석사나 박사 학위를 받기 위해 반드시 거쳐야 하는 관문은 ‘논문’입니다. 학위 취득을 위해서는 졸업논문뿐만 아니라 과학기술논문인용색인(SCI) 학술지에도 논문을 서너 편 발표해야 합니다. 이미 학위를 받고 졸업한 사람에게는 술자리 안줏거리 같은 추억이겠지만 학위 과정 중인 학생들에게는 ‘다른 사람들은 논문을 쉽게 술술 쓰는 것 같은데 왜 나만 이렇게 힘들까’라는 자괴감까지 느끼게 하는 것이 다름 아닌 논문 쓰기입니다.최근 외국 과학뉴스를 이것저것 찾아보다 재미있는 뉴스를 발견했습니다. 뱀파이어와 인간의 사랑을 다룬 영화 ‘트와일라잇’의 여주인공 크리스틴 스튜어트가 인공지능(AI)과 관련한 논문을 발표했다는 것입니다. 스튜어트는 미국 코넬대에서 운영하는 공개형 학술논문 데이터베이스 ‘아카이브’(arXiv)에 지난 18일 ‘신경망 스타일의 변형 기술을 이용해 영화 ‘컴 스윔’의 장면을 인상주의로 표현하기’라는 3장짜리 논문을 올렸습니다. 한 남자의 자화상을 인상주의와 리얼리즘 관점에서 표현한 영화인 ‘컴 스윔’은 스튜어트의 감독 데뷔작으로 지난 19일 시작된 제33회 선댄스영화제에서 처음 공개됐습니다. 이번에 발표된 논문의 1저자는 그래픽 소프트웨어 기업 ‘어도비’ 연구원 버틱 조시, 2저자는 스튜어트, 3저자는 ‘컴 스윔’ 제작사인 스타라이트 스튜디오의 프로듀서 데이비드 샤피로입니다. 신경망 스타일 변형은 반 고흐 같은 인상파 화가들의 작품을 머신러닝으로 학습시킨 뒤 사진을 입력하면 비슷한 느낌이 들도록 바꿔 주는 기술을 말합니다. 논문에서는 사진이 아니라 영화에 이 기술을 어떻게 적용시켰는가를 설명하고 있습니다. 영화 주요 장면을 인상주의 화풍이 느껴지도록 바꿔 비슷한 화풍의 그림을 볼 때마다 영화를 연상하도록 하는 게 이번 논문의 목적입니다.비전공자가 과학 학술논문을 발표한 것은 스튜어트가 처음은 아닙니다. 얼마 전 임기를 끝낸 버락 오바마 전 미국 대통령은 지난해 8월 미국의학협회저널(JAMA)에 보건의료 개혁과 관련한 논문을, 지난 9일에는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 청정에너지와 관련한 논문을 발표하기도 했습니다. 물론 두 논문 모두 과학기술 정책에 관한 것이긴 하지만 오바마 전 대통령에게 ‘학술논문을 쓴 최초의 현직 대통령’이라는 타이틀을 안겨 줬습니다. 특히 지난해 8월 발표한 ‘미국의 보건의료 개혁’이라는 논문은 영국의 온라인 학술활동 분석기관인 ‘알트메트릭’이 집계한 ‘2016년 100대 인기 과학논문’ 중 1위로 꼽히기도 했습니다. 외국에서는 비전공자가 과학 분야 논문을 쓰는 것이 그리 드문 일은 아니라는 이야기까지 들으니 씁쓸한 느낌을 지울 수 없었습니다. 요즘 국내 뉴스를 듣다 보면 사회 지도층 중에는 자신의 생각을 그대로 표현해야 하는 연설문을 타인에게 고쳐 달라는 사람부터 자기만 옳다고 목소리를 높이는 사람, 자신과 다른 주장은 없어져야 한다고 생각하는 사람까지 눈살을 찌푸리게 하는 이들이 많이 보이기 때문입니다. 이런 사람들에게 자신의 주장과 의견을 논리적이고 압축적으로 풀어내는 논문을 바라는 것은 나무 밑에서 물고기를 구하는 셈일까요. 지금 이 시간에도 묵묵히 자연의 새로운 현상이나 원리를 발견하고 이것을 명징한 언어로 표현하기 위해 고군분투하는 많은 연구자들이야말로 진정한 사회 지도층이 아닌가 싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

사람들이 매일 사용하는 칫솔의 위생상태가 심각하다고 영국 일간지 데일리메일이 보도했다. 20일(현지시각)자 보도에 따르면 현재 사용하고 있는 칫솔은 배설물, 헤르페스 바이러스, 간염 바이러스에 오염됐을 가능성이 높은 것으로 나타났다. 또한 단 이틀 만에 질병을 일으키는 박테리아, 바이러스 및 곰팡이에 크게 감염될 수 있다고 밝혔다. 치과의사 로나 에스칸더는 칫솔을 깨끗하게 유지해서 건강에 위험할 수 있는 요소를 제거하는 것이 중요하다고 말했다. 그녀는 "입은 세균 등의 온상"이라며 "수백 만 개의 각기 다른 형태를 가진 미생물 중 일부가 칫솔을 사용하는 사이에 옮겨질 수 있다"고 전했다. 이어 "욕실 또는 주거환경에 기생하는 미생물이 칫솔에 모인다"면서 "칫솔을 서로 가까이에 놓아두거나 양치하는 컵 안에 접촉하게 둬서는 안된다"고 말했다. 이는 세균이 한 곳에서 다른 곳으로 전달될 수 있고, 교차 감염의 위험성으로 이어지기 때문이다. 특히 칫솔을 함께 사용하면 헤르페스나 A,B,C형 간염을 일으키는 바이러스에 옮을 수 있다. 칫솔은 오래전부터 오염의 발원지로 잘 알려져 있다. 1920년대 과학자들은 칫솔 재사용이 구강질병의 원인이라고 보았고, 40년 전 스칸디나비아 치과연구 저널은 칫솔이 연쇄구균에 감염될 수 있다고 발표했다. 당시 치과의사들도 같은 칫솔을 사용하는 것이 건강한 세균을 죽이고 장내 세균을 증식시켜 설사, 피부 발진, 중이염 등을 일으킬 수 있다고 주장했다. 2015년에 미국 퀴니피악대학 연구자들은 칫솔의 60%가 대변으로 오염됐다는 사실을 밝혀낸 바 있다. 전문가들이 권장하는 올바른 칫솔 보관법은 다음과 같다. 1. 변기 근처에 칫솔을 두지 마라. 칫솔을 변기 근처에 둬야 한다면 변기뚜껑을 확실히 닫아야 한다. 물을 내리는 사이 오염된 물이 작은 물방울로 분산 되서 칫솔을 오염시킬 수 있다. 2. 수직으로 바로 세워서 따로 보관해라 절대 욕실 진열장에 두지 말아야 한다. 공기가 통하지 않아 박테리아의 성장을 촉진시킬 수 있기 때문이다. 교차 감염을 막기 위해 양치 컵에 여러 개의 칫솔을 두는 것도 좋지 않다. 3. 칫솔을 정기적으로 교체해라. 칫솔과 휴대용 칫솔 살균기를 3개월 마다 동시에 교체해야 한다. 만약 감기에 걸렸다면 칫솔을 바꾸는 것도 좋은 생각이다. 4. 절대 함께 쓰지 마라. 사랑하는 사람이라 할지라도 칫솔을 공유해서는 안 된다. 사진=포토리아 안정은 기자 netineri@seoul.co.kr

말레이 제도/앨프리드 러셀 월리스 지음/노승영 옮김/지오북/848쪽 “땅에 발을 내딛기만 하면, 내가 다시는 배를 타나 봐라.” 1848년 밑창이 뚫린 배에서 그는 50번도 더 다짐했다. 당시까지 그만큼 아마존 깊숙한 곳까지 가본 사람은 아무도 없었다. 눈에 보이는 대로 채집했다. 영국에 내리기만 하면 한몫 단단히 챙길 수 있었다. 아뿔싸, 귀국선엔 화재가 발생했고 구조선은 구멍이 났다. 그는 모든 것을 잃었다. 이렇게 끝났다면 우리는 앨프리드 러셀 월리스(1823~1913)라는 이름을 들어보지 못했을 것이다. “어디로 갈까?” 1852년 월리스는 서른이 되었다. 전형적인 영국 흙수저인 월리스는 다시 돈이 될 만한 것을 채집해야 했다. 일단 아마존은 제외했다. 거기는 이제 옛 동료 헨리 월터 베이츠의 영역이었다. 말레이 제도가 떠올랐다. 동서로 6400㎞, 남북으로 2900㎞ 너비에 흩어진 2만여 개의 크고 작은 섬이다. 모두 합하면 남아메리카 대륙 면적과 비슷한 넓이로 대부분 열대우림으로 덮인 화산지대다. 각 섬의 차이를 연구하면 명성을 얻을 수도 있을 것 같았다. 1854년 4월 말레이제도에 도착한 월리스는 곧장 탐험을 시작했다. 새벽 5시 30분에 일어나 찬물로 목욕하고 뜨거운 커피를 마시며 하루를 시작했다. 커다란 수집 상자를 어깨에 메고 그물망과 집게, 코르크 마개를 달아 목에 걸 수 있게 만든 두 가지 크기의 표본병을 항상 챙겼다. 때로는 장총을 들기도 했다. 채집에서 돌아오면 동물의 가죽을 벗기고 소독하고 말리는 작업을 했다. 1862년 1월 말레이제도를 떠날 때까지 8년 동안 96차례의 탐사여행을 하면서 이 섬에서 저 섬으로 2만여㎞를 돌아다녔다. 항상 그의 목적은 채집. 수만 점의 곤충을 비롯해 포유류, 파충류, 조류, 패류 등 12만 5000점이 넘는 표본을 모았다. 이 가운데 1000여 종은 학계에 보고되지 않은 신종이다. 월리스날개구리처럼 월리스 이름이 붙은 종만 해도 100종이 넘는다. 1855년 보르네오에서 우기를 보내면서 어떤 통찰을 얻었다. 쉽게 말하면 오래된 나뭇가지에서 새로운 잔가지가 나오듯이 오래된 종에서 새로운 종이 나온다는 것이다. 모든 생명은 하나님이 창조한 그대로라고 믿던 시절에 이런 깨달음을 얻고 또 발표하는 것은 쉬운 일이 아니었다. 월리스가 처음 깨달은 사실이 아니다. 찰스 다윈이 이미 20년 전에 품은 생각이다. 하지만 다윈은 감히 발표하지 못했다. 전형적인 금수저 출신으로 부와 명성을 누리던 다윈에게는 평판이 중요했다. 하지만 월리스에게는 걱정이 없었다. 그는 평판은 고사하고 잃을 것이 아무것도 없는 사람이었기 때문이다. 월리스는 지구 환경과 생명을 연관지어 관찰했다. 알렉산더 폰 훔볼트의 유산이다. 그는 지구와 생명 둘 다 진화한다고 주장했다. 하지만 아무도 그의 주장에 주목하지 않았다. 그런 말도 안 되는 이론을 세울 시간이 있으면 채집이나 열심히 하라는 핀잔을 들었을 뿐이다. 정작 중요한 발견은 우연히 일어난다. 경로를 벗어난 월리스는 발리에서 30㎞ 떨어진 롬복으로 갔다. 그런데 거기에서 석 달간 머무는 동안 발리에서 보던 새를 한 번도 보지 못했다. 폭이 불과 30㎞에 불과한 해협 건너로 새들이 퍼지지 못한 이유가 무엇일까? 월리스는 발리와 롬복 사이에는 보이지 않는 경계선이 있다는 이론을 세웠다. 선의 동쪽과 서쪽에 다른 새가 산다. 서부에는 원숭이, 호랑이, 코뿔소가 있지만 동부에는 그 어떤 영장류나 육식동물도 살지 않고 캥거루 같은 유대류뿐이다. 이 선을 우리는 월리스 선이라고 부른다. 이 선으로 말미암아 월리스는 생물지리학의 창시자가 되었다. 그리고 마침내 찰스 다윈과 편지를 주고받는 사이가 된다. 월리스의 고민은 종이 어떻게 진화하느냐는 것이었다. 다윈은 오래전 맬서스의 ‘인구론’에서 아이디어를 얻은 상태였다. 1858년 말라리아에 감염되어 고열에 시달리며 다 쓰러져가는 집에 누워 있던 월리스에게 ‘인구론’의 주장이 떠올랐다. 월리스는 깨달았다. 그는 열이 내리자마자 며칠 만에 논문을 완성했다. ‘변종이 원형에서 끝없이 멀어지는 경향에 대하여’가 바로 그것. 그는 논문을 저널에 보내기 전에 찰스 다윈에게 먼저 보냈다. 그후에 일어나는 일은 너무나 유명하다. 결국 다윈이 커밍아웃한다. 월리스가 다시 배를 타지 않았다면 우리에게 다윈도 없었을 것이다. 1859년 다윈의 ‘종의 기원’이 출판되고 10년 후인 1869년 월리스는 ‘말레이 제도’를 발표하면서 다윈에게 바친다. “개인적인 호감과 우정의 징표로서, 또한 당신의 천재성과 업적에 대한 깊은 존경심을 표하고자 이 책을 헌정합니다.” 이제 2년만 있으면 ‘말레이 제도’ 출간 150주년이다. 훔볼트에서 다윈을 거쳐 다이아몬드로 이어지는 생물지리학 전통의 빈칸이 비로소 채워졌다. 당장 읽지 않더라도 서가에 꽂아놔야 하는 책이다. 책에 등장하는 동식물, 지명, 인명 색인에 많은 노고가 녹아 있다. 노승영의 번역에 대해서는 이렇게 말하고 싶다. “이보다 더 좋을 수는 없다.” 이정모 서울시립과학관장

박테리아는 가장 단순한 형태의 생명체다. 하지만 동시에 가장 놀라운 생명체이기도 하다. 박테리아를 연구하는 과학자들은 이 작은 생명체의 놀라운 능력과 독특한 생존 방식에 감탄하곤 한다. 최근 흔한 박테리아가 과학자들을 다시 한번 놀라게 만들었다. 그 주인공은 자연계에서 매우 흔하게 볼 수 있는 호기성 그람양성균인 고초균(Bacillus subtilis)이다. 고초균은 다른 세균과 마찬가지로 생물막(biofilm)이라는 생물 군집을 형성한다. 이는 유기물을 기질로 삼아 박테리아들이 살기 좋은 환경을 만들어 집단으로 거주하는 방식이다. 종종 여러 종류의 세균이 모여서 생물막을 형성하는데, 역시 자연계에서 흔히 볼 수 있다. 그런데 이 단순한 박테리아가 어떻게 서로 협력해서 이런 구조물을 만드는 것일까? 캘리포니아 대학 샌디에이고 캠퍼스의 귀롤 슈엘 교수(Gürol Süel)가 이끄는 연구팀은 놀랍게도 이 단순한 박테리아가 약한 전기 신호를 이용해서 다른 박테리아를 불러 모은다는 사실을 발견했다. 고초균 세포막 표면에 있는 포타슘 이온 펌프를 이용해서 약한 전류를 만드는 원리인데, 여러 세균이 힘을 합쳐 전기적 신호를 주변에 보내 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa) 같은 다른 박테리아를 불러 모아 함께 생물막을 형성하는 것이다. 과학자들은 여러 세균이 협력해서 생물막을 형성한다는 사실은 알고 있었지만, 전기적 신호를 통해서 멀리 떨어진 다른 세균을 불러온다는 사실은 새롭게 알아냈다. 박테리아 생물막의 형성은 일부 질환에서도 볼 수 있어서 앞으로 이에 대한 상세한 기전을 밝히면 질병 치료에도 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 연구팀은 이를 저널 셀(Cell) 최신호에 발표했다. 박테리아는 눈 같은 감각기관도 없고 뇌도 없는 단순한 단세포 생물체다. 하지만 다른 박테리아와 소통할 필요가 있을 때 이들 역시 다양한 수단을 활용한다. 필요할 때 남과 협력하는 것은 박테리아라고 해도 예외가 아닌 셈이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

도널드 트럼프 미국 차기 대통령의 반(反)과학적 태도는 대선 운동 과정에서부터 논란이 됐다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’와 ‘사이언스’가 지난해 말 ‘올해 주목해야 할 과학 이슈’의 하나로 꼽을 만큼 과학계의 우려도 크다. 최근에는 트럼프가 과학계를 경악하게 하는 결정을 내릴 것으로 알려지면서 이 같은 우려가 현실이 되는 것 아니냐는 목소리가 더욱 높아지고 있다. 트럼프는 대통령에 취임하면 ‘백신 안전 및 과학적 진실위원회’를 신설하고 위원장으로 로버트 케네디 주니어 변호사를 임명할 것으로 알려졌다. 케네디 변호사는 “부모에게 자녀의 백신 접종을 거부할 수 있게 해 줘야 한다”, “백신 접종은 홀로코스트와 같은 일로 정부, 과학자, 언론, 제약사가 대중에게 진실을 감추고 있다”고 주장하는 등 미국 내 대표적인 백신 반대론자다. 국내에서도 의학적 근거 없이 주로 일본에서 만들어진 육아서적이나 인터넷 커뮤니티 등에 의존해 백신 접종을 거부하거나 ‘수두’처럼 영유아에게 치명적인 전염병을 옮게 하는 ‘수두파티’를 여는 사례가 있었다. 백신 거부론자들은 영국의 대장외과 전문의 앤드루 웨이크필드가 자폐증 어린이 12명을 대상으로 연구해 ‘MMR(홍역·유행성이하선염·풍진) 백신이 자폐증을 유발한다’는 내용의 논문을 1998년 저명한 의학 분야 국제학술지 ‘랜싯’에 발표한 것을 근거로 하고 있다. 그렇지만 실험 대상군이 지나치게 적고 이와 비교할 대조군이 없었으며 방법론도 문제가 있는 데다 내용까지 조작된 것으로 밝혀져 2008년 웨이크필드의 의사 면허는 박탈되고 논문도 철회됐다. 2009년 미국 필라델피아 아동병원 소아과 의사 제프리 거버 박사와 전염병 전문가 폴 오핏 박사는 관련 논문 20편을 검토한 결과 ‘역학적, 생물학적 연구 모두 백신의 자폐증 유발 증명에 실패했다’고 결론을 내렸다. 또 2014년 호주 시드니대 연구팀은 125만명 이상의 아동 데이터를 조사한 결과 MMR뿐만 아니라 일반 백신도 자폐증과 관련돼 있다는 증거는 없다고 밝혔으며, 지난해 미국 의료 전문 상담단체 르윈그룹의 소아과 전문의 앤젤리 제인 박사팀은 9만 5727명의 아동을 대상으로 11년간 장기 추적조사 한 결과를 바탕으로 자폐증은 백신과 연관돼 있지 않고 유전적 문제일 뿐이라고 발표했다. 흔히 세균이라고 불리는 박테리아 감염은 항생제를 이용해 치료하지만 바이러스가 체내에 들어왔을 때는 면역체계에 의존할 수밖에 없다. 백신은 인체 면역체계를 자극해 외부에서 들어오는 바이러스를 무력화시킬 수 있는 항체를 만들어 내는 역할을 한다. 백신의 시작은 영국의 의사 에드워드 제너(1749~1823)가 1796년 천연두의 확산을 막기 위해 천연두 예방접종을 하면서부터다. 백신 덕분에 천연두는 인류가 완전히 퇴치한 유일한 전염병이 됐으며, 세계보건기구(WHO)는 1980년 천연두는 사라졌고 야생 상태에서도 멸종했다고 선언하기도 했다. 프랑스 화학자이자 미생물학자인 루이 파스퇴르(1822~1895)가 1885년 자신이 만든 광견병 치료 및 예방주사를 ‘백신’이라고 부르면서 항체 형성을 돕는 예방주사를 통칭하는 용어로 자리잡게 됐다. 백신은 열을 가하거나 포르말린 같은 화학약품, 자외선, 방사선을 이용해 병원균을 죽이거나 활성을 없애 만들거나(사백신), 인체에 해가 없을 정도로 병원균의 독성을 약화시키는 방식(생백신)으로 만들어진다. 최근에는 폐렴이나 인플루엔자 백신처럼 두 종류 이상의 병원체를 한 번의 접종으로 대응할 수 있도록 한 다가(多價) 백신이 많이 활용되고 있다. 생명공학기술의 발전에 따라 최근에는 바이러스 속 DNA를 인공 주입하거나 변형시켜 백신을 만들기도 한다. 미국 베일러의대 전염병 전문가 피터 호티즈 교수는 “백신은 우리가 병원균과 싸우는 데 가장 효과적인 무기”라며 “과학을 다루는 위원회에 정확한 지식이 없는 비전문가가 위원장으로 참여하는 것은 과학계는 물론 의학계에도 재앙 같은 일이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

매섭던 한파가 수그러졌다는 소식에 실내 온도를 낮춘 사무실이 꽤 있을 것이다. 심지어 어떤 남성 직원은 덥다며 소매까지 겉어붙이고 일하고 있겠지만, 대부분 여직원은 아직 춥다고 느끼며 무릎 담요를 걷어내지 못하고 있을지도 모르겠다. 이렇게 남녀에 따라 추위를 타는 게 확연히 달라지는 이유는 무엇일까. 여성 패션잡지 ‘글래머’가 최근 여성이 항상 남성보다 추위를 더 타는 과학적 이유 5가지를 소개했다. 1. 여성의 중심체온이 더 높다=이해가 잘 안 될 수도 있지만, 알고 보면 맞는 말이다. 중심체온은 심장에 흐르는 피의 온도를 일컫는다. 미국 메릴랜드의대가 학술지 ‘JAMA 네트워크’에 발표했던 한 연구에 따르면, 중심체온은 날마다 사람 따라 천차만별이지만, 여성의 경우 항상 남성보다 높다. 그렇다면 여성의 몸이 더 따뜻하다는 말일까. 아니다. 몸이 따뜻해지는 것에 익숙해지면 차가운 공기가 닿을 때 몸은 더 차갑게 느껴지는 것이다. 2. 피임약을 먹으면 중심체온이 더 높다=호르몬 조절 방식의 피임약을 먹는 경우 중심체온 차이는 그 배로 늘어난다. 호르몬은 체온에 영향을 주지만, 알아차리기 쉽지 않다. 따라서 피임은 여성 호르몬에 영향을 줘 체온을 더 높이고 결국 추위에 더 민감하게 만들 수 있는 것이다. 3. 여성의 손발이 더 차갑다=여성이 추울 때 가장 많이 하는 말 중에는 “손발이 꽁꽁 얼어버렸다”는 것이 있다. 영국 의학저널 ‘더 랜싯’에 발표된 한 연구에 따르면, 이 또한 현실로 여성의 손발은 남성보다 몇 도 정도 낮다. 4. 여성의 신진대사 속도가 느리다=‘응용 생리학 저널’(Journal of Applied Physiology)에 실린 한 연구에 따르면, 남성은 여성보다 신진대사 속도가 약 23% 빠르다. 신진대사는 몸에 연료를 공급하기 위해 섭취한 음식의 열량을 태우는 속도를 말하는 데 그런 과정의 부산물로 몸에는 열이 발생한다. 여성의 몸은 신진대사가 더 느리므로 남성보다 더 차가우며 이는 여성이 체중 증가를 막기 위해 남성보다 덜 먹게 되는 이유가 되기도 한다. 5. 사무실 온도는 대개 남성 기준이다=사무실은 당신에게 최소한의 온도를 제공한다. 세계적 학술지 ‘네이처’에 발표됐던 한 연구에 따르면, 대부분 직장 내 온도조절 장치는 1960대 개발된 온도 모델에 따라 설정된다. 당시에는 지금보다 여성이 불평불만을 말하지 못하는 시대였기에 남성만을 대상으로 설정됐다는 것이다. 사진= © Andrey Popov / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

얼마 전 울산에서 ‘인간 광우병’이라 불리는 변종 크로이츠펠트 야코프병(CJD) 의심환자가 발생했다. 다행히 보건당국의 역학조사 결과 관련이 없는 것으로 판명났지만 광우병이 다시 주목을 끄는 계기가 됐다. 크로이츠펠트 야코프병의 원인은 프라이온이라는 단백질의 변형 때문이다. ●박테리아서 프라이온 발견… 전염 주목 최근 미국 하버드대 의대 연구진이 프라이온 단백질을 박테리아(세균)에서 처음 발견해 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 13일자에 발표했다. 지금까지 포유류나 곤충, 식물, 곰팡이 같은 진핵생물에만 있던 프라이온을 박테리아에서도 찾아내면서 이 단백질에 대한 연구가 가속화하고 어떻게 전염성을 갖는지도 파악할 수 있을 것이라는 기대를 낳는다. 프라이온은 양이나 염소의 스크래피병, 광우병, 크로이츠펠트 야코프병 같은 다양한 뇌질환을 유발한다. 일단 감염되면 뇌가 스펀지처럼 변하면서 죽는다. DNA나 RNA의 도움 없이 병을 일으키고 전염되는 것이 특징으로 그 과정이 정확히 알려져 있지 않았다. 연구진은 신경마비를 유발시키는 보톨리눔독소증의 원인 세균인 클로스트리듐 보톨리눔에서 유전자 활성단백질 ‘로’(Rho)를 추출해 효모와 대장균에 삽입하는 실험을 했다. 그 결과 세균 내에서 프라이온 단백질과 똑같은 형태의 변형 단백질 덩어리가 생기고 프라이온처럼 작용하는 것을 확인했다. ●알츠하이머·파킨슨병 등 연구 확대 연구진에 따르면 세균은 특정 형질을 유전받거나 환경 변화에 신속하게 반응하기 위해 프라이온을 자체적으로 만들어 낸다고 분석했다. 즉 세균이 새로운 항생제에 노출됐을 때 살아남기 위해 프라이온을 만들어 낸다는 것이다. 연구진은 프라이온을 만들어 낸 세균이 동물에게 전염되면서 치명적인 뇌질환을 유발시키는 것으로 보고 추가 연구를 진행 중이다. 앤 호크실트 미생물학 교수는 “이번 연구를 통해 진핵생물과 세균이 분리되기 전부터 프라이온이 존재했으며 세균에서 또 다른 형태의 프라이온을 찾아낼 것으로 예상한다”며 “세균의 프라이온을 이용하면 사람에게서 나타나는 프라이온이 어떻게 행동하는지, 알츠하이머와 파킨슨병과 같은 질병에 어떤 영향을 미치는지 알 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

키가 1.5m에 달하는 고대의 ‘거대 거위’ 화석 연구결과가 발표돼 학계의 관심을 사로잡았다. 600만~900만 년 전 지중해 부근에 서식했던 이 고대 거위(학명 Garganornis ballmanni)는 몸무게가 22㎏, 키가 1.5m이며, 지금과 마찬가지로 날개는 있으나 날지 못했던 것으로 밝혀졌다. 이탈리아 토리노대학 연구진은 이탈리아에서 발견됐으며 고대 거위의 것으로 추정되는 ‘팔목손바닥뼈’를 정밀 분석했다. 팔목손바닥뼈는 새에 있어서 팔목뼈와 손바닥뼈가 융합해 이뤄진 날개뼈의 부분을 일컫는다. 분석 결과 이 팔목손바닥뼈의 주인이었던 고대 거위는 현생 거위에 비해 훨씬 크고 무거웠으며, 몸 양 옆에 붙어있는 날개는 당시에도 비행에 쓰이지는 않았던 것으로 밝혀졌다. 대신 고대 거위는 이 날개를 포식자 혹은 먹이를 사이에 둔 경쟁자와 싸울 때 사용했으며, 이들의 ‘싸움 능력’은 다른 조류에 비해 더 강했던 것으로 보인다고 연구진은 밝혔다. 연구진은 영국 과학매거진 뉴사이언티스트와 한 인터뷰에서 “고대 거위의 팔목뼈 주위는 매우 딱딱하고 단단한 피부로 둘러싸여 있어 효과적인 무기로 사용될 수 있었다. 심지어 다른 거위의 뼈를 부러뜨릴 수 있을 만큼 강력한 힘이 있었을 것”이라고 밝혔다. 이어 “이 거위가 이러한 신체적 특성을 가질 수 있었던 것은 신선한 물고기 먹이를 두고 거위끼리 극심한 경쟁을 해야 했던 지중해 연안 섬에 서식했기 때문”이라면서 “날개가 있지만 날 수 없는 이유는 섬 내부에 포식자가 많지 않았기 때문”이라고 덧붙였다. 연구진은 이번 발견이 거위가 날지 못하는 이유 및 날개의 역할, 고대 조류의 생활방식 등을 연구하는데 도움이 될 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 ‘영국왕립오픈사이언스’(Royal Society Open Science) 저널에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

키가 1.5m에 달하는 고대의 ‘거대 거위’ 화석 연구결과가 발표돼 학계의 관심을 사로잡았다. 600만~900만 년 전 지중해 부근에 서식했던 이 고대 거위(학명 Garganornis ballmanni)는 몸무게가 22㎏, 키가 1.5m이며, 지금과 마찬가지로 날개는 있으나 날지 못했던 것으로 밝혀졌다. 이탈리아 토리노대학 연구진은 이탈리아에서 발견됐으며 고대 거위의 것으로 추정되는 ‘팔목손바닥뼈’를 정밀 분석했다. 팔목손바닥뼈는 새에 있어서 팔목뼈와 손바닥뼈가 융합해 이뤄진 날개뼈의 부분을 일컫는다. 분석 결과 이 팔목손바닥뼈의 주인이었던 고대 거위는 현생 거위에 비해 훨씬 크고 무거웠으며, 몸 양 옆에 붙어있는 날개는 당시에도 비행에 쓰이지는 않았던 것으로 밝혀졌다. 대신 고대 거위는 이 날개를 포식자 혹은 먹이를 사이에 둔 경쟁자와 싸울 때 사용했으며, 이들의 ‘싸움 능력’은 다른 조류에 비해 더 강했던 것으로 보인다고 연구진은 밝혔다. 연구진은 영국 과학매거진 뉴사이언티스트와 한 인터뷰에서 “고대 거위의 팔목뼈 주위는 매우 딱딱하고 단단한 피부로 둘러싸여 있어 효과적인 무기로 사용될 수 있었다. 심지어 다른 거위의 뼈를 부러뜨릴 수 있을 만큼 강력한 힘이 있었을 것”이라고 밝혔다. 이어 “이 거위가 이러한 신체적 특성을 가질 수 있었던 것은 신선한 물고기 먹이를 두고 거위끼리 극심한 경쟁을 해야 했던 지중해 연안 섬에 서식했기 때문”이라면서 “날개가 있지만 날 수 없는 이유는 섬 내부에 포식자가 많지 않았기 때문”이라고 덧붙였다. 연구진은 이번 발견이 거위가 날지 못하는 이유 및 날개의 역할, 고대 조류의 생활방식 등을 연구하는데 도움이 될 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 ‘영국왕립오픈사이언스’(Royal Society Open Science) 저널에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

나이가 들면 기억력이 떨어지고 놔두면 치매로 발전하기 쉽다. 이를 막기 위해 우리나라를 비롯한 선진국에서는 이런 노인을 대상으로 기억력 증진을 위한 기억 훈련 프로그램을 진행한다. 그런데 이런 기억 훈련에 비만이 악영향을 준다는 것이 연구를 통해 밝혀졌다. 미국 인디애나대 노화연구소 연구진은 비만의 지표가 되는 체질량지수(BMI)에 따라 노인의 기억 훈련이 영향을 받는 것을 발견했다. 이 연구에 따르면, 기억 훈련을 받을 때 비만한 노인은 정상 체중으로 여겨지는 노인보다 그 효과가 3분의 1에 불과했다. 연구를 이끈 다니엘 O. 클라크 박사는 “이런 결과는 기억 훈련이 비만한 노인에게 큰 효과를 기대하기 어렵다는 것을 보여준다”면서도 “하지만 명확한 이유는 아직 밝혀내지 못했다”고 말했다. 이와 함께 “비만이 두뇌에 있는 해마 부피의 손실을 촉진하는 것과 관련이 있다고 알려진 영상 연구를 포함해 비만 상태와 뇌 기능 사이의 연관성에 관한 증거는 늘어나고 있다”면서 “따라서 실제로 기억 훈련으로 인한 향상 효과는 비만 노인의 경우 감소할 수 있다”고 말했다. 연구진은 이 연구를 위해 평균 나이 74세 노인 약 2800명을 대상으로, 10년간 추적 조사했다. 이들은 참가 노인들이 과체중이나 정상 체중에 따라 기억 증진 효과가 어떻게 다른지를 비교했다. 연구진이 노인들에게 적용한 기억 훈련은 학습과 연습을 통해 삽화적 언어 기억을 현저하게 높였다. 클라크 박사는 “다른 연구자들의 연구에서도 체중 감량이 기억 기능의 향상으로 이어질 수 있는 것으로 나타났다”면서도 “하지만 불행하게도 우리와 다른 연구자들의 기존 연구로는 체중 감량을 달성해도 그 상태를 오랜 기간 유지하기가 쉽지 않은 것으로 나타났다”고 말했다. 또 “체중 증가의 예방과 체중 감량을 지속할 수 있는 효과적인 접근 방법을 개발하기 위해 더 많은 연구가 필요할 뿐 아니라 비만 노인들이 체중 감량을 하지 못하더라도 기억 기능을 보호할 수 있는 프로그램을 밝혀내야 한다”고 말했다. 아울러 연구진은 BMI 상태가 기억 훈련의 효과에는 영향을 주지만, 추론이나 기억 처리 속도에는 영향을 주지 않다는 것도 발견했다. 클라크 박사는 “최신 과학은 살면서 누적되는 위험을 지적하고 있으므로, 모든 나이에서 발생하는 비만 등 치매 위험인자는 해결하는 것이 중요하다”고 말했다. 이번 연구결과는 ‘비만학회 저널’(journal of the Obesity Society) 최신호에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

2016년 세계 과학계는 연초부터 숨가쁘게 움직였다. 2월 말 아인슈타인이 상대성 이론을 발표하면서 예측했던 중력파의 존재가 발견됐다는 소식을 시작으로 3월에는 인공지능 알파고와 바둑천재 이세돌 9단의 대결, 하반기에는 지구와 가장 가까운 거리에 있는 골디락스 행성 ‘프록시마b’의 발견 등이 대표적이다. 국내 과학계는 한국과학기술연구원(KIST) 설립 50주년을 맞아 ‘대한민국 과학기술 50주년’이라는 모토로 다채로운 과학기술 관련 행사를 열었음에도 불구하고 하반기 복잡한 정국 상황 때문에 기억에 남는 행사는 없다. 그렇지만 ‘음지에서 양지를 지향한다’는 어느 기관처럼 항상 그렇듯이 연구자들은 사회의 스포트라이트와 상관없이 지금 이시간에도 묵묵히 연구현장을 지키고 있다. 올해 국내 과학계에서 선보일 새로운 연구성과는 무엇들이 있을까. ● “숨만 쉬어봐, 어떤 질병인지 알려줄께” 질병진단 정밀호흡센서 등장 현재 천식이나 만성 폐쇄성 폐질환(COPD), 폐암, 폐결핵 등을 진단하기 위해서는 혈액을 채취하거나 조직 검사, 컴퓨터 단층촬영(CT) 같은 영상 진단 등 을 거쳐야 하기 때문에 환자는 시간 및 비용 부담이 크다. 음주측정기처럼 간단하게 숨쉬는 것만으로도 각종 질환여부를 진단할 수 있다면 얼마나 편할까. 실제로 사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함돼 있는데 이 중 일부는 질병과 밀접한 연관성이 있다. 예를 들어 아세톤은 당뇨, 톨루엔은 폐암, 황화수소는 구취 등과 연관돼 있다. 현재도 호흡 속 가스를 분석하는 장비가 있지만 크기가 커서 휴대가 불가능하기 때문에 의료기관에서만 사용할 수 있으며 혈액검사에 비해 정확도도 떨어진다는 단점이 있다. 올해 안에 국내 연구진이 호흡만으로도 각종 질병을 진단할 수 있는 초소형 센서가 등장할 예정이다. 이 센서는 음주측정기처럼 가벼울 뿐만 아니라 혈액 검사만큼 정확하다. 이 센서는 기체분자 1000만개 중 1개를 인식하는 ppb 수준의 유기 화합물 가스를 검출할 수 있다. 나노 촉매를 이용하기 때문에 휴대가 편리한 것은 물론 무선통신 시스템과 연결해 스마트폰과 연동돼 원격진료에도 활용할 수 있다. 원격진료와 관련해 멀리 떨어진 환자의 초음파 영상 진단과 검진이 가능한 이동식 소형 경량 의료용 로봇도 올해 등장한다. 의료기관이 멀리 떨어져 있는 산간이나 도서벽지에서 환자가 발생했을 경우 인터넷으로 연결해 초음파 영상을 촬영하고 기계 손으로 진료를 할 수 있는 일종의 의사 ’아바타 로봇’인 셈이다. 이 로봇에는 ‘햅틱 인터페이스 기술’이 적용돼 의사가 로봇과 인터넷으로 연결돼 로봇팔로 환자를 맥진했을 경우 환자를 누르거나 만지는 힘을 멀리서도 정밀하게 느껴질 수 있다. 이 때문에 오지에 있는 환자를 간단하게 진료하거나 만성질환자 관리에 도움을 줄 것으로 기대된다. 최근 미용 목적으로 무분별하게 시행되고 있어서 문제가 되고 있지만 악안면 성형수술은 윗턱과 아래턱의 기형 때문에 치아가 맞지 않아 얼굴 모양의 변형에 문제가 있는 이들을 대상으로 수행되는 외과수술이다. 특히 턱 신경과 관련돼 있기 때문에 정밀하고 복잡한 수술로 알려져 있다. 치아 임플란트 수술도 최근 많이 시행되고 있지만 자칫 치아신경을 건드려 안면마비가 생기는 경우도 종종 생긴다. 이들 수술 뿐만 아니라 두개골 함몰 재건수술 같이 근육과 신경이 복잡하게 지나가는 수술은 사전 준비가 복잡하고 어렵다. 이 때문에 3차원(3D) 환자맞춤형 모델링 영상기술을 이용해 환자의 정밀한 입체영상을 만들어 수술부위를 사전에 정확하게 파악한 뒤 수술에서 필요한 사항과 수술시 발생할 수 있는 상황을 사전에 파악할 수 있는 수술계획 소프트웨어가 올해 등장해 복잡한 수술의 성공률이 한층 높아질 것으로 예상된다. ●더 정확한 내비게이션…백색소음으로 잡는 층간소음 우리나라 인구의 65%, 대도시 인구의 80% 이상이 아파트나 연립주택 같은 공동주택에 거주하고 있다. 이 때문에 최근 가장 큰 사회적 문제가 되고 있는 것은 다름 아닌 ’층간소음’. 특히 요즘처럼 실내 활동이 많은 겨울철에는 층간소음 피해가 급증하고 있다. 심할 경우 이웃간 살인사건까지 벌어질 정도로 심각하다. 층간 소음의 50~60%는 아이들이 뛰거나 어른들이 걷는 것처럼 일상생활에서 발생하는 어쩔 수 없는 소음이 대부분이다. 층간소음을 줄이기 위해서는 건물 설계단계부터 저감기술을 적용하고 거실에 카펫처럼 흡음제를 깔아주는 것이 방법이 될 수 있지만 층간소음을 완전히 줄일 수는 없는 것이 사실이다. 이 때문에 국내 연구진은 사물인터넷(IoT)와 빅데이터 기술을 활용해 층간소음 문제를 해결할 수 있는 방안을 연구하고 있다. 소음별 크기와 지속시간, 거주자의 연령과 연령에 따라 싫어하는 소리, 소리의 주파수를 분석해 특정 주파수를 이용해 윗층에서 발생하는 소음을 중화시키는 방식이다. 이렇게 될 경우 굳이 윗층과 아래층 사이에 소리를 막는 두꺼운 마감재를 넣을 필요가 없게 돼 공사 비용도 줄이고 손쉽게 층간소음을 없앨 수 있을 것으로 예상된다. 자동차 운전자에게 필수품이 된 내비게이션의 정확도를 높이는 기술도 올해 등장한다. 현재 내비게이션 GPS 오차범위는 10m 정도 되지만 이를 70㎝ 이내로 줄이는 초정밀 GPS 위성보정 시스템이 그것이다. 현재와 같은 오차범위를 가진 시스템에서는 교차로가 복잡하게 엉켜이는 도심이나 고속도로의 진출입로가 여러 개인 곳은 헷갈려 원하는 곳이 아닌 전혀 다른 장소로 빠져나가게 돼 난감할 때가 간혹 있다. 그러나 초정밀 GPS 보정시스템은 2만2000㎞ 상공에 있는 위성이 내려보내는 위치정보 신호를 국내 7개 기지국에서 받아 중앙처리국에 보낸 뒤 보정값을 계산해 다시 위성에 쏘아올리고 내려받는 방식이다. 7개 기지국에서 받은 정보를 보정해 다시 받기 때문에 GPS 정보의 정확도는 그만큼 더 높아지게 된다. 초정밀 GPS는 일반 차량이나 항공기의 내비게이션 뿐만 아니라 자율주행차, 드론 등 무인이동체를 활용하는데 있어서 반드시 필요한 시스템이다. 이 기술이 상용화되는 2020년경이 되면 내비게이션 때문에 잘못된 길을 들어설 일은 없을 것으로 보인다. ●김치유산균으로 아토피 잡고, 슈퍼컴으로 작황 예측 영유아와 어린이들에게서 주로 나타나는 심한 가려움증을 유발하는 만성적 염증성 피부질환인 아토피 피부염은 부모들의 고민꺼리다. 환경오염, 식품첨가물, 집먼지와 진드기 등이 원인으로 알려져 있지만 정확한 발병원인이 알려지지 않은 상태다. 김치가 아토피 피부염에 효과가 있다는 이야기는 이전에도 많이 있었지만 아토피를 앓는 연령대가 대부분 김치 먹기를 어려워하는 영유아들이다. 이 때문에 김치에서 유용한 유산균만 추출해 알약 형태로 만들거나 가루형태로 만들어 우유나 물에 타먹기 좋게 만들 필요가 있었다. 최근 개발이 완료된 김치 유산균 ‘와이셀라 시바리아 WIKIM28’이 바로 그것이다. 이번에 개발한 WIKIM28은 아토피 피부염을 유발시킨 동물을 이용한 실험에서 아토피 피부염과 관련한 가려움과 붓기 등 증상을 40% 정도 줄일 뿐만 아니라 아토피 피부염을 일으키는 것으로 알려진 혈중 면역글로불린E(IgE) 생성을 절반 가까이 억제하는 것으로 나타났다. 최근 연구진이 민간기업과 기술이전 협상을 벌이고 있는 만큼 조만간 제품으로 선보일 수 있을 것으로 예상된다. 전 세계 식량전쟁에 대비한 연구도 올해 가시적인 성과가 나올 것으로 보인다. 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 식량 작물의 미래 생산성을 세계에서 가장 높은 정확도로 예측하는 기술이다. 전국 농경지를 가로 세로 각각 30m 단위로 쪼개 여기서 생산되는 작물의 생산성과 작황을 예측하려는 것. 이를 위해 과학자들은 2000년부터 2080년까지 20년 간격으로 예측을 하는 것을 목표로 기후변화 시나리오, 연도별 변동성, 작물별 특성, 농지의 특성 등 수많은 변수를 계산하기 위해 서버 640대 분량, 중앙처리장치(CPU) 3840개로 구성된 슈퍼컴퓨터를 사용하고 있다. 일반 컴퓨터를 사용할 경우 총 830만 시간, 약 947년이 걸리는 대규모 계산에 해당한다. 이번 예측기술이 완성되면 기후변화 시나리오에 따른 농업 생태계 변화와 미래 주요 식량작물 생산성을 예측해 국내 작물 수급 정책에 반영할 수 있을 것이다. 이 뿐만 아니라 아프리카나 동남아시아 같이 식량안보 위기 국가를 대상으로 식량생산 예측정보를 제공해 식량원조 정책수립에도 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다. ●영상인식 AI “범인 꼼짝마” 지난해 초 이세돌 9단과 구글 딥마인드의 알파고 대국 이후 인공지능(AI)에 대한 관심이 높아지고 있다. 더군다나 AI와 빅데이터가 ‘4차 산업혁명’의 핵심으로 주목받으면서 기업들도 연구에 적극 나서고 있는 형세다. 국내에서는 사람의 말을 그대로 인식할 수 있는 AI ‘엑소브레인’이 대표적이다. 엑소브레인은 지난해 11월 국내 퀴즈왕들과 장학퀴즈 대결을 펼쳐 압도적 승리를 거두기도 했다. 여기에 최근에는 CCTV 동영상 속 대상을 분석해 추적할 수 있는 시각인식 AI ‘딥뷰’(DeepView)도 조만간 등장할 계획이다. 엑소브레인과 함께 토종 AI인 딥뷰는 CCTV 동영상 속 인물이나 차량을 파악한 뒤 다른 동영상 속에 나타나는 대상이 같은 사람이나 물체임을 인식하는 방식이다. 이전에는 CCTV를 이용해 건물 칩입자나 뺑소니 차량을 찾기 위해서는 동영상을 일일이 돌려보면서 사람이 직접 조사해야 하지만 딥뷰 기술을 활용하면 순식간에 원하는 정보를 찾을 수 있게 된다. 이 밖에도 세계적인 과학저널 ‘네이처’와 ‘사이언스’에서 지난해 미국 대선을 앞두고 차기 대통령이 반드시 알아야할 과학 이슈 중 하나로 꼽힌 유전자 가위 기술 역시 올해 우리가 주목해야 할 연구 중 하나로 예상된다. 최신 유전자 가위기술로 주목받고 있는 ‘크리스퍼 유전자 가위’를 이용해 유전 질환 뿐만 아니라 비유전성 질환 치료 가능성에 국내 연구진이 본격 나설 예정이다. 실제로 생쥐를 이용해 노인성 황반변성 질환을 유전자 가위를 이용해 치료하는 것에 성공하기도 했다. 과학자들은 VEGF라는 성장인자가 망막에 과도하게 증가하면서 노인성 황반변성이 나타난다는 것을 밝혀내고 유전자가위를 주입해 VEGF 유전자 일부를 제거해 치료하는데 성공한 것이다. 이번 연구가 성공할 경우 다양한 유전성 난치병 치료 뿐만 아니라 비유전성 난치병 치료도 가능해질 것으로 예상된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2016년 세계 과학계는 연초부터 숨가쁘게 움직였다. 2월 말 아인슈타인이 상대성 이론을 발표하면서 예측했던 중력파의 존재가 발견됐다는 소식을 시작으로 3월에는 인공지능 알파고와 바둑천재 이세돌 9단의 대결, 하반기에는 지구와 가장 가까운 거리에 있는 골디락스 행성 ‘프록시마b’의 발견 등이 대표적이다. 국내 과학계는 한국과학기술연구원(KIST) 설립 50주년을 맞아 ‘대한민국 과학기술 50주년’이라는 모토로 다채로운 과학기술 관련 행사를 열었음에도 불구하고 하반기 복잡한 정국 상황 때문에 기억에 남는 행사는 없다. 그렇지만 ‘음지에서 양지를 지향한다’는 어느 기관처럼 항상 그렇듯이 연구자들은 사회의 스포트라이트와 상관없이 지금 이시간에도 묵묵히 연구현장을 지키고 있다. 올해 국내 과학계에서 선보일 새로운 연구성과는 무엇들이 있을까. ● “숨만 쉬어봐, 어떤 질병인지 알려줄께” 질병진단 정밀호흡센서 등장 현재 천식이나 만성 폐쇄성 폐질환(COPD), 폐암, 폐결핵 등을 진단하기 위해서는 혈액을 채취하거나 조직 검사, 컴퓨터 단층촬영(CT) 같은 영상 진단 등 을 거쳐야 하기 때문에 환자는 시간 및 비용 부담이 크다. 음주측정기처럼 간단하게 숨쉬는 것만으로도 각종 질환여부를 진단할 수 있다면 얼마나 편할까. 실제로 사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함돼 있는데 이 중 일부는 질병과 밀접한 연관성이 있다. 예를 들어 아세톤은 당뇨, 톨루엔은 폐암, 황화수소는 구취 등과 연관돼 있다. 현재도 호흡 속 가스를 분석하는 장비가 있지만 크기가 커서 휴대가 불가능하기 때문에 의료기관에서만 사용할 수 있으며 혈액검사에 비해 정확도도 떨어진다는 단점이 있다. 올해 안에 국내 연구진이 호흡만으로도 각종 질병을 진단할 수 있는 초소형 센서가 등장할 예정이다. 이 센서는 음주측정기처럼 가벼울 뿐만 아니라 혈액 검사만큼 정확하다. 이 센서는 기체분자 1000만개 중 1개를 인식하는 ppb 수준의 유기 화합물 가스를 검출할 수 있다. 나노 촉매를 이용하기 때문에 휴대가 편리한 것은 물론 무선통신 시스템과 연결해 스마트폰과 연동돼 원격진료에도 활용할 수 있다. 원격진료와 관련해 멀리 떨어진 환자의 초음파 영상 진단과 검진이 가능한 이동식 소형 경량 의료용 로봇도 올해 등장한다. 의료기관이 멀리 떨어져 있는 산간이나 도서벽지에서 환자가 발생했을 경우 인터넷으로 연결해 초음파 영상을 촬영하고 기계 손으로 진료를 할 수 있는 일종의 의사 ’아바타 로봇’인 셈이다. 이 로봇에는 ‘햅틱 인터페이스 기술’이 적용돼 의사가 로봇과 인터넷으로 연결돼 로봇팔로 환자를 맥진했을 경우 환자를 누르거나 만지는 힘을 멀리서도 정밀하게 느껴질 수 있다. 이 때문에 오지에 있는 환자를 간단하게 진료하거나 만성질환자 관리에 도움을 줄 것으로 기대된다. 최근 미용 목적으로 무분별하게 시행되고 있어서 문제가 되고 있지만 악안면 성형수술은 윗턱과 아래턱의 기형 때문에 치아가 맞지 않아 얼굴 모양의 변형에 문제가 있는 이들을 대상으로 수행되는 외과수술이다. 특히 턱 신경과 관련돼 있기 때문에 정밀하고 복잡한 수술로 알려져 있다. 치아 임플란트 수술도 최근 많이 시행되고 있지만 자칫 치아신경을 건드려 안면마비가 생기는 경우도 종종 생긴다. 이들 수술 뿐만 아니라 두개골 함몰 재건수술 같이 근육과 신경이 복잡하게 지나가는 수술은 사전 준비가 복잡하고 어렵다. 이 때문에 3차원(3D) 환자맞춤형 모델링 영상기술을 이용해 환자의 정밀한 입체영상을 만들어 수술부위를 사전에 정확하게 파악한 뒤 수술에서 필요한 사항과 수술시 발생할 수 있는 상황을 사전에 파악할 수 있는 수술계획 소프트웨어가 올해 등장해 복잡한 수술의 성공률이 한층 높아질 것으로 예상된다. ●더 정확한 내비게이션…백색소음으로 잡는 층간소음 우리나라 인구의 65%, 대도시 인구의 80% 이상이 아파트나 연립주택 같은 공동주택에 거주하고 있다. 이 때문에 최근 가장 큰 사회적 문제가 되고 있는 것은 다름 아닌 ’층간소음’. 특히 요즘처럼 실내 활동이 많은 겨울철에는 층간소음 피해가 급증하고 있다. 심할 경우 이웃간 살인사건까지 벌어질 정도로 심각하다. 층간 소음의 50~60%는 아이들이 뛰거나 어른들이 걷는 것처럼 일상생활에서 발생하는 어쩔 수 없는 소음이 대부분이다. 층간소음을 줄이기 위해서는 건물 설계단계부터 저감기술을 적용하고 거실에 카펫처럼 흡음제를 깔아주는 것이 방법이 될 수 있지만 층간소음을 완전히 줄일 수는 없는 것이 사실이다. 이 때문에 국내 연구진은 사물인터넷(IoT)와 빅데이터 기술을 활용해 층간소음 문제를 해결할 수 있는 방안을 연구하고 있다. 소음별 크기와 지속시간, 거주자의 연령과 연령에 따라 싫어하는 소리, 소리의 주파수를 분석해 특정 주파수를 이용해 윗층에서 발생하는 소음을 중화시키는 방식이다. 이렇게 될 경우 굳이 윗층과 아래층 사이에 소리를 막는 두꺼운 마감재를 넣을 필요가 없게 돼 공사 비용도 줄이고 손쉽게 층간소음을 없앨 수 있을 것으로 예상된다. 자동차 운전자에게 필수품이 된 내비게이션의 정확도를 높이는 기술도 올해 등장한다. 현재 내비게이션 GPS 오차범위는 10m 정도 되지만 이를 70㎝ 이내로 줄이는 초정밀 GPS 위성보정 시스템이 그것이다. 현재와 같은 오차범위를 가진 시스템에서는 교차로가 복잡하게 엉켜이는 도심이나 고속도로의 진출입로가 여러 개인 곳은 헷갈려 원하는 곳이 아닌 전혀 다른 장소로 빠져나가게 돼 난감할 때가 간혹 있다. 그러나 초정밀 GPS 보정시스템은 2만2000㎞ 상공에 있는 위성이 내려보내는 위치정보 신호를 국내 7개 기지국에서 받아 중앙처리국에 보낸 뒤 보정값을 계산해 다시 위성에 쏘아올리고 내려받는 방식이다. 7개 기지국에서 받은 정보를 보정해 다시 받기 때문에 GPS 정보의 정확도는 그만큼 더 높아지게 된다. 초정밀 GPS는 일반 차량이나 항공기의 내비게이션 뿐만 아니라 자율주행차, 드론 등 무인이동체를 활용하는데 있어서 반드시 필요한 시스템이다. 이 기술이 상용화되는 2020년경이 되면 내비게이션 때문에 잘못된 길을 들어설 일은 없을 것으로 보인다. ●김치유산균으로 아토피 잡고, 슈퍼컴으로 작황 예측 영유아와 어린이들에게서 주로 나타나는 심한 가려움증을 유발하는 만성적 염증성 피부질환인 아토피 피부염은 부모들의 고민꺼리다. 환경오염, 식품첨가물, 집먼지와 진드기 등이 원인으로 알려져 있지만 정확한 발병원인이 알려지지 않은 상태다. 김치가 아토피 피부염에 효과가 있다는 이야기는 이전에도 많이 있었지만 아토피를 앓는 연령대가 대부분 김치 먹기를 어려워하는 영유아들이다. 이 때문에 김치에서 유용한 유산균만 추출해 알약 형태로 만들거나 가루형태로 만들어 우유나 물에 타먹기 좋게 만들 필요가 있었다. 최근 개발이 완료된 김치 유산균 ‘와이셀라 시바리아 WIKIM28’이 바로 그것이다. 이번에 개발한 WIKIM28은 아토피 피부염을 유발시킨 동물을 이용한 실험에서 아토피 피부염과 관련한 가려움과 붓기 등 증상을 40% 정도 줄일 뿐만 아니라 아토피 피부염을 일으키는 것으로 알려진 혈중 면역글로불린E(IgE) 생성을 절반 가까이 억제하는 것으로 나타났다. 최근 연구진이 민간기업과 기술이전 협상을 벌이고 있는 만큼 조만간 제품으로 선보일 수 있을 것으로 예상된다. 전 세계 식량전쟁에 대비한 연구도 올해 가시적인 성과가 나올 것으로 보인다. 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 식량 작물의 미래 생산성을 세계에서 가장 높은 정확도로 예측하는 기술이다. 전국 농경지를 가로 세로 각각 30m 단위로 쪼개 여기서 생산되는 작물의 생산성과 작황을 예측하려는 것. 이를 위해 과학자들은 2000년부터 2080년까지 20년 간격으로 예측을 하는 것을 목표로 기후변화 시나리오, 연도별 변동성, 작물별 특성, 농지의 특성 등 수많은 변수를 계산하기 위해 서버 640대 분량, 중앙처리장치(CPU) 3840개로 구성된 슈퍼컴퓨터를 사용하고 있다. 일반 컴퓨터를 사용할 경우 총 830만 시간, 약 947년이 걸리는 대규모 계산에 해당한다. 이번 예측기술이 완성되면 기후변화 시나리오에 따른 농업 생태계 변화와 미래 주요 식량작물 생산성을 예측해 국내 작물 수급 정책에 반영할 수 있을 것이다. 이 뿐만 아니라 아프리카나 동남아시아 같이 식량안보 위기 국가를 대상으로 식량생산 예측정보를 제공해 식량원조 정책수립에도 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다. ●영상인식 AI “범인 꼼짝마” 지난해 초 이세돌 9단과 구글 딥마인드의 알파고 대국 이후 인공지능(AI)에 대한 관심이 높아지고 있다. 더군다나 AI와 빅데이터가 ‘4차 산업혁명’의 핵심으로 주목받으면서 기업들도 연구에 적극 나서고 있는 형세다. 국내에서는 사람의 말을 그대로 인식할 수 있는 AI ‘엑소브레인’이 대표적이다. 엑소브레인은 지난해 11월 국내 퀴즈왕들과 장학퀴즈 대결을 펼쳐 압도적 승리를 거두기도 했다. 여기에 최근에는 CCTV 동영상 속 대상을 분석해 추적할 수 있는 시각인식 AI ‘딥뷰’(DeepView)도 조만간 등장할 계획이다. 엑소브레인과 함께 토종 AI인 딥뷰는 CCTV 동영상 속 인물이나 차량을 파악한 뒤 다른 동영상 속에 나타나는 대상이 같은 사람이나 물체임을 인식하는 방식이다. 이전에는 CCTV를 이용해 건물 칩입자나 뺑소니 차량을 찾기 위해서는 동영상을 일일이 돌려보면서 사람이 직접 조사해야 하지만 딥뷰 기술을 활용하면 순식간에 원하는 정보를 찾을 수 있게 된다. 이 밖에도 세계적인 과학저널 ‘네이처’와 ‘사이언스’에서 지난해 미국 대선을 앞두고 차기 대통령이 반드시 알아야할 과학 이슈 중 하나로 꼽힌 유전자 가위 기술 역시 올해 우리가 주목해야 할 연구 중 하나로 예상된다. 최신 유전자 가위기술로 주목받고 있는 ‘크리스퍼 유전자 가위’를 이용해 유전 질환 뿐만 아니라 비유전성 질환 치료 가능성에 국내 연구진이 본격 나설 예정이다. 실제로 생쥐를 이용해 노인성 황반변성 질환을 유전자 가위를 이용해 치료하는 것에 성공하기도 했다. 과학자들은 VEGF라는 성장인자가 망막에 과도하게 증가하면서 노인성 황반변성이 나타난다는 것을 밝혀내고 유전자가위를 주입해 VEGF 유전자 일부를 제거해 치료하는데 성공한 것이다. 이번 연구가 성공할 경우 다양한 유전성 난치병 치료 뿐만 아니라 비유전성 난치병 치료도 가능해질 것으로 예상된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아연(Zn)에 유전자(DNA) 마모를 현저하게 막는 효과가 있음이 연구를 통해 밝혀졌다. 미국 과학전문매체 사이언스데일리에 따르면, 미 캘리포니아대(UCSF) 산하 베니오프 아동병원연구소(CHORI) 연구진이 새로운 연구로 하루에 4㎎의 아연을 추가로 더 섭취하면 감염·질병 예방에 도움이 되는 세포상의 건강에 엄청나게 긍정적인 효과를 볼 수 있다는 것을 알아냈다. 이 같은 아연의 양은 영양 섭취가 취약하거나 부족한 사람들의 식단에 더할 수 있는 아연 쌀이나 아연 밀처럼 생물 영양을 강화한 ‘생합성영양’(Biofortification) 작물에 함유된 것과 같다. 흔히 접하는 여러 식재료에도 아연이 함유돼 있다. 굴이 대표적이다. 100g에 16.6㎎의 아연이 들어 있다. 이밖에도 호두 100g당 아연 3㎎, 캐슈넛 100g당 6.5㎎, 계란 노른자 100g당 4㎎이 함유되어 있는 등 굴, 다시마, 석류, 현미, 보리, 청국장 등에도 충분한 아연이 있다. 수석연구원 재닛 킹 박사 등 연구진들은 이번 연구를 통해 식단에 아연을 적당히 추가하는 것만으로 산화 스트레스와 DNA 손상을 줄여준다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 킹 박사는 “우리는 식단에 아연의 섭취를 조금만 늘리면 몸 전체에서 신진대사가 진행되는 방식에 상당한 영향을 미칠 수 있다는 것에 놀랐다”면서 “이런 결과는 아연이 건강에 미치는 영향을 측정하고, 음식에 기반을 둔 개입이 전 세계의 미량 영양소 결핍을 개선할 수 있다는 증거를 강화하는 새로운 전략을 제시한다”고 말했다. 아연은 우리 몸 어디에나 있으며 생명 유지에 필요한 많은 기능을 촉진한다. 또한 아연은 어린이의 성장에 있어 최적의 조건을 유지하고 면역 체계를 건강하게 유지하는 데 중대한 역할을 한다. 이뿐만 아니라 아연은 만성 심혈관계질환과 암의 발병에 관련한 우리 몸의 염증과 산화 스트레스를 제한하는 데도 도움이 된다. 하지만 전 세계 대부분의 가정에서는 광택이 나는 백미나 고도로 정제된 밀 또는 옥수숫가루를 먹지만 이는 에너지는 제공하지만 아연과 같은 필수적인 미량 영양소는 제공하지 않는다. 아연은 거의 3000종에 달하는 효소 단백질 중 필수적인 부분이며, 이 효소는 우리 몸의 모든 세포를 조절하는 방식에 영향을 미친다. 충분한 아연을 섭취하지 않으면 우리의 DNA에 대한 일상적인 마모를 복구하는 능력이 떨어진다는 것이다. 연구진은 6주 동안 진행된 무작위대조 연구에서 DNA 가닥 절단을 계산해 아연이 인간의 신진대사에 미치는 영향을 측정했다. 이들은 DNA 손상에 관한 이 매개 변수를 사용해 적당량의 아연이 건강 생활에 미치는 영향을 조사했다. 이는 혈중 아연을 관찰하거나 아연 상태의 평가를 위해 발육 부진과 발병률을 조사한 것인데 일반적으로 사용되는 방법과는 다른 새로운 접근법이라고 한다. 킹 박사는 “이번 결과는 기아와 영양 실조에 관한 숨겨진 영향을 완화하기 위한 식품 기반 해결책을 계획하고 평가하는 것과 관련이 있다”고 말했다. 이어 “생합성영양 작물은 아연 결핍에 대한 지속 가능하고 장기적인 해결책이 될 수 있다고 생각한다”고 덧붙였다. 이번 연구결과는 ‘미국 임상영양학저널’(American Journal of Clinical Nutrition) 최신호에 게재됐다. 사진=ⓒ Africa Studio / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지난해 12월 29~31일 한국 인터넷 바둑사이트 ‘타이젬’과 중국 바둑 사이트 ‘한큐바둑’에서 각각 ‘매지스터’(Magister)와 ‘마스터’(Master)란 아이디로 한국과 중국의 랭킹 1위인 커제와 박정환에게 완승을 거둔 익명의 바둑천재의 실체가 밝혀졌다. 세계 최고수라는 한, 중, 일 바둑 랭킹 1위를 모두 꺾은 비밀의 바둑천재는 다름 아닌 지난해 3월 이세돌 9단과 바둑대결을 벌여 4대1로 압승을 거둔 구글 딥마인드의 인공지능(AI) 바둑 프로그램 ‘알파고’의 업데이트 버전이라고 세계적인 과학저널 ‘네이처’가 4일(현지시간) 보도했다. 딥마인드 CEO 데미스 허사비스는 4일 트위터를 통해 “최근 세계 최고수들을 꺾은 익명의 바둑기사 마스터(P)는 알파고의 새로운 프로토타입 버전이었다”고 전격 공개했다. 허사비스는 “이번에 있었던 비공식 게임들은 프로토타입을 테스트하기 위해서 설계된 것이었다. 우리는 그 결과에 흥분하고 있다. 그리고 우리와 바둑계는 두 개의 새로운 알파고 버전이 보여주는 혁신적이고 성공적인 바둑에서 많은 것을 배울 수 있을 것이다”라고 말했다. 실제로 지난해 말 세계 최고의 바둑기사들이 잇따라 무릎을 꿇자 바둑계는 “매지스터나 마스터 모두 AI 프로그램일 것”이라고 추측했다. 지난해 3월 이세돌 9단과의 대결 전에도 인터넷 사이트에서 시범 대국을 펼친 것으로 알려져 있는 만큼 구글측이 업데이트 된 알파고의 실력을 점검하기 위해 이번 온라인 대국을 펼쳤을 것이라는 추정이 난무했다. 실제로 알파고 마스터는 4일까지 60판을 뒀는데 한 판을 제외하고는 전승을 기록했다. 박정환 9단은 다섯 번의 경기를 펼쳤지만 단 1승도 거두지 못했으며 세계 최강자라는 중국의 커제 역시 3판의 경기를 펼쳤다가 전패하는 치욕을 맛봤다. 이 밖에 한국의 안성준, 박영훈, 김지석 9단과 중국의 뤄자시, 스웨 9단은 물론 일본의 이야마 유타 9단도 알파고 마스터를 상대로 1승도 거두지 못했다. 알파고 마스터가 내놓은 1판은 중국의 천야오예 9단과 벌인 경기다. 천야오예의 네트워크 연결에 오류가 발생한 것으로 전문가들은 이 한 판은 무승부로 봐야한다고 주장하고 있다. 특히 주목해야 할 것은 이번 경기들 모두 초반부터 알파고 마스터가 우위를 차지했으며 거의 역전되지 않은 것으로 알려졌다. 또 대부분의 대국에서 170수 안팎으로 알파고 마스터가 불계승을 거뒀다. 이는 일반적인 평균 대국에서는 250~300수에서 불계승이 나오는데 이보다 훨씬 못미치는 수준으로 알파고 마스터의 실력은 지난해 이세돌 9단과 대국을 벌였을 때와는 천지차이라는 것이 전문가들의 분석이다. 허사비스는 “알파고 마스터가 공식적인 바둑 경기를 벌이는 시기는 올해 말이 될 것”이라고 밝히기도 했다. 그는 온라인 바둑경기는 빠른 속도로 진행되기 때문에 컴퓨터가 인간보다 유리하지만 느리게 진행되는 실제 바둑게임에서는 변수가 많기 때문에 이를 보완하는 작업이 필요하다는 설명이다. 바둑계에서는 이번 완패로 ‘이제 인공지능 이후의 바둑을 생각할 때’라는 목소리가 나오고 있다. 또 AI 연구자들은 “바둑은 인공지능이 넘어야할 하나의 산으로 생각하고 있었는데 이세돌 9단과의 대국도 그랬지만 이번 온라인 대국을 보면 인공지능 발전을 위한 하나의 문을 열어제낀 것으로 봐야한다”고 분석하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구자 “똑같은 얘기도 외국 과학자가 해야 통한다” 　 한국의 노벨상 사랑은 외국에서도 유명하다. 지난해 6월에는 세계적인 과학저널 ‘네이처’도 한국의 애달픈 노벨상 사랑과 노벨상 수상자가 나오지 않는 이유에 대한 분석기사를 싣기까지 했다. 그런데 최근 두 달 사이에 동일한 노벨과학상 수상자를 대상으로 세 번이나 간담회와 특강, 기자회견을 열어 지나치다는 비판이 나오고 있다. 4일 미래창조과학부는 최양희 장관이 서울 홍릉에 위치한 카이스트 부설 고등과학원을 방문해 올해 노벨물리학상 수상자인 마이클 코스털리츠(74) 미국 브라운대 교수(고등과학원 석학교수)를 비롯한 연구자들을 만났다고 밝혔다. 최 장관은 이날 코스털리츠 교수를 포함한 연구자들과 1시간 가량 한국 기초과학 발전 방안에 대한 자유토론 및 취재진과 질의응답시간을 가졌다. 이날 간담회에서 한국 기초과학 발전을 위한 코스털리츠 교수의 다양한 제언이 나왔다. 코스털리츠 교수는 이 자리에서 “충분하고 지속적 연구지원이 기초연구 발전을 위해 중요한 요건이며 세계적 연구성과를 내기 위해서는 적절한 시기에 필요한 사람들과 제대로 된 문제를 연구할 수 있는 환경을 마련해줘야 한다”고 건의했다. 문제는 최근 두 달도 안된 사이에 똑같은 과학자와의 만남을 지나치게 여러 차례 가져 미래부와 산하 기관들이 여전히 노벨상이라는 권위에 기대어 기관과 기관장 홍보에 매달린다는 것이다. 지난해 11월 25일 고등과학원은 ‘대한민국 연구기관 소속으로는 역사상 처음으로 노벨과학상을 받았다’고 홍보를 하며 코스털리츠 교수의 대중 특강을 홍보했다. 이어 한 달 뒤인 지난달 20일에는 ‘마이클 코스털리츠 교수 노벨상 수상 기념 간담회’를 열었으며 보름도 안 된 이날 과학기술 분야를 담당하는 미래부 장관이 코스털리츠 교수를 만나는 자리를 가진 것이다. 코스털리츠 교수는 2004년부터 고등과학원 방문교수로 매년 2~3개월씩 한국에 머물면서 연구를 진행하고 있다. 지난해 12월 10일 스웨덴 스톡홀름에서 열린 노벨상 시상식에 참여한 이후 방한해 오는 10일까지 한국에 머물 예정이다. 특히 최 장관의 이날 고등과학원 방문은 2014년 7월 미래부 장관으로 취임한 뒤 2년 5개월 만에 처음이다. 이에 대해 미래부 관계자는 “이번 간담회는 지난해부터 시행한 연구현장 방문 일환으로 여러 연구기관을 찾고 있는데 올해 첫 번째 행보로 기초과학 연구자들의 애로사항을 수렴하고 발전방향을 듣기 위해 마련된 자리”라며 “노벨과학상 수상자가 있어서 간 것이 아니라 장관의 방문시기와 수상자의 국내 체류기간이 우연히 맞은 것 뿐”이라고 답했다. 그렇지만 서울 한 대학의 박사후연구자(포스트닥터)는 “과학정책입안자와 연구기관들의 외국 노벨상 수상자 사랑은 ‘너무 심하다’ 싶을 정도로 지나치다”라고 꼬집었다. 그는 “기초과학 발전을 위해 몰입형 연구를 할 수 있는 환경과 신진연구자들이 중견 연구자로 정착할 수 있도록 5~10년 정도 안정적으로 연구할 수 있는 여건을 마련해야 한다는 것은 국내 연구자들이 입이 닳도록 얘기했던 것”이라며 “똑같은 얘기도 노벨상 수상자가 하면 대단한 얘기를 하는 것처럼 받아들이는 태도는 노벨상 수상자의 후광을 입겠다는 인기영합주의에 불과하다”고 비판했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

12만년 전 기후를 분석해 인류의 이동 경로를 분석한 지구과학자와 세계에서 가장 작은 영화를 만들어 칸 국제광고제에서 황금사자상을 받은 양자물리학자가 국내에서 기후변화와 양자컴퓨터 연구를 시작한다. 기초과학연구원(IBS)가 액슬 티머먼(47) 미국 하와이대 교수와 안드레아스 하인리히(48) 이화여대 석좌교수를 각각 기후물리연구단과 양자나노과학연구단 단장으로 임명했다고 4일 밝혔다. 기후물리연구단 단장인 티머먼 교수는 독일계 과학자로 막스플랑크 기상학연구소를 거쳐 하와이대 해양학 교수로 재직 중이며 해양기후학 분야에서 대표적인 석학이다. 지난해에는 12만5000여년 전 기후변화를 추적해 초기 인류의 이동경로를 밝힌 연구를 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 발표해 학계는 물론 대중들의 주목을 받은바 있다. 티머먼 단장은 엘니뇨 상호작용과 기후변동, 고(古)기후역학 등을 중점 연구하면서 기후에 영향을 미치는 다양한 요소들을 고려해 모델을 만들고 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 과거, 현재 그리고 미래의 기후변화에 대한 종합적 연구를 할 계획이다. 양자나노과학연구단 단장으로 임명된 하인리히 교수도 독일계 과학자로 지난해 이화여대에 임용되기 전까지 IBM 알마덴 연구소에서 20여년간 고체물리학과 광학연구를 해왔다. 특히 주사터널링현미경(Scanning Tunneling Microscope·STM) 분야 최고 권위자로 알려져 있다. STM은 전자의 양자역학적 성질을 이용해 물질 표면의 이미지를 원자 수준까지 확보할 수 있는 장비다. 수평 방향으로는 0.1㎚(나노미터), 수직으로는 0.01㎚ 가량의 고해상도를 보이기 때문에 원자를 하나씩 보거나 움직이게 할 수도 있다. 하인리히 단장은 2013년 구리 기판 위 일산화탄소 분자들을 하나씩 옮겨 만든 스톱모션 애니메이션 ‘소년과 그의 원자’라는 작품으로 칸 국제광고제 황금사자상을 받고 기네스북에 세계에서 가장 작은 영화로 이름을 올리기도 했다. 하인리히 단장은 원자 단위의 양자적 특성을 연구해 양자컴퓨팅의 정보 기본단위인 큐비트의 원자 수준 제어를 목표로 연구할 예정이다. 양자컴퓨터는 현재 있는 슈퍼컴퓨터로도 1000년이 걸리는 계산을 양자 알고리즘을 이용해 4분 만에 답을 낼 수 있는 미래형 컴퓨터로 구글은 물론 MS 등에서도 양자컴퓨터 개발을 위해 인력과 자금을 대거 투입하고 있는 상황이다. 김두철 IBS 원장은 “이번에 새로 만든 신규 연구단은 사회적, 경제적 파급효과가 큰 기초과학을 연구하게 될 것이며 연구단을 이끄는 과학자들도 독창적 연구로 세계적인 명성을 얻고 있는 최고 수준의 학자들”이라며 “한국의 기초과학이 새로운 지식의 영역을 개척하고 전 지구적 이슈에 대응하는데도 큰 역할을 하게 될 것”이라고 말했다. 한편 이번 2개의 연구단이 신설되면서 IBS는 총 28개의 연구단을 갖추게 됐고 이 중 외국인 연구단장은 10명(한국계 4명 포함)으로 늘었다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

치매는 진짜로 비만과 관련이 있을까. 체형을 유지할 정도로 규칙적인 운동을 하는 것이 치매를 예방하는 열쇠가 될 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 아이오와주립대 연구진은 최근 과체중이거나 제2형 당뇨병(이하 당뇨병)이 있는 사람들의 뇌에는 그렇지 않은 이들보다 많은 양의 ‘어떤 화학 효소’가 있다는 것을 발견하고, ‘알츠하이머병 저널’(Journal of Alzheimer‘s Disease) 최신호에 관련 논문을 발표됐다. 바로 ‘오토탁신’(autotaxin)이라는 효소다. 이 효소는 뇌를 둘러싸며 보호하는 액체 안에서 발견됐다. 검사 결과, 오토탁신은 기억력이 약한 사람들에게서 증가하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 연구진은 56~89세 성인남녀 287명의 조사 자료를 분석한 결과, 오토탁신이 치매 위험을 예측해준다는 사실을 발견했다. 또한 오토탁신 수치가 높은 사람들은 비만일 가능성이 크다는 사실도 함께 발견했다. 연구진은 “오토탁신의 수치를 통해 미래의 치매 예상 환자들에게 매일 달리거나 걷는 것과 같이 규칙적인 운동을 권고해 치매 예방의 기회를 줄 수 있다”고 말했다. 기존 연구에서는 인슐린 저항성이 크면 기억 기능의 저하나 뇌 용적의 손실, 또는 뇌의 혈당 사용 부족 등과의 연관성으로, 기억 장애나 당뇨병이 유발하는 것과 관련이 있는 것으로 나타났다. 그런데 이번 연구에서는 인슐린보다 오토탁신이 이런 질환의 유발에 훨씬 큰 연관성을 갖고 있었다고 켈시 맥리만스 아이오와주립대 연구원은 설명했다. 검사 결과, 오토탁신은 알츠하이머병의 흔한 영향을 받게 되는 뇌 부분에서 사용되는 에너지양을 정할 수 있는 것으로 나타났다. 과학자들은 오토탁신 수치가 더 높은 뇌를 가진 사람들이 전두엽과 측두엽에서 그 수와 크기가 더 작은 뇌세포를 가진 것을 발견했다. 결과적으로, 이들은 추리력 및 다중작업(멀티테스킹) 검사에서 점수가 더 낮았다. 연구진은 오토탁신 수치에서 1점 더 높아지면 어떤 형태의 기억 손실을 진단받게 될 가능성이 5배 더 커진다고 주장했다. 또한 당뇨병 환자의 경우 오토탁신 1점 증가로 기억 손실의 가능성은 3배 더 커진다고 지적했다. 영국 알츠하이머병학회(Alzheimer‘s Society)의 제임스 피켓 박사는 “당뇨병과 심장질환과 같은 질환을 예방하는 운동은 비만을 낮춤과 동시에 치매 위험도 줄일 수 있다”면서 “심장과 신체에 좋은 것은 뇌에도 좋다”고 말했다. 이번 연구를 이끈 아우리엘 윌렛 교수는 “오토탁신은 뇌의 공간이 적어지는 것과 관련이 있으며, 알츠하이머병에서 뇌 영역이 더 작아지는 것은 뇌가 기능을 수행하기 어려워질 수 있다는 것을 의미한다. 이는 혈당과 같은 것”이라면서 “뇌가 적은 혈당을 사용하면 뇌세포(뉴런)들은 연료가 작아 실수를 하기 시작하며 일반적으로 정보를 신속하게 처리하지 못한다”고 말했다. 전문가들은 치매 치료가 완전하지 않을지도 모른다는 두려운 생각을 하고 있다. 하지만 치매의 진행을 늦출 수 있는 약물은 이미 후기 임상시험 단계에 있으며, 오는 2025년까지 상용화할 수 있을 것으로 기대된다. 영국 유니버시티칼리지런던(UCL) 산하 신경학연구소의 닉 폭스 신경학 교수는 “늦게 발병하는 질병의 경우, 몇 년 동안 지연시키는 것만으로도 효과적인 치료법이 된다”면서 “왜냐하면 그 안에 또 다른 획기적인 치료법이 나올 수 있기 때문”이라고 말했다. 사진=ⓒ Halfpoint / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간은 복잡한 도구를 사용할 수 있는 손기술과 지능을 가졌다는 점에서 다른 동물과 구분된다. 비록 침팬지를 비롯한 동물들도 도구를 사용할 수 있지만, 인간처럼 복잡한 수준의 사용은 어렵기 때문이다. 이쑤시개의 사용처럼 간단한 일도 동물에게는 쉽지 않다. 그런데 과연 언제부터 그랬을까? 최근 새로운 연구에 의하면 인류의 오래된 조상 그룹이 120만년 전 이쑤시개를 사용한 증거가 있다고 한다. 카렌 하디 등 스페인 연구자들은 120만 년 전의 호미닌(Hominin·사람과에 속하는 인류와 그 조상 그룹)의 이빨 화석에서 이쑤시개를 이용해서 이빨 사이의 이물질을 제거한 증거를 발견해 이를 저널 '자연과학'(The Science of Nature)에 발표했다. 이전에 발견된 가장 오래된 이쑤시개의 증거는 네안데르탈인의 유골에서 발견된 것으로 4만9000년 전의 것이었다. 최초의 이쑤시개가 어떤 것인지는 알기 어렵지만, 아마도 작은 나뭇조각 혹은 뼛조각이었을 가능성이 크다. 문제는 이쑤시개가 화석으로 남기 어려울 뿐 아니라 설령 발견된다고 해도 이쑤시개 용도로 사용했는지 알 방법이 없다는 것이다. 따라서 초기 이쑤시개 사용의 역사는 이를 사용한 이빨 화석에 남겨져 있다. 다행히 이빨은 가장 단단한 부분으로 화석화가 쉬우며 표면에 치석과 흠집, 미세한 음식물 잔류물을 연구해 무엇을 먹고살았는지 분석하기 쉽다. 연구팀은 스페인 북부에서 발견된 호미닌의 이빨 화석을 면밀하게 연구하여 이들이 이쑤시개를 이용했던 흔적을 찾아냈다. 이들의 치석과 미세한 음식물 잔류물, 그리고 치아 표면의 미세 흔적은 비록 간접적인 증거긴 하지만 이쑤시개를 사용했던 증거를 제시하고 있다. 한 가지 흥미로운 사실은 이들이 식물성 음식을 많이 먹었지만, 요리했던 흔적이 없다는 것이다. 불을 이용해서 요리하는 것 역시 인간과 그 조상만이 가진 고유한 특징이다. 이번 연구 결과가 옳다면 인류의 조상 그룹은 불을 사용하기도 전부터 이쑤시개를 사용할 줄 알았던 것이 된다. 불과는 달리 이쑤시개의 발명은 대단치 않게 여겨질 수 있다. 하지만 우리가 인간이 된 것은 어느 한순간에 정해진 것이 아니라 오랜 진화의 결과였다. 이쑤시개의 사용 역시 그 긴 진화의 과정 중에 발견된 것이다. 비록 작은 것이지만, 이쑤시개는 점차 인간으로 진화되는 인류의 조상을 보여주는 증거 가운데 하나다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

숨만 잘 쉬어도 머리가 똑똑해질 수 있다는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 미국 노스웨스턴대 의대 신경외과와 신경과학과, 심리학과 연구진이 호흡이 사람의 인지기능은 물론 뇌신경을 조정하고 기능을 향상시키기까지 한다는 연구결과를 뇌 신경과학분야 국제학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스’ 최신호에 발표했다. 숨쉬는 것은 단순히 뇌와 신체 곳곳에 산소를 공급하는 기능을 하는 것 뿐만 아니라 부수적으로 호흡의 리듬에 따라 냄새와 기억, 감정과 관련된 뇌 부위의 전기적 신호를 조정함으로써 뇌 여러 부위의 세포에 변화를 줄 수 있다는 설명이다. 1945년 영국의 생리학자 에드거 애드리언 케임브리지대 교수가 전극을 이용해 고슴도치가 숨쉬는 과정에서 두뇌활동과 변화를 측정했다. 애드리언 교수는 호흡기관을 통과하는 공기의 속도가 뇌파의 크기와 빈도에 직접적인 영향을 준다는 사실을 밝혀낸 뒤 생쥐와 다른 작은 동물들을 이용해 호흡과 뇌파의 관계에서도 똑같이 나타났음을 확인했다. 그러나 지금까지는 사람에게서는 호흡과 뇌와 관계가 발견되지 않았다. 연구팀은 약물에 내성을 갖는 측두엽 간질이 심각해 수술을 받는 환자 7명을 대상으로 대뇌피질의 기억형성에 중요한 역할을 하는 후각신경구, 기억과 관련된 해마, 감정처리와 관련된 편도체 등 뇌의 3개 영역에서 뇌파와 환자의 호흡숫자와 방법을 측정했다. 그 결과 뇌파의 속도와 크기가 호흡의 속도와 일치한다는 사실을 발견했다. 연구팀은 건강한 사람의 호흡은 사고나 감정에 어떤 영향을 미치는지도 확인하기 위해 일련의 행동검사를 실시했다. 그 결과 깊은 호흡을 천천히 할 때 이미지나 단어 같은 것들을 훨씬 잘 기억한다는 것이 확인됐다. 깊은 호흡을 하더라도 코로 할 때와 입으로 할 때 차이가 난다는 사실을 발견하기도 했다. 코로 숨을 쉴 때와 달리 입으로 호흡할 때는 타인의 감정인식과 기억에 별 도움이 되지 않는 것으로 나타났다. 이 때문에 코로 호흡하기 힘든 축농증 환자나 비염 환자들은 정신적 기능 향상을 위해서라도 관련 질환 치료가 필요하다고 연구진은 조언했다. 연구팀은 호흡은 뇌간에 의해 무의식적으로 제어되는 신체 활동으로 정서적 자극이나 정신적 노력에 따라 호흡 패턴이 변경된다고 설명했다. 즉 호흡에 따라 정신적 기능이 변화할 수 있다는 것을 암시한다. 크리스티나 젤라노 신경과학과 교수는 “사람이 숨을 들이마시고 내뱉는 과정에서 편도체, 후각피질과 해마와 같은 뇌의 뉴런까지 자극한다”며 “공황상태에서 호흡이 빨라지는 것은 숨을 빨리 들이마셔서 안정을 되찾기 위한 것으로 외부의 위험한 자극에 대한 반응시간이 빨라지도록 뇌를 순간적으로 재조직하는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘다사다난’이란 말조차 부족할 만큼 많은 일이 일었던 2016년 ‘원숭이의 해’가 일주일도 남지 않았습니다. 며칠 뒤면 정유년(丁酉年) ‘닭의 해’가 시작됩니다. 60갑자의 서른 번째에 해당하는 정유년은 ‘붉은 닭의 해’라고 합니다. 십간의 ‘정’(丁)이 불의 기운을 상징하기 때문에 닭 중에 붉은 닭이라는 설명입니다.그렇지만 요즘 우리나라에서는 ‘닭의 수난시대’입니다. 지난 11월 중순 H5N6형의 고병원성 조류인플루엔자(AI)가 처음 발생한 이후 한 달 동안 닭과 오리 등 가금류가 하루 65만 마리꼴로, 지금까지 약 2500만 마리가 살처분됐다고 합니다. ●전 세계 매년 닭고기 1억t 소비 닭은 종교나 문화와 상관없이 인류의 보편적 사랑을 받아온 단백질원입니다. 전 세계적으로 1년에 닭 1억t과 달걀 1조개가 소비된다고 합니다. 우리나라 역시 국민 1인당 연간 닭 소비량은 4.97㎏으로 육류 중 돼지고기 다음으로 많이 섭취하고 있습니다. 닭이라고 하면 이처럼 달걀과 노릇노릇하게 튀겨진 프라이드 치킨처럼 먹을 것으로만 생각하는 사람이 많은데 실제론 과학적으로도 중요한 동물입니다. ‘종의 기원’으로 유명한 영국의 진화학자 찰스 다윈은 전 세계 곳곳에서 닭을 채집해 가축화된 닭의 기원을 연구했습니다. 실제로 2004년 게놈 분석 결과 다윈의 주장은 사실로 드러났고 2014년에는 영국과 독일 과학자들이 닭뼈 화석의 DNA를 채취해 분석한 결과 닭이 1만년 전 중국에서 길들여지기 시작했다는 것을 확인하기도 했습니다. 얼굴을 찌푸리게 만드는 닭털 특유의 냄새가 모기에 물리는 것을 막아 줘 말라리아를 예방할 수 있다는 놀라운 연구결과도 있습니다. 스웨덴과 에티오피아 공동 연구진이 닭 털의 독특한 냄새를 만드는 나프탈렌과 헥사데칸 같은 4가지 화학성분이 모기에 물리는 것을 막아주는 ‘물리적 장벽’ 역할을 해 준다는 연구 결과를 낸 것입니다. ●커뮤니케이션 진화 단서도 닭에서 찾아 2010년에는 미국 워싱턴대 의대 연구자들이 닭을 이용해 사람의 언어학습과 커뮤니케이션 행동의 특징이 어떻게 진화해 왔는지 보여주는 단서를 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 발표했습니다. 부모에게서 독특한 발성법을 배워 소통에 이용하는 ‘제브라핀치’라는 새의 수컷 유전체 염기서열을 해독해 소리는 내지만 소통에 활용하지 못하는 닭의 게놈과 비교한 결과 신경세포 간 소통을 조절하는 유전자들에서 차이를 보인다는 사실을 확인한 것입니다. 또 마당이나 들에 풀어 키우는 토종닭이 육계닭보다 맛있다는 한국사람들의 고정관념을 깨는 재미있는 연구도 있습니다. 올해 초 미국 캘리포니아 리버사이드대(UC리버사이드) 연구진은 넓은 공간에 자유롭게 풀어서 키우는 방사닭이 좁은 양계장에서 키우는 닭보다 더 많은 기생충을 갖고 있다는 연구 결과를 동물학 분야 국제학술지 ‘의학곤충학 저널’에 발표했습니다. 넓은 공간에 닭을 풀어놓고 키우는 것이 동물의 스트레스를 줄일 수는 있겠지만 기생충 등으로 인한 고통이나 통증은 더 심할 것이라는 연구진의 설명입니다. 한때 조류독감으로 불렸던 AI의 확산세가 꺾이지 않는 한 다양한 과학연구에 기여해 온 닭들의 고난이 언제 끝날지 예상하기는 쉽지 않습니다. 여기에 어린이와 청소년, 노약자들을 중심으로 인간 독감까지 급속하게 확산되고 있습니다. 연말연시에 조류와 사람에게 고통을 주고 있는 두 독감의 공통점은 확산 원인과 경로에 대해 방역당국이 정확하게 파악하지 못하고 있다는 것입니다. 정유년은 부지런하고 명석한 닭의 기운이 문제들을 명쾌하게 수습하고 해결한다는 의미가 있다고 합니다. 새해가 시작되기 전에 독감들부터 빨리 정리가 됐으면 하는 바람입니다. edmondy@seoul.co.kr