전파망원경을 비롯해 각종 장비로 깜깜한 우주에서 별(항성)을 찾는 천문학자, 과학기술이 발전하고 있지만 여전히 정복되지 못한 몸속 ‘암세포’를 찾는 의사. 언뜻 생각하기에 천문학자와 의사 둘 사이에는 아무런 공통점이 없어 보인다. 그런데 천문학에서 별을 찾는 방법을 이용해 몸속 작은 암세포를 찾는 기술이 공개됐다. 영국 엑서터대 수학과, 생명과학과, 의대 공동연구팀은 항성과 행성의 형성을 연구하기 위해 만들어진 컴퓨터 코드를 활용해 몸속에서 막 생겨나기 시작한 아주 작은 암세포까지 찾아낼 수 있다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 지난달 30일부터 4일까지 영국 랭커스터대에서 열린 영국왕립천문학회 연례학술회의(NAM 2019)에서 발표됐다. 먼 우주에 존재하는 별이나 행성을 찾아내기 위해 천문학에서 가장 중요한 것은 빛을 검출하고 분석하는 것이다. 연구팀은 컴퓨터단층촬영(CT)이나 자기공명영상(MRI) 같은 영상에서도 암 조직은 빛을 낸다는 데 착안했다. 연구팀은 별과 행성을 찾는 데 활용되는 컴퓨터 코드를 몸속에서 미세하게 빛을 내는 ‘작은 우주’ 암조직을 빠르게 찾아낼 수 있도록 바꿨다. 연구팀은 유방암과 피부암 분야에 이번 기술을 우선 적용키로 하고 동물실험을 실시한 결과 암 발생 초기 단계에서도 빠르게 종양조직을 발견할 수 있다는 것을 확인했다. 연구팀은 이번 기술을 활용하면 현재의 영상의학 기술만으로도 조기에 암을 발견할 수 있게 돼 환자들의 생존가능성을 높일 것으로 기대하고 있다. 실제로 영국에서는 매년 약 6만명의 여성이 유방암 진단을 받고 그중 1만 2000명이 사망한다. 찰리 제인스 엑서터대 박사는 “이번 연구는 암과는 전혀 상관없는 천문학 분야 연구 성과가 의학 분야에서도 활용될 수 있음을 보여 줌으로써 ‘기초과학이 왜 필요한가’라는 의문에 대한 답이 될 수도 있을 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

6월 말 늦은 장마와 함께 본격적인 여름이 시작됐습니다. 평년 기준으로 보면 장마전선은 한반도를 오르락내리락하면서 7월 말까지 비를 뿌릴 것입니다. 물론 지난해는 전체 장마기간이 보름 정도에 불과했고 그나마 비도 많이 내리지 않은 ‘마른 장마’였습니다. 마른 장마가 지난 뒤에는 폭염과 열대야가 8월 말까지 기승을 부려 역대 최악의 더위를 보인 한 해로 기록됐지요.최근 몇 년 사이 전 세계 기상상황을 보면 지구는 점점 더워지고 있습니다. 이 때문에 과학자들은 지구가 ‘열받는’ 것을 막기 위한 다양한 방법들을 찾고 있습니다. ●열대림 11%만 복원해도 온난화 늦춰 브라질 상파울루대 산림과학부 연구진을 중심으로 한 독일, 미국 등 국제공동연구팀은 중남미, 아프리카, 동남아시아 지역 15개국의 열대우림 현황과 기후, 환경의 상관관계를 시뮬레이션해 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 4일자에 발표했습니다. 연구진이 분석한 15개국 열대우림의 면적은 전 세계 열대우림의 약 90%를 차지하는 것으로 알려져 있습니다. 최근 각종 개발 사업과 무분별한 벌목으로 이들 열대림들이 파괴되면서 생물종의 다양성을 줄이고 지구온난화까지 가속화시켜 심각한 문제가 되고 있습니다. 연구팀은 열대우림을 찍은 고해상도 위성사진을 가로, 세로 각각 1㎞의 격자로 나눈 뒤 생물 다양성, 기후변화 적응, 기후변화 완화, 수질보호, 열대우림을 복구할 경우 드는 비용, 복원 효과를 포함한 미래 가치를 평가, 분석해 열대림 복원 시뮬레이션을 만들었습니다. 그 결과 브라질, 인도네시아, 마다가스카르, 인도, 콜롬비아, 르완다, 우간다, 부룬디, 토고, 남수단의 열대우림을 복원하는 것이 지구 전체 기후변화 완화와 생물 다양성 보존에 가장 효과적이라고 합니다. 특히 이들 지역에서 파괴된 열대우림의 11%만 복원시키더라도 현재 가속화되고 있는 지구온난화 속도를 늦추는 데 도움이 된다는 결론도 얻었다고 합니다. ●인공 수로 통한 농사가 강력 ‘냉각효과’ 한편 기후생물학 분야 국제학술지 ‘글로벌 체인지 바이올로지’ 3일자에는 관개농업이 해당 지역의 온도를 낮추는 데 효과적이라는 미국 위스콘신 매디슨대 넬슨환경연구소와 위스콘신주 자연자원부 연구진의 연구 결과가 실리기도 했습니다. 연구팀은 2014~2016년 32개월 동안 위스콘신주 센트럴샌즈 지역에서 관개농업을 하는 곳과 목초지, 빗물에만 의지해 농사를 짓는 천수답 농경지 주변의 온도 변화를 살펴봤습니다. 분석 결과 관개농업을 하는 지역은 다른 지역과 비교해 최고 온도를 2~3도가량 낮추고 최저 온도는 3도 정도 높이는 것으로 나타났습니다. 일교차를 살펴보면 다른 곳들은 10도를 넘나드는데 관개농업 지역은 3~7도 정도에 불과하다는 것입니다. 인공적으로 물 관리시설을 만들어 작물의 생육에 맞춰 공급하는 농업방식인 관개농업이 극단적인 기온변화를 막아줄 뿐만 아니라 무더운 여름에는 강력한 냉각 효과까지 갖게 해줄 수 있다는 의미입니다. 사실 과학자들이 찾아낸 이런 방법들은 현재 진행되고 있는 지구온난화의 속도를 ‘약간’ 늦추는 정도에 불과합니다. 건강하고 살기 좋은 지구를 만들기 위한 해결책들을 과학자들이 내놓을 것이라고 기대하는 것은 무리입니다. 자연, 그리고 이웃과 더불어 사는 삶을 고민하는 개인들이 더 많아지고 적극적으로 참여하는 것이 함께 이뤄져야 더 효과적이겠지요. edmondy@seoul.co.kr

6월 말 늦은 장마와 함께 본격적인 여름이 시작됐습니다. 평년 기준으로 보면 장마전선은 한반도를 오르락내리락하면서 7월 말까지 비를 뿌릴 것입니다. 물론 지난해는 전체 장마기간이 보름 정도에 불과했고 그나마 비도 많이 내리지 않은 ‘마른 장마’였습니다. 마른 장마가 지난 뒤에는 폭염과 열대야가 8월 말까지 기승을 부려 역대 최악의 더위를 보인 한 해로 기록됐지요.최근 몇 년 사이 전 세계 기상상황을 보면 지구는 점점 더워지고 있습니다. 이 때문에 과학자들은 지구가 ‘열받는’ 것을 막기 위한 다양한 방법들을 찾고 있습니다. ●열대림 11%만 복원해도 온난화 늦춰 브라질 상파울루대 산림과학부 연구진을 중심으로 한 독일, 미국 등 국제공동연구팀은 중남미, 아프리카, 동남아시아 지역 15개국의 열대우림 현황과 기후, 환경의 상관관계를 시뮬레이션해 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 4일자에 발표했습니다. 연구진이 분석한 15개국 열대우림의 면적은 전 세계 열대우림의 약 90%를 차지하는 것으로 알려져 있습니다. 최근 각종 개발 사업과 무분별한 벌목으로 이들 열대림들이 파괴되면서 생물종의 다양성을 줄이고 지구온난화까지 가속화시켜 심각한 문제가 되고 있습니다. 연구팀은 열대우림을 찍은 고해상도 위성사진을 가로, 세로 각각 1㎞의 격자로 나눈 뒤 생물 다양성, 기후변화 적응, 기후변화 완화, 수질보호, 열대우림을 복구할 경우 드는 비용, 복원 효과를 포함한 미래 가치를 평가, 분석해 열대림 복원 시뮬레이션을 만들었습니다. 그 결과 브라질, 인도네시아, 마다가스카르, 인도, 콜롬비아, 르완다, 우간다, 부룬디, 토고, 남수단의 열대우림을 복원하는 것이 지구 전체 기후변화 완화와 생물 다양성 보존에 가장 효과적이라고 합니다. 특히 이들 지역에서 파괴된 열대우림의 11%만 복원시키더라도 현재 가속화되고 있는 지구온난화 속도를 늦추는 데 도움이 된다는 결론도 얻었다고 합니다. ●인공 수로 통한 농사가 강력 ‘냉각효과’ 한편 기후생물학 분야 국제학술지 ‘글로벌 체인지 바이올로지’ 3일자에는 관개농업이 해당 지역의 온도를 낮추는 데 효과적이라는 미국 위스콘신 매디슨대 넬슨환경연구소와 위스콘신주 자연자원부 연구진의 연구 결과가 실리기도 했습니다. 연구팀은 2014~2016년 32개월 동안 위스콘신주 센트럴샌즈 지역에서 관개농업을 하는 곳과 목초지, 빗물에만 의지해 농사를 짓는 천수답 농경지 주변의 온도 변화를 살펴봤습니다. 분석 결과 관개농업을 하는 지역은 다른 지역과 비교해 최고 온도를 2~3도가량 낮추고 최저 온도는 3도 정도 높이는 것으로 나타났습니다. 일교차를 살펴보면 다른 곳들은 10도를 넘나드는데 관개농업 지역은 3~7도 정도에 불과하다는 것입니다. 인공적으로 물 관리시설을 만들어 작물의 생육에 맞춰 공급하는 농업방식인 관개농업이 극단적인 기온변화를 막아줄 뿐만 아니라 무더운 여름에는 강력한 냉각 효과까지 갖게 해줄 수 있다는 의미입니다. 사실 과학자들이 찾아낸 이런 방법들은 현재 진행되고 있는 지구온난화의 속도를 ‘약간’ 늦추는 정도에 불과합니다. 건강하고 살기 좋은 지구를 만들기 위한 해결책들을 과학자들이 내놓을 것이라고 기대하는 것은 무리입니다. 자연, 그리고 이웃과 더불어 사는 삶을 고민하는 개인들이 더 많아지고 적극적으로 참여하는 것이 함께 이뤄져야 더 효과적이겠지요. edmondy@seoul.co.kr

김기남(61) 삼성전자 대표이사 부회장과 장석복(57) 카이스트 화학과 특훈교수가 올해 대한민국 최고과학기술인상 수상자로 선정됐다. 과학기술정보통신부와 한국과학기술단체총연합회(과총)는 김 부회장과 장 교수를 올해 수상자로 선정하고 오는 4일 서울 삼성동 코엑스에서 열리는 ‘2019 대한민국과학기술연차대회’ 개회식에서 대통령 상장과 상금 3억원을 수여한다고 2일 밝혔다. 공학분야 수상자로 선정된 김기남 부회장은 서울대 전자공학과를 나와 카이스트와 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA)에서 전자공학으로 석, 박사학위를 받았다. 1981년 삼성전자에 입사 후 38년 동안 삼성전자에만 근무하면서 시스템 반도체 제조공정과 설계분야에서 세계 최고 수준의 기술을 확보해 한국 시스템 반도체 산업을 크게 도약시켰다는 평가를 받았다. 세계 최초로 14나노 핀펫 및 극자외선 적용 7나노 제조공정 기술을 개발하고 고성능 시스템온칩 설계 기술 개발 및 첨단 이미지 센서를 개발하는 한편 3차원 버티컬 낸드 플래쉬 메모리를 상용화하고 2016년에는 1세대 10나노급 D램, 2017년에는 2세대 10나노급 D램 양산에 성공해 세계 IT시장을 견인해 왔다. 뿐만 아니라 서울대와 카이스트 등 국내 최고 대학들과 전략적 산학협력을 통해 반도체 인력 양성을 적극 지원하는 등 반도체 인재양성에도 기여한 공로가 크다고 과총은 밝혔다. 김 부회장은 “연구개발에 있어서 전문성을 인정받았기 때문에 이번 수상도 가능했던 것으로 생각해 너무 기쁘다”며 “반도체 분야에서 전문가가 되기로 결정한 이상 연구개발이 핵심이라고 생각했고, 주어진 상황에서 최선을 다하면서 실력을 배양하는 것이 더 중요하다고 생각해 그렇게 노력해왔다”라고 소감을 말했다. 김 부회장은 “이번 수상의 영광은 모든 연구원들이 함께 만든 성과”라고 덧붙였다. 김 부회장은 지난해 한국공학한림원에서 주는 ‘제22회 공학한림원 대상’을 수상하기도 했다. 기초과학 분야 수상자인 장석복 교수는 2013년부터 기초과학연구원(IBS) 분자활성촉매반응연구단 단장으로도 관련 연구를 이끌면서 탄소-수소 결합 활성화 촉매반응 개발에 있어서 선도적인 연구결과를 내놔 국내 자연과학의 위상을 높였다는 평가를 받았다. 장 교수는 “운 좋게 동료 선후배들보다 더 나은 여건에서 연구를 해 올 수 있었을 뿐인데 과분한 상을 받게 돼 영광”이라고 수상소감을 말했다. 2015년 장 교수가 발표한 탄소-수소결합 활성화를 위한 질소그룹 도입반응은 올해 2월 기준으로 전 세계 대학과 연구소 등 35개 합성, 의약, 재료과학 연구팀에서 적용해 후속 연구결과들을 내놓고 있는 화학 기본 반응으로 인정받고 있다. 장 교수는 올해 3월 기준 200여편의 관련 논문을 발표해 2만 2145회에 달하는 논문 인용수, 연구자 영향력을 의미하는 H-인덱스 80을 기록하는 등 촉매분야에서 최고 석학으로 평가받고 있는 상황이다. 향후 계획에 대해 장 교수는 “저반응성 유기분자의 탄소-수소결합 활성화 과정에 대한 기초원리를 규명하는데 우선 집중하고 있다”라며 “이를 바탕으로 새로운 촉매 시스템을 개발한다면 천연가스의 주성분인 메탄 등의 저분자량 탄화수소에 유용한 물질을 도입할 수 있기 때문”이라고 설명했다. 대한민국 최고과학기술인상은 2003년부터 시상해온 국내 최고 과학기술분야 상으로 올해까지 총 42명의 수상자를 배출했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

병원에서 초음파 검사나 컴퓨터단층촬영(CT)으로 병변이 발견될 경우 더 정확한 진단을 위해 자기공명영상(MRI)를 촬영한다. MRI는 커다란 자석으로 자기장을 발생시켜 몸 속 수소원자핵을 공명시켜 조직의 물리적, 화학적 특성을 영상으로 만드는 기술이다. 과학자들이 MRI 기술을 활용해 작은 원자 한 개가 만들어 내는 자기장까지 관찰할 수 있는 방법을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학연구단과 미국 IBM 공동연구팀은 기존의 분자 수준 MRI보다 100배 이상 해상도를 높여 원자 한 개가 만들어 내는 스핀 자기장을 시각화할 수 있는 기술을 개발해 물리학 분야 국제학술지 ‘네이처 피직스’ 2일자에 발표했다. 세상에서 가장 세밀한 MRI를 만들었다는 차원에서 주목받고 있는 연구이다. 일반적으로 병원에서 사용하는 MRI는 촬영을 위해 수 억개의 원자 스핀이 필요하다. 이 때문에 미시세계 연구를 위해 분자 수준까지 측정할 수 있는 자기공명영상 연구는 이뤄져 있지만 해상도가 나노미터 수준이어서 개별 원자를 또렷하게 볼 수 없다. 독특한 분자 구조를 가진 신소재나 양자소자를 연구하기 위해서는 개별 원자 스핀을 시각화하는 것이 필요하다. 연구팀은 주사터널링현미경(STM)에서 해결책을 찾았다. STM은 뾰족한 금속 탐침을 시료 표면을 아주 가깝게 가져간 상태에서 탐침과 시료 사이에 전류를 걸어주면 전자가 에너지 장벽을 넘어 다른 쪽으로 넘어가면서 표면 구조를 관찰할 수 있게 해주는 장치이다. 연구팀은 STM 탐침 끝에 철원자 1~5개를 묶은 스핀클러스터를 부착하는 방법을 만들어 냈다. 스핀의 방향에 따라 자석처럼 서로 끌어당기고 밀어내는 성질에 따라 탐침과 시료원자의 스핀 사이에 자기력이 생겨 탐침이 시료 표면에 더 가까이 접근하고 이것이 원자 한 개를 시각화할 수 있게 한 것이다. 이 같은 방법을 통해 표면 위 원자 하나와 스핀 클러스터 사이의 자기적 공명을 읽는데 성공했다. 이번에 원자 하나의 또렷한 MRI를 촬영한 것은 처음이다. IBS 안드레아스 하인리히(이화여대 물리학과 석좌교수) 단장은 “병원에서 정확한 진단과 치료를 하기 위해서는 MRI 촬영이 필요하듯 물리적 시스템도 정확히 분석해야 변형과 응용이 가능한데 이번 연구는 원자 성질을 스핀 구조라는 새로운 측면에서 확인했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 연구를 이끈 필립 윌케 연구위원은 “최근 자성 저장 장치를 포함해 나노 수준에서 다양한 자성 현상이 보고되고 있는데 이번 원자 MRI기술로 고체 표면, 양자컴퓨터의 스핀 네트워크, 생체분자까지 여러 시스템의 스핀 구조를 연구할 수 있게 됐다고 볼 수 있다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

하루 1잔 만으로도 효과...우유나 설탕 없는 아메리카노, 에스프레소만 효과 한 집 건너 하나씩 있다는 커피전문점의 숫자만큼 커피를 즐기는 사람도 늘어나 커피 매장은 항상 사람들로 가득차 있다. 많은 직장인들은 아침 업무 시작 직전 커피 한잔으로 시작하고 점심식사 직후나 오후에는 졸음과 나른함을 ?아내기 위해서 또 다시 커피를 찾곤 한다. 적당한 양의 커피는 대장암, 고혈압 예방, 노화 방지 등에도 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 영국 노팅엄대 의대 연구진은 하루 커피 한 잔이 체내 갈색지방을 자극해 비만과 당뇨를 예방해줄 수 있다는 사실을 발견하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 24일자에 발표했다. 우리 몸에는 갈색지방조직과 백색지방조직이 있다. 백색지방은 외부에서 공급된 과잉영양분을 지방으로 저장하는 역할을 하지만 갈색지방은 백색지방과 과잉칼로리을 태워 열을 발생시키는 역할을 한다. 일반적으로 갈색지방은 체온조절이 쉽지 않은 신생아들에게서 많이 있지만 성인에게서도 찾아볼 수 있다. 갈색지방은 백색지방과 작동 메커니즘이 다르고 당분과 과잉 칼로리나 지방을 태워 열을 만들어 낼 뿐만 아니라 면역기능 활성화에도 관여해 감기와 같은 질병예방에도 작용하는 것으로 알려졌다. 이 같은 과정을 통해 혈당과 혈중 지질수치를 낮추고 체중 감소를 돕는 것으로 알려졌다. 실제로 체질량지수(BMI)가 낮은 사람들은 갈색지방이 많은 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이런 갈색지방의 활동을 촉진시키고 자극하는 것으 무엇인지를 찾기 위해 이번 연구를 수행했다. 연구팀은 우선 갈색지방조직에 커피를 주입해 활성화 여부를 관찰하는 세포실험을 실시했다. 그 결과 아메리카노 1잔에 해당하는 커피가 갈색지방을 자극한다는 사실을 확인했다. 이후 연구팀은 실제로 사람에게서도 세포실험과 똑같은 결과가 나오는지 관찰하기 위한 임상시험을 실시했다. 열화상장치를 이용해 각자의 갈색지방 정도를 관찰하고 아메리카노 1잔을 마시게 한 뒤 열화상장치를 이용해 열의 발생정도를 비교해 갈색지방의 활성화정도를 관찰했다. 그 결과 커피를 마신 직후 갈색지방이 활성화되는 것이 관찰됐으며 혈액검사를 통해 혈당도 낮아지는 것이 확인됐다. 연구팀은 설탕이나 우유를 타지 않은 아메리카노나 에스프레소 종류의 커피가 갈색지방 활성화에 효과가 있다고 설명했다. 마이클 시몬즈 노팅엄대 의대 교수는 “이번 연구는 커피 한 잔이 갈색지방의 기능에 직접 영향을 미친다는 사실을 보여주는 첫 연구”라고 강조했다. 시몬즈 교수는 “비만과 비만으로 인해 발생할 수 있는 당뇨, 고지혈증 같은 대사질환을 예방하기 위해 갈색지방을 활성화시키고 그를 위해 커피를 이용할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다”라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람들은 자신과 친한 친구나 처음 만난 사람인데 마음이 잘 맞을 경우 ‘주파수가 잘 맞는 사람’이라고 소개하곤 한다. 주파수가 맞는다는 것은 내가 말하지 않았는데도 똑같은 생각을 하거나 의도를 갖고 있을 때의 표현으로 ‘텔레파시가 통한다’라고도 말한다. 그런데 과학자들이 실제 자연에서 텔레파시가 통하고, 주파수가 맞는 현상을 발견해 주목받고 있다. 독일 막스플랑크 조류학연구소 행동신경생물학과, 루트비히 막시밀리안대 통합신경과학부, 남아프리카공화국 프레토리아대 동물학과 공동연구팀은 참새의 일종인 흰눈썹베짜기(White-browed sparrow-weaver) 수컷과 암컷이 함께 지저귈 때 뇌 활성화부위와 뇌신경세포 활동이 정확하게 일치한다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 13일자에 실렸다. 흰눈썹베짜기는 남부와 동부 아프리카에 폭넓게 분포하고 있는 참새의 일종으로 둥지를 짓고 지배적인 수컷 암컷 한 쌍과 함께 8마리가 함께 생활하는 것으로 알려져 있다. 흰눈썹베짜기는 천적이 다가오면 동료들과 한꺼번에 소리를 내 쫓아내는데 특히 암수 한 쌍이 정확히 같은 소리를 내 과학자들의 궁금증을 유발시켰지만 이에 대한 신경학적 메커니즘이 밝혀지지는 않았었다. 연구팀은 모바일 송수신기를 세 쌍의 암수컷의 뇌에 설치해 자연에 방사한 뒤 지저귈 때 뇌파와 음향신호를 동시에 기록했다. 새에 장치한 모바일 송수신기는 0.6g으로 배낭형태로 새에게 붙이도록 만들어졌다. 연구팀은 이 장치를 통해 세 쌍이 지저귀는 소리를 650개 파일로 저장했다. 이렇게 녹음된 소리를 분석한 결과 보통 수컷이 먼저 노래를 시작하고 암컷이 뒤따라 부르는 것으로 확인됐다. 수컷이 지저귀기 시작한 뒤 암컷이 노래를 시작하기 까지는 약 0.25초 밖에 걸리지 않은 것으로 나타났다. 정밀 장치 없이 그냥 들을 경우는 암수가 거의 동시에 지저귀는 것으로 느낄 수 있을 정도의 시간차이다.수컷이 노래를 부르기 시작하면 암컷의 대뇌 후배측면에 위치한 고차발성중추(HVC)라는 부위가 곧바로 활성화되면서 노래를 시작하게 된다고 연구팀은 설명했다. HVC는 새들의 소리학습과 생리적 반응을 관장하는 뇌 영역이다. 이 부위가 마치 두 물체의 진동수가 일치하는 공진현상처럼 한 쌍의 흰눈썹베짜기에게 HVC 부위 뇌파와 신경세포 활동이 일치한다는 것이다. 수잔나 호프만 독일 막스플랑크 조류학연구소 박사는 “이번 연구는 서로 다른 개체가 소리정보의 입력과 동시에 신경세포 활동과 음성이 동기화돼 일치한다는 것을 시각적으로 보여준 것으로 구체적인 신경학적 메커니즘은 추가 연구를 통해 규명할 계획”이라며 “사람들도 타인과 사회적 상호작용을 할 때 비슷한 형태로 작동할 것으로 보인다”라고 말했다. 호프만 박사는 “감각 정보의 입력이 제대로 되지 않을 경우나 관련 신경세포 활동이 비정상적일 때 타인과 상호작용이 어려워지는 것으로 생각된다”라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

가을이 시작되서 이듬해 봄까지 한반도는 미세먼지 때문에 몸살을 앓는다. 이웃 국가의 영향과 함께 화석연료의 과다 사용이 원인으로 꼽히고 있어 생물자원인 바이오매스를 기반으로 한 미생물 기반 화합물 생산기술이 다양하게 연구되고 있다. 문제는 폐목재나 옥수수, 유채 같은 바이오매스를 확보하는데는 한계가 있기 때문에 친환경 바이오연료 및 화합물을 충분히 생산하기는 쉽지 않다. 포스텍 융합생명공학부, 화학공학과, 서울대 화학생물공학부 공동연구팀은 다시마, 미역 같은 갈조류를 이용해 친환경 바이오연료와 친환경 바이오화합물을 고속생산할 수 있는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 6일자에 실렸다. 해조류는 육상 식물에 비해 성장속도가 빠르고 지구의 상당부분을 차지하는 바다에서 자라기 때문에 채취가 용이하다는 장점이 있다. 그러나 해조류에 포함된 알긴산 같은 다당류를 쉽게 에너지원으로 바꿀 수 있는 산업용 미생물이 없어 공정개발이 쉽지 않았다. 연구팀은 알긴산이 포함된 해조류를 빠르게 연료로 바꿀 수 있는 신종 미생물을 발굴하고 유전자 조작기술로 바이오연료나 화합물을 빠르게 생산해낼 수 있도록 설계했다. 실제로 미생물의 대사경로를 바꿔 해조류에서 바이오연료인 에탄올과 플라스틱 원료인 2,3-부탄디올, 생리활성물질인 라이코펜 등 다양한 화학제품을 만들어 낼 수 있게 됐다. 미생물을 이용해 해조류에서 다양한 화학제품을 직접 생산할 수 있도록 인공 미생물 화학공장을 만든 것이다. 연구팀이 개발한 인공 미생물은 대장균이나 효모 같은 기존의 산업용 미생물과 비교해서도 2배 이상 월등히 빠르게 성장하고 바이오매스 전환속도가 빨라 다른 분야에서도 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 서상우 서울대 화학생물공학부 교수는 “이번에 발견해 설계한 미생물은 해조류에서 채취할 수 있는 탄소원을 빠르게 대사해 고부가가치 화학제품을 만들어 낼 수 있게 해 미생물 발효 공정의 경제성과 효율성을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘퀸’의 리더 프레디 머큐리, 영화 ‘사이코’의 주연 앤서니 퍼킨스, 1950~60년대 대표적인 미남 배우 록 허드슨은 모두 후천선면역결핍증(에이즈)으로 인한 후유증으로 사망했다. 1980년대에는 ‘20세기 흑사병’으로 알려지면서 치료가 불가능한 질병으로 알려졌지만 최근 과학기술과 의학의 발달로 다양한 치료방법이 등장하면서 관리 가능한 질병이 되가고 있으며 미국 농구선수 매직 존슨처럼 실제로 완치된 사람들까지 나오고 있는 상황이다. 그렇지만 질병을 사전에 차단하고 예방할 수 있는 백신은 아직까지 나오고 있지 않다. 이런 가운데 네덜란드 암스테르담대 감염·면역연구소, 바이오메디컬 영장류연구센터(BPRC), 서울대 약대, 미국 스크립스연구소 통합구조·계산생물학과, 듀크대병원 외과, 영국 옥스포드대 생화학과, 임페리얼칼리지런던 의대, 이탈리아 IRCCS 산라파엘과학연구소, 스페인 카를로스3세 왕립보건연구소 공동연구팀은 에이즈를 유발시키는 인간면역결핍바이러스(HIV) 단백질의 대표적인 구조를 설계하는데 성공해 치료용 항체를 유도해 낼 수 있게 됨으로써 백신 개발 가능성을 높이게 됐다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호(5월 30일자)에 실렸다. 에이즈 치료 항체 개발이 어려운 이유는 HIV 단백질이 지속적으로 다양하게 변이된다는 점 때문이다. HIV의 외부 단백질이 사람의 면역세포에 결합해 침투하는 과정을 저해하는 치료법이 제시되기도 했지만 역시 변이가 잦아 치료제나 백신 개발로 이어지지는 못했다. 연구팀은 2017년까지 알려진 6000여개 이상의 HIV 외피 단백질의 변이를 모두 분석해 외피 단백질을 대표하도록 설계된 단백질 ‘ConM’(콘엠)을 설계하고 단백질 3차원 구조를 밝혀냈다.콘엠 단백질을 백신으로 사용할 경우는 변이가 잦은 HIV 외피 단백질을 광범위하게 중화시킬 수 있는 항체를 유도할 가능성이 큰 것으로 연구팀은 생각했다. 실제로 연구팀은 이번에 설계한 콘엠 단백질을 토끼와 짧은꼬리원숭이에 주입해 에이즈 치료 항체를 유도하는데 성공함으로써 백신 개발 가능성을 규명하기도 했다. 교신저자로 참여한 서울대 약대 한병우 교수는 “이번 연구는 인간 면역세포 침투에 있어서 가장 중요한 역할을 하는 HIV 외피 단백질을 백신으로 개발함으로써 다양한 변이 외피 단백질들을 중화시킬 수 있는 항체를 유도할 수 있게 해줄 것”이라며 “이번에 개발한 방법론은 에이즈처럼 변이가 심해 치료법 개발이 쉽지 않은 독감 바이러스, 에볼라 바이러스, C형 간염 바이러스 단백질에도 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

英·伊·오스트리아, 남녀 배우 250만명 경력 분석美·인도, 외교문서 골라내 미래 예측·대응 알고리즘 개발“그것은 사회적, 경제적 자극에 대한 인간 집단의 반응을 다루는 수학의 한 분야가 됐다. … 심리역사학은 통계학이기 때문에 한 개인의 미래를 정확히 예언할 수 없다는 것은 익히 알려져 있다.” 미국의 생화학자이자 세계 SF 3대 거장으로 꼽히는 아이작 애시모브가 20대 초반에 시작해 1992년 72세로 세상을 뜨기 전까지 썼던 ‘파운데이션’ 시리즈에는 해리 셀던이라는 천재 수학자가 만든 ‘심리역사학’이라는 가상의 학문이 등장한다. 해리 셀던이 심리역사학으로 은하제국의 몰락을 예측하고 ‘파운데이션’이라는 집단을 만들어 파국적인 상황을 막고 미래를 대비하도록 한다는 것이 파운데이션 시리즈의 주요 줄거리다. ●“배우의 성공은 연기력보다 환경에 좌우” 애시모브의 심리역사학은 통계물리학을 보고 만들어진 것이다. 통계물리학은 입자가 매우 많거나 복잡한 시스템을 통계적 방법으로 연구하는 분야다. 개별 분자 행동은 예측할 수 없지만 공기 전체 움직임을 설명하고 예측하려는 통계물리학처럼 심리역사학도 사람도 개개인의 행동을 예측하기는 어렵지만 거대한 역사의 흐름을 예측할 수 있다고 설정됐다. 그런데 실제로 최근 수학자들이 수학적 방법으로 역사를 예측하고 쇼비즈니스의 성공 가능성까지 예측할 수 있는 방법을 개발했다. SF 속 심리역사학이 현실로 다가오게 된 것이다. 영국 런던 퀸메리대 수리과학부, 앨런튜링연구소, 이탈리아 카타니아대 물리천문학과, 국립핵물리연구소(INFN), 오스트리아 빈복잡계과학허브(CSHV) 공동연구팀은 배우의 경력을 정량화하고 성공과 경력의 지속가능성을 예측할 수 있는 수학적 모델을 만들어 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 6월 5일자에 발표했다. 연구팀은 인터넷영화데이터베이스(IMDb)를 이용해 1888년 최초로 만들어진 영화부터 2016년 1월 16일까지 개봉된 영화, TV드라마에 이름을 올린 남자배우 151만 2472명과 여배우 89만 6029명의 경력을 분석했다. 분석 결과 약 70% 배우들의 전체 경력이 1년에 불과했고 주연급이든 조연급이든 일이 끊기지 않고 배우로서 10년 이상 생명력을 이어 가는 이들은 10% 미만으로 나타났다. 연예계에서 경력은 특정 상품에 대한 수요가 다른 사람들에게 영향을 주는 ‘네트워크 효과’가 강하게 나타난다고 연구팀은 설명했다. 유명세를 타는 배우들이 일자리를 더 얻기 쉽고 대부분의 일을 가져간다는 것이다. 공백기가 긴 배우들은 이전의 유명세와는 상관없이 복귀 후 인기를 회복할 확률이 낮아지는 것으로 예측됐다. 연구팀은 이번 예측식으로 일부 배우들의 활동 기간과 흥행 여부를 계산한 결과 비교적 정확하게 계산된 것으로 알려졌다. 루카스 루카사 퀸메리대 수리과학부 교수는 “이번 연구 결과에서 흥미로운 것은 임의적인 무작위적 사건들이 증폭되면서 부익부 빈익빈 현상이 나타난다는 점”이라면서 “배우들의 성공과 생명력은 연기력보다는 환경에 좌우될 가능성이 크다는 것도 새로 알게 됐다”고 말했다. 또 미국 마이크로소프트(MS) 뉴욕연구소와 MS 인도 방갈로르연구소, 미국 컬럼비아대 역사학과 공동연구팀은 국무부가 공개한 외교 문서와 당시 발생한 중요한 사건들을 연관 분석해 역사적으로 중요한 사건을 암시하는 문서들을 골라내 미래를 예측해 대응할 수 있는 알고리즘을 개발했다. 이 연구 결과는 생물학 및 심리학 분야 국제학술지 ‘네이처 인간행동’ 6월 4일자에 실렸다.●인공지능 문서보관자·미래학자 개발 가능성 연구팀은 미국 국무부가 각종 보고서를 전자문서 양식으로 저장하기 시작한 1973년 자료부터 지난해 기밀 해제된 1979년까지의 기록 195만 2029건을 분석했다. 연구팀은 우선 국무부가 중요하다고 평가해 놓은 보고서들이 이후 벌어진 실제 사건들을 얼마나 정확하게 설명하고 예측했는지를 역사학자들에게 수작업으로 평가하도록 한 다음 인공지능에 기계학습시켰다. 이렇게 학습된 인공지능으로 공문서를 바탕으로 역사적 사건들을 예측하도록 했다. 그 결과 예상 밖으로 출장 일정처럼 주목도가 떨어지는 일상적 보고서도 역사적 사건을 예측하는 데 중요한 단서가 될 수 있음이 밝혀졌다. 덩컨 와츠 MS뉴욕연구소 수석연구원은 “아인슈타인 상대성이론 발견, DNA 이중나선 구조의 발견, 달 착륙, 베를린 장벽 붕괴 등 역사적인 사건들도 모두 사소한 사건에서 촉발됐다”며 “이번 연구는 수많은 문서 더미 속에서 역사적 문서를 식별해 낼 수 있는 인공지능 문서보관자나 인공지능 미래학자를 개발할 수 있는 가능성을 보여 주고 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 생명체 유지와 유전정보 전달을 위한 필수 대사과정인 염색체 복제에 관여하는 단백질의 핵심 작동원리를 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 유전체 항상성 연구단과 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 공동연구팀은 염색체 복제가 끝나면 DNA와 결합하는 PCNA라는 단백질이 결합되고 분리되는 메커니즘을 분자수준에서 밝혀내고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 3일자에 발표했다. 염색체 복제는 DNA 생성에 관여하는 단백질들이 DNA와 결합하는 것으로 시작된다. 특히 고리형태의 PCNA 단백질은 바늘구멍에 실이 꿰어진 형태로 DNA와 결합해 염색체를 복제하고 손상된 염색체를 복구한다. 이 과정이 끝나면 PCNA와 DNA는 분리된다. 그러나 이 때 PCNA와 DNA가 분리되지 않고 계속 결합된 상태로 머물러 있게 되면 염색체에 돌연변이가 발생한다. 연구팀은 이런 염색체 돌연변이는 암이나 각종 유전질환을 일으킬 수 있다고 앞선 연구를 통해 밝혀냈다. 그렇지만 PCNA와 DNA가 분리되는 정확한 원리는 파악하지 못했다.그런데 연구팀은 PCNA와 DNA의 결합, 분리를 추적할 수 있는 실험방법과 실시간으로 결합과 분리를 관찰할 수 있는 ‘단분자 형광 이미징‘ 기술을 활용해 관찰했다. 그 결과 ATAD5-RLC라는 단백질이 PCNA 단백질의 고리를 열어 DNA를 분리시켜 염색체 복제 과정을 종료시킨다는 사실을 밝혀내고 ATAD5-RLC 단백질의 구조까지 확인했다. 이번 연구는 염색체 복제 과정, 손상복구 과정이 정상적으로 종료되지 않으면 유전정보의 변형이 일어난다는 사실을 분자적 수준에서 처음으로 밝혀낸 것이다. 명경재 IBS 유전체 항상성 연구단장은 “이번 연구는 생명체 필수 대사과정인 염색체 복제를 이해하기 위한 중요한 정보를 파악함으로써 생명의 근원을 이해하는데 한걸음 더 다가가게 해줬다”라며 “염색체 복제 오류는 암 같은 질환을 유발시키는 만큼 유전정보 이상으로 발생하는 병의 근본 원인을 규명하고 새로운 치료법을 개발하는데 도움을 받을 수 있을 것”이라고 말했다.유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중생대 백악기와 쥬라기 시대에 지구를 지배했던 생물은 덩치가 어마어마하게 큰 공룡들이었다. 그러나 어느날 갑자기 소행성과 충돌해 지구 환경이 급격하게 변하면서 공룡들은 순식간에 사라져버렸다. 현재 지구를 지배하고 있는 것은 ‘사람’이다. 과연 먼 미래에도 지구에 사람이 있을까. 한국에서 인기작가로 자리잡은 프랑스 소설가 베르나르 베르베르가 2015년 발표한 ‘제3인류’는 인류의 종말을 막기 위해 몸집이 15㎝ 안팎의 작은 사람들을 만들어 내면서 벌어지는 일들을 다루고 있는 작품이다. 그런데 최근 과학자들이 100년 뒤가 되면 포유류나 조류의 몸집이 지금보다 작아지고 작은 몸집을 가진 동물들이 지구에 번성하게 될 것이라는 예측을 내놨다. 영국 사우샘프턴대 생물과학부, 지리및환경과학부, 국립해양과학센터, 캐나다 뉴펀들랜드 메모리얼대 해양과학과 공동연구팀은 다음 세기 동안 포유류의 평균 체중은 지금보다 25% 정도 감소할 것이며 다음 세기에는 작은 몸집의 조류와 포유류가 번성하게 될 것이라는 연구결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 24일자에 발표했다. 연구팀은 육지에서 살고 있는 1만 5484종의 포유류와 조류에 초점을 맞추고 체중, 한 번에 낳는 새끼나 알의 수, 서식지의 다양성, 먹이, 세대 간격이라는 다섯 가지 특징을 조사했다. 이와 함께 멸종 가능성이 높은 동물들을 살펴보기 위해 국제자연보전연맹(IUCN)의 적색리스트를 분석했다. IUCN 적색리스트는 전 세계 동식물종의 멸종위기를 평가한 것이다. 연구팀은 이들 데이터를 바탕으로 몸집의 감소율과 생물다양성 손실에 대해 분석했다. 그 결과 다음 세기에 포유류 평균 체중은 25% 정도 감소할 것으로 전망됐다. 이는 마지막 간빙기인 13만년 전부터 현재까지 포유류 크기 감소율이 14%인 것을 고려한다면 엄청나게 빠른 속도이다. 이 때문에 미래에는 작고 수명이 짧아 세대 교체가 빠르고 다양한 서식지에서 사는 것이 가능한 동물들이 지배종이 될 것이라고 연구팀은 전망했다. 이 같은 전망에 따르면 미래의 승리자는 생쥐 같은 설치류, 참새 같은 조류 등이다. 이에 비해 수명이 길고 특정한 서식환경이 필요한 동물인 독수리 등 수리과 조류나 검은코뿔소 등은 필연적으로 멸종할 수 밖에 없을 것이라는 전망을 내놨다. 사실 이렇듯 조류와 포유류의 멸종과 몸집이 작아지는 것의 가장 큰 원인은 ‘인류’라고 연구팀은 설명했다. 무분별한 벌목, 사냥, 집약적 농업, 도시화, 지구온난화 등 사람이 만들어 내고 있는 생태계에 대한 각종 부정적 영향은 동물종의 소형화와 멸종을 불러일으킨다는 것이다. 문제는 동물종의 소형화는 장기적인 생태, 진화의 지속가능성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 점이다. 펠릭스 아이겐브로드 영국 사우샘프턴 생물과학부 교수는 “이번 연구에서 제시한 포유류와 조류의 몸집이 줄어들 것이라는 예측은 생태학적으로 우연히 발생하는 것이 아니라 특정 생물이 그들의 특성과 생태학적 변화에 대한 취약성으로 인해 도태된다는 것이 문제”라며 “이번 연구를 통해 멸종 위험이 있는 종을 어떻게 보존해고 인류가 이들의 서식지와 생태계에 미치는 영향이 무엇인지를 명확히 알게 됐다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

가까운 미래사회를 그대로 보여주는 SF에 자주 등장하는 장면 중 하나는 신문처럼 둘둘 말거나 접을 수 있는 디스플레이로 책이나 뉴스를 읽는 것이다. 톰 크루즈가 주연으로 나온 영화 ‘마이너리티 리포트’에도 비슷한 장면이 등장한다. 더군다나 최근에는 스마트폰을 절반으로 접었다 펼쳤다 할 수 있는 폴더블폰이 등장해 SF 속 이야기가 현실로 다가오고 있음을 실감할 수 있다. 이 때문에 종이처럼 돌돌 말고 펼 수 있는 필름형태의 롤러블 디스플레이 개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 중국 베이징대, 중국과학원 물리학연구소, 난징대, 칭화대, 푸단대, 남방과기대, 한국 기초과학연구원(IBS), 스위스 취리히연방공과대(ETH), 독일 막스플랑크 프리츠하버연구소 국제공동연구팀은 종이처럼 쉽게 말 수 있는 저전력, 고성능 롤러블 디스플레이 제작 원천기술을 개발하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 23일자에 발표했다. 롤러블 디스플레이가 가능하기 위해서는 원자 1~2개 층 두깨로 종잇장보다 수 백만배 얇은 2차원 소재가 필요하다. 원자 배열이 균일한 단결정 소재를 활용해 이를 구현한다면 작은 전력으로도 고성능을 낼 수 있는 전자기기가 가능하다.연구팀은 구리기판을 사용해 붕소(B)와 질소(N)가 삼각형 형태로 구성된 원자 1~2개 두께의 2차원 물질인 ‘화이트 그래핀’ 제조에 성공했다. 특히 지금까지는 가로, 세로 각각 수㎜ 크기로 밖에 만들지 못했지만 이번에는 세계 최초로 100㎠ 대면적으로 만든 것이다. 이는 반도체 제작공정에 바로 적용할 수 있는 크기로 평가받고 있다. 화이트 그래핀은 열과 방사선에도 강해 전자기기는 물론 항공기나 우주선처럼 가볍고 열적, 화학적 안정성이 요구되는 분야에 두루 활용 가능한 물질이다. IBS 다차원탄소재료연구단 펑 딩(울산과학기술원 특훈교수) 그룹리더는 “그래핀 등장 이후 물성이 우수하다고 알려진 2차원 소재들이 다양하게 등장했지만 제작기술 한계로 상용화가 아직 이뤄지지 못하고 있다”면서 “이번 연구는 2차원 단결정 소재의 대면적화를 위해 일반적으로 적용할 수 있는 일종의 제작공식을 고안해냈다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

똑같은 질병이라도 유전적 차이로 환자에 따라 달라지는 경우가 많다. 이 때문에 체내 특정 부위에만 집중적으로 약물을 전달해 치료할 수 있는 나노의약품이 주목받고 있다. 이 때문에 암 진단과 치료에 나노의약품이 많이 활용되고 있다. 문제는 나노의약품이 체내 면역작용으로 환부까지 도달하지 못하고 간에 축적되는 경우도 많다. 국내 연구진이 나노의약품의 치료효과를 높이기 위해 체내에서 움직임과 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다. 한국원자력연구원 방사선기기연구부 박정훈 박사팀은 의료용 동위원소 지르코늄-89를 이용해 나노물질의 체내 분포를 영상화해 관찰하는데 성공했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호(5월 15일자)에 실렸다. 최근에는 나노물질이 면역시스템을 극복하고 종양까지 효율적으로 도달할 수 있도록 하기 위해 적혈구에서 추출한 단백질막을 나노물질에 코팅함으로써 면역시스템을 피하도록 하고 있다. 연구팀은 실제로 이 방법이 나노치료물질이 면역시스템을 피할 수 있는지를 관찰한 것이다.지르코늄-89는 양전자방출단층촬영(PET) 검사와 같은 영상진단에 사용하는 동위원소로 반감기가 3.3일이다. 지르코늄-89와 결합된 물질은 체내 움직임을 장시간 추적관찰할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 쥐에서 적혈구를 분리해 단백질막을 추출했다. 단백질막을 나노물질과 지르코늄-89를 결합시킨 물질 표면에 코팅해 면역나노물질을 만들었다. 이 물질을 생쥐에 주사한 다음 핵의학 영상장비로 관찰한 결과 단백질막을 코팅한 나노물질은 간을 통과해 종양에 축적되기 시작한 것이 관찰됐지만 단백질막을 코팅하지 않은 나노물질은 간, 비장 등에 축적돼 암세포까지 도달하지 못한다는 사실이 확인됐다. 박정훈 박사는 “지금까지는 나노의약품의 환부 도달 과정을 관찰하기 어려웠지만 이번 연구는 반감기가 긴 지르코늄-89으로 나노물질의 면역력을 실시간으로 확인할 수 있게 됐다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“해의 빛이 사라졌다가 사흘 후 다시 밝아졌다.”(고구려 영류왕 23년 9월, 삼국사기 고구려 본기 中) “해에 흑점이 보였는데 크기는 계란만했다.”(고려 예종 10년 3월, 고려사 中) 국내 연구진이 이 같은 국내 역사기록들을 분석해 새로운 태양의 활동형태와 이로 인한 기후변화 영향을 찾아내 주목받고 있다. 한국천문연구원, 전북대, 충남대 기초과학연구소 공동연구팀이 국내 역사서들에 기록된 태양 흑점과 서리 발생 정보를 분석한 결과 태양의 240년 활동주기를 새로 발견하고 이런 태양 활동주기가 기후변화와 밀접한 연관성이 있다는 것을 규명했다고 20일 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘기후 및 태양-지구 물리학’ 5월호에 실렸다.연구팀은 고려사와 조선왕조실록에서 태양 흑점과 관련한 기록 55개를 바탕으로 태양의 활동주기를 분석했다. 분석의 신뢰도를 높이기 위해 중국측 역사서에 실린 흑점정보도 함께 연구했다. 그 결과 지금까지 잘 알려진 태양활동의 11년 주기와 60년 주기 이외에 240년의 장(長)주기가 있다는 사실을 확인했다. 태양 표면에서 주변보다 온도가 낮아 검게 보이는 현상인 흑점은 태양활동의 직접적 지표로 기후에도 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 서양에서 첫 흑점 관측은 17세기인 1611년 이탈리아 갈릴레오 갈릴레이가 처음으로 한 것으로 알려졌다. 그러나 중국에서는 기원전 28년에 흑점 관측 기록이 처음 나타나있고 한국사에서도 서기 640년 삼국사기 고구려본기에 흑점을 표현한 최초의 기록이 나타난다. 실제로 고려사와 조선왕조실록은 흑점의 크기를 다섯 등급으로 나눠 검은 점, 자두, 계란, 복숭아, 배의 크기로 기록했다. 이런 기록의 차이 때문에 서양 천문학에서는 240년 태양활동 장주기가 아직 밝혀지지 않았던 것이다. 연구팀은 역사서에 기록된 기상현상 중 온도변화를 파악할 수 있는 지표인 서리 기록을 고려사와 조선왕조실록에서 700군데를 찾아 서리가 내리지 않는 기간인 ‘무상(無霜)기간’의 변화와 태양 활동주기를 비교했다. 무상기간은 1년 중 서리가 내리지 않는 기간으로 늦은 봄 마지막 서리에서 초가을 첫 서리까지 기간을 말하는데 이 기간이 짧을수록 춥다는 의미이다.분석 결과 태양 흑점이 많아진 시기에 한반도 온도가 급격히 하락했음을 확인했다. 이를 통해 기후변화가 태양활동에 영향을 받았을 것이라고 추정해냈다. 연구를 이끈 천문연구원 고(古)천문연구센터 양홍진 박사는 “이번 연구는 우리나라의 풍부한 역사기록들이 현대과학적 측면에서도 매우 신빙성이 높고 중요한 자료로 활용될 수 있음을 보여줬다”라며 “아직 많이 분석되지 않은 고천문 자료를 바탕으로 다양한 천문현상을 계속 증명해 나갈 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중국 저장대 의대, 화동과학기술대, 국립 정형외과·재생의학그룹(CORMed), 저장성 재생의학·조직공학연구소 공동연구팀은 빛을 이용해 수술 부위를 빠르고 손쉽게 접합할 수 있는 ‘바이오 글루’ 기술을 개발하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 15일자에 발표했다. 연구팀이 개발한 바이오 글루는 동물 세포 단백질 구조와 비슷한 하이드로겔 형태로 생체 독성이 없고 자외선을 쐬여주면 굳는 물질이다. 연구팀은 실제로 돼지 3마리의 심장동맥(관상동맥)과 심장, 간에 4~6㎜ 크기의 상처를 낸 뒤 바이오 글루를 사용해 수술한 결과 상처가 빠르게 봉합되는 것을 관찰했다. 바이오 글루로 봉합 수술을 받은 돼지들은 봉합사로 상처 부위를 꿰맨 돼지들과 마찬가지로 수술 2주 뒤에도 생체 이상소견이 발견되지 않았다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

경기도 과천시 정보과학도서관은 한국과학창의재단이 주관하는 ‘2019년 과학문화 민간활동지원 공모사업’에 선정됐다고 14일 밝혔다. 이번에 선정된 사업은 ‘과학과 예술, 별이 만나 소통하다’라는 주제로 진행되는 과학 프로그램이다. 주요 프로그램은 도서관 속 과학이야기-과학마술 아카데미, 서커스 속에 과학이 있어요, 부분일식 공개관측행사 등 3가지이다. 공모사업 선정으로 사업비를 지원받아 참가비 없이 무료로 진행한다. ‘도서관 속 과학이야기-과학마술 아카데미’는 마술에서 접할 수 있는 과학 현상을 체험하는 과정을 통해 과학 원리를 이해하는 프로그램이다. 오는 7월과 8월 주말 시간을 이용해 진행된다. 10월 진행하는 ‘서커스 속에 과학이 있어요’는 참가자들이 서커스 퍼포먼스를 보고, 사용된 과학의 원리에 대해 알아본다. 12월 26일 태양이 달에 가려지는 부분일식을 관측하는 ‘공개 관측 행사’도 연다. 천체망원경을 이용한 관측, 태양 관측용 안경만들기 체험, 일식 원리에 대한 강연을 진행한다. 해당 프로그램의 상세 일정은 6월 중 과천시정보과학도서관 홈페이지에 게재될 예정이다. 신동선 정보과학도서관장은 “이번 공모 사업 선정으로 마술, 서커스, 천문 강연 등을 통해 기초과학을 더 쉽고 재미있게 접근할 기회가 될 것”라고 말했다. 남상인 기자 sanginn@seoul.co.kr

이스라엘 경제수도 텔아비브에서 남서쪽으로 27㎞ 떨어진 레호보트. 지난 7일(현지시간) 점심 때쯤 100여종을 웃도는 수목으로 수려하게 가꿔진 캠퍼스에 들어서니 잔디밭에서 아이와 놀아주는 엄마, 벤치에서 샌드위치를 먹는 학생들이 오후를 느리게 즐기고 있었다. 언뜻 한가한 대학 캠퍼스로 보이지만 이스라엘을 창조와 혁신의 유전자로 무장한 ‘창업강국’으로 이끈 기초과학 연구 본산이다. 프랑스 파스퇴르, 독일 막스플랑크 등과 함께 세계 5대 기초과학 연구기관으로 꼽히는 ‘바이츠만연구소’를 지난 7일 박원순 서울시장이 찾은 데는 특별한 까닭을 엿볼 수 있다.경제특별시장을 자처하며 경제 살리기를 민선 7기 최우선 기치로 내건 박 시장은 지난달 초 서울을 ‘글로벌 5대 창업도시’로 만들기 위한 마스터플랜을 내놨다. 올해부터 2022년까지 1조 9000억원을 들여 기술창업 혁신 인재 1만명을 길러내고 혁신 기업 창업 기반시설을 확대한다는 게 골자다. 지난 1~8일 중동·유럽 3개국 순방지로 지난 8년 임기 중 처음 찾은 이스라엘의 창업 허브를 잇달아 방문하고 이스라엘을 창업국가로 만든 인사들과 만나 “협력하자”며 러브콜을 보낸 것은 그 구상을 구체화하기 위해서다. 인재와 기초기술을 뿌리부터 탄탄히 키워 스타트업을 꽃피우는 이스라엘의 창업 비결을 국내로 수혈하려는 것. 이날 모데카이 셰베스 바이츠만연구소 부총장은 “방금 거친 정문을 ‘천국으로 가는 게이트’라고 부른다. 바이츠만은 소규모 연구소이지만 가히 국제적 영향력으로 기술 이전·상용화를 통해 연간 373억 달러(2017년 기준 약 44조원)에 이르는 수익을 올린다”고 소개했다. 그러자 박 시장은 “정부의 연구소에 대한 지원은 20%뿐으로 수익 80%는 기술 이전과 상용화로 올린다니 어마어마한 사업체라 하겠다”며 “순수과학 수준이 곧 원천기술 확보로 이어지기 때문에 우리 경제의 미래도 순수과학에 달려 있다”고 강조했다. 바이츠만연구소는 1934년 하임 바이츠만 이스라엘 초대 대통령이 세운 과학연구소 겸 대학으로 매년 평균 130여개 특허를 따낸다. 생명과학, 화학, 수학, 컴퓨터공학 등 다양한 분야에서 지금까지 얻은 특허만 2000개를 웃돈다.서울시는 이런 바이츠만연구소의 원천기술을 서울 창업기업에 넘겨 상용화하도록 하고 일정 매출을 로열티로 돌려주는 양해각서를 이날 체결했다. 글로벌 창업투자사인 요즈마그룹은 투자유치 지원, 보육 프로그램 등으로 국내 창업기업 성장에 힘을 보태기로 했다. 최판규 서울시 투자창업과장은 “요즈마그룹의 투자는 기업 인증이나 다름없어 해외 다른 기업에서도 ‘묻지마 투자’가 이어지기 때문에 성공 사례를 만들 가능성을 높인다”며 “특히 바이오기업엔 기술개발 과정이 지난한데 기초기술 이전, 투자 촉진으로 성장 기간을 앞당길 수 있을 것”이라고 기대했다. 지난 6일 박 시장은 이스라엘의 첫 바이오의료기업 인큐베이터 ‘퓨처엑스’(3966㎡)도 찾았다. 이스라엘을 의약품 개발 선두주자로 만든 공신인 만큼 서울 바이오의료기업 보육공간인 동대문구 홍릉 서울바이오허브와 협력을 이끌기 위해서다. 2014년 존슨앤드존슨, 오비메드, 일본 1위 제약기업 다케타 등 세계적 기업이 함께 동등한 지분으로 설립한 퓨처엑스는 기업에 최대 3년까지 입주를 보장하고 회사당 20억원의 초기 투자 비용을 제공하며 외부 투자의 ‘마중물’ 역할을 톡톡히 한다. 그 결과 설립 5년 만에 17개 회사가 설립됐고 앞으로도 신생기업 5개를 추가한다. 퓨처엑스는 매년 전 세계에서 350여개 프로젝트를 수주할 정도로 활발한 연구개발을 주도하고 있다. 레아 클레퍼 퓨처엑 스 최고기술경영자(CTO)가 “바이오기술 분야에서 우수한 학위와 실무 경험을 겸비한 15명의 경영진이 기업당 2~3명씩 붙어 혁신, 경영 등에 대해 자문해주며 자금이나 법률 문제 등에 대해선 신경 안 쓰고 기술을 발전시키는 데만 집중하게 한다”고 설명하자 박 시장은 “그게 성공의 핵심”이라며 맞받았다. 박 시장은 “퓨처엑스에서는 연구 역량, 법률, 경영 지원 등 최고의 전문 경험이 있는 사람들이 스타트업에 조언하고 세계 프로젝트를 심사해 입주시키니 성공률이 높아지는데 우리는 현재 아마추어 수준”이라며 “우리도 한국보건산업연구원이 비슷한 역할을 하고 있지만 퓨처엑스처럼 선별 과정, 성장 단계 등에서 역량 있는 인적 자원을 끌어들여 활용해야 한다”고 짚었다.미국 실리콘밸리, 뉴욕에 이어 세계 세 번째로 큰 창업 클러스터인 영국 런던 ‘테크시티’(158만 6700㎡)는 박 시장에게 창업을 도시재생의 수단으로 활용할 수 있다는 영감을 불어넣었다. 2010년 세워진 테크시티엔 구글, 아마존, 페이스북, 인텔 등 글로벌 정보통신기술(ICT) 기업이 둥지를 틀고 있다. 테크시티의 첨단기술 스타트업은 설립 당시만 해도 85개였지만 불과 3년 만에 1만 5000개로 늘었다. 온라인에 회사 이름과 주소, 자본금, 주주 등 기본 정보를 기입하고 수수료 15파운드(약 2만 3000원)만 내면 하루 만에 법인 설립 등기가 가능하게 하고, 창업 단계(초기·중간·마무리)별로 맞춤형 성장 지원 프로그램을 가동한 게 큰 동력이었다. 지난 3일 에릭 밴 더 클레이 테크시티 창립자와 함께 테크시티 골목골목을 누비며 ‘구글 포 스타트업스 캠퍼스’, ‘바클레이스 라이즈’ 등 글로벌 기업의 스타트업 보육 공간을 찾은 박 시장은 이동 중간중간에 등장하는 유명 펍, 인쇄소 골목 등에 주목했다. 박 시장은 “원래 이 쇼디치 지역은 허름하고 낡은 곳인데 이런 대규모 창업 클러스터로 재탄생했다. 땅값이 싸서 입주기업은 물론 도시재생이 필요한 지역사회에도 도움이 된 셈”이라며 “신생기업이 경기 성남시 분당구 판교나 서울 영등포구 여의도 등으로만 갈 게 아니라 도시재생이 필요한 곳에 들어서면 효과가 크다는 걸 테크시티에서 배울 수 있는 만큼 우리도 도시재생의 수단으로 창업을 활용하는 방법을 찾겠다”고 말했다. 레호보트·텔아비브·런던 정서린 기자 rin@seoul.co.kr

사람의 장기 중 간(肝)은 70% 정도 잘라내도 되살아나는 탁월한 재생 능력을 갖고 있다. 그렇지만 간을 제외한 대부분의 장기는 그렇지 않다. 특히 폐는 한 번 손상되면 다시 살려낼 수 없어 의료기기에 의존하거나 장기 이식을 해야 한다. 이런 상황에서 미국 컬럼비아대 의대, 스티븐스공과대 생명공학과, 밴더빌트대 심장흉부외과 공동연구팀은 돼지의 손상된 폐를 장기 이식이 가능할 정도로 폐 조직과 기능을 재생하는데 성공했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 지난 8일자에 실렸다. 폐가 질병이나 외상으로 지나치게 손상되면 폐 이식도 사실상 불가능하다. 폐가 심하게 손상되면 위액이나 위에 있는 물질이 폐로 넘어가는 ‘위 호흡’ 현상이 나타나면서 폐의 상피세포가 파괴되는 악순환이 나타나기 때문이다. 연구팀은 이런 위 호흡 현상을 차단하고 이식 수술이 가능할 정도로 폐를 재생하는 방법을 찾아낸 것이다. 연구팀은 5~8개월 된 돼지 8마리에게 심각한 폐 손상을 입혀 위 호흡 현상이 나타나도록 했다. 연구팀은 일시적으로 혈액 순환을 차단해 위 호흡 현상을 막은 다음 항생제를 포함한 여러 종류의 약물을 주입해 손상된 폐 조직과 기능을 되살리는데 성공했다. 이렇게 일부 기능을 되찾은 폐와 정상 돼지의 폐를 외부 교차순환 시스템으로 연결해 자가 호흡 기능을 서서히 회복시킨 다음 이식 수술을 실시하는 것이다. 이번 기술을 활용하면 폐 이식을 위해 확보할 수 있는 시간이 현재 6시간보다 많은 36~56시간에 이르기 때문에 폐 이식 수술 성공률도 높일 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 이번에 사용된 장기교차 순환기술은 폐 이외에 심장, 신장 같은 다른 장기의 재생과 이식 수술에도 도움을 줄 수 있을 것으로 전망했다. edmondy@seoul.co.kr

계절의 여왕이자 여름의 초입인 ‘5월’이 되면서 점점 날씨가 더워지면서 시원한 바닷가를 찾는 사람들이 늘고 있다. 여름이 가까워오면서 바닷물이 따뜻해지고 더군다나 지구온난화로 바닷물이 따뜻해지면서 바다에 불청객들이 늘고 있다. 바로 ‘해파리 떼’이다. 한반도 주변에는 노무라입깃해파리가 늘고 있는데 해파리에 쏘이게 되면 발진과 통증 , 가려움이 생기고 심할 경우는 호흡곤란과 쇼크로 인해 사망에 이르기까지 한다. 특히 호주를 중심으로 태평양 일대에 분포해 있는 상자해파리는 가장 강력한 독을 갖고 있어 쏘이면 몇 분 내에 사망할 수도 있는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 상자해파리가 번식하는 경우는 해수욕장을 폐쇄하기도 하기도 한다. 그런데 호주 시드니대 생명환경과학부, 가반의학연구소, 뉴사우스웨일스대 성빈센트의대, 제임스쿡 분자개발치료센터, 국립열대보건의학연구소, 중국 중산대 제약과학부 공동연구팀이 상자해파리 독이 세포 내로 침투하는 메커니즘을 밝혀내고 크리스퍼 유전자 가위기술을 이용해 해파리 독성 해독제 개발 가능성을 확인했다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호(5월 1일자)에 실렸다.연구팀은 살아 있는 상자해파리를 바닷물에 담궈 촉수에 있는 자세포를 채취한 다음 이것들을 파괴해 방출된 독을 동결 건조했다. 연구팀은 백혈병 환자에게서 채취된 골수세포를 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 수백만 개의 다양한 골수세포로 만들었다. 보통 골수세포는 유전적 세포선별검사에 많이 활용된다. 연구팀은 동결 건조된 해파리 독을 골수세포에 투입해 해파리 독에 파괴되지 않는 세포들을 찾아냈다. 독으로 파괴된 세포와 그렇지 않은 세포의 DNA를 분석해 그 유전자가 만드는 단백질이 무엇인지를 분석한 것이다. 그 결과 연구팀은 해파리 독이 겨냥하는 유전자가 4개라는 사실을 확인했다. 연구팀은 기존 약물들 중에 해파리 독이 영향을 미치는 유전자를 보호할 수 있는지를 찾아봤다. 그 결과 두 개의 약물이 인간 골수세포와 생쥐 적혈구 세포를 해파리 독에서 보호해준다는 사실을 알아냈다. 그 다음 강력한 해파리 독을 생쥐에게 주입한 다음 보호 약물을 주입한 결과 통증과 조직괴사, 상처 등을 막아주는 것을 관찰할 수 있었다. 그레고리 닐리 시드니대 교수는 “250개 이상의 단백질로 구성된 해파리 독을 하나의 약물로 차단할 수 있다는 사실을 확인해낸 것이 이번 연구의 가장 큰 성과”라며 “추가 연구를 통해 이번에 찾아낸 해독제 후보물질이 해파리 독으로 인한 쇼크나 심장 마비까지 막을 수 있는지 확인해 볼 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr