콘크리트는 값이 싸면서도 형태를 만들기 쉬우며 강도가 높아 고층 건물 등 현대 건축에서 절대 빼놓을 수 없는 재료다. 그러나 콘크리트의 치명적인 약점은 인장 강도가 약하다는 점이다. 이에 시간이 지나거나 뒤틀리는 충격을 받게 되면 쉽게 균열이 생긴다. 이렇게 생긴 균열로 콘크리트 내부에 물이나 공기가 스며들어 철근을 부식시키는 등 내구성을 떨어뜨리게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 과학자들과 산업계는 오랫동안 ‘스스로 치유하는 콘크리트’를 연구해왔다. 그중의 하나가 미생물을 이용해 균열을 메우는 방식이었다. 그러나 미생물 기반 자가 치유 콘크리트는 커다란 한계가 있다. 이러한 미생물은 스스로 영양분을 만들기 못하기 때문에 균열을 보수하는 물질을 생산하려면 외부에서 끊임없이 영양분을 계속 공급해줘야 한다. 미생물 기반 자가 치유 콘크리트는 균열이 생기면 영양분을 주입하거나 뿌려줘야 하고, 처음 만들 때부터 콘크리트 안에 영양분을 캡슐 형태로 넣기도 한다. 미국 국방부 산하 국방고등연구계획국(DARPA)의 지원으로 텍사스 A&M 대학교의 콩루이 그레이스 진이 이끄는 연구진은 이러한 한계를 해결하기 위해 ‘합성 지의류’에 주목했다. 언뜻 보면 이끼처럼 보이는 지의류는 이끼와 다른 생물군이다. 지의류는 곰팡이와 조류가 공생하며 이룬 복합체로, 식물군에 속하는 이끼와 구분된다. 지의류는 뿌리, 줄기, 잎과 같은 식물적 구조가 없다. 광합성을 하는 조류·남조류는 곰팡이에게 필요한 유기 탄소와 유기 질소를 제공하고, 곰팡이는 조류·남조류에 서식처와 보호막을 제공하는 방식의 공생 관계가 이뤄진 것이 지의류다. 연구진은 대기 중 이산화탄소와 질소를 고정하는 남세균과 이온화된 칼슘을 끌어당겨 다량의 탄산칼슘 침전을 촉진하는 사상균을 이용해 맞춤형 지의류를 설계했다. 탄산칼슘은 생물에서 달걀 껍데기나 조개껍데기, 산호 등의 형태로 나타나는 성분이다. 실험실에서 이뤄진 실험 결과 연구진이 합성해낸 지의류는 다량의 탄산칼슘을 침착시켜 콘크리트 균열을 치유하고 다시 이어붙여 균열이 더 이상 확산하지 않도록 막았다. 화학 반응을 통해 탄산칼슘을 생성해 콘크리트를 생성했던 고대 로마의 콘크리트 균열 보수 과정과 크게 다르지 않다. 미생물 기반 자가 치유 콘크리트와 달리 합성 지의류 기반 콘크리트는 영양분을 따로 공급해줄 필요가 없다. 그저 콘크리트에 서식하며 제 기능을 다할 뿐 사람의 손길을 필요로 하지 않는 것이다. 연구진은 이 지의류가 콘크리트 내에서 실제로 어떻게 균열에 대처하는지 살펴볼 계획이다. 연구진은 “이 결과는 콘크리트 자가 수리를 위한 안정적인 광영양-이영양 시스템을 만들 수 있는 잠재력을 보여줬다”면서 “두 종의 능력을 동시에 활용하고 외부 영양 공급도 필요 없는 방식”이라고 설명했다.

“콩 한 쪽도 나눠 먹는다”라는 우리 속담이 있다. 콩처럼 작은 것 하나도 나눠 먹는다는 것은 서로 돕고 어려울 때 서로에게 힘이 된다는 의미다. 그렇지만, 실제로 자기가 독차지할 수 있는 상황이거나 어려운 상황에서 다른 사람과 음식이나 물건을 나눈다는 것은 쉽지 않은 일이다. 그런데, 최근 과학자들이 바다의 무법자 상어들도 먹이를 독차지하지 않고 나눈다는 사실을 발견해 눈길을 끈다. 미국 하와이대 해양 생물학 연구소, 호놀룰루 종 보존 연구 프로그램(PSP) 공동 연구팀은 난폭하기로 유명한 큰지느러미흉상어(Oceanic whitetip shark)와 뱀상어(tiger shark)가 먹잇감을 사이좋게 나눠 먹는 모습을 관찰했다고 31일 밝혔다. 이 연구 결과는 해양학 분야 국제 학술지 ‘최신 어류 과학’(Frontiers in Fish Science) 5월 29일 자에 실렸다. 큰지느러미흉상어는 평균 길이가 2m에 달하는 멸종 위기종 상어다. 다른 상어들과 어울리지 않는 독립적 성향을 띠며, 이동성이 높고 먼바다에서 주로 생활하기 때문에 연구가 쉽지 않다. 봄이나 여름철에 하와이 빅 아일랜드에서 발견되기도 한다. 또 뱀상어는 평균 3~4m까지 자라는 종으로 1년 내내 하와이 빅 아일랜드 인근에서 서식한다. 그래서 두 종이 시간적으로나 공간적으로 겹치는 경우는 매우 드물다. 연구팀은 2024년 4월 빅 아일랜드 서쪽 해안에서 약 10㎞ 떨어진 지역에서 심하게 부패한 동물 사체를 발견했는데, 그 주변에 큰지느러미흉상어 9마리, 뱀상어 5마리를 목격했다. 크기도 작고 심하게 부패한 사체를 뜯어 먹는 모습이 관찰됐는데, 같은 종의 상어끼리는 물론 서로 다른 종의 상어끼리도 어떤 적대적 행동 없이 먹잇감을 먹는 모습이 관찰됐다. 또 일부 상어들은 수면으로 뜬 사체 찌꺼기를 먹는 모습도 보였다. 이에 대해 상어들이 종과 크기 등이 달라도 사회적 위계를 정확히 인식하기 때문에 다툼이 벌어지지 않는 것일 수 있다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 몰리 스콧 하와이대 박사는 “이번 연구는 서식하는 환경이 완전히 다른 두 종의 상어가 평화롭게 사체를 처리하는 모습을 관찰한 첫 연구”라며 “보통 대양에서 사는 상어들은 사람을 잡아먹는 식인 상어라는 인식이 강하지만 실제로는 청소부 역할이 더 크다는 것을 확인할 수 있었다”라고 말했다.

호암재단이 ‘제35회 삼성호암상 시상식’을 서울 중구 서울신라호텔에서 개최했다고 30일 밝혔다. 이재용 삼성전자 회장은 4년 연속 시상식에 참석, 수상자를 격려하며 인재 중시 철학을 재확인했다. 올해 수상자로 선정된 정종경(62) 서울대 교수(과학상 화학·생명과학 부문)는 이날 “실험실을 함께 이끌어온 연구진들께 감사하다”면서 “우리 연구가 최초의 파킨슨병 치료제 개발로 이어져, 전 세계 수많은 환자들에게 새로운 희망을 줄 수 있기를 바란다”고 수상소감을 전했다. 정 교수와 함께 신석우(47) 캘리포니아대(UC)버클리 교수(과학상 물리·수학 부문), 공학상 김승우(69) 한국과학기술원(KAIST) 명예교수, 의학상 글로리아 최(47) 미국 메사추세츠공과대학(MIT) 교수, 예술상 구본창(72) 사진작가, 사회봉사상 김동해(60) 사단법인 비전케어 이사장 등 각 부문별 수상자는 시상식에서 상장과 메달, 상금 3억원을 수여받았다. 김황식 이사장은 인사말에서 “훌륭한 분들을 수상자로 모시게 된 것을 큰 기쁨이자 자랑으로 생각한다”면서 “학술, 예술, 사회봉사 분야에서 각고의 노력을 다하여 과학기술과 문화예술의 발전에 공헌하고, 고귀한 인간 사랑을 실천했다”고 축하의 말을 건넸다. 특히 올해 시상식에는 지난해 호암상 수상자인 한강 작가의 노벨문학상 수상을 기념하고 한국 문학계를 축하하는 뜻에서 스티브 셈-산드베리 노벨문학상위원회 위원이 노벨재단 대표로 참석해 눈길을 끌었다. 그는 “지난 35년간 호암상은 헌신과 용기로 인류 지식의 경계를 넓혀온 한국계 학자와 과학자들을 꾸준히 조명해 왔다”면서 “서로 다른 의견을 존중하고 공유할 수 있다는 노벨의 신념은 호암상이 추구하는 가치와 견해를 같이한다”고 밝혔다. 호암재단은 노벨상수상자와 호암상수상자를 초청하여 청소년들을 위한 특별 강연회를 오는 7월 부산에서 개최할 예정이다. 삼성호암상은 호암 이병철 선생의 인재제일과 사회공익 정신을 기려 학술·예술 및 사회발전과 인류복지 증진에 탁월한 업적을 이룬 인사를 현창하기 위해 1990년 고 이건희 삼성 회장이 제정했다.

전기차 시대를 연 일등공신은 리튬 이온 배터리입니다. 리튬 이온 배터리는 과거 사용되던 납 축전지에 비해 에너지 밀도가 매우 높고 상대적으로 가벼우며 자가 방전이 일어나는 정도도 작아 전자기기는 물론 자동차용으로 적합합니다. 여기에 전고체 배터리 같은 차세대 배터리가 상용화되면 내연기관에서 전기차로의 전환은 가속도가 붙을 것으로 예상되고 있습니다. 하지만 차세대 전고체 배터리로도 전기 비행기 상용화는 쉽지 않을 것으로 보고 있습니다. 실용적인 전기 비행기 개발을 위해서는 배터리의 에너지 밀도가 1000Wh/kg 이상 되어야 하는데, 현재 주로 사용되는 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 300Wh/kg 이내이고 전고체 배터리도 500Wh/kg 정도를 예측하고 있기 때문입니다. 따라서 과학자들은 자동차를 외에 선박, 기차, 항공기, 트럭 등의 전동화를 위한 차세대 배터리 개발에 나서고 있습니다. 이런 시도들 가운데 하나가 금속 공기 전지입니다. 금속 금속 공기 전지 (metal air battery)는 금속과 공기를 전지의 음극과 양극으로 사용하는 형태의 배터리로 군용으로 상용화된 아연 공기 전지가 대표적 사례입니다. 금속 공기 전지는 음극 역할을 하는 금속과 반응이 일어나는 부분만으로 구성되어 있어 에너지 밀도가 높으며 양극인 공기 중 산소와 분리된 덕분에 화재 위험성이 낮습니다. 따라서 전기 비행기에 필요한 1000Wh/kg 이상의 높은 에너지 밀도를 쉽게 달성할 수 있습니다. 하지만 전기를 내놓는 산화 과정과 달리 충전하는 환원 과정이 쉽지 않아 사실상 일차전지로 사용해야 하기 때문에 널리 쓰이지 못하고 있습니다. MIT의 옛-밍 치앙 교수 연구팀은 일반적으로 사용되는 아연이나 리튬보다 훨씬 구하기 쉬운 소듐 (나트륨)을 이용한 소듐 공기 전지 프로토타입을 개발해 에너지 관련 학술지인 줄 (Joule)에 발표했습니다. 소듐은 소금을 통해 매우 쉽게 구할 수 있어 차세대 배터리 소재로 주목받는 물질입니다. 기본적으로 소듐 이온 배터리 형태로 개발이 한창이고 상용화가 시작된 상황이지만, 연구팀은 소듐이 금속 공기 전지 소재로도 유망하다고 보고 연구를 진행했습니다. 연구팀이 개발한 프로토타입은 사실 이차 전지보다는 연료 전지에 가까운 형태입니다. 공기와 액체 소듐이 전지 역할을 하고 그 사이에 있는 고체 세라믹 층이 전해질과 같은 역할을 담당합니다. 투명한 H 형 튜브 안에는 산소를 공급하는 공기와 가열해 액체 상태로 만든 소듐 사이에 다공성 공기 전극과 세라믹 층으로 존재합니다. (사진) 물론 중요한 것은 이런 기술적인 내용보다 에너지 밀도입니다. 연구팀에 따르면 이 프로토타입의 에너지 밀도는 1,700Wh/kg에 달합니다. 하지만 그렇다고 해서 곧 리튬 이온 배터리를 대체할 수 있는 건 아닙니다. 기존의 금속 공기 전지와 마찬가지로 연구팀이 개발한 소듐 공기 전지 역시 방전 후 충전이 쉽지 않다는 한계가 있습니다. 따라서 카트리지 형태로 교체하는 방안을 생각하고 있습니다. 소듐은 쉽게 구할 수 있는 물질인 만큼 소듐 카트리지를 새로 교체해 1차 전지처럼 사용하는 것입니다. 하지만 궁극적으로는 리튬 이온 배터리처럼 충방전이 쉬우면서 에너지 밀도까지 높은 차세대 금속 공기 배터리 개발이 모든 배터리 개발자의 목표일 것입니다. 이를 위해 MIT뿐 아니라 우리나라를 포함한 세계 각국의 과학자들이 연구에 몰두하고 있습니다. 누가 가장 먼저 실용적인 차세대 금속 공기 전지 개발에 성공하게 될지 궁금합니다.

전기차 시대를 연 일등공신은 리튬 이온 배터리입니다. 리튬 이온 배터리는 과거 사용되던 납 축전지에 비해 에너지 밀도가 매우 높고 상대적으로 가벼우며 자가 방전이 일어나는 정도도 작아 전자기기는 물론 자동차용으로 적합합니다. 여기에 전고체 배터리 같은 차세대 배터리가 상용화되면 내연기관에서 전기차로의 전환은 가속도가 붙을 것으로 예상되고 있습니다. 하지만 차세대 전고체 배터리로도 전기 비행기 상용화는 쉽지 않을 것으로 보고 있습니다. 실용적인 전기 비행기 개발을 위해서는 배터리의 에너지 밀도가 1000Wh/kg 이상 되어야 하는데, 현재 주로 사용되는 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 300Wh/kg 이내이고 전고체 배터리도 500Wh/kg 정도를 예측하고 있기 때문입니다. 따라서 과학자들은 자동차를 외에 선박, 기차, 항공기, 트럭 등의 전동화를 위한 차세대 배터리 개발에 나서고 있습니다. 이런 시도들 가운데 하나가 금속 공기 전지입니다. 금속 금속 공기 전지 (metal air battery)는 금속과 공기를 전지의 음극과 양극으로 사용하는 형태의 배터리로 군용으로 상용화된 아연 공기 전지가 대표적 사례입니다. 금속 공기 전지는 음극 역할을 하는 금속과 반응이 일어나는 부분만으로 구성되어 있어 에너지 밀도가 높으며 양극인 공기 중 산소와 분리된 덕분에 화재 위험성이 낮습니다. 따라서 전기 비행기에 필요한 1000Wh/kg 이상의 높은 에너지 밀도를 쉽게 달성할 수 있습니다. 하지만 전기를 내놓는 산화 과정과 달리 충전하는 환원 과정이 쉽지 않아 사실상 일차전지로 사용해야 하기 때문에 널리 쓰이지 못하고 있습니다. MIT의 옛-밍 치앙 교수 연구팀은 일반적으로 사용되는 아연이나 리튬보다 훨씬 구하기 쉬운 소듐 (나트륨)을 이용한 소듐 공기 전지 프로토타입을 개발해 에너지 관련 학술지인 줄 (Joule)에 발표했습니다. 소듐은 소금을 통해 매우 쉽게 구할 수 있어 차세대 배터리 소재로 주목받는 물질입니다. 기본적으로 소듐 이온 배터리 형태로 개발이 한창이고 상용화가 시작된 상황이지만, 연구팀은 소듐이 금속 공기 전지 소재로도 유망하다고 보고 연구를 진행했습니다. 연구팀이 개발한 프로토타입은 사실 이차 전지보다는 연료 전지에 가까운 형태입니다. 공기와 액체 소듐이 전지 역할을 하고 그 사이에 있는 고체 세라믹 층이 전해질과 같은 역할을 담당합니다. 투명한 H 형 튜브 안에는 산소를 공급하는 공기와 가열해 액체 상태로 만든 소듐 사이에 다공성 공기 전극과 세라믹 층으로 존재합니다. (사진) 물론 중요한 것은 이런 기술적인 내용보다 에너지 밀도입니다. 연구팀에 따르면 이 프로토타입의 에너지 밀도는 1,700Wh/kg에 달합니다. 하지만 그렇다고 해서 곧 리튬 이온 배터리를 대체할 수 있는 건 아닙니다. 기존의 금속 공기 전지와 마찬가지로 연구팀이 개발한 소듐 공기 전지 역시 방전 후 충전이 쉽지 않다는 한계가 있습니다. 따라서 카트리지 형태로 교체하는 방안을 생각하고 있습니다. 소듐은 쉽게 구할 수 있는 물질인 만큼 소듐 카트리지를 새로 교체해 1차 전지처럼 사용하는 것입니다. 하지만 궁극적으로는 리튬 이온 배터리처럼 충방전이 쉬우면서 에너지 밀도까지 높은 차세대 금속 공기 배터리 개발이 모든 배터리 개발자의 목표일 것입니다. 이를 위해 MIT뿐 아니라 우리나라를 포함한 세계 각국의 과학자들이 연구에 몰두하고 있습니다. 누가 가장 먼저 실용적인 차세대 금속 공기 전지 개발에 성공하게 될지 궁금합니다.

고래는 바다에 사는 가장 큰 포유류이자, 현존하는 지구상 가장 큰 동물이기도 하다. 그러나 멸종 위기에 처해 있어 국제 포경위원회에서는 1985년부터 상업적으로 고래잡이를 금지하고 있다. 그런데도 암암리에 포경하는 나라들도 있다. 과거 인류는 기름과 고기를 얻기 위해 고래를 사냥했다. 그렇다면, 인류는 언제부터 고래를 사냥했을까. 스페인, 프랑스, 오스트리아, 스위스, 덴마크, 캐나다 6개국 17개 대학과 연구기관으로 구성된 공동 연구팀은 인류는 약 2만년 전부터 고래 뼈를 이용해 도구를 만들어 사용했다고 30일 밝혔다. 이번 연구에는 스페인 바르셀로나 자치대 환경과학기술 연구소, 칸타브리아대, 살라망카대, 오비에도대, 프랑스 파리 국립 자연사박물관, 보르도대, 몽펠리에대, 장 조레스 툴루즈대, 프랑슈 콩테대, 파리 사클레대, 오스트리아 빈대학, 빈 인간 진화·고고 과학 연구소, 스위스 뇌샤텔주 문화 유산·고고학부, 덴마크 코펜하겐대, 캐나다 브리티시 컬럼비아대 과학자들이 참여했다. 이 연구는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 5월 28일 자에 실렸다. 연구팀은 프랑스, 스페인과 접해 있는 비스케이 만 주변 유적지에서 발굴된 뼈 도구 83개와 스페인 산타카탈리나 동굴에서 발굴되니 뼈 90개에 대해 질량 분석법, 방사성 탄소 연대 측정법을 사용해 표본의 연대를 측정하고 분류해 분석했다. 그 결과, 뼈들은 최소 5종의 대형 고래의 것이며, 가장 오래된 것은 1만 9000~2만 년 전으로 거슬러 올라가는 것으로 밝혀졌다. 연구팀에 따르면 이는 인간이 고래 유해를 도구로 사용했다는 가장 오래된 증거다. 이번에 확인된 종은 향유고래, 대왕고래, 참고래, 북대서양긴수염고래, 수염고래 등이다. 이 고래 종들은 요즘에도 비스케이 만 주변에서 발견되고 있다. 또, 현재는 북태평양과 북극에서 간간이 볼 수 있는 회색 고래의 유해도 발견했다. 고래 뼈를 정밀 분석해 얻은 화학적 데이터에 따르면 오래전 고래의 먹이 습성은 현재 고래 종들과는 다른 것으로 조사됐다. 이는 시간이 변하면서 고래의 행동적, 환경적 변화를 의미한다. 연구를 이끈 장 마크 페티용 장 조레스 툴르즈대 교수는 “이번 연구는 해안 지역에서 초기 인류가 고래를 사용했던 방식에 대한 이해를 넓히는 동시에, 지난 2만년 동안 고래 생태계 변화에 대한 통찰을 제시한다”고 말했다.

혈액 부족 사태가 전 지구적인 문제로 떠오르고 있다. 미국 워싱턴대 조사 결과에 따르면 2019년 기준 전 세계 196개국 가운데 119개국이 혈액 부족 현상을 겪고 있다. 혈액 부족에 따른 출혈성 쇼크로 사망하는 사람도 연 200만명에 달한다. 급속한 고령화로 헌혈 인구는 줄어든 반면 수혈 수요는 늘었기 때문이다. 수요 대비 공급 혈액량 감소로 사회적 문제가 야기되자 세계 각국은 ‘혈액 주권’ 수호를 위한 인공혈액 개발에 공을 들이고 있다. 특히 전 세계적으로 보기 드문 저출생과 고령화 현상이 진행 중인 한국은 혈액 수급 해결이 그 어느 나라보다 시급한 상황이다. 하지만 인공혈액의 안전성 확보를 위해서는 생체 적합도를 높이는 기술이 관건이다. 그간 미국과 일본에서 관련 기술을 개발하려는 시도가 계속됐으나 번번이 한계에 부딪혔다. 그런데 최근 한국 과학자들이 ‘숨 쉬는 피 공장’이 되어줄 JAK3 넉아웃 미니돼지 생산에 세계 최초로 성공했다. 살아있는 ‘생체 재생 공장’ 미니돼지 개발인간 혈액, 미니돼지 생체 내에서 재생 한국생명공학연구원은 김선욱 박사 연구팀이 유전자 편집과 형질전환 기술을 이용해 안전한 혈액 공급을 위한 면역 결핍 미니돼지를 개발했다고 29일 밝혔다. 미니돼지는 체격이 큰 중대형 실험동물(중대동물)로, 혈액량이 많고 생리학적 특징이 인간과 유사해 인간의 혈액을 재생시키기 위한 최적의 동물로 평가된다. 미니돼지에 인간 세포와 같은 외부 세포를 이식해 재생을 유도하려면 일단 ‘거부반응’을 일으키지 않도록 ‘면역결핍 상태’로 만들어야 한다. 지난 10여년간 미국과 일본 등에서 인간의 유전질환인 ‘중증복합면역결핍’(SCID)의 원인 유전자 결손을 통해 면역결핍 미니돼지를 개발하려는 연구가 시도됐지만, 림프구(면역세포) 결핍 표현형만 보이는 단순 SCID 모델에 그쳐 한계가 있었다. SCID는 T세포나 B세포, NK세포 등 림프구의 기능 이상으로 인해 감염에 무방비 상태가 되는 유전적 장애로, JAK3(주로 백혈구 등 면역세포에서 발현되는 티로신 키나아제) 등 12개 이상의 유전자 돌연변이에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다. “최초로 JAK3 유전자 제거한 중증복합면역결핍 모델 생산” 연구팀은 유전체 교정 기술인 ‘크리스퍼 카스9 유전자가위’(CRISPR-Cas9)를 활용, 미니돼지 최초로 JAK3 유전자를 결손 시킨 녹아웃(Knock-Out·제거) SCID 모델을 생산하는 데 성공했다. 기존 미니돼지와 달리 림프구 결핍은 물론 단핵구 감소·대식세포(외부 병원체를 잡아먹는 면역세포) 기능 저하와 같은 골수종 세포의 이상과 흉선 결손, 장 면역 손상 등 광범위하게 고도화된 면역결핍 특성을 나타냈다. SCID와 같은 희귀 난치질환 치료는 물론 고도의 면역결핍을 통해 세포·조직의 인간화가 가능한 생체 재생공장으로서의 미니돼지 모델 가능성을 제시했다. 연구팀을 이끈 김선욱 박사는 “사람의 혈액을 중대 동물의 생체 내에서 재생시키는 인공혈액 개발에 기여할 것”이라며 “면역결핍 미니돼지를 안정적으로 유지관리하고 활용할 수 있는 인프라 구축 등 후속 연구를 진행할 계획”이라고 말했다. 한국 연구팀이 개발한 미니돼지가 살아있는 피 공장으로서 전 세계적 혈액 공급 부족 사태를 해결할 수 있을지 주목된다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘저널 오브 어드밴스드 리서치’(Journal of Advanced Research) 지난달 23일 자 온라인판에 실렸다.

미국 하버드대학교가 논문 데이터 조작 의혹을 받은 경영대학원 교수의 테뉴어(정년 보장 교수직)를 박탈하고 해고했다. 하버드대에서 테뉴어가 철회된 것은 80여년 만에 처음 있는 일이다. 25일(현지시간) 하버드대 학생신문 하버드크림슨과 보스턴 공영방송 WGBH 등에 따르면, 하버드대 이사회는 프란체스카 지노 하버드대 경영대학원 교수의 테뉴어 박탈과 면직 처분을 확정했다. 지노 전 교수는 정직성과 윤리적 행동에 대한 연구로 명성을 쌓은 행동과학자로, 2018년과 2019년 하버드 교수진 가운데 다섯 번째로 높은 연봉인 100만 달러(약 13억7000만원)를 받은 바 있다. 그는 2018년, 데이터 분석 블로그 ‘데이터 콜라다’를 운영하는 학자들로부터 공저자로 참여한 논문 일부 데이터가 조작됐다는 의혹을 받았다. 해당 논문은 2019년 철회됐고, 이후 하버드대는 자체 조사를 통해 최소 4건의 논문에서 조작 정황을 추가로 확인했다. 하버드 경영대학원은 약 18개월간의 조사 끝에 지노 전 교수가 학문적 부정행위를 저질렀다고 판단했다. 2023년 6월 경영대학원장 스리칸드 다타르는 지노 전 교수에게 무급 행정휴직 처분을 내리고 캠퍼스 출입을 금지했으며, 명예 교수직도 박탈했다. 이사회는 같은 해 7월 테뉴어 철회를 공식 검토했고, 올해 들어 해고를 결정했다. 하버드 측은 구체적인 해고 사유를 공개하지 않았지만, 반복적이고 조직적인 데이터 조작이 인정된 것으로 알려졌다. 지노 전 교수는 데이터 조작을 전면 부인하며 2023년 8월 하버드대와 학장, 데이터 콜라다 운영자들을 상대로 2500만 달러(약 342억원) 규모의 명예훼손 및 계약 위반 손해배상 소송을 제기했다. 해당 소송에서 미국 연방지방법원은 명예훼손 청구는 기각했으나, 하버드대가 내부 규정을 위반해 테뉴어 박탈을 강행했는지에 대해서는 본안 심리를 허용했다. 지노 전 교수는 소장에서 하버드대가 2021년 고용 정책을 개정하며 자신을 겨냥했다고 주장했다. 새 규정은 연구 부정행위의 범위를 확대하고, 위반 시 해고 등 징계가 가능하도록 명시하고 있다. 하버드대뿐 아니라 미국 전체에서도 테뉴어 박탈은 극히 드문 일로, 이번 사건은 연구 윤리와 학문 신뢰에 대한 논란을 다시 불러일으키고 있다.

호두가 뇌에 좋은 음식이라는 속설이 있다. 꼬불꼬불한 덩어리 같은 호두 모양이 주름이 많은 뇌와 닮았기 때문인데 실제로 뇌에 좋은 것 자체가 사실이다. 호두에는 오메가3 지방산과 플라보노이드 같은 물질이 풍부해 뇌의 인지 기능을 돕는다. 뇌에 있는 주름은 신경 세포가 모여 있는 대뇌 피질의 표면적을 늘려 뇌세포 숫자도 증가시키는 역할을 하는 것으로 여겨진다. 최근 과학자들은 이외에 다른 기능도 발견했다. 대뇌피질에서 움푹 파인 곳을 고랑(sulcus), 반대로 올라온 곳을 이랑(gyrus)이라고 하는데 뇌의 고랑 부분이 일종의 지름길로 역할한다. 캘리포니아 대학 버클리 캠퍼스(UC 버클리) 소속 헬렌 윌스 뇌과학 연구소의 실비아 번지·케빈 웨이너 교수 연구팀은 뇌의 삼차 고랑(tertiary sulci)이 어떻게 뇌의 다른 부분과 연결되어 사고 기능을 수행하는지 조사했다. 연구 보고서는 신경과학저널(JNeurosci) 5월 19일자로 실렸다. 3차 고랑은 뇌의 발달에서 가장 나중에 완성되는 부분으로 역시 뇌의 주름이 많은 편인 침팬지 같은 인간의 근연종에서 볼 수 없는 인간의 고유 구조다. 따라서 매우 높은 사고 기능을 담당하는 부위로 여겨진다. 특히 3차 고랑은 6세부터 청소년기까지 빠르게 발달한다. 연구팀은 6세에서 18세 사이의 건강한 자원자 43명을 대상으로 뇌의 기능을 조사하는 기능자기공명영상법(fMRI) 검사를 시행했다. 이들에게 사고력을 테스트하는 과제를 주고 이를 푸는 와중에 뇌 활동 변화를 찍었다. 연구 결과 인간이 사고력이 필요한 작업을 할 때 측면 전전두엽 피질(lateral prefrontal cortex)의 3차 고랑은 뇌의 주요 부위와 연결되어 작업을 수행했다. 3차 고랑이 뇌 안으로 깊이 들어가면 이들과 더 빠르고 효율적으로 신호를 주고받는 것으로 확인됐다. 따라서 뇌의 주름은 단순히 표면적을 늘리는 것만이 아니라 뇌의 주요 부분을 빠르게 연결하는 지름길 역할도 함께 담당하는 셈이다. 인간의 뇌는 다른 동물보다 부피만 큰 게 아니라 매우 효율적으로 연결되어 뛰어난 기능을 수행할 수 있다. 인간의 뇌는 소우주와 같다는 이야기가 있다. 수많은 뇌세포가 서로 연결되어 있어 우주처럼 복잡하다는 뜻이다. 우주를 연구하는 과학자들이 하나씩 그 비밀을 풀어나가듯 뇌 과학자들도 비밀을 파헤치고 있다. 언젠가는 인간이 어떻게 생각을 하고 자아를 갖는지에 대해 과학이 자세히 말해 줄 수 있는 날이 오게 될 것으로 기대된다.

같은 부모에게서 난 형제들은 서로 닮게 마련이지만, 저마다 각기 다른 점이 있다. 태양계의 형제 행성들도 마찬가지다. 태양계에서 지구와 가장 비슷한 행성인 금성이나 서로 닮은 가스 행성인 목성과 토성, 해왕성과 천왕성은 각기 자신만의 고유한 특징이 있다. 하지만 지구와 금성처럼 크기와 질량이 비슷한데, 환경이 서로 180도 다른 경우는 흔치 않다. 지구와 달리 금성 대기의 대부분은 이산화탄소인데 이에 따라 생긴 극단적인 온실효과로 표면 온도는 섭씨 457도에 달하고 기압도 지구의 90배 이상이다. 금성과 지구의 차이는 대기만이 아니라 땅에도 존재한다. 1990년부터 금성을 탐사한 미 항공우주국(NASA)의 마젤란 탐사선은 금성 표면에서 지구와 비슷한 지각판 구조의 흔적을 찾지 못했다. 지구의 지각은 맨틀 위에 마치 빙산처럼 떠 있는데, 퍼즐처럼 맞물리는 여러 개의 판으로 구성되어 있다. 이 지각판들이 맨틀의 움직임에 따라 이동하기 때문에 대륙도 이동하게 된다. 애초 과학자들은 금성이 지구와 크기가 거의 비슷하고 구성 물질도 유사한 만큼 지구와 같은 판구조를 지녔을 것으로 예상했지만, 금성에는 판 구조와 지각판의 이동 흔적이 전혀 발견되지 않았다. 과학자들은 금성의 맨틀 에너지가 화산 형태로 분출되거나 혹은 코로나(Corona)라고 불리는 독특한 원형 구조의 형태로 대신 나타난다고 추측했다. 미국 메릴랜드 대학과 NASA 고다드 우주비행센터 가엘 카스시올리는 마젤란 탐사선 데이터를 자세히 분석해 금성 지각의 지질 운동에 대해 알아냈다. 사실 금성은 두꺼운 구름에 가려 있어 지형을 직접 관측할 수 없다. 따라서 마젤란 탐사선은 구름을 뚫을 수 있는 레이더를 이용해 지형도를 작성했다. 연구팀은 이 지형도에서 금성의 지질 활동에 대한 중요한 사실을 발견했다. 연구팀에 따르면 지름 수백 ㎞에 달하는 코로나 지형은 지구의 지각판과 유사한 기능을 담당한다. 예를 들어 코로나의 동심원은 사실 지구의 섭입대(subduction zone)처럼 지각이 맨틀 속으로 가라앉는 장소다. 그리고 이렇게 안으로 들어간 지각은 녹아 맨틀 아래로 침강하고 있었다. 이외에도 솟구치는 맨틀에 의한 지형과 화산 활동 역시 확인할 수 있었다. 연구팀은 사실 지구도 지각판 구조가 생기기 전까지 비슷한 방식으로 맨틀의 에너지를 지각으로 방출했다고 보고 있다. 하지만 왜 지구는 지각판이 생기고 금성은 생기지 않았는지는 여전히 미스터리이다. 과학자들은 2030년대 발사 예정인 NASA의 금성 탐사선 베리타스(VERITAS)가 이 질문에 대한 답을 줄 것으로 기대하고 있다. 베리타스는 1990년대 활약한 마젤란보다 훨씬 강력한 레이더를 장착해 금성 지형과 지각을 상세히 조사할 수 있다. 함께 생긴 형제인 지구와 금성이 왜 이렇게 서로 달라졌는지에 대한 결정적인 단서를 베리타스가 찾아줄지도 모른다.

영국의 정치경제학자 토머스 맬서스는 1798년 ‘인구론’이라는 역사적인 책을 내놨다. 책에서 맬서스는 인구 증가는 기하급수적이지만 식량은 산술급수적으로 증가하기 때문에 인구 과잉으로 인한 식량 부족은 필연적이고, 그로 인한 빈곤과 범죄 발생 역시 불가피한 일이라고 지적한다. 이를 해결하기 위해서는 산아 제한, 결혼 연기, 독신 등으로 출산율을 낮추고 기근, 질병뿐만 아니라 전쟁을 통해 사망률을 높여야 한다고 주장했다. 그렇지만 과학기술의 발달을 간과했기 때문에 맬서스가 우려했던 것 같은 최악의 상황이 벌어지진 않았다. 맬서스가 걱정했던 식량 위기는 완전히 사라진 것일까. 유엔세계식량계획(WFP)이 지난해 발표한 ‘세계 식량 위기 보고서’에 따르면 2023년 59개 국가와 지역에서 약 2억 8200만명이 심각한 식량 위기를 경험했다. 세계적 환경과학자이자 경제사학자인 바츨라프 스밀 캐나다 매니토바대 명예교수는 이 책에서 우리가 매일 결정하는 먹을거리 선택이 인류 전체 생존에 영향을 미칠 수 있다는 점을 방대한 데이터를 바탕으로 자세히 설명한다. 저자는 전 세계 식량 생산 시스템을 점검한 뒤 왜 인류는 극소수의 동식물만 식량으로 쓰고 있는지와 지구온난화의 원인 중 하나로 꼽히는 축산을 개선할 수 있는 방법, 실험실 고기와 곤충 식품이 식량 위기 해법이 될 수 있는지에 대해 꼼꼼히 살펴본다. 스밀 교수는 책에서 일관되게 과학기술에 관해 신뢰를 보내고 있다. 그는 “기본적인 생물물리학적 현실과 지속적인 수확량 증대를 고려하고 앞으로 이뤄질 개선을 현실적으로 평가할 때 대규모 충돌과 유례없는 사회 붕괴가 일어나지 않는 한 세계는 늘어나는 인구를 먹여 살릴 수 있다”고 주장한다. 문제는 식량 증산을 위한 과학기술 발전이 과연 저개발국으로 확산할 수 있을지다. 저자 역시 국제적 식량 불균형 문제를 언급하며 시급히 해결해야 한다고 지적하지만 명확한 대안을 내놓진 못하고 있다. 그렇기 때문에 세계적 석학이 뭔가 해결책을 낼 것이라고 기대하고 책을 읽다간 실망이 클 수 있다는 점도 명심해야 한다.

인도네시아는 인류 진화의 중요한 무대 중 하나다. 1891년 네덜란드의 군의관인 외젠 뒤부아가 발견한 자바원인(Java Man)은 호모 에렉투스(Homo erectus) 화석으로 과학적으로 큰 의미가 있다. 인류의 진화 과정을 설명해주는 첫 번째 화석이었기 때문이다. 호모 에렉투스는 뇌 용적은 1000㏄ 정도로 현생 인류보다 작지만 이전의 인류 조상보다는 크고 불을 사용할 만큼 지능이 높아 다양한 환경에 적응할 수 있었다. 호모 에렉투스는 아프리카를 넘어 유라시아 대륙 전체로 퍼져 나갔으며 지금의 인도네시아까지 진출했다. 호모 에렉투스는 어떻게 바다를 건너 인도네시아까지 건너갔던 것일까. 배를 만들 정도로 지능이 높았던 것일까. 과학자들이 내놓은 답은 의외로 간단하다. 빙하기에는 지구상에 육지 빙하가 지금보다 훨씬 많았고 해수면도 낮았다. 하나의 거대한 육지로 연결된 인도네시아의 주요 섬과 인도차이나반도를 순다랜드(Sundaland)라고 명명했다. 지금의 오스트레일리아와 뉴기니섬, 태즈메이니아섬도 모두 하나로 연결된 대륙이었는데 이는 사훌(Sahul)이라고 불린다. 호모 에렉투스 화석은 사훌에서는 발견되지 않으나 순다랜드 곳곳에서 발견된다. 호모 에렉투스가 장거리 항해가 가능한 배를 만들 정도로 지능이 높지는 않았다는 증거다. 네덜란드 레이던대학의 고고학자인 하롤드 베르하위스가 이끄는 연구팀은 인도네시아 자바섬과 마두라섬 사이 마두라 해협(Madura Strait)에 잠겨 있는 순다랜드의 옛 땅을 조사했다. 그리고 이곳에서 14만 년 전 호모 에렉투스의 두개골 조각 두 개를 포함한 36종의 척추동물 화석을 발굴했다. 연구팀에 따르면 당시 이곳은 지금처럼 열대우림이 아니라 아프리카 사바나와 비슷한 환경이었다. 호모 에렉투스가 본래 살았던 환경과 비슷해 적응하기도 쉬웠을 것이다. 그리고 아프리카 사바나처럼 사냥할 수 있는 동물도 많았다. 연구팀은 코끼리, 하마, 코뿔소, 악어는 물론 코모도왕도마뱀 같은 다양한 동물의 화석도 같이 확인했다. 이렇게 순다랜드에서 번성하던 호모 에렉투스는 10만 년 전에 사라진다. 빙하기가 끝나고 해수면이 상승해서 순다랜드가 물에 잠기고 일부만 섬으로 남게 된 시기보다 더 빨리 사라졌다. 사바나 환경이 열대우림으로 바뀌는 등 기후 변화가 원인으로 지목되긴 하지만 정확한 이유는 아직 밝혀지지 않았다. 과학자들은 이들이 왜 사라졌는지, 그리고 순다랜드와 가까운 플로레스섬에서 진화한 작은 고인류인 플로레스인(Homo floresiensis)과 어떤 관계인지 알기 위해 연구를 계속하고 있다. 지금도 바다 아래 어딘가 이 미스터리를 풀 결정적인 증거를 지닌 호모 에렉투스나 다른 고인류의 화석이 과학자들을 기다리고 있을지도 모른다.

지구 온난화로 인한 기후 변화는 다양한 동식물에 영향을 미친다. 특히 사람들의 먹을거리에도 영향을 미치기 때문에, 이로 인한 식량 위기를 완화하는 방법을 많은 과학자가 연구하고 있다. 기후변화 때문에 포도주의 맛이 변할 뿐만 아니라 포도주를 맛보기 힘들어질 수도 있다는 경고가 나왔다. 캐나다 브리티시 컬럼비아대 산림·보존 과학부, 미국 항공우주국(NASA) 고다드 우주연구소, 라몬-도허티 지구 관측소, 프랑스 몽펠리에대, 바살-몽펠리에 포도나무 생물 자원 센터, 스페인 알칼라대 생명과학과 공동 연구팀은 전 세계 모든 포도주 생산 지역이 기후 변화 영향을 받게 되고, 그 영향은 성장 기간에 따라 다양하게 나타난다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 기후학 분야 국제 학술지 ‘플로스 기후학’ 5월 22일 자에 실렸다. 포도주의 원료인 포도는 기후 변화에 크게 영향을 받는 다년생 작물이다. 평균 기온 상승으로 인해 포도 재배에 적합한 지역이 고위도로 점점 이동하고 있다. 기존의 와인용 포도 재배 지역에서는 포도가 익는 시기가 빨라지고 당도가 높아져 포도주 맛도 변하고 있다. 와인과 기후변화에 관한 연구들이 늘고 있지만, 전 세계 포도주 생산 지역에 미치는 영향을 종합적으로 비교한 연구는 거의 없다. 이에 연구팀은 포도나무의 성장과 번식 시기가 환경에 따라 어떻게 달라지는지 조사했다. 연구팀은 500종 이상의 포도 품종에서 얻은 데이터를 사용해, 휴면기와 싹이 트는 시기의 최저 기온부터 성장기 중 가장 더운 때, 수확기의 기온과 강우량까지 기후와 관련된 10가지 지표를 분석했다. 그 결과, 기후 변화는 전 세계 모든 와인용 포도 생산 지역에 영향을 미쳤지만, 곳에 따라 기후 변화 영향이 다르게 나타나기 때문에 재배자들이 온난화와 관련한 적응 전략을 공유하기 어려운 것으로 나타났다. 유럽 재배지가 가장 큰 변화를 겪었고, 섭씨 35도를 초과하는 더운 날이 증가하고, 성장기 동안 최고 기온도 상승한 것으로 조사됐다. 반면 북미 지역은 평균 기온과 기온 극값 변화는 유럽보다 크지 않았다. 엘리자베스 볼코비치 캐나다 브리티시 컬럼비아대 교수(생태학·기후학·진화생물학)는 “이번 연구 결과는 글로벌 포도주 생산 산업이 기후 변화의 영향을 헤쳐 나가고자 한다면, 지역별·계절별 달라지는 이러한 복잡한 변화에 대처할 수 있어야 함을 보여준다”고 말했다.

6월 1일 ‘세계 공룡의 날’을 맞아 공룡덕후박람회가 열린다. 지난 20일 국립중앙과학관은 오는 31일부터 이틀간 공룡덕후박람회를 개최한다고 밝혔다. 행사는 ‘공룡 대통령(공통령) 선거’와 ‘공룡덕후 올림피아드’, 공룡 주제 작품을 전시하는 ‘디노홀 초대전’ 등으로 구성됐다. 행사는 전부 무료로 참여할 수 있다. 공룡 12종 중 대표를 뽑는 ‘제1대 공룡 대통령 선거’는 대전 유성구 중앙과학관 미래기술관에서 치러진다. 공통령 선거 결과는 행사 마지막 날 현장 개표를 통해 공개된다. 후보로는 발톱당의 벨로키랍토르, 공룡보안전선당의 티라노사우루스 등이 있다. 다음 달 1일 오후 1시에 열리는 ‘공룡덕후 올림피아드’에서는 OX 퀴즈와 골든벨을 통해 공룡 지식 최강자를 가려낸다. 중앙과학관 자연사관 내 디노홀에는 고생물 화가 오다 타카시, 고생물 3차원 복원모형 전문가 김진겸 등의 작품이 전시된다. 아울러 공룡 아이템 벼룩시장, 쥐라기 페인팅, 공룡 무드등 만들기 등 다양한 체험이 준비되어 있다. ‘공룡 아빠’로 알려진 이융남 전 서울대 교수는 오는 31일 오후 1시 ‘오지에서의 공룡 탐사’를 주제로 강연할 예정이다. 권석민 중앙과학관 관장은 “작년에 이어 올해는 더 많은 작가와 기업이 참가했다”며 “시민 과학자가 주역이 되는 과학문화 행사를 통해 더 많은 국민과 함께하는 과학관이 되겠다”라고 말했다. 중앙과학관은 공룡박람회 외에도 다양한 행사를 개최할 예정이다. 오는 24~25일에는 ‘매쓰 임파서블(Math Impossible): 수학적 혼란을 해결하라’ 행사를 진행한다. 중앙과학관 일대에 숨겨진 수학 미션을 해결하고 비밀코드를 찾으면 기념품이 제공된다. 올해 처음 국가기념일로 지정된 ‘우주항공의 날(5월 27일)’을 기념하기 위해 오는 24일에는 ‘비상한 비상’ 행사가 열린다. 우주에 대한 호기심과 상상력을 자극하는 다양한 강연 및 체험에 참여할 수 있다.

래퍼 스윙스가 요요현상으로 체중이 증가한 근황을 공개했다. 지난 20일 스윙스는 자신의 인스타그램에 래퍼 몰리얌과 함께 춤추는 영상을 게재했다. 영상 속 스윙스는 몰라보게 살이 오른 모습이었다. 이에 팬들은 “진짜 스윙스 맞냐”, “뭐가 그렇게 맛있었냐”라며 놀랐다. 앉아서 춤을 추다 바닥을 짚고 힘겹게 일어나는 스윙스의 모습에 팬들은 “살 많이 찌면 무릎에 안 좋다. 건강 관리해야 한다”라고 걱정하기도 했다. 스윙스는 지난달 인스타그램을 통해 “× 됐다. 방금 체중 쟀는데 105킬로”라며 체중 증가를 고백한 바 있다. 2023년 84kg을 달성하며 20kg 가까이 감량에 성공했던 스윙스는 요요현상을 막기 위해 노력했지만 결국 피하지 못한 것으로 보인다. 지난해 MBC 예능 프로그램 ‘전지적 참견 시점’에 출연한 스윙스는 다이어트 비법에 대해 “한 달에 딱 1kg씩 빼는 게 좋다”며 “요요를 30번 겪고 나서 이제야 방법을 찾았다”라고 밝혔다. 최근 과학자들은 세포에 남는 비만에 대한 기억이 요요현상의 원인일 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 스위스 취리히 연방공대 연구진은 요요 현상의 원인이 단순히 식욕을 참지 못하기 때문이 아니라 유전정보의 영향일 수 있다고 밝혔다. 잦은 요요현상은 당뇨병으로 이어질 위험이 있어 주의가 필요하다. 요요현상을 방지하려면 균형 잡힌 식습관을 유지하고 유산소 운동과 근력 운동을 병행해야 한다. 한편 스윙스는 지난달 웹드라마 ‘없는 영화’를 통해 데뷔 이후 처음으로 연기에 도전했다.

찰스 다윈은 생물 진화는 물론 언어 진화에도 관심이 많았다. 1871년 출간된 ‘인간의 유래와 성 선택’에서 다윈은 세대를 거쳐 변이가 쌓이고 선택되고 유전되는 것이 생물 진화뿐만 아니라 언어 같은 문화의 진화에도 적용할 수 있다고 봤다. 실제로 많은 학자가 인간의 의식과 문화를 연구할 때 사용하는 것 중 하나가 언어다. 그런 관심은 뇌 신경과학자들에게 이어지고 있다. 언어가 사람의 정신 건강과 의식에 지대한 영향을 미친다는 연구 결과가 잇따라 나와 눈길을 끈다. 영국 노섬브리아대, 시티 런던대 공동 연구팀은 긍정적인 표현을 사용한 글쓰기가 개인차가 있기는 하지만 전반적으로 심리적 건강과 웰빙을 향상한다는 사실을 확인하고 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 5월 22일자에 발표했다. 일기처럼 개인적 이야기를 꾸준히 쓰면 글솜씨도 늘고 스트레스나 부정적 감정 해소에도 도움이 된다는 사실은 잘 알려져 있다. 그렇지만 긍정적 표현의 글쓰기가 실제 그런 효과를 주는지에 대한 실증 연구는 없었다. 이에 연구팀은 1930년부터 2023년까지 글쓰기, 특히 긍정적 글쓰기에 관한 논문 51편을 메타 분석했다. 그 결과 ‘감사 글쓰기’, ‘최고의 나’, ‘나의 장점’처럼 긍정적 표현의 글쓰기는 심리적 안정감과 주관적으로 느끼는 웰빙 지수를 일관되게 개선한 것으로 관찰됐다. 특히 행복감, 삶의 만족도, 주변에 대한 긍정적 인식 같은 지표에서 두드러진 효과를 보인 것으로 나타났다. 또 사람마다 차이를 보였지만, 개인의 불안 경향을 나타내는 ‘특성 불안’이나 우울증 같은 정신 건강 지표도 전반적으로 긍정적 글쓰기 이전보다 나아진 것으로 조사됐다. 한편 중국 베이징 사범대, 산시의대 제1병원, 시안 북서대 부속병원, 베이징대 심리·인지과학부, 인공지능 연구소, 기계 인식 연구소 공동 연구팀은 언어란 단순히 의사소통을 위한 도구가 아니라, 감각적 경험을 뇌에 저장하는 방식에 영향을 미치는 수단이라고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제 학술지 ‘플로스 생물학’ 5월 21일자에 실렸다. 보통 ‘바나나’라는 단어를 들으면 반사적으로 노란색을 떠올린다. 물체의 인식과 시각 정보를 처리해 기억하는 데 관여하는 뇌 부위인 배측후두측두피질(VOTC)과 언어와 관련된 등측전방측두엽(ATL)이 자극되면서 나타나는 현상이다. 그런데 ATL에 손상이 있는 치매 환자는 시각 처리 영역이 정상이더라도 색상을 떠올리는 데 어려움을 겪는다. 이에 연구팀은 뇌의 언어 시스템과 감각 연합 시스템을 연결하는 신경 통로가 손상된 뇌졸중 환자 33명과 일반인 35명을 대상으로 여러 가지 색종이를 보여 주면서 색깔을 말하도록 했다. 연구팀은 실험 대상자들이 색을 보고 말로 표현하는 동안 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 뇌 활동을 기록하고, 확산 영상(DI)으로 언어 영역과 VOTC 사이의 백질 연결 관계를 매핑했다. 그 결과 언어 처리 영역과 시각 처리 영역 사이의 연결이 강할수록 VOTC에서 물체의 색상 표현이 더 강하게 나타났으며, 물체의 색상 지식 과제에서 더 나은 수행 능력을 보였다. 뇌졸중이나 치매 환자에게 나타나는 문제는 병변의 차이, 관련 인지 과정, 초기 시각 처리 단계 문제 때문에 나타나는 것이 아니라, 뇌에서 시각과 언어 간 정교한 연결 관계에 영향을 받기 때문이라는 게 연구팀의 설명이다.

미국이 핵(核) 억제력 강화를 위해 기존 핵 중력탄을 개량한 신형 전술 핵무기 B61-13의 첫 번째 생산을 예정보다 거의 1년 앞당겨 완료했다고 미국 뉴스위크 등이 20일(현지시간) 보도했다. B61-13은 기존 핵중력탄인 B61 계열의 최신 버전으로, 전작인 B61-12보다 위력을 7배가량 높인 것이 특징이다. 이는 미국의 노후화된 핵무기를 현대화하려는 광범위한 추진의 일환으로, 2023년 말부터 시작됐다. 당시 미 언론들은 핵 군축을 추구하던 바이든 행정부가 공화당 의원들의 불안을 잠재우기 위해 타협했다고 지적했다. 크리스 라이트 미 에너지부 장관은 전날 성명을 통해 B61-13 첫 생산 성과를 환영하면서 미국이 오늘날 전 세계적 도전에 강력하고 안보적 입장에서 맞설 준비가 됐다는 점을 적대 세력들에 보여주는 신호라고 말했다. 이 폭탄은 공중 투하되며 단단하고 땅속 깊이 묻혀 있는 군사 목표물이나 그 근처에서 폭발하도록 설계된 전술핵이다. 이는 전작과 달리 전략 폭격기를 통해서만 투하할 수 있고 미 본토 내 기지에 배치될 예정이다. F-15E 스트라이크 이글이나 F-35A 합동타격 전투기로도 운용할 수 있던 이전 모델과 달리 새로운 폭탄은 B-2 스피릿과 향후 배치가 예정된 B-21 레이더 스텔스 폭격기로만 운용하겠다는 것이다. 에너지 당국은 B61-13의 첫 번째 조립품이 목표보다 거의 1년 앞서 완료됐다면서 이 프로그램이 처음 발표된 지 2년도 채 되지 않아 냉전 이후 가장 빠르게 개발되고 실전 배치된 무기 중 하나가 됐다고 밝혔다. B61-13은 이전 모델의 안전성과 보안, 정확성 기능을 통합하지만, 더 높은 위력을 갖췄다고 전해졌다. 이 폭탄은 최대 360킬로톤에 달하는 폭발력을 가져 B61-7 버전과 비슷한 폭발력을 가지리라 예상된다. 이는 제2차 세계 대전 당시 일본 히로시마에 투하된 원자폭탄 폭발력의 22배가 넘는 수준이다. 그러나 이는 여전히 미국에서 가장 강력한 핵무기인 120메가톤급 B83에는 미치지 못한다. 라이트 장관은 미국의 핵 비축을 현대화하는 것이 “강력한 의제를 통해 트럼프 대통령의 평화를 실현하는 데 필수적”이라고 말했다. 그는 이어 “B61-13의 놀라운 생산 속도는 우리 과학자와 엔지니어의 독창성뿐 아니라 불안정한 새 시대에 억지력을 강화해야 하는 시급성을 보여주는 증거”라고 덧붙였다.

중국 우주정거장에서 지구에 없는 신종 박테리아가 발견됐다. 최근 홍콩 사우스차이나모닝포스트 등 해외언론은 중국 과학자들이 우주정거장 ‘톈궁’에서 채취한 샘플에서 이전에 알려진 적 없는 신종 박테리아 균주를 발견했다고 보도했다. 우주정거장 톈궁에서 이름을 따 ‘니알리아 티안공젠시스’(Niallia tiangongensis)로 명명된 신종 박테리아는 지구에는 없지만 토양과 하수에서 흔히 발견되는 ‘니알리아 서큘란스’(Niallia circulans)의 사촌뻘이다. 이 샘플은 2023년 중국 선저우 15호 승무원들이 톈궁에 도착해 객실에서 면봉으로 채취했으며 후속 연구를 통해 새로운 특징들을 발견했다. 선저우 우주 생명공학그룹 등 공동 연구팀에 따르면 N. 티안공젠시스는 젤라틴을 분해해 질소와 탄소를 생성해 이를 통해 보호막을 형성하는 독특한 능력을 갖추고 있다. 또한 연구팀은 N. 티안공젠시스가 극한 환경인 무중력과 방사선 환경에서도 살아남는 비결이 신속한 DNA 복구 능력과 독성을 느낄만한 물질에 대한 저항력에 기인한다는 사실을 밝혀냈다. 다만 연구팀은 N. 티안공젠시스가 우주인의 건강에 위협이 되는지는 아직 밝혀내지 못했다. 연구팀은 “N. 티안공젠시스는 지구의 유사한 박테리아보다 200배 더 강한 방사선 저항성을 보였다”면서 “미세중력 환경에서의 번식에도 성공적으로 적응했으며 극저온 심지어 진공 상태에서도 오랫동안 생존했다”고 밝혔다. 이어 “이 같은 박테리아에 관한 연구는 장기 임무에 나서는 우주인의 건강과 우주선의 기능을 보호하는 데 필수적”이라고 덧붙였다. 이번 연구 결과는 ‘국제미생분류학회지’ 최신 호에 발표됐다.

중국 우주정거장에서 지구에 없는 신종 박테리아가 발견됐다. 최근 홍콩 사우스차이나모닝포스트 등 해외언론은 중국 과학자들이 우주정거장 ‘톈궁’에서 채취한 샘플에서 이전에 알려진 적 없는 신종 박테리아 균주를 발견했다고 보도했다. 우주정거장 톈궁에서 이름을 따 ‘니알리아 티안공젠시스’(Niallia tiangongensis)로 명명된 신종 박테리아는 지구에는 없지만 토양과 하수에서 흔히 발견되는 ‘니알리아 서큘란스’(Niallia circulans)의 사촌뻘이다. 이 샘플은 2023년 중국 선저우 15호 승무원들이 톈궁에 도착해 객실에서 면봉으로 채취했으며 후속 연구를 통해 새로운 특징들을 발견했다. 선저우 우주 생명공학그룹 등 공동 연구팀에 따르면 N. 티안공젠시스는 젤라틴을 분해해 질소와 탄소를 생성해 이를 통해 보호막을 형성하는 독특한 능력을 갖추고 있다. 또한 연구팀은 N. 티안공젠시스가 극한 환경인 무중력과 방사선 환경에서도 살아남는 비결이 신속한 DNA 복구 능력과 독성을 느낄만한 물질에 대한 저항력에 기인한다는 사실을 밝혀냈다. 다만 연구팀은 N. 티안공젠시스가 우주인의 건강에 위협이 되는지는 아직 밝혀내지 못했다. 연구팀은 “N. 티안공젠시스는 지구의 유사한 박테리아보다 200배 더 강한 방사선 저항성을 보였다”면서 “미세중력 환경에서의 번식에도 성공적으로 적응했으며 극저온 심지어 진공 상태에서도 오랫동안 생존했다”고 밝혔다. 이어 “이 같은 박테리아에 관한 연구는 장기 임무에 나서는 우주인의 건강과 우주선의 기능을 보호하는 데 필수적”이라고 덧붙였다. 이번 연구 결과는 ‘국제미생분류학회지’ 최신 호에 발표됐다.

도널드 트럼프 미국 대통령이 우주 공간 및 기술을 활용해 자국 본토를 지키는 1750억 달러(약 244조원)짜리 미사일방어망 ‘골든돔’을 자신의 임기 중에 실전 배치하겠다고 밝혔으나 전문가들은 이를 허튼소리(bullshit)라고 생각한다고 미국 기술 매체 ‘404 미디어’가 20일(현지시간) 보도했다. 트럼프 대통령의 골든돔 계획은 지난 1월 취임 며칠 뒤부터 나오기 시작했다. 그는 이날 기자회견에서 “우리는 레이건 전 대통령이 40년 전에 시작한 과업, 미국 본토에 대한 미사일 위협을 영원히 종식시키는 일을 진정으로 완수하겠다”고 밝혔다. 미국 물리학회(APS) 공공정책위원회(POPA) 소속 과학자들은 이런 미사일 방어망이 얼마나 잘 작동할지를 분석한 연구 보고서를 지난 3월 발표한 바 있다. ‘전략 탄도미사일 방어, 미국을 방어하는 데 대한 과제’라는 제목의 이 보고서는 트럼프 대통령의 골든돔 계획이 구체적으로 어떻든 간 환상에 불과하다는 점을 분명히 보여준다고 404 미디어는 짚었다. 이 보고서는 일리노이대 어바나 샴페인 캠퍼스의 천체물리학 전문가인 프레더릭 K 램, 로스앨러모스 국립연구소의 연구원인 윌리엄 프리도르스키, 로렌스 리버모어 국립연구소의 프로그램 책임자인 신시아 니타 등 과학자 10명으로 구성된 연구팀이 작성했다. 404 미디어는 이 과학자들에게 왜 핵미사일을 공중에서 요격하는 것이 어려운지, 왜 인공위성을 이용해 적의 미사일을 요격하는 구상이 사라지지 않는지에 대한 질문 등을 했다고 밝혔다. 다음은 이 중 과학자 8명이 공동으로 작성한 답변이다. 연구 시작할 때 답을 찾기 위해 시작한 질문은?최근 몇 년간 미국의 장거리 탄도미사일 방어체계 개발 프로그램은 비교적 정교하지 않은 대륙간탄도미사일(ICBM)로부터 미국 본토를 방어하는 체계에 집중해 왔다. 북한의 ICBM과 이란의 향후 배치 가능성이 있는 ICBM이 이런 종류로 추정된다. 이전 보고서들은 이런 ICBM에 대한 방어의 기술적 타당성에 대해 신중하거나 심지어 비관적인 견해를 보였다. 이번 연구는 지난 10년 동안 이뤄진 기술 발전이 상황을 변화시켰는지를 확인하고자 했다. 미국 본토의 크기는 방어 시스템 구축에 어떤 영향을 주나? ICBM과 탄두의 비행은 세 단계로 이뤄진다. ICBM이 동력 비행하는 로켓 상승(부스트) 단계는 3~5분간 지속되며, 중간 궤도 단계는 ICBM이 탄두를 방출할 때 시작되며 그 후 20~30분간 우주에서 탄도 궤적을 따라 목표를 향해 이동한다. 그리고 탄두가 지구 대기권에 재진입해 목표에 도달할 때까지 지속되는 종말 단계는 30초 정도다. 미국의 큰 지리적 규모는 부스트나 중간 궤도의 미사일·탄두를 요격하도록 설계된 방어체계에서는 특히 중요하지 않으나, 종말 단계의 탄두를 요격하고자 설계한 방어 체계에서 중요하다. 이유는 요격체가 완벽하게 작동하더라도 방어할 수 있는 지리적 지역이 매우 제한적이기 때문이다. 이스라엘의 아이언돔 요격체는 비교적 느린 수제 로켓으로부터 작은 지역을 부분적으로만 방어할 수 있는데 이는 이스라엘처럼 방어할 영역이 매우 작은 경우 유용할 수 있다. 그러나 미국 본토의 48개 주만 해도 면적은 이스라엘의 375배다. 패트리엇과 이지스, 사드(THAAD) 체계의 요격체는 아이언돔보다 훨씬 강력하지만, 설령 이를 사용하더라도 미국의 모든 중요한 잠재적 목표를 방어하는 데는 매우 많은 수가 필요하다. 이에 따라 요격체를 사용해 미국의 이런 지역을 방어하는 것은 비현실적이다. 북한의 ICBM에 대해서 주목한 이유는?우리는 여러 이유로 이 ICBM들이 제기하는 위협에 집중하기로 했다. 첫째, 미국은 장거리 탄도미사일의 제한된 공격만을 방어할 수 있는 시스템을 배치했다. 이는 북한과 같은 국가가 보유하고 있거나 이란이 개발해 배치할 수 있는 덜 정교한 미사일의 수를 줄이는 공격을 의미하는 것으로 이해됐다. 러시아와 중국이 보유한 수치상으로 더 크고 정교한 ICBM을 방어할 수 있는 시스템을 개발하고 배치하기는 더욱 어려울 것이다. 이 보고서의 핵심 목적은 우리가 고려한 제한된 ICBM의 위협에 대한 방어가 왜 그렇게 기술적으로 어려운지, 그리고 많은 기술적 어려움이 어디에 있는지를 설명하는 것이었다. 독자들이 현재 북한이 보유하고 있을 가능성이 있는 핵무장 ICBM을 방어하기 위한 미국 시스템의 현재 능력에 대한 현실적인 견해와 향후 15년 이내 북한이 배치할 수 있는 ICBM을 방어할 가능성에 대한 이해를 높이는 것이 우리의 바람이었다. 우리의 평가로는 현재 미국 시스템의 능력은 낮으며 향후 15년 동안 낮은 수준을 유지할 가능성이 크다. 우주 기반 미사일방어망, 왜 미국 지도자들에 강한 영향 주나?1950년대 핵무장 ICBM이 배치된 이후로, 미국과 그 잠재적 적대국들은 핵 공격에 취약한 상태였다. 이는 매우 불안한 일이며, 우리 지도자들이 이런 공격으로부터 자신을 방어할 수 있도록 상황을 바꿀 기술적 해결책을 찾도록 했다. 이는 대중에게도 매우 매력적이다. 그 결과, ICBM을 방어하기 위한 새로운 시스템이 여러 차례 제안됐으며, 시스템 약 6개가 구축돼 막대한 비용이 소요됐다. 이는 우리를 안전하게 지켜줄 기술적 해결책을 찾기를 기대하는 것이다. 그러나 이런 노력 중 어느 것도 성공적이지 못했다. 왜냐하면 핵무장 ICBM을 방어하는 것은 매우 어렵기 때문이다. 중간 궤도의 탄두를 요격하는 데는 어떤 문제가 있나?현재 배치된 중간 궤도 미사일 방어 체계인 ‘지상 기반 중간단계 방어’(GMD)는 지상 기반 요격 미사일로 이뤄져 있다. 이 중 대부분이 알래스카에, 일부가 캘리포니아에 있다. 우주 기반 적외선 탐지기와 지상 레이더가 제공하는 추적 정보를 사용해 적 ICBM의 발사를 확인하면 요격체들이 발사된다. 각 요격체는 우주에 진입해 단일 미사일을 발사해 목표를 격추하도록 자체 제어되도록 설계됐다. 중간 궤도에서는 비교적 긴 20~30분이 소요되므로 첫 번째 요격 시도가 실패하더라도 두 번 이상 요격 시도가 가능할 수 있다. 그러나 중간 궤도에서 탄두를 요격하려는 시도에는 단점이 있다. 이 단계에서는 거의 진공 상태인 우주 공간에서 이동하므로, 공격자는 방어선을 교란하거나 극복할 기회를 얻게 된다. 공기 저항력이 없다면 비교적 간단하고 가벼운 미끼들이 탄두와 같은 궤적을 따라가게 돼 탄두 자체는 이런 기만체들에 둘러싸여 있을 수 있다. 이런 대응책은 미국 방어군이 수많은 미끼 중에서 탄두를 찾는 것을 어렵게 할 수 있다. 미 국방부가 탄두가 될 수 있는 모든 발사체를 공격해야 한다면, 요격 미사일의 재고 수는 고갈될 수 있다. 게다가 탄두를 추적하고 확인하고 요격체를 유도하는 데 필요한 레이더와 적외선 센서는 직접적인 공격뿐 아니라 고고도 핵폭발에도 취약하다. 후자는 사전 계획된 것일 수도 있고 핵탄두에 대한 성공적인 요격으로 발생할 수도 있다. 부스트 단계에서 요격하는 것은? 미사일의 부스트 단계에서 탄두를 무력화하거나 파괴하기는 매우 어려울 수 있어 이 단계의 요격 시스템은 일반적으로 시도되지 않는다. 이 문제를 해결하려면 ICBM이 발사된 후 2~4분 이내에 이 ICBM에 도달할 수 있는 요격 미사일을 갖춘 시스템이 필요하다. 이를 위한 시스템에는 ICBM 발사를 신속하게 감지하고 궤도를 추정하고 요격 미사일의 발사 솔루션을 계산하고 적 ICBM 발사가 확인된 후 1분 이내에 요격 미사일을 발사할 수 있는 원격 센서가 있어야 한다. 지상, 해상 또는 공중 기반 요격체가 ICBM을 부스트 단계에서 요격하려면, 일반적으로 예상 요격 지점에서 약 500㎞ 이내에 있어야 하며, 속도는 초당 5㎞ 이상, 잠재적으로 위험한 미사일 발사가 탐지된 후 1분 이내에 발사해야 한다. 요격체는 또 안전을 위해 잠재적 적대 국가의 국경에서 최소 100~200㎞ 떨어진 곳에 있어야 한다. 만약 요격체가 지구 저궤도에 배치된다면, 적어도 하나는 ICBM을 부스트 단계에서 요격을 시도할 만큼 충분히 가까이 있어야 해 많은 수가 필요하다. 각 요격체는 지구가 궤도 아래에서 자전하는 동안 지구를 고속으로 공전해야 하므로 필요한 수가 매우 많다. 따라서 대부분의 위성은 공격을 단행하는 ICBM에 제때 도달할 수 있는 위치에 있지 못할 것이다. 북한의 화성-18형과 같은 고체 추진 ICBM 약 10기가 신속하게 일제 발사되는 데 대응하려면 요격체는 1만 6000기가 필요하다. 이런 미사일이 가능한 한 빨리 자동 발사된다면 말이다. 만약 시스템이 30초 안에 제대로 작동하는지, 그리고 보고된 발사체가 실제로 ICBM인지 확인하고 ICBM의 종류를 판별하고 요격체를 발사하기 전에 추가적인 추적 정보를 수집하도록 설계된다면 요격체는 약 3만 6000기가 필요할 것이다. 이런 식으로 하면 시간이 부족하다. 시스템을 구축할 때쯤이면 적들은 이미 자신들의 능력을 발전시켰을 것이다. 일반적으로 고정된 문제를 해결하는 민간 연구 개발 프로그램과 달리, 미사일 방어 프로그램은 방어 시스템을 무력화, 침투 또는 우회할 수 있는 지능적이고 적응력이 뛰어난 인간 적들과 마주한다. 이는 값비싼 군비 경쟁으로 이어질 수 있다. 특정 시점에서 어느 쪽이 우위를 점할지는 방어 시스템의 상대적 비용과 이를 회피하는 데 필요한 공격 시스템 적응력, 그리고 각 측이 경쟁에 투입할 자원에 따라 달라진다. 보고서에서 알 수 있듯이, 현재 미국의 미사일 방어 프로그램의 개방적인 성격은 러시아와 중국 모두에 불안감을 불러일으켰다. (블라디미르) 푸틴 (러시아) 대통령은 미국의 미사일 방어에 대응하기 위해 고안한 다양한 신형 핵무기 운반 체계를 발표했다. 미 국방부는 중국에 대해 중국 인민해방군이 미국과 여러 국가의 탄도 미사일 방어 체계에 대응하기 위해 필요한 다양한 공격 기술을 개발하는 것을 정당화하고 있다고 밝혔다.