백악기 초기에 살았던 새의 화석을 통해 고대 동물의 ‘진짜 색깔’을 알아낼 수 있는 방법을 찾았다는 주장이 나왔다. 사우스차이나모닝포스트 등 현지 언론의 22일자 보도에 따르면 이번 연구에 쓰인 것은 허베이성에서 2008년 발견한 멸종 공룡 에콘컨퓨셔니스(Eoconfuciusornis)의 화석이다. 에콘컨퓨셔니스는 1억 3000만 년 전 지구상에 생존했던 새로, 대칭적으로 균형이 잘 잡힌 꼬리 깃털과 골격·근육 구조를 가졌다. 이 화석은 발견 당시 깃털까지 완벽하게 보존돼 있어 화석 수준을 넘어서 사체 일부가 남아있다고 볼 수 있을 정도였으며, 이 같은 특징이 학계의 관심을 끌기도 했다. 중국 과학원이 이끄는 국제연구진은 이 화석에서 색소를 함유하고 있는 멜라닌소체(동물계에서 발견되는 가장 흔한 흡광 색소인 멜라닌을 포함하고 있는 세포소기관)를 찾는데 주력했다. 그 결과 에콘컨퓨니셔니스의 멜라닌소체에서 케라틴 단백질이 발견됐다. 케라틴은 머리털과 손톱, 피부, 깃털 등을 형성하는 단백질로 피부 표피를 주로 이룬다. 이 표피의 바닥층에 멜라닌 세포와 이를 포함하고 있는 멜라닌소체가 있다. 즉 멜라닌 소체의 발견이 케라틴의 발견으로 이어질 수 있으며, 이것이 고대 동물의 깃털색이나 피부색을 알 수 있게 해주는데 큰 도움이 될 수 있다. 연구진은 분자생물학적 방법을 통해 이러한 멜라닌소체를 추출하는 방법을 찾아냈으며, 추출한 멜라닌소체에서 케라틴를 분리해 본래의 깃털 또는 피부색을 알 수 있게 됐다고 발표했다. 연구에 참여한 노스캐롤라이나주립대학의 메리 슈바이처 교수는 “만약 케라틴을 찾을 수 없다면 우리가 짐작하는 공룡의 색깔은 정확한 것이 아닐 수 있다”면서 “에콘컨퓨셔니스를 통한 이번 연구는 멜라닌소체와 케라틴의 추출을 통해 고대 동물의 정확한 색깔을 알아내는데 도움이 될 것”이라고 설명했다. 이어 “오래된 사체에 남아있는 멜라닌소체를 연구하는 것은 멸종된 공룡이나 새 등의 ‘원래 색깔’을 찾는데 도움이 될 뿐만 아니라, 해당 동물이 야생에서 어떻게 생활했는지, 얼마나 오랫동안 광합성을 하며 사냥했는지 등 세세한 정보를 알 수 있다는 점에서 의의가 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지인 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

아메바라고 하면 우리는 작고 원시적인 단세포 생물을 떠올린다. 종종 병원성 아메바가 뉴스를 타는 것 이외에 이 생물에 대해서 기사가 나오는 경우는 거의 없을 만큼 일반 대중들에게는 큰 관심을 받지 못하는 존재이기도 하다. 하지만 예외도 존재한다. 과학자들에게 아메바는 매우 귀중한 연구 대상이다. 학술적으로 가치가 높은 독특한 생태와 생존 방식을 가지고 있기 때문이다. 이 중에는 '광합성 아메바'도 있다. 광합성 아메바는 상당히 의외로 받아들여지겠지만, 실제로 존재한다. 파울리넬라(Paulinella) 속의 아메바가 그 주인공으로 현미경을 통해 보면 녹색으로 보인다. 하지만 그렇다고 해서 이 아메바가 식물의 일원이거나 혹은 세포 내에 엽록체(chloroplast)를 가지고 있는 것은 아니다. 대신 광합성을 하는 시아노박테리아를 품고 있다. 식물의 진화 과정에서 가장 유력한 이론은 본래 독립생활을 하던 박테리아가 세포 내에서 공생하면서 세포소기관인 엽록체로 진화했다는 것이다. 이는 미토콘드리아 같은 다른 세포소기관도 마찬가지로 보고 있다. 아마도 이 과정은 15억 년 전에 일어났던 것으로 보인다. 그런데 놀랍게도 파울리넬라 아메바는 과거 초기 식물 세포처럼 광합성 박테리아를 체내에 품고 있다. 아마도 포식 과정에서 잡아먹었던 박테리아를 완전히 소화하는 대신 계속해서 에너지를 생산하게 길들인 것으로 추정된다. 독일과 미국의 과학자들은 이 아메바와 그 안에 사는 공생 박테리아의 유전자를 분석해서 이 과정을 연구했다. 그 결과 아마도 1억 년 전쯤 이들의 기묘한 동거가 시작된 것으로 밝혀졌다. 오랜 세월이 지나면 이들 역시 독립적인 세포 기관으로 발전할지 모른다. 하지만 그 전에 해결해야 할 중요한 문제가 있다. 이미 세포 내 소기관으로 진화된 엽록체와는 달리 이 박테리아들은 아직 독립적인 생물체다. 이들은 아메바 체내에서 분열을 반복하면서 불가피하게 DNA 일부를 소실하게 된다. 야생 상태라면 이 박테리아들은 다른 박테리아에서 유전자를 공급받을 수 있으나 아메바 내부에서는 무리다. 연구팀에 의하면 아메바가 독립생활을 하는 박테리아에서 유전자를 흡수해서 이 문제를 해결하는 것으로 보인다고 한다. 아마도 15억 년 전에도 비슷한 일이 일어나면서 시아노박테리아의 조상이 다른 세포의 체내에 안정적으로 공생했을지 모른다. 시간이 흐르면서 박테리아는 대부분의 대사 기능을 숙주 세포에 맞기고 자신은 광합성만 전문으로 하는 엽록체로 진화했을 것이다. 과학자들은 이 독특한 아메바로부터 식물의 진화에 대한 단서를 얻었다. 우리 눈에는 하찮게 보이는 생물이라도 그 안에는 경이로 가득 차 있다. 과학은 계속해서 자연의 경이를 찾아내고 연구할 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

신보라가 물오른 미모를 자랑했다. 신보라는 최근 자신의 인스타그램에 “잇쯔 미~촬영 덕분에 맘껏 웃고, 한껏 광합성 한 날”이라는 글과 함께 한 장의 사진을 게재했다. 공개된 사진 속 신보라는 햇살 아래 여유로운 휴식을 취하고 있는 모습이다. 특히 한층 더 청순하고 물오른 미모를 뽐내 시선을 모은다. 사진 = 서울신문DB 연예팀 seoulen@seoul.co.kr

일반적으로 지구 전체의 기온이 현저하게 떨어지면서 대륙성 빙하와 남북극 빙하, 높은 산악지대의 빙하가 확장되는 빙하기는 근래에 들어 약 10만 년 주기로 나타나는 것으로 알려져 있다. 다만 빙하기의 주기가 10만 년인 명확한 이유는 밝혀지지 않았는데, 최근 영국의 카디프대학교 연구진이 이 이유를 찾았다고 밝혀 학계의 관심이 쏠리고 있다. 연구진은 각기 다른 해조물의 화석이 보존돼 있던 해저 침전물을 조사한 결과, 특정 침전물 층에서 다량의 이산화탄소가 존재하는 것을 확인했다. 이산화탄소가 많은 침전물 층은 모두 10만 년을 주기로 형성된 것이었다. 연구진은 이를 토대로, 빙하기가 10만 년 마다 반복된 원인을 바다에서 찾을 수 있다고 주장했다. 바다가 흡수하는 이산화탄소 양이 급증하면서 대기중 이산화탄소 양이 줄어들었고, 특히 북아메리카와 유럽 아시아 등 넓은 범위에서 대기 중 이산화탄소 양이 줄어들면서 온도가 급격하게 떨어졌다는 것. 바다는 이산화탄소를 흡입하거나 내뿜는 과정을 반복하는데, 빙하가 확장되는 시기의 바다는 대기로부터 이산화탄소를 다량 흡입하는 성질이 강했던 것으로 연구진은 추측하고 있다. 이때 큰 역할을 하는 것이 바로 바다에 서식하는 조류인 해조류다. 해조류는 광합성 과정에서 다량의 이산화탄소를 필수 요소로 삼기 때문에, 대기중의 이산화탄소 양을 줄이는데 큰 영향을 미친다. 반대로 빙하가 축소되는 시기는 바다가 이산화탄소를 내뿜는 성질이 강했기 때문에 지구 기온이 상승하면서 해빙기가 찾아온다. 연구진은 “마지막 빙하기는 약 1만 1000년 전 끝났다. 그때 이후로 해수면이 상승하면서 지구 기온도 함께 상승하고 있고 빙하의 양도 줄어들고 있다”면서 “이러한 현상은 바다가 현재 이산화탄소를 흡수하는 시기인 탓도 있지만, 인류가 만들어낸 이산화탄소 양이 급증한 것도 원인으로 볼 수 있다”고 설명했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘지질학연구‘(Journal Geology) 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

일반적으로 지구 전체의 기온이 현저하게 떨어지면서 대륙성 빙하와 남북극 빙하, 높은 산악지대의 빙하가 확장되는 빙하기는 근래에 들어 약 10만 년 주기로 나타나는 것으로 알려져 있다. 다만 빙하기의 주기가 10만 년인 명확한 이유는 밝혀지지 않았는데, 최근 영국의 카디프대학교 연구진이 이 이유를 찾았다고 밝혀 학계의 관심이 쏠리고 있다. 연구진은 각기 다른 해조물의 화석이 보존돼 있던 해저 침전물을 조사한 결과, 특정 침전물 층에서 다량의 이산화탄소가 존재하는 것을 확인했다. 이산화탄소가 많은 침전물 층은 모두 10만 년을 주기로 형성된 것이었다. 연구진은 이를 토대로, 빙하기가 10만 년 마다 반복된 원인을 바다에서 찾을 수 있다고 주장했다. 바다가 흡수하는 이산화탄소 양이 급증하면서 대기중 이산화탄소 양이 줄어들었고, 특히 북아메리카와 유럽 아시아 등 넓은 범위에서 대기 중 이산화탄소 양이 줄어들면서 온도가 급격하게 떨어졌다는 것. 바다는 이산화탄소를 흡입하거나 내뿜는 과정을 반복하는데, 빙하가 확장되는 시기의 바다는 대기로부터 이산화탄소를 다량 흡입하는 성질이 강했던 것으로 연구진은 추측하고 있다. 이때 큰 역할을 하는 것이 바로 바다에 서식하는 조류인 해조류다. 해조류는 광합성 과정에서 다량의 이산화탄소를 필수 요소로 삼기 때문에, 대기중의 이산화탄소 양을 줄이는데 큰 영향을 미친다. 반대로 빙하가 축소되는 시기는 바다가 이산화탄소를 내뿜는 성질이 강했기 때문에 지구 기온이 상승하면서 해빙기가 찾아온다. 연구진은 “마지막 빙하기는 약 1만 1000년 전 끝났다. 그때 이후로 해수면이 상승하면서 지구 기온도 함께 상승하고 있고 빙하의 양도 줄어들고 있다”면서 “이러한 현상은 바다가 현재 이산화탄소를 흡수하는 시기인 탓도 있지만, 인류가 만들어낸 이산화탄소 양이 급증한 것도 원인으로 볼 수 있다”고 설명했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘지질학연구‘(Journal Geology) 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

최근 안전한 먹거리에 대한 소비자의 관심이 높아지면서 친환경농업의 중요성이 더욱 커지고 있다. 환경과 인체에 무해한 농식물 재배방법에 대한 관심도 증대해 최근에는 농약 사용을 줄일 수 있는 LED 광원을 식물재배에 이용하려는 시도도 크게 늘고 있다. 농경지가 감소해 가고 있는 요즘, LED 광원을 이용한 실내 인공재배는 자연환경이나 기후의 영향을 받지 않고 안정적으로 작물을 생산할 수 있는 획기적인 재배방식으로 꼽힌다. 더욱이 기존의 백열등 대비 80% 이상 에너지 절감이 가능하며 수은이나 중금속을 사용하지 않는 친환경인데다 농약을 사용하지 않고도 모기, 파리, 진딧물 같은 해충을 방제해 환경보호까지 가능하다는 장점이 있다. 조명전문업체 엔에스엘이디는 28일 “LED 광원은 빛뿐 아니라 온·습도 조절이 가능하고 무엇보다 실내에서 쉽게 식물을 재배할 수 있다는 장점이 있다”며 “LED와 같은 다양한 인공광의 개발은 식물을 재배할 수 있는 공간을 더욱 확보하여 다가오는 식량 위기에 대비할 수 있는 또 하나의 해결책이 될 수 있을 것”이라고 전했다. 엔에스엘이디의 LED 식물재배조명의 경우 오랜 기간 연구 끝에 얻어낸 기술인 LED 조명의 단파장을 이용한다. 발아, 개화, 배포 등 식물 성장 과정에 따른 최적의 파장을 도출해 성장의 효율성을 극대화 시키고 있다. LED조명은 일반 백열등이나 형광등에 비해 식물에게 필요한 광합성의 파장만을 사용하여 식물이 빛을 받아들이는 양에 있어 2~3배의 차이가 나기 때문에 최대의 효율을 얻을 수 있다는 설명이다. 재배하는 작물의 종류와 재배 목적, 환경에 따른 다양한 제품군도 특징이다. PGL-M03, PGL-E03, PGL-E06, PGL-B07 등의 모델을 갖추고 있어, 인삼이나 특용작물은 물론 토마토, 체리, 복숭아, 포도 등의 과일과 국화, 카네이션, 장미, 관엽식물 등 화훼에 이르기까지 재배하는 작물의 종류와 이들이 필요로 하는 빛에 알맞은 것을 선택할 수 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

박테리아는 매우 단순하지만, 그 자체가 복잡한 미니 화학 공장에 가깝다. 놀랄 만큼 다양한 유기 화학 반응을 처리할 수 있다. 광합성이나 메탄가스를 만드는 능력 등은 그중 극히 일부에 불과하다. 최근 과학자들은 아주 단순한 박테리아가 석탄 부산물을 이용해서 메탄가스를 만들 수 있다는 사실을 발견했다. 일본산업기술총합 연구소의 연구팀은 석탄에서 나오는 다양한 탄화수소 화합물인 메톡실화 방향족 화합물(methoxylated aromatic compounds, MACs)에서 메탄 생성 미생물(methanogen)이 자랄 수 있다는 것을 증명해 저널 사이언스에 발표했다. 석탄 광산에서는 일정량 이상 메탄가스가 생성된다. 지하에 매장된 석탄에 의해 생성된 메탄 역시 지각의 균열을 타고 대기 중으로 방출되거나 혹은 지하의 공간에 축적된다. 이렇게 축적된 가스는 셰일 가스나 천연가스의 일부가 되기도 하고 대기 중으로 나와 온실가스의 역할을 할 수도 있다. 자연적으로 배출되는 메탄의 7%는 석탄에서 기원한 것으로 생각된다. 하지만 어떻게 석탄에서 메탄 가스가 생성되는지는 아직 모르는 부분이 많다. 연구팀은 지하에서 찾아낸 여러 종류의 메탄생성 미생물을 메톡실화 방향족 화합물에서 배양해서 메서미코커스 센글리엔시스(Methermicoccus shengliensis)에 속하는 두 개의 균주가 이 화합물을 메탄으로 바꾼다는 사실을 발견했다. 연구팀은 이를 석탄을 먹는 메탄생성균(Coal eating methanogen)이라고 부르며 놀라워했다. 이 연구는 석탄에서 생성되는 메탄 일부는 미생물에 의한 것이라는 점을 시사한다. 이번 연구의 성과는 단순히 석탄에서 메탄이 생성되는 기전을 밝힌 것만은 아니다. 앞으로 이를 이용해서 석탄을 훨씬 오염이 덜한 메탄가스로 쉽게 전환할 수 있는 길이 열릴 수 있다. 동시에 다양한 방향족 화합물을 메탄으로 전환할 수 있는 공정을 개발하는 데도 도움을 줄지 모른다. 비록 눈에 보이지 않을 정도로 작지만, 이 미니 화학 공장의 능력은 종종 인간의 상상을 초월한다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

2016년 노벨 화학상은 분자를 활용해 필요한 물질을 만들어 낼 수 있는 분자 집합체인 ‘분자기계’(molecular machines)를 설계하고 합성한 과학자들에게 돌아갔다. 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 5일 올해 노벨 화학상 수상자로 장피에르 소바지(왼쪽·72) 프랑스 스트라스부르대 교수, 프레이저 스토다트(가운데·74) 미국 노스웨스턴대 교수, 베르나르트 페링하(오른쪽·65) 네덜란드 그로닝겐대 교수 등 3명을 선정했다고 밝혔다. 노벨위원회는 “이 3명의 과학자는 머리카락 굵기보다 1000배 이상 작은 기계인 ‘분자기계’를 설계하고 합성함으로써 새로운 물질과 센서, 에너지저장장치를 개발하는 데 도움을 줬다”며 공로를 높이 평가했다. ●소바지, 분자기계 설계한 多분야 연구자 소바지 교수는 1944년 프랑스 파리에서 태어나 루이파스퇴르대에서 무기화학으로 박사학위를 받은 뒤 이산화탄소의 전기화학적 환원, 광합성반응 모델 같은 다양한 분야를 연구한 ‘다(多)분야 연구자’로 유명하다. 소바지 교수는 1983년 원자의 화학적 결합 방식인 공유 결합이 아닌 고리 형태로 기계적 방식으로 결합된 화합물 ‘캐터네인’을 합성해 분자기계 개발에 단초를 만들었다. ●스토다트, 합성화학 공로로 英서 작위 거대분자화학과 나노분야의 세계적 석학인 스토다트 교수는 1942년 영국 에든버러에서 태어나 1966년 에든버러대에서 박사학위를 받았다. 그는 영국과 미국을 오가며 합성화학 분야 발전에 기여한 공로를 인정받아 2006년 12월 엘리자베스 2세 영국 여왕에게서 기사 작위를 수여받았다. 스토다트 교수는 1991년 실 모양의 분자에 고리 모양의 분자가 끼어진 ‘로택산’이라는 물질을 합성해 분자기계의 가능성을 한층 높였다. ●페링하, 나노자동차로 분자기계 실현 페링하 교수는 1951년 네덜란드에서 태어나 1978년 그로닝겐대에서 합성유기화학으로 박사학위를 받은 뒤 1984년부터 모교에서 화학교수로 재직하면서 분자나노기술과 단일촉매 기술에 관한 연구를 해왔다. 1999년 분자모터를 합성해 자동차 바퀴처럼 연결해 ‘나노자동차’를 만들어 분자기계를 실현하기도 했다. 이덕환 서강대 화학과 교수는 “분자기계는 원자나 분자를 핀셋으로 집어다 이어 붙일 수 있다는 개념으로 화학적으로도 매우 재미있고 창의적인 일”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘1000조분의1초’ 미세구조 분석 맞춤형 신약·신소재 개발 등 활용 朴대통령 “인류의 미래 밝힐 것” 지금까지는 볼 수 없었던 물질의 미세구조와 현상을 관측하게 될 ‘4세대 방사광가속기’가 29일 가동에 들어갔다. 미국과 일본에 이어 세계 세 번째다. 신약과 신소재, 청정에너지 개발 등 다양한 분야에 활용도가 높은 거대 연구시설이다. 미래창조과학부와 포스텍은 이날 오전 포스텍 부설 포항가속기연구소에서 박근혜 대통령이 참석한 가운데 4세대 방사광가속기 준공식을 열었다. 전자를 빛의 속도에 가깝게 가속시킨 뒤 강력한 자기장을 지나게 하면 빛(방사광)이 방출되는데 이를 활용하는 장치가 방사광가속기다. 햇빛보다 100경(京)배 밝고 0.1나노미터(㎚) 파장의 X선 레이저를 발생시켜 펨토초(1000조분의1초) 단위로 물질의 미세구조와 변화를 관측할 수 있기 때문에 바이러스 단백질이 세포막을 뚫고 들어가는 찰나와 물이 수소와 산소로 분해되는 순간까지 관찰할 수 있게 된다. 4세대 방사광가속기 구축을 주도한 포스텍은 1995년부터 운용한 3세대 방사광가속기보다 더 많은 전자를 만들어 내는 전자총을 자체 기술로 설계 제작했다. 포스텍은 지난 4월 14일 4세대 방사광가속기에 설치한 전자총 시운전을 시작해 이틀 만에 목표치인 6메가 전자볼트(MeV) 에너지를 가진 전자빔을 발생시키는 데 성공했다. 6MeV는 일반적으로 사용되는 1.5V 건전지 400만개가 내는 에너지와 맞먹는다. 4세대 방사광가속기를 활용하면 기존에는 볼 수 없었던 살아 있는 세포와 질병 단백질의 구조를 정확히 분석해 맞춤형 신약 개발이 가능해진다. 또 현재까지 구조가 완벽히 밝혀진 단백질은 전체의 5% 정도에 불과하기 때문에 95%에 이르는 미지의 단백질 구조 연구가 이뤄진다면 치매, 당뇨, 유전자 질환은 물론 외상후스트레스장애(PTSD) 치료기술 개발과 의약품복합체 연구에도 활용될 것으로 전망된다. 극자외선 레이저 광원(光原) 개발도 가능하기 때문에 데이터 저장과 처리능력이 한층 향상된 고집적 반도체 소자 개발도 가능해진다. 식물의 광합성은 빠른 속도로 순식간에 이뤄지는데 이 과정을 실시간으로 관찰해 인공광합성 연구도 할 수 있게 된다. 태양전지, 연료전지, 수소저장장치 같은 친환경 에너지 개발의 기술적 어려움을 뛰어넘는 데도 도움이 될 것으로 내다보고 있다. 준공식에 참석한 박 대통령은 “4세대 방사광가속기는 광합성과 화학반응을 비롯해 그동안 인류가 풀지 못한 우주와 생명의 비밀을 푸는 열쇠이자 미래 신산업 선점에 필수적인 핵심 인프라”라며 “포항에서 만들어질 ‘꿈의 빛’이 대한민국 과학기술의 미래는 물론 인류의 미래를 환히 밝힐 수 있기를 기대한다”고 격려했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr 김상연 기자 carlos@seoul.co.kr

화석 연료는 현대 문명을 지탱하는 근간이지만, 여러 가지 문제점을 지니고 있다. 온실가스 문제는 물론이고 자원이 일부 국가에 편중되어 있을 뿐 아니라 언젠가는 고갈될 수밖에 없는 자원이기 때문이다. 그 대안으로 등장한 태양 에너지와 풍력은 이미 빠른 속도로 보급되고 있지만, 역시 몇 가지 문제가 있다. 태양광 발전의 경우 기술 발전과 태양광 패널의 가격 하락으로 경제성은 어느 정도 갖췄으나 날이 흘릴 때나 밤에는 발전할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해서 다양한 에너지 저장 시스템이 선보였지만, 이 역시 비용 상승이라는 대가를 치러야 한다. 일부 과학자들은 새로운 대안을 생각하고 있는데, 태양 에너지를 이용해서 전기를 바로 생산하는 것이 아니라 에너지 원료가 될 수 있는 수소나 탄화수소를 생산하는 방식이다. 독일 국가 핵융합 연구소(Forschungszentrum Jülich)의 과학자들이 저널 네이처 커뮤니케이션스에 발표한 광전기화학 물 분해(photoelectrochemical water splitting) 방식이 그중 하나로 이는 두 개의 소재를 이용해서 물을 수소와 산소로 분해한다. 우선 박막 태양전지 소재가 태양 에너지를 전기로 바꾸면 이 전기를 다른 소재로 된 음극과 양극이 수용액에서 수용액을 산소와 수소로 분리한다. 이를 분리해서 채취하면 하나의 광화학(photochemical) 전지에서 수소를 바로 생산할 수 있다. 연구팀은 64㎠ 크기의 전지를 실제로 수용액에 담근 후 야외에서 태양광만으로 수소를 만들게 하는 데 성공했다. 육안으로도 작은 기포가 올라오는 것을 확인할 수 있다. (사진) 이와 같은 기술은 식물의 광합성과는 다르지만, 결국 태양광 에너지를 화학 에너지로 바꾼다는 점에서 인공 광합성(artificial photosynthesis)이라고 부른다. 전기 대신 수소를 생산하는 이점은 낮에 생산한 수소를 저장해서 필요할 때마다 발전기를 돌릴 수 있다는 점이다. 수소 연료 전지 차량의 경우 변환 없이 바로 연료로 사용할 수도 있다. 다만 문제는 태양광 – 수소 변환 효율이 3.9%에 불과해 기존의 태양전지 대비 많이 떨어진다는 것이다. 하지만 연구팀은 앞으로 상용화가 가능한 10% 이상의 에너지의 효율을 달성할 가능성이 크다고 보고 연구를 계속하고 있다. 수소를 값싸게 대량 생산할 수 있다면 에너지 부분은 물론 산업적으로 여러 가지 응용이 가능하다. 동시에 원료인 태양 빛과 물은 한 지역에 편중되어 있지 않고 우리 나라를 포함해 지구 어디서든 비교적 쉽게 구할 수 있다. 필요는 발명의 어머니인 만큼 앞으로 태양 에너지를 더 현명하게 이용하려는 노력이 계속될 것이다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

초록색 페인트를 부어놓은 듯한 걸쭉한 강물, 그 위를 지나는 거룻배 한 척. 녹조로 가득한 금강과 낙동강 등 4대강 사업 지역 하천의 최근 모습은 우리에게 충격을 주고 있다. ‘4대강 살리기’ 사업 이후 해마다 나타나는 불청객 ‘녹조’는 최근 지구온난화로 인한 때 이른 더위 때문에 찾아오는 시기가 점점 빨라지고 기간도 길어지고 있다. 녹조는 단순히 물 색깔만 바꾸는 것이 아니라 수(水) 생태계와 인간들의 건강에까지 심각한 영향을 미치는 환경오염 문제다. 일반적으로 녹조 발생 원인은 ▲영양염류 ▲수온 ▲유속 등 3가지다. 생활 오·폐수나 농가에서 흘러나오는 농업 폐수, 공장에서 흘러나오는 산업 오염수 등에 섞여 있는 질산염이나 인산염 같은 무기영양염류가 과다하게 유입될 경우 발생한다. 미국 생태학자 데이비스 신들러 박사는 1974년 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 인(燐)이 녹조 발생에 핵심적 역할을 한다는 연구결과를 발표한 바 있다. 일조량이 많고 기온이 높아 수온이 상승할 때도 녹조가 발생한다. 일반적으로 수온이 19도 이상이 되면 광합성이 촉진되면서 녹조를 유발시키는 녹조류, 규조류, 남조류가 폭발적으로 증가한다. 또 물의 흐름이 느려지면 유입된 영양염류가 빠져나가지 못하고 축적되면서 녹조를 악화시킨다. 실제로 낙동강 유역의 경우 4대강 보 설치 이후 강물 흐름이 이전보다 5분의1 정도 속도로 느려져 녹조현상이 더 심하게 나타난다는 것이 전문가들의 분석이다. 일본의 토목공학자들에 따르면 물의 흐름이 초당 3㎝ 정도만 되더라도 녹조는 예방할 수 있다. 그렇지만 현재 낙동강 유역은 이 속도가 나오지 못하고 있다는 것이다. ●시작과 끝나는 시기 예측 어려워 물그릇을 키워 가뭄과 홍수를 예방하겠다는 4대강 사업의 아이디어 때문에 녹조가 심해지고 있다는 것이 과학자들의 공통된 의견이다. 물그릇이 커지면서 물이 정체돼 있는 시간이 길어지고 숨은 열이라고 하는 ‘잠열’도 커졌다는 것이다. 즉 물은 열을 오래 품고 있는 특성 때문에 한 번 달궈지면 쉽게 식지 않고 오래 가기 때문에 기온이 떨어지더라도 녹조가 유지될 수 있다. 이런 이유로 일부 과학자들은 “4대강 사업 지역은 강이 아닌 담수호 기준을 적용해 관리를 강화해야 한다”고 주장하기도 한다. 하천에서 발생하는 녹조의 시작 시기와 끝나는 시기를 예측하는 것은 쉽지 않다. 영양염류, 수온, 유속, 강물의 탁도를 비롯한 녹조 발생 원인 변수들이 많기 때문이다. 녹조는 어느 하나의 변수만 충족시켜도 발생할 때가 있고 모든 변수를 충족시키더라도 발생하지 않는 경우도 있다는 것이다. 녹조가 발생한 지역의 물에서는 ‘지오스민’이나 ‘2-메틸이소보르네올’ 같은 물질 때문에 독특한 냄새와 맛이 난다. 또 녹조의 원인인 남조류에서 내뿜는 독소물질은 인체에 과다하게 유입될 경우 사망까지 이르게 한다. 대표적인 독성물질은 마이크로시스틴과 색시토신이다. 마이크로시스틴은 간 독성물질로 발진이나 구토, 설사, 두통, 고열, 간 종양을 발생시키고, 색시토신은 신경계에 작용하는 독으로 인체에 유입됐을 경우 감각을 둔화시키고 언어능력을 잃게 만든다. 이 때문에 과학자들은 다양한 방법으로 녹조를 없애려 노력하고 있다. 대표적인 것이 수중 생태계의 먹이사슬을 이용한 친환경 처리기술이다. 녹조 원인 생물을 먹어치우는 녹조포식성 생물의 숫자를 인위적으로 늘려 녹조를 제거하는 방식이다. 녹조 발생을 사전에 차단할 수 있다는 장점 때문에 장기적 관점에서 가장 우수한 제거 및 예방기술로 꼽히고 있다. 또 전기분해 방식으로 물 분자를 초미립자(플라즈마) 상태로 분해시켜 수소(H)와 하이드록시기(OH)로 분해시키는 것이다. 하이드록시기는 세포막에 있는 수소와 반응해 조류의 세포를 파괴해 녹조를 없애는 방식이다. 이 밖에도 하수처리장에서 화학적 응집제를 사용해 인 농도를 낮추거나 초음파를 이용해 조류의 세포를 파괴해 녹조를 없애는 방법도 연구되고 있다. ●황토살포, 녹조 악화시킬수도 그렇지만 녹조 제거를 위해 국내에서 흔히 쓰는 황토 살포는 오히려 녹조를 악화시킬 수 있다. 황토는 녹조 유발물질을 바닥으로 끌어내려 가라앉히는 역할을 하는데 녹조 유발 조류들이 바닥에 가라앉아 썩을 경우 ‘인’을 내뿜기 때문에 녹조가 더 심해질 수 있다는 것이다. 한국과학기술연구원(KIST) 식수원녹조연구단 이상협 단장은 “녹조현상은 광범위한 지역에서 다양한 요인이 결합돼 발생하는 자연현상이기 때문에 완벽하게 예방하는 것은 어렵다”며 “다양한 기술을 확보해 녹조 발생 상황에 맞춰 적합한 기술을 적용해야 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr 그래픽 김예원 기자 yean811@seoul.co.kr

과학자들은 수천 개가 넘는 외계 행성들을 찾아냈다. 그리고 이 중에는 지구와 유사한 성질을 가진 것도 여럿 존재한다. 이 외계 행성들 가운데 어떤 것이 생명체가 살기에 적합하지는 아직 판단하기 어렵지만, 과학자들은 하나씩 증거를 수집하고 있다. 최근 하버드 스미스소니언 연구소의 로라 쉐퍼(Laura Schaefer)와 동료 과학자들은 지구에서 39광년 떨어진 외계 행성 GJ 1132b가 비교적 옅고 산소가 포함된 대기를 지니고 있을 가능성이 크다는 연구 결과를 발표했다. 그러나 동시에 연구팀은 이 외계 행성이 '제2의 지구'가 아닌 '제2의 금성'에 더 가깝다고 보고 있다. 지구에서 대기 중 산소는 광합성의 결과물로 생물학적인 과정을 통해 생성되었다. 하지만 연구팀에 의하면 GJ 1132b의 대기 중 산소는 금성과 비슷한 과정을 통해 형성된 것이다. 초기 금성의 환경은 지구와 유사했다. 하지만 태양에 가까운 거리로 인해 바닷물이 빠르게 증발하면서 이로 인한 온실 효과가 커졌고, (수증기도 자체적인 온실 효과가 있다) 이로 인한 온실효과 폭주 현상이 일어나 매우 뜨거워졌다. 이런 환경에서 수증기는 대기 상부에서 태양 에너지에 의해 산소와 수소로 분리된다. 가벼운 수소는 우주로 날아가고 무거운 산소는 남게 되는데, 금성의 경우 이 산소가 지표에 있던 탄소와 결합해서 대부분 이산화탄소가 되었지만, GJ 1132b는 아직 대기 중에 남아있는 것으로 보인다. 참고로 이 행성은 모항성과의 평균 거리가 225만km에 불과하며, 표면 온도도 섭씨 232도 수준으로 생명체가 살 것으로 생각하기는 어려운 행성이다. 따라서 이 행성의 산소는 초기 금성과 마찬가지로 무생물적 과정을 통해서 생성된 것으로 보인다. GJ 1132b의 존재는 외계 행성의 환경이 태양계 행성들보다 훨씬 다양하고 복잡하다는 것을 보여준다. 과학자들은 차세대 망원경이 도입되면 더 정확한 관측 능력으로 지구와 더 흡사한 행성을 찾을 수 있다고 믿고 있다. 어쩌면 그 가운데는 생물학적 환경에서 산소가 생성된 행성도 존재할지 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

최근 여름철만 되면 녹조로 인해 많은 강과 호수가 초록색으로 변하고 있다. 여기에는 기온 상승, 가뭄, 일조량 증가, 영양분이 되는 물질의 유입, 댐과 보로 인한 물의 흐름 정체 등 여러 가지 요인이 있다. 심각한 녹조는 수중 생태계를 파괴하는 것은 물론 일부 조류가 만드는 독성 물질 때문에 사실 위험하기까지 하다. 따라서 녹조 현상은 우리나라는 물론 여러 나라에서 골칫거리다. 그런데 네덜란드의 암스테르담 대학의 과학자들이 녹조 현상 증가에 일반적으로 우리가 미처 생각하지 못했던 요인이 있다는 점을 밝혀냈다. 이들이 미국립과학원회보(PNAS)에 발표한 내용에 따르면 독성 조류 가운데 일부가 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 적응해 더 잘 자라는 것으로 밝혀졌다. 조류(algae)는 기본적으로 광합성을 하는 생물이다. 당연히 이산화탄소 농도가 높을수록 광합성을 잘해서 더 잘 자라게 된다. 그런데 산업 혁명 이후 지구 대기 중 이산화탄소 농도는 280ppm에서 400ppm까지 증가했다. 이는 이산화탄소 비료 효과를 일으켜 광합성과 식물의 성장을 촉진한다. 물론 이를 통해 이산화탄소 농도 증가를 억제할 수 있으니 지구의 중요한 완충 장치이지만, 대신 녹조 현상은 더 심해질 수 있다. 연구팀은 독소를 만드는 독성 남조류인 마이크로시스티스(Microcystis)를 야생 생태와 실험실에서 다양한 이산화탄소 농도에서 배양하고 그 유전적인 변화를 조사했다. 그 결과 마이크로시스티스가 증가하는 이산화탄소 농도에서 매우 빠르게 적응해 번성한다는 사실을 발견했다. 좋은 쪽으로 생각하면 이산화탄소를 제거하는 방향으로 작용하지만, 반대로 생각하면 생각지도 못했던 이유가 독성 남조류의 이상 증식을 더 심각하게 만드는 셈이다. 대기 중 이산화탄소 농도 증가는 온실효과 증가를 통해 지구 기온을 상승시키고 이상 기후를 만드는 주범이다. 하지만 이것이 기온에만 영향을 미치는 것이 아니다. 이산화탄소가 바닷물에 더 많이 녹아 해양 산성화를 일으키며 강과 호수의 생태계 역시 변화시킬 수 있음이 밝혀지고 있다. 물론 이런 문제를 근본적으로 해결하기 위해서는 이산화탄소 농도를 낮춰야 한다. 하지만 당장 지구 대기 중 이산화탄소 농도를 의미 있게 줄이기는 어려울 수밖에 없다. 따라서 당장에는 녹조 방지를 위해서 가능한 물의 흐름을 원활하게 하고 고도 정수처리 시설을 보강하는 등의 대응이 불가피해 보인다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

국토 면적이 한국의 3분의1(약 3만 3980㎢)에 불과한 대만은 외교적 고립과 수출 의존도가 높은 경제구조 속에서도 전자 산업 강국으로 꼽힌다. 특히 발광다이오드(LED) 기술을 갖춘 대만 전자 업체들은 2010년대 들어 인공광 조명을 사용한 식물공장을 운영하며 다양한 기술 개발에 매진하고 있다. 이는 중국 본토에 대한 대만의 경제의존도가 높아지면서 값싼 중국산 농산품에 대응해 유해성이 적은 고부가가치 청정 작물 생산이 신성장 동력으로 부상했기 때문이다. 2011년 식물공장산업발전협회가 설립된 이후 대만 업체와 대학은 앞다투어 다양한 스마트팜 관련 기술 개발에 나서고 있다. 전문가들은 131개의 크고 작은 대만 식물공장의 1년 생산량이 2000여t에 달할 것으로 추정한다. 팡웨이 국립대만대 교수는 지난달 4일 “일본의 경우 191개의 식물공장이 있으나 대만의 국토 면적이 일본의 11분의1이기 때문에 오히려 대만의 밀도가 높은 편”이라고 설명했다. 린이추엔 대만식물공장협회 부비서장은 “불황을 맞은 LED 업체들이 5년 전부터 이를 활용한 식물공장 건설에 앞다퉈 뛰어들었다”라며 “3년 정도 운영한 다음 경제성이 없다고 판단되면 사업을 접기 때문에 현재는 3분의1 정도만 살아남았다”고 말했다. 특히 지난달 1~3일 협회가 타이베이 화보공원에서 주최한 국제 농업창신과기전(박람회)은 스마트팜 관련 회사와 대학 86곳이 일반인과 농업 유통업자를 상대로 다양한 기술과 설비를 홍보하는 경쟁의 장이었다. 지난달 3일 방문한 박람회에서는 대만 공업기술연구원(ITRI)이 사무실이나 가정에서도 다양한 꽃과 식용 작물을 재배할 수 있도록 개발한 스마트 화분이 눈에 띄었다. ‘지혜신기화원’(슬기로운 기적의 정원)이라고 이름 붙인 60㎝ 길이의 하얀 화분 위로 꽃을 비추는 흰색 LED 등이 달려 있고 화분 안은 물로 가득 차 있었다. 이 화분은 스마트폰 앱과 연동돼 실시간 수분과 영양 상태에 대한 정보를 전달할 수 있다. 청화이언 ITRI 판공실 주임은 “태양 빛과 흙이 없는 서재나 사무실에서도 식물을 마음껏 재배할 수 있도록 LED 조명과 정보통신기술(ICT)을 활용했다”며 “각각 다른 종류의 식물에 대한 정보를 담은 클라우드 데이터를 활용해 스마트폰으로 화분의 물과 빛을 조절하고 영양제를 살포할 수 있다”고 설명했다. 전시장 다른 쪽에서는 대만 핑둥과기대학 황우장 교수팀이 사탕수수와 땅콩에서 추출한 천연비료에 대해 홍보했다. 황 교수는 “식물공장에서 생산한 채소는 영양 성분이 좋지만 유기농 채소로 인정받지 못했지만 천연비료를 사용할 경우 식물공장에서 생산한 채소도 유기농 제품으로 인정받을 수 있을 것”이라고 강조했다. 타이베이 도심에서 차로 40분 거리에 있는 타오위안현의 유니마이크론(Unimicron)사는 대만 식물공장이 고부가가치 산업으로 발전할 잠재력을 보여주는 모델로 꼽힌다. 전자회로기판이 주력 상품인 이 회사는 2013년부터 식물공장을 설립해 12명의 전담 직원은 모두 연구개발과 품질 개량에 주력하고 있다. 330㎡ 규모의 이 회사 식물공장 내부에 들어가니 온통 붉은색과 푸른색의 LED 빛으로 가득했다. 상추 등 작물의 광합성을 원활하게 하기 위함이다. 이 공장은 샐러드용 채소뿐 아니라 아이스플랜트(아프리카산 다육식물), 오이스터 리프(굴 맛이 나는 서양 허브)와 같은 특수 약용작물 등 50종의 작물을 재배한다. 지난해에는 향초에서 추출한 천연 에센스를 이용한 마스크팩을 개발해 올 3월부터 시중에 판매하고 있다. ‘유니프레시’라는 브랜드의 이 마스크팩의 가격은 10팩에 1500대만달러(약 5만 5000원)로 저렴하지 않지만 특유의 미백 효과로 인기를 끌고 있다. 유니마이크론은 지난해 말부터 이 회사 옥상에 설치한 온실에서 수박의 면역성과 영양분을 강화하기 위해 호박 줄기를 접목시키는 개량형 수박 연구에 매진하고 있다. 이 밖에 공장 바로 옆에 자체 생산한 채소와 과일을 납품하는 고급 프랑스 레스토랑과 제과점을 운영하는 등 사업 다각화를 시도하고 있다. 유니마이크론의 랴오번웨이 식물사업 부문 사장은 “채소 생산량은 매달 1.5t 규모로 식물공장이 전체 회사 매출에서 차지하는 비중은 1% 미만이지만 현재는 단기적으로 이익을 내기보다 기술 연구개발에 주력하고 있다”면서 “식물공장 생산물이 건강 식품이고 안전한 제품이라는 인식을 대만 사회 저변에 확산시킬 것”이라고 말했다. 타이베이 도심에서 남쪽으로 차로 20분 거리의 신베이에 있는 전자부품 업체 어드밴스드 커넥텍(ACON)사도 2013년부터 식물공장 사업을 시작했다. 이 회사 2층의 식물공장은 150㎡의 작은 규모지만 지난해부터 중국 상하이 인근 쿤샨에 이보다 더 큰 규모의 식물공장을 운영하는 등 대륙 진출에도 앞장서고 있다. 위생을 위해 출입을 제한한 공장 창문 너머로 흰색 LED 조명을 받은 상추와 깻잎이 수확을 앞두고 있었다. 이 회사는 인터넷을 통해 가족단위 고객의 주문을 받고 청정채소를 판매해 왔다. 황포젠 선임연구원은 “대만 토양의 환경 오염이 생각보다 심각하다는 점에 착안해 보유한 LED 기술의 강점을 그대로 살리고자 사업을 시작했다”라며 “8월부터는 직영점을 개설해 공장에서 생산한 채소와 과일, 차, 기름 등을 직접 판매할 예정”이라고 말했다. ACON사는 채소 재배 외에도 인삼, 녹차를 활용한 다양한 차를 만드는 한편 중국에서 들여온 동백씨를 짜서 기름을 추출해 판매한다. 무엇보다 제조 과정을 회사를 방문한 일반 고객이 직접 체험할 수 있도록 투명하게 공개해 신뢰를 얻고 있다. 회사 1층에 마련된 동백기름 공장 설비 옆에는 8월부터 운영할 직영점을 개설하기 위한 준비로 시설 공사가 한창이었다. 린이추엔 대만식물공장협회 부비서장은 “대만 스마트팜에는 정부가 보조금을 지급하지 않는다”며 “업체들은 식물 생산으로 다양한 부가가치를 얻기 위해 끊임없이 고민할 수 밖에 없다”고 강조했다. 글 사진 타이베이 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr

2016 리우올림픽이 열리고 있는 브라질 수영경기장에서 다이빙풀 색깔이 녹색으로 변해 논란이 일고 있다. 9일(현지시간) 영국 데일리메일은 브라질 리우 마리아 렝크 수영경기장의 다이빙풀장 색깔이 하루 만에 녹색으로 변하는 사건이 발생했고 보도했다. 여자 싱크로나이즈드 다이빙 10m 결승 경기가 열리는 9일 오후,5m 경기 풀장의 물은 파란색에서 녹색으로 변하기 시작했다. 물 색깔은 마치 아마존 강물의 색을 연상케 하듯 진한 녹색이었다. 바로 옆 수구 풀장의 파란색 풀장과 너무나 대조적이었다. 경기 풀장의 색깔 변화에도 다이빙 경기는 계속 이어졌다. 마리아 렝크 수영경기장의 리우2016조직위원회 측은 풀장의 색깔이 변화된 이유를 알지 못했으며 그 어떠한 논평도 하지 않았다. 녹색으로 변한 풀장의 색깔에 대해 많은 추측이 난무했지만 일부 사람들은 ‘녹조현상’때문이라고 그 이유를 제기했다. ‘녹조현상’은 남조류의 대량 증식으로 물색이 녹색으로 변하는 현상으로 질소, 인 등 무기 영양염류의 농도가 높아진 호수나 늪, 유속이 느린 하천에 일조량이 늘어나고 수온이 올라가면 남조류가 활발한 광합성으로 대량 증식해 수면에 밀집되는 현상이다.(다음 백과사전) 다이빙 풀의 물은 일반적으로 수영장에 사용되는 물보다 5~10도 정도 더 따뜻한 것으로 알려졌으며 남자 싱크로나이즈드 다이빙 10m 부문에서 동메달을 차지한 영국 다이빙 선수 톰 데일리(Tom Daley)는 트위터에 사진과 함께 “음...무슨 일이 벌어진 거지?”란 글을 남겼다. 한편 리우2016조직위원회는 수질 검사를 시행한 결과 선수들에게는 아무런 위험이 없다고 발표했으며 다이빙 풀장 색깔이 왜 변했는지에 대해서는 조사 중인 것으로 알려졌다. 사진·영상= Tom Daley Twitter / New News youtube 손진호 기자 nasturu@seoul.co.kr

국토 면적이 697㎢로 서울(605㎢)보다 조금 큰 싱가포르는 식량의 90% 이상을 해외에서 수입한다. 그럼에도 싱가포르는 영국 이코노미스트 인텔리전스 유닛(EIU)이 선정한 올해 세계 식량안보지수에서 미국, 아일랜드에 이어 3위를 기록했다. 식량안보지수는 식량 구입 비용, 유용성, 품질·안전에 대한 종합적인 평가 지표로 이는 인구 550만여명의 작은 도시 국가 싱가포르가 그만큼 효율적으로 농업 행정을 펼치고 있다는 방증이다. 2008년 세계적인 식량 가격 폭등 위기를 겪은 싱가포르는 최근 식량 자급률을 높이기 위해 다양한 실험과 지원을 하고 있다. 싱가포르 도심에서 차로 40분 거리에 있는 서부 공업단지에는 일본 전자제품 회사 파나소닉이 2013년 건설한 식물공장이 자리잡고 있다. 지난 1일 방문한 이 공장의 면적은 축구장 7분의1 크기인 1154㎡이지만 상추와 무 등 40종류의 채소를 재배한다. 보안과 위생을 이유로 외부인 출입을 차단한 공장의 2층 안쪽 창문 너머로 화분에 심은 상추와 미즈나(겨자채의 한 종류) 등이 선반에 열을 지어 펼쳐져 있었다. 방 전체가 붉은빛과 푸른빛을 내는 발광다이오드(LED) 조명으로 인해 묘한 분위기를 냈다. 재배하는 채소가 광합성을 할 수 있도록 붉은빛과 푸른빛을 합성한 자줏빛이 나도록 하고 싹이 발아하는 단계에는 하얀빛을 비춘다. 일반 농장에서 평균 7~8시간의 태양빛을 쬔다면 LED는 14시간 이상 빛을 비춰 성장을 촉진시켜 재배 기간을 단축할 수 있다. 알프레드 탐턱히안 농업 담당 부장은 “처음에 씨를 심을 때와 수확할 때 말고 사람 손이 필요 없다”면서 “온도와 습도, 빛 등 모든 변수를 통제하고 있기 때문에 수확률도 95% 이상”이라고 설명했다. 그는 “상추는 땅에서 재배하는 기간의 절반가량인 32~35일 정도밖에 걸리지 않아 1년에 11번 수확할 수 있다”면서 “재배 기간을 21일로 줄여 1년에 15~20번 수확하려고 한다”고 덧붙였다. 연구 인력을 포함해 21명의 직원이 근무하는 파나소닉 식물공장은 주로 호텔이나 식당의 주문을 받아 연 81t가량(하루 220㎏)을 생산한다. 피자 라만 홍보 담당 임원은 “현재 생산량은 싱가포르 국내 채소 생산량의 1%에도 미치지 못하지만 다양한 과일을 재배하고 수요자를 넓혀 내년까지 국내 생산량의 5%인 1000t 수준으로 늘리는 게 목표”라고 말했다. 무엇보다 파나소닉은 지난해 11월부터 당일 수확한 채소를 가정에서 바로 먹을 수 있는 샐러드로 만들어 슈퍼마켓에서 직접 판매하고 있다. 둥근 투명 플라스틱 용기에 소스와 함께 담은 80g 용량의 샐러드 ‘베지 라이프’는 6.9싱가포르달러(약 5820원)로 밭에서 재배한 채소보다 10~15% 비싸지만 항산화 효과와 함께 유해성 농약이 없는 프리미엄 제품으로 자리잡았다. 탐턱히안 부장은 “당일 수확한 채소는 당일 판매하는 것이 신뢰를 얻는 비결”이라며 “소비자들이 농약을 사용하는 수입 채소에 대해 불안해하기 때문에 호평을 얻고 있다”고 강조했다. 파나소닉이 고급화 전략으로 승부한다면 현지 벤처 기업 스카이그린이 싱가포르 서북쪽 지구에 조성한 ‘수직농장’(vertical farm)은 수압을 이용해 선반을 아래위로 돌리는 방식으로 에너지 비용을 절감한다는 효율성을 강점으로 내세우고 있다. 3만 6500㎡의 부지에 조성된 온실 안에는 9m 높이 32개 층(양옆으로 16개 층)으로 구성된 선반이 눈에 들어왔다. 자세히 보니 회전식 관람차처럼 느릿느릿 위로 올라가고 있다. 선반에 늘어놓은 화분이 위쪽으로 올라가면 햇빛을 받게 되고 아래쪽에서는 물을 흡수하도록 하는 구조다. 수압을 이용한 시설은 기술자 출신인 잭 응 사장이 2009년 직접 개발했다. 32개 층의 선반 구조물이 한 바퀴 돌아가는 데는 16시간이 걸린다. 연간 채소 생산량이 360t에 이르지만 현재 전체 공장 부지의 30%만 활용하고 있어 이를 확장할 계획이다. 1.7t 무게의 9m 구조물 하나를 돌리는 데 사용하는 물의 양은 겨우 0.5ℓ로 전구 하나 정도인 60W의 전력만 사용한다. 이 공장의 인력은 생산직과 사무직을 합쳐 30명이다. LED 조명 대신 태양광을 사용하고 물도 빗물을 받아서 사용하기 때문에 다른 스마트팜이 1㎏ 정도의 야채를 수확하는 데 드는 비용이 5싱가포르달러(약 4200원) 이상인 데 비해 이곳은 생산비가 5센트(약 42원)에 불과하다. 싱가포르의 유명 관개 회사인 네타테크도 서북쪽 림추캉 지역에 오는 10월 완공을 목표로 1만㎡ 크기의 온실을 건설하고 있다. 데이비드 탄 네타테크 사장이 이곳에 구상 중인 스마트팜은 싱가포르의 연평균 강수량이 약 2400㎜(한국은 1277㎜)에 달한다는 점을 활용할 계획이다. 빗물을 모아 식물 뿌리에 필요한 만큼의 물만 공급하는 ‘점적관수’(Drip Irrigation) 기술을 활용한다는 것이다. 이스라엘 네타핌사에서 도입한 이 관개방식은 컴퓨터와 연동된 밸브로 작물에 비료와 균등한 양의 물을 공급할 수 있다. 이 밖에 난양기술대학의 리싱콩 교수팀은 식물 생산 효율을 높이기 위한 수기경재배(aeroponic) 방식을 개발했고 이를 통해 농업 생산을 극대화하는 연구에 매진하고 있다. 이는 식물 뿌리를 흙이나 물에 담그지 않고 공중에 매단 채 스프레이로 물과 영양분을 살포하는 방식으로 감자도 흙 없이 재배할 수 있다. 이 상태에서 자라는 식물은 뿌리에 산소를 충분히 공급할 수 있고 영양을 섭취하기 위해 머리카락처럼 가느다란 뿌리를 뻗어 뿌리의 표면적을 늘리고 흙으로 키우는 식물보다 훨씬 빠르게 성장시킬 수 있다는 것이다. 글 사진 싱가포르 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr

미생물은 육안의 가시한계를 넘어선 0.1㎜ 이하의 크기인 미세한 생물을 뜻한다. 주로 단일세포 또는 균사로 몸을 이루는데, ‘생물’이라는 단어에서 알 수 있듯 성장하고 분열하며 생육하는 살아 있는 존재다. 우리 몸 안에는 세포와 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등 약 100조개 이상, 4000종의 미생물이 살고 있으며, 이들 중 상당수의 미생물은 인체가 정상적으로 활동하는 데 없어서는 안 되는 중요한 역할을 담당하고 있다. 더 나아가 과학의 발전과 더불어 미생물의 다양한 역사와 쓰임새가 새롭게 조명받고 있다. 미생물을 향한 인류의 탐구, 어디까지 왔을까? ●비만 치료 ‘효자’로 떠오른 미생물 미생물은 크게 인체 내부, 특히 장(腸)에 존재하는 장내 미생물과 바다나 숲 등 쉽게 접하는 외부에 존재하는 환경 미생물로 나눌 수 있다. 과학계는 오래전부터 장내 미생물이 생명 유지에 필수적일 뿐만 아니라 이를 이용한 질병 예방·치료가 가능하다는 것을 입증해 왔다. 최근 미생물이 ‘효자’로 떠오른 분야는 다름 아닌 ‘비만’이다. 장내 미생물의 종류에 따라 비만이 발생할 수 있다는 것이 처음 입증된 것은 이미 10여년 전이다. 이후 세계 각국 연구진은 비만과 미생물 간의 연관관계를 밝히는 것에 주력해 왔는데, 2006년 미국 워싱턴대학 연구진은 비만인 쥐에서 채취한 장내 미생물을 날씬한 쥐에게 주입한 결과 마른 쥐가 급격하게 살이 찌는 것을 확인한 바 있다. 대표적으로 장내 세균은 후벽균(피르미쿠테스·)과 의간균(박테로이테데스)으로 분류한다. 이들 두 세균은 장내 세균의 90%를 차지하는데, 이 균형이 깨질 경우 비만을 포함한 다양한 질환이 나타날 수 있다. 특히 후벽균의 경우 비만을 유도하는 성질이 있어 ‘비만 세균’이라고 부르는 반면 의간균은 비만을 막는 균으로 알려져 있다. 예컨대 고도비만 환자의 경우 장내 후벽균이 장내 세균의 90%를 차지했지만, 체중 감량 52주 후에는 후벽균이 70%대로 떨어지고 거의 없던 의간균 비율이 20%까지 증가한 것이 연구를 통해 입증된 바 있다. 지난 5월에는 이러한 장내 미생물 중 일부가 일종의 홀씨를 생성해 공기 중에 생존할 수 있으며, 이를 통해 비만이 ‘전염’될 수 있다는 놀라운 연구 결과가 발표돼 학계의 관심이 쏠린 바 있다. 과학 저널 네이처에 소개된 영국의 ‘웰컴 신탁 생거 연구소’의 논문에 따르면 공중을 ‘날아다니는’ 장내 세균을 통해 비만뿐만 아니라 대장염이나 크론병 등의 질병이 전이될 수 있으며, 이러한 사실이 입증된 것은 이번이 처음이다. 이 밖에도 현재 세계 학계에는 뇌의 영역이라고 치부해 왔던 자폐증이나 우울증 역시 장에서 발생한 신경독소 물질이 뇌까지 이동하면서 유발될 수 있다는 주장도 존재한다. ●강한 생명력… 화성탐사선 동행 계획도 미생물은 인체뿐만 아니라 생명이 존재하는, 혹은 생명이 절대 존재하지 않을 것으로 추측되는 척박한 환경에서도 존재한다. 과학계는 미생물이 현존하는 다양한 환경문제를 해결해 주는 열쇠가 될 것이라는 기대를 품어 왔는데, 지난 5월에는 한국지질자원연구원이 미국지질조사소(USGS), 버지니아해양과학원(VIMS) 연구진과 공동으로 지하수와 호수 녹조현상 간 상호작용에 미생물이 관여한다는 사실을 입증해 학계의 관심을 받았다. 일반적으로 호수에 질소화합물이 다량 유입되면 녹조현상이 유발되고 수질이 떨어지면서 물고기 등 수중생물이 폐사하거나 독소가 생산되는 등 심각한 문제가 발생할 수 있다. 이번 연구는 호수로 질소가 유입되는 경로 중 하나가 지하수의 유입과 배출이며, 이때 미생물이 지하수가 포함한 해로운 형태의 질소를 무해한 질소로 변환시켜 주거나 해로운 질소를 제거하는 데 도움을 준다는 사실을 밝혀냈다. 학계는 미생물이 세계 곳곳의 수질 생태계를 파괴하는 녹조현상을 완화하는 데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 미생물은 우주 환경에서도 상당한 영향력을 발휘한다. 일부 미생물은 생명체가 절대 살 수 없을 것 같은 극한 환경에서도 살아남으며, 화성의 추운 기후와 낮은 중력, 그리고 높은 방사선 환경에서도 살아남는 이러한 미생물은 지구에도 존재하는 것으로 알려져 있다. 미국항공우주국(NASA)은 이런 미생물의 특성을 이용해 미래의 화성 탐사선에 특정 미생물을 ‘동행’시키겠다는 계획을 세우고 있다. NASA는 강한 생명력을 가진 일부 미생물이 광합성을 통해 산소를 만들어 낼 수 있으며, 이것이 미래의 화성 유인탐사 미션에서 상당히 유용할 것으로 보고 있다. ●美, 미생물 연구에 2년간 1390억 쏟아 미생물에 쏟아지는 관심을 입증하듯 버락 오바마 미국 행정부는 지난 5월 임기 마지막 과학 프로젝트로 ‘국가 마이크로바이옴(미생물군집) 이니셔티브’를 발표했다. 미생물이 인간을 비롯해 소나 돼지 등 가축, 더 나아가 우주인에게까지 미치는 영향을 연구하는 이 사업에는 2년간 무려 1억 2100만 달러, 우리 돈으로 약 1390억원에 달하는 연구비가 투입된다. 한국도 세계적인 연구 움직임에 발맞춰야 한다는 목소리가 커지고 있지만, 정부와 민간단체의 투자는 미미한 수준이다. 한국은 2014년이 돼서야 본격적인 마이크로바이옴 연구에 나섰고, 관련 분야에 농림축산식품부가 2014년부터 연간 4억원을, 미래창조과학부와 보건복지부가 2015년부터 각각 10억원, 4억 9000만원을 투입했다. 투자액이 점차 늘고 있긴 하나 미국 등 바이오 선진국에 비하면 턱없이 부족한 수준이다. 특히 장내 미생물 분석은 장내 세균과 건강과의 연관성이 속속 밝혀지면서 세계적으로 주목받는 분야로 떠올랐다. 미생물의 원리를 규명하고 이를 활용하는 방안을 찾는 것이 인류의 더 나은 삶에 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 부정하기는 어렵다. 국적을 막론하고 전 세계가 눈에 보이지 않는 ‘미생물의 혜택’을 입을 수 있길 희망한다. huimin0217@seoul.co.kr

미생물은 육안의 가시한계를 넘어선 0.1㎜ 이하의 크기인 미세한 생물을 뜻한다. 주로 단일세포 또는 균사로 몸을 이루는데, ‘생물’이라는 단어에서 알 수 있듯 성장하고 분열하며 생육하는 살아있는 존재다. 우리 몸 안에는 세포와 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등 약 100조 개 이상, 4000종의 미생물이 살고 있으며, 이들 중 상당수의 미생물을 인체가 정상적으로 활동하는데 없어서는 안되는 중요한 역할을 담당하고 있다. 더 나아가 과학의 발전과 더불어 미생물의 다양한 역사와 쓰임새가 새롭게 조명받고 있다. 미생물을 향한 인류의 탐구, 어디까지 왔을까? ◆미생물 활용법-인체편 미생물은 크게 인체 내부, 특히 장(腸)에 존재하는 장내 미생물과 바다나 숲 등 우리가 쉽게 접하는 외부에 존재하는 환경 미생물로 나눌 수 있다. 과학계는 오래 전부터 인류에게 있어 장내 미생물이 생명유지에 필수적일 뿐만 아니라 이를 이용한 질병 예방·치료가 가능하다는 것을 입증해 왔다. 최근 미생물이 ‘효자’로 떠오른 분야는 다름 아닌 ‘비만’이다. 장내 미생물의 종류에 따라 비만이 발생할 수 있다는 것이 처음 입증된 것은 이미 10여 년 전이다. 이후 세계 각국 연구진은 비만과 미생물간의 연관관계를 밝히는 것에 주력해 왔는데, 2006년 미국 워싱턴대학교 연구진은 비만인 쥐에서 채취한 장내 미생물을 날씬한 쥐에게 주입한 결과 마른 쥐가 급격하게 살이 찌는 것을 확인한 바 있다. 대표적으로 장내 세균은 후벽균(피르미쿠테스·Firmicutes)과 의간균(박테로이데스·Bacteroidetes)으로 분류한다. 이들 두 세균은 장내 세균의 90%를 차지하는데, 이 균형이 깨질 경우 비만을 포함한 다양한 질환이 나타날 수 있다. 특히 후벽균의 경우 비만을 유도하는 성질이 있어 ‘비만 세균’이라고 부르는 반면, 의간균은 비만을 막는 균으로 알려져 있다. 예컨대 고도비만 환자의 경우 장내 후벽균이 장내 세균의 90%를 차지했지만, 체중 감량 52주 후에는 후벽균이 70%대로 떨어지고 거의 없던 의간균 비율이 20%까지 증가한 것이 연구를 통해 입증된 바 있다. 지난 5월에는 이러한 장내 미생물 중 일부가 일종의 홀씨를 생성해 공기 중에 생존할 수 있으며, 이를 통해 비만이 ‘전염’될 수 있다는 놀라운 연구결과가 발표돼 학계의 관심이 쏠렸다. 과학 저널 네이처에 소개된 영국의 ‘웰컴 신탁 생거 연구소’의 논문에 따르면 공중을 ‘날아다니는’ 장내 세균을 통해 비만뿐만 아니라 대장염이나 크론병 등의 질병이 전이될 수 있으며, 이러한 사실이 입증된 것은 이번이 처음이다. 이밖에도 현재 세계 학계에는 뇌의 영역이라고 치부해왔던 자폐증이나 우울증 역시 장에서 발생한 신경독소 물질이 뇌까지 이동하면서 유발될 수 있다는 주장도 존재한다. ◆미생물 활용법-환경편 미생물은 인체뿐만 아니라 생명이 존재하는, 혹은 생명이 절대 존재하지 않을 것으로 추측되는 척박한 환경에서도 존재한다. 과학계는 미생물이 현존하는 다양한 환경문제를 해결해주는 열쇠가 될 것이라는 기대를 품어 왔는데, 지난 5월에는 한국지질자원연구원이 미국지질조사소(USGS), 버지니아해양과학원(VIMS) 연구진과 공동으로 지하수와 호수 녹조현상 간 상호작용에 미생물이 관여한다는 사실을 입증해 학계의 관심을 받았다. 일반적으로 호수에 질소화합물이 다량 유입되면 녹조현상이 유발되고 수질이 떨어지면서 물고기 등 수중생물이 폐사하거나 독소가 생산되는 등 심각한 문제가 발생할 수 있다. 이번 연구는 호수로 질소가 유입되는 경로 중 하나가 지하수의 유입과 배출이며, 이때 미생물이 지하수가 포함한 해로운 형태의 질소를 무해한 질소로 변환시켜주거나 해로운 질소를 제거하는데 도움을 준다는 사실을 밝혀냈다. 학계는 미생물이 세계 곳곳의 수질 생태계를 파괴하는 녹조현상을 완화하는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 미생물은 우주 환경에서도 상당한 영향력을 발휘한다. 일부 미생물은 생명체가 절대 살 수 없을 것 같은 극한 환경에서도 살아남으며, 화성의 추운 기후와 낮은 중력, 그리고 높은 방사선 환경에서도 살아남는 이러한 미생물은 지구에도 존재하는 것으로 알려져 있다. 미국항공우주국(NASA)는 이런 미생물의 특성을 이용해 미래의 화성 탐사선에 특정 미생물을 ‘동행’ 시키겠다는 계획을 세우고 있다. NASA는 강한 생명력을 가진 일부 미생물이 광합성을 통해 산소를 만들어낼 수 있으며, 이것이 미래의 화성 유인탐사 미션에서 상당히 유용할 것으로 보고 있다. ◆미생물 연구에 쏟아지는 관심과 투자 미생물에 쏟아지는 관심을 입증하듯 버락 오바마 미국 행정부는 지난 5월 임기 마지막 과학프로젝트로 ‘국가 마이크로바이옴(Microbiome·미생물군집) 이니셔티브’를 발표했다. 미생물이 인간을 비롯해 소나 돼지 등 가축, 더 나아가 우주인에게까지 미치는 영향을 연구하는 이 사업에는 2년간 무려 1억 2100만 달러, 한화로 약 1390억 원에 달하는 연구비가 투입된다. 한국도 세계적인 연구 움직임에 발맞춰야 한다는 목소리가 커지고 있지만, 정부와 민간단체의 투자는 미미한 수준이다. 한국은 2014년이 되어서야 본격적인 마이크로바이옴 연구에 나섰고, 관련 분야에 농림축산식품부가 2014년부터 연간 4억 원을, 미래창조과학부과 보건복지부가 2015년부터 각각 10억 원, 4억 9000만원을 투입했다. 투자액이 점차 늘고 있긴 하나 미국 등 바이오 선진국에 비하면 턱없이 부족한 수준이다. 특히 장내 미생물 분석은 장내 세균과 건강과의 연관성이 속속 밝혀지면서 세계적으로 주목받는 분야로 떠올랐다. 미생물의 원리를 규명하고 이를 활용하는 방안을 찾는 것이, 인류의 더 나은 삶에 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 부정하기는 어렵다. 국적을 막론하고 전 세계가 눈에 보이지 않는 ‘미생물의 혜택’을 입을 수 있길 희망한다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

“이 미생물이 주부한테는 만능 해결사예요. 설거지는 물론 가스레인지를 닦을 때도 쓸 수 있고 변기, 신발장을 청소할 때도 요긴하다니까요.” 12일 서울 노원에코센터에서 만난 주부 강동원(52)씨는 흡족한 표정으로 페트병 속 액체를 들여다봤다. 병 안에 담긴 용액은 ‘EM’으로 불리는 유용 미생물 발효액이었다. 효모균과 유산균, 광합성 세균 등을 주균으로 하는 미생물을 섞어 발효시킨 액체로 악취 제거와 살균·소독 효과 등이 있어 천연세제로 쓰인다. 강씨는 “친환경 제품이라 세척력이 약할 것 같지만 그렇지 않다”면서 “가스레인지에 눌어붙은 때도 잘 닦인다”고 말했다. 가습기 살균제 사태 이후 강씨처럼 천연 세제에 주목하는 ‘노케미족’(화학제품을 거부하는 사람들)이 늘고 있다. 하지만 천연 세제는 마트에서 쉽게 구하기 어려워 사용을 머뭇거리던 주부가 많았다. 노원구가 12일 구민들의 이런 고민을 해결하기 위해 노원에코센터 안에 ‘노원EM센터’를 열었다. 이곳에 설치된 발효기 2대로 EM 발효액을 만들어 구민들에게 무료로 공급할 예정이다. 노원EM센터 건립은 김성환 구청장이 신경 써 추진한 역점 사업이다. ‘녹색이 미래다’라는 표어를 내걸고 각종 친환경 정책을 벌여 온 그는 EM 발효액 보급이 환경을 한번 더 생각하게 하는 계기가 될 것으로 믿는다. 김 구청장은 “우리는 그동안 화학제품의 위험성을 간과한 채 너무 무분별하게 써 왔다”면서 “EM 발효액을 무료로 구할 수 있게 되면 천연 세제를 쓰는 사람이 많이 늘어날 것”이라고 말했다. EM센터에서 만든 EM 발효액은 구 청사와 19개 동 주민센터에 설치된 공급기로 옮겨진다. 주민들은 페트병 등 보관용기를 들고 와 발효액을 한 번에 0.9ℓ씩 받아 갈 수 있다. 구는 구민들이 EM 발효액을 다양한 용도로 이용할 수 있도록 교육도 한다. 강사들이 주민센터에서 EM 발효액으로 비누, 샴푸 등을 만드는 법을 가르치고 소셜네트워크서비스(SNS)로도 EM 발효액 활용법을 전달할 계획이다. 노원구는 EM 보급 사업 외에도 녹색 도시를 만드는 각종 정책을 진행 중이다. 음식물쓰레기를 줄이기 위해 가구별 종량제 쓰레기통(RFID·음식물 쓰레기의 무게를 측정해 버린 만큼 수수료를 물리는 기기) 보급을 확대하고 아파트와 공공기관 등에는 미니 태양광 시설을 적극적으로 보급하고 있다. 김 구청장은 “EM 발효액 보급이나 RFID 쓰레기통 확산 등 주민이 체감할 만한 친환경정책을 벌여 노원구를 녹색 도시로 만들 것”이라고 말했다. 유대근 기자 dynamic@seoul.co.kr

　기초과학연구원(IBS) 나노물질 및 화학반응연구단 박정영(카이스트 EEWS대학원 교수) 그룹리더 연구팀은 촉매반응이 진행될 때 나오는 핫전자를 최초로 검출하는데 성공하고 화학분야 국제학술지 ‘안게반테 케미’ 최신호 표지논문으로 발표했다. 촉매는 원유 정제, 플라스틱 합성 같은 다양한 화학공정에서 반응 속도를 높이고 에너지 사용을 줄여 작업시간을 줄이고 생산비용을 낮춰주는 물질이다. 특히 최근 주목받고 있는 수소연료전지나 이산화탄소를 제거하고 유용한 화학물질을 생산해 내는 인공광합성 시스템을 만드는 데도 촉매는 중요한 역할을 한다. 문제는 고효율 촉매를 만들기 위해서는 촉매의 작동원리를 알아야하는데 아직까지 정확히 알려지지 않았다. 　연구진은 그래핀을 활용한 핫전자 촉매센서를 개발해 이미 고체상태인 백금 나노촉매 표면에서 발생하는 핫전자를 세계 최초로 발견한 바 있다. 고체 상태에서보다 핫전자 검출이 어려운 액체상태 화학반응에서 핫전자 검출을 위해 연구진은 과산화수소 용액에 금속 나노촉매를 넣어 핫전자를 검출하고 전류를 측정하는 데 성공한 것이다. 　박정영 교수는 “액체에서도 작동하는 촉매 핫전자 탐지기를 이용해 액체로 된 화학반응에서 나타나는 핫전자를 세계 최초로 발견하는데 성공했다”며 “이번 발견을 통해 새로운 형태의 고효율 나노촉매 시스템 개발에 속도가 붙을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr