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과학과 놀자
투자수익 따라 상금액 바뀌고, 공동수상자엔 나눠 지급

지난 10월 2일 생리의학상을 시작으로 물리학상, 화학상, 문학상, 평화상, 경제학상 등 6개 부문에서 총 11명이 노벨상을 받았다. 과학 분야만 살펴보면 생리의학상은 코로나19 mRNA(메신저리보핵산) 백신을 개발한 2명, 물리학상은 아토초(100경분의 1초) 단위의 짧은 순간을 포착하는 빛을 만들어낸 3명, 화학상은 양자점을 개발해 관련 기술 상용화를 이끈 3명의 과학자에게 돌아갔다. 과학계는 대체로 수상이 유력한 분야에서 수상자가 나왔다고 평가하는 분위기다. 이 8명은 과학계 최고 권위를 지닌 아주 특별한 상을 받았다. 하지만 상금은 1000만 크로네(한화로 약 12억1200만 원)로 평범한 수준이었다. 어마어마하게 큰 액수를 평범하다고 표현한 이유는 운이 좋았다면 더 받을 수 있었기 때문이다. 과학 관련 상의 상금이 대개 고정된 것과 달리 노벨상 상금은 매년 바뀐다. 이유가 뭘까? 노벨상은 다이너마이트를 발명한 스웨덴 화학자 알프레드 노벨이 1895년 작성한 유언장에 따라 제정(첫 시상은 1901년, 경제학상만 1969년부터 수여)됐다. 노벨은 유언과 함께 3100만 크로네(약 38억5700만 원)를 유산으로 남겼는데 이것이 현재 노벨상 상금의 원천이다. 현재 가치로 따져보면 몇천 억 원에 달하는 돈이지만, 매년 상금을 주다 보면 아무리 큰돈도 언젠가는 사라지기 마련이다. 이를 해결하기 위해 노벨은 유산을 투자해 그 수익금을 상금으로 주는 방식을 떠올렸다. 화학자이자 뛰어난 사업가이던 그는 유언에서 펀드·증권 등 어디에 투자할지도 구체적으로 제시했다. 투자를 맡은 노벨 재단은 상황에 따라 투자처를 바꾸기도 하지만, 어쨌든 노벨이 바람대로 투자를 통해 상금을 마련하고 있다. 노벨 재단이 그해
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물을 전기분해해서 얻는 청정 에너지죠

탄소중립 목표 달성을 위해 그린수소가 대안 에너지로 주목받고 있다. 그린수소는 물의 전기분해를 통해 만들어진 수소로, 재생에너지의 전기를 이용해 생산한다. 생산과정에서 이산화탄소와 같은 대기오염 물질을 배출하지 않는다. 어떻게 대기오염 물질 배출 없이 연료를 만들어내는 걸까. 수소는 우주에 가장 풍부한 원소다. 우주의 75%를 구성하고 있고, 태양계의 70.7%를 차지한다. 정작 지구상에서 수소가 차지하는 비율은 1억분의 5 수준이다. 지구중력으로 붙잡아두기에는 지극히 가볍기 때문에 수소 분자 상태를 유지하기 힘든 것이다. 단독으로 존재하는 경우가 드물 뿐, 수소는 지구상에서도 물, 철광석, 화석연료 등에 결합한 형태로 존재한다. 이런 물질에서 수소를 분리해 에너지자원으로 이용하는데, 철강·금속 가공·전력 발전 등 쓰임이 다양하다. 비교적 대용량, 장시간 저장이 가능하고 액체, 기체 등 다양한 형태로 보관이 가능하기 때문이다. 또 무게가 가벼워 수소연료전지차(수소차)를 비롯해 로켓, 우주선의 추진 연료로도 사용된다. 수소가 수소연료전지에서 연료로 이용될 때는 물의 전기분해 역반응이 일어난다. 전지 속의 수소가 공기 중의 산소와 반응해 전기에너지를 발생시키는 화학반응이 일어나는 것이다. 부산물로 일부 열과 물이 나오지만, 어떠한 대기오염 물질도 나오지 않는다. 수소 공급만 원활히 이뤄지면 에너지를 지속적으로 생산할 수 있다. 그러나 수소라고 다 같은 수소가 아니다. 생산방식에 따라 ‘그레이수소’ ‘블루수소’ ‘그린수소’ 세 가지로 분류된다. 먼저 그레이수소는 천연가스나 석탄과 같은 화석연료에서 분리한 수소다. 천연가스를 고온, 고압
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어둡고 험준…착륙 속도 조금만 안 맞아도 추락

인류가 달에 닿은지도 반세기가 지났다. 하지만 달은 여전히 인류에게 쉬이 닿을 수 없는 존재다. 지난 8월 20일 러시아가 쏘아 올린 무인 착륙선 '루나 25호'도 달에 착륙하지 못하고 달 표면에 추락해 완전히 파괴됐다. 지난 4월 일본 민간 기업이 개발한 ‘하쿠토-R 미션1’의 달 착륙선도 월면과 충돌해 통신이 두절됐으며, 2019년에도 이스라엘의 민간 달 탐사선 ‘베레시트’와 인도의 ‘찬드라얀 2호’가 달 착륙을 시도했지만 실패로 끝났다. 반세기 전의 기술로도 성공했는데, 인류는 왜 아직도 달 착륙에 애를 먹고 있는 걸까. 반세기 전과 지금 달 탐사에서 가장 다른 점은 착륙지다. 과거 미국과 러시아의 달 착륙선은 주로 달의 적도 부근에 착륙했다. 당시는 ‘달’이라는 가까운 존재에 누가 먼저 닿는지가 관건이었기 때문에 착륙 난이도가 가장 중요했고, 평지가 많고 밝은 달의 적도 부근이 착륙지로 선택됐다. 지금은 달 탐사의 목표가 완전히 달라졌다. 달에 착륙하는 순위를 경쟁하던 시대가 저물고, 달에서 자원을 발굴하는 시대에 접어들었다. 이에 따라 목표 착륙지도 바뀌었다. 어둡고 험준한 ‘달의 남극’이다. 달의 남극엔 햇빛이 전혀 들지 않는 ‘영구 음영 지역’이 있어 얼음, 즉 물이 존재한다. 물을 구할 수 있다면 인류가 거주할 수 있음은 물론, 분해해서 수소를 얻을 수 있기 때문에 로켓 연료를 지구에서 조달하지 않아도 된다. 이는 화성 또는 다른 외계 행성으로 나아갈 기지로 최적의 조건이다. 문제는 달의 남극이 달에서 가장 착륙하기 까다로운 지역이라는 점이다. 크레이터가 많아 험준하고, 운석이 달 표면에 충돌하며 만들어낸 미세먼지 때문에 시야 확보도 어렵다. 장
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413일 주기로 출현…보름달보다 14% 크고 30% 밝아

지난달 29일, 올해 마지막 '슈퍼문'이 추석 밤하늘에 등장했다. 슈퍼문은 달의 공전(한 천체가 다른 천체 주위를 주기를 가지고 도는 운동) 궤도상 지구에서 가장 가까운 지점에 있을 때 뜨는 보름달을 뜻하는데 올해는 7월에 한 번, 8월에 두 번, 9월에 한 번씩 총 4번 등장했다. 지난달 29일, 올해 마지막 ‘슈퍼문’이 추석 밤하늘에 등장했다. 슈퍼문은 달의 공전(한 천체가 다른 천체 주위를 주기를 가지고 도는 운동) 궤도상 지구에서 가장 가까운 지점에 있을 때 뜨는 보름달을 뜻하는데 올해는 7월에 한 번, 8월에 두 번, 9월에 한 번씩 총 4번 등장했다. 다음 슈퍼문은 내년 8월에 뜰 예정이다. 달이 평소보다 크게 보이는 슈퍼문 현상이 나타나는 이유는 뭘까? 달은 타원 궤도를 따라 지구를 공전한다. 궤도가 원이라면 달이 어디에 있든지 중심(지구)으로부터의 거리가 일정할 것이다. 하지만 타원은 럭비공처럼 원을 양쪽에서 누른 모양이어서 달의 위치에 따라 거리가 바뀐다. 이때 공전 궤도에서 지구에서 가장 먼 지점을 원지점, 가까운 지점을 근지점이라고 부른다. 럭비공으로 치면 뾰족한 부분이 원지점이고, 90°떨어진, 완만한 부분이 근지점이 된다. 같은 물체도 가까이 있을수록 커 보이기 때문에 달이 근지점에 있을 때 평소보다 거대한 달을 관찰할 수 있다. 미국항공우주국(NASA)에 따르면 달이 근지점과 원지점에 있을 때 지구와의 평균 거리는 각각 36만3300km, 40만5500km로 4만km 넘게 차이가 난다. NASA는 과거 2008년 촬영된 슈퍼문 사진을 공개하며 “일반적인 보름달보다 14% 크고, 30% 밝다”라고 설명했다. 그런데 달이 근지점에 있다고 항상 슈퍼문인 것은 아니다. 한 가지 조건이 더 필요한데 반드시

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기후변화로 불에 잘타는 초목 번성한데다 강풍까지

지난 8월 8일 하와이주 마우이섬에서 초대형 산불이 발생했다. 마우이 산불로 하와이에서 총 8.78㎢의 면적이 소실된 것으로 추정되며, 마우이섬 도시의 80%가 파괴됐다. 인명 피해도 커서 사망자는 100명 이상, 실종자는 1000명 이상으로 집계됐다. ‘지상낙원’으로 꼽히던 하와이 섬에 왜 이런 대형 산불이 일어난 걸까. 과학자들은 어떤 근거로, 어떤 원인들을 주목하고 있을까. 가장 먼저 꼽히는 원인은 ‘기후변화’다. 기후변화로 인해 하와이 지역에 건조한 상태가 이어졌고, 산불의 규모가 커졌다는 지적이다. 2015년 하와이대와 콜로라도대 공동연구팀이 발표한 보고서에 따르면 1990년 이후 하와이의 강우량은 우기에는 31%, 건기에는 6% 줄어들었다. 엎친 데 덮친 격으로 산불이 나기 직전 2주 사이에 하와이 지역은 비정상적으로 건조한 상태가 빠르게 전파됐다. 게다가 허리케인 ‘도라’로 인해 강풍까지 불었다. 보통 여름 하와이에 부는 바람의 최고 시속은 64km 정도인데, 당시에는 최고 시속 108km의 바람이 불었다. 강한 바람과 건조한 기후, 작은 불씨만 있다면 불이 금세 번지기 쉬운 최적의 환경이 만들어졌던 것이다. 달라진 생태계도 산불을 키운 원인으로 꼽힌다. 과거 마우이섬 주민들이 들여온 당밀풀, 키쿠유풀, 수크령 등의 외래종은 사탕수수 농장이 있던 땅을 장악했다. 이전에는 대규모 농장이었지만 사탕수수 산업이 쇠퇴하면서 빈 땅이 되었고, 오랫동안 방치되면서 외래종이 점점 영역을 넓혀갔다. 미국 애리조나주립대의 분석에 따르면 외래종 초목이 하와이 섬의 4분의 1을 덮고 있는 것으로 나타났다. 문제는 이 외래종들이 마우이 토착 식물보다 가연성이 강한 특징을 지녔다는 점
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분해과정서 메탄올 발생…양 적어 인체에 무해

'설탕 제로' '칼로리 제로'. 당 줄이고, 칼로리 낮춘 '제로 슈가' 인기가 몇 년간 이어지고 있다. 그런데 한동안 뜨겁던 제로 슈가 열풍에 제동이 걸렸다. 제로 슈가 식품에 함유된 물질인 '아스파탐'의 발암 가능성이 제기된 것이다. 5월 15일, 세계보건기구(WHO)는 체중 조절 목적으로 제로 슈거 식품을 섭취하지 말라는 권고안을 발표했다. 이어 7월 16일에는 WHO 산하기관인 국제암연구기관(IARC)이 아스파탐을 인체 발암 가능 물질로 분류하며 논란이 심화됐다. 제로 콜라, 마음 편히 마셔도 될까? 아스파탐은 설탕의 200배 단맛을 내는 인공 감미료다. 미국의 한 화학자가 위궤양 치료제를 개발하던 중, 손에 화합물 가루가 묻은 상태로 침을 발라 종이를 넘기다 단맛을 느끼고 발견했다고 전해진다. 이후 수십 년간 식품에 쓰였으며, 전 세계적으로 아스파탐이 들어간 식료품만 수천 가지에 이른다. 콜라, 껌, 요구르트, 과자, 술 등은 물론 기침 시럽과 같은 약물에도 쓰인다. 그간 잘만 먹어오던 감미료인 만큼 이번에 제기된 문제를 정확히 확인해볼 필요가 있다. 먼저 아스파탐 분해 과정에서 나오는 ‘메탄올’이다. 아스파탐은 아미노산의 결합체로, 아미노산은 단백질을 이루고 있는 물질이다. 그 때문에 아스파탐은 다른 단백질과 마찬가지로 1g당 4kcal의 열량을 낸다. 엄밀히 말해 ‘제로’ 칼로리는 아니다. 다만 설탕의 200분의 1에 해당하는 양으로 같은 단맛을 낼 수 있기에 ‘저칼로리’ 감미료인 셈이다. 한국의 식품위생법에 따르면 100mL당 4kcal 미만인 경우 0kcal로 표기가 가능하다, 이처럼 소량으로 강한 단맛을 내는 아스파탐은 자연에서 만들어지는 아미노산인 아스파르트산과 페닐알라닌이 결합된
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온난화로 얼음층 녹아 수만 년 전 바이러스 퍼질 수도

"지구온난화 시대는 끝났다. 끓는 지구(global boiling)의 시대가 도래했다." 지난 7월 안토니우 구테흐스 유엔 사무총장이 이 같은 경고의 메시지를 던졌다. 세계기상기구(WMO)가 "올해 7월이 역사상 가장 더운 달이었다"는 분석을 발표한 뒤였다. 실제로 세계 곳곳에 지구온난화로 인한 이상기후가 나타나고, 생태계 또한 바뀌고 있다. 최근 그 변화가 가장 눈에 띄는 곳이 ‘영구동토층’이다. 영구동토층이 녹으면서 그 안에 묻혀 있던 비밀들이 세상 밖으로 나오고 있다. 영구동토층은 이름에서 알 수 있듯, 1년 내내 얼어 있는 땅이다. 연중 기온이 물의 어는점(섭씨 0℃) 이하로 유지되는 곳으로, 수천 년에서 수만 년 동안 얼어붙어 그 두께만 해도 약 80~100m에 달한다. 그런데 지구온난화로 지구의 온도가 오르면서 영원히 얼어 있을 것 같던 영구동토층이 속절없이 녹아내리는 것이다. 게다가 얼음이 만들어질 당시에 같이 봉인되었던 생물들이 부활하기 시작했다. 올여름 과학자들의 큰 주목을 받은 것은 4만6000년 동안 영구동토층에 갇혀 있다가 부활한 1mm 미만의 작은 벌레다. 파나그롤라이무스 콜리마엔시스(Panagrolaimus kolymaensis)라는 이름의 이 벌레는 시베리아 지역의 영구동토층 표면 아래 40m 깊이에서 발견됐다. 독일 막스플랑크연구소 연구진이 이 벌레의 유전자를 분석한 결과, 그동안 알려지지 않은 새로운 종의 선충류라는 사실을 알아냈다. 다시 말해 과거에 존재했지만 현재에는 없는 멸종된 생물이라는 것이다. 이 벌레가 있던 주변의 흙 나이를 토대로, 4만6000년 전에 묻혀 현재까지 갇혀 있었을 것이라고 추측할 수 있었다. 연구진은 이 벌레를 실험실 접시에 놓은 뒤, 생명 활동에 필요한 영양
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어미 900분의 1 무게로 태어나…흑백 털 위장에 효과적

요즘 한국에서 가장 '핫'한 동물은 누가 뭐래도 판다가 아닐까. 중국을 대표하는 동물인 판다가 한국에서까지 인기를 끌게 된 것은 한국 최초 자연 번식으로 태어난 '푸바오' 덕분이다. ‘행복을 주는 보물’이라는 이름 그대로 모든 사람에게 행복을 주고 있는 푸바오를 보고 있으면 자연스럽게 판다라는 동물에 대해서도 궁금해진다. 판다는 곰과 동물이지만 보통의 곰과는 다른 점이 많기 때문이다. 바오 가족(푸바오는 아빠 러바오와 엄마 아이바오의 새끼임)을 통해 판다의 생태를 들여다보자. 판다는 중국 남서부 산맥의 울창한 대나무 숲에 서식하는 중국 고유 종으로, 대나무를 주식으로 먹는다. 다른 곰과 구별되는 판다만의 가장 독특한 점이 바로 이것이다. 그런데 판다는 여전히 육식동물의 소화기관을 갖고 있기에 대나무 속 셀룰로스나 리그닌 등의 섬유질을 분해하는 능력이 거의 없다. 그래서 판다는 영양분과 에너지를 얻기 위해 하루 최대 14시간, 약 12~38kg에 달하는 엄청난 양의 대나무를 먹는다. 그렇다면 판다는 언제부터 대나무를 먹게 됐을까. 지금까지 알려진 바로는 적어도 600만 년이 넘었다. 2022년 미국 로스앤젤레스 카운티 자연사 박물관 연구팀은 600만 년 전 판다의 조상인 아일루라르크토스(Ailurarctos)의 화석을 분석했다. 그동안 과학자들은 ‘가짜 엄지’의 흔적을 찾아 판다의 식생활 진화를 추적해왔다. 판다는 손목뼈가 엄지손가락처럼 튀어나온 가짜 엄지를 갖고 있는데, 이 가짜 엄지가 대나무를 잡고 먹는 데 큰 역할을 한다. 아일루라르크토스의 경우, 지금의 판다보다 더 긴 가짜 엄지를 갖고 있었다. 왕샤오밍 연구원은 “판다는 대나무 숲에 정착하면서 육류와 열매의

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