10월 19

[알아봅시다] 영화 아바타 속 ‘신비의 자원’ 상온 초전도 사상 첫 구현

[알아봅시다] 영화 아바타 속 ‘신비의 자원’ 상온 초전도 사상 첫 구현

2020.10.15 16:39

영화 아바타에 나오는 떠 있는 섬 ‘할렐루야 아일랜드‘. 중력은 약하고 자기장에 의해서 섬이 공중에 뜰 수 있는 것으로 그려졌다.

영화 아바타에 나오는 떠 있는 섬 ‘할렐루야 아일랜드‘. 중력은 약하고 자기장에 의해서 섬이 공중에 뜰 수 있는 것으로 그려졌다.

2009년 개봉한 고전 SF 영화 ‘아바타(사진)’는 인류가 매우 비싸고 귀한 자원 ‘언옵테늄’을 캐러 외계 행성 판도라에 진출하는 장면으로 시작한다. 이 자원은 사람이 살아가는 온도인 상온에서 ‘초전도 현상’을 보이는 ‘상온 초전도체’로, 인류의 삶을 혁신할 매우 중요한 물질로 등장한다.

SF영화에서도 태양계 바깥의 먼 외계 행성에서나 캘 수 있는 물질로 그려질 만큼 ‘꿈의 물질’로 여겨져 온 상온 초전도체가 사상 최초로 개발됐다. 

●꿈의 물질 상온 초전도체 첫 성공

랜거 다이어스 미국 로체스터대 기계공학과 교수팀은 약 15도의 상온에서 초전도 현상을 보이는 물질을 실험을 통해 발굴해 그 결과를 국제학술지 네이처 14일자(현지시간)에 발표했다.

초전도체는 물질의 전기 저항이 0이 되는 ‘완전 도체’의 특성과, 주변 자기장을 밀쳐내 완전히 상쇄하는 ‘완전 반자성’의 특성을 동시에 지니는 물질이다. 전기 저항을 줄여 전력 송신의 효율을 높이고 전자제품을 효율화하며 모터 등을 소형화하는 등 전기 및 전자기술을 혁신할 수 있는 기술로 꼽힌다. 미래 에너지 기술로 꼽히는 핵융합이나 의료영상인 자기공명영상(MRI)도 개선할 수 있다. 자기장을 밀쳐내 자기부상열차 등을 가능케 할 핵심 기술이기도 하다.

하지만 기존의 초전도체는 영하 270~영하 수십 도의 극저온 환경에서만 작동이 가능했다. 값비싼 액체 헬륨이나 액체 질소 등을 통한 냉각이 필수고, 구현도 번거로워 응용이 어려웠다. 이에 물리학자들은 초전도체를 일상에서 널리 응용하기 위해 영상의 온도에서 작동하는 상온 초전도체를 개발하기 위해 노력했다. 

2015년 이후 황화수소(H3S), 2019년 수소화란타넘(LaH10)을 이용한 초전도체가 등장하면서 구현 온도가 영하 약 20도까지 올라오면서 돌파구가 열렸다. 박두선 성균관대 물리학과 교수는 “기존에도 일부 상온 초전도 현상이 보고됐지만 대부분 신뢰성이 낮아 가짜과학 취급하는 분위기까지 있을 정도로 상온 초전도는 구현하기 어려운 주제였다”며 “하지만 점차 수소를 기반으로 한 물질을 통해 영하 70도, 영하 20도 등으로 온도를 높여온 끝에 이번에 상온 초전도를 현실화하게 됐다”고 설명했다.

기존의 초전도체는 액체질소 등으로 온도를 최소 영하 수십 도 이하로 낮춘 상태에서만 구현이 가능했다. 사진은 초전도체 위에 자석을 띄운 실험으로, 초전도체 특유의 반자성 효과(마이스너 효과)로 자석이 공중에 떠 있다. 로체스터 제공

기존의 초전도체는 액체질소 등으로 온도를 최소 영하 수십 도 이하로 낮춘 상태에서만 구현이 가능했다. 사진은 초전도체 위에 자석을 띄운 실험으로, 초전도체 특유의 반자성 효과(마이스너 효과)로 자석이 공중에 떠 있다. 로체스터 제공

●수소 기반 물질로 상온에서도 ‘전자쌍’ 유지…압력 낮추는 후속 연구는 필요

이번 연구는 상온에서 초전도체를 만들 수 있음을 보인 첫 연구다. 연구팀은 지표에서 느끼는 기압의 약 260만 배의 초고압 환경에서 수소와 황, 탄소가 포함된 재료 물질을 다이아몬드 소재에 넣고 빛을 이용해 합성시키는 방법으로 영상 15도의 상온에서 초전도성을 지닌 물질을 만드는 데 성공했다. 다이어스 교수는 “상온 초전도체에는 가볍고 결합이 강한 재료가 필요한데 수소는 조건을 만족시키는 이상적인 재료”라고 말했다.

초전도체의 작동 원리를 설명하는 이론인 BCS이론에 따르면, 원래는 양자역학적 특성 중 하나인 ‘스핀’이 분수 값을 갖는 ‘페르미온’인 전자가 초전도체 내에서 원자의 진동(포논)의 매개에 의해 두 개씩 짝을 이루면서 초전도 현상이 시작된다. 전자 두 개가 쌍을 이룬 유사 입자를 ‘쿠퍼쌍’이라고 하는데, 쿠퍼쌍은 스핀이 정수 값을 갖는 ‘보존’처럼 움직인다.

파울리의 배타원리에 따르면, 원래 페르미온은 한 에너지 준위에 하나의 스핀밖에 존재할 수 없다. 반면 보존은 아주 많은 입자가 같은 에너지 준위에 머물러 한 덩어리로 움직일 수 있다. 쿠퍼쌍 역시 원래는 전자 두 개지만, 보존의 성격을 띠기 때문에 한 덩어리로 흐른다. 이 현상을 응축이라고 한다. 이 경우, 마치 광장에서 군중이 발을 맞춰 동시에 걷는 경우 진로에 방해가 되는 다른 사람이 없어 이동 속도가 빨라지는 것처럼 전류 역시 흐름에 제약이 사라진다. 전기 저항이 없어지는 것이다.

수소는 이런 쿠퍼쌍을 만들어 초전도 현상을 낳는 데 유리하다. 박 교수는 “수소는 가장 가벼운 물질로 진동에너지가 상대적으로 크기 때문에 전자 사이를 묶어주는 힘이 강해 상온에서도 초전도 특성을 나타낼 것이라는 추정이 있었다”라며 “다만 수소가 금속이 아닌 부도체라 현실성이 없다는 반론이 있었는데 이번에 실제로 초전도체로 작동한다는 사실이 증명됐다”고 설명했다.

다이어스 교수 역시 “수소를 이용해 만든 금속성 고체는 초전도 현상을 보이는 온도가 높으면서 강력한 전자쌍을 형성할 수 있다”며 “다만 순수한 수소로 금속 고체 상태를 만들려면 압력이 너무 커야 해 수소가 많은 다른 물질을 이용하는 발상의 전환을 통해 성공했다”고 말했다.

연구팀은 향후 더 낮은 압력 조건에서 상온 초전도체를 만드는 기술을 연구할 계획이다. 다이어스 교수는 “그 동안 저온의 제약 때문에 실생활에 응용되지 못하던 물질이 이번 연구로 제약을 벗어나 응용의 길을 열게 됐다”고 말했다. 공동연구자인 애슈칸 살라마트 미국 네바다대 교수는 “이번 연구로 향후 2억메가와트시(MWh)의 에너지를 손실 없이 전송하는 전력망이나 자기부상열차, 더 빠르고 효율 좋은 디지털 전자기기가 저장기술이 개발될 것”이라며 “현재의 반도체 세상에서 배터리 등이 필요없어지는 초전도 세상으로 들어가게 될 것”이라고 말했다.

한국은 아직 상온 초전도 분야를 본격적으로 연구하는 연구자가 없다. 하지만 관련 연구자들이 모여 연구를 시작할 계획이다. 박 교수는 “BCS이론 만으로 상온 초전도체를 설명할 수 있는지 등 이론과, 다른 상온 초전도 물질을 발굴하는 것처럼 다양한 연구가 시작될 것”이라며 “이번 성과를 계기로 한국에서도 관련 연구자들이 상온 초전도 연구회를 꾸리기 위해 논의중이다. 비록 후발주자지만 미래를 대비하고 나아가 선도할 수 있도록 준비를 할 계획”이라고 말했다.

초전도체 발전 과정을 정리한 그래프다. 가로축은 연도이고 세로축은 구현 온도를 절대온도로 기록한 것이다. 1911년 처음 등장한 뒤 점차 온도가 높아지다가 1980년대에 등장한 페로브스카이트 구조 물질을 이용한 고온 초전도체가 여러 차례 온도 혁신을 이뤘다. 최근에는 수소 기반 물질(황화수소, H2S 등)이 비약적인 온도 상승을 이뤘고, 이번에 미국 로체스터대 연구팀 역시 황화수소와 탄소를 적절히 활용해 상온 초전도에 사상 처음으로 성공했다. 위키미디어 제공

초전도체 발전 과정을 정리한 그래프다. 가로축은 연도이고 세로축은 구현 온도를 절대온도로 기록한 것이다. 1911년 처음 등장한 뒤 점차 온도가 높아지다가 1980년대에 등장한 페로브스카이트 구조 물질을 이용한 고온 초전도체가 여러 차례 온도 혁신을 이뤘다. 최근에는 수소 기반 물질(황화수소, H2S 등)이 비약적인 온도 상승을 이뤘고, 이번에 미국 로체스터대 연구팀 역시 황화수소와 탄소를 적절히 활용해 상온 초전도에 사상 처음으로 성공했다. 위키미디어 제공

●초전도 현상 발견 109년 만에 성공…상온 초전도체 도전 역사

초전도체는 1911년 네덜란드 물리학자 헤이커 오너스가 엑체헬륨으로 수은을 절대온도 약 4.2도(4.2K, 섭씨 영하 약 269도)까지 낮추는 과정에서 전기 저항이 0이 되는 현상을 관측해 처음 발견했다. 이후 납이나 질화니오븀 등 다른 물질을 이용해서도 초전도체가 발견됐지만, 모두 영하 270~230도 부근의 극저온에서 초전도 현상을 보였다.

이후 1980년대에 이보다 수십 도 이상 높은 온도에서 초전도 현상을 보이는 물질들이 발견되면서 높은 온도에서 작동하는 초전도체 개발이 붐을 이뤘다. 극저온에서 초전도 현상을 보이는 초전도체와 구분하기 위해 이들에게 ‘고온 초전도체’라는 이름이 붙었다. 란타넘과 바륨, 산화구리 등이 페로브스카이트라는 독특한 입체 결정구조로 결합한 LBCO가 30K(섭씨 영하 약 240도) 부근에서 처음 초전도 현상을 보였고, 이후 비슷한 물질을 대상으로 한 연구를 통해 150K(섭씨 영하 약 120도)에서도 작동하는 초전도체가 등장했다.

2015년 이후에는 황화수소(H3S)를 이용한 초전도체가 등장하면서 203K(섭씨 영하 약 70도)의 비교적 높은 온도에서 초전도성을 보이는 초전도체가 나왔다. 이어 2019년에는 수소화란타넘(LaH10)을 이용해 250K(섭씨 영하 약 23도)에서 작동하는 초전도체가 나오면서 곧 상온에서 작동하는 초전도체가 나올 수 있다는 기대가 높아져 왔다.

  • 윤신영 기자 ashilla@donga.com

[출처] http://dongascience.donga.com/news.php?idx=40665

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10월 19

[표지로 읽는 과학]100년 만에 구현한 상온 초전도

[표지로 읽는 과학]100년 만에 구현한 상온 초전도

2020.10.17 07:00

네이처 제공

네이처 제공

국제학술지 네이처는 이달 14일 상온을 가리키는 온도계와 아주 높은 압력을 가리키는 기압계그림을 표지에 실었다. 네이처는 14.5도의 상온과 대기압의 267만 배에 이르는 고압 환경에서 초전도성을 나타내는 물질을 찾은 연구를 커버스토리로 소개했다.

네덜란드 물리학자 카멜린 온네스가 1911년 처음 발견한 초전도성은 특정 조건에서 전기 저항이 0이 되고 주변 자기장을 밀어내는 성질이다. 초전도성을 갖는 물질인 ‘초전도체’로 전선을 만들면 전기를 손실 없이 보낼 수 있어 전기 제품의 효율을 높이거나 크기를 작게 만들 수 있다.

전기 저항이 0이 되면 초전도체는 내부로 들어오는 자기장을 밀어내는 ‘마이스너 효과’가 나타난다. 초전도체를 이용해 레일을 만들면 마찰과 소음이 거의 없는 연료 효율이 높은 자기부상열차도 만들 수 있다. 현재의 자기부상열차는 에너지의 대부분을 열차를 부양 시키는데 쓰고 있어 비효율적이다.

현재 주변에서 초전도체를 쉽게 볼 수 없는 이유는 초전도성이 극저온 환경에서만 나타나기 때문이다. 온네스가 수은에서 초전도성을 발견했을 때도 영하 270도였다. 극저온을 유지하려면 비싼 액체 헬륨이나 액체 질소로 물질을 냉각해야 하고 그밖에 고압의 조건도 필요하다. 이런 이유로 물리학자들은 보다 높은 온도에서 초전도성이 나타나는 초전도체를 찾아나섰다. 

수소를 기반으로 만든 물질이 비교적 높은 온도에서 초전도성을 나타냈다. 2015년이 지나 황화수소(H3S)와 수소화란타넘(LaH10)을 이용한 초전도체가 등장하면서 마침내 비교적 높은 온도인 영하 20도에서 초전도성을 구현할 수 있었다.

랜거 다이어스 미국 로체스터대 연구팀은 ‘다이아몬드 앤빌셀’로 만든 고압의 환경에서 수소와 탄소 그리고 황을 광화학적으로 합성해 만든 탄소 질 황 수소화물이 14.5도에서 전기 저항이 0이 되는 걸 관찰해 상온에서 작동하는 최초의 초전도체를 만들었다.

다이어스 교수는 “아주 낮은 온도라는 조건 때문에 일상 생활에 초전도체를 활용할 수 없었다”며 “이번 연구가 그동안의 장벽을 깨고 초전도체를 적극 활용할 수 있는 길을 열었다”고 말했다.

상온에서 초전도성을 구현했지만 ‘압력’이라는 숙제가 남았다. 다이어스 교수는 앞으로 더 낮은 압력에서 작동하는 상온 초전도체를 연구할 예정이다. 만약 압력도 대기압 수준까지 끌어올린다면 그동안 상상해왔던 에너지를 손실 없는 전력망이나 자기부상열차가 만들어져 새로운 세상이 펼쳐질지도 모른다.

  • 김우현 기자 mnchoo@donga.com
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[출처] http://dongascience.donga.com/news.php?idx=40693

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9월 30

신소재 ‘흑린’ 변형 모습 초고속 전자현미경으로 최초 포착

신소재 ‘흑린’ 변형 모습 초고속 전자현미경으로 최초 포착

2020.09.28 15:13

흑린이 빛에 반응해 구조 변형이 나타나는 모습

[울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

울산과학기술원(UNIST)은 차세대 전자 소자의 소재 물질로 주목받고 있는 흑린(검은색 인·Black phosphorus)이 외부 빛에 반응해 주름처럼 구겨지는 전 과정을 최초로 포착했다고 28일 밝혔다.

울산과기원에 따르면 화학과 권오훈 교수팀은 흑린에 섬광을 비추는 방법으로 흑린 내부 미세 구조가 변형되는 전 과정을 관찰하는 데 성공했다.

흑린은 전자 소자나 나노 스케일 미세 기계(NEMS) 재료로 주목받는 물질이다.

이러한 소자 재료로 쓰려면 전기적 특성을 쉽게 바꿀 수 있는 재료여야 하는데, 흑린은 외부 자극으로 미세 구조가 변형되면 전기적 특성이 변하는 특이한 성질이 있다.

지금까지는 흑린이 외부 자극에 반응해 순간적으로 구조가 변하는 모습을 직접 관찰한 연구는 없었다.

나노미터(㎚·1㎚는 10억 분의 1m) 수준의 구조 변형을 일으키기 때문에 순간을 포착하기 힘든 데다, 원자 수준으로 얇은 흑린의 미세한 구조 변형을 보기 위해서는 특별한 관찰법이 필요했기 때문이다.

4차원(3차원 공간과 시간) 이미지로 재구성된 흑린 주름 형성

[울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 빛을 외부 자극으로 이용해 흑린의 미세 구조가 실시간으로 변하는 모습을 관찰했다.

짧은 순간의 반응을 포착하기 위해서 초고속 전자현미경을 이용했다.

초고속 전자현미경은 초고속 촬영 카메라처럼 아주 짧은 시간 간격으로 원자 수준의 움직임을 끊어 찍을 수 있다.

특히 연구팀은 초고속 전자현미경을 이용한 ‘암시야 이미징'(Dark field Imaging) 기법을 적용했다.

암시야 이미징은 전자빔이 물질 내부를 통과하면서 얻은 정보를 모아 이미지를 구성하는 방법이다.

연구팀은 현미경으로 얻은 2차원 이미지를 3차원으로 재구성한 뒤 시간 단위로 이어 붙이는 방법으로 흑린의 미세 구조가 변하는 전체 과정을 얻었다.

이를 통해 연구팀은 흑린을 구성하는 인 원자가 더 빼곡하고 탄탄하게 쌓여 있는 방향으로 구조 변형이 잘 생긴다는 사실을 발견했다.

권오훈 교수(오른쪽)와 김예진 연구원

[울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

권 교수는 “이번 연구는 흑린의 독특한 원자 배치 구조 때문에 발생하는 다양하고 특이한 성질을 빛을 이용해 아주 짧은 시간 단위로 조절할 수 있다는 것을 보였다는 점에서 실증적으로도 가치 있는 연구”라고 자평했다.

이번 연구 결과는 나노 분야 국제 학술지인 ‘에이씨에스 나노'(ACS Nano)에 9월 23일 자로 출판됐다.

연구 수행은 한국연구재단과 기초과학연구원(IBS), 삼성종합기술원 지원을 받아 이뤄졌다.

연합뉴스

[출처] http://dongascience.donga.com/news.php?idx=40186

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9월 30

유럽의 행성망원경 ‘키옵스’ 첫 관측물은 3200도의 타원형 행성

유럽의 행성망원경 ‘키옵스’ 첫 관측물은 3200도의 타원형 행성

2020.09.28 20:16

유럽의 외계행성 정밀탐사 우주망원경 키옵스(CHEOPS)가 관측한 HD 133112 행성계와 태양계를 비교했다. 유럽우주국 제공

유럽의 외계행성 정밀탐사 우주망원경 ‘키옵스(CHEOPS)’가 관측한 HD 133112 항성계와 태양계를 비교했다. 유럽우주국 제공

유럽의 외계행성 정밀탐사 우주망원경 ‘키옵스(CHEOPS)’가 3200도가 넘는 뜨거운 타원형 행성을 첫 관측물로 내놓았다. 이 정도 온도는 철도가 녹아내리는 정도다.

빌리 벤츠 스위스 베른대 천체물리학부 교수 연구팀은 키옵스를 활용해 WASP-189b 행성을 분석한 연구결과를 이달 28일 국제학술지 ‘천문학 및 천체물리학’에 발표했다.

키옵스는 유럽우주국(ESA)의 첫 외계행성 우주망원경우로 지난해 12월 발사됐다. 키옵스는 외계 행성을 찾아내는 미국항공우주국(NASA)의 행성사냥꾼 테스(TESS) 같은 위성과 달리 이미 알려진 행성을 정밀 분석해 특징을 찾아내는 임무를 갖고 있다. WASP-189b는 영국의 광역행성추적(WASP) 프로젝트에서 발견된 천체 중 하나다.

WASP-189b는 지구로부터 322광년 떨어진 항성 HD 133112를 2.5일에 한 번 도는 가스행성이다. 목성보다도 1.5배 큰 행성이나 별과 거리는 지구와 태양 간 거리의 20분의 1에 불과하다. HD 133112는 지름이 태양의 2.4배다. 태양보다 2200도 뜨거워 행성을 가진 별 중 가장 뜨거운 별로 꼽힌다.

유럽우주국 제공

키옵스가 관측한 WASP 189 행성계의 밝기다. 키옵스는 행성이 별 뒤로 숨어들어가며 밝기가 줄어드는 ‘엄폐(occultation)’와 행성이 별 앞을 통과하며 밝기가 어두워지는 ‘통과(transit)’를 활용해 행성을 분석한다. 유럽우주국 제공

키옵스는 행성의 빛을 직접 측정하지는 않았다. 행성이 별과 너무 가까워 볼 수 없기 때문이다. 대신 간접적인 방법을 이용한다. 행성이 별 앞을 통과할 때 별을 가려 밝기가 어두워지는 것을 이용하는 방법이다. 외계의 행성을 찾을 때 주로 쓰는 방법으로 키옵스에 참여 중인 디디에 쿠엘로 제네바대 교수가 이 방법을 찾아내 지난해 노벨 물리학상을 수상했다. 키옵스는 여기에 WASP-189b가 매우 밝은 걸 이용해 행성이 별 뒤로 사라질 때 줄어드는 빛을 측정하는 방법도 활용했다.

연구팀은 WASP-189b의 표면에 밝고 어두운 부문이 나타나는 것을 확인해 이 행성이 가스가 고르게 흐르지 않는다는 것을 밝혀냈다. 또 별의 적도 부분이 늘어난 타원형 행성이라는 것도 밝혀냈다.

WASP-189b는 한 면이 항상 별을 바라보는 조석고정 현상도 보였다. 조석고정 현상은 한 천체를 도는 다른 작은 천체가 중력 때문에 공전 주기와 자전 주기가 일치하는 현상이다. 때문에 태양계 목성이나 토성 기후와는 완전 다른 양상을 보인다. 키옵스 관측에 따르면 WASP-189b 표면 온도는 3200도에 달하는 것으로 나타났다. 연구팀은 “철이 고온에서 녹아 기체 상태가 될 정도의 극단적인 환경을 가진 행성”이라고 설명했다.

벤츠 교수는 “이런 뜨거운 별을 공전하는 행성은 극소수에 불과한 만큼 이후 연구를 위한 좋은 자료가 될 것”이라며 “키옵스를 이용한 관측으로 외계 행성에 대한 더 놀라운 발견을 기대하고 있다”고 말했다.

키옵스의 상상도다. 유럽우주국 제공

키옵스의 상상도다. 유럽우주국 제공

 

  • 조승한 기자 shinjsh@donga.com

[출처] http://dongascience.donga.com/news.php?idx=40206

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9월 16

금성 대기에서 생명 활동 흔적 제시하는 물질 발견

금성 대기에서 생명 활동 흔적 제시하는 물질 발견

2020.09.15 10:12

일본 탐사서 아카쓰키가 자외선을 이용해 촬영한 금성의 대기 모습이다. 두터운 대기 때문에 지표면은 고온 고압의 지옥 같은 환경이지만, 대기와 구름 사이에는 생명이 살 수 있는 환경이 일부 있을 것으로 추정된다. 이번에 미국과 영국 연구팀은 대기에서 생명체가 생산하지 않으면 발견하기 힘든 물질인 인화수소를 발견했다. 금성에 생명체가 존재할지 관심이 모인다. JAXA 제공

일본 탐사서 아카쓰키가 자외선을 이용해 촬영한 금성의 대기 모습이다. 두터운 대기 때문에 지표면은 고온 고압의 지옥 같은 환경이지만, 대기와 구름 사이에는 생명이 살 수 있는 환경이 일부 있을 것으로 추정된다. 이번에 미국과 영국 연구팀은 대기에서 생명체가 생산하지 않으면 발견하기 힘든 물질인 인화수소를 발견했다. 금성에 생명체가 존재할지 관심이 모인다. JAXA 제공

금성의 대기에서 현재까지의 지질학, 대기과학 지식으로는 탄생 과정을 설명할 수 없는 기체 물질이 발견됐다. 가장 유력한 생성 경로는 미생물 등 생명체의 활동으로, 천문학계는 금성의 대기에 미생물 형태의 생명체가 존재할 가능성을 제기했다.

제인 그레이브스 영국 케임브리지대 천문학연구소 연구원과 카디프대, 미국 동아시아관측소, 매사추세츠공대(MIT) 등 공동 연구팀은 금성 대기를 지상 망원경 두 곳의 광학 분석장비로 관측한 결과 ‘인화수소(포스핀)’ 기체가 포함돼 있다는 사실을 발견해 천문학 분야 국제 학술지 ‘네이처 천문학’ 14일자(현지시간)에 발표했다.

금성은 태양계 내에서도 가장 생명체가 살기 어렵다고 여겨져 온 행성이다. 지구보다 태양에 30% 가까워 태양열을 더 많이 받는 데다, 두꺼운 이산화탄소 대기가 표면을 휘감고 있어 강한 온실효과로 지표면 평균 기온이 태양계에서 가장 높은 460도 이상이다. 기압도 높아서 지상에서 지구의 91배에 해당하는 91기압의 압력을 받는다. 바다 속 910m 지점에서 받는 수압과 같다. 액체 상태의 물은 당연히 존재하지 않는다.

이렇다 보니 외계생명체의 존재를 찾아온 우주생물학자들도 온도가 더 낮고 물이 액체로 존재할 가능성이 있는 태양계 외곽 행성에서 생명의 흔적을 찾고 있었다.

연구팀은 칠레 북부 아타카마 사막에 있는 전파망원경 집합체인 아타카마대형밀리미터집합체(ALMA)와 미국 하와이에 위치한 제임스클러크맥스웰망원경(JCMT)에서 빛의 파장 등 광학적 특성을 측정하는 분광학 장비를 이용해 금성 대기 속 물질을 분석했다. 그 결과 인화수소 기체가 대기 중에 20ppb 존재한다는 사실을 확인했다. ppb는 대기 10억g에 포함된 미량물질의 질량을 g으로 표시한 단위로, 20ppb는 대기 중에 인화수소가 0.000002% 들어있다는 뜻이다.

문제는 금성의 지질과 대기 환경에서는 인화수소가 기체로 존재하기가 매우 어렵다는 사실이다. 심채경 한국천문연구원 우주과학본부 선임연구원은 “인화수소는 목성과 토성에서만 발견되던 물질”이라고 말했다. 지각을 갖지 않은 가스행성에서 주로 발견됐다는 뜻이다. 수소 원소가 부족한 금성 등 지구형 행성에서 인은 산소와 결합한 형태로 더 안정적으로 존재한다. 우주생물학자인 이강환 과학기술정보통신부 과학기술보좌관은 “불안정한 물질이기 때문에 만들어지면 곧바로 다른 물질로 산화된다”며 “끊임없이 새롭게 만들어져야만 대기 안에서 관측이 가능하다”고 말했다.

연구팀은 수소가 결합된 인화수소가 안정적으로 존재하기 위해서는 두 가지 방법밖에 없다고 주장했다. 먼저 인류가 아직 모르는 새로운 지질학 및 대기과학적 생성 과정이 존재할 가능성이다. 구름이나 지표, 지하 등에서한 새로운 화학적 합성 과정이 존재할 가능성이다. 나머지 하나의 가능성은 미생물이 생산했을 가능성이다. 이 보좌관은 “매우 독성이 강한 물질로 지구에서는 산소를 사용하지 않는 장내미생물이나 심해·늪 미생물 등 혐기성 미생물이 생산한다”고 말했다.

연구팀의 클라라 소사실바MIT 연구원 역시 “지각을 지닌 행성 중 인화수소를 발견할 수 있는 유일한 행성은 지구였고 그 이유는 생명체”라며 “우리는 생명체 없이 이 물질이 생성될 수 있는 모든 가능성을 탐색했다. 천문학자들이 추가 연구를 통해 다른 가능성을 찾아 연구를 해 주길 기대하고 있다”고 말했다.

하와이 제임스클러크맥스웰망원경(JCMT, 녹색)과 칠레 아타카마대형밀리미터집합체(ALMA, 붉은색)의 관측 결과다. 가운데 두 관측값의 오차가 0인 부분이 보인다. 두 측정값이 일치하는 그래프를 바탕으로 대기에 약 20ppb의 인화수소가 포함돼 있다고 연구팀은 결론 내렸다. 네이처 천문학 논문 캡쳐

하와이 제임스클러크맥스웰망원경(JCMT, 녹색)과 칠레 아타카마대형밀리미터집합체(ALMA, 붉은색)의 관측 결과다. 가운데 두 관측값의 오차가 0인 부분이 보인다. 두 측정값이 일치하는 그래프를 바탕으로 대기에 약 20ppb의 인화수소가 포함돼 있다고 연구팀은 결론 내렸다. 네이처 천문학 논문 캡쳐

천문학자들은 금성이 생명체가 존재하기에 매우 어려운 환경이지만, 대기는 상대적으로 덜 혹독한 환경인 만큼 만약 인화수소가 생명체의 흔적이라면 대기 중에 부유하는 형태의 미생물일 것이라고 추측한다. 대기의 온도는 영하 1도에서 90도 정도로 물이 존재할 수 있는 수준이다. 특히 지상 50km 지점의 구름 바로 아래 지역이 생존이 가능한 영역으로 추정된다. 소사실바 연구원은 “오래 전 금성에도 생명이 살 수 있는 바다가 존재했을 것”이라며 “이후 환경이 나빠지면서 생명체가 매우 좁은 거주 가능한 환경 영역에 적응해 생존했을 가능성이 있다”고 말했다. 

실제로 일부 천문학자들은 대기 중이나 구름에 생명체가 존재할 가능성을 제기해 왔다. 바다에 해파리가 존재하듯 부유성 생물이 존재할 수 있다는 뜻이다. 칼 세이건 역시 금성 구름에 부유하는 생명체의 존재 가능성을 제기한 적 있다.

이번 연구에 참여하지 않은 조나단 루닌 미국 코넬대 교수는 “바다 증발 과정에서 미생물이 대기에 들어갔을 가능성 외에 지구나 화성에서 온 운석이 미생물을 보냈을 가능성도 있다”며 “탐사선을 통해 직접 확인해야 할 것”이라고 말했다.

  • 윤신영 기자 ashilla@donga.com
  • 고재원 기자 jawon1212@donga.com

[출처] http://dongascience.donga.com/news.php?idx=39790

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9월 5

뉴턴의 실험 노트 온라인으로 본다

뉴턴의 실험 노트 온라인으로 본다

2020.09.01 18:15

케임브리지대 도서관 제공

영국의 물리학자 아이작 뉴턴이 실험 과정을 기록한 공책이다. 뉴턴은 자신의 안구를 뜨개바늘을 밀어넣어 직접 눌러보는 실험을 통해 빛과 이를 받아들이는 눈의 원리를 연구했다. 케임브리지대 도서관 제공

중력을 발견한 영국의 물리학자 아이작 뉴턴은 과학적 원리를 찾기 위해 자신의 몸을 실험용으로 쓰는 데도 거침이 없었다. 그가 1669년부터 1693년 사이 실험실에서 쓴 공책에는 “내 눈과 뼈 사이에 최대한 뒤쪽에 가깝게 뜨개바늘을 밀어넣었다”는 글귀가 나온다. 뉴턴은 안구를 찌그러트리는 실험을 하면서 다른 위치를 누를 때마다 빛이 다양한 색깔로 보인다는 사실을 직접 확인했다.

이러한 뉴턴의 연구 자료를 집에서도 볼 수 있게 됐다. 영국 BBC와 더선은 케임브리지대 도서관이 아이작 뉴턴이 케임브리지대 학부생일 때 썼던 공책을 비롯한 소장품 140점을 구글 아트 앤 컬처에 전시한다고 1일 밝혔다.

구글이 운영하는 구글 아트 앤 컬처는 전 세계 예술작품이나 역사, 세계 문화유산을 감상할 수 있는 비영리 온라인 전시 플랫폼이다. 미국 백악관이나 영국 대영박물관 등의 전시물을 온라인으로 감상할 수 있게. 한국에서는 국립중앙박물관을 비롯한 53개 기관이 참여하고 있다.

뉴턴이 케임브리지대 트리니티 칼리지 학부 시절에 쓴 공책이다. 왼쪽 아래에 토머스 펠릿이 ′출판하기에 적절치 않음′이라고 쓴 글귀가 보인다. 케임브리지대 도서관 제공

뉴턴이 케임브리지대 트리니티 칼리지 학부 시절에 쓴 공책이다. 왼쪽 아래에 토머스 펠릿이 ‘출판하기에 적절치 않음’이라고 쓴 글귀가 보인다. 케임브리지대 도서관 제공

‘케임브리지대 도서관의 보물’이라고 이름 붙은 이번 전시에는 뉴턴이 케임브리지대 트리니티 칼리지 학부 시절인 1661년부터 1665년까지 쓴 공책도 전시된다. 공책에는 뉴턴이 수학과 물리학, 형이상학 등에 대해 사색하고 탐구한 내용이 담겨 있다. 뉴턴 사후 유족들은 이 공책을 뉴턴의 동료던 영국왕립학회의 토머스 펠릿에게 출판해줄 것을 의뢰했으나 펠릿은 공책을 검토한 후 출판하기에 적절치 않다는 판정을 내리고 이를 공책 맨 앞에 기입했다.

이외에도 기원전 2200년 수메르의 한 서기가 기록해 현존하는 기록물 중 가장 오래된 것으로 평가받는 점토판과 17세기 지구와 다른 천체의 크기를 비교한 삽화, 중국에서 수채화 방식을 이용하 그린 최초의 그림책 등이 공개됐다.

제시카 가드너 케임브리지대 도서관 사서는 “이번 파트너십은 여행할 수 있는 사람이 적은 이때 전 세계 수백만 명의 사람에게 도서관을 보여주는 완벽한 방법”이라고 말했다.

케임브리지대 도서관은 600년 전 설립된 세계에서 가장 오래된 대학 도서관 중 하나다. 케임브리지대에 따르면 1710년 이후 영국과 아일랜드에서 출판된 거의 모든 책의 사본을 보유하고 있다. 약 1000만 권의 장서를 보유하고 있다. 책을 둔 선반의 길이만 총 200km에 달한다.

‘케임브리지대 도서관의 보물’ 구글 아트 앤 컬처 온라인 사이트:

https://artsandculture.google.com/exhibit/treasures-of-cambridge-university-library/nwKiLwaZo0FbLg

케임브리지대 도서관이 소장 중인 기원전 2200년 수메르에서 기록된 점토판이다. 현존하는 가장 오래된 기록물이다.

케임브리지대 도서관이 소장 중인 기원전 2200년 수메르에서 기록된 점토판이다. 현존하는 가장 오래된 기록물이다. 케임브리지대 도서관 제공
  • 조승한 기자 shinjsh@donga.com

[출처] http://dongascience.donga.com/news.php?idx=39451

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8월 16

냉동인간 선택한 英 14세 소녀, 200년 후 깨어날 수 있을까

냉동인간 선택한 英 14세 소녀, 200년 후 깨어날 수 있을까

2016.12.02 07:00

냉동인간을 보관하는 액체 질소 용기. - 알코어생명연장재단 제공

냉동인간을 보관하는 액체 질소 용기. – 알코어생명연장재단 제공

“저는 지금 죽지만 200년 안에 다시 살아 돌아올 거예요.”

11월 17일 영국 말기암 환자인 14세 소녀 JS(영문 이니셜)가 가족에게 유언을 남기고 세상을 떠났다. 소녀는 최초로 법정 싸움 끝에 냉동인간이 됐다. 소녀는 냉동보관을 반대하는 아버지에 맞서 소송을 제기했고, 영국 고등법원으로부터 승소 판결을 받았다.

현재 소녀의 시신은 미국 냉동보존연구소, 영하 196도의 액체질소가 담긴 용기에 보관돼 있다. 소녀의 변호를 맡은 조 플릿우드 변호사는 “JS는 냉동보존에 대해 충분히 알아본 뒤 선택했고 재판부는 그의 선택을 존중했다”고 말했다.

  
JS가 냉동인간의 길을 선택한 건 언젠가 의학 기술이 발전하면 자신이 치료받을 수 있을 것으로 믿었기 때문이다. 그러나 아직까지 한 생명체 전체를 장기간 얼렸다 해동시킨 사례가 없어 논란을 낳고 있다.

1946년 프랑스 생물학자 장 로스탕은 글리세롤을 이용해 개구리의 생식세포를 얼리는 데 처음으로 성공했다. 세포를 그대로 얼리면 세포액이 얼며 부피가 늘어나고, 이때 얼음 결정이 세포막을 찔러 세포가 손상된다.

하지만 세포액을 글리세롤로 바꿔 넣어 얼리면 얼음 결정이 생기는 것을 막을 수 있다. 현재 과학자들은 사람 같은 고등동물의 세포도 손상을 입지 않게 냉동할 수 있다. 물의 결정 형성을 막는 ‘DMSO’라는 용액을 넣어 세포액이 얼지 않도록 막는다. DMSO와 세포 배양액을 섞고, 그 안에 세포를 넣은 뒤 온도를 1분에 1도씩 떨어뜨려 얼린다. 천천히 얼려야 얼음 결정이 생기는 것을 최소화할 수 있다.

세포나 조직을 넘어 장기나 개체 전체를 냉동보관 하는 일은 좀 더 복잡하다. 혈액을 모두 빼고 혈관에 DMSO를 섞어 만든 부동액을 채워야 하기 때문이다. 냉동인간 업체들은 회원이 있는 각 지역에 응급요원을 두고 회원의 사망 즉시 혈액을 부동액으로 대체하는 작업을 진행한다. 

하지만 이런 작업을 거친 냉동인간이 무사히 되살아날지는 아직 미지수다. DMSO는 상당한 독성이 있기 때문이다. 또 세포나 작은 조직은 모든 부분을 균등하게 얼리고 녹일 수 있었던 반면 장기나 개체에선 부피가 커 늦게 얼고 늦게 녹는 부분이 생기는 것도 문제다. 이 과정에서도 세포가 손상될 수 있다.

그럼에도 최근 몇 해 동안 JS처럼 냉동인간이 되려는 사람의 수는 점점 늘고 있다. 2000년 당시 미국의 냉동인간 회사 ‘알코어생명재단’엔 약 40구의 냉동인간이 보관돼 있었으나 15년 뒤 그 수가 3배가량으로 늘었다. 2016년 9월까지 148구의 시신이 맡겨졌으며 1101명이 사망 후 냉동인간이 되겠다며 회원으로 가입했다.

박한기 연세대 세브란스병원 냉동조직은행장은 “냉동 보존액의 독성과 불균등한 냉동, 두 가지가 가장 큰 문제”라며 “세포나 조직은 일부가 손상돼도 이식 후 회복이 가능한 경우가 있지만 냉동인간의 경우 일부 세포의 손상도 치명적인 결과를 가져올 수 있다”고 설명했다.

  • 신수빈 기자 sbshin@donga.com

[출처] http://dongascience.donga.com/news.php?idx=15093

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8월 16

[잠깐과학]말라리아로부터 인류를 구한 군의관

[잠깐과학]말라리아로부터 인류를 구한 군의관

2020.08.15 14:00

게티이미지뱅크 제공

게티이미지뱅크 제공

세상에서 사람을 가장 많이 죽이는 동물은 바로 ‘모기’다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 모기는 매년 약 72만 5000명의 목숨을 빼앗아 간다. 인간을 제외한 위험한 동물 2위인 뱀의 피해자(약 5만 명)보다 14.5배나 많은 수치다. 

모기가 위협적인 이유는 사람에게 치명적인 질병을 옮기기 때문이다.  모기는 피를 빨면서 일본뇌염, 황열, 뎅기열 등 다양한 병을 옮긴다. 그중에서도 가장 심각한 병은 바로 ‘말라리아’인데, 말라리아에 걸리면 심한 발열과 오한이 2~3일 주기로 찾아오다 합병증이 발생하면 목숨을 잃을 수도 있다. 2018년 한 해에만 2억 2800만 명이 감염되어 약 40만 명이 사망할 정도였다. 

말라리아 연구는 19세기, 열대 지방을 식민지로 만든 유럽 국가에서 많이 이루어졌다. 처음 말라리아의 증거를 발견한 사람은 프랑스의 의사 샤를 루이 알퐁스 라브랑이다. 그는 1880년, 말라리아 환자의 혈액에서 꿈틀꿈틀 헤엄치는 ‘열원충’을 발견했다. 그런데 이 미생물은 도대체 어떻게 환자의 몸에 들어온 걸까? (샤를 루이 알퐁스 라브랑은 열원충을  발견한 공로로 1907년 노벨 생리의학상을 받았다.) 

로널드 로스

로널드 로스

이 문제를 해결한 사람은 영국인 군의관 로널드 로스였다. 모기가 말라리아 환자를 물면 모기 속으로 열원충이 옮겨가지 않을까? 인도에서 일하던 로널드 로스는 일부러 말라리아 환자들의 병실에 모기를 풀어놓기도 했다. 하도 말라리아에만 정신을 팔자, 불만을 품은 상관들이 그를 말라리아가 없는 지역으로 보낼 정도였다.

그러나 사람 대신 종달새로 연구를 이어나간 로널드 로스는 마침내 1897년, 현미경으로 모기의 위 속에서 부화한 열원충이 침샘으로 몰려가는 장면을 발견했다. 말라리아는 모기의 침샘에 모여있던 열원충이 피를 빨 때 사람에게 옮겨가면서 전염되는 거였다. 이 연구로 수많은 목숨을 구하게 된 로널드 로스는 1902년 노벨 생리의학상을 받게 되었다. 그가 말라리아의 감염 경로를 밝혀낸 8월 20일은 ‘세계 모기의 날’로 지정됐다.

 
  • 이창욱 기자 changwooklee@donga.com

[출처] http://dongascience.donga.com/news.php?idx=38773

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8월 16

행성사냥꾼 테스 2년간 찾아낸 외계행성만 2100개

행성사냥꾼 테스 2년간 찾아낸 외계행성만 2100개

2020.08.12 22:00

미국항공우주국(NASA)의 ′행성사냥꾼′ 테스(TESS) 위성의 모습이다. 미국항공우주국 제공

미국항공우주국(NASA)의 ‘행성사냥꾼’ 테스(TESS) 위성의 모습이다. 2018년 발사된 테스는 지구 밖에서 하늘을 관찰해 외계 행성을 찾아내는 임무를 수행하고 있다. 미국항공우주국 제공

지구를 닮은 행성을 외계에서 찾아내며 ‘행성사냥꾼’이라는 별명을 가진 미국항공우주국(NASA)의 차세대 우주 망원경 ‘테스(TESS)’가 지난 2년간 주어진 첫 임무에서 66개의 외계행성과 2100개의 행성 후보군을 찾은 것으로 나타났다.

미국항공우주국(NASA)은 테스가 2018년 4월 발사된 후 궤도에 안착한 2018년 6월부터 지난달 4일까지 약 2년간 진행된 지구에서 보이는 하늘의 75%를 관측하는 첫 임무를 성공적으로 완수했다고 이달 12일 밝혔다.

테스는 ‘천체면통과 외계행성 탐색위성’의 영문 앞글자를 모은 이름이다. 이름 그대로 천체면을 통과하는 외계행성을 찾아낸다. 태양과 같은 항성 주위를 도는 행성이 항성면을 통과하면 항성이 내는 빛의 밝기가 어두워진다. 항성이 주기적으로 어두워졌다 다시 밝아지면 행성이 별 주위를 돌고 있다는 뜻이 된다.

테스가 1년간 촬영해 구성한 남반구 전체의 하늘 모습이다. 테스는 하늘을 24도씩 나눠 27일간 관찰하며 외계 행성을 찾는다. 미국항공우주국 제공

테스가 1년간 촬영해 구성한 남반구 전체의 하늘 모습이다. 테스는 하늘을 24도씩 나눠 27일간 관찰하며 외계 행성을 찾는다. 미국항공우주국 제공

테스는 13.7일에 한 바퀴씩 지구를 돌며 외계 행성을 탐사해 왔다. 테스에는 하늘을 관찰하는 4대의 카메라가 장착됐다. 카메라는 하늘을 상하와 좌우로 24도씩 나눠 볼 수 있는데 테스는 네 대의 카메라를 이용해 좌우 24도, 상하 96도의 하늘을 관찰한다. 24도로 나눈 하늘을 27일간 관찰하며 외계 속 행성을 찾는다. 테스는 임무 첫 1년간은 남반구 하늘을 13개 구역으로 나눠 관찰해 남반구 전체의 별 지도를 만들었다. 이후 1년간은 북쪽 하늘을 관찰했다.

2년간의 관찰을 통해 테스가 찾아낸 외계행성만 66개다. 지난해 지구로부터 73광년 떨어진 곳에서 태양보다 작은 별을 도는 슈퍼지구 행성 1개와 미니 해왕성급 행성 2개를 발견한 것이 대표적인 예다. 이들 행성 중 별에서 가장 멀리 떨어진 행성은 평균 온도가 66도로 물이 표면에 존재할 수 있어 생명체가 살 가능성이 큰 것으로 확인되기도 했다. 올해 1월에는 두 개의 태양이 뜨는 쌍성계 속 행성도 처음으로 찾아냈고, 6월에는 적색왜성을 도는 해왕성 크기의 행성을 찾아낸 연구결과가 국제학술지 ‘네이처’에 실리기도 했다. 이외에도 천문학자들이 탐구할 만한 2100개의 행성 후보군을 찾아냈다.

미국항공우주국(NASA)의 우주망원경 TESS는 지구로부터 73광년 떨어진 곳에서 TOI 270 행성계를 발견했다. 미국항공우주국 제공

테스가 발견한 지구로부터 73광년 떨어진 곳의 TOI 270 행성계다. TOI 270d는 평균 온도가 66도로 낮은 행성이다. 미국항공우주국 제공

행성만 찾아낸 것도 아니다. 테스는 태양계 내 혜성을 비롯해 여러 별들이 폭발하는 장면도 포착하는 등 별에 관한 정보도 제공해 왔다. 고대 이집트에서 북극성으로 활용하던 별인 ‘투반’ 쌍성계에서 별이 서로를 가리는 일식이 주기적으로 일어난다는 것을 밝혀내기도 했다. 지구로부터 3억 7500만 광년 떨어진 은하 속 초거대 블랙홀이 별을 국수가락 뽑듯 빨아들이는 장면도 포착해냈다.

다음 임무는 2022년 9월까지 26개월간 진행된다. 같은 지역을 전보다 3배 빠른 속도로 촬영하는 ‘고속 촬영’이 목표다. 기존에는 30분마다 전체 하늘을 찍었으나 이제는 10분마다 촬영하게 된다. 이를 통해 테스는 기존처럼 2분마다 별 수만 개의 밝기를 수집하는 동시에 20초마다 별 수천 개 밝기도 측정하게 된다. 측정 속도가 빠를수록 별의 특성을 알려주는 진동 현상을 관찰하는 데 유리하다.

테스가 찾아낸 쌍성계 속 행성의 모습을 상상한 그림이다. 쌍성계 속 행성은 하루에 태양이 두개가 뜨는 장면을 보게 된다. 미국항공우주국 제공

테스가 찾아낸 쌍성계 속 행성의 모습을 상상한 그림이다. 쌍성계 속 행성은 하루에 태양이 두개가 뜨는 장면을 보게 된다. 미국항공우주국 제공

패트리샤 보이드 NASA 고다드우주센터 테스 임무 책임자는 “테스는 여러 과학 분야에 걸쳐 귀중한 데이터를 제공하는 고품질 자료를 만들고 있다”며 “확장된 임무에 들어가기 전에 테스는 이미 엄청난 성공을 거뒀다”고 말했다.

  • 조승한 기자 shinjsh@donga.com

[출처] http://dongascience.donga.com/news.php?idx=38991

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8월 16

코로나19 바이러스 새 약점 잡았다

코로나19 바이러스 새 약점 잡았다

2020.08.12 16:00

코로나19 . 렌슬러공대 제공

코로나19 . 렌슬러공대 제공

미국 노스웨스턴대학 연구진이 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 바이러스의 새로운 취약점을 발견하고 국제학술지 ‘ACS나노’ 최신호에 공개했다. 

코로나19 바이러스의 겉면에 난 돌기 모양의 스파이크 단백질이 인체 세포의 수용체와 결합해 바이러스 감염을 유발하는 것으로 알려져 있다. 

모니카 올베라 델라 크루즈 노스웨스턴대 교수 연구진은 나노미터(nm·1억분의 1미터) 수준의 시뮬레이션 기법을 활용해 코로나19의 스파이크 단백질이 인체 세포와 실제 결합하는 부위로부터 10나노미터 떨어진 곳에서 양전하를 띠는 다염기성 절단 부위를 발견했다. 이를 통해 음전하를 띠는 인체 세포 수용체와 바이러스의 강력한 결합이 이뤄진다는 사실을 알아냈다. 

연구진은 이같은 발견을 토대로 코로나19 바이러스의 양전하를 띤 다염기성 절단 부위와 결합하는 음전하 분자를 설계했다. 연구진이 설계한 분자와 코로나19 바이러스의 양전하 부위가 결합하도록 만들어 코로나19 바이러스가 인체에 침입하는 것을 억제했다. 

연구를 주도한 올베라 델라 크루즈 교수는 “이번 연구는 코로나19 바이러스의 특정 부위 활성화를 차단하면 사람을 감염시키는 바이러스의 능력을 억제할 수 있다는 사실을 보여주고 있다”고 말했다. 

연구진이 발견한 코로나19의 양전하 다염기성 절단 부위는 아미노산으로 이뤄져 있으며 그 특성이 아직 명확하게 규명되지 않았다. 다만 기존 연구에서 이 부위는 바이러스의 독성과 전염력에 필수적인 것으로 알려졌다. 

연구진은 이번 연구를 통해 코로나19 바이러스의 다염기성 절단 부위는 코로나19 바이러스가 인체 세포와 결합하는 수용체로부터 10나노미터 떨어진 곳에 존재한다는 사실과 이 부위에서 정전기적 상호작용을 통해 바이러스와 인체 세포가 결합한다는 사실을 규명한 것이다. 

연구진은 “생리학적 조건에서 모든 정전기적 상호작용은 1나노미터 이상의 거리에서 발생하지 않는데 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질은 특이적인 현상이 나타난다”며 “이는 다염기성 절단 부위가 인체 세포에 침투하는 바이러스 기능에 중요하다는 사실을 보여주고 있다”고 밝혔다. 

연구진은 이번 연구를 토대로 화학 및 약리학 전문가와 협력해 코로나19의 스파이크 단백질과 결합해 코로나19의 인체 침투를 무력화할 수 있는 신약 개발에 나서겠다는 계획이다. 

  • 김민수 기자 reborn@donga.com
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[출처] http://dongascience.donga.com/news.php?idx=38989

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