지난 수십 년간 과학자들은 수천 개에 달하는 외계 행성들을 밝혀냈다. 하지만 그 중 극히 일부만이 직접 관측으로 발견되거나 확인된 것이다. 별 옆에 있는 행성은 너무 작은 크기여서 지금 인류가 가진 가장 강력한 망원경으로도 식별이 어렵기 때문이다. 이것은 마치 서치라이트 옆에 있는 반딧불의 사진을 찍는 것 같은 일이다. 대신 과학자들은 별의 움직임이 행성 때문에 흔들리거나, 행성이 별 앞을 지날 때 주기적으로 별빛의 강도가 약해지는 것 같은 방법을 이용해서 외계 행성의 존재를 증명해왔다. 하지만 천문학자들의 목표는 역시 직접 외계 행성을 관측해서 그 특징을 연구하는 것이다. 직접 망원경으로 보는 것만큼 확실한 건 없기 때문이다. 직접 외계 행성의 모습을 사진으로 담으려면 아주 강력한 망원경 이외에 여러 가지 조건들이 딱 맞아야 가능하다. 우선 외계 행성이 별에서 너무 멀지도 너무 가깝지도 않은 위치에 있어야 한다. 물론 외계 행성이 크면 클수록 직접 촬영이 쉬운 것은 말할 것도 없다. 그리고 지구에서 보이는 각도와 위치가 촬영에 최적이어야 한다. 이런 외계 행성은 사실 몇 개 없는데, 그중에서 유명한 것은 'HR8799'라는 별 주변의 외계 행성이다. 지구에서 130광년 정도 떨어진 이 별은 생긴 지 3000만 년 정도 된 젊은 별로 태양보다 1.5배 무겁고 4.9배 정도 밝다. 그리고 주변에 목성보다 훨씬 큰 행성 4개를 거느리고 있다. 행성의 질량은 목성의 5~7배 사이이며, 공전 궤도는 지구-태양 거리의 15배에서 68배 사이이다. 공전 주기는 가장 안쪽 행성이 45년, 가장 먼 행성이 460년이다. 이는 마치 태양계 행성들의 빅 사이즈 버전을 보는 것 같은 구조다. 미국 애리조나 주 남부에 있는 거대 쌍안 망원경(Large Binocular Telescope, LBT)은 L/M-밴드 적외선 카메라(LMIRCam)와 LBTI라는 장비를 이용해서 HR8799를 관측했다. 8.4m 지름의 거대 망원경 두 개로 구성된 거대 쌍안 망원경은 강력한 분해능으로 별 주변을 공전하는 외계 행성 4개의 모습을 사진에 담았다. 천문학자들은 거대 쌍안 망원경을 이용해서 외계 행성을 연구하는 LEECH(LBT Exozodi Exoplanet Common Hunt) 연구 프로젝트를 진행 중이다. 이 거대한 망원경과 적응광학 기술 및 간섭계 같은 새로운 기술 덕분에 천문학자들은 더 작은 외계 행성의 모습도 포착할 수 있게 되었다. 연구팀에 의하면 지구-태양 거리의 10배(토성-태양 거리 정도)에 있는 외계 행성의 모습도 담을 수 있다고 한다. 앞으로 이를 통해 더 많은 외계 행성들의 모습이 정체를 드러낼 것으로 생각된다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

오는 4일 밤 우리나라에서 볼 수 있는 개기월식은 이례적으로 짧다고 천문학자들이 밝혔다. 월식 현상은 태양-지구-달이 일직선 상에 늘어서 달이 지구 그림자 속을 통과할 때 발생한다. 눈의 보호가 필요한 일식의 경우와 달리 월식은 맨눈으로 감상할 수 있으며 쌍안경이 있다면 더욱 명확하게 볼 수 있다. 미국 천문학잡지 ‘스카이 앤드 텔레스코프’(Sky and Telescope)는 이번 개기월식이 “매우 짧다”고 설명했다. 이번 월식은 한국 시간으로 4일 오후 7시 15분부터 달의 일부분이 가려지는 부분월식으로 시작한다. 이후 1시간반이 좀 지난 오후 8시 54분부터 약 12분간에 걸쳐 본격적인 개기월식을 감상할 수 있는 것으로 예상되고 있다. 이번 개기월식은 다른 때보다 짧은 편인데 이는 “지구 그림자 안쪽 ‘본그림자’(Umbra)의 끝 부분을 달이 통과하므로 상대적으로 시간이 짧은 것”이라고 이 잡지는 설명하고 있다. 이때 달은 지구 대기를 통과하는 태양빛에 걸리므로 평소보다 어둡고 붉게 보이게 된다. 또 달이 본그림자로 진입하는 경로에 맞춰 달의 북동쪽 부분은 상대적으로 훨씬 밝게 보이게 될 것이다. 이번 월식은 한국 외에도 중국과 일본 등 일부 아시아와 호주, 그리고 북미 일부 지역에서도 볼 수 있을 것으로 기대된다. 하지만 이날 우리나라 날씨는 구름이 많을 것으로 예상돼 관측에 어려움이 있을 수도 있다. 한편 이번 월식은 지난해부터 올해까지 2년간 각각 6개월 가량 간격으로 4차례에 걸려 발생하는 개기월식의 3번째에 해당한다. 최근 개기월식은 지난해 10월 8일에 일어났으며, 다음 개기월식은 오는 9월 27일에 일어난다. 사진=스카이 앤드 텔레스코프 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

-새로운 화성 지도에서 증거 발견 새로 작성된 화성의 대기권-지표 지도를 분석해본 결과, 과거 '붉은 행성'의 지표 20%가 바다로 덮여 있었다는 연구결과가 나왔다고 우주전문 사이트 스페이스닷컴이 5일(현지시간) 보도했다. 연구에 따르면, 물의 양은 지구 대서양보다 많았지만 오래 전 모두 우주로 증발되고 말았다고 한다. 앞으로 연구가 더 진척되면 화성의 지표 아래 얼마나 물이 남아 있는지 알 수 있을 것으로 전망된다. 현재 화성의 지표는 춥고 건조하지만, 수십억 년 전 많은 강과 호수, 그리고 바다가 존재했던 증거를 수없이 보여주고 있다. 물이 있는 곳에는 어디든 생명이 서식할 수 있다. 과학자들은 화성에 오랜 기간 물이 존재했던 만큼 생명체가 나타나 진화할 수 있는 충분한 시간이 있었을 것으로 보고 있다. 또한 지표 아래 대수층에 생명이 현재 서식하고 있을지도 모른다는 예측을 조심스레 내놓고 있다. 화성의 바다가 왜 사라져버렸는지, 그리고 화성 지표 아래 물이 얼마나 있는지는 아직까지 밝혀지지 않고 있다. 이러한 미스터리를 풀려면 화성 대기 안에 있는 물이 어떤 물인지를 먼저 알아내야 한다. 보통 물은 하나의 산소 원자가 두 개의 수소원자를 붙들고 있는 형태이다. 그런데 이들 수소 중 하나나 둘이 핵 안에 중성자가 하나 있는 중수소일 수가 있다. 그런 물을 중수(重水)라고 한다. 중수는 보통 물보다 무겁기 때문에 다른 현상을 보인다. 예컨대, 중수는 보통 물에 비해 화성 지표에서 더 빨리 증발될 수 있다. 화성 대기가 메탄으로 되어 있기 때문이다. 태양 복사가 중수를 수소와 산소로 분해하고, 수소는 화성 중력을 벗어나 우주로 탈출한다. 현재 화성의 물 성분에서 중수소가 차지하는 비율을 조사함으로써 과학자들은 과거에 화성에 물이 얼마나 있었는가를 알아냈다. 화성 대기의 물에 포함되어 있는 수소와 중수소의 비율을 보여주는 새로운 지도를 작성하는 데는 칠레의 초거대망원경(Very Large Telescope)과 하와이에 있는 미국항공우주국(NASA)의 적외선 망원경과 케크 망원경 등이 2008년에서 2014년까지 수집한 데이터를 사용했다. 연구자들은 화성의 어느 지역 물성분을 조사해본 결과 중수의 비율이 예상보다 높다는 것을 알아냈다. 이는 지구의 물에 비하면 거의 7배에 육박하는 수준으로, 화성의 바다가 과거에 많은 물을 잃어버렸음을 말해주는 것이다. "우리는 이제 화성에 얼마나 많음 물이 있었는가에 대해 자신있는 예측 값을 내놓을 수 있습니다" 하고 설명하는 제르니모 빌라누에바 나사 행성 과학자는 "이번 연구 작업으로 우리는 화성의 역사에 대해 한 걸음 더 나아갈 수 있는 기틀을 마련했다"고 덧붙였다. 새로운 발견에 근거하여 과학자들은 40억 년 전 화성은 지표를 20% 뒤덮을 만큼 많은 물을 가지고 있었다는 결론에 이르렀으며, 그 87%는 우주로 증발했지만, 아직도 화성 지각 아래에는 다량의 물이 있을 것으로 예측하고 있다. 앞으로 화성 대기 물 지도가 더 세밀히 작성되면 화성 지표 아래 얼마나 물이 남아 있는지 알 수 있을 것으로 전망된다. 이번 연구는 저널 사이언스(3월 5일)에 발표되었다. 동영상 보기 https://www.youtube.com/embed/_0w6HICGk64 이광식 통신원 joand999@naver.com

대장균같이 작은 세균은 한 숟가락의 흙 속에서 수억 마리가 존재할 수 있다. 그만큼 박테리아는 작은 생명체이지만, 심지어 이보다도 훨씬 작은 크기의 박테리아가 존재할 수 있다. 0.2 미크론(micron)에 불과한 초미세 박테리아(ultra-small bacteria)들은 생각보다 흔한 존재들이지만, 아직까지 우리는 이 생명체에 대해 모르는 부분이 많다. 미국 에너지부 산하의 로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)의 과학자들은 이 초미세 박테리아들을 채취해 그 생생한 모습을 전자 현미경에 담는 데 성공했다. 이 박테리아들의 크기는 너무 작아서 거의 생물과 무생물의 경계로 여겨지는 대형 바이러스보다 작은 크기를 가지고 있다. 이 박테리아를 대장균 안에 넣는다고 가정하면 무려 150마리가 들어갈 수 있으며, 사람 머리카락 위에 세운다면 15만 마리는 세울 수 있다고 버클리 연구소의 과학자들은 설명했다. 한 마리의 부피는 0.009 입방 미크론에 불과한 수준이며, 일반적으로 사용되는 세균 필터도 쉽게 통과할 수 있을 정도다. 과학자들은 콜로라도의 지하수를 필터로 거른 후, 이를 -272℃로 급속 냉동시켜 버클리 연구소에 있는 Cryo-transmission electron microscopy로 관찰했다. 그리고 동시에 이 초미세 박테리아들의 유전자 역시 같이 분석되었다. 이 연구를 진행한 캘리포니아 대학의 질 밴필드(Jill Banfield) 교수는 이런 초미세 박테리아들이 자연계에서 중요한 역할을 하지만 아직 우리가 이 작은 생명체에 대해서 모르는 부분이 많다고 지적했다. 이 초미세 박테리아들의 사진은 생명체가 어디까지 작아질 수 있는지에 대한 답을 보여준다. 이런 생명의 경이는 생명 현상을 이해하려는 과학자들의 주된 관심사 가운데 하나이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

대장균같이 작은 세균은 한 숟가락의 흙 속에서 수억 마리가 존재할 수 있다. 그만큼 박테리아는 작은 생명체이지만, 심지어 이보다도 훨씬 작은 크기의 박테리아가 존재할 수 있다. 0.2 미크론(micron)에 불과한 초미세 박테리아(ultra-small bacteria)들은 생각보다 흔한 존재들이지만, 아직까지 우리는 이 생명체에 대해 모르는 부분이 많다. 미국 에너지부 산하의 로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)의 과학자들은 이 초미세 박테리아들을 채취해 그 생생한 모습을 전자 현미경에 담는 데 성공했다. 이 박테리아들의 크기는 너무 작아서 거의 생물과 무생물의 경계로 여겨지는 대형 바이러스보다 작은 크기를 가지고 있다. 이 박테리아를 대장균 안에 넣는다고 가정하면 무려 150마리가 들어갈 수 있으며, 사람 머리카락 위에 세운다면 15만 마리는 세울 수 있다고 버클리 연구소의 과학자들은 설명했다. 한 마리의 부피는 0.009 입방 미크론에 불과한 수준이며, 일반적으로 사용되는 세균 필터도 쉽게 통과할 수 있을 정도다. 과학자들은 콜로라도의 지하수를 필터로 거른 후, 이를 -272℃로 급속 냉동시켜 버클리 연구소에 있는 Cryo-transmission electron microscopy로 관찰했다. 그리고 동시에 이 초미세 박테리아들의 유전자 역시 같이 분석되었다. 이 연구를 진행한 캘리포니아 대학의 질 밴필드(Jill Banfield) 교수는 이런 초미세 박테리아들이 자연계에서 중요한 역할을 하지만 아직 우리가 이 작은 생명체에 대해서 모르는 부분이 많다고 지적했다. 이 초미세 박테리아들의 사진은 생명체가 어디까지 작아질 수 있는지에 대한 답을 보여준다. 이런 생명의 경이는 생명 현상을 이해하려는 과학자들의 주된 관심사 가운데 하나이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

　대한췌담도학회(이사장 김호각 대구가톨릭대병원)는 23일 담도내시경(ERCP)을 통한 슈퍼박테리아 전염 가능성을 경고하고, 이를 예방하기 위한 권고사항을 발표했다. 담도내시경은 내시경을 이용하여 담도와 췌관의 질환, 즉 담관결석이나 담관 및 췌장암의 진단과 치료를 위해 수행하는 방법이다. 　학회 측은 “이는 미국 식품의약품안전청(FDA)과 미국소화기내시경학회가 19일 발표한 조치를 국내 의료진에게 신속하게 알려 환자들의 안전을 도모하기 위한 조치”라고 배경을 설명했다. 　학회 측에 따르면, 지난 19일 미국 FDA는 미국 LA의 UCLA 로널드레이건병원과 시애틀의 버지니아메이슨병원에서 최근 수 년 동안 100명 이상의 환자가 담도내시경 시술 이후 여러가지 항생제에 내성이 있는 슈퍼박테리아(CRE) 감염이 발생했으며, 이에 따른 사망자도 다수 발생했다. 　감염 경로는 담도내시경에 사용된 십이지장경(duodenoscope)으로, 십이지장경은 담도에 기구를 삽입하기 위해 특수 장비인 엘리베이터(elevator)가 부착되어 있어 일반적으로 사용하는 위나 대장 내시경과는 구조가 다르다. 문제는 이 엘리베이터 부분의 경우 소독이 어려운 구조적 특성을 갖고 있는데, 이 때문에 이번과 같은 감염 사고가 발생한 것으로 파악되고 있다. 　이에 따라 미국 소화기내시경학회는 현재 각급 의료기관이 보유·활용하고 있는 담도내시경용 십이지장경 전부에서 항생제 내성균 오염 여부를 확인하고, 이후에도 적절한 추적검사를 하도록 권고했다. 　또 항생제 내성균이 감염된 환자에게는 담도내시경 시술을 선별적으로 하도록 했으며, 시술을 마친 뒤에는 세심하게 십이지장경을 세척해야 한다고 덧붙였다. 　이와 관련, 대한췌담도학회는 권고안을 통해 ▲각 병원은 감염위원회를 열어 해당 기관의 CRE 혹은 VRE의 감염사례를 조사하고, 감염자가 내시경 시술을 받을 때는 사전에 내시경실에 통보할 것 ▲내시경실에서는 사용 중인 십이지장경 전수를 대상으로 배양검사를 시행할 것 ▲내시경실에서는 십이지장경을 가이드라인에 따라 세척, 소독할 것 ▲CRE나 VRE 감염 환자는 내시경적 역행성 담췌관조영술(ERCP) 외의 다른 치료를 선택하도록 유도할 것 ▲CRE 혹은 VRE균 보유 환자가 ERCP가 반드시 필요한 경우 혹은 십이지장경이 이러한 균에 오염된 경우 십이지장경의 세척 및 소독에 대한 대책을 수립할 것 ▲내시경시술 의사나 내시경실 근무 종사자들에게 내시경을 통한 CRE 감염의 위험성과 그 대책에 대하여 교육을 시행할 것 등을 제시했다. 　아울러 박선미 이사(충북대병원) 주도로 미국의 권고안을 학회 전 회원들에게 주지시키는 것은 물론 항생제 내성 박테리아가 발견되는 사례를 모아 분석하기로 했다. 　학회 측은 “국민들이 안심하고 시술을 받을 수 있도록 의료진과 병원에게 내시경 기구의 오염을 차단하는 가이드라인을 주지시키고, 지속적으로 상황을 모니터링 하기로 했다”고 말했다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

세상에서 가장 튼튼하고 단단한 이빨을 가진 동물은 무엇일까? 이 질문에 대해서 영국 포츠머스 대학 연구팀이 전혀 의외의 대답을 내놓았다. 이들 연구에 의하면 삿갓조개(Limpet)의 이빨이 지금까지 자연계의 생물체에서 발견된 것 가운데 가장 단단한 물질(strongest natural material)로 구성되어 있다고 한다. 이 대학의 아사 바버 교수가 이끄는 연구팀은 삿갓조개가 가진 작은 이빨을 연구했다. 언뜻 보기에 작은 삿갓조개가 이빨을 가지고 있다는 사실 자체가 믿기지 않을 수도 있으나, 이들은 1mm 이하 크기의 아주 작은 이빨을 가지고 있다. 이 이빨의 중요한 용도는 먹이인 조류를 바위에서 갉아먹는 것이다. 조류가 아주 단단하게 바위에 붙어 있어서 이빨 역시 매우 단단하게 진화됐다. 삿갓조개의 이빨을 원자힘 현미경(Atomic force microscopy)으로 분석한 연구팀은 삿갓조개의 이빨이 매우 단단한 침철석(goethite) 섬유로 구성되어 있다는 것을 알아냈다. 침철석은 FeO(OH)의 구조식을 가진 철광석의 일종이다. 삿갓조개는 이 침철석 섬유를 자연계에 존재하는 폴리머의 일종인 키틴(Chitin)으로 접착한 복합구조를 진화시켜 세상에서 가장 단단한 이빨을 만들었다. 즉, 철 복합소재 이빨인 셈이다. 연구팀은 삿갓조개의 이빨이 이전의 무게대비 가장 단단한 물질로 생각했던 거미줄보다 더 가볍고 단단한 구조를 만들 수 있다고 보고 있다. 연구팀은 앞으로 이 구조를 모방한 복합소재를 만든다면 매우 단단하면서도 가벼운 자동차, 항공기, 선박 등의 제조가 가능할 것으로 기대하고 있다. 의외의 동물에서 발견된 의외의 신소재인 셈인데, 만약 인간에게 유용한 물질을 개발하는데 사용될 수 있다면 인간이 작은 삿갓조개에게 한 수 배우는 셈이 될 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

세상에서 가장 튼튼하고 단단한 이빨을 가진 동물은 무엇일까? 이 질문에 대해서 영국 포츠머스 대학 연구팀이 전혀 의외의 대답을 내놓았다. 이들 연구에 의하면 삿갓조개(Limpet)의 이빨이 지금까지 자연계의 생물체에서 발견된 것 가운데 가장 단단한 물질(strongest natural material)로 구성되어 있다고 한다. 이 대학의 아사 바버 교수가 이끄는 연구팀은 삿갓조개가 가진 작은 이빨을 연구했다. 언뜻 보기에 작은 삿갓조개가 이빨을 가지고 있다는 사실 자체가 믿기지 않을 수도 있으나, 이들은 1mm 이하 크기의 아주 작은 이빨을 가지고 있다. 이 이빨의 중요한 용도는 먹이인 조류를 바위에서 갉아먹는 것이다. 조류가 아주 단단하게 바위에 붙어 있어서 이빨 역시 매우 단단하게 진화됐다. 삿갓조개의 이빨을 원자힘 현미경(Atomic force microscopy)으로 분석한 연구팀은 삿갓조개의 이빨이 매우 단단한 침철석(goethite) 섬유로 구성되어 있다는 것을 알아냈다. 침철석은 FeO(OH)의 구조식을 가진 철광석의 일종이다. 삿갓조개는 이 침철석 섬유를 자연계에 존재하는 폴리머의 일종인 키틴(Chitin)으로 접착한 복합구조를 진화시켜 세상에서 가장 단단한 이빨을 만들었다. 즉, 철 복합소재 이빨인 셈이다. 연구팀은 삿갓조개의 이빨이 이전의 무게대비 가장 단단한 물질로 생각했던 거미줄보다 더 가볍고 단단한 구조를 만들 수 있다고 보고 있다. 연구팀은 앞으로 이 구조를 모방한 복합소재를 만든다면 매우 단단하면서도 가벼운 자동차, 항공기, 선박 등의 제조가 가능할 것으로 기대하고 있다. 의외의 동물에서 발견된 의외의 신소재인 셈인데, 만약 인간에게 유용한 물질을 개발하는데 사용될 수 있다면 인간이 작은 삿갓조개에게 한 수 배우는 셈이 될 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

좀 엉뚱한 이야기 같지만, 일본의 연구자들이 곤충에 입힐 수 있는 나노미터 두께의 '나노 슈트'를 개발하는 데 성공했다고 한다. 이들이 학술지 'Proceedings of The Royal Society B'에 발표한 내용에 따르면, 놀랍게도 살아있는 곤충이 진공에 가까운 상태에서도 한동안 버틸 수 있다고 한다. 그런데 놀랍기는 하지만 왜 이런 기술이 필요한 것일까? 그것은 바로 연구 목적이다. 지금까지 곤충의 세밀한 모습을 관찰하기 위해서 전자 주사 현미경(scanning electron microscopes ·SEM)을 사용하려면 여러 가지 단계를 거쳐야 했다. 연구자들은 일단 곤충을 죽인 후, 건조해 고정해야만 했다. 그러나 이 과정에서 곤충 표면의 미세구조가 파괴될 뿐 아니라, 사실상 죽은 상태에서 관찰하게 되므로 실제 곤충의 살아있는 상태를 연구하기 힘들었다. 연구팀은 진공 상태에서 공기와 수분을 빼앗기지만 않는다면 곤충이 관찰에 필요한 시간만큼 생존할 수 있을지도 모른다고 생각했다. 그래서 곤충 표면에 계면 활성제의 일종인 폴리옥시에틸렌 소르비톨 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate)의 막을 씌웠다. 그 다음 여기에 전자 및 플라스마 빔을 조사하면 50~100nm(나노미터) 두께의 폴리머 코팅을 완성했다. 연구팀은 나노미터 두께의 옷이라는 뜻으로 여기에 나노슈트(NanoSuit)라는 명칭을 붙였다. 나노 슈트의 성능은 기대한 것 이상이었다. 곤충들은 나노 슈트가 씌워진 상태에서도 움직일 수 있었으며, 이동 중에도 나노 슈트는 부서지지 않았다. 그리고 이 곤충들은 진공에 가까운 극도로 낮은 기압에서도 생존할 수 있었다. 물론 숨을 쉬지 못하면 죽을 수밖에 없지만, 관찰에 필요한 시간만큼 충분히 생존할 수 있었다는 이야기다. 그리고 관찰이 끝난 후에도 살아있는 곤충들이 있었다. 이 방식을 응용하면 살아있는 상태에서 곤충의 미세구조를 연구하기 쉬워질 뿐 아니라 희귀한 곤충을 죽이지 않고도 연구할 수 있어 연구에 많은 도움이 될 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 물론 곤충 연구뿐 아니라 다른 영역에서도 폴리머 막을 형성해서 제품을 보호하는 용도 등으로 사용될 수 있다. 인간이 입을 수 있는 '슈트'는 물론 아니지만 여러 가지 유용한 용도로 사용될 수 있다면 인간에게 여러모로 유용한 나노 슈트가 될 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

　국내 의료진이 개발해 임상에 적용하고 있는 ‘내시경 목디스크 절제술’이 국제 학회에서 외국 의료인들로부터 비상한 주목을 받았다. 이 수술법은 문제가 된 디스크를 절제해 제거하는 기존 방식인 ‘디스크 절제술(Discectomy)’에 견줘 ‘Herniectomy’라는 신조어까지 만들어내는 등 센세이션을 불러일으킨 것으로 전해졌다. 　 척추질환 전문병원인 우리들병원의 이상호(사진) 박사와 강남우리들병원 이준호 진료원장팀은 지난달 29일부터 스위스 취리히에서 열린 ‘국제 최소침습 척추수술학회(ISMISS)’에서 자체 개발한 ‘내시경 목디스크 절제술’의 임상 성과를 보고했다. 　연구팀에 따르면, ‘PECD(Percutaneous Endoscopic Cervical Discectomy)’로 명명된 이 수술법은 목 부위 경추의 후종인대 뒤로 접근해 파열된 목 디스크를 치료하는 최신 방식으로 이상호 박사팀이 개발, 임상에 적용하고 있다. 골융합술이나 금속판 이식 없이 디스크가 정상적인 기능을 할 수 있도록 최대한 보존하면서 파열된 디스크만을 제거해 디스크 기능을 최대한 보존하면서 치료 효과를 극대화하는 방식이다. 　연구팀은 이 병원에서 PECD 치료법으로 목디스크를 치료한 37명의 환자를 평균 3년 9개월 동안 추적 관찰한 결과, 시술후 디스크 높이가 감소하고 퇴행이 진행되는 등의 방사선학적 결과에도 불구하고 목과 팔의 통증지수 및 일상생활 장애지수 등 임상적 결과는 시술 후 장기간이 지나도 유의하게 개선됐다고 보고했다. 이 연구 결과는 세계적 권위의 SCI급 국제학술저널(Photomedicine and laser surgery) 최근호에 실렸다. 　연구팀은 “내시경을 이용하는 PECD는 기존의 절개수술이나 골유합술과 달리, 작은 구멍을 통해 병적인 디스크 조각만을 제거하고, 건강한 디스크와 정상 조직은 최대한 보존하기 때문에 부작용 및 후유증 위험을 줄이고 회복기간을 획기적으로 단축할 수 있다”면서 “특히, 전신마취와 수혈이 필요 없기 때문에 고령환자나 당뇨환자, 심장병 등 지병이 있는 환자도 치료에 대한 부담을 덜수 있는 것이 장점”이라고 설명했다. 　이 학회에 참석한 영국 맨체스터 의과대학의 마틴 나이트 박사(Dr. Martin Knight)는 “Discectomy로 디스크를 제거해야 하는 목 디스크병이 정밀 내시경을 이용해 파열된 디스크 조각만 제거하는(Herniectomy) PECD 기술로 진화했다”면서 “이로써 세계 최초로 ‘Herniectomy’가 시행됐고, 한국 내시경 척추수술 기술에 전 세계가 놀랐다. 구조적으로 목디스크 질환에 취약한 인류에게 희망을 준 획기적 기술”이라고 극찬한 것으로 전해졌다. 　우리들병원 이상호 박사는 “내시경 목디스크 절제술을 지칭하는 신조어인 ‘Herniectomy’가 만들어질 정도로 전 세계 척추전문의들의 관심과 기대가 집중됐다”면서 “PECD가 목디스크 질환에 널리 사용됨으로써 많은 환자들이 질환의 고통으로부터 해방되는 기쁨을 누렸으면 한다”고 말했다. 　한편, 국제 최소침습 척추수술학회(ISMISS)는 1990년 창설된 세계적인 척추학회로, 매년 스위스 취리히와 미국 필라델피아 등지에서 정기적인 학술대회를 갖고 있으며, 유럽과 미주 등 전 세계 척추전문의들이 참석해 다양한 사례발표와 토론 등을 통해 최신 의료의 방향성을 모색하고 있다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

2개의 태양이 합쳐져 결국에는 '죽음의 순간'을 맞게되는 희귀한 순간이 카메라에 포착됐다. 최근 유럽남방천문대(European Southern Observatory·이하 ESO)등 국제 천문학 공동연구팀은 칠레 VLT (Very Large Telescope) 망원경으로 촬영한 쌍으로 뭉친 2개의 백색왜성 사진을 공개했다. 지구에서 약 4500광년 떨어진 성운 'Henize 2-428' 중심에 위치한 이 백색왜성들은 놀랍게도 함께 춤을 추듯 맞돌고 있다. 다소 생소한 단어인 백색왜성(white dwarf)은 우리의 태양같은 항성이 진화 끝에 나타나는 종착지를 말한다. 이번에 관측된 마치 쌍둥이 같은 2개의 백색왜성은 서로가 서로를 빨아들이며 합쳐지는 단계로, 결국 하나가 된 별들은 'Ia형 초신성'(supernovae Type Ia)이 돼 폭발할 것으로 보고있다. 'Ia형 초신성'은 항성의 '시체'인 백색왜성이 특이하게도 다시한번 빛을 발하며 ‘부활’하는 현상을 말한다. 이같은 이유에 대해 천문학자들은 백색왜성이 주위 별의 에너지를 흡수해 핵융합을 일으켜 다시 빛을 발하는 것으로 추측해 왔다. 결과적으로 이번에 확인된 2개의 백색왜성은 이같은 추측에 대한 강력한 증거가 되는 셈이다. 연구에 참여한 데이비드 존스 박사는 "지금까지 학자들은 2개의 백색왜성이 합쳐져 'Ia형 초신성'이 된다고 주장했는데 이는 순전히 이론이었을 뿐" 이라면서 "이를 뒷받침 하는 강력한 증거가 바로 이번에 확인된 셈" 이라고 의미를 부여했다. 이어 "두 백색왜성이 서로를 4.2시간 안에 돌만큼 매우 가깝다" 면서 "결국 둘은 우리 태양의 1.8배 정도되는 질량으로 합쳐져 7억 년 내에 폭발할 것"이라고 덧붙였다. 이번 연구결과는 유명 학술지 네이처(Nature) 최신호에 게재됐다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

좀 엉뚱한 이야기 같지만, 일본의 연구자들이 곤충에 입힐 수 있는 나노미터 두께의 '나노 슈트'를 개발하는 데 성공했다고 한다. 이들이 학술지 'Proceedings of The Royal Society B'에 발표한 내용에 따르면, 놀랍게도 살아있는 곤충이 진공에 가까운 상태에서도 한동안 버틸 수 있다고 한다. 그런데 놀랍기는 하지만 왜 이런 기술이 필요한 것일까? 그것은 바로 연구 목적이다. 지금까지 곤충의 세밀한 모습을 관찰하기 위해서 전자 주사 현미경(scanning electron microscopes ·ESM)을 사용하려면 여러 가지 단계를 거쳐야 했다. 연구자들은 일단 곤충을 죽인 후, 건조해 고정해야만 했다. 그러나 이 과정에서 곤충 표면의 미세구조가 파괴될 뿐 아니라, 사실상 죽은 상태에서 관찰하게 되므로 실제 곤충의 살아있는 상태를 연구하기 힘들었다. 연구팀은 진공 상태에서 공기와 수분을 빼앗기지만 않는다면 곤충이 관찰에 필요한 시간만큼 생존할 수 있을지도 모른다고 생각했다. 그래서 곤충 표면에 계면 활성제의 일종인 폴리옥시에틸렌 소르비톨 모노라우레이트(polyoxyethylene sorbitan monolaurate)의 막을 씌웠다. 그 다음 여기에 전자 및 플라스마 빔을 조사하면 50~100nm(나노미터) 두께의 폴리머 코팅을 완성했다. 연구팀은 나노미터 두께의 옷이라는 뜻으로 여기에 나노슈트(NanoSuit)라는 명칭을 붙였다. 나노 슈트의 성능은 기대한 것 이상이었다. 곤충들은 나노 슈트가 씌워진 상태에서도 움직일 수 있었으며, 이동 중에도 나노 슈트는 부서지지 않았다. 그리고 이 곤충들은 진공에 가까운 극도로 낮은 기압에서도 생존할 수 있었다. 물론 숨을 쉬지 못하면 죽을 수밖에 없지만, 관찰에 필요한 시간만큼 충분히 생존할 수 있었다는 이야기다. 그리고 관찰이 끝난 후에도 살아있는 곤충들이 있었다. 이 방식을 응용하면 살아있는 상태에서 곤충의 미세구조를 연구하기 쉬워질 뿐 아니라 희귀한 곤충을 죽이지 않고도 연구할 수 있어 연구에 많은 도움이 될 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 물론 곤충 연구뿐 아니라 다른 영역에서도 폴리머 막을 형성해서 제품을 보호하는 용도 등으로 사용될 수 있다. 인간이 입을 수 있는 '슈트'는 물론 아니지만 여러 가지 유용한 용도로 사용될 수 있다면 인간에게 여러모로 유용한 나노 슈트가 될 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

　젊은 층에서 흔하게 나타나는 무릎 통증질환인 ‘오스굿씨병’을 관절경 수술을 통해 효과적으로 치료할 수 있다는 임상연구 결과가 제시됐다. 　서울 강남 우리들병원 정형외과 은상수 진료부장은 활동량이 많은 젊은 환자들에게서 흔하게 나타나는 오스굿씨병에 새롭게 관절경 수술법을 시행한 결과, 무릎관절 기능점수는 물론 통증지수, 활동지수가 모두 뚜렷하게 개선된 것을 확인했다고 21일 밝혔다. 　 오스굿씨병(Osgood-Schlatter Disease)은 무릎앞 슬개인대가 접합돼 있는 경골 부위의 성장판에 염증이 생기면서 뼈가 커지는 병으로, 무릎 부위의 통증과 함께 튀어나온 뼈 때문에 무릎을 꿇고 앉거나, 쪼그리고 앉기가 힘든 증상을 보인다. 한국처럼 좌식생활을 하고, 농구 등 무릎에 많은 충격이 전달되는 운동을 많이 하는 성장기 청소년과 훈련 등 활동량이 많은 군인에게서 흔하게 발병한다. 　이런 오스굿씨병은 대부분 운동을 삼가고 안정을 취하면 염증과 통증이 저절로 없어진다. 하지만 안정을 취해도 통증이 가라앉지 않거나 튀어나온 뼈로 인해 행동에 제약을 받을 정도로 불편이 심한 경우에는 튀어나온 뼈를 깎아내는 수술을 하게 된다. 기존의 수술적 치료는 슬개 인대 옆에 5cm 정도 피부 절개를 한 뒤 튀어나온 뼈를 제거하는데, 절개로 인한 수술 통증이 심하고 예후도 기대에 미치지 못해 어려움을 겪는 환자들이 적지 않다. 　의료팀은 이런 오스굿씨병을 치료하기 위해 관절경을 이용한 수술법을 적용해 수술 상처가 작고, 재활이 빠르며, 통증과 기능, 활동 등에도 모두 효과적이라는 점을 입증했다. 　의료팀이 성인 남자 18명(평균 연령 21세)을 대상으로 관절경 수술을 시행한 뒤 45개월 동안 추적 관찰한 결과, 무릎관절 기능점수(Lysholm knee score)와 통증지수(VAS), 활동지수(Tegner activity scale score)이 모두 개선된 것으로 나타났다. 또 수술 후 16명은 쪼그리고 앉는 행동이, 14명은 무릎을 꿇고 앉는 것이 가능해졌다. 재발 환자는 1명 뿐이었다. 　이 임상연구 결과는 관절내시경 분야의 저명한 국제학술저널(Journal of Arthroscopy) 최근호에 실렸다. 　은상수 진료부장은 “오스굿씨병은 운동을 즐기거나 활동량이 많은 젊은 사람에게서 흔히 발병하는 질환으로, 통증이 심하지만 지금까지는 약물 등을 사용해 증상을 진정시키는 등 참고 넘어가는 경우가 많았다”면서 “관절경 수술은 최소 절개 방식이어서 흉터나 통증이 수술 절개에 비해 미미한 데다 정상 조직의 손상을 최소화할 수 있어 선호도가 빠르게 높아질 것”이라고 말했다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

　평소에 멀쩡하던 귀가 갑자기 안 들리면서 어지러운 증상이 반복되면 ‘메니에르병’일 가능성이 높다. 프랑스 의사인 메니에르에 의해 보고된 이 병은 잘 알려져 있지 않지만 최근 들어 발병률이 눈에 띄게 늘어나고 있다. 　 　■항생제에 반응 없으면 두개골 열고 치료 　어지럼증과 현기증, 난청, 이명(귀울림 현상) 등의 증상이 동시에 나타나는 메니에르병은 아직 정확한 발병 원인은 밝혀지지 않았지만, 귓속의 달팽이관과 균형을 담당하는 전정기관 사이의 내림프액 순환장애로 인해 귀의 가장 안쪽에 있는 내이(內耳)에 부종이 발생하면서 생기는 병으로 알려져 있다. 　이런 메니에르병은 잔존 청력의 정도와 어지럼증의 빈도에 따라 단계적인 치료를 시행해야 청력을 보존하면서 어지럼증을 개선시킬 수 있다. 일반적으로는 치료를 위해 먼저 생활습관 조절과 이뇨제 등을 투여하는 약물치료를 시행한다. 그래도 증상이 계속되면 항생제 겐타마이신을 고막 안쪽에 주입하는 ‘겐타마이신 주입술’을 적용하는데, 이 치료로 대부분은 증상이 호전된다. 　하지만, 겐타마이신 주입에도 여전히 어지럼증이 호전되지 않거나 재발하는 환자들은 두개골을 열고 접근하는 고난이도의 ‘전정신경절단술’이나 전정 미로를 제거하는 ‘미로절제술’ 등 비교적 큰 수술 이외에 더 이상 마땅한 치료 방법이 없었다. 　 　■고실 개방술 후 항생제 주입이 대안 　이런 문제를 해결하기 위해 고안한 치료법이 ‘고실 개방술을 통한 겐타마이신 주입술’이다. 이 치료법은 난청 혹은 중이염 환자의 질환 원인을 찾기 위해 시행하는 ‘시험적 고실개방술’을 메니에르병 치료에 적용한 것으로, 고막 안쪽에 약물 전달을 방해하는 장애요인이 없는 지를 확인한 뒤 달팽이관 입구로 직접 약물을 투여해 증상을 개선한다. 　분당서울대병원 이비인후과 구자원 교수팀이 국내에서 처음으로 이 치료법을 임상에 적용한 뒤 성공적인 치료 사례를 제시해 주목받고 있다. 　구자원 교수팀은 난치성 메니에르병으로 진단된 환자 780명을 대상으로 청력 정도 및 어지럼증 빈도에 따라 단계적 치료를 시행한 뒤 2~7.5년간 추적 연구를 진행했다. 　환자들에게는 치료 단계에 따라 ‘생활습관 조절 및 약물 치료’와 ‘고실 내 겐타마이신 주입술’을 시행했으며, 이 치료에 반응하지 않은 환자에게는 ‘고실 개방술을 통한 겐타마이신 주입술’을 시행했다. 　그 결과, 71.4%의 환자에게서 어지럼증이 개선되는 등 뚜렷한 치료 효과가 확인됐다. 의료진은 “최종적으로는 연구 기간에 내원한 메니에르 환자 중 2명(0.3%)을 제외한 모든 환자의 증상을 호전시켜 단계별 메니에르병 치료의 효용성을 입증했다”고 설명했다. 　구자원 교수는 “수술을 부담스러워하는 환자들의 걱정을 크게 덜 수 있는 새로운 치료법의 확인이라는 점이 성과”라면서 “침습적 수술은 환자나 의료진 입장에서 최후의 선택인데, 이번 치료법의 성과가 입증돼 보다 많은 메니에르병 환자들이 큰 수술 부담 없이 치료를 받을 수 있게 됐다”고 말했다. 　구자원 교수는 이어 “새로운 치료법에도 불구하고 극소수에서는 여전히 어지럼증 등의 증상이 효과적으로 조절되지 않았는데, 이들에게는 ‘전정신경절단술’이나 ‘미로절제술’ 등이 필요한 것으로 보인다”고 덧붙였다. 이 연구 결과는 이비인후과 분야의 저명한 국제 학술지(Laryngoscope) 최신판에 게재됐다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

두 개의 블랙홀이 하나의 꼬리를 만들어내고 있다. 미항공우주국(NASA)의 누스타(NuSTAR; Nuclear Spectroscopic Telescope Array) 우주망원경이 두 은하의 충돌로 인해 괴물 블랙홀이 탄생하고 있는 현장을 잡아냈다. 블랙홀 현상을 추적하기 위해 우주로 쏘아올려진 누스타는 고에너지 X선 자기장 영역을 관측할 수 있는 위성 망원경이다. 충돌한 두 은하는 Arp 299로 통칭되는 것으로, 지구로부터 1억 3400만 광년 거리에 있다. 누스타 X선 망원경은 오른쪽 은하 속에 숨어 있는 블랙홀이 주변의 우주먼지와 가스를 무서운 속도로 집어삼키고 있다는 사실을 알아냈다. 반면, 다른 은하의 블랙홀은 가스 속에서 휴면 상태인 것으로 알려졌다. 이 발견은 은하 진화 과정에서 합병된 은하 속의 블랙홀이 어떻게 덩치를 키워가는가를 규명하는 데 크게 기여할 것으로 과학자들은 보고 있다. 블랙홀이 가스를 최초로 빨아들이는 계기와 메커니즘은 아직 밝혀진 게 별로 없다. "은하들이 충돌할 때 주변의 가스는 각각의 은하 중심 속으로 빨려들어간다. 그래서 블랙홀의 질량을 키우고 새 별을 생성하기도 한다"라고 NASA 고다드 우주비행센터의 앤드류 프택이 설명한다. 그는 '아스트로노미컬 저널'에 발표될 예정인 이 새 논문의 대표 저자다. 누스타는 충돌하는 은하 Arp 299에서 방출되는 X선을 발견해낸 최초의 망원경으로 2012년에 궤도에 올려진 것이다. 이전에 취역한 NASA의 찬드라 X선 망원경이나 유럽우주기구(ESA)의 XMM-뉴턴 우주선은 저에너지 X선을 탐지하는 장비로서, 이미 Arp 299 안에 활동적인 초질량의 블랙홀이 있다는 사실을 알아낸 바 있지만, 하나 또는 두 블랙홀이 강력한 중력으로 가스를 빨아들이거나 '흡착'하는가에 대한 명확한 사실은 그러한 데이터만으로는 확실히 규명할 수가 없었다. 누스타가 수집한 새로운 X선 데이터를 허블 망원경의 가시광선 영역의 데이터와 합성함으로써 오른쪽 은하의 블랙홀이 가스를 게걸스럽게 집어삼키는 '괴물'임이 명확히 드러난것이다. 가스가 맹렬한 속도로 블랙홀 안으로 유입될 때 전자와 양자는 수억 도의 고온으로 달구어져 초고온의 플라스마나 코로나를 만들어내게 되는데, 이것이 가시광선을 고에너지의 X선으로 변환시키는 것이다. 한편, 다른 쪽의 블랙홀은 거의 '휴면 상태'인 것으로 드러났는데, 활동을 정지한 것으로 보인다. 아니면 혹 너무나 두터운 먼지와 가스로 싸여 있어서 X선이 빠져나오지 못하고 있는 건지도 모른다고 과학자들은 생각하고 있다. 지난주 미국 천문협회 연례회의에 논문을 제출한 논문 공동 저자인 앤 혼슈마이어 박사는 "두 블랙홀이 동시에 작동할 가능성은 매우 낮으며, 두 은하의 핵이 접근할 때 중력이 주변의 가스와 별들을 맹렬하게 휘저어놓게 되는데, 그때 두 블랙홀이 같이 활성화될 것"이라고 말했다. NASA는 Arp 299와 같은 미스터리에 싸인 블랙홀 현상을 규명하기 위해 X선 망원경 누스타를 최적화해서 우주로 올려보냈으며, 이번에 충돌하는 은하의 괴물 블랙홀을 발견해내는 성과를 거두었다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

400년 전쯤 우리 은하 내 초신성 폭발 이후, 지구에서 가장 가까운 곳에서 폭발한 초신성 1987A의 잔해에서 미지의 방사선이 발견됐다. 이는 초신성 폭발의 흔적에서 생성되는 중성자별일 수 있어 천문학계의 관심이 집중되고 있다. 24일(현지시간) 미국 우주전문 스페이스닷컴에 따르면 국제전파천문학연구센터(ICRAR) 서호주대학(UWA) 연구소 천문학자들이 칠레 ALMA 전파망원경과 호주 ATCA 망원경을 사용해 초신성 1987A 속에서 중성자별(혹은 펄서)로 여겨지는 천체의 흔적을 발견했다. 초신성 1987A(SN 1987A)는 16만 광년 저편에 있는 대마젤란 은하라는 왜소 은하 속 독거미 성운 근처에 있는 초신성 잔해이다. 1987년 2월에 출현한 이 초신성은 광도 2.9등까지 밝아진 뒤 남은 잔해는 지금도 여러 연구의 대상이 되고 있다. 이 연구소(ICRAR UWA) 소속 지오반나 잔나르도 박사가 이끈 연구팀은 이번에 그 잔해 속에서 중성자별일 수도 있는 천체의 흔적을 발견한 것이다. 초신성 잔해는 내부에서 일어나는 다양한 방사선으로 빛을 발하고 있지만, 칠레 아타카마사막에 있는 세계 최대 전파망원경인 ALMA(Atacama Large Millimeter-submillimeter Array)와 호주 뉴사우스웨일스주(州)에 있는 업그레이드 된 ATCA(Australia Telescope Compact Array)를 이용해 원적외선과 전파로 관측하고 잔해 속 먼지가 방출하는 방사선을 제거한 결과, 지금까지 볼 수 없었던 방사선이 남아 있는 것을 확인했다. 이는 중성자별의 강한 자기장으로 주위로 부는 펄서풍 성운일 수도 있다고 연구팀은 설명했다. 즉 28년에 걸친 SN 1987A에 관한 탐사에서 중성자별의 흔적을 처음 발견했다는 것이다.　함께 연구에 참여하고 있는 토비 포터 박사는 전파 관측으로 볼 수 있는 초신성 폭발(SN 1987A)의 비대칭 형태에 관한 풀리지 않은 비밀을 파헤치고 있다. 초신성 폭발이 비대칭 형태로 일어나는 것을 재현하기 위해 주위 가스 조성의 조건을 바꾸는 것으로 펼쳐지는 충격파의 입체 시뮬레이션을 시행한 결과, 충격파의 한쪽이 다른 한쪽보다 빠르게 확산하는 것을 재현하는 데 성공했다는 것이다. 이는 초신성 잔해가 형성되는 구조나 초신성 폭발의 주변 환경에 대해 이해하는 성과를 얻을 수 있다고 한다. 한편 이번 연구성과는 국제학술지 ‘천체물리학 저널(Astrophysical Journal)’ 최근호에 실렸다. 사진=ICRAR, http://vimeo.com/111111756 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

세계에서 가장 큰 망원경 제작에 돌입한다는 공식적인 선언이 발표됐다. 2024년 이 망원경이 완공되면 엄청난 ‘하늘의 눈’이 우주 깊숙한 곳으로 향하게 될 것이다. 집광면적만도 무려 39m 너비를 자랑하는 세계 최대의 이 유럽 초대형 망원경(Extremely Large Telescope·E-ELT)은 칠레 아타카마 사막의 세로 아마조네스의 정상에 건설될 것이라고 유럽남방천문대(ESO)가 4일(현지시간) 공식 발표했다. ESO 드 제우 사무총장은 “평의회(ESO의 최고 의결기관)의 이번 결정으로 망원경 건설이 공식적으로 시작되었다" 면서 "E-ELT의 주요 산업적 건축을 위한 자금은 계획에 따라 조달될 것"이라고 밝혔다. 총 건설비 10억 3400만 달러(역 1조 1,529억원)에 달하는 어마어마한 금액의 이 망원경은 계획대로 건설되면 현존하는 망원경 중 세계 최대의 망원경이 된다. 드 제우 사무총장은 "이 망원경은 외부 태양계에서 슈퍼 지구를 찾는 데 맹활약을 할 것으로 기대된다" 면서 "심우주를 관측하는 초고감도의 망원경으로 기능할 뿐만 아니라, 가까운 은하들의이 별 수를 알아내는 데도 유용할 것" 이라고 밝혔다. 하지만 E-ELT가 지상에 건설 중인 유일 최대의 망원경은 아니다. 역시 칠레의 라스 캄파나스 정상에 건설 중인 거대 마첼란 망원경(GMT)도 머지않아 완공될 예정이다. 이 망원경은 8.4m 지름의 반사경 7장을 모아서 주경을 이루게 되어, 지름 24.5m인 단일 반사경과 동일한 분해능을 갖게 된다. 거대마젤란 망원경의 집광력은 현존 최대 구경의 케크 망원경(지름 10m)의 집광력보다 6배가 크다. 2021년에 우주의 첫 빛을 받을 거라고 제작자들은 밝혔다. 이 망원경을 건설하는 데는 한국천문연구원도 참여하여, 완공 후에 한국도 1년에 한 달 가량 이를 이용할 수 있다. 이 망원경들이 본격적으로 작동하기 시작하면 우주의 대부분을 만들고 있는 암흑 에너지와 암흑물질의 미스터리를 포함해 천문학의 굵직한 질문들이 해답을 얻을 수 있을 것으로 천문학자들은 기대하고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

작은 고추가 맵다는 속담도 있지만 대개 몸집이 클 수록 강한 힘을 가진 경우가 사실 더 흔하다. 망원경 역시 더 클수록 좋다는 것은 물론 단순한 진리라고 할 수 있다. 망원경의 경우 구경이 클수록 당연히 빛을 모으는 면적도 커지고 그만큼 상세한 이미지를 구할 수 있다. 더 큰 망원경 만들기는 사실 망원경을 개발한 초창기부터 지금까지 계속되어온 천문학자들의 숙원 사업이었다. 더 크고 강력한 망원경이 있으면 더 멀리 떨어진 천체의 이미지를 더 상세하게 구할 수 있기 때문이다. 그때마다 당시의 기술로 가장 큰 망원경을 만들었던 과학자들은 계속해서 기술적인 한계를 뛰어넘으면서 현대에 와서는 VLT (Very Large Telescope) 나 켁 망원경 (Keck Telescope) 처럼 8-10 미터급 주경 (主鏡, primary mirror, 망원경의 반사경 가운데 가장 지름이 크고 빛을 최초로 모으는 거울. 보통 망원경의 구경은 이를 의미한다) 을 지닌 거대 망원경을 사용하거나 허블 우주 망원경처럼 아예 우주에 망원경을 쏘아 올리는 수준까지 진보했다. 이런 고성능 망원경들의 활약 덕분에 인류는 전례 없이 정확하게 우주의 모습을 연구할 수 있게 되었다. 그럼에도 불구하고 아직 인류는 우주에 대해서 모르는 것이 너무 많다. 학문적 발전과 인간의 끊임없는 호기심을 충족시키기 위해서 과학자들은 더 강력한 차세대 망원경을 준비 중에 있다. 두 번째로 중요한 기술적 진보는 하나의 큰 거울을 만드는 대신 작은 거울 여러 개로 비슷한 일을 할 수 있게 되었다는 것이다. 하와이의 켁 망원경에서 등에서 성공적으로 사용되고 있는 이 기술은 지름 10m 이상급 망원경을 만드는데 큰 기여를 했다. 단순하게 생각하면 거울 여러 개를 만드는 일이 어렵지 않을 것 같지만 이 거울들이 모여서 정확한 상을 맺게 하는 일은 상당한 기술적 난이도를 필요로 하는 일이다. 이것이 가능해지면서 이제 과학자들은 20m, 30m, 심지어 40 m급 초대형 망원경도 더 이상 꿈이 아니라는 사실을 깨달았다. - 7개의 거울이 모여 초대형 망원경을 이루다 기존의 10m급 망원경을 크게 뛰어넘는 차세대 거대 망원경 가운데서 비교적 근시일 내로 완성이 될 가능성이 높은 망원경으로 거대 마젤란 망원경 (Giant Magellan Telescope, GMT) 이 있다. GMT 는 7개의 8.4m급 거울이 하나의 큰 거울을 이룬다. 현재 기술로 만들 수 있는 가장 단일 거울의 크기가 그 정도이기 때문이다. 이렇게 모인 거울은 분해능으로 봤을 때 지름 24.5m 급 단일 거울과 비슷하며 빛을 모으는 능력에서는 지름 22 미터급 단일 거울과 비슷한 능력을 발휘한다. 빛을 모으는 면적은 총 368㎡ (약 111 평) 에 달한다. 그리고 이 거대한 주경 덕분에 망원경의 움직이는 부분의 무게만 1100t에 달한다. 이를 정교하게 조절해서 저 멀리 은하와 별을 관측할 수 있다는 것 자체가 현대 과학의 경이라고 할 수 있다. 현재 GMT 의 7개의 거울 가운데 첫 번째 거울은 2005년부터 제작에 들어가 현재 완성되었는데 연마를 마친 상태에서 표면 오차는 19 나노미터에 불과하다고 한다. 두 번째 거울은 2012 년 제작에 들어가 현재 표면 가공 중이며, 2013년에는 3번째 거울이 2014년 말에는 4번째 거울이 제에 들어갈 예정이다. 완성은 2020 – 2021년을 목표로 하고 있는데 워낙 막대한 제작비가 들어가는 만큼 10개의 기관에서 서로 공동 투자를 통해서 이를 건설하고 있다. GMT는 우리에게도 익숙한데 사실 이 10개 기관 가운데 한국 천문 연구원이 있기 때문이다. 앞으로 GMT가 완성되면 우리 나라 천문학자들도 보다 활발하게 연구에 참여할 수 있을 것으로 크게 기대되고 있다. GMT 의 분해능 (두 점을 분해해 볼 수 있는 최소의 각 거리) 은 천문학에 획기적인 발전을 가져온 허블 우주 망원경의 10배 수준이기 때문에 이에 대한 기대가 매우 크다. - 30m급 망원경 TMT 한편 하와이의 마우나 케아 관측소 (Mauna Kea Observatory) 에는 이보다 더 거대한 망원경의 건설이 시작되고 있다. 역시 작은 거울을 모아서 큰 거울을 만드는 방식은 동일하고 적응 광학 기술의 일종인 MCAO (Multi - Conjugate Adaptive Optics) 를 사용하는 것도 유사하다. 이 망원경은 30m급 주경을 지닌 망원경인데, 그래서 이름도 간단히 30m 망원경 (Thirty Meter Telescope, TMT) 이다. 혹시 나중에 다른 이름이 명명될지는 모르겠지만 매우 정직한 이름이라고 할 수 있다. 그런데 이 망원경은 그 거대한 크기 때문에 이를 하와이 원주민들이 신성시 하는 마우나 케아 산 정산 지역에 건설할 경우 주변 생태계와 환경을 훼손을 우려가 제기되기도 했다. 따라서 건설도 되기 전에 장소가 변경될 뻔 했으나 하와이 토지 및 자연 자원 관리국 (Board of Land and Natural Resources (BLNR)) 은 건설에 있어 최대한 주의를 하는 조건으로 결국 이를 승인해서 미국 역사상 가장 거대한 망원경이 하와이에 건설되게 됐다고 한다. TMT 는 대략 9억 7000만 달러에서 14억 달러 규모의 대형 프로젝트로 캘리포니아 공과대학 같은 미국 내 기관뿐 아니라 중국, 일본, 인도 등 다국적 파트너와 함께 진행되는 프로젝트이다. 망원경의 주경은 앞서 말한 대로 30m에 달하는데 이를 1.4m 지름 육각형 거울 492개를 벌집처럼 붙여서 만든다. 이렇게 많은 거울들이 마치 하나의 거울처럼 완벽하게 맞물려서 초점을 맞추는 것은 기술적으로 간단한 문제는 아니다. TMT 가 성공적으로 건설된다면 사실상 망원경 거울 제조기술에 있어서 신기원이 이룩되는 셈이다. 완성 예상 시점은 2021~2022년 사이다. - 누구도 범접할 수 없는 거대한 크기 E-ELT 그런데 사실 현재 계획 중인 것 가운데 가장 거대한 크기의 망원경은 TMT가 아니다. GMT 와 TMT 를 능가하는 초대형 지상 망원경이 계획 중에 있는데, 바로 유럽 남방 천문대(ESO) 가 계획 중인 유럽 초거대 망원경 European Extremely Large Telescope (E-ELT) 가 그것이다. 비록 초기 계획에서 다소 축소되었으나 주경의 지름만 39.3m에 달한다. 처음 계획했던 42m급 주경은 너무 제작비가 많이 들었기 때문이다. 그러나 줄어든 제작비마저도 지상 망원경 가운데서는 가장 비싼 10억 5500만 유로로 추정되며 사실 건설과정에서는 이보다 더 늘어날 가능성이 높다. 이 망원경은 유럽 남방 천문대는 말할 것도 없고 천문학 역사상 가장 거대한 망원경이다. 따라서 이제까지 개발된 지상 망원경 가운데 가장 비싼 건설비를 자랑하는 것은 물론 기술적인 리스크도 상당한 수준에 달한다. 무려 798개의 육각형 모양의 거울이 벌집처럼 모여서 하나의 큰 거울을 만드는데 각각의 거울은 1.45m의 지름을 가지고 있지만 두께는 50mm에 지나지 않는다. 사실 문제는 이렇게 큰 거울을 만드는 것보다 이렇게 많은 거울로 구성된 하나의 주경이 정확히 상을 맺을 수 있도록 초점이 맞아야 한다는 것이다. 이를 위해서 6000개가 넘는 액추에이터가 초당 수천 번씩 위치를 수정해 정확한 상을 맺을 수 있도록 작동할 계획이라고 한다. 사실 한 번도 시도된 적이 없는 수준의 기술적 난이도이긴 하지만 ESO의 과학자들은 성공을 위해 노력하고 있다. E-ELT는 2014년 7월 마침내 첫 삽을 뜨기 시작했으며 앞으로 오랜 대장정을 거쳐 2022년 완공을 목표로 삼고 있다. 관측이 시작되는 것은 10년 후인 2024년이다. 역사상 가장 큰 광학/근적외선 망원경인 E-ELT는 허블 우주 망원경에 비해서 무려 15배나 선명한 이미지를 얻을 수 있으며 이를 통해 과학자들은 허블 우주 망원경으로도 작은 점에 불과하게 보였던 우주 초기의 은하의 이미지를 상세하게 분석할 수도 있을 것이다. 또 그 강력한 성능으로 지금까지 간접적인 방법으로 밖에 그 존재를 증명할 수 있었던 외계 행성들의 이미지를 직접 얻을 수도 있을 것이다. 2020년 이후 완성될 이런 초대형 망원경들은 인류의 지식을 더 확장하는 첨병이 될 것이다. 이와 동시에 우주에는 이제 수명이 다해가는 허블 우주 망원경을 대신할 제임스 웹 우주 망원경이 발사될 것이다. 이와 같은 기술 혁신의 끝이 어디일지는 알 수 없지만 이들 덕분에 미래 인류의 지식은 지금보다 분명히 훨씬 진보할 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

뇌에 칩을 넣어서 알츠하이머 등의 퇴행성 뇌 질환이 치료되고 나아가 지능, 숨겨진 잠재력까지 향상시킬 수 있는 날이 머지않은 것일까? 세계 최초로 그래핀(graphene)을 이용한 뇌 삽입형 두뇌센서가 한국인 연구원 주도로 개발돼 관심이 집중되고 있다. 최근 미국 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 전기컴퓨터학과 연구진은 세계 최초로 그래핀(graphene)을 이용한 이식형 투명 의료센서 개발 연구 내용을 세계적 자연과학분야 학술지 ‘네이처’의 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’를 통해 발표했다. 이는 기존 디스플레이 개발 분야에 주로 활용되어온 그래핀(graphene)을 생명공학분야에 세계 최초로 접목한 혁신적인 시도로 특히 미국 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 전기컴퓨터학과 박사과정에 재학 중인 한국인 박동욱(33) 연구원의 주도로 개발돼 남다른 의미를 갖는다. 또한 해당 센서는 그래핀의 광학적·전기적 특성을 이용, 뇌 활동을 실시간으로 감시해 알츠하이머, 파킨슨 병 등의 퇴행성 뇌질환 치료법 발전에 큰 도움이 될 수 있다. 연구진이 해당 의료센서 개발에 사용한 물질은 ‘꿈의 신소재’라 불리는 그래핀(graphene)이다. 이는 탄소 원자들이 2차원 상에서 벌집모양 배열을 이루는 형태로 두께가 원자 한 개 정도인 전도성 물질이다. 그래핀은 원자 한 개 정도에 불과한 미세두께에도 구리보다 100배 이상 전도성이 높고 강철보다 200배 이상 내구력이 강해 차세대 나노물질로 각광받고 있다. 그래핀(graphene)은 자외선(UV), 가시광선, 적외선(IR)에 걸친 넓은 스펙트럼의 투명도를 보여준다. 또한 전기적 전도(electrical conductance) 특성 및 유연성이 뛰어나 투명, 플렉서블 디스플레이 전극 개발 등 다양한 분야에서 연구되고 있다. 연구진은 이 그래핀의 물질적 특수성을 활용해 유연하고 전도성 강하면서 눈에 보이지 않는 투명성까지 겸비한 두뇌 의료센서로 발전시켰다. 특히 기존 장치들과 달리 지속적으로 뇌의 활동을 감시하면서 특정 부작용 혹은 불안정한 뇌 혈류 흐름 등을 찾아낼 수 있다. 해당 연구는 그래핀의 광학적, 전기적, 기계적 우수성을 이용해 뇌 영상을 얻는 동시에 뇌 신호를 검출하는 전극을 개발함으로써 그래핀의 생체 적합성 및 바이오 어플리케이션으로서의 확장성을 보여 준다. 실제 개발된 투명 그래핀 생체 전극으로 쥐를 대상으로 한 실험을 진행한 결과, 해당 그래핀 투명 생체 전극은 조직 내에서 안정성을 갖는 동시에 우수한 뇌 신호 검출 능력을 보여줬다. 영상화 측면에서도 이 그래핀 생체전극은 뛰어난 특징을 보였다. 기존 불투명 금속 전극이나 특정 파장에서만 투명도가 활성화되는 ITO(Indium Tin Oxide) 전극과 달리, 해당 전극은 넓은 스펙트럼의 투명도를 지녀 형광 현미경법(fluorescence microscopy), 광단층촬영법(optical coherence tomography) 기술 수준으로 뇌혈관을 영상화 하는데 성공했다. 또한 최신 유전 기술인 광유전자학(Optogenetics)과 접목돼 특정한 파장(wavelength)의 빛을 이용, 뇌 세포를 자극시켜 특정 뇌 신호를 검출하는데도 성공했다. 해당 개발 프로젝트는 미 국방부 소속 기술연구기관 방위고등연구계획국(Defence Advanced Research Projects Agency, DARPA)에서 진행 중인 서브넷 프로그램(SUBNET, short for Systems-Based Neurotechnology for Emerging Therapies-조기치료를 위한 시스템기반 신경기술)과 유사한 목적에서 동일한 자금·기술 지원을 받고 있다는 점이 특징이다. 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 연구진 외에도 캘리포니아 대학 샌프란시스코 캠퍼스(UCSF)와 보스턴 매사추세츠 종합 병원(MGH) 역시 DARPA의 지원을 받고 있는데 이들은 개인의 정신, 신경 질환을 치료하는 뇌 이식 장치(마이크로 칩)와 기억력 감퇴(치매), 환경 부적응 증세를 막아주는 뇌 임플란트 장치 개발을 목적으로 하고 있다. 이 모든 프로젝트는 미국 오바마 행정부의 인간두뇌 연구계획과 연계돼 알츠하이머, 파킨슨 병, 외상 후 트레스 장애(PTSD), 간질 등의 뇌 질환을 보다 효과적으로 예방할 수 있는 방법을 찾는 것이 목적이다. 과거 삼성 디스플레이 연구소(2007~2011)에 재직하며 세계 최초 30인치 3D 아몰레드 TV를 개발하기도 했던 박동욱 연구원은 “이 그래핀 생체 두뇌센서는 향후 신경학, 생체의학 등에서 다양하게 이용될 것으로 기대된다”며 “본 연구는 나노 테크놀로지와 바이오 테크놀로지의 성공적인 접목이라는 점에서 큰 의미가 있다. 특히 알츠하이머 등 기존 뇌질환 규명 및 치료 프로세스 발견에 새로운 연구방법을 개척할 수 있을 것”이라고 설명했다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

세계 최초로 그래핀(graphene)을 이용한 두뇌센서가 한국인 연구원 주도로 개발돼 관심이 집중되고 있다. 최근 미국 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 전기컴퓨터학과 연구진은 세계 최초로 그래핀(graphene)을 이용한 이식형 투명 의료센서 개발 연구 내용을 세계적 자연과학분야 학술지 ‘네이처’의 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’를 통해 발표했다. 이는 기존 디스플레이 개발 분야에 주로 활용되어온 그래핀(graphene)을 생명공학분야에 세계 최초로 접목한 혁신적인 시도로 특히 미국 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 전기컴퓨터학과 박사과정에 재학 중인 한국인 박동욱(33) 연구원의 주도로 개발돼 남다른 의미를 갖는다. 또한 해당 센서는 그래핀의 광학적·전기적 특성을 이용, 뇌 활동을 실시간으로 감시해 알츠하이머, 파킨슨 병 등의 퇴행성 뇌질환 치료법 발전에 큰 도움이 될 수 있다. 연구진이 해당 의료센서 개발에 사용한 물질은 ‘꿈의 신소재’라 불리는 그래핀(graphene)이다. 이는 탄소 원자들이 2차원 상에서 벌집모양 배열을 이루는 형태로 두께가 원자 한 개 정도인 전도성 물질이다. 그래핀은 원자 한 개 정도에 불과한 미세두께에도 구리보다 100배 이상 전도성이 높고 강철보다 200배 이상 내구력이 강해 차세대 나노물질로 각광받고 있다. 그래핀(graphene)은 자외선(UV), 가시광선, 적외선(IR)에 걸친 넓은 스펙트럼의 투명도를 보여준다. 또한 전기적 전도(electrical conductance) 특성 및 유연성이 뛰어나 투명, 플렉서블 디스플레이 전극 개발 등 다양한 분야에서 연구되고 있다. 연구진은 이 그래핀의 물질적 특수성을 활용해 유연하고 전도성 강하면서 눈에 보이지 않는 투명성까지 겸비한 두뇌 의료센서로 발전시켰다. 특히 기존 장치들과 달리 지속적으로 뇌의 활동을 감시하면서 특정 부작용 혹은 불안정한 뇌 혈류 흐름 등을 찾아낼 수 있다. 해당 연구는 그래핀의 광학적, 전기적, 기계적 우수성을 이용해 뇌 영상을 얻는 동시에 뇌 신호를 검출하는 전극을 개발함으로써 그래핀의 생체 적합성 및 바이오 어플리케이션으로서의 확장성을 보여 준다. 실제 개발된 투명 그래핀 생체 전극으로 쥐를 대상으로 한 실험을 진행한 결과, 해당 그래핀 투명 생체 전극은 조직 내에서 안정성을 갖는 동시에 우수한 뇌 신호 검출 능력을 보여줬다. 영상화 측면에서도 이 그래핀 생체전극은 뛰어난 특징을 보였다. 기존 불투명 금속 전극이나 특정 파장에서만 투명도가 활성화되는 ITO(Indium Tin Oxide) 전극과 달리, 해당 전극은 넓은 스펙트럼의 투명도를 지녀 형광 현미경법(fluorescence microscopy), 광단층촬영법(optical coherence tomography) 기술 수준으로 뇌혈관을 영상화 하는데 성공했다. 또한 최신 유전 기술인 광유전자학(Optogenetics)과 접목돼 특정한 파장(wavelength)의 빛을 이용, 뇌 세포를 자극시켜 특정 뇌 신호를 검출하는데도 성공했다. 해당 개발 프로젝트는 미 국방부 소속 기술연구기관 방위고등연구계획국(Defence Advanced Research Projects Agency, DARPA)에서 진행 중인 서브넷 프로그램(SUBNET, short for Systems-Based Neurotechnology for Emerging Therapies-조기치료를 위한 시스템기반 신경기술)과 유사한 목적에서 동일한 자금·기술 지원을 받고 있다는 점이 특징이다. 위스콘신 대학교 메디슨 캠퍼스 연구진 외에도 캘리포니아 대학 샌프란시스코 캠퍼스(UCSF)와 보스턴 매사추세츠 종합 병원(MGH) 역시 DARPA의 지원을 받고 있는데 이들은 개인의 정신, 신경 질환을 치료하는 뇌 이식 장치(마이크로 칩)와 기억력 감퇴(치매), 환경 부적응 증세를 막아주는 뇌 임플란트 장치 개발을 목적으로 하고 있다. 이 모든 프로젝트는 미국 오바마 행정부의 인간두뇌 연구계획과 연계돼 알츠하이머, 파킨슨 병, 외상 후 트레스 장애(PTSD), 간질 등의 뇌 질환을 보다 효과적으로 예방할 수 있는 방법을 찾는 것이 목적이다. 과거 삼성 디스플레이 연구소(2007~2011)에 재직하며 세계 최초 30인치 3D 아몰레드 TV를 개발하기도 했던 박동욱 연구원은 “이 그래핀 생체 두뇌센서는 향후 신경학, 생체의학 등에서 다양하게 이용될 것으로 기대된다”며 “본 연구는 나노 테크놀로지와 바이오 테크놀로지의 성공적인 접목이라는 점에서 큰 의미가 있다. 특히 알츠하이머 등 기존 뇌질환 규명 및 치료 프로세스 발견에 새로운 연구방법을 개척할 수 있을 것”이라고 설명했다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr