“음악은 야만적인 가슴을 어루만져주는 신비한 힘이 있다.”(17~18세기 영국 극작가 윌리엄 콩그리브) “음악이란 말로는 표현할 수 없는, 그렇지만 침묵할 수 없는 것을 표현하는 수단이다.”(프랑스 작가 빅토르 위고) 거리를 지날 때나 대중교통을 이용하다보면 많은 사람들은 이어폰이나 헤드폰을 끼고 음악에 집중하는 이들을 볼 수 있다. 사람의 삶에서 음악은 빼놓고 생각할 수 없다. 영화에서 음악을 빼놓는다면 영화에 올곧게 집중할 수 없을 것이다. 등골이 서늘하게 만드는 공포영화에서 긴박감 넘치게 만드는 음악이나 소리효과가 없다면 공포감은 저멀리 사라져 있을 것이다. 많은 뇌신경과학자와 심리학자들은 인간에게 뚜렷한 생물학적 이득이 없음에도 불구하고 사람이 음악을 즐겨 듣는 이유를 찾아내기 위해 다양한 연구를 수행하고 있다. 이런 가운데 캐나다 맥길대 몬트리올 신경학연구소, 몬트리올 뇌·음악·소리 국제연구소(BRAMS), 몬트리올 뇌·언어·음악연구센터(CRBLM) 공동연구팀은 뇌의 청각회로와 보상회로 사이의 의사소통이 인간이 음악을 즐기는 중요한 이유라고 2일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학’ 3월 30일자에 실렸다. 연구팀은 17명의 건강한 성인남녀를 대상으로 일련의 팝 음악을 들려주면서 뇌 변화를 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 측정했다. 그 결과 음악을 들을 때 뇌의 청각회로가 보상회로를 자극함으로써 즐거움과 기쁨을 느끼는 것으로 확인됐다. 특히 좋아하는 음악이 나올 때 이 과정은 더욱 강화돼 즐거움을 느끼는 정도는 강하게 나타났다. 연구팀은 우울증을 치료할 때 많이 활용되는 ‘경두개 자기자극’ 장치를 이용해 음악을 듣기 전 보상회로를 강하게 자극시켰다. 경두개 자기자극은 자기장으로 뇌의 특정부위를 자극해 신경세포를 활성화시키거나 억제하는 비수술 뇌자극의 방법이다. 음악을 듣기 전 보상회로를 자극 받게 되면 음악을 들을 때 즐거움과 쾌락의 강도가 상당히 높아지는 것이 관찰됐다. 반면 보상회로 활성을 낮추게 되면 음악을 들을 때 단순히 외부 소리를 듣는 것처럼 즐거움을 거의 느끼지 못하는 것으로도 확인됐다. 이번 연구를 이끈 맥길대 심리학과·몬트리올 신경학연구소 로버트 자토레 교수는 “이번 연구는 청각 영역이 보상영역 사이에 상호작용을 하면서 즐거움을 유발시킨다는 사실을 확인시켜줬다”라며 “음악이 뇌 보상회로를 자극하는 방식은 음식, 돈, 술, 중독성 물질이 자극하는 것과 비슷한 방식인 것으로 조사됐다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

美연구팀 정치적 중간지대 성향 분석사람들은 ‘우리’ ‘그들’ 진영 구분하고보수·진보, 중도층을 반대편으로 생각 중간자들은 배제에 대한 두려움으로어느 한쪽에 속한 것처럼 보이게 행동시간 지나면서 결국 두 집단만 남게 돼오는 7일 재보궐선거가 치러진다. 선거철이 되면 언론이나 정치권에서는 ‘중도층 표심의 향방’에 관심을 기울인다. 중도층의 마음을 사로잡기 위해 다양한 공약을 내놓기도 한다. 이는 국내뿐만 아니라 외국에서도 마찬가지다. 그런데 여기서 궁금증 하나. 정치인들이 이야기하는 ‘중도층’은 어떤 집단이며 정말 정치인들은 중도층에 관심이 있을까 하는 점이다. 이런 의문을 갖고 복잡계 과학 연구의 본산이라고 불리는 미국 산타페연구소의 응용수학자, 전산 사회학자, 뇌인지과학자, 통계학자들이 머리를 맞댔다. 결론부터 말하자면 정치인들이나 언론에서 이야기하는 중도라고 불리는 정치적 중간지대에 있는 사람들은 보수나 진보, 좌파나 우파 어느 쪽에서도 사실상 배제되고 있다. 정치 성향의 동역학(dynamics)을 처음 분석한 이번 연구 결과는 미국공공과학도서관이 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 1일자에 실렸다. 연구팀은 사람들이 어떤 방식으로 ‘우리’와 ‘상대’를 규정하는지 파악하기 위해 “사람들은 범주를 나누려는 목적으로 가능한 한 정확하게 서로를 구별짓기 한다”는 인지심리학적 가설을 세웠다. 가설 검증을 위해 1980년대 미국 국민들을 상대로 수행된 정치 설문조사 빅데이터를 이용했다. 응용수학 기법의 하나인 ‘동역학계’(dynamical system) 모델로 시계열분석을 했다. 동역학계 모델을 간단히 말하자면 움직이는 물체에 대한 역학으로 어떤 현상이 시간이 지남에 따라 변하는 성질과 움직임의 과정을 연구하는 것이다. 주로 수학 분야에서 많이 쓰이지만 물리학, 생물학은 물론 공학 분야에서도 활용된다. 감염병 확산 예측에 많이 쓰이는 SIR 모델도 동역학계 연구를 바탕으로 한다. 연구팀은 정치적 스펙트럼 방정식을 계산한 결과 ‘보수 대 진보’, ‘좌파 대 우파’, ‘공화당원 대 민주당원’ 등 미국 내 다양한 정치적 지형에서 중도층은 모두에게 배제되기 쉽다는 것을 확인했다. 인지과학적으로 사람들은 자신이나 타인이 어느 위치인지 연속선상에서 생각하지 않고 디지털적으로 ‘우리’ 또는 ‘그들’이라는 두 진영으로 나눠 생각하는 경향이 강하다고 연구팀은 밝혔다. 뇌과학 측면에서 보면 범주를 명확히 구분하려는 것은 ‘자신에 대한 유불리를 판단’하기 위한 정신적 에너지를 덜 쓰고자 하는 전략이라는 것이다. 일반적으로 보수나 진보 쪽에 있는 이들은 중간에 있는 사람들을 자신들과 가까운 동맹으로 보기보다는 상대측에 더 가깝다고 생각해 배제하는 경향이 강하다고 연구팀은 설명했다. 정치인들이 ‘중도층’을 공략한다고 말하는 것은 정치적으로 중간 위치에 있는 이들을 대상으로 한다기보다는 자신들과 비슷한 성향이지만 다소 벗어난 사람들을 확실한 자기편으로 끌어들이기 위한 전략이라는 것이다. 연구팀은 배제에 대한 두려움 때문에 중간자들은 특정 의견에 대해 완전한 동의를 하지 않더라도 어느 한쪽에 속한 것처럼 보이게 행동하며, 이런 행동들은 시간이 지나면서 중간이 사라지고 두 집단만 남게 만든다고 설명했다. 이 같은 동역학적 특성은 정치적 견해뿐만 아니라 섹슈얼리티, 인종 등 다양한 분야에서 작용한다고 강조했다. 이번 연구를 이끈 응용수학자 비키 추키아오 양 박사는 “정치적 계층에 대한 첫 번째 과학적 분석 연구”라며 “이번 연구는 사회의 다수를 차지하는 중간 계층이 어떻게 정치적으로 배제되고 그들의 목소리가 정책에 반영되지 않는지에 대한 과학적 해석을 제시했다는 데 의미가 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 캘리포니아 데이비스대(UC데이비스) 해양학연구소, 지구·행성과학과, 샌디에이고주립대, 비글로 해양과학연구소 공동연구팀은 해초가 해양 산성화를 막아 줄 수 있다는 연구 결과를 기후학 및 생물학 분야 국제학술지 ‘글로벌 체인지 바이올로지’ 1일자에 발표했다. 온실가스 증가로 인해 육지처럼 바다도 온난화의 영향을 받고 있을 뿐만 아니라 산성화까지 겹쳐 몸살을 앓고 있다. 연구팀은 2014~2019년 캘리포니아 연안에 위치한 만(灣) 7곳을 대상으로 해초가 번식하는 곳과 그렇지 않은 곳의 산성화 정도를 조사했다. 분석 결과 해초가 많이 자란 지역은 바닷물의 산성도가 30%가량 낮았고 해양생물 다양성도 풍부한 것으로 확인됐다. 연구팀은 해양생태계 복원을 위해서는 해초의 생존력을 높일 필요가 있다고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난 2월 세계 최대 음악 스트리밍 서비스 업체인 ‘스포티파이’가 한국에도 진출했다. 기존의 국내 음원 스트리밍 서비스들이 굳건히 자리잡고 있어서 어떻게 스트리밍 시장 판도를 바꿀 것인가도 주목되고 있다. 이들 스트리밍 서비스들은 사용자들의 취향에 맞는 음악을 추천해주는 큐레이션을 제공하고 있다. 그렇지만 “이 음악이 왜 추천됐지”라고 생각하는 경우도 적지 않다. 데이터 과학자들이 이같은 큐레이션이 특정 장르의 음악을 좋아하는 사람들에게는 제대로 추천되지 않는다는 재미있는 연구결과를 내놨다. 오스트리아 지식센터, 인스부르크대, 린츠 요하네스 케플러대, 린츠공과대 AI연구소, 그라츠공과대, 네덜란드 위트레흐트대 공동연구팀은 스트리밍서비스의 음악추천 시스템이 하드 록이나 힙합 등 비대중적인 음악을 좋아하는 사람들의 선호도를 반영하지 못한다는 연구결과를 네이처 출판그룹에서 발행하는 컴퓨터 과학분야 국제학술지 ‘EPJ 데이터 사이언스’ 30일자에 발표했다. 연구팀은 스트리밍 서비스에서 제공하는 알고리즘 기반 음악추천이 주류 음악과 비주류 음악 선호도에 따라서 얼마나 달라지고 정확한지 비교했다. 연구팀은 영국의 ‘라스트FM’(Last.fm)이라는 음악 스트리밍 플랫폼을 사용하는 4190명의 청취이력과 알고리즘 추천 음악에 관한 데이터를 분석했다. 특히 연구팀은 비주류 음악 청취자 그룹을 포크음악 같이 어쿠스틱 악기와 보컬이 들어간 음악을 듣는 집단, 하드록, 힙합, 전자음악 같은 하이에너지뮤직 청취자, 뉴에이지처럼 보컬 없는 연주음악 청취자, 보컬 없는 하이에너지뮤직 청취자 4개 그룹으로 나눴다. 연구자들은 비주류 음악 애호가들이 자신이 선호하는 장르를 벗어난 음악을 추천 받는 정도와 그런 음악의 추천 가능성을 분석했다. 분석 결과 비주류 장르음악을 좋아하는 사람들은 현재 유행하는 음악을 즐겨 듣는 사람들에 비해 알고리즘이 추천하는 음악들이 부정확한 것으로 나타났다. 연주음악을 듣는 사람들에게는 다양한 장르의 연주음악들이 추천되는 것으로 나타났지만 하드록이나 힙합을 즐겨듣는 사람들에게는 좋아하는 분야가 아닌 포크음악이나 연주음악, 그 밖의 장르 중에서 박자가 강한 것들이 추천된 것으로 조사됐다.연구팀에 따르면 스트리밍 서비스의 추천 정확도는 최신 유행곡들을 즐겨듣는 사용자들일수록 높게 나왔으며 하드록, 힙합을 비롯한 하이에너지뮤직 선호도가 높은 사람들은 음악 추천 정확도가 가장 낮은 것으로 나타났다. 비인기 장르의 경우 자신이 좋아하지 않는 음악을 들을 가능성이 높다는 이야기이다. 오스트리아 그라츠공대 엘리자베스 렉스 교수(응용컴퓨터과학)는 “음악 스트리밍 서비스가 다양해지고 제공하는 음악이 많아지면서 사용자들은 자신이 선호하는 음악을 추천해주는 큐레이션 서비스를 선호하고 있다”라면서 “이번 연구에서도 알 수 있듯이 알고리즘은 보다 대중적인 음악으로 편향되기 때문에 사람들의 선호도가 낮고 비주류 음악장르를 좋아하는 사람들은 원치 않는 곡들을 추천받을 가능성이 매우 높다”라고 말했다. 렉스 교수는 “음악 장르 뿐만 아니라 뉴스를 비롯한 다른 분야에서도 알고리즘이 사용자가 원치 않는 것들을 제공해줄 가능성은 크다”라며 “비주류 음악 애호가들에게 좀 더 정확하게 추천해줄 수 있는 것과 같은 개인 선호도에 따른 추천 알고리즘이 더 강력해질 필요가 있다”라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

플라스틱 쓰레기들이 제대로 분리수거되지 않고 버려질 경우 햇빛이나 바닷물에 분해되면서 작은 크기의 플라스틱 조각이 된다. 바로 미세플라스틱이다. 미세플라스틱은 땅 속이나 물 속으로 들어가면서 환경은 물론 인체에도 심각한 영향을 미칠 수 있다. 이 때문에 미세플라스틱이 얼마나 토양이나 물 속에 스며들어있는지를 정확하게 파악하는 것이 필요하다. 한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터, 고려대 KU-KIST 융합대학원 공동연구팀은 수십~수백 나노미터(㎚) 크기의 미세물질을 포착하는 나노입자 포집기술과 테라헤르츠파 증폭기술을 결합한 새로운 개념의 광(光)핀셋 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 최신호(3월 24일자)에 실렸다. 1초에 1조번 이상 진동하는 전자기파인 테라헤르츠파는 파장이 길고 광에너지는 낮아 인체에 무해하다는 특성 때문에 비파괴 검사에 많이 쓰인다. 문제는 물 속에서는 테라헤르츠파가 흡수되버리기 때문에 수중 미세물질을 포착하고 분석하기에는 감도가 지나치게 낮아진다는 것이다. 이에 연구팀은 극미량의 나노입자를 포집하는 전기집게 기술과 테라헤르츠파 변화를 이용한 고민감도 광센서를 하나로 결합시켰다. 지렛대의 원리를 이용한 기계적 집게가 아닌 전기와 특정 파장의 빛을 이용한 광집게가 만들어 진 것이다. 이는 미세입자의 존재와 응집정도에 따라 달라지는 굴절률 등에 따라 테라헤르츠파의 투과율이나 공명주파수가 달라지는 원리를 이용했다. 연구팀은 물에서 테라헤르츠파가 흡수되는 것을 피하기 위해 반사형 센서 시스템과 나노미터 크기의 미세구조를 갖는 메타물질 센서를 만들어 입자를 효과적으로 포집해 분석할 수 있게 했다. 미세입자의 굴절률에 따라 미세하게 변화된 테라헤르츠파 신호를 증폭시켜 형광표지 같은 처리기술 없이도 감도를 수 십~수 백배 높여 극미량 미세입자를 비접촉식으로 모니터링할 수 있게 한 것이다. 실제로 이번 기술을 활용하면 40마이크로리터(㎕)에 존재하는 1(100만분의 1) 정도의 극미랭 미세입자를 검출할 수 있다. 서민아 KIST 박사는 “이번 기술은 물 속에 포함된 미세플라스틱이나 혈액이나 체액 속에 녹아있는 생체고분자 같은 미세물질을 실시간으로 검출해 정량적, 정성적으로 분석할 수 있게 해줄 것”이라며 “특히 실제 의료현장에서 특정 질병에 관여하는 미량의 생체분자를 실시간 검출 및 분석하는 데 매우 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

생수를 비롯해 각종 음료수를 담는 페트(PET)병을 분해해 손소독제나 화장품, 나일론 원료물질로 만들 수 있는 기술이 나왔다. 이번 기술을 활용하면 쓰고 버려지는 플라스틱을 다시 플라스틱으로 재활용하는 것이 아니라 새로운 물질을 만들 수 있게 되는 것이다. 고려대, 한국화학연구원, 포스텍, 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 공동연구팀은 친환경 촉매를 이용해 페트 폐기물을 효율적으로 분해해 새로운 물질의 원료로 사용할 수 있는 방법을 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 화학회에서 발행하는 촉매과학 분야 국제학술지 ‘ACS 촉매’ 23일자에 실렸다. 페트처럼 고분자 물질은 단량체가 반복적으로 연결돼 있다. 고분자 물질을 폐기하거나 재활용하기 위해서는 단량체로 분해해야 하는데 그 전에 단량체가 수 개~수십개 정도 연결된 저중합체로 예비 분해하는 것이 고농도의 단량체를 많이 얻을 수 있다. 연구팀은 미생물이 분비하는 효소를 이용한 분해공정을 최적화하기 위해 효소나 미생물 발효에 방해되는 구성성분을 최소화할 수 있는 분해공정을 개발했다. 연구팀은 동식물은 물론 미생물 같은 생물체에 널리 존재하는 베타인이라는 물질이 페트를 효율적으로 분해시키는 촉매로 작용할 수 있다는 사실을 발견했다. 베타인은 양이온과 음이온을 동시에 가진 양쪽성 이온이기 때문에 페트 분해에 효과적이라고 알려진 촉매인 이온성 액체와 유사할 것이라고 연구팀은 보았던 것이다. 연구팀은 실제로 베타인을 이용해 페트를 분해한 결과 페트의 80% 이상을 저중합체로 분해할 수 있었고 발효공정 후 최종 반응산물만 분리하면 되기 때문에 공정을 단순화할 수 있었다. 더군다나 금속이온이나 유기화합물 촉매가 아니기 때문에 최종물질 분리가 더 용이한 것으로 확인됐다. 이렇게 생물전환공정으로 페트를 분해해서 얻은 성분은 화장품이나 손소독제 원료로 쓰일 수 있는 글리콜산, 프로토카테큐익산이나 나일론 같은 고분자 물질을 합성할 수 있다. 김경헌 고려대 생명과학대학 교수는 “이번 연구는 페트의 효율적 분해를 위해 화학적, 효소적 공정을 통합시켰을 뿐만 아니라 분해는 물론 고부가가치 산물을 생산해냈다는데 의미가 크다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 미세먼지의 원인물질인 질소화합물을 이용해 수소에너지를 저장할 수 있는 화합물을 만드는데 성공했다. 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부, 카이스트 EEWS대학원, 숙명여대 화공생명공학부 공동연구팀은 미세먼지 주요 원인인 일산화질소(NO)를 고부가치 화합물인 하이드록실아민으로 전환하는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 하이드록시아민은 합성섬유 나일론의 원료인 카프로락탐의 주원료이며 최근에는 수소에너지를 효과적으로 저장보관할 수 있는 물질로 알려져 주목받고 있는 화합물이다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 25일자에 실렸다. 질소는 지구 대기의 약 78%를 차지하고 있는 원소이다. 그렇지만 축산업, 운송업, 에너지 분야 등에서 배출되는 일산화질소, 이산화질소, 질산염, 아질산염, 아산화질소 같은 질소산화물들은 질소 순환계에 불균형을 일으켜 토양산성화, 수질오염 뿐만 아니라 미세먼지의 원인 물질이 되고 있다. 특히 아산화질소는 이산화탄소보다 대기질과 오존층에 미치는 영향이 300배 이상으로 알려져 있다. 연구팀은 분광학과 계산화학 연구를 통해 산화된 단원자 철(Fe) 이온이 일산화질소 환원을 촉진시킨다는 사실을 확인했다. 또 전해질의 산성도를 조절함으로써 친환경 물질인 하이드록실아민을 선택적으로 생산하는 한편 생산량 제어에도 성공했다. 단원자 철 이온에 붙은 일산화질소 주변 전기장의 세기에 따라 반응경로가 변화한다는 사실을 계산화학적으로 확인했다. 이를 통해 연구팀은 추가적인 에너지 공급 없이 일산화질소를 하이드록실아민으로 전환하는데 성공했다. 최창혁 GIST 신소재공학부 교수는 “이번 연구는 미세먼지 주요 원인인 질소산화물을 줄이는 동시에 섬유 생산의 원재료와 수소에너지 저장물질을 확보할 수 있게 해준다는데 의미가 크다”라며 “추가로 질소산화물 이외 대기오염물질을 유용한 물질로 전환하는 연구를 진행할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 수소에너지 생산과 발전 모두 가능한 일체형 재생연료전지의 효율을 획기적으로 높이는데 성공했다. 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단, 물질구조제어연구센터, 서울대 화학생물공학부 공동연구팀은 ‘청정에너지’로 불리는 수소를 생산하고 전력까지 만들어 낼 수 있는 일체형 재생 연료전지의 효율을 높이는 방법을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 실렸다. 일체형 재생연료전지는 수소생산과 연료전지 운전이 모두 가능해 친환경 에너지 저장 및 전력생산 장치로 주목받고 있다. 태양광이나 풍력 등 신재생에너지원에서 전기생산이 수요보다 많을 경우는 수소를 생산해 에너지를 저장하고 있다가 전력수요가 증가하면 연료전지 운전으로 전력공급에 사용하는 방식이다. 문제는 기존의 일체형 재생연료전지는 수소 생산-이용 순환운전장치에서 물과 가스가 섞여 빠르게 이동하지 못하면서 효율이 떨어진다는 것이었다. 이에 연구팀은 물과 가스가 섞이지 않고 빠르게 이동할 수 있도록 마이크로 패턴을 가진 플라스틱을 전극에 코팅한 새로운 개념의 부품을 만들어 기체가 최대 18배까지 빠르게 방출될 수 있도록 했다. 이렇게 만들어진 일체형 재생연료전지는 기존의 것보다 연료전지 운전에서는 4.3배, 수소생산에서는 1.9배의 성능향상을 관찰할 수 있었다. 또 수소생산과 전력생산이 160시간 이상 장기운전하는 동안 안정성을 보이는 것도 확인됐다. 박현서 KIST 박사는 “추가 연구를 통해 일체형 재생연료전지의 안정적 작동시간을 수 천시간 이상으로 늘려 상용화를 앞당길 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

단단한 두개골 속에 자리 잡은 말랑말랑한 순두부 같은 형태의 신체조직 ‘뇌’.뇌 덕분에 행복했던 순간을 기억해 낼 수 있고 예술작품이나 자연을 보고 들으면서 아름다움을 느낄 수 있다. 치매, 알츠하이머, 파킨슨병, 우울증같이 현대인을 괴롭히는 많은 질환도 모두 뇌에서 문제가 발생하면서 나타나는 것들이다. 과학기술의 발달로 먼 은하계를 관찰해 무슨 일이 일어나는지 알 수 있고 미립자의 세계까지도 탐구하고 있지만, 우리 두 귀 사이에 존재하는 이 작은 기관은 여전히 베일 속에 감춰져 있다. 무게 1.4㎏으로 몸무게의 약 2%에 불과한 여러 신체기관 중 하나이지만 몸속으로 들어오는 산소 15%, 포도당 50%를 사용하고 있다. 1000억개의 신경세포로 연결돼 있으며 이들이 여러 형태로 얽혀 1000조개에 이르는 시냅스를 구성하고 있는 뇌는 인간을 인간답게 만드는 기관이자, 작은 우주이다. 사람과 유인원, 특히 침팬지는 유전자의 99%가 일치하지만, 외모는 물론 여러 기관의 형성에서 차이를 보인다. 대표적인 기관이 뇌이다. 과학자들은 오랫동안 침팬지와 고릴라의 뇌에 비해 3배 이상 많은 뉴런을 가진 인간의 뇌가 어디에서 차이를 보이며 성장하는지를 탐구해 왔다.영국 MRC 분자생물학연구소, 케임브리지대 응용수학·이론물리학과, 독일 하노버의대 중개·재생의학연구센터, 말기·폐쇄성폐질환 생의학연구소, 미국 듀크대 생물학과 공동연구팀은 유인원의 뇌 오가노이드와 인간의 뇌 오가노이드를 만들어 비교한 결과 인간의 뇌로 성장하는 데 핵심적인 분자 스위치를 찾아내고 그 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 25일자에 발표했다. 오가노이드(장기유사체)는 줄기세포를 배양하거나 재조합해 신체 장기와 유사하게 만든 것이다. 이번 연구를 이끈 매들린 랭커스터 영국 MRC 분자생물학연구소 박사는 2013년 신경줄기세포를 이용해 사람의 뇌 오가노이드를 처음으로 만든 연구자로 널리 알려졌다. 뉴런은 줄기세포에서 유래한 신경전구세포가 분화돼 만들어진다. 원통 형태의 신경전구세포는 동일한 모양의 딸세포로 쉽게 분화되는데 신경전구세포가 더 많이 증식될수록 많은 뉴런이 만들어진다. 신경전구세포가 충분히 증식되고 성숙하면 원뿔 형태로 변하게 되고 증식 속도가 낮춰지면서 뇌세포가 완성된다. 연구팀의 실험에 따르면 고릴라와 침팬지 같은 유인원 뇌 오가노이드는 이 같은 전환이 5일 만에 이뤄지는데 사람의 뇌 오가노이드는 7일이 걸린다는 것이 확인됐다. 사람의 신경전구세포가 유인원보다 더 오랫동안 원통 모양을 유지하면서 더 많은 분열을 일으켜 뇌신경세포를 만들어 낸다는 것이다. 이 과정을 통해 사람의 뉴런 숫자는 유인원보다 3배 이상 많아지게 된다.연구팀은 이 같은 차이를 보이는 이유를 밝혀내기 위해 인간과 유인원의 뇌 오가노이드에서 발현되는 유전자들을 비교했다. 그 결과 ‘ZEB2’라는 유전자가 뇌 발달의 핵심이라는 점을 확인했다. 실제로 고릴라의 신경전구세포에서 ZEB2 발현을 제어해 신경전구세포의 분화기간을 길게 만든 결과 고릴라의 뇌 오가노이드는 사람의 뇌 오가노이드와 비슷한 크기로 발달하는 것이 관찰됐다. 반면 사람의 뇌 오가노이드에서 ZEB2 유전자 발현을 촉진시켜 분화기간을 줄이면 유인원의 뇌 오가노이드와 비슷하게 되는 것이 관찰됐다. 랭커스터 박사는 “이번 연구는 인간과 유인원의 뇌 발달 차이를 구체적으로 보여 주는 첫 연구로 세포 모양의 단순한 진화적 변화가 뇌의 최종 형태를 다르게 만든다는 것은 매우 놀라운 발견”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

캐나다 칼턴대, 오타와대, 미국 미시간주립대, 콜로라도주립대, 미국립공원관리청(NPS) 공동연구팀은 자연의 소리를 듣는 것이 통증과 스트레스를 감소시키고 인지능력을 향상시키는 등 건강에 도움을 준다고 24일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 22일자에 실렸다. 연구팀은 북미지역 68개 국립공원 내 221곳에서 다양한 자연의 소리를 녹음해 환자들에게 일정 기간 들려주면서 치료 효과를 관찰했다. 일반인들에게도 자연의 소리를 들려주고 심리측정을 했다. 그 결과 자연의 소리를 규칙적으로 들은 사람들은 긍정적 감정이 더 높게 나타났고 환자들의 치료기간은 짧아진 것으로 확인됐다. 특히 물소리는 긍정적 감정과 치료효과를 높이고 새소리는 스트레스를 줄인다고 연구팀은 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

학문이 만들어진 때부터 지금까지 이어지는 선입견이 있습니다. 바로 여자는 남자보다 과학, 수학에 약하다는 생각입니다. 경제개발협력기구(OECD)는 학업성취도에 대한 국제비교를 위해 3년 주기로 국제학업성취도평가(PISA)를 실시합니다. 회원국을 포함한 전 세계 80여개 국가의 만 15세 학생들을 대상으로 읽기, 수학, 과학 3개 분야에 대한 성취도를 평가하는 것입니다. PISA 결과를 보면 많은 나라에서 읽기는 여학생이 강세를 보이지만 수학, 과학 분야는 남학생의 성적이 더 높게 나오는 경향이 있습니다. 이 때문에 ‘정말 여자는 수학, 과학에 약한가’라고 생각하게 됩니다. 그렇지만 성차별이 적은 국가일수록 남녀의 수학, 과학성적 격차가 적다는 연구결과들도 많습니다. PISA 결과와 세계경제포럼의 ‘국가별 성 격차지수’를 비교분석하면 성평등 분위기가 강한 북유럽 국가들은 여학생의 수학성적이 더 높다는 사실을 확인한 것이지요. 이런 상반된 연구결과들 때문에 과학, 수학 분야에서 남녀 간 차이가 생물적 요인 때문인지, 문화적 요인 때문인지를 놓고 전문가들이 여전히 논란을 벌이고 있습니다. 이 같은 상황에서 문화적 요인이라는 주장에 손을 들어주는 연구결과가 발표됐습니다. 일본 도쿄대 과학기술학과 연구진은 사회 전반적인 분위기가 남녀 학생들의 STEM(과학·기술·공학·수학) 과목에 대한 흥미도와 성적을 좌우한다는 연구결과를 과학커뮤니케이션 분야 국제학술지 ‘대중의 과학 이해’ 24일자에 발표했습니다. 이번 연구에 앞서 미국 워싱턴대 연구진은 STEM 분야에 대한 성별 차이를 ‘과소성 모델’로 설명했습니다. 과소성 모델은 여학생들이 STEM 분야 진학을 피하고 남학생에 비해 흥미가 덜한 이유는 해당 분야의 남성적 문화, 어린 시절 STEM 분야 노출정도, 어떤 일을 성공적으로 해낼 수 있다고 믿는 자기효능감의 차이 때문이라고 설명하고 있습니다. 연구팀은 과소성 모델에 더해 사회문화적 요인이 미치는 영향을 알아보기 위해 영국 거주 20~69세 남녀 1082명과 같은 연령대의 일본 거주인 1177명을 대상으로 온라인 설문조사를 실시했습니다. 조사 결과 일본인들은 STEM 과목이 여성보다는 남성에게 더 적합하고 잘할 수 있다고 생각하는 경향이 강하게 나타났고 영국인들은 STEM 분야를 공부하는 여성은 다른 분야를 공부하는 여성들보다 덜 매력적이라는 답변이 나왔습니다. 두 나라 모두 STEM 분야에 대한 사회적 인식이 비슷해 보이지만 일본에서는 지적인 여성 자체에 대해 부정적 견해를 드러내고 있고 성평등 지수가 영국보다 낮아서 여학생의 STEM 진출을 이끌어 내기가 영국보다 더 어렵다고 연구진은 지적했습니다. 해당 분야의 분위기뿐만 아니라 사회 저변의 인식이 STEM 분야 발전을 저해할 수 있다는 설명입니다. 아이가 수학이나 과학적 개념을 이해하고 문제를 푸는 데 어려워한다고 해서 ‘여자아이는 원래 수학, 과학을 못해’라고 하기보단 문제를 스스로 풀어낼 수 있도록 기다려주고 흥미를 가질 수 있도록 지원하는 것이 필요하지 않을까요. edmondy@seoul.co.kr

솜사탕 기계는 가운데 원통에 설탕을 넣으면 뜨겁게 가열된 원통이 설탕을 녹여 실형태를 만들고 디스크가 빠르게 돌아갈 때 나무젓가락을 넣으면 먹음직스러운 솜사탕을 만들어 낸다. 국내 연구진이 솜사탕을 만들 듯 마스크 필터에 쓰이는 마이크로섬유와 나노섬유를 빠르고 대량으로 생산할 수 있는 공정을 만들어 내 화제다. 카이스트 생명화학공학과 연구팀은 기존 원심 방사공정을 발전시켜 방사 디스크를 여러 층으로 세분화한 멀티 원심방사 시스템을 만들어 다양한 고분자 마이크로 섬유, 나노 섬유 생산에 성공했다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 화학회에서 발행하는 국제학술지 ‘ACS 매크로 레터스’ 3월호 표지논문으로 실렸다. 고분자 마이크로 섬유나 나노 섬유는 두께가 마이크로미터 또는 나노미터 수준의 섬유로 최근 일상품처럼 된 마스크의 필터 재료로 특히 많이 이용되고 있다. 고분자 나노섬유 기반의 마스크 필터는 정전기 발생 없이도 기계적 여과를 통해 미세먼지나 바이러스를 90% 이상 차단할 수 있다. 기존에 나노 섬유 제조는 높은 전압을 걸어 두께가 가는 섬유를 만드는 전기방사 공정을 사용했다. 문제는 전기방사 공정은 수십 킬로볼트의 고전압을 사용하기 때문에 공정 안전성이 낮고 설비 규모를 늘리기 쉽지 않다는 점이다. 또 공정 자체가 대량 생산에 불리하고 대량생산을 위해서는 더 높은 전압을 사용해야 된다는 악순환이 있다.이에 연구팀은 솜사탕 기계에서 사용하는 것처럼 방사 디스크를 회전시켜 섬유를 만드는 원심방사에 주목했다. 기존 원심방사는 방사 디스크를 하나만 사용했기 때문에 섬유생산속도가 전기방사공정과 크게 차이를 보이지 않았다. 연구팀은 3개 층의 멀티 원심방사디스크를 만들었고 디스크 층수가 증가할수록 섬유의 생산속도가 증가하는 것을 확인했다. 이번에 새로 개발한 공정은 실험실 규모 기준으로 마이크로 및 나노 섬유 생산속도가 시간당 8~25g으로, 기존 전기방사 공정보다 300배 빠른 속도이다. 이는 KF94 마스크 필터 20~30개를 만들 수 있는 수준에 해당한다. 연구팀은 이렇게 만들어진 나노섬유로 마스크 필터를 만들어 실험한 결과 시판되고 있는 KF80이나 KF94 마스크와 비슷한 성능을 갖고 있는 것을 확인했다. 김도현 교수는 “이번 연구는 생산설비를 쉽게 늘릴 수 있기 때문에 섬유 대량생산에 유리해 나노섬유를 이용하는 다양한 제품들의 단가 절감에 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “기존 원심방사와 달리 다양한 종류의 섬유로 이뤄진 복합 섬유 패드를 만들 수 있기 때문에 섬유 대량 생산 뿐만 아니라 다양한 종류의 섬유가 하나의 필터에 포함된 복합 필터 제조도 가능하게 해 폭넓은 분야에서 응용할 수 있을 것으로 보인다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19로 쓰고 버려지는 마스크가 늘면서 심각한 환경오염 문제로 떠오르고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 100% 자연분해되면서도 숨쉬기 편하고 여러 번 사용 가능한 고성능 마스크 필터를 개발했다. 한국화학연구원 정밀바이오화학연구본부 황성연 바이오화학소재연구단장팀은 버려졌을 때 한 달 내에 100% 자연분해될 뿐만 아니라 숨쉬기도 편하고 여러 번 사용할 수 있는 N95성능의 생분해 마스크 필터를 개발했다고 22일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 3월호 표지논문으로 실렸다. 연구팀은 ‘폴리부틸렌 숙시네이트’(PBS)라는 생분해 플라스틱으로 나노섬유와 마이크로섬유를 뽑아 부직포로 만들었다. 부직포에 ‘키토산 나노위스커’라는 키토산 나노입자로 코팅해 새로운 마스크 필터를 만들었다. 이 필터는 코팅 표면 전하로 외부물질을 달라붙게 하고 체처럼 외부물질을 걸러내는 방식 모두를 적용해 기존 마스크 필터들의 단점을 보완했다. 이번 기술은 마이크로섬유도 함께 사용해 기공을 넓힘으로써 숨쉬기 편하게 했다. 연구팀에 따르면 이번에 개발된 필터는 2.5㎛(마이크로미터)의 미립자들을 98.3%까지 차단하는 것으로 확인됐다. 이는 시중에 판매되고 있는 N95, KF94 마스크와 같은 필터성능이다. 실험결과 해당 마스크는 사용 후 폐기했을 때 흙 속에서 28일 이내에 100% 분해되는 것으로도 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19로 인해 마스크 사용이 늘어나면서 사용 후 버려지는 마스크도 증가하면서 심각한 환경오염을 일으키고 있다. 국내 연구진이 100% 자연분해되면서도 숨 쉬기 편하고 여러 번 사용가능한 고성능 마스크 필터를 개발해 주목받고 있다. 한국화학연구원 정밀바이오화학연구본부 연구팀은 버려졌을 때 한 달 내에 100% 자연분해될 뿐만 아니라 숨쉬기도 편하고 여러번 사용할 수 있는 N95성능의 생분해 마스크 필터를 개발했다고 22일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 3월호 표지논문으로 실렸다. 코로나19로 생활필수품이 된 마스크는 분해와 재활용이 되지 않아 심각한 환경오염 문제를 유발시키고 있다. 특히 폴리프로필렌이라는 플라스틱으로 만들어지는 필터는 썩지도 않는다. 현재 사용되고 있는 마스크 필터는 플라스틱 섬유 가닥을 교차시켜 만들어진 공간에 정전기를 발생시켜 바이러스나 미세먼지를 달라붙게 하는 정전기 필터방식과 플라스틱 섬유를 여러 겹 겹쳐 공간을 작게 만들어 이물질을 통과하지 못하게 만드는 방법이 있다. 정전기 필터식은 습기나 입김의 수분에 오래 노출될 경우 정전기력이 떨어져 필터 기능이 오래가지 못하고 여러 겹을 겹치는 방식은 착용했을 때 숨쉬기가 불편하다는 것이다.연구팀은 ‘폴리부틸렌 숙시네이트’(PBS)라는 생분해 플라스틱을 강화시킨 뒤 나노섬유와 마이크로섬유 형태로 뽑아 이들을 겹쳐서 부직포로 만들었다. 부직포를 키토산 나노입자인 ‘키토산 나노위스커’로 코팅해 새로운 마스크 필터를 만들었다. 이 필터는 코팅 표면 전하로 외부물질을 달라붙게 하고 체처럼 외부물질을 거르는 방식 모두를 사용해 기존 마스크 필터들의 단점을 보완했다. 기존의 체 방식 필터는 나노섬유로만 만들어져 섬유 사이 공간이 좁아 숨쉬기 불편했는데 이번 기술은 마이크로섬유도 함께 사용해 기공을 넓힘으로써 숨쉬기 편하게 했다. 또 습기에도 강해 오랫동안, 여러 번 재사용할 수 있다. 연구팀에 따르면 이번에 개발된 필터는 2.5㎛(마이크로미터)의 미립자들을 98.3%까지 차단하는 것으로 확인됐다. 이는 시중에 판매되고 있는 N95, KF94 수준의 필터성능이다. 이와 함께 사용후 쓰레기 분해 시험결과 흙 속에서 28일 이내에 100% 생분해되는 것으로 확인됐다. 황성연 화학연구원 바이오화학소재연구단장은 “현재 필터 이외에도 마스크 콧대 고정 철사, 마스크 풀림 방지 연결고리, 고무줄 등 마스크의 모든 부분을 생분해성 소재로 대체할 수 있는 연구를 진행 중”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난달 아랍에미리트(UAE), 중국, 미국의 화성탐사선들이 속속 궤도 진입을 하거나 표면에 착륙하면서 화성에 대한 관심이 높아지고 있다. 미국항공우주국(NASA)는 2030년까지 유인 화성탐사를 계획 중이며 민간우주기업 ‘스페이스X’를 이끌고 있는 일론 머스크는 2026년까지는 인간을 화성에 착륙시킬 것이며 2050년까지 100만명의 화성으로 이주시키겠다고 장담하고 있다. 과학기술의 발달로 가까운 시일 내에 유인 화성탐사나 거주도 가능해질 것이다. 그렇지만 그 전에 반드시 해결해야 할 문제가 있다. 과학자들은 유인 화성탐사의 가장 큰 걸림돌은 다름 아닌 ‘인간’이라고 지적하고 있다. 지구의 중력을 벗어나면 중력이 0에 가까운 미세중력상태가 되는데 이 때 각종 감정적 변화가 발생해 어떤 문제가 발생할지 모른다는 것이다. 미국 펜실베니아대 의대 정신과학과 수면·생체주기연구부, 뇌행동연구실, 독일 우주센터(DLR) 우주항공의학연구소 수면 및 인간요인연구부 공동연구팀은 우주공간의 미세중력 상태에서 2개월 이상 생활하게 되면 인공중력으로도 상쇄되지 않는 부정적인 인지적, 감정적 상태에 놓이게 된다고 20일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘최신 생리학 - 환경, 항공, 우주 생리학’ 18일자에 실렸다. 앞선 많은 연구들에서 우주의 미세중력이 뇌의 구조변화를 일으킬 수 있다는 것을 보여주고 있다. 그렇지만 이 같은 뇌의 변화가 어떻게 행동이나 인지, 감정변화로 연결되는지는 정확히 알려지지 않았다.연구팀은 미세중력이 인체에 미치는 영향을 살펴보기 위해 23~54세의 건강한 남녀 24명을 대상으로 실험했다. 연구팀은 DLR 연구소에서 엄격한 통제 하에 우주선과 비슷한 크기의 공간에서 머리가 아랫쪽으로 내려가도록 약 6도 각도로 침대를 기울인 상태에서 60일 동안 생활하도록 했다. 연구팀은 이들을 세 그룹으로 나눠 한 그룹은 인공중력 상태를 만들어주지 않고 다른 그룹은 매일 1회 30분 동안 원심분리장치처럼 인공중력을 만들어줬고, 나머지 그룹은 매일 5분씩 6번 간헐적으로 인공중력을 체험하도록 했다. 실제로 우주선이나 우주정거장에서는 원심분리기처럼 우주선을 회전시켜 인공중력을 만드는 경우가 많다. 연구팀은 실험 기간 동안 매일 이들을 대상으로 공간인식, 기억력, 감정, 위험감수능력 등 10가지 인지, 감정능력을 측정했다. 그 결과 실험참가자들은 실험을 시작한지 인지능력, 판단력은 물론 감정통제 능력이 서서히 떨어지기 시작해 5일째부터 급격히 떨어진다는 것이 확인됐다. 이들은 피로감, 계속되는 졸음, 수면의 질 저하, 정신적·육체적 만성 피로, 지루함, 외로움, 우울증, 지나치게 높은 스트레스 등을 호소했다. 이 같은 문제는 인공중력 체험 여부를 떠나 비슷하게 나타나는 것으로 확인됐다. 인공중력이 우주공간에서 우주인의 인지, 감정능력 저하를 막아줄 수 없다는 것이다.마티아스 베스너 펜실베니아대 의대 교수는 “우주여행에서 서로의 감정 표현을 정확하게 읽을 수 있는 능력은 효과적인 팀워크와 임무수행에 반드시 필요하며 예상치 못한 상황에 기민하게 대응할 수 있게 해주는 인지능력은 매우 중요하다”라고 지적하며 “이번 연구는 인공중력만으로는 인지능력과 감정상태를 지상에서와 같이 유지하기 어렵다는 것을 보여주고 있다”라고 말했다. 베스너 교수는 “유인우주탐사에 있어서 하드웨어의 성능 만큼이나 우주인들을 보호할 수 있는 기술도 함께 개발돼야 할 것”이라고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

현대 군사기술의 핵심은 원하는 목표지점을 한치의 오차 없이 정확하게 공격할 수 있는 ‘정밀타격 시스템’이다. 컴퓨터와 각종 센서를 이용해 아군과 민간인의 피해를 최소화하고 원하는 군사적 목표만을 골라서 제거할 수 있게 하는 기술이다. 최근 다양한 암 치료기술이 등장, 발달하고 있지만 여전히 대량폭격 형태이다. 국내 연구진이 정밀타격 시스템처럼 암세포만 찾아갈 수 있는 항체를 항암제와 결합시켜 암을 치료할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 가톨릭대학교 바이오메디컬화학공학과 연구팀은 암세포를 찾아갈 수 있는 네비게이션 역할을 하는 항체를 항암제와 접목시켜 빛으로 암발생 부위까지 이동시켜 암세포를 제거할 수 있는 항체-광응답제 접합체를 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘스몰’에 실렸다. 연구팀은 빛에 반응해 세포에 스트레스를 주는 활성산소를 만들어 내는 광응답제와 암세포 표면 생체고분자에 결합하는 항체를 접합시켰다. 그동안 광응답제를 이용한 광역학 치료와 항체치료는 각각 암을 치료하는데 쓰였지만 연구팀은 이 둘을 결합시켰다. 표적화와 공격 두 가지 기능을 모두 가진 항암제로 치료효과를 극대화할 수 있게 한 것이다.기존의 항체-광응답제 결합체는 암세포 안으로 들어가야 하며 암세포로 유입된 뒤 항체에서 약물이 제대로 분비되야 하기 때문에 만들기가 쉽지 않았고 효과도 크게 기대하기 어려웠다. 그렇지만 이번 기술은 암세포 암으로 침투하지 않고 암세포 표면에서도 작용할 수 있고 항체와 광응답제가 분리될 필요 없이도 작동돼 암세포를 공격할 수 있다는 것이 장점이다. 실제로 이번에 개발한 기술을 췌장암을 유발시킨 생쥐에게 주사하고 암 조직에 빛을 쬐어준 결과 종양 크기가 5분의 1로 감소했으며 항암면역치료에 필요한 수지상세포, T세포, 자연살해세포 등 면역세포가 항체 단일치료에 비해 6배, 광역학 단일치료에 비해 평균 2배 이상 많아져 면역활성이 높아진 것으로 확인됐다. 또 췌장암 환자 95%에서 나타나는 돌연변이 유전자를 가진 암세포까지도 성장을 차단할 수 있다는 것이 확인됐다. 나건 가톨릭대 교수는 “이번에 개발한 기술은 항체를 통해 암세포를 표적하고 광역학 기술로 치료를 하기 때문에 기존 방식으로는 쉽지 않았던 돌연변이 췌장암 같은 난치암들을 효과적으로 치료할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19가 전 세계적으로 확산된지 1년이 넘었고 백신 접종이 시작된 나라들도 점점 늘어나고 있다. 확산 기간이 1년 넘게 지속되다보니 피로감 때문인지 사회적 거리두기가 약해지면서 재확산되는 곳들도 많다. 생물 통계학자와 감염병 학자들이 교통이나 통신 인프라가 잘 구축된 곳이 감염병의 슈퍼 전파도시가 될 가능성이 높다는 연구결과를 내놨다. 미국 메인대 생물·생태학부 연구팀은 도시간 상호연결성이 좋고 교통, 통신 인프라가 잘 구축된 곳이 감염병 확산의 허브가 될 가능성이 높다는 사실을 밝혀내고 전염병 확산의 핫스팟이 될 가능성이 높은 곳을 예측할 수 있는 수학모델을 개발했다. 이 같은 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 계산생물학’ 19일자에 실렸다. 코로나19 같은 감염병은 전 세계 어느 곳에서나 무섭게 확산되는 특징이 있지만 감염 확산속도나 규모는 지역마다 다른 경우가 많다. 한 국가 내에서도 마찬가지이다. 전염병 대유행의 허브인 ‘초확산 도시’(superspreader city)를 예측하기 위해 기존에는 단순히 도시간 연결성만 보던가 감염에 취약한 환경을 가지고 있는지만을 변수로 했다. 그러나 연구팀은 코로나19나 독감, 감기와 같이 사람들끼리 접촉을 통해 전염되는 감염병을 대상으로 도시간 연결성과 감염 취약성이라는 변수를 결합시켜 감염병의 잠재적 슈퍼전파도시를 찾아낼 수 있는 수학적 모델을 개발했다. 연구팀에 따르면 감염병 초기에는 날씨 같은 기상조건과 기후, 인구밀도, 공중위생상태 같은 감염특성이 확산 증가의 원인이 되지만 시간이 지나면서 다른 도시와 연결성이 높은 곳들이 슈퍼 확산지역이 될 수 있다고 밝혔다. 슈퍼 확산지역 가능성 정도를 보면 위생상태나 바이러스 확산이 쉬운 날씨를 보이는 도시는 교통이나 통신 인프라가 잘 구축된 곳보다 슈퍼 확산지역이 될 가능성이 낮은 것으로 나타났다. 감염특성과 함께 교통·통신인프라라는 두 가지 조건이 모두 충족될 경우 슈퍼확산 도시이 될 가능성은 무한 증가한다고 연구팀은 밝혔다. 앨리슨 가드너 메인대 교수(곤충매개감염학)는 “이번에 개발한 수학적 모델은 코로나19와 같은 감염병 이외에 지카나 황열병, 뇌염 같이 모기를 매개로 하는 감염병에도 적용할 수 있을 것”이라며 “기존 위험지표 모델링 방법보다 더 심층적인 솔루션을 제공할 수 있지만 계산은 훨씬 덜 복잡하다는 장점이 있다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스마트폰이나 컴퓨터를 이용해 다른 사람과 고스톱 게임을 즐기는 노인들의 삶의 만족도가 훨씬 높다는 재미있는 연구결과가 나왔다. 카이스트 문화기술대학원 연구팀은 중·장년층의 경우 아동, 청소년과는 달리 타인과 디지털 게임을 즐기는 것이 웰빙 지수와 사회적 관계 형성 만족도에 도움을 준다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 컴퓨터과학 분야 국제학술지 ‘엔터테인먼트 컴퓨팅’에 실렸다. 지난해 한국콘텐츠진흥원의 게임 이용자 실태조사에 따르면 50대의 56.8%, 60~65세의 35%가 평소 온라인 게임을 하는 것으로 나타났다. 이런 가운데 연구팀은 50~60대 남녀 190명을 대상으로 온라인 설문조사를 실시했다. 연구팀은 스마트폰이나 컴퓨터 게임을 전혀 하지 않는 그룹, 온라인 게임은 하지만 컴퓨터와 하는 사람, 다른 사람과 연결해 온라인 게임을 즐기는 사람 세 집단으로 구분해 분석했다. 조사 결과, 중장년층이 주로 즐기는 게임 장르는 테트리스 같은 퍼즐게임, 고스톱, 바둑, 장기 같은 온라인 보드게임으로 조사됐다. 이는 이들이 즐길 수 있는 게임이 많지 않아 나타나는 편중현상 때문이라고 연구팀은 밝혔다. 또 다른 사람들과 게임을 즐기는 사람은 다른 두 집단보다 웰빙지수와 다른 사람들과 연결돼 있다는 사회적 지지 만족도가 상당히 높게 나타났다. 혼자 컴퓨터와 게임을 즐기는 사람도 게임을 전혀 하지 않는 사람보다 사회적 지지만족도가 높은 것으로 조사됐다. 이와 함께 게임 이용자들은 게임을 하지 않는 사람들보다 ‘게임이 창의성이나 집중력 향상에 도움이 된다’, ‘게임을 통해 새롭고 다양한 활동과 도전을 경험할 수 있다’, ‘가족과 함께 게임을 하면 관계에 도움이 된다’ 등 긍정적 인식을 갖고 있는 것으로도 나타났다. 연구를 이끈 도영임 카이스트 초빙교수는 “기존 게임들이 대부분 젊은층을 대상으로 하고 있지만 이번 연구에서도 볼 수 있듯이 고령화 사회 대비 차원에서도 다양한 세대가 함께 즐길 수 있는 다양한 게임이 만들어지고 관련 정보가 고령층에 제공될 필요가 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이탈리아 사크로 쿠오레 가톨릭대 심리학과, 오솔로지코 연구소, 미국 귀네드 머시대 철학과, 펜실베이니아대 심리학과, 존스홉킨스의대 정신의학·행동과학과, 독일 막스플랑크 실증미학연구소 공동연구팀은 가상현실(VR) 기술로 구현한 예술작품이나 자연은 실제와 똑같은 감동과 경외감을 준다는 연구 결과를 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 3월 18일자에 발표했다. 연구팀은 성인 남녀 50명을 대상으로 고흐의 작품 ‘별이 빛나는 밤’과 그림 속 장소인 생레미 드 프로방스의 풍경을 현장에 있는 것처럼 360도 모든 방향에서 볼 수 있도록 한 가상현실 영상, 일반적인 동영상을 보도록 한 뒤 각각 느낀 감정을 측정했다. 그 결과 고흐 작품과 VR 영상은 비슷한 수준의 감동과 경외감을 주는 것으로 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

유럽이 지난 2000여 년 중 가장 최악의 가뭄에 직면했다는 연구결과가 나왔다. 영국 케임브리지대 연구진은 로마 시대에 서식했던 나무의 나이테를 분석하고, 이를 살아있는 나무와 비교·분석해 기후의 변화 과정을 뒤쫓았다. 로마 시대의 기후를 알아볼 수 있는 지표로 이용된 것은 당시 우물 건설에 사용했던 자재의 잔해다. 중세 시대의 기후는 강 퇴적물에 보존돼 있던 참나무를 통해, 지난 100년간 근현대의 기후는 살아있는 오크나무 147그루의 나이테를 통해 추적했다. 일반적으로 나이테를 이용한 연구는 너비와 밀도를 이용해 기온을 추정하지만, 이번 연구에서는 탄소와 산소의 동위원소를 측정해 당시 수분이 얼마나 존재했는지를 추론하는 방식이 이용됐다. 역사적 기록에 따르면 유럽이 가장 극심한 가뭄을 겪었던 시기는 16세기 초인데, 분석 결과 당시보다 현재의 가뭄 정도가 더욱 심각한 것으로 나타났다. 특히 2003년과 2015년, 2018년 유럽의 여름은 지난 2110년 동안 발생했던 그 어떤 가뭄 현상보다 더욱 심한 가뭄을 겪은 것으로 확인됐다.연구진은 유럽에 닥친 살인적인 가뭄의 원인 중 하나로 인간 활동을 꼽았다. 인간 활동으로 인해 이산화탄소 배출량이 증가하고 지구온난화와 같은 기후변화가 심각해지면서 극심한 고온 및 가뭄 현상으로 이어졌다는 것. 연구를 이끈 케임브리지대 울프 뷘트겐 교수는 “지난 2000년 동안 이렇게 극심한 가뭄은 없었다는 것이 연구로 증명됐다”면서 “기후변화가 발생하면 극단적인 기상이 자주 나타나고, 농업과 생태계, 사회 전반에 악영향을 미칠 것”이라고 밝혔다. 실제로 2003년 가뭄 당시 유럽에서는 7만 명 이상이 사망했다. 2019년 발표된 ‘자연 기후변화’ 보고서에 따르면 전 세계 식량 생산의 25%를 차지하는 서북미와 서유럽, 서러시아, 우크라이나 등지의 폭염 위험이 급격히 높아졌다. 기후변화는 겨울 강수량에도 영향을 미쳤다. 영국기상청에 따르면 2020년 10월 3일 영국의 강수량은 1891년 이래 가장 많았으며, 탄소 배출량을 줄이지 않는다면 2100년까지 유사한 집중호우가 10배 이상 자주 발생할 것으로 내다봤다. 자세한 연구결과는 지구과학분야 국제학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr