노년층의 가장 큰 고민거리는 바로 치매이다. 치매는 여러 가지 요인으로 발생하는데 절반 가까이가 알츠하이머로 인해 나타난다. 알츠하이머 치매는 뇌에 베타아밀로이드라는 단백질이 쌓이면서 나타나는 것으로 알려져 있지만 아직 정확한 분자유전학적 원인이 밝혀지지 않아 치료제가 개발되지 않고 있다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 알츠하이머 발병의 새로운 원인을 밝혀내 주목받고 있다. 카이스트 의과학대학원, 한국과학기술정보연구원(KISTI) 국가슈퍼컴퓨팅본부, 서울대 의대, 연세대 의대 스탠리의학연구소, 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 공동연구팀은 노화 과정에서 나타나는 후천적 뇌 돌연변이가 알츠하이머의 원인 중 하나라고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 12일자에 실렸다. 기존에 알츠하이머 유전체 연구는 주로 환자의 손과 발에서 채취한 혈액을 이용해 전장유전체 연관분석을 하거나 가족력이 있는 환자들에게서 발견된 일부 유전자들에 대한 분석이 주를 이뤘다. 연구팀은 알츠하이머를 앓다 사망한 52명의 뇌 조직을 제공받아 ‘전장 엑솜 유전체 서열 데이터 분석’ 기술을 통해 알츠하이머에 존재하는 뇌 체성 유전변이를 찾아냈다. 또 뇌 체성 돌연변이가 알츠하이머의 중요원인으로 알려진 신경섬유다발 형성을 비정상적으로 증가시킨다는 사실도 이번에 밝혀졌다. 이정호 카이스트 교수는 “이번 연구는 알츠하이머 원인으로 여겨지는 신경섬유다발 형성에 체성 유전변이가 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 직접적으로 확인했다는데 의미가 크며 앞으로 퇴행성 뇌신경질환 연구에 큰 도움을 줄 수 있게 될 것”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 세계자연보호기금(WWF)과 호주 뉴캐슬대 공동연구팀은 전 세계 1인당 매주 평균 신용카드 1장 분량인 5g의 미세플라스틱을 자신도 모르게 먹는다는 충격적인 연구결과를 발표했다. 현대 사회에서 다양한 일상상활과 산업활동에서 사용되는 플라스틱이 사용후 미세플라스틱으로 분해돼 심각한 환경문제를 일으키고 있다. 한국도 예외는 아니어서 정부가 범부처 연계협력을 통해 미세플라스틱 통합 관리에 나선다. 정부는 16일 유영민 과학기술정보통신부 장관 주재로 ‘제6회 과학기술관계장관회의’를 서울 광화문 정부서울청사에서 열고 이 같은 내용의 안건을 논의했다. 정부는 미세플라스틱으로 인한 사회적 불안 해소, 국민건강 관리기반 마련을 위해 단기 및 중장기적 대응방안을 마련했다. 우선 미세플라스틱 발생을 최소화하기 위해 플라스틱 예방적 차원의 폐기물 관리정책을 수립해 관리할 계획이다. 또 미세플라스틱 측정과 분석 표준화 기술을 마련해 오염실태는 물론 인체 및 생태 위해성 연구를 추진하겠다는 방침이다. 이와 동시에 플라스틱을 대체할 수 있는 물질이나 신소재를 개발해 인체, 생태계, 산업계에 미치는 영향을 줄이고 발생된 미세플라스틱을 효과적으로 처리하고 제어할 수 있는 방법을 찾겠다고 밝혔다. 특히 과학기술을 바탕으로 미세플라스틱 문제를 해결하기 위해 환경부가 주관부처가 돼 과기부, 해양수산부, 산업부, 보건복지부, 농식품부, 식품의약품안전처, 농업진흥청이 참여한 범부처 협의체를 2020년부터 운영하게 된다. 이와 함께 미세플라스틱 대응을 위한 연구개발(R&D) 사업을 2021년부터 추진하겠다는 계획이다. 이 밖에도 이번 관계장관회의에서는 중앙정부와 지방정부간 수평적 협력체계 구축을 통해 지역 연구개발(R&D)을 활성화시키기 위한 ‘지방분권 시대에 걸맞은 지역R&D 체계 개선방안’, 연구시설의 효율적 운영과 활용을 위한 ‘연구시설 전주기 관리체계 구축방안’이 논의됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 무인비행체인 드론이 다양한 분야에서 활용되고 있다. 드론 활용이 다양해지다 보니 드론을 막기 위한 ‘안티 드론’ 기술도 함께 발달하고 있다. 현재 드론 탐지 분야에서는 이스라일 라다(RADA)의 레이더가 최대 3㎞ 떨어져 있는 드론까지 찾아낼 수 있을 정도로 독보적인 기술을 갖고 있다. 국내 연구진이 중소기업들과 함께 이스라엘 라다에 버금가는 드론 탐지 시스템을 개발해 주목받고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 협동로봇융합연구센터, 미국 캘리포니아주립대 전자·컴퓨터공학과 공동연구팀은 3㎞ 이상 떨어진 초소형 드론까지 구별해 낼 수 있는 레이더를 개발했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 전기전자공학회(IEEE)에서 발행하는 국제학술지 ‘IEEE 지오사이언스 앤 리모트 센싱 레터스’에 최신호에 실렸다. 연구팀은 능동위상배열(AESA) 레이더 기술과 초고해상도 레이더 신호처리 기술을 접목시켜 3㎞ 이상 떨어져 있는 곳에 있는 드론의 위치를 정확하게 찾아낼 수 있는 기술을 개발했다. 능동위상배열은 레이더 안테나에 배열된 레이더 모듈들이 각자 전파 송수신 방향을 찾아낼 수 있는 장치를 갖고 있어 탐지 거리를 늘릴 수 있게 해주는 기술이다. 또 초고해상도 레이더 신호처리기술은 위치 추정 정확도를 높이는데 도움이 된다. 또 연구팀은 ‘생성적 적대 신경망’(GANs)이라는 차세대 인공지능 심층학습 기술을 활용해 식별률을 높였다. 인공지능은 학습 데이터가 많을수록 인식률이 높아지는데 GANs는 적은 데이터 양만으로도 스스로 학습해 관련 데이터들을 생성해 내 인공지능 인식률을 높여 표적을 쉽게 식별할 수 있도록 하는 기술이다. 이번에 개발한 레이더 시스템 내부의 송신부, 수신부, 안테나, 신호처리플랫폼 등 하드웨어 부품을 100% 국내 중소기업들과 공동 개발했다. 오대건 DGIST 박사는 “이번 연구는 멀리 떨어져 있는 초소형 드론 탐지 시스템으로는 최고 수준으로 국내 기업들과 협업해 개발했다는데 큰 의미가 있다”라며 “드론 탐지 뿐만 아니라 선박, 항공, 감시 정찰 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

생물계는 박테리아로 알려진 세균, 진핵생물, 고세균 크게 세 영역으로 나뉜다. 고세균의 경우 세균처럼 핵이 없는 원핵생물이지만 유전적 특징이 달라 세균과는 전혀 다른 제3의 생물계로 분류된다. 고온, 고압, 고염도 등 극한 환경, 특히 원시 지구와 유사한 환경에서도 잘 자라기 때문에 고세균이라는 이름이 붙여졌다. 국내 연구진이 고세균의 생존과 관련해 중요한 사실을 새로 발견했다. 충북대 미생물학과 이성근 교수팀은 서해 바닷물에서 고세균의 군집과 활성을 조절하는 바이러스를 분리해내 그 존재를 확인하는데 성공하고 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 16일자에 발표했다. 고세균은 열수구, 유황온천 같은 극한환경부터 일반환경까지 다양한 곳에서 서식한다. 특히 해양 생태계 전체 미생물의 약 30%를 차지하고 있으며 해양에서의 탄소, 질소 순환에 핵심적 역할을 해 지구온난화를 일으키고 오존층을 파괴하는 아산화질소를 발생시키는 대표적인 미생물로 알려져 있다. 이를 밝혀내기 위해 해양 고세균을 분리하려고 하지만 배양이 쉽지 않아 연구가 극히 드문 상태이다. 더군다나 고세균의 군집과 활성을 조절하는 바이러스의 존재가 주목받았지만 바이러스의 실체에 대해 구체적으로 밝혀지지는 않았다.연구팀은 서해 바닷물에서 특정 계절에 눈에 띄게 개체수가 증가하는 2종류의 해양 고세균에 주목했다. 이를 토대로 바닷물에서 고세균에 영향을 미치는 바이러스를 분리하는데 성공했다. 분리한 바이러스를 분석한 결과 해양 고세균이 바이러스에 감염되면 질소의 산화작용이 멈추고 유기물이나 비타민B12 등의 물질을 방출하는 것으로 확인됐다. 특히 일반적인 바이러스는 숙주세포를 녹여 영향을 미치는데 고세균 바이러스는 증식하면 혹처럼 튀어나와 분리되는 출아법으로 방출된다는 사실도 밝혀졌다. 이성근 교수는 “이번 연구는 바닷물에 많은 고세균을 감염시키는 바이러스의 존재를 처음으로 발견해 지구 물질 순환을 이해하는 기반을 마련한데 의미가 크다”라며 “극한 환경에서 존재하는 것으로 알려진 레몬 형태의 바이러스를 이번에 발견해 기후변화 예측에도 선도적으로 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘꿈의 신소재’ 그래핀은 탄소 원자의 얇은 한 층 두께의 물질로 최근 2차원물질 반도체 소재로 주목받고 있다. 반도체로 상용화되기 위해서는 그에 걸맞는 크기로 만드는 것이 중요한데 쉽지 않다는 것이 문제이다. 국내 연구진이 포함된 국제 공동연구팀이 반도체로 상용화 하기 위해 대면적화하는 기술을 개발하는데 성공했다. 기초과학연구원(IBS) 다차원 탄소재료 연구단, 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 연구진은 중국 북경대 물리학부, 청두 국립전자과기대, 광저우 화남사범대, 송샨호 재료과학연구소 등 중국 연구진들과 함께 불소(F)를 이용해 기존보다 3배 빠른 속도로 그래핀을 성장시키는데 성공하고 화학 분야 국제학술지 ‘네이처 케미스트리’ 16일자에 발표했다. 그래핀처럼 원자 두께의 2차원 소재는 얇고 잘 휘면서도 단단하다는 특징 때문에 차세대 반도체 소재로 각광받고 있다. 그러나 반도체로 만들기 위해서는 대면적 제작이 쉽지 않고 대면적 제작 시간이 지나치게 오래 걸린다. 많은 연구자들이 원료물질을 바꾸거나 온도 조절 같은 제조환경 변경으로 제조시간을 단축하는 방법을 찾았지만 그래핀 성장을 완전히 제어할 수 없어 근본적인 해결책이 필요했다. 연구팀은 원자나 분자가 화학결합을 할 때 다른 전자를 끌어들이는 전기음성도가 높은 불소에 주목했다. 그러나 반응성이 큰 불소기체는 곧바로 주입할 경우 다른 물질과 결합해 독성물질을 만들어 낼 수 있다. 이 때문에 공간적으로 제한된 부분에서만 국소적으로 불소를 활용하는 방법을 찾아냈다. 연구팀은 금속기판에 불소를 함유한 금속불화물을 사용하고 그 위에 얇은 구리 필름을 올린 형태의 기판을 제작했다. 그 다음 온도를 높여 불소가 금속불화물에서 방출되도록 했다. 이렇게 되면 불소는 금속불화물과 구리 필름 사이 10~20㎛(마이크로미터)의 좁은 공간에 머물게 된다. 이 틈 속에서 불소로 인해 메탄가스는 더 분해되기 쉬운 형태의 기체로 바뀌고 결국 그래핀은 원료인 탄소를 손쉽게 얻어 더 빠르게 성장하게 되는 것이다.이번에 새로 개발된 기술은 분당 12㎜의 속도로 그래핀을 성장시켰다. 기존 그래핀 성장속도는 3.6㎜에 불과했다. 10㎠ 그래핀을 만들 때 10분이 걸렸다면 이번 기술을 활용하면 3분 정도 단축시킬 수 있게 된 것이다. 연구팀은 2차원 부도체 물질은 육방정계 질화붕소와 반도체 물질인 텅스텐 이황화물 성장에도 도움이 되는 것을 확인했다. 펑 딩(UNIST 특훈교수) IBS 다차원 탄소재료 연구단 그룹리더는 “이번 연구는 2차원 물질의 성장과정에서 불소를 국소적으로 주입하는 간단한 방식으로 상용화 걸림돌이 되던 성장속도 문제를 해결한 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

레이저는 여러 가지 목적으로 이용되지만, 군사 목적으로 사용되는 경우는 대부분 레이저 유도 무기처럼 정밀 공격 무기를 보조하는 역할이다. 하지만 최근에는 여기서 한 걸음 더 나아가 직접 목표를 파괴하는 무기로 개발하려는 연구가 활발하다. 레이저가 SF 영화에서 묘사된 것처럼 모든 것을 파괴하는 광선 무기는 아니지만, 특수 목적 무기로 상당한 가능성이 있기 때문이다. 예를 들어 레이저는 소형 드론이나 미사일을 공격하는데 기존의 방공포나 미사일보다 더 유용하다. 현재 있는 만약 인구 밀집 지대에서 드론을 공격해야 한다면 만약의 경우 민간인 피해가 우려되는 방공포나 미사일보다 목표만 정확히 맞출 수 있는 레이저가 훨씬 유리하다. 더 나아가 소모성 무기가 아니라 전력만 공급하면 여러 번 발사가 가능한 무기라는 점도 큰 장점이다. 별도의 탄약이나 미사일을 보급할 필요가 없고 발사 비용도 매우 저렴하다. 비록 현재 나와 있는 레이저 무기의 출력이 약해 드론보다 큰 표적에 대해서는 유용하지 않지만, 기술발전에 따라 점점 출력이 커지고 있어 전장에서 활용도가 커질 것으로 예상된다. 이런 이유로 미국을 포함한 서방 주요 국가들이 레이저 공격 무기 개발에 집중하고 있다. 영국 국방부는 2017년 레이저 직접 에너지 공격 무기(Laser Directed Energy Weapon·LDEW) 프로그램에 3000만 파운드(약 440억 원)를 투자했다. 이 프로그램은 레이저로 직접 표적을 파괴하는 실증기를 만드는 사업이다. 이에 더해 최근 영국 국방부는 레이저 및 전파를 이용한 지향성 에너지 무기(Directed Energy Weapons·DEWs) 사업에 1억 3000만 파운드 (약 1924억원)을 추가로 투입해 2023년까지 영국 해군의 군함과 육군의 차량/헬리콥터에 레이저 무기를 테스트할 계획이다. 영국 국방부는 현재 개발하는 레이저 및 전파 무기 시스템의 상세한 제원은 밝히지 않았지만, 다른 국가에서 개발하는 레이저 무기와 마찬가지로 드론처럼 작고 빠른 표적을 공격하는 용도의 무기로 생각된다. 이미 미국은 드론, 지뢰 제거 용 레이저 무기의 개발을 상당히 진행했으며 독일의 대표적 군수 업체인 라인메탈(Rheinmetall AG) 역시 소형 드론을 파괴할 수 있는 레이저 무기를 시연했다. 아직은 초기 개발 및 적용 단계지만, 앞으로 레이저 무기는 전쟁의 양상을 바꿀 잠재력을 지니고 있다. 대표적인 약점인 낮은 출력 역시 기술 개발을 통해 극복해 나가고 있다. 레이저 무기는 우리나라 역시 관심을 가져야 할 미래 무기 체계 중 하나일 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

“좋은 음식이라도 소금으로 간을 맞추지 않으면 그 맛을 잃고 만다”라는 말이 있듯이 16~17세기 대항해시대를 거쳐 동양의 향신료가 발견되기 전까지 서양에서는 소금이 유일한 조미료였다. 수많은 조미료들이 있지만 소금은 여전히 많은 음식에 조미료로 쓰이면서 음식의 맛을 더해주는 주방의 핵심 식재료이다. 적당량의 소금은 음식의 풍미를 더해주고 입맛을 돋우지만 지나치게 많이 섭취할 경우는 각종 성인병의 원인이 된다. 이 때문에 세계보건기구(WHO)에서는 소금의 적정 섭취량을 정해 권고하고 있다. 최근 예방의학자들이 전 세계 국가들의 소금섭취량을 분석한 결과 중국인들 소금섭취량이 가장 많은 것으로 조사됐다. 영국 퀸메리 런던대 의대 울프슨 예방의학연구소 연구팀은 중국인들의 일일 소금 섭취량이 권장량의 두 배 이상으로 전 세계에서 가장 높다는 연구결과를 미국의학회에서 발행하는 의학분야 국제학술지 ‘미국심장의학회지’ 12일자에 실렸다. 연구팀은 중국 전역의 어린이 900명과 2만 6000명의 성인을 대상으로 한 소금섭취량 관련 국가통계 조사자료와 EMBASE, MEDLINE, Scopus와 같은 의학연구데이터베이스에서 관련 연구들을 추출해 메타분석을 통해 비교분석을 실시했다. 그 결과 중국 성인들은 하루 10g 이상의 소금을 섭취하고 있으며 3~6세 아이들은 5g 이상, 청소년들은 9g 넘는 소금을 섭취하는 것으로 조사됐다. WHO는 성인 기준 하루 5g 이상의 소금을 섭취하는 것을 금지하도록 권고하고 있다. 이와 함께 최근 40년 동안 중국인들의 소금 섭취량은 꾸준히 증가했으며 계속 세계적으로 높은 수준을 유지해온 것으로 확인됐으며 남부지방과 북부지방의 차이도 확인됐다. 중국 북부지방의 경우는 하루 11.2g의 소금을 섭취해 전 세계적으로 가장 많은 염분섭취 지역으로 확인됐지만 1980년대 일일 12.8g보다는 줄었으며 계속 줄어가는 추세라고 연구팀은 설명했다. 이는 염분 섭취와 관련한 정부의 식습관 교육과 함께 절임음식에 대한 의존도가 낮아지고 사철 채소 섭취가 늘었기 때문으로 분석된다. 반면 중국 남부지방은 1980년대 하루 8.8g에서 2010년대 10.2g으로 염분 섭취가 오히려 늘었다. 이는 가공식품 소비 증가와 외식의 증가 때문으로 보고 있다. 소금의 과다 섭취는 뇌졸중과 심장질환의 주요 원인인 혈압을 상승시키는데 중국의 연간사망자 중 40%가 고혈압 때문에 직간접적으로 사망하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 혈압을 낮추는 효과를 가진 칼륨 섭취량도 함께 관찰했다. 분석 결과 중국인들은 지난 40년간 칼륨섭취량은 지속적으로 줄어들었으며 모든 연령대에서 권장량의 절반 이하를 섭취하는 것으로 나타났다. 한편 중국 다음으로 소금 섭취가 많은 나라는 몬테네그로(10.7g), 포르투갈(10.5g), 베넹(9.9g), 이탈리아(9.7g), 인도(9.1g), 미국, 오스트리아(9.0g) 등으로 나타났다. 펭 허 퀸메리 런던대 의대 교수(환경·예방의학)는 “소금 섭취를 줄이고 칼륨 섭취를 늘리기 위해서는 정부에서 제대로 된 식습관 교육과 홍보가 필요하다”라면서 “어린 시절부터 소금 섭취가 많으면 이른 나이에 혈압이 높아질 가능성이 있기 때문에 중국인들의 미래 건강에 심각한 영향을 미쳐 막대한 사회적 비용이 들 수 있다”라고 경고했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구온난화로 인해 전 세계는 여름철에는 폭염과 폭우, 홍수, 겨울에는 혹한과 폭설 등으로 몸살을 앓고 있다. 이 때문에 많은 연구자들은 지구온난화의 원인이 되는 이산화탄소를 대기 중에서 제거하기 위한 다양한 방법을 고민하고 있다. 현재 연구되고 있는 이산화탄소 포집·저장 기술(CCS)은 이산화탄소를 저장해 깊은 바닷속이나 지하 빈공간에 넣어두는 것이 주를 이루고 있다. 그런데 식물학자들이 나무의 뿌리를 땅 속 깊숙이 뻗어나가도록 만들어 좀 더 친환경적으로 이산화탄소를 제거할 수 있는 방법을 찾아냈다. 미국 솔크생물학연구소, 오스트리아 그레고리멘델 분자식물생물학연구소 공동연구팀은 식물의 뿌리가 땅 속 깊이 자라는지 얕게 자라는지를 결정하는 유전자를 발견해 기후변화에 강한 식물을 개발할 수 있게 됐다는 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 12일자에 발표했다. 이번 연구는 솔크연구소에서 추진 중인 ‘하니싱 플랜트 이니셔티브’(Harnessing Plants Initiative)의 일환으로 진행된 것이다. 하니싱 플랜트 이니셔티브는 대기 중 이산화탄소를 줄여 기후변화를 막기 위한 계획으로 보다 튼튼하고 땅 속 깊이 뿌리를 내릴 수 있는 식물을 개발해 이산화탄소를 포집해 오래 지하에 저장할 수 있도록 하기 위한 것이다. 식물의 뿌리는 식물이 지탱할 수 있는 지지기능과 잎에서 만든 양분을 저장하고 물을 흡수하는 기능도 갖고 있다. 연구팀은 뿌리가 산소와 이산화탄소 교환에도 중요한 역할을 한다는 점에 착안했다. 연구팀은 생물학 연구에 많이 쓰이는 애기장대를 이용해 식물의 줄기와 뿌리 끝에서 세포벽을 신장시켜 길이 생장을 촉진시키는 식물생장호르몬의 일종인 ‘옥신’ 분비를 조절하는 유전자와 작동메커니즘을 분석했다. 옥신이 식물 생장에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있지만 구체적으로 뿌리 생장구조에 어떻게 영향을 미치는지는 정확하게 알려져 있지 않은 상태다.분석 결과 연구팀은 ‘EXOCYST70A3’라는 유전자가 옥신의 촉진을 분비해 뿌리 생장구조를 직접적인 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다. 실제로 연구팀은 EXOCYST70A3 유전자를 변형시킨 결과 뿌리 생장구조가 변화되고 더 많은 뿌리가 더 깊숙이 파고 들어간다는 사실을 확인했다. 연구팀은 이번 연구결과가 궁극적으로 더 많은 이산화탄소를 저장할 수 있는 식물을 개발하는 한편 강수량에 따라 성장 속도를 조절하고 오래 살아남을 수 있는 식물을 만드는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 볼프강 부쉬 솔크연구소 교수는 “증가하고 있는 이산화탄소의 양을 줄이기 위해 다양한 방법들이 연구되고 개발되고 있지만 가장 효과적이고 친환경적인 방법은 결국 식물을 이용하는 것”라면서 “생물체는 그 구조와 기능이 믿을 수 없을 만큼 복잡하기 때문에 식물 분자 메커니즘을 환경 반응에 연계한다는 것이 쉽지 않은 일이지만 어쨌든 이번 연구결과는 하니싱 플랜트 이니셔티브의 첫 번째 성과”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

#휴식을 취할 때나 취미활동으로 음악감상을 할 때는 시끄럽거나 전위적인 음악을 듣는 사람이라도 일이나 공부를 할 때 배경음악은 잔잔하거나 잘 조화된 음악을 틀어놓는 경우가 많다. 엇박자가 나거나 음이 조화를 이루지 않는 음악은 신경을 거슬리게 만들어 일이나 공부에 집중할 수 없기 때문이다. #아이에게 큰 소리로 화를 낸 것도 아닌데 하루 종일 시무룩한 표정을 하고 있는 경우가 있다. 나중에 아이에게 물어보면 평소와 달리 냉정한 목소리로 말을 해 소리를 지른 것보다 더 상처를 받았다는 것이다. 부모는 기억을 못하는데 아이들은 부모의 미세한 음성 변화까지 인식할 수 있는 것일까. 그렇지만 실제로 사람들은 가까운 이들의 미세한 음성 변화만으로도 정확하게 기분을 파악하는 경우가 많다. 최근 과학자들이 뇌의 청각회로는 부드러운 음성이나 잘 조화된 음악에 민감하게 반응하도록 진화됐다는 사실을 밝혀냈다. 미국 컬럼비아대 주커만 마음·뇌·행동연구소, 매사추세츠공과대(MIT) 뇌인지과학과, 프랑스 파리 과학인문학대(PSL) 인지과학과, 하버드대 음성·청각 생명과학공학프로그램, 국립보건원(NIH) 산하 국립신경질환·뇌졸중연구소 공동연구팀은 다른 영장류들과는 달리 인간의 뇌에는 조화로운 음률을 가진 소리에 더 민감하게 반응한다고 12일 밝혔다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 원숭이와 건강한 성인남녀를 대상으로 일련의 음악과 목소리를 들려주면서 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 소리에 대한 뇌의 반응을 관찰했다. 연구팀이 원숭이와 사람들에게 들려준 음악은 화성적으로 잘 조화된 음악과 적절한 높낮이를 가진 중저음의 목소리, 톤이 없는 소리와 소음을 각각 들려줬다. 연구팀은 사람과 원숭이 뇌의 청각피질이 동일하게 반응했지만 사람의 뇌는 원숭이와는 달리 특정 음, 특히 조화로운 음악과 목소리에 민감하게 반응한다는 사실을 발견했다. 연구팀은 추가 실험을 통해 사람의 뇌는 소리의 크기와는 상관없이 음의 조화, 음색에 따라 민감하게 반응한다는 사실을 밝혀냈다. 베빌 콘웨이 NIH 박사는 “이번 연구결과는 언어와 음악에 내재된 소리의 특징 중 하나임 화음이 인간 두뇌의 정보처리 방식을 근본적으로 변화시켰을 것이라는 점을 보여주고 있다”라면서 “이번 연구는 그동안 원숭이를 이용한 많은 실험에서 특히 청각적 과제를 수행하도록 하는 것이 어려웠던 이유도 훌륭하게 설명해주고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

제헌절인 오는 17일 수요일에 달의 일부가 지구에 가려지는 부분월식 현상이 일어난다. 한국천문연구원은 “17일 새벽 5시 1분 18초에 부분식이 시작되고 6시 30분 48분에 최대식이 진행되는 부분월식 현상이 일어나는데 달이 지는 시각이 새벽 5시 23분이기 때문에 육안으로 관측하는 것은 쉽지 않겠다”고 12일 밝혔다. 월식은 태양-지구-달이 일직선으로 늘어설 때 발생하는 현상으로 지구 그림자 속으로 달이 들어가는 것을 말한다. 지구 그림자는 태양빛이 전혀 보이지 않는 본그림자인 본영(本影)과 태양빛이 일부 보이는 반그림자인 반영(半影)으로 나뉘어진다. 부분월식은 태양과 지구, 달이 정확히 일직선으로 늘어서지 않고 약간 어긋나 있어서 달이 지구의 본영에 완전히 들어가지 않고 일부만 가려지는 현상이다. 월식은 달의 왼쪽부터 시작되는데 가려진 달의 부분은 붉은 색을 띠게 된다. 지구의 반영에 달의 일부가 들어가는 반영식 때는 달의 밝기가 크게 줄지 않기 때문에 월식이 일어나는지 알아채지 못하는 경우가 많다.새벽 3시 42분 6초에 달이 지구 반그림자 안으로 일부 들어가는 반영식은 3시 42분 6초에 시작돼 육안으로 관측가능하지만 5시 1분 18초에 시작되는 부분식은 달의 고도가 3도 가량으로 매우 낮기 때문에 해안가 등 일부 지역에서만 관측이 가능하다. 한국에서 볼 수 있는 다음 월식 일정은 2020년 1월 11일에 나타나는 반영월식과 2021년 5월 26일 달 전체가 지구 그림자에 가려지는 개기월식이 예정돼 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

소서와 대서 사이에 있어 본격적인 여름더위가 찾아온다는 초복은 삼복의 시작이다. 초복인 12일은 전국의 낮 최고기온이 30도를 넘나들며 초복 더위를 실감케 하겠다. 그러나 주말에는 제주도를 비롯한 남부지방에는 장맛비가 내리고 그 밖의 지역은 소나기가 내리는 곳이 많겠다. 기상청은 “12일 전국의 낮 최고기온은 낮 기온은 25~30도 분포로 어제보다 2~3도 높아질 것으로 보이며 주말에도 비슷한 수준의 기온을 보이겠지만 평년(25~29도)과 큰 차이가 나지 않는 날씨가 되겠다”라고 12일 밝혔다. 평년과 비슷한 수준이어서 폭염, 무더위라고 할 정도는 아니라는 설명이다. 13일 전국의 예상 아침 기온은 19~22도, 낮 최고기온은 25~30도 분포를 보이겠으며 지역별 낮 최고기온은 춘천 30도, 서울, 대전, 대구 29도, 광주 28도, 부산 26도, 제주 25도 등이 되겠다. 한편 주말인 13일에는 전국이 서해상에 위치한 고기압의 가장자리에 들겠지만 중부지방은 북쪽을 지나는 약한 기압골의 영향도 받기 때문에 흐리고 비오는 곳이 많겠다. 특히 제주도의 경우 제주 남쪽 해상으로 일시적으로 북상하는 장마전선의 영향으로 낮에 장맛비가 내릴 것이라고 기상청은 전망했다. 12일 오후 경기동부와 강원 영서에는 5~10㎜, 13일 오후에는 남부 내륙을 중심으로 5~20㎜의 소나기가 내리겠다. 주말 제주도에 내리는 장맛비는 5~20㎜ 수준이 될 것으로 기상청은 내다봤다. 기상청 관계자는 “12~14일 사이에 비나 소나기가 내리는 지역에서는 천둥과 번개가 동반될 가능성이 높은 만큼 시설물 관리와 안전사고에 유의해달라”도 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영화 ‘아이언맨’에 나오는 아이언맨 수트나 영화 ‘배트맨’의 주인공 배트맨이 착용하는 검은 색 수트는 특별한 능력을 가져다 준다. 그런데 국내 연구진이 아이언맨이나 배트맨 수트처럼 입기만 해도 근력을 내는데 도움이 되는 ‘의복형 웨어러블 로봇’을 개발해 화제다. 한국기계연구원 로봇메카트로닉스연구실 연구팀은 옷감처럼 가볍고 접거나 말수도 있어 일상복처럼 만들어 입고 근력을 보조받을 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 실렸다. 많은 사람들이 알고 있는 근력보조 로봇은 외골격 로봇으로 모터나 공압구동 방식으로 장치가 크고 무거우며 움직일 때 소음이 발생하기 때문에 활용도가 다소 떨어진다. 그런데 웨어러블 로봇은 착용을 하면 걷기 힘든 사람들의 걸음걸이를 돕거나 무거운 물체를 운반할 때 쉽게 들 수 있도록 기계적 힘을 더해주는 장치이다. 로봇이 인간을 감싸는 형태이기 때문에 다양한 분야에서 적용이 가능하다.연구팀은 형상기억합금에 전류가 흐르면 수축된다는 점에 착안했다. 연구팀은 직경 0.5㎜ 이하의 가느다란 형상기억합금을 스프링 다발로 옷감형 유연구동기를 만들었다. 옷감형 유연구동기는 무게가 20g 수준으로 가벼우면서도 근육처럼 수축하면 10㎏ 정도의 무게를 지탱하고 들어올릴 수 있는 것으로 확인됐다. 실제로 옷감형 유연구동기로 만든 의복형 웨어러블 로봇은 배터리, 제어기 등을 모두 포함해서도 약 1㎏ 정도에 불과해 일반 성인이 입는 봄, 가을용 점퍼 수준이다. 근력보조가 필요할 때만 선택해 로봇을 움직일 수 있기 때문에 전력낭비가 적고 배터리가 방전된 상태에서도 일상복 처럼 입을 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 상체 근력 보조 뿐만 아니라 어깨, 허리, 다리 등 전신을 보조할 수 있는 의복형 웨어러블 로봇을 개발할 계획이다.박철훈 기계연구원 박사는 “이번에 개발한 의복형 웨어러블 로봇은 택배, 물류 등 신체 일부를 반복적으로 사용하는 분야의 작업환경을 개선하고 고령화 시대가 되면서 나타날 수 있는 노동인력 감소문제 해결은 물론 노약자의 일상생활을 보조할 수 있는 재활기구로도 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국인에게서 많이 나타나는 중증질환을 조기진단하고 유전체 기반 질병위험도를 예측할 수 있는 차세대 한국인 유전체 분석시스템 개발이 시작됐다. 한국생명공학연구원, 한국한의학연구원, 충남대병원, 대전테크노파크바이오융합센터 등 산업계와 연구계, 병원 등 다양한 기관으로 구성된 연구팀은 2022년까지 140억원이 투입되는 ‘유전자의약산업진흥 유전체 분석시스템 구축사업’에 착수한다고 11일 밝혔다. 현재 한 사람의 게놈을 완전히 해독하는 비용은 약 1000달러 수준까지 떨어졌고 기술발전으로 분석 비용은 지속적으로 감소할 것으로 예상되고 있다. 특히 개인 맞춤형 질병, 진단을 수행하는 정밀의료의 빠른 발전과 산업화는 물론 중증 질환의 조기진단과 치료를 위해서도 유전체 해독기술의 발전과 실용화는 필수적이다. 연구팀은 이번 사업을 통해 대용량 유전체 정보를 분석할 수 있는 최신 염기서열 분석장비를 구축하고 운용해 대규모 유전체 데이터를 값싸고 신속하게 생산할 수 있는 유전체 정보생산 플랫폼을 구축할 계획이다. 또 펩타바이트 수준에 이르는 대용량 빅데이터 유전체 정보와 관련 정보를 저장하고 관리하는 전산시스템구축에도 나설 계획이다. 이를 위해 차세대 한국인 유전체 분석지원센터를 구축해 중증질환 관련 유전체 빅데이터 분석 플랫폼 기반 조기진단 기술, 유전체 기반 질병 위험도 예측과 진단기술, 빅데이터 분석결과를 공유하고 활용할 수 있는 클라우드 시스템과 클라이언트 컴퓨팅 시스템을 만들고 이를 바탕으로 산-학-연-병원의 협력체계로 혁신기업을 육성하겠다는 목표를 세웠다. 사업총괄책임자인 김선영 생명공학연구원 유전체맞춤의료전문연구단 박사는 “이번 사업으로 차세대 염기서열분석 기술의 발전과 분석비용이 감소되는 효과와 함께 유전체 서비스 시장을 크게 확장해 유전체 산업의 고성장을 기대할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

美·소련 냉전으로 촉발… 예산 201조원 투입 과학적 탐구대상이라는 사고 전환 가져다줘 NASA, 반세기 지나 ‘아르테미스’ 계획 발표 2024년까지 달궤도 우주정거장 건설하기로“우리는 10년 내로 달에 사람이 안전하게 다녀올 수 있도록 모든 노력을 기울여야 합니다.” “우리는 달에 가기로 했습니다. 우리는 60년대가 끝나기 전에 달에 갈 것이며 다른 여러 가지 일도 할 겁니다. 쉬운 일이기 때문이 아니라 어려운 일이기 때문입니다.” 미국 존 F 케네디 대통령의 1961년 5월 25일 상·하원 합동연설과 이듬해 9월 12일 라이스대 연설은 인류의 오랜 꿈이었던 달 착륙을 현실화하겠다는 첫 목소리였다. “이 첫걸음은 한 인간에게는 작은 발걸음이지만 인류 전체에게는 커다란 첫 도약입니다.” “엄청난 폐허로군요.” 1969년 7월 20일 오후 10시 56분(미국 동부시간), 아폴로 11호 선장 닐 암스트롱과 버즈 올드린이 달에 발을 내디디며 낸 목소리는 케네디 대통령의 연설에 대한 답이었다.냉전체제하에서 미국과 경쟁하던 구소련은 1957년 최초의 인공위성 스푸트니크 1호 발사, 1961년 4월 12일 최초의 우주인 유리 가가린을 배출하면서 우주탐사에서 한 걸음 앞서 나갔다. 이에 미국은 소련이 달성하지 못한 목표인 ‘인간의 달 착륙’이라는 카드를 내놨다. 그러나 당시 미국 과학자와 공학자들은 1960년대 말까지 사람을 달에 보낸다는 것은 불가능하다고 생각했다. 달에 사람을 보낸다는 임무를 부여받은 미국항공우주국(NASA)이 가장 먼저 고민한 것은 ‘어떻게 보낼 것인가’라는 문제였다. 세 가지의 유력한 방식이 제기됐는데 가장 먼저 고려됐던 것이 강력한 추진력을 가진 로켓을 달에 직접 발사하는 ‘직행 도달’ 방식이었다. 가장 단순하고 쉬워 보이지만 달까지 사람을 보낼 정도의 거대한 로켓이 다시 달에서 지구로 돌아오기 위해 이륙할 수 있겠냐는 문제가 제기되면서 폐기됐다. 다음으로 지구 저궤도에 여러 로켓을 쏘아올려 우주공간에서 도킹시켜 조립한 다음 달로 보내는 ‘지구궤도 랑데부’ 방식과 사령선, 착륙선으로 이뤄진 우주선을 타고 달까지 간 다음 착륙선만 달에 내려갔다가 다시 올라와 사령선과 결합해 지구로 복귀하는 ‘달궤도 랑데부’ 방식이 제기됐다. 결국 시간과 비용이 가장 적게 드는 달궤도 랑데부 방식이 채택됐다. 1961년부터 1972년까지 약 10년 동안 이어진 아폴로 프로그램에 공식적으로 투입된 예산은 약 254억 달러로 현재 물가가치를 반영하면 약 1700억 달러(약 201조원)에 이르는 것으로 알려져 있다. 미국의 달 착륙 프로그램이 순조로웠던 것으로 생각하기 쉽지만 아폴로 프로그램은 많은 실패와 시행착오를 거쳤다. 1967년 아폴로 1호에 탑승할 예정이었던 우주인 3명은 모의시험 훈련 중 전선에서 튄 스파크로 인해 발생한 화재 때문에 우주선 안에 갇힌 채로 사망했다. 1968년 12월 달 궤도에 처음 진입한 아폴로 8호에 이어 6개월 사이에 9, 10호를 발사해 달 궤도의 안정적 진입을 재시험한 뒤 1969년 7월 20일 아폴로 11호가 마침내 달에 착륙하게 됐다. 달에 첫발을 내디딘 암스트롱은 미 해군 비행사로 한국전에 참전해 78차례의 전투비행 임무를 수행했고 서울 수복에 공을 세워 3개의 훈장을 받기도 한 베테랑 비행사로도 잘 알려져 있다. 조광래 한국항공우주연구원 연구위원(전 원장)은 아폴로 11호의 달 착륙에 대해 “달이 더이상 신화나 이야기 속 대상이 아니라 과학적 탐구가 가능한 대상이라는 사고의 전환을 가져다준 역사적 사건”이라고 평가했다. 우주경쟁 시작에서는 러시아가 우세했지만 유인 달 탐사 분야에서는 미국이 완벽하게 승리했다. 아폴로 11호의 달 착륙 이후 토끼가 떡방아를 찧는다는 식의 인류의 상상력을 자극해 왔던 달이 아무것도 없는 불모의 땅이라는 사실이 밝혀지면서 2000년대 초반까지 달은 사람들의 관심에서 멀어져 갔다. 아폴로 11호의 달 착륙 40주년이 지나고 2010년대 들어서면서 미국과 러시아라는 전통적인 우주 선진국은 물론 중국, 인도, 일본 같은 신흥 우주강국들까지 다시 달에 눈을 돌리고 있다. 최근 NASA는 2024년을 목표로 추진하고 있는 새로운 달 착륙 프로그램의 이름을 ‘아르테미스’로 정했다. 1960년대 추진했던 달 착륙 프로그램의 이름을 그리스 신화에 나오는 태양의 신 ‘아폴로’로 정한 것에 대해 쌍둥이 여동생인 달의 여신 ‘아르테미스’로 정한 것이다. 아르테미스는 공교롭게도 영화 ‘마션’의 원작자 앤디 위어가 2017년 발표한 SF 소설 제목과도 일치한다. 소설 ‘아르테미스’는 70년 뒤 인류가 달에 정착한 상황을 배경으로 하고 있다. 정부와 민간 우주기업이 함께 참여하는 아르테미스 프로그램은 지구 궤도를 돌고 있는 국제우주정거장(ISS)처럼 달 궤도에 ‘게이트웨이’를 건설하는 것을 골자로 하고 있다. ISS 참여국가들을 중심으로 추진되고 있는 게이트웨이는 우주인이 수개월 동안 머물면서 수시로 달을 탐사하고 달 토양이나 암석 등을 채취해 바로 분석할 수도 있으며 달 표면에 기지를 짓는 일도 훨씬 수월하게 할 수 있는 일종의 베이스캠프로 활용될 전망이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

민간기업 참여 늘리고 대학 역량 키울 정책 필요 50년 전 인간이 최초로 달에 발자국을 남겼을 때와 달리 최근에는 달 탐사를 비롯한 우주개발 패러다임이 바뀌고 있다. ‘올드 스페이스’ 시대라고 불렸던 20세기 말까지 우주개발은 군사, 안보, 경제개발, 과학지식 발전, 국가위상 제고와 같은 국가적 목표에 초점이 맞춰졌다. 21세기에 들어서는 신시장 개척이라는 상업적 목표에 따라 움직이는 ‘뉴 스페이스’ 시대가 열린 것이다. 신흥 우주강국으로 평가받고 있는 중국, 인도, 일본 등은 여전히 우주개발 주체가 국가연구기관과 대기업 중심으로 이뤄지고 있지만 우주개발 전통이 긴 미국과 러시아는 물론 유럽의 경우는 중소·중견기업, 벤처 스타트업으로 무게중심이 옮겨간 지 오래됐다. 과거에는 미국항공우주국(NASA)이나 록히드, 보잉 같은 곳이 우주개발의 주역이었다면 최근에는 스페이스X, 블루오리진, 버진갤럭틱 등 민간기업이 재사용 로켓을 활용해 우주관광이나 우주광물 채굴에 나서고 있는 점이 대표적인 사례이다. 지난 9일 한국과학기술단체총연합회와 한국항공우주학회가 공동 개최한 ‘달 착륙 50주년 기념 포럼’에서 주광혁 한국항공우주연구원 미래융합연구부 부장은 “정부가 주도하던 올드 스페이스 시대에는 위성이나 발사체 같은 하드웨어 시장이 주를 이루고 있었지만 민간기업들의 경쟁 체제가 도입된 뉴 스페이스 시대에는 소형 위성과 재사용 로켓을 활용한 다양한 우주 서비스가 창출되고 있다”고 설명했다. 전문가들은 한국은 우주개발 역사가 짧고 기반 기술이 충분하지 못하다는 점에서 달 탐사를 비롯한 우주개발을 짧은 시간의 연구개발로 성공시키는 등 단번에 선진국을 따라잡겠다는 조급함에서 벗어나야 한다고 입을 모으고 있다. 안재명 카이스트 항공우주공학과 교수도 “현재는 우주기술 선도국을 중심으로 발사체, 위성, 우주탐사 등 다양한 분야의 우주산업이 급속하게 변하는 우주탐사 패러다임 변환기”라고 강조했다. 한국은 위성 같은 일부 기술 분야에서는 선도적인 국가로 평가받고 있지만 독자적인 우주탐사 기술이나 관련 프로그램을 운영할 수준에는 못 미치는 만큼 참신한 시도와 잘 만들어진 계획을 바탕으로 의미 있는 우주탐사 활동에 도전해야 할 때라는 것이다. 신의섭 전북대 항공우주공학과 교수는 “뉴 스페이스 시대에 우주선진국으로 발돋움하기 위해서는 우주개발의 핵심을 이루는 발사체와 위성 분야에서 기술이전 등을 통해 민간기업이 개발 주체가 될 수 있도록 체계를 바꿔 나가는 한편 대학의 우주개발 역량을 키워 나갈 수 있도록 하는 정책이 필요하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

기후 과학자들이 전 세계 190여 개 국가가 맺은 ‘파리기후협약’에 따라 지구 평균온도 상승을 산업혁명 이전과 비교해 2도 미만으로 유지하더라도 북극 빙하가 완전히 사라질 수 있다는 충격적인 연구결과를 내놨다. 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단, 부산대, 연세대 대기과학과, 호주 뉴사우스웨일스대(UNSW) 수학·통계학부, 미국 신시내티대 수리과학부 국제공동연구팀은 수 십개의 기후 모형을 고려해 좀 더 예측 정확도가 높아진 새로운 통계기법을 개발해 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 9일자에 발표했다. 이번에 새로 개발된 모델을 적용할 경우 산업혁명 이전 대비 기온이 2도 상승했을 때 ‘9월 북극빙하’ 면적이 완전히 녹을 가능성은 28%로 예측됐다. 북극 빙하는 9월에 급격히 녹았다가 3월에 가장 커지기 때문에 9월 북극빙하 면적을 기후 변화의 척도로 본다. 현재와 같은 파리기후협약만으로는 북극빙하가 줄어드는 것을 완전히 차단할 수 없다는 것이다. 2015년 프랑스 파리에서 190여 개 국가가 전지구 평균기온 상승을 산업혁명 이전 대비 1.5도 이하로 제한하기 위해 노력하고 최소한 2도 미만으로 유지한다고 협약을 맺었다. 온실가스 최대 배출국 중 하나로 꼽히는 미국은 도널드 트럼프 대통령 취임 이후 파리기후협약에서 탈퇴하기도 했다. 미래 기후변화를 예측할 때는 과거 대기, 해양, 빙하 등 주요요소들이 변화하는 과정을 설명하는 방대한 양의 수식을 바탕으로 한 물리적 이해를 토대로 한다. 현재는 전 세계적으로 40여 개 이상의 기후 모형들이 활용되는데 이들은 서로 다르게 미래 기후를 예측하고 있다. 수학자, 통계학자, 기후학자들이 모인 연구팀은 ‘마르코프 연쇄 몬테카를로’(MCMC) 기법을 이용해 기존 31개 기후 모형들을 종합적으로 고려할 수 있는 통계기법을 만들어 냈다. 기존 통계 예측법은 다른 통계기법의 일부 수식을 공유하거나 같은 계산기법을 사용해 상호의존성을 보이지만 이번에 개발된 예측 통계기법은 기존 모형들과 전혀 의존성이 없다는 것이 특징이다.이번 통계기법에 따라 분석한 결과 산업혁명 전 대비 전지구 기온상승이 1.5도가 될 경우 북극해빙이 완전히 사라질 확률은 최소 6%, 2도 상승에 이르면 확률이 28%까지 증가할 것이라는 결과가 나왔다. 이준이(부산대 교수) IBS 연구위원은 “전지구 평균온도가 이미 산업혁명 이전과 비교해 1도 이상 상승한 상태이고 지금 추세라면 2040년에 1.5도 상승에 이를 가능성이 높다”라면서 “이번 연구는 기후변화의 중요한 척도인 북극빙하 유실 가능성을 수치로 제시함으로써 지금보다 더 엄격한 기후변화 대응 정책이 필요하다는 것을 강조하고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 젊은 수학자가 같은 약인데도 사람마다 약효가 다르게 나타나는 이유와 동물실험 결과와 사람을 대상으로 한 임상시험 결과가 달라지는 이유를 미분방정식으로 풀어내 화제가 되고 있다. 카이스트 수리과학과 김재경 교수와 글로벌 제약사 화이자의 청 장 박사 공동연구팀은 동물실험과 임상시험간 차이가 발생하는 원인과 사람마다 발생하는 약효의 차이를 보이는 이유를 수학적으로 풀어내고 그 해결책을 마련했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘분자시스템 생물학’ 8일자에 실리고 7월호 표지논문으로도 선정됐다. 이번 연구를 주도한 김 교수는 2016년 화이자가 개발 중인 생체리듬 조절과 관련된 신약 효과를 예측하고 검증하는 연구를 맡아 3년 동안 6000만원씩의 연구비를 지원받기로 알려지면서 이미 화제가 된 바 있다. 보통 신약 개발을 위해서는 약효가 있는 후보물질을 찾은 뒤 쥐나 원숭이 등 동물을 대상으로 한 전임상실험을 실시한다. 전임상실험에서 문제가 없는 경우 사람을 대상으로 한 임상시험을 3차례 실시하고 약으로 만들어져 상용화되는 과정을 거치게 된다. 문제는 동물에서는 약효가 나타났지만 사람에게서 나타나지 않거나 사람마다 효과가 다르게 나타나는 경우가 있어서 신약 개발 과정이 중단되는 경우가 많다. 연구팀은 수면장애와 관련한 치료제 개발에 초점을 맞춰 연구를 실시했다. 수면 장애는 맞춤형 치료 분야에서 의외로 개발 속도가 느리다. 쥐는 사람과 수면시간이 정반대인 야행성 동물이기 때문에 수면시간 조절 치료제가 생쥐에게는 맞더라도 사람에게는 효과가 없는 경우가 많다. 이 같은 현상의 원인을 밝혀내면 신약개발이 중단되지 않지만 이를 해석해 내지 못하면 신약개발에 어려움을 겪게 된다.연구팀은 미분방정식을 이용해 가상 실험과 실제 실험을 결합시켜 비교분석했다. 미분방정식은 고등학교 때 배우는 미분으로 만들어지는 방정식으로 시간에 따라 변화하는 현상을 설명하고 예측되는데 많이 활용된다. 분석 결과 주행성인 사람은 야행성 쥐에 비해 빛 노출 때문에 약효가 더 많이 반감된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 또 사람마다 약효가 달라지는 원인이 수면시간을 결정하는 생체시계 단백질 ‘PER2’ 발현량이 달라지기 때문이라고 밝혀냈다. PER2 양이 낮에는 증가하고 밤에는 감소하기 때문에 투약 시간에 따라 약효가 바뀐다는 것이다. 연구팀은 이를 바탕으로 웨어러블 기기를 이용해 환자의 수면 패턴과 투약에 따라 수면패턴이 어떻게 달라지는지 추적해 최적화된 투약시간을 찾아내 정상적 수면이 가능하도록 한 ‘환자 맞춤형 시간치료법’을 개발했다.김재경 교수는 “이번 연구는 개인별 맞춤형 치료가 가능하도록 한 시간치료법을 수학적으로 개발했다는데 의미가 크다”라며 “외국에서는 수학이 의약학 분야에서도 활발히 사용되고 있는데 이번 연구를 계기로 국내에서도 수학과 다른 분야와의 통합 연구가 활발해졌으면 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

10일 새벽 제주도를 시작으로 장맛비가 시작돼 전국으로 확대돼 11일까지 이어지겠다. 장맛비로 더위는 한 풀 꺾이겠지만 강원 영동 지역을 중심으로 많은 비가 예상돼 비 피해에 대한 대비가 필요하다. 기상청은 “장마전선이 중국 중부지방에서 동중국해 북쪽을 거쳐 일본 남부지방까지 동서로 길게 위치해 한반도로 느리게 북상하고 있는 상황으로 10~11일 강원영동과 경상해안 중심으로 돌풍과 천둥번개를 동반한 많은 장맛비를 내릴 것”이라고 9일 예보했다. 10일 중국 중부에서 한반도로 남하하는 고도 5㎞ 상층의 영하 5도 이하 찬 공기를 동반한 기압골과 남서쪽에서 북상하는 고온다습한 공기가 충돌해 장마전선이 활성화돼 상층 기압골을 따라 우리나라에 영향을 미칠 것이라고 기상청은 설명했다. 장마전선의 영향으로 10일 새벽 제주도를 시작으로 비가 내리면서 오전에는 남부지방, 오후에는 그 밖의 지역으로 확대될 전망이다. 이번 장마전선은 11일 새벽 전라도부터 그치기 시작해 오후에는 전국 대부분 지역에서 비가 그치겠다.10~11일 내리는 비의 예상 강수량은 강원 영동은 50~150㎜(많은 곳 200㎜), 서울, 경기지역, 강원 영서, 경상도, 제주도 20~60㎜, 그 밖의 지역은 10~40㎜이다. 특히 강원 영동지역과 경상해안 지역은 지형적 영향으로 바람이 강하게 상승하면서 비구름대가 강해져 돌풍, 천둥, 번개를 동반한 시간당 30㎜ 이상의 강한 비가 내리는 곳이 많을 것으로 기상청은 전망했다. 10일 오전부터 11일 오후까지 강원영동, 경상해안, 제주도에 부는 바람은 시속 35~60㎞로 태풍에 버금갈 것으로 보인다. 이번 장마전선은 11일 이후 동중국해와 일본 부근에서 머물며 오르내리다가 13~17일 사이에 제주도에 영향을 줄 것으로 기상청은 전망했다. 기상청 관계자는 “일본 북동쪽 해상 고기압이 강해져 장마전선의 이동이 느려질 경우 강원 영동과 경상해안 지역의 비내리는 시간이 길어져 강수량이 증가할 수도 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

여름 휴가철이 다가오면서 피서 계획을 세우면서도 막히는 길을 생각하면 벌써부터 한숨을 쉬는 사람들이 많다. 설이나 추석 명절이나 연휴기간, 여름 휴가철 전국의 고속도로는 주차장을 방불케 할 정도로 꽉 막혀 있다. 2~3시간을 가다서다를 반복하다가도 갑자기 뻥 뚫리기도 해 과학자들은 ‘유령정체’라고 부르기도 한다. 그런데 인공지능(AI) 기술이 등장하면서 이 같은 길막힘 현상은 한층 덜해질 것으로 전망된다. 5~15분 뒤 도로 상황을 예측해 알려줌으로써 운전자들이 사전에 대비할 수 있게 해주는 기술이 나왔다. 울산과학기술원(UNIST) 전기전자컴퓨터공학부, 러시아 국립고등경제대학교, 미국 퍼듀대 전기컴퓨터공학부 공동연구팀은 AI 기술을 바탕으로 교통정체 원인을 파악하고 특정 도로의 미래 상황을 예측해 시각화하는 시스템을 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국전기전자공학회(IEEE)에서 발행하는 국제학술지 ‘IEEE 비주얼라이제이션 앤 컴퓨터 그래픽스’ 실릴 예정이다. 현재 많은 지방자치단체에서는 지능형 교통체계(ITS)를 구축하는 등의 방법으로 교통정보를 수집했는데 대량의 데이터를 분석하고 교통상황을 예측하는데 한계가 있었다. 연구팀은 AI를 바탕으로 교통상황을 분석하는 예측하는 기술과 결과를 시각화하는 기술을 개발해 결합시켰다. 교통상황 예측 기술은 AI 심층학습 기술로 특정 구간의 과거 평균 이동속도, 도로망, 주변 도로의 정체상황, 혼잡시간 정보 등을 학습시켜 교통 정체를 예측한다. 이 기술을 바탕으로 울산시 교통정보를 분석한 결과 특정 도로의 평균 이동속도를 시속 4㎞ 내외의 오차로 예측할 수 있게 됐다. 또 연구팀은 ‘VS리버스’라는 시각화 기술로 도로별 통행하는 차량 수와 평균 이동속도를 한 눈에 볼 수 있도록 했다.이번 기술이 활용되면 현재 차량 속도는 물론 15분 뒤 차량 속도와 정체구간을 예측할 수 있게 된다. 예를 들면 단순히 “차량이 가다 서다를 반복하고 있다”라는 교통안내가 아닌 “현재 ㅇㅇㅇ 도로가 가장 막혀 시속 10㎞로 이동하고 있는데 15분 뒤 시속 40㎞로 속도를 회복할 수 있을 것”이라는 안내를 받을 수 있게 된다. 이번에 개발된 시스템은 현재 울산교통방송에서 활용 중에 있으며 광주, 대전, 부산, 인천 교통방송에서도 활용될 예정이다. 이와 함께 이 기술을 활용하면 교통경찰이 신호제어를 통해 도로 혼잡을 사전에 통제할 수 있게 되거나 내비게이션 서비스에 제공해 보다 최적화된 도로를 찾고 도착시간을 정확히 예측할 수도 있게 될 것으로 보인다. 고성안 UNIST 전기전자컴퓨터공학부 교수는 “이번 기술은 도시교통정보센터(UTIC) 웹사이트에 구현해 누구나 쉽게 도로 교통상황을 파악할 수 있도록 해주기 때문에 교통방송이나 내비게이션에 연동해 최적 경로를 찾는데 도움이 될 것”이라며 “AI 기술이 적용된 시스템은 도시의 고질적 문제인 교통체증을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전 세계적으로 한국 학부모들만큼 아이들 학업성적에 관심을 갖는 부모들은 없다. 자세히 뜯어보면 모든 것을 긍정적으로 바라볼 수만은 없지만 버락 오바마 전 미국 대통령도 한국 학부모들의 교육열에 대해 여러 번 언급할 정도이다. 많은 학부모들은 아이들이 엉덩이에 자석이라도 붙여놓은 듯 진득하니 책상 앞에 앉아있어야 공부를 하는 것으로 인식하는 경우가 많다. 그렇지만 성적을 올리고 학습효율을 높이기 위해서는 하루 10분 이상, 4000보 이상 산책 같은 가벼운 운동을 하는 것이 좋다는 연구결과가 나왔다. 미국 오레곤보건과학대 의대 신경과학과 연구진은 짧은 시간이나마 규칙적으로 운동하는 것이 건강 뿐만 아니라 학습능률을 높이고 기억력을 향상시키는 등 두뇌활동에도 도움이 된다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘e라이프’ 최신호에 실렸다. 지금까지 많은 연구들이 규칙적인 운동이 심장이나 근육을 포함해 여러 장기의 건강을 유지하는데 도움이 된다는 사실에 초점을 맞춰왔다. 연구팀은 운동으로 건강한 심장이 유지되면 뇌를 포함한 전신에 산소를 빠르게 공급한다는 점에 착안해 운동이 뇌에 미치는 영향에 주목했다. 연구팀은 학습 중간에 운동시간을 포함시킨 생쥐와 운동시간 없이 학습시간만 길게 가진 생쥐들 사이에서 학습능률이나 기억력을 비교하는 한편 뇌에서 나타나는 변화를 관찰했다. 그 결과 학습만 계속해서 한 생쥐보다 운동시간을 가진 생쥐들의 학습능률이 높아지는 것이 관찰됐다. 특히 운동이 Mts1L이라는 유전자가 활성화되면서 학습과 기억, 새로운 것에 대한 인식에 관여하는 뇌의 해마 부위 뉴런의 연결을 늘리고 시냅스 증가를 촉진시킨다는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 오랜 시간 운동하는 것보다 10~30분 이내의 가벼운 산책이나 10분 이내 농구시합을 하는 것처럼 짧은 시간 폭발적으로 움직임을 갖는 운동이 두뇌에는 효과적이라는 것이다. 게리 웨스트브룩 교수(신경학)는 “운동을 한다고 해서 많은 사람들은 비싼 돈을 주고 체육관을 가거나 10㎞ 이상 달리기를 하는 것을 생각하는데 뇌를 위해서는 그보다 훨씬 가벼운 운동도 효과가 크다”라며 “중요한 것은 하루 10분 이상 규칙적으로 몸을 움직인다는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr