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생쥐가 3시간 공중에 뜬 까닭은

무중력 상태에서 우주비행사 건강 확인


생쥐를 공중에 띄운다? 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)의 유안밍 리우 연구팀은 11일 10g가량의 어린 생쥐를 공중부양 시키는 데 성공했다고 밝혔다. 우주과학자들이 생쥐를 공중부양 시키는 이유는 뭘까.




●초전도 현상 이용해 강력한 자기장 만들어


JPL 연구진이 생쥐를 공중에 띄우는 데 사용한 도구는 초전도 자석이다. 전선이 감긴 코일, 즉 솔레노이드를 절대온도 0도(0K)에 가깝게 냉각하면 솔레노이드는 초전도 상태가 된다. 초전도 상태에서는 전기저항이 갑자기 사라져 전선에 전류를 흘릴 때 저항에 의한 열손실이 없다. 따라서 솔레노이드를 전자석으로 만들면 매우 강한 자기장을 얻을 수 있다.

연구진은 이 원리를 이용해 솔레노이드에 전류를 흘려 17테슬라(T)라는 큰 자기장을 얻었다. 이 정도면 지구 자기장의 약 30만 배에 이른다.

연구진이 다음으로 한 일은 생쥐를 이 솔레노이드 위에 올려놓는 것. 솔레노이드의 강한 자기장은 생쥐 몸속 세포를 구성하는 물 분자에서 전자의 운동 궤도를 뒤틀리게 만든다. 이로 인해 생쥐 몸 주위에서는 당초 솔레노이드에서 만든 자기장의 방향과 반대방향의 자기장이 형성된다.

이 두 자기장은 결국 서로 밀어내는 힘을 만들고 자기장에 몸을 맡긴 생쥐는 이 힘에 의해 솔레노이드 위에 떠 있게 되는 셈이다. 연구진에 따르면 생쥐는 솔레노이드 위에 뜬 채로 3시간 동안 버티며 먹이를 먹고 물을 마시기도 했다.



 



●개구리와 메뚜기, 물고기도 공중부양 해


우주과학자들이 초전도 현상까지 응용해가며 생쥐를 공중에 띄우는 이유는 무중력 상태가 우주비행사의 신체에 어떤 영향을 미치는지 간접적으로나마 알아내기 위해서다. 우주에서 길게는 6개월까지 장기 체류하는 우주비행사의 경우 무중력 상태에서 뼈나 근육이 얼마나 손실되는지, 혈액순환에는 이상이 없는지 같은 생리적인 문제는 건강에 직접적인 영향을 미친다.

사실 생쥐 이전에도 공중부양에 성공한 사례가 있다. 1997년 영국 노팅엄대와 네덜란드 네이메헌대 과학자들이 JPL 연구진과 같은 방식으로 개구리를 비롯해 메뚜기와 물고기를 공중에 띄우는 데 성공했다.



당시 이들은 16테슬라에 이르는 자기장을 사용했는데, 연구진 중 한 명인 피터 메인 박사는 “공중부양 시킨 개구리는 실험 뒤 아무런 후유증 없이 동료들과 잘 어울렸다”면서 “충분히 큰 자기장만 있다면 사람도 공중에 띄울 수 있다”고 장담했다.

JPL 연구진의 이번 생쥐 공중부양 실험에 대해 미국 브라운대 짐 발레스 교수는 “자기장을 이용한 공중부양 기술을 한 단계 끌어올렸다”면서 “인간에 가까운 포유류의 일종인 생쥐를 공중에 띄우는 데 성공했기 때문에 우주비행이 인체에 미치는 효과를 연구하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

그런데 이 장비로 아예 사람을 띄울 순 없을까? 리우 박사는 “이론적으로는 가능하다”면서도 “천문학적인 비용이 들 것”이라며 고개를 저었다.

 

 

 



이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com



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