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2017년 11월 21일 화요일

우주 이야기 719 - 인터스텔라 소행성은 이런 모습?


(This artist's impression shows the first interstellar asteroid: `Oumuamua. This unique object was discovered on Oct. 19, 2017 by the Pan-STARRS 1 telescope in Hawai`i. Subsequent observations from ESO's Very Large Telescope in Chile and other observatories around the world show that it was travelling through space for millions of years before its chance encounter with our star system. `Oumuamua seems to be a dark red highly-elongated metallic or rocky object, about 400 metres long, and is unlike anything normally found in the Solar System. Credit: ESO/M. Kornmesser)


 1I/ʻOumuamua (C/2017 U1 (PANSTARRS) 혹은 A/2017 U1)는 발견 초기에는 혜성으로 생각되었으나 이후 연구에서 매우 빠른 속도와 진입 궤도를 볼 때 태양계 외부에서 온 소행성이라는 사실이 밝혀져 큰 관심을 끌었습니다. 당연히 지구에 근접했을 때 여러 망원경이 이 소행성을 향했는데, 유럽 남방 천문대 (ESO)의 VLT 역시 이 소행성을 관측했습니다. 


 이에 따르면 이 소행성은 대략 400m 정도 되는데 밝기 변화가 10배 이상 나는 점을 봐서 길쭉한 모양의 소행성으로 생각됩니다. 표면은 검붉은 색으로 매우 어두운데 이는 오랜 세월 우주 방사선을 받은 결과로 보입니다. 자전 주기는 7.3시간인데, 빠른 자전주기와 길쭉한 외형을 고려하면 암석이나 금속으로 된 단단한 소행성일 것으로 추정됩니다. 



(For the first time ever astronomers have studied an asteroid that has entered the Solar System from interstellar space. Observations from ESO’s Very Large Telescope in Chile and other observatories around the world show that this unique object was travelling through space for millions of years before its chance encounter with our star system. It appears to be a dark, reddish, highly-elongated rocky or high-metal-content object. Credit: ESO)



(This animation (annotated) shows the path of the interstellar asteroid 1I/2017 (`Oumuamua) through the Solar System. Observations with ESO's Very Large Telescope and others have shown that this unique object is dark, reddish in colour and highly elongated. Credit: ESO, M. Kornmesser, L.Calcada. Music: Azul Cobalto)



(This animation of an artist's concept shows the interstellar asteroid 1I/2017 (`Oumuamua). Observations with ESO's Very Large Telescope and others have shown that this unique object is dark, reddish in colour and highly elongated. Credit: ESO/M. Kornmesser)


 이 소행성의 기원은 불분명하지만, 적어도 수백만년간 은하계를 떠돌던 소행성이라는 점은 분명해 보입니다. 불규칙한 생김새와 빠른 속도를 감안하면 엄청난 충돌로 파괴된 소행성 핵이 아닐까 하는 생각도 들지만 아직 확실한 것은 없습니다. 아무튼 생김새와 독특한 특징을 고려할 때 외계인 이야기도 나올 듯 합니다. 


 과학자들은 이런 인터스텔라 소행성이 사실 1년에 한 번 정도 태양계를 방문하다고 추정하고 있습니다. 다만 대부분 너무 어둡고 지구에서 멀어 관측이 어려웠던 반면 오우무아무아 (?)는 운좋게 지구 근방에서 관측이 가능했습니다. 앞으로 망원경의 성능이 향상되면 이런 인터스텔라 소행성을 관측할 기회도 늘어날 것으로 기대됩니다. 


 참고 


Discovery And Characterization Of The First Known Interstellar Object, www.eso.org/public/archives/re … eso1737/eso1737a.pdf

Karen J. Meech et al. A brief visit from a red and extremely elongated interstellar asteroid, Nature (2017). DOI: 10.1038/nature25020 , www.nature.com/articles/nature25020



우주 이야기 718 - 초기 관측 임무를 결정한 제임스 웹 우주 망원경



(The James Webb Space Telescope sitting in front of a giant thermal–vacuum chamber in NASA’s Johnson Space Center(Credit: NASA/D Stover))


 나사의 제임스 웹 우주 망원경의 첫 관측 목표가 결정되었다는 소식입니다. 제임스 웹 우주 망원경 같이 국가에서 운용하는 대형 망원경은 과학자들로부터 과학 관측 임무에 대한 의견을 수렴한 후 각각의 팀에 사용권을 부여하는 방식으로 관측을 진행하는데, 첫 5개월 460 시간의 관측 임무에 100여 개의 제안이 쏟아졌다고 합니다. 나사는 이 가운데 과학적 가치가 높은 13개의 임무를 최종 선정했습니다. 


 Director's Discretionary Early Release Science (DD-ERS)라고 명명된 초기 관측 임무에서 중요한 목표는 초기 은하입니다. 허블 우주 망원경이 진행한 Frontier Fields program에서 관측했던 것보다 훨씬 희미하고 멀리 떨어진 은하를 관측하므로써 초기 은하의 진화를 이해할 단서를 찾을 수 있을 것입니다. 특히 적색 편이에 의해 빛의 파장이 길어지는 만큼 허블 보다 더 긴 파장을 관측할 수 있는 제임스 웹 우주 망원경의 장점이 부각될 것으로 보입니다. MACS J0717.5+3745같은 은하단이 중요한 관측 목표입니다. 


 또 다른 중요한 목표는 외계 행성의 대기 관측입니다. 대기를 지닌 외계 행성이 별 앞을 지날 때 대기를 통과한 빛을 관측하면 대기의 구성 물질에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 지구형 행성의 대기를 분석하면 이 행성이 금성처럼 뜨거운 행성인지, 지구처럼 생명체가 살기 적당한 환경인지에 대한 정보도 얻을 수 있을 것입니다. 


 다만 처음부터 지구형 행성처럼 작은 목표를 관측하지는 않고 목성형 행성인 WASP-39b/WASP-43b를 우선 관측해 기술적 타당성을 검증할 예정입니다. 물론 목성형 행성의 대기 역시 흥미로운 연구 주제가 될 것입니다. 


 이외에도 목성의 위성처럼 태양계 내 천체 역시 관측 목표 가운데 하나입니다. 사실 우주에 무수히 많은 천체를 생각할 때 관측 목표가 매우 많을 수밖에 없어 5년의 임무 기간 동안 쉬지 않고 관측을 해도 부족할 것입니다. 제임스 웹 우주 망원경이 무사히 발사되어 우주에 대한 우리의 이해를 한 단계 끌어올리기를 기대합니다. 


 참고 


세계 최대의 빙산 A68을 보다






(출처: 나사)


 올해 라르센 C 빙상에서 5800㎢의 거대 빙산인 A68이 분리되어 많은 우려를 낳았습니다. 거대 빙산이 분리되는 것은 남극에서 주기적으로 볼 수 있는 일이지만, 빙산이 분리된 라르센 C 빙상은 지난 1만 년 간 안정한 빙상이었을 뿐 아니라 라르센 A/B가 완전히 붕괴되어 사라졌기 때문입니다. 결국 라르센 C 빙상 역시 완전한 붕괴를 향해 조금씩 나아가고 있는 것으로 생각됩니다. 




 나사는 IceBridge polar ice mapping project를 통해 이 거대한 빙산의 항공 지도를 작성했습니다. A68빙산은 분리 직후 A68A와 A68B로 나눠졌는데 A68B는 작은 덩어리이고 A68A는 여전히 거대한 몸통을 유지하고 있습니다. 물론 다른 거대 빙산과 마찬가지로 A68A는 시간이 지남에 따라 몇 개로 갈라진 후 다시 더 작은 파편으로 쪼개져 사라지게 될 것입니다. 다만 이 과정은 해류의 흐름에 따라 몇 년에서 10년 이상 필요할 수 있습니다. 


 A68의 분리로 인해 라르센 C 빙상의 크기는 12% 가량 줄어들었습니다. 아직은 여기에 새로운 균열이 보이지 않고 있지만, 머지 않은 미래에 새로운 거대 빙산이 생성될 여지는 충분합니다. 이 빙상이 모두 사라지면 남극 육지 빙하가 바로 바다에 접촉하기 때문에 남극 빙하의 붕괴를 촉진할 것으로 우려됩니다. 물론 거대한 빙상이긴 하지만 우리 세대에 사라지지 않을 것이라는 보장은 없어 보입니다. 


 참고 


2017년 11월 20일 월요일

세포 내부를 들여다보는 새로운 이미지 기술



(A schematic illustration of Shekhawat and Dravid's ultrasound bioprobe. Credit: Northwestern University)


 세포 하나는 대부분 눈으로 보기 힘들 만큼 작지만, 진핵 세포의 내부에는 매우 복잡한 소우주가 펼쳐져 있습니다. 다양한 세포 내 소기관과 구조물에서 일어나는 화학 반응은 아직도 많은 비밀을 숨기고 있습니다. 과학자들은 세포를 분해해 내부 구조와 화학 반응에 대해서 많은 지식을 얻긴 했지만, 아직도 풀어야할 숙제가 많습니다. 


 핵을 제외한 세포 소기관은 사실 광학 현미경으로는 관찰이 쉽지 않습니다. 이보다 더 작은 분해능을 지닌 전자 현미경의 발전은 세포 소기관에 대한 이해를 급격히 증가시켰지만, 불행히 살아있는 상태에서는 관찰이 어려웠습니다. 과학자들이 볼 수 있는 것은 죽은 세포의 단면이었습니다. 세포는 살아있는 생명체이므로 살아있는 상태에서 연구하는 것이 가장 좋을 수밖에 없습니다. 


 따라서 살아있는 세포 내부를 들여다보기 위한 여러 가지 기술들이 연구되고 있으며 더 작은 구조나 화학 반응까지 볼 수 있는 방법이 개발되고 있습니다. 





 노스웨스트 대학의 연구팀은 초음파 기술과 원자력간 현미경(Atomic Force Microscope, AFM) 기술을 접목해 살아있는 세포 내부의 모습을 관측하는데 성공했습니다. 원자력간 현미경은 원자 사이의 힘인 반데르발스 힘을 검출해 이미지를 얻는 기술로 나노미터 단위의 미세한 구조까지 파악할 수 있습니다. 


 연구팀은 초음파를 세포에 통과시킨 후 원자력간 현미경 기술이 적용된 프로브를 이용해 산란된 이미지의 해상도를 높여 더 상세하게 세포 내부의 상황을 파악하는 기술을 개발했습니다. Ultrasound Bioprobe라고 명명된 이 기술을 통해 염색약이나 조영제 없이도 기존의 초음파 기술로 확인할 수 있는 것보다 더 작은 세포 내 구조물을 실시간으로 조사할 수 있다는 것이 연구팀의 설명입니다. 


 현재도 다양한 세포 내 이미징 기술이 연구되고 있어 앞으로 이 부분에서 많은 연구 결과가 나올 수 있을 것으로 기대됩니다. 당장에는 우리 일상 생활과 연관된 부분이 없겠지만, 신약 개발 및 다양한 바이오 산업에 응용이 기대됩니다. 


 참고 

Gajendra S. Shekhawat et al. Development of ultrasound bioprobe for biological imaging, Science Advances (2017). DOI: 10.1126/sciadv.1701176 

사후 검정은 몇 개의 그룹까지 하면 좋을까?



 ANOVA와 사후 검정 (post hoc analysis)은 널리 사용되는 방식이기는 하지만, 역시 분석 방법에 다른 특징과 단점도 가지고 있습니다. 일단 다양한 사후 검정 방법이 존재하므로 서로 다른 결과가 나올 수 있다는 점과 검증하고자 하는 그룹이 많아질수록 우연히 유의한 결과가 나올 가능성도 커진다는 점 등이 문제입니다. 물론 후자의 경우 본페로니 방법이 이를 쉽게 회피할 수 있는 가장 간단한 방법이지만, 대신 유의한 결과를 놓칠 수 있는 문제도 있기는 합니다. 


 우선 비교하고자 하는 그룹이 3개에서 4개로 증가하면 어떻게 되는지를 살펴보겠습니다. 앞서 예제와 같이 A,B,C 반의 학생의 키의 차이를 비교하는 것에서 이제 D 반을 새로 만들겠습니다. 


#n=50
set.seed(1234)
A<-rnorm span="">
set.seed(123)
B<-rnorm span="">
set.seed(12345)
C<-rnorm span="">

DFA<-data .frame="" class="" height="" span="">
colnames(DFA)<-c height="" lass="" span="">
DFB<-data .frame="" class="" height="" span="">
colnames(DFB)<-c height="" lass="" span="">
DFC<-data .frame="" class="" height="" span="">
colnames(DFC)<-c height="" lass="" span="">

DF2<-rbind span="">

out=aov(height~Class, data=DF2)
summary(out)
             Df Sum Sq Mean Sq F value   Pr(>F)    
Class         2    447  223.56   9.436 0.000139 ***
Residuals   147   3483   23.69                     
---
Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1


set.seed(1234)
A<-rnorm span="">
set.seed(123)
B<-rnorm span="">
set.seed(12345)
C<-rnorm span="">
set.seed(12345)
D<-rnorm span=""> 

DFA<-data .frame="" class="" height="" span="">
colnames(DFA)<-c height="" lass="" span="">
DFB<-data .frame="" class="" height="" span="">
colnames(DFB)<-c height="" lass="" span="">
DFC<-data .frame="" class="" height="" span="">
colnames(DFC)<-c height="" lass="" span="">
DFD<-data .frame="" class="" height="" span="">
colnames(DFD)<-c height="" lass="" span="">


DF2<-rbind span="">

out=aov(height~Class, data=DF2)
summary(out)
             Df Sum Sq Mean Sq F value  Pr(>F)    
Class         3    811  270.47   11.98 3.1e-07 ***
Residuals   196   4425   22.58                    
---
Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1



 당연한 이야기지만 비교하려는 그룹의 수가 증가할수록 ANOVA에서 유의한 결과가 나올 가능성이 커집니다. 그래서 사후 검정을 통해서 어떤 그룹끼리 차이가 나는지 비교하려고 할 경우에도 문제는 있습니다. 그룹의 수가 증가함에 따라 P 값의 숫자가 급격히 증가하기 때문입니다. 예를 들어 그룹이 3개인 경우 P 값은 3개 (A-B, B-C, A-C)가 되지만 4개인 경우 6개로 증가합니다. (A-B, A-C, A-D, B-C, B-D, C-D) 


pairwise.t.test(DF2$height,DF2$Class,p.adjust.method = "bonferroni")

Pairwise comparisons using t tests with pooled SD 

data:  DF2$height and DF2$Class 

  A       B       C      
B 0.79229 -       -      
C 0.00012 0.02748 -      
D 2.4e-06 0.00150 1.00000

P value adjustment method: bonferroni 




 따라서 이 경우 비교하고자 하는 그룹은 사실 3개인 경우가 가장 적당하며 이 이상이되면 모든 P값을 보여주기보다 레퍼런스가 되는 그룹을 하나 정해서 그 그룹과 차이가 나는 경우를 표시해주면 좋을 것입니다. 물론 통계 분석 방법 자체를 바꾸는 것도 방법인데, 어떤 분석 방법을 사용할 것인지는 연구 종류 및 목적에 따라 천차만별일 것입니다. 앞으로 이 이야기를 계속 해보겠습니다. 

칼라시니코프의 전투 고속정




 칼라쉬니코프 콘체른(Kalashnikov Concern)은 이름처럼 총기 제작이 핵심 사업인 러시아 회사로 지분의 51%가 러시아 국영 기업인 로스텍(Rostec. 러시아의 주요 기업을 소유하는 지주국영 기업) 소유인 러시아 국영 기업입니다. 하지만 일반 주식회사처럼 주식을 상장하는 기업으로 총기류 이외에도 다양한 수익 사업을 벌이고 있습니다. 


 그 가운데 약간 의외처럼 들리는 이야기가 바로 칼라시니코프의 전투 고속정입니다. 딱히 의외랄 것은 없는게 이 회사가 리빈스크 조선소(LLC "Rybinsk Shipyard")라는 작은 조선소를 지니고 있어 모터 보트 등을 만들기 때문입니다. 레저용 보트만 만드는 게 아니라 회사의 특기를 생각하면 무인 포탑과 기관총을 지닌 전투용 고속정을 만드는 게 당연한 수순이겠죠. 


 최근 이 회사가 공개한 BK - 16 전투 고속정은 서방측 고속정과 비슷한 외형에 무인 포탑 1기와 기관총 4개, 그리고 최대 16명이 탑승할 수 있는 내부 공간을 갖춰 소규모 상륙전 및 해안 정찰 및 감시 목적으로 사용할 수 있습니다. 



(동영상) 


 선체 상부에 있는 원격 조종 포탑은 7.62/12/7mm 기관총 혹은 30/40mm 유탄 발사기를 탑재할 수 있습니다. 선체는 7.62x54mm 저격 소총에 대한 방탄 능력을 지니고 있습니다. 780마력 엔진 2개를 사용하며 최고 속도 42노트, 항속 거리 400마일, 24시간 작전 수행 능력이 있습니다. 길이는 16.45m, 너비 4m, 높이 4.33m이며 19.5t 급 소형 고속 보트입니다. 


 칼라시니코프사는 10인승 소형 고속 보트인 BK-10 역시 같이 공개했습니다. 특수부대를 위한 소규모 침투정으로 적합한 스펙과 외형을 지니고 있습니다. 기관총을 두 정이나 앞에 배치한 건 약간 과무장처럼 보이기는 하지만, 든든해 보이기도 합니다. 크기는 길이 10.48m, 너비 3.7m, 높이 2.8m에 무게 6.5t입니다. 


 홍보 영상을 보면 동영상 제작에도 공을 들인 것을 알 수 있는데, 단순히 러시아 내수용이라면 이렇게 만들 이유는 없을 것입니다. 러시아 국영 기업이니까요. 아무래도 수출을 목적으로 적극적인 홍보를 하는 것으로 볼 수 있는데, 말레이시아 해군을 비롯해 몇몇 국가에서 도입을 추진하고 있다고 합니다. 


 아무튼 칼라시니코프 고속정이라고 하니까 뭔가 독특한 느낌입니다. 


 참고 



2017년 11월 19일 일요일

플라스틱 쓰레기로 의자를 출력하다






(Print Your City! is an ongoing research project looking to turn plastic waste into functional furniture(Credit: The New Raw))


 플라스틱은 현대 문명을 대표하는 발명품이지만, 불행하게도 플라스틱 쓰레기라는 처치 곤란한 결과물을 만듭니다. 문제는 플라스틱이 금속처럼 재활용이 쉽지 않다는 것입니다. 철이나 알루미늄 처럼 수거해서 쉽게 녹인 후 다시 새제품을 만들 수 없다는 것이 가장 큰 문제입니다. 따라서 분리 수거를 하더라도 플라스틱 쓰레기의 재활용 비율은 유럽 선진국조차 30% 수준이며 대부분은 땅에 매립되는 과정을 거칩니다. 


 로테르담에 본사를 둔 뉴 로우 (New Raw)라는 디자인 및 연구 회사에서는 플라스틱 쓰레기를 갈아서 만든 펠릿으로 출력한 3D 프린팅 의자를 선보였습니다. 이 의자는 50kg 정도의 플라스틱 쓰레기 펠릿을 사용하며 150x80cm 정도의 크기를 지니고 있습니다. 독특하게 생긴 외형은 3D 프린터로 쉽게 출력이 가능하면서도 매우 세련된 디자인을 보여줍니다. 이름은 XXX 벤치인데, 네이밍 센스가 적절한지는 조금 의문입니다. 




 이 회사에 따르면 암스테르담 주민이 일년에 배출하는 플라스틱 쓰레기는 평균 23kg에 달한다고 합니다. 따라서 의자는 말할 것도 없고 여러 가지 필요한 물질을 출력하는 데 쓰일 원료는 얼마든지 공급이 가능한 셈입니다. 문제는 비용과 내구성일 것입니다. 물론 원료는 무료겠지만, 이를 정제하는 과정에서  비용이 듭니다. 그리고 플라스틱 쓰레기 알갱이가 그냥 접착될 순 없으므로 이를 접착하는 합성 수지의 비용 및 내구성이 문제가 될 것 같습니다. 


 개념 자체는 괜찮다고 생각하는데, 얼마나 경제성이 있는지가 궁금하네요. 


 참고