대한민국 건국 이래 가장 큰 기초과학 프로젝트는 한국형 중이온가속기 구축일 것이다. 대전 신동지역에 건설 중인 중이온가속기는 잠실종합운동장보다 큰 시설로 세포보다 훨씬 작은 원자핵을 연구해 자연의 비밀을 탐사하는 초대형 ‘현미경’이라고 할 수 있다. 잠실종합운동장에서 축구뿐만 아니라 다양한 육상경기를 하듯, 중이온가속기는 핵물리는 물론 응집물리, 의생명과학 등 다양한 연구를 할 수 있는 과학계의 종합운동장인 셈이다.이 사업이 예상보다 지연돼 향후 사업 방향에 대한 의견을 수렴하는 공청회가 지난주 열렸다. 토론에 참석한 패널들은 2011년 시작돼 1조 5000억원이 투입된 이 프로젝트의 올해 말 완공 목표를 수정해야 하는 이유와 성공적인 구축을 위한 다양한 의견을 제시했다. 사실 아무리 작은 과학 프로젝트라도 처음 예상한 기한과 예산에 맞춰 성공하는 경우는 많지 않다. 미리 결과를 알고 있다면 연구할 필요가 없기 때문에 우스갯소리로 ‘무엇을 하는지 잘 모르고 하는 것이 연구’라고도 한다. 특히 자연현상을 밝히는 첨단 연구는 성공을 확신할 수 없어 단지 과학적으로 실현 가능한 목표를 잡고 최선을 다할 뿐이다. 앨버트 마이컬슨이라는 미국의 실험물리학자는 빛을 매개한다고 알려졌던 물질 ‘에테르’를 검출하기 위해 거의 평생을 바쳤다. 실험기구와 실험방법을 바꾸어 가며 노력을 했지만 계속 실패하자 더 정밀한 검출기를 개발하기 위해 동료인 에드워드 몰리와 공동연구로 실험을 했다. 하지만 이 또한 실패로 끝났다. 마이컬슨은 실망했고, 빛의 속도는 방향에 상관없이 일정하며 에테르를 찾지 못했다는 결과를 발표했다. 본인조차 실패한 실험이라고 했는데, 이후 아인슈타인의 특수상대성이론과 다른 실험에 의해 에테르는 없다는 것이 밝혀졌다. 결국 마이컬슨ㆍ몰리 실험은 에테르의 부재를 증명한 실험이 됐고, ‘실패한 실험’ 덕분에 마이컬슨은 노벨상을 받은 첫 번째 미국인이라는 영광을 얻었다. 기초과학 선진국인 미국도 대형 과학프로젝트 추진 과정에서 많은 시행착오를 겪었다. 허블우주망원경도 당초 5년을 목표로 시작했으나 12년이 걸렸고, 예산 역시 약 4억 달러에서 47억 달러로 10배 이상 늘었다. 이보다 더 큰 문제는 우주궤도에 올린 후에야 심각한 거울의 결함을 발견했다는 사실이다. 이미 궤도에 올려버린 거울을 회수하는 것도 어려워 실패에 가까웠지만, 창의적인 해결책으로 3년 뒤 우주왕복선을 이용해 거울을 직접 수정·보완했다. 이렇게 탄생한 망원경은 30년이 지난 지금도 최고의 천문과학 기기가 돼 많은 연구 결과와 선명하고 아름다운 천체 사진을 선사하고 있다. 중이온가속기 구축 사업의 현재 어려운 상황은 필자를 포함한 연구자들과 정부 및 관련 기관들도 책임이 있을 수 있다. 돌이켜 보면 사업단의 어려움에 대한 더 많은 이해와 해결책을 함께 고민하지 못한 아쉬움이 있다. 사업단은 그동안 경험이 많지 않은 상태에서 각고의 노력을 했을 것으로 믿는다. 과학 프로젝트는 수많은 시도 속에서 경험과 기술이 쌓이고, 이를 바탕으로 더 창의적이고 적극적인 해결 방법을 얻게 된다. 중이온가속기 성공을 위해 지금 가장 중요한 것은 사업단의 뼈를 깎는 노력과 책임의식이다. 조금 늦게 가더라도 반드시 성공해야만 한다. 한국에는 중이온가속기가 꼭 필요하고, 세계적 수준의 기초과학 ‘종합운동장‘은 국민과의 약속이기 때문이다.

정부 지원으로 개발한 유전자 질환 치료 기술인 ‘유전자 가위’ 특허를 자신이 대주주로 있는 회사에 빼돌린 혐의로 기소된 김진수(57) 전 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단장이 무죄를 선고받았다. 대전지법 형사3단독 구창모 부장판사는 4일 사기와 업무상 배임 등 혐의로 기소된 김 전 단장과 김 전 단장이 대주주로 있는 바이오회사 툴젠 관계자 김모(41)씨 등 2명에 대해 무죄를 선고했다. 재판부는 “피고인들의 연구 결과가 한국연구재단 과제에 해당하는 데도 이를 숨겼다고 단정하기 어렵다”며 “예컨대 동시에 여러 연구를 수행할 때 특허 연구비 투입액을 엄밀히 산출할 필요가 있는데 그런 부분에 아무런 증명이 없다”고 밝혔다. 재판부는 사기 혐의에 대해서도 “실제로 재산상 손해 규모 등을 입증되지 않았다”고 했다. 김 전 단장은 서울대 교수로 있던 2010∼2014년 한국연구재단에서 29억여원을 지원받아 발명한 유전자 가위 특허기술 3건을 툴젠의 연구성과인 것처럼 꾸민 혐의로 기소됐다. 선고 후 김 전 단장은 “복잡하고 전문적 사건이어서 고생했을 텐데 재판부가 현명하고 공정하게 판단했다”며 “감사하다”고 말했다. 대전 이천열 기자 sky@seoul.co.kr

독성 제거한 병원균 녹여서 동결건조1시간 전 가루에 증류수 더해 활성화생산비도 1회 접종에 약 5600원 불과“의료 낙후 지역서도 손쉽게 사용 가능”한국에서도 이달 중순을 전후해 코로나19 백신접종이 시작될 전망이다. 전무후무한 감염병에 대해 백신이라는 무기를 갖게 됨으로써 그동안 사회적 거리두기와 같은 수세적 대응에서 공세적 대응으로의 전환이 가능해졌다. 현재 사용이 승인된 코로나19 백신들은 제조방법은 물론 보관온도도 다르다. 화이자 백신은 영하 70도 이하의 극저온에서 보관해야 해 의료시스템이 제대로 갖춰지지 않은 지역이나 저개발 국가에서는 사실상 사용이 어렵다. 코로나19 백신 이외에 감염병 예방 백신들도 최적 보관온도가 있다. 적정 보관온도를 유지하지 못할 경우 약물이나 항원, 항체 활성 단위인 ‘역가’가 떨어져 접종을 받아도 예방 효과가 없는 ‘물백신’이 된다. 세계보건기구(WHO)도 모든 백신의 50% 이상이 운송·보관 과정에서 온도 유지에 문제가 생겨 폐기된다고 밝히고 있다. 과학자들이 온도 변화에 영향을 받지 않고 약효를 그대로 유지할 수 있는 백신 생산법을 연구하는 이유다.3일 과학계에 따르면 미국 노스웨스턴대 화학·생명공학과, 합성생물학연구센터, 생화학연구소, 생명과학과, 기계공학과, 통합암연구센터, 코넬대 화학·생물분자공학과, 의생명공학부, 아이오와대 미생물·면역학과, 유전학과 공동연구팀은 보관이 편하고 접종 시점에 신속하고 손쉽게 백신을 만들 수 있는 기술을 개발하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 2월 4일자에 발표했다. 연구팀은 무세포(cell-free) 합성생물학 기법으로 비병원성 대장균과 독성을 제거한 병원균을 시험관에 함께 넣고 용해시킨 뒤 동결 건조하는 ‘인비트로 결합백신 기술’(iVAX)을 개발했다. 병원균의 세포벽을 제거하고 유전자 활성을 조절하는 분자기구(molecular machinery)를 모아서 체내 침투가 용이하도록 돕는 비병원성 대장균과 섞어 결합백신을 만들고, 다시 가루 형태로 만드는 것이다. 병원균의 당단백질을 대장균과 결합시켜 몸속에 들어가면 자연스럽게 면역 반응을 일으킬 수 있도록 하는 원리다. 연구팀은 탄저균만큼이나 위험한 야토균(Francisella tularensis)으로 실험했다. 야토균은 생물무기로 개발될 정도로 감염력과 치사율이 높아 미국 질병통제예방센터(CDC)에서는 1급 위험성 독소로 지정돼 있다. 연구팀은 생쥐들에게 iVAX 방식으로 만든 야토균 백신을 접종시켰다. 특히 온도 안정성을 확인하기 위해 백신은 37도에서 1주일가량 노출시킨 뒤 접종 1시간 전 증류수와 섞어 사용했다. 시험 결과 백신을 맞은 생쥐들은 야토균에 노출된 뒤에도 모두 살아남았다. 연구팀에 따르면 iVAX 방식의 결합백신은 일반 분말형 주사제들과 마찬가지로 사용 1시간 전 백신가루에 증류수를 첨가하면 곧바로 약효가 활성화되기 때문에 사용이 편리하고 상온에서 6개월 이상 보관이 가능하다. 생산비도 1도스(1회 접종분량)당 5달러(약 5600원)에 불과하다. 연구를 이끈 마이클 주잇 노스웨스턴대 교수(합성생물학)는 “iVAX 방식의 백신은 기존 백신들처럼 냉장 유통이 필요 없어 복잡한 공급망을 필요로 하지 않아 의료시설이 낙후된 지역이나 국가에서도 손쉽게 사용할 수 있다”고 설명했다. 주잇 교수는 “이번에는 박테리아성 감염병에 대한 백신을 만들었지만 바이러스성 감염병 백신은 물론 다른 치료제 개발에도 활용할 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘수-헬-리-베-붕-탄-질-산-플-네-나….’ 중·고등학교에서 처음 화학이라는 과목을 배울 때 선생님들은 가장 먼저 ‘원소 주기율표’를 외우도록 합니다. 왜 암기해야 하는지도 모른 채 외우다 보니 많은 사람들이 화학은 암기과목이고 재미없는 학문이라는 잘못된 고정관념을 갖게 됩니다. 1896년 러시아 화학자 드미트리 멘델레예프가 당시 알려진 30여개의 원소를 원자량과 원소 성질에 따라 배치해 주기율표를 만들었습니다. 멘델레예프의 주기율표는 아직 발견되지 않은 원소들의 원자량과 성질을 정확하게 예측할 수 있게 해 줬습니다. 화학을 연금술 수준에서 벗어나 예측 가능한 학문으로 만들고 지난 20세기를 ‘화학의 세기’가 되도록 한 것도 주기율표 덕분입니다. ●핵실험서 극미량 생성되는 초방사성 원소 실제로 화학자와 물리학자들은 주기율표로 알려져 있는 원소들의 새로운 성질을 연구하거나 미지의 원소들을 찾아나섭니다. 미국 로런스 버클리 국립연구소 화학부, 분자주조(Molecular Foundry)부, 캘리포니아 버클리대 핵공학과, 로스알라모스 국립연구소, 조지워싱턴대 화학과 공동연구팀은 주기율표 끄트머리 부분에 있는 원자번호 99번 ‘아인슈타이늄’(Es)의 결합거리와 복합구조를 관찰하는 데 최초로 성공했습니다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처’ 2월 4일자에 실렸습니다. 아인슈타이늄은 원소번호 89번 악티늄(Ac)부터 103번 로렌슘(Lr)이 배치된 악티늄족 원소입니다. 악티늄족 원소는 모두 반감기를 갖고 붕괴하는 방사성 원소들입니다. 아인슈타이늄은 1952년 11월 초 미국이 태평양 한가운데 마셜제도에서 수소폭탄 실험을 하고 한 달 뒤 낙진 속에서 100번 원소 페르뮴(Fm)과 함께 발견됐습니다. 수소폭탄 실험에서 발견된 원소다 보니 아인슈타이늄 발견은 군사기밀로 다뤄지다가 1955년이 돼서야 공개됐습니다. 초방사성 원소라고 불리는 아인슈타이늄은 은백색 금속원소로 자연에서는 존재하지 않고 핵실험이나 고출력 원자로에서나 극미량으로 만들어집니다. 자연에서 존재하는 시간이 지나치게 짧다 보니 기초과학 연구 이외에는 활용처를 찾지 못하고 있지만 암 치료에 사용될 가능성이 있는 것으로 평가받고 있습니다. ●새 치료제나 원자력 기술 개발 도움 기대 연구팀은 오크리지국립연구소의 연구용원자로 ‘HFIR’을 이용해 순수한 아인슈타이늄을 만들어 결합거리를 측정하는 데 성공한 것입니다. 아인슈타이늄은 발견된 지는 오래됐지만 밝혀진 것이 거의 없고 이를 이용해 활용하는 데도 어려움을 겪는 것은 어떤 화학반응을 일으킬 수 있는지 제대로 이해하지 못했기 때문입니다. 이번 결합거리 측정의 성공은 다른 악티늄족 원소들의 특성도 예측할 수 있을 뿐만 아니라 아인슈타이늄이 다른 분자와 어떻게 결합시킬 수 있는가를 이해할 수 있게 해 주는 만큼 새로운 방사성 치료제나 원자력기술 개발에도 도움을 받을 수 있을 것으로 기대되고 있습니다. 어쩌면 이번 연구는 보통 사람의 시선으로 보기에는 그저 과학자들의 호기심이나 충족시키는 쓸데없는 짓처럼 보일 수도 있습니다. 그렇지만 우리처럼 항상 과학에서 실용성이나 당장 써먹을 수 있는 것에만 관심을 갖다 보면 과학 선도국은커녕 매년 10월 다른 나라 과학자들이 노벨과학상 수상을 하는 것을 지켜만 봐야 할 것입니다. edmondy@seoul.co.kr

필자가 예일대 물리학과 대학원을 다닐 때 연구실이 ‘기브스’(Gibbs) 연구동에 있었다. 물리학과 곳곳에 조사이어 윌러드 기브스의 사진과 부조, 그의 첫 출판 저서들이 전시돼 있었다. 그가 살았던 집도 예일대 캠퍼스 중심에 아직도 잘 보존돼 있다. 그만큼 예일대 물리학과 전통에 뿌리 깊게 자리잡고 있던 이론물리학자가 기브스였다. 아인슈타인도 가장 위대한 미국 물리학자로 기브스를 꼽을 정도로 그의 업적은 폭 넓으면서도 하나하나 깊이가 있다. 영국의 맥스웰, 오스트리아의 볼츠만과 함께 통계역학을 만들고 물리화학을 제대로 된 학문으로 만들었으며 응용수학에서 가장 중요한 것 중 하나인 벡터 해석학을 혼자서 만들었다. 더 놀라운 것은 그가 이와 같은 독창적이고 위대한 업적을 쌓는 과정에서 그는 완전히 혼자서 일을 했던 것이다. 그는 19세에 수학과 라틴어 전공으로 예일대 학부 과정을 졸업하고 곧바로 예일대 대학원에 진학해 미국 최초로 이공학 박사학위를 받았다. 그는 열역학과 통계역학에 대한 연구 결과를 맥스웰과 서신 교환으로 공유하고 있었고 그의 업적을 높이 평가한 맥스웰 덕에 당시 과학의 중심지인 유럽에 알려지게 된 것이다. 당시 미국은 실용적 학풍이 주도하고 있어 그의 이론적인 내용을 이해할 수 있는 사람은 거의 없었고 오히려 독일에서 그의 논문을 번역해 읽었다고 알려져 있다. 학생들에게 매우 점잖게 대했으며 항상 단정히 옷을 입고 지냈으며, 여행도 거의 하질 않았다. 라틴어와 수학이라는 당시 가장 중요한 두 언어를 가지고 혼자서 매우 깊은 이론들을 만들어 냈다.예일대에서는 물리·화학 분야의 최고 석학에게 기브스 석좌 교수직을 주고 있는데, 1968년 노벨 화학상을 수상한 노르웨이 태생의 라르스 온사게르가 1945년부터 1970년대 은퇴 전까지 석좌교수직을 유지했다. 온사게르 교수는 ‘아이징 모델’을 수학적으로 정확히 푼 업적으로 받았는데 그의 연구 업적 발표 당시에는 사람들이 제대로 이해하지 못했으나, 그 뒤에 여러 물리학자들의 재해석을 통해 비교적 널리 퍼지게 됐다. 필자가 예일대에 갔던 1982년에는 터키 출신 페자 귀르세이 교수가 그 자리에 있었다. 귀르세이 교수의 강의 전부를 수강했는데 모두 꼼꼼하면서 철학이 담긴 강의였다. 기브스가 강조했던 대수학 방법론의 전통을 살린 내용들이었다. 이들의 학문적 전통은 매우 엄밀하고 정확히 풀리는 수학적 체계로서 물리학과 화학의 핵심을 파고드는 이론을 정립했다는 데 있다. 가장 순수한 이론이면서도 그 파급효과는 엄청나다. 한국에서는 이론물리학과 수학마저도 좋은 업적을 위해 엄청난 연구비와 수많은 연구원을 마음대로 들여서 학문의 깊이를 넓히겠다는 시도가 있다. 그렇지만 뉴헤이븐 거리를 산책하면서 조용히 연구했던 기브스의 학문적 성취 근처도 가지 못했다고 생각한다. 140년 전 학문하는 것과 현대는 다르다고 항변하는 사람들이 있을 수 있으나 사실 순수 이론물리는 기브스처럼 생활할 수 있게 해주면 더 좋은 결과가 나오지 않을까 감히 생각해 본다. 학문적 유행이나 인기에 민감하고 연구비를 받아 여기저기 다니며 학술 활동을 하는 것은 평범한 학자들에게는 좋을 수 있으나, 진정한 창의적 인재들에게는 연구의 심연에서 깊이 생각하는 시간을 오히려 뺏는 것이 아닌가 한다. 덧붙여 기브스가 1903년에 사망하지 않았다면 1901년부터 수여하기 시작한 노벨상을 확실히 받았을 것이다.

국내 연구진이 자석의 자기장과 유전공학 기술을 결합해 뇌 신경세포를 활성화시키는 방법을 찾아 걷지 못하는 생쥐를 걷게 만들었다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 연세대 고등과학원 공동연구팀은 자기장을 이용해 뇌 운동신경을 무선, 원격으로 정밀제어할 수 있는 ‘나노 자기유전학’ 기술을 개발했다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼즈’ 29일자에 실렸다. 자기장은 자기공명영상(MRI) 같은 영상의학장치에 쓰이면서 질병진단에 활용되고 있지만 치료에는 거의 활용되지 못하고 있다. 연구팀은 자석의 자기장을 이용해 미세한 토크힘을 발생시킬 수 있는 나노나침반을 개발했다. 토크힘은 물체에 작용해 물체를 회전시킬 수 있는 능력을 말한다. 연구팀이 개발한 나노나침반의 토크힘은 뇌세포의 ‘피에조-1’ 이온채널을 열어 뇌신경 신호전달이 가능한 것으로 확인됐다. 이온채널은 세포 내부 이온농도를 조절하는 막단백질을 말한다.연구팀은 생쥐의 우뇌 운동신경부위에 나노나침반을 주입한 다음 자기장을 가했다. 그 결과 칼슘이온이 세포 내로 유입돼 원하는 부위의 운동능력을 촉진시키는 것이 확인됐다. 실제로 쥐의 왼발 운동신경이 활성화되고 운동능력이 5배 정도 향상되는 것이 관찰됐다. 이번에 개발된 나노자기유전학 장치는 중심지름이 70㎝ 정도의 MRI 장비에서도 작동이 가능하고 사람의 뇌를 포함한 인체에 25mT(밀리테슬라)의 자기장을 전달할 수 있는 것으로 확인됐다. 자기장은 인체 침투력이 좋기 때문에 운동장애가 발생하는 파킨슨병은 물론 암 같은 난치병 치료에도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 천진우 IBS 단장(연세대 화학과 교수)은 “이번에 개발된 나노자기유전학은 원하는 세포를 유전공학으로 선택한 뒤 무선, 원격으로 특정 뇌 부위를 활성화시킬 수 있는 방법으로 자리잡아 뇌의 작동원리 규명과 질환 치료 등 뇌과학의 새로운 지평을 열게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이스라엘 바일란대 의대, 미갈 갈릴리연구소, 핀란드 투루쿠대학병원, 헬싱키대 아동병원, 독일 연방영양식품연구소, 뮌헨대, 하인리히 하이네대 아동병원, 이탈리아 트렌토대 공동연구팀은 생후 14일 이내에 항생제에 노출되면 남자아이들의 경우 또래에 비해 체중과 키가 작을 수 있다는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 1월 27일자에 발표했다. 연구팀은 2008~2010년 핀란드 투르쿠 지역에서 태어난 1만 2422명의 아이들을 대상으로 출생 후 2주 동안 항생제 노출과 6세까지 키, 몸무게의 연관성을 조사했다. 그 결과 신생아 때 항생제에 노출된 남아들은 그렇지 않은 또래 남아들보다 체중과 키가 작은 것으로 나타났다. 반면 여자아이들은 연관성이 없는 것으로 분석됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1982년에 나온 마이클 잭슨의 ‘스릴러’ 뮤직비디오나 최근 해리포터 시리즈 등 외국 영상에서는 보름달이 뜨면 늑대인간이 나타나는 장면이 종종 등장한다. 미치광이라는 뜻의 ‘루너틱’(lunatic)이 달을 의미하는 ‘루나’(luna)에서 유래됐다는 것에서도 알 수 있듯이 서양에서는 보름달이 뜨는 날 늑대인간이 나타나고 사람들이 이상해진다는 속설이 있다. 물론 그런 속설을 믿는 사람들이 많이 줄어들기는 했지만 ‘13일의 금요일’처럼 보름달이 뜨면 안 좋은 일이 생긴다는 생각이 잠재의식 속에 여전히 남아 있다. 그런데 과학자들이 보름달이 늑대인간이나 불운을 부르지는 않지만 사람의 생체주기에 영향을 미치는 것은 사실이라는 연구 결과를 내놨다.미국 시애틀 워싱턴대 생물학과, 예일대 인류학과, 아르헨티나 킬메스국립대 감각운동역학연구실 공동연구팀은 사람들의 수면 주기는 음력으로 한 달에 해당하는 29.5일이라는 음력주기에 따라 변하며, 보름달이 뜨는 날을 전후해 사람들이 잠을 덜 잔다는 연구 결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 1월 28일자에 발표했다. 지구를 기준으로 달의 겉보기 주기는 음력에 해당하는 29.5일이지만 달의 실제 공전 및 자전주기는 27.3일이다. 연구팀은 남미 아르헨티나 포르모사주 토바콤 지역 3곳의 원주민 98명과 미국 워싱턴대 재학생 464명에게 손목시계 형태의 활동기록기 ‘액티와치 스펙트럼 프로’를 1~2개월 동안 착용하도록 한 뒤 수면 관련 활동을 조사했다. 토바콤 지역 3곳 중 한 곳은 전기가 전혀 공급되지 않았다. 다른 한 곳은 제한적으로 공급되고, 나머지 한 곳은 전기 공급에 문제가 없었다. 일반적으로 전력 공급이 원활한 도시 거주민들은 빛 공해로 인해 시골이나 전기 공급이 원활하지 못한 지역에 사는 사람에 비해 수면 패턴이 불규칙하고 수면 시간도 상대적으로 짧은 것으로 알려져 있었다. 그렇지만 조사 대상자들 모두 달의 29.5일 주기에 따라 수면 주기가 변하는 것으로 확인됐다. 보름달이 뜨는 날 전후로 3~5일 동안 평균 46~58분 정도 수면 시간이 줄었고, 잠자리에 드는 시간은 평소보다 30분 정도 늦어지는 것으로 조사됐다. 호레이쇼 이글레시아 워싱턴대 생물학과 교수는 “이번 연구는 도시나 시골 할 것 없이 달의 변화 주기에 따라 생체시간의 변화가 나타나고 있음을 보여 준다”며 “과거에는 보름달이 뜨면 다른 때와 달리 밤이 밝아 야간 활동을 더 많이 했었을 것이고, 이러한 조상들의 행동이 전해져 내려온 데 따른 현상이라고 할 수 있다”고 말했다. 한편 독일 뷔르츠부르크 율리우스 막시밀리안대 신경생물학·유전학과, 동물생태학·열대생물학과, 뮌헨 루트비히 막시밀리안대 의학심리학연구소, 아르헨티나 킬메스국립대, 미국 국립정신보건연구소(NIMH) 공동연구팀도 여성들의 월경주기가 달의 주기에 따라 변화되는 경향이 있다는 사실을 국제학술지 사이언스 어드밴시스 1월 28일자에 발표했다.연구팀은 35세 이하 여성 15명과 35세 이상 여성 17명을 대상으로 평균 15년 동안의 월경주기에 대한 장기 데이터를 분석했다. 여성의 월경주기는 26~35일 사이로 사람마다 다르다. 그런데 달의 자전주기인 27.3일보다 긴 월경주기를 가진 여성의 경우 35세 이하는 13.1%가, 35세 이상은 17.1%가 달의 변화에 영향을 받아 월경주기도 달라졌다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 오랫 동안 배터리 교체 없이 스마트폰으로 뇌 신경회로를 조절할 수 있는 장치를 개발했다. 카이스트 전기및전자공학부, 연세대 의대 공동연구팀은 동물을 이용해 장기간 뇌 기능 연구를 해야할 때나 중독 같은 정신질환, 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌질환치료에도 적용할 수 있는 무선 충전 가능한 광(光)유전학 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 22일자에 실렸다. 광유전학은 빛을 이용해 특정 신경세포만 제어할 수 있는 기술로 현재는 뇌기능 연구에 많이 활용되고 있는데 각종 뇌질환 치료에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기존 광유전학 기술은 외부 장치와 연결된 광섬유를 뇌에 이식해 신경세포에 빛을 전달하는 방식이었다. 문제는 유선 방식의 광유전학 기술은 동물 실험시 움직임을 제한하기 때문에 복잡한 동물실험이 어렵다는 점이다. 이 때문에 최근에는 무선 광유전학 기술이 나오고 있지만 배터리 용량의 한계로 주기적으로 교체해야 하거나 무선으로 전력공급 받는 동안 동작이 안정적이지 못하다는 한계가 있었다. 이에 연구팀은 배터리 무선충전과 장치의 무선제어가 가능한 회로를 만들어 마이크로LED 탐침과 결합시켰다. 생체 이식후 기기에 의해 주변 뇌조직이 손상되는 것을 막기 위해 생체적합성 소재로 만든 이번 장치는 무게가 1.4g에 불과하고 실험대상이 움직이는 동안에도 배터리의 무선충전이 가능하고 스마트폰 어플리케이션(앱)으로 광자극을 조절할 수 있다. 연구팀은 이번에 개발한 생쥐의 두피 안으로 완전히 이식한 상태에서 실험한 결과 무선 충전이 가능하다는 것을 확인했다. 또 중독성 약물인 코카인에 중독되도록 한 생쥐의 뇌 부위에 무선으로 빛을 전달해 코카인 중독증상을 억제하는 것도 확인했다. 정재웅 카이스트 교수는 “이번에 개발된 장치는 체내에 이식한 뒤 무선 충전이 가능하기 때문에 배터리 교체를 위한 추가 수술이 필요 없이 반영구적으로 사용이 가능하다”며 “이번 기술은 뇌 이식용 장치 뿐만 아니라 인공 심박동기, 위 자극기 등 다양한 생체 이식용 기기에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

조 바이든 미국 대통령 집무실에 39억년된 '월석'(月石)이 배치됐다. 포브스 21일 보도에 따르면 바이든 대통령은 백악관 집무실을 새로이 단장하면서 미 항공우주국(NASA)에 월석 조각 대여를 요청했다. 1972년 아폴로17호가 지구로 가져온 월석은 미국 초대 대통령 조지 워싱턴, 소설가 너대니얼 호손의 저서와 함께 집무실 중앙 선반에 배치됐다. 집무실에 월석 대여를 요청한 대통령은 조 바이든이 처음인 것으로 알려졌다. 1999년 빌 클린턴 전 대통령이 인류 최초로 달 착륙에 성공한 아폴로11호의 임무 성공 30주년을 기념해 우주비행사 닐 암스트롱, 버즈 올드린, 마이크 콜린스를 백악관으로 초청했을 때 나사가 시료를 전달한 적은 있다.아폴로17호는 나사가 아폴로 계획에 따라 발사한 11번째 유인우주선이자, 현재까지 달에 착륙한 마지막 유인우주선이다. 1972년 12월 7일 미국 케네디 우주센터에서 발사됐으며, 12월 11일 달에 착륙했다가 19일 지구로 귀환했다. 바이든 집무실을 장식한 월석은 달 위에 선 마지막 인류로 기록된 유진 서넌 선장과, 나사 최초의 과학자 출신 승조원 해리슨 슈미트, 우주비행사 로널드 에반스가 타우루스-리트로우 계곡에서 수거했다. 39억년 된 322g짜리 암석 표본은 '비의 바다'라 불리는 달 북동부 지역에 운석이 충돌하면서 형성된 것으로 추정된다. 나사는 아폴로17호가 수거한 달 샘플을 미래 세대를 위해 손을 대지 않고 원래 상태로 보관해오다 임무 수행 40여년 만인 지난 2019년 개봉해 분석을 시작한 바 있다.바이든 대통령이 집무실에 달 탐사의 상징과도 같은 아폴로17호의 월석을 배치함에 따라 그 의중에 대한 해석도 분분하다. 트럼프 행정부가 재선을 염두에 두고 밀어붙였던 유인 달 탐사계획이 예정대로 진행되는 것 아니냐는 일말의 기대도 엿보인다. 다만 여러 정황상 마지막 달 착륙선이 가져온 월석이라는 상징적 의미에 무게를 둔 것이라는 해석이 타당하다. 트럼프 전 대통령은 재임 기간 유인 달 탐사계획 '아르테미스' 프로젝트를 통해 2024년까지 달 표면에 최초로 여성우주인을 보낼 것이라고 밝혔다. 2024년까지 달 궤도에 미니 우주정거장을 건설, 미국 우주인을 착륙시킨다는 계획이었다. 애초 2028년까지 10년 프로젝트로 시작한 '아르테미스' 계획의 기한을 앞당긴 만큼, 짧아진 시한을 맞추기 위해 4년간 280억 달러 투입을 결정했다.하지만 바이든 대통령은 다르다. 새 행정부의 관심은 코로나19 대응과 대규모 인프라 투자를 통한 일자리 창출에 쏠려 있다. 바이든 대통령은 또 달 탐사보다 기초과학 분야 투자와 환경감시를 더욱 강조해왔다. 10년짜리 프로젝트를 굳이 서둘러 진행해야 할 필요성에 대해 공감하지 못한다는 점도 유인 달 탐사계획의 연기 가능성을 짙게 한다는 게 중론이다. 일단 아르테미스 프로젝트는 난항을 거듭하고 있다. 지난 18일 미시시피에 있는 욘 C. 스테니스 스페이스 센터에서 진행된 마지막 시험 발사는 부품 고장으로 실패로 돌아갔다. 현지언론은 8분10초로 예정됐던 차세대 우주로켓 '스페이스 론치 시스템' 지상 연소시험이 엔진 이상으로 67초 만에 중단됐다고 전했다. 2차 연소 시험 진행은 아직 결정 전이다. 이로써 반세기만의 유인 달 탐사계획도 차질이 불가피해졌다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

최근 1인가구가 늘어나고 결혼을 한 뒤에도 아이를 갖지 않는 가정들이 증가하면서 개나 고양이는 물론 이구아나, 거북이 등 다양한 반려동물을 키우는 이들도 빠르게 증가하고 있다. 다양한 반려동물들이 있지만 가장 많이 선택되는 것은 개로 국내 반려견 인구는 1000만명을 넘는다고 알려져 있다. 전체 인구비율로 볼 때 6명 중 1명꼴로 반려견을 키우고 있는 셈이다. 아이를 키우는 집에 바람잘 날이 없는 것처럼 아무리 사람을 잘 따르는 개라지만 말 못하는 반려동물을 키우다보면 조그만 이상행동에도 걱정이 앞서기 마련이다. 이 때문에 최근 공중파 TV에서는 반려견, 반려묘의 이상행동에 대응하는 방법을 가르치는 프로그램도 많이 나오고 있다. 또 지난해 2월 핀란드 헬싱키대 의료·임상유전학과, 수의생명과학과, 헬싱키 공중보건연구센터 공동연구팀은 개들이 불안감정을 드러내고 행동문제를 보이는 것은 특이한 현상이 아니라는 연구결과가 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 실리기도 했다. 이 연구에 따르면 반려견들에게서 나타나는 대표적인 문제행동은 공격성과 과도한 공포감, 불안감이었으며 원인은 과도한 빛과 소리 때문으로 나타났다. 반려동물에게서 나타나는 이상행동이 당연한 것이라지만 많은 반려동물 훈련사나 치료사들이 이야기하는 것처럼 조기에 행동을 바로잡아주는 것이 필요하다. 반려견들도 아이들처럼 성격이나 특성이 제각각이기 때문에 동물의 행동장애 치료를 하더라도 그 효과에 대해서는 예측이 쉽지 않았다. 그런데 최근 과학자들이 반려견이 치료에 얼마나 잘 반응하는지 예측할 수 있는 방법을 찾았다. 미국 펜실베니아대 수의학부 연구팀은 반려견의 행동장애 치료 성공 여부는 개의 나이. 성별, 크기 같은 생리적, 심리적 특성과 주인의 성격에 달려있다고 23일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 수의학 분야 국제학술지 ‘최신 수의학’ 22일자에 실렸다. 연구팀은 반려견 행동치료 과정에 참여한 131마리의 개와 주인의 생리적, 심리적 특성을 분석했다. 개와 주인의 나이, 성별, 성격특성과 함께 행동치료 과정의 시작과 중간, 끝에서 나타난 반려견들의 공격성, 분리불안 징후는 물론 특정 상황에서 흥분정도, 주인의 태도 등에 대한 조사를 실시했다. 연구팀이 반려견의 행동결과 예측에 관심을 보인 것은 흔히 유기견들이 발생하는 주요 원인이 반려견의 이상행동에 대해 주인들이 인내심의 한계를 넘는 경우라는 기존의 조사 결과 때문이다. 실제로 미국 동물학대방지협회(ASPCA) 조사에 따르면 연간 약 330만 마리의 반려견이 동물보호소에서 지내며 이 중 67만 마리가 안락사된다.분석 결과, 나이든 반려견일수록 행동치료 효과가 낮은 것으로 조사됐다. 그렇지만 반려견의 연령보다 행동치료에 영향을 미치는 더 중요한 요인은 주인의 성격과 인간-반려견간 상호작용이라고 연구팀은 강조했다. 특히 자신의 반려견은 문제가 없고 잘 배려하고 있으며 항상 주의하고 있다고 생각하는 주인들일수록 반려견의 이상행동이 나타나기 쉽고 행동치료에서도 효과가 낮은 것으로 나타났다. 이 같은 분석결과는 기존 연구들과는 상반되는 것이다. 연구팀에 따르면 자신이 좋은 주인이라고 생각하는 사람들은 타인에 대한 반려견의 공격성에 대해서 자신이 통제 가능하며 치료가 필요없다고 생각한다는 것이다. 연구팀은 반려견의 이상행동을 개선하기 위해서는 반려견 뿐만 아니라 주인의 반려견 사육태도를 고치기 위한 치료가 동시에 이뤄져야 한다고 조언했다. 제임스 서펠 교수(동물윤리학·동물행동학)는 “반려견의 이상행동을 치유하기 위해서는 무엇보다 반려견을 키우는 주인의 태도가 중요하다는 것을 이번 연구에서 보여주고 있다”라며 “반려견의 변화를 주시하면서 좋은 방향으로 바꿔주기 위한 노력을 하는 주인들은 치료과정에도 적극적으로 참여하는 반면 그렇지 못한 주인들은 자신들보다는 개의 행동만을 문제삼고 치료에 적극적으로 참여하지 않는 경우가 많기 때문”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 tvN 예능 프로그램 ‘유 퀴즈 온 더 블럭’에 출연한 서울대 의대생이 시청자들의 손가락질을 받자 결국 제작진이 “무지했다”며 공개 사과했다. 비판의 대상이 된 학생은 6개의 원서를 쓸 수 있는 수시전형에서 서울대, 연세대, 성균관대, 한양대, 고려대, 경희대 등 모두 의대에만 지원해 6곳 모두 합격한 실력자이기도 하다. 하지만 특수목적 자율형사립고에서 2009년 과학영재학교로 전환한 경기과학고 졸업생이기 때문에 비난을 받았다. 영재학교는 ‘영재교육 진흥법’에 따라 대학교가 실험실을 빌려 쓰는 일이 있을 정도로, 국가의 전폭적인 재정 지원을 받아 이공계 인재를 키워 내는 곳이다. 부산에 있는 한국과학영재학교는 2017년 예산 지원액이 161억원에 이를 정도로 국가 재정이 많이 투입된다. 학생 1인당 교육비도 한국과학영재교는 2539만원, 경기과학고는 2003만원으로 웬만한 서울 시내 대학을 뛰어넘는 수준이다. 시청자들은 “영재고 지원자를 받을 때 의사를 할 사람은 오지 말라고 하는데 기초과학에 뜻있는 학생 자리를 하나 뺏었다”, “세금으로 엄청난 지원을 받아 일반고 학생들과 비교도 못 할 우월한 스펙으로 수시에 지원했다”며 이 학생을 신랄하게 비판했다. 실제로 영재학교는 일반고에는 2025년 도입할 예정인 학점제를 시행하고 있으며, 연구 활동 및 논문 작성 등을 지원하기 때문에 학생 1인당 학교생활기록부가 30~40장에 이르는 경우가 허다하다. 국어와 영어 과목은 3년 동안 15학점만 이수할 정도로 학교 수업이 수능 대비와는 거리가 멀어 대부분의 학생이 수시로 대학에 진학한다. 영재학교도 이공계 인재로 키우려 했던 학생들이 의대로만 가는 것을 막고자 2019년부터 의학계열 진학 시 3년간 지원받은 교육비 1500만원을 반납하고, 수상 실적 등은 취소하며 추천서도 써 주지 않는다. 하지만 1500만원의 교육비 반납은 나중에 의사가 돼 벌 수 있는 기대수익에 비하면 턱없이 미미하고, 교사 추천서는 중학교 은사로부터 받는 등의 편법이 동원된다. 특히 영재학교는 전국에 8곳이 있지만 수도권 출신 학생이 60%에 육박하며, 서울과학고는 40%가 강남구 출신에다 절반은 대치동 특정 학원에 다닌 것으로 알려졌다. 과학고를 졸업하고 연구소에 취직한 한 40대 졸업생은 “과학고 후배들이 의대를 선택해 ‘먹튀’라고 욕을 먹더라도 이해할 수 있다”면서 “과학고 입학을 결정한 뒤 30년이 지난 지금 더이상 좋은 과학자를 꿈꾸지 않는다”고 털어놓기도 했다. 사단법인 ‘사교육걱정없는세상’은 영재학교와 과학고 졸업생의 의대 진학이란 고질적 문제를 원천 차단하기 위해서는 한국과학영재교처럼 의대 진학 시 졸업 자격 자체를 박탈해야 한다고 제안했다. 카이스트 부설인 한국과학영재교는 2014년 이후 의대계열 진학자가 없었고, 2016년 의대 진학생도 졸업 자격이 박탈되자 소송을 제기했지만 법원은 학교 손을 들어줬다. 이렇다 보니 영재학교의 지원율도 줄어들었다. 특히 경기과학고는 20대1의 입학 경쟁률이 2020년에는 10대1, 2021년에는 코로나19의 여파 등에 실질적으로 2대1 수준으로 떨어졌다. 영재고와 과학고는 2025년 일반고 전환에 포함되진 않았지만, 과학 인력 양성은 어렵고 힘든 길임이 틀림없다. 윤창수 기자 geo@seoul.co.kr

개미나 꿀벌은 대표적인 사회적 동물이다. 이들 뿐만 아니라 새나 물고기 같은 동물들도 집단으로 행동하는 경우가 많다. ‘하나보다는 여럿이 낫다’는 것인데 뇌신경과학 분야에서는 이 같은 동물들의 집단지능의 원리는 수수께끼로 남아 있었다. 국내 연구진이 동물들의 집단지능 원리를 밝혀내는데 도움을 줄 수 있는 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 한국전자통신연구원(ETRI) 지능형센서연구실 공동연구팀은 눈을 관찰함으로써 무리 생활을 하는 동물들의 뇌을 이해하고 분석할 수 있는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 실렸다. 연구팀은 뇌신호를 실시간으로 감지해 빛의 반짝임으로 표시되는 프로세서와 LED가 결합된 실시간 뇌파측정분석시스템인 ‘CBRAIN’(씨브레인)을 개발했다. 씨브레인은 뇌 신호를 실시간으로 감지해 LED 불빛으로 표시되도록 해 뇌의 어떤 부위가 활성화돼 감정과 생각을 드러내는지 육안으로 관찰할 수 있도록 한 것이다. 연구팀은 씨브레인을 이용해 생쥐들이 자신의 몸집보다 큰 거미 모양 로봇을 만났을 때 집단 행동을 연구했다. 연구팀은 공포감정을 조절하는 뇌의 기저측편도체의 자극에 따라 LED 빛이 깜박이도록 한 뒤 생쥐 한 마리가 거미로봇을 만났을 때와 다른 동료들과 함께 거미로봇을 만났을 때 변화를 관찰하고 인공지능 딥러닝 기술로 분석했다. 그 결과 거미 로봇이 우리 안에 들어가면 쥐들에게 부착된 씨브레인 시스템의 LED가 동시다발적으로 켜졌는데 8마리 쥐들이 무리지어 있을 때는 1마리만 있을 때보다 경계신호 발생빈도가 줄어든 것이 확인됐다. 또 무리 지어 있을 경우 최외곽에 있는 생쥐들에게는 강한 경계신호가 나타났고 안쪽에 있는 생쥐들은 경계신호가 다소 약한 것이 확인됐다. 동료들과 함께 있으면 경계신호가 줄면서 긴장이 완화되는 사회적 완충효과가 나타난다는 사실이 확인된 것으로 연구팀은 집단 전체의 효율적 방어를 위한 역할 분담 효과가 나타났기 때문이라고 해석했다. 최지현 KIST 책임연구원은 “씨브레인은 뇌 신호를 빛의 반짝임으로 나타내기 때문에 뇌연구를 하는 뇌과학자 뿐만 아니라 생태학, 통계학, 인공지능 등 다양한 분야 연구자들이 활용할 수 있을 것”이라며 “추가 연구를 통해 인간의 사회적 뇌 연구에도 적용해 사회성과 관련된 적응장애나 뇌질환 치료에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

몇 년 전부터 빠르게 변하는 패션 트렌드를 반영하는 패스트패션이 유행하고 있다. 소비자 취향에 발 빠르게 대응하기 위한 패스트패션은 옷값을 낮추려고 합성섬유를 주로 사용한다. 그런데 바다를 오염시키는 미세플라스틱 대부분이 이런 합성섬유 때문이라는 연구결과가 나왔다. 캐나다 오션 와이즈 보호협회 피터 로스 박사가 주도하고 캐나다 국립해양과학연구소, 브리티시 컬럼비아대 지구해양대기과학과 연구진이 참여한 공동연구팀은 북극해를 오염시키고 있는 미세플라스틱 성분의 92%가 합성섬유라는 사실을 확인하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 13일자에 발표했다. 연구팀은 북극해와 가까운 북유럽, 북미지역 바다와 북극해 71개 지점에서 해수면에서 3~1000m 밑까지 다양한 깊이에서 미세플라스틱 분포를 조사했다. 그 결과 모든 지점에서 1㎥당 170~200개의 미세플라스틱 입자가 발견됐다. 또 연구팀은 푸리에변환적외선분광기(FT-IR)를 이용해 검출된 미세플라스틱을 분석한 결과 92.3%가 합성섬유이며 그중에서 73%가 의류용 폴리에스터라는 사실을 밝혀냈다. 피터 로스 박사는 “패스트패션에서 주로 사용되는 폴리에스터는 세탁 과정에서 떨어져 나오면서 강과 바다로 흘러들어 오염시키는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

몇 년 전부터 빠르게 변하는 패션 트랜드를 반영하는 패스트패션이 유행하고 있다. 소비자 취향에 발빠르게 대응할 수 있다는 장점도 있지만 옷값을 낮추기 위해 합성섬유를 주로 사용한다. 그런데 바다를 오염시키는 미세플라스틱 대부분이 이런 합성섬유 때문이라는 연구결과가 나왔다. 캐나다 오션 와이즈 보호협회, 캐나다 국립해양과학연구소, 브리티시 컬럼비아대 지구해양대기과학과 공동연구팀은 북극해를 오염시키고 있는 미세플라스틱 성분의 92%가 합성섬유라는 사실을 확인하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 13일자에 발표했다. 특히 이번에 확인된 합성섬유 중에는 폴리에스터가 4분의 3 이상을 차지하는데 주로 사람의 옷가지에서 비롯되는 것으로 확인됐다. 플라스틱이 분해되면서 발생하는 미세플라스틱은 ‘청정해역’으로 알려진 북극해에서도 발견되는 등 새로운 해양오염원으로 지목받고 있다. 그렇지만 북극해를 오염시키고 있는 미세플라스틱의 출처와 오염규모에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았다.연구팀은 북극해와 가까운 북유럽, 북미지역 바다와 북극해 71개 지점에서 해수면에서 3~1000m 밑까지 다양한 깊이의 바다에서 미세플라스틱 분포를 조사했다. 그 결과 모든 지점에서 1㎥당 170~200개의 미세플라스틱 입자가 발견됐다. 또 연구팀은 푸리에변환적외선분광기(FT-IR)를 이용해 검출된 미세플라스틱을 분석한 결과 92.3%가 합성섬유이며 그 중에서 73%가 폴리에스터라는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구를 주도한 오션 와이즈협회 피터 로스 박사는 “이번 연구를 통해 북극해를 오염시키고 있는 미세플라스틱의 많은 부분이 폴리에스터 섬유라는 것이 확인됐다”라며 “패스트패션에서 주로 사용되는 폴리에스터는 세탁과정에서 떨어져 나오면서 강과 바다로 흘러들어 오염시키는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 대장균을 활용해 폐목재, 잡초 등 식물들을 의약품 등 석유화학물질로 전환시킬 수 있는 기술을 개발했다. 카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀은 먹을 수 없는 비식용 바이오매스를 1차 아민으로 바꿔 주는 미생물 균주 개발에 성공했다고 11일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 실렸다. 1차 아민으로 불리기도 하는 아미노화합물은 의약품이나 농약품을 만드는 데 필수적인 물질로, 주로 석유화학공정을 통해 생산돼 왔다. 원유 매장량의 한계와 지구온난화의 원인으로 석유화학산업이 지목되면서 바이오매스를 원료로 화학물질을 생산하는 바이오리파이너리 기술이 주목받고 있다. 다만 다양한 석유화학물질들이 바이오리파이너리로 만들어지고 있지만 1차 아민 생산은 이뤄지지 못했다. 이런 가운데 이 교수팀은 미생물 시스템 대사공학기술을 이용해 1차 아민을 만들어 낼 수 있는 모든 대사회로를 예측한 뒤 가장 유망한 대사회로를 선정했다. 이렇게 골라진 대사회로로 실험한 결과 10가지 종류의 다른 짧은 길이의 1차 아민을 만들어 낼 수 있는 대장균 균주를 처음 개발하는 데 성공했다. 특히 연구팀은 옥수수나 사탕수수 등 식용 바이오매스가 아닌 폐목재, 잡초처럼 주변에서 흔히 구할 수 있는 비식용 바이오매스 속 포도당을 이용해 1차 아민을 만들어 냈다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

파킨슨병, 치매는 물론 뇌종양 같은 뇌신경계에 문제가 생길 경우 치료가 쉽지 않은 이유는 ‘뇌-혈관 장벽’(blood brain barrier, BBB) 때문이다. BBB는 뇌와 혈관 사이 물질 투과를 선택적으로 함으로써 병원균의 독소로부터 뇌를 보호하는 역할을 한다. 이 때문에 뇌에 문제가 발생하면 필요 이상 많은 약물을 투여하고도 원하는 효과가 높지는 않다. 이 같은 가운데 미국 보스턴 브리검여성병원 나노의학센터, 신경외과, 매사추세츠공과대학(MIT) 코흐 통합암연구센터, 하버드대 의대, 하버드 줄기세포연구소, 보스턴 아동병원 응급의학교실, 브로드 연구소 공동연구팀은 퇴행성 뇌신경질환을 유발시키는 생물학적 경로를 확인하고 나노물질과 RNA를 이용해 BBB를 넘어설 수 있는 분자물질을 개발했다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 2일자에 실렸습니다. 일반적으로 교통사고, 낙상사고 등 외부 충격으로 인한 외상성 뇌손상(TBI)을 입었을 때 BBB가 일시적으로 역할을 하지 못하는 동안 짧은 시간에 치료하지 못하고 시간이 지나면 BBB가 다시 작동하면서 약물을 뇌로 전달하지 못하게 된다. 외상성 뇌손상은 시간이 지나면 알츠하이머나 파킨슨병 같은 퇴행성 신경질환으로 이어지는 경우가 많은데 이 같은 경우는 BBB 때문에 약물 치료는 더 어렵다. 연구팀은 특정 단백질이나 유전자의 기능 발현을 억제할 수 있는 것으로 알려진 ‘작은 간섭 RNA’(사이렌싱RNA·siRNA) 분자와 생분해성, 생체적합성, 낮은 독성을 특징으로 하는 의료용 생체고분자인 폴리락테이트코글라이콜레이트(PLGA)를 이용해 BBB를 쉽게 뛰어넘어 효과적으로 치료할 수 있는 나노입자 플랫폼을 만들었다. 연구팀은 일반 생쥐와 외상성 뇌손상을 입힌 생쥐를 대상으로 이번에 개발한 BBB 회피 나노전달시스템으로 실험한 결과 기존 약물보다 치료효과가 3배 이상 높은 것으로 나타났으며 퇴행성 뇌질환 원인으로 알려진 타우 단백질이 절반 가까이 감소한 것으로 확인됐다. 레베카 매닉스 하버드대 의대 소아응급의학과 교수(보스턴 아동병원 응급의학교실)는 “이번에 개발된 약물 전달 시스템은 BBB를 우회해 효과적으로 뇌에 약물을 전달하는 새로운 플랫폼의 효용성을 입증한 것”이라며 “항생제, 항염증제, 신경펩타이드 등 약물을 효과적으로 전달해 다양한 뇌질환을 치료할 수 있는 게임체인저가 될 수 있을 것으로 본다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

어느덧 한 해의 끝자락에 와 있다. 연말이 되면 으레 주고받던 비슷한 형식의 안부 메시지가 올해는 조금 달라졌다. 코로나19가 물러가고 건강한 새해를 기원하는 인사말이 2021년을 맞이하는 가장 중요하고도 간절한 덕담이 됐다. 1년은 모든 사람들에게 가장 의미 있는 시간의 단위인데 우리는 2020년을 ‘코로나19’라는 이름조차 낯선 바이러스에 통째로 빼앗겨 버렸다. 젊은이들 사이에 돌아다니는 소셜네트워크서비스(SNS) 메시지 중에 ‘2020년은 사용하지 않았으니 내 나이에서 빼 달라’는 농담에도 잃어버린 1년이라는 시간에 대한 아쉬움이 그대로 담긴 듯하다.과학적 측면에서 1년은 지구가 초당 약 30㎞ 속력으로 태양 주위를 타원형 궤도로 공전해 출발했던 자리로 돌아오는 데 걸리는 시간이다. 하지만 지구는 1년 전에 출발했던 바로 그 자리로 되돌아오지는 않는다. 왜냐하면 태양계는 은하수 중심의 더 큰 궤도로 공전하고 있고, 우리 은하를 포함한 우주는 계속 팽창하고 있기 때문이다. 봄, 여름, 가을, 겨울로 바뀌면서 1년 단위로 계절은 반복되지만 1년 전과 같을 수는 없다. 반복되는 모든 자연 현상은 다시 원래로 돌아오는 것 같지만, 사실은 이전과 다른 상태로 계속 변화하고 있는 것이다. 물리학에서 시간은 절대적이지 않고 상대적이라고 가르친다. 가령 쌍둥이 형제 중에 형은 지구에 남아 있고, 동생은 빛의 속력과 가깝게 우주선을 타고 1년 동안 우주여행을 다녀오면, 지구에 남아 있던 형은 1년을 기다린 것이 아니고 동생의 여행 속력에 따라 3년도 될 수 있고 10년이 지날 수도 있다. 시간과 공간을 따로 생각할 수 없기 때문에, 현대 물리학에서는 우주를 공간의 3차원과 시간의 1차원이 얽혀 있는 4차원의 시공간으로 본다. 이렇게 아인슈타인의 상대성 이론을 언급하지 않아도 모든 사람들에게 시간은 상대적일 수밖에 없다. 즉 1년이라는 시간이 주는 의미는 모두에게 다른 것이다. 필자에게 2020년은 대학을 떠나 기초과학연구원(IBS)의 희귀핵 연구단에서 새로운 출발을 한 중요한 시작점이었지만, 대한민국 1호 국가과학자인 신희섭 박사에게는 오랜 연구자의 길을 마무리하는 또 다른 측면의 의미 있는 한 해가 됐을 것이다. 지난주 IBS에서 첫 번째 연구단을 이끌었고 30여년 동안 뇌 연구로 세계적인 성과를 낸 신 박사의 퇴임식에 참석했다. 신 박사는 퇴임사를 통해 과학자의 열정에 대한 중요성을 강조하는 동시에 “몰두하되 집착하지 말아야 한다”고 충고했다. 경륜에서 나온 이 귀한 조언이 필자의 마음에 깊은 울림으로 와닿았다. 1665년 영국에서는 흑사병이 창궐해 뉴턴이 다니던 케임브리지대가 휴교를 했다. 어쩔 수 없이 고향 집에 가 있던 뉴턴은 그 기간 중에 만유인력의 법칙, 뉴턴의 법칙, 미적분 등 위대한 과학적 업적을 이룬 것으로 알려져 있다. 350여년 전 뉴턴이 힘든 시기를 오히려 더 큰 발견의 기회로 삼았듯이 지금 이 시기에도 바이러스의 위기를 인류 발전의 기회로 만들 탁월하고 열정을 겸비한 과학자들이 있다. 특히 이번 코로나 위기에 많은 과학자들이 백신의 개발과 치료 방법을 위해 고군분투하고 있다. 잃어버린 한 해를 보내며, 2021년에는 더 안정적인 백신과 치료제가 만들어져 바이러스로 고통받고 있는 지구촌 모든 인류가 다시금 일상의 평화를 누릴 수 있는 새해가 되길 간절히 기원해 본다.

코로나19로 인해 가장 크게 바뀐 것 중 하나는 여행을 못 가는 것이나 사람을 만나기 어려운 것이 아니다. 바로 마스크 착용의 일상화이다. 예전에는 가을부터 이듬해 봄까지 미세먼지가 심할 때나 착용하던 마스크가 코로나19 때문에 이제는 쓰지 않는 사람이 눈총을 받고 민폐의 대상이 됐다. 얼굴의 절반 가까이를 가리는 마스크 때문에 지인을 모르고 지나치거나 모르는 사람을 안면이 있는 사람으로 착각하는 경우가 종종 발생한다. 실제로 마스크 때문에 다른 사람의 얼굴을 파악하지 못하는 일이 얼마나 자주 일어날까. 미국 위스콘신 매디슨대 실험심리학과 연구팀은 코로나19 확산을 막기 위해 착용하는 마스크 때문에 아이들이 얼굴에서 드러나는 표정을 읽지 못한다는 연구결과를 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 24일자에 발표했다. 아이들은 어른과 달리 언어보다는 비언어적 표현으로 상대의 감정과 상태를 파악하기 때문에 마스크 착용은 상대와의 교류에 어려움을 겪을 수 있다는 것이다. 연구팀은 7~13세 남녀아동 80명을 대상으로 마스크를 착용하지 않은 상태, 마스크를 착용한 상태, 선글라스를 낀 상태에서 슬픔과 공포, 놀람, 분노 등 6종류의 감정을 표현하는 사진을 보여준 뒤 어떤 감정을 표현하고 있는지 말하도록 했다. 그 결과 마스크를 착용하지 않은 상태에서는 거의 100% 감정을 맞췄지만 마스크를 쓴 상태에서는 감정을 맞추는 확률이 66%로 뚝 떨어졌다. 슬픔, 분노, 공포에 대한 인식률은 각각 28%, 27%, 18%로 특히 낮은 것으로 조사됐다. 선글라스를 착용했을 때는 분노와 공포라는 두 가지 감정을 인식하기 어렵다는 사실도 확인됐다. 세스 폴락 위스콘신 매디슨대 심리학 교수는 “코로나19 상황으로 인해 마스크를 상시 착용하다보면 얼굴이 가려지면서 타인의 감정을 파악하기 어려워지는 만큼 아이들과 좀 더 활발한 소통을 위해서는 언어적 표현을 좀 더 명확하게 할 필요가 있다”라고 조언했다.이와 함께 캐나다 토론토 요크대 심리학과, 토론토 노인병원인 베이크레스트 헬스사이언스의 로트만연구소, 이스라엘 네게브 벤구리온대 심리학과, 인지·뇌과학과 공동연구팀은 마스크 착용이 사람을 알아볼 수 있는 인식률을 15% 정도 줄인다는 연구결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 21일자에 발표했다. 연구팀은 18~57세의 496명 성인남녀를 대상으로 안면인식 능력을 측정하는 ‘케임브리지 안면기억 측정법’으로 온라인 실험을 실시했다. 그 결과 마스크를 쓰지 않았을 때보다 얼굴을 인식하는 능력이 15% 정도 낮아지고 인식하는데 시간도 많이 걸린다는 것이 확인됐다. 얼굴을 파악할 때는 전체 인상을 종합해 판단하는데 마스크를 쓸 경우 눈이나 콧대, 미간 등 한정된 노출 부위를 보고 판단해야 하기 때문에 정확성이 떨어지고 인식하는데 시간도 더 걸린다는 설명이다. 에레즈 프로이트 캐나다 요크대 심리학과 교수는 “사람에게서 얼굴은 의사소통과 사회적 상호작용에서 중요한 역할을 한다”라며 “특히 안면인식장애가 있는 사람은 타인을 인식하는데 더 어려움을 겪을 수 있을 것으로 보인다. 이번 연구결과는 인지라는 차원에서 마스크가 미치는 영향이 더 과소평가됐을 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

강지현(35) 영남대 신소재공학부 교수가 포스코청암재단의 ‘제12기 포스코사이언스펠로’로 선정됐다. 강 교수는 금속 분야에 선정되어 ‘잔류 오스테나이트를 활용한 고강도, 고인성 마르텐사이트계 스테인리스강’을 주제로 2년간 1억 원을 지원받게 됐다. ‘포스코사이언스펠로십’은 국내에서 기초과학과 응용과학을 연구하는 젊은 과학자들이 연구에 전념해 장차 세계적인 과학자로 성장할 수 있도록 지원하는 포스코청암재단의 핵심 사업이다. 재단은 수학, 물리학, 화학, 생명과학 등 4개 분야의 기초과학과 금속, 신소재, 에너지소재 등 3개 분야의 응용과학을 연구하는 신진 과학자 중 뛰어난 연구자를 선발해 연구비를 지원한다. 포스코청암재단은 올해 총 40명의 사이언스펠로를 선정해 발표했다. 2018년 영남대 신소재공학부 교수로 부임한 강 교수는 ‘첨단고장력강판 및 스테인리스강의 기계적 물성 및 수소 취성에 대한 연구를 진행하고 있다. 대한금속·재료학회 신진학술상을 수상하는 등 금속소재 분야 신진 과학자로서 탁월한 역량을 인정받고 있다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr