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• [글로벌 밀리터리] 대만 첫 자산잠수함 '하이쿤' 내부 결함 논란⋯"단순 마감 실수" vs "안전 우려"

  대만 최초의 자산 건조 잠수함인 '하이쿤(海鯤·Hai Kun, 일명 나르왈)'호가 내부 마감 불량 논란에 휩싸였다. 라이칭더(賴清德) 총통의 함내 시찰 영상에서 리벳이 빠진 패널과 물 얼룩 등이 포착되자, 야당이 건조 품질에 의문을 제기하고 나선 것이다. 시공사인 대만 국제조선공사(CSBC)는 즉각 "단순한 미관상의 문제"라고 해명했지만, 이미 여러 차례 인도가 지연된 상황이라 논란은 쉽게 가라앉지 않고 있다고 대만 중앙통신사(CNA) 등 현지 언론이 21일(현지시간) 보도했다. 총통 시찰 영상이 부른 화근…리벳 누락에 '물 얼룩'까지 포착 논란의 시작은 지난 목요일 총통실이 공개한 라이칭더 총통의 하이쿤호 함상 시찰 영상이었다. 제1야당인 국민당(KMT) 소속 마원쥔(馬文君) 입법위원이 소셜미디어를 통해 영상 속 문제점들을 조목조목 짚어내며 공세에 나선 것이다. 마 위원이 지적한 주요 결함은 ▲회의 탁자 뒤편 철제 패널의 고정 리벳 3개 누락 및 표면 불균형 ▲배기 덕트 케이스의 선명한 물 얼룩 ▲총통이 직접 열려다 뻑뻑하게 걸린 침대 칸막이 커튼 등이다. 특히 마 위원은 배기 덕트의 물 얼룩을 두고 "내부 누수가 발생한 것 아니냐"는 의혹을 제기하며 함정의 전반적인 완성도에 의문을 표했다. CSBC "테스트엔 지장 없어"…국방부 "인도 시점보다 안전이 우선" 이에 대해 CSBC는 금요일 성명을 내고 "지적된 사항들은 작업 완료 후 복구 과정에서 발생한 단순한 미관상의 문제"라고 일축했다. 리벳 누락이나 얼룩 등은 성능과 직결되지 않는 '코스메틱(Cosmetic) 이슈'이며, 즉시 수정 가능하다는 입장이다. 회사 측은 하이쿤호가 현재까지 6차례의 얕은 바다 잠수 테스트를 성공적으로 마쳤으며, 향후 해상 시험도 안전과 품질 원칙에 따라 단계적으로 진행될 것이라고 강조했다. 하지만 하이쿤호를 바라보는 대만 내 시선은 그리 곱지 않다. 당초 2024년 말 인도 예정이었던 이 잠수함은 기술적 문제로 이미 여러 차례 일정이 밀린 상태다. 특히 지난 2월에는 육상 전원 공급 장치의 전압 급상승으로 인해 주요 부품이 고장 나는 사고가 발생하며 2025년 11월 계약 마감 시한도 넘겼다. 당초 올해 6월 인도를 공언했던 국방부 역시 조심스러운 입장으로 선회했다. 구리슝(顧立雄) 국방부장은 금요일 "더 이상 구체적인 인도 시점을 설정하지 않겠다"며 "모든 안전 요구 사항이 충족되는지 확인하는 데 집중할 것"이라고 밝혔다.

• [주간 월가 레이더] 멈추지 않는 중동의 포화⋯'고유가·고금리' 먹구름에 갇힌 월가

  뉴욕 증시가 중동발 전쟁의 장기화와 이에 따른 에너지 가격 폭등이라는 '이중고'에 직면하며 퇴로 없는 하락세를 이어가고 있다. 이스라엘과 이란의 충돌이 3주차에 접어든 가운데, 국제 유가가 한 달 새 40% 이상 치솟으면서 인플레이션 재점화와 경기 침체가 동시에 들이닥치는 '스테그플레이션' 공포가 시장을 집어삼켰다. 로이터와 월스트리트저널(WSJ)에 따르면, 뉴욕 증시는 주간 기준으로 S&P 500 지수가 4주 연속 하락하며 6개월 만에 최저치를 경신했다. 특히 S&P 500은 장기 추세선인 200일 이동평균선 아래로 내려앉으며 기술적 지지선마저 상실했다. 나스닥 지수 역시 지난해 10월 고점 대비 10% 가까이 빠지며 조정 국면에 진입했다. 가장 큰 복병은 '인하'에서 '인상'으로 급격히 선회 중인 금리 전망이다. 제롬 파월 연준 의장이 중동 위기에 따른 경제 예측 불가능성을 토로한 가운데, 시장은 연내 금리 인하 기대를 완전히 접고 내년 추가 인상 가능성까지 반영하기 시작했다. 이번 주 발표될 3월 구매관리자지수(PMI)는 전쟁 발발 이후 미국 경제의 실질적인 타격을 확인하는 첫 번째 '진실의 순간'이 될 전망이다. [미니해설] 120달러 육박한 유가와 4.3% 국채 금리…월가, '공포의 터널' 진입 ① 호르무즈 해협 마비와 유가의 역습 현재 월가 트레이더들이 가장 주시하는 지표는 주가 지수가 아닌 유가다. 브렌트유가 배럴당 112달러, 서부텍사스산원유(WTI)가 98달러 선에서 마감하며 에너지 가격은 통제 불능 상태로 치닫고 있다. 특히 전 세계 원유 물동량의 20%가 지나는 호르무즈 해협의 통행 마비는 공급망 전체를 마비시키는 '혈전'과도 같다. 노스스타 투자운용의 에릭 쿠비 최고투자책임자(CIO)는 "현재 유가는 금융 시장이 중동 분쟁을 어떻게 바라보는지 보여주는 가장 확실한 선행 지표"라고 분석했다. LSEG 데이터에 따르면 S&P 500 지수와 유가의 상관계수는 -0.89에 달한다. 유가가 오르면 주가는 무조건 떨어진다는 강력한 역상관계가 형성된 것이다. 이란이 '유가 200달러 시대'를 경고하며 에너지 시설을 직접 타격하기 시작하면서, 시장은 최악의 에너지 쇼크 시나리오를 가격에 반영하기 시작했다. ② '인하' 꿈 깨진 연준…워시 체제 앞두고 '매파적' 본능 불과 몇 달 전까지 시장을 지탱했던 '연내 3회 인하' 낙관론은 이제 신기루처럼 사라졌다. 지난주 연준 회의에서 파월 의장이 보여준 깊은 불확실성은 시장의 불안을 가중시켰다. 인플레이션이 다시 고개를 들면서 시장은 이제 7월 인하 가능성마저 희박하게 보고 있으며, 오히려 차기 의장으로 지명된 케빈 워시(Kevin Warsh) 체제 하에서의 추가 인상 가능성을 경계하고 있다. ING의 제임스 나이틀리 이코노미스트는 "연준은 물가 안정과 고용 극대화라는 이중 책무 사이에서 거대한 도전에 직면했다"며 현재로서는 금리 인하보다는 동결 혹은 인상을 통해 물가 기대심리를 꺾는 데 집중할 가능성이 높다고 진단했다. ③ 4.38% 국채 금리 발작과 기술적 붕괴 에너지발 물가 상승 압력은 채권 금리를 사정없이 끌어올리고 있다. 미국 10년물 국채 금리는 지난주 4.38%를 기록하며 지난해 여름 이후 최고치를 찍었다. 트루이스트의 케이트 러너 CIO는 "금리 상승은 차입 비용 증가로 경제를 둔화시킬 뿐만 아니라, 주식 대비 채권의 상대적 매력도를 높여 자금 이탈을 가속화한다"고 경고하며 4.5%를 최종 저항선으로 제시했다. 여기에 S&P 500이 200일 이동평균선 아래로 추락한 것은 심리적 마지노선이 무너졌음을 의미한다. 커먼웰스 파이낸셜 네트워크의 크리스 파시아노 전략가는 "이번 하락은 지난 4월 트럼프 대통령의 관세 발표 당시처럼 무질서하지는 않지만, 장기화될수록 미국 경제의 펀더멘털을 잠식할 것"이라고 분석했다. ④ 24일 PMI 발표…전쟁 후 첫 '성적표' 이번 주 가장 중요한 일정은 화요일(24일) 발표되는 3월 PMI 지표다. 이는 중동 전쟁 발발 이후 기업들의 심리와 활동을 보여주는 첫 번째 거시 지표다. 도이체방크 이코노미스트들은 "전쟁 이후 미국 기업들이 고유가와 불확실성에 어떻게 대응하고 있는지 보여주는 최초의 척도가 될 것"이라고 강조했다. 또한 휴스턴에서 열리는 대규모 에너지 컨퍼런스(CERAWeek)에서 글로벌 석유 메이저 경영진들이 내놓을 공급망 안정 대책과 생산 전망 역시 월가의 핵심 관전 포인트다. 한편, 한국과 일본 등 에너지 수입 의존도가 높은 아시아 국가들은 유가 급등에 따른 무역 수지 악화와 인플레이션 전이 위험에 노출되어 있어, 글로벌 자금의 이탈 속도가 빨라질 수 있다는 점도 유의해야 할 대목이다. ◇ 내주 월가 주요일정] (현지 시간 기준) 3월 23일(월): 유로존 소비자신뢰지수(예비치), 일본 노동계급 임금 협상(춘투) 결과 발표 3월 24일(화): 미국 3월 S&P 글로벌 PMI(제조/서비스), 미국 4분기 생산성 수정치, 2년물 국채 입찰 3월 25일(수): 영국 2월 소비자물가지수(CPI), 호주 2월 CPI, 미국 5년물 국채 입찰 3월 26일(목): 멕시코·남아공·노르웨이 금리 결정, 미국 주간 실업수당 청구 건수, 7년물 국채 입찰 3월 27일(금): 미국 1·2월 산업이익(중국), 미시간대 소비자심리지수(확정치), 스페인 CPI

• [글로벌 밀리터리] 美 해병대, 중동 전선 추가 급파⋯'에픽 퓨리' 지상군 투입 임계점 오나

  이란과의 전운이 짙어지는 가운데 미 해병대의 핵심 타격 전력이 중동으로 추가 급파됐다. 미 국방부 관계자에 따르면 약 2200명의 해병대원과 군함 3척으로 구성된 '해병 원정대(MEU)'가 이번 주 초 캘리포니아를 출발해 작전 지역으로 이동 중이라고 CBS 뉴스가 20일(현지시간) 보도했다. 이는 이미 서태평양에서 이동 중인 첫 번째 원정대에 이은 추가 전개로, 중동 내 미군 전력 밀도는 개전 이후 최고조에 달할 전망이다. '소형 항모'급 트리폴리함의 위용…입체적 상륙 전력 결집 이번 전력 증강의 선봉은 앞서 급파된 강습상륙함 '트리폴리함(LHA-7)'이다. 일본 사세보를 모항으로 활동하던 트리폴리함은 아메리카급 강습상륙함 중에서도 최신 사양인 '빅 덱(Big Deck)' 구조를 갖춘 함정이다. 기존 상륙함과 달리 상륙정 진수용 갑판(Well Deck)을 과감히 없애는 대신, 항공기 격납고와 유류 저장 공간을 대폭 넓혔다. 이를 통해 차세대 스텔스 전투기인 F-35B와 수직이착륙기 MV-22 오스프리의 운용 효율을 극대화해 사실상 '경항공모함'의 역할을 수행한다. 해병 원정대는 지상 전투, 공중 지원, 군수 보급이 하나로 통합된 독립 작전 단위다. 과거 베네수엘라 니콜라스 마두로 정권 축출 작전이나 카리브해 내 유조선 차단 작전 등에서 검증됐듯, 해상 기지를 거점으로 한 신속한 목표 점령에 최적화되어 있다. 캘리포니아발 두 번째 원정대까지 합류할 경우, 미군은 이란 해안선 전역에 대해 동시다발적인 상륙 및 정밀 타격 옵션을 확보하게 된다. 전사자 13명 발생…'부츠 온 더 그라운드'의 딜레마 전력 증강이 가속화됨에 따라 이란 본토에 대한 '부츠 온 더 그라운드(Boots on the ground·지상군 투입)' 여부가 국제 안보의 초미의 관심사로 떠올랐다. 현재 미군 주도의 '에픽 퓨리(Epic Fury)' 작전 수행 중 전사한 미 서비스 멤버는 총 13명에 이르는 것으로 집계됐다. 인명 피해가 누적되면서 공습 위주의 작전에서 나아가 전략적 거점을 직접 장악해야 한다는 군 내부의 목소리도 커지는 양상이다. 그러나 도널드 트럼프 대통령은 지상군 투입 가능성에 대해 일단 강하게 선을 그었다. 트럼프 대통령은 백악관 집무실에서 기자들과 만나 "어디에도 지상군을 배치하지 않을 것"이라며 "설령 그런 계획이 있다 하더라도 언론에 미리 알리는 일은 없을 것"이라고 덧붙였다. 이는 대규모 전면전으로의 확전을 경계하는 미 국내 여론을 다독이는 동시에, 적대국에게는 작전 의도를 숨기려는 특유의 '전략적 모호성'을 유지하려는 포석으로 풀이된다.

• 국제유가, 이란전쟁 여파 원유수급 차질 장기화 우려 등 영향 급등세 지속

  국제유가는 20일(현지시간) 이란전쟁으로 인해 원유수급 차질 장기화 우려 등 영향으로 상승 마감했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 뉴욕상업거래소에서 서부텍사스산중질유(WTI) 4월물 가격은 전거래일보다 2.3%(2.18달러) 오른 배럴당 98.32달러에 마감했다. WTI 선물은 장중에는 99.67달러까지 오르며 100달러선에 육박하기도 했다. 글로벌 벤치마크인 북해산 브렌트유 5월물은 런던 ICE선물거래소에서 3.2%(3.54달러) 상승한 배럴당 112.19달러로 거래를 마쳤다. 국제유가가 급등세를 지속한 것은 미국이 중동 지역에 추가로 병력을 보내고 있다는 소식에 지정학적 긴장이 한층 고조된 때문으로 분석된다. 미국·이스라엘과 이란간 군사충돌이 계속되는 가운데 이날에는 이란이 쿠웨이트 정유소를 공격했다고 전해졌다. 에너지 수송의 요충인 호르무즈해협이 사실상 봉쇄된 상황에선 이라크는 공급책임을 면하는 ‘불가항력선언(포스 마쥬 디클러레이션·Force Majeure Declaration)’을 외국석유업체에 의해 개발된 모든 유전에 대해 내려질 것으로 전해졌다. 이날 월스트리트저널(WSJ)은 미 국방부(전쟁부)가 캘리포니아 기지에 소속된 해병대원 약 2200~2500명을 중동을 담당하는 미국 중부사령부로 이동시키고 있다고 보도했다. 미국은 앞서 일본 오키나와에 주둔한 해병대원 2200명도 중동 지역으로 급파했다. 미국이 이란에 지상군을 투입할 가능성이 제기되는 대목이다 미국 매체 악시오스는 도널드 트럼프 미국 대통령이 이란의 하르그 섬을 점령 또는 봉쇄하는 방안을 검토하고 있다고 전했다. 하르그 섬은 이란 원유 수출의 90%를 차지하는 요충지로 꼽힌다. 미국과 이란이 종전 협상하기 어려운 환경이라는 평가도 나왔다. 트럼프 대통령은 이날 이란의 지도자가 모두 사망했다며 "우리는 그들과 대화하고 싶지만 대화할 사람이 없다"고 지적했다. 블룸버그통신은 미국 관료를 인용해 "이란 고위 당국자는 미국과 이스라엘의 맹공 속에서 생존에 집중하고 있기 때문에 호르무즈 해협 재개방 문제를 논의하는 것조차 꺼리게 됐다"고 전했다. UBS의 지오바니 스타우노보 원자재 담당 애널리스트는 "호르무즈 해협을 통한 원유의 흐름이 제한된 상태로 남아 있는 한, 유가는 구조적으로 올라가기 쉬운 방향에 놓여 있다"고 분석했다. RBC캐피털 마켓츠의 애널리스트인 헬리마 크로프트는 보고서에서 "미국 행정부 당국자들은 전쟁이 곧 끝나고 공급 차질이 단기에 그칠 것이라는 메시지를 시장 참가자들에게 전달하기 위해 상당한 시간을 들여왔다"면서 "그러나 현재로서는 제한적인 충돌에 그칠 것이라는 어떠한 선호도 없다"고 평가했다. 국제에너지기구(IEA)의 파티 비롤 사무총장은 이날 파이낸셜타임스(FT)와 인터뷰에서 전쟁이 종료되고 호르무즈 해협이 개방되더라도 "일부 시설은 가동까지 6개월이 걸릴 것이고, 다른 시설들은 그보다 훨씬 더 오래 걸릴 것"이라고 진단했다. 이날 오전장에는 미국 에너지장관 등의 발언에 국제유가가 하락하기도 했다. 크리스 라이트 미국 에너지장관은 이날 아침 폭스비지니스에 출연해 “제재가 해제된다면 이란산 원유가 3~4일내에 (아시아)항구에 도착하기 시작할 것”이라고 언급했다. 전날에는 스콧 베센트 미국 재무장관이 조만간 해상에 있는 이란산 석유에 대한 제재를 해제할 가능성을 나타냈다. 한편 대표적인 안전자산인 국제금값은 달러강세와 미국 장기금리 급등세 등에 3거래일 연속 하락했다. 이날 뉴욕상품거래소에서 4월물 금가격은 0.7%(30.8달러) 내린 온스당 4574.9달러에 거래를 마쳤다. 금선물은 시간외거래에서는 일시 온스당 4478달러에 거래되면서 지난 2월초 이래 최저수준을 나타냈다. 미국 10년물 국채는 이날 장중 일시 439%대를 기록하며 지난해 8월이래 최고치를 경신하기도 했다. 영국의 10년 만기 국채 금리는 이날 5.00%를 돌파하며 글로벌 금융위기 이후 가장 높은 수준을 기록했다.

• [월가 레이더] 이라크 불가항력·브렌트 112달러…나스닥 조정 문턱, 4주 연속 하락

  뉴욕증시가 이라크의 불가항력 선언이라는 새 충격에 오후 들어 낙폭을 키우며 4주 연속 하락으로 마감했다. 나스닥은 사상 최고 대비 9.5% 빠져 조정권역 문턱에 섰고, 소형주 지수 러셀2000은 이미 조정권역에 진입했다. 20일(현지시간) 뉴욕증시에서 S&P500지수는 1.51% 내린 6506.48로 마감했다. 나스닥은 2.01% 급락한 2만1647.61, 다우존스30산업평균지수는 443.96포인트(0.96%) 내린 4만5577.47에 장을 닫았다. S&P500은 6개월래 최저 수준으로 밀렸다. 다우지수는 2023년 이후 처음으로 4주 연속 하락을 기록했고, 3월 한 달 낙폭이 6%를 넘어 2022년 이후 최악의 월간 성과를 향해 가고 있다. 이날 오후 낙폭을 결정적으로 키운 것은 이라크의 전면 불가항력 선언이었다. 이라크 석유부는 호르무즈 해협 항행 방해로 원유를 수출할 수 없다는 이유로 외국계 기업이 운영하는 모든 유전에 불가항력을 선언했다. 쿠웨이트 미나 알-아흐마디·미나 압둘라 정유소가 드론 공격을 받았다는 소식도 겹쳤다. 브렌트유는 3.26% 뛴 배럴당 112.19달러에 마쳤으며, 장중 113달러를 돌파했다. 브렌트유는 이번 달에만 55%, 올해 들어 84% 폭등했다. 국채시장도 흔들렸다. 10년물 국채 금리가 4.39%까지 올랐고, 금리선물 시장에서는 올해 10월까지 연준이 최소 한 차례 금리를 인상할 가능성이 하루 만에 6%에서 30%로 급등했다. 금값은 이번 주 9.5% 급락해 2011년 이후 최악의 주간 하락을 기록했다. 인플레이션 재점화 우려에 채권이 팔리고 채권 대체 자산인 금까지 이탈 압력을 받은 것이다. S&P500 500개 종목 중 약 400개, 80%가 하락했다. 통상 방어주로 분류되는 유틸리티가 3.5% 넘게 떨어지며 낙폭을 주도했고, 리츠(부동산)와 IT도 2% 이상 밀렸다. 엔비디아와 테슬라는 각각 3% 내렸다. 수퍼마이크로컴퓨터는 미국 수출통제법 위반 관련 임직원 해임 및 공동창업자 기소 소식에 30% 폭락했다. [미니해설] 전쟁 3주 차, 시장이 새로 묻기 시작한 질문 "금리 인상 가능성" 이란 전쟁이 3주째로 접어들면서 시장의 공포 구조가 진화하고 있다. 초기에는 "유가가 오른다"가 핵심 공포였다. 그다음 주는 "유가가 스태그플레이션을 부를 것인가"였다. 이번 주 시장이 새로 꺼내 든 질문은 한 단계 더 위험하다. "연준이 금리를 올려야 하는 상황이 오는 것 아닌가." 금리선물 시장이 하루 사이에 금리 인상 확률을 6%에서 30%로 끌어올린 것은 단순한 투기적 베팅이 아니다. 유가 급등→물가 재점화→연준 정책 역전이라는 시나리오가 이제 '최악의 꼬리 리스크'가 아닌 '고려해야 할 현실 시나리오'로 격상됐다는 신호다. 모건스탠리는 "금리 인상 공포는 과도하다"고 진화에 나서며 연내 두 차례 인하 전망을 유지했다. 인하 시점은 기존 6·9월에서 9·12월로 미뤘다. UBS도 연말 증시 상승 전망을 유지하며 "지정학적 사건을 시장 타이밍에 활용하려는 시도는 역사적으로 실패한다"고 강조했다. 그러나 이 낙관론이 설득력을 가지려면 한 가지 전제가 필요하다. 에너지 충격이 일시적이어야 한다는 것이다. 충격이 이란 너머로 번지고 있다 이날 시장을 결정적으로 무너뜨린 것은 이라크의 불가항력 선언이었다. 이것이 중요한 이유는 이라크가 이란이 아니기 때문이다. 전쟁의 직접 당사국이 아닌 이라크마저 호르무즈 봉쇄 여파로 수출길이 막혀 불가항력을 선언했다는 것은, 이번 충격이 이란·이스라엘 분쟁의 틀을 넘어 중동 전역의 에너지 공급망 붕괴로 확산되고 있다는 신호다. 쿠웨이트 정유소 드론 공격까지 더해지면서 사우디, UAE, 카타르에 대한 이란의 보복 위협이 공허한 말이 아닐 수 있다는 공포가 되살아났다. 베어드의 로스 메이필드 전략가는 "지상군 파병이 현실화한다면 최소 몇 주 더 고유가·고휘발유 장세가 이어질 것"이라며 "솔직히 말해 주식시장은 이런 규모의 이벤트를 충분히 반영할 만큼 하락하지 않았다"고 짚었다. S&P500이 최고점 대비 7.3% 하락에 그쳐 다른 지수보다 선방한 것도 거꾸로 말하면 추가 하락 여력이 남아 있다는 의미다. 80%의 종목이 하락하고, 방어주인 유틸리티마저 3.5% 내린 이날 장세는 투자자들이 더 이상 안전지대를 찾지 못하고 있다는 것을 보여준다. 금값의 이례적 폭락도 주목해야 한다. 전쟁과 인플레이션 환경에서 금은 통상 가장 강한 피난처다. 그런데 이번 주 금은 9.5% 급락해 2011년 이후 최악의 주간 성과를 냈다. 이는 채권 금리 급등과 밀접하게 연결된다. 국채 금리가 오르면 이자를 주지 않는 금의 기회비용이 커진다. 다시 말해, 시장은 지금 전쟁의 공포보다 인플레이션 재점화와 금리 정책 불확실성을 더 큰 위험 요인으로 재평가하고 있는 것이다. 다음 주 관전 포인트—PMI·소비자심리·연준 발언이 방향을 가른다 다음 주 시장의 시선은 세 곳에 집중된다. 첫째, 화요일에 발표되는 구매관리자지수(PMI)다. 이란 전쟁 발발 이후 처음 나오는 주요 기업경기 설문인 만큼, 에너지 충격이 실물경제 체감에 얼마나 빠르게 전이됐는지를 보여줄 첫 번째 정량 신호가 된다. 둘째, 금요일 소비자심리지수다. 휘발유가 갤런당 3.91달러, 경유가 5.16달러로 오른 현실이 소비자 지갑과 심리를 얼마나 옥죄고 있는지 확인할 수 있다. 셋째, 한 주 내내 예정된 연준 위원들의 발언이다. 금리 인상 확률이 하루 만에 24%포인트나 뛴 상황에서 당국자들이 시장의 공포를 달랠지, 아니면 경계 발언을 추가할지가 증시 방향을 결정할 변수다. UBS와 뱅크오브아메리카는 연말 증시 상승 전망을 고수하며 장기 투자자에게 "시장을 지키라"는 조언을 유지했다. 유럽은 에너지 수입에서 중동 의존도가 10%에 불과해 충격에 상대적으로 더 강하다는 평가가 나왔다. 반면 중동산 원유 의존도가 높은 아시아 경제권은 "가격 급등과 공급 부족이 동시에 덮치는 이중 충격"에 직면했다고 뱅크오브아메리카는 분석했다. 페덱스는 3분기 매출 개선과 전망 상향으로 강세를 보였고, 룰루레몬은 실적 호조 흐름을 이어갔다.

• [로컬 89_천안(3)] 밥심으로 올린 기억의 지붕⋯농기구 전시장에 깃든 양곡리 '어벤저스'의 협동 경제학

  마을의 '어벤저스', 낡은 쟁기의 집을 짓다 충남 천안시 동남구 북면 양곡리. 평소 고요하다 못해 적막하기까지 한 이 작은 마을이 지난 2026년 3월 14일과 15일, 양일간 생동감 넘치는 금속음과 활기찬 목소리로 가득 찼습니다. 잠자던 마을을 깨운 건 다름 아닌 '공동체'의 힘이었습니다. 마을 주민들의 쉼터이자 귀한 손님을 맞이하는 펜션 옆 빈터에, 우리 할아버지와 아버지가 쓰던 낡은 농기구들을 모아둘 '옛날 농기구 전시장'을 세우기 위해 마을의 '어벤저스'가 집결했기 때문입니다. 이름하여 양곡리 '어벤저스'. 이들은 평소에는 논밭에서 흙을 만지며 묵묵히 각자의 삶을 일구는 평범한 농부이자 이웃입니다. 하지만 마을 일에는 약속이라도 한 듯 낡은 작업복을 갖춰 입고 현장으로 모여듭니다. 이번 공사는 사라져가는 농촌의 유산을 지키기 위해 공터에 지붕을 올리고 전시 구조물을 세우는 대공사였습니다. 전문가를 불러도 족히 일주일은 걸릴 규모였지만, 양곡리 주민들에겐 불가능이란 없었습니다. 그 복잡한 공정의 중심에는 이장님의 리더십이 빛났습니다. 도면도 없이 머릿속에 설계도를 그린 듯, 이장님은 복잡한 작업 속에서도 누가 어디에서 무엇을 해야 할지를 정확히 짚어냈습니다. 주민들은 그 명쾌한 지시와 서로에 대한 깊은 신뢰를 바탕으로, 마치 정밀하게 설계된 기계의 톱니바퀴처럼 일사불란하게 움직이기 시작했습니다. 60평 지붕 아래 담긴 마을의 역사와 재능 기부 전시장이 들어설 부지의 지붕 면적은 약 60평(약 198㎡)에 달했습니다. 철골을 새로 세워 뼈대를 잡고, 그 위에 지붕재를 씌워 비바람으로부터 낡은 농기구들을 보호할 수 있는 튼튼한 집을 만드는 작업이 이어졌습니다. 게다가 전시물들을 돋보이게 할 전기 배선까지 새로 깔아야 하는 고난도의 공정이 병행되었습니다. 일반적인 공사 현장이라면 수천만 원의 견적서가 날아왔을 법한 일이지만, 이번 양곡리의 공사는 '최소 비용'으로 '최대의 가치'를 일궈냈습니다. 그 비결은 주민들의 '재능 기부'였습니다. 마을 안에 숨어있던 용접 전문가, 전기 기술자, 목수들이 제 일처럼 달려들었습니다. 자본의 논리나 시장의 가격표로는 도저히 설명할 수 없는, 오직 끈끈한 공동체만이 보여줄 수 있는 '협동 경제'의 살아있는 현장이었습니다. 열 명 남짓한 주민들이 쏟아낸 땀방울 덕분에, 60평의 지붕은 단 이틀 만에 웅장한 위용을 갖추고 농기구들을 맞이할 준비를 마쳤습니다. 기술자의 손발이 된 잡부, 그리고 부엌의 어벤저스 농막 생활을 하며 양곡리의 일원으로 살아가는 저 역시 이번 작업에 '잡부'라는 이름으로 동참했습니다. 전문 기술자들의 뒤편에서 무거운 자재를 나르고, 현장의 잔해를 부지런히 치우며, 그들이 필요로 하는 공구를 제때 건네주는 역할이었습니다. 기술자가 높은 곳에서 아찔한 불꽃을 튀기며 용접봉을 휘두를 때, 아래에서 지지대를 단단히 받쳐주는 잡부의 조력이 없다면 공정은 순식간에 멈추고 맙니다. 잡부는 단순히 보조자가 아니라 전체 공정의 흐름을 읽는 ‘현장의 윤활유’였습니다. 하지만 현장의 열기를 지탱해 준 또 다른 주인공들이 있었습니다. 바로 점심 식사를 준비해 준 마을 부녀회 회원들입니다. 밖에서 망치질 소리가 울려 퍼질 때, 부엌에서는 그에 못지않게 경쾌한 칼질 소리가 이어졌습니다. 부녀회 어머니들은 이른 아침부터 장을 봐오고, 솥뚜껑만 한 냄비에 정성을 가득 담아 국을 끓여냈습니다. 땀에 젖어 내려온 작업자들에게 내어준 갓 지은 밥과 김이 모락모락 나는 고기반찬, 그리고 직접 담근 아삭한 김치는 단순한 음식이 아니었습니다. 그것은 고된 노동을 위로하는 따뜻한 응원이었고, 멈췄던 기운을 솟게 하는 강력한 '밥심'이었습니다. "많이들 들어요, 힘 써야지!"라며 투박하게 건네는 말 한마디에 현장의 피로는 눈 녹듯 사라졌습니다. 지붕을 올린 것이 기술자의 손이었다면, 그 손에 힘을 불어넣은 것은 부녀회의 정성스러운 손맛이었습니다. 기억을 보관하는 공간, 미래를 비추는 등대 작업이 진행될수록 기술자와 잡부, 그리고 부녀회의 경계는 점차 희미해졌습니다. 서로가 서로의 안전을 살피고, 힘에 부쳐 숨을 몰아쉬는 이가 있으면 말없이 다가가 어깨를 내어주었습니다. 마지막 전등이 환하게 켜지고, 새롭게 단장된 지붕을 바라보는 주민들의 얼굴에는 피로감보다 깊은 자부심이 역력했습니다. 내 손으로 직접 세우고, 내 이웃이 지어준 밥으로 힘을 내어 만든 마을의 전시장. 이것은 단순한 건축 행위를 넘어, 농촌의 인구가 줄어들고 고령화가 진행되는 현실 속에서 '우리의 뿌리를 잊지 않겠다'는 강력한 의지의 표명이기도 했습니다. 이제 이곳은 단순히 낡은 도구를 모아둔 창고가 아니라, 세대와 세대를 잇고 마을의 자긍심을 일깨우는 교육의 장이자 화합의 상징이 될 것입니다. 양곡리가 가르쳐준 것들 양곡리에서의 뜨거웠던 이틀은 제게 묵직한 질문을 던집니다. "당신은 당신이 속한 공동체에서 어떤 역할을 하고 있는가?" 우리는 모두 각자의 삶이라는 현장에서 때로는 빛나는 기술자로, 때로는 묵묵히 뒤를 받치는 잡부로, 혹은 누군가를 위해 정성껏 밥을 짓는 이로 살아갑니다. 중요한 것은 그 역할에 매겨진 높낮이가 아닙니다. 우리가 하나의 목표를 향해 얼마나 진실하게 마음을 모으고, 얼마나 긴밀하게 연결되어 있느냐는 점입니다. 농기구 전시장이라는 '기억의 집'을 짓기 위해 모였던 양곡리 어벤저스의 협동심과 부녀회의 헌신은, 각자도생의 시대에 우리가 되찾아야 할 가장 소중한 가치가 무엇인지 똑똑히 보여주었습니다. 낡은 농기구에 쌓인 먼지를 털어내고 새 집을 마련해주었듯, 우리 마음속에 잠자고 있던 공동체의 가치도 다시금 빛을 발하길 소망합니다. 오늘 당신 곁에 있는 이웃에게 따뜻한 눈인사 한 번 건네보는 건 어떨까요? 그 작은 연결이 모여 우리 공동체를 지탱하는 가장 튼튼한 지붕이 될 것입니다.

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• [퓨처 Eyes(126)] 소행성 류구에서 생명의 알파벳 5종 완전 발견

  인류가 우주 공간에서 직접 퍼 올린 소행성 류구 암석 가루에서 생명체를 구성하는 모든 유전 알파벳이 발견됐다. 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 탐사선 하야부사 2호(Hayabusa2)가 소행성 류구(162173 Ryugu)에서 채취해 지구로 귀환시킨 시료에서, DNA와 RNA를 구성하는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T), 우라실(U) 등 다섯 가지 핵심 염기가 모두 확인됐다. 해양연구개발기구(JAMSTEC) 소속 생물지구화학자 코가 토시키(Toshiki Koga) 박사가 이끈 연구팀이 이러한 분석 결과를 지난 16일(현지 시간) 국제 학술지 《네이처 천문학(Nature Astronomy)》에 발표했다(DOI: 10.1038/s41550-026-02791-z). 지구 생명체의 기원이 척박한 우주 공간에서 날아온 암석에 있다는 이른바 외인성 유기물 전달 가설(exogenous delivery hypothesis)에 또 하나의 강력한 물증이 더해진 셈이다. 이미 지난해 NASA의 오시리스-렉스(OSIRIS-REx) 탐사선이 소행성 벤누(Bennu)에서 가져온 시료에서도 동일한 5종 염기가 검출된 바 있어, 이번 류구 발견은 생명의 분자적 재료가 태양계 전역에 보편적으로 분포하고 있음을 독립적으로 재확인한 결정적 성과로 평가된다. 핵염기란 무엇인가…'생명의 알파벳'을 이해하는 기초 지구상의 모든 생명체는 DNA(디옥시리보핵산)와 RNA(리보핵산)라는 유전 물질을 설계도로 삼아 생명 활동을 영위한다. 이 정교한 설계도를 작성하는 글자가 바로 핵염기(nucleobase)다. 아데닌과 구아닌은 이중 고리 구조의 퓨린(purine)계, 시토신과 티민 그리고 우라실은 단일 고리 구조의 피리미딘(pyrimidine)계로 분류된다. DNA에서는 아데닌이 티민과, 구아닌이 시토신과 짝을 이루어 이중 나선 구조의 가로대를 형성하고, RNA에서는 티민 대신 우라실이 아데닌과 결합한다. 이들 5종 염기에 당(sugar)과 인산(phosphate)이 결합하면 뉴클레오타이드가 되고, 뉴클레오타이드가 사슬처럼 이어지면 DNA와 RNA라는 거대 분자가 완성된다. 또한 핵염기는 아데노신삼인산(ATP) 등 세포의 에너지 통화를 구성하는 데에도 핵심적으로 관여한다. 한마디로, 핵염기는 생명 현상의 정보 저장·전달·에너지 대사를 관장하는 가장 근본적인 분자 부품이다. 이를 직관적으로 이해하기 위해 거대한 인쇄소를 떠올려 볼 수 있다. 타자기를 친 적이 없는 무인도에서 다섯 가지 핵심 알파벳이 새겨진 금속 활자 블록이 완벽한 세트로 발견된 것과 같다. 글을 쓰는 주체인 지적 생명체가 없더라도, 글자를 구성하는 블록 자체는 우주의 극한 환경에서 화학적 반응만으로 자연스럽게 만들어질 수 있음을 강력하게 시사한다. 아미노산이 생명체의 벽돌이라면, 이번에 발견된 염기 5종은 그 벽돌을 어떻게 쌓을지 지시하는 건축 설계도에 해당한다. 20밀리그램의 기적…극소량 시료에서 끌어낸 5종 염기의 완전한 세트 코가 박사 팀이 분석에 사용한 류구 시료는 총 약 20밀리그램에 불과했다. 이는 하야부사 2호가 2018~2019년 류구 표면의 서로 다른 두 지점에서 터치다운(착지) 방식으로 채취한 것으로, 첫 번째 지점의 시료와 두 번째 지점의 시료 모두에서 5종 염기가 검출됐다. 연구팀은 극소량 시료에 최적화된 추출 프로토콜을 새로 개발했는데, 뜨거운 물과 염산으로 유기물을 추출한 뒤 액체 크로마토그래피와 고해상도 질량분석법을 결합해 핵염기를 분리·동정했다. 미국 메릴랜드대학교 볼티모어카운티캠퍼스(UMBC)의 우주화학자 해나 맥레인(Hannah McLain) 박사(NASA 고다드 우주비행센터 소속)는 이 연구에 참여하지 않은 외부 전문가로서, 코가 박사 팀이 기존의 확립된 추출 공정을 극소량 시료에 맞춰 정밀하게 개량한 방법론에 깊은 인상을 받았다고 평가했다. 또한 연구팀은 동위원소 분석 등을 통해 검출된 핵염기가 지구 기원의 오염물질이 아니라 류구 고유의 물질임을 교차 검증했다. 46억 년의 타임캡슐 류구…지구 오염 원천 차단한 '순백의 증거' 이번 발견이 지니는 압도적인 학술적 가치는 샘플의 출처인 류구의 특성에서 비롯된다. 류구는 태양계가 처음 형성되던 약 46억 년 전의 물질을 고스란히 간직하고 있는 탄소질(C형) 소행성이다. 지구와 화성 사이의 궤도를 도는 이 팽이 모양의 천체는 지름 약 900미터로, 그 광물학적·원소적 조성이 가장 원시적인 운석 그룹인 CI 콘드라이트와 유사하다. CI 콘드라이트는 초기 태양계의 원소 조성을 가장 잘 반영하는 물질로 알려져 있어, 류구를 분석한다는 것은 곧 태양계가 막 태어나던 시절의 화학 조건을 직접 들여다보는 것과 같다. 과거에도 지구에 떨어진 운석에서 아미노산이나 일부 염기가 발견된 적은 있다. 1969년 호주 빅토리아주에 떨어진 머치슨(Murchison) 운석이나 1864년 프랑스 남부에 떨어진 오르괴유(Orgueil) 운석이 대표적이다. 그러나 이 운석들은 지구 대기권을 통과해 땅에 떨어지는 과정에서 지구의 토양 미생물이나 화학 물질에 오염되었을 가능성을 배제하기 어려웠다. 지구의 생명 물질이 묻은 것인지, 본래 우주에서 품고 온 것인지 확언하기 힘들었던 것이다. 반면 류구 시료는 하야부사 2호가 우주 공간에서 직접 소행성 표면의 흙과 암석을 채취한 뒤, 완벽하게 캡슐에 밀봉하여 2020년 12월 5일 호주 우메라(Woomera) 사막에 착지시킨 것이다. 총 5.4그램의 시료는 극도로 엄격한 무균 환경에서 보관·분석되었다. 다만 2024년 11월 발표된 후속 연구에 따르면, 실험실 환경에서도 지구 미생물이 시료에 급속히 침투할 수 있다는 사실이 확인되어, 류구 시료의 취급에 여전히 극도의 주의가 필요함이 재확인됐다. 그럼에도 우주 공간에서의 채취-밀봉이라는 과정 자체가 오염 가능성을 원천 차단한다는 점에서 류구 시료의 과학적 신뢰도는 지상 수집 운석과는 비교할 수 없다. 소행성마다 다른 '화학적 레시피'…암모니아가 쥔 미지의 열쇠 코가 박사 팀은 류구의 분석 결과를 머치슨 운석, 오르괴유 운석, 그리고 NASA의 오시리스-렉스 탐사선이 소행성 벤누에서 채취해 온 시료와 정밀하게 대조하는 작업을 병행했다. 그 결과 흥미로운 차이점이 드러났다. 류구는 퓨린계 염기(아데닌·구아닌)와 피리미딘계 염기(시토신·티민·우라실)의 비율이 엇비슷하게 균형을 이루고 있었다(퓨린 대 피리미딘 비율 약 1.1~1.2). 반면 머치슨 운석은 퓨린계 염기가 훨씬 풍부했고(비율 약 3.4), 벤누(약 0.55)와 오르괴유 운석(약 0.10)은 피리미딘계 염기를 더 많이 포함하고 있었다. 연구팀은 머치슨 운석의 높은 퓨린 비율이 시안화수소(HCN) 중합 경로에 의한 것으로 추정하는 한편, 류구·벤누·오르괴유에서 나타나는 낮은 퓨린/피리미딘 비율은 HCN 중합과는 다른 대안적 합성 경로가 주된 역할을 했음을 시사한다고 분석했다. 더욱 주목할 만한 발견은 따로 있었다. 류구, 베누, 오르괴유처럼 광물학적·원소 조성이 유사한 시료들에서 퓨린 대 피리미딘 비율이 암모니아 농도와 강한 역상관관계(R²=0.89)를 보였다는 것이다. 암모니아가 많을수록 피리미딘이 더 풍부해지는 패턴이었다. 연구 제1저자인 코가 토시키 박사는 "기존에 알려진 어떤 염기 합성 메커니즘도 이러한 관계를 예측하지 못했기에, 이는 초기 태양계 물질에서 핵염기가 형성되는 아직 밝혀지지 않은 새로운 경로가 존재할 가능성을 시사한다"고 말했다. 연구팀은 이 퓨린/피리미딘 비율이 탄소질 소행성과 운석 간의 핵염기 화학적 차이를 구별하는 새로운 분자 지표로 활용될 수 있다고 제안했다. 뉴질랜드 빅토리아대학교 웰링턴캠퍼스의 모건 케이블(Morgan Cable) 박사는 이 암모니아-염기 비율 간 상관관계 발견을 '독특한(unique) 성과'로 평가하며, '이 발견이 생물학적으로 중요한 분자들이 최초에 어떻게 형성되어 지구에서 생명의 탄생을 촉진했는지를 이해하는 데 중요한 함의를 갖는다'고 논평했다. 요소(Urea)의 발견과 'RNA 세계 가설'의 연결고리 이번 연구에서 상대적으로 덜 주목받았지만 과학적으로 중요한 또 하나의 발견은 류구 시료에서 상당량의 요소(urea)가 검출됐다는 점이다. 프랑스 국립과학연구센터(CNRS)의 살반(Salvan) 박사는 이 결과에 특히 높은 관심을 표명하며, '우리 연구팀은 오랫동안 요소가 RNA 구성 블록의 필수 전구체라고 제안해 왔으며, 이번 연구는 우주에서 직접 채취한 시료에 기반한 증거를 제공한다'고 평가했다. 이는 생명의 기원을 설명하는 유력한 가설 중 하나인 'RNA 세계 가설(RNA World Hypothesis)'과 직결된다. RNA 세계 가설은 DNA와 단백질이 등장하기 이전에, RNA가 유전 정보의 저장과 촉매 기능을 동시에 수행하며 최초의 자기 복제 시스템을 구성했다는 이론이다. 2026년 2월 《사이언스》에 발표된 최신 연구에서는 불과 45개 뉴클레오타이드로 구성된 초소형 RNA 효소(리보자임)가 다른 RNA 가닥을 복제하는 중합효소 기능을 수행할 수 있음이 밝혀져, 자기 복제 RNA 분자가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 단순하고 흔할 수 있다는 가능성이 제기됐다. 류구에서 발견된 5종 핵염기와 요소는 이러한 RNA 세계의 출발점이 우주 공간에서 이미 준비되어 있었을 수 있음을 보여준다. 핵염기에 당류와 인산이 결합하면 RNA 분자가 조립될 수 있고, 요소는 이 과정의 핵심 전구체 역할을 한다. 초기 지구에 쏟아진 소행성들이 이 모든 재료를 한꺼번에 배달했다면, RNA 세계로의 진입 문턱은 종전의 예상보다 현저히 낮아지는 셈이다. 베누와의 비교…두 소행성이 완성하는 퍼즐 이번 류구 연구 결과는 지난 2025년 1월 발표된 벤누 시료 분석 성과와 짝을 이루며 더욱 강력한 설득력을 갖는다. NASA 고다드 우주비행센터의 대니얼 글래빈(Daniel Glavin) 박사팀이 이끈 베누 분석에서는 5종 핵염기뿐만 아니라 지구 생명체가 단백질 합성에 사용하는 20종 아미노산 가운데 14종, 그리고 예외적으로 풍부한 암모니아가 함께 검출됐다. 베누 시료에서는 이전에 어떤 운석이나 소행성 귀환 시료에서도 발견된 적 없는 15번째 단백질 구성 아미노산인 트립토판(tryptophan)이 잠정적으로 검출되기도 했다. 베누 시료의 질소 함유 헤테로고리 화합물 농도는 류구보다 5~10배 높았으며, 질소-15 동위원소 농축 패턴은 암모니아와 기타 질소 함유 용해성 분자들이 저온의 분자운(molecular cloud)이나 원시행성계 원반의 외곽 영역에서 형성되었음을 시사한다. 이는 베누의 모체(parent body)가 목성 궤도 너머의 태양계 외곽, 즉 토성 궤도 이원(以遠)의 극저온 지역에서 기원했을 가능성을 뒷받침한다. 결정적으로, 지구 오염 가능성이 배제된 순수 우주 시료에서 5종 핵염기가 확인된 것은 이제 류구와 베누, 두 곳에서 독립적으로 재현된 결과다. 코가 토시키 박사는 Sky & Telescope와 인터뷰에서 "류구와 베누라는 두 탄소질 소행성 모두에서 5종 핵염기가 검출되었다는 사실은, 이 분자들이 태양계 원시 천체들에 광범위하게 존재할 수 있음을 시사한다. 이는 핵염기가 운석과 소행성 충돌을 통해 초기 지구에 전달되어 생명의 기원에 필요한 유기물 목록에 기여했을 가능성을 강화한다"고 주장했다. 생명까지의 거리…여전히 남은 과학적 간극 류구와 베누의 발견이 아무리 흥분되는 성과라 하더라도, 핵염기의 존재가 곧바로 생명의 탄생을 의미하지는 않는다는 점을 분명히 짚을 필요가 있다. 코가 박사 자신도 AFP 통신과의 인터뷰에서 "이번 결과가 류구에 생명이 존재했음을 의미하는 것은 아니다"라고 명확히 선을 그었다. 생명에는 핵염기 외에도 당류(리보스, 디옥시리보스), 인산 화학, 세포막을 구성하는 지질, 에너지 기울기, 그리고 자기 복제로 나아가는 경로 등 훨씬 더 많은 요소가 필요하다. 핵염기가 더 큰 생체 시스템에 어떻게 통합되었는지, 소행성 충돌이라는 극단적 에너지 환경에서 이 분자들이 의미 있는 양만큼 온전하게 지구에 도달할 수 있었는지도 아직 완전히 규명되지 않았다. 또한 류구와 베누의 화학 조성이 서로 다르듯, 어느 하나의 소행성이 초기 태양계 전체를 대표할 수는 없다. 그럼에도 핵심적인 메시지는 분명하다. 생명의 설계도 분자가 생물학적 과정 없이도 우주 환경에서 자연적으로 합성될 수 있다는 사실이 반복적으로 확인되고 있다는 것이다. 이는 생명 탄생에 필요한 분자적 전제조건이 지구에만 국한된 것이 아니라 태양계 전반에 걸쳐 보편적으로 충족되었을 가능성을 보여준다. 다음 목적지…하야부사 2호의 연장 임무와 MMX의 화성 위성 탐사 이 연구 성과를 낳은 하야부사 2호는 아직 임무를 끝내지 않았다. 류구 시료 캡슐을 지구에 투하한 뒤 남은 연료로 연장 임무(Hayabusa2#, SHARP)에 돌입한 이 탐사선은 2026년 7월 S형 소행성 토리후네(98943 Torifune, 구 2001 CC21)에 고속 근접 비행(플라이바이)을 수행할 예정이다. 이 플라이바이는 소행성 충돌 궤도 유도 기술의 시험대로, 지구방위(Planetary Defense) 기술 개발에 직접 기여할 것으로 기대된다. 이후 2031년에는 직경 수십 미터에 불과한 초소형 고속 회전 소행성 1998 KY26과 랑데부할 계획이다. 최근 1998 KY26은 중력 외의 가속이 관측되는 '암흑 혜성(dark comet)'일 가능성이 제기되어 더욱 과학적 관심이 높아지고 있다. 일본의 소행성 시료 귀환 탐사는 여기서 멈추지 않는다. JAXA는 2026년 회계연도에 화성 위성 탐사선 MMX(Martian Moons eXploration)를 발사할 예정이다. 이 탐사선은 화성의 두 위성 가운데 안쪽 위성인 포보스(Phobos)에 착륙하여 표면 물질 10그램 이상을 채취한 뒤 2031년 지구로 귀환시키는 것을 목표로 한다. 포보스가 포획된 소행성인지, 아니면 화성에 거대 충돌이 일어나 생겨난 파편인지를 가려내는 것이 핵심 목표로, 만약 전자라면 류구·벤누에서와 유사한 유기물이 발견될 수 있고, 후자라면 화성의 원시 물질에 대한 창을 열게 된다. 나아가 JAXA는 2030년대에 혜성으로부터의 시료 귀환을 목표로 하는 차세대 소천체 시료 귀환 미션(NGSR)도 구상 중이다. 우주는 생명의 씨앗으로 가득 찬 역동적 공간 태양계 형성 초기, 소행성들이 탄생한 위치나 겪어온 열과 물의 작용 등 진화 역사가 제각각이었다. 우주의 다양한 환경에서 각기 다른 비율로 유기물이 합성되었고, 이 다채로운 화학적 다양성을 품은 거대한 암석들이 초기 지구에 무차별적으로 쏟아지면서 생명이 탄생할 수 있는 최적의 '원시 수프(primordial soup)'를 완성했을 것으로 관측된다. 호주 커틴대학교의 지구화학자 클리티 그라이스(Kliti Grice) 교수는 《더 컨버세이션》 기고문에서 이번 성과의 의미를 이렇게 요약했다. 우리 행성 생명의 이야기는 지구의 고대 진흙에서 시작된 것이 아니라, 우주를 떠돌던 차갑고 원시적인 암석의 화학에 깊이 뿌리를 두고 있을 수 있다는 것이다. 척박한 암석 덩어리 위에서도 생명의 설계도 분자가 자연적으로 조립될 수 있다면, 적당한 온도와 물을 갖춘 외계의 어느 행성에서도 생명이 싹트지 못할 이유는 없다. NASA의 오시리스-렉스 프로젝트 과학자 제이슨 드워킨(Jason Dworkin) 박사가 남긴 물음이 여운을 남긴다. NASA 고다드 우주비행센터 제이슨 드워킨(Jason Dworkin) 박사는 "오시리스-렉스의 데이터는 생명의 가능성으로 가득 찬 태양계의 그림에 굵직한 붓질을 더한다. 지금까지 우리가 지구에서만 생명을 보고 다른 곳에서는 보지 못하는 이유, 그것이야말로 진정 매혹적인 질문이다"고 말했다. 우주는 텅 비어 있는 죽음의 공간이 아니라, 언제든 생명을 피워낼 준비를 마친 유기물 씨앗들로 가득 찬 역동적인 공간으로서의 본질을 증명해 내고 있다. 【논문 출처】 Toshiki Koga et al., “A complete set of canonical nucleobases in the carbonaceous asteroid (162173) Ryugu,” Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02791-z 관련 핵심 선행 논문 • Y. Oba et al., “Uracil in the carbonaceous asteroid (162173) Ryugu,” Nature Communications 14, 1292 (2023). • D.P. Glavin et al., “Abundant ammonia and nitrogen-rich soluble organic matter in samples from asteroid (101955) Bennu,” Nature Astronomy (2025). • Prebiotic organic compounds in samples of asteroid Bennu indicate heterogeneous aqueous alteration, PNAS (2025). 참고 보도 및 기사 Space.com, Phys.org(AFP), C&EN(미국화학회), The Conversation, Smithsonian Magazine, Sky & Telescope, Gizmodo, ZME Science, The Register, Nature Asia, Scimex, JAMSTEC 보도자료, JAXA ISAS

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2026-03-19 13:02:08

• [퓨처 Eyes(125)] 휴스턴대, 30년 묵은 초전도체 기록 경신⋯상온 향한 압력 퀜칭 돌파구

  전기를 보낼 때 저항이 완전히 사라지는 마법 같은 물질, 초전도체(Superconductor). 만약 이 물질이 우리가 숨 쉬고 생활하는 일상적인 온도와 압력에서 작동한다면 인류의 기술 문명은 그야말로 상상 이상의 도약을 맞이하게 된다. 송전탑을 거치며 허공으로 사라지는 막대한 전력 손실을 없애고, 병원의 거대한 MRI 장비를 노트북 크기로 줄이며, 마찰 없이 달리는 자기부상 열차를 일상으로 만들 수 있다. 지난 백 년 동안 수많은 과학자가 이 궁극의 물질을 찾아 헤맸지만 자연의 벽은 높았다. 초전도 현상은 영하 100도를 밑도는 극한의 추위나 지구 대기압의 수백만 배에 달하는 끔찍한 압력 속에서만 조심스럽게 그 모습을 드러냈다. 그런데 최근 국제 과학계가 이 견고한 자연의 장벽에 매우 의미 있는 균열을 만들어냈다. 1993년 이후 무려 30년 넘게 난공불락으로 여겨지던 대기압 환경 초전도 최고 온도 기록이 마침내 깨진 것이다. 미국 과학 매체 사이언스뉴스와 피즈오알지(phys.org)는 국제학술지 미국 국립과학원회보에 발표된 이 경이로운 연구 결과를 지난 9일(현지시간) 일제히 보도했다. 다이아몬드 압박 후 급속 냉각으로 구조 굳히는 마법 미국 휴스턴대 폴 추 교수 연구팀은 기존 초전도체 연구의 상식을 뒤집는 독창적인 실험으로 새로운 기록을 세웠다. 이들이 선택한 물질은 1993년 대기압 상태에서 절대온도 133케이(영하 140도)에서 초전도 현상을 보이며 30년간 챔피언 자리를 지켜온 수은 기반 구리 산화물 화합물이다. 연구진은 이 오래된 화합물에 압력 퀜칭이라는 완전히 새로운 물리적 훈련법을 적용했다. 실험의 원리는 몹시 까다롭지만 훌륭한 발상의 전환을 보여준다. 연구진은 두 개의 단단한 다이아몬드 사이에 화합물 시료를 끼워 넣고, 대기압의 10만 배에서 30만 배에 달하는 엄청난 압력으로 사정없이 짓눌렀다. 물질은 극단적인 압력을 받으면 내부 원자 구조가 빽빽하게 찌그러지면서 초전도 현상이 일어나는 온도가 조금씩 올라가는 특성을 지닌다. 진짜 마법은 그 다음 단계에서 일어난다. 연구진은 압력을 가한 상태에서 온도를 절대영도에 가까운 4케이(영하 269도)로 급격하게 얼려버린 뒤, 시료를 짓누르던 다이아몬드의 압력을 순식간에 풀어버렸다. 이 과정을 이해하기 위해 튼튼한 쇠 스프링을 떠올려 보자. 스프링을 손으로 꽉 누른 상태에서 순간적으로 꽁꽁 얼려버리면, 손을 떼더라도 스프링은 원래의 느슨한 상태로 튕겨 나가지 못하고 찌그러진 모양 그대로 굳어버린다. 대장장이가 시뻘겋게 달궈진 쇠를 찬물에 담가 단단함을 고정하는 담금질과 똑같은 이치다. 온도가 너무 낮아 물질 내부의 원자들이 원래의 편안한 자리로 돌아갈 에너지를 얻지 못한 채, 초전도에 유리한 고압 구조 그대로 갇혀버리는 것이다. 그 성과는 눈부셨다. 압력이 완전히 사라진 평범한 대기압 상태에서도 이 화합물은 절대온도 151케이(영하 122도)까지 초전도 특성을 잃지 않았다. 30년 동안 누구도 넘지 못했던 기록을 무려 18도나 위로 끌어올린 쾌거다. 휴스턴대 폴 추 교수는 압력을 빼내는 속도가 조금만 빨라도 다이아몬드가 깨지거나 시료가 산산조각 나는 극도로 예민한 실험 과정을 회고하며 이 기술이 얼마나 달성하기 어려운 과제인지 설명한다. 플로리다대 제임스 햄린 교수는 최근 초전도 분야를 휩쓸었던 여러 논란과 달리 이번 성과는 기존의 탄탄한 데이터를 바탕으로 한 매우 명확하고 신뢰할 수 있는 실험 결과라고 평가했다. 우연의 시대 종말 선언하고 인공지능이 빚어내는 양자 메타물질 기록을 깬 것 못지않게 중요한 변화는 초전도체를 대하는 과학계의 근본적인 접근법이 달라지고 있다는 사실이다. 같은 날 학술지에는 휴스턴대 연구를 포함해, 오스트리아 그라츠공대 등 세계 각국의 물리학자 16명이 공동으로 집필한 상온 초전도체 탐색 전략 논문이 함께 실렸다. 이들은 물리학의 어떤 법칙도 상온 초전도체의 존재를 가로막지 않는다고 단언한다. 실제로 최근 수소 화합물 연구에서는 대기압의 200만 배라는 극단적 환경이긴 하지만 절대온도 260케이(영하 13도)에서 초전도 현상이 관측되기도 했다. 이제 과학자들의 목표는 이 고압 상태의 기적을 우리가 사는 일상적인 대기압 환경으로 온전히 끌어내리는 데 맞춰져 있다. 과거의 과학자들은 실험실에서 수천 번, 수만 번 화합물을 섞고 끓이며 우연한 발견을 기다려야 했다. 마치 끝이 보이지 않는 모래사장에서 바늘을 찾는 것과 같았다. 하지만 이제 인공지능과 슈퍼컴퓨터라는 강력한 나침반이 생겼다. 그라츠공대 크리스토프 하일 교수는 최근 폭발적으로 향상된 계산 능력 덕분에 무한대에 가까운 화학 원소 조합을 가상 공간에서 미리 시뮬레이션할 수 있게 되었다고 강조했다. 인공지능이 방대한 데이터를 학습해 성공 확률이 가장 높은 후보 물질을 정확히 짚어주면, 과학자들은 그 설계도에 따라 실험실에서 물질을 빚어내기만 하면 된다. 나아가 연구자들은 초전도체를 단순한 화학 물질의 혼합물이 아니라 정교하게 설계된 양자 메타물질로 다루어야 한다고 제안한다. 자연이 만들어준 구조를 수동적으로 받아들이는 데서 벗어나, 나노미터 단위로 구조를 다듬고 불순물을 정밀하게 주입하며 초단파 레이저를 쏘아 초전도 상태를 인간이 직접 증폭시키겠다는 뜻이다. 바야흐로 초전도체를 우연히 줍는 시대가 끝나고, 목적에 맞게 인위적으로 건축하는 시대가 막을 올린 것이다. 물론 이번 휴스턴대의 기록도 영하 122도라는 매서운 추위 속에 머물러 있다. 온도를 200케이 근처로 조금만 올려도 초전도 성능이 서서히 약해지는 현상이 나타나, 아직 공장이나 발전소에 당장 투입할 수 있는 상용화 단계와는 거리가 멀다. 하지만 30년 동안 두꺼운 얼음에 갇혀 있던 초전도체 연구의 시계가 인공지능이라는 강력한 무기와 압력 퀜칭이라는 새로운 돌파구를 만나 다시 힘차게 돌기 시작했다. 전 세계 물리학자들이 전략적으로 연대하며 상온 초전도체를 향한 지도를 그려 나가는 지금, 인류를 에너지의 족쇄에서 영원히 해방시킬 궁극의 물질을 손에 넣는 일은 이제 막연한 기적이 아니라 시간과의 싸움으로 좁혀지고 있다.

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  • 퓨처 Eyes

  2026-03-12 13:08:20

• [퓨처 Eyes(124)] 존스홉킨스대 소행성 충돌 실험 생명체 생존 입증⋯우주 기원설 규명

  우리는 어디에서 왔는가. 인류가 밤하늘을 올려다보며 품어온 이 가장 근원적이고 오래된 질문에, 최근 아주 작고 질긴 생명체가 놀라운 해답의 실마리를 던졌다. 지구 생명체의 조상이 척박하고 차가운 우주 공간을 가로질러 날아온 외계 이민자일지 모른다는 매혹적인 가설이, 실험실에서 이루어진 극단적인 물리적 충돌 테스트를 뚫고 다시 수면 위로 떠올랐다. 소행성 충돌과 같은 우주적 대재난 속에서도 생명체가 살아남아 다른 행성으로 이동할 수 있다는 이른바 암석 범종설이 과학적 실험을 통해 그 가능성을 입증받은 것이다. 미국 정보기술 전문 매체 기즈모도와 과학 매체 아이에프엘사이언스(IFL)는 미국 존스홉킨스대 과학자들이 국제학술지 'PNAS 넥서스'에 지난 3일(현지시간) 발표한 이 경이로운 연구 결과를 같은 일제히 보도했다. 지구 생명의 기원을 설명하는 여러 이론 중에서도 암석판스페르미아 가설(lithopanspermia hypothesis)은 가장 도발적이면서도 낭만적인 상상력을 자극한다. 가을날 민들레 씨가 바람을 타고 날아가 새로운 땅에 생명의 뿌리를 내리듯, 광활한 우주에서도 비슷한 일이 벌어질 수 있다는 개념이다. 수십억 년 전, 화성이나 다른 행성에 거대한 운석이 충돌했을 때 그 엄청난 폭발의 충격으로 행성 표면의 파편들이 우주 공간으로 튕겨 나간다. 만약 그 암석 파편 깊숙한 곳에 미생물이 숨어 살고 있었다면, 이들은 천연의 돌로 만든 우주선을 타고 수백만 년의 긴 세월을 캄캄한 진공 속에서 떠돌게 된다. 그러다 어느 날 지구의 중력에 이끌려 불타는 유성우가 되어 쏟아져 내렸고, 그것이 오늘날 지구 생태계를 이룬 생명의 씨앗이 되었을 수 있다는 장대한 시나리오다. 이 매력적인 가설이 그동안 주류 과학계에서 온전히 인정받지 못했던 가장 큰 이유는 바로 충격이라는 물리적 한계 때문이었다. 행성의 중력을 이기고 우주로 튕겨 나갈 때 발생하는 폭발적인 압력, 그리고 지구 대기권을 뚫고 시속 수만 킬로미터로 땅에 격돌할 때의 파괴력을 그 연약한 단세포 생명체가 과연 견딜 수 있느냐는 합리적인 의심이었다. 극한 환경에서 물질의 거동을 연구하는 엔지니어이자 이번 연구의 수석 저자인 KT 라메쉬는 "생명체는 한 행성에서 튕겨져 나와 다른 행성으로 이동한 후에도 살아남을 수 있을지도 모릅니다"라고 말했다. 그는 "이는 생명의 기원, 특히 지구에서의 생명 기원에 대한 우리의 생각을 완전히 바꿔놓는 매우 중요한 발견입니다"라고 강조했다. 존스홉킨스대학교 연구진은 이 근본적인 의문을 해결하기 위해 지구상에서 가장 가혹한 조건의 무대를 실험실에 구현했다. 강철판 찢은 3기가파스칼의 충격…경이로운 세포의 방어력 연구진이 이 가혹한 우주 비행 선발 테스트에 올린 생명체는 데이노코쿠스 라디오두란스(Deinococcus radiodurans)라는 특수한 미생물이다. 칠레의 고지대 아타카마 사막처럼 춥고 건조하며 자외선과 우주 방사선이 무자비하게 내리쬐는 극지에서 주로 발견되는 이 사막 박테리아는, 인간의 치사량보다 수천 배 강한 방사선에 노출되어도 살아남는 지구 최강의 생존력을 자랑한다. 과학자들 사이에서는 코난 더 박테리움이라는 웅장한 별명으로 불릴 정도다. 이들은 방사선이나 물리적 충격으로 자신의 DNA가 산산조각 나더라도, 불과 몇 시간 만에 스스로 파괴된 유전 암호를 완벽하게 재조립하는 경이로운 복구 시스템을 갖추고 있다. 연구진은 이 질긴 미생물을 두 장의 두꺼운 금속판 사이에 샌드위치처럼 얇게 바른 뒤, 시속 약 483킬로미터의 속도로 특수 제작된 고속 발사체를 정면으로 충돌시켰다. 총알이 날아와 꽂히는 순간 발생하는 압력은 무려 1에서 3기가파스칼에 달했다. 숫자로만 들으면 체감이 어렵지만, 이는 지구에서 가장 깊은 바다인 마리아나 해구 밑바닥에서 잠수함의 외벽을 짓누르는 수압의 약 10배에서 30배에 달하는 수치다. 엄지손가락 손톱만 한 면적 위에 코끼리 수백 마리가 동시에 올라타 짓밟는 것과 같은, 뼈와 살이 흔적도 없이 으스러져야 마땅한 극한의 압력이다. 그러나 전자현미경으로 확인한 충돌 직후의 결과는 연구진의 예상을 보기 좋게 빗나갔다. 연구를 주도한 존스홉킨스대 릴리 자오 교수는 첫 번째 압력 테스트에서 당연히 미생물들이 형체도 없이 터져 죽었을 줄 알았다고 고백했다. 하지만 아무리 발사체의 충격 속도를 높이고 반복해서 때려도 이 작은 생명체들의 숨통을 끊어놓기는 역부족이었다. 약 1.4기가파스칼의 압력까지는 세포 손상조차 거의 없이 대다수가 온전하게 살아남았다. 압력을 한계치인 2.4기가파스칼까지 끌어올리자 그제야 일부 세포막이 찢어지고 내부 구조에 손상이 발생하기 시작했지만, 그럼에도 불구하고 전체 미생물의 60퍼센트 이상이 버젓이 목숨을 부지했다. 실험 과정에서 가장 경이로웠던 사실은, 반복된 충돌의 엄청난 에너지를 견디지 못하고 미생물을 감싸 보호하던 단단한 강철판이 먼저 찢어지고 부서져 내렸다는 점이다. 눈에 보이지도 않는 미세하고 물렁물렁한 생물학적 세포의 끈질김이, 차갑고 단단한 금속의 강도를 이겨낸 순간이었다. 화성에서 온 인류의 조상…심우주 탐사의 새로운 딜레마 이 경이로운 실험 결과가 우리에게 던지는 메시지는 명확하다. 대자연이 오랜 진화의 과정에서 빚어낸 생명체들은 우리가 상상하는 것 이상으로 극단적인 물리적 폭력을 견뎌내도록 유연하고 강력하게 적응해왔다는 것이다. 만약 1마이크로미터 크기의 미생물이 혜성 충돌이라는 우주적 규모의 타격을 이겨낼 수 있다면, 인류의 족보를 다시 써야 할지도 모른다. 수십억 년 전, 거대한 강이 흐르고 따뜻한 대기를 가졌던 화성에서 최초로 발생한 생명이 거대한 운석 충돌을 타고 우주로 튕겨 나와, 푸른 별 지구로 이주해 온 우리의 진짜 조상일 가능성은 이제 뜬구름 잡는 공상과학 소설이 아니라 진지하게 검토해야 할 과학적 시나리오가 되었다. 반대로, 과거 지구를 강타했던 거대 소행성 충돌의 여파로 튕겨 나간 지구의 미생물들이 우주를 떠돌다 목성의 얼음 위성인 유로파나 토성의 위성 엔셀라두스의 바다에 떨어져 자신들만의 새로운 생태계를 구축했을 가능성도 얼마든지 열려 있다. 하지만 강철보다 질긴 이 생명력은 인류의 미래 우주 탐사에 아주 무겁고 까다로운 딜레마를 던진다. 미국 항공우주국이나 유럽우주국은 화성 탐사선인 퍼서비어런스나 각종 우주 탐사 장비를 우주로 쏘아 올릴 때, 혹시 모를 오염을 막기 위해 반도체 클린룸보다 수백 배 더 철저한 무균실에서 장비를 조립하고 살균 처리한다. 하지만 아무리 완벽하게 멸균 처리를 하더라도, 이번 실험에서 확인된 것처럼 생명력이 강한 지구의 극한 미생물 한두 마리가 탐사선 구석에 묻어 우주로 나간다면 어떻게 될까. 이들은 로켓이 발사될 때의 엄청난 진동과 압력을 비웃듯 견뎌낼 것이고, 척박한 화성의 자외선 폭격 속에서도 꿋꿋하게 살아남을 확률이 매우 높다. 우주 과학계에서는 이를 행성 간 교차 오염이라고 부르며 극도로 경계하고 있다. 만약 훗날 인류가 화성의 땅을 깊숙이 파 내려가 마침내 꿈에 그리던 외계 생명체의 흔적이나 살아있는 미생물을 발견했다고 가정해 보자. 그런데 그 생명체가 화성에서 독자적으로 진화한 진짜 외계 토착 생명체인지, 아니면 수십 년 전 우리가 보낸 탐사선 바퀴에 묻어간 지구 미생물이 화성 환경에 적응해 번식한 후손인지 구별하는 것은 악몽처럼 어려운 일이 될 것이다. 생명의 기원을 찾고 우주의 신비를 풀려는 우리의 순수한 탐사 행위 자체가, 역설적으로 외계의 순수한 생태계를 오염시키고 과학적 진실을 가려버리는 치명적인 오염원이 될 수 있다는 뼈아픈 역설이다. 지구 생명은 과연 우주에서 날아왔는가. 이번 존스홉킨스대의 충돌 실험 하나만으로 암석 범종설이 완벽하고 완전무결하게 증명된 것은 결코 아니다. 실제 소행성이 우주를 가로지르는 궤도의 역학, 수백만 년 동안 이어지는 절대 영도에 가까운 극저온과 우주 방사선의 쉴 새 없는 폭격 등 미생물이 살아남기 위해 검증하고 넘어야 할 변수들은 여전히 태산처럼 쌓여 있다. 그러나 강철판이 갈기갈기 찢어지는 파괴적인 충격 속에서도 살아남아 증식을 준비하는 박테리아의 끈질긴 모습은 우리에게 중요한 철학적 통찰을 안겨준다. 생명이라는 현상은 우리가 흔히 생각하듯 지구라는 좁고 안전한 온실 속에서만 간신히 명맥을 유지하는 나약한 존재가 아니라는 것이다. 우주는 생명이 살 수 없는 차갑고 텅 빈 죽음의 공간이 아니라, 보이지 않는 생명의 씨앗들이 소행성과 혜성이라는 바위를 타고 끊임없이 궤도를 교차하며 수정되는 거대하고 역동적인 생명의 바다일지도 모른다. 인류가 생명의 기원을 묻는 질문을 멈추지 않는 한, 우주는 상상조차 하지 못한 방식으로 우리에게 생명의 위대함을 증명해 보일 것이다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2026-03-05 13:12:15

• [퓨처 Eyes(123)] 전력 먹는 하마 된 데이터센터, '유리'와 'DNA'로 구원할까

  스마트폰에서 '클라우드(Cloud)' 아이콘을 누를 때, 우리는 흔히 하늘에 떠 있는 푹신하고 가벼운 구름을 상상한다. 하지만 현실의 클라우드는 결코 낭만적이지 않다. 그것은 축구장 몇 배 크기의 거대한 창고 안에서, 에어컨이 뿜어내는 매서운 냉기를 맞으며 굉음을 내고 돌아가는 수십만 대의 시커먼 철제 서버(Server)들이다. 우리가 무심코 저장하는 유튜브 영상, 인스타그램 사진, 챗GPT와 나눈 대화들은 모두 이 물리적인 서버의 하드디스크에 쌓인다. 그리고 이 기계들이 과열되어 불타지 않게 식히는 데만 천문학적인 전기가 소모된다. 바야흐로 '빅데이터'와 '인공지능(AI)' 시대, 인류는 지식을 축적할수록 지구가 뜨거워지는 무서운 역설에 직면했다. 국제에너지기구(IEA)의 경고는 섬뜩하다. 현재 전 세계 전력의 1.5%를 먹어 치우는 데이터센터는 불과 4년 뒤인 2030년, 그 수요가 두 배로 폭증할 전망이다. 이때 뿜어져 나오는 탄소 배출량은 약 25억 톤. 미국 전체가 1년 동안 내뿜는 매연의 절반에 육박하는 양이다. 이 거대한 에너지 재앙을 막기 위해 전 세계 과학자들은 실리콘과 반도체를 버리고, 가장 원초적인 물질인 '유리(Glass)'와 생명의 설계도인 'DNA'에서 궁극의 해법을 찾고 있다. 아무도 안 보는데 전기를 먹는다? '콜드 데이터'의 딜레마 문제의 원인을 파악하려면 우리가 생산하는 데이터의 성격을 뜯어봐야 한다. 현재 전 세계 데이터의 최대 80%는 '콜드 데이터(Cold Data)'로 분류된다. 당장 오늘 꺼내볼 일은 없지만, 법적 의무나 백업을 위해 지워서는 안 되는 정보들이다. 은행의 15년 전 이체 내역, 병원의 옛날 X레이 사진, 혹은 당신이 10년 전 헤어진 연인과 주고받은 메일함 속 편지들이 모두 콜드 데이터다. 현재 이 콜드 데이터는 대부분 하드디스크(HDD)나 자기 테이프에 저장된다. 진짜 비극은 여기서 발생한다. 하드디스크는 데이터를 그저 '가만히' 쥐고 있는 데도 끊임없이 전기를 먹는다. 테이프 역시 16~25도의 쾌적한 온도를 365일 내내 유지해 줘야 곰팡이가 슬거나 망가지지 않는다. 심지어 10여 년이 지나 수명이 다하면, 데이터를 새 테이프에 옮겨 적고 헌 테이프는 쓰레기통에 버려야 한다. 아무도 들여다보지 않는 과거의 기억을 숨 쉬게 하려고 오늘날의 막대한 에너지를 태우고 있는 셈이다. 영원히 깨지지 않는 기억…유리에 새기는 '5차원(5D) 메모리' 영국 사우샘프턴 대학교의 피터 카잔스키(Peter Kazansky) 교수는 투명한 '유리'에서 이 전력 낭비를 멈출 마법을 찾아냈다. 보통 종이에 펜으로 글씨를 쓰면 가로와 세로, 2차원(x, y)으로 정보가 기록된다. 책을 여러 장 겹치면 깊이가 생겨 3차원(z)이 된다. 카잔스키 교수는 특수한 초고속 레이저를 유리에 쏴서 미세한 구멍을 뚫었다. 그리고 여기에 빛이 튕겨 나가는 '방향(편광)'과 빛의 '밝기(강도)'라는 두 가지 조건을 추가했다. 이것이 바로 '5차원(5D) 데이터 저장' 기술이다. 비유하자면, 하나의 점(Pixel) 안에 글자 하나만 적는 게 아니라, 그 점이 뿜어내는 빛의 색깔과 반짝임의 정도에 따라 수십 권의 책을 압축해서 구겨 넣는 식이다. 이 '메모리 크리스털(Memory Crystal)'의 위력은 엄청나다. CD만 한 5인치 유리판 한 장에 자그마치 360테라바이트(TB)의 정보를 담을 수 있다. 고화질 영화 약 7만 편 분량이다. 가장 위대한 점은 '전력 소모가 0'이라는 것이다. 데이터를 새길 때만 레이저를 쏘기 위해 전기가 필요할 뿐, 한 번 새겨진 유리는 전원 플러그를 뽑아도 1만 년 이상 데이터가 지워지지 않는다. 끓는 물에 넣어도, 전자레인지에 돌려도 안전하다. 마이크로소프트(MS) 역시 2017년부터 이 기술을 차세대 저장 장치로 점찍고 '프로젝트 실리카(Project Silica)'를 진행 중이다. 최근에는 값비싼 특수 유리가 아닌, 집에서 쓰는 내열 오븐용 유리(보로실리케이트)에 데이터를 저장하는 데 성공해 상용화의 문턱을 한층 낮췄다. 찻숟가락 하나면 전 세계 데이터를 품는다…'DNA 저장소' 유리와 함께 꼽히는 또 다른 혁신은 놀랍게도 생명체의 유전 정보가 담긴 'DNA'다. 컴퓨터가 데이터를 저장하는 방식은 '0'과 '1'의 조합이다. 과학자들은 이 디지털 언어를 DNA를 구성하는 4개의 알파벳(A, T, G, C)으로 번역하는 기발한 아이디어를 냈다. 예컨대 00은 A, 01은 C, 10은 G, 11은 T로 규칙을 정한다. 그리고 컴퓨터 파일의 0과 1 배열에 맞춰 실제 인공 DNA 분자를 합성해 액체나 분말 형태로 보관하는 것이다. 나중에 데이터가 필요할 때는 유전자 검사를 하듯 DNA 염기서열을 읽어내 다시 0과 1로 번역하면 그만이다. DNA 저장의 가장 큰 무기는 상상을 초월하는 '압축률'이다. DNA 단 1그램(g)에는 무려 215페타바이트(PB)의 데이터가 들어간다. 이론적으로 찻숟가락 하나 분량의 DNA 분말만 있으면 전 세계 모든 데이터센터의 정보를 다 담을 수 있다. 또한 매머드 화석에서 수만 년 전 DNA를 추출하듯, 냉각 장치 없이 서늘한 곳에 두기만 하면 수천 년을 버틴다. 자연이 만들어낸 궁극의 USB인 셈이다. 기술의 장벽, 그리고 남겨진 '선택의 문제' 물론 당장 내년 백업을 유리나 DNA에 할 수는 없다. 유리에 저장된 데이터를 읽고 쓰는 속도는 아직 기존 하드디스크에 한참 못 미친다. DNA 저장은 데이터를 기록(합성)하는 데 천문학적인 비용과 긴 시간이 든다. 아일랜드 더블린 공과대학의 타니아 말릭(Tania Malik) 교수는 "이 혁신적 기술들이 기존의 저장 장치를 완전히 대체하기까지는 상당한 인프라 교체 비용과 시간이 필요할 것"이라고 전망했다. 하지만 이 기술적 한계보다 더 중요한 것은 우리가 데이터를 대하는 '태도'다. 우리는 언젠가 완벽한 영구 저장 장치를 갖게 될지 모른다. 하지만 그렇다고 해서 우리가 매일 쏟아내는 수백억 개의 의미 없는 스팸 메일과 흔들린 사진들까지 영원히, 지구의 에너지를 축내며 보관해야 할까? 데이터 폭증 시대, 과학기술은 무한한 저장 공간을 약속하고 있지만, 역설적으로 그 기술은 인류에게 묻고 있다. "우리는 후세에 무엇을 남기고, 무엇을 잊어야 하는가." 유리와 DNA라는 영원의 기록장치 앞에서, 진정으로 걸러내야 할 것은 데이터가 아니라 인류의 정보에 대한 맹목적인 탐욕일지도 모른다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2026-02-26 13:08:52

• [퓨처 Eyes(122)] 뇌 속 '청소부' 깨우니 치매 단백질이 사라졌다⋯항체 주사 대체할 '알약' 길 열려

  인류에게 '암(Cancer)'이 정복해야 할 산이라면, '알츠하이머 치매'는 서서히 차오르는 물과 같다. 전 세계 고령화 속도와 비례해 환자 수는 급증하고 있지만, 우리는 여전히 이 물을 퍼낼 확실한 바가지조차 갖지 못했다. 최근 FDA 승인을 받은 '레켐비' 같은 항체 치료제들이 등장했지만, 연간 수천만 원에 달하는 비용과 뇌부종 같은 부작용, 그리고 정맥 주사라는 번거로움은 여전히 높은 장벽이다. 그런데 스웨덴 카롤린스카 연구소(Karolinska Institutet)와 일본 이화학연구소(RIKEN) 공동 연구진이 최근 이 장벽을 한 번에 허물 수 있는 '뇌 속의 숨겨진 스위치'를 찾아냈다. 외부에서 비싼 용병(항체)을 투입하는 대신, 우리 뇌가 본래 가지고 있던 '청소부'를 깨워 치매 원인 물질을 스스로 없애는 혁신적인 치료법의 길이 열린 것이다. 뇌 속의 '쓰레기 소각장'을 다시 가동하라 알츠하이머병은 뇌 속에 '아밀로이드 베타(Aβ)'라는 독성 단백질 찌꺼기가 쌓이면서 시작된다. 마치 하수구가 막히면 집안이 물바다가 되듯, 이 찌꺼기가 신경세포 사이를 막아 기억과 인지 기능을 파괴한다. 그런데 건강한 사람의 뇌에는 이 찌꺼기를 잘게 잘라 없애는 천연 효소, '네프릴리신(Neprilysin)'이 존재한다. 일종의 '단백질 가위'이자 뇌 속의 '자체 소각장'이다. 문제는 나이가 들거나 치매가 시작되면 이 가위가 녹슬고 소각장이 멈춰버린다는 점이다. 연구진은 멈춰버린 이 소각장을 다시 가동할 '전원 스위치'를 찾아냈다. 바로 뇌의 해마(Hippocampus) 부위에 있는 '소마토스타틴 수용체(SST1, SST4)'다. 연구진이 유전자 조작 쥐를 대상으로 실험한 결과는 명확했다. 이 스위치(SST 수용체)를 제거하자, 청소부(네프릴리신)가 사라졌고 쥐의 뇌에는 순식간에 쓰레기(아밀로이드)가 쌓였다. 반대로 약물을 통해 이 스위치를 강제로 'ON' 시키자, 네프릴리신 생산량이 폭발적으로 늘어나며 뇌 속에 쌓여있던 독성 단백질이 분해되어 사라졌다. 실험 쥐의 기억력 또한 정상 수준으로 회복됐다. 탱크 대신 오토바이…'혈액-뇌 장벽'을 뚫어라 이번 연구가 학계의 비상한 관심을 끄는 진짜 이유는 '약의 형태'를 바꿀 수 있기 때문이다. 우리 뇌는 외부 물질의 침입을 막기 위해 '혈액-뇌 장벽(BBB·Blood-Brain Barrier)'이라는 아주 촘촘한 검문소를 가지고 있다. 현재 시판되는 항체 치료제들은 분자의 크기가 거대하다. 비유하자면 '탱크'와 같다. 화력은 좋지만 덩치가 너무 커서 이 좁은 검문소(BBB)를 통과하기가 매우 어렵다. 그래서 고용량을 혈관에 쏟아부어야 하고, 이 과정에서 뇌혈관이 터지거나 붓는 부작용이 생긴다. 반면, 연구진이 타깃으로 한 SST 수용체는 '소분자 화합물(Small molecule)'로 자극할 수 있다. 소분자는 항체에 비해 크기가 매우 작다. 탱크가 아니라 날렵한 '오토바이'다. 검문소(BBB)를 아주 쉽게 통과해 뇌 속 깊숙한 곳까지 약효를 전달할 수 있다. 연구를 주도한 페르 닐손 박사는 "우리가 찾은 방식은 주사 바늘이 필요 없다"며 "환자가 집에서 물과 함께 삼키는 작은 '알약(Pill)' 하나로 뇌 속의 청소 시스템을 가동해 치매를 치료하는 미래가 올 것"이라고 설명했다. 이는 치료 비용을 획기적으로 낮추는 것은 물론, 환자의 삶의 질을 송두리째 바꿀 수 있는 변화다. 실패 확률 낮은 '익숙한 길'로 간다 신약 개발은 흔히 '도박'에 비유된다. 10년을 연구해도 실패할 확률이 90%가 넘기 때문이다. 하지만 이번 연구는 성공 확률이 높은 '익숙한 길'을 택했다. 연구진이 찾아낸 SST 수용체는 'G단백질 연결 수용체(GPCR)'라는 거대한 단백질 가문에 속한다. 이 가문은 제약업계에서 가장 연구가 많이 된, 일종의 '베스트셀러 타깃'이다. 현재 전 세계에서 처방되는 의약품의 약 30~40%가 바로 이 GPCR을 조절하는 약물이다. 즉, 맨땅에 헤딩하듯 새로운 물질을 찾아 헤매는 것이 아니라, 이미 안전성과 작동 원리가 검증된 시스템을 이용해 알츠하이머 치료제를 만든다는 뜻이다. 실제로 이번 동물 실험에서 부작용은 거의 관찰되지 않았다. 치매 치료의 패러다임이 바뀐다 지금까지 알츠하이머 치료는 '외부의 힘'으로 억지로 찌꺼기를 긁어내는 방식이었다. 하지만 이번 연구는 뇌가 본래 가지고 있던 '자정 능력(Self-cleaning)'을 복원하는 것이 가장 강력한 치료법임을 증명했다. 1년에 수천만 원이 드는 주사제가 아니라, 매일 아침 비타민처럼 챙겨 먹는 알약으로 치매를 예방하고 치료하는 세상. 뇌 속의 작은 스위치 하나가 그 거대한 변화의 문을 열고 있다. 초고령화 사회, 알츠하이머와의 전쟁에서 인류는 이제 '방패'가 아닌 '검'을 쥘 준비를 마쳤다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2026-02-19 12:25:30

• [퓨처 Eyes(121)] 암세포만 골라 죽이는 '거울' 찾았다⋯정상 세포는 통과, 종양엔 '독'이 되는 반전 분자

  암 정복의 역사는 '부작용과의 전쟁'이었다. 기존의 방사선이나 항암제는 암세포뿐만 아니라 정상 세포까지 무차별 폭격해 탈모, 구토, 면역 저하 같은 고통을 수반했다. 과학계가 오랫동안 암세포만 정밀 타격하는 '마법의 탄환'을 찾아 헤맨 이유다. 최근 스위스 제네바대학교(UNIGE)와 독일 마르부르크대학교 공동 연구진이 생명의 기본 블록인 아미노산의 '거울상(Mirror image)' 구조를 이용해 이 난제를 풀 실마리를 찾았다. 연구진은 특정 아미노산의 '쌍둥이 분자'가 정상 세포는 건드리지 않고, 오직 암세포의 숨통만 조인다는 사실을 밝혀내 국제학술지 '네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)'에 발표했다. 왼손 장갑을 오른손에 낄 수 없는 이치 아미노산의 '거울상(Mirror image)' 구조 발견을 이해하려면 먼저 생명의 기묘한 특성인 '카이랄성(Chirality·손대칭성)'을 알아야 한다. 자연계의 분자들은 화학식은 똑같지만, 구조가 거울에 비친 것처럼 정반대인 두 가지 형태가 존재한다. 마치 왼손과 오른손이 겹쳐지지 않는 것과 같다. 이를 'L형(좌선성)'과 'D형(우선성)'이라 부른다. 흥미로운 점은 우리 몸을 포함한 지구상의 모든 생명체가 단백질을 만들 때 오직 'L형' 아미노산만 사용한다는 것이다. 'D형'은 자연계에 존재하지만, 생체 활동에는 거의 쓰이지 않는, 일종의 '그림자 분자' 취급을 받아왔다. 연구진은 바로 이 지점에 주목했다. "생명체가 외면해 온 D형 아미노산이 암세포에는 어떤 영향을 미칠까?" 암세포만 열어주는 '지옥의 문' 연구진은 아미노산의 일종인 시스테인(Cysteine)의 거울상 분자, 'D-시스테인(D-cysteine)'을 실험에 투입했다. 결과는 놀라웠다. 정상 세포는 D-시스테인을 거들떠보지도 않았지만, 특정 암세포들은 이를 걸신들린 듯 빨아들였다. 비결은 '수송체(Transporter)'에 있었다. 세포막에는 영양분을 받아들이는 전용 출입문(수송체)이 있는데, 연구진이 발견한 특정 수송체는 오직 암세포 표면에만 존재했다. 이것은 마치 '트로이 목마'와 같다. 암세포는 D-시스테인을 영양분인 줄 알고 전용 문을 열어 받아들인다. 하지만 일단 세포 안으로 들어온 D-시스테인은 영양분이 아니라 치명적인 독으로 돌변한다. 반면, 이 전용 문이 없는 정상 세포는 D-시스테인이 곁에 있어도 흡수하지 않아 아무런 피해를 입지 않는다. 연구를 주도한 장클로드 마르티누 교수는 "정상 세포와 암세포의 대사적 차이를 완벽하게 파고든 전략"이라고 설명했다. 세포의 배터리, 미토콘드리아를 셧다운 시키다 세포 내부로 침투한 D-시스테인은 암세포의 심장부인 미토콘드리아를 정조준한다. 구체적으로는 미토콘드리아 내부에 있는 'NFS1'이라는 효소를 마비시킨다. NFS1은 세포의 호흡과 에너지 생산, DNA 합성에 필수적인 '철-황 클러스터(Iron-sulfur clusters)'를 만드는 핵심 효소다. D-시스테인에 의해 NFS1이 차단되면, 암세포는 에너지를 만들지 못하고(호흡 곤란), 유전 정보(DNA)를 복제할 수도 없게 된다. 결국 배터리가 방전된 기계처럼 암세포의 성장과 증식이 멈춰버리는 것이다. 마르부르크대 롤란드 릴 교수는 "D-시스테인은 암세포 내부에서 연쇄적인 붕괴를 일으킨다"며 "에너지 생산 중단, DNA 손상, 세포 주기 정지라는 삼중고를 겪게 만든다"고 분석했다. 부작용 없이 암 성장 억제…전이 막을 가능성도 연구진은 공격성이 매우 강한 유방암을 이식한 쥐 모델에 D-시스테인을 투여했다. 결과는 고무적이었다. 암세포의 성장은 눈에 띄게 느려졌고, 쥐에게서 체중 감소나 장기 손상 같은 중대한 부작용은 발견되지 않았다. '선택적 독성'이 생체 내에서도 작동함을 입증한 셈이다. 물론 상용화까지는 넘어야 할 산이 있다. 인간에게 투여했을 때의 적정 용량과 장기적인 안전성을 확보해야 한다. 하지만 연구진은 D-시스테인이 암의 성장뿐만 아니라, 암세포가 다른 장기로 퍼지는 '전이(Metastasis)'를 억제하는 데도 효과가 있을 것으로 기대하고 있다. 이번 연구는 '더 강한 독'을 쓰는 것이 능사가 아님을 보여준다. 대신 암세포가 가진 생물학적 허점, 즉 '거울 분자'를 구별하지 못하고 받아들이는 탐욕을 역이용하는 '정밀한 덫'이 미래 항암 치료의 핵심이 될 것임을 시사한다. 자연이 선택하지 않은 '오른손(D형)' 분자가, 인류를 괴롭히는 암을 잡는 '신의 한 수'가 될지 학계가 주목하고 있다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2026-02-12 13:55:23

• [퓨처 Eyes(120)] "사람인가 로봇인가"⋯36.5도 체온에 눈웃음 짓는 中 '모야'의 등장이 섬뜩한 이유

  중국 상하이의 한 무대. 165cm의 '여성'이 관객을 향해 걸어 나온다. 고개를 살짝 갸웃거리며 눈을 맞추고, 입가에는 묘한 미소를 띠고 있다. 관객들은 환호성 대신 잠시 숨을 죽였다. 너무나 인간 같지만, 인간이 아니기 때문이다. 중국 로봇 스타트업 '드로이드업(DroidUp)'이 공개한 인간형 로봇 '모야(Moya)'가 글로벌 로봇 업계에 충격을 던졌다. 이 로봇은 공장에서 나사를 조이는 투박한 기계가 아니다. 체온을 가지고, 눈을 맞추며, 미세한 표정으로 감정을 흉내 낸다. 인간과 로봇의 경계가 무너질 때 느껴지는 기이한 감정, 이른바 '불쾌한 골짜기(Uncanny Valley)'를 피하지 않고 정면으로 건너뛰겠다는 중국의 야심 찬 선전포고다. 뇌만 있던 AI, '육체'를 입다…'체화 지능'의 진화 드로이드업은 모야를 '세계 최초의 완전 생체모방형(Biomimetic) 체화 지능 로봇'이라고 정의했다. 여기서 주목할 키워드는 '체화 지능(Embodied AI)'이다. 지금까지 우리가 접한 챗GPT 같은 AI가 '서버라는 유리병 속에 갇힌 뇌'였다면, 체화 지능은 그 뇌에 팔다리와 감각 기관을 달아준 것이다. 모야는 디지털 공간이 아닌 물리적 세계에서 보고, 듣고, 판단하고, 행동한다. 영상 속 모야는 단순한 입력 반응을 넘어선다. 상대방의 눈과 눈 맞춤을 하며(Eye contact) 고개를 끄덕이고, 상황에 따라 눈꼬리를 내리거나 입꼬리를 올리는 '미세 표정(Micro-expressions)'을 구사한다. 이는 로봇 공학에서 난이도가 가장 높은 기술 중 하나다. 찡그림, 놀람, 미소 같은 인간의 비언어적 소통을 모사해 '기계'가 아닌 '동반자'라는 착각을 불러일으키도록 설계된 것이다. 36.5도의 온기, 그리고 92%의 보행 정확도 모야의 스펙은 철저히 '인간 친화적'이다. 키 165cm에 무게는 32kg. 성인 여성의 키와 비슷하지만 무게는 훨씬 가볍다. 가장 놀라운 점은 '체온'이다. 모야는 섭씨 32~36도의 온도를 유지한다. 왜 로봇에게 체온이 필요할까. 이는 모야의 주 무대가 차가운 공장이 아니라, 병원이나 가정, 요양원임을 시사한다. 사람이 로봇의 손을 잡거나 부축을 받을 때, 차가운 금속성의 감촉 대신 따뜻한 생명체의 온기를 느끼게 하려는 의도다. 보행 능력 또한 수준급이다. 회사 측은 모야의 '보행 자세 정확도'가 92%에 달한다고 밝혔다. 이 수치는 단순히 넘어지지 않는다는 것을 넘어, 골반과 무릎, 발목의 움직임이 실제 인간의 보행 메커니즘과 92% 흡사하다는 의미다. 부자연스러운 '로봇 걸음'을 지우고, 인간 무리에 섞여 있어도 위화감이 없는 이동 능력을 확보했다는 뜻으로 해석된다. '껍데기'만 바꾼다…모듈형 설계의 비밀 기술적 세부 사항은 아직 베일에 싸여 있지만, 외신과 전문 매체들은 모야의 하드웨어 구조에 주목하고 있다. 로봇 전문 매체 '로보호라이즌(RoboHorizon)'은 모야가 '워커 3(Walker 3)'라는 섀시(뼈대)를 기반으로 제작됐다고 보도했다. '워커'는 중국의 대표적인 휴머노이드 기업 유비테크(UBTECH)의 간판 모델명이라 기술 제휴 의혹이 일었으나, 양사 모두 공식적인 연관성은 부인하고 있다. 중요한 것은 뼈대가 무엇이냐가 아니라, 그 위에 적용된 '모듈형 설계'다. 모야는 내부의 기계적 구조(골격)는 유지한 채, 외부의 스킨(피부)을 자유롭게 교체할 수 있도록 설계됐다. 비유하자면 '마네킹'과 같다. 마네킹의 몸통은 그대로 둔 채, 필요에 따라 의료진의 얼굴, 가정교사의 얼굴, 혹은 특정 캐릭터의 외형으로 '갈아입히는' 것이 가능하다. 이는 로봇 생산 단가를 획기적으로 낮추고, 다양한 서비스 현장에 맞춤형으로 투입할 수 있는 양산의 열쇠가 될 수 있다. 서양은 '기계답게', 중국은 '사람답게' 모야의 등장은 글로벌 휴머노이드 개발의 두 갈래 길을 명확히 보여준다. 테슬라의 '옵티머스'나 보스턴 다이내믹스의 로봇들이 인간의 형태를 하되 얼굴은 매끈한 디스플레이나 기계 장치로 마감해 "나는 로봇입니다"라고 선언하는 반면, 중국 기업들은 인간을 극한까지 모방하는 길을 택했다. 이 같은 '극사실주의'는 중국 소셜미디어에서도 논쟁을 불렀다. "너무 리얼해서 감탄스럽다"는 반응과 "영혼 없는 눈동자가 움직이는 게 섬뜩하다"는 불쾌한 골짜기 반응이 엇갈린다. 홍콩 매체 사우스차이나모닝포스트(SCMP)는 "모야는 산업용도, 캐릭터형도 아닌 그 중간의 불안한 지점에 서 있다"고 평가했다. 하지만 드로이드업은 이 불쾌함을 기술적으로 극복해야 할 과제로 보고 있다. 익숙해짐의 단계를 넘어서면, 인간은 자신과 닮은 존재에게 더 큰 신뢰를 보낸다는 계산이다. 1100만 원의 충격…'1가구 1로봇' 시대 여나 가장 파괴적인 것은 가격이다. SCMP 등 외신에 따르면 모야의 예상 시작가는 약 120만 엔(약 1100만 원) 수준으로 거론된다. 현재 산업용 협동 로봇 하나가 수천만 원을 호가하는 현실을 감안하면, 이는 '가격 혁명'에 가깝다. 저렴한 가격과 인간 닮은 외형, 따뜻한 체온. 이 세 가지 조합은 모야가 노리는 시장이 명확함을 보여준다. 바로 고령화 사회의 돌봄(Care), 교육, 그리고 서비스업이다. 모야는 2026년 말 상용화를 목표로 하고 있다. 전문가들은 모야의 등장이 우리에게 묵직한 사회적 질문을 던진다고 지적한다. 인간과 똑같은 표정으로 웃고, 따뜻한 체온을 가진 존재가 우리 집 거실로 들어올 때, 우리는 그들을 가전제품으로 대할 것인가, 아니면 가족의 일원으로 받아들일 것인가. 휴머노이드 로봇의 보행 정확도 92%라는 숫자는 기술의 지표지만, 나머지 8%의 간극이 채워지는 날, 인류는 '인간성의 정의'를 다시 내려야 할지도 모른다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2026-02-05 15:08:53

• [퓨처 Eyes(119)] 내 안의 '타임 키퍼(Time Keeper)'가 나를 정의한다⋯자아의 경계는 뇌파의 속도

  '나(I)'는 어디서 끝나고 '세계(World)'는 어디서 시작되는가. 손을 뻗어 컵을 잡을 때 우리는 그 손이 '내 것'임을 의심하지 않는다. 피부라는 물리적 장벽이 나와 세계를 가르는 절대적 기준이라 믿기 때문이다. 하지만 최신 뇌과학은 이 견고한 믿음에 균열을 낸다. 우리가 느끼는 자아의 경계는 고정된 실체가 아니라 뇌 속에서 1초에 수십 번 진동하는 '전기 신호의 리듬'이 만들어낸 아슬아슬한 합의라는 사실이 밝혀졌다. 스웨덴 카롤린스카 연구소(Karolinska Institute)와 프랑스 연구진이 최근 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 발표한 연구는 인간의 자아 감각이 뇌의 특정 주파수, 즉 '알파파(Alpha waves)'의 속도에 종속되어 있음을 최초로 규명했다. 뇌가 속는 순간, 자아의 빗장이 풀린다 연구진은 106명의 참가자를 대상으로 뇌과학의 고전적 실험인 '고무 손 착각(Rubber Hand Illusion)'을 현대적으로 재설계했다. 실험 참가자는 자신의 실제 손을 가림막 뒤에 숨기고, 눈앞에 놓인 고무 손을 바라본다. 연구진은 로봇 팔을 이용해 참가자의 실제 손가락과 고무 손의 손가락을 붓으로 동시에 건드린다. 시각(고무 손을 건드리는 장면)과 촉각(실제 손의 느낌)이 정확히 일치하는 순간 뇌는 혼란에 빠진다. 그리고 곧 타협한다. "아, 저 고무 손이 내 손이구나." 이때 뇌는 시각 정보와 촉각 정보를 하나로 통합(Integration)해 '나의 것'이라는 도장을 찍는다. 그런데 연구진은 여기서 '시간차'라는 변수를 던졌다. 로봇 팔이 붓질하는 타이밍을 미세하게 어긋나게 한 것이다. 알파파, 자아를 지키는 '보안 검색대' 여기서 흥미로운 현상이 발견됐다. 어떤 사람은 0.1초의 미세한 오차만 있어도 "이건 내 손이 아니다"라며 환각을 거부했다. 반면, 어떤 사람은 자극이 0.5초 가까이 늦게 도착해도 고무 손을 자신의 손이라고 굳게 믿었다. 무엇이 이 차이를 만들까. 연구진이 뇌파(EEG)를 분석한 결과 답은 두정엽(Parietal cortex)의 '알파파 주파수'에 있었다. 두정엽은 시각, 청각, 촉각 등 감각 정보를 통합해 '신체 지도'를 그리는 뇌의 관제탑이다. 이 현상을 이해하기 위해 '공항 보안 검색대'를 떠올려보자. 알파파가 빠른 사람은 보안 검색대의 스캐너가 아주 빠르게 돌아가는 것과 같다. 시각 정보와 촉각 정보가 들어오는 시간차가 아주 조금만 벌어져도 "불일치! 이것은 외부 물체임"이라고 판정해 낸다. 자아의 경계가 엄격하고 촘촘한 것이다. 반대로 알파파가 느린 사람은 스캐너가 느긋하게 돌아가는 셈이다. 시각과 촉각 정보 사이에 틈이 벌어져도 이를 눈치채지 못하고 "일치함. 이것은 내 몸임"이라며 통과시킨다. 자아의 문턱이 낮아지면서 외부 사물인 고무 손까지 '나'의 영역으로 편입시키는 것이다. "뇌파 조절했더니 '나'의 범위가 바뀌었다" 이번 연구가 학계의 주목을 받는 진짜 이유는 단순한 관찰(상관관계)을 넘어 인과관계를 증명했기 때문이다. 연구진은 '경두개 교류 전기 자극(tACS)' 기술을 이용해 참가자들의 두정엽에 미세한 전류를 흘려 알파파의 속도를 인위적으로 조절했다. 결과는 놀라웠다. 외부 전류로 알파파를 빠르게 만들자 평소라면 고무 손에 속아 넘어갔을 사람들조차 "내 손이 아니다"라며 자아의 경계를 좁혔다. 반대로 알파파를 느리게 만들자 깐깐하던 사람들도 고무 손을 자신의 신체로 쉽게 받아들였다. 이는 '나'라는 감각이 영혼이나 정신의 영역이 아니라 조절 가능한 생물학적 메커니즘임을 시사한다. 카롤린스카 연구소의 헨릭 에르손 박사는 "뇌가 신체에서 오는 수많은 신호를 어떻게 하나로 묶어 '자아'라는 일관된 감각을 만드는지 보여주는 결정적 증거"라고 설명했다. 조현병 치료부터 '메타버스 자아'까지 이 발견은 미래 의학과 기술 분야에 거대한 파장을 예고한다. 첫째, 정신 질환의 새로운 치료법이다. 조현병(Schizophrenia) 환자들은 종종 자신이 외부의 조종을 받고 있다고 느끼거나 자신의 신체를 타인처럼 느낀다. 이는 자아의 경계를 짓는 알파파 리듬이 깨졌기 때문일 수 있다. 뇌파를 튜닝(Tuning)해 무너진 자아의 벽을 다시 세울 수 있는 길이 열린 것이다. 둘째, 환상지(Phantom Limb) 통증 해결이다. 팔다리가 절단된 환자가 없는 손발에서 통증을 느끼는 것은 뇌의 신체 지도가 업데이트되지 않았기 때문이다. 뇌파 조절을 통해 뇌가 새로운 신체 경계를 받아들이게 도울 수 있다. 셋째, 가상현실(VR)과 로보틱스의 진화다. 메타버스 속 아바타나 로봇 의수(Prosthetics)를 착용할 때 사용자의 뇌파를 일시적으로 느리게 조절한다면 어떨까. 차가운 기계 팔이나 가상의 몸을 거부감 없이 즉각적인 '내 몸'으로 인식하게 만들 수 있다. 몰입감의 차원이 달라지는 것이다. 결국 '나'란 무엇인가. 이번 연구는 자아가 고정불변의 실체가 아니라 뇌라는 하드웨어 위에서 작동하는 '소프트웨어적 합의'임을 보여준다. 10헤르츠(Hz) 안팎으로 진동하는 알파파의 리듬. 그 미세한 떨림 속에 우리가 '나'라고 부르는 존재의 경계선이 그려지고 있다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2026-01-29 13:50:25

• [퓨처 Eyes(118)] 우주가 '꿀'처럼 끈적하다고?⋯암흑에너지 미스터리, '점성'으로 푼다

  인류는 오랫동안 우주를 '텅 빈 무대'로 여겨왔다. 별과 은하, 행성이라는 배우들이 연기하는 동안 그 배경이 되는 공간(Space)은 아무런 저항도, 성질도 없는 완벽한 '진공(Vacuum)'이라고 믿었다. 하지만 이 견고한 믿음에 균열이 생기고 있다. 최근 학계에서는 "우주가 텅 빈 진공이 아니라 꿀처럼 끈적거리는 '점성 유체(Viscous Fluid)'와 같다면 어떨까?"라는 도발적인 질문이 제기됐다. 이는 단순히 우주의 상태를 묘사하는 수사가 아니다. 현대 우주론이 직면한 최대 난제인 '암흑 에너지'의 오차를 수학적으로 해결하려는 정교한 물리학적 시도다. 흔들리는 우주론의 기둥, '람다(Λ)CDM' 이 가설을 이해하려면 먼저 현대 우주론의 뼈대인 '람다-콜드 다크 매터(ΛCDM)' 모형이 왜 위기를 맞았는지 알아야 한다. 천문학자들은 우주가 가속 팽창하는 이유를 설명하기 위해 '암흑 에너지(Dark Energy)'라는 개념을 도입했다. ΛCDM 모형에서 암흑 에너지는 우주 어디서나, 언제나 일정한 값을 갖는 '우주 상수(Cosmological Constant, 람다·Λ)'로 정의된다. 즉 우주를 밀어내는 힘이 시간과 공간에 상관없이 불변한다는 전제다. 그러나 최근 관측 기술이 비약적으로 발전하며 이 전제가 흔들리고 있다. 지난해 미국 애리조나의 '다크 에너지 분광기기(DESI)'와 칠레의 관측 데이터는 은하들이 멀어지는 속도가 기존 표준 모형의 예측과 미세하게 어긋난다는 사실을 포착했다. 이는 암흑 에너지가 불변의 상수가 아니라 시간이 흐름에 따라 그 힘이 약해지거나 변할 수 있다는 '변동성'을 시사한다. 기존 방정식으로는 풀리지 않는 오차, 이른바 '우주론적 불일치'가 발생한 것이다. 공간이 '물'이 아니라 '꿀'이라면? 이 난제를 해결하기 위해 인도 공과대학(IIT) 조드푸르 캠퍼스의 무함마드 굴람 쿠와자 칸 연구원은 최근 논문 사전 공개 사이트 '아카이브(arXiv)'를 통해 "우주 공간 자체를 '점성(Viscosity)'을 가진 유체로 취급하자"는 파격적인 해법을 내놓았다. 점성은 유체가 흐름에 저항하는 성질이다. 맹물은 점성이 낮아 콸콸 흐르지만 꿀은 점성이 높아 끈적하게 흐른다. 칸 연구원의 주장은 우주 공간이 맹물이 아니라 꿀에 가깝다는 것이다. 물론 우주 공간에 실제 꿀이 차 있다는 뜻은 아니다. 우주가 팽창(신장)할 때 공간 자체가 팽창을 방해하려는 미세한 '저항(Drag)'을 갖고 있다는 물리적 가정이다. 이 '우주적 저항'을 방정식에 대입하면 DESI가 관측한 암흑 에너지의 이상 징후들이 놀랍도록 정교하게 설명된다. 표준 모형이 풀지 못한 오차를 '공간의 끈적임'이라는 변수 하나로 맞춰낸 셈이다. 진공의 소리, '공간 포논'의 등장 그렇다면 텅 빈 공간에서 어떻게 '끈적임'이 발생할까? 연구진은 이를 설명하기 위해 고체 물리학의 개념인 '포논(Phonons·음향양자)'을 우주 공간으로 확장했다. 물리학에서 포논은 결정(Crystal) 내부 원자들의 집단적인 진동을 입자처럼 취급하는 개념이다. 연구진은 우주 공간(진공)을 일종의 매질로 보고, 우주가 팽창할 때 공간 자체에서 '공간 포논(Spatial Phonons)'이라는 미세한 진동이 발생한다고 가정했다. 비유하자면 이렇다. 고요한 호수(우주)가 갑자기 넓어진다고 상상해 보자. 물이 늘어나면서 내부에서는 출렁거리는 파동(포논)이 생긴다. 이 파동은 물이 매끄럽게 퍼져나가는 것을 방해하며 서로 부딪히고 섞인다(Sloshing). 이 과정에서 발생하는 압력이 바로 팽창을 억제하는 '점성 저항'으로 작용한다. 즉 암흑 에너지가 우주를 밖으로 밀어내려 할 때, 공간 내부의 포논들이 끈적하게 달라붙으며 그 속도를 미세하게 늦추는 것이다. 이 '밀고 당기는(Push and Pull)' 균형이 우리가 관측하는 우주 팽창 속도의 미세한 변화를 만들어낸다는 것이 이번 가설의 핵심이다. 우주를 바라보는 관점의 전환 만약 이 가설이 동료 검증(Peer Review)을 통과하고 정설로 인정받는다면, 그 파장은 단순히 천문학 교과서를 바꾸는 데 그치지 않는다. 우리가 우주선 궤도를 계산하거나 중력파를 해석할 때 기본값으로 두었던 '저항 0'의 진공 상태가 수정되어야 하기 때문이다. 초정밀 심우주 항법이나 위성 운용 계산에서 그동안 '무시해도 되었던 항(Term)'들이 유의미한 변수로 부상할 수 있다. 우주는 더 이상 텅 빈 무대가 아니라, 그 자체로 물리적 성질을 가진 역동적인 실체로 격상된다. 물론 신중론도 만만치 않다. 라이브 사이언스(Live Science) 등 외신은 "이 점성이 우주의 본질적인 특성인지, 아니면 현재 우리의 측정 장비나 방식이 가진 한계 때문에 나타난 착시인지 아직 불분명하다"고 지적했다. 진실은 곧 밝혀질 전망이다. 유럽우주국(ESA)이 쏘어 올린 '유클리드(Euclid)' 우주망원경과 향후 이어질 DESI의 정밀 데이터가 이 가설의 심판관이 될 것이다. 확실한 것은 하나다. "우주는 비어 있다"는 오랜 상식이 더 이상 자명하지 않다는 점이다. 관측 데이터와 이론 사이의 틈새에서 피어난 이 '끈적한 우주' 가설은 인류가 광활한 어둠을 이해하는 방식이 근본적으로 바뀌어야 할 때가 왔음을 시사한다. 답은 아직 없다. 하지만 질문의 전제를 의심하는 순간 과학은 언제나 한 걸음 더 나아갔다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2026-01-22 14:28:11

• [퓨처 Eyes(117)] "물 속 헤엄치듯"⋯뇌와 근육 가진 '세포급 자율 로봇' 탄생

  로봇의 정의가 바뀌고 있다. 지금까지의 로봇이 팔과 바퀴를 단 거대한 기계 장치였다면 이제는 생명체의 기본 단위인 '세포' 크기로 축소돼 스스로 생각하고 판단하는 인공 미생물의 단계로 진입했다. 미국 펜실베이니아대학교와 미시간대학교 공동 연구진이 최근 국제 학술지 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'와 '미국 국립과학원회보(PNAS)'에 동시 발표한 연구 성과는 로봇공학의 40년 숙원을 푼 쾌거로 평가받는다. 연구진이 공개한 로봇은 크기가 200×300×50마이크로미터(㎛)에 불과하다. 소금 알갱이보다 작아 현미경 없이는 식별조차 불가능한 이 기계가 외부의 전선이나 원격 조종 없이 스스로 판단하고 움직이는 '완전 자율 주행'에 성공한 것이다. 마이크로 세계의 '물리 법칙'을 극복하다 우리가 사는 거시 세계와 미생물이 사는 미시 세계는 물리 법칙이 전혀 다르게 작용한다. 연구를 주도한 마크 미스킨(Marc Miskin) 펜실베이니아대 교수는 이 차이를 "수영장에 꿀이나 타르(Tar)를 가득 채우고 수영하는 것과 같다"고 비유했다. 사람이나 물고기처럼 큰 물체는 관성을 이용해 물을 뒤로 밀어내며 앞으로 나아간다. 하지만 몸집이 세포만큼 작아지면 물의 점성(끈적임)이 압도적인 힘을 발휘한다. 관성이 거의 작동하지 않는 이 세계에서는 기존의 프로펠러나 지느러미 방식이 무용지물이 된다. 팔다리를 젓는 순간 저항에 부딪혀 부러지거나 제자리걸음을 할 뿐이다. 연구진은 이를 극복하기 위해 기계적 부품을 모두 없애고 '전기운동(Electrokinetic, 일렉트로키네틱)' 추진 방식을 도입했다. 로봇이 전극을 통해 미세한 전기장을 형성하면, 주변 용액 속의 이온(Ion)들이 이동하기 시작한다. 이 이온의 흐름이 물 분자를 끌고 가면서 마치 강물이 흐르듯 물살을 만들어낸다. 미스킨 교수는 "로봇이 스스로 '강물'을 만들어 그 흐름을 타고 이동하는 원리"라고 설명했다. 덕분에 모터나 기어 같은 움직이는 부품 없이도 방향 전환은 물론 복잡한 경로 주행, 심지어 물고기 떼와 같은 군집 유영까지 가능해졌다. 스마트워치 10만분의 1 전력으로 '생각'하다 몸체보다 더 큰 난관은 '두뇌'였다. 좁쌀보다 작은 로봇 표면에 태양전지를 붙이고 나면, 연산 장치(컴퓨터)를 넣을 공간은 거의 남지 않는다. 게다가 태양전지가 생산하는 전력은 고작 75나노와트(nW). 이는 스마트워치 구동 전력의 10만분의 1에 불과한 극미량이다. 이 불가능에 가까운 미션을 해결한 것은 '세계에서 가장 작은 컴퓨터' 제작 기록을 보유한 미시간대 데이비드 블라우(David Blaauw) 교수팀이었다. 그들은 기존 반도체 회로 설계를 원점에서 재검토했다. 연구진은 초저전압에서 작동하는 특수 회로를 설계해 전력 소모를 기존 대비 1000배 이상 줄였다. 미스킨 교수는 "자율 로봇을 1만 배 더 작게 만들었다"고 표현했다. 그는 "1㎜ 미만 크기의 로봇이 독립적으로 작동하도록 만드는 일은 극도로 어려운 과제였고 이 분야는 사실상 40년 가까이 같은 벽에 막혀 있었다"고 말했다. 더 놀라운 것은 '사고의 압축'이다. 보통 로봇을 움직이려면 복잡한 명령어 세트가 필요하지만 연구진은 추진 제어에 필요한 수많은 단계를 단 하나의 특수 명령어로 압축했다. 머리카락 굵기보다 작은 메모리 공간에 운영체제(OS)를 구겨 넣는 혁신을 통해 로봇은 외부 도움 없이 스스로 센서 데이터를 분석하고 행동을 결정할 수 있게 됐다. 와이파이 대신 '꿀벌의 춤'으로 대화한다 이 초미세 로봇은 섭씨 0.3도 수준의 미세한 온도 변화를 감지할 수 있다. 세포 단위의 미세 환경에서 온도 변화는 암세포의 증식이나 염증 반응을 알리는 중요한 신호다. 그렇다면 로봇은 감지한 정보를 어떻게 인간에게 전달할까. 무선 통신 칩을 넣을 공간도, 전력도 없는 상황에서 연구진은 자연에서 힌트를 얻었다. 바로 '꿀벌의 춤(Waggle Dance)'이다. 로봇은 온도 데이터를 전송하고 싶을 때, 빛의 펄스에 맞춰 특정한 패턴으로 몸을 흔드는 '춤'을 춘다. 연구진은 현미경 카메라로 이 움직임을 촬영해 데이터를 해독한다. 전파 대신 움직임으로 대화하는 가장 원초적이면서도 효율적인 통신 방식이다. 또한 각 로봇에는 고유 주소(ID)가 부여되어 있어 수천 마리의 로봇 떼에 각기 다른 임무를 부여하는 '미시적 분업'도 가능하다. 1센트의 혁명…"내구성은 피펫을 통과할 정도" 이 로봇의 진정한 가치는 '확장성'과 '양산성'에 있다. 기존의 마이크로 로봇들이 실험실에서 수작업으로 만들어진 고가의 장비였다면 이번 로봇은 반도체 공정을 통해 웨이퍼 위에서 한 번에 수백만 개를 찍어낼 수 있다. 개당 제작 비용은 약 1센트(약 14원) 수준이다. 내구성은 상상을 초월한다. 움직이는 부품이 없기 때문에 연구원이 주사기(피펫)로 로봇을 빨아들여 다른 용기로 옮겨도 전혀 손상되지 않는다. 이는 실제 의료 현장에서 주사기를 통해 인체에 투입될 수 있음을 시사한다. 미스킨 교수는 "우리는 눈에 보이지 않는 크기의 기계에 뇌와 감각, 근육을 모두 집어넣고 수개월간 안정적으로 작동시켰다"며 "이것은 끝이 아니라 시작이다. 이제 우리는 이 플랫폼 위에 어떤 지능과 기능을 더 얹을지 행복한 고민을 시작했다"고 말했다. 세포급 자율 로봇의 등장은 의료와 제조 산업의 경계가 무너짐을 의미한다. 혈관 속을 헤엄치며 개별 세포를 수리하는 '나노 의사'나, 눈에 보이지 않는 기계를 조립하는 '마이크로 공장'이 더 이상 SF 영화 속 이야기가 아니다. 인류는 이제 물질을 다루는 손길을 원자 단위에 가깝게 뻗을 수 있는 새로운 도구를 손에 쥐게 됐다.

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  • 퓨처 Eyes

  2026-01-15 10:23:11

• [퓨처 Eyes(116)] 생명의 설계도는 '책'이 아닌 '입체 퍼즐'이었다⋯인간 게놈 '4D 지도' 완성

  인간의 몸을 구성하는 세포의 핵 속에는 생명의 모든 정보를 담은 설계도, DNA가 들어있다. 인류는 지난 2003년 '인간 게놈 프로젝트'를 통해 이 설계도의 글자(염기서열)를 모두 읽어내는 데 성공했다. 그러나 과학자들에게는 여전히 풀리지 않는 난제가 있었다. 설계도의 글자는 다 읽었지만, 정작 이 설계도가 좁은 세포 핵 안에서 '어떻게 접혀 있는지', 그 입체적인 형태를 몰랐던 것이다. 마치 가구 조립 설명서의 글자는 읽었으나, 조립된 가구의 완성된 입체 모습은 모르는 것과 같았다. 2025년, 마침내 그 수수께끼가 풀렸다. 노스웨스턴대학교 펑 위에(Feng Yue) 교수가 주도하는 국제 공동 연구팀 '4D 뉴클레옴 프로젝트(4D Nucleome Project)'가 인간 유전자의 3차원 입체 지도를 완성해 국제학술지 '네이처(Nature)' 최신호에 발표했다. 이것은 단순한 지도가 아니다. 시간이 흐름에 따라 역동적으로 변하는 '4D 영상 지도'다. 2m 실을 테니스공에 넣는 '압축의 미학' 우리 몸속 세포 하나에 들어있는 DNA를 일자로 펼치면 그 길이는 약 2m에 달한다. 반면 세포의 핵은 지름이 머리카락 굵기의 수백 분의 일에 불과할 정도로 작다. 2m짜리 긴 끈을 이 좁은 공간에 넣기 위해서는 고도의 '포장 기술'이 필요하다. DNA는 무질서하게 구겨진 것이 아니라, 히스톤 단백질을 감고 코헤신(cohesin) 단백질을 이용해 특정한 규칙에 따라 실타래처럼 감기고, 고리를 만들며 차곡차곡 접혀 있다. 우리가 교과서에서 흔히 보는 막대 모양의 'X자 염색체'는 세포가 분열할 때 이동을 위해 일시적으로 꽉 뭉쳐진 상태일 뿐이다. 평소 세포 속 DNA는 거대한 도서관의 책장처럼, 혹은 아주 복잡하지만 질서 정연한 오리가미(종이접기)처럼 존재한다. 연구팀은 이번에 인간 배아 줄기세포와 포피 섬유아세포를 정밀 분석해, DNA가 꼬이고 접히는 핵심 지점이 14만 곳이 넘는다는 사실을 밝혀냈다. 14만 개의 'DNA 루프'…유전자의 스위치 역할 이번 연구의 핵심 성과는 14만 개에 달하는 '염색질 루프(Chromatin Loops)'의 발견이다. 루프란 끈을 동그랗게 말아 만든 고리를 의미한다. 그렇다면 DNA는 왜 하필 고리 모양으로 접혀 있을까? 이를 이해하기 위해선 '전등 스위치'의 원리를 떠올리면 쉽다. 방의 전등(유전자)을 켜려면 벽에 있는 스위치(조절 부위)를 눌러야 한다. 전등과 스위치는 멀리 떨어져 있지만 벽 속의 전선으로 연결돼 있다. DNA도 마찬가지다. 유전자를 작동시키는 조절 부위는 유전자 본체와 물리적으로 멀리 떨어져 있는 경우가 많다. 이때 DNA가 고리(루프) 모양으로 접히면, 멀리 있던 조절 부위와 유전자가 물리적으로 딱 맞닿게 된다. 즉, "DNA가 접히는 순간 유전자의 스위치가 켜진다"는 것이다. 연구팀은 줄기세포에서 14만 1365개, 섬유아세포에서 14만 6140개의 루프를 확인했다. 이 루프들이 정확한 모양으로 접혀야만 필요한 유전자가 제때 활성화되어 세포가 정상 기능을 수행한다. 반대로 루프가 잘못 접히면 스위치가 고장 난 것처럼 유전자가 작동하지 않거나, 켜지지 말아야 할 유전자가 켜지면서 암이나 각종 유전 질환이 발생하게 된다. AI 닥터, 게놈의 3차원 모양을 예측하다 이번 연구가 독자들의 주목을 끄는 또 다른 이유는 인공지능(AI) 기술의 결합이다. 연구팀은 방대한 실험 데이터를 바탕으로 '딥러닝 모델'을 훈련시켰다. 이를 통해 복잡한 실험 과정 없이도 환자의 DNA 염기서열(글자 정보)만 입력하면, AI가 "이 사람의 DNA는 3차원 공간에서 이런 모양으로 접힐 것"이라고 예측하는 기술을 확보했다. 이 기술의 의학적 가치는 막대하다. 많은 질병이 유전자 글자 자체의 오타(돌연변이)뿐만 아니라, 유전자가 위치한 '공간적 구조의 문제'에서 기인하기 때문이다. 펑 위에 교수는 "질병과 연관된 유전자 변이의 대다수는 단백질을 만들지 않는 '비부호화 영역(Non-coding regions)'에 위치한다"고 지적했다. 과거에는 '정크 DNA'(쓰레기 DNA) 취급을 받았던 이 영역들이 사실은 DNA를 어떻게 접을지 결정하는 중요한 '접기 안내선' 역할을 수행하고 있었음이 드러난 것이다. '구조'를 고쳐 병을 낫게 한다 이번 '3차원 게놈 지도'의 완성은 의학계에 세 가지 중요한 시사점을 던진다. 첫째, 생물학적 관점이 1차원에서 3차원으로 확장됐다. 유전자가 단순히 '있다/없다'를 넘어, '어디에 위치하고 누구와 접촉하는지'가 중요해졌다. 둘째, 원인 불명이었던 질병의 매커니즘이 규명됐다. 백혈병이나 뇌종양 같은 암세포는 DNA 구조가 정상 세포와 달리 엉망으로 꼬여 있다는 사실이 확인됐다. 마지막으로 신약 개발의 패러다임이 바뀐다. 기존 약물이 특정 단백질을 공격하는 방식이었다면, 미래의 치료제는 꼬인 DNA를 풀어주거나 올바르게 접히도록 유도하는 '구조 교정' 방식이 될 전망이다. 펑 교수는 이를 "후생유전학적 억제제(epigenetic inhibitors)"를 이용한 치료라고 설명하며, 암과 발달 장애 치료의 새로운 돌파구가 될 것으로 내다봤다. 2025년, 인류는 생명이라는 거대한 건축물의 설계도를 평면도가 아닌, 살아 움직이는 3D 입체도로 손에 넣게 됐다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-12-26 05:32:32

• [퓨처 Eyes(115)] 초저온 원자, 양자 터널링의 '숨겨진 마법 통로'를 열다

  현대 기술의 미래를 이끌 양자 컴퓨터와 초정밀 센서의 심장부에는 조셉슨 효과(Josephson Effect)라는 중요한 양자 현상이 자리 잡고 있다. 이 현상은 초전도체(Superconductor) 회로의 핵심 부품인 조셉슨 접합(Josephson Junction)에서 일어난다. 조셉슨 접합은 두 개의 초전도체 사이에 얇은 절연층이 끼워진 구조로, 전자가 이 장벽을 에너지 손실 없이 뚫고 지나가는 양자 터널링(Quantum Tunneling) 현상을 가능하게 한다. 양자 터널링은 입자가 마치 터널이 없는 산을 에너지를 쓰지 않고 관통하는 마법과 같으며, 이 현상은 자기뇌파검사(MEG)와 같은 의료 진단 및 정밀 측정에 필수적이다. 하지만 조셉슨 접합이 작동하는 고체 초전도체 내부의 전자는 너무나 작고 빨라서, 이 현상이 발생하는 미시적 과정(Microscopic processes), 즉 에너지가 손실되고 소용돌이 형태의 들뜸(Excitations)이 어떻게 형성되는지를 직접 관찰하는 것은 불가능에 가까웠다. 라인란트팔츠 공과대학(RPTU)의 헤르빅 오트(Herwig Ott) 수석 연구원은 "조셉슨 접합의 미시적 과정은 오랫동안 숨겨져 있었다"고 지적했다. 초저온 원자: 움직이는 광학 장벽으로 회로를 재현하다 이 난해한 문제를 해결하기 위해, 독일 카이저슬라우테른-란다우 대학과 이탈리아 유럽 비선형 분광학 연구소(LENS)의 연구팀은 양자 시뮬레이션(Quantum Simulation) 기법을 활용했다. 이는 복잡하고 관찰하기 어려운 양자 시스템(초전도체)을 더 단순하고 관찰하기 쉬운 시스템(초저온 원자)으로 모방하여 실험하는 방식이다. 연구팀은 먼저 원자들을 극도로 낮은 온도(약 30~35나노켈빈, 절대 영도 근처)까지 냉각시켜 보스-아인슈타인 응축(Bose-Einstein Condensate, BEC) 상태로 만들었다. BEC 상태에서 수많은 원자들은 마치 하나의 거대한 양자 파동처럼 일사불란하게 움직인다. 팀은 집중된 레이저 빔을 사용하여 이 원자 집단을 분리하는 광학 장벽(Optical Barrier)을 만들었고, 이를 통해 '원자 조셉슨 접합(Atomic Josephson Junction)'을 구현했다. 루이지 아미코(Luigi Amico) 이탈리아 카타니아 대학 교수는 "장벽을 원자들을 통과시켜 움직이는 방식으로 초전도 전류를 달성할 수 있으며, 장벽 양단의 화학 퍼텐셜 차이가 전압 강하의 역할을 대신한다"고 설명했다. 원자의 동역학은 전자에 비해 느리기 때문에, 이 원자 시스템은 조셉슨 접합의 작동 과정을 "실시간으로, 고유하게 순수한 시각으로" 관찰할 수 있는 전례 없는 기회를 제공했다. 양자 표준 전압: 샤피로 계단의 보편성 확증 연구팀은 광학 장벽에 주기적인 왕복 진동(Oscillation)을 추가하여, 초전도체 회로에 교류 전류(Alternating Current)나 마이크로파 복사를 가하는 효과를 재현했다. 그 결과, 원자 전류를 증가시킴에 따라 장벽 양단의 화학 퍼텐셜 차이가 마치 계단처럼 특정 값에서 평평하게 유지되는 현상이 관찰되었다. 이것이 바로 샤피로 계단(Shapiro Steps)이다. 샤피로 계단은 그 높이가 오직 자연 상수와 진동 주파수에만 의존하며, 전압의 국제 표준인 '볼트(Volt)'를 정의하는 근거로 사용될 만큼 신뢰도가 높다. 헤르빅 오트 연구원은 "우리 실험에서 처음으로 그 결과로 발생하는 들뜸을 시각화할 수 있었다"며, "이 효과가 초저온 원자라는 완전히 다른 물리 시스템에서 나타난다는 사실은 샤피로 계단이 보편적인 현상(Universal Phenomenon)임을 확인시켜준다"고 강조했다. 실험은 보손 원자인 루비듐-87뿐만 아니라, 리튬-6 원자를 이용하여 페르미 기체와 분자 체제 등 다양한 양자 상태에서도 샤피로 계단이 나타남을 보였다. 이는 전자의 양자 세계와 원자의 양자 세계 사이에 다리를 놓는 획기적인 성과로 평가된다. 에너지 손실의 메커니즘: '와류' 움직임의 시각적 증거 이 실험의 가장 큰 통찰력은 샤피로 계단을 발생시키는 에너지 손실(Dissipation)의 근본적인 메커니즘을 시각적으로 포착한 것이다. 독일팀은 원자 밀도의 큰 들뜸인 와류 고리(Vortex Rings)가 장벽의 움직임과 반대 방향으로 전파되는 것을 관찰했다. 핵심은 계단의 수와 방출되는 와류 고리의 수가 정확히 일치했다는 점이다. 즉, 첫 번째 계단에서는 진동당 와류 고리 1개, 두 번째 계단에서는 2개가 발생했다. 이탈리아팀은 와류-반와류 쌍(Vortex-Antivortex Pairs)의 형태로 유사한 현상을 관찰했다. 이 와류는 마치 원자 구름 속에 생겨 원자 전류의 에너지를 소모하는 소용돌이와 같다. 이 소용돌이가 장벽을 넘어가는 원자들을 '붙잡아' 에너지를 잃게 만들면서, 전압이 특정 구간에서 더 이상 증가하지 않고 잠시 멈추는 '계단' 현상을 만들어내는 것이다. 프란체스코 스카자 교수는 "이 실험들은 와류와 같은 들뜸의 움직임이 양자 수송 현상을 어떻게 지배하는지 멋지게 보여준다"고 평하며, 이는 초전도 회로에서 오랫동안 미스터리였던 에너지 손실의 역할을 명확히 규명한 것이라고 덧붙였다. 원자트로닉스 시대: 새로운 양자 회로의 설계도 이번 연구는 미시적 동역학을 이해하는 교과서적인 사례일 뿐만 아니라, 원자트로닉스(Atomtronics)라는 새로운 공학 분야의 응용 가능성을 활짝 열었다. 원자트로닉스는 전자 대신 원자를 사용하여 전자 장치와 유사한 회로를 만드는 분야로, 양자 컴퓨팅과 초정밀 양자 센서에 응용될 잠재력이 높다. 연구팀은 원자 조셉슨 접합을 여러 개 연결하여 '원자 회로'를 구축할 계획이다. 이러한 원자 회로는 고체 회로의 불순물 문제를 피하고, 파동적 효과(Coherent effects)를 관찰하는 데 특히 적합하다. 멕시코 국립자치대학교의 로시오 하우레기-레노(Rocío Jauregui-Renaud) 교수는 "제시된 결과는 원자트로닉스 회로를 통한 원자의 정확한 순환적 전달로 이어질 수 있으며, 이는 이 아키텍처 개발의 중요한 단계"라고 강조했다. 궁극적으로, 이 연구는 초전도 큐비트 개발의 오랜 숙원이었던 '초청정 전자 조셉슨 접합'을 만드는 데 필요한 과학적 통찰력을 제공하며, 미래 양자 기술의 설계도로서 그 가치를 빛내고 있다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-12-18 13:35:57

• [퓨처 Eyes(114)] 미·일 "우주 존재의 비밀, '유령 입자'가 쥐고 있다"

  우리는 왜 존재하는가? 철학적인 질문처럼 들리지만, 이는 현대 물리학이 풀지 못한 가장 거대한 수수께끼 중 하나다. 약 138억 년 전, 우주가 '빅뱅(Big Bang)'으로 처음 탄생했을 때를 상상해 보자. 물리학의 기본 법칙인 '표준모형(Standard Model)'에 따르면, 우주가 시작될 때 물질(Matter)과 그와 반대되는 성질을 가진 반물질(Antimatter)은 정확히 똑같은 양이 만들어졌어야 한다. 물질과 반물질은 만나면 서로를 파괴하며 빛(에너지)으로 변해 사라진다. 이를 '쌍소멸'이라고 한다. 만약 이론대로라면 태초의 우주는 물질과 반물질이 서로 부딪쳐 모조리 사라지고, 텅 빈 공간에 빛만 가득했어야 한다. 별도, 지구도, 우리 인간도 존재할 수 없어야 했다. 하지만 지금 우리는 엄연히 존재한다. 이는 태초에 반물질보다 물질이 아주 조금 더 많이 살아남았다는 증거다. 도대체 무엇이 이 미세한 불균형을 만들어 우리를 존재하게 했을까? 과학자들은 그 답을 '유령 입자'라 불리는 중성미자(Neutrino)에서 찾고 있다. 138억 년 전, 우주를 살린 '반칙' 물리학자들은 이 미스터리를 풀기 위해 자연계의 완벽한 균형이 깨진 순간, 즉 'CP 대칭성 깨짐(CP Violation)'이라는 현상에 주목한다. 쉽게 말해, 자연이 물질과 반물질을 대할 때 미묘하게 '차별 대우'를 했다는 것이다. 최근 전 세계 물리학계가 주목할 만한 연구 결과가 나왔다. 미국의 '노바(NOvA)' 실험팀과 일본의 'T2K' 실험팀이 지난 16년 동안 축적한 데이터를 하나로 합쳐 분석한 것이다. 이들은 각각 미국 페르미 연구소와 일본 J-PARC 가속기에서 중성미자 빔을 쏘아 수백 킬로미터 떨어진 검출기에서 이를 포착해 왔다. 두 거대 실험 그룹의 연합 작전은 마치 흐릿했던 두 장의 사진을 겹쳐 선명한 한 장의 사진을 만드는 것과 같다. 연구팀은 중성미자가 비행하는 동안 성질이 변하는 '진동(Oscillation)' 현상을 역사상 가장 정밀한 수준으로 분석했다. 이 분석은 중성미자와 그 반대인 반중성미자가 서로 다르게 행동하는지, 즉 우주가 물질을 편애한 결정적 증거가 있는지를 확인하는 과정이다. 캘리포니아 공과대학(Caltech)의 라이언 패터슨 교수는 "이번 통합 분석은 중성미자에서 대칭성 위반이 일어나는지, 만약 그렇다면 그 정도가 얼마나 되는지 밝혀내는 중요한 이정표"라고 설명했다. 딸기맛이 초콜릿맛으로? 기묘한 '변신' 그렇다면 '중성미자'란 도대체 무엇일까? 지금 이 순간에도 당신의 엄지손가락 면적에만 초당 약 100조 개의 중성미자가 지나가고 있다. 하지만 이 입자는 전하(전기적 성질)가 없고 질량이 거의 '0'에 가까월 다른 물질과 거의 반응하지 않는다. 벽도, 지구도, 우리 몸도 그냥 통과해버려 '유령 입자'라는 별명이 붙었다. 이 유령 입자의 가장 기이한 특징은 변신 능력이다. 중성미자는 전자(Electron Neutrino), 뮤온(Muon), 타우(Tau)라는 세 가지 '맛(Flavor)'을 가지고 있다. (물리학자들은 중성미자의 종류를 구별하기 위해 '맛'이라는 재미있는 표현을 쓴다.) 그런데 이 녀석들은 우주 공간을 날아가는 도중에 맛을 바꾼다. 미국 시카고 인근에 있는 에너지부 산하 페르미 국립 가속기 연구소(Fermilab)에서 쏜 '뮤온 중성미자'가 800km 떨어진 미네소타의 검출기에 도착할 때는 '전자 중성미자'로 변해 있는 식이다. 캘리포니아 공과대학은 이를 아주 쉽게 비유했다. "가게에서 딸기맛 아이스크림을 사서 집으로 걸어가는 동안, 아이스크림이 저절로 초콜릿 맛이나 바닐라 맛으로 변하는 것과 같다." 이번 미·일 공동 연구팀은 이 '변신 과정(중성미자 진동)'을 정밀하게 추적해 중성미자의 질량 차이를 2% 오차 범위 내로 좁히는 데 성공했다. 이는 역대 가장 정밀한 측정값이다. 이 정밀한 데이터는 중성미자가 물질과 반물질 사이의 균형을 깬 주범이라는 '심증'을 '물증'으로 바꾸는 데 필수적인 지도 역할을 한다. 교과서와 다른 신호…'새 물리학' 예고 이번 연구가 흥미로운 또 다른 이유는 현재 인류가 알고 있는 물리학의 정석인 '표준모형'을 넘어설 가능성을 보여줬기 때문이다. 표준모형은 우주를 구성하는 기본 입자와 힘을 설명하는 아주 훌륭한 이론이지만, 중력이나 암흑물질을 설명하지 못하는 등 완벽하지 않다. 연구팀은 중성미자의 전하 반경과 '약한 상호작용(Weak Force)' 데이터를 분석하는 과정에서 기묘한 현상을 발견했다. 중성미자의 전하 반경은 표준모형의 예측과 일치했지만, 약한 상호작용의 결합 변수들이 예상과는 다르게 뒤바뀐 듯한 패턴을 보인 것이다. 이탈리아 국립 핵물리 연구소의 프란체스카 도르데이 박사는 "아직 단정하기는 이르지만, 이는 표준모형 너머의 새로운 물리학(New Physics)이 존재할 수 있음을 암시하는 흥미로운 신호"라고 밝혔다. 이는 마치 완벽해 보이던 퍼즐 조각 중 하나가 기존의 그림과는 맞지 않는 모양을 하고 있는 것과 같다. 과학자들은 이 어긋난 조각이 우리가 아직 알지 못하는 미지의 우주 법칙, 혹은 암흑물질의 비밀을 푸는 열쇠가 될 수 있다고 기대하고 있다. 지하 1km 실험실의 '유령 사냥' 중성미자 연구는 이제 막 걸음마를 뗐을 뿐이다. 과학자들은 더 확실한 증거를 찾기 위해 차세대 실험을 준비 중이다. 미국은 거대 심층 지하 중성미자 실험인 'DUNE'을, 일본은 기존보다 훨씬 거대한 '하이퍼 카미오칸데(Hyper-Kamiokande)'를 건설하고 있다. 이 시설들이 2028년경 본격 가동되면, 우리는 중성미자가 물질과 반물질을 차별하는 결정적 순간을 포착할 수 있을지도 모른다. 독일 막스플랑크 연구소에 따르면, 우리가 눈으로 보고 만질 수 있는 물질은 우주 전체의 5%에 불과하다. 나머지 95%는 정체를 알 수 없는 암흑물질과 암흑에너지다. 중성미자는 이 95%의 미지 세계와 우리를 연결해 줄 유일한 통로일 수 있다. 138억 년 전, 우주가 한 줌의 빛으로 사라지지 않고 별과 은하, 그리고 당신을 만들어낸 그 기적 같은 '우연'의 비밀. 인류는 이제 그 비밀을 쥔 '유령'의 꼬리를 잡기 위해 지하 깊은 곳 거대 실험실에서 우주의 가장 작은 입자와 숨바꼭질을 하고 있다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-12-11 13:02:30

• [퓨처 Eyes(113)] 의식은 인간의 특권 아냐⋯생존 위해 진화한 '고대의 알람'

  오랫동안 인류는 거대한 착각 속에 살아왔다. '나'를 느끼고, 고통을 인지하며, 과거를 반추하고 미래를 고민하는 '의식(Consciousness)'은 오직 인간만이 가진 고유한 성역(聖域)이자 진화의 최종 목적지라고 믿었다. 인간의 언어로 설명되지 않는 동물들, 특히 대뇌피질이 쭈글쭈글하게 발달하지 않은 조류나 파충류는 그저 유전자에 입력된 본능의 알고리즘대로 움직이는 기계적 존재로 치부되곤 했다. 그러나 현대 과학이 이 인간중심적인 오만을 정면으로 반박하고 나섰다. 독일 보훔 루르 대학교(Ruhr University Bochum)의 알버트 뉴엔(Albert Newen) 교수와 오누르 군투르쿤(Onur Güntürkün) 교수가 이끄는 연구팀은 최근 '영국 왕립학회 철학회보 B(Philosophical Transactions of the Royal Society B)'에 게재한 두 편의 연구를 통해 의식에 대한 새로운 정의를 내렸다. 그들의 결론은 명확하다. 의식은 인간의 전유물이 아니라, 척박한 야생 환경에서 살아남기 위해 생명체가 아주 오래전부터 발달시켜 온 유연한 '생존 도구'라는 것이다. 연구팀은 이를 입증하기 위해 철학적 이론 모델을 제시하는 한편, 까마귀와 비둘기의 뇌를 정밀 분석해 새들도 우리처럼 세상을 '주관적'으로 경험하고 있다는 신경생물학적 증거를 찾아냈다. 생존을 위한 3단계 진화…'ALARM' 시스템 철학자 알버트 뉴엔과 카를로스 몬테마요르(Carlos Montemayor)는 의식이 왜, 어떤 목적으로 생겨났는지를 설명하기 위해 'ALARM 이론'을 정립했다. 이들은 의식이 단일한 능력이 아니라, 생존 확률을 높이기 위해 단계적으로 진화한 세 가지 층위의 복합체라고 분석했다. 첫 번째 단계는 '생존의 사이렌(기초적 각성)'이다. 뜨거운 불에 손이 닿았을 때를 상상해 보라. 뇌가 "뜨겁다"고 판단하기도 전에 신체는 반사적으로 손을 뗀다. 이때 느껴지는 강렬한 통증은 신체가 손상되고 있다는 것을 알리는 가장 강력하고 효율적인 경보음이다. 뉴엔 교수는 "진화적으로 가장 먼저 발달한 이 기초적 각성은 생명 위협 상황에서 신체를 즉각적인 '경보(ALARM)' 상태로 만든다"며 "이는 생명체가 포식자 앞에서 즉시 도주하거나, 그 자리에서 얼어붙는(freezing) 것과 같은 생존 반응을 유발한다"고 설명했다. 이 원초적인 의식은 대뇌피질이 아닌 뇌의 가장 깊은 곳, 시상이나 뇌간에서 작동하며 생명 유지를 위한 필수불가결한 기제로 작용한다. 두 번째 단계는 '집중의 스포트라이트(일반적 기민성)'다. 생명체는 매 순간 시각, 청각, 후각 등 감각 정보의 홍수 속에 놓여 있다. 이 모든 정보를 다 처리하려면 뇌는 과부하에 걸린다. 그래서 필요한 것이 '선택적 집중'이다. 시끄러운 파티장에서도 내 이름은 들리고(칵테일 효과), 대화 중에 연기가 피어오르면 하던 말을 멈추고 연기의 근원을 찾는다. 이 단계의 의식은 수많은 자극 중 생존에 직결되는 핵심 정보에만 조명을 비춘다. 이를 통해 생명체는 단순한 반응을 넘어 인과관계를 학습한다. "연기가 나면 불이 있다"는 사실을 깨닫고, 더 나아가 복잡한 환경적 상관관계까지 파악하게 해주는 것이 바로 이 일반적 기민성이다. 세 번째 단계는 '거울 속의 나(반성적 자의식)'다. 인간과 침팬지, 돌고래, 그리고 일부 조류가 도달한 고차원의 영역이다. 단순히 외부 세계를 지각하는 것을 넘어, 시선을 내부로 돌려 '나'를 인식한다. 과거의 실수를 기억하고 미래를 계획하며, 거울 속의 이미지를 자신으로 인지하는 능력이다. 뉴엔 교수는 "이 단계의 의식은 사회적 동물에게 필수적"이라고 강조한다. 타인과 나를 구분하고, 나의 이미지를 행동 계획에 통합함으로써 복잡한 사회적 상호작용과 협력이 가능해지기 때문이다. 이는 단순한 생존을 넘어 '사회적 생존'을 위한 도구인 셈이다. '아이폰'과 '갤럭시'의 차이…구조는 달라도 기능은 같다 그렇다면 여기서 의문이 생긴다. 인간과 같은 포유류는 거대한 '대뇌피질(Cerebral Cortex)'이 있어 이런 복잡한 사고가 가능하다지만, 뇌 용량이 호두 알만 하고 매끈한 뇌 구조를 가진 새들은 어떻게 의식을 가질 수 있을까? 신경생물학자 오누르 군투르쿤 교수는 이를 '운영체제(OS)의 차이'라는 명쾌한 비유로 설명한다. 인간의 뇌가 '아이폰(iOS)'이라면, 새의 뇌는 '갤럭시(안드로이드)'와 같다는 것이다. 하드웨어의 구조와 배선 방식은 완전히 다르지만, '카카오톡'이나 '유튜브' 같은 앱(의식)을 구동하는 기능적 결과는 놀랍도록 유사하다는 의미다. 새에게는 인간의 전전두엽 피질에 해당하는 6개 층의 쭈글쭈글한 구조가 없다. 대신 '니도팔리움 코도라터랄(NCL-Nidopallium Caudolaterale)'이라는 고도로 연결된 특수 뇌 영역이 그 역할을 완벽히 대신한다. 연구팀은 까마귀를 대상으로 한 정교한 실험을 통해 이를 입증했다. 연구진은 까마귀에게 시각적 임계점에 있는 아주 희미한 빛을 보여주고, 빛을 봤으면 고개를 움직이도록 훈련시켰다. 이때 까마귀의 NCL 신경세포 활동을 실시간으로 기록했다. 결과는 충격적이었다. 신경세포들은 빛이 물리적으로 존재하느냐 마느냐에 반응한 것이 아니었다. 까마귀가 "나 빛을 봤어"라고 주관적으로 '판단'하는 순간에만 정확히 반응했다. 빛이 있었어도 까마귀가 못 봤다고 판단하면 세포는 잠잠했고, 빛이 없었어도 봤다고 착각하면 세포는 활성화됐다. 이는 조류의 뇌가 눈(감각기관)이 보내는 신호를 기계적으로 처리하는 것이 아니라, 정보를 통합하고 해석하여 '주관적 경험'을 만들어내고 있다는 결정적 증거다. 이를 과학용어로 '수렴 진화(Convergent Evolution)'라고 한다. 서로 다른 진화의 경로를 걸어왔지만, 생존이라는 같은 목적을 위해 서로 다른 뇌 구조로 '의식'이라는 동일한 해결책을 찾아낸 것이다. 거울 속 '나'를 아는 수탉 새들이 자의식을 가졌다는 행동학적 증거는 수탉 실험에서도 드러났다. 수탉은 본능적으로 하늘에 매(포식자)의 그림자가 나타나면 "꼬끼오" 하고 큰 소리로 경고음을 내 동료들을 피신시킨다. 반면 혼자 있을 때는 포식자가 나타나도 소리를 내지 않고 숨는다. 소리를 내면 자신의 위치가 들키기 때문이다. 연구팀은 이 본능을 이용해 수탉에게 거울을 보여주며 천장에 매의 그림자를 비췄다. 만약 수탉이 거울 속 자신을 '다른 닭(동료)'으로 착각했다면, 동료를 구하기 위해 경고음을 냈을 것이다. 하지만 수탉은 침묵했다. 거울 속 이미지가 지켜줘야 할 동료가 아니라, 그저 자신의 반영임을 인지했기 때문이다. 반대 검증을 위해 투명 유리 너머에 진짜 다른 수탉을 두었을 때는, 매의 그림자를 보자마자 즉시 경고음을 냈다. 군투르쿤 교수는 "이 실험은 수탉이 거울 속 이미지를 '타인'이 아닌 것으로 인지하고, 상황적 맥락에 맞춰 자신의 행동을 조절할 줄 안다는 것을 보여준다"고 설명했다. 비록 침팬지처럼 거울에 비친 자신의 이마에 묻은 얼룩을 손으로 닦아내는 수준의 완벽한 자의식 테스트를 통과하지는 못하더라도, 생태계에서 필요한 수준의 '상황적, 기초적 자의식'을 갖추고 있음을 증명한 것이다. 의식은 특권이 아닌 '오래된 적응' 이번 연구는 의식을 바라보는 과학적 패러다임을 근본적으로 전복시켰다. 의식은 인간이라는 종(種)만이 도달한 진화의 결승점이 아니다. 그것은 수백만 년 전, 척박한 환경에서 살아남기 위해, 위험을 감지하고 먹이를 찾으며 무리와 소통하기 위해 생명체가 발달시켜 온 유연한 '생존 무기'다. 우리가 길가에서 마주치는 까마귀가 고개를 갸웃거리며 문제를 해결하려 할 때, 비둘기가 복잡한 도심에서 길을 찾을 때, 그들의 작은 머릿속에서도 우리와 똑같은 '의식의 불꽃'이 타오르고 있다. 대뇌피질이 없어도, 언어가 없어도, 그들은 세상을 느끼고 경험하며 판단한다. 인간은 지구상의 유일한 지성체가 아니다. 그저 조금 더 복잡하고 성능 좋은 '알람'을 가진, 진화의 수많은 결과물 중 하나일 뿐이다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-12-04 14:33:57

• [퓨처 Eyes(112)] 日 리켄, 36년 걸릴 계산 115일에 끝냈다⋯'AI 은하' 신기원

  인류가 만든 가장 정교한 슈퍼컴퓨터조차 흉내 내지 못했던 '신의 영역'이 인공지능(AI)의 도움으로 문을 열었다. 밤하늘을 수놓은 1000억 개의 별, 그 거대한 은하의 10억 년 역사를 낱낱이 파헤치는 일이 가능해진 것이다. 일본 이화학연구소(RIKEN·리켄) 학제간 이론 및 수학적 과학 프로그램(iTHEMS)의 히라시마 케이야 박사팀은 최근 AI 딥러닝과 슈퍼컴퓨팅을 결합해 우리 은하(Milky Way) 내 1000억 개 이상의 별을 개별 단위로 추적하는 시뮬레이션에 성공했다고 발표했다. 11월 미국 애틀랜타에서 열린 국제 슈퍼컴퓨팅 학술대회 'SC 2025'에서 공개된 이 성과는 천체물리학계의 오랜 숙원이었던 '거시와 미시의 통합'을 이뤄낸 기술적 쾌거다. '별 뭉치' 아닌 '낱개'로 본다 그동안 천체물리학계에서 은하 시뮬레이션은 '타협의 산물'이었다. 은하의 웅장한 진화를 구현하려면 수천억 개의 별을 다뤄야 하는데, 이를 계산할 컴퓨터 자원은 턱없이 부족했기 때문이다. 기존 최고 성능의 시뮬레이션조차 입자 하나를 '별 100개의 뭉치'로 가정해 계산했다. 숲을 보기 위해 나무의 디테일을 포기한 셈이다. 이 방식은 치명적인 한계가 있다. 우주의 진화는 단순히 별들이 중력으로 묶여 도는 것이 전부가 아니기 때문이다. 별 하나가 생을 마감하며 일으키는 '초신성 폭발'은 주변 우주 공간에 엄청난 에너지를 쏟아내고, 생명 탄생의 씨앗이 되는 무거운 원소들을 흩뿌린다. 기존의 '뭉치 모델'은 이러한 개별 별의 역동적인 드라마가 주변 성간 물질(Interstellar medium)에 미치는 미세하고 결정적인 영향을 평균값으로 뭉개버릴 수밖에 없었다. AI가 뚫어낸 '계산 지름길' '별 하나하나'를 쪼개서 계산하면 되지 않을까. 문제는 시간이다. 리켄 연구팀의 분석에 따르면, 기존 방식으로 은하 내 모든 별을 개별 입자로 구현해 100만 년의 시간을 시뮬레이션하는 데만 315시간(약 13일)이 걸린다. 우주적 시간 척도인 10억 년을 계산하려면 꼬박 36년 동안 슈퍼컴퓨터를 돌려야 한다는 계산이 나온다. 하드웨어의 성능 향상만으로는 도저히 넘을 수 없는 물리적 장벽이었다. 히라시마 박사팀은 이 난제를 풀기 위해 '딥러닝 대리 모델(Surrogate model)'이라는 우회로를 뚫었다. 무식하게 모든 물리 방정식을 처음부터 끝까지 계산하는 대신, AI에게 '패턴'을 가르친 것이다. 연구팀은 고해상도 초신성 폭발 데이터를 AI에 집중적으로 학습시켰다. 36년→115일, 속도의 혁명 별이 폭발한 직후 10만 년 동안 가스와 먼지가 어떻게 퍼져나가고, 주변 성간 물질의 화학적 조성을 어떻게 바꾸는지 AI가 예측하도록 훈련했다. 이렇게 훈련된 AI 모델은 초신성 폭발이라는 국지적이고 급격한 이벤트가 발생할 때마다, 복잡한 유체 역학 방정식을 푸는 과정을 건너뛰고 학습된 데이터를 바탕으로 즉각적인 '정답'을 내놓는다. 효과는 극적이었다. AI 모델을 장착한 시뮬레이션은 100만 년의 은하 진화를 단 2.78시간 만에 처리했다. 기존 방식보다 100배 이상 빠른 속도다. 36년이 걸려야 볼 수 있었던 10억 년의 우주 파노라마를, 이제는 115일이면 완벽하게 구현해낼 수 있게 된 것이다. 연구팀은 일본의 슈퍼컴퓨터 '후가쿠(Fugaku)'와 도쿄대 '미야비(Miyabi)' 시스템을 통해 이 결과가 실제 물리 법칙과 한 치의 오차도 없이 일치함을 입증했다. 우주 넘어 '기후 난제' 푼다 이번 연구가 갖는 함의는 단순히 계산 속도 단축에 그치지 않는다. '멀티 스케일(Multi-scale)' 문제, 즉 아주 작은 나비의 날개짓(미시적 현상)이 거대한 태풍(거시적 현상)으로 이어지는 복잡계 시스템을 해석하는 새로운 표준을 제시했기 때문이다. 히라시마 박사는 "AI와 고성능 컴퓨팅의 결합은 단순한 패턴 인식을 넘어, 과학적 발견을 위한 진정한 도구로 진화했다"고 강조했다. 이 방법론은 천체물리학의 울타리를 넘어설 전망이다. 기상학이나 해양학에서도 국지적인 구름의 생성이나 해류의 작은 변화가 지구 전체의 기후에 미치는 영향을 분석하는 데 난항을 겪고 있다. 리켄 연구팀의 'AI 대리 모델' 방식은 이러한 기후 모델링의 난제를 풀고, 기상 이변 예측의 정확도를 높이는 데 즉각적으로 응용될 수 있다. 36년의 시간을 100일로 압축한 이 기술은, 인류가 우주를 이해하는 해상도를 HD에서 8K 초고화질로 바꿔놓은 거대한 전환점이다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-11-27 13:12:43

• [퓨처 Eyes(111)] "잠은 '추락'이다"⋯뇌, 스위치 꺼지듯 4.5분전 '급강하'

  우리는 흔히 '잠에 빠진다(fall asleep)'고 말한다. 이 표현은 단순한 비유를 넘어, 뇌 과학적 진실에 가장 가까운 묘사로 밝혀졌다. 인간의 뇌는 서서히 잠드는 것이 아니라, 특정 '결정적 순간(Tipping Point)'을 기점으로 마치 스위치가 꺼지듯 급격하게 수면 상태로 전환되는 것으로 나타났다. 더 나아가, 이 '마스터 스위치'가 내려간 뒤에도 뇌 전체가 동시에 잠드는 것이 아니라, 고차원적 인지 영역이 먼저 잠들고 감각 영역은 한동안 활성 상태를 유지하는 '순차적 종료' 과정이 일어난다는 사실도 규명됐다. 수면의 '시기(When)'와 '방식(How)'이라는 거대한 퍼즐을 동시에 풀어낸 두 편의 핵심 연구가 국제 학술지 '네이처 뉴로사이언스'와 '네이처 커뮤니케이션스'에 연이어 발표되며, 수면 과학의 기존 패러다임을 뒤흔들고 있다. 100°C에서 물이 끓듯…英 ICL "수면은 점진 아닌 '분기점'" 가장 먼저 수면의 '시기'에 대한 통념을 깬 것은 영국 임페리얼 칼리지 런던(ICL)과 서리 대학 공동 연구팀이다. 연구팀은 1000명이 넘는 자원자의 뇌 스캔 데이터를 분석, 잠들기 약 4.5분 전에 뇌 전기 활동이 급격하게 변하는 '티핑 포인트'를 발견했다. 연구를 이끈 니르 그로스만 ICL 신경과학자는 "수면은 점진적 과정이 아니라, 실시간 예측이 가능한 '분기(bifurcation)'라는 사실을 발견했다"고 밝혔다. '분기'는 수학 용어로, 점진적인 변화가 쌓이다가 특정 지점에서 완전히 다른 상태로 급격히 변하는 현상을 뜻한다. 마치 99°C까지 서서히 온도가 오르던 물이 100°C에서 격렬하게 끓기 시작하는 것과 같다. 지금까지 수면 과학계가 조명 스위치를 서서히 줄이는 '디머(dimmer)' 방식으로 수면을 이해했다면, ICL의 연구는 수면이 '온/오프 스위치'에 가깝다는 것을 증명한 셈이다. 연구팀은 뇌전도(EEG)가 포착한 47개의 뇌 활동 특징을 수학적 공간으로 변환하는 모델을 개발했다. 이 모델로 '수면 거리(sleep distance)', 즉 뇌가 수면에 얼마나 가까워졌는지를 추적했다. 그 궤적은 "마치 공이 가파른 경사면을 굴러 절벽으로 떨어지는" 모습과 정확히 일치했다. 이 모델의 예측 정확도는 놀라운 수준이다. 단 하룻밤의 뇌 활동 기록만으로 향후 수면 시간을 95% 정확도로 예측했으며, '추락'의 순간인 티핑 포인트 오차는 평균 49초에 불과했다. 그로스만 박사는 "매 순간 잠들기까지 얼마나 남았는지 전례 없는 정밀도로 파악할 수 있게 됐다"고 강조했다. 30년 통념 깬 '49초 예측'…졸음운전 경고 현실화 ICL의 발견이 중요한 이유는 수십 년간 수면 연구의 기반이었던 고전적 모델의 한계를 극복했기 때문이다. 1990년대 초 일본 연구자들이 제시한 9단계 EEG 패턴 모델은, 잠드는 과정을 순차적 전환으로 설명했지만 사람마다 편차가 크고 측정이 어려워 실제 불면증 치료나 응용 기술 개발에 큰 도움을 주지 못했다. 하지만 '49초 예측' 모델은 즉각적인 활용이 가능하다. 가장 기대되는 분야는 '졸음운전 방지'다. 운전자의 뇌가 위험한 '티핑 포인트'에 근접하기 수십 초 전에 강력한 경고를 보내는 시스템 개발이 현실화될 수 있다. 또한 불면증이나 주간 졸음증 환자의 상태를 정밀 진단하고, 수술실에서의 마취 모니터링 정밀도를 높이는 데도 결정적 역할을 할 전망이다. 美 하버드 "뇌는 '순차 소등'…인지 영역 먼저 잠든다" ICL이 '언제' 잠드는지의 비밀을 풀었다면, 미국 하버드 의대 및 매스 제너럴 브리검(MGB) 병원 연구팀은 '어떻게' 잠드는지의 청사진을 제시했다. 뇌는 '일괄 소등'되지 않았다. 연구팀은 EEG-PET-fMRI라는 최신 영상 기법을 총동원해, 뇌의 신경 활동, 혈류, 그리고 에너지원인 포도당 대사를 동시에 추적했다. 그 결과, '티핑 포인트'를 지나 잠에 빠져들 때 뇌 영역별로 뚜렷한 시간차가 발생했다. 뇌를 하나의 거대한 '사무실 빌딩'에 비유할 수 있다. 먼저, 고차원적 사고와 기억을 담당하는 '기본 모드 네트워크(DMN)', 즉 '임원실'과 '기획실'의 불(포도당 대사)이 먼저 꺼졌다. 이 영역은 수면 중 강력하게 억제됐다. 하지만 감각과 운동을 담당하는 영역, 즉 '중앙 보안실'이나 '전력 공급실'은 달랐다. 이 영역들은 대사적으로 활발한 상태를 유지하며 오히려 더 강한 혈류 변동을 보였다. 뇌의 대부분이 휴식에 들어간 뒤에도, 외부 자극을 감지하는 최소한의 '경계 근무'는 계속되는 셈이다. 알람 소리 듣는 이유…'보안실'은 켜져 있었다 이러한 '순차 소등' 메커니즘은 우리가 깊은 잠에 빠진 것처럼 보여도, 화재경보기 소리나 아이의 울음소리 같은 중요한 자극에 반응해 깨어날 수 있는 이유를 명확히 설명한다. '보안실'의 전원이 켜져 있기 때문이다. 연구를 이끈 징위안 첸 교수는 "다른 뇌 영역이 다른 시간에 잠든다는 것이 핵심"이라며 "감각 영역이 활성을 유지하는 패턴이 뇌의 보호 기능을 수행할 수 있다"고 설명했다. 두 연구를 종합하면, 인간의 수면은 뇌 전체의 단순한 '셧다운(일시 정지)'이 아니다. ICL이 발견한 '마스터 스위치(티핑 포인트)'가 내려가면, 하버드팀이 밝혀낸 '설계도'에 따라 인지 영역(임원실)의 전원이 먼저 차단되고, 감각 영역(보안실)은 최소한의 경계를 유지하는 고도로 정교한 '단계적 프로세스'다. 물론 이번 연구들은 실험실 환경(소음, 부분적 수면 부족)이라는 한계가 있지만, 건강한 수면의 '청사진'을 제공했다는 평가를 받는다. 연구팀은 향후 수면 중 뇌 노폐물 제거 과정과 알츠하이머병의 연관성 등 신경 질환 환자에게서 이 '청사진'이 어떻게 망가지는지 규명하는 후속 연구를 진행할 계획이다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-11-20 15:38:22

• [퓨처 Eyes(110)] 탄화규소(SiC) 양자 센서, '다이아몬드' 한계 넘어 생체 내부 측정 길 열어

  인류는 오랫동안 '평균'의 세계에 의지해 왔다. 거대한 원자들의 집단적 움직임을 측정하는 고전 물리학의 눈으로는, 숲 전체의 웅성거림은 들을 수 있어도 나뭇잎 하나하나의 속삭임을 포착할 수는 없었다. 하지만 이제 과학은 원자 하나, 전자 하나의 미시 세계를 직접 들여다보는 새로운 눈을 갖게 됐다. 바로 '양자 기술'이다. 양자 기술은 크게 세 갈래로 나뉜다. 상상을 초월하는 연산 능력의 '양자 컴퓨팅', 도청 불가능한 통신을 구현하는 '양자 통신', 그리고 감각의 한계를 뛰어넘는 '양자 센싱'이다. 이 중 가장 먼저 우리 곁에 다가와 상용화의 문을 두드리고 있는 분야가 바로 양자 센싱이다. 기술 성숙도(TRL)가 6~7단계에 이르러, 이미 시장 진입을 눈앞에 두고 있다. 뇌 질환 조기 진단…상용화 임박한 '꿈의 센서' 양자 센싱이란 '양자 얽힘'이나 '중첩'처럼 원자 크기에서만 나타나는 미묘하고 섬세한 현상을 이용해 세상을 측정하는 기술이다. 기존 센서가 수백만 명의 군중이 내는 함성(고전 물리)을 측정했다면, 양자 센서는 그 군중 속 단 한 사람의 목소리(양자)를 정확히 골라 듣는 것과 같다. 이 '단 하나의 목소리'를 들을 수 있게 되면서 열리는 가능성은 경이롭다. 인공위성(GPS) 없이도 완벽하게 위치를 파악하는 내비게이션, 전파 방해나 교란이 불가능한 군사 유도 시스템, 그리고 쓰나미나 화산 활동을 미리 감지하는 정밀한 지각 변동 모니터링이 가능해진다. 특히 의학계의 기대는 폭발적이다. 알츠하이머나 파킨슨병과 같은 뇌 질환은 극도로 미약한 신경 자기장 신호의 변화로 시작된다. 양자 센서는 이 변화를 분자 단위에서 감지하여 질병의 조기 진단을 가능하게 할 수 있다. 현재 이 분야의 선두주자는 '다이아몬드 NV 센터'라 불리는 센서다. 인공 다이아몬드 격자 구조의 미세한 결함을 이용하는 이 센서는 복잡한 냉각 장치 없이 상온에서 작동한다는 강력한 이점을 가졌다. 보쉬, Qnami 등 유수의 기업들이 이 기술의 상용화에 뛰어들었다. '다이아몬드'의 아킬레스건, 생명체엔 '독'이 된 녹색광 하지만 이 강력한 '다이아몬드 센서'에게도 치명적인 아킬레스건이 있었다. 바로 살아있는 생명체, 즉 '생체 내(in vivo)' 환경에 적용하기 어렵다는 점이다. 최근 네이처 머티리얼스(Nature Materials)에 게재된 한 논문은 이 문제를 정면으로 파고들었다. 연구진은 "다이아몬드 NV 센터는 녹색광(532nm)으로만 효율적으로 작동될 수 있는데, 물과 유기 분자는 이 녹색광을 매우 효율적으로 흡수해버린다"고 지적했다. 이는 마치 잠자는 아기(세포)의 상태를 관찰하기 위해 눈앞에 환한 건설용 탐조등(녹색광)을 비추는 것과 같다. 탐조등 불빛 때문에 아기가 깨어나고(가열) 관찰 자체가 불가능해지는(형광 간섭) 것이다. 연구진은 "이러한 고유한 특성은 회피할 수 없으며, 따라서 대체 솔루션을 찾기 위한 긴급한 탐색이 필요했다"고 연구의 배경을 밝혔다. 연구진은 '탄화규소(SiC)'에서 그 해답을 찾았다. SiC는 이미 반도체 웨이퍼 기술로 널리 쓰이는 생체 친화적 소재다. 결정적으로 SiC 내부의 '이중공극'이라는 결함은 다이아몬드와 달리 '근적외선' 영역에서 작동한다. 이 근적외선은 인체 조직이나 물에 거의 흡수되지 않고 통과하는, 이른바 '제2의 생물학적 창(second biological window)'으로 불리는 황금 대역이다. 아기에게 아무런 방해를 주지 않는 정교한 '야간 투시경'을 찾은 셈이다. 해답은 '탄화규소', 알켄 코팅으로 '산화' 문제 해결 하지만 SiC에도 난관은 있었다. SiC 표면은 공기 중에 노출되면 쉽게 산화(녹)되어 'a-SiO2'라는 막을 형성한다. 문제는 이 과정이 무작위적(stochastic)으로 일어나 센서의 정밀도를 망가뜨리는 수많은 불순물(탄소 클러스터)을 만든다는 점이다. 연구진은 "이러한 (결함) 중심의 확률론적 특성은 양자 응용에 부적합하다"고 분석했다. 이는 마치 완벽하게 조율된 오케스트라의 연주(양자 신호) 도중, 무작위로 불협화음(산화막 결함)이 끼어드는 것과 같았다. 초정밀 양자 센서를 작동시키기엔 치명적인 환경이었다. 여기서 연구진의 독창적인 통찰력이 빛을 발한다. 이들은 산화라는 '급진적으로 다른 표면 처리' 방식을 고안했다. 바로 '알켄(alkene)'이라는 유기 분자 사슬로 SiC 표면을 정밀하게 코팅하는 것이다. 이는 단순히 바닥을 청소하는 수준을 넘어, 물과 오염물질이 애초에 스며들 수 없는 '초박막 특수 방수 코팅'을 표면에 정밀하게 시공한 셈이다. 그 결과는 놀라웠다. 연구팀은 "알켄으로 종결된 SiC 표면이 이중공극 스핀 양자 센서에 이상적인 환경을 제공한다"는 사실을 발견했다. 이 알켄 코팅은 물 분자를 밀어내는 소수성 보호막 역할을 하여 센서의 안정성을 극대화했다. 연구진은 Gd-DO3A라는 단일 분자를 감지하는 실험을 통해, 이 새로운 SiC 센서가 기존 산화막 처리 방식 대비 "예측된 우월성을 입증한다"고 강조했다. 민감도는 다이아몬드 센서에 필적하면서도, 생체 적용이라는 핵심 난제를 해결한 것이다. 100억 달러 시장 선점 경쟁…AI와 결합하는 양자 센싱 이 기초 과학의 성과는 산업계의 거대한 흐름과 맞물려 있다. 디지타임스에 따르면, 글로벌 양자 센서 시장은 2030년 약 14억 2000만 달러(약 2조 947억원)에 이를 전망이며, 맥킨지는 2035년까지 최대 100억 달러(약 14조 7420억 원) 규모로 성장할 것으로 예측했다. 구글의 모태에서 분사한 샌드박스AQ(SandboxAQ)는 이미 1조 원에 가까운 투자를 유치하며 의료 및 내비게이션용 양자 센싱 향상에 AI를 접목하고 있다. 미 국방부 역시 연간 9억 달러에 가까운 예산을 이 분야에 쏟아붓고 있다. 이는 양자 센싱이 단순한 기술 경쟁을 넘어, 미래 산업과 국가 안보의 패권을 좌우할 '전략 기술'임을 방증한다. 이제 원자 하나하나의 속삭임을 듣는 시대가 열리고 있다. 이번 SiC 양자 센서의 개발은 '알츠하이머 정복'이나 '신약 개발'처럼 인류의 숙원이던 생명 현상의 비밀에 다가갈 가장 정교한 '현미경'을 손에 쥐었음을 의미한다. 상상에 머물던 나노 단위의 생체 탐험이 비로소 현실의 영역으로 들어오고 있다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-11-13 13:02:50

• [퓨처 Eyes(109)] 태평양 지각판 '셀프 파열' 현장 첫 관측⋯美 대학 공동 연구팀, 섭입대 종말 단계 규명

  태평양 북서부 해역, 지구의 거대한 엔진 가운데 하나인 섭입대(Subduction Zone)가 장엄한 종말 단계에 들어섰다. 미국 루이지애나 주립대(LSU)와 컬럼비아 대학교 연구팀은 첨단 캐스캐디아 탄성파 영상을 통해 후안 데푸카판(Juan de Fuca Plate)이 스스로 찢어지며 맨틀과의 연결을 서서히 잃어가는 현장을 인류 역사상 처음으로 명확하게 관측했다. 이는 수백만 년에 걸쳐 진행되는 지질학적 과정의 마지막 장을 연 획기적인 발견이며, 태평양 북서부 지역의 지진 및 쓰나미 위험 모델을 다듬을 결정적인 실마리를 제공한다. 섭입대의 '수명 종결', 수십 년간 이론에서 현실로 지구의 지각은 하나의 거대한 덩어리가 아니라 여러 개의 퍼즐 조각처럼 이어진 지각판(Tectonic Plates)으로 덮여있다. 이 판들은 끊임없이 움직이며 충돌하는데, 지각판 두 개가 충돌할 때 한 판이 다른 판 아래로 미끄러져 들어가는 현상을 섭입이라 하며, 이 경계를 섭입대라고 부른다. 섭입대 주변은 지진, 화산 활동 등 강력한 지질 현상이 자주 일어나는 곳으로 알려졌다. 지질학자들은 수십 년간 섭입대가 어떻게 생명을 다하는지에 대해 이론으로만 논해왔으나, 그 종말 단계가 실제로 포착된 것은 이번이 처음이다. 이번 발견은 루이지애나 주립대의 지구 물리학자 브랜든 슉(Brandon Shuck)과 컬럼비아 대학교 라몬트-도허티 지구관측소의 수잔 카보트(Suzanne Carbotte)가 이끈 새로운 탄성파 반사 영상 조사로 이루어졌다. 이 조사는 마치 책의 겉표지처럼 쌓여 있는 지각판의 페이지를 한 장씩 벗겨내, 캐스캐디아 섭입대 북단에서 지각판 경계가 무너지는 과정을 극명하게 보여주었다. 75km 대형 단층 포착⋯'단계적 탈선'의 과학적 증거 연구팀은 2021년 라몬트-도허티 지구관측소의 연구선 '마커스 G. 랑세스(Marcus G. Langseth)'호를 이용한 캐스캐디아 탄성파 영상 실험(CASIE21)을 수행했다. 카보트 박사가 이끈 팀은 15km(9.3마일) 길이의 수중 수신기 배열을 끌면서 통제된 음파 펄스를 지각으로 발사했다. 이 결과 수천 미터 지하의 단면을 선명하게 보여주는 이미지들을 만들었으며, 밴쿠버섬 해역 아래에서 후안 데푸카판이 북아메리카판 아래로 굽어지면서 단층, 습곡, 그리고 깊은 구조 파열을 일으키는 모습이 전례 없이 상세하게 지도화됐다. 선박 실험으로 해저에서 음파를 반사시키고, 지진으로 발생한 음파(acoustic waves)가 지구 내부를 관통하며 반향하는 원리를 활용했다. 이는 마치 행성 전체를 초음파로 찍는 것과 같다. 특히 익스플로러판을 파괴하는 길이가 무려 75km(47마일)에 달하는 대형 단층이 발견되었으며, 이는 판이 파열 직전의 상태에 놓여 있음을 증명한다. "이것은 섭입대가 죽어가는 순간을 포착한 최초의 명확한 그림이다"라고 슉 박사는 밝혔다. 그는 "판이 한 번에 완전히 멈추는 대신, 조각조각 찢어지면서 더 작은 미소판(Microplates)과 새로운 경계를 만들고 있다"며, "따라서 큰 사고라기보다는, 기차가 객차 하나씩 서서히 탈선하는 것을 보는 것과 같다"고 덧붙였다. 이러한 단계적 파열은 기존 지질학 이론과 현장 지질학적 움직임 사이의 간극을 좁힌다. 고대의 지각 엔진이 멈출 때 지각 경계가 어떻게 스스로 모양을 바꾸는지 보여주며, 산맥, 화산호, 심지어 대륙의 진화 과정까지 추적하는 데 핵심적인 통찰을 제공한다. 판이 스스로 파열되면 아래로 당기는 무게가 줄어들고, 결과적으로 섭입판의 하강 운동이 서서히 멈춘다. 이 과정이 섭입대 전체의 소멸로 이어진다. 지질 기록과 일치하는 '점진적 파괴'의 증거 슉 박사는 이 과정이 "한 번에 한 단계씩 진행되는 점진적인 파괴"이며, "화산암의 연대가 이러한 단계별 파열을 반영하는 순서로 젊어지거나 늙어지는" 지질 기록과도 일치한다고 설명했다. 공동 저자인 카보트 박사는 지질학자들이 판의 수명과 죽음에 대한 기존 이론을 확인하거나 거부할 증거를 오랫동안 기다려왔다고 언급하며, "이러한 과정이 작동하는 명확한 그림을 이전에는 본 적이 없다"고 말했다. 그는 "이 새로운 발견은 지구를 형성하는 지각판의 생애 주기를 더 잘 이해하는 데 도움을 준다"고 덧붙였다. 이 발견은 수백만 년에 걸쳐 진행되는 지질학적 현상이라, 앞으로 태평양 북서부 연안 주민들이 걱정할 정도의 일은 아니다. 그러나 섭입대가 약해지고 조각날 수 있다는 지식은 지질학자들이 지진과 쓰나미 같은 재해 모델을 고치는 데 큰 변화를 가져온다. 연구팀은 앞으로 이 내부의 파열 구조를 따라 앞으로의 지진이 터져 나올 가능성이 있는지, 아니면 이러한 구조가 지진 에너지가 퍼질 때 그 경로를 조종할 수 있는지 연구할 계획이다. 이러한 결과는 구조적 복잡성이 지진 파열 경로에 미치는 영향을 연구하는 위험 모델의 정확도를 높이는 중요한 첫걸음이 될 것으로 기대한다. 이 연구는 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 실렸다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-11-06 13:08:35

• [퓨처 Eyes(108)] MIT, '초소형 분자 실험실'로 원자핵 내부 첫 탐사 성공

  우주가 텅 비어있지 않은 것은 기적에 가깝다. 138억 년 전 빅뱅(Big Bang) 직후, 세상은 물질과 그 거울상인 반물질로 똑같이 나뉘어 있었다. 이 둘은 만나면 빛을 내며 쌍소멸(雙消滅)하는 운명이었다. 만약 이론대로 이들이 완벽한 대칭을 이뤘다면, 우주는 텅 빈 빛으로만 가득 찼어야 한다. 하지만 '무언가'가 그 균형을 깼고, 물질만 남아 지금의 우주와 우리가 존재하게 됐다. 현대 물리학의 가장 큰 수수께끼인 이 '대칭 위반'의 증거를 찾기 위해 미국 매사추세츠 공과대학교(MIT) 연구진이 원자핵 내부의 비밀을 직접 들여다볼 수 있는 획기적인 길을 열었다. 이는 원자 자신의 전자를 '소통 수단(communicator)'으로 활용하는 혁신적인 접근법으로, 수 킬로미터에 달하는 거대한 입자 가속기 대신, 분자(molecule) 자체를 '초소형 정밀 실험실'로 활용하는 새로운 기술이다. 연구팀은 이 방법을 통해 원자 자신의 전자가 핵 내부를 탐사하고 그 정보를 밖으로 가져오도록 하는 데 성공했다. 핵물리학 분야의 중대한 진전이라는 평가다. 현대 물리학의 근간인 '표준 모형(Standard Model)'은 물리학자들이 가진 '우주 규칙서'에 비유할 수 있다. 그러나 이 규칙서의 첫 장부터 '왜 물질만 남았는지'를 설명하지 못하는 치명적인 오류가 있는 셈이다. 과학자들은 이 완벽해야 할 저울을 한쪽(물질)으로 기울게 한 '보이지 않는 손', 즉 '기본 대칭 위반(violation of fundamental symmetries)'의 추가 근원을 찾고 있다. 그리고 그 강력한 증거가 특정 원자의 핵 내부에 숨어있을 것으로 추정해왔다. 문제는 원자핵 내부를 정밀하게 관측하는 것이 극도로 어렵다는 점이다. 역사적으로, 이 미시 세계를 탐구하기 위해 인류는 수 킬로미터에 걸쳐 퍼져 있는 거대한 '입자 가속기'에 의존해왔다. 입자 가속기는 전자나 양성자 같은 입자들을 빛에 가까운 속도로 가속시켜 목표물인 원자핵에 강력하게 충돌시킨다. 이 충격으로 원자핵이 산산조각 날 때 나오는 파편들을 분석해 내부 구조를 역추적하는 방식이다. 거대 가속기 대체할 '분자 실험실' 그러나 미국 매사추세츠 공과대(MIT) 연구팀은 이러한 패러다임을 전환하는 접근법을 택했다. 연구팀은 지난 10월 23일 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 발표한 논문에서, 원자핵을 부수는 대신 '분자' 환경을 이용해 원자핵 내부를 '탐색'하는 방법을 고안했다. 이는 분자 중심의 접근법을 사용하여 핵 구조를 직접 탐사하는 더 접근하기 쉬운 방법이다. 연구팀이 사용한 물질은 '플루오린화 라듐(Radium monofluoride, RaF)'이라는 특수 분자다. 연구팀은 라듐(Radium) 원자와 플루오린(Fluorine) 원자를 화학적으로 결합시켰다. 연구팀은 이 분자 구조 내에서 라듐 원자 궤도를 도는 전자의 에너지 수준을 세심하게 측정했다. 이 설정은 사실상 소형 입자 충돌기를 모방한 것으로, 전자를 가두고 전자가 때때로 핵을 뚫고 들어가 그 구성 요소와 상호작용하는지 확인할 수 있게 해준다. 핵심은 원자가 분자라는 더 큰 구조물 내부에 갇히면, 그 궤도를 도는 전자들 역시 분자 내부의 강력한 전기장으로부터 막대한 영향을 받는다는 점이다. 논문의 공동 저자인 실비우-마리안 우드레스쿠 박사는 "이 방사성 원자(라듐)를 분자 내부에 넣으면, 그 전자가 경험하는 내부 전기장은 우리가 실험실에서 인공적으로 생성하고 적용할 수 있는 전기장보다 몇 차수나 더 크다"라며 "이 구성은 어떤 면에서 분자가 거대한 입자 충돌기처럼 작동하여 라듐의 핵을 탐사할 더 나은 기회를 제공한다"고 설명했다. 이 강력한 내부 전기장은 라듐 원자의 전자들을 사실상 '압착'시키는 효과를 낸다. 이렇게 행동반경이 좁아진 전자들은 원자핵 주변을 맴돌다가, 핵 내부로 잠시 '스며들어갈' 확률이 극적으로 높아진다. 핵 정보 빼내 온 '전령 전자' 연구팀은 이렇게 생성한 플루오린화 라듐 분자를 포획해 냉각시킨 뒤, 진공 챔버를 통해 조심스럽게 이동시키며 분자와 상호작용하도록 맞춤 제작한 레이저 빛을 쏘였다. 이 레이저를 통해 라듐 전자의 에너지 상태를 정밀하게 측정한 결과, 예상치와 미세한 '에너지 변화(shift)'가 있음을 감지했다. 이 에너지 변화는 비록 분자를 들뜬 상태로 만드는 데 사용된 레이저 광자 에너지의 약 100만분의 1에 불과할 정도로 극히 미미했다. 그러나 이 '미묘한 불일치'야말로, 전자가 핵 외부가 아닌 '핵 내부'로 분명히 진입했으며, 그 안의 양성자 및 중성자들과 상호작용했다는 결정적인 증거가 됐다. 핵을 방문하고 빠져나온 전자가 핵 내부의 중요 정보를 전달하는 에너지 변화를 회수하여 외부 세계로 전달하는 '전령(messenger)' 역할을 충실히 수행한 것이다. 논문의 제1 저자인 셰인 윌킨스 박사는 "우리는 핵과 핵 외부 전자 간의 상호작용이 어떤 모습인지 이미 알고 있다"라며 "이 전자 에너지를 매우 정밀하게 측정했을 때, 전자가 핵 외부에서만 상호작용한다고 가정한 예상치와 정확히 일치하지 않았다. 이는 그 차이가 반드시 핵 내부에서의 전자 상호작용 때문임을 말해준다"고 설명했다. 우주 비밀의 열쇠, '배 모양' 라듐 핵 그렇다면 연구팀은 왜 수많은 원소 중에 하필 '라듐'을 선택했을까? 대부분의 원자핵은 완벽한 '공 모양'이라 대칭이 깨진 신호를 찾기 어렵다. 하지만 라듐의 핵은 럭비공처럼 한쪽이 더 불룩한 비대칭 '배(pear) 모양'을 하고 있다. 이론가들은 바로 이 독특한 기하학적 구조가, 우리가 찾고 있는 미세한 '대칭 위반' 신호를 수백 배 이상 '증폭'시켜 관측 가능한 수준으로 만들어줄 특별한 실험실이라고 예측해왔다. 논문의 공동 저자인 로널드 페르난도 가르시아 루이스 MIT 부교수는 "라듐 핵은 전하와 질량이 비대칭이라는 매우 이례적인 특성 때문에, 이러한 대칭성 깨짐을 증폭시키는 역할을 할 것으로 예측한다"고 말했다. 그의 연구 그룹은 이 라듐 핵에서 대칭 위반의 징후를 찾기 위한 방법 개발에 주력해왔다. 물론 라듐 핵을 탐사하는 데는 여러 가지 어려움이 따른다. 라듐은 자연 방사성 원소이며 반감기(수명)가 짧다. 연구팀은 플루오린화 라듐을 소량만 생산할 수 있었기 때문에, 관련 상호작용을 포착하기 위해서는 극도로 민감한 측정 기술이 필수였다. "핵 내부 지도 그릴 것"…물질-반물질 수수께끼 풀린다 이번 성공으로 연구팀은 원자핵 내부의 '자기 분포(magnetic distribution)'를 측정할 수 있는 길을 열었다. 원자핵 속의 양성자와 중성자는 각각 작은 자석처럼 행동하는데, 이 자석들의 방향이 핵 내부의 공간 배열에 따라 어떻게 달라지는지(어떻게 정렬되어 있는지) 상세히 규명할 수 있게 됐다. 가르시아 루이스 교수는 "우리는 이제 핵 내부를 들여다볼 수 있다는 증거를 가졌다"라며 "이는 배터리의 전기장을 측정하는 것과 같다. 사람들은 배터리 외부의 전기장은 측정할 수 있지만, 배터리 내부를 측정하는 것은 훨씬 더 어렵다. 그리고 우리가 지금 할 수 있는 일이 바로 그것"이라고 이번 성과의 의미를 비유했다. 연구팀의 다음 목표는 핵 내부의 힘 분포를 매핑하기 위해, 이 플루오린화 라듐 분자들을 더 낮은 온도로 냉각시키고, '배 모양' 핵의 방향을 원하는 대로 정밀하게 제어하는 기술을 확립하는 것이다. 현재는 분자 속의 라듐 핵이 무작위 방향으로 있지만, 그 방향을 통제할 수 있으면 더 정밀한 측정으로 핵 내부의 힘 분포를 상세히 규명하고, 마침내 우주론의 난제인 기본 대칭 위반의 증거를 탐색할 수 있다. 가르시아 루이스 교수는 "라듐 함유 분자는 자연의 기본 대칭 위반을 탐색하는 데 매우 민감한 시스템이 될 것으로 예측한다"며 "(우리는) 이제 그 탐색을 수행할 방법을 가졌다"고 말했다. 연구팀은 앞으로 이 새로운 방법으로 라듐의 특성을 더 탐구하여, 우리 우주의 구조에 대한 새로운 진실을 밝혀낼 수 있을 것으로 기대한다. 이 연구는 미국 에너지부(U.S. Department of Energy)의 지원을 받았다.

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  • 퓨처 Eyes

  2025-10-30 15:20:45

• [퓨처 Eyes(107)] 138억년 우주론의 심장 '인플라톤', 그 가설의 종언

  우주론의 교과서가 반세기 만에 다시 쓰일 중대한 기로에 서 있다. 우주의 탄생을 설명하는 표준 이론 '빅뱅 이론'의 핵심 가설 '우주 급팽창(cosmic inflation)'의 오랜 숙제를 풀 새로운 모델이 등장했기 때문이다. 스페인과 이탈리아 공동 연구팀은 빅뱅 직후 우주를 부풀린 동력원으로 지목됐던 미지의 입자 '인플라톤(inflaton)' 없이도, 태초의 시공간을 뒤흔든 '중력파(Gravitational waves)'만으로 우주의 기원과 구조를 완벽하게 설명할 수 있다는 혁신적인 이론을 제시했다. 아인슈타인의 100년 묵은 아이디어를 되살려낸 이 이론은, 오직 중력과 양자역학만으로 우주 창조의 비밀을 풀 수 있음을 증명하며 학계의 폭발적인 관심을 받고 있다. 지난 2025년 7월, 미국 물리학회(American Physical Society)가 발행하는 세계적 권위의 학술지 '피지컬 리뷰(Physical Review)'에는 '인플라톤 없는 급팽창(Inflation without an inflaton)'이라는 제목의 기념비적인 논문 한 편이 실렸다. 바르셀로나 대학교의 라울 히메네스 교수가 이끄는 4인의 과학자팀은 이 논문을 통해 기존 빅뱅 이론의 패러다임을 전환할 새로운 모델을 제안했다. 이들의 주장은 놀랍고도 명료하고 우아하다. 우주를 지금의 모습으로 빚어낸 창조의 싸앗은 정체불명의 '유령 입자'가 아니라, 마치 잔잔한 호수에 돌을 던졌을 때 퍼져나가는 물결처럼 시공간 자체에 새겨진 미세한 파동, 즉 중력파라는 것이다. 우주 표준론의 아킬레스건, '인플라톤' 기존 표준 우주론에 따르면, 약 138억년 전 빅뱅 직후 우주는 1초도 안 되는 눈 깜짝할 사이보다 짧은 찰나에 상상을 초월하는 속도로 팽창했다. '우주 급팽창'이라 불리는 이 현상은 현재 우주가 거대 규모에서 놀랍도록 평탄하고 균일한 이유를 설명하는 가장 유력한 가설이었다. 하지만 이 이론에는 치명적인 공백이 있었다. 대체 무엇이 이 상상조차 힘든 팽창을 일으켰는가. 이론의 성립을 위해 여러 변수들이 극도로 정밀하게 맞아떨어져야 한다는 복잡성도 문제였다. 과학자들은 이 수수께끼를 풀기 위해 '인플라톤'이라는 가상의 입자를 무대 위로 불러냈다. 이 입자가 가진 막대한 에너지가 급팽창의 동력원이었다는 설명이다. 그러나 지난 수십 년간 수많은 노력이 있었음에도 인플라톤의 존재는 단 한 번도 실험적으로 관측되거나 증명되지 못했고, 현대 우주론의 가장 큰 아킬레스건으로 남아있었다. 아인슈타인의 100년 된 유산, 해답을 품다 연구팀은 바로 이 지점에서 과감한 역발상을 시도했다. 증명되지 않는 가상의 존재에 의존하는 대신, 이미 그 존재가 증명된 가장 근본적인 물리 현상에서 답을 찾고자 한 것이다. 그들이 주목한 것은 100여년 전 아인슈타인이 예측했던 시공간의 메아리 '중력파'였다. 연구팀은 전통적인 우주론의 틀을 벗어나 양자 물리학의 렌즈로 우주를 들여다봤다. 그 결과 빅뱅 빅후 극도의 혼돈 상태에서 발생한 미세한 중력하들이 서로 간섭하고 상호작용하며 2차효과로 미세한 밀도의 차이를 만들어냈음을 규명했다. 연구팀은 이 아이디어를 '더시터르 공간(De Sitter space)'이라는 수학적 구조와 연결했는데, 1920년대 아인슈타인과 함께 우주의 구조를 탐구했던 네덜란드 수학자 빌럼 더시터르(Willem De Sitter)의 이름에서 따온 것으로, 잊혔던 아인슈타인의 유산이 21세기에 화려하게 부활했다. 마치 미세한 잉크 방울이 물에 퍼지며 무늬를 만들듯, 이 작은 밀도 차이가 바로 우주 구조의 씨앗이 되었다. 시간이 흐르며 밀도가 조금 더 높았던 곳ㅇ른 중력에 의해 주변 물질을 끌어당겨 별과 은하를 잉태했고, 마침내 장엄한 우주 거대 구조로 성장했다. 연구팀의 모델은 이 과정이 현재 천문학자들이 관측하는 우주의 모습과 정확히 일치함을 보여주었다. 더 나아가, 급팽창 이론의 또 다른 난제였던 '팽창의 종료' 문제에도 명쾌한 해답을 제시한다. 초기 우주의 고유한 불안정성이 급격한 팽창을 자연스럽게 멈추고, 에너지가 입자로 변환되며 오늘날처럼 복사(빛)로 가득한 우주로 순조롭게 전환될 수 있었다는 것이다. 불필요한 가설 없이, 중력과 양자역학만으로 이번 연구의 공동 저자인 스페인 ICREA의 실험과학 및 수학 연구원 라울 히메네스 박사는 "수십 년간 우리는 한 번도 관측된 적 없는 요소에 기반한 모델을 사용해 초기 우주를 이해하려 노력해왔다"면서, "이번 제안이 흥미로운 이유는 그 단순성과 검증 가능성에 있다. 우리는 추측에 기반한 요소를 추가하는 것이 아니라, 중력과 양자역학만으로 우주 구조가 어떻게 생겨났는지 설명하기에 충분할 수 있음을 보여주고 있다"고 말했다. 이탈리아 파도바 대학교의 다니엘레 베르타카 교수 역시 "과학에서 이론의 유연성이 너무 크면 문제가 될 수 있다. 모델이 현상을 예측하는 것인지, 단순히 관측 데이터에 꿰맞추는 것인지 판단하기 어렵기 때문"이라며, "이번에 제안된 모델의 진정한 강점은 바로 그 우아함과 단순성, 그리고 임의로 조절할 수 있는 자유 매개변수가 없다는 점"이라고 강조했다. 세기의 발견, 최종 검증의 무대에 오르다 중력파라는 개념은 1893년 올리버 헤비사이드와 1905년 앙리 푸앵카레에 의해 처음 제안되었고, 아인슈타인이 1916년 일반 상대성 이론에서 '시공간 구조의 물결'로 정립했다. 초신성 폭발이나 블랙홀 병합 같은 격렬한 우주 현상에서 발생하는 이 파동은 극도로 미약하여, 인류는 2015년 9월에 이르러서야 미국의 '레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)'를 통해 100년 만에 그 존재를 직접 확인하는 데 성공했다. 향후 정밀한 우주 관측을 통해 이 새로운 모델의 예측이 사실로 확인된다면, 인류의 우주관은 혁명적인 전환을 맞게 된다. 우주의 기원이라는 가장 근원적인 질문의 해답이 미지의 입자가 아닌, 시공간의 본질인 '중력' 그 자체에 새겨져 있었음이 드러나기 때문이다. 천문학자 칼 세이건이 "우리는 별의 물질로 만들어졌다. 우리는 우주가 스스로를 알게 하는 하나의 방법"이라고 설파했듯, 이 연구는 우주가 스스로의 비밀을 인류에게 드러내는 또 하나의 장대한 과정일지 모른다. 인류가 던진 가장 오래된 질문에, 우주가 마침내 가장 근원적인 방식으로 답하기 시작했다.

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  2025-10-23 13:02:35