매년 연말이 되면 올해 가장 주목받은 뉴스를 선정해 발표하곤 한다. 과학계에서는 일반인들을 대상으로 설문조사를 거쳐 전문가들이 올해의 뉴스나 올해 주목받은 연구들을 뽑는다. 전문가의 입장이 아니라 일반인들의 관점에서 가장 좋아했던 연구결과들은 다르지 않을까. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 ‘연구자나 전문가가 아닌 대중들이 가장 좋아했던 올해의 과학뉴스 10선’을 선정했다. 이것들은 사이언스 홈페이지에 올라온 과학뉴스들 중 독자들이 가장 많이 관심을 가진 뉴스들로 잃어버린 대륙, 암흑물질로 만든 총알, 우주 소, 인간 길들이기 등이 포함됐다.사이언스는 가장 먼저 ‘인간이 가장 먼저 길들인 것은 다름 아닌 인간’이라는 소식이라고 밝혔다. 이탈리아, 스페인, 독일, 스위스 4개국 11개 연구기관이 이달 5일 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 발표한 연구결과이다. 사람은 고양이, 개, 소, 말 등 많은 동물들을 길들여 사람의 친구로 삼았는데 연구자들에 따르면 인간이 가장 먼저 길들인 것은 다름 아닌 ‘사람’ 그 자체라는 것이다. 연구진은 유전학적 증거를 분석한 결과 연구진은 인간 스스로 공격성을 줄이는 방향으로 스스로를 길들여 더 우호적이고 협력적인 방향으로 진화하게 됐다는 사실을 밝혀내 화제가 됐다.대중들이 두 번째로 관심을 많이 가진 연구는 ‘우드 와이드 웹’(Wood Wide Web) 였다. 우드 와이드 웹은 일종의 ‘나무들의 인터넷’으로 미국, 독일, 중국, 영국 생태학자들이 지난 5월 15일 ‘네이처’에 발표한 연구이다. 이들에 따르면 나무들은 땅 위에서는 독립적으로 보이지만 땅 속에서는 나무 뿌리와 토양 사이 수 백만 종의 곰팡이와 박테리아들과 네트워크를 이뤄 영양분과 신호를 주고받는다. 기후변화로 인해 가뭄이 잦아지고 있는 만큼 산림이 어떤 역할을 할 수 있을 것인지를 보여주는 중요한 연구라는 평가를 받았다.지난해 6월 발견된 ‘우주 암소’(The Cow)라는 별칭이 붙은 ‘AT2018cow’ 폭발은 올해까지 여전히 풀리지 않는 수수께끼로 남았다. AT2018cow는 전형적인 초신성보다 10~100배 밝고 관측 2주만에 완전히 사라져버려 과학자들의 궁금증을 더했다. 지난 1월 ‘천체물리학 저널’에는 우주 암소는 갓 태어난 블랙홀이거나 초밀도 중성자 별일 가능성이 있다는 연구결과가 실리기는 했지만 여전히 신비한 ‘수수께끼’로 남아있게 됐다.실험실 생쥐도 숨바꼭질을 할 수 있으며 사람과 장난을 칠 정도라는 연구결과에 대해서도 많은 사람들이 관심을 가졌다. 지난 9월 13일 ‘사이언스’에는 독일 훔볼트대 생물학과 연구진이 실험실 쥐에게 숨바꼭질을 가르치는데 성공했으며 사람과 장난할 수 있을 정도라는 재미있는 연구결과가 발표됐다. 보통 실험실에서는 먹이를 주는 등 보상행위를 통해 특정 행동을 하도록 훈련시키는데 이번에는 부모와 아이들이 하듯 사회적 상호작용을 통해서만 숨바꼭질을 가르치는데 성공했다는데 많은 사람들이 주목했다.해외여행을 나가면 외국어를 잘 하는 사람들도 현지인들의 언어 속도에 당황하는 경우가 많다. 이탈리아 사람들이나 스페인 사람들은 말을 더 빨리 하는 것 같고 독일어는 또박또박 천천히 하는 느낌이 든다. 그렇지만 아주대 불어불문학과 오윤미 교수가 포함된 국제공동연구팀은 지난 9월 5일자 ‘사이언스 어드밴시즈’에 언어가 다르고 아무리 빠른 것처럼 느껴지더라도 정보전달 속도는 초당 39.15비트로 일정하다는 연구결과를 발표했다. 실제로 이 속도를 넘어가면 인간의 뇌에서 정보처리가 불가능하다고 밝혔다.흔히 잃어버린 대륙이라고 하면 ‘아틀란티스’를 떠올리는 경우가 많다. 그렇지만 네덜란드, 노르웨이, 남아프리카공화국, 스위스, 영국, 호주의 지질학자들이 지난 9월 3일자 지구과학 분야 국제학술지 ‘곤드와나 리서치‘에 발표한 연구에 따르면 약 1억 4000만년 전에는 유럽 일대에 ‘대 아드리아’(Greater Adria)라는 대륙이 존재했다는 사실을 밝혀냈다. 그런데 이 대륙의 실체를 확인할 수 없는 이유는 가상의 대륙 아틀란티스처럼 바다 속에 가라앉은 것이 아니라 유럽 남부 지각 밑에 깔려 있기 때문이다.대중들이 열광한 과학 뉴스 중 하나는 미국 캘리포니아 샌디에고대(UC샌디에고) 연구진이 후성유전학 시계를 이용해 개의 나이를 사람의 나이로 환산하는 방법을 발견해 낸 것이다. 이 연구는 미국 콜드스프링하버 연구소에서 운영하는 생물학 분야 출판 전 논문공개 사이트인 ‘바이오아카이브’(bioRxi) 11월 4일자에 실렸다. 연구팀은 생후 4주~16살의 래브라도 레트리버 품종 개 104마리를 대상으로 게놈 메틸화를 사람의 것과 비교한 결과 개의 노화시계는 처음에는 사람보다 빨리 가다가 이후에는 더 천천히 움직인다는 사실을 밝혀냈다. 이 밖에도 미국 케이스 웨스턴 리저브대 물리학과와 지구환경행성학과 연구진이 거대 암흑물질의 경우 사람의 몸을 암흑물질 탐지기로 사용할 수 있다는 아이디어를 내놨다는 뉴스에 사람들이 관심을 보였다. 영국 브리스톨대 기계공학과, 스페인 팜플로나 공립대 공동연구팀이 개발한 영화 스타워즈처럼 영상과 소리, 촉감이 동시에 느껴지는 3D 가상현실 영상 기술도 독자들이 주목한 올해의 연구로 선정됐다. 이스라엘 와이즈먼연구소 연구진이 지난 11월 27일자 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’에 발표한 연구도 주목받았다. 이들은 대장균의 유전자를 편집해 식물처럼 이산화탄소를 흡수해 생존할 수 있는 기술을 개발함으로써 지구온난화 주범 이산화탄소를 흡수해 의약품이나 주요 화학물질로 전환시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스위스 로잔공과대(EPFL)와 프랑스 세르지퐁투아즈대 공동연구진이 파리채로 때려도 파손되지 않고 다시 움직일 수 있는 작은 곤충형 로봇을 개발했다고 밝혔다. ‘딘섹트’(DEAnsect)라는 이름이 붙여진 이 로봇은 전압을 가하면 초당 400회의 미세진동으로 전진할 뿐만 아니라 부드러운 소재로 만들어진 일종의 인공근육인 ‘유전성 탄성 액추에이터’(DEA) 기술을 채택해 에너지 효율 및 내구성이 비약적으로 상승한다.이 로봇은 본체 무게가 0.19g밖에 안 나가지만, 이보다 5배가량 무거운 배터리 및 전자회로를 탑재한 채 움직일 수 있다. 장착된 전자회로는 매우 단순하지만, 그래도 기초적인 자율 동작은 가능하다. 예를 들면 극소형의 광학 센서로 수집한 정보를 통해 흰색 바탕 위에 그어진 검은색 선을 따라 직선이나 곡선으로 이동할 수 있다.또 내구성이 매우 뛰어나 파리채로 여러 차례 내려쳐도 파손되지 않았다. 공개된 영상에서는 파리채에 의해 바닥에 붙었다가도, 떼어내기만 하면 문제없이 계속 작동하는 모습을 볼 수 있다. 작은 크기와 능력으로 볼 때 이 로봇을 활용할 수 있는 분야는 그다지 없어 보이지만, 부드러운 소재를 사용하는 로봇공학 분야의 발전에 큰 가능성을 보여주는 성과라고 해도 좋을 것 같다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’(Science Robotics) 최신호(18일자)에 실렸다.사진=EPFL 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

환절기가 되고 찬바람이 불기 시작하면 천식 환자들은 괴롭다. 천식환자들은 염증으로 인해 기관지가 심하게 좁아지면서 기침과 쌕쌕거리는 숨소리, 호흡곤란, 가슴 답답함 등이 더 심해지기 때문이다. 이 때문에 천식환자들은 항상 흡입형 치료제를 휴대하고 다닌다. 건강보험심사평가원 통계에 따르면 지난해(2018년) 기준 천식으로 입원하거나 병원을 찾은 환자는 144만 3246명으로 적지 않은 숫자이다. 특히 9세 미만 어린이 환자와 60세 이상 노년층 환자가 대부분을 차지하고 있다. 천식환자들은 대부분 스테로이드제를 이용해 증상을 완화시키거나 치료하는데 일부 천식 환자들에게는 약물이 듣지 않는 경우가 있다. 이 때문에 천식 진단과 치료에 있어서 환자를 정확하게 분류하는 것이 필요하다. 국내 연구진이 스테로이드에 반응하지 않는 난치성 천식을 분류할 수 있는 방법을 개발해 빠르게 맞춤형 치료를 제공할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 포스텍 융합생명공학부, 순천향대 의대 부천병원 호흡기알레르기내과 공동연구진은 스테로이드에 반응하지 않는 호중구 천식을 구분해 낼 수 있는 기도 과립구자극인자를 발견했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘유럽 호흡기학회 저널’에 실렸다. 천식은 기관지 자극물질, 염증 정도, 염증유도 세포 등이 다양한 형태로 나타난다. 보통 실내외 알레르기 물질이나 각종 바이러스, 공기오염, 음식, 유전 등 다양한 요인이 천식을 일으키는 것으로 알려져 있지만 크게 호중구 천식과 호산구 천식으로 나뉠 수 있다. 호산구는 알레르기 반응이나 기생충 감염 등에 관여하는 세포로 세포질 내에 과립이 많은 것이 특징이다. 과립 내 활성물질을 분비해 염증반응을 심화시켜 천식을 일으키는 것이다. 호산구 천식은 대부분 현재 나와있는 천식약이 효과가 있다. 그런데 혈액 내 백혈구 중 가장 많은 비율을 차지하며 DNA, 효소, 사이토카인 등을 분비해 병원균을 제거하는 호중구가 관련된 천식은 스테로이드 약물에 반응을 보이지 않을 뿐만 아니라 항체 치료제가 아직 개발되지 않은 상태이다. 이 때문에 호중구 천식은 난치성 천식이라고도 분류된다. 연구팀은 천식 환자들의 가래와 침, 천식을 유발시킨 동물을 분석한 결과 호중구 천식을 앓는 경우는 골수에서 백혈구를 만드는데 관여하는 것으로 알려진 ‘기도 과립구자극인자’의 농도가 최대 12배 이상인 것으로 확인됐다. 연구팀은 분비된 과립구자극인자가 혈류를 통해 골수로 이동해 호중구 생성을 돕고 이렇게 늘어난 호중구가 다시 호흡기로 이동해 천식을 악화시키는 과정을 반복한다는 사실을 확인했다. 특히 과립구자극인자를 만드는 염증물질이 IL-17A, TNF-α가 기도 상피를 자극해 과립구자극인자 분비를 촉진시킨다는 것도 발견했다. 이 같은 연구결과를 바탕으로 항체를 이용해 IL-17A, TNF-α를 동시에 억제하면 과립구자극인자가 현저히 줄면서 천식반응도 감소하는 것을 확인?다. 이승우 포스텍 교수는 “천식 환자들 중에서 난치성 호중구 천식 환자를 빠르게 구별해 낼 수 있을 뿐만 아니라 치료 단서를 찾아냈다는데 의미가 크다”라며 “이번 발견은 이미 상용화 된 IL-17A와 TNF-α 단일클론항체를 이용하면 난치성 질환인 호중구 천식을 치료할 수 있을 것이라는 단서를 제시하고 있다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세계에서 가장 오래된 화석 숲이 미국 뉴욕에서 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 영국 가디언 등 현지 언론의 19일 보도에 따르면 뉴욕에서 발견된 화석 숲의 역사는 3억 8600만 년 전으로 거슬러 올라가며, 전문가들은 과거 이곳에 엄청난 규모의 나무가 빽빽하게 자리잡고 있었을 것으로 추측했다. 영국 카디프대학과 미국 뉴욕주립대 비엄턴캠퍼스 공동 연구진에 따르면 지금까지 알려진 세계에서 가장 오래된 숲의 흔적은 역시 뉴욕주에 있는 길보아 화석 숲이었다. 이번에 새로 발견된 화석 숲은 길보아 지역보다 200~300만 년 더 앞선 것으로 연구진은 보고 있다. 영국 명문 공립대인 카디프대학 자연해양과학대 크리스 베리 박사는 “이러한 화석 숲은 매우 보기 드물다. 나무들이 어떻게 이산화탄소를 공기 중에서 흡수하고 산소를 내뿜는지 정확히 이해하기 위해서는 매우 초기 시절의 숲과 나무를 자세하게 살펴 볼 필요가 있다”고 설명했다. 연구진은 해당 지역에서 총 3종의 나무가 자란 흔적을 발견했으며, 이중 하나는 아르케오프테리스(Archaeopteris)로 밝혀졌다. 아르케오프테리스는 높이 20m의 거목으로, 고생대 데본기(고생대 중기에 해당하는 지질시대) 전기에 서식하던 나무로 알려져 있다. 또 다른 나무는 10m 이상 자라는 것으로 알려진 클라독시롭시드(Cladoxylopsid)로, 현생 야자나무과의 종려나무와 유사한 모습을 가졌었을 것으로 추측된다. 남은 한 종의 나무는 정확한 종을 파악하지 못했다. 베리 박사는 “이곳은 데본기 시대 중기 당시의 화석 나무를 확인할 수 있는 지구상에서 가장 오래된 곳”이라면서 “지구가 녹지로 바뀌고 숲이 지구의 평범한 한 부분이 된 초기시절부터 존재했던 숲이었을 것으로 보인다”고 밝혔다. 이어 “이 숲은 아마도 홍수로 사라져 버린 것 같다. 우리 연구진은 화석 표면에서 물고기의 화석도 함께 발견했다”면서 “이 지역을 연구하면 나무가 어떻게 진화하고, 어떻게 대기 중에서 이산화탄소를 흡수하는지 더 자세히 이해할 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 19일자 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

자동차가 처음 만들어진 것은 1482년이다. 르네상스 시대 천재인 레오나르도 다빈치가 만든 태엽으로 움직이는 자동차가 바로 그것이다. 이후 폴란드 시몬 스테빈이 1569년 풍력자동차를 만들었고 1769년 니콜라스 조셉 퀴뇨가 증기자동차를 선보였으나 상용화에는 실패했다. 현재와 같이 휘발유로 움직이는 내연기관 자동차는 1885년 독일의 칼 벤츠가 처음으로 만들었다. 자동차가 처음 만들어진 19세기 말부터 20세기 말까지만해도 자동차는 기계장치라는 개념이 강했지만 최근 들어 전기자동차가 늘어나고 자동차 내부에 각종 전자기기들이 장착되면서 이제 자동차는 더이상 기계장치가 아닌 전자제품이 되가고 있다. 자율주행차 시대가 되면 자동차는 그야말로 각종 반도체 칩과 부품들로 가득 차게 될 것이다. 문제는 각종 전자부품들이 들어가 작동하면서 발생하는 전자파들이 간섭현상을 일으켜 기기오작동의 우려도 그만큼 커지고 있다. 자동차 업계도 전자파 간섭현상을 해결하기 위해 금속필름으로 기판을 덮는 등 방법을 강구하고 있지만 제작비용이 비싸고 모든 부품에 사용할 경우 그만큼 자동차의 무게가 무거워져 연비가 떨어질 수 있다는 문제가 생긴다. 국내 연구진이 전자파 간섭현상을 막을 수 있는 2차원 나노재료를 개발하고 이를 상용화할 수 있는 기술까지 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 연구진은 전기전도성이 우수해 금속필름보다 전자파 차폐 소재로 우수한 성질을 보이는 2차원 나노물질 ‘맥신’을 개발하고 상용화를 앞당길 수 있는 유기잉크 제조기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’에 실렸다. 전자파를 막을 수 있는 차폐효율은 전기전도성이 높을수록 높아진다. 연구팀이 개발한 맥신은 전기전도성이 높고 수용액을 이용해 쉽게 만들 수 있기 때문에 전자파 차폐나 전극패턴 소재로 제작하기 용이하기 때문에 2차전지, 대용량 축전지, 가스센서, 바이오센서 등 다양한 활용이 가능하다.문제는 맥신은 제작과정에서 물분자나 산소에 의해 산화되기가 쉬워 예상 전기전도도를 갖지 못하는 경우가 발생한다는 것이다. 또 맥신은 물과 화합하기 쉬운 친수성이기 때문에 반대성질인 소수성을 갖는 고분자 재료들을 활용하기에 한계가 있다. 마치 물과 기름이 섞이지 않는 것과 마찬가지이다. 맥신이 상용화되기 위해서는 반드시 넘어야할 과제 중 하나이다. 연구팀은 이런 문제점을 개선하기 위해 2차원 맥신 입자에 화학적 표면처리를 통해 소수성을 갖도록 한 맥신 유기용매를 개발함으로써 산화도 막고 소수성 고분자물질과도 쉽게 섞어 사용할 수 있도록 했다. 연구를 이끈 구종민 KIST 센터장은 “맥신 유기분산 잉크를 개발함으로써 산화 안정성 뿐만 아니라 소수성 물질과도 혼합해 사용할 수 있는 만큼 전자파 차폐, 전극소재 등 다양한 분야에 적용할 수 있게 될 것”이라며 “이번 연구를 통해 대량생산 상용화 공정을 개발하는데 한 걸음 더 다가섰다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우울증이 암을 치료하고 살아남은 암 생존자의 사망 위험을 증가시킨다는 연구 결과가 나왔다. 우울증을 겪었던 암 환자는 그렇지 않은 환자들에 비해 사망할 위험이 50% 이상 높았다. 서울대병원 고아령 교수팀은 2004년부터 2009년까지 암 진단을 받은 뒤 5년 이상 생존한 암 환자 1만1065명을 추적·관찰해 이런 사실을 확인했다고 20일 밝혔다. 연구팀은 환자들을 암 진단 후 2년 이내 우울증으로 판별된 343명과 그렇지 않은 1만722명으로 나눠 우울증 병력이 사망률에 미치는 영향을 분석했다. 그 결과 우울증 병력이 있는 암 환자의 사망 위험이 그렇지 않은 환자에 비해 52% 높은 것으로 나타났다. 이런 경향은 남성에서 더욱 두드러졌다. 남성 중 우울증 과거력이 있는 장기 암 생존자의 사망위험은 그렇지 않은 환자보다 78% 높았다. 고 교수는 “연구를 통해 암 환자의 정신건강이 장기 생존 예후에 영향을 끼칠 수 있다는 사실을 확인했다”며 “현행 암 환자 건강관리 프로그램이 신체에만 국한된 경향을 보이는 만큼 암 환자 정신건강 관리 프로그램도 마련할 필요가 있다”고 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 최근호에 게재됐다. 강국진 기자 betulo@seoul.co.kr

우리 몸 속 세포는 새로 생기는 것도 있지만 수명을 다하고 사라지는 것들도 있다. 그런데 체내 세포조절 과정에 문제가 생기면 없어져야 하는 세포가 계속 살아 남게 된다. 이렇게 죽어야할 운명인 세포들이 모여 엉키면서 만들어지는 것이 암이다. 과학기술이 끊임없이 발달하고 있지만 암이 발생하는 원인에 대해 정확히 밝혀내지는 못한 상태이다. 이 때문에 과학자들은 다양한 암 생성 경로를 추적하고 이를 바탕으로 암세포를 없애기 위한 방법을 찾는 것이다. 이번에는 국내 연구진이 암세포의 보급로를 끊어 없애버리는 방법을 찾아냈다. 연세대 약학과, 연세대 의대 내과, 한국기초과학지원연구원, 국립암센터, 한국생명공학연구원 공동연구팀은 암세포가 영양분으로 삼는 글루타민을 ‘세포 공장’ 미토콘드리아로 전달하는 물질과 경로를 찾아내고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 20일자에 발표했다. 암세포는 아미노산 중 글루타민을 식량으로 삼는다. 글루타민은 혈액에 가장 많은 아미노산으로 포도당과 함께 암세포 생존과 성장에 필수적인 것으로 알려져 있다. 문제는 글루타민이 암세포의 미토콘드리아 안으로 어떻게 들어가는지에 대해 아직 밝혀지지 않았다. 과학자들은 세포 공장인 미토콘드리아로 들어가는 경로만 차단하는 것은 전기를 만들어 내는 발전소나 식량공장을 막아버리는 것과 같기 때문에 암세포를 효과적으로 제거할 수 있는 것으로 기대하고 있다.연구팀은 ‘SLC1A5’라는 유전자에서 만들어진 변이체가 미토콘드리아 아미노산 수송체 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 지금까지 SLC1A5는 세포막까지 글루타민을 수송하는 것으로만 알려져 있었지만 직접 세포공장까지 이동시키는 운반수단이라는 것을 보인 것이다. 또 이 유전자는 저산소 환경에서 특히 활발히 움직이는 것으로 확인됐다. 실제로 동물실험을 통해 해당 유전자가 활발히 활동을 하면 암세포의 에너지 호흡과 포도당 사용이 증가해 암세포가 커지고 쉽게 전이되는 것으로 확인됐다. 특히 췌장암의 경우 이 유전자가 활성화되면 항암제 저항성까지 보이는 것으로 나타났다. 연구팀은 해당 유전자 발현과 변이를 억제한 뒤 관찰한 결과 암 발생과 전이, 확대가 억제되는 것이 관찰됐다. 한정민 연세대 약학과 교수는 “지금까지 연구들은 암세포 신호전달 경로를 억제하는 측면에 주목해 왔는데 저항성이 생기기 쉽다는 한계가 있었다”라며 “이번 연구는 암세포 성장과 생존에 필요한 영양분 자체에 주목해 공략하는 대사적 측면에서 접근했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 단백질을 빠르게 냉각시켜 원래 모습 그대로 관찰할 수 있는 기술을 활용해 암 발생과 확산, 전이 원인이 되는 단백질 구조를 밝혀냈다. 카이스트 생명과학과, 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 공동연구팀이 암세포에서 많이 만들어지고 암의 진행을 촉진시키는 것으로 알려진 단백질의 구조를 규명하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 17일자에 발표했다. 사람의 DNA 사슬을 모두 풀면 지구에서 명왕성까지 연결할 수 있을 정도의 길이이지만 히스톤이라는 단백질 덕분에 작은 세포 핵 속에 들어가 있다. 히스톤은 DNA 유전정보를 복제하거나 유전정보를 읽어 단백질을 만들 때도 중요한 역할을 하는 물질이다. 문제는 DNA 사슬을 조절하는 과정에서 히스톤이 뭉치거나 엉키게 되면 유전정보의 손실이나 과발현이 발생해 암을 비롯한 각종 질병이 발생하게 된다. 연구팀은 이런 과정이 제대로 작동하도록 제어하는 히스톤 샤폐론 단백질, 특히 ATAD2의 분자구조와 작용 메커니즘을 밝혀낸 것이다. ATAD2 유전자는 전립선암, 대장암, 췌장암 등 여러 암에서 많이 발견되는데 이 유전자가 많이 발현되는 경우 암은 전이가 쉽게 되고 악성인 경우가 많은 것으로 알려져 있다. 이 때문에 ATAD2에 대한 임상적 연구는 많지만 실제 세포 내에서 기능과 메커니즘이 명확히 밝혀지지는 않았다.연구팀이 이번에 활용한 기기는 ‘초저온 전자현미경’이다. 이는 2017년 노벨화학상을 받은 자크 두보쉐 스위스 로잔대 교수, 요아킴 프랑크 미국 컬럼비아대 교수, 리처드 핸더슨 영국MRC분자생물학연구소 박사가 개발한 것으로 단백질 같은 복잡한 생체조직을 수 밀리세컨드라는 짧은 시간에 영하 190도까지 냉각시켜 얼음결정이 생기지 않고 원래 모습을 그대로 유지하도록 해 원자수준의 해상도로 관찰할 수 있도록 해주는 기술이다. 연구팀에 따르면 ATAD2는 생체 에너지를 이용해 나선형 구조에서 고리 구조로 변형되면서 암을 유발시키며 악성화되는 것으로 확인됐다. 송지준 카이스트 교수는 “이번 연구는 초저온 전자현미경 같은 첨단 생물물리학적 기술을 활용해 암과 관련된 단백질 구조는 물론 작용메커니즘을 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “이번 발견을 바탕으로 해당 단백질을 표적으로 하는 신약후보 물질 발굴이 가속화될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연말연시를 맞아 술자리가 잦아지면서 숙취로 고생하는 직장인이 많다. ‘다시는 술 안 마시겠다’고 굳은 결심을 하지만 어느새 술잔을 기울이는 자신을 보며 자괴감을 느끼곤 한다. 그런데 과학자들이 이런 행동은 의지 부족 때문이 아니라 알코올 소비를 부추기는 뇌 속 물질 때문이라는 연구 결과를 발표했다. 미국 노스캐롤라이나대 정신과학과, 약학과, 신경과학센터, 알코올연구센터 공동연구팀은 뇌 편도체 중심핵(CeA)의 특정 신경전달물질이 알코올 과소비와 중독 증상을 촉진시킨다고 15일 밝혔다. 연구 결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘신경과학 저널’ 12일자에 실렸다. 감정과 정서 관련 정보를 처리하는 뇌 편도체 중심핵이 알코올 소비와 중독 행동을 일으키는 데 중요한 역할을 한다는 사실은 알고 있었지만 정확한 작동 메커니즘은 알지 못했다. 연구팀은 광유전학이라는 기술을 이용해 생쥐 실험을 한 결과 편도체 중심핵에 있는 뉴로텐신이라는 신경전달물질이 알코올 섭취를 촉진한다는 사실을 새로 밝혀냈다. 편도체 중심핵을 자극해 뉴로텐신이 분비되면 생쥐들은 알코올을 찾게 되고 점점 더 많은 술을 마시게 된다는 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

공부를 잘하는 데 필요한 것이 무엇일지에 대해 질문을 던지면 높은 지능, 꾸준한 노력, 인내심 등을 꼽는 사람이 많다. 일반적인 요소들 외에 자신과 타인의 심리 상태를 잘 이해할 수 있는 감성지능이 더 중요하다는 연구 결과가 나왔다. 호주 시드니대 실험심리학부, 뉴사우스웨일스시드니대 경영대학원, 영국 옥스퍼드대 교육학과 공동연구팀은 자신의 감정을 통제할 수 있고 타인에게 공감할 수 있는 능력인 감성지능이 높은 아이들이 그렇지 않은 아이들보다 성적이 더 우수한 것으로 조사됐다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 심리학회에서 발행하는 국제학술지 ‘심리학 회보’ 12일자에 실렸다. 연구팀은 1998년부터 2019년까지 27개국에서 수행된 각종 지능 관련 연구 158건에 대한 데이터를 바탕으로 감성지능과 학업성적에 대한 메타분석을 실시했다. 메타분석은 유사한 주제의 연구들을 계량적으로 종합해 재분석하는 연구방식이다. 분석에 포함된 학생은 약 4만 2000명이고 초등학교 1학년부터 대학교 4학년까지 폭넓게 분포돼 있었다. 연구 결과 나이와 학년에 상관없이 감성지능이 높은 학생이 감성지능이 낮은 학생들보다 평소 학교내 시험성적 뿐만 아니라 상위학교 진학을 위한 입시성적도 높은 것으로 조사됐다. 놀라운 것은 감성지능이 그다지 필요해 보이지 않는 수학과 과학분야에서도 감성지능이 높은 학생들의 성적이 그렇지 않은 학생보다 1.5~2배 가량 높게 나왔다. 연구를 이끈 캐롤린 맥캔 시드니대 교수는 “감성지능이 높은 학생들은 성적에 부정적 영향을 미칠 수 있는 불안감, 좌절감 같은 부정적 감정을 쉽게 극복할 수 있다”라며 “감성지능은 성적뿐만 아니라 사회생활이나 대인관계에서 중요하게 작용하는 만큼 학교에서 감정과 정서 관리에 관한 방법을 가르치는 것이 필요하다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면서 술자리가 잦아 숙취로 고생하는 직장인들이 많다. 깨질 것 같은 두통과 메스꺼움을 일으키는 숙취 때문에 ‘다시는 술 안 마시겠다’ ‘또 마시면 성을 갈겠다’라고 굳은 결심을 하곤 하지만 어느새 술잔을 기울이고 있는 자신을 보며 자괴감이 드는 경우가 많다. 그런데 과학자들이 이런 행동은 의지부족 때문이 아니라 알콜 소비를 부추기는 뇌 속 특정 신경전달물질 때문이라는 연구결과를 발표했다. 미국 노스캐롤라이나대 정신과학과, 약학과, 신경과학센터, 알콜연구센터 공동연구팀은 뇌 편도체 중심핵(CeA)의 특정 신경전달물질이 알콜 과소비와 중독증상을 촉진시킨다고 15일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘신경과학 저널’ 12일자에 실렸다. 감정과 정서 관련 정보를 처리하는 뇌 편도체 중심핵이 알콜 소비와 중독 행동을 일으키는데 중요한 역할을 한다는 사실을 알고 있었지만 정확한 작동 메커니즘은 알지 못했다.연구팀은 광유전학이라는 기술을 이용해 생쥐실험을 한 결과 편도체 중심핵에 있는 뉴로텐신이라는 신경전달물질이 알콜 섭취를 촉진한다는 사실을 새로 밝혀냈다. 광유전학은 빛을 이용해 특정 세포나 조직을 활성화시키거나 자극해 반응을 살피는 생물학 연구방법이다. 연구팀은 빛을 이용해 편도체 중심핵을 자극해 뉴로텐신 분비를 촉진시키면 생쥐들은 알콜을 찾게 된다는 사실을 확인했다. 또 알콜을 접하게 되면 뉴로텐신 분비가 좀 더 쉽게 되면서 다음번에는 더 많은 알콜을 찾게 된다는 것도 확인했다. 이에 연구팀은 생쥐의 유전자를 변형시켜 뉴로텐신 분비를 억제시키거나 뉴로텐신 분비가 늘어나지 않도록 해놓으면 편도체 중심핵을 자극하더라도 알콜을 찾지 않을 뿐만 아니라 알콜을 자주 섭취하더라도 섭취량이 늘어나지 않고 중독증상도 나타나지 않는다는 것을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“우리 아이는 머리가 좋은데 성적이 잘 안나와요. 이유가 뭘까요.” 입시설명회나 공부방법 관련 강연회에 가면 흔히 나오는 학부모들의 질문이다. 많은 학부모들이 자녀들의 성적이 안 좋은 이유를 머리는 좋은데 노력을 안해서, 집중력이 떨어져서라고 생각하는 경우가 많다. 실제로 ‘공부를 잘하는 데 필요한 것은 무엇일까’라는 질문을 던지면 높은 지능, 꾸준한 노력, 인내심 등을 꼽는 사람들이 많다. 그런데 그런 일반적인 요소들 외에 자신과 타인의 심리상태를 잘 이해할 수 있는 감성지능이 더 중요하다는 연구결과가 나왔다. 호주 시드니대 실험심리학부, 뉴사우스웨일즈시드니대 경영대학원, 영국 옥스포드대 교육학과 공동연구팀은 자신의 감정을 통제할 수 있고 타인을 공감할 수 있는 능력인 감성지능이 높은 아이들이 그렇지 않은 아이들보다 성적이 더 우수한 것으로 조사됐다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 심리학회에서 발행하는 국제학술지 ‘심리학 회보’ 12일자에 실렸다. 연구팀은 1998년부터 2019년까지 27개국에서 수행된 각종 지능 관련 연구 158건에 대한 데이터를 바탕으로 감성지능과 학업성적에 대한 메타분석을 실시했다. 메타분석은 유사한 주제의 연구들을 계량적으로 종합해 재분석하는 연구방식이다. 분석에 포함된 학생은 약 4만 2000명이고 초등학교 1학년부터 대학교 4학년까지 폭넓게 분포돼 있었다. 연구 결과 나이와 학년에 상관없이 감성지능이 높은 학생이 감성지능이 낮은 학생들보다 평소 학교내 시험성적 뿐만 아니라 상위학교 진학을 위한 입시성적도 높은 것으로 조사됐다. 놀라운 것은 감성지능이 그다지 필요해 보이지 않는 수학과 과학분야에서도 감성지능이 높은 학생들의 성적이 그렇지 않은 학생보다 1.5~2배 가량 높게 나왔다. 연구를 이끈 캐롤린 맥캔 시드니대 교수는 “감성지능이 높은 학생들은 성적에 부정적 영향을 미칠 수 있는 불안감, 좌절감 같은 부정적 감정을 쉽게 극복할 수 있다”라며 “감성지능은 성적뿐만 아니라 사회생활이나 대인관계에서 중요하게 작용하는 만큼 학교에서 감정과 정서 관리에 관한 방법을 가르치는 것이 필요하다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면서 술자리가 잦아 숙취로 고생하는 직장인들이 많다. 깨질 것 같은 두통과 메스꺼움을 일으키는 숙취 때문에 ‘다시는 술 안 마시겠다’ ‘또 마시면 성을 갈겠다’라고 굳은 결심을 하곤 하지만 어느새 술잔을 기울이고 있는 자신을 보며 자괴감이 드는 경우가 많다. 그런데 과학자들이 이런 행동은 의지부족 때문이 아니라 알콜 소비를 부추기는 뇌 속 특정 신경전달물질 때문이라는 연구결과를 발표했다. 미국 노스캐롤라이나대 정신과학과, 약학과, 신경과학센터, 알콜연구센터 공동연구팀은 뇌 편도체 중심핵(CeA)의 특정 신경전달물질이 알콜 과소비와 중독증상을 촉진시킨다고 15일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘신경과학 저널’ 12일자에 실렸다. 감정과 정서 관련 정보를 처리하는 뇌 편도체 중심핵이 알콜 소비와 중독 행동을 일으키는데 중요한 역할을 한다는 사실을 알고 있었지만 정확한 작동 메커니즘은 알지 못했다. 연구팀은 광유전학이라는 기술을 이용해 생쥐실험을 한 결과 편도체 중심핵에 있는 뉴로텐신이라는 신경전달물질이 알콜 섭취를 촉진한다는 사실을 새로 밝혀냈다. 광유전학은 빛을 이용해 특정 세포나 조직을 활성화시키거나 자극해 반응을 살피는 생물학 연구방법이다. 연구팀은 빛을 이용해 편도체 중심핵을 자극해 뉴로텐신 분비를 촉진시키면 생쥐들은 알콜을 찾게 된다는 사실을 확인했다. 또 알콜을 접하게 되면 뉴로텐신 분비가 좀 더 쉽게 되면서 다음번에는 더 많은 알콜을 찾게 된다는 것도 확인했다. 이에 연구팀은 생쥐의 유전자를 변형시켜 뉴로텐신 분비를 억제시키거나 뉴로텐신 분비가 늘어나지 않도록 해놓으면 편도체 중심핵을 자극하더라도 알콜을 찾지 않을 뿐만 아니라 알콜을 자주 섭취하더라도 섭취량이 늘어나지 않고 중독증상도 나타나지 않는다는 것을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

부모들은 자녀가 책상에 진득하니 앉아 있지 못하고 제 또래보다 유난히 정신없고 어수선한 모습을 보면 문득 ‘우리 아이가 혹시 ADHD(주의력결핍과잉행동장애)가 아닐까’ 하고 걱정하는 경우가 있다. 2016년 미국 질병예방통제센터(CDC)가 실시한 ‘아동보건조사’ 결과에 따르면 2~17세 아동, 청소년 중 9.4%에 해당하는 610만명이 ADHD 증상을 앓고 있는 것으로 나타났고, 숫자는 매년 증가하고 있다. 문제는 ADHD가 다른 신경정신과 질환과는 달리 발병 여부를 규정하는 명확한 근거가 없고 아직 객관적 측정 방법이 없다는 것이다. 이런 이유로 ADHD 진단은 의료진의 관찰과 부모나 교사 등 보호자의 보고에 의존하고 있어서 오진 가능성도 높다. 미국 신시내티대 전자공학·컴퓨터과학과, 신시내티 아동병원 영상의학과, 소아과, 영국 페리네탈연구소 소아과학과 공동연구팀은 인공지능(AI)을 자기공명영상(MRI)을 결합시켜 ADHD 여부를 정확하게 진단할 수 있는 기술을 개발하고 결과를 의학분야 국제학술지 ‘영상의학 : 인공지능’ 12일자에 발표했다. 연구팀은 신경과학자들의 자율적 연구모임인 ‘뉴로뷰로’에서 제공하는 ‘ADHD-200 데이터세트’를 활용해 인공지능을 훈련시켰다. ADHD-200 데이터세트에는 청소년 973명의 기능성자기공명영상(fMRI) 정보와 ADHD 판정 연령과 현재 상태, 성별, 지능지수, 부모의 건강 상태 등 다양한 보건의료정보가 포함돼 있다. 이렇게 훈련된 AI는 MRI 촬영 즉시 ADHD 아동의 뇌인지 아닌지를 파악할 수 있다. 이번에 개발된 ADHD 진단 AI를 활용한 결과 인간 의사의 판단보다 우수한 80% 정도의 정확도로 ADHD 아동을 판별할 수 있다는 사실이 확인됐다. 리리 헤 신시내티아동병원 소아과 교수는 “해당 기술을 활용하면 ADHD 진단은 물론 미숙아들의 뇌를 측정해 성장하면서 나타날 수 있는 뇌신경학적 결함 여부 같은 다양한 신경학적 문제를 조기에 파악할 수 있을 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

지구상에 존재하는 동물 중 가장 큰 것은 무엇일까. 바로 대왕고래라고 불리는 ‘흰긴수염고래’다. 몸길이가 24~26m, 몸무게는 약 125t에 이른다. 그러나 모든 고래가 그렇게 큰 것은 아니다. 흰긴수염고래와는 달리 몸길이가 1.5m 정도에 불과한 고래도 있다. 이렇듯 고래의 몸집이 천차만별인 이유가 무엇인지 밝혀내는 것은 생물학자들에게 주어진 오랜 숙제였다. 이 같은 상황에서 미국, 덴마크, 그린란드, 스페인, 영국, 네덜란드 등 6개국 21개 연구기관의 생물학자, 물리학자, 수학자로 이뤄진 국제공동연구팀은 작은 쥐돌고래부터 거대한 흰긴수염고래까지 다양한 크기의 돌고래와 고래에게 멀티센서를 부착해 관찰한 결과 고래 몸 크기의 비밀을 풀어내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 13일자에 발표했다. 멀티센서는 고래의 움직임과 위치, 이동속도, 에너지 소모량, 주변 먹이밀도, 주변 소리까지 파악할 수 있게 해 주는 장치다. 연구팀은 먹이를 얻고자 사용하는 에너지와 실제 먹는 양을 고래의 에너지 효율로 정의하고 몸집과 비교한 결과 둘 사이에 밀접한 관계가 있다는 사실을 확인했다. 이빨을 갖고 있어서 물고기들을 사냥해야 하는 고래에 비해 크릴새우를 진공청소기처럼 빨아들여 먹는 흰긴수염고래 같은 고래들이 몸집이 크다는 것이다. 쉽게 말하면 먹이 사냥에 이빨을 사용하는 고래들의 에너지 효율이 낮아 몸집이 커지지 못했다는 것이다. 한편 미국 미시간대 고생물학박물관, 이집트 자연보호국, 사우디아라비아 지질조사국 공동연구팀은 유네스코가 지정한 이집트 서부 와디알히탄 유적지구에서 2007년 발굴한 3500만년 전 고래 화석을 분석한 결과 고래는 꼬리가 아닌 발을 사용해서 수영한 흔적을 찾아냈다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 12일자에 실렸다. 연구팀에 따르면 4100만~4700만년 전까지만 해도 꼬리가 아닌 발을 사용해 수영했었지만 3700만년 전부터는 꼬리도 함께 사용하다가 이후에 발이 완전히 퇴화해 지금처럼 꼬리로만 수영하게 됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

12월의 시작과 함께 전국을 꽁꽁 얼리는 ‘냉장고 추위’가 일주일 가까이 이어졌습니다. 올겨울 최강 추위가 물러가자 이번에는 미세먼지가 공습해왔습니다. 추위가 풀리면서 대기정체로 인해 국내 발생 미세먼지에 중국을 비롯한 국외 발생 미세먼지까지 더해진 것입니다. 태풍도 잦고 강수량도 많았던 올가을에는 예년보다 미세먼지 발생이 적었습니다. 그렇지만 이번 겨울은 추위와 대기정체로 인한 미세먼지 공습이 번갈아 찾아오는 ‘삼한사미’(사흘은 춥고 나흘은 미세먼지) 현상이 잦아질 것으로 보입니다. ●온난화로 바람 줄어… 올겨울도 ‘삼한사미’ 바람은 고위도와 저위도의 기압차로 생겨납니다. 최근 지구 온난화에 따라 고위도와 저위도 간 기압차가 줄면서 바람도 감소합니다. 결국 대기정체 현상이 잦아져 고농도 미세먼지가 발생하는 날이 늘어날 수밖에 없다는 말입니다. ●장시간 노출땐 우울증·조현병 등 정신질환 사실 많은 사람들이 미세먼지에 주목하는 이유는 건강과 직결되기 때문입니다. 초미세먼지와 같은 대기오염물질은 사망률을 높일 뿐만 아니라 장시간 노출될 경우 우울증, 조현병, 성격장애 등 정신질환을 앓게 될 가능성이 급격히 높아진다는 연구 결과들도 있습니다. 의학분야 국제학술지 ‘전미 심장학회지’는 지난 10일자에 초미세먼지가 미국 환경청(EPA)이 정한 국가대기질기준치(NAAQS)를 초과하는 지역에 사는 심장이식 환자의 경우 기준치를 충족시키는 곳에 사는 환자보다 사망률이 평균 26% 높다는 연구결과를 실었습니다. 미국 클리블랜드대병원 해링턴 심장·동맥연구소, 켄트주립대 보건대, 미시건대 의대, 케이스 웨스턴 리저브대 심혈관연구소, 캐나다 토론토대 보건대, 중국 북경대 보건대 공동연구팀이 주도했습니다. NAAQS에 따르면 PM2.5는 연간 평균 12.0㎍/㎥, 하루 평균 35㎍/㎥ 이하를 기준치로 삼고 있습니다. 국립환경과학원이 펴낸 ‘2018 대기환경연보’에 따르면 지난해 우리나라의 PM2.5 연간 평균 농도는 NAAQS 기준보다 2배가량 높은 23㎍/㎥로 나타났습니다. ●대기오염에 체내 염증… 심장이식 생존율 낮춰 미국에서는 매년 2000건 이상의 심장이식 수술이 시행되고 있습니다. 의학의 발전에도 불구하고 수술 후 11년 뒤 생존율은 50%에 불과한 것으로 알려져 있습니다. 연구팀은 심장병이나 심부전 환자들의 사망률을 높이는 요인 중 하나인 대기오염이 심장이식 환자들에게 미치는 영향에 주목했습니다. 타인의 장기를 이식받은 사람들은 면역억제제를 투여받기 때문에 감염에 취약한 상태인데 대기오염이 체내 염증반응을 일으켜 생존율을 낮출 수 있다는 것입니다. 이에 연구팀은 2004~2015년에 심장이식 수술을 받은 18세 이상 성인 2만 1800명을 대상으로 거주지 우편번호를 분석해 평소 대기오염 노출 수준과 수술 이후 생존기간을 분석했습니다. 그 결과 연간 PM2.5 농도가 NAAQS 기준을 초과하는 지역에 사는 심장이식 환자들의 23.9%가 4.8년 이내에 사망한 것으로 확인됐습니다. 또 PM2.5가 기준치보다 10㎍/㎥ 늘어나면 감염으로 인한 사망 위험은 26% 증가하는 것으로도 확인됐습니다. 환경문제는 일방의 노력만으로 해결될 수는 없다고들 합니다. 모두 머리를 맞대고 고민하고 노력해 사계절 내내 미세먼지 걱정 없이 맑은 공기를 마실 수 있는 때가 빨리 왔으면 싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

스위스 로잔연방공과대(EPFL) 시스템생물학·유전학연구실, 연방 바이오인포매틱스 연구소, 로잔대 복잡계유전학연구그룹 공동연구팀은 ‘세포 속 공장’이라고 불리는 미토콘드리아의 DNA가 생명체의 신진대사 특성을 결정짓는 중요한 요소라고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 10일자에 실렸다. DNA가 생물체의 외형을 결정짓는 중요한 요소라는 것은 알려져 있었지만 미토콘드리아 DNA 역할에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았었다. 이에 연구팀은 초파리의 미토콘드리아 DNA 염기서열 분석을 실시한 결과 다양한 질병과 특성이 미토콘드리아 DNA의 미세한 변화에 따라 달라지는 것을 확인했다. 연구팀은 실제로 초파리의 미토콘드리아 게놈 일부를 교체해 이전보다 음식을 많이 섭취하거나 다른 식습관을 갖도록 하는 데 성공했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구 온난화의 원인물질로 잘 알려진 이산화탄소를 곧바로 휘발유로 바꿀 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발해 주목받고 있다. 한국화학연구원 탄소자원화연구소 연구팀은 이산화탄소를 휘발유로 직접 전환하는 반응 메커니즘을 밝혀내고 휘발유 전환에 반드시 필요한 촉매를 만드는데 성공했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘이산화탄소 활용 저널’ 12월호에 실렸다. 기존에도 이산화탄소를 휘발유로 전환시키는 기술은 있었지만 800도라는 고온에서 진행해야 하고 두 단계를 거쳐야 하는 간접전환 방식이기 때문에 생산단가가 높아질 수 밖에 없다는 단점이 있었다. 이 때문에 많은 연구자들이 두 단계를 거쳐야 하는 간접전환 방식을 단일 공정으로 통합한 직접전환 방식으로 바꾸려는 시도를 해왔다. 문제는 직접전환 방식의 정확한 반응 메커니즘이 밝혀지지 않아 휘발유 전환 효율이 일정치 않다는 것이었다. 연구팀은 계산화학 방법을 활용해 직접전환 반응에 사용되는 철-구리-칼륨 촉매의 성분별 역할을 규명하고 이를 바탕으로 전환효율을 극대화할 수 있는 촉매를 예측해냈다. 연구팀은 구리가 이산화탄소를 일산화탄소와 산소로 쪼개면 산소는 철과 결합하고 칼륨은 일산화탄소끼리 연쇄적으로 결합시켜 휘발유로 바뀌는 반응을 촉진시킨다는 것을 알아낸 것이다. 이런 메커니즘을 바탕으로 철 촉매에 들어가는 구리와 칼륨의 적절한 양을 알아내고 최적화된 촉매를 만들어 냈다. 이번에 개발된 촉매는 이산화탄소를 휘발유로 바꾸는 전환효율을 20%로 유지할 수 있다는 것을 연구팀은 확인했다. 더군다나 직접전환 공정은 800도 고온에서 이뤄지지만 이번에 개발한 촉매를 사용하는 간접전환 공정은 300도라는 상대적 저온에서도 반응을 진행할 수 있어 생산비용을 낮출 수 있게 됐다. 전기원 화학연구원 박사는 “이번에 개발한 기술을 활용하면 현재 사용되고 있는 간접전환 방식보다 휘발유 생산효율을 높일 수 있을 것”이라며 “실제 상용화가 가능한 전환효율 40%를 달성할 수 있는 기술과 생산 플랜트 규모로 확대하는 연구를 진행할 계획”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

외로이 떠있는 일엽편주(一葉片舟) 같은 얼음 위에 위태로이 서 있는 북극곰의 모습은 지구온난화로 인한 위기를 보여주는 대표적인 이미지가 됐다. 이처럼 북극 바다에 떠다니는 얼음인 북극해빙이 점점 줄어들고 있다. 해빙이 줄어들면 햇빛 반사량이 적어지면 지구가 점점 뜨거워지고 그럴수록 해빙은 더 많이 녹게 된다. 한·미 공동연구진이 북극해빙이 녹는 속도를 빠르게 만드는 원인을 분석해냈다. 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학부, 미국항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터 기후·방사선연구소, 글로벌 모델링·흡수연구부 공동연구팀은 북극 해빙이 녹고 어는데 영향을 주는 대기 순환 시스템을 분석한 결과 기후변화에 따라 달라진 대기순환양상이 북극해빙에 주는 영향이 점점 커지고 있다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 기후분야 국제학술지 ‘크라이오스피어’에 실렸다. 보통 대기순환은 기압차로 인해 발생한다. 지금까지는 북극 대기순환에서 찬 공기 소용돌이가 강약을 반복하는 북극진동을 주로 관찰해왔는데 연구팀은 날짜변경선을 기준으로 북극의 동쪽과 서쪽에서 고기압과 저기압 순환이 번갈아 생기는 북극쌍극자 진동 현상에 주목했다. 실제로 북극쌍극자 진동이 서쪽에 고기압, 동쪽에 저기압 순환이 위치한 음(-)의 상태가 되면 북극을 관통하는 북극횡단해류가 강해지는데 이렇게 되면 북극해빙이 더 많이 녹게 되는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 인공위성 관측자료와 이를 재분석한 자료를 바탕으로 기후변화가 뚜렷해지기 시작한 1990년대 중반을 기준으로 1982~1997년, 1998~2017년 기간으로 나눠 북극해빙 면적과 북극 쌍극자 간 상관관계를 분석했다. 그 결과 최근들어 북극 쌍극자의 공간양상이 바뀌었으며 북극횡단해류를 더 강하게 만든다는 사실을 밝혀냈다. 또 북극쌍극자에 의해 해빙이 감소하면 해당 지역에서 햇빛반사율이 감소하면서 해빙감소가 가속화되는 ‘얼음-알베도 피드백’ 과정이 강해진다. 또 이번 연구를 통해 기후변화 주원인은 태평양십년주기변동(PDO) 현상에 의한 대기순환 때문이라는 것도 밝혀냈다. POD는 태평양 해수면 온도가 약 10년 주기로 변동하는 현상이다. 이명인 UNIST 교수는 “이번 연구는 북극대기순환에서 주로 고려됐던 북극진동 이외에 북극쌍극자 현상도 중요하다는 것을 보여줬다는데 의미가 크다”라며 “이번에 규명한 결과를 활용하면 향후 북극 해빙의 크기 예측력을 높이고 폭염이나 꽃샘추위 등 북극해빙으로 인한 계절변동 연구에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 가장 저렴한 재료인 흑연으로 세상에서 가장 얇은 다이아몬드를 만드는 데 성공했다. 얇은 다이아몬드 박막은 반도체 소자는 물론 전기, 화학, 기계 분야에서 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대된다. 기초과학연구원(IBS) 다차원탄소재료연구단, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 신소재공학부, 화학과 공동연구팀은 간단한 화학공정만으로도 흑연의 한 층을 얇게 벗겨 낸 그래핀을 다이아몬드 박막으로 변환시키는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 11월 10일자에 실렸다. 다이아몬드는 열전도성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하지만 전기가 통하지 않고 그래핀처럼 쉽게 휘어지지 않는다. 이 때문에 많은 연구자들이 다이아몬드를 그래핀처럼 평면 구조로 만들려는 시도를 해 왔다. 연구팀은 구리니켈 합금기판 위에 2층의 그래핀을 만든 다음 불소 기체를 주입하는 비교적 간단한 방법으로 필름 형태의 초박형 다이아몬드를 만드는 데 성공했다. ‘F다이아메인’으로 이름 붙여진 이번 초박형 다이아몬드의 두께는 0.5㎚(나노미터)에 불과하다. 로드니 루오프(UNIST 자연과학부 특훈교수) IBS 단장은 “이번 연구 결과는 다이아몬드의 우수한 물성을 다양한 산업 분야에서 활용할 길을 열었다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr