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  • [유용하 기자의 사이언스 톡] 양자도약 사전 예측 시스템 개발… ‘슈뢰딩거의 고양이 역설’ 뒤집다

    [유용하 기자의 사이언스 톡] 양자도약 사전 예측 시스템 개발… ‘슈뢰딩거의 고양이 역설’ 뒤집다

    귀여운 고양이 한 마리가 밖에서는 절대 볼 수 없는 완전히 밀폐된 상자 속에 갇혀 있습니다. 상자 안에는 치명적인 독약인 청산가리가 담긴 병이 있습니다. 독극물 병 위에는 망치가 있고 망치는 방사능을 측정하는 가이거 계수기와 연결돼 있습니다. 방사능이 감지되는 순간 망치가 떨어져 병은 깨지고 청산가리 가스가 흘러나와 고양이는 죽게 됩니다. 상자 안에는 시간당 50%의 확률로 핵붕괴하는 우라늄도 들어 있습니다. 한 시간 뒤 우라늄이 붕괴되면서 방사능을 내뿜어 가이거 계수기를 작동시킬 확률이 50%라는 말입니다. 한 시간 뒤 상자 속 고양이는 어떻게 됐을까요. 정답은 ‘상자를 열기 직전까지는 살아 있거나 죽어 있는 상태가 섞여 있으며 상자를 여는 순간 양자 상태가 무작위로 바뀌어 죽거나 살아 있게 된다’입니다. 상식적으로 도저히 이해할 수 없는 이 설정이 바로 물리학과, 화학과 학생들을 멘붕에 빠뜨려 양자역학을 포기하게 만든다는 ‘슈뢰딩거의 고양이 역설’입니다. 지난해 세상을 떠난 영국의 물리학자 스티븐 호킹마저도 ‘누군가 슈뢰딩거의 고양이 이야기를 꺼낸다면 난 조용히 총을 빼들 것’이라고 말했을 정도입니다. 독일 물리학자 베르너 하이젠베르크가 만든 불확정성 원리는 간단히 말하면 원자나 분자 같은 미시세계에서는 입자의 위치와 운동량을 둘 다 정확하게 측정할 수 없다는 것입니다. 하나를 측정하는 동안 다른 하나가 변해 버리기 때문이라는 것입니다. 고전물리학에서와 달리 입자의 물리적 상태를 확률적으로만 설명할 수밖에 없다는 것이지요. 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 파동방정식을 만들어 양자역학을 완성했다는 평가를 받았지만 양자역학의 확률론적 해석을 도저히 받아들일 수 없었습니다. 그래서 양자역학의 확률론을 논박하기 위해 만들어 낸 사고 실험이 바로 ‘슈뢰딩거의 고양이 역설’이었습니다. 그런데 미국 예일대 응용물리학과, 예일양자연구소, IBM 왓슨연구센터, 뉴질랜드 오클랜드대 광자·양자기술센터, 프랑스 컴퓨터과학연구소(INRIA) 공동연구팀이 큐비트로 알려진 양자 정보를 포함한 인공원자를 이용해 양자도약을 사전 예측할 수 있는 시스템을 만들어 냈습니다. 오랫동안 양자역학을 지탱해 온 양자중첩과 예측불가능성이라는 개념을 뒤집었다고 평가를 받는 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 6월 4일자에 실렸습니다. 양자도약은 원자 내부에서 전자가 불연속적으로 궤도를 움직이는 현상입니다. 전자가 어느 위치에 있을지는 확률적으로 알 수밖에 없기 때문에 언제 어떻게 양자도약이 일어나는지를 예측하는 것은 불가능한 일이었습니다. 연구팀은 알루미늄 상자에 둘러싸여 있는 초전도 인공원자에 마이크로파를 쪼인 뒤 ‘이중 간접 모니터링 방식’으로 인공원자를 관찰하는 동시에 양자도약을 예측해 내는 데 성공한 것입니다. 이번 기술은 양자컴퓨터를 개발할 때 정보를 포함하는 큐비트를 손쉽게 제어할 수 있게 해 양자 데이터를 안정적으로 관리할 수 있게 해줄 것으로 기대되고 있습니다. 이번 연구에서도 볼 수 있듯이 과학에서는 깨지지 않을 것 같은 이론도 끊임없는 연구를 통해 새로운 사실이 밝혀져 뒤집힐 수 있습니다. 20세기 초 물리학사에서만 보더라도 과학자들이 상대편과 끊임없는 사고 실험과 논쟁을 통해 현대물리학을 만들었습니다. ‘우리는 맞고 너희는 틀리다’는 언행을 보이면서 ‘과학적, 합리적 태도와 사고방식’을 입에 올리는 것은 정말 웃기는 일입니다. edmondy@seoul.co.kr
  • 비바람 몰아치는 징검다리 휴일 “돌풍 조심하세요”

    현충일이자 징검다리 휴일의 시작인 6일은 구름이 많다가 제주도를 시작으로 전국에 비가 내리겠다. 제주도와 남부지방은 소형 태풍에 버금가는 돌풍까지 예상돼 각별한 주의가 필요하다. 기상청은 “6일은 중국 중부 지방에서 우리나라 서해 남부 해상으로 이동하는 저기압의 영향을 받아 오후 제주부터 비가 시작되고 저기압이 동쪽으로 이동해 남부 지방을 지나면서 전국으로 확대돼 7일 오후까지 비가 계속될 것”이라고 5일 예보했다. 7일까지 강수량은 제주도, 남해안, 강원 영동지역, 경북 동해안이 50~100㎜로 예상되며 많은 곳은 150㎜까지 내리고 제주 산지는 250㎜ 이상의 폭우가 쏟아질 것으로 전망된다. 그 밖의 전국은 20~70㎜의 강수량을 보일 것으로 예상됐다. 특히 6일 밤부터 7일 아침에는 저기압이 몰고 온 온난다습한 공기가 강한 남풍을 타고 유입되면서 제주도와 남해안 지역은 국지적으로 돌풍과 천둥, 번개를 동반한 시간당 30㎜ 안팎의 강한 비가 내릴 것으로 전망됐다. 또 남부 지방을 지나갈 것으로 예상되는 저기압의 경로가 좀더 북쪽으로 치우칠 경우 중부 지방 강수량이 다소 늘어날 것으로 기상청은 내다봤다. 이번 비는 저기압이 동해남부해상으로 이동하고 북쪽에서 건조한 공기가 유입되는 7일 밤에 그칠 것으로 보인다. 기상청 관계자는 “6~7일 우리나라에 영향을 주는 저기압은 중심기압이 990~985h㎩(헥토파스칼)로 낮아 제주와 남부 지방을 중심으로 소형 태풍과 비슷한 최대풍속 시속 36~58㎞, 최대순간풍속 시속 72㎞의 강풍이 불고 그 밖의 전국에도 최대풍속 시속 36㎞ 내외의 강한 바람이 불 것으로 예상되는 만큼 안전사고에 각별히 유의해달라”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • GPS 안전모드까지 무장해제시키는 ‘대테러 드론’ 기술 나왔다

    GPS 안전모드까지 무장해제시키는 ‘대테러 드론’ 기술 나왔다

    최근 들어 공원이나 넓은 공터에서 드론을 날리는 모습을 자주 볼 수 있다. 관성항법센서와 GPS 수신기가 경량화되고 자율주행 기술이 발전하면서 드론이 보편화되고 소형화되면서 레저용으로 이용하는 사람이 늘고 있기 때문이다. 드론의 크기에 따라 택배 배달용으로도 활용되기도 한다. 문제는 드론 사용이 보편화되면서 범죄나 테러용으로 사용될 가능성도 배제할 수 없다. 국내 연구진이 GPS 신호 교란으로 드론을 다른 장소로 납치해 제거할 수 있는 대테러 안티 드론 기술을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 전기및전자공학부 김용대 교수팀은 위조 GPS 신호를 이용해 드론 위치를 속여 드론을 제거할 수 있는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구성과는 전자보안 분야 국제학술지 ‘ACM 트랜잭션 온 프라이버시 앤 시큐리티’에 실렸다. 드론이 사용이 보편화되면서 사유지와 주요시설 무단 침입, 테러나 범죄에 사용될 경우도 배제할 수 없는 상황에서 공항 같은 주요시설에서 활용되는 안티 드론 시스템은 방해전파나 고출력 레이저를 쏘거나 그물로 포획하는 방식이다. 그러나 폭발물이나 무기를 장착한 드론의 경우는 주요시설물이나 군중과 안전거리를 확보해야 하는데 현재의 기술로는 드론을 못 움직이게 하거나 그자리에 추락시키는 것인데 이 때는 피해를 최소화하기 어렵다. 연구팀은 위조 GPS 신호를 이용해 드론 위치를 속여 드론을 하이재킹하는 안티 드론 기술을 개발했다. 현재도 GPS 신호를 교란시키거나 위조해 정해진 위치나 경로를 이탈시키는 기술이 있지만 GPS 안전모드가 활성화되면 적용하기 어렵다. GPS 안전모드는 드론이 위조 GPS 신호로 신호가 끊기거나 위치 정확도가 낮아지면 발동되는 비상모드로 드론 모델이나 제조사에 따라 제각각이다. 연구팀은 주요 드론 제조업체의 드론 GPS 안전모드를 분석하고 이를 바탕으로 드론 GPS 작동 분류체계를 만들어 유형에 따른 드론 납치 시스템을 설계했다. 이번에 만든 시스템은 거의 모든 형태의 드론 GPS 안전모드를 포함하고 있어 보편적으로 적용할 수 있다. 연구팀은 실제 4종의 드론을 이용해 이번에 개발한 시스템을 적용한 결과 미세한 오차범위 내에서 원하는 방향으로 드론을 안전하게 유도하는데 성공했다. 김용대 교수는 “대부분의 드론은 GPS 안전모드를 갖추고 있어 위조 GPS 공격에 안전한 것처럼 보이지만 대부분 우회가 가능하다”라며 “이번 기술은 드론의 GPS 안전모드를 무력화시켜 불법 드론 비행으로 발생하는 항공업계와 공항의 피해나 테러 위협을 줄이는데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 체내 일산화질소 제거해 류머티스 관절염 잡는다

    체내 일산화질소 제거해 류머티스 관절염 잡는다

    국내 연구진이 체내 일산화질소를 없애 류머티스 관절염을 치료하는 방법이 개발됐다. 포스텍 화학과 연구팀은 체내 일산화질소만을 잡아내는 류머티스 관절염 치료제를 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 최신호에 실렸다. 일산화질소는 체내에서 국부적 조절인자나 신경전달물질로 작용한다. 혈중 산소농도가 떨어지면 혈관 벽 내피세포는 일산화질소를 만들어 내 근육을 이완시켜 혈관을 확장시킴으로써 산소가 원활하게 공급될 수 있도록 만들어 준다. 당초 심혈관 치료제로 개발됐다가 발기부전 치료제로 쓰이고 있는 비아그라의 경우는 체내 일산화질소 분해를 지연시켜 혈관 확장이 유지되도록 하기도 한다. 체내 일산화질소는 발생한지 몇 초 지나지 않아 금새 분해되지만 과다하게 생성되거나 분해되지 않을 경우 루푸스나 크론병, 류머티스 관절염 같은 염증성 질환을 유발시킨다. 연구팀은 2017년에도 일산화질소에 반응하는 매크로 하이드로젤을 개발한 바 있다. 이번에 연구팀은 아크릴아마이드와 일산화질소 가교제를 중합시킨 나노 하이드로젤을 만들었다. 이번에 개발한 나노 하이드로젤은 일산화질소를 직접 포집할 수 있다는 장점이 있다. 기존에 나온 일산화질소 억제 물질들은 유전자나 생체 효소에 직접 영향을 미치기 때문에 인슐린 저항성, 심혈관 이상 같은 부작용이 나타는 경우가 많았다. 연구팀은 류머티스 관절염을 유발시킨 생쥐를 대상으로 실험한 결과 현재 염증 억제제로 사용되고 있는 ‘덱사메타손’과 비교해서도 류머티스 관절염을 더 효과적으로 억제할 수 있다는 사실을 확인했다. 김원종 포스텍 화학과 교수는 “이번에 개발한 나노젤은 생체 내 일산화질소를 직접 포집한다는 차원에서 류머티스 관절염을 효과적으로 치료하고 기존 약제의 부작용을 줄인다”라며 “특히 류머티스 관절염 이외의 염증성 질환에도 광범위하게 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [달콤한 사이언스]‘터미네이터 T-1000’ 기술 현실화되나

    [달콤한 사이언스]‘터미네이터 T-1000’ 기술 현실화되나

    1991년 개봉된 영화 ‘터미네이터2-심판의 날’에는 구형 터미네이터 T-800(아놀드 슈워제네거)을 제거하기 위해 미래에서 온 신형 터미네이터 T-1000(로버트 패트릭)이 등장한다. T-1000은 액체금속으로 만들어져 어떤 공격을 받아도 다시 원상복원되고 다양한 형태로 변할 수 있어 영화 마지막 장면까지 긴장감을 늦추지 않게 한다. 그런데 국내 연구진이 영화 속 T-1000처럼 외부에서 힘이 가해져 본래 모습이 변형되더라도 성능을 그대로 유지할 뿐만 아니라 자가 치유(self-healing) 특성까지 지닌 신소재를 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단과 생체재료연구단, 서울대, 고려대, 미국 스탠포드대 화학공학과 공동연구팀은 큰 변형이 있더라도 전기 전도도를 그대로 유지하고 손상 이전과 똑같은 모습으로 원상 복구될 수 있는 자가치유 특성을 가진 신소재를 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 신축성이 높은 자가 치유 특성을 가진 고분자의 내부에 은 마이크로 입자와 나노입자를 분산시켜 신축성이 우수하면서도 변형을 극복할 수 있는 전도성 고분자 복합 신소재를 개발했다. 이번에 개발된 신소재는 전자소자와 인체 사이에 안정적으로 전력과 데이터를 전송할 수 있는 ‘인터커넥트’로 활용될 수 있다. 연구팀은 이번에 개발된 소재를 인터커넥트로 활용해 실제로 몸에 부착해 근전도(EMG)라는 생체신호를 측정하는데 성공했다. 또 이 신호를 로봇팔로 전송해 실제 팔의 움직임을 그대로 따라할 수 있도록 하는데 성공했다.기존 소재들은 변형이 발생하면 전기전도도가 약해져 성능이 떨어지는데 이번에 개발된 신소재는 처음 상태의 35배까지 변형이 되더라도 성능이 저하되지 않는다. 처음 모습과 완전히 다르게 비틀리거나 구겨지더라도 성능이 문제가 없다는 설명이다. 게다가 외력에 의해 변형이 일어나면 내부 마이크로, 나노입자들이 재배열되면서 전기적 특성이 자발적으로 향상되는 ‘셀프 부스팅’ 현상이 나타난다는 것이 주사전자현미경, 마이크로 컴퓨터 단층촬영으로 확인됐다. 또 변형이 발생하면 오히려 전기전도도가 60배 이상 좋아지는 현상이 나타났다. 손상되거나 완전히 절단되더라도 스스로 회복되고 접합되는 자가 치유 능력을 보였다. 손동희 KIST 바이오닉스연구단 박사는 “이번에 개발한 신소재는 강한 외력과 변형에도 안정적으로 구동할 수 있어 차세대 웨어러블 전자기긱 개발과 상용화에 도움이 될 것”이라며 “의공학, 전자공학, 로봇 공학 분야 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • “퍼스트 클래스 연구 부족… 한국 뇌과학 갈 길 멀다”

    “퍼스트 클래스 연구 부족… 한국 뇌과학 갈 길 멀다”

    “학교에 남아 명예롭게 퇴임하는 것도 좋지만 후배들에게 기회를 더 줘야 한다고 생각했습니다. 연구를 오래 할 수 있고 실험할 환경만 좋다면 대학, 정부출연연구소 구분이 무슨 필요가 있겠습니까.” 올해 호암상 의학부문 수상자인 오우택(64) 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소장은 지난 2일 서울신문과의 인터뷰에서 2016년 갑자기 서울대 교수 자리를 박차고 정부출연연구기관 연구원으로 자리를 옮긴 이유를 묻자 이렇게 답하며 웃었다. 오 소장은 미국 오클라호마대에서 신경생리학 박사학위를 받고 1988년 서울대 약대 교수로 부임한 뒤 한 번도 학교를 떠난 적이 없었다. 더군다나 인체가 통증을 일으키는 작동 원리를 처음으로 밝혀내 신경과학의 새 장을 열어 2010년 대한민국 최고 과학자로 선정되는 등 세계적인 석학으로 각광받는 상황이었기 때문에 이직 소식에 과학계는 더욱 놀랐다. 대한민국 최고 과학자상과 함께 국내 의과학 분야에서 최고 권위를 자랑하는 호암상까지 거머쥔 것을 놓고 오 소장은 “사실 학창 시절 물리와 수학을 더 좋아했는데 생물학을 연구하고 가르치게 된 것을 보면 인생은 계획대로 흘러가는 게 아닌 듯싶다”면서 “그저 현재에 최선을 다하면서 꾸준히 연구한 덕택에 이 자리에 선 것 같다”고 말했다. 최근 뇌과학은 신경생물학뿐만 아니라 다른 분야의 자연과학, 공학과 결합되면서 발전 속도가 놀랄 정도로 빨라지고 있다. 반도체 칩 위에 뇌 오가노이드(미니장기)를 키워 뇌 기능을 눈으로 보기도 한다. 뇌 기능을 수학적으로 예측하는 계산뇌과학의 발전은 상상할 수 없을 정도다. 이에 견줘 한국의 뇌과학 수준은 “아직 갈 길이 멀다”고 오 소장은 진단했다. 그는 “국내 뇌과학 연구 수준은 최근 몇 년간 크게 발전해 많은 부분에서 첨단 기술을 보유하고 있지만 연구를 가장 앞서 이끌어 가는 ‘퍼스트 클래스’ 연구는 드물어 전반적으로는 세계적 수준에는 미치지 못하고 있다”고 말했다. 뇌과학 연구자로서 최근 활발히 연구되는 인공지능(AI)에 관해서는 “모든 분야에서 인간을 뛰어넘지는 않겠지만 최근 심층학습이나 인간 뇌 모사칩의 발전 속도를 보면 특정 분야에서는 조만간 인간의 지능을 넘어설 수도 있다”며 “이 같은 가능성에 대해서도 미리 대응책을 마련할 필요가 있다”고 덧붙였다. 앞으로 계획에 대한 질문에 오 소장은 “그동안 해 왔던 것을 꾸준히 연구해 그 분야를 완성하고 최고로 만드는 것이 중요하다고 생각한다”면서도 “개인적으로는 인간의 지능에 대한 연구에 도전해 보고 싶다”고 말했다. 한편 호암 재단은 오 소장 등 의학, 과학, 공학, 예술, 사회봉사 분야 5명을 올해 호암상 수상자로 선정해 지난달 31일 상장과 메달, 상금 3억원을 수여했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 염색체 복제 오류로 인한 암 발생 원리 밝혀냈다

    염색체 복제 오류로 인한 암 발생 원리 밝혀냈다

    국내 연구진이 생명체 유지와 유전정보 전달을 위한 필수 대사과정인 염색체 복제에 관여하는 단백질의 핵심 작동원리를 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 유전체 항상성 연구단과 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 공동연구팀은 염색체 복제가 끝나면 DNA와 결합하는 PCNA라는 단백질이 결합되고 분리되는 메커니즘을 분자수준에서 밝혀내고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 3일자에 발표했다. 염색체 복제는 DNA 생성에 관여하는 단백질들이 DNA와 결합하는 것으로 시작된다. 특히 고리형태의 PCNA 단백질은 바늘구멍에 실이 꿰어진 형태로 DNA와 결합해 염색체를 복제하고 손상된 염색체를 복구한다. 이 과정이 끝나면 PCNA와 DNA는 분리된다. 그러나 이 때 PCNA와 DNA가 분리되지 않고 계속 결합된 상태로 머물러 있게 되면 염색체에 돌연변이가 발생한다. 연구팀은 이런 염색체 돌연변이는 암이나 각종 유전질환을 일으킬 수 있다고 앞선 연구를 통해 밝혀냈다. 그렇지만 PCNA와 DNA가 분리되는 정확한 원리는 파악하지 못했다.그런데 연구팀은 PCNA와 DNA의 결합, 분리를 추적할 수 있는 실험방법과 실시간으로 결합과 분리를 관찰할 수 있는 ‘단분자 형광 이미징‘ 기술을 활용해 관찰했다. 그 결과 ATAD5-RLC라는 단백질이 PCNA 단백질의 고리를 열어 DNA를 분리시켜 염색체 복제 과정을 종료시킨다는 사실을 밝혀내고 ATAD5-RLC 단백질의 구조까지 확인했다. 이번 연구는 염색체 복제 과정, 손상복구 과정이 정상적으로 종료되지 않으면 유전정보의 변형이 일어난다는 사실을 분자적 수준에서 처음으로 밝혀낸 것이다. 명경재 IBS 유전체 항상성 연구단장은 “이번 연구는 생명체 필수 대사과정인 염색체 복제를 이해하기 위한 중요한 정보를 파악함으로써 생명의 근원을 이해하는데 한걸음 더 다가가게 해줬다”라며 “염색체 복제 오류는 암 같은 질환을 유발시키는 만큼 유전정보 이상으로 발생하는 병의 근본 원인을 규명하고 새로운 치료법을 개발하는데 도움을 받을 수 있을 것”이라고 말했다.유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 원활한 5G 통신 가능케 해주는 기지국 기술 개발 나선다

    원활한 5G 통신 가능케 해주는 기지국 기술 개발 나선다

    국내 연구진이 차세대 통신기술인 5G 무선접속 네트워크 구축 비용을 낮춰 글로벌 시장 진출에 도움이 되는 기지국 기술 개발에 나선다. 한국전자통신연구원(ETRI)는 KT와 국내 통신관련 중견·중소기업들과 ‘5G 무선접속 기반 개방형 기지국 분산장치‘ 개발에 착수한다고 3일 밝혔다. 기존의 4G 네트워크 구조에서는 수 백 Gbps급 대용량 통신이 필요한 5G 서비스를 구현하기 위해서는 요구되는 통신 규격이 다르기 때문에 새로운 설비를 구축해야 하는데 비용이 만만치 않아 원활한 서비스를 제공하는데 한계가 있다. 이에 공동연구진은 4G 네트워크 구조에서 중앙 기지국에 집중돼 있던 기능등을 분산시키는 개방형 5G 랜 구조를 구축하는데 집중할 계획이다. 이번에 개발에 착수한 기술은 지금까지는 기지국 하나에서 모든 이동통신 데이터 처리 기능을 담당해왔었던 것과는 달리 기지국 기능을 나눠 하위 기능을 담당하는 분산 시스템으로 5G 네 트워크를 구축하려는 것이다. 이렇게 되면 중앙장치가 수행하던 데이터 처리 일부 기능을 분산 장치가 담당함으로써 통신 용량을 크게 줄일 수 있고 통합 기지국 장치 설치보다 비용이 저렴해 5G 이동통신 서비스의 커버리지를 넓힐 수 있게 된다.기술 개발은 2단계로 이뤄지는데 우선 2021년까지 이동통신 사업자들이 필요로 하는 기능분할 분산장치와 능동 안테네 기술을 개발하는 것이며 2단계로는 확장형 기지국 기능분할 분산 장치를 개발하는 것이다. 2단계 개발 사업은 2023년까지 마치고 국내 통신 관련 기업들에 공개할 예정이다. 실제로 ETRI는 저비용, 고효율 확장형 기능분할 5G 무선장비 개발을 2023년까지 마칠 계획이다. 김태중 ETRI 미래이동통신연구본부장은 “이번에 착수한 개발은 국내 중소, 중견기업의 이동통신 장비시장 참여를 늘림으로써 5G 상용화 인프라를 구축하는데 도움이 될 것”이라며 “연구개발 성과를 기반으로 핵심 원천 특허를 확보하고 이를 국제표준에 반영하기 위한 국제표준화에도 적극 참여할 계획”이라고 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 한국 기계산업 연 대동공업, 최초 전자기술은 금성사…어떤 제품이

    한국 기계산업 연 대동공업, 최초 전자기술은 금성사…어떤 제품이

    광복 이후 1960년대가 될 때까지도 우리나라 농가에서는 주로 소나 사람의 힘을 이용했다. 이 때문에 농업생산량에 한계가 있었고 보릿고개를 벗어나지 못했다. 이 같은 상황에서 광복 직후인 1947년 설립된 대동공업은 1963년에 국내 최초로 동력경운기 ‘H6E-CT 83’을 생산해 농촌의 근대화를 이끌어 냈다. 국내 전문가들은 대동공업의 동력경운기 개발이 국내 기계산업 분야의 시작이라고 평가하고 있다. 또 현재 세계적인 수준에 이르고 있는 전기전자산업 분야의 최초 기술은 각각 1959년 금성사(현 LG)에서 개발한 국내 최초 진공관식 라디오 A-501, 정보통신 산업 분야에서는 1986년 세계 10번째로 개발한 전전자교환기 TDX-1으로 꼽혔다. 특히 전전자교환기 TDX-1은 한국 과학기술을 한 단계 업그레이드 시켰고 통신, 인터넷 분야 강국으로 자리잡게 만들었고 1989년 1가구 1전화 시대를 앞당긴 것으로 평가받았다. 한국공학한림원은 이같은 내용이 포함된 1945년 광복 이후 2015년까지 국내 10대 산업의 기술발전 과정을 총망라한 ‘한국산업기술발전사’를 발간했다고 3일 밝혔다. 한국 경제성장은 ‘한강의 기적’이라고 불릴 정도로 현재도 많은 나라들에서 산업기술 발전의 모델로 국제적 관심을 끌고 있지만 체계적으로 정리된 산업기술사는 없었다. 미국과 유럽 등 선진국은 산업혁명이 시작된 이후 18세기부터 기술사 연구가 지속돼 사료정리나 박물관이 만들어져 있고 일본의 경우도 산업기술사자료정보센터를 설치해 19세기 메이지 유신 이후 산업기술발전사를 정리해 연구하고 있는 상황이다. 공학한림원은 국내 산업분야를 11개 분야로 분류해 400여명의 대규모 집필진을 구성해 4년 동안 진행해 이번에 산업발전사를 만들게 됐다. 특히 이번 산업발전사에는 11개 산업별로 첫 기술과 제품을 선정했다는데도 의미가 크다는 평가를 받고 있다. 건설부분은 1970년 경부고속도로 개통, 바이오의료분야는 1983년 녹십자가 세계 3번째로 B형간염 백신 개발, 소재분야는 1973년 포항제철 고로 1기에서 첫번째 출선, 식품분야는 1952년 대한제분에서 국내 최초 밀가루 출시, 운송장비 산업에서는 1975년 현대에서 포니자동차 개발, 에너지자원 분야는 1950년 연탄화덕 등이다. 섬유분야에서는 1919년 경성방직이 설립돼 민족자본에 의한 최초의 면방직 공장을 세운 것이 국내 섬유산업을 이끌어온 것으로 꼽히기도 했다. 편찬위원장을 맡은 최항순 서울대 명예교수는 “이번에 발간한 10권 분량의 기술발전사는 광복 이후 70년간 산업기술 노하우가 집대성된 귀중한 사료이며 역사를 통해 새로운 혁신 동력을 찾아볼 수 있는 귀중하고 의미있는 저작물”이라고 말했다. 한편 한림원은 이번에 발간한 책자를 대학 도서관과 연구기관 등에 배포하는 한편 전자책 형태로도 만들어 한림원 홈페이지(www.naek.or.kr)에서 내려받아 누구나 볼 수 있도록 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • “기후변화도 겪어보니 알겠더라”

    “기후변화도 겪어보니 알겠더라”

    본격적인 여름의 시작이라는 6월로 접어들면서 폭염에 대해 걱정하는 사람들이 늘고 있다. 최근들어 지구온난화로 인한 기후변화 때문에 극한 기상이 자주 나타나 여름에는 폭염 뿐만 아니라 허리케인, 태풍이나 폭우로 인한 홍수 등으로 전 세계가 몸살을 앓고 있다. 이 같은 기후변화로 인한 극한기상이 계속 나타고 있음에도 불구하고 ‘기후변화는 거짓말’이라고 믿는 사람들이 있다. 대표적인 인물이 미국 도널드 트럼프 대통령이다. 미국 내에서는 트럼프 대통령이 속한 공화당 지지자들도 기후변화에 의심의 눈초리를 갖고 있는 것이 사실이다. 그런데 최근 미국 연구진이 기후변화로 인한 극한 기상으로 피해를 본 지역사회들은 당파적 색깔과는 관계없이 기후변화에 대한 인식도가 높여진다는 사실이 밝혀졌다. 결국 “거짓말인줄 알았는데 겪어보니 알겠더라”는 설명이다. 미국 듀크대 환경대학, 콜로라도 덴버대 공공정책학과 공동연구팀은 홍수나 가뭄, 폭염 등을 겪은 지역 사람들이 기후변화에 대한 인식이 더 높고 기후변화를 막기 위한 행동에 더 적극적으로 나선다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 기상학 분야 국제학술지 ‘기후변화’ 1일자에 실렸다. 연구팀은 2013년 9월 엄청난 홍수를 겪은 콜로라도주 6개 지역의 주민들을 대상으로 2016~2017년에 기후변화와 관련한 설문조사를 실시했다. 연구팀은 2013년도 피해 정도, 당시 피해와 기후변화의 영향에 대한 인식, 현재 기후변화에 대한 인식, 정치적 성향 등에 대해 질문을 던졌다. 그 결과 개인적인 피해보다는 지역사회나 이웃의 피해를 목격한 경우 기후변화에 대한 심각성을 더 깊이 이해한다는 사실이 밝혀졌다. 또 기후변화로 인한 대형 자연재해를 입은 사람들은 기후변화에 대한 인식이 더 오래 지속되고 이를 바꾸기 위한 직접적인 행동에 나서는 것에 주저하지 않는다는 사실도 확인됐다. 기후변화에 대한 이웃의 피해를 목격하거나 직접 피해를 본 사람들은 자신의 정치적 성향과는 관계없이 기후변화에 대해 강한 인식을 갖고 있는 것으로 나타났다. 엘리자베스 올브라이트 듀크대 교수는 “이번 연구를 통해 심각한 재난 상황이라도 그것을 직접 체험하거나 체험하지 않은 사람들이나 집단이 얼마나 인식차이를 보이는지 알 수 있다”라며 “극한 기후변화로 재난이 상시화되고 있는 만큼 지역사회가 어떻게 반응하는가에 따라 재난 이후 회복 속도나 정도도 달라질 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [달콤한 사이언스]몸은 피곤한데 잠은 오지 않는 이유, 알고보니

    [달콤한 사이언스]몸은 피곤한데 잠은 오지 않는 이유, 알고보니

    아침에는 깨어나고 밤이 되면 잠이 드는 것은 사람의 몸 속에 존재하는 생체시계 시스템 때문이다. 사람 뿐만 아니라 많은 동물들은 먹고 자는 시간, 번식기, 동면기 등의 활동이 주기적으로 나타나는데 이런 주기성이 나타나는 것도 생체시계 덕분이다. 2017년에는 이 같은 생체리듬과 체내 시계의 비밀을 분자수준에서 연구해 온 세 명의 미국 유전학자들에게 노벨 생리의학상이 돌아가기도 했다. 그런데 몸을 움직일 수 없을 정도로 피곤하고 힘든데도 막상 잠자리에 누웠는데 의외로 눈이 말똥말똥 잠이 들지 않아 곤란했던 경험이 한 두 번 정도 있을 것이다. 스페인과 미국 연구팀이 몸이 피곤하지만 잠이 오지 않는 원인을 밝혀내 주목받고 있다. 스페인 바르셀로나 과학기술연구원(BIST) 바이오의약연구소, 왕립 카를로스3세 심혈관연구소 발달및세포생물학부, 미국 캘리포니아 어바인대(UC어바인) 후생유전학및대사연구센터 공동연구팀은 사람의 24시간 일(日)주기 조절에 관여하는 생체시계가 뇌 뿐만 아니라 신체 다양한 부분에 존재한다는 것을 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적인 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 31일자에 두 편의 논문으로 발표됐다. 생체 시계는 뇌의 시상하부에서 관장하는 것으로 알려져 있지만 많은 연구자들은 신체에는 다양한 일주기 시계가 존재할 가능성이 있음을 의심해 왔다. 밤 늦게까지 TV나 스마트폰을 보면 생체시계가 교란돼 불면증을 유발시킬 수 있다는 것이 대표적이다. 그렇지만 여전히 많은 과학자들은 눈을 통해 들어온 자극이 뇌의 시상하부에 영향을 미쳐 생체시계가 교란되는 것으로 이해해 왔다.연구팀은 생쥐를 이용해 뇌의 시상하부에 있는 생체시계와 별도로 신체 여러 부분에 일주기 시스템이 따로 작동할 수 있다는 실험을 실시했다. 연구팀은 유전자를 조작해 생쥐의 24시간 일주기 시스템을 초기화 시킨 다음 빛을 이용해 피부, 간, 뇌의 생체시계를 다르게 활성화되도록 했다. 빛을 뇌 부위에만 쬐도록 하거나 뇌를 제외하고 피부나 간에만 빛을 조사하는 등의 방식으로 실험을 한 것이다. 그 결과 뇌의 시상하부에서 통제하는 24시간 일주기 시스템과 별도로 피부나 간 등 그 밖의 신체부위도 다른 형태의 일주기 시스템을 갖고 작동한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 생체리듬에 맞지 않는 다이어트나 운동, 수면 직전 TV나 스마트폰 시청은 생체 시계를 교란시킬 가능성이 크다고 우려를 표했다. 파올로 사손코르시 UC어바인 교수는 “이번 연구를 통해 생체내 각각의 일주기 리듬이 각종 질병과 노화과정에 영향을 미칠 수 있음을 확인했다”라며 “뇌 속 생체시계와 다른 생체 기관과의 생체시계가 정렬되지 않을 경우 불면증은 물론 우울증, 알레르기, 노화, 암을 비롯한 각종 건강문제를 유발시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 접을 수 있는 차세대 태양전지 나왔다

    접을 수 있는 차세대 태양전지 나왔다

    국내 연구진이 최근 등장한 스마트폰처럼 완전히 접을 수 있는 ‘폴더블’ 차세대 고효율 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지를 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 연구팀은 태양전지 재료인 페로브스카이트의 고유한 물리적 성질을 분석해 유연성을 극대화하는 태양전지를 설계해 반으로 접을 수 있을 정도로 유연한 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 최신호(5월 23일)에 실렸다. 페로브스카이트 태양전지는 낮은 생산비용과 높은 광전환 효율 때문에 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 페로브스카이트 태양전지는 실리콘 태양전지와 달리 전극이나 기판 소재 변경을 통해 유연화가 가능하지만 지금까지는 종이처럼 말 수 있는 ‘롤러블’ 전지 수준에 그쳤다. 연구팀은 페로브스카이트 박막의 물리적 특성을 정확히 분석하고 단축, 인장실험으로 실제 특성을 측정한 다음 정확한 태양전지 유연성 예측했다. 이와 함께 다른 태양전지들의 물리적 특성도 분석해 유연성을 극대화할 수 있는 태양전지를 설계했다. 페로브스카이트 태양전지의 유연성을 제한하는 금속산화물 투명전극을 초박막 금속 투명전극으로 바꿔 고분자 기판 두께를 15마이크로미터(㎛)까지 줄였다. 이번에 개발한 유연한 페로브스카이트 태양전지는 완전히 반으로 1000번 이상 접었다 폈다한 다음에도 태양전지 광전 변환 효율이 그대로 유지됐다. 김주영 UNIST 교수는 “이번 연구는 다양한 조건의 페로브스카이트 박막의 물성 분석결과를 활용해 유연성을 정확히 예측하고 유연성을 극대화시켰다는데 의미가 크다”라며 “페로브스카이트 태양전지의 유연성이 확보되면서 웨어러블 디바이스로 활용성이 커질 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 흡연 무관한 폐암 유전자, 어릴 때부터 나타난다

    흡연 무관한 폐암 유전자, 어릴 때부터 나타난다

    폐암은 위암, 대장암, 갑상선암, 간암 등과 함께 한국인에게 많이 발생하는 암이면서 국내뿐만 아니라 전 세계 암 사망원인 1위를 차지하고 있다. 폐암의 주요 원인으로 흡연이 꼽히지만 최근에는 평생 담배를 피우지 않은 사람들도 폐암에 걸리는 사례들이 늘고 있다. 카이스트 의과학대학원, 서울대 의대 흉부외과, 한국과학기술정보연구원(KISTI), 국립암센터, 미국 하버드대 의대 공동연구팀은 이처럼 비흡연자들에게 폐암을 일으키는 돌연변이 유전자가 어려서부터 나타나기 시작한다는 사실과 함께 이 돌연변이 유전자의 발생 원리를 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 세계적인 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 31일자에 실렸다. 연구팀은 138개의 폐암 세포의 전체 유전자 서열 분석으로 얻은 빅데이터를 바탕으로 암세포에 존재하는 다양한 형태의 유전체 돌연변이를 검색했다. 연구팀은 슈퍼컴퓨터 5호 ‘누리온’을 활용해 비흡연 폐암을 일으키는 원인으로 알려진 ‘융합 유전자’를 집중적으로 찾았다. 그 결과 융합 유전자 70% 이상이 DNA 곳곳이 잘려나가 소실되고 일부는 연결되는 등 ‘유전체 파열 현상’으로 돌연변이가 만들어졌다는 것이 확인됐다. 또 연구팀은 정밀 유전체 분석을 통해 융합 유전자 돌연변이가 폐암 증상이 나타나기 수십년 전 어린 나이부터 발생할 수 있다는 사실을 발견했다. 보통 유전자 돌연변이는 노화에 따라 일정한 속도로 형성되는데 융합 유전자 돌연변이는 10대 이전 유년기부터 생기기 시작할 수 있다는 설명이다. 주영석 카이스트 의과학대학원 교수는 “이번 연구는 비흡연 폐암 환자를 조기 진단하고 정밀치료할 수 있는 시스템 구축에 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [달콤한 사이언스]눈맞춤 어려워한다고 자폐아는 아닙니다

    [달콤한 사이언스]눈맞춤 어려워한다고 자폐아는 아닙니다

    더스틴 호프만과 톰 크루즈가 주연한 1989년 영화 ‘레인맨’과 조승우가 열연한 2005년 개봉 한국영화 ‘말아톤’의 공통점은 자폐증상을 보이는 사람이 주인공으로 등장한다는 것이다. 자폐증은 인구 1만명당 5명 꼴로 발생하는 증상으로 다른 사람과의 관계를 맺고 유지하는 일에 어려움을 느끼며 자신에게 비정상적으로 몰입하는 상태를 보인다. 유전적 요소나 출산 전후 감염, 출산 직후 뇌손상 때문으로 알려져 있지만 정확한 원인은 알려져 있지 않다. 일반적으로 자폐증상을 보이는 아이들은 타인에 대해 관계 맺기를 어려워하기 때문에 시선을 마주치려하지 않는다고 알려져 이를 이용해 진단을 내리고 있는 상황이다. 그러나 울산과학기술원(UNIST) 기초과정부(심리학), 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UC샌디에이고) 공동연구팀은 지금까지 ‘눈맞춤’을 통해 자폐 스펙트럼 장애를 진단할 때 사용해왔는데 이 방법이 적절치 않다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘미국 소아청소년정신의학’에 실렸다. 연구팀은 만 1~4세 영유아 616명을 대상으로 눈 운동을 관찰했다. 이번 연구에 참여한 616명은 자폐 진단을 받은 영유아 뿐만 아니라 언어를 비롯해 전반적 발달지연을 보이는 아이, 자폐의 몇 가지 증상은 있지만 정도가 심하지 않는 아이, 자폐나 다른 발달지연 문제나 가족력이 없는 아동까지 포함했다. 연구팀은 실험에 참가한 아이들에게 ‘까꿍’ ‘안녕’ 같은 간단한 대화와 동작을 보이는 사람이 등장하는 1분 미만의 짧은 동영상을 보도록 한 뒤 어떤 부분을 얼마나 오래보는지 눈 운동 추적기로 분석했다. 그 결과 자폐 증상으로 진단된 아이들도 일반 아동들과 마찬가지로 동영상 속 인물의 눈을 응시한 시간은 같았다. 특히 같은 동영상 속에 자폐 아동들이 흥미를 갖는다고 알려진 기하학적 무늬를 추가하거나 인물이 정신없이 움직이는 모습 또는 정지된 모습을 보여줘도 동영상 속 인물의 눈을 응시한 시간은 일반 아이들과 같게 나왔다. 눈 운동 추적기를 분석한 결과 연구팀은 자폐 영유아들은 동영상 속 인물의 눈이 아닌 얼굴 전체를 덜 쳐다보고 기하학적 무늬에 시선을 돌리는 경향이 강한 것으로 나타났다. 이는 자폐 영유아가 컨텍스트(문맥)에 맞춰 중요한 정보에 주의 집중하는 능력이 떨어지기 때문으로 분석했다. 권미경 UNIST 기초과정부 교수는 “일반적으로 타인의 감정을 파악하기 위해서 눈을 보고 말하기를 배울 때는 입을 보며 사람이 말할 때는 옆에 다른 물체가 있어서 얼굴에 집중한다”라면서 “자폐아동들은 이런 전체적 맥락에 따라 시선을 처리하는 것을 어려워하는 것”이라고 설명했다. 또 권 교수는 “자폐 진단은 빠르면 빠를수록 치료효과가 높아지는 만큼 이번 연구에서 분석된 자폐 영유아의 시선 처리를 활용하면 자폐 진단과 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [과학계는 지금] UNIST, ‘금속·공기전지’ 복합촉매 개발

    울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 김건태 교수팀은 차세대 전기차 배터리로 주목받고 있는 ‘금속·공기전지’의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 복합 촉매를 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 28일자에 실렸다. 금속·공기전지는 공기 중 산소를 활성 물질로 사용하기 때문에 가볍고 고밀도 에너지 전지로 활용될 수 있다. 문제는 제작 가격이 비싸고 내구성이 약하다는 점이다. 연구팀은 비교적 저렴한 코발트와 철이라는 두 종류의 금속을 이용해 복합 촉매를 개발했다. 코발트 산화물과 철 유기고분자를 활용하기 때문에 충·방전 효율이 획기적으로 높아졌다. 김 교수는 “값싼 재료로 고효율 촉매를 만들 수 있게 됨에 따라 상용화는 한층 빨라질 것이며 전기차 이외에도 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [유용하 기자의 사이언스 톡] 네안데르탈인 멸종, 알고 보니 저출산 때문?

    [유용하 기자의 사이언스 톡] 네안데르탈인 멸종, 알고 보니 저출산 때문?

    佛연구팀, 환경·인구 조건으로 계산 ‘개체군 모델’ 개발“전쟁·기후 아닌 출산율 저하·영유아 사망이 원인일 수도”“이 우주에 인간만 있다면 이 얼마나 엄청난 공간 낭비인가.” 천문학자 칼 세이건은 19세기 살았던 영국의 비평가 토머스 칼라일이 ‘여러 세계들에 관하여’라는 글에 남긴 문장을 인용해 자신의 다큐멘터리이자 저서인 ‘코스모스’에서 이렇게 말했습니다. 수많은 SF에서 외계인을 찾아나서는 이야기가 나오고 실제 천문학계에서도 외계 행성과 외계 생명체의 존재를 찾아 나서는 것도 이런 이유 때문인지도 모릅니다. 지구상에는 수많은 생명체가 살고 있습니다. 우리 눈에는 똑같아 보이는 동식물이라도 서로 다른 종(種)으로 나뉘어 있습니다. 그런데 사람은 ‘호모 사피엔스’(현생인류)라는 하나의 종만 살아남아 있습니다. 지금으로부터 10만년 전까지만 해도 현생인류뿐만 아니라 네안데르탈인, 데니소바인 등 최소 6종의 인간이 살고 있었다는데 지금은 호모 사피엔스를 제외한 다른 종들이 모두 멸종한 이유는 뭘까요. 현생인류와의 전쟁에서 패배해 절멸했다는 주장도 있고 갑작스러운 기후변화에 적응하지 못해 사라졌다는 주장도 있습니다. 기록으로 남아 있지 않기 때문에 과학자들은 고고학적 유물과 고지구의 환경데이터 등을 바탕으로 타당한 설명을 찾아내기 위해 고군분투하고 있습니다. 프랑스 엑스마르세유대, 클로드 베르나르 리옹1대학의 진화생물학자, 생물통계학자, 고인류학자로 구성된 공동연구팀은 개체군 모델링이라는 수학적 기법을 통해 네안데르탈인 멸종에 대한 새로운 가설을 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 30일자에 발표했습니다. 연구팀은 다양한 환경조건과 인구통계학적 조건을 바탕으로 해 4000~1만년에 걸쳐 종이 사라질 수 있는 ‘네안데르탈인 개체군 모델’을 개발했습니다. 이 수학 모델은 이주, 출산율, 질병, 기후변화 등을 변수로 하고 인구가 5000명 이하로 떨어지면 멸종에 임박한 것이라고 정의했습니다. 분석 결과 20세 미만 네안데르탈인 여성의 출산율이 2.7% 감소됐을 경우 멸종까지 걸리는 시간은 1만년, 출산율이 8% 감소될 경우는 4000년 이내에 멸종이 일어나는 것으로 확인됐습니다. 네안데르탈인 집단의 생식력 감소에 1세 미만 영유아의 사망률이 높아지면 멸종까지 걸리는 시간은 더 짧아질 수 있는 것으로 나타났습니다. 안나 드조애니 엑스마르세유대 생물인류학 박사는 “이전에 가정했던 것처럼 현생인류와 전쟁이나 기후변화 같은 외적 요인이 아닌 출산율 감소나 영아사망률 증가 같은 집단 내부의 인구통계학적 변화가 네안데르탈인 멸종이라는 엄청난 결과를 가져왔을 수 있음을 보여 준 첫 번째 연구”라고 설명했습니다. 출산율은 집단의 문제이기도 하지만 개개인의 결정이 합쳐져 나타나는 지표입니다. 한국은 ‘하나만 낳아 잘 키우자’는 산아제한 정책을 30년 가까이 유지해 온 데다가 1990년대 말 금융위기 이후 나타난 불안정한 경제사회적 상황이 결합돼 단순한 정책적 지원으로만 저출산 문제를 개선하기는 쉽지 않을 것입니다. 먼 미래의 일이겠지만 결국 한국은 네안데르탈인들의 운명을 따르게 될까요. edmondy@seoul.co.kr
  • 미식축구 VS 야구선수… 누가 더 오래 살까

    미식축구 VS 야구선수… 누가 더 오래 살까

    야구선수 평균 7년 더 살아… 수명대결 ‘승’ 몸싸움 많은 미식축구 심장·뇌질환 많아 심혈관 2.4배… 뇌신경질환 비율도 3배↑ “잦은 머리 충격탓… 권투·하키도 증상 비슷”동물원에서 호랑이와 사자를 보고 온 아이들은 둘이 싸우면 누가 이기냐는 질문을 던져 어른들을 당황시키곤 한다. 1970~80년대 어린 시절을 보냈던 사람들은 TV 만화영화를 보다가 문득 ‘태권V’와 ‘마징가Z’가 싸우면 누가 이길까, ‘그렌다이저’와 ‘그레이트마징가’가 대결하면 누가 이길까를 두고 친구들과 말다툼을 벌였던 기억이 있을 것이다. 얼마 전에는 중국 전통무술과 종합격투기나 권투 중 어떤 것이 더 강할까를 두고 두 문파의 고수가 맞붙은 동영상이 올라와 화제가 됐던 적이 있다. 그런데 미국 과학자들은 좀더 심각한 궁금증에 대한 증명에 나섰다. 미국인들에게 가장 인기 있는 미식축구 선수들과 야구선수들 중에서 누가 더 오래 사는가에 대한 것이다. 미국 하버드 공중보건대 환경보건과, 행동과학과, 역학과, 하버드 의대 인지신경과, 다나파버 암연구소, 매사추세츠종합병원 물리치료 및 재활의학과, 모어하우스대 의대 심혈관연구센터 공동연구팀은 북미프로풋볼리그(NFL)와 메이저리그(MLB)에서 활약했던 프로선수들의 사망률을 비교 분석한 결과를 미국의학협회에서 발행하는 국제학술지 ‘JAMA 네트워크 오픈’ 25일자에 발표했다. 일단 결론부터 말하자면 MLB 선수들의 수명이 NFL 선수들보다 길다는 것이 밝혀졌다. NFL 선수들은 MLB 선수들보다 수명이 짧을 뿐만 아니라 심혈관 질환과 퇴행성 신경질환을 앓는 비율도 눈에 띄게 높은 것으로 나타났다. 그동안 프로선수들과 일반인들의 수명이나 건강과 연관 지어 분석한 연구들은 많았다. 문제는 운동선수들은 신체적 조건이 일반인보다 우수할 뿐만 아니라 현역 선수로 남아 있는 사람들은 운동선수들 중에서도 정신적으로나 육체적으로 건강한 사람들이기 때문에 역학자들이 흔히 이야기하는 ‘건강 노동자 효과’(healthy worker effect)라는 편향성이 연구 결과에 영향을 미쳤다. 연구팀은 이런 분석 편향성을 없애기 위해 종목은 다르지만 전직 운동선수들의 건강 상태를 비교했다. 연구팀은 1979~2013년까지 최소한 다섯 시즌 이상 활동한 NFL 선수 3419명과 MLB 선수 2708명의 건강기록을 분석했다. 분석 결과 NFL 선수들은 MLB 선수들보다 심혈관질환 발병률은 2.4배 높게 나타났고 각종 뇌신경질환을 앓는 비율도 3배 이상인 것으로 나타났다. 또 분석 기간 동안 사망한 NFL 선수들은 517명, MLB 선수들은 431명으로 조사됐다. 사망 당시 평균 나이는 각각 59.6세, 66.7세로 전직 메이저리거의 수명이 7년 가까이 길었다. 사망한 NFL 선수들 중 498명은 심장질환, 19명은 뇌질환이 주요 사망 원인이었으며 이 중 20명은 심장질환과 뇌질환을 함께 앓았던 것으로 조사됐다. 특히 생존해 있는 NFL 선수들도 두통부터 우울증, 무감각증, 각종 불안증과 강박증, 분노조절장애, 단기기억상실, 파킨슨병, 치매 등 다양한 뇌신경질환을 앓는 것으로 조사됐다. 반면 MLB 선수들은 심장질환으로 사망한 사람은 224명, 퇴행성 뇌신경질환으로 사망한 사람은 16명으로 나타났다. 마크 와이스코프 하버드대 환경보건과 교수는 “NFL 선수들에게서 나타나는 신경질환의 원인 중 하나는 경기 중 반복적으로 머리에 충격이 가해지기 때문으로 분석된다”면서 “NFL 이외에 신체적 충격이 지속적으로 가해지는 복싱이나 아이스하키와 같은 격렬한 운동을 하는 선수들이나 소음 등 외부 자극이 심한 육체노동을 하는 경우에도 비슷한 증상이 나타날 수 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 왕겨와 초음파로 물 속 환경호르몬 100% 잡는다

    왕겨와 초음파로 물 속 환경호르몬 100% 잡는다

    공장에서 내보내는 산업폐수에는 중금속을 포함한 각종 오염물질과 함께 내분비계 교란물질인 환경호르몬이 많이 포함돼 있다. 오염물질은 다양한 화학적, 물리적 방법으로 제거할 수 있지만 환경호르몬은 쉽게 분해되지 않아 환경 오염은 물론 사람의 몸 속에 축적될 수 있다. 이 때문에 수처리 연구자들은 오염물질 뿐만 아니라 환경호르몬 제거를 위한 다양한 연구를 진행 중이다. 국내 연구진이 벼의 겉껍질인 왕겨를 이용해 나노촉매를 만들고 이를 초음파 기술과 결합시켜 환경호르몬을 거의 완벽하게 처리할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 물자원순환연구센터 연구진이 초음파 기술과 농촌지역에서 흔히 볼 수 있는 왕겨를 이용해 물 속 오염물질은 물론 환경호르몬까지 거의 완벽하게 제거할 수 있는 폐수처리공정을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구성과는 화학 분야 국제학술지 ‘초음파 음파화학’ 최신호에 실렸다. 기존에 하수와 폐수 처리에 사용되고 있는 촉매는 시간이 지날수록 성능이 떨어지고 효율을 높이기 위해서는 별도의 처리나 공정기술이 필요해 비용이 많이 든다. 연구팀은 농촌에서 버려지는 왕겨를 열분해시켜 일종의 숯과 같은 형태의 ‘바이오차’(biochar, 바이오매스와 숯의 합성어)를 만든 다음 나노 이산화망간을 코팅해 바이오차-나노복합체를 만들었다. 기존에 사용되고 있는 폐수처리 촉매는 대표적인 환경호르몬 비스페놀A를 80% 밖에 제거하지 못했지만 이번에 개발한 바이오차-나노복합체를 활용하면 1시간 내에 폐수 속 환경호르몬 95%를 제거하는 것으로 확인됐다. 또 여기에 20킬로헤르츠(㎑)의 초음파를 결합시키면 20분 내에 비스페놀A가 100% 제거되는 것이 확인됐다.또 기존 촉매와는 달리 여러 차례 반복 사용해도 93% 이상 환경호르몬을 제거할 수 있음이 관찰되기도 했다. 최재우 KIST 박사는 “이번에 개발된 기술에 대해 처리공정 최적화 같은 추가연구를 더할 경우 환경적 측면과 경제적 측면을 동시에 충족시킬 수 있는 환경호르몬 제거 시스템을 구축할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 폐경기 골다공증 유발 원인 물질 알고보니...

    폐경기 골다공증 유발 원인 물질 알고보니...

    폐경기가 된 여성들은 체내 호르몬의 변화로 인해 다양한 증상을 경험하게 되는데 특히 골다공증은 폐경기 이후 여성들을 괴롭히는 중요한 질환 중 하나이다. 골다공증은 뼈에 구멍들이 생기면서 뼈가 약해져 쉽게 골절되는 병인데 일상생활에서는 큰 불편을 겪지 못해 그냥 넘어가지만 낙상사고 등으로 인해 뼈가 부러지거나 금이 가게 되면 크게 고생하게 된다. 폐경기 여성 뿐만 아니라 나이가 들면서 남성들에게서도 나타나기 때문에 고령화 사회로 넘어가는 국내에서는 주목되고 있는 질환 중 하나이다. 문제는 기존에 나와있는 약물들은 장기 복용할 경우 부작용이 나타날 수 있고 이미 진행된 골다공증은 치료가 어렵다는 단점이 있다. 국내 연구진이 골다공증을 막을 수 있는 치료 타겟을 발견했다. 전남대 치의학전문대학원, 광주과학기술원(GIST) 생명과학부 공동연구팀은 뼈를 형성하는 조골세포와 파괴, 흡수하는 파골세포의 분화를 조절함으로써 뼈의 항상성을 유지하는 핵심유전자와 그 작용과정을 규명했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘본 리서치‘ 최신호(5월 13일자)에 실렸다. 연구팀은 HIF-2α라는 유전자가 조골세포 분화를 억제하고 파골세포 분화를 촉진하는 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 생후 4개월된 생쥐에게 HIF-2α를 제거한 뒤 골밀도를 마이크로 컴퓨터단층촬영(CT) 분석을 한 결과 일반 생쥐보다 골밀도가 높고 파골세포 형성이 감소됐음을 확인했다. 연구팀은 난소를 잘라내 골다공증을 유발시킨 생쥐를 만든 뒤 HIF-2α 유전자를 제거한 뒤 관찰한 결과 폐경기 여성과 비슷한 상황임에도 골밀도와 뼈 속 해면골이 증가하고 파골세포 관련 지표들은 줄어든 것이 관찰됐다. 류제황 전남대 치의학전문대학원 교수는 “이번 연구는 조골세포와 파골세포의 분화와 활성과정에서 특정 유전자가 뼈 항상성 유지를 위해 어떻게 작동하는지를 명확히 보여주고 있다”라며 “폐경기 여성의 골다공증 진단과 치료법 개발에 새로운 실마리를 제공해줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • ‘투명망토’ 물질 이용해 가벼운 VR기기 만든다

    ‘투명망토’ 물질 이용해 가벼운 VR기기 만든다

    4차 산업혁명을 통해 미래 성장 가능성이 높은 분야로 가상·증강현실(VR·AR)이 꼽힌다. VR은 컴퓨터 등을 활용해 실제가 아닌 특정 환경이나 상황을 만들어 내는 기술이며 AR은 눈에 보이는 현실세계에 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술이다. 한동안 유행했던 포켓몬 고 같은 게임은 대표적인 AR기술을 활용한 것이다. VR을 체험하기 위해서는 여전히 헤드마운트 디스플레이라는 두껍고 무거운 장치를 머리에 써야 하기 때문에 오랜 시간 사용하기가 어렵고 몰입도도 떨어지게 된다. 국내 연구진이 투명망토 소재로 잘 알려진 메타물질을 이용해 가벼운 VR기기를 만드는 방법을 개발해 주목받고 있다. 포스텍 기계공학과, 화학공학과 연구팀은 빛의 스핀을 이용해 여러 홀로그램 이미지를 실시간으로 재생할 수 있는 메타표면을 만드는데 성공했다고 28일 밝혔다. 이번 기술은 광학 분야 국제학술지 ‘레이저 앤 포토닉스 리뷰’ 최신호에 실렸다. VR·AR을 구현시키기 위해서는 공중에 3차원(3D) 이미지를 띄울 수 있는 홀로그램 디스플레이가 필요하다. 홀로그램 이미지를 만들어 내기 위해서는 많은 부품들이 필요해 VR장치의 부피와 무게가 늘어난다. 이 때문에 메타물질을 이용해 홀로그램 이미지를 만드는 기술이 연구돼 왔지만 지금까지는 한 번에 하나의 이미지만 생성할 수 있다는 문제가 있다. 연구팀은 실리콘을 이용해 빛이 회전하는 방향과 편광을 조절하면 두 개의 홀로그램 이미지가 동시에 나타나는 메타표면을 개발했다. 빛의 편광을 조절하면 이미지를 실시간으로 바꿀 수도 있고 동영상으로 작동시킬 수도 있을 것으로 예상된다. 메타홀로그램 장치를 개발하기 위해 기존에는 산화티타늄이나 질화갈륨 같은 비싼 물질을 이용했지만 이번 기술은 실리콘을 이용하고 기존 반도체 공정에서도 바로 제작할 수 있어 생산비용을 수 백배까지 절감할 수 있게 됐다. 노준석 기계공학과 교수는 “이번에 개발한 메타홀로그램은 60% 이상 투과효율 덕분에 선명한 이미지를 관찰할 수 있고 소자의 두께가 300나노미터에 불과해 초경량 고효율 기기로 만들 수 있다”라며 “이번 기술을 활용하면 홀로그램을 복잡하게 설계가 가능해 화폐, 신용카드, 명품 위조방지 기술, 각종 암호화 기술에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
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