우리얘기

이것은 국립중앙과학관에 전시된 여러가지 종류의 화살입니다.

소리화살, 적전(鏑箭) 입니다. 향전(響箭)이라고도 합니다.
흔히 말하는 효시(嚆矢)도 이것입니다.
나무나 쇠뿔 등을 속이 빈 구형으로 만들고 여러 개의 구멍을 뚫어, 날아갈 때 바람이 통과하면서 소리를 내도록 하는 것입니다.
작전 시 신호용으로 사용되며, 사냥에서도 사용합니다.
화살에 소리통만 달아놓은 것도 있지만, 대부분은 살촉 밑뿌리 부분에 소리통을 붙입니다.
'최종병기활'에서도 청군이 소리화살을 이용해 신호를 전달하는 장면이 나옵니다.

영전(令箭) 입니다.

역시 군령을 전달할 때 사용됐습니다.

박두(樸頭) 입니다.
촉이 나무이고 끝이 뭉특한 살상력을 없앤 화살입니다.
무과(武科)에서 시험을 보거나 활쏘기를 배울 때 사용됐습니다.
영화 '왕의 남자'에서는 연산군과 대신들이 남사당패를 대상으로 사냥놀이를 할 때 나옵니다. 
화살깃이 작은 것도 특징입니다.

'최종병기활'에서 주인공이 노획한 청군 화살로 편전을 만들어 쏘는 장면입니다.
영화 중 초반 사냥하는 씬에서도 편전이 나오는데, 두 씬 모두 '편전을 왜 사용하는가?'에 대해서는 합당한 이유를 찾기 어렵습니다.
편전의 특징을 살린 장면이라기보다 그냥 '보여준다'는 의미 이상은 없는 것 같습니다.

편전에 대해서는 더 자세히 따로 올릴 예정입니다. 

여기부터는 그림이 없습니다.

유엽전(柳葉箭)이 있습니다.
조선 중기 이후 신설된 무과시험에서 사용되었던 화살로, 촉이 버드나무잎처럼 생겼다고 해  유엽전이라고 불리웁니다.

대우전(大羽箭)은 문자 그대로 깃이 크고 화려한 화살입니다. 
동개살이라고도 불립니다.

육량시(六兩矢)는 무게가 여섯냥인 무겁고 큰 화살입니다.
한 냥이 약 37g이므로 이 육량시는 무게가 200g 정도 되는 것인데, 이는 보통 화살 한 개 무개가 100g 내외 인것보다 두 배 가량 무거운 것입니다.
또 길이도 길어 정량궁(육량궁)이라는 큰 활로 쏴야 합니다.
이 활은 보통 사람이 시위를 당기기도 힘들다고 합니다.
궁중 의식이나 행사에 사용했습니다.

번외로 관이전(貫耳箭)이 있습니다.
전장에서 군율을 어긴 군사를 처형할 때 사형수의 두 귀에 하나씩 꿰는 화살입니다.
길이가 다소 짧고 촉이 특별히 뾰족합니다.
옛날 그림 중 관이전으로 형벌을 받는 그림이 있는데 찾지를 못하겠네요.

우리 선조들이 사용했던 화살의 종류도 현대의 탄환과 매우 유사하게 분류됩니다.
생각해보면 옛날이나 지금이나 투사병기를 이용한 전투의 방법이 도구만 달라졌을 뿐 궁극의 목적은 달라진 것이 없기 때문이겠죠.

화살촉은 신석기시대 돌화살촉을 시작으로 점차 모서리를 연마해 날을 세우면서 치사성을 높이게 됩니다.
이후 날카롭게 깨지는 성질이 있는 흑요석으로 만든 화살촉이 귀하게 사용됐는데, 주로 함경도 지역에서 생산됐다고 합니다.
『진서』 <숙신전>에는 ‘이 나라 동북쪽에 산(백두산)이 있어 돌이 나오는데 쇠를 뚫는다, 이 돌을 캘 때는 반드시 먼저 기도를 한다'는 기록이 있습니다.

화살대는 삼국시대의 경우 고구려가 광대싸리나무를 사용했고, 백제와 신라는 대나무를 사용했습니다.
고려는 버드나무가지를 사용했는데 사거리가 길었다고 합니다.

우리의 건강상태를 파악하기 위해서는 인간의 건강과 직결되어있는 단백질이 체내에 어떻게 분포되고 어떻게 작용하는가를 아는 것이 매우 중요하다.
그러나 현대의 과학기술은 우리 인간의 유전자 전체를 분석하는 기술은 갖고 있지만, 아직 우리 몸의 전체 단백질을 이해할 만큼 발전하지는 못했다.
인간은 약 2만~3만 개 정도의 유전자를 가지고 있는데, 유전자로부터 만들어지는 단백질은 수십 만 종류에 달하기 때문이다. 더욱이 우리 몸 구석구석에서 각각의 단백질은 생성과 변형, 소멸을 반복하고 있으므로, 우리 몸 안의 단백질 상태를 정확히 분석해 낸다는 것은 매우 어려운 일이다.

현재 단백질을 분석하는 방법은 분석목적에 따라 여러 가지가 있다.
분유 멜라민 사건 때의 단백질 함량검사와 같이 시료 안의 단백질 총량을 분석하기도 하고, 혈액 내에 알부민과 같은 특정 단백질의 농도를 조사하여 건강을 체크하기도 한다.

특히 프로테오믹스 (proteomics, 단백질체학) 분야에서는 첨단 질량분석기로 시료 내에 존재하는 다양한 단백질의 종합적인 분석을 실시한다.
단백질간의 양적 차이를 알아내는 정량분석은 특정 단백질로 인한 질병의 원인과 발생 경로를 분석하거나, 개발한 신약이 인체 내에서 효과적으로 작동하는지를 확인하는 등 질병 진단과 치료 목적에 사용된다.
또한 동물이나 식물의 원산지에 따라 단백질 분포가 다른 패턴을 보이는 것을 활용해 각종 동?식물의 원산지 추적에도 활용된다.

이러한 프로테오믹스 연구에서는 대량의 실험 데이터로부터 수많은 종류의 단백질 정보를 도출해내는 계산 작업이 수반된다. 대량의 단백질 데이터를 처리하고 해석하는 정보기술을 단백질 정보학이라 한다.

단백질체 정보학의 연구는 크게 세 가지로 구분할 수 있다.
첫째는 실험 데이터로부터 가능한 많은 단백질 정보를 얻어내는 방법에 관한 연구이다.
첨단 분석장비를 통해 얻은 데이터로부터 지금까지 발굴되지 않았던 새로운 단백질 정보를 찾아내기 위해서는 생물, 화학, 물리학, 수학, 전산학 등 여러 분야의 지식이 동원된다.
둘째로 실험에서 얻은 단백질 정보의 신뢰성을 판별하는 연구이다.
생명과학 분야의 첨단 장비 및 자동화 시스템으로 생산되는 대량의 실험 데이터는 연구자가 데이터를 하나하나 살펴보기에는 역부족이다.
생산되는 데이터에서 신뢰성있는 데이터만을 가려내기 위하여는 통계학, 전산학 등을 활용한 데이터 유의성 및 신뢰도 평가 작업이 필요하다.
셋째는 단백질 정보들을 다른 생물정보와 연결하여 생체 내에서의 단백질의 기능을 밝히는 방법에 대한 연구이다. 생물학 특히 분자생물학, 생화학 분야에서 오랜 기간 축적한 연구 결과물들을 서로 연결하면 새로운 생물학적 사실들이 모습을 드러낸다.

단백질체 정보학은 이처럼 여러 분야의 과학이 융합된 연구 분야이다.
인터넷과 데이터베이스의 발전으로 수많은 정보들이 우리 손 안에 쥐어져 있으며, 이들을 적절하게 활용하는 기술을 구사하면 생명현상의 새로운 세계를 탐험할 수 있다.
앞으로 국민의 건강과 안전한 먹거리를 위하여, 그리고 생명과학의 발전을 위하여, 많은 유능한 젊은이들이 단백질체 정보학에 관심을 갖고 도전해보기를 기대한다.

<권경훈 한국기초과학지원연구원 질량분석연구부장>

기초과학지원연구원에는 SQUID가 있다?!
 
그렇다면 기초연이 수조에서 오징어를 사육한다는 것인가?

물론 아니다.

SQUID는 오징어라는 뜻도 있으나 다른 의미로서 초고감도로 자성을 측정할 수 있는 초전도 양자간섭계(SQUID, Superconducting QUantum Interference Device)라는 뜻이 있다.

2개의 초전도체 사이에 아주 얇은 절연체를 만들어 접합한 것을 죠셉슨 소자라고 한다.

죠셉슨 소자를 포함한 초전도체로 고리(ring)를 만들어 고리 속으로 자력선을 통과시키면 양자간섭효과에 의해 매우 미약한 자성을 검출할 수 있다.

이 원리로 자기장의 고감도 검출소자로서 초고감도 자속측정기기(SQUID)를 만들어서 실용화 되어 있다.

SQUID의 감도는 ~10-18 T(테슬라) 의 미약 자기장을 측정할 수 있는 감도가 있다.

대표적인 전자기적 미약신호인 뇌에서 발생하는 자기신호는 ~10-13T 정도이다.

생체에서 발생되는 자기신호를 지구 자기장과 비교해 보면 뇌에서 발생하는 자기 신호는 대략 10억분의 1 정도이다.

기초과학지원연구원에서는 SQUID를 이용한 미소자성 측정장치로서 나노소자, 자성물질, 초전도체, 생체자성물질, 최근 새로운 정보저장 매체로서 기대를 모으고 있는 스핀소자 등 각종 물질, 재료의 개발과 관련하여 0.3K의 극저온에서부터 400K 의 고온의 온도영역 사이에서 자기적 특성을 정밀하게 측정할 수 있다.
(K : 켈빈,  절대온도 0 K = -273.15 ℃)

초전도체의 발견으로 이와 같은 미약 자기장의 측정 뿐 아니고, 고자기장을 발생시킬 수 있게 되었다.

일반적으로 영구자석은 ~ 1T, 전자석으로는 ~ 2T 정도를 얻을 수 있다.

무냉매 전도냉각형 초전도자석

초전도자석으로 고자기장을 비교적 쉽게 얻을 수 있게 됨에 따라서 이제까지 자기장을 잘 활용할 수 없던 분야에도 응용이 가능하게 되었다. 

즉 자성을 가지지 못하는 물질에도 물리적 또는 화학적 방법으로 자성입자를 붙여서 원하는 물질을 짧은 시간에 간단히 분리해 낼 수 있게 되었다.

또한 분리하기 매우 어려운 고가의 극미량 물질도 자기분리방법으로 선택적으로 간단히 분리해 낼 수 있으며, 복잡한 과정을 거쳐서 긴 시간에 걸쳐 분리되던 물질도 자기분리법으로 단시간에 분리정제할 수 있다.

환경 오폐수의 처리에도 넓은 침전조, 화학약품 처리 등  폐수처리에 수십 시간이 소요되나 자기분리법으로 작은 공간과 물리적인 방법과 최소한의 화학물질 사용으로 불과 1 시간 이내로 처리가 가능하여 시간단축을 함으로 경제적 친환경적인 처리가 가능하게 되었다.

식물의 성장 또한 자기장의 영향을 받는다.

또한 자성이 약한 상자성체, 반자성체를 고자기장 안에서 자기부양 시킬 수 있으며 자기장을 이용한 화학반응의 제어, 새로운 특성을 가진 재료의 합성 등이 가능하다.

'고자기장 자기분리시스템'을 설명하는 김동락 부장.