2013년 노벨물리학상은 거대강입자가속기(LHC)로 힉스입자를 발견한 물리학자들에게 돌아갔다. 내년 6월 LHC가 재가동되면서 여전히 베일에 싸인 암흑물질과 새로운 ‘신의 입자’를 찾아낼 수 있을지가 과학계 초미의 관심사다. 네이처·AFP 제공
사이언스가 꼽은 올해 과학계 최고의 연구에는 단백질 구조 해독 시간을 획기적으로 줄인 인공지능(AI) ‘로제타폴드’ 개발이 꼽혔다. 이 연구는 사이언스 독자를 대상으로 한 온라인 투표에서도 39%의 지지를 받아 1위에 올랐다.
단백질이 어떤 특성을 갖고 있는지 파악하기 위해서는 아미노산 서열뿐만 아니라 2차, 3차, 4차구조를 정확히 알아야 한다. 단백질 입체구조 파악을 위해 X선 결정학이나 극저온전자현미경이 이용되고 있다. 문제는 결과를 얻기까지 짧아야 수개월, 길게 보면 몇 년이 걸린다는 점이다.
미국 워싱턴대 단백질설계연구소 연구진은 짧게는 수 분, 길어도 수 시간 내에 단백질 구조를 해독하는 로제타폴드를 만들었다. 로제타폴드로 기존에 밝혀진 단백질 구조를 해독하도록 한 결과 90% 이상의 정확도로 파악하는 것이 확인됐다. 과학자들은 이 연구 결과가 생화학 분야의 판도를 바꿀 것으로 보고 있다.
독자들이 선정한 우수연구성과 2위는 고대 퇴적물에서 고인류의 DNA를 발견한 것이다. 3위는 크리스퍼 유전자가위를 이용한 시력 개선 같은 인체적용 연구가 선정됐다. 이 밖에 코로나19 치료제 개발, 환각제를 이용한 외상후스트레스장애(PTSD) 치료, 화성 지진 관측, 감염병 치료용 단일클론항체 개발, 한 단계 발전한 핵융합기술 등도 올해 우수연구 순위에 올랐다.
새해에 주목해야 할 연구는 어떤 것들이 있을까. 네이처는 3년째에 접어드는 코로나19 상황에 주목해야 한다고 강조했다. 2020년 초 코로나19에 감염됐다가 완치된 이들의 장기적 영향에 대한 추적조사가 본격화될 것으로 예상되고 있다. 변이 바이러스가 계속 등장하는 상황에서 이에 대응할 수 있는 변이 맞춤형 백신과 치료제들을 신속하게 생산할 수 있는 방법도 등장할 것으로 기대된다.
각국의 우주탐사 계획은 2022년 전 세계를 열광시킬 것으로 보인다. 미국 항공우주국(NASA)은 내년 2월 아르테미스 계획의 첫 무인 탐사선 ‘아르테미스 1호’를 쏘아 올린다. 우주인을 태운 유인 탐사선 아르테미스 2호는 2023년에 발사한다. 아르테미스 계획은 2025년까지 달에 인간을 보내기 위한 것으로 미국, 유럽, 일본은 물론 한국까지 참여하고 있는 국제 프로젝트다.
한국도 내년 8월 달 궤도선을 발사한다. 한국 최초의 달 궤도선에는 달의 물과 얼음을 탐지하기 위해 NASA가 개발한 특수카메라를 비롯해 다양한 과학 관측 탑재체가 실린다. 중국도 내년에 톈허 우주정거장을 완성할 계획이며 유럽연합(EU)과 러시아는 2020년에 발사 연기됐던 화성탐사선 ‘엑소마스’ 프로젝트를 재가동한다.
또 거대강입자가속기(LHC) 재가동도 초미의 관심사다. LHC는 스위스와 프랑스 국경에 설치된 27㎞의 원형터널로 이뤄져 있는데 양성자 2개를 각각 다른 방향으로 빛의 속도에 가깝게 가속시킨 뒤 충돌시켜 나오는 입자를 관측하는 장치다. LHC로 ‘신의 입자’로 불렸던 힉스입자를 찾아낸 과학자들은 2013년 노벨물리학상을 수상하기도 했다.
2018년 12월까지 2차 가동을 마친 LHC는 검출기 구성 장치추가를 포함한 개선 작업을 시작했다. 올해 3차 가동을 시작할 계획이었지만 코로나19로 작업이 늦어지면서 내년 6월 가동될 예정이다. 3차 가동이 시작되면 새로운 입자와 암흑물질을 발견할 수 있을지 주목된다.
기후변화, 생물다양성 논의를 위한 제27차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP27), 제15차 유엔생물다양성협약 당사국총회(COP15) 2부회의도 내년에 주목해야 할 부분이라고 네이처는 밝혔다.
유용하 사회정책부 기자
2021-12-27 27면
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