기상청이 예보한 대로 지난 월요일인 11일부터 전국이 꽁꽁 얼어붙었다. 13일에도 제주도 등 일부지역을 제외한 전국 대부분 지방은 3일째 낮에도 영하의 날씨를 보였다. 특히 서울보다 위도가 높아 북극권에 속하는 러시아 수도 모스크바와 덴마크 코펜하겐, 핀란드 헬싱키 등 주요 도시들은 영상의 기온을 보여 대조적이다. 기상청은 중부 내륙지방을 중심으로 한파특보가 발령되는 등 14일 오전까지는 평년보다 5~10도 정도 낮아 강추위를 보일 것으로 예보했다. 일반적으로 한반도에서 겨울철 혹한은 주로 1월에 들이닥치는데 이번 추위는 때이르다는 지적이 있다. 이처럼 갑작스러운 12월 ‘동장군’은 ‘극 소용돌이’(Polar Vortex)라고도 불리는 ‘북극진동’(Arctic Oscillation)이라는 북극 대기순환 이상변동 때문이다. 북극진동은 북극의 찬 공기의 소용돌이가 수 십 일이나 수 십 년을 주기로 강약을 되풀이하는 현상이다.북극이 추울수록 북극 주위를 도는 제트기류가 강해 찬 공기가 아랫쪽으로 내려오지 못한다. 그렇지만 지구 온난화 등 여러가지 이유로 북극 공기가 따뜻해지면 고위도 지방과 아랫쪽 중위도 지방의 온도차가 작아지면서 제트기류의 힘이 약해지게 된다. 이렇게 제트기류가 헐거워지면 북극에 머물러 있던 찬공기가 중위도 지역으로 내려오면서 북극한파를 가져온다. 최근 세계적인 과학저널 ‘사이언스’와 ‘네이처’ 등에 따르면 북극의 해빙과 빙붕이 계속 무너져 내릴 정도로 따뜻해지고 있는 것으로 알려졌다. 1998년 미국 워싱턴대 기상학자 존 마이클 월리스 교수와 제자인 데이빗 톰슨 교수는 북극진동을 지수화한 북극진동지수(AOI)를 개발했다.북극진동지수가 ‘음(-)’으로 나타나면 북극진동이 강해 북극의 찬 공기가 중위도 지역까지 내려와 한파가 발생할 가능성이 높다는 것을 의미한다. 기상청에 따르면 지난달 중반부터 AOI가 음의 값을 보이고 있다. 북극진동지수가 음의 값을 보이는 것은 그만큼 북극 주변을 돌고 있는 제트기류가 약해졌다는 의미이며 음의 값을 보일 때 서울을 포함한 중위도 지역의 기온이 평년보다 낮아지는 경향을 보인다. 이번 혹한을 가져온 또 하나의 원인으로 ‘우랄 블로킹’이 지목받고 있다. 기상학에서 블로킹은 특정 지역에 고기압이 발생해 오랜 기간 정체돼 저기압의 진행경로를 방해하거나 역행시키는 것이 일주일 이상 지속되는 현상을 말한다.블로킹 현상은 극지방의 얼음 면적이 줄어 극지방의 차가운 공기를 가두어두는 제트 기류의 힘이 약화될 때 강하게 나타난다. 북극진동과 블로킹 현상이 지구 온난화라는 원인으로 인해 강해질 수 밖에 없다는 설명이다. 카자흐스탄 북부에서 북극해까지 러시아를 남북으로 가로지르면서 아시아와 유럽의 경계를 이루는 것이 바로 러시아 우랄산맥이다. 가뜩이나 북극 상공의 제트기류가 약해져 중위도 지역까지 내려온 상황에서 우랄산맥과 카라해 인근에서 형성된 상층고기압에 가로막혀 굽이치면서 북극의 찬 공기가 한반도로 밀려드는 것이 한파의 또다른 원인이라는 것이다. 기상청 관계자는 “이번 추위는 14일까지 이어지면서 내륙을 중심으로 아침 최저기온이 영하 10도 이하로 떨어지는 곳이 많고 낮 기온도 중부지방은 영하권에 머물러 추울 것”이라며 “목요일부터 일시적으로 기온이 오르겠지만 주말에 다시 추워지는 등 한동안 추위가 계속 이어지는 만큼 건강에 각별히 유의해달라”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

몸길이가 180㎝에 달해 그야말로 냉장고 크기 만한 새로운 펭귄 화석이 뉴질랜드에서 발견됐다. 세계적 학술지 네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호(12일자)에 실린 연구논문에 따르면, 뉴질랜드에서 발견된 신종 펭귄 화석은 몸길이 177㎝, 몸무게 101㎏로 추정된다. 신종 펭귄의 골격은 오늘날 펭귄들을 작은 새처럼 보이게 할만큼 거대하다. 참고로 우리가 볼 수 있는 펭귄 중 몸집이 가장 큰 황제펭귄은 보통 몸길이 120㎝, 몸무게 40㎏이다. 신종 펭귄에게는 ‘쿠미마누 비체에’(Kumimanu biceae)라는 학명이 붙여졌다. 여기서 ‘쿠미마누’는 뉴질랜드 원주민인 마오리족의 말로 ‘괴물 새’를 뜻한다. 그리고 ‘비체에’(bee-chee-ae)는 2004년 뉴질랜드 남섬 오타고의 한 해변에서 이 화석을 발굴한 뉴질랜드 박물관의 큐레이터 겸 고생물학자인 앨런 테니슨이 자신에게 학자가 되도록 영감을 준 어머니 베아트리체을 기리기 위해 이름의 약칭인 ‘비체’를 라틴어 식으로 바꾼 것이다. 신종 펭귄은 지금부터 5500만~6000만 년 전인 팔레오세 후기에 오타고 일대에서 서식했던 것으로 추정된다. 이 섬은 일찍이 많은 거대 조류가 살았던 곳으로 이전에도 이번보다 좀 더 키와 몸집이 작은 선사시대 펭귄 두 종의 화석이 발견되기도 했다. 이번 펭귄은 지금까지 발견된 펭귄들 중에서 두 번째로 큰 종으로 여겨진다. 가장 큰 펭귄은 3700만년~4000만년 전 남극 대륙에 서식했던 팔라에에우딥테스 크라코프스키이(Palaeeudyptes klekowskii)라는 학명을 가진 거대 펭귄이다. 이번 연구에 공동 저자로 참여한 독일 프랑크푸르트 젠켄베르크 연구소의 고생물학자 게랄트 마이어 박사는 “극히 초기 형태에서조차 이렇게 거대한 펭귄들이 살았다는 건 놀라운 일”이라고 말했다. 연구팀은 이번 펭귄 역시 날 수 있는 능력이 없어 결과적으로 거대화했을 가능성이 있다고 보고 있다. 또한 이들 펭귄이 멸종하게 된 원인으로는 물개나 이빨 고래 등 다른 해양 포식자들의 출현 탓인 것으로 추정하고 있다. 사진=AP 연합뉴스(위), 게랄트 마이어/젠켄베르크 연구소 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

2017년 ‘정유년’도 20여일밖에 남지 않았다. 한 해가 끝날 무렵이 되면 항상 언급되는 단어는 ‘다사다난’이다. 과학과 의학·보건 분야에서도 많은 연구 성과와 이벤트들로 올 한 해는 ‘다사다난’했다. 많은 분야에서 연말이 되면 한 해 동안 가장 주목받았던 소식들을 꼽아 발표하는데 과학 분야에서는 미국 일간 뉴욕타임스가 가장 먼저 ‘2017년 눈길을 끌었던 과학적 성과와 이벤트’를 정리해 소개했다. 가장 먼저 선정된 것은 지난 8월 21일 오전 9시 6분(미국 태평양시간)부터 오전 11시 41분까지 약 2시간 30분가량 이어진 ‘역대 최고의 우주쇼’로 주목받았던 ‘그레이트 아메리칸 이클립스’였다.태양과 달, 지구가 나란히 놓여 달이 태양면을 가리며 생기는 일식은 월식보다 더 자주 일어나는 천체현상이지만 대부분 바다에서 관측이 가능하다. 그런데 이번 개기일식은 미국 오리건주를 시작으로 사우스캐롤라이나주까지 미대륙 14개 주를 관통하며 펼쳐졌다. 이번 일식과 정확히 같은 위치로 지나가며 발생하는 개기일식은 375년 만의 일이다. 이 때문에 미국항공우주국(NASA)도 우주선 11대, 관측비행기 3대, 풍선형 관측기 50여대를 비롯해 국제우주정거장(ISS)까지 동원해 관측하고 생중계하기도 했다. 또 지난 9월 15일 임무를 종료한 토성 탐사선 카시니호가 마지막 ‘유작’으로 보내온 토성 사진도 올해 주목해야 할 과학적 이벤트로 꼽혔다. 1997년 발사된 카시니호는 약 35억㎞의 거리를 7년 동안 날아가 2004년 7월 토성 궤도에 진입해 토성은 물론 타이탄과 엔셀라두스 등 위성을 정밀탐험해 다양한 데이터와 사진을 지구로 보내왔다. 카시니호는 13년 동안의 임무를 마치고 지난 9월 15일 토성 대기권으로 떨어지면서 ‘산화’했다. NASA 관계자는 “카시니호의 탐험은 태양계에 대한 통찰력을 준 동시에 과학자들에게 다양한 연구거리를 던져 줬다”고 평가했다. ●중력·전자기파 동시 관측도 주목받아 지난 2월 미국, 벨기에, 영국, 스위스, 프랑스, 남아공, 사우디아라비아, 모로코 등 8개국 국제공동연구진이 지구로부터 39광년 떨어져 있는 ‘트라피스트1’이라는 왜성을 공전하는 지구형 행성 7개를 발견한 것도 선정됐다. 연구진은 관련 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 발표하고 워싱턴에 있는 NASA 본부에서 기자회견을 별도로 갖는 등 외계생명체 발견 가능성에 주목했지만 자외선과 태양풍의 직접적인 영향 때문에 생명체가 존재하기는 매우 힘들다는 후속 분석 결과가 나와 실망을 안기기도 했다. 지난 10월에는 올해 노벨물리학상 수상 업적인 중력파 발견에 지대한 공헌을 한 라이고·비르고 중력파 관측단 등 국제공동연구팀이 중성자별끼리 충돌하는 것을 처음으로 중력파와 전자기파로 동시에 관측해 주목받았다. 중성자별 충돌의 증거로 예측돼 온 킬로노바라는 현상을 처음으로 관측한 것이다. 이 발견을 통해 중력파뿐만 아니라 전자기파 등 다른 관측수단을 함께 이용해 천체 현상을 연구하는 ‘다중신호 천문학’이라는 학문이 본격적으로 시작됐다는 평가가 나오고 있다. 의학 및 보건 분야는 물론 생물학 분야에서도 주목할 만한 이벤트와 연구 성과들이 많았다. 숲모기에 의해 전파되면서 임신부가 감염될 경우 태아가 소두증을 갖고 태어난다고 해서 2015년 말부터 올 초까지 전 세계를 공포로 몰아넣었던 ‘지카바이러스’가 확산 가능성이 낮아졌다. 지카바이러스의 예방과 치료에 대한 다양한 연구 덕분인데 보건의학계에서는 지카바이러스 감염으로 인해 소두증을 갖고 태어난 아이들에 대한 치료와 관리 등 후속 조치에 대해서도 관심을 가져야 한다고 지적했다. ●‘늑대, 애완동물로 못 키운다 ’도 관심 또 최근 다양한 동물을 애완용으로 키우는 사례가 늘고 있는 가운데 캐나다와 미국, 헝가리 연구진이 개의 친척인 늑대도 애완용으로 키울 수 있는가를 실험해 어린 늑대는 가능하지만 성장하면서 늑대의 본성이 드러나기 때문에 애완용으로 키울 수 없다는 연구 결과를 발표한 것도 관심의 대상이었다. 실제로 약 1만 5000년 전후로 늑대와 개는 유전학적으로도 분리돼 진화해 왔기 때문에 늑대는 애완용으로 적합하지 않다는 설명이다. 한편 비만의 확산, 북미 지역을 중심으로 성적 접촉 이외의 방식으로 확산되는 매독, 유전자 가위기술을 비롯한 유전자 기술을 이용한 맞춤형 아기 탄생 가능성도 관심이 집중되는 올해 과학적 성과로 꼽혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

북한이 지난 9월 3일 6차 핵실험을 단행한 뒤 최근까지도 여진이 계속되자 11일(현지시간) 영국 방송 BBC가 그 원인과 파장을 진단했다.지난 9일 미국지질조사국(USGS)은 북한에서 각각 규모 2.9, 2.4의 지진이 발생했고 현재 계속되고 있는 지진이 6차 핵실험 때 규모 6.3의 인공지진이 발생한 충격으로 인한 여진이라고 진단했다. 캘리포니아 주립 폴리테크닉대의 지구물리학 교수이자 지진학자인 자챠 폴렛 박사는 “규모 6.3의 핵실험 이후 이러한 여진이 잇따르는 것이 당연하다”고 말했다. 그정도 규모의 지진이 발생한 뒤, 바위가 움직이면서 압박을 하기 때문에 점차 규모가 낮아지는 여진이 발생하는 것은 흔한 일이라는 설명이다. 폴렛 박사는 “지진이 발생한 지역 주변에서 변형이 일어나고 있으며,이는 일대에서 압력이 늘거나 줄어드는 부분을 형성해 여진 분포에 영향을 끼친다”고 덧붙였다. 북한이 시험장 일대 산에 파놓은 갱도가 무너졌을 수 있다는 추측도 제기됐다. 지질 물리학자이자 재난 연구원인 미카 매키넌은 “더 많은 실험을 할수록 에너지가 더 많이 생기고, 압박이 더 많이 재분배돼 더 많은 바위가 부서질 것”이라고 말했다. 매키넌은 일부 갱도가 무너져 내렸다는 징후가 있지만 전체 갱도가 붕괴했는지는 확인할 방법이 없다고 덧붙였다. BBC는 이로 인해 현재 핵실험장을 사용할 수 없게 만들었는지는 불확실하다고 해설했다. 여진으로 백두산의 화산 활동을 촉발할 가능성에 대해서는 회의적인 반응을 보였다. 지난해 과학 학술지 네이처에는 규모 7.0 상당의 지진파를 일으키는 가상의 핵실험이 상당한 수준의 스트레스 변화를 일으킬 수 있다는 연구 결과가 발표된 바 있다. 매키넌은 “지진파가 화산과 그 아래 마그마에 부딪히고 있기는 하지만, 이러한 지진 에너지는 (화산) 분출을 촉발하기에는 충분하지 않다”고 말했다. 핵실험의 악영향에 대한 우려 속에 북한이 풍계리 핵실험장에서 추가 핵실험을 위해 최근 터널 굴착 활동을 계속하고 있다는 정황도 포착됐다. 북한 전문매체 38노스는 이날 상업용 인공위성들이 찍은 풍계리 핵실험장 사진들을 게재하며 “서쪽 갱도 입구에선 북한의 제6차 핵실험 이래 높은 수준의 활동이 지속하고 있다”고 지적했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

차세대 3D 프린터 기술이 주목하는 살아있는 소재가 있습니다. 엉뚱하게 들릴 수도 있지만, 박테리아가 바로 그 주인공입니다. 박테리아가 성장하고 증식할 수 있는 배지를 출력해 바이오 센서나 치료제 목적으로 사용하는 것입니다. 물론 말처럼 쉬운 일은 아니지만, 가장 단순한 박테리아도 인간이 만든 복잡한 장치가 흉내 낼 수 없는 다양한 반응이 가능하기 때문에 앞으로 차세대 바이오 기술로 주목받고 있습니다. 스위스 연방 공과대학 연구팀은 인체에 무해한 두 종류의 박테리아(Pseudomonas putida, Acetobacter xylinum)를 출력해서 바이오 센서 및 치료제로 사용할 수 있는 방법을 개발했습니다. 예를 들어 아세토박터 실리눔은 상처 부위의 통증을 줄이고 적절한 습도를 유지하는 나노 셀룰로스를 분비하므로 화상 상처 치료 목적으로 사용할 수 있습니다. 3D 프린터로 이를 출력하면 다양한 환자의 맞춤형 치료에 활용할 수 있습니다. MIT 연구팀의 접근은 전통적인 전자회로에 더 가깝습니다. 이들은 여러 종의 박테리아를 다른 색상의 바이오 잉크를 통해서 구분하는 회로를 출력했습니다.(사진) 각각의 박테리아는 pH 변화나 온도 변화에 따라 다르게 반응하기 때문에 과학자들은 실시간 센서로 이를 활용할 수 있습니다. 예를 들어 온도에 따라 색상이 변하게 만들면 별도의 전자 장치나 전원 장치 없이도 온도 변화를 감지할 수 있습니다. 더 나아가 인체에 무해한 박테리아를 사용해 사용하는 과정은 물론이고 사용하고 난 후에도 안전하게 자연적으로 분해되므로 환경에도 더 유익합니다. 반대로 박테리아를 포함한 바이오 잉크를 동력원으로 사용하려는 시도도 있습니다. 임페리얼 칼리지 런던과 케임브리지 대학의 연구팀은 저널 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 시아노박테리아를 이용한 전력 생산 시스템을 발표했습니다. 시아노박테리아는 매우 단순하고 흔한 광합성 박테리아입니다. 그런데 이 중 일부는 광합성의 결과물로 약한 전류를 내놓습니다. 따라서 이를 유용한 목적으로 사용하려는 연구가 이전부터 있었으나 생성되는 전기의 양이 적고 박테리아를 다루기 까다로워 실용화하기 어려웠습니다. 연구팀은 박막 시아노박테리아 배지를 탄소나노튜브(CNT)의 전극과 같이 출력해 이 문제의 해결 방안을 제시했습니다. 이렇게 만든 박막 필름 생체 광전기(BPV·thin film biophotovoltaic) 패널은 기존의 시아노박테리아 배지보다 3~4배 높은 에너지를 생산할 수 있을 뿐 아니라 100시간 정도의 내구성을 지닌 것으로 확인되었습니다. 이는 다양한 바이오 센서는 물론 종이처럼 얇은 장치에 동력을 공급할 수 있습니다. 물론 박막 태양광 패널을 이용해서 비슷한 장치를 만들 수 있지만, 박테리아를 이용한 바이오 잉크에는 태양 전지가 가지지 못한 큰 장점이 있습니다. 인체에 무해한 박테리아를 사용할 뿐 아니라 자연 상태에서 쉽게 분해되기 때문에 사람과 환경에 모두 안전하다는 점이 그것입니다. 물론 시아노박테리아를 배양하면 패널을 저렴하고 간단하게 생산할 수 있는 것도 장점입니다. 따라서 저렴한 일회용 웨어러블 기기를 생산하는데 이상적입니다. 오랜 세월 박테리아는 병을 일으키는 원인이라는 인식 때문에 좋지 않게 생각되어 왔습니다. 하지만 질병을 일으키는 박테리아는 극히 일부에 불과하며 우리는 우리 몸의 세포보다 더 많은 공생 미생물과 함께 살고 있습니다. 그리고 지구 생태계의 균형을 잡는데 작은 미생물의 역할이 매우 중요합니다. 사실 우리는 박테리아 없이는 살 수 없는 것입니다. 앞으로 이 귀중한 동반자를 더 유용하게 사용하기 위한 연구가 계속 진행될 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

성기능 치료제인 비아그라는 사실 협심증 같은 심장질환을 치료하기 위한 약으로 개발됐습니다. 그렇지만 그 효과가 미미해 폐기하려다가 이 약을 먹은 사람들의 성기능이 개선되는 것이 확인돼 다른 방향의 치료제로 쓰이게 됐습니다.의약학 역사를 보면 이렇게 본래 목적 이외의 방향으로 쓰이는 약들이 의외로 많습니다. 그런데 최근에는 알콜중독 치료제가 암 치료제로 활용될 수 있을 것이라는 기대감을 높이는 연구결과가 발표돼 주목되고 있습니다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 6일자에 체코 팔라키대, 덴마크 국립암연구센터, 스웨덴 카롤린스카 의학연구소, 미국 캘리포니아공과대, 스위스 성갈렌병원 공동연구진이 발표한 연구입니다. 연구팀은 알콜중독을 앓고 있으면서 유방암에 걸린 38세 여성환자의 사례에서 연구를 시작했다고 합니다. 이 여성이 알콜중독이 심했기 때문에 암 치료보다 알콜중독이 우선이었다고 합니다. 이 여성은 알콜 중독이 완치되지 않아 술 취한 상태에서 창문에서 추락사했는데 부검 결과 뼈로 전이됐던 암세포가 거의 사라진 것을 발견했다고 합니다. 그녀가 복용했던 알콜중독 치료제는 ‘디설피람’이라는 약물로 술을 조금만 마셔도 두통과 호흡곤란, 구토 같은 부작용을 일으켜 알콜을 끊게 만드는 약물이라고 합니다. 그런 디설피람이 암세포를 없앤 것입니다. 덴마크-체코-미국-스위스-스웨덴 공동연구진은 디설피람이 암세포를 죽이는 메커니즘을 발견한 것입니다. 사실 1970년대부터 디설피람이 외과 수술을 받은 유방암 환자들의 생존기간을 연장시켰다는 사례들이 간혹 보고되기는 했지만 작용 메커니즘이 정확히 밝혀지지 않고 과학자들마다 의견이 분분했기 때문에 암치료제로서 주목받지 못해왔습니다. 그런데 이번 국제공동연구팀은 2000~2013년 사이에 암으로 진단받은 덴마크 국민 24만명의 데이터베이스를 분석한 결과 디설피람의 항암효과를 최초로 확인하는데 성공한 것입니다. 연구팀은 24만명의 암 환자 중 3000여명이 디설피람을 복용했는데 디설피람을 꾸준히 복용한 환자 1177명의 생존율이 디설피람을 중간에 끊은 환자들에 비해 34% 정도 높은 것으로 나타났다는 것입니다. 더군다니 디설피람은 기존에 알려진 것처럼 유방암 뿐만 아니라 전립선암, 대장암 등 다양한 암에서 효과를 나타냈다고 합니다. 연구팀은 유방암을 일으킨 생쥐를 대상으로 디설피람을 투여해서 같은 결과를 얻었다고 합니다. 특히 디설피람의 효과를 향상시키는 구리 보충제를 함께 투여했을 경우 효과는 극대화됐다는 사실도 밝혀냈습니다. 연구팀은 디설피람이 암세포가 새로운 혈관을 만들고 자신의 세포를 주변으로 확장하는 것을 원천적으로 차단해 암세포를 굶겨죽인다고 설명했습니다. 이번 디설피람의 항암효과도 그렇지만 지금까지 연구된 많은 항암치료법이나 치료물질들이 실제로 상용화로 이어지는 경우는 많지 않습니다. 상용화를 위한 대규모 임상시험을 통과하지 못하는 경우가 많기 때문입니다. 이번 디설피람의 항암효과도 많은 사람을 대상으로 한 임상시험을 통과해야 항암제로서 공식적으로 인정받을 수 있을 것입니다. 그리고 또 하나의 걸림돌은 디설피람의 특허권이 만료됐기 때문에 제약사들이 항암제로서 관심을 갖지 않을 수도 있다는 점입니다. 연구에 참여한 지리 바르텍 덴마크 국립암연구소 박사는 “이미 안전성이 승인된 약물에서 다른 효과를 찾아내는 것은 매력적이기는 하지만 다른 질병을 치료하는데 사용하기에는 걸림돌이 될 수도 있다”라며 “거대 제약사들이 구식 약물에 대해서는 특허권을 보장받을 수 없기 때문”이라고 꼬집었습니다. edmondy@seoul.co.kr

노벨상 수상자가 최근 발표한 논문에서 오류가 발견돼 논문이 철회돼 ‘망신’을 당했다.학술논문 철회 정보를 추적하는 웹사이트인 ‘리트랙션 워치’는 7일 2009년 노벨생리의학상을 받은 미국 하버드대 잭 쇼스택 교수가 지난해 화학분야 국제학술지 ‘네이처 케미스트리’에 발표한 ‘지구 생명 RNA 기원설’ 논문이 철회됐다고 밝혔다. 이 논문은 지구에서 생명이 발생할 당시에 존재했을 가능성이 있는 특정 유형의 펩타이드가 RNA의 자기복제에 유리한 조건을 조성한다는 연구결과를 제시했다. 이는 DNA나 복잡한 단백질보다 먼저 RNA가 나타나 진화했을 것이라는 과학계의 가설을 지지하는 것으로 해석돼 주목을 받았다. 그러나 쇼스택 교수의 연구실에 있던 티볼리 올슨 박사가 지난해 논문의 결과를 재현해 보려고 실험을 했지만 재현이 되지 않았다. 이에 올슨 박사는 초기 데이터 해석이 잘못된 것으로 밝혀졌다. 결국 펩타이드가 RNA 복제를 쉽게 하는 환경을 조성하는 것이 아니었다는 뜻이다. 쇼스택 교수는 이 같은 사실을 보고 받고 공저자들은 물론 학술지 편집자들과 상의해 논문을 철회했다. 쇼스택 교수는 “이번 실수는 매우 당혹스러운 일로 실험을 해석함에 있어 충분히 주의를 기울이고 엄격한 기준을 적용했어야 하는데 그렇게 하지 못했다”며 “그나마 다행인 것은 우리 스스로가 오류를 발견해 고치고 상황을 파악했다는 것”이라고 말했다. 쇼스택은 노벨상 수상자로 선정된 2009년에도 그 전년도에 발표한 미국 국립학술원회보(PNAS) 논문을 ‘재현 불가’로 철회한 적이 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우주 대폭발(빅뱅)이 있은지 6억 9000만년 밖에 지나지 않은 시기에 만들어진 거대 블랙홀이 발견됐다.현재 과학자들이 추정하는 우주 나이는 137억 5000만년 정도로 이번에 발견된 거대 블랙홀은 약 130억년 전에 만들어진 것으로 추정되고 있다. 이 때문에 이번 발견은 초기 우주의 상태를 알 수 있게 해주는 중요한 발견으로 평가받고 있다. 미국 카네기연구소 관측소, 칼텍 제트추진연구소, 애리조나대 스튜워드관측소, 캘리포니아대 물리학과, MIT-카브리 천체물리학 및 우주연구센터, 독일 막스플랑크 천문연구소, 중국 북경대 천문학과, 이탈리아 볼로냐 천문관측소, 프랑스 밀리미터파 천문연구소(IRAM) 국제공동연구진은 130억년보다 훨씬 이전에 생겼으며 질량이 태양의 8억배에 이르는 거대 블랙홀을 발견했다는 연구결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 7일자에 발표했다. 연구팀은 남미 칠레 세로 토로로 범미주관측소에 있는 망원경과 미국 항공우주국(NASA)에서 보유한 광역적외선 측량탐사선, 영국의 적외선 망원경으로 관측했다. 그 결과 지구에서 130억여 광년 떨어진 곳에서 ‘퀘이사’를 발견했다. 퀘이사는 허블 법칙에 따라 블랙홀이 주변의 물질을 삼킬 때 나오는 밝은 빛으로 그 중심에 블랙홀이 있는 것으로 추정되는 천체현상이다. 이번에 130억 광년 떨어진 곳에 퀘이사가 있다는 것은 블랙홀이 존재한다는 것으로 우주 탄생 직전인 6억 9000만년 후에 이미 거대 블랙홀이 존재했다는 것을 의미한다. 에두아르도 바야도스 미국 카네기연구소 박사는 “이번에 발견된 블랙홀은 현재 지구에서 가장 멀리 떨어져 있는 블랙홀”이라며 “거대 블랙홀의 기원과 성장 뿐만 아니라 우주 전체의 탄생 비밀을 풀어줄 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

만병의 근원이 스트레스라는 말이 다시 한번 입증됐다. 스트레스가 남성의 암 위험을 키울 수 있다는 게 최근 연구에서 확인됐다. 최근 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’(Scientific Reports)에 실린 한 연구논문에 따르면, 남성은 정신적 스트레스를 ‘강하게’ 느낄수록 암에 걸릴 위험이 컸다. 이 연구는 일본국립암센터가 지난 1990~1994년에 다목적 코호트(JPHC) 연구에 참여한 40~69세(평균 나이 53세) 성인남녀들의 생활 습관과 질환의 연관성을 조사한 것이다. 연구 시작 시점에서 체질량지수(BMI)와 음주·흡연 등의 생활 습관, 과일·채소의 섭취량 등을 질문했다. 정신적인 스트레스에 대해서는 ‘당신은 일상에서 얼마나 스트레스를 받는가?’라고 질문했다. 그리고 “조금”이나 “보통” 또는 “많이”라는 세 가지 중에 답하게 하고 이를 암 위험과 어떤 연관성이 있는지 비교 분석했다. 총참가자 10만 1708명 중에서 평균 17.8년에 걸친 추적 조사 동안 암이 발병한 사례는 1만 7161명. 연구 초기에 스스로 느낀 스트레스 수준과 암 발병 사이에 상관관계는 나타나지 않았다. 하지만 5년째, 10년째 다시 한 질문의 답변을 분석한 결과, 추적 조사 첫해부터 5년 동안 스트레스가 증가한 사람은 스트레스가 “조금”이라고 느낀 이들보다 암 발병 위험이 4~6% 상승했다. 3차례 조사 모두에 응답한 7만 9301명을 분석한 결과, 10년간 항상 스트레스 수준이 높았던 그룹은 낮았던 그룹보다 암 발병 위험이 11% 높았다. 하지만 이런 관계는 남성에서만 명확하게 드러났다. 남성으로 제한해 분석해보면 연구 초기의 스트레스 수준이 “보통”인 경우에도 추적 기간 스트레스 수준이 증가한 그룹은 일관되게 낮았던 그룹보다 암 위험이 20% 더 큰 것으로 나타났다. 특히 흡연이나 음주를 하고 암에 관한 가족력이 없는 즉 유전과 명확한 상관관계가 없었던 참가자들에서 강한 연관성이 확인됐다. 연구팀은 “남성은 스트레스에 대처할 때 흡연과 음주에 의지하는 경향이 있다”고 지적하면서도 “스트레스의 영향은 흡연과 음주 습관이나 비만한 사람들에게서 두드러지게 나타났다”고 설명했다. 하지만 스트레스에서 벗어나고 싶다고 해도 그렇게 간단한 것은 아니다. 그러므로 일상에서 스트레스를 많이 받는다고 느끼는 남성은 우선 생활 습관을 개선하는 게 좋을 듯싶다. 사진=ⓒ Korta / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

‘기후변화에 관한 정부간 협의체’(IPCC)는 2013년 ‘5차 보고서’를 내고 전 세계가 온실가스 감축 노력 없이 현재와 같은 추세로 계속된다면 21세기 말인 2081~2100년에는 전 지구의 평균기온이 3.7도, 해수면은 지금보다 63cm가 높아질 것으로 전망했다.지구온난화가 계속될 경우 건조지역과 아열대기후 지역에서는 지표수와 지하수가 크게 감소하면서 물로 인한 분쟁이 증가할 뿐만 아니라 육상과 담수에서 살고 있는 생물종들이 멸종 위험에 처하게 될 것이라고 경고하기도 했다. 그런데 최근 세계적인 과학저널인 ‘네이처’와 ‘사이언스’가 일주일 간격을 두고 잇따라 지구온난화 속도가 예상보다 빠르다는 내용의 논문과 분석기사를 실었다. 미국 스탠포드대 카네기과학연구소 지구생태학과 연구진은 현재 제시된 가능한 모든 기후분석모델을 재평가하는 한편 지구 대기권 최상층에 있는 관측데이터를 통한 에너지 수지를 계산한 결과 실제로 IPCC가 예측한 것보다 지구 온난화 상황이 더 심각하다는 연구결과를 ‘네이처’ 7일자에 발표했다.연구팀은 모든 가용한 기후모델을 사용해 21세기 말 기후변화를 예측한 결과 온실가스 배출이 현재와 같은 추세로 계속된다면 IPCC에서 예측한 최악의 상황보다 15% 정도 더 심각하다고 결론을 내렸다. 이들의 분석 결과에 따르면 21세기 말이 되면 IPCC가 예측한 최악의 상황보다 0.5도가 더 높아지는 것으로 지구 전체 평균 기온이 현재보다 4~5도 가량 높아질 수 있다는 것이다. 연구를 이끈 패트릭 브라운 박사는 “최악의 상황보다 0.5도 상승한 것이 높아보이지 않을 수도 있겠지만 지난 120여년 동안 지구 평균온도는 0.89도 상승했다는 것을 생각해보라”며 “지구 온난화로 인한 최악의 상황을 막기 위해서는 현재 추진하고 있는 것보다 전 세계가 더 강도 높은 온실가스 배출량 감축에 나서야 한다”고 지적했다.지난 1일자 ‘사이언스’는 노르웨이 스발바르에 있는 와렌베르그브린 빙하를 표지사진으로 선정해 지구온난화의 심각성을 경고하고 나섰다. 2013년 9월부터 빙하의 붕괴조짐이 보이기 시작해 2015년에는 하루에 9m에 가까운 빙하가 부서져 쌓이기 시작했다. 2016년 7월에는 티벳 서부 고원지대에 서 폭우가 쏟아진 뒤 한 밤 중에 거대한 빙하가 부서지면서 계곡을 덮쳐 초원에 있던 목동과 양, 야크 등 동물들이 죽는 사태가 벌어지기도 했다. 티벳 서부 빙하는 수천 년 동안 안정적이었음에도 갑자기 부서져 내리기 시작한 것은 빙하 속으로 파고드는 물 때문이라는 사실을 과학자들은 밝혀냈다. 최근까지 많은 연구자들은 빙하의 붕괴는 두께나 모양 같은 빙하 자체의 물리적 특성과 지형상 특성 때문인 것으로만 인식하고 있었다. 그렇지만 연구팀은 비가 내리거나 지구온난화로 인해 빙하가 녹아 표면에 고인 물이 빙하가 갈려져 생긴 틈인 크레바스를 따라 내려가 빙하 가장 밑바닥까지 내려간다는 것이다. 실제로 티벳 서부 평균 기온은 최근 5년간 1.5도 이상 올랐다. 크레바스를 타고 내려간 물의 양이 작으면 다시 얼어붙거나 물이 빙하 바깥으로 빠져나갈 수 있는 물길이 만들어져 빙하를 안정적으로 만들어주지만 한꺼번에 많은 물이 빙하 표면에서 바닥으로 내려갈 경우 빙하 아래쪽 얼음을 녹이고 결국 부서져 나가게 만든다는 설명이다. 최근에는 지구 온난화로 인해 표면의 얼음이 녹는 속도도 빨라져 더 많은 빙하가 부서질 수 있다고 연구진은 예측했다. 지난주 부산에서 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단 주최로 열린 ‘기후변화 및 인류 이동 콘퍼런스’에서도 “지구 온난화의 속도를 늦추지 못하면 육지와 바다의 생태계가 급격히 변화해 기후변화로 인한 난민들이 발생하는 것은 물론 기후가 원인이 돼 망하는 나라가 속출하게 될지도 모른다”는 지적이 나오기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

백조나 오리의 조상일까?긴 목과 납작한 주둥이를 갖고 있어 외형은 오리나 백조처럼 생긴 신종 공룡 화석이 발견됐다. 이 신종 공룡은 현재 오리나 백조들처럼 두 발로 육지를 뒤뚱거리며 걷는 동시에 물에서도 생활했을 것이라고 추정되고 있다. 이탈리아 지오반니 카펠리니 지질학및고고학 박물관, 프랑스 유럽방사광가속기연구소, 체코 팔라츠키대, 벨기에 브뤼셀자유대, 왕립자연사연구소, 몽골 과학아카데미, 캐나다 앨버타대 국제공동연구진은 몽골 남부 우카톨고드에서 발견된 공룡화석을 분석한 결과 지금까지 발견되지 않았던 신종 공룡이라는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학학술지 ‘네이처’ 7일자에 발표했다. 이번에 발견된 신종 공룡화석은 7500만~7100만년전 중생대 백악기 후기 지층에서 발견됐다. 화석의 일부가 암석에 묻혀 있어 연구팀은 전자기방사광 가속기로 분석했다. 일반적으로 공룡 화석을 연구할 때는 컴퓨터단층촬영(CT) 기술을 활용하지만 이번에는 좀 더 세밀한 분석을 위해 방사광가속기인 ‘싱크로트론’을 활용했다. 분석 결과 전체 몸 길이가 70cm 정도인 이 공룡은 앞 팔뼈가 노처럼 납작해 물 속에서도 자유자재로 움직였을 것이라고 추정됐다. 또 긴 목과 납작한 주둥이, 날카로운 앞쪽 이빨은 물고기를 낚아채기 적합한 구조였다는 사실이 밝혀졌다. 또 육상에서 사는 대부분의 공룡은 주둥이 끝에 콧구멍이 있는데 신종 공룡은 콧구멍이 백조나 오리처럼 주둥이 뒷부분에 있다는 특징을 갖고 있다. 긴 목을 갖고 있으면 무게 중심이 앞으로 쏠리기 마련인데 골반이 커 무게 중심을 잡으며 육지에서도 뒤뚱거리며 걸을 수 있었을 것으로 분석됐다. 연구팀은 이번에 발견된 공룡은 수각류 공룡의 한 형태인 ‘마니랍토라’ 계열로 결론 내렸다. 마니랍토라는 크기가 1~2m 정도의 공룡이다.수각류 공룡은 두 발로 걸으며 날카로운 이빨을 가져 흔히 육식공룡으로 알려진 공룡들 대부분이 여기에 포함되며 티라노사우르스도 수각류 공룡의 한 종류다. 연구팀은 신종 공룡의 학명을 ‘할츠카랍토르 에스퀴리에이’(Halszkaraptor escuilliei)로 명명했다. 폴란드 출신의 저명한 고생물학자 할스카 오스모르스카 박사의 업적을 기리기 위해 앞쪽 속(屬)명을 그의 이름과 ‘맹금류’ 또는 ‘도둑’을 뜻하는 라틴어 ‘렙터’를 붙여 ‘할츠카랍토르’라고 이름을 붙였다. 뒤쪽 종(種)명은 도굴돼 유럽에 와 있던 이번 공룡화석을 몽골로 돌려보내 이번 공동연구를 가능케 만든 프랑스의 고생물학자이자 화석수집가인 프랑수와 에스쿠예의 이름을 따 ‘에스퀴리에이’라고 붙였다. 공룡 전문가들은 물과 땅에서 모두 생활할 수 있는 마니랍토라 계열의 공룡이 발견된 것은 이번이 처음이라고 평하고 있다. 이탈리아 지오반니 카펠리니 박물관 소속 안드레아 카우 박사는 “이번 연구결과를 포함해 지금까지 몽골에서 수많은 공룡 화석이 발굴돼 연구되고 있는데 여전히 새로운 형태와 특징을 가진 공룡들이 발견되고 있다”며 “이런 고생물학 연구 덕분에 지구의 역사를 더 상세하게 알게 되는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

암세포는 유전자 돌연변이, 유전자 단위의 변화 등 다양한 원인으로 발생하기 때문에 똑같은 암이라도 환자에 따라 치료제에 대한 반응이 다른 차이를 보이는 경우가 많다.이런 문제점을 해결하기 위해 카이스트 바이오 및 뇌공학과 조광현 교수팀은 시스템생물학을 활용해 암세포 유형에 따라 최적의 약물 표적을 찾는 기술을 개발하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 5일자에 발표했다. 적(암세포)를 제거할 수 있는 폭탄(치료제)를 골라 정확한 위치(암의 원인)에 투하하는 기술을 개발한 것이다. 지금까지 암 관련 연구자들은 환자에게서 자주 나타나는 유전자 변이를 파악하고 암을 일으키는 핵심 유전자 변이를 찾는데 노력을 집중했다. 그렇지만 이런 접근법은 암세포 내 다양한 유전자와 단백질 상호작용에 의해 발생하는 생물학적 특징과 약물반응의 차이에 대해 설명하지 못해왔다. 실제로 암세포의 유전자 변이는 해당 유전자 기능은 물론 유전자와 연결돼 있는 다른 유전자와 단백질에 영향을 미친다. 또 항암제가 투여됐을 경우 암세포의 반응이 끊임없이 변화되기 때문에 분자네트워크의 동역학적 특성을 밝혀내지 못한 일반적인 항암치료는 내성을 갖게 만들 수 있다.연구팀은 슈퍼컴퓨터를 활용한 대형 컴퓨터 시뮬레이션과 세포실험을 통해 암세포 분자 네트워크의 동역학 변화를 분석했다. 이를 통해 약물 투여에 따른 반응을 예측해 암세포 유형별로 최적의 약물 투여위치와 투여할 약물을 찾는 기술을 개발했다. 연구팀은 이를 통해 폐암, 유방암, 골종양, 피부암, 신장암, 난소암 등 다양한 암세포의 약물 투여에 따른 변화를 정량화하고 군집화하는데 성공했다. 조광현 교수는 “이번 연구는 시스템생물학을 통해 암세포 유형별 분자네트워크의 약물반응을 시뮬레이션으로 분석해 약물 반응의 근본적 원리를 파악하고 새로운 개념의 최적 약물 타겟을 발굴할 수 있게 해준다”며 “암 관련 신약 개발은 물론 맞춤형 치료에도 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2017년은 펄서(pulsar·pulsating radio star)가 최초로 발견된 지 50년째가 되는 해이다. 지금까지 발견된 펄서의 수는 약 2,600개에 이른다. 물론 거의 우리은하 내에 있는 것들이다. 과학자들은 펄서를 이용해 저주파 중력파를 탐지하여 우리은하의 구조를 연구하고 일반상대성 이론을 검증하기도 한다. 펄서 발견 50주년을 맞아 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO) 소속의 조지 홉스 등 과학자들이 기고한 칼럼이 지난달 29일자 스페이스닷컴에 발표되었다. 이 기구에서 운용하는 파크스 전파망원경은 현재까지 발견된 펄서의 거의 절반을 발견하는 개가를 올렸다. 펄서란 과연 어떤 천체이며, 펄서의 발견이 천문학사에서 어떤 의미가 있을까? 펄서 발견 50주년을 기념하는 이들의 칼럼을 요약해 소개한다. 박사과정 여학생이 최초로 발견했다 맥동전파원(脈動電波源)으로 불리는 펄서는 회전하는 작은 별이다. 놀랍게도 성분이 모두 중성자로 이루어진 천체로, 보통의 항성이 폭발로 생을 마감한 후 뒤에 남겨지는 속고갱이 같은 별이다. 중성자별의 밀도는 성냥갑 하나 부피의 물질이 무려 5조 톤에 달한다. 그러나 지름은 겨우 30km 정도로, 초당 수백 회에 이르는 회전을 하면서 라디오파나 X-선 빔을 우주공간으로 쏘아댄다. 이 빔이 지구 쪽으로 향하면 우리는 비로소 펄서 존재를 확인할 수 있는 것이다. ​ 1967년 중반, 사람들이 한창 여름휴가를 즐기고 있을 때 영국 케임브리지 대학의 박사과정에 있는 젊은 여학생은 전파망원경 제작에 땀을 흘리고 있었다. 천문학자들이 다이폴 어레이(dipole array)라 하는 쌍극자 안테나를 가리키는데, 이 안테나가 차지하는 영역은 약 2헥타르로, 정구장 57개에 해당하는 면적이다. 전파망원경은 7월에 완성되었다. 24살의 조슬린 벨 학생(지금은 조슬린 벨 경이다)은 전파망원경의 운용과 함께 망원경이 생산하는 데이터를 분석하는 작업을 맡았다. 데이터는 펜으로 종이 위에 그리는 그래프 같은 형식으로 출력되었는데, 이 같은 그래프가 하루에 거의 30m는 쏟아져나왔다. 조슬린은 이 데이터를 눈으로 분석했다. 그래프 위에 나타난 기묘한 ‘꺾임’(cruff)은 이렇게 눈으로 발견된 것이었다. 그러나 이 발견은 그냥 스쳐지나갔다. 다른 발견들이 보통 그렇듯이 이 발견의 진가가 드러나는 데는 시간이 걸렸다. 1967년 11월 28일, 소슬린과 그녀의 지도교수 앤터니 휴이시는 기묘한 시그널을 보여주는 데이터를 하나 잡았다. 조슬린은 비로소 그 ‘꺾임’이 3분의 1초에 한 번씩 일어나는 일련의 펄스라는 사실을 알아챌 수 있었다. 이로써 조슬린과 휴이시는 펄서를 발견했던 것이다. 조슬린은 다른 세 개의 펄스 원을 더 찾아냈다. 이것은 외계 문명의 ‘작은 녹색 사람들’로부터 보내진 신호라는, 다소 이색적인 해석을 물리치는 데 도움이 되었다. 펄서의 발견에 관한 논문은 1968년 2월 24일 ‘네이처’지에 발표되었다. 나중에 펄서의 발견에 대해 수여된 1974년의 노벨 물리학상 수상자에 휴이시와 동료 마틴 라일이 선정되었지만 최초의 발견자인 조슬린 벨은 포함되지 않았다. 이것은 뒤에 노벨상이 가장 불공정하게 수여된 것이라는 비판을 받는 등, 두고두고 많은 논란을 불러일으켰다. '펄서, 과연 어떤 천체인가?' 그렇다면 과연 펄서란 무엇이며, 어떻게 작동하는 걸까? 과연 펄서도 일반적인 항성이라 할 수 있을까? 그러나 아직까지 펄서에 대해서는 밝혀진 것보다 밝혀지지 않은 것이 더 많을 만큼 불가사이한 존재다. 초고속, 또는 초저속으로 회전하는 고밀도의 펄서는 물질이 고밀도 상태에서 어떤 구조를 하고 있는가에 대한 비밀을 품고 있다. 이러한 극단적인 경우를 찾기 위해 우리는 많은 펄서를 찾아야 할 필요가 있다. 펄서는 대체로 쌍성계를 이루며 서로의 둘레를 공전하는데, 이 동반성의 본질은 우리가 펄서의 형성 내역을 이해하는 데 도움이 된다. 우리는 펄서가 무엇으로 이루어져 있으며, 어떻게 작동하는가에 대해 제법 많은 진척을 이루었지만, 그래도 펄서는 여전히 신비에 감싸인 존재라고 할 수 있다. 펄서를 연구하는 과학자들은 펄서의 실용적인 용도를 찾아내기도 한다. 예컨대 펄서의 맥동 타이밍은 전 우주의 저주파 중력파를 감지하는 방법으로 추진되고 있으며, 또한 우주에서 물질의 밀도가 높은 영역을 통과 할 때 펄스 신호가 변경되는 방식을 살펴봄으로써 우리은하의 구조를 측정하는 데 사용되기도 한다. 펄서는 또한 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 테스트 할 수있는 가장 훌륭한 도구 중 하나이기도 하다. 상대성 이론은 천문학자들이 할 수있는 가장 정교한 검증을 모두 통과하여 100년 이상 건재를 과시하고 있다. 그러나 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 가장 성공적인 이론인 양자역학과는 아귀가 잘 맞지 않는다. 과학자들은 그래서 상대성 이론의 작은 결점이라도 찾아내기 위해 분투하고 있는 중이다. 펄서는 이 문제를 풀 수 있도록 도움을 줄 수 있다고 과학자들은 믿고 있다. 지금도 천문학자들에게 날밤을 새게 하는 것은 블랙홀 주변의 궤도에서 펄서를 찾아내고자 하는 열망이다. 이것은 일반 상대성 이론을 검증할 수 있는 가장 이상적인 시스템이기 때문이다. 어쨌든 펄서의 발견은 우주에 대한 인류의 이해를 크게 바꾸었으며, 그 진정한 중요성은 여전히 미지인 채로 펼쳐져 있다고 할 수 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

금속은 시간이 갈수록 공기, 수분과 접촉해 산화되면서 표면에 부식생성물을 만든다. 이 금속 부식생성물이 바로 ‘녹’(rust)이다.국내 연구진이 녹을 이용해 ‘꿈의 신소재’ 그래핀의 상태를 진단하는 기술을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 권순용 교수, 기계항공 및 원자력공학부 김성엽 교수 공동연구팀은 구리 기판에서 성장시킨 그래핀의 결함을 광학현미경과 전자현미경으로 비교적 간단하게 찾아내는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 연구성과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. 그래핀은 탄소 원자 한 층 두께의 얇은 물질로 강철보다 단단하고 열과 전기를 잘 전달하고 유연하기 때문에 투명전극, 에너지용 전극, 차세대 반도체 소재로 주목받고 있다. 문제는 반도체 소자로 활용하기 위해 대면적 그래핀을 만드는 과정에서 다양한 나노 크기의 결함이 나타나는데 이를 찾아내기가 쉽지 않다.일반적으로 대면적 그래핀은 구리 기판 위에 탄소를 기체상태로 만들어 성장시키는 화학기상증착(CVD) 기술로 만드는데 이 과정에서 결함이 발생한다. 이를 찾아내기 위해 기존에는 그래핀 위에 액정(LCD)를 코팅하거나 자외선(UV)를 쪼이는 방식이 있었지만 추가적으로 장비를 사용하기 때문에 번거롭고 비용도 많이 드는 단점이 있다. 연구팀은 그래핀을 공기 중에서 200도 이하로 열처리하면서 나타나는 현상을 관찰하는 간단한 방법을 개발했다. 그래핀에 결함이 있으면 공기 중 수분이 스며들어 구리기판을 산화시키기 때문에 녹이 생긴다. 그 녹자국을 전자현미경으로 촬영해 나노미터 크기로 손쉽게 확인할 수 있다는 것이다. 권순용 교수는 “공기 중 물분자가 그래핀 내에 존재하는 특정 결함 부위에서 분해되고 그 아래 있는 구리를 산화시키는 과정이기 때문에 결함을 쉽게 확인할 수 있는 것”이라며 “이번 연구로 구리 기반 전자소자를 그래핀으로 대체할 수 있는 발판을 마련했다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세포치료란 살아 있는 세포를 환자에게 투여하는 것이다. 수혈이 가장 대표적이다. 적혈구가 부족해서 빈혈이 생기면 적혈구를, 혈소판이 부족해 출혈이 생기면 혈소판을 주는 것이다. 하지만 살아 있는 성숙 세포에는 유효 기간이 있다. 따라서 계속 새로운 젊은 세포를 만들 수 있는 줄기세포 도움을 받아야 한다. 예컨대 혈액세포를 만드는 조혈기능에 문제가 생기면 조혈모세포를 투여해야 한다. 조혈모세포는 자기 자신의 조혈모세포, 즉 ‘자가 조혈모세포’를 활용할 수도 있지만 정상 조혈모세포를 매번 미리 준비해 놓을 수는 없다. 결국 다른 사람으로부터 조혈모세포를 얻어야 한다. 이를 ‘동종 조혈모세포’라고 한다. 동종 조혈모세포는 ‘양날의 검’과도 같다. 면역기능이 작동해 이식받은 동종 조혈모세포를 파괴해 버리는 이식거부반응이 나타나면 이식은 실패한다. 반대로 동종 조혈모세포에 포함된 면역세포가 이식받은 사람의 정상세포를 파괴하는 일이 벌어지기도 한다. 이를 방지하기 위한 것이 바로 ‘면역억제제’다. 같은 원리로 최근 암세포를 죽일 수 있는 면역세포를 활용해 암을 치료하는 방법을 연구하고 있다. 다만 면역세포를 암환자에게 투여한 결과 기대만큼의 결과를 얻지는 못했다. 면역세포가 암세포만 찾아내는 능력이 부족했다. 반면 T림프구는 세포 구별 능력이 탁월해 좋은 가능성을 보여주고 있다. 폐암이나 악성흑색종 치료에 쓰는 ‘면역관문억제제’는 지친 T림프구를 다시 활성화시켜 준다. 이렇게 활성화된 T림프구는 암세포를 제거한다. 최근 허가된 ‘키메라 항원수용체 T림프구’(CAR-T)는 유전자 재조합 기술로 T림프구의 암세포 구별 능력과 파괴 능력을 모두 강화시켜 항암 효과를 발휘한다. 여전히 몇 가지 문제가 있다. 세포치료제는 결국 환자로부터 얻어야 하기 때문에 다른 환자에게 쓰기가 쉽지 않다. 비용이 크게 늘어나고 사용도 제한된다. 가장 큰 문제는 강화된 T림프구가 과도한 면역반응을 일으켜 환자를 심각한 위험에 빠트릴 수 있다는 것이다. 최근에는 T림프구 장점만 갖고 있는 세포를 직접 만드는 방법을 연구하고 있다. 이달 초 한 스위스 연구진은 네이처 케미컬 바이올로지에 지방줄기세포로 T림프구와 비슷한 합성세포를 만들 수 있다고 발표했다. 합성세포는 특정 항원에 결합할 수 있는 항체부위가 있어 암세포만 인식해 결합할 수 있다. 유전자 네트워크 시스템도 갖고 있어서 합성세포가 암세포와 결합해 특정 복합체를 만든다. 이 복합체는 총알 탄두처럼 암세포를 뚫고 들어갈 수 있으며, 탄두에는 일종의 변환기가 붙어 있어 암세포 내로 들어가면 특정물질을 작동시킬 수 있다. 암세포 안에서 변환기가 작동하면 항암제로 작동한다. 합성세포는 T림프구처럼 암세포를 골라낼 수 있는 능력과 암세포를 죽일 수 있는 능력을 동시에 갖고 있다. 또 면역기능을 이용하지 않기 때문에 심각한 부작용을 피할 수 있고 여러 사람에게도 쓸 수 있다. 머지않은 장래에는 정상 세포에 피해를 덜 주면서 암세포를 죽일 수 있는 세포도 마치 약처럼 만들어 쓰게 될 것이다. 기술이 발전하면 인공장기도 만들 수 있지 않을까 생각한다. 인류는 항상 새로운 방법으로 답을 찾아 문제를 해결했다. 앞으로 암 치료 효과는 점점 좋아지게 될 것이며 결국은 완치에 도달할 것이다. 갑자기 영화 ‘인터스텔라’에서 주인공이 한 말이 생각난다. “우리는 답을 찾을 것이다. 늘 그랬듯이.”

삼성전자는 기존의 리튬이온 전지보다 충전 용량은 45% 향상시키면서 충전 속도를 5배 이상 빠르게 만들 수 있는 배터리 소재 ‘그래핀 볼’ 개발에 성공했다고 27일 밝혔다. 삼성전자 종합기술원 손인혁·두석광 연구팀은 연구 성과를 담은 논문을 최근 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판에 ‘그래핀 볼을 이용한 고속충전 및 고용량 리튬이온 전지 구현’이란 제목으로 실었다. 기존 리튬이온 배터리는 고속충전 기술을 사용해도 완전히 충전하는 데 1시간 가까이 걸렸지만, 그래핀 볼 소재를 사용할 경우 12분이면 된다. 그래핀은 흑연에서 벗겨낸 얇은 탄소 원자막을 말한다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 실리콘보다 140배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 리튬이온 전지는 1991년 처음 상용화된 이후 스마트폰 등 모바일 기기와 전기자동차 등으로 쓰임새가 커지고 있지만, 용량 증가나 충전 시간 단축 등 성능 개선은 소재의 특성상 한계에 다다랐다는 평가를 받아 왔다. 이를 극복할 수 있는 소재로 그래핀에 대한 연구가 전 세계적으로 활발하다. 이재연 기자 oscal@seoul.co.kr

지카바이러스나 뎅기열, 뇌염 등 치명적인 전염성 질병을 옮기는 모기를 잡는 ‘킬러모기’가 자연계에 방사된다.그렇지만 환경단체는 유전자 변형을 통해 만들어진 킬러모기가 장기적으로 자연계에 어떤 영향을 미칠지 모르는 상황에서 자연계에 방사하는 것은 문제가 될 수 있다고 지적했다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 따르면 미국 환경보호청(EPA)은 최근 지카바이러스 등 전염병을 옮기는 모기를 퇴치하기 위해 알을 낳지 못하도록 하는 세균에 감염시킨 모기를 자연에 방사할 수 있도록 승인했다. 볼바키아라는 세균에 감염된 모기는 교미를 하더라도 알이 부화하지 않기 때문에 번식하지 못하는데 이런 모기를 반복해서 자연계에 방사하면 모기를 줄일 수 있다는 원리다. 전염병을 주로 옮기는 줄무늬모기에 볼바키아를 감염시킨 뒤 사람을 물지 않는 수컷을 골라 자연에 방사하면 자연계의 암컷이 수컷과 교미해 알을 낳더라도 염색체 이상으로 부화하지 않기 때문에 계속 방사하면 모기 수가 줄어 최종적으로 모기를 완전히 퇴치할 수 있을 것이라는 주장이다. 미국 켄터키주에 위치한 바이오벤처 ‘모스키토 메이트’가 개발한 이 킬러 모기는 이번 EPA의 허가로 캘리포니아와 뉴욕 등 미국 20개 주와 워싱턴DC에서 5년간 판매가 가능해졌다. 모스키토 메이트는 내년 여름 이후 일반 가정과 골프장, 호텔 등에 판매가 될 예정이다. 업체는 실제로 켄터키주 등에서 세균 감염 모기를 시험적으로 방사해 효과와 안전성을 확인했다. 업체는 “볼바키아는 사람에게는 감염되지 않으며 벌과 나비 등 곤충도 함께 죽이는 살충제가 아니라 모기만을 골라 공격할 수 있는 일종의 생물농약으로 생태계에도 영향이 적은 새로운 해충 퇴치법”이라고 설명하고 있다. 환경단체는 “바이러스에 감염된 수컷과 교미한 암컷이 낳은 알이 모두 부화되지 않는 것이 아니기 때문에 일부 살아남은 모기들은 저항성을 갖고 있어 도리어 나중에는 더 처리하기 힘들게 될 수 있다”고 반대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

4차 산업혁명 시대에 주목받는 기술 중 하나가 자율주행차와 전기차다.전기자동차가 주목받고 있는 기술이지만 아직까지는 고속충전 기술을 사용해도 1시간 가까이 걸려 대중화의 걸림돌이 되고 있다. 국내 연구진이 기존 리튬이온 전지보다 충전용량은 45% 높이고 충전 속도를 5배 이상 빠르게 만들 수 있는 ‘그래핀 볼’ 기술을 개발하는데 성공했다. 서울대 화공생물공학부 최장욱 교수와 삼성전자 종합기술원 손인혁, 두석광 연구원 공동연구팀은 충전속도를 높이고 용량도 향상시킨 배터리 소재를 개발하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 발표했다고 27일 밝혔다. 이 기술을 활용하면 기존 전기차 배터리 충전시간의 5분의 1인 12분이면 완전 충전이 가능하다. 또 전기자동차용 배터리에 요구되는 온도 기준인 60도까지 안정성을 유지할 수 있다. 그래핀은 탄소의 얇은 한 겹으로 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 실리콘보다 140배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있어 ‘꿈의 소재’로 주목받고 있는 물질이다. 연구팀은 2차원의 얇은 막 형태의 그래핀을 팝콘처럼 3차원 입체 형태로 대량합성하는 기술을 개발했다. 이렇게 만든 그래핀 볼을 리튬이온 전지의 양극 보호막과 음극 소재로 활용한 결과 충전 용량은 늘고 충전시간이 단축되는 한편 고온 안전성까지 확보할 수 있게 됐다. 연구팀은 그래핀 볼 기술과 관련해 국내 특허는 물론 미국에도 특허를 출원했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 골다공증과 류머티스 관절염 같은 뼈질환을 근본적으로 치료할 수 있는 방법을 찾아냈다.건국대 의학전문대학원 김혁순, 최완수 교수 공동연구팀이 뼈의 파괴를 억제하는 단백질을 발견하고 신호전달 경로를 밝혀내 새로운 류머티스 관절염 치료 방법을 찾아냈다고 27일 밝혔다. 이번 연구는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 발표되는 한편 ‘네이처 리뷰 류마톨로지’에 ‘주목할만한 연구성과’로 소개됐다. 뼈의 강도가 약해져 나타나는 골다공증은 골절의 가능성을 높이고 류머티스 관절염은 관절 활막에 염증이 발생해 연골과 뼈 조직에 염증을 확산시켜 골관절의 파괴와 변형을 유발시키는 만성질환이다. 뼈는 골세포를 만드는 조골세포와 뼈의 흡수, 파괴를 담당하는 파골세포의 균형으로 유지되는데 골다공증이나 류머티스 관절염은 파골세포가 비정상적으로 활성화되면서 나타나는 질환이다. 문제는 파골세포의 기능 조절에 관한 연구는 계속되고 있지만 눈에 띄는 성과가 없어서 현재는 골관절 질환을 근본적으로 치료할 수 있는 방법은 없이 염증 완화에 그치고 있다. 연구팀은 파골세포 분화를 조절해 뼈의 항상성 유지에 중요한 역할을 하는 단백질 ‘DJ-1’을 발견하고 작용 메커니즘을 밝혀냈다. 연구팀은 DJ-1이 활성산소를 제거해 신호전달인자의 활성화를 억제하고 궁극적으로 파골세포가 과도하게 활성화되는 것을 막는다는 사실을 확인했다. 실제로 DJ-1을 제거한 생쥐는 일반 생쥐보다 골밀도가 낮고 파골세포의 분화가 활발해진다는 것을 규명했다. 또 류머티스 관절염을 일으킨 생쥐도 DJ-1 단백질이 결핍돼 파골세포 분화와 뼈 파괴가 증가한다는 사실도 검증했다. 김혁순 교수는 “이번 연구는 DJ-1 단백질이 활성산소를 조절하여 파골세포 분화를 억제한다는 사실을 밝혀냈다는데 의미가 있다”며 “DJ-1을 표적으로 비정상적인 파골세포 활성을 예방하거나 골관절 질환을 치료할 수 있게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

오래 살고 싶다면 개를 키우는 것도 좋은 방법이 될 것 같다. 최근 스웨덴 웁살라대학 연구팀은 개를 키우는 것이 견주 건강에 도움을 준다는 연구결과를 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트' 최신호에 발표했다. 이번 연구결과는 스웨덴인 340만 명을 12년 간이나 추적 관찰했다는 점에서 의미가 있다. 2001년부터 40~80세 사이 성인 남녀를 대상으로 이들의 개 소유 여부와 사망 여부 등을 비교분석했다. 이중 연구팀이 주목한 병력은 심장마비, 뇌졸중 등 심장관련 질환이다. 그 결과는 흥미롭다. 먼저 개를 키우는 사람의 경우, 그렇지 않은 동년배에 비해 심장병으로 인한 사망률이 23%나 감소한 것으로 나타났으며 모든 원인에 의한 사망률 또한 20%나 적었다. 특히 홀로 사는 사람에게 개는 무엇보다 중요한 존재였다. 홀로 사는 견주의 경우 그렇지 않은 홀로 사는 동년배에 비해 심장병으로 인한 사망률이 11%, 특히 모든 원인에 의한 사망률은 33%나 감소한 것으로 드러났다. 　 그렇다면 왜 개를 키우는 것이 주인의 건강도 키워주는 것일까? 연구에 참여한 므웬냐 무방가 박사는 "개를 키우게 되면 다른 사람과의 접촉이 늘어나 사회성이 커지고 운동량도 늘어난다"면서 "애완견 중에서도 리트리버와 같은 사냥견종이 견주의 건강에 가장 좋은 영향을 미쳤다"고 설명했다. 이어 "홀로 사는 사람들이 그렇지 않은 사람들에 비해 심장관련 질환이나 사망률이 높다는 것은 널리 알려진 연구결과"라면서 "홀로 사는 사람에게 개가 중요한 영향을 미치는 것은 아마도 가족같은 역할을 하기 때문"이라고 해석했다. 　　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr