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바람난 건축 바람 든 건축

바람난 건축 바람 든 건축 [제 893 호/2009-03-25]
“내가 이럴 줄 알았어.”

신문을 보던 건축씨의 푸념을 들은 회사 동료는 궁금하기만 하다. 요즘 신문기사야 다 경제가 어렵다느니… 뭐, 그런 류 일터. 별다른 기사라도 난 걸까? 건축씨가 보고 있는 신문을 흘끔 쳐다본다. 아니나 다를까 경제면이다. 뻔한 경제위기 타령이겠거니 하면서도 자못 궁금한 동료는 시큰둥해하며 묻는다.

“자네가 뭐 경제 전문가라도 된다는 거야? 경제가 어려울 줄 알았다는 표정인 걸?”
그러나 건축씨는 기세등등하다.
“암, 건물높이 지수(erection index)를 알면 경제가 보이는 법이거든.”
“건물 높이와 경제가 관계가 있다는 건가?”

건물높이 지수란 최고층 건물이 지어진 후 주가가 곤두박질친다는 내용이야. 자, 예를 들어 보면 1973년 뉴욕 세계무역센터와 이듬해 시카고 시어즈 타워를 지은 직후 미국은 경제공황이 찾아왔고, 1997년 말레이시아는 쿠알라룸푸르에 세계 최고층 건물 페트로나스 트윈 타워를 지은 뒤 외환위기를 맞았지. 나는 두바이에 건설되는 부르즈 두바이가 타이페이 101을 제치고 마천루 경쟁을 벌일 때부터 실은 좀 직감을 했어. 그런데 사실 건물 높이지수가 공식적인 경제용어도 아닌데다가, ‘설마 건축물의 높이경쟁이 세계경제를 진짜로 위협할까?’라고 반신반의하고 있었거든.”

건축씨의 말이 끝나자 동료는 속으로 ‘음… 혹시 마천루가 말이야 마치 주사바늘 같잖아. 마구 하늘을 찔러대니 하늘이 노한 게 아닐까.’라는 생각이 든다.

잠시의 정적을 깨듯, 건축씨는 말했다.
“그렇지만 건물높이지수가 경제와 전혀 관계가 없지는 않지. 일단 건물이 높아지면 바람의 속도에 의한 건축물의 외피에서의 열 손실이 대단하니, 그만큼 화석 연료도 많이 사용하여야 하고, 결국 경제뿐 아니라 환경적인 문제도 유발하게 되지.”

건축씨의 말에 동감이 가는 듯 동료는 되물었다.
“그렇다면 자넨 고층건물을 지어선 안 된다는 건가?”
“아니지, 고층건물의 바람이 스트레스(stressed)라면 이를 디저트(desserts)로 만들어야 해. 구더기 무서워 장 못 담글 수야 없지 않은가! 바람을 디자인해야지. 바람은 태양 에너지만큼이나 우리에게 주어진 천혜의 에너지원이거든.”

“자네 바레인 세계무역센터를 말하는 건가? 그건 이미 너무나 잘 알려진 이야길세.”



“허허, 자네 왜 이렇게 성급한가. 물론 풍차를 이용하자는 말은 맞네만, 우리를 귀찮게 하는 고층건물의 극간풍, 즉 벤츄리효과(Venturi effect)를 역이용하자는 거네. 풍차 모양의 런던아이를 디자인한 막스 바필드(Marks Barfield)라는 건축가는 스카이하우스라는 초고층건물을 설계하면서 건물을 3개 동으로 나누고, 3개 동 사이의 중앙은 사이사이에 공간을 비우는 할로우 코어(hollow core)형으로 설계하였지. 그러니까 이런 시나리오가 나오게 된다네.”

1. 건물 사이에는 늘 극간풍(벤츄리 효과)이 존재한다.
2. 그러므로 건물을 여러 동으로 나누어 극간풍을 만들자.
3. 그리고 극간풍이 생기는 중앙에 꽈배기 모양의 풍력발전기를 만들어 바람의 힘을 가두어 역이용하자.



“벤츄리 효과라면 나도 물리학을 공부해서 알 것 같네. 이탈리아 물리학자 벤츄리(Giovanni Battista Venturi, 1746~1822)의 이름에서 유래한 것으로, 좁은 협곡과 같은 곳에서 바람이 불어 나아갈 때 받게 되는 지형의 효과를 말하지. 이러한 현상에 의하여 국지적으로 기압이 내리고, 강풍, 돌풍 등이 나타나게 되고 말이야.”
“그래, 맞아. 벤츄리는 다빈치를 과학자로서 재조명한 최초의 인물이며, 갈릴레오의 필사본을 다량 편집 출판하기도 했지.”
“그렇다면… 아하! 무에 바람 들 듯이 건물에 바람이 든 거군?” 동료는 탄성을 질렀다.

이 얼마나 기발한 아이디어인가! 상승 기류를 이용해 건물의 중앙에 꽈배기 모양으로 설치된 풍력 발전기를 돌리게 하는 것이다.

최근 세계는 마천루 경쟁에 혈안이 된 듯 잔뜩 바람이 나있다. 이러한 경쟁은 역시 바람 든 건축물로 해결해야 하나보다. 바람난 건축은 바람 든 건축으로 말이다.

글 : 이재인 박사(어린이건축교실 운영위원)
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독감 잡는 데이터베이스

독감 잡는 데이터베이스 [제 887 호/2009-03-11]
독감은 감기의 한 종류일까? 흔히 독감을 감기의 한 종류, 또는 독한 감기로 이해하는 경우가 많지만 실제로 감기와 독감은 다르다. 겉으로 보기에는 콧물과 재채기, 코가 막히는 증상이 같기 때문에 인식을 못 하지만, 독감은 갑작스러운 고열, 전신 근육통, 관절통 등 전신 증상이 훨씬 심하게 나타난다.

또한 감기가 시기를 타지 않는 것과 달리 독감은 유행하는 시기가 정해져 있다. 감기는 휴식과 충분한 영양공급이 있으면 수일 내에 회복되지만, 독감은 그 바이러스를 막을 수 있는 항체, 즉 백신을 신체에서 자발적으로 생산하거나 외부로부터 공급받지 못하면 치료가 불가능하다.

그렇다면 독감 백신을 만들면 문제가 해결되지 않을까. 그러나 독감을 치료하기 어려운 이유는 그 바이러스 종류가 다양하고 수도 방대하다는 데 있다. 이런 상황에서 최근에 국내 연구진이 국내외 독감 바이러스 게놈 서열 데이터베이스를 구축했다는 소식은 국내는 물론 세계적으로 반가운 소식이 아닐 수 없다.

고려대와 국립보건연구원이 지난 10여 년간 국내외에서 유행한 인플루엔자 1만 6천여 개의 유전자 서열정보를 발표한 것인데, 이를 토대로 독감 발생 의료 정보와 계절별, 지역별 독감 바이러스 변이 분석 및 향후 유행할 독감 바이러스 예측 등 체계적인 대응에 도움을 줄 것으로 기대된다.

독감은 한 국가의 문제라기보다는 유행, 즉 전염이 가능하다는 측면에서 전 세계적으로 함께 연구해야 할 필요가 있다. 세계 보건 기구(WHO)는 해마다 그 해 유행할 독감 바이러스를 발표하고, WHO의 협력 기관인 영국국립생물기준통제연구소(NIBSC)는 관련 균주를 전 세계에 보급한다. 각 제약회사는 이를 토대로 백신을 만들게 되는 것이다.

전 세계 제약회사는 다른 경쟁사보다 먼저 백신을 만들기 위해 무한한 경쟁을 벌이고 있다. 지구촌이라는 말처럼 다른 국가의 사람과 접촉이 잦은 현재 또는 미래에 독감은 더욱 무서운 질병일 수 있기 때문이다. 특히, 인도와 중국처럼 인구가 많은 나라에서 독감 백신에 대한 관심이 높아짐에 따라 관련시장도 2006년 기준 22억 달러에서 10년간 연평균 8%가량 성장할 것으로 업계에서는 예상하고 있다.

이제 독감 백신 제작은 한 국가의 산업, 경제적인 측면뿐 아니라 안보적인 측면에서도 중요한 이슈로 떠오르게 되었다.

우리나라의 백신 제작 현실은 어떨까? 국내 한 제약회사가 최근 백신 자체 생산에 성공했다는 보도가 있었는데, 이로써 우리나라는 세계 12번째 자체 생산국이 되었다. 2008년도에 우리가 독감 백신 수입을 위해 들인 돈이 약 1천억 원에 이른다고 하니, 그 자체로 수입대체 효과도 있을뿐더러, 우리도 독감 백신 수입국에서 수출국이 될 수 있는 기반을 마련한 셈이다.

우리의 백신 제작 과정은 이렇다. 10일 동안 부화 과정을 거친 ‘유정란’을 사용하며, 이 유정란을 낳는 닭에는 항생제나 백신을 투약하지 않고, 양계장 자체는 철저한 방제를 한다. 이 유정란에 독감 바이러스(균주)를 접종하고 이를 배양, 추출, 희석, 정제하는 과정을 거치면 백신 원액이 만들어진다. 여기에 쓰이는 ‘유정란’의 수만도 13만 5천 개라고 하니 엄청난 양이 아닐 수 없다. 비상 시에는 조류독감 백신까지 생산이 가능하다고 한다.

독감 백신에 대한 중요성 인식이 세계적으로 확산됨에 따라 각종 독감 바이러스를 소재로 한 영화도 적지 않게 쏟아져 나오고 있다. 최근 개봉한 <블레임 : 인류멸망 2011>이라는 일본 영화 역시 머지않은 미래에 인류에게 닥친 치명적인 바이러스의 공포를 다루었다. 이 영화상에서 2011년의 아시아는 조류독감으로 인한 신형 인플루엔자가 생명을 위협하는 시대로 그려져 있다.

단순히 흥미 위주의 블록버스터라고 생각하고 넘겨 버리기엔 얼마 전 아시아 지역에서 성행했던 사스나 조류독감의 경우를 보았을 때 약간의 가능성도 무시할 수 없을 것이다. 독감 바이러스가 인류를 위협하는 상황이 되지 않았으면 하는 소망이 있지만, 만일 이러한 상황을 대비해서 국내 연구진과 제약회사가 독감 바이러스 개발에 계속해서 힘써주길 기대한다.

글 : 임성아 과학칼럼니스트
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신들의 음식에서 사랑 고백 선물까지 [제 892 호/2009-03-23]

남녀노소를 막론하고 누구나 좋아하는 간식인 초콜릿. 구글에서 초콜릿(chocolate)이라는 단어를 검색하면 무려 2억 개 이상의 홈페이지가 나올 정도다. 이렇게나 인기있는 먹을거리의 기원은 ‘신들의 음식’이라고 한다.

초콜릿은 테오브로마 카카오(Theobroma cacao)라는 나무에 열리는 카카오 콩으로 만든다. ‘테오브로마’는 그리스 어로 ‘신들의 음식’이란 뜻이다. 이런 이름이 붙게 된 데는 이유가 있다. 원래 초콜릿은 고대의 중앙아메리카에서 부족장이나 성직자처럼 높은 신분의 사람들만이 마실 수 있는 음료였다. 카카오는 적도 부근 열대우림에서 자라기 때문에 중앙아메리카는 카카오 산지로는 최적지였다.

마야인들은 서기 600년경부터 볶은 카카오 열매를 이용해서 특별한 음료수를 만들어 마셨다. 이들은 또 카카오 열매를 화폐로도 이용했다. 당시 카카오 열매 네 개로 호박 한 덩어리, 열 개로는 토끼 한 마리, 그리고 100개로는 노예 한 명을 살 수 있었다고 한다. 아즈텍인들 역시 카카오 열매로 음료를 만들어 마셨고 종교의식에도 이 열매를 사용했다.

특히 아즈텍 인들에게 카카오 열매가 귀중했던 이유는 그들의 신 중 하나인 퀘찰코틀, 즉 농업을 관장하는 신이 아즈텍 인들에게 카카오 나무를 물려주었다는 전설 때문이었다. 아즈텍 인들은 먼 옛날 퀘찰코틀이 신들의 왕에게 쫓겨났으나 언젠가는 다시 돌아올 거라고 믿고 있었다. 1517년 스페인 정복자 돈 코르테스가 아즈텍에 도착하자, 사람들은 드디어 전설의 퀘찰코틀이 돌아왔다며 그를 대대적으로 환영하고 초콜릿 음료를 대접했다. 아즈텍 인들은 오래지 않아 자신들의 판단이 틀렸음을 알았지만, 그때는 이미 스페인 군인들에 의한 무자비한 정복이 시작된 후였다.

아즈텍 문명을 멸망시킨 돈 코르테스는 1520년대에 아즈텍 문명의 여러 보물과 함께 초콜릿을 유럽에 최초로 소개했다. 스페인 가톨릭 교회와 귀족들은 초콜릿의 가치를 알아보고 100년 이상 초콜릿 수입 권한을 독점하다시피 했다. 그 후 17세기 들어 초콜릿은 서서히 이탈리아, 프랑스, 그리고 다른 유럽 국가로 퍼져 나가게 된다. 이 당시 초콜릿은 음료수로만 알려졌었다. 현재처럼 고형의 딱딱한 초콜릿이 만들어지기까지는 더 많은 시간이 흘러야 했다.

초콜릿 음료, 즉 코코아 음료의 인기가 높아지면서 카카오 열매에 대한 수요도 늘어났다. 그러자 유럽 국가들은 아프리카, 남아메리카 등의 식민지에 저마다 카카오 나무를 심기 시작했다. 1660년 프랑스는 서인도 제도와 남아메리카에서 카카오 재배에 성공해 그 열매를 유럽 각국에 수출하기 시작했다. 그리고 1879년에는 아프리카의 골드코스트 지역에서도 카카오 재배가 시작되었다. 카카오 재배는 이웃한 카메룬, 아이보리코스트, 나이지리아 등으로 확산되었다. 원래 아마존의 열대우림에서 자라던 카카오는 이 같은 경로를 통해 아프리카의 주요 작물로 변화한 것이다.

어떻게 하면 카카오 열매에서 초콜릿을 만들어낼 수 있을까? 이 과정은 꽤 복잡하다. 우선 축구공만 한 크기의 카카오 열매에서 카카오 콩과 과육을 분리해서, 이 콩을 7~10일간 발효시킨다. 발효과정을 통해 카카오 콩 바깥쪽의 과육이 아세트산의 유도체로 변화되면서 초콜릿 특유의 향이 나기 시작한다. 이를 건조, 분류한 후에 카카오 콩을 볶는다. 흔히 말하는 ‘로스팅’이라는 과정이다. 로스팅한 카카오 콩의 껍질을 모두 제거한 다음, 콩을 작은 크기로 분쇄한다. 모래를 씹는 듯한 느낌을 주지 않기 위해서는 30마이크로미터 이하의 크기로 잘게 잘 분쇄해야 한다. 분쇄한 카카오 콩을 압착하여 코코아 버터를 제거하면 드디어 코코아가 얻어진다. 이 코코아를 다시 다양한 방식으로 가공하면 우리가 즐기는 초콜릿이 완성된다.

그런데 천 년도 넘는 옛날의 중앙아메리카 원주민들은 이 복잡한 과정을 어떻게 알아냈던 것일까? 아즈텍 주민들은 초콜릿을 발견하고 제조한 비결에 대해 어떤 기록도 남기지 않았다. 최초의 초콜릿 탄생 비화는 영원히 사라져 버린 셈이다.

초콜릿의 맛과 부드러운 느낌의 비결은 첨가된 지방 분자의 양과 분포, 적절한 결정화에 있다. 서로 다른 식용지방을 적절히 섞어서 가장 좋은 상태의 결정, 즉 맛있는 초콜릿을 얻을 수 있다. 이 때문에 초콜릿 제조공정에서 지방의 양과 분포를 지속적으로 측정하여 품질을 관리하게 된다.

최근에는 핵자기공명장치(NMR) 같은 첨단 장비까지 초콜릿 제조에 동원되고 있다. 이 장치는 핵자기공명 현상을 이용하여 식품의 동위 원소 분석이 가능하고 10초 이내로 측정을 끝낼 수 있다. 또한 추가적인 화학물질을 사용할 필요가 없어 환경친화적이기 때문에 식품제조분야에서 점점 더 많이 사용되고 있다.

첨가된 지방분자는 초콜릿 입자 사이의 미세구멍을 통해 확산하게 된다. 특히 초콜릿의 표면으로 이동하면 초콜릿에서 탈색이 일어나는데, 초콜릿 제조업자들은 이를 ‘꽃이 피었다.’고 말한다. 또 코코아 입자의 크기를 조절하고 지방을 어느 정도 첨가하느냐에 따라 초콜릿의 굳기와 점도 등이 달라진다고 한다.

엄청난 칼로리에도 불구하고 항산화제인 폴리페놀이 많이 들어 있는 초콜릿은 또 다른 건강식품으로 주목받고 있다. 폴리페놀은 다크 초콜릿에 가장 많이 포함되어 있기 때문에 건강을 생각한다면 다크 초콜릿을 먹는 편이 낫다.

글 : 이식 박사(한국과학기술정보연구원 책임연구원)
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