금세 바닷물에 빠져 버릴 듯 얼음 조각 위에 아슬아슬하게 서 있는 북극곰은 지구온난화로 인한 기후변화를 보여 주는 대표적인 이미지로 사람들 뇌리에 새겨져 있다. 전 세계 많은 환경단체들은 그런 북극곰의 모습이 기후변화를 극적으로 표현하는 장면이기는 하지만 사람들에게 ‘지구온난화는 나와는 거리가 먼 세계의 이야기’로 생각하게 만들어 방관하게 만든다고 비판하기도 한다. 어쨌든 집 잃은 북극곰의 모습으로 대표되는 북극해 빙하가 녹기 시작한 것은 20세기 후반이 아닌 20세기 초부터였다는 새로운 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 이탈리아, 영국, 노르웨이, 독일 등 유럽 4개국 과학자들은 따뜻한 바닷물이 극지방으로 흘러들면서 해빙(海氷)이 녹는 이른바 ‘아틀란티피케이션’(대서양화) 현상이 20세기 초부터 시작됐다는 사실을 새로 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 사이언스 어드밴시스 11월 25일자에 실렸다. 대서양화는 따뜻하고 염분이 많은 대서양의 바닷물이 북극쪽으로 흘러들어가 해수 온도와 염도를 높이면서 얼음을 녹게 만드는 현상을 말한다. 북극해에 대서양의 영향이 강화되는 대서양화는 북극 지역의 온난화를 가속화하는 요인 중 하나로 지목받고 있었다. 연구팀은 그린란드와 스발바르제도(노르웨이와 북극점 중간에 위치) 사이에 위치해 북극해의 관문이라고 불리는 ‘프람해협’에서 해양 온난화의 역사를 재구성했다. 연구팀은 프람해협 밑바닥의 퇴적물과 바닷물을 지구화학, 생물학 등 다양한 분석법을 조합해 지난 800년 동안 이 일대 바다 온도와 염도 변화를 분석한 결과 대서양화 징후가 1900년대부터 시작됐다는 것을 발견했다. 북극해가 따뜻해지면서 극지방 얼음이 녹으며, 얼음이 품고 있던 열(잠열)을 방출하고 더 많은 바다 표면이 태양에 노출된다. 북극이 더워져 얼음이 녹고 바다 표면 노출이 많아지면 이산화탄소, 메탄 등 온실효과를 일으키는 각종 기체가 땅속에서 빠져나와 영구동토층을 녹게 만드는 악순환이 이어지는 것이다. 이 과정을 가속화한 것이 대서양화라는 것이다. 분석 결과 19세기 말부터 20세기 초에 북극해 온도와 염도가 급격하게 상승한 것으로 나타났다. 1900년대 이후 북극 얼음은 계절에 상관없이 빠르게 녹는 것으로 확인됐다. 염도가 증가하는가 하면 해수 온도는 19세기 말과 비교했을 때 2도 이상 상승한 것으로 조사됐다. 연구팀은 북극의 온난화 속도는 지구 평균의 2배 이상이며 최근 20년 동안 온난화의 영향을 가장 심하게 받고 있는 지역임을 확인했다. 이 같은 현상의 이면에는 대서양화가 있었으며 지구온난화로 인해 대서양의 온도가 꾸준히 오르고 있기 때문이라는 것이다. 연구를 이끈 프란체스코 무슈티엘로 영국 케임브리지대 교수(자연지리학)는 “현재 활용되는 많은 기후 모델링이 북극해의 해빙이 녹는 현상을 재현해 내지 못하고 있는데 이는 대서양화 현상을 정확히 파악하지 못하고 있기 때문”이라고 했다. 무슈티엘로 교수는 “이번 연구는 그동안 수수께끼로 남아 있던 북극해의 초기 온난화 현상을 정확히 보여 줌으로써 미래 기후변화 예측의 정확성을 높이는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

사람은 흔히 나이를 건강의 척도라고 생각한다. 하지만 미국의 일부 과학자들은 건강 상태를 측정할 때 달력상의 나이보다는 ‘염증 나이’(inflammatory age)를 기준으로 삼는 것이 더 정확하다고  주장한다. 스탠퍼드대와 버크노화연구소 공동연구진은 만성 염증의 측정 기준인 염증 나이를 측정하는 혈액 검사를 개발했다고 밝혔다. 또 해당 검사를 정기적으로 받으면 심장 질환부터 치매에 이르는 염증성 질환의 위협을 조기에 찾을 수 있다고 밝혔다. 연구 저자로 스탠퍼드대 혈관외과 조교수인 나지시 사이드 박사는 “인간은 모두 나이 들고 죽게 된다. 유일한 차이는 얼마나 건강하게 나이를 먹느냐에 있다”면서 “목표는 노화와 관련한 일부 건강 문제를 예방해 나이드는 것을 보다 품위 있게 만드는 것”이라고 말했다. 국제학술지 ‘네이처 에이징’(Nature Aging) 최신호에 실린 이 연구는 만성 염증이 질병에 중요하게 관여한다는 이해를 바탕으로 삼고 있다. 우리 몸은 급성 염증에 익숙하다. 급성 염증은 발열이나 붓기, 통증 등과 연관돼 상처 치유와 감염 퇴치에 중요한 역할을 한다. 이런 염증은 보통 며칠밖에 지속되지 않는다. 반면 만성 염증은 시간이 지남에 따라 우리의 세포와 장기를 손상시킬 수 있고, 제2형 당뇨병이나 암과 같은 많은 질병과도 관계가 있다. 염증 수치는 보통 나이가 들면서 높아지는데 과학계에선 노화한 세포가 염증을 일으키는 분자를 방출하기 때문으로 추측하고 있다. 흡연과 비만, 오염 노출 그리고 스트레스와 같은 요인에 의해서도 심해질 수 있다. 우리 몸에 나타나는 피해는 생각보다 느려 실제 고혈압과 같은 증상이 나타나기 시작할 때까지 몇 년이 지나도 알지 못하는 경우가 있다. 연구진은 만성 염증을 측정하는 검사 방법을 개발하기 위해 1000명 이상의 참가자로부터 채취한 혈액 표본을 분석했다. 이를 통해 염증에 관여하는 것으로 알려진 면역계 단백질인 사이토카인 50종의 수치를 측정했다. 검사 결과, 질병에 관한 사이토카인의 특징이 밝혀졌다. 연구진은 염증의 수준에 따라 생물학적 나이인 염증 나이를 계산할 수 있었다. 예를 들어 실제 나이가 45세인 사람의 염증 나이가 65세로 나오면 해로운 염증의 영향 탓에 신체 나이가 20세 더 많다는 것이다. 연구진은 추가 실험을 통해 염증 나이가 실제 나이보다 더 좋은 건강 지표라는 사실을 확인할 수 있었다고 주장한다. 이탈리아에서 건강한 참가자 37명의 혈액 표본을 분석해 염증 나이를 계산했다. 이 중 절반은 50~79세 사이이고 나머지 절반은 100세 이상이었다. 그 결과, 100세 이상의 고령자는 평균적으로 실제 나이보다 염증 나이가 40세 더 낮은 것으로 나타났다. 반면 50~79세 사이 집단 중 대다수는 실제 나이보다 높은 염증 나이를 갖고 있는 것으로 확인됐다. 그리고 일부 참가자는 실제 나이와 염증 나이의 편차가 더욱더 컸다. 실제로 참가자 중에서 건강한 105세 남성은 무려 25세의 염증 나이를 갖고 있는 것으로 나타났다. 연구진은 또 염증 나이를 잘 이용하면 가까운 미래에 누가 가장 쇠약해질지, 또 누가 가사 도우미가 필요할지 예측할 수 있다고 밝혔다. 또 누가 심장 질환에 걸릴 가능성이 높은지 등도 예상할 수 있다고 밝혔다.  새로운 검사 방법이 상용화 되는 데는 몇 년이 걸릴 수 있다. 하지만 연구진은 건강검진에서 콜레스테롤 검사를 하는 것처럼 염증 나이를 체크하는 것도 하나의 방법이 될 수 있다고 말한다.

“먼지가 뿌옇게 뜨면 맥이 탁 풀린다. 중국발 먼지가 주범임에도 개선은커녕 항의조차 제대로 못함에 분노를 넘어 집단 무기력감에 사로잡힌다.” 고(故) 노태우 전 대통령의 장녀인 노소영 아트센터 나비 관장이 전국적으로 미세먼지 경보가 내려진 20일 “또다시 미세먼지 속에 가을을 보내야 하나?”라며 정부와 환경단체들을 향해 목소리를 높였다. 노소영 관장은 “정부는 나서서 항의하진 못한다 치자(이것도 이해가 잘 안가지만). 그렇다면 환경단체들은 왜 조용한가? 내 나라 땅에서 맑은 공기를 마시고 살 권리는 주권에 속하지 않는가? 그런 조항이 없다면 환경 권리장전을 새로 만들라”라고 말했다. 노 관장은 “복잡한 지정학적 정치 외교 경제의 이슈들이 얽혀있지만 그렇다고 이리저리 눈치만 보며 계속 먼지 속에 살 순 없다”라며 “아프니까 소리를 질러야 한다. 환경단체들도 일반 국민들도, 지금은 조용할 때가 아니다. 무엇이 우리를 가장 아프게 하는지 정확하게 진단하고 개선안을 모색해야 한다. 그냥 K 어쩌구에 취해 묻혀 갈 일은 아닌 것 같다”라고 주장했다.비난과 소송… 중국 못 움직인다 문재인 정부 출범 이후 청와대 청원 게시판에는 중국발 미세먼지 관련 글이 끊임없이 올라왔다. 한반도 내 높은 중국발 미세먼지 유인 비율을 근거로 중국의 문제점을 강하게 지적하자는 강경론과 중장기적인 문제 해결에 초점을 맞춰야 한다는 효율론이 팽팽하게 맞섰다. 외교부와 중국 생태환경부 간 채널이나 기후변화공동위원회 패널 등 기존 미세먼지 논의 채널과 더불어 남북과 중국, 일본, 러시아, 몽골 등 6개국이 지역 내 대기오염 해결을 위해 동북아청정대기파트너십(NEACAP)을 출범시켰다. 실질적인 미세먼지 유입량을 함께 연구하고 공동 예보나 미세먼지 포집기술 이전을 위해 노력하기 위함이었다. 공동연구 등을 통해 정확한 미세먼지 유입량을 확보하고 이를 토대로 중국이 행동에 나서도록 권유하고 요청하는 게 중요하다는 것이다. 비난 수위를 높이면 중국 네티즌들의 혐한 분위기가 높아지고 외려 이에 영향을 받은 중국 정부가 한국과 협의하려는 움직임을 축소할 가능성도 있다. 중국에 수출하는 수많은 한국 기업에 막대한 피해도 우려된다. 감정적인 소모전을 펼치면 양국 모두에게 좋을 게 없다는 것이다. 실제로 중국발 미세먼지가 한반도에 영향을 미치는 것은 분명한 사실이지만, 미세먼지 오염의 원인을 ‘절대적인’ 중국 탓으로 돌리는 주장과 정보는 설득력이 없다고 전문가들은 말한다. 중국은 짧은 기간 동안 40% 가까이 오염 물질을 줄였지만 같은 기간 우리나라 미세먼지 오염도는 비슷하거나 오히려 늘었다. 중국은 우리 나라가 항의해서 줄인 것이 아니다. 미세먼지로 인해 연간 자국민 1000만 명 이상이 조기 사망하는 것으로 분석되자 필사적으로 나선 것이다.경제에도 도움 되는 환경외교란 미국과 일본, 유럽도 과거에는 지금의 중국보다 더 심한 대기오염을 겪었다. 그럴 때 그들은 소송이나 분쟁이 아닌 합의로 환경 문제를 풀어나갔다. 유럽은 각국에서 발생하는 미세먼지가 서로 미치는 영향에 대해 정교한 연구 결과를 발표했고, 그 근거를 토대로 오염물질 감축 사업에 적극적으로 협력했다. 우리나라 역시 한중 공동연구를 통해 중국은 물론 세계가 납득할 수 있는 근거를 확보하는 것과 동시에 우리나라 미세먼지 줄이기에 전념해야 한다는 결론이 나온다. 공동연구를 마치기도 전에 비난 여론으로 한중 관계를 악화시키면 한국 기업의 피해는 물론, 일본만 좋은 일이 된다. 환경 문제를 풀어가면서 양국이 협력하여 경제적 이익까지 도모하는 관계로 나아가는 것이 어렵더라도, 바람직하며 가장 효율적인 해결방법이다.해외는 어떻게 환경문제 해결했나 싱가포르와 인도네시아는 우리보다도 먼저 미세먼지로 인한 갈등을 겪었다. 인도네시아에서 플랜테이션을 위해 밀림을 태워 개간을 할 때마다 독성 연기가 주변국으로 퍼져나가는 문제가 발생했고, 싱가포르가 심각한 고통을 겪었다. 인도네시아는 책임 소재가 분명한 데도 이를 20년 넘게 인정하지 않았다. 싱가포르는 2014년 9월 해외에서 독성 연기를 일으킨 기업과 개인을 처벌하기로 하는 ‘월경성 연무오염법’을 제정했지만 국내법이기에 상징적 의미로 그쳤다. 인도네시아에서 플랜테이션을 하는 팜유와 제지 회사들이 실제로는 싱가포르에 본부를 두고 있던 탓에 불매운동 역시 수포로 돌아갔다. 그렇기 때문에 스웨덴 모델이 공감대를 얻고 있다. 스웨덴은 과학적 연구 결과로 국제사회를 꾸준히 설득해 실질적으로 공기질 개선 효과를 봤다. 스웨덴 과학자인 스반테 오덴은 1960년대 스칸디나비아반도에서 나무가 시들고 물고기가 떼죽음을 당하자 전국 토질과 수질 데이터를 분석했다. 그리고 영국과 독일에서 넘어온 이산화황이 산성비로 내렸기 때문이라는 연구 결과를 발표했다. 영국과 독일은 부인했지만 스웨덴은 지속적으로 노력했고 1979년 이들을 포함한 31개국이 ‘월경성 장거리 이동 대기오염에 관한 협약(CLRTAP)’에 서명했다. 이 협약은 향후 잇따라 맺은 8개 기후환경협약의 시발점이 됐다.

전국 치매역학조사 자료에 따르면 2017년 기준 국내 치매환자는 약 70만명이다. 2050년에는 303만명까지 증가할 것으로 예상된다. 전체 치매환자의 약 70%는 알츠하이머가 원인으로 기억력과 인지능력 저하, 우울증과 감각기능 장애를 겪는다. 이 때문에 치매를 조기에 진단해 대응하는 것이 무엇보다 중요하다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공, 네덜란드 마스트리히트대 공동연구팀은 알츠하이머 치매 환자의 후각상실 원인을 밝혀냈다고 22일 밝혔다. 이번 기술을 통해 새로운 알츠하이머 치매 치료와 진단법을 개발할 수 있을 것으로 보인다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘뇌 병리학’에 실렸다. 알츠하이머 치매 환자의 90% 이상은 후각상실을 겪는데 정확한 병리학적 원인은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 네덜란드 뇌은행에서 사후 기증된 알츠하이머 치매 환자 6명과 일반인 7명의 후각망울 조직을 분양받았다. 후각망울은 대뇌 반구 전두엽 아래 쪽에 기다란 풍선 모양으로 부풀어 있는 부위로 후각신경이 포함돼 있다. 연구팀은 후각망울과 후각 사구체의 해부학적 구조변화 관찰과 후각 신경세포의 베타아밀로이드, 미세아교세포, 신경전달물질 발현 변화를 평가하기 위해 면역화학적 분석도 실시했다. 후각 사구체는 후각 망울에서 후각 신경세포 다발들과 접하는 부위이다. 그 결과, 연구팀은 알츠하이머 치매 환자들에게서는 후각망울이 쪼그라든 형태학적 손상과 함께 후각 신경세포 곳곳에 베타아밀로이드 단백질이 축적된 것을 확인했다. 후각 신경세포가 모여있는 신체부위가 손상되고 알츠하이머 치매 유발 단백질인 베타아밀로이드가 축적됨으로써 신경세포인 시냅스 밀도가 줄고 신경전달물질이 억제돼 후각을 상실하게 된다는 것이다. 문제일 DGIST 교수는 “이번 연구를 통해 그동안 밝혀지지 않았던 알츠하이머 치매와 후각상실의 병리학적 메커니즘을 규명했다”라며 “말초 후각신경계와 중추 후각신경계가 만나 시냅스를 이루는 후각사구체와 후각망울 손상이 알츠하이머 치매 발병과 관련이 있다는 것을 알아냄으로써 새로운 조기진단법 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

설치류는 계속 자라는 한 쌍의 앞니를 특징으로 하는 포유류로 남극과 뉴질랜드를 제외한 세계 각지에 분포하고 있으며 1600종 이상으로 포유류 중 가장 종류와 개체수가 많은 것으로 알려져 있다. 집쥐를 비롯한 다람쥐, 기니피그, 비버 등 외형과 습성도 다양한 것이 특징인데 이 설치류들이 코로나바이러스 내성을 얻어 무증상 보균체로 진화했다는 연구결과가 나왔다. 박쥐에서 시작돼 중간숙주를 거쳐 인간에게 전염돼 전 세계를 혼란에 빠뜨린 코로나19에 대해서도 설치류들은 당연히 내성을 갖고 있는 만큼 이들이 코로나 확산의 또다른 주범일 수 있다는 것이다. 미국 프린스턴대 분자생물학과, 루이스-지글러 통합게노믹스연구소, 컴퓨터과학과 공동연구팀은 설치류 조상들이 ‘사스 유사 코로나바이러스’(SARS-like coronaviruses)에 반복적으로 감염돼 병원체에 대한 내성을 얻어 무증상 보균체로 진화했을 것이라는 연구결과를 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 계산생물학’ 11월 19일자에 발표했다. 코로나19를 일으키는 ‘SARS-CoV-2’ 바이러스는 중국 말굽박쥐에서 시작된 것으로 알려져 있다. 이전 많은 연구에서 중국 말굽박쥐는 코로나19를 비롯해 사스 유사 바이러스의 숙주이고 몸 속에 수 많은 바이러스를 갖고 있으면서도 증상을 일으키지 않는 것으로 나타나고 있다. 연구팀은 코로나바이러스 내성 메커니즘을 갖고 있는 동물이 박쥐 이외에도 있을 것으로 보고 조사를 실시했다. 연구팀은 사스 바이러스가 동물 체내에 침투하기 위해 사용하는 ACE2 수용체에 대해 포유류 전체에 대해 진화분석을 실시했다. 많은 포유류들에게 있어서는 ACE2 단백질 내 변화가 진화적 적응과 일치하지 않은 것으로 확인됐다. 반면 설치류에서는 ACE2-스파이크 단백질 결합부위에서 다양성을 갖고 있을 뿐만 아니라 다양한 진화의 흔적이 확인됐다. 다른 포유류들과 달리 설치류는 사스 유사 코로나바이러스에 반복적으로 노출되면서 함꼐 진화된 증거라는 것이다.인수공통전염병 유발 가능성이 높은 바이러스에 대한 내성을 갖고 있는 동물을 찾는 것은 새로운 병원체가 인류에게 확산되는 것을 조기에 차단하고 예방할 수 있게 해준다. 그런 차원에서 이번 연구결과는 현대의 설치류들이 박쥐들처럼 다양한 형태의 코로나 바이러스의 저장소일 가능성이 높다는 것을 확인했다는 점에서 의미가 있다고 연구팀은 강조했다. 연구를 이끈 모나 싱 교수(계산분자생물학)는 “컴퓨터 시뮬레이션을 통해 바이러스의 특성과 설치류들의 진화를 분석한 결과 설치류 조상들이 사스를 일으키는 바이러스와 유사한 코로나바이러스에 반복적으로 감염되면서 내성을 갖게됐다는 것을 확실히 알 수 있었다”라며 “이들이 코로나바이러스의 무증상 보균체로 바이러스 확산에 일조했을 가능성이 충분하다”라고 설명했다.

국내 연구진이 한국형 원전 안전성 평가시스템을 개발했다. 2011년 일본 동일본 대지진 당시 발생한 후쿠시마 원전 사고 같은 대형 사고를 사전에 예측해 대응할 수 있게된 것이다. 한국원자력연구원 첨단구조·지진안전연구부, 부경대 지구환경과학부 공동연구팀은 국내 원전부지에서 발생할 수 있는 지진의 규모별 빈도를 예측할 수 있는 ‘확률론적 지진재해도 평가 프로그램’(KOHAZ)를 개발했다고 18일 밝혔다. 원자력발전소의 지진 안전성을 평가하기 위해서는 기존 관측되고 기록된 자료를 기반으로 특정 위치의 지진동 크기에 따른 발생빈도를 도출하는 ‘확률론적 지진재해도 평가필요하다. 그러나 지금까지는 국내 원전을 대상으로 하는 평가 프로그램이 없어서 외국 프로그램을 이용해 국내 자연환경을 전혀 고려하지 못했다는 단점이 있다. 이번에 개발된 KOHAZ는 위치별 지진 발생기록을 담은 면적 지진원과 발견된 단층의 기하학적 정보를 담은 단층 지진원 등 기존 외국 프로그램보다 다양한 요인을 포함됐다. 또 현재 진행 중인 국내 활성단층 조사결과도 손쉽게 업데이트해 평가 정확도를 높일 수 있다. 2016년 9월 규모 5.8의 경주지진과 2017년 11월 규모 5.4의 포항지진 당시 계측기록도 포함시켜 진원에서 멀어질수록 진동이 감소하는 감쇄식을 포함했다. 국내 지진 환경을 반영한 다각도의 분석이 가능해졌다는 평가이다. 원자력연구원 김민규 첨단구조·지진안전연구부장은 “지진운동은 불확실성이 매우 커서 부지마다 다른 지진동 특성을 정량화할 수 있게 됐다”라며 “국내 지진환경을 고려해 만든 만큼 국내 가동원전 안전성 향상에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

“커피 한 모금이 위 속으로 떨어지면 모든 것이 술렁거리기 시작한다. 생각은 전쟁터의 기병대처럼 빠르게 움직이고 기억은 기습하듯 살아난다. 작중 인물은 즉시 떠오르고 원고는 잉크로 덮인다.” ‘고리오 영감’, ‘골짜기의 백합’ 등 작품으로 사실주의를 이끈 19세기 프랑스 소설가 발자크가 커피에 대해 평가한 말이다. 예나 지금이나 많은 사람들이 아침 일을 시작하기 전 멍한 두뇌를 깨우고, 점심 식사 직후나 오후에 밀려드는 나른함을 쫓아내기 위해 커피를 찾는다. 또 커피를 즐겨 마시지 않는 사람들도 날씨가 쌀쌀해지면 통유리의 전망 좋은 카페에서 갓 내려 향기로운 커피 한 잔을 앞에 두고 낙엽을 바라보며 망중한을 즐기고 싶다는 생각이 든다고 한다. 이런 낭만과 실용적 측면을 떠나 과학자와 의학자들은 커피의 다양한 성분과 효과에 대해 관심을 갖고 연구한다. 중국 톈진의학대, 미국 예일대 생물통계학과 공동연구팀은 하루 세 잔 안팎의 커피나 차를 마시는 습관이 심혈관질환과 퇴행성 뇌질환을 예방해 준다는 사실을 밝혀내고 미국공공과학도서관에서 발행하는 의학분야 국제학술지 ‘플로스 메디슨’ 11월 17일자에 발표했다. 연구팀은 50만명 이상이 등록된 전 세계 최대 규모의 의료 빅데이터 ‘영국 바이오뱅크’를 활용했다. 바이오뱅크에 등록된 데이터 중 50~74세 남녀 36만 5682명을 대상으로 2010년부터 2020년까지 생활습관과 질병 발병의 상관관계를 분석했다. 특히 연구팀은 성별, 나이, 인종, 사회경제적 지위, 체질량지수(BMI), 신체활동 여부, 흡연 및 음주 여부, 식습관, 암과 당뇨 등 병력 등의 영향을 보정해 순수하게 커피와 차 소비가 뇌졸중, 치매 발병과 어떤 관계를 갖고 있는지에 주목했다. 조사 기간 동안 5079명이 치매에 걸렸고 1만 53명은 최소 한 번 이상 뇌졸중을 경험한 것으로 확인됐다. 분석 결과 하루 커피 2~3잔이나 차 3~5잔을 마시거나, 커피와 차를 4~6잔을 마신 사람들은 뇌졸중, 치매 발병률이 가장 낮은 것으로 나타났다. 커피나 차를 전혀 마시지 않는 사람들과 비교했을 때 하루 2~3잔의 커피나 차를 마시는 사람들은 뇌졸중 발병 위험이 32%, 치매 위험은 28%나 낮았다. 또 뇌졸중이 발병했다고 하더라도 하루 3~6잔의 커피나 차를 마신 사람은 그러지 않은 사람에 비해 치매 발병률이 절반 이하로 떨어진 것으로도 확인됐다. 이번 연구에 앞서 하루에 커피를 3~5잔 꾸준히 마시는 사람들은 그러지 않는 사람들보다 심장병, 파킨슨병, 성인 당뇨병, 뇌졸중에 따른 조기 사망 등의 위험이 줄어들고 자살 가능성도 낮아져 평균수명이 더 길다는 연구 결과들이 있었다. 또 커피가 간 효소의 수치를 낮춰 간경변과 간암을 예방해 준다는 연구도 발표된 바 있다. 이처럼 커피의 효과에 대해서는 계속 연구되고 있지만 커피의 비밀은 완전히 밝혀지지 않은 상태다. 커피 속에는 각성 효과를 내는 카페인과 항산화물질인 폴리페놀 성분을 비롯해 아직 밝혀지지 않은 수백 가지의 다른 화학 성분이 있는 것으로 알려져 있다. 커피 속 화학 성분들은 커피콩을 볶는 로스팅 과정에서 변하기도 하는데 이것들이 암부터 충치 예방까지 다양한 효능을 발휘한다는 것이다. 여기서 또 하나 궁금증은 과연 많은 연구에서 말하는 커피 한 잔은 어느 정도 양일까. 미국 심장협회 권고안 기준에 따르면 커피 한 잔은 8온스(236.5㎖)다. 별다방이라고 부르는 커피 브랜드에서 가장 작은 숏사이즈(237㎖)가 연구 논문들에서 제시하는 커피 딱 한 잔 분량이다. 참고로 인스턴트 커피를 마실 때 사용하는 종이컵 하나의 부피는 약 180㎖이다.

독일 기센 유스투스리비히대 화학과, 프라운호퍼 분자생물학·응용생태학연구소 공동연구팀은 포도와 비슷하게 생긴 ‘블랙커런트’라는 식물의 찌꺼기에서 자란 균류를 이용해 산딸기향을 만드는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘농업 및 식품화학 저널’ 11월 17일자에 실렸다. 곰팡이 같은 균류를 이용해 아몬드, 바닐라, 라즈베리 등 향을 만들기는 했지만 산딸기향을 만드는 건 실패했었다. 연구팀은 한방에서 약재로 쓰이는 ‘복령’을 만드는 균류인 ‘울피포리아 코코스’를 블랙커런트 찌꺼기에서 자라도록 한 뒤 질산암모늄, 인산칼륨 등 화학물질과 혼합할 경우 자연산 산딸기향과 똑같은 향기를 낼 수 있다는 사실을 확인했다. 연구팀은 식품산업에 실제 활용 가능하도록 대량생산 기술을 추가 연구 중이다.

아마존 텃새, 40년간 몸무게 8~10%↓체내 열 방출 위해 날개 길이는 길어져 기후변화가 조류 개체수·체중에 영향 열대지역 동물도 온도 스트레스 받아 온난화로 유발된 種감소, 인간도 피해 “울새, 어치, 굴뚝새, 검정지빠귀…. 대체 새들은 어디로 간 것일까? 밤새 봄을 지저귀던 새들은 더는 울지 않는다. 자연은 소리를 죽였다. ‘침묵의 봄’이 온 것이다.” 환경운동의 어머니라고 불리는 해양생물학자 레이철 카슨(1907~1964)의 대표작 ‘침묵의 봄’에 나오는 유명한 문장이다. 카슨은 책에서 살충제 DDT가 자연에 미치는 영향이 심각하다는 사실들을 모아 소개하면서 환경문제에 대한 전 세계인들의 인식을 바꿨다. 환경에 대한 인식이 이전보다 개선됐다고는 하지만 21세기 들어서도 침묵의 봄은 계속되고 있다. 원인은 살충제가 아닌 지구온난화로 인한 기후변화다. 육지와 바다를 비롯해 전 지구 생태계에 기후변화가 미치는 영향은 광범위하다. 생물종의 다양성은 물론 개체수까지 줄면서 ‘여섯 번째 대멸종’에 직면해 있다는 지적까지 나오고 있는 상황이다. 이런 가운데 미국, 브라질, 노르웨이 등 다국적 연구팀은 기후변화로 조류의 개체수가 줄어드는가 하면 몸집도 작아지고 있다는 연구 결과를 내놨다. 이 연구에는 미국 루이지애나주립대, 펜실베이니아주립대, 국립 오드본협회, 조지메이슨대, 생물다양성연구연합, 미시간 기술대, 브라질 국립아마존연구소, 리오그란데 두술 연방대 생명과학연구소, 마투 그로수 연방대, 노르웨이 국립생명과학대, 콜롬비아 알렉산더 폰 훔볼트 생물자원연구소, 포르투갈 포르투대가 참여했다. 이 같은 연구 결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 11월 12일자에 실렸다.실제로 우리 주변에서도 예전에 흔히 볼 수 있었던 참새, 까치 소리를 듣기 어려워졌고 심지어 ‘닭둘기’라는 별명을 갖고 도심 곳곳을 날아다니던 비둘기마저도 눈에 띄게 줄어들고 있다. 미시간대, 시카고 필즈박물관 공동연구팀도 북미 지역 52종의 철새 7만 716마리를 2년 동안 추적조사하고 40년 뒤 개체수와 몸집을 컴퓨터 시뮬레이션으로 예측한 결과 개체수는 절반 이하로 줄고 크기는 더 작아질 것이라고 2020년 초 발표한 바 있다. 대표적인 열대우림인 남미 아마존 지역에 서식하는 조류들의 종류와 개체수가 지난 40년 동안 꾸준히, 대량으로 감소돼 왔다는 연구 결과도 계속 나오고 있다. 이번 연구팀은 완전히 다른 기후대를 오가는 철새들과 달리 한자리에 머물러 서식하는 텃새에게도 기후변화가 영향을 미치는지 주목했다. 연구팀은 1979년부터 2019년까지 벌목 같은 이유로 파괴되지 않은 아마존 밀림 지역을 골라 해당 지역에서 볼 수 있는 텃새 77종 약 1만 1000마리의 무게, 크기, 날개 길이 등 신체지수를 측정하고 온도, 습도, 우기 및 건기기간 등의 기후데이터와 비교했다. 연구 결과 대부분 아마존 텃새종들은 40년 동안 평균 몸무게가 8~10% 줄어든 것으로 확인됐다. 몸무게가 줄어드는 시기는 평균기온이 1~1.65도 상승했을 때와 일치한 것으로도 나타났다. 또 몸무게와 몸집은 줄어든 대신 날개 길이는 최대 4%가량 늘어난 것으로 확인됐다. 몸이 작아지고 날개가 길어지는 체형의 변화는 더워지는 날씨에 대응해 체내 열을 쉽게 방출시킬 수 있고 힘을 덜 들이고 비행할 수 있기 때문이라고 연구팀은 설명했다. 생태학자들은 조류의 크기와 형태의 변화가 기후변화에 대한 진화적 적응인지, 단순히 기온 상승에 대한 생리학적 반응인지 명확히 분류할 수는 없지만 분명한 것은 더운 열대지역에 사는 동물들도 기후변화로 인한 온도 스트레스를 받고 있다고 강조했다. 이달 초 ‘네이처 커뮤니케이션스’에는 영국 이스트앵글리아대 생명과학부를 중심으로 유럽 14개국 30개 연구기관이 참여한 국제공동연구팀이 유럽과 북미 24개국에서 25년 동안 수집한 조류의 종류와 개체수, 새소리 녹음 파일을 비교분석한 결과 최근 10년 동안 기후변화 때문에 새의 종과 개체수가 감소하면서 자연의 ‘음풍경’(soundscape) 다양성까지 줄어 조용해지고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 이번 연구를 이끈 필립 스타우퍼 루이지애나주립대 교수는 “이번 연구를 포함해 과학자들이 강조하는 것은 기후변화가 먼 미래 일이 아닌 지금 일어나고 있는 일이라는 점”이라며 “새들의 감소는 단순히 조류라는 동물이 줄어드는 것이 아니라 동식물 전체에서 나타나는 보편적인 현상으로 봐야 한다”고 경고했다.

코로나19 상황이 길어지면서 위생, 감염, 편리함 등의 이유로 일회용 플라스틱 용기 사용이 급증했다. 이 때문에 플라스틱 폐기물이 증가하는 동시에 이것들이 분해돼 잘게 쪼개지면서 발생하는 미세플라스틱의 공습도 만만찮다. 이런 가운데 국내 연구진이 우리 밥상에 오르는 다양한 농작물도 초미세플라스틱 오염에 안전하지 않다는 충격적인 연구결과를 내놨다. 한국화학연구원 안전성평가연구소, 한국과학기술연구원(KIST), 포스텍 공동연구팀은 초미세플라스틱과 중금속 등이 섞인 복합오염 토양에서 자란 식물체에는 초미세플라스틱이 뿌리를 통해 흡수되고 더 잘게 쪼개져 축적될 수 있다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 영국왕립화학회에서 발행하는 화학분야 국제학술지 ‘환경과학-나노’ 표지논문으로 실렸다. 미세플라스틱은 크기 5㎜ 이하 합성고분자화합물이며 100㎚(나노미터) 이하는 초미세플라스틱으로 구분한다. 생성 방법에 따라 1차 미세플라스틱, 2차 미세플라스틱으로 구분된다. 1차 미세플라스틱은 세안제나 치약 등에 들어간 미세한 스크럽제처럼 미세플라스틱 형태로 만들어진 것을 말하고 2차 미세플라스틱은 플라스틱 제품 사용과정이나 버려진 뒤 조각나고 파편화된 것을 말한다. 이번 연구에 앞서 상추, 밀 같은 농작물 내부로 초미세플라스틱이 흡수될 수 있다는 연구결과가 발표되기도 했다. 이번 연구에서는 식물 내부로 2차 미세플라스틱이 쉽게 흡수되고 복합오염된 토양 속에 있는 중금속 성분은 일반 중금속 오염 토양보다 15% 가량 더 많이 흡수된다고 밝혀졌다. 연구팀은 중금속인 카드뮴과 폴리스티렌(PS) 나노입자로 복합오염시킨 토양에서 애기장대라는 식물을 키우는 실험을 했다. 21일 뒤 뿌리와 잎의 횡단면 세포를 투과전자현미경으로 관찰했다. 그 결과 세포내 초미세플라스틱 입자 크기는 평균 30㎚로 땅 속에 처음 집어넣은 50㎚보다 작고 입자가 더 거칠게 변화된 것이 확인됐다. 이는 식물 대사작용을 통해 초미세플라스틱이 더 잘게 쪼개졌다는 것을 의미한다. 이렇게 잘게 쪼개진 초미세플라스틱은 인체에 유입될 경우 세포 속에 축적될 가능성도 크다. 국내 농작물 재배시 햇빛을 차단해 온도유지, 증발산 감소, 잡초방제 등을 위해 흙 위에 덮는 까맣고 얍은 플라스틱 필름(멀칭필름)이 연간 70만t 가량 쓰이고 있는데 미세화돼 땅 속에 유입되고 축적되는 것으로 알려져 있다. 안전성평가연구소 환경독성영향연구센터 윤학원 박사는 “이번 연구는 다양한 오염물질로 복합오염된 토양에서 경작된 농작물이 먹이사슬 최상위 포식자인 인간에게 유해한 영향을 줄 수 있다는 것을 명확히 보여주고 있다”라며 “이번 연구를 근거로 국내 유통 농산물의 초미세플라스틱 흡수와 오염도 조사가 필요하다”라고 말했다.

“매너가 사람을 만든다.” 14세기 영국 신학자 위컴의 윌리엄이 처음 쓴 말이지만 우리에겐 영화 ‘킹스맨’의 대사로 더 잘 알려져 있다. 후천적으로 습득한 예의범절이 타고난 기질을 바꿀 수 있다는 신념이 반영된 것이다. 20세기 들어 생물학, 특히 유전학이 급속도로 발전하면서 후천적인 환경 변화가 유전자의 힘을 이길 수 없다는 생각이 지배적이었다. 그렇지만 2005년 미국 워싱턴주립대 마이클 스키너 교수의 연구를 시작으로 DNA, RNA 같은 타고난 유전적 요소들의 기본구조가 변하지 않고도 생활습관, 환경 변화 같은 후천적 요인만으로 단백질의 화학적 변화가 발생해 개체에 영향을 미칠 뿐 아니라 후손에게 유전될 수 있다는 사실이 증명되기 시작했다. 후성유전학(Epigenetics) 연구 결과들이다. 후성유전학을 뒷받침하는 재미있는 연구 결과가 최근 또 하나 발표됐다. 미국 펜실베이니아대 의대 세포·발달생물학과, 후성유전학연구소, 독일 프라이부르크대 의대 신경병리학연구소 공동연구팀은 특정 종의 개미는 환경에 따라 개체는 물론 집단의 구조와 기능을 바꿀 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 연구 결과는 저명한 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 11월 5일자에 실렸다.벌과 함께 사회적 동물을 대표하는 개미에게 각인된 유일한 유전자의 명령은 지위에 따라 다른 사회적 행동을 해야 한다는 것이다. 여왕개미는 알을 낳아 조직을 유지하고 일개미들은 먹이를 찾고 침입자를 막아 알과 조직을 지키고 유지하는 역할을 하는 것도 이 때문이다. 그런데 유전적으로 똑같은 암컷인 여왕개미, 일개미가 어떤 메커니즘으로 계급이 구분되고, 각자의 지위와 역할에서 벗어나지 않는진 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 몸길이의 6~7.5배나 먼 거리를 뛰고 자신보다 두 배나 큰 먹잇감을 쓰러뜨리는 ‘인도점핑개미’라는 종이 이 같은 궁금증을 풀어 줄 것으로 보고 주목했다. 이 개미들은 여왕개미가 후계 없이 죽을 경우 조직이 해체돼 사라지는 것이 아니라 일개미 중 알을 낳을 수 있는 ‘생식 일개미’(gamergate) 중 하나가 뇌 크기를 20~25%까지 줄이고 여왕개미를 대신한다. 연구팀이 다양한 실험을 한 결과 인도점핑개미 집단의 여왕개미와 생식 일개미의 체내에는 ‘유약호르몬’과 ‘엑디손’이라는 물질의 분포가 다르고 이것이 ‘Kr-h1’ 단백질에 변화를 준다는 사실을 밝혀냈다. 사람의 성호르몬에 해당하는 엑디손은 곤충 탈피와 성장에 관여하는 물질이다. 유약호르몬 역시 성장과 탈피를 조절하는 물질인데 ‘청소년 호르몬’이라고도 불리는 것처럼 유충 상태를 유지시키는 역할을 한다. 두 종류의 호르몬에 영향을 받는 Kr-h1 단백질이 개미 사회의 계급 결정에 중요한 역할을 한다는 것이다. 호르몬양의 변화로 Kr-h1 단백질을 활성화하면 생식 일개미는 뇌 크기를 줄이고 여왕개미로 행동한다. 반대로 여왕개미에게 이 단백질을 비활성화하면 일개미처럼 행동한다. 단백질 하나로 달라진 역할을 개미 사회가 수용한다는 사실도 확인했다.여왕개미가 사라지는 위기 상황에 맞닥뜨리면 인도점핑개미 중 가장 큰 생식 일개미의 몸속에서 호르몬의 분포가 자연스럽게 변화되면서 Kr-h1 단백질이 활성화되는 것이다. 연구를 이끈 펜실베이니아대 의대 로베르토 보나시오 교수(계산생물학)는 “이번 연구의 핵심 메시지는 후성유전학 연구들에서 보였던 것처럼 환경 변화가 유기체의 행동과 기능을 변화시킬 수 있다는 점”이라며 “쉽게 말하면 모든 개체 안에는 지킬 박사와 하이드가 공존하는데 환경에 따라 어떤 것을 활성화시킬지 결정하는 스위치가 켜지거나 꺼진다는 것”이라고 설명했다. 시중에 나와 있는 자기계발서들을 보면 많은 경우 ‘주변 환경을 바꾸거나 태도를 바꾸면 자기 자신이 바뀌고 결국 성공할 수 있다’는 내용이 담겨 있다. 대부분 책들은 개인의 경험을 나열하고 있지만 이번 연구 결과를 보면 과학적으로도 어느 정도 근거가 있는 셈이다.

우리은하 밖에 위치한 젊은 성단 내에서 블랙홀이 새로운 방식으로 발견됐다. 최근 영국 리버풀 존 무어스 대학 등 공동연구팀은 유럽남방천문대(ESO)의 초대형망원경(VLT)에 설치된 광시야 분광 관측기(MUSE)를 통해 처음으로 블랙홀을 관측했다고 밝혔다. 이번에 발견된 블랙홀은 우리은하와 가장 이웃한 대마젤란은하 안에 있는 성단 NGC 1850 속에서 확인됐으며 지구와의 거리는 약 16만 광년이다. 이 블랙홀은 태양의 11배 질량을 가진 소형이며 또한 그 주위에서 태양 질량의 5배 정도인 항성도 발견됐다. SF영화의 소재로 간혹 등장하는 블랙홀은 질량이 매우 큰 별의 진화 마지막 단계에서 만들어지며 강력한 중력으로 모든 것을 빨아들이는 시공간 영역을 말한다. 특히 블랙홀은 빛 조차도 흡수하기 때문에 직접 관측할 수 없다. 다만 전문가들은 블랙홀이 강력한 중력으로 주변에서 많은 물질을 흡수하면서 제트(jet)라는 강력한 물질의 흐름을 방출한다는 사실을 통해 그 존재를 확인한다.이번에 연구팀은 블랙홀의 강한 중력이 인근 항성의 형상을 왜곡시킬 뿐 아니라 그 궤도에도 영향을 미친다는 사실을 밝혀내 블랙홀의 존재를 추측할 수 있었다. 　 　 연구를 주도한 리버풀 존 무어스 대학 천체물리학 연구소 사라 사라시노 박사는 "우리의 연구는 마치 셜록 홈즈가 범죄의 실수를 추적하는 것과 유사하다"면서 "블랙홀의 존재에 대한 증거를 찾기위해 한 손에 '돋보기'를 들고 성단의 별들을 조사한다"고 설명했다. 　 이어 "대부분의 항성질량 블랙홀은 X선이나 중력파를 통해 존재를 드러내지 않는다"면서 "주변 별의 움직임을 연구해 유령같은 블랙홀의 징후를 찾아냈다는 점에서 의미가 있다"고 덧붙였다.

코로나19가 확산된 지난해부터 한국뿐만 아니라 많은 나라에서 배달음식 주문이 폭증했다고 합니다. 그 때문에 일회용 플라스틱 용기 사용이 늘어나면서 환경에 부담을 주고 있다고도 하지요. 음식을 주문할 때는 일단 먹을 것을 정하고 스마트폰 배달 애플리케이션(앱)에 올라온 별점이나 이용 후기를 보고 가게를 결정하는 사람이 많습니다. 다른 나라 사람들은 어떤 기준으로 음식점을 선택할까요. 프랑스와 함께 미식의 나라로 알려진 일본 연구자들이 궁금증을 풀기 위해 나섰습니다. 일본 홋카이도대 심리학과와 통계학과 공동연구팀은 고객들의 음식점 선택 기준을 파악하기 위한 실험을 했습니다. 그 결과 많은 사람이 오랜 전통이 있는 식당을 선호하는 것으로 확인됐습니다. 오랜 세월 동안 자리를 지킬 수 있었던 이유가 있다고 생각하는 것이지요. 이번 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 11월 11일자에 실렸습니다. 경영학이나 행동경제학 연구를 보면 고객의 상품 평가에 영향을 미치는 요소들은 다양합니다. 제품에 대한 고객의 기대에 부합하는 브랜딩이나 라벨링이 중요하다는 것은 잘 알려져 있습니다. 연구팀은 일본의 전통음식인 메밀국수(소바) 식당과 화과자 판매점을 대상으로 실험했습니다. 일본의 많은 메밀국수, 화과자 전문점들이 광고를 할 때 창업연도를 중요하게 여긴다는 사실에 착안한 것입니다. 연구팀은 메밀국수, 화과자 전문점들만 모아 놓은 가상의 음식 사이트를 만들었습니다. 사이트 곳곳에 설립연도가 없는 가게도 섞어 놨습니다. 성인남녀 34명에게 메밀국수와 화과자를 주문하도록 한 뒤 가게를 선택한 이유와 예상되는 음식의 질에 대한 설문조사를 실시했습니다. 그 결과 설립연도가 오래된 메밀국수와 화과자 가게들이 주로 선택받았고 설립연도를 표시하지 않은 곳은 선택받지 못했습니다. 오랜 전통을 가진 집일수록 고객들의 맛에 대한 기대감이 높고 다른 사람들에게도 추천하고 싶어 하는 것으로 나타났습니다. 전통음식이 아닌 패스트푸드 같은 현대 음식들도 설립연도가 오래된 가게를 선호할까요. 연구팀은 피자, 햄버거, 스파게티, 와인을 판매하는 가상의 음식 사이트를 만들어 성인남녀 136명을 대상으로 실험했습니다. 실험 결과 이번에는 메밀국수와는 달리 창업한 지 1년 안팎인 가게들을 많이 선택했고 가게에 대한 평가도 호의적이었다고 합니다. 연구를 주도한 홋카이도대 가와하라 준이치로 교수(인지심리학)는 “이번 연구를 통해 온라인에서 고객들에게 영향을 미치는 중요한 요소가 설립연도라는 것을 알 수 있었다”며 “음식의 종류에 따라 광고 전략을 달리해야 할 필요가 있다”고 밝혔습니다. 한국은 경제개발협력기구(OECD) 회원국 중에서 자영업 비율이 25%로 가장 높다고 합니다. 특히 음식 관련 자영업은 창업만큼 폐업도 많은 것으로 알려져 있습니다. 그러다 보니 이번 실험에서처럼 오랜 전통을 가진 식당이 많지 않아 우리나라에서는 식당을 고를 때 별점과 후기를 기준으로 하는 경우가 많은 것 같습니다. 그렇지만 음식을 제공받고 그럴듯한 리뷰를 올리는 ‘인플루언서’까지 끼어들면서 별점과 리뷰만 믿고 주문했다가 실패하는 경우도 많습니다. 한 끼 맛있게 먹기도 쉽지 않은 세상입니다.

과학자들이 코로나19와 그 변이 그리고 다른 모든 종류의 코로나바이러스로부터 인간을 보호할 수 있는 항체를 발견해냈다. ‘DH1047’로 명명된 이 항체는 바이러스의 세포에 결합해서 그것을 중화해 복제를 막는다. 이는 감염을 예방하는 것은 물론 이미 코로나에 감염된 환자를 치료하는 데도 효과적이다. 미 노스캐롤라이나대 채플힐캠퍼스(UNC)와 듀크대 공동연구진은 현재의 코로나19 팬데믹(전염병의 세계적 대유행)과 미래의 다른 바이러스 대유행을 막는 데 도움이 될 가능성이 있는 중요한 항체를 발견했다고 밝혔다. 듀크대 인간백신연구소(DHVI) 소장이자 이 연구의 공동저자인 바턴 헤인스 박사는 성명에서 “이 항체는 현재의 전염병에 치료제가 될 가능성이 크다”면서 “또다른 코로나바이러스가 자연의 동물 숙주에서 인간으로 뛰어든다면 그때 미래의 발병에도 이용할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 연구진은 2000년대 초 사스를 일으켰던 원래의 사스바이러스(SARS-CoV-1)에 감염된 환자와 현재의 코로나19를 일으키는 코로나바이러스(SARS-CoV-2)에 감염된 환자의 혈액을 분석, 항체를 분리해 1700개 이상의 항체를 확인했다. 그중 50개의 항체는 코로나바이러스뿐만 아니라 사스바이러스에 결합할 수 있는 능력을 지닌 것으로 확인됐다.추가 분석 결과, 이들 교차 결합 항체 중 ‘DH1047’이라는 항체가 특히 강력한 것으로 나타났다. 이는 인간을 감염시키는 두 바이러스 외에도 다수의 동물 코로나바이러스에 결합할 수 있었기 때문이다.이에 대해 헤인스 박사는 “이 항체는 코로나바이러스가 수많은 변이를 거쳐 보존한 부분과 결합한다”면서 “결과적으로 이는 광범위한 코로나바이러스를 중화시킬 수 있다”고 말했다. 이 항체는 쥐를 대상으로 한 시험에서 쥐가 코로나바이러스에 노출돼도 코로나에 감염되는 것을 막고 심지어 전염성이 강한 델타 변이를 포함해 모든 종류의 변이에도 효과가 있는 것으로 나타났다. 뿐만 아니라 미래에 인간을 감염시킬 가능성이 있다고 여겨지는 다른 코로나바이러스에 대해서도 시험을 진행한 결과 이들 바이러스는 이 항체에 의해 중화됐다. UNC의 역학 교수이자 이 연구의 공동저자인 랠프 배릭 박사는 “이번 결과는 변이를 예방하고 기존의 코로나바이러스로부터 폭넓은 보호를 제공하는 보편적 백신 전략의 합리적 설계를 위한 본보기를 제공한다”고 말했다. 게다가 이 항체는 이미 감염된 쥐에서도 폐와 관련한 증상의 심각성을 줄이는 데 효과가 있는 것으로 나타났다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘과학 중개 의학’(Science Translational Medicine) 11월 2일자에 실렸다.

지구상에서 가장 부지런한 생물로 손꼽히는 개미로부터 영감을 얻어 만든 로봇 개미가 등장했다. 미 노트르담대, 조지아공대 공동연구진은 단순하지만 효과적으로 장애물과 지형을 개별 또는 집단으로 극복하는 군집 가능 4족 보행 로봇을 개발했다.길이 15㎝나 20㎝의 이 로봇은 임무를 혼자 할 수 없는 경우 동료 로봇들과 서로의 몸을 연결하는 방식으로 작업을 수행한다. 이에 대해 개발 연구를 주도한 야스민 오즈칸아이딘 노트르담대 로봇공학과 교수는 “로봇 개미는 우주 탐사 분야에서 가장 효과적으로 활용할 수 있다. 작고 저렴하기 때문”이라면서 “크기나 무게는 우주 탐사를 위해 고려해야 할 사항이라서 이런 종류의 로봇 시스템은 우주여행에 이상적”이라고 설명했다. 이어 “군집 크기에는 상한이 없어 필요에 따라 계속 추가할 수 있다”고 덧붙였다.연구진에 따르면, 4족 보행 로봇은 거친 지형이나 좁은 공간과 같이 도전적인 환경을 극복할 수 있고 다리의 사용은 효과적인 신체 지지력을 제공해 신속한 기동성을 가능하게 해 장애물을 쉽게 극복하게 해준다. 하지만 소형 로봇의 경우 자연환경에서 이동성 문제에 직면해 이동과 성능이 떨어질 수 있다. 우주 탐사에서 흔히 사용하는 바퀴 달린 로봇 역시 고르지 못한 지형 탓에 방해를 받을 수 있다. 연구진은 코로나19 팬데믹 봉쇄 조치 기간 실험을 해야 했기에 집에서 일하고 당장 구할 수 있는 재료를 사용해야만 했다. 따라서 이들 로봇은 3D프린터를 사용해 인쇄하고 일반적인 장난감 가게에서 구할 수 있는 모터가 장착됐다. 오즈칸아이딘 교수는 “3D프린터와 몇백 달러만 있으면 누구나 만들 수 있다”면서 “다리의 유연성은 로봇이 어떤 장애물도 곧바로 지나갈 수 있게 도와준다”고 말했다.이들 로봇은 나뭇잎이나 도토리 등 식물이 있는 야외 환경뿐만 아니라 카펫이나 계단 등 실내 환경에서 이동하는 임무를 수행했다. 또 다양한 환경에서 물건을 운반하는 작업도 수행했다. 실제로 연구진은 보고서를 통해 이들 로봇은 주어진 모든 임무를 수행할 수 있었다고 밝혔다. 자세한 연구 성과는 로봇공학 전문 학술지 ‘사이언스 로보틱스’(Science Robotics) 최신호에 실렸다.

지금까지 약 2만6000t의 코로나19 관련 플라스틱 폐기물이 세계 바다에 유입된 것으로 보인다는 충격적인 연구 결과가 나왔다. 이는 2층버스 2000대 이상에 해당하는 것으로 전해졌다. 영국 일간 가디언 8일자 보도에 따르면, 중국 난징대와 미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스(UC 샌디에이고) 공동연구진은 코로나 관련 플라스틱 쓰레기가 해수를 따라 표류하며 점차 작게 조각나 해안이나 해저에 안착하는 과정을 시뮬레이션해주는 컴퓨터 모델을 개발했다. 이 모델은 플라스틱이 어떻게 바람에 의해 바닷물과 함께 움직이고 수면에 뜬 채 햇빛의 열화로 부스러져 미세플라스틱으로 변해 플랑크톤을 오염시키고 해안으로 밀려오거나 해저로 가라앉는지를 보여준다. 이 모델에 따르면, 지난해 1월 코로나19 팬데믹(전염병의 세계적 대유행) 초기부터 지난 8월 중순까지 세계 193개국에서 개인보호장비(PPE) 등 코로나 관련 플라스틱 쓰레기가 약 840만t 발생했으며, 그중 2만5900t 이상의 쓰레기가 세계 바다로 유입된 것으로 나타났다. 이에 대해 연구진은 “문제가 되고 있는 코로나 관련 플라스틱 쓰레기 대부분(73%)은 병원 시설에서 발생하는 의료 폐기물로부터 나온 것”이라고 지적하면서 “이는 아마존 등 온라인쇼핑 대기업이 판매하는 PPE와 이를 포장하는 플라스틱 양을 과소평가할 만큼 많은 것”이라고 설명했다.PPE에는 일회용 마스크와 장갑, 페이스실드 그리고 수술용 가운 등이 있는데 이번 연구에서 언급한 코로나 관련 플라스틱은 PPE뿐만 아니라 이런 제품을 담기 위해 사용하는 모든 플라스틱 포장재와 코로나 검사 키트까지 포함한다.이 연구에서는 코로나 관련 플라스틱 쓰레기의 대부분이 강에서 바다로 유입되고 있는 것으로 나타났다. 그중에서도 특히 아시아의 샤트알아랍강(5200t)과 인더스강(4000t), 양쯔강(3700t) 그리고 갠지스강 및 브라마푸트라강(2400t)이 1위부터 4위까지 차지했다. 이는 이들 강에서 나온 많은 코로나 관련 플라스틱 쓰레기가 각각 페르시아만과 아라비아해, 동중국해 그리고 벵골만으로 흘러 들어가고 있다는 것이다. 다음으로는 흑해로 흘러가는 유럽의 다뉴브강(1700t)가 뒤를 잇고, 오호츠크해로 흘러가는 아시아의 아무르강(헤이룽강·1200t) 순으로 확인됐다. 연구진은 또 코로나19 발생 사례를 대륙별로 분리한 강으로 유입되는 코로나 관련 플라스틱 쓰레기 수준과 비교했다. 그 결과 아시아는 세계 코로나 발생 사례의 31.2%, 코로나 관련 플라스틱 폐기물 배출량의 46.3%로 두 가지 모두에서 가장 큰 비중을 차지하는 것으로 나타났다. 이에 대해 연구진은 “이런 결과는 인도나 중국과 같은 개발도상국의 의료폐기물 처리 수준은 북아메리카나 유럽 선진국의 처리 수준보다 낮다는 점을 반영하고 있다”고 지적했다. 그러면서 바다로 유입된 코로나 관련 플라스틱 쓰레기는 대부분 앞으로 3~4년 안에 해안이나 해저에 안착할 것이라고 추정했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘미국국립과학원회보’(PNAS) 최신호에 실렸다.

국내 연구진과 산업계가 힘을 모아 디스플레이용 저온 포토레지스트 공정기술을 개발하고 제품까지 상용화하는데 성공했다. 2019년 일본의 수출제한 조치 이후 소·부·장(소재·부품·장비) 분야 자립에 성공한 대표적 사례라고 평가받고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI) 실감디스플레이연구실과 SKC 하이테크앤마케팅, 동진쎄미켐 공동연구팀은 100도 이하의 공정온도에서 픽셀 크기가 3㎛(마이크로미터) 이하로 만들 수 있는 소재기술을 개발하고 이를 OLED 마이크로디스플레이에 적용하는데 처음으로 성공했다고 9일 밝혔다. 컴퓨터나 스마트폰 등에 쓰이는 디스플레이는 빛을 받으면 화학적 특성이 달라지는 포토레지스트라는 소재로 얇은 막에 세밀한 픽셀을 형성시켜 화면을 표시한다. 포토레지스트는 디스플레이 제조에 반드시 필요하지만 공정이 까다로와 그동안 수입제품에 의존해왔다. 2019년 7월 일본이 소재, 부품, 장비분야에서 수출규제를 시작하면서 어려움을 겪자 연구팀은 고해상도 컬러 포토레지스트 소재 개발에 나섰다. 기존에는 200~300도 이상의 고온에서 포토레지스트 소재 공정이 진행됐다. 기존의 LCD는 유리막 때문에 고온 공정이 가능했지만 OLED는 고온에서는 발광다이오드에 문제가 생길 수 있기 때문에 저온 공정이 필요했다. 연구팀은 빛의 삼원색인 빨강, 파랑, 초록색을 가진 포토레지스트 핵심원료 밀베이스를 국산화하고 이를 적절히 배합하면서 100도 이하 저온에서도 색이 균일하게 도포되는 포토레지스트 소재를 만들었다. 이는 일본 기업에서도 개발하지 못한 기술이다. 연구팀은 이렇게 만들어진 포토레지스트 소재를 웨어러블 기기에 적합한 0.7인치 크기의 마이크로디스플레이 OLED에 적용했다. 한 픽셀당 크기는 3㎛ 이하로 1인치 당 2300개 픽셀을 밀집시켜 초고해상도 패널을 만드는데 성공했다. 연구팀은 추가 연구를 통해 1인치당 3000개 이상의 픽셀이 들어갈 수 있는 초고해상도 패널을 개발 중에 있다. 연구를 이끈 조남성 ETRI 책임연구원은 “이번 기술은 정부의 지원 하에 기업과 국가연구기관이 함께 연구를 진행해 원천소재의 국산화를 이루는데 성공했다는데 큰 의미가 있다”라며 “이번 저온 포토레지스트 기술로 한국이 디스플레이 산업 종주국의 지위를 유지하는 한편 소부장 자립에 도움이 되길 바란다”고 말했다.

우리나라 기저 에너지원 중 상당 부분을 차지하면서 원천적으로 ‘탄소 제로’인 원자력발전 없이 단시일 내에 탄소중립을 달성하기는 어려울 것으로 보인다. 하지만 기존 원자력발전은 안전에 대한 대중의 우려와 사용후핵연료 발생이라는 근본적인 문제를 지니고 있다. 최근 이런 원자력발전의 문제를 해결할 수 있는 다양한 유형의 4세대 원자력발전시스템 연구가 진행 중이다. 이 중 최근 주목하고 있는 기술이 용융염원자로(MSR)다. MSR은 핵연료 물질인 우라늄, 토륨 등을 용융염에 녹인 뒤 용융염을 핵연료와 냉각재로 사용하는 원자로를 말한다. 위험이 감지되면 핵연료가 저절로 굳어 중대 사고를 원천적으로 차단하며 고효율의 전력 생산뿐 아니라 차세대 그린 수소 생산 등 다양한 분야에도 활용 가능하다. 특히 핵연료의 사용주기가 20년 이상이고 소형 모듈화가 가능해 해상 수송 분야에 대한 탄소 배출 규제를 강화하는 세계적 흐름에 따라 새로운 개념의 해양선을 위한 미래기술로도 각광받고 있다. 국내에서도 지난 6월 한국원자력연구원과 삼성중공업이 손을 잡고 MSR을 활용한 탄소제로 원자력추진선 개발을 목표로 공동연구 관련 협력협약을 체결한 바 있다. 세계 최고 수준의 선박기술과 원자력기술을 동시에 갖고 있는 국내 기술력이라면 최초의 4세대 원자로 기반 추진선이 한국에서 나올 수 있다. 우리 MSR 기술이 탄소중립 시대의 게임체인저가 되길 기대한다.

과학기술의 발달로 암 치료기법도 날로 환자친화적으로 바뀌고 있다. 그렇지만 여전히 암 치료에 있어서 많이 사용되는 것은 외과수술, 화학요법, 방사선 요법이다. 다른 치료법도 마찬가지지만 방사선 요법 역시 암조직 이외 정상조직의 손상을 최소화하려고 하지만 그 영향을 정확히 파악하기는 어려웠다. 국내 연구진이 자기공명영상(MRI)을 이용해 치료효과를 한 눈에 파악할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국원자력의학원 방사선의학연구소, 조선대병원 영상의학과, 경희대 임피던스영상신기술연구센터 공동연구팀이 MRI의 도전율을 이용해 방사선 항암치료 이후 조직변화를 영상화하고 정량화할 수 있는 방법을 찾았다고 8일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 종양학 분야 국제학술지 ‘캔서스’에 실렸다. 도전율은 물체에 전류가 흐르는 정도를 알려주는 물리량으로 사람의 몸은 조직 구성 이온 농도와 이동도에 따라 생체 내 도전율이 다르게 나타나는 것으로 알려져 있다.이전에도 MRI를 활용해 방사선 항암치료 효과를 평가하는 방법이 있었지만 민감도가 낮아 치료효과를 정확히 알 수는 없었다. 이에 연구팀은 MRI 기반 도전율 영상을 이용해 방사선 치료효과를 파악할 수 있는 방법을 찾아냈다. 방사선 치료는 조직성분의 이온화를 유발해 방사선을 쪼인 조직은 그렇지 않은 조직보다 이온이 많이 생성되고 그로 인해 도전율이 눈에 띄게 증가한다. 실제로 뇌암을 유발시킨 생쥐를 이용해 방사선 조사선량과 노출시간을 변화시키면서 도전율 변화를 영상으로 관찰했다. 그 결과 도전율 차이에 따라 암의 크기와 정상조직 변화를 한 눈에 파악해 이전보다 방사선 항암치료의 효과를 쉽게 파악할 수 있었다. 박지애 원자력의학원 박사는 “이번 연구를 통해 방사선 치료에 대한 정량화와 주변 정상조직의 손상 등을 영상을 통해 손쉽게 파악할 수 있게 됨에 따라 암 환자의 치료과정을 상세히 모니터링해 향후 치료방향을 정하는데도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

코로나19와 함께 살아가는 ‘위드 코로나’가 시작되면서 한국을 비롯한 많은 나라들이 코로나19 백신접종률을 높이기 위해 박차를 가하고 있다. 한국은 11월 7일 기준 백신 1차 접종률은 80.9%, 백신 완전 접종률은 76.6%에 이르고 있다. 그렇지만 코로나19 백신 최대 생산국이자 백신 접종을 가장 먼저 시작한 미국은 1차 접종률 66.28%, 완전 접종률 57.09%에 머물고 있다. 미국에서 이처럼 백신접종률이 낮은 이유가 무엇인지 파악하기 위해 보건학자와 통계학자들이 조사에 나섰다. 미국 뉴욕시립대 공중보건·보건정책대, 에머슨대 통계학부, 스페인 바르셀로나대 국제보건연구소 공동연구팀은 코로나19 백신 접종을 꺼리는 사람들의 절반 이상이 코로나19보다 백신이 더 위험하다고 믿고 있으며 이 같은 믿음을 바꿀 생각이 없는 것으로 확인됐다고 7일 밝혔다. 특히 이들은 정치적 성향이 보수에 가깝고 저소득, 육체노동에 종사하는 경우가 많은 것으로 조사됐다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 11월 5일자에 실렸다. 연구팀은 지난 4월 미국의 18세 이상 성인남녀 6073명을 대상으로 코로나19 백신 접종에 대한 태도를 조사했다. 설문 대상자는 뉴욕, 로스앤젤레스, 시카고 등 대도시는 물론 시골지역까지 미국 전역에서 골랐다. 조사 결과 설문 대상자 5명 중 1명 꼴인 21.4%가 코로나 백신을 결코 맞지 않겠다는 완강한 태도를 갖고 있는 것으로 나타났다. 백신접종을 꺼리는 태도는 대도시 거주자들보다는 시골지역 거주자들에게서 많이 나타나났다. 백신접종을 거부하는 이유는 백신의 안전성에 대한 우려 때문이었다. 백신접종 거부자들도 82% 이상이 코로나19가 건강에 심각한 건강상 위협이라는 점에는 동의했지만 백신이 더 위험하다고 생각하는 것으로 나타났다. 또 백신이 코로나19를 예방해줄 수 없다고 생각하는 사람도 15% 이상인 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면 백신 거부자들은 정치적 성향이 보수적이고 저소득층, 육체노동에 종사하는 사람들이 많은 것으로 나타났으며 교육수준, 인종, 연령, 성별은 영향이 없는 것으로 조사됐다. 연구를 이끈 제프리 라자러스 스페인 바르셀로나대 교수는 “미국은 코로나19 백신접종이 가장 먼저 시작됐지만 접종률이 여전히 높지 않은 것은 가짜 뉴스에 쉽게 흔들리며 백신접종을 강하게 거부하는 층이 있기 때문”이라며 “이들을 대상으로 백신 접종률을 높이기 위해서는 금전적 이득 이외에 다른 유인 방법을 고려해야 할 것”이라고 말했다.