“데이터·인공지능 전문인력 1만명 양성 연구·창업·취업 등 이어지게 지원 강화” 일자리 창출·지역균형발전 모델화 제시문재인 대통령이 ‘D·N·A’(데이터·네트워크·인공지능)로 대표되는 신산업 육성을 통해 일자리 창출과 함께 지역균형발전을 이루겠다고 밝혔다. 문 대통령은 24일 오전 대전시청에서 열린 ‘대전의 꿈, 4차 산업혁명 특별시’ 보고회에 참석해 “4차 산업혁명 시대는 추격형에서 선도형 경제로 나아갈 수 있는 절호의 기회를 줬다”며 “정부는 4차 산업혁명의 기반기술인 ‘DNA’를 3대 핵심기반 산업으로 육성·지원할 것”이라고 밝혔다. 이어 “데이터·인공지능 전문인력 1만명을 양성하고 인공지능 전문대학원을 올해 3곳, 2022년까지 6곳으로 늘리겠다”고 공언했다. 문 대통령은 또 “대전은 4차 산업혁명의 선도 도시”라며 “대덕연구개발특구의 새로운 도약은 대한민국 과학기술 성장으로 이어질 것”이라고 강조했다.‘수소경제 활성화 로드맵’이 발표된 지난 17일 울산 보고회에 이은 올해 두 번째 지역경제 투어인 이날 행사에서 과학기술정보통신부는 대덕 특구를 지역 혁신성장 모델로 만들어 전국으로 확산시키는 것을 골자로 한 ‘4차 산업혁명 선도 지역거점 창출전략’을 발표했다. 현재 대덕, 광주, 부산, 전북, 대구 총 5곳에 있는 특구지역 중 ‘맏형’ 역할을 하는 대덕을 지역경제발전 모델로 삼겠다는 전략이다. 이를 위해 과기부는 ▲지방자치단체 주도 연구개발(R&D) ▲정부출연연구기관 분원기능 강화 ▲특구 중심 혁신인재 양성 ▲신기술 사업화펀드 확충 및 기술 실증 ▲특구 리노베이션 ▲대덕특구 모델 확산 등 6대 중점 추진 과제를 제시했다. 특히 지자체 주도 R&D 방식은 지자체가 직접 R&D 사업을 제안하고 중앙정부는 컨설팅을 통해 지원하는 방식이라 주목된다. 지금까지는 중앙정부에서 사업을 주도해 기획하고 지자체가 사업비를 매칭하는 방식으로 R&D가 이뤄져왔다. 또 대전에 위치한 카이스트를 비롯한 4대 과학기술특성화대학을 중심으로 빅데이터와 소프트웨어 분야 등 4차 산업혁명 시대형 인재를 양성하겠다고 밝혔다. 정부출연연들은 이렇게 대학에서 배출한 인력들이 연구나 창업, 취업 등 다양한 경로로 성장할 수 있도록 지원하는 기능을 강화할 방침이다. 과기부는 대덕특구 내 미개발된 부지(25㎢)를 본격 개발해 산학연 교류협력 네트워크를 활성화시키겠다고도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr 임일영 기자 argus@seoul.co.kr

인공지능(AI) 기술이 눈부시게 발전해 바둑의 인간 고수를 꺾고 의료 진단을 내리는 등 활약을 보이고 있지만 여전히 특정 분야에만 활용되고 있다. 바뀌는 환경에 빠르게 적응해나가는 인간의 두뇌는 여전히 따라가지 못하고 있는 셈이다. 그래서 인공지능 연구자들은 인간과 같은 범용적인 기능을 갖춘 기술개발에 주목하고 있지만 여러 가지 문제에 부딪치고 있다. 그런데 한국과 영국 연구진이 인간의 뇌를 관찰하면 차세대 인공지능 설계 문제를 의외로 쉽게 풀어낼 수 있을 것이라는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 카이스트 바이오및뇌공학과 이상완 교수와 영국 케임브리지대, 알파고를 개발한 구글 딥마인드 공동연구팀은 인공지능 알고리즘이 해결하지 못하는 공학적 문제를 인간의 뇌를 살펴보면 해결할 수 있을 것이라는 차세대 뇌 기반 인공지능 시스템 설계 방향을 제시했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 로봇 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 16일자에 실렸다. 인공지능 분야에서 강화학습은 머신러닝의 한 영역으로 20여년 동안 꾸준히 연구돼 왔는데 최근 5년 동안은 심층학습(딥러닝) 기술의 발전과 맞물려 급격한 발전을 했다. 그 덕분에 알파고 같은 전략탐색은 물론 로봇 제어, 의료 진단 같은 다양한 분야에 적용될 수 있었다. 그렇지만 주어진 문제에 맞춰 시스템을 설계해야 하며 불확실성이 높은 환경에서는 성능이 떨어진다는 근본적인 문제가 있다. 연구팀은 개별 인공지능 알고리즘이 해결하지 못하는 공학적 문제를 인간의 두뇌가 이미 해결하고 있다는 사실에 기반한 ‘전두엽 메타 제어’ 이론을 발표했다. 전두엽 메타 제어 이론은 사람의 중뇌 도파민-복외측전전두피질 네트워크에서 외부 환경에 대한 학습 신뢰도를 스스로 평가할 수 있는 보상 예측 신호나 상태 예측 신호같은 정보를 처리하는데 이 정보들을 경쟁적-협력적으로 통합하는 프로세스로 외부 환경에 가장 적합한 학습 및 추론 전략을 찾는다는 것이다. 연구팀은 이 원리를 AI 알고리즘이나 로봇설계에 적용하면 외부 상황변화에 따라 성능, 효율, 속도 사이에 균형점을 찾는 최적의 제어시스템을 설계할 수 있다고 주장했다. 이상완 카이스트 교수는 “연구를 하다보면 우리 뇌는 공학적 난제를 의외로 쉽게 해결하고 있다는 것을 알 수 있는데 이 원리를 AI 알고리즘 설계에 적용할 수 있을 것”이라며 “이번 연구는 계산신경과학에 기반한 결과로 딥러닝과 강화학습에서 겪는 성능, 효율, 속도에 대한 문제를 해결하는 실마리가 될 수 있을 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

3D 레이저 프린팅 기술의 진화는 어디까지일까. 국내 연구진이 3D 프린팅 기술을 활용해 금속과 비금속을 섞은 하이브리드 복합소재를 만드는데 성공했다. 한국원자력연구원 핵연료안전연구부 연구진은 금속과 비금속인 탄화규소(SiC)를 하나로 합친 금속-SiC하이브리드 소재 제조 3D 프린팅 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 탄화규소(실리콘카바이드)는 다이아몬드와 비슷한 강도를 갖고 있고 1500도의 고온에도 견딜 수 있으며 열전도성이 높아 원자로 연료봉 피복재, 항공기나 우주선 엔진, 건축자재 등에 활용되고 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 금속과 결합시켜 고열 안정성, 경도, 부식 및 마모 저항성이 높은 재료를 만들기 위한 노력을 기울이고 있다. 그렇지만 금속과 비금속은 전혀 다른 물성을 갖고 있는 물질이기 때문에 둘을 녹여 섞는다든지 물리적 접합으로는 유기적 결합을 시킬 수 없을 뿐만 아니라 비용과 시간이 엄청나게 많이 투입되는 단점이 있다. 연구팀은 3D 레이저프린터로 금속 표면에 탄화규소 입자를 정밀하게 쌓아올리는 형태로 제품의 모양에 관계 없이 원하는 부분에 필요한 양만큼만 코팅이 가능하게 했다. 이렇게 만들어진 금속-탄화규소 하이브리드 소재는 금속의 내구성에 탄화규소가 갖고 있는 열안정성, 경도, 부식 등 장점이 더해졌다는 것이 확인됐다. 특히 핵연료 겉을 감싸는 피복관이 현재는 지르코늄 합금으로만 사용되고 있는데 이번에 개발한 하이브리드 소재를 사용할 경우 내구성 보완은 물론 위기상황에 폭발위험을 막을 수 있다는 장점까지 갖출 수 있을 것으로 기대되고 있다. 하이브리드 소재를 개발한 김현길 원자력연구원 박사는 “이번에 개발한 하이브리드 소재는 에너지, 환경, 우주산업 등 활용도가 많아 실질적으로 산업현장에서 사용될 수 있도록 기술력을 강화해 나갈 것”이라고 말했다. 한편 연구팀은 이번에 개발한 소재제작 기술에 대해 최근 국내를 비롯해 미국, 일본, 유럽에 특허 등록을 완료했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 암을 유발하는 단백질을 분해하는 ‘치료 단백질’을 발견했다. 연세대 생명공학과 최강열 교수팀은 대표적 암 유발 인자로 꼽히는 ‘라스 단백질’을 분해해 암을 억제할 수 있는 단백질을 발견했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 17일자에 실렸다. 라스 단백질은 세포 성장과 관련해 신호전달시스템을 교란시켜 암을 유발시키는 중요한 인자로 암조직에서 평균 30% 정도 돌연변이가 발견되고 있다. 췌장암의 경우는 72~90%, 대장암은 32~57%, 폐암은 15~50%의 돌연변이가 나타나고 있다. 이 때문에 연구자들은 라스 단백질의 돌연변이를 제어할 수 있는 항암제를 개발하기 위한 노력이 있었다. 유방암, 대장암, 폐암을 포함한 각종 암을 치료하고 억제하는 항암제도 라스 단백질 돌연변이를 가진 암의 경우는 통하지 않는다는 문제가 있다. 연구팀은 간암환자의 암조직과 정상조직을 비교해 라스단백질과 결합할 수 있는 단백질들을 발굴했다. 그 결과 라스단백질을 분해하는 ‘WDR76’이라는 단백질을 찾아냈다. 연구팀은 실제로 간암을 유발시킨 동물모델에서 WDR76이 부족하면 라스단백질이 증가해 간암이 촉진되고 전이된다는 사실을 확인했다. 반면 WDR76이 많으면 라스단백질이 줄어들면서 간암이 치료되는 것도 관찰됐다. 최강열 교수는 “기존에는 라스 구조를 변화시키는데 집중했지만 이번 연구는 라스의 양을 조절함으로써 단백질 활성을 제어해 치료할 수 있음을 보여주고 있다”며 “이번에 발견한 WDR76 단백질은 라스 단백질의 돌연변이 유무에 영향을 받지 않기 때문에 현재 사용되고 있는 항암제의 한계를 극복한 효과적인 암 치료제 개발에 도움이 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

강수량 증가 도움… 워싱 효과는 미지수 구름·대기상태·바람 방향까지 영향 미쳐 ‘고기압 영향’ 한반도 미세먼지엔 부적합 요오드화은 등 사용, 안전성 증명도 안 돼미국 북동부 지역에 거주하는 원주민 호피족에는 가뭄이 들었을 때 들판에 홀로 나가 춤을 추고 노래를 부르며 비를 기원하는 제사장인 ‘레인메이커’(rain maker)가 있었다. 죽음을 각오하고 하늘에 기원하는 행동이 비구름을 불러 비를 내리게 할 것이라고 기대했던 것이다. 요즘은 ‘좋은 소식을 가져다 주는 사람’이라는 의미까지 포함돼 경영, 마케팅 등 다양한 분야에서 ‘레인메이커’라는 용어가 사용되고 있지만 사전적 정의는 여전히 ‘비를 내리게 하는 사람’으로 인공비를 만드는 기상과학 전문가를 이야기한다. 많은 나라에서 레인메이커에 관심이 집중되는 때는 강수량이 적은 가뭄철이다. 그런데 이제는 오염물질을 씻어내리는 ‘워싱 효과’를 기대하며 미세먼지 해결책으로 인공강우가 주목받는 상황이 됐다. 비는 공기 중 수증기가 응결돼 액체상태의 물방울이 떨어지는 현상이다. 미세한 물방울로 이뤄져 있는 구름은 위로 뜨는 부력이 아래로 내려가는 중력보다 크기 때문에 하늘에 떠 있는 것이다. 비로 내리기 위해서는 구름입자가 10만개 이상 모여 지름이 최소 0.2㎜ 정도 돼야 한다. 이보다 작은 경우는 150m 상공 정도에서 모두 증발해 사라져 버린다. 빗방울의 지름이 0.5㎜ 이하일 경우 이슬비라고 부르고 그 이상이 돼야 비라고 부른다. 온대지방의 경우 빗방울의 평균 크기는 1~3㎜이고 5㎜ 이상의 빗방울은 표면장력보다 마찰항력이 커서 작은 물방울로 쪼개진다. 이 때문에 ‘굵은 빗방울’이라고 하더라도 크기는 5㎜ 이상이 될 수 없다.인공강우의 핵심은 구름이 빗방울을 떨어뜨릴 수 있게 물방울을 적당한 크기로 뭉쳐줄 수 있는 구름씨를 만들어 주는 것이다. 이런 시도는 엄격히 말하면 인공강우라기보다는 인공증우로 봐야 한다. 비를 내릴 수 있는 정도의 수증기를 포함한 구름에 비 씨앗을 만들도록 자극해 강수량을 증가시키는 정도이지, 구름 한 점 없는 사막이나 맑은 날씨를 보이는 곳에 비를 내리게 하는 기술은 아니기 때문이다. 실제로 미국 항공우주국(NASA)에서 전기장을 이용해 대기 속 수증기를 끌어모아 구름이 없는 곳에서 비를 내리는 연구를 한 적이 있지만 아직 성공하지는 못한 상태다. 국립기상과학원과 국립환경과학원은 인공강우를 통해 미세먼지 저감 정도를 알아보기 위해 25일 경기 남서부 지역 해상에 있는 덕적도, 자월도, 영흥도 인근 상공에서 기상항공기를 이용해 요오드화은을 살포하는 인공강우 합동실험을 실시한다. 이번 실험은 올해 첫 인공강우 실험으로 올 연말까지 15회 안팎의 실험이 있을 예정이다. 이번 실험에 대해 국립기상과학원 관계자는 “지금까지 인공강우 실험은 가뭄 해소 방안으로 주로 연구됐었지만 이번 실험은 최근 국외에서 유입되는 오염물질로 인한 미세먼지 수치 증가에 따라 미세먼지 저감에 효과가 있는지를 살펴보는 것이 주목적”이라고 설명했다. 미국, 중국, 러시아, 일본, 멕시코, 호주, 태국, 이스라엘 등 전 세계 37개국에서 150여종류의 인공강우 관련 프로젝트를 진행하고 있지만 수자원 확보나 우박이나 안개 같은 악기상(궂은 날씨)을 억제하려는 목적이다. 물론 중국과 태국에서 인공강우를 활용해 미세먼지 저감을 시도한 적이 있었지만 아직 성공 사례가 알려져 있지 않은 상황이기도 하다. 게다가 국내 전문가들은 미세먼지가 한반도에 영향을 미칠 때는 고기압의 영향권에 들어가 있어 인공강우를 실시하기에 부적합하고 인공강우로 만들 수 있는 비의 양이 시간당 0.1~1㎜에 불과해 우리의 기상 조건은 미세먼지 저감에 도움이 되지 않을 것이라고 보고 있다. 여기에 인공강우는 구름과 대기 상태에 따라 성공 여부가 달라지고 바람의 방향까지도 영향을 미치기 때문에 원하는 정확한 위치에 비를 내리게 하는 것도 쉬운 문제는 아니다. 이덕환 서강대 화학과(과학커뮤니케이션) 교수는 “인공강우에 쓰이는 요오드화은이나 드라이아이스 등이 환경이나 생태계, 건강에 미치는 영향이 아직 명확하게 밝혀지지 않은 상태에서 무작정 안전하다고 말할 수는 없다”면서 “인공강우로 미세먼지를 저감하겠다는 주장은 국민들에게 심리적 안정감을 주기 위한 것일 뿐 실효성은 없는 대책”이라고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

오류 가능성 높여 정신장애 원인되기도신약이나 새로운 물질을 개발할 때는 항상 동물을 이용해 독성이나 부작용을 확인하는 전임상실험을 합니다. 제브라피시나 초파리, 생쥐도 활용되고 있지만 이런 동물들로 실험을 할 경우 사람에게 나타날 수 있는 문제점이 발견되지 않을 가능성이 높습니다. 그렇기 때문에 사람과 유전자 일치도가 93.5%에 이르는 원숭이로 실험을 하곤 합니다. 원숭이는 사람과 유사성 때문에 뇌과학 연구에서도 많이 활용되고 있습니다. 이스라엘 와이즈만 과학연구소, 텔아비브대 의대, 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 신경외과 공동연구팀은 사람과 원숭이의 뇌를 비교 분석해 ‘뇌 소프트웨어’가 서로 다르다는 것을 밝혀냈습니다. 사람의 높은 지능은 물론 각종 정신장애의 원인도 다름 아닌 진화를 통해 장착된 뇌의 소프트웨어 때문이라는 것입니다. 이런 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 17일자에 실렸습니다. 그동안 많은 연구자들은 사람의 뇌를 이해하기 위해 이들 둘의 해부학적 차이(하드웨어)에만 주목해왔습니다. 그렇지만 이번 연구팀은 하드웨어가 아닌 소프트웨어인 뇌신호에 주목한 것입니다. 연구팀은 편도체와 대상피질에 주목해 비교했습니다. 진화적 관점에서 보면 원시적 영역인 편도체는 정서, 특히 공포감정과 공포기억에 관련돼 있으며 대상피질은 학습 같은 정교한 인지기능과 통제를 담당하는 것으로 알려져 있습니다. 뇌과학 연구의 궁극적 목표는 인간의 뇌에 대해 알고자 하는 것이지만, 사람의 뇌를 직접 연구하는 것은 쉽지 않은 일입니다. 멀쩡한 자신의 뇌를 열어 과학자들에게 공개하겠다고 나서는 사람은 없을테니 말입니다. 보통 뇌전증 환자들을 치료할 때는 뇌에 미세한 전극을 이식한 뒤 전기신호를 모니터링하면서 뇌의 어떤 부위에서 이상신호가 발생해 발작을 일으키는지를 찾습니다. 그 다음 이상신호를 유발시키는 손상된 뇌조직과 전극을 제거하는 수술을 하는 것이지요. 치료를 위해 전극이 심어져 있기 때문에 뇌전증 환자들은 이번처럼 뇌기능 연구에도 자발적으로 참여하기도 합니다. 연구팀 역시 뇌전증 수술을 받기 위해 전극을 이식받은 환자 7명과 원숭이 5마리를 대상으로 편도체와 대상피질의 뉴런 움직임을 비교했습니다. 연구팀은 두 영역에 있는 750여개의 뉴런을 대상으로 강건성(robustness)과 효율성(efficiency)을 분석했습니다. 강건성은 일부 뉴런이나 시냅스의 오작동이 있더라도 전체 시스템의 특성이 변하지 않는 성질을 말합니다. 반면 효율성은 정보처리의 속도를 위해 시스템 안정성을 희생하는 것을 의미합니다. 분석 결과 사람은 편도체나 대상피질 모두에서 강건성보다 효율성이 높은 것으로 나타났다고 합니다. 뇌의 효율성이 높다는 것은 환경에 빠르게 적응하기 위해 신경세포의 활성패턴을 빠르게 전환시킬 수 있다는 말이기도 합니다. 인간이 뇌의 효율적 활용을 위해 강건성을 희생한 것으로 해석할 수 있을 것입니다. 효율성 중심의 패턴 때문에 뛰어난 지적 능력을 발휘할 수 있겠지만 그만큼 오류 가능성도 높아집니다. 바로 이 오류가 정신장애라는 결과로 나타날 수 있다는 것이 연구진의 설명입니다. 연구진이 제시한 ‘강건성-효율성 상충가설’에 대해 많은 신경과학자들은 추가 연구를 통해 검증돼야 할 부분이지만 매우 흥미있는 내용이라고 평가하고 있습니다. 그런데 이번 연구 결과를 보면서 문득 스쳐지나간 생각입니다만, ‘이것이 신이 인간을 창조한 증거’라거나 ‘창조과학을 뒷받침하는 증거’라고 주장하는 사람들은 설마 없겠지요. edmondy@seoul.co.kr

“정부 손 놓고 있다는 지적까지 나와” 질타 화물차 조기 폐차 때 3000만원까지 보조금 기상청, 25일 서해서 인공강우 실험 진행문재인 대통령은 22일 “미세먼지 문제를 혹한·폭염처럼 재난에 준하는 상황으로 인식하고 대처해야 한다”고 말했다. 최근 미세먼지가 극성을 부리면서 대통령의 관련 발언도 잦아졌지만, ‘재난’이란 표현을 쓴 것은 처음이다. 문 대통령은 청와대에서 국무회의를 주재하면서 “지난주 유례없이 미세먼지 농도가 높은 날이 많아 국민이 큰 고통을 겪었고, 그 답답함을 속 시원하게 해결하지 못하고 있어 참으로 송구스러운 마음”이라며 이렇게 밝혔다. 문 대통령은 “정부 종합대책 수립, 미세먼지 기준 강화, 특별법 제정 등 강력하게 미세먼지에 대응한 결과 연평균 미세먼지 농도는 개선됐다”면서도 “미세먼지 고농도 현상이 잦아지고 초미세먼지 농도가 기록적으로 높아지면서 국민 체감은 오히려 더 심각해지고 있다”고 지적했다. 이어 “정부가 손 놓고 있는 것 아니냐는 지적까지 나온다”며 “지금 국민이 바라는 것은 최선을 다하는 정부로, 할 수 있는 특단의 대책을 시도하고 창의력과 상상력을 발휘해야 할 때”라고 주문했다. 이와 관련해 환경부는 이날 미세먼지를 많이 배출하는 중·대형 화물차의 조기 폐차 보조금을 기존 770만원에서 최대 3000만원으로 확대하고, 지하철 미세먼지 기준도 강화하는 내용의 생활환경 정책을 발표했다. 오는 7월부터 지하철의 미세먼지(PM10) 기준이 150㎍/㎥에서 100㎍으로 강화된다. 초미세먼지(PM2.5) 기준(50㎍)도 신설된다. 기상청은 오는 25일 서해에서 강수량 변화와 미세먼지 저감효과를 분석하기 위해 인공강우 실험을 진행한다. 인공강우 실험은 요드화은이나 염화칼슘을 비행기에 묻혀 구름을 통과하는 방식이 검토되고 있다. 2017년 이후 9차례가량 인공강우 실험을 실시했지만 기술력이 낮아 큰 성과를 거두지 못했다. 그동안 강원도와 경기도 등에서 이뤄졌지만 이번엔 중국발 오염물질이 건너오는 길목인 서해상에서 실시될 계획이다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr 서울 임일영 기자 argus@seoul.co.kr 서울 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 서해안 갯벌에서 나일론을 만들어 낼 수 있는 미생물 유전자를 찾아냈다. 한국생명공학연구원 합성생물학전문연구단은 특정 조건에서만 반응이 나타나도록 한 DNA 설계기술인 ‘인공 유전자회로기술’을 개발해 서해안 갯벌에서 나일론을 만들 수 있는 기능을 가진 효소 유전자를 발견했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. 나일론은 플라스틱, 식품 포장재료, 타이어 코드, 직물 등을 만드는데 사용되는 합성섬유이다. 나일론을 합성하기 위해서는 나일론 원료가 되는 카프로락탐이 있어야 한다. 그런데 카프로락탐은 벤젠으로 만들기 때문에 제조 과정에서 여러 오염물질이 배출될 수 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 친환경적으로 카프로락탐을 생산하는 방법을 찾아왔다. 연구팀은 카프로락탐을 만들어 낼 수 있는 효소단백질을 찾기 위해 카프로락탐을 만나면 형광빛을 내는 유전자 회로 ‘CL-GESS’(씨엘-게스)를 만들었다. 그 다음 서해안 갯벌에서 발굴된 유전체들을 모아놓은 메타게놈 라이브러리를 만든 뒤 씨엘-게스를 장착한 대장균을 만들었다. 카프로락탐을 만들어 내는 효소가 존재하면 형광색을 띄도록 함으로써 입실론(ε)-카프로락탐을 만들어 내는 효소 단백질을 찾아냈다. 새로운 촉매반응을 발견하기 위해서 기존에는 세포배양, 효소반응, 물리화학적 분석이라는 복잡한 과정을 반복해야 했기 때문에 시간이 오래 걸려야 했다. 이번에 개발한 기술은 유전자 회로를 도입한 초미세반응기를 활용했기 때문에 짧은 시간 동안 많은 효소유전자들을 분석할 수 있다는 장점이 있다. 염수진 생명연 박사는 “이번 연구결과는 기존에 잘 알려진 유전자에서도 새로운 부수적 반응이 일어날 수 있음을 보여주는 한편 대량 유전체 자원의 기능을 유전자회로 기술로 빠르게 비교분석할 수 있다는 것을 입증했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 가상·증강현실(VR·AR)을 즐길 수 있는 스마트폰에 활용 가능한 초소형 3차원 영상센서를 개발해 주목받고 있다. 카이스트 전기전자공학부와 나노종합기술원 공동연구팀은 자율주행차, 드론, 안면인식 스마트폰 등 다양한 전자기기에서 눈 역할을 하는 3차원 영상 센서의 핵심기술인 실리콘 기반 광위상배열 칩을 개발하는데 성공했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 광학 분야 국제학술지 ‘옵틱스 레터스’ 최신호에 실렸다. 3차원 영상센서는 사진이나 그림 같이 2차원 평면 이미지에 입체감을 주는 거리감, 공간 정보를 추가해 3차원 이미지로 인식하도록 만들어 주는 장치이다. 사물의 정확한 거리, 위치정보가 필요한 자율주행차, 드론, 로봇, 안면인식 스마트폰 등에서는 핵심부품이다. 이 때문에 자동차나 드론 제작사들은 레이저를 쏘고 반사되는 신호를 받아 입체를 인식하는 ‘라이다’(LiDAR) 개발에 주력하고 있다. 문제는 2차원 영상을 3차원으로 전환해주는 기계적 방식 때문에 크기도 크고 복잡한 내부 장치로 인해 고장이 잦다는 단점이 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 전기적으로 빛의 방향을 조절하는 광위상배열(OPA) 기술이 라이다를 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 실리콘을 기반으로 하고 있기 때문에 기존 반도체 칩을 제작하는 설비를 활용할 수 있어 제작 비용이 많이 들지 않고 크기가 작고 내구성도 우수하다는 장점을 갖고 있다. 그렇지만 실리콘 광소자의 특성 때문에 빛의 파장이나 방향 전환이 쉽지 않다.연구팀은 빛의 파장을 변조해 사용하는 기존 광위상배열 기술이 아닌 단일 파장으로도 넓은 범위의 2차원 스캐닝이 가능한 칩을 개발하는데 성공했다. 특히 잠자리 눈 정도의 크기로도 만들 수 있고 전력 사용도 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 여기에 3차원 영상 데이터를 원하는 방향으로 무선전송하는 기능도 가능하도록 했다. 연구팀 관계자는 “이번에 개발한 3차원 영상센서는 스마트폰에 장착할 경우 얼굴인식은 물론 증강현실 서비스에도 활용할 수 있을 것”이라며 “지금까지 나온 파장변조형 2차원 스캐닝 기술을 넘어섰으며 기존 반도체 공정을 그대로 활용할 수 있기 때문에 상용화에도 도움이 될 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학기술과 의학이 발달하면서 이전에는 불치병으로 알려진 질병들이 하나 둘씩 정복되고 있다. 잡힐 듯 잡히지 않는 질병 중 하나가 바로 ‘암’이다. 많은 연구자들이 암 정복을 위해 연구를 진행하고 있지만 사람을 대상으로 한 임상에서 좌절되는 경우가 많다. 과학 발전의 역사가 도전과 응전이라는 점을 고려한다면 ‘암’도 언젠가는 반드시 정복될 것으로 예상하고 있다. 암 정복에 한 발 더 다가서기 위해 한국과 영국 연구진이 수학적 기법을 활용한 초음파 기술로 암세포를 제거하는 기술을 내놨다. 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단과 영국 런던대 기계공학과 공동연구팀이 초음파 영역에서 나타나는 음향 공동현상을 예측하는 수학적 모델을 만들고 이를 이용해 종양세포를 제거할 수 있는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 음향 공동현상은 압력 변화로 인해 액체 내에 기포가 만들어져 터지는 현상을 말한다. 이번 연구결과는 음향 관련 국제학술지 ‘초음파 음향화학’ 최신호에 실렸다. 실제로 최근 강력한 초음파 에너지를 한 곳에 집중시켜 질환 부위를 제거하거나 치료하는 고강도 집속초음파 기술이 주목받고 있다. 대기압의 수 백 배에 달하는 압력을 가진 고강도 집속초음파는 1000분의 1초만에 환부의 온도를 끓는점까지 올려 물리적으로 제거하는 원리이다. 메스를 이용한 외과적 수술없이 질환 부위를 제거할 수 있기 때문에 부작용이 적고 회복시간도 빠른 것으로 알려져 사람을 대상으로 한 대규모 임상 적용을 위한 다양한 연구가 진행 중이다. 문제는 이런 메커니즘을 완벽하게 설명하지 못해 실제 임상에서 활용하지 못하고 있는 상황이다. 연구팀은 초음파 영역에서 발생하는 음향 공동현상의 변화를 예측하고 설명할 수 있는 수학적 모델을 개발하고 이를 통해 초음파로 인한 세포 조직의 변형률을 계산했다. 또 인체조직 모사실험 중에 나타나는 공동현상을 초고속 카메라로 촬영했다. 연구팀은 수학적 모델로 예측한 값과 초고속 카메라 촬영 결과를 비교분석한 결과 기포 운동으로 만들어지는 강도는 암세포 처럼 연한 조직은 파괴할 수 있지만 혈관에 손상을 주지는 않을 수 있음을 확인했다. 박기주 KIST 박사는 “이번 연구는 초음파를 이용한 연조직 제거 메커니즘을 처음으로 규명한 것으로 수학적 모델링으로 초음파 조사조건을 찾아 외과적 수술 없이도 종양치료나 환부를 제거하는 것이 가능해질 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 암 진단과 치료를 동시에 할 수 있는 물질을 개발해 주목받고 있다. 이화여대 화학나노과학과, 약학과, 연세대 의생명과학부 공동연구팀은 나노분자 하나만으로 암을 진단하고 치료할 수 있는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 화학분야 국제학술지 ‘미국화학회지’ 표지논문으로 실릴 예정이다. 암 부위를 표적으로 하는 물질을 이용해 암을 진단하는 동시에 치료를 동시에 할 수 있는 맞춤의학 기술의 하나가 ‘테라노스틱스’이다. 레이저 같은 빛을 이용한 광역학 치료물질을 활용하기 위해 표적물질, 치료제, 고분자나 그래핀 등 나노구조체 등 다양한 물질을 이용해 복잡한 제조단계가 필요하다는 문제가 있다. 연구팀은 기존의 다양한 물질을 결합시키는 대신 ‘자기조립 나노 프탈로사이아닌 유도체’(나노PcS)라는 다기능 단일 분자를 만드는데 성공했다. 연구팀은 간암과 자궁암 세포를 생쥐에게 이식시킨 뒤 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 나노PcS만 주입하고 다른 그룹에는 나노PcS에 레이저를 조사하고 관찰했다. 치료물질을 주입한 뒤 20일 동안 레이저를 조사하고 종양의 성장여부를 측정한 결과 치료를 시작한지 6주 이후부터 암 치료효과가 나타나기 시작해 20주까지 암 치료효과가 나타난 것이 관찰됐다. 특히 자궁암보다 간암에서 그 효과가 더 크게 나타났는데 간암의 경우 15주부터 90% 이상 완치효과를 보이는 것이 확인됐다. 윤주영 이화여대 화학나노과학과 교수는 “이번 연구는 광역학 치료제가 생체내 존재하는 혈청 알부민 단백질과 결합해 암세포에만 선택적으로 반응하는 물질을 개발했다는 것”이라며 “추가 연구를 통해 나노물질의 체내 장기전달 효율을 높여 치료효과를 증가시킬 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘신생대를 보면 지구온난화의 미래가 보인다?’ 지구 온난화로 인한 기후변화 때문에 북극 얼음 면적이 감소하고 각종 극단적인 기후현상이 나타나고 있다. 국내 연구진이 홀로세 중기 기후를 분석해 지구온난화로 인한 미래 기후가 어떻게 변하게 될지를 예측한 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 홀로세는 신생대 마지막 시대로 충적세나 현세라고도 부르는 시기이다. 바로 지금 인류가 살고 있는 시기를 말한다. 인류는 홀로세 초기에 농경을 시작해 급격히 인류문명이 발달했다. 한국지질자연원구원 국토지질연구본부, 극지연구소, 부산대 대기과학과, 서울대 지구환경과학부, 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 대기해양과학과 공동연구팀은 5000~9000년 전 홀로세 초·중기 북극의 해빙 감소가 북반구 기후에 어떤 영향을 미쳤는지에 대한 분석결과를 내놨다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 연구팀은 당시 북반구 여름 태양 복사량은 5~10% 정도 많아 덥고 비가 많은 날씨를 보였다는데 착안했다. 이 시기에는 현재 사막의 대명사로 알려진 사하라가 초원이었다. 연구팀은 복합지구시스템 기후모델을 이용해 태양복사열에 의한 북극 해빙 감소의 영향을 분석했다. 기후모델은 지구온난화가 본격화되기 이전인 1950년대 이전 최근기후, 북반구 여름 온도가 높고 고위도 북극 해빙이 많이 녹았던 홀로세 중기, 북극해빙 면적이 1950년대와 비슷하다고 가정한 상태에서 홀로세 중기 3가지로 만들어 분석했다.그 결과 북극 해빙 감소가 북반구 기후에 영향을 줬으며 북태평양과 북미지역 연평균 온도를 0.5~1도 가량 상승시켰다는 것을 확인했다. 북태평양과 북미 대륙의 온난화는 북극 해빙감소의 결과임을 알려준다. 이와 함께 북극 해빙 감소는 바닷물의 염분을 묽게 만들어 대서양 열염순환을 약화시키고 결국 북대서양 해수온도도 떨어뜨린 것을 확인할 수 있었다. 박효석 지질자원연구원 국토지질연구본부 박사는 “기후 민감도가 높았던 홀로세 중기 기후를 분석함으로써 지구온난화로 인해 급변하는 기후변화에 효과적으로 대응할 수 있는 기후모델을 만들 수 있을 것”이고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

치매에 대한 공포는 노년층 뿐만 아니라 곧 노인이 되는 중년층들에게도 있다. 알츠하이머나 치매 현상과는 관계없지만 청년층에서도 디지털 기기의 과도한 사용으로 인한 ‘디지털 치매’ 현상이 나타나고 있어 청년층들에게도 ‘기억을 잃는다는 것’에 대한 공포를 느끼고 있다. 그래서 간혹 물건을 놓고 오거나 약속을 깜박할 경우 ‘혹시 치매가 아닐까’라고 덜컥 걱정을 하는 경우도 많다. 국내 연구진이 피 한 방울만으로도 치매 여부와 진행 상황을 판단할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 서울대 의대 묵인희, 이동영 교수 공동연구팀은 베타아밀로이드와 함께 알츠하이머 유발물질로 주목받고 있는 타우 단백질의 뇌 축적 정도를 혈액검사만으로 예측할 수 있는 방법을 개발하고 뇌과학분야 국제학술지 ‘브레인’ 21일자 표지논문으로 발표했다. 알츠하이머는 치매 원인의 50~70%를 차지하고 있으며 뇌세포 손상이 진행된 이후 발견되면 근본적인 치료가 어렵기 때문에 조기 진단이 무엇보다 중요하다. 많은 경우 양전자 단층촬영(PET) 기술을 활용해 뇌에 알츠하이머 원인 단백질 축적 여부를 확인하는 조기진단을 하고 있지만 워낙 고가여서 환자들의 부담이 큰 상황이다. 연구팀은 혈중에 존재하는 타우 단백질 농도가 뇌 속 타우 단백질 축적과 밀접한 관계가 있을 것으로 보고 실험을 실시했다. 연구팀은 인지기능이 정상인 52명, 경도 인지장애를 앓고 있는 9명, 알츠하이머 치매 15명 총 76명을 대상으로 했다. 분석 결과 혈중 타우 단백질과 지금까지 알츠하이머의 또 다른 원인으로 잘 알려진 베타아밀로이드 비율이 밀접한 관계가 있을 뿐만 아니라 뇌의 타우 단백질 양과 해부학적 차원에서 알츠하이머 진행과정과 상관관계가 있음을 연구진은 밝혀냈다. 또 뇌 속 타우단백질 축적 유무에 따라 혈중 타우단백질 양도 매우 유의미함을 밝혀냈다. 실제로 혈중 타우 단백질 농도에 따라 민감도 80% 수준에서 뇌의 타우 축적을 91% 가량 예측하는데도 성공했다.묵인희 교수는 “이번 연구결과를 실용화하면 치매의 진행정도를 보다 정확히 예측할 수 있기 때문에 치매 예방, 진행억제에 기여할 것”이라며 “추가 연구를 통해 치매와 관련된 추가적 지표를 발굴하고 베타아밀로이드 예측기술을 함께 사용할 수 있도록 해 치매 예측의 정확도를 더욱 높일 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“어떤 사람은 늘 자기가 불행하다고 한탄한다. 자신이 행복하다는 것을 깨닫지 못하기 때문이다. 행복은 누가 주는 것이 아니라 스스로 찾는 것이다.”(러시아 작가 표도르 도스토예프스키) 많은 사람이 ‘행복’을 갈구하고 다른 사람이 보기에 행복해 보임에도 불구하고 “행복하냐”고 물으면 ‘행복하지 못하다’라고 답하는 경우가 많다. 즐거워서 웃는 것이 아니라 웃기 때문에 즐거워진다는 말처럼 행복한 상태에도 불구하고 행복감을 못 느끼는 경우가 있다. 행복의 기준이 높거나 행복에 대해 익숙치 않기 때문인 경우가 많다. 실제로 과학은 인간이 다른 어떤 감정보다 행복감을 표현하는 방식이 가장 다양하다는 것을 밝혀냈다. 미국 오하이오주립대 전기·컴퓨터공학과 연구진은 사람이 얼굴을 통해 행복을 표현하는 방식은 17가지에 이른다는 사실을 규명했다고 18일 밝혔다. 이와 함께 사람은 다양한 방식으로 얼굴 표정을 지을 수 있지만 문화권의 차이를 넘어 실제로 감정을 표현하는데는 35가지 표정이 있다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 국제전자전기공학회(IEEE)에서 발행하는 컴퓨팅 분야 국제학술지 ‘IEEE 감성컴퓨팅 처리기술’ 최신호에 실렸다. 일반적으로 사람들은 분노, 슬픔, 고통, 혐오스러움 등을 얼굴 근육을 이용해 표현한다. 이번 연구는 연구팀이 얼굴 표정에 관한 앞선 연구결과를 바탕으로 하고 있다. 코, 눈썹, 뺨, 턱의 색이 어떻게 변하는지 관찰함으로써 감정의 75% 정도 정확하게 파악할 수 있다는 것이다. 연구팀은 감정을 설명하는 영어단어 821개를 고른 뒤 정확히 똑같은 의미를 가진 스페인어, 중국어, 페르시아어, 러시아어로 번역을 했다. 그 다음 각 단어들을 사용해 북미, 남미, 유럽, 아시아, 오스트레일리아 31개국에서 가장 널리 사용하는 검색엔진을 이용해 동일한 숫자의 이미지를 인터넷에서 다운로드 받았다. 인터넷에서 쉽게 검색되지 않는 아프리카나 인터넷이 연결되지 않은 오지 국가는 제외됐다.이렇게 내려받은 약 720만개의 표정 이미지를 컴퓨터 알고리즘을 통해 분석한 결과 인간은 서로 다른 얼굴 근육을 다른 방식으로 결합시켜 1만 6384가지의 표정을 갖고 있다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 이렇게 찾은 1만 6384가지의 표정을 다시 컴퓨터 알고리즘으로 분류한 결과 문화권과 상관없이 인간의 표정은 35가지로 구분할 수 있음을 확인했다. 35가지 표정 범주에서 절반에 가까운 17가지가 기쁨과 행복감을 드러내는 것이 밝혀졌다. 공포를 표현하는데는 3가지 표정, 놀람을 표현하는데는 4가지 표정, 슬픔과 분노를 표현하는데는 5가지 표현, 혐오를 표현하는데는 1가지 표정이 있다는 사실을 확인했다. 그 밖의 표정은 감정보다는 긍정이나 부정의 표현을 드러내는 것이었다. 알렉스 마르티네즈 오하이오주립대 교수(인지과학)는 “이번 연구는 대인관계를 끈끈하게 만들고 사회적 접착제로서 역할을 하는 행복감은 여러 표정이 복합적으로 나타난다는 것을 보여줌으로써 행복은 상당히 복잡한 특성이 있다는 것을 보여준 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

닭이나 오리 같은 가금류나 철새를 따라 옮겨지는 조류인플루엔자(AI)는 동물전염병이지만 사람에게도 옮겨지는 경우가 있고 사람에게 옮겨지는 고전염병성 바이러스는 치명적이다. 조류인플루엔자는 늦가을부터 봄까지 철새들의 이동시기에 많이 발생하는데 국내에서도 매년 주기적으로 발생하고 있는 상황이다. 특히 2개 이상 유형의 바이러스가 동시에 발생하는 경우도 많기 때문에 조기 진단이 무엇보다 필요하다. 국내 연구진이 기존보다 1000배 이상 우수한 감도를 가진 반도체 기반 AI 검출 바이오센서를 개발해 신속한 방역에 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구단과 건국대 수의학과 공동연구팀은 이동식 측정이 가능한 반도체 바이오센서를 개발하고 이를 바탕으로 AI바이러스를 즉시 검출할 수 있는 진단 플랫폼도 만들었다고 20일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 실렸다. 현재 AI 바이러스 검출 현장키트는 금 나노입자를 활용해 만든 래피트 키트로 바이러스의 병원성 여부를 눈으로 볼 수 있게 표시돼 사용이 편리하지만 감도가 낮다는 문제가 있다. 래피트 키트는 임신진단기처럼 가금류의 배설물을 키트에 묻히면 두 줄의 선이 나타나는지 여부에 따라 AI 바이러스를 확인할 수 있는 현장 분석장치이다. 연구팀은 화학적 방식이 아닌 전기 신호방식의 얇은 반도체 바이오센서를 만들어 검출 신호 감도도 높이고 현장에서도 간편하게 사용할 수 있도록 이동식 장치로 만드는데 성공했다. 이번에 개발한 장치는 고위험성 AI바이러스를 기존 장치보다 1000배 이상의 정확도로 검출할 수 있으며 조류인플루엔자와는 유사하지만 인체감염성은 없는 뉴캐슬 바이러스 같은 유사 바이러스도 명확히 구별해 냈다. 이관희 KIST 박사는 “이번 연구를 통해 고병원성 AI 바이러스를 안정적이고 정확하게 검출할 수 있는 플랫폼을 개발해 신속한 현장 진단과 방역체계 구축에 기여할 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

임신기간 중 20명 중 1명 꼴로 흔히 임신중독증이라고 불리는 ‘자간전증’에 시달린다. 임산부들에게 치명적임에도 불구하고 국내 임산부들 중에서 나타나는 임신중독증에 대한 정확한 통계는 없는 상태이다. 임신중독증이 발생하면 혈압이 상승하고 단백뇨가 검출되는 경우가 많은데 급기야는 신장기능이 저하되거나 정지되기까지 한다. 실제로 임신중독증은 산모와 태아 모두에게 치명적이어서 임신기간 중 발생할 수 있는 가장 흔한 사망사고의 원인으로 꼽히기도 한다. 지금까지는 임신중독증이 심각할 경우는 조기분만이 유일한 해결책이었다. 그런데 최근 과학자들이 임신중독증을 유발시키는 신호전달 체계를 발견하고 이를 치료할 수 있는 약물 치료법을 찾아냈다. 스위스 취리히연방공과대(ETH) 화학·응용생명과학과, 취리히대 약학·독성학연구소, 미국 스탠포드대 미생물학·면역학과, 로슈진단 인터네셔널, 이집트 아인샴대학병원 산부인과 공동연구팀은 임산부의 혈관을 두껍게 만들어 탄력이 떨어지게 해 임신중독증으로 이어지는 원인을 찾아내 지금까지는 치료가 불가능했던 임신중독증을 치료할 수 있는 단초를 마련했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적인 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 최신호(1월 10일자)에 실렸다. 임신중독증이 심할 경우 임신기간이나 분만을 앞두고 비간질성 전신 경련발작이나 의식불명을 일으키는 자간 증상이 나타나기도 한다. 연구팀은 이런 자간증상을 일으키는 원인은 ‘이형중합체’라고 알려진 연동및응집 수용체가 있다고 판단했다. 이형중합체는 호르몬 자극이나 기계적 자극에도 반응해 혈관 세포의 모양과 움직임을 근본적으로 변화시키는 신호를 내보내는 경우가 있다. 이 신호를 받은 혈관은 혈관세포를 팽창시키고 그 때문에 혈관 탄력성이 떨어지면서 임신중독증과 관련된 각종 증상을 유발시킨다는 것이다. 연구팀은 임신 후반기에 갈수록 배가 부풀어오르면서 복부에 강한 기계적 압력이 가해지기 때문에 이형중합체가 자극을 받는 것을 확인했다. 실제로 연구팀은 생쥐에게 유전자 조작해 혈관 세포에 기계적 자극을 가한 결과 임신 중독증 산모에게서 나타나는 것과 똑같이 단백뇨가 검출되고 혈압이 상승하는 것을 관찰했다.연구팀은 생쥐에게 고혈압 치료제로 오랫동안 사용돼 왔던 암로디핀을 투여하자 칼슘채널이 차단되면서 이형중합체가 만들어 내는 신호도 줄어들어 혈관세포가 정상으로 회복되고 혈관벽이 탄력을 유지하면서 혈압 및 단백뇨 증상이 완화되는 것이 확인됐다. 연구팀은 임신중독증으로 고통받고 있는 여성의 태반 조직에서도 이형중합체 수용체를 발견했다. 이에 연구진은 초기 임신중독증이 있는 4명의 임산부에게는 암로디핀을 또 다른 4명의 임산부에게는 칼슘채널 차단제인 니페디핀을 처방햇다. 그 결과 임신중독증 환자 모두의 혈압이 낮춰졌으며 임신중독증 증상이 완화되는 것을 발견했다. 특히 암로디핀을 투여받은 임산부들은 니페디핀 처방 그룹과 비교해 출산일도 늦출 수 있었다. 연구를 주도한 우슬라 쿼터러 ETH 분자약리학 교수는 “태아가 엄마의 자궁 안에서 자라도록 놔두는 것이 조산해 바깥 인큐베이터에서 크는 것보다 중요하기 때문에 임신기간이 늘어난다는 것은 바람직한 것”이라며 “이번 연구는 암로디핀이나 니페디핀 모두 유의한 결과를 보여준 만큼 암로디핀이 고위험성 임산부에게서 나타날 수 있는 임신중독증 발병을 조기 차단할 수 있는지에 대한 추가임상연구에 돌입할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 살아있는 생쥐의 머리에 빛만 비추는 것으로 뇌유전자를 조절할 수 있는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 허원도(카이스트 생명과학과) 교수팀은 약한 빛에도 반응하는 ‘Flp 유전자 재조합효소’를 만들어 특정 유전자 발현을 유도할 수 있는 기술을 개발해 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 18일자에 발표했다. 허 교수팀이 이번에 개발한 유전자 재조합 효소를 이용한 광유전학 기술은 기존 광유전학 기술처럼 수술을 통해 LED칩을 심는 것이 아니기 때문에 동물실험에 있어서 물리적, 화학적 손상으로 인한 부작용도 최소화할 수 있다는 장점이 있다.연구팀이 활용한 ‘광활성 Flp 유전자 재조합 효소’(PA-Flp 단백질)은 약한 빛을 쬐어주더라도 활성화되는 특징이 있다. 기존 Flp 유전자 재조합 효소는 유전자를 자르고 재조합하는 기능을 지녀 유전자 형질전환 동물실험모델을 만들 때 많이 활용돼 왔다. 이 때문에 많은 연구자들이 광유전학 기술에 응용하려고 했지만 체내에 주입된 뒤 자가조립돼 빛에 반응하지 않아 광섬유를 뇌부위에 심는 수술이 필요했다. 연구팀은 실험용 생쥐에게 기억에 관여하는 뇌 부위로 알려진 해마에 PA-Flp 단백질을 주입한 뒤 30초 가량 LED를 머리 부위에 비춰 PA-Flp 단백질이 활성화되는 것을 발견했다. 연구팀이 활용한 LED 빛의 강도는 휴대폰 손전등이나 레이저 포인터 정도의 세기였다. 뇌 수술과 같은 물리적 손상 없이 비침습적 방식으로도 유전자 발현을 조절할 수 있다는 의미이다.연구팀은 PA-Flp 단백질을 이용해 행동 제어 실험도 실시했다. 기억 중추인 해마와 연결된 ‘뇌 내측 중격’에는 칼슘채널이 있는데 칼슘채널이 억제되면 물체 탐색능력이 증가한다. 연구팀은 뇌 내측 중격에 PA-Flp 단백질을 주입한 뒤 LED를 쬐어 칼슘채널의 발현을 억제한 뒤 생쥐들을 관찰했다. PA-Flp 단백질이 주입돼 칼슘채널이 통제된 생쥐들은 그렇지 않은 것들에 비해 탐색능력이 더 높아진 것이 확인됐다. 허 교수는 “기존 광유전학 기술은 실험쥐의 생리적 현상에 영향을 미칠 수 있는 물리적, 화학적 자극이 가해졌는데 이번 연구는 그런 부작용없이 LED로 원하는 특정 유전자 발현을 조절할 수 있다는데 큰 의미가 있다”며 “빛으로 원하는 타이밍에 유전자를 자르고 재조합하는 효소를 사용할 수 있게 됨에 따라 다양한 뇌 영역을 탐구하는데 도움을 줄 것으로 기대된다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

주말은 평년보다 높은 기온 분포를 보여 포근하겠지만 울산과 제주지역을 제외하고 전국의 미세먼지가 ‘나쁨’ 단계를 보이겠다. 국립환경과학원은 “대기 정체와 중국발 오염물질의 유입으로 국내외 미세먼지가 축적돼 농도가 높을 것으로 보여 주말 내내 전국 대부분이 ‘나쁨’수준을 보일 것”이라고 18일 예보했다. 금요일인 18일은 수도권과 충북, 전북의 미세먼지가 ‘나쁨’ 수준을 보이고 그 밖의 지역은 ‘보통’으로 예상되지만 금요일 늦은 오후부터 중국발 오염물질의 영향이 커지면서 농도가 높아지겠다고 환경과학원은 예상했다. 한편 토요일 전국의 아침 최저기온은 영하 6도~영상 3도, 낮 최고기온은 4~12도 분포를 보이겠다. 지역별 아침 최저기온은 춘천 영하 5도, 광주 영하 2도, 서울, 대전, 대구 영하 1도, 부산 3도, 제주 4도가 되겠고 낮 최고기온은 춘천 4도, 서울 6도, 대전, 대구 8도, 광주 9도, 부산, 제주 12도 등이 되겠다. 그러나 20일 오후부터 북서쪽에서 대륙고기압의 영향으로 찬 공기가 남하하면서 강한 바람과 함께 체감온도가 낮아져 21일에 반짝 추위가 찾아오겠다. 대신 미세먼지는 걷혀진 깨끗한 공기를 맛 볼 수 있을 것으로 보인다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“한 잔의 커피를 만드는 원두는 나에게 60여가지의 좋은 아이디어를 가르쳐준다.”(베토벤) “커피가 위 속으로 떨어지면 모든 것이 술렁거리기 시작한다. 생각은 전쟁터의 기병대처럼 빠르게 움직이고 기억은 기습하듯 살아난다. 작중 인물은 즉시 떠오르고 원고는 잉크로 덮인다.”(발자크) 17세기 유럽을 시작으로 한국에서는 20세기 초를 전후해 인기를 끌기 시작한 커피. 많은 사람들이 식사 직후, 나른한 오후, 아침을 시작하기 직전 멍할 때 찾는 것은 ‘검은색의 음료’ 커피이다. 다른 사람과 대화를 시작할 때도 “커피 한 잔할까”라는 말로 시작하는 경우가 많다. 그런데 21세기 중후반부터는 커피를 아무 때나 쉽게 마실 수 없을 것이라는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 다름 아닌 지구온난화로 인한 ‘기후변화’ 때문이다. 영국 큐 왕립식물원, 노팅엄대 지리학부, 런던 퀸메리대 생물·화학부 공동연구팀과 영국 큐 왕립식물원, 에티오피아 환경·기후변화 및 커피숲포럼(ECCCFF) 공동연구팀은 각각의 연구분석을 통해 기후변화로 인해 빈번하고 길어진 가뭄과 숲의 파괴, 치명적인 해충의 확산 때문에 전 세계 대부분의 야생 커피 종(種)들이 수 십년 내에 멸종할 가능성이 높다고 밝혔다.이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’와 생물학 분야 국제학술지 ‘지구변화 생물학’ 16일자에 각각 실렸다. 현재 전 세계 커피산업은 수십억 달러에 이르는 규모를 이루고 있다. 커피의 원료가 되는 커피콩은 아라비카와 로부스타라는 두 가지 품종이 대표적인데 특히 아라비카는 전 세계 커피 생산량의 75%를 차지하고 향과 맛이 좋아 최고의 품질로 평가받고 있으며 로부스타는 아라비카종보다 카페인 함유량이 높은 것으로 알려져 있다. 그 밖에도 124종에 이르는 야생 커피 종들이 있지만 수확량도 많지 않고 많이 쓰이지 않고 있는 상황이다. 일반적으로 아라비카는 고온에 취약하고 로부스타는 건조한 토양에 민감하다. 큐 왕립식물원과 노팅엄대, 런던 퀸메리대 공동연구팀은 아프리카, 마다가스카르, 모리셔스의 숲을 포함해 전 세계에 존재하는 야생 커피콩 표본을 카탈로그로 작성하고 각각의 질병 저항성, 카페인 함량, 가뭄 내성 등의 특성을 분류했다. 그 결과 전체 커피 종의 60%가 멸종위험에 놓여있다는 사실을 확인했다. 아라비카를 비롯한 커피종의 72% 정도가 보호된 상태에서 자라고 있지만 기후변화로 인해 재배 환경이 적합하지 않고 해충들의 공격으로 인해 재배가 어렵고 지금과 같은 수확량을 확보하기 어려울 뿐만 아니라 야생 커피 종들은 삼림벌채로 개체수가 급격히 감소할 가능성이 높은 것으로 분석됐다.큐 왕립식물원과 ECCCFF 공동연구팀은 기후변화로 인해 2038년이 되면 커피 생산량이 현재보다 40~50% 가량 줄어들게 될 것이며 21년 뒤인 2040년이 되면 아라비카나 로부스타 커피종은 사실상 멸종하거나 거의 찾아보기 어렵게 될 수 있다는 결론을 내렸다. 또 2088년이 되면 전체 커피 종의 40%, 일부 분석모델에 따르면 80%가 사라질 것이라는 분석도 함께 내놓았다. 현재 아라비카와 로부스타가 대부분을 차지하고 있는 상태에서 이들이 멸종 상태에 이르고 그 밖의 커피 종도 대부분 사라질 것으로 예상되는 만큼 금세기 중반경이 되면 커피는 지금처럼 아무 때나 마실 수는 없게 될 것이라는 설명이다. 애런 데이비스 큐 왕립식물원 연구원은 “현재 우리가 마시는 커피의 품종이 한쪽으로 지나치게 치우쳐 있는 상태에서 기후변화는 더이상 우리에게 커피를 마실 수 있게 허용하지 않을 것”이라며 “종 다양성 확보 뿐만 아니라 기호식품으로 커피를 유지하기 위해서는 다양한 커피 종의 확보와 재배, 특성 분석이 필요하다”고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 차세대 태양전지 개발에 많이 활용되는 광학재료 페로브스카이트를 활용해 접을 수 있고 선명한 화면의 디스플레이를 만드는데 성공했다. 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 송명훈, 김주영 교수 공동연구팀은 페로브스카이트를 이용해 접을 수 있는 ‘페로브스카이트 발광소자’(PeLED)를 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 15일자에 실렸다. PeLED는 전기를 받아 빛을 내는 부분에 페로브스카이트라는 물질을 사용하는 LED의 일종이다. 전자이동도가 높아 광효율이 높고 색깔이 선명하고 색조절도 간편하다는 장점이 있지만 금속전극 때문에 유연성이 낮고 불투명하다는 문제점도 있다. 연구팀은 전극으로 투명하고 유연한 은나노와이어와 전기가 잘 통하는 고분자를 사용했다. 그 덕분에 이번에 개발된 PeLED은 기존에 개발된 것들에 비해 투명도가 50% 이상 향상됐으며 절반으로 접어도 성능이 유지될 수 있었다.유연성이 우수하고 투명도가 개선돼 PeLED는 선명한 디스플레이를 만드는데 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 특히 유연성 향상으로 최근 스마트폰 업체들이 주목하고 있는 폴더블 스마트폰 디스플레이나 웨어러블 디스플레이 등으로 많이 활용될 수 있을 것으로 보인다. 연구진 관계자는 “이번 연구로 PeLED의 유연성 향상은 물론 유연성 소자를 정확히 분석하는 방법도 확보하게 됐다”며 “페로브스카이트는 우수한 광학적, 전기적 성능을 갖추고 있고 이번에 투명성과 유연성이라는 특징까지 확보한 만큼 다양한 분야에서 활용가능할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr