수년 전 아프리카 보츠와나에서 코끼리 수백 마리가 의문의 떼죽음을 당한 원인이 밝혀졌다. 지난달 29일(이하 현지시간) 영국 가디언은 “보츠와나에서 코끼리 350마리가 미스터리하게 목숨을 잃은 이유는 기후변화로 인한 독극물 중독일 가능성이 있다”고 전했다. 보츠와나 곳곳에서 코끼리 집단 폐사가 시작된 것은 2020년 5월이다. 보츠와나 오카방고 삼각지 인근에서 281구에 달하는 가장 많은 코끼리 사체가 발견됐다. 당국은 즉각 코기리 집단폐사 원인 조사를 시작했다. 일각에서는 밀렵 가능성을 제기했지만, 값비싸게 거래되는 상아가 사체에 그대로 있다는 점 등의 이유로 밀렵은 코끼리 떼죽음의 원인에서 배제됐다. 당시 전문가들은 지금까지 알려지지 않은 새로운 병원균에 의해 코끼리 집단폐사가 일어났을 가능성이 있다고 입을 모았다. 일부 전문가는 새로운 병원균의 ‘정체’가 확인되지 않은 만큼, 인간에게 전염될 가능성도 배제하지 못한다고 우려했다. 4년이 지난 최근, 영국 킹스칼리지런던과 퀸스대학교 벨파스트. 보츠와나대학 등 공동연구진은 코끼리 집단폐사의 정확한 원인을 알아보기 위해 위성 데이터를 이용해 코끼리 사체가 분포된 위치를 분석했다. 그 결과 당시 코끼리들은 자신의 서식지에서 약 100㎞ 떨어져 있는 물웅덩이로 다가가 물을 마신 뒤 평균 88시간 이내에 숨을 거둔 것으로 추정됐다. 연구진은 코끼리들이 물을 마신 물웅덩이를 포함 약 3000개를 조사한 결과, 2020년 당시 물웅덩이 상당수에서 ‘남조류’의 양이 증가했다는 기록을 찾아냈다. 남조류는 광합성을 통해 산소를 만드는 세균으로, 개체수가 급증하면 녹조현상의 주요 원인이 된다. 또 일부 남조류는 동물에게 간독 또는 신경독으로 작용하고, 사람에게는 피부독, 미생물에게는 세포독으로 작용하는 독소를 함유하기도 한다. 특히 유해 남조류의 일종인 마이크로시스티스는 마이크로시스틴이라는 간질환을 일으키는 독성 물질을 포함해 인체와 동물 모두에게 위험할 수 있다. 연구진은 “2020년 당시 코끼리들은 고농도의 남조류가 퍼진 물을 마시고 죽었을 가능성이 있다”면서 “항공조사에서 사체가 발견되지 않았더라도, 그 물을 마시고 죽은 또 작은 코끼리들은 이미 포식자에게 먹혀 흔적조차 남지 않았을 수 있다”고 설명했다. 이어 “이는 기후변화로 인한 갑작스러운 질병과 같다. 아프리카는 2019년 기록적인 건조기후에 시달렸고, 2020년에는 반대로 극도의 습한 기후가 찾아왔다. 이런 환경으로 웅덩이 속 물에는 더 많은 퇴적물과 전례없이 빠른 속도로 자라는 조류가 생기게 됐다”면서 “기후변화로 전 세계 대부분이 더 건조하고 더워질 것으로 예상되며, 이는 기후변화로 인한 질병이 전 세계로 퍼질 수 있다는 걸 암시한다”고 지적했다. 연구에 참여하지 않은 영국 동물보호 자선단체인 내셔널 파크 레스큐의 니올 맥켄 박사는 가디언에 “이번 연구는 2020년 전 세계를 충격에 빠뜨린 코끼리 집단폐사에 대해 설득력 있는 설명을 제공한다”면서 “기후변화가 가축과 사람, 야생동물에게 여러 치명적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 입증하는 증거가 늘고 있다”고 말했다. 일부 전문가들은 이번 연구결과를 토대로 아프리카의 수질 감시의 필요성을 강조하기도 했다. 서리대학의 아누드 반 블리에트 박사는 “기후변화로 인해 아프리카 남부지역이 더 건조하고 더워질 것이라는 예측이 있는 만큼, 할 수 있는 예방 조치를 취하는 게 중요하다”고 말했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 종합환경과학(Science of the Total Environment) 최신호에 게재됐다.

수년 전 아프리카 보츠와나에서 코끼리 수백 마리가 의문의 떼죽음을 당한 원인이 밝혀졌다. 지난달 29일(이하 현지시간) 영국 가디언은 “보츠와나에서 코끼리 350마리가 미스터리하게 목숨을 잃은 이유는 기후변화로 인한 독극물 중독일 가능성이 있다”고 전했다. 보츠와나 곳곳에서 코끼리 집단 폐사가 시작된 것은 2020년 5월이다. 보츠와나 오카방고 삼각지 인근에서 281구에 달하는 가장 많은 코끼리 사체가 발견됐다. 당국은 즉각 코기리 집단폐사 원인 조사를 시작했다. 일각에서는 밀렵 가능성을 제기했지만, 값비싸게 거래되는 상아가 사체에 그대로 있다는 점 등의 이유로 밀렵은 코끼리 떼죽음의 원인에서 배제됐다. 당시 전문가들은 지금까지 알려지지 않은 새로운 병원균에 의해 코끼리 집단폐사가 일어났을 가능성이 있다고 입을 모았다. 일부 전문가는 새로운 병원균의 ‘정체’가 확인되지 않은 만큼, 인간에게 전염될 가능성도 배제하지 못한다고 우려했다. 4년이 지난 최근, 영국 킹스칼리지런던과 퀸스대학교 벨파스트. 보츠와나대학 등 공동연구진은 코끼리 집단폐사의 정확한 원인을 알아보기 위해 위성 데이터를 이용해 코끼리 사체가 분포된 위치를 분석했다. 그 결과 당시 코끼리들은 자신의 서식지에서 약 100㎞ 떨어져 있는 물웅덩이로 다가가 물을 마신 뒤 평균 88시간 이내에 숨을 거둔 것으로 추정됐다. 연구진은 코끼리들이 물을 마신 물웅덩이를 포함 약 3000개를 조사한 결과, 2020년 당시 물웅덩이 상당수에서 ‘남조류’의 양이 증가했다는 기록을 찾아냈다. 남조류는 광합성을 통해 산소를 만드는 세균으로, 개체수가 급증하면 녹조현상의 주요 원인이 된다. 또 일부 남조류는 동물에게 간독 또는 신경독으로 작용하고, 사람에게는 피부독, 미생물에게는 세포독으로 작용하는 독소를 함유하기도 한다. 특히 유해 남조류의 일종인 마이크로시스티스는 마이크로시스틴이라는 간질환을 일으키는 독성 물질을 포함해 인체와 동물 모두에게 위험할 수 있다. 연구진은 “2020년 당시 코끼리들은 고농도의 남조류가 퍼진 물을 마시고 죽었을 가능성이 있다”면서 “항공조사에서 사체가 발견되지 않았더라도, 그 물을 마시고 죽은 또 작은 코끼리들은 이미 포식자에게 먹혀 흔적조차 남지 않았을 수 있다”고 설명했다. 이어 “이는 기후변화로 인한 갑작스러운 질병과 같다. 아프리카는 2019년 기록적인 건조기후에 시달렸고, 2020년에는 반대로 극도의 습한 기후가 찾아왔다. 이런 환경으로 웅덩이 속 물에는 더 많은 퇴적물과 전례없이 빠른 속도로 자라는 조류가 생기게 됐다”면서 “기후변화로 전 세계 대부분이 더 건조하고 더워질 것으로 예상되며, 이는 기후변화로 인한 질병이 전 세계로 퍼질 수 있다는 걸 암시한다”고 지적했다. 연구에 참여하지 않은 영국 동물보호 자선단체인 내셔널 파크 레스큐의 니올 맥켄 박사는 가디언에 “이번 연구는 2020년 전 세계를 충격에 빠뜨린 코끼리 집단폐사에 대해 설득력 있는 설명을 제공한다”면서 “기후변화가 가축과 사람, 야생동물에게 여러 치명적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 입증하는 증거가 늘고 있다”고 말했다. 일부 전문가들은 이번 연구결과를 토대로 아프리카의 수질 감시의 필요성을 강조하기도 했다. 서리대학의 아누드 반 블리에트 박사는 “기후변화로 인해 아프리카 남부지역이 더 건조하고 더워질 것이라는 예측이 있는 만큼, 할 수 있는 예방 조치를 취하는 게 중요하다”고 말했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 종합환경과학(Science of the Total Environment) 최신호에 게재됐다.

조개는 과학적인 분류로 따지면 이매패류(二枚貝類)에 속한다. 두 개의 껍데기로 몸을 보호하는 연체동물이라는 이야기다. 조개류는 다른 동물들이 좋아하는 부드럽고 맛있는 몸을 지니고 있지만, 이 단단한 탄산칼슘 껍데기 덕분에 몸을 보호하고 지구 곳곳에서 번성하고 있다. 하지만 두꺼운 껍데기는 여러모로 생활하는데 불편한 점이 많은 게 사실이다. 예를 들어 조개 가운데 일부는 산호처럼 공생 광합성 조류를 몸 안에 지니고 있지만, 계속 입을 열어둔 채로 생활하는 것은 너무 위험하기 때문에 광합성을 통해 얻는 에너지는 적을 수밖에 없다. 과학자들은 여기에도 예외가 있다는 사실을 알아냈다. 시카고 대학, 스탠퍼드 대학, 듀크 대학의 연구팀은 새조개의 일종인 심장 새조개(Heart cockle, 학명 Corculum cardissa)가 독특한 방법으로 빛을 모아 공생 조류에게 전달한다는 사실을 알아냈다. 심장 새조개는 이름처럼 하트 모양의 껍데기를 지니고 있다. 이 껍데기는 언뜻 보기에는 형태 외에는 다른 조개껍데기와 차이가 없어 보이지만, 사실은 빛을 통과시키는 여러 개의 작은 창을 지니고 있다. 따라서 빛으로 비춰보면 독특한 문양과 함께 빛이 투과한다는 사실을 알 수 있다. 연구팀은 심장 새조개의 껍데기에 이것 말고도 예상치 못한 비밀이 숨겨져 있다는 사실을 알아냈다. 심장 새조개의 껍데기에는 탄산 칼슘 일부가 아라고나이트 (Aragonite)라는 반투명한 탄산 칼슘 결정으로 변형되어 빛이 통과할 수 있다. 연구팀은 아라고나이트가 단순히 껍데기에 있는 작은 유리창이 아니라 빛을 모으는 광섬유 같은 형태라는 사실을 알아냈다. 이 방식은 그냥 투명한 창만 있는 경우와 비교해 두 배나 많은 빛을 내부로 전달할 수 있다. 따라서 심장 새조개는 껍데기를 닫은 상태에서도 안전하게 광합성 조류에 빛을 전달해 에너지를 상당 부분 자급자족할 수 있다. 연구팀은 심장 새조개의 생체 광섬유와 단단한 껍데기에 통합된 빛 투과 기술이 공학적으로도 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 예를 들어 이 기술을 응용하면 밖에서 건물 내부는 보이지 않지만, 빛은 쉽게 통과해서 채광에 유리한 벽을 만들 수 있다. 새조개가 지닌 하이테크 기술이 인간을 도울 수 있을지 주목된다.

창의적 아이디어 창작품 전시창업 능력 함양과 스타트업 장려 등 순천향대학교(총장 김승우)는 중소기업벤처부 후원 메이커 스페이스 사업의 하나로 ‘2024 순천향 메이커 페어’를 진행했다고 29일 밝혔다. 이번 행사는 △모빌리티 △디지털 제조 △목공 △가죽·패브릭 △스마트 굿즈 등 창의적 아이디어 구현으로 제작된 창작품 전시와 메이커 문화 확산 도모를 위해 마련됐다. 행사에는△나눔창작소추진단 소속 3개 동아리 학생의 창작품 7점과 재학생 창작품 8점 50개의 비교과 프로그램 활동을 통한 창작품 5점, 아산시 지역민 창작품 10점 등 총 30점의 작품이 출품됐다. 참가자들은 3D 프린팅 기술과 ROS(Robot Operating System)를 활용해 제작된 자동화 로봇팔 시스템, 다문화 가정 아이들의 언어 교육을 위한 교구, 식물 생장 LED로 광합성 조절이 가능한 스마트팜 시스템 등이 창의적 작품들이 선보였다. 총장상을 받은 호랑 팀은 ‘자작자동차 프론트·사이드 카울’을 선보였다. 3D 프린팅 기술로 제작한 몰드 위에 탄소 섬유를 적층하고 그 위에 레진을 주입해 경화시키는 방식으로 카울의 정교성을 높여, 기존에 단단하고 복잡한 형상 구현에 어려움이 있었던 제작 방식을 혁신적으로 개선한 점에서 높은 평가를 받았다. 김국원 나눔창작소추진단장은 “새로운 혁신가를 육성하는 인큐베이터의 역할을 충실히 수행하기 위해 더욱 노력하겠다”고 말했다.

조개는 과학적인 분류로 따지면 이매패류(二枚貝類)에 속한다. 두 개의 껍데기로 몸을 보호하는 연체동물이라는 이야기다. 조개류는 다른 동물들이 좋아하는 부드럽고 맛있는 몸을 지니고 있지만, 이 단단한 탄산칼슘 껍데기 덕분에 몸을 보호하고 지구 곳곳에서 번성하고 있다. 하지만 두꺼운 껍데기는 여러모로 생활하는데 불편한 점이 많은 게 사실이다. 예를 들어 조개 가운데 일부는 산호처럼 공생 광합성 조류를 몸 안에 지니고 있지만, 계속 입을 열어둔 채로 생활하는 것은 너무 위험하기 때문에 광합성을 통해 얻는 에너지는 적을 수밖에 없다. 과학자들은 여기에도 예외가 있다는 사실을 알아냈다. 시카고 대학, 스탠퍼드 대학, 듀크 대학의 연구팀은 새조개의 일종인 심장 새조개 (Heart cockle, 학명 Corculum cardissa)가 독특한 방법으로 빛을 모아 공생 조류에게 전달한다는 사실을 알아냈다. 심장 새조개는 이름처럼 하트 모양의 껍데기를 지니고 있다. 이 껍데기는 언뜻 보기에는 형태 외에는 다른 조개껍데기와 차이가 없어 보이지만, 사실은 빛을 통과시키는 여러 개의 작은 창을 지니고 있다. 따라서 빛으로 비춰보면 독특한 문양과 함께 빛이 투과한다는 사실을 알 수 있다. (사진) 연구팀은 심장 새조개의 껍데기에 이것 말고도 예상치 못한 비밀이 숨겨져 있다는 사실을 알아냈다. 심장 새조개의 껍데기에는 탄산 칼슘 일부가 아라고나이트 (Aragonite)라는 반투명한 탄산 칼슘 결정으로 변형되어 빛이 통과할 수 있다. 연구팀은 아라고나이트가 단순히 껍데기에 있는 작은 유리창이 아니라 빛을 모으는 광섬유 같은 형태라는 사실을 알아냈다. (사진) 이 방식은 그냥 투명한 창만 있는 경우와 비교해 두 배나 많은 빛을 내부로 전달할 수 있다. 따라서 심장 새조개는 껍데기를 닫은 상태에서도 안전하게 광합성 조류에 빛을 전달해 에너지를 상당 부분 자급자족할 수 있다. 연구팀은 심장 새조개의 생체 광섬유와 단단한 껍데기에 통합된 빛 투과 기술이 공학적으로도 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 예를 들어 이 기술을 응용하면 밖에서 건물 내부는 보이지 않지만, 빛은 쉽게 통과해서 채광에 유리한 벽을 만들 수 있다. 새조개가 지닌 하이테크 기술이 인간을 도울 수 있을지 주목된다.

자연선택, 적자생존은 자연의 섭리다. 산과 들에 있는 나무와 풀은 모두 평화롭고 한가해 보이지만 사실 내부에서는 끊임없이 살아남기 위한 경쟁을 벌인다. 한자리에 뿌리를 내려 사는 식물은 위치를 옮기지 못한 채 물과 영양분, 햇빛을 받기 위한 무한 경쟁을 벌인다. 예를 들어 이웃한 식물이 줄기와 잎을 펼쳐 햇빛을 가리면 줄기를 뻗어 올리는 것이 일반적인 반응이다. 과학자들은 주변을 볼 수 있는 눈이나 명령을 내리고 조절하는 뇌가 없는 식물이 어떻게 환경을 인식하고 반응하는지 비결을 연구해왔다. 네덜란드 바헤닝언 대학의 피에르 가우트라트·롤랜드 피에릭 교수는 식물에는 환경에 적응하는 호르몬 투자 방식이 있다는 사실을 알아냈다. 식물이 줄기를 높이는 건 일종의 투자다. 자원을 줄기에 지나치게 많이 투자하면 잎이나 뿌리, 꽃 같은 생존과 번식에 중요한 곳에 쓸 자원이 줄어든다. 반면 투자 시기를 놓치면 결국 햇빛을 잘 받지 못해 죽을 수도 있다. 식물에서 다른 식물에 의해 햇빛이 가리는 상황을 인식하는 물질은 빛에 민감한 색소인 피토크롬(phytochrome)이다. 피토크롬은 적색 파장의 빛과 바로 그 옆에 있는 원적외선의 비율에 반응한다. 경쟁이 심해서 햇빛을 받기 어려운 경우 원적외선의 비율이 높아지기 때문에 눈 없는 식물도 이를 눈치챌 수 있다. 하지만 이것만으로는 정보가 충분하지 않다. 줄기를 키우는 데 필요한 영양분이 충분하지 않은데 피토크롬이 보낸 신호만 보고 키를 높였다가는 쓸 수 있는 영양분이 없어 정작 잎처럼 광합성에 필요한 부분을 만들 수 없기 때문이다. 연구팀은 식물의 뿌리에서 분비하는 호르몬인 사이토키닌(Cytokinin)이 이 정보를 전달한다는 사실을 발견했다. 토양의 영양분에 충분하면 사이토키닌이 많이 생성돼 줄기까지 신호를 보낸다. 여기에 파이토크롬의 신호가 감지되면 줄기를 키우는 것이다. 연구팀은 이를 검증하기 위해 영양분이 부족한 식물에 사이노키닌을 투여해 식물을 크게 성장하게 했다. 눈이나 뇌 같은 장기가 없는 식물도 나름의 방법으로 환경에 적응하고 있다. 그래야 치열한 경쟁에서 살아남고 후손을 남길 수 있기 때문이다. 우리 눈에는 한가하게 햇볕을 쬐는 이름 없는 잡초도 사실은 치열한 경쟁에서 살아남은 승자라는 사실을 다시 한번 일깨워 주는 연구 결과다.

자연선택, 적자생존은 자연의 섭리다. 산과 들에 있는 나무와 풀은 모두 평화롭고 한가해 보이지만 사실 내부에서는 끊임없이 살아남기 위한 경쟁을 벌인다. 한자리에 뿌리를 내려 사는 식물은 위치를 옮기지 못한 채 물과 영양분, 햇빛을 받기 위한 무한 경쟁을 벌인다. 예를 들어 이웃한 식물이 줄기와 잎을 펼쳐 햇빛을 가리면 줄기를 뻗어 올리는 것이 일반적인 반응이다. 과학자들은 주변을 볼 수 있는 눈이나 명령을 내리고 조절하는 뇌가 없는 식물이 어떻게 환경을 인식하고 반응하는지 비결을 연구해왔다. 네덜란드 바헤닝언 대학의 피에르 가우트라트·롤랜드 피에릭 교수는 식물에는 환경에 적응하는 호르몬 투자 방식이 있다는 사실을 알아냈다. 식물이 줄기를 높이는 건 일종의 투자다. 자원을 줄기에 지나치게 많이 투자하면 잎이나 뿌리, 꽃 같은 생존과 번식에 중요한 곳에 쓸 자원이 줄어든다. 반면 투자 시기를 놓치면 결국 햇빛을 잘 받지 못해 죽을 수도 있다. 식물에서 다른 식물에 의해 햇빛이 가리는 상황을 인식하는 물질은 빛에 민감한 색소인 피토크롬(phytochrome)이다. 피토크롬은 적색 파장의 빛과 바로 그 옆에 있는 원적외선의 비율에 반응한다. 경쟁이 심해서 햇빛을 받기 어려운 경우 원적외선의 비율이 높아지기 때문에 눈 없는 식물도 이를 눈치챌 수 있다. 하지만 이것만으로는 정보가 충분하지 않다. 줄기를 키우는 데 필요한 영양분이 충분하지 않은데 피토크롬이 보낸 신호만 보고 키를 높였다가는 쓸 수 있는 영양분이 없어 정작 잎처럼 광합성에 필요한 부분을 만들 수 없기 때문이다. 연구팀은 식물의 뿌리에서 분비하는 호르몬인 사이토키닌(Cytokinin)이 이 정보를 전달한다는 사실을 발견했다. 토양의 영양분에 충분하면 사이토키닌이 많이 생성돼 줄기까지 신호를 보낸다. 여기에 파이토크롬의 신호가 감지되면 줄기를 키우는 것이다. 연구팀은 이를 검증하기 위해 영양분이 부족한 식물에 사이노키닌을 투여해 식물을 크게 성장하게 했다. 눈이나 뇌 같은 장기가 없는 식물도 나름의 방법으로 환경에 적응하고 있다. 그래야 치열한 경쟁에서 살아남고 후손을 남길 수 있기 때문이다. 우리 눈에는 한가하게 햇볕을 쬐는 이름 없는 잡초도 사실은 치열한 경쟁에서 살아남은 승자라는 사실을 다시 한번 일깨워 주는 연구 결과다.

세상에서 가장 가벼운 기체 ‘수소’무게당 연소열, 메탄·가솔린의 3배 연소 후엔 물만 남아… 오염물질 ‘0’전기와도 양방향 전환 가능해 유용화석연료 문명과 다른 접근법 필요탄소중립시대, 다양한 생산법 강구폭발 위험 탓 저장·이송 해결도 시급글로벌 리더십 확보의 중요 밑거름 산업혁명이 본격화된 19세기 이후 현재까지의 시간은 현생인류의 역사에서 0.05% 정도 비중에 불과한 짧은 시간이다. 하지만 이 찰나의 순간에 일어난 과학기술의 발전은 35만년 인류사를 통틀어 가장 급진적이고 압도적인 양상을 띠고 있다. 이렇게 단 200여년 만에 인류의 생활상을 완전히 뒤바꾼 결정적인 과학기술 중 하나는 석탄과 석유, 즉 화석연료의 발견과 대규모 이용이다. 오늘날에도 전 세계 에너지 수요의 80% 이상을 담당하고 있는 화석연료는 현대 물질문명의 기반을 이루고 있는 3대 핵심자원인 철, 비료, 플라스틱의 대량 생산을 가능케 하는 가장 중요한 에너지원이기도 하다. 산업혁명 시대 석탄을 사용해 철강을 생산했던 고로제철공정은 지금도 전 세계 철강 제품 생산량의 70%를 담당하고 있다. 인류의 오랜 숙원이었던 식량문제의 해결 역시 화석연료가 없었다면 불가능한 일이다. 1913년 하버·보슈법으로 탄생한 질소비료는 획기적인 식량 증산으로 10억명 남짓의 세계 인구를 불과 100년 만에 80억명까지 급증시켰다. 질소비료의 원료인 암모니아는 질소와 수소의 반응으로 합성된다. 이에 필요한 대량의 수소를 저렴한 단가로 공급하는 데는 메탄 같은 천연가스의 이용이 절대적이다. 1902년 최초의 상업용 합성수지 베이클라이트의 개발과 함께 등장한 플라스틱도 부자와 가난한 사람을 가릴 것 없이 인류 전반의 생활수준을 빠르게 향상시킨 일등 공신이다. 인간의 생활에서 어떤 소재가 주로 사용됐는지를 기준으로 역사를 석기, 청동기, 철기 시대로 구분하는 방식에 따르면 현재 우리가 사는 시대는 플라스틱기라 해도 과언이 아니다. 어떤 소재도 범접하기 힘든 가성비와 내구성으로 이제 일상생활과 산업 전반에서 없어서는 안 될 필수품이 된 이 기적의 소재 역시 석유화학산업의 결과물이다. 하지만 인류에게 전례 없는 물질적 자유와 풍요의 시대를 선사한 화석연료 문명이 영원히 지속가능할 수 없다는 사실은 이제 지구촌 모두의 공통적인 상식이 됐다. 지난 150년간 지구의 온난화 가스인 이산화탄소 농도는 지속해서 증가했으며 그 결과 지구의 평균 기온은 1.5도 상승했고 그 상승 속도는 더 가속화하고 있다. 이와 함께 미세먼지, 미세플라스틱 등 인류의 생활에 큰 위협을 가하는 요소들이 등장하고 있다. 빠른 시일 내에 화석연료를 대체할 새로운 에너지원을 찾지 못한다면 빛의 속도로 발전해 온 현대문명은 그만큼 더 급격한 쇠락의 충격을 피할 수 없게 될 것이 분명하다. 화석연료의 대안으로 거론되는 미래 에너지원 중 가장 이상적인 것은 무한청정의 태양에너지다. 지구 표면에 쏟아지는 햇빛의 시간당 조사량은 전 세계의 연간 에너지 사용량 15테라와트의 약 1만 배가 넘는다. 이는 태양광 조사량의 0.1%만 활용해도 인류의 에너지 수요를 모두 충족할 수 있다는 의미다. 또한 햇빛과 물, 이산화탄소만으로 탄수화물을 만드는 식물의 광합성 원리를 이용하면 인류에게 필요한 화학소재들도 대량생산할 수 있다. 하지만 이는 너무 요원하기만 한 꿈이다. 그렇다면 과연 화석연료를 실제로 대체할 수 있는 에너지원은 무엇일까. 현재 거론되고 있는 미래 에너지원 중 가장 실질적이고 구체적인 대안이 수소 에너지라는 데는 별다른 이견이 없다. 물과 유기화합물의 형태로 자연 어디에나 존재하는 수소는 이론상 생산량이 무제한에 가깝다. 단위 무게당 연소열은 메탄, 가솔린의 2~3배이며 연소 후에도 순수한 물만 남고 오염물질이 생성되지 않는다. 21세기의 가장 중요한 동력원인 전기와도 양방향 전환이 가능하다. 근대과학의 여명기부터 꾸준히 지속된 연구와 응용으로 생산과 활용 모두에서 이미 상당한 기술과 지식이 축적돼 있다는 것도 강점이다. 하지만 수소 에너지 시대의 실현을 위해서는 유념해야 할 것이 있다. 수소 문명의 도래를 위해서는 지금까지의 화석연료 문명과 사뭇 다른 접근법이 필요하다는 것이다. 화석연료 문명의 시작은 석탄과 석유라는 원료의 확보에서부터 출발했다. 그리고 점차 이를 활용할 수 있는 다양한 방법론들이 개발되며 소재와 산업의 탄생으로 이어졌다. 반면 수소문명은 수소의 생산, 저장과 이송, 활용의 전 주기에 걸쳐 생태계 조성이 우선돼야 한다. 어느 한 부문의 기술혁신만으로는 수소문명 진입을 기대하기 어려운 것도 이 때문이다. 화석연료를 완전히 대체할 만큼 대량으로 수소를 얻는 일은 그리 쉽지 않다. 석탄, 석유, 천연가스처럼 비교적 손쉽게 캐거나 뽑아 쓸 수 있는 게 아니라 많은 에너지를 투입해 인위적으로 추출해야 하는 자원이다. 궁극의 친환경 수소 생산 방식인 수전해 기술의 고도화도 중요하지만 화석연료 기반이면서도 이산화탄소를 배출하지 않는 청록수소, 원자력의 열과 전기를 활용하는 핑크수소, 땅속에 매장돼 있는 천연수소까지 다양한 방법론이 강구돼야 한다. 탄소중립 시대의 상반된 시대적 요구인 경제성과 친환경성을 동시에 확보할 수 있는 수소 생산 기술이라면 어떤 것이든 모두 도전해야 한다. 또한 수소는 세상에서 가장 가벼운 기체다. 단위 무게당 연소열로 보면 같은 무게의 무연탄, 휘발유, 천연가스보다 몇 배의 에너지를 낼 수 있다. 하지만 부피를 기준으로 삼으면 상황이 전혀 달라진다. 수소는 압축이나 액화가 쉽지 않아 화석연료에 비해 에너지 밀도가 현저히 떨어지게 된다. 자칫 폭발의 위험도 있다. 이는 대용량의 수소를 저장하고 이송하려면 엄청나게 큰 용기가 필요하다는 말이 된다. 따라서 수소를 실용적인 에너지 운반체로 활용하기 위해서는 최대한 부피를 줄이는 기술이 필요하다. 현재 가장 대표적인 저장·이송 기술은 수소를 –253℃로 액화해 고가의 고압탱크로 옮기는 방법이다. 수소 기체는 희토류와 전이금속에 아주 잘 흡수되는 특성이 있다. 이런 성질은 수소의 생산과 저장에서 유용하게 이용되기도 하지만, 수소를 흡수한 물질이 부서지기 쉬워 저장 탱크나 기체용 배관을 고안하는 데 어려움을 야기하기도 한다. 수소 사회로의 진입에서 소홀히 생각할 수 있는 저장, 이송 문제야말로 시급하게 해결해야 하는 부분이다. 수소의 안전하고 효율적인 저장과 이송 기술은 향후 그린수소의 국제교역을 위해서도 필수적이다. 수전해 수소 생산에 사용되는 전기는 재생에너지로부터 얻어야 한다. 하지만 태양광, 풍력, 지열 같은 재생에너지 자원의 지역 간 격차는 매우 심하다. 넓은 국토와 긴 일조량의 미국과 호주, 긴 해안선을 가진 칠레, 지열이 풍부한 아이슬란드처럼 재생에너지 자원이 풍부한 국가들과 자연조건이 불리한 지역의 수소 생산단가에서 큰 차이가 나게 되는 만큼 교역이 활발해질 수밖에 없다. 우리나라 역시 균일하고 안정적인 재생에너지 공급이 어려운 환경임을 고려할 때 효과적인 수소 저장과 이송 기술의 개발은 친환경 수소 생산만큼이나 전략적으로 접근해야 할 사안이다. 향후 분업화 가능성이 높은 글로벌 수소 밸류체인 내에서 한국이 취할 수 있는 가장 좋은 선택지는 고부가가치 수소 기술의 수출국 지위를 선점하는 것, 그리고 이를 바탕으로 재생에너지 자원이 풍부한 국가들로부터 저렴하게 수소를 공급받을 수 있는 생산기지 현지화 전략일 것이다. 마지막으로 활용에 대해 생각해 보자. 친환경적으로 생산된 뒤 안전하고 효율적인 저장·이송 과정을 거친 수소의 최종적인 소비처는 크고 작은 형태의 수소연료전지다. 수소연료전지는 그 자체가 작은 발전소다. 차량과 선박 같은 이동수단뿐만 아니라 도심과 산업단지처럼 필요한 곳에 설치해 소규모 발전소로 이용할 수 있다. 여기서 전기는 물 분해의 역반응을 통해 발생되는데 대기 중의 산소와 수소를 결합시키는 과정에서 대기오염물질과 미세먼지를 정화하는 대형 공기청정기 역할도 하게 된다. 태양광, 풍력처럼 생산시간이 고르지 않고 남으면 버려지던 재생에너지를 장시간 저장할 수 있는 에너지저장시스템으로도 활용할 수 있다. 수소의 활용처는 비단 에너지 분야뿐만이 아니다. 화석연료가 담당해 온 핵심소재들의 생산에서도 수소는 큰 역할을 하게 될 것으로 기대를 모으고 있다. 석탄을 이용해 철강을 제조해 온 고로제철공정이 수소를 사용하는 수소환원제철법으로 전환될 것이고, 플라스틱은 석유화학산업이 아닌 바이오매스로부터 얻어지게 될 것이다. 플라스틱의 기존 원료인 화석연료는 동식물에서부터 비롯된 유기물이다. 동식물의 주요 구성원소인 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 질소(N) 중에서 오랜 기간에 걸쳐 산소와 질소가 제거되고 탄소와 수소만 남게 된 것이다. 현재 석유화학산업에서 플라스틱의 생산은 대부분 이들 남은 탄소와 수소에 다시 산소를 적절히 붙여 주는 부분산화반응을 통해 이뤄진다. 이렇게 합성된 부분산화물질을 고분자화한 것이 플라스틱이다. 이는 결국 화석연료와 출발점이 같은 바이오매스로부터 플라스틱을 얻을 수 있다는 것을 의미하는 것이기도 하다. 바이오매스가 화석연료와 다른 점은 지층이 아닌 상온상압의 대기 중에 존재하고 있어 산소를 많이 포함하고 있다는 것이다. 이런 과량의 산소를 제거할 수 있는 최적의 방법은 수소로 환원하는 것이다. 물론 바이오매스의 부분환원 기술과 이를 통한 플라스틱의 생산은 여전히 어려운 일이지만 전 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있는 만큼 실현 가능성은 계속해서 높아지고 있다. 지난 200여년간 화석연료의 도움으로 전례 없는 호시절을 구가해 온 세계는 이제 수소라는 새로운 친환경 에너지원의 개발을 통해 지구 생태계와 인류 사회의 상생이라는 한 차원 고도화된 문명 건설에 도전하고 있다. 가까운 미래가 될 수소 문명의 시대는 화석연료 자원이 없는 우리나라에 새로운 기회의 장이기도 하다. 지식과 기술만 있다면 얼마든지 새로운 에너지 패러다임의 주도권을 쥘 수 있는 공정하고 평등한 출발선이 열리는 셈이기 때문이다. 수소의 생산, 저장과 이송, 활용 전 주기에 걸친 고른 기술 개발과 생태계 구축에 대한 관심과 노력이 전 지구적인 환경문제의 해결은 물론 화석연료가 좌우해 온 세계의 권력지도와 경제지형까지 뒤바꾸게 될 수소문명 시대, 한국의 글로벌 리더십 확보의 가장 중요한 밑거름이 될 것으로 기대한다. ■이관영 전략연구단장은 우리나라의 화학공학과 에너지공학 분야를 대표하는 학자다. 고려대에서 30년 넘게 교수로 재직했으며 연구부총장을 지내는 등 대학 발전에 크게 이바지했다. 최근 한국과학기술연구원으로 자리를 옮겨 정부의 글로벌 톱 사업인 ‘청정수소 저장, 활용 전략연구단’을 수주하고 단장으로 활동하며 수소 사회로의 진입에 기여하고자 노력하고 있다. 이관영 KIST 청정수소저장·활용 전략연구단장

그동안 탄소배출원으로 알려졌던 내륙습지가 탄소흡수의 ‘보고(寶庫)’라는 연구 결과가 나왔다. 환경부 산하 국립낙동강생물자원관은 23일 ‘담수 내륙습지의 탄소 저장량 규명 연구’를 통해 우포늪 퇴적토가 약 11만 6000t의 탄소를 저장한 것으로 확인했다고 밝혔다. 우포늪은 국내 최대 규모(2.62㎢)의 내륙습지로 지난 1998년 람사르습지로 등록됐다. 연구진은 2023년부터 우포늪 퇴적토(6m 이상)를 채취해 10㎝ 간격으로 분석한 결과 총 11만 5555t의 탄소를 저장한 것으로 추산했다. 이산화탄소량으로 환산하면 42만 3703t에 달한다. 탄소의 약 86%는 토양과 돌 등에 붙어 서식하는 식물플랑크톤 중 돌말류(규조류)가 광합성을 통해 탄소를 흡수하는 것으로 나타났다. 납과 세슘 등 방사성동위원소를 활용해 퇴적률을 분석한 결과 우포늪은 연간 5.6㎜의 퇴적토가 쌓이면서 매년 약 190t의 탄소를 추가 저장되고 있다. 자원관은 연구 결과를 한국물환경학회지 12월호에 발표할 예정이다. 유호 낙동강생물자원관장은 “우포늪의 수중 퇴적토가 저장하고 있는 탄소량 확인을 통해 내륙습지의 탄소 흡수 및 저장 능력을 과학적으로 입증한 의미가 있다”라면서 “국내 내륙습지 퇴적토의 탄소 저장 및 생물의 기여도 연구를 확대해 탄소중립에 이바지할 수 있도록 하겠다”라고 밝혔다.

수십억 년 전, 지구에 생명체가 등장하기 훨씬 이전에는 소행성이나 운석, 혜성 같은 천체가 자주 충돌했다. 중생대 백악기 말 지구를 지배하고 있던 공룡들이 순식간에 사라진 것도 지름 10㎞ 정도의 소행성 충돌 때문이라는 것이 정설이다. 그런데 최근 약 32억 6000만년 전 현재 에베레스트산 4개 크기의 소행성이 지구와 충돌하면서 지구 환경을 획기적으로 바꿨다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 미국 하버드대 지구·행성과학과, 스탠퍼드대 지구·행성과학과, 해양학과, 스위스 취리히 연방 공과대(ETH) 지구과학과 공동 연구팀은 32억 6000만년 전 ‘S2’라는 천체가 단세포 박테리아와 고세균만 존재했던 지구와 충돌하면서 생명의 진화를 촉발했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 10월 22일 자에 실렸다. 연구팀은 에베레스트산 네 개 크기의 운석이 날아들어 지금까지 가장 큰 지상 운석 충돌 지역으로 알려진 남아프리카 바버튼 녹암지대(Barber ton Greenstone Belt)에서 ㎝ 간격으로 암석 표본을 수집한 다음, 퇴적학, 지구화학, 탄소 동위원소 조성을 분석했다. 실제로 S2 충돌은 공룡을 멸종시킨 소행성보다 최대 200배 더 크고, 초속 20㎞로 날아와 지구와 충돌하면서 엄청난 양의 에너지를 방출하고 수천 m 높이의 쓰나미를 유발했으며 지구 전체에 규모 10.8 지진을 일으킨 것으로 알려져 있다. 충돌로 인한 열은 해수면을 끓어오르게 했고, 대기 역시 뜨겁게 가열됐으며, 두꺼운 먼지구름이 발생해 광합성을 중단시킨 것이라고 과학자들은 본다. 분석 결과, 충돌 이후 박테리아는 빠르게 살아났고, 인(P), 철(Fe) 성분을 먹고 사는 단세포 유기체의 개체수가 급증한 것으로 확인됐다. 철 성분은 쓰나미 현상으로 깊은 바다에서 얕은 물로 휩쓸려 올라왔고, 인은 우주 천체에서 직접 전달됐으며 육지에서 풍화와 침식 증가로 공급된 것으로 분석됐다. 연구팀에 따르면 철 대사 박테리아는 짧은 기간이었지만 충돌 직후 번성했는데, 지구 초기 생명 번성을 알려주는 중요한 퍼즐 조각이다. 연구를 이끈 나드야 드라본 하버드대 교수(고지구생태학)는 “바버튼 녹암지대에는 S2를 포함해 최소 8개의 천체 충돌 사건에 대한 증거가 있다”라며 “S2를 비롯한 운석 충돌은 대멸종을 일으키지만, 또 다른 측면에서 본다면 생명에 대한 긍정적 측면을 갖고 있다”라고 말했다. 드라본 교수는 “천체 충돌은 최초의 바다 등장, 대륙의 등장, 판 구조, 생명 진화를 가속한 것으로 보인다”라며 “초기 생명체에 운석의 충돌이 생명이 번성할 수 있게 했을 것”이라고 덧붙였다.

외계 생명체가 우주 화성의 얼음층 아래에 ‘숨어’ 있을 수 있다는 연구결과가 나왔다. 스페이스닷컴 등 과학전문매체의 18일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 미국항공우주국(이하 NASA) 제트추진연구소(JPL) 아디트야 쿨러 박사 연구진은 화성 중위도 지역에 노출된 얼음에 상명체가 생존할 수 있는 조건이 있는지 알아보는 연구를 진행했다. 연구진은 화성에서 관측된 얼음의 먼지 함량과 구조를 토대로, 얼음에 대한 자외선 전달 모델을 개발했다. 그 결과 먼지가 너무 많은 얼음은 햇빛이 차단되면서 얼음 아래에 있는 생명체가 광합성을 살 수 없지만, 반면 먼지가 0.01~0.1% 포함된 얼음에서는 5~38㎝ 깊이에 생명체 서식 가능 영역이 존재할 수 있는 것으로 나타났다. 먼지 함량이 더 적은 깨끗한 얼음에서는 깊이 2.15~3.10ｍ에서 더 큰 생명체가 서식할 수 있는 영역이 만들어지는 것으로 분석됐다. 또 얼음 속 입자가 국부적으로 녹으면서, 광합성을 하는 생명체가 생존하는데 필요한 물이 제공될 가능성이 있다고 내다봤다. 화성 극지방의 온도는 지극히 낮은 탓에 얼음이 녹기란 쉽지 않지만, 위도 30~50도 중위도 지역에서는 먼지 입자가 에너지를 흡수하면서 얼음이 녹을 수도 있기 때문이다. 지구와 달리 오존 보호막 없는 화성, 자외선이 관건앞서 화성에 물과 얼음이 존재할 가능성이 확인되면서 생명체 존재 여부에 큰 관심이 쏟아져 왔다. 그러나 화성 표면은 태양에서 오는 자외선이 너무 강한 탓에 생명체가 사는 것이 거의 불가능하다는 의견이 주를 이뤘다. 일반적으로 화성은 지구와 달리 오존 보호막이 없어서, 표면에 도달하는 자외선의 양이 지구에 비해 30% 더 많다. 다만 과학자들은 화성 표면에 충분히 두꺼운 얼음층이 있다면, 자외선을 흡수(막아주는)해 표면 아래의 생명체를 보호하고, 생명체는 광합성을 할 수 있을 만큼의 충분한 빛을 받을 조건이 만들어질 수 있다고 보고 있다. 이번 연구는 화성에 있는 얼음 위의 먼지가 자외선을 차단해주므로, 이를 통해 생명체가 서식할 수 있는 환경이 조성되어 있다는 점을 시사한다. 연구진은 “광학성의 두가지 핵심 요소는 화성 중위도에 있는, 먼지가 많은 화성 얼음에 존재할 수 있다”면서 “광합성은 충분한 양의 햇빛과 액체 상태의 물이 필요하다. 독립적인 컴퓨터 시뮬레이션 실험에서 화성의 중위도에 소량의 먼지(1% 미만)이 얼음 속에 존재한다면, 표면 아래에서 녹아 액체가 나올 수 있다는 걸 발견했다”고 설명했다. 이어 “이번 연구결과는 화성 중위도 지역에 있는 얼음 속에 생명체가 살 수 있는 구역이 이론적으로 존재한다는 것을 보여준다”면서도 “다만 화성에 광합성 생명체가 존재하거나, 존재했다는 적이 있다는 걸 의미하는 것은 아니다”라고 밝혔다. 또 “만약 얼음 속 얕은 깊이에 얼음이 녹아 생긴 액체 상태의 물이 존재한다면, 화성 중위도 지역의 얼음 지대는 화성에 존재할 지도 모르는 생명체를 찾기 위해 가장 쉽게 접근할 수 있는 장소가 될 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 과학 저널 커뮤니케이션스 지구 및 환경(Communications Earth & Environment)에 실렸다.

외계 생명체가 우주 화성의 얼음층 아래에 ‘숨어’ 있을 수 있다는 연구결과가 나왔다. 스페이스닷컴 등 과학전문매체의 18일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 미국항공우주국(이하 NASA) 제트추진연구소(JPL) 아디트야 쿨러 박사 연구진은 화성 중위도 지역에 노출된 얼음에 상명체가 생존할 수 있는 조건이 있는지 알아보는 연구를 진행했다. 연구진은 화성에서 관측된 얼음의 먼지 함량과 구조를 토대로, 얼음에 대한 자외선 전달 모델을 개발했다. 그 결과 먼지가 너무 많은 얼음은 햇빛이 차단되면서 얼음 아래에 있는 생명체가 광합성을 살 수 없지만, 반면 먼지가 0.01~0.1% 포함된 얼음에서는 5~38㎝ 깊이에 생명체 서식 가능 영역이 존재할 수 있는 것으로 나타났다. 먼지 함량이 더 적은 깨끗한 얼음에서는 깊이 2.15~3.10ｍ에서 더 큰 생명체가 서식할 수 있는 영역이 만들어지는 것으로 분석됐다. 또 얼음 속 입자가 국부적으로 녹으면서, 광합성을 하는 생명체가 생존하는데 필요한 물이 제공될 가능성이 있다고 내다봤다. 화성 극지방의 온도는 지극히 낮은 탓에 얼음이 녹기란 쉽지 않지만, 위도 30~50도 중위도 지역에서는 먼지 입자가 에너지를 흡수하면서 얼음이 녹을 수도 있기 때문이다. 지구와 달리 오존 보호막 없는 화성, 자외선이 관건앞서 화성에 물과 얼음이 존재할 가능성이 확인되면서 생명체 존재 여부에 큰 관심이 쏟아져 왔다. 그러나 화성 표면은 태양에서 오는 자외선이 너무 강한 탓에 생명체가 사는 것이 거의 불가능하다는 의견이 주를 이뤘다. 일반적으로 화성은 지구와 달리 오존 보호막이 없어서, 표면에 도달하는 자외선의 양이 지구에 비해 30% 더 많다. 다만 과학자들은 화성 표면에 충분히 두꺼운 얼음층이 있다면, 자외선을 흡수(막아주는)해 표면 아래의 생명체를 보호하고, 생명체는 광합성을 할 수 있을 만큼의 충분한 빛을 받을 조건이 만들어질 수 있다고 보고 있다. 이번 연구는 화성에 있는 얼음 위의 먼지가 자외선을 차단해주므로, 이를 통해 생명체가 서식할 수 있는 환경이 조성되어 있다는 점을 시사한다. 연구진은 “광학성의 두가지 핵심 요소는 화성 중위도에 있는, 먼지가 많은 화성 얼음에 존재할 수 있다”면서 “광합성은 충분한 양의 햇빛과 액체 상태의 물이 필요하다. 독립적인 컴퓨터 시뮬레이션 실험에서 화성의 중위도에 소량의 먼지(1% 미만)이 얼음 속에 존재한다면, 표면 아래에서 녹아 액체가 나올 수 있다는 걸 발견했다”고 설명했다. 이어 “이번 연구결과는 화성 중위도 지역에 있는 얼음 속에 생명체가 살 수 있는 구역이 이론적으로 존재한다는 것을 보여준다”면서도 “다만 화성에 광합성 생명체가 존재하거나, 존재했다는 적이 있다는 걸 의미하는 것은 아니다”라고 밝혔다. 또 “만약 얼음 속 얕은 깊이에 얼음이 녹아 생긴 액체 상태의 물이 존재한다면, 화성 중위도 지역의 얼음 지대는 화성에 존재할 지도 모르는 생명체를 찾기 위해 가장 쉽게 접근할 수 있는 장소가 될 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 과학 저널 커뮤니케이션스 지구 및 환경(Communications Earth & Environment)에 실렸다.

전 세계 육지의 상당 부분이 80억 명이 넘는 인류에게 공급할 식량을 생산하는 데 사용되고 있습니다. 전 세계 평균 농지 면적은 국토의 약 40%로 산지나 사막, 툰드라처럼 경작이 불가능하거나 어려운 지역을 제외하면 작물 재배에 적합한 지역 중 상당수가 사람이나 가축이 먹을 농산물을 재배하는 데 쓰이고 있습니다. 물론 이는 늘어나는 인구와 갈수록 높아지는 생활 수준을 생각하면 어쩔 수 없는 일이지만, 지속적으로 늘어나는 수요를 감당할 수 있을지 의문이 커지고 있습니다. 경작지를 늘리고 더 많은 농약과 비료를 투입해 생산량을 늘릴 수 있긴 하지만, 최근 빈번해진 기상 이변과 꾸준히 늘어나는 식량 수요는 식량 공급의 불안정성을 높이고 있습니다. 여기에 더해 막대한 농약과 비료, 그리고 기계를 동원하는 현대 농업의 지속 가능성에 대해서도 우려하는 목소리가 있습니다. 가축을 사육하지 않고도 직접 세포를 배양하는 배양육이나 혹은 아예 무생물적 방법으로 에너지를 얻어 영양소를 만드는 기술을 개발하는 배경입니다. 독일 튀빙겐 대학 라구스 안제넌트가 이끄는 연구팀은 식물과 이 식물이 만드는 씨앗이나 열매에 의존하지 않고 더 직접적인 방식으로 단백질과 비타민을 얻는 기술을 연구했습니다. 연구팀이 주목한 것은 광합성이 아니라 다른 방법으로 에너지를 얻고 부산물을 생산하는 박테리아입니다. 써모안에어로박터 키부이(Thermoanaerobacter kivui) 수소와 이산화탄소를 이용해 에너지를 얻고 부산물로 아세테이트를 내놓습니다. 물론 이 아세테이트를 곡물이나 고기 대신 식량으로 먹을 순 없기 때문에 연구팀은 두 번째 단계를 연구했습니다. 이번에 채택한 것은 빵 효모로 알려진 사카로마이세스(Saccharomyces cerevisiae) 효모입니다. 빵 효모는 보통 빵이나 맥주 등을 발효시키는 데 쓰입니다. 이 효모의 또 다른 특징은 설탕이나 전분 대신 아세테이트도 에너지원으로 이용할 수 있다는 것입니다. 연구팀은 아세테이트만 준 상태에서도 빵 효모가 단백질과 기타 유용한 영양소를 합성할 수 있는지 테스트했습니다. 그 결과 빵 효모가 아세테이트만 먹고도 단백질과 엽산(비타민 B9)을 충분히 생산할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 빵 효모 85g 정도면 하루 필요한 단백질의 61%를 공급할 수 있고 6g만 있어도 하루 엽산 섭취량을 충족할 수 있습니다. 이산화탄소는 공기중에서 쉽게 구할 수 있고 최근에는 분리포획 기술이 발전해 발전소나 공장에서도 공급받을 수 있습니다. 수소의 경우 사실 현재는 대부분 천연가스 같은 화석 연료에서 얻지만, 앞으로 태양광이나 풍력 같은 신재생에너지에서 얻는 그린 수소가 대세가 되면 지속 가능성에 대한 우려를 덜 수 있습니다. 물론 우리는 음식으로 영양소를 섭취하는 것이지 단백질이나 비타민만 먹는 건 아닙니다. 그리고 상업적으로 저렴한 가격에 대량 생산할 수 있을지도 아직 장담할 수 없습니다. 하지만 지속 가능한 미래를 생각하면 가축이나 작물 대신 미생물을 이용한 식량 생산도 고민해볼 수 있는 대안입니다. 다른 한편으로 앞으로 인류가 우주로 진출했을 때 재배하기 어려운 식물이나 기르기 힘든 가축 대신 미생물과 전기를 이용해 식량을 생산하는 방법이 좋은 대안이 될 수 있습니다. 앞으로 연구 결과가 기대되는 또 다른 이유입니다.

지구 생명체 대부분은 태양 에너지에 의지해 살아간다. 식물이나 단세포 박테리아가 광합성을 통해 태양 에너지의 일부를 포도당 같은 영양소로 바꾸지 못한다면 여기에 의존해 사는 동물도 생존할 수 없다. 따라서 과학자들은 생물이 광합성을 자세히 연구해 왔다. 그런데 과학자들은 지금까지 발견한 광합성 생물들이 광합성 반응의 이론적 한계보다 훨씬 강한 빛에서 광합성을 한다는 사실을 확인했다. 따라서 어딘가에 대부분의 식물은 물론 광합성 미생물보다 더 어두운 환경에서 광합성을 하는 미생물이 있을 것으로 추정됐지만, 최근까지 그 존재는 증명하지 못했다. 독일 알프레드 베게너 연구소 북극해 생물 연구독일 알프레드 베게너 연구소의 클라라 호페 박사와 여러 동료는 2019년부터 독일의 극지 연구선인 폴라스턴 (Polarstern)에 탑승해 북위 88도 이상의 북극해 환경에서 살고 있는 생물을 연구했다. 언뜻 보기에 꽁꽁 얼어붙은 북극해의 얼음에는 아무 생명체도 살 수 없을 것처럼 보인다. 하지만 사실 이 두꺼운 얼음을 통과해 들어오는 빛을 이용해 광합성을 하는 단세포 생물인 미세조류가 살고 있으며 이들은 북극해 생태계의 일차 생산자로 중요한 기능을 하고 있다. 이들이 없다면 북극해의 생태계는 유지될 수 없다. 연구팀은 춥고 어두운 얼음 밑에서 광합성을 하는 미세조류가 얼마나 적은 빛에서도 광합성을 할 수 있는지 조사했다. 그 결과는 놀라웠다. 연구를 진행한 북극해는 1년의 절반은 해가 지지 않고 1년의 절반은 해가 뜨지 않는 밤이 이어진다. 연구팀은 긴 밤이 끝나고 태양이 지평선에 걸릴 때부터 미세조류의 광합성이 다시 시작된다는 사실을 확인했다. 깊고 어두운 바다에서도 미생물 존재 확인이때 얼음 밑 미세조류에 닿는 빛은 화창한 날 지표면에 닿는 태양 빛의 10만 분의 1에 불과하다. 이는 광합성의 이론적 한계와 비슷한 수준으로 이론으로 예측한 일이 실제로 일어날 수 있다는 점을 확인한 성과로 평가된다. 물론 극도로 빛의 양이 극도로 적다 보니 당연히 광합성으로 만들어 낼 수 있는 영양분의 양도 미미한 수준이지만, 이런 미생물이 지구 바다 곳곳에 살고 있다면 의외로 많은 양의 영양분을 생산해 전체 생태계에 큰 영향을 줄 수 있다. 깊고 어두운 바다의 부피가 상당히 크기 때문이다. 그리고 어쩌면 얼음 위성에서 외계 생명체를 찾고 있는 과학자들에게도 새로운 희망을 주는 소식일 수 있다.

‘중후장대(重厚長大)’ 기업은 글자 그대로 ‘무겁고, 두텁고, 길고, 큰 것’을 뜻하는 철강, 화학, 자동차, 조선 등의 제조업을 말한다. 자동차와 휘발유, 경유 등을 제외하고는 대부분 소비재를 생산하지 않는 기업 간 거래(B2B) 기업들이다. 이 기업들은 대체로 당장 어디에 쓰는 건지 정체를 알 수 없지만 엄밀한 기준을 충족해야 하는 제품들을 만든다. 생산 절차는 까다롭고, 높은 숙련도를 요구한다. 도제식 교육이 불가피하다. 또 크고, 무거운 제품을 만들기 위해 육중한 설비를 다뤄야하고, 높은 곳까지 올라가거나 불꽃이 튀는 작업을 해야 한다. 그만큼 위험하다. 안전을 위해서라도 작업장 내 규율이 엄격할 수 밖에 없다. 그래서 군대와 같은 수직적 조직체계를 갖추고 있고, 결과적으로 젊은 세대들에겐 ‘꼰대’ 느낌이 강한 회사로 여겨진다. 하지만 최근 이런 회사들이 이미지 변신을 위한 노력을 기울이고 있다. 이른바 ‘B급 감성’의 병맛 유튜브 영상과 추상적이면서 신비한 이미지를 주는 공중파 광고, 업종의 특성을 담은 귀여운 캐릭터를 앞세우는 등 톡톡 튀는 노력으로 눈길을 끌고 있다. HD현대오일뱅크가 지난 21일 공개한 디지털 영상광고 ‘오일전사’의 조회수는 게재 3주 만에 유튜브 조회수 700만을 돌파했다. 동시에 공개했던 HD현대 그룹 광고영상도 조회수 100만에 육박하고 있다. 영상은 HD현대오일뱅크의 휘발유를 의인화한 오일전사들이 고난과 역경을 극복하는 이야기를 담고 있다. 배우 유지태와 김동준이 이끄는 오일전사들은 투철한 사명감으로 차량을 밀며 멋지게 질주하다 연소돼 일생을 마감한다. ‘40L=40명’이란 직유적 표현에 오일전사로 분장한 배우들의 너무도 진지한 명품 연기가 어우러지면서 ‘B급 감성’을 극대화했다는 평가가 나온다. 영상은 국내 최정상의 독창적 광고 제작사 돌고래유괴단과 협업해 만들었다. 기존에 ‘불꽃’을 강조하는 기업 이미지 영상 광고를 만들어왔던 한화는 최근 바다를 배경으로 신비한 느낌을 주는 영상을 제작해 공중파에 내보내고 있다. 한화오션(옛 대우조선해양) 출범 1년 만에 새로 선보인 기업 이미지 광고지만, 영상에 한화오션이나 한화솔루션 등 직접적인 그룹사에 대한 언급이 없다. 어두운 망망대해의 바이오루미네센스(해양 생태계에서 광합성을 하며 이산화탄소를 흡수하고 산소를 만들어 내는 바다 플랑크톤이 스스로 빛을 내는 현상)와 함께 뱃노래를 배경음악으로 내보내며 ‘바다 위 친환경 솔루션’이라는 메시지를 남긴다. 한화=불꽃으로 이어졌던 기존 문법과 다른 이 영상의 유튜브 조회수는 3개월여 만에 무려 2747만이다. 현대양행에서 시작한 HL그룹도 ‘I AM 에이첼’, ‘나를 믿다’ 등 다소 몽환적인 느낌을 주는 영상으로 기업 이미지 광고를 하며 주목받고 있다. 그룹 관계자는 “광고에 등장하는 모델 ‘에이첼’을 중심으로 가상과 실상의 증명보다 믿음이 중요하다는 의미를 담았다”고 말했다. 이외에도 포스코는 2021년 10월부터 대표 캐릭터 ‘포석호’를, 에코프로는 지난해 포석호와 닯은 느낌을 풍기는 공식 캐릭터 ‘에꼬’를 선보였다. 중후장대 기업들의 이런 노력은 중장기적으로 기업의 사회적 이미지를 높이고, 대중에 존재감을 각인시켜 투자자들에게 매력을 더 할 수 있다는 분석이 나온다.

나주시가 올해 초 일조량 부족으로 농작물 피해를 입은 농가에 재난지원금을 지급한다고 2일 밝혔다. 시에 따르면 올해 초 일조량은 전년 대비 30% 감소했다. 작물 광합성이 필수인 시설원예농가에서 수정 불량, 품질·수확량이 감소하는 등 막대한 피해를 입었다. 시는 지난 2월 일조량 및 품목별 피해 현황 분석, 멜론 생육불량 원인 규명 등에 힘써오며 전라남도와 함께 ‘일조량 부족’에 따른 농작물 피해를 ‘농업재해’로 인정받을 수 있도록 정부에 지속 건의해왔다. 해당 농작물 피해가 농업재해로 인정되면서 시는 지난 3월 19일부터 4월 12일까지 시설원예농가를 대상으로 피해조사에 착수한 바 있다. 조사 결과 나주지역 일조량 부족 농작물 피해는 전체 396농가, 약 182ha에서 발생했다. 이중 멜론(68ha)가 30%로 가장 피해가 많았으며 토마토 38ha(21%), 딸기 22ha(12%) 등 순으로 나타났다. 농업재해 복구를 위해 지급되는 재난지원금은 국비 5억원을 포함해 총 7억2000만원 규모다. 시는 피해농가 생계 안정과 영농 재개를 위한 재난지원금 국비 5억원은 8월 중 우선 지급하고 지방비의 경우 추경예산 확보를 통해 이르면 추석 명절 전 지급할 계획이다. 윤병태 나주시장은 “일조량 부족으로 인한 농작물 피해로 경영과 생계에 어려움을 겪는 시설원예농가의 경영안정에 이번 재난지원금이 조금이나마 도움이 되길 바란다”고 말했다.

올해 여름 많은 국가가 역대급 더위와 기상 이변을 겪었습니다. 하지만 지구 대기 중 온실가스 농도는 계속 증가하고 있기 때문에 앞으로는 이보다 더 더운 여름이 우리를 기다리고 있습니다. 지구 기온 상승을 막기 위한 많은 노력에도 불구하고 인간이 배출하는 온실가스의 양은 아직 크게 줄지 않고 있습니다. 과학자들은 이 문제를 해결하기 위해 많은 연구를 진행하고 있습니다. 더 용량이 높고 저렴하면서도 화재 위험은 낮춘 차세대 배터리 개발이나 더 효율이 좋은 풍력 발전기와 태양 전지 개발이 좋은 사례입니다. 하지만 이산화탄소는 발전 부분이나 자동차 같은 운송 수단에서만 배출되는 것이 아닙니다. 우리가 매일 사용하는 플라스틱이나 각종 의약품 등이 석유화학에 의존하고 있어 생산과 폐기 과정에서 모두 이산화탄소를 배출하고 있습니다. 워싱턴 대학 아피타 보스 교수가 이끄는 연구팀은 색다른 곳에서 석유화학 제품의 대안을 찾고 있습니다. 바로 산소를 생산하지 않는 광합성 세균인 홍색세균(purple bacteria)이 그 주인공입니다. 홍색세균은 박테리오클로로필 a와 b, 그리고 카로티노이드 색소를 사용해 광합성을 합니다. 색소 때문에 이들의 색은 보라색, 붉은색, 갈색, 오렌지색까지 다양합니다. 홍색세균은 광합성에 물을 사용하지 않고 결과물로 산소를 내놓지 않지만, 이산화탄소를 이용해 영양분을 만든다는 점은 녹색 식물이나 시아노박테리아와 똑같습니다. 연구팀이 주목한 부분은 일부 홍색세균이 만드는 폴리하이드록시알카노에이트 polyhydroxyalkanoates(PHAs)라는 천연 폴리머입니다. 이 폴리머를 가공하면 일반적으로 사용하는 플라스틱과 비슷한 제품을 만들 수 있습니다. 그리고 이렇게 만들어진 플라스틱은 생분해성이 우수해 쓰레기 문제도 줄일 수 있습니다. 문제는 PHA를 만드는 홍색세균이 많지 않고 만들더라도 양이 적다는 것입니다. 워싱턴 대학 대학원생인 에릭 코너스는 로도미크로비움(Rhodomicrobium) 속에 속하는 두 종의 홍색세균이 충분한 질소와 약한 전류만 있으면 PHA를 충분히 만든다는 사실을 발견했습니다. 역시 같은 연구팀에 속하는 오니아 라나이보아리소아는 라도슈도모나스 팔루스트리스(Rhodopseudomonas palustris) TIE-1에 RuBisCO라는 유전자를 삽입해 PHA 생산량을 크게 늘릴 수 있다는 사실을 발견했습니다. 상업화가 가능할 정도로 PHA 생산성이 높고 배양하기도 쉬운 홍색세균을 만들 수 있다면 탄소 중립 플라스틱 생산에 청신호가 켜질 수 있습니다. 앞으로 가야 할 길이 많지만, 친환경 이미지에 널리 사용되는 녹색 대신 보라색 세균이 탄소 중립 사회를 앞당길 수 있을지 주목됩니다.

LG화학이 여수 앞바다에 심은 잘피 군락지의 생태계가 복원되면서 보호종인 해마가 돌아오는 등 군락지를 찾는 생물들이 크게 늘고 있는 것으로 나타났다. LG화학은 지난해 10월부터 기후변화로 줄어들던 잘피 군락지 복원 사업의 일환으로 잘피 5만주를 이식해 42.7㏊였던 군락지 면적을 44.7㏊로 넓혔다. 이후 군락지 생태계가 복원되면 면적을 계속 늘어 지난 6월 기준 45.5㏊까지 넓어졌다. 복원 이후 늘어난 면적은 2.8㏊로 축구장 4개 크기다. 자동차 780대가 매년 배출하는 탄소량 1400t을 흡수할 수 있는 규모다. 잘피 복원지역의 서식 밀도도 지난해 1㎡당 평균 48개체에서 올해 59개체로 늘어 자연 군락지와 유사한 수준으로 성장했다. 잘피 군락지를 찾는 생물도 크게 늘었다. 지난해 말 발견된 생물은 불가사리와 갯지렁이 등 17종에 불과했는데 올해 6월에는 생태계 복원의 지표로 꼽히는 해양보호생물인 해마를 비롯해 56종으로 늘었다. LG화학은 올해도 잘피 2만주를 추가 이식할 계획이다. 목표대로 진행되면 2026년까지 잘피 군릭지 면적이 10㏊가량 더 넓어질 전망이다. LG화학은 지난해부터 사업장이 있는 여수 앞바다 대경도 인근의 잘피 군락지 복원과 연구사업을 진행해왔다. 잘피는 해양 식물의 일종으로 주로 얕은 바다의 모래나 진흙 바닥에서 자라며 바닷속에서 광합성을 통해 영양분을 생산하고 탄소를 흡수한다.

바다에 사는 광합성 생물인 해조와 해초는 이름만 비슷할 뿐 사실 전혀 다른 생물이다. 해조(seaweed)는 식물과 달리 관다발이 없고, 뿌리, 줄기, 잎의 구분도 없으며 이분법이나 포자를 통해 증식한다. 반면 해초(sea grass)는 관다발, 줄기, 잎, 뿌리 모두를 지닌 속씨식물로 꽃도 지니고 있는 바다식물이다. 해초는 본래 육지의 속씨식물이 백악기 후기인 1억 년 전에서 7500만 년 전에 바다로 다시 들어가 진화한 것으로 고래처럼 바다 생활에 적응한 육지 생물이다. 당연히 바다에서 광합성을 담당하는 생물 중 대다수는 해조류다. 얕은 바다에서만 사는 해초류보다 서식 범위가 훨씬 넓기 때문이다. 하지만 과학자들은 해초가 생태계에서 매우 중요한 역할을 담당한다는 사실을 발견했다. 해초가 만든 넓은 수중 목초지가 수많은 해양 생물의 보금자리가 되기 때문이다. 미국 캘리포니아 대학 조리흐 램 교수와 코넬 대학 드류 하벨 교수가 이끄는 연구팀은 도시 주변 해안가에 있는 해초가 병원성 세균의 바다 유입을 막는다는 연구 결과를 발표했다. 해초는 얕은 바다에 살면서 육지에서 바다로 유입되는 유해한 세균에 자주 노출된다. 따라서 세균을 제거할 수 있는 방어 능력을 지니고 있다. 특히 인구 밀집 지대에 인접한 해초의 경우 사람에 위험한 병원성 세균까지 거르는 역할을 한다. 연구팀은 이 가운데 인간에 질병을 일으키는 세균을 얼마나 제거하는지 확인하기 위해 미국 워싱턴주 퍼젯 사운드(Puget Sound) 해변의 여러 곳에서 홍합을 채취해 아가미 속에 있는 세균을 조사했다. 그 결과 해초에 가까운 곳에 사는 홍합의 세균 밀도가 최대 65% 정도 낮은 것으로 밝혀졌다. 인간이 복용하는 항생제는 소변과 대변을 통해 하수로 유입되고 항생제 내성균 역시 같은 경로로 유입될 수 있다. 현재의 하수처리 시설로는 항생제 내성균과 항생제를 거를 방법이 없어 이들은 주변 환경으로 그대로 유입된다. 만약 바다로 유입되는 경우 먹이 사슬을 통해 다시 인간의 식탁으로 돌아올 수 있는 셈이다. 하지만 이번 연구 결과는 우리가 먹지 않는 해초가 이런 병원성 세균이나 항생제 내성균을 걸러내 수산물 안전에 기여한다는 사실을 보여주고 있다. 참고로 연구팀은 인도네시아에도 같은 연구를 진행해 열대 바다에서도 해초가 병원성 세균의 50%를 걸러낸다는 점을 밝혀냈다. 이번 연구는 해초가 기후와 무관하게 천연 필터로 작용한다는 사실을 보여준다. 연구팀은 환경 오염과 지구 온난화로 인해 해초가 계속 감소하고 있다고 경고했다. 많은 해양 동물의 보금자리이자, 천연 필터인 해초가 사라지면 인간에게도 나쁜 영향을 미칠 수밖에 없다. 다른 해양 생물과 마찬가지로 해초에 대한 보호 역시 필요한 이유다.

바다에 사는 광합성 생물인 해조와 해초는 이름만 비슷할 뿐 사실 전혀 다른 생물이다. 해조(seaweed)는 식물과 달리 관다발이 없고, 뿌리, 줄기, 잎의 구분도 없으며 이분법이나 포자를 통해 증식한다. 반면 해초(sea grass)는 관다발, 줄기, 잎, 뿌리 모두를 지닌 속씨식물로 꽃도 지니고 있는 바다식물이다. 해초는 본래 육지의 속씨식물이 백악기 후기인 1억 년 전에서 7500만 년 전에 바다로 다시 들어가 진화한 것으로 고래처럼 바다 생활에 적응한 육지 생물이다. 당연히 바다에서 광합성을 담당하는 생물 중 대다수는 해조류다. 얕은 바다에서만 사는 해초류보다 서식 범위가 훨씬 넓기 때문이다. 하지만 과학자들은 해초가 생태계에서 매우 중요한 역할을 담당한다는 사실을 발견했다. 해초가 만든 넓은 수중 목초지가 수많은 해양 생물의 보금자리가 되기 때문이다. 미국 캘리포니아 대학 조리흐 램 교수와 코넬 대학 드류 하벨 교수가 이끄는 연구팀은 도시 주변 해안가에 있는 해초가 병원성 세균의 바다 유입을 막는다는 연구 결과를 발표했다. 해초는 얕은 바다에 살면서 육지에서 바다로 유입되는 유해한 세균에 자주 노출된다. 따라서 세균을 제거할 수 있는 방어 능력을 지니고 있다. 특히 인구 밀집 지대에 인접한 해초의 경우 사람에 위험한 병원성 세균까지 거르는 역할을 한다. 연구팀은 이 가운데 인간에 질병을 일으키는 세균을 얼마나 제거하는지 확인하기 위해 미국 워싱턴주 퍼젯 사운드(Puget Sound) 해변의 여러 곳에서 홍합을 채취해 아가미 속에 있는 세균을 조사했다. 그 결과 해초에 가까운 곳에 사는 홍합의 세균 밀도가 최대 65% 정도 낮은 것으로 밝혀졌다. 인간이 복용하는 항생제는 소변과 대변을 통해 하수로 유입되고 항생제 내성균 역시 같은 경로로 유입될 수 있다. 현재의 하수처리 시설로는 항생제 내성균과 항생제를 거를 방법이 없어 이들은 주변 환경으로 그대로 유입된다. 만약 바다로 유입되는 경우 먹이 사슬을 통해 다시 인간의 식탁으로 돌아올 수 있는 셈이다. 하지만 이번 연구 결과는 우리가 먹지 않는 해초가 이런 병원성 세균이나 항생제 내성균을 걸러내 수산물 안전에 기여한다는 사실을 보여주고 있다. 참고로 연구팀은 인도네시아에도 같은 연구를 진행해 열대 바다에서도 해초가 병원성 세균의 50%를 걸러낸다는 점을 밝혀냈다. 이번 연구는 해초가 기후와 무관하게 천연 필터로 작용한다는 사실을 보여준다. 연구팀은 환경 오염과 지구 온난화로 인해 해초가 계속 감소하고 있다고 경고했다. 많은 해양 동물의 보금자리이자, 천연 필터인 해초가 사라지면 인간에게도 나쁜 영향을 미칠 수밖에 없다. 다른 해양 생물과 마찬가지로 해초에 대한 보호 역시 필요한 이유다.