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[석학인터뷰] 나한나_ 해양탐사, 우주탐사만큼 어렵다 | 2021 서울대 자연과학대 공개강연 '불확실한 세계, 그래서 과학'

바다 탐구는 예기치 못한 안전사고의 위험이 늘 도사리고 있는 험난한 작업이지만, 동시에 인간의 손길이 닿지 않은 미지의 세계를 마주할 수 있는 매력적인 과정입니다. 육지의 경계를 넘어 망망대해로 나아가면 지명조차 없는 신비로운 장소들을 만날 수 있으며, 이는 연구자들에게 경이로운 경험을 선사합니다. 이러한 탐험의 즐거움은 자연과학의 틀 안에서 해양을 전공으로 선택하게 만드는 결정적인 계기가 되기도 합니다. 직접 배를 타고 바다를 누비며 얻는 현장 경험은 단순한 이론적 지식을 넘어선 특별한 가치를 지니며 지속적인 연구의 원동력이 됩니다. 지난 150년 동안 해양 탐사 기술은 인류의 지평을 넓히며 비약적인 발전을 거듭해 왔습니다. 과거에는 상상하기 힘들었던 먼바다와 깊은 심해까지 정밀하게 관측할 수 있게 되었으며, 무인 관측 장비와 인공위성을 활용해 전 지구적인 데이터를 실시간으로 수집하고 있습니다. 특히 위성 기술은 해수면 온도와 바람의 흐름, 그리고 식물플랑크톤의 분포를 파악하여 바다의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 해줍니다. 이러한 기술적 진보는 인류가 바다를 이해하는 방식을 근본적으로 변화시켰으며, 더 넓고 깊은 시야로 지구 환경의 변화를 추적할 수 있게 합니다. 수천 미터 깊이의 심해를 관측하는 일은 여전히 거대한 물리적 장벽에 가로막혀 있는 도전적인 분야입니다. 엄청난 수압을 견딜 수 있는 특수 장비를 개발해야 할 뿐만 아니라, 수천 미터에 달하는 케이블을 연결하거나 장비를 안전하게 회수하는 과정에서도 고도의 정밀함이 요구됩니다. 깊은 바다 속은 빛이 전혀 닿지 않는 암흑의 공간이며 전파 통신이 원활하지 않아 음향 신호에 전적으로 의존해야 하는 한계가 존재합니다. 보이지 않는 상태에서 데이터를 수집하고 분석해야 하는 이러한 극한의 환경은 해양 과학자들이 반드시 극복해야 할 숙명이자 끊임없는 탐구의 대상이 되고 있습니다. 해빙은 대기 온도가 급격히 낮아지면서 바닷물이 얼어붙어 형성되는 얼음으로, 민물과는 확연히 다른 독특한 물리적 특성을 지니고 있습니다. 바닷물이 얼음으로 변하는 과정에서 자신이 품고 있던 염분을 외부로 배출하는 성질이 있는데, 이로 인해 해빙 자체는 짜지 않지만 주변의 바닷물은 염분 농도가 높아져 밀도가 커지게 됩니다. 이러한 현상은 해수의 수직적 이동을 유발하며 전 지구적인 해류 순환을 조절하는 중요한 메커니즘으로 작용합니다. 해빙의 형성과 소멸 과정은 바다와 대기가 에너지를 주고받으며 상호작용하는 역동적인 지구 시스템의 단면을 잘 보여주는 사례입니다. 해양 생태계의 변화는 기후 위기를 실감하게 하는 강력한 지표가 되며, 특히 산호초의 소멸은 해양 산성화의 심각성을 여실히 보여줍니다. 물리학적 관점에서는 이러한 변화를 수치 모델로 시뮬레이션하여 해류의 흐름과 온도의 변화를 다각도로 예측하는 데 집중하고 있습니다. 아직 명확한 발생 원인이 밝혀지지 않은 해양 현상들이 여전히 많기에, 과학자들은 다양한 시나리오를 설정하여 바다의 미래를 탐구하고 있습니다. 이러한 지속적인 연구와 데이터 수집은 변화하는 지구 환경에 능동적으로 대응하기 위한 필수적인 열쇠가 될 것이며, 우리 모두가 그 답을 찾아가는 과정에 있습니다.

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[그림으로 보는 과학뉴스] 다음 세대에 산호초는 없다

최근 발표된 환경 보고서에 따르면 2043년경부터 전 세계 산호초가 매년 백화 현상을 겪을 것이라는 경고가 나오고 있습니다. 이는 온실가스 배출로 인한 지구 온난화와 밀접한 관련이 있으며, 전 세계 산호초의 약 99%가 심각한 위기에 처할 것으로 보입니다. 산호초가 죽어가는 현상은 단순히 바다의 색이 변하는 문제가 아니라, 지구 환경 전체의 균형이 무너지고 있다는 강력한 신호입니다. 미래 세대에게는 더 이상 아름다운 산호초를 볼 기회가 없을지도 모른다는 우려가 현실로 다가오고 있습니다. 산호초는 전 세계 해양 면적의 단 0.1%만을 차지하지만, 해양 어종의 약 25%가 서식하는 생태계의 보고입니다. 이곳은 수많은 생명체가 보금자리를 틀고 살아가는 핵심적인 공간으로, 다양한 어종들이 모여들어 복잡하고 정교한 생태계 망을 구축합니다. 산호초가 형성되면 그 주변으로 산란과 짝짓기를 위한 생물들이 몰려들며 생명력이 넘치는 장소가 됩니다. 따라서 산호초의 소멸은 단순히 한 종의 멸종을 넘어, 해양 생태계 전체의 붕괴와 절멸을 의미할 정도로 막대한 영향력을 미칩니다. 산호의 생존 비결은 주산텔라(황갈색 조류)와의 신비로운 공생 관계에 있습니다. 산호는 조류에게 안전한 서식처를 제공하고, 조류는 광합성을 통해 생성한 영양분과 산소를 산호에게 공급하며 서로 돕고 삽니다. 우리가 흔히 보는 산호초의 화려한 색상은 바로 이 조류로부터 비롯된 것입니다. 이들은 뗄 수 없는 동반자로서 수천 년간 바다의 생명력을 유지해 왔습니다. 하지만 이러한 정교한 공생 체계는 외부 환경 변화, 특히 수온 상승에 매우 취약하다는 치명적인 약점을 가지고 있습니다. 지구 온난화로 인해 바다의 수온이 상승하면 산호와 공생하던 조류는 더 이상 견디지 못하고 죽거나 떠나게 됩니다. 영양 공급원을 잃은 산호는 점차 투명해지다가 결국 하얀 석회질 골격만 남게 되는데, 이것이 바로 백화 현상입니다. 백화 현상은 산호가 굶주려 죽어가는 과정이며, 한 번 시작되면 회복이 매우 어렵습니다. 화려했던 바닷속 풍경이 하얀 죽음의 공간으로 변하는 과정은 기후 위기가 해양 생태계에 가하는 물리적인 타격이 얼마나 즉각적이고 치명적인지를 여실히 보여줍니다. 현재 호주의 그레이트 배리어 리프와 일본의 이시가키섬 등 세계적인 산호 군락지의 절반 가까이가 이미 백화 현상을 겪고 있습니다. 대기 중 이산화탄소 농도가 높아지면 해양 산성화가 진행되어 산호의 생존을 더욱 어렵게 만듭니다. 과학자들은 산호를 기후 변화의 가장 대표적인 해양 지표로 삼고 있으며, 산호초의 위기는 곧 인류의 위기임을 강조합니다. 해양 생태계의 4분의 1을 지탱하는 산호초를 보호하는 일은 지구의 미래를 지키기 위해 더 이상 미룰 수 없는 시급한 과제입니다.

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[SC과학탐구생활] 과당당 프로젝트 : 아차상 특집

식물은 보통 빛을 받아 광합성을 하며 자라지만, 콩나물은 예외적으로 어둠 속에서 길러집니다. 이는 식용 식물로서의 부드러운 식감을 유지하기 위한 전략입니다. 빛을 받으면 식물은 광합성을 통해 조직이 튼튼해지고 질겨지는데, 이를 방지하기 위해 검은 천으로 빛을 차단하여 연한 상태를 유지하는 것입니다. 광합성을 의도적으로 방해함으로써 식물이 잎을 틔우고 조직을 강화하는 대신, 뿌리와 줄기 부분만 연하게 자라도록 유도하는 원리입니다. 우리가 일상에서 즐겨 먹는 노란 콩나물은 식물의 생장 과정을 인위적으로 조절하여 얻어낸 과학적 결과물이라고 할 수 있습니다. 비눗방울이 항상 구(球) 형태를 띠는 것은 액체가 가진 표면장력 때문입니다. 표면장력은 액체가 표면적을 최소화하려는 힘이며, 기하학적으로 같은 부피 대비 표면적이 가장 작은 형태가 바로 구입니다. 물의 강한 표면장력은 비눗방울이 구(球) 형태를 유지하게 만들며, 이는 자연의 효율성을 보여주는 흥미로운 사례입니다. 비눗방울 용액에 세제를 섞는 이유는 물의 강한 표면장력을 적절히 조절하여 얇은 막이 쉽게 터지지 않고 유지되도록 돕기 위해서입니다. 특수한 틀을 사용하면 사각형 모양의 비눗방울도 일시적으로 만들 수 있지만, 자연 상태에서는 항상 가장 안정적인 구(球) 형태를 취하게 됩니다. 동일한 드레스 사진을 보고도 사람마다 색상을 다르게 인식하는 현상은 빛과 뇌의 상호작용에 기인합니다. 연구에 따르면 이는 단순한 시각적 차이를 넘어 개인의 생체 리듬이나 연령과도 관련이 있습니다. 아침형 인간이나 고연령층은 주로 흰색과 금색으로 인식하는 경향이 있는 반면, 저녁형 인간이나 젊은 층은 파란색과 검은색으로 보는 경우가 많습니다. 이는 뇌가 주변 조명 조건을 어떻게 해석하고 보정하느냐에 따라 색채 대비를 다르게 받아들이기 때문입니다. 우리 눈이 노란색 빛과 파란색 물체를 구별하는 과정에서 발생하는 이러한 착각은 인간의 지각 시스템이 얼마나 주관적이고 복잡하게 작동하는지를 잘 보여줍니다. 물속에 사는 물고기들도 인간처럼 냄새를 맡을 수 있는 후각 기관을 가지고 있습니다. 물고기의 비공 내부에는 후낭이라는 감각 세포 집합소가 있어, 물에 녹아 있는 미세한 냄새 분자를 감지하고 이를 뇌로 전달합니다. 이러한 후각은 먹이를 찾거나 안전한 서식지를 탐색하고, 연어처럼 산란을 위해 고향으로 회귀하는 길을 찾는 데 결정적인 역할을 합니다. 하지만 최근 지구 온난화로 인한 해양 산성화는 물고기들의 이러한 예민한 후각 기능을 저하시키고 있습니다. 생존에 필수적인 감각이 위협받는 현상은 해양 생태계 전반의 불균형을 초래할 수 있다는 점에서 환경 보호의 중요성을 다시금 일깨워줍니다. 일상에서 고속도로 소음이 날씨에 따라 다르게 들리는 이유는 소리가 전달되는 매질인 공기의 상태 변화 때문입니다. 소리는 파동의 형태로 전달되는데, 이를 매개하는 공기의 밀도가 높을수록 소리는 더 멀리, 더 선명하게 전달됩니다. 흔히 기압이 높은 날이나 습도가 높은 비 오는 날에 소리가 더 잘 들리는 경향이 있는데, 이는 공기 중의 수증기나 높은 압력이 공기 밀도를 높여 소리의 전달 효율을 극대화하기 때문입니다. 따라서 평소보다 주변 소음이 유독 크게 느껴진다면, 이는 현재 주변 공기의 밀도가 평상시보다 높아져 소리가 이동하기 최적의 조건이 형성되었음을 의미하는 과학적인 신호로 해석할 수 있습니다. 남이 나를 간지럽히면 참기 힘들 정도로 간지럽지만, 스스로를 간지럽힐 때는 아무런 반응이 없는 이유는 뇌의 예측 능력에 있습니다. 우리 뇌의 소뇌는 자신의 움직임에 따른 감각 결과를 미리 예측하여 해당 자극에 대한 반응을 억제합니다. 즉, 스스로를 간지럽힐 때는 언제 어디서 자극이 올지 뇌가 이미 알고 있기 때문에 주의를 기울일 필요가 없다고 판단하여 활성도를 낮추는 것입니다. 반면 타인의 자극은 예측이 불가능하기 때문에 뇌가 이를 비상 상황이나 중요한 정보로 인식하여 강렬한 반응을 이끌어냅니다. 이러한 메커니즘은 인간이 수많은 자극 속에서 자신과 외부 세계를 구분하고 효율적으로 정보를 처리하기 위한 진화의 결과입니다.

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