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

우려가 현실이 됐다. 아름다운 물의 도시 베니스의 절반 이상이 홍수의 피해를 입었다. 50여 년 만에 가장 큰 홍수다. 전문가들은 베니스가 점점 ‘수장’(水葬)의 위기를 겪는 이유가 기후변화에 있다고 지적한다. 미국 시사주간지 타임은 22일 보도에서 베니스와 마찬가지로 기후변화의 영향 탓에 베니스와 같은 위기를 겪고 있는 유네스코 지정 세계문화유산들을 소개했다.▲스카라 브레(Skara Brae)-영국 스코틀랜드 오크니제도 스카라 브레는 석기시대의 마을로, 1950년 커다란 폭풍우가 불어와 모래를 날려 버리기 전까지, 몇 세기 동안이나 모래 언덕 아래 묻혀 있었다. 모래 아래에서 드러난 유적은 5000년 전 혹은 그 이전에 살았던 고대 인류의 일상생활을 생생하게 들여다 볼 수 있게 해줘 세계문화유산으로서 높은 가치를 인정받았다. 그러나 스카라 브레는 어느 순간부터 말 그대로 물에 씻겨져 내려갈 위기에 처했다. 기존에는 방파제가 해당 지역을 보호하는 역할을 했지만, 바닷물의 수위가 높아져 제방이 붕괴되기 시작해면서 보호막 역할이 불가능해졌기 때문. 특히 오크니제도에 태풍이 불어닥치기라도 할 때면 피해는 더욱 커졌다. 미국 참여과학자모임(Union of Concerned Scientists)의 기후 및 에너지 프로그램 담당 연구원인 아담 마컴 박사는 타임과 한 인터뷰에서 “언젠가 우리는 눈을 떠 아침에 일어났을 때 스카라 브레가 완전히 사라져 버렸다는 걸 알게 될지도 모른다”고 경고했다. ▲옐로스톤(Yellowstone)-미국 와이오밍, 몬타나, 아이다호 주 옐로스톤 국립공원은 미국 최대, 세계 최초의 국립공원으로, 1만 가지가 넘는 지리적 물질 및 지구 간헐천의 3분의 2에 해당하는 300개의 간헐천이 존재한다. 야생동물의 보고이자 온천과 폭포, 기암괴석이 산재한 곳이며 1978년 유네스코 자연유산으로 지정됐다. 옐로스톤 국립공원은 베니스나 스카라 브레처럼 물에 휩쓸려 훼손될 위험은 없지만, 그렇다고 기후변화의 위기와 동떨어져 있지도 않다. 기후변화로 지구온난화가 심각해지고 이상 기후가 이어지면서, 옐로스톤의 삼림 면적이 꾸준히 줄고 서식하는 생명체가 줄어드는 등 공원 전반의 생태계가 변화하고 있다. 마컴 박사는 “기후변화는 생태계의 많은 부분에 영향을 미치고, 이는 도미노 현상과도 비슷하다. 공원과 그 주변에까지 영향을 미친다”면서 “미국항공우주국(NASA)dp 따르면 기온이 상승하면서 공원 일대에 서식하는 나무인 백송(Whitebark Pine)이 서식하는 고도가 점차 높아지고 있는 것이 확인됐다”고 설명했다.▲조지타운(Georgetown)-말레이시아 북서부 피낭섬 믈라카와 함께 2008년 세계문화유산으로 지정된 조지타운은 동아시아와 동남아시아의 다양한 문화 무역 도시라는 독특한 모형을 보여주고, 약 500년 간 여러 인종과 국가의 거래로 겪은 다양한 변화를 고스란히 간직하고 있다는 점에서 주요 유산으로 꼽힌다. 그러나 기후변화로 인해 잦은 홍수가 발생했고, 강이 범람해 마을이 물에 잠기는 등 홍수 피해가 끊이지 않고 있다. 2017년에는 최악의 폭풍우로 2000여 명이 대피하기도 했는데, 전문가들은 태풍에서 기인한 폭풍우가 도시 전체를 물에 잠기게 할 수 있다고 우려하고 있다. 말레이시아 당국은 피낭의 조지타운을 보호하기 위해 일명 ‘스펀지 도시 모델’을 계획하고, 도시에 녹지 구간을 확장해 마치 스펀지처럼 땅 표면이 물을 흡수하도록 만들겠다고 밝혔다.▲그레이트 베리어 리프(Great barrier reef)-호주 호주에 있는 세계 최대 산호초 지대인 그레이트 베리어 리프는 형형색색의 아름다운 산호초 및 해양 생물들을 볼 수 있는 세계문화유산 중 하나다. 그러나 바닷속 오아시스 역할을 하는 산호초들이 새하얗게 변하는 백화현상이 끊이지 않고 있다. 전문가들은 이것이 지구온난화로 인한 현상이라고 지적한다. 바다의 수온이 상승하면 산호들이 작은 광합성 조류를 배출하는 과정에서 하얗게 변해버리고, 다시 빠른 시간 안에 충분히 차가워지지 않으면 결국 몇 주 후에 죽고 만다. 마컴 박사는 “우리가 그레이트 베리어 리프를 살릴 수 있는 유일한 방법은 지구 온난화 속도를 늦추고 기후변화를 막는 것 뿐”이라면서 “산호초는 기후변화 때문에 완전히 파괴되고 말 것이다. 이는 의심할 여지가 없다”고 목소리를 높였다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

미 항공우주국(NASA)과 여러 국제 협력 파트너들은 달 궤도에 유인 우주 정거장인 '루나 게이트웨이'(Lunar Gateway)를 건설하기 위해 힘을 모으고 있다. 루나 게이트웨이 건설은 2022년부터 시작되며 2024년으로 예정된 달 재착륙과 이후 이뤄질 달 탐사의 기반 시설이 될 예정이다. 그리고 더 나아가 달은 물론 화성과 소행성처럼 더욱 먼 우주의 전진 기지로 활용할 예정이다. NASA는 루나 게이트웨이에 지금까지 개발한 최첨단 우주 기술을 모두 적용할 계획이다. 차세대 이온 로켓 엔진인 AEPS(Advanced Electric Propulsion System)가 그 대표적인 사례다. 기존의 화학 로켓은 강력한 힘을 낼 수 있지만, 막대한 연료를 소모한다는 단점이 있었다. 장거리 우주 탐사에서 우주선 무게의 대부분을 연료로 채울 순 없기 때문에 과학자들은 더 연료 효율이 높은 대안을 연구했다. 이온 로켓 엔진은 전자기장의 힘으로 이온 입자를 매우 빠른 속도로 발사해 추력을 얻기 때문에 화학 로켓 대비 절반 이하의 연료로 같은 속도를 얻을 수 있다. 하지만 한 번에 많은 연료를 연소시킬 수 없기 때문에 힘이 약해 우주선 자세 제어나 소형 우주 탐사선 엔진으로 사용됐다. NASA는 로켓 제조 전문 회사인 에어로젯 로켓다인(Aerojet Rocketdyne)사에 기존의 이온 로켓 엔진보다 훨씬 강력한 차세대 이온 추진 엔진인 AEPS의 개발을 의뢰했다.AEPS는 전문적인 용어로 ‘전자기 쉴드를 이용한 홀 효과 로켓'(Hall Effect Rocket with Magnetic Shielding, HERMeS)라는 형태의 이온 로켓 엔진으로 4.2-12.5kW의 출력을 낼 수 있다. 루나 게이트웨이의 엔진 모듈인 전력 및 추진 장치(Power and Propulsion Element, PPE)에는 이 엔진 네 개가 탑재되어 최대 50kW의 출력을 낼 수 있다. 연료로는 제논(Xenon)이 사용되는데, 루나 게이트웨이에는 5t 정도가 탑재되며 최대 5만 시간 작동할 수 있다. 제논 자체는 비활성 기체로 산소와 반응해 연소하지 않기 때문에 이를 빠른 속도로 방출하기 위해서는 전기 에너지가 필요하다. 이 에너지는 60kW급 태양전지인 ROSA(roll-out solar array)가 공급한다. AEPS는 차세대 우주 탐사의 끝이 아닌 시작이다. NASA는 루나 게이트웨이에서 50kW급 이온 추진 로켓의 신뢰성과 성능을 테스트할 것이다. 그리고 여기서 만족할 만한 성과를 거두면 앞으로 이 기술을 기반으로 더 강력한 이온 추진 로켓을 개발한다는 로드맵을 지니고 있다. 수백 kW급 추전력을 지닌 이온 추진 로켓을 개발할 수 있다면 대형 우주선을 화성과 그 너머로 보낼 수 있을 것이다. 물론 말처럼 간단한 일은 아니지만, 지금처럼 적극적인 연구와 투자가 이뤄진다면 우주 개발의 미래는 밝을 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

우주 화성도 지구와 마찬가지로 ‘극단적 기후변화’를 겪었는지 여부를 확인할 날이 머지않았다. 영국 스코틀랜드 스털링대학교 연구진은 미국항공우주국(NASA)의 화성탐사선 ‘인사이트호’에 장착된 지열측정용 기기를 통해 화성의 기후변화 여부를 짐작할 수 있다고 설명했다. 인사이트호의 핵심장비 중 하나로 꼽히는 지열측정용 ‘HP3’는 독일항공우주연구소(DLR)이 개발한 것으로, 화성 표면에서 약 5m 깊이까지 피고 들어가 화성 땅의 온도를 측정한다. 연구진은 HP3로부터 얻은 데이터를 기반으로 시뮬레이션을 진행 중이다. 해당 데이터를 통해 화성 지열의 변화를 측정할 수 있다면, 화성의 형성과 진화과정 뿐만 아니라 이미 지구가 겪고 있는 기후변화를 이해하는데에도 도움이 될 것으로 기대를 모으고 있다. 연구진은 “HP3는 화성 지하로 파고 들어가 내부의 온도와 열 흐름을 기록할 것이다. 열 흐름은 화성의 깊은 내부에 대해 알려주고, 형성 및 진화 모델을 만드는데 도움이 된다”면서 “기후변화로 인해 화성 지하에 저장돼있는 열을 HP3가 감지해 낼 것”이라고 설명했다. 이어 “HP3가 화성의 기후변화를 감지해 낼 수 있다면, 다른 행성에서도 유사한 측정을 수행할 수 있을 것”이라면서 “우리는 이것이 화성의 기온 변화뿐만 아니라 토양의 기압이나 열전도도의 변화 등도 탐지할 수 있을 것으로 본다”고 덧붙였다. 연구진은 화성의 지열 변화는 화성의 과거 기후를 재구성하는데 중요한 부분이며, 이는 유사한 환경을 가진 지구와도 연관이 있을 것이라고 예상하고 있다. 다만 현재까지 HP3는 화성 표면의 모래가 5m 깊이까지 땅을 팔 수 있을 만큼 충분한 마찰력을 제공하지 못해 약 30㎝밖에 파지 못한 채 주변만 헤집고 있는 것으로 알려진 만큼, 더욱 정밀한 연구가 필요한 상황이다. 인사이트호의 HP3를 통해 화성의 기후변화를 짐작할 수 있을 것으로 보인다는 내용의 이번 연구결과는 세계적인 학술전문 출판사 엘제비어가 출간하는 학술지이자, 피어리뷰(동료심사) 저널인 행성 및 우주과학(Planetary and Space Science) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

겨울철엔 80%인데 中 반대로 공개 안 돼 한국 자체 발생은 51%… 국외 영향 49% 황산화물·질소산화물 농도는 감소 추세국내에 발생하는 초미세먼지(PM2.5)의 중국 영향이 32%에 달한다는 첫 연구 결과가 나왔다. 국내 요인은 51%, 일본발은 2%로 분석됐다. 환경부 소속 국립환경과학원은 20일 이 같은 내용이 담긴 한중일 3국의 ‘동북아 장거리 이동 대기오염물질 국제공동연구’(LTP) 요약 보고서를 발표했다. 이번 보고서는 2000년부터 미세먼지 해결을 위해 머리를 맞대 온 3국 과학자와 환경당국이 발간한 것으로, 중국이 한국 초미세먼지의 자국 영향을 공식적으로 처음 인정했다는 데 의미가 있다. 이번 보고서는 당초 지난해 발간 예정이었지만 중국 측 반대로 연기됐다가 올해 2월 한중 환경부 장관이 이달 일본에서 열리는 ‘제21차 한중일 환경장관회의’ 전 발간에 합의하면서 빛을 보게 됐다. 보고서에 따르면 2017년 대기질 모델 기법을 이용해 한국(서울·대전·부산), 중국(베이징·톈진·상하이·칭다오·선양·다롄), 일본(도쿄·오사카·후쿠오카)의 주요 도시 12곳의 초미세먼지 국내외 영향을 분석한 결과 자체 발생이 연평균 한국 51%, 중국 91%, 일본 55%로 각각 나타났다. 한국·일본과 비교해 중국의 초미세먼지는 자국 배출원에 의한 발생이 대부분을 차지했다. 중국 대기오염 물질이 한국에 미치는 영향은 32%, 일본은 25%로 파악됐다. 우리나라는 중국을 포함한 국외 영향이 49%로 추산됐다. 고농도 발생 시(12~3월) 중국 영향이 70~80%에 이를 것으로 예상되지만 중국의 반대로 보고서에 담기지 못하고 연평균 배출원, 영향지역의 데이터만 공개됐다. LTP 조사 결과는 2016년 국립환경과학원과 미국 항공우주국(NASA)이 한반도 대기질을 공동 측정·분석한 KORUS AQ 결과와 유사했다. 당시 서울의 미세먼지 발생 기여도는 국내 52%, 국외 48%로 분석됐다. 3국 모두 미세먼지 원인물질인 황산화물(SO2)과 질소산화물(NO2)을 비롯해 미세먼지와 초미세먼지 농도가 감소 추세로 조사됐다. 2015년 대비 2018년 초미세먼지 농도는 한국이 12%, 중국은 22% 낮아졌다. 일본은 통계가 생산된 2017년 기준 12% 감소했다. 중국의 감소 폭이 크지만 절대 농도가 워낙 높아 체감도는 떨어진다는 지적도 나왔다. 3국 과학자들은 향후 상세 오염물질에 대한 측정과 모델 개선, 배출량 정확도 향상 등을 위한 공동연구 필요성을 제안했다. 장윤석 국립환경과학원장은 “3국 합의를 통해 고농도 시기 등에 대한 추가 공개 등을 논의할 수 있을 것”이라며 “동북아 대기질 개선을 위한 국가 간 협의의 과학적 기초자료로 활용될 것으로 기대된다”고 말했다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

‘2020 브레이크스루상’ 시상식이 지난 4일 미국 캘리포니아 실리콘밸리에 있는 미국항공우주국(NASA) 에임스연구센터에서 열렸다. 올해 8회를 맞은 이 상은 러시아 출신 백만장자 사업가 유리 밀너가 설립하고 페이스북 창업자 마크 저커버그, 구글 창업자 세르게이 브린, 알리바바그룹 창업주 마윈 등이 참여한 재단이 물리학, 생명과학, 수학 분야 과학자를 선발해 매년 총 2100만 달러가 넘는 상금을 주는 전례 없는 규모의 기초과학 분야 상이다. 상금 규모보다 눈길을 끄는 것은 아카데미상 시상식 같은 분위기다. 코미디언이자 미국 인기 토크쇼 진행자인 제임스 코든이 사회를 보았고, 막간에는 다양한 공연이 이어졌다. 해당 영상은 유튜브와 페이스북에서도 찾아볼 수 있다. 코든은 저커버그에게 짓궂은 농담을 던지며 시상식을 시작했다. 저커버그는 카메라에 잠깐 굳은 표정을 보이기는 했지만, 이내 밝은 얼굴로 물리학 분야 수상자인 ‘사건 지평선 망원경팀’(EHT)에 직접 시상을 했다. 사업단장인 하버드대 셰퍼드 돌먼 박사가 대표로 수상했다. 그가 받은 상과 상금 300만 달러는 필자를 포함해 해당 프로젝트에 참여한 연구자 전원이 공평하게 나누어 갖기로 했다. 현장에 초대받은 돌먼 박사 등 2명을 제외한 참여 연구자 345명은 유튜브로 시상식을 지켜봤다. 각 분야 수상자들을 제외하고는 시상식장은 대부분 영화배우 등 셀럽으로 채워졌다. 기초과학 연구가 ‘힙’하다는 것을 대중에게 보이려고 하는 설립자 의도와 달리 기초과학자들의 겉모습이나 태도가 시상식에는 어울리지 않는다고 누군가 조언하지 않았을까 하는 생각이 들었다. 셀럽들이 기초과학자들의 업적을 축하해 주는 모습을 보는 것도 나쁘지는 않았다. 기초과학의 중요성을 이해하는 사회와 사람들 덕분에 연구자들이 안정적인 환경에서 연구하고 있기 때문이다. 가끔 기초과학 홀대와 박봉을 한탄하는 이야기를 듣는다. 필자 역시 수입이 더 많아지기를 바라지만 지금은 생활이 안정되지 않으면 바른 마음을 지키기 어렵다는 뜻의 ‘무항산무항심’(無恒産無恒心)을 말할 상황은 아니다. 물론 조금 더 즐겁게 연구할 환경, 각자 추구하는 가치가 더 존중받는 사회가 되기를 바란다. 다음 세대 연구자들에게 더 나은 환경을 제공할 책임의 한 부분은 현재 우리 연구자들에게 있다는 생각이다.

“기초과학연구원(IBS)는 최고의 과학자들이 모여 최고 수준의 연구를 하는 집단이다. 연구비도 국내에서 최고 수준으로 주어지는데 연구비가 많은 만큼 기관은 물론 개별 연구자들도 책임감을 무겁게 느껴야 한다.” 지난 9월 10일 취임한 최기영 과학기술정보통신부 장관은 18일 서울 여의도 한 음식점에서 취임 후 첫 기자간담회를 갖고 이 같이 밝혔다. 최 장관은 “연구자들에게 연구비 집행같은 행정적 문제까지 맡다보니 문제가 발생하는 것”이라며 “연구와 행정을 엄격하게 분리하는 방향으로 행정시스템을 개편하면 연구자들의 실수나 부정이 줄어들고 좀 더 체계적이고 훌륭한 연구기관이 될 것이라 믿는다”고 말했다. 연구자가 연구에만 몰입할 수 있는 행정시스템 개편에 속도를 내겠다는 의미이다. 특히 최 장관은 IBS를 둘러싼 여러 뒷말들에 대해 “IBS에만 문제가 있는 것처럼 비춰지고 있지만 사람 사는 세상은 다 비슷한 것처럼 연구비나 인력이 많은 곳에서 문제가 생길 수 밖에 없다”라며 “그렇다고 과기부가 손놓고 있겠다는 의미는 아니며 행정시스템 개편을 비롯해 연구단의 인력문제 같은 앞으로 더 개선해야 될 문제들을 모두 살펴볼 것”이라고 말했다. 그는 “좋은 연구를 많이 한다고 하더라도 연구비를 많이 지원 받는 만큼 책임감도 무겁게 느껴야하는 것도 사실”이라고 덧붙였다. 또 최 장관은 2022년 7월 달 궤도선 발사와 관련해 일부 언론에서 보도된 것과는 달리 미국항공우주국(NASA)와 관련한 협의를 긴밀하게 진행하고 있는 만큼 걱정시킬 일은 없을 것이라고 말했다. 최 장관은 “지난달 주무 연구기관인 한국항공우주연구원과 NASA가 기술대면회의를 진행했으며 오는 19~21일에도 2차 기술대면회의를 진행할 것”이라며 “연구자 간 다양한 의견이 자유롭게 개진되고 연구자 의견을 존중하는 방향으로 사업을 추진할 것이며 이에 대해서는 NASA측에서도 동의하고 있다”라고 밝혔다. 한편 취임 직후 보안 분야와 인공지능 분야에 대한 과기부 제2차관실 조직 개편에 뒤따라 과학기술 분야를 담당하는 1차관실의 조직 개편에 대해서 최 장관은 “현재로서는 개편 계획이 전혀 없는 상태이고 개편 필요성이 있는지 검토해보겠다”고 밝혔다. ICT 분야를 담당하고 있는 제2차관실에서 주도하고 있는 인공지능(AI) 발전 계획에 대해서 최 장관은 “연내에 AI 국가전략을 만들어 경제활성화를 위한 재도약 발판을 만들 것”이라며 AI 분야에서도 인재양성이 핵심이라고 강조하며 이 부분에 과기부의 역량을 집중할 것이라고 말했다. 최 장관은 “산업현장에서 당장 필요한 AI 인재를 어떻게 빠른 시간에 확보할 수 있느냐하는 문제에 대해서는 세계 각국이 AI 전문가를 영입하려는 치열한 경쟁상황에서 어떤 이득을 줘야 그들을 끌어들일 수 있을 지 고민하고 있다”고 말했다. 그는 또 “모든 분야에서 그렇듯이 AI 분야에서도 인재양성이 가장 중요하고 장기적인 관점에서 봐야 하는 문제”라며 “초중등학교에서 소프트웨어와 AI 관련 교육 확대와 교대, 사범대 내에 AI와 소프트웨어 교육 필수화를 교육부와 논의 중”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우주 저 멀리서 우리가 사는 우리은하를 지켜본다면 이같은 모습일까? 지난 15일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경에 탑재된 ‘광시야 카메라 3’(Wide Field Camera 3)로 포착한 나선은하 NGC 772의 새로운 사진을 공개했다. 지구에서 약 1억 1600만 광년 떨어진 양자리에 놓여있는 NGC 772는 지름이 20만 광년에 달해 우리은하의 2배다. NGC 772는 우리은하처럼 아름다운 나선팔을 갖고 있으며 주변에는 여러 개의 위성은하를 거느리고 있어 얼핏보면 우리은하와 비슷하다. 그러나 우리은하가 그 중심에 막대모양이 있는 막대나선은하인 반면 NGC 772는 정상나선은하라는 차이가 있다. 일반적으로 은하는 지구에서 바라본 형태에 따라 둥그런 타원은하와 나선은하, 불규칙 은하 등으로 구분된다. 이중 나선은하는 제대로 그 모습을 갖춘 정상나선은하와 막대나선은하로 나뉜다. 정상나선은하의 경우 은하의 중심에 막대 모양이 없으며 중력적으로 막대나선은하보다 안정적이다. NASA 측은 "NGC 772는 가스와 먼지와 별로 이루어진 길고 휘어진 팔을 자랑한다"면서 "그 팔은 지나가는 위성 은하의 중력에 의해 늘어지고 왜곡된다"고 설명했다. 　 　 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

2015년 7월 14일. 인류는 최초로 명왕성 근접 탐사에 성공했다. 미 항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스 탐사선은 9년에 걸친 대장정 끝에 명왕성에서 1만 2500㎞ 떨어진 지점을 통과하며 명왕성과 그 위성인 카론의 생생한 모습을 카메라에 담아 지구로 전송했다. 덕분에 인류는 태양계 외곽의 얼음 세상인 명왕성에 대해서 많은 사실을 알게 됐다. 뉴호라이즌스호가 보내온 명왕성과 카론의 모습은 생각보다 훨씬 복잡하고 독특했다. 과학자들은 뉴호라이즌스호 탐사 이전에도 허블우주망원경 같은 강력한 망원경을 통해 명왕성 표면이 균일하지 않다는 사실은 알고 있었지만, 이렇게 복잡한 지형을 지녔는지는 상상하지 못했다. 뉴호라이즌스호 탐사 덕분에 과학자들은 명왕성은 물론 태양계 외곽의 천체들인 카이퍼 벨트에 대한 많은 정보를 알아낼 수 있었다. 하지만 인간의 욕심은 끝이 없게 마련이다. 이제 과학자들은 뉴호라이즌스호가 보내온 것 이상의 관측 데이터를 원하고 있다. 뉴호라이즌스호는 시속 8만 4000㎞의 속도로 명왕성과 그 위성들을 관측했다. 탐사선 자체도 무게 478㎏ 정도로 행성 탐사선 중에서는 소형 탐사선에 속한다. 당연히 보내온 정보는 상당히 제한적일 수밖에 없었다. 이를 극복하기 위해 NASA는 뉴호라이즌스호의 개발을 담당했던 사우스웨스트 연구소(Southwest Research Institute, SwRI)에 차세대 명왕성 궤도 탐사선 프로젝트를 주문했다. 차세대 명왕성 탐사선은 뉴호라이즌스호처럼 명왕성을 스쳐 지나가는 대신 명왕서의 인공위성이 되어 2년간 명왕성을 상세히 관측하는 것이 1차 목표다. 그리고 가능하다면 명왕성의 위성과 다른 카이퍼 벨트 천체를 관측하는 것이 다음 목표다. 목표를 달성한다면 명왕성과 그 위성에 대해서 뉴호라이즌스호와 비교할 수 없을 만큼 많은 데이터를 확보할 수 있다. 하지만 여기서 한 가지 의문점이 생길 수밖에 없다. 어차피 궤도 탐사선을 보낼 생각이었다면 왜 처음부터 그렇게 하지 않았을까?머나먼 명왕성까지 탐사선을 보내려면 많은 연료가 필요하다. 다시 말해 우주선이 커지고 발사 비용이 올라간다는 이야기다. 과학자들은 이 문제를 극복하기 위해 목성의 자전 에너지를 우주선의 속도로 바꾸는 방법을 사용했다. 문제는 이렇게 해서 빨라진 우주선을 감속하기 어렵다는 것이다. 명왕성 궤도로 진입하기 위해서는 속도를 줄여야 하는데, 그렇게 하려면 뉴호라이즌스호에 본래 탑재했던 것보다 훨씬 많은 연료를 탑재해야 한다. 결국 2006년 발사 당시 기술로는 명왕성을 스쳐 지나가는 것이 최선이었다. 명왕성 궤도선 프로젝트에서는 최신 이온 추진 로켓을 사용한다. 원자력 전지인 RTG로 작동하는 이온 추진 로켓을 사용해 화학 로켓보다 훨씬 적은 연료로도 속도를 가속하거나 감속할 수 있기 때문이다. 사우스웨스트 연구소의 과학자들은 2020년까지 구체적인 우주선 디자인과 예상 비용을 포함한 보고서를 제출할 계획이다. 만약 이 계획이 채택되면 2020년대 후반에 뉴호라이즌스호의 후계자가 다시 명왕성으로 향하게 될 것이다. 뉴호라이즌스호의 명왕성 탐사는 끝이 아니라 시작이 될 것이다. 구체적인 시점을 말하기는 이르지만, 결국 언젠가 인류는 명왕성 궤도 탐사선은 물론 명왕성 표면에도 탐사선을 보내 아직도 많은 비밀을 간직한 명왕성의 미스터리를 풀어낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

완전히 새로운 방식으로 태양을 보고 싶은가? 그렇다면 이제 대중에게 새롭게 제공되는 풍부한 과학 데이터를 살펴보면 된다. 이 데이터들은 미 항공우주국(NASA)의 태양탐사선 ‘파커 솔라 프로브’(Parker Solar Probe)가 태양을 처음 두 차례 근접비행(플라이바이·flyby)했을 때 수집된 것이다. 파커 탐사선은 이전 어떤 탐사선보다 태양에 가깝게 플라이바이함으로써 우리 별에 대해 아주 따끈한 새 데이터들을 수집할 수 있었다. 이는 과학자들에게 태양에 대해 더 많이 배울 수있는 놀라운 기회를 제공했다. 존스홉킨스 대학 응용물리연구소의 파커 솔라 프로브 프로젝트 과학자인 노르 라우아피는 “파커는 우주탐사의 새 지평을 열어 태양에 대한 새로운 정보를 제공하고 있다”고 밝히면서 "이 데이터를 대중에게 공개하면 과학계와 함께 미션의 성공에 기여할 뿐만 아니라 새로운 발견의 기회를 한 단계 높일 수 있을 것"이라고 기대감을 나타냈다.지난해 8월 발사된 파커 태양 탐사선의 미션 기간은 7년으로, 태양에서 방출되는 태양풍, 곧 하전된 입자의 플라스마 흐름과 태양의 외부 대기인 코로나를 탐사하는 것이 주요 목표이다. 이러한 현상을 연구하려면 태양에 매우 가까이 접근해야 한다. 탐사선은 태양에서 약 3700만​㎞ 거리 이내까지 진입해 데이터를 수집한다.​ 탐사선은 네 가지 과학 실험을 시행한다. 전기장과 자기장을 연구하는 전자기장 실험, 태양풍과 코로나에서 고에너지 하전입자를 측정하는 태양 통합 과학조사, 태양풍 및 기타 구조물을 이미징하는 광시야 이미징 장치, 태양풍에서 다양한 입자를 측정하는 태양풍 전자-양성자 조사 등이다.그리고 이제 시민 과학자들도 2018년 10월 31일~11월 12일, 2019년 3월 30일~4월 19일의 처음 두 차례 근접비행에서 수집한 데이터를 연구할 수 있다. 두 번째 근접비행에서 미션 엔지니어는 예상보다 더 나은 데이터 반환 속도 덕분에 우주선이 지구로 전송하는 데이터 양을 늘릴 수 있었다. ​데이터를 위한 중앙 허브는 없지만 NASA는 탐색할 웹 사이트 목록을 제공했다. NASA 성명서에 따르면, 이번 미션의 본격적인 과학 성과는 올해 후반에 발표될 것이라 한다. 파커 솔라 프로브는 지난 9월 1일 세 번째 태양 플라이바이에 성공했다. 다음의 플라이바이는 2020년 1월 29일에 있을 예정이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

금성의 '어두운 면' 탐사에 최적 우주선 가오리 모양의 우주선이 날개를 펄럭이며 금성의 하늘을 날아다니는 광경을 머지않아 볼 수 있을 것 같다. 브리즈(Breeze, Bio-inspired Ray for Extreme Environments and Zonal Explorations) 프로젝트의 일환으로 설계 중인 이 신개념 우주선은 미국 버팔로 대학 연구진이 물에서 헤엄치는 가오리의 움직임을 본따 고안해낸 태양광 우주선으로, 미 항공우주국(NASA)이 혁신 첨단 개념(NIAC) 프로그램을 위해 선정한 12개의 새로운 기술 중 하나이다. 버팔로 대학의 CASH(Crashworthiness for Aerospace Structures and Hybrids) 실험실 팀이 제안한 이 우주선은 금성의 대기권 상층에서 부는 바람을 효율적으로 이용하여 가오리처럼 날개를 펄럭이며 비행하도록 설계되었는데, 과학자들이 우주선을 잘 제어할 수 있도록 조작이 가능하다. 브리즈 우주선이 금성에 도착하면 4~5일마다 금성 주위를 비행하게 되며, 2, 3일 간격으로 햇빛이 비치는 금성의 앞면에서 태양 전지판을 충전하여 구동하면서, 탑재된 특수 장비를 사용하여 데이터를 수집할 뿐 아니라, 금성 대기 표본을 채취하고 기상 패턴과 화산 활동을 모니터링한다. 지구의 ‘악마 같은 쌍둥이(evil twin)’로 불리는 금성의 환경은 극악한 것으로 유명하다. 온난화 현상으로 평균 기온이 납이 녹는 온도인 섭씨 482도에 이르며, 하늘에서는 수시로 유황 비가 내린다. 공기 밀도도 지구의 92배로 지구 수심 1000m와 같은 압력이며, 대기의 대부분이 황, 이산화탄소 등 독성 물질투성이다. 금성은 태양계의 행성 중 가장 느리게 자전한다. 금성이 태양을 공전하는 데는 약 225일이 걸리지만, 한 번 자전하는 데는 무려 243일이나 걸린다. 따라서 금성의 하루는 1년보다 길다. 이로 인해 행성에는 태양으로부터 오래 빛을 받지 못하는 '어두운 면'이 생긴다. 브리즈는 태양을 향한 금성을 여행하면서 태양 전지판을 충전한 후 금성의 어두운 면으로 넘어가 반복적으로 탐사할 수 있기 때문에 신비에 싸인 금성의 어두운 면을 탐사하는 데 적합하다. 우주선이 금성 상공을 가로지르는 데 사용할 가오리 모양의 날개는 금성의 환경을 감안한 맞춤 설계이다. 섭씨 482도에 가까운 뜨거운 표면 온도와 짙은 황산 구름을 가진 금성은 무인 로봇 우주선이 탐사하기에는 많은 난점을 지닌 행성이다. 그러나 내부 장력 시스템을 포함하는 날개로 인해 연구원들은 효율적인 우주선의 기동을 위해 조작을 자유자제로 할 수 있도록 설계되었다. 이 같은 기술은 언젠가 토성의 위성 타이탄과 같은 천체를 탐사하는 데도 활용할 수 있을 것으로 보인다. 브리즈 우주선은 현재 컨셉 단계이기 때문에 실제 우주선으로 제작되기까지 많은 과정이 남아 있다. NASA는 현재 금성 탐사를 위한 LLISSE(Long-Lived In-Situ Solar system Explorer) 탐사선을 개발 중이며, 2023년까지 테스트를 마칠 것이라고 밝혔다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

지난 1월 1일 전세계가 새해맞이에 들썩이던 사이 태양계 끝자락에서는 인류의 피조물이 미지의 세계를 떠도는 천체를 가장 가까이에서 만났다. 지구에서 약 66억㎞ 떨어진 미지의 세계인 ‘카이퍼 벨트’(Kuiper Belt·태양계 끝자락에 수많은 천체가 도넛 모양으로 밀집해 있는 지역)에 위치한 이 소행성으 이름은 '2014 MU69'로 세상에 널리 알려진 별칭은 ‘울티마 툴레’(Ultima Thule)다. 지난 12일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 울티마 툴레의 공식적인 이름을 '아로코스'(Arrokoth)로 명명했다고 발표했다. 북미 인디언의 언어에서 따온 아로코스는 '하늘'이라는 뜻으로 국제천문연맹(IAU)의 승인도 받아 천체의 공식명칭이 됐다. 기존에 널리 불렸던 울티마 툴레는 뉴허라이즌스호 프로젝트 팀이 명명했던 것으로, 일각에서 나치와 일부 극우주의자들이 아리안족의 신화 속 고대 국가를 언급할 때 사용하는 용어라는 문제 제기를 해왔다.뉴허라이즌스 프로젝트 책임자인 앨런 스턴 박사는 "아로코스라는 이름은 하늘을 바라보며 별과 세계에 호기심을 가져온 인류의 영감을 반영한다"면서 "이같은 학습욕구가 뉴허라이즌스 미션의 핵심이며 아로코스라는 이름 사용에 적극적으로 동참한 인디언 포하탄족에게 감사한다"고 밝혔다.　 마치 눈사람을 연상시키는 모습으로 눈길을 끈 아로코스는 원래는 각기 다른 2개의 암석 덩어리였다. 그러나 부드럽게 충돌하는 과정을 거치면서 길이 30여㎞의 지금의 모습이 됐다.사실 아로코스는 작은 크기로 위성이나 고리, 먼지 구름 등을 가지고 있지않아 과학자들에게 어떤 영감을 주는 천체는 아니다. 그러나 울티마 툴레는 태양과의 멀고 먼 거리 때문에 그 영향을 거의받지 않은 ‘타임캡슐’이다. 이 때문에 전문가들은 울티마 툴레가 태양계 초기 역사에 대한 단서를 보존하고 있을 것으로 보고있다. 한편 총 7억 달러가 투입된 뉴허라이즌스호는 지난 2006년 1월 장도에 올랐으며, 9년을 날아간 끝에 2015년 7월 역사적인 명왕성 근접비행에 성공했다. 또한 올해 1월 1일 뉴호라이즌스가 아로코스의 근접비행에도 성공하면서 뉴허라이즌스는 역대 인류의 피조물 중 가장 먼 곳의 천체를 근접비행하는 신기록을 세웠다. 아로코스는 명왕성에서도 16억㎞ 떨어져있으며 태양을 공전하는데 걸리는 시간은 거의 300년이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

수성이 태양의 앞을 가로질러 가는 '우주쇼'가 지난 11일(현지시간) 지구촌 곳곳에서 포착됐다. 미 항공우주국(NASA)은 이날 수성이 태양과 지구 사이를 통과하는 모습을 담은 사진과 영상을 홈페이지에 공개했다. 태양계 가장 안쪽에 위치한 수성은 지구에서 멀리 떨어져 있어 태양 천체면 통과(transit)를 할 때는 우리에게 작은 공처럼 보인다.실제 공개된 영상을 보면 검은색의 작은 공이 태양면을 지나가는 것으로 보인다. 이와달리 지구와 바짝 붙어있는 달이 태양 앞을 지날 때는 우리에게 개기일식으로 나타나기도 한다. 이같은 수성의 우주쇼는 100년에 13번 정도 관측될 만큼 희귀한 현상이다. 가장 최근 관측된 것은 2016년 5월 9일이었으며 당시 지구촌에서 태양면을 아래로 지나는 작은 점의 수성을 볼 수 있었다.태양계에서 가장 작은 행성인 수성은 지구의 38% 정도의 크기로 태양 지름의 283분의 1에 불과하다. 수성의 궤도는 지구보다 약 7도 정도 기울어져 있으며, 공전주기는 88일이다. 수성과 지구, 태양이 모두 일렬로 위치할 때 지구에서 수성을 직접 관찰할 수 있는 기회가 생긴다. 다음번 수성의 태양면 통과는 13년 후인 오는 2032년이다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr　

올해 초 미 항공우주국(NASA)은 달 유인 탐사에 필요한 달 착륙선인 유인 착륙 시스템(Human Lander System·HLS)을 조달 받기 위해 사업 공고를 냈다. 반세기 만에 다시 달 표면에 우주 비행사를 보내는 아르테미스 III(Artemis III) 임무는 2024년 예정으로, 여기에 필요한 대형 로켓인 SLS(Space Launch System)와 오리온 우주선은 거의 완성 단계지만 아직 유인 착륙 시스템은 개발하지 못했다. NASA는 직접 제작보다 민간 사업자에 외주를 주기로 했다. 이미 미국 주요 우주 항공 기업들의 기술력이 발달해 독자 개발이 가능한 데다, 경쟁 입찰로 더 좋은 조건에 도입할 수 있기 때문이다. 이에 록히드 마틴 컨소시엄이 먼저 달 착륙선 개념을 발표했고 보잉 역시 최근 달 착륙선 개념을 공개했다. 보잉은 이미 NASA의 상업 우주선 개발 사업에 뛰어들어 보잉 CST-100 스타라이너(Boeing CST-100 Starliner)라는 소형 우주선을 개발했기 때문에 이를 바탕으로 신뢰성이 높은 유인 달 착륙 시스템을 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있다.보잉 달 착륙선의 가장 큰 특징은 단순함이다. 보잉 달 착륙선은 2024년 SLS 블록 1B 로켓을 이용해 발사되며 달 궤도에서 달 정거장인 루나 게이트 웨이 혹은 우주 비행사를 태운 오리온 우주선과 도킹한다. 그리고 이 상태에서 바로 달 표면에 착륙한 후 탐사를 마치면 아폴로 시대 착륙선과 비슷하게 상단부만 달 궤도로 복귀한다. 하지만 아폴로 우주선처럼 달 착륙선을 분리했다 다시 결합하는 복잡한 과정은 없다. 위험을 동반하는 복잡한 조작 횟수를 11회에서 5번 정도로 크게 줄여 안전성을 확보하고 개발 기간을 단축하는 데 초점을 맞춘 것이다. 보잉은 이를 달로 가는 가장 짧은 과정(Fewest Steps to the Moon)이라고 언급했다. 2024년까지 그렇게 많은 시간이 남지 않았기 때문에 NASA는 곧 사업자를 선정할 것으로 보인다. 누가 되더라도 남은 시간 동안 개발을 완료하고 테스트까지 진행하려면 서두르지 않으면 안 되는 상황이다. 하지만 우주 비행사의 안전이 달린 문제라 조금 늦더라도 완벽한 준비가 더 중요하다. 어렵게 사업을 따냈다가 참사로 이어지면 오히려 기업 이미지에 치명적인 타격을 입을 수 있는 만큼 보잉, 록히드 마틴 및 다른 경쟁사들도 안전성 확보에 최선을 다할 것으로 예상된다. 누가 최종 승자가 될지 결과가 주목된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

전 세계의 인구가 77억명을 넘어섰다. 매년 역대 최고 기록을 경신하고 있는 세계 인구는 지금껏 겪어 보지 못한 상황을 만들고 있다.도시에는 높은 빌딩들이 속속 들어서고 있고, 환경오염과 쓰레기 처리로 몸살을 앓고 있다. 태평양 한가운데는 남한 면적의 14배에 달하고 무게로는 8만t에 이르는 큰 쓰레기 섬이 나타나기도 했다. 쓰레기 섬을 주로 구성하고 있는 플라스틱은 높은 파도와 태양에 의한 풍화작용으로 미세 플라스틱으로 분해되어 바닷속 부유물로 떠다닌다. 이 중 일부는 해양 생물 몸속으로 들어가 먹이 사슬을 따라 순환하고, 나머지는 해저 퇴적물을 만든다. 플라스틱은 시멘트, 콘크리트와 함께 인류세를 대표하는 특징이 되고 있다. 지층이 쌓인 시기를 특정할 수 있는 화석을 표준화석이라 한다. 특정 시기를 대표할 만한 풍부하고 지배적인 동식물의 화석을 말한다. 고생대의 삼엽충, 중생대의 공룡, 신생대의 화폐석이 좋은 예이다. 플라스틱은 이런 역사적 생명체들과 어깨를 나란히 하고 있는 셈이다. 200만년이라는 짧은 역사에도 불구하고 인류는 지구에 많은 흔적을 남기고 있다. 이 흔적은 인구 증가와 산업의 발달로 급속히 늘고 있다. 특히 환경오염은 우려할 만한 수준이다. 인간에 의한 환경 파괴는 지표에만 국한되고 있지 않다. 산업 발달로 대기질은 크게 나빠졌으며, 인간뿐 아니라 다른 생물에게도 영향을 미치고 있다. 전 세계적으로 스모그와 미세먼지가 일상이 된 지역이 많다. 지하 깊은 곳에 매장된 자원의 개발, 오염물질의 지하 매립으로 지구 내부도 훼손되고 있기는 마찬가지이다. 셰일오일 개발로 배출되는 폐오염수의 매립은 지구 내부 오염과 함께 지각 내부에 응력 불균형을 불러오고 있다. 폐오염수 지중(地中) 저장이 이뤄진 미국 오클라호마에서는 지진이 크게 증가했다. 지표 오염을 피하기 위해 택한 길이 예상치 못한 또 다른 오염과 재난을 불러온 것이다. 이뿐 아니다. 해저에 쌓인 플라스틱은 지각판을 따라 서서히 이동해 지각판 충돌대를 거쳐 지구 내부로 이동할 것이다. 인간이 만들어 낸 합성물질이 전 지구 물질 순환 과정에 포함되는 것이다. 이것이 앞으로 어떤 일을 만들어 낼지 현재로서는 단언하기 어렵다. 분명한 것은 지구에 살고 있는 특정 생명체에 의해 지표, 대기, 내부에 이르는 다양한 환경이 훼손되고 있다는 점이다. 자연의 질서를 훼손하는 인간의 활동은 여기서 그치지 않는다. 인간의 활동 영역이 지구를 넘어 우주로 나아가고 있다. 최근 행성 탐사는 우주공간에서 관측에 머무르지 않고, 행성 지표에 착륙하는 적극적 조사를 동반하고 있다. 달에는 이미 인류의 흔적이 남아 있다. 아폴로 탐사때 설치된 지진계과 레이저 반사경, 우주인들이 남긴 배변 봉투들이 그것이다. 화성에는 무인 탐사선이 지상 조사를 하고, 각종 정보를 수집하고 있다. 최근 미국항공우주국(NASA) 행성 보호사무국에서는 우주 탐사에 나서는 국가와 기업들이 우주 탐사 때 외계 행성 환경을 보존하기 위해 지켜야 할 준칙인 행성 환경 보존 가이드라인을 제정 중이다. 전 세계가 우주 개발에 앞다퉈 나서는 상황에서 시의적절한 일이다. 인간은 그동안 의도하지 않게 지구의 여러 환경을 훼손해 왔다. 철저하고 꼼꼼한 점검으로 인류가 우주 오염의 주범이라는 오명은 쓰지 말아야 겠다.

세계에서 가장 두꺼운 산악 빙하 중 하나가 마침내 지구 온난화에 굴복하고 있다는 새로운 분석 보고서가 나왔다. 미국 USA투데이 등 해외 언론의 7일 보도에 따르면 미국 매사추세츠주에 있는 니콜스칼리지 연구진은 알래스카 주노 주 북부에 있는 타쿠 빙하(Taku Glacier)는 지구온난화로 인해 평균기온이 상승함에 따라 두께와 면적이 줄어들고 있다는 것을 확인했다고 밝혔다. 타쿠 빙하는 알래스카에서 가장 두꺼운 빙하이자, 세계 20대 빙하 중 하나이다. 표면에서 밑바닥까지의 두께가 1477m에 이른다. 연구진은 지금까지 추적관찰한 빙하 250개가 모두 녹아내리는 동안 지구상에서 가장 두꺼운 빙하 중 하나인 타쿠 빙하만큼은 큰 변동이 없었으나, 최근 타쿠 빙하마저도 질량이 감소해 녹아내리는 빙하 중 하나에 합류했다고 설명했다. 연구진은 미국항공우주국(NASA) 지구관측소가 2014년 8월과 2018년 8월에 찍은 위성 사진을 분석한 뒤, 1946년 타쿠 빙하를 관측한 이래 처음으로 빙하가 녹아내리고 있다는 사실을 확인했다. 연구를 이끈 마우리 펠토 니콜스칼리지 빙하학자는 “이번 연구결과는 (타쿠 빙하는 그동안 지구온난화에도 큰 변화가 없던 거의 유일한 빙하였다는 점에서) 매우 중요한 문제”라면서 “지구 온난화로 매년 3600억t의 눈과 얼음이 녹고 있다”고 말했다. 이어 “타쿠 빙하를 관찰한 이래 가장 큰 빙하 질량 손실이 확인됐다. 이러한 변화는 주노 주에서 기록된 가장 따뜻한 7월, 빙하가 녹는 수준과 일치한다”면서 “타쿠 빙하의 이러한 현상은 몇 년 동안 지속돼 온 것으로 보인다”고 덧붙였다. 이번 연구결과는 지난달 스위스 온라인학술지출판연구소(MDPI)가 발행하는 원격탐사저널 ‘리모트 센싱‘(Remote Sensing) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr