국내 과학자들이 포함된 국제 공동 연구팀이 전 세계 해수면을 높일 수 있는 남극 빙붕 붕괴 원리를 처음으로 규명했다. 미국 캘리포니아 데이비스대(UC데이비스), 컬럼비아대 라몬트-도허티 지구관측소, 뉴질랜드 국립 수질대기연구소, 오클랜드대, 한국 극지연구소, 경북대, 캐나다 워털루대, 칼레튼대, 스위스 연방 해양과학기술연구소 공동 연구팀은 남극 빙하가 녹고 있는 원리를 규명하고 빙하 녹는 속도를 더 정확하게 예측할 수 있는 방법을 개발했다고 6일 밝혔다. 이번 논문에서 국내 연구진은 제4저자, 제5저자로 참여했다. 이번 연구 결과는 환경학 및 지구과학 분야 국제학술지 ‘커뮤니케이션스 어스 앤드 인바이러먼트’에 실렸다. 같은 호 저널에는 ‘바다가 남극 얼음을 어떻게 녹이나’라는 주제로 이들 논문과 함께 일본 홋카이도대 연구팀과 벨기에 루뱅 가톨릭대 연구팀이 각각 수행한 연구 결과들도 실렸다. 지난달 말 덴마크 연구팀은 현재와 같은 지구온난화가 계속될 경우 북극 그린란드 빙하가 녹아 전 세계 해수면이 약 27.4㎝ 상승할 것이라는 연구 결과를 내놨다. 이는 당초 예상치를 훌쩍 넘는 수준이다. 한국 기상청도 온실가스 배출이 지금처럼 지속될 경우 20년 뒤 한반도 주변 해수면이 최소 11㎝ 가량 높아질 것이라는 예측을 내놓기도 했다. 남극 대륙의 빙하는 북극보다 많아 온난화로 인해 남극의 빙하가 녹을 경우 전 세계 해수면은 약 58m나 높아지게 된다는 예측도 있다. 이렇게 될 경우 미국 뉴욕이나 샌프란시스코, 한국의 인천, 부산 같은 해안 도시는 물론 내륙에 있는 도시들까지 수면 밑에 잠겨 전 세계가 ‘워터 월드’가 될 수 있다. 이에 따라 남극 빙붕이 녹는 원인을 분석하고 얼마나 빨리 녹고 있는지 예측하는 것은 기후변화 대응에 있어서 중요하다. 빙붕은 남극 대륙 위에 있는 빙하에서 이어져 바다에 떠 있는 200~900m 두께의 거대한 얼음덩어리로 빙하가 바다에 빠지는 것을 막는다. 육지의 빙하가 바다로 들어가면 그만큼 해수면을 높이기 때문에 빙붕의 붕괴가 해수면 상승의 주요 원인이 되기도 한다. 연구팀은 극지연구소의 쇄빙연구선 아라온호로 2018년과 2019년 여름 남극 난센 빙붕에 접근해 무인 수중글라이더를 활용해 육안으로 파악하기 어려운 바닷속 수온, 염도, 산소포화도 등 데이터를 측정했다.연구팀은 이렇게 수집한 데이터와 바닷물의 방향, 속도를 분석한 결과, 시계방향으로 회전하는 직경 10㎞ 크기의 소용돌이가 상대적으로 따뜻한 남극 해수면의 열을 빙붕 아랫부분으로 순환시켜 전달한다는 것을 알아냈다. 그동안 표층의 따뜻한 바닷물이 빙붕 하부로 전달되면서 빙붕을 붕괴시킨다는 연구들이 있었지만 실제 관측된 것은 이번이 처음이다. 난센 빙붕 앞에 생기는 소용돌이는 남반구 여름에만 일시적으로 생기는 자연현상으로 남극 내륙에서 바다로 부는 대륙 활강풍, 해안을 따라 흐르는 연안류, 빙붕 아래에서 빙하가 녹아 뿜어 올리는 융빙수 등 요인이 복합적으로 작용해 발생하는 것으로 확인됐다. 이 소용돌이가 차가운 바닷물을 위로 끌어올리고 표층의 따뜻한 바닷물을 아래로 내리면서 빙붕 붕괴 속도를 가속화한다는 것이다. 이번에 발표된 세 논문에 대해 해설 논문을 쓴 아리안 푸리히 캐나다 모나쉬대 지구대기환경학부 박사는 “이번에 발표된 논문들은 남극 주변의 관찰, 시뮬레이션, 분석을 통해 남극 주변에 떠 있는 빙붕이 어떻게 녹는지에 대한 메커니즘을 명확히 보여주고 있다”며 “남극 대륙에서 일어나는 일은 남극에만 머물지 않는 만큼 전 지구적으로 온난화를 멈추기 위한 노력이 필요하다는 것을 인식해야 한다”고 말했다.

우리나라 연구진이 거대한 남극 빙하를 녹이는 원인을 세계 최초로 규명했다. 해양수산부와 극지연구소는 여름철 남극 해안가에서 발생하는 소용돌이가 바다 표층의 따뜻한 물을 빙붕 아랫부분으로 흘려보내는 과정을 처음으로 찾아냈다고 5일 밝혔다. 그동안 지구온난화로 따뜻해진 바다가 남극의 얼음을 녹인다는 사실은 알려졌으나, 바다 표면의 따뜻한 물이 어떻게 수백 m 두께의 빙붕 아래로 흘러들어 가는지는 구체적으로 밝히지 못했었다. 이번 연구는 빙하가 녹는 속도를 정확히 예측하게 해줄 수 있다는 데 의미가 있다. 이번 연구는 쇄빙 연구선 아라온호가 빙붕에 접근하면 무인 수중글라이더가 바닷속에 들어가 수온, 염도, 산소포화도 등의 정보를 수집했고, 이 자료를 토대로 바닷물의 방향과 속도 등을 분석하는 방식으로 진행했다. 그 결과 시계방향으로 회전하는 지름 10㎞의 소용돌이가 따뜻한 바닷물 표면의 열을 빙붕 아랫부분으로 전달해 얼음을 녹이는 과정을 찾아냈다. 빙붕(ice shelf)은 대륙에 있는 빙하(glacier)에서 이어져 바다에 떠 있는 200~900m 두께의 거대한 얼음 덩어리로, 빙하가 바다에 빠지지 않게 막는 역할을 한다. 육지에 놓인 빙하가 바다로 들어가면 그 규모만큼 해수면을 끌어올리기 때문에, 빙붕의 붕괴는 해수면 변화의 주요 요소이다. 연구는 2019년부터 해수부 연구개발(R&D) 사업으로 이뤄졌고, 극지연구소 이원상 박사 주도로 경북대, 미국 캘리포니아·컬럼비아대, 뉴질랜드 오클랜드대학이 함께 참여했다. 연구결과는 국제학술지 ‘커뮤니케이션스 지구와 환경’ 6월호에 게재됐다.

국내 연구진이 우주-지상간 통신은 물론 내비게이션의 정밀도를 획기적으로 높일 수 있는 기술을 만들었다. 카이스트 기계공학과 연구팀은 대기 중으로 광신호를 전송해 공간의 제약을 뛰어넘는 차세대 우주-지상간 광-시간 동기화 원천기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 이번 연구 결과는 광학 분야 국제학술지 ‘빛:과학과 응용’(Light: Science and Applications)에 실렸다. 길이, 질량, 전류, 온도, 광도, 물질량, 시간은 기본 단위이다. 이 중 시간은 다양한 물리 단위를 정의하는데 활용되는 가장 기본 물리량이라고 할 수 있다. 이 때문에 시간 표준을 개발하는 것은 정밀 측정 분야에서 매우 중요하다. 지금까지는 정확한 시간을 측정하기 위해 광섬유를 이용해 광신호를 주고 받았다. 하지만 광섬유는 매설된 구간을 이용하기 때문에 공간적 제약이 따른다. 이에 연구팀은 1000조분의1 초 수준의 시간 및 주파수 안정도를 갖는 광공진기를 이용해 193㎔(테라헤르츠) 주파수 영역의 펨토초 레이저 광빗을 안정화시키는데 성공했다. 펨토초 레이저 광 빗은 머리빗처럼 수 백만개의 주파수가 중첩되는 광대역 레이저이다. 연구팀은 안정화된 광빗에서 두 개의 주파수를 추출한 뒤 대기를 통해 전송해 시간 및 주파수를 정확히 보낼 수 있다는 사실을 확인했다. 광섬유 대신 대기 중으로 정확한 시간 정보를 보내 공유할 수 있다는 것을 확인한 것이다. 연구팀은 “이번에 개발한 기술이 200~500㎓(기가헤르츠) 주파수를 사용하는 차세대 통신 6G 실현을 위해서 해당 주파수를 정밀하게 전송하는데 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다“며 “우주의 다양한 측정에 활용할 수 있음을 실질적으로 검증했다는데 의미가 크다”고 말했다.

“무서워할 이유는 하나도 없으면서 배울 것은 많은 존재가 나무다. 활기차고 평화로운 그들은 우리를 힘내게 하는 정수를 아낌없이 나눠 준다.” 방대한 양과 의식의 흐름을 따라가는 복잡한 문장 때문에 들어는 봤어도 끝까지 읽어 본 사람은 없다는 소설 ‘잃어버린 시간을 찾아서’를 쓴 작가 마르셀 프루스트가 나무에 바친 찬사다. 나무는 오랫동안 인류에게 건축 자재로 사랑받았다. 그런데 1867년에 열린 제2회 파리 만국박람회에 조제프 모니에라는 정원사가 출품한 작고 보잘것없는 작품 이후 목재는 건축 자재로서 이전의 명성을 잃게 됐다. 모니에가 내놓은 작품은 ‘정원 물통’으로, 콘크리트와 금속을 결합시켜 만든 최초의 철근 콘크리트 제품이었다. 철근 콘크리트가 건물을 높이 짓기도 쉽고 불에도 강하다는 점에 건축가들이 주목한 것이다. 20세기를 거쳐 지금까지 철근 콘크리트는 목재를 대체한 건축 재료의 강자로 자리잡고 있다. 최근 지구온난화 문제가 불거지고 친환경이 시대정신이 되면서 목조 건축 기술이 다시 주목받고 있다. 철근 콘크리트 건물에는 철근, 철골, 시멘트가 필요한데, 이 재료들을 만드는 과정에서 많은 이산화탄소가 배출된다. 완공 이후에는 냉난방을 위해 엄청난 에너지가 필요하다. 이 때문에 건축 부문에서 배출되는 온실가스는 전 세계 온실가스 배출량의 30~40%를 차지하는 것으로 알려져 있다. 2016년 과학 저널 ‘네이처’가 발표한 목조 건축 분석 보고서에 따르면 목조 건축물은 철근 콘크리트 건물에 비해 지진에도 강하다. 오스트리아, 일본, 이탈리아 과학자들이 분석해 보니 합성목재로 만든 7층 목조 건물은 규모 6.5~7.3의 강진에 해당하는 충격에도 무너지지 않았지만 철근 콘크리트 건물은 일부가 파괴되거나 철골 구조에 비틀림이 생겼다. 이 같은 상황에서 독일 포츠담 기후영향연구소, 베를린 훔볼트대 농업경제학과, 대만 세계채소센터 공동 연구팀은 전 세계 도시 인구의 90%가 강도를 높인 공학목재로 만들어진 중층 건물에서 산다면 2100년까지 106Gt(기가톤)의 이산화탄소를 추가로 줄일 수 있다고 4일 밝혔다. 공학목재는 목재 요소를 접착·접합시켜 만든 목재로, 원목구조재에 견줘 변형이 거의 없다. 강도, 내구성, 내화성도 우수해 고층 빌딩이나 다리를 만들 때 활용하기도 한다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 8월 31일자에 실렸다. 연구팀은 2100년까지 공학목재 수요 증가가 토지 사용과 직간접적인 이산화탄소 배출에 미치는 영향을 평가하기 위해 ‘국제적 다지역 공개 토지시스템 모델’을 이용해 분석했다. 분석 결과, 세계 도시 인구의 90%가 공학목재로 새로 만든 4~12층 규모의 목조 건물에 산다면 2100년까지 106Gt의 이산화탄소를 추가로 줄일 수 있다고 밝혔다. 이 같은 목조 건물 수요에 대응하기 위해서는 2100년까지 전 세계의 산림 면적이 1억 4000만㏊ 이상 늘어나야 한다. 연구를 이끈 알렉산더 포프 포츠담 기후영향연구소 수석연구원(토지이용관리학)은 “나무를 이용한 건축이 철근 콘크리트보다 환경에 도움을 주는 것은 확실하지만, 목재 사용량이 급속히 늘어날 경우 생물다양성이 감소하고 숲이 파괴되는 것을 어떻게 막을 수 있을 것인지에 대한 고민이 필요하다”고 말했다. 포프 박사는 “노후화된 목재 건물을 폐기할 때 나오는 폐목재의 재활용법을 비롯해 목재 도시로의 전환을 위한 신중한 계획과 강력한 거버넌스가 필요하다”고 덧붙였다.

지난달 한반도는 엄청난 폭우로 막대한 인명·재산 피해를 입었다. 같은 기간 인도와 유럽, 북미 지역은 초여름부터 발생한 기록적 폭염에 시달렸다. 그런데 이산화탄소 배출을 지금보다 획기적으로 줄인다고 하더라도 인류에 치명적인 기상 이변을 줄이기는 어려운 상황이 됐다는 분석이 나왔다. 미국 하버드대 지구·행성과학과, 시애틀 워싱턴대 대기과학과·통계학과 공동 연구팀은 산업화 이전 시기와 비교해 지구 평균 기온 상승을 2도 이하로 제한하더라도 금세기 말까지는 치명적 폭염 일수가 늘어날 수밖에 없다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 지구과학 및 기후학 분야 국제학술지 ‘커뮤니케이션즈 어스 앤드 인바이어런먼트’ 8월 26일자에 실렸다. 연구팀은 지구 평균 기온, 이산화탄소 농도, 상대 습도 변화를 예측하기 위해 지구 기후모델, 인구 예측, 경제성장과 탄소 배출 사이의 관계를 분석했다. 특히 기온과 습도를 조합해 인체에 미치는 영향을 측정하는 ‘열지수’, 흔히 체감온도라고 부르는 것에 주목했다. 열지수는 근육 경련, 탈수, 일사·열사병 등의 의학적 문제가 발생할 가능성을 예측할 수 있는 기준이다. 미국 기상청에서는 위험한 수준의 열지수는 39.4도, 극도로 위험한 수준의 열지수는 51도로 정의했다. 분석 결과, 현재 인류가 2050년까지 지구 평균 기온 상승을 1.5도로 제한할 수 있는 확률은 0.1%에 불과하다고 예측했다. 지구 평균 기온 상승이 1.5도를 넘어서지 않은 지난 10년 동안에도 지구온난화로 인해 폭염 일수가 20세기보다 2배 가까이 늘어나 공중 보건에 심각한 영향을 미쳤다. 그런데 이번 분석에 따르면 2050년이 되면 극도로 위험한 열지수 발생 일수가 지금보다 30~40일 더 늘어날 것으로 예측됐다. 특히 2100년 무렵이 되면 인도와 사하라 이남 아프리카와 같은 열대 지역은 사람이 살기 어려운 환경이 될 수 있으며, 중위도 지역에서도 치명적 폭염 발생 일수가 늘어날 것으로 전망됐다. 북한 함경도와 위도가 비슷한 미국 시카고의 경우 2050년이 되면 위험한 폭염 발생이 현재보다 16배나 증가한다는 것이 연구팀의 분석이다. 연구를 이끈 하버드대 루커스 바르가스 제페텔로 박사(기후생태학)는 “폭염을 비롯한 기후변화에 충분한 대응 조치가 없을 경우 노약자, 야외 근로자, 저소득층에서 일사·열사병, 열경련, 열탈진 등 온열 관련 질환 발생률이 크게 증가할 수 있는 만큼 이산화탄소 배출량을 줄이기 위한 야심 찬 목표가 필요하다”고 설명했다.

씹는 활동이 건강에 좋다는 것은 익히 알려진 사실이다. 그중에서도 껌 씹기는 치아건강과 에티켓에 도움 될 뿐만 아니라 두뇌 활성과 기억력 향상, 치매 예방, 스트레스 해소 등에도 영향을 줄 수 있다. 김경욱 단국대 교수의 학회발표 논문자료에 따르면 지속해서 껌을 씹는 행위는 뇌 기능을 활성화하며 정신적인 이완작용과 행복감을 높여주는 데 도움을 준다고 한다. 껌을 씹으면 스트레스 호르몬인 코르티솔을 감소해준다는 조사도 있다. 호주 스윈번대학교 앤드류 스콜리의 연구에 따르면 껌 씹기를 한 후에 난도가 높은 문제를 풀게 하고 스트레스의 정도를 측정했더니 스트레스 호르몬인 코르티솔의 수치가 감소하는 것으로 나타났다. 껌 씹기를 통해 긴장감을 해소하고 집중력을 높인 사례도 있다. 미국의 필 미컬슨이 2021년 PGA 챔피언십에서 사상 첫 50대 메이저 우승을 하자 당시 그의 건강관리에 이목이 쏠렸다. 그는 건강관리, 특히 정신 집중에 대해 언급하면서 집중력 유지를 위해 껌 씹기를 한다고 했다. 이전에도 타이거 우즈, 고진영 선수 등 골프선수들이 껌 씹기로 긴장감을 풀고 집중력을 유지한다고 밝힌 바 있다. 이 밖에도 껌 씹기는 긍정적인 현상을 불러온다고 알려져 있다. 영국 푸카야스타 교수의 연구에 따르면 장 수술 환자들에게 하루 껌을 씹게 했더니 전체 소화 기관의 타액 및 췌장액 분비가 활성화해 가스배출 속도가 단축되고, 장운동과 배고픔의 시간도 줄었다고 한다. 껌 씹기는 입안 세균을 억제하는데도 효과가 있다. 미국의 공공 과학도서관 온라인 국제학술지인 ‘플로스 원(PLoS One)’의 2015년 발표에 따르면 껌을 매일 10분씩 씹으면 박테리아 등 유해한 세균을 억제하는 데 효과가 있으며, 크게는 입안의 세균 1억 마리까지 없앨 수 있다고 한다.

얼마 전 24절기 중 ‘모기도 입이 삐뚤어진다’는 처서가 지났습니다. 올해 처서는 ‘땅에서는 귀뚜라미 등에 업혀 오고, 하늘에서는 뭉게구름 타고 온다’는 옛말이 그대로 들어맞았다고 할 정도였습니다. 실제로 처서를 기점으로 낮 기온이 3도 가까이 떨어지고, 아침저녁으로는 시끄러운 매미 소리 대신 귀뚜라미를 비롯한 풀벌레 소리가 들리기 시작했습니다. ●‘가을 춘곤증’에 수면장애 늘어 무더위가 한풀 꺾이고 날씨가 선선해지면 봄철 춘곤증처럼 가을 ‘추곤증’에 맥을 못 추는 사람도 늘어납니다. 외부 환경 변화에 생체리듬이 따라가지 못하기 때문에 생기는 증상으로 심하면 불면증이나 수면 장애를 겪을 수 있습니다. 충분히 잠을 못 자면 하루 종일 머리가 무겁고 낮 동안 졸음이 쏟아져 일상생활이 쉽지 않습니다. 심혈관 질환, 당뇨, 고혈압, 우울증 등 각종 질병에 시달리기 쉽다는 연구도 있습니다. 수면 부족이 성격도 괴팍하게 만들고 대인 관계까지 악화시킨다면 어떻게 해야 할까요. 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 인간수면과학연구센터, 헬렌 윌스 신경과학연구소 공동 연구팀은 수면이 부족하면 성격이 괴팍스러워지고 이기주의적으로 변한다고 28일 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생명과학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 8월 23일자에 실렸습니다. ●잠 설치면 타인에 대한 배려도 줄어 연구팀은 수면이 타인에 대한 태도에 어떤 영향을 미치는지를 알아보기 위해 세 가지 실험을 했습니다. 우선 18~26세의 건강한 성인 남녀 24명을 둘로 나눠 한쪽은 8시간의 충분한 수면을 취하도록 하고, 다른 쪽은 수면을 방해하거나 2~3시간 정도만 재운 뒤 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 뇌를 찍었습니다. 그 결과 잠을 설친 사람들은 타인에게 공감하는 뇌 부위가 활성화되지 않는 것이 확인됐습니다. 연구팀은 또 171명의 성인 남녀를 대상으로 손목시계 형태의 장치를 통해 나흘 동안 수면의 질을 측정했습니다. 나흘 뒤 연구팀은 뒤에 오는 사람을 위해 엘리베이터 문이나 출입문을 잡아 주거나 자원봉사를 하고 싶은 욕구, 낯선 사람이 다쳤을 때 도와주고 싶은 욕구 등에 대한 심리 조사를 했습니다. 그 결과 수면 부족에 시달린 사람들은 충분한 수면을 취한 사람들보다 타인을 배려하고 도와주려는 욕구 점수가 약 3분의1 수준인 것으로 나타났습니다. 마지막으로 연구팀은 2001~2016년 미국 내 300만건 이상의 자선 기부금에 대한 자료와 서머타임의 상관관계를 분석했습니다. 서머타임이 실시되면 사람들의 수면 시간이 1시간가량 줄어드는 것으로 알려져 있습니다. 분석 결과 서머타임 기간에 기부금이 평소보다 10% 이상 줄어든 것으로 조사됐습니다. ●수면 부족, 개인뿐 아닌 사회적 문제 지금까지 잠과 관련된 많은 연구는 대부분 신체 건강에 미치는 영향에 대한 것들이었습니다. 그렇지만 이번 연구는 수면이 정신 건강과 타인과의 상호 관계에 미치는 영향을 다양한 분석으로 명확히 보여 주는 첫 번째 연구라는 평가를 받았습니다. 연구를 이끈 수면학자 매슈 워커 UC버클리 교수(인지신경과학)는 “이번 연구는 수면 부족이 개인 건강을 해칠 뿐만 아니라 사회적 상호작용을 저하시키고 사회적 연대감까지 떨어뜨린다는 사실을 밝혀냈다”며 “충분한 수면을 취하지 않는 것은 단순히 개인적인 문제가 아니라 사회 전체의 안녕을 해치는 행위”라고 강조했습니다.

한 살, 두 살 나이를 먹어갈 때마다 기억력이 예전 같지 않다고 이야기하는 사람들이 많다. 나이들어서 뭔가를 새로 배우기가 쉽지 않다는 이야기가 나오는 것도 기억력 때문인 경우가 많다. 중년이 되면 휴대전화를 어디에 뒀는지, 인터넷 검색창을 열고 무엇을 하려고 했는지 기억이 나지 않아 머리를 쥐어 뜯는 경우도 적지 않다. 이 때문에 기억에 도움이 되는 방법이나 음식, 건강영양식품도 유행이다. 그런데, 뇌신경과학자들이 기억력을 회복시키는 새로운 방법을 개발해 주목받고 있다. 미국 보스턴대 심리·뇌과학과, 생체의학공학과, 시스템신경과학연구센터, 인지 신경이미징센터, 최신신경기술연구소 공동 연구팀은 뇌에 저주파 전기자극을 주면 기억력이 회복될 수 있다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 8월 23일자에 실렸다. 기억에는 두 가지 종류가 있다. 기차를 탈 때 승강장 번호를 기억하는 것처럼 짧은 시간 동안 기억하는 작업기억(단기기억)과 휴가 후 공항 주차장에 차를 어디에 놔뒀는지 기억하는 것은 장기기억이 대표적이다. 단기기억은 수초에서 수분 사이의 일시적 정보를 기억해 내는 것이고, 장기기억은 단기기억이 뇌에서 고정화 과정을 거쳐 오랫동안 기억되는 것을 말한다. 사람마다 차이는 있지만 나이가 들면서 장기, 단기기억력 모두 감소하는 경향이 있다. 이 때문에 기억력을 향상시키는 방법이 다양하게 연구되고 있다. 이 같은 상황에서 연구팀은 65~88세 남녀 156명을 대상으로 하루 20분씩 나흘 동안 기억과 관련된 뇌 영역 두 곳에 4㎐(헤르츠) 정도의 약한 전기자극을 주면서 단어 20개씩 구성된 5개 분야 총 100개 단어를 암기하도록 했다. 실험참가자들은 전극 여러 개가 달린 수영모 같은 장치를 쓰고 저주파 전기자극을 받았다. 또 연구팀은 전기자극을 받으면서 외운 단어들을 1시간 뒤, 3일 뒤에 얼마나 기억하고 있는지도 측정했다. 하두정소엽(Inferior parietal lobule)과 전전두엽피질(Dorsolateral prefrontal cortex)을 자극한 결과, 실험 참가자 모두 단기기억과 장기기억 개선이 확인됐다. 연구팀에 따르면 기억력 개선 효과는 한 달 정도 유지된다. 특히 연구 시작을 할 때 인지 능력이 가장 낮았던 참가자들이 뇌 자극을 통해 가장 큰 도움을 받은 것으로 나타났다. 연구팀은 이번 연구를 통해 나온 결과가 한 달 이상 지속될 수 있는지와 뇌 장애로 인해 인지 장애가 발생한 사람이나 중증 치매 환자에게도 에게도 적용될 수 있는지 추가연구를 진행할 계획이다. 연구를 이끈 로버트 레인하트 보스턴대 교수(인지·임상신경과학)는 “전 세계적으로 빠르게 고령화됨에 따라 이번에 확인한 비침습적 기억력 향상 기술을 활용하면 노년층이 일상 활동을 개선하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.

헌팅턴병은 헌팅턴 유전자에 돌연변이가 생겨 발생하는 것으로 전 세계적으로 10만명당 5~10명이 앓는 퇴행성 뇌질환이다. 헌팅턴병에 걸리면 안면경련과 함께 손, 어깨, 다리 등 여러 신체부위가 환자의 의도와 상관없이 움직여서 다른 사람이 보기에는 마치 춤추는 것처럼 보인다고 해서 ‘무도병’이라고도 불린다. 40세 전후에 발병해 행동학적 이상과 함께 성격 변화, 치매가 동반되고 결국 사망에 이른다. 헌팅턴병은 신경세포의 연결 부위인 시냅스에 문제가 생기고 뇌의 선조체 부위 뇌세포가 파괴돼 질병을 일으키는 것으로 알려져 있지만 정확한 발병 메커니즘이 밝혀지지는 않았다. 이 때문에 명확한 치료법도 없다. 이 같은 상황에서 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 경희대, 미국 보스턴대, 캘리포니아 샌디에고대(UCSD) 공동 연구팀은 헌팅턴병 환자 뇌 조직에서 정상적 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 FAK라는 단백질의 활성이 눈에 띄게 줄어드는 것을 확인했다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘악타 뉴로패솔로지카’에 실렸다. 일반인의 뇌에서는 FAK 단백질이 활성화돼 신경돌기 운동성 및 정상적 시냅스 형성을 한다. 이에 연구팀은 헌팅턴병 환자의 세포와 헌팅턴 환자의 뇌조직, 헌팅턴병을 유발시킨 동물모델을 정상적인 뇌와 비교했다. 연구팀은 살아있는 세포에서 FAK 활성을 측정하기 위해 ‘형광공명에너지전달현상’(FRET)을 이용한 형광분자센서를 활용했다. 그 결과, 헌팅턴병이 발생한 사람이나 동물, 세포에서는 FAK 단백질 활성이 현저하게 떨어져 있는 것을 관찰할 수 있었다. FAK 단백질이 정상적으로 활성화되려면 세포막에 존재하는 인지질 중 PIP2라는 물질이 필수적이다. 연구팀이 초고해상도 형광현미경으로 관찰한 결과, 헌팅턴병 세포에서는 PIP2가 돌연변이 단백질과 강하게 결합하면서 정상적인 시냅스 기능을 방해한다는 것을 확인했다. 연구를 이끈 성지혜 KIST 박사는 “이번 연구는 헌팅턴병 환자의 시냅스 기능장애 메커니즘을 밝혀냄으로써 뇌기능 장애 회복을 위한 새로운 치료법을 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

홍합탕은 애주가들의 술안주이기도 하지만 해장을 위해서도 많이 찾는 음식이다. 그런데 홍합을 비롯한 어패류들을 통해 인체 내 미세플라스틱이 쉽게 축적될 수 있다는 경고가 나왔다. 안전성평가연구소 환경독성영향연구센터 연구팀은 페트(PET) 미세플라스틱이 해양 수산물의 생식기능과 신경계에 부정적 영향을 미칠 뿐만 아니라 사람의 몸 속에 미세플라스틱을 쉽게 농축시킨다는 것을 확인했다고 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 환경화학 및 독성학 분야 국제학술지 ‘케모스피어’에 실렸다. PET는 페트병도 만들지만, 화학섬유인 폴리에스테르 원료이기 때문에 옷이나 섬유 생산에도 사용된다. 페트에 포함된 프탈레이트, 비스페놀A 등 첨가제는 흔히 환경호르몬이라고 부르는 대표적 내분비계 교란물질로 다양한 독성을 유발시키는 것으로 알려졌다. 연구팀은 페트 플라스틱을 100㎛(마이크로미터) 크기로 잘게 쪼개 미세플라스틱을 만들었다. 물 1ℓ당 0.0005, 0.1, 1, 10, 100㎎ 농도로 미세플라스틱을 섞은 뒤, 지중해담치를 32일 동안 노출시켜 독성 영향을 연구했다. 지중해담치는 홍합과 조개류로 우리나라 전 해역에 분포하는데, 모양이 비슷해 홍합과 헷갈리기도 하고, 홍합탕 재료로 쓰이기도 한다. 또 지중해담치는 물 속 먹잇감만 걸러 흡수하는 여과섭식을 하기 때문에 미세플라스틱을 비롯해 해양환경 모니터링과 오염 지표생물체로 활용한다. 연구 결과, 미량의 미세플라스틱에 노출되더라도 지중해담치의 여성호르몬(에스트라디올), 남성호르몬(테스토스테론) 수치가 감소했다. 또, 생식소 발달단계 지연과 생식소 지수의 감소로 이어져 지중해담치 번식에 부정적 영향을 미치는 것으로 확인됐다. 만성 노출된 지중해담치의 혈구에서는 세포 사멸과 DNA 손상이 관찰됐다. 지중해담치 소화기관과 아가미 조직에서 산화 스트레스, 염증 등이 발생해 세포와 조직에 신경학적 영향이 유발했다. 2018년 영국 맨체스터대 연구팀은 영국 머지강 지류인 어웰강에 이어 한국의 인천 및 경기해안과 낙동강 하구에서 측정된 미세플라스틱 농도가 전 세계 2, 3번째로 높다는 연구결과를 발표한 바 있다. 이처럼 한반도 해안의 미세플라스틱 오염이 이미 심각한 수준이기 때문에 이번 지중해담치를 통한 연구는 사람이 미세플라스틱에 노출되는 경로가 다양하다는 것을 보여주고 있다. 연구를 이끈 박준우 환경독성영향센터 센터장은 “이번 연구는 공기 및 수돗물을 통한 미세플라스틱 흡입 및 섭취 뿐만 아니라 생선과 조개류 같은 해산물 섭취가 인체에 미세플라스틱이 노출되는 중요 경로가 될 수 있음을 보여주고 있다”며 “담치 같은 조개류는 내장까지 통째로 섭취하기 때문에 미세플라스틱에 대한 노출은 더욱 심각하다고 볼 수 있을 것”이라고 설명했다.

교대근무나 야근이 잦은 직장인들은 생체리듬이 깨져 두통과 불면증 같은 각종 질병에 시달리는 경우가 많다. 국내 연구진이 교대근무나 야근이 잦은 경우는 반드시 비타민D를 챙겨 먹는 것이 좋다는 연구 결과를 내놨다. 광주과학기술원(GIST) 의생명공학과, 분당서울대병원 공동 연구팀은 비타민D가 수면장애를 개선할 뿐만 아니라 치매 예방에도 도움이 된다는 사실을 확인했다고 24일 밝혔다. 수면장애 개선 관련 연구 결과는 영양학 분야 국제학술지 ‘뉴트리언츠’, 치매 예방에 도움이 된다는 연구 결과는 의생명과학분야 국제학술지 ‘바이오메디신즈’에 실렸다. 연구팀은 우선 대학병원 내 교대(150명)-비교대(203명) 근무자를 대상으로 비타민D와 체내 칼슘 농도를 측정하고 손목시계 형태의 액티그래피라는 장치로 수면 패턴을 조사했다. 일주기 리듬은 흔히 생체리듬이라고 불리는 데 수면-각성리듬과 체온, 호르몬 등 생리 주기를 조절한다. 불규칙한 생활습관으로 일주기 리듬이 깨져 늦게 잠들고 늦게 일어나는 식으로 맞춰지면 피로감을 호소하는 수면위상지연증후군이 나타나기도 한다. 실제로 2교대 또는 3교대식으로 교대 근무를 하거나 야근이 잦은 사람은 비교대 근무자에 비해 불규칙한 생활패턴을 갖게 되고, 이 때문에 생체리듬이 깨져 불면증, 수면장애, 만성피로, 우울증, 심혈관 질환 같은 건강문제가 발생하는 경우가 많다. 그 결과, 근무자 집단 모두에서 비타민D가 낮을수록 혈중 칼슘 농도가 낮았다. 비타민D와 칼슘 농도가 낮은 교대 근무자의 수면 장애는 비교대 근무자보다 더 심한 것으로 조사됐다. 칼슘 농도가 낮은 교대근무자의 경우는 잠자리에 누운 시각부터 실제 잠든 시각(수면 잠복기)과 실제 잠든 시각부터 깬 시각(총 수면시각)이 모두 긴 것으로 조사됐다. 혈중 칼슘 농도가 정상 범위에 있더라도 비타민D가 부족하면 수면 효율이 떨어지고 일주기 리듬의 지연이 나타나는 것으로 밝혀졌다. 또 연구팀은 생쥐실험을 통해 비타민D 결핍 상태가 다양한 유전적 발현의 병적 변화를 통해 알츠하이머를 유발시키는 베타아밀로이드 단백질 응집을 높이는 것으로 확인했다. 비타민D 결핍 상태에 있는 생쥐는 베타아밀로이드 단백질 응집체가 증가하고 기억력이 저하되는 것이 관찰됐다. 이 때 비타민D를 보충하면 베타아밀로이드 단백질 응집체가 줄어들고 기억력이 호전되는 것이 확인됐다. 김태 GIST 교수는 “이번 연구는 비타민D 결핍이 수면장애는 물론 알츠하이머 치매를 유발시키고 악화시킬 수 있는 요인이라는 것을 임상실험과 생쥐실험으로 밝혀냈다는 점에 의미가 있다”며 “비타민D는 현대인 건강을 위협하는 수면장애와 치매를 동시에 치료할 수 있는 1석 2조 효과를 가진 물질”이라고 설명했다.

최근 인기를 끌었던 ‘이상한 변호사 우영우’의 에피소드 중 하나에는 주인공 우영우가 시계 초침이 움직이는 소리 때문에 잠을 못 이루는 장면이 나온다. 보통 시계초침 뿐만 아니라 조용히 울리는 저주파 진동은 쉽게 느끼지 못하지만 소리에 민감한 사람이나 일단 한 번 듣고 온통 그 쪽에 집중하면 계속 소리가 신경을 거슬려 힘들게 만들기도 한다. 이는 층간소음도 마찬가지이다. 국내 연구진이 거울상 대칭이라고 불리는 카이랄 구조를 이용해 저주파 진동을 없애는 방법을 개발했다. 포스텍 기계공학과, 화학공학과 공동 연구팀은 왼손과 오른손처럼 거울로 보면 대칭구조를 이루고 있지만 겹치지 않는 독특한 특성을 가진 카이랄 구조를 이용해 저주파 진동을 줄이는 방법을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 응용물리학 분야 국제학술지 ‘커뮤니케이션즈 피직스’에 실렸다. 구조물에서 저주파 소음을 만들어 내는 탄성파는 다양한 파동으로 나타나기 때문에 이 때 생기는 모든 진동을 억제하는 연구는 거의 없었다. 자연에 존재하지 않는 특성을 가진 메타물질로 진동을 줄이려는 시도도 있었지만 이는 한 종류의 진동에만 대응할 수 있었다. 메타물질로 진동 억제하는 시스템은 초기에 의도하지 않았던 진동이 만들어져 퍼질 때 오히려 그 진동을 증폭시킬 수 있다는 문제가 있다.연구팀이 이번에 개발한 카이랄 구조 저주파 진동 차단 기술은 특정 주파수대에서 포지는 모든 종류의 진동을 막는데 성공했다. 카이랄 구조를 이용해 저주파에서 발생하는 모든 진동을 효과적으로 줄일 수 있다는 것이다. 노준석 포스텍 교수는 “이번 연구는 나노미터 크기에서 연구된 메타물질의 활용 범위를 일상에서 사용할 수 있는 크기로 확장했다는데 의미가 있다”며 “자동차나 항공기 같은 기계 구조물, 건축물, 토목 등 다양한 분야에서 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

알츠하이머는 기억상실, 인지장애를 동반하는 대표적인 퇴행성 질환이다. 알츠하이머 발생 원인은 다양하지만 가장 보편적으로 받아들여지고 있는 것은 베타 아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 축적되면서 독성을 만들어 내기 때문이다. 베타 아밀로이드 단백질 응집체를 제거하는 방식의 치료제 개발이 고려되고 있지만 약물 사용 중에 부작용이 발생해 상용화로 이어지지 못하고 있다. 이 같은 상황에서 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는 동시에 부작용까지 차단할 수 있는 치료 후보물질을 개발했다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 알츠하이머 치매에 대한 새로운 형태의 단백질 치료물질을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의과학분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’에 실렸다. 지금까지 알츠하이머를 치료하는 물질은 베타 아밀로이드를 표적으로 하는 항체 기반 치료제들이다. 항체 기반 알츠하이머 치료제들은 뇌 부종이나 뇌 미세혈관 출현 같은 부작용 발생이 보고되고 있다. 항체 기반 치료제들은 면역세포가 항체에 의한 포식작용으로 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는데 이 과정에서 뇌에 염증을 유발시키게 된다는 것이다. 이에 따라 연구팀은 세포 포식작용에 관여하는 단백질을 응용한 ‘Gas6 융합단백질’을 만들고 이를 통해 베타 아밀로이드 응집체를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 확인했다. 실제로 알츠하이머를 유발시킨 생쥐에게 이번에 개발한 융합단백질을 투여한 결과 뇌 속에 축적된 베타 아밀로이드 양이 눈에 띄게 줄어드는 것이 관찰됐다. 또 기존 항체 치료제와 달리 과도한 시냅스 제거 현상도 억제하고 치료제 부작용이었던 뇌 미세혈관 출혈도 감소하는 것이 확인됐다. 또 기존 치료제보다 손상된 인지능력과 기억력 회복 수준도 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 연구팀 관계자는 “지금까지 개발된 많은 항체 기반 치료제가 실패한 것은 뇌 조직과 혈관에 쌓이는 베타 아밀로이드 단백질 응집체를 올바른 방식으로 청소하지 못했기 때문”이라며 “이번 기술은 알츠하이머 뿐만 아니라 다양한 퇴행성 뇌 질환과 자가면역질환 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한국이 집중호우로 극심한 물난리를 겪을 때 스페인과 프랑스 등 유럽 전역에선 40도를 훌쩍 넘는 폭염과 가뭄으로 대규모 산불이 발생했다. 중국에서는 폭염, 가뭄, 홍수가 동시에 발생하기도 했다. 원인은 지구온난화다. 미국 기상 컨설팅 기업 웨더타이커, 콜로라도주립대, 플로리다주립대, 미시시피주립대, 엠브리리들 항공대, 노스캐롤라이나주립대, 해양대기청(NOAA) 국립허리케인센터 공동 연구팀은 지구온난화로 인해 태풍 발생 시기가 점점 빨라지고 있다고 분석했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 8월 17일자에 실렸다. 열대성 저기압은 적도 부근의 열대 해상에서 발생하는 기상 현상으로, 동아시아에서는 태풍, 인도양에서는 사이클론, 북대서양에서는 허리케인으로 불린다. 허리케인이 6~11월 사이에 발생한다는 계절적 정의는 1965년에 만들어졌다. 한국에 영향을 미치는 태풍은 7~10월에 발생한다. 최근에는 기존에 알려진 것보다 빠르게 형성되는 경우도 잦다. 연구팀은 1979~2020년 대서양 지역의 허리케인 활동 시작과 1900~2020년 허리케인 미국 상륙 시기를 비교 분석했다. 연구 결과 1979년 이후 허리케인 첫 발생이 10년에 5일꼴로 빨라지고 있다. 또 1900년 이후 허리케인의 미국 상륙 시기도 10년에 2일꼴로 빨라지고 있는 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 열대성 저기압 발생 시기가 빨라지는 이유도 결국 온난화로 인한 해수온도 상승과 관련이 있다고 분석했다. 한편 중국 칭화대, 미국 텍사스 오스틴대, 펜실베이니아주립대 공동 연구팀은 온난화로 인해 담수가 줄어 2060년이 되면 아시아 일부 지역은 심각한 물 부족 현상이 생길 것으로 봤다. 이 같은 연구 결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 8월 16일자에 실렸다. 연구팀은 아시아 지역의 급수탑으로 불리며 하류 쪽에 사는 약 20억명 이상의 사람들에게 담수를 공급하는 티베트 고원을 대상으로 했다. 연구팀은 인공지능(AI) 기계학습 모델로 기온, 강수량, 습도, 구름량 등 기상변수를 고려해 티베트 고원의 담수 총저수량을 시뮬레이션했다. 특히 기후변화에 관한 정부간협의체(IPCC) 보고서에서 제시된 세 가지 기후 시나리오에 따른 저수량을 예측했다. 그 결과 현재보다 이산화탄소 배출량을 줄이는 ‘약한’ 기후 시나리오 상황에서도 담수 저장량은 회복할 수 없을 정도로 줄어들었다. 이산화탄소 배출량이 현재보다 줄어도 21세기 초반(2002~2030년)과 비교해 21세기 중반(2031~2060년)에는 담수가 230Gt(기가톤) 사라질 것으로 예측됐다. 또 중국 동부와 인도, 중앙아시아 일대의 담수 저장량은 현재보다 45~60%가량 축소될 것으로 예상됐다. 이산화탄소 배출이 현재와 비슷한 수준 또는 더 많아질 경우 담수 저장량은 현재의 10~20% 수준까지 줄어들면서 심각한 물 부족 현상을 일으킬 것이라고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 디룽 칭화대 교수(수문학)는 “이번 연구는 앞으로 수십년 동안 이산화탄소 배출을 획기적으로 줄이지 못하고 현재와 비슷한 수준으로 유지하는 선에서 그치기만 하더라도 심각한 물 부족 현상을 겪게 된다는 것을 보여 준다”며 “이번에는 아시아 지역에 한정해 분석했지만 실제로는 지구온난화는 전 세계적으로 심각한 물부족 현상을 유발할 것”이라고 말했다.

국내 쌀 소비량이 20~30년 전에 비해 줄었다고는 하지만 여전히 한국인의 주식이다. 그렇지만 전 세계적으로 가장 많이 재배되고 소비되는 작물은 밀이다. 실제로 밀은 전 세계 인구의 절반에 가까운 34억명에게 주요 영양 공급원이 되고 있다. 그런데 기후변화가 밀 수확량의 변동성을 크게 하고, 미래 세계 식량 안보를 좌우하게 될 것이라는 예측이 나왔다. 중국, 네덜란드, 노르웨이, 영국, 호주, 미국 등 6개국 과학자들로 구성된 국제 공동 연구팀은 세계 각국이 기후 완화 목표를 달성해 지구 평균 기온 상승을 산업화 이전과 비교해 2도 이하로 막더라도 밀 수확량과 가격을 크게 변화시킬 것이라고 21일 밝혔다. 이번 연구에는 중국 대기물리학연구소, 난징정보과학기술대, 과학·개발연구소, 중국과학원대, 네덜란드 왕립기상학연구소, 흐로닝언대, 노르웨이 국제기후환경연구센터, 영국 엑서터대, 호주 연방산업연구기구(CSIRO) 식물공학연구소, 미국 국제기후사회연구소 연구진이 참여했다. 이번 연구 결과는 환경학 분야 국제학술지 ‘원 어스’ 8월 20일자에 실렸다. 연구팀은 기후·곡물(밀)·경제 앙상블 모델을 만들어 극단적 기상 현상이 잦아지는 경우 밀 생산량과 가격, 국제 공급·수요 사실에 미치는 영향을 예측했다. 앙상블 모델은 초기 조건, 중간 조건, 물리적 과정 등을 다양하게 만들어 수행한 결과를 분석하는 수학적 기법이다. 앙상블 모델은 대기 운동을 재현하거나 예상해 각종 기상현상을 예측한다. 밀은 중위도 온대기후에서 많이 재배된다. 이번 분석 결과에 따르면 기후변화로 인해 미국, 러시아, 북유럽 같은 고위도 지역에서는 생산량이 증가하겠지만 이집트, 인도, 베네수엘라 같은 저위도 국가에서는 밀 수확량이 지금보다 최소 15% 감소한다. 이 때문에 농업 중심 산업구조를 가진 남아시아, 북아프리카에 위치한 저개발국가, 개발도상국들은 식량 자급에 심각한 위협이 될 수 있다. 또 밀 수입·수출 가격 변동폭이 커지면서 전 세계적으로 경제적 불평등이 더욱 심해질 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 티아니 장 중국 대기물리학연구소 박사(농업기상학)는 “기후 변화는 다양한 분야에서 변화를 촉발시키는 데 인류 생존에 직접적으로 영향을 미치는 것은 식량 문제”라며 “기후 변화 시대에 개발도상국의 곡물 식량 자급률을 개선할 수 있도록 돕는 것은 세계 안보에도 매우 중요한 만큼 농산물 자유무역을 비롯해 국제적 논의가 필요하다”고 말했다.

약 45억년 전 지구가 만들어진 이후 소행성 충돌, 대규모 화산 폭발, 급격한 기후변화 등의 이유로 다섯 차례의 대멸종이 있었다. 2억 5000만년 전 고생대 페름기 말에 발생한 3차 대멸종에서는 전체 생물종 95%, 2억년 전 중생대 트라이아스기 말에 발생한 4차 대멸종 때는 생물종 80%가 사라졌다. 이 같은 최악의 대멸종 원인은 기후변화 때문으로 추정된다. 미국 하버드대, 하버드 비교동물학박물관, 노스캐롤라이나 자연사박물관, 노스캐롤라이나주립대, 캐나다 앨버타대 공동 연구팀은 3·4차 대멸종을 가져온 급격한 기후변화가 중생대 쥐라기, 백악기 시대 파충류의 폭발적 증가와 진화를 가져왔다고 21일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 8월 20일자에 실렸다. 연구팀은 3·4차 대멸종기 전후에 발생하고 사라진 125종의 동물의 화석 약 1000개와 당시 기후 상황을 시뮬레이션해 분석했다. 특히 새로 나타난 종(種)과 등장 시기, 진화 속도에 주목했다. 그 결과 3·4차 대멸종기에는 이전이나 이후와 달리 파충류 종의 수와 형태적 다양성이 폭발적으로 증가하면서 조류, 포유류를 압도했다. 중생대에 다양한 종류의 공룡들이 나타나 지구를 지배할 수 있었던 이유다. 연구를 이끈 스테파니 피어스 하버드대 교수(진화생물학)는 “이번 연구 결과는 급격한 기후변화가 기존 생물종을 없애고 새로운 생물종을 부상하게 한다는 것을 명확히 보여 준다”며 “기후변화 대응을 위한 적응 방안도 고려되고 있지만 근본적인 원인을 제거하지 않는 이상 인류가 6차 대멸종 대상이 될 수 있다”고 밝혔다.

모든 학부모는 아이들이 학교에서 좋은 성적을 거두고 원만한 학교생활을 하길 원한다. 다른 아이들보다 좋은 성적을 거둬야 한다는 생각 때문에 초등학교 입학 전부터 조기교육을 시키기도 한다. 그런데 뇌과학자와 심리학자로 구성된 연구진은 학교 생활을 잘하고 좋은 성적을 내기 위해서는 조기교육보다 어휘력, 주의력이 더 중요하다는 분석이 나왔다. 미국 오하이오주립대 연구진은 어휘력이 뛰어나고 주의력이 높은 아이들이 학교에서 좋은 성적을 거둘 수 있다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 교육심리학 분야 국제학술지 ‘초기 교육과 발달’(Early Education and Development) 8월 18일자에 실렸다. 연구팀은 미국 내 8개 주에서 유치원에 다니는 4세 남녀아동 895명을 대상으로 교사와 또래 아이들과의 관계, 학업성적에 미치는 요인을 장기 추적 조사했다. 연구팀은 우선 아이들에게 다양한 그림과 사진을 보여주고 단어를 말하도록 하고, 4시간 동안 아이들의 행동과 교사, 또래 아이들과의 행동을 관찰했다. 또 부모에 대해 아이들의 평소 행동과 사교성, 의사소통 등에 대한 설문조사도 동시에 실시했다. 그 결과, 어휘력이 풍부하고 주의집중력과 자기 통제 능력이 뛰어난 아이들이 그렇지 않은 아이들에 비해 초등학교 입학 후와 중고등학교에서도 성적이 우수하고, 각종 학교 활동에서 적극적으로 나서며, 학교에서 문제 행동도 덜 일으키는 것으로 확인됐다. 주의집중력은 특정 목표를 위해 불필요한 자극을 통제할 수 있는 능력이다. 연구팀은 취학 전 어휘력은 단순히 학교에서 배울 언어를 미리 공부하는 것이 아니라고 강조했다. 어린 시절 어휘력은 부모와의 상호관계와 다양한 활동을 통해 얻어야 한다고 강조했다. 연구를 이끈 켈리 퍼텔 교수(인간생태학)는 “어린 시절부터 과도한 학습은 아이들의 뇌에 과부하를 걸리게 만들 수 있다”며 “부모와 다양한 활동과 교감, 독서 등을 통해 어휘력을 늘리는 것이 장기적으로 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

생물학자와 고인류학자로 구성된 연구팀은 껌 씹는 것이 의외로 많은 칼로리를 소모하는 일이라는 연구 결과를 내놨다. 영국 맨체스터대, 독일 막스플랑크 진화인류학 연구소, 칠레 산티아고 칠레대, 네덜란드 마스트리히트대 메디컬센터, 라이덴대 공동 연구팀은 부드러운 음식보다 좀 더 질기고 딱딱한 음식을 씹는 행위가 대사활동을 촉진시켜 칼로리 소모를 늘린다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 8월 18일자에 실렸다. 사실 이번 연구는 단순히 씹는 행위와 칼로리 소모의 관계를 파악하기 위한 것이 아니라, 현대인의 턱이 인류의 먼 조상, 현대 영장류의 턱 모양과 다른 이유에 대한 진화적, 실험적 증거를 찾기 위해 수행됐다. 이를 위해 연구팀은 세계 최초로 사람이 껌을 씹는 데 얼마나 많은 에너지를 사용하는지 측정했다. 연구팀은 18~45세 남녀 21명을 대상으로 둥근 어항 형태의 헬멧을 쓰고 두 종류의 껌을 씹도록 했다. 연구팀은 실험 편차를 줄이기 위해 남성과 여성 각 집단을 서로 키와 몸무게가 비슷한 참가자들로 구성했다. 연구팀은 소화기관이 에너지를 사용하지 않도록 실험 참가자들에게 무미, 무취, 무칼로리 껌 두 종류를 각각 15분 동안 씹도록 했다. 껌 하나는 부드럽게 씹히는 것이고, 다른 것은 약간 질기고 딱딱한 느낌을 주는 껌이었다. 연구팀은 참가자들이 껌을 씹는 동안 산소 소비량과 이산화탄소 배출량을 측정했다. 측정 결과, 실험 참가자들 호흡에서 쉬고 있을 때보다 산소 소비량과 이산화탄소 배출량이 증가했다. 이는 신체 대사기관이 활발히 에너지를 소비하고 있다는 것을 의미한다. 부드러운 껌을 씹을 때는 평균 10%, 딱딱한 껌을 씹을 때는 15% 이상 증가한 것으로 확인됐다. 격렬한 운동을 할 때보다는 낮은 수준이지만 가벼운 산책을 할 때와 비슷한 수준이라는 설명이다. 연구팀에 따르면 평소 식사할 때도 부드러운 것보다는 단단하거나 섬유질이 풍부해 오래 씹어야 하는 음식을 먹는다면 에너지 소비량은 더 증가할 것으로 추정했다. 연구팀은 이번 연구 결과는 씹는다는 행위에 따른 얼굴 골격의 변화를 파악할 수 있는 개념증거라고 강조했다. 400만~200만년 전 아프리카에서 살았던 오스트랄로피테쿠스는 현대인보다 치아가 4배 정도 더 컸고 턱 근육도 발달돼 있었다. 그렇지만 인류가 불을 사용하고 부드러운 음식을 섭취하고, 요리법이 다양하게 발전하면서 치아의 크기는 물론 턱 골격이 작아지고 그 대신 두개골은 커지는 방향으로 진화했다고 연구팀은 설명했다. 또 씹는 행위에 에너지를 적게 사용해 에너지를 체내에 쉽게 축적할 수 있도록 진화했으며 다른 활동에 에너지를 사용할 수 있는 여유를 가지게 된 것이라고 부연했다. 연구를 이끈 아담 반 카스테렌 영국 맨체스터대 박사(생물인류학)는 “이번 연구에 따르면 인류 조상들은 씹는 것에 힘을 덜 들임으로써 다른 일에 더 많은 에너지를 사용할 수 있도록 진화했다”고 말했다.

국내 연구진이 물속 부영양화를 촉진시켜 녹조를 유발시키는 질소와 인을 없애고, 바이오디젤 원료로도 쓸 수 있으며 이산화탄소도 제거하는 ‘1석 3조’ 미세조류를 발견했다. 환경부 국립호남권생물자원관 연구팀은 하천이나 호수 등에 부영양화를 일으키는 질소와 인을 먹이로 삼고 동시에 바이오연료 소재를 만들 수 있는 미세조류(algae)를 찾았다고 18일 밝혔다. 이번 연구 결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘환경관리 저널’ 9월호에 게재될 예정이다. 연구팀은 지난해 5월부터 최근까지 전남 목포시 고하도와 일대 21개 섬의 바닷물, 갯벌, 토양에서 21종의 미세조류를 발견했다. 이 중, 진도군에서 확보한 미세조류 배양체에서 ‘클로렐라 소로키니아나 JD1-1’이라는 신종을 발견했다. 연구팀은 소로키니아나의 생활하수와 축산폐수 처리 능력을 실험했다. 그 결과, 폐수 속 총 질소(N)는 12일 동안 82%까지, 총 인(P)은 7일 동안 99%까지 제거하는 것으로 확인됐다. 또 소로키니아나는 흡수한 질소와 인을 영양분으로 삼아 1g당 7~10%의 지질이 포함된 바이오매스를 생산할 수 있는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 소로키니아나를 대량 배양하면 바이오디젤 같은 바이오연료 소재로 활용할 수 있을 것이라고 밝혔다. 미세조류가 광합성하는 과정에서 1ℓ당 하루 0.06~0.1g의 이산화탄소를 소모하는 것도 확인돼 온실가스 저감에도 도움이 될 것으로 보인다. 류태철 국립호남권생물관장은 “이번 연구처럼 앞으로도 단순히 섬과 연안의 새로운 생물자원 확보에 그치는 것이 아니라 확보된 생물자원을 이용해 폐자원 처리, 소재활용 확대, 탄소중립 기술 확보 등 다각도로 활용하는 방법을 연구할 것”이라고 말했다.

생물공학 분야 석학 이상엽 카이스트 특훈교수팀이 시력 개선에 도움이 되는 것으로 알려진 루테인을 생산할 수 있는 미생물을 만들었다. 카이스트 생명화학공학과 연구팀은 노안, 백내장 등 예방·치료 효과로 주목받고 있는 루테인이라는 물질을 생산할 수 있는 미생물 균주를 개발하는데 성공했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘네이처 촉매’에 실렸다. 계란 노른자와 과일에 주로 포함돼 있는 루테인은 눈을 산화 손상과 자외선에서 보호해 눈 영양제 성분으로 많이 쓰이고 있다. 최근에는 고령화와 스마트 기기 사용시간이 늘어나면서 눈 건강에 대한 관심이 높아지면서 루테인 수요는 빠르게 증가하고 있다. 시판되고 있는 눈 영양제에 포함된 루테인은 주로 금잔화 꽃에서 추출한 것이다. 문제는 금잔화 꽃을 재배하기 위해서는 땅, 시간, 노동력이 필요하기 때문에 대량 공급이 쉽지 않다. 이 때문에 화학 합성법도 제시돼 왔지만 루테인의 화학구조가 비대칭적이고, 분자식은 같지만 구조가 달라 물리적, 화학적 성질 자체가 다른 이성질체도 많아 분리 공정이 필요해 이 또한 비효율적이다. 이에 연구팀은 미생물의 대사회로를 변화시키는 시스템 대사공학으로 대장균의 대사회로를 바꿔 저렴한 바이오매스의 주원료인 글리세롤로 루테인을 만들 수 있도록 했다. 대사회로를 바꾸더라도 여러 생화학적 반응에 관여하는 효소가 원하는 물질 생산 흐름을 방해하기 때문에 일정량 이상 생산하기 어려운 것이 보통이다. 연구팀은 이 같은 병목 현상을 없애는 기질 채널링, 전자 채널링 효과로 루테인 생산을 위한 대사흐름을 강화시켜 다량의 루테인을 생산할 수 있게 했다. 연구팀은 전자 채널링 기술을 활용해 대장균에서 자몽향 성분인 누카톤과 항노화 천연화합물인 아피게닌을 만드는데도 성공했다. 이번 연구 제1저자인 박선영 LG화학 박사는 “이번 연구는 천연자원의 비효율적 추출법을 대체할 수 있는 미생물 기반 고효율 루테인 생산 기술을 개발했다는 점에 의의가 있다”며 “이번 기술을 활용하면 미생물 기반의 의약품, 건강보조식품 등 제조법을 한 단계 업그레이드 시킬 수 있을 것”이라고 말했다.