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우유는 흔들어 마시는 게 좋을까?

우유는 인류의 식생활과 매우 밀접한 관계를 맺어온 식품으로, 단순한 음료를 넘어 요리의 핵심 재료이자 다양한 유제품의 기초가 됩니다. 탄수화물, 지방, 단백질은 물론 칼슘과 인 같은 무기질, 유기산 효소, 비타민까지 생존에 필요한 각종 영양소가 풍부하게 들어 있습니다. 신기한 점은 이처럼 복잡하고 다양한 성분들이 포함되어 있음에도 불구하고, 우유를 컵에 따르면 모든 물질이 완벽하게 섞여 있는 흰 액체로 보인다는 사실입니다. 액체 혼합물은 시간이 흐름에 따라 구성 물질들이 분리되는지 여부에 따라 크게 두 가지로 분류할 수 있습니다. 소금물처럼 가만히 두어도 분리가 일어나지 않고 녹은 상태를 유지하면 균일 혼합물이라 부릅니다. 반면 흙탕물처럼 시간이 지나면 흙이 바닥으로 가라앉아 층이 나뉘는 경우는 불균일 혼합물에 해당합니다. 우유는 육안으로 보기엔 분리가 일어나지 않아 균일 혼합물 같지만, 특정 조건을 가하면 내부 성분이 나뉘기도 하는 독특한 성질을 가집니다. 우유처럼 균일 혼합물과 불균일 혼합물의 경계에 걸쳐 있는 상태를 과학적으로 ‘콜로이드’라고 정의합니다. 콜로이드 입자는 거름종이를 통과할 정도로 작지만, 일반적인 용액의 입자보다는 큽니다. 물 분자가 우유 속의 영양 성분들을 미세하게 둘러싸며 안개처럼 골고루 퍼져 있는 상태를 유지하는 것이죠. 이러한 입자들은 가시광선 영역의 빛을 고르게 반사하기 때문에, 우리 눈에는 우유가 불투명하고 뽀얀 흰색으로 보이게 됩니다. 기술이 발달하기 전의 우유는 지방 입자의 크기가 일정하지 않아 밀도 차이로 인해 지방이 표면 위로 떠오르는 현상이 발생하기도 했습니다. 하지만 현대의 우유 가공 과정에서는 ‘균질화’라는 기술을 통해 이를 방지합니다. 원유에 강한 압력을 가해 미세한 구멍을 통과시킴으로써 지방 입자를 아주 작고 균일하게 쪼개는 방식입니다. 이 과정을 거친 우유는 지방이 전체적으로 고르게 퍼지게 되어 소비자는 흔들지 않아도 늘 일정한 맛을 즐길 수 있습니다. 콜로이드 상태인 우유는 아이스크림의 부드러운 식감을 만드는 비결이 되기도 하며, 고대 이집트 기록에 등장할 만큼 오랜 역사를 자랑합니다. 화학의 눈으로 바라본 우유는 단순한 음료를 넘어 입자들의 정교한 조화가 만들어낸 과학의 산물입니다. 마트에서 무심코 집어 들던 우유 한 팩에는 이처럼 흥미로운 물질의 상태와 가공의 원리가 숨겨져 있습니다. 이러한 과학적 사실들을 이해하고 나면 평소 마시는 우유가 조금은 더 특별하게 느껴질 것입니다.

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화학
생명과학

[인터뷰] 바이오인공지능연구센터 ABC #012 | 강준호 서울대 기계공학부 교수

현대 과학의 경계가 허물어지며 공학적 정밀함으로 생명 현상의 규칙을 찾아내려는 시도가 주목받고 있습니다. 물리학적 관점에서 복잡계인 생명을 바라보며 그 속에 숨겨진 패턴을 해독하는 과정은 단순한 관찰을 넘어 정밀 생체 계측학이라는 새로운 분야로 진화했습니다. 이는 세포의 물리적 특성을 측정하여 생물학적 상태를 이해하려는 시도로, 반은 공학자이자 반은 물리학자로서의 정체성을 가진 연구자들에 의해 주도되고 있습니다. 이러한 학문적 융합은 보이지 않던 생명의 규칙을 수치화하는 중요한 토대가 됩니다. 연구의 핵심은 세포의 질량, 강도, 밀도, 부피 등을 초정밀하게 측정하는 미세유체 공학 기술에 있습니다. 기존의 단편적인 측정 방식에서 벗어나, 세포의 전 생애 주기를 연속적으로 모니터링할 수 있는 '초정밀 세포 저울' 기술은 세포 분열 과정에서의 리모델링을 새로운 시각으로 보게 합니다. 특히 체세포 분열 시기에도 성장이 멈추지 않는다는 사실이나 에너지 소모 양상에 대한 새로운 발견은 기존 생물학적 통념을 뒤엎는 흥미로운 연구 결과로 평가받으며 세포 연구의 새로운 지평을 열고 있습니다. 이러한 물리적 특성 측정은 단순히 숫자를 기록하는 행위가 아니라 세포의 생물학적 상태를 추측하는 핵심 지표가 됩니다. 예를 들어 단일 세포의 질량 변화를 지속적으로 관측하면 시간당 성장률을 정밀하게 계산할 수 있으며, 이는 특정 약물이나 환경 조건에 따른 세포의 반응을 실시간으로 파악하게 해줍니다. 결국 물리적 표현형을 분석하는 기술은 생명체가 보여주는 겉모습 너머의 본질적인 변화를 읽어내는 강력한 도구로 활용될 수 있으며, 생명 과학의 다양한 질문에 대한 명확한 해답을 제공합니다. 인공지능 기술의 도입은 정밀 생체 계측학 분야에 또 다른 전환점을 가져왔습니다. 과거에는 기존 지식에 기반하여 특정 데이터 포인트만을 추출했다면, 이제는 인공지능이 방대한 데이터를 학습하여 인간이 인지하지 못했던 숨겨진 물리적 특성을 찾아냅니다. 이는 새로운 바이오마커의 발굴로 이어지며, 단일 세포 수준의 연구를 한 단계 업그레이드시킵니다. 특히 분자 유전학만으로는 설명하기 어려운 항암제 내성 등의 간극을 메우는 데 인공지능과 물리적 표현형 데이터의 결합이 향후 의생명 과학 분야에서 중추적인 역할을 할 것입니다. 미래의 과학도들에게는 유행하는 기술적 트렌드를 쫓기보다 자신만의 흥미에 집중할 것을 권합니다. 연구는 단기적인 성과에 일희일비하기보다는 수십 년을 내다보는 긴 호흡의 마라톤과 같기 때문입니다. 기초부터 천천히 다지며 즐겁게 지속 가능한 연구 환경을 스스로 구축하는 태도가 중요합니다. 분자 유전학적 정보와 다양한 물리적 표현형 데이터를 통합하여 생명 현상을 더욱 완벽하고 정확하게 설명해 나가는 과정은 결국 긴 시간을 견뎌내는 끈기 있는 탐구 정신에서 완성될 수 있습니다.

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물리학
생명과학
융합

먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 💧 7강 1부 화성🔴의 촉촉한 과거│카오스강연 시즌2

화성은 현재 건조하고 차가운 행성이지만, 과거에는 물이 흐르던 '촉촉한' 시기가 있었습니다. 지금의 화성 표면은 대기압이 지구의 1% 미만으로 매우 희박하고, 이산화탄소가 대부분을 차지하는 극한의 환경입니다. 기온 역시 평균 영하 60도에 달해 생명체가 살기에 가혹한 조건이지만, 화성 곳곳에는 과거 퇴적암의 기록이 초코칩 쿠키의 초콜릿처럼 박혀 있습니다. 이러한 퇴적층은 화성이 과거에 어떤 모습이었는지, 그리고 물의 역사가 어떻게 흘러왔는지를 말해주는 중요한 단서가 됩니다. 화성의 내부 구조를 파악하기 위해 인류는 2018년 인사이트 탐사선을 보내 지진계를 설치했습니다. 이를 통해 화성 역시 지구처럼 지각, 맨틀, 핵으로 이루어진 층상 구조를 가지고 있음이 밝혀졌습니다. 흥미로운 점은 화성의 자기장이 현재 매우 미약하다는 것인데, 이는 대기를 보호하지 못하는 결정적인 이유가 되었습니다. 지구와 달리 외핵의 대류가 활발하지 않아 보호막 역할을 하는 자기장이 사라졌고, 결과적으로 과거에 존재했던 물과 대기가 우주로 점차 탈출하게 된 것입니다. 현재 화성 표면에서 액체 상태의 물을 찾기는 어렵지만, 고체 상태인 얼음은 극관이나 지표 아래에 풍부하게 존재합니다. 지표면에서 관찰되는 패턴드 그라운드나 '핑고'라 불리는 둔덕은 지하 얼음이 팽창하고 수축하며 만들어진 지형적 증거들입니다. 하지만 낮은 기온과 희박한 대기압으로 인해 표면의 얼음은 액체를 거치지 않고 바로 기체로 승화해 버립니다. 오직 압력과 온도가 높은 지하 깊은 곳에서만 액체 상태의 지하수가 존재할 수 있는 가능성이 남아 있습니다. NASA의 큐리오시티 로버가 탐사 중인 게일 크레이터는 화성의 과거 역사를 간직한 거대한 역사책과 같습니다. 이곳 중앙에 솟은 샤프산은 약 5.5km 높이의 퇴적층으로 이루어져 있는데, 아래에서 위로 갈수록 시간이 흐름에 따라 변화한 환경의 기록이 켜켜이 쌓여 있습니다. 로버는 화성에 파견된 지질학자로서 암석을 뚫고 가루를 내어 분석하며, 수십억 년 전 이 지역이 거대한 호수였음을 시사하는 여러 증거를 수집하고 있습니다. 이는 행성 시스템의 진화와 생명 발달 가능성을 이해하는 핵심 정보가 됩니다. 로버가 발견한 대표적인 증거 중 하나는 자갈들이 뭉쳐 만들어진 역암입니다. 자갈은 바람이 아닌 빠른 물살에 의해서만 운반될 수 있으므로, 과거 이곳에 강력한 하천이 흘렀음을 의미합니다. 또한 모래가 쌓여 만들어진 사암에서 발견된 빗금 무늬의 사층리는 물의 흐름이 지속적이었음을 증명합니다. 게일 크레이터는 한때 물이 가득 찬 호수였으며, 주변 산지에서 계곡을 따라 유입된 물이 부채꼴 모양의 선상지를 형성하며 퇴적물을 쌓아 올렸던 역동적인 장소였습니다. 퇴적암의 화학 성분을 분석하면 당시의 기후 정보를 더 자세히 알 수 있습니다. 지구에서 사용되는 '화학적 변질 지수(CIA)'를 화성 퇴적층에 적용하면, 기온과 물의 풍부함에 따른 풍화 강도를 정량적으로 추정할 수 있습니다. 화성의 암석은 지구의 현무암과 유사하지만, 조면암이나 유문암 같은 다양한 화산암 성분도 포함되어 있음이 드러났습니다. 이러한 성분들이 물과 반응하여 점토 광물이나 황산염을 형성하는 과정은 화성 표면 환경이 단순히 건조해진 것이 아니라 복잡한 지질학적 과정을 거쳤음을 보여줍니다. 화성의 역사는 크게 세 시기로 나뉩니다. 초기 노아키스기에는 자기장과 활발한 화산 활동 덕분에 대기가 유지되었고 비가 내려 강과 호수가 만들어졌습니다. 이후 헤스페리아기로 접어들며 자기장이 약해지고 환경이 산성화되었으며, 지하수가 가끔 분출하는 홍수 지형이 형성되었습니다. 마지막 아마조니아기에는 대기가 더욱 희박해지고 수십억 년간 우주선에 노출되면서, 암석 속의 철 성분이 산화되어 오늘날 우리가 아는 붉은 행성의 모습으로 변하게 되었습니다.

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화학
생명과학
지구환경과학
천문학

[강연] 화성의 촉촉한 과거 1_by 주영지&심민섭 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 7강 첫 번째 이야기

화성은 인류에게 오랜 시간 경외와 호기심의 대상이었으며, 20세기와 21세기에 들어서 대중적인 관심이 더욱 높아진 행성입니다. 지구와 매우 다른 붉은 외형을 지닌 화성은 대기압이 지구의 1% 미만으로 매우 희박하고, 대기의 대부분이 이산화탄소로 구성되어 있습니다. 하지만 지질학적 관점에서 화성을 바라보면 지구와 유사한 암석형 행성으로서의 공통점을 발견할 수 있습니다. 특히 화성 표면을 덮고 있는 붉은 표토와 암석들은 이 행성이 겪어온 파란만장한 진화의 역사를 고스란히 간직하고 있습니다. 화성의 내부 구조를 파악하기 위한 인사이트 탐사선의 연구 결과에 따르면, 화성 역시 지구처럼 지각, 맨틀, 핵으로 이루어진 층상 구조를 가지고 있습니다. 흥미로운 점은 화성의 핵이 과거의 예상과 달리 액체 상태이거나 중심부에 고체 핵이 존재할 가능성이 제기되고 있다는 것입니다. 현재 화성 표면은 매우 건조하고 영하 60도에 달하는 추운 환경이지만, 극지방의 얼음층이나 지표 아래의 영구동토층 형태로 여전히 물(H2O) 분자가 존재하고 있음이 확인되었습니다. 이는 과거 화성이 지금보다 훨씬 촉촉했음을 시사합니다. 화성의 과거를 복원하는 핵심 열쇠는 바로 퇴적암입니다. 퇴적암은 입자가 층층이 쌓여 만들어진 기록물로, 지구에서와 마찬가지로 화성에서도 과거의 환경 변화를 알려주는 역사책 역할을 합니다. NASA의 큐리오시티 로버가 탐사 중인 게일 크레이터는 약 37억 년 전 형성된 퇴적층이 잘 보존된 곳입니다. 지질학자들은 로버가 전송해온 고해상도 이미지와 성분 분석 자료를 통해, 이곳에 과거 거대한 호수가 존재했으며 강물이 흐르며 자갈과 모래를 운반했다는 사실을 과학적으로 증명해내고 있습니다. 실제로 화성 표면에서는 물의 흐름 없이는 형성될 수 없는 다양한 지질 구조가 발견되었습니다. 강한 물살에 의해 운반된 자갈들이 굳어진 역암, 물의 흐름 방향을 보여주는 사층리 구조, 그리고 진흙이 마르면서 갈라진 건열 구조 등이 대표적인 사례입니다. 이러한 흔적들은 과거 게일 크레이터 내부가 물이 풍부한 환경이었으며, 계절에 따라 물이 고였다가 증발하는 역동적인 과정이 반복되었음을 보여줍니다. 이는 단순한 추측을 넘어 화성이 한때 생명체가 탄생하기에 충분히 적합한 환경이었음을 뒷받침합니다. 화성의 암석 성분을 분석해보면 지각의 구성이 생각보다 다양하다는 것을 알 수 있습니다. 초기에는 현무암 위주일 것으로 예상했으나, 실제로는 유문암이나 조면암 등 지구의 화산 지형에서 볼 수 있는 다양한 암석들이 분포하고 있었습니다. 지질학자들은 '화학적 변질 지수(CIA)'를 활용하여 퇴적물이 겪은 풍화의 강도를 정량적으로 측정합니다. 이를 통해 과거 화성의 기온과 습도가 어떻게 변화했는지 추정할 수 있으며, 이는 행성 전체의 기후 시스템이 어떻게 진화해 왔는지를 이해하는 데 중요한 기초 자료가 됩니다. 화성 탐사의 데이터 해석은 단순히 지구의 공식을 적용하는 것을 넘어 더 복잡한 과정을 필요로 합니다. 퇴적암의 화학적 성분은 당시의 기후뿐만 아니라 지하수와의 상호작용, 매몰 이후의 이차적인 반응 등 여러 요인이 복합적으로 작용하기 때문입니다. 따라서 화성의 지층에서 발견되는 광물들의 변화를 정확히 해석하기 위해서는 지구의 유사 환경에 대한 심도 있는 비교 연구가 병행되어야 합니다. 이러한 다각적인 분석은 화성이 현재의 메마른 붉은 행성으로 변모하게 된 결정적인 원인을 밝혀내는 과정이기도 합니다. 화성의 지질 시대는 크게 노아키아기, 헤스피리아기, 아마조니아기로 나뉩니다. 초기인 노아키아기에는 자기장이 존재하여 대기와 물이 보호받았고 활발한 화산 활동으로 비가 내리는 온난한 환경이었습니다. 그러나 자기장이 소실되면서 대기는 우주로 탈출했고, 헤스피리아기를 거치며 화성은 점차 산성 환경으로 변하고 건조해졌습니다. 마지막 아마조니아기에 이르러 화성은 지질학적으로 조용한 상태가 되었으며, 수십억 년 동안 우주 방사선에 노출된 표면이 산화되면서 오늘날 우리가 아는 붉은 행성의 모습으로 굳어지게 되었습니다.

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나무🌲🌳🌴로 아파트를 지을 수 있을까?🧐 l 2026 미래 과학 트렌드 북콘서트

전통적인 한옥은 단층 건물이 주를 이루며 넓은 마당과 낮은 밀도를 특징으로 합니다. 하지만 현대 도시의 주거 문제를 한옥만으로 해결하기에는 토지의 한계가 매우 명확합니다. 서울의 아파트를 모두 한옥으로 대체한다면 동일 면적 대비 수용 인원이 8분의 1 수준으로 급격히 줄어들어 심각한 부동산 가격 폭등과 극심한 주거난이 발생할 것입니다. 이러한 현실적 제약과 인구 밀도 문제 때문에 우리는 효율적인 고층 주거 양식인 아파트를 선택할 수밖에 없었던 것입니다. 우리가 나무 대신 철근 콘크리트를 주된 건축 자재로 선택한 이유는 단순히 나무보다 튼튼해서가 아니라 대량 생산과 규격화가 가능했기 때문입니다. 과거의 나무는 옹이가 있고 모양이 제각각이며 화재와 습기에 취약하다는 치명적인 단점이 있었습니다. 반면 콘크리트는 일정한 품질로 대량 공급이 가능하고, 건물의 구조적 하중을 정밀하게 데이터로 계산하여 예측할 수 있다는 혁신적인 장점을 가졌습니다. 하지만 최근 건축 산업이 배출하는 탄소 문제가 대두되며 새로운 변화의 필요성이 커지고 있습니다. 환경 오염의 대안으로 떠오른 것이 바로 CLT(구조용 직교 집성판) 기술입니다. 이는 나무를 교차로 쌓아 압착함으로써 기존 목재의 뒤틀림과 표준화 문제를 해결한 차세대 신소재입니다. 특히 화재 시 겉면이 타면서 형성되는 탄화층이 내부 심재를 보호하는 높은 내화 성능을 갖추고 있습니다. 또한 유한 요소법(FEM)과 건축 정보 모델링(BIM)을 통해 나무의 특성을 정밀하게 데이터화함으로써, 과거 장인의 감각에 의존하던 방식에서 벗어나 과학적이고 체계적인 관리가 가능해졌습니다. 세계 곳곳에서는 이미 목조 건축의 무궁한 가능성을 입증하는 상징적인 사례들이 속속 나타나고 있습니다. 캐나다의 18층 기숙사 건물은 고층 목조 건물의 실현 가능성을 전 세계에 보여주었으며, 스페인의 세비야에 위치한 메트로폴 파라솔은 거대한 규모의 목조 구조물도 충분히 안전하고 아름다울 수 있음을 증명했습니다. 스웨덴은 도시 전체를 나무로 짓는 프로젝트를 통해 탄소 중립 시대를 선도하고 있습니다. 이러한 사례들은 나무가 더 이상 단순한 장식재에 머물지 않고 현대 건축의 핵심 구조재로 귀환했음을 알립니다. 우리나라는 유구한 한옥의 역사를 가지고 있음에도 불구하고, 현재는 법적 규제와 대중적 인식의 한계로 인해 고층 목조 건축의 확산이 상대적으로 더딘 편입니다. 하지만 전기차 시대로의 전환이 정책 지원과 인식 변화로 가속화되었듯, 목조 건축 역시 기술적 신뢰를 바탕으로 한 제도적 뒷받침이 필수적입니다. 과거의 기술적 한계로 인해 조상들이 포기해야 했던 고층 목조 건축을 현대의 첨단 공학으로 재해석한다면, 우리만의 고유한 감성과 환경적 가치를 모두 담아낸 새로운 형태의 미래형 주거 문화를 만들어갈 수 있을 것입니다.

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지구환경과학
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왜 엘니뇨가 발생할까?

엘니뇨는 열대 동태평양과 중태평양의 해수면 온도가 비정상적으로 높아지는 현상을 말합니다. 이 명칭은 페루 어민들이 크리스마스 무렵 어획량이 줄어드는 현상을 '아기 예수'라는 뜻의 스페인어로 부른 데서 유래했습니다. 보통 해수면 온도가 평상시보다 0.5도 이상 높은 상태가 5개월 이상 지속될 때 엘니뇨라고 정의하며, 반대로 해수면 온도가 낮아지는 현상은 라니냐라고 부릅니다. 이들은 고정된 현상이 아니라 일정한 주기를 두고 마치 진동하는 추처럼 번갈아 나타나며 지구 기후에 복합적인 영향을 미칩니다. 오랜 시간 미지로 남아있던 엘니뇨의 원인은 기상학자들의 연구를 통해 밝혀지기 시작했습니다. 영국의 길버트 워커는 태평양 양단의 기압이 시소처럼 반대로 오르내리는 '남방진동'을 발견했으며, 이후 야코브 비에크네스는 이 기압 변화가 엘니뇨와 밀접하게 연관되어 있음을 제안했습니다. 대기와 해양은 서로 독립적인 것이 아니라 상호작용하며 변화를 주고받는 결합된 시스템이라는 사실이 입증된 것입니다. 이러한 통합적 관점의 기상 현상을 우리는 'ENSO(엘니뇨-남방진동)'라고 부르며 기후 예측의 핵심 지표로 삼고 있습니다. 엘니뇨의 발생은 대기와 해양의 강한 상호작용인 '비에크네스 피드백'에 의해 가속화됩니다. 평상시 강하게 불던 무역풍이 약해지면 따뜻한 바닷물이 동쪽으로 이동하고, 이는 다시 수온약층의 깊이 변화와 해수면 온도 상승을 유발하여 무역풍을 더욱 약화시킵니다. 이러한 연쇄 반응은 전 지구적인 기류 변화를 초래하여 폭우와 가뭄, 생태계 파괴 등 심각한 자연재해를 일으킵니다. 따라서 농업과 경제 등 다양한 분야의 피해를 최소화하기 위해서는 엘니뇨와 라니냐의 발생 원리를 깊이 이해하고 정확한 예측 모델을 구축하는 노력이 필수적입니다.

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지구환경과학

뼈를 구성하는 원소 삼총사🦴🦴🦴 | AI 싸돌이와 배우는 원소 주기율표 (20, 15, 12)

과학적 탐구의 여정은 때로 끝이 보이지 않는 긴 터널을 지나는 것과 같습니다. 수많은 가설을 세우고 실험을 반복하며 실패를 거듭하다 보면, 과연 결론에 도달할 수 있을지 의구심이 들기도 합니다. 하지만 포기하지 않고 끈질기게 매달리다 보면 마침내 모든 데이터가 일치하고 복잡했던 수식들이 하나의 결론으로 수렴하는 찰나의 순간을 맞이하게 됩니다. 이러한 결정적인 순간은 과학자들에게 그동안의 고생을 보상해 주는 가장 달콤한 열매이자 새로운 지평을 여는 열쇠가 됩니다. 모든 요소가 제자리를 찾아 완결된 상태에 도달하는 것은 자연계의 질서를 이해하는 핵심적인 과정입니다. 실험실의 비커 안에서 반응이 멈추거나, 복잡한 알고리즘의 계산이 종료되어 최종 결괏값이 도출되는 것은 단순한 멈춤이 아닙니다. 그것은 엔트로피 법칙 안에서 계가 평형을 이루었음을 의미하거나, 우리가 추구하던 진리의 한 조각을 완벽하게 포착했음을 시사합니다. 이러한 완결성은 지식의 체계를 더욱 공고히 하며, 불확실성으로 가득했던 세상에 명확한 이정표를 제시해 주는 역할을 수행합니다. 하나의 탐구가 완결되었다는 것은 곧 또 다른 질문이 시작됨을 의미하기도 합니다. 완결이라는 지점은 마침표인 동시에 다음 단계로 나아가기 위한 출발선이기 때문입니다. 성취의 기쁨을 뒤로하고 우리가 얻어낸 결론을 바탕으로 다시 새로운 가설을 세우는 과정은 과학 발전의 원동력이 됩니다. 끝은 새로운 시작을 내포하고 있으며, 이러한 끊임없는 순환 구조 속에서 인류의 지식은 더욱 깊어지고 넓어집니다. 완결의 순간에 느끼는 충만함은 다음 탐구를 지속하게 만드는 가장 강력한 에너지가 됩니다.

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지진피해를 줄이려면 어떻게 해야할까?

지진이 발생하면 실체파인 P파와 S파, 그리고 표면파가 생성됩니다. 이 중 피해를 주는 주된 원인은 S파와 표면파이지만, 다행히 전파 속도는 P파가 훨씬 빠릅니다. P파는 초속 약 6~7km로 이동하며, 이는 S파보다 약 1.73배나 빠른 속도입니다. 지진 조기경보 시스템은 바로 이 속도 차이를 이용합니다. 피해가 거의 없는 P파를 먼저 관측하여 지진의 위치와 규모를 파악한 뒤, 파괴력이 큰 S파가 도착하기 전에 신속하게 정보를 제공함으로써 인명 피해를 최소화하는 것이 이 시스템의 핵심 원리입니다. 신속한 경보를 위해서는 지진 관측망을 촘촘하게 구축하는 것이 무엇보다 중요합니다. 지진 관측망이 조밀할수록 지진 발생 직후 정확한 진앙과 규모를 계산하는 시간이 단축되기 때문입니다. 만약 경보가 발령되기 전에 지진동이 먼저 도착한다면 이를 ‘블라인드 존’이라 부르는데, 지진 관측망 확충은 이러한 사각지대를 줄이는 결정적인 역할을 합니다. 실제로 과거 경주 지진 당시 26초가 걸렸던 경보 시간을 10초 이내로 단축할 수 있다면, 블라인드 존의 범위를 78km에서 30km까지 획기적으로 줄여 더 많은 사람의 안전을 확보할 수 있습니다. 지진 조기경보 시스템으로 확보한 단 몇 초의 시간은 생사를 가르는 결정적인 차이를 만듭니다. 단 5초의 여유만 있어도 책상 아래로 몸을 피할 수 있고, 10초가 주어지면 건물 밖으로의 대피가 가능해집니다. 미국의 ‘ShakeAlert’과 같은 시스템은 이미 초 단위로 지진파 도달 시간을 안내하며 인명 피해를 줄이는 데 기여하고 있습니다. 비록 지진 발생 사실을 아주 짧은 찰나에 전파하는 것이지만, 이 골든타임 덕분에 우리는 대형 재난 속에서도 소중한 생명을 지키고 피해를 획기적으로 줄일 수 있는 기회를 얻게 됩니다.

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지구환경과학

먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 6강 2부 21세기의 신대륙, 달🌕의 신비와 가치│카오스강연 시즌2

대한민국 최초의 달 탐사선 다누리는 2022년 발사되어 현재까지 성공적으로 임무를 수행하고 있습니다. 당초 1년으로 계획되었던 임무 기간은 효율적인 궤도 진입 방식을 통해 연료를 획기적으로 절약하면서 5년 이상으로 연장되었습니다. 다누리는 지구에서 약 38만 km 떨어진 달 궤도를 돌며 자기장 측정기와 감마선 분광기 등 정밀 과학 장비를 통해 달의 비밀을 파헤치고 있습니다. 이는 단순한 탐사를 넘어 우리나라의 우주 기술력을 세계에 알리는 중요한 이정표가 되었습니다. 다누리에 탑재된 과학 장비 중 특히 주목할 만한 것은 한국천문연구원이 주관하여 제작한 광시야 편광 카메라입니다. 이 장비는 달 표면의 입자 크기와 우주 풍화 정도를 원격으로 파악하는 세계 최초의 전천 탐사 미션입니다. 빛의 반사 특성을 이용하는 편광 관측은 직접 흙을 채취하지 않고도 달의 토양 성질을 분석할 수 있게 해줍니다. 이 데이터는 향후 달 표면 활동을 위한 로버 설계나 유용한 자원 분포를 예측하는 데 핵심적인 기초 자료로 활용될 예정입니다. 미국 항공우주국(NASA)과의 협력으로 실린 영구음영지역 카메라 '섀도캠'은 달의 남극과 북극 부근, 햇빛이 직접 닿지 않는 크레이터 내부를 정밀하게 관측합니다. 이곳은 1년 내내 극저온이 유지되어 물이 얼음 상태로 존재할 가능성이 매우 높은 지역입니다. 현재까지의 관측 결과에 따르면 표면에 노출된 형태의 얼음은 발견되지 않았으나, 지하 깊은 곳에는 상당량의 얼음이 매장되어 있을 것으로 확신하고 있습니다. 이는 미래 유인 기지 건설과 장기 체류를 위한 필수 자원 확보의 열쇠가 됩니다. 달 표면의 흙 속에 담긴 헬륨-3는 미래 인류의 에너지 문제를 해결할 꿈의 연료로 불립니다. 태양풍에 실려 온 헬륨-3는 달 표면에 수억 년간 축적되어 왔으며, 특히 우주에 오래 노출되어 입자가 작아진 지역일수록 그 보유량이 많을 것으로 예상됩니다. 헬륨-3를 이용한 핵융합 발전은 오염 물질 배출이 거의 없는 친환경 발전 방식입니다. 지구에는 거의 존재하지 않는 이 희귀 자원을 달에서 확보한다면 인류는 무한에 가까운 지속 가능한 에너지원을 얻게 될 것입니다. 달은 헬륨-3 외에도 희토류와 우라늄, 토륨 같은 귀중한 광물 자원의 보고입니다. 특히 달 앞면의 북서쪽 지역은 '크리프(KREEP)'라고 불리는 지형이 발달해 있는데, 이곳은 희토류와 다양한 방사성 원소들이 밀집된 일종의 천연 노출 광산과 같습니다. 지구에서 자원 채굴과 정제 비용이 갈수록 상승하고 환경 파괴 문제가 심각해지는 상황에서, 우주 수송 비용의 하락은 달 자원 채굴을 경제성 있는 대안으로 만들고 있습니다. 이는 에너지 패권의 새로운 장을 여는 결정적인 계기가 될 것입니다. 우주 탐사에서 물은 단순히 식수를 넘어 로켓의 연료와 산화제로 쓰이는 핵심 자산입니다. 달의 약한 중력 덕분에 달에서 생산한 수소와 산소를 지구 궤도로 가져오는 것은 지구에서 직접 쏘아 올리는 것보다 훨씬 경제적입니다. 지구의 강력한 중력을 벗어나기 위해 소모되는 막대한 비용을 고려하면, 달은 미래 우주 항행의 주유소이자 전진 기지 역할을 수행하게 됩니다. 물을 전기 분해하여 에너지를 저장하고 다시 전기를 생산하는 과정은 달 거주 구역의 생존을 지탱하는 핵심 기술이 될 것입니다. 현대의 우주 개발은 국가 간의 자존심 대결을 넘어 생존을 위한 전략적 자산 확보 전쟁으로 변모하고 있습니다. 발사 비용의 혁신적인 하락과 민간 기업의 활발한 참여는 제2의 대항해 시대를 열었습니다. 과거 대항해 시대를 놓쳤던 국가들이 겪어야 했던 역사를 되풀이하지 않기 위해, 현재 주요국들은 달 탐사와 자원 선점에 사활을 걸고 있습니다. 우주는 이제 미지의 영역이 아니라 인류의 생활권이자 경제권으로 편입되고 있으며, 이 거대한 변화의 흐름을 주도하는 것이 국가 경쟁력의 핵심이 될 것입니다.

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[강연] 21세기의 신대륙, 달의 신비와 가치 2_by 김성수 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 6강 두 번째 이야기

대한민국 최초의 달 탐사선 다누리는 2022년 발사되어 현재 달 궤도에서 과학 임무를 성공적으로 수행 중입니다. 당초 1년으로 계획되었던 임무 기간은 효율적인 궤도 진입 방식을 통해 연료를 획기적으로 절약한 덕분에 5년 이상으로 대폭 연장되었습니다. 이는 단순한 탐사를 넘어 우리나라의 우주 기술력을 세계에 증명한 기념비적인 사례입니다. 다누리는 지구로부터 150만 km까지 멀어졌다 돌아오는 긴 여정을 거쳐 달에 안착했으며, 지금 이 순간에도 달 표면의 비밀을 풀기 위해 끊임없이 데이터를 전송해오고 있습니다. 다누리에는 다양한 과학 장비가 탑재되어 있는데, 그중에서도 자기장 측정기와 감마선 분광기, 그리고 광시야 편광 카메라가 핵심적인 역할을 담당합니다. 자기장 측정기는 달 궤도의 자기적 특성을 파악하고, 감마선 분광기는 표면의 원소 분포를 정밀하게 측정하여 지도를 그립니다. 특히 광시야 편광 카메라는 달 표면 전체를 편광 방식으로 촬영하는 세계 최초의 시도로 국제적인 주목을 받고 있습니다. 이러한 장비들은 우리가 직접 달에 발을 딛지 않고도 그곳의 지질학적 특성과 환경을 상세히 이해할 수 있게 해주는 소중한 과학적 눈이 되어줍니다. 편광 관측은 달 표면의 토양 입자 크기를 원격으로 알아낼 수 있는 매우 독특하고 유일한 방법으로 꼽힙니다. 우주 공간에 오래 노출된 토양일수록 미세한 입자들과의 충돌로 인해 알갱이가 점차 작아지는데, 편광 데이터는 이러한 물리적 변화를 정확히 포착해낼 수 있습니다. 이를 통해 특정 지역이 우주 환경에 노출된 시기를 추정할 수 있으며, 이는 향후 달 탐사 로버의 바퀴 설계나 최적의 착륙지 선정에 있어 결정적인 정보를 제공합니다. 직접 샘플을 채취하지 않고도 빛의 진동 방향만으로 달의 역사를 읽어내는 것은 현대 첨단 과학의 정수라 할 수 있습니다. 달은 지구에서 점차 희귀해지는 자원들의 거대한 보고입니다. 세륨이나 이트륨 같은 희토류와 핵분열 발전의 연료인 우라늄, 토륨이 특정 지역에 집중적으로 분포해 있는 것으로 확인되었습니다. 이 중에서도 헬륨-3는 미래 청정 에너지원인 핵융합 발전의 핵심 원료로 꼽히며, 지구 자기권의 보호를 받지 못하는 달 표면에 태양풍을 타고 날아와 대량으로 축적되어 있습니다. 이러한 자원들은 향후 지구의 에너지 위기를 해결할 대안이 될 것이며, 달이 단순한 탐사 대상에서 경제적 가치를 지닌 전략 자산으로 변모하는 이유입니다. 달의 남극과 북극에 존재하는 물은 우주 탐사의 지속 가능성을 결정짓는 핵심 자원입니다. 햇빛이 전혀 들지 않는 영구 음영 지역에는 얼음 형태의 물이 보존되어 있을 것으로 추정되며, 이는 유인 기지의 식수나 산소 공급원으로 활용될 수 있습니다. 더욱 흥미로운 점은 물을 전기 분해하여 얻은 수소와 산소가 로켓의 강력한 연료와 산화제가 된다는 사실입니다. 지구보다 중력이 훨씬 낮은 달에서 연료를 보급받는 시스템이 구축된다면, 인류는 화성이나 그 너머의 심우주로 나아가는 데 필요한 비용과 에너지를 획기적으로 줄일 수 있을 것입니다. 최근 우주 탐사의 가장 큰 변화는 발사 비용의 급격한 하락에서 비롯됩니다. 과거에는 국가 주도의 사업이었기에 비용 경쟁이 드물었으나, 스페이스X와 같은 민간 기업들이 등장하며 발사 비용을 과거의 수십 분의 일 수준으로 낮추었습니다. 이제 우주는 천문학적인 자본을 가진 국가들만의 전유물이 아니라, 수익을 창출할 수 있는 새로운 비즈니스 영역으로 진화하고 있습니다. 발사체 기술의 발전은 비행기 표 값이 저렴해지듯 우주로 가는 문턱을 낮추고 있으며, 이는 자원 채굴이나 우주 여행이 현실화되는 속도를 인공지능의 발전 속도만큼이나 빠르게 앞당기고 있습니다. 21세기의 우주 탐사는 15세기 대항해 시대의 재판과 같습니다. 당시 새로운 항로를 개척한 국가들이 수백 년간 세계 패권을 쥐었듯이, 지금의 우주 기술 격차는 미래의 국가 경쟁력을 결정짓는 잣대가 될 것입니다. 미국과 중국을 필두로 한 강대국들의 패권 경쟁은 단순한 자존심 싸움이 아니라 생존과 직결된 전략적 선택입니다. 우리나라도 다누리를 시작으로 이 거대한 흐름에 합류하였으며, 이제 우주는 우리가 반드시 도전하고 선점해야 할 기회의 땅이자 인류 문명의 새로운 역사가 시작되는 거대한 무대가 되었습니다.

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피지컬 AI는 이미 우리 곁에 있다🤖 | 휴머노이드의 현재와 미래 | 2026 미래 과학 트렌드

최근 인공지능 기술은 단순히 화면 속 대화를 넘어 물리적 실체를 가진 ‘피지컬 AI’로 진화하고 있습니다. 이는 인간 수준의 판단과 행동을 수행하는 범용 인공지능(AGI)이 물리적 신체와 결합한 형태를 의미합니다. 정부는 2040년까지 인간처럼 정교하게 움직이는 휴머노이드 개발을 목표로 공통 기반 기술부터 한계 돌파 기술까지 9가지 핵심 영역에 대한 지원 전략을 수립했습니다. 이러한 여정은 강화 학습과 딥러닝을 넘어, 우리 삶의 현장에서 인간을 보조하고 협력하는 지능형 로봇 시대를 여는 중요한 이정표가 될 것입니다. 휴머노이드는 인간의 형상을 닮은 로봇을 뜻하지만, 그 용어의 기원은 17세기 대항해 시대까지 거슬러 올라갑니다. 당시에는 차별의 의미를 담고 있었으나, 오늘날에는 인간과 유사한 활동을 수행하는 첨단 로봇을 지칭하는 용어로 재탄생했습니다. 하지만 로봇 개발에는 ‘모라벡의 역설’이라는 난제가 존재합니다. 인간에게 쉬운 걷기나 물건 집기 같은 동작이 로봇에게는 극도로 어렵고, 반대로 복잡한 계산은 로봇이 훨씬 쉽게 해결하는 현상입니다. 이를 극복하고 인간의 신체 능력을 완벽히 모사하기 위해 전 세계가 막대한 기술적 노력을 기울이고 있습니다. 현재 글로벌 휴머노이드 시장은 미국과 중국이 주도하고 있으며, 우리나라는 센서와 배터리 등 핵심 부품 분야에서 강력한 경쟁력을 보유하고 있습니다. 특히 로봇 밀도가 세계 최고 수준인 한국은 풍부한 운용 데이터를 바탕으로 추격의 발판을 마련 중입니다. 피지컬 AI 구현의 핵심은 현실 세계를 디지털로 복제한 ‘디지털 트윈’을 활용해 방대한 가상 학습을 진행하는 것입니다. 이를 통해 물리적 충돌 위험 없이 로봇의 동작을 최적화하며, 실제 환경에서 인간의 개입 없이 스스로 과업을 수행할 수 있는 자율성을 확보해 나가고 있습니다. 피지컬 AI의 발전 단계는 크게 세 세대로 구분됩니다. 1세대는 정해진 환경에서 사전에 학습된 정보를 바탕으로 동작하는 서빙 로봇 수준입니다. 이어지는 2세대는 시각-언어-행동(VLA) 모델이 결합하여 주변 환경을 스스로 보고 판단하며 상호작용하는 단계를 지칭합니다. 최종적인 3세대는 단 한 번의 경험만으로도 스스로 학습하고 성장하는 진정한 의미의 범용 인공지능(AGI)을 갖춘 모델입니다. 2040년경에는 이러한 3세대 휴머노이드가 등장하여 인간의 언어, 시각, 촉각을 모두 통합한 지능형 동반자로서 우리 사회 곳곳에 자리 잡을 것으로 전망됩니다. 기술의 정점을 향해 빠르게 달려가고 있지만, 피지컬 AI의 진화는 우리에게 무거운 질문을 던집니다. 인공지능이 인간을 능가하는 초지능(ASI) 단계에 도달했을 때, 과연 우리가 이들을 통제하고 조화롭게 공존할 수 있을지에 대한 윤리적 고민이 필요합니다. 상상력이 현실을 앞서가는 지금, 기술의 속도 조절과 방향성에 대한 사회적 논의는 필수적입니다. 단순히 편리한 도구를 만드는 것을 넘어, 인간의 가치를 지키면서 기술과 공생할 수 있는 기준을 정립하는 것이 피지컬 AI 시대를 맞이하는 우리의 진정한 과제라 할 수 있습니다.

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왜 고산지대 사람은 적혈구가 많을까?

히말라야의 고산지대에서 무거운 짐을 지고도 가볍게 움직이는 셰르파의 비결은 바로 적혈구에 있습니다. 해발 수천 미터 이상의 고산지대는 공기 밀도가 낮아 산소량이 부족하지만, 우리 몸의 생리 기능을 유지하려면 저지대와 같은 양의 산소가 필요합니다. 셰르파는 오랜 세월 극한의 환경에 적응하며 적혈구 수를 늘려 산소 운반 능력을 극대화했습니다. 이는 고산지대라는 특수한 환경이 빚어낸 진화의 결과물이며, 산소가 희박한 곳에서도 신체 활동을 원활하게 이어갈 수 있도록 돕는 생존 전략이라고 할 수 있습니다. 그렇다면 적혈구가 많을수록 건강에 무조건 유리할까요? 사실 적혈구가 지나치게 많아지면 혈액의 점성도가 높아져 심장에 큰 부담을 주게 됩니다. 혈액이 끈적해지면 순환을 돕는 펌프 작용이 원활하지 않아 심혈관계 질환의 위험이 커질 수 있습니다. 저지대 사람들의 적혈구 밀도가 현재 수준을 유지하는 이유는 산소를 효율적으로 전달하면서도 심장에 무리를 주지 않는 최적의 평형 상태를 찾았기 때문입니다. 따라서 인위적으로 적혈구 수치를 높이려는 시도는 신체의 정교한 균형을 깨뜨릴 수 있어 주의가 필요합니다. 혈액 내 적혈구가 차지하는 비율을 뜻하는 적혈구용적률(HCT)은 우리 건강 상태를 보여주는 중요한 지표입니다. 이 수치가 너무 낮으면 빈혈이 발생하여 쉽게 피로를 느끼고, 반대로 너무 높으면 폐 질환이나 산소 공급 문제를 일으킬 수 있습니다. 특히 흡연은 고산지대에 있는 것과 유사한 환경을 몸속에 조성하는 부작용을 낳습니다. 담배의 일산화탄소가 헤모글로빈과 결합하여 혈액의 산소 운반 능력을 떨어뜨리기 때문입니다. 결과적으로 우리 몸은 부족한 산소를 보충하기 위해 적혈구를 과다 생성하게 되며 이는 혈액 건강을 해치게 됩니다. 우리 몸은 적혈구 수를 일정하게 유지하기 위해 '에리스로포이에틴(EPO)'이라는 호르몬을 활용합니다. 이 호르몬은 골수를 자극하여 적혈구 생산을 촉진하는 역할을 하는데, 흥미롭게도 폐나 심장이 아닌 콩팥에서 주로 분비됩니다. 콩팥은 우리 몸에서 단위 무게당 혈류량이 가장 많고 그 흐름이 일정하게 유지되는 기관 중 하나입니다. 이러한 안정적인 혈류 공급 덕분에 콩팥은 혈액 내 산소 상태를 가장 정확하게 감지할 수 있는 '산소 센서' 역할을 수행하며, 체내 산소 수요에 맞춰 호르몬 분비량을 정교하게 조절합니다. 산소를 감지하고 반응하는 능력은 모든 생명 유지를 위한 핵심적인 기능입니다. 2019년 노벨 생리의학상 수상자들은 세포가 저산소 상태를 감지하고 적응하는 원리인 '저산소증 유도인자(HIF)'를 발견하며 이 과정을 과학적으로 규명했습니다. 콩팥의 세포들이 낮은 산소 분압을 감지하여 에리스로포이에틴(EPO) 생산을 늘리는 메커니즘은 생명체가 환경 변화에 얼마나 유연하게 대응하는지를 잘 보여줍니다. 결국 적혈구 조절 시스템은 우리가 숨 쉬는 매 순간 모든 세포에 생명의 에너지를 전달하기 위해 작동하는 치밀하고도 완벽한 생체 설계의 결과입니다.

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먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 6강 1부 21세기의 신대륙, 달🌕의 신비와 가치│카오스강연 시즌2

달은 매일 밤 우리 곁을 지키는 친숙한 존재이지만, 천문학적 관점에서 보면 매우 독특한 특징을 지닌 위성입니다. 가장 대표적인 신비 중 하나는 우리가 언제나 달의 한쪽 면만을 보게 된다는 점입니다. 이는 달의 자전 주기와 공전 주기가 일치하는 '동주기 자전' 현상 때문입니다. 과거에는 이를 두고 인위적인 조작이 아니냐는 의구심이 제기되기도 했으나, 오늘날 과학은 이를 중력의 상호작용인 '조석 고정'의 결과로 설명합니다. 태초의 뜨거웠던 달이 지구의 중력에 의해 변형되고, 그 과정에서 발생한 조석 마찰이 자전 속도를 늦추며 결국 공전과 주기를 맞추게 된 것입니다. 지구와 달의 크기 비율 또한 태양계 내의 다른 행성들과 비교했을 때 상당히 이례적입니다. 일반적으로 위성은 모행성에 비해 매우 작은 크기를 유지하지만, 달의 직경은 지구의 약 4분의 1에 달합니다. 화성의 위성들이나 목성의 거대 위성들과 비교해 봐도 모행성 대비 크기 비중이 압도적으로 높습니다. 이러한 거대한 위성의 존재는 단순한 우연을 넘어 지구 환경에 결정적인 영향을 미쳤습니다. 달의 거대한 질량은 지구의 자전축이 흔들리는 것을 억제하는 고정 장치 역할을 수행했고, 덕분에 지구는 극단적인 기후 변화 없이 생명체가 번성할 수 있는 안정적인 환경을 유지할 수 있었습니다. 하늘에서 보는 태양과 달의 겉보기 크기가 거의 같다는 사실은 일식이라는 경이로운 천문 현상을 만들어냅니다. 실제 태양은 달보다 약 400배나 크지만, 지구로부터의 거리 또한 약 400배 더 멀기 때문에 우리 눈에는 비슷하게 보입니다. 달의 공전 궤도가 완전한 원이 아닌 타원이기 때문에, 달이 지구와 가까울 때는 태양을 완전히 가리는 개기일식이 일어나고, 멀리 있을 때는 태양의 테두리가 금색 고리처럼 남는 금환일식이 관측됩니다. 이러한 절묘한 일치는 태양계 내에서 매우 드문 현상으로, 인류가 문명을 이룬 시기에 이 경관을 목격할 수 있다는 것은 천문학적인 행운이라 할 수 있습니다. 우리가 보는 달의 앞면과 보이지 않는 뒷면은 그 모습이 확연히 다릅니다. 지구에서 보이는 앞면에는 '바다'라고 불리는 어둡고 평평한 현무암 지대가 넓게 분포하지만, 뒷면은 크레이터가 가득한 밝은 고원 지대가 주를 이룹니다. 인류는 1959년 소련의 루나 3호가 전송한 사진을 통해 비로소 달의 뒷면을 처음으로 목격했습니다. 이후 아폴로 미션을 수행한 소수의 우주인들만이 육안으로 그 광경을 확인할 수 있었습니다. 앞면과 뒷면의 지질학적 불균형은 달의 형성과 진화 과정을 연구하는 과학자들에게 여전히 중요한 연구 과제이며, 이는 달이 단순히 죽은 돌덩이가 아님을 시사합니다. 달의 탄생 비화로 가장 유력하게 받아들여지는 것은 '거대 충돌 가설'입니다. 약 45억 년 전, 원시 지구와 화성 크기의 행성인 '테이아'가 충돌하면서 발생한 엄청난 양의 파편들이 지구 주변을 돌다 뭉쳐져 달이 되었다는 이론입니다. 이는 달이 왜 다른 위성들에 비해 큰 각운동량을 가졌는지, 그리고 왜 지구와 유사한 구성 성분을 지니면서도 특정 원소들은 부족한지를 명쾌하게 설명해 줍니다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 재현된 이 대충돌 사건은 태양계 초기 형성 과정이 얼마나 역동적이었는지를 보여주며, 달이 지구의 일부에서 기원했다는 흥미로운 연결 고리를 제공합니다. 달은 현재 이 순간에도 지구로부터 서서히 거리적인 간극을 넓혀가고 있습니다. 이는 지구와 달 사이의 조석 마찰로 인한 에너지 전이 때문입니다. 지구의 자전 속도가 조석력에 의해 아주 미세하게 느려지면, 전체 각운동량을 보존하기 위해 달이 더 높은 궤도로 밀려나게 되는 것입니다. 과거 수십억 년 전의 달은 지금보다 훨씬 지구와 가까웠고, 하늘을 압도할 만큼 거대하게 보였을 것입니다. 반대로 먼 미래에는 달이 너무 멀어져 더 이상 태양을 완전히 가리는 개기일식을 볼 수 없게 될 것이며, 우리가 지금 목격하는 밤하늘의 풍경은 긴 우주적 시간 속에서 아주 찰나의 순간에 해당합니다. 21세기의 달은 단순한 관측 대상을 넘어 인류의 새로운 개척지로 떠오르고 있습니다. 달에는 미래 에너지원으로 각광받는 헬륨-3를 비롯하여 희토류 등 다양한 광물 자원이 잠잠히 기다리고 있습니다. 우리나라의 첫 달 탐사선 다누리호가 성공적으로 임무를 수행하며 달의 지도를 그리듯, 인류는 이제 달 표면에 기지를 건설하고 자원을 채취하려는 구체적인 계획을 세우고 있습니다. 70년대 이후 중단되었던 유인 탐사가 아르테미스 프로젝트를 통해 재개되면, 달은 화성이나 더 먼 우주로 나아가기 위한 전초 기지이자 새로운 자원 공급처로서 그 진정한 가치를 드러내게 될 것입니다.

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✨우리눈을 사로잡는 원소들의 런웨이 워킹을 보면서 공부하는 시간! | AI 싸돌이와 배우는 주기율표 블링블링 귀하신 원소 (47, 79, 6)💎👑

열은 우리 우주를 구성하는 가장 기본적인 에너지 형태 중 하나로, 모든 만물의 움직임을 설명하는 핵심적인 개념입니다. 과학적으로 열은 물질을 구성하는 원자와 분자의 무작위한 운동 에너지의 총합으로 정의할 수 있습니다. 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 에너지가 전달되는 과정을 우리는 흔히 열전달이라고 부릅니다. 이러한 에너지는 전도, 대류, 복사라는 세 가지 방식을 통해 전달되며, 우리 주변의 기후 변화부터 작은 전자기기의 작동 원리에 이르기까지 물리 세계의 거의 모든 현상에 매우 깊숙이 관여하고 있습니다. 열역학 제1법칙에 따르면 에너지는 스스로 생성되거나 소멸되지 않고 오직 그 형태만 변할 뿐입니다. 우리가 일상에서 흔히 사용하는 증기기관이나 자동차 엔진은 바로 이 열에너지를 기계적인 일로 변환하여 작동하는 장치들입니다. 하지만 이 과정에서 가해진 모든 열이 100% 유용한 일로 전환될 수는 없으며, 필연적으로 주변 환경으로 흩어지는 쓸모없는 열이 발생하게 됩니다. 이러한 효율성의 한계는 열역학 제2법칙인 엔트로피 증가의 법칙과 직접적으로 연결되어 우주의 비가역적 흐름을 설명하는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 현대 과학에서 열은 단순히 뜨거움을 느끼는 감각적인 현상을 넘어 물질의 상태를 근본적으로 변화시키는 결정적인 요인으로 다루어집니다. 고체가 액체로, 액체가 다시 기체로 변하는 상전이 현상은 분자들 사이의 결합력을 끊기 위해 가해지는 열에너지의 직접적인 결과라고 볼 수 있습니다. 또한 미시적인 세계뿐만 아니라 거대한 우주론적 관점에서도 열은 별의 탄생과 죽음, 그리고 장차 우주가 맞이하게 될 종말을 예측하는 중요한 척도가 됩니다. 결국 열은 존재의 변화를 이끄는 보이지 않는 동력이자 생명 유지에 필수적인 근원입니다.

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화학

[강연] 21세기의 신대륙, 달의 신비와 가치 1_by 김성수 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 6강 첫 번째 이야기

달은 인류에게 시간의 기준이자 수많은 이야기가 투영된 가장 가까운 천체입니다. 우리가 밤하늘에서 매일 마주하는 달은 얼핏 평범해 보이지만, 과학적으로 들여다보면 다른 행성들의 위성과 비교했을 때 유독 비범한 특징들을 다수 보유하고 있습니다. 한쪽 면만을 보여주는 신비로운 자전 방식부터 지구 크기에 비해 이례적으로 거대한 규모, 그리고 태양과 완벽하게 겹쳐 보이는 겉보기 크기에 이르기까지 달은 우주의 오묘한 질서를 대변합니다. 이러한 특이점들은 달이 단순한 자연 위성을 넘어 지구 생명체의 진화와 인류의 역사에 깊숙이 관여해 왔음을 시사합니다. 우리가 달의 앞면만을 평생 보게 되는 이유는 달의 자전 주기와 공전 주기가 정확히 일치하는 '동주기 자전' 현상 때문입니다. 과거 인류에게 미지의 영역이었던 달의 뒷면은 1959년 구소련의 루나 3호가 최초로 촬영에 성공하며 그 실체가 드러났습니다. 달의 앞면이 현무암질의 어두운 '바다'로 덮여 있는 것과 달리, 뒷면은 크레이터가 빽빽한 밝은 고지대가 주를 이루는 비대칭적인 지질 구조를 보입니다. 현재까지 인류 중 달의 뒷면을 육안으로 직접 확인한 사람은 아폴로 미션에 참여했던 단 24명뿐이라는 사실은 이 공간이 여전히 얼마나 희귀한 탐사지인지를 잘 보여줍니다. 달이 동주기 자전을 하게 된 근본적인 원인은 '조석 고정'이라는 물리적 상호작용에 있습니다. 약 45억 년 전 탄생 직후의 달은 뜨거운 용암 상태였으며, 지구의 강력한 중력 차이인 조석력에 의해 럭비공처럼 길쭉하게 변형되었습니다. 달이 자전하면서 이 늘어난 축이 지구 방향과 어긋날 때마다 이를 다시 바로잡으려는 힘인 '조석 제동'이 발생했습니다. 이 힘은 달의 자전 속도를 서서히 늦추었고, 결국 수천만 년이라는 우주적 찰나의 시간 만에 자전과 공전 속도가 일치하게 되었습니다. 이는 모행성 근처에서 생성된 위성이 겪게 되는 필연적인 결과로, 우주의 정교한 역학 관계를 설명해 줍니다. 지구 지름의 4분의 1에 달하는 거대한 크기 또한 달의 독보적인 특징입니다. 태양계의 다른 행성들과 비교했을 때 모행성 대비 달의 상대적 크기는 압도적으로 큰 편인데, 이는 '거대 충돌 가설'로 설명됩니다. 원시 지구에 화성 크기의 천체인 '테이아'가 충돌하면서 튕겨 나간 파편들이 다시 뭉쳐져 달이 형성되었다는 이론입니다. 이렇게 생성된 거대 위성인 달은 강력한 중력을 통해 지구의 자전축이 흔들리지 않도록 안정화하는 추 역할을 수행했습니다. 덕분에 지구의 계절과 기후가 급격하게 변하지 않고 유지될 수 있었으며, 이는 생명체가 안정적으로 탄생하고 진화하는 데 결정적인 토대가 되었습니다. 달은 태양보다 실제 크기는 400배나 작지만, 지구에서의 거리가 태양보다 400배 가깝기 때문에 하늘에서의 겉보기 크기는 거의 동일합니다. 이러한 우연한 일치는 개기일식과 금환일식이라는 장엄한 천문 현상을 인류에게 선사합니다. 달이 태양을 완벽하게 가리는 개기일식은 자연이 보여주는 가장 경이로운 광경 중 하나로 꼽힙니다. 다만 달의 공전 궤도가 완벽한 원이 아닌 타원이기에, 달이 지구에서 멀리 떨어졌을 때는 태양의 가장자리가 고리 모양으로 남는 금환일식이 발생하기도 합니다. 이처럼 정교하게 맞아떨어지는 천체의 크기 비율은 인류에게 우주에 대한 경외심과 탐구심을 동시에 불러일으킵니다. 놀랍게도 달은 지금 이 순간에도 매년 약 3.8cm씩 지구로부터 멀어지고 있습니다. 이는 지구의 자전 에너지가 조석 마찰을 통해 달의 공전 에너지로 전이되면서 발생하는 현상으로, 손톱이 자라는 속도와 비슷합니다. 과거 45억 년 전의 달은 지금보다 약 15배 이상 가까이 있어 밤하늘을 압도하는 거대한 크기로 보였을 것이며, 자전과 공전 속도 또한 훨씬 빨랐을 것입니다. 반대로 5억 년 정도의 시간이 흐른 뒤에는 달이 너무 멀어져 태양을 완전히 가리는 개기일식을 더 이상 볼 수 없게 됩니다. 우리가 현재 두 가지 일식 현상을 모두 관측할 수 있는 것은 우주적인 관점에서 매우 특별한 찰나의 순간을 살고 있음을 의미합니다. 이제 달은 관찰의 대상에서 21세기의 '새로운 대륙'으로 거듭나고 있습니다. 대한민국은 탐사선 다누리를 통해 달 궤도에 진입하며 우주 탐사 강국으로 도약했으며, 향후 달의 풍부한 자원을 활용하기 위한 국제적 경쟁도 치열해질 전망입니다. 특히 미래 에너지원으로 주목받는 헬륨3와 같은 희귀 자원의 보고로서 달은 인류의 에너지 문제를 해결할 열쇠로 평가받고 있습니다. 과거의 충돌이 생명체의 터전을 만들었다면, 미래의 탐사는 인류가 지구를 넘어 우주로 뻗어 나가는 교두보가 될 것입니다. 비범한 과학적 사실들로 가득 찬 달은 앞으로도 인류에게 무궁무진한 가치와 신비를 제공할 것입니다.

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챗GPT와 인간의 기억 능력의 차이는? 🧐(feat. 맘바🐍) l 2026 미래 과학 트렌드 북콘서트

인간 기억의 연구 역사에서 헨리 몰레이슨이라는 인물은 매우 중요한 위치를 차지합니다. 그는 어린 시절 사고로 인한 뇌전증을 치료하기 위해 해마를 절제하는 수술을 받았지만, 그 결과 예상치 못한 치명적인 부작용을 겪게 되었습니다. 수술 이전의 일들은 온전하게 기억했음에도 불구하고, 수술을 받은 시점 이후부터는 새로운 장기 기억을 전혀 생성하지 못하게 된 것입니다. 이 사례는 우리 뇌의 특정 부위가 기억의 형성과 저장에 있어서 어떠한 결정적인 역할을 수행하는지를 세상에 알리는 중대한 계기가 되었습니다. 브렌다 밀너 박사의 심도 있는 연구를 통해 해마가 단기 기억을 장기 기억으로 전환하는 핵심적인 가교 역할을 한다는 사실이 밝혀졌습니다. 우리가 일상에서 겪는 수많은 경험은 해마를 거쳐 대뇌피질로 이동하며 고착화되는데, 이 과정에서 신경세포 사이의 연결 통로인 시냅스가 물리적으로 변화하며 견고한 장기 기억이 형성됩니다. 흥미로운 점은 우리가 숙면을 취하는 동안에도 해마가 이 전환 작업을 부지런히 수행한다는 것입니다. 이러한 인간의 뇌 구조와 학습 메커니즘은 오늘날 인공지능 신경망 설계의 중요한 영감이 되었습니다. 인공지능 역시 인간의 시냅스와 유사한 개념인 매개변수를 통해 정보를 저장하고 지능을 구현합니다. 하지만 현재의 거대 언어 모델(LLM)들은 학습이 완료되어 출시되는 순간 그 수치가 동결되는 특성을 가집니다. 만약 대화 도중에 새로운 정보를 실시간으로 장기 기억화하려고 시도하면, 기존에 정교하게 학습된 데이터가 훼손되는 '파괴적 망각' 현상이 발생하기 때문입니다. 따라서 우리가 챗봇과 대화하며 느끼는 지능적인 반응은 실시간 학습의 결과가 아니라, 이미 고정된 신경망 내에서 최적의 답변을 찾아내는 과정에 가깝습니다. 대신 인공지능은 '문맥 창'이라고 불리는 일종의 단기 기억 저장소를 활용해 대화의 흐름을 유지합니다. 대화창 내의 정보는 일정량까지 기억할 수 있지만, 창을 닫거나 용량을 초과하면 정보를 잊게 되는 구조입니다. 최근에는 이러한 한계를 극복하기 위해 검색 증강 생성(RAG) 기술이 활발하게 도입되고 있습니다. 이는 모델이 과거의 대화 기록이나 외부 데이터를 실시간으로 검색하여 참고하게 함으로써, 인공지능에게 파괴적 망각의 위험 없이도 방대한 양의 외부 장기 기억을 부여하는 효과적인 전략으로 자리 잡았습니다. 현재 인공지능의 주류인 트랜스포머 아키텍처는 모든 데이터를 대조하는 방식이라 연산 효율성에 한계가 존재합니다. 이를 보완하기 위해 등장한 '맘바(Mamba)' 모델은 정보를 압축하여 처리하는 선택적 상태 공간 모델(SSM)을 기반으로 훨씬 빠른 연산 속도를 자랑합니다. 뱀처럼 민첩하게 정보를 처리한다는 의미를 담은 이 새로운 신경망이 과연 트랜스포머의 시대를 대체하고 인공지능의 새로운 표준이 될지는 전 세계 연구자들의 주요 관심사입니다. 이러한 혁신적인 시도들은 인공지능이 인간처럼 유연한 연속 학습을 할 수 있는 미래를 앞당기고 있습니다.

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뇌인지과학
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왜 심장을 우리 몸의 엔진이라 할까?

심장은 종종 자동차의 엔진에 비유되곤 합니다. 규칙적으로 수축과 이완을 반복하며 혈액을 전신으로 뿜어내는 모습이 폭발적인 힘을 만드는 피스톤 운동과 닮았기 때문입니다. 우리가 갑자기 전력 질주를 할 때 심장이 터질 듯이 빠르게 뛰는 현상은 엔진의 RPM이 높아지는 과정과 유사합니다. 단순히 혈액을 공급하는 장치를 넘어, 근육이 제대로 작동할 수 있도록 동력을 전달하는 핵심적인 기반이 됩니다. 다리 근육이 움직이는 근원적인 힘 또한 심장이 적절한 시기에 충분한 혈액을 보내주어야만 유지될 수 있습니다. 심장이 스스로의 활동을 유지하기 위해 가장 먼저 혈액을 공급받는 통로는 바로 관상동맥입니다. 그 모양이 뒤집어 놓은 왕관을 닮아 라틴어 '코로나'에서 유래한 이 동맥은 대동맥 초입에서 시작되어 심장 근육 곳곳으로 뻗어 나갑니다. 운동선수들이 꾸준한 훈련을 통해 일반인보다 더 큰 심장을 갖게 되는 것은 이 관상동맥의 혈류량이 증가하고 혈관 자체가 확장되는 결과이기도 합니다. 이는 시중의 어떤 건강 보조제보다도 효과적으로 심혈관 건강을 개선하며, 심장 근육에 필요한 산소와 에너지를 공급하는 가장 자연스러운 방법입니다. 생명체의 심박수는 개체의 크기나 상태에 따라 놀라운 다양성을 보여줍니다. 보통 성인의 심장이 하루에 약 10만 번을 고동치는 동안, 훈련된 운동선수의 심박수는 심박출량의 효율성 덕분에 일반인보다 훨씬 낮게 유지되기도 합니다. 흥미로운 점은 동물의 체구와 심박수가 반비례하는 경향이 있다는 사실입니다. 작은 생쥐의 심장이 분당 400회라는 빠른 속도로 뛰는 반면, 거대한 대왕고래의 심장은 단 4~5회만으로도 생명을 유지합니다. 이러한 규칙적인 리듬은 생명체의 생존을 지탱하는 가장 기초적이고 필수적인 움직임입니다. 심장은 자율적으로 움직이지만, 신체 상황에 맞춰 심박수를 정교하게 조절하는 시스템을 갖추고 있습니다. 페이스메이커라 불리는 특수한 심장세포가 이온 채널의 활성도를 조절하며 리듬을 만들어내는데, 이때 교감신경과 부교감신경이 자동차의 가속 페달과 브레이크 같은 역할을 수행합니다. 우리가 흥분하거나 운동할 때는 교감신경이 활성화되어 심박수를 높이고, 반대로 혈압이 지나치게 높다고 판단되면 부교감신경이 개입하여 안정을 되찾게 합니다. 이러한 양방향 조절 시스템은 실시간으로 작동하며 신체의 항상성을 유지하는 결정적인 장치입니다. 누워 있다가 갑자기 일어날 때 느끼는 어지러움은 이러한 심장의 조절 능력을 잘 보여주는 사례입니다. 순간적으로 뇌혈류량이 부족해지는 위기 상황에서 심장은 부교감신경의 억제를 풀고 교감신경을 강화하여 빠르게 심박출량을 늘림으로써 정상 상태를 회복합니다. 심장은 단순히 동력을 만드는 엔진을 넘어, 상황에 유연하게 대처하며 스스로의 성능을 최적화하는 발전소와 같습니다. 적절한 운동과 관리를 통해 그 효율과 수명을 연장할 수 있다는 점에서 심장은 우리가 가진 가장 정교하고 놀라운 생체 기관이라 할 수 있습니다.

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생명과학

먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 5강 2부 지구🌏의 거주 가능성에 영향을 미치는 태양☀️ 자기 활동│카오스강연 시즌2

태양은 우리에게 가장 가까운 별이자 생명의 근원입니다. 하지만 과거의 태양이 어떤 모습이었는지는 직접 볼 수 없기에, 과학자들은 젊은 시절의 태양과 닮은 다른 별들을 연구하며 그 단서를 찾습니다. 이를 위해 가장 많이 활용되는 도구 중 하나가 바로 H-알파선 분광 관측입니다. 태양과 별의 대부분을 차지하는 수소 원자가 에너지를 주고받으며 내뿜는 이 특정한 붉은 빛은 태양의 대기층인 채층에서 벌어지는 복잡한 활동을 들여다볼 수 있는 중요한 열쇠가 됩니다. 궤도를 오가는 전자의 에너지 변화를 통해 우리는 보이지 않는 거대한 에너지의 흐름을 정밀하게 읽어낼 수 있습니다. 정밀한 관측을 위해 연구진은 직접 개발한 ‘고속 영상 태양 분광기’를 세계 최대 규모의 태양 망원경에 설치하여 연구를 수행했습니다. 이 장치는 태양 표면을 정밀하게 스캔하며 파장별로 세밀한 데이터를 수집하는데, 이를 통해 태양의 광구와 채층의 모습을 각각 분리하여 영상화할 수 있습니다. 특히 시간에 따른 스펙트럼의 변화를 기록한 ‘동적 스펙트럼’ 데이터는 마치 심전도처럼 태양의 요동을 생생하게 보여줍니다. 갑자기 밝아지는 플레어 현상이나 거대한 물질이 솟구치는 홍염 분출의 순간을 포착함으로써, 연구자들은 태양 폭풍이 발생하는 구체적인 메커니즘을 더욱 깊이 있게 이해하게 되었습니다. 태양 연구에서 얻은 통찰은 이제 먼 우주의 다른 별로 확장됩니다. 용자리에 위치한 ‘EK Dra’는 태양과 매우 유사한 성질을 가졌지만 나이는 5천만 년에 불과한 매우 젊은 별입니다. 태양보다 10배나 빠르게 자전하며 거대한 흑점을 품고 있는 이 별을 관측한 결과, 인류 역사상 가장 강력했던 ‘캐링턴 사건’보다 무려 20배나 더 강력한 슈퍼 항성 폭풍이 포착되었습니다. 이러한 거대한 폭풍이 생각보다 자주 발생한다는 사실은, 과거 지구가 태동하던 시기에도 태양이 현재와는 비교할 수 없을 만큼 역동적이고 위협적인 환경을 조성했을 가능성을 강력하게 시사하고 있습니다. 이러한 항성 폭풍 연구는 단순한 천문학적 관측을 넘어 지구 생명체의 기원과 행성의 거주 가능성에 대한 근본적인 질문으로 이어집니다. 강력한 방사선과 에너지를 쏟아내는 폭풍이 행성의 대기에 어떤 영향을 주었는지, 그리고 그것이 생명 출현에 기여했는지 혹은 장애가 되었는지를 밝히는 작업은 현대 과학의 중요한 과제입니다. 최근 허블 망원경과의 공동 관측을 통해 발표된 연구 결과는 전 세계 학계의 주목을 받았습니다. 과학자들은 이제 태양과 지구를 별개의 존재가 아닌, 하나의 연결된 시스템으로 바라보며 우주에서 생명체가 존재할 수 있는 최적의 조건을 다시 정의하고 있습니다. 최근 한 학술지가 선정한 ‘이카루스의 추락’이라는 사진은 태양과 인간이 같은 궤적 위에 놓인 모습을 상징적으로 보여주며 깊은 울림을 줍니다. 이는 우리가 우주와 분리된 존재가 아니라 물리적으로 긴밀하게 연결되어 있음을 일깨워줍니다. 태양의 활동과 별의 진화는 곧 우리의 존재와 직결되는 사건이며, 그 비밀을 풀어가는 과정은 인류가 우주에서 어떤 위치에 있는지 확인하는 여정입니다. 관찰자를 잉태한 우주에 대한 경이로움을 느끼며 과학적인 질문에 답을 찾는 행위는, 결국 ‘우리는 어디서 왔는가’라는 인류의 가장 근원적인 갈증을 해소하는 소중한 열쇠가 될 것입니다.

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[강연] 우리 별 태양, 그 자비로움과 그 난폭함에 대해 2_by 채종철 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 5강 두 번째 이야기

태양 폭풍을 이해하기 위해 현대의 관측 자료뿐만 아니라 과거의 태양을 연구하는 것은 매우 중요합니다. 하지만 과거의 태양을 직접 관측할 수는 없기에, 과학자들은 태양의 어린 시절과 닮은 ‘젊은 태양형 별’을 연구의 대안으로 삼습니다. 이를 통해 수십억 년 전 태양이 어떤 성질을 가졌는지, 슈퍼 태양 폭풍이 얼마나 자주 발생했는지를 추론할 수 있습니다. 이러한 연구는 단순히 먼 우주의 현상을 살피는 것이 아니라, 우리 태양계의 형성과 생명의 기원을 밝히는 중요한 단서가 됩니다. 별을 관측할 때 가장 유용한 도구 중 하나는 수소가 내뿜는 빛인 H-알파선 분광 관측입니다. 수소는 우주에서 가장 흔한 원소이며, 에너지 상태에 따라 특정 파장의 빛을 흡수하거나 방출합니다. 특히 붉은색 파장 영역에 위치한 H-알파선은 태양의 대기층인 채층에서 일어나는 역동적인 현상을 관찰하는 데 매우 효과적입니다. 이를 통해 플레어나 홍염 분출 같은 폭발적인 에너지 방출 과정을 정밀하게 분석하고, 스펙트럼상의 미세한 변화를 통해 폭풍의 위력을 기록할 수 있습니다. 연구진은 직접 제작한 고속 영상 태양 분광기를 미국 빅베어 태양 천문대의 거대 망원경에 부착하여 정밀한 관측을 수행해 왔습니다. 이 장비는 태양 표면을 스캔하여 파장별 이미지를 생성하며, 광구의 흑점뿐만 아니라 그 상층부인 채층의 모습을 입체적으로 보여줍니다. 관측된 데이터를 시간 순서대로 나열하면 태양 활동을 동영상처럼 시각화할 수 있으며, 특정 지점에서 갑자기 밝아지거나 어두워지는 현상을 포착하여 태양 폭풍의 전조 증상과 전개 과정을 심도 있게 연구할 수 있습니다. 최근에는 용자리에 위치한 젊은 별 ‘EK Dra’를 관측하여 놀라운 결과를 얻었습니다. 이 별은 태양과 매우 흡사하지만 나이가 훨씬 젊고 자전 속도가 태양보다 약 10배나 빠릅니다. 보현산 천문대의 망원경을 통해 이 별을 추적한 결과, 인류 역사상 가장 강력했던 태양 폭풍인 캐링턴 사건보다 약 20배나 더 강력한 항성 폭풍을 포착하는 데 성공했습니다. 이러한 강력한 폭발이 생각보다 자주 일어난다는 사실은 과거 젊은 시절의 태양 역시 지금보다 훨씬 난폭했을 가능성을 시사합니다. 강력한 태양 폭풍은 지구 환경과 생명체의 출현에 양면적인 영향을 미쳤을 것으로 보입니다. 초기 지구의 대기가 태양 폭풍으로 인해 한때 소멸했을 수도 있고, 반대로 고에너지 입자들이 돌연변이를 유도하여 생명체 진화의 촉매제가 되었을 가능성도 존재합니다. 또한 태양의 자기장은 외부 은하에서 오는 위험한 우주선을 막아주는 거대한 보호막 역할도 수행합니다. 이처럼 태양과 항성의 활동은 단순히 천문학적 현상을 넘어 행성의 서식 가능성과 생명 탄생의 근본 환경을 결정짓습니다. 태양의 자기장은 약 22년을 주기로 극성이 바뀌며 흑점 활동을 조절합니다. 흑점이 많을 때는 태양이 더 밝아져 지구 기온이 상승하는 경향이 있으며, 이러한 자기 활동은 태양계 전체를 감싸는 태양권을 형성하여 행성들을 보호합니다. 만약 행성이 자기장을 완전히 잃게 된다면 대기가 우주 공간으로 날아가 버릴 수 있지만, 지구처럼 내부 다이나모가 살아 있는 행성은 일시적인 손실 후에도 다시 자기권을 회복할 수 있습니다. 이러한 방어 체계는 생명체가 수십억 년 동안 지구에서 생존할 수 있었던 핵심 요인입니다. 우리는 태양과 분리된 존재가 아니라 물리적으로 긴밀하게 연결된 우주의 일원입니다. 과학적 관측과 연구는 단순히 수치를 계산하는 것이 아니라, 우리가 어디에서 왔으며 이 우주에서 우리의 존재가 어떤 의미를 갖는지 답을 찾아가는 과정입니다. 태양의 역동적인 활동을 이해함으로써 우리는 생명을 잉태한 우주에 대한 경외감을 느끼게 됩니다. 앞으로도 지속될 태양과 항성 폭풍에 대한 연구는 우주에 우리뿐인지, 혹은 다른 생명체가 존재할 수 있는지에 대한 인류의 근원적인 질문에 답할 길을 열어줄 것입니다.

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AI의 기억과 생각은 어디까지?🧐 l 2026 미래 과학 트렌드 북콘서트

인공지능의 역사는 영국의 수학자 앨런 튜링이 던진 '기계가 생각할 수 있을까?'라는 질문에서 시작되었습니다. 그는 2014년 영화 '이미테이션 게임'의 실제 주인공으로, 현대 컴퓨터의 최초 청사진을 그린 인물이기도 합니다. 튜링은 기계의 지능을 정의하기 위해 '이미테이션 게임', 즉 튜링 테스트라는 개념을 제안했습니다. 이는 벽 너머의 판단자가 인간과 기계의 대화를 구분하지 못할 때 해당 기계에게 지능이 있다고 간주하는 방식입니다. 이 아이디어는 오늘날 우리가 인공지능과 대화하는 모든 기술적 토대의 출발점이 되었습니다. 자연어 처리라는 분야는 인간이 일상적으로 사용하는 '자연어'를 기계가 이해하고 생성하도록 만드는 연구입니다. 기계가 말을 한다는 것은 기본적으로 다음에 올 단어를 확률적으로 예측하는 과정과 같습니다. 예를 들어 '나의 죽음을 적에게'라는 문구 뒤에 '알리지 말라'가 올 확률이 가장 높다고 계산하여 문장을 완성하는 식입니다. 과거 스마트폰의 자동 완성 기능도 이와 유사한 원리였지만, 최신 인공지능은 그 예측 능력이 아득히 정교해져서 인간과 구분이 어려울 정도로 자연스럽고 탁월한 문장 구사력을 보여줍니다. 챗GPT와 같은 현대의 인공지능은 문장을 직접 인식하기보다 '토큰'이라는 더 작은 단위로 쪼개어 처리합니다. 기계는 자연어 자체를 이해하지 못하므로, 각 토큰을 숫자로 이루어진 벡터값으로 변환하여 고차원적인 의미 공간상에 배치합니다. 이 공간에서 의미가 유사한 단어들은 서로 가깝게 위치하게 되며, 인공지능은 학습을 통해 이러한 의미 관계를 스스로 파악합니다. 즉, 우리가 입력하는 질문은 기계 내부에서 복잡한 숫자들의 연산으로 치환되며, 이를 바탕으로 가장 적절한 답변 토큰을 하나씩 생성해 내는 것입니다. 인공지능의 구조는 인간 뇌의 뉴런과 시냅스 연결망에서 영감을 얻은 '인공신경망'을 기반으로 합니다. 뇌 속의 학습이 시냅스 연결 강도의 변화로 나타나듯, 인공지능 역시 '매개변수'라고 불리는 숫자 값들을 조정하며 학습합니다. GPT-2가 15억 개의 매개변수를 가졌던 것에 비해, 최신 모델인 GPT-4는 무려 1조 7,600억 개의 매개변수를 보유하고 있습니다. 이처럼 방대한 규모의 연산 능력을 갖추었기에 이를 '거대 언어 모델(LLM)'이라 부르며, 챗GPT나 제미나이 같은 고성능 AI들이 탄생할 수 있었습니다. GPT는 생성형(Generative), 사전 학습된(Pre-trained), 트랜스포머(Transformer)의 약자로, 여기서 핵심은 트랜스포머라는 신경망 구조입니다. 2017년에 발표된 이 기술은 문장 내의 모든 토큰 사이의 연관성을 계산하는 '어텐션(Attention)' 메커니즘을 사용합니다. 이전의 기술들을 압도하는 성능을 지닌 이 방식은 문맥의 흐름을 정확히 파악하여 긴 문장도 막힘없이 생성할 수 있게 해주었습니다. 이러한 기술적 진보 덕분에 인공지능은 단순한 도구를 넘어 인간의 언어적 파트너로서 우리 일상 속에 깊숙이 자리 잡게 되었습니다.

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왜 은하를 탈출하는 별이 있을까?

과거 인류는 밤하늘에 반짝이는 별들이 우주의 전부라고 믿어왔습니다. 하지만 20세기 들어 외부 은하의 존재가 확인되면서 우리의 우주관은 혁명적인 변화를 맞이했습니다. 우리가 보는 은하수는 거대한 우리은하의 단면일 뿐이며, 광활한 우주에는 이와 같은 은하들이 셀 수 없이 많이 존재한다는 사실을 깨닫게 된 것입니다. 초기 천문학자들은 은하 사이의 거리가 매우 멀기 때문에 그 빈 공간에는 아무것도 없을 것이라 짐작했지만, 기술의 발전은 이러한 고정관념을 다시 한번 깨뜨려 놓았습니다. 허블 우주망원경은 은하 사이의 텅 빈 공간을 홀로 떠도는 '은하간성'을 발견하며 천문학계에 놀라움을 안겼습니다. 이 별들은 처음부터 은하 밖에서 태어난 것이 아닙니다. 별이 탄생하기 위해서는 가스 구름이 높은 압력과 밀도로 뭉쳐야 하는데, 은하 외부의 희박한 환경에서는 이러한 과정이 일어나기 어렵기 때문입니다. 결국 은하간성은 원래 특정 은하에 속해 있던 별이었으나, 모종의 강력한 물리적 사건을 겪으며 자신이 태어난 고향을 떠나 우주 공간으로 튕겨 나간 방랑자들인 셈입니다. 은하간성이 발생하는 주된 원인은 은하들 사이의 역동적인 상호작용에 있습니다. 은하는 중력을 통해 주변의 물질과 다른 은하를 끌어당기며, 이 과정에서 서로 충돌하고 병합하며 덩치를 키워갑니다. 두 은하가 합쳐질 때 내부의 질량 분포가 급격히 변하면 별들의 운동 궤적도 크게 뒤틀리게 됩니다. 이때 일부 별들은 은하의 강한 중력장을 이겨내고 탈출할 수 있는 에너지를 얻어 외부로 방출됩니다. 이렇게 탈출한 별들은 은하 외곽에서 조석 흔적을 남기며 은하 성장사를 증언하는 기록물이 됩니다. 은하를 탈출하는 별 중에는 초속 1,000km라는 경이로운 속도로 질주하는 '초고속성'도 존재합니다. 이들은 주로 은하 중심에 위치한 초대질량 블랙홀의 강력한 조석력에 의해 탄생합니다. 블랙홀 근처로 접근한 쌍성계가 블랙홀의 중력에 의해 찢기면서, 한 별은 블랙홀로 끌려가고 다른 한 별은 엄청난 반동력을 얻어 은하 밖으로 튕겨 나가는 원리입니다. 또한 밀접한 쌍성계 중 하나가 초신성 폭발을 일으킬 때 그 충격으로 동반성이 튕겨 나가는 경우도 있어, 젊은 별이 많은 은하 원반 지역에서도 초고속성이 발견되곤 합니다. 이러한 떠돌이 별들은 단순한 우주의 미아를 넘어 현대 천문학의 난제를 풀 중요한 단서를 제공합니다. 가이아 우주망원경을 비롯한 최첨단 관측 장비들은 초고속성의 궤도를 정밀하게 추적하여 은하 중심부의 블랙홀 환경과 암흑물질의 분포를 연구하고 있습니다. 은하라는 안식처를 떠나 영원히 돌아올 수 없는 외로운 길을 걷는 이 별들은, 역설적으로 우리에게 우주의 가장 깊은 비밀을 전해주는 메신저가 되어주고 있습니다. 과학자들은 이들의 여정을 통해 보이지 않는 우주의 구조를 하나씩 밝혀내고 있습니다.

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천문학

[강연] 제 33회 서울대 자연과학 공개강연_'과학 그리고 인공지능' by 백민경, 황호성, 정하웅, 윤성로, 이현숙, 김유빈 l 서울대학교&카오스재단

인공지능은 이제 단순한 기술적 보조를 넘어 자연과학의 패러다임을 근본적으로 바꾸는 핵심적인 동력으로 자리 잡았습니다. 서울대학교 자연과학대학에서 진행된 이번 논의는 '과학 그리고 인공지능'이라는 주제 아래, 생명과학부터 천체물리학에 이르기까지 AI가 미지의 영역을 개척하는 생생한 현장을 조명합니다. 우리는 지금 AI가 인간 지능의 단순한 도구로 남을 것인지, 아니면 인간의 역할을 완전히 대체하는 주체가 될 것인지라는 중요한 질문 앞에 서 있습니다. 이번 강연은 인공지능이 자연과학 연구의 방법론을 어떻게 혁신하고 있으며, 우리가 그려갈 미래 과학의 지형이 어떤 모습일지를 깊이 있게 탐구합니다. 생명과학 분야에서 인공지능은 생명의 설계도를 직접 쓰는 '창작자'의 시대를 열었습니다. 과거의 생명 설계가 수만 년에 걸친 인위 선택이나 기존 유전자를 뜯어고치는 편집에 의존했다면, 이제는 단백질 구조 예측 AI인 알파폴드나 로제타폴드를 통해 원하는 기능을 수행하는 생체 분자를 직접 설계할 수 있게 된 것입니다. 50년 동안 생명과학계의 난제로 남아있던 단백질 접힘 문제를 AI가 해결함으로써, 바이러스를 무력화하는 단백질이나 환경 문제를 해결할 플라스틱 분해 효소 설계가 가능해졌습니다. 이는 생명을 관찰의 대상에서 정밀한 설계의 대상으로 변화시킨 획기적인 전환점이라 할 수 있습니다. 생명 설계의 지평은 단일 분자를 넘어 세포 전체를 컴퓨터상에 구현하는 가상 세포 시뮬레이션으로 향하고 있습니다. 세포라는 복잡한 시스템을 디지털 트윈으로 구축하면, 신약 개발 과정에서 발생하는 수많은 동물의 희생을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 개인별 특성에 맞춘 정밀한 맞춤형 치료가 가능해집니다. 하지만 이러한 강력한 기술은 암이나 희귀 질환을 극복하는 축복이 될 수도 있는 반면, 잘못된 의도로 사용될 경우 생화학 무기 제조와 같은 재앙이 될 수도 있는 양날의 검입니다. 따라서 기술의 발전 속도에 맞춰 이를 어떤 방향으로 활용할지에 대한 인류의 윤리적 책임과 선택이 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 우주의 비밀을 탐구하는 천문학에서도 인공지능은 방대한 항해를 돕는 지능형 가이드 역할을 수행합니다. 인류가 알고 있는 우주의 모습은 전체의 단 5%에 불과하며, 나머지 95%는 암흑 물질과 암흑 에너지라는 미지의 영역으로 남겨져 있습니다. 천문학자들은 루빈 천문대 등에서 쏟아지는 거대한 빅데이터를 처리하고, 은하의 분포를 통해 보이지 않는 암흑 물질의 지도를 그리는 데 AI를 적극적으로 활용하고 있습니다. 물리 법칙을 바탕으로 구현된 가상 우주 시뮬레이션과 인공지능의 학습 능력이 결합하면서, 인류는 우주가 어떻게 탄생하고 진화해 왔는지에 대한 철학적인 질문에 대해 과학적인 답을 더욱 정교하게 찾아가고 있습니다. 최근 노벨 물리학상이 인공지능 연구자들에게 수여된 사건은 물리와 정보 과학의 경계가 허물어졌음을 상징적으로 보여줍니다. 홉필드 네트워크나 볼츠만 머신과 같은 초기 AI 모델들은 통계 물리학의 에너지 모델과 전자의 스핀 개념에서 영감을 얻어 탄생했습니다. 이는 '정보' 자체가 물리학의 핵심적인 탐구 대상이 되었음을 선언한 것과 같습니다. 또한 현대의 물리학자들은 새들의 군무와 같은 복잡계 현상을 연구할 때 AI를 동료 연구자로 활용하여 새로운 물리 법칙을 발견하기도 합니다. AI는 이제 단순한 계산 도구를 넘어, 복잡한 데이터 이면에 숨겨진 자연의 패턴을 찾아내는 강력한 학문적 파트너로서 기능하고 있습니다. 인공지능의 급격한 발전 속에서 인간만이 가질 수 있는 고유한 가치에 대한 고민도 깊어지고 있습니다. 챗GPT와 같은 생성형 AI가 지식 전달과 데이터 처리를 완벽하게 수행하더라도, 그 지식을 바탕으로 깊은 통찰을 얻고 윤리적 균형을 유지하며 결정을 내리는 '지혜'는 여전히 인간의 영역으로 남아있습니다. 교육 현장에서도 단순한 지식 습득이나 기술적 활용법보다는 수학과 통계학 등 학문의 근본적인 원리로 돌아가는 태도가 강조되고 있습니다. 결국 인공지능 시대에 우리가 갖춰야 할 핵심 역량은 AI가 제시하는 답을 맹목적으로 수용하는 능력이 아니라, 현상을 비판적으로 바라보고 세상에 더 나은 질문을 던지는 힘에 있습니다. 과학은 결국 인간과 자연이 나누는 끊임없는 대화이며, 인공지능은 그 대화를 더욱 풍성하고 정교하게 만들어주는 혁신적인 매개체입니다. 우리가 마주한 AI 기반의 과학 혁명은 인류의 지능을 확장하고 미지의 영역을 탐구할 용기를 주지만, 동시에 기술을 다루는 사람의 가치관과 책임감을 엄중히 요구합니다. 인공지능이 아무리 정교하게 발전하더라도, 그 도구를 활용해 어떤 미래를 설계하고 어떤 길을 걸어갈지 결정하는 주체는 결국 인간이기 때문입니다. 자연과학의 기초가 되는 끈기 있는 질문과 인공지능의 놀라운 계산 능력이 조화를 이룰 때, 우리는 비로소 삶과 우주의 근원적인 비밀에 한 걸음 더 가까이 다가갈 수 있을 것입니다.

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이거 실화...? 과학드림이 촬영 중 10분 만에 50년 늙어버린 이유! | 심심할 땐 과학 시즌5 EP.04

무대는 단순히 배우와 스태프의 협업으로 완성되는 예술이 아닙니다. 공연을 준비하는 과정에서 실수는 누구에게나 일어날 수 있으며, 중요한 것은 그 실수를 어떻게 극복하고 새로운 순간으로 전환하느냐에 달려 있습니다. 무대 위에서의 긴장과 실수는 오히려 예기치 못한 멋진 장면을 만들어내기도 합니다. 이러한 경험은 무대에 서는 사람들에게 특별한 의미를 부여하며, 관객과의 소통을 더욱 깊게 만듭니다. 무대공포증은 많은 이들이 겪는 자연스러운 현상입니다. 이는 본능적으로 심박수가 빨라지고 식은땀이 나는 등 생물학적으로 내재된 반응에서 비롯됩니다. 선사시대에는 맹수나 집단 앞에 서는 두려움이 오늘날 무대공포증으로 이어졌다고 볼 수 있습니다. 이를 극복하기 위해서는 단순히 침착해지려 하기보다는, 긴장된 상태를 '흥분'으로 받아들이는 마인드셋 전환이 더 효과적이라는 연구 결과도 있습니다. 연기와 분장은 무대 위에서 배우의 감정과 캐릭터를 극대화하는 중요한 요소입니다. 특히 특수분장은 단순한 화장을 넘어 실리콘, 폼 라텍스 등 다양한 재료를 활용해 입체적이고 사실적인 변신을 가능하게 합니다. 이러한 기술은 영화, 뮤지컬, 오페라 등 다양한 분야에서 활용되며, 배우의 외형뿐 아니라 감정 표현에도 큰 영향을 미칩니다. 분장의 발전은 무대 예술의 표현력을 한층 넓혀 주었습니다. 분장의 역사는 매우 오래되었습니다. 고대 이집트인들이 태양을 피하거나, 원주민들이 사냥과 위장, 혹은 이성에게 어필하기 위해 얼굴에 칠을 하던 것에서 시작되었습니다. 심지어 네안데르탈인 유적에서도 염료 흔적이 발견되어, 분장이 인류의 본능적 행위임을 보여줍니다. 일본의 가부키나 중국의 경극 등에서도 분장은 문화적, 실용적 목적을 동시에 지니며 발전해 왔습니다. 특수분장 기술은 20세기 들어 폼 라텍스와 같은 신소재의 등장으로 큰 변화를 맞이했습니다. 초기에는 피부에 자극을 주거나 건강에 해로운 재료가 사용되기도 했지만, 현재는 배우의 안전과 편의를 고려한 다양한 재료와 기법이 개발되었습니다. 분장은 단순히 외형을 바꾸는 것을 넘어, 캐릭터의 성격과 감정을 시각적으로 전달하는 중요한 역할을 합니다.

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[강연] 우리 별 태양, 그 자비로움과 그 난폭함에 대해 1_by 채종철 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 5강 첫 번째 이야기

밤하늘의 무수한 별들 중 우리에게 가장 친숙한 존재는 단연 태양입니다. 태양은 지구에서 가장 가까운 항성으로, 우리 삶의 모든 근원적인 에너지를 제공합니다. 하지만 우리가 매일 마주하는 따스한 햇빛 뒤에는 상상하기 힘든 거대하고 난폭한 에너지가 숨겨져 있습니다. 과학자들은 태양의 성질을 '자비로움'과 '난폭함'이라는 두 가지 키워드로 설명하곤 합니다. 자비로움은 생명체가 살아갈 수 있는 따뜻한 환경을 조성해 주는 햇빛을 의미하며, 난폭함은 행성의 대기를 앗아갈 수도 있는 강력한 태양 폭풍을 뜻합니다. 태양이 수십억 년 동안 일정한 빛을 내뿜으며 자비로움을 베풀 수 있는 비결은 중심부의 수소 핵융합에 있습니다. 태양 중심부에서는 수소 원자핵들이 결합하여 헬륨으로 변하며 엄청난 에너지를 방출합니다. 흥미로운 점은 이 수소 핵융합 반응이 생각보다 매우 느리게 일어난다는 사실입니다. 수소 원자핵 하나가 다른 원자핵과 충돌해 핵융합 반응을 일으키기까지는 평균 100억 년이라는 시간이 걸립니다. 이렇게 느린 핵융합 반응 덕분에 태양은 에너지를 한꺼번에 소진하지 않고 오랫동안 안정적으로 유지될 수 있으며, 이는 지구에 생명체가 탄생하고 번영할 수 있는 결정적인 토대가 되었습니다. 태양의 자비로움은 단순히 에너지의 양에만 그치지 않고 그 질적인 측면에서도 두드러집니다. 태양은 우주의 다른 별들과 비교했을 때 너무 뜨겁지도 차갑지도 않은 중간 정도의 온도를 유지합니다. 만약 태양이 지금보다 훨씬 무겁고 뜨거운 별이었다면 생명체에게 치명적인 강력한 자외선을 쏟아부어 지구상에 생명이 존재하기 어려웠을 것입니다. 또한 태양의 거대한 크기는 느린 수소 핵융합 반응 속도에도 불구하고 지구 전체를 충분히 데울 수 있는 광도를 만들어냅니다. 이러한 안정성은 지난 수억 년 동안 지구 기온을 일정하게 유지하며 생태계의 평화를 지켜온 핵심 동력입니다. 반면 태양의 난폭함은 화성의 사례에서 명확히 드러납니다. 과거의 화성도 지구처럼 바다와 두꺼운 대기를 가진 환경이었을 것으로 추정되지만, 현재는 황량한 행성이 되었습니다. 그 주범은 태양에서 뿜어져 나오는 강력한 태양풍입니다. 초속 수백 킬로미터로 몰아치는 고에너지 입자들은 행성의 대기를 우주로 튕겨내 버립니다. 다행히 지구는 자기권이라는 거대한 보호막을 가지고 있어 태양의 공격으로부터 대기를 지켜냈지만, 자기장을 잃어버린 화성은 난폭한 태양풍을 견디지 못하고 대기를 모두 상실하게 되었습니다. 행성과 항성의 운명을 결정짓는 자기장은 내부의 '다이나모' 현상을 통해 만들어집니다. 다이나모는 자전 운동과 전도성 유체의 흐름, 그리고 대류 운동이 결합하여 전기와 자기 에너지를 생성하는 일종의 천체 발전기입니다. 지구의 경우 액체 상태의 외핵이 부글부글 끓으며 자기장을 형성해 방패 역할을 수행합니다. 태양 역시 내부의 플라스마 대류를 통해 강력한 자기장을 만들어내는데, 이 자기력선들이 밖으로 분출될 때 흑점이 생기고 거대한 태양 폭풍이 발생합니다. 즉, 자기장은 지구에게는 생명을 지키는 방패가 되지만, 태양에게는 에너지를 쏟아내는 창이 됩니다. 우주 과학자들은 과거의 태양이 지금보다 훨씬 더 난폭했을 것으로 보고 있습니다. 젊은 시절의 태양은 현재보다 자전 속도가 약 열 배 정도 빨랐으며, 이는 다이나모 활동을 극대화해 지금과는 비교할 수 없을 만큼 강력한 자기장을 형성했을 것입니다. 강력한 자기장은 거대한 흑점들을 만들고, 이는 곧 '슈퍼 태양 폭풍'이라 불리는 파괴적인 현상을 빈번하게 일으켰을 가능성이 큽니다. 만약 초기 지구가 충분한 자기권을 갖추지 못했다면, 젊은 태양의 끊임없는 폭격 속에서 현재 우리가 누리고 있는 대기와 물을 보존하기는 매우 어려웠을 것입니다. 태양의 난폭함은 먼 과거의 일만이 아닙니다. 1859년 발생한 '캐링턴 사건'은 태양 폭풍이 현대 문명에 얼마나 큰 위협이 될 수 있는지 보여주는 대표적인 사례입니다. 당시 발생한 역대급 태양 폭풍으로 인해 전 세계에 오로라가 관측되었고 초기 전신 시스템이 마비되는 혼란이 벌어졌습니다. 오늘날처럼 인공위성과 전력망에 의존하는 고도화된 문명 사회에서 이러한 슈퍼 태양 폭풍이 다시 발생한다면 그 피해는 상상을 초월할 것입니다. 따라서 태양의 변화를 정밀하게 관측하고 이해하는 연구는 인류의 지속 가능한 미래를 위해 필수적인 과제입니다.

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지구환경과학
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먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 5강 1부 지구🌏의 거주 가능성에 영향을 미치는 태양☀️ 자기 활동│카오스강연 시즌2

밤하늘을 바라보면 우리는 자연스럽게 우주의 신비로움에 대해 생각하게 됩니다. 우리가 우주를 관찰하고 이해할 수 있다는 사실은 매우 특별한 일입니다. 우주에서 오는 빛 덕분에 우리는 멀리 떨어진 별과 행성, 그리고 그곳에서 일어나는 현상들을 알 수 있습니다. 이처럼 인간이 우주를 관찰하고 분석할 수 있다는 점은 과학자로서 큰 경이로움을 느끼게 합니다. 더 나아가, 우리가 이 우주 안에 존재한다는 사실 자체도 매우 놀라운 일입니다. 많은 사람들이 밤하늘을 보며 '우주에 우리만 있을까?'라는 질문을 던집니다. 천문학자들은 태양계 밖에도 다양한 행성이 존재한다는 사실을 밝혀내고 있습니다. 이 중에는 지구와 비슷한 환경을 가진 행성도 있습니다. 과연 그곳은 생명이 살 수 있을까요? 이러한 질문은 현대 천문학에서 매우 중요한 주제이며, '거주 가능성'이라는 개념으로 연구되고 있습니다. 이 연구의 기준점은 바로 우리가 살고 있는 지구입니다. 지구가 생명체가 살기에 적합한 이유는 태양 덕분입니다. 태양은 수소 핵융합 반응을 통해 엄청난 에너지를 방출하며, 이 에너지가 지구에 안정적이고 오랜 기간 동안 공급됩니다. 태양의 밝기는 그 크기에서 비롯되며, 핵융합 반응이 매우 느리게 일어나기 때문에 태양은 약 100억 년 동안 빛을 낼 수 있습니다. 이러한 안정성과 오랜 지속성 덕분에 지구는 생명체가 번성할 수 있는 환경을 유지할 수 있습니다. 또한 태양빛은 생명체에게 적합한 질적 특성을 가지고 있습니다. 하지만 태양은 자비로운 존재이면서도 동시에 난폭한 면모를 가지고 있습니다. 태양에서 방출되는 태양풍과 코로나 질량 방출 같은 현상은 행성의 대기를 위협할 수 있습니다. 실제로 화성은 과거에 지구처럼 두꺼운 대기와 바다가 있었지만, 태양풍과 태양 폭풍에 의해 대기를 잃고 황량한 행성이 되었습니다. 반면, 지구는 자기장이라는 방패 덕분에 태양의 난폭함으로부터 보호받고 있습니다. 자기장은 지구 내부의 다이나모 효과에 의해 생성되며, 이는 행성의 생존에 매우 중요한 역할을 합니다. 태양과 지구의 자기장은 전도성 유체의 운동과 자전에 의해 만들어집니다. 태양 내부의 대류 운동과 자전, 그리고 지구 핵의 액체 철이 이러한 자기장을 생성하는 원동력입니다. 자기장은 태양에서는 창의 역할을, 지구에서는 방패의 역할을 하며, 행성의 환경을 결정짓는 중요한 요소입니다. 과거에는 화성도 자기장을 가지고 있었으나, 내부 열을 잃으면서 자기장이 사라지고 대기 역시 소실되었습니다. 태양 역시 과거에는 더 빠르게 자전하며 더 강력한 자기장과 태양 폭풍을 만들어냈을 것으로 추정됩니다. 역사적으로 가장 강력한 태양 폭풍은 1859년의 캐링턴 사건에서 관측되었습니다. 이 슈퍼 태양 폭풍은 지구의 자기권을 심각하게 교란시켜 전신 시스템을 마비시키고, 북반구 전역에 밝은 오로라를 발생시켰습니다. 오늘날과 같은 첨단 문명에서는 이러한 강력한 태양 폭풍이 발생할 경우, 통신, 위성, 전력 시스템 등 사회 전반에 큰 혼란을 초래할 수 있습니다. 과학자들은 이러한 슈퍼 태양 폭풍이 약 100년에 한 번꼴로 발생할 것으로 예측하고 있으며, 미래에도 다시 일어날 가능성이 있습니다. 젊은 태양은 지금보다 훨씬 더 난폭했으며, 슈퍼 태양 폭풍이 더 자주 발생했을 것으로 보입니다. 이러한 강력한 태양 활동은 초기 지구와 화성의 환경에 큰 영향을 미쳤을 것입니다. 만약 지구가 자기장을 충분히 유지하지 못했다면, 대기 역시 화성처럼 사라졌을지도 모릅니다. 이러한 가설을 바탕으로 태양과 행성의 상호작용, 그리고 우주 환경이 생명체의 존재에 미치는 영향을 연구하는 것은 매우 흥미로운 과제입니다. 앞으로도 태양과 우주에 대한 연구는 인류의 미래와 직결된 중요한 주제가 될 것입니다.

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빛은 어떻게 당구공처럼 충돌할까?

1905년 알베르트 아인슈타인은 광전 효과를 통해 빛의 입자성을 세상에 알렸습니다. 금속 표면에 빛을 비췄을 때 전자가 에너지를 얻어 튀어나오는 이 현상은 빛을 단순한 파동으로만 보던 당시의 시각을 뒤흔들었습니다. 하지만 과학자들은 빛의 입자성을 더욱 직관적으로 증명할 수 있는 또 다른 결정적인 증거를 원했습니다. 이러한 배경 속에서 등장한 것이 바로 콤프턴 산란 실험입니다. 이 실험은 빛이 입자와 충돌할 때 발생하는 변화를 정밀하게 관찰함으로써 빛의 본질에 대한 새로운 이해의 지평을 열어주었습니다. 빛이 전자에 비춰지면 전자는 전기장의 진동에 따라 함께 움직이며 새로운 빛을 만들어내는데, 이를 톰슨 산란이라고 부릅니다. 고전적인 관점에서는 이때 발생하는 빛이 입사광과 동일한 진동수를 가져야 합니다. 그러나 실제 실험에서는 예측과 달리 진동수가 변한 빛이 관찰되었습니다. 특히 산란된 빛의 방향이 원래의 경로에서 더 많이 꺾일수록 진동수가 더 크게 감소하는 기묘한 현상이 나타났습니다. 이는 빛을 단순한 전자기파의 진동으로만 설명하기에는 한계가 있음을 시사하는 중요한 단서가 되었습니다. 1923년 아서 홀리 콤프턴은 이 현상을 해결하기 위해 빛과 전자의 충돌을 당구공의 충돌에 비유했습니다. 정지해 있는 당구공을 다른 공으로 칠 때, 충돌 각도에 따라 에너지가 분배되고 속도가 변하는 원리를 빛에 적용한 것입니다. 하얀 당구공이 빨간 공을 정면으로 치느냐 혹은 살짝 스치느냐에 따라 운동 상태가 달라지듯, 빛 역시 전자와 충돌하며 에너지와 운동량을 주고받는다고 가정했습니다. 이러한 직관적인 접근은 복잡한 산란 현상을 에너지와 운동량 보존 법칙이라는 명쾌한 물리 법칙으로 설명할 수 있는 길을 열어주었습니다. 콤프턴은 빛의 에너지와 운동량이 진동수에 비례한다는 가정을 바탕으로 산란 현상을 완벽하게 계산해냈습니다. 이는 아인슈타인이 광전 효과에서 발견한 에너지 공식과 특수 상대성 이론에서 유도된 운동량 개념을 결합한 결과였습니다. 빛의 산란 각도가 커질수록 진동수가 낮아지는 현상은, 마치 당구공이 충돌 후 에너지를 잃고 속도가 줄어드는 것과 정확히 일치했습니다. 이로써 빛이 입자처럼 행동하며 물리적인 충격을 전달한다는 사실이 수학적, 실험적으로 증명되었으며, 이는 양자 역학의 기초를 다지는 결정적인 계기가 되었습니다. 콤프턴 산란 실험의 성공은 빛이 입자이자 동시에 파동이라는 이중성을 확립하는 데 기여했습니다. 광전 효과와 흑체 복사가 입자성을, 이중 슬릿 실험이 파동성을 보여주었다면, 콤프턴 산란은 이 두 성질이 공존함을 입증한 것입니다. 현대 과학은 이제 전자뿐만 아니라 원자나 분자처럼 더 큰 입자들조차 파동성을 지닌다는 사실을 밝혀냈습니다. 모든 물질이 입자와 파동의 성질을 동시에 지닌다는 이 놀라운 결론은 양자 물리학의 핵심 원리가 되었으며, 우리가 우주를 바라보는 방식을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다.

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물리학

[강연] 정하웅_AI에게 (감히^^) 노벨물리학상을?! ｜제33회 서울대 자연과학 공개강연_"과학 그리고 인공지능"

2024년 노벨 물리학상은 인공지능 연구의 선구자인 존 홉필드와 제프리 힌튼 교수에게 돌아갔습니다. 이 소식은 과학계에 신선한 충격과 함께 뜨거운 논란을 불러일으켰습니다. 물리학자가 아닌 컴퓨터 과학자와 분자생물학자가 물리학상을 받은 것에 대해 'AI가 과연 물리의 영역인가'라는 의문이 제기된 것입니다. 하지만 이들의 연구를 들여다보면 그 뿌리는 철저하게 물리학적 원리에 닿아 있습니다. 홉필드 교수는 물리 모델을 통해 기억의 원리를 규명했고, 힌튼 교수는 통계 물리학의 도구로 인공지능의 초석을 다졌습니다. 이는 전통적인 물질 중심의 물리학이 이제 정보의 영역까지 확장되었음을 선언하는 역사적인 사건입니다. 인간의 뇌를 모방하려는 시도는 1950년대 퍼셉트론의 등장과 함께 시작되었습니다. 신경세포의 작동 원리를 인공적으로 구현하여 논리 회로를 만들고, 이를 통해 기계도 생각할 수 있다는 희망을 품게 되었습니다. 그러나 곧 시련이 찾아왔습니다. 선형적인 함수만으로는 복잡한 문제를 풀 수 없다는 사실이 증명되면서 인공지능 연구는 긴 암흑기에 접어들었습니다. 이때 해결책을 제시한 인물이 바로 제프리 힌튼입니다. 그는 층을 쌓는 방식과 역전파 알고리즘을 통해 계산의 한계를 극복하고 현대 인공지능의 황금기를 여는 토대를 마련했습니다. 이러한 혁신은 단순한 기술적 진보를 넘어 뇌의 학습 과정을 수학적으로 모델링한 성과였습니다. 노벨 위원회가 주목한 핵심 업적은 80년대 초반에 발표된 물리학 기반 모델입니다. 홉필드 교수는 전자의 스핀 상태를 다루는 '이징 모델'에서 영감을 얻어 홉필드 네트워크를 발명했습니다. 이는 정보를 개별적으로 저장하는 대신 에너지 지형을 만들어 가장 낮은 에너지 상태를 찾아가는 방식으로 기억을 인출합니다. 힌튼 교수는 여기에 통계 물리학의 볼츠만 분포를 도입하여 더욱 유연한 '볼츠만 머신'을 탄생시켰습니다. 확률적 기법을 통해 정답뿐만 아니라 그 주변의 데이터까지 학습할 수 있게 된 것입니다. 이러한 통계 물리학적 접근은 오늘날 거대 언어 모델인 챗GPT의 근간이 되었으며, 정보가 자연계의 실체임을 공인받는 계기가 되었습니다. 최근 과학계에서는 AI를 단순한 도구를 넘어 동료 연구자로 활용하는 'AI 기반 과학 (AI for Science)'이 활발히 연구되고 있습니다. 복잡한 자연 현상을 관찰할 때 인간의 직관만으로는 방정식을 세우기 어려운 경우가 많습니다. 이때 AI에게 방대한 데이터를 학습시키면 인간이 미처 발견하지 못한 규칙성을 찾아내기도 합니다. 예를 들어 수천 마리 새들의 군무에서 나타나는 복잡한 패턴을 AI 모델로 구현하고, 모델 내부의 어텐션 메커니즘을 분석함으로써 새들이 어느 지점을 보고 움직이는지 역으로 추적할 수 있습니다. 이는 과학자가 가설을 세우고 AI가 검증하며 다시 과학자가 그 의미를 해석하는 새로운 연구 패러다임이 시작되었음을 의미합니다. 인공지능의 미래는 단순히 모델의 크기를 키우는 것에 머물지 않습니다. 거대한 뇌가 곧 지능을 보장하지 않듯이, 방대한 데이터 학습만으로는 진정한 지혜를 얻기 어렵습니다. 대신 작은 에이전트들이 협력하여 집단 지성을 발휘하는 방식이 대안으로 떠오르고 있습니다. 새들의 군무처럼 개별적인 존재들이 소통하며 만들어내는 창발적 결과물이야말로 인공지능이 나아가야 할 길입니다. 결국 중요한 것은 기술의 규모가 아니라 '최초의 질문'을 던지는 힘입니다. 노벨상은 성공의 결과보다 질문의 시작점에 선 사람에게 주어집니다. 스스로 근본적인 의문을 품고 새로운 질문을 던질 때, 우리는 인공지능과 함께 과학의 새로운 지평을 열어갈 수 있을 것입니다.

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[강연] 윤성로_인공지능: 인간지능을 대체할 수 있을까?｜제33회 서울대 자연과학 공개강연_"과학 그리고 인공지능"

우리가 꿈꾸는 미래는 인간과 기계가 조화롭게 공존하며 각자의 즐거움을 누리는 세상입니다. 이러한 인공지능의 역사는 제2차 세계대전 당시 독일군의 암호 체계인 '에니그마'를 해독했던 앨런 튜링으로부터 시작되었습니다. 천재적인 공학자였던 튜링은 1950년 발표한 논문을 통해 '기계가 생각할 수 있는가'라는 근본적인 화두를 던졌습니다. 그가 제안한 튜링 테스트는 현대 인공지능의 지능 유무를 판단하는 중요한 기준이 되었으며, 오늘날 우리가 누리는 기술 혁명의 씨앗이 되었습니다. 오랫동안 학문적 소외를 겪어온 인공지능은 2012년 딥러닝의 비약적인 발전 이후 새로운 산업 혁명의 핵심으로 부상했습니다. 과거의 단순한 인식을 넘어 생성형 AI와 에이전틱 AI, 그리고 실제 물리적 세계와 상호작용하는 물리적 AI에 이르기까지 그 발전 속도는 눈부실 정도입니다. 바야흐로 인공지능은 일하는 방식뿐만 아니라 공부하고 즐기는 삶의 모든 영역에서 거대한 변화를 일으키고 있으며, 인간의 개입 없이도 스스로 판단하고 행동하는 범용 인공지능(AGI) 시대를 향해 나아가고 있습니다. 인간과 인공지능의 간극을 이해하기 위해서는 인간만이 가진 고유한 능력을 살펴봐야 합니다. 우리 뇌의 상당 부분은 정교한 손 움직임인 '덱스터리티(Dexterity)'와 언어를 관장하는 데 사용됩니다. 챗GPT와 같은 모델은 언어 능력에서 인간을 위협하고 있지만, 실제 물리적인 조작 능력은 아직 걸음마 단계에 머물러 있습니다. 또한 우리가 말로 설명하기 어려운 노하우나 '왜'에 해당하는 암묵적 지식은 인공지능이 진정한 인간의 지능에 도달하기 위해 반드시 극복해야 할 중요한 과제로 남아 있습니다. 최근 인공지능의 학습 방식은 지도 학습과 강화 학습을 넘어 물리 법칙을 주입하거나 논리적인 '생각의 사슬(CoT)'을 유도하는 방향으로 고도화되고 있습니다. 특히 모델의 크기가 일정 수준을 넘어서면 이전에는 없던 능력이 갑자기 나타나는 '창발적 능력'은 과학계에서도 매우 흥미로운 현상으로 주목받고 있습니다. 이는 마치 인간의 뇌가 거대한 신경망을 통해 복잡한 사고를 수행하는 것과 유사한 규모를 보이며, 인공지능이 단순한 데이터 처리를 넘어 고차원적인 지능의 영역으로 진입했음을 시사합니다. 항공 역학의 발전 과정을 보면 비행기는 새의 날갯짓을 모방하는 대신 양력의 원리를 깨달음으로써 하늘을 날게 되었습니다. 인공지능 역시 인간의 뇌 구조를 단순히 흉내 내는 단계를 지나 지능의 본질을 찾아내야 하는 시점에 와 있습니다. 현재 인공지능은 엄청난 전력을 소비하며 인간의 사고를 모사하고 있지만, 지능의 근본 원리를 완벽히 이해한다면 더 적은 에너지로도 효율적인 지능을 구현할 수 있을 것입니다. 인공지능이 인간 지능을 완전히 대체할 수 있을지에 대한 답은 결국 지능의 본질을 탐구하는 우리에게 달려 있습니다.

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[대담] 과학이 만든 AI, AI로 만들 과학 | 제 33회 서울대 자연과학 공개강연_'과학 그리고 인공지능' by 이현숙, 정하웅, 윤성로, 김유빈 l 서울대학교&카오스재단

서울대학교 자연과학 공개 강연은 수십 년간 대중과 과학의 거리를 좁혀온 유서 깊은 장입니다. 이번 강연의 핵심 화두는 인공지능이 바꿀 과학의 미래와 그 속에서 인간이 나아갈 길입니다. 특히 인공지능 시대에 우리가 무엇을 공부하고 어떤 가치를 추구해야 할지에 대한 깊이 있는 통찰이 제시되었습니다. 과학은 단순히 지식을 쌓는 과정이 아니라, 세상을 바라보는 새로운 눈을 갖는 과정임을 이번 대담을 통해 다시금 확인할 수 있었습니다. 기술의 발전 속에서도 변치 않는 과학의 본질을 탐구하는 시간입니다. 인공지능이 인간처럼 사고하는 일반 인공지능(AGI)의 실현 가능성에 대해서는 전문가들 사이에서도 의견이 나뉩니다. 현재의 단순한 계산 원리로는 진정한 지능의 도달이 어렵다는 비판적 시각이 있는가 하면, 언어 등 특정 분야에서 이미 인간을 능가하며 차례로 인간의 영역을 대체해 나갈 것이라는 낙관적 전망도 공존합니다. 중요한 것은 지능을 어떻게 정의하느냐에 따라 인공지능이 인간이 보지 못하는 영역을 탐구하는 새로운 동반자가 될 수 있다는 점입니다. 인공지능은 인간 지능의 확장이자 새로운 탐구의 도구가 될 것입니다. 인공지능의 급격한 발전은 교육의 패러다임 변화를 요구합니다. 이제는 단순히 코딩을 배우거나 지식을 외우는 시대에서 벗어나, 기술적 지식과 인간 특유의 비판적 사고력을 결합하는 능력이 중요해졌습니다. 응용 분야는 빠르게 변하지만, 수학이나 통계, 인문학적 소양 같은 근원적인 원리는 변하지 않습니다. 따라서 '기본으로의 회귀(Back to Basics)'의 정신으로 기초 학문에 충실하며 인공지능을 도구로서 어떻게 더 창의적으로 활용할 수 있을지 고민하는 태도가 필요합니다. 이는 미래 사회를 살아갈 학생들에게 가장 필요한 소양입니다. 데이터가 정보가 되고, 정보가 지식이 되는 과정까지는 인공지능이 이미 훌륭한 성과를 내고 있습니다. 하지만 지식을 정제하여 얻는 '지혜'의 영역은 여전히 인간의 고유한 영역으로 남아 있습니다. 지혜는 단순한 정답을 넘어 상황을 통찰하고 인간적인 가치를 조화롭게 녹여내는 능력입니다. 미래의 평가는 단순히 지식의 양을 묻는 방식에서 벗어나, 복잡한 상황 속에서 인간이 내리는 지혜로운 판단력을 측정하는 방향으로 진화해야 할 것입니다. 인간만이 가진 통찰력은 인공지능 시대에 더욱 빛을 발할 핵심 자산이 될 것입니다. 연구 현장에서 인공지능은 이제 보조자를 넘어 동료 연구자의 위상을 갖추기 시작했습니다. 인공지능은 인간이 지닌 고정관념에서 자유롭기에 우리가 미처 보지 못한 사각지대를 조명해 줍니다. 하지만 연구에 대한 뜨거운 열정이나 기존의 틀에 의문을 제기하며 반론을 펼치는 창의적 태도는 인간만이 보여줄 수 있는 강점입니다. 인간과 인공지능이 서로의 부족한 점을 채우며 협력하는 '핑퐁' 방식의 문제 해결은 앞으로의 일하는 방식을 규정하는 핵심이 될 것입니다. 기술을 활용해 더 높은 수준의 연구를 수행하는 것이 미래 과학자의 모습입니다. 인공지능이 인간을 배신할 수 있다는 우려는 단순한 영화 속 시나리오를 넘어 현실적인 공학적 문제로 대두되기도 합니다. 목표 달성에만 치중하도록 학습된 강화 학습 과정에서 인공지능이 의도치 않은 수단을 선택할 가능성이 있기 때문입니다. 이는 기술 발전과 더불어 인공지능의 윤리 의식과 통제 메커니즘에 대한 연구가 병행되어야 함을 시사합니다. 기술을 맹목적으로 신뢰하기보다는 인공지능의 한계와 위험성을 명확히 인지하고 이를 관리하려는 노력이 필수적입니다. 인간의 안전을 담보하는 기술적 장치는 반드시 동반되어야 합니다. 과학자의 삶을 지탱하는 가장 큰 동력은 여전히 밤하늘의 별을 보며 설레던 어린 시절의 낭만과 열정입니다. 남들이 가치 없다고 여기는 일에 온 마음을 쏟는 낭만이야말로 인공지능이 흉내 낼 수 없는 인간의 고유성입니다. 새로운 질문을 던지고 미지의 영역에 도전하는 과정에서 느끼는 희열은 인공지능 시대에도 과학이 여전히 매력적인 이유입니다. 우리는 인공지능이라는 강력한 도구를 손에 쥐고 더 넓은 우주와 생명의 신비를 향해 끊임없이 진화해 나갈 것입니다. 과학자의 꿈과 도전은 인류의 미래를 밝히는 등불이 될 것입니다.

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[강연] SPHEREx: 전 우주를 스캔하는 적외선 지도 제작자 2_by 이보미 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 4강 두 번째 이야기

우주는 거대한 거미줄처럼 얽힌 구조로 이루어져 있으며, 수십억 광년의 공간 속에 은하단과 은하군, 그리고 수천억 개의 별이 포함된 우리 은하가 존재합니다. NASA의 차세대 우주 망원경인 SPHEREx는 특정 타깃을 정하지 않고 우주 전체를 스캔하는 전천 관측을 수행합니다. 이를 통해 수십억 개의 먼 은하부터 태양계 내의 혜성과 소행성까지, 전 우주를 아우르는 방대한 적외선 분광 목록을 구축할 예정입니다. 이는 단순한 데이터 수집을 넘어 우주의 근본적인 질문에 답하기 위한 기초가 됩니다. 우주의 시작에 관한 질문은 빅뱅 직후 발생한 찰나의 급팽창, 즉 인플레이션 이론에서 출발합니다. 인플레이션 시기의 밀도 요동은 현재 우리가 보는 거대한 우주 구조의 씨앗이 되었으며, 이는 우주 배경 복사에 고스란히 남아 있습니다. SPHEREx는 1억 개 이상의 은하를 관측하여 그 스펙트럼을 분석하고 우주의 3차원 지도를 제작할 계획입니다. 이를 통해 초기 우주의 밀도 분포가 가우시안 분포를 따르는지 역추적함으로써, 인플레이션의 성질과 우주 탄생의 비밀을 과학적으로 규명하고자 합니다. 은하의 형성과 진화 과정을 이해하기 위해서는 밝은 은하뿐만 아니라 멀고 어두운 은하들이 내뿜는 희미한 빛까지 관측해야 합니다. SPHEREx는 개별 은하를 하나씩 보는 대신, 하늘의 각 위치에서 발생하는 전체 빛의 밝기 패턴을 분석하는 '은하 배경 복사' 연구를 수행합니다. 102개의 파장에서 나타나는 공간적 패턴을 분석하면 재이온화 시기의 초기 은하와 주변의 암흑 물질 분포까지 파악할 수 있습니다. 이는 기존의 일반적인 관측으로는 포착하기 어려웠던 우주의 확산광을 연구하는 데 최적화된 방식입니다. 생명체의 근원인 물과 유기물의 기원을 찾기 위해 SPHEREx는 우주의 얼음을 탐사합니다. 성간 구름이나 원시행성계 원반에 분포하는 이산화탄소, 메탄올 등 생명 기원 분자들이 포함된 얼음 성분을 측정하는 것이 핵심입니다. 밝은 별을 배경으로 두고 그 사이에 존재하는 얼음 성분이 특정 파장의 빛을 흡수하는 원리를 이용하여, 최소 2만 개 이상의 천체에서 유기 분자를 검출할 계획입니다. 이러한 연구는 태양계 밖 외계 행성계에 생명체가 존재할 수 있는 환경이 어떻게 조성되는지에 대한 답을 제시할 것입니다. SPHEREx의 핵심 기술 중 하나는 0.75에서 5 마이크로미터 사이의 파장을 연속적으로 관측할 수 있는 선형 가변 필터입니다. 한국천문연구원은 이 망원경의 성능을 지상에서 검증하기 위한 특수 진공 챔버를 국내 기술로 제작하여 기기 개발에 핵심적인 역할을 수행했습니다. 또한 한국 연구진은 데이터 처리와 목록화 작업뿐만 아니라 성간 얼음 탐사, 초거대질량 블랙홀 연구, 태양계 소천체 분류 등 주요 과학 목표 전반에 주도적으로 참여하고 있습니다. 이는 한국의 우주 과학 기술력을 세계적인 수준으로 끌어올리는 계기가 되었습니다. 제임스 웹 우주 망원경과 SPHEREx는 관측 방식에서 뚜렷한 차이를 보이며 상호 보완적인 시너지를 냅니다. 제임스 웹이 특정 천체를 매우 정밀하게 관측하는 '나무를 보는 망원경'이라면, SPHEREx는 우주 전체를 훑으며 새로운 천체를 찾아내는 '숲을 보는 망원경'이자 타깃 파인더 역할을 합니다. SPHEREx가 전천 관측을 통해 수만 개의 흥미로운 후보군을 발견하면, 제임스 웹이 이를 고해상도로 정밀 분석함으로써 우주 탐사의 효율성을 극대화할 수 있습니다. 두 망원경의 협업은 현대 천문학의 미제들을 해결하는 강력한 도구가 될 것입니다. 2024년 5월 본격적인 탐사를 시작한 SPHEREx는 약 6개월 만에 첫 번째 전천 관측을 거의 완료하며 이미 우주의 대부분을 스캔했습니다. 향후 2년의 임무 기간 동안 총 네 번의 전천 관측을 수행하며 데이터의 정밀도를 높여갈 예정입니다. 현재 공개된 자료들은 빙산의 일각에 불과하며, 앞으로 쏟아질 방대한 데이터는 우주의 기원부터 생명체의 탐사까지 인류의 지평을 넓혀줄 것입니다. 우주를 이해하려는 노력은 결국 우리 자신과 우리가 속한 세상을 더 깊이 이해하는 과정이 될 것입니다.

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먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 4강 2부 SPHEREx:전 우주를 스캔하는 적외선 지도 제작자🗺️│카오스강연 시즌2

우주는 거대한 거미줄처럼 얽혀 있는 구조로 이루어져 있습니다. 수십억 광년의 공간에는 수많은 은하단과 은하군, 그리고 그 안에 우리 은하가 존재합니다. 우리 은하에는 수천억 개의 별이 있으며, 그중 하나가 태양계이고, 우리가 살고 있는 지구가 그 일부입니다. 이처럼 우주는 다양한 계층적 구조를 가지고 있으며, SPHEREx는 이러한 방대한 우주 전체를 대상으로 전천 적외선 영상 분광 탐사를 수행합니다. SPHEREx의 관측 범위는 정해진 타깃이 아니라, 우주 전체를 스캔하는 방식으로, 수십억 개의 은하와 수십만 개의 은하단, 그리고 혜성, 소행성, 퀘이사, 원시행성 원반 등 다양한 천체를 포괄합니다. SPHEREx의 전천 탐사는 단순한 데이터 수집을 넘어, 우주의 근본적인 세 가지 질문에 답하고자 합니다. 첫째, 우주는 어떻게 시작되었는가에 대한 탐구입니다. 빅뱅 이후 인플레이션과 우주 배경 복사의 형성, 그리고 초기 밀도 요동이 현재의 거대 구조로 진화하는 과정을 연구합니다. SPHEREx는 1억 개 이상의 은하 스펙트럼을 통해 우주의 3차원 분포를 측정하고, 이를 바탕으로 우주 초기 조건과 인플레이션의 성질을 규명할 예정입니다. 이 과정에서 은하의 스펙트럼을 이용한 거리 측정 방법 개발과 데이터 목록화가 중요한 역할을 합니다. 두 번째 질문은 138억 년의 우주 진화 속에서 은하들이 어떻게 생성되고 변화해 왔는가입니다. 최초의 은하와 별이 탄생한 이후, 우주는 밝은 은하뿐 아니라 희미하고 멀리 있는 은하들로도 가득 차 있습니다. 이들이 모여 내는 전체 빛, 즉 은하 배경 복사는 우주의 재이온화 시기와 이후의 별, 은하 주변의 잡광까지 포함합니다. SPHEREx는 넓은 영역을 매핑하는 관측 방식을 통해, 하늘 각 위치의 전체 밝기와 102개 파장에서의 공간적 패턴을 분석하여 은하의 형성과 진화를 연구합니다. 특히 딥 필드 지역에서는 더욱 고품질의 데이터를 확보할 수 있어, 희미한 확산광 연구에 매우 적합합니다. 세 번째 질문은 우리 태양계 밖에 생명체가 존재할 수 있는 환경에 관한 것입니다. 생명의 기원과 관련된 물, 이산화탄소, 메탄올 등 분자가 풍부한 우주의 얼음, 즉 성간 얼음을 탐사합니다. SPHEREx는 우리 은하의 밝은 별을 배경으로 성간 구름과 원시행성 원반에 분포하는 얼음 성분을 측정하여, 분자 조성과 형성 과정을 밝힙니다. 이를 통해 물과 유기물의 연관성까지 탐구할 예정입니다. SPHEREx는 최소 2만 개 이상의 천체에서 유기 분자와 생명 기원 분자가 포함된 얼음을 검출할 계획이며, 이는 기존의 제임스 웹 우주망원경보다 훨씬 넓은 영역을 커버합니다. SPHEREx는 단순한 기기 개발을 넘어, 한국 연구자들이 주도적으로 과학 연구에 참여할 수 있는 미션입니다. NASA 미션임에도 불구하고, SPHEREx 팀만이 활용할 수 있는 하이레벨 자료를 통해 한국 천문학자들이 세계적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 성간 얼음 탐사, 초거대 질량 블랙홀 연구, 태양계 소천체 목록화 등 다양한 주제에서 한국 연구자들이 핵심 역할을 하고 있습니다. SPHEREx의 전천 적외선 영상 분광 탐사는 세계 최초로 시도되는 방식으로, 예측하지 못했던 새로운 천체와 현상을 발견할 수 있을 것으로 기대됩니다. SPHEREx의 임무는 2년 동안 네 번의 전천 탐사를 수행하는 것으로 설계되었으며, 이미 첫 번째 전천 탐사가 완료되었습니다. 태양광 패널을 이용한 전력 공급, 수동 냉각 시스템 등 첨단 기술이 적용되어 장기간 안정적인 관측이 가능합니다. SPHEREx에서 개발된 선형 가변 필터와 진공 챔버 등은 국내 기업과의 협력을 통해 기술 이전이 이루어지고 있으며, 이는 한국의 우주 탐사 기술력 향상에 크게 기여하고 있습니다. 또한 SPHEREx와 제임스 웹 우주망원경의 시너지 효과를 통해, 전천 탐사로 발견된 새로운 천체를 제임스 웹으로 정밀 관측하는 등 다양한 협력 연구가 기대됩니다. SPHEREx의 데이터는 전천을 빠르게 훑는 대신 분광 분해능이 낮아 개별 천체의 정밀 관측에는 한계가 있지만, 방대한 양의 데이터로 우주 전체의 구조와 진화를 연구하는 데 큰 의미가 있습니다. 관측 데이터는 다양한 파일 형식으로 저장되며, 과학 연구에 활용될 수 있도록 지속적으로 처리되고 있습니다. 앞으로 SPHEREx를 통한 새로운 과학 연구 결과들이 본격적으로 발표될 예정이며, 이는 우주와 우리 자신에 대한 이해를 한층 더 심화시킬 것입니다. 한국천문연구원을 비롯한 국내 연구진의 활약과 함께, SPHEREx가 이끌어갈 미래 우주 탐사에 많은 기대가 모아지고 있습니다.

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왜 식물성 기름은 잘 상할까?

식용유는 전 세계 주방의 필수품으로, 15도에서 액체 상태를 유지하는 식물성 기름을 말합니다. 많은 이들이 식용유는 물과 섞이지 않아 미생물 번식이 어렵기에 영구적으로 보관할 수 있다고 오해하곤 합니다. 하지만 식용유 역시 적절한 조건이 갖춰지지 않으면 색과 질감이 변하고 불쾌한 냄새가 나는 등 상할 수 있는 식품입니다. 이러한 변화는 식용유를 구성하는 분자 구조의 특성 때문에 발생하며, 우리 건강과 직결되는 중요한 문제입니다. 식용유의 약 99%는 트라이글리세라이드, 즉 중성지방이라는 거대한 분자로 이루어져 있습니다. 이 분자는 한 개의 글리세롤과 세 개의 지방산이 결합된 형태인데, 지방산의 탄화수소 사슬 구조에 따라 기름의 성질이 결정됩니다. 탄소 간의 결합이 모두 단일결합인 포화 지방산은 버터처럼 고체 형태를 띠는 반면, 이중결합을 포함한 불포화 지방산은 식용유처럼 액체 상태를 유지합니다. 불포화 지방산은 화학적으로 반응성이 높아 외부 환경에 민감하게 반응합니다. 불포화 지방산은 이중결합의 구조에 따라 시스(cis)와 트랜스(trans) 형태의 기하 이성질체로 나뉩니다. 자연계의 식물성 기름은 대부분 시스 형태를 띠고 있는데, 이는 거대한 치환기들이 한쪽으로 몰려 있어 입체적으로 불안정한 상태입니다. 반면 트랜스 구조는 치환기들이 반대 방향으로 배치되어 에너지적으로 더 안정적입니다. 역설적이게도 시스 구조의 불안정성은 화학 반응을 더 쉽게 일으키게 만들며, 이것이 식용유가 공기 중에서 쉽게 변하는 근본적인 원인이 됩니다. 식용유가 공기 중의 산소나 수분과 만나 화학 반응을 일으키는 현상을 '산패'라고 부릅니다. 사과가 갈색으로 변하는 갈변 현상처럼, 식용유도 뚜껑을 여는 순간부터 산화가 시작됩니다. 특히 강한 열이나 빛은 산패 속도를 가속화하여 불쾌한 맛과 유해한 화합물을 생성합니다. 산패를 완벽히 막을 수는 없지만, 개봉 후에는 서늘하고 그늘진 곳에 보관하고 가열한 기름을 재사용하지 않는 등의 노력을 통해 그 속도를 늦추는 것이 가능합니다. 보존성을 높이기 위해 인위적으로 트랜스 지방산을 만들 수도 있지만, 이는 인체 건강에 치명적인 위협이 됩니다. 우리 몸의 대사 효소들은 자연 상태인 시스 지방산을 처리하도록 진화했기 때문에, 구조가 다른 트랜스 지방산은 제대로 분해하거나 배출하지 못하고 체내에 축적됩니다. 이는 심혈관 질환 등 다양한 질병의 원인이 되므로 주의가 필요합니다. 식용유의 화학적 특성을 이해하고 올바르게 보관하는 습관은 건강한 식생활을 유지하는 첫걸음이 될 것입니다.

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[강연] 백민경_AI로 풀어가는 생명의 비밀: 생명은 설계될 수 있을까?｜제33회 서울대 자연과학 공개강연_"과학 그리고 인공지능"

우리 몸의 수많은 생명 현상은 '단백질'이라는 아주 작은 일꾼들에 의해 조절됩니다. 단백질은 복잡한 3차원 구조를 가지며, 그 형태에 따라 수행하는 기능이 결정됩니다. 계산생물학은 인공지능과 같은 첨단 도구를 활용해 이 미세한 분자들의 구조를 예측하고 설계하는 학문입니다. 단순히 관찰하는 것을 넘어 생명의 핵심 원리를 디지털 공간에서 분석함으로써, 우리는 질병의 원인을 파악하고 새로운 치료법을 찾는 혁신적인 길을 열어가고 있습니다. 인류는 아주 오래전부터 원하는 형질의 동식물을 교배하는 '인위 선택'을 통해 생명을 간접적으로 설계해 왔습니다. 이후 DNA가 유전 설계도라는 사실이 밝혀지면서, 기존 유전자를 자르고 붙이는 '유전자 편집' 기술인 제2세대 설계 시대가 열렸습니다. 하지만 이는 자연에 존재하는 설계도를 일부 수정하는 수준에 머물렀습니다. 셰익스피어의 희곡을 고칠 수는 있어도 새로운 명작을 처음부터 창작하는 것은 불가능했던 것처럼, 완전한 창작에는 한계가 있었습니다. 단백질은 아미노산 서열이 엮인 사슬이 특정한 구조로 접히면서 기능을 갖게 됩니다. 하지만 이 사슬이 접힐 수 있는 경우의 수는 우주의 나이보다 긴 시간 동안 계산해도 다 확인하지 못할 만큼 방대합니다. 이 '단백질 구조 예측'은 지난 50년간 과학계의 거대한 난제로 남아 있었습니다. 우리 몸에서는 단 1초도 안 되어 일어나는 이 복잡한 과정의 원리를 규명하는 것은 생명 과학의 근본적인 비밀을 푸는 가장 중요한 열쇠였습니다. 이 난공불락의 문제는 2020년 인공지능 기술의 발전으로 해결의 실마리를 찾았습니다. 알파폴드와 로제타폴드 같은 AI 모델은 수만 개의 단백질 데이터를 학습하여, 아미노산 서열만으로 3차원 구조를 정확하게 예측해 내기 시작했습니다. 실험을 통해 수년이 걸리던 구조 규명을 이제는 클릭 몇 번만으로 단 몇 분 만에 완수할 수 있게 된 것입니다. 이는 생명과학 연구의 패러다임을 완전히 바꾸어 놓은 기술적 혁명이라고 할 수 있습니다. 구조 예측이 가능해지자 이제 우리는 자연에 없는 새로운 단백질을 직접 만드는 '창작'의 단계인 제3세대 설계 시대로 진입했습니다. 특정 바이러스를 무력화하거나 플라스틱을 분해하는 등 우리가 원하는 기능을 정의하면, AI가 그에 맞는 구조와 설계도를 제안해 줍니다. 생성형 AI가 그림을 그리듯, 과학자들은 이제 질병 치료나 환경 문제 해결에 필요한 맞춤형 생체 분자를 자유자재로 설계할 수 있는 강력한 도구를 손에 쥐게 되었습니다. 더 나아가 미래에는 세포 전체를 컴퓨터 속에 구현하는 '가상 세포' 시뮬레이션인 제4세대 설계가 실현될 전망입니다. 이는 제조업의 '디지털 트윈' 개념을 생명체에 적용하는 것으로, 신약 후보 물질이 세포 내에서 어떤 반응을 보일지 가상 공간에서 미리 테스트할 수 있게 합니다. 이 기술이 완성되면 수억 마리에 달하는 동물 실험의 희생을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 개개인의 특성에 맞춘 정밀한 맞춤형 의료 시대가 본격적으로 열릴 것입니다. 인공지능이 이끄는 생명 설계 기술은 인류에게 무한한 가능성을 선사하지만, 동시에 무거운 책임감도 요구합니다. 이 기술을 어떻게 활용하느냐에 따라 난치병을 극복하는 축복이 될 수도, 치명적인 생화학 무기를 만드는 재앙이 될 수도 있기 때문입니다. 기술 그 자체는 방향성을 결정하지 않으며, 오직 인간의 선택만이 그 미래를 결정합니다. 인류 모두를 위한 축복의 길로 나아가기 위해 우리는 어떤 미래를 설계해야 할지 끊임없이 고민해야 합니다.

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[강연] 황호성_AI로 풀어가는 우주의 비밀: AI는 42보다 더 나은 답을 줄 수 있을까?｜제33회 서울대 자연과학 공개강연_"과학 그리고 인공지능"

광활한 밤하늘을 바라보며 인류는 오랜 시간 근본적인 질문을 던져왔습니다. 우리는 어디에서 왔으며, 존재의 본질은 무엇이고, 결국 어디로 향하는가라는 철학적 물음은 이제 현대 천문학의 핵심 과제가 되었습니다. 고갱의 화폭에 담긴 이 질문들에 답하기 위해 과학자들은 우주의 역사를 거슬러 올라가며 그 비밀을 파헤치고 있습니다. 138억 년 전 빅뱅으로부터 시작된 시간과 공간의 흐름 속에서 탄생한 우리는 단순히 우연의 산물이 아닌, 장구한 우주 역사가 빚어낸 소중한 결과물이라 할 수 있습니다. 우리가 눈으로 보고 만질 수 있는 별과 은하, 그리고 지구상의 모든 생명체는 우주 전체 구성 요소의 단 5%에 불과합니다. 나머지 95%는 빛을 내지 않아 정체를 알 수 없는 암흑 물질과 우주의 팽창을 가속화하는 암흑 에너지로 가득 차 있습니다. 암흑 물질은 보이지 않지만 중력을 통해 은하를 붙잡아두는 거대한 보이지 않는 손과 같으며, 암흑 에너지는 우주 공간을 밀어내며 그 크기를 끊임없이 확장시키고 있습니다. 이 거대한 미지의 영역을 이해하는 것이야말로 현대 과학이 마주한 가장 매혹적인 수수께끼를 푸는 열쇠가 됩니다. 은하는 우주의 구조를 이해하는 데 가장 중요한 이정표 역할을 합니다. 수천억 개의 별이 모인 은하들은 단순히 무작위로 흩어져 있는 것이 아니라, 암흑 물질이 형성한 거대한 그물망 속에 자리 잡고 있습니다. 베라 루빈과 같은 천문학자들은 은하의 회전 속도를 관측하여 눈에 보이는 질량보다 훨씬 더 강력한 중력이 존재함을 증명해 냈습니다. 마치 밤거리를 밝히는 가로등 불빛이 도로의 존재를 암시하듯, 점처럼 흩어진 은하들의 분포와 움직임을 분석하면 보이지 않는 암흑 물질의 지도를 그려낼 수 있게 됩니다. 최근 천문학 연구의 지형은 인공지능의 도입으로 혁명적인 변화를 맞이하고 있습니다. 현대의 거대 망원경들이 쏟아내는 관측 자료는 인간이 일일이 분석하기 불가능할 정도의 방대한 빅데이터를 형성합니다. 한 장의 사진에 수천억 개의 은하 정보가 담기기도 하며, 십수 년에 걸친 관측 데이터는 페타바이트 단위에 이릅니다. 이러한 거대한 자료의 홍수 속에서 인공지능은 연료 역할을 하는 데이터를 바탕으로 정교한 알고리즘을 가동하여, 수만 개의 은하를 순식간에 분류하고 미세한 우주의 신호를 포착하는 놀라운 능력을 발휘하고 있습니다. 인공지능을 천문학에 활용할 수 있는 강력한 무기 중 하나는 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 가상의 우주 생성입니다. 물리학 법칙을 총동원하여 만든 이 가상의 우주는 암흑 물질과 암흑 에너지가 어떻게 천체를 형성하는지 보여주는 정답지 역할을 합니다. 인공지능은 이 시뮬레이션 데이터와 실제 관측 데이터를 비교 학습하며 보이지 않는 암흑 물질의 분포를 예측합니다. 수많은 은하의 속도와 위치 정보를 바탕으로 암흑 물질이 거미줄처럼 얽혀 있는 지도를 그려내는 과정은 인간의 계산 능력을 넘어선 인공지능만의 독보적인 영역으로 자리 잡고 있습니다. 인공지능이 아무리 발전하더라도 여전히 정복하지 못한 영역이 존재합니다. 인공지능은 데이터 사이의 관계를 찾고 예측하는 데 탁월하지만, 암흑 물질과 암흑 에너지의 근본적인 정체에 대해서는 여전히 답을 내놓지 못합니다. 이는 인공지능이 '모른다'는 상태를 인식할 수는 있어도, 그 무지함 속에서 새로운 가치와 철학적 의미를 끌어내지는 못하기 때문입니다. 미지의 영역을 향해 질문을 던지고 그 안에서 새로운 깨달음을 얻는 것은 여전히 인간의 고유한 탐구 영역이며, 인공지능은 그 여정을 돕는 가장 강력한 길잡이 역할을 수행합니다. 결국 우주를 탐험하는 주체는 기술이 아닌 인간 자신입니다. 우주가 거대한 여행지라면 인공지능은 우리가 그 길을 잃지 않도록 도와주는 정교한 지도와 같지만, 실제로 발을 내디디며 경이로움을 느끼는 여행자는 바로 우리입니다. 중요한 것은 인공지능이 제공하는 수치적인 답변이 아니라, 우리가 어떤 더 나은 질문을 던질 수 있는가에 달려 있습니다. 상상하지 못한 질문을 세상에 던질 때 비로소 우주의 진정한 비밀에 한 걸음 더 다가갈 수 있으며, 과학은 도구를 넘어 인류의 지적 지평을 넓히는 가장 위대한 모험이 될 것입니다.

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무대를 살아 움직이게 하는 힘, 조명에 있다?!｜심심할 땐 과학 시즌5 EP.02

조명은 무대 예술에서 빼놓을 수 없는 중요한 요소입니다. 고대 그리스 시대에는 자연광이나 횃불이 주로 사용되었으나, 전구와 전기의 발명으로 무대 조명은 혁신적인 변화를 맞이했습니다. 전기는 인류의 에너지 사용 방식을 크게 바꾸었고, 밤에도 공연이나 작업이 가능해지면서 무대뿐만 아니라 산업 전반에 큰 영향을 미쳤습니다. 무대 조명은 단순히 밝히는 역할을 넘어, 배우와 관객 모두에게 극적인 분위기와 감정을 전달하는 중요한 수단이 되었습니다. 무대 조명은 배우의 연기와 공간 디자인에도 깊은 영향을 미칩니다. 카메라와 달리 무대에서는 배우가 조명을 찾아가며 전체 미장센 속에서 자신의 위치와 각도를 신경 써야 합니다. 조명은 공간의 장점을 부각시키고 단점을 감추는 역할도 하며, 인생샷을 남기기 위해서도 필수적입니다. 빛은 과학적으로도 매우 중요한 요소로, 조명 공학에서는 광원의 종류, 거리, 색온도 등을 세밀하게 조절합니다. 조명의 변화에 따라 배우의 연기와 무대의 분위기는 크게 달라집니다. 실제로 조명 실험을 통해 같은 연기라도 조명의 유무와 각도, 밝기에 따라 관객이 받는 인상과 집중도가 달라지는 것을 확인할 수 있습니다. 무대에서 조명이 꺼지는 순간 관객이 암흑을 경험하는 이유는 우리 눈의 원추세포와 간상세포의 작용 때문입니다. 빛이 꺼지면 간상세포가 활성화되기까지 시간이 필요해, 잠시 동안 아무것도 보이지 않는 암전 상태가 지속됩니다. 이러한 생리적 현상도 무대 조명의 과학적 활용에 포함됩니다. 무대 조명은 배우의 피부에도 영향을 줄 수 있습니다. 과거의 조명은 열이 많아 피부에 열감을 주었으나, 현대의 LED 조명은 가시광선 위주로 빛을 내어 피부에 큰 손상을 주지 않습니다. 조명에 오래 노출되어도 멜라닌 색소가 증가하는 선탠 효과는 거의 없으며, 최근에는 블루라이트가 피부 색소 침착에 영향을 줄 수 있다는 연구도 있습니다. 하지만 태양빛에 비해 무대 조명의 밝기는 훨씬 약해, 실제로 피부에 미치는 영향은 미미한 편입니다. 조명은 빛의 삼원색인 빨강, 초록, 파랑(RGB)으로 이루어져 있으며, 이 세 가지 색의 조합만으로 다양한 색을 만들어낼 수 있습니다. 우리의 눈은 원추세포를 통해 RGB 세 가지 색만 인식할 수 있기 때문에, 이 세 가지 색만으로도 백색광을 재현할 수 있습니다. 무대 조명의 색은 관객의 감정에도 영향을 미치는데, 빨간 조명은 흥분과 긴장감을, 파란 조명은 차분함과 고요함을 유도합니다. 조명의 색과 밝기, 위치에 따라 무대의 정서와 분위기가 크게 달라집니다.

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[강연] SPHEREx: 전 우주를 스캔하는 적외선 지도 제작자 1_by 이보미 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 4강 첫 번째 이야기

SPHEREx는 한국천문연구원(KASI)과 미국 항공우주국(NASA)이 공동으로 개발한 전천 적외선 영상 분광 탐사 미션입니다. 이 미션은 개별 은하를 하나씩 깊이 있게 들여다보기보다 우주 전체의 지도를 그리는 데 근본적인 목적을 두고 있습니다. 특히 이번 협력은 한국의 우주 관측 기술이 세계적 수준에 도달했음을 보여주는 매우 상징적인 사례로 평가받습니다. SPHEREx는 전천을 스캔하며 우주의 역사와 은하 형성의 기원을 탐구하는 중형 탐사 미션으로서, 인류가 우주에 대해 아는 지평을 한 단계 더 넓히는 중요한 역할을 수행할 예정입니다. 이 망원경의 가장 큰 기술적 특징은 선형 가변 필터(LVF)라는 혁신적인 방식을 도입했다는 점입니다. 일반적인 분광 장비와 달리 필터의 위치에 따라 투과하는 빛의 파장이 변하는 이 기술 덕분에 복잡한 장비 없이도 효율적인 분광 구현이 가능해졌습니다. 비록 망원경 주경의 크기는 20cm로 작은 편이지만, 보름달 수백 개를 한 번에 담을 수 있는 아주 넓은 시야를 갖추고 있어 전천을 빠르게 훑을 수 있습니다. 2.5년의 임무 기간 동안 전천을 네 차례 반복 관측하며 수집된 방대한 자료는 우주의 입체적인 구조를 밝혀내는 핵심적인 기초 데이터가 됩니다. 제임스 웹 우주 망원경과 SPHEREx는 하늘을 바라보는 관점 자체가 명확히 다릅니다. 제임스 웹 우주 망원경이 특정 천체를 아주 깊고 정밀하게 파헤치는 이른바 '나무를 보는' 방식이라면, SPHEREx는 우주 전체의 맥락을 짚어내는 '숲을 보는' 역할을 수행합니다. 두 망원경은 서로 경쟁하는 관계가 아니라 상호 보완하는 파트너로서 강력한 시너지를 냅니다. 전천 탐사를 통해 새롭게 발견된 흥미로운 천체들은 이후 제임스 웹 우주 망원경의 정밀 후속 관측으로 이어지게 됩니다. 결국 각기 다른 성능을 가진 도구들이 모여 인류가 가진 우주라는 거대한 퍼즐의 조각들을 하나씩 맞춰가는 셈입니다. 한국은 단순한 연구 참여를 넘어 핵심적인 기기 개발 단계에서도 독보적인 기여를 했습니다. 대표적인 성과가 바로 'KASI 챔버'라 불리는 독자적인 검교정 장비입니다. 적외선 망원경은 기기 자체에서 발생하는 미세한 열조차 관측에 방해가 될 수 있는데, 이 장비는 지상에서 영하 220도의 극한 환경과 진공 상태를 완벽하게 구현하여 망원경의 성능을 사전에 시험할 수 있게 해줍니다. 한국 기술진이 설계부터 제작까지 전 과정을 주도한 이 장비는 칼텍(Caltech)으로 이송되어 미션의 성공을 뒷받침했습니다. 이러한 기술력은 향후 NASA의 차세대 적외선 미션에서도 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 우주로 향하는 길은 결코 순탄치 않았습니다. 발사체 문제와 기상 악화, 그리고 각종 기술적 점검 등으로 인해 여덟 차례나 일정이 연기되는 우여곡절을 겪었습니다. 그러나 2025년 3월 11일, 마침내 SPHEREx는 스페이스X의 팰컨 9 로켓에 실려 우주 궤도에 무사히 안착했습니다. 궤도 진입 후 약 한 달 반 동안의 기기 시험 기간을 거쳐 본격적인 과학 탐사가 시작되었으며, 현재는 지구 상공 약 650km에서 태양빛을 피해 어두운 우주를 응시하고 있습니다. 수많은 연구진의 인내와 열정이 담긴 이 망원경은 매일 방대한 데이터를 지구로 전송하며 그 임무를 충실히 수행하고 있습니다. 본격적인 탐사가 시작되자마자 SPHEREx는 놀라운 결과물들을 쏟아내기 시작했습니다. 대마젤란 은하 인근의 성운을 관측하여 특정 파장에서 방출되는 선명한 스펙트럼 데이터를 확보했으며, 태양계 밖에서 온 성간 천체인 '3I/아틀라스'를 포착하여 그 성질이 소행성보다는 혜성에 가깝다는 사실을 과학적으로 입증했습니다. 또한 지구 상층부의 오로라가 적외선 영역에서 예상보다 훨씬 밝게 관측된다는 사실을 발견하여 학계에 새로운 연구 과제를 던져주기도 했습니다. 이처럼 SPHEREx는 단순한 지도 제작을 넘어 우리가 미처 예측하지 못했던 우주의 역동적인 현상들을 실시간으로 기록하고 있습니다. SPHEREx의 궁극적인 지향점은 인류가 가진 근원적인 질문들에 대한 해답을 찾는 것입니다. 우주는 어떤 과정을 거쳐 현재의 모습이 되었는지, 초기 은하들은 어떻게 형성되었는지, 그리고 생명의 근원이 될 수 있는 성간 얼음은 우주 공간에 어떻게 분포하는지를 심도 있게 연구합니다. 102개의 색깔로 세밀하게 쪼개어 분석한 우주의 빛은 이제 '스펙트럼'이라는 정교한 정보가 되어 우리에게 전달되고 있습니다. 향후 완성될 전천 적외선 지도는 미래 천문학 연구의 이정표가 될 것이며, 이 원대한 여정이 밝혀낼 우주의 신비는 인류의 지식 체계에 거대한 변화를 불러올 것입니다.

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먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 4강 1부 SPHEREx:전 우주를 스캔하는 적외선 지도 제작자🗺️│카오스강연 시즌2

SPHEREx는 한국천문연구원과 미국 NASA가 공동 개발한 적외선 우주 망원경으로, 전 우주를 스캔하는 혁신적인 미션을 수행하고 있습니다. 이 프로젝트는 한국의 우주 관측 기술이 세계적인 수준에 도달했음을 상징적으로 보여주며, 한국 연구진이 국제 공동 연구에 주도적으로 참여할 수 있는 기반을 마련했습니다. SPHEREx는 2025년 3월 11일, 스페이스X의 팰컨 9 로켓을 통해 성공적으로 우주로 발사되어 현재 안정적으로 운영되고 있습니다. SPHEREx의 가장 큰 특징은 하늘 전체를 102가지 적외선 파장으로 촬영하여 3차원 우주 지도를 만드는 데 있습니다. 이 미션은 기존의 허블 우주 망원경이나 제임스 웹 우주 망원경과 달리, 좁고 깊은 영역이 아니라 넓고 얕은 전천 관측을 목표로 합니다. 이를 위해 SPHEREx는 20cm의 작은 주경을 사용하지만, 한 번에 보름달 150개가 들어갈 정도로 넓은 시야를 자랑합니다. 또한, 선형 가변 필터라는 독특한 기술을 활용해 효율적으로 다양한 파장의 빛을 동시에 관측할 수 있습니다. 적외선 관측을 위해 망원경을 우주로 보내는 이유는 지구 대기가 적외선 빛을 흡수하고 방해하기 때문입니다. SPHEREx는 지구 상공 650km 궤도에서 대기의 영향을 받지 않고, 극저온 상태에서 정밀한 관측을 수행합니다. 한국천문연구원은 SPHEREx의 핵심 장비인 검교정 장비(KASI 챔버)를 독자적으로 개발하여, NASA와의 협력에서 중요한 역할을 담당했습니다. 이 장비는 우주 환경을 지상에서 재현해 망원경의 성능을 검증하는 데 필수적입니다. SPHEREx의 관측 방식은 여섯 개의 적외선 검출기와 선형 가변 필터를 활용하여, 한 번의 노출로 다양한 파장의 데이터를 얻는 것입니다. 이로써 2년 동안 전천을 네 번 관측하며, 각 지점마다 빛의 스펙트럼을 세밀하게 기록합니다. 특히 극지방은 더 자주 관측되어 '딥 필드' 연구가 가능하며, 이를 통해 우주의 구조와 은하의 진화, 성간 얼음 등 다양한 천문학적 현상을 분석할 수 있습니다. SPHEREx가 실제로 촬영한 첫 이미지는 과학자들에게 매우 중요한 자료로, 다양한 파장대에서 천체의 특성을 파악할 수 있게 해줍니다. 해상도는 높지 않지만, 102가지 파장으로 얻은 스펙트럼 정보는 은하의 나이, 성분, 움직임 등 우주에 대한 깊은 이해를 가능하게 합니다. 또한, 예측하지 못했던 오로라의 강한 적외선 방출이나 태양계 밖에서 온 혜성의 관측 등 새로운 발견도 이어지고 있습니다. SPHEREx의 데이터는 제임스 웹 우주 망원경과의 시너지 효과를 기대하게 합니다. SPHEREx가 전천에서 새로운 천체나 현상을 발견하면, 제임스 웹 우주 망원경이 이를 더욱 정밀하게 관측할 수 있기 때문입니다. 한국천문연구원은 SPHEREx의 개발과 운용에 약 150억 원을 투자하며, 전체 미션의 10%에 해당하는 기여도를 인정받고 있습니다. 이를 바탕으로 한국 연구자들은 SPHEREx 데이터를 활용한 다양한 과학 연구에 적극적으로 참여하고 있습니다. SPHEREx는 우주의 기원, 은하의 진화, 성간 물질의 분포 등 천문학의 근본적인 질문에 답하기 위해 전천 적외선 스펙트럼 지도를 제작하고 있습니다. 앞으로 SPHEREx가 제공할 방대한 데이터는 우주에 대한 인류의 이해를 한층 더 넓혀줄 것으로 기대됩니다. 한국과 미국의 협력이 만들어낸 이 성과는 미래 우주 과학 연구의 새로운 지평을 여는 중요한 이정표가 될 것입니다.

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중력파 검출기는 왜 L 모양일까?

2015년 9월 14일, 인류는 아인슈타인이 일반 상대성 이론을 통해 예견했던 중력파를 100년 만에 처음으로 검출하는 데 성공했습니다. 중력파는 거대한 질량을 가진 물체가 가속 운동을 할 때 발생하는 시공간의 일렁임으로, 빛의 속도로 퍼져 나가는 성질을 가집니다. 이를 포착하기 위해 건설된 미국의 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)는 거대한 L자 모양의 터널 형태를 띠고 있습니다. 이러한 독특한 구조는 중력파가 통과할 때 발생하는 미세한 시공간의 변화를 효과적으로 감지하기 위한 설계의 결과입니다. 중력파는 진행 방향에 수직으로 시공간을 수축시키거나 팽창시키는 횡파의 특성을 지닙니다. LIGO는 마이켈슨 간섭계 원리를 이용해 서로 수직인 두 팔의 길이 변화를 정밀하게 측정합니다. 광원에서 나온 레이저가 빛 분할기를 통해 두 방향으로 나뉘어 각각의 팔 끝에 있는 거울에 반사되어 돌아오면, 두 빛이 다시 합쳐지며 간섭 현상을 일으킵니다. 이때 발생하는 보강 간섭과 상쇄 간섭의 변화를 관찰함으로써 시공간이 얼마나 흔들렸는지를 파악할 수 있게 됩니다. 실제 중력파 검출기는 평상시에 빛이 거의 감지되지 않는 상쇄 간섭 상태를 유지하도록 설정되어 있습니다. 아주 미세한 변화라도 어두운 상태에서는 더 명확하게 드러나기 때문입니다. 중력파가 도달하여 두 팔의 길이에 차이가 생기면 상쇄 간섭이 깨지면서 검출기에 빛이 들어오게 됩니다. 이때 시스템은 다시 상쇄 간섭 상태를 유지하기 위해 거울의 위치를 능동적으로 미세하게 조정하며, 이 조정된 정도를 통해 중력파의 세기를 정밀하게 계산해 낼 수 있습니다. 중력파에 의한 길이 변화는 원자핵의 크기보다도 작을 정도로 극히 미미하여 이를 측정하는 것은 매우 어려운 과제입니다. 효율적인 검출을 위해서는 수천 킬로미터에 달하는 긴 팔이 필요하지만, 지구상에 그런 거대 시설을 짓는 것은 불가능에 가깝습니다. 이를 극복하기 위해 LIGO는 패브리-페로 공진기 기술을 도입했습니다. 두 거울 사이에서 레이저를 수백 번 왕복시킴으로써, 실제 4 km인 팔의 길이를 약 1,200 km까지 늘린 것과 같은 효과를 얻어 검출 효율을 극대화했습니다. 검출기의 정밀도를 높이기 위해서는 레이저의 광자 수에 의한 양자 잡음을 줄이는 것도 중요합니다. 파워 재생 거울을 사용하여 레이저의 강도를 높임으로써 잡음을 억제하고 측정의 정확도를 한층 더 끌어올렸습니다. 이러한 첨단 광학 기술의 집약체인 LIGO는 가동 이후 블랙홀과 중성자별의 충돌 등 수많은 중력파원을 관측하는 성과를 거두었습니다. 이는 단순히 아인슈타인의 이론을 증명하는 것을 넘어, 우주를 바라보는 새로운 눈인 중력파 천문학의 시대를 여는 역사적인 발걸음이 되었습니다.

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올해 최고의 AI 기술은? 제 1회 월간싸돌이 ASSA 어워즈! | 집중탐사 ASSA

2025년 한 해 동안 다양한 AI 기술이 우리의 일상에 깊숙이 스며들었습니다. AI로 뮤직비디오를 제작하거나 팟캐스트를 만드는 등, 상상만 하던 일들이 현실이 되었지요. AI가 작곡한 노래는 중독성 강한 멜로디로 많은 이들의 귀를 사로잡았고, 방대한 자료를 바탕으로 한 팟캐스트 제작은 그 기술력에 모두가 놀랐습니다. 이처럼 AI는 창작의 영역에서 새로운 가능성을 보여주고 있습니다. AI의 스마트함은 굿즈 시안 제작과 네 컷 만화 만들기에서도 빛을 발했습니다. 과학관 대표 캐릭터를 활용해 귀여운 굿즈를 만들고, 이를 홍보하는 만화까지 AI가 척척 만들어내는 모습은 제작진에게 신선한 충격을 안겼습니다. AI의 스마트한 기능은 단순한 자동화가 아니라 창의적인 결과물로 이어지며, 실생활에 실질적인 도움을 주고 있습니다. 과학 분야에서도 AI의 활약은 두드러집니다. 로봇 경비견과 도슨트 로봇 등, AI가 접목된 기술은 과학보다 더 과학 같은 혁신을 선보였습니다. 이러한 기술들은 박물관이나 과학관에서 관람객의 경험을 한층 풍부하게 만들어주며, AI가 미래 과학기술의 핵심임을 다시 한 번 입증했습니다. AI는 이제 정적인 영역을 넘어 활동적인 분야로도 확장되고 있습니다. 냉장고 속 식재료를 AI 렌즈로 비추면 레시피와 플레이팅 방법까지 제안해 주는 기술, 그리고 명화 속 인물을 AI로 패러디하는 창의적인 시도는 AI가 예술과 생활 모두에 혁신을 가져오고 있음을 보여줍니다. AI가 예술에 생명력을 불어넣는 모습은 많은 이들에게 신선한 영감을 주었습니다. 마지막으로, AI 기술의 발전을 이끌고 소개해 온 이들에게 특별한 상이 수여되었습니다. 한 해 동안 책임감 있게 다양한 AI 기술을 소개하고, 대중에게 새로운 정보를 전달한 이들의 노고에 감사의 마음이 전해졌습니다. 앞으로도 AI는 우리 생활 곳곳에서 더 새롭고 편리한 기술로 자리 잡을 것이며, 과학과 일상의 경계를 허물며 발전해 나갈 것입니다.

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[강연] 제임스웹으로 살피는 별 탄생 2_by 이정은 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 3강 두 번째 이야기

우주에서 생명의 근원인 물은 차가운 우주 먼지의 표면에서 만들어집니다. 영하 270도에 달하는 극한의 추위 속에서 수소와 산소 원자가 우주 먼지에 달라붙어 얼음층을 형성하는 것입니다. 이후 중심별이 탄생하여 주변을 데우면 이 얼음들이 기체로 승화하며 행성계 원반으로 퍼져나갑니다. 제임스 웹 우주망원경은 실제로 원시 행성계 원반의 안쪽 영역에서 이러한 물의 스펙트럼을 관측하며, 지구형 행성이 만들어지는 곳에 물이 존재할 수 있음을 확인했습니다. 단순히 물이 존재하는 것을 넘어, 액체 상태의 물이 유지될 수 있는 '생명 가능 지역'을 찾는 것이 중요합니다. 태양계만 보더라도 금성, 지구, 화성이 이 영역에 포함되지만 오직 지구에만 생명이 존재합니다. 천문학자들은 외계 행성이 별 앞을 지날 때 대기를 관관통하는 별빛의 스펙트럼을 분석하여 그 성분을 파악합니다. 이를 통해 이산화탄소뿐만 아니라 물과 오존 같은 생명 지표(Biomarker)를 찾아냄으로써 해당 행성이 실제로 생명이 살기에 적합한 환경인지 유추할 수 있습니다. 생명 탄생에는 물 외에도 복합 유기 분자가 필수적입니다. 이들 역시 우주 먼지 표면의 얼음 상태로 형성되지만, 별이 성장하는 과정에서 발생하는 열로 인해 '설선(Snow line)'이라 불리는 경계 안쪽에서는 모두 기화되어 사라집니다. 초기 지구는 이 설선 안쪽의 메마른 영역에서 형성되었기에 물과 유기물이 부족한 상태였습니다. 따라서 과학자들은 설선 밖 차가운 곳에서 형성된 혜성들이 지구와 충돌하며 생명의 재료들을 전달했을 것으로 보고 있습니다. 혜성은 형성된 위치에 따라 포함하는 성분이 다릅니다. 제임스 웹 우주망원경은 혜성마다 물과 이산화탄소의 함량이 다른 것을 관측했는데, 이는 원시 행성계 원반의 온도 분포에 따른 결과입니다. 특히 폭발하는 원시별인 V883 Ori의 관측은 결정적인 단서를 제공했습니다. 평소에는 어두워 관측이 어렵던 복합 유기 분자들이 별의 폭발적 활동으로 설선이 뒤로 밀려나며 대거 기화되었고, 알마(ALMA) 전파망원경을 통해 메탄올과 글리신 같은 복합 유기 분자들이 풍부하게 존재함을 확인한 것입니다. 생명은 단순히 행성의 위치뿐만 아니라 은하 전체의 환경이라는 거대한 우연 속에서 탄생합니다. 은하 중심부는 별의 탄생과 죽음이 너무 빈번하여 고에너지 방사선이 쏟아져 나오기에 생명이 살기에 가혹합니다. 반면 은하 외곽은 별의 밀도가 낮아 생명체를 구성할 무거운 원소들이 충분하지 않습니다. 다행히 태양계는 풍부한 원소와 온화한 물리적 조건을 갖춘 은하의 적절한 구역인 '생명 가능 지역'에 위치하고 있으며, 이러한 우연이 모여 지금의 우리를 존재하게 했습니다. 별의 일생은 일회성이지만 그 죽음은 새로운 탄생의 밑거름이 됩니다. 별이 죽으며 우주 공간으로 뿌린 원소들은 다음 세대 별과 행성을 만드는 재료가 되며, 이 과정에서 만들어진 원반의 구조는 행성의 개수나 질량에 따라 다양한 나이테 모양을 형성합니다. 비록 우리가 관측하는 원반의 모습은 놓인 각도에 따라 찌그러져 보일 수 있지만, 그 내부에서는 물리 법칙에 따라 가장 안정적인 형태인 원 궤도를 그리며 수많은 행성이 질서를 갖추어 나갑니다. 인류는 이제 제임스 웹 우주망원경과 같은 첨단 장비를 통해 '우리는 혼자인가'라는 근원적인 질문에 답하려 합니다. 목성의 위성 유로파처럼 두꺼운 얼음 아래 바다가 있을 것으로 추정되는 곳은 여전히 유력한 생명체 후보지입니다. 탄소 기반의 생명체를 넘어 다양한 가능성을 열어두고 대기의 '생명 지표(Biomarker)'를 추적하는 연구는 계속될 것입니다. 별의 탄생이 만들어내는 필연과 환경이 제공하는 우연이 맞물려 탄생한 생명의 경이로움을 이해하려는 여정은 멈추지 않을 것입니다.

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먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 3강 2부 제임스웹으로 살피는 별 탄생🌟│카오스강연 시즌2

우주에서 생명이 탄생하려면 단순히 먼지로만 이루어진 행성으로는 부족합니다. 물과 유기 분자가 반드시 필요하며, 이들은 차가운 우주 먼지 표면에서 형성됩니다. 수소와 산소 원자가 먼지에 달라붙어 결합하면서 얼음이 만들어지고, 별이 태어나 주위를 데우면 이 얼음이 기체로 승화합니다. 제임스 웹 우주망원경은 이러한 기체 상태의 물을 관측하여, 원시 행성계 원반의 안쪽에서 물이 존재함을 밝혀냈습니다. 이는 해당 영역에서 만들어지는 행성에 물이 포함될 수 있음을 의미하며, 생명 발현 가능성도 시사합니다. 하지만 생명 가능 지역에 행성이 존재한다고 해서 반드시 생명이 탄생하는 것은 아닙니다. 예를 들어, 태양계의 생명 가능 지역에는 금성, 지구, 화성이 포함되어 있지만, 실제로 생명 현상은 지구에서만 발견됩니다. 외계 행성의 생명 가능성을 확인하려면 행성 대기의 스펙트럼을 관측해야 하며, 이를 통해 대기 중의 물, 오존, 이산화탄소 등 다양한 분자의 존재를 파악할 수 있습니다. 제임스 웹 우주망원경은 외계 행성 대기에서 물, 일산화탄소, 메탄 등 다양한 분자를 관측하고 있지만, 아직 지구와 유사한 암석 행성의 대기를 직접 관측한 사례는 없습니다. 물만으로는 생명 현상이 가능하지 않으며, 유기 분자도 반드시 필요합니다. 유기 분자 역시 차가운 분자 구름 내 먼지 표면에서 얼음 형태로 형성되고, 별이 태어나면서 데워지면 기체 상태로 돌아갑니다. 태양계의 원시 행성계 원반에서는 물과 유기 분자 얼음이 증발하는 경계, 즉 설선이 소행성대에 위치해 있었습니다. 이로 인해 지구형 행성은 메마른 상태로 탄생했으며, 천문학자들은 혜성이 물과 유기 분자를 지구로 운반했을 것이라 추정합니다. 실제로 혜성의 스펙트럼 분석을 통해 물과 다양한 유기 분자가 존재함이 밝혀졌습니다. 원시 행성계 원반에 유기 분자가 포함되어 있는지 확인하려는 시도는 여러 번 있었지만, 대부분 실패로 끝났습니다. 원시별이 대부분 어둡고, 설선이 안쪽에 위치해 기화된 유기 분자의 양이 적기 때문입니다. 그러나 폭발하는 원시별은 주변을 뜨겁게 데워 설선을 멀리 옮기고, 많은 유기 분자가 기체 상태로 존재하게 됩니다. 알마 전파망원경을 이용한 관측 결과, 폭발하는 원시 행성계 원반 V883 Ori에서 23종의 유기 분자와 약 5,000개의 방출선이 검출되었습니다. 이는 별이 만들어지는 과정에서 원반이 필연적으로 형성되고, 그 안에 생명에 필요한 물질이 이미 포함되어 있음을 보여줍니다. 우리가 존재할 수 있었던 것은 우주의 물리 법칙이 만들어낸 필연과, 태양이 적절한 위치에서 태어난 우연이 결합된 결과입니다. 우리 은하의 중심부는 별 탄생률이 높아 생명 발현에 적합하지 않고, 외곽은 원소가 부족합니다. 태양은 원소가 풍부하고 안정적인 환경에 위치해 있어, 다양한 원소로 이루어진 지구와 생명체가 탄생할 수 있었습니다. 별 탄생 과정에서 만들어진 원반에는 이미 생명에 필요한 물질들이 포함되어 있으며, 이는 우주에서 생명이 탄생할 수 있는 조건이 특정 영역에만 존재함을 의미합니다. 외계 생명체의 존재 가능성은 액체 상태의 물이 있는 곳에서 높다고 여겨집니다. 목성의 위성 유로파는 두꺼운 얼음층 아래 바다가 존재할 것으로 추정되어, 생명체 존재 가능성이 높은 후보로 꼽힙니다. 은하 내에서도 생명 가능 지역이라 불리는 적당한 영역에서만 생명 현상이 가능하며, 이곳은 원소가 풍부하고 물리적 조건이 적절해야 합니다. 행성의 모양이나 궤도는 물리 법칙에 따라 대부분 원형을 이루며, 유기 분자의 존재는 스펙트럼 관측을 통해 확인할 수 있습니다. 별의 탄생과 성장 과정은 환경에 따라 다양한 패턴을 보입니다. 원반의 동역학적 불안정성에 따라 폭식과 단식의 패턴이 반복되며, 별이 최종적으로 어떤 질량을 갖고 태어나는지가 그 특성을 결정합니다. 우주 초기에 만들어진 별은 수소와 헬륨만으로 이루어졌으나, 현재는 다양한 원소가 풍부하게 존재합니다. 이는 별이 죽으면서 내부에서 만든 원소를 우주로 흩뿌리기 때문입니다. 천문학은 '우리는 어디서 왔는가'와 '우리는 혼자인가'라는 근본적 질문에 답하기 위해, 외계 행성의 대기 성분과 바이오마커를 관측하며 생명 존재 가능성을 탐구하고 있습니다.

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🧪2026 주목해야할 과학뉴스 (feat.AI)✨

최근 우주를 바라보는 우리의 시선이 혁명적으로 변화하고 있습니다. 2025년에는 제임스 웹 우주 망원경이 빅뱅 이후 불과 2억 8천만 년밖에 지나지 않은 시점의 은하 JADES-GS-z14를 포착하며, 우주가 천천히 만들어졌다는 기존의 상식을 뒤집었습니다. 이 발견은 우주 초기의 역사를 다시 써야 할 만큼 충격적인 사건이었으며, 인류의 우주관에 큰 변화를 가져왔습니다. 해왕성의 오로라 관측 또한 주목할 만합니다. 과거 보이저 2호가 해왕성을 지나갈 때도 제대로 관측하지 못했던 오로라를 제임스 웹 우주 망원경이 선명하게 포착해냈습니다. 이로써 태양계에서 가장 먼 행성의 대기와 자기장에 대한 연구가 본격적으로 이루어질 수 있게 되었고, 우주 과학의 새로운 장이 열렸습니다. 칠레 사막의 베라 C. 루빈 천문대는 하늘 전체를 빠르게 스캔하며 수십억 개의 은하와 별을 감시하고 있습니다. 이 망원경은 암흑물질의 비밀을 밝히고, 지구를 위협하는 소행성을 실시간으로 탐지하는 등 우주 감시의 핵심 역할을 하고 있습니다. 또한, 성간 천체 쯔진산-아틀라스의 발견은 태양계의 기원에 대한 새로운 단서를 제공하며, 우주 고고학의 흥미로운 유물로 주목받고 있습니다. 2026년에는 인류가 직접 우주로 도약하는 해가 될 전망입니다. 아르테미스 2호가 50년 만에 유인 달 탐사를 재개하며, 인간이 다시 지구 궤도를 벗어나 심우주로 나아가는 역사적인 순간이 다가옵니다. 또한, 북극권에서는 개기일식과 오로라가 동시에 펼쳐지는 장관이 예상되어, 태양 활동 극대기의 신비로움을 경험할 수 있을 것입니다. 보이저 1호가 1광일 거리를 돌파하는 감동적인 순간과, 유럽의 헤라 탐사선이 소행성 디디모스에 도착해 지구 방어 기술을 검증하는 임무도 예정되어 있습니다. 한국의 누리호는 민간 주도의 상업 발사 플랫폼으로 도약하며, 차세대 발사체 기술 연구가 활발히 이루어질 예정입니다. 2026년은 한국 우주 산업이 세계 시장에서 경쟁하는 진정한 우주 강국으로 성장하는 원년이 될 것입니다.

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[인터뷰] 백민경_AI로 풀어가는 생명의 비밀: 생명은 설계될 수 있을까?｜제33회 서울대 자연과학 공개강연_"과학 그리고 인공지능"

우리 몸의 핵심 분자인 단백질은 생명 현상을 유지하는 가장 부지런한 일꾼입니다. 단백질의 3차원 구조를 파악하는 일은 그 기능을 이해하는 첫걸음이자 현대 생명과학의 핵심 과제입니다. 과거에는 단백질 구조 예측이 미지의 영역에 가까웠으나, 인공지능 기술의 발전과 함께 새로운 전기를 맞이했습니다. 특히 알파폴드와 같은 혁신적인 인공지능 모델은 단백질 구조를 정확하게 예측하며, 생명 현상을 더 깊이 있게 이해하도록 돕는 강력한 도구로 자리 잡았습니다. 인공지능이 도입되기 전, 단백질 구조를 밝히기 위해서는 엑스레이나 초저온 전자현미경(Cryo-EM)과 같은 복잡한 실험 기법에 의존해야 했습니다. 하나의 단백질 구조를 규명하는 데 수개월에서 길게는 10년 이상의 시간이 소요되기도 하여, 이는 연구자들에게 매우 고된 과정이었습니다. 하지만 이제는 인공지능을 통해 단백질의 형태를 사전에 예측하고, 이를 바탕으로 기능을 추론하는 가설 중심의 연구가 가능해졌습니다. 이러한 변화는 생명과학 연구의 속도를 비약적으로 높여주고 있습니다. 인공지능의 환각(할루시네이션) 현상은 일반적인 대화형 모델에서는 문제로 지적되지만, 단백질 설계 분야에서는 오히려 새로운 가능성을 열어주는 열쇠가 됩니다. 자연계에 존재하지 않는 전혀 새로운 단백질을 만들어낼 때, 인공지능의 창의적인 예측 능력이 유용하게 쓰이기 때문입니다. 이제 인간은 단순한 관찰자를 넘어, 특정 기능을 수행할 수 있는 단백질 부품을 정밀하게 설계하는 단계에 진입했습니다. 이는 질병 치료를 위해 생명의 오작동을 수정할 수 있는 정교한 설계도로 기능하게 됩니다. 단백질 설계 기술은 인류가 당면한 여러 난제를 해결할 핵심 열쇠입니다. 항체 치료제나 백신 개발은 물론, 플라스틱을 분해하는 효소를 설계하여 환경 문제를 해결하거나 친환경적인 생물 공정을 구축하는 데에도 활용될 수 있습니다. 다만 이 기술은 강력한 도구인 만큼 윤리적인 성찰이 반드시 동반되어야 합니다. 의도치 않은 바이러스 설계나 생화학 무기 제조와 같은 악용의 가능성을 경계하며, 이 도구를 인류에게 유익한 방향으로 이끄는 것은 결국 사용하는 사람의 책임에 달려 있습니다. 미래의 생명과학 연구는 실험실에서의 물리적인 활동과 컴퓨터를 이용한 계산 과학이 조화롭게 결합된 형태가 될 것입니다. 인공지능이 가진 강력한 연산 능력은 복잡한 생명 현상을 분석하는 데 필수적인 요소가 되었습니다. 따라서 연구자들은 새로운 기술을 두려워하기보다 적극적으로 학습하고 자신의 연구 분야에 접목하려는 열린 자세를 가져야 합니다. 기술이라는 새로운 날개를 달고 기존의 한계를 넘어설 때, 비로소 생명과학은 더 넓은 진리의 바다로 나아갈 수 있을 것입니다.

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[인터뷰] 황호성_AI로 풀어가는 우주의 비밀: AI는 42보다 더 나은 답을 줄 수 있을까?｜제33회 서울대 자연과학 공개강연_"과학 그리고 인공지능"

천문학은 광활한 우주를 탐구하는 학문으로, 그 본질은 매우 복잡하고 비선형적인 체계입니다. 우주가 우리가 예상하는 방식대로만 움직이지 않기에, 이를 물리 법칙만으로 설명하고 예측하는 일은 천문학자들에게 매우 고된 과제였습니다. 이러한 복잡계의 난제를 해결하기 위해 현대 천문학은 인공지능이라는 강력한 도구를 도입하기 시작했습니다. 인공지능은 복잡하게 얽힌 우주의 행동 방식을 파악하는 데 탁월한 능력을 발휘하며, 기존의 수식만으로는 풀기 어려웠던 비선형적 문제들을 해결할 수 있는 새로운 길을 열어주고 있습니다. 천문학 연구 현장에서 인공지능은 크게 두 가지 형태로 기여하고 있습니다. 먼저 언어 모델은 방대한 양의 논문을 분석하고 학습하는 시간을 획기적으로 단축해 주어 연구의 효율성을 높여줍니다. 반면 기계 학습은 과학적 난제를 해결하는 직접적인 수단이 됩니다. 물리적 지식만으로는 답을 도출하기 힘든 지점에서 기계 학습은 데이터 속에 숨겨진 패턴을 통해 답을 먼저 제시하며, 연구자들은 그 결과가 도출된 과정을 역으로 추적함으로써 우주의 작동 원리를 깊이 있게 이해하게 됩니다. 이는 인공지능이 단순한 도구를 넘어 연구 파트너로 진화했음을 보여줍니다. 인공지능의 진가는 우리 눈에 보이지 않는 암흑물질 연구에서 명확히 드러납니다. 암흑물질은 빛을 내지 않아 직접 관측이 불가능하지만, 우주 전체의 구조를 형성하는 핵심 요소입니다. 연구팀은 인공지능이 보이지 않는 존재를 예측할 수 있을 것이라는 가설 아래 연구를 진행했고, 그 결과 우주 전체에 걸친 암흑물질의 분포를 파악하는 성과를 거두었습니다. 인공지능이 미세한 규모부터 거시적인 규모까지 암흑물질의 배치를 유용하게 찾아내는 것을 보며, 천문학자들은 데이터 기반의 새로운 탐사 방식이 가진 놀라운 잠재력을 다시금 확인하게 되었습니다. 첨단 기술의 발달에도 불구하고 인공지능은 여전히 인간의 질문에 의존하는 특성을 가집니다. 인공지능은 '우주가 어떻게 진화하는가'와 같은 기술적인 질문에는 명쾌한 답을 내놓지만, '우주가 왜 시작되었는가'와 같은 근원적인 질문에 대한 답은 여전히 인간의 영역에 남아 있습니다. 질문이 올바르지 않으면 인공지능 역시 엉뚱한 답을 내놓기 때문에, 연구의 올바른 방향을 제시하는 것은 과학자의 몫입니다. 결국 인공지능은 인간이 던지는 질문의 깊이에 따라 그 활용 가치가 결정되며, 인간의 철학적 사고와 사유의 힘은 기술이 대체할 수 없는 핵심 역량으로 남을 것입니다. 미래의 천문학은 인공지능과 인간이 협력하여 우주의 정답에 더 가까이 다가가는 과정이 될 것입니다. 방대한 빅데이터를 다루는 천문학 분야에서 인공지능은 데이터를 가공하고 힌트를 제공하는 훌륭한 조력자가 될 것이며, 과학자들은 이를 토대로 우주의 과거와 현재, 그리고 미래를 그려나갈 것입니다. 기술이 아무리 변하더라도 책을 읽고, 깊이 생각하며, 질문을 던지는 과학자의 기본 철학은 변하지 않습니다. 이러한 기본기를 갖춘다면 인공지능 시대에도 우주의 궁극적인 비밀을 밝혀내는 주체로서 그 역할을 다할 수 있을 것입니다.

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지구는 어떤 퍼즐로 구성되어 있을까?

지구는 여러 개의 퍼즐 조각이 유기적으로 결합하여 하나의 거대한 그림을 완성하는 복잡한 시스템입니다. 과학자들은 이 시스템을 구성하는 각 권역이 서로 어떤 관계를 맺고 있으며, 인간의 활동이 지구에 어떤 변화를 일으키는지 끊임없이 탐구합니다. 그중 암석권은 지구의 가장 바깥쪽을 감싸는 단단한 층으로, 지각과 맨틀의 상부를 포함합니다. 이곳은 산맥과 해저 협곡, 광물과 화석에 이르기까지 지구의 물리적 토대를 형성하며, 여러 개의 거대한 판으로 나뉘어 끊임없이 생성되고 수렴하며 지형을 변화시킵니다. 지구 표면의 약 70%를 덮고 있는 수권은 우리 행성을 '푸른 별'이라 부르게 만드는 핵심적인 요소입니다. 지구상에는 약 14억 세제곱킬로미터에 달하는 방대한 양의 물이 존재하며, 그중 대부분인 97%는 거대한 바다를 이룹니다. 나머지 3%의 담수 중에서도 상당 부분은 빙하나 얼음의 형태로 존재하는데, 이를 별도로 빙권이라 구분하기도 합니다. 수권은 단순히 물이 고여 있는 곳이 아니라, 지구 전체의 온도를 조절하고 생명체가 살아갈 수 있는 환경을 제공하는 생명의 근원으로서 중요한 역할을 수행합니다. 지구를 둘러싸고 있는 얇은 기체층인 대기권은 질소와 산소를 주성분으로 하며, 고도에 따른 특성에 따라 다섯 개의 층으로 나뉩니다. 우리가 숨 쉬는 대류권에는 전체 대기의 80%가 밀집해 있으며, 그 위로는 자외선을 차단하는 오존층이 있는 성층권이 펼쳐집니다. 대기권은 태양으로부터 오는 유해한 에너지를 막아주고 지구의 온도를 적절하게 유지하는 보호막 역할을 합니다. 또한 기상 현상을 통해 수권과 상호작용하며 지구 시스템의 에너지를 순환시키는 통로가 되어 생명체가 안전하게 서식할 수 있는 기반을 마련해 줍니다. 생물권은 지구에 서식하는 모든 생명체를 포함하며, 이들은 지구 시스템 전반에 걸쳐 깊숙이 관여하고 있습니다. 특히 인간은 생물권의 일원으로서 지구 환경에 막대한 영향을 미치고 있으며, 이에 따라 과학자들은 자연적인 변화와 인위적인 변화를 동시에 주목하고 있습니다. 대표적인 사례로 하와이 마우나로아에서 진행되는 대기 중 이산화탄소 농도 측정은 인간 활동이 대기 조성에 미치는 영향을 보여주는 중요한 지표입니다. 생물권은 다른 권역으로부터 자원을 얻는 동시에, 그들의 상태를 변화시키며 지구라는 시스템의 역동성을 더합니다. 지구의 각 권역은 독립적으로 존재하는 것이 아니라 서로 긴밀하게 연결되어 끊임없이 물질과 에너지를 주고받습니다. 수권의 물이 증발하여 대기권의 구름이 되고, 다시 비가 되어 암석권을 변화시키거나 생물권의 갈증을 해소하는 순환 과정이 그 증거입니다. 화산 폭발과 같은 지각 활동 역시 대기와 해양, 그리고 생태계에 연쇄적인 영향을 미치며 지구의 모습을 재구성합니다. 따라서 지구라는 거대한 퍼즐을 온전히 이해하기 위해서는 각 분야 과학자들의 협력을 통해 권역 간의 복잡한 상호작용을 통합적으로 연구하는 자세가 필수적입니다.

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아듀! 2025 웰컴! 2026 | 월간싸돌이 1월호

2025년 한 해는 대한민국 과학계에 있어 눈부신 발전의 시기였습니다. 우주항공 분야에서는 누리호 4차 발사와 아리랑 7호 위성의 성공적인 발사가 이루어져, 우리나라가 세계 5대 정밀 위성 보유국으로 도약하는 쾌거를 이뤘습니다. 이제는 우주 발사가 더 이상 긴장되는 이벤트가 아니라, 성공을 기대하는 일상이 되었습니다. 이러한 성과는 대한민국이 우주항공 강국으로 자리매김하는 데 큰 역할을 했습니다. AI 분야에서도 중요한 진전이 있었습니다. 2025년에는 인공지능 기본법이 통과되어, AI 개발과 활용에 대한 국가적 기준이 마련되었습니다. 이로써 AI의 안전한 발전과 체계적인 관리가 가능해졌으며, 다양한 AI 기술이 일상에 깊숙이 스며들고 있습니다. AI와 바이오의 융합도 주목할 만한 이슈였습니다. 국가바이오위원회가 출범하면서 AI를 활용한 신약 개발과 바이오 데이터의 국가적 관리가 본격화되었습니다. NASA의 아르테미스 2 미션을 통해 인류의 달 탐사가 재개될 예정이며, 이는 달 착륙을 위한 중요한 시험 비행이 될 것입니다. 또한 8월에는 아이슬란드와 스페인 북부에서 개기일식이 관측될 예정으로, 많은 이들의 관심을 모으고 있습니다. 11월에는 보이저 1호가 지구에서 1광일 거리에 도달하는 역사적인 순간도 맞이하게 됩니다. 2025년 한 해 동안 다양한 AI 기술이 소개되며, ASSA 어워즈를 통해 그 성과를 되짚어보는 시간도 마련되었습니다. AI로 뮤직비디오와 팟캐스트를 제작하는 등 놀라운 기술들이 등장했고, 굿즈 디자인과 만화 제작, 로봇 경비견 등 스마트하고 과학적인 AI 활용 사례가 이어졌습니다. AI가 요리와 명화 제작 등 일상 속 다양한 영역에서 혁신을 이끌고 있다는 점도 인상적이었습니다. 과학관 소식 또한 풍성하게 전해졌습니다. 2026년 1월에는 송암 스페이스랩에서 NASA 과학자들과 함께하는 우주 탐사 겨울 캠프가 개최될 예정입니다. 이처럼 과학은 멀리 있는 것이 아니라 우리 일상 가까이에 있으며, 앞으로도 새로운 과학 소식과 혁신적인 기술이 계속해서 소개될 것입니다. 한 해 동안 과학관과 월간 싸돌리를 사랑해주신 모든 분들께 감사의 인사를 전하며, 2026년에도 더욱 풍성한 과학 이야기가 이어질 것을 약속드립니다.

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무대를 장악하는 소리에... 과학의 비밀이?｜심심할 땐 과학 시즌5 EP.02

소리는 우리 일상에서 늘 접하지만, 그 원리와 과학적 배경을 깊이 생각해보는 일은 드뭅니다. 소리의 크기는 데시벨로 측정되며, 10데시벨 차이는 실제로 10배의 차이를 의미합니다. 발성 방법이나 공간의 특성에 따라 같은 목소리도 완전히 다르게 들릴 수 있습니다. 특히 무대나 강연장처럼 소리의 전달이 중요한 공간에서는 잔향 시간, 즉 소리가 사라지는 데 걸리는 시간을 조절하는 것이 매우 중요합니다. 공간의 부피와 흡음재의 종류, 배치에 따라 소리의 명료도와 전달력이 크게 달라집니다. 잔향 시간은 공연장이나 강연장 등 다양한 공간에서 설계의 핵심 요소로 작용합니다. 공간이 넓을수록, 흡음재가 적을수록 잔향이 길어져 소리가 더 오래 남게 됩니다. 반대로 흡음재를 많이 사용하면 소리가 빠르게 사라져 명확하게 전달됩니다. 실제로 연극이나 뮤지컬 연습실에서는 차음재와 흡음재를 함께 사용해 소리가 외부로 새어나가지 않도록 하고, 내부에서는 울림이 과하지 않게 조절합니다. 계란판처럼 올록볼록한 흡음재는 소리를 분산시켜 울림을 줄이지만, 완벽한 방음을 위해서는 차음재와 함께 사용해야 합니다. 동굴이나 성당과 같은 특별한 공간에서는 소리의 울림, 즉 공명 현상이 두드러집니다. 선사시대 동굴 벽화가 잔향이 가장 잘 퍼지는 곳에 그려졌다는 연구는, 소리와 예술이 밀접하게 연결되어 있음을 보여줍니다. 성당에서는 사람의 목소리만으로도 공간 전체에 울림이 퍼져 웅장한 느낌을 주지만, 대사를 명확히 전달하기에는 오히려 불리할 수 있습니다. 이러한 공명 현상은 모든 물체가 고유 진동수를 가지고 있기 때문에 발생하며, 특정 주파수의 소리가 물체와 일치할 때 에너지가 증폭되어 울림이 커집니다. 공명의 원리는 악기와 다양한 음향 장치에도 적용됩니다. 와인잔에 물을 채우고 손으로 돌리면 특정 음이 울리는 것도, 소리굽쇠 두 개를 가까이 두고 하나만 쳐도 다른 쪽에서 소리가 나는 것도 모두 공명의 예입니다. 악기는 각기 다른 굵기와 길이의 줄이나 관을 통해 고유 진동수에 맞는 소리만을 증폭시켜 우리 귀에 전달합니다. 이러한 원리는 라디오나 와이파이 등 전파를 이용한 기술에도 활용되어, 원하는 주파수만을 선택적으로 증폭할 수 있게 합니다. 음향 기술은 공간 설계뿐 아니라, 소리의 입체감과 방향성을 구현하는 데도 중요한 역할을 합니다. 스테레오, 서라운드, 3D 음향 등은 각각 선, 면, 입체 구의 개념으로 소리를 전달하며, 인간의 귀와 뇌는 미세한 차이를 감지해 소리의 방향과 거리를 인식합니다. 이어폰만으로도 3D 음향을 구현할 수 있는 이유는 귓바퀴의 구조와 뇌의 해석 능력 덕분입니다. 노이즈 캔슬링 기술은 들어오는 소리와 반대되는 파형을 만들어 소음을 상쇄시키는 원리로, 규칙적인 소음에 특히 효과적입니다.

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[강연] 제임스웹으로 살피는 별 탄생 1_by 이정은 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 3강 첫 번째 이야기

우주는 거대한 물질의 순환이 일어나는 공간입니다. 별의 내부 핵융합 반응으로 생성된 다양한 원소들은 별의 종말과 함께 성간 매질로 돌아가며, 다시 중력 수축을 거쳐 새로운 천체를 형성하는 근간이 됩니다. 우리 몸을 이루는 탄소나 산소 같은 원소들이 과거 어느 별의 산물이라는 사실은 인간과 우주가 깊이 연결되어 있음을 시사합니다. 제임스웹 우주망원경은 이러한 탄생과 진화의 연결 고리를 추적하며, 특히 별과 행성계가 형성되는 구체적인 물리적 과정을 적외선 시선으로 정밀하게 관측하여 인류에게 새로운 우주적 서사를 들려주고 있습니다. 은하의 진화 과정에서 별 탄생률은 사회의 역동성을 보여주는 출생률과 같은 지표입니다. 가시광선으로 본 은하가 별빛의 화려함을 강조한다면, 제임스웹 우주망원경의 적외선 관측은 그 이면에 숨겨진 두꺼운 가스와 먼지 구름을 선명하게 드러냅니다. 예를 들어 M74 은하를 보면, 가시광선에서는 어둡게 보이던 나선팔의 검은 띠들이 적외선 영역에서는 별들이 태어나는 뜨겁고 역동적인 현장으로 변모합니다. 이는 차가운 먼지들이 적외선을 방출하며 스스로의 존재를 알리기 때문이며, 이를 통해 은하가 어떻게 물질을 별빛으로 전환하며 성장하는지를 상세히 이해할 수 있습니다. 우리 은하에서도 별의 탄생은 현재진행형으로 활발하게 일어나고 있습니다. 지구에서 약 2만 7천 광년 떨어진 나선팔 지점에는 용골자리 성운과 같은 거대한 별 탄생 영역이 존재합니다. 제임스웹 우주망원경이 촬영한 '우주 절벽' 이미지는 허블 우주망원경보다 100배 높은 감도로 가시광선에서는 보이지 않던 수많은 아기 별들을 포착해냈습니다. 이 아찔한 절벽 구조는 사실 차가운 먼지 티끌들이 방출하는 적외선 빛으로 이루어져 있으며, 칠흑처럼 어두운 공간 속에서 새로운 생명이 움트는 역동적인 현장을 보여줍니다. 이는 별이 단순히 조용히 빛나는 존재가 아님을 증명합니다. 별이 태어날 때 적용되는 중요한 물리 법칙 중 하나는 각운동량 보존 법칙입니다. 거대한 우주 구름이 중력으로 수축하며 회전 속도가 빨라지면, 구름은 납작한 원반 모양으로 변하게 됩니다. 이 원반의 중심에서는 태아별이 성장하고, 주변부에서는 행성들이 만들어질 준비를 합니다. 천문학자들은 이 복잡한 구조를 연구하기 위해 제임스웹 우주망원경과 전파 망원경인 ALMA(알마)를 함께 사용합니다. 제임스웹 우주망원경은 뜨거운 태아별과 분출류를 관측하고, ALMA(알마)는 매우 차갑고 두꺼운 원반 물질을 투과하여 관측함으로써 두 망원경의 데이터를 결합해 별과 행성이 형성되는 전체적인 밑그림을 완성합니다. 과거에는 태아별이 일정한 속도로 질량을 흡수하며 성장한다고 생각했지만, 최신 관측 결과는 전혀 다른 사실을 말해줍니다. 태아별은 마치 '간헐적 폭식'을 하듯 짧은 시간 동안 엄청난 양의 물질을 빨아들이고 긴 시간 동안 단식하는 과정을 반복하며 자라납니다. 이러한 폭식 현상은 별의 밝기를 주기적으로 급격히 변화시키며, 그 과정에서 강력한 물질 방출인 제트가 형성됩니다. 제임스웹 우주망원경은 이러한 태아별의 밝기 변화와 제트의 움직임을 실시간으로 추적하여, 별이 어떤 주기로 질량을 얻고 주변 환경과 상호작용하며 성숙해가는지를 정밀하게 분석하고 있습니다. 행성의 탄생에는 우주 먼지의 성분이 결정적인 역할을 수행합니다. 우주 구름 속의 먼지는 주로 규소와 탄소 성분으로 이루어져 있는데, 본래 이들은 구조가 불규칙한 비결정질 상태입니다. 하지만 제임스웹 우주망원경은 원시 행성계 원반에서 결정 구조를 가진 규산염 먼지들을 발견했습니다. 비결정질 먼지가 결정질로 변하기 위해서는 600도 이상의 높은 온도가 필요한데, 이는 태아별이 폭식을 일으킬 때 발생하는 막대한 에너지가 주변 물질을 데웠음을 의미합니다. 즉, 별의 성장 과정에서 발생하는 역동적인 열에너지가 행성을 구성하는 암석 물질의 물리적 성질을 변화시키는 것입니다. 차가운 혜성에서 뜨거운 환경에서만 만들어지는 결정질 규산염이 발견되는 현상은 오랜 천문학적 미스터리였습니다. 제임스웹 우주망원경의 관측은 이 비밀을 푸는 열쇠를 제공했습니다. 태아별 근처의 뜨거운 영역에서 만들어진 결정질 먼지들은 '원반풍'이라 불리는 거대한 흐름에 실려 원반의 바깥쪽 차가운 영역까지 운반됩니다. 이 과정에서 안쪽의 뜨거운 물질과 바깥쪽의 차가운 물질이 섞이게 되고, 결국 혜성과 같은 천체에도 결정질 물질이 포함되게 됩니다. 이러한 물질의 대이동과 혼합은 우주 전반에 걸쳐 원소들이 어떻게 재배치되는지 보여주며 생명 거주 가능 지역의 형성을 이해하는 단서가 됩니다.

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먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 3강 1부 제임스웹으로 살피는 별 탄생🌟│카오스강연 시즌2

제임스 웹 우주망원경이 포착한 첫 번째 심우주 이미지는 수천억 개의 별을 품은 은하들이 끝없이 펼쳐진 장엄한 우주의 모습을 보여줍니다. 은하의 색깔은 그 안에 포함된 수많은 별빛이 합성된 결과로, 푸른 빛을 띠는 은하는 현재 활발하게 별을 형성하는 젊은 상태를 나타내며 붉은 은하는 별 형성이 멈춘 노년의 상태를 의미합니다. 한 사회의 역동성을 출생률로 가늠하듯, 은하의 진화 단계는 별 형성률이라는 중요한 인자에 의해 결정됩니다. 별의 형성은 은하 내의 기체 물질이 찬란한 별빛으로 전환되는 경이로운 진화의 과정입니다. 별이 형성되는 현장은 두꺼운 먼지와 기체 구름에 가려져 있어 일반적인 가시광선 망원경으로는 그 내부를 들여다보기 매우 어렵습니다. 허블 우주망원경이 포착한 이미지에서 검게 보이던 먼지 띠는 제임스 웹 우주망원경의 적외선 시선으로 바라볼 때 비로소 밝게 빛나는 물질의 보고로 변모합니다. 적외선은 차가운 먼지를 투과하는 성질이 있어 그 이면에 숨겨진 원시별들의 모습을 선명하게 드러내기 때문입니다. '우주 절벽'이라 불리는 용골자리 성운의 장관은 바로 이러한 첨단 적외선 관측 기술 덕분에 우리가 마주할 수 있게 된 별 형성의 생생한 현장입니다. 거대한 우주 구름이 자체 중력을 이기지 못하고 붕괴를 시작하면 여러 개의 작은 덩어리로 나뉘며 각각의 별이 형성되는 요람이 됩니다. 이 과정은 단순히 정적인 수축이 아니라, 주변 물질을 강력하게 흡수하는 동시에 거대한 제트와 분출류를 뿜어내는 매우 역동적인 사건입니다. 원시별에서 방출된 물질은 주변 기체와 음속보다 빠른 속도로 충돌하며 강력한 충격파를 형성하고, 이 에너지는 주변 물질을 뜨겁게 데워 빛을 내게 만듭니다. 별의 형성은 우주의 중력 에너지가 빛과 운동 에너지로 형태를 바꾸며 새로운 질서를 만들어가는 거대한 드라마와 같습니다. 별이 형성되는 과정에서 가장 핵심적인 물리 법칙 중 하나는 바로 각운동량 보존 법칙입니다. 천천히 회전하던 거대 구름이 수축함에 따라 회전 속도가 급격히 빨라지고, 그 결과 중심부에는 원시별이 형성되며 주변에는 납작한 원시 행성계 원반 구조가 만들어집니다. 이 원반은 훗날 지구와 같은 행성들이 형성되는 소중한 터전이 됩니다. 최근 ALMA 전파망원경은 원시 행성계 원반에서 행성들이 먼지를 흡입하며 지나간 궤도인 '나이테' 구조를 매우 정밀하게 포착해냈으며, 이는 행성 형성의 이론적 가설을 실제 관측 데이터로 완벽하게 증명해낸 놀라운 성과입니다. 별 형성의 전 과정을 일관되게 이해하기 위해서는 서로 다른 파장을 사용하는 여러 망원경의 협력이 필수적입니다. 제임스 웹 우주망원경은 원시별 자체와 원반의 뜨거운 표면, 그리고 충격파에 의해 데워진 분출류를 관측하는 데 최적화되어 있습니다. 반면, ALMA 전파망원경은 온도가 매우 낮은 차가운 원반 내부와 외피 물질을 투과하여 그 구조를 세밀하게 보여주는 역할을 합니다. 서로 다른 강점을 지닌 두 망원경의 관측 데이터를 결합함으로써, 인류는 별과 행성이 형성되는 복잡하고 정교한 우주적 메커니즘을 비로소 입체적이고 종합적으로 조망할 수 있게 되었습니다. 과거 천문학자들은 원시별이 일정한 속도로 서서히 성장한다고 믿었으나, 최신 적외선 관측 결과는 전혀 다른 사실을 우리에게 알려줍니다. 별은 짧은 시간 동안 엄청난 양의 물질을 한꺼번에 흡입하는 '폭식'과 긴 시간 동안 성장을 멈추는 '단식'을 반복하며 간헐적으로 자라납니다. 이러한 폭발적인 성장 단계는 원시별의 밝기를 수십 배 이상 급격히 변화시키며 주변 환경에 막대한 영향을 미칩니다. 특히 별의 나이가 아주 어릴 때 이러한 폭식 현상이 집중적으로 일어나며, 이는 별의 최종 질량뿐만 아니라 주변 원반의 화학적 성분을 결정하는 결정적인 요인이 됩니다. 원시별의 폭식 과정에서 발생하는 고온의 에너지는 주변의 비결정질 규산염 먼지를 결정질 구조로 변화시키는 중요한 역할을 합니다. 이렇게 형성된 결정질 먼지는 원반 안쪽에서 바깥쪽으로 강력하게 불어 나가는 '원반풍'에 실려 차가운 외곽 지역까지 운반됩니다. 이는 왜 차가운 혜성에서 뜨거운 환경에서만 만들어질 수 있는 결정질 규산염 성분이 발견되는지에 대한 천문학계의 오랜 미스터리를 풀어주는 명쾌한 해답이 됩니다. 결국 별의 형성 과정에서 일어나는 역동적인 물질의 순환이 행성의 성분을 결정하고, 나아가 생명 탄생을 위한 우주적 기초를 마련하는 셈입니다.

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물리학
천문학

[강연] 제임스웹으로 살피는 우주의 첫 번째 별과 은하들 2_by 전명원 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 2강 두 번째 이야기

우주의 탄생 이후 첫 세대 별과 은하가 언제 형성되었는지에 대한 연구는 현대 천문학의 핵심 과제 중 하나입니다. 이론 천문학자들은 슈퍼컴퓨터를 활용한 정밀한 시뮬레이션을 통해, 우주 역사 138억 년 중 약 2억 년에서 3억 년 사이에 첫 세대 별이 태어났을 것이라 추정해 왔습니다. 이후 별들이 모여 은하를 이루는 시기는 대략 5억 년에서 10억 년 사이일 것으로 가설을 세웠습니다. 이러한 이론적 모델은 표준 우주론 (ΛCDM 모델)의 틀 안에서 오랜 시간 동안 정답으로 여겨져 왔습니다. 하지만 제임스 웹 우주망원경이 본격적인 관측을 시작하면서 천문학계는 예상치 못한 결과에 직면하게 되었습니다. 이론상으로 첫 세대 별들이 겨우 태어나기 시작했을 시점인 우주 초기 2억 년에서 3억 년 사이에 이미 거대하고 무거운 은하들이 여럿 발견되었기 때문입니다. 이는 우리가 세운 이론과 실제 자연이 보여주는 모습 사이에 커다란 불일치가 존재함을 시사합니다. 너무나 이른 시기에 발견된 완성된 형태의 은하들은 기존의 우주 형성 시나리오를 근본적으로 뒤흔들고 있습니다. 초기에 이러한 관측 결과가 나왔을 때, 많은 학자는 관측 과정에서의 오류나 단순한 착시일 가능성을 제기했습니다. 은하의 거리를 측정하는 방식에는 필터를 사용하는 측광 방식과 모든 파장을 분석하는 분광 방식이 있는데, 측광 방식은 종종 오차를 만들어내기 때문입니다. 그러나 후속 연구를 통해 정밀한 분광 자료가 확보되었음에도 불구하고, 여전히 너무 많고 밝은 은하들이 초기 우주에 존재함이 확인되었습니다. 이제 관측 오류라는 일말의 의구심마저 사라지게 된 셈입니다. 천문학자들은 이 당혹스러운 문제를 해결하기 위해 다양한 가능성을 검토하고 있습니다. 그중 하나는 우리가 운 좋게 은하가 밀집된 고밀도 지역을 관측했을 확률입니다. 우주는 모든 곳의 밀도가 균일하지 않으며, 특정 영역에 물질이 몰려 있을 수 있기 때문입니다. 현재 연구팀은 시뮬레이션을 통해 밀도가 높은 영역에서 은하가 얼마나 빨리 성장할 수 있는지 연구 중입니다. 하지만 아직은 이 모든 현상을 완벽하게 설명할 수 있는 결정적인 해답을 찾지 못한 채 연구를 지속하고 있습니다. 지난 수십 년간 천문학을 지탱해 온 표준 우주론 (ΛCDM 모델)은 허블 우주망원경의 데이터를 완벽하게 설명해 왔습니다. 하지만 제임스 웹 우주망원경이 던진 이 숙제가 기존 모델로 해결되지 않는다면, 우리는 우주론의 근본적인 수정을 고려해야 할지도 모릅니다. 100년 전만 해도 우리 은하가 우주의 전부라고 믿었던 인류가 외부 은하의 존재를 깨달았듯이, 지금의 혼란은 어쩌면 새로운 우주 이해를 위한 거대한 패러다임 전환의 전조일 수도 있다는 분석이 나옵니다. 138억 년의 우주 역사를 1년짜리 달력으로 환산해 보면, 인류의 존재는 얼마나 미약한지 실감하게 됩니다. 우주가 탄생하고 8월이 되어서야 태양계가 형성되었으며, 인류 문명은 12월 31일 자정 직전의 마지막 30초에 불과합니다. 이 찰나의 순간에 등장한 존재가 우주 전체의 기원과 역사를 이해하려 노력한다는 것 자체가 경이로운 일입니다. 비록 지금 우리가 아는 이론이 실제와 맞지 않을지라도, 미지의 영역을 탐구하고 자연의 정답을 해석하려는 인간의 의지는 그 자체로 위대한 가치를 지닙니다. 과학은 고정된 진리가 아니라, 새로운 증거를 마주하며 끊임없이 수정되고 보완되는 과정입니다. 현재 가속 팽창하는 우주에서 수많은 은하가 우리의 시야 밖으로 사라지고 있지만, 인류는 제임스 웹 우주망원경이라는 강력한 도구를 통해 더 깊은 과거를 들여다보고 있습니다. 지금 당장은 모른다는 사실을 인정하는 것이 진정한 과학자의 태도이며, 그 모름을 앎으로 바꾸기 위한 도전은 계속될 것입니다. 언젠가 제임스 웹 우주망원경이 던져준 숙제를 풀게 될 날, 우리는 한 단계 더 진보한 우주론을 갖게 될 것입니다.

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천문학

[티저] 제 33회 서울대 자연과학 공개강연 티저

서울대학교 자연과학대학과 카오스재단이 협력하여 마련한 이번 공개강연은 과학의 대중화를 실천하기 위한 특별한 지식의 장입니다. 현대 최전선에서 연구하는 과학자들이 직접 강단에 서서 우리가 살아가는 복잡한 세상을 과학적인 시선으로 쉽고 명확하게 풀어내며 지식의 즐거움을 시민들에게 전달합니다. 일반 대중에게 과학은 때로 막막하고 어렵게 느껴질 수 있는 영역이지만, 이 강연은 일상 속의 작은 원리부터 우주의 거대한 질서에 이르기까지 폭넓은 주제를 다루며 과학과 대중 사이의 보이지 않는 장벽을 허물어가는 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 이번 강연 시리즈의 핵심적인 대주제는 바로 '과학 그리고 인공지능'입니다. 현대 문명과 산업 전반에서 인공지능은 더 이상 선택이 아닌 필수적인 도구로 자리 잡았으며, 데이터 분석과 정교한 예측을 통해 기존의 과학적 탐구 방식을 완전히 새롭게 정의하고 있습니다. 단순히 기술적인 발전을 넘어서, 인공지능이 우리 존재의 근원적인 생명 현상과 광활한 우주의 메커니즘을 탐구하는 새로운 관찰의 눈이 되어주는 과정을 심도 있게 조망합니다. 기술의 최전선에서 벌어지는 이러한 놀라운 변화를 과학적 관점에서 분석하며 현대인의 지적 호기심을 충족시키는 시간이 될 것입니다. 과학은 이제 인공지능을 단순한 효율 증대용 도구로 활용하는 단계를 넘어, 기술적 한계를 극복하고 인간의 지능을 정교하게 모사하는 고차원적인 지평을 향해 끊임없이 나아가고 있습니다. 인공지능의 진화와 새로운 과학적 발견 사이의 긴밀한 상호작용은 인류의 지적 자산을 풍요롭게 만드는 시대적 전환점이 될 것입니다. 강연 현장에서 활동 중인 전문가들은 자신들의 풍부한 연구 경험과 학문적 통찰을 바탕으로 인공지능 시대를 마주한 대중의 궁금증에 대해 명쾌한 해답을 제시하며 깊이 있게 소통합니다. 과학과 기술의 결합이 그려낼 새로운 미래의 청사진을 이번 기회에 꼭 확인해 보시기 바랍니다.

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먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 2강 2부 제임스웹으로 살피는 첫 번째 별과 은하들🔭│카오스강연 시즌2

최초의 별은 약 2억~3억 년 경에 탄생한 것으로 연구되고 있습니다. 이 별들이 모여 은하를 이루게 되는데, 초기 은하들은 약 5억~10억 년 사이에 형성된 것으로 추정됩니다. 이론 천문학자들은 시뮬레이션을 통해 이러한 과정을 재현하며, 우주 초기의 모습을 예측해 왔습니다. 그러나 실제 관측 결과는 이론과 다르게, 매우 이른 시기에 이미 무거운 은하들이 존재함을 보여주고 있습니다. 제임스 웹 우주망원경의 관측 결과, 2억~3억 년 시점에 이미 무거운 은하가 발견되었습니다. 이는 기존 이론으로는 극히 드문 확률로만 설명할 수 있는 현상입니다. 관측 방법의 한계로 인한 오차 가능성도 제기되었으나, 분광 관측까지 마친 은하들 역시 이른 시기에 무거운 은하가 많았음을 시사합니다. 이로 인해 천문학계는 큰 혼란에 빠졌고, 기존 표준 우주론으로 설명되지 않는 문제에 직면하게 되었습니다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있습니다. 우주의 밀도 분포가 관측 결과에 영향을 미쳤을 가능성도 제기되어, 여러 영역을 관측하고 시뮬레이션을 통해 비교 연구가 진행 중입니다. 하지만 아직까지 명확한 해답은 나오지 않았으며, 표준 우주론의 수정이나 새로운 우주론의 필요성까지 논의되고 있습니다. 우주론은 관측 결과에 따라 계속 변화해 왔으며, 앞으로도 변화할 수밖에 없는 학문임을 알 수 있습니다. 우주의 역사는 인류의 시간에 비해 매우 방대합니다. 인류 문명은 우주 달력의 마지막 1초에 해당할 정도로 짧은 시간에 등장했습니다. 그럼에도 불구하고 인간은 우주의 기원과 구조를 이해하기 위해 끊임없이 노력해 왔습니다. 이러한 노력은 아직 모르는 것이 많다는 사실을 인정하면서도, 자연이 보여주는 정답을 해석하고자 하는 과학적 태도에서 비롯됩니다. 우주가 가속 팽창함에 따라 먼 은하들은 점점 더 멀어지고, 결국 우리 은하와 안드로메다 은하만 남게 될 것입니다. 이러한 팽창은 인간이나 지구에 직접적인 영향을 미치지 않으며, 우주의 거대한 스케일에서만 작용합니다. 천문학자들은 우주의 근원을 밝히기 위해 최초의 별과 은하를 찾는 연구를 계속하고 있으며, 이는 인간의 호기심과 존재의 근원을 탐구하는 본능에서 비롯된 것입니다. 표준 우주론은 암흑 에너지와 암흑 물질을 기반으로 우주를 설명해 왔으나, 최근 관측 결과와의 불일치로 인해 보완이나 수정이 필요하다는 의견이 많아지고 있습니다. 암흑 물질의 특성이 우주 초기 구조 형성에 영향을 미쳤을 가능성 등 다양한 해석이 제시되고 있습니다. 천문학자들은 더 세련된 설명과 합의를 위해 지속적으로 연구를 이어가고 있습니다. 이론 천문학자들은 컴퓨터 시뮬레이션과 공개된 관측 데이터를 활용해 우주의 구조와 진화를 연구합니다. AI와 빅데이터 기술도 적극적으로 도입되고 있으며, 관측 천문학과 이론 천문학이 상호 보완적으로 발전하고 있습니다. 우주의 기원, 암흑 물질, 빅뱅 이전의 상태 등 아직 풀리지 않은 난제들이 많지만, 과학자들은 열린 마음으로 자연의 정답을 찾기 위해 계속 도전하고 있습니다.

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2025 노벨 물리학상에 이은 2025 노벨상 시리즈 2탄!!!🎉🎉이번엔 어떤 노벨상이고 또 어떤 연구가 받았을까?🤔🤔(feat. 2025 요즘과학 여정의 마침표)

우리 몸의 면역 체계는 외부에서 침입하는 바이러스나 세균을 방어하는 중요한 역할을 합니다. 면역은 단순히 강한 것이 좋은 것이 아니라, 나와 남을 정확히 구분하고 적절히 조절하는 균형이 핵심입니다. 만약 치킨이나 쌀과 같은 일상적인 음식에 대해 면역 반응이 일어난다면, 우리는 매번 식사할 때마다 배탈이 날 것입니다. 이러한 구분과 조절이 제대로 이루어지지 않으면 알레르기나 자가면역 질환이 발생할 수 있습니다. 이번 노벨 생리의학상은 바로 이 '나와 남의 구분'과 면역 조절에 대한 연구에 수여되었습니다. 면역 세포는 군대처럼 다양한 역할을 맡고 있습니다. 공격을 담당하는 세포, 명령을 내리는 세포, 감시하는 세포 등으로 나뉘며, 이 중 조절 T세포는 과도한 면역 반응을 억제하는 중요한 역할을 합니다. 조절 T세포가 부족하거나 제대로 작동하지 않으면, 우리 몸은 외부 자극에 과민하게 반응해 아토피나 알레르기, 자가면역 질환 등이 나타날 수 있습니다. 이번 노벨상 수상자들은 조절 T세포의 존재와 그 기능을 분자 생물학적으로 규명해냈습니다. 조절 T세포의 발견은 면역학의 패러다임을 바꾼 중요한 사건입니다. 특히 Foxp3라는 유전자의 돌연변이가 조절 T세포의 생성과 기능에 결정적인 역할을 한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 유전자가 제대로 작동하지 않으면 심각한 자가면역 질환이 발생할 수 있습니다. 이러한 연구는 면역 체계의 균형이 얼마나 중요한지, 그리고 그 균형을 유지하는 분자적 기전이 무엇인지에 대한 깊은 이해를 제공합니다. 현대 사회는 위생 환경이 크게 개선되면서 면역 체계가 과거와는 다른 도전에 직면하게 되었습니다. 예전에는 기생충이나 세균 감염이 흔했지만, 이제는 너무 깨끗한 환경 탓에 면역 세포가 자기 몸을 공격하는 자가면역 질환이 늘고 있습니다. 조절 T세포와 Foxp3 유전자에 대한 연구는 이러한 현대적 질병의 치료법 개발에 큰 기여를 하고 있습니다. 앞으로 암, 감염병, 알레르기, 장기 이식 등 다양한 분야에서 이 연구가 활용될 전망입니다. 면역학의 발전은 백신 개발과 알레르기 치료에도 큰 영향을 미치고 있습니다. 백신은 면역 체계를 자극해 질병을 예방하는 원리로, 최근에는 mRNA 백신 등 첨단 기술이 도입되고 있습니다. 반면 알레르기와 같은 질환은 면역 반응을 억제하는 전략이 필요하며, 조절 T세포를 인위적으로 분화시키는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 면역의 강약 조절이 가능해지면서, 질병에 따라 맞춤형 치료가 현실로 다가오고 있습니다.

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생명과학

세상🌏을 움직이는 분자의 마법🎇│선을 넘는 과학자들

현대 사회에서 에너지 문제는 점점 더 중요한 이슈로 부상하고 있습니다. 특히 재생에너지의 활용과 저장, 그리고 이를 통한 연료의 전환은 미래를 위한 필수적인 과제로 여겨집니다. 물분자를 전기분해하여 수소와 산소로 분리하고, 이 과정에서 생성된 수소에 태양에너지로부터 얻은 전력을 저장하는 기술은 '그린 수소'라는 이름으로 불리며 주목받고 있습니다. 이러한 그린 수소는 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 친환경 에너지 자원으로, 다양한 플랜트와 모듈형 시스템을 통해 대량 생산이 가능해지고 있습니다. 이산화탄소와 수소를 결합하여 메테인과 같은 탄화수소 연료로 전환하는 기술은 에너지 저장과 활용의 새로운 가능성을 제시합니다. 수소의 저장과 운송이 어렵다는 한계를 극복하기 위해, 이산화탄소를 활용한 연료 변환 반응이 연구되고 있습니다. 이 과정에서 생성되는 다양한 연료와 화학물질은 기존의 석유 기반 연료와 유사한 성능을 보이며, 실제로 경유와 비교해도 품질 면에서 손색이 없습니다. 촉매의 종류에 따라 생성되는 물질이 달라지기 때문에, 다양한 산업적 응용이 가능하다는 점도 큰 장점입니다. 에너지 소비의 절반 이상이 난방과 같은 열 생산에 사용되고 있다는 사실은, 전기에너지의 비중이 늘어남에도 불구하고 여전히 열에너지의 중요성이 크다는 것을 보여줍니다. 태양광과 풍력 등 재생에너지의 비중이 증가하고 있지만, 전체 에너지 공급에서 차지하는 비율은 아직 미미한 수준입니다. 이에 따라 히트펌프와 같은 열에너지 효율화 기술이 각광받고 있으며, 냉난방 시스템의 효율을 높이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 히트펌프는 증발과 응축 과정을 이용해 낮은 온도의 열을 높은 온도로 이동시키는 원리로, 전기에너지와 결합해 에너지 절약에 크게 기여할 수 있습니다. 최근에는 기존의 증기압축식 히트펌프를 대체할 수 있는 흡착식 히트펌프 기술이 주목받고 있습니다. 흡착반응을 이용해 열을 저장하고 방출하는 이 방식은, 전기 없이도 열에너지를 효율적으로 이동시킬 수 있는 장점이 있습니다. 실리카겔이나 MOF와 같은 흡착제를 활용해, 물리적·화학적 흡착반응을 통해 냉매를 순환시키는 시스템이 개발되고 있습니다. 이러한 융합적 연구는 기계, 화학, 물리 등 다양한 분야의 전문가들이 협력하여 새로운 에너지 시스템을 창출하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 미래 에너지 시스템은 무탄소 열원과 재생전력을 기반으로 한 다양한 저장 및 변환 기술의 융합이 핵심이 될 전망입니다. 그린 수소, 그린 암모니아, e-Fuel 등 새로운 에너지 매체의 개발과 함께, 대기 중 이산화탄소 포집 및 활용 기술도 점차 중요해지고 있습니다. 태양광 패널과 열저장 시스템, 흡착식 열 배터리 등 다양한 기술이 통합된 에너지 관리 시스템이 연구되고 있으며, 이를 통해 여름철 고온 환경에서도 효율적으로 냉수를 생산할 수 있는 방안이 모색되고 있습니다. 앞으로도 다양한 아이디어와 혁신이 더해진다면, 보다 지속가능하고 친환경적인 에너지 사회로 나아갈 수 있을 것입니다.

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물리학
화학
지구환경과학
융합

물고기는 어떻게 무중력을 경험할까?

가벼운 나무토막은 물에 뜨지만 무거운 돌멩이는 가라앉습니다. 공기 중에서 아래쪽으로 떨어지던 나무토막이 물속에서는 오히려 위쪽으로 솟구치는 현상은 우리에게 익숙한 풍경입니다. 이는 물속에서 물체를 위쪽으로 밀어 올리는 보이지 않는 힘이 존재함을 암시합니다. 동전이 물속에서 공기 중에서보다 천천히 떨어지는 이유도 마찬가지입니다. 이처럼 유체 내에서 물체를 위쪽으로 밀어 올리는 힘을 우리는 '부력'이라고 부릅니다. 부력은 우리 주변의 수많은 물리 현상을 설명하는 핵심적인 원리입니다. 부력의 원리를 이해하기 위해 물속의 한 부분을 얇은 막으로 감싼 물 덩어리가 있다고 가정하는 사고실험을 해봅시다. 이 물 덩어리는 중력의 영향을 받지만 제자리에 가만히 머물러 있습니다. 이는 주변의 물이 물 덩어리를 위쪽으로 밀어 올리는 힘이 중력과 정확히 평형을 이루고 있음을 의미합니다. 즉, 물속에 잠긴 물체는 그 물체가 차지한 부피만큼의 물 무게에 해당하는 부력을 위쪽으로 받게 되는 것입니다. 이러한 원리는 물체의 모양이나 종류에 상관없이 동일하게 적용됩니다. 만약 상상의 풍선 안을 물 대신 철로 채운다면 어떻게 될까요? 철 덩어리는 물보다 밀도가 높기에 아래쪽으로 작용하는 중력이 부력보다 커서 가라앉게 됩니다. 하지만 이때 작용하는 부력의 크기는 풍선 안에 무엇이 들어있든 상관없이 그 부피만큼의 물 무게와 동일합니다. 물속에서 물체가 가볍게 느껴지는 이유는 실제 질량이 변해서가 아니라, 주변 유체가 만들어내는 부력이 중력의 일부분을 상쇄해주기 때문입니다. 이는 부력이 오직 물체가 밀어낸 유체의 부피에만 의존한다는 사실을 보여줍니다. 자연계에서 부력을 가장 능숙하게 활용하는 존재는 물고기입니다. 물고기는 몸속에 있는 '부레'라는 기관의 부피를 조절하여 물속에서의 깊이를 자유롭게 바꿉니다. 부레를 팽창시켜 부피를 늘리면 부력이 커져 위쪽으로 떠오르고, 반대로 부피를 줄이면 부력이 감소하여 아래쪽으로 가라앉습니다. 물고기가 특정 깊이에서 가만히 멈춰 있다면, 이는 부력과 중력의 합이 0이 되어 마치 무중력 상태와 같은 평형을 이룬 것입니다. 생명체는 이처럼 물리 법칙을 생존에 유리하게 이용하며 진화해 왔습니다. 컵에 띄운 얼음 조각에서도 부력의 평형을 관찰할 수 있습니다. 떠 있는 얼음을 손가락으로 누르면 물에 잠긴 부피가 늘어나면서 위쪽으로 밀어 올리는 부력이 강해집니다. 손을 떼면 얼음은 다시 위쪽으로 솟아오르지만, 물 밖으로 완전히 튀어나가지는 않습니다. 떠오를수록 잠긴 부피가 줄어들어 부력도 함께 감소하기 때문입니다. 결국 얼음 전체의 무게와 잠긴 부분의 물 무게가 일치하는 지점에서 얼음은 평형을 이루며 멈추게 됩니다. 부력은 이처럼 우리 일상 곳곳에서 정교한 균형을 만들어내고 있습니다.

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생명과학

무대 마술? ✨ 무대 기술? 🎭 무대 기술에도 과학이?! 🔬⚙️｜심심할 땐 과학 시즌5 EP.01

공연 무대는 시대와 국경을 초월해 다양한 문화와 예술이 어우러지는 공간입니다. 고대 그리스의 디오니소스 극장은 자연 지형을 활용해 객석을 만들고, 음향 효과를 극대화하는 구조로 설계되었습니다. 야외 무대에서 배우의 목소리가 객석 끝까지 전달될 수 있었던 것은 경사진 좌석과 자연의 소리 전달 원리를 이용한 덕분입니다. 낮과 밤, 기상 조건에 따라 소리의 굴절이 달라지는 점도 무대 설계에 중요한 역할을 했습니다. 고대 로마의 콜로세움은 그리스 극장과 달리 도시 한복판에 세워진 인공 구조물로, 아치 구조와 로마 콘크리트의 혁신적인 기술이 집약된 건축물이었습니다. 아치 구조는 무게를 효율적으로 분산시켜 건물의 높이를 높이고, 내부 공간을 넓게 사용할 수 있게 했습니다. 로마 콘크리트는 석회, 화산재, 바닷물 등 다양한 재료를 혼합해 만들어졌으며, 시간이 지날수록 더 단단해지는 특성을 지녔습니다. 이러한 기술 덕분에 콜로세움은 2,000년이 지난 지금도 그 위용을 자랑합니다. 콜로세움은 단순한 공연장이 아니라, 다양한 퍼포먼스와 수상전, 동물 쇼 등 다채로운 행사가 펼쳐진 공간이었습니다. 초기에는 물을 채워 수상전을 벌이기도 했고, 지하 공간을 활용해 동물이나 노예를 수용하는 등 복합적인 기능을 수행했습니다. 현대의 대형 공연장과 비교해도 손색이 없을 만큼 규모와 기술이 뛰어났으며, 한때는 식물원이 되기도 하는 등 시대에 따라 다양한 용도로 활용되었습니다. 현대 공연장은 과거와 비교할 수 없을 만큼 발전했습니다. 싸이의 흠뻑쇼처럼 물을 활용한 무대 연출, 드론 쇼, 홀로그램 등 첨단 기술이 공연의 감동을 더합니다. LED 돔과 통신 기술을 이용한 응원봉 제어 등 관객과 무대가 소통하는 새로운 형태의 공연이 등장하고 있습니다. 이러한 변화는 공연장의 역할을 단순한 관람 공간에서 관객이 직접 참여하는 플랫폼으로 확장시키고 있습니다. 과학관에서도 돔을 활용한 과학 연극, 음악회 등 다양한 공연이 이루어지고 있습니다. 천체투영관에서는 '우주에서 나를 보다'와 같은 과학 공연이 진행되며, 영상과 음악, 연극이 어우러진 새로운 형태의 무대가 탄생하고 있습니다. 무대의 과학적 요소를 이해하고 경험하는 것은 관객에게 색다른 감동을 선사하며, 앞으로도 공연과 과학의 융합은 더욱 다양한 방식으로 발전할 것입니다.

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물리학
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[강연] 제임스웹으로 살피는 우주의 첫 번째 별과 은하들 1_by 전명원 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 2강 첫 번째 이야기

제임스 웹 우주망원경은 인류가 우주의 기원을 이해하기 위해 쏘아 올린 거대한 눈입니다. 이 망원경의 가장 중요한 임무 중 하나는 138억 년 전 우주가 탄생한 직후의 모습을 포착하는 것입니다. 우리는 밤하늘에서 아주 먼 은하의 빛을 관측함으로써 시간을 거슬러 올라가는 신비로운 경험을 하게 됩니다. 과거에는 이론적으로만 추측하던 우주 초기 5억 년 전의 모습이 제임스 웹 우주망원경을 통해 하나둘씩 실체를 드러내며 현대 천문학에 큰 충격과 새로운 영감을 주고 있습니다. 제임스 웹 우주망원경이 찍은 단 한 장의 사진에는 무려 만 개에 달하는 은하가 담겨 있습니다. 이 사진은 우주의 아주 좁은 영역을 수 시간 동안 관측한 결과이지만, 그 안에는 138억 년 우주의 역사가 층층이 쌓여 있습니다. 과거 허블 망원경이 2주에 걸쳐 찍어야 했던 영역을 이제는 단 12시간 만에 훨씬 정밀하게 포착해냅니다. 비록 우주 전체를 한꺼번에 볼 수는 없지만, 우주는 어디나 비슷하다는 등방성의 원리 덕분에 우리는 이 작은 사진 한 장으로도 거대한 우주의 보편적인 진화를 엿볼 수 있습니다. 우주의 기원을 이해하는 데 있어 '우주 배경 복사'는 빼놓을 수 없는 열쇠입니다. 이는 빅뱅 후 약 38만 년이 지났을 때 우주 전체에 퍼져나간 빛으로, 우주의 가장 어린 시절을 기록한 사진과 같습니다. 이 사진에 나타난 미세한 밀도 차이는 우주 구조 형성의 씨앗이 되었습니다. 밀도가 상대적으로 높은 지역에는 중력의 영향으로 더 많은 물질이 모여들기 시작했고, 이곳이 훗날 최초의 별과 은하가 탄생하는 요람이 되었습니다. 우주의 은하들은 무작위로 흩어져 있는 것처럼 보이지만, 사실 그 분포에는 숨겨진 패턴이 존재합니다. 초기 우주에서 광자와 일반 물질인 바리온은 서로 뒤엉켜 파동처럼 움직였습니다. 우주가 팽창하며 광자가 자유로워지는 순간, 함께 끌려가던 바리온들이 특정 지점에 멈추게 되는데 이를 '바리온 음향 진동'이라고 합니다. 이 과정을 통해 우주 곳곳에는 마치 꽃밭에 씨앗을 뿌린 것처럼 일정한 간격을 둔 밀도의 언덕들이 형성되었고, 은하들은 이 정해진 위치를 따라 탄생하게 되었습니다. 별과 은하가 만들어지기 위해서는 먼저 암흑 물질이 모여 '암흑 물질 헤일로'라는 구조를 형성해야 합니다. 암흑 물질은 보이지 않지만 중력을 통해 일반 물질을 끌어당기는 역할을 합니다. 중력은 물질을 수축시키려 하고 우주 팽창은 이를 흩어놓으려 하는 치열한 줄다리기 끝에 안정적인 암흑 물질 헤일로가 탄생합니다. 암흑 시대라고 불리는 고요한 시간 동안 우주는 보이지 않는 곳에서 이러한 기초 공사를 차근차근 진행하며 최초의 별을 맞이할 준비를 하고 있었던 셈입니다. 암흑 물질 헤일로가 형성되면 주변의 수소 원자들이 중력에 이끌려 그 중심부로 쏟아져 들어갑니다. 이렇게 모인 물질들의 밀도가 한계치에 도달하고 온도가 상승하면, 드디어 핵융합 반응이 일어나며 어둠을 뚫고 최초의 별이 탄생합니다. 이 '최초의 별'은 우주에 처음으로 빛을 선사한 존재들입니다. 이들은 태양보다 훨씬 거대하지만 수명은 매우 짧아 불꽃놀이처럼 순식간에 사라졌기에, 오늘날 우리가 이들을 직접 관측하는 것은 매우 어렵고도 정교한 도전이 되고 있습니다. 아직 인류는 최초의 별을 직접 보지 못했지만, 중력 렌즈와 같은 우주의 돋보기를 활용해 그 흔적을 찾고 있습니다. 거대한 은하단의 중력이 뒤쪽의 빛을 굴절시켜 밝기를 수천 배까지 증폭해주는 현상을 이용하면, 보이지 않던 태초의 빛을 포착할 가능성이 열립니다. 제임스 웹 우주망원경의 정밀한 관측과 이론적 연구가 결합하면서 우리는 정답지가 없던 암흑의 영역을 밝혀나가고 있습니다. 머지않은 미래에 인류는 우주 최초의 빛과 마주하며 우리의 뿌리에 대한 해답을 얻게 될 것입니다.

카오스재단카오스강연

천문학

먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 2강 1부 제임스웹으로 살피는 첫 번째 별과 은하들🔭│카오스강연 시즌2

우주에는 상상할 수 없을 만큼 많은 별과 은하가 존재합니다. 관측 가능한 우주 안에만 해도 천억 개의 은하가 있고, 각 은하에는 다시 천억 개의 별이 있습니다. 이처럼 방대한 우주의 모든 별과 은하에도 시작점이 존재합니다. 최근 제임스 웹 우주망원경은 우주 초기의 은하들을 포착하는 데 성공하며, 우리가 우주의 기원을 이해하는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 한 장의 사진에만도 만 개의 은하가 담겨 있을 정도로, 제임스 웹 우주망원경은 우주 역사의 다양한 순간을 한눈에 보여줍니다. 하지만 우리가 보는 우주는 전체의 극히 일부에 불과합니다. 제임스 웹 우주망원경이 촬영한 영역은 하늘 전체에서 매우 작은 부분이며, 이를 모두 촬영하려면 수만 년이 걸릴 것입니다. 그럼에도 불구하고, 우주는 등방하다는 원리에 따라 한 영역을 관측하면 다른 영역에도 적용할 수 있습니다. 기술의 발전으로 관측 시간은 점점 단축되고 있으며, 미래에는 더 정밀한 우주 전체의 관측도 가능할 것으로 기대됩니다. 우주의 역사를 살펴보면, 빅뱅 이후 급팽창과 암흑 시대를 거쳐 첫 번째 별이 약 2억 년 후에 탄생했습니다. 이 시기는 허블 우주망원경으로는 관측이 불가능했으나, 이론적으로 연구가 이루어져 왔습니다. 최근에는 제임스 웹 우주망원경 덕분에 실제 관측 데이터가 쌓이면서, 과거 이론과 자연의 실제 모습이 얼마나 일치하는지 비교할 수 있게 되었습니다. 허블 우주망원경도 우주 초기의 은하를 발견하는 데 큰 역할을 했지만, 제임스 웹 우주망원경은 훨씬 더 많은 초기 은하를 찾아내고 있습니다. 우주 배경 복사는 우주가 아주 어릴 때 찍힌 사진과 같습니다. 빅뱅 이후 급팽창을 거친 우주는 약 38만 년이 되었을 때, 광자가 자유롭게 이동할 수 있게 되면서 우주 배경 복사가 형성되었습니다. 이 사진은 우주의 밀도 차이를 보여주며, 밀도가 높은 곳에서 별과 은하가 탄생하게 됩니다. 은하들은 무작위로 분포하는 것이 아니라, 일정한 패턴을 이루며 분포하는데, 이는 우주가 씨앗을 뿌리듯 특정한 구조를 만들어냈기 때문입니다. 이러한 패턴은 우주 입자들의 성질과 우주의 팽창에 의해 자연스럽게 형성됩니다. 광자는 움직이려 하지만, 우주가 팽창하면서 바리온과 함께 이동하다가 어느 순간 광자만 자유롭게 이동하게 되고, 바리온은 그 자리에 남게 됩니다. 암흑 물질과 바리온은 중력적으로 서로 끌어당기며, 결국 우주에는 밀도가 높은 언덕과 낮은 골짜기가 만들어집니다. 이 언덕 부분에서 별과 은하가 탄생하게 되며, 이러한 분포는 '바리온 음향 진동'이라는 현상으로 관측됩니다. 밀도가 높은 영역에서는 암흑 물질 헤일로가 형성되고, 그 안에 바리온이 끌려 들어가면서 별이 탄생할 조건이 갖추어집니다. 하지만 별이 탄생하기 위해서는 중력에 의한 붕괴와 우주 팽창의 힘이 균형을 이루어야 합니다. 이 과정에서 암흑 물질 헤일로가 만들어지고, 그 안에 바리온이 모여 핵융합이 일어날 정도로 밀도가 높아지면 최초의 별이 탄생합니다. 이러한 첫 세대 별은 아직 직접 관측되지 않았지만, 중력 렌즈 효과와 같은 현상을 통해 관측 가능성이 점점 높아지고 있습니다. 첫 세대 별은 수명이 매우 짧고, 하나의 별을 직접 관측하는 것은 매우 어렵습니다. 그러나 중력 렌즈 효과를 활용하면 원래보다 훨씬 밝게 보이게 되어, 앞으로 5년에서 10년 안에는 최초의 별을 직접 관측할 수 있을 것으로 기대됩니다. 현재도 첫 세대 별로 이루어진 은하들이 관측되었다는 연구가 이어지고 있으며, 인류는 우주의 기원을 밝히기 위한 노력을 계속하고 있습니다.

국립과천과학관과학강연👨‍🏫

물리학
천문학

왜 흑연은 다이아몬드가 되기 어려울까?

연필심의 재료인 흑연과 보석의 대명사인 다이아몬드는 겉보기에는 전혀 다르지만, 사실 모두 탄소 원자로 이루어진 형제와 같은 존재입니다. 이들을 탄소 동소체라고 부르는데, 같은 원소임에도 성질이 판이한 이유는 탄소 원자들의 결합 방식이 다르기 때문입니다. 흑연은 탄소 원자들이 육각형 판 모양으로 층층이 쌓인 구조를 가지는 반면, 다이아몬드는 하나의 탄소 원자가 네 개의 다른 탄소 원자와 결합하여 견고한 정사면체 구조를 형성합니다. 이러한 미세한 배열의 차이가 부드러운 흑연과 세상에서 가장 단단한 다이아몬드라는 극적인 차이를 만들어냅니다. 물질이 다른 형태로 변화하기 위해서는 기존의 화학적 결합을 끊고 새로운 구조로 재배열되는 과정이 필요합니다. 이때 반응이 일어나기 위해 넘어야 하는 최소한의 에너지 장벽을 '활성화 에너지'라고 부릅니다. 흑연을 다이아몬드로 바꾸고 싶다면 이 거대한 에너지 장벽을 넘을 수 있을 만큼 충분한 에너지를 공급해야 합니다. 흔히 온도를 높여 분자들의 운동 에너지를 증가시키는 방법을 사용하지만, 흑연에서 다이아몬드로의 전환은 단순히 가열하는 것만으로는 부족합니다. 이 반응의 활성화 에너지가 워낙 높기 때문에 일상적인 환경에서는 변화가 거의 일어나지 않습니다. 천연 다이아몬드가 만들어지기 위해서는 지구 깊숙한 맨틀의 극한 환경이 필수적입니다. 약 1,300도 이상의 고온과 3만 기압이라는 엄청난 압력 속에서 10억 년이라는 긴 세월이 흘러야 탄소 원자들이 비로소 정사면체 구조로 재배열될 수 있습니다. 이는 흑연을 다이아몬드로 바꾸는 과정이 얼마나 높은 에너지 장벽을 가지고 있는지를 잘 보여줍니다. 이러한 거대한 장벽은 역설적으로 우리 주변의 물질들이 무분별하게 반응하지 않도록 막아주며, 현재의 자연 상태를 안정적으로 보존하는 핵심적인 기제로 작용합니다. 활성화 에너지의 높낮이는 화학 반응의 종류에 따라 천차만별입니다. 성냥에 불을 붙이는 연소 반응처럼 낮은 장벽을 가진 반응이 있는가 하면, 공기 중의 질소와 수소를 결합해 암모니아를 만드는 과정처럼 매우 높은 장벽을 가진 반응도 있습니다. 질소 분자는 결합이 매우 강해 이를 끊으려면 수만 도의 열이 필요할 정도입니다. 자연 상태에서는 강력한 에너지를 가진 낙뢰가 칠 때나 겨우 일어날 수 있는 반응입니다. 이처럼 높은 에너지 장벽은 화학 반응이 아무 때나 일어나지 않도록 조절하는 역할을 하며, 생명체가 존재할 수 있는 온화한 환경을 지켜줍니다. 인류는 높은 에너지 장벽을 극복하기 위해 산을 깎는 대신 지름길을 찾는 방법을 고안해 냈습니다. 바로 '촉매'를 활용하는 것입니다. 촉매는 화학 반응의 경로를 우회시켜 활성화 에너지를 낮춤으로써, 더 낮은 온도와 압력에서도 반응이 빠르게 일어날 수 있도록 돕습니다. 오늘날 인류가 식량난을 해결할 수 있었던 것도 철 촉매를 이용해 암모니아를 대량 생산하는 공정을 찾아냈기 때문입니다. 활성화 에너지의 원리를 이해하고 이를 조절하려는 노력은 현대 문명을 지탱하는 핵심적인 기술이 되었습니다. 언젠가는 흑연을 손쉽게 다이아몬드로 바꿀 지름길도 발견될지 모릅니다.

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화학

과학관의 새 굿즈 등장?!🫢 AI로 만든 싸돌이·디노 굿즈 공개!!🎉 | 집중탐사 ASSA

과학관에서는 최근 다양한 굿즈를 쉽게 구매할 수 있는 자판기가 설치되어 방문객들의 관심을 받고 있습니다. 자판기에는 여러 가지 과학 관련 상품들이 진열되어 있어 굿즈 숍을 방문하지 않아도 바로 구매가 가능합니다. 하지만 아직 자판기 내 굿즈 종류가 다양하지 않아 업그레이드가 필요하다는 의견도 나오고 있습니다. 이를 계기로 과학관에서는 AI 기술을 활용해 새로운 굿즈 시안을 제작하는 시도를 하고 있습니다. AI를 활용하면 기존 캐릭터를 바탕으로 다양한 굿즈 디자인을 손쉽게 제작할 수 있습니다. 예를 들어, 싸돌이 캐릭터를 전신 액션 피규어로 만들고, 박스 디자인과 소품 배치까지 프롬프트로 구체적으로 지시할 수 있습니다. 최근에는 과학관에서 진행된 AI 주기율표 원소 패션쇼에서 선보인 수소 싸돌이 캐릭터를 활용한 굿즈 시안도 제작되었습니다. 이러한 방식으로 AI는 창의적인 굿즈 제작에 큰 역할을 하고 있습니다. 또한, AI를 이용해 디노 캐릭터와 같은 다양한 인물의 굿즈 시안도 빠르게 완성할 수 있습니다. 각 캐릭터별로 박스 색상, 소품, 이름 등 세부 요소를 자유롭게 설정할 수 있어 세상에 하나뿐인 맞춤형 굿즈가 탄생합니다. 실제로 완성된 시안들은 실제 판매해도 손색이 없을 정도로 높은 퀄리티를 자랑합니다. 이처럼 AI는 굿즈 제작의 접근성을 크게 높이고 있습니다. 과학관에서는 굿즈 자판기를 더 많은 사람들에게 알리기 위해 AI를 활용한 네 컷 만화와 홍보 포스터도 제작하고 있습니다. 네 컷 만화는 싸돌이 캐릭터와 자판기를 주제로 하여 방문객의 호기심을 자극하고, SNS에 업로드하여 홍보 효과를 극대화합니다. 또한, 홍보 포스터 역시 AI로 트렌디하게 제작되어 과학관의 이미지를 한층 더 현대적으로 바꿔주고 있습니다. AI를 활용한 굿즈 및 홍보물 제작에서 가장 중요한 것은 프롬프트 작성입니다. 프롬프트를 한글이 아닌 영어로 작성하고, 내용은 최대한 구체적으로 입력하는 것이 좋은 결과물을 얻는 비결입니다. 이 두 가지 팁만 기억하면 누구나 원하는 결과를 손쉽게 얻을 수 있습니다. 앞으로도 과학관에서는 AI 기술을 적극적으로 활용해 다양한 굿즈와 홍보 콘텐츠를 선보일 예정입니다.

국립과천과학관💙싸돌이💙

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[강연] 우주의 끝과 시작을 찾아서: 허블 우주와 제임스웹 우주 2_by 이명균 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 1강 두 번째 이야기

2021년 크리스마스에 발사된 제임스웹 우주망원경은 인류 기술의 정점을 보여주는 경이로운 도구입니다. 이 망원경은 지구에서 약 150만 km 떨어진 라그랑주 점 L2까지 이동하며 우주 공간에서 서서히 자신의 본모습을 펼쳐 보였습니다. 머리카락 한 올 두께의 선실드 다섯 겹을 설치하고 거울을 금으로 코팅하는 등, 적외선을 정밀하게 관측하기 위한 극한의 설계가 적용되었습니다. 이 과정은 우주를 향한 인류의 열망이 집약된 장대한 변신이자 새로운 탐험의 시작이었습니다. 허블 우주망원경이 지구 상공 550km에서 가시광선을 중심으로 우주를 보았다면, 제임스웹 우주망원경은 훨씬 먼 곳에서 차가운 적외선을 포착합니다. 지구와 달, 태양의 간섭을 최소화하기 위해 라그랑주 점 L2에 위치한 덕분입니다. 이를 통해 우리는 가시광선으로는 투과할 수 없었던 먼지 구름 너머의 모습을 선명하게 관측할 수 있게 되었습니다. 이러한 정밀한 위치 선정과 기술적 진보는 우주의 아주 초기 모습을 더 깊이 탐구하기 위한 필연적인 선택이었습니다. 관측하는 파장에 따라 우주의 모습은 전혀 다르게 나타납니다. 가시광선으로 본 솜브레로 은하가 모자 모양의 검은 띠를 선명하게 보여준다면, 적외선으로 본 모습은 그 안의 숨겨진 구조와 열적 분포를 드러냅니다. 제임스웹 우주망원경은 최초의 별과 은하의 탄생, 은하의 형성 및 진화, 그리고 행성계와 생명의 기원을 밝히는 주요 목표를 가지고 있습니다. 이처럼 다른 시각으로 우주를 바라보는 일은 우리가 알고 있던 은하의 진정한 정체를 파악하는 핵심적인 열쇠가 됩니다. 우주에는 130억 년 이상의 나이를 가진 거대한 축구공 모양의 구상 성단들이 존재합니다. 제임스웹 우주망원경은 중력 렌즈 현상이라는 돋보기 효과를 이용해 훨씬 먼 우주의 '초기 성단'들을 찾아내는 데 성공했습니다. 최근 연구에서는 빅뱅 이후 불과 4.5억 년 만에 태어난 아주 초기 성단이 발견되기도 했습니다. 이러한 성단들은 은하단 전체에 넓게 퍼져 있으며, 우주 초기에 별들이 어떤 모습으로 무리를 지어 탄생했는지를 알려주는 중요한 과학적 증거가 되고 있습니다. 은하의 형성 과정 또한 제임스웹 우주망원경의 관측으로 인해 새로운 국면을 맞이했습니다. 아주 멀리 있어 점처럼 작게 보이는 초기 은하들은 빅뱅 이후 약 2.8억 년이라는 믿기 힘든 시점에 이미 존재하고 있었습니다. 이는 기존의 은하 형성 이론을 다시 써야 할 정도로 놀라운 발견입니다. 보잘것없어 보이는 작은 빛의 점들이 사실은 수억 개의 별을 품고 있으며, 수백억 년의 시간을 거쳐 거대한 나선 은하나 타원 은하로 진화하게 된다는 사실을 우리는 목격하고 있습니다. 가장 당혹스러운 미스터리 중 하나는 초기 우주에 등장한 '초기 블랙홀'의 존재입니다. 우주 형성 초기인 130억 년 전 시점에 이미 태양 질량의 수천만 배에 달하는 거대 질량 블랙홀들이 발견되었기 때문입니다. 별보다 먼저 블랙홀이 만들어졌을 가능성을 시사하는 '누드 블랙홀'의 등장은 천문학계에 큰 충격을 주었습니다. 작은 것들이 모여 큰 것이 된다는 기존의 상식을 깨고, 우주 초기에 어떻게 거대한 천체가 형성될 수 있었는지에 대한 새로운 질문을 던지고 있습니다. 창백한 푸른 점에 불과한 지구에 사는 인간이 138억 년 우주의 역사를 이토록 정밀하게 측정한다는 것은 경이로운 일입니다. 우리는 윤동주 시인의 시구처럼 별을 노래하는 마음으로 우주의 끝을 찾아 먼 여행을 계속하고 있습니다. 미약한 존재인 인간이 거대한 우주의 비밀을 밝혀내려는 그 뜨거운 열정과 호기심이야말로 우주에서 가장 큰 미스터리이자 위대한 원동력일 것입니다. 이러한 탐구는 앞으로도 인류의 끊임없는 소명이 되어 지속될 것이 분명합니다.

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먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 1강 2부 우주의 끝과 시작을 찾아서:허블 우주와 제임스웹 우주🔭│카오스강연 시즌2

제임스 웹 우주망원경은 2021년 12월 25일 크리스마스에 발사되어, 150만 km 떨어진 L2 지점까지 도달하는 동안 복잡한 변신 과정을 거쳤습니다. 이 망원경은 허블 우주망원경과 달리 태양, 지구, 달의 영향을 최소화하기 위해 먼 곳에 위치하며, 머리카락보다 얇은 다섯 겹의 차양막과 금으로 코팅된 주경 등 첨단 기술이 집약되어 있습니다. 허블 우주망원경과 비교해 크기와 무게, 그리고 가격 면에서도 혁신적인 발전을 보여주며, 인류의 우주 연구 열망과 기술의 집약체임을 증명합니다. 제임스 웹 우주망원경의 주요 목표는 우주 최초의 별과 은하, 은하의 형성과 진화, 별과 행성의 탄생 과정, 그리고 행성계와 생명의 기원을 밝히는 데 있습니다. 이 망원경은 적외선 관측을 통해 허블 우주망원경이 보여주지 못한 새로운 우주의 모습을 드러냅니다. 예를 들어, 솜브레로 은하나 펭귄 은하 등 다양한 천체를 서로 다른 파장으로 관측함으로써, 우주의 진정한 모습을 파악하는 데 중요한 역할을 합니다. 적외선 망원경의 힘은 허블 우주망원경으로는 볼 수 없었던 우주의 신비를 드러내는 데 있습니다. 예를 들어, 허블 우주망원경으로는 보이지 않던 거대한 물음표 모양의 천체나 중력 렌즈 효과로 변형된 은하의 모습 등이 제임스 웹 우주망원경에서는 선명하게 관측됩니다. 이러한 관측은 우주 끝에 존재하는 아기 성단, 아기 은하, 그리고 그 기원을 밝히는 데 결정적인 단서를 제공합니다. 구상 성단은 우리 은하와 먼 은하단에 널리 분포하며, 나이가 130억 년에 달하는 매우 오래된 천체입니다. 제임스 웹 우주망원경은 이와 같은 늙은 성단뿐 아니라, 빅뱅 이후 4.5억 년 만에 태어난 가장 어린 아기 성단도 발견해냈습니다. 또한, 2.8억 년밖에 되지 않은 아기 은하와, 태양 질량의 1억 배에 달하는 무거운 은하 등, 우주 초기의 다양한 천체들을 관측함으로써 기존의 은하 형성 이론에 도전장을 내밀고 있습니다. 블랙홀 역시 제임스 웹 우주망원경의 관측 대상입니다. 우리 은하 중심의 초대질량 블랙홀은 태양의 400만 배에 달하는 질량을 가지고 있지만, 우주 초기에 이미 태양의 4,000만 배에 달하는 훨씬 무거운 블랙홀이 존재했음이 밝혀졌습니다. 별이 거의 없는 은하에 존재하는 '누드 블랙홀'의 발견은, 기존의 블랙홀 성장 이론을 재고하게 만들었습니다. 이러한 결과는 우주 초기의 블랙홀 형성 과정에 대한 새로운 연구 과제를 제시합니다.

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🤸2025년에도 또 돌아왔다!!🤸 2025 노벨상 시리즈 1탄!!!🎉🎉이번엔 어떤 연구가 수상했을까요? 😱(feat. MC규는 이해했을까?)😱 | 요즘과학

2025년 노벨 물리학상은 존 클라크, 미셸 드보레, 존 마르티니스 세 명의 과학자에게 수여되었습니다. 이들의 연구는 전기 회로에서 거시적 양자 터널링과 에너지 양자화를 발견한 업적으로 인정받았습니다. 기존에는 원자나 전자처럼 미시 세계에서만 관찰되던 양자역학적 현상이, 손바닥 위에 올릴 수 있는 전기 회로와 같은 거시적 시스템에서도 나타날 수 있음을 실험적으로 증명한 것입니다. 이로써 양자역학의 적용 범위가 한층 넓어졌고, 과학계에 큰 반향을 일으켰습니다. 양자 터널링은 입자가 에너지 장벽을 넘을 수 없는 상황에서도, 확률적으로 장벽을 통과하는 현상을 의미합니다. 이는 파동의 성질로 설명할 수 있으며, 실제로 빛이나 전자 등 미시적 입자에서 관찰됩니다. 예를 들어, 프리즘을 이용한 실험에서는 전반사 현상이 깨지면서 빛이 장벽을 통과하는 모습을 볼 수 있습니다. 이러한 양자 터널링은 지문 인식기 등 일상 속 기술에도 활용되고 있습니다. 에너지 양자화는 시스템이 연속적인 에너지를 갖지 못하고, 특정한 값만을 가질 수 있음을 의미합니다. 이는 줄을 양쪽에서 고정하고 흔들었을 때 정상파가 특정 진동수로만 만들어지는 현상과 유사합니다. 전자도 원자 내에서 파동성에 의해 특정 에너지 상태만을 가질 수 있으며, 초전도 회로에서도 이와 같은 에너지 양자화가 관찰됩니다. 연구팀은 이러한 초전도 회로를 통해 인공 원자를 구현했다고 밝혔습니다. 초전도 회로는 전류가 저항 없이 흐르는 특수한 환경에서 만들어집니다. 이 회로에서는 전자들이 쿠퍼 쌍을 이루어 하나의 파동처럼 움직이며, 거시적 양자 상태를 형성합니다. 실험을 위해서는 극저온 환경과 외부 잡음을 차단하는 정교한 장치가 필요합니다. 연구진은 이러한 조건에서 전류의 양자적 진동과 양자 터널링을 관측하는 데 성공하였고, 이는 노벨상 수상의 결정적 근거가 되었습니다. 이러한 연구는 양자 정보 기술의 발전에 큰 기여를 하고 있습니다. 초전도 회로에서 구현되는 인공 원자는 양자 정보의 기본 단위인 큐비트로 활용될 수 있습니다. 큐비트는 0과 1의 상태가 중첩될 수 있으며, 얽힘 현상도 나타납니다. 이로 인해 양자 컴퓨팅, 양자 통신, 양자 센싱 등 다양한 분야에서 혁신적인 기술 발전이 기대되고 있습니다. 양자 기술은 의료, 제약, 소재, 교통, 항공, 반도체, 국방, 금융 등 다양한 산업에 혁신을 가져올 잠재력을 지니고 있습니다. 특히 양자 컴퓨터는 기존 슈퍼컴퓨터로는 풀기 어려운 문제를 빠르게 해결할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 또한 양자 통신은 안전한 정보 전달을 가능하게 하며, 양자 센싱은 초정밀 측정 기술로 활용될 수 있습니다. 이러한 기술들은 미래 사회의 게임 체인저로 주목받고 있습니다. 양자역학과 양자 기술은 여전히 어렵고 추상적인 개념이 많지만, 반복적인 학습과 체험을 통해 점차 이해할 수 있습니다. 과학관에서는 양자역학의 핵심 개념을 쉽게 접할 수 있는 전시를 준비하고 있으며, 이를 통해 더 많은 사람들이 양자 세계의 신비로움을 경험할 수 있기를 기대합니다. 앞으로 양자 기술이 우리 일상에 더욱 가까워질 것이며, 미래 세대가 이 가능성을 실현해 나갈 것입니다.

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블랙홀은 왜 밝게 보일까?

블랙홀은 중력이 너무나 강력하여 빛조차 빠져나올 수 없는 시공간의 영역을 의미합니다. 아인슈타인의 일반 상대성이론이 발표된 직후인 1916년, 독일의 물리학자 카를 슈바르츠실트가 중력장 방정식의 해를 찾아내며 그 존재가 이론적으로 정립되었습니다. 초기에는 이름조차 없었으나 1960년대에 이르러 대중적인 명칭으로 널리 쓰이기 시작했습니다. 이는 단순한 상상의 산물이 아니라 우주의 거대한 질량이 한 점으로 수축했을 때 나타나는 경이로운 물리적 실체입니다. 흔히 블랙홀을 어둠 그 자체로 생각하기 쉽지만, 역설적으로 블랙홀은 우주에서 가장 밝은 천체 중 하나인 퀘이사를 설명하는 핵심 열쇠입니다. 블랙홀 자체가 직접 빛을 내는 것은 아니지만, 주변의 가스가 강력한 중력에 이끌려 가열되면서 막대한 에너지를 방출하기 때문입니다. 이론적인 호킹 복사는 매우 미미하여 관측이 어렵지만, 블랙홀 주변을 감싸고 있는 물질들이 내뿜는 빛은 멀리 떨어진 지구에서도 관측될 만큼 강렬한 광휘를 내뿜으며 우주를 밝힙니다. 블랙홀이 에너지를 생성하는 원리는 수력발전소의 낙차 원리와 유사합니다. 높은 곳에서 떨어진 물이 수차를 돌리듯, 블랙홀의 강한 중력장으로 끌려 들어가는 물질은 엄청난 속도로 가속됩니다. 블랙홀 근처의 탈출 속도는 빛의 속도에 육박하며, 이렇게 빠르게 움직이는 입자들이 서로 충돌하면서 발생하는 마찰열은 상상을 초월하는 고온을 형성합니다. 이 과정에서 중력 에너지가 빛 에너지로 전환되며 블랙홀은 우주에서 가장 효율적인 엔진 역할을 수행하게 됩니다. 쌍성계에서 한 별이 블랙홀이 되면 동반성의 물질을 흡수하며 부착원반을 형성합니다. 이 원반 내의 물질들은 안쪽으로 갈수록 더 빠르게 회전하며 층간 마찰을 일으키고, 이로 인해 질량 에너지의 약 10%가 빛으로 전환됩니다. 이는 별의 중심에서 일어나는 수소 핵융합의 에너지 효율보다 10배 이상 높은 수치입니다. 특히 회전하는 블랙홀은 주변의 자기장과 상호작용하여 부착원반의 수직 방향으로 물질을 강력하게 뿜어내는 제트를 형성하며 거대한 에너지를 방출합니다. 최근 인류는 사건의 지평선 망원경(EHT) 프로젝트를 통해 블랙홀의 그림자와 그 주변의 밝은 빛을 직접 촬영하는 데 성공했습니다. 전 세계의 전파망원경을 연결해 거대 타원은하 중심부를 관측한 결과, 이론적 예측과 일치하는 경이로운 영상이 확보되었습니다. 이를 통해 우리는 간접적으로만 추측하던 블랙홀의 실체를 생생하게 확인하게 되었습니다. 이제 블랙홀 연구는 단순한 존재 증명을 넘어 질량과 회전 같은 구체적인 물리량을 정밀하게 측정하는 새로운 단계에 진입했습니다.

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과학관 맛집, 월간싸돌이에서 다 만나자!😁 | 월간싸돌이 12월

11월은 김장철로 잘 알려져 있지만, 과학계에서는 더욱 특별한 의미를 지니는 시기입니다. 매년 11월 10일은 유네스코가 정한 세계 과학의 날로, 과학이 세계 평화와 발전에 기여하는 중요성을 기념하는 날입니다. 이 날은 과학과 과학기술의 중요성을 인식하고, 전 세계적으로 과학의 발전과 혁신을 추구하기 위해 마련되었습니다. 과학의 날을 맞아 다양한 행사와 프로그램이 기획되어, 과학의 가치를 널리 알리고 있습니다. 최근 과학계에서는 창의적인 접근을 통해 과학을 더 쉽고 재미있게 접할 수 있도록 다양한 시도가 이루어지고 있습니다. 그 중 하나가 주기율표 원소 패션쇼로, AI를 활용해 각 원소의 특성을 시각적으로 표현한 패션쇼가 개최되었습니다. 수소, 리튬, 나트륨 등 원소의 성질을 의상과 연출로 재해석하여 과학과 예술, 그리고 인공지능이 융합된 새로운 형태의 학습 콘텐츠를 선보였습니다. 이러한 시도는 과학을 어렵게 느끼는 이들에게 친근하게 다가갈 수 있는 계기를 마련합니다. 과학관에서는 다양한 축제와 행사가 이어지고 있습니다. 제14회 SF 축제는 농업과 첨단기술의 만남을 주제로, 스마트팜 컨퍼런스와 토크 콘서트 등 다채로운 프로그램이 진행되어 많은 이들의 호응을 얻었습니다. 또한 과천 과학관에서는 최초로 야간 개관을 실시해, 평소 접하기 힘든 밤의 과학관을 경험할 수 있는 기회를 제공했습니다. 천체투영관 해설, 천문대 관측, 과학 마술쇼 등 특별한 체험이 마련되어 과학의 매력을 한층 더 느낄 수 있었습니다. 과학관에서는 교육과 체험을 결합한 프로그램도 활발히 운영되고 있습니다. 대표적으로 탐험 미션 과학 체험 프로그램은 전시물을 관람하며 숨은 문제를 푸는 미션 퀴즈로, 참여자에게는 소정의 상품도 제공됩니다. 또한 레전드 과학 강연인 카오스 강연이 시즌2로 돌아와, 국내 최고의 천문학자들이 '먼 우주, 가까운 우주'를 주제로 흥미로운 강연을 펼치고 있습니다. 이러한 프로그램들은 과학에 대한 흥미와 이해를 높이는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 최근에는 인공지능 기술을 활용한 다양한 시도가 과학관에서 이루어지고 있습니다. 과학관 굿즈를 자판기로 판매하는 시스템이 도입되어, 방문객들이 손쉽게 다양한 상품을 구매할 수 있게 되었습니다. 뿐만 아니라 AI를 활용해 캐릭터 피규어, 네컷 만화, 홍보 포스터 등 굿즈 디자인과 홍보 콘텐츠를 신속하게 제작하는 방법도 소개되었습니다. 프롬프트를 영어로, 그리고 구체적으로 작성하는 것이 원하는 결과를 얻는 핵심 팁으로 제시되었습니다.

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[강연] 우주의 끝과 시작을 찾아서: 허블 우주와 제임스웹 우주 1_by 이명균 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 1강 첫 번째 이야기

고대인들은 하늘을 거대한 천구로 여기며 지구가 우주의 중심이라고 믿었습니다. 그러나 인류는 관측 기술의 발전을 통해 우주가 무한에 가까운 공간이며, 지구가 결코 유일한 중심이 아니라는 사실을 깨닫게 되었습니다. 이러한 인식의 전환은 단순한 지식의 확장을 넘어 인간의 존재론적 위치를 다시 정의하는 계기가 되었습니다. 현대 과학은 우리가 보는 우주가 전부가 아니며, 인간의 지평이 넓어지는 과정 자체가 곧 우주 탐사의 역사임을 보여줍니다. 현대 천문학의 연구 흐름은 크게 두 갈래로 나뉩니다. 하나는 제임스 웹 우주망원경과 같은 첨단 장비를 통해 우주의 시작점인 빅뱅 직후의 먼 우주를 바라보는 것이고, 다른 하나는 태양계 내의 행성들에 직접 탐사선을 보내 아주 가까운 우주를 정밀하게 살피는 것입니다. 아주 먼 곳을 본다는 것은 우주의 기원을 탐구하는 일이며, 아주 가까이 다가가는 것은 우리가 발 딛고 있는 행성계의 비밀을 직접 확인하는 과정입니다. 이 두 방향의 노력은 인류의 경험 세계를 우주 전체로 확장하고 있습니다. 우주의 3차원 구조를 들여다보면 은하들은 단순히 흩어져 있는 것이 아니라 거대한 거미줄이나 비눗방울 표면과 같은 형태를 이루고 있습니다. 수천억 개의 별을 품은 은하들이 특정 영역에 밀집하거나 거대한 빈 공간을 형성하며 배열된 모습은 장관을 이룹니다. 흥미롭게도 이러한 은하의 분포를 지도화하면 때로는 덩실덩실 춤을 추는 사람의 형상처럼 보이기도 하는데, 이는 우주가 가진 질서와 신비로움을 동시에 보여주는 대목입니다. 이러한 거대 구조는 우주 진화의 흔적을 고스란히 간직하고 있습니다. 우주 태초의 빛이라 불리는 우주 배경 복사는 빅뱅 이후 약 38만 년이 지났을 때 뿜어져 나온 인류의 씨앗과 같습니다. 전 우주에 미세하게 퍼져 있는 이 빛의 온도 차이를 분석하면, 물질이 조금 더 밀집되어 있던 지역을 찾아낼 수 있습니다. 10만분의 1도라는 극미한 차이가 수십억 년의 세월을 거치며 수축하여 은하를 만들고, 그 속에서 별과 지구가 태어났으며 결국 우리와 같은 생명체가 존재하게 되었습니다. 우리는 이 태초의 지도를 통해 우리의 근원적인 고향을 목격하고 있는 셈입니다. 우주는 가만히 멈춰 있지 않고 끊임없이 팽창하고 있으며, 이는 인류에게 우주의 역사를 역추적할 수 있는 소중한 열쇠를 제공합니다. 빛의 속도가 유한하기 때문에 우리가 아주 먼 우주를 관측한다는 것은 그만큼 더 먼 과거의 모습을 보는 것과 같습니다. 즉, 망원경은 과거로 떠나는 타임머신 역할을 수행하며, 우리가 우주의 끝을 본다는 것은 곧 우주의 시작을 목격한다는 의미가 됩니다. 138억 년이라는 기나긴 우주의 시간을 이해하는 과정은 인류가 도달할 수 있는 가장 장엄한 여행입니다. 20세기 최고의 관측 도구인 허블 우주망원경은 인류가 우주를 바라보는 방식을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 발사 초기에는 광학적 결함으로 어려움을 겪기도 했으나, 이를 극복한 후에는 지상에서는 결코 볼 수 없었던 선명하고 신비로운 우주의 이미지를 선사했습니다. 특히 아무것도 보이지 않던 어두운 밤하늘의 한 점을 장시간 노출하여 수천 개의 은하를 찾아낸 허블 딥 필드는 우주가 얼마나 광활한지를 입증했습니다. 이를 통해 우리는 약 90억 광년 너머의 세계를 탐구하며 은하의 진화를 연구할 수 있었습니다. 허블 우주망원경의 성취를 넘어 이제 인류는 제임스 웹 우주망원경을 통해 더 깊은 우주의 심연으로 나아가고 있습니다. 먼 우주에서 오는 빛은 적색편이 현상으로 인해 가시광선보다 적외선 영역에서 더 잘 관측되는데, 제임스 웹 우주망원경은 바로 이 지점에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 빅뱅 후 약 2억 년 전후에 태어난 최초의 별과 은하를 찾는 것이 이 망원경의 핵심 임무입니다. 현대 과학의 정수가 집약된 이 도구는 우리가 아직 도달하지 못한 우주의 끝과 시작을 연결하며, 인류의 지적 호기심을 우주 탄생의 순간으로 안내할 것입니다.

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AI 리터러시🤖🖥️│선을 넘는 과학자들

오늘날 우리는 AI가 일상에 깊숙이 들어온 시대를 살아가고 있습니다. 설거지 로봇이나 AI 에이전트처럼 사람의 일을 대신해주는 기술이 실제로 상용화되고 있으며, 이러한 변화는 우리의 생활 방식을 크게 바꾸고 있습니다. 자율주행차, AI 검색 기능, 그리고 다양한 스마트 기기들이 등장하면서 기존의 정보 소비 방식과 생활 패턴이 빠르게 변화하고 있습니다. 이제는 단순히 기술을 사용하는 것을 넘어, 그 원리와 작동 방식을 이해하는 것이 중요해졌습니다. AI가 우리의 삶에 미치는 영향은 교육 분야에서도 두드러집니다. 예를 들어, AI가 부모의 목소리로 책을 읽어주는 기기가 등장하면서, 아이들의 학습 환경이 크게 달라지고 있습니다. 또한, 딥페이크 기술을 활용한 가상 연예인, 사진을 자동으로 보정하는 앱 등 다양한 분야에서 AI가 활용되고 있습니다. 이러한 변화 속에서 우리는 AI를 단순히 소비하는 데 그치지 않고, 안전하게 활용하는 방법과 비판적으로 사고하는 능력을 길러야 합니다. AI 리터러시는 단순히 AI를 잘 사용하는 것에 그치지 않고, AI의 원리와 한계, 그리고 사회적 영향을 이해하는 능력을 포함합니다. AI에게 개인정보를 함부로 입력하지 않는 등 안전한 사용법을 익히는 것은 물론, AI가 제공하는 정보의 신뢰성을 스스로 판단할 수 있어야 합니다. 또한, AI가 우리의 일상에 어떻게 적용되는지, 추천 알고리즘이나 내비게이션, 사진 보정 등 다양한 사례를 통해 그 원리를 이해하는 것이 필요합니다. 최근에는 AI가 전문가 수준의 작업까지 수행할 수 있게 되면서, 기존에 인간만이 할 수 있다고 여겨졌던 직업들도 빠르게 대체되고 있습니다. 이에 따라 단순한 기술 습득만으로는 경쟁력을 갖추기 어려워졌으며, 오히려 특정 분야에 대한 깊은 전문성과 창의적 사고가 더욱 중요해지고 있습니다. AI 시대에는 자신의 강점을 살려 전문성을 키우는 것이 필수적입니다. 미래 사회에서는 AI와 협업하며 새로운 가치를 창출할 수 있는 능력이 요구됩니다. 단순히 AI를 활용하는 것에서 나아가, AI가 할 수 없는 영역을 탐구하고, 도메인 지식을 바탕으로 문제를 해결하는 역량이 중요해졌습니다. 또한, 다른 사람과의 협업, 소통, 융합적 사고와 같은 소프트 스킬 역시 미래 인재에게 필수적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 결국, AI 시대의 주인공은 기술을 이해하고 창의적으로 활용할 수 있는 여러분임을 잊지 마시기 바랍니다.

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인공지능🤖과 윤리👍👎│선을 넘는 과학자들

인공지능이 우리 일상에 깊숙이 들어오면서, 기술 그 자체보다 이를 사용하는 인간과 사회의 역할이 더욱 중요해지고 있습니다. AI가 발전함에 따라 우리는 그 사용법뿐만 아니라, 안전하고 윤리적으로 올바른 활용 방안에 대해 고민해야 합니다. 예를 들어, 사진 보정 기술인 페이스 디픽셀라이저는 데이터의 편향으로 인해 원래 흑인인 오바마 대통령의 얼굴을 백인처럼 변형시키는 문제를 드러냅니다. 이는 AI가 학습하는 데이터가 특정 인종에 치우쳐 있을 때 발생하는 대표적인 사례로, 기술적 진보가 사회적 편견을 재생산할 수 있음을 보여줍니다. 이러한 데이터 편향은 실제 사회적 문제로 이어질 수 있습니다. 예를 들어, 구글 포토의 얼굴 인식 기능이 흑인 여성을 고릴라로 잘못 레이블링한 사건은 인공지능의 오류가 단순한 기술적 실수로 치부될 수 없음을 시사합니다. AI가 인간의 데이터를 바탕으로 학습하기 때문에, 사회에 존재하는 편견과 차별이 고스란히 기술에 반영될 수 있습니다. AI의 판단 오류는 단순한 불편을 넘어 개인의 삶에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 경찰이나 기업에서 AI를 활용해 의사결정을 내릴 때, 잘못된 데이터나 알고리즘 편향으로 인해 부당한 처벌이나 채용 탈락이 발생할 수 있습니다. 실제로 재범 예측 AI가 흑인에게 더 높은 재범 가능성을 부여하거나, 경제적 부를 가진 범죄자를 제대로 식별하지 못하는 사례가 보고되고 있습니다. 이는 AI의 공정성과 신뢰성 확보가 얼마나 중요한지 보여줍니다. AI 윤리가 기존의 컴퓨터 윤리와 다른 점은, AI가 스스로 패턴을 학습하고 판단을 내리기 때문에 그 과정이 블랙박스처럼 불투명하다는 데 있습니다. 과거에는 명확한 규칙에 따라 작동했지만, 현재의 딥러닝 기반 AI는 내부 과정을 설명하기 어렵습니다. 이로 인해 예측 불가능한 결과가 발생할 수 있으며, 이를 해결하기 위해 설명 가능한 인공지능(XAI) 개발이 시도되고 있습니다. 또한, AI의 자율성이 높아질수록 사고 발생 시 책임 소재에 대한 논의도 복잡해지고 있습니다. 국제적으로는 인공지능 윤리 지침과 알고리즘 편향 표준이 마련되고 있으며, 우리나라도 2025년 시행 예정인 인공지능 기본법을 통해 인권, 프라이버시, 다양성, 공공성 등 다양한 윤리적 가치를 보호하려 노력하고 있습니다. 특히 고영향 AI, 즉 생명이나 안전에 직접적인 영향을 미치는 분야에서는 더욱 엄격한 관리가 요구됩니다. 앞으로는 AI의 편향과 차별을 완화하고, 기술이 인간 중심적으로 작동하도록 사회적 감시와 제도적 장치가 필수적입니다.

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만능 안경, 정말 가능할까?

인간의 눈은 오랜 세월 동안 원거리를 응시하며 사냥하고 위험을 감지하는 방향으로 진화해 왔습니다. 하지만 현대 사회의 급격한 산업화와 문명화는 우리의 시각 환경을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 스마트폰과 컴퓨터 등 근거리 물체를 장시간 바라보는 일이 일상화되면서 눈의 피로는 극심해졌고, 시력 저하 속도는 과거보다 훨씬 빨라졌습니다. 특히 나이가 들수록 수정체의 조절력이 떨어지며 발생하는 노안은 일상생활에 큰 불편을 초래합니다. 이를 보완하기 위해 원거리와 근거리를 동시에 볼 수 있는 고가의 다초점 안경이 필수적인 시대가 되었습니다. 현재 노안을 해결하는 대표적인 방법은 다초점 안경과 렌즈 삽입술입니다. 다초점 안경은 렌즈의 상하 영역을 나누어 초점 거리를 다르게 설정하는 공간 분할 방식을 사용합니다. 이 때문에 사용자는 사물과의 거리에 따라 고개를 위아래로 움직여야 하는 번거로움이 있습니다. 반면 렌즈 삽입술은 여러 초점 거리를 가진 원형 띠 모양의 픽셀들을 통해 여러 이미지를 동시에 눈에 전달합니다. 고개를 움직이지 않아도 된다는 장점이 있지만, 선명한 이미지와 흐릿한 이미지가 항상 겹쳐 보이기 때문에 시야의 선명도가 떨어진다는 치명적인 단점이 존재합니다. 본다는 행위를 공학적 관점에서 재해석하면 새로운 해결책이 보입니다. 군용 레이더에 사용되는 위상배열 안테나는 기계적인 회전 없이도 전파의 위상과 방향을 제어하여 수십 개의 표적을 동시에 관측합니다. 안테나의 수신부를 수많은 픽셀로 나누고 각 픽셀의 굴절률을 초고속으로 변화시킴으로써, 고개를 돌리지 않고도 넓은 범위를 스캔하는 효과를 내는 것입니다. 이러한 원리를 안경 렌즈에 적용한다면, 렌즈 자체가 물리적으로 움직이지 않아도 빛의 굴절을 자유자재로 조절하여 다양한 거리의 사물을 즉각적으로 포착할 수 있는 혁신적인 시력 보정 장치가 가능해집니다. 시분할 초점 변조 기술은 여러 종류의 안경을 초당 30회 이상 번갈아 착용하는 것과 같은 효과를 줍니다. 우리 뇌는 빠른 속도로 교체되는 정지 영상들을 하나의 연속된 동영상으로 인식하기 때문에, 서로 다른 초점의 이미지를 아주 빠르게 교차시키면 사용자는 모든 거리의 사물을 선명하게 볼 수 있습니다. 이는 평면 디스플레이에서 전압으로 빛의 투과율을 조절하는 원리와 유사합니다. 만약 가시광선 영역에서 전압에 따라 굴절률이 변하는 특수 물질이 개발된다면, 렌즈의 두께를 조절하지 않고도 전기적 신호만으로 볼록 렌즈와 오목 렌즈의 기능을 자유롭게 전환할 수 있게 될 것입니다. 시력 교정의 미래는 단순히 렌즈에 머물지 않고 더 파격적인 상상으로 이어집니다. 빛이 매질의 밀도 차이에 의해 굴절되는 신기루 현상처럼, 안경이라는 물리적 장치 없이 눈앞의 공기 밀도를 직접 제어하여 시야를 개선하는 방식도 이론적으로는 가능합니다. 물론 이러한 기술들은 현재의 과학 수준으로는 구현하기 매우 어렵고 먼 미래의 이야기처럼 들릴 수 있습니다. 하지만 과거에 불가능하다고 여겨졌던 비행기나 스마트폰이 인류의 삶을 바꾼 것처럼, 끊임없는 상상과 연구는 결국 불가능을 가능으로 바꾸어 놓을 것입니다. 미래의 시력 교정 기술은 우리가 세상을 보는 방식을 혁명적으로 변화시킬 것입니다.

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생명과학
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🧑‍💻🧙뇌에 조작을 해 인간의 능력을뛰어넘게💪 만들 수 있다면 여러분은 하시겠습니까?❓| 요즘과학

인간의 뇌는 여전히 많은 미지의 영역을 품고 있지만, 최근 뇌과학의 발전은 우리의 상상을 뛰어넘는 기술적 가능성을 보여주고 있습니다. 뇌 임플란트 기술은 뇌의 신경 신호를 직접 읽고 해석하여, 전자 기기를 생각만으로 조작하거나 신체적 한계를 극복하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 기술은 특히 신경계 질환이나 신체 장애로 인해 움직임이 제한된 환자들에게 새로운 희망을 제공하고 있습니다. 뇌 임플란트의 대표적인 예로 파킨슨병 치료를 위한 뇌심부자극기(DBS)와, 최근 일론 머스크가 이끄는 뉴럴링크의 소형 칩 등이 있습니다. 뇌 임플란트의 원리는 뇌의 특정 영역에 미세한 전극을 이식하여 신경 신호를 획득하고, 이를 분석해 원하는 행동이나 감정 조절을 가능하게 하는 데 있습니다. 예를 들어, 운동 피질에 전극을 이식하면 팔이나 다리의 움직임을 유도할 수 있고, 감정 조절과 관련된 영역을 자극하면 우울감이나 불안감을 완화할 수도 있습니다. 이러한 기술은 현재 주로 중증 신체 장애인이나 퇴행성 뇌질환 환자들을 대상으로 적용되고 있으며, 실제로 임상 현장에서 긍정적인 변화를 이끌어내고 있습니다. 하지만 뇌 임플란트 기술에는 여전히 많은 한계와 위험이 존재합니다. 수술적 위험성과 더불어, 이식된 전극과 뇌 조직 간의 마모, 염증 반응, 전극 부식 등 생체적 내구성 문제가 있습니다. 또한, 배터리 용량과 발열 문제, 무선 통신의 안정성 등 기술적 과제도 해결되어야 합니다. 무엇보다도, 타인의 생각이나 감정을 조작할 수 있다는 윤리적·사회적 우려가 크기 때문에, 신중한 접근과 엄격한 규제가 필요합니다. 미래의 뇌 임플란트 기술은 지금보다 훨씬 작고 강력해져, 수천 개 이상의 신경 신호를 동시에 읽고 분석할 수 있을 것으로 기대됩니다. 현재는 파킨슨병이나 뇌전증 등 특정 질환에 제한적으로 사용되고 있지만, 앞으로는 우울증, 치매, 집중력 강화, 기억력 증진 등 인간 능력의 확장까지도 가능해질 전망입니다. 이른바 '휴먼 어그멘테이션'의 시대가 도래할 수 있으며, 인간과 기계가 직접 소통하는 새로운 패러다임이 열릴 것입니다. 세계적으로는 미국과 중국이 뇌 임플란트 기술 개발을 선도하고 있습니다. 미국은 혁신 기업과 스타트업을 중심으로 신경계 질환 치료와 보조 장치 개발에 집중하고 있으며, 실제로 임상 적용이 활발히 이루어지고 있습니다. 반면 중국은 정부 주도로 전략 산업으로 육성하며, 의료 분야뿐 아니라 교육, 게임, 웨어러블 디바이스 등 다양한 분야로 활용을 확장하려는 움직임을 보이고 있습니다. 이러한 경쟁은 뇌 임플란트 기술의 발전 속도를 더욱 가속화할 것으로 보입니다.

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[업로드 예고] 비틀즈 음악에서 온 카오스강연 Across the Universe, 우주와 이렇게 잘 어울릴 줄이야

언어와 생각은 때로 멈추지 않고 우리 마음을 가득 채우는 자연의 현상과 같습니다. 이러한 내면의 울림은 단순히 개인의 영역에 머물지 않고, 무한한 차원을 넘나들며 자유롭게 이동하는 신비로운 여정을 시작합니다. 우리가 느끼는 내면의 움직임은 거대한 질서와 맞닿아 있으며, 마음의 문을 두드리는 다양한 자극 속에서도 본질적인 자아를 발견하게 됩니다. 이 과정에서 우리는 외부의 소음이나 변화에 흔들리지 않는 단단한 중심을 잡게 되며, 자신만의 확고한 기준을 유지하며 삶의 변화를 유연하게 받아들이게 됩니다. 우리를 둘러싼 환경 속에는 수많은 상징적 존재들이 자리하고 있으며, 이들은 보이지 않는 차원에서 끊임없이 우리에게 메시지를 전달합니다. 때로는 통제하기 어려운 불안한 기운이 내면을 뒤섞어 놓기도 하지만, 이러한 혼란조차도 거대한 질서 속에서는 성장을 위한 하나의 과정에 불과합니다. 외부 세계의 자극이 내면의 평화를 위협하는 것처럼 보일지라도, 사실 그것은 우리를 더 깊은 성찰로 이끄는 계기와 같습니다. 역동적인 변화 속에서 우리는 비로소 자신의 존재가 전체와 어떻게 연결되어 있는지를 깨닫게 됩니다. 일상의 경험들이 선사하는 풍부한 감각들은 깊은 통찰을 통해 우리를 더 높은 차원의 인식으로 이끕니다. 우리가 마주하는 모든 순간은 근원적인 에너지에 의해 지탱되고 있으며, 이는 개별적인 존재를 넘어선 보편적인 유대감으로 우리를 안내합니다. 이러한 정신적인 고양은 우리에게 새로운 삶의 태도를 제시하며, 미지의 영역을 향해 주저 없이 나아갈 것을 독려합니다. 내면의 평화와 거대한 질서가 완벽하게 맞물리는 지점에서 우리는 진정한 해방감을 맛보게 되며, 유동적인 현실 속에서도 흔들리지 않는 진리를 향한 탐구를 멈추지 않게 됩니다.

카오스재단2025-2026 카오스강연 'Across the Universe'

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왜 산에서 끓인 컵라면은 덜 익는 걸까?

등산은 정상에 올랐을 때의 성취감과 아름다운 풍경 덕분에 많은 이들에게 사랑받는 운동입니다. 특히 산 정상에서 먹는 컵라면은 그 어떤 진미보다 맛있게 느껴지곤 합니다. 하지만 실제로는 면이 설익거나 조리 시간이 평소보다 훨씬 길어지는 경우가 많습니다. 이는 단순히 기분 탓이 아니라 고도에 따른 과학적 원리가 숨어 있기 때문입니다. 산 위에서 라면이 제대로 익지 않는 이유를 이해하려면 먼저 고도와 기압의 밀접한 관계를 살펴볼 필요가 있습니다. 기압은 공기가 자신의 무게로 누르는 힘을 의미하며, 우리가 사는 지표면의 대기압은 보통 1기압으로 정의됩니다. 그러나 고도가 높아질수록 중력의 영향이 줄어들어 공기 밀도가 낮아지고, 결과적으로 기압도 함께 떨어지게 됩니다. 높은 산에 오를 때 귀가 먹먹해지는 현상도 외부 기압이 낮아지면서 신체 내부와의 압력 차이가 발생하기 때문입니다. 이러한 기압의 변화는 단순히 우리 몸에만 영향을 주는 것이 아니라, 물이 끓는 온도인 끓는점에도 결정적인 변화를 일으킵니다. 일반적으로 물은 100°C에서 끓는다고 알려져 있지만, 이는 외부 압력이 1기압일 때의 기준입니다. 끓는점은 액체의 증기압과 외부 압력이 같아지는 지점을 말하는데, 기압이 낮은 산 위에서는 물이 100°C에 도달하기 전인 낮은 온도에서 이미 끓기 시작합니다. 결국 낮은 온도의 끓는 물로 면을 익히다 보니 조리 시간이 길어지고 면발이 충분히 부드러워지지 않는 것입니다. 이는 고지대에서 요리할 때 반드시 고려해야 할 물리적 특성 중 하나입니다. 산 위에서 라면이 미지근하게 느껴지는 또 다른 이유는 고도에 따른 기온 하강 때문입니다. 고도가 100m 높아질 때마다 기온은 약 0.65°C씩 낮아지는데, 이는 지표면에서 방출되는 복사 에너지가 고도가 높을수록 적게 전달되기 때문입니다. 또한 공기 덩어리가 산을 타고 오르며 팽창할 때 온도가 떨어지는 단열 냉각 현상도 기온을 낮추는 주요 원인이 됩니다. 이러한 낮은 주변 온도는 끓는 물의 열기를 빠르게 빼앗아 라면이 익는 것을 방해하는 부수적인 요인이 됩니다. 이러한 원리를 역이용하면 고지대에서도 맛있는 식사를 즐길 수 있습니다. 냄비 뚜껑 위에 무거운 돌을 올려 내부 압력을 높이면 끓는점이 다시 올라가 밥이나 라면을 제대로 익힐 수 있는데, 이것이 바로 압력밥솥의 기본 원리입니다. 과학적 원리를 이해하고 등산을 즐긴다면 산 정상에서의 식사는 더욱 특별한 경험이 될 것입니다. 다만 아름다운 자연을 보존하기 위해 발생한 쓰레기와 남은 국물은 반드시 다시 챙겨 내려오는 성숙한 등산 문화를 잊지 말아야 합니다.

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물리학
지구환경과학

나랑 별보러 가지 않을래? ✨｜심심할 땐 과학 시즌4 EP.04

밤하늘의 별자리는 오랜 세월 동안 인류의 상상력과 호기심을 자극해왔습니다. 별자리는 단순히 하늘의 별들을 연결한 것에 그치지 않고, 각기 다양한 신화와 이야기를 품고 있습니다. 고대 목동들은 어두운 밤하늘을 바라보며 별의 움직임을 관찰했고, 이를 바탕으로 별자리를 만들어 계절의 변화와 시간을 가늠했습니다. 오늘날에도 우리는 88개의 공식 별자리를 사용하고 있으며, 우리나라 역시 조선 시대의 천상열차 분야지도와 같이 독자적인 별자리 문화를 발전시켜왔습니다. 별자리는 단순한 운세나 점성술을 넘어, 과학적 관찰과 문화적 상상력이 결합된 인류의 소중한 유산입니다. 별자리는 계절과 지구의 공전에 따라 밤하늘에서 보이는 모습이 달라집니다. 북반구에서는 계절별로 대표적인 별자리가 머리 위에 떠오르며, 남반구에서는 또 다른 별자리를 관찰할 수 있습니다. 예를 들어, 가을철에는 카시오페이아, 케페우스, 안드로메다, 페르세우스 등 그리스 로마 신화와 연결된 별자리가 동쪽 하늘에 나타납니다. 이러한 별자리는 맨눈으로도 관찰이 가능하지만, 망원경을 이용하면 더욱 다양한 천체와 성단, 그리고 토성과 같은 행성의 고리까지도 관찰할 수 있습니다. 망원경의 발전은 천체 관측의 폭을 넓혀주었고, 전파 망원경을 통해 블랙홀과 같은 우주의 신비도 탐구할 수 있게 되었습니다. 별을 관찰하기에 가장 좋은 장소와 시기는 환경에 따라 달라집니다. 도시의 불빛과 습기가 많은 여름철에는 별이 잘 보이지 않지만, 겨울철의 건조하고 맑은 하늘에서는 별이 더욱 선명하게 빛납니다. 우리나라에서는 강원도 평창, 태백, 화천 등지의 천문대나 산 정상에서 은하수와 다양한 별자리를 관찰할 수 있습니다. 계절에 따라 관측할 수 있는 천체도 달라지며, 망원경을 통해 쌍성, 산계 성단, 구상 성단 등 다양한 별의 집단을 볼 수 있습니다. 이러한 경험은 자연과 우주에 대한 경이로움을 일깨워주며, 과학적 호기심을 자극합니다. 별을 바라보는 낭만과 함께, 캠프파이어의 불멍 역시 많은 이들에게 편안함과 안도감을 줍니다. 불을 바라보며 느끼는 심리적 안정감은 선사시대부터 이어져온 인간의 본능적인 감정으로, 현대에는 TV 화면을 바라보는 것과도 유사하다고 합니다. 불멍을 하며 가족이나 친구들과 둘러앉아 보내는 시간은 하루의 피로를 풀고, 소중한 추억을 쌓는 기회가 됩니다. 불꽃의 색이 변하는 현상 역시 과학적으로 설명할 수 있는데, 이는 금속 이온이 고온에서 전자가 들떴다가 다시 원래 자리로 돌아오며 특정 파장의 빛을 방출하기 때문입니다. 불꽃의 색 변화 실험은 캠핑의 또 다른 재미를 선사합니다. 소금에 포함된 나트륨 이온은 노란색 불꽃을, 칼륨은 보라색, 마그네슘은 흰색 등 다양한 금속 이온이 각기 다른 색의 불꽃을 만들어냅니다. 이는 오로라의 원리와도 유사한데, 태양풍이 대기 중의 산소나 질소 분자와 반응해 다양한 색의 빛을 만들어내는 것입니다. 이러한 실험은 과학적 원리를 직접 체험할 수 있는 기회를 제공하며, 자연 현상에 대한 이해를 높여줍니다. 캠프파이어를 둘러싼 대화와 실험은 과학을 일상 속에서 즐겁게 경험할 수 있음을 보여줍니다.

국립과천과학관과학예능😆

물리학
화학
생명과학
천문학
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[대담] 2025 '노벨상 해설강연' 과학톡!(TALK) by 신의철, 박권, 문회리 l 고등과학원&카오스재단

현대 과학의 최전선은 눈에 보이지 않는 미시 세계를 탐구하는 데 집중되어 있습니다. 올해 노벨상 수상 분야들은 물리, 화학, 생리·의학에 이르기까지 공통적으로 인간의 시각을 넘어선 영역을 다루고 있습니다. 물리학의 양자역학, 화학의 분자 구조, 그리고 생명과학의 면역 체계는 모두 직접 볼 수 없지만 우리 존재를 지탱하는 근간입니다. 과학자들은 이러한 보이지 않는 세상을 이해하기 위해 수많은 물리적 분석 도구를 동원하며, 찰나의 순간이나 기공 속에 숨겨진 비밀을 밝혀내기 위해 끊임없이 도전하고 있습니다. 화학 분야의 금속-유기 골격체(MOF) 연구는 정교한 분석 기술의 중요성을 잘 보여줍니다. 거대하고 복잡한 결정 구조 내부에 존재하는 미세한 구멍들을 확인하기 위해 X-선이나 전자 회절법 같은 고도의 기술이 필수적입니다. 단순히 물질을 합성하는 것에 그치지 않고, 그 안에서 어떤 반응이 일어나는지를 실시간으로 관찰하려는 화학자들의 갈망은 '인시투(In-situ)' 분석법의 발전으로 이어졌습니다. 이는 보이지 않는 영역을 시각화하려는 인간의 노력이 기술적 한계를 어떻게 극복해 왔는지를 여실히 보여주는 사례라 할 수 있습니다. 생리·의학 분야에서 면역 체계의 조절 기전을 밝히는 과정 역시 보이지 않는 현상을 증명해 나가는 험난한 여정입니다. 세포의 움직임을 실시간으로 관찰하기 어려운 상황에서 연구자들은 기존 지식을 바탕으로 가설을 세우고, 특정 요소를 제거하거나 조작했을 때 나타나는 반응을 확인합니다. 특히 대조군 실험을 통해 논리적 빈틈을 메우는 과정은 과학적 진실에 다가가기 위한 필수적인 절차입니다. 이러한 체계적인 실험 설계는 단순한 관찰을 넘어, 생명 현상의 이면에 숨겨진 근원적인 원리를 이해하고 증명하는 강력한 무기가 됩니다. 물리학 연구자들은 미시 세계를 탐구하면서 종종 자신의 감각이 확장되는 독특한 경험을 하기도 합니다. 복잡한 이론과 실험을 반복하다 보면 보이지 않는 양자역학적 현상이 마치 눈앞에 선명하게 펼쳐지는 듯한 물아일체의 경지에 도달하게 됩니다. 이는 거시 세계의 익숙한 감각이 미시 세계의 논리로 전이되는 과정이며, 결국 보이지 않는 세계와 보이는 세계가 본질적으로 연결되어 있음을 시사합니다. 미시 세계의 끝과 거시 세계의 시작이 맞닿는 그 경계에 대한 연구는 우리 존재의 근원을 묻는 철학적인 질문으로 이어집니다. 관측의 과정에서 발생하는 데이터의 변수나 오류를 대하는 태도는 과학적 발견의 향방을 결정짓기도 합니다. 예를 들어, 실험 결과가 예상과 다를 때 이를 단순한 실패로 치부하지 않고 그 원인을 파고드는 집요함이 필요합니다. 완벽해 보이는 결정 구조 속에 숨겨진 결함이 오히려 촉매 반응의 핵심적인 자리가 되거나 새로운 기능을 부여하는 반전의 계기가 되기 때문입니다. 집단적인 확신 속에서도 의문을 제기하고 보이지 않는 작은 틈새를 발견해 내는 통찰력은, 편견을 극복하고 새로운 지평을 여는 과학자의 가장 중요한 덕목입니다. 최근 인공지능 기술의 비약적인 발전은 과학 연구의 풍경을 바꾸고 있지만, 근원적인 발견의 영역에서는 여전히 인간의 역할이 중추적입니다. AI는 방대한 데이터를 분석하여 패턴을 찾아내고 최적의 조건을 예측하는 데 탁월한 능력을 발휘하지만, 새로운 통찰을 통해 가설을 세우고 우연한 발견을 의미 있는 성과로 연결하는 것은 인간 고유의 영역입니다. 노벨상과 같은 혁신적인 업적은 지엽적인 데이터 처리보다는 근본적인 아이디어와 직관에서 비롯됩니다. 기술적 수단으로서의 AI와 인간의 창의적 사고가 조화를 이룰 때 진정한 과학적 진보가 가능할 것입니다. 양자역학의 핵심 원리인 측정의 문제는 인간과 우주의 관계에 대해 깊은 성찰을 요구합니다. 관측자가 시스템에 개입하는 순간 결과가 변형된다는 사실은, 우리가 우주와 분리된 존재가 아니라 밀접하게 연결된 하나임을 상기시킵니다. 초전도체나 이온 트랩을 이용한 양자 컴퓨터 개발은 이러한 물리적 원리를 현실 세계의 기술로 구현하려는 원대한 시도입니다. 보이지 않는 미시 세계의 법칙을 탐구하는 끝에서 우리는 결국 세상의 본질이 무엇인지, 그리고 인간의 의지가 과학적 진실 형성에 어떤 역할을 하는지에 대한 철학적 해답을 찾아나가게 될 것입니다.

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물리학
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[강연] 면역반응의 억제: 왜 필요하고 어떻게 이루어 지는가?_by 신의철 | 고등과학원&카오스재단 '2025 노벨상 해설강연'

올해 노벨 생리의학상의 핵심 업적은 면역 반응을 억제하는 '조절 T세포'의 발견과 그 원리를 규명한 것입니다. 우리 몸의 면역계는 외부의 세균이나 바이러스가 침입했을 때 이를 인식하고 공격하여 신체를 보호하는 역할을 수행합니다. 그러나 면역 반응이 필요 이상으로 과도하게 일어나면 오히려 정상적인 세포를 공격하는 자가면역 질환이 발생할 수 있습니다. 조절 T세포는 이러한 면역계의 과도한 활성화를 억제하고 항상성을 유지하는 감시자 역할을 하며, 이는 생명 유지의 근원적 원리를 이해하는 데 중요한 이정표가 되었습니다. 면역계는 다양한 세포들의 협력으로 작동합니다. 대식세포가 적을 잡아먹고 수지상세포가 정보를 전달하면, 도움 T세포와 킬러 T세포가 본격적인 전투를 벌입니다. 이때 조절 T세포는 도움 T세포와 유사한 'CD4'라는 표지자를 가지고 있어 겉보기에는 구분하기 어렵지만, 기능은 정반대로 면역 반응을 가라앉히는 일을 합니다. 연구자들은 1995년 'CD25'라는 추가적인 표지자를 발견함으로써 이 특별한 세포를 식별할 수 있게 되었으며, 이를 통해 면역 억제 기전을 구체적으로 연구할 수 있는 토대를 마련했습니다. 사카구치 시몬 교수는 1980년대부터 조절 T세포의 존재를 추적해 왔습니다. 그는 생후 3일 된 생쥐의 흉선을 제거했을 때 자가면역 질환이 발생하는 현상에 주목했습니다. 실험 결과, 정상적인 생쥐의 특정 T세포를 넣어주면 병의 진행을 막을 수 있다는 사실을 밝혀냈습니다. 이는 우리 몸 안에 자가면역 반응을 억제하는 특정 세포군이 존재함을 시사하는 결정적인 증거였습니다. 이후 10년이 넘는 연구 끝에 그는 이 세포가 '조절 T세포'임을 입증하며, 면역학의 오랜 수수께끼였던 자가면역 억제 기전을 세상에 알렸습니다. 조절 T세포의 정체는 'Foxp3'라는 유전자가 발견되면서 더욱 명확해졌습니다. 독립적으로 연구를 진행하던 다른 연구자들은 돌연변이 생쥐와 희귀 자가면역 질환 환자들을 통해 이 유전자의 결함이 심각한 면역 이상을 초래한다는 점을 발견했습니다. 이후 사카구치 시몬 교수는 Foxp3가 조절 T세포의 생성과 기능을 결정하는 '마스터 조절자'임을 입증했습니다. 즉, Foxp3가 발현되어야만 일반적인 T세포가 조절 T세포로 분화할 수 있는 것입니다. 이로써 세포 수준의 발견은 분자 유전학적 근거를 얻으며 확고한 과학적 사실로 자리 잡았습니다. 면역계가 나를 공격하지 않도록 조절하는 원리는 크게 중추 면역 관용과 말초 면역 관용으로 나뉩니다. 중추 면역 관용은 흉선에서 나를 공격할 위험이 있는 T세포를 미리 제거하는 교육 과정입니다. 그러나 이 과정이 완벽하지 않아 일부 위험한 세포들이 몸속으로 흘러나오기도 합니다. 이때 말초 부위에서 이들을 감시하고 억제하는 존재가 바로 조절 T세포입니다. 조절 T세포의 발견은 흉선에서의 1차 방어 이후 우리 몸이 어떻게 2차적으로 면역 평화를 유지하는지에 대한 '말초 면역 관용'의 원리를 완벽하게 설명해 주었습니다. 조절 T세포에 대한 이해는 현대 의학의 치료 패러다임을 바꾸고 있습니다. 자가면역 질환이나 장기 이식 거부 반응이 있는 환자에게는 조절 T세포의 기능을 강화하거나 그 수를 늘려 과도한 공격을 잠재우는 치료법이 연구되고 있습니다. 반대로 암 환자의 경우에는 암세포 주변에 밀집한 조절 T세포가 면역 세포의 공격을 방해하는 것이 문제가 됩니다. 따라서 암 조직 내의 조절 T세포 활성을 선택적으로 낮추면, 우리 몸의 면역계가 다시 암세포를 효과적으로 공격할 수 있게 됩니다. 이는 차세대 면역 항암제 개발의 핵심 전략으로 주목받고 있습니다. 결론적으로 조절 T세포의 발견은 면역계의 단순한 방어 작용을 넘어, 생명체가 스스로를 보호하면서도 과잉 반응을 경계하는 정교한 조율 장치를 갖추고 있음을 보여줍니다. 비록 당장 상용화된 약제는 부족할지라도, 이 세포의 원리를 응용한 치료 기술은 난치병 극복을 위한 밝은 전망을 제시합니다. 인류는 이제 면역 반응을 단순히 켜고 끄는 단계를 지나, 정밀하게 조절하고 관리할 수 있는 새로운 시대를 맞이하고 있습니다. 이번 노벨상 업적은 기초 과학의 발견이 어떻게 인류의 건강과 질병 치료에 기여할 수 있는지를 보여주는 위대한 성과입니다.

카오스재단카오스강연

생명과학

[강연] 손으로 만질 수 있는 양자역학: 거시 양자 현상과 양자컴퓨터_by 박권 | 고등과학원&카오스재단 '2025 노벨상 해설강연'

양자역학은 흔히 원자와 분자 같은 미시 세계의 물리 법칙으로 알려져 있습니다. 하지만 최신의 연구는 이러한 미시적 현상이 어떻게 거대한 현실 세계에서 구현될 수 있는지를 보여줍니다. '손으로 만질 수 있는 양자역학'이라는 개념은 바로 여기서 출발합니다. 우리 눈에 보이는 거시적인 시스템이 양자역학적 성질을 유지할 때, 우리는 이를 거시 양자 현상이라 부릅니다. 이를 이해하기 위해서는 확률의 흐름을 나타내는 도구인 양자 시계의 위상과 진폭에 주목해야 합니다. 이것이 입자가 어디에 존재할 확률이 높은지를 결정하는 핵심적인 열쇠가 되기 때문입니다. 양자역학의 신비로움을 보여주는 대표적인 사례는 이중 슬릿 실험입니다. 입자인 전자가 두 개의 문을 동시에 통과하여 간섭 무늬를 만들어내는 현상은 고전 역학으로는 설명이 불가능합니다. 전자는 파동의 성질을 동시에 지니기에, 마치 스스로를 분신처럼 쪼개어 양쪽 문을 한꺼번에 통과하는 것처럼 행동합니다. 이때 각각의 분신이 가진 양자 시계의 위상이 합쳐지면서 상쇄되거나 보강되는데, 이것이 스크린에 특유의 줄무늬를 남기게 됩니다. 이러한 중첩 현상은 양자역학이 단순히 이론에 그치지 않고 실제 자연의 근본적인 작동 원리임을 증명하는 가장 강력한 증거 중 하나입니다. 양자역학이 없다면 물질의 기본 단위인 원자조차 존재할 수 없습니다. 고전 역학의 관점에서 전자는 원자핵 주변을 돌며 전자기파를 방출하고 에너지를 잃어 핵으로 추락해야 마땅합니다. 하지만 보어의 원자 모형은 전자가 띄엄띄엄 떨어진 특정 궤도에만 존재할 수 있다는 '양자화' 개념을 도입해 이 문제를 해결했습니다. 전자가 한 바퀴 돌아 제자리로 왔을 때 양자 시계의 위상이 정확히 원래 방향과 일치해야만 사라지지 않고 유지될 수 있기 때문입니다. 이처럼 최소 궤도가 보장됨으로써 원자는 안정성을 유지하며, 우리가 발을 딛고 있는 이 거대한 세상을 구성할 수 있게 됩니다. 초전도 현상은 거시 양자 현상의 정점을 보여줍니다. 특정 온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라지는 이 현상은 전자의 독특한 집단행동에서 비롯됩니다. 영하 273도에 가까운 극저온 환경에서 전자들은 서로를 끌어당기는 힘을 통해 '쿠퍼 쌍'이라는 짝을 이루게 됩니다. 이때 중요한 것은 개별 전자가 제각각 움직이는 것이 아니라, 시스템 내의 모든 전자가 가진 양자 시계의 위상이 하나로 동기화된다는 점입니다. 수많은 전자가 마치 거대한 군대처럼 발맞추어 움직이기 때문에 어떤 불순물이나 장애물에도 방해받지 않고 저항 없이 전류가 흐를 수 있는 것입니다. 초전도체는 저항이 0일 뿐만 아니라 외부 자기장을 밀쳐내는 마이스너 효과라는 독특한 특성도 지니고 있습니다. 이는 자석이 초전도체 위에서 붕 뜨게 만드는 신기한 현상을 일으킵니다. 외부의 자기장은 초전도체 내부에 정렬된 전자의 양자 시계 위상을 뒤틀려고 시도하지만, 동기화된 전자들은 이를 거부하기 위해 자체적인 전류를 발생시켜 내부로 들어오는 자기장을 상쇄시킵니다. 결과적으로 초전도체는 거시적인 규모에서도 양자역학적 질서를 유지하며 자석을 공중에 띄우는 기적 같은 현상을 현실로 보여줍니다. 이러한 특성은 양자역학이 우리 눈앞에서 만질 수 있는 현상으로 나타남을 시사합니다. 이러한 거시 양자 현상을 응용한 것이 바로 조셉슨 접합입니다. 두 개의 초전도체 사이에 얇은 절연체를 끼워 넣으면, 고전적으로는 전류가 흐를 수 없지만 양자역학적인 '터널링'을 통해 전류가 흐르게 됩니다. 특히 이번 성과의 핵심인 거시 양자 터널링은 시스템 전체의 상태가 장벽을 뚫고 변화하는 현상을 의미합니다. 조셉슨 접합 회로는 그 자체가 하나의 거대한 인공 원자처럼 기능하며, 에너지 준위가 띄엄띄엄 양자화되는 특징을 보입니다. 기울어진 빨래판 위에서 입자가 굴러떨어지듯 에너지가 변화하는 과정에서 나타나는 이 현상은 양자 제어를 위한 핵심적인 물리적 토대가 됩니다. 조셉슨 접합을 통해 양자화된 에너지 준위를 조절하면 우리는 현대 과학의 결정체인 양자 컴퓨터를 구현할 수 있습니다. 고전 컴퓨터가 0과 1이라는 확정된 비트를 사용한다면, 양자 컴퓨터는 0과 1이 동시에 존재하는 중첩 상태인 '큐비트'를 정보의 단위로 삼습니다. 초전도 회로 내에서 전자의 진폭과 양자 시계의 위상을 정밀하게 제어함으로써 복잡한 연산을 동시에 처리할 수 있는 길이 열린 것입니다. 양자역학적 원리를 손으로 만질 수 있는 거시적 회로에 담아낸 이 기술은 미래의 계산 능력을 혁명적으로 변화시킬 것입니다. 보이지 않는 작은 세계의 법칙이 이제 인류의 기술적 한계를 뛰어넘는 거대한 힘으로 작용하고 있습니다.

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물리학

[강연] 눈에 보이지 않는 세계의 건축가: 금속-유기 골격체(MOF)_by 문회리 | 고등과학원&카오스재단 '2025 노벨상 해설강연'

2025년 노벨 화학상은 새로운 형태의 분자 구조물인 금속-유기 골격체(MOF)의 기초를 세운 과학자들에게 돌아갔습니다. MOF는 금속 이온과 탄소 기반의 유기 분자가 결합하여 형성된 다공성 물질로, 내부에는 무수히 많은 미세한 기공이 존재합니다. 이 구조체는 눈에 보이지 않는 미세한 세계의 건축물과 같으며, 금속의 견고함과 유기물의 다양성을 결합해 현대 화학의 새로운 지평을 열었습니다. 이러한 신소재는 가스 저장, 촉매 반응, 환경 정화 등 다양한 분야에서 혁신적인 해결책을 제시하며 전 세계적인 주목을 받고 있습니다. MOF의 핵심 원리인 배위 결합은 한쪽 원자가 전자쌍을 일방적으로 제공하며 형성되는 특수한 공유 결합의 일종입니다. 1913년 알프레드 베르너가 정립한 배위 이론을 바탕으로, 과학자들은 금속 이온을 기둥으로 삼고 유기 리간드를 연결 다리로 사용하여 3차원의 거대한 골격 구조를 건축해 냈습니다. 연구자들은 단순한 화학 합성을 넘어 '건축' 혹은 '설계'라는 표현을 사용할 정도로 정밀하게 분자들을 배치합니다. 이를 통해 단위체가 무한히 반복되는 배위 고분자 형태의 골격이 만들어지며, 이는 다이아몬드 구조와 유사한 기하학적 아름다움을 보여주기도 합니다. 이 물질이 지닌 가장 놀라운 특징은 압도적인 표면적에 있습니다. MOF 내부의 수많은 기공 덕분에 단 2그램의 가루만으로도 축구장 하나를 가득 채울 정도의 넓은 면적을 확보할 수 있습니다. 이는 기존의 그 어떤 다공성 물질보다도 효율적인 공간 활용을 가능하게 합니다. 1그램의 미세한 부피 안에 숨겨진 거대한 표면적은 외부 분자들이 드나들고 머물 수 있는 최적의 환경을 제공합니다. 이러한 구조적 강점 덕분에 아주 작은 양의 소재만으로도 막대한 양의 가스를 저장하거나 특정 물질을 걸러내는 정밀한 작업이 가능해지는 것입니다. 오마르 야기 교수가 정립한 '망상 화학(Reticular Chemistry)'은 MOF 연구를 체계적인 학문의 반열에 올렸습니다. 망상 화학은 빌딩 블록을 조합하여 예측 가능한 네트워크 구조를 설계하고 합성하는 전략을 의미합니다. 과학자들은 이제 우연에 기대지 않고, 목적에 따라 금속 클러스터와 유기 리간드의 종류를 선택하여 맞춤형 구조체를 설계할 수 있게 되었습니다. 현재 10만 개 이상의 서로 다른 MOF 구조가 보고되었으며, 리간드에 특정 기능을 부여하거나 기공의 크기를 조절함으로써 이산화탄소를 선택적으로 흡착하는 등의 정교한 조절이 가능해졌습니다. 키타가와 스스무 교수는 MOF가 단단한 결정을 넘어 생명체처럼 유연하게 움직일 수 있다는 사실을 발견했습니다. 소위 '3세대 MOF'로 불리는 이들은 온도, 압력, 빛 등 외부 자극에 반응하여 구조가 변하는 '브리딩(Breathing)' 거동을 보입니다. 특정 기체가 다가올 때만 문이 열리는 게이트 오프닝(Gate-opening) 현상은 기체 분리의 효율성을 획기적으로 높여줍니다. 이러한 동적인 변화는 MOF가 단순한 저장 용기를 넘어 환경에 반응하는 스마트 소재로 진화했음을 의미하며, 복잡한 혼합 기체 사이에서 우리가 원하는 분자만을 정확하게 포착하는 능력을 부여합니다. MOF의 실질적인 응용은 인류가 당면한 환경 문제를 해결하는 데 집중되고 있습니다. 사막의 건조한 공기에서 밤사이 수분을 흡수해 식수를 만드는 수분 포집 기술이나, 공장 배기가스에서 미세한 농도의 이산화탄소를 포집하는 기술이 대표적입니다. 특히 공유 결합 유기 골격체인 COF를 활용한 탄소 포집 기술은 온실가스 감축을 위한 핵심 열쇠로 평가받고 있습니다. 이 외에도 수소 에너지 저장, 희토류 채굴, 약물 전달 시스템 등 무궁무진한 분야에서 MOF가 활용되고 있으며, 이미 일부 소재는 공장에서 양산되어 실제 산업 현장에 투입되고 있습니다. 화학의 미래는 결정 상태를 넘어 액체처럼 흐르거나 유리처럼 굳어지는 4세대 MOF의 시대로 향하고 있습니다. 가열해도 성질을 유지하며 녹는 액체 MOF(Liquid MOF)는 스마트 윈도우와 같은 혁신적인 기능성 유리를 만드는 데 사용될 수 있습니다. 2023년 전 세계의 석학들이 모여 MOF의 현재와 미래를 논의했던 역사적인 순간처럼, 이 분야는 인류의 삶을 더욱 지속 가능하게 바꿀 준비를 마쳤습니다. 분자를 이용해 보이지 않는 새로운 공간을 창조해낸 과학자들의 열정은 이제 우리 주변의 일상을 바꾸는 기술로 구현되어 더 넓은 세상을 향해 나아가고 있습니다.

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화학
지구환경과학
융합

바닷물에도 무거운 물과 가벼운 물이 있다고?

바다에도 사람의 몸무게처럼 서로 다른 밀도를 가진 수괴가 존재합니다. 전 세계의 바다는 하나로 연결되어 있는 것처럼 보이지만, 과학자들은 이를 성질에 따라 '수괴'라는 단위로 구분합니다. 수괴는 고유한 밀도를 지니며, 밀도가 높은 수괴는 밀도가 낮은 수괴 아래로 가라앉는 성질이 있습니다. 이러한 밀도 차이는 고정된 것이 아니라 시간에 따라 변하며 해양의 역동적인 움직임을 만들어내는 기초가 됩니다. 해수의 밀도를 이해하는 것은 바다의 흐름을 파악하는 첫걸음입니다. 해수의 밀도를 측정할 때는 부피 대비 질량인 밀도를 사용합니다. 가로, 세로, 높이가 1미터인 상자에 해수를 채웠을 때의 질량을 비교하는 방식입니다. 지구상의 해수 밀도는 보통 1020에서 1030kg/m³ 사이의 값을 가집니다. 이는 순수한 담수보다 약 20에서 30kg 정도 더 밀도가 높은 수준입니다. 비록 5% 내외의 작은 차이처럼 보일 수 있지만, 이 미세한 밀도 차이가 거대한 해양 순환을 결정짓는 핵심적인 동력으로 작용하게 됩니다. 해수의 밀도를 결정하는 가장 중요한 요인은 염분과 수온입니다. 기본적으로 염분이 높을수록 해수의 밀도는 커집니다. 또한 수온이 낮을수록 분자 사이의 거리가 가까워져 밀도가 증가하게 됩니다. 해수는 어는점인 영하 2도에 도달할 때까지 수온이 낮아질수록 계속해서 밀도가 높아지는 특성을 보입니다. 따라서 차갑고 염분이 높은 해수는 따뜻하고 염분이 낮은 해수에 비해 상대적으로 훨씬 밀도가 높은 상태가 되어 아래로 가라앉으려는 성질을 갖게 됩니다. 극지방처럼 수온이 낮고 강한 바람이 부는 곳에서는 표층 냉각이 일어나며 매우 밀도가 높은 수괴가 형성됩니다. 해수가 얼어 해빙이 만들어지는 과정에서 소금이 빠져나와 주변 해수의 염분이 높아지기 때문입니다. 반대로 강물이 유입되거나 비가 많이 내리는 지역, 혹은 빙하가 녹는 곳에서는 염분이 낮아져 밀도가 낮은 수괴가 만들어집니다. 이렇게 밀도가 낮아진 해수는 표층에 떠 있게 되며, 태양열을 받아 수온이 올라가면 밀도가 더욱 낮아져 표층에 머무는 성질이 강해집니다. 밀도 차이로 인해 발생하는 해수의 수직적 이동은 전 지구적인 해양 순환을 완성합니다. 주변보다 밀도가 높아진 해수는 심해로 가라앉아 심층수가 되고, 밀도가 낮아진 해수는 부력에 의해 위로 떠오릅니다. 그린란드와 남극 주변에서 가라앉은 차가운 물은 대서양과 인도양, 태평양의 심해를 거쳐 다시 표층으로 돌아오는 거대한 순환 고리를 만듭니다. 이를 '해양 컨베이어 벨트'라고 부르며, 이 순환은 지구의 열을 재분배하고 기후를 조절하는 데 결정적인 역할을 수행합니다.

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지구환경과학

슈퍼문🔭부터 특별전🖼️까지?!! 볼거리 가득한 과학관 소식~! | 과학관 알릴레오

국립과천과학관에서는 11월 5일에 올해 가장 큰 보름달, 즉 슈퍼문을 관측할 수 있는 특별 행사가 열릴 예정입니다. 이 슈퍼문은 2025년에 볼 수 있는 달 중에서도 가장 크고 밝은 보름달로, 많은 이들의 기대를 모으고 있습니다. 과학관에서는 망원경을 통해 직접 슈퍼문을 관찰할 수 있을 뿐만 아니라, 우주와 관련된 다양한 만들기 체험도 준비되어 있어 가족 단위 방문객들에게 특별한 경험을 선사할 것입니다. 행사 일정과 자세한 정보는 과학관 홈페이지에서 확인할 수 있으니, 천문 현상에 관심 있는 분들은 절대 놓치지 마시기 바랍니다. 국립생물자원관에서는 자생 동식물 공모전 20회를 기념하여 특별한 미디어 아트 전시가 개최됩니다. '우리 생물의 아름다움과 다양성을 정밀하게 탐하는 세밀화, 빛으로 표현하다'라는 주제로 열리는 이번 전시는 10월 말부터 내년 4월까지 진행됩니다. 세밀화와 미디어 아트가 결합된 전시를 통해 우리나라 고유 생물의 아름다움과 생태적 다양성을 새로운 시각으로 감상할 수 있습니다. 자연과 예술이 만나는 이 특별한 전시는 관람객들에게 생물 다양성의 소중함을 일깨워 줄 것입니다. 서대문자연사박물관과 국립민속박물관에서는 '기후위기'를 주제로 한 기획 전시가 열립니다. '봄, 여름, 가을, 겨울, 흔들리는 계절'이라는 제목으로, 10월 1일부터 내년 8월 30일까지 진행되는 이 전시는 기후 변화로 인해 변화하는 우리의 일상과, 생존 위협을 받는 동식물의 이야기를 다양한 방식으로 전달합니다. 사계절이 점점 모호해지는 현실을 체험할 수 있는 이 전시는 아이들과 함께 방문하면 더욱 의미 있는 시간이 될 것입니다. 기후 변화의 심각성과 그 영향에 대해 한눈에 이해할 수 있는 기회를 제공하는 전시입니다.

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리튬 이온은 끝났다?!😲😲 차세대 배터리가 만들 미래🎬(feat. 약속 지키러 돌아온 그녀) | 요즘과학

리튬 이온 배터리는 현대 사회에서 필수적인 에너지 저장 장치로 자리 잡았지만, 여전히 에너지 밀도, 가격, 그리고 안정성 측면에서 개선이 필요한 상황입니다. 특히 최근 전기차 화재 사고 등에서 볼 수 있듯이, 리튬 이온 배터리의 폭발 위험성은 사용자들에게 불안감을 주고 있습니다. 이러한 문제점은 배터리 개발 초기부터 인식되어 왔으며, 많은 기업들이 이를 해결하기 위해 지속적으로 연구와 개발을 이어가고 있습니다. 배터리는 노트북, 스마트폰, 전기차 등 다양한 분야에서 사용되며, 우리 일상과 밀접하게 연결되어 있습니다. 리튬 이온 배터리의 구조는 양극, 음극, 전해질, 그리고 분리막으로 이루어져 있습니다. 전해질은 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동할 수 있도록 도와주는 역할을 하며, 주로 액체 상태의 가연성 유기 용매로 구성되어 있습니다. 이로 인해 외부 충격이나 고온 환경에서 화재나 폭발의 위험이 존재합니다. 또한, 충방전 과정에서 음극 표면에 덴드라이트라는 가지 모양의 결정이 자라 분리막을 손상시키고, 양극과 음극이 직접 맞닿으면서 내부 단락이 발생해 화재로 이어질 수 있습니다. 이러한 위험성을 줄이기 위한 차세대 배터리로 전고체 배터리가 주목받고 있습니다. 전고체 배터리는 전해질이 고체 상태로, 분리막 역할을 동시에 하여 양극과 음극의 접촉을 효과적으로 차단합니다. 고체 전해질은 외부 충격에 의한 누수 위험이 없고, 높은 열적 안정성을 지니기 때문에 화재 위험이 크게 줄어듭니다. 또한, 냉각 장치 등 열 관리 시스템이 간소화되어 배터리 셀의 공간 활용이 높아지고, 에너지 밀도 역시 향상됩니다. 전고체 배터리는 -40도에서 100도까지 넓은 온도 범위에서도 안정적으로 작동하는 장점이 있습니다. 하지만 전고체 배터리가 아직 상용화되지 못한 이유는 여러 기술적, 경제적 문제 때문입니다. 첫째, 고체 전해질의 낮은 이온 전도도로 인해 배터리의 출력과 충전 속도가 떨어질 수 있습니다. 둘째, 전해질과 전극 사이의 개면 저항이 높아 이온 이동이 원활하지 않아 전지의 성능 저하로 이어집니다. 이러한 문제들은 주로 재료의 성형성, 기공 발생, 압착 불량 등에서 비롯되며, 해결을 위해 많은 연구가 진행 중입니다. 국내 기업들도 전고체 배터리의 상용화를 목표로 기술 개발과 생산 인프라 구축에 힘쓰고 있습니다. 환경 문제 역시 배터리 기술 발전에서 중요한 이슈입니다. 리튬 이온 배터리의 생산과 폐기 과정에서 발생하는 환경 오염은 심각한 문제로 대두되고 있습니다. 리튬 채굴 과정에서 막대한 양의 물이 사용되고, 폐배터리의 매립이나 소각 시 중금속과 유해 물질이 토양과 대기를 오염시킵니다. 전고체 배터리 역시 리튬을 사용하기 때문에 채굴로 인한 환경 파괴 문제는 여전히 남아 있습니다. 다만, 전고체 배터리가 상용화되면 제조 과정에서의 탄소 배출량이 줄어들 것으로 기대되지만, 이는 아직 예상치에 불과합니다. 따라서 배터리 재활용 기술과 친환경 채굴 방법 개발이 병행되어야 합니다.

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물리학
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태양계의 가스 행성은 왜 다 바깥쪽에 있을까?

태양계의 행성들은 태양에서 가까운 순서대로 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성으로 나열됩니다. 이 단순해 보이는 배열 뒤에는 태양계 형성의 거대한 비밀이 숨겨져 있습니다. 행성은 크게 단단한 지반을 가진 암석형 행성과 거대한 가스 덩어리로 이루어진 가스형 행성으로 구분됩니다. 수성부터 화성까지의 안쪽 행성들은 모두 암석형 행성이며, 목성부터 해왕성까지의 바깥쪽 행성들은 가스형 행성입니다. 이러한 배치는 단순한 우연이 아니라 태양계 초기 단계에서 발생한 복잡한 물리적 과정의 결과물입니다. 약 47억 년 전, 갓 태어난 태양 주위에는 가스와 먼지로 이루어진 거대한 원반이 회전하고 있었습니다. 태양과 가까운 곳은 온도가 매우 높아 가벼운 물질들은 속도를 얻어 멀리 날아가 버렸고, 철이나 규소 같은 무거운 원소들만 남아 암석형 행성의 씨앗이 되었습니다. 반면 태양에서 먼 곳은 온도가 낮아 수소나 헬륨 같은 가벼운 기체들이 안정적으로 머물 수 있었습니다. 덕분에 외곽의 원시 행성들은 막대한 양의 가스를 중력으로 끌어모으며 거대한 질량을 가진 가스형 행성으로 성장할 수 있었습니다. 현대 과학의 니스 모형에 따르면 가스형 행성들은 원래 지금보다 훨씬 가까운 궤도에서 탄생했습니다. 하지만 목성과 토성 같은 가스형 행성들이 서로 중력을 주고받으며 궤도가 불안정해졌고, 결국 현재의 위치로 멀어지며 안정을 찾게 되었습니다. 이 과정에서 행성들의 궤도 변화는 주변의 소행성들을 뒤흔들어 놓았고, 이는 수많은 천체가 충돌하는 '후기 대충돌 시대'를 불러왔습니다. 달이나 수성에 남은 수많은 크레이터는 당시의 격렬했던 흔적이며, 니스 모형은 이러한 태양계의 역사를 가장 설득력 있게 설명해 줍니다.

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물리학
지구환경과학
천문학

이걸 Ai로 만들었다고? 🤖 상상초월 Ai가 말아준 팟캐스트 🎙️🔥 ｜집중탐사 ASSA

AI 인공지능 기술은 최근 몇 년 사이에 눈부신 발전을 이루며 우리의 일상과 업무 환경을 크게 변화시키고 있습니다. 2025년이 다가오면서 과학계에서도 다양한 행사와 이슈가 이어졌고, 이를 잘 정리하고 새로운 해를 준비하는 것이 중요해졌습니다. 특히, 방대한 양의 정보를 효율적으로 관리하고 활용하는 방법에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 이러한 흐름 속에서 AI를 활용한 정보 요약과 정리 기술이 주목받고 있습니다. 2024년 한 해 동안 과학계에서 쌓인 다양한 자료와 성과를 한눈에 파악하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 연보와 같은 방대한 문서를 일일이 읽고 정리하는 데에는 많은 시간과 노력이 필요하기 때문입니다. 현대 사회에서 빠르게 변화하는 정보 환경에 적응하기 위해서는, AI 프로그램을 활용해 핵심 내용을 요약하고 시각적으로 정리하는 것이 큰 도움이 됩니다. AI는 PDF, 논문, 한글 파일 등 다양한 형식의 문서를 빠르게 분석하고 요약해 주어, 바쁜 현대인들에게 효율적인 정보 습득 방법을 제공합니다. AI 기술의 발전은 단순한 텍스트 요약을 넘어, 복잡한 자료를 마인드맵 형태로 시각화하는 데까지 이르렀습니다. 마인드맵은 카테고리별로 정보를 체계적으로 정리해 주어, 사용자가 원하는 내용을 쉽게 찾아볼 수 있도록 도와줍니다. 특히, 연보와 같은 대용량 문서를 마인드맵으로 변환하면 전체 구조를 한눈에 파악할 수 있어, 정보의 흐름과 핵심 포인트를 빠르게 이해할 수 있습니다. 이러한 시각화 도구는 학습과 연구뿐만 아니라 다양한 분야에서 활용도가 높아지고 있습니다.

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📢📢신비한 곤충의 세계! 이거알면 곤충이랑 사랑에 빠질 수 밖에..! ｜심심할 땐 과학 시즌4 EP.03

과학관의 넓은 공간은 단순한 전시관을 넘어 다양한 자연 체험의 장이 되고 있습니다. 곳곳에는 캠핑을 즐기기에 적합한 캠핑 명당이 숨어 있어, 방문객들에게 새로운 경험을 선사합니다. 전파망원경 주변, 생태공원, 벚꽃길, 꽃비마을, 누리호 실물 모형 앞 잔디밭 등 각기 다른 매력을 지닌 장소들이 캠핑 명당으로 손꼽힙니다. 특히 나무 그늘과 평평한 잔디밭은 텐트를 치기에 이상적이며, 벚꽃길이나 연못 주변은 계절마다 색다른 풍경을 제공합니다. 캠핑 장소를 고를 때는 단순히 경치뿐 아니라 안전과 편의성도 고려해야 합니다. 바닥이 평평하고 그늘이 있는 곳이 좋으며, 물가에서는 곤충과 침수 위험을 주의해야 합니다. 실제로 바닷가나 강가에 너무 가까이 텐트를 치면 밀물이나 폭우로 인한 사고가 발생할 수 있습니다. 우리나라에는 다양한 국가지질공원이 있어, 캠핑과 함께 현무암, 화강암, 편마암, 규암, 석회암 등 여러 암석을 관찰할 수 있습니다. 각 지역마다 암석의 종류와 특징이 달라, 자연을 배우는 즐거움도 더해집니다. 캠핑의 묘미 중 하나는 날씨와 계절에 따라 달라지는 자연의 모습을 만끽하는 것입니다. 비 오는 날의 운치, 겨울의 설경, 여름의 청량함 등 사계절 내내 각기 다른 매력을 느낄 수 있습니다. 계절과 날씨에 따라 만나는 곤충들도 달라지는데, 특히 여름과 가을에는 모기와 같은 곤충이 자주 등장합니다. 모기는 체온이 높거나 이산화탄소를 많이 배출하는 사람을 더 잘 찾아내며, 특정 향에도 반응합니다. 모기 기피제는 곤충이 싫어하는 향을 이용해 체취를 가리거나 쫓아내는 역할을 합니다. 곤충에 대한 사람들의 반응은 다양합니다. 다리가 많거나 외골격의 느낌 때문에 거부감을 느끼는 이들도 있지만, 곤충은 생태계에서 중요한 역할을 합니다. 초파리처럼 작은 곤충도 생물학 연구에서 핵심적인 실험 동물로 활용됩니다. 초파리가 자연 발생하는 것처럼 보이지만, 실제로는 사람이나 과일에 붙어 집안으로 들어오는 경우가 많습니다. 계절에 따라 모기, 귀뚜라미, 무당거미 등 다양한 곤충을 만날 수 있으며, 기후 변화로 인해 모기의 활동 시기도 달라지고 있습니다. 캠핑장에서 곤충을 관찰하거나 채집할 때는 안전이 가장 중요합니다. 해충이나 독성이 있는 곤충도 있을 수 있으므로 함부로 만지지 않는 것이 좋습니다. 곤충 역시 방어 본능이 있으므로, 서로의 안전을 위해 주의가 필요합니다. 밤에는 곤충이 밝은 빛에 모여들기 때문에 관찰이 쉬워지지만, 인공 조명은 곤충의 생체 주기를 혼란스럽게 할 수 있습니다. 따라서 장시간 관찰이 필요할 때는 적색광을 사용하는 등 곤충과의 공존을 위한 배려가 필요합니다.

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지구환경과학

왜 제임스웹 우주망원경을 달보다 멀리 보냈을까?

허블 우주망원경은 1990년 발사 이후 대기의 방해 없이 선명한 우주 이미지를 제공하며 천문학의 새 지평을 열었습니다. 지상 500km 저궤도에서 활약해온 허블 우주망원경의 뒤를 이어, 2021년에는 제임스 웹 우주망원경이 발사되었습니다. 제임스 웹 우주망원경은 지구에서 약 150만 km 떨어진 먼 곳을 향해 30일간의 긴 여정을 떠났습니다. 이는 지구와 달 사이 거리의 다섯 배에 달하는 엄청난 거리로, 수리가 불가능한 환경임에도 불구하고 인류가 왜 이토록 먼 곳으로 망원경을 보냈는지 그 이유에 주목할 필요가 있습니다. 제임스 웹 우주망원경이 먼 우주로 떠난 주된 이유는 관측 파장의 특성 때문입니다. 가시광선을 주로 관측하는 허블 우주망원경과 달리, 제임스 웹 우주망원경은 적외선 파장을 집중적으로 포착합니다. 모든 열을 가진 물체는 적외선을 방출하기 때문에, 정밀한 관측을 위해서는 망원경 자체의 온도를 극도로 낮게 유지해야 합니다. 따라서 태양, 지구, 달에서 발생하는 열복사 영향을 최소화할 수 있는 장소가 필요했습니다. 이를 위해 제임스 웹 우주망원경은 거대한 열차폐막을 갖추고 세 천체를 등진 채 심우주를 향해 자리 잡게 되었습니다. 지구에서 150만 km 떨어진 지점에는 태양과 지구의 중력, 그리고 공전에 따른 원심력이 절묘하게 균형을 이루는 '라그랑주 점'이 존재합니다. 일반적으로 태양에 가까우면 더 빨리 공전해야 하고 멀면 천천히 돌아야 하지만, 라그랑주 점에서는 지구와 동일한 주기로 공전하며 일정한 거리를 유지할 수 있습니다. 이러한 평형점은 총 다섯 개가 있으며, 그중 태양과 지구를 잇는 선상에 위치한 L1, L2, L3는 우주 탐사에 있어 매우 중요한 전략적 요충지로 활용되고 있습니다. 제임스 웹 우주망원경이 위치한 L2 지점은 태양과 지구, 달의 간섭을 동시에 피할 수 있어 우주 관측에 최적화된 장소입니다. 하지만 망원경은 L2에 고정되어 있지 않고 이를 중심으로 '헤일로 궤도'를 그리며 회전합니다. 이는 주변 천체에 의한 중력 교란인 섭동의 영향을 최소화하여 궤도를 안정적으로 유지하기 위함입니다. 마치 자전거가 바퀴를 굴려야 중심을 잘 잡는 것과 같은 원리입니다. 또한 이 궤도는 지구 그림자를 피해 태양광을 지속적으로 받을 수 있게 하여 안정적인 전력 공급을 가능케 합니다. 제임스 웹 우주망원경의 수명은 궤도 수정을 위해 탑재된 연료의 양에 결정됩니다. 다행히 발사 후 L2 헤일로 궤도에 매우 정밀하게 안착하면서 초기 연료 소모를 획기적으로 줄일 수 있었습니다. 덕분에 당초 10년으로 예상되었던 임무 기간은 20년으로 두 배 가까이 늘어났습니다. 앞으로 20년이라는 긴 시간 동안 제임스 웹 우주망원경은 인류가 보지 못했던 우주의 깊은 곳을 들여다보며, 우주의 기원과 진화에 대한 우리의 근본적인 이해를 완전히 바꾸어 놓을 것으로 기대됩니다.

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천문학

복리처럼 불어나는💸💸 플라스틱의 수, 바이오 플라스틱이 대체할 수 있을까?│요즘과학

플라스틱은 현대인의 일상에서 빼놓을 수 없는 소재로 자리 잡았지만, 그 편리함 뒤에는 심각한 환경 문제가 숨어 있습니다. 플라스틱은 분해가 매우 느려 자연에 오랫동안 남아 해양과 토양, 대기 등 다양한 환경 매체에 악영향을 미칩니다. 특히 해양에서는 플라스틱 쓰레기를 먹이로 착각한 생물들이 이를 섭취해 영양실조나 장기 손상, 심지어 죽음에 이르는 사례가 빈번하게 보고되고 있습니다. 이러한 문제는 북태평양 미드웨이 제도의 알바트로스 새끼들이 플라스틱을 먹고 죽는 사건 등으로 널리 알려졌으며, 담수와 토양 생태계에서도 미세플라스틱이 생물에 악영향을 미치는 사례가 발견되고 있습니다. 플라스틱의 가장 큰 위험성 중 하나는 미세플라스틱에 있습니다. 미세플라스틱은 눈에 보이지 않을 정도로 작은 플라스틱 입자로, 햇빛과 바람 등 자연 환경에서 플라스틱이 점차적으로 부서지면서 생성됩니다. 이 미세플라스틱은 공기 중에도 떠돌고, 우리가 입는 옷이나 사용하는 생활용품, 심지어 음식과 물을 통해서도 인체에 유입됩니다. 최근 연구에 따르면 미세플라스틱은 사람의 대변, 장기, 심지어 혈액에서도 발견되고 있어 인체 건강에 대한 우려가 커지고 있습니다. 아직 미세플라스틱이 직접적으로 어떤 질병을 유발하는지 명확히 밝혀지지는 않았지만, 산화 스트레스와 염증, 세포 손상 등 다양한 건강 문제와 연관될 수 있다는 점에서 경각심이 필요합니다. 이처럼 플라스틱의 환경 및 건강 문제에 대한 인식이 높아지면서, 플라스틱을 대체할 수 있는 친환경 소재 개발에 대한 관심도 커지고 있습니다. 대표적인 대안으로는 바이오플라스틱이 있습니다. 바이오플라스틱은 옥수수, 사탕수수, 감자 등 식물성 원료를 기반으로 만들어지며, 환경에서 분해가 가능하다는 장점이 있습니다. PLA, PHA 등 다양한 종류가 개발되고 있지만, 각각 강도나 내구성, 가격 등에서 한계가 존재합니다. 특히 환경에서의 분해 속도나 경제성, 용도별 적합성 등에서 아직 완벽한 대체재로 자리 잡기에는 부족한 점이 많아, 현재는 주로 포장재 등 일부 용도에 한정되어 사용되고 있습니다. 바이오플라스틱의 확산에도 불구하고, 그 생산 과정에서 발생하는 환경 부담 역시 무시할 수 없습니다. 식물성 원료를 대량으로 재배하기 위해서는 농지와 농약, 비료, 에너지 등이 필요하며, 이로 인한 탄소 배출과 환경 오염이 새로운 문제로 대두되고 있습니다. 따라서 바이오플라스틱의 원료를 농작물이 아닌 농업·임업 부산물 등으로 전환하거나, 생산 공정의 효율성을 높이는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 노력이 결실을 맺는다면, 플라스틱의 장점은 유지하면서도 환경적으로 안전한 신소재가 미래 세대에 제공될 수 있을 것입니다. 플라스틱 문제 해결을 위해서는 소재 개발뿐 아니라, 소비자와 기업 모두의 책임 있는 행동이 중요합니다. 소비자는 포장재가 적게 들어간 제품을 선택하거나, 텀블러와 에코백 등 재사용 가능한 용품을 활용함으로써 플라스틱 사용을 줄일 수 있습니다. 기업 역시 과도한 포장이나 일회용 플라스틱 사용을 자제하고, 친환경 소재 개발과 적용에 적극적으로 나서야 합니다. 환경은 미래 세대의 인권이라는 인식 아래, 모두가 지속 가능한 생활 방식을 실천하는 것이 플라스틱 문제 해결의 핵심임을 잊지 말아야 하겠습니다.

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왜 흰동가리는 말미잘과 함께 살까?

영화 '니모를 찾아서'의 주인공으로 잘 알려진 흰동가리는 광대를 닮은 외모를 지녔으며, 말미잘과 밀접한 관계를 맺고 있습니다. 이들은 주로 태평양과 인도양의 따뜻하고 얕은 바다 산호초 지대에서 서식합니다. 말미잘은 치명적인 독침이 있는 촉수를 가지고 있어 다른 물고기들에게는 공포의 대상이지만, 흰동가리는 피부에서 분비되는 특수한 점액질 덕분에 독으로부터 안전하게 보호받으며 말미잘 사이를 자유롭게 누빌 수 있습니다. 흰동가리에게 말미잘은 세상에서 가장 안전한 보금자리입니다. 몸집이 작은 흰동가리를 노리는 포식자들은 말미잘의 독침에 쏘여 기절하거나 목숨을 잃기 때문에, 흰동가리는 말미잘의 촉수 속에서 평온한 일상을 보낼 수 있습니다. 또한 말미잘이 먹이를 먹고 남긴 부스러기는 흰동가리에게 훌륭한 식사가 되기도 합니다. 이처럼 흰동가리는 말미잘을 단순한 거처를 넘어 배우자를 만나고 알을 낳아 번식하는 삶의 터전으로 삼으며, 포식자의 위협으로부터 자신과 후손을 지켜나갑니다. 말미잘 역시 흰동가리로부터 생존에 필수적인 도움을 받습니다. 독침을 가진 말미잘이라도 나비고기와 같은 천적의 공격에는 취약할 수 있는데, 이때 용감한 흰동가리가 나타나 공격자를 쫓아내며 말미잘을 방어합니다. 실제로 흰동가리를 잠시 제거하면 말미잘은 포식자를 피해 촉수를 움츠리고 숨어버리지만, 흰동가리가 돌아오면 다시 활짝 촉수를 펴고 활동을 시작합니다. 이는 말미잘이 흰동가리의 존재만으로도 큰 심리적 안정감과 실질적인 방어력을 얻고 있음을 보여주는 흥미로운 사례입니다. 방어 외에도 흰동가리는 말미잘의 성장을 돕는 다양한 역할을 수행합니다. 흰동가리의 배설물에 포함된 질소는 말미잘 세포 속 공생 조류의 증식을 도와 성장을 촉진하며, 흰동가리가 주변을 헤엄치며 일으키는 물의 흐름은 산소가 부족한 암초 지대에서 원활한 산소 공급을 가능하게 합니다. 더불어 말미잘 주변의 찌꺼기를 청소해주고, 때로는 밝은 색깔로 다른 물고기를 유인해 말미잘의 사냥을 돕기도 합니다. 이러한 다각적인 지원 덕분에 말미잘은 척박한 바다 환경에서도 건강하게 생존할 수 있습니다. 전 세계 30여 종의 흰동가리는 각자 특정 종의 말미잘과만 상리공생하는 숙주 특이성을 보입니다. 이는 두 생물이 서로에게 얼마나 깊이 의존하고 있는지를 잘 보여주는 대목으로, 어느 한쪽이 없으면 상대방도 정상적인 삶을 영위하기 어렵습니다. 흰동가리와 말미잘의 관계는 단순히 자연의 신비에 그치지 않고, 서로 다른 존재가 협력하여 험난한 환경을 극복해 나가는 상리공생의 가치를 일깨워 줍니다. 우리를 포함한 모든 생명체에게 상리공생은 불확실한 미래를 대비하는 가장 강력하고 아름다운 생존 전략입니다.

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생명과학

왜 죽는 순간 주마등이 스쳐 지나갈까?

영화 '해리 포터'의 한 장면처럼 죽음의 문턱에서 과거의 기억이 스쳐 지나가는 현상을 우리는 '주마등'이라 부릅니다. 원래 주마등은 회전하는 빛에 의해 말이 달리는 것처럼 보이는 장식용 등을 의미하지만, 오늘날에는 죽음 직전의 짧은 환상을 일컫는 용어로 더 익숙합니다. 이 신비로운 현상은 단순한 착시를 넘어 인간의 뇌와 신체가 반응하는 복잡한 과정의 결과물입니다. 과학자들은 이 찰나의 순간을 이해하기 위해 물질적, 특히 화학적 관점에서 접근하며 그 비밀을 풀고자 노력하고 있습니다. 주마등을 연구하기 위해 죽음을 직접 경험하는 것은 불가능에 가깝기에, 연구자들은 임사체험이나 환각물질을 이용한 사례에 주목합니다. 아마존 원주민들이 신화적 세계를 체험하기 위해 마셨던 '아야와스카'라는 음료가 대표적인 예입니다. 이를 복용한 이들이 겪는 증상은 죽음의 순간에 나타나는 주마등과 매우 흡사하다고 알려져 있습니다. 이러한 사례들은 주마등이 단순히 심리적인 현상이 아니라, 특정 화학물질이 뇌에 작용하여 발생하는 생화학적 반응일 가능성을 강력하게 시사합니다. 뇌의 중심부에 위치한 송과체는 우리 몸의 생체리듬을 조절하는 멜라토닌과 정서적 안정을 돕는 세로토닌을 분비합니다. 흥미로운 점은 이 두 물질과 분자구조가 매우 유사한 '디메틸트립타민(DMT)' 역시 송과체에서 생성된다는 사실입니다. DMT는 강력한 환각과 환청을 유발하는 물질로, 평소에는 극소량만 존재하지만 생사의 갈림길과 같은 극단적인 상황에서는 폭발적으로 분비될 수 있습니다. 즉, 주마등은 뇌가 마지막 순간에 분비하는 화학물질이 만들어낸 일종의 환상인 셈입니다. 실제로 쥐를 대상으로 한 실험에서 심정지가 발생하는 순간 DMT의 농도가 평소보다 6.2배나 급증한다는 사실이 확인되었습니다. 2019년에는 포유류의 뇌 속 송과체에서 아미노산인 트립토판을 재료로 DMT가 합성된다는 기전이 과학적으로 입증되기도 했습니다. 비록 인간을 대상으로 한 직접적인 실험은 윤리적 한계로 인해 어렵지만, 포유류 공통의 생체반응을 고려할 때 인간 역시 죽음의 순간에 이 '주마등 분자'가 활성화될 것이라고 추측할 수 있습니다. 이는 신비의 영역을 과학의 영역으로 끌어온 중요한 발견입니다. DMT가 작용하면 체험자들은 자신의 몸을 초월해 다른 차원으로 들어가는 듯한 느낌을 받거나 시간이 느려지는 경험을 하게 됩니다. 우리가 겪는 이 특별한 경험은 12개의 탄소와 16개의 수소, 2개의 질소로 이루어진 작은 분자가 선사하는 마지막 환상입니다. 비록 이 현상의 완전한 목적이나 활용법은 아직 베일에 싸여 있지만, 과학은 우리가 생을 마감하는 그 짧은 순간조차 정교한 화학적 설계 속에 있음을 보여주고 있습니다. 주마등은 어쩌면 자연이 인간에게 허락한 가장 신비로운 작별 인사일지도 모릅니다.

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자연🪳🕷️과 닮은 로봇🤖│선을 넘는 과학자들

자연을 닮은 로봇, 즉 생체모방 로봇은 자연계 생물의 효율적이고 뛰어난 움직임과 메커니즘을 연구하여 이를 로봇 기술에 적용하는 분야입니다. 단순히 생물의 형태를 모방하는 것이 아니라, 그 원리를 분석해 기존 로봇이 할 수 없었던 다양한 기능과 성능의 극대화를 추구합니다. 이를 위해서는 제조 공정, 구동기, 재료, 설계, 그리고 수학적·전기전자적 모델링 등 다양한 기술이 필요합니다. 생체모방 로봇은 자연의 환경에 따라 달라지는 생물의 효율성을 이해하고, 이를 로봇에 접목시켜 새로운 가능성을 열어갑니다. 생체모방 로봇의 대표적인 예로 바퀴벌레를 모방한 로봇이 있습니다. 바퀴벌레는 복잡한 지형에서도 빠르고 유연하게 움직일 수 있는데, 이러한 특성을 로봇에 적용함으로써 기존 로봇이 어려웠던 험지 주행을 가능하게 했습니다. 다리의 단순함과 기계적인 지능, 새로운 제조 공정, 그리고 특수 재료와 효율적인 메커니즘의 도입이 핵심입니다. 이러한 기술적 진보는 초소형 생체모방 로봇의 개발로 이어지며, 다양한 공학적·산업적 응용 가능성을 보여줍니다. 소금쟁이 로봇의 개발은 자연의 표면장력 활용 원리를 로봇에 적용한 대표적인 사례입니다. 소금쟁이는 물 표면의 장력을 이용해 수면 위를 뛰어오르는데, 이를 모방한 로봇은 실제 소금쟁이와 유사한 크기와 무게로 14cm까지 도약할 수 있습니다. 이 과정에서 표면장력이 깨지지 않을 정도로 힘을 조절하는 것이 중요하며, 로봇의 움직임을 통해 소금쟁이의 비밀을 과학적으로 규명할 수 있게 되었습니다. 또한, 힘을 과도하게 주면 오히려 도약 효율이 떨어지는 등 자연의 섬세한 균형을 이해하는 데에도 큰 도움이 되었습니다. 자연의 또 다른 경이로움은 라고리아라는 소금쟁이에서 발견된 부채 모양의 다리 구조입니다. 이 구조는 물속에 들어갈 때는 펼쳐지고, 뺄 때는 오므라드는 특성을 가지고 있어 표면장력의 한계를 극복합니다. 근육 없이도 환경에 따라 자동으로 변형되는 이 구조는 공학적으로도 매우 혁신적인 아이디어를 제공합니다. 연구진은 현미경 관찰과 미세 가공 기술을 통해 이 구조를 인공적으로 재현하였고, 이를 적용한 로봇은 기존보다 훨씬 높은 성능을 발휘할 수 있게 되었습니다. 이러한 초소형 생체모방 로봇 기술은 미래의 다양한 응용 분야로 확장될 전망입니다. 현재는 나노·마이크로 스케일의 로봇이 상용화되어 있지 않지만, 앞으로는 안경, 시계, 옷 등 일상용품에 로봇이 내장되어 사람의 삶을 더욱 편리하게 만들 것으로 기대됩니다. 특히, 곤충 크기의 로봇이 정보를 전달하거나 도움을 주는 역할을 하게 되면, 인간과 로봇의 상호작용이 한층 더 가까워질 것입니다. 자연의 비밀을 푸는 과정 자체도 큰 가치가 있으며, 이러한 연구가 미래 기술의 핵심이 될 것입니다.

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듣고도 믿을 수 없는 AI 신기술의 정체는?!🤖｜월간싸돌이 11월호

10월 6일부터 10일까지는 유엔이 지정한 세계 우주 주간입니다. 이 기간은 인류 최초의 인공위성인 스푸트니크 발사를 기념하기 위해 만들어졌으며, 우주와 관련된 다양한 행사와 소식이 이어집니다. 과학관에서는 이와 관련된 특별한 소식들을 준비해, 우주에 대한 호기심과 흥미를 자극하고 있습니다. 특히 어린이들이 직접 참여할 수 있는 과학마켓과 같은 체험 프로그램은 자원순환과 가치 있는 소비를 배우는 소중한 기회를 제공합니다. 최근 과학관에서는 인공지능을 주제로 한 AI 부트캠프가 개최되어 많은 학생들이 코딩과 AI 구현 실습, 그리고 인공지능 활용 능력 시험에 도전했습니다. 이러한 캠프는 미래 과학기술 인재 양성에 큰 역할을 하며, 참가자들은 놀면서 배우는 경험을 통해 두뇌를 활발히 사용하게 됩니다. 또한, 12년째 이어지는 SF 어워드는 국내 SF 창작자들의 상상력과 과학적 사고를 엿볼 수 있는 자리로, 다양한 이벤트와 북토크가 함께 열려 과학문화의 저변을 넓히고 있습니다. AI 시대에 맞춰 과학관의 역할과 가치를 논의하는 국제 심포지엄도 개최됩니다. 이 자리에서는 과학문화의 주요 이슈와 아젠다를 발굴하고, 과학관이 앞으로 나아가야 할 방향에 대해 다양한 의견이 오갑니다. 더불어, 여행을 주제로 한 전시회에서는 공항, 산, 바다 등에서 볼 수 있는 신기한 자연 현상을 체험할 수 있어, 과학과 일상의 연결고리를 직접 느낄 수 있습니다. 이러한 전시는 과학관이 단순한 전시 공간을 넘어, 과학적 호기심을 자극하는 체험의 장임을 보여줍니다. 2024년 국립과천과학관 연보를 AI 기술로 요약하고 마인드맵으로 시각화하는 시도가 이루어졌습니다. 방대한 자료를 AI 프로그램을 통해 핵심만 뽑아 정리하고, 복잡한 파일도 손쉽게 한눈에 볼 수 있게 만드는 기술은 바쁜 현대인들에게 큰 도움이 됩니다. PDF, 논문, 연구 파일 등 다양한 형식의 자료를 빠르게 요약하고, 오디오 오버뷰 기능을 통해 문서를 음성으로도 들을 수 있어 정보 접근성이 크게 향상되었습니다. 과학관에서는 특별한 천문 현상인 슈퍼문 관측회와 식물의 아름다움을 미디어 아트로 표현한 전시, 그리고 기후위기를 주제로 한 기획 전시 등 다양한 행사가 이어집니다. 슈퍼문 관측회에서는 직접 망원경으로 달을 관찰할 수 있고, 미디어 아트전에서는 우리 생물의 다양성과 아름다움을 새로운 시각으로 경험할 수 있습니다. 기후 변화에 따른 계절의 변화와 인간, 동식물의 이야기를 다루는 전시는 과학이 우리 삶과 얼마나 밀접하게 연결되어 있는지 다시금 생각하게 만듭니다.

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이거슨 캠핑 요리의 혁명😲... 상상초월 00으로 고기 굽기🍖🔥 ｜심심할 땐 과학 시즌4 EP.02

캠핑을 준비하면서 텐트와 조리도구에 대한 다양한 궁금증이 생깁니다. 텐트 제작에 사용되는 75D 원단은 실의 굵기를 의미하며, 이는 텐트의 내구성과 관련이 깊습니다. 또한 텐트폴에 주로 사용되는 두랄루민은 철과 비슷한 강도를 가지면서도 가볍고, 잘 휘어지지 않는 특성이 있습니다. 캠핑 장비의 원단에는 폴리우레탄이나 테플론 코팅이 적용되어 방수 성능이 강화되고, 곤충이 빛에 반응하는 배광 반응 등도 캠핑에서 자주 접하는 과학적 현상입니다. 캠핑의 꽃이라 할 수 있는 고기 굽기는 다양한 조리도구를 통해 색다른 경험을 제공합니다. 알루미늄 호일 냄비, 돌판, 태양열 조리기구 등 각기 다른 방식으로 고기를 익히면서 조리도구의 특성과 장단점이 드러납니다. 알루미늄 호일은 빠르게 열이 전달되어 튀김처럼 바삭하게 익히고, 돌판은 온도가 천천히 오르지만 한 번 달궈지면 오랫동안 높은 온도를 유지해 마이야르 반응을 촉진합니다. 태양열 조리기구는 자연 에너지를 활용해 친환경적이지만, 날씨에 따라 조리 속도가 크게 달라집니다. 고기를 익힐 때는 단백질의 변성이 중요한 역할을 합니다. 고기의 단백질은 온도에 따라 구조가 변하며, 미오신은 40~45도에서, 액틴은 65도 이상에서 변성이 시작됩니다. 이로 인해 고기는 점점 단단해지고, 내부 온도가 65도 이상이 되면 오버쿡이 되어 질겨질 수 있습니다. 조리도구에 따라 고기의 익는 속도와 식감이 달라지는데, 알루미늄 호일에서는 기름이 고여 튀김처럼 익고, 돌판에서는 은은하게 오랫동안 부드럽게 익는 차이가 있습니다. 고기를 구우면 수분과 기름이 빠져나가면서 고기의 양이 줄어들고, 단백질의 3차 구조가 변성되어 더 단단하고 치밀한 식감을 얻게 됩니다. 이러한 변화는 고기의 맛을 더욱 풍부하게 만들어주며, 마시멜로나 채소를 구울 때도 비슷한 원리가 적용됩니다. 채소는 익히면 영양소가 파괴된다는 오해가 있지만, 지용성 비타민은 오히려 기름에 익힐 때 흡수가 잘 되고, 수용성 비타민은 일부 손실될 수 있으나 섬유질 등은 남아 있어 건강에 큰 해가 되지 않습니다. 알루미늄 호일이나 은박지는 660도 이상의 고온에서만 녹기 때문에 일반적인 조리 온도에서는 안전하게 사용할 수 있습니다. 고구마나 감자를 호일에 싸서 구워 먹는 것도 맛과 안전을 모두 챙길 수 있는 방법입니다. 조리 과정에서 유기물이 연소되어 생기는 재는 알루미늄이 아니라 탄소로 이루어진 것이므로, 걱정 없이 벗겨내고 먹으면 됩니다. 캠핑에서 과학적 원리를 이해하고 활용하면 더욱 맛있고 안전하게 음식을 즐길 수 있습니다.

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[댓글이벤트]1, 2, 3차를 넘어 4차다. 누리호🚀 4차 발사 임박!!⏰ | 요즘과학

2013년 1월 30일, 대한민국은 나로호 발사에 성공하며 우주 개발의 새로운 장을 열었습니다. 이 성공을 계기로 우리나라는 우주 발사체 기술의 자립을 목표로 삼아, 이후 누리호 개발에 박차를 가하게 되었습니다. 나로호의 발사는 단순히 인공위성을 우주에 올려놓는 것 이상의 의미를 지녔습니다. 이는 우주 발사체 기술을 직접 배우고 경험을 축적하는 과정이었으며, 대한민국이 독자적으로 우주를 향한 첫걸음을 내딛는 순간이었습니다. 로켓이 우주로 나아가기 위해서는 엄청난 양의 연료와 정교한 계산이 필요합니다. 지구의 중력을 벗어나기 위해서는 초속 11.2km 이상의 속도가 필요하며, 이를 위해 치올콥스키 로켓 방정식이 활용됩니다. 연료의 양이 많아질수록 로켓의 무게도 증가하기 때문에, 효율적인 연료 사용과 단계별 분리가 필수적입니다. 실제로 대형 로켓의 경우 전체 중량의 90% 이상이 연료와 산화제로 구성되어 있습니다. 이러한 기술적 도전은 우주 발사체 개발의 핵심 과제 중 하나입니다. 우리나라 최초의 우주 발사체인 나로호는 2단 로켓으로, 1단은 러시아 기술, 2단은 국내 기술로 제작되었습니다. 반면 누리호는 3단 로켓으로 순수 국내 기술로 개발되었으며, 훨씬 더 무거운 인공위성을 더 높은 궤도에 올릴 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 나로호가 100kg급 위성을 고도 300km에 올려놓았다면, 누리호는 1500kg급 위성을 600km 궤도에 올릴 수 있습니다. 이러한 발전은 우리나라 우주 기술의 비약적인 성장을 보여줍니다. 누리호의 발사 과정은 실패와 성공의 반복이었습니다. 2021년 1차 발사에서는 3단 엔진 연소가 조기에 종료되어 목표 궤도 진입에 실패했으나, 이후 구조적 보완을 거쳐 2022년 2차, 2023년 3차 발사에서는 성공적으로 위성을 궤도에 안착시켰습니다. 누리호에는 300여 개의 국내 기업이 참여하고 37만 개의 부품이 사용되었으며, 이로써 대한민국은 세계 일곱 번째로 실용위성 발사 능력을 보유한 국가가 되었습니다. 이러한 성과는 국내 우주 산업의 자립과 미래 성장에 큰 의미를 지닙니다. 앞으로 누리호는 반복적인 발사를 통해 신뢰도를 높이고, 민간 기업으로 기술을 이전하는 계획이 추진되고 있습니다. 2027년까지 총 3회의 추가 발사가 예정되어 있으며, 이를 통해 발사체 성능 검증과 기술 고도화가 이루어질 예정입니다. 또한 차세대 발사체 개발과 달 탐사, 나아가 화성 임무까지도 준비 중입니다. 누리호의 성공은 우리나라가 독자적으로 인공위성을 원하는 궤도에 올릴 수 있는 능력을 갖추었음을 의미하며, 이는 다양한 위성 활용과 우주 산업 발전의 기반이 될 것입니다.

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이런 뮤직비디오 본 적 있어?!!🎶 실사와 AI의 환상 콜라보레이션~! | 집중탐사 ASSA

국립과천과학관은 다양한 전시관과 야외 체험 공간을 갖춘 과학 교육의 중심지입니다. 이곳에는 과학 탐구관, 한국과학 문명관, 자연사관, 첨단 기술관, 미래상 SF관 등 여러 테마의 전시관이 마련되어 있습니다. 야외에는 공룡동산, 지질동산, 생태체험 학습장, 천문대, 전체 투영관, 패밀리 창작 놀이터 등 다양한 체험 공간이 있어 방문객들에게 풍부한 경험을 제공합니다. 이러한 공간들은 과학의 다양한 분야를 직접 체험하고 배울 수 있는 기회를 제공하며, 어린이부터 어른까지 모두가 즐길 수 있는 과학관으로 자리매김하고 있습니다. 이러한 국립과천과학관의 다양한 공간을 한눈에 볼 수 있도록 약도를 제작하는 과정은 매우 흥미롭습니다. 약도는 각 전시관과 야외 체험 공간의 위치를 명확하게 표시하여 방문객들이 효율적으로 관람할 수 있도록 도와줍니다. 특히, 약도를 활용하면 과학관 투어를 계획하는 데 큰 도움이 되며, 각 공간의 특징과 동선을 쉽게 파악할 수 있습니다. 이처럼 시각적인 정보 제공은 과학관을 처음 방문하는 이들에게도 친근하게 다가갈 수 있는 중요한 역할을 합니다. 최근에는 이러한 약도를 단순한 안내 도구를 넘어, 뮤직비디오와 같은 창의적인 콘텐츠로 확장하는 시도가 이루어지고 있습니다. AI 음악 작곡 프로그램을 활용해 신나는 힙합 음악을 제작하고, 직접 촬영한 실사 영상과 약도를 결합하여 국립과천과학관 투어 뮤직비디오를 완성하는 방식입니다. 이 과정에서 AI 기술과 인간의 창의력이 결합되어 새로운 형태의 과학관 홍보 콘텐츠가 탄생하게 됩니다. 앞으로도 다양한 AI 기술이 과학관 경험을 더욱 풍부하게 만들어 줄 것으로 기대됩니다.

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연휴 동안 뭐하지...?🤔 긴 연휴를 책임질 풍성한 과학관 소식!🎉 | 과학관 알릴레오

가을이 다가오면서 다양한 과학 관련 행사와 전시가 전국 곳곳에서 열리고 있습니다. 특히 국립과천과학관에서는 올해로 14회를 맞이하는 대표적인 SF 축제가 개최됩니다. 이 축제에서는 첨단 과학 기술을 주제로 한 전시뿐만 아니라, 인공지능과 인간이 함께하는 퀴즈 대결, 못난이 채소를 활용한 요리 체험 등 다채로운 프로그램이 준비되어 있습니다. 또한 로봇 댄스 공연과 수경배 체험 등 온 가족이 함께 즐길 수 있는 체험도 마련되어 있어, 과학에 대한 흥미를 높일 수 있는 좋은 기회가 될 것입니다. 과학관에서는 특별한 전시도 함께 진행됩니다. 하늘, 산, 바다에서 발견할 수 있는 신기한 자연 현상을 주제로 한 '과학마블 탐구 여행'에서는 15종의 전시물을 직접 체험할 수 있습니다. 솜사탕이 구름처럼 만들어지는 원리, 벌집이 육각형인 이유, 번개가 치는 원리 등 일상에서 궁금했던 과학적 현상들을 쉽고 재미있게 배울 수 있습니다. 이 전시는 10월 3일부터 12월 14일까지 진행되며, 자세한 정보는 과학관 홈페이지를 통해 확인할 수 있습니다. 또한, 바다를 주제로 한 새로운 전시관도 개관을 앞두고 있습니다. '바다 마루'라는 이름의 이 전시관에서는 수심에 따라 달라지는 바다의 모습을 관찰할 수 있고, 바닷속 탐험대, 바다 친구 찾기, 가상 바다 걷기, 모션 플로우 등 다양한 체험 프로그램이 마련되어 있습니다. 공식 개관은 10월로 예정되어 있으니, 바다 생태계와 해양 과학에 관심 있는 분들에게 추천할 만한 장소입니다.

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물리학
생명과학
지구환경과학
천문학
수학

SF축제부터 AI뮤직비디오까지 🎥 과학관 뉴스 총집합! | 월간싸돌이

9월이 끝나가며 가을의 정취가 깊어지는 이 시기, 많은 이들이 기다려온 민족 대명절 추석이 다가옵니다. 추석은 가족과 함께하는 풍성한 음식과 보름달, 그리고 다양한 문화 행사가 어우러지는 특별한 날입니다. 이 시기에는 과학관에서도 다채로운 소식과 이벤트가 준비되어 있어, 과학을 사랑하는 이들에게 더욱 의미 있는 시간이 됩니다. 특히, 추석을 맞아 과학관에서는 새로운 전시와 프로그램, 그리고 풍성한 선물이 준비된 이벤트가 진행되어 많은 이들의 기대를 모으고 있습니다. 과학관의 첨단 기술관이 리뉴얼을 앞두고 기존 전시물이 사라지고, 더 업그레이드된 전시로 개편된다는 소식이 전해졌습니다. 이를 기념해 특별 이벤트가 열리는데, 인증 사진을 찍고, QR코드를 통해 참여하면 다양한 경품을 받을 수 있습니다. 에어팟 프로, 로봇 청소기, 카메라 등 푸짐한 선물이 준비되어 있어 많은 이들의 관심을 끌고 있습니다. 이벤트는 9월 12일부터 10월 5일까지 진행되며, 참여 방법도 간단해 누구나 쉽게 도전할 수 있습니다. 성인 대상의 과학 학습 프로그램도 더욱 다양해졌습니다. 로봇과 인공지능, 지구과학, 자연 탐험 등 실생활과 밀접한 주제로 구성된 수업들이 마련되어 있어, 과학을 취미로 삼고 싶은 어른들에게 좋은 기회가 되고 있습니다. 각 프로그램은 운영일 3일 전까지 신청할 수 있으며, 자세한 내용은 과학관 홈페이지에서 확인할 수 있습니다. 이처럼 과학관은 남녀노소 모두가 즐길 수 있는 다양한 프로그램을 통해 과학의 대중화를 이끌고 있습니다. 잠자리를 따라가며 곤충의 생태와 환경 변화를 관찰할 수 있는 전시와 함께, 연계 프로그램도 마련되어 있어 가족 단위 방문객들에게 큰 호응을 얻고 있습니다. 또한, 국립과천과학관이 K과학투어 40선에 선정되어 과학 여행의 명소로 자리매김하고 있습니다. 이를 기념해 AI 기술을 활용한 뮤직비디오 제작 등 새로운 시도도 이어지고 있습니다. 과학관의 다양한 공간과 전시관은 AI 기술과 결합해 더욱 흥미로운 체험을 제공합니다. 과학 탐구관, 자연사관, 첨단 기술관 등 각기 다른 테마의 전시관을 지도와 영상, 음악으로 소개하며, 관람객들에게 색다른 경험을 선사합니다. AI로 제작된 뮤직비디오와 약도는 과학관 투어를 더욱 쉽고 재미있게 만들어 주며, 과학과 예술의 융합을 보여주는 좋은 예시가 되고 있습니다.

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⛺🔥 캠핑에서 배우는 생존의 법칙?!｜심심할 땐 과학 시즌4 EP.01

과천과학관의 숨겨진 공간에서 야외 캠핑을 즐기며 과학적 호기심을 자극하는 시간이 펼쳐졌습니다. 참가자들은 각자의 캠핑 경험과 로망을 나누며, 자연 속에서 별을 관찰하거나 맛있는 음식을 즐기는 등 캠핑의 다양한 매력을 이야기했습니다. 특히, 서호주 오지에서의 장기간 캠핑 경험담과 밤하늘의 수많은 별을 보고 느낀 감동은 자연의 경이로움을 새삼 일깨워 주었습니다. 이처럼 캠핑은 단순한 휴식이 아니라, 자연과 과학을 체험하는 특별한 기회가 될 수 있습니다. 캠핑을 준비하며 각자가 챙기는 필수 아이템도 다양했습니다. 더위를 많이 타는 사람은 컵이나 모자, 모기 밴드 같은 실용적인 물품을, 또 다른 이는 사진 촬영을 위한 삼각대나 스케일 바 등 전문적인 도구를 소개했습니다. 아이가 많은 참가자는 현실적인 준비물로 선크림, 텀블러, 피지 등을 꼽으며, 각자의 생활 방식과 직업적 특성이 캠핑 준비에 반영됨을 보여주었습니다. 이러한 준비물들은 캠핑의 낭만과 현실 사이에서 균형을 이루는 데 중요한 역할을 합니다. 캠핑에서 가장 중요한 요소로 텐트, 침낭, 그리고 에너지 공급 장비가 언급되었습니다. 텐트와 침낭은 야외에서의 안전과 쾌적함을 보장해 주며, 불을 피울 수 있는 장비는 조리와 체온 유지에 필수적입니다. 참가자들은 불과 물 중 무엇이 더 중요한지 토론하며, 불을 피우는 다양한 방법에 도전했습니다. 돌과 돌을 마찰시키거나, 보우드릴, 건전지와 알루미늄을 이용한 실험 등 다양한 시도를 통해 불의 원리와 에너지 전환 과정을 직접 체험했습니다. 불을 피우는 실험에서는 자연물과 도구의 선택, 그리고 마찰이나 전기 저항에 의한 열 발생 원리가 설명되었습니다. 돌과 돌의 마찰, 보우드릴의 원리, 건전지와 알루미늄의 전기 저항 등 다양한 과학적 원리를 실험을 통해 확인했습니다. 하지만 실제로 불을 피우는 것은 쉽지 않았고, 결국 라이터를 사용해 손쉽게 불을 붙이는 현대 문명의 편리함을 실감하게 되었습니다. 불을 피울 때는 연료의 건조함과 산소 공급, 그리고 안전을 위한 소화기 준비 등도 중요하게 다루어졌습니다. 야외에서 물을 얻고 정수하는 방법에 대한 과학적 설명도 이어졌습니다. 햇빛에 물을 노출시키거나 끓이는 전통적인 방법부터, 자갈, 모래, 나뭇가지 등을 이용한 여과와 흡착의 원리까지 다양한 정수법이 소개되었습니다. 여과는 물분자만 통과시키고 오염물질은 걸러내는 원리이며, 흡착은 오염물질이 특정 물질에 달라붙어 제거되는 과정을 의미합니다. 그러나 중금속과 같은 일부 오염물질은 이러한 방법으로 완전히 제거하기 어렵기 때문에, 가능하다면 정수된 물을 사용하는 것이 권장됩니다.

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2G에서 5G의 시대까지! 그리고 이젠 6G가 온다! | 선을 넘는 과학자들

대한민국은 오랜 시간 동안 정보통신 기술의 발전을 이끌어 왔습니다. 조선시대 봉수대와 같은 전통적인 통신 시스템부터 시작해, 해방 이후에는 전자식 교환기(TDX) 개발과 반도체 산업의 도약을 통해 세계적인 IT 강국으로 성장했습니다. 특히 1981년 ETRI를 중심으로 한 전자식 교환기(TDX) 개발은 대한민국을 정보통신 분야에서 세계적으로 알리는 계기가 되었습니다. 이어 삼성전자의 반도체 개발과 초고속 인터넷 보급 등은 국가적 차원의 지원과 연구진의 노력이 더해져 오늘날의 정보통신 인프라를 구축하는 데 큰 역할을 했습니다. 이러한 발전은 이동통신의 진화로 이어졌습니다. 1세대 아날로그 이동통신에서 시작해, 2세대에서는 문자 메시지와 디지털 통신이 가능해졌고, 3세대에서는 영상통화와 같은 새로운 서비스가 등장했습니다. 특히 대한민국은 2G와 3G 시대에 세계적인 기술력을 인정받으며, 전국 어디서나 통신이 가능한 환경을 조성했습니다. 스마트폰의 등장과 함께 4G LTE가 상용화되면서, 사회 전반에 걸쳐 정보의 접근성과 소통 방식이 혁신적으로 변화하였습니다. 5G 시대에 들어서면서 초저지연과 초연결이라는 새로운 패러다임이 등장했습니다. 대한민국은 세계 최초로 5G 상용화를 이루었으나, 기대에 비해 상용화된 서비스의 혁신성은 다소 미흡했습니다. 그럼에도 불구하고 5G는 산업 현장, 공장 자동화, 실시간 원격 제어 등 다양한 분야에서 새로운 가능성을 보여주고 있습니다. 초연결 사회로의 진입과 함께, 수많은 센서와 기기가 실시간으로 정보를 주고받는 환경이 조성되고 있습니다. 이제 정보통신 기술은 6G, 7G 등 미래 세대로의 도약을 준비하고 있습니다. 기존 세대의 진화뿐만 아니라, 혁신적인 기술이 요구되는 시점입니다. 예를 들어, 동시에 양방향 소통이 가능한 듀플렉싱 기술이나, 전파의 반사각을 제어하는 신개념 통신 방식 등이 연구되고 있습니다. 이러한 기술들은 기존의 한계를 뛰어넘어, 더욱 빠르고 효율적인 정보 전달을 가능하게 할 것입니다. 미래의 정보통신은 인간의 오감 전체를 활용하는 방향으로 발전할 전망입니다. 지금까지는 주로 시각과 청각에 초점을 맞췄지만, 향후에는 후각, 미각, 촉각까지 정보를 전달하는 기술이 등장할 것입니다. 예를 들어, 원격지에서 향수의 냄새를 전달하거나, 음식의 맛을 공유하는 시대가 올 수 있습니다. 또한 전파 없이도 정보를 전달하는 새로운 방식, 뇌파를 활용한 뇌통신 등 혁신적인 연구가 활발히 진행되고 있습니다.

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왜 달은 앞면만 보일까?

밤하늘을 수놓는 달은 초승달부터 보름달까지 그 모양이 시시각각 변하며 인류에게 시간의 흐름을 알려주는 소중한 지표가 되어왔습니다. 농경 사회에서 달력은 생존과 직결된 도구였기에 달의 변화를 관찰하는 일은 무엇보다 중요했습니다. 하지만 달의 위상이 아무리 바뀌어도 우리가 보는 달 표면의 무늬는 언제나 한결같다는 사실을 눈치채셨나요? 지구에서 바라보는 달은 항상 달의 앞면만을 보여주며, 그 반대편인 달의 뒷면은 오랜 시간 동안 인류에게 미지의 영역으로 남아 있었습니다. 인류가 달의 뒷면을 처음으로 목격한 것은 1968년 아폴로 8호의 우주 비행사들이 달 궤도에 진입했을 때였습니다. 그전까지 수십만 년 동안 호모 사피엔스는 단 한 번도 달의 뒷면을 보지 못했습니다. 목성이나 지구 같은 다른 천체들은 자전함에 따라 표면의 모습이 계속해서 변하지만, 달은 오직 달의 앞면만을 지구로 향하고 있습니다. 이는 달이 자전하지 않기 때문이 아니라, 달의 자전 주기와 공전 주기가 소름 돋을 정도로 정확하게 일치하기 때문에 발생하는 독특한 현상입니다. 이러한 현상을 '조석 고정'이라고 부르며, 이는 비단 달뿐만 아니라 목성의 가니메데나 토성의 타이탄 같은 다른 위성들에서도 흔히 발견됩니다. 조석 고정은 천체 간의 중력 차이인 조석력에 의해 발생합니다. 지구의 중력은 달의 가까운 부분과 먼 부분에 서로 다른 크기로 작용하여 달을 지구 방향으로 길쭉한 타원형으로 만듭니다. 만약 달의 자전 속도가 공전 속도와 달라져 이 장축의 방향이 어긋나면, 지구의 중력이 다시 이를 끌어당겨 원래의 안정적인 상태로 되돌려 놓게 됩니다. 만약 우리가 달의 앞면에 서서 지구를 바라본다면, 지구는 하늘의 한 지점에 고정된 채 지지도 뜨지도 않는 기묘한 풍경을 연출할 것입니다. 반대로 달의 뒷면에서는 평생토록 지구를 구경조차 할 수 없습니다. 이러한 특징은 우주 탐사에도 큰 영향을 미칩니다. 달의 앞면에서는 지구와 상시 통신이 가능하지만, 달의 뒷면은 달 자체가 거대한 장벽이 되어 통신을 차단하기 때문입니다. 그래서 과거의 모든 착륙선은 달의 앞면을 선택했으며, 최근에야 통신 위성을 활용해 달의 뒷면 탐사가 시작되었습니다. 향후 인류가 달 기지를 건설하게 된다면, 통신의 편의성 때문에 지구와 마주 보는 달의 앞면이 유력한 후보지가 될 것입니다. 달 기지에서 생활하는 미래의 인류는 머리 위에 가만히 떠 있는 푸른 지구를 바라보며 고향을 그리워할지도 모릅니다. 자전과 공전의 절묘한 일치가 만들어낸 이 신비로운 현상은 우리에게 익숙한 밤하늘의 풍경을 더욱 특별하게 만들어 줍니다. 언젠가 달 여행이 일상이 되는 날, 우리는 하늘에 박힌 듯 멈춰 있는 지구를 보며 우주의 경이로움을 다시금 깨닫게 될 것입니다.

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아보가드로 수는 어떻게 결정됐을까?

연필 12자루를 한 다스, 계란 30개를 한 판이라고 부르듯이, 여러 개의 물건을 묶어서 세는 단위는 일상에서 매우 유용합니다. 하지만 원자나 분자처럼 눈에 보이지 않는 미시적인 입자들을 셀 때는 어떤 단위를 사용할까요? 바로 '몰'이라는 단위가 등장합니다. 1몰은 6.022 × 10의 23승 개의 입자를 의미하며, 이 엄청난 숫자는 '아보가드로 수'라고 불립니다. 이처럼 복잡한 숫자가 왜 선택되었는지, 그리고 그 배경에는 어떤 과학적 사연이 있는지 살펴볼 필요가 있습니다. 일상적인 사물은 눈으로 직접 세어 묶음 단위를 정할 수 있지만, 원자나 분자는 너무 작아 직접 셀 수 없습니다. 과거에는 원자와 분자 개념이 명확하지 않았지만, 원소들의 상대적인 질량비는 이미 알려져 있었습니다. 가장 가벼운 수소의 질량을 1로 정하고, 다른 원소들의 질량을 상대적으로 표현했죠. 이 기준에 따라 탄소는 12, 산소는 16이 됩니다. 과학자들은 탄소 12g에 들어 있는 입자의 수를 1몰로 정의하면서, 아보가드로 수의 기원이 탄소 12g에서 출발하게 되었습니다. 만약 과학자들이 수소나 산소를 기준으로 삼았다면 1몰의 정의가 달라졌겠지만, 입자의 수 자체는 변하지 않았을 것입니다. 그러나 질량의 단위가 그램이 아닌 다른 단위였다면 이야기는 달라집니다. 예를 들어, 탄소 12파운드에 들어 있는 입자 수로 1몰을 정의했다면 아보가드로 수의 크기도 달라졌을 것입니다. 그램의 기준은 처음에는 얼음이 녹는 온도에서 1세제곱센티미터의 물의 무게로 정해졌습니다. 물은 주변에서 쉽게 구할 수 있는 순수한 물질이기 때문에 질량의 기준으로 삼기에 적합했습니다. 이렇게 정해진 1그램은 이후 12그램의 탄소에 들어 있는 원자 수를 1몰로 정의하는 데 사용되었습니다. 그램의 기준이 바뀌면 아보가드로 수 역시 달라질 수 있다는 점에서, 단위의 선택이 과학 상수의 값에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 알 수 있습니다. 길이의 단위인 미터 역시 프랑스 혁명 시기에 표준화되었습니다. 당시 프랑스 정부는 지역마다 다르던 도량형을 통일하기 위해 지구의 크기를 기준으로 미터법을 제정했습니다. 북극에서 적도까지의 거리의 1천만 분의 1을 1미터로 정의했고, 이로부터 1센티미터, 1세제곱센티미터, 그리고 1그램의 기준이 차례로 정해졌습니다. 만약 길이의 기준이 지구가 아닌 다른 기준에서 출발했다면, 그에 따라 질량 단위와 아보가드로 수의 크기도 달라졌을 것입니다.

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❌리스크 없는❌ 원자력 발전, 가능할까? | 요즘과학

에너지는 우리 일상에서 빼놓을 수 없는 존재입니다. 특히 전기를 생산하는 발전소는 현대 사회의 필수 인프라로 자리 잡고 있습니다. 여러 발전 방식 중에서도 원자력 발전은 높은 효율성과 대량의 전기 생산 능력으로 주목받아 왔습니다. 하지만 체르노빌과 후쿠시마 같은 대형 사고로 인해 원자력 발전의 위험성도 널리 알려져 있습니다. 이러한 위험을 극복하고자 최근에는 더욱 안전한 원자력 기술 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. 원전의 안전성은 다양한 기계적 부품과 복잡한 시스템에 의해 유지됩니다. 그러나 예기치 못한 자연재해나 인간의 실수로 인한 사고 가능성은 완전히 배제할 수 없습니다. 방사성 물질이 외부로 유출되기까지는 여러 단계의 방호벽이 존재하지만, 사고가 발생하면 그 피해는 매우 클 수 있습니다. 이에 따라 원전의 안전성을 높이기 위한 새로운 기술이 필요하다는 목소리가 커지고 있습니다. 이러한 요구에 부응하여 등장한 것이 바로 소형 모듈 원자로(SMR)입니다. SMR은 기존 대형 원전보다 훨씬 작은 규모로, 300MWe 정도의 전기를 생산합니다. 소형화 덕분에 발생하는 열이 적고, 자연 냉각 방식으로도 충분히 안전을 유지할 수 있습니다. 또한 주요 부품을 하나의 용기에 통합해 고장이나 사고의 위험을 크게 줄였습니다. 이로 인해 SMR은 대형 원전보다 훨씬 낮은 확률로 사고가 발생할 것으로 평가받고 있습니다. SMR은 탄소 배출이 없는 발전 방식으로, 재생 에너지와의 시너지 효과가 기대됩니다. 태양광이나 풍력 등 재생 에너지는 간헐성 문제로 인해 안정적인 전력 공급이 어렵지만, SMR은 필요한 시점에 전력을 보완할 수 있습니다. 이처럼 SMR과 재생 에너지는 서로의 약점을 보완하며, 미래 에너지 시스템의 핵심 조합으로 주목받고 있습니다. 실제로 글로벌 빅테크 기업들도 SMR에 적극적으로 투자하고 있어 그 가능성이 더욱 커지고 있습니다. SMR의 상용화는 2030년대 중반을 목표로 하고 있습니다. 기존 원전과 달리 SMR은 새로운 제작 방법과 설비가 필요하며, 안전성을 검증하는 규제 절차도 새롭게 마련되어야 합니다. 이러한 과정이 시간이 걸리지만, 우리나라는 이미 높은 원자력 기술력을 바탕으로 해외 수출까지 이루고 있어 상용화에 대한 기대가 큽니다. 앞으로 SMR이 에너지 공급의 안정성과 친환경성을 동시에 실현할 수 있을지 주목됩니다.

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무려 3년 만에 찾아온 개기월식! 과천과학관에서 보자~! 수도권 과학관 9월 핫이슈! | 과학관 알릴레오

과학관에서는 다양한 과학 현상과 프로그램 소식을 미리 접할 수 있는 기회를 제공합니다. 최근 국립과천과학관에서는 3년 만에 계기월식이 관측될 예정이라는 소식이 전해졌습니다. 밤하늘이 붉게 물드는 특별한 현상인 월식은 평소 쉽게 볼 수 없는 자연 현상으로, 많은 이들의 기대를 모으고 있습니다. 이번 월식은 9월에 관측될 예정이며, 정확한 날짜와 시간은 과학관 홈페이지에서 확인할 수 있습니다. 월식에 맞춰 과학관에서는 월식 관련 강연과 망원경 관측 프로그램도 함께 진행될 예정입니다. 이러한 프로그램은 천문 현상에 대한 이해를 높이고, 직접 관측을 통해 과학적 호기심을 자극하는 좋은 기회가 될 것입니다. 과학관은 다양한 체험과 교육을 통해 과학의 즐거움을 널리 알리고자 노력하고 있습니다. 또한 경기도 교육청 미래학교 교육원에서는 찾아가는 지역 학습장 프로그램을 통해 학생들에게 심화 탐구 실험의 기회를 제공합니다. 9월 10일부터 12월 19일까지 총 아홉 번에 걸쳐 물리학, 생명과학, 화학 등 첨단 과학 기자재를 활용한 실험 탐구 교육이 진행됩니다. 학생들은 직접 실험을 통해 과학을 체험하며, 새로운 지식을 쌓고 도전정신을 기를 수 있습니다.

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