송영훈 박사팀 6만㎞ 주행 마쳐… 인증받으면 내년부터 차량 장착 경유차 배출 매연을 95%까지 줄일 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 미세먼지의 주원인으로 꼽히는 경유차에 적용하면 배기가스를 획기적으로 줄일 수 있어 귀추가 주목된다. 한국기계연구원 플라스마연구실 송영훈 박사팀은 경유차에 적용할 수 있는 ‘플라스마 버너 장착 매연저감장치(DPF)’를 개발해 6만㎞ 도로주행 테스트를 마쳤다고 9일 밝혔다. DPF는 경유차량 배기관에서 배출되는 매연의 95%를 필터에 모아 태울 수 있는 장치다. 일반 매연저감장치가 정상적으로 작동하기 위해서는 배기가스 온도가 300도 이상이 돼야 한다. 그러나 실제 주행차량이 내뿜는 배기가스의 온도는 이보다 낮아 배기가스 온도를 올리기 위해 버너를 사용한다. 기존의 것은 부피가 커 대형 화물차 이외에는 적용하기가 어려웠다. 이번 연구원 성과의 핵심은 소형화에 성공했다는 점이다. 연구원 측이 자체 개발한 원천기술로 플라스마 버너를 기존 버너의 10분의1 정도 크기로 줄였다. 제작비용도 저렴해 소형 승용차에도 적용할 수 있다는 장점이 있다. 또 배기가스 중 햇빛과 반응해 스모그를 만드는 원인물질인 질소산화물을 제거하는 데도 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 연구진은 환경부 인증을 추진 중이며 인증을 받으면 내년부터는 실제 차량에 장착해 사용할 수 있을 것으로 전망하고 있다. 송 박사는 “큰 출력이 필요한 운송수단에서 디젤엔진은 전기나 천연가스 같은 친환경 동력원으로 완전히 대체할 수 없으며 효율이 높다는 장점이 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

일본은 주기율표에 이름을 올린 아시아 첫 번째 나라가 될 가능성이 커졌다. 원소 주기율표 113번째 자리는 일본 국명이 붙은 ‘니호늄’(Nh)으로 채워지는 것이 거의 확정적이다. 이는 일본이 기초과학 강국의 면모를 또 한번 각인시키는 계기이기도 하다. 국제순수·응용화학연합(IUPAC)은 8일 오후(현지시간) 홈페이지를 통해 113번 니호늄과 함께 115, 117, 118번 등 새로운 원소들의 이름을 공개했다. 115번 원소는 모스코븀(Mc), 117번 원소는 테네신(Ts), 118번은 오가네손(Og)로 제안됐다. IUPAC은 원소의 원자량, 화합물의 이름, 표준 실험 방법 등 화학과 관련한 중요 문제를 결정하는 국제기관이다. 원소 이름은 발견자나 발견 국가에서 제안할 수 있는데 이번에 나온 원소 이름들은 5개월 동안 학자들의 의견을 듣는 과정을 거쳐 이견이 없으면 올해 11월 8일 공식 명칭으로 결정된다. 전 세계 교과서에도 실린다. 주기율표를 새로 채운 4개의 원소 중 113번 원소는 2004년 처음 발견됐다. 당시 미국과 러시아, 일본이 서로 자기들이 먼저 발견했다고 주장해 주목받았다. 그러다 지난해 12월 31일 IUPAC이 ‘113번 원소의 주인은 일본’이라고 최종 판정하면서 일본이 권리를 가지고 갔다. ‘우눈트륨’이라는 임시명으로 불린 113번 원소 명칭으로는, 1~16족 원소에 붙는 ‘-이움’(ium) 앞에 일본의 영어식 명칭을 접목한 ‘자포늄’, 원소를 발견한 일본이화학연구소(리켄)의 이름을 딴 ‘리케늄’도 물망에 올랐다가 결국 니호늄으로 수렴됐다. 현재 주기율표 118개의 원소 중 나라 이름이 붙은 것은 31번 갈륨(Ga·프랑스의 옛 라틴어 이름), 32번 저마늄(Ge·독일), 44번 루테늄(Ru·러시아) 등 6개뿐이다. 인공원소를 만드는 연구와 관련해서는 미국 로런스버클리연구소와 러시아 핵연구공동연구소, 독일 중이온연구회가 치열하게 경쟁해 왔는데 20세기 말부터 일본 리켄도 투자를 늘리면서 바짝 추격하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한 달 만에 연소시간 2배로 늘려 실제론 최소 150초 돼야 안정적 ‘허점’ 불안정 연소 문제도 해결 2019년 발사가 예정된 한국형발사체의 핵심 기술인 75t급 액체엔진의 연소시험이 성공하면서 순수 우리 기술로 만든 로켓 개발의 순항을 알렸다. 한국항공우주연구원은 지난 8일 오후 전남 고흥군 외나로도에 있는 나로우주센터에서 수행한 한국형발사체의 75t급 엔진 지상 연소시험에 성공했다고 9일 밝혔다. 이번 시험은 지난달 18일 30초 연소시험이 성공한 지 한 달이 채 안 돼 두 배 이상의 연소 시간을 확보한 것으로, 한국형발사체 개발이 순조롭게 진행된다는 것을 의미한다. 실제로 한국형발사체를 우주로 보내기 위해 75t급 액체엔진은 최소 150초 동안 안정적으로 연소돼야 하는 만큼 이번 75초 연소시험 성공은 목표치의 절반에 다다른 것이다. 한국형발사체는 1단 로켓이 130초, 2단 로켓이 140초 동안 연소될 예정이며 7t급 로켓으로 만들어진 3단은 500초 동안 연소되는 것으로 설계했다. 특히 이번 시험에서는 그동안 문제로 지적됐던 불안정 연소 문제도 해결된 것으로 알려졌다. 불안정 연소는 연료가 완전히 타지 못하는 현상으로 로켓에 영향을 줘 목표 고도까지 올라가지 못하거나 최악의 경우 폭발로 이어질 수 있어 로켓 개발 과정에서 반드시 해결해야 할 문제다. 한국형발사체 사업은 1.5t 무게의 실용위성을 지구 저궤도인 600~800㎞ 상공에 올릴 수 있는 로켓을 개발하는 것을 목표로 2010년에 시작됐다. 2021년 3월까지 총 1조 9572억원을 투입할 계획이다. 한국형발사체는 75t급 액체엔진 4기를 묶어 추진력 300t을 낼 수 있는 1단 엔진, 75t급 액체엔진 1기로 구성된 2단 엔진, 7t급 액체엔진 1기로 구성된 3단 로켓으로 이뤄진다. 75t급 엔진은 1.1t 무게의 경차 70대 정도를 수직으로 들어 올릴 수 있는 힘을 갖는다. 조광래 항우연 원장은 “이번 실험의 성공으로 발사체 개발 과정에서 어려운 고비는 어느 정도 넘겼다고 볼 수 있다”며 “연소시험 총 220여회, 누적 연소 시간 2만여초라는 목표로 시험을 진행하면서 발사체 개발을 위한 노하우가 하나둘 쌓이고 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전남 순천시자원봉사센터가 9일 전자랜드프라이스킹 순천점과 업무협약을 맺고 전자제품 나눔 행사를 가졌다. 조충훈 순천시장을 비롯해 11개 읍·면 지역의 취약계층 및 독거노인, 자원봉사자 등 150여명이 참석해 아고라순천의 식전공연과 1500만원 상당의 전자제품 전달, 점심 등이 제공됐다. 전자랜드 순천점은 이날 일상생활에 필요한 전자제품 110여점을 지역 어려운 이웃들에게 무료로 기증했다. 김일중 자원봉사센터 소장은 “독거 어르신들의 일상생활에 필요한 물품이어서 유용하게 쓴다”며 “지역 기업과 기관들이 복지 사각지대의 그늘에 가려진 분들을 한번 더 돌아보는 배려심을 가졌으면 좋겠다”는 바람을 전했다. 김성만 전자랜드 순천점장은 “지역사회와 소통하고 관심을 가지는 좋은 기회가 돼 뿌듯하다”며 “앞으로도 다양한 활동으로 자원봉사 문화를 이끄는데 앞장 서겠다”고 말했다. 조 시장은 “이번 업무협약을 통해 상호협력으로 상생 발전하고 순천의 자원 봉사 문화가 확산됐으면 좋겠다”며 “사랑의 온정을 보내주신데 진심으로 감사드린다”고 밝혔다. 순천 최종필 기자 choijp@seoul.co.kr

동그랗게 뜬 눈, 포동포동한 볼을 가지고 까르르 큰 소리로 웃는 아기들을 보는 사람은 누구나 귀엽다고 느낀다. 아이들의 이런 귀여움이 사실은 어른들에게 보호를 받기 위해 진화된 생존 전략이라는 연구 결과가 나왔다. 영국 옥스퍼드대 정신과와 미국 국립아동보건·인간개발연구소 공동 연구진은 아기들이 갖고 있는 외모와 피부 감촉, 목소리 등 모든 특질이 사람들의 보호 본능을 자극한다는 사실을 밝혀내고 신경과학 분야 국제학술지 ‘트렌드 인 코그너티브 사이언스’ 6일자에 발표했다. 연구진은 성인 남녀 40여명을 대상으로 아기의 얼굴 사진을 보여 주면서 컴퓨터단층촬영(CT), 기능성자기공명영상(fMRI), 뇌자기측정법(MEG) 등 다양한 신경촬영방법으로 뇌가 활성화되는 부위를 관찰했다. 그 결과 측위신경핵(nucleus accumbens), 배쪽창백핵(ventral pallidum) 등이 자극된다는 것을 밝혀냈다. 이들은 좋은 음악을 들을 때나 기쁜 경험을 할 때 자극되는 곳으로 주로 행복감과 보호 본능 등을 관장하는 부위다. 또 연구진은 실험 참여자들에게 아기 목소리를 들려주는 한편 직접 만져 볼 수 있도록 하면서 뇌를 촬영했는데 특히 아이들의 보드라운 피부를 만질 때는 ‘양육 호르몬’으로 불리는 옥시토신이 분비돼 보호 본능이 강하게 자극되는 것을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

　많은 사람들은 ‘물고기’라는 단어를 들으면 단순하고 기억력은 물론 학습능력도 거의 ‘제로’(0)에 가까운 멍청한 동물을 연상한다. 이 때문에 기억력이 나쁜 사람들에게 ‘닭’과 함께 ‘물고기’를 들먹이며 놀리곤 한다. 그런데 사람의 얼굴을 기억하고 구별할 줄 아는 물고기가 있다는 것이 처음 발견됐다. 　영국 옥스퍼드대 동물학과, 호주 퀸즐랜드대 바이오메디컬학과와 수학 및 물리학과 공동연구진은 물총고기(archer fish)가 사람의 얼굴을 구분할 수 있다는 사실을 발견하고 자연과학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 7일자에 발표했다. 　몸 길이가 10~20㎝ 정도의 물총고기는 전갱이류에 속하는 물고기로 민물과 바닷물 모두에서 살고 있다. 입 안에 물을 모은 뒤 멀리까지 정확히 뿜어 물 밖에 있는 곤충을 떨어뜨려 먹는다. 　연구팀은 물총고기가 살고 있는 수조 앞에 컴퓨터 모니터를 두고 44명의 얼굴을 30회 정도 반복적으로 보여주며 학습을 시키는 한편 알고 있는 얼굴이 나오면 물을 뿜도록 자극을 줬다. 연구팀은 반복학습이 끝난 뒤 44명 중 22명을 새로운 얼굴로 바꾼 뒤 얼마나 인식하는지 측정한 결과 물총고기의 얼굴인식률은 81%에 이르렀다. 또 44명 중 18명 얼굴의 색깔이나 밝기, 머리모양 등을 바꾼 다음에도 인식을 하는지 실험한 결과 얼굴인식 성공률은 86%로 나타났다. 　카이트 뉴포트 옥스퍼드대 교수는 “사람이 얼굴을 인식할 때는 뇌의 1차시각피질에서 정보를 받은 다음 뇌의 다양한 부위가 작동하는데 뇌 구조가 단순한 물총고기는 어떻게 얼굴을 인식하는지에 대해 구체적인 메커니즘은 밝혀지지 않았다”면서 “이에 대한 추가 연구를 진행 중”이라고 말했다. 이어 “모든 물고기가 물총고기처럼 얼굴 인식을 할 수 있는지는 아직 확인되지 않았지만 사람들이 생각하는 것처럼 물고기들이 ‘멍청하다’는 것은 편견”이라고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인공섬모 구조 이용 접착력 높여… 웨어러블 기기 등 다양하게 활용 흔히 ‘찍찍이’라고 불리는 벨크로는 갈고리 모양의 도꼬마리 잎에 착안해 만든 제품이다. 최근 들어 자연을 모사한 새로운 공학기술들이 많이 나오고 있는 가운데 국내 연구진이 털을 모사한 인공섬모를 갖춘 전자섬유를 개발했다. 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 고흥조 교수와 서울과학기술대 융합기술대 좌성훈 교수 공동연구팀은 인공 섬모구조를 이용, 접착력을 향상시켜 복잡하고 거친 표면을 가진 옷이나 돌멩이, 반창고 등 다양한 사물에 전자소재를 단단히 부착할 수 있는 전자섬유 제작기술을 개발하는데 성공했다. 이번 연구성과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 1일자에 실렸다. 연구진은 수 ㎛(마이크로미터) 두께의 얇은 고분자 유연기판에 인공섬모 구조를 만들어 표면접촉 면적이 넓어지도록 해 거칠고 울퉁불퉁한 표면에도 안정적으로 달라붙을 수 있도록 했다. 이 때문에 일반적으로 전자섬유를 사물의 표면에 접착시킬 때 쓰는 접착제의 사용량도 20분의1로 줄일 수 있게 됐다. 이번에 개발한 전자섬유는 웨어러블 디스플레이나 컴퓨터, 헬스 모니터링 시스템은 물론 돌멩이나 나무 같은 자연과 지형지물에 붙여 환경 모니터링에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다, 연구진은 실제로 새로 만든 전자섬유를 옷에 꿰매 입고 다니면서 구겨보는 등 1만 번의 반복적인 변형을 가하고 세제를 풀어 놓은 물에 20분 동안 담갔다가 30분간 씻어내고 건조를 해도 소자의 전기적 특성을 유지하고 있는 사실도 발견했다. 고 교수는 “이번 연구성과는 고성능, 고집적 소자들을 다양한 표면에 손쉽게 제작할 수 있는 기술로 사용자 중심의 웨어러블 기기를 만드는 데 도움이 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난달 26일 서울의 미세먼지 농도는 106㎛/㎥까지 올랐습니다. 정부와 언론에서도 연일 미세먼지의 심각성에 대해 이야기합니다. 이제 아침에 일어나 스마트폰의 ‘대기정보 앱’으로 공기 상태를 확인하는 사람도 많습니다. 불과 일주일 전까지만 해도 미세먼지 ‘나쁨’ 단계이던 공기가 6월 들어 갑자기 깨끗해졌습니다. 실제로 7일 서울 평균 미세먼지(PM10)의 농도도 31㎛/㎥에 머물고 있고 6월 평균도 39㎛/㎥ 수준입니다. 세계보건기구(WHO) 기준치가 20㎍/㎥인 것을 보면 이 정도도 쾌적한 것은 아닙니다. 하지만 4~5월과 비교하면 깨끗해진 것은 사실입니다. ●대기흐름 원활해져 국내서 빠져나가 미세먼지 원흉으로 꼽힌 경유차들이 모두 운행을 멈춘 것도 아니고, 전국의 가정과 음식점에서 고등어나 삼겹살을 구워 먹지 않는 것도 아닐 텐데 무슨 일이 있었던 것일까요. 국내에서 발생하는 미세먼지의 주요 원인은 중국발 미세먼지와 국내에서 발생하는 미세먼지, 그리고 한반도 내 대기의 정체 등 크게 3가지입니다. 전문가들은 이들 중 하나만 없어져도 우리나라 공기는 맑아진다고 이야기합니다. ●中으로 바람 불어 한반도 유입 안 돼 실제로 기상청과 국립환경과학원에 따르면 6월 들어 한반도에 정체된 대기의 흐름이 원활해지면서 미세먼지가 우리나라 바깥으로 빠져나가고, 바람이 중국 쪽으로 불면서 중국발 미세먼지가 우리나라로 건너오지 못하고 있습니다. 맑은 공기를 원한다고 항상 하늘만 쳐다보고 있을 수는 없습니다. 미세먼지는 인위적 요인들로 발생하는 만큼 다양한 조처로 충분히 해결할 수 있습니다. ●근본 대책·국민 참여 필요한 때 이 때문에 정부가 지난 3일 발표한 ‘미세먼지 관리 특별대책’에 이목이 집중됐습니다. 미세먼지를 줄이기 위한 다양한 방안을 망라했다고 했는데 근본적인 해결책은 눈에 띄지 않습니다. 특히 과학기술적 해결책은 많이 아쉽습니다. 경유차만 잡을 것이 아니라 미세먼지 발생 원인과 구성, 이동 경로 등을 정확히 파악해 종합대책을 세워야 한다는 겁니다. 미세먼지 같은 환경문제는 장기적이고 대증적인 정책과 국민들의 적극적인 참여 없이는 개선하기 쉽지 않다는 것이 전문가들 의견입니다. 정부가 이번 정책을 긴 호흡으로 끌고 갈 수 있을지, 그리고 경유차 조기 폐차 같은 정책만으로 국민들의 참여를 이끌어 낼 수 있을지 의문만 남습니다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

북극해에 위치해 1년 내내 얼음으로 덮여 있는 ‘그린란드’가 지금처럼 지구온난화가 계속될 경우 20년 내에 이름 그대로 ‘푸른 땅’이 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 대학천문학연구협회(AURA)와 항공우주국(NASA) 고다드우주센터 공동연구팀은 1984년부터 2012년까지의 북극 지역 인공위성 사진을 분석한 결과 북극권의 온도가 꾸준히 올라 그린란드, 서부 알래스카, 캐나다 북부해안, 퀘벡 툰드라 지대가 빠르게 녹색지대로 바뀌고 있다는 연구 결과를 우주 관측 및 우주 환경 분야 국제학술지 ‘리모트 센싱 오브 인바이러먼트’ 최신호에 발표했다. 연구진은 나사에서 운영하는 지구 관측 위성 ‘랜드샛’이 지난 28년간 모은 8만 7000장의 위성사진을 분석한 결과 캐나다 퀘벡주 북쪽과 북극권에 인접한 지역들이 녹색으로 바뀌고 있다는 사실을 확인했다. 가시광선 영역과 근적외선 영역의 망원경을 갖추고 있는 랜드샛은 산림과 녹지분포 등을 연구하는 데 활용되는 관측용 인공위성이다. 특히 연구팀은 얼음으로 뒤덮여 있던 동토층이 드러나면서 해당 지역에서 식물의 생장률이 최대 29.4%까지 늘어난 것을 밝혀 냈다. 현재와 같은 지구온난화가 이어질 경우 20년 이내에 북극권의 얼음이 완전히 사라질 가능성도 있다고 예측하기도 했다. 나사 생태과학연구소 제프리 마섹 박사는 “캐나다 등 북극권과 가까운 국가들은 기후가 온화해지고 농작물 재배의 북방한계선이 올라가는 긍정적 효과도 일부 얻게 된다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

낯선 상황에 놓이거나 불안감이 고조되면 생존과 안전에 대한 위협을 느끼는 ‘공포’ 상태에 빠지게 된다. 과학자들에 따르면 이런 공포감은 사람뿐 아니라 모든 동식물이 느낀다. 그런데 사람을 포함한 포유류는 뇌의 측두엽 전방 안쪽에 있는 편도체가 손상되면 이른바 ‘겁을 상실한’ 상태가 돼 공포를 느끼지 못하게 된다.스웨덴 웁살라대 생태학·유전학과 오나 뢴스테트 교수팀은 바닷속 작은 플라스틱 알갱이들이 새끼 물고기(치어)들의 후각세포와 신경세포에 이상을 유발해 겁을 상실한 상태를 만든다는 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 3일자에 발표했다. 또 연구진은 플라스틱 알갱이에 한번 맛을 들이기 시작한 치어들은 다른 먹이는 먹지 않고 플라스틱 조각과 가루만 먹으려 한다는 사실을 밝혀냈다. 플라스틱 조각이 치어들의 건강에 치명적인 영향을 미치는 ‘정크푸드’라는 것이다. 미국 조지아대와 캘리포니아 샌타바버라대(UC샌타바버라) 공동 연구진이 지난해 2월 사이언스에 발표한 논문에 따르면 전 세계적으로 석유화학용품 쓰레기 등 플라스틱류 물질들이 매년 400만t 가까이 바다로 흘러들어 가고 있다. 이렇게 흘러든 플라스틱들은 바다에서 잘게 쪼개져 치어들의 입속으로 들어가게 된다. 연구진은 유럽농어 새끼를 폴리스티렌 플라스틱 입자가 채워진 수조와 플라스틱 조각이 없는 수조로 나눠 키웠다. 플라스틱 입자가 채워진 수조에서 키워진 치어들은 먹이가 주어지더라도 플라스틱 조각을 먹는 것으로 나타났다. 특히 플라스틱 조각에 일단 맛을 들이면 치어들의 먹이인 플랑크톤은 입에도 대지 않아 플라스틱을 처음 먹기 시작한 뒤 2주 정도만 지나도 뱃속이 플라스틱으로 가득 채워지게 된다. 또 깨끗한 수조에서 사는 치어들의 96%는 정상적으로 성장했지만 플라스틱으로 채워진 수조에 있는 치어들은 대부분이 성장 속도가 매우 느리고 신경세포나 후각세포에 이상이 생겼다고 연구진은 밝혔다. 치어들은 바닷속 포식자들에게 손쉬운 표적이기 때문에 어린 새끼들일수록 포식자가 가까이 오면 재빨리 달아나게끔 멀리서도 포식자의 냄새를 쉽게 구분할 수 있도록 진화돼 왔다. 그런데 이번 연구로 플라스틱이 치어들의 신경세포에 이상을 유발함으로써 포식자들이 눈앞까지 오더라도 치어들이 피하려고 하지 않아 더 쉽게 잡아먹히게 된다는 것이 밝혀졌다. 연구진은 실제로 양쪽 수조에 포식자 물고기를 넣어 봤는데 폴리스티렌이 가득한 수조에서 자란 새끼들은 깨끗한 물에서 자란 새끼들보다 세 배 이상 많이 잡아먹힌다는 것을 발견했다. 뢴스테트 교수는 “사람들이 아무 생각 없이 바다에 버리는 각종 플라스틱 쓰레기 때문에 정상적으로 자랄 수 있는 새끼 물고기 숫자가 줄고 포식자 물고기들에게 잡아먹히는 물고기도 늘게 되면 포식자 물고기들이 먹을 수 있는 먹이 자체도 줄어드는 연쇄반응을 일으켜 결국 장기적으로는 전 세계 물고기들의 씨가 마를 수도 있다”고 우려했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

절단 전후 구별… 정확도 높아져 줄기세포 치료제 등 활용 기대 국내 연구진이 유전자를 편집할 수 있는 새로운 ‘가위’를 만들어 실험용 생쥐를 이용한 유전자 교정에 성공했다. 유전자나 줄기세포 치료제, 부작용 없는 항암 세포 치료제, 고부가가치 농축산물 품종 개량 등에 널리 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 김진수 단장(서울대 화학과 교수) 등 연구진과 서울아산병원 아산생명과학연구원 이상욱·성영훈 교수 연구팀은 제4세대 ‘크리스퍼-Cpf1 유전자 가위’를 만드는 데 성공하고 생명과학 및 화학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 7일자에 논문 3편을 발표했다. ●유전자 가위는 생명과학 ‘마법의 지팡이’ 인류는 히포크라테스 시대부터 질병을 정복하기 위해 끊임없는 노력을 해 왔다. 1950년대 이후 분자생물학이 급속히 발전하면서 많은 질병들이 유전자 이상으로 발생한다는 것이 밝혀지고 있다. 이 때문에 과학자들은 단순히 증상을 치료하는 것이 아니라 유전자 자체를 바꿔 질병을 없애려 시도하면서 ‘유전자 치료’ 기술을 본격적으로 연구하기 시작했다. 유전자 치료는 이상이 생긴 세포에 정상 유전자를 삽입하거나 비정상적 유전자를 제거해 정상 유전자로 교체하는 형태로 시행된다. 1990년 미국에서 선천성면역결핍증 환자를 대상으로 인류 첫 유전자 치료가 시도된 뒤 암과 같은 악성 종양을 중심으로 유전자 치료 기술 개발이 활발하다. 유전자 치료 분야에서 현재 가장 주목받고 있는 기술은 ‘유전자 가위’ 기술이다. 이 기술은 화학물질로 만들어진 ‘가위’를 이용해 DNA를 자르고 붙이는 편집을 가능하게 만드는 유전체 교정 기법이다. 유전자 가위 기술은 유전병 치료뿐만 아니라 특정 병균에 강한 식물이나 동물 품종도 만들어 낼 수 있기 때문에 생명과학 분야에서는 그야말로 ‘마법 지팡이’로 통한다. 유전자 가위는 2003년 1세대인 ‘징크 핑거 뉴클레이즈’가 나온 이후 2011년 말에는 2세대 유전자 가위 ‘탈렌’, 2013년 초에는 3세대 ‘크리스퍼-Cas9 유전자 가위’ 기술이 나왔다. 특히 크리스퍼-Cas9 유전자 가위는 김 단장이 미국 연구진과 함께 개발해 낸 기술이다. 크리스퍼-Cas9 유전자 가위에서 쓰이는 Cas9은 특정 DNA 염기를 잘라내는 효소 이름이다. 이번에 새로 개발된 크리스퍼-Cpf1 가위는 Cas9 대신 Cpf1이라는 새로운 절단효소를 붙인 것이다. 사실 Cpf1은 지난해 미국 매사추세츠공과대(MIT) 펑 장 교수가 처음 발견해 학계에 보고했지만 원하는 위치에서 정확히 유전자를 자르고 붙일 수 있는지 여부는 아직까지 알려지지 않았고 유전자 가위로도 만들어지지 않은 상태였다. 이 같은 상황에서 김 단장팀은 자체 개발한 유전체 시퀀싱 기법을 사용해 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위와 크리스퍼-Cas9의 오작동 확률을 측정한 결과 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위가 더 정밀하다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 유전체 시퀀싱 기법은 유전자 가위 처리 전과 후를 한눈에 파악해 잘린 위치를 구별할 수 있는 기술이다. 특히 이번에 신형 유전자 가위의 성능이 확인됨에 따라 4세대 유전자 가위로 연구자들에게 인정받을 수 있을지 주목된다. 연구팀은 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위를 사용해 생쥐의 면역체계에 관여하는 ‘폭슨원’(Foxn1)이라는 유전자를 교정하는 데 성공했다. 폭슨 유전자에 이상이 생기면 면역체계 교란이 생겨 각종 질병에 쉽게 걸리고 털이 자라지 않게 된다. 연구진은 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위로 이 유전자를 교정해 정상적인 생쥐를 만든 것이다. 김 단장은 “이번에 개발된 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위는 크리스퍼-Cas9에 비해 정확성이 높기 때문에 생명공학이나 분자의학의 여러 분야에서 널리 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. ●암 유발·면역 억제 생쥐 만들어내 이와 함께 이상욱·성영훈 교수팀은 크리스퍼-Cpf1 유전자 가위를 이용해 실험 쥐의 특정 유전자 기능을 없애는 ‘유전자 녹아웃’에도 성공했다. 연구팀은 유전자 녹아웃 기술을 이용해 암을 유발하는 생쥐와 면역이 억제된 쥐를 만들어 냈다. 암이나 파킨슨병 등 난치성 질환을 연구하기 위해서는 해당 유전자 변형 동물이 필요한데 국내 대부분의 실험실에서는 시설이나 기술 부족으로 미국이나 일본 등에서 수입해 사용해 왔다. 그렇지만 이번 이 교수팀의 연구 덕분에 한 마리에 수십만원에서 수백만원에 이르는 연구용 유전자 변형 생쥐를 국내에서 자체적으로 생산할 수 있게 됐다. 이 교수는 “생명과학 분야 연구자들의 연구비 중 적지 않은 비용이 동물 모델 수입에 쓰이는데 이번 연구 덕분에 외화 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기초 분야 연구가 산업으로 바로 연결될 수 있다는 사실을 보여줬다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

독성물질 내뿜는 남조류 번식↑ 8월까지 녹조 현상 극심 우려 녹차라테를 연상시키는 초록색 강물, 이른바 ‘녹조라테’로 지난해 봄 남부 지방 강들이 몸살을 앓았다. 봄부터 시작된 가뭄으로 물의 흐름이 더뎌지고 영양염류가 강에 머물면서 녹조 현상이 심화한 탓이다. 올해 역시 녹조가 극심할 것이라는 우려가 커지고 있다. 무더위가 이르게 찾아온 데다 여름철 기온은 높은 반면 강수량은 적을 것이라는 전망은 남조류와 녹조류의 번식이 활발해질 것이라는 예상과 직결된다. 실제로 올해 조류경보는 지난해보다 한 달 정도 빨리 발령된 상태다. 기상청이 지난달 발표한 ‘2016년 여름철(6~8월) 기상전망’에 따르면 6~7월엔 이동성고기압의 영향으로 평년 기온(21.2도)을 웃도는 무더위가 찾아오고 강수량도 평년(158.6㎜)보다 적은 수준을 보이며, 평년(274.9㎜)보다 많은 비가 올 것으로 전망되는 8월 이전까지는 녹조 현상이 심해질 것으로 예상됐다. 전문가들은 녹조 발생 원인을 크게 3가지로 꼽는다. 우선 질산염이나 인산염 같은 무기영양염류가 물속에 과다 유입될 때 녹조가 발생한다. 또 일조량이 많고 기온이 높아 수온이 상승하면 녹조류나 규조류, 남조류 등이 폭발적으로 증가한다. 물의 흐름과 속도도 주요 원인이다. 물의 흐름이 느려지면 영양염류가 빠져나가지 못해 조류의 증식을 가속화한다. 실제로 전문가들은 지난해에도 녹조가 심각했던 낙동강 유역의 경우 4대강 보 설치 이후 유속이 이전보다 5.4배 느려졌다고 분석했다. 당장 이달부터 4대강 주요 구간의 수온이 20도를 넘을 것으로 보이면서 남조류 증식 환경이 만들어지고 있다. 수온이 20도 중반을 유지하면 독성을 내뿜거나 악취를 만들어 내는 마이크로시스티스, 아나베나 등 남조류 여러 종이 다량 번식한다. 지난달 31일부터 낙동강 하류 지역인 창녕함안보 인근에 조류경보 ‘관심’ 단계가 발령됐다. 지난해까지 ‘주의보’ 단계로 불렸던 관심 단계는 남조류 세포수가 1㎖당 1000개일 때 내리는 경보로, 이 수치를 넘기면 녹조가 본격적으로 시작된다고 본다. 지난해 첫 조류경보는 6월 30일에 발령됐는데 올해는 이보다 한 달가량 빨라졌다. 이 때문에 정부는 최근 황교안 국무총리 주재로 ‘국가정책조정회의’를 열고 오는 9월까지 한강 수계 17곳과 낙동강 수계 27곳의 하·폐수 처리시설 오염물질 처리기준을 상향 조정했다. 주 1~3회 수질분석을 하고 녹조 발생과 확산 원인 분석연구를 본격적으로 추진한다는 내용의 ‘여름철 녹조 대응·관리 대책’을 확정했다. 한국과학기술연구원(KIST)과 한국건설기술연구원 등 정부출연연구기관들을 중심으로 녹조 제거 기술 개발도 활발하다. 최근에는 먹이사슬을 이용한 친환경 처리기술에 대한 연구가 많다. 녹조 원인인 남조류나 녹조류를 먹어 치우는 포식자를 인위적으로 늘려 녹조 발생을 사전에 차단할 수 있다는 게 장점이다. 그러나 녹조포식생물이 늘어났을 때 발생할 문제점을 예측하기 어렵다. 이 밖에도 황토 살포, 하수처리장에서 주로 사용하는 화학적 응집제 살포와 전기분해나 초음파를 이용해 조류의 세포를 파괴해 녹조를 제거하는 방법 등도 연구되고 있다. KIST 물자원순환연구단 관계자는 “녹조 현상은 광범위한 지역에서 다양한 요인이 결합돼 발생하는 자연현상이라 완벽하게 예방하는 것은 사실상 어렵다”며 “다양한 기술을 확보해 녹조 발생 상황에 맞춰 적합한 기술을 적용해야 한다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

中 잇단 반대… 러시아도 가세 한민구 국방 “유용” 中 자극 전문가 “한·중관계에 큰 부담… G2 살피는 고도의 전략 펴야” 중국에 이어 러시아도 5일 35개국 대표가 참석한 제15차 아시아안보회의(샹그릴라 대화)에서 미국의 사드(고고도미사일방어체계) 한반도 배치계획에 대해 공개적으로 반대 입장을 밝혔다. 특히 중국이 전날 한·중 양자회담에 이어 이날도 주제연설을 통해 사드 배치계획을 작심하고 반대하면서 중국과 미국 사이에 낀 우리 정부에 ‘고도의 전략’이 요구된다. 중국 인민해방군 쑨젠궈(孫建國·상장) 부참모장은 이날 싱가포르 샹그릴라 호텔에서 열린 아시아안보회의 주제연설을 통해 “사드 배치는 지역의 안정을 잠식할 것”이라며 “미국이 사드 시스템을 한국에 배치하려는 것에 반대한다”고 말했다. 이어진 질의응답 시간에는 따로 질문이 나오지 않았음에도 “사드의 한반도 전개는 그들이 필요한 방어 능력을 훨씬 능가하는, 필요 이상의 조치”라고 강조했다. 아나톨리 안토노프 러시아 국방차관도 이날 주제연설에서 “한국과 미국 간 미사일 방어 협력이 전략적인 안정을 파괴해선 안 된다”고 강조했다. 중국이 전날 한·중 양자회담에 이어 이날 주제연설에서도 사드 반대 입장을 거듭 밝힌 것은 미국의 대중 압박에 순순히 굴복하지 않겠다는 강한 의지의 표현으로 보인다. 여기에 러시아도 중국의 입장을 두둔하면서 한·미·일 대 북·중·러의 긴장 구도로 흘러가고 결국 대북 제재의 동력이 약화되는 것 아니냐는 우려도 나온다. 다행히 미국은 사드 배치 문제에서 한발 물러서 ‘숨고르기’를 하는 모양새다. 당초 애슈턴 카터 국방장관이 싱가포르로 향하는 전용기에서 한민구 국방장관을 만나 사드 배치 문제를 논의할 것이라고 언급한 것과 달리 실제 싱가포르에서 열린 한·미 국방장관 회담에서는 사드 문제가 언급조차 되지 않았다. 미국이 남중국해 영유권 분쟁 등 중국에 대한 압박 차원에서 사드를 활용한다는 일각의 지적을 의식했거나 한국과 사전 조율을 했다는 관측이 제기된다. 이런 가운데 한 장관은 전날 주제연설 뒤 각국 대표단과 전문가들의 사드 배치에 대한 질문에 “대한민국은 사드가 배치되면 군사적으로 유용하다고 보고 있다”면서 “(사드 배치) 의지를 분명히 가지고 있다”고 밝혔다. 중국을 자극할 수 있는 발언을 서슴지 않고 한 셈이다. 전문가들은 우리 정부가 사드 배치계획에 대해 미국과 공조하더라도 미국의 대중 압박이 한반도에 미칠 영향을 충분히 고려해야 한다고 지적한다. 김열수 성신여대 교양학부 교수는 “사드 문제가 부각되면 한·중 관계 자체가 불편한 관계가 된다”며 “지금처럼 미국과 중국 뒤에서 수동적으로 대응하면서 상황을 살피는 게 바람직하다”고 밝혔다. 황비웅 기자 stylist@seoul.co.kr

미세먼지의 주범으로 지적받고 있는 노후 화력발전소의 성능 개선을 위해 약 3조원의 예산이 투입된다. 또 미세먼지와 초미세먼지 주의보가 동시에 24시간 이상 지속될 경우 차량 운행을 제한하는 ‘미세먼지 차량부제’가 이르면 올 하반기부터 시행된다. 오래된 경유차처럼 공해 유발 차량의 도심 진입을 제한하는 ‘환경지역’(LEZ) 확대도 추진된다. 그러나 당초 알려진 것처럼 경유가격 인상안을 포함한 에너지 상대가격 조정 문제는 경제 전반에 미칠 영향이 크다는 점을 감안해 정부가 대책에서 제외했다. 정부는 3일 정부서울청사에서 황교안 국무총리 주재로 ‘미세먼지 관리 특별대책’ 관계장관 회의를 열고 이 같은 내용이 담긴 범정부 차원의 대책을 확정 발표했다. 정부는 강도 높은 미세먼지 억제 대책을 통해 2026년까지 국내 미세먼지 수준(서울 기준 23㎍/㎥)을 프랑스 파리(18㎍/㎥)나 영국 런던(15㎍/㎥) 등 유럽 주요 도시 수준까지 끌어내리겠다는 계획이다. 30~40년 이상 된 노후 석탄발전소 10기는 폐기하거나 액화천연가스(LNG)를 이용하는 친환경 발전소로 전환된다. 또 20년 이상 된 발전소를 비롯한 기존 발전소들에 대해서는 발전소 1기당 1500억원 정도 투자를 해 2조 5000억~3조원 규모의 대대적인 성능개선 사업을 추진한다. 사업 추진시기는 전력수급 상황 등을 고려해 향후 관계장관 회의와 예산 심의 과정에서 결정할 계획이다. 정부는 10년 이상 된 노후화된 경유차량이 미세먼지의 주요 원인이라고 판단하고 2005년 이전 출시된 경유차량을 2019년까지 조기 폐차하도록 유도할 계획이다. 2020년까지 신차 판매의 30%를 전기차나 하이브리드 차량 등 친환경차로 대체하는 한편 고속도로 통행료 인하, 공영 주차요금 할인 등 혜택도 주기로 했다. 이번 관계장관 회의에는 황 총리와 국무조정실, 기획재정부, 미래창조과학부, 산업통상자원부, 환경부, 국토교통부 장관 등이 참석했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“21대0!” 지난해 10월 노벨상 수상자 발표 직후 장탄식과 함께 스코어 하나가 불쑥 터져 나왔다. 이 득점표는 역대 일본·한국의 과학 분야 노벨상 수상자 숫자를 의미한다. 한국이 ‘0’이다. 당시에도 다양한 분석과 대안이 나왔지만 세계적인 과학저널 ‘네이처’가 또다시 한국의 연구·개발(R&D) 투자 현황을 분석해 노벨상 수상자를 배출하지 못하는 이유를 상세히 다뤘다. 2일 네이처는 한국이 국내총생산(GDP) 대비 R&D 투자는 세계 최고 수준임에도 불구하고 아직도 노벨상 수상자를 내지 못하는 것은 기초연구에 대한 장기적 투자에 인색하고, 연구실 문화가 경직됐기 때문이라고 분석했다. 2014년 기준 총 R&D 예산을 보면 한국은 민간과 정부 연구기관을 합쳐 723억 달러(약 85조 8201억원)에 달한다. 미국은 4569억 달러(약 542조 3403억원), 중국 3687억 달러(약 437조 6469억원), 일본 3630억 달러(약 430조 8810억원)로, 한국은 여전히 다른 경쟁국에 비해 뒤떨어져 있다. GDP 대비 R&D 예산을 따지면 얘기가 달라진다. 같은 시점을 기준으로 4.29%에 달해 그동안 1위를 고수했던 이스라엘(4.11%)을 앞질렀다. 미국과 중국, 유럽연합(EU) 등은 2~3%에 불과하다. 네이처는 이 부분에 집중하며, 한국이 GDP 대비 R&D 투자 비중을 5% 수준까지 확대하는 계획도 소개했다. 그러나 노벨상과 거리가 먼 것은 기초과학 분야에 수십 년 동안 장기적으로 많은 투자를 해야 하는데 한국은 과학 분야 투자의 역사가 길지 않고 멀리 내다 보는 투자문화도 정착되지 않은 탓이라고 지적했다. 한국 연구자의 말을 빌려 “노벨상 수상자를 배출하려면 국제적으로 경쟁력 있는 분야에 대해 집중 투자를 하는 것이 필요한데 지나치게 단기적 성과에 집착한다”고 강조했다. 국내 연구계의 문화에 대한 지적도 있었다. 창의적 아이디어를 내기 위해서는 연구실 내에서 활발한 토론이 이뤄져야 하는데 한국은 유교권 문화의 영향으로 지나치게 ‘조용’하다. 전반적으로 밤늦게까지 어울려 술자리를 하는 문화가 연구계에서도 영향을 미친다고 봤다. 이것이 여학생들이 연구 활동을 유지하는 데 걸림돌이 되는 ‘성적 장벽’(gender gap)으로 작용한다는 설명이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“올여름 기점 189개국에 퍼질 듯”국내 지역감염가능성 15% 낮은편정부, 발생국 다녀온 임산부 검사53國 입항 운송수단에 방제증명서 지난해 말 브라질을 중심으로 시작된 지카바이러스가 올여름 전 세계적으로 확산될 가능성이 높다는 분석 결과가 나왔다. 일본 도쿄대 의학대학원, 종합연구대학원, 홋카이도대 의학대학원 공동연구진이 지카바이러스의 확산 모델을 개발해 분석한 결과 브라질에서 올림픽이 열리는 이번 여름을 기점으로 전 세계 240여개 국가 중 189개국으로 지카바이러스가 확산될 수 있다는 논문을 발표했다. 이번 예측 결과는 의학 및 바이오 분야 공개 국제학술지 ‘피어제이’ 최신호에 실렸다. 이집트숲모기에 의해 옮겨지는 지카바이러스는 감염될 경우 갑작스러운 발열과 근육통, 두통 등의 증상을 보이지만 임신부가 감염될 경우에는 소두증에 걸린 신생아를 낳을 가능성이 높은 것으로 알려져 있어 국내에서는 ‘4군 감염병’으로 분류돼 있다. 논문은 지난해 5월 브라질에서 지카바이러스가 처음 보고된 이후 유입 가능성을 예측한 결과 예상대로 브라질과 인접한 중남미 국가들의 유입과 확산 가능성이 가장 높은 것으로 나타났다. 한국의 경우 브라질에서 첫 감염자 발생 이후 36~55주에 지카바이러스 감염자가 나타날 것으로 분석됐다. 실제로 국내 첫 지카바이러스 환자는 분석 범위 내인 지난 3월 말 발견됐다. 분석에 따르면 한국은 지역 내 확산보다는 해외에서 유입되는 감염자로 인한 확산 가능성이 40~60%에 이를 정도로 높은 것으로 분석됐다. 또 지카바이러스가 유입된 뒤 지역감염 가능성은 15% 이하로 비교적 낮은 편이지만 이웃한 중국의 지역 내 확산 가능성이 30~45%로 높은 편이기 때문에 영향을 받을 수 있을 것으로 예상했다. 연구진은 모기가 옮기는 전염병인 뎅기열과 치쿤구니야의 확산 데이터를 바탕으로 생존분석이라는 수학생물학 기법으로 지카바이러스의 확산 모델을 만들었다. 올해 1월 31일 데이터를 기준으로 한 이번 분석에 따르면 확산 가능성을 분석할 만한 의료 정보가 없는 나라들과 이미 발생한 나라들을 고려할 때 지카바이러스 확산의 영향에서 벗어날 수 있는 나라는 사실상 전무한 것으로 나타났다. 도쿄대 니시우라 히로시 교수는 “수학적 분석을 통한 예측인 만큼 연구진이 고려하지 못한 변수들도 많을 것”이라고 전제하며 “수치상 확산 위험이 낮은 나라에 사는 임신부들도 위험지역 여행을 피한다든지 예방조치를 충분히 취해야 할 것”이라고 말했다. 한편 질병관리본부는 ‘지카바이러스 감염증 관련 지침’을 개정해 1일부터 지카바이러스가 발생한 국가에 다녀온 적이 있는 임산부는 증상 유무에 상관없이 진단검사를 받도록 조치했다. 이와 함께 여름이 시작되면서 국내에서도 지카바이러스를 옮기는 흰줄숲모기의 활동이 증가할 것으로 예상하고 ‘최근 발생국가 53개국’에서 입항하는 모든 운송수단에 대해 방제증명서를 받는 한편 공항과 항만의 검역구역 내 모기 방제를 강화하기로 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

여러 파장 빛으로 뉴런 자극 손상없이 신경세포 활동 조절 “인간의 뇌는 우리가 알고 있는 우주에서 가장 복잡한 세계다. 그런 복잡함 때문에 단순한 모델은 비현실적인 것이 되고 정확한 모델은 이해할 수 없게 된다.”(미국 듀크대 인지과학자 스콧 휴텔) 과학의 발달로 가장 작은 미립자의 세계에서 끝을 상상할 수 없는 광대한 우주까지 비밀이 속속 풀리고 있지만 여전히 과학계에 미스터리로 남아 있는 부분이 있다. 바로 ‘뇌’다. 뇌의 각 부분이 어떤 일을 하는지, 기억은 어떻게 이뤄지는지, 뇌질환은 어떻게 발생하는지 등 뇌의 비밀을 풀어내려는 뇌 과학자들에게 빛을 이용해 신경세포를 선택적으로 작동시킬 수 있는 ‘광유전학’이라는 새로운 도구가 주어졌다. 광유전학(optpgenetics)은 빛(opto)과 유전학(genetics)을 결합한 용어로, 뇌 신경세포를 빛에 반응할 수 있도록 유전적으로 조작해 세포의 생리를 연구하는 학문이다. 신경세포 중에 빛에 반응할 수 있는 광반응성 단백질이 발견되면서 시작됐다. 광유전학이 주목받는 이유는 ‘100세 시대’라 불릴 정도로 인간의 수명이 늘어나면서 뇌질환, 신경질환을 앓는 사람들이 함께 늘고 그에 따른 사회적, 경제적 손실이 커지고 있기 때문이다. 더군다나 기존에는 뇌를 연구하거나 치료하기 위해서는 외과수술을 통해 뇌의 일부분에 손상을 주거나 뇌에 칩을 심어 전기적 자극을 주는 등의 침습적 방식밖에 없었다. 광유전학은 신경세포를 손상시키지 않고도 정교하게 뇌 기능을 알아낼 수 있을 뿐만 아니라 뇌 신경 활동을 조절할 수 있다는 장점까지 갖추고 있다. 신경세포인 뉴런은 컴퓨터처럼 전기신호로 정보를 주고받는다. 막전위(膜電位)라고 부르는 세포 안팎의 전압 차로 생긴 전류가 뉴런을 자극하면 이웃한 뉴런에 신경전달물질을 내뿜어 정보를 전달하는 방식이다. 뉴런에 인위적인 전기 자극을 준다면 뇌 신경 회로를 마음대로 조정할 수도 있게 된다는 말이다. 광유전학은 서로 다른 파장의 빛으로 여러 신경세포의 활동을 조정할 수 있다는 것을 전제로 하고 있다. 2005년 미국 스탠퍼드대 연구진이 녹조류에서 추출한 ‘채널로돕신’이라는 단백질을 포유류의 신경세포에 심은 뒤 빛을 쬐이자 뉴런이 활성화되는 것을 확인한 것이 광유전학 연구의 시작이었다. 이후 생물학자들은 초파리와 꼬마선충, 생쥐 등을 이용해 광유전학 연구를 진행했다. 초파리는 광유전학 초창기에 시도된 동물이다. 과학자들이 유전자를 변형시켜 초파리에게 빛으로 작동하는 이온채널 단백질이 나타나도록 한 뒤 355㎚(나노미터) 파장의 레이저를 쏘자 초파리의 활동이 과다하게 활발해졌다. 빛이 초파리의 중추신경에 발현된 이온채널을 활성화시켜 통제할 수 없을 정도의 엄청난 전기신호들을 발생시켰기 때문이다. 광유전학 연구에서 가장 많이 쓰이는 동물은 ‘예쁜꼬마선충’이다. 성충의 몸길이도 1㎜에 불과한 이 선형동물은 생체 구조가 단순하고 수명이 3주에 불과하지만 유전자 조작이 쉽고 포유동물과 유사한 유전자들을 갖추고 있어 신경과학이나 노화 연구에 많이 활용된다. 생물학자들은 광유전자인 채널로돕신을 꼬마선충의 촉각신경세포에서 발현시킨 뒤 빛을 쬐여 주면 다양한 행동을 조정할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이런 광유전학 기술을 이용하면 알츠하이머, 파킨슨 질환 같은 퇴행성 뇌질환, 우울증, 불면증, 강박증, 간질, 외상후스트레스장애(PTSD), 불안장애, 기억상실, 거식증 같은 정신질환의 원인과 치료법 개발, 암세포 및 암신호전달 연구 등에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 그렇지만 광유전학을 실제 사람의 치료에 적용하기 위해서는 빛에 반응하는 단백질이나 유전자를 원하는 신경세포까지 전달하는 기술과 두개골 속 깊숙한 곳에 위치한 신경세포를 빛으로 효과적으로 자극하는 방법을 찾아야 하는 두 가지의 숙제가 남아 있다. 이를 위해서는 뉴런과 뉴런이 어떻게 연결돼 있는지를 보여주는 정밀한 ‘뇌지도’가 필요하다. 한국과학기술연구원(KIST) 관계자는 “광유전학은 최근 뇌과학 분야에서 가장 빠르게 발전하고 있는 분야”라며 “광유전학 기술의 바탕이 되는 정밀한 뇌지도는 인간의 뇌 연구에 새로운 지평을 열어줄 수 있을 뿐만 아니라 새로운 형태의 인공지능과 로봇 시스템 개발에도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

넝쿨 수액 속 균일한 나노입자 벽면 틈새 침투해 접착력 세져 美연구진 ‘접착 메커니즘’ 규명안녕하세요. 뉴욕 헤럴드트리뷴에서 스포츠 기사를 쓰고 있는 스탠리 우드워드(1895~1964)입니다. 저는 기자 생활을 시작하면서부터 스포츠만을 취재한 이른바 ‘전문기자’죠. 그런데 오늘은 담쟁이넝쿨(아이비)과 그 속에 숨어 있는 과학에 대해 이야기를 좀 하려고 해요. 미국 북동부 지역에는 전 세계의 학생들과 학부모들이 선망의 대상으로 삼고 있는 대학 8곳이 있습니다. 하버드, 예일, 펜실베이니아, 프린스턴, 컬럼비아, 브라운, 다트머스, 코넬이 바로 그곳이죠. 1865년에 세워진 코넬대를 빼놓고는 모두 영국 식민지시대인 17~18세기에 만들어진 유서 깊은 대학이어서 ‘아주 오래된 8개 대학’(Ancient Eight)이라고 부르기도 하지만 요즘은 ‘아이비 리그’라는 이름으로 더 많이 불리죠. 19세기 중반부터 이 대학들은 졸업 직전 열리는 축하 행사인 ‘클래스 데이’에 담쟁이를 심는 식수 행사를 가졌는데 그런 전통 덕분에 담쟁이넝쿨이 이들 대학의 상징이 된 겁니다. 어쨌든 1937년 어느 날 저는 동료 캐스웰 애덤스와 함께 컬럼비아대와 펜실베이니아대의 미식축구 경기를 취재하러 갔죠. 그날따라 구름 한 점 없이 맑은 날이어서였는지 애덤스는 취재는 뒷전이더라구요. “이런 좋은 날에 담쟁이넝쿨로 뒤덮인 이런 곳에서 미식축구 취재나 해야 하다니…”라며 한숨을 쉬더군요. 그때 저는 기사에 쓸 멋진 단어가 반짝 떠올랐습니다. 바로 ‘아이비 칼리지’였죠. 그러니 지금 쓰이고 있는 아이비 리그의 의미를 갖는 단어는 제가 처음 사용했다고 봐도 과언이 아니죠. 실제로 그렇게들 인정하고 있구요. 오늘 하고 싶은 얘기는 그건 아니구요. 담쟁이넝쿨을 건물이나 벽에서 떼어내 보려고 했던 사람들은 알겠지만 정말 힘들죠. 넝쿨이 떨어지기 전에 벽돌이나 시멘트 같은 것들이 같이 떨어져 나갈 정도니까요. 그런데 최근 미국 오하이오주립대, 조지아대, 테네시대 공동 연구진이 8년의 연구 끝에 담쟁이넝쿨의 접착 메커니즘을 밝혀내고 미국국립과학원에서 발행하는 자연과학 국제학술지 ‘미국국립과학원회보’(PNAS)에 발표했더라구요. 미식축구와 야구에만 관심을 갖다 보니 과학 얘기가 좀 어렵기는 했지만 열심히 읽어 봤더니 접착력의 비밀은 ‘당으로 코팅된 미세한 구형의 나노입자’(나노볼) 때문이라고 하더군요. 담쟁이넝쿨에서 나오는 끈적거리는 수액에 이 나노볼이 들어 있는데, 나노볼은 입자가 아주 균일하기 때문에 잘 퍼져 나가고 표면의 작은 틈새나 구멍에도 잘 침투해 들어간다는 거예요. 일단 그렇게 침투해 들어간 다음에 수분이 증발해 버리면 나노볼들이 농축돼 단단하게 접착된다는 거죠. 또 나노볼의 핵심 성분이 ‘AGPs’라는 일종의 당단백질이라는 것도 이번에 밝혀냈다더라구요. 이번에 발견된 담쟁이넝쿨의 접착 메커니즘을 모방하면 독성이 없는 고강도의 생체 친화적 접착제도 만들 수 있을 거라고 예상하더군요. 외과수술을 할 때나 뼈가 부러지거나 했을 때, 인공장기를 고정시킬 때 등 활용 방안이 다양하다고 해요. 정말 자연은 알면 알수록 신기한 것 같아요. 그렇지 않은가요. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미래부, 뇌과학 발전 전략 발표 미래창조과학부(장관 최양희)는 2023년 뇌 연구 신흥 강국으로의 도약을 목표로 하는 ‘뇌과학 발전 전략’을 30일 발표했다. 이번 발전 전략에 따라 특화된 뇌지도 구축, 뇌 융합 연구, 자연지능과 인공지능 연계 기술 개발, 맞춤형 뇌질환 극복 연구, 뇌 연구 인력 융합 촉진, 뇌 연구 데이터베이스 구축 등의 분야에 집중 투자할 계획이다. 미래부는 향후 10년간 3400억원의 신규 투자가 필요할 것으로 예상하고 재정당국과 관련 재원 마련 방안을 협의할 계획이라고 밝혔다. ‘알코올→휘발유’ 촉매기술 개발 포스텍 환경공학부 홍석봉 교수팀은 작은 구멍이 스펀지처럼 뚫려 있는 제올라이트라는 물질을 이용해 메탄올 같은 알코올을 청정 휘발유로 전환할 수 있는 촉매기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 이번 연구 성과는 화학 분야 국제학술지 ‘안게반테 케미’ 최신호에 발표했다. 연구팀은 ‘EU-12’ 제올라이트의 구조를 밝혀내고 이를 촉매로 활용하면 알코올을 청정 휘발유로 쉽게 전환시킬 수 있다는 사실을 규명했다. 세포 속 단백질 위치 간단히 파악 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 이현우 교수팀은 세포 속 단백질 위치를 간단하게 파악할 수 있는 기술을 찾아내 세포생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 최신호에 발표했다. 이번에 개발한 기술은 과산화효소라는 물질을 촉매로 써서 화학반응을 유도해 세포 속 단백질의 위치를 찾는 방식이다. 과산화효소의 반응은 세포 속 단백질의 위치에 따라 다르게 진행되기 때문에 원하는 단백질의 정확한 위치를 파악할 수 있다. 이번 기술은 질병 연구나 신약 개발에도 유용하게 쓰일 것으로 기대되고 있다.

카이스트와 포스텍 등 과학기술특성화 대학들과 서울대, 연세대 등 9개 대학들이 국방부가 추진 중인 전문연구요원제도 폐지 계획에 공식적으로 반대의견을 냈다. 광주과학기술원(GIST), 대구경북과학기술원(DGIST), 서울대, 성균관대, 연세대, 울산과학기술원(UNIST), 포스텍, 카이스트, 한양대 등 9개 대학들은 “지난 40여년 동안 박사급 고급 연구인력 양성을 통해 국가 경제발전에 큰 역할을 해 온 전문연구요원제도 폐지 계획을 즉각 철회해야 한다”고 30일 밝혔다. 전문연구요원은 이공계 병역특례제도 중 하나로 석사 이상 학위소지자가 병무청이 지정한 연구기관에서 3년 이상 연구개발(R&D)을 하면 병역을 이행한 것으로 인정해주고 있다. 9개 대학들은 의견서를 통해 “전문연구요원 제도는 고급 두뇌의 해외 유출이 우려되는 상황에서 이공계 인재의 연구경력단절을 해소하고 우수 인재들이 이공계를 선택할 수 있게 하는 제도적 유인책으로 작용해 왔다”고 강조했다. 이들 대학은 “현대 사회의 국방력은 병역자원 수보다는 탄탄한 기초과학과 원천기술 역량을 기반으로 한 기술과 무기체계로 확보될 수 있는 만큼 과학기술역량을 갖춘 우수인력 배출이 그 어느 때보다 중요하다”고 설명했다. 강성모 카이스트 총장은 “국가 과학기술 역량강화를 위해 우수 이공계 인재가 절실한 상황에서 전문연구요원제도를 폐지하는 것은 과학기술뿐만 아니라 국가경쟁력을 약화시킬 것”이라고 주장했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr