미국의 유명 유튜버들이 흔히 ‘코끼리치약 실험’으로 불리는 과산화 수소 분해 실험을 세계 최대 수준으로 진행해 화제가 되고 있다. 이 실험은 과산화수소에 주방세제와 식용색소를 넣고 거기에 아이오딘화칼륨(요오드화칼륨)을 촉매제로 더해 과산화산소가 빠르게 분해하면서 발생한 산소와 물이 세제·색소와 만나 색을 띠는 거품을 순식간에 만들어내는 일종의 화학 실험이다. 이때 모습이 코끼리 코와 힘껏 짠 치약처럼 보여 코끼리치약 실험으로 주로 불리는 유튜브 인기 콘텐츠 중 하나다.그런데 최근 미국의 두 유명 유튜버가 지난해 미국항공우주국(NASA) 연구원 출신 유튜버 마크 로버가 코끼리치약 실험으로 만든 거품보다 많은 거품을 만드는 같은 실험에 도전한 것이다. 방송인이자 배우이기도 한 닉 우하스는 지난 19일 유튜브 채널에 공개한 영상을 통해 유명 유튜버 데이비드 도브리크를 비롯한 사람들과 함께 집 뒷마당에서 무려 625ℓ의 과산화수소를 사용해 200㎥가 넘는 거품을 어떻게 만들어냈는지를 밝혔다. 지금까지 조회 수가 160만 회를 넘어선 것으로 확인되는 이 영상에서 우하스는 “우리는 거대한 통 안에 35%의 과산화수소를 넣은 뒤 거기에 주방세제와 식용색소를 첨가하고 다시 거기에 촉매제로 아이오딘화칼륨을 넣을 것이다. 과산화수소와 아이오딘화칼륨이 섞이면 산소 기체가 발생한다”면서 “산소는 세제와 함께 매우 빠르게 1t의 거품을 만들어낸다”고 설명했다. 그 결과, 무려 200㎥가 넘는 거품이 순식간에 집 뒷마당에 쏟아졌다는 것이다.실제 영상에서도 파란색 거품이 용암처럼 빠르게 퍼져나가고 그 모습을 지켜보던 사람들은 피할 곳을 향해 대피하는 모습이 고스란히 담겼다. 거기에는 쾅 하고 폭발하는 소리도 나온다. 이에 대해 우하스는 이번 실험에서 발생한 거품의 양은 지난해 미국항공우주국(NASA) 연구원 출신 유튜버 마크 로버가 선보인 실험에서 발생한 거품의 15배 수준이라면서 세계 기록을 깬 것이라고 설명했다. 사진=닉 우하스/유튜브 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주 망원경은 퇴역할 때까지 수천 개 이상의 외계 행성을 찾아냈다. 그리고 그 후계자인 TESS는 더 많은 외계 행성을 찾아낼 것으로 예상된다. TESS는 케플러보다 강력한 성능으로 지구 크기의 외계 행성을 훨씬 많이 찾아낼 것으로 기대된다. 하지만 이 행성들이 지구와 비슷한 크기와 에너지를 받는다고 해서 반드시 생명체가 살기에 적합한 환경이라는 보장은 없다. 금성처럼 극단적인 온실효과로 생명체가 살 수 없는 뜨거운 환경이거나 혹은 화성처럼 춥고 건조한 행성일 수도 있기 때문이다. 행성 대기 구성 같은 상세한 정보를 얻기 위해서는 행성 자체의 빛을 직접 포착해 스펙트럼을 분석해야 한다. 그러나 지구같이 작은 행성은 별보다 수십억 배 어두워 현존하는 가장 강력한 망원경으로도 직접 관측이 어렵다. 하지만 과학자들은 이 문제를 극복할 신기술을 개발 중이다. 나사 제트 추진 연구소 (JPL) 및 협력 기관이 연구 중인 스타쉐이드 (Starshape)는 거대한 해바라기 형태의 차단막을 이용해 별빛을 가리고 별 주변의 희미한 행성을 포착하는 관측 기술이다. 최근 천문학자들은 더 구체적인 계획을 공개했다. 오하이오 주립대의 스콧 가우디(Scott Gaudi) 교수가 이끄는 HabEx (Habitable Exoplanet Observatory) 프로젝트 팀은 허블 우주 망원경보다 큰 4m 지름 주경을 지닌 우주 망원경과 이 망원경에서 7만 7000km 떨어진 52m 지름의 별빛 가림막을 제안했다. HabEx는 2020년대 나사의 차세대 탐사 계획인 차세대 거대 관측소 (next Great Observatory) 프로젝트의 일부로 제안됐다. HabEx의 가장 큰 걸림돌은 비용이다. 연구팀이 추정한 비용은 70억 달러다. 하지만 과거에 없던 완전히 새로운 방식의 우주 망원경이기 때문에 비용이 얼마나 늘어나게 될지는 아무도 모른다. 현재 발사를 앞둔 제임스 웹 우주 망원경도 접었다 펼치는 새로운 형태의 우주 망원경으로 개발되면서 비용이 초기 예상보다 훨씬 늘어난 100억 달러에 근접한 상태다. 대형 우주 스타쉐이드 기술은 한 번도 시도된 적이 없어 개발 과정에서 비용이 천정부지로 치솟을 가능성이 있다. 따라서 나사는 이 계획의 타당성을 신중히 검토한 후 개발을 시작할 예정인데, 실제 개발은 아무리 빨라도 2021년 이후이며 발사는 2030년대가 될 것으로 예상된다. HabEx 계획이 순항할지는 아직 판단하기 이르지만, 생명체가 거주 가능한 제2의 지구를 찾아내고 외계 생명체가 존재하는지 검증하는 것은 21세기 과학의 가장 큰 목표다. 오랜 세월 인류는 우주 저 너머에 지구 같은 행성과 지적 생명체가 있을 것이라고 상상했다. 과학자들은 HabEx 같은 대형 과학 프로젝트를 통해 상상을 현실로 바꿀 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

호주를 휩쓸고 있는 최악의 산불이 멀리 위성에서도 관측됐다. 17일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 미 국립해양대기청(NOAA)가 공동으로 운영하는 지구관측위성 수오미 NPP(Suomi NPP)가 촬영한 호주의 모습을 공개했다. 전날인 지난 16일 수오미 NPP가 촬영한 이 사진은 호주의 남동부에 위치한 뉴사우스웨일스주 지역을 담고있다. 현재 최악의 산불로 시드니와 뉴사우스웨일스 등 지역은 뿌연 연기에 휩싸이면서 ‘회색 도시’가 됐다. 보도에 따르면 산불로 인해 대기오염이 심해지면서 해로운 수준보다 최대 11배나 악화된 상태다. 실제 위성으로 촬영된 사진에도 산불로 인해 자욱한 연기가 타오르는 모습이 생생히 포착돼 있다.현재 2개월을 넘어가고 있는 호주 산불은 호주 지역 동부뿐 만 아니라 남호주 서호주까지 번지며 현재까지 6명이 사망했고, 700가구가 소실됐으며 3백만 헥타르(ha)가 불에 탔다. 오랜 기간 가뭄 후에 고온과 강풍을 동반한 산불은 2500여명의 소방대원이 밤낮으로 진화를 함에도 내년까지 이어질 전망이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리는 갤럭시폰으로 빅뱅과 슈퍼노바의 노래를 듣는다. 친구가 터무니없는 말이나 행동을 하면, ‘너 개념은 안드로메다에 보냈니’ 하고 핀잔한다. 그리고 날마다 우주 관련 뉴스를 접한다. 이처럼 우주는 이미 우리 생활 깊숙한 곳까지 침투해 있다. 어쩌면 곧 다가올 새해가 우주여행의 원년이 될지도 모른다. 연초에 미국의 우주탐사 기업 스페이스X가 인류를 달과 화성으로 실어나를 유인 우주선 ‘스타십’(Starship)을 처음으로 공개한 데 이어, 최근 미 항공우주국(NASA)에서 이르면 내년부터 민간인을 대상으로 국제우주정거장(ISS)을 관광 용도로 개방할 계획이라고 발표했다. 스페이스X의 스타십에는 우주 승객들이 탑승할 수 있는 출입구와 우주를 내다볼 수 있는 창도 설치될 예정이며, 2020년대 중반 화성 여행을 목표로 삼고 지난해 일본의 억만장자와 달궤도 여행 계약을 맺기도 했다.NASA의 ISS 민간인 개방은 제한적으로 이루질 전망인데, 일년에 두 차례, 한 번에 최대 30일까지 개방할 것을 검토 중이라고 한다. 단, 이 우주 투어에 드는 비용은 그야말로 천문학적이다. 왕복 우주선 티켓만 해도 5800만 달러(약 680억원)에 이르며, ISS에서의 1박 숙박비는 무려 3만 5000달러(약 4100만원)나 된다. 이런 비싼 호텔은 지상에는 없을 것이다. 그러니까 30일간 ISS에 묵는다면 총 700억원 정도를 내야 한다는 말이다. 그런데 돈만 있다고 ISS에서 묵을 수 있는 것도 아니다. 신체 검사를 통과해야 한다. 우주선 좌석과 우주복 규격에 맞게끔 키는 150~190cm, 몸무게는 50~90kg, 앉은키는 99cm 이하여야 한다. 물론 우주비행사들과 마찬가지로 건강검진을 통과하고 고강도의 훈련을 받아야 한다. 이래저래 지상 400km에서 하루에 지구를 16바퀴씩 도는 ISS에 투숙하기는 하늘의 별따기만큼이나 어렵다. 영국 기업인 ’버진 갤럭틱'(Virgin Galactic), 아마존 창업자 제프 베저스의 '블루 오리진'(Blue Origin) 등도 우주관광 선발진에 합류한 기업들이며, 머지않아 우리나라에서도 곧 이 대열에 뛰어들 것으로 보인다. 그런데 이 역시 여행비용이 만만치가 않다. 고도 100km까지 상승하여 90분간 무중력 상태를 경험하면서 푸른 공 같은 지구를 감상할 수 있는 버진 갤럭틱은 1인당 25만 달러(2억 9000만 원)선으로 예상되지만, 벌써 세계 곳곳에서 650명이 예약한 것으로 전해지고 있다. 명단에 이름을 올린 유명인사들의 면면을 보면, 레오나르도 디카프리오, 저스틴 비버, 레이디 가가 등이 포함되어 있다. 2020년 6월부터 16차례의 우주 투어를 게획하고 있다. 이처럼 우주 시대는 바로 우리 눈앞에 성큼 다가왔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

주위를 집어 삼킬듯 휘몰아치는 목성의 지옥같은 사이클론(cyclone)이 새롭게 발견됐다. 지난 11일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 목성탐사선 주노가 최근 근접비행을 통해 목성의 남극에서 새로운 사이클론 하나를 발견했다고 밝혔다. 지난달 3일 주노가 22번째 근접비행(Fly by·플라이바이) 중 발견한 이 사이클론은 미국의 텍사스 만한 거대한 크기다. 텍사스주의 면적은 약 70만㎢, 우리 한반도의 면적이 22만㎢인 점과 비교해 보면 사이클론이 얼마나 큰 지 알 수 있는 대목. 앞서 주노는 미국 대륙만한 한 개의 사이클론을 중심으로 그 주위를 회전하는 5개의 사이클론을 발견한 바 있다. 이번에 새롭게 한 개가 추가되면서 완벽한 헥사곤(hexagon·6각형)을 이룬 셈이다.거대한 기체 행성인 목성은 멀리서보면 특유의 구름띠와 둥글게 보이는 타원형의 점들이 많은데 이 점이 바로 사이클론이다. 시속 수백㎞에 달하는 폭풍이 지구의 사이클론을 능가하는 속도로 불기 때문에 현실의 지옥이 존재한다면 바로 이곳이다. 공개된 사진이 마치 화산이 터져 용암이 분출하는듯 보이는 이유는 주노에 장착된 적외선 오로라 탐지기(JIRAM)가 촬영한 데이터를 바탕으로 실제 목성의 폭풍이 어떻게 작동하는지 이해하기 쉽게 만들어졌기 때문이다. NASA 측은 "새로운 사이클론의 풍속은 평균 시속 362㎞로 다른 것과 비슷한 수준"이라면서 "사이클론을 통해 목성 대기의 특징을 이해하는데 도움을 얻을 수 있다"고 밝혔다. 한편 지난 2011년 8월 발사된 주노는 28억㎞를 날아가 2016년 7월 4일 미국 독립기념일에 맞춰 목성 궤도에 안착했다. 주노의 주 임무는 목성 대기 약 5000㎞ 상공에서 지옥 같은 목성의 대기를 뚫고 내부 구조를 상세히 들여다보면서 자기장, 중력장 등을 관측하는 것이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인류가 버린 쓰레기는 지상에만 국한된 것은 아니다. 지구 주위에도 인류의 과학기술이 남긴 쓰레기들이 넘쳐나기 때문이다. 최근 유럽우주국(ESA)은 오는 2025년 지구 저궤도에 있는 우주쓰레기를 제거하는 이른바 '청소부 위성'을 발사할 예정이라고 발표했다. '클리어스페이스-1'(ClearSpace-1)이라고 명명된 이번 프로젝트는 지구 궤도를 돌고있는 수많은 우주쓰레기를 치우는 목적으로 기획됐다. 이 청소부 위성은 여러 개의 팔을 가진 것이 가장 큰 특징이다. 로켓에 실려 발사돼 지구 저궤도에 안착한 위성이 고장난 인공위성을 네 팔로 꼭 끌어안고 지구 대기로 떨어지는 것. 물론 이 과정에서 청소부 위성 역시 생명을 다해 서구 언론은 자살 특공대인 '가미카제' 같다고 표현했다.이처럼 실험적인 방식이지만 경제성 면에서는 의문이 남는다. 현재 지구 궤도에 3000개가 넘는 망가진 인공위성이 유령처럼 떠돌고 있어 죽은 위성 하나 없애기 위해 청소부 위성 한 대를 소모해야 하기 때문이다. ESA와 이번 프로젝트를 진행하는 스타트업 회사인 클리어스페이스 룩 피게 대표는 "우주쓰레기는 그 어느 때보다 시급하고 심각한 문제"라면서 "향후 몇 년 동안 위성의 수는 급격히 늘어날 예정인데 망가진 위성을 제거하고 새 위성을 위한 공간을 만드는 계기가 되기 바란다"고 밝혔다. 실제 우주쓰레기는 이제 다양한 청소 방법이 논의되고 실행될 만큼 위협적인 수준이다. 미 항공우주국(NASA)에 따르면 현재 지구 궤도를 돌고있는 우주쓰레기는 야구공 크기 기준으로 2만 개 이상, 러시아 전문가들은 길이가 10㎝ 이상인 것만 약 2만 3000여개에 달한다고 보고있다. 그러나 이보다 작은 크기의 우주쓰레기까지 합치면 지구 궤도상에서 정처없이 떠도는 숫자는 수억 개에 이를 것이라는 추정도 있다.문제는 이 우주쓰레기가 영화 ‘그래비티’에서 보여준 것 처럼 자칫하면 큰 피해를 줄 수도 있다는 점이다. 이들 우주쓰레기는 지구 궤도를 시속 2만8160㎞로 비행하고 있는데, 길이 1㎝정도의 작은 우주쓰레기 조각만으로도 세계 각국에서 띄운 각종 인공위성에 심각한 손상을 입힐 수 있다. 이 때문에 우주 선진국들은 앞다퉈 우주쓰레기를 제거하기 위한 다양한 방법을 연구하고 있다. 현재까지의 대표적인 계획은 청소부 위성을 띄우는 것이다. 다만 우주쓰레기 수거 방법은 조금씩 차이가 있는데 작살 사용, 그물 포획 등 여러가지다. 이중 어떤 방식이 가장 효과적이고 경제적인지는 차후에 드러날 예정이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

외로이 떠있는 일엽편주(一葉片舟) 같은 얼음 위에 위태로이 서 있는 북극곰의 모습은 지구온난화로 인한 위기를 보여주는 대표적인 이미지가 됐다. 이처럼 북극 바다에 떠다니는 얼음인 북극해빙이 점점 줄어들고 있다. 해빙이 줄어들면 햇빛 반사량이 적어지면 지구가 점점 뜨거워지고 그럴수록 해빙은 더 많이 녹게 된다. 한·미 공동연구진이 북극해빙이 녹는 속도를 빠르게 만드는 원인을 분석해냈다. 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학부, 미국항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터 기후·방사선연구소, 글로벌 모델링·흡수연구부 공동연구팀은 북극 해빙이 녹고 어는데 영향을 주는 대기 순환 시스템을 분석한 결과 기후변화에 따라 달라진 대기순환양상이 북극해빙에 주는 영향이 점점 커지고 있다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 기후분야 국제학술지 ‘크라이오스피어’에 실렸다. 보통 대기순환은 기압차로 인해 발생한다. 지금까지는 북극 대기순환에서 찬 공기 소용돌이가 강약을 반복하는 북극진동을 주로 관찰해왔는데 연구팀은 날짜변경선을 기준으로 북극의 동쪽과 서쪽에서 고기압과 저기압 순환이 번갈아 생기는 북극쌍극자 진동 현상에 주목했다. 실제로 북극쌍극자 진동이 서쪽에 고기압, 동쪽에 저기압 순환이 위치한 음(-)의 상태가 되면 북극을 관통하는 북극횡단해류가 강해지는데 이렇게 되면 북극해빙이 더 많이 녹게 되는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 인공위성 관측자료와 이를 재분석한 자료를 바탕으로 기후변화가 뚜렷해지기 시작한 1990년대 중반을 기준으로 1982~1997년, 1998~2017년 기간으로 나눠 북극해빙 면적과 북극 쌍극자 간 상관관계를 분석했다. 그 결과 최근들어 북극 쌍극자의 공간양상이 바뀌었으며 북극횡단해류를 더 강하게 만든다는 사실을 밝혀냈다. 또 북극쌍극자에 의해 해빙이 감소하면 해당 지역에서 햇빛반사율이 감소하면서 해빙감소가 가속화되는 ‘얼음-알베도 피드백’ 과정이 강해진다. 또 이번 연구를 통해 기후변화 주원인은 태평양십년주기변동(PDO) 현상에 의한 대기순환 때문이라는 것도 밝혀냈다. POD는 태평양 해수면 온도가 약 10년 주기로 변동하는 현상이다. 이명인 UNIST 교수는 “이번 연구는 북극대기순환에서 주로 고려됐던 북극진동 이외에 북극쌍극자 현상도 중요하다는 것을 보여줬다는데 의미가 크다”라며 “이번에 규명한 결과를 활용하면 향후 북극 해빙의 크기 예측력을 높이고 폭염이나 꽃샘추위 등 북극해빙으로 인한 계절변동 연구에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우주의 안테나는 초기 우주로부터 오는 신호를 포착하기 위해 펼쳐졌으며, 천문학자들은 블랙홀이 100만 광년 이상 멀리 떨어진 거리에서도 은하계의 별 형성을 촉진시키고 있다는 사실을 알아냈다. ​미국항공우주국(NASA)에 의해 ‘금주의 가장 놀라운 우주 사진’으로 선정된 위 이미지는 현란한 우주의 색채를 보여주고 있다. 사진의 붉은색 영역은 지구에서 99억 광년 떨어진 한 은하의 중심에 블랙홀을 둘러싸고 있는 뜨거운 가스를 나타낸다. ​이 합성 이미지를 만들어낸 NASA의 찬드라 X선 우주망원경과 미국국립과학재단(NSF)의 칼 G. 잔스키 전파망원경(Karl G. Jansky Very Large Array)은 연구자들로 하여금 이 블랙홀이 100만 광년 이상 떨어져 있는 여러 은하에서 별 형성을 촉진시켰다는 결론을 내릴 수 있도록 도와줬다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

미국항공우주국(NASA)이 크리스마스 시즌 동안 지구를 인근을 지나갈 것으로 예상되는 소행성 2개를 발표했다. 미국 현지시간으로 오는 12월 20일, ‘216258 2006 WH1’으로 명명된 이 소행성은 폭이 540m, 최대 600m에 달하는 대형에 속한다. 이는 미국 뉴욕에 있는 초고층 건물인 세계무역센터 빌딩과 비슷한 크기다. NASA는 이 소행성이 현재 시간당 4만 3200㎞의 속도로 움직이고 있다고 밝혔다. 또 다른 소행성은 2000 CH59(310442)으로 명명됐으며, 216258 2006 WH1’과 크기가 유사하다. 두 소행성 모두 크리스마스 즈음 지구를 지나가며, 충돌한 가능성은 거의 없다고 NASA는 밝혔다. 다만 전문가들은 과거에 지구와 소행성이 충돌한 횟수가 예상보다 훨씬 많았던 것으로 보인다는 최근의 연구결과에 따라, 소행성과 지구의 충돌 가능성과 예상 결과에 대해 관심을 기울일 필요가 있다고 지적했다. 최근 과학자들은 지구상에서 두 번째로 큰 운석 구덩이인 호주 서부의 울프 크릭 크레이터(Wolfe Creek Crater)가 기존 예상보다 더 이른 시기에 생성됐으며, 지구 역사상 소행성의 충돌은 예상보다 훨씬 자주 발생했음에도 불구하고 그 흔적이 남지 않아 정확한 횟수를 예측하지 못하고 있다는 연구결과를 내놓았다. 연구를 이끈 호주 울런공대학 연구진은 “울프 크릭 크레이터는 폭 15m, 무게 1만 4000t 가량의 소행성이 초당 17㎞의 속도로 지구와 충돌해 생긴 흔적”이라면서 “이전까지 학계는 울프 크릭 크레이터의 생성 시기(소행성과 지구가 충돌한 시기)가 30만 년 전이라고 예측해 왔지만, 분석 결과 12만 전이었을 것으로 추정된다”고 설명했다. 이어 “지구-소행성 충돌은 대략 200년에 한 번씩 일어날 가능성이 높다”면서 “호주의 건조한 지역에서만 운석 구덩이가 발견되고 있지만, 이러한 운석구덩이는 강이나 산의 형태가 달라지는 지형활동에 의해 파괴될 수 있다”고 덧붙였다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

NASA 3년 앞질러… 발원지까지 감시 대기오염 상황·해양환경 실시간 추적 정확도 높인 초미세먼지 측정 기술도 한반도를 넘어 중국발 미세먼지까지 동아시아 전역의 대기오염 상황을 실시간으로 추적하는 정지궤도 위성이 세계 최초로 개발돼 내년 2월 발사된다. 과학기술정보통신부는 환경부, 해양수산부와 함께 3867억원을 투입해 미세먼지와 해양사고 등 환경감시에 최적화된 정지궤도 위성 ‘천리안2B호’를 개발 완료했다고 5일 밝혔다. 천리안2B호의 가장 큰 특징은 세계 최초로 미세먼지를 관측할 수 있는 환경탑재체가 장착된 정지궤도 위성이라는 점이다. 이는 미국항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA)에서 계획 중인 환경전용 정지궤도 위성 발사보다 2~3년 빠른 것이다. 지난 4일 대전 한국항공우주연구원에서 공개된 천리안2B호는 지난해 12월 발사돼 지난 7월부터 기상정보를 제공하는 정지궤도 기상위성인 ‘천리안2A호’와 쌍둥이 위성이다. 높이 3.8m, 무게 3400㎏의 천리안2B호는 천리안2A호와 마찬가지로 동경 128.2도, 적도 상공 3만 5786㎞에서 지구 자전속도에 맞춰 움직이면서 동아시아 지역을 정밀감시할 예정이다. 천리안2B호는 일본부터 인도네시아 북부, 몽골 남부까지 한반도 주변 동아시아 지역 전체를 관측해 미세먼지는 물론 이산화질소, 이산화황, 포름알데히드, 오존 등 20여종의 대기오염물질 정보를 파악할 수 있다. 특히 천리안2B호의 관측망을 활용하면 미세먼지의 이동경로를 추적할 수 있기 때문에 중국발 미세먼지 현황을 정확히 파악할 수 있게 된다. 국내 대규모 미세먼지 발생지역도 정밀 탐지가 가능해 해당 지역을 집중 관리하는 등 대기환경 개선정책 수립에도 활용할 수 있을 것으로 연구팀은 보고 있다. 천리안2B호에는 고성능 해양감시장비도 실려 적조, 녹조, 유류사고 등 해양재해 발생을 실시간 관측할 수 있다. 오염물질의 해양투기 감시, 해수 수질변화 장기간 추적도 가능해진다. 다목적 환경감시용 위성 천리안2B호는 내년 1월 5일 발사장소인 남미 프랑스령 기아나의 기아나 우주센터로 옮겨진 뒤 발사 준비상태 점검을 끝내고 2월 18일경 아리안5호 로켓에 실려 발사될 예정이다. 최재동 한국항공우주연구원 정지궤도복합위성사업단장은 “천리안2B호가 본격적으로 운용되는 2021년 이후부터는 우리나라를 포함한 동아시아에 분포한 대기오염물질의 배출과 장거리 이동 대기오염물질 농도를 스마트폰 영상으로도 손쉽게 확인할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 한편 한국표준과학연구원 가스분석표준센터 연구팀은 초미세먼지(PM2.5) 농도 측정의 정확성을 높여 수치의 신뢰성을 높일 수 있는 평가기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 초미세먼지 농도는 화력발전소 같은 대형 공장을 포함해 전국 수백여 곳에 설치된 측정소에 있는 측정기의 수치를 바탕으로 정해진다. 지금까지는 초미세먼지 측정기의 핵심 부품인 입경분립장치의 분리 효율을 정확히 평가할 수 있는 기술이 없었다. 측정기의 실제 성능을 검증하지 못한 채 사용돼 왔기 때문에 초미세먼지 농도 수치에 대한 신뢰도에 대한 문제는 끊임없이 제기돼 왔다. 연구팀은 이번 기술개발이 초미세먼지 농도 수치에 대한 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

내년 1월 초 남미 기아나발사장 이송...2월 18일에 아리안5호에 실려 발사 예정 표준硏 초미세먼지 측정 신뢰도 높일 수 있는 시스템 개발 최근 몇 년 간 겨울철만 되면 추위보다 미세먼지를 더 걱정하는 분위기가 됐다. 이 때문에 정부에서도 12월부터 이듬해 3월까지 국내에서 발생하는 미세먼지 배출량을 줄이기 위해 미세먼지 계절관리제를 시행하고 있다. 이 같은 상황에서 과학기술계도 미세먼지에 대응하기 위한 새로운 무기들을 속속 내놓고 있다. 우선 과학기술정보통신부, 환경부, 해양수산부 공동으로 동아시아 지역의 미세먼지와 적조, 녹조는 물론 각종 해양사고 등 해양 감시에 최적화된 정지궤도 위성 ‘천리안2B호’를 개발완료하고 지난 4일 대전 한국항공우주연구원에서 공개했다. 3867억원이 투입된 천리안2B호는 높이 3.8m, 무게 3400㎏로 동경 128.2도, 적도 상공 3만5786㎞에서 지구 자전속도와 같은 속도로 회전하며 동일한 지역을 정밀감시하는 정지궤도 위성이다. 천리안2B호는 지난해 12월 발사돼 지난 7월부터 기상정보를 제공하고 있는 정지궤도 기상위성인 ‘천리안2A호’와 쌍둥이 위성이다. 천리안2B호는 정지궤도 위성으로는 세계 최초로 미세먼지를 관측할 수 있는 환경탑재체가 장착됐다. 이는 미국항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA)에서 계획하고 있는 환경전용 정지궤도위성 발사보다 2~3년 빠른 것이다.천리안2B호는 일본부터 인도네시아 북부, 몽골남부까지 한반도 주변 동아시아 지역 전체를 관측해 미세먼지는 물론 이산화질소, 이산화황, 포름알데히드, 오존 등 20여종의 대기오염물질 정보를 파악할 수 있다. 현재 환경부 산하 국립환경과학원에서 수행하는 미세먼지 예보에는 지상관측 자료만 쓰이고 있지만 천리안2B호가 대기환경정보를 본격적으로 제공하는 2021년부터는 미세먼지 예보의 정확도가 높아질 것으로 기대되고 있다. 특히 천리안2B호의 관측망은 미세먼지의 이동경로를 추적할 수 있기 때문에 중국발 미세먼지 현황을 정확히 파악할 수 있을 것으로 보인다. 또 국내에서 대규모 미세먼지 발생지역을 파악할 수 있어 해당 지역을 집중 관리하는 등 대기환경 개선정책 수립에도 활용할 수 있을 것으로 연구팀은 보고 있다. 이와 함께 천리안2B호에는 해양감시장비도 탑재돼 적조, 녹조, 유류사고 등 해양재해 발생을 실시간 관측할 수 있고 오염물질의 해양투기 감시, 해수 수질변화 모니터링도 가능하게 된다. 천리안2B호는 내년 1월 5일 발사장소인 남미 프랑스령 기아나의 기아나 우주센터로 옮겨진 뒤 발사 준비상태 점검을 마친 뒤 2월 18일경 아리안5호 로켓에 실려 발사될 예정이다. 최재동 한국항공우주연구원 정지궤도복합위성사업단장은 “천리안2B호가 본격적으로 운용되는 2021년 이후부터는 우리나라를 포함한 동아시아에 분포한 대기오염물질의 배출과 장거리 이동 대기오염물질 농도를 스마트폰 영상으로도 손쉽게 확인할 수 있게 될 것”이라고 말했다.여기에 한국표준과학연구원 가스분석표준센터 연구팀은 초미세먼지(PM2.5) 농도 측정의 정확성을 높여 수치의 신뢰성을 높일 수 있는 평가기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 초미세먼지 농도는 화력발전소 같은 대형 공장을 포함해 전국 수 백여 곳에 설치된 측정소에 있는 측정기의 수치를 바탕으로 정해진다. 지금까지는 초미세먼지 측정기의 핵심 부품인 입경분립장치의 분리 효율을 정확히 평가할 수 있는 기술이 없었다. 측정기의 실제 성능을 검증하지 못한 채 사용돼 왔기 때문에 초미세먼지 농도 수치에 대한 신뢰도에 대한 문제는 끊임없이 제기돼 왔다. 연구팀은 실제 먼지를 이용해 먼지 크기별 입경분립장치의 분리효율을 측정하고 계산하는 시스템을 개발하는데 성공함으로써 국민들이 일상에서 접하는 초미세먼지 농도 수치에 대한 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대되고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

발사 1년 만에 태양 2400만㎞ 앞에 근접 태양서 나오는 초속 200~900㎞ ‘태양풍’ 자기장 변화가 가속 만든단 사실 밝혀내 초속 450㎞ 미만 바람 코로나 구멍서 비롯 그리스 신화에서 크레타섬에 갇힌 천재 발명가 다이달로스는 아들 이카로스와 함께 새의 깃털을 밀랍으로 붙여 만든 날개를 달고 탈출을 시도한다. 다이달로스는 탈출 직전 이카로스에게 “태양을 똑바로 쳐다보고 날지 마라. 그러면 추락하게 될 테니까”라고 충고를 했다. 그러나 하늘을 나는 것에 신이 난 이카로스는 태양을 향해 너무 높이 날았다가 날개를 잃고 바다에 떨어져 죽었다.태양은 지구에 사는 모든 생물에게 생명의 원천이다. 과학기술이 눈부시게 발달했지만 얼마 전까지만 해도 태양은 멀리서 바라볼 수밖에 없는 천체였다. 태양 표면의 온도는 5778K(절대온도 켈빈·섭씨 약 5504도)이고 태양 대기 가장 바깥쪽인 코로나의 온도는 100만K(약 섭씨 99만 9727도)에 이르기 때문에 ‘태양 탐사는 불가능한 임무’였다. 그러나 지난해 8월 12일 미국 플로리다 케이프커내버럴 공군기지에서 인류 최초로 태양 탐사를 목적으로 만들어진 ‘파커 태양 탐사선’이 발사됐다. 파커 태양 탐사선은 1958년 태양에서 입자와 자기장의 지속적 방출이 있다는 태양풍 가설을 세운 과학자 유진 파커 박사의 이름을 딴 것으로 생존 과학자의 이름을 우주선에 명명한 것은 처음이었다. 파커 태양 탐사선은 발사 1년 만에 태양과 가장 가까운 행성인 수성까지 거리인 5800만㎞보다 더 가깝게 태양에 다가가 관찰했다. 그렇게 얻어진 데이터를 바탕으로 태양풍의 기원과 고에너지 입자물리학에 대한 통찰력을 보여 준 연구 결과들이 한꺼번에 발표됐다. 미국 프린스턴대, 항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터, 캘리포니아공과대(칼텍), 존스홉킨스대 응용물리학연구소 등 15개 연구기관과 그리스, 영국, 프랑스 공동연구팀을 비롯한 세 개의 연구팀은 파커 탐사선이 태양에서 2400만㎞ 떨어진 곳까지 근접해 코로나를 정밀 관찰해 얻은 데이터들을 분석해 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 5일자에 세 편의 논문과 한 편의 분석논문으로 발표했다. 태양에서 불어오는 바람이라고 할 수 있는 태양풍은 양전자, 전자 같은 미립자와 고에너지 입자 등 물질을 초당 약 100만t 가까이 방출하고 있다. 태양풍의 속도는 초속 200~900㎞인데 초속 750~900㎞는 빠른 태양풍, 초속 450㎞ 이하는 느린 태양풍으로 분류된다. 태양풍은 보통 코로나를 떠나면서 속도가 빨라지고 지구 가까이 오면서 속도나 특성이 변화되는데 이전까지는 이 같은 현상에 대해 정확한 설명을 내놓지 못했었다. 저스틴 캐스퍼 미시간앤아버대 기후우주과학과 교수가 주도한 연구팀은 파커 태양 탐사선이 보내온 자료를 분석한 결과 자기장의 변화가 태양풍의 속도를 증가시킨다는 사실을 발견했으며 이런 속도의 증가는 이론적으로 예측한 것보다 더 빠르다는 것을 확인했다. 또 러셀 하워드 미해군연구소 박사가 주도한 연구팀은 초속 450㎞ 미만의 느린 태양풍에 초점을 맞춰 분석을 했는데 느린 태양풍은 태양의 적도 부근에서 발견된 코로나 구멍에서 비롯된다는 사실을 확인했다. 이번 연구를 종합한 데이비드 맥코머스 프린스턴대 우주물리학과 교수(플라스마물리학)는 “태양에 가깝게 다가가는 것 자체가 매우 위험한 모험이지만 파커 태양 탐사선은 앞으로도 5년 동안 태양에 근접하면서 지금까지 알지 못했던 태양의 구조와 태양풍에 대한 상세한 정보를 얻게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아직 어둠이 내려앉아있는 산등성이 너머 동이 틀 무렵을 담은 이 사진의 장소는 어디일까? 최근 미 항공우주국(NASA)은 화성탐사로봇 큐리오시티가 촬영한 흥미로운 사진 한장을 홈페이지와 트위터 등에 공개해 관심을 모았다. 사진 속 장소는 막 해가 뜨고있는 화성의 풍경이다. 사진 왼쪽 상단에는 해가 떠오르고 어둠이 내려앉아있던 능선은 빛을 받아 서서히 밝아지는 모습이 사실 우리나라의 강원도 산 풍경과 구별이 되지 않을 정도다. 이에 지난 1일(이하 현지시간) 자신의 트위터에 사진을 공개한 큐리오시티 카메라 담당 더그 엘리슨은 "내가 본 화성 사진 중 가장 멋진 작품 중 하나"라면서 "뉴 멕시코주의 어떤 곳을 촬영한 것 같다"고 표현했다. 이 사진은 지난달 30일 큐리오시티가 화성에 착륙한 지 2601솔(SOL·화성의 하루 단위으로 1솔은 24시간 37분 23초로 지구보다 조금 더 길다)에 촬영됐다. 이날 큐리오시티는 오른쪽 내비게이션 카메라로 게일 크레이터의 풍경을 담았다. 　앞서 큐리오시티는 일출과는 반대로 해가 지는 화성의 모습을 촬영해 경외감을 안겼다. 붉은색으로 아름답게 물드는 지구와 달리 푸른색으로 으스스한 느낌을 주는 이 사진은 지난 2015년 4월 15일 956솔에 큐리오시티가 촬영했다. 화성의 석양이 푸른 것은 표면 약 40㎞ 위에 형성된 대류권이 대부분 먼지로 이루어져 필터처럼 붉은 태양빛을 걸러내기 때문이다. 한편 지난 2012년 8월 화성에 생명체가 있는지 조사하기 위해 게일 크레이터 부근에 내려앉은 큐리오시티는 소형차만한 크기로 하루 200여m 움직이며 탐사를 이어오고 있다. 그간 큐리오시티는 화성의 지질과 토양을 분석해 메탄 등 유기물 분석자료를 확보하고 미생물이 살만한 조건인지를 조사해 왔다. 실제로 큐리오시티는 오래 전 화성 땅에 물이 흐른 흔적, 생명체에 필요한 메탄가스와 질산염 증거를 발견하는 큰 업적을 남겼다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인간의 머릿속으로는 상상도 할 수 없을 만큼 큰 은하도 인근에 '친구'가 있는 경우가 있다. 지는 29일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경에 장착된 광시야 카메라(WFC-3)로 관측한 두 은하의 사진을 공개했다. 심연의 어둠 속에서 밝게 빛나는 두 은하의 이름은 각각 NGC 6285(왼쪽)과 NGC 6286으로 이중 NGC 6286는 우리에게 '엣지' 있는 모습으로 보인다. NASA가 '다이내믹한 은하 듀오'라고 이름붙인 두 은하는 모두 나선은하로 상호작용하는 은하다. 서로의 중력적 영향으로 가스와 먼지를 끌어내고 모양도 왜곡되기 때문으로 지구에서 봤을 때 다소 뿌옇게 보인다. 이같은 이유로 '상호작용은하'로 분류되는 두 은하는 'Arp 293'로 함께 통칭된다. 용자리에 위치한 Arp 293은 지구와 무려 2억 5000만 광년 떨어진 곳에 위치해 있으며 두 은하의 거리도 사진 상으로 가까워 보이지만 13만 광년이나 떨어져 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주의 크기나 거리를 실감하려면 어떻게 해야 할까? ‘우주 체험 교실’의 출발점은 딱 하나다. 바로 나의 크기에서부터 짚어나가야 한다는 것이다. 이때 편의상 대략 사람의 키를 1m로 친다. 키 작은 아이들도 생각해주자. 지구의 지름은 약 1만3000㎞이니까, 사람 띠로 이 지름을 만들려면 약 1300만 명이 필요하다. 남한 인구의 약 4분의 1이 손을 맞잡는다면 지구 지름만큼 된다는 얘기다. 지구 둘레는 4만㎞이니까, 70억 세계인구가 손을 맞잡는다면 지구를 20바퀴쯤 둘러쌀 수가 있다. 얼마나 많은 인구가 이 조그만 행성 위에서 복작거리면 사는가를 일단 실감할 수 있다. 다음, 지구와 달 사이의 거리는 약 38만㎞다. 지구를 징검다리처럼 우주공간에 약 30개쯤 늘어놓으면 얼추 달까지 닿는다. 생각해보면 달이 그리 멀지 않은 곳에 있다고 하겠다. 빛이 이 거리를 달린다면 1초 남짓 걸린다. 하지만 시속 100㎞로 달리는 차를 타고 밤낮없이 달리더라도 달까지 도착하는 데는 다섯 달, 약 158일이 걸린다. 우리의 척도로는 달도 정말 멀리 있는 셈이다. 참고로, 달의 지름은 지구의 4분의 1 남짓하다. 다음은 훌쩍 건너뛰어 태양까지의 거리를 짚어보자. 지구에서 태양까지의 거리는 약 1억 5000만㎞다. 이게 대체 얼마만한 거리일까? 천문학은 감수성과 상상력을 필요로 한다. 가장 간단한 답으로는, 1초에 지구 7바퀴 반 도는 초속 30만㎞인 빛이 8분 20초 걸려 주파하는 거리다. 초로는 약 500초인데, 달까지 거리의 약 400배에 달하며, 시속 100㎞의 차로 달리면 약 6만2500일이 걸리고. 햇수로는 약 170년이 걸린다. 하늘에서 늘 빤히 보이는 태양, 우리가 해바라기를 즐기는 태양이 실제로는 얼마나 멀리 떨어져 있는 별인가를 실감할 수 있다. 그런데도 그 먼 거리에서 내뿜는 별빛이 이리도 뜨겁다니 참 믿기지 않는 일이지만, 이것이 태양 표면 온도 6000도의 위력이다. 태양이 만약 10%만 지구 가까이에 위치했다면 지구상에는 어떤 생명체도 살지 못했을 것이다. 우리는 부디 태양이 그 자리를 지켜주기만을 기도해야 한다. 달보다 약 400배 멀리 떨어져 있는 태양은 지름의 크기도 달의 약 400배쯤 되는 바람에, 지구에서 볼 때 이 둘이 일직선상에 놓이면 딱 포개져서 개기일식이 된다. 이건 정말 우주적인 우연이라 하겠다. 덕분에 우리는 지구 행성에서 개기일식의 장관을 즐길 수 있게 된 것이다. 참고로, 태양은 지구 지름의 약 109배나 되는 크기다. 60억㎞만 나가도 지구는 한 점 티끌이번에 태양의 반대쪽으로 달려가 보자. 그쪽으로는 우리보다 먼저 달려간 보이저 1호가 있으니, 그 뒤를 졸졸 따라가보면 된다. 인류가 우주로 띄워보낸 ‘병 속 편지’ 보이저 1호는 지구인의 메시지를 싣고 2019년 12월 현재 지구로부터 약 220억㎞ 떨어진 우주 공간을 날고 있는 중이다. 지구-태양 간 거리의 148배이고, 빛으로도 20시간이 더 거리는 아득한 성간공간이다. 미국의 무인 우주 탐사선 보이저 1호가 지구를 떠난 것이 지난 1977년 9월 5일이니까 현재 꼬박 만 42년을 날아가고 있는 셈이다. 목성과 토성 탐사, 그리고 성간 임무를 띤 보이저 1호는 출발한 지 12년 7개월 만인 1990년 2월에 명왕성 궤도에 다다랐다. 지구로부터 약 60억㎞, 40AU(1AU는 지구-태양 간 거리) 되는 거리다. 이쯤 되는 곳에서 보이저 1호에게 예정에 없던 미션 하나가 지구로부터 날아들었다. 카메라를 지구 쪽으로 돌려 태양계 가족 사진을 찍으라는 거였다. 이때 찍은 태양계 가족 사진 중 지구 부분이 모든 천체사진 중 가장 철학적인 사진으로 불리는 유명한 ‘창백한 푸른 점'(The Pale Blue Dot)이다.지구로부터 61억㎞ 떨어진 곳에서 찍은 이 사진을 보면 지구는 망망대해 같은 우주공간에 떠 있는 희미한 점 하나에 지나지 않는다. 미 항공우주국(NASA)에서 동그라미를 쳐주지 않았다면 알아보기도 힘든 점이다. 황도대의 희미한 빛줄기 위에 떠 있는 한 점 티끌이 바로 지구다. 아침 햇살 속에 떠도는 창 앞의 먼지 한 점과 다를 게 없어 보인다. 이 티끌의 표면적 위에 아웅다웅하는 70억 인류와 수백만 종의 생물들이 살아가고 있는 것이다. 이 정도의 거리만 나가도 지구는 거의 존재를 찾아보기 힘들게 된다. 태양계도 이토록 드넓은 동네임을 알 수 있다. 보이저 1호가 태양계를 벗어나 성간 간으로 진입한 것은 2012년 8월로, 탐사선을 스치는 태양풍 입자들의 움직임으로 확인되었다. 보이저 1호는 어느 천체의 중력권에 붙잡힐 때까지 관성에 의해 계속 어둡고 차가운 우주로 나아갈 운명이다. 연료인 플로토늄 238이 바닥나는 2020년께까지 보이저 1호는 아무도 가보지 못한 태양계 바깥의 모습을 지구로 전해줄 것이다. 태양계를 벗어난 보이저 1호가 먼저 만나게 될 천체는 혜성들의 고향 오르트 구름이다. 하지만 300년 후의 일이다. 이 오르트 구름 지역을 빠져나가는 데만도 약 3만 년이 걸린다. 그 다음부터 4만 동안에는 그 진로상에 어떤 별도 없어 홀로 외로이 날아가야 한다. 약 7만년을 날아간 후 보이저 1호는 18광년 떨어진 기린자리의 글리제 445 별을 1.6광년 거리에서 지날 것이며, 그 다음부터는 적어도 10억 년 이상 아무런 방해도 받지 않고 우리은하의 중심을 돌 것이다. 가장 가까운 별까지 가려면 6만 년 걸린다은하까지 가기 이전에 태양에서 가장 가까운 별인 4.2광년 걸리는 프록시마 센타우리란 별부터 방문해보도록 하자. 가장 가까운 이웃별인 이 별까지 빛이 마실갔다 온다면 8년이 넘게 걸린다. 그 빠른 빛도 우주 크기에 비한다면 달팽이 걸음에 지나지 않는 셈이다. 그렇다면 인간이 가장 빠른 로켓을 타고 간다면 얼마나 걸릴까? 인류가 끌어낼 수 있는 최대 속도는 초속 23km다. 이는 2015년 명왕성을 근접비행한 NASA 탐사선 뉴호라이즌스가 목성의 중력보조를 받아 만들어낸 속도로, 지구 탈출속도의 2배가 넘는다. 대략 총알보다 23배가 빠르다고 생각하면 된다. 뉴호라이즌스에 올라타 프록시마 별까지 신나게 달려보기로 하자. 얼마나 달려야 할까? 1광년이 약 10조㎞니까, 4.2광년은 약 42조㎞다. 이 거리를 뉴호라이즌스가 밤낮없이 달린다면 무려 6만 년을 달려야 한다. 왕복이면 12만 년이다. 가장 가까운 별까지 가는 데도 이렇게 걸린다는 얘기다. 이것이 바로 인류가 외계행성으로 진출할 수 없는 가장 큰 이유다. 우리 인류는 이처럼 우주 속에서 엄청난 공간이란 장벽으로 차단되어 있는 것이다. 그럼 내친 김에 뉴호라이즌스를 타고 우리은하 끝에서 끝까지 한번 가보자. 얼마나 걸릴까? 우리은하는 지름이 약 10만 광년이다. 프록시마까지 간 자료가 있으니까 비례계산을 하면 금방 답이 나온다. 14억 년! 우주 역사의 약 10분의 1에 해당하는 시간이다. 이는 인류에게 거의 영겁이라 할 만하다. 지구상에 나타난 게 몇십만 년밖에 안되는 인류에게 14억 년이란 참으로 긴 세월이다. 장엄하게 빛나던 태양은 점점 체온을 높아가 뜨거워질 것이며, 그때쯤이면 이미 지구는 석탄불 위의 감자처럼 바짝 구워져 염열지옥이 되어버렸을지도 모른다. 그런데 이런 방대한 은하가 우주공간에 약 2000억 개가 있고, 은하간 공간의 평균거리는 수백만 광년이나 된다. 그리고 우주의 크기는 약 940억 광년이라는 NASA 계산서가 현재 나와 있다. 940억 광년이란 인간의 모든 상상력을 동원해도 실감하기 어려운 크기다. 빛의 속도로 지금도 팽창하고 있는 우주는 앞으로도 얼마나 더 커질지는 아무도 모른다. 이처럼 우주는 광대하다. 터무니없이 광대하다. 그래서 어떤 천문학자는 이런 푸념을 하기도 했다. “신이 만약 인간만을 위해 우주를 창조했다면 엄청난 공간을 낭비한 것이다.” 우주의 크기를 체험해보려 한 애초의 우리 계획은 이쯤에서 접는 게 현명하지 않을까? 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

3D 프린터는 21세기 제조업 혁신을 이끌 신기술로 주목받고 있습니다. 복잡한 구조의 물체를 한 번에 출력할 수 있다는 것과 다양한 형태의 제품을 한 번에 쉽게 제조할 수 있다는 점 덕분에 여러 가지 응용이 가능하기 때문입니다. 예를 들어 복잡한 형태의 부품을 사용하지만, 대량 생산이 필요 없고 발사 때마다 부품 공급이 필요한 우주 로켓 제조 분야에 안성맞춤이라고 할 수 있습니다. 과거에는 3D 프린터로 고온 고압 환경을 견딜 수 있는 금속 제품을 출력하기 힘들었지만, 미 항공우주국(NASA)은 물론 여러 민간 기업에서 연구를 계속한 덕분에 이제 신뢰할 수 있는 성능을 지닌 금속 부품을 출력할 수 있게 됐습니다. 하지만 지금까지 주요 로켓 제조사들은 엔진 부품 등 일부 부품만 금속 3D 프린터로 출력하고 나머지는 일반적인 제조 기술을 이용해 로켓을 제작했습니다. 반면에 2015년에 설립된 민간 우주 로켓 스타트업인 랠러티비티 스페이스(Relativity Space)는 로켓 전체를 3D 프린터로 출력한다는 다소 무모해 보이는 프로젝트를 추진하고 있습니다. 그러나 이들의 계획이 전혀 근거 없는 것은 아닙니다. NASA는 이들을 위해 테스트 시설을 빌려줬고 미 공군 역시 2021년 첫 발사를 위해 케이프 커내버럴 기지에 발사 시설 건설을 승인했습니다.렐러티비티 스페이스의 첫 로켓인 테란-1(Terran-1)은 높이 30m에 지름 2m인 2단 로켓입니다. 저지구궤도(LEO) 페이로드는 1250㎏으로 중형 위성까지 발사가 가능합니다. 1회 출력 비용이 1000만 달러로 저렴하고 3D 프린터로 출력할 수 없는 부분을 제외하고 95%의 부품을 60일 이내에 출력할 수 있다는 것이 가장 큰 장점입니다. 테란-1을 출력하기 위해 렐러티비티 스페이스는 세계에서 가장 큰 금속 3D 프린터 중 하나인 스타게이트(Stargate)를 개발했습니다. 스타게이트는 거대한 로봇 팔에 탑재된 프린터 헤드를 통해 엔진, 연료 탱크, 페이링 및 로켓 동체를 출력합니다.(사진) 테란-1의 1단에는 9개의 Aeon-1 엔진이 탑재되고 2단에는 한 개의 Aeon-1 엔진이 탑재됩니다. 이 엔진은 니켈 합금으로 출력되며 불과 100개의 부품으로 구성되어 있습니다. 로켓 엔진은 매우 복잡한 구조를 지녔지만, 한 번 쓰고 버렸기 때문에 비용이 많이 소모됐습니다. 복잡한 구조를 지닌 로켓 엔진을 3D 프린터로 한 번에 출력하면 제조 시간과 비용을 획기적으로 단축할 수 있습니다. 참고로 연료는 액체 산소와 액체 메탄이며 엔진 1기의 추력은 68.9kN입니다. 이 엔진은 NASA 존 C 스테니스 우주 센터의 E-3 테스트 시설에서 100회에 달하는 연소 테스트를 진행했습니다. 물론 3D 프린터로 출력한 로켓이 제조사의 기대대로 높은 압력과 열을 견디고 안전하게 발사될지는 2021년에 실제 발사를 해보기 전까지는 장담할 수 없습니다. 하지만 만약 성공한다면 금속 3D 프린터의 가장 획기적인 성과가 될 것입니다. 비정기적으로 발사되는 우주 로켓은 대량 생산을 통해 규모의 경제를 구현하기도 어렵고 구조가 복잡해 비용을 낮추기도 힘들었습니다. 가능하기만 하다면 금속 3D 프린터는 이 문제에 대한 완벽한 해결책이 될 수 있습니다. 하나의 3D 프린터로 다양한 로켓을 생산할 수 있는 것은 물론 로켓 주문이 없을 때는 다른 제품을 출력하면서 얼마든지 수익을 낼 수 있기 때문입니다. 새로운 로켓을 개발하고 테스트하는 시간과 비용 역시 크게 단축될 것입니다. 물론 랠러티비티 스페이스의 시도가 성공하지 못해도 금속 3D 프린터가 로켓 및 항공 제조 부분에 큰 혁신을 가져올 것은 분명합니다. 현재는 조심스럽게 접근하고 있는 제조사들도 금속 3D 프린터 관련 기술과 경험을 축적하면 적용 범위를 계속해서 늘려나갈 것입니다. 그리고 3D 프린터를 통한 혁신은 우주 항공 산업뿐 아니라 다른 분야로도 계속해서 확산할 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미국항공우주국(NASA)이 2024년까지 달에 보낼지도 모르는 새로운 달 착륙선에 관한 콘셉트(개념) 이미지가 공개돼 눈길을 끈다. NASA는 26일(현지시간) 최근 한 연구를 통해 달의 극지방에 탐사로봇을 보낼 중형급 달 착륙선에 관한 개념을 만들어냈다고 밝혔다. 현재 ‘팔레트 랜더’(pallet lander)로 불리는 이 착륙선은 300㎏의 탐사로봇과 탑재물을 달의 극지방에 보내기 위해 단순하게 고안됐다. 이 착륙선은 상업용 로켓과 우주선에 실려 달까지 이동할 예정이다.이에 대해 프로젝트 책임자인 NASA 마셜 우주비행센터의 수석 시스템 공학자인 로건 케네디 연구원은 “복잡함을 줄이기 위해 단일 문자열 시스템, 최소 메커니즘, 기존 기술을 사용했지만 정밀 착륙 시 위험요소를 피해 탐사로봇 운용에 도움이 되도록 보다 발전된 계획을 세웠다”고 설명했다. 착륙선은 단순하고 저렴하게 만들지만, 탐사로봇 등 탑재물이 파손되지 않도록 정확한 지점에 안전하게 착륙시키기 위한 계획이다. 또 케네디 연구원은 “달 착륙선이 더 큰 적재량을 수용하도록 발전함에 따라 단순하지만 성능이 뛰어난 착륙선이 필요하게 됐다. 이 개념은 지난 몇 년간 여러 팀에 의해 개발됐고 그 필요성을 충족했다”면서 “우리 결과물이 다른 팀에게도 도움이 되길 바란다”고 덧붙였다. 팔레트 랜더 착륙선의 디자인은 도널드 트럼프 미국 대통령이 지난 3월 2028년으로 예정돼 있던 차기 달 탐사 계획을 2024년으로 4년 앞당긴 뒤 공개됐다. 한편 착륙선에 관한 자세한 내용은 NASA 웹사이트에 게재된 기술보고서(TP)를 통해 확인할 수 있다.사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

태양풍은 인류에게 우호적인 존재가 아니다. 태양이 끊임없이 방출하는 고에너지의 하전된 입자는 태양계 전체를 방사선으로 가득 채우며 때로는 인공위성을 손상시키고, 나아가 대기로 보호되지 않는 행성에 생명체가 서식할 수 없게 만든다. 태양풍은 문자 그대로 태양으로부터 바람처럼 불어져나오는 것이지만, 최근 우리 태양계 가장자리에서 이루어진 새로운 관측에서 알 수 있듯이, 그것은 성간 공간에서 태양계로 쏟아져 들어오는 보다 강력한 우주선(宇宙線)으로부터 태양계를 보호한다는 사실이 밝혀졌다. 태양풍이 모든 방향으로 수십 억㎞ 외부로 퍼지면서 태양계 전체를 둘러싸는 거품을 만든다. 태양풍이 성간 공간을 통해 쏟아져 들어오는 강력한 우주선과 충돌하는 이 거품 영역의 가장자리에는 헬리오포즈(heliopause)라고 불리는 뜨겁고 두꺼운 플라스마 장벽이 있다. 지구-태양 간 거리보다 약 120배(120AU) 먼 거리에 있는 이 우주의 경계는 태양계 밖의 별들과 별의 폭발이 야기하는 강력한 복사를 막아내는 방패구실을 하여 우주선을 희석시킨다. 최근 '네이저 천문학’ 저널 4일자에 발표된 일련의 연구에서, 천문학자들은 미 항공우주국(NASA)의 보이저 2호가 수집한 데이터를 사용하여 이 우주 경계의 상황을 직접 분석했다. 보이저 2호는 하루 만에 이 헬리오포스를 거뜬하게 통과했으며, 연구자들은 플라스마 장벽이 이전 연구에서 추정한 것보다 훨씬 더 뜨겁고 두터워 태양계와 성간 공간 사이의 물리적인 장벽 구실을 효과적으로 하고 있다는 사실을 알아냈다.보이저 1, 2호가 발사된 1977년 이래 보이저 프로그램에 참여한 에드워드 스톤 캘리포니아 공대 천문학자에 따르면, 이 장벽은 태양계로 밀어닥치는 우주 방사선 중 약 70%를 차단하는 것으로 알려졌다. 스톤은 새로운 보이저 연구에 관한 기자회견에서 “헬리오포즈는 태양풍과 우주선이 충돌하는 접촉면”이라고 설명하면서 “수백만 년전 폭발한 초신성들이 쏟아낸 우주선의 약 30 % 만이 이 경계를 뚫고 들어올 수 있다”고 밝혔다. 2018년 11월, 보이저 2호는 헬리오포즈를 통과하여 태양계를 떠난 역사상 두 번째 인공물이 되었다. 쌍둥이 탐사선 보이저 1호는 2012년 8월 최초로 성간 공간으로 진출했지만, 기기 고장으로 인해 헬리오포즈에 관한 데이터를 제대로 분석할 수 없었다. 보이저 2호가 성간 공간 여행에서 수집한 방사선 데이터에 따르면, 헬리오포즈의 온도는 섭씨 3만1000도에 달했다. 이전 천문학적 모델이 예측한 온도의 약 두 배로, 태양풍과 우주선 간의 충돌이 훨씬 더 격렬함을 시사하는 것이다. 헬리오포즈의 뜨겁고 두꺼운 플라스마 벽은 우주를 뚫고 지나가는 대부분의 유해한 광선으로부터 태양계를 보호하지만, 그 경계면이 예상만큼 균일하지 않다는 사실도 발견했다. 헬리오포즈 가장자리는 결국 완벽한 '거품막'은 아니며, 어떤 지역에는 성간 방사선이 침투할 수 있는 구멍들이 있다는 것이다. 보이저 2호의 데이터는 헬리오포즈 경계에서 이런 구멍 두 개를 감지했다. 여기서 측정되는 방사선 수준은 정상치보다 훨씬 높은 것을 감지했다. 우주 방사선의 수준이 급등하여 그 상태를 유지했다는 것은 보이저 2호가 태양계를 벗어나 새로운 공간 영역으로 들어갔다는 것을 의미한다. 우리 태양계를 보호하는 하전된 태양풍 외투는 완벽하지 않을 수 있지만, 보이저 2호가 확인한 것처럼 아늑한 우리들의 보금자리를 사나운 우주 광야와 분리시키는 기능을 훌륭히 수행하고 있다. 우리가 헬리오포즈에 감사해야 하는 이유다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

우주 생명체의 기원은 지난 과학의 역사에서 가장 미스터리한 영역에 속해있다. 생명체의 기원을 찾기 위한 과학자들의 노력이 이어지는 가운데, 일본 연구진이 지구에 떨어진 운석에서 그 실마리를 찾았다는 연구결과를 발표했다. 일본 도호쿠대 지구과학부 교수인 후루카와 요시히로 교수와 미국항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터 공동 연구진은 지구에 떨어진 운석 2종을 정밀 분석했다. 분석에 사용한 것은 2001년 모로코에 떨어진 5㎏ 운석과 1696년 호주에 떨어진 100㎏ 이상의 대형 운석의 샘플 분말이다. 분석 결과 해당 운석들에서는 유전물질인 리보핵산(RNA)의 필수 당 성분인 리보스가 발견됐다. 구체적으로는 리보스를 구성하는 당 성분인 ‘아라비노스’와 ‘자일로스’가 발견됐으며, 운석에서 생명에 필요한 유전물질인 리보핵산 구성요소가 발견된 일은 이번이 처음이다. 일반적으로 리보핵산은 유전자(DNA)의 특성을 복사한 뒤 단백질을 구성하는 역할을 한다. DNA와 RNA(리보핵산)은 모두 유전물질이나, 이중 리보핵산은 다른 분자의 도움 없이도 스스로 복제가 가능한 특징이 있다. 때문에 운석에서 리보핵산 구성요소를 발견한 이번 연구는 초기 생명체가 DNA가 아닌 리보핵산(RNA)를 자기 복제했다는 학계의 가설을 뒷받침하기에 충분하다. 연구진은 지구 밖에서 온 당 성분이 지구 생명체의 기원이 됐을 가능성이 있다고 추측했다. 연구를 이끈 후루카와 교수는 “이번 연구는 우주에서의 리보스와 당이 지구로 전달됐다는 최초의 직접적인 증거”라면서 “외계에서 온 당 성분은 생물체가 탄생하기 이전의 지구에 RNA를 형성하고, 이것이 생명의 기원으로 이어졌을 수 있다”고 설명했다. 이어 “운석은 초기 지구에게 프리바이오틱 유기 분자를 전달한 운반체였다. 따라서 운석에서 외계 당 성분을 탐지하면 이러한 결과는 태양계 밖의 다른 행성과 달의 생명체 기원을 참사하는 데에도 도움이 될 것‘이라고 덧붙였다. 연구진은 곧 일본의 소행성 탐사선인 하야부사 2호와 NASA의 소행성 탐사선 오시리스-렉스를 통해 소행성 샘플을 지구로 운반하고, 이 우주 암석에서 당 성분을 추출할 수 있는 기회를 기다리고 있다. 이번 연구결과는 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호(18일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

목성은 미니 태양계라고 불릴 만큼 많은 위성을 거느리고 있다. 이 중 생명체를 탐사하기 위한 위성 하나를 고른다면 많은 과학자들이 주저 없이 유로파를 선택할 것이다. 유로파 표면은 생명체가 존재할 수 없는 극저온 상태지만, 두꺼운 얼음 지각 아래에 바다가 존재한다는 강력한 증거가 있기 때문이다. 지구와 마찬가지로 바다가 있다면 당연히 생명체가 존재 가능성을 생각하지 않을 수 없다. 물론 과학자들은 가능성만으로는 만족하지 못한다. 미 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)의 과학자들은 유로파를 입체적으로 탐사하기 위해서 다양한 우주선과 로봇 탐사선을 계획하고 있다. 이 가운데 수중 로버인 BRUIE(Buoyant Rover for Under-Ice Exploration)는 지금까지 없었던 독특한 방법을 사용한다. 이 로버의 가장 큰 특징은 부력을 사용한다는 것이다. BRUIE는 물 위에 뜨는 가벼운 로버로 유로파의 얼음 지각 바로 아래에 붙어 바퀴로 이동한다. 얼음이 없다면 바로 물 위에 뜨겠지만, 위에 얼음이 있는 경우 얼음 아래 붙어 이동하는 것이다. 얼음 지각 아래 바다가 있는 유로파의 독특한 환경을 이용한 방법이다. NASA 연구팀은 2015년에 폭 1m 정도의 프로토타입 로버를 알래스카의 바다에서 테스트했다. 그리고 여기서 얻은 지식을 바탕으로 지구에서 유로파의 바다와 가장 흡사한 환경을 지닌 남극에서 테스트를 진행할 예정이다. 남극의 두꺼운 빙하와 차가운 바다는 BRUIE를 테스트하기에 적합하긴 하지만, 해류의 흐름이 빨라 몇 달씩 안정적으로 탐사를 벌이는 일은 만만치 않은 도전이 될 것으로 보인다.다만 이번 테스트가 성공적으로 진행되더라도 BRUIE가 가까운 미래에 유로파로 향하게 되는 것은 아니다. 그보다 유로파 표면에 대한 상세한 탐사가 먼저다. 이 과제는 2020년대 중반 발사 예정인 유로파 클리퍼 탐사선의 몫이다. 과학자들은 유로파 클리퍼가 보낸 데이터를 바탕으로 얼음의 정확한 두께와 물리적 특성을 파악하고 이를 파고들어 내부에 바다에 도달할 방법을 연구해야 한다. 그리고 그다음 바다에 보낼 탐사선의 종류를 결정해야 한다. BRUIE 같은 로버 이외에 소형 무인 잠수정 형태가 가장 유력한 방법으로 생각된다. 인류가 보낸 탐사선이 유로파의 바다에 도달하는 것은 적어도 수십 년 후 미래가 될 것이다. 하지만 여기서 단순한 박테리아라도 발견된다면 이는 인류 역사상 가장 큰 과학적 발견이 될 것이다. 생명체가 지구에서만 탄생한 것이 아니라는 강력한 증거이기 때문이다. 물론 실제 탐사에 이르기까지의 과정은 매우 험난하겠지만, 인류는 결국 답을 알아낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com