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'지구과학' 노벨 물리학상 첫 수상
'지구과학' 노벨 물리학상 첫 수상
  • 김재호
  • 승인 2021.10.11 09:06
  • 댓글 0
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2021년 노벨과학상 발표

노벨과학상, ‘생존·환경·지구과학’ 공로를 인정하다

올해 노벨과학상 발표의 특징은 ‘생존’, ‘지구과학’, ‘환경’으로 요약된다. 4일 생리의학상을 시작으로, 5일 물리학상, 6일 화학상 수상자들이이 모두 선정됐다. 생리의학상은 신체 자극을 감지하는 원리 규명, 물리학상은 인간 활동과 기후변화의 관계 모델화, 화학상은 친환경적 유기촉매 개발 등의 공로가 인정됐다.  

노벨 물리학상 최초로 지구과학 분야의 공로가 인정됐다. 노벨상 위원회는 전 지구 기후모델 개발과 인간 활동·기후변화 관계를 연구한 이들을 수상했다. 이미지=노벨상 위원회 

노벨 생리의학상은 미국 캘리포티아대 생리학자 데이비드 줄리어스(66) 교수와 라호야 스크립스연구소의 아뎀 파타푸티언(55) 교수가 거머쥐었다. 인간이 생존하기 위해선 열, 추위, 자극을 감지하는 데 필수다. 그동안 인류는 온도·압력의 차이를 어떻게 감지하는지 몰랐다. 어떤 신경자극이 촉발하는지 몰랐던 셈이다. 이를 분자 수준에서 파악해낸 공로가 이번에 인정됐다. 

줄리어스 교수는 캡사이신을 이용해 피부 신경말단에 존재하는 열 반응 감각 수용체를 발견했다. 일명 캡사이신 수용체(TRPV1)라 불리는 감각 수용체는 과학저널 『네이처』(1997) 표지를 장식한 바 있다. 캡사이신은 통증을 유발하는 신경세포를 활성화시키는 것으로 잘 알려져 있었지만, 실제로 어떻게 기능하는지는 수수께끼였다. 파타푸티언 교수는 피부와 내부 장기에서 물리적 자극에 반응하는 새로운 촉각 수용체를 발견했다. 

 

변덕스러운 날씨로 과학적 기후모델 도출

노벨 물리학상은 노벨 과학상에서 유례 없이 지구과학 관련 연구자들에게 돌아갔다. 수상자는 바로 마나베 슈쿠로(90) 미국 프린스턴대 교수와 클라우스 하셀만(90) 독일 막스플랑크연구소 연구원, 조르조 파리시(73) 이탈리아 사피엔자대 교수다. 이상기후와 지구 온난화가 가속화 하는 가운데, 지구과학 연구자들의 성과에 주목한 것이다. 

마나베 슈쿠로 교수는 ‘전 지구 기후모델’을 개발해 인간 활동과 기후변화를 예측하도록 했다. 노벨위원회의 설명에 따르면, 마나베 슈쿠로 교수는 대기 중 이산화탄소 수치가 증가하면 지구 표면의 온도가 얼마나 올라가는지 증명해냈다. 특히 그는 복사 에너지가 균형을 이루는 방사능 균형과 기단의 수직 이동 사이의 상호작용을 처음 탐구하기도 했다. 

기후모델은 현대과학에서 이상기후와 지구온난화를 예측하는 데 매우 중요하다. 이미지=노벨위원회

이에 더해 클라우스 하셀만 연구원은 인간 활동이 기후변화에서 각인되는 특정한 신호와 흔적을 식별 가능하도록 했다. 이 방법으로 대기 중 온도 상승이 인간의 이산화탄소 배출이라는 걸 증명해낼 수 있다. 또한 클라우스 하셀만 연구원은 변덕스럽고 혼란스러운 날씨와 기후를 연결시킬 수 있는 기후모델을 개발했다. 노벨 물리학상 발표날 <이코노미스트>는 관련 소식에 따르면, 클라우스 하셀만 연구원은 자신의 연구를 1827년 식물학자 로버트 브라운이 발견한 ‘브라운 운동’에 비유했다. 물 속의 꽃가루 알갱이들을 현미경을 관찰하며 발견한 운동이다. 정지 상태 내 움직이는 미소 입자의 혼돈스러운 운동을 설명하는 게 브라운 운동이다. 기후모델 역시 요란한 날씨 안에서 설명될 수 있는 셈이다. 

한편, 조르조 파리시 교수는 복잡할 물질 속에 무질서하게 숨겨져 있던 패턴을 발견했다. 복잡계 이론에 중요한 기여를 한 것이다. 조르조 파리시 교수는 ‘스핀 글라스’를 연구했다. 스핀 글라스 안 철 원자들은 자석화 된 일반 금속처럼 균일한 남북국을 가리키지 않는다. 그는 철 원자들이 어떻게 각 방향들을 찾아가는지 알아내기 위한 방법을 고안해냈다.그의 연구는 물리학, 수학, 생물학, 신경과학, 기계학습 등 다양한 분야에 기여한다.    

 

노벨 물리학상 처음으로 지구과학 연구자 공로 인정
한 평생 기후모델·복잡계 연구한 고령의 과학자 수상

노벨 물리학상 위원장을 맡은 토르스 한손은 “기후에 대한 인류의 지식이 견고한 과학적 토대 위에 놓여 있다는 걸 알려준다”라며 “올해의 수상자들은 복잡한 물리 시스템의 특성과 진화에 대한 더 깊은 통찰력을 얻는 데 기여했다”라고 평가했다. 

노벨 화학상은 제3의 촉매를 개발한 공로가 인정됐다. 독일의 벤자민 리스트(53) 막스플랑크 석탄연구소 교수와 미국의 데이비드 맥밀런(53) 프린스턴대 교수는 친환경적인 ‘비대칭적 유기촉매’를 개발했다. 촉매에는 금속, 효소만 있었는데, 이 두 과학자가 작은 유기 분자를 이용해 새로운 방법을 알아낸 것이다. 기존의 촉매들은 환경 문제를 발생시키는 단점이 있다. 하지만 유기촉매는 분해 측면에서 친환경적이다. 이 방법으로 제약연구 등에서 의약품이나 화장품 등 더 친환경적인 촉매 기반 개발이 가능하다. 가격도 훨씬 저렴하다.

김재호 기자 kimyital@kyosu.net


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