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최인호 인증된 계정

우주생명과학 연구자

인류는 육상, 해양, 항공 시대를 거쳐 우주 시대로 나아가고 있습니다. 근거리 우주과학기술 발전을 지속하며 달 탐사를 이루었고, 이제 화성 유인시대를 향해 나아가고 있습니다. 이 모든 활동에는 지구 생명과 인간이 그 중심에 있습니다. 우주생명과학은 인류의 미래 우주개척 시대에 핵심적인 학술적 기반을 제공할 것입니다. 앞으로 이 분야에 대해 다양한 자료와 함께 지속적이고 흥미진진하게 소개하고자 합니다. 우주생명과학에 많은 관심 가져 주시기 바랍니다.

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[우주생명과학 시리즈 7] 자유낙하와 무부하: 몸에서 체중이 빠져나가는 기분이란!

외계로 나가면 진공이나 기압-온도 변화와 같은 극한 환경을 만나게 됩니다. 우주인들은 이러한 요인들을 잘 갖춰진 우주선과 우주복으로 해결할 수 있습니다. 하지만 우주탐사 자체가 지구중력에 적응된 우주인들을 중력 변화에 노출시키기 때문에, 장기적으로는 신체 기능에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 중력 변화를 지속적으로 예측하고 의과학적 대응책을 마련하지 않으면 외계 임무 수행에 차질을 빚을 수 있을 것입니다. 이번 연제물부터는 생체 기능에 영향을 줄 수 있는 무부하(unloading; 무하중/무체중) 또는 고부하(hypergravity) 상태를 지상과 대기권에서 구현하는 기술들을 살펴보고, 이들의 의생물학적 활용성을 알아보고자 합니다. (1) 낙하탑(drop tower): 지구중력에 끌려 자유낙하 하는 동안 무부하 상태를 구현하는 시설입니다.[1]-[2] 아래 그림 1A에서 보듯, 자이로 드롭(gyro drop)은 자유낙하를 직접 체험할 수 있는 놀이기구입니다. 1994...
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[우주생명과학 시리즈 6] 참 마이크로중력과 무체중 그리고 공중 부양

앞선 연재물 [시리즈 5]에서는 지구중력(1 G)을 기준으로 태양계 내 일부 천체들의 고중력(예, 목성)과 저중력(달, 화성) 상태를 살펴보았습니다. 그렇다면 마이크로중력(10^-6 G) 상황은 어디에서 만날 수 있을까요? 다음과 같이 두 경우로 나누어 정리해 보겠습니다. (1) 참 마이크로중력(true microgravity): 우리가 우주선을 타고 지구 반지름의 1,000배 만큼 먼 우주로 비행한다고 가정해 보겠습니다. 우주선이 지상에 있을 때 받는 중력은 1 G이지요. 앞서 보았듯, 중력은 물체간 거리의 제곱에 반비례하기 때문에[중력 = C(m1 x m2)/d^2], 우주선이 지구 반지름의 10^3배로 멀어지면 중력은 10^-6 G인 마이크로중력권에 들어간다고 하겠습니다. 지구 평균 반지름이 6,371 km이므로 지구에서 약 6,370,000 km까지 날아가면 참 마이크로중력권으로 들어가는 것이지요. 참고로, 지구에서 달까지의 평균 거리가 384,400 km이므로, 달까지...
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[우주생명과학 시리즈 5] 무중력-마이크로중력-저중력-(지구)중력-고중력

모든 생명체는 서식하는 행성 표면에서 생활하고 있습니다. 반중력(anti-gravity)의 힘을 쓰지 않는 한 중력에 끌려 행성에 붙어 사는 셈입니다. 아이작 뉴턴의 중력이론은 여러분들에게 친숙한 ‘만유인력의 법칙’에 기초한 이론입니다. 질량을 가진 물체들은 서로 끄는 힘(=인력)을 가지는데(그림 1A), 이를 풀어 쓰면, 중력(F)은 두 물체 질량1과 질량2의 곱을 두 물체의 거리 제곱으로 나누고 여기에 중력상수를 넣어 얻는 값이 되겠습니다. 다음으로 자유낙하와 중력가속도 g에 대해 알아보겠습니다 (“g”는 소문자 이탤릭체로 씀). 자유낙하는 물체가 중력에 의해 그 방향으로 끌려가는 운동을 말하며, 낙하 중에는 언제나 가속운동을 하게 됩니다. 고층 건물에 올라서서 물체를 떨어뜨리면 쉽게 관찰되는 운동이지요(그림 1B). 만약 이 물체가 낙하하는 동안 동일한 속도로 이동한다면 이 물체는 등속 운동을 하고 있다고 할 것입니다. 그러나 현실적으로 이 물체는 지구 중력에 끌려 가속운...
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[우주생명과학 시리즈 4] 우주 환경 (요약): 극한의 파노라마

이번 연재부터는 우리가 지구 대기권을 벗어날 경우 마주치게 될 우주 환경의 특성에 대해 살펴보고자 합니다. 단적인 표현으로, 우주 공간(허공)은 지구 생명체의 생존에는 치명적인 극한 환경이라고 하겠습니다. 따라서 유인우주 시대를 성공적으로 열어 가자면 지구인이 우주 환경에 노출될 때 발생할 신체적 문제들과, 그 문제들을 극복하기 위한 의생명과학적 해법을 마련해야 할 것입니다. 그러한 규명 노력이 우주생명과학 연구의 궁극적인 목표 중 하나가 되겠습니다. 우주 공간에서 겪게 될 물리적 변수들은 중력, 온도, 진공, 그리고 우주방사선으로 나눌 수 있겠습니다 (그림 1).[1]-[2] 이번 글에서는 각 변수의 특성에 대해 요약 정리하여 향후 연재물의 기초 정보를 제공하고자 합니다.(1) 중력 (gravity; gravitational force): 잘 아시듯 우리가 지표면에 올라서서 생활할 수 있게 해주는. 힘이 되겠습니다. 아이작 뉴턴은 ‘만유 인력의 법칙’을 통해 질량을 가진 모든...
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[우주생명과학 시리즈 3] 지구 대기권: 우주를 향한 창 열기

우주탐사 시대를 안전하게 열어가려면 지구와 우주 환경을 제대로 이해하는 것이 우선되어야 합니다. 우주로 나가는 과정에는 지구 대기권(atmosphere)이 있고, 고도에 따라 입자나  전하의 분포, 온도, 습도와 같은 물리적 특성이 달라지므로, 우주 환경 설명에 앞서 지구 대기권의 핵심 내용을 먼저 알아보고자 합니다.[1]-[2] 지구 대기권은 해발 특정 고도의 기층 특성에 따라 대류권, 성층권, 중간권, 열권 그리고 외기권으로 분류됩니다 (그림 1). 1. 대류권(troposphere): 해수면으로부터 약 12 km(극지 8 km ~ 적도 18 km)까지의 기층으로, 대기 총 질량의 80%과 수분 대부분이 집중되어 있고, 거의 모든 지구 생명체들이 이 기층 하에 서식하고 있습니다. 대류권은 지형과 태양 복사열, 수자원 등으로부터 직접 영향을 받기 때문에 기온, 강수, 기류 변화와 같은 기상 변화가 발생하며, 고도 상승에 따라 기온이 영하 60도(섭씨)까지 내려갑니다. 대류권 ...
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[우주생명과학 시리즈 2] 지구-외계의 경계 그리고 우주선의 받음각(angle of attack)

A. 카르만 라인: 맑은 밤하늘을 올려다 보노라면 무한한 허공 속에 무수한 별들을 보게 됩니다. 그럴 때면 우리는 어디까지가 지구이고 어디서부터 외계(outer space)라 하는지 궁금하게 됩니다. 이런 질문에 대해 1950-60년대 공학자들은 항공기의 고도 비행과 우주선(spaceship)의 궤도 비행을 구별하여 규정하고자 했으며, 항공 관련 기록을 관리하는 국제항공연맹(FAI)은 카르만 라인(Karman line)을 지구-외계의 경계로 채택하게 됩니다. 이 카르만 라인은 헝가리계 미국인 공학자 시오도어 폰 카르만(Theodore von Karman, 1881-1963)이 1957년에 제시한 평균 해발 고도 100 km를 지구 항공의 한계로 정의한데서 비롯되었습니다. 아래에 그 이론적 근거를 요약했습니다.[1]      우리가 비행체를 타고 계속 고도를 올라가면 공기는 점점 희박해지고 결국 공기밀도가 거의  0(zero)인 진공에 접근하게 됩니다. 이 상황에 이르면 날개로부...
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우주생명과학 시리즈 1 - 우주의 규모 Scale of the space

우주생명과학(space biology, space life science, astrobiology)은 생명체가 우주 환경에 노출될 때 발생하는 세포생리학적 변화와 그에 대응할 과학기술적 해법 연구에 목표를 두고 있습니다. 또한 외계(outer space) 생명체 탐사와 지구 생명체의 외계 이주 프로그램에 대해서도 장기적인 목표를 두고 있습니다. 이러한 계획을 차질없이 추진하려면 우주 환경이 지구와 얼마나 다른 지 먼저 살펴야 할 것입니다. 본 시리즈에서는 우주의 규모(scale), 중력 개념, 우주방사선, 극한 온도 변화 등 우주 환경에 대해 살펴본 뒤, 지구를 벗어날 경우 일어날 생체 변화를 하나씩 풀어갈 예정입니다. 이번 글에서는 단일우주 팽창론 및 우주의 규모(크기)에 대해 요약하고자 합니다. ‘우주’는 한자로 집 우(宇), 집 주(宙)로 씁니다. 우주가 지구(생명체)를 둘러싼 집이라는 의미에서 보금자리 우주관을 엿볼 수 있습니다. 영어 universe에는 우주가 ‘하나(...
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