The Science Times

“세상은 양자인데 양자역학 원리에 따라 완벽하게 작동하는 기계로 세상을 시뮬레이션할 수 없을까?” 1980년대 세계적인 물리학자 리처드 파인만의 질문은 양자컴퓨터 태동에 결정적인 영향을 준다. 이후 수많은 과학자들이 양자컴퓨팅 연구에 몰두했지만 양자컴퓨터는 1990년대 중반까지 그야말로 ‘꿈의 기술’에 불과했다. 그리고 60년이 지난 현재 양자컴퓨팅은 완전하지는 않지만 일부 상용화되면서 꿈의 조각을 맞춰가고 있다. 양자 컴퓨팅이 실현되면 인류는 어떤 변화를 겪게 될까. 지난 11일 온라인 웨비나로 열린 ‘양자 컴퓨팅 시대 (The Quantum Computing Era)’에서 세계적인 양자 컴퓨터 권위자 데이비드 어샬롬 미국 시카고대학교 교수와 김정상 미국 듀크대 교수는 “양자 컴퓨팅이 금융, 신약, 화학, 에너지, 기후변화 등 인류의 모든 산업의 구조를 바꿀 것”이라고 전망했다.

호주 퀸즈랜드 연구팀이 '양자 얽힘'을 활용한 양자현미경을 처음 개발해 과학저널 '네이처' 최근호에 발표했다. 이번 개발로 생명공학 분야와 내비게이션 및 의료 영상 분야 등에서 새로운 기술 개발이 촉발될 것으로 전망된다. 보웬 교수는 양자 얽힘을 기술에 적용하면 무한한 가능성이 열려 있다고 말했다. 컴퓨팅과 통신 및 센싱에서 양자 얽힘은 일대 혁명을 일으킬 것이라는 것. 그는 “완벽하게 안전한 통신은 수십 년 전 기존 기술보다 절대적인 이점을 가진 양자 기술이 처음 시연됨으로써 입증됐다”라고 말했다. 또 기존의 최고 성능 컴퓨터보다 더 빠른 양자 컴퓨팅은 구글이 2년 전 양자 컴퓨터의 절대적인 이점을 처음 보여줌으로써 증명됐다. 이 퍼즐의 마지막 조각이 센싱 기술인데, 이번 연구팀이 그 간격을 메웠다는 것. 보웬 교수는 이번 연구 결과가 “광범위한 기술 혁명의 문을 열 것”이라고 전망했다.

살코기를 발라내고 남은 생선의 부산물의 신선도 보관 시간을 10배로 늘려주는 특수 용액이 나왔다. 살코기를 발라낸 생선의 부산물은 등뼈와 머리를 포함한다. 등뼈와 머리는 근육이 발달한 부위로서 단백질 성분이 풍부하다. 생선의 배 부분과 장에는 오메가3 지방산이 많기 때문에 기름 생산에 사용될 수 있다. 꼬리 지느러미는 피부, 뼈, 결합조직이 많아 현재 시중에서 많이 찾는 해양 콜라겐 생산에 적합하다. 식품 외에 화장품, 영양제에도 해양 콜라겐이 사용되고 있어 관절과 피부 건강에 좋은 영향을 미치는 것으로 기록돼 있다. 이번 연구는 4년 동안 영양이 풍부하고 맛있는 식재료를 생산하는 새로운 방법을 개발해 해산물의 활용을 최적화하겠다는 와씨비(WaSeaBi) 프로젝트의 하나로 진행됐다. 와씨비 사업은 덴마크 기술 대학, 푸드 앤 바이오 클러스터 덴마크, 차머스 공과 대학 등 13개 기관이 협력하고 있다.

세계적으로 유명한 수 백 미터 높이의 초고층 빌딩들을 지으려면 어떤 재료들이 사용될까? 당연한 말이겠지만 2~3층 정도 건물에 사용되는 재료와는 물성부터 완전히 달라야만 초고층 빌딩 건축이 가능할 것이다. 대표적으로는 콘크리트를 들 수 있다. 현재 맨체스터대 연구진은 건설 전문 스타트업체와 손을 잡고 대형 체육관을 건설하고 있다. 콘크리틴의 상용화 가능성을 테스트하는 프로젝트로서, 건물의 기초 공사를 위한 타설 작업에 그래핀 기반의 콘크리트를 사용하고 있다. 콘크리틴 개발의 주역이자 체육관 건설 현장에서 성능 검사를 관리하고 있는 맨체스터대의 ‘크레이그 도슨(Craig Dawson)’ 교수는 그래핀 기반의 콘크리트를 개발한 이유에 대해 “콘크리트는 많은 양의 탄소를 함유하고 있기 때문에, 탄소 배출을 조금이라도 줄여보자는 차원에서 개발한 것”이라고 설명했다. 도슨 교수의 설명에 따르면 콘크리트는 원료인 석회석 채굴부터 시작하여 시멘트를 가공하기까지의 모든 과정에서 많은 탄소를 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 강도를 높인 콘크리트를 사용하면 전체 콘크리트의 사용량을 줄일 수 있게 되어 탄소 배출을 줄일 수 있다는 것이 그의 생각이다.

신진대사가 정지돼 있으면서 환경이 바뀌기를 기다리는 동물들이 있다. 실제로 2만4000년 동안 북극 영구 동토층에서 얼어붙어 있었던 작은 좀비가 최근 다시 살아나 러시아의 한 실험실에서 자신을 복제하고 있는 중이다. 이 강력한 생물은 담륜층으로 번역되는 델로이트 로티퍼(bdelloid rotifers), 혹은 바퀴동물(wheel animals)이라고 하는데 입 주위를 돌고 있는 바퀴 모양의 털 고리가 특이해 바퀴동물이란 이름이 주어졌다.

22번째로 국제우주정거장(ISS)에 도착한 ‘펠콘9(Falcon9)’. 이번 발사체에 실린 화물에는 과학실험을 위한 특별한 생물이 실렸다. ‘물곰(Water bear)’, 짧은꼬리오징어(Euprymna scolopes), 목화(Gossypium hirsutum) 등이다. 이 생물은 무중력에 가까운 우주정거장에서 생리적, 형태적 반응을 실험하기 위해서다. 특히, 동물과 박테리아 사이의 관계를 증명하는 실험이 가장 돋보인다. 인간과 연관된 박테리아 종은 2,000여 개지만, 그중 확인된 병원균은 100종 미만이다. 앞으로 10년 동안 인간이 주도하는 우주 탐사는 낮은 궤도를 넘어 더 깊은 우주로 향할 것으로 보인다. 이런 장기적인 우주 탐사에서 비행사의 체력을 유지하려면 미생물 군집에 관한 이해가 필요하다는 점에서 이번 실험은 의미가 크다.

DGIST 에너지공학전공 상가라쥬 샨무감 (Sangaraju Shanmugam) 교수팀은 연료 전지에 사용되는 내피온(Nafion) 소재의 ‘고분자 전해질막(PEM)’이 갖는 성능저하 및 열화 문제를 해결하는데 성공했다. 새로운 방식으로 개발된 PEM은 연료전지의 출력과 내구성을 모두 개선시킬 것으로 기대돼, 향후 연료전지가 활용되는 다양한 산업분야에 긍정적인 영향을 줄 것으로 예상된다.

제2차 세계대전 초반, 추축국은 영국, 스페인 등을 제외한 사실상 유럽 전토를 지배하고 있었다. 그리고 상당한 수의 U보트(잠수함)를 동원해, 아직까지 저항을 벌이고 있는 영국에 대한 해상 봉쇄를 시도하고 있었다. 물론 영국은 대잠수함전 장비와 전력을 확충하고, 독일 잠수함의 통신용 암호를 해독함으로써 결국 독일 잠수함의 위협을 상당 부분 해소하게 된다. 그러나 이는 전쟁이 중반을 넘어선 1943년 5월 이후의 일이었다. 그 이전까지 영국은 독일 잠수함들의 해상 봉쇄에 시달려 국가 존망의 위기 직전까지 몰리기도 했다.

백신이란 감염위험을 낮추거나, 불활성화시켜 만든 항원을 이용해 인간의 후천성 면역을 얻는 물질, 혹은 그 물질을 담은 의약품을 뜻한다. 그런데 드물게 병원체 그 자체보다, 병원체가 만들어 낸 독소(毒, Toxin)를 항원으로 삼는 경우도 있다. 병원체가 아니라, 병원체가 생성한 독소가 질병을 일으키는 경우, 독소 그 자체에 대응하는 특이한 형태의 백신인 셈이다. 흔히 ‘톡소이드 백신’이라고 부르는 경우다.

깃털로 만든 가벼운 셔틀콕 덕분에 배드민턴은 지구상에서 가장 빠른 구기종목이 된다. 기네스북에 등재된 공식경기 중 셔틀콕 최고 속도는 시속 426km에 달한다. 셔틀콕이 다른 스포츠의 공보다 월등히 빠르기도 하지만 특수한 공기역학적 성질 때문에 일반적인 공과는 전혀 다른 비행궤도를 그린다. 셔틀콕이 날아가면서 그려내는 이와 같은 변화무쌍한 선은 배드민턴의 재미를 한층 높이는 중요한 요소다.