토성의 신비한 고리를 배경으로 태양빛을 받아 환하게 빛나는 위성의 모습이 카메라에 포착됐다.29일(현지시간) 미 항공우주국(NASA)은 토성탐사선 카시니호가 촬영한 토성 고리와 위성 디오네(Dione)의 사진을 공개했다. 지난 8월 15일 촬영된 이 사진에서 가장 눈길을 끄는 것은 역시 디오네의 특이한 표면 모습이다. 자세히보면 회색 톤의 디오네 표면에서 하얗게 보이는 지역이 눈에 들어온다. 마치 토성 고리에 할퀸 듯한 이 지형(wispy terrain)은 얼음절벽으로서 태양광을 받으면 더욱 신비롭게 빛난다. 　 수많은 상처와 곰보 자국으로 가득한 디오네는 1684년 천문학자 지오바니 카시니가 발견한 토성의 위성이다. 지름 1123㎞, 공전주기는 2.7일이며 총 5차례에 걸쳐 디오네에 접근한 카시니호 덕에 인류는 눈 앞에서 디오네의 모습을 볼 수 있었다. 특히 디오네는 위성 전체가 밝게 빛나는데 이는 이웃한 위성인 엔셀라두스(Enceladus) 때문이다. 지름이 약 500km에 불과한 엔셀라두스는 수증기와 얼음의 간헐천이 뿜어져 나오는 것이 특징이다. 이 간헐천은 최대 수백 km에 달하는 거대한 장관을 연출할 뿐 아니라 그 결과물인 얼음이 위성의 표면을 눈송이처럼 하얗게 만든다. 수증기가 순식간에 얼어서 미세 얼음 입자가 되기 때문이다. 바로 이 미세입자가 이웃한 디오네의 표면을 덮어 ‘상처’ 난 곳에 연고를 바르듯 표면을 밝게 만든 것이다. 토성의 고리를 배경으로 한 이 사진은 170만 km 떨어진 위치에서 촬영됐으며 픽셀당 크기는 11km다. 　 사진=NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

안녕, 나는 원숭이야. 영장류 중에서 유인원인 고릴라, 오랑우탄, 침팬지를 제외한 나머지를 원숭이라고 부르지. 한국에서는 우리를 ‘납’이나 ‘잔나비’라고 부르는 사람들도 있더라구. 이제 사흘만 지나면 나의 해야. 2016년 병신년(丙申年)의 ‘병’은 음양오행으로 따지면 불(火)과 남쪽, 붉은색을 의미하지. 내년을 ‘붉은 원숭이의 해’라고 부르는 건 그런 이유 때문이야. 한국전통문화에서 우리는 꾀 많고 재주 있고 흉내를 잘 내는 장난꾸러기이자 시간과 방위를 수호하고 삿된 기운을 물리칠 수 있는 ‘벽사진경’(壁邪進慶)을 상징하는 동물로 표현되곤 했지.요즘 우리는 해부학적으로, 생리학적으로 사람과 비슷하다는 이유 때문에 뇌과학, 신약개발, 우주탐사 등 다양한 분야의 과학연구에 많이 참여하고 있어. 사실 사람보다 먼저 우주여행을 한 게 우리야. 미국항공우주국(NASA)은 미국 첫 유인우주선 머큐리를 발사하기 전인 1961년 1월에 우리의 먼 친척인 4살짜리 침팬지 ‘햄’을 우주로 보내 무중력 상태에서 생리적 영향을 연구했어. 2011년 미국 듀크대 신경공학센터 연구진은 붉은털원숭이가 생각만으로 로봇팔을 움직이도록 하는 실험에 성공했지. 이 기술을 좀더 발전시키면 사지마비 환자들이 옷처럼 입는 외골격 로봇을 생각만으로 움직일 수 있도록 해 자유롭게 활동할 수 있는데 도움을 줄 수도 있대. 신약 개발에 있어서 우리의 활약은 더 눈에 띄지. 신약 개발을 위해서는 후보물질을 대상으로 효능과 안전성을 검증하는 게 필수적이야. 그렇지만 어떤 부작용이 나타날지 모르는 상황에서 사람을 대상으로 임상시험에 나서는 것은 위험하지 않겠어. 그래서 사람과 종(種) 간 차이가 거의 없는 우리가 대타로 나서게 된거야. 우리가 이렇게 신약개발 전(前) 임상실험에서 사용된 것은 1960년대부터이니까 그리 오래되지는 않았어. 1956년 독일에서 입덧을 막는 약으로 개발된 탈리도마이드를 복용한 임신부들이 손발 기형아를 낳는 엄청난 일이 벌어졌는데 그렇게 태어난 아이들이 전 세계에서 1만 7000여명에 달했대. 임신 중인 쥐와 개를 대상으로 한 독성실험을 했을 때는 전혀 부작용이 발견되지 않았으니 더 충격적이었겠지. 만약 우리 같은 영장류로 독성실험을 했다면 비극을 사전에 막을 수 있었을 것이라는 목소리가 커지면서 우리가 신약 개발 과정에 투입되기 시작한 거야. 일부에서는 우리가 너무 사람을 닮고 흉내 내는 것이 간사스럽다고 해서 재수 없는 동물이라고 보기도 해. 그렇지만 옛사람들은 우리가 자신의 실수를 웃어넘길 수 있을 정도의 낙관성을 갖고 다음 일에 용감하게 도전하는 동물로 생각했다잖아. 내년은 어떤 일에도 좌절하지 않고 용감하게 도전하는 한 해가 되길 바라. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

-임종 시기는 내년 혹은 100만 년 후쯤...​​ 용골자리 에타별만큼 흥미를 끄는 별이 있을까? 나사(NASA)의 웹사이드 '오늘의 천문사진(APOD) 27일(현지시간)에 허블이 촬영한 용골자리 에타별의 생생한 이미지가 발표되었다. 지금껏 발견된 별 중에서 최대 질량을 자랑하는 별로, 우리 태양 질량의 약 100배 정도로 크며 밝기는 태양의 약 500만 배다. 이 별은 결국 폭발하게 될 것이다. 하지만 그때가 내년일지, 아니면 백만 년 후가 될지는 아무도 알 수 없다. 흔히 에타 카리나로 불리는 이 용골자리 에타별은 극대거성으로, 조만간 대폭발을 일으킬 가장 강력한 초신성 후보다. 에타별처럼 태양 질량의 100배가 넘는 천체들은 태양보다 약 백만 배 정도 밝게 빛난다. 이들은 우리은하 내에서 매우 희귀한 존재들로, 통틀어 수십 개 정도 있을 것으로 추정되고 있다.​ ​기록을 보면, 약 150여 년 전 에타 카리나에서 이상한 폭발이 발생하며 당시 남반구 하늘에서 가장 밝은 별로 등극했다. 열쇠구멍 성운 내에 있는 에타카리나는 자연발생적인 레이저 빛을 방출하는 유일한 항성이다.​ 에타별의 가장 특이한 천체물리학적 특징은 1843년 이래 계속 관측되고 있는 큰 규모의 폭발들(초신성 위장 현상이라고도 함)이다. 몇 년 동안 에타별은 초신성 폭발과 비슷한 가시광선 밝기를 보여주었으나 최후를 맞지는 않았다. 이는 아직까지도 항성의 마지막 진화단계를 밟고 있다는 뜻이다.​ 1996년 촬영된 위의 사진은 이 떠돌이 별을 둘러싸고 있는 기묘한 모양의 성운을 손에 잡힐 듯이 보여준다. 이제 두 개의 덩어리가 뚜렷이 구분되어 보이며, 중심의 뜨거운 영역과 복사의 흐름을 볼 수 있다.​ 이 덩어리들은 중심부 근처에서 분출되는 자외선을 흡수하는 가스와 먼지띠로 가득 차 있다. 길게 뻗은 줄무늬들의 정체는 아직도 풀리지 않고 있는 수수께끼다. ​ 용골자리 에타는 남반구 하늘의 용골자리에 있으며, 지구에서의 거리는 약 8,000광년이다. 북위 27도 이하에서만 관찰이 가능하다. ​사진=NASA 홈페이지 이광식 통신원 joand999@naver.com　

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

-임종 시기는 내년 혹은 100만 년 후쯤...​​ 용골자리 에타별만큼 흥미를 끄는 별이 있을까? 지금껏 발견된 별 중에서 최대 질량을 자랑하는 별로, 우리 태양 질량의 약 100배 정도로 크며 밝기는 태양의 약 500만 배다. 이 별은 결국 폭발하게 될 것이다. 하지만 그때가 내년일지, 아니면 백만 년 후가 될지는 아무도 알 수 없다. 흔히 에타 카리나로 불리는 이 용골자리 에타별은 극대거성으로, 조만간 대폭발을 일으킬 가장 강력한 초신성 후보다. 에타별처럼 태양 질량의 100배가 넘는 천체들은 태양보다 약 백만 배 정도 밝게 빛난다. 이들은 우리은하 내에서 매우 희귀한 존재들로, 통틀어 수십 개 정도 있을 것으로 추정되고 있다.​ ​기록을 보면, 약 150여 년 전 에타 카리나에서 이상한 폭발이 발생하며 당시 남반구 하늘에서 가장 밝은 별로 등극했다. 열쇠구멍 성운 내에 있는 에타카리나는 자연발생적인 레이저 빛을 방출하는 유일한 항성이다.​ 에타별의 가장 특이한 천체물리학적 특징은 1843년 이래 계속 관측되고 있는 큰 규모의 폭발들(초신성 위장 현상이라고도 함)이다. 몇 년 동안 에타별은 초신성 폭발과 비슷한 가시광선 밝기를 보여주었으나 최후를 맞지는 않았다. 이는 아직까지도 항성의 마지막 진화단계를 밟고 있다는 뜻이다.​ 1996년 촬영된 위의 사진은 이 떠돌이 별을 둘러싸고 있는 기묘한 모양의 성운을 손에 잡힐 듯이 보여준다. 이제 두 개의 덩어리가 뚜렷이 구분되어 보이며, 중심의 뜨거운 영역과 복사의 흐름을 볼 수 있다.​ 이 덩어리들은 중심부 근처에서 분출되는 자외선을 흡수하는 가스와 먼지띠로 가득 차 있다. 길게 뻗은 줄무늬들의 정체는 아직도 풀리지 않고 있는 수수께끼다. ​ 용골자리 에타는 남반구 하늘의 용골자리에 있으며, 지구에서의 거리는 약 8,000광년이다. 북위 27도 이하에서만 관찰이 가능하다. ​사진=NASA 홈페이지 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　

영화 ‘인터스텔라’에서는 블랙홀에 빠져들어간 주인공이 가까스로 생존하는 장면이 나온다. 초고밀도에 의하여 생기는 중력장의 구멍을 뜻하는 블랙홀은 일반적으로 모든 것을 흡수하고 파괴하며 절대 헤어나올 수 없는 존재로 인식돼 왔지만 이와 달리 '킬러'가 아니라는 주장도 있다. 역설적이지만 블랙홀은 우주에서 가장 밝은 천체 가운데 하나로 그 자체는 빛을 내지 않지만, 그 안으로 빨려 들어가는 물질이 빛과 에너지를 내놓는다. 대부분의 은하들은 그 중심부에 우리 태양 질량의 수백 만 배 심지어 수십억 배가 넘는 거대한 블랙홀을 품고있다. 우리 은하에도 역시 태양 질량의 약 400만 배가 넘는 거대 블랙홀이 '조용히' 존재하지만 어떤 블랙홀은 주변 물질을 게걸스럽게 잡아먹으며 요란을 떨기도 한다. 2015년 한해 학계를 떠들썩하게 만든 블랙홀과 관련된 연구성과를 정리해봤다. - 충돌하는 두 은하 속 ‘괴물 블랙홀’ 탄생 포착 　 올해 초 미 항공우주국(NASA)의 누스타(NuSTAR) 우주망원경이 두 은하의 충돌로 인해 괴물 블랙홀이 탄생하고 있는 현장을 잡아냈다. 블랙홀 현상을 추적하기 위해 우주로 쏘아올려진 NuSTAR는 고에너지 X선 자기장 영역을 관측할 수 있는 위성 망원경이다. 충돌한 두 은하는 Arp 299로 통칭되는 것으로, 지구로부터 1억 3400만 광년 거리에 있다. - 별을 ‘호로록’ 빨아먹는 괴물 블랙홀 포착　 지난 1월 미국과 헝가리 등이 참여한 국제 연구진이 지구로부터 약 30억 광년 거리에 있는 한 거대질량 블랙홀의 식사 장면을 확인했다는 연구결과를 발표했다.천문학자들은 이전에도 여러 블랙홀이 별을 먹은 과정을 목격해왔지만, 이번처럼 식사 중인 모습이 관측된 경우는 이례적인 일이라고 밝혔다. 이 놀라운 광경은 2009년 1월 미국 텍사스주(州)에 있는 맥도널드천문대의 한 작은 망원경(ROTSE-IIIB)에 의해 처음 목격됐다. 이후 미 하와이 마우나케아 산에 있는 W.M.켁 천문대의 천체망원경과 구경 9.2m 호비-에버리 망원경, 스위프트 위성 등으로 관측한 데이터를 사용해 ‘비밀’을 밝힐 수 있었다. 22.5등급으로 분류되는 이 천문 사건은 가장 밝은 항성 폭발로 알려진 ‘초광도 초신성’보다 더 밝았다. - 태양 질량의 120억배 ‘초대형 블랙홀’ 발견 지난 2월 우주 퀘이사 중심에서 거대한 규모의 블랙홀이 발견됐다. 퀘이사는 지구에서 관측할 수 있는 가장 먼거리에 있는 천체로, 수많은 별들로 이뤄진 은하다. ‘SDSS J0100+2902’ 라고 명명된 이 블랙홀은 지구에서 128억 광년 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 그 질량이 태양의 120억배에 달하는 것으로 알려졌다. 이를 처음 발견한 오스트레일리아국립대학의 푸얀 비엔 박사 연구진은 이 블랙홀이 먼 우주에서 가장 밝은 광원체로서 ‘등대’와 같은 역할을 한다고 설명했다. 연구진에 따르면 퀘이사 중심에 있는 이 블랙홀은 엄청난 중력을 자랑하며, 태양보다 질량이 훨씬 큰 만큼 태양이 발산하는 에너지와 비교하기 어려울 정도의 강한 에너지를 뿜어내는 것으로 알려졌다. 이 블랙홀은 매우 짧은 시간 동안 거대한 질량의 초대형 블랙홀로 성장한 것으로 추측된다. - 초거대 블랙홀 제트 간 충돌 사상 첫 포착 초거대 블랙홀에서 제트끼리 서로 충돌하는 현상이 사상 처음으로 포착됐다. 지난 5월 미국 우주망원경연구소(STScI)측은 타원은하 NGC 3862 중심에 있는 블랙홀 제트의 충돌 모습을 유명학술지 네이처(Nature)에 발표했다. 미 항공우주국(NASA)의 허블우주망원경으로 관측한 이번 현상은 지구로부터 약 2억 6000만 광년 떨어진 곳에 위치한 은하 NGC 3862의 중심부에서 포착됐다. 일반적으로 은하 중심에는 거대 블랙홀이 존재한다. 이를 증명하는 것이 바로 은하 중심에서 ‘물질’이 방출되는 현상인 제트(jets)다. 사실 모든 것을 집어 삼킨다는 블랙홀이 왜 제트를 뿜어내는지 또한 그 구성 물질이 정확히 어떻게 되는지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 다만 에너지가 강한 X선과 에너지가 약한 X선의 강도 비율에 밀접한 연관이 있다고 추측되고 있다. 그러나 블랙홀이 인간의 머리로 상상하기 힘든 에너지를 엄청난 속도로 뿜어낸다는 것은 확실하다. - 태양보다 5000배 큰 중간급 블랙홀 발견 지난 9월 NASA와 메릴랜드 대학 공동연구팀은 지구 남반구 별자리인 그물자리 방향으로 약 1,350만 광년 떨어진 NGC 1313에서 중간급의 새 블랙홀을 발견했다고 발표했다. 막대나선은하인 NGC 1313에 놓여있는 블랙홀 ‘NGC 1313 X-1’은 중간급이라는 수식어가 붙어있지만 사실 우리 태양보다도 무려 5000배 이상이나 질량이 크다. 일반적으로 블랙홀의 크기는 우리 태양과 비교해 크게 두 부류로 분류한다. 블랙홀이 우리 태양 질량의 100만 배 이상인 경우 ‘초질량 블랙홀’로, 10~100배 수준이면 ‘별질량블랙홀’ 로 구분하는 것.그러나 흥미롭게도 그 중간급에 속하는 블랙홀은 거의 발견되지 않았다. 한마디로 우주의 블랙홀이 작거나 크거나 ‘모아니면 도’로 존재하는 것도 이유지만 그만큼 찾아내기 힘든 것도 큰 원인이다. 그러나 지난 2012년 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO)가 지구에서 3억 광년 떨어진 ESO-243-49 은하 중심부에서 질량이 우리 태양의 약 2만 배로 추정되는 중간급 질량의 블랙홀을 처음으로 발견한 바 있다 - 초질량 블랙홀, 다가온 별 잡아먹는 모습 관측 　 강력한 중력으로 빛 조차도 흡수한다는 블랙홀에 거대한 별이 가까이 접근한다면 어떤 현상이 발생할까?지난 10월 미국 미시간 대학 등 국제공동연구팀은 블랙홀이 별을 찢어 흡수하는 현상을 관측해 이를 분석한 연구결과를 세계적인 과학지 ‘네이처’(Nature)에 발표했다.　이제는 영화로도 익숙해진 블랙홀은 대부분의 은하 중심부에 존재한다. 연구팀의 관측대상에 오른 지역은 지구로부터 2억 9000만 광년 떨어진 곳에 위치한 은하 PGC 043234 중심부에 놓인 초질량 블랙홀(ASASSN-14li)이다. 연구팀은 NASA의 찬드라 X-레이 우주망원경과 스위프트 위성, 유럽우주국(ESA)의 XMM-뉴턴(XMM-Newton)망원경을 동원해 문제의 지역을 관측한 결과 가깝게 접근한 별을 블랙홀이 쭉 빨아들이는 일명 ‘조석 분열’(tidal disruption) 현상을 관측하는데 성공했다. - ‘블랙홀’이 별을 통째로 ‘꿀꺽’ 첫 관측　 지난달 천문학자들로 이루어진 다국적 팀이 블랙홀이 별을 통째로 꿀꺽하고는 트림처럼 고속 플라스마를 우주공간으로 방출하는 현장을 목격했다. 이 거대한 에너지의 흐름은 우리 태양이 1000만년 동안 생산하는 에너지와 맞먹는 것으로 보인다.문제의 블랙홀은 지구로부터 3억 광년 떨어진 PGC 43234 -300이라는 은하 중심에 똬리를 틀고 있는 것으로, 우리 태양 질량의 100만 배 정도지만, 초질량의 블랙홀에 비한다면 비교적 경량급에 속하는 것이다. 하지만 엄청난 중력을 갖고 있어 우리 태양 정도 크기의 별 하나 정도는 떡 먹듯이 먹어치울 수 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

100km 짜리 떠돌이 혜성이 위험하다고 과학자들이 경고하고 나섰다. 이 거대 혜성이 지구를 강타할 가능성이 예상보다 훨씬 높다고 과학자들은 생각하고 있다. 미항공우주국(NASA)이 소행성의 지구 충돌에 관심을 쏟고 있는 데 반해, 장주기 혜성이 잠복하고 있는 목성 궤도 너머의 우주공간을 주시해야 할 필요가 있다는 새로운 연구가 나왔다. - 수많은 위협들 수백 개에 이르는 이 커다란 혜성들은 20여 년 전에 발견된 것으로, 센타우루스 족이라 불린다. 이들 혜성은 먼지가 뒤섞인 얼음 뭉치들로, 해왕성 궤도 너머에서 출발한 불안정한 궤도를 가지고 있다. 혜성의 크기는 대개 50~100km 정도로, 한 개 혜성의 질량이 이제껏 지구에 근접했던 모든 소행성들의 총질량을 넘어선다. 이 혜성들의 궤도는 목성과 토성, 천왕성, 해왕성의 궤도를 가로지른다. 따라서 혜성이 이들 거대 행성들의 중력장을 스쳐지날 가능성이 상존하며, 행성의 중력에 의해 지구 쪽으로 내동댕이쳐질 가능성을 배제할 수 없는 것이다. 연구는 그 가능성에 대해 4만~10만 년에 한 번 꼴이라고 밝혔다. 혜성은 태양에 접근함에 따라 분해되기 시작하고, 그 잔해들이 꼬리로 방출되어 지구에 영향을 미치게 된다. 이러한 거대 혜성의 분해에서 발생하는 잔해물들은 간헐적으로 지구에 쏟아져들어오는데, 무려 10만 년에 걸쳐 잔해물 포격이 지속된다고 왕립 천문학회 저널 ‘천문-지구물리학’에 발표된 논문에서 밝혔다. 논문 공동저자 빌 네이피어 버킹엄 대학 교수는 “지난 30년간 우리는 소행성과 지구 충돌 문제를 분석하고 연구하는데 많은 노력을 기울여왔다”면서 “우리 연구는 바로 이웃 행성뿐 아니라, 목성 궤도 너머의 센타우루스 족에 대해서도 주의를 게을리하면 안된다는 것을 말해주고 있다”고 설명했다. 이어 “만약 우리가 옳다면 이들 먼 혜성들이야말로 심각한 위협이며, 우리는 이들에 대해 더 자세히 연구하지 않으면 안된다”고 강조한다. 지구상의 최초 생명은 물과 유기물질을 가져다준 혜성의 포격에서 비롯되었을지도 모른다. 지름 10 ㎞ 이상의 초거대 충돌 중 가장 최근에 일어난 것은 6500만 년 전 백악기-제3기 대멸종을 일으킨 칙술루브 충돌로, 많은 과학자들은 이로 인해 지구상에서 공룡이 멸종한 것으로 보고 있다. 지름 1㎞의 소행성이 지구와 충돌할 확률은 50만 년에 한 번 꼴이며, 지름 5㎞짜리의 제법 큰 충돌은 대략 천만 년에 한 번 꼴로 일어난다. 혜성이 가져올 위험요소는 이뿐이 아니다. 새 연구는 지구 궤도에 도달한 혜성이 뿜어낼 엄청난 양의 가스와 먼지 등은 핵겨울 같은 상황을 불러올 수도 있다고 지적한다. 연구자들은 “이 위협은 심각한 것으로, 많은 생명체의 멸종을 가져올 가능성이 높다”고 주장한다. 또 연구자들은 센타우루스 족이 가져올 위협이 임박한 것은 아니지만, 그때가 언제인지 예측할 수 없다는 데 문제가 있다고 말한다. NASA는 태양계 내에서 발견된 지구접근 천체 1만 2,992에 대해 현재 추적을 계속하고 있다. 그중에서 잠재적 위험 소행성으로 분류된 개수가 1,607개나 된다니, 적은 숫자는 아니다. 새 연구는 이 목록에 지구를 위협하는 수백 개의 우주 바위들을 추가할 것을 제안하고 있다. 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　

이번 크리스마스는 눈 대신 안개가 가득하겠지만 지구 밖에서는 이를 축하하는 우주 이벤트를 볼 수 있을 것 같다. 미 항공우주국(NASA)은 24일 소행성 하나가 이날 지구를 최근접해 지나간다고 밝히며 레이더로 촬영한 사진을 공개했다. 지난 17일~22일 사이 촬영된 이 이미지의 주인공은 소행성 '2003 SD220'다. 길이가 최소 1100m에 달하는 길쭉한 형태의 이 소행성은 오늘 지구와 1100만 km 떨어진 지점을 통과하며 물론 지구에 미치는 영향은 없다. NASA 제트추진연구소 측은 "이 소행성은 천문학자를 위한 크리스마스 선물"이라면서 "3년 후 다시 우리에게 다가올 예정으로 지구와 충돌할 가능성은 전혀없다"고 강조했다. 소행성 2003 SD220은 NASA의 지구근접 소행성(Near-Earth Asteroid) 목록에 오른 17개 중 가장 중요한 관측 대상 가운데 하나다. NASA는 이 소행성뿐 아니라 다른 소행성도 앞으로 수백년간 지구와 충돌할 가능성은 없다고 못 박고 있지만, 연구과정에서 그 궤도가 지금까지 생각했던 것 이상으로 변하기 쉽다는 것도 사실도 밝혀지고 있어 마냥 안심할 수는 없는 상황이다. 또한 이번 크리스마스에는 지구촌 밤하늘에 커다란 보름달이 두둥실 떠오른다. 한국시간으로 25일 오후 8시에 절정이 될 크리스마스 보름달은 38년 만으로 이번 기회를 놓치면 2034년에야 구경할 수 있게된다.　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

한국시간으로 지난 7월 14일 오후 8시 49분 57초. 미 항공우주국(NASA)의 뉴호라이즌스호가 명왕성에 근접 통과한 후 ‘저승신’ 명왕성의 모습을 지구로 보내왔다. 그로부터 5개월 가량 흐른 지난 18일(현지시간) NASA는 위성 ‘닉스’(Nix)의 모습을 홈페이지를 통해 공개했다. 태양계 끝자락이라는 먼거리와 데이터 전송 속도 때문에 뒤늦게 도착한 이 사진에는 울퉁불퉁 희한하게 생긴 닉스의 모습이 희미하게 담겨있다. 대략 47km 지름을 가진 초소형 달인 닉스는 명왕성의 행성 지위를 빼앗은 카론, 히드라에 이어 세번째로 크다. 지금은 ‘134340 플루토’(134340 Pluto) 라는 정식 이름을 가진 명왕성은 총 5개의 달을 가지고 있다. 각각의 이름은 카론(Charon), 케르베로스(Kerberos), 스틱스(Styx), 닉스(Nix), 히드라(Hydra)로 모두 그리스 신화에 나오는 저승과 관련있다. 이중 카론은 명왕성과 맞돌고 있다는 사실이 뒤늦게 확인되면서 명왕성의 행성 퇴출에 결정타를 날렸다. 한편 3462일간 시속 5만 km 속도로 날아가 명왕성을 탐사한 뉴호라이즌스호는 현재 두번째 행성지를 향해 가고 있다. 목표지는 명왕성으로부터 16억 km 떨어진 카이퍼 벨트에 있는 ‘2014 MU69’라는 이름의 소행성이다. 해왕성 궤도 바깥의 카이퍼 벨트는 황도면 부근에 천체가 도넛 모양으로 밀집한 영역으로, 약 30~50AU(1AU는 지구-태양 간 거리)에 걸쳐 분포하는데, 단주기 혜성의 고향으로 알려져 있다. 사진=NASA/JHUAPL/SwRI 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

거품 논란도 있기는 하지만, 3D 프린터 기술은 21세기 새로운 연금술로 불리고 있습니다. 현재는 응용범위가 다소 제한적이지만, 점차 산업 전반에 파급효과가 커지고 있는 것도 사실입니다. 많은 기업이 3D 프린터의 가능성을 시험하고 있는데, 미 항공우주국(NASA) 역시 그 가능성을 시험하고 있습니다. NASA는 이미 국제 유인 우주 정거장(ISS)에서 최초의 우주 3D 프린터를 테스트했으며 심지어 우주에서 음식을 출력하는 3D 프린터 연구에 자금을 지원하기도 했습니다. 아예 우주 기지를 3D 프린터로 제작하는 야심찬 계획도 있습니다. 아직은 그렇게 널리 사용될 것 같지 않은데, 이렇게 큰 관심을 보이는 이유는 뭘까요? 그것은 3D 프린터가 보여줄 가능성 때문입니다, NASA는 이미 금속 3D 프린터 부분에 막대한 투자를 했으며, 이제 실제 로켓 엔진을 3D 프린터로 출력하는 단계에 거의 도달했습니다. - 로켓 엔진을 3D 프린터로? 일단 이 제목만 보면 ‘왜 그래야 하는가?’라는 의구심부터 들 수밖에 없습니다. 금속을 3D 프린터로 출력해서 부품을 만드는 모습은 놀랍기는 하지만, 과연 현재 상태에서 무슨 이득이 있느냐는 의문을 품을 만하기 때문입니다. NASA의 엔지니어들은 이 질문에 대한 명확한 답을 알고 있습니다. 비용과 제조 시간을 크게 단축하고 신뢰성도 높일 수 있다는 것입니다. 현재 사용되는 대형 로켓 엔진은 매우 크고 복잡합니다. 그러다 보니 일회용으로 쓰고 버리는 엔진이라도 그 제작 과정은 1년이나 걸렸습니다. 생산 수량이 적다 보니 생산 과정을 자동화시키는 거대한 공장을 세우는 것은 도저히 수지 타산이 맞지 않는 것이죠. 물론 구조가 복잡해 기존의 방식으로는 대량 생산도 어렵습니다. 그런데 복잡한 엔진 부품을 한 번에 출력할 수 있다면 어떨까요? 3D 프린터 몇 대로 그 일을 할 수 있다면 거대한 공장도 필요없고 온종일 일을 할 테니 시간도 크게 단축될 것입니다. 과정을 자동화해서 인건비를 크게 절감하는 것은 말할 필요도 없습니다. - 레이저를 이용해서 엔진 부품을 만들다 금속 소재를 3D 프린터로 출력하는 일은 쉽지 않습니다. 금속은 대개 매우 높은 온도에서 녹기 때문이죠. 주로 사용하는 방법은 금속을 조금씩 녹여서 붙이는 것인데, 이 과정이 말처럼 쉽지는 않습니다. 하지만 NASA의 엔지니어들은 상당히 신뢰성 높은 금속 3D 프린터 기술을 개발했습니다. 올해 상반기 NASA의 마셜 우주 비행 센터의 소재 및 가공 연구소의 과학자들은 선택적 레이저 융해(selective laser melting) 방식을 이용해 만든 풀 스케일 로켓 부품을 공개했습니다. 쉽게 말하면 미세한 구리합금을 레이저로 녹여서 붙이는 방식으로 만든 것입니다. 위에 보이는 제품(사진 아래)은 로켓 연소실 라이너로 섭씨 수천 도의 고온을 견뎌야 합니다. 하지만 현재 있는 금속 합금 중 이런 고온에서 안정적인 것은 없습니다. 그래서 부품 벽 내부에 200개에 달하는 미세한 관을 만들고 여기로 영하 173도의 액체 수소를 흘려보내 온도를 식히는 방식을 사용합니다. 당연히 기존의 방식으로는 제작이 어려워 비용과 시간이 오래 걸렸지만, 이제는 한 번에 출력할 수 있습니다. 그런데 이렇게 만든 부품이 실제 초고온/고압 환경에서도 잘 버틸까요? 아무래도 기존의 제작 방식보다 못 미더운 것이 사실입니다. 그래서 NASA의 과학자들은 몇 년째 연소 테스트를 진행 중입니다. - 실용화를 목전에 둔 3D 프린팅 로켓 엔진 최근 NASA에서 공개한 테스트에서 3D 프린팅 로켓 엔진은 2만 파운드의 추력과 섭씨 3,000도가 넘는 고온 환경에서 성공적으로 작동했습니다. 예를 들어 연료를 공급하는 터보 펌프(turbopump)의 경우 9만 rpm이라는 엄청난 회전속도를 견뎌냈고, 액체 산소와 수소를 주입하는 인젝터는 영하 240도의 극저온에서도 정상적으로 작동했습니다. 이 부품들은 모두 3D 프린터로 출력한 것입니다. 브레드보드(Breadboard)라고 명명된 테스트 엔진은 앞으로도 여러 차례 테스트를 거칠 것입니다. 실제 로켓이나 우주선에 탑재하기 전에 신뢰성을 충분히 확보해야 하기 때문이죠. 이 엔진은 부품의 75%를 3D 프린터로 출력한 것입니다. 참고로 NASA에 의하면 이 엔진의 출력은 대형 로켓의 1단으로는 부족하지만, 화성 착륙선이나 2단 이상의 로켓 엔진으로는 지금도 사용이 가능한 수준입니다. 앞으로 화성의 대기에서 직접 메탄가스와 산소를 추출해서 연료를 만드는 실험에 대비해 이 엔진은 액체 수소 이외에 메탄가스 연소도 가능합니다. 과거의 제조 방식으로는 1년 정도 걸렸을 엔진 제작은 3D 프린터로 복잡한 부품을 출력하면서 몇 개월로 기간이 짧아졌습니다. 들어가는 부품 수도 줄었습니다. 터보 펌프의 경우 부품 수를 45%나 줄였다고 합니다. 덕분에 조립이 쉬워지는 것은 물론 제품의 신뢰성도 높아졌습니다. - 금속 3D 프린터의 미래 3D 프린터로 엔진 부품을 만들게 되면 문제가 되는 부분을 간단하게 수정해서 출력할 수도 있고 다양한 크기와 모양의 부품도 한 프린터에서 출력할 수 있습니다. 이는 로켓 제조 부분에서 혁명이 될지도 모릅니다. 하지만 혁신이 로켓에서만 있을 필요는 없습니다. 이렇게 신뢰성 높은 엔진을 제조할 수 있다면 3D 프린터는 다른 분야에서 필요한 다양한 금속 부품을 제작할 수 있기 때문입니다. 물론 모든 부품을 3D 프린터로 제작할 이유는 없겠지만, 복잡한 내부 구조를 가지고 소량 생산을 해야 하는 분야라면 3D 프린터가 혁신을 불러올 수 있습니다. 물론 아직은 시작 단계라 미래를 너무 장밋빛으로 생각하는 것은 금물입니다. 그러나 금속 소재를 출력할 수 있게 되면서 3D 프린터의 활용 범위가 더 커지고 있다는 점은 부인할 수 없는 사실입니다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

엘리베이터 교체에 대해 의논하기 위해 모인 마카담 아파트의 주민들. 이들의 얼굴은 모두 낡은 아파트 건물처럼 창백하고 굳어 있다. 2층에 살기 때문에 엘리베이터 교체 비용을 낼 수 없다고 말한 스테른코비츠는 홀로 나머지 주민들 전체와 마주 본다. 군중 속의 고독이 무엇인지 단순하면서도 명확하게 묘사한 이 첫 번째 신 이후, 사뮈엘 벤체트리 감독은 마카담 주민 몇 사람을 표본 삼아 인간의 외로움에 대해 집요하게 파고든다. 다리를 다친 스테른코비츠, 아들이 수감돼 있는 하미다, 엄마와 살고 있지만 늘 혼자인 10대 소년 샬리가 그 주인공들이다. 1.33대1의 화면 비율이 아파트의 좁은 복도와 집 안을 한층 답답해 보이도록 만드는 가운데 끈질기게 한 사람씩만 비추던 카메라는 영화가 시작한 지 23분이 지나서야 스테른코비츠와 그에게 먼저 말을 걸어온 간호사를 함께 화면에 담는다. 스테른코비츠가 휠체어를 밀며 간호사에게 다가가는 장면은 이 정적인 영화에서 매우 저돌적인 카메라워크를 사용한 부분 중 하나다. 두 사람의 ‘투 샷’은 이들의 첫 만남만큼이나 짧게 끝나지만, 외로운 사람들에게 찾아온 기적 같은 만남의 순간을 전달하기에 충분히 강렬하다. 마찬가지로 샬리는 앞집에 이사 온 여배우 잔과 대화를 시작하고, 하미다는 미국항공우주국(NASA)의 실수로 추락한 우주비행사 존과 며칠간 은밀한 동거를 하게 된다. 이들 인물은 섞이거나 조우하는 일 없이 독립된 세 개의 이야기를 들려주면서도 각각 상대방에게 조금씩 마음을 열고 결핍을 채우며 상처를 치유해 나간다는 점에서 구조적, 주제적으로 통일돼 있다. 나직하면서도 묵직하게 관객들을 끌어당기는 ‘마카담 스토리’의 힘은 철저히 계산된 미장센과 고급스러운 유머 감각, 세 쌍의 색깔 있는 캐릭터들로부터 나온다. 그 자체로 공허함, 호기심, 교감 및 위로의 감정들을 표현하는 세팅과 인물 배치를 보는 즐거움, 예상치 못한 상황에서 터져 나오는 위트 넘치는 대사를 듣는 재미가 쏠쏠하다. 여기에 외로움을 아로새긴 듯한 얼굴의 스테른코비츠나 어려운 상황 속에서도 타인에게 늘 친절한 하미다, 아들에 대한 그리움으로 미소를 잃어버린 잔도 인상적이지만 여섯 명의 인물 중 가장 눈에 띄는 캐릭터는 우주비행사 존이라고 할 수 있다. 광활한 우주와 마카담의 공간적 대비, 언어 및 문화 차이가 존과 마카담 주민들의 간극을 잘 드러낸다. 그러나 감독은 ‘그래비티’(2013)를 인용함으로써 우주를 유영하는 존의 실존적 외로움을 암시하며 다른 이들과의 유사성을 끌어낸다. 동시에 존은 마카담 주민들이 정서적으로 경험하고 있는 ‘추락’을 물리적 차원으로 보여준다는 점에서 일종의 대표성을 띠는 인물이기도 하다. 그래서 하미드와 존이 나란히 앉아 쿠스쿠스(중동 지역의 전통 음식)를 먹으며 노래를 교환하는 장면의 따뜻한 색감은 영화 전반을 지배하는 잿빛 이미지들을 상쇄하고도 남는다. 살면서 한번쯤 인생의 추락을 경험한 적이 있는 모든 이들에게 추천하고 싶은 작품이다. 24일 개봉. 12세 관람가. 윤성은 영화평론가

100km 짜리 떠돌이 혜성이 위험하다고 과학자들이 경고하고 나섰다. 이 거대 혜성이 지구를 강타할 가능성이 예상보다 훨씬 높다고 과학자들은 생각하고 있다. 미항공우주국(NASA)이 소행성의 지구 충돌에 관심을 쏟고 있는 데 반해, 장주기 혜성이 잠복하고 있는 목성 궤도 너머의 우주공간을 주시해야 할 필요가 있다는 새로운 연구가 나왔다. - 수많은 위협들 수백 개에 이르는 이 커다란 혜성들은 20여 년 전에 발견된 것으로, 센타우루스 족이라 불린다. 이들 혜성은 먼지가 뒤섞인 얼음 뭉치들로, 해왕성 궤도 너머에서 출발한 불안정한 궤도를 가지고 있다. 혜성의 크기는 대개 50~100km 정도로, 한 개 혜성의 질량이 이제껏 지구에 근접했던 모든 소행성들의 총질량을 넘어선다. 이 혜성들의 궤도는 목성과 토성, 천왕성, 해왕성의 궤도를 가로지른다. 따라서 혜성이 이들 거대 행성들의 중력장을 스쳐지날 가능성이 상존하며, 행성의 중력에 의해 지구 쪽으로 내동댕이쳐질 가능성을 배제할 수 없는 것이다. 연구는 그 가능성에 대해 4만~10만 년에 한 번 꼴이라고 밝혔다. 혜성은 태양에 접근함에 따라 분해되기 시작하고, 그 잔해들이 꼬리로 방출되어 지구에 영향을 미치게 된다. 이러한 거대 혜성의 분해에서 발생하는 잔해물들은 간헐적으로 지구에 쏟아져들어오는데, 무려 10만 년에 걸쳐 잔해물 포격이 지속된다고 왕립 천문학회 저널 ‘천문-지구물리학’에 발표된 논문에서 밝혔다. 논문 공동저자 빌 네이피어 버킹엄 대학 교수는 “지난 30년간 우리는 소행성과 지구 충돌 문제를 분석하고 연구하는데 많은 노력을 기울여왔다”면서 “우리 연구는 바로 이웃 행성뿐 아니라, 목성 궤도 너머의 센타우루스 족에 대해서도 주의를 게을리하면 안된다는 것을 말해주고 있다”고 설명했다. 이어 “만약 우리가 옳다면 이들 먼 혜성들이야말로 심각한 위협이며, 우리는 이들에 대해 더 자세히 연구하지 않으면 안된다”고 강조한다. 지구상의 최초 생명은 물과 유기물질을 가져다준 혜성의 포격에서 비롯되었을지도 모른다. 지름 10 ㎞ 이상의 초거대 충돌 중 가장 최근에 일어난 것은 6500만 년 전 백악기-제3기 대멸종을 일으킨 칙술루브 충돌로, 많은 과학자들은 이로 인해 지구상에서 공룡이 멸종한 것으로 보고 있다. 지름 1㎞의 소행성이 지구와 충돌할 확률은 50만 년에 한 번 꼴이며, 지름 5㎞짜리의 제법 큰 충돌은 대략 천만 년에 한 번 꼴로 일어난다. 혜성이 가져올 위험요소는 이뿐이 아니다. 새 연구는 지구 궤도에 도달한 혜성이 뿜어낼 엄청난 양의 가스와 먼지 등은 핵겨울 같은 상황을 불러올 수도 있다고 지적한다. 연구자들은 “이 위협은 심각한 것으로, 많은 생명체의 멸종을 가져올 가능성이 높다”고 주장한다. 또 연구자들은 센타우루스 족이 가져올 위협이 임박한 것은 아니지만, 그때가 언제인지 예측할 수 없다는 데 문제가 있다고 말한다. NASA는 태양계 내에서 발견된 지구접근 천체 1만 2,992에 대해 현재 추적을 계속하고 있다. 그중에서 잠재적 위험 소행성으로 분류된 개수가 1,607개나 된다니, 적은 숫자는 아니다. 새 연구는 이 목록에 지구를 위협하는 수백 개의 우주 바위들을 추가할 것을 제안하고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com　

우리 지구의 이웃 행성인 화성에서 액체 상태의 물을 찾는 일은 좀 더 미뤄질 듯하다. 지금까지 액체 물이 존재할 가장 강력한 장소로 여겨졌던 화성의 협곡, 적어도 가까운 과거에 만들어진 협곡에는 액체 물이 존재하지 않는다는 것이 최신 연구로 밝혀졌다. 프랑스 국립과학연구센터(CNRS) 연구진은 화성에 있는 여러 작은 협곡은 지구처럼 물의 흐름으로 형성된 것이 아니라 ‘드라이아이스’(고체 이산화탄소)가 녹는 과정에서 만들어졌을 가능성이 크다는 연구결과를 발표했다고 AFP통신 등 외신이 보도했다. 이번 연구를 이끈 프랑수아 포제와 시드릭 필로르제 CNRS 연구원은 “화성에 있는 작은 협곡의 형성에 액체 물이 영향을 줬다는 이론은 다시 검토해야 할 필요가 있으며, 가까운 과거에 발생한 협곡만큼은 물이 없다는 가능성이 제기되고 있다”고 말했다. 최근 미국항공우주국(NASA)은 화성에 액체 물이 존재할 가능성이 크다는 중대 결과를 발표했었다. 당시 연구논문으로는 화성의 여름에 해당하는 열대 지역에 있는 경사지에 흘러내리는 흔적으로 보이는 여러 ‘어두운 선’은 물에 매우 많은 소금이 녹아 있어 얼지 않고 흘러내렸을 것이라면서 액체 물이 존재할 가능성을 제기했다. 하지만 이번 연구에서는 액체 물의 존재를 시사하는 결과는 어떤 것도 나오지 않았다고 연구팀은 지적했다. 물론 이번 연구는 이전 연구와 직접 관련된 것이 아닌 다른 지역으로 위도 30~60도에 해당하는 중위도 지역에 있는 극의 방향에 따라 흐르는 경사지 표면의 지질 상태에 관한 것이라고 연구팀은 설명했다. 이번 연구의 목표는 분화구의 벽이나 언덕 등 화성의 융기 지형에 남겨진 작은 계곡의 형성 원인을 규명하는 것이었다고 한다. 이런 작은 협곡이 처음 발견됐을 때는 수십만 년 전 일어난 얼음의 융해와 지하수의 유출로 형성됐던 것으로 해석됐었다. 하지만 최근에는 현재 화성의 기온이 너무 낮은 곳에서 물이 액체 상태로 존재할 수 없더라도 작은 협곡이 계속 형성되고 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서 연구팀은 이산화탄소에 의한 얇은 층 즉 드라이아이스의 녹는 현상에서 답을 찾았다. 연구팀에 따르면, 화성 표면의 얼음층 밑으로 출구가 없는 상태라면 이산화탄소가 녹는 과정에서 가스로 축적되고 결국 가스가 표층 토양을 뚫고 나와 기류를 일으킨 것으로 추정된다. 연구팀은 이런 이론을 뒷받침하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 사용해 확인했다. 지구 상에서는 이런 비슷한 과정이 일어난 사례는 알려진 적이 없다. 천체물리학자인 필로르제 연구원은 “드라이아이스가 녹아 화성의 작은 협곡을 형성한다고 모두를 설명할 수는 없겠지만 최근 들어 형성된 작은 협곡이 있는 한랭 지대에서만큼은 이산화탄소 가스로 인해 협곡이 형성됐다는 가설이 유력할 것이 틀림없다”고 말했다. 하지만 어떤 가능성도 있을 수 있으며 다른 보조적인 과정이 작용하고 있을 가능성도 있다고 연구팀은 설명했다. 예를 들어, 화성의 적도와 가까운 영역에서도 작은 협곡이 발견되고 있는데 이들은 다른 메커니즘으로 형성됐을 가능성이 높다는 것이다. 또한 행성학자인 포제 연구원은 “이번 연구와 9월 발표된 연구는 관련성이 없다”고 전제하면서도 “아마 모든 작은 협곡에 대해 말할 수 있다고 생각은 하지만, 적어도 가까운 과거에 형성된 협곡에서만큼은 액체 물이 존재할 수 없다”고 말했다. 이어 “즉 생명체 존재로 이어지지 않는다는 것을 이번 결과는 보여준다”고 덧붙였다. 이번 연구결과는 세계적인 학술지 ‘네이처’의 자매지인 ‘네이처 지오사이언스’(Nature Geoscience) 최신호(12월 21일자)에 실렸다. 사진=ⓒAFPBBNEWS=NEWS1 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“이 강연을 끝내며 한마디 하겠습니다. 양초는 주위 환경과 조화롭게 영향을 주고받으며 자기를 태워 빛을 냅니다. 이 자리에 있는 여러분들도 양초처럼 이웃을 위한 밝은 빛이 되고, 주위 환경과 잘 어울려 살 수 있는 사람이 되길 바랍니다. 양초의 불꽃 같은 아름다움으로 인류 복지를 위해 모든 노력을 아낌없이 바쳐주기를 간절히 바랍니다.” ●1825년 영국 왕립연구소 패러데이 교수가 제안 1860년 크리스마스를 며칠 앞두고 69세의 노신사가 영국 왕세자와 어린이들 앞에서 ‘크리스마스 과학강연’을 마치며 한 말이다. 노신사는 ‘전자기학과 전기화학의 아버지’로 불리는 영국의 실험물리학자 마이클 패러데이(1791~1867). 당시 그는 영국왕립연구소(RI) 풀러화학석좌교수였다. 정식 학교교육을 받지 못한 패러데이는 독학으로 과학을 공부해 왕립연구소 실험실 감독관 자리까지 올랐다. 그는 산업혁명으로 과학에 대한 관심이 높아진 일반인들에게 최신 연구성과를 좀더 쉽게 알리기 위해 1800년부터 대중 강연을 시작했다. 처음에는 성인을 대상으로 했지만 아이들을 데려오는 사람들이 늘자 1825년부터는 ‘아이들에게 과학강연을 선물해 꿈과 희망을 주자’는 취지로 크리스마스 시즌에 청소년을 대상으로 과학강연을 선보였다. 바로 190년 전통의 ‘크리스마스 과학강연’의 출발이다. 크리스마스 과학강연의 첫해인 1825년에는 존 밀링턴 왕립연구소 교수가 동역학, 광학, 전자기학 등을 내용으로 한 자연철학(지금의 물리학) 강연을 했다. 크리스마스 강연을 제안한 패러데이는 1827년 강연을 시작으로 1860년 마지막 강연까지 19회나 강연자로 나섰다. 이 중 6회를 양초 한 자루를 이용해 화학의 토대를 이루는 물질의 특성과 상호작용에 대해 설명했다. 양초에 처음 불을 붙일 때 생기는 불꽃의 종류와 밝기, 구조를 보여주고 수소와 산소의 성질, 공기와 연소의 관계, 이산화탄소가 갖는 화학적 특성, 탄소란 무엇인지, 생물체 내에서 호흡과 연소에는 어떤 상호작용을 하는지에 대해 설명했다. 그 강연들은 1860년 ‘양초의 화학사 강의’라는 제목의 책으로 엮어져 지금까지도 화학의 고전으로 읽히고 있다. 크리스마스 강연은 제2차 세계대전의 영향으로 1939~1942년 4년 동안 열리지 못한 것을 제외하고는 흔들림 없이 그 전통을 잇고 있다. 1966년부터는 영국 공영방송사 BBC가 크리스마스 강연을 바탕으로 ‘이상한 나라의 공학자들’이라는 과학다큐멘터리를 만들기 시작해 매년 강연 내용을 바탕으로 프로그램을 제작하고 있다. ●파인먼·도킨스 교수 등 유명 연구자들도 동참 20세기 중·후반부터는 왕립연구소 연구원들뿐만 아니라 영국 바깥의 최고 연구자들도 강연자로 나서고 있다. 대표적인 강사로 아인슈타인의 뒤를 잇는 20세기 최고의 물리학자로 꼽히는 리처드 파인먼(1919~1988) 교수, 저서 ‘코스모스’로 유명한 천문학자 칼 세이건(1934~1996) 박사, ‘이기적인 유전자’로 대표되는 진화학자 리처드 도킨스(75) 영국 옥스포드대 석좌교수 등이 있다. 특히 1977년 강연자로 나선 세이건 박사는 우주의 확장과 빅뱅, 태양계 세 번째 행성인 지구의 환경에 대한 강연을 해 우주에 대한 관심사를 높였고 1991년 강연자로 나선 도킨스 교수는 강연장에 실제 동물을 비롯해 다양한 야생현장의 모습을 재현해 진화를 설명하고 ‘은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 여행서’를 쓴 작가 더글러스 애덤스를 초청해 화제를 불러일으키기도 했다. ●올해 펑 박사 우주 강연… 28~30일 BBC 방영 올해 크리스마스 강연자로는 유럽우주국(ESA)과 미국항공우주국(NASA)에서 국제우주정거장(ISS) 프로그램에 참여한 우주 및 극한환경 의학자 케빈 펑(45) 박사가 나섰다. 펑 박사는 지난 18일 ‘우주에서 어떻게 살아남을 것인가’라는 제목으로 강연을 했으며, 이 강연은 오는 28~30일 BBC에서 다큐멘터리로도 방영될 예정이다. 펑 박사는 이번 강연에서 지구에서 성층권 등 저궤도와 우주 바깥의 특이한 상황에서 사람이 살아남기 위해서는 과학적, 공학적, 의학적으로 어떤 조치를 취해야 하는지에 대해 강연했다. 지상 400㎞ 높이, 중력 제로에 가까운 상태에서 시속 2만 8163㎞로 움직이는 유인우주선에서 우주인의 뼈와 근육은 매우 약한 상태가 되고, 산소 포화도도 약해지기 때문에 우주선과 우주복은 지상과 비슷한 상태로 만들어주는 것이 무엇보다 중요하다. 펑 박사는 이때 필요한 과학기술적 장치와 우주의학에서는 무엇을 다루는지에 대해서 설명했다. 김승환 한국과학창의재단 이사장은 “영국왕립연구소의 크리스마스 강연은 수많은 과학대중강연의 시초이자 모델”이라며 “현재 우리나라에서는 과학이 단순히 마니아들의 전유물이거나 청소년들의 교육 소재라는 한계에 머물러 있는데, ‘과학기술은 모두가 즐길 수 있는 것’이라는 생각의 전환이 필요하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

거품 논란도 있기는 하지만, 3D 프린터 기술은 21세기 새로운 연금술로 불리고 있습니다. 현재는 응용범위가 다소 제한적이지만, 점차 산업 전반에 파급효과가 커지고 있는 것도 사실입니다. 많은 기업이 3D 프린터의 가능성을 시험하고 있는데, 미 항공우주국(NASA) 역시 그 가능성을 시험하고 있습니다. NASA는 이미 국제 유인 우주 정거장(ISS)에서 최초의 우주 3D 프린터를 테스트했으며 심지어 우주에서 음식을 출력하는 3D 프린터 연구에 자금을 지원하기도 했습니다. 아예 우주 기지를 3D 프린터로 제작하는 야심찬 계획도 있습니다. 아직은 그렇게 널리 사용될 것 같지 않은데, 이렇게 큰 관심을 보이는 이유는 뭘까요? 그것은 3D 프린터가 보여줄 가능성 때문입니다, NASA는 이미 금속 3D 프린터 부분에 막대한 투자를 했으며, 이제 실제 로켓 엔진을 3D 프린터로 출력하는 단계에 거의 도달했습니다. - 로켓 엔진을 3D 프린터로? 일단 이 제목만 보면 ‘왜 그래야 하는가?’라는 의구심부터 들 수밖에 없습니다. 금속을 3D 프린터로 출력해서 부품을 만드는 모습은 놀랍기는 하지만, 과연 현재 상태에서 무슨 이득이 있느냐는 의문을 품을 만하기 때문입니다. NASA의 엔지니어들은 이 질문에 대한 명확한 답을 알고 있습니다. 비용과 제조 시간을 크게 단축하고 신뢰성도 높일 수 있다는 것입니다. 현재 사용되는 대형 로켓 엔진은 매우 크고 복잡합니다. 그러다 보니 일회용으로 쓰고 버리는 엔진이라도 그 제작 과정은 1년이나 걸렸습니다. 생산 수량이 적다 보니 생산 과정을 자동화시키는 거대한 공장을 세우는 것은 도저히 수지 타산이 맞지 않는 것이죠. 물론 구조가 복잡해 기존의 방식으로는 대량 생산도 어렵습니다. 그런데 복잡한 엔진 부품을 한 번에 출력할 수 있다면 어떨까요? 3D 프린터 몇 대로 그 일을 할 수 있다면 거대한 공장도 필요없고 온종일 일을 할 테니 시간도 크게 단축될 것입니다. 과정을 자동화해서 인건비를 크게 절감하는 것은 말할 필요도 없습니다. - 레이저를 이용해서 엔진 부품을 만들다 금속 소재를 3D 프린터로 출력하는 일은 쉽지 않습니다. 금속은 대개 매우 높은 온도에서 녹기 때문이죠. 주로 사용하는 방법은 금속을 조금씩 녹여서 붙이는 것인데, 이 과정이 말처럼 쉽지는 않습니다. 하지만 NASA의 엔지니어들은 상당히 신뢰성 높은 금속 3D 프린터 기술을 개발했습니다. 올해 상반기 NASA의 마셜 우주 비행 센터의 소재 및 가공 연구소의 과학자들은 선택적 레이저 융해(selective laser melting) 방식을 이용해 만든 풀 스케일 로켓 부품을 공개했습니다. 쉽게 말하면 미세한 구리합금을 레이저로 녹여서 붙이는 방식으로 만든 것입니다. 위에 보이는 제품(사진 아래)은 로켓 연소실 라이너로 섭씨 수천 도의 고온을 견뎌야 합니다. 하지만 현재 있는 금속 합금 중 이런 고온에서 안정적인 것은 없습니다. 그래서 부품 벽 내부에 200개에 달하는 미세한 관을 만들고 여기로 영하 173도의 액체 수소를 흘려보내 온도를 식히는 방식을 사용합니다. 당연히 기존의 방식으로는 제작이 어려워 비용과 시간이 오래 걸렸지만, 이제는 한 번에 출력할 수 있습니다. 그런데 이렇게 만든 부품이 실제 초고온/고압 환경에서도 잘 버틸까요? 아무래도 기존의 제작 방식보다 못 미더운 것이 사실입니다. 그래서 NASA의 과학자들은 몇 년째 연소 테스트를 진행 중입니다. - 실용화를 목전에 둔 3D 프린팅 로켓 엔진 최근 NASA에서 공개한 테스트에서 3D 프린팅 로켓 엔진은 2만 파운드의 추력과 섭씨 3,000도가 넘는 고온 환경에서 성공적으로 작동했습니다. 예를 들어 연료를 공급하는 터보 펌프(turbopump)의 경우 9만 rpm이라는 엄청난 회전속도를 견뎌냈고, 액체 산소와 수소를 주입하는 인젝터는 영하 240도의 극저온에서도 정상적으로 작동했습니다. 이 부품들은 모두 3D 프린터로 출력한 것입니다. 브레드보드(Breadboard)라고 명명된 테스트 엔진은 앞으로도 여러 차례 테스트를 거칠 것입니다. 실제 로켓이나 우주선에 탑재하기 전에 신뢰성을 충분히 확보해야 하기 때문이죠. 이 엔진은 부품의 75%를 3D 프린터로 출력한 것입니다. 참고로 NASA에 의하면 이 엔진의 출력은 대형 로켓의 1단으로는 부족하지만, 화성 착륙선이나 2단 이상의 로켓 엔진으로는 지금도 사용이 가능한 수준입니다. 앞으로 화성의 대기에서 직접 메탄가스와 산소를 추출해서 연료를 만드는 실험에 대비해 이 엔진은 액체 수소 이외에 메탄가스 연소도 가능합니다. 과거의 제조 방식으로는 1년 정도 걸렸을 엔진 제작은 3D 프린터로 복잡한 부품을 출력하면서 몇 개월로 기간이 짧아졌습니다. 들어가는 부품 수도 줄었습니다. 터보 펌프의 경우 부품 수를 45%나 줄였다고 합니다. 덕분에 조립이 쉬워지는 것은 물론 제품의 신뢰성도 높아졌습니다. - 금속 3D 프린터의 미래 3D 프린터로 엔진 부품을 만들게 되면 문제가 되는 부분을 간단하게 수정해서 출력할 수도 있고 다양한 크기와 모양의 부품도 한 프린터에서 출력할 수 있습니다. 이는 로켓 제조 부분에서 혁명이 될지도 모릅니다. 하지만 혁신이 로켓에서만 있을 필요는 없습니다. 이렇게 신뢰성 높은 엔진을 제조할 수 있다면 3D 프린터는 다른 분야에서 필요한 다양한 금속 부품을 제작할 수 있기 때문입니다. 물론 모든 부품을 3D 프린터로 제작할 이유는 없겠지만, 복잡한 내부 구조를 가지고 소량 생산을 해야 하는 분야라면 3D 프린터가 혁신을 불러올 수 있습니다. 물론 아직은 시작 단계라 미래를 너무 장밋빛으로 생각하는 것은 금물입니다. 그러나 금속 소재를 출력할 수 있게 되면서 3D 프린터의 활용 범위가 더 커지고 있다는 점은 부인할 수 없는 사실입니다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　

전세계적인 화제를 모으고있는 영화 ‘스타워즈: 깨어난 포스’의 개봉과 맞물려 새삼 화제로 떠오른 위성이 있다. 바로 토성으로부터 18만 6000km 떨어진 궤도를 22시간 37분을 주기로 공전하는 위성 미마스(Mimas)다. 이 위성에 ‘데스 스타’(Death Star·죽음의 별)라는 별칭이 붙어있는 이유는 ‘스타워즈’ 속 제국군의 우주 요새인 데스 스타의 모습과 미마스가 닮았기 때문이다. 미마스는 지름 390km의 비교적 작은 위성인데, 독특하게 생긴 거대한 크레이터가 눈동자처럼 보이기도 한다. 물론 데스 스타는 파괴돼 사라졌지만 새로운 스타워즈 시리즈에는 이보다 한층 업그레이드 된 스타킬러가 등장한다. 미마스는 1789년 영국의 천문학자 F.W.허셜이 발견했으며 독특한 이 크레이터는 그의 이름을 따 허셜 크레이터(Herschel crater)로 명명됐다. 미국의 우주전문매체 스페이스닷컴은 "우리의 데스 스타는 멀고 먼 은하계가 아닌 태양계 안에 있다" 면서 "영화 속 데스 스타보다 미마스는 약 160km 더 넓다"고 전했다. 사진=NASA/JPL/SSI 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인천 송도국제도시에 항공산학융합지구가 들어선다. 21일 인천시에 따르면 내년부터 2020년까지 송도산업기술단지 내 1만 6400㎡에 항공산업 관련 기업·교육·연구기관을 한곳에 모은 산학융합지구를 조성할 계획이다. 사업비는 1000억원으로 국비 120억원, 시비 25억원, 민간자본 855억원으로 충당된다. 항공산학융합지구에는 항공산업 관련 대학 캠퍼스와 연구관을 지어 학부, 석·박사 과정을 운영하고 국책연구소와 기업연구소를 유치할 방침이다. 인하대 항공우주공학과, 기계공학과 등 관련학과가 이곳으로 이전할 가능성이 크다. 특히 미국항공우주국(NASA) 산하 연구기관도 참여한다. 인하대는 NASA와 공동으로 ‘항공우주 기계소재 첨단연구소’를 준비하고 있다. 인하대는 이를 위해 새해 7월 NASA 랭글리연구소의 로버트 브라이언트 박사를 초청해 관련 세미나를 개최하기로 했다. 랭글리연구소는 미국 NASA 연구소 10개 가운데 가장 먼저 설립돼 공기유동, 우주과학 분야를 연구하고 있다. 복합재료, 구조물 분야가 특화돼 있다. 인천시 관계자는 “인천항공산업산학융합본부를 설립할 예정”이라며 “항공산학융합지구는 관련 기업·교육·연구기관이 모여 시너지효과를 낼 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 김학준 기자 kimhj@seoul.co.kr