회전하는 먼지
회전하는 먼지
회전하는 원통 속에서 마이크로 입자들이 독특한 패턴을 그리고 있다. 액체 주변에는 크기와 밀도가 다른 세 가지 색상의 입자들이 돌면서 저마다 신비로운 모습을 연출하고 있다. 원심력 때문에 입자들은 방사형 모습을 띠고 있다. 회전 속도에 따라 패턴 차이가 나타난다. 올게르 시벌스키 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질 연구단 연구위원은 유체 속에서 입자들의 운동을 담은 이 사진에 ‘회전하는 먼지’라는 제목을 붙였다.

나노 에셔 계단
나노 에셔 계단
국립중앙과학관과 IBS는 29일부터 다음달 25일까지 대전 중앙과학관 특별전시관에서 연구 현장에서 포착한 아름다운 과학 이미지를 전시하는 ‘아트 인 사이언스 특별전’을 연다. 올해로 3회째를 맞은 이번 전시에서는 IBS 산하 28개 연구단 연구원들이 한 해 동안 발견한 미시 세계의 신비한 사진과 컴퓨터가 만들어낸 예술 작품 같은 사진 30점과 동영상 2점을 만날 수 있다. 일반 광학현미경은 물론 형광염색법, 주사터널현미경 등 다양한 첨단 이미지 처리 기법을 이용해 분자와 원자 단위의 아름다운 세계의 모습을 담고 있다.

식물노화수명연구단이 제출한 ‘약한자의 슬픔’은 칼슘 부족으로 죽어가는 어린잎의 장엄한 모습을 담았다. 칼슘은 세포벽과 세포막을 구성하는 성분이자 신호전달과정에서 중요한 역할을 맡고 있는 식물 성장의 필수요소다. 칼슘이 부족하면 다양한 결핍 증상이 나타나는데 새 생명을 만드는 꽃이나 어린잎에서 피해가 도드라진다. 연구진은 “하얗게 백화(白化)돼 죽어가는 어린잎의 모습이 한 방울의 눈물처럼 보였다”며 “칼슘이 부족한 상황에서 가장 먼저 나타나는 어린잎의 죽음을 보여주고 싶었다”고 설명했다.

콜로이드의 뇌
콜로이드의 뇌
원자제어저차원전자계연구단이 제출한 ‘나노 에셔 계단’은 네덜란드의 판화 겸 디자이너인 마우리츠 에셔의 작품 ‘상대성’을 떠올리게 한다. 에셔는 작품에서 서로 다른 중력을 받으면서 계단을 오르내리는 사람들의 모습을 묘사했다. 과학의 법칙에는 어긋나지만 서로 다른 중력을 받으며 계단을 걷는 모습이 너무 자연스럽게 보인다.

주사터널링현미경(STM)으로 촬영한 이 장면은 코발트와 탄탈륨 원자들이 구리 단결정 위에서 자기조립되면서 형성된 모습이다. 자성을 띠는 코발트 원자가 푸른 물결이 이는 바다(탄탈륨 원자) 위에 떠 있는 작은 섬(노란색)처럼 보이기도 한다. 푸른빛의 탄탈륨 원자들의 형태가 에셔 작품 속 계단처럼 보인다.

연결고리
연결고리
시냅스뇌질환연구단의 ‘연결고리’는 흡사 연못과 담쟁이류 식물, 이름 모를 들꽃이 가득한 밤의 정원이나 숲속의 밤 풍경을 담은 듯 보인다. 하지만 실상은 생쥐 뇌의 전전두엽의 피질을 촬영한 모습이다. 시냅스는 각각의 신경세포를 연결시켜 복잡한 신경망을 이룬다. 신경세포와 시냅스를 동시에 보여주는 표지기술로 자폐증과 지적장애에 걸린 생쥐의 내측 전전두엽 피질을 관찰한 결과다. 시냅스(빨간색)와 신경세포돌기(초록색), 피질 깊은 곳에 있는 세포체(파란색)의 위치를 통해 전두엽 피질 내부 회로의 시냅스 분포와 신경질환 관련성을 유추할 수 있다.

첨단연성물질연구단은 액체 속을 떠다니는 ‘콜로이드’ 입자가 모여 뇌 모습을 형성하는 순간을 포착했다. 음파에 갇힌 콜로이드 입자들은 초음파와 교류 전기장이 동시에 가해지면 폭발하는 성질이 있다. 초음파와 전기장이 서로 줄다리기를 한 결과다. 둘 사이의 힘겨루기로 나타난 이 이미지는 사람 두뇌 모습을 떠올리게 한다. 연구단은 “뇌는 많은 신경세포를 한정된 공간 안에 배치하느라 팽창할 때 자연스레 주름과 굴곡을 만든다”며 “실제 대뇌 피질은 콜로이드 군집과 비슷한 형상과 구조적 특징을 갖고 있다”고 말했다.

이번 특별전에는 IBS 외에도 한국천문연구원, 국립생물자원관도 참여한다. 생물자원관은 조류와 포유류, 어류 등 우리나라에서 자생하는 동식물을 섬세하게 묘사한 작품 37점을 전시하는 자생 동식물 세밀화전을 연다. 천문연은 태양계는 물론 더 먼 우주의 신비로운 모습을 심우주, 태양계, 지구 등 주제별로 나눠 공모한 천체사진 공모전 수상작 20점을 함께 전시한다.

박근태 기자 kunta@hankyung.com