[100자평] 오늘도 약을 먹었습니다

오늘도 약을 먹었습니다 - 유산균부터 바이러스 치료제까지 지금 필요한 약슐랭 가이드
박한슬 지음 / 북트리거 / 2020년 5월

약에 대한 기본적인 것은 알 수 있을 것 같습니다.

[페이퍼] Newton 2019년 1월호

하얀색 도료로 건물을 식힌다

건물에 바르기만 해도 그 표면을 식힐 수 있는, 환경을 오염시키지 않는 도료가 만들어졌다

미국 컬럼비아 대학의 맨덜(J. Mandal) 박사팀은 하얀색 도료를 바르기만 해도 건물 표면을 식힐 수 있는 새로운 도료의 개발에 성공했다. 이 도료에 들어 있는 폴리머(고분자가 모여 생긴 물질)는 ㎛(마이크로미터 : 1㎛는 1000분의 1㎜) 크기의 구멍이 많이 뚫린 구조라고 한다. 이 구조에 의해 태양광이 효율적으로 반사됨과 동시에 열이 대기 속으로 달아나기 쉽기 때문에, 건물에 바르면 그 표면을 식힐 수 있는 것 같다. 실제의 시험에서는 최대 6℃의 온도 저하가 확인되었다. 이 도료는 환경을 오염시키지 않는 재료이며 플라스틱, 금속, 목재 등 여러가지 재료에 바를 수 있다고 한다. 환경에 어울리고 간편한 방법으로 지구온난화 방지에 공헌할 수 있을 것으로 보인다.(p6)

난소암을 조기에 진단

혈액에 들어 있는 마이크로 RNA의 수를 조사함으로써 난소암을 진단할 수 있었다

유망한 진단 방법으로 20염기 정도로 이루어지는 작은 핵산 '마이크로 RNA'가 주목되고 있다. 혈액이나 소변 등에 들어 있는 마이크로 RNA의 종류와 수가 암을 앓는 상황에 따라 바뀌기 때문에, 난소암 환자에게 특유한 상태를 알 수 있으면 진단의 표지(마커)로 활용할 수 있기 때문이다. 일본 국립암연구센터의 요코이 아키라(橫井 曉) 박사팀은 난소암 환자 428명을 포함한 4046명의 혈액 속 마이크로 RNA를 분석했다. 그 결과 난소암 환자에 특징적인 마이크로 RNA 수의 차이를 발견했으며, 그 가운데 10종의 마이크로 RNA의 수를 조사함으로써 난소암을 진단할 수 있음을 알았다.(p6) 

천체의 고향은 어두운 항성?

태양계 밖에서 왔다는 천체 '오무아무아'의 고향으로 4개의 항성이 후보로 떠올랐다

독일 막스 플랑크 연구소의 베일러존스(C. Bailer-Jones) 박사팀은 ESA(유럽우주기구)의 우주 망원경 '가이아(Gaia)'의 데이터를 분석해, 태양 가까이 있는 700만 개의 항성 가운데 오무아무아의 궤도에 가까운 4개의 항성을 특정했다. 가이아의 데이터에는 인류가 살고 있는 우리은하에 있는 10억 개 이상 항성의 위치와 이동 속도의 정보가 들어 있다. 4개의 항성은 모두 태양과 같은 정도의 크기나 그보다 작은 어두운 항성이라고 한다.(p7)

이산화탄소에서 제트 연료

항공기 연료나 가솔린 등을 합성할 수 있으며 이산화탄소 저감에도 공헌할 새로운 연료 합성법이 개발되었다

일본 도야마(富山) 대학의 쓰비키 노리타쓰(椿 範立) 박사팀은 최근 그 같은 조건을 만족시키는 제트 연료 합성법의 개발에 성공했다. 박사팀은 작은 구멍이 많이 뚫린 정밀 구조를 가진 새로운 촉매(합성을 돕는 물질)를 개발했다. 이 촉매를 사용하자 매우 높은 효율로 원료 가스에서 제트 연료가 직접 합성되었으며, 나아가 촉매에 섞이는 금속을 변경하기만 해도 가솔린이나 경유의 합성도 가능했다고 한다. 원료로는 바이오매스나 이산화탄소도 이용할 수 있기 때문에 환경을 배려한 연료 합성이 실현될 것 같다. 박사팀은 저탄소 사회의 실현을 향한 커다란 진전이라고 말했다.(p7)

가벼운 운동으로 기억력이 높아진다

숨이 차지 않을 정도의 운동을 10분 동안 함으로써 뇌의 해마가 자극되어 기억력이 향상되었다

일본 쓰쿠바(筑波) 대학의 스와베 가즈야(諏訪部和也) 박사팀은 고해상도로 뇌가 활성화한 모습을 촬영할 수 있는 '기능적 MRI'를 사용해, 36명을 대상으로 가벼운 운동이 뇌에 미치는 영향을 조사했다. 그 결과 10분 동안의 가벼운 운동이 해마나 그 주변 영역을 활성화시켜 기억 학습 능력을 향상시킴을 밝혀냈다. 박사팀은 고령자에게도 가능한 요가나 태극권 같은 가벼운 운동에 의해서도 기억력이 향상될 가능성이 있으며, 기억력의 유지나 개선을 목적으로 한 가벼운 운동 프로그램의 개발이 기대된다고 말했다.(p8)

태양계 밖에서 거대한 '달' 발견!?

첫 '외계 위성'은 지구의 약 4배나 되는 크기일 수도 있다

미국 컬럼비아 대학의 데이비드 키핑 교수 등은 NASA에서 운용하는 우주 망원경 케플러와 허블의 관측 데이터에서 태양계 밖의 행성 '케플러 1625b'의 주위에 달(위성)이 존재하는 증거를 포착했다고 발표했다. 태양계 밖에서 위성을 발견했다는 보고는 이번이 처음이다. 이 위성은 지금까지 태양계에서 발견된 어느 위성보다 크다고 한다.(p9)

앞으로 1400억 년 동안은 우주가 사라지지 않는다

'암흑 물질'의 분포에 대한 정밀 측정을 통해 우주의 진화를 이해한다

우리의 우주에서는 많은 별이 모여 은하가 이루어진다. 별이나 은하의 형성을 비롯해 우주의 진화에는 '암흑 물질'이 밀접하게 관여하고 있다고 한다. 최근 일본 도쿄 대학과 일본 국립천문대 등의 연구 그룹이 암흑 물질의 분포를 측정함으로써 우주의 '진화의 정도'를 나타내는 상수(常數)를 정밀하게 구하는 데 성공했다.(p11)

현재의 우주는 어느 정도의 '진화 과정'에 있으며 우주의 수명은 앞으로 어느 정도나 남아 있을까? 그것을 알 수 있는 열쇠는 정체불명의 '암흑 물질'에 있다고 한다.(p11)

은하의 일그러짐을 바탕으로 암흑 물질의 구조를 계산한다

암흑 물질은 볼 수도 없고 만질 수도 없지만, 질량을 가지고 있어 주위에 중력을 미친다. 근년에 암흑 물질의 분포를 '중력 렌즈 효과'라는 현상을 통해 조사하는 연구가 이루어지고 있다. 중력 렌즈 효과란 질량을 가지고 있는 물질 등의 주변에서, 그 중력에 의해 빛이 휘어지는 현상을 말한다. 이에 따라 그 물질 뒤쪽의 먼 곳에 있는 은하가 일그러져 보이는 경우가 있다. 최근 관측한 1000만 개 이상 은하가 일그러진 정도를 정밀하게 측정해, 중력 렌즈 효과의 영향이 어느 정도인지를 바탕으로 암흑 물질의 분포(구조)가 자세히 조사되었다.(p11)

암흑 에너지의 성질에 따라서는 장래에 우주의 팽창 속도가 지나치게 커져 은하나 별, 원자까지 모두 뿔뿔이 해체되어 우주가 종말을 맞이할 가능성이 있다고 생각된다[빅립(big rip)]. 그러나 이번 관측 결과에 의하면 빅립은 적어도 앞으로 1400억 년 동안은 일어나지 않는다고 알려졌다.(p11)

새로운 축전지가 세계를 바꾼다

'희소 금속' 문제 해결에 도움이 되는 '나트륨 이온 전지'

나트륨 이온 전지의 기본적인 메커니즘은 리튬 이온 전지와 같아서, 리튬 이온을 나트륨 이온(Na+)으로 대체한 것이라고 할 수 있다. 나트륨 이온 전지를 개발할 당시에는 전해액이 전기 분해되기 쉬워, 몇 번의 충전˙방전만으로도 사용할 수 없게 되는 문제가 있었다. 2011년에 고마바 교수 등은 전해액의 불순물을 제거함으로써 100회의 충전˙방전을 할 수 있는 나트륨 이온 전지를 실증하는 데 세계 최초로 성공해 실용화의 길을 열었다.(p110~111)

전지의 상식을 뒤엎는, 액체를 사용하지 않는 '전(全) 고체 전지'

현재 시장에 나와 있는 대부분의 전지에는 이온의 이동 경로에 액체 전해질이 사용된다. 이 전해액을 고체 물질(고체 전해질)로 바꾸어, 전지 전체가 고체만으로 이루어진 '전 고체 전지'가 주목받고 있다. 고체 전해질은 불에 잘 타지 않기 때문에 안정성을 크게 향상시킬 수 있다는 장점을 가졌다.(p111~112) 

산소 가스로 전기를 발생시키는 '리튬 공기 전지'

공기 전지 중에서도 음극에 가장 가벼운 금속인 리튬을 사용하는 리튬 공기 전지는 이론적인 중량 에너지 밀도가 리튬 이온 전지의 5~10배가 되어, 모든 축전지 중에서도 가장 크다. 더구나 무게는 리튬 이온 전지의 약 3분의 1에 지나지 않기 때문에 가볍고도 축전량이 많은 '궁극의 축전지'로 일컬어진다.(p114)

방전할 때는 음극의 금속 리튬에서 흘러나온 리튬 이온이 양극으로 이동해, 양극의 산소와 반응해 탄소나노튜브 주위에 과산화리튬을 생성시킨다. 만들어진 과산화리튬에 의해 양극이 부풀고, 음극의 리튬이 있는 한 방전은 계속된다. 양극에 탄소나노튜브를 사용해 반응의 표면적이 늘어나기 때문에 종래의 리튬 이온 전지의 15배에 이르는 축전량(전극 면적당)을 달성했다. 또 리튬 공기 전지는 셀을 몇십 개든 겹친 '스택(stack)'을 만들어 대용량 축전지를 제작할 수 있다. 그리고 구보 팀장 등은 이미 적층 기술을 확립하는 데 세계에서 유일하게 성공했다.(p114)

축전지의 개발이 미래 에너지 사회의 중요한 열쇠가 된다

앞으로 '저탄소 사회' '지속 가능한 사회'의 실현을 향해 축전지의 사용량은 크게 늘어날 것이다. 고성능 차세대 축전지의 개발이 급선무이다 그러나 종래의 리튬 이온 전지가 사라지는 것이 아니라, '리튬 이온 전지와 그 다음 세대의 여러 전지가 각각의 장점을 살린 용도의 분화가 이루어진다.'는 것이 많은 연구자의 견해이다. 앞으로 몇 년~몇십년에 걸친 신뢰성 높은 축전지 개발의 향방에 따라 미래 에너지 사회의 모습은 크게 바뀔 것이다.(p115)

지구의 초미래

수백 배로 부풀어 오른 태양

60억 년 후, 태양의 중심부에서 일어나던 '핵융합 반응'이 드디어 막바지에 이른다. 태양에서는 수소끼리의 핵융합으로 헬륨이 생긴다. 헬륨은 수소보다 무겁기 때문에 태양의 중심으로 모인다. 그러면 중심부는 압력이 높아져 온도가 상승하고, 이 고온˙고압 상태로 인해 핵융합이 활발해진다. 그리고 핵융합으로 생긴 에너지가 태양 내부의 가스를 바깥쪽으로 밀어낸다. 이렇게 해서 태양은 크게 팽창하기 시작한다. 가스가 팽창함으로써 태양의 표면 온도는 낮아진다.(p118)

76억 년 후, 적색 거성이 된 태양의 말기. 반지름이 현재의 약 250배까지 부풀어 올라 마침내 지구 궤도까지 다가선다. 태양 표면과 지구 사이의 거리가 지금의 약 5분의 1(약 3000만 ㎞ 정도)까지 짧아졌을 무렵, 태양의 중력의 영향 때문에 회전 속도가 변한 지구는 갑자기 순식간에 태양 쪽으로 떨어져 들어간다.(p118)

지구는 태양으로부터 달아날 가능성도 있다

(p119)

부유 천체로서 고독하게 우주를 한없이 떠도는 지구

만일 숄츠별이 지구 바로 곁을 통과했다면, 지구는 숄츠별의 중력의 영향을 받아 태양계로부터 갑자기 튕겨져 날아가 버렸을 것이다. 지금쯤 지구는 태양과 다른 행성들로부터 동떨어져 고독하게 우주를 떠도는 '부유 천체'가 되었을지도 모른다.(p120)

얼어붙은 지표면

(p121)

Newton 2019년 1월호

Newton 뉴턴 2019.1
뉴턴 편집부 지음 / 아이뉴턴(월간지) / 2018년 12월

메인 특집 보다 부록, 토픽과 그 외 기사를 보고 구매하게 되었다. (부록인 "타란툴라 성운" 포스터 캘린더는 이미 사용해서 잡지 사진만 업로드 합니다.)

생활 주변의 과학 - 플라스틱

빨대나 페트병 등 우리 주변에 자주 사용되는 플라스틱이 어떤 소재인지 쉽게 변형되는 이유는 뭔지 또한 생분해성 플라스틱이란 어떤 것인지 소개된다.

(p12)

플라스틱이란 열을 가하면 부드러워지고 식으면 딱딱해지는 성질을 가진다는 것은 플라스틱이 흔하게 사용되는 요즘 누구나 알고 있는 사실일 것이다. 그런 성질을 가진 고분자로 이루어진 재료를 통틀어 일컫는 말이고 여기서 고분자란 한 종류 또는 여러 종류의 작은 분자가 많이 연결되어 사슬처럼 된 분자를 가리킨다고 한다. 이런 플라스틱의 장점에는 다양한 모양으로 성형·가공이 가능한 점과 충격에 강하고 휴대성이 편리하다는 점이 있다. 플라스틱의 종류는 수만 종에 이르고 그 가운데 우리에게 익숙한 것은 주로 5종, 비닐봉지 등에 사용되는 '폴리에틸렌', 용기나 마개 등에 사용되는 '폴리프로필렌', 일회용 컵 등에 사용되는 '폴리스틸렌', 수도관 등에 사용되는 '폴리염화비닐', 페트병 등에 사용되는 '폴리에틸렌 테레프탈레이트'이다. 플라스틱은 자외선이 닿아 고분자의 사슬이 끊어져 강도가 약해진다는 단점이 있기 때문에 자외선 등에 의한 플라스틱의 열화(劣化)를 예방할 목적으로 다양한 '첨가제'가 더해진다고 한다. 또한 플라스틱은 종류에 따라 환경 속에서 분해할 수 있는 '생분해성 플라스틱'과 그렇지 않은 '비생분해성 플라스틱'이 있다고 한다.

(p13)

플라스틱 재이용은 아직 진행 중

플라스틱은 같은 종류를 모으면 재활용 할 수 있다. 다만 회수한 플라스틱을 원료로 똑같은 것을 만들기는 지금의 기술로는 아직 어렵다. 여러 차례 가열을 되풀이하면 고분자의 사슬이 끊어지기 쉬워지기 때문이다. 따라서 예컨대 페트병은 강도가 약해도 별다른 지장이 없는 의복 등의 섬유 소재나 계란 포장용 등의 소재로 재가공되는 경우가 많다. 아직 연구 단계이기는 하지만, 여러 종류의 플라스틱 쓰레기 속에서 한 종류의 고분자를 추출하고, 그것을 원료로 플라스틱 제품을 만드는 기술 개발도 진행되고 있다. (p13)

호모 사피엔스

(p29)

메인 특집 기사 '호모 사피엔스' 그 방대한 여정은 인류의 기원 약 700만 년 전부터 시작된다.

호모 사피엔스 탄생의 시작점인 아프리카, 이 시대에는 침팬지와 사람의 공통 조상이 나무 위에서 생활을 하고 있었고 침팬지와 같은 조상에서 갈라진 뒤의 모든 사람 쪽 계통인 인류는 4단계를 거쳐 진화했다고 한다. 그 중 '신인(新人)'이 바로 호모 사피엔스이다. 

(p31)

약 260만 년 전 '원인(原人)'으로 진화한 뒤 뇌가 급격히 커졌다. 현대의 호모 사피엔스의 뇌의 크기는 성인의 경우 약 1450cm3으로 최초 시기의 인류에 비해 3배 이상이나 커졌다. 

(p33)

랭엄 박사는 뇌가 커진 계기가 약 180만 년 전에 가장 오래된 원인(原人)인 호모 하빌리스 때부터 자연 발화한 불을 이용하기 시작한 집단이 나타났으리라 생각한다고 한다. 그리고 그 집단에서 진화한 것이 더 큰 뇌를 가진 호모 에렉투스였고, 불을 이용해 조리함으로써 먹을 수 있는 음식물의 종류와 양이 크게 늘어났으며, 그에 따라 뇌가 더 커졌다는 것이다. 

그리고 약 60만 년 전 무렵까지 구인이라는 새로운 인류 그룹이 출현, 그 구인은 신인과 같은 크기의 뇌를 가지고 있었으며, 대형 동물을 사냥하는 등을 하면서 살아가고 있었다고 한다. 신천지를 찾아 대륙에서 대륙으로 걸어서 건너갔고 그런 사피엔스가 세계에 확산된 때는 아주 추운 시대였다고 한다. 그리고 약 4만 년 전 유럽으로 진출한 호모 사피엔스는 '먼 친척'에 해당하는 인종인 약 30만 년 전에 유럽에 출현했던 구인, 네안데르탈인을 만났다. 네안데르탈인은 호모 사피엔스보다 약간 큰 뇌와 근육질로 추위에 강한 몸을 가지고 있으리라 생각된다고 하고 그 네안데르탈인은 약 3만 년 전에 지상에서 모습을 감추고 호모 사피엔스로 대체되었다고 한다. 그리고 약 7만 년 전, 남아프리카공화국의 블롬보스(Blombos) 동굴에서 발견된 돌에 새겨진 기하학적 무늬를 보고 예술의 시작이라고 보는 연구자도 있다고 한다. 

(p45)

약 1만 1000년 전 '농경'의 개시로 생활이 격변하고 같은 시기에 '신앙심'도 움트고 있었다. 8000년 전에는 이미 '술'을 마시는 문화가 있었고 5300년 전에는 하수도도 갖추어진 계획적인 '도시'가 탄생되었다. 그리고 거의 같은 시기에 도시의 방대한 기록을 남기기 위해 '문자'가 생겼고 문자의 탄생으로 '지식'의 기록과 공유가 가능해졌고 4300년 전에는 은고리가 '돈'으로 사용되기 시작했다고 한다. 그 이후 과학이 발달했다. 여기까지가 호모사피엔스 메인 특집이다. 양이 엄청나다. 잡지 전체에 거의 절반 가량이 이 기사들로 채워져 있다. 그렇지만 그렇게 상당한 지면을 할애했어도 그 방대한 이야기를 담기에는 부족하지 않았나 생각된다. 

그리니치 천문대 천문 사진 콘테스트 2018 - 카메라가 포착한 우주의 빛

(p91)

영국 그리니치 왕립 천문대가 주최하는 천문 사진 콘테스트 '올해의 천문 사진 작가상'이 10주년을 맞아, 올해도 91개국에서 4200장 이상의 천체 사진이 출품되었다고 한다. 이 주옥 같은 작품이 천체 사진가의 해설과 함께 다음 지면을 장식한다.

뿔을 가진 동물들 - 뒤틀리고 휘어지고 뾰족한 뿔들

초식 동물들의 진화의 과정에서 획득한 뿔과 그 구조에 대해 소개된다.

(p100)

(p101)

(p106)

비슷하지만 다른 다섯 종류의 뿔

뿔을 가진 포유류는 모두 초식 동물이다. 이들 초식 동물은 외적인 육식 동물의 습격을 받았을 때 목을 당겨 뿔을 앞으로 내밀어 몸을 지키면서 위협한다. 이빨이나 발톱이 육식 동물의 공격 수단이라면, 뿔은 초식 동물의 방어 수단이라 할 수 있다. 또 수컷끼리 서열 싸움을 하는데 뿔을 사용하는 경우도 있다. 그리고 더 큰 뿔을 가진 수컷이 우위를 차지해 암컷과 우선적으로 교미할 수 있다.(p107)

이 외에도 사실 이 기사들 보다 흥미로운 기사가 있었는데 그건 페이퍼에서 다루기로 한다. 잡지이고 거기다 과월호라 리뷰를 작성하는 것이 어떻게 보면 의미가 없을 수도 있다고 생각되겠지만 책을 읽기만 하는 것보다 글을 작성하는 것이 그래도 오히려 기억을 되새기는데 도움이 되었고 나의 감상과 정보를 공유한다는 것에 보람을 느꼈다.

[페이퍼] 과학동아 2019년 7월호

인간을 왜 '별의 먼지'라고 하는가

황량한 우주가 복잡한 유기분자를 스스로 만들었다면 어떻게든 지구 생명체 탄생에 기여하지 않았을까. 이 비밀을 풀 열쇠들이 지금 이 순간에도 머리 위로 쏟아져 내리고 있다. 지구에는 연간 약 4만t(톤)의 우주먼지가 떨어진다. 한반도는 바다를 포함한 지구 전체 면적의 0.019% 정도를 차지하니, 매년 약 7.6t의 우주먼지가 내려앉는다. 물론 태양계가 형성되고 수억 년 동안은 지금보다 훨씬 많은 우주먼지가 지구로 쏟아져 들어왔을 것이다. 이런 우주먼지가 생명체 탄생에 씨앗이 됐다면, 결국 우리 모두는 별의 먼지다.(p57)

우주에 우리만 있을까

외계생명체는 존재할까. 이 질문에 대부분의 천문학자들은 아마도 '그렇다'고 대답할 것이다. 우주는 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 광활하기 때문이다. 오죽하면 '코스모스'의 저자로 유명한 천문학자 칼 세이건은 이렇게 말했을까. "이 우주에서 지구에만 생명체가 존재한다면 엄청난 공간의 낭비다." 실제로 우리은하에는 태양과 같은 별이 최소 1000억 개 정도 있다. 그리고 우주에는 우리은하와 같은 은하가 또 2조 개 가량 있다.비유하자면 우주에 있는 별의 개수가 지구의 해변에 있는 모든 모래 알갱이들의 숫자만큼 된다고 할 때 태양계는 모래알 한 개에 해당한다.(p59)

실제로 호주 플린더스대 연구팀이 태양에서 가장 가까운 항성인 프록시마 켄타우리 같은 적색왜성 주변 행성의 생명체를 상상한 모습을 보면, 피부는 투명한데 등껍질만 갑옷처럼 딱딱하다. SF영화에 자주 나오는 몸통에 머리, 팔, 다리가 달려 있는 모습과는 거리가 멀다. 물론 SF의 외계인이 지구와 크게 다르지 않은 환경에서 진화했다면 전혀 이해 못할 콘셉트는 아니다. '수렴진화' 이론이라고 해서, 서로 관련이 없는 생물도 비슷한 환경에 적응하면 비슷한 모습으로 변하는 현상이 있기 때문이다. 외계생명체라도 하늘을 날기 위해 날개를, 빛을 감지하기 위해 눈을 이용할 수 있다. 그 외에는 모두 상상의 영역이다.(p62)

외계행성에서는 탄소와 같은 족에 있는 규소로 이뤄진 생명체가 살 수도 있다. 규소는 탄소에 비해 결합력이 더 강하니까 외계 생명체의 몸이 좀 더 단단하고 뻣뻣하지 않을까. 외계생명체를 찾는 또 하나의 중요한 방법은 외계생명체가 보낸 신호를 수신하는 방법이다.(p62)

태양에서 가장 가까운 별까지도 거리가 4.24광년(1광년은 빛의 속도로 1년을 가야하는 거리)이다. 고도의 과학 문명을 지닌 외계생명체가 웜홀 같은 뒤틀린 시공간을 이용해 왔을 수도 있으나, 그 정도의 비용과 노력을 들여 온 것치고는 활동과 성과가 너무 없다. 그렇다고 그들과 접촉하는 것이 아예 불가능하다는 뜻은 아니다. 인간과 비슷한 수준의 문명을 가진 외계생명체라면 어떤 식으로든 통신을 할 테고, 이는 의도했든 의도하지 않았든 행성 밖으로 튀어나가는 전파를 만들 것이다.(p64)

우주의 빈자리는 무엇으로 차있는가

원자는 전자와 원자핵으로 나뉘고, 원자핵은 다시 중성자와 양성자로 나뉜다. 그리고 과학에 좀 더 관심이 있는 사람들은 한 단계 더 들어가 표준모형의 소립자들로 설명을 이어간다. 쿼크, 렙톤 같은 소립자가 만물의 근원이고(가령 쿼크는 중성자와 양성자를 만드는 재료이고, 렙톤은 전자와 그 형제들을 포함한다), 이것들의 상호작용으로 물질의 성질과 현상을 설명할 수 있다. 그런데 이런 표준모형으로도 우주의 5%밖에는 설명할 수 없다. 나머지 95%는 아직 정체가 밝혀지지 않았기 때문이다. 그중 암흑물질(Dark matter)이 약 27%, 암흑에너지(Dark energy)가 약 68%를 차지한다. 암흑물질이 일반물질보다 대략 5배나 많은 셈이다.(p67)

암흑물질은 검은색이 아니다. '암흑'이라는 수식어는 이것이 빛을 내지 않고, 빛을 내는 물질과 반응하지도 않는 미지의 물질이라는 데서 비롯됐다. 덕분에 암흑물질은 연구하기가 매우 어렵다. 중력 효과로 추론만 가능하다.(p67)

가장 큰 지지를 얻는 후보는 약하게 상호작용하는 무거운 입자라는 뜻의 윔프(WIMP˙Weakly Interacting Massive Particle)다. 수소보다 무거운 입자로, 초기 우주에서 속도가 느려 쉽게 중력으로 뭉치고 다른 물질들이 뭉치는 것을 방해하지도 않는 물질이다. 현재 전 세계의 10여 개 연구팀이 윔프 연구에 매진하고 있다. 대표적으로 스위스 제네바에 있는 유럽입자물리연구소(CERN)는 거대강입자가속기(LHC)를 이용해 입자들을 강하게 충돌시킬 때 윔프가 만들어지는지 실험하고 있다.(p68~69)

윔프, 액시온, 비활성 중성미자. 아직 관측에 성공한 입자는 하나도 없다. 이중 과연 무엇이 암흑물질의 정체일까. 암흑물질의 종류는 한 가지일까. 지배적이지만 불가사의한 암흑물질을 최초로 발견하려는 전 세계 과학자들의 경쟁은 지금 이 순간에도 치열하다.(p69)

우리는 어디서 왔는가

(p95)

우리는 어디에 있는가

원시태양이 더 이상의 수축을 멈추고 안정된 상태로 접어들면서, 항성풍을 발산해 주변의 가스들을 날려 보냈고, 태양과 행성들 사이에 텅 빈 공간만 남게 됐다. 비로소 태양계가 완성된 것이다.(p103)

우리는 어디로 가는가

우주 동결

 

(p107)

우주 분해

(p109)

우주 수축

(p111)

과학동아 2019년 7월호

과학동아 2019.7
과학동아 편집부 지음 / 동아사이언스(잡지) / 2019년 7월

  

과학동아는 인류 달 착륙 50주년을 기념하기 위해 7월호 전체를 우주 특별판으로 구성했다고 한다.

판형과 종이도 기존 잡지와 다르다. 책에는 50년 전 아폴로 11호의 이야기부터 2020년대와 2030년대 달을 거쳐 화성까지 가려는 인류의 원대한 우주 탐사 계획을 정리해 담았다고 한다. 그래서 그런지 1년 전 쯤인가 도서관에서 과학동아를 본 적이 있는데 봤던 내용이 담겨있는 듯하다. 

처음 부분은 인류 역사상 달 착륙에 성공하기까지 아폴로 11호의 성공을 만들어낸 주요 장면부터 시작한다.

챕터 3 신비에서는 우주와 인류에 관한 이야기, 챕터 4 질서는 우주의 태초, 현재, 미래로 나눠져 우주의 역사가 담겨져 있다. 우주의 태초 - 모든 것의 시작 빅뱅부터 별의 탄생까지. 우주의 현재 - 우리는 어디에 있는가 - 은하단과 은하군, 우리은하, 태양계까지. 우주의 미래 - 우리는 어디로 가는가 - 앞으로 다가올 미래 : 우주 동결, 우주 분해, 우주 수축. 다음 페이지에서는 태양계 내 행성의 모습과 특성을 확인한 50년간의 탐험 이야기, 탐사선에 대한 내용도 담겨져 있다. (인류의 미래를 위해 힘쓴 탐사선들의 노고에 감사를 표한다.) 다음 챕터 6에서는 우주인의 드레스룸 - 우주복과 우주인의 식탁에서는 우주 식품, 우주로 가는 탑승권, 스크린에 투영된 우주 - 우주를 소재로한 영화에 대해 소개된다. 

끝으로 극한 상황에서도 인류의 미래를 위해 희생과 노력을 아끼지 않았던 그들의 노고에 감사드립니다. 

비운의 아폴로 1호 우주비행사

아폴로 계획이 시작되고 첫 발사를 한 달여 앞둔 1967년 1월 27일, 커맨더 거스 그리섬을 포함한 NASA 우주비행사 세 명은 향후 발사될 사령선의 성능을 시험하기 위해 사령선 내부에 탑승했다. 그 순간 내부에서 불길이 치솟았다. 해치를 열지 못한 세 명은 15초 만에 모두 사망했다.(p21)

이 사고 이후 우주선을 대대적으로 재설계하는 작업이 이뤄졌다. 지상에서는 순수 산소의 사용이 금지됐고, 해치는 7초 안에 열리도록 설계가 변경됐다. 불에 타기 쉬운 나일론 소재의 우주복도 유리 섬유재로 바뀌었다.(p21)

우주에서 감기에 걸리다

1968년 10월 11일 발사돼 11일 남짓 지구 궤도를 돌며 3인승 사령선의 성능을 시험했다. 아폴로 계획보다 앞선 제미니 계획에 비하면 사령선의 성능은 월등히 향상됐지만, 무중력 상태의 좁은 공간에서 11일간 머물기란 여전히 힘든 일이었다. 결국 우주비행사 세 명 모두 비행 도중 감기에 걸렸다. 이후 우주비행사가 병에 걸릴 가능성이 조금이라도 있으면 우주선 탑승을 제한하는 지침이 마련됐다.

(p23)

아폴로 8호부터는 우주비행사뿐 아니라 1000명이 넘는 발사 관계자 전부 백신을 맞아야 했다. 발사 2주 전부터는 우주비행사와 가족의 면회도 금지됐다.(p23)

두 비행사가 동시에 우주선 밖으로 

1969년 3월 아폴로 9호 비행사들은 최초로 두 명이 우주선 바깥에서 임무를 수행하는 듀얼 우주유영(EVA·Extravehicular activity)을 진행했다. 두 명 이상이 동시에 우주선 바깥에서 임무를 수행하는 것은 달 착륙에 꼭 필요한 기술이었다.

(p27)

아폴로 11호 살린 여성 프로그래머 마거릿 해밀턴

1969년 7월 20일 오후 8시 10분경, 닐 암스트롱이 이글을 조종해 달에 착륙을 시도하던 그때 1202 경고음이 울렸다. 아니나 다를까, 컴퓨터에 과부하가 걸린 것이다. 긴박한 순간이었지만 다행히 해밀턴이 추가한 프로그램이 정상적으로 작동하면서 우선순위가 낮은 작업을 제거하고 주요임무를 먼저 처리하도록 설정이 변경됐다. 덕분에 아폴로 11호는 최초의 달 착륙이라는 임무를 성공적으로 수행할 수 있었다.(p35)