한국기술로 제작한 고성능 반도체검출기. 내년에 올려질 울트라 벌룬에 탑재될 예정이다. -사진제공 박일흥
《세계 각국이 우주선과 인공위성을 앞다퉈 쏘아올리는 가운데
미국 항공우주국(NASA)은 엉뚱하게 하늘 높이 거대한 풍선을 띄우는 일에 한창이다. 남극에서는 두 개의 벌룬이 12월에 떠오를 채비를 이미 마쳤다. 내년에는 울트라 벌룬이 등장한다. 벌룬의 임무는 지구 대기권 최전선에서 우주선(cosmic rays)을 감시하는 일. 양성자, 전자 등 우주에 떠도는 온갖 핵자의 움직임을 알아내면 우주의 성분과 구조를 밝힐 수 있다. ‘12월 남극’을 고집하는 이유는 우리와 달리 하루종일 해가 떠 있는 여름에 해당하기 때문. 공기보다 가벼운 헬륨가스가 팽창해 벌룬이 떠오르는 데 제격인 날씨다.》
당연히 사람은 탈 수 없다. 공기도 희박하지만 소립자 하나의 충격이 박찬호가 던진 시속 150km 이상의 강속구에 맞는 정도라서 위험하다.
1987년 과학자들은 지상망원경으로 우리 은하 바깥 17만광년 거리의 초신성이 대폭발을 일으킨 사실을 알아냈다. 초신성은 수명을 다한 별이 태양의 수억배까지 밝아지면서 폭발하는 단계의 천체다. NASA는 급히 관측장비를 장착한 벌룬을 지상 33∼36km 높이의 성층권으로 띄워 올렸다. 초신성에서 쏟아지는 소립자 성분을 알아내면 별에 얽힌 탄생과 사멸의 시나리오를 작성할 수 있기 때문이다.
하지만 당시 벌룬의 수명은 2∼3주가 고작이었다. 지구를 향해 가끔 날아드는 소립자를 잡아내기에는 너무 짧은 시간. 그래서 NASA가 1997년부터 추진한 것이 울트라 벌룬 프로젝트다. 벌룬의 규모를 축구장 만큼 키워 100일간 안정되게 소립자를 관측할 수 있다. NASA가 벌룬에 관심을 갖는 이유는 인공위성보다 뛰어난 가격경쟁력과 신속함에 있다. 벌룬을 하나 띄우는 데 드는 비용은 인공위성의 10분의 1 수준인 수천만달러. 또 준비에서 띄우기까지 3개월이면 충분하다. 인공위성의 경우 5년은 걸린다.
내년에 떠오를 울트라 벌룬에 우리 과학자들이 개발한 관측장비가 실린다. 이화여대 물리학과 박일흥 교수는 “우주선의 성분을 알아내는 대형 고감도 반도체검출기를 100% 우리 기술로 만들어 11월 초 테스트를 끝냈다”고 밝혔다. 이화여대 한국과학기술원 경북대 등 5개 기관이 협력해 과학기술부와 NASA로부터 총 6억원의 지원을 받아 2년간 연구한 결실이다.
“벌룬을 띄워 우주 입자를 관찰하느라 신나요.” 13일 대한여성과학기술인회가 주최한 제1회 여성 과학기술 국제학술대회 참석차 내한한 미국 메릴랜드대 서은숙 교수(42)의 말이다.
인간은 지상에서 우주의 근본물질을 알아내기 위해 거대한 입자가속기를 만들었다. 빛의 속도로 양성자를 가속시켜 원소를 때리면 우주가 탄생할 때 존재하던 소립자들이 생성된다. 그런데 지구 성층권에는 가만히 있어도 이 소립자들이 날아온다. 그래서 서 교수는 자신의 연구를 ‘우주가속기와 노는 일’이라고 즐겨 표현한다.
요즘 서 교수는 집이 따로 없다. 내년에 남극에서 띄울 울트라 벌룬에 장착될 관측장비 연구를 총괄하고 있다. 최근 스위스의 유럽입자물리연구소(CERN)에 가서 관측장비의 성능을 테스트했다. 또 남극으로 날아가서 프로젝트의 진행상황을 점검해야 한다. 한국에서는 관측장비의 반도체검출기를 개발한 국내 연구팀과 만나느라 분주했다.
서 교수의 주요 관심사는 우주에 존재하는 암흑물질의 하나인 윔프와 반물질을 찾아내는 일.
“인류가 지금까지 알아낸 것은 얼마나 모르고 있는지에 관한 것”이라며 “우주의 기원을 밝히기 위해 나는 우주 입자, 다른 과학자는 적외선과 자외선을 관찰하는데 마치 코끼리의 코와 귀를 만지고 전체 모습을 상상하는 것과 같다”고 말한다. 하지만 이런 노력들이 모여 언젠가는 우주의 비밀이 풀릴 것이라고 믿는다.
서은숙 교수
가장 큰 어려움을 묻는 질문에 “연구도 사람이 하는 것이어서 다양한 사람들과 관계를 맺는 일이 쉽지 않다”고 말하고 “하지만 여성으로서 장점이 있다”고 덧붙인다. 우선 연구자들 사이의 갈등을 조정하는 데 여성이 유리하다는 설명이다. 또 한국 여성은 살림살이를 하는 데 타고난 능력이 있어 연구재정 관리가 어렵지 않은 것 같다고 한다. 서 교수는 초등학교 때 “여자애들은 처음에는 잘하는데 나중에 안돼” “수학은 남자애들이 잘 해”라는 소리를 많이 들었다. 그는 “이런 근거없는 편견이 여학생들을 기죽여서는 안된다”고 목소리를 높인다. 학생들이 자신의 능력을 펼쳐보기도 전에 남성, 여성이라는 보이지 않는 창틀에 갖혀 새로운 기회를 놓치지 말기를 바라는 마음에서다.
