새로운 전력원 '태양광 접시' 外

● 물리학
새로운 전력원 ‘태양광 접시’
단가 하락과 관심이 증폭되는 가운데 가동 준비에 한창인 스털링사의 태양광 시스템

로버트 라이든은 현재 자사에서 진행 중인프로젝트를 좀 별스럽게 생긴 자동차 제작쯤으로 간주하고 있다. 자재 대부분이 스틸과 유리로 충당되기도 하거니와 라디에이터, 워터 펌프는 물론 엔진까지 장착하니 그럴 만도 하다. 단지 차이가 있다면 바퀴나 시트, 카 오디오 따위를 찾아볼 수 없다는 점이다.

대신 이 장비에는 여덟 가구분의 전력을 공급할 수 있는 발전기가 장착된다. 그렇다, 문제의 장비는 절대 자동차가 아니다. 스털링 사에서 개발한 태양광 접시로서 최근 뉴멕시코 주 앨버커크에 소재한 샌디아 국립 연구소에서는 이 접시 여섯 개를 토대로 미니 발전시설을 완공했다.

피닉스 시에 소재한 스털링 에너지 시스템 사에서 개발해낸 이 접시는 태양광 발전기로서 세계 최고의 효율성을 자랑한다. 효율성 면에서 종래의 전력원과 대등한 한편 기존 태양전지보다 훨씬 뛰어난 수준의 장비를 개발하기 위해 다음과 같이 단순한 원리를 적용했다. 즉 빛을 한데 모음으로써 막대한 열을 발생시킬 수 있다는 원리를 적용한 것이다. 지붕에 설치하는 태양 전지판과 같이 직접적 방식을 통해 태양광선을 전기로 변환시키는 대신 여러 개의 거울을 오목한 형태로 배치함으로써 중앙지점에 햇빛을 모으는 방식을 채택하고 있다. 그 결과 발생하는 열은 압축 수소를 팽창시키게 되는데 그 힘으로 25킬로와트급 발전기의 4기통 엔진이 가동된다.

지름 38피트의 크기, 250,000달러에 달하는 가격이 말해주듯이 일반가정용 장비는 결코 아니다. 오히려 정반대의 용도로 개발됐다 할 수 있다. 즉 그리드에 사용할 새로운 연료원을 찾고 있는 발전시설의 필요를 충족시킬 목적으로 제작된 것이다. 전기세 절감에 고심하는 일반소비자를 위한 장비는 아니라는 뜻이다. 스털링 사의 최고관리책임자 라이든에 의하면 이 회사에서는 내년 초 캘리포니아 주에 40개의 접시로 구성된 1메가와트급 시범용 설비를 구축할 예정이라고 한다. 라이든은 이후 제작이 본격화되기 시작하면 서남부 지역에 접시 20,000개를 기반으로 한 시설을 축조함으로써 이 지역에 500메가와트 상당의 전력을 추가 공급하겠다는 포부를 갖고 있다. 500메가와트라면 원자력이나 화석연료로 가동되는 대다수 발전소의 전력 생산량을 능가하는 규모다.

지난 수십 년간 태양열 에너지는 고비용 문제로 인해 실용화에 난항을 겪어왔다. 그러나 오늘날 화력 발전소는 오염물질 감축, 천연가스를 사용하는 시설에서는 고비용이라는 화두를 안고 있는 한편 원자력 발전소는 폐기물 처리 문제로 인해 여전히 터부시되고 있는 상황에서 태양열 에너지가 재차 세간의 관심을 끌고 있다. 태양열 에너지의 경우 생산단가도 차츰 낮아지는 추세일 뿐더러 미국 에너지부의 발표에 따르면 태양광 접시를 사용한 전력의 생산비용이 2011년경에는 종래의 에너지원에 기반한 생산 단가 수준으로 떨어지게 될 것으로 관망하고 있다.

태양광 접시에 대한 착상은 1816년 로버트 스털링에게서 비롯됐다. 스코틀랜드의 엔지니어였던 스털링은 당시 폭발 위험이 상존하던 증기 엔진을 대체할 발명품을 선보였다.

● 우주
태양광 우주범선의 발진
마이크로파로 움직이는 세계 최초의 태양광 범선

캘리포니아 주 소재의 비영리 단체인 행성 학회(Planetary Society)에서는 오는 3월 1일 민간 자본으로 제작한 태양광 범선 ‘코스모스 1호(Cosmos 1)’의 세 번째 발사에 도전할 계획이다(비록 이번이 세 번째인지 네 번째인지는 확실히 단언할 수 없지만 말이다). 이번 발사에는 러시아산 탄도 미사일을 사용해 30미터 너비의 범선을 지상 825킬로미터 높이의 근극(近極) 궤도로 견인할 예정이다.

문제의 범선은 마일러(Mylar) 소재로 제작되며 거대한 바람개비 같은 형상을 띤다. 바람을 안고 연안을 항해하는 범선처럼 이 우주선 역시 엔진을 필요로 하지 않는다. 태양의 광자로부터 가해지는 압력이 다양한 각도에서 범선의 표면에 가해짐으로써 궤도상에서 선체의 속력을 높여준다. 이러한 개념이 성공을 거둔다면 장차 보다 발전된 형태의 태양광범선이 내태양계(inner solar system)의 행성 사이를 누빌지도 모를 일이다. 또한 연료의 재보급도 불필요해질 것이다.

하지만 태양광 범선이 지구 궤도에서 신속히 벗어나기 위해서는 대량의 태양광과의 접촉만으로는 불충분하다. 이에 대해 물리학자이자 SF작가인 그레고리 벤포드는 한 가지 해결책을 제시하고 있다. 그레고리와 마이크로웨이브 사이언스(Microwave Sciences)의 CEO인 제임스 벤포드 형제는 행성 학회의 허락이 떨어지는 대로 캘리포니아 주 골드스톤에서 70미터짜리 안테나로 코스모스 1을 향해 500킬로와트의 마이크로파 빔을 쏠 계획이다.

에너지가 높은 광자가 유입된다고 해도 범선의 속력에 있어 미미한 변화밖에 일으키지 못한다. 범선을 궤도 밖으로 밀어내기에는 불충분하지만 나름대로 계측할 만한 수준이라 하겠다. 더불어 이러한 방식의 시도는 중요한 테스트의 장이 된다. 이에 대해 제임스 벤포드는 다음과 같이 말하고 있다. “우리는 이러한 물리적 메커니즘이 성공적으로 기능하리라 확신하고 있다. 현재 우리는 선체를 태양계에서 빠져 나가게 할 최상의 방법을 모색하는 데에전력을 기울이고 있다.”

상승 14미터 길이의 3단형 볼나 로켓이 코스모스 1호를 지상 825킬로미터 높이의 궤도로 견인한다. 선체의 돛은 안쪽으로 안전하게 접힌 상태로 이송된다.

분리 3단이 소진된 뒤 폭발물의 폭발로 선체를 감싸고 있던 보호대가 떨어져나간다.

테스트 범선을 작동시키기 앞서 행성 학회의 엔지니어 팀은 비행 상태가 모두 순조로운지 확인하기 위해 일단의 테스트를 시행할 계획이다. 이 과정에 1주일 정도의 기간이 소요될 수 있다.

작동 개시 범선은 마일러 소재의 날개 8개로 이루어지는데 각 날개의 두께는 5마이크론에 불과하다. 각 날개와 나란히 배치된 튜브가 질소의 유입으로 팽창함으로써 각각의 날개를 15m 길이로 완전히 펼쳐지게 하는 한편 단단히 고정시킨다. 태양에서 유입된 광자가 선체의 반사성 강한 표면에 부딪혀 튀어나면서 정반대 방향으로 힘을 전달해준다. 이 과정에서 우주선의 속력이 증대된다. 우주선은 궤도선상에 머무는 동안 지상에 설치된 여러 추적 기지에 전파신호를 내보냄으로써 엔지니어들로 하여금 선체의 위치를 확인토록 해준다.

* 마이크로파 2~4주간 태양광을 이용한 비행을 마친 후 행성 학회에서는 벤포드 형제에게 실험 기회를 제공할 예정이다. 이 실험은 두 가지 방식의 마이크로파 빔 기술을 테스트하는 형식으로 진행된다. 즉 순간력(impulse)과 트랙킹(tracking) 방식이 테스트 대상이 된다. 순간력 모드에서 마이크로파 빔은 궤도상의 고정 지점을 향해 발사됨으로써 약 0.007초간 범선의 선체에 조사(照射)된다. 0.007초 정도면 범선의 속력에 있어 나타나는 변화를 가까스로 감지해낼 수 있는 시간이다. 반면 트랙킹 모드는 보다 난해하지만 훨씬 강력하기도 하다. 이 경우 안테나가 공중에서 부상하면서 범선을 향해 마이크로파 빔을 조사함으로써 선체에 3.3분간 지속적인 충격을 가해 그 속력을 끌어올린다.

* 발사 발사 코스모스 1호를 민간자본으로 제작하는 탓에 행성 학회는 비용 절감에 유의해야 했는데 단가조정 면에서 러시아산 로켓이 가장 적합했다. 우주선을 끌어올릴 볼나 로켓은 바렌트해에 위치한 잠수함에서 발사될 예정이다.

* 태양과 마주보는 위치 코스모스 1호의 속도는 범선에 닿는 태양광이 선체와 동일한 방향으로 조사(照射)될 경우에만 증대된다. 베니스 블라인드처럼 회전하는 범선 날개는 태양을 향해 이동할 때 날개 가장자리를 태양 쪽으로 돌림으로써 광자가 스치고 지나가게끔 유도한다. 그리고는 날개의 정면이 태양 쪽을 향하도록 돌림으로써 선체의 속도가 증대된다.

● 의학연구
종양을 완전히 제거할 수 없는 이유
줄기세포는 손상된 세포를 보충함으로써 치유효과를 가져온다. 이러한 줄기세포를 암 치료에 적용한다면 어떤 결과를 낳을까?

토론토의 아동병원에서 소아 뇌 외과 전문의로 일하고 있는 피터 더크스 박사는 암에 관한 한 뼈저린 기억을 갖고 있다. 수술용 메스를 용케 피해가는가 하면 화학요법이나 방사능치료를 무용지물로 전락시키기도 하고 어느 순간 재발해 환자의 목숨을 앗아가는 것이 바로 암이기 때문이다.

그런데 더크스 박사와 미시건대 메디컬 스쿨의 마이클 클라크 교수는 드디어 이처럼 집요한 암의 속성을 규명할 단서를 발견했노라 공언한다. 그 원인은 바로 돌연변이 줄기세포 덩어리로서 끊임없이 종양을 재생시킨다는 것이다. 이들의 발견은 추후 강력한 신종 요법의 개발로 이어질 수 있다. 병의 근원을 겨냥하는 한편 신체상의 건강한 조직은 건드리지 않음으로써 어쩌면 뇌종양이라는 질환 자체를 영원히 척결하는 쾌거를 거둘 수 있을지 모른다.

줄기세포는 무한복제가 가능하며 인체상에 존재하는 200여 종의 조직으로 변형된다. 일명 암 줄기세포는 이와 동일한 방식으로 기능함으로써 건강한 조직형(tissue type) 대신 병든 조직형을 생성해낸다. 암 줄기세포를 최초로 분리해낸 것은 1990년대 초반의 일이다. 그러나 더크스 박사가 이끄는 연구진은 살아있는 동물의 체내에 존재하는 뇌종양 전부를 세포를 통해 재생시킬 수 있다는 사실을 최초로 밝혀내는 위업을 달성하게 됐다.

이 연구에서 연구진은 인체의 뇌종양 조직에서 암 줄기세포를 적출해 이 가운데 약 100여 개를 건강한 쥐의 뇌에 주입했다. 문제의 세포는 형광물질로 표시돼있으며 이 세포로부터 종양의 복제본이 생성된다. 연구진은 또한 무려 100,000개의 비(非)줄기세포 암형도 주입했지만 이 경우 쥐의 뇌에는 종양이 발생하지 않았다.

뿐만 아니라 더크스 박사는 악성의 뇌종양 일수록 더 많은 수의 줄기세포로 구성돼있다는 사실을 발견해냈다. 다시 말해 종양의 줄기세포 수로 암의 강도를 예견할 수 있다는 뜻이다. 하지만 더크스 박사의연구팀으로서는 먼저 건강한 줄기세포와 해로운 줄기세포를 보다 확실히 구분해줄 수 있는 요인을 찾아내야 한다(이 연구과정에서 표시를 한 단백질은 두 경우 모두에 해당된다).

한편 더크스 박사는 인체의 종양을 이식한 쥐를 사용해 맞춤형 암 치료법을 개발하고자 한다. 이로써 환자에게 치료법을 처방하기 전에 어떤 치료법이 가장 적절할지 결정할 수 있게 된다.

● 환경
거대빙산 빙하와 충돌전 좌초
남극해를 떠다니는 거대 빙산 B15-A가 남극 빙하와 충돌하기 직전 좌초한 것으로 보인다.

이로 인해 남극 과학 기지들과 펭귄의 서식지에 더 큰 문제를 야기하고 있다고 과학자들이 최근 밝혔다.

전문가들은 길이 160㎞, 면적 3천100㎢의 거대한 빙산 B15-A가 지난 15일경 미국 맥머도 연구기지 부근에 있는 길이 100㎞의 거대한 드리갈스키 빙설(氷舌)과 충돌할 가능성이 크다고 예측했었으나 뉴질랜드 과학기지의 딘 피터슨 소장은 20일 빙산이 이 빙설로부터 약5㎞ 떨어진 지점에서 좌초한 것으로 보인다고 말했다.

그는 “B15-A가 얕은 두 지점 사이에 끼여 들었다..지난 1주일 사이에 조금도 근접하지 않았다”고 말하고 “빙산은 현재 앞뒤로 흔들흔들 움직이고 있기 때문에 드리갈스키 빙설에 부딪칠지 아닌지는 알 수 없다”고 덧붙였다.

좌초한 B15-A 빙산은 여름철에 맥머도 해협의 유빙들을 잘게 부수는 바람과 파도를 막아 얼음이 쌓이게 만들 것으로 보인다. 빙산과 뒤에 쌓인 유빙은 맥머도 해협 인근에 있는 미국의 맥머도 기지와 뉴질랜드의 스콧 기지, 이탈리아의 테라노바 기지에 연료와 식량을 싣고 도착할 선박들의 항로를 가로막고 있다.

관계자들은 이들 기지의 보급품이 당장 바닥날 위험은 없으며 얼음 사이에 항로를 뚫는 등 해결책을 모색하고 있다고 밝혔다.

빙산은 과학기지 외에 수만 마리에 이르는 아델레 펭귄들의 서식지를 위협하고 있다. 펭귄 새끼들은 부모가 175㎞나 되는 먼 바다까지 나가 먹이를 얻어와야 할 상황에 이르러 굶어죽을 위기를 맞게 됐다.

피터슨 소장은 이 빙산이 스스로 부서지거나 남극해의 폭풍으로 부서지지는 않을 것이며 곳에 따라 5m 두께로 얼어있는 바다를 더욱더 막게 될 가능성이 크다고 말했다.

과학자들은 빙산이 빙하와 충돌하면 그 충격으로 빙산이 해안에서 멀어져 먼 바다로 흘러 가고 선박 항로가 뚫릴 것으로 예상해 왔었다.

피터슨 소장은 두 거대한 얼음이 충돌하는 것은 “마치 슬로모션 영화처럼” 진행돼 충격이 크지 않을 것이며 “빙산이 움직이기 시작한다 해도 속도는 하루 1.6㎞ 밖에 되지 않을 것”이라고 전망했다. 그는 과학자들은 이처럼 거대한 빙산들을 움직이는 힘이 무엇인지 알지 못해 빙산이 결국 빙하와 충돌할지, 아니면 떨어져 나갈 것인지도 알지 못한다며 빙산이 20년 동안 한 자리에 머물러 있을 수도 있고 이런 규모의 빙산은 고유의 날씨 패턴을 만들어낼 수도 있다고 말했다.

● 의학연구
바이오무기 후보 ‘슈퍼세균’ 생명암호 해독
지금까지 알려진 것 중 감염력이 가장 강해 바이오무기 후보로 지목돼온 ‘슈퍼세균’의 DNA 염기서열이 완성됐다고 영국 BBC 인터넷판이 보도했다.

영국 국방부 연구진 등 국제연구팀은 과학저널 ‘네이처 지네틱스’에서 단 10개의 세균만으로 사람에게 병을 유발할 수 있는 강력한 세균인 ‘프랜시셀라 툴라렌시스(Francisella Tularensis)’의 유전체 염기서열 분석을 완료했다고 밝혔다.

이 박테리아는 사람과 동물에서 야토병(野兎病.tularemia)을 일으키는 병원체로 그동안 큰 주목을 받지 못했으나 최근 바이오무기 측면에서 관심이 커지고 있다. 야토병은 북미와 유럽, 아시아에서 자연 발생하며 진드기, 파리,모기에 물리거나 공기 중에 떠다니는 병원체를 흡입함으로써 감염된다.

세계보건기구(WHO)는 500만 명이 사는 도시에 이 박테리아 50㎏을 공기중에 살포하면 1만9천 명이 죽고 25만 명이 심각한 질병에 걸릴 것으로 추산하고 있다.

영국 국방 과학촵기술연구소 리처드 팃볼 교수는 “이 박테리아는 내가 아는 가장 감염력이 강한 병원체”라며 “비슷한 세균이 한두 가지 더 있을 뿐”이라고 말했다.

과학자들은 이번 염기서열 완성이 프랜시셀라 툴라렌시스에 대한 바이오테러 방어 프로그램의 시발점이 돼 새로운 백신과 진단방법 개발로 이어지기를 바라고 있다.

영국과 미국, 스웨덴 연구소들은 백신 개발에 필요한 이 박테리아의 목표 단백질 선정을 끝냈으며 박테리아가 질병을 일으키도록 하는 것으로 추정되는 특정 유전자군도 발견했다고 밝혔다.

그러나 이 유전자군은 다른 생물체에서는 전혀 발견되지 않는 것으로 프랜시셀라 툴라렌시스가 어떻게 이 유전자군을 획득했는지, 유전자군이 어떤 역할을 하는지는 밝혀지지 않고 있다. 이 박테리아는 1911년 설치류에서 페스트와 비슷한 병을 일으키는 것으로 처음 보고됐다.

● 물리학
수소가스 1억으로 가열
물리학계의 기대를 모으고 있는 실험용 융합로 제작
영화 ‘스파이더 맨 2’에서 촉수 달린 악당 닥터 오크는 지난 50년간 수천 명의 학자가 숱한 연구를 거듭하고도 실패에 그쳤던 위업을 거의 달성할 뻔 했다. 바로 핵융합로의 제작이 그것이다. 하지만 이제 현실세계의 연구진들도 체면을 세울 수 있을지 모른다.

다국적 연구진으로 구성된 개발팀이 올해 ITER 제작에 착수할 예정이다. ITER이란 국제 열핵 실험용 원자로를 의미한다. 이는 핵 분열로에 수반되는 갖가지 위험요인이나 장기간 존속하는 방사능 폐기물 문제를 유발하지 않고도 융합 반응만으로 무한대의 전력을 생산할 수 있다는 사실을 입증할 목적으로 고안된 프로젝트이다.

ITER 프로젝트는 금세기 중엽까지 융합 전기를 생산해낸다는 목표 아래 향후 10년간 60억 달러의 예산을 들여 추진될 예정이다. 다만 여기에는 한 가지 문제가 있다.

본 기사가 인쇄에 들어갈 즈음 ITER을 지지하는 국제 협력단 즉 EU와 러시아, 미국, 한국, 중국, 일본 간에 ITER의 제작 장소를 둘러싼 논쟁이 한창 진행 중이었다.

문제의 후보지는 지난 해 프랑스와 일본으로 압축됐는데 수차례 협상을 거듭하고도 관련국간의 의견 차이가 조율되지 않고 있는 실정이다.

현재 중국과 러시아는 프랑스를 지지하는 입장인 반면 미국과 한국은 일본 측을 지지하고 있다.



국제 우주 정거장에 이어 두 번째로 큰 규모를 자랑하는 협력 사업으로서는 실로 난감한 출발이 아니라 할 수 없다.

1. 플라스마 원자로에서 수소의 동위 원소가 전자 및 이온의 고열 덩어리로 융합된다. 1억 의 온도에서 플라스마는 태양보다 뜨거운 상태에 도달한다. 이러한 플라스마 주변에 2개의 자기장이 형성된다. 첫 번째 자기장은 초전도 자석으로 인해 생성되며 두 번째 자기장은 토러스 둘레를 따라 흐르는 전류에 의해 생성된다.
2. 토러스 스테인레스 스틸 소재로 제작된 폭 5.4m의 도넛형 용기에 플라스마가 담겨있다.
3. 완충막 베릴륨으로 코팅된 스테인레스 스틸 판이 토러스를 감싸고 있으며 융합 반응 도중 발생하는 중성자와 열을 흡수한다.
4. 초전도 자기 코일 총무게가 11,200톤에 달하는 43개의 전자석이 토러스를 감싼 채 지구의자기장보다 100,000배나 강력한 자기장으로 플라스마를 고정시키고 있다. 자석은 거대한 저온 유지 장치에 담겨 초임계 헬륨의 작용으로 -270 로 냉각됨으로써 저항이 전혀 없는 상태에서 전류가 흐를 수 있도록 한다.
5. 바이오쉴드 원자로 전체를 감싼 2m 두께의 콘크리트 셸이 잔여 중성자 대부분을 흡수함으로써 바깥쪽에 있는 사람과 장비를 보호하는 구실을 한다.

● 물리학
기증된 사체 인식장치 부착… 밀반출 원천봉쇄
당국은 또 사체의 뼈 속에 심거나 채워넣는 전자인식표를 사용하기 시작했다
과학·연구목적으로 기증된 사체가 일부 빼돌려져 개인적 영리를 목적으로 밀반출되는 등 스캔들이 잇따르자 미국 캘리포니아대(UC) 의과대학은 유증사체에 바코드를 삽입하거나 무선주파수 인식장치를 부착키로 했다고 로스앤젤레스 타임스가 최근 전했다. 신문은 대학 관계자들의 말을 인용, 유증사체 관리시스템에 대한 개혁차원에서 이같은 결정을 내렸다고 전했다.

UC는 기증된 사체에 대한 관리지침을 강화하는 동시에 1년 전 잠정 폐쇄됐던 유증사체 기증프로그램을 재가동하기 위해 오는 3월 법원에 관련 서류를 제출할 것이라고 덧붙였다. 의과대 사체기증 중단조치는 지난 해 초 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA)와 어바인 캘리포니아대(UC 어바인) 등에서 사체 수 백구가 제약회사 등에 불법으로 밀매된 사실이 당국에 적발, 대대적인 수사가 착수되면서 이뤄졌다.

UC 평의회는 또한 UCLA를 포함, 4개 의과대에 기증되는 모든 유증사체 관리창구를 일원화, 통합 관리하고 해부실습 등 의대생들의 교육과 연구목적의 사체에 대한 보안 및 기록관리를 강화하기로 결정했다.

당국은 또 사체의 뼈 속에 심거나 채워넣는 전자인식표를 사용하고 유증사체 보관창고에 감시카메라를 설치, 사체 불법유출 등 불미스런 사고 가능성을 원천 봉쇄하기로 했다.

미 의과대학 가운데 가장 오랜 사체기증 프로그램을 운영하고 있는 UCLA는 매년 75구 가량의 시신을 연구목적으로 기증받고 있으며 사후 신체기증에 동의한 이들만 11만 명에 달한다.

생명의학기업 등 관련 업체에 의해 1구당 수 천 달러로 값이 매겨지고 있는 유증사체는 UCLA 메디컬센터 7층 대형 냉동실에 보관돼 있는데 지난 1993년에는 화장 처리된 기증시신 유골상자에서 깨진 관장(灌腸)기 부품과 유리병, 사용된 거즈뭉치, 고무장갑 등이 나와 물의를 빚었으며 1996년에도 사체기증자 유족들이 UC평의회를 상대로 사체가 부당하게 유출되고 있다며 소송을 제기했다.

한편 UC 어바인에서는 지난 1999년 사체기증 프로그램 책임자인 크리스토퍼 브라운이 5천 달러를 받고 애리조나의 한 연구소에 기증사체의 등뼈를 빼내 판 사실이 감사에서 적발, 면직됐으며 같은 해 포모나 웨스턴대 직원도 의학실험용 사체를 훔치려다 체포되기도 했다.

● 우주
토성 탐사선 호이겐스, 타이탄 진흙에 착륙
구르고 회전하면서 마지막 지점에 안착
유럽우주국(ESA)은 지난달 18일 타이탄 탐사선 호이겐스가 하강 도중에 촬영해 전송해 온 영상을 분석한 결과 호이겐스가 타이탄의 진흙 표면에 착륙한 것으로 나타났다고 밝혔다. ESA 과학자들은 호이겐스가 타이탄 착륙을 불과 수미터 앞두고 찍은 사진을 공개하면서 호이겐스가 회전하면서 타이탄의 진흙으로 된 표면에 떨어졌다고 말했다.

이날 공개된 사진들은 타이탄의 대기에 짙은 안개가 끼어 있으나 320kg 무게의 호이겐스가 구르고 회전하면서 마지막 지점에 내려앉았을 가능성을 보여주고 있다. 영상을 판독하고 있는 찰스 시는 “착륙시의 충돌 때 사소한 결함 한군데조차 없었다”며 “예상했던 것보다 훨씬 순조롭게 착륙이 이뤄졌다”고 말했다.

애리조나대 달촵행성 연구소의 마티 토머스코 교수는 호이겐스가 하강하는 도중 “생각했던 것보다 덜컹거렸다”며 높은 고도의 안개를 통과하면서 최소 10∼20도 흔들렸다고 전했다. 토머스코 교수는 또 타이탄 표면에서 19㎞ 떨어진 지점에서 찍은 사진을 판독한 결과 타이탄에 액체 메탄으로 추정되는 액체의 흐름이 있을 가능성이 있다고 말했다.

● 로봇
화성 탐사로봇 활동 1주년 맞아 여러모로 성공적인 평가
화성탐사 로봇 스피릿이 화성에 안착한 지 3일로 꼭 1주년을 맞았다.
스피릿과 조금 후에 합류한 오퍼튜니티는 당초 예상을 크게 넘겨 지금도 화성표면에서 탐사 활동을 계속하고 있다.

크리스천 사이언스 모니터지 인터넷판은 스피릿과 오퍼튜니티가 예상을 뒤엎고 활동을 계속함에 따라 추가 탐사작업에 대한 기대가 높아지고있다고 보도했다. 스피릿이 지난해 1월3일 화성에 안착했을 때 과학자들은 3개월 간 활동이 가능할 것으로 예상했다. 지금은 화성이 추운 겨울을 지나고 낮이 길어지는 기간이다.

태양전지로 에너지를 얻는 스피릿과 오퍼튜니티의 생존에 유리한 환경이라고 할수 있다. 이 때문에 일부 학자들은 이들이 앞으로도 상당 기간 작업할 수 있을 것으로 기대하고있다. 심지어 패서디나 제트추진연구소의 탐사 책임자 레오 비스터는 “1년 더 갈 수도 있다”고 말한다.

그러나 그렇게 말하는 그조차 “언제라도 로봇의 탐사 작업이 중단될 수 있다는 가정 아래 계획을 짜야한다”고 할 정도로 내일을 장담할 수 없는 것이 이들 로봇의 운명이다.화성에서 물의 흔적을 발견하는 등 스피릿과 오퍼튜니티의 지난 1년 간 탐사 활동은 어느 모로 보아도 성공적이었다고 평가된다.

이들의 활동을 지켜보고있는 과학자들은 끝까지 욕심을 버리지 못하고 있다. 당장 스피릿은 며칠만 더 기어올라가면 능선의 정상 부분에 도달해 반대편을 굽어볼 수 있는 위치에 있어 연구진들의 기대를 모으고 있다. 이들은 스피릿이 그동안 콜럼비아 힐 지역을 가로지르며 확인한 300피트 높이의 돌더미가 어떻게 생겼는지에 대한 단서도 얻을 수 있다는 미련을 버리지 못하고 있다.

이들은 수십억년 전의 화산활동의 결과일 수도 있으나 지금까지의 조사 결과 액체의 흐름에 의해 떠밀려 온 것일 수도 있다.

반면 오퍼튜니티는 그동안 화성 착륙지점 일대의 암석 성분을 분석,물의 흔적을 찾아내고 호수나 빙하 활동 등 이와 관련된 다양한 가설을 부각시켰다.

미항공우주국(NASA)의 역사학자 알렉스 롤런드는 오퍼튜니티의 활동이 “로봇 탐사로 할 수 있는 것의 표본”이라고 평가했다.

● 바이오테크놀로지
오렌지 껍질로 플라스틱 제조
껍질에 존재하는 기름, 촉매제로 이용
오렌지 껍질로 플라스틱을 만들수 있는 방법이 발견됐다고 BBC 인터넷판이 최근 보도했다.

미국 코넬대의 거프리 코츠 화학교수 연구팀은 최근 미국화학회(ACS) 회지를 통해 발표한 논문에서 이산화탄소(CO₂)와 오렌지 껍질에 존재하는 기름, 촉매제를 이용해 새로운 중합체를 만들었다고 밝혔다.

연구팀은 특히 앞으로 온실가스의 주범으로 꼽히는 이산화탄소가 공기 속에 배출되는 대신 플라스틱 제조를 위한 원료용으로 수집될 날이 도래할 것으로 내다봤다.

오렌지 껍질에는 오렌지유(油)의 95%를 차지하는 탄화수소의 일종인 리모넨이 함유돼 있는데 리모넨 산화물을 새로운 중합체의 원료로 사용했다고 연구팀은 설명했다. 리모넨은 주로 가정용 세제에 감귤향을 첨가하는데 사용된다.

촉매제를 이용, 리모넨 산화물과 이산화탄소를 반응시켜 폴리모넨 카보네이트라는 새로운 `오렌지 플라스틱'을 얻을 수 있었으며 이 중합체는 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 폴리스티렌의 특징을 갖고 있다.

코츠 교수는 "플라스틱 원료로 석유가 아닌 값싸고 풍부한 대체제를 찾으려면 좀더 면밀한 조사가 선행돼야 한다"며 "재활용 소재에서 고품질의 플라스틱을 생산해낼 수 있다는 점이 우리 연구팀을 흥분케 한다"고 말했다.

● 신기술
T레이 제어법 발견… 상업적 활용도 무궁무진
테라헤르츠 광선이 전자기 스펙트럼의 새로운 기대주로 각광받게 된 이유
마이크로파는 요리법에 있어 혁신을 일으킨 반면 X레이는 의사들의 골절 진단을 도왔으며 근적외선은 야시경의 발명을 가져왔다. 그러나 전자기 스펙트럼 상에서 적외선과 마이크로파의 중간쯤에 위치한 테라헤르츠(terahertz) 광선의 경우는 온통 말뿐인 실정이다. 일명 T레이로 지칭되는 테라헤르츠는 생성, 탐지는 물론 목표물에 조사(照射)하기도 어려운 것으로 알려져 있다. 그런데 최근 라이스대 물리학과의 다니엘 미틀먼 교수 팀에 의해 이러한 T레이를 제어할 수 있는 간단하면서도 강력한 방법이 발견됐다. 이는 가설 상에서만 존재하던 기술을 실용화시킬 수 있는 대발견이라 하겠다. X레이와 마찬가지로 t레이도 판지나 플라스틱 같은 비금속 물질을 투과 또는 투시할 수 있다. 단 유해한 이온화 광선을 수반하지 않고도 말이다.

이런 점에서 볼 때 T레이는 촬영에 있어 더할 나위 없이 이상적인 방식이라 할 수 있다. 촬영 대상이 인체의 소화기이든 미심쩍은 수하물이든 간에 말이다.

T레이는 지난 수년 간 상업적 측면에서 무용지물로 치부돼왔다. T레이를 유도해낼 방법을 아무도 밝혀내지 못했기 때문이다. 마이크로파와 궁합이 잘 맞는 속이 빈 금속 튜브는 물론 적외선에 사용하는 광섬유도 시험해봤지만 별다른 성과가 없었다.

미틀먼 교수가 내놓은 해법은 간단하다. 한쪽 끝에서 T레이 신호를 수신하는 한편 다른 쪽 끝에서는 동일한 신호를 발사하는 금속 막대기를 사용하자는 것이다. 다음 도표를 통해 직접 알아보도록 하자.

● 우주계획
日, 달 보다 4배 먼 우주에 기지
지구에서 150만㎞ 떨어진 우주에 화성탐사 등 우주탐사의 거점 제안
“미국이 달(月)에 우주기지를 건설한다면 우리는 달 보다 훨씬 먼 심(深)우주에 우주기지를 설치하자”

장기 우주개발계획을 마련 중인 일본 우주항공연구개발기구 실무팀이 수십년 후 먼 우주에 독자적인 우주기지를 건설하는 것을 내용으로 하는 야심적인 중간보고서를 작성해 화제다.

실무팀은 아사히(朝日)신문이 보도한 중간보고서에서 지구에서 150만㎞ 떨어진 우주에 화성탐사 등 우주탐사의 거점이 될 우주기지 건설 가능성을 검토하자고 제의했다.

지구와 달의 거리가 38만㎞인 점을 고려하면 이 구상이 실현될 경우 일본의 우주기지는 미국이 작년 1월 확정한 새 우주계획에서 목표로 내건 달 표면 우주기지보다 훨씬 먼 곳에 설치된다.

연구팀에 따르면 이 곳은 지구와 태양의 인력과 원심력이 조화를 이루는 특수한 지역이다. 이 곳에 우주선과 같은 건조물을 띄워 놓고 행성탐사의 기지로 삼거나 망원경을 설치해 관측하는 일이 가능할지 구체적으로 검토해 보자는 것.

이곳에 우주기지를 설치하면 지구중력의 6분의 1에 불과하다고는 하지만 중력이 있는 달을 거점으로 하는 기지에 비해 중력이 거의 없기 때문에 행성으로 가기가 훨씬 쉬워 효율적인 탐사가 기대된다고 연구팀은 밝혔다.

야마카와 히로시(山川宏) 우주과학연구본부 교수는 “아직 초안단계지만 일본의 독자성을 살리고 싶다”면서 “3월까지 보고서를 마무리하겠다”고 말했다.

조지 부시 미국 행정부는 달 표면에 장기체재가 가능한 기지를 건설해 이 기지에서 로켓을 발사, 화성이나 더 먼 천체에 유인우주선을 보낸다는 웅대한 신우주전략을 작년 1월 발표했으나 일본의 계획은 비록 계획 단계지만 이보다 한 발짝 앞선 내용이 될 것으로 보인다.

● 방정식
배터리 기능을 겸하게 된 인체
이제 코드는 필요 없다. 등 근육에서 동력을 끌어내는 신종 이식 장치
울혈성 심부전으로 고통 받고 있는 미전역의 5백만 인구 대부분에게 있어 선택할 수 있는 치료법은 극히 제한적이다. 심근(心筋)이 약화돼 혈액을 효율적으로 뿜어내지 못할 경우 대다수 환자에게 카디악어시스트사(CardiacAssist)의 제품인 거추장스러운 보조 장치 이식이 처방된다. 이 장치는 무거운 외장 배터리 팩을 통해 작동된다. 그 중 일부는 콘셋에 플러그를 끼우기까지 해야 하는데 이럴 경우 병원 밖 출입은 완전히 포기해야 한다. 그런데 이제 무선방식의 대안 기술이 등장하고 있다.

피츠버그의 앨러게니 종합병원 연구진이 외부의 전력원 없이 자체 조달만으로 작동하는 유압 펌프를 개발해냈다. 일명 ‘근육 에너지 컨버터(MEC)’라 불리는 이 기기는 골격 근육을 생체 배터리로 변환시킴으로써 근육의 막대한 운동 에너지를 이식 장치의 동력원으로 활용한다. 9온스 상당의 티타늄 기기는 흉부에 배치돼 흉곽에 부착된다. 인공 건(腱)이 기기에 달린 작동기(actuator)를 등 근육에 연결한다.

이 때 등 근육은 이식된 전극에 의해 자극을 받게 된다. 근육이 수축하면서 작동기 부분을 움직이게 되는데 이로써 캠이 회전을 하는 한편 이식 장치를 위한 수력이 생성된다. MEC는 개를 대상으로 한 실험에서 우수한 성능이 입증됐다. 이제 다음 단계는 인체의 심장 이식 장치에 부착해 시험해볼 차례다. 인체에 사용될 근육 배터리는 2010년경에 등장할 것으로 예상된다.

● 로봇
근육세포로 움직이는 미소로봇 개발
살아있는 쥐의 근육세포로 움직이는 미소로봇이 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 연구진에 의해 개발됐다고 BBC뉴스 인터넷판이 최근 보도했다.
재료과학분야 권위지인 네이처 머티리얼스에 실린 논문에 따르면 카를로 몬테마그노 교수가 이끄는 연구진은 1㎜도 안되는 크기의 이 로봇에 쥐의 세포들을 심은 초소형 실리콘 칩을 장착해 외부동력 공급없이 움직일 수 있게 했다. 이번사례는 생물공학과 나노테크놀로지가 결합해 이룬 개가 중 하나로 평가된다.

나노테크놀로지는 자연에서 착안하는 경우가 많지만 몬테마그노 교수팀은 자연에서 아이디어를 얻는데 그치지 않고 자연을 실제 재료로 사용하는 연구를 해왔다. 이 팀은 과거에 유전자 조작 단백질을 이용해 회전식 나노모터를 개발한데 이어 이번에는 쥐의 심장세포를 이용, 세포가 수축할 때마다 스스로 움직이는 한 쌍의 미세한 개구리 다리 같은 장치를 개발했다.

그는 “플라스틱이나 실리콘 소재의 이 미세한 구조물에 기계적으로 구부리고 펼 수 있는 관절을 갖도록했다”고 소개하고 두다리가 몸체에 45도 각도로 붙어있으며 다리마다 45도 각도로 움직일 수 있는 발도 달려있다고 밝혔다.

또 “계면화학을 나노수준으로 적용해 근육세포들이 지금은 붙고 다음에는 떨어져야겠다는 신호를 받도록 했다”며 “세포들이 서로 붙을 때 변화를 겪어 근육 형태를 띠게 된다”고 설명했다. 현미경으로 보면 두발 달린 작은 로봇이 엉금엉금 기어다니는 것을 관찰할 수 있다고 그는 밝혔다.

그는 이런 종류의 근육은 컴퓨터칩에 동력을 공급하는 소형발전기 등에도 사용될 수 있을 것으로 전망했다.