부모들은 자녀가 책상에 진득하니 앉아 있지 못하고 제 또래보다 유난히 정신없고 어수선한 모습을 보면 문득 ‘우리 아이가 혹시 ADHD(주의력결핍과잉행동장애)가 아닐까’ 하고 걱정하는 경우가 있다. 2016년 미국 질병예방통제센터(CDC)가 실시한 ‘아동보건조사’ 결과에 따르면 2~17세 아동, 청소년 중 9.4%에 해당하는 610만명이 ADHD 증상을 앓고 있는 것으로 나타났고, 숫자는 매년 증가하고 있다. 문제는 ADHD가 다른 신경정신과 질환과는 달리 발병 여부를 규정하는 명확한 근거가 없고 아직 객관적 측정 방법이 없다는 것이다. 이런 이유로 ADHD 진단은 의료진의 관찰과 부모나 교사 등 보호자의 보고에 의존하고 있어서 오진 가능성도 높다. 미국 신시내티대 전자공학·컴퓨터과학과, 신시내티 아동병원 영상의학과, 소아과, 영국 페리네탈연구소 소아과학과 공동연구팀은 인공지능(AI)을 자기공명영상(MRI)을 결합시켜 ADHD 여부를 정확하게 진단할 수 있는 기술을 개발하고 결과를 의학분야 국제학술지 ‘영상의학 : 인공지능’ 12일자에 발표했다. 연구팀은 신경과학자들의 자율적 연구모임인 ‘뉴로뷰로’에서 제공하는 ‘ADHD-200 데이터세트’를 활용해 인공지능을 훈련시켰다. ADHD-200 데이터세트에는 청소년 973명의 기능성자기공명영상(fMRI) 정보와 ADHD 판정 연령과 현재 상태, 성별, 지능지수, 부모의 건강 상태 등 다양한 보건의료정보가 포함돼 있다. 이렇게 훈련된 AI는 MRI 촬영 즉시 ADHD 아동의 뇌인지 아닌지를 파악할 수 있다. 이번에 개발된 ADHD 진단 AI를 활용한 결과 인간 의사의 판단보다 우수한 80% 정도의 정확도로 ADHD 아동을 판별할 수 있다는 사실이 확인됐다. 리리 헤 신시내티아동병원 소아과 교수는 “해당 기술을 활용하면 ADHD 진단은 물론 미숙아들의 뇌를 측정해 성장하면서 나타날 수 있는 뇌신경학적 결함 여부 같은 다양한 신경학적 문제를 조기에 파악할 수 있을 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

지구상에 존재하는 동물 중 가장 큰 것은 무엇일까. 바로 대왕고래라고 불리는 ‘흰긴수염고래’다. 몸길이가 24~26m, 몸무게는 약 125t에 이른다. 그러나 모든 고래가 그렇게 큰 것은 아니다. 흰긴수염고래와는 달리 몸길이가 1.5m 정도에 불과한 고래도 있다. 이렇듯 고래의 몸집이 천차만별인 이유가 무엇인지 밝혀내는 것은 생물학자들에게 주어진 오랜 숙제였다. 이 같은 상황에서 미국, 덴마크, 그린란드, 스페인, 영국, 네덜란드 등 6개국 21개 연구기관의 생물학자, 물리학자, 수학자로 이뤄진 국제공동연구팀은 작은 쥐돌고래부터 거대한 흰긴수염고래까지 다양한 크기의 돌고래와 고래에게 멀티센서를 부착해 관찰한 결과 고래 몸 크기의 비밀을 풀어내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 13일자에 발표했다. 멀티센서는 고래의 움직임과 위치, 이동속도, 에너지 소모량, 주변 먹이밀도, 주변 소리까지 파악할 수 있게 해 주는 장치다. 연구팀은 먹이를 얻고자 사용하는 에너지와 실제 먹는 양을 고래의 에너지 효율로 정의하고 몸집과 비교한 결과 둘 사이에 밀접한 관계가 있다는 사실을 확인했다. 이빨을 갖고 있어서 물고기들을 사냥해야 하는 고래에 비해 크릴새우를 진공청소기처럼 빨아들여 먹는 흰긴수염고래 같은 고래들이 몸집이 크다는 것이다. 쉽게 말하면 먹이 사냥에 이빨을 사용하는 고래들의 에너지 효율이 낮아 몸집이 커지지 못했다는 것이다. 한편 미국 미시간대 고생물학박물관, 이집트 자연보호국, 사우디아라비아 지질조사국 공동연구팀은 유네스코가 지정한 이집트 서부 와디알히탄 유적지구에서 2007년 발굴한 3500만년 전 고래 화석을 분석한 결과 고래는 꼬리가 아닌 발을 사용해서 수영한 흔적을 찾아냈다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 12일자에 실렸다. 연구팀에 따르면 4100만~4700만년 전까지만 해도 꼬리가 아닌 발을 사용해 수영했었지만 3700만년 전부터는 꼬리도 함께 사용하다가 이후에 발이 완전히 퇴화해 지금처럼 꼬리로만 수영하게 됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

온난화로 북극해 빙하 면적 역대 최소 수증기 증가로 시베리아 고기압 확장 해수 온도 상승→중위도 기압차 줄면서 제트기류 극소용돌이 중위도로 내려와 러 우랄산맥 막혀 남하한 찬공기도 한몫지난달 말 기상청이 발표한 ‘3개월(12월~2020년 2월) 기상전망’에 따르면 올겨울은 평년보다는 포근할 것으로 예상됐다. 한반도 날씨에 영향을 주는 서인도양과 서태평양 해수면 온도가 30도 내외로 높기 때문이다. 그렇지만 혹한의 가능성도 열어뒀다. 북극해 얼음면적이 지난 9월 연중 최소면적을 기록해 그 영향으로 대륙고기압이 확장하면서 북쪽 찬 공기가 한반도 쪽으로 내려올 가능성이 높아져 기온이 큰 폭으로 떨어질 때가 잦을 것이라는 설명이다. 이런 설명을 들으면 문득 “지구 온난화 때문에 지구가 점점 더워져 북극 얼음면적이 평년보다 작아질 정도라면 겨울이 따뜻해야 하는 것 아냐”라는 생각이 들기 쉽다. ‘지구 온난화는 과학자들과 중국이 만들어낸 음모’라고 주장하는 도널드 트럼프 미국대통령도 마찬가지로 생각한다. 매년 북미 대륙에 폭설과 함께 혹한이 닥치면 자신의 트위터에 “엄청난 눈과 추위가 찾아왔다. 과학자들이 그렇게 걱정하는 지구 온난화가 지금 필요할 때가 아닌가”라고 비꼬는 글을 올리는 것만 봐도 알 수 있다. 북극의 바다얼음(해빙)과 추위의 상관관계를 이해하기 위해서는 북극진동, 제트기류, 블로킹 현상에 대해 알아야 한다. 2017~2018년 우리나라 겨울은 유난히 추웠던 것으로 기억하는 이들이 많은데 바로 이 세 가지 현상 때문이었다. 북극진동은 극지방에 있는 차가운 공기의 소용돌이가 수십일, 수년 또는 수십년을 주기로 강약을 되풀이하는 현상을 말한다. 북극 상공에는 북극의 찬 공기가 남하하지 못하도록 막아주는 제트기류가 소용돌이처럼 돌고 있다. 그런데 지구 온난화로 인해 기온이 높아져 북극 해빙이 녹으면서 수증기가 증가하고 그로 인해 시베리아 지역에 내리는 눈의 양이 늘어나고 고기압이 발달하게 된다. 여기에 인도양과 서태평양 지역 해수 온도까지 높아지면 북극과 한반도, 미국, 유럽이 위치한 중위도 지역의 기압차가 줄면서 극지방을 도는 제트기류인 극소용돌이(polar vortex)가 약해져 중위도 지역까지 내려오게 된다. 지구 온난화로 인해 극지방 온도가 올라갔다고는 하지만 중위도 지역과 비교하면 여전히 얼음장처럼 찬 공기가 중위도 지역까지 몰아닥치는 것이 최근 지구 온난화로 인한 혹한이다. 한반도에 혹한을 부르는 또 하나의 주요한 원인은 ‘블로킹’ 현상이다. 블로킹 현상은 특정 지역에 고기압이 발생해 오랜 시간 머물면서 저기압의 진행경로를 방해하거나 역행시키는 것이 일주일 이상 지속되는 것을 말한다. 한반도에 혹한을 가져오는 것은 카자흐스탄 북부에서 북극해까지 러시아를 남북으로 가로지르며 아시아와 유럽 경계를 이루는 러시아 우랄산맥으로 인해 발생하는 우랄블로킹이다. 북극 상공의 제트기류가 약해져 중위도 지역까지 내려온 북극의 찬 공기가 우랄산맥과 인근에서 형성된 상층고기압에 가로막혀 휘어져 돌면서 한기가 한반도로 쏟아져 들어오는 것이다. 일반적으로 블로킹 현상은 극지방 얼음이 줄어 제트기류의 힘이 약해질 때 강하게 나타난다. 결국 북극진동과 블로킹 현상은 항상 같이 나타날 수밖에 없다는 설명이다. 중위도 지역 겨울철 혹한을 부르는 이들 현상의 근본 원인은 지구 온난화이다. 이 때문에 기상학자들은 “지구 온난화를 막지 못한다면 봄과 가을이 사라지고 여름에는 찜통 더위, 겨울에는 냉장고 한파 같은 극단적인 날씨만 롤러코스터처럼 오갈 수밖에 없을 것”이라고 지적하는 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

12월의 시작과 함께 전국을 꽁꽁 얼리는 ‘냉장고 추위’가 일주일 가까이 이어졌습니다. 올겨울 최강 추위가 물러가자 이번에는 미세먼지가 공습해왔습니다. 추위가 풀리면서 대기정체로 인해 국내 발생 미세먼지에 중국을 비롯한 국외 발생 미세먼지까지 더해진 것입니다. 태풍도 잦고 강수량도 많았던 올가을에는 예년보다 미세먼지 발생이 적었습니다. 그렇지만 이번 겨울은 추위와 대기정체로 인한 미세먼지 공습이 번갈아 찾아오는 ‘삼한사미’(사흘은 춥고 나흘은 미세먼지) 현상이 잦아질 것으로 보입니다. ●온난화로 바람 줄어… 올겨울도 ‘삼한사미’ 바람은 고위도와 저위도의 기압차로 생겨납니다. 최근 지구 온난화에 따라 고위도와 저위도 간 기압차가 줄면서 바람도 감소합니다. 결국 대기정체 현상이 잦아져 고농도 미세먼지가 발생하는 날이 늘어날 수밖에 없다는 말입니다. ●장시간 노출땐 우울증·조현병 등 정신질환 사실 많은 사람들이 미세먼지에 주목하는 이유는 건강과 직결되기 때문입니다. 초미세먼지와 같은 대기오염물질은 사망률을 높일 뿐만 아니라 장시간 노출될 경우 우울증, 조현병, 성격장애 등 정신질환을 앓게 될 가능성이 급격히 높아진다는 연구 결과들도 있습니다. 의학분야 국제학술지 ‘전미 심장학회지’는 지난 10일자에 초미세먼지가 미국 환경청(EPA)이 정한 국가대기질기준치(NAAQS)를 초과하는 지역에 사는 심장이식 환자의 경우 기준치를 충족시키는 곳에 사는 환자보다 사망률이 평균 26% 높다는 연구결과를 실었습니다. 미국 클리블랜드대병원 해링턴 심장·동맥연구소, 켄트주립대 보건대, 미시건대 의대, 케이스 웨스턴 리저브대 심혈관연구소, 캐나다 토론토대 보건대, 중국 북경대 보건대 공동연구팀이 주도했습니다. NAAQS에 따르면 PM2.5는 연간 평균 12.0㎍/㎥, 하루 평균 35㎍/㎥ 이하를 기준치로 삼고 있습니다. 국립환경과학원이 펴낸 ‘2018 대기환경연보’에 따르면 지난해 우리나라의 PM2.5 연간 평균 농도는 NAAQS 기준보다 2배가량 높은 23㎍/㎥로 나타났습니다. ●대기오염에 체내 염증… 심장이식 생존율 낮춰 미국에서는 매년 2000건 이상의 심장이식 수술이 시행되고 있습니다. 의학의 발전에도 불구하고 수술 후 11년 뒤 생존율은 50%에 불과한 것으로 알려져 있습니다. 연구팀은 심장병이나 심부전 환자들의 사망률을 높이는 요인 중 하나인 대기오염이 심장이식 환자들에게 미치는 영향에 주목했습니다. 타인의 장기를 이식받은 사람들은 면역억제제를 투여받기 때문에 감염에 취약한 상태인데 대기오염이 체내 염증반응을 일으켜 생존율을 낮출 수 있다는 것입니다. 이에 연구팀은 2004~2015년에 심장이식 수술을 받은 18세 이상 성인 2만 1800명을 대상으로 거주지 우편번호를 분석해 평소 대기오염 노출 수준과 수술 이후 생존기간을 분석했습니다. 그 결과 연간 PM2.5 농도가 NAAQS 기준을 초과하는 지역에 사는 심장이식 환자들의 23.9%가 4.8년 이내에 사망한 것으로 확인됐습니다. 또 PM2.5가 기준치보다 10㎍/㎥ 늘어나면 감염으로 인한 사망 위험은 26% 증가하는 것으로도 확인됐습니다. 환경문제는 일방의 노력만으로 해결될 수는 없다고들 합니다. 모두 머리를 맞대고 고민하고 노력해 사계절 내내 미세먼지 걱정 없이 맑은 공기를 마실 수 있는 때가 빨리 왔으면 싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

스위스 로잔연방공과대(EPFL) 시스템생물학·유전학연구실, 연방 바이오인포매틱스 연구소, 로잔대 복잡계유전학연구그룹 공동연구팀은 ‘세포 속 공장’이라고 불리는 미토콘드리아의 DNA가 생명체의 신진대사 특성을 결정짓는 중요한 요소라고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 10일자에 실렸다. DNA가 생물체의 외형을 결정짓는 중요한 요소라는 것은 알려져 있었지만 미토콘드리아 DNA 역할에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았었다. 이에 연구팀은 초파리의 미토콘드리아 DNA 염기서열 분석을 실시한 결과 다양한 질병과 특성이 미토콘드리아 DNA의 미세한 변화에 따라 달라지는 것을 확인했다. 연구팀은 실제로 초파리의 미토콘드리아 게놈 일부를 교체해 이전보다 음식을 많이 섭취하거나 다른 식습관을 갖도록 하는 데 성공했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관들이 내년부터 신입 직원 선발 방식을 공동 채용으로 바꾼다. 국가과학기술연구회는 2020년부터 연구기관 신규 인력 채용 때 공동채용 방식을 도입한다고 11일 밝혔다. 과기연구회는 과기부를 대신해 25개 과학기술 분야 정부 출연 연구소를 총괄 지원하는 기관이다. 내년 상반기에 처음 시행되는 이번 과기 분야 연구기관 공동 채용에는 25곳 중 17곳이 참여하기로 했다. 출연연별로 인력 수요를 파악한 뒤 채용 일정이 정해지면 과기연구회에서 별도로 마련한 인터넷 채용 홈페이지에서 일괄적으로 원서 접수를 한 뒤 공동 필기시험을 치르게 된다. 이후 필기시험 합격자들을 대상으로 출연연별로 블라인드 채용을 원칙으로 서류전형, 면접전형을 하고 최종 합격자를 선발하는 순으로 진행된다. 필요에 따라 연구원별로 선발하던 것을 연 2회 공동 채용 방식으로 바뀌면 문제 출제, 고사장 운영 등에 대한 개별 출연연의 행정적, 경제적 부담도 덜 수 있을 것으로 기대되고 있다. 또 개별 채용 때 연구소 간 채용 기간이 겹쳐 발생할 수 있는 특정 연구기관에 대한 지원자 미달 사태나 일부 수험생들의 중복 합격으로 인한 인력 공백 문제도 해결될 수 있을 것으로 보인다. 과기연구회 관계자는 “채용 희망자가 자신의 선호도와 적성에 따라 지원함으로써 실질적 채용 기회 확대는 물론 취업 후 업무 만족도 향상에도 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “이번 공동채용 제도 시범운영 결과를 분석해 우수한 과학기술 분야 인재들이 출연연으로 더 많이 유입될 수 있도록 개선할 계획”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구 온난화의 원인물질로 잘 알려진 이산화탄소를 곧바로 휘발유로 바꿀 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발해 주목받고 있다. 한국화학연구원 탄소자원화연구소 연구팀은 이산화탄소를 휘발유로 직접 전환하는 반응 메커니즘을 밝혀내고 휘발유 전환에 반드시 필요한 촉매를 만드는데 성공했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘이산화탄소 활용 저널’ 12월호에 실렸다. 기존에도 이산화탄소를 휘발유로 전환시키는 기술은 있었지만 800도라는 고온에서 진행해야 하고 두 단계를 거쳐야 하는 간접전환 방식이기 때문에 생산단가가 높아질 수 밖에 없다는 단점이 있었다. 이 때문에 많은 연구자들이 두 단계를 거쳐야 하는 간접전환 방식을 단일 공정으로 통합한 직접전환 방식으로 바꾸려는 시도를 해왔다. 문제는 직접전환 방식의 정확한 반응 메커니즘이 밝혀지지 않아 휘발유 전환 효율이 일정치 않다는 것이었다. 연구팀은 계산화학 방법을 활용해 직접전환 반응에 사용되는 철-구리-칼륨 촉매의 성분별 역할을 규명하고 이를 바탕으로 전환효율을 극대화할 수 있는 촉매를 예측해냈다. 연구팀은 구리가 이산화탄소를 일산화탄소와 산소로 쪼개면 산소는 철과 결합하고 칼륨은 일산화탄소끼리 연쇄적으로 결합시켜 휘발유로 바뀌는 반응을 촉진시킨다는 것을 알아낸 것이다. 이런 메커니즘을 바탕으로 철 촉매에 들어가는 구리와 칼륨의 적절한 양을 알아내고 최적화된 촉매를 만들어 냈다. 이번에 개발된 촉매는 이산화탄소를 휘발유로 바꾸는 전환효율을 20%로 유지할 수 있다는 것을 연구팀은 확인했다. 더군다나 직접전환 공정은 800도 고온에서 이뤄지지만 이번에 개발한 촉매를 사용하는 간접전환 공정은 300도라는 상대적 저온에서도 반응을 진행할 수 있어 생산비용을 낮출 수 있게 됐다. 전기원 화학연구원 박사는 “이번에 개발한 기술을 활용하면 현재 사용되고 있는 간접전환 방식보다 휘발유 생산효율을 높일 수 있을 것”이라며 “실제 상용화가 가능한 전환효율 40%를 달성할 수 있는 기술과 생산 플랜트 규모로 확대하는 연구를 진행할 계획”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 암 사망률 1위이면서 세계적으로도 가장 많이 발생하는 것이 바로 폐암이다. 전 세계에서 매년 약 100만명 이상이 폐암으로 사망하는 것으로 알려져 있는데 이유는 조기진단이 쉽지 않다는 이유 때문이다. 특별한 자각 증상이 없기 때문에 폐암 판정을 받는 사람들은 대부분 암이 말기로 진행되거나 다른 장기로 전이된 상태에서 발견되는 경우가 많다. 실제로 조기진단과 치료기술은 꾸준히 발전하고 있지만 완치율은 30% 이하에 머물고 있다. 이런 상황에서 국내 연구진이 폐암의 발생과 증식에 관여하는 핵심단백질만 골라서 없앨 수 있는 나노물질을 개발하는데 성공했다. 울산대 의대 서울아산병원, 서울시립대 화학공학과 공동연구팀은 폐암 발생과 증식에 관여하는 ‘USE1’이라는 단백질을 타겟으로 하는 간섭RNA 나노구조체를 만들어 동물에게 실험한 결과 항암효과를 확인했다고 10일 밝혔다. 암 치료는 외과수술, 방사선치료, 화학항암제 등으로 주로 이뤄지고 있지만 최근에는 면역치료제나 유전자치료제를 이용한 치료도 늘어나고 있다. 특히 유전자치료제는 질병의 원인단백질이 만들어지지 않도록 단백질 유전자를 차단하는 방식이어서 환부만 정확하게 제거할 수 있다는 장점이 있다. 치료과정에서 발생할 수 있는 유전적 변형을 막기 위해 DNA보다 중간체인 RNA를 차단하는 방식이 선호되고 있다. 즉 RNA와 결합하는 짧은 RNA를 이용한 RNA간섭현상을 일으켜 질병 유발 단백질을 합성하는 것을 막는 것이다. 문제는 RNA가 구조적으로 불안정하기 때문에 체내에서 쉽게 분해돼 환부까지 도달하기가 쉽지 않다는 것이다.연구팀은 폐암유발단백질인 USE1을 타겟으로 한 짧은가닥의 간섭RNA를 디자인하고 이를 표적부위까지 도달할 수 있는 나노입자로 합성했다. 복제효소를 이용해 RNA가 중간에 분해되지 않고 폐암유발단백질까지 도달할 수 있도록하고 표적에 도달하면 자기조립되는 방식으로 나노구조체를 합성하도록 한 것이다. 연구팀은 사람의 폐암세포주에 이번 나노구조체를 주입한 결과 폐암세포가 작아지는 것을 확인했다. 연구팀은 또 실제 사람의 폐암조직을 떼어 생쥐에게 이식해 폐암이 발병하도록 한 다음에 이번에 개발한 간섭RNA 나노구조체를 투여하는 실험도 했는데 세포실험 때처럼 폐암세포의 크기가 작아지는 것이 관찰됐다. 이창환 울산대 의대 의생명과학교실 교수(종양생물학)는 “이번에 개발한 RNA나노구조체는 기존 유전자 치료제의 불안정성과 낮은 치료효율, 잠재적 독성, 고비용이라는 단점을 극복하고 탁월한 항암효과를 보여줬다”라며 “폐암 유전자 치료의 임상적 적용과 효과적 치료를 앞당기는데 기여할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

외로이 떠있는 일엽편주(一葉片舟) 같은 얼음 위에 위태로이 서 있는 북극곰의 모습은 지구온난화로 인한 위기를 보여주는 대표적인 이미지가 됐다. 이처럼 북극 바다에 떠다니는 얼음인 북극해빙이 점점 줄어들고 있다. 해빙이 줄어들면 햇빛 반사량이 적어지면 지구가 점점 뜨거워지고 그럴수록 해빙은 더 많이 녹게 된다. 한·미 공동연구진이 북극해빙이 녹는 속도를 빠르게 만드는 원인을 분석해냈다. 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학부, 미국항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터 기후·방사선연구소, 글로벌 모델링·흡수연구부 공동연구팀은 북극 해빙이 녹고 어는데 영향을 주는 대기 순환 시스템을 분석한 결과 기후변화에 따라 달라진 대기순환양상이 북극해빙에 주는 영향이 점점 커지고 있다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 기후분야 국제학술지 ‘크라이오스피어’에 실렸다. 보통 대기순환은 기압차로 인해 발생한다. 지금까지는 북극 대기순환에서 찬 공기 소용돌이가 강약을 반복하는 북극진동을 주로 관찰해왔는데 연구팀은 날짜변경선을 기준으로 북극의 동쪽과 서쪽에서 고기압과 저기압 순환이 번갈아 생기는 북극쌍극자 진동 현상에 주목했다. 실제로 북극쌍극자 진동이 서쪽에 고기압, 동쪽에 저기압 순환이 위치한 음(-)의 상태가 되면 북극을 관통하는 북극횡단해류가 강해지는데 이렇게 되면 북극해빙이 더 많이 녹게 되는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 인공위성 관측자료와 이를 재분석한 자료를 바탕으로 기후변화가 뚜렷해지기 시작한 1990년대 중반을 기준으로 1982~1997년, 1998~2017년 기간으로 나눠 북극해빙 면적과 북극 쌍극자 간 상관관계를 분석했다. 그 결과 최근들어 북극 쌍극자의 공간양상이 바뀌었으며 북극횡단해류를 더 강하게 만든다는 사실을 밝혀냈다. 또 북극쌍극자에 의해 해빙이 감소하면 해당 지역에서 햇빛반사율이 감소하면서 해빙감소가 가속화되는 ‘얼음-알베도 피드백’ 과정이 강해진다. 또 이번 연구를 통해 기후변화 주원인은 태평양십년주기변동(PDO) 현상에 의한 대기순환 때문이라는 것도 밝혀냈다. POD는 태평양 해수면 온도가 약 10년 주기로 변동하는 현상이다. 이명인 UNIST 교수는 “이번 연구는 북극대기순환에서 주로 고려됐던 북극진동 이외에 북극쌍극자 현상도 중요하다는 것을 보여줬다는데 의미가 크다”라며 “이번에 규명한 결과를 활용하면 향후 북극 해빙의 크기 예측력을 높이고 폭염이나 꽃샘추위 등 북극해빙으로 인한 계절변동 연구에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 가장 저렴한 재료인 흑연으로 세상에서 가장 얇은 다이아몬드를 만드는 데 성공했다. 얇은 다이아몬드 박막은 반도체 소자는 물론 전기, 화학, 기계 분야에서 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대된다. 기초과학연구원(IBS) 다차원탄소재료연구단, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 신소재공학부, 화학과 공동연구팀은 간단한 화학공정만으로도 흑연의 한 층을 얇게 벗겨 낸 그래핀을 다이아몬드 박막으로 변환시키는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 11월 10일자에 실렸다. 다이아몬드는 열전도성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하지만 전기가 통하지 않고 그래핀처럼 쉽게 휘어지지 않는다. 이 때문에 많은 연구자들이 다이아몬드를 그래핀처럼 평면 구조로 만들려는 시도를 해 왔다. 연구팀은 구리니켈 합금기판 위에 2층의 그래핀을 만든 다음 불소 기체를 주입하는 비교적 간단한 방법으로 필름 형태의 초박형 다이아몬드를 만드는 데 성공했다. ‘F다이아메인’으로 이름 붙여진 이번 초박형 다이아몬드의 두께는 0.5㎚(나노미터)에 불과하다. 로드니 루오프(UNIST 자연과학부 특훈교수) IBS 단장은 “이번 연구 결과는 다이아몬드의 우수한 물성을 다양한 산업 분야에서 활용할 길을 열었다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 가장 저렴한 재료인 흑연으로 세상에서 가장 얇은 다이아몬드를 만드는 데 성공했다. 얇은 다이아몬드 박막은 반도체 소자는 물론 전기, 화학, 기계 분야에서 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대된다. 기초과학연구원(IBS) 다차원탄소재료연구단, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 신소재공학부, 화학과 공동연구팀은 간단한 화학공정만으로도 흑연의 한 층을 얇게 벗겨 낸 그래핀을 다이아몬드 박막으로 변환시키는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 11월 10일자에 실렸다. 꿈의 신소재로 불리는 그래핀은 흑연의 한 층을 얇게 벗겨 낸 물질이며 다이아몬드는 지구상 가장 단단한 물질이지만 이들은 모두 탄소 원자로만 이뤄져 있다는 공통점이 있다. 대신 그래핀은 탄소 원자가 육각형 벌집 모양을 이룬 평면 형태이고 다이아몬드는 탄소 원자가 정사면체 형태로 이뤄져 있다는 차이점이 있다. 다이아몬드는 열전도성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하지만 전기가 통하지 않고 그래핀처럼 쉽게 휘어지지 않는다. 이 때문에 많은 연구자들이 다이아몬드를 그래핀처럼 평면 구조로 만들려는 시도를 해 왔다. 문제는 얇은 평면 구조의 다이아몬드(다이아메인)를 제조하려면 고압 환경을 만들어야 하기 때문에 제조 비용이 많이 들고 수율도 높지 않다는 것이다. 연구팀은 구리니켈 합금기판 위에 2층의 그래핀을 만든 다음 불소 기체를 주입하는 비교적 간단한 방법으로 필름 형태의 초박형 다이아몬드를 만드는 데 성공했다. ‘F다이아메인’으로 이름 붙여진 이번 초박형 다이아몬드의 두께는 0.5㎚(나노미터)에 불과하다. 또 기존 공정과 달리 고압 환경이 필요치 않아 제조 비용도 대폭 줄일 수 있는 것으로 확인됐다. 로드니 루오프(UNIST 자연과학부 특훈교수) IBS 단장은 “이번 연구 결과는 다이아몬드의 우수한 물성을 다양한 산업 분야에서 활용할 길을 열었다는 데 의미가 크다”며 “다음 단계 연구는 다이아몬드 박막의 전기적, 기계적 특성까지 조절 가능한 대면적 다이아몬드 필름을 만드는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

남한과 북한을 아우르는 한반도 전역에 가장 정확한 표준시를 제공하기 위한 ‘국가표준시보국’이 오는 11일부터 시험방송에 들어간다. 국가표준시보국은 주파수 대역이 비교적 긴 30~300㎑의 장파(長波)를 이용해 대한민국 표준시를 제공하는 국가인프라이다. 한국표준과학연구원은 오는 11일 경기도 여주시 능서면에 위치한 국가표준시보 시험방송국에서 송출식과 함께 시험방송을 시작한다고 9일 밝혔다. 국가표준시보 시험방송국은 시보 송출을 위해 설치한 안테나 높이는 135m에 이르며 송신주파수 대역은 65㎑의 장파, 출력은 50㎾이다. 표준시를 보급하는 이유는 시각 동기화 때문이다. 시각 동기화는 유무선 통신망, 금융 및 전자상거래, 보안시스템, 항법시스템 등 수많은 분야에서 다양하게 쓰이고 있다. 이 때문에 각종 전자장비를 통해 오가는 데이터들이 보내는 쪽과 받는 쪽의 시각이 다르게 되면 통신 불능, 금융거래 정지, 전력망 블랙다운 등 국가적 재난 상황이 닥칠 수 있게 된다. 정부는 국민들에게 정확한 시각을 알리기 위해 표준과학연구원을 주무 기관으로 1984년부터 표준주파수국을 건설해 5㎒의 단파 주파수로 표준시각을 송출하고 있다. 문제는 단파방송은 수신이 되지 않는 음영 지역이 생기고 실내에서는 수신이 불가능하다는 단점을 갖고 있다. 최근에는 시각 동기화에 미국 위성항법시스템인 GPS가 활용되고 있지만 실내나 지하에서는 신호를 받기 어렵다. 또 전파방해로 대표되는 재밍에 취약하다는 문제점이 있다.연구원은 이런 문제점을 해결하기 위해 송신탑 하나로 반경 1000㎞ 이상 전파를 송출할 수 있으며 건물을 투과할 수 있는 장파를 활용한 국가표준시보국 설립을 추진해 왔다. 실제로 미국, 독일, 중국, 일본 등 많은 국가들에서 장파방송과 GPS를 병행해 국가표준시보를 제공하고 있다. 이번 시험방송은 남한 지역을 중심으로 제공되며 2020년 12월까지 운영할 계획이다. 시험방송이 끝난 뒤 남북이 하나의 표준시를 공유할 수 있는 반경 1000㎞ 수준의 본방송국 구축을 계획하고 있다. 당초 2018년 정부는 한반도 중심부에 해당하는 여주를 장파표준시방송국 입지로 선정했지만 해당 지역민들이 송신탑에서 발생하는 전자파 발생을 우려해 2020년 12월 31일까지 시험방송만 한시적으로 허용하기로 한 상태다. 이 때문에 정부는 시험방송 이후 본방송이 곧바로 이어질 수 있도록 새로운 부지 마련을 물색 중이다.북한은 2015년 8월 광복 70주년을 맞아 일제 잔재 청산을 내세우며 동경 135도를 기준으로 하던 표준시를 30분 늦췄다가 2018년 4월 27일 판문점에서 열린 남북정상회담에서 서울보다 30분 빠른 평양표준시를 서울에 맞춰 일치시키겠다고 밝히면서 다시 같은 표준시를 쓰고 있는 상황이다. 본방송국이 구축되면 한반도 전역을 커버할 수 있기 때문에 남북이 정확한 하나의 표준시를 공유한다는 점에서 상징적 의미는 물론 경제적 효과도 거둘 수 있을 것으로 기대되고 있다.유대혁 표준과학연구원 시간표준센터장은 “이번 장파시험방송은 전파방해에 취약한 GPS의 의존도를 낮추고 유사시 즉각 한반도 전역에 활용 가능한 표준시각 보급망이 형성하는데 도움이 될 것”이라며 “국가표준시보국은 전력·통신·방송 등 정밀 연동이 필요한 국가 기반산업의 시각 동기화는 물론 기상, 재난 등 공익 정보를 장파를 통해 제공하는 인프라로도 활용할 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 가장 저렴한 재료인 흑연으로 세상에서 가장 얇은 다이아몬드를 만드는데 성공했다. 얇은 다이아몬드 박막은 반도체 소자는 물론 전기, 화학, 기계 분야에서 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 다차원탄소재료연구단, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 신소재공학부, 화학과 공동연구팀은 간단한 화학공정만으로도 흑연의 한 층을 얇게 벗겨낸 그래핀을 다이아몬드 박막으로 변환시키는데 성공했다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 10일자에 실렸다.꿈의 신소재로 불리는 그래핀은 흑연의 한 층을 얇게 벗겨낸 물질이며 다이아몬드는 지구상 가장 단단한 물질이지만 이들은 모두 탄소 원자로만 이뤄져 있다는 공통점이 있다. 대신 그래핀은 탄소원자가 육각형 벌집모양을 이룬 평면형태이고 다이아몬드는 탄소원자가 정사면체 형태로 이뤄져 있다는 차이점이 있다. 다이아몬드는 열전도성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하지만 전기가 통하지 않고 그래핀처럼 쉽게 휘어지지 않는다. 이 때문에 많은 연구자들이 다이아몬드를 그래핀처럼 평면 구조로 만드려는 시도를 해왔다. 문제는 얇은 평면구조의 다이아몬드(다이아메인)를 만들기 위해서는 고압 환경을 만들어야 하기 때문에 제조비용이 많이 들뿐만 아니라 다이아메인으로 전환율이 높지 않다는 것이다.연구팀은 구리니켈 합금기판 위에 2층의 그래핀을 만든 다음 불소기체를 주입하는 비교적 간단한 방법으로 필름형태의 초박형 다이아몬드를 만드는데 성공했다. ‘F-다이아메인’으로 이름붙여진 이번 초박형 다이아몬드의 두께는 0.5㎚(나노미터)에 불과하다. 또 기존 공정과는 달리 고압 환경이 필요치 않아 제조비용도 대폭 줄일 수 있는 것으로 확인됐다. 로드니 루오프 IBS 단장(UNIST 자연과학부 특훈교수)은 “이번 연구결과는 다이아몬드의 우수한 물성을 다양한 산업분야에서 활용할 수 있는 길을 열었다는데 의미가 크다”라며 “다음 단계 연구는 다이아몬드 박막의 전기적, 기계적 특성까지 조절가능한 대면적 다이아몬드 필름을 만드는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

군용 드론은 이미 현대전에서 필수 불가결한 정찰 자산이다. 크기가 작아 적에게 발각되지 않고 정찰이 가능할 뿐 아니라 발각되어 격추되더라도 아군의 인명 피해가 없고 가격도 저렴해 소모전에도 유리하다. 최근에는 무장을 장착하고 공격 임무까지 수행할 수 있는 드론이 등장하면서 드론은 점차 21세기 전장의 주역이 되고 있다. 칼텍과 나사의 제트 추진 연구소 (JPL)의 연구팀은 드론의 운용 범위를 한 단계 더 끌어올릴 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 바로 포탄 형태의 드론인 스퀴드(SQUID, Streamlined Quick Unfolding Investigation Drone)가 그 주인공이다. 스퀴드는 지름 8cm, 길이 27cm, 무게 530g의 소형 접이식 드론으로 포탄처럼 발사된 후 0.2초 만에 펼쳐져 쿼드롭터 형태의 드론으로 변신한다. 연구팀은 스퀴드를 시속 80km로 달리는 차량에서 초속 15m의 속도로 발사하는 테스트에 성공했다. 사실 포탄처럼 발사할 수 있는 정찰 기기는 이미 존재한다. 기존의 화포에서 바로 사용이 가능한 관측 포탄이 그것이다. 국내에서도 K9 자주포에서 사용할 수 있는 관측 포탄이 개발 중이다. 다만 이 관측 포탄은 발사 후 목표 지점에서 글라이더로 낙하하면서 주변을 관측하는 장치다. 궁극적으로는 스퀴드 같은 능동 비행이 가능한 드론형 정찰 포탄을 개발하는 것이 목표지만, 아직 발사 시 강한 충격과 열을 견뎌야 하는 문제가 있다. 스퀴드는 관측 포탄처럼 기본의 화포에서 빠르게 발사하지는 못하지만, 빠르게 드론 형태로 변형해 주변을 원하는 대로 정찰할 수 있으며 이동 중에도 발사가 가능하다는 장점이 있다. 연구팀은 스퀴드의 디자인을 다양한 크기로 확장할 수 있다고 보고 기존 8cm 지름 드론 이외에 5cm. 및 15cm 버전도 개발하고 있다. 참고로 나사의 경우 이 접이식 드론이 화성이나 타이탄처럼 대기가 있는 천체에서 유용하게 사용할 수 있을 것으로 보고 개발을 지원하고 있다. 세계 각국은 다양한 환경에서 사용할 수 있는 맞춤형 드론 개발에 매달리고 있다. 병사가 쉽게 휴대할 수 있는 미니 드론부터 차량에서 발사가 가능한 중간 크기 드론, 그리고 포탄처럼 발사할 수 있는 발사식 드론 등 이미 실전 배치되었거나 실전 배치를 위해 개발하는 드론의 종류는 일일이 열거하기 어려울 정도다. 이렇게 드론 개발에 힘을 쏟는 이유는 현대전에서 먼저 보고 먼저 대응하는 쪽이 승리하기 때문이다. 앞으로 더 다양한 형태의 고성능 군용 드론이 나올 수밖에 없는 이유다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

네안데르탈인, 데니소바인과 현생인류, 외형변화 보이는 유전자 숫자나 특성 달라 “무언가를 길들이지 않고서는 그것을 잘 알 수 없지…친구를 가지고 싶다면 나를 길들여줘…길들인다는 게 뭐지?…네가 나에게 이 세상에서 단 하나뿐인 존재가 되는거지. 나도 너에게 세상에 하나뿐인 유일한 존재가 되는거야.” 프랑스의 작가 생텍쥐페리의 대표작 ‘어린왕자’에서 나오는 여우의 유명한 대사 중 하나이다. 길들인다거나 익숙해진다는 단어와 가장 가까운 생물학적 용어를 찾는다면 ‘가축화’(domesticated)라고 할 수 있을 것이다. 인간이 나무 위에서 내려와 걷기 시작하고 사회를 이루면서 개, 고양이, 양, 소, 말 등 다양한 야생 동물들을 길들여 가축화시켜왔다. 그런데 그런 길들이기, 가축화의 가장 오래된 대상은 다름 아닌 ‘인간’이었다는 것을 증명하는 연구결과가 나왔다. 이탈리아 밀라노대 종양학·혈액종양학과, 유럽종양연구소 줄기세포 후성유전학연구소, 임상보건의료과학연구재단(IRCCS) 산하 고통완화요양병원, 스페인 바르셀로나대, 바르셀로나 복잡계연구소, 칸타브리아대 의생명과학기술연구소, 카탈로니아고등과학연구소(ICREA), 신경유전학센터, 독일 쾰른대 분자의학센터(CMMC), 쾰른대병원 인간유전학연구소, 하이델베르크대병원 인간유전학연구소, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 신경과학연구소 공동연구팀은 현생인류인 호모사피엔스가 네안데르탈인이나 데니소바인 같은 친척들과 유전학적으로 갈라진 뒤 공격성을 줄이는 방향으로 스스로를 가축화시켰다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 5일자에 실렸다. ‘현생인류가 이전 영장류 조상과 완전히 다른 것은 자기 길들이기(self-domestication) 때문’이라는 주장이 생물학계에서는 끊임없이 나왔었다. 자기길들이기, 또는 자기사육화는 인간이 스스로 동물적 본능을 억제하고 사회에 맞춰 가는 과정을 이야기한다. 현생인류가 인류의 조상들보다 덜 공격적이고 더 협동적이며 사회적이라는 것이 자기길들이기의 대표적 증거라는 설명이다. 가축화는 생물학적으로 나타나기도 하는데 반려견이나 고양이, 길들여진 여우 같은 경우는 이빨과 두개골이 작아지고 짧아진 꼬리, 접힌 귀 등의 신체적 변화와 함께 야생상태에 있는 것들보다 신경능줄기세포(neural crest stem cell)가 적다는 점이다. 사람도 진화과정을 거치면서 두개골이 작아지고 눈두덩이가 덜 튀어나오도록 변화됐다. 연구팀은 ‘BAZ1B’라는 유전자가 신경능줄기세포를 조절하는데 중요한 역할을 한다는 점에 착안해 연구를 실시했다. 여러 종류의 유전자가 자기길들이기에 관여했겠지만 외모 변화를 가져오는 대표적인 유전자 하나를 집중 분석한 것이다.일반적으로 사람들은 BAZ1B 유전자를 2개 갖고 있지만 윌리엄스-보이렌 증후군(WBS)을 갖고 있는 사람은 BAZ1B 유전가가 1개 밖에 없다. WBS를 앓는 사람들은 지적능력은 일반인과 큰 차이가 없지만 두개골이 작고, 얼굴도 작고 어리고 약해보이는 특징이 있으며 처음 보는 사람과도 오랫동안 눈을 마주치는 것을 피하지 않고 낯을 별로 가리지 않는 등 매우 사교적이고 상냥하다. 약간 지적 능력이 떨어지더라도 가벼운 학습장애나 불안증상만 보이는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 BAZ1B 유전자가 자기길들이기의 대표적인 특징인 외모 변화에 영향을 미치는지 확인하기 위해 11개의 신경능줄기세포를 배양했다. 4개는 일반인, 4개는 WBS 환자, 3개는 WBS와는 다르지만 다른 유전적 장애를 갖고 있는 환자의 것이었다. 이렇게 배양된 세포를 이용해 BAZ1B 활성도를 변화시킨 뒤 관찰했다. 그 결과 BAZ1B 활성 변화가 안면이나 두개골 발달에 관여하는 것으로 알려진 다른 수 백개의 유전자에 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 연구팀은 또 현생인류와 2명의 네인데르탈인 유전자, 1명의 데니소바인 유전자를 이용해 BAZ1B 유전자 여부를 분석했다. 그 결과 현생인류는 네인데르탈인이나 데니소바인에 비해 BAZ1B 유전자나 이에 영향을 받는 유전자들이 적은 것으로 확인됐다. 이번 연구를 주도한 주세페 테스타 이탈리아 밀라노대 교수(분자생물학)는 “동물의 가축화와 인간의 자기가축화는 비슷해보이지만 전혀 다른 개념”이라며 “인류가 협동사회를 유지하면서 외부에 대응하기 위해서 사회를 와해시키는 공격성을 없애려는 방향으로 진화를 해왔지만 동물의 가축화에서 볼 수 있듯이 인간의 공격성을 완전히 없애지는 못한 것 같다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

정부가 조류인플루엔자(AI)와 최근까지 문제가 됐던 아프리카돼지열병 등 축산농가에 시름을 안기는 동물감염병 20종을 선정해 집중 연구개발(R&D)를 실시할 예정이다. 과학기술정보통신부와 농림축산식품부는 6일 열린 ‘제6차 바이오특별위원회’에서 이 같은 내용이 포함된 ‘동물감염병 연구개발(R&D) 추진전략’을 공동 발표했다. 동물감염병은 그동안 농식품부, 농진청, 과기부 등 여러 부처에서 연구를 진행해왔지만 조류인플루엔자(AI)나 구제역 같이 잘 알려지고 자주 발생하는 질병 위주로 진행돼 왔기 때문에 아프리카돼지열병 같이 예상치 못한 동물감염병 발병시에는 대응에 한계가 있었다. 동물감염병은 동물 뿐만 아니라 사람과 환경 등 전체 생태계가 밀접하게 연계돼 있는 만큼 범부처 및 국제협력이 무엇보다 중요하다는 문제인식에서 이번 전략이 세워졌다. 이에 정부는 현장상황을 고려한 동물감염병 R&D에 집중한다는 방침을 세웠다. 이에 따라 AI, 구제역 이외에 시급성, 파급효과, 기술난이도 등을 감안해 중점적으로 연구가 필요한 동물감염병 20종을 선정해 투자할 계획이다. 또 정부는 기초원천연구, 민간영역은 산업화연구에 집중하기 위해 민관이 주도할 수 있는 동물감염병 유형을 구분하고 사전유입차단과 유입시 사후관리에 R&D 성과가 활용될 수 있도록 단계별 핵심기술을 발굴해 투자할 예정이다. 또 동물감염병이 발생하면 항상 지적되는 현장 전문인력 문제를 해소하기 위해 내년부터 4년간 80억원의 예산을 투입해 동물감염병 특수대학원을 설치해 운영하는 한편 관련 분야 중소벤처기업 연구 종사자에 대한 재교육도 지원한다는 방침이다. 이 같은 R&D인력 양성은 지역별 축산업 특성을 반영한 지역별 특성화된 전문 연구집단 육성으로 진행된다. 동물감염병 주관부처인 농식품부를 중심으로 ‘범부처 동물감염병 R&D 협의체’를 강화해 부처간 기능과 역할을 조정해 중복 연구투자를 피하고 협력연구에 주력할 예정이다. 최근 동물감염병은 외국에서 유입되는 경우도 많은 만큼 주요 감염병 발생지역 연구기관과 협력하고 국제수역사무국(OIE) 국제표준실험실간 네트워크를 구축하는 등 국제협력을 강화할 계획이다. 이를 통해 감염병 정보는 물론 병원체를 조기에 확보해 특성을 규명함으로써 진단, 치료기술, 백신개발 속도를 높이겠다는 전략이다. 강건기 과기부 연구개발투자심의국장은 “이번 바이오특위에서 의결된 추진전략을 국가R&D사업 예산배분과 조정시에 활용되고 2021년 정부R&D투자방향에도 반영될 예정”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1707년 잉글랜드의 스코틀랜드 합병 근본원인은 화산폭발로 인한 기후변화 우리가 알고 있는 영국의 공식명칭은 ‘그레이트 브리튼과 북아일랜드 연합왕국’으로 잉글랜드, 스코틀랜드, 웨일스, 북아일랜드 4곳이 연합해 형성된 단일 국가이다. 올림픽에서는 영국이라는 이름으로 참가하고 있지만 FIFA 월드컵에서는 각각의 이름을 달고 참가하고 있다. 특히 독립왕국이었던 스코틀랜드는 1707년 연합법에 의해 잉글랜드 왕국과 합병되면서 그레이트브리튼 왕국이 만들어졌다. 합병 이후에도 꾸준히 다시 분리독립하려던 스코틀랜드는 2014년 분리독립을 위한 주민투표를 실시했지만 부결됐다. 이후 외교, 국방분야를 제외한 모든 분야에서 자치권을 행사하고 있는 상황이다. 2016년 브랙시트 국민투표로 영국이 유럽연합(EU)에서 탈퇴하면서 다시 분리독립이 요구되고 있는 상황이다. 그런데 스코틀랜드의 현재와 같은 상황을 만들게 된 것은 다름아닌 17~18세기 기후변화와 지구환경 때문이라는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 미국 컬럼비아대 라몬트-도허티 지구관측소(LDEO), 캔사스대 역사학과, 조지타운대 역사및생물학과, 체코 프라하생명과학대 산림목재과학부, 영국 세인트앤드류스대 지구환경과학부 공동연구팀은 고(古)기후 분석을 통해 17세기 말 있었던 두 차례의 화산폭발이 스코틀랜드의 운명을 바꾸는데 결정적인 역할을 했다고 6일 밝혔다. 이 같은 내용의 연구결과는 지구과학분야 국제학술지 ‘화산학, 지열연구’(Journal of Volcanology and Geothermal Research) 최신호에 실렸다. 스코틀랜드는 1690년대에 경제불황, 흉작, 기근으로 인해 스코틀랜드 전체 인구의 15%가 사망하는 등 ‘불운한 7년’ 또는 ‘스코틀랜드 병’(Scottish ills)으로 경제가 완전히 무너졌다. 독립왕국을 유지하던 스코틀랜드는 잉글랜드와 합병할 수 밖에 없는 상황이 됐던 것이다. 과학자들은 수 천㎞ 떨어진 곳에서 발생한 화산 폭발이 스코틀랜드의 이런 상황을 만들었다고 주장했다.실제로 화산 폭발이 지구 전체 또는 일부의 기후를 변화시킬 수 있다는 사실은 잘 알려져 있다. 화산이 폭발하면 화산재가 햇빛을 차단해 기온을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 폭발시 분출되는 이산화황이 성층권에 도달하면 산화돼 황산 에어로졸이 돼 전 세계로 확산될 가능성이 있다. 황산 에어로졸은 화산재와 함께 태양광을 차단해 지구를 냉각시키게 되는 것이다. 이런 상태는 짧게는 며칠에서 길게는 몇 달, 몇 년까지 지속될 수 있다. 산업화가 이뤄지기 이전에 이런 상황은 가뭄과 흉작으로 인해 국가경제를 완전히 파탄에 이를 수 있게 만든다. 나이테는 온도와 강수량의 변화를 그대로 반영하고 있기 때문에 많은 연구자들이 기후환경을 연구할 때 활용한다. 그런데 최근까지는 최악의 기근이 발생했던 당시 스코틀랜드 북부 나무를 확보하지 못했었는데 최근 호수 밑바닥과 늪지 속에서 수 세기 동안 보존돼 있던 통나무를 발견해 이를 분석했다. 이와 함께 1200년부터 2010년까지 스코틀랜드 기후 데이터를 확보해 비교했다. 분석 결과 800여년 동안 1695년부터 1704년까지 10년 동안은 스코틀랜드 기후사상 두 번째로 추웠던 시기인 것으로 확인됐다. 연구팀은 1961~1990년까지 스코틀랜드 여름 평균기온보다 당시에는 1.56도나 낮았던 것으로 확인했다. 이는 1693년과 1695년에 발생한 화산폭발로 인해 대규모 농작물 피해와 기근이 이어졌다고 주장했다. 이와 함께 척박한 스코틀랜드 자연환경, 발달하지 못한 농업기술, 기근에도 불구하고 곡물 수출을 장려한 정책, 1698년 남북아메리카 대륙을 잇는 파나마 지역에 스코틀랜드 식민지를 세우려는 시도 등이 같은 시기에 겹치게 됐다는 것이다. 이런 것들이 장기적 경제불황을 가져와 결국 스코틀랜드가 1707년 잉글랜드와 합병을 해 지금에 이르게 됐다는 설명이다. 로잔느 다리고 컬럼비아대 교수(생물학·고환경학)는 “이번 연구는 1690년대 중반에 일어난 화산폭발로 인한 중단기적 기후변화가 이후 10년 동안 일어난 정치적 사건들을 가장 잘 설명해주고 있다”라며 “기후는 한 나라의 정치 사회적 변화를 가져오는 중요한 동력”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영화 ‘미션임파서블’을 보면 콘택트렌즈를 착용하면 각종 정보가 실시간으로 눈 앞에 제공돼 적진에 들어가 임무를 수행하는 장면이 등장한다. 올 초 방영했던 드라마 ‘알함브라 궁전의 추억’에도 남자주인공이 콘택트렌즈를 끼면 눈 앞에 게임에 직접 들어온 것 같은 착각이 들 정도의 증강현실(AR) 세계가 펼쳐지는 모습이 나온다. 눈에 착용하는 소프트 콘택트렌즈에 전자장치를 결합한 ‘스마트 콘택트렌즈’는 눈물 속 성분을 분석해 건강상태나 질병여부를 밝혀내는데 주로 활용돼 왔다. 그런데 국내 연구진이 이처럼 SF나 첩보영화에서나 등장하는 것처럼 콘택트렌즈를 착용하고 증강현실을 볼 수 있는 새로운 형태의 스마트 콘택트렌즈 기술을 개발해 화제다.연세대 신소재공학과, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 카이스트 신소재공학과 공동연구팀은 시선을 방해하지 않고 무선충전용 전자회로와 급속 충방전이 가능한 전원을 소프트 콘택트렌즈에 새겨넣을 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 8일자에 실렸다. 웨어러블 기기를 지속적으로 사용하기 위해서는 전력공급이 무엇보다 중요하다. 더군다나 스마트 콘택트렌즈는 눈에 착용하는 웨어러블 기기이기 때문에 사용이 편해야 하고 눈에 넣었을 때 이물감이 느껴지지 않는 착용감도 중요하다. 그러나 콘택트렌즈 크기의 제한 때문에 신축성을 유지하면서 전원을 지속적으로 공급할 수 있는 무선충전 전원을 결합하는 것이 쉽지 않다는 점이다. 연구팀은 신축성 소재와 인쇄공정을 이용해 소프트 콘택트렌즈를 기판으로 해서 안테나-정류회로-슈퍼캐패시터로 이뤄진 무선충전 전원과 LED디스플레이를 결합하는데 성공했다. 특히 렌즈의 구부러질 때도 소자가 부서지는 것을 막고 충전용 단자가 노출되지 않도록 해 착용시 감전 위험도 없앴다.연구팀은 무선충전회로가 콘택트렌즈에 제작될 정도로 초소형이지만 LED 디스플레이를 구동시켜 빛을 내는데 충분하다는 것을 확인했다. 또 실제로 사람이 증강현실용 스마트 콘택트렌즈를 착용한 상태에서 무선충전이 되고 스마트 콘택트렌즈 내 LED 디스플레이를 작동할 수 있도록 전력을 공급하는 것을 확인했다. 또 렌즈 작동과정에서 발열현상이 나타나지 않았으며 렌즈 모양이 변하거나 눈물이나 보관액에 담겨져 있을 때도 기능을 유지했다. 연구팀은 실제 사용되는 소프트 콘택트렌즈 물질을 기판으로 렌즈 크기에 맞춰 무선충전에 필요한 슈퍼커패시티, LED 같은 전자소자를 초정밀 인쇄공정으로 그러 넣었다. 연구팀 관계자는 “이번 연구는 신축성 있는 실제 소프트 콘택트렌즈 소재에 무선충전 전원을 초소형으로 구현할 수 있는 인쇄기술을 개발한 것으로 다양한 웨어러블 기기의 무선전원 공급에 실마리를 제공할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

12월 첫 번째 금요일인 6일은 전국 대부분의 지역이 올 겨울 들어 최저기온을 기록했다. 특히 한반도 북서쪽에서 찬 공기가 들어오고 고기압의 영향으로 맑은 날씨를 보이면서 지표면 부근의 기온이 떨어지면서 전날보다 큰 폭으로 기온이 하락했다고 기상청은 설명했다. 오전 7시 기준으로 강원도 대관령이 영하 15.5도, 철원 15.3도, 경기도 파주 영하 14.9도, 동두천 영하 13.2도, 춘천 영하 11.8도, 서울 영하 10.5도 등을 기록했다. 특히 강원도 대관령은 체감온도가 19도까지 떨어진 것으로 기록됐다. 금요일보다는 다소 온도가 높아지겠지만 주말에도 이번 냉장고 추위는 계속 이어질 것으로 전망됐다. 기상청은 “7일은 중국 상해 부근에 위치한 고기압의 가장자리에 들겠지만 중부지방은 낮까지만 발해만 부근에서 남동진하는 기압골의 영향을 받아 전국이 구름이 많은 날씨를 보일 것”이라고 6일 예보했다. 7일 토요일 전국의 아침 최저기온은 영하 9도~0도, 낮 최고기온은 3~10도 분포로 전날보다 높겠지만 여전히 평년기온을 밑돌겠다. 지역별 아침 최저기온은 춘천 영하 8도, 세종 영하 7도, 대전 영하 4도, 서울, 광주, 대구 영하 3도, 부산 영하 1도, 제주 6도 등이다. 일요일인 8일에도 전국의 아침기온은 영하 10도~영상 3도, 낮 최고기온은 5~12도 분포를 보이겠다. 이번 추위는 다음주 화요일인 10일부터 다소 풀릴 것으로 기상청은 전망했다. 한편 발해만에서 남동진하는 기압골에 동반된 구름대가 서해상에서 발달해 들어오면서 경기북부와 강원영서 북부는 7일 오전, 서울과 경기 등 수도권과 강원 영서남부, 충청북부지역에는 낮 한 때 눈 또는 비가 내릴 것으로 기상청은 전망했다. 예상 적설량은 1㎝ 내외, 강수량은 5㎜ 미만이 될 것으로 보인다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

NASA 3년 앞질러… 발원지까지 감시 대기오염 상황·해양환경 실시간 추적 정확도 높인 초미세먼지 측정 기술도 한반도를 넘어 중국발 미세먼지까지 동아시아 전역의 대기오염 상황을 실시간으로 추적하는 정지궤도 위성이 세계 최초로 개발돼 내년 2월 발사된다. 과학기술정보통신부는 환경부, 해양수산부와 함께 3867억원을 투입해 미세먼지와 해양사고 등 환경감시에 최적화된 정지궤도 위성 ‘천리안2B호’를 개발 완료했다고 5일 밝혔다. 천리안2B호의 가장 큰 특징은 세계 최초로 미세먼지를 관측할 수 있는 환경탑재체가 장착된 정지궤도 위성이라는 점이다. 이는 미국항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA)에서 계획 중인 환경전용 정지궤도 위성 발사보다 2~3년 빠른 것이다. 지난 4일 대전 한국항공우주연구원에서 공개된 천리안2B호는 지난해 12월 발사돼 지난 7월부터 기상정보를 제공하는 정지궤도 기상위성인 ‘천리안2A호’와 쌍둥이 위성이다. 높이 3.8m, 무게 3400㎏의 천리안2B호는 천리안2A호와 마찬가지로 동경 128.2도, 적도 상공 3만 5786㎞에서 지구 자전속도에 맞춰 움직이면서 동아시아 지역을 정밀감시할 예정이다. 천리안2B호는 일본부터 인도네시아 북부, 몽골 남부까지 한반도 주변 동아시아 지역 전체를 관측해 미세먼지는 물론 이산화질소, 이산화황, 포름알데히드, 오존 등 20여종의 대기오염물질 정보를 파악할 수 있다. 특히 천리안2B호의 관측망을 활용하면 미세먼지의 이동경로를 추적할 수 있기 때문에 중국발 미세먼지 현황을 정확히 파악할 수 있게 된다. 국내 대규모 미세먼지 발생지역도 정밀 탐지가 가능해 해당 지역을 집중 관리하는 등 대기환경 개선정책 수립에도 활용할 수 있을 것으로 연구팀은 보고 있다. 천리안2B호에는 고성능 해양감시장비도 실려 적조, 녹조, 유류사고 등 해양재해 발생을 실시간 관측할 수 있다. 오염물질의 해양투기 감시, 해수 수질변화 장기간 추적도 가능해진다. 다목적 환경감시용 위성 천리안2B호는 내년 1월 5일 발사장소인 남미 프랑스령 기아나의 기아나 우주센터로 옮겨진 뒤 발사 준비상태 점검을 끝내고 2월 18일경 아리안5호 로켓에 실려 발사될 예정이다. 최재동 한국항공우주연구원 정지궤도복합위성사업단장은 “천리안2B호가 본격적으로 운용되는 2021년 이후부터는 우리나라를 포함한 동아시아에 분포한 대기오염물질의 배출과 장거리 이동 대기오염물질 농도를 스마트폰 영상으로도 손쉽게 확인할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 한편 한국표준과학연구원 가스분석표준센터 연구팀은 초미세먼지(PM2.5) 농도 측정의 정확성을 높여 수치의 신뢰성을 높일 수 있는 평가기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 초미세먼지 농도는 화력발전소 같은 대형 공장을 포함해 전국 수백여 곳에 설치된 측정소에 있는 측정기의 수치를 바탕으로 정해진다. 지금까지는 초미세먼지 측정기의 핵심 부품인 입경분립장치의 분리 효율을 정확히 평가할 수 있는 기술이 없었다. 측정기의 실제 성능을 검증하지 못한 채 사용돼 왔기 때문에 초미세먼지 농도 수치에 대한 신뢰도에 대한 문제는 끊임없이 제기돼 왔다. 연구팀은 이번 기술개발이 초미세먼지 농도 수치에 대한 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr