ATP

1 유기 물질의 일종

Adenosine TriPhosphate

1.1 개요

아데노신에 인산기가 3개 달린 유기화합물로 아데노신3인산이라고도 한다.

줄여서 ATP라고 불리며 지구상의 모든 생물들의 에너지 대사에 필요한 물질이다. [1] 지구상의 생명체에게 일어나는 모든 활동에는 ATP가 반드시 필요하며 그렇기 때문에 생물을 전공하는 사람은 꼭 알아두어야 하는 상식이다. 모를 리가 없을걸

1.2 ATP의 생성

주로 산소 호흡 과정에서 만들어진다. 만들어지는 곳은 세포질과 미토콘드리아이다.

간단한 화학식은 다음과 같다.
C6H12O6 + 6O2 +6H2O → 6CO2 + 12H2O + 에너지
여기서 나온 에너지가 ATP의 형태로 저장된다.

즉, 포도당과 산소, 물이 미토콘드리아에 들어가서 이산화탄소와 물, 그리고 에너지로 변환되는데 이 에너지를 ATP로 저장하는 것이다.

1.3 ATP의 구조

  • adenosine

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아데노신(adenosine)은 그림과 같이 아데닌이라는 질소함유유기화합물에 오탄당(탄소원자가 5개인 탄수화물의 일종)이 붙어 있는 화합물이다. 아데노신에 인산기가 1개가 달리면 아데노신1인산(AMP)이라 하고, 2개 달리면 아데노신2인산(ADP)이라 한다. ATP는 인산기가 3개 달린 물질을 말한다.

  • ATP

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아데노신3인산은 모든 생물의 세포 내에 풍부하게 존재하는 물질이며, 생물의 에너지대사에서 매우 중요한 역할을 한다. ATP에 붙어 있는 인산기들은 인산결합에 의해 서로 연결되어 있다.
인산기는 음전하를 띄고 있는데, ATP의 구조는 음전하로 가득한 인산기를 3개나 억지로 붙이고 있다. 따라서 ATP에 사용된 인산결합을 고에너지 인산결합이라고 하며, ATP의 에너지 대부분이 고 에너지 인산결합으로 저장되어 있다.

1.4 에너지 수율

ATP에서 가장 끝에 붙어 있는 인산기는 인산결합을 끊고 떨어져 나갈 수 있는데, 이때 표준 에너지 변화는 7.3kcal/mol이고 일반적으로 생체 내에선 마그네슘 이온 농도 등의 영향을 받아 11~13kcal/mol의 자유에너지가 방출된다. 생물체는 이 에너지를 이용해 활동한다. 이 때문에 ATP를 에너지원이라고 말한다.

또 가장 끝에 붙어 있는 인산기 말고도 중간의 인산기가 떨어지며 피로인산[2]을 방출할 때도 있다. 떨어진 피로인산은 곧바로 두 분자의 인산으로 분해되면서 에너지를 방출한다. 이 반응은 인산 결합을 하나만 깨서는 에너지가 부족하여 역반응이 일어날 수 있을 때 발생하는데, 대표적 과정이 DNA나 RNA를 합성할 때이다. 인산결합이 하나만 깨진다면 애써 만들어 놓은 DNA나 RNA가 다시 깨져 버리는 대참사가 발생하므로 추가적으로 에너지를 소모하여 역반응을 방지하는 것이다.

ATP가 생명체들 사이에서 널리 쓰이는 이유는 ATP를 에너지를 줘 생성하기도, 분해하며 에너지를 방출하기도 쉽기 때문. ATP는 구조적 불안정성으로 인해 높은 에너지를 가지며 ADP로 전환되려 하지만, 정작 ADP는 인산을 받으려는 정도가 생명체들이 사용하는 인산화합물 중에서는 중간 정도에 불과하다. 덕분에 쉽게 생성, 분해가 가능하기 때문에 흔히들 에너지계의 화폐라고 부른다.

1.5 기타

어디서 많이 본 것 같은 구조인가? 맞는다. RNA의 염기를 이루는 그 아데닌(A)이 리보스 당과 결합한 아데노신이다.[3] 생물학을 배우면서 ATP의 개념과, RNA(or DNA)의 염기의 아데닌(A)를 따로 배우기 때문에 이 둘이 사실은 같은 물질이라는 데에 있어 많은 학생들이 처음에는 혼란스러워한다.[4] 바꿔 말하자면, 다른 염기인 C, G, U 역시 삼인산 형태인 CTP[5], GTP[6], UTP[7]로 에너지 화폐가 될 수 있으나, ATP가 주된 화폐일 뿐이다. 세포 호흡을 배운 위키러들이라면 알겠지만, TCA 회로에서는 NADH, FADH2 그리고 GTP를 생산하며, 그 외에도 다른 예들은 많다.

ATP는 에너지 화폐로 주로 쓰이지만, 세포 주기의 조절에도 큰 영향을 미친다. R지점에서 사이클린 의존 키네이즈가 세포분열을 제한하는 RB 단백질을 이 ATP에서 떼어낸 인산과 결합시켜 인산화 시킨다. 인산화된 RB단백질은 무력화되며, 무력화되었을 때 G1페이즈에서 S페이즈로 넘어갈 수 있다. 자세한 내용은 세포주기조절계 참고.

2 철도 용어

철도 보안장비
통표 - ATS(ATP) - ATC - ATO - CBTC

시스템 자체는 좋지만 안살도제 장치 결함 때문에 한국의 여객열차 운행속도를 퇴보시킨 원흉.
과거 특대형기관차 견인 새마을호(서대동부 제외)보다 전동차인 ITX 새마을이 운행시간이 더 걸리는 이유
여름철 전력난이 자주 발생하자 절전을 위해 도입한 신호체계라 카더라

철도 신호설비 및 그에 수반하는 체계 중의 하나로 풀어쓰면 Auto Train Protection, 즉 열차자동방호장치라고 쓴다. ATS-P와 헷갈릴수도 있는데, 좀 더 엄밀히 말하면 일본에서 ATS를 개량하여 만든것이 ATS-P, 유럽에서 EU전역의 호환을 위해 개발된 신호체계인 유럽열차제어시스템(ETCS)을 한국에서 부르는 용어가 ATP이다.[8] ATC와 유사한 메커니즘으로 작동하는데, 앞차와의 거리, 선로상태 정보등을 수신받아 내장된 컴퓨터가 제동곡선을 자동으로 계산해 가장 적합한 운행 속도를 제공하여 운전사가 안전하게 열차를 운행할 수 있도록 해 준다. 궤도회로를 사용하는 ATC나 무선통신을 사용하는 CBTC의 부속 열차제어 기능으로 ATP의 개념이 부속되어 있거나 ATS처럼 지상자(발리스)를 사용해 일정 거리마다 앞차와의 거리나 선로 정보등을 갱신받는 공항철도나 코레일 기존선(ETCS)과 같은 경우가 있기 때문에 ATP는 ATS에 있어서는 상위호환, ATC에 있어서는 부속기능에 가깝다. 일본에서는 위에서 말한것처럼 ATS-P, ATS-D등으로 부른다. 일본식의 ATS-P와 한국에 들여온 ATP와의 차이점은 ATS-P의 경우 4개[9]의 지상자로 구성이 되어있으나, ATP의 경우 유로발리스 라는 하나의 지상자로 통합관리를 실시한다.

ATP즉 유럽열차제어시스템(ETCS)은 총 3개의 단계로 이뤄지는데 다음 그림과 같다.

640px-ETCS_L1_en.svg.pngⓒ Sansculotte,Mickdermack,Lonaowna CCA-3.0

레벨1의 경우 모든 상황의 판단은 유로캡이라 불리는 열차상의 장치와 유로발리스라 불리는 지상자간의 데이터교환으로 이뤄진다. 앞쪽에 있는 지상자의 정보를 바탕으로 신호의 현시가 이뤄지며 유로캡이 유로발리스를 지나며 갱신된 정보가 다른 신호기로 전송이 된다. 지상자가 모든 상황을 통제하기 때문에 모든 차량이 규격화 되어있는 동차구간에서 최대한의 효율이 발생하게 된다. 그렇지 않을 경우 지상자를 여러개 설치하거나 차량의 정차위치를 일일히 통일해 줘야 한다.

640px-ETCS_L2_en.svg.pngⓒ Bukk,Mickdermack,Oskar.birkne CC0-1.0

레벨2의 경우 지상자의 데이터를 열차 통제지령소로 보내게 되며 디지털 라디오 통신을 이용한 차상신호를 이용한다. 신호기는 보조적인 용도이며 지상자에 모든것을 의지하지 않게 되므로 열차의 통제에 한결 수월해진다.

640px-ETCS_L3_en.svg.pngⓒ Bukk,Mickdermack,Lonaowna CCA-2.5

레벨3의 경우 열차의 모든 통제는 중앙지령소에서 통합적으로 실시하며 완전한 무선통신을 이용한 이동폐색이 실시된다. 지상자는 단순히 열차의 위치보정용으로 사용한다.

상위레벨은 하위레벨을 상위호환하게 되어있다.

한국에서는 경부선, 호남선, 전라선, 경전선에 이 신호체계를 유럽연합이 공동규격으로 개발한 ETCS 레벨1로 도입했다...[10]

는 이론적인 설명이고, 한국의 일반철도에서는 하필 악명 높은 안살도제 장치를 채용하는 바람에 ATP가 위에서 설명한 장점따위는 다 씹어먹고 병크만 남아 기존의 ATC나 ATS-S2만도 못한 열차운행의 방해물일 뿐이다.

왜 그렇냐면은 다음과 같은 문제들 때문인데,

  • 급커브 등의 문제로 인해 감속해야 하는 구간의 경우, 속도제한이 필요한 지점의 수백m 앞부터 미리 속도제한을 걸어놓음.
  • 정차역 오통과 방지를 핑계로 열차가 정차하는 역은 무조건 일단 정지신호를 걸어놓아 역 구내 진입시 시속 25km이하로 속도를 줄여야 하고, 출발할때도 열차가 출발신호기에 연동된 지상자를 통과해야 시속 25km제한이 풀림. 시속 25km이하로 속도제한이 걸리는 이유는 정차에 대비하기 위해.

위의 두 가지 규제는 열차성능에 따라 제동곡선에 맞춰 가장 효율적인 제어를 가능하게 한다는 ATP의 원래 취지와는 전혀 동떨어진 것으로, 사실상 우리나라에 도입했다는 ATP는 진정한 ATP가 아니라고 할 수 있다.

감속이 필요한 구간 몇백m 앞에서 미리 속도제한을 걸어놓는 이유는 "속도제한 적용시점을 과속으로 통과하더라도 비상제동을 걸어 감속이 필요한 구간에 들어서기 전에 정차시킬 수 있게 하기 위해서"라는데, 감속구간도 제한속도만 지킨다면 탈선 등의 사고 위험이 전혀 없는 판에 비상정차에 대비해 제동거리를 넉넉히 잡아놓는것은 불필요한 과잉 방어일뿐더러, 철도는 도로와 달리 철저히 통제된 계획교통체계라서 차량성능과 선로사정이 허용하는 한에서는 최대한 빠르게 운행해도 안전상에 문제가 없는데 굳이 저런 규제를 하는것은 전혀 의미가 없는 것이다.

또 정차역 오통과 방지를 위해 정지신호를 걸어놓는 것도, 시내버스 기사와 달리 철도기관사는 일부러 정차역을 무단통과할 이유가 전혀 없는데 모든 철도기관사를 "정차역 무단통과를 저지를 가능성이 있는 사람"으로 의심하는 거나 다름없는 것이다. 그런 제약 안걸어놔도 세우라는 역에는 알아서 제동걸고 잘 선다.[11]

결국 이러한 제약 때문에 8200호대 전기기관차와 간선형전기 동차의 도입으로 여객열차의 가감속성능이 날로 좋아지고 있음에도 열차 운행시간은 개선은 커녕 더 늘어지고 있는 것이다.

한때 8200호대 전기기관차 투입에 따라 서울-부산 4시간 58분으로 마의 5시간 벽을 깼던 무궁화호 소요시간은 다시 10분 이상 늘어졌으며, 새마을호를 ITX 새마을로 대체하고도 운행시간 단축 효과가 거의 없게 된 것이다.

이러한 병맛 신호체계를 뜯어고쳐야 한다는 요구가 철도동호인과 현업 종사자들 사이에서 쏟아져 나오지만 막상 당국에서는 안전을 핑계대며 비효율적인 신호체계를 고집하고 있으니 답답할 따름이다. 오죽 답답했으면 공정해야할 위키에 답답하다는 표현을 썼을까 싶다.

3 미국 프로 테니스 협회

ATP 월드 투어
  1. ↑ 동물 식물 미생물 심지어 바이러스 까지 ATP를 사용한다.
  2. ↑ 인산 두 분자가 붙어 있는 물질
  3. ↑ DNA에서는 당(sugar)의 2번 탄소가 OH 대신 H이므로 dATP로 쓴다.
  4. ↑ 정확히 말하자면 같은 물질은 아니다. 아데닌이라는 것은 염기 자체를 말하는 것이고, 아데노신은 nucleoside로, '아데닌+리보스 당'이다. nucleoside에 인산기가 결합해야 비로소 nucleotide인 '아데노신 n인산'이 되며, 인산기가 3개 결합한 경우에는 ATP로 부른다. 1개는 AMP, 2개는 ADP.
  5. ↑ 인지질 합성에서 지방산/알코올 활성화에 사용
  6. ↑ 단백질 합성, 세포 내 신호 전달 반응에서 사용
  7. ↑ 포도당을 활성화시켜 다른 분자에 붙일 때 사용
  8. ↑ 사실 이것도 정확한 것은 아니다. ETCS의 시스템이 여러가지가 있고 영국에서 쓰는것이 ATP인데 한국에서는 ETCS에 들어가는 모든 열차제어 시스템을 총괄하여 ATP라고 부르기 때문.
  9. ↑ JR의 경우
  10. ↑ 좀 엄밀히 말하면 ETCS(유럽열차제어시스템)의 상위 시스템인 ERTMS(유럽철도교통관리시스템)를 도입한 것이다. 다만 이 항목에서 설명하는것은 전체 시스템에 대한 이야기보다는 열차를 제어하는 신호시스템이기 때문에 ETCS라고 하는 것이다.
  11. ↑ 동호인들 사이에서 만연한 기관사 무오류설을 적나라하게 보여주고 있다. 휴먼에러가 없다고 하면 검암역 KTX 탈선사고도 안 일어나고 후쿠치야마선 탈선사고도 일어날 이유가 없을 것이다.