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병원코디네이터 [하리하라의 사이언스 인사이드]땅속에서 우주로 향하다

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작성자 행복이13
댓글 0건 조회 1회 작성일 26-04-12 08:28

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병원코디네이터 돌아오는 주말, 서울의 모처에서는 흥미로운 행사가 열린다. 바로 ‘유리스 나잇(Yuri’s Night)’이다. 1961년 4월12일, 구소련의 바이코누르 우주기지에서 발사된 보스토크 1호에 탑승한 유리 가가린은 108분 동안 우주 유영에 성공하고 무사히 귀환하면서, ‘인류 최초의 우주 비행사’라는 타이틀을 거머쥐었다. 이날을 기념해 열리는 유리스 나잇은 우주에 대한 꿈을 간직한 이들의 흥겨운 파티다. 이번에는 하루 앞당긴 4월11일 토요일에 열리는데, 특히나 올해는 아폴로 17호 이후 54년 만에 시도되는 유인 달 근접 비행선인 아르테미스 2호가 귀환하는 날과 겹쳐 그 의미를 더할 예정이다.
유리 가가린의 우주 유영이 성공한 이후, 인류는 본격적으로 우주 시대를 꿈꾸기 시작했다. 꿈이 현실이 되려면 준비가 필요했고, 그중 하나가 중력 변화에 대한 대비였다. 지금껏 지구에서만, 그것도 지표면에서만 살아왔던 인류에게 1G의 중력과 9.8㎨의 중력가속도는 당연한 일이었다. 물은 늘 낮은 곳을 찾아 흘렀고, 올라간 것은 언젠가 떨어지기 마련이었다.
하지만 우주에서는 달랐다. 중력이 사라지자, 물은 흐르는 대신 표면 장력에 의해 동그랗게 뭉쳤고, 빈 공간에 놓인 펜은 떨어지지도 솟아오르지도 않은 채 그저 둥실둥실 떠다닐 뿐이었다. 변화는 눈에 보이지 않는 곳에서도 일어났다. 대류 현상은 사라졌고, 열 전도도, 분자 구조, 단백질의 접힘과 상호 작용, 물질의 물성 자체도 지표면과는 다른 변화를 보였다. 그러니 인류는 알아야 했다. 지구의 우주 나들이가 근궤도의 유영에서 벗어나, 저 너머 먼 곳으로의 항해가 되기 위해서는 중력이 거의 존재하지 않는 상태에서 지구상의 모든 것이 어떻게 변하는지를 말이다.
지구에서는 중력이 미치지 않는 곳이 없기에, 사전 검증을 할 장소를 찾기가 쉽지 않다는 것이 문제였다. 그러나 지구 중력의 영향권에서 벗어날 수는 없어도, 중력의 영향력이 상쇄될 수는 있었다. 방법은 의외로 간단했다. 중력이 이끄는 대로 몸을 맡기는 것이다. 땅을 박차고 뛰어오르거나 우주로 도약할 때 중력은 더욱더 강력하게 몸을 내리누르지만, 저항하지 않는다면 중력의 힘은 상쇄된다. 중력가속도에 저항하지 않은 상태로 자유낙하를 하면, 그 순간만큼은 일시적으로 중력의 영향력이 사라지는 것이다. 자이로드롭을 타고 내려올 때, 몸이 붕 뜨는 느낌이 드는 이유가 이 때문이다.
자유낙하가 일시적 무중력 상태를 만든다면, 이를 더 오래 유지하고 싶을 땐 더욱 높은 곳에서 떨어뜨리면 된다. 지상 10m에서 물체를 떨어뜨리면 자유낙하 시간이 1.43초에 불과하지만 100m에서 떨어뜨리면 약 4.52초로 늘어난다. 그래서 이 실험을 위해서는 가급적 높은 탑이 필요하다. 자유낙하가 가능한, 아무런 내부 구조물이 없는 뻥 뚫린 탑 말이다.
이때 누군가 기발한 생각을 해냈다. 원래 대규모 쓰레기 소각장에서는 소각 시 발생하는 기체를 안정적이고 안전하게 분산시키기 위해 높은 굴뚝을 세우기 마련이다. 굴뚝이란 내부가 텅 빈 길쭉한 원통형의 구조물이기에 낙하 실험에 최적의 조건을 갖추고 있다. 이에 사람들은 사용연한이 끝난 소각장의 굴뚝을 개조해 미세중력 실험이 가능한 최첨단 낙하타워로 변모시켰다. 2024년 충남 아산에서 가동을 시작한 높이 120m의 드롭타워는 바로 쓰레기 소각장 굴뚝을 개조해 만든 것으로, 세계에서 세 번째로 높은 낙하타워다.
이것만으로도 대단하지만, 더 오랜 시간 무중력 상태를 구현하고 싶은 이들은 시야를 하늘이 아닌 땅으로 돌렸다. 자원에 대한 인간의 욕망은 이미 전세기에 수직갱도 시스템을 구축한 바 있다. 이제는 더 이상 사용하지 않는 폐광의 수직갱도는 미세중력 낙하 실험을 위한 최첨단 실험실이 될 가능성이 높다. 이에 국내에서는 정선 탄광(지하 600m)과 태백 탄광(지하 900m)의 수직갱도를 이용해 낙하타워를 만드는 시도가 진행 중이다. 만약 이 낙하타워가 성공적으로 만들어진다면, 우리는 저 하늘 높이 오르고자 하는 인간의 꿈이 깊숙한 땅속부터 시작돼 뻗어나가는 것을 볼 수 있을 것이다. 꿈은 언제나 현실을 바탕으로, 두 발을 단단히 땅에 디딘 상태에서 이루어진다는 사실을 직관적으로 보여주면서 말이다.
반려동물 양육 인구 1500만 시대. 반려동물과의 마지막 이별 과정 역시 하나의 산업으로 자리 잡았다. 그러나 급성장하는 동물 장례 시장 이면에는 높은 연료비와 탄소 배출이라는 과제가 남아 있다. 호서대학교 연구진이 이 문제를 기술로 풀 해법을 제시했다.
호서대는 기계공학과 최병철 교수 연구팀이 ‘소형동물 화장로 폐열회수 수소개질기 및 수소혼소버너’ 기술을 개발 중이라고 9일 밝혔다. 화장 과정에서 버려지던 고온의 열에너지를 회수해 수소로 전환한 뒤 이를 다시 연료로 활용하는 방식이 핵심이다.
기존 화장로에서는 800도 이상의 배기열이 외부로 그대로 방출됐다. 연구팀은 이 폐열을 회수한 뒤 자체 개발한 수소개질 시스템을 통해 수소를 생산하고 이를 도시가스나 LPG와 혼합 연소하는 기술을 적용했다. 수소의 높은 화염 온도와 빠른 연소 속도를 활용해 화장 공정 효율을 높이면서 전체 연료 사용량을 줄이는 구조다.
최 교수는 “해당 기술이 상용화되면 화장 시간을 15% 이상 단축할 수 있고 이산화탄소와 질소산화물 등 유해가스 배출도 줄일 수 있다”며 “시간당 25㎏ 처리 규모의 소형 화장로에서 실증 데이터를 확보했다”고 말했다.
이번 연구가 주목을 끄는 이유도 있다. 도서지역과 중소도시를 중심으로 소형 화장시설이 빠르게 늘고 있는 가운데 2024년 시행된 탄소중립기본법에 따라 폐기물 처리 및 소각 분야의 규제 강화가 예고돼 있다. 업계는 탄소 감축과 비용 절감이라는 두 가지 과제를 동시에 해결해야 하는 상황이다.
호서대의 이번 기술은 이러한 요구에 대응할 수 있는 대안으로 평가된다. 학교 측은 해당 연구를 동물보건복지학과, 동물복지대체시험연구센터 등과 연계한 융합 연구로 확대하고 특허 출원과 기술 이전도 추진할 계획이다.

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