2020년의 과학, “한계를 넘고 지평을 넓혀라”

화성 탐사, 은하수 중심 블랙홀 촬영 등 우주 프로젝트부터 세포, 원소보다 작은 입자의 영역까지

국제학술지 네이처(Nature)가 2019년의 ‘최초 블랙홀 직촬영’등의 화려한 과학적 성과를 뒤이어 2020년에 기대될 것으로 전망되는 과학 이벤트들을 선정했다.

◈ 화성 침공
네이처는 2020년은 인류의 ‘화성 침공’으로 비유할 수 있을 정도로 여러 나라들의 화성탐사가 계획된 해라고 전했다.
총 3개의 착륙선이 우리 이웃 붉은 행성인 화성을 향할 예정이다.
미항공우주국(NASA)은 차세대 화성 탐사선 ‘마스 2020 로버’를 발사할 예정이다.
마스 2020 로버는 지구로 화성의 암석 시추샘플을 가지고 귀환하도록 디자인됐으며, 함께 탑재된 작은 드론은 화성의 희박한 대기를 날며 주변을 정찰하게 된다.

나사(NASA)의 마스 2020 로버의 자세한 구조 (사진=네이처)


중국은 첫 화성 탐사선 ‘훠싱 1호’와 착륙선을 화성에 보낼 계획을 진행중이고, 러시아는 자국 우주선에 유럽우주국(ESA)의 화성 탐사로봇 ‘엑소마스’를 실어 쏘아올릴 예정이며, 작년 12월 착륙선 낙하산 테스트를 성공하는 등 순조롭게 진행중이다.
아랍에미레이트연방(UAE)도 아랍 국가들의 연합으로 첫 화성 탐사선을 화성 궤도에 올리는 미션을 진행중이다.

◈ 우리은하 중심의 ‘베헤모스’ 블랙홀을 찍어라
지난 해 첫 외계은하 블랙홀 촬영에 이어, 이번 해에는 이벤트 호라이즌 망원경 연구진이 우리 은하 중심의 거대질량 블랙홀을 찍는 것을 목표로 하고있다.
블랙홀 근처의 연속적인 가스와 항성들의 소용돌이를 추적하기 위해 여러장의 이미지 혹은 영상 등 세밀한 촬영으로 진행될 예정이다.

◈ 더 큰 입자가속기 건설을 향해
유럽 입자물리 연구소(CERN)는 2020년 메가입자가속기(mega-collider)를 건설하기 위한 예산 확보에 박차를 가하고 있다.
메가입자가속기는 현재 운영중인 대형 강입자가속기(Large Hadron Collider, LHC)보다 6배나 더 강력한 위력을 갖추도록 설계된다.

메가입자가속기 크기를 나타낸 그림.


CERN은 메가입자가속기를 기존 LHC의 일부가 교차되도록 근접해 건설하고, 총 길이 100km에 달하는 거대 원형으로 건설하도록 제안하고 있다.
입자가속기는 기본 입자들을 강력한 전자기장 하에 빛의 속도에 비교할 수 있을 만큼의 속도로 끌어올려 충돌시키는 장치다.
충돌을 통해 파생하는 다른 입자들의 증거를 찾아 우주 창조의 비밀을 풀고자 하는 것이다.
CERN은 입자가속기 실험을 통해 1983년 방사능 원자핵의 붕괴에 관여하는 입자를 발견한 것부터 비교적 최근인 2013년 ‘신의 입자’라 불리며 질량을 부여하는 역할을 하는 힉스 입자 발견까지 우주의 물질을 이루는 기본 입자들을 설명하는 이론을 증명해오고 있다.
◈ ‘합성 효모 2.0’ 생성 기술
합성생물학자들의 합성 효모를 생성하기 위한 연구가 2020년 마무리될 것으로 보인다.
합성 효모 2.0(Synthetic Yeast 2.0) 프로젝트는 4개 대륙에 걸친 여러 국가의 15개의 연구소의 연합으로 진행되고 있다.
이 프로젝트는 진핵생물이 어떻게 진화하고 돌연변이에 대처하는지 이해하기 위한 수수께끼를 풀기 위한 것이다.
이 합성 효모는 바이오연료나 의약품을 생산하는 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다.

◈ ‘휴마이스’ 인간 장기 배양 쥐
2020년에는 인간의 장기를 대체하기 위해 다른 동물을 이용하는 연구 성과가 나올 예정이다.
히로미츠 나카우치 일본 도쿄대 줄기세포연구소 교수는 쥐 배아에서 인간 세포를 배양한 조직을 만들 계획이다.
그러나 이 프로젝트는 윤리적인 면에서 비판을 받고있기도 하다.

◈ 모기가 옮기는 바이러스, 세균으로 맞불작전
인도네시아에서는 뎅기열의 확산을 막을 수 있는 기술 개발이 마무리 단계에 있다.
연구진은 뎅기열 바이러스, 치쿤구니야 바이러스, 지카 바이러스를 억제하도록 개발한 모기를 활용할 계획이다.

모기가 퍼뜨리는 바이러스성 전염병을 세균으로 막는 기술이 개발됐다. (사진=네이처)


위의 바이러스는 감염된 모기가 사람의 피를 빨면서 옮는다.
연구진은 모기에 바이러스 번식을 억제시키는 울바키아 세균을 넣어 바이러스 전염병을 옮기지 않는 모기를 개발했다.
이 모기들을 야생에 풀면 바이러스성 전염병 확산을 막을 수 있을 것으로 보고 있다.
이미 인도네시아와 베트남, 브라질의 소규모 지역에서 ‘착한 모기’를 풀어 전염병 확산을 막는 데 성공했다.
또 아프리카 중부 적도 기니에 있는 비오코섬에서는 말라리아 백신을 시험할 예정이다.
이외에도 세계보건기구는 편모충에 감염된 체체파리가 전파시키는 수면병도 정복할 예정이다.

◈ 작동시키기 위해 더 큰 압력을, 상온 초전도체
고체물리학자들이 도전하고 있는 과제는 상온에서 전기저항이 없는 물질인 ‘초전도체’를 개발하는 것이다.

초전도체 (사진=Pongkaew)


초전도체는 전기 전달시 저항이 없기 때문에 전력에 손실이 없는 무결점의 물질이다.
지금까지는 저항을 제거하기 위해 초저온 환경에서 초전도체를 만들어 왔다.
하지만 초전도에 사용되는 소재를 바꾸고 온도를 올리는 대신 압력을 극단적으로 올리는 방식으로 고온에서 초전도가 일어나는 현상이 발견되고 있다.
2019년에는 막스플랑크 연구진이 기압을 백만기압 단위로 유지한 상태로 섭씨 영하 23도에서 초전도 현상을 유지하는데 성공한 과학적 성과가 있었다.
연구진은 2020년에는 섭씨 영상 55도까지 그 한계를 끌어올릴 것으로 내다봤다.


최미영 과학 기자 press6@newskorea.com

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