세상을 바꾸는 ‘찰나’, 펨토과학 [제 571 호/2007-03-05]
1999년 스웨덴 노벨상위원회는 미국 캘리포니아 공대의 아흐메드 즈웨일 교수에게 노벨화학상을 안겼다. 그는 1980년대 중반 새로운 형태의 초고속 카메라(?)를 발명한 공으로 상을 받았다. 필름을 빨리 돌려 만드는 초고속 카메라가 아니다. 분자가 원자와 원자로 분리되는 순간을 레이저로 관찰하는 초고속 카메라다.

즈웨일 교수는 자신의 발명품을 들고 요오드화나트륨(NaI)이 요오드(I)와 나트륨(Na)으로 갈라지는 순간을 ‘찍었다’. 인류가 처음으로 1000조분의 1초에 벌어지는 분자들의 움직임을 보는 순간이었다. 이렇게 짧은 시간을 연구하는 분야를 ‘펨토과학’이라고 하며 주로 ‘펨토초 레이저’를 이용해서 관찰한다. 노벨 화학상을 받을 정도로 펨토과학과 펨토초 레이저가 각광받는 이유는 무엇일까?

먼저 펨토초에 대한 개념을 잡자. 펨토초는 1000조분의 1(10-15)초를 말한다. 10-15를 의미하는 단위명이 펨토(Femto)이기 때문에 붙여진 이름이다. 1펨토초 동안 세상에서 가장 빠르다는 빛도 고작 0.3마이크로미터(1마이크로미터=10-6m)를 움직일 뿐이다. 우리가 자주 쓰는 ‘눈 깜빡할 시간’이 약 10분의 1초, 총알이 물체를 통과하는 데 걸리는 시간은 겨우 100만분의 5초니 펨토초는 상상하기도 힘들 정도로 빠른 시간인 셈이다.

그런데 세상을 구성하는 분자와 원자 세계에서는 펨토초가 기본 단위다. 화학반응이 일어날 때 입자들의 움직임, 생체 내에서 효소가 분자를 떼었다 붙였다 하는 사건이 펨토초 단위에서 일어난다. 예를 들어 광합성이 일어날 때 엽록소 분자가 에너지를 전달하는 시간은 약 350펨토초다. 사람이 인식하기도 어려운 이 짧은 시간에 식물은 빛을 받아 에너지로 바꾼 뒤 저장한다. 엽록소뿐만이 아니다. 효소가 유기물에 산소를 붙이는 시간은 약 150펨토초, 수소 원자에서 전자가 원자 주변을 한 바퀴 도는데 걸리는 시간은 0.1펨토초다.

펨토초 동안 벌어지는 이런 물리, 화학, 생물학적 현상을 연구할 때 주로 쓰이는 것이 펨토초 레이저다. 펨토초 레이저는 10~50 펨토초 동안만 켜졌다 꺼지는 펄스로 이루어져있다. 깜빡깜빡하는 펄스를 분자나 원자에 쏘면 이 펄스는 펨토초 시간동안만 분자를 만났다가 반사된다. 이 반사된 빛에 분자의 모습이 담겨있다. 바꿔 말해 펨토초만에 찍어내는 카메라인 셈이다. 펄스를 연사하면 펨토초라는 ‘찰나’의 시간 동안 분자가 어떻게 움직이는지 담은 ‘동영상’도 만들 수 있다.

즈웨일 교수가 만든 초고속 카메라는 바로 이 연속적인 펨토초 레이저를 이용했다. 먼저 레이저 펄스로 분자 안에 있는 전자에 에너지를 공급해 들뜬 상태로 만든다. 원하는 만큼의 시간이 흐른 뒤 두 번째 레이저를 쏴 들뜬 전자에서 나오는 빛을 측정한다. 이 빛의 세기는 분자의 운동과 성질에 관한 정보를 담고 있다. 에너지를 받은 분자가 내는 빛이 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 관찰해 분자의 운동 상태를 알 수 있는 것이다.

펨토초 레이저는 빛의 파장이 펨초토 길이로 매우 짧기 때문에 같은 속도를 가진 다른 빛에 비해 진동수가 매우 크다. 빛의 에너지 크기는 진동수에 따라 결정되기 때문에 펨토초 레이저는 다른 레이저에 비해 에너지가 크고 응용범위가 넓다. 예를 들어 두께가 매우 얇은 첨단소재나 부품을 만들 때 파장이 짧은 펨토초 레이저를 이용하면 세밀한 작업을 훨씬 안전하고 빠르게 할 수 있다. 이제까지 써온 레이저는 파장이 길고 열이 많이 발생해 금속 표면을 가공하는 과정에서 녹이거나 지저분한 상태로 만들 위험이 있었다. 그러나 펨토초 레이저는 소재에 발생하는 열의 영향을 거의 받지 않기 때문에 금속 표면을 깨끗하고 정밀하게 가공할 수 있다.

의학계에서도 펨토초 레이저는 뛰어난 활약을 펼친다. 보통 수술용으로 많이 쓰이는 일반 레이저는 커다란 조직은 잘 치료하지만 작은 세포는 태워서 죽이거나 손상을 입히는 단점이 있었다. 작은 크기의 수술도 가능한 이온 치료법이 있긴 하지만 이는 진공 상태에서만 가능해 반도체 같은 물질에만 쓸 수 있다. 하지만 펨토초 레이저를 이용하면 펄스의 짧은 파장을 이용해 10마이크로미터보다 작은, 살아있는 세포 1개에 생긴 병까지 치료할 수 있다. 안과용 각막이식이나 라식수술에도 펨토초 레이저는 유용하다. 2004년 독일의 연구팀은 펨토초 레이저를 이용해 무통 치과 치료 기술을 개발하기도 했다.

소립자 물리학의 세계에서 펨토초 레이저는 ‘구세주’다. 우주의 탄생 비밀을 밝혀줄 쿼크나 암 치료에 쓰이는 양성자를 얻기 위해서는 원자나 전자를 가속시켜 충돌을 일으킬 가속기가 필요하다. 그러나 이들을 만들어낼 수 있을 정도로 강력한 전압과 속도를 일으키기 위해서 수~수십 km 크기의 가속기가 필요하다. 반면 펨토초 레이저를 증폭하면 순간적으로 강력한 전압을 걸 수 있어 훨씬 작은 크기의 가속기를 만들 수 있다. 공간도 줄이고 예산도 아낄 수 있으니 일석이조인 셈이다.

80년대 중반에 등장해 90년대 후반 노벨상을 거머쥘 정도로 진가를 인정받은 펨토초 레이저는 2000년대 들어 더욱 종횡무진 활약하고 있다. 우리나라에서도 대덕 연구단지와 광주과학기술원, 한국전기연구원 등에서 펨토초 레이저를 더욱 강하게 가공해 활용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지는 중이다. 최근에는 펨토초를 넘어 전자가 움직이는 아토초(10-18) 영역까지 연구 대상이 확대됐다니 시간을 쪼개려는 과학자들의 노력이 그저 경이로울 뿐이다. 펨토초 레이저의 펄스가 더 정교하고 빠르게 깜빡일수록, 인간이 경험할 수 있는 세계는 더욱 넓어질 것이다. (글 : 김은영 과학전문 기자)

댓글(1) 먼댓글(0) 좋아요(0)
좋아요
공유하기 북마크하기찜하기
 
 
마노아 2007-03-05 12:45   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
확실히 월요일 기사는 쫌 어렵다..;;
 
 전출처 : 바람구두 > 서재 탐구 첫 번째 : 마노아의 재발견 - 01

마노아의 재발견

인터넷 검색의 묘미 중 하나는 자기 닉네임 혹은 자기 이름을 검색기에 집어넣고 돌려보는 일이다.
같은 맥락에서 책 중에 가장 만들기 힘든 책은 인명록 혹은 졸업앨범인데, 그 까닭은 두 가지다.
하나는 이름 석자라는 것이 모르면 절대로 수정할 수 없기 때문인데,
예를 들어 '김경호'를 '김경효'로 적어두었다고 해도 그 사람을 알지 않는 한 고칠 수가 없다.
문장이라면 읽다가 뭔가 어색하게 느껴질 수도 있지만, 이름은 그렇지도 않다.
그 어려움 두 번째는 사람들이 자기 이름은 거의 반드시 찾아본다는 것이다.
다시 말해 틀리긴 쉬운데, 노려보는 눈초리는 여간 무서운 것이 아닌데다 틀리면 변명의 여지가 없다.

어쨌거나 사물의 이름을 기억하고, 되새김질 하는 것이 사물의 본질로 들어가는 키워드라고 했을 때
누군가의 친숙한 이름, 혹은 그간 몰랐던 상대의 매력을 발견하는 일도 어쩌면 그 이름을 낯설게,
낯선 장소에서, 낯선 방식으로 발견하는 것일지도 모른다.

하여간 그런 인터넷 검색의 묘미를 아직까지 즐겨보지 않은 분들이라면...
이제라도 자신이 즐겨 사용하는 닉네임이나 이메일계정으로 검색해보시라.
특히 구글 검색 기능을 활용해보시면 대체로 둘 중 하나다.
내가 이렇게 많은 곳에 노출되어 있다니 하는 놀라움과 두려움을 확인하게 되거나
아니면 뜻밖에 새로운 인연을 만나게 된다.

엊그제 할머니 제사가 있었다.
문득 할머니 생각이 나서 "할머니와 소년"이란 제목을 넣고 구글에서 검색했더니
뜻밖에 영화 "사토라레" 이야기가 나왔다. "사토라레" 이야기는 예전에 양방언의 음반 리뷰를 할 때
나 역시 한 번 이야기했던 적이 있는 영화였다. 그 리뷰는 이렇게 시작한다.


초등학교 때 읽었던 책 중에 그런 내용이 있었다. 
사람의 마음을 들여다볼 수 있는 안경과 자신의 마음을 보여줄 수 있는 단추를 갖게 된 주인공.
안경을 끼고서 사람들을 만나니, 그들의 속마음이 너무 잘 보여서 주인공은 많은 실망을 겪게 된다. 
마음과 다른 말들로 치장하는 사람들에 지친 주인공은,
이제 자신의 마음을 보여주기 위해 단추를 다는 것으로 이야기를 마친다.


나를 포함해서 리뷰를 쓰다보면...
이것이 리뷰인지 논술문인지 알 수 없게 글을 쓰게 되는 경우가 왕왕 있는데,
이 사람의 리뷰는 그와 같이 본말이 전도되지 않은 가운데서 읽는 맛이 나는 소담한 리뷰였다.
그래서 누구냐? 이렇게 맛깔나는 리뷰를 쓰는 자가?
하고 살펴보니 마노아님이었다.
사실 알라딘에서 영화 리뷰나 음반 리뷰는 들인 공에 비해 지나치게 찬 밥이다.
이 분야에 대해 한 칼 하는 자가 워낙 많은 탓도 있지만 알라딘이 기본적으로 도서 리뷰 중심이라
그렇기도 하다. 그래서 일부러 관심을 가지고 들여다 보기 참 어려운데...

예전에 드팀전님의 서재에 오르는 리뷰들을 보면서 '정말 글 잘 쓴다'고 감탄한 적이 있었는데...
물론 드팀전과는 다른 케이스이긴 하지만, 마노아님의 영화 리뷰들
(아직 다른 리뷰들을 읽어보진 못했으므로)은 별점이 너무 후하다는 것을 제외하곤
부담없이 읽어가는 동안 영화에 대해서도 생각해보게 하고,
글쓴이에 대해서도 생각해보게 만드는, 소박하며 무엇보다 즐거운, 잘 쓴 리뷰였다.

7번째의 사토라레로 발견된 사토미 켄이치가 있다면...
나에겐 8번째로 발견된 또 하나의 사토라레로 '마노아'가 있다고 그렇게 말하고 싶다.
조곤조곤 속삭이듯 있는 듯 없는 듯 하면서 참 담백한 리뷰였다.

좋은 건 함께 나눠야 한다.
내 주변에 좋은 사람들이 참 많구나 하는 점을 새삼 느끼면서
올해는 한 사람 한 사람 집중해서 서재의 집중탐구랄까, 밀어두고 읽지 못했던 책을 읽듯 읽어보리라...
그 첫 타자로 3월엔 마노아님을 읽어야지...


댓글(2) 먼댓글(0) 좋아요(1)
좋아요
공유하기 북마크하기찜하기
 
 
치유 2007-03-06 21:31   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
알아보는 눈은 꼭 있어요..멋져요..^^&

마노아 2007-03-06 22:07   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
부끄러워요^^////
 
천년여우 여우비
이성강 원작, 하은경 글 / 예담 / 2007년 1월
평점 :
절판


마리이야기로 유명한 이성강 감독의 두번째 장편 애니메이션 천년여우 여우비를 다시 동화로 재구성한 책이다.



어렸을 적, 전설의 고향에서 '구미호'를 보았었다.  믿음을 져버린 남편이 구미호에 대한 얘기를 발설하는 순간, 새하얀 머리카락을 한 채 여우로 변해가던 슬픈 구미호 색시의 눈빛이 기억에 남는다.  그밖에도 집 근처 언덕 위의 앙상한 일곱 그루의 나무에도 비슷한 전설이 남아 있었고, 그 산을 볼 때마다 무섭다고 느끼면서도 늘 가엾다는 생각도 같이 들곤 했다.

이 책은 그 '구미호 전설'에 기대어 판타지를 가미한 예쁜 성장 이야기다.

은빛털을 가진 여우비는 엄마를 잃고 혼자 산 속에서 살아가고 있다.  백년 정도를 살았지만 지구 나이로 치면 이제 겨우 열 살 정도의 사춘기에 접어들 나이.

이곳에 외계생명체로서 지구에 불시착한 재미난 친구들 요요들이 찾아온다.  우주선을 고치지만 말썽쟁이 요요 덕분에 번번히 실패하고 여우비와는 가족처럼 지내는 사이다.  이들은 적재적소에 사건을 일으키고 웃음을 안겨주며, 동시에 여우비를 걱정해주는 좋은 벗이자 부모와 같은 역할을 한다.



호기심이 많은 여우비는 인근 마을의 수양관에 치료 프로그램을 받기 위해 온 아이들 중 황금이라는 남자 아이를 보고 첫눈에 반한다.  두근두근 대는 마음의 정체를 알 길 없는 여우비는 그 설레임의 정체가 사랑의 시작임을 알지 못한 채 금이에게 끌린다.  마음 속 상처를 안고 있는 금이와 조금씩 가까워지면서, 여우비는 숙명처럼 '인간'이 되고 싶은 갈망에 허덕인다.



그러나 전설의 구미호처럼 인간이 되고픈 욕망에 그대로 주저앉지는 않는다.  이후의 이야기들에서 여우비는 인간이 되고 싶지만 자신의 신뢰와 사랑을 지켜내기 위해 고군분투하는 아이가 되어 멋지게 한 단계 성장하는 모습을 보여준다.


애니메이션의 스틸 컷이 종종 등장하는데 그 색감이 참 곱다.  종이로 볼 때도 이리 고운데 영상으로 보면 얼마나 황홀할까 싶었다.  요요라던가 세숫대야 모양의 구릉 영혼 등의 캐릭터는 아주 재밌고 정겹게 그려졌다.

여우비의 목소리를 통해서 어린 아이의 순진한 생각과 그 또래의 아이들이 겪는 마음의 공황 등을 잘 잡아내주었고, 시련을 이겨내고자 하는 강인한 지혜도 즐겁게 맛볼 수 있었다.

원작 애니메이션을 보지 못했는데, 이 책이 기대했던 것 이상으로 아름다운 작품이라는 것을 알게 된 순간, 원작에 대한 기대 역시 커져버렸다.  아직 출시 전인 것 같은데, 출시되면 꼭 다시 보고 싶다.


댓글(1) 먼댓글(0) 좋아요(3)
좋아요
공유하기 북마크하기찜하기 thankstoThanksTo
 
 
마노아 2007-03-05 13:05   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
눈 밝은 님^^ 저도 잠깐 보았어요. 저녁 먹은 것 치우는 중이라 제대로 못 봤답니다. 다시 보기로 꼭 제대로 감상하고 말 거야요(>_<) 옆에서 울 언니가 "저라고 사는 게 정상이야?"라고 비아냥거려서 맘 상했어요ㅠ.ㅠ 님이야말로 제게 든든한 별이야요(>_<)
 

[한겨레 2007-03-04 18:27]    

[한겨레] 지구 내부의 깊숙한 곳에 거대한 ‘바다’가 존재한다는 연구 결과가 나왔다.

미국 워싱턴주립대 지진학자인 마이클 위세션 등이 지진파를 통해 지구 내부를 관측해, 동아시아 대륙 아래에서 물로 가득찬 매우 넓은 암석층이 있다는 증거를 발견했다고 과학전문 뉴스사이트인 <라이브사이언스>가 최근 보도했다. 연구진은 지진으로 발생한 지진파 가운데 지구 내부를 관통해 전달된 약 60만 건의 진동기록을 분석했다. 그 결과, 아시아 일대의 지각 아래 쪽에서 지진파의 기세가 꺾이거나 약해지는 현상이 확인됐다. 연구진은 “물은 파동의 속도를 약간 늦춘다”며 “물이 있다고 가정하면 아주 잘 들어맞는 현상”이라고 말했다.

이 층은 우리가 흔히 보는 지표상의 바다와는 다르다. 연구진은 겉으로는 딱딱해 보이는 암석 덩어리가 최고 15%에 이르는 물을 포함해 부드러운 층을 형성하고 있는 것으로 추정했다. 물 분자들이 암석의 광물 분자들에 달라붙어 있다는 것이다. 그 물의 양은 적어도 북극해 전체보다 많다는 게 연구진의 설명이다.

이 바다층은 지표에서 약 1천㎞ 깊이의 맨틀에 존재하는 것으로 추정됐다. 더 깊은 곳으로 내려가면 지구 내부의 고온으로 암석 속의 물이 증발해 빠져나가기 때문으로 풀이된다. 지하 30~2900㎞의 맨틀에 막대한 양의 물이 존재한다는 연구결과가 나온 것은 처음이다. 연구진은 지진파의 약화가 가장 심하게 일어나는 곳이 중국의 수도 베이징 밑이기 때문에, 이 바다층에 ‘베이징 변칙’이라는 이름을 붙였다. 박중언 기자 parkje@hani.co.kr


댓글(3) 먼댓글(0) 좋아요(0)
좋아요
공유하기 북마크하기찜하기
 
 
마노아 2007-03-05 00:13   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
갑자기... 만화 '원피스'가 생각났다. 지구 속 바다를 탐험을 꿈꾸는 누군가가 나타나진 않을까? ;;;

짱꿀라 2007-03-05 00:23   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
아 처음 안 사실이네요. 지구 내부에 바다가 존재하다니요. 뜨거운 물질만 있는 줄 알았는데 말이죠.

마노아 2007-03-05 00:34   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
대단히 신선해요. 연구결과만 나온 거고 사실로 확정된 것은 아니지만 아무튼 놀랍고 재밌어요^^
 
BeautifulDesign보석함(꽃 위의 소녀)
아름다운디자인
평점 :
절판


짐작했던 것보다는 아담한 싸이즈에요.  또 상상했던 것보다 훨씬 가벼웠어요. 보통 보석함은 금속으로 만들어져 있어서 제법 무게감이 있는데, 이건 가벼운 수납함을 상상하면 될 거예요.

앞뒤 깊이가 있기 때문에 제법 부피감이 있는 것을 걸어도 닫히는 데에는 문제가 없어요.  주머니가 있는데, 팔찌나 목걸이를 담아도 되고 부패를 막기 위한 방부제가 있으니 그건 없애면 안 되어요.



오른쪽 윗줄과 아랫줄은 구성이 같아요. 반지나 침으로 막는 귀걸이를 보관하면 된답니다.

꽉 아물어져 있어서 빠질 염려는 없어요.

그 나머지 줄은 귀걸이를 걸면 되겠지요.

개인적인 감상으로는 모네의 우산 쓴 여인이 더 분위기가 있어 좋았어요.

생일 선물로 주려고 하는 친구 녀석이 봄 분위기에 어울리는 이 소녀를 골랐는데 저로서는 고흐의 장마화병이 탐났답니다^^;;;(다 살 수는 없었어요..;;;)

겉에 포장지를 예쁜 걸 쓰던가 아님 쇼핑백을 좀 예쁘장한 것으로 최종 마무리를 해야겠어요.

다담주가 생일인데 일찍 친구를 만나고 싶어요^^


댓글(2) 먼댓글(0) 좋아요(2)
좋아요
공유하기 북마크하기찜하기 thankstoThanksTo
 
 
치유 2007-03-05 01:28   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
우와 이런것두 이렇게 이쁘게 있었네요???

마노아 2007-03-05 01:35   좋아요 0 | 댓글달기 | URL
명화 시리즈가 있는데 고급스럽고 예뻐요. 하나 정도 있음 좋을 것 같아요^^