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

세포 내 수분양을 조절하는 삼투압조절 단백질이 암이나 노화 발생과 억제에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부, 기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단 공동연구팀은 ‘톤이비피’(TonEBP)라는 세포 삼투압 조절 단백질이 DNA가 RNA를 합성하는 과정에 관여해 암 발생이나 노화 현상에도 깊이 관여한다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘핵산연구’(Nucleic Acids Research)에 실렸다. 톤이비피 단백질은 유전체(DNA) 이상 구조렐 제거해 유전체 전체 안정성을 유지시켜준다. 특히 톤이비피 단백질은 R루프를 제거하는데 관여하는데 R루프는 DNA를 틀로 RNA를 합성하는 전사 과정에서 DNA 이중나선 구조가 일시적으로 갈라지면서 만들어지는 고리모양 구조체로 R루프가 제 때 제거되지 않고 축적될 경우 DNA 복제에 이상이 생겨 암이나 노화현상이 촉진되는 것으로 알려졌다. 연구팀은 R루프가 만들어지는 곳에 톤이비피 단백질이 있다는 것에 착안하고 DNA 위를 이동하는 단백질 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있는 ‘DNA 특수기법’을 이용해 둘 간 상관관계를 관찰했다. 톤이비피 단백질은 세포 삼투압 조절 단백질로 알려져 있지만 최근에는 당뇨성 신장병, 간암, 면역대사질환에도 깊이 관여하는 것으로 알려졌다. 분석에 따르면 톤이비피 단백질은 DNA에 형성된 R루프를 인식해 찾고 RNA 제거효소를 끌어와 제거한다는 것이다. 또 톤이비피 단백질은 R루프에 바로 결합하거나 DNA 가닥을 타고 이동하다가 R루프를 빠르게 찾아 결합한다는 것도 확인했다. 권혁무 UNIST 교수는 “이번 연구는 톤이비피 단백질이 유전체 내에 형성된 이상물질을 인지해 제거함으로써 유전체 불안정성을 줄인다는 사실을 밝혀냄으로써 신개념 항암제, 항노화 치료제 개발에 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“과학지식은 그 자체의 가치를 위해 장려돼야 하며 과학의 진보는 국민의 이익과 직결되기 때문에 국가에서 지원해야 한다.” 루스벨트 대통령의 과학자문관이었던 버니바 부시 매사추세츠공과대(MIT) 교수가 제2차 세계대전이 끝난 직후 작성해 정부에 제출한 ‘과학: 끝없는 프런티어’라는 보고서의 핵심 문장이다. 부시는 과학적 성과란 반드시 기초과학에서 시작해 응용단계로 넘어가면서 만들어지는 것이며 그 같은 과정에서 기술혁신이 이뤄질 수 있다고 주장했다. 기초과학-응용과학-기술개발이라는 ‘선형적 기술혁신’에 대해서는 이후 많은 비판을 받기도 했지만 기초과학의 중요성을 명확하게 밝혔다는 점에서는 이견이 없다. 그러나 시간이 지나면서 당장 성과를 내놓지 못하고 쓸모없어 보이는 연구만 하는 기초과학에 정부가 투자를 해야 하냐는 목소리가 미국 내에서도 나오기 시작했다. 짐 쿠퍼 하원의원(테네시주)은 미국과학진흥협회(AAAS)와 함께 2012년 기초과학 연구가 쓸모없고 황당해 보이지만 나중에 황금알을 낳는 거위 같은 역할을 할 것이라는 취지에서 미국 정부의 과학예산을 받아 연구하는 기초과학 분야 연구자를 골라 시상하는 ‘황금거위상’을 만들었다. 황금거위상이라는 이름은 황금양털상을 비판하기 위한 것이다. 9회째를 맞는 올해는 코로나19의 전 세계 확산이라는 상황에서 백신과 치료제를 만드는 기반을 마련한 기초 연구자 3개팀 7명에게 수상의 영광이 돌아갔다.우선 사스(중증급성호흡기증후군), 메르스(중동호흡기증후군)를 포함한 코로나바이러스에 대한 실험 백신 개발연구를 오랫동안 진행해 왔던 미국국립보건원(NIH) 산하 국립 알레르기·전염병연구소(NIAID) 소속 키즈메키아 코벳, 바니 그레이엄, 에미 드 위트, 빈센트 먼스터 박사가 선정됐다. 이들의 연구 덕분에 코로나19를 유발하는 바이러스(SARS-CoV-2)의 게놈이 해독되자마자 백신 후보물질 탐색에 바로 돌입할 수 있었으며 최근 다양한 코로나19 백신 개발을 이끌어 낼 수 있었다. 또 이들이 코로나바이러스가 어떻게 동물에서 인간으로 전염되는지에 대한 연구를 지속해 왔던 덕분에 코로나19 백신후보물질과 치료제의 전임상시험을 도울 수 있었다는 평가를 받았다.또 구조바이러스 학자인 텍사스 오스틴대 제이슨 맥레란 교수와 대니얼 레프 연구원도 황금거위상 수상자로 선정됐다. 이들은 라마에서 만들어 낸 특수 항체인 나노바디와 인간 항체를 결합시킨 새로운 항체를 만들어 실험한 결과 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질이 체내에서 확산되는 것을 막을 수 있다는 사실을 확인했다. 이들의 연구 덕분에 코로나19 치료제 개발이 가능해졌다고 AAAS 측은 설명했다. 밴더빌트대 벡신센터를 이끌고 있는 제임스 크로 교수는 인간 면역체계의 복잡성에 대한 연구와 뎅기열, 에볼라, 에이즈, 계절성 독감, 노로바이러스, 호흡기세포융합바이러스(RSV), 로타바이러스, 지카바이러스는 물론 코로나19 바이러스까지 질병을 유발하는 각종 바이러스에 대한 항체 연구를 오랫동안 해 온 대표적인 바이러스 학자다. 그는 올 초 중국 우한지역에서 발생한 코로나19 감염자들의 혈액 샘플을 공수해 수천 개의 단일클론항체를 만들어 동물모델에서 실험한 결과 가장 효과가 좋은 항체를 찾아내 항체검사기술과 치료제 개발에 도움을 준 공로를 인정받았다.수딥 파리크 AAAS CEO는 “올해 수상자 선정은 미국을 비롯해 전 세계 수천명에 이르는 과학자와 공학자들의 연구들에 경의를 표하기 위한 것”이라고 수상자 선정 결과에 대해 설명하기도 했다. 한국 정부도 매년 기초연구 지원을 위한 예산은 꾸준히 늘리고 있다. 그렇지만 과연 선진국에서 이야기하는 순수한 ‘기초과학’ 분야를 위한 예산인지에 대해서는 생각해 봐야 할 것이다. 매년 10월 노벨상 시즌만 끝나면 정치권과 언론에서는 ‘왜 한국에서는 노벨상 수상자가 나오지 않는가’라는 목소리를 높인다. 그런데 과연 기초과학 연구를 위한 제대로 된 지원을 하고 있는지 다시 한 번 되돌아봐야 하지 않을까.

“진단장비 작고 가벼워 휴대 용이…정확도 기존 PCR과 같은 수준”장비 상업·상용화엔 추가 연구 필요 국내 연구진이 코로나19 감염 여부를 현장에서 단 17분 안에 정확하게 진단할 수 있는 초고속 ‘나노PCR’(nanoPCR) 장비를 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단(단장 천진우 연세대 교수)은 3일 천 단장과 이재현 연구위원(연세대 고등과학원 교수)팀이 하버드의대 이학호 교수팀과 함께 나노자성물질을 이용해 코로나19 바이러스를 17분 안에 정확히 검출하는 현장진단(POC) 기술을 개발했다고 밝혔다. 현재 국내에서는 코로나19 확진 검사에 정확도가 높은 실시간 ‘역전사 유전자 증폭’(RT-PCR) 방식을 채택하고 있다. 그러나 현행 RT-PCR 방식은 검체 채취에서 바이러스 검출 확인까지 4시간 이상 걸리는 게 현실이다. 이 때문에 신속 대응이 어렵고, 고가의 대형 장비를 갖춘 병원이나 연구소 등으로 바이러스 검체를 운송해 진단해야 하기 때문에 시간과 비용도 많이 든다.연구진은 이런 한계를 극복하기 위해 플라스모닉 금속 물질과 자성을 띠는 물질을 결합해 30~40㎚(나노미터 :10억분의 1ｍ) 크기의 ‘마그네토 플라스모닉 나노입자’(MPN)를 개발했다. MPN은 빛 에너지를 빠르게 열에너지로 바꿔주는 나노입자다. 나노PCR 기계에 바이러스 검체 샘플과 MPN 등을 섞은 용액을 넣고 빛을 가하면 용액이 가열되면서 유전물질 증폭 과정이 시작된다. 처음 6분가량 샘플에 빛을 가하면 온도가 섭씨 42도까지 올라가는데, 이 과정에서 RNA과 DNA로 변화하는 역전사 반응(RT)이 일어난다. 이후 초고속으로 섭씨 60~90도 사이 온도를 올렸다 내리는 작업을 진행해 유전자를 증폭시킨다. 기존 RT-PCR에서는 이 과정에 2시간 이상이 걸리지만 나노PCR에서는 5분 이내에 가능하다는 것이 연구팀의 설명이다. 천 단장은 “MPN 혼합 용액이 녹아있는 튜브가 플라스모닉 효과에 의해 균일하게 데워진다”며 “일반 PCR은 온도가 올라갔다 내려가는 사이클 1회에 2∼3분이 걸려 유전자 증폭에 총 2시간가량 걸리지만 나노 PCR에서는 사이클 40회를 진행하는 데 5분가량 걸린다”고 말했다. 증폭이 끝나면 기계 내에 있는 자석을 활용해 샘플에 자기장을 건다. 이때 검은색의 MPN 입자는 자기장에 끌려 아래로 가라앉고 바이러스의 유전물질은 초록색을 띠는 형광을 내며 위로 떠 오른다. 형광을 띠면 검체 속에 코로나19 바이러스가 있다는 뜻이다. 연구진은 MPN이 자성을 띠고 있어 샘플 내 유전 물질과 나노입자를 자동으로 분리하기 때문에 소량의 DNA로도 정확하게 코로나19 바이러스를 검출할 수 있다고 설명했다. 연구진이 나노PCR을 이용해 코로나19 확진자 75명과 대조군 75명 검체를 검사한 결과, 정확도는 99% 이상, 민감도는 3.2 copies/㎕로 기존 RT-PCR 방식과 비슷한 것으로 나타났다. 나노 PCR은 장치 크기(15×15×18.5㎝)가 작고 무게가 3㎏으로 가볍다. 휴대가 용이해 실험실이나 연구소뿐만 아니라 어디서든 활용할 수 있다.다만 이제 막 개발된 단계이기에 아직 현장 사용은 어려운 상태다. 장비를 상업화하거나 상용화하려면 추가 연구 개발이 필요하다는 것이다. 천 단장은 “PCR 구동 방법을 개량하고 소형화해 코로나19를 현장에서 손쉽고 신속하게 진단하는 PCR 기술을 개발했다”며 “코로나19뿐 아니라 향후 다양한 바이러스 전염성 질병 진단에 유용한 플랫폼으로 활용될 것으로 기대한다”고 말했다. 이 연구 결과는 이날 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’(Nature Biomedical Engineering)에 게재됐다. 신진호 기자 sayho@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

AAAS “이번 수상자 선정은 전세계 코로나19 연구자에게 경의를 표하기 위한 것” 쓸모없고 황당해 보이지만 나중에 황금알을 낳는 거위같은 역할을 하는 기초과학 분야 연구자에게 시상하는 ‘황금거위상’(Golden Goose Award) 올해 수상자는 코로나19 바이러스와 백신을 만드는 기반을 마련한 연구자 7명에게 돌아갔다. 미국 과학진흥협회(AAAS)는 ‘제9회 황금거위상’ 수상자로 코로나19의 과학적 대응방법을 마련하는데 기초를 마련한 3개팀 7명의 과학자를 선정했다고 1일 밝혔다. 우선 사스(중증급성호흡기증후군), 메르스(중동호흡기증후군)을 포함한 코로나 바이러스에 대한 실험 백신 개발연구를 진행해 왔던 미국국립보건원(NIH)의 키즈메키아 코벳, 바니 그레이엄, 에미 드 위트, 빈센트 먼스터 박사가 선정됐다. 이들은 코로나 바이러스에 대한 연구를 오랫동안 지속해온 결과 코로나19 바이러스 게놈 시퀀싱이 공개된 이후 코로나19 바이러스인 SARS-CoV-2를 표적으로 하는 백신 후보물질 탐색에 바로 돌입할 수 있었다. 이들은 코로나19 바이러스에 대한 동물모델을 개발해 코로나19 백신의 전임상시험을 도왔으며 현재 진행되는 백신들의 3상 임상시험도 함께 진행하고 있는 것으로 알려졌다.또 텍사스대 구조바이러스 학자인 제이슨 멕레란 교수와 다니엘 레프 연구원도 올해 황금거위상 수상자로 선정됐다. 이들은 라마에서 만들어 낸 특수 항체와 인간 항체와 결합한 새로운 항체를 만들어 실험한 결과 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질이 체내에서 확산되는 것을 막을 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이들은 라마, 알파카, 낙타 같은 동물군들에서 코로나19 바이러스를 차단할 수 있는 방법을 찾아냄으로써 사람에게서 효과적인 면역반응을 이끌어 낼 수 있다는 사실을 확인했다. 이들 덕분에 코로나19 감염자에 대한 항체치료법 개발이 가능해졌다고 AAAS측은 밝혔다.밴더빌트대 백신센터 제임스 크로우 교수는 인간 면역체계의 복잡성에 대한 오랜 연구와 뎅기열, 에볼라, 에이즈, 계절성 독감, 노로바이러스, 호흡기세포융합바이러스(RSV), 로타바이러스, 지카바이러스는 물론 코로나19 바이러스까지 질병을 유발하는 다양한 바이러스에 대한 항체 연구로 이번에 수상의 영광을 안았다. 크로우 교수팀은 중국 우한지역에서 발생한 코로나19 감염자들의 혈액샘플을 바탕으로 동물모델에서 바이러스 검사를 실시해 항체 검사 기술과 치료제 후보물질을 찾아낸 공로를 인정받았다. 수딥 파리크 과학진흥협회 CEO는 “올해 수상자로 코로나19 해결에 나선 대표적인 3팀 7명을 선정했지만 미국과 전 세계 수천명에 이르는 과학자와 공학자들의 연구들에 경의를 표하기 위한 것”이라고 수상자 선정결과에 대해 평가했다. 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

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

북반구가 겨울이 되자 미국과 유럽 등에서 코로나19 팬데믹이 극성을 부리고 국내에서도 일일 확진자수가 300명을 넘어서 ‘집콕’으로 위축된 마음이 더 무거워진다. 세계 사람들이 하루빨리 치료제와 백신이 개발돼 코로나19가 완전히 퇴치되기를 열망하고 있다. 최근 화이자와 모더나의 코로나19 백신 개발 성공과 보급이 임박하다는 청신호가 들어오자 전 세계의 주식시장이 들썩이고 콘택트 비즈니스가 활기를 띨 채비를 하고 있다. 백신 개발 소식에 온 세계가 환호하는 것은 그동안의 봉쇄와 통제로 인한 피해와 마음의 상처가 너무 깊었기 때문이다. 이번 백신 개발의 핵심에도, 진단키트 등 코로나19 방역의 중심에도 과학기술이 자리잡고 있다. 비대면 사회의 소통 수단도 과학기술이다. 코로나19 이후의 뉴노멀 사회에서도 과학기술의 역할은 훨씬 더 커질 것이다. 디지털과 바이오를 중심으로 한 ‘K방역’과 ‘K바이오’에 대한 국민적 신뢰와 자부심이 그 어느 때보다도 높아지고 있다. 정부는 2021년도 연구개발예산(안)을 올해 24.2조원보다 12.3% 증가한 27.2조원으로 편성했다. 정부의 연구개발예산은 2008년 10.8조원, 2019년 20.5조원, 2023년 30.9조원(국가재정운용계획)으로 10조원에서 20조원으로 증액하는 데 11년 걸렸지만, 20조원에서 30조원으로 증액하는 데는 4년 걸릴 전망이다. 이는 정부도 미래사회에서 국가 흥망성쇠의 열쇠인 과학기술의 중요성을 확실히 인식하고 전략적으로 타 분야보다 예산을 더 많이 증액하는 것이다. 올해 정부와 민간을 합친 국가총연구개발비가 처음으로 100조원을 돌파할 것으로 전망된다. 연구개발비를 늘리는 것도 중요하지만 이제는 미래지향적 투자가 필요한 때이다. 과학기술정책연구원은 2018년 ‘국가과학기술정책에 대한 일반인과 과학기술전문가의 수요 진단’ 여론조사를 했다. 이에 따르면 ‘과학기술발전을 통해 희망하는 나라’에 대한 질문에 일반인은 안전한 나라(36.3%), 풍요로운 나라(33.7%), 평등한 나라(28.4%), 개방적인 나라(1.2%) 순으로 답했다. 반면 전문가들은 풍요로운 나라(47.5%), 안전한 나라(18.9%), 평등한 나라(17.5%), 개방적인 나라(16.1%) 순으로 답했다고 한다. 우리나라의 과학기술정책은 주로 풍요로운 나라에 방점을 찍었으나 이제는 안전한 나라와 평등한 나라에도 보다 더 관심을 기울여야 한다. 어느 토론회에서 한 교수가 국가가 기업의 연구개발을 도와주어서는 안 된다고 주장했다. 이유는 경쟁하는 두 기업 중 한 기업만 지원하는 것은 지원을 못 받는 기업 입장에서는 국가가 자기가 내는 세금으로 경쟁자만을 도와주는 것이 돼 공정하지 못하다는 것이다. 민간이 정부보다 3배가 넘는 연구개발비를 투입하는 상황에서 정부가 기업의 연구개발을 지속적으로 지원하면 부의 양극화와 불평등을 더욱 심화시킬 수도 있다는 것이다. 국가연구개발계획 수립에서도 근본적인 검토가 필요하다. 국가는 기업들이 경쟁하는 분야를 지원하기보다 단독 기업이 추진하기 어려운 기초연구·표준정립·연구인프라 구축 등에 집중 투자해 연구할 환경을 선제적으로 만드는 것이 옳은 방향이다. 이는 장기적으로 기업들의 연구개발 활동을 더 활성화시킨다. 기업 경쟁력이 매우 취약한 분야는 국가 경쟁력 강화 차원에서 지원이 필요하다. 다만 일부 정치인과 관료들이 단기간에 성과를 내려 하는 탓에 옳은 방향을 고수하기가 쉽지 않아 걱정이다. 이제까지는 정부가 과학기술 정책 방향을 결정할 때에 주로 대학, 연구소, 산업계 전문가들의 논의를 통해 결정해 왔지만 앞으로는 산업기술은 물론 기초과학 정책의 결정과정에서도 시장과 민간의 미래 수요를 좀더 적극적으로 반영하는 절차를 도입해야 하겠다. 그리고 연구개발 투자 확대와 더불어 과학기술문화를 확산해 국민의 과학기술에 대한 이해를 증진시키고 과학기술의 사회적 수용성을 확대하는 데도 정부가 적극 나서야 한다. 생명윤리와 바이오, 데이터 등 과학기술 분야의 과도한 규제의 합리화를 위해서도 노력해야 하겠다. 코로나19 사태로 과학기술의 중요성이 크게 부각된 지금이 정부에는 과학기술 투자를 확대하고 방향을 재정립하며 과학기술문화를 확산하는 데 가장 적합한 골든타임이다.

국내 연구진이 ‘땅 위의 태양’으로 불리는 핵융합발전장치 내 1억도에 이르는 초고온 플라즈마를 20초간 유지하는데 성공했다. 이는 전 세계 핵융합장치 플라즈마 유지 최장시간이다. 한국핵융합에너지연구원 KSTAR연구센터, 서울대 원자핵공학과, 미국 콜롬비아대 공동연구팀은 핵융합 발전의 핵심조건이자 필수요건인 1억도 초고온 플라즈마를 20초 이상 연속 운전하는데 성공했다고 24일 밝혔다. 이번 연구는 한국기초과학지원연구원 부설 국가핵융합연구소에서 핵융합연구원으로 독립한 뒤 첫 공개하는 성과이다. 이번 연구결과는 내년 5월 열리는 ‘IAEA 핵융합에너지 컨퍼런스’에서 발표될 예정이다. 태양에서 이뤄지는 핵융합 반응을 지구에서 발전장치로 활용하기 위해서는 KSTAR 같은 핵융합 장치 내부에 연료를 넣고 핵을 구성하는 이온과 전자로 분리된 플라즈마 상태로 만든 후 이온온도를 1억도 이상 초고온으로 만들어야 한다. 일본, 중국, 유럽연합(EU) 등에서 만든 핵융합장치들도 1억도 이상 초고온 플라즈마를 달성하는데는 성공했지만 유지시간이 10초를 넘지 못했다. 초고온 플라즈마를 가둬두는 상전도 장치와 안정적으로 장시간 유지할 수 있는 운전기술 개발이 어렵기 때문이다. KSTAR 연구진은 내부수송장벽 성능을 향상시켜 장시간 플라즈마를 유지하는데 성공한 것이다. 실제로 KSTAR 연구팀은 2018년 플라즈마 이온온도 1억도를 달성하고 지난해는 1억도 초고온 플라즈마 운전기록 8초를 달성한 뒤 이를 두 배 이상 연장했다. KSTAR 최종 운전목표는 2025년까지 1억도 초고온 플라즈마를 300초 연속운전이다. 윤시우 핵융합연구원 KSTAR연구센터장은 “1억도 초고온 플라즈마의 장시간 운전기술은 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합 핵심 과제”라며 “이번 KSTAR의 초고온 플라즈마를 20초 유지하는데 성공한 것은 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합로 운전 기술 개발에 한 발짝 더 나가게 됐다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스트레스를 받거나 기운이 없을 때는 달콤한 음식이 먹고 싶어지는 경우가 많다. 달콤한 음식이 잠시나마 기분을 전환시켜주고 기운을 북돋우기는 하지만 많이 먹을 경우는 이를 썩게 만들고 혈당을 오르게 만들어 당뇨의 위험이 높아진다. 그런데 국내 연구진이 단 음식을 많이 먹게 되면 암이 더 쉽게 걸릴 수 있다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 서울대 의대 의과학과 연구팀은 과당이 억제된 유전자를 발현시켜 암의 발병과 전이를 촉발시킨다고 15일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 과당은 과일이나 꿀 등에도 포함돼 있으며 단맛을 내는 감미료로 사용된다. 설탕도 몸 속에서 과당으로 분해되는데 각종 인스턴트 식품 소비가 증가하면서 자신도 모르게 과당 섭취도 증가하고 있다. 그동안 과당의 과도한 섭취가 당뇨, 고혈압 같은 대사질환의 원인이 될 뿐만 아니라 유방암, 대장암, 폐암 같은 여러 암의 발병과 진행에 관련이 있다는 역학 연구결과가 보고된 바 있다. 그렇지만 과당이 암으로 연결되는 정확한 메커니즘은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 과당을 대사시키는 효소(KHK-C)와 과당을 대사시키지 않는 과당인산화효소(KHK-A)가 암 발병에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험을 실시했다. 연구팀은 생쥐에게 유방암 세포를 이식한 뒤 15% 농도의 과당액을 섭취시키고 KHK-C, KHK-A 활성화 정도에 따른 암의 성장과 전이 경향을 관찰했다. 그 결과 KHK-C 효소가 많은 생쥐는 암의 발생이나 전이가 잘 일어나지 않았지만 KHK-A 효소가 많은 생쥐는 유방암 세포가 더 커지고 폐를 비롯한 다른 장기로도 쉽게 전이되는 것이 확인됐다. 박종완 서울대 의대 교수는 “이번 연구는 식재료에 많이 이용되는 과당이 비만, 당뇨 등 대사질환 뿐만 아니라 암 전이에도 관여한다는 것을 보여줬다”라며 “암환자가 영양보충을 위해 과당이 함유된 식단을 이용할 경우 어느 정도 과당섭취가 적당한지 파악하기 위해 추가연구를 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr