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  • [달콤한 사이언스]부모 음성 변화에 따라 아이들 기분 달라지는 이유 찾았다

    [달콤한 사이언스]부모 음성 변화에 따라 아이들 기분 달라지는 이유 찾았다

    #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
  • 17일 새벽 ‘부분월식’ 현상…새벽에 진행돼 육안 관측은 쉽지 않아

    17일 새벽 ‘부분월식’ 현상…새벽에 진행돼 육안 관측은 쉽지 않아

    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
  • 삼복 더위 시작…주말에는 전국 곳곳에 소나기

    삼복 더위 시작…주말에는 전국 곳곳에 소나기

    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
  • ‘옷’만 입었는데도 힘이 불끈…‘입는 근육’ 나왔다

    ‘옷’만 입었는데도 힘이 불끈…‘입는 근육’ 나왔다

    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
  • 차세대 한국인 유전체 분석시스템 개발 나선다

    차세대 한국인 유전체 분석시스템 개발 나선다

    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
  • 달에 첫 발자국 남긴 지 50년… 인류, 다시 ‘문’을 두드리다

    달에 첫 발자국 남긴 지 50년… 인류, 다시 ‘문’을 두드리다

    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
  • ‘뉴 스페이스’ 시대 新시장 개척하라

    ‘뉴 스페이스’ 시대 新시장 개척하라

    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
  • 지구온도 상승 2도 미만으로 막아도 북극빙하 완전히 녹는다

    지구온도 상승 2도 미만으로 막아도 북극빙하 완전히 녹는다

    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
  • 수학으로 사람마다 약효 다르게 나타나는 이유 찾아냈다

    수학으로 사람마다 약효 다르게 나타나는 이유 찾아냈다

    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
  • 내일 더위 잡는 장맛비…강원 영동지역은 돌풍 동반한 200㎜ 많은 비

    내일 더위 잡는 장맛비…강원 영동지역은 돌풍 동반한 200㎜ 많은 비

    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
  • “15분 뒤부터 막히니까 다른 길로 가세요”…AI가 알려주는 도로정체 예측기술

    “15분 뒤부터 막히니까 다른 길로 가세요”…AI가 알려주는 도로정체 예측기술

    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
  • [달콤한 사이언스]성적 올리고 싶으면 10분 이상 운동 시켜라

    [달콤한 사이언스]성적 올리고 싶으면 10분 이상 운동 시켜라

    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
  • 질병 관련 생체분자 빠르고 정확하게 찾는 방법 나왔다

    질병 관련 생체분자 빠르고 정확하게 찾는 방법 나왔다

    국내 연구진이 각종 대사질환이나 면역질환을 일으키는 생체분자를 빠르게 찾는 방법을 개발했다. 이 기술을 활용하면 질병의 원인은 물론 치료법 개발에도 상당한 도움이 될 것으로 기대된다. 광주과학기술원(GIST) 지구·환경공학부, 한국표준과학연구원, 건양대 공동연구팀은 방사성 동위원소를 이용한 ‘대사적 중수(重水) 표지법’이라는 기술을 활용해 일반시료와 환자시료 사이에서 나타날 수 있는 지질의 상대적 비를 분자적 수준에서 찾아낼 수 있는 방법을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘분석화학’ 최신호에 실렸다. 지질, 흔히 지방질이라고 부르는 물질은 우리 몸을 구성하는 세포의 세포막을 구성하는 성분이다. 에너지 저장과 신호 전달 기능을 담당하는데 지질의 종류와 양의 변화에 따라 2형 당뇨(성인당뇨), 류머티스 관절염, 알츠하이머, 암 과 같은 다양한 대사질환과 면역질환의 원인이 되기도 한다. 이 때문에 생체 내 지질의 양을 정확하게 측정하는 것을 질병 원인 규명과 치료법 개발에 있어 중요하다. 연구팀은 중수 표지법과 분해능이 높은 질량분석기를 결합해 동위원소 분포를 측정한 다음 정상 상태와 질병 상태에서 얻어진 생체분자들 사이에 상대적인 양을 계산할 수 있는 방법을 개발했다. 또 대용량의 질량분석 데이터를 자동화 처리할 수 있는 프로그램도 개발했다. 연구팀은 암세포 모델인 헬라세포를 중수로 표시한 다음 지방산, 글리세롤지질, 인지질, 스핑고지질 등 100여개의 지질과 섞은 뒤 정밀하게 정량하는데 성공했다. 또 저산소증을 유도시킨 헬라세포와 정상세포에서 얻어진 지질의 상대적 정량을 측정한 다음 저산소증으로 나타나는 트라이아실글리세롤의 농축현상도 확인했다. 김태영 GIST 교수는 “이번 연구는 기존 동위원소 기반 정량법이 특정 생체분자만 정량할 수 있었던 것과 달리 지질 뿐만 아니라 단백질, 당, 핵산, 대사체 등 여러 생체분자를 동시에 정량화시킬 수 있다”라며 “질병으로 인해 나타나는 생체 변화를 시스템적으로 연구할 수 있게 해 질병원인 규명과 새로운 치료법을 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 오늘도 서울 32도… 수요일엔 장맛비

    본격적인 더위가 시작된다는 ‘소서’인 7일에도 서울의 낮 기온이 32.5도까지 오르는 등 서쪽 지역을 중심으로 무더위가 이어졌다. 8일 월요일에도 이 같은 더위는 계속될 것으로 전망됐다. 이번 무더위는 10일 오후 장마전선의 영향으로 전국적으로 비가 내리면서 한풀 꺾이겠다. 기상청은 “8일은 동해상에 위치한 고기압의 가장자리에 들어 전국이 구름 많은 날씨를 보이겠지만 폭염특보가 발효된 서울, 경기와 강원 영서, 충청남북도 내륙 일부 지방은 낮 기온이 33도 가까이 오르는 더운 날씨가 계속되겠다”고 7일 예보했다. 8일 전국의 예상 아침 기온은 18~22도, 낮 최고기온은 23~32도 분포를 보이겠다. 지역별 낮 최고기온은 서울 32도, 춘천·대전 31도, 광주 28도, 대구 26도, 제주 25도, 부산 25도, 강릉 23도 등이다. 지난 5일에는 서울에 올 들어 첫 폭염경보가 발령되는 등 남부지방을 제외한 전국 대부분 지역에 폭염특보가 발령됐다. 6일 오후 서울, 경기와 강원 영서, 충청 내륙지방에 내려진 폭염경보는 폭염주의보로 하향되고 그 밖의 지역에 발령된 폭염주의보는 해제됐다. 서울, 경기와 강원 영서 지역은 9일까지 낮 기온이 평년(25~29도)보다 3~4도 높은 날씨가 이어질 것으로 전망됐다. 반면 동해안 지역은 동풍의 영향으로 오는 11일까지 낮 기온이 25도 미만으로 선선할 것이라고 기상청은 예상했다. 기상청 관계자는 “남해상에 위치한 기압골의 영향으로 남해안 지역과 제주는 8일 오전 5~30㎜의 비가 내리겠고 대기 불안정 현상으로 경기 남부와 충남 북부, 전남 내륙지역에는 오후 한때 5~20㎜의 소나기가 내릴 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [달콤한 사이언스]젖소 장내미생물 바꾸면 우유맛↑ 온실가스↓

    [달콤한 사이언스]젖소 장내미생물 바꾸면 우유맛↑ 온실가스↓

    최근 생물학 분야에서 장내미생물의 다양한 기능이 속속 밝혀지고 있다. 장내미생물은 사람이 앓는 질병의 90% 이상 관련이 있을 뿐만 아니라 기분과 같은 심리적인 영향까지 미치는 것으로 알려져 있다. 실제로 류머티즈 관절염 같은 면역반응과 관련된 질병은 물론 암 발병에도 영향을 미친다는 연구결과가 나오기도 했다.그런데 사람 뿐만 아니라 젖소의 장내미생물이 우유 맛을 변화시킬 뿐만 아니라 지구온난화에도 영향을 미칠 수 있다는 연구결과가 나와 주목받고 있다.영국 에버딘대, 노팅엄대, 이스라엘 네게브 벤구리온대, 핀란드 국립자원연구소, 이탈리아 가톨릭대, 스웨덴 국립농업과학대, 체코 동물생리학·유전학연구소, 프랑스 생마르텡데레대, 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 8개국 11개 연구기관으로 구성된 국제공동연구팀은 젖소의 장내미생물이 우유의 품질은 물론 지구온난화의 주범 중 하나로 알려진 메탄가스 생성에 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다.이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 4일자에 실렸다. 지금까지 낙농 분야에서는 사육 방식과 좋은 품질의 목초가 맛있고 영양이 풍부한 고품질 우유를 만드는 것으로 알려져 있었다. 또 소를 비롯한 염소, 양과 같은 반추동물들은 되새김질과 함께 장 속에 있는 수 백만 마리의 장내미생물의 도움을 받아 건초, 풀 같은 소화시키기 어려운 식물성 물질을 분해해 사용가능한 영양소와 칼로리를 변화시킨다. 문제는 이 과정에서 반추동물들은 트림과 방귀를 통해 매년 1억t에 가까운 메탄가스를 배출한다. 이 때문에 지구온난화를 연구하는 학자들은 소를 비롯한 반추동물들이 기후변화 주범이라고 주장하기도 한다. 연구팀은 영국, 이탈리아, 스웨덴, 핀란드 4개국 7개 농장에서 사육되고 있는 1016마리의 젖소에게서 소의 형질 정보와 장내 미생물의 DNA를 수집해 분석했다. 젖소들은 유럽에서 사육되는 젖소들의 대부분을 차지하는 홀스타인과 노르웨이적색우들로 연구팀이 수집한 소의 형질에는 성장률, 우유 품질과 한 마리가 생산해는 우유의 양, 메탄가스 생성정도 등 수 백가지에 달했다. 이렇게 찾아낸 장내미생물 DNA와 소의 형질을 바탕으로 연구팀은 인공지능(AI) 머신러닝 기술로 미생물이 특정 형질에 미치는 작용원리를 분석했다. 그 결과 사람들의 장내미생물들이 모두 다르듯 소들도 각각 독특한 장내미생물을 갖고 있는 것으로 확인됐다. 그렇지만 512가지의 장내미생물을 공통적으로 갖고 있으며 이 중 39종의 핵심 장내미생물이 우유의 맛과 메탄가스 생성에 영향을 미친다는 것을 연구팀은 밝혀냈다. 이 장내미생물들이 우유 맛과 메탄가스 생성에 관여하는 정도는 유전자보다 더 강한 것으로 확인됐다. 존 월리스 영국 에버딘대 로?연구소 명예교수는 “이번 연구는 장내미생물이 유전자보다 우유 품질과 메탄가스 배출에 지대한 영향을 미친다는 것을 처음으로 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “사람들이 프로바이오틱스를 복용하는 것처럼 소의 사료에 특정 장내미생물을 첨가한다면 메탄가스 생성을 줄이고 최고 품질의 우유를 만들어 낼 수도 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 바이오연료 폐기물로 다시 바이오연료 생산하다고?

    바이오연료 폐기물로 다시 바이오연료 생산하다고?

    화석연료로 인한 지구온난화가 가속화되고 부존량의 한계 때문에 많은 연구자들이 효율 높은 친환경 바이오연료 개발에 나서고 있다. 문제는 바이오연료 생산에 사용되는 목재나 식물 등 바이오매스들의 폐기물도 상당히 많이 나온다는 것이다. 이에 한-미 과학자들이 바이오매스 부산물을 이용해 바이오연료를 효과적으로 추출할 수 있는 재활용 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터, 육군사관학교 화학과, 미국 뉴욕주립대 환경과학임업대, 로런스 버클리 국립연구소 시스템생물학부, 테네시대 화학및생명분자공학과 공동연구팀은 목재의 30~40%를 차지하지만 바이오연료를 만들 때 부산물로 나와 대부분 폐기되는 리그닌이라는 물질을 다시 바이오연료로 활용할 수 있는 방법을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 보통 바이오연료를 만들기 위해서는 석유에서 추출한 용매를 활용해 목재나 식물에서 리그닌 성분을 제거한다. 문제는 바이오연료를 만들 때 사용되는 용매는 석유화학 공법으로 만들어지기 때문에 환경 오염 가능성도 있고 바이오연료의 생산 단가를 높일 가능성도 높다. 이 때문에 바이오에탄올과 같은 바이오연료를 만들 때 기존 석유화학 유기용매 대신에 사용할 친환경 용매를 개발하는데 연구가 집중됐다. 연구팀은 펄프산업이나 바이오에탄올 공정에서 부산물로 나오고 있는 리그닌을 이용해 용매를 만드는데 성공했다. 식물에서 바이오연료를 만든 뒤 폐기되거나 제거되는 물질인 리그닌을 이용해 용매를 만들었기 때문에 저렴하고 친환경적이며 재생가능하다는 장점이 있다. 김광호 KIST 박사는 “이번 연구는 바이오연료 생산에 필수적인 용매를 바이오매스에서 부산물로 나오는 리그닌에서 직접 만들었다는 것이 특징“이라며 “바이오연료 공정에 필요한 물질을 공정 내에서 수급해 활용한다는 점에서 순환형 바이오연료 생산을 가능케 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [와우! 과학] ISS서 나온 ‘방사선 내성 곰팡이’ 우주 탐사에 위협인가

    [와우! 과학] ISS서 나온 ‘방사선 내성 곰팡이’ 우주 탐사에 위협인가

    국제우주정거장(ISS)은 인류가 지닌 최첨단 기술이 집약된 구조물이다. 하지만 그렇다고 해서 내부 환경이 SF 영화에서 나오는 우주선처럼 깔끔한 것은 아니다. 좁은 공간에서 여러 사람이 함께 생활하는 데다 환기는 당연히 생각도 할 수 없다. 아무리 최신의 생명 유지 장치와 청결을 유지하기 위한 시스템이 있어도 곰팡이와 박테리아가 번성하는 것을 100% 막기 어렵다. 필연적으로 우주정거장 곳곳에 곰팡이가 생긴다. (사진 참조) 과학자들은 이 곰팡이와 박테리아가 단지 제거가 어려울 뿐 아니라 사실 생존 능력이 놀랄 만큼 강하다는 사실을 발견했다. 이 생명체들은 방사선이 높은 우주에서 오랜 시간 노출되다 보니 방사선 내성 능력이 비약적으로 높아졌다. 2019년 우주생물과학 콘퍼런스(2019 Astrobiology Science Conference)에는 인간보다 200배 정도 방사선 내성이 강한 슈퍼 곰팡이를 연구한 결과가 발표됐다. 독일항공우주연구소(DLR)의 미생물학자 마르타 코르테장 박사과정 연구원은 국제우주정거장에서 분리한 두 종의 곰팡이 에스페르길루스(Aspergillus·누룩곰팡이속)와 페니실리움(Penicillium·푸른곰팡이속) 포자가 얼마나 방사선에 강한지 조사했다. 그 결과 이 곰팡이 포자는 1000Gy(gray, 방사선 흡수량의 단위)의 X선과 500Gy의 중이온 (heavy ion), 그리고 3000J(Joule)의 자외선에서도 생존할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 통상 사람은 한 번에 5Gy 이상의 방사선에 노출되면 사망한다. 이 곰팡이들은 포자라는 점을 고려해도 인간보다 200배 정도 강한 방사선을 견딜 수 있는 것이다. 이렇게 방사선에 강한 곰팡이들은 미래 유인 우주 탐사에서 큰 위협이 될 수 있다. 지구 자기장의 보호를 받지 못하는 유인 화성 탐사의 경우 우주비행사는 상당한 방사선을 받으며 면역력이 약해질 수 있지만, 곰팡이는 이런 환경에서도 잘 살기 때문에 심각한 감염을 일으킬 위험이 있다. 따라서 장거리 유인 우주 탐사에 앞서 이에 관한 연구와 대비책이 필요하다. 하지만 연구팀은 우려와는 반대로 이 곰팡이가 우주 개척에 도움이 될 수도 있다고 보고 있다. 강력한 방사선 내성 생물을 배양하면 우주에서 필요한 영양분과 유기물을 얻는 데 유용하기 때문이다. 사람은 방사선 차폐가 잘 된 우주선과 우주 기지에서 생활하고 방사선 내성 미생물과 곰팡이가 든 배양 탱크는 적당히 관리해도 된다면 상당한 비용을 절감할 수 있다. 어쩌면 인류의 후손은 방사선 내성 슈퍼 곰팡이를 감사하게 여길지도 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • [사이언스 브런치] 대학 신입생이 살찌는 이유, 해방감 때문?

    [사이언스 브런치] 대학 신입생이 살찌는 이유, 해방감 때문?

    한국 학생들은 초등학교 입학부터 고등학교 졸업까지 12년 동안을 ‘대학 입학’이라는 하나의 목표만을 향해 달린다. 바로 그 목표를 달성한 대학 1학년 때는 무엇이든 할 수 있을 것 같은 자신감이 넘치고 누구의 간섭도 없이 그동안 해 보지 못했던 것들을 모두 할 수 있을 것 같은 해방감이 넘치는 시기이다. 그런데 자칫 대학 1학년을 해방감에만 사로잡혀 지내다가는 건강과 몸매를 망치기 십상이라는 연구 결과가 나왔다. 캐나다 브록대 응용보건과학부, 요크대 보건학부 공동연구팀은 고등학교를 막 졸업하고 대학에 입학한 신입생들의 식습관과 건강 상태가 불과 입학 6개월 만에 급격히 악화되는 경우가 많다는 연구 결과를 미국공공과학도서관 온라인 국제학술지 ‘플로스 원’ 4일자에 발표했다. 연구팀은 브록대에 입학한 1학년 229명의 여학생과 72명의 남학생을 대상으로 1학기와 2학기 두 번에 걸쳐 식습관 관련 설문조사와 함께 키, 몸무게, 허리둘레, 엉덩이둘레, 체지방률(BMI) 등을 측정했다. 분석 결과 남녀를 불문하고 신입생들의 식생활 질이 전반적으로 떨어진 것으로 나타났다. 특히 남학생들의 경우 야채와 과일, 요구르트, 샐러드 등 건강식품 섭취는 거의 없고 도넛, 치킨, 햄버거 같은 패스트푸드를 먹는 횟수와 술 섭취량이 급증한 것으로 조사됐다. 체중의 경우 남학생은 6개월 만에 3.8㎏, 여학생은 1.8㎏이 증가했고 체지방은 남학생 2.7㎏, 여학생 1.5㎏이 늘었다. 허리둘레는 남학생은 2.7㎝, 여학생은 1.1㎝ 늘어난 것으로 확인됐다. BMI는 남학생이 1.2, 여학생은 0.7이 증가했다. 안드레 조스 브록대 교수는 “세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계적으로 과체중과 비만율이 증가하고 있으며 아동과 청소년 비만이 특히 늘고 있다”고 말했다. 조스 교수는 “이번 연구는 대학 생활이라는 새로운 환경으로 바뀌는 과정에서 많은 학생들이 나쁜 식습관에 쉽게 빠진다는 것을 보여 주고 있다”며 “나쁜 식습관은 성년기까지 이어져 건강에도 악영향을 미칠 수 있는 만큼 대학생들에게도 맞춤형 영양 교육이 필요하다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [유용하 기자의 멋진 신세계] 별 찾는 기술로 암세포까지 찾아낸다

    [유용하 기자의 멋진 신세계] 별 찾는 기술로 암세포까지 찾아낸다

    전파망원경을 비롯해 각종 장비로 깜깜한 우주에서 별(항성)을 찾는 천문학자, 과학기술이 발전하고 있지만 여전히 정복되지 못한 몸속 ‘암세포’를 찾는 의사. 언뜻 생각하기에 천문학자와 의사 둘 사이에는 아무런 공통점이 없어 보인다. 그런데 천문학에서 별을 찾는 방법을 이용해 몸속 작은 암세포를 찾는 기술이 공개됐다. 영국 엑서터대 수학과, 생명과학과, 의대 공동연구팀은 항성과 행성의 형성을 연구하기 위해 만들어진 컴퓨터 코드를 활용해 몸속에서 막 생겨나기 시작한 아주 작은 암세포까지 찾아낼 수 있다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 지난달 30일부터 4일까지 영국 랭커스터대에서 열린 영국왕립천문학회 연례학술회의(NAM 2019)에서 발표됐다. 먼 우주에 존재하는 별이나 행성을 찾아내기 위해 천문학에서 가장 중요한 것은 빛을 검출하고 분석하는 것이다. 연구팀은 컴퓨터단층촬영(CT)이나 자기공명영상(MRI) 같은 영상에서도 암 조직은 빛을 낸다는 데 착안했다. 연구팀은 별과 행성을 찾는 데 활용되는 컴퓨터 코드를 몸속에서 미세하게 빛을 내는 ‘작은 우주’ 암조직을 빠르게 찾아낼 수 있도록 바꿨다. 연구팀은 유방암과 피부암 분야에 이번 기술을 우선 적용키로 하고 동물실험을 실시한 결과 암 발생 초기 단계에서도 빠르게 종양조직을 발견할 수 있다는 것을 확인했다. 연구팀은 이번 기술을 활용하면 현재의 영상의학 기술만으로도 조기에 암을 발견할 수 있게 돼 환자들의 생존가능성을 높일 것으로 기대하고 있다. 실제로 영국에서는 매년 약 6만명의 여성이 유방암 진단을 받고 그중 1만 2000명이 사망한다. 찰리 제인스 엑서터대 박사는 “이번 연구는 암과는 전혀 상관없는 천문학 분야 연구 성과가 의학 분야에서도 활용될 수 있음을 보여 줌으로써 ‘기초과학이 왜 필요한가’라는 의문에 대한 답이 될 수도 있을 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr
  • 풍기인삼 500년 역사…영주에 인삼공원 조성

    경북 영주시는 내년부터 3년간 봉현면 오현리 일대 2만 2420㎡에 국비 등 총 78억 9500만원을 들여 인삼공원을 만든다고 4일 밝혔다. 맨발 길을 비롯해 인삼 족욕탕, 어린이 놀이터, 다목적 공연무대, 다목적 광장, 특산물판매장 등이 들어선다. 체험프로그램 운영장과 자연친화 마켓(플리마켓, 푸드트럭 운영지원), 스토리텔링교육장 등도 마련된다. 풍기는 영주의 옛 지명으로 조선 중종 때 군수를 지낸 주세붕 선생이 최초로 인삼 재배를 시작한 500년 가삼 재배지로 지역과 인삼 역사가 공존한다. 장욱현 영주시장은 “인삼공원은 풍기 위상을 알리는 랜드마크로 자리매김할 뿐만 아니라 풍기인삼축제와 2021 풍기세계인삼엑스포 행사장으로 유용하게 활용될 것”이라고 말했다. 영주 김상화 기자 shkim@seoul.co.kr
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