병원에서 초음파 검사나 컴퓨터단층촬영(CT)으로 병변이 발견될 경우 더 정확한 진단을 위해 자기공명영상(MRI)를 촬영한다. MRI는 커다란 자석으로 자기장을 발생시켜 몸 속 수소원자핵을 공명시켜 조직의 물리적, 화학적 특성을 영상으로 만드는 기술이다. 과학자들이 MRI 기술을 활용해 작은 원자 한 개가 만들어 내는 자기장까지 관찰할 수 있는 방법을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학연구단과 미국 IBM 공동연구팀은 기존의 분자 수준 MRI보다 100배 이상 해상도를 높여 원자 한 개가 만들어 내는 스핀 자기장을 시각화할 수 있는 기술을 개발해 물리학 분야 국제학술지 ‘네이처 피직스’ 2일자에 발표했다. 세상에서 가장 세밀한 MRI를 만들었다는 차원에서 주목받고 있는 연구이다. 일반적으로 병원에서 사용하는 MRI는 촬영을 위해 수 억개의 원자 스핀이 필요하다. 이 때문에 미시세계 연구를 위해 분자 수준까지 측정할 수 있는 자기공명영상 연구는 이뤄져 있지만 해상도가 나노미터 수준이어서 개별 원자를 또렷하게 볼 수 없다. 독특한 분자 구조를 가진 신소재나 양자소자를 연구하기 위해서는 개별 원자 스핀을 시각화하는 것이 필요하다. 연구팀은 주사터널링현미경(STM)에서 해결책을 찾았다. STM은 뾰족한 금속 탐침을 시료 표면을 아주 가깝게 가져간 상태에서 탐침과 시료 사이에 전류를 걸어주면 전자가 에너지 장벽을 넘어 다른 쪽으로 넘어가면서 표면 구조를 관찰할 수 있게 해주는 장치이다. 연구팀은 STM 탐침 끝에 철원자 1~5개를 묶은 스핀클러스터를 부착하는 방법을 만들어 냈다. 스핀의 방향에 따라 자석처럼 서로 끌어당기고 밀어내는 성질에 따라 탐침과 시료원자의 스핀 사이에 자기력이 생겨 탐침이 시료 표면에 더 가까이 접근하고 이것이 원자 한 개를 시각화할 수 있게 한 것이다. 이 같은 방법을 통해 표면 위 원자 하나와 스핀 클러스터 사이의 자기적 공명을 읽는데 성공했다. 이번에 원자 하나의 또렷한 MRI를 촬영한 것은 처음이다. IBS 안드레아스 하인리히(이화여대 물리학과 석좌교수) 단장은 “병원에서 정확한 진단과 치료를 하기 위해서는 MRI 촬영이 필요하듯 물리적 시스템도 정확히 분석해야 변형과 응용이 가능한데 이번 연구는 원자 성질을 스핀 구조라는 새로운 측면에서 확인했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 연구를 이끈 필립 윌케 연구위원은 “최근 자성 저장 장치를 포함해 나노 수준에서 다양한 자성 현상이 보고되고 있는데 이번 원자 MRI기술로 고체 표면, 양자컴퓨터의 스핀 네트워크, 생체분자까지 여러 시스템의 스핀 구조를 연구할 수 있게 됐다고 볼 수 있다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

수백억, 수천억 개의 별(항성)로 이뤄져 빛나는 은하를 찍은 사진을 볼 때마다 신비함을 감출 수 없다. 태양계가 속해 있는 우리은하처럼 나선팔을 가진 나선은하, 럭비공 같은 타원모양 은하 등 다양한 형태는 신비감을 더해주고 있다. 그런데 이런 은하의 모양들은 어떻게 만들어지는걸까. 서울대 물리천문학부 임명신 교수팀이 다양한 은하의 모양을 결정짓는 원리를 규명했다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 애스트로너미’ 최신호(24일자)에 실렸다. 우주에서 가장 흔한 은하는 우리은하처럼 나선팔 모양 구조를 가진 나선은하이다. 나선은하 중 3분의 1은 중심 부분이 막대 모양을 하고 있는데 이런 은하를 ‘막대나선은하’라고 부른다. 막대구조는 막대나선은하의 핵심 부분으로 은하의 별 탄생과 은하 중심에 있는 거대블랙홀 성장에 큰 영향을 미친다. 막대구조 형성에 대한 가설은 여러 가지가 있지만 은하 내부적 요인 때문이라는 형성모델과 주변 은하의 중력 작용 때문이라는 환경효과모델 2가지가 가장 유력하지만 둘 중 어느 것도 정확하게 은하 모양 형성에 대해 설명해주지 못하고 있어 은하모양 형성원리 규명은 우주과학자들에게 난제로 남아있었다. 연구팀은 ‘슬론 디지털 스카이 서베이’라는 외부은하 탐사 관측자료를 정밀 분석해 105개의 은하단과 1377개의 나선은하를 선별했고 이 가운데 16개가 충돌 중인 은하단이라는 것을 밝혀냈다. 특히 충돌 중인 은하단에서 막대나선은하의 발생 빈도가 눈에 띄게 많다는 사실을 확인함으로써 은하단 충돌과정에서 막대구조가 형성될 수 있다는 것을 알아낸 것이다.은하단의 충돌이 막대구조를 만들어 낼 수 있다는 주장은 약 20년 전 한 이론연구에서 제안됐지만 관측이 뒷받침되지 않아 은하구조 연구에서 잊혀져 왔다. 그런데 이번 한국 과학자들의 관측자료 분석에 의해 밝혀지게 된 것이다. 임명신 서울대 교수는 “이번 연구는 은하의 특성이 은하단 충돌이라는 우주의 급격한 환경변화에 의해서도 좌지우지될 수 있다는 것을 밝혀냄으로써 은하구조 연구에 새로운 패러다임을 제시했다는 점에서 뜻깊다”라며 “은하단 충돌이 막대나선은하 다른 특성에 어떤 영향을 미치는지 추가연구를 진행할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스마트폰, 태블릿PC, 디지털카메라 등 다양한 소형스마트 기기, 사물인터넷(IoT), 전기자동차의 보급이 늘어나고 기능이 다양해지면서 고에너지 전원 시스템이 필요해지고 있다. 이 때문에 리튬 저장 용량과 작동 전압이 우수한 ‘리튬 금속’을 전극으로 사용하는 ‘리튬 금속 배터리’가 주목받고 있다. 문제는 리튬 금속의 반응성이 크기 때문에 폭발 위험은 리튬이온배터리보다 더 크다. 국내 연구진이 ‘꿈의 신소재’라고 불리는 탄소나노튜브를 이용해 리튬금속전지의 폭발가능성을 해결했다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 연구팀은 탄소나노튜브 사이에 리튬을 가둬 물에 노출되더라도 폭발하지 않는 방법을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’에 실렸다. 탄소나노튜브는 수 나노미터 지름의 가운데가 비어있는 원기둥 모양의 소재인데 다발구조를 이루고 있다. 소재 자체가 가진 공간에 리튬 이온을 저장할 수는 있어 배터리 소재로 활용할 수 있지만 저장 효율이 낮아 많이 사용되지 않았다. 또 리튬 금속은 물만 닿아도 금방 반응해 폭발할 수 있다. 연구팀은 탄소나노튜브 표면이 아닌 각 다발이 이루는 내부 구조에 주목했다. 연구팀은 튜브 다발의 밀도를 정밀하게 제어하면서 그 구조에 따른 현상을 관찰한 결과 튜브 다발 사이에 리튬 이온이 갇히는 현상을 확인했다. 연구팀은 리튬 이온을 탄소나노튜브 구조에 가둬 리튬 금속의 산화반응성을 줄이고 리튬 금속으로 추출하는 방식을 만들어냈다. 연구팀은 슈퍼컴퓨터를 이용해 열역학적, 동역학적으로 이 같은 현상을 확인하고 실험을 통해 탄소나노튜브-리튬 복합체의 안정성도 확인했다. 이상영 UNIST 교수는 “이번 연구는 안전한 리튬금속을 연구하는 새로운 방향을 제시했고 차세대 리튬금속 배터리의 상용화에 필요한 고안전성 리튬저장기술 개발의 발판을 마련했다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인간의 존엄할 권리를 빼앗아가는 노년의 질병 ‘치매’. 지난 3월 중앙치매센터가 발표한 통계에 따르면 지난해 기준 국내 65세 이상 치매환자는 70만 5437명으로 노인 10명 중 1명 꼴로 치매로 고생하고 있다. 고령화 사회가 되면서 치매환자는 더욱 늘어날 것으로 예상되지만 아직까지 치매를 근본적으로 치료할 수 있는 방법이나 약은 나오지 않고 있다. 국내 연구진이 최근 한의학적 방법으로 치매 증상을 완화시킴으로써 치료효과를 갖는다는 사실을 발표해 주목받고 있다. 특히 행동치료와 양방치료를 함께 병행할 경우 치료효과는 더욱 높아질 수 있을 것으로 기대되고 있다. 한국한의학연구원 임상의학부, 충남대 약대 공동연구팀이 한약 처방을 통해 알츠하이머 치매와 혈관성 치매 증상 완화에 효과가 있다는 사실을 확인했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 식품학 분야 국제학술지 ‘뉴트리언츠’와 약학 분야 국제학술지 ‘몰레큘스’에 각각 실렸다. 한의학에서 치매는 허(虛)와 실(實)로 나뉘 판단한다. 허증 치매는 뇌의 노화로 인해 발생하고 실증 치매는 몸 속 기의 흐름이 순조롭지 못해 수분대사 장애로 인해 나타나는 수독 등으로 갑자기 발생한다고 보는 것이다. 한의학계에서 알츠하이머 치매는 허증 치매, 혈관성 치매는 실증 치매와 연관성이 있는 것으로 보고 있다. 연구팀은 베타아밀로이드 응집체를 쥐의 뇌에 주입해 알츠하이머 치매를 유발시킨 뒤 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 허증 치매 처방약인 보중익기탕을 투여하고 나머지 그룹은 약물을 투여하지 않은 상태에서 미로시험과 수동회피시험을 실시했다. 수동회피시험은 생쥐가 특정 공간으로 이동하지 않는 행동 지연시간을 측정하는 기억력 측정법이다. 그 결과 미로시험에서는 보중익기탕을 처방받은 생쥐의 행동비율은 37% 정도 향상됐고, 수동회피시험에서 처방을 받지 않은 생쥐의 행동지연시간은 12초인데 반해 실험군은 220초까지 늘어난 것으로 확인됐다. 또 경동맥을 묶어 혈관성 치매를 유발시킨 생쥐도 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 황련해독탕을 투여하고 똑같은 실험을 실시했다. 그 결과 행동비율이 20% 이상 향상됐고 뇌 조직에 염증발생도 억제되는 것을 관찰할 수 있었다. 정수진 한의학연구원 박사는 “이번 연구는 치매 유형에 따라 서로 다른 한의학적 처방이 효과가 있음을 보여준 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

돼지 유행성 설사바이러스 방어 게임 ‘이익 우선 vs 위험 최소화’ 상황별 선택 이동 줄이고 방역 매뉴얼 따라야 효과 화살표 등 시각적 기호, 위험 인식 높여# 아프리카 돼지열병(ASF)은 돼지과에 속하는 동물만 감염되는 바이러스성 전염병으로 예방 백신이나 치료제가 없기 때문에 일단 감염되면 치사율이 100%에 이르는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 아프리카 돼지열병이 발생하면 양돈 산업이 사실상 붕괴된다는 말이 나오고 있다. 지난해 8월 중국에서 발생한 이후 베트남, 라오스를 비롯해 북한까지 번져 있다. 언제 우리나라로 넘어올지 몰라 정부는 방역에 총력을 기울이고 있다. # 지난 5월 25일 스위스 제네바에서 열린 세계보건기구(WHO) 총회에서 ‘게임사용 장애’가 만장일치로 국제질병표준분류기준인 ‘ICD-11’에 추가됐다. 스스로 게임 행위를 통제할 수 없고 일상의 다른 활동이 게임 때문에 지장받는 등 문제들이 1년 이상 지속될 경우 질병으로 구분한다고 하고 있지만 국내 게임업계는 강하게 반발하고 있다.‘아프리카 돼지열병’과 ‘비디오 게임’, 전혀 상관없어 보이는 이 둘이 만났다. 미국 연구진이 비디오 게임을 이용해 가축 전염병 발생과 확산 정도를 예측·대응할 수 있는 기술을 개발한 것이다. 미국 버몬트대 식물토양과학과, 버몬트 복잡계센터, 지역발전·응용경제학과, 식품시스템학과, 수학·통계학과, 동물·수의과학과 공동연구팀은 사람들의 위험 인식과 태도가 가축 전염병 확산에 어떻게 영향을 미치는지 시뮬레이션해 질병 예방과 통제 전략을 마련할 수 있는 비디오 게임을 개발했다. 특히 이번 연구는 가축 감염병 발생과 확산을 예측할 때 인간의 행동이 미치는 영향까지 결합시킨 첫 번째 성과로 평가받고 있다. 이번 연구결과는 수의학 분야 국제학술지 ‘수의과학의 최전선’(Frontiers in Veterinary Science) 25일자에 실렸다.연구팀은 아프리카 돼지열병만큼이나 양돈농가에 치명적인 ‘돼지 유행성 설사바이러스’(PEDv)를 연구 대상으로 선정했다. 미국에서는 PEDv가 2013년 처음 발생, 33개주(州)로 확산돼 1년 만에 미국 전역에서 사육되고 있는 돼지의 10%에 해당하는 700만 마리가 폐사했다. 연구팀은 비디오 게임 참가자들에게 7가지 서로 다른 위험 시나리오를 제공했다. 게임은 상황마다 이익을 우선할 것인지 위험을 최소화할 것인지 선택하면서 진행되는 롤플레잉 게임 방식으로 만들어졌다. 게임 분석 결과 모든 시나리오에서 전염병 발생 직후 가축은 물론 사람의 이동을 자제하는 등 위험 최소화 행동을 선택하는 농가가 10% 늘 때마다 PEDv 발병률은 19%씩 줄어드는 것이 관찰됐다. 또 가축 전염병의 확산을 멈추게 하기 위해서는 방역당국의 방역 메뉴얼을 충실히 따르는 농가가 최소한 37.5%는 돼야 하는 것으로 나타났다. 이와 함께 게임자들에게 가축 전염병 확산 정도나 현재 상황을 단순히 숫자로 제시하는 것보다는 시각적 이미지로 보여주는 것이 위험 인식에 더 효과적이라는 사실도 확인됐다. 예를 들어 현재 가축 전염병 확산 정도가 ‘5%’라고 알려주는 것보다는 화살표로 ‘낮은 위험’이라고 보여주는 것이 위험을 더 잘 인식하고 적극적인 행동을 이끌어 낼 수 있다는 설명이다. 스콧 메릴 버몬트대 생태학 교수는 “아프리카 돼지열병이나 PEDv 등 가축 전염병은 농축산업의 국제화로 인해 순식간에 전 세계에 확산될 위험이 크다”며 “차단 방역 같은 생물보안은 농가의 자발적 참여에 의존할 수밖에 없는 만큼 방역당국이 위험성과 확산 가능성을 정확하게 판단해 대응책을 마련하는 것이 무엇보다 중요하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

포스텍 생명과학과 연구진이 유전자 변이를 분석해 질병 발생 확률을 예측함으로써 질병 진단과 개인 정밀의료 등에 적용할 수 있는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 연구팀은 단백질의 진화적 변화를 분석해 인공지능(AI)으로 질병 유발확률을 예측하는 방법을 개발했다. 기존 유전자 분석법은 유전자가 진화적으로 보존된 부분만을 분석해 진화적으로 변화하고 있는 부분에서 나타난 변이는 찾아내지 못했다. 연구팀은 단백질을 구성하는 아미노산 사이의 상호작용을 통해 나타날 수 있는 진화적 변화와 경향성을 AI로 분석했다. 그 결과 기존 방식에서는 찾아낼 수 없었던 인체 신호전달 체계에서 기능 이상을 유발하는 새로운 유전자 변이들을 찾아내는 데 성공했다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘핵산 연구’ 최신호에 실렸다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1990년대 초반부터 2000년대 중반까지 ‘모차르트 효과’, ‘바로크 효과’가 유행이었습니다. 모차르트 음악이나 바로크 음악을 들으면 뇌 활동이 활발해져 공간 지각력과 추리력을 향상시켜 학습 능력도 높일 수 있다는 주장이었습니다. 이 때문에 학부모들 사이에서는 클래식 음악 열풍이 불기도 했지요. 이후 클래식 음악이 마음을 안정시키고 집중력을 높이는 데 도움을 줄 수는 있지만 지능이나 성적 향상에 직접적인 도움을 주지는 못한다는 연구 결과들이 발표되면서 모차르트 효과나 바로크 효과에 대한 관심이 시들해졌습니다. 그런데 캐나다 브리티시 컬럼비아대 인구·공중보건학부, 교육학과 공동연구팀이 음악을 배운 학생들 특히 악기 연주를 배운 학생들은 음악 수업을 듣지 않는 학생들보다 수학, 과학, 언어 과목에서 더 좋은 성적을 거둔다는 연구 결과를 미국심리학회에서 발행하는 국제학술지 ‘교육심리학’ 25일자에 발표했습니다. 연구팀은 2000~2003년에 초등학교에 입학한 캐나다 학생 13만 3938명을 대상으로 수학, 과학, 영어의 학습 성취도를 추적 조사했습니다. 특히 연구팀은 이 학생들이 우리나라 고등학교에 해당하는 10~12학년에 음악 수업에 참여했는지 여부에 따른 세 과목의 성적 차이에 주목했습니다. 음악 수업은 콘서트밴드, 피아노, 오케스트라, 재즈밴드, 합창단, 재즈보컬 등 학생들이 직접 음악 연주에 참여하는 것으로 제한했습니다. 분석 결과 10~12학년 학생 11만 2916명 중 13.7%에 해당하는 1만 5483명이 음악 관련 수업에 참여하는 것으로 조사됐습니다. 또 음악 수업을 받는 학생들은 그렇지 않은 학생들보다 수학과 과학은 평균 7~8점, 영어는 평균 5점 정도 높은 것으로 나타났습니다. 연구팀은 악보를 읽고 악기를 연주하며 다른 사람들과 화음을 맞추고 음의 미묘한 차이를 구분해내는 과정에서 공부에 필요한 인지 능력과 자기 통제력을 습득함으로써 성적도 높아지는 것이라고 해석했습니다. 이번 연구 이전에도 미국 노스웨스턴대 신경과학연구소 연구진과 미국 워싱턴대 학습및뇌과학연구소 연구진이 각각 2015년과 2016년에 10대에 악기를 배우는 것이 청각기능과 언어중추를 발달시켜 언어능력 향상에 도움이 된다는 연구결과를 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 발표한 바 있습니다. 이번 연구를 주도한 피터 그주아시스 브리티시 컬럼비아대 교육학과 교수는 “최근 많은 나라들에서 학생들에게 수학, 과학, 영어 과목을 더 많이 가르치기 위해 음악이나 미술 수업을 줄이는 경향이 있는데 아이러니하게도 많은 연구들에서 음악을 포함한 예술교육이 아이들의 인지능력을 높여 전반적인 학업 성취도를 향상시킨다는 것을 보여주고 있다”고 지적했습니다. 성적 향상은 둘째 치더라도 청소년기에는 많은 지식을 배우는 것만큼이나 아름다운 것들을 보고 느낄 수 있는 감각을 체득하는 것이 중요하다고 합니다. 청소년기에 예술작품을 감상하는 방법을 제대로 배우지 못한다면 평생 ‘아름다움’이라는 것을 알지 못하고 무미건조하게 살아갈 수 있기 때문이지요. 초등학교 때부터 대학 입시를 향해 달려가는 한국의 교육 현실을 보면 과연 학교에서 매주 정기적으로 음악과 미술 수업을 한다는 것은 사실상 불가능한 일일 겁니다. 학부모들부터 당장 항의에 나서겠지요. 지금과 같은 교육현실이 창의성을 키우고 미래를 대비할 수 있는 것인지 의문이 들 때가 많습니다. edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 세포 활성신호를 변화시켜 일산화질소를 마음대로 조절할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 신물질과학전공 조재흥, 서대하 교수팀은 세포 내에서 안정적인 복합체를 개발하고 이를 이용해 일산화질소의 세포내 신호전달 경로를 변화시키는데 성공했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘안게반테 케미’ 최신호(13일자)에 실렸다. 일산화질소는 체내에서 세포의 생화학적 정보가 전달될 수 있도록 돕는 물질로 혈관확장, 면역시스템 조절, 신경물질 전달 등을 통해 세포활동을 조절한다. 문제는 일산화질소가 세포로 전달되는 과정에 대해 명확히 밝혀지지 않아 일산화질소의 이동을 조절하거나 통제할 수 없다. 연구팀은 생체 내에 있는 철(Fe)과 비슷한 물질로 세포독성이 없는 코발트를 일산화질소와 결합시킨 코발드-나이트로실 복합체를 만들었다. 이 복합체를 몸 속에 주입한 뒤 외부에서 빛을 쪼이면 원하는 장소로 이동시킨 뒤 일산화질소를 분리시킬 수 있다는 사실을 확인했다. 특히 세포 내외 여러 경로마다 일산화질소가 전달되는 속도도 달라진다는 것을 확인했다. 연구팀은 이번 발견으로 일산화질소 전달속도 차이에 따라 원하는 화학반응을 원하는 시간에 특정 세포에서 일어나게 하는 프로드러그(Prodrug) 개발에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다. 조재흥 DGIST 교수는 “이번 연구는 세포 안에서 안정적이고 세포독성이 없으며 빛을 이용해 일산화질소 공급을 조절할 수 있는 물질을 개발했다는데 의미가 크다”라며 “이번 연구를 바탕으로 혈관확장과 관련된 심혈관질환 치료제와 뇌신경 가소성을 늘릴 수 있는 물질을 개발할 예정”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 TV나 컴퓨터 모니터를 비롯한 각종 전자기기 디스플레이는 더 크고 선명함을 확보하기 위한 경쟁이 치열하다. 경희대 정보전자신소재공학과, 일본 이화학연구소(리켄) 공동연구팀이 디스플레이의 발광 효율을 높여 더 선명한 화면을 만들어줄 수 있는 새로운 개념의 나선형 편광(원편광) 발광재료 설계기술을 확보했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 최신호에 실렸다. 빛은 좌우상하 모든 방향으로 진동하면서 뻗아나가는데 원을 그리며 나선형으로 나가기도 한다. 원편광이라고 하는 이런 빛의 움직임은 디스플레이의 발광 효율을 크게 높일 수 있는 것으로 알려져 있다. 원편광이 디스플레이의 핵심구성요소인 외부 반사광 차단 필름을 통과할 수 있어 선명함을 드러내는 휘도를 높게 유지시킬 수 있기 때문이다. 또 원편광은 양자 암호통신으로도 활용될 수 있어 센서, 통신, 보안 등 분야에서도 응용할 수 있다. 문제는 원편광 발광재료를 만들기가 쉽지 않다는 점이다. 연구팀은 단순한 화학구조를 갖고 있는 분자들로만 구성된 혼합물이 자기조립과 분자간 상분리 현상을 통해 원편광 발광 특성이 관측될 수 있도록 설계했다. 특히 지금까지는 원편광을 만들기 위해서는 시계방향이나 반시계방향으로 회전시킬 수 있는 입체발생 중심이 포함된 복잡한 광학이성질체로 만들어져야 한다고 봤지만 연구팀은 입체발상 중심이 없는 분자들만으로도 원편광을 만들어 내 기존 과학적 상식을 뛰어넘는 연구결과를 만들어 냈다. 최원석 경희대 교수는 “이번 연구를 통해 원편광 발광재료 설계에 대한 기존 상식이 깨졌으며 이번 연구개념을 적용해 원편광 발광의 색변환 재료를 활용할 경우 더 선명한 화면을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 센서, 통신, 비대칭 광반응 등 다양한 분야에서 응용이 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 초 중국이 폐플라스틱 수입을 금지한 이후 전 세계는 그야말로 ‘플라스틱 전쟁’ 중이다. 세계 곳곳에서 발생한 재활용 쓰레기의 절반 정도를 수입하던 중국은 2017년 세계무역기구(WTO)에 서한을 보내 환경 보호와 보건위생 개선을 위해 수입 쓰레기 제한 조치를 취하겠다고 선언하고 제한 품목을 점차 늘려 갔다. 발등에 불이 떨어진 세계 각국은 차선책으로 말레이시아를 비롯한 동남아시아의 문을 두드리고 있지만, 사정은 여의치 않다. 재활용할 수 없는 쓰레기가 함께 딸려 오며 수출입 국가 간 갈등을 빚고 있어서다. 플라스틱은 단순히 폐플라스틱을 어떻게 처리하느냐에 국한된 문제가 아니다. 재활용이 되지 않는 플라스틱은 결국 바다로 흘러들어가 생태계를 망가뜨리고 인류를 위협한다. 이 때문에 유럽연합(EU)과 캐나다 등은 오는 2021년부터 일회용 플라스틱 사용을 금지하는 안까지 마련했다. 전문가들은 지난 70여년간 인류의 삶을 ‘편하게’ 해 주었던 플라스틱 사용을 극적으로 줄이려면 우리의 생활 방식이 바뀌어야 한다고 말한다.중국 당국은 폐플라스틱 수입을 중단하며 “더러운 쓰레기와 심지어 위험한 쓰레기가 원료로 사용될 수 있는 쓰레기에 섞여 들어와 중국의 환경이 심하게 오염됐다”는 이유를 들었다. 중국은 2016년 한 해에만 730만ｔ의 폐지와 금속, 폐플라스틱을 수입해 가공했는데 이는 전 세계 재활용 쓰레기의 절반에 달했다. 인도네시아 환경 단체인 발리포쿠스 설립자인 유윤 이스마와티는 지난 17일(현지시간) “쓰레기 수출국들은 그간 자신들이 중국을 과소평가했다는 사실을 그제야 깨달았다”고 뉴욕타임스(NYT)와의 인터뷰에서 말했다. 그로부터 1년 반이 지난 현재 재활용이 불가능한 폐플라스틱은 발생국에서 해결되기보다 중국을 대체할 수 있는 다른 나라로 흘러들었다. 말레이시아와 필리핀 등 선진국과 비교하면 규제가 강하지 않은 동남아시아 국가들이 표적이 된 것이다. 싱가포르 경제학자인 코르 유링에 따르면 지난해 3월 이후 월평균 2만 2000ｔ에 불과하던 말레이시아의 폐플라스틱 수입량은 지난해 3월 이후 월평균 13만 9000ｔ으로 6배가량 뛰었다. 파도처럼 밀려드는 쓰레기는 각종 문제를 만들고 있다. 항구마다 쓰레기산이 형성되는가 하면 쓰레기를 소각하는 과정에서 환경 호르몬이 배출돼 인근 지역 주민들의 고통이 가중됐다. 무엇보다 재활용이 가능하지 않은 유해 폐기물들이 재활용할 수 있는 쓰레기에 뒤섞여 들어오면서 문제가 심각해지고 있다. 당초 선진국에 비해 노동집약적인 산업이 가능한 동남아 국가들이 쓰레기를 수입하는 이유는 이를 가공해 원료로 사용하거나 다른 나라에 수출하기 위해서지만 불법 폐기물로는 이러한 가공이 불가능하다. 결국 불법 쓰레기는 수출국과 수입국 간의 갈등으로 번지는 형국이다. 말레이시아 정부는 지난달 28일 캐나다와 일본, 영국, 사우디아라비아, 호주, 미국 등 10여개국에서 반입된 컨테이너에 실린 3000ｔ 규모의 쓰레기를 수출국으로 되돌려 보내겠다고 으름장을 놨다. 여비인 말레이시아 환경장관은 이날 클랑항에서 가진 기자회견에서 폐플라스틱 등 폐기물로 채워진 컨테이너를 공개하며 “앞쪽에는 합법적인 재활용 폐기물이 보이지만 그 뒤는 가정에서 나오는 생활쓰레기와 전자제품 등 재활용이 불가능한 불법폐기물로 채워져 있다”고 지적했다. 다른 동남아 국가들도 폐기물 수입에 대한 규제를 마련하고 있다. 태국은 이미 지난해 여름 전자제품 폐기물에 대한 무기한 수입 금지안을 도입했고 베트남은 쓰레기 수입 관련 허가증에 대한 발급을 중단한 데 이어 2025년까지 폐플라스틱 수입을 금지하겠다고 밝혔다. 필리핀은 나아가 몇 년째 방치되고 있던 불법 쓰레기를 가득 실은 컨테이너를 배출국인 캐나다로 되돌려 보내겠다고 압박했다. 캐나다 정부는 69개의 컨테이너를 가져가기로 합의했으나 말레이시아 정부의 요청에 대해서는 받아들이지 않았다. 일각에서는 폐플라스틱에 대한 전면적인 수입 금지가 동남아 국가의 경제와 환경에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다고 지적한다. 제대로 분류된 플라스틱 중에는 화석연료를 대체하는 고품질의 원료로 가공할 수 있는 플라스틱도 있다. 분리수거율이 낮은 일부 동남아 국가들은 수입을 통해 에너지로 활용할 수 있는 플라스틱을 들여올 수 있다. 그러나 규제 때문에 수입 길이 막히면 지역의 합법적인 재활용업자들의 이윤 창출에 적신호가 켜지며 사업 확장을 하지 않게 되고, 원료를 활용하는 기업 또한 타격을 받게 된다. 폐플라스틱을 말레이시아와 필리핀에 들여와 시멘트 생산 연료로 사용하는 호주기업 리소스코 아시아의 전무이사 파벨 체흐는 “두 국가의 세관에서 100~150개의 선적 컨테이너가 막히면서 시멘트 회사들은 (폐플라스틱 대신) 석탄을 사용해야 하는 상황”이라고 말했다. 유엔환경계획(UNEP)의 아시아·태평양 지역 화학물질·폐기물·대기 담당 코디네이터인 가쿠코 나가타니 요시다는 “폐기물을 적절하게 관리하는 올바른 수입업자들을 잃게 되면 향후 폐기물 관리 자체에 대한 선택권이 줄어들게 될 것”이라면서 “어떤 정부든 더 많은 선택지를 가져야 할 권리가 있다”고 설명했다. 그러나 지속가능한 발전과 지구 환경을 고려한다면 플라스틱의 사용량을 줄이는 것이 근본적인 해결책이라는 것에는 이견이 없다. 상당수의 플라스틱은 재활용되지 않은 채 바다에 버려지거나 매립되며 미세 플라스틱의 형태로 우리 몸속에까지 남아 있기 때문이다. 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 따르면 1950년부터 2015년까지 인류는 83억ｔ에 달하는 플라스틱을 생산했다. 그 사이 63억ｔ의 플라스틱 쓰레기가 발생했으며 이 가운데 재활용된 쓰레기는 단 9%에 불과하다. 12%는 소각됐으며 79%는 매립되거나 자연환경에 축적돼 있다. 연구진은 플라스틱 사용이 줄지 않는다면 2050년에는 약 120ｔ의 플라스틱이 우리 주변에 버려질 것이라고 관측했다. 이렇게 버려진 플라스틱은 생태계 파괴의 주범이 된다. 미국 국립해양대기국(NOAA)에 따르면 매년 800만ｔ의 쓰레기가 바다로 쏟아지고 있다. 이 때문에 매년 바다새 100만 마리 이상과 해양 포유류 10만 마리 이상이 목숨을 잃는다고 유네스코는 전했다. 인류도 플라스틱의 위협에서 자유롭지 못하다. 지난 12일 세계자연기금(WWF)과 호주 뉴캐슬대학이 발표한 ‘플라스틱의 인체섭취 평가 연구’ 보고서에 따르면 한 사람이 일주일간 섭취하는 미세플라스틱의 양은 약 2000개로 신용카드 한 장의 무게에 달한다. 아직까지 미세플라스틱이 우리 신체에 어떤 영향을 미치는지에 대해서는 연구가 진행 중이지만 독성으로 작용할 수 있다는 점이 가장 큰 잠재적 위험 요소로 꼽힌다.플라스틱이 세계적인 문제로 대두되자 EU와 캐나다는 2021년부터 일회용 플라스틱 사용을 금지하는 법안을 마련했다. 이어 사상 처음으로 국제적인 규칙도 만들어졌다. 지난 15일 일본 나가노현 가루이자와에서 열린 주요 20개국(G20) 에너지·환경장관회의에서 참가국들이 플라스틱 쓰레기를 줄이기 위한 각국의 행동계획을 작성하고 이행 상황을 공유하기로 한 것이다. 니혼게이자이신문 등에 따르면 의장국인 일본은 폐플라스틱에 의한 해양오염 상황을 파악하기 위해 관련 데이터를 모을 필요가 있다고 주장했다. 그러나 온난화 대책을 담은 파리 협정과는 달리 구속력이 없어 실효성에 의문을 제기하는 목소리도 있다. 민나리 기자 min1082@seoul.co.kr

“사람과 동물의 차이는 무엇인가‘라는 질문을 던지면 말을 할 줄 아는 것, 예술을 이해하고 즐길 수 있다는 것, 생각을 통해 학문을 발전시킬 수 있다는 것 등 다양한 답을 내놓을 것이다. ‘도구의 사용’도 그 중 하나일 것이다. ‘호모 하빌리스’나 프랑스 철학자 앙리 베르그송이 처음 이야기한 ‘호모 파베르’도 도구를 사용하는 사람, 손재주 있는 사람이란 뜻과 함께 도구를 사용해 새로운 것을 창조해 낼 수 있는 것이 동물과 인간의 중요한 차이라는 것을 강조하는 지점이다. 그런데 최근 인류학자들이 원숭이들도 도구를 사용해 새로운 것을 만드는 것까지는 아니더라도 자신들의 필요에 따라 도구를 활용할 수 있었다는 증거를 발견했다. 브라질 상파울로대 실험심리학과, 네오트로피컬 영장류연구그룹, 영국 런던대 인류학연구소, 스코틀랜드대학연합 환경연구센터, 영국내 독립연구자들로 구성된 공동연구팀은 3000년 전부터 ‘꼬리감는 원숭이’(capuchin monkey)들도 돌을 이용해 도구를 만들어 사용해왔으며 그 기술도 진화했다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 에콜로지앤에볼루션’ 25일자에 실렸다. 카푸친원숭이로 알려진 꼬리감는 원숭이는 중남미에서 서식하며 몸길이는 43㎝, 꼬리길이는 46㎝ 정도의 잡식성 동물이다. 과거에는 애완용이나 서커스 볼거리로 인기가 있었지만 지능이 높다는 사실이 밝혀짐에 따라 최근에는 영장류의 지적능력을 실험하는데 주로 활용되고 있다. 원숭이, 침팬지, 수달은 모두 야생에서 돌을 사용해 견과류나 조개류를 깨는 것으로 잘 알려져 있다. 또 지금까지는 인간 이외의 동물 중에서 돌을 도구로 사용했다는 고고학적 기록은 침팬지가 유일한 것으로 알려져 있었다. 연구팀은 브라질 동부 세라 다 카피바라 국립공원 내 바이싸오 다 페드라 후라다 계곡에 있는 ‘카주 BPF2’라는 지역을 발굴했다. 카주 BPF2는 야생 꼬리감는 원숭이들과 음식, 사용한 도구 등 유적이 대량 발견된 곳이다. 연구팀은 방사성 탄소연대 측정, 돌 도구 분석(stone-tool analysis)을 통해 연대를 분석했다. 그 결과 꼬리감는 원숭이들은 최소한 3000년 전, 지금으로부터 450세대 이전부터 돌을 도구로 사용해왔음이 밝혀졌다. 연구팀이 주목한 부분은 원숭이들이 시간이 지남에 따라 연장으로 돌의 사용방식을 진화시켜왔다는 것이다. 이 같은 도구 사용의 진화는 세 차례 정도 있었는데 3000년 전후부터 2500년까지는 작고 가벼운 석기를 사용했으며 2500년 전부터 300년 전까지는 초기보다는 더 크고 무거운 돌을 이용해 작은 곤충이나 동물을 사냥하고 과일 등을 채취했다는 것이다. 최근 100년 사이에는 초기보다는 무겁지만 중기 때 사용한 돌 도구보다는 좀 더 작고 가벼운 것을 사용했다고 연구팀은 설명했다. 토모스 프로티트 영국런던대 인류학 박사는 “이번에 발견된 꼬리감는 원숭이들 이외 다른 집단들은 캐슈넛이나 음식별로 다른 돌과 다른 크기의 크기와 종류의 도구를 사용했을 가능성도 크다”라며 “이번 연구는 인간 이외의 종에서 오랫동안 도구 사용를 사용해왔음을 보여주는 첫 번째 사례”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

하루 1잔 만으로도 효과...우유나 설탕 없는 아메리카노, 에스프레소만 효과 한 집 건너 하나씩 있다는 커피전문점의 숫자만큼 커피를 즐기는 사람도 늘어나 커피 매장은 항상 사람들로 가득차 있다. 많은 직장인들은 아침 업무 시작 직전 커피 한잔으로 시작하고 점심식사 직후나 오후에는 졸음과 나른함을 ?아내기 위해서 또 다시 커피를 찾곤 한다. 적당한 양의 커피는 대장암, 고혈압 예방, 노화 방지 등에도 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 영국 노팅엄대 의대 연구진은 하루 커피 한 잔이 체내 갈색지방을 자극해 비만과 당뇨를 예방해줄 수 있다는 사실을 발견하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 24일자에 발표했다. 우리 몸에는 갈색지방조직과 백색지방조직이 있다. 백색지방은 외부에서 공급된 과잉영양분을 지방으로 저장하는 역할을 하지만 갈색지방은 백색지방과 과잉칼로리을 태워 열을 발생시키는 역할을 한다. 일반적으로 갈색지방은 체온조절이 쉽지 않은 신생아들에게서 많이 있지만 성인에게서도 찾아볼 수 있다. 갈색지방은 백색지방과 작동 메커니즘이 다르고 당분과 과잉 칼로리나 지방을 태워 열을 만들어 낼 뿐만 아니라 면역기능 활성화에도 관여해 감기와 같은 질병예방에도 작용하는 것으로 알려졌다. 이 같은 과정을 통해 혈당과 혈중 지질수치를 낮추고 체중 감소를 돕는 것으로 알려졌다. 실제로 체질량지수(BMI)가 낮은 사람들은 갈색지방이 많은 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이런 갈색지방의 활동을 촉진시키고 자극하는 것으 무엇인지를 찾기 위해 이번 연구를 수행했다. 연구팀은 우선 갈색지방조직에 커피를 주입해 활성화 여부를 관찰하는 세포실험을 실시했다. 그 결과 아메리카노 1잔에 해당하는 커피가 갈색지방을 자극한다는 사실을 확인했다. 이후 연구팀은 실제로 사람에게서도 세포실험과 똑같은 결과가 나오는지 관찰하기 위한 임상시험을 실시했다. 열화상장치를 이용해 각자의 갈색지방 정도를 관찰하고 아메리카노 1잔을 마시게 한 뒤 열화상장치를 이용해 열의 발생정도를 비교해 갈색지방의 활성화정도를 관찰했다. 그 결과 커피를 마신 직후 갈색지방이 활성화되는 것이 관찰됐으며 혈액검사를 통해 혈당도 낮아지는 것이 확인됐다. 연구팀은 설탕이나 우유를 타지 않은 아메리카노나 에스프레소 종류의 커피가 갈색지방 활성화에 효과가 있다고 설명했다. 마이클 시몬즈 노팅엄대 의대 교수는 “이번 연구는 커피 한 잔이 갈색지방의 기능에 직접 영향을 미친다는 사실을 보여주는 첫 연구”라고 강조했다. 시몬즈 교수는 “비만과 비만으로 인해 발생할 수 있는 당뇨, 고지혈증 같은 대사질환을 예방하기 위해 갈색지방을 활성화시키고 그를 위해 커피를 이용할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다”라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

고대 이집트 피라미드 벽화나 메소포타미아의 설형문자로 씌여진 문서에서도 “요즘 젊은이들은 문제가 많다. 말이 통하지 않는다”라고 한탄한 내용이 있다는 이야기처럼 세대간 갈등으로 인한 세대차이는 인류가 시작되면서부터 나타난 현상이다. 문제는 이런 세대차이는 ‘에이지즘’(Ageism)이라는 현상을 만들어 낸다는 것이다. 에이지즘은 연령에 따라 사람들에게 고정관념을 갖거나 차별하는 표현이나 과정을 말하는데 흔히 연령주의로 불리며 주로 노년층에 대한 차별로 나타나기도 한다. 세대간 갈등은 폭력적인 형태로 나타나기도 하기 때문에 많은 학자들이 에이지즘을 줄이기 위한 연구들을 활발히 하고 있다. 캐나다 토론토대 사회학과, 워털루대 공중보건및보건시스템학부, 미국 코넬대 인간발달학과, 중계연구센터 공동연구팀은 에이지즘으로 인해 나타날 수 있는 사회적 비용을 낮추기 위해서는 세대간 접촉 범위를 늘리고 다른 세대들에 대한 교육이 필요하다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 보건학회에서 발행하는 국제학술지 ‘미국 공중보건학 저널’(AJPH) 20일자에 실렸다. 세계보건기구(WHO)에서도 연령차별은 전 세계적으로 가장 널리 퍼져있는 편견이지만 인종차별이나 성차별에 비해 주목받지 못하고 있는 부분이라는 지적을 내놓은 바 있다. 이 때문에 WHO에서도 이번 연구에 대해 주목하고 있다. 연구팀은 1976년부터 2018년까지 연령주의와 관련된 63개의 연구와 논문을 분석했다. 분석 결과 직장이나 대중매체에서 나이로 인한 차별과 관련한 행위들은 특히 노년층의 정신적, 육체적 건강에 심각한 부정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 노년층은 노화에 대한 사회의 부정적 태도를 쉽게 받아들이는 한편 심리적, 육체적 질병을 경험할 가능성이 높다. 또 노화에 대해 긍정적 태도를 가진 사람에 비해 7.5년 정도 수명이 짧은 것으로 조사되기도 했다. 연구팀은 연령주의를 줄이기 위해서는 교육, 세대간 접촉을 확대해 나가는 것이 필요하며 가장 좋은 것은 교육을 통해 세대간 접촉을 늘릴 기회를 제공하는 것이 사회적 비용이 가장 적게 든다고 밝혔다. 연구팀은 자원봉사나 학교 방과후 프로그램 등은 효과적이고 실행하기 쉽기 때문에 연령주의를 줄이는데 가장 효과적이라고 강조했다. 데이빗 번스 캐나다 토론토대 교수는 “노년층에 대한 연령주의는 노화에 대해 잘 알지 못하고 대중매체들에서는 노화에 대해 부정적인 측면만을 강조하기 때문에 나타는 경우가 많다”라며 “사람들에게 노화에 대해 더 많이 가르치고 다양한 세대가 함께 만날 기회를 많이 가질 수록 연령주의는 줄어들 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 웰빙과 건강 열풍 때문에 채식에 관심을 갖는 사람들이 많아지고 있다. 게다가 전 세계적으로 육식 위주의 식단이 늘어남에 따라 대규모 축산 산업이 발달하면서 지구온난화의 원인인 온실가스인 메탄이 엄청나게 발생시킨다는 사실이 지적되고 있다. 이 때문에 지구를 살리기 위해서는 채식을 해야 한다는 주장이 나오기도 했다. 또 한편에서는 채식이 지구온난화를 막는데 큰 도움이 되지 않는다는 반론도 나왔다. 그런데 장 건강이 좋지 않은 사람은 채식 중심 식단이 도움이 될 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 AT스틸대 대체의학부, 미국 비영리단체 책임 있는 의료를 위한 의사회(PCRM), 조지워싱턴대 의대, 영국 마운트 스튜어트병원, 남부 데번 헬스케어 건강보험재단 공동연구팀은 채식 위주의 식물성 식단이 크론병 치료에 효과적이라고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 영양학 분야 국제학술지 ‘뉴트리언츠’ 20일자에 실렸다. 크론병은 입에서 항문까지 소화관 전체 어디서든 나타날 수 있는 만성염증성 질환이다. 대장과 소장이 연결되는 부위에 가장 많이 발생해 설사, 복통, 전신 쇠약감, 식욕 부진 등의 증상이 나타낸다. 연구팀은 체중감소, 설사, 복통과 같은 증상을 겪는 비흡연자 25세의 크론병을 앓고 있는 남성을 대상으로 식단 변화 실험관찰을 실시했다. 실험에 참여한 환자는 크론병 정도를 표현하는 ‘하비-브래드쇼 인덱스’(HBI) 점수가 17점으로 나타나 상당히 심각한 상황이었다. 연구팀은 약물 치료와 함께 식단에서 모든 육식제품과 육가공식품을 제거하고 과일, 채소, 통곡물 중심의 식단으로 바꿨다. 육식에서 부족한 단백질은 콩류를 통해 섭취하도록 했다. 채식 위주의 식단으로 구성해 2년 동안 치료를 병행한 결과 내시경 검사에서도 장 점막에 이상이 확인되지 않은 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 이후 육식을 조금씩 늘리더라도 크론병의 증상이 나타나지 않는 것으로 확인됐다고 밝혔다. 연구팀은 야채나 과일 등 식물성 식단에는 장 건강에 도움을 주는 섬유질이 풍부해 크론병은 물론 다른 소화기 문제들도 해결해줄 수 있을 것이라고 설명했다. PCRM 한나 칼레오바 박사는 “이번 사례연구는 ‘음식이 약’(Food really is medicine)이라는 생각을 뒷받침한다”라며 “채식 위주의 식단은 크론병 완화 뿐만 아니라 고지혈증으로 인한 심장질환, 2형당뇨(성인당뇨), 대장암 발병 위험을 감소시키는데도 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

자기 생각을 입 밖으로 꺼내기도 전에 상대가 의도를 알아차리면 사람들은 “우리는 마음이 잘 통하는 친구”라든가 “텔레파시가 통했다”라는 말을 한다. 그런데 과학자들이 실제로 서로 다른 개체들 간 뇌파가 통하고 일치하는 ‘동기화’ 현상이 나타날 수 있다는 사실을 밝혀 내 화제다. 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 신경생물학과, 생화학과, UCLA의대 공동연구팀과 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 생명공학과, 헬렌 힐스 신경과학연구소 공동연구팀은 각각 생쥐와 이집트과일박쥐를 이용해 두 마리가 상호작용을 할 때 뇌의 신경 활동이 일치된다는 사실을 밝혀냈다. 이들의 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 20일자에 실렸다. 우선 UC버클리 연구팀은 이집트과일박쥐 18마리를 야생에서 잡아온 뒤 우리에 가둬 12시간 간격의 밤낮 생체시계를 일치시켰다. 그다음 연구팀은 짝짓기나 싸움, 먹이나눔 같은 모든 활동을 관찰하면서 무선 전기생리학 측정장치를 이용해 박쥐 뇌에서 발생하는 뇌파를 전부 기록했다. 그 결과 박쥐들은 두 마리가 같은 우리에 있을 때 수 분에서 수 시간까지 고주파 영역의 뇌파가 일치되는 것이 관찰됐다. UCLA 연구팀은 생후 8~10주 된 생쥐 두 마리의 머리에 미세 내시경을 설치하고 모든 활동을 관찰했다. 약 2g의 미세 내시경은 생쥐들이 활동하는 동안 뉴런의 활동을 정밀하게 관찰할 수 있게 만든 장치이다. 연구팀은 생쥐들이 특정 의사결정을 함께 내려야 하는 상황이나 다양한 상호작용을 할 때 같은 부위의 뉴런들이 동시에 활성화된다는 것을 확인했다. 웨이제 홍 UCLA 신경생물학과 교수는 “생쥐나 박쥐에 비해 인간의 사회적 상호작용에는 개입되는 요소들이 많아 복잡하다”면서도 “자폐 스펙트럼 장애나 조현병 같은 많은 정신 질환들이 사회적 상호작용을 변화시킨다는 차원에서 본다면 이번 연구결과는 이런 정신질환의 예방이나 치료법을 찾아내는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

네덜란드 암스테르담자유대(VU대학) 의대 신경과, 임상신경병리학, 내과 공동연구팀은 클럽이나 전자댄스음악(EDM) 페스티벌 등에서 사용되는 스트로브(섬광) 조명이 감광성 뇌전증 유발 위험을 3배 이상 높인다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘BMJ 오픈’ 12일자에 실렸다. 연구팀은 2015년 네덜란드에서 열린 28번의 EDM 콘서트에 참석한 40만 343명을 추적 조사했다. 연구팀에 따르면 콘서트 기간 중에 2776건의 응급의료 출동이 있었는데 이 중 39건의 뇌전증 발작이 있었으며 30건은 스트로브 조명의 영향을 많이 받는 야간 공연 중에 발생했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

수면 호흡 감지해 위험땐 구조대 신고“오늘 날씨 어때.” “내일 아빠 운세 알려줘.” “너는 친구가 몇 명이야.” 인공지능(AI) 스피커를 처음 마련했을 때 아이들은 사람이라면 정말 귀찮아할 정도로 질문들을 던졌습니다. 서너달 지나다 보니 AI 스피커가 말을 못 알아듣고 답변도 비슷하다는 것을 눈치채고는 흥미를 잃더군요. 그나마 잠들기 전 음악이나 동화 애플리케이션(앱)을 이용하다가 이제는 그것도 시들해져 구석에 처박혀 먼지가 뽀얗게 앉아 있습니다. 국내 통신업체가 지난해 내놓은 분석에 따르면 2018년 기준으로 300만대가 보급됐고 올해는 800만대까지 보급될 것이라고 합니다. 그러나 AI 스피커 이용자의 만족도는 절반에 못 미치는 45% 정도에 불과하다고 합니다. 역시 콘텐츠 부족과 사람의 말을 완벽하게 인식하지 못하기 때문입니다. 영화 ‘아이언맨’에 등장하는 AI 비서 ‘자비스’를 기대했지만 “무슨 말인지 모르겠어요” “제공되지 않는 서비스입니다”를 외쳐대는 ‘사오정’ 수준이라는 말이지요. 그렇지만 많은 연구자들은 AI 스피커의 활용 방안은 무궁무진한 것으로 전망하고 있습니다. 미국 워싱턴대 컴퓨터과학 및 공학과 연구진은 AI 스피커를 이용한 급성 심장마비 모니터링 시스템을 개발했습니다. 이 같은 연구 결과는 의학분야 국제학술지 ‘npj 디지털 메디슨’ 19일자에 실렸습니다. 연구팀이 개발한 기술은 사용자가 잠들기 전 AI 스피커에 “심장 상태 모니터링해 줘”라고 명령을 내려놓으면 수면 중 호흡 소리를 모니터링하는 것입니다. 심장마비 징후가 감지되면 즉시 심폐소생술(CPR)을 실시하라는 알람을 울려 주변 사람을 깨우거나 알람에 반응이 없으면 10~20초 내에 911 응급구조대에 자동으로 전화 연결을 시키는 시스템입니다. 보통 심장마비가 온 환자는 의식이 없기 때문에 신고 전화를 한 사람이 환자의 입과 코에 전화기를 대고 호흡소리를 들려주면 상황실에서는 응급구조대가 도착하기 직전까지 필요한 조치를 알려 준다고 합니다. 연구팀은 2009~2017년 미국 시애틀 지역 911 응급상황실에 걸려온 심장마비 신고 전화 중 환자의 호흡소리가 비교적 선명하게 들리는 162건을 골라냈습니다. 연구팀은 환자의 비정상적이고 불규칙하며 거친 호흡(agonal breath) 소리를 2.5초 간격으로 끊어 236개의 음성파일로 만들었습니다. 그다음 AI 기계학습 기술로 정밀하게 분석해 음성파일을 다양한 형태의 7316개의 데이터로 확장시켰습니다. 또 침실에 있다는 점을 감안해 수면 중에 발생할 수 있는 각종 소음을 수집해 7305개의 사운드 샘플로 만들었습니다. 옆 사람의 코골이 소리, 고양이의 울음소리, 개 짖는 소리, 멀리서 들리는 자동차 경적, 에어컨 돌아가는 소리 등을 추출해 낸 것입니다. 이런 소리들을 추출해 낸 것은 수면 중 발생하는 각종 소음 때문에 AI 스피커가 심장마비 발생 시 나는 특유의 호흡소리를 놓치지 않도록 하기 위해서입니다. 이렇게 만들어진 심장마비 모니터링 알고리즘은 잠자는 사람에게서 6m 정도 떨어져 있는 곳에서도 97% 이상 정확하게 호흡소리를 구분해 내는 것으로 확인됐습니다. 새로운 기술로 시장을 선점하기 위해서는 그럴듯한 하드웨어가 아닌 이용자의 필요를 인식해 최대한 지원해 줄 수 있는 소프트웨어가 중요하다는 사실을 이번 연구 결과가 다시 한 번 알려 주는 것 같습니다. edmondy@seoul.co.kr

최근 결혼을 늦게 하는 만혼 인구가 늘어나면서 출산연령도 함께 늦어지고 있다. 출산이 늦어짐에 따라 태아와 임산부의 건강상태를 진단하기 위한 산전 검사 수요도 증가하는 추세다. 산전 검사는 긴 바늘을 임산부의 배에 찔러 넣어 양수를 20~30㏄ 정도 뽑아내 검사하는 방식이다. 많은 산모들이 해온 검사이기 때문에 안전하기는 하지만 태아가 있는 배에 주사바늘을 찔러 넣는다는데 거부감이나 우려를 갖거나 검사 비용이 비싸다는 것 때문에 꺼리는 경우가 많다. 그런데 국내 연구진이 양수검사 대신 혈액만으로도 태아의 건강을 확인할 수 있는 안전한 방법을 개발해 주목받고 있다. 한국표준과학연구원 바이오분석표준센터, 과학기술연합대학원대학교(UST) 바이오분석과학과 공동연구팀은 혈액 채취만으로 태아의 다운증후군 여부를 판별할 수 있는 비침습적 산전검사(NIPT)용 표준물질을 개발하는데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 분석화학 분야 국제학술지 ‘애널리티컬 케미스트리’ 최신호에 실렸다.NIPT 기술은 임산부 혈액 속에 포함된 5% 미만의 태아 DNA를 검사해 21번 염색체수가 2개인지 3개인지를 판결해내는 기술로 현재도 사용되고 있지만 정확도가 떨어지고 있다. 이 때문에 NIPT 결과 결과 21번 염색체수가 3개일 가능성이 조금이라도 나타날 경우 고위험군으로 판명돼 다시 양수검사를 실시해야 하는 불편함이 있었다. NIPT 검사는 임산부가 산부인과에 가서 혈액을 채취하면 이 혈액이 검사기관으로 옮겨져 분석되는 방식이다. 이 때문에 NIPT 검사기관은 신뢰성 확보가 무엇보다 필요하다. 이 때 활용되는 것이 표준물질인데 검사 결과를 비교해 볼 수 있는 ‘답안지’이다. 이 답안지를 통해 검사기관은 방법의 정확성이나 분석장비의 교정을 통해 분석 정확도를 높이는 것이다. 연구팀은 안정동위원소 표지 DNA를 활용한 DNA 정량분석 기술을 개발해 정제되기 전의 혈청 상태로 다운증후군 여부를 정확히 판별해 낼 수 있는 표준물질을 개발한 것이다. 이번 표준물질의 정확도는 99% 이상인 것으로 확인됐다. 이번에 개발된 다운증후군 표준물질은 NIPT 분석을 실시하는 업체에 제공돼 시범적으로 사용되고 있다.권하정 표준연구원 선임연구원은 “이번에 개발한 방법은 복잡한 매질 속의 DNA 양을 정확하게 측정할 수 있다는 점이 특징으로 산전검사의 품질 향상과 태아의 건강 진단 정확도를 높여 임산부의 부담을 줄이는데 도움을 줄 것”이라며 “태아의 다운증후군 여부 검사 뿐만 아니라 식음료의 품질 평가에도 응용될 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“Everything is numbers.”(모든 것은 숫자로 돼 있다.) 2000년대 초반 방영했던 미드 ‘넘버스’가 시작할 때 나오는 문구처럼 수학자들은 우리 주변의 많은 것들이 숫자로 이뤄져 있고 수로 해석할 수 있다고 보고 있다. 아무리 복잡한 상황이나 자연현상도 수식으로 비교적 간단하게 표현할 수 있다는 말이다. 한국과 미국 공동연구팀은 많은 사람들이 개입해 여러 가지 복잡한 경우의 수가 발생해 불확실성이 큰 주식시장을 예측할 수 있는 수학적 모델을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 수리과학과, 미국 럿거스대 수학과, 카네기멜론대 경영대학원 공동연구팀은 경쟁상대와 상호작용을 통해 가장 이익이 되는 행위를 선택한다는 게임이론을 적용해 국민연금처럼 기관투자자가의 포트폴리오 조정이 주식 시장에 어떤 영향을 주는지 분석하는데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 수리·재무경제학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 파이낸셜 이코노믹스’ 6월호에 실렸다. 지금까지는 주식시장 변동성을 설명할 때 주로 내부정보를 가진 투자자를 주요 변수로 활용했다. 정보를 가진 투자자가 정보가 확산되는 속도를 늦춰 거래수익을 증가시키기 위해 일정 시간 동안 거래할 물량을 작은 단위로 쪼개서 주문하는 ‘주문 분할’을 사용한다는 것이다. 그러나 연기금이나 보험회사들처럼 정보를 덜 가진 투자자들도 포트폴리오 재조정을 시도할 때 가격 충격으로 인한 거래비용을 줄이기 위해 주문을 분할하는 경우가 많다. 포트폴리오란 주식투자에서 위험을 줄이고 투자수익을 극대화하기 위해 여러 종목에 분산투자하는 방식이나 그렇게 투자된 주식 구성을 말하는데 흔히 ‘계란은 한 바구니에 담지 않는다’라고 표현된다. 실제로 기관투자자들에게서는 이런 형태의 투자가 많이 이뤄짐에도 불구하고 거대투자자들의 주문분할이 시장에 미치는 영향을 분석한 연구는 많지 않았다. 이번에 만든 주식시장 분석모델에 따르면 주식시장은 헤지펀드처럼 내부정보를 가진 투자자, 국민연금 등 기관투자자들처럼 제한된 정보를 가진 포트폴리오 재조정자, 개미투자자로 불리는 유동성 거래자, 시장조성자라는 4개의 변수를 도입했다. 이 분석에 따르면 포트폴리오 재조정자와 내부정보를 가진 투자자 간 상호작용 때문에 주식시장 거래 패턴이 장 초반과 후반에 거래량이 증가하는 U자형을 이룬다. 포트폴리오 재조정자는 장 후반의 가격변동을 줄이기 위해 주식시장이 개장하는 초반에 거래량을 늘려 자신의 목표치를 시장이 인식하게하며 정보를 가진 투자자들도 초반에 포트폴리오 조정자를 경쟁자로 인식해 거래량을 늘리는 전략을 도입하기 때문에 기관투자자들이 움직이는 때는 장 초반 전체 거래량이 늘어난다. 그러나 장 중반으로 갈수록 정보 보유 투자자는 포트폴리오 재조정자에 대한 정보를 업데이트하면서 거래량을 줄이는 전략을 쓰게 된다. 장 후반에는 목표 거래물량을 채워야 하는 포트폴리오 재조정자에 의해 거래량이 다시 증가하는 추세를 보이게 된다는 것이다. 최진혁 UNIST 수리과학과 교수는 “이번 연구는 기관투자자처럼 주식을 대량으로 매도하거나 분할해 판해하는 포트폴리오 재조정자가 주식의 거래량이나 가격변동성에 어떤 영향을 미치는지 수학적으로 보여준 연구”라며 “추가적인 실증연구를 통해 주식시장에 대한 이해도를 특히 높일 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘노출의 계절’ 여름이 되면서 멋진 몸매를 가꾸기 위해서나 건강, 특히 적당한 신체활동은 치매 예방 같은 정신건강에도 도움이 된다고 해서 남녀노소 운동하는 이들이 늘고 있다. 매일 운동을 하는 사람들은 아침 일찍 일어나 운동을 하기도 하고 일과가 끝난 저녁시간이나 점심시간을 쪼개 체육관을 찾기도 한다. 과연 언제 운동하는 것이 가장 효과적일까. 과학자들의 최근 연구결과에 따르면 “운동 ‘목표’에 따라 자신에게 가장 잘 맛는 시간을 찾아 규칙적으로 하는 것이 중요하다”는 것이 정답이다. 미국 캘리포니아 어바인대(UC어바인) 의대 생화학과, 유전학및바이오인포메틱스연구소, 덴마크 코펜하겐대 통합생리학부, 스웨덴 카롤린스카연구소 분자의학·외과학·통합생리학과 공동연구팀은 운동을 하는 시간에 따라 그 효과가 달라지기 때문에 아침운동이 더 효과가 크다고 볼 수 없다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’에 실렸다. 연구팀은 생쥐를 이용해 잠에서 막 깬 시간과 잠들기 1~2시간 전에 쳇바퀴 돌기나 수영 같은 운동을 하도록 한 뒤 근육세포의 반응과 전체 대사과정을 정밀하게 관칠했다. 그 결과 운동에 따른 신체 대사활동은 ‘HIF1-α’라는 단백질이 관여하며 이는 신체 일주기시스템(신체시계)에 따라 작동된다는 사실이 확인됐다. 분석 결과 이른 아침에 하는 운동은 골격근에 강한 대사활동을 일으키는 동시에 근육세포의 지질과 당분 대사를 늘리고 저녁에 하는 운동은 전신 에너지 대사량을 늘린다고 연구진은 설명했다. 쉽게 말하면 근육을 늘리고 체력을 강화하고 싶은 사람은 아침 운동을, 다이어트나 살 빼기 위해서는 저녁운동을 하는 것이 효과적이라는 말이다. 이 때문에 연구팀은 2형 당뇨를 비롯한 대사질환을 앓고 있는 사람은 저녁운동보다는 오전 운동이 효과적이라고 충고했다. 연구팀은 운동을 위해 수면시간을 줄일 경우는 오히려 운동효과를 내지 못하고 신체시계를 교란시켜 인체 건강에 악영향을 미친다고 지적했다. 파울로 사소네-코르시 UC어바인 의대 교수는 “이번 연구는 적당한 신체운동은 건강에 도움을 주는데 아침과 저녁에 운동을 하는 시간에 따라 그 효과가 달라진다는 사실을 처음으로 밝혀낸 것”이라며 “추가 연구를 통해 시간대에 따른 운동전략으로 대사질환을 앓고 있는 환자들에게 도움을 줄 수 있는지 명확한 결론을 내릴 계획”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr