20세기 산업사회를 구축하게 만든 석유는 고갈 가능성이 점점 커지고 있으며 환경 오염의 주범으로 꼽히고 있다. 특히 석유 정제과정에서 다량으로 발생하는 황 폐기물은 산소와 결합해 황산화물을 만들고 대기 중 수분과 결합해 산성비의 원인이 되기도 한다. 전 세계적으로도 황의 대부분은 폐기물로 축적되고 있으며 처리 방법이 마땅치않아 많은 나라들이 골머리를 앓고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 탄소융합소재연구센터 연구진이 이런 골칫거리인 황 폐기물을 이용해 꿈의 신소재 그래핀을 제조하는 공정을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 소재분야 국제학술지 ‘컴포짓 파트 B: 공학’(Composites Part B : Engineering)에 실렸다. 한국도 대부분의 황 폐기물을 중국으로 수출하고 있지만 중국의 정유산업도 고도화되면서 자체적으로 나오는 황 폐기물 처리 문제 때문에 우리가 수출할 수 있는 양도 줄어들 가능성이 높다. 이런 가운데 연구진은 꿈의 신소재 그래핀이 흑연을 산화시킨 다음 다시 환원시켜 만들 수 있다는 점에 착안했다. 흑연 환원을 위해 필요한 물질인 환원제로 150도 이상의 온도에서 녹은 황이 매우 효과적이라는 사실을 밝혀낸 것이다. 연구팀은 별도의 환원제 업싱 황만을 환원제로 사용해 산화된 흑연을 녹은 황에 넣어 황이 도핑된 환원 그래핀을 만드는데 성공했다. 그래핀을 만들고 남은 황은 재사용이 가능하고 다시 회수할 수 있다는 장점도 갖고 있다.더군다나 연구팀이 개발한 환원 그래핀은 중금속 흡착 능력이 우수하다는 것도 확인됐다. 실제로 수용액 상태에서 중금속인 수은 이온을 94% 이상 흡착해 제거할 수 있고 복합소재 제조시 기존 소재보다 150% 이상 강도가 향상됐으며 소재 제조시 발생하는 유해가스 차단도 95% 이상 높아졌다. 연구팀은 이번에 개발된 황 환원 그래핀은 수은을 포함한 중금속 제거 필터, 자동차나 항공용 부품소재, 전자기기 부품, 에너지 저장용 배터리 제품을 개발할 때 이용될 수 있을 것이라고 기대했다. 유남호 KIST 박사는 “이번 연구결과는 쓸모없는 폐기물은 황을 유용하게 활용할 수 있을 뿐만 아니라 황의 고유한 특성을 이용해 고부가가치의 새로운 그래핀 소재를 만들 수 있는 방법을 제시했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 페로브스카이트 태양전지의 효율과 안정성을 동시에 높이는 소재를 개발했다. 페로브스카이트 태양전지는 효율이 높으면서도 제조 비용이 저렴해 ‘차세대 태양전지’로 불린다. 석상일 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수팀은 “새로운 조성의 광흡수층 소재를 제작, 유·무기 하이브리드 페로브스카이트 전지에 적용한 결과 23.7%의 효율을 얻었다”고 8일 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. 태양전지의 핵심 소재는 태양빛을 직접 흡수해 전자를 생산하는 ‘광활성층’이다. 이와 함께 빛을 전기로 바꾸는 효율뿐 아니라 광활성층의 내구성도 중요한 요인이다. 페로브스카이트 태양전지에서는 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 물질을 광활성층으로 쓰는데, 빛 전환 효율을 높이는 것과 함께 이 부분의 내구성을 높이는 게 상용화를 위한 과제로 남아 있었다. 광활성층의 효율은 ‘밴드 갭’에 의해 결정된다. 밴드 갭이 좁을수록 태양광 중 흡수 가능한 파장대가 넓어지므로, 효율을 높이려면 페로브스카이트 물질의 밴드 갭을 좁히는 게 중요하다. 그러나 지금껏 광활성층에 넣어주던 메틸암모늄이나 브롬(Br) 같은 물질은 오히려 밴드 갭을 넓혔다. 메틸암모늄의 경우 광활성층의 내구성도 낮춘다. 연구진은 브롬과 메틸암모늄을 대신 2가 양이온(메틸렌다이암모늄)을 첨가했다. 새 첨가물은 결정구조를 안정하게 하면서 효율도 유지했다. 2가 양이온을 첨가한 페로브스카이트 전지의 효율은 23.7%였다. 태양광을 아래서 600시간 연속으로 작동한 뒤에도 효율은 초기의 90% 이상을 유지했다. UNIST는 “무르고 쉽게 녹이 생기는 철에 다른 금속을 소량 첨가해 단단하고 녹슬지 않는 스테인리스 스틸을 만들 듯, 첨가물로 ‘페로브스카이트’의 단점을 잡는 기술”이라고 이번 연구 성과를 소개했다. 석 교수는 “현재 최적화한 전하 전달 소재를 추가로 개발했고 계면 결함 최소화 연구도 진행했다”면서 “이들을 조합하면 26% 이상의 효율 달성이 가능할 것”이라고 전망했다. 그는 또 “UNIST 창업기업인 ‘프론티어에너지솔루션’과 함께 대면적 모듈 기술을 접목해 페로브스카이트 태양전지를 상용화하는 연구를 이어갈 계획”이라고 밝혔다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

2000년대 초 업무차 미국에 간 적이 있습니다. 외국이 처음이라 신기한 것투성이었지만 영화나 드라마에서 봐왔던 것들이 사실이 아니었다는 점이 가장 놀라웠습니다. TV나 영화에서는 8등신의 미남, 미녀들뿐이었지만 길거리나 업무차 만난 사람들은 비만인 사람들이 대부분이었기 때문입니다. 실제로 미국 성인 3명 중 1명, 아동은 5명 중 1명이 비만이라고 합니다. 비만은 체내에 지방이 과다하게 쌓여 있는 상태를 말합니다. 비만이 문제가 되는 것은 고혈압, 당뇨, 지방간, 수면무호흡증, 퇴행성 관절염, 통풍은 물론 우울증의 원인이 되기도 하고 대장암이나 췌장암, 유방암, 전립선암 발병 가능성도 높입니다. 세계보건기구(WHO)가 “비만은 21세기 인류가 극복해야 할 중요한 질병”으로 규정한 이유입니다. 과학계에서는 성인 비만보다 아동 비만을 더 심각하게 보고 있습니다. 아동 비만이 성인 비만으로 이어지기 쉽기 때문이지요. 한국의 아동, 청소년 비만율도 점점 높아지고 있다고 합니다. 학업에 시달리면서 운동량은 물론 과일, 채소 섭취가 줄어들고 간단하게 한끼를 해결할 수 있는 패스트푸드 섭취가 늘고 있기 때문입니다. 또 “어려서 찐 살은 키로 간다”는 잘못된 생각도 한몫을 하고 있습니다. 최근 미국 라스베이거스에서 열리고 있는 ‘2019 비만 콘퍼런스’ 때문인지 이번 주는 아동 비만과 관련한 연구들이 많이 발표됐습니다. 우선 미국 버팔로대 의대 연구팀이 엄마와 아이의 친밀도가 초등학교 2학년 때까지 나타날 수 있는 소아비만 가능성을 좌우한다는 연구결과를 의학분야 국제학술지 ‘비만’ 5일자에 발표했습니다. 연구팀은 생후 1개월부터 9세까지 아동이 있는 172가구를 대상으로 아이의 체중과 체질량지수(BMI)를 확인하고 부모의 양육태도, 생활습관, 식습관 등을 분석했습니다. 그 결과 부모, 특히 엄마와 대화를 많이 하고 친밀도가 높은 가정의 아이들은 그렇지 않은 가정의 아이들보다 체질량지수가 정상인 경우가 월등히 높은 것으로 조사됐습니다. 엄마가 스트레스에 민감하고 아이와 소통을 잘하지 않는 가정에서는 아이들이 패스트푸드에 의존하는 경향이 강한 것으로 나타나기도 했습니다. 또 미국 오클라호마대 보건과학센터, 오하이오대 의대 공동연구팀은 아이가 하나인 외동 가정보다는 아이가 둘 이상인 가정의 식습관이나 건강지수가 더 높다는 연구결과를 ‘영양교육과 행동’ 6일 자에 실었습니다. 연구팀은 5~8세까지 아이가 있는 74가구를 대상으로 ‘건강한 식사 지표’(HEI) 조사를 실시했습니다. 그 결과 외동 가정의 아동이 그렇지 않은 가구의 아이보다 편식이 심하고 비만인 경우가 훨씬 높은 것으로 나타났습니다. 연구를 이끈 첼시 크레흐트 오클라호마대 박사는 “건강한 식습관은 학교나 친구들과의 관계에서보다는 가정에서 만들어지는 경향이 크다는 것을 확인했다”라고 말했습니다. 예전 ‘밥상머리 교육’이라 해서 가족들이 모두 함께 식사를 하면서 인성, 예절 교육뿐만 아니라 건강한 식습관을 배웠습니다. 그렇지만 요즘은 맞벌이 가정이 늘고 아이들도 여기저기 학원 다니느라 바쁘다 보니 가족이 한자리에서 식사하는 경우가 많이 줄었습니다. 바쁘더라도 일주일에 2~3일 정도는 온 가족이 함께 식사를 하는 것이 가족 간 친밀감을 높이고 비만까지 막을 수 있는 좋은 해결책 아닐까요. edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 폐암과 전립선암 세포의 성장을 원천 차단할 수 있는 신종 항암물질을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 화학키노믹스센터 연구진은 암 세포의 에너지 확보와 생성과정을 교란시켜 암세포 성장을 차단하고 암을 치료할 수 있는 새로운 화학물질을 찾아냈다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘의약화학’(Journal of Medicinal Chemistry)에 실렸다. 암세포는 성장이나 분열속도가 정상세포보다 빠른데 이는 에너지 생성 과정도 다르기 때문이다. 암세포는 생체 내에서 포도당이 연소돼 에너지로 변할 때 만들어지는 피루브산을 세포 소기관인 미토콘드리아로 보내는 것이 아니라 다시 젖산염으로 변환해 에너지를 생산해 소비한다. 연구팀은 암 세포의 이런 특징에 착안해 암세포만 선택적으로 공격할 수 있는 물질을 만들어 냈다. 연구팀은 암세포가 피루브산을 사용하는 것을 막기 위해 ‘피루브산 탈수소효소 키나아제’(PDHK)라는 효소 활동을 억제하는 물질을 찾아냈다. 이 효소는 위암, 피부암, 폐암 등 다양한 암세포에서 과다하게 발현되는 것으로 알려져 있다. 연구팀이 발굴한 효소 억제 물질은 기존의 PDHK 저해제보다 특히 폐암과 전립선암 세포 성장을 차단해 암세포 사멸효과가 뛰어난 것으로 확인됐다. 더군다나 암세포의 미토콘드리아 기능을 저해함으로써 에너지 생성도 막아 정상세포에는 영향을 미치지 않고 암세포만 제거할 수 있는 것으로 확인했다. 이 때문에 기존 항암제와 함께 사용할 경우 폐암 세포의 성장을 막고 사멸까지 유도할 수 있을 것으로 보인다. 심태보 KIST 박사는 “이번 연구는 아직 독성연구가 되지 않은 기초연구단계이기는 하지만 안전성이 확인될 경우 암 뿐만 아니라 당뇨 같이 PDHK 때문에 발생하는 질환들의 치료제로도 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이산화탄소·온실가스 배출 플라스틱의 4~5배 알루미늄 캔 68%가 재활용… 22배 자원순환 佛 다논, 2025년까지 생수병 절반 캔으로 활용 코카콜라·펩시 캔 공급 업체도 제조라인 증설플라스틱이 지구촌을 급습한 지 오래다. 태평양에 프랑스 3배 크기의 플라스틱 섬이 생겨났다거나 인도양이나 카리브해 등에서 이런 섬들이 떠다닌다는 외신 보도도 종종 나온다. 청정의 대명사 같은 북극에 내린 눈에서도 미세 플라스틱이 다량 검출됐다. 지난해 4월 스페인 남부 무르시아 해변에 떠밀려 온 향고래의 뱃속에서 플라스틱이 29㎏이나 나왔다. 전 세계가 플라스틱 홍역을 앓고 있다. 이 때문에 알루미늄이 대안으로 주목받고 있다. 플라스틱(PET) 물병을 많이 사용하는 생수업계가 재활용 가능성이 높은 알루미늄 캔을 눈여겨보고 있다. 4일 영국의 플라스틱 오염 문제를 추적하는 엘런맥아더재단에 따르면 세계적으로 플라스틱 포장재는 14%만 재활용을 위해 수거된다. 플라스틱 물병은 55%가량 수거되지만 이 가운데 80%는 카페트 등으로 재활용된 뒤 매립된다. 과연 알루미늄은 플라스틱 물병의 대안이 될 수 있을까. 로이터통신은 ‘에비앙’으로 유명한 프랑스의 대표 식음료 기업 다논이 영국과 폴란드, 덴마크에 공급되는 플라스틱 물병을 알루미늄 캔으로 대체하기로 했다고 밝혔다. 다논은 매년 40만t의 플라스틱을 사용하는데, 2025년까지 생수병의 50%를 재활용한 캔을 재료로 사용할 계획이다. 장기적으로 에비앙은 100% 재활용 재료로 병을 생산해 공급할 계획이다. 이런 변화는 코카콜라와 펩시, 네슬레가 플라스틱 생수병 남용에 따른 대중의 분노를 달래고자 생수 제품을 캔 형태로 공급하기로 한 것과 같은 맥락이다. 알루미늄 캔이 바다를 떠다니지는 않을지 몰라도 ‘환경 비용’은 만만치 않다. 캔 하나를 생산할 때 플라스틱 물병 2배에 해당하는 이산화탄소를 대기에 배출하기 때문이다. 영국의 비영리 컨설팅 재단인 ‘카본 트러스트’의 탄소 이력(상품이 생산될 때까지 직간접적으로 발생시킨 온실가스 총량) 담당 이사 마틴 배로는 “알루미늄 산업계는 그 생산물이 재활용이 가능하다는 사실을 (마케팅 등에) 활용할 것”이라면서도 “알루미늄은 엄청난 양의 전기를 사용하고 온실가스와 같은 물질도 많이 배출한다”고 지적했다. 예컨대 330㎖짜리 알루미늄 캔은 제조 과정에서 약 1300g의 이산화탄소를 배출하는데, 이는 자동차를 7~8㎞ 운행할 때 나오는 배출가스와 엇비슷하다. 같은 크기의 플라스틱 병은 330g에 불과하다. 알루미늄을 녹이는 과정에서 많은 에너지가 필요하기 때문에 생산 단계에서 탄소 배출량이 훨씬 많다. EPA 조사에 따르면 알루미늄 캔은 t당 이산화탄소 11.09t을 배출하는 반면 플라스틱 물병은 t당 2.2t의 온실가스가 나온다.●EU, 2021년까지 빨대 등 10개 품목 금지 그럼에도 알루미늄 캔의 재활용률이 플라스틱 물병보다 훨씬 높다. 미국 환경보호청(EPA)에 따르면 알루미늄 캔은 68%가 재활용되지만 플라스틱 물병은 3%에 그친다. 유명 국제학술지 ‘사이언스’의 자매지 ‘사이언스 어드밴시스’에 따르면 2015년 전 세계에서 생산된 플라스틱은 3억 8000만t에 이른다. 약 55%가 폐기됐고 25%는 소각 처리됐다. 20%만 재활용됐다. 이는 생산된 플라스틱이 우리 눈에 안 보인다면 땅에 매립되거나 전 세계 바다를 돌아다니게 된다는 것을 의미한다. 1950년부터 2015년까지 생산된 83억t의 플라스틱 가운데 재활용된 비율은 6%가 채 안 된다. 시장조사기관 ‘유로모니터 인터내셔널’에 따르면 세계적으로 플라스틱 물병은 1분에 약 100만개가 팔려 나간다. 버려져 보기 흉한 플라스틱 덩어리가 대중의 분노를 자극하기도 한다. 이런 이유로 유럽연합(EU)은 2021년까지 빨대와 포크, 나이프 등 10개 품목에 대한 1회용 플라스틱 제품 사용을 금지했다. 2030년까지 모든 플라스틱 포장재를 불법화할 것으로 예고했다. 전 세계가 ‘플라스틱과의 전쟁’을 선포하며 대체재 찾기에 나섰다. 그럼에도 190억 달러(약 22조 1000억원)의 시장 규모를 가진 생수업계가 알루미늄 캔으로 쉽게 갈아타지 못하는 이유는 무엇일까. ●알루미늄, 플라스틱보다 25~30% 비싸 가장 큰 이유는 경제성이다. 알루미늄은 플라스틱보다 훨씬 비싸다. 에너지 컨설팅 업체인 ‘우드 매킨지’의 애널리스트 유데이 파텔은 “알루미늄 캔의 원료 가격은 같은 분량이라면 플라스틱보다 25~30% 더 비싸다”고 말했다. 제조 공정을 알루미늄 캔으로 모두 바꾸면 음료 회사의 부담이 커진다. 비용 일부가 소비자들에게 전가되면서 플라스틱 제품과 비교하면 경쟁력이 떨어질 수밖에 없다. 펩시의 플라스틱 추방 담당 이사 시몬 로덴은 “알루미늄 도입의 가장 어려운 점은 제조 공정을 위한 기반 시설을 전부 바꿔야 하는 것”이라고 말했다. 소비자 편리성도 떨어진다. 기술이 발전하고 있지만 여전히 캔은 한 번 개봉되면 열린 채로 둬야 한다. 하지만 플라스틱 병은 다시 닫아 둘 수 있다. 플라스틱 생수는 다양한 크기로 팔 수 있지만 캔은 상대적으로 제한이 많다. 이런 요인들 때문에 생수 대기업들은 캔 사용을 주저한다. 코카콜라의 환경과 지속가능성 담당 이사인 브루스 카라스는 “캔 생수 제품에 대한 소비자들의 반응을 보고 싶다”고 말했다. 미국의 생수 브랜드 다사니는 올 하반기 일반 알루미늄 캔 생수와 뚜껑을 잠가 둘 수 있는 알루미늄 병 생수를 출시할 계획이다. 다른 대기업들은 생분해되거나 더 쉽게 재활용할 수 있는 새 물질을 찾고 있다. 생수업계가 플라스틱 병 사용을 줄이는 것을 방해하는 훼방꾼으로 맥주와 와인도 있다. 최근 맥주와 와인 회사들이 용기를 유리 병에서 캔으로 바꾸면서 캔 공급 부족 현상이 가속화되는 탓이다. 세계 최대 캔 제조회사인 볼은 수요에 맞추기 위한 생산 능력 확대로 몸살을 앓고 있다. 볼의 음료 포장사업부 캐슬린 피트르는 “오랫동안 보지 못한 성장 현상이다. 우리는 새로운 캔 제조라인을 서둘러 증설하고 있다”고 말했다. 볼은 코카콜라와 펩시에 캔을 공급한다. 볼은 “2021년 중반까지 4억~5억개의 캔의 추가 생산할 계획을 세웠다. 하지만 이는 생수 부문의 잠재적 성장을 고려하지 않은 것”이라고 밝혔다. 음료의 1%만 캔으로 바꾸거나 맥주와 플라스틱·유리 병입 생수를 알루미늄 캔으로 변경해도 240억개의 캔이 더 필요하다는 것을 의미한다고 이 회사는 밝혔다. 우드 매킨지의 파텔에 따르면 단 1%의 변경으로도 알루미늄 수요가 약 31만t 증가한다. 파텔은 “플라스틱 물병의 문제점을 끊임없이 이야기하면 알루미늄 캔 시장이 커질 수 있지만 이것이 진짜 트렌드가 되려면 3~4년은 지켜봐야 한다”고 말했다. 그렇다고 알루미늄 캔에 기회가 없는 것은 아니라는 진단도 있다. 펩시의 로덴 이사는 “운송과 포장, 창고에 머무는 시간 등이 모두 고려 대상”이라고 했다. 알루미늄 캔은 가볍고 공간 효율이 좋으며 유리보다 운송하기 쉽다. 열대지방에서 내용물을 차게 만들 때도 다른 포장재질의 음료에 비해 에너지가 덜 들어간다. 그는 “모든 단계를 광범위하게 고려하면 알루미늄이 실제로 온실가스를 그렇게 많이 생산하는 것은 아니다”라고 말했다. ●“소비자들 플라스틱 줄이기 역할 다 해야” 지구가 플라스틱에 오염되는 것은 물병 제조사의 책임을 넘어서는 문제다. 유로모니터너 인터내셔널의 포장재 연구 수석인 로즈마리 다우니는 “플라스틱 제품에 대해 사려 깊은 소비가 지구촌 모두의 의무가 됐다”면서 “소비자들은 플라스틱 쓰레기 발생 ‘제로’(0)를 위해 자신의 역할을 해야 한다. 기업과 정부도 쓰레기 관리와 재활용을 위한 기반시설 효율을 극대화해야 한다”고 했다. 이기철 선임기자 chuli@seoul.co.kr

㈜고바이오랩(대표 고광표)이 20만 원 상당의 ‘서울대유산균 베스트 상품으로 구성된 해피박스(1000개 한정수량)를 저렴한 금액에 구입 가능한 ‘렛츠기릿 해피박스’ 이벤트를 진행한다. 고바이오랩은 바쁜 일상에 지친 현대인과 자녀를 위해 올해 연말까지 바이오비옴 공식 쇼핑몰에서 서울대유산균 해피박스 이벤트를 진행한다고 5일 밝혔다. 바이오비옴 렛츠기릿 해피박스는 ‘M396’ 유산균을 비롯하여 SCI급 국제학술지 논문에 발표된 한국인 장내 존재 KBL 382 균주가 함유된 ‘NEW M382’와 ‘슬림 바이오틱스(28포)’, 유산균의 먹이가 되는 개별인정원료 프리바이오틱스 락추로스를 담은 ‘더리얼 신바이오틱스’, 동결건조 공법으로 영양소 파괴를 최소화한 유산균 간식 ‘생생 유산균 딸기’로 구성된 패키지 상품이다. 각 제품별로 부부, 부모님, 자녀 등 온 가족 대상 섭취가 가능해 연말 시즌 가족 모임과 크리스마스를 앞두고 실용적인 선물을 찾는 고객들로부터 좋은 반응을 얻을 것으로 기대를 모은다. 고바이오랩 관계자는 “바쁜 현대인의 지치고 힘든 장 건강을 위해 연말을 맞이하여 특별한 가격에 온 가족이 서울대유산균을 만날 수 있는 해피박스 이벤트를 준비했다”라며 “앞으로도 온 가족 고객 대상 맞춤형 혜택을 계속해서 제공하겠다”라고 말했다. 본 이벤트는 오직 바이오비옴몰에서만 구매할 수 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

지구를 뜨겁게 만드는 온실가스의 대부분은 이산화탄소이지만 지구온난화를 유발시키는 강력한 물질은 다름 아닌 메탄가스이다. 이산화탄소보다 공기 중 분포는 적지만 지구온난화 유발효과는 33배나 더 크다. 그렇지만 메탄가스는 메탄올 같은 유용한 화학물질로 바꿀 수 있기 때문에 많은 연구자들이 이에 관한 연구를 진행 중이다. 특히 화학적 물리적 변화보다 오염이 적은 생물학적 변화에 주목하고 있다. 한국인 연구자들이 메탄의 메탄올 전환에 있어서 환경오염을 최소화할 수 있는 생물학적 변환 메커니즘을 밝혀내 주목받고 있다. 미국 미시건 앤아버대 생화학과, 전북대 화학과 공동연구팀은 지구온난화 주범인 메탄가스를 유용한 화학물질인 메탄올로 변환시키는 미생물인 ‘메탄자화균’의 작동원리를 규명했다고 4일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 실렸다. 메탄자화균은 다른 미생물들과 달리 산소 유무에 상관없이 메탄가스만 먹고 자란다. 메탄자화균이 가진 메탄모노옥시게나제라는 물질이 메탄을 메탄올로 전환시키는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있지만 정확한 구조가 알려져 있지 않고 다양한 화학물질이 관여하고 있기 때문에 전체적인 메커니즘에 대해 정확히 알지 못했다. 연구팀은 메탄자화균에서 산화효소와 산화효소-저해효소가 결합된 복합체를 분리해 결정구조를 얻는데 성공했다. 이 결정구조를 바탕으로 X선 분석결과 메탄을 메탄올로 전환하는 대사 경로를 확인하는데 성공했다. 연구팀은 이번에 밝혀낸 메커니즘을 바탕으로 대사공학을 활용하면 메탄자화균을 이용해 바이오연료는 물론 다양한 종류의 고부가가치 화학소재를 만들어 낼 수 있을 것으로 전망했다. 이승재 전북대 화학과 교수는 “추가적으로 최소 8개 이상의 폴리펩타이드 결합이 관여하는 메탄의 메탄올 전환과정을 더 밝혀낼 계획”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1967년 독일 마르부르크와 프랑크푸르트에서는 발열, 구토, 장기출혈을 일으키고 감염 환자의 90% 가까이가 사망하는 일이 있었다. 연구자들은 당시 감염자들에게서 분리한 바이러스를 ‘마버그 바이러스’라고 이름을 붙였다. 마버그 바이러스 출혈열 환자가 발생한지 10년 뒤인 1976년 아프리카 자이르에서도 비슷한 증상을 보이는 환자들이 나타났다. 318명의 환자 중 280명이 사망해 치사율 88%를 기록한 이 질병 때문에 전 세계 보건당국은 바짝 긴장했다. 1년 가까이 인근 지역에서 환자들을 발생시키다가 별다른 의료조치 없이 갑자기 사라져 버렸다. 이후 1990년대 중반까지는 환자가 거의 발생하지 않다가 조금씩 늘기 시작해 2014년 아프리카 기니에서 대규모 환자가 발생한 다음 인근 국가로 확산되면서 서아프리카 지역을 초토화시켰다. 바로 ‘에볼라 바이러스’이다. 에볼라 바이러스나 마버그 바이러스 모두 필로바이러스의 일종이다. 필로바이러스는 선형으로 생겨셔 양 끝이 갈고리처럼 휘어져 있고 복제능력이 없는 단일 RNA 가닥으로 돼 있고 병원성이 강해 쉽게 전염시키고 감염자를 죽음에 이르게 한다. 실제로 에볼라 바이러스와 마버그 바이러스에 대한 백신을 개발하려는 시도들은 있지만 아직 성공하지는 못한 상태이다.이 같은 상황에서 인도 타타 기초연구소 국립생명과학센터, 사스트라대 화학·생명공학부, 매니팔 고등과학대, 우한 바이러스연구소 응급감염학과, 미국 국립 군의관의대 미생물학·면역학과, 싱가포르 듀크-싱가포르 국립의대 응급감염학과, 싱가포르국립대 통합과학기술대학원 공동연구팀은 에볼라 바이러스와 마버그 바이러스를 포함한 다양한 필로 바이러스의 숙주는 다름 아닌 박쥐라고 2일 밝혔다. 연구팀은 또 박쥐와 가까이에서 생활하는 인도 북동부 사람들은 여러 종류의 필로 바이러스에 대한 항체를 갖고 있다는 사실도 확인했다. 이번 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 열대희귀질병’(PLOS Neglected Tropical Diseases) 1일자에 실렸다. 아프리카나 아시아 지역에서는 최소 167개 종의 박쥐들이 사냥돼 소비되고 있다. 특히 인도 북서부 나갈랜드주에서는 여러 부족들이 여전히 박쥐를 음식이나 전통의학 재료로 사용하고 있다. 연구팀은 2017년에 나갈랜드주 지역에서 주로 잡혀서 쓰이는 새벽박쥐속에 속하는 동굴꽃꿀박쥐 16마리, 데스마레 과일박쥐 30마리에게서 신장, 폐, 비장과 혈액을 채취했다. 또 박쥐사냥? 85명의 혈청도 확보해 정밀 분석했다. 실험 결과 박쥐들에게서는 에볼라 출혈열을 일으키는 에볼라 바이러스, 분디부교 바이러스, 수단 바이러스 뿐만 아니라 멘글라 바이러스, 마버그 바이러스 등 필로 바이러스를 갖고 있는 것이 확인됐다. 또 이들 박쥐를 사냥하는 사람들의 5.9% 정도에서는 필로 바이러스 항체가 발견돼기도 했다.이번 연구를 주도한 이안 멘델홀 듀크-싱가포르 국립의대 수석연구원은 “에볼라 바이러스나 마버그 바이러스로 인한 전염병이 발생하지 않았던 지역의 박쥐종에서도 이들 바이러스가 발견된 것은 이례적”이라며 “이번 연구는 아직 발생하지는 않았더라도 인수감염 가능성이 있는 바이러스를 갖고 있는 숙주에 대해서는 철저히 감시해 차단할 필요가 있음을 보여주고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

추상표현주의 대표 화가이자 미국을 서양 미술의 중심지로 올려놓은 것으로 평가받는 잭슨 폴록(1912~1956). 44세라는 짧은 삶을 살았던 폴록은 커다란 캔버스를 바닥에 놓고 그림 속에 들어가 물감을 붓거나 떨어뜨리는 등의 방식으로 작품을 제작하는 ‘액션페인팅’ 기법을 만들어 그림을 그린 것으로 유명하다. 물리학자들이 폴록의 액션페인팅 기법이 어떻게 놀라운 작품을 만들어 낼 수 있게 했는지에 대한 유체역학적 분석을 내놔 주목받고 있다. 멕시코 국립자치대학 재료분석연구소, 미학연구소, 미국 캘리포니아 리버사이드대(UC리버사이드) 기계공학과, 브라운대 공대 공동연구팀은 폴록이 붓을 사용하지 않고 캔버스에 페인트를 부어 그림을 만들어 낸 것은 유체역학의 고전적인 현상을 응용한 것이라고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 10월 31일자에 실렸다.폴록은 아메리카 원주민들이 모래 그림을 그리는 것을 응용해 한 손에 물감 통을 들고 한 손에는 막대기나 팔레트나이프를 이용해 재빨리 물감을 튀기며 캔버스를 오가며 작품을 만들었다. 그저 혼돈스러운 장난으로 취급한 사람들도 있었지만 1956년 타임지에서는 19세기 말 영국을 충격에 빠뜨린 연쇄살인범 ‘살인마 잭’(Jack the Ripper)을 흉내내 ‘추락자 잭’(Jack the Dripper)이라고 부르며 현대 미국에서 가장 영향력 있는 화가라고 평가하기도 했다. 연구팀은 폴록의 작업 과정을 녹화한 비디오를 이용해 폴록이 얼마나 빨리 움직였으며 캔버스와 물감통의 거리, 팔레트나이프를 움직이는 속도 등을 정밀분석했다. 이와 함께 다양한 높이에 물감 낙하 장치를 설치한 다음 캔버스가 움직이는 속도도 다르게 하면서 폴록처럼 캔버스에 물감을 떨어뜨리는 실험을 했다.그 결과 폴록의 작업 과정은 유체역학에서 코일링 불안전성(coiling instability)이라고 불리는 현상을 피하려는 동작으로 이뤄져 있다는 사실을 확인했다. 코일링 불안정성은 물감이나 벌꿀처럼 점성이 있는 유체가 표면에 부어졌을 때 동그랗게 말리는 컬(curl)이나 돼지꼬리처럼 고리형태(coil)를 형성하는 현상이다. 꿀을 숟가락으로 뜬 뒤 접시에 떨어뜨려보면 길게 늘어나면서 돌돌 말려 쌓이는 것이 코일링 불안정성 현상이라고 볼 수 있다. 유체역학 관점에서 유체가 낙하할 때는 물방울이 만들어지면서 표면에 떨어지는데 폴락은 캔버스에 물방울 형태가 형성되거나 물감이 뭉치는 것을 막고 물감이 길게 늘어나도록 했다. 연구팀에 따르면 폴록은 물감을 캔버스에 부을 때 코일링 불안정성이 발생하지 않도록 적당한 높이와 충분히 빠른 속도로 캔버스를 이동하면서 캔버스나이프를 움직였음을 발견했다고 밝혔다. 로베르토 제닛 멕시코 국립자치대학 교수(유체역학)는 “폴록은 다른 화가들과 마찬가지로 자신의 작품과 창작기법을 완성하기 위해 오랜 실험 과정을 거쳤다고 알려져 있다”라고 말했다. 제닛 교수는 “이번 분석을 통해 폴록이 물리학을 알고 있었던 그렇지 않던 간에 오랜 실험 끝에 얻어낸 그림 그릴 때 움직임과 페인트를 붓는 과정은 유체역학에서 알려진 고전적 현상을 응용한 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2000년 세계보건기구(WHO)는 미국에서 홍역이 완전하게 사라졌음을 선언했다. 그런데 2017년부터 매년 홍역 환자가 늘더니 올해는 10월 기준으로 홍역 감염자가 1250명이 훌쩍 넘어 ‘판데믹’(대유행) 상태다. 후진국 질병으로 알려진 홍역이 유럽과 미국의 대도시를 중심으로 확산되는 것은 백신에 대한 ‘가짜뉴스’로 예방접종을 거부하는 사람들이 늘었기 때문이라고 보건 전문가들은 해석하고 있다. 이런 상황에서 백신 거부가 불러올 수 있는 치명적 결과를 연구한 두 편의 논문이 같은 날 발표돼 주목받고 있다. 하버드대 의대를 포함한 미국 연구기관 5곳과 네덜란드 에라스무스 의대, 핀란드 헬싱키대 의대 연구자로 구성된 국제공동연구팀은 홍역 백신 접종을 하지 않을 경우 인체는 ‘면역 기억상실증’에 걸려 다른 병원균들에 대한 면역력도 약해진다는 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 1일자에 발표했다. 영국 웰컴생어 연구소를 중심으로 한 독일, 싱가포르, 네덜란드, 스위스 공동연구팀도 백신을 맞지 않을 경우 홍역 바이러스가 인체의 면역세포를 상당부분 파괴해 인체 면역체계 전체를 붕괴시킬 수 있다는 연구 결과를 의학 분야 국제학술지 ‘사이언스 면역학’ 1일자에 실었다. 영국 주도 연구팀은 홍역 백신을 맞지 않은 4~17세의 아동, 청소년 77명의 혈액을 채취해 항체를 염기서열분석했다. 그 결과 백신 접종을 받지 않은 아이들은 예방주사를 맞은 아이들보다 항체 숫자가 현저히 적었다. 또 홍역을 앓았더라도 백신을 맞지 않았을 경우 자연 항체가 만들어지지 않았고 홍역에 한 번 걸렸다는 ‘면역 기억력’까지 파괴돼 홍역에 다시 걸릴 가능성이 높다는 것이 확인됐다. 미국 주도 연구팀도 홍역 예방 접종을 한 아이와 그렇지 않은 아이들을 대상으로 ‘바이스캔’이라는 도구로 항체 반응을 분석했다. 역시 예방주사를 맞지 않은 아이들은 홍역 치료 이후 2개월 뒤 항체가 최대 73% 사라졌고 홍역 이외 다른 바이러스나 박테리아에 대한 면역 기억력까지 손상됐다는 사실이 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

주혈흡충증은 우리에게 익숙하진 않지만 세계보건기구(WHO)가 말라리아 다음으로 중요하게 관리하고 있는 열대병이다. 전 세계적으로 2억명 정도가 감염돼 있으며 매년 약 20만명 이상의 사망자가 발생하는 것으로 알려져 있다. 병을 일으키는 흡충(기생충)은 민물달팽이 몸속에서 증식하다가 강이나 호수, 개울물에 배출돼 수영이나 목욕을 하는 사람의 피부를 뚫고 들어가 감염시킨다. 감염된 사람들은 고열과 계속되는 설사 등의 증세를 앓다가 심할 경우 사망하기도 한다. 시애틀 워싱턴대 등 7개 미국 대학과 미국지질조사국(USGS), 벨기에 왕립 자연과학연구소, 영국 런던 자연사박물관, 임페리얼 칼리지 런던대, 런던대, 세네갈 의생명연구센터, 해양혁신연구소 연구진으로 구성된 국제공동연구팀은 인공위성 사진과 드론으로 찍은 항공사진, 그리고 구글에서 제공하는 위성사진 서비스인 구글 어스를 이용하면 민물달팽이 서식지를 쉽게 파악해 주혈흡충증 발생을 근본적으로 없앨 수 있다고 31일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 10월 29일자에 실렸다. 연구팀은 1980년대 중반 이후 주혈흡충증 발생자가 가장 많이 나타난 세네갈 북서부 지역 16개 마을을 대상으로 2016년부터 2018년까지 2년 동안 민물달팽이의 분포를 정밀조사했다. 이를 바탕으로 인공위성과 드론 영상, 구글어스 지도를 비교한 결과 주혈흡충을 옮기는 민물달팽이들은 뿌리 없이 부유하는 식물에서 주로 산다는 것을 알게 됐다. 현재 연구팀은 인공지능(AI)으로 민물달팽이의 서식지가 되는 식물들을 좀더 정확하게 식별할 수 있는 기술을 추가 연구 중이다. edmondy@seoul.co.kr

진준오 영남대 의생명공학과 교수(제1저자)와 곽민석 부경대 화학과 교수(교신저자)가 우리 몸이 가진 면역세포의 항암작용을 높일 수 있는 핵산 복합물질을 개발했다. 부경대 김해주 박사과정, 한국기초과학지원연구원(KBSI) 허양훈 박사, 독일 아헨공과대학교 안드레아스 헤르만(Andreas Herrmann) 교수도 연구에 참여했다. 연구팀이 개발한 핵산 복합물질은 암세포를 인식할 수 있는 센서로 작용할 단백질 조각과 면역 세포를 자극할 핵산물질 등 생체분자를 활용한 복합물질을 합성한 것이다. 핵산은 뉴클레오티드라(nucleotides)는 단위체로 구성된 중합체로 DNA와 RNA라는 두 가지 유형이 있으며, 유전정보의 저장과 전달, 발현을 돕는 기능을 담당한다. 이 중 DNA는 유전정보를 저장해 다음 세대로 전달하는 유전물질로 잘 알려져 있지만, 서열 특이적인 결합 특성으로 인해 나노구조물의 구성단위 또는 약물전달체로의 활용 가능성도 주목받아 왔다. 이번에 연구팀은 구(球)형으로 자가조립되는 지질 DNA에 암세포 인식력을 높일 단백질 조각과 면역증강효과가 있는 DNA 조각을 탑재한 복합물질(INA, Immunotherapeutic nucleic acid)을 제작했다. 연구팀은 이번에 개발한 핵산 복합물질을 종양을 가진 생쥐 투여 실험을 통해 종양의 성장과 전이를 억제하는 것을 확인했다. 흑색종에 걸린 생쥐에 투여한 결과, 흑색종 특이적인 단백질 조각에 선택적으로 반응하는 면역세포가 증식하는 것과 면역활성을 의미하는 염증성 단백질(Cytokine)이 분비되는 것을 확인했다. 또한 생쥐의 흑색종 및 상피세포암종의 성장을 억제하는 것을 연구를 통해 확인했다. 최근 병원균 등 외부침입에 대비해 우리 몸이 선천적으로 가진 면역세포를 활성화해 암세포를 공격하는 면역항암 연구가 활발하다. 특히 정상세포가 아니라 암세포만을 선별적으로 공격할 수 있도록 하는 것이 면역항암 치료의 중요한 과제로 대두돼 이번 연구 성과가 그 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리사업 및 신진연구자지원 사업으로 수행했다. 연구 성과를 담은 논문은 약학 분야 국제학술지 <저널 오브 컨트롤드 릴리즈>(Journal of Controlled Release) 최신호(10월 19일자)에 실렸다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

‘자뻑’은 스스로 잘났다고 믿거나 스스로에게 반해 푹 빠져 있는 모습을 일컫는 속어이다. 심리학적으로 ‘나르시시즘’이나 ‘강한 자기애’ 정도로 해석될 수 있는 자뻑은 다른 사람을 배려하지 않고 잘난체 하는 모습을 연상시켜 부정적인 느낌을 주는 경우가 많다. 그런데 이런 자뻑이 스트레스를 줄이고 우울증을 막는데 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 영국 벨파스트 퀸즈대 심리학부, 탄력성·인지 융합연구실(InteRRaCt) 공동연구팀은 자기애적 성격을 가진 사람들은 외부 충격에 쉽게 흔들리지 않고 스트레스를 덜 받을 뿐만 아니라 우울증을 겪는 경우가 드물다는 연구결과를 심리학, 정신과학 분야 국제학술지 ‘성격과 개인차이’(Personality and Individual Differences)와 ‘유럽 정신과학회지’ 29일자에 각각 발표했다. 왕자병, 공주병, 자뻑 등 다양한 속어로 표현되는 나르시시즘은 그리스 신화에서 호수에 비친 자기 모습에 반해 식음을 전폐하고 자기 얼굴만 쳐다보다가 물에 빠져 죽어 수선화가 된 나르키소스라는 미소년의 이름에서 비롯된 심리상태이다. 정신분석학을 창시한 지그문트 프로이트는 자기 자신을 리비도의 대상으로 삼아 자아를 지나치게 과장하고 자신을 너무 사랑하는 것으로 인격적 장애의 일종으로 봐왔다. 그러나 현대심리학에서 나르시시즘은 병리적 자기애와 정상적 자기애로 나눠 보고 있지만 여전히 많은 사람들에게 나르시시즘은 자기 중심적이고 타인에 대한 공감능력이 떨어질 뿐만 아니라 죄책감 등을 느끼지 않는 부정적 측면만 보고 있는 것이 사실이다. 연구팀은 700명 이상의 성인남녀를 대상으로 자기애와 관련해 실험해 발표된 대표적인 논문 3편에 대해 메타분석을 실시했다. 그 결과 나르시시즘을 가진 사람들은 타인에 대해 방어적이면서 적대감을 갖고 있는 동시에 지위나 힘에 대한 선입견을 갖고 있는 등 부정적인 측면도 있지만 정신질환 증상에 대한 방어와 회복력 측면에서는 긍정적인 면이 있다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀의 메타분석에 따르면 자기애가 강한 사람들일수록 생활환경이 어려운 경우라도 스트레스 지수가 매우 낮게 나타난 것으로 확인됐다. 이와 함께 이들은 우울증 평가에 있어서도 평균보다 낮아 우울증 발병 가능성도 거의 없는 것으로 확인됐다. 코스타스 파파게오르쥬 교수(개인심리학)는 “이번 연구에 있어서 중요한 발견은 자기애라는 것이 정신적 회복탄력성을 높이는데 도움을 줄 수 있다는 것과 자아도취나 자기애를 선악의 기준으로 나눠서 볼 수 없다는 점을 제시했다는 것”이라며 “우울증과 스트레스 같은 일상에서 겪을 수 있는 정신적 어려움을 치료하고 예방하는데 자기애라는 측면을 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

통증을 조절하는 것은 환자들의 삶의 질에 직접적인 영향을 미치는 가장 중요한 요소다. 특히 요통은 전 세계적으로 가장 흔한 만성 통증으로 많은 시간을 의자에 앉아 생활하는 현대인들에게는 고질 중 하나다. 척추질환으로 인한 통증은 척추주사요법을 통해 통증을 조절할 수 있는 것으로 알려져 있다. 하지만, 적절한 보존적인 치료에도 불구하고 통증이 조절되지 않는 매우 심한 요통과 좌골신경통을 호소하는 환자들이 많다. 이영준, 이준우 분당서울대병원 영상의학과 교수팀이 심한 요통과 좌골신경통을 호소하는 환자들의 통증 원인과 영상의학적인 소견을 분석하고, 이 환자들에서 척추주사요법의 효과를 규명한 연구 결과를 국제학술지인 ‘Neuroradiology’에 발표했다. 이번 연구는 2017년 한 해 동안 분당서울대병원에서 척추 관련 통증으로 인해 척추주사 주입을 시행 받은 환자들 중, 통증척도 10점 만점에 10점의 극심한 통증을 호소하는 요통 및 좌골신경통 환자 381명을 대상으로 진행됐다. 환자들을 연령별로 비교해보았을 때, 50세 이전의 젊은 연령층에서는 추간판탈출증(추간판이 돌출되어 요통 및 신경증상을 유발하는 질환)이, 50세 이후에서는 척추협착증(척추관 및 추간공이 좁아져 요통 및 신경증상을 유발하는 질환)이 가장 흔한 원인으로 나타났다. 특히, 35세 이하 환자들은 모두 추간판탈출증으로 통증을 호소했고, 압박 골절로 인한 통증은 65세 이상의 고령 환자에게서만 발생하는 것을 확인했다. 주목할 점은 약 44.2%의 환자가 척추주사요법 실시 후 통증 척도 점수가 30% 이상 감소했으며, 6개월 이내에 수술로 이어지는 경우도 주사요법에 반응을 보이는 환자들이 반응을 보이지 않는 환자들에 비해 통계적으로 5.8%와 16.8%로 유의미하게 낮게 나타났다. 이영준 교수는 “극심한 허리 통증을 호소하는 환자들에 대해서는 그 동안 임상적인 관점에서 소견을 기술한 제한적인 연구만 있었다”며 “이번 연구는 환자들의 임상적, 영상의학적 소견과 치료의 효과를 함께 살펴본 연구로서, 극심한 요통과 좌골신경통을 겪는 환자들에게도 척추주사요법이 통증을 완화시키는데 효과적인 것을 보여준 의미 있는 연구”라고 말했다. 이준우 교수는 “척추질환은 심한 정도가 아니라면 비수술적 치료와 생활습관 관리로 호전이 가능하다”며 “척추 관련 통증의 치료 경향이 점차 더 보존적인 형태로 나아가고 있는 상황에서 수술적 치료에 앞서 척추주사요법을 먼저 시도해 봄으로써 통증완화를 기대해볼 수 있다”고 덧붙였다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

유럽 여행을 다녀온 사람들은 고딕양식의 성당에 들어갔을 때 형형색색의 스테인드글라스를 통해 쏟아지는 빛 때문에 황홀경에 빠진 경험이 있을 것이다. 국내 연구진이 스테인드글라스처럼 형형색색의 태양전지를 만들 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 이 기술을 활용하면 지금처럼 지붕이나 건축물 외벽에 보기싫게 설치된 태양전지가 아닌 디자인적 요소까지 가미돼 건물 미관을 해치지 않는 예술적인 태양전지 패널이 설치될 수 있을 것으로 기대된다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학부, 국민대 응용화학부 공동연구팀은 건축물 외벽에 1680만 가지 이상의 색깔을 표현할 수 있는 풀컬러 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구 성과는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’에 실렸다. 태양전지는 햇빛 중에서 가시광선을 흡수해 빛에너지를 전기에너지로 바꾼다. 사물의 색깔은 그 사물에 반사되는 가시광선에 따라 결정된다. 태양전지에 색깔을 표현하려면 가시광선을 모두 흡수하는 것이 아니라 일부는 반사하도록 해야 하기 때문에 태양전지의 효율이 떨어지게 된다. 이 때문에 태양전지 연구자들은 태양전지의 색 표현과 효율이라는 딜레마에 맞닥뜨리게 된다. 또 현재 사용되고 있는 실리콘 태양전지는 태양광이 전지로 들어오는 입사각도에 따라 발전효율이 달라진다. 이 때문에 건물 외벽처럼 태양광이 비스듬하게 부딪치는 곳에는 설치가 쉽지 않다.연구팀은 빛 반사 영역을 최소화한 나노필터와 입사각의 영향을 받지 않는 페로브스카이트 태양전지를 결합시켜 이런 문제들을 해결했다. 나노필터가 빛 반사 파장과 각도를 최소화하면서 다양한 색깔을 구현하는 동시에 많은 태양광을 흡수하도록 했고 페로브스카이트 태양전지로 태양광 입사각이 달라져도 발전효율 저하가 없도록 한 것이다. 연구팀은 나노필터를 적용한 풀컬러 페로브스카이트 태양전지의 효율을 측정한 결과 19%에 이르는 것을 확인했다. 연구팀은 이와 함께 나노필터에 태양전지 수명을 단축시키는 일명 노화현상을 막기 위해 자외선 차단기능도 추가했다. 장성연 UNIST 교수는 “이번에 개발한 다양한 색깔의 태양전지를 건물 외벽에 적용하면 미적 감각을 살릴 수 있으면서도 에너지를 생산할 수 있기 때문에 건축분야에서 다양하게 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

무더운 여름이나 격한 운동을 한 다음에는 이가 시릴 정도로 차가운 맥주 한 잔이 생각난다는 사람들이 많다. 역사상 가장 오래된 알코올 음료인 맥주는 물, 차(tea) 다음으로 세계에서 세 번째로 많이 소비되는 음료라는 말처럼 전 세계인이 즐겨 마시는 술임은 확실하다.약 1만년 전 인류가 농경을 시작하면서 저장된 곡물과 물이 만나 발효되면서 만들어진 것이 바로 ‘취하게 하는 물’인 맥주라는 것에 대해 많은 학자들이 의견 일치를 보이고 있다. 실제로 기원전 4000년쯤 수메르인들이 설형문자로 맥주를 만드는 방법을 기록해 놓고 있기도 하다. 맥주를 의미하는 영어단어 ‘비어’(beer)가 ‘마시다’라는 뜻의 라틴어 ‘비베레’(bibere)와 ‘곡식’을 뜻하는 고대 게르만어 ‘베오레’(bior)에서 유래됐다는 것만 봐도 그 역사를 짐작할 수 있다. 맥주의 주원료는 물, 대맥이라는 보리, 홉, 효모 등이다. 그런데 똑같은 원료로 만들더라도 맥주의 맛은 천차만별이다. 맥주의 본고장이라는 독일, 벨기에 과학자들과 미국 과학자들이 효모의 종류에 따라, 그리고 발효 중 서로 다른 효모들이 혼합되고 결합되는 하이브리드 과정을 거치면서 독특한 맛을 만들어 낸다는 사실을 각각 밝혀냈다.벨기에 VIB-KU 루벵 미생물센터, 루벵대 유전학연구소, 루벵 맥주연구소, 겐트대 식물생명공학·바이오인포매틱스학과, 독일 바이헨스테판 발효·식품관리 연구센터 공동연구팀은 밀가루를 빵으로 만들고 당분이 포함된 물을 맥주나 와인으로 바꾸는 대표적인 효모균 200여종의 게놈을 분석한 결과 이들 중 4분의1이 여러 종의 효모균 DNA가 섞인 ‘하이브리드 효모균’이라는 사실을 밝혀냈다. 미국 위스콘신 메디슨대, 스페인 농화학·식품기술연구소, 프랑스 파리 샤클레대, 아일랜드 더블린 트리니티칼리지, 포르투갈 리스본 노바대, 아르헨티나 코마휴국립대 국제공동연구팀도 전통 발효주인 맥주, 와인, 과실주 효모의 게놈을 분석한 결과 대표적인 7가지의 효모종(種) 게놈 조합을 발견했다. 이들의 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 에콜로지 앤드 에볼루션’ 22일자에 함께 실렸다.독일과 벨기에 연구팀은 전 세계적으로 유명한 괴즈 맥주(자연 발효시킨 에일 맥주의 한 종류)와 트래피스트 맥주(벨기에 등의 수도원에서 생산하는 에일 맥주) 같은 독일과 벨기에 정통맥주 속 효모를 분석했다. 그 결과 이들 맥주에는 에일 맥주를 만들어 내는 사카로스미세스 세레비지에를 비롯해 사카로스미세스 쿠드리아브제비, 유아바누스, 우바룸 등 다양한 맥주효모 DNA가 재조합된 새로운 잡종 효모균들이 작용함으로써 맥주의 독특한 맛과 향을 만들어 내는 것으로 확인됐다. 또 연구팀은 현재 전 세계적으로 널리 쓰이는 맥주 효모들의 기원을 분석한 결과 대부분이 중세시대 벨기에와 독일에서 유래된 것이라는 점도 밝혀냈다. 또 미국 포함 6개국 국제공동연구팀은 발효주에서 발견되는 100여개의 혼합 효모 게놈을 분석한 결과 혼합 효모에 영향을 미치는 대표적인 7가지 DNA 시퀀스를 발견했다. 이와 함께 대부분의 혼합 효모는 2~3개의 효모가 결합된 것으로 나타났지만 독특한 맛과 향으로 맥주 애호가들의 사랑을 받는 맥주들은 4~5개의 효모에서 비롯된 혼합 효모가 만들어 내는 것으로 연구팀은 밝혀냈다. 케빈 베르스트레펜 벨기에 루벵대 교수는 “맛이 좋고 향이 좋은 맥주를 만들기 위해 가장 중요한 것은 효모를 어떻게 구성하는가에 따라 달려 있다”며 “맥주의 맛도 발효화학 같은 과학의 힘에 좌우될 수 있다는 것을 보여 준 연구”라고 말했다. 크리스 토드 히팅거 미국 위스콘신 메디슨대 교수(유전학)도 “효모의 유전적 차이가 맥주라는 최종 산물까지 가는 분자반응 메커니즘을 다르게 만들고 그 때문에 맛과 향이 제각각 달라질 수 있는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌과학과 신경과학 관점에서 사람의 뇌는 생존의 뇌에서 시작돼 감정의 뇌, 사고의 뇌로 발달해 나갑니다. 겉으로는 어른과 다름없어 보이는 청소년기는 감정의 뇌에서 사고의 뇌로 넘어가며 급속히 발달하는 단계로, 완전히 뇌가 자란 상태는 아닙니다. 이 때문에 영유아기에서 청소년기, 청소년기에서 성인기로 넘어가는 시기에 문제가 생기면 뇌 발달에 문제가 생길 수밖에 없습니다. 소셜네트워크서비스(SNS)를 하면서 오랜 시간을 보내거나 엄마에게서 학대를 받은 아이들은 뇌 발달에 심각한 장애를 일으킨다는 연구 결과가 나왔습니다. 미국 나탄클라인연구소, 뉴욕대 의대 아동청소년정신의학과, 록펠러대 의대 신경내분비연구소, 캐나다 브리티시 컬럼비아대 세포생리학과 공동연구팀은 부모, 특히 엄마의 신체적·정서적 학대는 감정조절, 기억, 학습 등에 관여하는 것으로 알려진 뇌의 편도체와 해마에 심각한 손상을 미칠 수 있다는 연구 결과를 미국국립과학원에서 발간하는 국제학술지 ‘PNAS’ 22일자에 발표했습니다. 연구팀은 새끼를 막 출산한 어미 생쥐에게 일주일가량 전기충격 같은 외부자극으로 공포와 스트레스를 줬습니다. 그다음 출산 8일째 되는 날부터 새끼와 함께 지내도록 했습니다. 극도의 스트레스를 받은 어미는 새끼 생쥐에 대해 관심을 갖지 않고 방치하거나 새끼가 가까이 다가오면 앞발로 때리는 시늉을 하고 물어뜯는 등 물리적 학대를 하는 것이 관찰됐습니다. 연구팀은 어미에게 학대를 받은 새끼 생쥐의 뇌를 추적 관찰한 결과 편도체와 해마가 제대로 성장하지 않고 태어났을 때의 크기와 비슷한 상태로 남아 있다는 사실을 알게 됐습니다. 또 연구팀은 정상적인 새끼 생쥐에게 스트레스 호르몬이라고 불리는 코르티코스테론을 주입해 봤지만 학대받은 새끼 생쥐들처럼 뇌 성장에 문제가 발생하지는 않았다고 합니다. 학대가 여타 스트레스와 달리 뇌에 치명적이라고 볼 수 있는 부분입니다. 한편 영국 글래스고대 의대 정신의학부 연구진은 페이스북이나 트위터, 인스타그램은 물론 왓츠앱 같은 인스턴트 메신저 등 SNS를 하루 3시간 이상 사용하는 청소년의 경우 수면 시간에 이상이 발생하고 생체시계 교란으로 뇌 활동이 저하되면서 학습능률이 떨어질 뿐만 아니라 우울감, 불안감 같은 정서장애를 느끼는 경우가 많다고 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 영국의학회에서 발간하는 ‘BMJ 오픈’ 23일자에 실렸습니다. 아동 또는 청소년 관련 뇌과학, 심리학 분야 연구 중 ‘아이들을 제대로 키우기 위해 부모들은 이래서는 안 돼’라는 내용들이 많아 보이는 것이 사실입니다. 그런 연구 성과들을 보면 세상의 모든 부모들은 ‘우리 아이 잘 클 수 있을까’라는 불안감이 더 커지기도 합니다. 사실 현대 과학은 부모의 불안감이 자녀의 성장에 별 도움이 되지 않고 ‘다 너를 위해 그런 거야’, ‘나중에 잘살기 위해 지금은 조금 힘들 수밖에 없어’ 같은 부모의 말도 자기 위안에 불과하다는 것을 알려줍니다. 실제로 현재 행복감을 느끼는 아이들이 미래에도 행복한 어른이 된다는 것은 수많은 장기 추적 연구 결과에서 알 수 있습니다. 또 사회 안전망이 충분치 않고 사회 변동성이 지나치게 크거나 사회 구조가 경직돼 있을 때 불안감은 심해진다고 합니다. 한국 부모들이 자녀의 미래에 대해 막연한 불안감을 갖는 이유이기도 할 것입니다. 그렇지만 신이 아닌 이상 그 어떤 과학으로도 아이들의 미래를 예측하기는 쉽지 않습니다. 형제가 아무리 많아도 아이 한 명, 한 명의 성장 과정은 다릅니다. 그래서 육아는 미국 시인 로버트 프로스트가 이야기한 것처럼 ‘한 번도 가 보지 않은 길’입니다. 아이들의 미래를 위해 아무도 가 보지 않은 새로운 길을 가고자 고군분투하는 세상의 모든 부모들에게 격려의 박수를 보냅니다. edmondy@seoul.co.kr

SF의 단골 주무대이자 지구의 바로 옆에 있어 우주 첫 식민지로 꼽히는 행성. 다름 아닌 ‘화성’이다. 더군다나 화성은 과거에 지구와 비슷한 환경을 가지고 있었을 것이라 추정되면서 생명체도 존재했을 것이라는 추정하에서 많은 과학자들이 그 가능성을 추적하고 있다. 그런데 최근 과학자들이 화성에도 지구의 바다와 같이 짜디 짠 소금이 녹아있는 바다가 있었을 것이라는 증거를 찾아내 주목받고 있다. 미국 캘리포니아공과대(칼텍), 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소, 인디애나대, 텍사스A&M대, 볼더 우주과학연구소, 테네시 녹스빌대, 애리조나주립대 지구·우주탐사학부, 다트머스대, 로스알라모스 국립연구소, 프랑스 리옹대 지질학연구소, 앙제대 행성·지구역학연구소, 캐나다 뉴브룬스윅대 공동연구팀은 화성의 게일 크리에이터에 거대한 소금물이 존재했다는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 연구결과는 지구과학 분야 국제학술지 ‘네이처 지오사이언스’에 실렸다. 연구팀은 화성 탐사선 큐리오시티가 2012년부터 보내온 자료들을 분석했다. 큐리오시티는 2011년 11월 말 발사돼 2012년 8월 화성의 게일 크리에이터에 착륙했다. 큐리오시티는 약 35~38억년 전에 운석 충돌로 만들어진 게일 크리에이터의 지형과 지표면을 분석해 화성의 역사와 지질구조를 정밀분석하는 임무를 수행 중이다. 연구팀이 이번에 발견한 소금호수의 흔적은 게일 크리에이터가 만들어졌던 당시에 형성됐으며 그 이후로 최소 수 백년에서 길게는 수 만년까지 오랜 기간 존재했던 것으로 분석되고 있다. 그러나 이후 우주선(線)이나 우주 방사능을 막아줄 수 있는 자기장이 사라지면서 대기층도 점점 약해져 지표면에 대한 압력이 낮아지게 되고 액체 상태의 물이 안정될 수 있는 조건은 없어져 결국 소금호수도 증발된 것으로 연구팀은 분석하고 있다. 연구팀은 화성에 있었던 소금호수는 현재 볼리비아-페루-칠레 국경을 맞대고 있는 중부 안데스 고산지대에 위치한 알티프라노 고원의 우유니 소금호수와 비슷했을 것으로 보고 있다. 알티프라노가 고도가 높고 건조한 고원지대에 위치한 것처럼 산맥의 강이나 개울이 바다로 흐르지 않고 닫힌 공간에서 호수로 만들어진 것처럼 화성의 소금호수 역시 마찬가지로 형성되고 사라졌을 것이라는 설명이다. 연구팀은 게일 크리에이터의 고대 소금호수가 몇 차례의 차고 마르는 과정을 거친 뒤 지금처럼 완전히 말라버린 것으로 보고 있다. 연구를 이끈 윌리엄 래핀 미국 칼텍 박사(행성과학)는 “이번 연구결과를 통해 과거 화성의 기후가 덥고 습한 시기와 건조하고 마른 시기가 번갈아가며 나타났다는 것을 알 수 있다”라며 “화성 생명체가 존재했다면 이 같은 기후 변화에 어떻게 적응했는지 파악할 수 있는 좋은 단서”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

식물은 햇빛과 물, 이산화탄소로 광합성을 해 필요한 영양분을 만들어 낸다. 과학자들은 지구온난화의 주범 중 하나인 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환할 수 있다는 점에서 식물의 광합성을 인공적으로 만들어 내려는 시도들을 하고 있다. 국내 연구진이 햇빛을 직접 이용한 인공광합성 방법이 효율이 더 높다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 연구팀은 반도체 전극과 금속복합체를 이용해 빛의 유무에 따라 인공광합성 반응경로가 달라진다는 점을 규명하고 이산화탄소를 이용해 고부가가치 물질인 일산화탄소를 선택적으로 생산하는데 성공했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘안게반테 케미’ 표지논문으로 실렸다. 자연 광합성은 이산화탄소를 유용한 물질로 전환하는 환원 반응만 일어나지만 빛을 흡수해 전력을 만들어내고 촉매반응을 촉진시키는 조촉매를 사용하는 인공광합성은 환원반응과 함께 수소 발생 반응이 함께 일어나 일산화탄소 생산효율을 높이기 어려운 것으로 알려져 있다. 또 인공광합성은 태양광을 전기에너지로 바꾼 다음에 수행되는 것과 빛 에너지를 직접 이용하는 방법이 있는데 두 방법 간 차이가 아직 알려지지 않아 인공광합성 기술 설계에 큰 어려움이 있는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 광전극과 조촉매를 이용해 빛 에너지를 직접 공급하는 인공 광합성 방식이 자연 광합성처럼 이산화탄소 환원 반응만 일어나게 할 수 있다는 사실을 확인했다. 또 전기에너지를 이용한 인공 광합성 방식은 이산화탄소 환원 반응을 일으키기 위해 높은 에너지가 필요하고 그 과정에서 수소 발생 반응이 나타날 수 밖에 없다는 것도 밝혀냈다. 이런 사실을 바탕으로 실험을 한 결과 빛에너지를 이용한 인공광합성을 할 경우 98% 이상 전자가 이산화탄소 환원반응에 참여해 수소 발생반응이 거의 일어나지 않고 전기에너지를 이용해 인공광합성을 할 경우는 14%의 전자만 이산화탄소 환원 반응에 사용되고 대부분 수소 발생반응에 참여하면서 고부가가치 물질 생산 효율이 떨어지는 것을 확인했다. 주오심 KIST 박사는 “이번 연구는 그동안 잘 알려지지 않았던 인공광합성의 빛반응 원리를 밝혀낸 것으로 고효율 인공광합성 시스템을 만들 때 중요한 이론적 기반이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

맷 데이먼이 주연한 SF 영화 ‘마션’(2015)은 ‘SF 영화는 흥행이 어렵다’는 징크스를 깨고 영화 ‘인터스텔라’(2014)에 이어 또 한 번 관객들에게 인기를 끌었다. 사고로 동료들과 떨어지게 된 주인공은 구조 때까지 기다리기 위해 여러가지 준비를 하는데 그 중 하나가 먹을거리 확보였다. 영양분이 풍부하고 충분한 에너지를 공급할 수 있는 식량을 확보하기 위해 주인공이 생각해 낸 것은 다름 아닌 ‘감자’이다. 영화적 상상력이 아니라 실제로 지구력이나 에너지를 지속적으로 내야 하는 운동을 하는 선수들에게 가장 좋은 식품이 ‘감자’라는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 미국 일리노이대 운동역학 및 공중보건학과, 영양과학부, 동물과학과, 일리노이 어바나-샴페인대 생명공학센터, 미국 올림픽·패럴림픽 위원회 공동연구팀은 지구력이 필요한 장시간 운동을 위해서는 혈당 수치를 일정하게 유지하고 에너지를 내는 것이 필요한데 이를 위해 가장 좋은 식품이 다름 아닌 감자라고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국생리학회에서 발간하는 국제학술지 ‘응용생리학’ 19일자에 실렸다. 지구력이 필요한 운동을 하는 선수들의 경우 흔히 ‘에너지 젤’이라고 불리는 젤 형태의 탄수화물 농축액을 섭취하는 경우가 많다. 그런데 판매되고 있는 탄수화물 젤은 먹기 편하게 하기 위해 단맛을 가미해 오래 복용할 경우 거부감을 갖는 경우도 많은 것으로 알려져 있다. 이 때문에 연구팀은 지구력이 필요한 운동이나 일을 할 때 간편하고 오래 동안 먹어도 식상하지 않을 수 있는 대체제를 찾았다.연구팀은 여러 식료품 중 인체에 필요한 필수 아미노산들이 포함돼 있을 뿐만 아니라 체내 혈당을 급격히 높이지 않기 때문에 최적의 식품으로 감자를 꼽았다. 이에 연구팀은 건강한 사이클 선수 12명을 선발해 세 그룹으로 나눈 다음 운동을 하기 전 감자를 죽처럼 만든 퓌레나 탄수화물 젤, 물이나 에너지 음료를 마시도록 했다. 그 다음 120분 동안 사이클을 타도록 한 다음 혈당과 체온, 운동 강도, 위장 상태, 음식의 소화정도, 혈액 내 젖산염 농도 등을 측정했다. 그 결과 감자 퓌레를 섭취한 선수들의 혈당은 서서히 증가해 체내에 에너지를 일정하게 공급했을 뿐만 아니라 피로도를 의미하는 혈액 내 젖산염 농도는 탄수화물 젤을 섭취한 사람들보다 덜 상승하는 것으로 조사됐다. 더군다나 감자 퓌레를 섭취한 사람들은 탄수화물 젤이나 에너지 음료를 섭취한 사람들보다 위에 부담을 훨씬 덜 느낀 것으로도 조사됐다. 니콜라스 버드 일리노이대 교수(운동역학)는 “감자는 다른 식품이나 영양제보다 비용이 저렴하고 영양소가 풍부할 뿐만 아니라 탄수화물도 충분히 공급해줘 포만감까지 주기 때문에 지구력이 필요한 운동선수는 물론 밤샘 근무를 하는 사람들에게도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr