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  • <김규환 기자의 차이나 스코프> 중국 ‘천인계획’에 칼날을 빼든 미국

    <김규환 기자의 차이나 스코프> 중국 ‘천인계획’에 칼날을 빼든 미국

    미국이 중국 정부의 해외 우수인재 영입 프로그램인 ‘천인계획’(千人計劃)을 겨냥해 칼날을 빼들었다. 중국 인민해방군의 현대화를 추구하며 첨단 기술 선도국이 되려는 중국을 최우선적인 전략적 위협이라고 규정하고 이를 위한 주요 통로로 이용되는 ‘천인계획’의 와해에 총력을 펼칠 태세다. 찰스 리버 미 하버드대 화학·생물학과 교수는 중국 정부의 연구비를 받고 천인계획에 참여한 사실을 숨기다가 미 검찰에 의해 기소됐다고 AP통신 등이 지난달 28일 보도했다. 분자 생물학 분야의 최고 전문가인 리버 교수는 ‘나노 테크놀로지의 아버지’라 불리며 노벨 화학상 후보로도 거론되는 세계적 석학이다. 미 검찰은 “리버 교수가 국방부와 국립보건원(NIH)로부터 1800만 달러(약 212억원) 규모의 자금을 지원받아 기밀 프로젝트 연구를 주도하면서 천인계획에 참여한다는 사실을 숨겼다”고 설명했다. 미 검찰에 따르면 리버 교수는 중국 후베이(湖北)성 우한(武漢)이공대에 자신이 이끄는 연구과정을 개설하는 과정에서 174만 달러를 지원받았다. 하버드대에서 연구하던 미국의 지적재산권을 우한이공대로 빼돌린 대가였다. 우한이공대는 그에게 매달 5만 달러의 급여를 주고 몇 년에 한 번씩 인센티브로 생활 보너스를 지급했는데 15만 8000 달러에 이른다. 리버 교수는 우한이공대를 대신해 특허를 등록하고 관련 논문을 본인의 이름으로 내거나 국제 컨퍼런스를 주최하는 등 중국 지적재산권 ‘국적 세탁’에 도움을 준 것으로 드러났다. 그가 분자 생물학 분야의 석학인 만큼 생물학과 융합한 나노기술을 중국에 넘겼을 가능성을 제기되고 있다. 미 검찰은 예옌칭(葉燕靑) 보스턴대 연구원도 기소했다. 인민해방군 중위인 예 연구원은 중국군 신분을 숨긴 채 2017~2019년 로보틱스·컴퓨터과학에 전문 지식을 가진 미 과학자들의 자료를 수집하는 한편 중국군을 위해 문서와 정보를 몰래 빼돌린 혐의다. 중국 출신 정자오쑹(鄭灶松) 미 하버드대 베스이스라엘디코니스의학센터 연구원은 지난해 12월 보스턴 공항에서 베이징행 항공편을 기다리다 체포됐다. 그의 수하물에서 양말에 포장한 암세포 시료 21개가 발견됐다고 뉴욕타임스(NYT)가 전했다. 이와 비슷한 지식재산 유출 사건 180여 건이 미국 전역 70여 개 대학과 연구소에서 발생해 미연방수사국(FBI)이 수사 중이다. 중국과 무역전쟁을 벌이는 미국이 ‘기술굴기’를 상징하는 ‘중국제조 2025’를 견제하기 위한 조치로 해석된다. ‘중국제조 2025’는 2025년까지 첨단 의료기기와 바이오 의약기술 및 원료 물질, 로봇, 통신장비, 첨단 화학제품, 항공우주, 해양 엔지니어링, 전기차, 반도체 등 10개 첨단 기술 분야에서 기술 자급자족을 달성해 제조업 초강대국으로 발전하겠다는 야심찬 계획이다.세계 최고 권위의 암 전문병원인 미 텍사스대 MD 앤더슨 암센터는 2018년 8월부터 2019년 1월까지 NIH로부터 5명의 소속 교수에 대한 조사를 요청받았다. 이들 5명의 교수 가운데 한 명은 중국내 인사에게 특허 테스트 물질을 보내려 했고 다른 한명은 천인계획에 따라 7만 5000달러의 자금을 받는 조건으로 특정 연구자료 제공을 중국 측에 제안한 것으로 알려졌다. 지난 5월에는 미 애틀랜타의 에모리대에서 20년 이상 근무한 중국계 연구진 2명이 천인계획에 따라 자금을 지원받아 해고됐다. 지난해 9월 나노과학자 타오펑(陶豊) 미국 캔자스대 교수는 중국 대학과 미국 양쪽에 적을 두고 미국 정부로부터 연구비를 받아 연구를 해오다 기소됐다. 이에 따라 미 교육부는 지난 11일 하버드대와 예일대를 상대로 중국 등 외국으로부터 불법 기부금을 받았는지 조사에 착수했다고 블룸버그통신이 전했다. 교육부는 이날 해당 대학들에 공문을 보내 외국에서 받은 선물이나 계약에 대한 자료를 제출하라고 요구했다. 월스트리트저널(WSJ)에 따르면 교육부는 미국 대학들이 중국과 사우디 등 외국으로부터 받은 자금 65억 달러(약 7조 7000억원)를 신고하지 않은 사실을 발견하고 관련 내용을 확인 중이다. 미 에너지부는 직원은 물론 미 정부와 계약을 맺은 연구자들에게 ‘중국 등 미국에 적대적인 외국 정부가 후원하는 인재유치 프로그램에 참여하지 말라’는 지시를 내렸다. 미 행정부 내 과학기술 부문 핵심 부처인 에너지부는 기초과학부터 핵무기 성능 개선까지 다양한 분야의 연구를 지원한다. 17개 국책 연구소를 관리하며 1만 5000여명의 연방정부 직원을 직접 고용하고 있다. 정부와 계약을 맺은 연구자만도 10만 명에 이른다. 에너지부는 외국 정부가 미 연구자들에게 적게는 수십만 달러, 많게는 수백만 달러의 연구비를 지원하고 있다고 밝혔다. 이 조치에 따라 중국을 비롯해 러시아, 이란 등 미국에 적대적인 국가 정부가 후원하는 프로젝트에서 손을 떼야 할 것으로 예상된다. NIH도 1만 개 이상의 연구기관에 연방 보조금 수령자가 외국 정부나 외국 단체와의 제휴 상황을 제대로 보고했는지 파악하도록 지시했다. 국립과학재단(NFS)도 과학 교류와 국가 안보를 조화시킬 수 있는 방안에 대한 연구 용역을 의뢰하고 외국 정부가 포함된 외부 지원의 연구 투명성을 개선하기로 했다.미 정부가 정조준하고 있는 천인계획은 중국 정부가 2008년 시작한 해외 인재 영입 프로젝트다. 중국 정부는 미 연구자뿐 아니라 다른 외국 국적을 가진 연구자들도 타깃으로 삼고 있다. 미 에너지부가 중국 인재유치 프로그램에 경계령을 발동한 배경이다. ‘천인계획’에 참여하는 해외 우수 과학자들에게는 높은 연봉과 주택, 의료서비스 등 각종 혜택이 주어진다. 월스트리트저널(WSJ)은 단기계약 해외 과학자들에는 초기 자금으로 7만 4000 달러, 장기 계약 과학자들에게는 70만 달러 이상의 보상이 지급된다고 전했다. 중국 정부는 지난 10년간 천인계획을 통해 해외 정상급 과학자를 중국으로 데려왔다. 대부분은 미국 거주 중국계 과학자였고 외국인 과학자도 300여 명이 포함된 것으로 전해졌다. 귀국 인재들에게는 생활 보조금 100만 위안(약 1억 7000만원)을 비롯해 각종 연구개발비를 지원한다. 시행 첫해인 2009년만 해도 귀국 인재가 122명에 불과했지만 중국 정부의 적극적인 노력에 힘입어 귀국한 우수 인재는 8000명을 돌파해 목표를 4배나 초과 달성했다. 이들은 인공지능(AI)과 바이오, 금융 등 중국 경제의 다양한 분야에서 이바지하고 있다. 안면인식 인공지능(AI) 기술로 유명한 스타트업 상탕커지(商湯科技·sensetime)의 창업자 탕샤오어우(湯曉鷗)가 대표적이다. 미 매사추세츠공과대(MIT)에서 박사학위를 받은 뒤 천인계획에 따라 중국과학원 선전기술연구원 부원장을 맡아 귀국했다. 텅쉰(騰訊·Tencent)에 영입됐다가 사직한 장퉁(張潼) AI 수석책임자도 천인계획을 통해 귀국했다. 미 스탠퍼드대 박사로 IBM, 야후 등 글로벌 기업에서 AI와 빅데이터를 연구한 그는 AI 관련 특허 60개를 보유한 사계(斯界) 최고 권위자다. 신경과학계의 세계적 석학인 푸무밍(蒲慕明) 미 버클리 캘리포니아대 교수는 중국과학원 신경과학연구소장으로 영입됐다. 푸 소장은 1999년부터 미중 두 국가를 오가며 협력 연구를 했지만 2017년 미 시민권을 반납하고 귀국했다. 중국 양자암호통신 기술로 2017년 네이처 ‘올해의 인물’로 선정된 판젠웨이(潘建偉) 중국과학기술대 부총장도 오스트리아에서 귀국한 인물이다. 중국 정부는 천인계획에 안주하지 않고 2012년부터 ‘만인계획’(萬人計劃)을 도입해 인재 스카우트에 힘을 쏟고 있다. 2022년까지 각 분야의 고급 인재 1만 명을 뽑아 세계적인 인재로 성장하도록 지원하고 이중 1000명은 노벨상 수상자급 인재로 키운다는 계획이다. 미 방산업체 ‘SOS인터내셔널’의 중국 전문가 제임스 멀버논은 “천인계획은 중국 정부가 운영하는 200개에 이르는 프로그램 가운데 하나”라며 “천인계획에 참여해 중국으로부터 자금을 받은 미국 과학자가 300명 이상”이라고 주장했다. 그러면서 “천인계획 참여자들은 중국 정부의 비용으로 중국을 방문해 그들에게 기술 정보를 제공하고 중국의 기술적 이해에 대해 브리핑을 받고 다시 미국의 ‘기지’로 돌아온다”고 지적했다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr
  • 뇌전증 발작 위험 실시간 감시하는 기술 나왔다

    뇌전증 발작 위험 실시간 감시하는 기술 나왔다

    매년 2월 둘째주 월요일은 세계뇌전증협회와 세계뇌전증퇴치연맹이 지정한 ‘세계 뇌전증의 날’이다. 올해는 10일이 뇌전증의 날이었는데 과거 간질이라고 부르며 잘못된 정보로 뇌전증환자를 부정적으로 바라보는 것을 개선해 환자의 권익을 향상시키기 위한 날이다. 때마침 과학자들이 뇌전증의 대표적인 증상인 발작 위험을 실시간으로 감시할 수 있는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단, 한양대, 중국 저장대, 중국과학원(CAS) 물리및화학기술연구소, 미국 일리노이 어바나-샴페인대 공동 연구팀이 뇌의 다양한 영역에서 칼륨(K) 이온농도 변화를 동시에 측정하는 고감도 나노센서를 개발해 뇌전증을 유발시킨 생쥐의 발작정도를 실시간으로 관찰하는데 성공하고 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 11일자에 발표했다. 국내에도 약 36만명의 환자가 있는 것으로 추정되는 뇌전증은 뇌 신경세포가 일시적 이상으로 과도한 흥분상태에 이르러 의식을 잃거나 발작 증상을 일으키고 뇌 기능의 일시적 마비증상을 보이는 뇌질환이다. 임신 중 영양상태, 출산시 합병증, 머리를 다치거나 독성물질, 뇌수술로 인한 후유증, 독성물질 등 원인이 다양해 정확한 발병 메커니즘은 여전히 확실치 않다. 일반적으로 뇌 신경세포가 흥분상태에 이르면 칼륨이온이 바깥으로 방출되면서 이완되는데 뇌전증 환자들의 신경세포에서는 칼륨이온이 바깥으로 나오지 못해 흥분상태가 그대로 유지돼 발작과 경련이 일어나는 것이다. 뇌전증을 비롯해 다양한 뇌질환의 정확한 진단을 위해서는 뇌 속 칼륨이온 농도 변화를 추적관찰하는 것이 필요하지만 살아있는 생물체의 뇌 속 신경세포의 변화를 측정하기가 쉽지 않다는 문제가 있었다. 연구팀은 칼륨이온과 결합하면 녹생 형광을 내는 물질을 수 나노미터(㎚) 크기의 구멍을 가진 실리카 나노입자 안에 넣는 기술을 개발했다. 이 나노입자 표면을 세포막에 있는 칼륨채널과 유사한 구조를 갖도록 코팅해 세포막을 쉽게 통과할 수 있도록 했다. 이렇게 만들어진 고감도 칼륨농도측정 나노센서는 형광세기에 따라 칼륨이온 농도를 측정할 수 있다. 실제로 연구팀은 살아있는 생쥐의 해마, 편도체, 대뇌피질에 나노센서를 주입한 뒤 해마에 전기 자극을 가해 발작을 일으킨 뒤 칼륨이온 농도 변화를 측정했다. 그 결과 손가락이나 발가락 같은 말단 부위에서 경련이 나는 부분발작이 일어날 때는 뇌 해마, 편도체, 대뇌피질 순으로 농도가 증가했다. 반면 전신발작 때는 3개 부위에서 칼륨농도가 동시에 증가하고 지속시간도 길어진 것이 확인됐다. 연구팀 관계자는 “이번 연구결과는 뇌전증에 의한 발작 정도를 실시간으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라 뇌의 여러 영역에서 칼륨이온 농도를 동시에 관찰할 수 있는 방법을 개발했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [유용하의 사이언스 브런치] 신종 감염병과 인간의 이타성

    [유용하의 사이언스 브런치] 신종 감염병과 인간의 이타성

    지난해 12월 말 중국 우한에 있는 화난수산물도매시장에 다녀온 사람들에게서 시작된 ‘신종코로나바이러스 감염증’이 전 세계를 휩쓸고 있다. 미국에서는 약 2600만명이 A, B형 독감에 걸려 8000명이 넘는 사람이 사망했다. 그야말로 전 세계가 감염성 질병에 몸살을 앓고 있다. 팬데믹(대유행)을 막고 위기상황을 조기 종식시키기 위해 의료진과 방역전문가들은 방호복을 입고 24시간 고군분투하고 있다. 식사는커녕 화장실 갈 시간이 없을 정도로 초긴장상태라고 한다. 더군다나 예방백신이나 치료제도 마땅치 않은 신·변종 감염병이 유행하면 환자들과 수시로 접촉해야 하는 의료진과 방역요원들은 병원균에 감염될 위험이 누구보다 높다. 물에 빠진 아이를 구하기 위해 뛰어드는 사람, 사람을 구하러 화재가 난 건물에 뛰어든 사람, 불우한 이웃에게 헌신적인 자원봉사자 등 이타적 행동을 하는 많은 사람의 이야기들은 뉴스를 통해 종종 접할 수 있다. 과거에 인간의 이타성은 철학의 분야였다. 하지만 최근에는 진화생물학자, 신경과학자, 발달심리학자, 경제학자 등 다양한 분야의 연구자들이 이타적 행동의 이유와 그 근원을 찾고 있다. 미국 시애틀 워싱턴대 학습·뇌과학연구소, 심리학과 연구팀은 이타적 행동은 유아기부터 시작된다는 사실을 새로 확인하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 4일 자에 발표했다.연구팀은 생후 16~20개월 된 다양한 인종의 남녀 어린이 96명을 대상으로 음식을 타인에게 나눠주는지에 대한 실험을 실시했다. 과학자들은 아직 사회성이 형성되지 않고, 다른 사람을 의식하지 않고 본능적으로 행동하는 아이들이 인간의 기본적 욕구인 식욕을 참고 다른 사람에게 음식을 나눠 주는지를 관찰하고자 했던 것이다. 연구팀은 배고파 할 시간인 식사 바로 직전에 아이들이 좋아하는 과일인 바나나, 딸기, 포도, 블루베리를 이용해 실험을 했다. 연구팀은 성인 실험자들을 아이들과 마주 앉도록 한 뒤 자신의 접시에 있는 과일을 실수로 아이들 접시에 떨어뜨린 뒤 아이들의 행동을 관찰했다. 그 결과 실험에 참여한 절반 이상의 아이들이 배가 고프지만 자신의 접시에 떨어진 과일을 다시 돌려줬다고 한다. 아이들의 이런 행동은 형제자매가 있거나 타인을 돕고 배려하는 것이 중요함을 강조하는 가정의 아이들에게서 더 많이 나타났다고 연구팀은 밝혔다. 독일 막스플랑크 진화인류학연구소 발달·비교심리학과 연구진도 이와 비슷한 실험을 해 2006년 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 발표한 바 있다. 연구팀은 생후 14~18개월 유아 24명을 대상으로 친인척이 아닌 어른들을 한 번 만나게 한 다음, 몇 분이 지나고 다시 그 어른과 만나도록 했다. 이 때 어른의 손에 닿지 않는 물건을 가져다 주거나 손에 물건을 잔뜩 든 어른을 위해 문을 열어주는지를 관찰한 것이다. 관찰 결과 유아 24명 중 22명이 망설임 없이 어른들을 도왔다.지금까지 많은 연구는 어린아이들이 다른 사람을 도우려고 하는 것은 보상이나 칭찬을 받으려는 욕구 때문이 아니라 본능적으로 타인을 염려하기 때문이라는 것을 보여주고 있다. 쉽게 말해 인간은 본래 이타적이라는 것이다. 진화의 과정에서 얻게 된 이타심은 사람과 동물을 다르게 만들어주는 대표적인 특성이다. 경쟁을 미덕으로 여기는 사회에서는 이타심과 협력이라는 천성을 잃게 만든다. 그런 분위기가 팽배해 있는 사회는 진화를 역행하고 있다고 말해도 될 것이다. 신종 코로나가 전 세계를 휩쓸고 있는 지금 감염병과 그로 인한 공포라는 또 다른 질병을 막기 위해 고군분투하는 의료진과 방역요원들은 숭고한 이타심 그 자체라고 할 수 있을 것이다. 사실 인간만이 가진 천성을 현재와 같은 위기상황에서나 볼 수 있다는 것이 한편으로 씁쓸하긴 하지만 타인의 생명을 구하기 위해 전투를 벌이는 가운데 인간에게 변치 않는 천성이 남아 있음을 보여주는 그들에게 응원을 보낸다. edmondy@seoul.co.kr
  • [유용하 기자의 사이언스 톡] ‘동물들의 감옥’ 동물원·수족관, 멸종 위기종 보호 수단이라고?

    [유용하 기자의 사이언스 톡] ‘동물들의 감옥’ 동물원·수족관, 멸종 위기종 보호 수단이라고?

    방학이 되면 집에만 있는 것을 지겨워하는 아이들 등쌀에 부모들은 동물원이나 수족관, 과학관, 박물관 같은 곳을 많이 찾습니다. 물론 요즘은 신종 코로나바이러스 감염증이 확산되면서 사람들이 많이 모이는 곳을 피하게 되지만 말입니다. 아이들이 좋아하는 동물원과 수족관의 역사는 인류가 지구상에 등장할 때까지로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 사람들은 야생동물을 가축화하고 사육하는 대상으로도 봤습니다. 이후 왕족과 귀족들은 진기한 동식물을 보고 즐기기 위해 동물원, 식물원, 수족관을 만들었습니다. 현재와 같은 형태를 갖춘 최초의 동물원은 1752년에 만들어진 오스트리아 빈의 쇤브룬 동물원입니다. 이후 유럽 각지에 식물원과 동물원이 설립됐습니다. 과학 연구와 대중에게 새로운 볼거리를 제공한다는 취지이지만 사실은 제국주의 성과를 과시하려는 것이기도 했습니다. 1960년대 이후 생물학자들이 여러 동물을 대상으로 연구한 결과 동물들도 인간처럼 행복, 분노, 수치심 등 감정이 있다는 것을 속속 밝혀냈습니다. 이 때문에 동물을 가둬서 구경거리로 만드는 현재의 동물원과 수족관은 문제가 많다는 지적이 꾸준히 나오고 있습니다. 이 같은 상황에서 아일랜드 트리니티칼리지 더블린대, 아일랜드 골웨이국립대, 종360보전과학연합, 덴마크 서던덴마크대, 영국 세인트앤드루스대 공동연구팀은 동물원과 수족관이 야생에서 위협받는 멸종위기종을 보호할 수 있는 수단으로 활용될 수 있다는 분석논문을 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 5일자에 발표했습니다. 연구팀은 종360보전과학연합에서 관리하는 동물정보관리시스템(ZIMS) 데이터와 세계동물원수족관협회(WAZA)에 가입된 58개국 458개 동물원과 수족관에 있는 2만 2000여종의 생물과 동물원, 수족관 관람객에 대한 분석을 했습니다. 분석 결과 매년 동물원과 수족관을 찾는 관람객은 전 세계 77억명 중 10%에 해당하는 7억~8억명이며 이를 바탕으로 WAZA는 야생보전 프로그램에 매년 3억 5000만 달러(약 4160억원)를 기부하고 있다고 합니다. 또 동물의 종류가 많은 곳보다 코뿔소, 호랑이, 코끼리, 곰처럼 크고 상징적인 동물이 있는 동물원에 관람객이 더 많이 몰리는 것으로 확인됐습니다. 이번 논문이 눈길을 끄는 것은 동물원이 동물의 행복권을 해치기 때문에 축소하거나 없애기보다는 쉽게 볼 수 없는 동물과 다양한 종의 동물을 동물원에 수용하는 것이 필요하다고 주장하고 있기 때문입니다. 더 많은 관람객이 동물원을 찾게 된다면 수익금을 바탕으로 더 많은 종 보존기금을 확보해 멸종위기종 동물을 더욱 효과적으로 보호할 수 있게 된다는 결론이지요. 인간의 활동 때문에 멸종하는 동물들이 기하급수적으로 늘어나면서 이를 보존하기 위한 기금을 확보하고 동물보호의 중요성을 알린다는 차원에서 동물원을 활용해야 한다는 것은 타당합니다. 그렇지만 동물원에 갇혀 사는 동물들이 스트레스로 인해 이상현상들을 보이는 것도 엄연한 사실입니다. 멸종위기종 동물 보존 수단이라는 동물원의 가치와 동물원 내 동물들의 권리를 어떻게 동시에 만족하게 할 수 있을지는 더 많은 고민이 필요할 것 같습니다. edmondy@seoul.co.kr
  • 불판이 아닌 현미경 속으로 들어간 민물장어

    불판이 아닌 현미경 속으로 들어간 민물장어

    흔히 장어라고 불리는 민물장어는 비타민A와 단백질이 풍부해 원기회복에 도움이 되는 음식으로 알려져 있다. 이 때문에 민물장어는 구이나 덮밥, 초밥 등 다양한 음식에 사용되고 있다. 그런데 국내 연구진이 음식으로만 알고 있는 민물장어를 이용해 세포 구조를 더 정밀하고 오래 관찰할 수 있는 기술을 개발해 화제가 되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 분자분광학 및 동력학 연구단, 고려대 화학과, 서울대, 울산과학기술원(UNIST) 공동연구팀은 민물장어가 갖고 있는 형광단백질을 이용해 살아있는 세포 구조를 8배 더 오래 관찰할 수 있는 초고해상도 형광현미경법을 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 초고해상도 형광현미경은 형광 단백질을 이용해 살아있는 세포를 분자 수준에서 관찰할 수 있는 장치로 이를 개발한 연구자들은 2014년 노벨화학상을 수상하기도 했다. 문제는 세포 속을 관찰하기 위해서는 빛을 비춰줘야 하는데 형광단백질이 반복적으로 빛에 노출될 경우 형광이 사라지는 광표백 현상이 일어난다는 것이다. 이에 연구팀은 2013년 일본 이화학연구소(리켄) 연구팀이 발견한 민물장어 속 형광단백질인 ‘우나지’에 주목했다. 일반적인 형광단백질은 단백질 내부의 아미노산을 이용해 발광하는데 우나지는 외부 대사물질인 빌리루빈을 이용하는 것으로 알려져 있다. 우나지와 빌리루빈은 서로 떨어져 있으면 형광을 발광하지 못하지만 결합하면 밝은 녹색을 내는 형광물질이 된다.연구팀은 우나지-빌리루빈 결합체에 청색 빛을 쪼이면 광표백으로 형광이 꺼지고 다시 빌리루빈을 처리하면 형광이 되살아난다는 것을 밝혀냈다. 특히 청색광으로 광표백이 되더라도 우나지 단백질 자체에 구조적 손상이 가지 않기 때문에 빌리루빈을 결합시키면 형광신호를 켤 수 있다는 것을 규명한 것이다. 연구진은 우나지-빌리루빈 결합체를 초고해상도 형광현미경에 적용한 결과 세포 속 분자들의 위치를 나노미터 수준의 정확도로 측정하는데 성공했다. 특히 살아있는 세포에서 광표백에 제한받지 않고 기존 기술보다 8배 정도 오래 세포를 관찰할 수 있어 세포의 움직임을 초고해상도 동영상 촬영도 가능하다는 것이다. 심상희 IBS 연구위원(고려대 화학과 교수)은 “이번 기술은 초고해상도 형광현미경으로 살아있는 세포의 동영상을 촬영하는데 걸림돌이었던 광표백의 한계를 극복했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [달콤한 사이언스] 딱 한 잔만, 딱 한 모금만하다간 ‘노인 뇌’ 된다

    [달콤한 사이언스] 딱 한 잔만, 딱 한 모금만하다간 ‘노인 뇌’ 된다

    새해가 되면서 굳은 마음으로 금연, 금주를 결심했더라도 기분이 좋다든지, 스트레스가 많다든지 다양한 이유로 작심삼일로 끝낸 사람들이 많다. 그러나 딱 한 모금의 담배나 한 잔의 술도 매일 한다면 뇌가 급속도로 노화돼 인지능력 퇴화나 치매를 일으킬 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 서던캘리포니아대 의대 신경영상·정보연구소, 분자·전산생물학부, 신경과학부 공동연구팀은 조금씩이라도 매일 흡연과 음주를 하는 사람들은 그렇지 않은 사람들보다 뇌 나이가 더 많고 손상도 심하다는 연구결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 31일자에 발표했다. 폭음과 줄담배가 뇌 건강에 악영향을 미친다는 사실은 잘 알려져 있지만 적은 양이라도 매일 흡연과 음주를 하는 사람에 대한 연구는 많지 않았다. 연구팀은 영국 의학 빅데이터인 바이오뱅크에 등록된 사람 중에서 45~81세 남녀 1만 7308명을 무작위로 선정해 뇌 구조를 파악할 수 있는 ‘구조적 뇌 자기공명영상’(MRI), 흡연 및 음주 습관 관련 정보를 인공지능으로 분석해 뇌 나이를 파악했다. 그 결과 매일 한 개피 이상 흡연하는 사람은 1년에 1갑 이하의 담배를 피우거나 비흡연자에 비해 1갑당 0.03년씩 뇌 나이가 증가하는 것으로 나타났다. 만약 45세의 성인이 매일 1갑씩 1년 동안 담배를 피운다면 비흡연자에 비해 뇌 나이가 10살이 많은 55세의 뇌를 갖게 설명이다. 또 매일 알콜 1g씩 마시는 사람은 한 달에 맥주 한 잔 이하로 마시거나 전혀 마시지 않는 사람에 비해 0.02년씩 뇌 연령이 증가한다고 연구팀은 밝혔다. 알콜 1g은 알콜 5%의 맥주 4분의 1잔 정도에 해당되는 분량이다. 맥주 4분의 1잔이라도 매일 마시게 되면 1년 뒤 같은 나이의 비음주자보다 뇌는 7년 이상 더 늙어있다는 설명이다. 아더 토가 교수(신경해부학)는 “담배와 술이 뇌신경 발달에 좋지 않은 영향을 미친다는 것은 잘 알려져 있지만 음주보다 흡연이 더 치명적”이라고 지적하며 “나이가 들수록 흡연과 음주는 뇌의 노화를 빠르게 만들어 인지능력 퇴화로 인한 치매나 신경퇴행성 질환을 유발할 가능성이 높다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 골칫거리 뱃살로 누구도 깰 수 없는 생체암호 만든다

    골칫거리 뱃살로 누구도 깰 수 없는 생체암호 만든다

    인터넷 뱅킹을 넘어 모바일 뱅킹이 일상화되는 등 일상 생활 모든 부분이 온라인과 연결되면서 인터넷 없이는 살 수 없는 세상이 되가고 있다. 문제는 편리함이 늘어나는 대신 개인정보 노출위험도 함께 증가한다는 점이다. 이 때문에 얼굴형태, 홍체, 지문 등 다양한 생체기관을 보안기술에 적용하려는 시도가 많아지고 있지만 복제 가능성을 완전히 배제할 수 없다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 몸 속 지방이나 체액, 근육, 뼈 등의 개인별 특성을 활용해 생체인식 인증수단으로 활용할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 이 기술을 활용하면 골칫거리 뱃살이 누구도 깰 수 없는 생체암호로도 사용될 수 있다는 말이다. 한국전자통신연구원(ETRI) 의료정보연구실, 인천대 기계공학과 공동연구팀은 뼈, 근육, 지방, 혈관, 혈액, 체액 등 신체 모든 구성요소가 개인마다 다르고 복잡하다는 점에 착안해 이를 신호체계로 바꾸고 인공지능 딥러닝 기술을 적용해 개개인을 인식해 인증할 수 있는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’와 로봇, 보안분야 국제학술지 ‘IEEE 트랜젝션 온 사이버네틱스’에 실렸다.현재 상용화돼 쓰이고 있는 지문, 홍체, 얼굴 인식 인증기술은 이미지를 확인하고 처리하기 때문에 복제가 가능하다. 연구팀은 생체 조직모델링 기술, 딥러닝 생체신호 분석기술, 진동 및 전극소자 기술을 활용해 새로운 형태의 생체인증 기술을 개발했다. 지문인식의 경우 기존에는 지문형태 같은 이미지 중심이었지만 연구팀이 이번에 개발한 기술은 손가락 내 뼈나 혈관, 혈액 같은 해부학적 조직 특성을 파악해 개인을 인식하기 대문에 복제가 불가능하다. 체지방 측정이나 초음파 촬영을 할 때처럼 손가락에 진동같은 기계적 신호나 미세전류 같은 전기적 신호를 흘려 손가락의 구조적 특성을 파악하는 식이다. 연구팀에 따르면 손가락 이외에 신체 부위 어디든 미리 등록을 해놓으면 해부학적 특성을 바탕으로 개인 식별이 가능해진다. 연구팀은 임상시험심사위원회(IRB) 승인을 받아 성인남녀 54명을 대상으로 이번 기술을 활용한 임상시험을 진행해 7000개 이상의 임상 데이터를 확보했다. 이 임상데이터를 인공지능 기계학습, 심층학습 모델로 검증한 결과 이번에 개발된 생체인식 기술의 정확도는 99% 이상인 것으로 나타났다고 연구팀은 밝혔다.안창근 ETRI 박사는 “이번 기술을 스마트폰이나 웨어러블 기기에 적용할 경우 스마트폰을 잡는 것만으로도 인증이 돼 복잡한 과정 없이 사이버 결재가 가능해지고 보안이 필요한 컴퓨터를 사용할 때는 키보드나 마우스를 잡거나 컴퓨터 앞 의자에 앉는 것만으로도 인증이 될 수 있게 해준다”고 설명했다. 안 박사는 “이 밖에도 출입 통제, 자동차 문손잡이, 가정용 맞춤형 사물인터넷 서비스는 물론 병원에서 환자정보 관리를 위한 스마트 시스템도 가능하게 해줄 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 전기도 만들고 온난화주범 이산화탄소까지 잡는 배터리 나왔다

    전기도 만들고 온난화주범 이산화탄소까지 잡는 배터리 나왔다

    지난해 가을부터 시작된 호주 산불은 다소 진정세를 보이고 있기는 하지만 다섯달째 이어지고 있는 상황이다. 과학자들은 호주 산불도 지구온난화로 인한 기후변화가 주요 원인이라고 지적하고 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 제거하는 방법을 찾는데 노력 중이다. 국내 연구진이 공기 중 이산화탄소를 흡수해 전기를 저장할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 연구팀은 ‘리튬-이산화탄소 전지’의 성능과 수명을 개선해 이산화탄소를 포집하고 전기도 생산할 수 있는 고효율 배터리 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 리튬-이산화탄소 전지는 리튬을 음극재, 이산화탄소를 양극재로 사용하는 이차전지로 리튬 이온이 전해질을 통해 음극재와 양극재 사이를 오가며 전지의 충전과 방전을 일으킨다. 전지에 전류가 흐르면서 전기를 사용하는 방전 중에 이산화탄소를 사용하기 때문에 공기 중 이산화탄소를 포집할 수 있다는 특징 때문에 특히 주목받고 있다. 문제는 전지 작동 과정에서 탄산리튬이 생기고 과전압이 발생해 전지의 수명과 성능을 떨어뜨린다는 것이다. 과전압은 이산화탄소를 잡아들이는 효율까지 떨어뜨리게 된다. 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 기존 전해질 대신 고체 질산염을 전해질로 사용하고 양극 표면에 루테늄 나노입자를 촉매로 붙였다. 고체 질산염과 루테늄 촉매는 과전압을 낮춰 이산화탄소 포집 능력을 높일 뿐만 아니라 기존 전해질에 비해 전력밀도를 13배 이상 향상시키는데 성공했다.곽상규 교수는 “배터리가 전기를 사용하는 방전시에 루테늄 촉매가 불안정한 이산화탄소 음이온의 전자를 공유함으로써 과전압을 낮추고 전류 및 전력밀도를 높일 수 있었다”라며 “이번 연구는 효율이 높으면서도 이산화탄소도 포집할 수 있는 리튬-이산화탄소 전지 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [엄상일의 수학자의 시선] 미국 수학계에서 배운 좋은 연구자 뽑는 비결

    [엄상일의 수학자의 시선] 미국 수학계에서 배운 좋은 연구자 뽑는 비결

    수학에는 국경이 없다. 수학자는 전 세계 어디서든, 같은 문제에 관심을 가진 전 세계 연구자와 함께 일할 수 있다. 국경이 없다는 장점은 때로 단점이 되기도 한다. 박사학위를 취득한 수학자는 박사후연구원(포닥)이나 교수에 지원할 때 전 세계 대학과 연구소에 지원할 수 있다는 ‘넓은 기회’와 ‘피곤함’이란 두 마리 토끼를 얻게 되니 말이다. 필자 역시 미국, 캐나다에서 포닥으로 있던 시절, 가을이 되면 틈틈이 채용 공고를 찾아보곤 했다. 미국의 경우 각 주의 대학 한 곳만 지원한다 하더라도 50개 대학에 원서를 쓰는 꼴이 된다. 수십 개의 공고를 확인하고 자기소개서, 이력서, 연구계획서 등을 빠뜨리지 않고 마감을 지켜 보내는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. 게다가 대부분 적어도 세 장의 추천서도 요구한다. 추천서는 피추천자가 내용을 보면 안 되므로 추천자가 직접 대학이나 연구소로 보내야 하는 만큼 수십 개의 추천서를 작성해 송부까지 해 달라고 부탁하는 상황도 몹시 곤혹스럽다. 해외에서는 지원자들의 이런 수고를 획기적으로 줄여 주는 인터넷 서비스가 등장했다. 미국 듀크대 수학과의 유윤량 박사가 만든 ‘매스잡스’라는 웹사이트다. 2001년 미국수학회가 후원하기 시작하면서 매스잡스는 수학계의 대표적인 구인구직 사이트가 됐다. 이 사이트는 채용 공고가 올라오는 것은 물론 이력서와 연구계획서 등을 미리 올려두고 클릭만 하면 여러 대학과 연구소에 같은 내용의 지원서를 제출할 수 있게 해준다. 심지어 추천서조차 여러 곳에 한번에 발송할 수 있게 해 편의도 높였다. 채용기관 입장에서는 매스잡스를 사용하면 지원자들의 목록을 쉽게 정리할 수 있고, 추가로 비용만 지불하면 온라인에서 평가까지 할 수 있어 시간이 절약된다. 수학자들의 소중한 시간을 조금이라도 덜 뺏도록 돕는 서비스에 투자하고, 적극 활용하는 미국 학계의 합리성이 부러워지는 대목이다.한국은 어떨까. 지원서라는 것을 요구하는 경우가 많은데, 그 양식이 저마다 다르기 때문에 일일이 작성하는 것도 큰일이다. 또 졸업증명서, 경력증명서 등 각종 증명서의 원본을 요구하기도 하고, 심지어 인터넷에서 쉽게 검색할 수 있는 논문 원본을 출력해서 보내라는 곳도 있다. 온갖 증명서는 요청하면서도 정작 추천서는 요청하지 않아 의아한 경우도 있다. 게다가 접수 기간을 1~2주 정도로 정해 놓는 경우가 많아 깜빡하면 반년을 기다려야만 다시 기회가 온다. 과연 이런 식으로 좋은 연구자를 뽑을 수 있을까. 미국 수학계의 사례처럼 한국도 연구자를 뽑을 때 평가에 필요한 최소한의 서류만 요구한다면 어떨까. 수많은 곳에 지원해야 할 지원자를 배려해 기관별로 별도의 지원서 양식을 제공하는 일도 없어지면 좋겠다. 해외처럼 그저 자유롭게 작성하도록 두면 충분하다. 모든 지원자들의 시간을 뺏는 대신 뽑힌 사람에게만 필요한 서류를 더 받아서 검증하면 충분하다. 필자가 몸담고 있는 기초과학연구원(IBS)이나 카이스트 수리과학과는 이미 해외에 지원하는 것과 차이가 없는 과정을 통해 우수한 수학자들을 채용하고 있다. ‘공공기관 블라인드 채용’이라는 방향성 때문에 연구직 채용에 국제 표준과 거리가 먼 방식으로 연구자들에게 부담을 주는 일은 하지 않았으면 좋겠다. 지원자들이 최소한의 시간과 노력으로 지원할 수 있는 환경이 갖춰져야 더 우수한 연구자들을 채용할 수 있을 테니 말이다.
  • “5G 중저가 요금제, 알뜰폰부터 이통사별 확대 추진”

    “5G 중저가 요금제, 알뜰폰부터 이통사별 확대 추진”

    “OTT 시장 성장하도록 규제 완화할 것”최기영 과학기술정보통신부 장관은 알뜰폰부터 5세대(5G) 중저가 요금제 출시를 추진하고 온라인동영상서비스(OTT) 규제도 완화하겠다고 밝혔다. 올해 역점 사업 분야로는 인공지능(AI)과 기초과학을 꼽았다. 최 장관은 지난 22일 열린 신년간담회에서 “알뜰폰이 조기에 5G 중저가 요금제를 출시하도록 유도하고 이동통신사가 청소년·실버 요금제를 비롯해 맞춤형 요금제를 출시하도록 협의하겠다”고 말했다. 그는 “5G 투자를 확대해야 하는 시점에서 중저가 요금제 출시는 기업에 부담이 될 수 있다”면서도 “5G 대중화를 위해 네트워크 품질 제고와 다양한 중저가 요금제 출시가 필요하다”고 강조했다. 그는 5G 투자 촉진을 위한 세액 공제와 행정 비용 절감 등 3대 패키지 정책에 대해 “6500억원 규모의 공공 선도사업을 추진하겠다”고 말했다. 이어 “5G 융복합 서비스 발전을 위해 2022년까지 민간과 함께 누적 30조원을 투자할 것”이라고 덧붙였다. 아울러 디지털 미디어 산업과 관련해 “국내 OTT 시장이 성장하도록 기존 규제를 과감히 폐지하거나 완화하겠다”고 말했다. AI와 관련해선 ‘AI+X 프로젝트’를 밝혔다. 이 프로젝트는 과기부가 AI 서비스와 알고리즘을 개발하면 관련 부처가 금융·의료 등 다양한 분야에 맞게 활용하는 내용이다. 그는 “3대 암, 8대 질환을 진단하는 AI 솔루션 ‘닥터앤서’와 AI를 기반으로 한 응급의료 시스템과 같은 사업을 추진하겠다”고 말했다. 과기부는 기초 과학과 관련해 1000명의 박사후연구원 펠로십을 비롯해 첨단 혁신 연구개발, 원천 기술, 전략 기술 개발을 지원할 계획이다. 세종 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr
  • 호주 산불·온난화는 모두 인간 탓… 환경 악화로 ‘6번째 대멸종’

    호주 산불·온난화는 모두 인간 탓… 환경 악화로 ‘6번째 대멸종’

    토지 이용 등으로 인간의 손길 닿은 곳 동식물 2만 5166종 개체수 변화 분석 자연 서식지보다 생물 수 25~50% 감소 바이오디젤 만드는 팜유 생산과정서 숲 개간·파괴로 온실가스 배출량 늘어 폐목재 같은 바이오매스 이용 늘려야#지난해 9월 시작된 호주 산불이 5개월이 지난 지금도 계속 이어지고 있다. 최근 다소 진정세를 보이고 있지만 이미 남한 면적보다 넓은 11만㎢를 태웠다. 인명과 재산 피해도 심각하지만 캥거루, 코알라처럼 호주 일대에서만 존재하는 야생동물이 10억 마리 넘게 희생돼 순식간에 멸종위기에 처하는 등 생태 측면에서도 위기상황이다. #지난해 5월 전 세계 50개국 과학자 145명은 ‘유엔 생물다양성 과학기구’(IPBES) 총회에서 “2018년 기준 양서류 40%, 침엽수 34%, 포유류 25% 등 지구상 존재하는 800만종(種) 중 100만종이 멸종위기에 처했다”는 보고서를 내놓기도 했다. 과학자들은 멸종 생물 숫자가 늘어나는 이유로 자원고갈, 기후변화, 환경오염을 꼽았다.과학자들은 산불과 야생생물종의 멸종, 지구온난화 등 최근 일어난 생태환경 문제들은 모두 인간 때문에 생긴 일이라고 입을 모은다. 이 같은 상황에서 인간의 활동이 생태환경을 더욱 악화시켜 최악의 경우 여섯 번째 대멸종이 일어날 수도 있다는 우려를 보이는 연구 결과들이 추가로 발표됐다.영국 런던대(UCL), 런던 자연사박물관, 임페리얼칼리지 런던대, 유엔 세계환경보전감시센터, 터키 코크대, 미국 유타대 공동연구팀은 사람의 토지이용이나 각종 활동이 먹이피라미드에서 1차 포식자인 거미, 무당벌레 같은 무척추동물의 멸종을 가져올 것이라고 22일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 영국 생태학회에서 발행하는 국제학술지 ‘기능 생태학’ 21일자에 실렸다. 연구팀은 1차적으로 자연 상태의 숲에서부터 사람의 손이 닿는 농지, 도시까지 80개국에 존재하는 2만 2500여종의 동식물 개체수를 분석했다. 분석 대상이 된 동식물은 진드기부터 아프리카코끼리까지 다양했다. 연구팀은 이와 함께 기존에 연구된 460개의 데이터베이스를 활용해 2만 5166종의 동식물 개체수 변화를 추가 분석했다. 그 결과 작은 무척추동물뿐만 아니라 파충류, 양서류 같은 변온동물, 어류, 조류, 버섯 같은 균류도 인간의 손길이 닿은 곳은 자연 서식지보다 개체수가 25~50% 적은 것으로 나타났다. 인간이 자연파괴의 원인이라는 점을 보여 준 것이다. 팀 뉴볼드 런던대 박사는 “이번 연구는 인간의 활동으로 포식자들이 사라져 먹이사슬 내 다른 동물의 개체수를 통제하지 못할 경우 생태계가 급속히 붕괴될 수 있음을 암시하고 있다”고 강조했다. 한편 영국 노팅엄대, 노팅엄대 말레이시아캠퍼스, 리버풀 존무어대, 에지힐대, 말레이시아 셀랑고르주 삼림부 공동연구팀은 지구온난화를 막기 위해 사용하는 바이오디젤을 만드는 팜유(油) 생산과정이 오히려 온실가스 배출을 부추겨 지구에 더 심각한 부담을 준다는 환경단체들의 주장을 뒷받침하는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 21일자에 발표했다. 열대지역에 있는 습지 형태의 숲은 전 세계 이산화탄소 약 20%를 저장하고 있는 것으로 알려져 있다. 연구팀의 분석에 따르면 바이오연료를 얻기 위해 기름야자 농장을 조성하며 숲을 파괴하는 경우 숲이 저장하고 있던 이산화탄소뿐만 아니라 땅속에 있던 메탄과 아산화질소 등 온갖 종류의 온실가스가 공기 중으로 배출된다. 연구를 주도한 소피 쇠게르스텐 노팅엄대 교수는 “바이오연료 원료 생산을 위해 숲을 개간하는 과정에서 더 많은 온실가스가 배출돼 환경에 부담을 주는 만큼 폐목재 같은 다른 바이오매스 이용을 확대해야 한다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [과학계는 지금] 패혈증 일으키는 고장난 면역세포 발견

    [과학계는 지금] 패혈증 일으키는 고장난 면역세포 발견

    성균관대 생명과학과 연구팀이 세균감염을 막지 못하고 오히려 악화시켜 패혈증을 일으키는 고장난 면역세포를 발견하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 23일자에 발표했다. 패혈증은 세균 감염으로 전신에 염증반응이 나타나는 질환으로 심하면 영구적인 장기손상이나 사망에 이르는 일도 있다. 그러나 패혈증을 유발하는 원인에 대해서는 아직 정확히 파악하지 못하고 있었다. 연구팀은 식중독과 화농성 피부질환을 일으키는 것으로 알려진 황색포도상구균을 감염시킨 생쥐를 관찰한 결과 세균 감염 부위에서 면역기능을 제대로 수행하지 못하는 고장난 면역세포가 만들어진다는 것을 알아냈다. 고장난 면역세포는 염증유발물질은 과도하게 분비하고 세균을 퇴치할 수 있는 활성산소는 제대로 분비하지 못하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 고장난 면역세포를 제거하면 조직손상과 치사율이 현저히 줄어든다는 사실도 관찰했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [유용하 기자의 멋진 신세계] ‘길치’ 머리에 빛을 비추니 놀라운 일이...

    [유용하 기자의 멋진 신세계] ‘길치’ 머리에 빛을 비추니 놀라운 일이...

    낯선 곳에서도 지도 한 장만을 들고 길을 잘 찾는 사람이 있는가 하면 몇 번이나 갔던 곳도 매번 새로운 곳을 가는 듯 낯설어 하는 사람들도 있다. 이는 공간지각력이나 공간기억력이 떨어지기 때문이다. 그런데 손전등만 있으면 이런 사람들의 공간기억력을 순식간에 높여줄 수 있는 기술이 있다면 믿을 수 있을까. 아직 동물실험 단계이지만 국내 연구진이 빛을 머리에 비추는 것만으로도 공간기억력을 향상시킬 수 있는 방법을 찾아냈다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 사회성뇌과학그룹 연구팀은 외과 수술 없이 비침습적 방법으로 머리에 손전등 정도의 빛을 비추는 것만으로도 뇌신경세포 내 칼슘농도를 조절해 공간기억능력을 향상시키는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 칼슘은 세포 이동, 분열, 유전자 발현, 신경전달물질 분비, 항상성 유지 등 세포기능에 폭넓게 관여하는 주요 물질이다. 세포가 제 기능을 수행하기 위해서는 세포 내 칼슘농도가 적절하게 조절되야 하는데 만약 그 양이 부족해지면 인지장애, 심장부정맥 등 다양한 질환으로 이어지게 된다. 이번 연구에 교신저자로 참여한 허원도 IBS 초빙연구위원(카이스트 생명과학과 교수)은 이전 연구에서 세포에 빛을 비춰 세포 내 칼슘 농도를 조절할 수 있는 ‘옵토스팀원’ 기술을 개발했다. 옵토스팀원은 빛으로 세포기능을 조절하는 광유전학 기술로 쥐의 머리에 청색 빛을 비춰주면 광수용체 단백질들이 결합되면서 세포 내로 칼슘을 유입시키는 기술이다. 두개골을 여는 등의 외과수술은 아니지만 옵토스팀원 기술을 이용하기 위해서는 체내 광섬유를 삽입하는 과정을 거쳐야 한다. 이번 연구에서는 옵토스팀원에서처럼 광섬유를 심는 정도의 수술도 하지 않고 광수용체 단백질 유전자를 변형시킴으로써 빛에 대한 민감도를 55배 증가시킨 ‘몬스팀원’ 기술을 개발했다. 빛에 대해 민감하게 반응하는 유전자 덕분에 수술 없이 살아있는 쥐의 머리에 손전등 정도의 빛을 비추는 것만으로도 뇌 신경세포 내 칼슘농도 증가 시키고 공간기억력을 향상시키는데 성공했다. 특히 이번 기술은 머리뼈 근처 뇌 피질 뿐만 아니라 뇌 깊숙한 곳에 있는 해마와 시상에 있는 뇌신경세포의 칼슘농도 증가도 이끌어 낸다는 것을 확인했다. 연구팀은 생쥐들에게 공간공포실험을 실시한 결과 몬스팀원 처리를 받은 생쥐들이 그렇지 않은 생쥐들보다 공포기억력이 더 오래간다는 사실을 관찰할 수 있었다. 허원도 교수는 “이번 기술은 뇌세포 칼슘 연구와 뇌인지 과학연구 등에 다양하게 적용될 수 있을 것”이라며 “수술 없이 살아있는 동물의 뇌신경세포를 조절하는 것 뿐만 아니라 향후 세포 수준을 넘어 개체 수준까지 칼슘에 의한 신경행동학적 변화를 규명하는 연구에 활용될 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [인사] 한국기초과학지원연구원, 한국기자협회, 강원도

    ■ 한국기초과학지원연구원 △ 소재분석연구부장 원종한 △ 환경분석연구부장 정성욱 △ 기획부장 이훈현 △ 정책성과부장 허양훈 ■ 한국기자협회 ◇ 승진 △ 대외협력국장 이원희 △ 기획국장 김동기 △ 사무국 과장 이시우 ■ 강원도 ◇ 국장급 승진·전보 △ 총무행정관실(직위승진, 장기교육) 홍경수 △ “ 박광용 ◇ 과장급 승진·전보 △ 기획조정실 세정과장(전입) 김상영 △ ” 미래전략과장(승진) 전희선 △ 의회사무처 기획행정전문위원(승진) 현준태 △ 총무행정관실(복귀, 승진, 2018평창기념재단 파견) 김정남 △ 건설교통국 교통과장(승진) 엄명수 △ 녹색국 산림소득과장 강효덕 △ “ 산림관리과장(승진) 홍사은 △ 총무행정관실 김형옥 △ 재난안전실 방재과장(승진) 고규재 △ 도로관리사업소장(승진) 최봉용 △ 재난안전실 안전총괄과장 직무대리(직위승진) 김만호 △ 글로벌투자통상국 투자유치과(직위승진, 강원도혁신도시발전지원센터 파견) 김주선 △ 농정국 동물방역과장 직무대리(직위승진) 서종억 △ 한해성수산자원센터소장 직무대리(직위승진) 권용범
  • 굽 높은 하이힐에 밟혔을 때 압력은 어느 정도일까

    굽 높은 하이힐에 밟혔을 때 압력은 어느 정도일까

    IBS 나노의학연구단, 사람 발걸음부터 미세세포 움직임 인식가능한 촉각장치 개발 국내 연구진이 사람의 발걸음부터 미세한 세포 움직임까지 인식할 수 있는 3차원(3D) 촉각인식장치를 개발해 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 연세대, 한양대, 카이스트 공동연구팀은 큰 힘부터 초미세 압력까지 모두 감지해 낼 수 있는 고감도 촉각 인식장치와 압력을 감지할 수 있는 발광물질을 개발하는데 성공했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 15일자 표지논문으로 실렸다. 피부에 닿아 느껴지는 감각인 촉각은 압력, 온도, 통증 등을 느낄 수 있도록 돼 있다. 최근에는 온도, 소리, 빛 등을 피부로 감지할 수 있는 다양한 인식 장치개 개발되고 있다. 특히 3D 촉각인식 장치가 주목 받고 있는데 이 장치는 센서를 조밀하게 배열함으로써 정밀한 촉각을 감지할 수 있다. 문제는 센서간 거리가 가깝게 만들어야 하다보니 조밀하게 배열하는 것이 쉽지 않을 뿐만 아니라 상호 간섭현상 때문에 오작동 되는 경우도 있다.연구팀은 압력에 따라 두께가 변하는 물질을 이용한 트랜지스터 센서를 개발해 센서간 간섭 없이 조밀한 배열이 가능토록 하고 세밀하게 감지할 수 있게 만들었다. 센서를 기판에 배열하는 식이 아니라 트랜지스터 자체를 압력센서로 작동하도록 한 것이다. 연구팀은 사람 머리카락 단면보다 작은 면적에 가로, 세로 각각 20줄씩 400개의 센서를 배열한 3D 촉각 인식장치를 개발하고 장치가 잘 작동하는지를 실험했다. 연구팀은 50㎏의 사람이 직경 2㎝ 크기의 굽을 가진 구두를 신고 인식장치를 밟았을 때 굽에 가해지는 압력의 면적과 세기가 실제 인식되는지와 사람 심장세포의 움직임을 측정한 결과 사람 심장세포 하나가 움직일 때 압력은 구두 굽이 가하는 압력보다 1만분의 1 수준이라는 것을 확인했다.여기에 연구팀은 촉각을 느끼면 스스로 빛을 내는 화학물질을 결합시켜 촉각을 시각화하는 일종의 공감각화하는 기술도 개발했다. 박장웅 IBS 연구위원(연세대 신소재공학과 교수)은 “이번 연구는 매우 작은 크기의 물체 압력을 실시간으로 측정하고 시각화시킬 수 있다는 장점이 있다”라며 “심장 박동, 혈압 등 인체신호를 모니터링하는 장치를 개발하고 신체정보를 빅데이터로 만들어 인공지능 진단 등에 활용할 수 있는 방법을 연구할 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 빛고을 투자 유치·‘AI 기반 융복합 신산업 허브’ 청신호 켜졌다

    빛고을 투자 유치·‘AI 기반 융복합 신산업 허브’ 청신호 켜졌다

    광주시가 경제자유구역 후보 지역으로 선정됐다. 광주시는 이를 지역 산업 패러다임을 근본적으로 바꾸는 계기로 삼겠다며 반색하고 있다. 15일 광주시에 따르면 현재 광주시의 외국인 직접투자 유치 실적은 수년째 전국 꼴찌 수준에 머물고 있다. 최근 산업통상자원부가 발표한 자료에 따르면 지난해 광주 지역 외국인 직접투자 유치 실적은 600만 달러를 기록했다. 2014년 1900만 달러(10건)였던 외국인 직접투자 금액은 2015년 1200만 달러(19건), 2016년 1000만 달러(7건)로 감소하더니 2017년 800만 달러(9건), 2018·2019년 각각 600만 달러(6건, 9건)로 1000만 달러 아래로 추락했다. 이런 수치를 보면 수도권으로부터 상대적으로 멀리 떨어진 지리적 여건과 변변치 못한 지역 산업 구조를 감안하더라도 광주시가 아예 투자 유치에 손을 놓고 있지 않느냐는 지적마저 나올 정도로 저조한 형편이다. ●작년 외국인 투자 유치 실적 전국 꼴찌 수준 이런 가운데 최근 정부로부터 희소식이 전해졌다. 산업부가 지난달 27일 경제자유구역위원회를 열고 광주 4개 지구를 경제자유구역 후보 지역으로 지정하면서 투자 유치에도 청신호가 켜졌다. 경제자유구역 예비 후보지는 ▲첨단 3지구 1.106㎢(33만평, 북구·광산구) 인공지능(AI) 융복합지구 ▲빛그린국가산단 1.847㎢(56만평, 광산구) 미래형 자동차 산업 지구 ▲에너지밸리 일반산단 0.932㎢(28만평, 남구) 스마트에너지 산업 Ⅰ지구 ▲에너지밸리 국가산단 0.486㎢(15만평, 남구) 스마트에너지 산업 Ⅱ지구 등이다. 시는 이들 지역이 사실상 경제자유구역으로의 지정이 확실시되는 만큼 산단별 기능에 맞게 투자와 산업시설 유치에 행정력을 집중하기로 했다. 이들 지역 가운데 가장 관심이 쏠리는 곳은 광주 북구·광산구, 전남 장성군 등이 포함된 광주연구개발특구 첨단 3지구다. 시는 이곳 일대 361만 6853㎡를 AI 중심 산업융합 집적화단지로 개발한다. 전체 면적의 85.6%인 309만 5950㎡가 최근 개발제한구역에서 해제되면서 사업에 가속도가 붙었다. 이 중 경제자유구역으로 예비 지정된 곳은 행정구역상 광주 경계 안에 포함된 110만 6000㎡이다. 시는 이곳 일대를 공영개발 방식으로 1조 217억원을 들여 2025년까지 개발을 마무리한다. 오는 29일 김대중컨벤션센터에서 AI 비전 선포식을 갖고 5년간 데이터센터 등 관련 인프라 구축에 4000여억원을 투입하기로 한 내용을 발표한다. AI 기반의 바이오·헬스케어 분야가 핵심이다. 전체 400만여㎡의 광주 빛그린산단에서는 지난해 말 ‘광주형일자리’가 적용된 현대차 완성차 공장 착공식이 열렸다. 광주글로벌모터스는 산단 내 60만 4300여㎡에 전체 면적 10만 9200여㎡의 연간 10만대 규모 생산 라인을 갖춘다. 2021년 하반기부터 경형 스포츠유틸리티차량(SUV)을 양산할 계획이다. 나머지 땅에는 친환경 자동차 부품 단지, 주거단지 등이 차례로 들어설 예정이다. 이곳은 친환경과 인공지능 기술을 활용한 자율주행자 등 미래형 자동차산업지구로 특화해 육성된다.‘에너지밸리’에 위치한 광주 남구 압촌동 일대 도시첨단산단은 1단계 48만 5000여㎡ 규모의 국가산단과 인근 제2단계 120만㎡ 규모의 지방산단으로 나눠 순차적으로 조성된다. 오는 6월 완공 예정인 국가산단에는 효성, LS산전 등 대기업과 한국기초과학지원연구원 등이 줄줄이 문을 연다. 모두 2978억원이 투입돼 2021년 완공할 예정인 지방산단은 현재 공정률 25%이다. 빠르면 올 상반기부터 에너지 관련 기업들을 대상으로 분양을 시작한다. 도시첨단산단은 에너지 효율 향상과 스마트 그리드 분야에 AI 기술과 서비스를 융합해 키울 예정이다. 이들 4개 산단은 광주의 미래 경제를 이끌어 나갈 핵심 산업지구로 꼽힌다. 산업부는 올 상반기 중 이들 산단을 경제자유구역으로 공식 지정할 예정이다. 경제자유구역은 투자 조세 감면, 규제 완화 등 투자 기업에 유리한 경영 환경과 생활 여 건을 조성해 투자 유치를 촉진하려고 정부가 지원하는 특별경제구역이다. 이용섭 광주시장의 1호 공약으로 투자 유치 활성화와 지역경제 발전을 견인하기 위해 광주시가 조성을 추진했다. ●“4차 산업혁명 선도 핵심 기지 만들 것” 경제자유구역으로 지정되면 약 40명 규모의 투자유치 전문 기구인 가칭 ‘광주경제자유구역청’이 신설된다. 시는 행정안전부와의 협의를 거쳐 경제자유구역청 설치를 추진 중이다. 경제자유구역청은 투자 유치 전문 인력으로 구성된 조직이 이끌어 간다. 입주 기업에는 관세·취득세 등 각종 세금 감면 혜택이 뒤따른다. 지방세는 자치단체 조례에 따라 최장 15년간 100% 감면도 가능하다. 국비 지원으로 진입도로, 상하수도, 폐기물 처리시설 등 기반 시설을 확충할 수 있다. 노동·정비계획·외환거래 등에서 완화된 규제를 적용받는 등 각종 혜택이 주어진다. 광주시는 이 같은 각종 인센티브가 주어지는 광주경제자유구역의 비전을 ‘상생과 AI 기반 융복합 신산업 허브’로 결정했다. 이를 바탕으로 노사상생 광주형 일자리 확대, AI 기반 신산업 창출, 기존 주력 산업과 AI 융복합을 통한 산업 재편을 꾀한다는 구상이다. 시는 경제자유구역 지정으로 5조 7751억원 생산, 1조 9063억원 부가가치, 3만 7075명 취업 유발 효과가 생겨날 것으로 보고 있다. 시 관계자는 “경제자유구역 지정을 계기로 광주를 우리나라 4차 산업혁명을 선도하는 핵심 기지로 만들어 나갈 것”이라고 말했다. 광주 최치봉 기자 cbchoi@seoul.co.kr
  • 층간소음까지 해결해주는 투명망토물질 개발

    층간소음까지 해결해주는 투명망토물질 개발

    영화 ‘해리포터’와 ‘반지의 제왕’에서는 몸을 숨길 수 있는 망토가 등장한다. 현실에서도 레이더나 음파를 흡수해버리는 스텔스기나 스텔스함정, 스텔스 잠수함 등이 있다. 이렇게 스텔스 기능을 만들어 주는 것은 자연계에는 존재하지 않는 메타물질 때문이다. 국내 연구진이 음파 성질을 자유자재로 바꿔 투명망토나 스텔스 기능은 물론 소음까지 없애줄 수 있는 메타물질을 개발해 주목받고 있다. 서울대 전기전자공학부, 홍콩과학기술대 공동연구팀은 디지털 프로그램으로 폭넓은 영역에 스텔스 기능을 구현할 수 있는 가상 메타물질 기술 개발에 성공하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 14일자에 발표했다. 특히 이번 기술은 음향 파동이라는 물질적 특성을 자유자재로 구현할 수 있어 다양한 분야로 활용할 수 있다는 특징이 있다. 메타물질은 자연계에는 존재하지 않는 특이한 물리적 특성을 가진 물질로 고해상도 이미징, 투명망토, 스텔스 기능, 무반사 태양전지 등 다양하게 활용이 가능하다. 문제는 메타물질을 만드는데 사용된 자연물질과 구조체의 특성에 따라 메타물질의 성질과 기능이 결정되기 때문에 메타물질을 사용하려는 목적에 맞춰 모든 영역에 적용하기는 쉽지 않다. 이 때문에 기존에 메타물질을 설계할 때는 메타물질 구조체를 설계한 다음 원하는 특성을 가질 때까지 조금씩 변형하는 설계기법이 쓰였다.연구팀은 거꾸로 원하는 특성을 얻을 수 있는 메타물질 구조를 계산해 만드는 방식을 선택했다. 이를 위해 디지털 회로와 신호처리 기술을 이용해 자연물질의 분극현상을 흉내내 실제 구조체 없이도 원하는 파동물성과 주파수 분산 특성을 자유자재로 구현하는 가상화 음향 메타물질 기술을 개발했다. 스텔스기를 만든다고 할 때 기존에는 스텔스기 표면에 물리적으로 메타물질을 붙이거나 도색을 해야 했지만 이번 기술을 활용하면 기존 항공기도 스텔스 기능을 갖출 수 있게 되는 것이다. 연구팀은 이번에 개발한 가상의 메타물질을 이용해 빛, 소리 등 파장의 반사, 산란 같은 현상을 제어할 수 있게 됨에 따라 레이더나 소나로부터 탐지되지 않는 스텔스 기술이나 방음, 흡음설계도 가능하다고 설명하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 아열대 지역 온실가스가 열대지역 용광로 만든다

    아열대 지역 온실가스가 열대지역 용광로 만든다

    21세기 지구상에 살고 있는 인간을 포함한 모든 생물체에 가장 중요한 과학적 문제는 지구온난화로 인한 기후변화일 것이다. 기후변화로 인해 겨울철 혹한과 폭설, 여름철 폭염과 열대성 폭풍 등이 잦아지고 있다. 특히 태풍이나 허리케인, 사이클론 등 열대성 저기압은 적도 부근 바다온도에 영향을 받고 있다. 많은 과학자들이 열대지역의 해수온도가 높아지는 이유에 대해 찾고 있지만 아직까지 정확한 해석을 내놓고 있지 못하다. 이 같은 상황에서 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단, 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학부, 미국 하와이대 대기과학과, 시애틀 워싱턴대 대기해양합동연구소 공동연구팀은 아열대 지역에서 발생한 온실기체가 열대지역 온도 상승을 부추긴다는 사실을 밝혀내고 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 14일자에 발표했다. 이산화탄소, 메탄 같은 대기 중 온실가스가 지구 평균기온을 상승시킨다는 것은 잘 알려져 있지만 그 정도는 지역마다 차이를 보이고 있다. 지난 50년 간 지구 전체 평균 해수면 온도는 0.55도 상승했지만 동태평양을 제외한 열대지역 해수면 온도는 0.71도 높아졌다. 열대 해수면 온도상승은 4~5년에 한 번씩 발생하는 엘니뇨 현상과 맞물려 날씨와 강우를 불안정하게 만들기 때문에 기후과학자들의 관심 대상이었다. 연구팀은 열대 지역은 해들리 순환이라는 대규모 대기순환을 통해 아열대 지역과 영향을 주고 받는다는 사실에 착안했다. 연구팀은 열대와 아열대에서 발생한 온실가스가 온도상승에 기여하는 정도를 분리해 접근했다. 기후모형으로 열대와 아열대 지역에 이산화탄소 농도가 증감을 시뮬레이션해 대기와 해양순환과정을 정밀분석했다. 기존 기후분석 모형들은 전 지구에 동일한 농도의 이산화탄소가 있다고 가정했기 때문에 지구온난화가 다른 지역에 어떤 영향을 미치는지에 대해 정확히 알지 못했었다.그 결과 아열대 지역 이산화탄소는 같은 양의 열대지역 이산화탄소보다 열대 해수면 온도를 40% 이상 상승시키는 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 온실가스 증가로 아열대 지역의 온도가 상승할 경우 적도-아열대 간 온도차가 줄어들고 해들리 순환이 약화된다는 것이 관찰됐다. 이에 따라 무역풍과 해수용승 현상이 줄어 결국 열대 해수면 온도 증가로 이어진다는 설명이다. 이와 동시에 무역풍이 열대지역으로 수송하던 수증기량도 감소해 열대지역 구름양이 줄어들어 맑은 날이 계속되면서 일사량이 늘어나고 온도 증가를 촉진시킨다는 것도 확인됐다. 악셀 팀머만 IBS 기후물리연구단 단장(부산대 석학교수)은 “이번 연구는 아열대 지역인 중남부 아시아, 미국 남부 등에서 온실가스 감소가 열대지역의 온도 상승에 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여준 것”이라며 “온실가스 이외 대기 질이 미치는 영향을 추가로 연구해 이 같은 상관관계를 명확하게 밝힐 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [단독] 인천 적수사태 4개월 지났는데… 수돗물 필터에선 중금속 검출

    [단독] 인천 적수사태 4개월 지났는데… 수돗물 필터에선 중금속 검출

    수질기준 충족돼도 음용 권장하면 안 돼 많은 물 빨리 통과한 탓에 필터 변색 심해지난해 6월 인천 적수 사태에서 논란에 불을 지핀 것은 먹는물 수질 기준이었다. 수돗물을 사용하는 가정에서는 분명 육안으로 봐도 벌건 물이 쏟아져 나오는데 정작 인천시에서는 먹는물 기준상 문제가 없다며 마셔도 된다고 발표했기 때문이다. 시민들은 “당신이나 마셔라”라며 적극 항의하기 시작했다. 또 하나의 문제는 필터였다. 수도꼭지에 달아 놓은 필터의 색깔이 짧은 시일에 누렇게 혹은 붉게 변하거나 검은 이물질이 걸러지면서 주민들은 당장 녹물이 나오지 않더라도 이를 근거로 민원을 넣었다. 이에 환경부는 뒤늦게 인천 수돗물이 수질 기준에 적합한지 조사에 나섰지만, 인천시 보건환경연구원에서 분석한 1071건 가운데 먹는 물 수질기준을 벗어난 사례는 9건에 불과했고 재검사를 실시한 결과 모두 기준에 만족한 것으로 확인됐다. 당시 필터 이물질에 대한 성분을 분석한 결과 알루미늄 36~60%, 망간 14~25%, 철 등 기타 성분이 26~49%를 차지한 것으로 나타났다. 갈색은 망간, 붉은색은 철 때문인 것으로 분석된다. 서울신문은 적수 사태가 발생한 지 4개월가량이 지난 지난해 10월 말에도 여전히 녹물 민원이 발생하고 있는 인천 영종도 지역에서 지름 2㎝, 길이 12.7㎝ 크기의 필터 2점을 입수해 직접 한국기초과학지원연구원에 성분 분석을 의뢰했다. 약 한 달간 사용한 주방 필터에서는 구리 12.6㎎, 철 11.8㎎, 알루미늄 5.4㎎, 망간 3.11㎎과 비소 0.008㎎, 크롬 0.081㎎, 납 0.083㎎, 아연 0.156㎎ 등의 중금속이 미량 검출됐다. 다만 필터를 통과한 물의 양이 정확하지 않아 수질 기준 적합성 여부를 판단하는 데는 한계가 있었다. 먹는물 수질기준으로는 ℓ당 비소 0.01㎎, 크롬 0.05㎎, 납 0.1㎎, 아연 3㎎을 넘지 말아야 한다. 검사를 담당한 박사는 “입자성 부유물이 많고 특히 구리 성분이 유독 많이 검출됐는데 이는 수도관이 동관일 가능성이 높기 때문”이라고 분석했다. 환경부는 지난해 7월 필터 검사 결과를 발표하면서 세계보건기구(WHO) 등의 자료를 인용해 “구리는 필수영양소이고 일일 약 1000~2000㎎ 정도를 섭취하는 경우에는 위장 장애를 일으킬 수도 있으나 일반적으로 몸속에 축적되지 않고 대부분(98%) 땀이나 소변 등으로 배출된다”고 설명했다. 구리나 망간, 철 등의 물질이 심미적인 거부감을 일으킬 수는 있으나 인체에 영향을 미칠 만한 수준은 아니라는 얘기다. 필터에 대한 오해도 있다. 필터에 걸러진 물질이나 변색은 많은 양의 물이 필터를 통과해 압축적으로 나타나는 것이기 때문에 필터 변색이 심하더라도 물의 양을 일정하게 받아서 측정하는 수질 검사에서는 수치가 높게 나타나지 않을 수 있다는 게 전문가들의 일반적인 견해다. 그러나 녹물이나 이물질이 나오는데도 수질 기준을 충족한다고 해서 음용을 권장할 수는 없다. 먹는물 수질기준은 물에 용해된 물질의 농도를 검사하는 것이기 때문에 용해되지 않은 입자성 물질에 대해서는 사실 명확한 기준이 없는 것이나 다름없다. 이 때문에 수질 기준 가운데 맛·냄새·색깔 등 심미적 물질에 대한 기준을 강화해야 한다는 의견도 나오고 있다. 미국 필라델피아의 경우 탁도 기준이 우리나라(0.5NTU)보다 엄격한 0.3NTU인데 보통 0.1NTU에 맞춰 공급하고 있다. 신융아 기자 yashin@seoul.co.kr이성원 기자 lsw1469@seoul.co.kr
  • 화학산업의 ‘쌀’ 과산화수소 공해없이 생산효율 8배 높이는 방법 개발

    화학산업의 ‘쌀’ 과산화수소 공해없이 생산효율 8배 높이는 방법 개발

    국내 연구진이 화학산업은 물론 제약산업에서 다방면으로 쓰이는 과산화수소를 저렴하면서도 친환경적이고 생산효율을 8배 가량 높일 수 있는 촉매기술을 개발해 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단, 서울시립대 화학공학과, 포항가속기연구소 공동연구팀은 산소와 물만으로 화학산업의 ‘쌀’로 불리는 과산화수소를 저렴하게 생산해 낼 수 있는 방법을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼즈’ 14일자에 실렸다. 이번에 개발된 기술은 기존에 사용되던 촉매보다 2000배 가량 저렴해 가격, 효율, 환경 문제를 모두 해결한 것으로 평가받고 있다. 과산화수소는 치약, 주방세제 같은 생활용품은 물론 폐수처리장, 멸균과 살균이 필요한 의료현장, 불순물 제거가 필수적인 반도체 공정 등 다양한 화학, 의료, 환경분야에서 활용되는 화학물질이다. 과산화수소 분자식을 보면 원자 2개, 산소 원자 2개가 결합된 형태이기 때문에 이론적으로는 수소기체, 산소기체, 물만으로도 합성이 가능하지만 실제 세 종류만으로는 활성이 낮아 거의 활용되지는 않는다. 현재는 과산화수소를 만들 때 안트라퀴논을 유기용매에 녹인 뒤 값비싼 귀금속인 팔라듐으로 만든 촉매를 이용해 산화, 환원반응을 거쳐 만들어 진다. 비싼 촉매를 이용해 다단계를 거치기 때문에 에너지 효율이 낮고 유기 용매를 사용하기 때문에 환경오염을 일으킨다는 단점이 있다. 연구팀은 철이나 코발트, 니켈 같은 저렴한 원자가 그래핀 위에 놓여있을 때 전기화학적 반응 효율이 높아진다는 점에 착안했다. 실제로 연구팀은 계산화학적 방법을 이용해 촉매 활성 조절이 가능하다는 것을 확인하고 꿈의 신소재라고 불리는 2차원 그래핀 위에 저렴한 코발트 원자를 올린 형태의 촉매를 만들었다. 팔라듐으로 촉매를 만들었을 때보다 가격이 2000분의 1 수준에 불과하다. 연구팀이 개발한 코발트-그래핀 촉매를 산소포화 수용액에 넣고 전기를 가하면 별도의 화합물이나 복잡한 공정없이 간단히 과산화수소를 생산할 수 있는 것이다.1㎏의 촉매를 사용했을 때 하루 341.2㎏의 과산화수소를 생산할 수 있어 현재 가장 효율이 높다는 귀금속계 촉매보다 8배 이상 생산효율이 높은 것으로 평가받고 있다. 이번에 개발한 촉매는 110시간 이상 연속 생산을 한 뒤에도 성능이 98% 이상 유지되는 것도 관찰됐다. 이와 함께 기존 촉매와는 달리 반응 후 회수해 재활용할 수 있다는 장점을 갖고 있기 때문에 폐촉매 발생 같은 환경문제도 일으키지 않는다. 현택환 단장(서울대 화학생물공학부 석좌교수)은 “최근 초정밀 반도체, 정밀 기계부품 기술이 발전하면서 과산화수소 수요도 증가하고 있는 만큼 저렴하고도 높은 효율로 생산할 수 있는 방법이 필요한 상황”이라며 “이번 연구는 과산화수소를 환경친화적이며 경제적으로 생산할 수 있게해줄 뿐만 아니라 화학산업 전반의 생산성 향상에도 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
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