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박종진의 과학 이야기- 호모 사피엔스

사람이 언제 어떻게 생겨났는지에는 다양한 이론이 있는데 절대자에 의해서 창조되었다는 창조론도 그 중 하나다. 이 글에서는 창조론과 진화론 같은 포괄적인 논쟁을 떠나 그동안 우리가 이룬 분자생물학, 유전학, 진화인류학 등을 통해서 밝혀진 인류의 기원과 조상에 관해서 살펴보려고 한다.   사람의 먼 조상을 알기란 쉽지 않은 일이어서 현재 발견된 화석이나 뼈 등 잔존물과 과학을 바탕으로 추측할 따름이다. 아직 무엇인지 확실히 밝혀지지는 않은 어떤 유인원 조상으로부터 돌연변이에 의해 분리된 가장 첫 번째가 오랑우탄이고 그 다음은 고릴라, 침팬지, 그리고 700만 년 전에 비로소 사람이 갈라져 나왔다고 한다. 어쨌든 그런 계통으로 내려오다가 약 400만 년 전에는 오스트랄로피테쿠스 같은 유인원과 사람의 중간쯤 되는 인류의 조상이 살았다는 것이 일반적인 이론이다.     하지만 기후 변화 등 주변 환경 때문에 멸절하고, 운 좋게 생존한 것들도 또 멸절하는 과정을 되풀이하면서 오늘날에 이르렀다. 지구가 겪는 자연적인 기후 변화 말고도 소행성 충돌이나 화산 폭발 등도 결과적으로 기후에 영향을 주었다.   인간은 같은 크기의 다른 동물에 비해 잘 뛰지도 못하고 날카로운 이빨이나 발톱도 없어서 생존에 큰 어려움을 겪으면서 자주 멸종되었지만, 인류가 다른 유인원류와 크게 다른 점은 우선 두 발로 서서 걷는 것과 불을 사용하며, 말로 서로 소통한다는 것 등인데 먹을 것을 익혀 먹기 시작한 이후로 영양 상태가 좋아져서 특히 뇌(지능)가 발달했다.   만원 버스에 승객을 더 태우려면 타고 있던 사람 중 일부가 내려서 빈자리가 나야 한다. 마찬가지로 생태계에도 멸종이 있어야 새로운 종이 끼어들 수 있다. 공룡이 지구를 지배하다가 멸종된 후에 척추동물이 세상을 차지하게 되었고 급기야 인간이 출현했다.   인류의 조상은 아프리카에서 시작했다는 것이 거의 정설이 되었다. 물론 다른 견해도 있지만, 현생 인류(호모 사피엔스)는 약 40만 년 전 아프리카에서 출현하여 전 세계로 퍼졌다. 그전에도 수많은 고인류가 있기는 했지만 지금 우리 인류의 직계 조상은 아프리카에서 기원한 호모 사피엔스인데 라틴어로 '슬기로운 사람'이란 뜻이다.   우리의 직접 조상인 현생 인류는 지금으로부터 약 5만 년 전쯤 아프리카에서 유럽 쪽으로 이주했는데 당시 그곳에는 이미 네안데르탈인이 터 잡고 살고 있었다. 그 두 인류는 긴 세월을 함께 살면서 자연스럽게 혼혈이 이루어졌다. 그러다 어떤 이유인지 모르지만, 네안데르탈인 역시 멸절하고 말았으며 결과적으로 인류는 근연종, 아종 모두 멸종하고 유일한 조상인 호모 사피엔스만 남았다.   현재 지구상에는 약 80억이나 되는 사람이 바글거리며 살고 있는데 의학이 발달하고 먹거리가 좋아진 결과 지난 반세기 동안 인구가 딱 두 배로 증가했다. 앞으로는 당연히 물과 식량 등 지구상 자원이 부족할 것이고 다른 여러 이유로도 우리는 지구 바깥으로 눈을 돌리고 있다. 현재 이주 1순위는 화성인데 지구와는 중력부터 다르다. 미래 어느 날 화성으로 이주해서 살게 될 날이 올 것이고, 그렇게 몇 세대가 지나면서 거리상 왕래가 힘든 화성에 사는 인류는 나름 그곳 환경에 맞게 진화하게 된다. 중력이 작아서 뼈와 근육이 약해진 새로운 인류, 그러니까 우리와는 신체 구조나 생김새가 조금 다른 모습으로 변할 것이다. (작가)     박종진사피엔스 박종진 호모 사피엔스 과학 이야기 유인원 조상

2025-02-21

박종진의 과학 이야기- 원소주기율표

취미로 무엇을 수집하다가 물건이 하나 둘 늘어나면 그것을 정리하기 위해서 서로 관계되는 것끼리 모은다. 19세기 중엽 러시아의 드미트리 멘델레예프는 혼자서 카드 게임을 하는 취미가 있었다. 그는 우리의 화투 떼기 같은 것을 했는데 그동안 발견된 원소들을 이리저리 살펴보다 원소에도 카드 게임처럼 어떤 규칙이 있는 것을 파악하고 원소의 질량이 가벼운 것에서 무거운 순으로 배열하다 보니 어떤 일정한 주기로 반복된다는 것을 알았다.     빙고! 비록 원소의 질량에 의한 분류였지만 멘델레예프는 최초로 원소주기율표를 만들었다. 군데군데 빈 자리가 있었는데 아직 발견되지 않은 원소 자리였고 그는 하나 둘 그 빈칸을 채우기 시작했다. 그런데 니켈과 코발트에 이르러 공식에 맞지 않게 되자 나중에 영국의 물리학자 모즐리가 원소의 핵 속에 들어있는 양성자 개수의 순서대로 늘어놓아 그 문제를 해결했다.     모즐리는 원자의 모형을 현대식으로 추측한 러더포드의 제자였는데 음극선을 각 원소의 핵에 쐈을 때 발생하는 X선 진동수의 제곱근이 원자번호와 관계가 있다는 사실을 알았다. 이쯤 되면 상당한 수학이다.     원래 모즐리는 생물학자였는데 수학을 잘하자 물리학으로 전공을 바꿨다. 그는 원자의 화학적 성질은 원자핵 속의 전하량, 즉 양성자의 수라는 사실을 발견하여 과학사에 큰 획을 그었지만, 지금은 멘델레예프의 그늘에 가려 누가 알아주는 사람이 없다. 이렇게 양성자 수에 의해서 지금 우리가 사용하는 새로운 원소주기율표가 완성되었는데 바로 영국의 헨리 모즐리의 업적이다. 드미트리 멘델레예프는 이 공로로 노벨상 후보에는 올랐으나 정작 상을 받지는 못했다.   사각형 모양의 주기율표에 원소는 번호순으로 나열되어 있는데 성질이 비슷한 것들이 주기적으로 배치되는 것을 볼 수 있다. 주기율표 사각형은 기본적으로 총 7열, 18행으로 구성되는데 열은 주기라고 하고 행은 족이라고 부른다. 원소는 기체, 액체, 고체의 상태로 존재하며 금속원소도 있고 금속이 아닌 비금속 원소도 있다.   여기서 원자와 원소의 뜻 차이를 살펴본다. 같은 것을 일컫는 말이지만 모양이나 개수를 말할 때는 원자라고 하고, 종류를 이야기할 때는 원소라고 한다. 현재까지 밝혀진 원소는 자연적으로 존재하는 기본 원소 92개를 포함해서 총 118개다.     전기의 성질상 같은 +전기와 +전기끼리는 서로 밀어내는 데 이를 척력이라고 한다. 예를 들어 양성자가 한 개인 수소 원자 두 개를 붙여서 양성자가 두 개인 헬륨 원소를 만든다고 가정하면, 각각의 수소 원자핵 속의 양성자는 서로 +전하를 갖기 때문에 반발하려는 척력이 생긴다. 이 척력을 이기고 억지로 여러 양성자를 하나의 핵 속에 묶으려면 엄청나게 높은 온도와 압력이 필요하므로 다른 원소가 만들어지려면 빅뱅 때나 초신성 폭발, 혹은 별의 내부와 같은 우주적인 요인이 주를 이룬다.     아직도 원소주기율표에 대한 논쟁거리는 남아있는데 화학으로 밥 먹고 살지 않는 불쌍한 수험생들이 총 118개나 되는 원소를 순서대로 다 외어야 하는가다. 혹자는 원자번호 1번 수소(H)에서 20번 칼슘(Ca)까지만 알면 된다고 한다. 어쨌든 한국에서 입학시험 공부를 했던 사람들에게 원소주기율표는 악몽이었다. (작가)         박종진원소주기율표 박종진 수소 원자핵 과학 이야기 비금속 원소

2025-01-17

박종진의 과학 이야기 - 우주 식민지

혹독한 일제 강점기를 겪은 우리 민족에게 식민지란 말은 거부감이 있다. 그래도 미래 어느 날 인류가 지구 밖 천체에 살게 되면 그곳은 자동으로 지구의 식민지가 된다. 지금 우리 눈에 들어온 우주 식민지 후보는 달과 화성인데 달까지는 로켓으로 3일이면 가지만, 화성은 최첨단 로켓으로 7달 정도 걸린다고 하니 아직은 넘보기 힘든 곳이다.   달이나 화성 같은 곳에 사람이 살기 위해서는 무엇보다도 숨 쉴 수 있는 공기가 필요한데 다행히 현재 과학기술 수준으로 대량은 아니더라도 그 정도는 만들 수 있다고 한다. 대기가 없으면 기온의 변화가 심해서 달에서 밤에는 섭씨 영하 200도 아래로 내려가고 낮에는 비등점을 웃돈다. 밤낮의 일교차가 섭씨로 300도가 넘는다는 말이다.     물론 현대 과학기술로 실내에 살기 알맞은 온도를 유지하는 것은 충분히 가능하지만, 장기적으로 거주하기 위해서는 일명 테라포밍(지구화)을 해야 하는데 오랜 기간이 걸리는 작업이다. 물은 달 남극에 있는 풍부한 얼음을 녹여 사용할 수 있고 그 물을 전기분해 해서 숨 쉴 수 있는 산소도 만들 수 있다.   달에 건물을 짓기 위해서 지구에서 건축자재를 가져가는 것은 일도 많고 전혀 경제적이지도 않다. 그곳 토양에서 건축에 쓸 수 있는 재료를 찾아 사용하는 방법을 연구 중인데 상당한 성과를 거두었다고 한다.     그런데 문제는 달과 화성은 지구처럼 자기장이 없어서 태양에서 날아오는 태양풍에 그냥 노출된다. 그런 해로운 방사성 물질에 피폭되지 않으려면 두꺼운 콘크리트로 지붕을 덮어야 하는데 쉽지 않은 일이다. 땅속에 굴을 파거나 혹시 있을지도 모르는 천연 지하 동굴을 이용하는 것도 좋은 방법이다. 달도 자기장이 없어서 태양풍이 걸러지지 않고 그냥 달 표면에 떨어져 쌓이다 보니 헬륨-3라는 물질이 곳곳에 널려있다. 헬륨-3는 중수소와 핵융합 반응을 하여 막대한 에너지를 내는 물질인데 중수소는 지구의 바닷물에 풍부하다. 어쩌면 우리의 에너지 위기를 한 방에 해결해 줄 수 있는 자원의 보고다. 게다가 첨단 전자기기에 꼭 필요한 희토류도 달에 많아서 지난 반세기 동안 관심 밖으로 밀려있던 달을 선점하는 것이 중요하게 되었다.     달의 남극 지방은 물을 구하기 쉽고 일교차도 훨씬 적어서 모두 탐내는 곳이 되었는데 놀랍게도 인도가 미국과 러시아 같은 선발 주자를 제치고 2023년 달 남극에 착륙하는 데 성공했다. 2019년 중국이 사상 최초로 달 뒷면에 착륙했고 여기에 일본까지 달에 착륙해서 지금까지 세계에서 그 다섯 나라가 달에 착륙하는 쾌거를 올렸다.   달의 중력은 지구의 1/6 정도밖에 되지 않아서 지구에서 몸무게가 60kg인 사람이 달에 가면 10kg밖에 나가지 않는다. 중력이 약하니까 달을 떠나는 로켓은 당연히 그만큼 연료 소모가 적기 때문에 우주로켓을 발사할 경우 지구에서 발사하는 것보다 달에서 발사는 편이 훨씬 쉽고 경제적이다.   미국은 1969년에 이미 달에 첫발을 디뎠지만, 너무 돈이 많이 들고 안전한 착륙 지점을 확보하는 일이 쉽지 않아서 달 탐사와 개발에 적극적이지 않다가 최근에 달의 중요성이 주목받으면서 다시 달에 관심을 두었지만, 아직 걸음마 단계에 머물러 있다. 오히려 후발 주자였던 중국과 인도가 어떤 부분에 있어서 앞서는 형편이다. (작가)       박종진박종진 이야기 우주 식민지 과학 이야기 현대 과학기술

2025-01-03

[박종진의 과학 이야기] 별빛은 사랑을 싣고

칼 세이건은 광활한 우주에 인류만이 유일한 생명체라면 창조주는 엄청난 공간을 낭비한 것이라는 말을 했을 정도로 우주는 너무 넓어서 한 항성계에 문명이 생기고 사라지는 동안 그 거리 때문에 다른 항성계의 문명을 만날 수 없는 형편이다.   우리 은하에는 약 4천억 개나 되는 많은 별이 있다. 그 중 우리가 속한 태양에서 가장 가까운 별까지 빛조차 약 4년 반이나 걸린다. 지구에서 가장 가까운 별에 사는 친구와 간단한 카톡을 주고받는데 9년 걸린다는 말이다. 지금 태양계를 막 빠져나가고 있는 보이저 1호에게 NASA에서 어떤 명령을 내리면 전파가 약 하루를 날아 보이저호에 도착한다. 빛(전파)이 하루 걸려 가는 거리를 보이저 1호는 지난 50여 년을 쉬지 않고 날았다. 이것이 우리 과학기술의 현주소다.   우주의 규모로 미루어 외계의 지적 생명체를 찾는다는 것은 불가능할 지도 모른다. 그렇다면 반대로 우리보다 월등히 발달한 문명을 이룬 존재에게 우리를 찾게 하면 어떨까 하는 생각도 해 본다. 망망대해에서 조난하여 무인도에서 넋 놓고 구조를 기다리기보다 불을 피워 연기를 올리든지 모래밭에 돌무더기로 글자를 써서 멀리서도 잘 보이게 하면 혹시 근처를 지나는 비행기나 선박이 볼 수 있을지도 모르는 일이다.   19세기 초 우리가 화성인이 있을 것으로 생각했을 때 실제로 그런 계획을 세운 과학자도 있었다. 사막에 아주 긴 도랑을 파서 기름으로 채우고 불을 피운다거나 거울로 햇빛을 반사해서 화성인들이 우리의 존재를 쉽게 볼 수 있도록 하려는 시도였다. 벌써 200년이 지났지만 무심한 화성인에게서 아직도 연락이 없다. 반세기 전 파이어니어 10호와 11호를 발사할 때 지구와 인류를 소개하는 금속판을 실어 보냈지만, 꿩 구워 먹은 소식이다.   우주에는 우리 말고도 수많은 지적 생명체가 존재할 것이 분명하다. 생명이 시작하여 문명을 이룰 정도로 진화하기가 힘든 것은 사실이지만 우주에는 상상할 수도 없이 많은 별이 있다. 그 중 지적 생명체를 품은 별은 확률적으로 분명히 있을 것이다. 문제는 거리다. 서로 떨어진 거리를 극복하는데 한 문명의 수명이 다할 때까지 우주 최대 속도인 광속으로 날아도 턱없이 부족하다. 그런데도 우리는 여전히 우주의 소리에 귀를 기울인다. 혹시 저쪽에서도 우리를 찾을지 모르기 때문이다.     아프리카 대륙에서 기원한 인류 조상은 메소포타미아를 지난 후 한 무리는 지중해를 따라 유럽 쪽으로 가고 다른 한 패는 중앙아시아와 시베리아를 거쳐 당시는 땅으로 연결되었던 베링 해협을 통해 아메리카 대륙으로 건너가며 헤어졌다. 그 후 기온의 변화로 두 대륙을 잇던 길이 끊어졌고 오랜 세월이 지난 후 유럽에 정착한 인류는 정복자가 되어 배를 타고 대양을 건너 아메리카 대륙으로 갔던 형제 앞에 나타났다.   우리는 지구상의 생명이 어떻게 시작되었는지 궁금해한다. 그래서 혹시 오래 전에 헤어진 우리의 다른 짝을 찾고 있는지 모른다. 태초부터 우리는 하늘을 동경해왔는데 귀소 본능일지 모른다는 생각도 한다.   얼마 전에 'TV는 사랑을 싣고'라는 프로그램이 있었다. 어쩌면 오래 전에 흩어진 우리도 별빛은 사랑을 싣고 다시 만날 날이 올 지도 모른다. (작가)         박종진박종진의 과학 이야기 별빛 사랑 지적 생명체 아메리카 대륙 아프리카 대륙

2024-12-20

[박종진의 과학 이야기] 알파 센타우리

밤하늘을 쳐다보면 반짝반짝 빛나는 수없이 많은 별이 있다. 우주를 구성하고 있는 가장 기본적인 것이 바로 별인데 별이 모여서 은하를 이루고 그런 은하가 무리를 지어서 우주가 된다. 별이란 수소가 핵융합하여 헬륨이 되는 핵융합 원자로인데 그때 생긴 질량의 차이 때문에 막대한 에너지가 발생하여 빛과 열을 내는 천체다.     별은 보통 한 개의 독립적인 별도 있지만 두 개나 세 개 이상의 별이 서로의 중력에 얽혀 마치 하나의 별처럼 행동하는 것도 많다. 예를 들어 우리가 속한 별인 태양은 홑별, 즉 별 하나로 이루어진 항성계이다. 항성계라고 하는 이유는 멀리서 보면 그냥 하나의 별로 보이지만 가까이서 관찰하면 그 별을 중심으로 공전하는 행성이 있고 각각의 행성은 위성을 갖기도 하기 때문이다. 태양을 멀리서 보면 그저 반짝이는 별 하나로 보이지만 태양 주위를 공전하는 행성이 8개나 있고 또 그 행성 주위를 도는 위성도 있는데 행성인 지구에는 달이란 위성이 하나 있지만, 화성에는 2개, 목성의 위성은 67개, 그리고 토성에는 무려 145개의 위성이 있다. 그러나 중심에 있는 별이 너무 크고 밝기 때문에 조금만 멀리서 태양을 봐도 그저 반짝이는 작은 별로 보일 뿐이다.   우리의 별인 태양과 가장 가까운 곳에 있는 별이 알파 센타우리다. 태양은 홑별이지만, 알파 센타우리는 별 세 개로 이루어져 있어서 이를 삼중성계라고 한다. 세 개의 별이 서로의 중력에 의해서 묶여 있다. 태양에서 제일 가까운 별인데도 태양 빛이 알파 센타우리까지 가는데 무려 4년 4개월이나 걸린다. 지금까지 근 50년을 날아서 막 태양을 빠져나간 보이저 1호가 알파 센타우리까지 가려면 수만 년이 걸릴 것으로 추측한다.     우리 은하에는 태양이나 알파 센타우리와 같은 별이 4천억 개나 있다. 별이 그렇게나 많은데 그중 태양과 가장 가깝다는 이웃 별인 알파 센타우리까지 빛의 속도로 4년이 넘게 걸린다니 입이 쩍 벌어진다. 그러므로 지금의 과학 기술 수준으로 별과 별 사이를 여행한다는 것은 100% 불가능하다. 우리 별 태양을 벗어나는 데만 반백 년이 걸렸는데 수만 년 걸려 다른 별까지 간다는 것은 상상을 초월한다.   알파 센타우리는 별 세 개로 이루어져 있는 삼중성계라고 했다. 각별의 이름은 알파 센타우리 A 별, 알파 센타우리 B 별, 그리고 알파 센타우리 C 별(=프록시마 센타우리)이라고 한다. A와 B는 밝은 별인데 지구에서 보면 두 별이 구분되지 않고 마치 밝게 빛나는 하나의 별처럼 보이며 밤하늘에서 세 번째로 밝게 빛난다. 맨눈에는 보이지 않던 C 별은 나중에 발견되었는데 세 별 중 태양에서 가장 가까운 별이다. 약 10년 전 알파 센타우리 C 별을 공전하는 행성 중 생명체 거주 가능 영역에 있는 행성을 발견해서 화제가 된 적이 있다. 영화 아바타는 알파 센타우리의 행성 중 하나를 공전하는 위성이 그 무대였다.   프록시마 센타우리를 공전하는 행성의 존재를 처음으로 찾아냈을 때 액체 상태의 물이 있어서 생명체가 존재할 수 있을지도 모른다는 추측을 했다. 프록시마 센타우리 b라고 이름 지어진 그 행성은 지구처럼 암석형 행성인데 중심성인 프록시마 센타우리를 공전하는데 우리 시간으로 약 11.2일 걸린다. 생명체 존재 여부를 떠나서 태양과 가장 가까운 이웃 별이어서 우리의 관심을 끈다. (작가)   박종진박종진의 과학 이야기 센타우리 알파 알파 센타우리 프록시마 센타우리 행성 주위

2024-12-06

11개 주요 장기 노화 속도 계산 가능해져

인류의 장수에 대한 열망은 굳이 진시황의 '불사불로'만이 아니더라도 수많은 사람들의 꿈이었다. 우리는 전쟁에서 승리한 장군을 추앙할 때, '~~장군 만세'라고 불렀다. 영어로는 "Long Live"다. 부귀 영화만큼 부러운 것이 장수하는 것이다. 요즘은 여기에 하나 추가된 것이 아프지 않고 장수하는 것이다. 최근 2년간 의료계에서 혁신적인 '불로초'가 나왔다고 알려졌다. 최근 발간된 전국은퇴협회는 이것을 다뤘다.   지난 2년 동안 나온 몇 가지 과학적 돌파구 덕분에 200세에 대한 인류의 꿈이 단순한 꿈이 아닐 수 있다는 연구 결과가 나오고 있다.   지난 2023년, 스탠포드 대학의 토니 와이스-코레이와 연구팀은 바이오마커로 알려진 혈액 내 단백질을 사용하여 11개 주요 장기의 노화 속도를 계산할 수 있게 됐다. 또 지난 7월, 스웨덴의 연구자들은 간단한 혈액 검사를 통해 90%의 정확도로 알츠하이머병을 감지할 수 있다는 것을 발견했다고 발표했다. 이는 인지 기능 저하, 여러 암과 같은 질병이 발현되기 전에 탐지, 치료, 심지어 중단시킬 수 있을 것이라는 기대를 품을 수 있게 됐다.     전 세계 대학에서 엄청난 연구 결과가 갑자기 터져 나오고 있다. 실험실에서 젊은 쥐와 피를 공유하는 늙고 허약한 쥐가 더 건강하고 강해지며 더 오래 살게 됐다. 연구자들은 이런 기술이 언젠가 인간에게 적용될 수 있다고 믿고 있다.     ▶수명 아닌 '건강 수명'에 초점   현 인류의 최대 수명은 115세~120세 사이로 추정하고 있다. 사상 가장 오래 산 사람으로 여겨지는 프랑스 여성 잔 칼망은 1997년에 122세로 사망했다. 하지만 노화를 연구하는 연구자들은 더 이상 장수에만 집중하지 않는다. 반면 최종 목표는 노화와 관련된 많은 질병이 없는 장수다. 수명이 아니라 건강 수명이다. 살아있는 동안 건강한 삶을 살 수 있는 것이 꿈이다.   초고령자(super agers)에 대한 연구가 한창 진행 중이다. 80세 이상이지만 50대와 60대만큼 기억력이 좋은 사람이다. 이러한 시니어의 초고령자와 일반인을 구분하는 것은 무엇인가. 일반인들이 초고령자를 어떻게 따라잡을 수 있을까.   평균적으로 사람은 30대와 40대부터 10년마다 인지 기능 저하를 경험한다. 젊은 기억력을 가능하게 하는 핵심 요소를 파악하면 건강 수명을 연장하고 알츠하이머나 치매를 피하는 데 도움이 될 것으로 보고 있다.   심장병, 알츠하이머병, 2형 당뇨병, 암, 골관절염, 심지어 청력 상실과 같은 만성 질환의 가장 큰 위험 요인은 단순히 나이를 먹는 것이다. 불로 즉, 노화 속도를 늦출 수 있다면 발병을 늦추고 어쩌면 예방할 수도 있어 더 오래 건강하게 살 수 있게 된다는 것이다.     노화 과학은 제로사이언스(geroscience)로 불리는 연구로 목표는 신체 건강과 인지를 확장하고 수퍼에이저가 되는 것을 예외가 아닌 일반적인 것으로 만드는 것이다.   ▶노화에는 새 접근 방식 필요   80대, 90대 이상 시니어의 건강을 지켜내는 것은 미국의 중요한 과제다. 연방 센서스국에 따르면, 향후 30년 동안 미국의 100세 이상 인구는 2054년까지 4배 증가해 42만2000명에 이를 것으로 예상되고, 향후 25년 동안 65세 이상 인구는 8200만 명에 달할 것으로 예상된다.     또한 65세 이상의 최소 절반은 2개 이상의 질병을 앓을 것이고, 그중 4분의 1은 70세가 되기 전에 3개 이상의 질병을 앓을 것으로 예상하고 있다. 그래서 이전과는 다른 새로운 접근 방식이 필요해진다. 그것은 다름 아닌 항노화 보충제와 약물을 사용하여 전반적인 노화를 치료하고 연령 관련 질병의 발병을 지연시키는 것이다.     10년 후에 췌장암 진단을 받는다면 -현재 5년 생존율은 13%- 표적 치료, 면역 체계를 활성화하는 면역 요법 약물, 암에 대해 특이적 면역반응을 일으키는 개인화된 mRNA 백신을 결합하면 5년 생존율을 2 배 또는 3 배로 늘릴 수 있을 것으로 예상한다.     20년 후에는 최소 침습적 영상 유도 수술과 수술 후 개인화된 백신 접종이 초기 암의 재발을 예방하는 데 도움이 될 것이다.     앞으로 수십 년 안에 고관절 골절은 잠재적인 비극에서 일시적인 좌절로 바뀔 것이다. 고관절 골절은 현재 60세 이상의 21%가 넘어져 1년 이내에 사망하는 질병이다. 특수 주입 센터에서 제공될 수 있는 줄기세포 치료를 통해 시니어는 뼈의 질량을 재생하여 정상적인 기능과 건강을 되찾을 수 있을 것이다.     연간 정기 검진도 크게 달라질 가능성이 높다. 포도당 수치와 중성지방(트리글리세리드, triglyceride)와 같은 기본 검사를 넘어 미래의 검진은 수천 개의 바이오마커(혈액 및 기타 체액 또는 조직에서 발견되는 분자)를 검사하는 것으로 바뀌는데 이는 위협이 되기 전에 잠재적 또는 새 질병을 밝혀낼 수 있다.   바이오마커 기반 치료법은 수십 년 동안 암 치료에 사용되어 왔지만 과학자들은 치매, 간 질환, 골다공증 및 기타 질병을 예측하는 데 도움이 되는 노화 바이오마커를 식별하고 있으며, 질병이 시작되기 전에 더 빠르고 정확한 확인이 가능해진다.     심지어 하버드 유전학자이며 장수 연구자인 데이비드 싱클레어와 같은 일부 과학자들은 노화가 역전될 수 있다고 믿고 있다. 사람의 DNA는 매일, 매년 오래된 세포를 버리고 새로운 세포를 키우면서 스스로를 복제한다. 하지만 잉크가 부족한 복사기처럼 복제는 점점 덜 정확해지고 유전 정보는 사라지는데 이것이 노화를 만든다. 만약에 정보 손실을 막을 수 있다면 무슨 일이 일어날까.   지난해 셀(Cell)지에 게재된 논문에서 싱클레어와 연구팀은 신체의 '하드 드라이브'에 저장된 유전적 지침의 백업 사본을 재부팅하여 본질적으로 노화로 인한 손상을 역전시킬 수 있다는 주장을 펼쳤다. 그의 실험은 주로 동물 실험 단계에 있지만 싱클레어는 내년에 이 이론을 테스트하기 위한 시험을 시작할 것이고 구체적으로는 인간의 실명을 역전시키는 것을 목표로 하고 있다.     ▶신체 부위마다 노화 속도 달라   시간이 지남에 따라 사람마다 노화의 영향이 다르다. 70세인데 60대처럼 보일 수 있고 본래 나이보다 더 많이 보일 수 있다. 사람은 '생물학적 나이'라고 불리는 것을 갖고 있다. 신체 조직과 장기의 건강 때문이다. 생물학적 나이는 숫자인 나이보다 낮거나 높을 수 있다.   바로 유전, 생활 경험, 가족력 때문에 다르게 나이를 먹는다. 심지어 신체 각 부분도 다른 속도로 나이를 먹기 때문에, 건강한 사람이 신부전이나 전립선 암과 같이 특정 장기 질병에 걸릴 수 있는 이유다.     지난해 획기적인 연구를 통해 바이오마커를 사용해 확인된 바에 따르면, 더 빨리 노화되는 장기는 향후 15년 동안 사망 위험이 15~50% 더 높았다. 50세 이상의 건강한 성인 5명 중 1명은 적어도 하나의 장기가 너무 빨리 노화되는 것으로 나타났다.   〈다음주에 계속〉  장병희 기자노화 속도 노화 속도 노화 과학 건강 수명

2024-12-01

[박종진의 과학 이야기] 안드로메다은하

우리 우주에 산재한 은하의 수는 약 1~2조 개 정도 될 것으로 추측한다. 우리 태양이 속한 은하수 은하는 그 지름이 약 10만 광년쯤 된다니 은하수 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 빛이 10만 년 걸리는 크기다. 참고로 빛은 1초에 약 30만km를 이동하는데 지구 주위를 일곱 바퀴 반이나 도는 속도다. 태양 표면을 떠난 빛은 우리가 사는 지구에 도착하는데 8분 19초 걸린다.     밤하늘을 쳐다보면 무수히 많은 별 사이로 마치 별처럼 빛을 내는 것이 또 있는데 맨눈으로 볼 수 있는 몇 안 되는 은하 중 하나인 안드로메다은하다. 밝기로 따져서 3등급 별 정도 되는 안드로메다은하 안에는 약 8천억 개 정도의 별이 있으며 크기도 우리 은하의 두 배 정도 된다고 한다.     달에 첫발을 딛고 이제 화성으로 눈을 돌린 인류는 현재 기술로 태양계를 벗어나기도 쉽지 않다. 1977년에 발사된 보이저 1호가 거의 50년 동안 우주 공간을 날아서 겨우 지금 막 태양을 빠져나가고 있는 형편이다. 우리가 사는 별인 태양을 벗어나는 데도 반세기가 걸렸는데 태양에서 제일 가까운 별인 프록시마 센타우리까지 지금 막 태양을 떠난 보이저 1호가 수만 년을 더 날아야 그 별에 도착한다. 태양과 가장 가까운 별을 예로 들어도 수만 년이 걸린다는데 은하수 은하에는 그런 별이 무려 4천억 개나 있다.   인류가 지구 밖의 천체인 달에 갔던 것은 실로 대단한 도약이 아닐 수 없다. 그리고 이제는 지구의 형제 행성인 화성에 가려고 하는데 현재 기술로 가는 데만 7달 걸리는 것이 문제다. 달은 지구와 아주 가까워서 달에 가는 데 3일 걸렸다. 그런데 화성은 태양계 안에서 가장 가까운 행성이기는 하지만, 거기까지 가는 것이 아직은 쉽지 않다. 물론 무인 우주선이 화성에 갔고, 화성 표면에 탐사 로버가 굴러다니고 있고, 드론이 화성 대기를 헤치며 날았지만, 사람이 화성에 가는 것은 아직 요원하다. 화성 표면에는 숨 쉴 수 있는 공기도 없고, 온도도 생명체 존재에 너무 춥거나 덥고, 자기장이 없어서 해로운 방사성 피폭이 문제가 되기는 하지만 무엇보다도 지구에서 화성까지 가는 데 걸리는 시간이 가장 큰 걸림돌이다.     미래 어느 날 과학 기술이 훨씬 더 발달하여 화성에 식민지 건설을 하는 등 쉽게 왕래할 수 있게 되겠지만, 우리 별인 태양을 떠나 다른 별에 가는 것은 또 다른 얘기다. 태양에서 가장 가까운 이웃 별까지 가는 데 수만 년이 걸린다고 했다. 만약 빛의 속도로 나는 우주선을 만든다고 해도 4년 4개월 걸린다. 설사 다른 방식의 이동 수단이 발명돼서 우리 은하 내부의 4천억 개나 되는 별에는 어디든 갈 수 있다고 해도 우리 은하 바깥 외부 은하까지 넘보는 것은 무리다. 우리 은하에서 가장 가까운 안드로메다은하까지도 빛의 속도로 250만 년이나 걸리기 때문이다.     그런데 안드로메다은하와 우리 은하는 중력에 의해 서로 끌려서 40억 년 후에는 하나로 합쳐지기 시작할 것이라고 한다. 그때는 태양도 수를 다해 적색거성이 돼서 지구는 불덩어리가 될 것이므로 인류는 종말을 맞든지 아니면 목성이나 토성의 위성, 혹은 아예 외계 행성으로 이주해야 한다. 그때쯤 우리의 후손은 은하수와 안드로메다가 합쳐진 새 은하 밀코메다에서 살지도 모른다. (작가)     박종진박종진의 과학 이야기 안드로메다은하 은하수 한쪽 은하수 은하 화성 표면

2024-11-22

[박종진의 과학 이야기] 외계 지적 생명체 탐사

일명 세티(SETI; Search for Extra-Terrestrial Intelligence)라고 부르는 이 프로그램은 원래 미국 정부에서 지원했는데 별 성과가 없자 지금은 규모와 지원을 대폭 축소했다. 영화 콘택트에서 주인공이 하던 일이다. 우주에 인류 말고 다른 생명체가 있을 것이라는 추측을 한 지는 꽤 오래되었다. 하지만 우리 쪽에서 외계 생명체를 찾으려는 시도는 전파망원경이 발명되고 나서다. 만약 우주 어딘가에 우리 정도 문화를 이룬 외계 생명체가 존재한다면 그들도 우리처럼 전자기파를 사용할 것이라는 가정하에 우주에서 쏟아져 들어오는 전자기파를 분석하기 시작했다. 전파는 인공적으로 송출하는 것이 일반이지만 자연에서 복사되는 전파도 있다. 물론 그 패턴이 달라서 우리는 그 차이를 가지고 우주에서 자연적으로 생긴 전파인지, 혹은 어떤 지적 생명체가 보낸 것인지 구별한다.     전자기파는 우주 공간을 빛과 같은 속도로 이동한다. 그런데 우주는 우리가 생각하는 것보다 훨씬 크고 넓다. 천 배나 만 배쯤 크다기보다 오히려 우리 기준으로 무한하다고 표현하는 것이 맞다. 제 아무리 빠른 빛이라고 해도 그 속도는 한정되어 있는데 빛은 1초에 약 30만 km를 간다. 태양 표면을 떠난 빛이 지구에 도착하는데 약 8분 19초가 걸리며 태양과 가장 가까운 별까지 가는데 4년 4개월 걸리는데 우리 은하에만 그런 별이 약 4천억 개나 있다. 우리 은하 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 빛의 속도로 10만 년 정도 걸린다고 한다. 은하수와 가장 가깝게 이웃한 은하는 안드로메다은하이고 은하수에서 빛의 속도로 250만 년 걸린다. 우주에는 은하수나 안드로메다 같은 은하가 약 2조 개나 있다고 한다.     이렇듯 입만 열면 억, 조라는 단위가 나오므로 실생활에서 그런 큰 수를 천문학적 숫자라고 한다. 아인슈타인의 상대성이론에 따르면 우주에 빛보다 빠른 것은 없으며 설사 엄청나게 빠른 비행체라도 빛의 속도에 근접할 수는 있어도 빛의 속도를 낼 수는 없다고 한다. 어떤 물체가 빛의 속도를 내기 위해서는 질량과 부피가 없어야 하기 때문이다. 조금 전에 언급한 대로 설령 빛의 속도를 내는 우주선을 타고 간다고 해도 태양에서 가장 가까운 별까지 가는데 4년이 넘게 걸린다. 불가능하다는 말이다.     그나마 우리가 과학적 추측이라도 할 수 있는 범위에 있는 생명체 존재 가능한 외계 행성 중 어떤 곳은 빛의 속도로 천 년을 가야 한다. 설령 그곳에 생명체가 존재한다고 해도 우리의 과학 수준으로는 결코 갈 수 없는 거리다. 혹시 상대방이 지구를 방문하는 일도 생각해 볼 수 있지만, 빛의 속도에 근접한 기술을 가졌다고 해도 문명과 문명을 왕복하기에는 턱없이 넓은 우주 공간이다.     그렇다면 이 우주에 생명체는 우리뿐이란 말인가? 이렇게나 넓은 우주에 달랑 우리 인간만이 유일한 생명체라면 그것은 분명 엄청난 공간의 낭비다. 영화 콘택트의 주인공이 마지막 장면에서 했던 말이다. 우주의 규모로 봐서 비록 서로 왕래는 못 한다고 할지라도 문화를 가진 지적 생명체는 우리 인류만이 아닌 것은 확실하다. 하지만 인류의 문명이 끝날 때까지 우리는 외계 지적 생명체와 맞닥뜨릴 확률은 없다고 본다. 그 대신 우리 태양계 안에서 박테리아라도 찾는 것이 더 실현 가능성이 클 것이다. 미래 어느 날, 목성의 위성 유로파의 바다를 헤엄치는 플랑크톤과 극적으로 만나게 될 날을 기대해 본다. (작가)     박종진박종진의 과학 이야기 생명체 외계 외계 생명체 지적 생명체 생명체 존재

2024-11-15

윤세웅 박사, 신학과 과학 세미나 성료

윤세웅 박사의 신학과 과학 세미나가 지난 11일 레오나드 연회장에서 성공적으로 열렸다.   페이스신학교와 뉴욕신학대학교(TSNY)가 주최한 이날 집회는 윤세웅 박사의 제6회 ‘신학과 과학’ 세미나와 함께 ‘창세기와 홍수심판’ · ‘단편기독시집’ 출판기념회, 그리고 ‘의황 윤세웅 박사 외과진료 60주년 기념회’ 등 3가지 행사가 겸해서 열렸다.   1부 예배는 이현숙 박사(뉴욕신학대학교 학장)의 사회, 김홍석 목사(뉴욕교협과 뉴욕목사회증경회장)의 설교, 방지각 목사(뉴욕교협증경회장)의 축도로 진행됐다. 2부는 출판기념회와 윤세웅 박사 외과진료 60주년 기념회를 겸했다.  3부 신학과 과학 세미나에서 윤 박사는 ▶신학과 과학의 정의 ▶성경말씀의 정확무오설▶진화론의 의학적 오류(100%) ▶노아홍수의 의학적 설명 ▶인간의 육체 부활 고찰 ▶최후 심판과 부활 등의 내용을 2시간여에 걸쳐 열강했다.   윤 박사는 “성경이 비과학적이라고 비난하는 과학자가 많다. 과학은 조물주 하나님의 창조물을 연구하는 학문이지만, 하나님의 섭리나 창조를 기록한 성경을 부정하기에는 미흡하다. 모든 학문이나 과학은 우리 인간의 본능인 자유의지에 기초한 생존 기능의 한 방편일 뿐, 조물주 하나님의 권능에는 미칠 수가 없으니 항복해야 한다. 그러나 선악과 양심의 소유자인 인생들은 계속 도전하고 반항하지만, 과학은 하나님을 인정하는 지름길이고 그 목적으로만 사용되어야 한다”고 강조했다.   강의가 끝나고 보수 장로교와 침례교 신학을 공부한 노기송 목사는 “책을 읽고 신앙적·지식적으로 업그레이드 됐다”며 참가자들에게 책을 꼭 읽어보라고 추천했다. 박종원 기자윤세웅 박사 신학과 과학 세미나 윤세웅 박사 출판기념회 의황 윤세웅 박사 외과진료 60주년 기념회 윤세웅 총장

2024-11-14

재미과기협, 수학·과학 경시대회 개최

재미한인과학기술자협회 뉴욕메트로 지부가 올해도 LG전자 후원으로 제31회 수학 및 과학 경시 대회(KMSO 2024)를 개최한다.     재미한인과학기술자협회 뉴욕메트로 지부는 “이번으로 31회가 되는 KMSO는 과거 많은 학생들이 이 대회를 통해서 훌륭한 지식인으로 성장한 것 같이, 올해도 많은 학생들이 이 대회를 통해서 본인 도약의 좋은 발판을 삼았으면 한다”고 밝혔다.   경시대회는 오는 23일(토) 오전 10시부터 오후 4시까지 뉴욕시 퀸즈에 있는 세인트존스대에서 열린다. 과학 경시대회의 참가대상은 2~12학년 학생이며, 12학생의 경우는 포스터 연구 발표만 참가 가능하다.     과학 경시대회 2·3학년 그룹은 ‘The Source of Life’ 라는 주제로 어린 학생들과 학부모들이 서로 소통하여 즐거움을 만끽하고, 과학에 대한 흥미를 이끌어낼 수 있게 기획했고, 4·5학년 그룹은 ‘The Code of Life’, 6·7학년 그룹은 ‘Structural Efficiency’, 8·9학년 그룹은 ‘Chromatography’를 주제로 과제를 직접 수행하게 된다.     또 10·11학년 그룹은 필기 시험과 함께 ‘Innovation in Epidemic Response: The Role of Ultra-Fast Digital Immunodiagnostic Kits’를 주제로 직접 실험한 내용으로 평가를 받고, 10~12학년 학생을 대상으로 진행되는 ‘Research Poster Presentation’에서는 학생들이 담당 전문가와 1대 1로 연구내용을 토론한다.     수학 경시대회의 참가 대상은 4~11학년 학생인데, 각 학년마다 사고력과 응용력을 요하는 주관식 및 객관식 문제가 출제된다.   학년별 상위 3명의 입상자 그리고 다수의 장려상 수상자들에게는 후원사에서 제공하는 장학금과 상장 등이 수여된다. 그 외에도 참가자 전원에게 참가상과 기념품이 주어진다.   경시대회에 참가하는 학생들을 기다리는 학부모님들을 위해, 오전과 오후에 전문가 간담회 형식으로 ‘Physical and Mental Health’를 주제로 학부모 프로그램이 진행된다.     경시 결과는 대회 후 2주 이내로 웹사이트를 통해 학생들에게 통보되고, 시상식은 오는 12월 14일에 뉴저지주에 위치한 LG전자 사옥에서 진행될 예정이다. 올해도 최우수 학생에게 KSEA 회장상을 수여하며, 또다른 특별상으로는 LG 특별상·뉴욕총영사상·뉴욕시장상·세인트존스대 총장상이 수여될 예정이다.  참가 등록은 11월 21일까지 홈페이지(http://kmso.kseany.org/registration/)를 통해 할 수 있고, 현장 당일 등록도 가능하다. 응시료는 사전등록은 50달러, 현장 당일 등록은 70달러. 문의 e메일은 [email protected]. 박종원 기자 [email protected]제31회 수학 및 과학 경시대회 재미한인과학기술자협회 재미한인과학기술자협회 뉴욕메트로 지부 LG전자 한인 과학기술 꿈나무 한인 과학기술 인재 육성 KSEA LG전자 신사옥

2024-11-12

[박종진의 과학 이야기] 양력

지구에서 가장 가까운 천체는 달이다. 우리 인류는 얼마 전에 이미 달에 다녀온 적이 있다. 그런데 달까지 가기 위해서는 우선 날 수 있어야 하지만, 그저 나는 것만으로는 부족하다. 지구를 벗어나기 위해서는 중력가속도를 이기고 우주 공간으로 솟아야 하는데 비행기나 열기구로는 턱도 없다. 그래서 나온 것이 로켓 추진 엔진이다. 초속 11.2km로 솟구쳐야 지구 중력을 이기고 우주로 벗어날 수 있는데 이를 지구 탈출 속도라고 한다. 참고로 소리의 속도는 초속 0.34km이고 이를 마하 1이라고 하니 꼭 그렇지는 않지만, 계산상 지구 탈출 속도는 마하 33은 돼야 하고 그런 속도를 내려면 엄청난 연료가 필요할 것이며 그 무게 또한 상당할 것이다.     인간은 태초부터 하늘을 동경했다. 종교를 갖기 시작했을 때 하늘에는 전지전능한 하느님이 살고 천사들이 하느님을 보좌한다고 생각했다. 우리가 상상했던 천사는 새처럼 깃털로 된 날개를 달고 있었다. 인류는 날개를 이용해서 날아보려고 수천 년을 노력했지만 불가능했다. 날기 위해서는 꼭 그런 모양의 날개가 필요하다는 고정 관념에 얽매였고 기껏 새나 곤충의 날갯짓을 흉내 내는 것이 전부였다.     유체역학에서 빨리 흐르는 유체는 압력이 낮아진다는 사실을 안 후 윗면이 더 볼록한 고정된 날개를 만들고 그 날개 앞에서 바람을 불었더니 날개 위쪽의 기압이 낮아져서 위로 떠 오르려는 힘을 발견했다. 바로 양력, 뜨는 힘이다. 1903년 미국의 라이트형제는 인류 최초로 동력 비행기를 만들고 조종하는 데 성공했다. 고작 12초 동안의 짧은 비행이었지만, 인류 최초의 조종 가능한 동력 비행이었다. 형제는 2년 후 조금 더 개량된 비행기로 근 40분 동안 40km를 날았다. 다른 경쟁자들이 더욱 강력한 엔진이 필요하다고 생각할 때 그들은 조종법의 개발에 힘을 기울였다. 그렇게 고정익 비행기가 탄생했고 나중에 회전날개를 장착한 헬리콥터가 나왔다. 2차대전이 끝날 무렵 프로펠러 엔진은 제트엔진으로 대체됐고 결국 달까지 갈 수 있는 로켓 엔진이 탄생했다.     인간이 창공을 날 수 있게 될 때까지는 수천 년이 걸렸지만 일단 하늘을 나는 법을 알자 단 66년 만에 우리는 지구 바깥 천체인 달에 첫발을 디뎠다. 양력을 발견한 것은 인류 역사상 불의 발견 후로 가장 획기적인 일이었다. 지금 우리는 아무 생각 없이 비행기를 타고 태평양을 건너 한국에 다녀온다. 지금부터 겨우 백여 년 전에 나는 방법을 알아낸 인류는 그렇게 지구 반대편을 여행하고, 달을 걷고, 조만간 화성을 지구화시켜 이주할 계획을 세웠다.     지구는 약 50억 년 전에 탄생했고 인류가 시작한 지는 약 35만 년이나 되었지만, 문명을 일군 것은 불과 5천 년 전의 일이다. 그렇게 지지부진 진화하고 발달하던 인류는 갑자기 몇백 년 전부터 눈에 띄는 성장을 했다. 전기를 상용화하면서부터다. 그리고 이제는 우주로 뻗어 나가려고 준비하고 있다. 양력, 즉 나는 법을 터득한 인류가 언제 어디까지 갈지 아무도 모른다. 아직은 우리의 물리학으로 이해할 수 없는 부분이 적지 않지만, 곧 그런 난관을 이기고 성간을 넘어서 은하 구석구석을 여행할 날이 올 것이고 결국 우리 은하 바깥 외부 은하에 도달할 날이 올 것이다.     별 것 아닌 것 같은 뜨는 힘, 즉 양력을 발견한 후 우리는 지구 밖으로 우리의 활동 무대를 확장하고 삶의 터전을 옮길 날이 머지 않았다. (작가)         박종진박종진의 과학 이야기 양력 고정익 비행기 동력 비행기 지구 탈출

2024-11-08

[박종진의 과학 이야기] 수성 근일점

지구를 포함해서 태양의 주위를 도는 행성들은 완전한 원운동을 하지 않고 타원 궤도를 따라 공전한다. 그 유명한 케플러의 법칙이다. 심지어는 지구 주위를 도는 인공위성의 궤도도 타원이다. 따라서 행성이 태양 주위를 공전할 때 그 반지름이 항상 같지 않은데 그 중 가장 짧은 반지름을 지날 때를 태양에서 가장 가까운 곳이라는 뜻에서 근일점(近日點)이라고 하고 반대로 가장 먼 지점을 원일점이라고 한다.     태양계의 행성 중 가장 찌그러진 원 궤도, 즉 이심률이 가장 큰 타원 궤도를 공전하는 수성의 근일점이 계산할 때마다 일정하지 않고 조금씩 변하는 것을 발견한 천문학자들은 그 현상이 뉴턴의 만유인력의 법칙을 위반했기 때문에 골치를 앓았다. 그 당시는 뉴턴의 만유인력의 법칙이 과학계를 지배하고 있을 때여서 뉴턴에 이의를 제기하는 것 자체가 바로 과학자이기를 포기하는 행위였다.     그렇다면 왜 태양계의 행성들은 왜 원운동을 하지 않고 조금 찌그러진 타원 궤도를 돌고 있는지부터 알아본다. 만약 태양계를 이루는 행성이 지구 하나뿐이라면 말할 것도 없이 정확한 원운동을 할 것이다. 그런데 태양계에는 지구 말고도 행성이 더 있다. 물론 중심성인 태양에 비하면 상대적으로 엄청나게 작은 질량이기는 하지만 그래도 만유인력의 법칙에 영향을 준다. 이런 조그만 차이가 각 행성의 공전 궤도에 미세하게 작용하여 아주 조금 찌그러진 타원 궤도 운동을 하게 만들었다.   태양계의 맨 외곽을 도는 해왕성은 1846년 독일의 천문학자 요한 갈레가 발견했지만, 갈레에게 그 부근을 잘 찾아보라고 정보를 준 사람은 프랑스의 위르벵 르베리에였다. 르베리에는 그 당시 마지막 행성이었던 천왕성의 궤도를 관측한 결과 천왕성 밖에 행성이 하나 더 있을 것으로 추측하여 수학적인 계산 끝에 새로운 행성이 존재할 만한 후보지를 골라 독일의 갈레에게 전했고 갈레는 바로 그곳에서 해왕성을 찾았다.     수성의 근일점이 관찰할 때마다 변하는 사실을 설명할 방법을 찾던 중 섭동 현상으로 해왕성의 존재를 추측하여 성과를 거둔바 있던 르베리에는 다시 똑같은 계산을 되풀이하여 그런 현상이 태양과 수성 사이에 있을지 모르는 미지의 천체 때문일 것으로 생각하고 그 행성의 이름을 '불칸'이라고 지어 수성의 근일점 이동 현상을 설명하였다. 한술 더 떠서 그의 추종자 중 한 사람은 그 미지의 천체가 지구와 태양 일직선 위의 태양 반대편에 있고 지구와 공전 궤도가 똑같아서 지구상에서는 절대로 보이지 않는다는 보충 설명까지 했다. 그런데 어쩐 일인지 이번에는 해왕성 발견과 같은 행운이 따르지 않았고 불칸이란 이름은 웃음거리가 되어 사라져 버렸다.   그즈음 1차 세계대전이 한창이어서 유럽 여러 나라의 과학자들은 의도적으로 적국인 독일 과학자들의 연구 결과를 무시했다. 아인슈타인은 특수상대성이론을 발표하고 곧이어 일반상대성이론까지 세상에 내놓았지만 그런 이유로 특별한 주목을 받지 못해서 전전긍긍하고 있던 차 수성의 근일점 문제를 자신의 일반상대성이론의 공식으로 간단히 풀어버렸다. 일이 이쯤 되자 영국의 학자들은 할 수 없이 아인슈타인의 일반상대성이론을 받아들이기는 했지만, 뉴턴의 만유인력의 법칙은 오늘날까지 여전히 제 위치를 확고히 지키고 있다. (작가)       박종진박종진의 과학 이야기 수성 수성 사이 타원 궤도 공전 궤도

2024-11-01

[올가리노] 히말라야산 올가닉 양모 "구름에 안긴 듯 포근"

바야흐로 이불 밖은 위험한 계절이다. 하루를 시작하고 마무리하는 기분을 가장 크게 좌우하기에 숙면과 좋은 컨디션은 고품질 베딩에서 나온다는 말도 있다.       올겨울 건강한 잠자리와 상쾌한 아침을 맞이하고 싶다면 히말라야산맥에서 방목 생산한 양모 가운데 최상급 올가닉 양모만을 사용하는 '올가리노(ORGARINO)' 베딩을 추천한다.     가을겨울 신상품 특별전의 일환으로 올가리노는 무공해 올가닉 침구를 20% 세일하고 있다. 할인 혜택과 함께 이불 또는 요와 커버, 6~8피스로 구성된 풀세트 구입 시 올가닉 담요를 무료 선물로 증정한다.   또한 천연 염료만 사용하여 피부에 닿는 느낌부터 다른 올가닉 이불.요 커버와 천연 내추럴 워셔블 양모 이불은 특별가에 한정 판매하고 있다. 피톤치드 항균가공으로 집먼지 진드기와 알러지 방지 효과가 뛰어난 들꽃 자수 순면이불, 숙면을 유도하는 울리 베개, 순면 명품 브랜드 존 롭쇼우(John Robshaw)는 20% 세일하고 라텍스 요 토퍼(Topper)에 대해서는 20%에 추가 10% 할인 혜택을 지원한다.     마지막으로 하나 더!   200년 전통의 독일 명품 브랜드 이베나(IBENA)에서 만든 올가리노 담요는 라지사이즈 구입 시 미듐 사이즈가 추가 선물로 따라오며, 100달러 이상 구입하는 모든 고객에게는 고급 에코백도 무료 선물로 증정한다.     백영번 대표는 "100% 올가닉 양모침구는 오직 올가리노에만 있다"라며 "외부 공기를 차단하고 열과 습기는 방출해 체온을 일정하게 유지해 주는 것은 물론, 호흡기 질환 개선 및 피부 건강 등 여러 건강상의 이점이 있는 신비한 양모 과학을 통해 건강한 겨울을 맞이하시길 바란다"라고 소개했다. ▶문의: (213)531-0101   ▶웹사이트: orgarino.com 올가리노 히말라야산 양모 양모 구름 양모 이불 양모 과학

2024-10-29

리버사이드카운티 학생 대상, CSU 계열 자동 입학제 실시

리버사이드카운티의 졸업 예정 고등학생 수천 명이 캘스테이트(이하 CSU) 계열 10개 대학에 자동으로 입학할 기회를 얻게 됐다.   지난 23일 CSU는 리버사이드 카운티와의 파트너십을 맺고 학생들에게 대학 입학 기회를 제공하는 파일럿 입학 제도를 발표했다.   새 프로그램의 내용에 따르면 카운티 내 모든 공립 고등학교에서 지정된 자격을 갖춘 학생들은 2025년 가을 학기 입학을 위해 별도의 지원 절차 없이 CSU 계열 10개 대학에 입학 허가를 받을 수 있다. 기존 입학 지원에 필요한 에세이, 추천서, 포트폴리오도 면제된다.   대상은 CSU의 “A-G” 자격 요건을 충족한 리버사이드 카운티의 고등학교 졸업 예정자들이다.   A-G는 고등학교 필수 과목을 나타낸 것이다. 총 15유닛(1년당 1유닛)을 이수하면 된다. 과목들은 역사 및 사회 과학(2유닛), 영어(4유닛), 수학(3유닛), 과학(2유닛) 등 기본적인 수업 과목부터 외국어(2유닛), 미술(1유닛), 대입 과목(1유닛) 등을 이수해야 한다. 과목당 최소 C 이상의 성적을 받아야 한다.   자격에 준하는 학생들은 우편을 통해 CSU 조건부 입학이 가능하다는 안내를 받게 된다. 이후 학생들은 웹사이트(californiacolleges.edu)에서 공식 입학 허가서를 받고 싶은 대학을 선택하면 된다.   시범 프로그램 대상인 CSU 캠퍼스는 채널 아일랜드, 치코, 이스트베이, 험볼트, 마리타임 아카데미, 몬터레이 베이, 샌버나디노, 샌프란시스코, 샌마르코스, 소노마 캠퍼스 등 10곳이다. 단, 롱비치, 풀러턴 캠퍼스 등 나머지 CSU 계열 대학은 기존의 입시 절차를 따라야 한다.   리버사이드카운티 교육감 에드윈 고메즈는 “CSU와의 파트너십을 통해 카운티의 다양한 인재들이 수준 있는 대학 교육에 더 쉽게 접근할 수 있게 됐다”며 “이번 파트너십으로 고등 교육에 대한 장벽이 제거돼 더 많은 학생이 대학으로 진학할 수 있게 될 것으로 예상한다”고 말했다. 우훈식 기자 [email protected]한인 캘리포니아 LA 로스엔젤레스 3유닛 과학 외국어 2유닛 리버사이드 카운티

2024-10-25

[박종진의 과학 이야기] 연금술

필자가 초등학교에 다닐 때 크레용은 흔했는데 색분필 구하기가 쉽지 않았다. 어쩌다 선생님께서 남기신 몽당 색연필을 애지중지 보관했다가 방과 후 빈 교실에 몰래 들어가서 칠판에 알록달록 낙서하곤 했다. 한번은 친구가 크레용을 땅에 묻고 매일 소변을 주면 일주일 후에 색분필이 된다고 해서 열심히 따라 했지만 내 최초의 연금술은 소득 없이 끝났다. 하지만 연금술은 과학과 마술의 세상을 왔다 갔다 하면서 인류의 과학 발전에 큰 몫을 했다.   연금술이라고 하니까 아주 엉터리 마술 수준인 것으로 선입견을 품는데 놀라지 마시라, 우리가 잘 아는 사람 중 평생 연금술에 빠져 살던 사람이 있다. 바로 영국의 조폐국장을 역임하고 만유인력을 규명한 아이작 뉴턴이다. 뉴턴은 물리학이나 수학보다도 연금술에 훨씬 더 많은 시간과 노력을 투자했는데 인생의 아무런 낙도 취미도 없었던 그는 매일 연구실에서 오로지 연금술에 매달렸다. 그는 돈을 더 갖고 싶어서가 아니라 기존 원소를 인위적으로 다른 원소로 바꿔보려고 애썼다.   연금술은 근대 화학이 자리 잡기 전까지 과학과 철학을 기반으로 일종의 마술과 같은 분야였다. 나중에 돌턴의 원자설이 자리를 잡으면서 한 원소를 다른 원소로 바꾼다는 것이 불가능하다는 것을 알았다. 사람들은 납 같은 흔한 금속을 금으로 바꿔보려고 노력했는데 현대 과학 기술로 전혀 불가능한 것은 아니다. 입자가속기에서 납이 금으로 변하기도 하기 때문이다. 하지만 싸구려 금속을 고가의 금으로 바꾸기 위해서는 엄청난 설비와 에너지가 필요하여 결국 배보다 배꼽이 훨씬 더 커져서 경제성이 전혀 없다. 그럴 바에야 차라리 발품 팔아 금 광산을 찾아서 채굴하는 편이 오히려 싸게 먹힌다.     연금술이란 말은 처음에 이집트에서 생겼다가 나중에 아랍권으로 흘러 들어갔는데 흔한 금속으로 값나가는 금을 만들려는 시도에서 유래된 말이다. 과학이라기보다 주술과 미신으로 흐른 까닭에 14세기 초에는 로마 교황이 연금술을 금하기도 했다. 나중에 화학으로 발전하였기 때문에 영어 단어 화학(chemistry)의 어원은 연금술(alchemy)에서 유래한다.     글 서두에서 필자의 경험을 예로 들었지만 흔하고 가치 없는 금속을 땅속에 오래 묻어두면 나중에 금이 된다는 민간 신앙이 연금술의 시작이었다. 게다가 꼭 값나가는 금을 만든다기보다 쓸모없는 것이 금이 되는 것처럼 자신의 인생도 정화된다는 일종의 인생 수양이란 점에서 철학과도 연결된다.   얼핏 보아서 아주 비과학적인 연금술이지만 연금술사들이 금을 만들기 위해서 고안해 낸 증류 장치 같은 수많은 실험 도구들과 그 부산물로 얻어진 새로운 물질은 나중에 과학의 영역으로 자리 잡은 화학에 지대한 영향을 주었다. 17세기 중엽 독일의 한 연금술사는 사람의 몸에서 나오는 소변이 색이 같은 황금과 아무래도 무슨 연관이 있을 것 같아서 소변을 가열하고 정제하다가 어떤 물질을 발견했지만 정작 그것이 무엇인지 몰랐다고 한다. 그가 발견한 것은 원자 번호 15번 인(phosphorus)이었다. 사실 물리학과 천문학이 주류 과학으로 자리매김을 하는 동안 약학과 화학 등은 겨우 연금술의 형태로 그 명맥을 이어 내려오고 있었다. 동양에서는 돈이 되는 금을 만들려 하기보다 오히려 불로장생약에 더 관심을 두었다고 한다. (작가)     박종진박종진의 과학 이야기 연금 과학과 철학 과학 발전 현대 과학

2024-10-25

[박종진의 과학 이야기] 특이점

우리는 무엇인가 일반적이거나 정상적이지 않을 때 특이하다고 말하는데 물리학에서 특이점(特異點 singularity)이란 그런 정상적이지 않은 곳을 의미하며 예를 들어 블랙홀의 중심이 그 좋은 예다. 블랙홀이란 우리 태양보다 큰 별이 수명을 다하며 자기 중력을 이기지 못하고 붕괴하여 생긴 천체를 말하는데 현재 우리가 일궈놓은 물리학으로 설명할 수 없다. 쉽게 얘기해서 부피는 없는데 그 밀도가 무한대인 천체를 말하는데 아직은 공상과학 소설이나 영화의 단골 소재다.   아인슈타인과 같은 시기에 활동했던 독일의 물리학자 슈바르츠실트는 질량을 가진 물체가 작아지는 속도가 어느 순간 그 표면을 떠난 빛의 속도와 같아지게 되는 가정을 했다. 태양과 같은 별은 핵융합 반응으로 빛을 내는 동안 터지려는 복사압과 별 내부에서 중력이 끌어당기는 힘이 평형을 이루어 안정된 기간을 갖지만, 재료인 수소가 고갈되면 중력에 의해서 수축한다. 바로 슈바르츠실트가 생각했던 천체의 마지막 모습, 즉 블랙홀이 된다. 그래서 슈바르츠실트는 블랙홀의 선구자라고 불린다.     나중에 존 휠러라는 물리학자가 '중력적으로 완전히 붕괴한 물체'라는 조금 긴 표현을 썼다가 어느 강연 회장에서 한 청중이 차라리 간단히 Black Hole이라고 하면 어떻겠냐고 건의해서 그렇게 이름 지어졌다. 그런데 말하기 좋아하는 사람들이 Black이라면 왠지 저속한 성적 표현 같아 보인다며 우려했지만, 휠러는 고지식하고 근엄한 유대인 과학자였기 때문에 Black Hole이란 정식 이름을 갖게 되었다. 휠러는 웜홀(wormhole)이란 단어를 최초로 사용했던 과학자이기도 하다.   블랙홀은 자체의 질량에 따라서 그 반지름이 정해지는데 이를 슈바르츠실트 반지름이라고 부른다. 블랙홀의 특이점에 이르면 중력이 거의 무한대에 가까우므로 빛조차도 다시 돌아올 수 없다. 그래서 그 경계선을 사건의 지평선(Event Horizon)이라고 부른다. 138억 년 전에 빅뱅으로 시작한 빅뱅 우주도 처음에 그런 특이점에서 시작했다고 가정하는 것이 현대 물리학이다.     뉴턴에서 아인슈타인에 이르는 고전물리학을 지나고 양자역학까지 섭렵한 인류지만 아직 우리의 물리학으로 블랙홀의 특이점을 설명할 수 없다. 현재까지의 관찰에 의하면 블랙홀의 주위는 매우 빠르게 회전한다. 그래도 우주의 법칙상 그 회전 속도가 빛의 속도를 능가할 수는 없다. 중심이 빛에 버금가는 속도로 회전하다 보니 공간에 구멍이 생기게 되고 그래서 보이지 않는 구멍이란 의미에서 블랙홀이란 이름이 붙었다. 구멍의 가장자리가 바로 사건의 지평선이고 그 경계를 지나면 빛을 포함하여 아무것도 돌아올 수가 없다. 바로 특이점이다.     현대 우주론의 대세는 빅뱅우주론이다. 138억 년 전 시간도 공간도 없던 시절 시작한 우주는 지수함수적인 팽창을 하여 지금에 이르고 있다. 그곳이 바로 특이점이다. 우리는 무엇인가 알 수 없는 것에 x(X-선 촬영, 방정식에서의 x항), 암흑(암흑물질, 암흑에너지) 그리고 블랙(블랙홀)이란 접두사를 붙였다. 과학의 발달로 점차 윤곽이 드러나는 블랙홀도 조만간 그 특이점을 설명할 수 있는 공식이 나올 것이다.     지금은 전기 에너지의 시대다. 그러나 고작 300년 전만 하더라도 인류는 전기를 동력원으로 사용할 것이라는 사실을 꿈도 꾸지 못했다. 마찬가지로 특이점의 비밀이 풀리는 그날도 곧 올 것이다. (작가)     박종진박종진의 과학 이야기 특이점 특이점 singularity 물리학자 슈바르츠실트 회전 속도

2024-10-18

[박종진의 과학 이야기] 라그랑주 점

라그랑주는 18세기 말 프랑스의 수학자이자 천문학자인데 그의 업적을 기리기 위해서 우주 공간에 중력이 평형을 이루는 곳을 라그랑주 점이라고 부른다. 조제프-루이 라그랑주는 에펠탑에 새겨진 프랑스를 대표하는 과학자 72명의 이름 중 하나로 역사에 남았다.     무엇보다도 우주 시대를 맞은 지금 라그랑주 점으로 불리는 우주 공간의 중요한 위치 때문에 요사이 특히 많이 등장하는 용어다. 참고로 2021년 성탄절에 발사돼서 그 성능을 한껏 발휘하고 있는 제임스웹 우주망원경은 라그랑주 점 중 하나인 L2 위치에 자리하고 있다.   지구상에서 망원경으로 우주를 관찰하기는 쉽지 않다. 지구 표면을 둘러싼 대기가 우주에서 날아오는 전자기파를 흡수하고 복사하거나 산란시켜 온전히 지상에 도달하는 것을 방해하기 때문이다. 그런 이유로 망원경을 지구 밖 우주 공간으로 보내서 관측하면 훨씬 효과적인데 천체 간에 작용하는 인력 때문에 망원경이 움직이므로 위치를 바로잡아주는 작업이 필요하다. 그러나 오랜 기간 그런 일을 하기 위해서는 불필요한 연료 소모가 너무 많으므로 천체 간의 중력이 상쇄되는 곳인 라그랑주 점을 이용하면 큰 도움이 된다.   만약 우주망원경이 지구 근처 어딘가에 있다면 당연히 태양의 인력에 영향을 받을 것이 분명하다. 그 움직임을 방지하려면 당연히 로켓을 분사해서 그 반대쪽으로 움직여야 한다. 하지만 한두 번의 조정으로 끝나지 않고 계속해야 한다면 상당한 연료 소모를 피할 수 없다. 그래서 우주 공간에 천체 간의 인력이 균형을 이루는 곳에 우주망원경을 배치해 놓으면 천체의 인력이 평형을 이루어 그 궤도를 공전하는 우주선이나 망원경이 추가 연료 소비 없이 작동할 수 있다.   큰 천체의 중력과 작은 천체의 원심력이 상쇄되는 곳을 라그랑주 점이라고 하는데 우리의 경우 태양을 공전하는 지구 주위에는 L1, L2, L3, L4, L5라고 이름 붙인 총 다섯 곳의 라그랑주 점이 있다. L1, L2, L3는 태양과 지구를 잇는 일직선 위에 있는데 불완전한 평형점이라고 불리며 조금씩이기는 하지만 위치를 수정해 줘야 한다. 현재 사용 중인 곳은 L1과 L2 두 곳이다.   L1; 직선상 태양-L1-지구 순으로 나열된 라그랑주 점 L1은 태양과 지구 사이에 있는데 1995년 미국과 유럽 우주국이 함께 발사한 태양관측위성 SOHO와 중국의 창어 5호가 그곳에 있다. 한쪽이 태양을 향해 있으므로 태양 관찰에 적합한 곳이다.     L2; 태양-지구-L2 순으로 직선상 나열된 라그랑주 점 L2에는 유럽 우주국의 가이아 우주망원경과 NASA의 제임스웹 우주망원경이 있다. 특히 L2는 항상 지구 그림자 안에 있으므로 우주 관측에 아주 유리하다. 그러나 장비가 오작동하거나 고장 나면 머나먼 그곳까지 우주선을 보내서 수리할 수 없는 단점이 있다. 이에 반해 지구 상공 600km에서 한 시간 반마다 지구를 공전하며 천체를 관측했던 허블 우주망원경은 몇 번 우주선을 보내서 수리한 적이 있다.     L3; 태양을 중심으로 지구와 정반대 쪽에 있는 라그랑주 점이다. 거기까지 가기도 힘들고 태양에 가려 통신도 불가능하다.   L4와 L5; 이 두 곳의 라그랑주 점은 완전 평형점이지만, 아직 사용하지 않는다. (작가)     박종진박종진의 과학 이야기 라그랑주 제임스웹 우주망원경 가이아 우주망원경 허블 우주망원경

2024-10-11

[박종진의 과학 이야기] 토성

토성(Saturn)은 태양계를 이루는 8개의 행성 중 목성 다음으로 큰데 지름이 지구의 약 9배 정도 된다. 태양계에는 총 8개의 행성이 있으며 수성, 금성, 지구, 화성 등 안쪽에 자리한 4개의 행성을 내행성이라고 하는데 모두 암석행성이다.     이에 반해 그 바깥을 공전하는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등 4개의 행성을 외행성이라고 구분하며 모두 가스행성이다. 토성의 대기는 목성처럼 거의 수소로 이루어져 있다.     태양계 행성 중 맨눈으로 볼 수 있는 것은 수성, 금성, 화성, 목성, 그리고 토성이다. 옛날에는 해와 달도 지구 주위를 공전하는 행성이라고 여겨서 해(일요일), 달(월요일), 화성(화요일), 수성(수요일), 목성(목요일), 금성(금요일), 토성(토요일) 등 7요일 체계가 만들어졌다.     토성은 한 번 자전하는데 지구 시간으로 약 10시간 30분 걸리고 태양 주위를 한 번 공전하는 데는 약 30년 정도 걸린다. 중력은 지구와 거의 같고 지구처럼 계절의 변화도 있다.     아름다운 고리를 가진 행성으로 유명한 토성은 그 별명이 '태양계의 보석'이다. 토성의 고리를 제일 먼저 발견한 사람은 갈릴레이였지만, 그가 사용했던 구식 망원경으로는 고리 전체가 다 보이지 않고 마치 동물의 귀처럼 쫑긋한 모습만 볼 수 있었다. 반세기 후에야 네덜란드의 천문학자였던 하위헌스 형제에 의해서 제대로 된 고리를 관측할 수 있었다.     사실 태양계의 외행성은 모두 고리를 가지고 있지만, 토성의 고리는 훨씬 크고 분명하다. 나중에 이탈리아의 천문학자였던 카시니는 토성의 고리가 총 8개라는 사실을 알아냈다. 대략 15년에 한 번씩 토성 고리의 기울기가 지구 면과 일치하게 되어 우리 눈에 고리가 보이지 않게 되는데 내년 봄에 또 토성의 고리가 관측되지 않을 것이라고 한다.   토성은 태양계 행성 중 가장 많은 위성을 가졌다. 하위헌스 형제가 최초의 위성 타이탄을 발견한 후 카시니, 허셜 등에 의해 계속 발견되어 지금까지 궤도가 확인된 총 145개나 되는 위성 중 타이탄이 가장 큰데 심지어는 토성의 형제 행성인 수성보다 더 크다. 사람으로 따지면 조카가 삼촌보다 덩치가 더 큰 경우다.     위성은 행성 주위를 공전하는 천체를 가리키는데 지구의 위성은 달 하나뿐이고 수성과 금성에는 위성이 없다.   1973년 4월에 발사된 파이오니어 11호는 목성의 중력을 이용해서 1979년 11월에 토성에 접근하여 사진을 찍어서 지구로 보냈는데 해상도가 좋지 않았다. 본격적인 토성 탐사는 그 후에 발사된 보이저호였는데 1980년 11월에 토성에 도달한 보이저 1호는 고해상도 사진을 보내기 시작했다. 1981년 8월 토성에 도달한 보이저 2호는 토성과 그 위성에 근접하여 비로소 관측한 정보를 제대로 분석할 수 있었다.     보이저 2호가 천왕성을 향해 날아간 후 2004년 7월 카시니-하위헌스 궤도선이 토성 궤도를 돌며 본격적인 토성 탐사를 시작했다. 2005년 1월 카시니-하위헌스 궤도선에서 분리된 하위헌스 탐사선은 토성의 가장 큰 위성이 타이탄에 착륙하여 수집된 정보를 보내기 시작했지만, 타이탄 표면이 너무 추워서 탐사 장비가 얼어버리는 바람에 작동 불능 상태가 되었다. 파이오니어 10호, 11호와 보이저 1호, 2호에는 지구와 인간을 소개하는 금속판이 실려있었다. (작가)     박종진박종진의 과학 이야기 토성 목성 토성 토성 탐사 토성 궤도

2024-10-04

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