미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD), 프랑스 몽펠리에 진화과학연구소, 뉴질랜드 오클랜드대, 캐나다 브리티시 컬럼비아대, 덴마크 국립자연사박물관 등 5개국 18개 연구기관 연구자로 구성된 공동연구팀은 박쥐가 포유류 중에서 유일하게 조류인 새처럼 날 수 있게 된 것은 장내 미생물의 영향이 크다는 연구 결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘엠바이오’(mBio) 7일자에 발표했다. 연구팀은 박쥐와 새를 포함한 척추동물 900여종의 배설물을 수집해 장내 미생물의 분포와 구성, 유전자 염기서열을 분석했다. 그 결과 박쥐는 포유류보다는 조류의 장내미생물 구성과 분포에 더 가깝다는 사실을 발견했다. 날기 위해 장내 미생물의 분포를 새와 비슷한 형태로 진화시켜 몸을 좀더 가볍게 만들었다는 설명이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 11월 시작된 호주 산불이 새해에도 잦아들지 않고 두 달 가까이 이어지고 있습니다. 호주 뉴사우스웨일스주에서는 서울시 면적의 61배에 해당하는 면적이 화마에 사라졌다고 합니다. 과학자들은 사상 최악의 이번 호주 화재 원인 중 하나로 기후변화를 꼽습니다. 기후변화 때문에 날씨가 건조해지면서 식물들도 바싹 마르고 불이 붙기 쉬운 환경이 된다는 겁니다. 우리나라에서는 경자년 새해를 맞아 전국 72곳에서 풍선 날리기 행사가 있었습니다. 그렇게 날려 보낸 풍선들이 터지면 야생동물들이 먹이로 착각해 삼키거나 바다에 떨어져 분해돼 2차 미세플라스틱 발생 우려까지 커지는 등 심각한 환경오염 원인이 된다는 환경단체의 조사가 발표됐습니다. 현재 우리가 살고 있는 시대를 지질학적 연대로 구분하자면 신생대 마지막 시기인 ‘홀로세’입니다. 그러나 과학자들은 이번 세기는 사람으로 인한 환경 변화가 심각한 만큼 자연적으로 만들어지고 형성되는 지질학적 연대와는 구분해야 한다고 주장하며 2000년대 이후를 ‘인류세’로 부릅니다. 불과 10년 전만 해도 인류세라는 연대구분은 일부 과학자들에게서만 통용됐지만 이제는 일반적으로 쓰이는 분위기입니다. 이런 상황에서 미국 과학자들이 ‘몇 백만 년 뒤 후손들이나 외계인들이 인류세 화석을 발굴하게 되면 현재를 어떻게 평가하고 해석할까’라는 좀 황당한 아이디어에서 시작한 연구 결과를 발표했습니다. 로이 플로토닉 미국 시카고 일리노이대 지구환경과학과 교수와 캐런 코이 미주리웨스턴주립대 생물학과 교수는 화석화 과정, 사람들의 매장 관행, 가축가공 방법 등과 관련한 200여편의 논문을 통계적으로 통합하거나 비교해 새로운 결론을 도출해 내는 메타분석 기법으로 얻은 결과를 지질학 분야 국제학술지 ‘인류세’ 3월호에 발표할 예정입니다. 이보다 앞서 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 7일자에는 연구자들과의 대담이 실렸습니다. 연구자들은 현재 책을 비롯한 각종 문서와 컴퓨터 기록이 있지만 수백만 년이라는 오랜 시간이 지나면 이것들도 사라지고 남는 것은 땅에 묻혀 있는 화석들이며 과거는 결국 화석을 이용해서 추정할 수밖에 없을 것이라는 가정에서 연구를 시작했다고 합니다. 연구팀에 따르면 인류 후손들이나 외계인들이 인류세 화석에서 가장 많이 발견하게 되는 것은 닭이고 그다음으로는 소, 돼지일 것으로 추정했습니다. 사람 뼈 화석도 발굴될 수는 있겠지만 최근 매장 관행이 바뀌면서 닭이나 소, 돼지들보다는 적게 발견될 것으로 이들은 보고 있습니다. 그 외의 동물들 화석은 거의 발굴되지 않을 것으로도 연구팀은 보고 있습니다. 또 반려동물로 많이 키워지는 개와 고양이들은 수명을 다하면 사람들처럼 추모공원에 묻히는 경우가 많습니다. 이 때문에 미래의 고고학자들은 소, 돼지, 닭처럼 마구잡이로 버려지는 동물과는 달리 개와 고양이는 사람들에게 숭배의 대상이 됐을 것이라 추측할 수도 있을 것이라고 분석하기도 했습니다. 사실 지금처럼 지구온난화와 환경오염이 계속된다면 인류가 멸종하지 않고 수백만 년 뒤까지 살아남을 수 있을지도 의문입니다. 인간의 활동으로 인해 중생대 공룡들처럼 인류가 지구상에서 사라진다면 인류세의 화석을 발굴하는 것은 인류 후손이 아닌 외계인일 가능성이 더 크지 않을까요. edmondy@seoul.co.kr

방사능 오염으로 인간의 발길이 끊긴 후쿠시마 원전 일대에 야생동물이 북적이고 있다. 미국 조지아대학교와 일본 후쿠시마대학교 연구팀은 6일(현지시간) 후쿠시마 출입금지구역(FEZ) 이른바 ‘레드존’이 야생동물 차지가 되었다고 국제학술지 ‘생태학-환경 프런티어’(frontiers in ecology and the environment)에 보고했다. 조지아대학교 사바나 리버 생태학 연구소(Savannah River Ecology Laboratory) 필립 라이온스 교수와 후쿠시마대학교 환경방사능연구소 토머스 힌튼 교수 등이 포함된 연구팀은 2016년 5월부터 2017년 2월 사이 120일 동안 후쿠시마 원전 일대에 원격카메라를 설치하고 생태환경을 관찰했다.연구팀은 총 106대의 카메라에서 확보한 26만 7000여 장의 사진을 분석한 결과 너구리와 멧돼지, 마카크 원숭이, 꿩, 여우, 일본 산토끼, 일본 산양 등 약 20여 종의 야생동물이 후쿠시마 원전 일대에 서식하고 있는 것으로 나타났다고 밝혔다. 특히 26만 7000여 장의 사진 중 4만 6000장 정도는 인간과 적을 두고 있는 야생 멧돼지의 것이었다. 이에 대해 제임스 비즐리 부교수는 “방사능 오염에도 불구하고 후쿠시마 대피지역 전체에 수많은 야생동물이 번성하고 있다는 증거”라고 평가했다. 또 “인간과 자주 충돌하는 동물, 특히 멧돼지는 주로 접근금지구역(FEZ) 카메라에 많이 잡혔다”라고 말했다. 연구팀은 후쿠시마 원전 일대를 출입금지구역(FEZ) ‘레드존’, 오염이 덜 된 ‘옐로우존’(전면 마스크 착용 필수), 사람이 살 수 있는 ‘그린존’ 3구역으로 나누어 관찰을 진행했다. 그 결과 4만 6000장의 멧돼지 사진 중 2만 6000장 이상은 사람의 접근이 제한된 ‘레드존’에서 확보됐으며, 1만 3000장은 옐로우존, 7000장은 그린존에서 촬영된 것으로 확인됐다. 일본 담비와 너구리, 마카크 원숭이도 다른 지역보다 ‘레드존’에서 더 많이 관찰됐다.이뿐만이 아니다. 출입금지구역 ‘레드존’에 서식하는 멧돼지에게서는 행동수정 현상도 엿볼 수 있었다. 연구팀은 “사람이 없는 레드존에 서식하는 멧돼지는 옐로우존과 그린존 등 인간이 활동하는 지역에 분포하는 멧돼지보다 낮에 더 활동적이었다”라고 보고했다. 원전 사고 이전 야생동물 개체 수에 대한 자료는 없지만, 이번 연구 결과는 인간이 없는 곳에서 야생동물이 더 잘 번성하고 있다는 사실을 보여준다. 다만 오염 지역의 방사성 물질이 개별 동물의 건강에 미치는 영향은 파악되지 않았다.조지아대학교 사바나 리버 생태학 연구소 측은 2016년에도 원전 사고 이후 ‘죽음의 땅’으로 변한 체르노빌 출입금지구역(CEZ)이 야생동물의 보금자리가 됐다는 조사 결과를 발표한 바 있다. 당시 30대의 카메라를 94개 지점에 설치해 5주 동안 관찰한 연구팀은 사람이 살지 않는 제한구역에 회색늑대를 비롯해 여우와 라쿤, 사슴, 멧돼지, 곰 등 총 14종의 포유동물이 사는 것을 확인했다. 한편 2011년 3월 11일 동일본에서는 규모 9.0 대지진이 발생해 2만 5000여 명이 사망하거나 실종됐다. 지진 여파로 도쿄전력 후쿠시마 제1 원전이 폭발해 방사능이 유출됐으며 10만 명 이상이 피난길에 올랐다. 사고 이후 햇수로 9년이 넘었지만 아직 약 5만 명의 주민이 피난 생활 중인 것으로 파악됐다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

국내 연구진이 남극에서 자생하는 식물의 유전자를 이용해 추위와 가뭄에 강한 벼 품종을 개발해 주목받고 있다. 극지연구소와 연세대 생물학과 공동연구팀은 춥고 건조한 남극에서 꽃을 피우는 ‘남극좀새풀’이라는 식물에서 추출한 유전자를 이용해 극한 환경에서도 생존할 수 있는 벼 품종을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘식물 및 세포 생리학’ 1월호에 실렸다. 남극좀새풀은 0도에서도 광합성 능력을 30% 이상 유지하고 건조한 상황에서도 광합성이 가능해 자연재해나 기후변화에 따른 작물피해를 막아줄 수 있는 유전자원으로 주목받아왔다. 연구팀은 이런 남극좀새풀 유전자를 분석한 결과 ‘GolS2’ 유전자가 극한 환경에서 식물의 생장에 도움을 주는 것을 발견하고 이를 벼의 유전자에 삽입해 형질을 바꾸는 실험을 실시했다. GolS2 유전자를 가진 벼는 일반적으로 벼가 자라는 기온에서는 성장에 별 차이를 보이지 않았지만 냉해피해가 발생하는 저온에서는 일반 벼보다 생존율이 5배나 높은 것으로 나타났다. 기온이 4도인 환경을 만들어 생존율을 관찰한 결과 형질전환 벼는 54%, 일반 벼는 11%가 생존하는 것으로 확인된 것이다. 또 9일 동안 물을 주지 않는 가뭄 환경에서의 생존율도 형질전환 벼는 30%, 일반 벼는 10%로 3배 가량 높은 것으로 나타났다. 지금까지 극한상황에서 생존하기 위한 벼의 형질전환 실험은 저온이나 건조상황 중 하나에만 작용했는데 GolS2 유전자를 이용한 형질전환 벼는 두 가지 복합적 상황에서 모두 내성을 가진 것으로 확인됐다. 연구팀은 춥고 건조한 상황에서 형질전환 벼를 분석한 결과 세포 내부에 활성산소를 줄이는 올리고당 함량이 증가한 것을 확인했다. 연구를 이끈 이형석 극지연구소 책임연구원은 “GolS2 유전자가 식물 생장환경이 나빠져 스트레스를 받을 때 세포 내 당 함량을 늘려 극복하는 것으로 해석된다”며 “극지식물의 유전자원이 냉해와 가뭄을 이겨내고 농작물의 생산성을 높이는데 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

분당서울대병원은 송재진 이비인후과 교수 연구팀(1저자: 한선아 수석전공의)이 선천성 이소골 기형 환자의 수술 중 합병증 발생 가능성 여부를 수술 전 컴퓨터 단층촬영(CT) 영상 검사와 이를 통한 이소골 기형의 분류를 통해 미리 예측할 수 있다는 사실을 규명했다고 6일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Journal of Clinical Medicine’(임상의학저널, Impact factor; 5.688) 최신 호에 게재됐다. 선천성 이소골 기형이 있는 경우 태어날 때부터 이소골(고막에서 내이로 소리를 전달해주는 뼈)의 기형으로 인해 뼈의 연결이 끊어져 있고, 이로 인해 고막에서부터 달팽이관까지 소리가 전달되지 않아 전음성 난청을 갖게 된다. 이소골 기형으로 인한 난청은 수술을 통해 치료할 수 있는데, 기형이 있는 뼈를 대체할 인공 이소골을 이식함으로써 고막에서부터 달팽이관까지 이소골 연결을 복원해 청력을 개선하는 ‘이소골 성형 수술’이 시행되고 있다. 송재진 교수 연구팀은 이소골 기형 환자들을 수술하던 중 귓 속의 등골 족판이 얇아져 있는 사례들을 경험하고 이를 미리 예측할 필요성을 느끼게 됐다. 수술을 시행하기 전 CT 검사소견을 통해 이소골 기형을 분류하고, 이에 따라 등골의 족판의 기형 동반 여부를 예측할 수 있다면 수술 전에 합병증 발생 가능성까지 미리 알 수 있기 때문이다.이를 위해 연구팀은 분당서울대병원에서 2015년부터 2018년까지 이소골 성형 수술을 받은 선천성 이소골 기형 환자 24명의 CT 소견, 수술 중 소견과 수술 전후 청력 검사 결과를 분석했다. CT 검사 소견과 수술장 소견을 기반으로 이소골 기형의 종류를 파악한 결과, 등골 족판의 기형이 특정 이소골 기형에만 동반되는 것으로 나타났다. 즉, ‘제2인두궁 기형’이라고 하는, 이소골 중 두 번째 뼈인 ‘침골’의 일부와 세 번째 뼈인 ‘등골’의 기형이 같이 동반된 환자의 경우, 등골이 달팽이관으로 연결되는 부위인 ‘등골 족판’이 일반적인 경우보다 얇고, 이에 따라 수술 중 족판의 골절이 발생할 가능성이 있다는 사실을 밝혀낸 것이다. 송재진 교수는 “이번 연구를 통해 이소골 기형 중 제2인두궁 기원의 경우 등골 족판의 기형이 동반될 수 있다는 사실을 발견했으며, 이로 인한 합병증 발생 가능성을 미리 예측함으로써 수술 합병증을 방지할 수 있게 되어 의미가 깊다”고 설명했다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

지구온난화가 현재 수준으로 지속될 경우, 히말라야에 있는 수 천 곳의 호수가 범람해 대규모 홍수를 일으킬 가능성이 높다는 연구결과가 나왔다. 독일 포츠담대학교 연구진은 현재의 지구온난화 수준이 지속된다는 가정하에, 히말라야에 존재하는 빙하호들의 정보를 취합하고, 지형학과 위성데이터 정보를 동원해 총 54억회의 시뮬레이션을 진행했다. 그 결과 지구온난화로 히말라야의 얼음과 눈이 녹아내리면서 빙하를 둘러싼 흙과 돌의 경계가 무너질 수 있다는 사실을 확인했다. 이러한 일종의 제방 붕괴 현상은 대규모 산사태를 유발할 수 있으며, 무너진 흙이 히말라야 곳곳에 존재하는 약 5000곳의 호수로 쏟아지며 결국 홍수로 이어질 수 있다는 것이 연구진의 예측이다. 빙하가 녹아내려 발생하는 ‘빙하 홍수’의 위험은 히말라야 전 지대에서 높게 예측되는데, 연구진은 특히 히말라야 동부 지역의 위험이 다른 지역에 비해 3배에 달한다고 경고했다. 연구진은 “히말라야 상류에 거주하는 인구 및 인프라와 수력발전량 추세가 증가하고 있기 때문에, 빙하 홍수로 인한 미래의 위험에 대해 예측하는 것은 매우 중요하다”고 강조했다. 이어 “이전 연구들을 살펴봤을 때 히말라야 빙하의 3분의 2가 10년 내 사라질 것으로 예상되며, 호수에 많은 물이 쌓이면 특히 하류에 사는 사람들에게 심각한 위험이 될 것”이라고 경고했다. 지구온난화로 인한 히말라야의 변화는 이미 수많은 전문가들에 의해 포착되면서 경고의 목소리가 쏟아져 나왔다. 컬럼비아대학 연구진이 지난 6월에 발표한 연구결과에 따르면, 히말라야에서 녹아내린 빙하의 양은 지난 20년 동안 2배 이상 증가했다. 매년 평균 51㎝의 눈과 얼음이 사라진 것으로 알려져 있다. 전문가들은 기후변화가 히말라야에 미치는 영향은 아시아 전역에 걸쳐 수 억 명에 달하는 사람들의 삶을 위협할 수 있다고 경고하고 있다. 자세한 연구결과는 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

과학과 의학기술의 발달로 20년 전 21세기 들어서면서부터 ‘100세시대’에 대한 기대가 커지고 있다. 유병(有病) 100세가 아닌 무병(無病) 100세를 위해서는 암과 치매를 정복하는 것이 무엇보다 중요하다. 암의 경우 조기진단 방법과 다양한 치료기술이 등장하면서 관리 가능한 질병으로 점점 자리 잡고 있는 분위기이다. 그렇지만 치매, 특히 알츠하이머 치매는 뇌 속 베타아밀로이드나 타우 단백질이 쌓이면서 발생한다고 추정하고 있을 뿐 정확한 발병원인을 규정하지 못하고 있다. 이 때문에 확실한 치료방법도 나오지 않고 있는 상황이다. 그럼에도 불구하고 연구자들은 다양한 방법으로 노년의 존엄한 삶과 무병 100세 시대를 위해 치매 정복 방법을 찾고 있다. 미국과 호주 연구진이 이번에는 다른 질병들처럼 백신을 이용해 치매를 예방할 수 있다는 가능성을 제시했다. 미국 분자의학연구소 분자면역과, 캘리포니아 어바인대(UC어바인) 생명과학부, 기억손상·신경장애연구소, 줄기세포연구센터, 네브라스카대 약대 제약학과, 호주 플린더스대 공동연구팀은 백신을 이용해 알츠하이머 치매의 원인으로 지목받고 있는 베타아밀로이드 단백질과 타우 단백질이 쌓이는 것을 막거나 해당 단백질 덩어리를 제거하기 위한 면역요법을 개발 중이라고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘알츠하이머 연구와 치료’에 실렸다. 미국과 일본 제약사가 공동 개발 중이던 ‘아두카누맙’이라는 약물이 치매 환자의 인지저하를 지연시키는 효과가 있는 것으로 알려졌었지만 임상시험 중 성공가능성이 낮다는 중간 평가 때문에 지난해 3월 임상시험을 중단했다가 최근 초기 알츠하이머 치매 환자에게 효과가 있다고 다시 확인돼 올 초 미국 식품의약청(FDA)에 승인신청을 하겠다고 밝히기도 했다. 그러나 고농도의 치료제를 자주 복용할 때만 효과가 있다고 알려져 승인이 돼더라도 실질적 치료나 예방효과가 있을 것인지에 대해서 의학계에서는 여전히 의문을 갖고 있다. 이에 연구팀은 우선 생쥐에게 베타아밀로이드 단백질과 타우 단백질이 뇌에서 응집되도록 유도했다. 그 결과 생쥐들은 알츠하이머 치매를 앓는 사람들과 똑같은 증상이 나타나는 것이 관찰됐다. 연구팀은 이들 알츠하이머 치매 생쥐들에게 베타아밀로이드 단백질과 타우 단백질을 타겟으로 다중치료 기반 면역치료제, 일종의 백신을 접종했다. 그 결과 베타아밀로이드와 타우 단백질이 쌓이는 속도가 점차 줄어들면서 응축된 단백질 크기도 줄이는 것이 관찰됐다. 이에 고무된 연구팀은 조만간 사람을 대상으로 한 임상시험에 돌입할 계획이다. 하이예크 데이브타이언 UC어바인 연구교수는 “이번 연구결과는 알츠하이머 치매를 예방하고 치료하기 위해서는 하나의 원인물질만 공략하는 것이 아니라 다중 타겟에 대한 공략이 필요하다는 것을 보여주고 있다”라면서 “알츠하이머 예방을 위한 여러 약물들이 개발되고는 있지만 임상시험에서 실패하는 경우가 많은 만큼 여러 방법을 계속 찾을 수 밖에 없다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

경북대 신소재공학부 4학년 이재훈 학생이 공동 1저자로 참여한 연구논문이 SCI급 국제학술지에 게재됐다. 이재훈 학생은 간단한 전기화학적 공정을 이용해 기존 압전 에너지 생성 소자보다 성능이 향상된 ‘나노튜브 어레이 기반의 에너지 하베스터’를 개발했다. 이 연구 결과는 재료과학, 코팅 & 막 분야 1위 학술지인 ‘어플라이드 서피스 사이언스(Applied Surface Science)’ 온라인판 최근호에 게재됐다. 압전 에너지 하베스터는 주변에서 버려지는 진동, 굽힘 그리고 압력 등의 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로, 저전력 전자 장치의 전력원과 센서로 직접 사용할 수 있다. 이재훈 학생은 타이타늄 기판위에 전기화학적 반응을 이용하는 애노다이징 공정으로 나노튜브 어레이 템플릿을 형성하고, 단순 저비용의 수열합성 공정으로 템플릿에 티탄산바륨(BaTiO3)를 합성해 압전 에너지 하베스터를 개발했다. 일정한 방향성 없이 배열된 기존의 나노선 또는 튜브와는 달리 금속기판 위에 수직으로 잘 성장된 압전 나노구조체를 이용해 압전 에너지 하베스터 성능을 높였다. 지도교수인 신소재공학부 박귀일 교수는 “이번에 개발한 나노튜브 어레이 기반의 에너지 하베스터는 간단한 전기화학적 공정으로 나노구조체를 형성하고 이를 이용해 최초로 나노자가발전기를 제작했다는 점에서 의미가 있다”고 밝혔다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

고대 로마 철학자 키케로는 “개는 네 발을 가진 인간의 친구이면서 인간의 즐거움과 번영을 위해 자연이 준 선물이다”라고 말했다. 인류 역사에 있어서 인간 스스로를 제외하고 가장 먼저 길들여진 동물은 다름 아닌 개이다. 이제는 애완견이라고 하지 않고 반려견이라고 부를 만큼 인간의 삶에 더 가깝게 다가와 있다. 이 때문에 많은 과학자들은 개와 인간 사이의 친밀감 형성 같은 공진화 과정에 대해 연구를 해왔다. 미국 에모리대 심리학과, 애틀란타 통합애완동물병원 및 훈련소 공동연구팀은 여기에 더해 개들이 기본적인 수나 양이라는 개념을 처리하는데 사용하는 뇌 부위가 사람이 수학문제를 풀거나 숫자를 볼 때 반응하는 뇌 부위와 거의 일치한다고 31일 밝혔다. 이 같은 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘바이올로지 레터스’에 실렸다. 연구팀은 2살부터 13살까지 다양한 연령대, 다양한 품종의 암수 개 11마리를 대상으로 화면에 점의 숫자를 변화시키면서 뇌의 어느 부위가 활성화되는지를 기능성 자기공명영상(fMRI)로 촬영했다. 실험에 참여한 개들은 이전에 숫자와 관련한 훈련을 받은 경험이 없는 것들로 선택했다. 또 일반적으로 동물들의 뇌를 촬영할 때는 움직이지 못하도록 밴드로 묶거나 고정시키는데 이 때문에 스트레스를 받아 결과에 오류가 날 수 있다고 보고 연구팀은 개 조련사들의 도움을 받아 개들이 fMRI 기기에 자발적으로 들어가 실험에 참여하도록 했다. 연구팀은 개들에게 점을 보여줄 때 점의 크기나 바탕화면의 크기를 변화시키지 않고 단지 점의 숫자만 변화시켰다. 특정 자극의 크기가 아니라 점의 숫자 변화에 따라 뇌가 어떻게 반응하는지를 확인하기 위해서였다. 그 결과 11마리 중 8마리의 개가 점의 숫자가 변할 때 두정엽 피질 부위가 활성화되는 것이 관찰됐다. 사람에게서도 두정엽은 수개념과 같은 수학적 기능을 담당하는 것으로 알려져 있다. 개들이 이런 수개념을 처리하는 뇌부위를 갖고 있는 이유는 접근하는 포식자 수나 먹잇감의 숫자를 본능적으로 파악하기 위해서라고 연구팀은 추정했다. 이 때문에 연구팀은 수치정보에 대한 기본적 민감성은 모든 동물들이 본능적으로 갖고 있을 것으로 보고 있다. 그레고리 번스 에모리대 교수(신경생물학)는 “이번 연구결과는 전체 포유류 진화에 있어서 뇌신경 메커니즘이 공통성을 갖고 진화했다는 또 하나의 증거”라고 설명했다. 번스 교수는 또 “사람과 다른 종간 유사한 신경메커니즘을 이해함으로써 인간 뇌 진화 과정과 어떻게 기능하고 있는지에 대한 통찰력을 얻음으로써 뇌기능 이상을 치료하고 인공지능 시스템을 개선하는데 도움을 받을 수 있을 것”이라면서 “사람이 유아기 때 기본적 숫자개념에서 어떻게 미적분이나 기하학, 고등수학을 배우고 익힐 수 있게 뇌를 발전시키는지 이해함으로써 수학을 어려워하는 사람들에게도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

공기 중 떠다니는 유해물질 중 ‘최강’이 초미세먼지라고만 알고 있다면 이는 착각이다. 최근 영국 연구진이 공기 중 미세플라스틱의 공습이 시작됐음을 증명하는 연구결과를 내놓았다. 일반적으로 미세플라스틱은 길이(또는 지름)가 0.02~0.5㎜의 작은 플라스틱을 의미하며, 대체로 드넓은 해양이나 일상생활에 사용하는 생활용품에 함유돼 있다고 알려져 있다. 그러나 영국 킹스칼리지런던 연구진의 연구결과, 런던을 포함해 프랑스 파리, 독일 함부르크, 중국 광둥성 둥관 등지의 대기 중에서 미세플라스틱이 검출됐다. 연구진이 위 4곳 중 런던의 대기에서 채취한 표본 8개를 분석한 결과, 런던 대기에서만 총 15종의 미세플라스틱 조각이 검출됐다. 구체적으로 하루 평균 1㎡당 575~1008조각이 포함돼 있는 것으로 나타났다. 런던은 중국 둥관에 비해 대기 중 미세플라스틱의 양이 20배에 달하는 것으로 나타났으며, 프랑스 파리에 비해 7배, 독일 함부르크에 비해 3배 많은 수준인 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 킹스칼리지런던의 스테파니 라이트 박사는 일간지 가디언과 한 인터뷰에서 “대기 중에 미세플라스틱이 상당수 포함돼 있다는 사실을 확인했고, 이는 우리가 예상했던 것보다 훨씬 높은 수준이었다”면서 “가장 큰 우려는 우리가 이러한 사실에 대해 더욱 자세히 알지 못한다는 것”이라고 지적했다. 이어 “우리는 대기 중 미세플라스틱이 건강에 부정적인 영향을 미치는지, 그렇지 않은 지에 대해 찾아야 한다”면서 “아마 다른 도시들도 이번에 조사한 4개 도시와 비슷한 상황일 것”이라고 예측했다. 연구진은 현존하는 기술과 분석방식, 수집 방법에 제한이 있으며, 이러한 이유로 더욱 명확하게 대기 중 미세플라스틱의 농도를 측정하는데 한계가 있다고 토로했다. 한편 대기 중 미세플라스틱을 입증한 연구 보고서가 발표된 것은 이번이 처음은 아니다. 지난 8월 독일 알프레드 베게너 연구소는 “북극 지방의 눈에서도 미세플라스틱이 발견됐으며, 눈과 부빙에서 발견된 상당한 양의 미세플라스틱은 의심할 여지 없이 대기 중의 공기와 바람을 타고 이동한 것”이라고 밝혔다. 유엔(UN)은 입자의 크기가 150㎛ 이상인 플라스틱 조각은 인체 밖으로 배출돼 건강에 해를 기치지 않을 수 있지만, 이보다 작은 입자는 장기에 흡수될 위험이 있다는 조사 결과를 내놓기도 했다. 전문가들은 미세플라스틱이 질병을 유발하는 박테리아를 옮기거나, 박테리아가 항생제에 내성을 가지도록 도울 가능성이 있다고 우려했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘국제 환경’(Environment International) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

중년의 고민거리는 다름 아닌 ‘뱃살’이라고 불리는 복부비만이다. 겨울철에는 활동량이 줄면서 젊은이들도 살찌기 쉬운 환경이 된다. 복부비만을 막기 위해서는 기름진 음식을 덜 먹어야 하는 것으로 알려져 있었지만 국내 연구진이 그 같은 상식을 깨는 연구 결과를 내놔 주목받고 있다. 한국식품연구원 식품기능연구본부 연구팀은 질병관리본부에서 조사한 국민건강영양조사 자료를 분석한 결과 복부비만을 막거나 예방하기 위해서는 충분한 수면과 적절한 지방 섭취가 동반돼야 한다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 식품영양학 분야 국제학술지 ‘뉴트리언츠’에 실렸다. 한 조사에 따르면 한국 성인의 평균 수면시간은 권장 시간인 7시간에 못 미치는 6시간 24분에 불과하다. 청소년들 역시 과중한 학업 부담으로 인해 권장 수면시간인 8시간에 못 미친다. 이런 수면 부족은 인지기능과 면역력을 저하시키고 심혈관 질환을 유발할 뿐만 아니라 비만의 직접적 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 잠이 부족하면 혈중 식욕억제 호르몬인 ‘렙틴’ 분비를 줄이고 식욕증가 호르몬인 ‘그렐린’ 분비를 늘려 더 많은 음식을 섭취하도록 만들어 비만 위험도를 높이게 되는 것이다. 연구팀은 국민건강영양조사 결과를 분석한 결과 충분한 수면을 취하더라도 지방 섭취량에 따라 복부비만에 미치는 영향이 다르다는 사실을 발견했다. 충분한 수면시간을 갖는다고 할 경우 지방 섭취율이 13~26%인 사람들이 복부비만 감소 효과가 크게 나타났다. 그러나 지방섭취율이 13% 이하로 낮거나 26% 이상으로 지나치게 지방을 많이 섭취하는 사람들은 복부비만 감소나 예방에 대한 수면 효과가 거의 나타나지 않는 것으로 조사됐다. 곽창근 식품연구원 박사는 “이번 연구는 지방섭취량이 복부비만에 영향을 미친다는 사실뿐만 아니라 수면 효과에도 영향을 미친다는 사실을 새로 밝혀내면서 복부비만 위험 예방 모델을 구축했다는 의미가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구온난화와 미세먼지 등으로 인해 바이오연료에 대한 관심이 높아지고 있다. 지금까지는 바이오연료를 옥수수나 사탕수수처럼 곡물에서 채취해 식량가를 높인다는 문제가 지적돼 왔었다. 이 때문에 최근에는 폐목재를 활용해 바이오연료를 생산해내려는 연구들이 많이 진행되고 있다. 문제는 폐목재 속 바이오연료의 소재인 리그닌 분자가 다른 재료와 잘 섞이지 않아 상업적 활용이 쉽지 않다는 것이다. 국내 연구진이 리그닌 분자와 다른 물질이 잘 섞일 수 있는 방법을 찾아내는데 성공했다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 연구진은 폐목재에 있는 리그닌 분자가 뭉치거나 퍼지는데 작용하는 힘을 밝혀내고 이를 조절할 방법을 제시했다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 생물화학공학 분야 국제학술지 ‘ACS 지속가능 화학·공학’에 실렸다. 리그닌은 식물세포벽 주성분으로 목재의 30~40%를 차지하는 고분자 물질이다. 바이오연료나 종이를 생산하는 과정에서 많이 나오는 물질로 연간 5000만t이 나오지만 대부분 폐기되거나 단순한 땔감으로 사용되고 있다. 최근에는 바이오연료, 바이오플라스틱, 접착제 등으로 활용되고 있지만 실제로 사용되고 있는 비중은 2%에 불과하다. 이는 리그닌 분자구조가 불규칙하고 응집력이 강해 다른 물질과 섞이지 않으므로 상용화에 어려움이 있는 것이다. 연구팀은 아주 가까운 거리의 분자력을 측정해 리그닌 수용액 속에 있는 여러 가지 힘을 측정했다. 그 결과 리그닌에는 물을 싫어하는 물질끼리 뭉치는 소수성 상호작용이 가장 큰 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. 이 때문에 리그닌이 포함된 수용액에 소금으로 알려진 염화나트륨(NaCl)을 넣어주면 리그닌 응집력을 조절할 수 있음을 밝혀냈다. 염분이 리그닌 분자 표면에 달라붙으면서 리그닌 분자끼리 뭉치려는 힘을 차단해 응집력을 정량적으로 조절할 수 있다. 연구팀은 이 원리를 이용해 각종 석유화학공정에서 독성물질을 흡착해 제거하는 역할을 하는 활성탄의 강도를 높이는데도 성공했다. 이동욱 교수는 “이번 연구를 통해 산업폐기물로 여겨지던 리그닌의 분자적 상호작용 원리를 분석하고 상업적 활용에 필요한 방법을 찾아냈다는데 의미가 있다”라며 “이번 연구를 바탕으로 리그닌을 석유화학산업과 바이오메디컬 분야에서 고부가가치 소재로 활용하는게 조금 더 수월해질 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

TV에서 축구나 야구경기를 보고 있노라면 선수들이 경기 중간 틈날 때마다 스포츠 음료를 마시는 장면이 나온다. 스포츠 음료의 효과에 대해서는 여전히 말이 많지만 운동 중 땀으로 손실되는 나트륨이나 칼륨 등 무기질, 피로회복에 도움이 되는 것으로 알려진 당분, 각종 비타민 등을 보충하는데 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 그런데 최근 야생 생태학자들이 오줌이 천연 스포츠음료라는 연구결과를 내놨다. 물론 개미들에 한해서 말이다. 호주 사우스오스트레일리아대 SCARCE연구센터, 아델라이드대 캥거루섬연구분소 공동연구팀은 개미들에게는 요산이 풍부한 오줌이 활동량을 늘려주는 천연 스포츠음료로 인식되고 있다는 사실을 확인했다고 28일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생태학 분야 국제학술지 ‘오스트랄 에콜로지-남반구 생태학 저널’에 실렸다. 연구팀은 호주 남서쪽에 위치한 캥거루섬에서 연구를 위해 캠핑을 하던 중 연구원들이 소변을 보았던 자리에 설탕개미들이 몰려드는 것을 우연히 발견했다. 호주에서만 사는 설탕개미는 왕개미속에 속하는 종으로 호주에서 가장 큰 개미 중 하나로 크기는 5~15㎜나 된다. 사람들이 먹는 음식들을 좋아하며 특히 당분이 많은 음식을 즐겨먹는다는데서 이름이 붙여졌다. 연구팀은 설탕개미들이 사람이 흘린 음식이 없을 때는 캥거루나 다른 동물들의 오줌이 있는 곳을 즐겨 찾는다는 사실을 추가로 확인했다. 오줌 성분은 물이 90% 이상을 차지하고 그 다음으로 요소가 많이 포함돼 있으며 미량의 요산, 아미노산, 무기염류가 들어있다. 특히 요소에는 생물들이 단백질과 그 밖의 생체분자를 만드는데 활용하는 질소가 함유돼 있다. 이 때문에 연구팀은 개미들이 무엇 때문에 오줌을 찾아 헤매는지 확인하기 위해 간단한 실험을 했다.연구팀은 사람이나 캥거루 오줌과 비슷한 성분비인 요소 2.5% 액체를 만들고 3.5%, 7%, 10% 요소 액체, 20%와 40% 농도의 설탕물을 만들어 모래땅에 부은 뒤 설탕개미들이 어느 쪽에 많이 몰려드는지 확인했다. 29일 가량 관찰한 결과 설탕개미들은 10% 요소액체에 가장 많이 모였고 그 다음이 7% 요소액체, 3.5% 요소액체, 2.5% 요소액체, 40% 설탕물, 20% 설탕물에 모여드는 것이 관찰됐다. 설탕개미라는 이름과 달리 요소액체를 더 좋아하는 것이 확인된 것이다. 특히 요소액체가 말라붙은 뒤에도 잔여물을 찾기 위해 개미들은 모래 속으로 계속 굴을 뚫고 들어가는 것이 관찰됐다. 설탕개미들이 요소성분이 포함된 사람이나 캥거루 등 동물의 오줌을 찾아다니는 것은 캥거루섬의 토양에서 질소성분이 부족하기 때문이라고 연구팀은 해석했다. 단백질을 포함한 생체분자 합성에 필요한 질소가 부족하기 때문에 오줌을 찾아나서는 것이라는 설명이다. 소피 쁘띠 사우스오스트레일리아대 교수(야생생태학)는 “사람이나 캥거루 등 동물들은 부족한 질소성분을 다양한 방법으로 보충하고 있지만 곤충인 개미는 오줌을 마심으로써 부족한 부분을 보완하고 있는 것”이라며 “개미들에게 동물의 오줌은 천연 스포츠음료 역할을 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면 평소보다 외식이 많아진다. 외식을 하게 되면 자신도 모르게 과식을 하는 경우가 많다. 이 때문에 많은 사람들이 새해가 되면 ‘꼭 다이어트에 성공하고 말테다’라고 굳은 결심을 한다. 결심과는 달리 한밤 중 TV 앞에서 치킨이나 피자를 맛있게 먹거나 영화관에서 커다란 통에 짭짜름하면서도 고소한 팝콘을 집어먹으며 콜라를 마시는 자신을 보며 깜짝 놀랄 때가 있다. 사실 음식에 대한 충동은 인류의 시작과 함께 나타났다고 보는 이들이 많다. 수렵 채집 시절이나 음식이 부족하던 옛날 음식이 있으면 무조건 많이 먹어야 한다는 생각이 뇌에 새겨져 진화돼 왔다는 것이다. 그렇지만 이런 음식에 대한 충동성과 관련한 정확한 인체 메커니즘은 지금까지 밝혀지지 않고 있었다. 이 같은 상황에서 미국 남가주대 생명과학과, 정신·행동과학과, 신경과학과, 조지아대 식품영양학과, 펜실베니아대 의대 정신과, 시카고 일리노이대 심리학과, 시애틀 워싱턴대 병리학과 공동연구팀은 음식에 대한 충동성에 관여하는 뇌의 특정 회로를 발견하는데 성공했다고 27일 밝혔다. 과식으로 인한 비만을 해결하는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있는 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 행동의 결과에 대해 생각하지 않고 순간적으로 반응하도록 하는 충동은 뇌의 보상시스템이 과도하게 반응함으로써 나타나는 것으로 약물이나 도박 중독이나 쇼핑중독처럼 일종의 충동조절장애로 나타난다는 것이다. 그렇지만 과식이나 폭식 같은 음식에 대한 충동은 조금 다를 것이라고 과학자들은 봐왔다. 연구팀은 뇌의 시상하부에서 분비되는 멜라닌응집호르몬(MCH)가 식탐에 관여하는 것으로 보고 생쥐실험을 실시했다. 우선 연구팀은 우리 안에 있는 쥐가 발판을 누르면 달고, 기름지며 맛있는 음식을 먹을 수 있도록 했다. 대신 한 번 먹은 뒤 20초가 지나야 다시 발판을 누를 수 있는데 너무 빨리 누르면 20초를 더 기다리도록 했다. 연구팀은 우리 안에 두 개의 다른 색깔 발판을 마련해 놓고 하나의 발판은 누르는 즉시 맛있는 음식이 주어지는 대신 한 번 밖에 못 누르도록 했고 다른 하나의 발판은 누른 뒤 30초 뒤 음식을 먹을 수 있지만 여러 번 누를 수 있도록 했다. 연구팀은 두 가지 실험을 하면서 학습과 기억에 관여하는 것으로 알려진 시상하부부터 해마까지 뇌의 활동을 측정했다. 그 결과 첫 번째 실험에서는 일단 음식을 맛본 생쥐는 20초를 기다리지 못하고 계속 발판을 눌렀으며 두 번째 실험에서는 여러 번 음식을 먹을 수 있는 발판 대신 즉시 음식을 주는 발판을 눌러대는 것이 관찰됐다. 연구팀은 음식에 대한 충동성이 일어날 때 시상하부에서 MCH가 해마쪽으로 이동하는 것을 확인하고 MCH를 인위적으로 늘리고 줄이는 실험을 병행했지만 MCH의 양은 음식에 대한 충동성에 영향을 미치지 못하는 것으로 조사됐다. 음식에 대한 충동, 식탐은 MCH의 양이 아닌 MCH를 생산해 내는 시상하부의 뇌세포와 회로를 활성화시키면 음식에 대한 충동이 증가하는 것으로 확인됐다. 스콧 카노스키 남가주대 교수(인간진화생물학)는 “음식에 대한 충동은 배고픔이나 보상심리 작동과는 전혀 다른 시스템”이라며 “이번 연구결과를 활용하면 억지로 식욕을 줄이거나 맛있는 음식을 덜 먹지 않고도 과식을 막아 다이어트에 성공할 수 있도록 도와주는 방법을 찾을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

SF영화 ‘그래비티’(2013)는 허블우주망원경을 수리하러 우주선 밖으로 나간 과학자가 우주쓰레기와 부딪쳐 광활한 우주로 내던져지면서 벌어지는 일을 다루고 있다. 지구에서는 폐플라스틱 때문에 몸살을 앓고 있다면 지구 밖 우주에서는 우주쓰레기가 문제다. 인간의 행동반경이 우주까지 넓어지면서 우주쓰레기가 생겨나는 건 필연적이었다. 수명이 다한 인공위성과 그 잔해들, 위성에서 빠져나간 나사, 벗겨진 페인트 조각까지 약 350만개의 우주쓰레기가 초속 8㎞라는 무서운 속도로 지구 궤도를 돌고 있다. 물체의 운동에너지는 속도의 제곱에 비례하는 만큼 우주쓰레기가 아무리 작아도 충돌하면 엄청난 피해를 일으킨다. 이 때문에 위성을 운용하는 나라들은 우주쓰레기 처리 문제에 골머리를 앓고 있다. 이런 가운데 중국 랴오닝공과대 지형정보학부, 중국 측량지리과학연구원 산하 측지학·지구동역학연구소 공동연구팀이 레이저추적망원경에 인공지능(AI) 알고리즘을 적용해 10㎝ 이하 우주쓰레기의 위치까지도 정확히 파악하는 방법을 개발했다. 이번 연구 결과는 물리학 분야 국제학술지 ‘레이저 응용 저널’ 25일자에 실렸다. 레이저추적은 레이저를 물체에 쏴 반사되는 신호로 거리와 위치를 측정하는 기술이다. 현재 이용 중인 대중화된 기술 수준으로는 우주쓰레기 크기가 10㎝ 이하이면 반사신호가 약해 정확한 위치 확인이 어렵다. 연구팀은 AI 신경망기술과 오차보정 알고리즘을 레이저추적 망원경에 결합시켰다. 그 결과 레이저추적 망원경의 관측정확도를 높여 1~10㎝ 크기의 우주물체 위치까지도 실시간으로 정확하게 파악할 수 있게 됐다. 연구팀은 기존 95개의 별 관측데이터를 활용해 새로운 22개의 별을 관측하는 데 성공함으로써 알고리즘의 정확도를 검증했다. 마 톈밍 교수는 “우주쓰레기의 위치를 정확히 파악하는 것은 우주선과 인공위성을 안전하게 운용하는 데 필수적”이라며 “이번 기술은 지금까지 나온 방법 중 우주쓰레기의 위치를 가장 정확히 파악할 수 있으며 활용하기도 쉽다는 장점이 있다”고 설명했다. edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면 이런저런 모임들로 다른 때보다 외식할 기회가 많아진다. 외식 메뉴들은 달고 짜고 매운 자극적인 맛의 음식이나 기름진 음식이 주를 이룬다. 통상 입에서 단 음식은 건강에 좋지 않다. 당뇨, 고혈압, 심근경색, 동맥경화 같은 대사질환의 원인으로 꼽히기도 한다. 최근 미국 연구진은 고열량의 기름진 음식이 뇌신경세포의 활동에도 문제를 일으킨다는 연구 결과를 내놨다. 미국 뉴욕 올버니의대 신경과와 올버니대학병원 신경과학·실험치료과 공동 연구팀은 기름진 음식이나 정크 푸드가 여성의 뇌신경세포 생성과 재생을 막는다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘e뉴로’ 최신호(24일자)에 실렸다. 연구팀은 생후 8주가 지난 암수 생쥐 40마리를 2개 집단으로 나눠 한 그룹에는 고지방 식단만 섭취하도록 하고 다른 그룹에는 일반적 식사를 제공했다. 18주가 지난 뒤 관찰한 결과 고지방 식사를 한 집단의 생쥐들은 암수 모두 체중이 늘고 당뇨 증상이 나타났다. 그런데 고지방식사를 한 암컷 생쥐들은 일반식을 먹은 암컷 생쥐들보다 기억과 감정을 조절하는 뇌 해마 부분의 신경세포 숫자가 줄어든 것은 물론 새로 만들어진 신경세포도 없을 뿐만 아니라 손상됐을 때 복구되지도 않는 것이 확인됐다. 반면 수컷 생쥐들은 기름진 식사를 하건 일반적 식사를 하건 뇌 신경세포의 성장과 발달에는 전혀 영향을 미치지 않는 것으로 조사됐다. 여성이 기름진 음식을 자주 섭취하면 쉽게 짜증을 내거나 우울감을 느끼는 등 감정조절에 어려움을 겪거나 기억력 감퇴를 겪을 수 있다고 연구팀은 설명했다. 생쥐는 사람과 유전적 유사성이 80% 이상에 이르고 세대교체 기간이 짧아 연구 결과를 빠르게 확인할 수 있어 생쥐 실험을 통해 나온 연구 결과를 사람에게도 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 연구를 주도한 크리스틴 줄로아가 올버니의대 교수(신경과학)는 “이번 연구 결과는 여성들에게 알츠하이머 치매나 우울증 같은 신경질환을 유발시키는 새로운 원인을 찾아냈다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2000년대 들어서면서 우리에게 익숙해진 단어 중 하나는 ‘지구온난화’, ‘기후변화’입니다. 자주 듣다 보니 오히려 지구온난화와 기후변화의 심각성에 대해 무감각해지는 게 아니냐는 지적까지 나오는 상황입니다. 그런데 올해는 기후변화의 심각성에 대해서 전 세계인이 다시 한 번 깨닫게 된 것 같습니다. 북유럽 국가 중 한 곳인 스웨덴에 사는 당찬 10대 소녀 그레타 툰베리 덕분입니다. 툰베리는 과학저널 ‘네이처’가 선정한 ‘올해의 10대 인물’은 물론 미국 시사주간지 ‘타임’에서 올해의 인물로 뽑혀 표지에 실리기도 했지요. 툰베리가 전 세계 기후변화 대응의 아이콘으로 떠오르면서 지구온난화, 생물다양성, 자연보존에 대한 관심이 그 어느 때보다 커지고 있음에도 지금도 여전히 기후변화와 개발로 인한 환경파괴는 계속되고 있습니다. ●“생물종 생존 위협 최고조”… 국제학술지 실려 올해 네이처, 사이언스 등 여러 과학저널에 실린 논문 중에서도 기후변화로 말미암은 위기를 보여 주는 연구들이 많았습니다. 2019년을 며칠 남겨 두지 않은 이때, 경고 내용이 담긴 연구 결과가 하나 더 나왔습니다. 미국 지질조사국 북동기후적응과학센터 주도로 마다가스카르 보건환경연구소, 캐나다 토론토대 인류학과 등 3개국 25개 연구기관이 기후변화는 단순히 특정 동식물의 생존과 관련된 문제가 아니라 생활환경 그 자체를 파괴해 지구 전체 생물종의 생존을 위협한다는 사실을 재확인했습니다. 이 같은 연구 결과는 생물학 및 환경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 24일자에 실렸습니다. 연구팀은 아프리카 남동쪽에 위치한 세계에서 네 번째로 큰 섬인 마다가스카르에 사는 여우원숭이 2종의 거주지 12곳을 대상으로 88년 동안 각종 환경 데이터를 분석했습니다. 특히 기후변화와 개발이 서식지 파괴에 어떻게 영향을 미치는지 살펴봤습니다. ●2070년 여우원숭이 서식지 최대 93% 파괴 마다가스카르는 아프리카 대륙과도 뚝 떨어져 있어 수천만년 동안 사람의 손길이 미치지 않아 다른 곳에서는 보기 어려운 동식물들을 흔히 발견할 수 있는 곳입니다. 과학자들도 전 세계 생물 약 20만 종 중 75%가 이곳에 사는 것으로 추정하고 있습니다. 특히 여우원숭이는 마다가스카르 일대에서만 사는 동물인데 서식지 파괴와 지구온난화 때문에 101개 종 중에서 96%가 생존에 위협을 받는 것으로 알려졌습니다. 이번 분석 결과 2070년까지 여우원숭이가 사는 서식지가 벌목만으로 최대 59% 줄어들 수 있으며 기후변화만으로도 75%까지 사라질 것으로 예측했습니다. 악몽 같은 분석 결과가 함께 진행된다면 서식지의 최대 93%까지 잃을 수 있으며 2080년이 되기 전에 여우원숭이가 살 곳은 아예 없어질 가능성이 무척 높다는 결론을 내렸습니다. 거주지와 농장 등을 만들려면 열대우림을 개간하는 행위는 기후변화를 가속화시켜 여우원숭이를 비롯한 많은 동물들을 멸종위기로 내몰게 됩니다. 이런 악순환은 생물다양성의 보고라는 마다가스카르에서는 더 심각하게 나타나는 것이지요. ●지속가능발전·생물다양성 확보 함께 고민해야 전체 지구 시스템을 보면 생물다양성은 양보할 수 없는 문제입니다. 그러나 국민 75%가 하루 한 끼를 해결하기 어려울 정도로 절대 빈곤에 시달리는 마다가스카르 국민들에게 생물다양성과 환경보존만을 무조건 강요할 수도 없습니다. 지구 전체의 지속발전 가능성과 저개발국의 경제발전이라는 딜레마를 어떻게 풀어갈지 전 세계인이 머리를 맞대고 고민해야 할 듯싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

지구온난화, 미세먼지는 자동차나 발전소에서 나오는 각종 오염물질과 온실가스 때문이라는 사실은 너무도 잘 알려져 있다. 이 때문에 바이오연료, 수소에너지 등 청정에너지들이 주목받고 있다. 특히 수소는 사용후 물 밖에 배출되지 않기 때문에 온실가스, 미세먼지 발생 문제가 없는 대표적 청정에너지원으로 수소차 보급을 통해 쓰임새가 늘어날 것으로 기대되고 있다. 국내 연구진이 저렴한 비용으로 수소에너지를 만들 수 있는 물질을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 국가기반기술연구본부, 청정에너지연구센터 연구진이 이전보다 저렴하고 비교적 간단한 방법으로 청정 수소에너지를 만들어 낼 수 있는 방법을 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘ACS 에너지 레터스’에 실렸다. 현재는 메탄기체를 물과 함께 고온, 고압 수소에너지를 만들 때 화석연료를 이용하기 때문에 수소 1㎏을 만들면 이산화탄소가 10㎏나 발생하는 일이 생긴다. 수소 생산량보다 이산화탄소가 많이 발생하는 문제를 해결하기 위해 과학자들은 다양한 방법을 찾고 있다. 그 중 가장 주목받고 있는 방법은 태양광을 이용해 물을 분해하는 기술이다. 연구팀은 저렴한 비용으로 손쉽게 태양광을 이용해 수소를 만들기 위한 공정을 개발하는데 초점을 맞췄다. 연구팀은 이를 위해 유연 박막 태양전지 소재로 주목받고 있는 황셀레늄화구리인듐갈륨 소재를 활용했다. 황셀레늄화구리인듐갈륨 소재는 가볍고 반투명하기 때문에 건물 창문에 부착하는 창호형 태양전지나 자동차, 옷 등에 부착하는 유연 태양전지로 응용가능성이 높은 물질이다. 연구팀은 저가의 용액 프린팅 공정 방식을 개발해 고효율의 광전극을 만드는데 성공했고 이 과정에서 사용되는 촉매도 백금 같은 귀금속이 아닌 저가의 황화구리를 이용해 생산비용을 획기적으로 줄일 수 있었다. 민병권 KIST 박사는 “이번 연구는 태양광-수소 전환의 핵심기술이라고 할 수 있는 고효율 광전극을 저비용으로 구현할 수 있는 돌파구를 마련했다는데 의미가 크다”라며 “백금 촉매를 이용한 것보다 수소 발생량이 더 많다는 점에서 산업적 활용 가능성도 클 것으로 기대하고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미세먼지, 지구온난화와 함께 최근 심각한 환경문제로 떠오르는 것이 폐플라스틱 문제이다. 국내 연구진이 버려지는 페트병을 화학적, 생물학적 처리를 거쳐 의약품과 플라스틱 원료로 재생할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국화학연구원 바이오화학연구센터, 고려대 생명공학과, 이화여대 화학신소재공학과 공동연구팀은 폐플라스틱의 많은 부분을 차지하고 있는 페트병 주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 화학적으로 분해하고 생물학적으로 전환해 의약품과 플라스틱 원료 등 유용한 소재로 전환시키는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 화학공학 분야 국제학술지 ‘ACS 지속가능 화학 및 공학’ 12월호에 실렸다. 기존 PET 재활용은 파쇄, 세척, 건조와 같은 기계적 처리와 열처리를 통해 새로운 PET 제품을 만드는 것에 그쳤다. 더군다나 재활용된 제품의 품질저하와 경제성이 떨어진다는 문제는 피할 수 없었다.이에 연구팀은 PET를 마이크로웨이브 반응기에서 230도로 물과 반응시켜 테레프탈산과 에틸렌글리콜로 화학적으로 분해했다. PET를 이 두 물질로 분해하는 효율은 99.9%에 달하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 다시 미생물을 이용해 테레프탈산, 에틸렌글리콜을 의약품과 플라스틱 원료로 전환하는데도 성공했다. 테레프탈산은 갈산, 카테콜, 피로갈롤, 뮤콘산, 바닐락산으로 전환시키고 에틸렌글리콜은 글라이콜산으로 전환시켰다. 갈산은 항산화제, 뮤콘산은 플라스틱, 바닐락산은 화장품에 들어가는 방향제를 만들 때 필수적으로 쓰이는 물질들이며 나머지 물질들도 화학공업에서 많이 사용되는 물질로 알려져 있다.김희택 화학연구원 박사는 “이번 연구는 물을 이용해 PET를 친환경적으로 분해하고 미생물로 유용한 소재로 전환할 수 있음을 보여줘 폐기물로만 취급돼 왔던 플라스틱의 원료화, 소재화 기술에 실마리를 제공했다는데 의미가 크다”라며 “이번 기술을 통해 활용도가 낮은 기존 PET 재활용법을 개선하고 플라스틱 쓰레기를 줄이는데도 도움이 될 것”이라고 말했다. 　유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미래의 탈거리에 대한 개념을 완전히 바꿀 것으로 기대되는 자율주행차 기술은 4차산업혁명의 대표적인 분야로 꼽힌다. 구글이나 테슬라를 비롯해 많은 자동차기업들이 자율주행차 시장에 뛰어들어 기술이 점점 발달하고는 있지만 여전히 불완전한 것이 사실이다. 특히 자율주행차의 눈이라고 할 수 있는 레이더의 불완전함은 자율주행차 사고의 가장 큰 원인으로 지목받고 있다. 흰색 트럭을 하늘로 인식하거나 빛 흡수율이 높은 물체는 인식하지 못해 추돌사고나 인명사고로 이어지는 경우가 많았다. 이는 자율주행차에 쓰이는 레이더가 반사되는 신호를 이용하기 때문인데 신호 흡수율이 높은 물체는 인식을 못하게 된다는 것이다. 그런데 과학자들이 이처럼 물질에서 반사되는 빛이 아닌 흡수되는 빛까지 이용해 물체를 감지하는 원리를 발견해 주목받고 있다. 이 기술을 활용하면 빛이나 전파를 흡수해 자신의 위치를 숨기는 스텔스기까지도 추적이 가능하게 된다. 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단 연구진은 소리, 전파, 빛 같은 파장의 반사 뿐만 아니라 흡수로 인해 나타나는 미세한 온도증가까지 탐지해 초고해상도 영상으로 촬영할 수 있다는 사실을 발견했다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 일반적으로 캄캄한 어둠 속에서 손전등으로 빛을 비추거나 장애물에 음파를 쏴서 피하는 박쥐, 레이다나 라이다 같은 장치로 다른 차나 보행자의 위치를 인식하는 자율주행차 모두 목표물에서 반사돼 돌아온 빛, 소리, 전자기파로 정보를 얻는 원리이다. 이는 물체가 충분한 에너지를 반사했을 때만 가능하다.그렇지만 스텔스기나 스텔스함처럼 레이더의 파장을 반사하는 대신 흡수해버리면 감지가 쉽지 않다. 연구팀은 스텔스기처럼 파장의 반사가 아니라 흡수를 하는 경우 미세한 온도변화가 발생한다는데 착안했다. 문제는 레이더나 음파가 전달하는 에너지가 아무리 크더라도 온도 변화는 크게 나타나지 않기 때문에 이를 어떻게 감지하느냐가 관건이다. 연구팀은 대상에 빔을 쏴서 발생시킨 온도변화에 따라 복사량이 달라진다는 것을 확인했다. 빔의 강도가 강할수록 물체에 반사하는 것도 강해지지만 복사로 방출되는 빛의 세기는 온도에 따라 크게 달라진다는 것이다. 상온에서 적외선 영역에 속한 800나노미터(㎚)의 빛을 비추면 온도가 1% 증가할 때 복사로 발생하는 광자의 수는 57% 늘어난다. 연구팀은 이를 이용해 아주 짧은 시간동안 나타나는 온도상승을 포착해 복사광선 감지가 가능하다는 것을 보였다. 빔을 물체에 비추면 중심부분의 온도가 더 올라가 복사는 빔의 지름보다 더 작은 부분에서 발생한다는 것을 확인했다. 이런 복사광선을 감지하면 현재 사용하는 현미경보다 더 높은 초고해상도의 현미경을 개발할 수 있을 것이라고 연구팀은 보고 있다. 또 이 원리를 활용하면 스텔스기나 스텔스함도 쉽게 포착할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 기욤 카시아니 IBS 첨단연성물질연구단 연구위원은 “이번 연구는 자율주행차 레이더나 스텔스 물체의 중거리·장거리 감지 등 분야에 활용될 수 있다”라며 “이번 발견을 활용해 나노미터 크기의 물체에서부터 비행기 같은 큰 물체에 이르기까지 다양한 크기의 물체와 상황에서 선명한 영상을 얻을 수 있음을 이론적으로 예측했다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr