과학과 놀자 | 생글생글

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우주에 기지국 세워 사막·바다서도 통신

한국에서 위성인터넷 서비스 '스타링크'를 사용할 날이 머지않았다. 국내 통신사들이 스타링크를 운영하는 우주 기업 스페이스X와 계약을 맺고 정부의 사업 승인을 기다리고 있기 때문이다. 업체들은 승인이 떨어지는 대로 비행기와 선박에 서비스를 도입할 예정이다. 일각에서는 항공 및 해상 분야처럼 특수한 경우를 제외하면 스타링크가 한국 시장에 어울리지 않는다고 평가한다. 기존 인터넷 서비스 대비 상대적으로 비싸고 느리다는 이유에서다. 하지만 전문가들은 다가오는 6G(6세대 이동통신) 시대에는 보편화될 것으로 예상하고 있다.현재 한국에서 제공하는 인터넷 서비스는 대부분 지상 통신망을 이용한다. 곳곳에 세워진 기지국이 스마트폰 같은 단말기와 네트워크의 연결을 중개하는 방식이다. 기지국이 단말기와 전파를 송수신할 수 있는 범위를 ‘커버리지’라고 하는데, 사용자가 어디에 있어도 인터넷을 쓸 수 있도록 하려면 커버리지를 벗어난 ‘음영지역’이 생기지 않도록 기지국을 촘촘하게 세워야 한다. 이런 이유로 기지국을 구축하기 힘든 섬, 사막, 산악지대 등에서는 인터넷이 자주 끊기거나 아예 이용할 수 없는 경우가 많다.이와 달리 위성인터넷은 우주에 떠 있는 인공위성이 기지국 역할을 한다. 머리 위에서 전파를 보내므로 지형지물의 제약을 받지 않고 세계 모든 지역에 인터넷 서비스를 제공할 수 있다. 2022년 러시아의 침공으로 통신시설이 파괴된 우크라이나에서 스타링크 서비스를 이용해 통신망을 복구했고, 미국 기업 애플이 통신이 불가능한 곳에서도 긴급 전화와 문자 전송을 할 수 있도록 위성통신 기능을 탑재한 사례를 보여줬다.이런 장점에도
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위고비·마운자로…인기 불구 췌장염 등 부작용도

국제학술지'사이언스'는 2023년 최고의 과학적 성과로 비만치료제를 꼽았다. 현대인을 괴롭히는 비만 치료의 획기적인 돌파구를 열었다는 평가다. 실제로 미국의 방송인 오프라 윈프리, 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO) 등 유명인들이 비만치료제를 복용해 효과를 봤다는 것이 알려지면서 큰 화제가 되었다. 새 비만치료제는 어떤 효과가 있기에 품절 사태가 일어날 정도로 선풍적인 인기를 끌고 있는 걸까.비만의 의학적 정의는 지방이 과도하게 축적돼 건강에 악영향을 주는 상태다. 몸무게를 키의 제곱으로 나눠 계산하는 체질량지수(BMI)가 25 이상이면 과체중, 30 이상이면 비만이다. 비만은 단순히 체중이 증가한 상태가 아니라, 당뇨병과 고혈압, 고지혈증, 심혈관질환 등 만성질환의 주된 위험 요인이다. 이에 세계보건기구(WHO)는 1996년부터 비만을 질병으로 정의하고 있다. 문제는 아직 많은 사람이 비만이 ‘질병’이라고 인식하지 않고, ‘치료’의 대상으로 보고 있지 않다는 것이다. 게다가 전 세계적으로 성인과 어린이 모두에서 비만 환자가 계속 증가하고 있다. ‘세계비만연맹’은 이대로라면 2035년에는 세계 인구의 절반 이상이 과체중 또는 비만이 될 것이라고 경고했다.비만은 식사와 운동, 생활 습관 교정 등의 방법으로 치료하고 있지만, 이것만으로는 충분하지 않은 경우 약물치료를 진행한다. 현재 개발된 비만치료제는 크게 세 가지가 있다. 우선 배고픔을 덜 느끼게 하거나, 포만감을 높이는 신경전달물질이나 호르몬의 작용을 높여 식욕을 억제해 음식을 적게 섭취하도록 하는 식욕억제제가 있다. 지방분해효소를 억제해 지방의 소화와 흡수를 줄여 몸 밖으로
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한두 번 경험하면 뇌 손상…신경 조절기능 마비돼

마약이 연일 뉴스에 오르내린다. 유명 연예인이 상습적으로 마약을 투약했다는 소식부터 대량의 마약이 밀수입됐다거나 마약에 취한 운전자가 도로를 위험하게 달리다 검거됐다, 청소년이 마약 위험에 노출됐다는 소식까지. 마약이 연령, 지역을 가리지 않고 점점 광범위하게 퍼지고 있다.‘마약’이라는 이름으로 한데 묶여 불리고 있지만 그 종류는 다양하다. 각각 중독성, 남용 피해, 작용 시간, 투여 방법 등이 다른데, 일단 법의 처벌 수위에 따라 크게 마약, 향정신성의약품, 대마 등 세 종류로 나눌 수 있다. 먼저 ‘마약’에는 아편, 모르핀, 헤로인, 코카인 같은 천연 마약과 메사돈, 염산페티딘 같은 합성 마약이 속한다. 또 흔히 ‘향정’이라고 줄여서 부르는 향정신성의약품은 본래 환자 치료 목적으로 사용됐으나 중독성이 있어 규제하는 약물로 필로폰(메스암페타민), LSD, 메스칼린 등이 있다. 마지막으로 대마에는 대마초와 이를 압축한 해시시가 속해 있다.마약을 투여하면 중추신경계가 흥분되거나 억제된다. 그 중심에는 사랑에 빠지거나 도박, 게임을 할 때 분비되는 호르몬인 ‘도파민’이 있다. 도파민은 신경전달물질로 뉴런(뇌신경 세포)에서 분비되면 뉴런 사이의 공간인 시냅스를 지나 다른 뉴런으로 이동한다. 이때 분비된 뉴런이 적정량을 넘으면 도파민 운반체들이 시냅스에 있는 도파민을 제거해 알아서 적정량을 조절한다.한데 마약은 이 조절 기능을 마비시킨다. 한 예로 코카인은 도파민 운반체의 활동을 방해해 지나치게 많은 양의 도파민이 시냅스에 그대로 잔류하게 한다. 그 결과 시냅스의 도파민 농도가 급격히 증가하고 근처의 뉴런을 자극해 계속
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태양 입자와 지구 대기가 마찰하는 광전현상

겨울밤 북극 하늘에서는 초록빛 오로라가 피어난다. 오로라는 로마 신화에서 매일 아침 태양의 도래를 알리는 새벽의 여신 '아우로라' 이름에서 유래했다. 새벽의 여신이 여는 하늘의 문이라 불리는 이유다. 그러나 실상을 안다면 결코 아름답게만 보이진 않을 것이다. 강렬한 오로라의 출현은 자연이 선사하는 낭만의 순간이지만, 동시에 통신장비 혼란을 알리는 경고 메시지이기도 하다.오로라는 태양풍과 지구 자기장의 합작으로 탄생한다. 태양에서 ‘플레어’, ‘코로나 질량 방출’ 같은 폭발이 일어나면 그 여파로 태양에서 전기를 띤 입자(하전입자)들이 초속 450km로 분출된다. 이를 태양풍이라 한다. 강력한 태양풍은 수소폭탄 1억 개의 위력을 지닌 것으로 알려져 있다.다행히 지구에는 자기장이 있어 태양풍으로부터 보호한다. 그러나 강력한 태양풍은 지구 자기장을 강타해 지자기 폭풍을 일으키며 일시적으로 지구 자기권에 혼란을 주기도 한다. 이때 태양풍의 하전입자 일부는 지구 자기권으로 들어온다. 지구 자기장을 따라 자기력선이 모이는 극지방의 대기로 빨려 들어간 하전입자들은 대기 상층부에서 산소, 질소 분자와 충돌하면서 빛을 방출한다. 즉 태양에서 만들어진 하전입자와 지구 대기가 마찰하며 나타나는 광전 현상이 바로 오로라다.일반적으로 안정적인 원자나 분자가 흥분하면 다른 원자나 분자로 에너지를 전달해 불안정한 상태를 해소한다. 그러나 지구 대기 상층부는 공기가 희박해 들뜬 상태가 돼도 주변에 에너지를 전달할 곳이 거의 없다. 이 때문에 대기 상층부의 원자는 하전입자와 충돌해 들뜬 상태가 되면 충돌로 얻은 에너지를 오랜 시간에 걸쳐 천

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매운맛은 미각 아닌 온도·통증이 혼합된 감각

지난 10월 기네스 세계기록(Guinness World Records)은 고추 품종 중 하나인 '페퍼X'가 세계에서 가장 매운 고추에 등극했다고 공식 발표했다. 페퍼X를 개발한 사람은 미국 퍼커버트 페퍼 컴퍼니 설립자인 에드 커리다. 그는 페퍼X 이전 매운 고추 챔피언이었던 품종 '캐롤라이나 리퍼'를 만든 인물로, 자신이 세운 기록을 스스로 경신했다. 기네스 세계기록에 따르면 페퍼X의 스코빌지수는 269만3000SHU다. 이는 캐롤라이나 리퍼 맵기(164만 SHU) 1.6배 수준이다. 미각은 액체 상태의 화학물질이 혀 등의 미각 수용체를 자극했을 때 생긴 ‘맛 정보’가 신경계를 통해 대뇌에 전달되는 과정이다. 사람이 느낄 수 있는 맛은 수백 가지이지만, 혀가 느끼는 순수한 맛은 단맛, 쓴맛, 신맛, 짠맛, 감칠맛 등 다섯 가지다. 우리가 흔히 말하는 ‘매운맛’은 포함지 않는다. 이유가 뭘까. 매운맛과 관련된 화학물질이 미각 수용체가 아닌 온도나 통증을 감지하는 수용체 TRPV1에 붙기 때문이다. 매운 음식을 먹으면 덥거나 얼얼함을 느끼는 게 증거다. 결국 매운맛은 맛이라기보다 혀가 뜨거움과 차가움 그리고 아픔을 느끼는 감각을 일컫는다. 매운맛이 온도와 통증이 섞인 감각이라는 사실은 미국 샌프란시스코 캘리포니아대 데이비드 줄리어스 교수가 밝혀냈다. 줄리어스 교수는 TRPV1 수용체가 제거된 생쥐들이 그렇지 않은 쥐보다 뜨거운 물에 둔감하게 반응한다는 실험 결과를 토대로 당시 통증만 감지한다고 알려졌던 TRPV1 수용체가 온도 감지에도 관여한다는 사실을 발견했다. 더불어 TRPV1 수용체는 주변 온도가 대략 42℃를 넘었을 때 활성화된다는 것도 알아냈다. 줄리어스 교수는 1997년 이 연구 결과를 국제학술지 에 발표했고,
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시럽 수분 5% 미만·비결정 상태 유지해야

간식 탕후루 인기가 전국을 휩쓸고 있다. 중국어로 '설탕 박'을 의미하는 탕후루는 작은 과일을 꼬치에 꿴 뒤 설탕물을 입혀 만든다. 한입 베어 물면 설탕 코팅이 바사삭 부서지며 내는 과자 같은 느낌과 과일 과육의 부드러운 식감이 독특해 입맛을 자극한다. 과일에 설탕을 코팅한 것이 전부라 아주 단순한 음식이라고 생각할 수 있지만, 조금만 들여다보면 탕후루는 과학적 원리로 정교하게 만들어진 결과물이다. 탕후루의 재료는 꼬치에 꿸 과일과 겉면을 감쌀 설탕, 그리고 약간의 물이 전부다. 재료만큼 만드는 방법도 간단한데, 물과 설탕을 각각 1:2 비율로 섞은 후 열을 가해 녹이고 과일을 코팅하면 된다. 이 중에서 가장 중요한 단계는 설탕 녹이기, 즉 시럽 만들기다. 정교한 설정이 필요한 단계로, 탕후루 만들기의 성공 여부가 이때 결정된다고 해도 과언이 아니다. 설탕 시럽을 만들 때는 우선 온도를 꼭 맞춰야 한다. 이 시럽의 온도는 130~160℃ 이내가 가장 적당하며, 이 온도는 수분함유량과 관련이 있다. 물의 끓는점은 100℃이므로 설탕 시럽을 100℃까지 가열하면 수분이 증발하기 시작하는데, 130℃는 수분이 전체의 5% 이하로 떨어지는 지점이다. 만약 수분이 5% 이상이면 끈적끈적한 형태가 되어 탕후루의 바삭한 식감을 만들 수 없다. 반면 170℃까지 가열하면 설탕 시럽이 너무 딱딱해져 과일 표면에 매끄럽게 입힐 수 없다. 집에서 탕후루를 만들고 싶은데 온도계가 없다면 시럽이 노랗게 변하기 시작할 때를 포착하면 된다. 설탕 구조가 깨지면서 ‘캐러멜화’가 되는 것인데, 이 반응은 약 150~160℃에서 일어난다. 과일을 코팅하기 전 차가운 물을 시럽에 넣어보는 것도 좋은 방법이다. 차가운
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흡혈 없이 150일 생존…50℃ 이상 열에 약해

요즘 최고의 화두는 빈대다. 전국 곳곳에서 빈대를 발견했다는 제보가 이어지면서, 빈대를 두려워하는 이른바 '빈대 포비아(phobia)'가 확산되고 있다. 조짐이 심상치 않다. 최근 몇 년간 뉴욕·홍콩 등 주요 도시에서 빈대 개체수가 급격하게 늘었고, 지난가을 무렵엔 프랑스 파리를 습격해 사람들을 큰 혼란에 빠뜨렸기 때문이다. 우리 주변에 바짝 가까워진 빈대, 만약 발견한다면 어떻게 해야 할까. 빈대 퇴치에 가장 먼저 떠오른 방법은 역시 살충제다. 모기나 바퀴벌레를 발견했을 때에도 가장 먼저 찾는 것이 퇴치제니까 말이다. 살충제 중 DDT는 빈대를 죽이는 데 효과적인 것으로 알려졌다. DDT가 처음 등장한 것은 1939년의 일이다. 스위스의 화학자 파울 헤르만 뮐러가 DDT라는 물질에 살충 작용이 있다는 사실을 처음 알아냈다. DDT는 디클로로디페닐트리클로에탄(dichlorodiphenyltrichloroethane)의 약자로, 유기염소계 살충제로 분류된다. 색깔과 냄새가 없다는 게 특징이다. 무엇보다 곤충을 죽이는 ‘살충’ 효과가 뛰어나다. 곤충을 향해 DDT를 뿌리면, 즉시 독성이 나타난다. 몸에 닿기만 해도 죽는 것이다. 곤충은 물에 젖지 않도록 표면에 얇은 지방층이 덮여 있다. DDT는 지방에 잘 녹는 성질이라 곤충의 몸에 닿는 순간 지방층을 통해 몸속으로 빠르게 흡수된다. 이후 신경세포에 있는 나트륨이온의 흐름을 방해해 신경을 마비시키는 원리다. DDT 이전에 사용한 살충제들은 해충이 먹어야 그 효과가 나타났다. 그 때문에 살충제를 뿌리고도 실제 살충 효과가 나타나기까지 시간이 걸렸는데, 그에 비하면 DDT는 그 속도가 확연이 빠른 만큼 획기적인 제품이었다. DDT는 가격이 저렴해 많이 사용하기 시작했고, 1960~1
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우주 탄생 비밀 기대했지만 생성 즉시 사라져

국제연구팀이 희귀 동위원소 ‘산소-28’을 처음으로 관측했다. 동시에 기존 통설을 뒤집는 동위원소의 성질을 밝혀냈다. 물리학자들은 산소-28을 안정성이 높은 동위원소로 예측해왔는데, 실험 결과 산소-28은 생성 즉시 붕괴되며 불안정한 모습을 보였다. 이번 연구 결과로 기존 물리학 이론에 수정이 필요할지도 모른다. 원소의 원자핵은 양성자와 중성자로 이뤄져 있다. 양성자 수는 원소 번호와 화학적 성질을 결정한다. 중성자 수는 원소마다 다를 수 있으며, 중성자 수가 많을수록 질량이 크다. 이때 원소 번호가 같지만, 중성자 수가 다른 쌍둥이 원소를 두고 ‘동위원소’라 한다. 이제껏 밝혀진 원소는 118개, 동위원소는 3000여 개다. 가령 모든 산소는 양성자 수가 8개지만, 중성자 수는 4~18개로 다양하다. 이 중 자연 상태에 존재하는 안정 동위원소는 중성자 수가 각각 8, 9, 10개인 산소-16, 산소-17, 산소-18 등 세 가지다. 안정 동위원소는 방사성 붕괴를 하지 않는 안정한 동위원소라는 의미다. 이런 동위원소 중에는 희귀 동위원소라 불리는 것들이 있다. 이름 그대로 희귀하거나 수명이 짧아 아직 발견되지 않은 동위원소다. 우주의 탄생 과정에서 매우 짧은 순간에 나타났다 사라져 지구상에 극소량 남아 있거나 존재하지 않는 경우가 대부분이라 주로 인공적으로 만들어낸다. 희귀 동위원소의 발견은 우주의 생성과 진화 과정의 실마리를 찾을 데 도움 될 것으로 기대된다. 하지만 대부분 안정성이 낮아 빠르게 붕괴해버리기 때문에 관측이 매우 어렵다. 그러던 지난 8월 30일, 희귀 동위원소 ‘산소-28’을 처음 발견했다는 연구 결과가 국제학술지 에 실렸다. 곤도 요스케 일본 도쿄공대 물리학과 연

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