시작했다고 해그하이푸어는 말했다. 먼지와 가스 구름이 붕괴하면서 회전속도를 높여가자 두리뭉실했던 구름 덩어리가 점차 편평해져갔다. 파이 반죽을 빠르게 회전시키면 납작해지는 것과 같은 이치다. 이 같은 현상이 바로 초기 태양계에 일어났던 것이다. 이렇게 성운 원반이 빠르게 회전하면, 그 중심에서 가스 분자들은 엄청난 압력으로 뭉쳐져 가승 공을 만들고 계속 온도가 치솟게 된다고 해그하이푸어는 설명한다. 이윽고 온도가 1000만 도를 돌파하면 중심부에서 하나의 사건이 일어나는데, 바로 수소가 융합하여 헬륨을 만들어내는 핵융합반응이 시작되는 것이다. 수소 원자 4개가 만나서 헬륨핵 하나를 만드는 과정에서 약간의 질량이 에너지로 바뀌는데, 아인슈타인의 그 유명한 공식 E=mc^2에 따라 여기서 엄청난 핵 에너지가 만들어지는 것이다. 이때 가스 공은 중력수축을 멈춘다. 가스 공의 외곽층 질량과 중심부 고온-고압이 평형을 이루어 별 전체가 안정된 상태에 놓이기 때문이다. 그렇다고 금방 빛을 발하는 별이 되는 것은 아니다. 핵융합으로 생기는 에너지가 광자로 바뀌어 주위 물질에 흡수, 방출되는 과정을 거듭하면서 줄기차게 표면으로 올라오는데, 태양 같은 항성의 경우 중심핵에서 출발한 광자가 표면층까지 도달하는 데 얼추 100만 년 정도 걸린다. 표면층에 도달한 최초의 광자가 드넓은 우주공간으로 날아갈 때 비로소 별은 반짝이게 되는 것이다. 이것이 바로 스타 탄생이다. 지금 하늘에서 우리를 비추고 있는 태양도 이러한 과정을 거쳐 탄생한 것이다. 아기 별 태양은 생후 5000만 년 동안 계속해서 성장하여 주변의 가스와 먼지를 모으고 강렬한 열과 복사를 뿜어냈다. 그리고 주위 물질을 집어삼키면서 점점 덩치를 키워나간다. 태양이 커짐에 따라 분자구름은 계속해서 붕괴되어 “별 주위에 원반이 형성되어 태양을 중심으로 하여 점점 더 팽창하면서 편평해진다”라고 해그하이푸어는 덧붙였다. 이 같은 과정이 진행되면서 이윽고 태양 성운은 젊은 별을 공전하는 원시행성 원반이라는 편평한 구조가 되었는데, 이 원반은 무려 수백 천문단위(AU)에 이르는 어마무시한 크기였지만, 두께는 그 너비의 10분의 1에 불과했다. 그후 수천만 년 동안 원시행성 원반의 먼지 입자는 부드럽게 소용돌이치며 때때로 서로 부딪쳐 합쳐지면서 밀리미터 크기의 알갱이가 되고, 그 알갱이들은 다시 센티미터 크기의 자갈이 되고, 자갈들은 계속 충돌, 합병하여 우주 암석을 만들어갔다. 결국 원시행성 원반에 있는 대부분의 물질은 서로 달라붙어 거대한 물체를 형성하기에 이르렀는데, 그 중 일부는 덩치를 충분히 키운 나머지 중력이 지배적인 힘으로 작용한 자신의 몸을 공처럼 둥글게 만드는 데 성공했다. 이것이 바로 행성, 위성, 큰 소행성 들이다. 덩치를 키우는 데 실패한 우주암석들은 울퉁불퉁한 위성이나 소행성, 혜성과 같이 불규칙한 모양이 되었다. 이러한 천체들은 크기는 다르지만 그들이 태어난 동일한 원반 평면에 머물게 되었으며, 이런 이유로 오늘날에도 태양계의 8개 행성을 비롯한 태양계 식구들은 거의 같은 공전면 위에서 태양 둘레를 돌게 된 것이다.

지구로부터 50광년 떨어진 우주공간에서 발견된 한 별은 차가우면서도 뜨거운 특징을 모두 갖췄다. 언뜻 보기에 모순된 특징을 지닌 이 별은 우연히 발견됐다고 해서 ‘엑시던트’(The Accident)라는 별명까지 붙여졌다. ‘천체물리학저널 레터’(ApJL) 최신호에 실린 연구논문에 따르면, 엑시던트의 연대는 100억 년에서 130억 년 사이로 우리은하가 탄생한 초기 우주에 만들어진 아주 오래된 별로 추정된다.엑시던트는 질량이 작아 경수소를 헬륨으로 핵융합할 수 없어 주계열성이 될 수 없던 천체인 갈색왜성으로 분류된다. 이는 주계열성과 행성의 중간 크기로 그 어느 쪽에도 속하지 않는다. 중수소의 핵융합은 일어나므로 적외선을 방출하지만 오래 가지 못하는 특징이 있다. 다만 엑시던트는 일반 갈색왜성과 전혀 다르다. 지금까지 발견되지 않았던 것도 바로 그 이유 때문이다. 갈색왜성은 또 오래될수록 식어서 빛의 파장마다 밝기가 변한다. 이는 가열한 금속이 식으면서 밝은 흰색에서 빨갛게 되는 것과 비슷하다. 그런데 엑시던트는 어떤 파장에서 매우 차가워 오래된 것처럼 보이지만, 또다른 파장에서는 매우 밝아서 온도가 높은 것처럼 보인다.이런 수수께끼의 항성을 처음으로 포착한 관측장비는 2009년 발사된 미국항공우주국(NASA)의 네오와이즈 우주망원경이고, 발견자는 아마추어 천문학자 댄 캐셀덴 연구원이다. 그는 자체제작 프로그램과 네오와이즈 관측데이터를 이용해 갈색왜성을 찾고 있었다. 우주에는 적외선을 방출하는 천체가 많은데 이들은 대개 지구에서 멀리 떨어져 있고 정지해 있는 것처럼 보인다. 하지만 갈색왜성은 어두운 별이라서 지구 근처에 있는 것밖에 발견되지 않는다. 이 때문에 이동하는 모습도 관측할 수 있다. 캐셀덴의 프로그램은 멀리 있고 움직이지 않는 별을 제외하고 갈색왜성 특징을 갖춘 이동하는 천체를 강조해서 표시하도록 제작돼 있었다. 그렇게 별의 후보를 찾다가도 이미 알려진 갈색왜성의 특징에 맞지 않아 강조되지 않은 엑시던트를 우연히 발견했다는 것이다. 그렇다면 대체 왜 엑시던트는 차가우면서도 뜨거운 것처럼 보일까? 그 비밀을 밝히기 위해 미국 캘리포니아공대의 천체물리학자 데이비 커크패트릭 박사 연구팀은 하와이의 WM 켁 천문대에서 우선 적외선을 관측했다. 하지만 적외선은 너무 어두워서 엑시던트를 관측할 수 없었다. 그래서 엑시던트가 어두운 것은 상상 이상으로 멀리 있기 때문이 아닐까 하는 가설을 세웠지만 그것도 아니었다. 허블 우주망원경과 스피처 우주망원경으로 거리를 측정했더니 50광년밖에 떨어져 있지 않았다. 그 대신 시속 80만㎞라는 고속으로 이동하고 있는 것으로 확인됐다. 같은 거리에 있는 다른 갈색왜성보다 훨씬 빨리 움직이고 있었던 것으로 전해졌다. 그리고 이는 엑시던트가 ‘오랜 시간’ 우리은하를 질주하고 있었다는 점을 시사한다. 그 사이 거대한 천체를 만나 그 중력에 의해 가속해 왔다는 것. 여기서 ‘오랜 시간’은 100억 년에서 130억 년으로, 일반적인 갈색왜성 연대의 두 배나 되는 기간이다. 따라서 엑시던트는 우리은하가 형성된 초기에 탄생한 아주 오래된 별이라는 것이다. 이에 대해 연구팀은 “이처럼 오래된 갈색왜성의 존재 자체는 오래 전부터 예측돼 왔지만, 이와 동시에 극히 드물다는 예측도 있다”면서 “따라서 이번 갈색왜성이 발견된 사례는 행운일지도 모른다”고 설명했다.

미 항공우주국(NASA)은 지금까지 총 3대의 우주선을 가스 행성으로 떨어뜨렸다. 그중 갈릴레오와 카시니는 임무가 막바지에 이르렀을 때 각각 목성과 토성의 대기로 뛰어들어 최후를 맞았다. 이중 갈릴레오 탐사선는 목성 대기권에 진입한 지 1시간 만인 150㎞ 깊이에서 NASA와의 연락이 끊겼다. 과학자들은 목성의 높은 압력과 온도에 의해 탐사선이 파괴되기 전까지 얼마나 깊이 진입했는지 확신하지 못하고 있다. 과연 우리는 목성이나 토성과 같은 거대 가스 행성에 우주선을 더 깊이 진입시킬 수 있을까? 이 거대한 행성에는 우주선이 충돌할 단단한 표면이 없다는 점을 감안한다면, 우주선이 과연 가스 행성을 통과할 수 있을까 하는 흥미로운 질문을 떠올리게 된다. 영국 레스터 대학의 행성과학 부교수인 레이 플레처에 따르면 짧은 대답은 '아니오'이다. 우주선은 가스 행성을 관통하는 여행에서 살아남을 수가 없다. 플레처 교수는 ‘라이브 사이언스’와의 인터뷰에서 “거대한 가스 행성을 통과하려는 시도에 있어서 문제는 가스의 밀도, 압력, 온도가 모두 엄청난 수준으로 증가한다는 것”이라고 말했다. 그는 "목성의 중심 근처에서 일반적으로 기체 상태인 수소가 액체 금속이 되어 이 지역을 태양의 표면처럼 이국적인 풍경으로 만든다"고 설명한다. 목성 중심 부근의 압력을 실감하려면 지구 바다에서 가장 깊은 곳인 마리아나 해구로 들어가보면 된다. 수심 11㎞에서의 압력은 1000바(10만 킬로파스칼)가 조금 넘는데, 이는 제곱미터당 703㎏의 압력에 해당한다. 해수면에서는 약 1바(100킬로파스칼)의 압력이다. 플레처 교수는 목성 중심 근처에서 압력이 메가바 또는 100만 바까지 치솟는다고 설명한다. 그 엄청난 압력에 더해 온도도 섭씨 수만 도까지 올라간다. 그 같은 환경에서는 어떤 우주선이라도 원자 단위로 완전 분해되고 만다.다음은 우주선이 목성 중심으로 가는 여정에서 만날 수 있는 가상의 상황들이다. 이상적인 목성 관통 탐사선은 가능한 한 아래로 떨어질 수 있도록 공기역학을 고려해 총알 모양이어야 한다고 플레처 교수는 강조한다. 우주선이 하강을 시작하면 희미한 암모니아 구름을 만나게 되며, 지구 대기에서 발생하는 것과 같은 빛 산란 현상으로 인해 잠재적으로 푸른 하늘을 통과할 것이다. 플레처 교수의 설명에 따르면, 그후 우주선은 황화암모늄의 '거칠고 적갈색을 띤' 구름을 통과한 후 약 80㎞ 깊이에 도달할 것이며, 우뚝 솟은 적란운이 있는 지역으로 접어들게 되는데, 거기에는 아마 거대한 번개 폭풍으로 인해 대낮처럼 밝을 것이다. 거기서 더욱 깊이 진입하여 7000~1만4000㎞ 사이에 이르면 우주선이 고온의 대기를 만나는데, 온도가 너무 높은 나머지 대기 자체가 빛날 것이다. 이곳은 온도가 섭씨 수만 도까지 올라가고 압력이 메가바까지 상승한다. 그리하여 우주선이 마침내 분해되기 시작한다. 목성 내부의 신비한 이 지역에서 수소와 헬륨은 액체가 된다. 2011년 발사된 주노 탐사선 임무에서 과학자들은 목성이 단단한 핵이 아니라, 질소, 탄소, 심지어 철을 포함한 물질의 확산 핵을 가지고 있다는 것을 알아냈다. 이 '흐릿하고 혼합된' 핵심에 도달할 때쯤이면 “당신은 더 이상 존재하지 않는다”라고 플레처 교수는 덧붙였다.

이스라엘군(IDF)이 무장 정파 하마스가 통치하는 가자지구를 공습했다. 24일 AFP통신에 따르면 이스라엘군은 23일 늦은 밤 가자지구에 전투기 폭격을 가했다. 22일 새벽에 이은 또 한 차례의 공습이다. 이스라엘군(IDF)은 성명을 통해 “가자지구 남부 칸 유니스에 있는 하마스 무기공장과 자발리아에 있는 지하터널 입구, 세자이야에 있는 지하 로켓포 발사대에 폭격을 가했다”고 발표했다. 익명의 팔레스타인 소식통 역시 가자시와 가자지구 남부 칸 유니스, 가자지구 북부 자발리아가 이스라엘군 공습으로 파괴됐다고 확인했다. 다행히 이번 공습으로 인한 인명피해는 없었지만 상당한 재산피해를 입었다고 설명했다.보도에 따르면 하마스는 이스라엘군 전투기 폭격에 기관총 사격으로 대응했다. 이스라엘군도 하마스 대응 사격 후 지하터널 입구를 추가로 공격했다. 더타임스오브이스라엘이 공개한 영상에서는 23일 밤 이스라엘 공습을 받은 가자지구 남부 칸 유니스에 불덩어리가 솟구치는 모습을 확인할 수 있다. 이스라엘군은 이번 공습에 대해 “하마스가 이스라엘 영토로 폭탄풍선을 날린 것에 대한 대응”이라고 밝혔다. 이스라엘 소방당국에 따르면 22일 가자지구에서 최소 9개의 폭탄풍선이 가자지구 접경 에시콜 지역으로 날아와 여러 건의 화재가 발생했다.폭탄풍선은 헬륨 풍선에 기폭 장치를 붙여 만들며, 별도의 발사 장치는 필요 없다. 군사 보복을 유발하지 않으면서도 이스라엘에 압력을 가할 수 있는 가장 저렴한 방법으로 하마스가 자주 활용하고 있다. 기폭 장치에 불을 붙여 하늘로 띄운 폭탄풍선은 바람을 타고 가자지구에서 이스라엘 영토로 날아간다. 이렇게 날린 폭탄풍선이 태운 농지 및 자연보호구역은 2018년부터 올해 5월 25일까지 14.79㎢에 달한다. 다만 인명 피해를 일으킨 사례는 거의 없다. 하지만 지난 5월 11일 간의 전쟁이 끝난 뒤에도 하마스의 폭탄풍선 도발이 계속되자 이스라엘군도 보복에 나섰다. 6월 하마스 측 지하드(이슬람 성전) 운동 지지자들이 폭탄풍선을 날렸을 때 이스라엘군이 이례적인 보복 공습으로 맞대응 하면서 긴장이 고조되기 시작했다. 지난 16일 가자지구에서 이스라엘을 향한 로켓포가 발사된 후에는 무력 충돌 양상이 더욱 짙어졌다. 당시 이스라엘군은 가자지구에서 날아온 로켓포를 아이언돔 미사일로 요격한 것으로 알려졌다.21일에는 가자지구 경계 지역에서 발생한 팔레스타인 시위대 폭력 시위를 진압하던 이스라엘 국경 경찰 1명이 시위대가 쏜 총에 머리를 맞아 중상을 입었다. 이에 이스라엘군은 22일 새벽 가자지구 내 하마스 무기공장과 저장소 등 4곳에 폭격을 가했다. 이스라엘 채널12는 이스라엘 보안 소식통 말을 인용해 이스라엘과 하마스의 갈등이 가자지구에서의 전면전으로 치닫고 있다고 우려했다. 팔레스타인 사람들의 시위가 재개됨에 따라 이스라엘군과 하마스의 무력 충돌도 불가피해졌으며, 사상자도 늘어날 것으로 전망했다. 지난 5월 전쟁 때는 팔레스타인인 260명과 이스라엘인 13명 등 수백 명의 사망자가 발생한 바 있다.

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 신규 확진자가 연일 2000명 안팎으로 발생하는 가운데, 광복절 연휴를 맞아 보수·진보 단체들이 서울 도심에서 집회 등을 강행할 예정인 것으로 알려져 당국과의 충돌이 우려되고 있다. 14일 경찰 등에 따르면, 지난 9일 기준 경찰이 금지를 통고한 광복절 연휴(14∼16일) 집회·시위는 316건(41개 단체)이다. 이들이 신고한 참여 인원은 12만명 이상인 것으로 알려졌다. 현재 서울시에서는 거리두기 4단계가 적용되고 있는 만큼 1인 시위를 제외한 집회 및 시위가 금지된다. 이에 따라 광복절 집회·시위를 예고한 단체는 1인 시위 등 변형된 형태로 거리에 나서겠다고 예고했다. 전광훈 사랑제일교회 담임목사가 이끄는 국민혁명당은 광복절 연휴 사흘간 오전 6시부터 오후 6시까지 동화면세점·서울시청·서울역 등 도심 일대에서 ‘문재인 탄핵 8·15 1000만 1인 걷기 운동’을 진행한다. 이에 대해 국민혁명당은 집회·시위가 아닌 국민들의 자발적인 산책·걷기 운동이라는 점을 강조하고 있다. 또한 해당 기간 도심 곳곳에 당원 모집을 위한 파라솔을 설치해 정당 활동을 진행할 뿐이라고 주장하고 있다. 경찰은 이를 1인 시위를 빙자한 불법집회라고 보고 차단할 방침이다. 진보 성향 단체들이 모인 ‘광복 76주년 한반도 자주평화통일을 위한 8·15 대회 추진위원회’(추진위)도 전국 곳곳에서 시위를 진행한다. 특히 서울에서는 서대문 독립문공원·국방부 인근·종로3가 일대 등 주요 거점에서 1인 시위를 할 예정이다. 1인 시위에는 1000여명(주최 측 추산)이 참가한다. 민주노총도 오후 4시부터 서울역, 서대문역, 충정로역 일대에서 참가 인원 200여명 규모의 ‘한미전쟁연습 중단 1인 시위’를 진행한다. 이들은 한미전쟁연습 중단 구호가 적힌 헬륨 풍선을 들고 70ｍ 간격으로 1인 시위를 할 예정이다. 경찰은 도심권을 중심으로 81개소에 임시 검문소를 운영하고 가용 경력과 장비를 최대한 활용헤 엄정 대응할 방침이다. 한편 방역당국과 서울시 등 각 지방자치단체에 따르면, 전날 0시부터 오후 9시까지 중간 집계한 신규 확진자는 1750명이다. 이는 직전일 같은 시간(1851명)보다 101명 적은 수치다. 최근의 밤 시간대 확진자 발생 추이를 고려하면 이날 0시 기준으로 발표될 신규 확진자수는 1900명 안팎으로 집계될 것으로 보인다.

31년 전 발사된 허블우주망원경은 천문학의 새 역사를 쓴 망원경으로 불린다. 주경(primary mirror, 망원경에서 가장 큰 거울로 망원경의 크기를 비교하는 기준)의 지름은 2.4m로 지상에 건설된 8~10m급 대형 천체망원경보다 작은 크기지만, 대기의 간섭이 없는 우주 공간에서 선명한 이미지를 촬영해 지구로 전송했기 때문이다. 이렇게 우주 망원경의 성능이 탁월하기 때문에 미 항공우주국(NASA)은 10조 원 이상의 막대한 비용을 들여 차세대 우주 망원경인 제임스 웹 우주 망원경을 발사할 예정이다. 그런데 지구 대기의 간섭을 피하기 위해서 반드시 우주 공간으로 올라가야 하는 것은 아니다. 사실 성층권만 올라가도 대기 간섭의 상당 부분을 피할 수 있다. NASA와 독일우주국의 합작 항공 망원경인 소피아(SOFIA·Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)는 보잉 747SP를 개조해 2.5m 구경의 망원경을 탑재해 13.7㎞ 고도에서 우주를 관측한다. 이 고도에서 관측해도 지표에서는 관측하기 어려운 파장을 관측할 수 있다. NASA의 지원을 받은 토론토, 더햄, 프린스턴 대학의 합동 연구팀은 고고도 풍선을 이용해 이보다 더 높은 고도에서 우주를 관측하는 수퍼빗(SyperBIT·Superpressure Balloon-borne Imaging Telescope) 풍선 망원경을 개발 중이다. 지표에서 수십㎞ 이상 높이를 비행할 수 있는 헬륨 풍선은 본래 기상 연구용으로 사용됐으나 최근에는 통신용으로 사용하려는 시도가 있을 만큼 관련 기술이 크게 발전해 더 대형의 관측 기기를 올려보낼 수 있게 됐다. 그러면서도 가격은 오히려 대형 여객기보다 훨씬 저렴하다. 천문학자들이 대형 풍선에 주목한 이유다.수퍼빗 연구팀이 사용하는 헬륨 풍선은 지상에서는 매우 작은 크기나 40㎞ 고도에서는 축구장과 맞먹는 532,000㎥ 크기로 팽창한다. 연구팀은 여기에 50㎝ 구경의 비교적 작은 망원경을 탑재해 풍선 천체 망원경 기술을 연구했다. 이렇게 높은 고도에서는 기상 현상은 물론 대기의 99.5%를 피할 수 있어 우주 망원경에 근접한 이미지를 촬영할 수 있다. 그러면서도 발사 비용이 우주 망원경과는 비교할 수 없을 만큼 저렴하고 수리와 유지 보수도 쉽다는 장점이 있다. 현재 연구팀이 사용한 50㎝ 구경 망원경은 최종 스펙이 아니라 고고도 풍선 망원경의 가능성을 검증하고 관련 기술을 연구하는 목적이다. 연구팀은 1.5m급 망원경을 탑재해 실제 관측에 돌입할 예정이다. 참고로 슈퍼빗에 탑재할 수 있는 망원경의 최대 구경은 2m다. 풍선 망원경이 항공 망원경과 우주 망원경의 중간에서 우주의 비밀을 풀어낼 수 있을지 결과가 주목된다.

지난 17일(현지시간) 우주전문사이트 스페이스닷컴에 게재된 흥미로운 ‘우주의 원자 수’ 칼럼을 약간 가공해 소개한다. 우주의 모든 물질은 크든 작든, 새것이든 오래된 것이든 상관없이 모두 원자로 구성되어 있다. 이 구성물질 각각은 양성자와 중성자가 결합해 양전하를 띤 핵과 음전하를 띤 궤도 전자로 이루어진다. 원자가 가지고 있는 양성자, 중성자, 전자의 수는 원자가 주기율표에서 어떤 종족에 속하는지 결정하고, 주변의 다른 원자와 반응하는 방식에 영향을 미친다. 우리 주변에서 볼 수 있는 모든 물질들은 서로 다른 원자들이 독특한 방식으로 상호 작용하는 구성체일 뿐이다. 모든 것이 원자로 이루어져 있다면, 이 우주를 만들고 있는 원자의 수는 대체 몇 개나 되는지 알 수 있을까? 영국언론 ‘가디언’에 따르면 일단 ‘작게’ 시작하는 방법을 권한다. 즉, 우리 몸을 이루는 원자 수부터 세어보는 것이다. 우리 몸은 대략 평균적으로 7x10^27승 개의 원자로 구성되어 있다. 이는 7 다음에 0이 27개나 붙어 있는 엄청난 숫자다. 한 사람에게 이처럼 방대한 양의 원자가 있다는 사실을 감안할 때, 전체 우주에 얼마나 많은 원자가 있는지 결정하는 것이 얼핏 불가능하다고 생각할 수도 있다. 왜냐하면, 이 우주는 우리가 관측할 수 없을 정도로 크기 때문에 그 정확한 크기를 현재 알 수 없기 때문이다. 하지만 문제를 조금 단순화시켜 관측 가능한 우주에 있는 원자 수로 한정한다면 몇 가지 우주론적 가정과 약간의 수학을 사용하여 관측 가능한 우주에 얼마나 많은 원자가 있는지 대략적으로 계산할 수 있다. 관측 가능한 우주 우주는 138억 년 전 빅뱅으로부터 출발했다. 질량과 온도가 무한대인 점인 ‘원시원자’가 폭발하여 우주가 생겨났고, 그때 시작된 팽창은 지금 이 시간에도 계속되고 있는 중이다. 이것이 언제 멈추어질는지는 아무도 모른다.어쨌든 우주의 나이는 138억 년이라는 사실은 이제 정설이 되어 여기에 이의를 제기하는 과학자는 거의 없다. 빅뱅에서 시작하여 우주가 지금까지 빛의 속도로 팽창하고 있다면, 관측 가능한 우주는 모든 방향으로 138억 광년 거리까지 확장되었다고 생각하기 쉽다. 하지만 우주는 그보다 더 크다. 빅뱅 직후에 빛보다 더 빠른 팽창이 이루어졌기 때문이다. 우주론에서는 이를 ‘인플레이션’이라 한다. 그렇다면 어떤 이는 이런 질문을 할 수도 있다. 우주에는 빛보다 빨리 움직이는 것은 없는데, 어떻게 우주가 빛보다 빨리 팽창할 수 있는가? 이에 대한 정답은 '우주의 팽창은 물질의 운동이 아니라 공간 자체가 팽창하는 것이기 때문에 가능하다' 미 항공우주국(NASA)에 따르면, 현재 우리가 알고 있는 우주의 크기는 약 920억 광년이다. 즉, 우리가 관찰할 수 있는 우주는 실제로 모든 방향으로 460억 광년 거리까지 뻗어 나갔다는 듯이다. 그러나 관측 가능한 우주의 크기를 안다고 해서 그 안에 얼마나 많은 원자가 있는지 다 알 수 있는 것은 아니다. 그 우주 안에 얼마나 많은 물질이 담겨 있는지 알아야 한다. 더욱이 물질만 우주에 있는 것이 아니다. NASA 발표에 따르면 물질이 우주에 차지하는 비중은 5%에 지나지 않는다. 나머지 95%가 암흑 에너지와 암흑물질이라는 뜻이다. 그런데 이들은 원자로 구성되어 있지 않다. 그래도 ‘우주의 산수’를 하는 데는 별 지장이 없다. 이 문제는 아인슈타인이 해결해주었다. 아인슈타인의 유명한 E=mc² 방정식에 따르면, 에너지와 질량(물질)은 상호 교환이 가능하므로 물질이 에너지로 생성되거나 에너지로 변환될 수 있다. 지금까지 우주에 대한 우리의 관찰에 따르면 우주를 지배하는 물리 법칙은 어디에서나 동일하다. 이에 더해 우주의 팽창이 일정하다고 가정한다면, 우주 스케일에서 볼 때 물질은 우주 전체에 균일하게 분포되어 있음을 의미한다. 이는 우주론적 원리로, 우주의 등방성이라 한다. 다시 말해, 우주의 다른 영역보다 더 많은 물질을 가진 특정 영역은 없다는 뜻이다. 이 아이디어를 통해 과학자들은 관측 가능한 우주에서 별과 은하의 수를 정확하게 추정할 수 있다. 또한 대부분의 원자가 별과 성운에서 발견되기 때문에 ‘우주의 산수’가 그리 어렵운 것은 아니다. 간단한 계산을 위한 조건들 관측 가능한 우주의 크기와 물질이 균일하고 유한하게 분포되어 있다는 사실을 알면 우주의 원자 수를 쉽게 계산할 수 있다. 그러나 계산기를 꺼내기 전에 몇 가지 가정을 더 해야 한다. 첫째, 우리는 모든 원자가 별에 포함되어 있지 않더라도 별 안에 포함되어 있다고 가정해야 한다. 불행히도 우리는 별에 비해 관측 가능한 우주에 얼마나 많은 행성, 달, 우주 암석이 있는지에 대한 정확한 정보를 갖고 있지 않다. 그러나 우주에 있는 원자의 대다수는 별 안에 포함되어 있기 때문에 다른 것은 무시하고 별에 있는 원자 수만 파악하면 우주의 원자 수에 대한 좋은 근사치를 얻을 수 있다. 예컨대, 태양계에서 태양이 차지하는 비중은 99.86%에 달하므로 기타 등등은 0.14%에 지나지 않는다. 둘째, 우리는 우주의 모든 원자가 수소 원자는 아니지만 수소 원자라고 가정하면 계산이 훨씬 간단해진다. 로스 알라모스 국립연구소에 따르면, 수소 원자가 우주 전체 원자의 약 90%를 차지하며, 나머지의 9%는 헬륨, 기타 중원소들은 1% 미만이다. 약간의 수학을 곁들이면... 드디어 대망의 수학 시간이 돌아왔다. 관측 가능한 우주의 원자 수를 계산하려면 우주의 질량을 알아야 한다. 즉, 별이 몇 개 있는지 알아야 한다. 유럽우주국(ESA)에 따르면, 관측 가능한 우주에는 약 10^11~10^12(1조)개의 은하가 있으며, 각 은하에는 평균 10^11~10^12(1조)개의 별이 포함되어 있다. 즉 우리 우주에는 총 10^22에서 10^24개의 별이 있다는 뜻이다. 계산을 간단히 하기 위해 우리는 관측 가능한 우주에 10^23개의 별이 있다고 가정할 수 있다. 물론 이것은 최선의 추측인 평균치일 뿐이다. ‘사이언스 ABC’에 따르면 별의 평균 무게는 약 10^32kg이며, 이를 기반으로 하면 암흑 에너지와 암흑물질을 포함한 전체 우주의 물질 질량이 약 10^55kg임을 알 수 있다. 그러면 그 안에 얼마나 많은 원자가 들어 있을까? 일리노이에 있는 페르미 국립가속기연구소에 따르면, 물질 1g에는 평균적으로 약 10^24개의 양성자가 있다. 이것은 각 수소 원자가 하나의 양성자를 가지기 때문에 수소 원자의 수와 같다는 것을 의미한다. 이것은 관측 가능한 우주에서 10^82개의 원자 수가 있음을 가리킨다. 숫자로 나타내면 다음과 같다. 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000개 원자. 이 수치는 수많은 근사치와 가정을 기반으로 한 대략적인 추측이다. 그러나 관측 가능한 우주의 실제 상황과 그리 동떨어진 수치는 아닐 것이다. 그렇다면 10^82이라는 수는 과연 얼마나 큰 수일까? 동양권 숫자의 가장 큰 단위인 무량대수無量大數(10^68)보다도 10^14배 큰 어마무시한 숫자이지만, 10^100승인 구골(Googol)에는 한참 못 미치는 수다. 10^82승 개 원자들이 만드는 우주는 얼마나 물질로 충만해 있을까? 그래봤자 광막한 우주 공간의 1조 분의 1 정도를 채우고 있을 뿐이라고 한다. 그래서 물리학자는 제임스 진스는 우주의 물질 밀도에 대해 “큰 성당 안에 모래 세 알을 던져넣으면 성당 공간의 밀도는 수많은 별을 포함하고 있는 우주의 밀도보다 높게 된다”고 말했다. 그러니 우주는 사실 텅 빈 공간이나 다를 바가 없다. 우리는 그야말로 색즉시공(色卽是空)의 세계에서 살고 있는 것이다.

조회 수를 올리기 위해 혈안이 된 인도의 유튜버가 반려견의 목에 헬륨 풍선을 매달아 허공에 ‘날려’ 동물 학대 혐의로 체포됐다. 동영상을 보면 델리에 사는 가우라브 샤르마(32)는 지프 보닛 위에서 풍선을 반려견 ‘달러’에 묶어 허공을 날게 하는 실험을 했으며 몇 초 뒤 건물 2층의 발코니에서 누군가 반려견을 붙잡는 장면이 담겨 있다고 영국 BBC가 27일(현지시간) 전했다. 그 순간 견공을 구해 기쁘다는 듯 환호성이 들린다. 그는 다른 유튜버가 비슷한 시도를 한 것을 보고 따라한 것이라며 동영상을 보는 이들은 절대 따라 하지 말라고 요청하기도 했다. 아울러 자신은 반려견을 사랑하며 어린 아이처럼 대하고 있다고 주장했다. 샤르마는 구독자가 400만명이 넘는 자신의 유튜브 채널에 동영상을 올렸는데 나중에 잔인한 행위라는 비난이 쏟아지자 모든 안전 조치를 취했다고 주장하는 글을 올렸다. 그 뒤 안되겠다고 생각했는지 동영상을 삭제했다. 동물보호단체 ‘피플 포 애니멀스(PFA)’가 고발함에 따라 경찰은 그를 검거했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

20t이 넘는 중국 우주발사체 창정 5B호 잔해가 한국시간으로 어제 오전 인도양 부속해인 아라비아 해에 떨어진 가운데, 인도 현지에서는 컴컴한 밤 정체를 알 수 없는 불빛이 포착됐다. 영국 더 선 등 해외 언론의 9일 보도에 따르면 인도 현지시간으로 8일 촬영된 영상은 컴컴한 밤하늘에서 몇 초 동안 밝게 빛나다 사라지는 노란색 구체의 모습을 생생하게 담고 있다. 마치 상공에서 불이 붙은 물체를 연상케 하며, 갑자기 확 타올랐다가 순식간에 불빛이 사라져 정체를 파악하기가 쉽지 않은 상황이다. 이를 목격한 일부 사람들은 영상 속 물체가 미확인비행물체(UFO)일 가능성이 있다고 보는 반면, 대기에서 불타는 헬륨풍선 또는 추락하던 중국 로켓의 잔해라는 주장도 나오고 있다.현지에서 이를 직접 목격한 한 남성은 “저궤도 위성이나 UFO, 드론 또는 통제불능의 거대한 중국 로켓인가?” 라고 되물었고, 본인을 아마추어 천문학도라고 소개한 한 네티즌은 “드론보다는 UFO에 가깝게 보인다”고 주장하기도 했다. 영상 속 물체가 가장 잘 포착된 지역은 인도 북서부 잠무카슈미르주의 잠무와 카슈미르 인근 지역이었다. 해당 지역은 중국 로켓 잔해가 떨어진 아라비아 해와 그다지 멀지 않은 지역이다. 인도 당국은 아직까지 해당 영상 속 불타오르는 물체의 정체에 대해 추가적인 조사를 진행하지 않은 것으로 보이는 가운데, 일부 국가들은 로켓 잔해 추락을 손 놓고 보기만 한 중국에 비난을 쏟아내고 있다.조나단 맥도웰 하버드-스미스소니언 천체물리센터 박사는 “중국 로켓 디자이너들은 게을러 보인다. 지나치게 부주의했다”며 “지난해에도 중국이 발사했던 로켓의 잔해가 아프리카 코트디부아르에서 발견됐다”고 지적했다. 특히 이번 창정 5B의 경우, 추락 예상 지점에 서울과 베이징, 뉴욕, 마드리드, 리우데자네이루 등 인구 밀집도가 높은 지역들이 포함돼 있었다는 점에서, 막대한 인명과 재산 피해 우려가 나왔었다. 그러나 중국 관영매체 환구시보는 “로켓 잔해가 지구로 돌아오는 것은 지극히 정상적인 일”이라면서 “로켓이 친환경 연료를 사용해 일부 잔해가 바다에 떨어지더라도 수질 오염을 초래하지는 않을 것“이라는 입장을 밝혀 비난을 샀다. 실제로 지구 전체 표면 중 사람이 거주하는 지역은 전체의 2.9% 정도인 만큼, 우주쓰레기 추락으로 피해가 발생할 가능성이 높지는 않지만 중국 측이 지나치게 안일하게 대응했다는 지적이 이어지고 있다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

일본이 국제적 비난에도 불구하고 후쿠시마 제1원전에 보관하고 있는 방사능 오염수를 해양에 방류하겠다고 결정했다. 후쿠시마 오염수 방류가 문제가 되는 이유는 무엇이고, 가장 우려되고 있는 삼중수소의 정체, 수산물에 미치는 영향 등 궁금증을 풀어봤다. Q. 후쿠시마 오염수에는 어떤 방사능 물질이 있을까? A. 2011년 3월 동일본 대지진의 여파로 후쿠시마 제1원전에서 폭발사고가 발생해 핵연료를 식히기 위해 뿌렸던 물이 쌓인 것이 방사능 오염수이다. 여기에 빗물과 지하수가 더해지면서 하루 140t씩 늘어나고 있다. 2014년 미국에서 다핵종제거설비(ALPS)를 도입해 방사성 물질들을 걸러내 저장 탱크에 오염수를 저장하고 있다고 일본 정부는 밝히고 있지만 2018년 조사결과 오염수 속에는 ALPS가 걸러낼 수 있는 것으로 알려진 62종의 방사성 물질들도 기준치 이상으로 남아있는 것으로 확인됐다. 이 때문에 ALPS로 모든 방사성 핵종을 제거하고 삼중수소는 희석시켜 배출하겠다는 일본 정부의 발표에 신뢰를 하지 못하는 것이다. 현재 탱크에 저장된 오염수 속 방사성 물질 중에는 혈액암, 골수암을 유발시키는 스트론튬(Sr)-90, 갑상선암을 일으키는 요오드(I)-129, 전신마비, 불임, 각종 암을 유발시키는 것으로 알려진 세슘(Cs)-137 등이 포함돼 있다. 또 체내 축적시 유전적 돌연변이를 만들 수 있는 고농도의 탄소(C)-14도 포함돼 있는데 반감기가 5730년에 이른다. 긴 반감기 때문에 탄소-14는 고고학이나 고생물학에서 방사성 탄소연대 측정법에 쓰이는데 대략 6만년 전까지 연대를 정확하게 측정할 수 있는 것으로 알려져 있다. Q. 방사능 오염수가 한반도에 도달하는 시기 정확히 언제일까? A. 후쿠시마 방사능 오염수가 바다와 한반도에 미치는 영향을 정확히 파악하기 위해서는 방출량과 방출시점, 방출농도, 오염수 내 핵종 등 핵심정보들이 필요하다. 그렇지만 일본 정부에서는 이 같은 정보를 아직 정확하게 제공하고 있지 않기 때문에 한국 뿐만 아니라 다른 나라 과학자들도 정확한 예측을 내놓지 못하고 있다. 지금까지 나온 예측결과들도 모두 실제 데이터가 아닌 이론적 가설을 바탕으로 하기 때문에 정확하지 않다. 해류의 움직임은 계절별, 월별로도 다르기 때문에 방류시점이나 1회 방류시 내보내는 오염수 양에 따라 한반도에 영향을 미치는 정도와 시점이 크게 차이가 나게 된다. 이 때문에 정확한 정보 없이 시뮬레이션을 할 경우 혼란만 가중시킬 수 있다는 것이 전문가들의 의견이다.Q. 삼중수소란 무엇인가? A. 삼중수소는 우리가 흔히 알고 있는 수소의 방사성 동위원소이다. 수소는 양성자 하나에 전자 하나가 주위를 돌고 있는데 원자력발전 감속재로 쓰는 중수소는 양성자에 중성자 1개가 붙어 있는 형태이며 삼중수소는 양성자에 중성자가 2개 붙어있는 형태이다. 수소보다 3배 무겁고 수소 동위원소 중 방사성을 띄고 있다. 삼중수소는 헬륨 동위원소로 바뀌면서 에너지를 발생시키는데 강도가 크지 않아 종이나 물은 물론 사람의 피부를 통과할 수 없다. 이 때문에 외부피폭이 어려워 다른 방사능 물질에 비해 비교적 안전한 것으로 평가받고 있다. 삼중수소는 중수로형 원전에서 만들어지는데 다른 방사성폐기물과 달리 자발광체, 보안검색대 등 여러 산업분야에서 유용하게 활용할 수 있어 삼중수소를 따로 보관하는 경우도 있다. 또 미래 에너지로 알려진 핵융합발전에도 삼중수소가 연료로 쓰인다. Q. 삼중수소가 인체에 유해다고 이야기되는 이유는? A. 삼중수소는 자연적으로도 생성되고 우리가 마시는 물 속에도 미량으로 존재한다. 물 분자는 수소 2개, 산소 1개로 구성돼 있는데 수소 2개 중 1개가 삼중수소로 바뀐 HOT로 존재하는 것이다. 화학적 특성도 거의 비슷하기 때문에 방사성 오염수에서 제거하기 어렵다. 물 속에 녹은 삼중수소가 몸 속에 들어오면 10일 이내에 배출된다. 문제는 삼중수소 중 일부가 체내 유기화합물과 결합할 경우 몸 속에 더 오래 머물게 되고 신체 특정 부위에 축적될 가능성도 있다. 이렇게 남아있는 삼중수소가 유전자 변형, 세포 사멸, 생식기능 저하 같은 방식으로 인체에 손상을 입히는 것이다. 삼중수소가 다른 방사능 물질보다 상대적으로 안전하다는 것이지 절대적으로 안전하다고 할 수 없다는 말이다.Q. 수산물은 안전할까? A. 삼중수소는 사람에서처럼 수산물에서도 마찬가지 메커니즘으로 축적될 수 있다. 이렇게 삼중수소가 농축된 수산물을 사람이 섭취할 경우는 인체에 농축될 가능성이 있다. 일본 정부와 전문가들은 오염수 내 방사성 물질을 완전히 제거하고 걸러내기 힘든 삼중수소는 희석시킨 뒤 배출하기 때문에 다시 바닷물에 희석돼 수산물을 통해 인체에 미치는 영향은 적다고 보고 있다. 문제는 현재도 방사능 오염수에 대한 정확한 정보를 제공하지 않는 일본 정부를 100% 신뢰할 수 있냐는 문제이다. 이 때문에 전문가들도 이론적으로는 수산물 안전성에 문제가 없다고 하지만 실제 영향은 구체적인 일본정부의 방출 계획을 봐야 알 수 있다고 유보적인 입장을 보이는 것이다. 일본 내에서도 후쿠시마 어민들이 오염수 방류가 “궤멸적 피해를 가져올 것”이라고 반대하는 이유이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

수산물 통해 인체 내 방사능 피폭 가능성바다 속 삼중수소 소멸까지 수십년 걸려 일본 정부가 13일 해양 방류를 공식 결정한 후쿠시마 제1원전 오염수가 문제가 되는 것은 방사성 물질인 삼중수소(트리튬)가 다량 포함돼 있기 때문이다. 후쿠시마 제1원전에서는 2011년 동일본대지진 당시 폭발사고가 난 원자로 시설에 유입된 빗물과 지하수 등으로 인해 하루 평균 140t의 오염수가 발생하고 있다. 원전 운영사인 도쿄전력은 방사성 물질을 함유한 오염수를 다핵종제거설비(ALPS)로 처리해 원전부지 내 저장탱크에 보관하고 있다. 지난달 중순 기준 약 125만 844t의 오염수가 보관됐으며, 현재도 그 양이 계속 쌓이고 있다. 도쿄전력과 일본 정부는 오염수 중 ALPS로 거른 물을 ‘처리수’라고 부르고 있다. 처리 전의 오염수에는 삼중수소를 비롯해 세슘 134, 세슘 137, 스트론튬 90 등 각종 방사성 핵종 물질이 포함돼 있다. 문제는 오염수를 ALPS로 처리해도 삼중수소는 그대로 남는다는 점이다. 삼중수소는 인체 내에서 피폭을 일으킬 수 있는 방사성 물질이다. 삼중수소는 양자 1개와 전자 1개, 중성자 2개로 이뤄진 물질로, 방사선을 방출하는 방사성 동위원소다. 수소와 양성자 수는 같지만, 중성자 수에서 차이가 나 질량이 다르다. 안정적인 수소나 중수소와 달리 삼중수소는 불안정한 특성으로 붕괴하면서 방사선을 방출하고 헬륨-3으로 변한다. 삼중수소가 인체 내에서 정상적인 수소를 밀어내고 그 자리를 차지하면, 베타선을 방사하면서 삼중수소가 헬륨으로 바뀌는 ‘핵종 전환’이 일어나는 것이다. DNA에서 핵종전환이 발생하면 유전자가 변형되거나 세포가 사멸할 수 있고, 생식기능 저하 등 인체에 손상을 입을 수 있다. 해양 방류로 오염수에 노출된 수산물을 섭취할 경우 신체 내에 방사성 물질이 배출되지 않고 쌓이면서 내부 피폭이 일어날 가능성이 커지는 것이다. 일본 정부는 오염수 속에 포함된 삼중수소의 방사선량이 1리터(ℓ)에 1500베크렐(㏃) 미만이 될 때까지 희석한 후 배출한다는 계획이다. 일본은 삼중수소를 해양에 방출할 때의 농도 한도를 1ℓ당 6만㏃로 정하고 있다. 기준치의 40분의 1 수준으로 오염 농도를 낮춘 뒤 방류하겠다는 방침이다. 삼중수소는 일반 수소나 중수소와 물성이 같아 산소와 결합한 물 형태로 존재한다. 따라서 물 형태로 바닷물 속에 섞여 있으면 물리·화학적으로 솎아내기가 어렵다. 이에 대해 일본 정부는 ALPS를 활용해 재처리를 반복하고 오염도를 기준치 이하로 낮추겠다고 주장했다. 그러나 기준치 이하의 삼중수소를 방류한다고 해도 전체 양이 줄어드는 데는 오랜 시간이 걸린다. 12.3년인 반감기를 거치면 삼중수소의 양이 반으로 줄어드는데, 이를 토대로 계산해보면 바다 속 삼중수소가 완전히 사라지려면 최소 수십년이 걸리게 된다. 이대로 해양에 방사능 오염수를 방출한다면 오염수 내 삼중수소가 수십년간 바다를 떠돌게 되는 것이다. 특히 일본이 오염수를 방출할 지역 인근의 어민뿐만 아니라 인접한 한국과 중국 등까지도 안전에 위협을 받게 된다. 또 후쿠시마 인근 수산업은 물론 한국과 중국 등 주변국의 수산업까지 타격을 받을 수 있다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

플라즈마는 전기적으로 중성을 띄는 기체분자가 외부 에너지로 인해 이온과 전자로 분리된 상태를 말한다. 반도체와 디스플레이 제조 공정에도 핵심 역할을 하고 형광등 내부나 네온사인, 공기청정기에도 활용되고 있다. 국내 연구진이 ‘제4의 물질상태’라고 플라즈마가 액체와 기체 사이 경계면에서 안정성을 증가시킨다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 카이스트 원자력및양자공학과, 한국핵융합에너지연구원 공동연구팀은 기체를 이온화시킨 플라즈마가 기체-액체 사이 경계면의 유체역학적 안정성을 증가시키는 것을 발견하고 이를 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 과학저널 ‘네이처’ 1일자에 실렸다. 와인이 담긴 잔을 가볍게 흔든 다음 그대로 두면 와인이 잔의 벽을 타고 눈물처럼 아래로 흘러내리는 일명 ‘와인의 눈물’ 현상이나 갯벌 바닥의 물결무늬, 샤워기 물줄기 등 유체 경계면에는 유체역학적 불안정성이 흔히 나타나는 것을 알 수 있다. 제트 형태의 기체를 액체 표면에 분사시키는 방식은 다양한 과학과 산업분야에서 활발히 쓰이고 있다. 그렇지만 이 때 액체 표면에서 유체역학적 불안정성이 증가하는 현상과 이를 안정화하는 방법에 대해서는 여전히 해결되지 않은 문제들이 많다. 이에 연구팀은 헬륨 기체 제트를 고전압으로 이온화시켜 만든 플라즈마를 물 표면에 분사시키면 일반적인 기체와 액체 사이 경계면에서보다 훨씬 안정적으로 유지된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀이 사용한 플라즈마 제트는 플라즈마 총알로 불리는 고속의 이온화 파동과 전기바람이 발생시키는데 이것들이 물 표면의 불안정성을 줄인다는 것이다. 연구팀은 물 표면을 따라 초당 수 십㎞의 속력으로 이동하는 플라즈마 총알이 물 표면과 나란한 방향으로 일으키는 강한 전기장을 만들어 물 표면을 안정적으로 유지한다는 것을 실험적으로 확인하고 플라즈마-물 이론을 만들었다. 최원호 카이스트 원자력및양자공학과 교수는 “이번 연구는 플라즈마라는 독특한 물질 상태에 대한 이해를 높이고 산업적으로 활용이 가능한 플라즈마 유체제어 분야를 확대시켜 플라즈마 의료, 생명, 농업, 식품, 화학 등 다양한 분야 기술발전을 이끌어 낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

상공 100㎞서 2030년 착륙 장소 탐색세계 첫 편광지도 제작… 풍화 작용 연구얼음 있을 극지방 찍어 유인 탐사 대비 우주인터넷 통한 파일 전송 검증 시험2030년 한국의 달 착륙선 발사에 앞서 내년 8월 달 궤도선이 띄워져 착륙장소 탐색과 달기지 건설자원, 우주인터넷 기술 등 정찰임무를 수행하게 된다. 1일 과학기술정보통신부는 이 같은 내용이 포함된 한국형 달 궤도선(KPLO)의 과학임무 운영계획을 처음 공개했다. 한국형 달 궤도선은 지구 궤도를 도는 위성처럼 특정 달 궤도를 돌면서 달 표면을 탐색하는 일종의 ‘달 위성’이다. 내년 한국형 달 궤도선 발사에 성공하면 미국, 러시아(구 소련), 일본, 인도, 유럽, 중국에 이어 7번째로 달 탐사 국가로 이름을 올리게 된다. 달 상공 100㎞ 궤도에 안착하게 되면 2023년 1월부터 12월까지 1년 간 다양한 탐사임무를 수행하게 된다.일반적으로 달 궤도선은 지구를 도는 위성과는 달리 임무수행 기간이 지나면 연료고갈과 중력으로 점점 달 표면으로 끌려가 파괴된다. 2009년 발사된 미국의 엘알오(LRO) 궤도선이 연료소모를 최소한으로 하는 ‘동결궤도’에 진입해 유일하게 아직까지 돌고 있다. 한국형 달 궤도선에는 국내 대학과 정부출연연구기관에서 개발한 5종과 미국 항공우주국(NASA)에서 개발하는 탑재체 1기가 실린다. 이 장비들의 핵심 목표는 달에서 자원과 물을 찾는 것이다. 가장 중요한 임무를 수행할 장비는 한국항공우주연구원에서 개발중인 고해상도카메라인 ‘루티’다. 루티는 최대 해상도 5m, 위치오차 225m 이하로 달 표면을 관측해 한국의 달착륙선 착륙 후보지를 탐색한다. 항우연은 2019년 국내 연구자들을 대상으로 착륙 후보지 49곳을 골라냈다. 루티는 49곳 중 44곳을 관측해 착륙 가능성을 면밀히 살펴볼 수 있는 자료를 제공한다. 천문연구원에서 개발하는 광시야편광카메라 ‘폴캠’은 특정 방향으로 진동하는 빛인 편광을 이용해 100m급 해상도로 촬영할 예정이다. 세계 최초로 제작되는 달 표면 편광지도는 미소운석 충돌이나 태양풍, 고에너지 우주선 등에 의한 우주풍화를 연구하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 특히 티타늄 지도는 지질연구와 자원탐사에 기여할 것으로 연구원은 보고 있다. 나사에서 개발하는 ‘쉐도우캠’은 햇빛이 들지 않는 달의 어두운 부분, 특히 얼음이 있을 것으로 추정되는 달의 극지방을 고해상도로 촬영하는 임무를 맡는다. 이는 나사의 유인 달탐사 프로젝트인 ‘아르테미스’에서 유인 착륙에 적합한 후보지를 찾는 것이다. 지질자원연구원의 감마선분광기는 달의 지질과 자원 연구를 위해 달 표면의 감마선 측정자료를 수집해 5종 이상의 달 원소지도 작성에 활용된다. 청정에너지원으로 알려진 헬륨-3와 물, 산소는 물론 달기지 건설에서 쓰일 수 있는 건설자원을 탐색하기 위한 목적이다. 이 밖에도 전자통신연구원(ETRI)의 우주인터넷 검증기는 지구와 달 궤도선 간 우주인터넷 통신기술을 검증하고 파일이나 메시지를 전송하는 시험을 하고, 경희대의 자기장 측정기는 자기 이상지역과 달 우주환경 연구에 활용된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr