날씨가 쌀쌀해지면서 버스나 지하철 등 대중교통에 히터가 가동됩니다. 따뜻하다 보니 자신도 모르게 꾸벅꾸벅 졸고 있는 이들이 많습니다. 밤잠을 제대로 못 잔다고 하는 사람들도 차를 타면 고개를 떨구고 잠에 빠지기도 합니다. 잠을 안 자고 칭얼대는 아기들은 안고 살짝 흔들어 주면 금세 잠든다는 것은 부모라면 누구나 한 번쯤 경험했을 것입니다. 물론 그런 방법으로도 잠들지 못하는 아이들은 카시트에 앉혀 드라이브를 하면 10분도 안 돼 잠들기도 하지요. 물론 버릇이 되면 침대에서 재우기는 더 힘들어진다는 문제가 있기는 합니다. 어른, 아이 할 것 없이 차를 타면 꾸벅꾸벅 졸게 되는 이유는 지금까지 명확히 밝혀지지 않았습니다. 지난해 호주 왕립멜버른공과대 연구팀은 자동차에 사람을 태우고 진동 주파수를 조절하면서 졸음이 오는 순간을 측정한 결과 저주파인 4~7㎐ 진동이 지속될 경우 졸음이 시작된다는 사실을 밝혀내고 국제학술지 ‘인체공학’에 발표했습니다. 그렇지만 진동이 수면을 유도하는 신경학적 과정은 여전히 수수께끼로 남아 있습니다. 그런데 미국 토머스제퍼슨대 신경과학과, 파버신경과학연구소, 펜실베이니아대 생명공학과 공동연구팀은 초파리 실험을 통해 미세한 진동이 ‘습관화’되면서 더 쉽게 잠들고 일정 진동이 있을 때 더 깊이 잠들게 된다고 밝혔습니다. 수면과학 분야에서 널리 알려진 재미 한국인 신경과학자 고경희 토머스제퍼슨대 교수가 주도한 이번 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 12월 2일자에 실렸습니다. 연구팀은 대표적인 생물학 실험 동물인 초파리로 진동이 수면에 미치는 영향을 분석했습니다. 연구팀에 따르면 초파리에게 처음 진동을 가하면 활동성이 커지지만 진동에 반복적으로 노출되면 ‘습관화’ 현상이 발생해 오히려 쉽게 잠들게 됩니다. 습관화는 동일한 자극이 반복적으로 제시될 때 점차 주의를 덜 기울이고 초기 반응이 감소하며 자극에 익숙해지는 일종의 학습 과정입니다. 실제로 초파리는 시간이 지남에 따라 미세 진동이 위협적이지 않다는 것을 인식하게 되면서 진동 자극에 대해 둔감해지고 수면 자극으로 인식하게 됩니다. 연구팀은 미세 진동 환경에서는 더 깊고 오래 잠든다는 사실도 확인했습니다. 미세 진동은 깊이 잠들었을 때와 비슷한 뇌파를 유도한다고 연구팀은 설명했습니다. 연구팀은 신경전달물질인 도파민이 과도하게 분비되도록 변형시킨 돌연변이 초파리는 일반 초파리들이 쉽게 잠드는 진동 주파수에서도 잠들지 못하고 잠이 들더라도 금세 깬다는 사실을 확인했습니다. 이런 초파리 수면 패턴이 사람에게도 적용될 수 있는지는 추가 연구가 필요하지만 유전학적 관점에서 사람과 초파리는 유사점이 많은 만큼 파리의 수면조절 연구 결과를 통해 인간의 수면에 대해서도 배울 수 있는 점은 있을 것입니다. 겨울이 되면 추위로 활동량이 줄어들고 난방으로 실내가 건조해지면서 잠 못 이루는 사람들이 많아집니다. 올해는 코로나19로 인한 우울감을 호소하는 이들도 많이 늘어나 불면의 밤을 새우는 사람이 더 많을 것 같습니다. 아이들처럼 흔들침대에서 잠들거나 초파리들처럼 미세 진동 환경에서 잠들 수는 없는 만큼 야식을 피하고 잠들기 직전 따뜻한 우유 한 잔을 마시고 잠자리에 적절한 습도를 유지하는 것이 불면의 겨울밤을 피하는 최선의 방법이 아닐까 싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

2015년 개봉한 SF 영화 ‘마션’ 덕분에 익숙한 화성은 지구 바로 옆, 태양계 네 번째 행성이다. 흙에 산화철 성분이 많아 붉은색을 띠고 있어 ‘붉은 행성’이라는 별명을 가진 화성은 신이 인간을 위해 준비한 또 다른 행성으로도 불린다. 이 때문에 많은 나라들이 화성에 관심을 갖고 있다. 지난 7월 아랍에미리트(UAE), 중국, 미국이 잇따라 화성 탐사선을 발사한 것만 봐도 알 수 있다.천문학적 비용과 시간이 투입되는 화성 탐사에 많은 나라들이 주목하는 이유는 태양계와 생명체 기원에 대한 해답을 찾기 위한 과학적 관심사와 생명체의 흔적을 발견하고 분석해 인간의 화성 거주 가능성을 판단하기 위한 것이다. 1961년 11월 구소련이 처음 화성탐사선을 발사한 뒤 화성 표면 착륙에 성공한 것은 1975년 미국의 바이킹 1, 2호다. 바이킹 1, 2호는 화성 표면 온도, 대기밀도, 바람의 속도, 토양 분석 등의 임무를 수행했다. 20여년 뒤인 1997년 12월 4일에는 무인 화성탐사선 ‘패스파인더’를 발사했다. 패스파인더 역시 화성의 대기, 기후, 토양과 암석 연구를 목적으로 했지만 새로운 탐사 기술이 적용돼 2018년 ‘인사이트’, 지난 7월 ‘퍼시비어런스’로 발전했다. 현재 화성에서 임무를 수행하고 있는 화성탐사선 인사이트는 이전 탐사선들과 달리 화성 내부 구조와 지진 활동에 대한 탐사를 진행 중이다. 인사이트가 보내온 자료들을 바탕으로 미국 럿거스대 지구행성과학과, 다트머스대 공학부, 루이지애나주립대 지질학 및 지구물리학과, 행성과학연구소(PSI) 공동연구팀은 화성에서 생명체가 살기 가장 좋은 지역은 지표면 아래 수킬로미터라는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 12월 3일자에 발표했다.이번 연구는 천문학계의 오랜 수수께끼 중 하나인 ‘어두운 젊은 태양 역설’을 해결하는 데도 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 어두운 젊은 태양 역설은 지구를 비롯한 행성들이 탄생하고 얼마 되지 않았을 때인 약 40억년 전후에 태양은 지금보다 훨씬 약했던 상태이기 때문에 초기 지구나 화성 표면은 온도가 매우 낮아 물이 있었다면 얼어붙었어야 했다는 것이다. 그렇지만 지질학적 지표로 알 수 있는 41억~37억년 전 화성 표면에는 얼음이 아닌 액체 상태의 물이 풍부했다는 것이다. 지질학적 증거와 기후학적 모델의 모순이 어두운 젊은 태양 역설이다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 초기 화성 대기권은 지구와 마찬가지로 이산화탄소와 수증기로 가득 차 온실효과를 보여 장기간 따뜻하고 습한 상태를 유지했을 것으로 추정했다. 또 이후 행성자기장의 손실로 인해 공기층이 희박해지고 기온이 하락하면서 지표면에서는 액체 상태의 물을 찾아보기 힘들게 됐다고 설명했다. 그렇지만 지구와 같은 암석형 행성인 화성, 금성, 수성은 우라늄, 토륨 같은 방사성 원소를 갖고 있어 방사능 붕괴 현상으로 열을 발생시키기 때문에 지표면 아래 깊은 곳에서는 여전히 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 것이라고 결론 내렸다. 이 때문에 연구팀은 화성에서 생명체 흔적을 찾기 위해서는 지표면이 아닌 물이 존재할 것으로 추정되는 지표면 아래로 깊이 들어가야 할 것이라고 밝혔다. 연구를 주도한 루엔드라 오자(행성지질학) 럿거스대 교수는 “탐사선 인사이트와 내년에 화성에 착륙할 퍼시비어런스가 보내올 추가 자료들로 화성의 거주 가능성과 지열의 역할에 대해 더 명확하게 파악할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

기억력이 갈수록 떨어져 혹시 자신의 인지기능에 문제가 있는 건 아닌가 의심되지만 검사해보면 정상인 경우를 ‘주관적 인지기능 저하’라고 한다. 자연스러운 기억력 감퇴나 사소한 건망증을 지나치게 의식해 걱정하는 사례가 대다수인데, 실제로 치매의 전조 증상일 수도 있다는 연구 결과가 나왔다. 분당서울대병원 정신건강의학과 명우재 교수 연구팀은 국민건강보험공단 66세 생애전환기 건강검진 결과를 바탕으로 주관적 인지기능 저하와 치매의 상관관계를 조사한 결과를 2일 발표했다. 2009년부터 2011년까지 건강검진을 받은 57만 9710명의 데이터를 사용했으며, 성별·소득·약물복용력 등 결과에 영향을 미칠 수 있는 변수를 차단하고 위험 비율을 산출했다. 그 결과 66세에서 주관적 인지기능 저하 환자의 치매 위험이 일반인 보다 38% 높게 나타났다. 특히 우울 증상까지 있는 환자는 치매 위험도가 일반인 대비 50%까지 증가했다. 인지능력 저하를 심하게 느낄수록 치매 위험도 같이 상승하는 경향을 보였다. 명 교수는 “주관적 인지기능 저하가 단순히 환자의 개인적 느낌이 아니라 실제로도 치매와 밀접한 관련이 있음을 시사한다”고 밝혔다. 이 연구는 국가 단위 대규모 데이터를 분석해 주관적 인지기능 저하 및 동반된 우울증상과 치매의 상관관계를 확인한 최초의 연구라는 점에서 의미가 있다. 그간 주관적 인지기능 저하는 환자의 개인적인 느낌 외에는 뚜렷한 임상증상이나 검사 소견이 없어 전문의 조차 간과하는 경향이 있었다. 명 교수는 “이를 치매의 전조 증상으로 보고 발병을 예측할 수 있다면 치매 예방이나 조기 치료의 중요한 단서가 될 수 있다”며 “최근 기억력이 떨어지고 있다고 느끼는 사람이 우울증상을 함께 느낀다면 치매 조기 검진을 고려할 필요가 있다”고 말했다. 항우울제를 복용하면 치매에 걸린다고 기피하는 환자가 많지만, 오히려 우울증을 적극적으로 치료하는 것이 치매 예방에 있어 중요하다고 전문가들은 말한다. 이 연구는 알츠하이머병 분야 국제학술지인 ‘알츠하이머 리서치 앤 테라피’에 등록됐다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

황우석 박사가 수상이 취소된 2004년 대한민국최고과학기술인상에 대해 상장은 반납하지만 상금은 과학계에 기증돼 반환 의무가 없다는 입장을 밝혔다. 정부는 지난달 18일 전자 관보를 통해 16년 전 황 박사가 수상한 상훈을 취소했다고 고시했다. 과학기술정보통신부는 지난달 16일 황 박사에게 상훈 취소를 통보하며 상장과 상금 3억 원을 11월 말까지 반납하라고 통보했다. 황우석 박사는 서울대 교수로 재직하던 시절인 2004년 세계 최초로 인간 배아줄기세포를 추출했다는 내용을 국제학술지 ‘사이언스’에 실었다. 하지만 황 박사의 논문 조작이 밝혀지면서, 서울대는 2005년 황 박사를 파면했고, 과기부도 황 박사의 제1호 최고과학자 지위를 철회했다. 황 박사는 현재 아랍에미리트(UAE) 아부다비에 머물고 있다. 황 박사는 지난달 말 과기정통부에 상장은 반납하지만 상금은 반환하지 않겠다는 의견서를 회신했다. 황 박사는 의견서에서 “상장은 의견서와 함께 등기우편으로 반환하겠다. 상금은 2004년 수상 당시 국가기초기술연구회(현 국가과학기술연구회)를 통해 국가에 반납했다. 상훈 취소 사유에 동의할 수 없다”고 주장했다. 그러면서 “상금을 반환하지 않은 것처럼 관보 등에 게재하면 이는 명예를 훼손하는 일”이라고 반발했다. 과기정통부는 현재 황 박사의 의견서를 검토하고 있으며, 황 박사의 주장을 정부가 받아들이지 않을 경우 상금 반환에 대한 독촉장을 발송하게 된다. 독촉장 발송 후 15일 이내에 상금 반환이 이루어지지 않으면 정부는 황 박사를 상대로 소송을 진행하게 된다. 김유민 기자 planet@seoul.co.kr

늦가을부터 이듬해 봄까지 한반도는 미세먼지로 몸살을 앓는다. 코로나19 확산으로 인해 지난 겨울은 미세먼지가 거의 없었지만 이번 가을부터는 다시 국내외에서 발생하는 미세먼지로 인해 나쁨 수준이 몇 차례 발생했다. 이런 가운데 국내 연구진이 미세먼지를 만드는 원인물질을 이용해 청정 수소에너지를 저장할 수 있을 뿐만 아니라 화학산업에서 다양하게 사용되는 물질을 만드는데 성공했다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과, 카이스트 화학과 공동연구팀은 미세먼지를 만드는 오염물질 일산화질소(NO)를 전기화학적 방법으로 수소에너지를 액화시켜 저장할 수 있는 암모니아로 100% 변환시킬 수 있는 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 전기화학 분야 국제학술지 ‘ACS 에너지 레터스’ 안쪽 표지논문으로 실렸다. 이전에도 일산화질소를 전기화학적 방법으로 유용한 물질을 만드려는 기술이 있기는 했지만 일산화질소의 반응속도가 느리고 반응중 부산물이 많이 생겨 활용성이 떨어졌다.연구팀은 은나노 촉매 전극을 이용해 일산화질소를 암모니아로 전환시키는 공정으로 기존 암모니아 생산공정에서처럼 이산화탄소를 배출하지도 않는 것으로 확인됐다. 권영국 UNIST 교수는 “액상 암모니아는 액화수소보다 단위부피당 더 많은 수소를 저장할 수 있어서 수소 저장과 운송에 유리하기 때문에 이번 기술은 미세먼지 원인 물질을 없앨 뿐만 아니라 천연 에너지원인 수소 저장까지 가능하다는 점에 의미가 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 파스처럼 피부에 붙이기만 하는 것으로 전기를 만들어 낼 수 있는 열전소자를 개발해 주목받고 있다. 이번 기술을 활용하면 배터리 없이도 웨어러블 기기를 작동시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터, 서울대 전기정보공학부 공동연구팀은 유연성과 열전달 효율을 높여 피부에 붙이는 것만으로도 전기를 생산해 낼 수 있는 신축성 열전소자를 개발하고 자동화 공정을 통해 대량생산 방안도 제시했다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 열전소자는 소재 앞뒤, 겉과 밖 같은 양단의 온도 차이로 인해 만들어지는 전압으로 에너지를 변환시키는 장치로 산업현장 폐열 같은 열에너지를 실생활에서 사용할 수 있는 전기에너지로 변환시킬 수 있다. 기존 열전소자는 단단한 금속 기반 전극과 반도체를 사용해 유연하지 못해 웨어러블 기기에 사용하기 어려웠다. 반면 유연 열전소자는 공기 같은 열차단층이 생겨 열전도율이 낮아지면서 전기발생 효율도 낮았다. 이에 연구팀은 고성능 무기물 열전재료를 은나노와이어가 삽입된 신축성 기판과 연결시켜 유연성을 높이고 열전소자의 저항을 낮췄다. 이를 통해 열전달율을 기존 유연 열전소자보다 8배 이상 높아졌으며 전력생산능력도 3배 이상 향상시키는데 성공했다.또 소프트 플랫폼 공정부터 열전소자 형성까지 복잡한 전체공정을 자동화시켜 소자의 대량생산도 가능하게 했다. 정승준 KIST 박사는 “이번 연구는 외부 열을 이용해 고온감지 센서장갑 같은 웨어러블 기기를 동작시키는 것이 가능하다는 것을 보여줬다”라며 “기능성 복합재료, 열전소자 플랫폼, 배터리 없는 자율주행용 거리 감지 센서를 개발하는데도 도움이 될 것”이라고 말했다. 홍용택 서울대 교수는 “이번 연구는 유연성과 열효율을 동시에 높여 실제 웨어러블 기기를 동작시킬 수 있는 실용성 높은 유연 열전소자를 개발했다는 데 의의가 있다”라며 “배터리 없는 자가발전 웨어러블 기기의 대중화 및 시장성 확보에 크게 기여할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

일반 번개보다 최대 1000배 밝은 번개인 초전광(Superbolts)이 실존하는 것으로 확인됐다. 미국 로스앨러모스국립연구소(LANL) 연구진은 최근 미국항공우주국(NASA) 등이 운용하는 기상관측위성(GOES) 16호와 포르테(FORTE·Fast On-Orbit Recording of Transient Events) 위성 등의 관측 자료를 사용한 두 건의 연구에서 초전광을 확인했다고 발표했다. 초전광은 1977년 미국의 과학자 터먼 보비 박사가 핵실험 탐지위성 벨라의 관측 자료에서 발견하면서 처음으로 보고됐었다. 당시에는 일반 번개보다 최대 100배 밝은 번개로 알려졌다. 그런데 관련 연구자들 사이에서는 초전광의 존재에 관한 논의가 최근까지 계속돼 왔다. 예를 들어 위성에서 관측하는 각도에 따라 번개의 밝기를 측정한 값이 영향을 받기 때문이다. 이에 대해 연구를 주도한 마이클 피터슨 박사는 “우주에서 번개를 볼 때 구름이 빛의 일부를 차단하므로 지상에서 볼 때보다 훨씬 더 희미하게 보일 것”이라고 설명했다.이에 따라 연구진은 첫 번째 연구에서 기상관측위성 16호에 탑재돼 있는 ‘정지궤도 번개 지도작성기’라고 불리는 관측 장치의 자료를 사용해 지난 2018년 1월부터 2020년 1월까지 2년간 미국 대륙 상공에서 발생한 번개에 대해 자세히 조사했다. 이는 우주에서 번개의 광학 에너지를 측정하는 것으로, 마침내 일반 번개보다 최대 1000배 밝은 초전광을 확인했다는 것이다. 연구진은 또 초전광에 관한 더 많은 정보를 얻기 위해 두 번째 연구에서 포르테 위성의 12년간 관측 자료를 분석했다. 그 결과, 일반적인 번개는 음전하로 하전된 구름과 양전하로 하전된 지상 사이의 방전에 의해 발생하지만 초전광은 양전하로 하전된 구름과 음전하로 하전된 지상 사이의 강렬한 방전에 의해 주로 발생하는 것으로 나타났다. 이에 대해 피터슨 박사는 “일반적인 초전광은 일반 번개와 같은 방전과 특수한 방전 방식 모두에서 발생한다. 하지만 가장 강력한 초전광은 겨울 연안 지역, 특히 일본의 해안 지역에서 강렬한 방전에 의해 발생한다”면서 “따라서 초전광은 여전히 구별할 가치가 있다”고 설명했다. 자세한 두 건의 연구 결과는 국제학술지 ‘지구물리학 연구저널: 대기’(Journal of Geophysical Research: Atmospheres) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 지구온난화의 주범 이산화탄소와 바이오디젤을 만들고 남은 폐기름인 글리세롤을 이용해 유용한 화학물질을 만드는데 성공했다. 한국화학연구원 화학공정연구본부, 성균관대 화학과 공동연구팀은 글리세롤과 이산화탄소를 이용해 젖산과 포름산을 고효율로 생산해낼 수 있는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘물질 화학’ 12월호 표지논문으로 실렸다. 화석연료 사용으로 인한 환경오염과 지구온난화 같은 문제 때문에 식물에서 추출하는 바이오디젤 생산이 전 세계적으로 늘고 있다. 바이오디젤을 만드는 과정에서 글리세롤이 부산물로 나오는데 글리세롤 분자에서 수소를 떼어내 반응시키면 플라스틱의 원료인 젖산을 만들 수 있게 된다. 포름산도 연료전지의 수소저장물질, 가죽과 사료첨가제로 쓰일 수 있으며 화학제품을 만드는데도 사용된다. 연구팀은 극소량만 넣어도 글리세롤 분자에서 수소를 떼어낼 수 있는 탈수소화 반응과 이산화탄소에 수소원자를 붙이는 수소화 반응을 동시에 유도할 수 있는 촉매를 개발했다. 이번에 개발한 촉매는 기존 산업공정에서 사용되는 촉매보다 활성이 10~20배 가량 좋고 젖산이나 포름산 생산량도 2배 이상 늘릴 수 있는 것으로 확인됐다. 황영규 화학연구원 본부장은 “이번에 개발한 글리세롤과 이산화탄소의 동시전환 촉매를 이용하면 석유화학, 정밀화학, 바이오화학의 다양한 공정에서 생산성을 높이는데 도움이 될 것”이라며 “추가적으로 계산화학을 이용한 촉매 후보군 탐색으로 생산수율을 높이도록 할 계획이다”라고 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 사람의 간을 그대로 흉내낸 3D칩으로 암이 다른 조직으로 전이되는 과정을 밝혀내 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과, 서울아산병원 병리과 공동연구팀은 ‘3D 간 칩’(Liver-on-a-Chip)을 이용해 세포에서 나오는 나노소포체가 암 전이에 중요한 역할을 한다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 표지논문으로 실렸다. 과학기술의 발달로 암도 이제는 관리 가능한 질병으로 받아들여지고 있다. 그렇지만 암이 다른 조직으로 전이될 경우 사망률이 급격히 높아지고 있어 많은 의과학자들이 암의 전이 원인을 찾아나서고 있다. 특히 암세포에서 나온 소포체가 전이에 중요한 역할을 한다는 가설이 유력하지만 복잡한 생체 내에서 이를 직접 검증하기란 쉽지 않은 문제이다. 소포체는 세포 활동 중에 발생하는 30~1000㎚(나노미터) 크기의 물질로 세포 신호전달은 물론 종양조직의 진행과 전이 등에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이 같은 가설을 검증하기 위해 ㎛(마이크로미터) 크기의 미세한 관 안에서 액체 흐름을 조절하는 미세유체칩에 간을 구성하는 각종 세포를 배양한 3D 간 칩을 만들었다.연구팀은 간 전이가 잘 되는 유방암 조직을 이용해 실험한 결과 유방암 조직에서 나온 소포체는 간의 혈관벽을 더 끈적하게 만들어 암의 씨앗으로 불리는 혈액순환 종양세포가 혈관벽에 더 쉽게 달라붙게 한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 간 전이가 쉽게 발생하는 췌장암 조직과 간 전이가 발생하지 않는 암, 건강한 사람의 소포체로 추가 실험을 한 결과 간 전이가 쉽게 발생하는 암들은 소포체의 종양성장인자 발현량이 많다는 사실을 확인했다. 조윤경 UNIST 교수(IBS 첨단연성물질연구단 그룹리더)는 “간은 전이암 발생빈도가 높고 전이암 발생시 사망률이 급격히 증가한다는 점을 고려한다는 점에서 이번 연구의 의미가 크다”라며 “이번 연구를 바탕으로 간 전이빈도가 높은 췌장암, 대장암 등 전이과정을 명확하게 밝혀낼 수 있을 것”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우울증, 10년 새 2.8%→5.3% 늘어나정상인 대비 극단적 선택 위험 4배↑서울아산병원 신용욱·조민우 교수팀101만여명 빅데이터 분석 우리나라 국민 100명 중 5명꼴로 우울증을 앓고 있다는 연구 결과가 나왔다. 30일 서울아산병원 정신건강의학과 신용욱·예방의학과 조민우 교수 연구팀은 국민건강보험공단이 발표한 진료 빅데이터를 분석해 이런 사실을 확인했다고 밝혔다. 연구팀은 2002년부터 2013년까지 전국의 각 병원에서 진료받은 환자 101만여명의 임상 데이터를 활용해 연구했다. 2002년에는 우울증 환자가 전체 표본 대비 약 2.8%였으나 2013년에는 약 5.3%로 약 2배 가까이 유병률이 높아진 것으로 조사됐다. 연구팀은 대규모 빅데이터를 분석해 국내 우울증 유병률을 확인한 의미가 크다고 풀이했다. 기존 유병률 연구의 경우 표본 집단이 작아 대표성을 갖기에 한계가 있다는 점에서다. 실제 그동안 국내 우울증 유병률은 약 3% 정도로 5%가 넘는 선진국보다 낮은 것으로 분석됐으나 이 연구에서는 선진국과 비슷한 수준으로 확인됐다. 성별로는 남성의 약 3.9%, 여성의 약 6.8%가 우울증을 겪고 있는 것으로 나타났다. 우울증 있으면 정상인 대비 극단적 선택 위험 4배로 높아 우울증과 극단적 선택을 시도할 위험에 연관성에 관해서도 확인됐다. 우울증 환자들의 경우 정상인과 비교해 극단적 선택 비율이 약 3.8배 더 높았다. 조 교수는 “전체 표본 집단 대비 우울증으로 새로 진단되는 환자들의 비율은 매년 비슷했으나 전체 유병률은 계속 늘어나는 것으로 나타났다. 우울증이 잘 치료되지 않고 만성화되는 경향을 보인다”고 밝혔다. 신 교수는 “최근에도 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 유행이 장기화하면서 흔히 ‘코로나 블루’라고 불리는 우울감을 호소하는 사람들이 늘었다”며 “불면증이 나타나거나 무기력함이 2주 이상 지속되는 등 우울감으로 인해 일상생활이 힘들다고 느껴지면 최대한 빨리 전문의를 찾아야 한다”고 조언했다. 한편 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’(Scientific Reports)에 최근 게재됐다. 김채현 기자 chkim@seoul.co.kr

전기자동차와 에너지저장시스템(ESS)에 쓰이는 리튬 배터리는 용량을 늘리는 데 한계에 도달했으며 폭발과 화재 위험도 상존하고 있다. 국내 연구진이 폭발, 화재 위험이 없고 용량도 더 큰 전고체 전지의 상용화를 앞당길 수 있는 핵심설계 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 에너지소재연구단 박상백 박사와 성균관대 에너지과학과 신현정 교수 공동연구팀은 전고체 전지의 고체 전해질과 전극 사이 표면저항을 낮출 수 있는 소재 설계기술을 개발하는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 에너지’에 실렸다. 이번 연구결과는 전고체 전지 상용화를 늦추는 걸림돌 하나를 넘어서게 했다는 평가를 받고 있다. 전고체 전지는 리튬 전지와 달리 전해질을 비롯해 모든 전지 구성요소를 고체 형태로 만든 것이다. 이 때문에 폭발과 화재 가능성도 낮을 뿐만 아니라 에너지밀도 역시 리튬 전지의 2배 이상이기 때문에 전기차나 ESS 시장을 획기적으로 바꿀 것으로 기대되는 차세대 전지이다. 연구팀은 고체전해질과 전극 사이의 표면 저항은 소재의 결정 구조에 따라 달라진다는 사실을 밝혀냈다. 박상백 KIST 박사는 “이번 연구는 전고체 전지의 효율과 수명을 단축시키는 문제를 해결할 수 있는 핵심소재 설계방법을 제시했다는 데 의미가 있다”며 “이번 연구를 활용하면 전기자동차와 ESS 상용화를 위한 중대형 2차전지를 만드는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전기자동차와 에너지저장시스템(ESS)에 쓰이는 리튬 배터리는 용량을 늘리는데 한계에 도달했으며 폭발과 화재 위험도 상존하고 있다. 국내 연구진이 폭발, 화재 위험이 없고 용량도 더 큰 전고체 전지의 상용화를 앞당길 수 있는 핵심설계 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 에너지소재연구단 박상백(사진) 박사와 성균관대 에너지과학과 신현정 교수 공동연구팀은 전고체 전지의 고체 전해질과 전극 사이 표면저항을 낮출 수 있는 소재 설계기술을 개발하는데 성공했다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 에너지’에 실렸다. 이번 연구결과는 전고체 전지 상용화를 늦추는 걸림돌 하나를 넘어서게 했다는 평가를 받고 있다. 전고체 전지는 리튬 전지와 달리 전해질을 비롯해 모든 전지 구성요소를 고체형태로 만든 것이다. 이 때문에 폭발과 화재 가능성도 낮을 뿐만 아니라 에너지밀도 역시 리튬 전지의 2배 이상이기 때문에 전기차나 ESS 시장을 획기적으로 바꿀 것으로 기대되는 차세대 전지이다. 그렇지만 모든 소재가 고체형태이기 때문에 이온전도도가 낮고 표면저항이 높아지면서 전지의 성능과 수명을 떨어뜨리면서 상용화가 되고 있지 않다. 연구팀은 고체전해질과 전극 사이의 표면 저항은 소재의 결정 구조에 따라 달라진다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 서로 다른 형태의 결정구조를 가진 입자로 전고체 전지를 만들어 실험한 결과 빽빽하게 밀집된 형태로 이어지도록 된 결정구조가 전지의 수명은 물론 효율도 높다는 것을 확인했다. 결정표면의 밀집도가 낮을 경우는 충방전이 반복될 수록 표면 저항이 높아지고 열이 발생하면서 성능이 떨어진다는 것이다. 박상백 KIST 박사는 “이번 연구는 전고체 전지의 효율과 수명을 단축시키는 문제를 해결할 수 있는 핵심소재 설계방법을 제시했다는데 의미가 있다”라며 “이번 연구를 활용하면 전기자동차와 ESS 상용화를 위한 중대형 2차전지를 만드는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내에서 발생한 코로나19 재감염 사례가 국제학술지에 보고됐다. 26일 의료계에 따르면 서울대병원 성문우 교수 연구팀은 코로나19 완치 뒤 재양성 판정을 받은 국내 환자 6명을 연구해 이 중 1명에게서 재감염 사실을 확인해 국제학술지 ‘임상 감염병’에 게재했다. 재감염된 이 환자는 지난 3월 코로나19 확진 후 회복했다가 4월 초 다시 양성 판정을 받았다. 조사 결과 처음에는 ‘V형 유형 바이러스에, 두 번째는 ‘G형’에 감염됐다. 세계보건기구(WHO)는 코로나19 바이러스를 아미노산의 변화에 따라 7개 유형으로 분류하고 있다. V형은 3월 대구·경북을 중심으로 유행했고, G형은 유럽에서 들어와 현재 유행을 주도하고 있다. 연구팀은 “코로나19 감염에서 회복된 후 재감염이 발생한 사례”라며 “감염으로 생성된 중화항체가 다른 유형의 코로나19 바이러스에 대해서는 면역 효과를 발휘하지 못할 수 있다는 것”이라고 해석했다. 방역당국 역시 지난 9월 국내 코로나19 재감염 의심 사례를 발표한 바 있다. 당시 정은경 중앙방역대책본부장은 “코로나19 바이러스가 인플루엔자(독감)처럼 일부 변이를 하면 재감염이 어느 정도 가능하고, 면역이 평생 유지되지 않아 감기·독감처럼 반복적으로 감염될 수 있다”고 말했다. 한편 분당서울대병원 감염내과 송경호 교수팀이 코로나19 치료 후 퇴원한 환자 10명을 대상으로 설문조사를 한 결과 이 중 4명은 외상후스트레스장애 증상을, 1명은 우울감을 보인 것으로 조사됐다. 응답자들은 자신이 타인을 감염시킬 것과 이웃에게 차별받을 것, 사생활이 공개될 것을 두려워했다. 연구팀은 “2015년 메르스, 앞서 홍콩의 사스 때도 감염자를 가해자로 낙인찍는 차별이 있었다”며 “이들의 외상후스트레스장애 증상 지속 여부는 환자에 대한 사회와 공동체의 인식에 달렸다”고 지적했다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

최근 건강을 위해 육식을 줄이고 과일과 채소를 섭취를 늘리는 이들이 많아지고 있다. 몸에 좋은 과일과 채소이지만 당뇨를 앓는 사람이나 신장기능에 이상이 있는 만성 신부전증 같은 신장질환자는 과일이나 채소 섭취도 조심스럽다. 국내 연구진이 이같은 문제를 해결할 수 있는 과일, 채소 생산법을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 스마트팜융합연구센터 연구진은 스마트팜에서 식물의 생육에는 영향을 주지 않고 영양분만 조절이 가능한 채소 생산방법을 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 농식품분야 국제학술지 ‘식품 화학’에 실렸다. 칼륨은 사람이나 식물에게 항상성을 유지하고 신경신호전달 같은 생리반응에 필수적인 영양분이지만 만성신부전증 환자는 고칼륨혈증을 앓게 될 가능성이 높아 주의해야 한다. 연구팀은 녹황색 채소로 베타카로틴 성분이 가장 많아 사람들이 즐겨먹는 케일 재배에 기술을 적용했다. 과일이나 채소 속 칼륨 함량을 낮추기 위해 지금까지 스마트팜에서는 배양액 조성에서 칼륨을 나트륨으로 대체하곤 했지만 이 경우 나트륨 함량이 증가해 건강에 도움이 되지 않는다는 한계가 있었다. 이에 연구팀은 배양액 조성에 칼륨 대신 한국인이 권장량보다 적게 섭취하는 칼슘으로 대체했다. 케일을 재배할 때 칼륨을 배양액에 그대로 포함시키지만 수확 2주 전부터는 칼륨을 칼슘으로 대체하는 것이다. 칼슘 배양액을 사용하더라도 수확량은 기존과 동일한 것으로 확인됐다. 부가적으로 칼슘 배양액을 사용할 경우 항암성분으로 알려진 ‘글루코시놀레이트’의 함량이 2배 이상 증가한 것이 관찰됐다. 노주원 KIST 박사는 “이번 연구로 칼륨 섭취가 제한되는 이들에게도 고칼륨혈증에 대한 걱정 없이 케일을 섭취할 수 있게 될 것”이라며 “이번 기술을 활용하면 병원의 환자용 식단이나 가정에서 손쉽게 재배해서 먹을 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

생노병사는 사람이 살아가면서 피할 수 없는 순리이다. 그렇지만 과학기술의 발달로 생명을 연장하고 좀 더 젊고 건강하게 살기 위한 방법들이 다각도로 모색되고 있다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 노화된 세포의 시간을 거꾸로 돌려 젊게 만드는 방법을 찾아내 화제가 되고 있다. 카이스트 바이오및뇌공학과, 아모레퍼시픽 바이오사이언스랩 공동연구팀은 시스템 생물학 기법을 이용해 노화된 사람의 진피 섬유아세포를 젊은 세포로 되돌리는 역노화 원천기술을 개발하는데 성공했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 또 아모레퍼시픽 기술연구원에서는 이번 연구결과를 바탕으로 동백추출물에서 노화된 피부 주름을 개선하는 화장품을 개발 중인 것으로 알려졌다. 기존에도 세포의 시간을 거꾸로 돌리는 연구는 있었지만 그 과정에서 종양조직을 만들고 암으로 진행되는 부작용이 있었다. 이 같은 부작용을 막기 위해 연구팀은 시스템 생물학 기법으로 노화된 진피 섬유아세포의 세포노화 신호전달망에 대한 컴퓨터 모델을 개발했다. 컴퓨터 모델을 이용해 시뮬레이션 분석을 한 결과 젊은 세포로 되돌리는데 필요한 핵심인자가 ‘PDK1’이라는 물질을 확인했다. 연구팀은 노화된 인간 진피 섬유아세포에서 PDK1 발현을 억제하면 세포 노화가 중단되고 젊은 정상세포로 기능을 회복하는 것을 확인했다. 연구를 이끈 조광현 카이스트 교수는 “이번 연구는 그동안 되돌릴 수 없는 비가역적 생명현상이라고 인식됐던 노화를 거꾸로 되돌릴 수 있는 가능성을 보여준 것”이라며 “노화된 세포의 정상 세포화를 통해 노화 현상을 막고 각종 노인성 질환을 억제할 수 있는 치료제 개발에도 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 조 교수팀은 올해 1월 세포가역화 기술을 이용해 대장암세포를 정상 대장세포로 되돌리는데 성공하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국시간으로 지난 16일 오전 9시 27분 미국 민간 우주탐사기업 ‘스페이스X’가 우주비행사 4명이 탑승한 유인 우주선 ‘리질리언스’를 국제우주정거장(ISS)으로 발사하는 데 성공했다. 리질리언스에 탑승한 4명의 우주인은 ISS에 6개월간 머물며 식품 생리학, 유전자 실험, 작물 재배 실험 등을 수행하고 내년 5월 지구로 귀환한다. 이번 발사 성공은 ‘민간 우주 수송 시대’의 막을 여는 계기가 됐다는 평가를 받고 있다. 미국, 유럽, 중국, 일본, 러시아 등 우주 선진국들은 달, 화성 등 유인 우주탐사에 많은 관심을 기울이고 있다. 과학적 호기심도 있지만 ‘제2의 지구’를 찾겠다는 실질적 목표 때문이기도 하다. 그렇지만 오랜 시간 우주를 여행하고 머물 때는 여러 문제가 생길 수 있다. 2016년 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 ▲우주방사선 ▲고독감 ▲우주곰팡이 ▲미세중력 ▲인적 오류 등 5가지가 우주 시대의 걸림돌이 될 것이라는 분석을 내놓기도 했다. 우주비행사들이 우주 공간에서 다양한 생물학적 변화를 겪는 것은 확실하지만 그런 변화를 일으키는 메커니즘은 정확히 밝혀지지 않았다. 이런 가운데 영국 벨파스트 퀸스대, 미국 필라델피아 아동병원, 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD), 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF), 항공우주국(NASA) 존스우주센터, NASA 에임스연구센터, 스탠퍼드대, 라이스대, 듀크대 의대, 펜실베이니아대 의대 등 22개 연구기관으로 구성된 공동 연구팀은 우주인들이 흔히 겪는 근골격계 약화, 면역기능 장애, 심혈관 이상 등의 문제가 미토콘드리아 결함과 이상 때문이라는 연구 결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 26일자에 발표했다.미토콘드리아는 ‘세포 공장’이나 ‘세포 엔진’이라고 불리는 세포 내 소기관이다. 혈액으로 운반된 산소로 세포 활동에 필요한 에너지와 활성산소를 생산하고 세포 간 신호 전달에 관여하는 것으로 알려져 있다. 미토콘드리아에 이상이 발생해 활성산소가 과다 생산되면 체내 대사기능이 떨어져 질병을 유발할 수 있다는 것은 잘 알려진 사실이다. 최근에는 당뇨, 심혈관 질환, 암, 각종 유전질환의 발병 원인이 미토콘드리아 기능 이상과 관련돼 있다는 연구도 속속 보고되고 있다. 연구팀은 우주인의 생물학적 기능에 영향을 미치는 원인을 조사하기 위해 동물 실험연구 자료, ‘진랩’(GeneLab) 플랫폼을 포함해 NASA에서 보유하고 있는 다양한 우주생물학 데이터를 활용해 분석했다. NASA 자료에는 역대 우주비행사 59명의 각종 생물학적 데이터, 쌍둥이 우주인 프로젝트 결과 등이 포함돼 있다. 광범위한 데이터 분석 결과 우주인의 건강 이상에서 공통적으로 나타난 핵심 요인은 미토콘드리아 기능 이상과 변이로 확인됐다. 미토콘드리아 이상으로 인한 인체의 과잉 대사반응이 면역 약화와 각종 신체기관 이상으로 나타난다는 것이다. 장기간 우주에 머물다가 귀환한 우주인들에게서 생체주기 이상이 발생하는 것도 미토콘드리아에 문제가 생겼기 때문이라고 밝혀졌다. 미토콘드리아 이상은 지금까지 많은 우주생물학 연구에서 주목되지 않은 부분이었다. 생물정보학자인 아프신 베헤시티 NASA 에임스연구센터 수석연구원은 “이번 연구는 우주여행과 관련된 건강상 위협 대부분이 미토콘드리아 때문이라는 점을 명확히 보여 주고 있다”면서 “기존의 미토콘드리아 장애 개선 약물들이 우주인 건강에 도움을 줄 수 있는지 확인하는 추가 연구가 필요하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

절기로 따지면 11월은 늦가을입니다. 눈만 내리지 않았을 뿐 올 11월도 추운 날이 더 많았습니다. 겨울에 접어들었다고 해야겠지요. 더운 여름에 생각나는 먹을거리라고는 아이스크림, 수박 정도이지만 날씨가 추워지면 호빵, 붕어빵, 호떡, 군고구마, 군밤 등 떠오르는 간식거리가 많습니다. 이런 먹을거리들과 함께 생각나는 것은 따끈한 음료입니다. 그중 겨울철 하면 떠오르는 것은 ‘핫초코’라고 하는 코코아 음료입니다. 어른, 아이 모두 좋아하는 대표적 겨울 음료인 코코아가 인지능력을 강화시키는 등 뇌 건강에 도움을 준다는 재미있는 연구 결과가 나왔습니다. 미국 일리노이 어배나섐페인대 고등과학기술연구소, 심리학과, 스포츠·재활과학부, 영국 버밍엄대 인간뇌과학연구센터 공동 연구팀은 플라보놀이 많이 함유된 코코아 음료가 뇌혈관 건강은 물론 정신적 민첩성을 향상시키는 데 도움을 준다고 25일 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 24일자에 실렸습니다. 플라보노이드는 과일이나 채소의 색소에서 발견되는 물질로, 항산화 작용을 한다고 알려졌습니다. 플라보노이드는 화학구조에 따라 다시 분류할 수 있습니다. 플라보노이드 계열 화합물 중 하나인 플라보놀은 포도, 사과, 차, 각종 베리류 그리고 코코아에 풍부한데 염증을 억제하는 기능을 갖고 있어 심혈관 질환이나 치매 예방에도 도움이 되는 것으로 알려졌습니다. 이번 연구팀은 플라보놀이 뇌 인지기능과 뇌로 전달되는 혈액 속 산소 농도에 어떤 영향을 미치는지 주목했습니다. 이를 위해 연구팀은 18~40세의 건강한 남성 18명을 두 그룹으로 나눠 한쪽은 고농도 플라보놀 코코아 음료, 다른 한쪽은 일반 음료를 마시도록 했습니다. 그다음 공기 속 이산화탄소 농도의 100배가 훌쩍 넘는 5% 이산화탄소가 포함된 공기를 흡입하도록 한 뒤 기능성 근적외선 분광기(fNIRS)를 이용해 행동 조절, 계획, 의사결정에 관여하는 뇌 전두엽 피질로 가는 혈액의 산소 수치를 측정했습니다. 신선한 공기 속 이산화탄소 농도는 0.04% 정도입니다. 공기 중 이산화탄소가 3%를 넘으면 숨이 가빠지고 10% 이상 고농도에 노출되면 의식을 잃게 됩니다. 5%가 되면 두통, 혈압 상승, 안면 홍조 증상과 인지기능 저하가 나타납니다. 동시에 인지기능을 측정하는 시험도 실시했습니다. 연구 결과 고농도 플라보놀 코코아 음료를 마신 사람은 일반 음료를 마신 사람보다 인지능력 측정 속도는 물론 정답의 정확도가 11%나 높은 것으로 나타났습니다. 이산화탄소 흡입 이후 뇌로 이동하는 혈액 속 산소포화도 역시 훨씬 높은 것으로 조사됐습니다. 뇌 기능을 빠르게 복구시킨다는 말입니다. 이를 근거로 연구팀은 고농도 플라보놀 성분이 인지기능을 필요로 하는 업무나 공부를 할 때 도움을 줄 수 있다고 조언했습니다. 연말연시가 가까워지는 요즘 예년 같으면 이런저런 약속이 많아질 시기입니다. 그렇지만 3차 대유행이라고 할 정도로 코로나19 확진자 수가 폭증하고 있습니다. 빠른 일상 회복을 위해 자제력이 필요한 시기입니다. 이럴 때 뇌 기능과 건강에 도움을 준다는 따끈한 코코아 한잔과 함께 읽고 싶은 책이나 음악을 가까이하는 것도 좋을 것 같습니다. edmondy@seoul.co.kr

미국 오하이오주립대 심리학 및 경제학과, 예일대 심리학과 공동 연구팀은 사람들이 컴퓨터 마우스를 움직이는 모습을 통해 위험감수(risk-taking) 성향을 파악하는 데 성공했다고 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 24일자에 실렸다. 연구팀은 652명의 건강한 성인 남녀를 대상으로 성격 검사와 함께 인터넷 도박게임을 하면서 215번의 의사결정을 내리도록 했다. 참가자들이 수행한 게임은 물론 위험 확률도 모두 달랐다. 위험 부담이 있는 결정을 내려야 할 때 마우스를 클릭하는 시간과 움직이는 방향이 사람마다 다르다는 것이 확인됐다. 연구팀은 마우스 이동과 클릭을 통해 관찰한 것과 성격검사 결과가 일치한다고 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST 에너지공학전공 홍승태 교수 연구팀이 차세대 이차전지로 각광받는 칼슘이온전지용 양극소재인 NaV2(PO4)3 를 개발했다. 이번 연구성과로 기존에 사용되는 리튬이온전지의 용량과 성능을 개선한 칼슘이온전지의 상용화가 앞당겨질 전망이다. 리튬이온전지는 모바일 기기 및 전기차 등 다양한 분야에 적용되고 있는 대표적인 이차전지이다. 그러나 최근 더 좋은 성능을 구현하기 위해 높은 에너지밀도를 가진 이차전지가 요구되면서 리튬이온전지의 구현 가능한 에너지밀도가 한계에 근접한 상황이다. 또한 핵심소재인 리튬, 코발트 등의 매장지역이 한정적이어서 가격 또한 상승하고 있다. 이러한 리튬이온전지를 대체하기 위해 칼슘이온을 이용한 이차전지 연구가 주목받고 있다. 이차전지는 이온이 전자와 함께 양극과 음극을 이동하면서 충전과 방전이 일어난다. 이 때 이동하는 전자의 수와 양극소재의 특성에 따라 배터리 용량과 전압이 결정되는데, 리튬은 이온당 한 개의 전자가 같이 이동하지만 칼슘은 이온당 두 개의 전자가 이동 가능한 2가 양이온이다. 따라서 이론상 리튬이온전지보다 2배의 용량이 가능하며 더 높은 에너지밀도를 구현할 수 있다. 또한 지구상에 풍부한 원소인 칼슘을 이용하기 때문에 경제적이기도 하다. 하지만 리튬보다 큰 칼슘의 이온크기와 높은 산화수(oxidation number)로 인해 전극물질에 구조적, 전하적 변형이 발생하게 된다. 이 때문에 칼슘이온의 작동전압을 구현할 수 있는 양극소재의 개선이 필요하다. 양극소재는 방전 시 이온과 전자를 받아주고, 충전 시 이온과 전자를 음극으로 보내는 탈·삽입 과정의 주요 매개체이며, 전자의 작동전압을 결정하는 소재이다. 이에 DGIST 홍승태 교수 연구팀은 칼슘이온의 특징을 고려해 높은 구조적 안정성을 가진 나시콘 구조(NASICON) 기반의 양극소재인 NaV2(PO4)3를 개발했다. 연구팀은 NaV2(PO4)3의 구조 분석과 칼슘의 탈·삽입 메커니즘 분석을 위해 분말 X선 회절기법을 이용했다. 이를 통해 양극소재 구조에 칼슘이온이 탈?삽입 되는 과정에서 발생하는 구조 변화를 규명하면서 높은 용량과 작동전압이 구현 가능함을 증명했다. 홍 교수는 “탈·삽입 기반의 칼슘이온 이차전지용 양극소재를 개발하고 작동 메커니즘을 최초로 규명했다”며, “이러한 작동원리를 적용하면 더욱 높은 에너지 밀도를 달성할 수 있는 칼슘이온전지용 양극소재 개발의 지표가 될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 삼성미래기술육성사업을 통해 진행됐으며, DGIST 에너지공학전공 전부식 박사과정생과 허종욱 박사가 공동1저자로 참여했다. 아울러 소재화학 분야 국제학술지 ‘Chemistry of Materials’에 9월 23일자 온라인판에 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

인도 북동부 메갈라야주(州) 열대림에서 신종 빛나는 버섯이 발견됐다. 23일(현지시간) 인디안 익스프레스 등 현지매체 보도에 따르면, 인도와 중국 공동연구진이 서부 자인티아힐스 구역에서 현지인들이 천연 조명으로도 사용하는 발광버섯이 신종임을 알아냈다. 연구진은 이 지역에서 2주간에 걸친 조사를 통해 여러 종의 신종 버섯을 발견했다. 그중에서도 특히 눈길을 끈 것은 바로 이 빛나는 버섯이었던 것으로 전해졌다. 연구진은 버섯 표본을 채집해 건조한 뒤 계통수상의 위치를 파악하기 위해 유전자 분석을 진행했다. 그 결과, 이 버섯은 형태와 유전적 특성 모두에서 점질버섯속(Roridomyces) 신종인 것으로 나타났다. 인도에서 점질버섯속 발광버섯이 발견된 사례는 이번이 처음이다. 지금까지 전 세계에서 발견된 같은 속으로 분류된 버섯은 12종이 있고 그중 5종이 발광버섯인 것으로 알려졌다. 따라서 이번 버섯은 점질버섯속 여섯 번째 발광버섯이 된다.특히 이번 버섯은 밤이 되면 선명한 녹색으로 빛을 내는데 빛나는 부위는 줄기와 그 아래 부분으로, 갓과 주름살 부분에서는 빛이 나지 않는다. 게다가 이 버섯은 아직 명확한 이유는 밝혀지지 않았지만 죽은 대나무에서만 성장하는 것으로 확인됐다. 이에 따라 이 버섯은 점질버섯속(Roridomyces)으로 분류되며 죽은 대나무(학명 Phyllostachys mannii)에서만 자란다는 이유로 로리도미세스 필로스타키디스(Roridomyces phyllostachydis)로 명명됐다. 연구를 이끈 중국과학원 소속 인도인 과학자 사만사 카르나라트나 박사는 “점질버섯속은 매우 연약한 균류로 습기가 많고 습도가 높은 곳을 좋아한다”면서 “어쩌면 죽은 대나무에 이 버섯이 좋아하는 환경 조건이 갖춰져 있을지도 모른다”고 설명했다. 이 버섯은 학계에서 처음 보고돼 신종으로 여겨지지만, 사실 현지 주민들 사이에서는 예전부터 그 존재가 알려졌다. 이번 조사 역시 현지인의 보고에서 시작됐기 때문이다.이 버섯은 현지인들 사이에서 전기 버섯(electric mushrooms)이라고 불리며 사랑받고 있는데 밤이 되면 손전등이나 횃불 대신 이 버섯이 자라고 있는 대나무 줄기를 들고 다니며 빛을 비추는 데 사용한다는 것이다. 그렇다면 이 버섯은 어떻게 스스로 빛을 내는 것일까. 일반적으로 발광 성질이 있는 생물은 육지보다 바다 쪽이 더 많다. 땅 위에서는 반딧불이가 대표적이지만, 이들 생물은 먹이를 유인하거나 암컷에게 어필할 때 빛을 사용한다. 반면 버섯은 사냥이나 짝짓기를 하지도 않는다. 이에 대해 카르나라트나 박사는 “이런 버섯은 빛을 사용해 곤충을 유인해 스스로 포자를 확산한다. 따라서 발광성이 있는 균류는 특정 곤충들과 함께 진화했을 것”이라고 설명했다.지금까지 기록된 12만 종의 균류 중 약 100종이 생물 발광성이지만, 인도 원산은 거의 없다. 하지만 이번 발견 덕분에 연구진은 인도에도 발광 버섯이 여럿 존재할 수 있다고 보고 조사를 계속해 나갈 계획인 것으로 전해졌다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘파이토택사’(Phytotaxa) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr