과학과 놀자 | 생글생글

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온난화로 강도 세진 엘니뇨, 지구 더 달군다

전국이 뜨거운 여름을 보내고 있다. 서울에서는 지난달 19일 최고기온이 36℃에 육박했다. 6월 중순 기준으로 75년 만에 최고치다. 경북 지역은 37.7℃를 기록한 곳도 있었고, 경산은 39℃에 달했다. 최근 폭염 시기가 더 빨리 찾아오고 있는 추세다. 전문가들은 올해 역대 가장 뜨거운 해가 될 것으로 예상하고 있다.폭염이 기승을 부리는 것은 한국만이 아니다. 인도는 지난 5월 최고기온이 50℃에 육박하는 등 극한의 더위를 겪었다. 폭염으로 온열질환 사망자가 100명 넘게 발생했다. 미국도 곳곳이 무더위에 시달렸다. 북동부 지역 농작물 작황에 심각한 영향을 미쳤다. 캔자스 등 미국 곡창지대는 극심한 가뭄으로 밀 재배에 어려움을 겪고 있다.폭염은 비정상적 고온 현상이 며칠간 지속되며 일상생활에 피해를 주는 재해를 뜻한다. 한국에서는 체감온도가 33℃ 이상인 상태가 2일 이상 지속될 경우 ‘폭염주의보’를, 35℃ 이상인 상태가 2일 이상 지속되면 ‘폭염경보’를 발령한다. 폭염이 이어져 한밤중에도 기온이 25℃ 이하로 내려가지 않으면 열대야 현상이 나타날 수 있다.흔히 한반도의 폭염 원인으로는 북태평양·티베트 고기압의 발달, 엘니뇨 현상, 지구온난화로 인한 기온 상승 등이 꼽힌다. 특히 2018년에는 대기 상층에서 티베트 고기압, 대기 중하층에서는 북태평양 고기압이 평년보다 강하게 발달해 뜨겁고 습한 공기가 한반도로 지속적으로 유입되면 무더운 날씨가 이어졌다.지난해는 엘니뇨의 영향으로 지구가 뜨겁게 달궈졌다. 현대적 기상 관측이 시작된 이후 가장 더운 여름으로 기록됐다. 엘니뇨는 태평양 해수가 수개월 동안 비정상적으로 따뜻해지는 현상이다. 따뜻해진
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공룡은 파충류보다 조류에 가까워…깃털 화석도 발견

티라노사우루스, 스테고사우루스, 알로사우루스, 브라키오사우루스 등. 어릴 때 '공룡 박사'가 되어 어려운 공룡의 이름을 술술 외워본 경험이 있을 것이다. 공룡은 지구 역사상 가장 거대하고 강력했지만, 이미 멸종됐기에 호기심과 상상력을 불러일으키는 존재로 늘 인기가 많다. 올해는 공룡 연구가 시작된 지 200년이 되는 해다. 공룡 연구는 그동안 어떻게 발전해왔을까.공룡 화석은 수천 년간 발견됐지만, 당시에는 화석이 살아 있는 유기체의 잔해라는 사실을 알지 못했기 때문에 주목받지 못했다. 그러다 17세기부터 비교해부학과 고생물학 연구가 발전하면서 화석이 중요한 연구 대상으로 급부상하기 시작했다. 화석 발굴이 시작되면서 거대한 뼈와 이빨을 가진 화석들이 발견됐다. 그런데 이 화석들은 지구에 사는 동물들과 비교할 수 없을 정도로 컸기에, 과학자들은 화석의 정체가 무엇인지 고심했다.1824년, 영국의 지질학자 윌리엄 버클랜드가 처음으로 공룡 화석을 연구하고 이에 대한 논문을 발표했다. 그는 이 화석의 주인공이 멸종한 거대 도마뱀일 것이라 추정하고, ‘메갈로사우르스’라는 이름을 붙였다. 최초의 공룡 연구가 시작된 순간이었다. 이후 사람들은 이 거대한 화석들의 주인공이 멸종된 거대 파충류라는 것을 알아냈다. 그리고 1842년, 영국의 고생물학자 리처드 오웬이 이 거대 파충류에게 ‘무서운 도마뱀’이라는 뜻의 ‘공룡’이라는 이름을 붙였다.이후 1858년, 미국 뉴저지주에서 하드로사우루스라는 이름의 공룡 화석이 발견됐다. 이 화석은 골격이 거의 완전히 보존된 상태였는데, 과학자들은 이 화석을 연구하며 공룡이 두 발로 걷는 동물이었음을
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연료 없이 태양 빛으로 항해…심우주 탐사 길 열려

지난 4월, 우주를 항해하는 우주 범선이 돛을 펼쳤다. 커다란 돛을 펼쳐 바람의 힘으로 바다를 항해하는 범선처럼, '우주 범선'은 빛 입자의 힘을 받아 추진력을 얻는다. 미항공우주국(NASA)은 4월 24일 우주 범선을 태운 로켓을 뉴질랜드 마히아 발사장에서 쏘아 올려, 궤도에 진입시킨 뒤 우주 범선을 배치하는 데까지 성공했다.우주 범선은 평범한 택배 박스 크기(23×23×34cm)인 초소형 인공위성 큐브샛에 담겨 우주로 향했다. NASA는 우주 범선에서 돛을 지지하는 돛대를 유연한 탄소섬유 소재로 만들어 돌돌 말아 큐브샛에 탑재했다. 4개의 삼각형으로 분리된 돛도 전체 면적은 80㎡로 아주 크지만, 두께가 사람 머리카락의 40분의 1 수준인 2.5㎛라 평범한 박스 크기에 싣는 것이 가능했다. 지상 1000km 궤도에 진입한 뒤, 우주 범선이 큐브샛에서 분리돼 최종적으로 돛을 완전히 펼치는 데까지는 총 25분이 소요됐다. 우주 범선은 주변의 빛 조건이 적절하다면 지구에서도 관찰할 수 있다. NASA는 “우주 범선의 돛은 반사 소재이기 때문에 때로는 밤하늘에서 가장 밝은 별인 시리우스만큼 밝아질 수 있을 것”이라고 설명했다.우주 범선의 원리는 아주 간단하다. 태양으로부터 날아온 광자들이 돛에 부딪힐 때 가해지는 힘으로 추진력을 얻어 움직인다. 돛을 펼친 직후에는 광자로부터 얻은 추진력이 적어 속도가 느리지만, 태양으로부터 계속 광자를 받아 힘이 축적되면서 점점 추진력이 향상된다. 우주 범선이 한 달 동안 햇빛을 받으면 시속 550km까지 속도를 끌어올릴 수 있다. 이론적으로는 초속 30만km인 광속의 10~20%까지 속도를 높일 수 있으며, 인류가 지금까지 개발한 모든 로켓의 속도를 가뿐
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수소 1g 핵융합으로 석유 8t 에너지 얻어

'인공 태양'으로 불리는 핵융합 장치는 가벼운 원소들의 원자핵을 서로 융합시켜 에너지를 생성한다. 원료인 수소를 쉽게 얻을 수 있고, 수소 1g으로 석유 8t에 맞먹는 에너지를 만들어낼 수 있다는 점에서 화석연료를 대체할 꿈의 에너지원으로 주목받고 있다.태양이 1초에 뿜어내는 에너지의 양은 약 3.8x1026와트(W)다. 지구에 있는 모든 인류가 100만 년 동안 살아가는 데 필요한 에너지보다 많다. 태양이 이렇게 거대한 에너지를 눈 깜짝할 새에 만드는 비결은 바로 핵융합이다. 핵융합은 원자력발전의 기본 원리인 핵분열과 마찬가지로 원자의 ‘질량 결손’을 유도해 에너지를 생성하지만, 방식이 다르다.먼저 핵분열은 우라늄의 방사성 동위원소(양성자 수는 같으나 중성자 수가 달라 질량이 다른 원소)인 우라늄235(235U)를 원료로 사용한다. 전하를 띄지 않는 중성자를 우라늄235의 원자핵에 충돌시키면 더 가벼운 원소인 바륨(Ba)과 크립톤(Kr)으로 쪼개지고, 이때 질량 결손이 일어난다. 다시 말하면 우라늄235의 질량보다 바륨과 크립톤 질량의 합이 작다는 뜻으로, 사라진 질량만큼이 에너지로 바뀐다. 결손되는 질량이 아주 작아도 특수상대성이론에 따라 빛의 속도를 두 번 곱한 만큼의 에너지(E=mc2)가 생성된다. 우라늄235 원자핵 1개가 분열하면 같은 무게의 석유나 석탄이 탈 때보다 몇백만 배 많은 에너지가 만들어지는 이유가 이 때문이다.반면 핵융합은 가벼운 원소인 중수소(2H)와 삼중수소(3H)를 이용한다. 두 원소는 모두 수소의 동위원소로, 수소보다 중성자가 각각 1개, 2개 많다. 중수소와 삼중수소들이 서로 충돌하면 더 무거운, 하나의 원소로 합쳐진다. 이때 충돌 전 원소들 질량의 합이

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유전자 변이로 세계 인구 1.7%가 제3의 성 가져

지난 4월 5일, 유엔인권이사회(UNHRC)가 '간성'의 권리를 보호하기 위한 결의안을 채택했다. 결의안의 핵심 내용은 각 나라에 "성적 특성에 선천적 변이가 있는 사람들에 대한 차별, 폭력, 유해한 관행에 맞서 싸우고 그 근본 원인을 해결하라"고 요구하는 것이다. 조금은 생소한 '간성'에 대해 알아보자.단어를 살펴보면 ‘사이 간(間)’과 성별을 뜻하는 ‘성품 성(性)’으로 이뤄졌다. 영단어 또한 ‘사이에’라는 의미의 접두사 ‘inter’가 성별(sex) 앞에 붙어 있다. 이렇듯 간성이란 흔히 알고 있는 두 가지 성별 ‘남’과 ‘여’ 사이의 중간을 나타낸다. 사전에는 ‘신체 특성상 남성 또는 여성으로 구분할 수 없는 성’으로 정의돼 있다. 염색체, 유전자, 호르몬, 성기 등 성별과 관련된 신체적 특징이 이분법적 구조에 들어맞지 않는 것이다. 세계 인구의 1.7%가 간성인으로 태어나는 걸로 추정된다. 그러나 지금까지 간성에 대한 기준이 명확하지 않고, 이를 규정하는 것에 대한 논란도 있다.과학적으로 살펴보면, 간성은 성염색체 수가 다르거나, 성별에 해당하는 기관이 없거나, 또는 반대로 갖고 있거나, 안드로겐 무감응 증후군, 선천성 부신 과다 형성 등의 증상으로 알아챌 수 있다. 이러한 증상은 태어날 때부터 나타나기도 하지만, 이차 성징 때 드러나기도 한다. 심지어 본인이 ‘간성’이라는 사실을 평생 모르고 사는 경우도 있다고 한다. 예를 들어 성염색체가 XYY인 사람은 유전적으로 간성이지만, XY인 사람과 외형적으로 크게 차이가 나지 않는다.간성은 왜 일어나는 걸까. 이를 이해하기 위해 성별은 언제, 어떻게 정해지는지 이해
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미생물만 있으면 화성에서 장기체류 가능

미생물은 맨눈으로 볼 수 없을 정도로 작다. 17세기 중반 미생물이 존재한다는 사실이 드러난 이후 많은 연구를 거쳐 미생물의 다양한 능력이 확인됐다. 미생물은 현재 인간의 질병 치료를 비롯해 농산물 관리, 에너지 생산 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 최근에는 기후변화와 식량 위기 문제를 해결할 식품으로 주목받고 있다. 화성 등 지구 밖 행성에서의 활용성까지 검증되고 있다. 우주에서 미생물 식품을 이용한 자급자족이 가능해질 수도 있다는 뜻이다.박테리아, 조류, 진균 등은 대표적 미생물이다. 이들의 크기는 0.1mm가 되지 않을 정도로 작다. 눈에 보이지 않기 때문에 과거에는 썩은 고기에 나타난 구더기, 나뭇잎을 갉아 먹는 애벌레는 자연히 생겨난다는 ‘자연발생설’이 정설로 받아들여졌다. 현미경이 발명되고도 한동안 시대를 지배하던 자연발생설은 1861년 루이 파스퇴르의 백조목 플라스크 실험으로 완전히 부정됐다. 이후 ‘생물속생설’이 확립되면서 미생물 연구도 가속화했다.미생물은 습기만 있으면 살 수 있으므로 지구상 어디에나 존재하며, 생명체들과 밀접한 관계를 맺고 있다. 인간의 몸속에도 잔뜩 살고 있다. 100조 개에 이르는 미생물이 군집을 이루며 살고 있고, 대장에는 1000종의 다양한 미생물이 사는 것으로 알려져 있다. 특히 장내미생물은 체내 소화효소로도 분해되지 않은 성분을 발효시켜 영양소와 에너지 공급을 돕는다.미생물의 유익성과 유용성이 연구를 통해 속속 드러나면서, 2010년 후반부터는 질병 치료에 미생물을 이용하는 연구가 주목받기 시작했다. 장내미생물이 치매와 같은 뇌 질환과 밀접한 관련성이 있다는 연구가 나왔다. 항암 치료 효
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연료 떨어져 멈춘 우주선·위성 재활용 길 열릴 듯

바야흐로 배달의 시대다. 어떤 물건이든 손가락 터치 한 번이면 음식도 디저트도 집 앞으로 배달된다. 지구 반대편 국가에서 시켜도 일주일도 채 걸리지 않는다. 배달 시장은 점점 확대되고 있다. 심지어 머지않은 미래에는 우주로의 배달이 시작될 예정이다. 이 우주 배송은 과연 누가 어떤 물건을 시킨 주문일까?지난 4월, 미국 연구개발 기관인 사우스웨스트연구소가 우주 재급유 위성 ‘APS-R’을 개발한다고 발표했다. 우주 재급유 위성은 이름 그대로 연료가 부족한 우주선이나 위성에 기름을 공급해주는 위성이다. 다시 말해 기름을 지구에서 우주로 가져다주는 배달 서비스인 셈이다.재급유 위성 APS-R의 목적지는 지구 상공 3만6000km의 정지궤도다. 로켓에 실려 정지궤도에 도달하면, 지구의 자전주기인 24시간에 맞춰 원형궤도를 돌 예정이다. 지구가 도는 속도와 같은 속도인 초속 3.07km로 움직이기 때문에 지구에서 봤을 때 같은 위치에 멈춰 있는 것처럼 보인다. 이 때문에 ‘정지궤도’란 이름으로 불리게 됐다.정지궤도는 우주의 여러 궤도 중에서도 가장 인기가 많다. 통신, 방송, 항행, 기상 등의 역할을 하는 위성이 주로 이 궤도에서 임무를 수행하고 있다. 그만큼 임무가 끝났거나 연료가 부족해서 멈춰 있는 우주쓰레기도 넘쳐난다.우주쓰레기 문제는 지구의 환경오염만큼 중요한 이슈다. 제 역할을 하지 않는 위성들이 우주에 머물며, 현재 작동하고 있는 위성들과 부딪혀 파손시키는 등 방해를 하기 때문이다. 일부는 중력에 의해 지구로 떨어져 충돌 위험이 되기도 한다. 실제로 최근 우주쓰레기가 미국의 한 가정집 천장을 뚫은 일이 있었다. 미국 국제우주정거장(ISS)에서 버린 장
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13년·17년 주기로 성충되는 매미 동시에 나와

지난 5월 8일, 미국 일간지 <뉴욕타임스>에 '매미 김치'가 소개됐다. 한국계 미국인 셰프가 만든 매미 김치는 매미를 통째로 양념과 버무린 형태였다. 이 외에도 기사에는 매미 파스타, 매미 토르티야 등 다양한 매미 요리가 열거됐다. 미국의 일간지에 때 아닌 '매미 레시피'가 나타난 이유는 미국에서 221년 만에 최대 규모의 매미 떼가 나타날 것으로 예고됐기 때문이다. 예측에 따르면 규모는 최대 1000조 마리다.매미는 생애의 대부분을 땅속에서 보낸다. 성충이 나뭇가지에 낳아둔 알에서 부화한 매미 유충은 땅으로 떨어진 다음 땅속을 파고들어가 나무뿌리의 수액을 먹고 산다. 나무뿌리 수액에는 물과 미네랄이 포함돼 있다. 유충 상태로 땅속에서 보내는 시간은 종마다 다른데, 한국에서 여름에 흔히 볼 수 있는 참매미와 말매미, 유지매미는 땅속에서 5년을 사는 ‘5년 주기 매미’다.우리는 여름마다 비슷한 크기의 매미 울음소리를 듣는데, 그 이유는 우리나라에 사는 매미 종의 대부분은 환경적 요인에 따라 2년, 4년 등 주기를 안 지키고 땅 밖으로 나오기 때문이다. 반면 미국에 사는 매미는 13년이나 17년 등 긴 주기를 지니는데, 외부 요인에 상관없이 주기를 엄격하게 지킨다. 그래서 이들을 따로 ‘주기 매미’라고 분류해 부르기도 하는데, 전 세계 3400종 중 9종이 여기에 속하며 이 중 7종이 미국에 서식하고 있다. 따라서 미국에서는 매미 울음소리가 수년에 한 번꼴로 들린다.올해는 미국에서 13년 주기 매미(Brood XIX)와 17년 주기 매미(Brood XIII)가 동시에 땅 밖으로 나오는 해다. 이 두 매미가 동시에 발생한 것은 13과 17의 최소공배수인 221년 전 1803년으로, 미국의 세 번째

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