카페 시럽 펌프 앞에서 잠깐 망설여 본 적 있으시죠? 달콤한 음료는 당기는데 칼로리와 혈당이 마음에 걸리니까요. 그런데 타가토스라는 당은 화성 착륙선에 실을 실험에서 출발한 이야기를 갖고 있어요. 그 사연을 지금부터 천천히 풀어볼게요. 이미지 출처: NASA 자연에도 있다는 설탕, 타가토스는 어떤 당일까요? 타가토스는 자연에 소량 존재하는 설탕이에요. 저칼로리이면서 일반 설탕과 인공 감미료의 천연 대체제로 소개돼요. 이름이 낯설어도 괜찮아요. 이 글이 끝날 즈음이면 꽤 익숙해질 거예요. 마트 음료 뒷면의 성분표를 유심히 읽어 본 적 있으세요? 감미료 이름이 한 줄로 길게 이어져 있으면 괜히 눈이 멈추곤 해요. 단맛을 내는 방법이 그만큼 다양하다는 뜻이기도 해요. 그중에서 '천연'이라는 말이 붙으면 더 눈길이 가기 마련이에요. 설탕이라고 하면 보통 하얀 가루 한 가지를 떠올리지만, 단맛을 내는 당은 여러 종류가 있어요. 과일에는 과일대로, 우유에는 우유대로 저마다 다른 당이 들어 있거든요. 같은 단맛이라도 태어난 곳이 다르다고 생각하면 편해요. 그런데 이 당이 시장에 나오기까지의 길은 꽤 특이해요. 출발점은 NASA의 화성 바이킹 1호와 2호 착륙선에 실을 실험이었어요. 설탕 이야기에 갑자기 화성이 튀어나와서 당황스러우셨죠? 차근차근 이어 가 볼게요. 화성 흙에서 생명체를 찾겠다던 실험이 있었어요 레빈 박사는 NASA의 화성 바이킹 1호와 2호 착륙선에 탑재할 생명체 탐지 실험을 발명했어요. 화성이라는 낯선 땅에서 생명의 흔적을 찾는다니, 상상만 해도 아득해요. 흙 한 줌을 앞에 두고 '여기 누가 살고 있나요?' 하고 묻는 장면을 떠올려 보세요. 실험은 방사선이 첨가된 영양소를 사용했어요. 그 영양소로 화성 토양 샘플 속에 미생물 생명체가 있는지 판별하는 방식이었어요. 쉽게 비유하면 흙에 먹이를 놓아두고 누가 반응하는지 지켜보는 셈이에요. 생명체를 찾을 때 가장 막막한 점은 상대가 어떻게 생겼는지 모른다는 거예...

고기를 구운 프라이팬 바닥에 까맣게 눌어붙은 자국, 한 번쯤 박박 문질러 보셨죠? 프라이팬이야 수세미로 닦으면 그만이지만, 불길을 겪은 그림이라면 이야기가 완전히 달라져요. 잘못 문지르는 순간 그을음과 함께 물감까지 묻어날 테니까요. 이미지 출처: NASA 불에 그을린 그림, 손대지 않고 되살릴 수 있을까요? 불이 난 건물에서 간신히 건져 낸 그림 한 점을 떠올려 보세요. 불꽃은 피했더라도 표면에는 검은 막이 내려앉았어요. 물로 닦자니 번질 것 같고, 약품을 쓰자니 색이 변할 것 같아서 선뜻 손을 대기가 겁나요. 그럼 어떻게 해야 할까요? 원자상 산소라는 기체는 화재로 손상된 미술품에서 탄소 함량이 높은 유기 화합물, 주로 그을음을 제거할 수 있어요. 게다가 그 과정에서 물감의 색상 변화를 일으키지 않아요. 색이 변하지 않는다는 한 줄이 복원가에게 얼마나 큰 의미일지 상상해 보면, 이 기술이 왜 반가운 소식인지 짐작이 가요. 이 기술은 미술품 복원뿐 아니라 문서 위조 감정, 수술용 이식재의 세균 오염물 제거에도 적용되어 왔어요. 하나의 기체가 그림과 서류와 의료 현장을 오가다니, 신기하지 않나요? 우주선 코팅재 연구가 어떻게 미술관까지 왔을까요? 이 기술의 출발점은 미술관이 아니라 우주였어요. 글렌 연구센터의 전자기학 부서는 우주용 장기 코팅재의 부식 연구를 바탕으로 이 기술을 개발했어요. 코팅재는 쉽게 말해 장비 겉면에 입히는 보호막이에요. 베란다 난간의 페인트가 몇 해 지나면 들뜨고 벗겨지는 모습, 본 적 있을 거예요. 지구에서도 이런데, 쉽게 고치러 갈 수 없는 우주에서는 보호막이 오래 버텨 주는 일이 훨씬 중요해요. 그래서 보호막이 어떻게 닳아 가는지 정밀하게 따져 보는 연구가 꼭 필요해요. 닳는 방식을 속속들이 아는 사람은 닳음을 다루는 법도 알게 될지 몰라요. 녹이 어떻게 스는지 아는 사람이 녹슨 자전거를 가장 잘 닦아 내는 것처럼요. 부식을 이해하려던 연구가 그림을 살리는 일로 이어졌다니, 참 멀리 돌아온 길이에요....

스포츠용품 매장에서 배트나 자전거 부품을 들어 보고 '어, 생각보다 가볍네' 하고 중얼거린 적 있지 않나요? 가벼우면서도 튼튼해야 한다는 조건은 운동 장비만의 숙제가 아니에요. 로켓이나 위성을 만드는 사람들에게는 훨씬 더 절박한 숙제예요. 이 글은 눈에 보이지 않을 만큼 작은 탄소 소재 이야기예요. 연구실에서 출발한 소재가 어떻게 손에 쥐는 물건 가까이까지 왔는지 차근차근 따라가 볼게요. 이미지 출처: NASA 2001년 텍사스에서는 무슨 일이 있었을까요? 시작은 2001년이에요. 텍사스주 리차드슨에 있는 자이벡스 코퍼레이션이 탄소 나노튜브의 화학을 바꾸는 방법을 개발했어요. 핵심은 나노튜브의 뛰어난 특성을 만들어 내는 분자 구조를 손상시키지 않는다는 점이었어요. 일상에 빗대 볼게요. 새 옷을 입혀 보려다 사람의 체형까지 바뀌어 버린다면 곤란하겠죠? 겉만 바꾸고 속은 그대로 두는 일은 생각보다 훨씬 까다로워요. 성질을 바꾸되 뼈대는 건드리지 않아야 한다는 조건이 이 기술의 핵심 난관이었던 셈이에요. 왜 뼈대를 그렇게 조심스럽게 다뤄야 하는지는 다음 소제목에서 이어져요. 먼저 탄소 나노튜브가 어떻게 생겼는지부터 볼게요. 탄소 나노튜브는 왜 가볍고 단단할까요? 탄소 나노튜브는 이름 그대로 탄소 원자들이 이어져 만들어진 아주 가느다란 관이에요. 탄소 원자가 육각형 벌집 모양으로 이어진 얇은 판을 돌돌 말아 놓은 모습을 떠올리면 쉬워요. 굵기는 머리카락보다 수천 배 이상 가늘어서 눈으로는 볼 수 없어요. 종이 한 장은 손으로 쉽게 구겨지지만, 돌돌 말아 기둥으로 세우면 훨씬 큰 힘을 버텨요. 원자 수준에서도 비슷한 일이 벌어져요. 탄소끼리 맺은 육각형 결합이 워낙 단단한 데다 관 모양이 힘을 고루 나눠 받아서, 무게에 비해 아주 튼튼한 재료가 돼요. 그런데 이 가느다란 관들에게는 서로 끌어당겨 한데 뭉치는 성질이 있어요. 삶은 스파게티 면이 한 덩어리로 엉겨 붙은 모습을 떠올려 보세요. 엉킨 덩어리 상태에서는 낱개가 가진 장점이 ...

이사 가는 날 거실 TV를 옮기다가 모서리가 벽에 스치면 심장이 철렁하죠. 유리판 한 장이 그렇게 조심스러운 물건이라는 걸 그때서야 실감해요. 그런데 화면이 벽지처럼 둘둘 말리고, 조금 부딪혀도 끄떡없다면 어떨까요? 이런 상상 뒤에는 아주 작은 유리 방울을 만드는 이야기가 숨어 있어요. 이미지 출처: NASA 두 회사가 막혀 있던 곳은 어디였을까요? 미시간주 엡실랜티의 Microsphere Systems(MSI)와 오하이오주 톨레도의 Imaging Systems Technology(IST)는 플라즈마 디스플레이의 한계를 넘어 보려 했지만 설계에서 어려움을 겪고 있었어요. 회사 이름이 길고 낯서니 앞글자만 따서 MSI, IST로 기억해 두면 편해요. 같은 벽 앞에서 한참을 끙끙대 본 경험은 직장인이라면 누구나 있을 거예요. 이때 NASA의 글렌 개럿 모건 상업화 이니셔티브(GMCI)가 두 기업을 돕겠다고 나섰어요. GMCI는 글렌 연구소와 오하이오 주립대학교의 핵심 인력을 모아 브레인스토밍 회의를 소집했어요. 서로 다른 곳에서 온 사람들이 한 테이블에 둘러앉은 장면을 떠올려 보세요. 안에서만 맴돌던 문제가 바깥의 시선을 만나면 의외로 쉽게 풀리기도 해요. 플라즈마 디스플레이라는 이름은 한때 대형 TV 매장에서 자주 들어 봤을 거예요. 그런데 화면 속에서 무슨 일이 벌어지는지 아는 분은 많지 않아요. 그 속을 먼저 들여다보면 두 회사가 왜 그렇게 애를 먹었는지 이해하기 쉬워져요. 화면 속 작은 방들은 어떻게 빛을 낼까요? 플라즈마 디스플레이의 기본 원리는 네온사인이나 형광등과 닮았어요. 유리 속에 든 기체에 전기를 흘리면 방전이 일어나고, 그때 생긴 자외선이 색을 내는 형광 물질을 때려 눈에 보이는 빛이 만들어져요. 이 빛 한 점이 화면의 점 하나가 되는 거예요. 그러니 화면 전체는 아주 작은 형광등 수백만 개를 바둑판처럼 깔아 놓은 셈이에요. 칸마다 빨강, 초록, 파랑 중 하나를 맡고, 전기를 얼마나 주느냐에 따라 밝기가 달라져요. 세 가지 ...

통화 도중에 서류가 필요해서 벌떡 일어났다가, 헤드셋 선이 팽팽해지며 목이 확 끌려간 적 있나요? 의자는 뒤로 밀리고 머그잔은 휘청거리고, 하던 말은 어정쩡하게 끊기죠. 겨우 몇 초짜리 불편이지만 하루에 수십 번 반복되면 꽤 피곤해요. 그 선 하나가 사라지면 일상이 얼마나 달라질까요? 이미지 출처: NASA 선을 끊으면 얼마나 멀리 걸어갈 수 있을까요? 플랜트로닉스의 통신용 제품군과 전화 솔루션 전체는 NASA를 위해 임무 수행용 헤드셋을 설계하고 개발하며 쌓은 전문 기술을 활용해요. 임무라는 단어가 붙은 장비라면 쉽게 고장 나서는 안 되겠죠. 책상 위 물건의 뿌리가 거기에 닿아 있다니, 괜히 한 번 더 쳐다보게 돼요. 그 제품군 중 CA10CD 무선 헤드셋과 앰프는 베이스 유닛에서 최대 150피트 떨어진 곳까지 핸즈프리로 쓸 수 있어요. 150피트라는 숫자가 낯설다면 지금 앉은 자리에서 가장 멀리 떨어진 곳이 어디쯤인지 떠올려 보세요. 서류함이나 프린터까지 걸어가는 내내 통화가 이어진다면 어떨지 상상해 보는 거예요. 유선 헤드셋은 강아지 산책용 목줄과 닮았어요. 줄이 허락하는 만큼만 움직일 수 있고, 끝에 닿는 순간 멈춰야 하죠. 무선은 그 목줄을 눈에 보이지 않는 전파로 바꿔서 책상 앞이라는 좁은 반경을 훨씬 넓혀 줘요. 집에서 와이파이를 쓰다가 방 끝에서 신호가 약해졌던 순간을 떠올리면 그 느낌이 어렴풋이 와닿을 거예요. CA10CD에는 최적의 음질을 위한 이중 볼륨 조절과 원격으로 전화를 받는 기능이 있고, 충전식 배터리로 8시간을 연속해서 통화할 수 있어요. 무선이 되면 배터리가 새로운 걱정거리가 된다는 건 스마트폰을 쓰는 우리가 잘 알죠. 그래서 얼마나 오래 버티느냐는 무선 장비를 볼 때마다 따라붙는 질문이에요. 목소리는 어떻게 공기를 건너 상대의 귀에 닿을까요? 우리가 말을 하면 성대가 떨리고, 그 떨림이 공기를 밀고 당기며 퍼져 나가요. 마이크 안쪽에는 아주 얇은 진동판이 있어서 공기의 떨림을 받아 함께 흔들려요. 이...

청소기를 한참 밀고 카페트를 내려다본 적 있으시죠? 겉보기엔 말끔한데, 섬유 깊은 곳의 흙까지 빠졌는지는 솔직히 알 길이 없어요. 눈으로 확인할 수 없는 걸 숫자로 말하려면 어떻게 해야 할까요? 그 질문을 따라가 보면 뜻밖의 장소가 나와요. 이미지 출처: NASA 눈으로 보는 깨끗함과 숫자로 재는 깨끗함은 같을까요? 거실 카페트에 과자 부스러기를 흘렸다가 청소기로 쓱 빨아들인 장면을 떠올려 보세요. 부스러기는 사라졌어도 고운 흙은 섬유 사이에 남아 있을 수 있어요. 반대로 얼룩이 흐려졌다고 해서 속까지 깨끗해졌다고 말하기도 어렵고요. 결국 깨끗함의 기준은 보는 사람마다 달라져요. 다이어트 중에는 거울만 보지 않고 체중계에도 올라가잖아요. 청소에도 눈대중 말고 숫자가 필요한 순간이 있어요. 청소기 성능을 비교하려는 사람이라면 특히 그렇죠. 같은 조건에서 흙이 얼마나 빠졌는지 재야 공정한 판단이 가능하니까요. 문제는 흙이 카페트 속에 숨어 있다는 거예요. 가루를 일일이 꺼내 저울에 올릴 수도 없으니까요. 그런데 이 숨바꼭질의 열쇠가 우주선 부품 검사실에 있었다면 믿어지세요? 이어지는 이야기에서 차근차근 풀어 볼게요. 광고에서 흔히 보는 "강력 흡입" 같은 문구를 한번 떠올려 보세요. 강력하다는 말만으로는 실제로 얼마나 빠졌는지 알 수 없어요. 말이 아니라 측정값이 있어야 비교가 되고, 비교가 돼야 믿을 수 있어요. 그래서 보이지 않는 것을 세는 기술이 의외로 쓸모가 커요. X선 형광은 어떻게 물질의 정체를 알아낼까요? 어두운 방에서 형광펜으로 쓴 글씨에 특수한 불빛을 비추면 환하게 떠오르죠. X선 형광, 줄여서 XRF도 비슷한 발상이에요. 다만 쬐는 것도 X선이고 돌아오는 신호도 눈에 보이지 않는 X선이라는 점이 달라요. 그래서 결과는 사람 눈이 아니라 센서가 읽어요. 원리는 이래요. 강한 X선이 원자에 부딪히면 안쪽 궤도의 전자 하나가 튕겨 나가요. 그 빈자리를 바깥 궤도의 전자가 채우는데, 이때 남는 에너지가 ...

한여름 낮에 주차해 둔 차 문을 열었다가 훅 올라오는 열기에 움찔한 적 있으시죠? 그래서 앞유리에 은색 햇빛 가리개를 세워 두는 분이 많아요. 그 반짝이는 한 장이 차 안 분위기를 바꿔 놓는다는 걸 우리는 경험으로 알고 있어요. 그런데 비슷한 발상이 우주선을 거쳐 토끼와 기니피그의 집 곁까지 왔다면 어떨까요? 영국 리즈에 본사를 둔 Scratch and Newton Ltd.는 방사 차단막(radiant barrier) 기술을 토끼와 기니피그용 보호 커버인 Hutch Snuggle, Run Hugger, Hutch Hugger에 적용했어요. 이 작은 커버의 뿌리를 따라가 볼게요. 이미지 출처: NASA 이 소재는 어디서 시작됐을까요? 시작은 1950년대 중반으로 거슬러 올라가요. 미 공군이 방사 차단막 기술 개발 연구를 시작했어요. 인터넷은커녕 스마트폰도 없던 시절이에요. 그때의 연구가 훗날 어디까지 가게 될지 누가 알았을까요? 이야기는 NASA로 이어져요. NASA는 제미니와 아폴로 미션 이후 거의 모든 우주선과 무인 탐사선 장비의 열 보호에 이 소재를 사용해 왔어요. 한두 번 쓰고 만 소재가 아니라 오랫동안 이어진 선택이었던 셈이에요. 열 보호라는 말이 낯설다면 겨울 외투를 떠올려 보세요. 외투는 찬 바람을 막아서 몸의 온기를 지켜 주잖아요. 우주선 장비에게 열 보호 소재는 그런 외투 같은 존재예요. 열은 어떻게 전해지고, 거울은 무엇을 막을까요? 열이 움직이는 길은 크게 세 가지예요. 뜨거운 냄비 손잡이처럼 직접 닿아서 전해지는 전도가 있고, 에어컨 바람처럼 공기가 실어 나르는 대류가 있어요. 난로 앞에 서면 얼굴이 따뜻해지는 건 복사 때문이에요. 복사는 중간에 공기가 없어도 전해지는 열이라는 점이 특징이에요. 태양의 열이 텅 빈 우주를 건너 지구까지 오는 것도 복사 덕분이에요. 우주에는 열을 골고루 퍼뜨려 줄 공기가 없어서 햇빛을 정면으로 받는 면은 매우 뜨거워지고, 그늘진 면은 극도로 차가워져요. 우주선이 지구로 돌아올 때도 공기와 ...