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)