동식물 유전자 특정 부분을 정교하게 잘라내 품종을 개선하거나 유전자 관련 질병을 치료할 수 있는 유전자 가위 기술은 생물학 분야의 혁명이라고까지 불린다. 현재는 3세대 유전자 가위기술인 ‘크리스퍼 유전자 가위’와 관련해 활발한 연구가 이뤄지고 있다. 크리스퍼 유전자 가위도 한 종류만 있는 것이 아니라 다양한 종류가 존재한다. 문제는 유전자 가위들마다 특성이 다른데 이를 체계적으로 분석한 연구가 없어 어떤 유전자 가위를 이용해 연구나 임상에 적용해야 하는지 헷갈릴 때가 많다. 국내 연구진이 이 같은 문제를 해결하기 위한 인공지능 알고리즘을 개발해 주목받고 있다. 연세대 의대 약리학교실, 재활의학연구소, 의생명과학부, BK21연세의과학사업단, 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 서울대 전기정보공학과, 생물정보학협동과정 공동연구팀은 유전자 교정 상황에 따라 가장 효율적인 유전자 가위기술을 추천해주는 인공지능 알고리즘(DeepSpCas9variants)을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’에 실렸다. 유전자 가위는 표적 DNA의 특정 염기서열 정보를 가진 가이드RNA와 염기서열을 자르는 절단효소로 구성되는데 최근에는 화농성연쇄상구균에서 가져온 SpCas9을 절단효소로 활용하는 크리스퍼 유전자 가위가 가장 많이 활용되고 있다. SpCas9는 효율은 높지만 표적 이외 지점을 잘라내는 표적 이탈현상이 빈번하다는 문제가 있다. 이 때문에 이를 막기 위한 다양한 종류의 크리스퍼 유전자 가위 기술이 파생돼 있다. 유전자 가위들의 약점을 보완한 여러 종류의 파생기술들이 있지만 이들의 성능과 장단점을 분석한 연구가 없어 전문 연구자들마저도 어떤 유전자 가위를 언제 사용해야 하는지 혼란스러울 때가 많다. 이에 연구팀은 다양한 연구데이터베이스를 바탕으로 SpCas9 변이체 13종을 대상으로 가이드RNA 표적 염기서열에 따른 교정효율을 측정하고 교정 정확성 차이를 밝혀냈다. 또 동일한 조건에서 인간배아 신장세포를 이용한 유전자 교정실험을 실시해 교정 효율을 분석했다. 이를 바탕으로 연구나 임상 상황에 따른 유전자 가위의 효율을 예측하는 알고리즘을 개발했다. 이 알고리즘을 이용하면 가장 효과적인 유전자 가위기술을 추천받을 수 있을 뿐만 아니라 이를 활용했을 때 기대되는 교정효율까지 파악할 수 있게 된다고 연구팀은 설명했다. 연구팀 관계자는 “이번 연구는 지금까지 밝혀지지 않았던 여러 유전자 가위의 파생기술들의 차이를 체계적으로 분석함으로써 정확한 유전자 교정도구를 선택할 수 있는 가이드라인을 제시했다는데 의미가 크다”라며 “이번에 개발된 알고리즘을 활용하면 표적이탈로 인한 돌연변이 같은 부작용을 최소화할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST), 삼성전자 종합기술원, 기초과학연구원(IBS), 영국 케임브리지대, 스페인 카탈루냐 나노과학기술연구소 공동연구팀은 반도체 소자를 더 작게 만들고 정보처리속도는 더 빠르게 만들 수 있는 ‘초저유전율 절연체’라는 소재를 개발하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 25일자에 발표했다. 현재 반도체 공정기술로는 소자가 작아질수록 내부 전기간섭 현상이 심해져 정보처리 속도가 느려진다. 이 때문에 많은 연구자들이 전기간섭을 최소화할 수 있는 낮은 유전율을 가진 신소재 개발에 관심을 갖고 있었다. 연구팀은 원자 배열이 불규칙한 비정질 질화붕소라는 물질로 새로운 반도체 절연체를 만드는 데 성공했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19 대확산으로 외출이 줄고 집에 머무는 시간이 길어지다보니 체중이 늘었다고 고민하는 사람들이 많다. 많은 사람들이 체중이 늘면 다이어트나 운동으로 살을 빼려는 노력을 한다. 비만은 고혈압이나 당뇨 같은 대사질환을 비롯해 각종 질병 원인이라고 지목받고 있기 때문이다. 과연 비만이 나쁘기만 한 것일까. 건강에 악영향을 미치는 나쁜 비만만 있는 것이 아니라 각종 건강지표가 정상 수준인 건강한 비만도 있다. 그동안 숨겨져 있던 건강한 비만의 비결이 국내 연구진에 의해 풀렸다. 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단 연구팀은 혈관 생성을 촉진하는 ‘안지오포이에틴-2’라는 단백질이 대사적으로 건강한 비만을 유도하는 핵심 요소라고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 살이 찌면 혈액 내 지질수치가 높아지고 당 대사기능을 하는 간, 근육 등에 지방이 비정상적으로 축적되면 대사질환 위험이 높아진다. 반면 대사적으로 건강한 비만은 일반 비만에 비해 내장지방 축적이 적고 인슐린 저항성 수치, 혈압, 심혈관 질환 발병 위험이 낮다. 지방 축적에는 모세혈관이 관여하는 것으로 알려져 있다. 지방산 전달인자들이 모세혈관에서 나타나 모세혈관을 통해 전달돼 지방세포로 축적된다. 모세혈관이 지방 축적을 위한 지방산 전달자이면서 이동통로라는 것이다. 그렇지만 모세혈관이 어떤 방식으로 지방을 축적하는지에 대해 정확히 알려져 있지 않았다. 연구팀은 건강한 비만환자와 일반 비만환자의 혈액과 생명정보학적 데이터를 분석했다. 그 결과 안지오포이에틴-2이 건강한 비만 환자의 피하지방에서만 발견된다는 것이 확인됐다. 연구팀은 생쥐에게 안지오포이에틴-2이 비활성화되도록 하면 혈중 지방이 증가하고 인슐린 기능과 신진대사에 이상이 생기는 것이 확인됐다. 고규영 IBS 혈관연구단 단장(카이스트 의과학대학원 특훈교수)은 “이번 연구는 혈관의 대사기능을 조절해 혈액 속 지방 축적을 제한할 수 있다는 것을 보여줬다”라며 “비만, 당뇨병, 고혈압 등 대사질환 치료에 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

■언론중재위원회 △감사관 손정배△조사2팀장 여종국△심의1팀장 김주용△대구사무소장 김성찬△강원사무소장 이세라 ■서울대 △자연과학대학장 이준호△자연과학대학 교무부학장 오병권△자연과학대학 학생부학장 최희정△자연과학대학 연구부학장 박록진△자연과학대학 기획부학장 윤성철△기초과학공동기기원장 김기훈 ■단국대 △대학원장 마상영△교육대학원장 겸 사범대학장 고상숙△정보·지식재산대학원장 이은재△외국어대학장 김주성△스포츠과학대학장 이석준△치과대학장 이해형△약학대학장 박소영△대학원 교학처장 최수한△입학처장 최창환△국제처장 김재일△천안캠퍼스 대학생활상담센터장 이애경△천안캠퍼스 평생교육원장 이영애△산학협력단장 김호동△총무인사처장 정우성△취창업지원처장 윤응구△천안캠퍼스 산학협력부단장 오승근

‘스타트랙’은 국내에서는 유명하진 않지만 전 세계 SF팬들이 사랑하는 작품 중 하나이다. 1966년 TV드라마로 처음 방송되기 시작한 이후 영화로도 많이 만들어지면서 SF의 전설이라고까지 평가받고 있다. 스타트랙을 대표하는 가장 유명한 대사는 “Beam me up, Scotty”(스카티, 날 전송해주게)이다. 커크 함장이 다른 곳에서 엔터프라이즈호로 귀환하려고 할 때마다 외치는 명령이다. 스타트랙에서 사람을 먼 거리까지 순간이동시키는 텔레포테이션 기술은 SF에서나 존재하는 것으로 알려졌지만 최근 과학자들이 전자를 텔레포테이션하는데 성공했다. 미국 로체스터대 물리천문학과, 채프먼대 양자연구소, 퍼듀대 물리천문학과, 나노기술센터, 재료공학부, 전기컴퓨터공학부 공동연구팀은 하나의 물질을 멀리 떨어진 다른 곳으로 이동시키는 텔레포테이션 기술이 양자역학의 아원자 세계에서는 가능하다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 연구팀은 이번 연구에서 밝혀낸 텔레포테이션 기술은 SF에서 등장하는 것처럼 물질 자체를 이동시키는 것이 아니라 정보를 옮기는 것이라고 밝혔다. 과학자들은 지난해 빛 알갱이라고 부르는 광자(光子)가 물리적으로 연결돼 있지 않은 상태에서도 컴퓨터 칩 사이에서 정보를 전달할 수 있다는 사실을 확인했다. 연구팀은 이번에는 전자들 사이에서도 텔레포테이션이 가능하다는 것을 보여줬다.양자 텔레포테이션은 양자역학에서 흔히 양자얽힘이라고 알려져 있다. 다른 입자와 멀리 떨어져 있는 한 입자의 특성이 변할 때 순간적으로 동시에 다른 입자에 영향을 미치는 현상을 양자얽힘이라고 한다. 특히 양자 순간이동에는 멀리 떨어진 두 개의 입자가 관여하는데 세 번째 입자가 즉시 두 개의 얽힌 입자에 상태를 전송하는 것이다. 연구팀은 전자를 이용한 양자 텔레포테이션을 실험하기 위해 하이젠베르그 교환결합 원리를 바탕으로 한 기술을 활용했다. 특정 종류의 입자의 양자회전상태를 갖도록 한 뒤 정보에 해당하는 스핀상태를 텔레포테이션하는 실험을 한 것이다. 그 결과 멀리 떨어져 있는 전자의 스핀상태를 동일하게 만들어 양자얽힘 상태를 만들 수 있다는 것을 확인해 양자 텔레포테이션을 증명했다. 존 니콜 로체스터대 물리학 교수는 “이번 기술은 멀리 떨어져 있는 전자들 사이에서도 양자-기계적 상호작용이 가능하다는 것을 제시함으로써 더 빠르고 효율적인 프로세서와 센서기술을 만들어 양자컴퓨터를 현실화시키는데 도움이 될 것”이라며 “양자 텔레포테이션이 장시간 유지될 수 있도록 안정화시키는 것이 다음 단계”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 각종 질환을 일으키고 생태환경 교란의 주범으로 지목받고 있는 미세먼지와 미세플라스틱만 콕 집어 효과적으로 없앨 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터, 서울대 전기정보공학부 공동연구팀은 공기나 물 같은 유체 속에서 떠다니는 머리카락 1000분의 1 굵기인 20㎚(나노미터) 수준의 초미세입자들을 포획하는 ‘나노갭 전극’을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 2018년 노벨물리학상 수상 업적인 광집게 기술을 비롯해 과학계는 나노단위 입자를 손상없이 조작할 수 있는 기술을 개발하기 위한 노력을 기울여 왔다. 그렇지만 공기나 물 속에서 100나노미터 이하 입자를 포집하고 선별해 정제하고 농축하는 기술은 여전히 나오지 못하고 있다. 이에 연구팀은 초당 수백~수천 번 진동하는 파장을 발생시키는 전극으로 불균일한 전기장을 만들어 주변에 미세입자를 끌어당기거나 밀어내는 ‘유전영동’ 기술에 주목했다. 연구팀은 고가의 장비 대신 일반적인 반도체 공정으로 만들 수 있는 다양한 전극 구조를 실험했다. 그 결과 수직 배열의 비대칭 전극이 기존 수평배열보다 10배 이상 더 큰 유전영동력을 발생시킨다는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 두 개의 전극 사이 간격이 나노미터 수준인 나노갭 전극의 대면적화와 비용절감을 가능케 했다. 실제로 기존 수평 배열 방식으로 나노갭 전극을 만들 때는 최소 수십 만원의 제작비가 들었지만 이번 기술을 활용하면 최대 5000원으로 LP레코드판 크기의 나노갭 전각을 만들 수 있다. 이번에 개발된 나노갭 전극을 공기나 물 필터에 적용할 경우 건전지 정도의 낮은 전압으로도 초미세먼지나 미세플라스틱은 물론 바이러스, 세균, 박테리아 등 다양한 미세부유입자를 실시간으로 검출하고 제거할 수 있다. 연구팀은 나노갭 전극으로 초미세먼지, 미세플라스틱 분류는 물론 신약개발이나 암진단 신규 마커로 주목받고 있는 세포밖 소포체와 알츠하이머 치매 환자의 뇌세포에서 발견되는 베타아밀로이드 단백질만을 골라서 농축하는 실험에 성공했다. 유용상 KIST 박사는 “이번 연구는 다양한 나노 크기 입자의 선별 정제 기술로 응용될 수 있다”라며 “특히 대면적 전극의 제작은 물론 전극 모양을 다양하게 만들고 제작 단가까지 낮출 수 있기 때문에 기술 상용화가 용이하다는 장점이 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스위스 취리히대, 취리히연방공과대(ETH) 통합생물학연구소, 오스트리아 그레고르 멘델 연구소, 일본 치바대, 도쿄대, 요코하마시립대, 니가타대, 나고야대, 국립유전학연구소, 독일 포츠담대, 미국 서던캘리포니아대 공동연구팀은 특정 유전자가 식물이 생산하는 꽃가루 숫자를 조절한다고 10일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 6월 9일자에 실렸다. 연구팀은 생물학 실험에 많이 쓰이는 식물인 애기장대의 144개 변종에 대해 꽃 한 송이당 꽃가루 알갱이 숫자를 세었다. 그 결과 꽃 한 송이당 꽃가루 알갱이는 2000~8000개로 다양한 것으로 나타났다. 연구팀은 ‘RDP1’이라는 유전자가 꽃가루 숫자에 영향을 미치고, 꽃가루 숫자가 적을수록 질병에 강하고 번식 성공 확률도 높은 것으로 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올 초 코로나19가 확산되기 시작할 무렵 많은 사람들은 날씨가 더워지면 기세가 꺾일 것이라고 기대했었습니다. 코로나19는 그런 기대감은 헛된 것이라고 비웃듯 더운 중동이나 아프리카에서도 무서운 속도로 퍼지고 6월 시작과 함께 폭염이 찾아온 국내에서도 사라질 기미는 안 보입니다. 오히려 더운 날씨 때문에 마스크 착용 같은 개인 방역이 느슨해지면서 더 확산되고 있는 분위기입니다. 결국 코로나19의 유일한 해결책은 예방백신과 치료제 개발입니다. 백신은 특정 감염병에 대해 인공적으로 면역을 얻기 위해 병원균을 약화시키거나 죽인 뒤 적당한 생물학적, 화학적 처리를 통해 만든 약물입니다. 백신의 연구개발 기간은 상당히 길어 사람들에게 사용되기까지는 오랜 시간이 걸립니다. 게다가 대부분의 백신은 ‘콜드 체인’이라는 시스템을 통해 차갑게 유지돼야 합니다. 신선식품처럼 2~8도에서 냉장보관되지 않으면 변질하거나 백신 단백질이 분해돼 쓸모없어집니다. 기온이 높거나 냉장 시설이 갖춰지지 않은 저개발국가에서 백신의 효과가 떨어지는 이유입니다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 이런 이유로 생산된 백신의 약 50%가 사용 전에 폐기되고 있을 뿐만 아니라 같은 이유로 2018년 기준 전 세계 영유아 1940만명이 백신접종을 받지 못해 사망하거나 장애를 겪게 됐다고 합니다. 그런데 영국 배스대 화학과, 보건과학부, 생물·생화학과, 화학공학과, 케임브리지대 생화학과, 뉴캐슬대 의대, 프랑스 유럽싱크로트론연구시설(ESRF), 미국 퍼듀대 약학부 공동연구팀은 인체에 무해한 무기물질을 이용해 100도까지 가열하거나 상온에서 최대 3년까지 보관해도 약효가 안 떨어지는 ‘백신 내열성 기술’을 개발했다고 10일 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 6월 9일자에 실렸습니다. 이번에 개발된 기술은 백신 단백질을 인체에 무해하고 온도 저항성을 가진 무기물질 ‘실리카’로 코팅하는 것입니다. 연구팀은 ‘엔실리케이션’이라고 부르는 이 방법을 현재 사용되고 있는 파상풍 백신에 적용했습니다. 연구팀은 영국 배스에서 약 482㎞ 떨어져 있는 뉴캐슬까지 엔실리케이션 처리한 파상풍 백신과 일반 파상풍 백신을 보통우편으로 보냈습니다. 백신은 실온에 노출된 상태로 이틀이 걸려 배송됐습니다. 뉴캐슬대 의대 연구진은 이들 파상풍 백신을 받아 생쥐에게 주사하고서 관찰했습니다. 엔실리케이션 백신을 접종받은 생쥐에게서는 면역반응이 나타났지만 일반 백신을 접종받은 생쥐에게서는 면역반응이 형성되지 않았다고 합니다. 연구팀은 디프테리아와 백일해 백신을 대상으로도 추가 엔실리케이션 실험을 하고 이후 여러 백신에도 적용할 예정이라고 밝혔습니다. 엔실리케이션 기술은 열대 지역에 몰려 있는 저소득 국가에서도 백신을 안전하게 사용할 수 있게 만들어 많은 질병을 정복할 수 있게 해줄 것으로 보입니다. 역사학자 아널드 토인비는 ‘역사의 연구’에서 “역사는 도전과 응전을 통해 발전해 왔다”고 했습니다. 이는 질병과의 전쟁에도 적용될 것입니다. 역사를 살펴보면 예상치 못한 신종 감염병들이 인류 생존을 위협하기도 했지만 결국 감염병을 극복하는 방법을 찾아냈습니다. 이번 코로나19와의 전쟁에서도 반드시 인류는 그 해결책을 찾아내 이길 것입니다. edmondy@seoul.co.kr

뉴트리아, 황소개구리, 왕우렁이, 붉은 불개미. 이들은 국내 고유종이 아니라 외래에서 이런 저런 이유로 유입돼 국내에서 살게 되면서 토착종을 밀어내면서 생태를 교란하는 일명 ‘외래칩입종’이다. 그런데 최근 기후변화가 가속화되면서 국내 뿐만 아니라 전 세계적으로 외래침입종이 많아지면서 문제가 되고 있다. 중국 과학원 동물학연구소, 중국과학원대, 안후이대 물리과학·정보기술연구소, 남중국사범대 생명과학부, 영국 런던대 유전·진화·환경학과, 런던동물학회 동물학연구소 공동연구팀은 전 세계적으로 보호구역 내 침입하는 외래생물종들이 점점 늘어나면서 해당 지역에서만 존재하는 고유종들의 생존에 위협이 되고 있다고 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 9일자에 실렸다. 외래침입종은 기후변화와 함께 생물다양성을 줄이는 가장 큰 원인으로 지목받고 있다. 더군다나 기후변화와 외래침입종 증가는 서로 밀접한 관계를 갖고 있는 것으로 알려져 있다.연구팀은 생물다양성 보전의 최전선이라고 할 수 있는 자연생태보호구역에서의 외래침입종 현황에 주목했다. 연구팀은 2019년 4월 기준으로 세계생태보호구역 데이터베이스(WDPA)를 바탕으로 포유류, 조류, 파충류, 곤충류 등 11개군에서 외래침입종으로 지목된 894개 동물종의 서식지를 추적조사했다. 연구팀은 또 자연보호구역, 국립공원, 천연기념물 보호구역 등 세계자연보전연맹(IUCN)이 지정한 전 세계 19만 9957곳의 경계와 근방에서 이들 동물종의 분포를 분석했다. 분석에 따르면 조사대상 외래종이 보호구역 내에서는 10% 미만으로 존재하고 있는 것으로 확인돼 보호구역들이 외래침입종을 막는데 효과적이라는 점이 밝혀졌다. 그렇지만 보호구역 경계에서 10㎞ 이내에 89%의 외래침입종이 거주하고 있었으며 100㎞ 이내에서는 외래침입종의 99%가 존재하는 것으로 확인됐다. 또 외래종 95%는 이미 환경적으로 적응을 마친 상태인 것으로 나타났다. 이 때문에 보호구역 내로 침투하는 것은 시간문제라고 연구팀은 지적했다. 또 보호구역으로 사람들의 왕래나 방문이 잦을 수록 외래생물종의 종류와 숫자가 더 많은 것으로 나타났다. 이와 함께 보호구역이 최근에 지정되고 규모가 클수록 외래종이 더 많은 것으로도 조사됐다.대부분의 보호구역 이내에는 외래생태종 침입에 효과적으로 대응하고 있지만 의도적이든 비의도적이건 간에 황소개구리, 갈색쥐, 멧돼지 같은 외래침입종이 보호구역 내로 유입될 가능성은 점점 커지고 있다라고 연구팀은 강조했다. 팀 블랙번 영국 런던대 교수(동물생태학)는 “사람들이 환경을 직접 파괴하는 것만큼 자연환경에 영향을 미치는 가장 해로운 방법은 한 지역에 자연적으로 발생하지 않는 생물종이 인간의 활동으로 옮겨지는 것”라며 “외래침입종은 토착종들을 죽이거나 경쟁하면서 서식지를 파괴하면서 생태환경을 철저히 파괴한다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

고급 음식점이나 호텔에는 와인을 관리하고 고객들에게 추천하는 소믈리에가 있다. 소믈리에는 와인이 가진 떫은 맛과 향기 등을 통해 와인의 종류를 정확하게 판별해 내는 기술을 갖고 있다. 국내 연구진이 떫은 맛을 감지에 숫자로 표시해 내는 전자 혀를 가진 소믈리에 기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 고현협(사진) 교수팀은 미세한 구멍이 많은 고분자 젤을 이용해 떫은 맛을 정량적으로 감지해낼 수 있는 전자 혀 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 실렸다. 덜 익은 과일이나 레드와인을 먹으면 입이 텁텁해지는 떫은 맛을 느낀다. 떫은 맛은 탄닌 분자가 혀 점막 단백질과 결합해 만들어지는 응집체가 점막을 압박하면서 느끼게 되는 것이다. 단맛, 짠맛, 신맛 같은 기본 맛들은 혀 속 미뢰가 맛을 감지하지만 떫은 맛은 매운 맛처럼 압력으로 인해 느껴지는 맛이다.연구팀은 떫은 맛 분자와 쉽게 결합하지만 수분과는 잘 섞이지 않는 소수성 물체인 이온전도성 수화젤을 이용해 전자 혀를 개발했다. 이 전자 혀는 떫은 맛 분자와 결합되면 미세한 구멍 안에 소수성 응집체가 만들어지면서 떫은 맛의 정도를 전기적 신호로 전달해 측정할 수 있게 되는 것이다. 일반적으로 훈련받은 전문가들은 수십 마이크로몰(μM) 농도의 떫은 맛을 인지할 수 있지만 이번에 개발된 전자혀는 2~3μM 농도의 떫은 맛까지 검출할 수 있는 것으로 확인됐다. 실제로 이번에 개발된 전자 혀로 와인, 덜 익은 감, 홍차 등 식품에서 떫은 맛을 감지하는 실험을 한 결과 검출 가능한 떫은 맛의 범위도 넓고 기존 센서나 사람의 혀와는 달리 센서에 접촉 즉시 떫은 맛을 수치로 파악할 수 있는 것으로 확인됐다.고현협 교수는 “이번 연구는 저렴하고 유연한 재료를 이용해 비교적 간단한 방법으로 소형화된 전자혀를 개발했다는데 의미가 크다”라며 “측정을 위해 복잡한 검사 준비과정이 필요없기 때문에 식품, 주류산업은 물론 농업 등 다양한 분야에 적용이 가능할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

삼성전자는 ‘삼성 미래기술육성사업’을 통해 올해 상반기부터 지원할 연구 과제 28건을 선정했다고 4일 밝혔다. 삼성 미래기술육성사업은 2013년부터 10년간 1조 5000억원을 출연해 기초과학, 소재기술, 정보통신기술(ICT) 등 연구 분야에서 매년 3차례(상·하반기 자유공모, 연 1회 지정테마) 과제를 선정해 지원하는 프로그램이다. 이번에 선정된 과제는 기초과학 14개, 소재 8개, ICT 6개 등으로 총 388억 5000만원을 지원한다. 올해는 국내 대학 소속 외국인 연구진이 제안한 과제도 지원 대상으로 선정됐다. 기초과학 분야에 선정된 김성연 서울대 화학부 교수는 사람이 음식을 먹으면 느끼는 포만감과 관련한 신경 회로 연구를 진행한다. 이 연구는 식욕 조절을 통한 비만·당뇨 등 치료에 기여할 것으로 예상된다. 외국인 연구진인 토마스 슐츠 유니스트(UNIST) 화학과 교수는 레이저를 이용해 미지의 영역이라고 불리는 성간물질(별과 별 사이 우주 공간에 떠 있는 물질)에 대해 밝히는 연구를 진행한다. 소재 분야에서는 양자암호통신의 기초가 되는 빛 입자를 생성하는 광원에 대한 연구를 진행하는 박홍규 고려대 물리학과 교수가 선정됐다. ICT 분야에서는 뇌종양 치료의 부작용을 최소화하는 기술 개발에 나서는 최영빈 서울대 의공학과 교수 등이 선정됐다. 김성근 삼성미래기술육성재단 이사장은 “최근 세계적 학술지에서 한국의 적극적인 연구·개발 투자와 성과에 대해 집중 조명했다”며 “세상을 바꿀 도전적인 아이디어와 인재를 발굴하는 사업에 일조할 수 있을 것”이라고 말했다. 삼성전자는 지금까지 총 589개 연구 과제에 연구비 7589억원을 지원했다. 백민경 기자 white@seoul.co.kr

오는 31일은 세계보건기구(WHO)가 지정한 ‘세계 금연의 날’이다. 흡연은 폐질환과 심혈관질환, 악성종양의 원인으로 지목받고 있어 흡연자들은 금연을 시도하는 이들이 많다. 그렇지만 성공률은 낮다. 요즘은 흡연을 줄이거나 일반담배보다 순하고 건강에 악영향을 덜 미칠 것이라는 인식 때문에 궐련형 전자담배나 액상형 전자담배를 이용하는 사람들이 늘고 있다. 그렇지만 전자담배를 사용하는 사람들의 입 속은 심각한 치주염 환자와 비슷한 상태라는 연구결과가 나와 전자담배가 일반담배보다 안전하지 않다는 사실을 다시 한 번 확인시키고 있다. 미국 오하이오주립대 보건과학대, 의대 치의학부, 법학과, 오하이오주립대 부설 웩스너메디컬센터, 통합암센터 공동연구팀은 젊고 건강한 사람들도 전자담배 흡연 3개월 만에 입 속에 치주염 환자와 비슷한 수준의 세균이 발생해 제대로 검진과 치료를 받지 않을 경우 심폐질환과 다양한 질병을 유발시킬 가능성을 높인다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 28일자에 실렸다. 연구팀은 현재 구강질환 징후를 보이지 않는 123명의 잇몸 아랫쪽에서 치태(플라그)를 채취했다. 이들은 흡연자 25명, 비흡연자 25명, 전자담배 사용자 20명, 담배를 피우다 현재 전자담배만 피우는 25명, 궐련과 전자담배를 함께 피우는 사람 28명으로 구성됐다. 잇몸 아랫쪽은 음식이나 치약, 담배 등 입안 환경변화에 바로 반응하지 않기 때문에 입 속 환경을 파악하기 좋은 샘플로 알려져 있다. 연구팀은 샘플의 DNA 염기서열을 분석을 통해 입 속 미생물의 종류와 기능을 파악했다. 연구팀은 흡연자들의 입 속에는 비흡연자들에 비해 염증을 유발시키는 미생물들이 비정상적으로 많은 것을 확인했다. 특히 이전에는 어떤 종류의 흡연을 하지 않았던 21~35세 젊고 건강한 남녀들 중 전자담배를 피운지 4~12개월 밖에 안된 사람들의 입 속 유해 미생물의 종류와 수가 놀라울 정도로 많았다. 일반 담배를 피운 사람들보다도 유해미생물이 더 많은 것으로 나타났다.제1저자인 서커스 가네산 오하이오주립대 치대 교수는 “이번 연구는 니코틴 등 담배 속 유해물질을 떠나 흡연 행위가 입 속 미생물의 변화 같은 구강건강에 미치는 영향에 초점을 맞췄다”라며 “전자담배가 일반담배보다 입 속 유해미생물을 늘리는 이유는 뜨거운 증기가 입 안의 각종 세균들이 잇몸이나 치아에 오래 달라붙어있게 할 뿐만 아니라 유해미생물이 생존하기 좋은 환경을 만들기 때문”이라고 강조했다. 전자담배들은 니코틴을 줄이고도 일반 담배를 피우는 것과 똑같은 느낌을 주기 위해 글리세롤과 글리콜로 구성된 성분을 첨가하는데 이것이 기화되면서 유해미생물에 영양을 공급하게 된다는 것이다. 연구팀에 따르면 어떤 방식으로든 담배를 피우는 것은 구강건강에 있어서 최악의 선택이라고 지적했다. 특히 담배를 줄이거나 금연의 중간단계로 전자담배를 선택하는 사람들이 있는데 이런 경우 입 속 유해미생물은 더 급격하게 늘어난다고 설명했다. 연구를 총괄한 푸니마 쿠마르 오하이오주립대 치대교수(구강생물학)는 “이번 연구는 전기를 이용해 열을 발생시켜 니코틴 액체나 연초고형물을 태워 증기를 마시는 전자담배는 놀라울 정도로 짧은 시간에 구강 건강을 심각하게 악화시킨다는 것을 보여주고 있다”라고 말했다. 쿠마르 교수는 “이번 발견은 전자담배가 흡연으로 인한 폐해를 줄이는데 도움을 준다는 담배회사들의 주장이 말도 안된다는 것을 보여주는 사례”라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국인 약 1000명을 대상으로 한 유전체(게놈) 빅데이터가 구축됐다. 이번 게놈 빅데이터에 따르면 서양인과 한국인은 3902만개 정도의 유전체가 다른 것이 확인됐다. 울산과학기술원(UNIST) 게놈산업기술센터(KOGIC), 게놈연구재단(GRF) 게놈연구소(PGI), 바이오벤처기업 클리노믹스, 울산대 의대, 울산병원, 영국 케임브리지대, 미국 뉴멕시코대, 뉴멕시코대 통합암센터, 하버드대 의대 공동연구팀은 한국인 1094명의 전장 게놈과 건강검진 정보를 통합 분석한 ‘한국인 1천명 게놈’(Korea1K) 프로젝트 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 28일자에 발표했다. 이번 결과는 한국인의 유전적 다양성을 지도화시키기 위해 2015년부터 시작된 ‘울산 1만명 게놈사업’ 중 첫 번째 성과로 올해 말까지 1만명 게놈 데이터가 추가로 확보될 계획이다. 연구팀에 따르면 2003년 미국과 영국에서 완성된 인간참조표준게놈지도, 흔히 표준게놈이라고 불리는 것과 비교한 결과 3902만 5362개의 변이가 발견됐다. 한국인 1000명의 게놈이 인간표준게놈과 약 4000만개가 차이를 보인다는 설명이다. 특히 이번에 발견된 변이들 중 34.5%는 한국인에게서만 발견되는 독특한 변이라고 연구팀은 밝혔다. 한국인만의 독특한 유전적 변이와 기능, 역할을 잘 설명하기 위해서는 방대한 게놈 빅데이터가 필요하다. 이번에 구축된 게놈데이터 역시 이를 위해 구축된 것으로 특히 한국사람들이 잘 걸리는 암과 관련한 유전적 변이 예측에 유용한 것으로 확인됐다. 연구팀은 기존 한국인 위암 환자의 게놈데이터를 이번에 구축한 게놈 데이터와 기존에 구축된 서양인 중심의 데이터와 비교한 결과 암세포와 관련된 체세포 변이 예측은 Korea1K 데이터가 훨씬 잘 설명해주는 것으로 나타났다.연구팀은 건강검진 때 혈액 검사로 알수 있는 중성지방, 갑상선 호르몬 수치 등 11개 검사 항목이 15개 영역 467개 유전자 변이와 관련있다는 사실도 확인했다. 특히 이 중 4개 영역은 이번에 새롭게 밝혀진 것이며 9개 영역은 기존에 알려진 것보다 높은 상관관계를 갖고 있다는 것을 밝혀내기도 했다. 이번에 구축된 1094명의 바이오 빅데이터 크기는 5MB 크기의 음악파일 2억개 저장이 가능한 1페타바이트(PB)이 이르는 것으로 알려졌다. 또 참여자들의 자발적 동의를 바탕으로 수집된 모든 정보는 익명화 절차를 거쳐 저장됐다. 이번에 발표된 연구결과 중 한국인의 변이빈도는 ‘Korea1K’ 누리집(http://1000genomes.kr/)에서 누구나 열람할 수 있다. 연구 1저자인 전성원 UNIST 생명공학과 연구원은 “기존에 수행됐던 전장 유전체 연관분석(GWAS)들은 한정된 영역에서만 유전변이를 볼 수 있었지만 이번 연구에서는 한국인 게놈 전체를 읽어 모든 부분에서의 변이를 파악할 수 있으며 유전자 연관성도 좀 더 정확하게 파악할 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

호암재단은 25일 코로나19 확산 우려에 따라 올해 30주년을 맞은 호암상 시상식을 개최하지 않기로 결정했다고 밝혔다. 삼성 창업자인 호암 이병철 회장의 뜻을 기리기 위한 호암상이 개최되지 못하는 것은 이 상이 제정된 이후 처음이다. 호암상 시상식은 매년 삼성 계열사 사장단을 포함해 각계 인사들이 참여한 가운데 6월 1일 서울 중구 호암아트홀에서 열려 왔다. 호암재단 관계자는 “올해 수상자에게는 별도로 상을 전달할 예정”이라고 말했다. 올해 호암상 수상자는 김수봉 성균관대 기초과학연구소 수석연구원(과학상), 임재수 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수(공학상), 박승정 울산대 석좌교수(의학상), 김민기 극단 학전 대표(예술상), 김성수 우리마을 촌장(사회봉사상) 등이다.

당뇨환자들은 매일 혈당 수치를 확인하기 위해 손가락 끝을 바늘로 찔러 혈액을 채취한다. 혈액 한 방울이라고는 하지만 바늘이 피부를 뚫고 들어가는 통증을 매일 겪는 불편함이 있다. 국내 연구진이 혈액 대신 눈물로 간단히 혈당 검사를 할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 정의헌 광주과학기술원(GIST) 의공학과 교수와 이동윤 한양대 생명공학과 교수 공동연구팀은 포도당 농도에 따라 색깔이 달라지는 나노입자를 이용한 혈당 검사 콘택트렌즈 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 실렸다. 현재 당뇨환자들이 사용하는 혈당측정기는 손가락 끝에서 혈액 한 방울로 혈당을 검사하는 방식인데 주사기로 혈액을 뽑는 방법보다 단순하고 간편해졌지만 여전히 바늘을 사용하기 때문에 통증과 바늘에 대한 거부감으로 당뇨 관리가 쉽지 않다는 문제가 있다. 연구팀은 눈물 속 포도당과 혈액 속 포도당 농도는 매우 밀접한 관계가 있다는데 착안했다. 연구팀은 포도당 농도에 따라 가시광선 내 반사광이 달라지는 나노입자와 포도당 산화효소를 이용해 콘택트렌즈를 만들었다. 연구팀은 다양한 농도의 포도당 용액을 만들어 용액과 반응한 콘택트렌즈의 색깔 변화를 분석함으로써 눈물 내 포도당 농도 예측 모델을 만들었다. 연구팀은 당뇨를 유발시킨 생쥐로 이번에 개발한 당뇨 측정 콘택트렌즈를 실험했다. 그 결과 혈액을 채취하지 않고 당뇨 측정 콘택트렌즈만으로도 혈당을 정확하게 예측할 수 있다는 것을 확인했다. 정의헌 GIST 교수는 “이번 연구결과는 주사바늘로 피부를 뚫는 침습적 방법 대신 광학기술로 눈물 속 포도당 농도를 측정해 혈당을 비교적 정확하게 예측함으로써 환자의 불편함을 줄일 수 있게 됐다는데 의미가 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

유전자 가위 기술 특허 빼돌리기 의혹을 받는 김진수(55) 전 서울대 교수가 이번주 법정에 선다. 24일 법조계에 따르면, 대전지법 형사3단독 구창모 부장판사는 오는 26일 오후 2시 사기와 업무상 배임 등 혐의로 기소된 김 전 교수 사건 첫 공판을 한다. 앞서 지난달 23일로 첫 공판이 잡혔으나, 재판부가 김 전 교수 측 변호인단의 기일 연기 신청을 받아들였다. 앞서 지난 1월 대전지검 특허범죄조사부는 김 전 교수를 바이오 회사 툴젠 임원과 함께 불구속기소 했다. 김 전 교수는 서울대에 몸담고 있던 2010∼2014년 한국연구재단에서 29억여원을 지원받아 발명한 유전자 가위 관련 특허기술 3건이 툴젠 연구성과인 것처럼 꾸몄다고 검찰은 설명했다. 김 전 교수는 툴젠 최대 주주다. 그는 또 서울대와 기초과학연구원(IBS)에서 근무하면서 발명한 유전자 가위 관련 특허기술 2건에 대해 직무발명 신고를 하지 않고 툴젠 명의로 미국 특허를 출원한 혐의도 받는다. 김 전 교수는 원하는 유전자를 마음대로 잘라내고 교정할 수 있는 유전자 가위 기술 분야 세계적 석학으로 꼽힌다. 임효진 기자 3a5a7a6a@seoul.co.kr

2027년까지 청주 오창에 건설되는 다목적 방사광 가속기의 효율적 활용과 파급효과 극대화를 위한 다양한 지원시설이 구축될 전망이다. 23일 충북도에 따르면 현재 구상중인 시설은 6개 정도다. 도는 370억원을 투입해 가속기와 기업들을 연결하는 거점 역할을 할 가속기 활용지원센터 건립을 추진할 예정이다. 이 센터는 현장과 미래의 가속기 수요예측 역할도 하게 된다. 74억원을 들여 가속기 실험을 통해 확보되는 대용량 데이터를 처리하고 분석하는 가속기 DNA센터 건립도 계획에 포함됐다. 숙박시설, 국제회의장, 식당 및 영화관 등으로 구성된 연면적 6000㎡ 규모의 국제관 건립도 추진된다. 국제관 사업비는 210억원이다. 가속기 전문인력 양성과 공동연구 지원 등을 담당하게 될 가속기 전문인력 양성센터와 33만8000㎡에 달하는 가속기 연관 산업단지 조성도 진행될 예정이다. 도는 가속기가 건립되는 오창 테크노폴리스산업단지 잔여부지를 산단 후보지로 잡았다. 도는 계획대로 산단이 조성되면 이곳에 의료, 제약, 반도체, 전기전자, 자동차, 철강 관련 기업 등을 입주시킨다는 계획이다. 과학자들이 모여 사는 사이언스 아카데미 빌리지 조성도 추진된다. 도는 10만㎡ 부지에 100여동을 짓는 것으로 가닥을 잡았다. 사업비는 366억원이다. 입주시기는 2025년 이후가 될 전망이다. 빌리지는 주택과 함께 휴게시설, 레포츠시설, 실험실, 공동연구실 등으로 꾸며진다. 도 관계자는 “도비와 시비로 사업비를 해결하는 것으로 계획을 잡았는데, 정부 공모사업 등을 통해 국비를 확보할수 있는 게 있는지 살펴볼 생각”이라며 “중소기업 빔라인 이용료 지원과 청년 연구자 기초연구 활용 지원 등 모든 지원사업을 합치면 18개에 총 사업비가 3289억원”이라고 설명했다. 가속기는 ‘방사광’이란 빛으로 물질의 미세구조를 관찰하는 초정밀 거대현미경이다. 다양한 분야에서 활용돼 ‘기초과학의 꽃’으로 불린다. 과기부는 2022년 착공해 2027년까지 가속기를 완공한다는 계획이다. 사업비는 국비 8000억원, 지방비 1980억원 등 총 9980억원이다 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr

피젯 스피너는 여러 개의 가지를 가진 금속이나 플라스틱 판을 한 손에 쥐고 손가락으로 튕겨 회전하도록 만들어진 장난감이다. 적은 힘으로도 빠르고 오랫동안 돌아갈 수 있도록 할 수 있다. 국내 연구진이 피젯 스피너의 원리를 이용해 1시간 내에 세균감염을 간단히 발견해 낼 수 있는 수동진단 기구를 발명해 화제가 되고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부, 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단, 서울대 융합과학부, 전기정보공학부, 서울대병원 진단검사의학과, 의생명연구원, 의료기기혁신센터, 인도 티루치라팔리 시립병원 공동연구팀은 장난감 피젯 스피너와 비슷하게 생긴 진단기구를 만들어 수 일이 걸리던 감염성 질환 진단을 1시간 이내로 단축하고 진단 정확도도 100%에 가까워 의료 인프라가 부족한 저개발국가에서 유용하게 쓰일 수 있을 것이라고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 19일자에 실렸다. 세균에 의한 감염병은 단순 복통에서 산모의 유산, 뇌졸중 등 다양한 증상을 유발시킨다. 세균성 감염병을 파악하기 위해서는 보통 하루 이상 걸리는 배양검사가 필요하다. 게다가 의료 인프라가 부족한 저개발국가에서는 일주일 이상 걸리는 경우도 많다. 저개발국가에서는 이런 문제 때문에 항생제 처방이 잦아 항생제 내성이 발생하는 경우도 많고 슈퍼박테리아 출현 가능성도 높아지고 있다.진단시간 단축을 위해 단일 칩만으로 세균을 검출할 수 있는 ‘랩온어칩’ 기술이 있기는 하지만 사용을 위해서는 복잡한 장치가 필요해 의료시스템이 열악한 오지나 저개발국가에서 사용은 역시 어렵다. 이에 연구팀은 적은 손가락 힘으로 빠르게 회전시키는 장난감 피젯 스피너 원리에, 연구팀이 원심력을 이용해 입자를 빠르게 분리할 수 있는 ‘FAST’ 기술을 적용해 손으로 돌리는 미세유체칩을 만들었다. 연구팀은 진단 스피너에 병원균을 넣은 뒤 회전시켜 균을 농축시킨 뒤 세균분석과 항생제 내성 테스트를 순차적으로 수행할 수 있도록 기구를 설계했다. 실제로 진단 스피너에 소변 1㎖를 넣고 1~2회 돌리면 필터 위에 병원균이 100배 이상 농축된다. 그 다음 필터에 시약을 넣으면 세균 농도에 따라 색깔이 달라져 육안으로 세균여부를 판별할 수 있고 추가로 세균 종류도 알아낼 수 있다. 또 진단 스피너에 항생제와 섞은 소변을 넣고 농축시킨 뒤 세균이 살아있는지 여부를 시약반응으로 확인할 수도 있다. 이 과정은 농축에 5분, 반응에 45분이 걸려 앞선 과정까지 포함해 2시간 내에 세균 감염 여부는 물론 세균의 항생제 내성여부까지 모두 진단이 가능하다. 연구팀은 인도 티루치라팔리 시립병원에서 39명을 대상으로 병원에서 실시한 배양검사와 이번에 개발한 진단 스피너를 이용한 검사로 세균성 질환을 진단하는 실험을 실시했다. 그 결과 진단 스피너로 1시간 내에 감염 여부를 확인했으며 병원에서 배양에 실패한 경우까지 진단하는데 성공했다. 기존 의사의 진단만으로 처방했을 때 발생할 수 있는 항생제 오남용을 0%로 줄이기도 했다. 조윤경 UNIST 생명과학부 교수(IBS 첨단연성물질연구단 그룹리더)는 “항생제 내성 검사는 어렵고 실험실에서나 가능했는데 이번에 개발한 기술을 활용하면 간단한 방식으로 빠르고 정확하게 세균 검출이 가능하고 오지에서 비전문가도 사용할 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1964년 美물리학자 겔먼 ‘쿼크 이론’ 제시 우주 구성하는 가장 작은 단위 찾아나서 가속기 종류는 가속 방식·입자 따라 구분 재료공학·의학·생물학 등 활용처도 달라 국내선 방사광·양성자·중이온가속기 운용지난주 차세대 다목적 방사광가속기 최종 입지로 충북 청주 오창 지역이 선정됐다. 신청 지역들은 유치를 위한 총력전을 벌이는 등 과열 양상을 보이기도 했다. 그렇지만 방사광가속기를 포함한 입자가속기는 만들어지기만 하면 어려운 지역경제를 단숨에 살릴 수 있는 도깨비방망이가 아니다. 입자가속기는 물리학자와 화학자가 품고 있는 “물질을 구성하는 기본 입자는 무엇일까”라는 기본적 궁금증을 풀기 위한 거대한 실험 장비다. 19세기 러시아 화학자 멘델레예프가 주기율표를 완성하면서 세상 모든 물질은 주기율표상 원자들의 조합으로 만들어지는 것으로 이해됐다. 20세기 들어 원자는 핵과 전자로 이뤄져 있으며 핵은 양성자와 중성자로 구성돼 있다는 것이 밝혀졌다. 이때까지만 해도 과학자들은 양성자, 중성자, 전자가 물질을 이루는 기본 입자라고 확신했다. 그런데 1964년 미국 물리학자 머리 겔먼이 ‘쿼크 이론’을 제시하면서 물질 구성 기본 입자는 더 작아졌다. 쿼크의 존재를 증명하고 우주를 구성하는 가장 작은 단위를 찾기 위해 입자물리학자들이 사용하는 거대한 현미경이 바로 ‘입자가속기’다. 입자가속기는 전자기장을 이용해 전자, 양성자, 이온 등 전하를 갖는 입자를 빛의 속도에 가깝게 가속시킨 뒤 물질과 충돌시키는 장치다. 가속된 입자가 원자핵과 부딪치면 핵이 깨져 양성자나 중성자가 튀어나오거나 여러 개의 원자핵으로 분열되기도 하고 새로운 소립자가 만들어지기도 한다. 최근에는 기초연구뿐만 아니라 생물학, 의학, 재료공학 등에도 입자가속기가 쓰이면서 활용 범위가 넓어지고 있는 추세다.입자가속기는 가속 방식에 따라 선형과 원형으로 나뉘고 가속 입자의 종류에 따라서 전자가속기, 방사광가속기, 양성자가속기, 중이온가속기, 중입자가속기로 구분된다. 선형가속기는 다시 저에너지 선형가속기와 고에너지 선형가속기로 구별된다. 저에너지 선형가속기는 가속시키려는 입자를 고전압에 한 번에 통과시켜 단숨에 가속시키는 방식이며, 고에너지 선형가속기는 입자를 비교적 낮은 전압에 반복적으로 통과시켜 높은 에너지를 얻도록 해 가속시키는 방식이다. 선형가속기는 원형가속기에 비해 균일하고 강한 입자빔을 얻을 수 있고 직선 형태이기 때문에 입자가 위치를 바꿀 때 나타나는 미세한 제동에 의한 에너지 손실이 적다는 장점이 있다. 그러나 가속시키려는 입자 크기가 클수록 가속기가 길어져야 하기 때문에 많은 공간을 차지한다는 단점이 있다. 원형가속기는 이런 단점을 보완하기 위해 입자를 나선(사이클로트론)이나 원(베타트론, 싱크로트론)을 그리며 가속되도록 한 장치다. 포항에서 운용되고 있는 3세대, 4세대 가속기와 오창에 만들어질 가속기는 방사광가속기다. 방사광가속기는 빛의 속도에 가깝게 가속된 전자가 강력한 자기장을 지날 때 방출되는 빛(방사광)을 활용하는 장치로 기초과학뿐만 아니라 연료전지 같은 첨단재료 기술, 세포 영상획득기술, 단백질 구조분석 등에 활용된다.한국원자력연구원이 경주에서 운용하고 있는 양성자가속기는 수소 원자에서 분리한 양성자를 가속시켜 표적에 충돌시킨 뒤 나타나는 표적의 변화와 충돌로 만들어지는 2차 입자인 중성자, 뮤온 등을 연구할 때 주로 쓰이지만 나노, 재료과학 등을 연구할 때도 쓰인다. 중이온가속기는 양성자 가속기와 비슷한 원리이지만 수소보다 무거운 탄소, 칼슘, 우라늄 같은 입자를 충돌시켜 핵반응을 일으켜 나타나는 현상을 연구하는 데 활용된다. 특히 다양한 희귀 동위원소를 만들어 우주 핵반응, 극한 핵물질 등 기초과학 연구에 주로 쓰이는데 기초과학연구원(IBS)이 2021년 대전에 구축할 예정인 ‘라온’이 중이온가속기다. 중입자가속기는 이산화탄소 가스에서 추출한 탄소이온을 가속시켜 인체를 쉽게 통과할 수 있는 중입자빔을 만드는 데 쓰인다. 이를 통해 암 치료나 DNA 손상 회복 메커니즘, 우주 방사선에 의한 인체 영향 등 주로 의학 연구에 활용된다. 국내에서는 부산 기장에 2023년을 목표로 구축 중이다. 과학자들은 “입자가속기는 지역이나 정치인들의 생각처럼 만들어 놓기만 하면 지역경제가 살아나고 산업이 활성화되는 도깨비방망이가 아니다”라며 “구축 이후 어떻게 활용할 것인지에 대한 명확한 로드맵을 세우지 못하면 비싼 실험 장비를 만들어 놓고 놀리게 되는 일이 벌어질 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

충북도가 4차산업 혁명에 적극 대응하기 위해 과학자 마을을 만든다. 12일 도에 따르면 충북연구원과 과학기술정책연구원이 ‘사이언스 아카데미 빌리지‘ 조성을 위한 밑그림을 그리기 위해 공동으로 연구용역을 추진한다. 용역 기간은 오는 12월까지다. 도는 9000만원이 투입되는 이 용역을 통해 과학자 마을의 부지선정과 조성 방안, 과학자 유치 방법, 분양 형태 등을 도출한다는 계획이다. 도는 50여가구가 밀집된 단독주택 단지를 지은 뒤 5060세대 고경력 과학자들을 유치하는 쪽으로 가닥을 잡았다. 용역과정에서 공동주택 형태 등으로 큰 틀이 바뀔수도 있다. 도가 나이 많은 과학자들을 타깃으로 삼은 것은 이들의 정착을 유도하는 게 성공가능성이 높다는 판단에서다. 도 관계자는 “은퇴했거나 은퇴를 앞둔 과학자들은 연구경험 전수와 인력 양성 등을 통해 사회에 기여하고 싶어한다”며 “이들에게 일할 수 있는 기회를 제공하면 제2의 삶을 충북에서 보낼 것 같다”고 말했다. 도는 사이언스 빌리지가 조성되면 과학자들의 경험과 노하우가 지역 산업발전과 인재양성에 접목돼 충북이 과학발전을 선도할 거점이 될 것으로 전망하고 있다. 도는 청주 오창의 다목적 방사광 가속기 유치로 과학자 마을 조성사업이 탄력을 받을 것으로 기대하고 있다. 가속기는 ‘방사광’이란 빛으로 물질의 미세구조를 관찰하는 초정밀 거대현미경이다. 바이오, 신약개발, 반도체 등 다양한 산업영역에서 활용돼 ‘기초과학의 꽃’으로 불린다. 가속기 구축으로 인근에 들어서는 다양한 연구기관과 고경력 과학자들을 연결해주면 자연스레 충북 정착으로 이어질수 있다는 것이다. 1조원이 투입되는 가속기는 2022년 착공해 2027년 완공예정이다. 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr