한국 과학자들이 주도한 한-미 공동 연구팀이 1억도의 초고온에도 폭발 없는 핵융합로 운전 기술을 개발했다. 한국핵융합에너지연구원, 서울대 원자핵공학과, 카이스트 원자력및양자공학과, 과학기술연합대학원대학교, 한양대, 미국 프린스턴대, 프린스턴 플라즈마 물리학연구실, 컬럼비아대 응용물리학·응용수학과 공동 연구팀은 핵융합로에 초고온, 고밀도 플라즈마를 장시간 안정적으로 가두는 새로운 기법을 개발하는데 성공했다고 7일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학 학술지 ‘네이처’ 9월 8일자에 실렸다. 현재 상용로 운전을 위한 핵융합 플라즈마 운전 방법은 ‘H-모드’이다. H-모드에서는 플라즈마 가장자리에 형성되는 장벽을 활용하기 때문에 가장자리 압력이 임계치를 넘어 풍선처럼 터지는 플라즈마 경계면 불안정 현상이라는 ELM이 발생하면서 핵융합로 안쪽 벽에 손상을 일으킨다. 연구팀은 국내 핵융합실험로인 ‘KSATR’의 운전데이터를 분석하고 시뮬레이션 검증을 통해 플라즈마 가열시 발생하는 높은 에너지 입자인 ‘고속이온’이 플라즈마 내부 난류를 안정화시켜 플라즈마 온도를 급격히 높이는 현상을 발견했다. ‘파이어(FIRE) 모드’라고 붙여진 이번 핵융합로 운전 방식은 H-모드의 단점인 ELM이 발생하지 않는다는 사실을 확인했다. 이번에 발견한 FIRE 모드는 예측한 대로 실험이 진행되지 않았던 실패한 실험 결과를 분석하다가 얻어진 결과이다. 이번 연구 결과는 고속이온의 플라즈마에 미치는 영향을 물리학적으로 풀어낸 것으로 국제핵융합실험로(ITER)는 물론 상용화 전 단계인 핵융합 실증로 운전 기술 개발에 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 제1저자로 연구에 참여한 한현선 핵융합연구원 박사는 “핵융합발전을 실현하기 위해서는 플라즈마의 밀도, 온도, 가둠시간이라는 세 가지 조건이 필요한데 이번에는 특히 온도 측면에 집중했다”며 “이번 연구 결과 덕분에 1억도 초고온 플라즈마 운전성능을 높이고 플라즈마 지속시간도 늘릴 수 있을 것”이라고 설명했다.

해수면 상승에 큰 영향을 주는 탓에 ‘지구 종말의 날 빙하’로도 알려진 남극 스웨이츠 빙하가 예상보다 훨씬 빨리 사라질 수 있다는 연구 결과가 나왔다.남극대륙 서쪽 아문센해에 맞닿아 있는 스웨이츠 빙하는 한반도 전체 면적(22만㎢)보다 조금 작은 약 19만 1900㎢로, 매년 얼음 약 500억t을 바다로 유입시키며 해수면 상승(전체의 4%)을 유발한다. 이 빙하가 다 녹으면 해수면이 지금보다 60㎝가량 높아질 수 있다. 미국 사우스플로리다대와 영국 케임브리지대 남극조사단 등 국제연구진은 서남극 스웨이츠 빙하가 지난 200년간 얼마나 녹았는지를 조사했다.조사는 지난 2019년 스웨이츠 빙하 앞쪽 해저 700m 아래 지형을 고해상도 이미지로 여러 차례 찍어 지도화(매핑)하는 방식으로 이뤄졌다.연구진은 빙하 앞부분이 녹아 붕괴하고 매일 조수 간만 차이에 따라 해당 지형에 생긴 흔적 약 160개를 기록했다. 분석 결과, 스웨이츠 빙하의 경계선은 지난 200년 중 일정 기간(약 6개월) 갑자기 2.1㎞ 이상 후퇴한 것으로 나타났다. 이는 빙하가 붕괴했다는 점을 보여주는 것인데, 연구 주저자인 사우스플로리다대의 앨러스테어 그레이엄 박사는 미 CNN 방송과의 인터뷰에서 “빙하 붕괴는 20세기 중반쯤 일어났을 것”이라고 말했다. 연구진에 따르면, 당시 빙하 후퇴 속도는 지난 10년간 관측된 것보다 2배 더 빨랐다. 이 같은 데이터는 이 빙하가 지금까지 예상과 달리 앞으로 훨씬 빠르게 붕괴할 수 있다는 점을 시사한다. 공동저자인 영국 남극조사단의 로버트 라터 박사는 “현재 스웨이츠 빙하는 손톱으로 잡고 있는 것처럼 간신히 버티고 있는 상태다. 이 빙하는 앞으로 한두 해 안에 더 얇아질 것이고, 그러면 붕괴 가능성은 더 커질 것”이라고 설명했다. 자세한 연구 결과는 지구과학 분야 국제학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 9월 5일자에 실렸다.

“무서워할 이유는 하나도 없으면서 배울 것은 많은 존재가 나무다. 활기차고 평화로운 그들은 우리를 힘내게 하는 정수를 아낌없이 나눠 준다.” 방대한 양과 의식의 흐름을 따라가는 복잡한 문장 때문에 들어는 봤어도 끝까지 읽어 본 사람은 없다는 소설 ‘잃어버린 시간을 찾아서’를 쓴 작가 마르셀 프루스트가 나무에 바친 찬사다. 나무는 오랫동안 인류에게 건축 자재로 사랑받았다. 그런데 1867년에 열린 제2회 파리 만국박람회에 조제프 모니에라는 정원사가 출품한 작고 보잘것없는 작품 이후 목재는 건축 자재로서 이전의 명성을 잃게 됐다. 모니에가 내놓은 작품은 ‘정원 물통’으로, 콘크리트와 금속을 결합시켜 만든 최초의 철근 콘크리트 제품이었다. 철근 콘크리트가 건물을 높이 짓기도 쉽고 불에도 강하다는 점에 건축가들이 주목한 것이다. 20세기를 거쳐 지금까지 철근 콘크리트는 목재를 대체한 건축 재료의 강자로 자리잡고 있다. 최근 지구온난화 문제가 불거지고 친환경이 시대정신이 되면서 목조 건축 기술이 다시 주목받고 있다. 철근 콘크리트 건물에는 철근, 철골, 시멘트가 필요한데, 이 재료들을 만드는 과정에서 많은 이산화탄소가 배출된다. 완공 이후에는 냉난방을 위해 엄청난 에너지가 필요하다. 이 때문에 건축 부문에서 배출되는 온실가스는 전 세계 온실가스 배출량의 30~40%를 차지하는 것으로 알려져 있다. 2016년 과학 저널 ‘네이처’가 발표한 목조 건축 분석 보고서에 따르면 목조 건축물은 철근 콘크리트 건물에 비해 지진에도 강하다. 오스트리아, 일본, 이탈리아 과학자들이 분석해 보니 합성목재로 만든 7층 목조 건물은 규모 6.5~7.3의 강진에 해당하는 충격에도 무너지지 않았지만 철근 콘크리트 건물은 일부가 파괴되거나 철골 구조에 비틀림이 생겼다. 이 같은 상황에서 독일 포츠담 기후영향연구소, 베를린 훔볼트대 농업경제학과, 대만 세계채소센터 공동 연구팀은 전 세계 도시 인구의 90%가 강도를 높인 공학목재로 만들어진 중층 건물에서 산다면 2100년까지 106Gt(기가톤)의 이산화탄소를 추가로 줄일 수 있다고 4일 밝혔다. 공학목재는 목재 요소를 접착·접합시켜 만든 목재로, 원목구조재에 견줘 변형이 거의 없다. 강도, 내구성, 내화성도 우수해 고층 빌딩이나 다리를 만들 때 활용하기도 한다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 8월 31일자에 실렸다. 연구팀은 2100년까지 공학목재 수요 증가가 토지 사용과 직간접적인 이산화탄소 배출에 미치는 영향을 평가하기 위해 ‘국제적 다지역 공개 토지시스템 모델’을 이용해 분석했다. 분석 결과, 세계 도시 인구의 90%가 공학목재로 새로 만든 4~12층 규모의 목조 건물에 산다면 2100년까지 106Gt의 이산화탄소를 추가로 줄일 수 있다고 밝혔다. 이 같은 목조 건물 수요에 대응하기 위해서는 2100년까지 전 세계의 산림 면적이 1억 4000만㏊ 이상 늘어나야 한다. 연구를 이끈 알렉산더 포프 포츠담 기후영향연구소 수석연구원(토지이용관리학)은 “나무를 이용한 건축이 철근 콘크리트보다 환경에 도움을 주는 것은 확실하지만, 목재 사용량이 급속히 늘어날 경우 생물다양성이 감소하고 숲이 파괴되는 것을 어떻게 막을 수 있을 것인지에 대한 고민이 필요하다”고 말했다. 포프 박사는 “노후화된 목재 건물을 폐기할 때 나오는 폐목재의 재활용법을 비롯해 목재 도시로의 전환을 위한 신중한 계획과 강력한 거버넌스가 필요하다”고 덧붙였다.

한 살, 두 살 나이를 먹어갈 때마다 기억력이 예전 같지 않다고 이야기하는 사람들이 많다. 나이들어서 뭔가를 새로 배우기가 쉽지 않다는 이야기가 나오는 것도 기억력 때문인 경우가 많다. 중년이 되면 휴대전화를 어디에 뒀는지, 인터넷 검색창을 열고 무엇을 하려고 했는지 기억이 나지 않아 머리를 쥐어 뜯는 경우도 적지 않다. 이 때문에 기억에 도움이 되는 방법이나 음식, 건강영양식품도 유행이다. 그런데, 뇌신경과학자들이 기억력을 회복시키는 새로운 방법을 개발해 주목받고 있다. 미국 보스턴대 심리·뇌과학과, 생체의학공학과, 시스템신경과학연구센터, 인지 신경이미징센터, 최신신경기술연구소 공동 연구팀은 뇌에 저주파 전기자극을 주면 기억력이 회복될 수 있다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 8월 23일자에 실렸다. 기억에는 두 가지 종류가 있다. 기차를 탈 때 승강장 번호를 기억하는 것처럼 짧은 시간 동안 기억하는 작업기억(단기기억)과 휴가 후 공항 주차장에 차를 어디에 놔뒀는지 기억하는 것은 장기기억이 대표적이다. 단기기억은 수초에서 수분 사이의 일시적 정보를 기억해 내는 것이고, 장기기억은 단기기억이 뇌에서 고정화 과정을 거쳐 오랫동안 기억되는 것을 말한다. 사람마다 차이는 있지만 나이가 들면서 장기, 단기기억력 모두 감소하는 경향이 있다. 이 때문에 기억력을 향상시키는 방법이 다양하게 연구되고 있다. 이 같은 상황에서 연구팀은 65~88세 남녀 156명을 대상으로 하루 20분씩 나흘 동안 기억과 관련된 뇌 영역 두 곳에 4㎐(헤르츠) 정도의 약한 전기자극을 주면서 단어 20개씩 구성된 5개 분야 총 100개 단어를 암기하도록 했다. 실험참가자들은 전극 여러 개가 달린 수영모 같은 장치를 쓰고 저주파 전기자극을 받았다. 또 연구팀은 전기자극을 받으면서 외운 단어들을 1시간 뒤, 3일 뒤에 얼마나 기억하고 있는지도 측정했다. 하두정소엽(Inferior parietal lobule)과 전전두엽피질(Dorsolateral prefrontal cortex)을 자극한 결과, 실험 참가자 모두 단기기억과 장기기억 개선이 확인됐다. 연구팀에 따르면 기억력 개선 효과는 한 달 정도 유지된다. 특히 연구 시작을 할 때 인지 능력이 가장 낮았던 참가자들이 뇌 자극을 통해 가장 큰 도움을 받은 것으로 나타났다. 연구팀은 이번 연구를 통해 나온 결과가 한 달 이상 지속될 수 있는지와 뇌 장애로 인해 인지 장애가 발생한 사람이나 중증 치매 환자에게도 에게도 적용될 수 있는지 추가연구를 진행할 계획이다. 연구를 이끈 로버트 레인하트 보스턴대 교수(인지·임상신경과학)는 “전 세계적으로 빠르게 고령화됨에 따라 이번에 확인한 비침습적 기억력 향상 기술을 활용하면 노년층이 일상 활동을 개선하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.

DGIST 에너지공학과 유종성 교수 연구팀이 황 활물질이 담겨진 다공성 실리카 중간층 기술을 개발했다. 이번 연구는 에너지 밀도와 안정성이 중요한 ‘차세대 리튬-황 전지’ 연구개발 및 상용화 분야의 터닝 포인트가 될 것으로 기대된다. 황을 양극 소재로 사용하는 리튬-황 전지는 비싼 희토류를 양극 소재로 사용하는 기존 리튬이온전지보다 여러 배 이상 높은 에너지 밀도를 갖고 있어 전기차나 드론 등 고에너지 장치에 활용할 수 있다. 가격이 싸고 풍부한데다 유해하지 않은 장점도 있다. 그러나 충전과 방전 때 생기는 다황화물이 전지 음극 쪽으로 확산하면서 황 활물질(방전할 때 화학적으로 반응해 전기에너지를 생성하는 물질) 손실이 발생해 용량과 수명이 줄어든다는 단점이 있다. 유 교수 연구팀은 판상형 실리카를 합성하고 그 안에 황을 담아 새로운 실리카-황 중간층(interlayer)을 구현해 이런 단점을 보완했다. 유 교수는 “지금까지 시도하지 않았던 다공성 실리카 물질의 기공에 황을 담지한 물질을 용량과 수명 향상을 위한 리튬-황 배터리용 중간층 소재로 이용 할 수 있음을 최초로 규명한 연구성과”라며, “차세대 고에너지, 장수명 리튬-황 전지 개발에 대한 새로운 이정표를 제공 할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 이 연구는 미국 아르곤 국립연구소(ANL)의 아민 카릴(Amine Khalil) 박사팀과 공동협력으로 진행됐고, 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이슨즈’ 온라인판에 실렸다.

인류가 이산화탄소(CO₂) 등 온실가스 억제에 실패하면 많은 해양생물이 수십 년 내 사라질 위험이 크다는 연구 결과가 나왔다. 캐나다 달하우지대 등 국제 연구진은 수심 100m 이하 해양 상층의 생물 약 2만 5000종을 대상으로 기후 변화 위험에 얼마나 취약한지를 평가했다. 해양 상층은 수온 변화가 가장 심한 곳이다. 분석 결과, 온실가스 배출을 줄이지 못하고 현재 추세를 그대로 유지하는 최악의 시나리오(RCP 8.5)가 계속된다면 2100년 안에 해양생물 종의 최대 90%가 멸종할 수 있는 것으로 나타났다. 해양 동식물은 물론 색조류와 원생동물, 박테리아까지 많은 생물종이 대량으로 사멸할 것으로 예상됐다. 이번 분석은 특히 상어와 가오리, 고래와 같은 해양포유류 종도 심각하게 영향을 받는 것을 보여줬다. 무려 75%가 2100년까지 멸종할 수 있는 것으로 나타났기 때문이다. 기후 위험에 대해 가장 취약성이 높은 해양생물은 대체로 덩치가 크고 수명이 긴 종으로 나타났다. 반면 가장 취약성이 낮은 종은 수명이 짧고 수직으로 이동하고 수심 200~1000m 사이 중심해에서 서식하는 생물들이었다. 연구는 또 먹이사슬에 따라 기후 변화에 취약해지는 정도가 다르다는 점도 발견했는데 최상위 포식자가 하위 포식자보다 심각한 멸종 위험에 처하는 것으로 나타났다. 문제는 이같은 멸종위기 영향이 호주 북해안과 홍해, 페르시아만, 인도 근해, 태국만 등 전 세계 다양한 생태계에서 나타나고 있다는 것이다. 연구 주저자인 대니얼 보이스 박사는 “우리는 최악의 시나리오가 되지 않길 바랄 뿐이다. 기후 위험에 따른 해양생물 종의 미래는 암울하기 때문”이라면서 “이들의 멸종은 먹이사슬을 교란시켜 지구 전체 생태계에 악영향을 미칠 것”이라고 우려했다. 지구에서 생물 종의 90% 이상이 멸종한 마지막 시기는 대멸종 사건 때였다. 약 2억 5200만 년 전 발생한 대멸종은 시베리아 대규모 화산 폭발과 연관성이 있는 것으로 여겨진다. 무려 200만 년간 탄소와 메탄 등 온실가스가 대기 중으로 분출됐는데 해양생물의 96%, 육상 척추동물의 70%가 멸종한 것으로 알려졌다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 기후변화’(nature climate change) 최신호(8월 22일자)에 실렸다.

알츠하이머는 기억상실, 인지장애를 동반하는 대표적인 퇴행성 질환이다. 알츠하이머 발생 원인은 다양하지만 가장 보편적으로 받아들여지고 있는 것은 베타 아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 축적되면서 독성을 만들어 내기 때문이다. 베타 아밀로이드 단백질 응집체를 제거하는 방식의 치료제 개발이 고려되고 있지만 약물 사용 중에 부작용이 발생해 상용화로 이어지지 못하고 있다. 이 같은 상황에서 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는 동시에 부작용까지 차단할 수 있는 치료 후보물질을 개발했다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 알츠하이머 치매에 대한 새로운 형태의 단백질 치료물질을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의과학분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’에 실렸다. 지금까지 알츠하이머를 치료하는 물질은 베타 아밀로이드를 표적으로 하는 항체 기반 치료제들이다. 항체 기반 알츠하이머 치료제들은 뇌 부종이나 뇌 미세혈관 출현 같은 부작용 발생이 보고되고 있다. 항체 기반 치료제들은 면역세포가 항체에 의한 포식작용으로 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는데 이 과정에서 뇌에 염증을 유발시키게 된다는 것이다. 이에 따라 연구팀은 세포 포식작용에 관여하는 단백질을 응용한 ‘Gas6 융합단백질’을 만들고 이를 통해 베타 아밀로이드 응집체를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 확인했다. 실제로 알츠하이머를 유발시킨 생쥐에게 이번에 개발한 융합단백질을 투여한 결과 뇌 속에 축적된 베타 아밀로이드 양이 눈에 띄게 줄어드는 것이 관찰됐다. 또 기존 항체 치료제와 달리 과도한 시냅스 제거 현상도 억제하고 치료제 부작용이었던 뇌 미세혈관 출혈도 감소하는 것이 확인됐다. 또 기존 치료제보다 손상된 인지능력과 기억력 회복 수준도 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 연구팀 관계자는 “지금까지 개발된 많은 항체 기반 치료제가 실패한 것은 뇌 조직과 혈관에 쌓이는 베타 아밀로이드 단백질 응집체를 올바른 방식으로 청소하지 못했기 때문”이라며 “이번 기술은 알츠하이머 뿐만 아니라 다양한 퇴행성 뇌 질환과 자가면역질환 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한국이 집중호우로 극심한 물난리를 겪을 때 스페인과 프랑스 등 유럽 전역에선 40도를 훌쩍 넘는 폭염과 가뭄으로 대규모 산불이 발생했다. 중국에서는 폭염, 가뭄, 홍수가 동시에 발생하기도 했다. 원인은 지구온난화다. 미국 기상 컨설팅 기업 웨더타이커, 콜로라도주립대, 플로리다주립대, 미시시피주립대, 엠브리리들 항공대, 노스캐롤라이나주립대, 해양대기청(NOAA) 국립허리케인센터 공동 연구팀은 지구온난화로 인해 태풍 발생 시기가 점점 빨라지고 있다고 분석했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 8월 17일자에 실렸다. 열대성 저기압은 적도 부근의 열대 해상에서 발생하는 기상 현상으로, 동아시아에서는 태풍, 인도양에서는 사이클론, 북대서양에서는 허리케인으로 불린다. 허리케인이 6~11월 사이에 발생한다는 계절적 정의는 1965년에 만들어졌다. 한국에 영향을 미치는 태풍은 7~10월에 발생한다. 최근에는 기존에 알려진 것보다 빠르게 형성되는 경우도 잦다. 연구팀은 1979~2020년 대서양 지역의 허리케인 활동 시작과 1900~2020년 허리케인 미국 상륙 시기를 비교 분석했다. 연구 결과 1979년 이후 허리케인 첫 발생이 10년에 5일꼴로 빨라지고 있다. 또 1900년 이후 허리케인의 미국 상륙 시기도 10년에 2일꼴로 빨라지고 있는 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 열대성 저기압 발생 시기가 빨라지는 이유도 결국 온난화로 인한 해수온도 상승과 관련이 있다고 분석했다. 한편 중국 칭화대, 미국 텍사스 오스틴대, 펜실베이니아주립대 공동 연구팀은 온난화로 인해 담수가 줄어 2060년이 되면 아시아 일부 지역은 심각한 물 부족 현상이 생길 것으로 봤다. 이 같은 연구 결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 8월 16일자에 실렸다. 연구팀은 아시아 지역의 급수탑으로 불리며 하류 쪽에 사는 약 20억명 이상의 사람들에게 담수를 공급하는 티베트 고원을 대상으로 했다. 연구팀은 인공지능(AI) 기계학습 모델로 기온, 강수량, 습도, 구름량 등 기상변수를 고려해 티베트 고원의 담수 총저수량을 시뮬레이션했다. 특히 기후변화에 관한 정부간협의체(IPCC) 보고서에서 제시된 세 가지 기후 시나리오에 따른 저수량을 예측했다. 그 결과 현재보다 이산화탄소 배출량을 줄이는 ‘약한’ 기후 시나리오 상황에서도 담수 저장량은 회복할 수 없을 정도로 줄어들었다. 이산화탄소 배출량이 현재보다 줄어도 21세기 초반(2002~2030년)과 비교해 21세기 중반(2031~2060년)에는 담수가 230Gt(기가톤) 사라질 것으로 예측됐다. 또 중국 동부와 인도, 중앙아시아 일대의 담수 저장량은 현재보다 45~60%가량 축소될 것으로 예상됐다. 이산화탄소 배출이 현재와 비슷한 수준 또는 더 많아질 경우 담수 저장량은 현재의 10~20% 수준까지 줄어들면서 심각한 물 부족 현상을 일으킬 것이라고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 디룽 칭화대 교수(수문학)는 “이번 연구는 앞으로 수십년 동안 이산화탄소 배출을 획기적으로 줄이지 못하고 현재와 비슷한 수준으로 유지하는 선에서 그치기만 하더라도 심각한 물 부족 현상을 겪게 된다는 것을 보여 준다”며 “이번에는 아시아 지역에 한정해 분석했지만 실제로는 지구온난화는 전 세계적으로 심각한 물부족 현상을 유발할 것”이라고 말했다.

생물공학 분야 석학 이상엽 카이스트 특훈교수팀이 시력 개선에 도움이 되는 것으로 알려진 루테인을 생산할 수 있는 미생물을 만들었다. 카이스트 생명화학공학과 연구팀은 노안, 백내장 등 예방·치료 효과로 주목받고 있는 루테인이라는 물질을 생산할 수 있는 미생물 균주를 개발하는데 성공했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘네이처 촉매’에 실렸다. 계란 노른자와 과일에 주로 포함돼 있는 루테인은 눈을 산화 손상과 자외선에서 보호해 눈 영양제 성분으로 많이 쓰이고 있다. 최근에는 고령화와 스마트 기기 사용시간이 늘어나면서 눈 건강에 대한 관심이 높아지면서 루테인 수요는 빠르게 증가하고 있다. 시판되고 있는 눈 영양제에 포함된 루테인은 주로 금잔화 꽃에서 추출한 것이다. 문제는 금잔화 꽃을 재배하기 위해서는 땅, 시간, 노동력이 필요하기 때문에 대량 공급이 쉽지 않다. 이 때문에 화학 합성법도 제시돼 왔지만 루테인의 화학구조가 비대칭적이고, 분자식은 같지만 구조가 달라 물리적, 화학적 성질 자체가 다른 이성질체도 많아 분리 공정이 필요해 이 또한 비효율적이다. 이에 연구팀은 미생물의 대사회로를 변화시키는 시스템 대사공학으로 대장균의 대사회로를 바꿔 저렴한 바이오매스의 주원료인 글리세롤로 루테인을 만들 수 있도록 했다. 대사회로를 바꾸더라도 여러 생화학적 반응에 관여하는 효소가 원하는 물질 생산 흐름을 방해하기 때문에 일정량 이상 생산하기 어려운 것이 보통이다. 연구팀은 이 같은 병목 현상을 없애는 기질 채널링, 전자 채널링 효과로 루테인 생산을 위한 대사흐름을 강화시켜 다량의 루테인을 생산할 수 있게 했다. 연구팀은 전자 채널링 기술을 활용해 대장균에서 자몽향 성분인 누카톤과 항노화 천연화합물인 아피게닌을 만드는데도 성공했다. 이번 연구 제1저자인 박선영 LG화학 박사는 “이번 연구는 천연자원의 비효율적 추출법을 대체할 수 있는 미생물 기반 고효율 루테인 생산 기술을 개발했다는 점에 의의가 있다”며 “이번 기술을 활용하면 미생물 기반의 의약품, 건강보조식품 등 제조법을 한 단계 업그레이드 시킬 수 있을 것”이라고 말했다.

전 세계 640만여명의 목숨을 앗아간 코로나19에서 한숨 돌렸나 했더니, 이번엔 우크라이나를 침공한 러시아의 핵위협과 미중 갈등에 공전하는 기후변화 문제가 ‘지구 최악의 시나리오’로 등장했다. 과학자들은 미러 간 핵전쟁 땐 50억명 이상 죽을 수 있다고 봤다. 또 이상기온 심화로 30년 뒤 미국에서 1억명 이상이 체감온도 50도 이상의 ‘극한 무더위’에 노출될 것으로 관측했다. 블룸버그통신은 15일(현지시간) 과학저널 ‘네이처 푸드’(Nature Food)에 게재된 논문을 인용해 “미러 핵전쟁 발발 시 그을음과 연기가 햇빛을 차단해 3~4년간 세계식량 생산량이 90% 이상 급감하며 세계적인 기근이 발생하고, 이 여파로 사망자 수가 53억 4100만명에 이를 것으로 보인다”고 전했다. 또 인도·파키스탄 간 국지적 핵전쟁 발생 때에는 세계식량 생산량이 7% 줄어 최소 2억 5500만명이 사망할 것으로 예측됐다.루이지애나주립대 연구팀은 지난달 공개한 연구를 통해 핵전쟁 시 지구 온도가 평균 섭씨 10.6도 하락하고 이로 인해 빙하 지역이 확대되면서 중국 톈진, 덴마크 코펜하겐, 러시아 상트페테르부르크 등의 항구가 봉쇄될 것으로 내다봤다. 벌써 기후변화 피해는 이미 걷잡을 수 없는 수준이다. 미국 콜로라도강의 미드호 수심은 1937년 이후 최저치를 기록했다. 뉴욕타임스는 핀란드 기상연구소를 인용해 “북극에서 세계 평균 대비 2배(기존 관측치)가 아니라 4배나 빠른 온난화가 진행 중”이라고 전했다. 특히 비영리단체인 퍼스트스트리트재단의 보고서에 따르면 내년 미국의 50개 카운티에 거주하는 약 810만명이 체감온도(열지수) 섭씨 51.7도 이상의 무더위를 경험할 것으로 전망됐고, 30년 뒤인 2053년에는 같은 고통을 겪는 이들이 1억 760만명으로 늘어날 것으로 관측됐다. 열지수는 미국 기상청(NWS)이 기온과 습도에 따라 사람이 실제로 느끼는 더위를 지수화한 것인데, 51도 이상은 가장 높은 단계인 ‘극도의 위험’으로 열사병에 걸릴 위험이 매우 크다. 전날 CNN은 국립대기연구소의 연구를 인용해 40일간 눈비가 지속됐던 1860년대의 대홍수를 뛰어넘는 거대 홍수가 40년 뒤 캘리포니아를 덮쳐 주 절반이 잠길 수 있다고 예측했다. 본래 100년에 한 번 발생할 만한 대홍수이지만 기후변화로 그 주기가 25∼50년으로 짧아졌다는 것이다. 문제는 신냉전 시대를 맞아 미러, 미중 간 대립구도의 심화로 핵과 기후에 대한 전 세계의 위협 대응 속도가 더뎌지고 있다는 점이다. 아워월드인데이터(OWID)에 따르면 전 세계 핵탄두 수는 1986년(6만 4452개) 정점을 찍고 꾸준히 줄었지만, 2017년(9272개)부터 정체돼 현재 전 세계에 9440개의 핵탄두가 깔린 것으로 추정된다. 러시아는 이미 우크라이나 침공 과정에서 핵무기 카드로 수차례 서방을 위협했고, 북한은 지난 4월 선제 핵공격 가능성을 시사한 바 있다. 또 낸시 펠로시 미 하원의장이 이달 초 대만을 방문하자 세계 최대 온실가스 배출국인 중국은 이를 내정 간섭 및 주권 침해로 보고 미국과 기후변화 문제에 대해 협력 중단을 선언한 상태다.

미국과 러시아가 핵전쟁을 하면 전세계 53억명이 기근으로 사망한다는 연구 결과가 나왔다. 최대 핵보유국 간 전쟁으로 세계 인구의 3분의 2가 굶어죽는다는 분석이다. 미 럿거스대 등 국제 연구진은 핵무기 보유국 9곳이 핵전쟁을 벌이는 시나리오 6가지를 가정하고 컴퓨터 시뮬레이션을 시행했다고 국제학술지 네이처푸드 최신호(15일자)에 발표했다. 미국과 러시아 사이 대규모 핵전쟁이 1가지, 인도와 파키스탄 등 소규모 핵전쟁이 나머지 5가지였다. 그 결과, 모든 핵전쟁은 전쟁이 일어난 도시와 함께 수많은 사람을 없애고 토양과 물을 오염시키지만 직접적인 피해가 가지 않았던 다른 모든 곳에도 악영향을 미치는 것으로 나타났다. 핵폭발로 인한 화재에서 발생한 그을음과 먼지가 성층권을 뒤덮으면 햇빛이 차단돼 기온이 급격히 떨어지는 핵겨울이라는 기후변화가 일어난다. 그러면 전 세계적으로 작물과 가축, 어획량 등 식량 공급원이 치명적인 영향을 받아 수많은 사람이 굶어죽을 수 있다. 연구진은 기존 연구를 바탕으로 핵폭발로 인해 발생한 버섯구름이 대기 중으로 확산 시 햇빛을 얼마나 차단하는지를 계산했다.해당 데이터를 미국 국립대기연구센터(NCAR)이 지원하는 기후 예측 도구 복합지구시스템모델(CESM)에 입력한 결과, 아무리 작은 규모의 핵전쟁이라도 세계 식량 공급에 치명적인 혼란을 일으키는 것으로 나타났다. 인도와 파키스탄 간 소규모 핵전쟁만으로도 500만t의 그을음과 먼지가 하늘을 덮게 된다. 그러면 5년간 세계 식량 생산량이 7% 줄어 2억 5500만 명이 굶어죽을 수 있다. 양국간 더 큰 규모의 핵전쟁은 4700만t의 그을음과 먼지를 일으켜 기아로 인한 사망자는 25억 1200만 명에 달할 수 있다. 특히 최근 우크라이나 사태로 인해 군사적 긴장이 최고조에 이른 미국과 러시아가 핵전쟁을 벌이면 1억 5000만t의 그을음과 먼지가 일어나 3~4년간 세계 식량 생산량은 90%까지 줄어 53억 4100만 명이 굶어죽을 수 있다. 핵폭발로 인한 직접적인 사망자도 3억 6000명에 달하는 것으로 나타났다. 연구 공동저자 앨런 로보크 럿거스대 석좌교수는 “어떤 규모의 핵전쟁이라도 수십억 명이 죽는다. 유일한 해법은 핵무기 금지뿐”이라고 강조했다. 현재 핵무기 보유국은 미국, 러시아, 중국, 프랑스, 영국, 파키스탄, 인도, 이스라엘, 북한 등 9개국으로 1만 2700여기 핵탄두를 보유하고 있다. 2017년 채택된 유엔 핵무기금지조약은 세계 66개국이 비준했지만 핵보유국가는 한 나라도 비준하지 않았다.

지난주 서울, 경기, 인천 수도권을 중심으로 쏟아진 폭우는 곳곳을 물바다로 만들고 인명·재산 피해를 입혔다. 이번 폭우도 극한 기상만 발생하면 들먹이는 ‘기후변화’가 원인인지에 대해서는 분석이 필요하지만 간접적 영향을 끼쳤다는 것을 부인할 수 없다. 많은 기후학자들은 지금처럼 온실가스 배출이 계속돼 온난화가 가속화할 경우 폭염, 가뭄, 홍수 같은 예측 불가한 날씨가 일상화될 것이라고 보고 있다. 과학자들은 이런 기후변화가 이제는 우리 기억 속에서 사라진 감염병들을 다시 불러내고, 감염병의 독성도 더욱 세게 만들 것이라는 우울한 예측을 내놨다. 실제로 지난 10일 영국 런던의 하수에서 소아마비(폴리오) 바이러스가 검출되면서 영국 보건 당국은 비상이 걸렸다. 1945년 원자폭탄이 발명되기 전까지 인류 최악의 감염병 중 하나였던 소아마비 바이러스가 1984년 이후 런던에서 검출된 적이 없다. 영국 정부가 2003년 소아마비 종식을 공식 선언한 지 19년 만에 다시 발생한 것이다.전염병의 제왕으로 오랜 기간 인류를 괴롭혔던 두창(천연두)도 1980년 5월 세계보건기구(WHO)에서 종식이 선언되며 완전히 사라졌다. 그렇지만 지난해 말부터 동물에게서 주로 나타나는 원숭이두창이 인간에게 전염되고 미국, 유럽을 중심으로 사람 간 감염이 확산되면서 WHO는 비상사태를 선언했다. 미국 하와이대 지질환경학과, 지구과학과, 천연자원·환경관리학과, 해양생물학연구소, 위스콘신 메디슨대 공중보건과학과, 스웨덴 예테보리대 해양과학과 공동 연구팀은 기후변화가 홍수, 가뭄, 폭염, 혹한 등 극한 기상을 일상화시키고 사라진 전염병을 불러내고 동물이 주로 걸리던 감염병이 인간을 공격하는 사례는 더 많아질 것이라고 14일 밝혔다. 연구팀은 기후변화가 병원균의 독성을 강화시키고 사람의 면역체계까지 약화시킬 것이라는 분석도 내놨다. 이 같은 연구 결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 8월 9일자에 실렸다. 기후변화와 감염병 증가의 관계는 그간 개별 병원균이나 폭염, 홍수 같은 특정 위험에만 초점을 맞춰 분석돼 왔다. 연구팀은 기후 위험과 질병에 관해 연구한 3213개 연구를 정량적으로 재분석하는 메타분석 방식으로 연구했다. 이를 위해 사람을 감염시킬 수 있는 286종의 전염병과 홍수, 가뭄, 혹한, 해수면 상승 같은 10가지 기후 위험의 상관관계를 들여다봤다.그 결과 9종을 제외한 277종의 전염병은 홍수나 폭염 같은 단 하나의 극한 기상만으로도 감염력과 독성이 강화될 것으로 봤다. 인류에게 영향을 끼쳤던 전염병의 58%(218종)는 기상 이변으로 인해 변이가 발생해 이미 독성이 강해졌다. 서아프리카 풍토병으로 치사율 30~50%에 이르는 라사열, 공기나 물을 매개로 발열과 호흡기증상을 수반한 박테리아성 감염병인 재향군인병(legionnaires’ disease) 등은 기상이변으로 병원균의 감염성과 강도가 더 세질 것으로 예측됐다. 또 열대 지역에서 많이 발생하는 라임병, 뎅기열, 말라리아 같은 질병은 감염 지역이 전 세계로 확대될 것이라고 연구팀은 밝혔다. 특히 북극의 온난화가 지구 평균보다 4배 이상 빠르다는 연구 결과는 전염병 확산이 더욱 암울하게 흘러갈 것이라는 예측을 가능하게 한다. 지구과학 국제학술지 ‘커뮤니케이션스 어스 앤드 인바이러먼트’ 8월 12일자에 실린 연구를 보면 북극 온난화가 지구 평균보다 2~3배 빠르다고 알려졌지만 실제로는 4~7배에 이르는 것으로 나타났다. 핀란드 국립기상학연구소, 이스턴 핀란드대 응용물리학과, 노르웨이 국제기상연구센터 공동 연구팀은 1979~2021년 북극권 기상 관측 데이터를 분석해 빠른 북극 온난화를 일컫는 북극 증폭이 가속되고 있다는 것을 밝혀냈다. 연구팀은 또 실제로 북극 대부분 지역은 최근 10년 동안 산업화 이전 대비 0.75도 높아졌고, 스발바르 군도와 러시아 노바야제믈라 군도는 10년 동안 1.25도나 상승했다고 분석했다. 기후변화와 감염병 발생을 연구한 카밀로 모라 하와이대 교수는 “기후 위험이 질병으로 이어지는 만큼 각각의 질병에 대한 대응책을 마련하는 것도 중요하지만 온실가스 배출 감소로 기후변화를 억제할 필요가 있다”고 설명했다.

많은 비가 내릴 것으로 예보되기는 했지만 지난 8일 하루 동안 수도권을 중심으로 쏟아진 폭우는 서울 강남을 비롯해 곳곳을 물바다로 만들었다. 기상청의 자동기상관측장비(AWS)로 측정된 비공식기록이지만 이번 폭우는 일강수량, 시간당 강수량 모두 역대 최대인 것으로 나타났다. 극한 기상은 비단 한국만의 일이 아니다. 폭염과 가뭄, 홍수 등이 일상화되고 있다. 전문가들은 기후변화가 이 같은 이상 날씨가 더욱 잦아질 것이라는 예측을 내놓고 있다. 이런 상황에서 기후변화가 기존 전염병들의 독성까지도 강화시키고 있단느 연구 결과가 나왔다. 미국 하와이대 지질환경학과, 지구과학과, 천연자원·환경관리학과, 해양생물학연구소, 위스콘신-메디슨대 공중보건과학과, 스웨덴 예테보리대 해양과학과 공동 연구팀은 기후변화가 홍수, 가뭄, 폭염, 혹한 등 극한 기상을 일상화시키고 전염병의 독성을 강화시킬 뿐만 아니라 사람의 면역체계까지 약화시킨다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 8월 9일자에 실렸다. 기후변화가 인수공통감염병 증가를 촉발시키고 인류는 새로운 형태의 질병에 취약하게 된다는 연구들이 많다. 그렇지만 대부분이 박테리아나 바이러스 같은 병원균 형태, 폭염, 홍수 같은 특정 위험, 식품이나 물 같이 감염 매개 유형에 주로 초점을 맞춰왔다. 이에 연구팀은 기후 위험과 질병에 관해 연구한 3213개 연구를 정량적으로 재분석하는 메타분석을 실시했다. 이를 통해 사람을 감염시킬 수 있는 286종 전염병과 홍수, 가뭄, 혹한, 해수면 상승 같은 10가지 기후 위험의 상관관계를 분석했다. 그 결과, 9종을 제외한 277종의 전염병은 최소 하나의 기후 위험에 의해 감염력과 독성이 강화될 것으로 예측됐다. 그런데, 인류에게 영향을 끼쳤던 전염병의 58%(218종)은 이미 기후 위험으로 변이를 일으켜 독성이 강해진 것으로 분석됐다.서아프리카 풍토병으로 치사율 30~50%에 이르는 라싸열, 공기나 물을 매개로 발열과 호흡기증상을 수반한 박테리아성 감염병인 재향군인병(legionnaires’ disease) 등은 기후변화로 병원균의 감염성과 강도가 더 세질 것으로 예측됐다. 또 열대, 아열대 지역에서 많이 발생하는 라임병, 뎅기열, 말라리아 같은 질병은 온난화로 인해 감염지역이 이전보다 늘어날 것이라고 연구팀은 밝혔다. 이번 연구를 주도한 카밀로 모라 하와이대 교수는 “이번 연구는 지속적인 기후변화 상황에서 인류의 건강이 추가로 위협받게 될 것이라는 점을 보여주고 있다”며 “기후 위험이 질병으로 이어지는 만큼 각각의 질병에 대한 대응책을 마련하는 것도 중요하지만 온실가스 배출 감소로 기후 변화를 억제할 필요가 있다”고 설명했다.

나이가 들면 젊었을 때보다는 기억력이 감퇴된다. 치매나 파킨슨병처럼 퇴행성 신경질환을 앓을 가능성도 높아진다. 지금까지는 이 같은 증상과 질환들이 나이들면 당연히 발생하는 것으로 알려졌지만 국내 연구진이 노화로 인해 뇌의 기억 중추에 비정상적 세포가 증가하기 때문이라는 사실을 처음으로 확인했다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 노화된 뇌와 치매가 발생한 뇌에서 지금까지 알려지지 않은 새로운 종류의 별아교세포를 발견했다고 8일 밝혔다. 연구팀은 이번에 발견된 세포에 ‘아프다’(APDA·AutoPhagy-Dysregulated Astrocyte)라는 이름을 붙이고 이 세포가 시냅스의 숫자와 기능 유지에 악영향을 미친다는 사실을 규명했다. 이번 연구 결과는 노화의학 분야 국제학술지 ‘네이처 노화학’(Nature Aging)에 실렸다. 별아교세포는 뇌와 척수에 다량으로 존재하는 별모양의 신경 교세포이다. 미세한 잔가지를 통해 수만 개의 시냅스를 감싸고 있으며 글루타메이트, 가바와 같은 신경전달물질과 이온의 농도를 조절해 손상된 뇌와 척수 조직의 재생에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구에 앞서 별아교세포가 신경세포간 접합점인 시냅스를 생성하거나 제거할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 그렇지만 별아교세포의 기능이 노화과정에서 어떻게 변하는지는 명확히 밝혀내지 못했다. 이에 연구팀은 단일 세포RNA 시퀀싱 분석으로 통해 노화된 뇌나 치매 뇌에는 염증성 별아교세포 이외 새로운 별아교세포가 존재한다는 것을 밝혀냈다. 이번에 발견한 새로운 별아교세포 아프다는 기억과 밀접한 관련이 있는 해마 부위에서만 생겨났다. 또 아프다는 세포 내 불필요한 단백질을 제거하는 자가포식 과정에서 생겨나는 오토파고좀이라는 물질을 과다 축적시킨다는 사실을 발견했다. 아프다 세포들에서는 단백질들이 원래 있어야할 위치에서 벗어나면서 시냅스를 만들거나 제거하는 능력을 상실하게 된다. 노화가 발생하지 않은 생후 9개월 생쥐에게 단백질 합성 및 분해를 억제시키면 뇌에서 아프다 세포가 만들어진다는 것을 확인했다. 아프다 세포가 늘어나면 노화된 뇌에서처럼 시냅스가 손상되고 뇌인지 기능이 저하된다는 사실도 밝혀냈다. 연구를 이끈 정원석 카이스트 교수는 “현재 노화 극복을 위해 세포 성장과 분열을 촉진하는 물질을 억제하려는 연구들이 많지만, 이 같은 시도들이 오히려 비정상적인 아프다 세포 생성을 촉진할 수도 있다”며 “노화에 따른 인지기능 저하를 일으키는 새로운 원인을 제시한 만큼 뇌기능 회복을 위한 치료법을 개발하는데 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

미국 예일대 연구팀이 죽은 지 1시간이 지난 돼지의 심장 등 장기를 되살리는 데 성공했다. 장기이식 수술의 성공 가능성을 높이고 이식 가능한 장기의 수가 대폭 늘어날 수 있다는 기대뿐 아니라 손상된 장기의 복구에 도움을 줄 수 있다는 희망이 제기된다. 네나드 세스탄 예일대 교수가 이끄는 연구팀은 3일(현지시간) 죽은 돼지의 심장과 뇌, 간, 신장 등 주요 장기의 기능을 다시 활성화한 실험 결과를 국제학술지 네이처에 게재했다고 뉴욕타임스 등이 보도했다. 세스탄 교수는 2019년 죽은 지 4시간이 지난 돼지의 뇌 일부 기능을 되살려 주목받은 신경과학자다. 연구팀은 이번 실험을 위해 농장에서 사들인 보통의 돼지들을 마취 상태에서 심정지를 시켰다. 그 후 죽은 돼지의 혈관에 인공적으로 만든 ‘오르간엑스’(OrganEX)라는 혈액대체재를 투입했다. 오르간엑스는 영양분과 항염증제, 혈액응고방지제, 세포사 예방제, 신경차단제와 인공 헤모글로빈, 돼지 피 등이 섞인 특수용액이다. 그러자 죽은 돼지의 심장이 다시 뛰기 시작했고, 간에서 알부민(혈장 단백질의 구성성분)이 생성되고, 신장과 뇌세포 기능이 회복되는 등 신진대사 활동이 일어났다. 연구팀은 논문에서 이번 실험이 14일간 지속됐다고 밝혔다. 이번에는 오르간엑스에 신경차단제를 투입해 실험 중 돼지의 몸이 움직이는 현상이 관찰됐지만 의식은 돌아오지 않은 것으로 판정됐다. 반면 실험대조군 돼지들의 반응은 전혀 달랐다. 오르간엑스 대신 사후에 인공심폐장치인 ‘에크모’(ECMO) 치료만 한 돼지들은 장기가 부어올랐고, 몸이 뻣뻣해지는 사후경직과 자줏빛 반점이 관찰되는 전형적인 ‘죽음’ 현상이 일어났다. 네이처지 발표에 앞서 오르간엑스 등의 기술 특허를 출원한 예일대는 현재로선 이 같은 연구가 사람에게 적용되는 건 한참 멀었다고 강조했다. 하지만 뇌사 환자의 사후에 이뤄지는 장기 이식의 성공률을 획기적으로 높일 수 있고, 이번 실험처럼 사체에서 되살린 장기의 이식 여부 가능성 등이 확인되면 의학의 새 지평을 열 수 있다는 기대감이 크다. 이 연구로 인해 삶과 죽음에 대한 생물학적 경계가 모호해지는 등 윤리적 문제가 제기될 것이라는 지적도 나온다. 뉴욕대 생명윤리학자 아서 캐퓰런은 “죽음을 순간이 아닌 과정으로 볼 경우 죽음에 대한 모든 정의가 도전받게 된다”고 짚었다.

현재까지 인류가 관측한 것 중 가장 먼 거리에 위치한 고대 별의 모습이 제임스 웹 우주망원경(JWST·웹 망원경)에 포착됐다. 지난 3일(현지시간) 미국 스페이스닷컴 등 외신은 웹 망원경이 지구에서 약 129억 광년 떨어진 별 ‘어렌델’(Earendel)을 관측했다고 보도했다. 지난달 30일 웹 망원경이 포착한 어렌델은 '새벽별' 이라는 의미로 우리의 태양보다 질량은 최소 50배 이상 크고 수백만 배 밝을 것으로 추정된다. 특히 별까지의 거리가 무려 129억 광년이라는 것은 빅뱅이 일어난 후 약 9억 년 만에 생성됐다는 의미로 이는 1세대 별의 형성 과정을 밝힐 수 있는 중요한 관측으로 평가된다.처음 어렌델의 존재가 밝혀진 것은 웹 망원경의 '선배' 허블우주망원경 덕이다. 앞서 지난 3월 존스홉킨스대 등 국제공동연구팀은 허블우주망원경으로 어렌델이 방출한 빛을 관측했다는 연구결과를 국제학술지 ‘네이처’에 발표하며 그 존재를 최초로 알렸다. 이번에 웹 망원경은 허블에 이어 다시 어렌델을 관측한 것이지만 사실 일반인들의 눈으로는 사진 상으로도 잘 보이지 않는다. 공개된 사진을 보면 어렌델은 밝게 빛나는 수많은 천체가 아닌 오른편 중앙 하단 작은 점 수준으로 자리잡고 있다. 이는 물론 인간의 머리로는 상상할 수도 없는 먼 거리 때문인데 그나마 이를 관측하게 했던 것은 중력렌즈 효과 덕분이다.거대한 은하단의 중력은 시공간의 구조를 왜곡시켜 중력렌즈를 만들어 내는데 지구와 어렌델 사이에는 거대한 은하단인 WHL0137-08이 존재한다. 이 은하단 덕에 은하 뒤 먼 천체의 빛을 증폭시켜 허블이나 웹 망원경 등으로 관측할 수 있는 것. 다만 초점이 없기 때문에 빛이 한곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 아무리 웹 망원경과 같은 최첨단 망원경으로도 이같은 먼 천체를 관측하는 것은 우주의 도움이 없으면 불가능한 셈이다. 

가난한 집안에 태어났어도 살림이 넉넉한 친구들과 더 많이 어울릴 수 있는 동네에서 자라면 성인이 됐을 때 더 많은 소득을 올릴 확률이 높아진다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 1일(현지시간) 네이처지에 게재된 논문에 따르면 저소득층 어린이라도 친구의 70% 이상이 고소득층인 동네에서 자란 경우 그렇지 않은 경우보다 성인이 됐을 때 소득이 약 20% 더 많은 것으로 나타났다. 하버드대·뉴욕대·스탠퍼드대 등의 연구진이 미국의 25∼44세 페이스북 계정 7220만개와 이들의 친구 관계 210억 건을 분석해 얻어낸 결과다. 지역 납세 기록, 익명화된 페이스북 계정의 우편번호, 성별, 대학, 이용중인 휴대전화의 소비자가격 등을 다각도로 분석해 지역별·개인별 소득을 추정했다. 기존에도 교육·소득 수준이 더 높은 사람들과 더 많이 어울릴수록 대학진학률이 더 높고, 성인이 됐을 때 더 많은 소득을 거둘 수 있다는 사실은 널리 알려져 있었다. 뉴욕타임스(NYT)는 이번 연구 결과를 소개하면서 각 지역의 소득 계층 이동, 이른바 ‘사회적 사다리’를 활성화하는 중요한 요인이 무엇인지 밝혀냈다는 데에 이번 연구의 의미가 있다고 했다. “계층간 경계선 넘나들며 교류할 때 빈곤 탈출률 높아” 연구팀은 미국 전역의 소득과 계층 이동성을 함께 분석했다. 가령 조지아주 콘리 마을과 미네소타주의 윈스테드 마을은 중위소득이 연 5만5000달러 수준으로 큰 차이가 없다. 그러나 콘리는 저소득층이 저소득층에 머물 확률이 높은 반면, 윈스테드는 저소득층의 빈곤 탈출 경향이 매우 높았다. 두 도시의 결정적인 차이는 ‘사회경제적 지위가 다른 사람들 간의 활발한 교류’였다. 분석 대상 페이스북 계정 가운데 2000만건은 고등학교 정보와 부모 정보까지 확인할 수 있었다. 연구팀은 이 정보를 이용해 고등학교 시절 저소득층 자녀와 고소득층 자녀의 교류가 활발할수록 계층 이동이 활발하고, 저소득층이 높은 소득을 거둘 확률이 높다는 사실을 거듭 확인했다. 인스타그램 정보를 이용한 분석도 마찬가지였다. 각 지역의 인종 구성, 빈곤율, 학교 교육 수준 등은 계층 이동을 촉진하는 데 별다른 영향이 없는 것으로 나타났다. 연구를 주도한 라지 체티 하버드대 경제학 교수는 “계층간 경계선을 넘나들며 서로 어울리는 지역에서 자라난 어린이는 나중에 커서 더 좋은 결과를 얻고, 빈곤에서 벗어날 가능성이 더 크다”고 설명했다. 실제 중저소득층의 이혼·실직가정 자녀로 현재 형사전문 변호사로 활동하고 있다는 한 20대 여성은 NYT에 “더 잘 사는 집 사람들을 만나고, 그 사람들과 어울리고 그들이 어떻게 생각하는지 이해한 경험, 그것이 중요한 차이를 만들었다고 확신한다”고 전했다.

삼성전자가 아주대와 공동 개발한 초경량·초박형 인공근육 구동기에 관한 연구 논문이 세계적 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 게재됐다. 웨어러블 기기와 로봇을 신성장 동력으로 지목해 이에 대한 투자를 강화하고 있는 삼성전자의 제품 개발도 앞당겨질 것으로 전망된다. 1일 삼성전자에 따르면 이번 연구는 로보틱스 분야에 주로 활용했던 인공근육 구동기를 소형 웨어러블 분야까지 확장한 성과를 인정받았다. 구동기는 압력을 가해 물체를 움직이게 하거나 인공근육의 압력을 측정할 수 있는 시스템이다. 연구팀은 형상기억합금 기반의 다기능 인공근육 구동기를 개발하고 이를 증강현실(AR) 안경과 촉각 전달 장갑(햅틱 글러브) 등 웨어러블 기기에 적용해 인공근육 구동기의 진일보된 기술과 실사용 가능성을 입증했다. AR이나 가상현실(VR) 웨어러블 기기에 적용되는 구동기와 센서는 착용 편의성을 위해 작고 가벼우면서도 복잡한 시각·촉각 기능을 구현해야 한다. 삼성전자는 이 기술을 AR 안경에 적용한 결과 시각 피로도를 줄여 주는 효과를 확인했다고 전했다.

삼성전자가 아주대와 공동 개발한 인공근육 구동기에 관한 연구 논문이 세계적 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 게재됐다. 웨어러블 기기와 로봇을 신성장 동력으로 지목해 투자를 강화하고 있는 삼성전자의 제품 개발도 앞당겨질 것으로 전망된다.1일 삼성전자에 따르면 이번 연구는 로보틱스 분야에 주로 활용했던 인공근육 구동기를 소형 웨어러블 분야까지 확장한 성과를 인정받았다. 구동기는 압력을 가해 물체를 움직이게 하거나, 인공근육의 압력을 측정할 수 있는 시스템이다.  논문에는 신봉수 삼성전자 연구원과 김동진·김백겸 아주대 연구원이 공동 1저자로 참여했다. 고제성 아주대 교수는 교신저자로 이름을 올렸다. 연구팀은 형상기억합금 기반의 다기능 인공근육 구동기를 개발하고, 이를 증강현실(AR) 안경과 촉각 전달 장갑(햅틱 글러브) 등 웨어러블 기기에 적용해 인공근육 구동기의 진일보된 기술과 실사용 가능성을 입증했다. AR이나 가상현실(VR) 웨어러블 기기에 적용되는 구동기와 센서는 착용 편의성을 위해 작고 가벼우면서도 복잡한 시각·촉각 기능을 구현해야 한다. 삼성전자는 해당 기술을 AR 안경에 적용한 결과 사용자가 느끼는 시각 피로도를 줄여주는 효과를 확인했고, 촉각 전달 장갑에서는 실제 손으로 누르는 것과 유사한 촉각을 제공할 수 있음을 확인했다고 전했다. 삼성전자 관계자는 “이번 공동 연구는 차세대 실감 인터랙션을 위한 핵심 하드웨어 기술의 가능성을 보여줬다“며 ”앞으로도 산학협력 등을 통해 혁신기술 연구를 지속할 계획”이라고 말했다.앞서 한종희 삼성전자 DX부문장(부회장)은 지난 2월 스페인 바르셀로나에서 열린 ‘모바일월드콩그레스’(MWC) 현장에서 AR안경 등 메타버스 관련 기기와 관련해 “저희도 그 부분을 준비 중이다. 제품 완성도가 중요하기 때문에 잘 준비하고 있으니 기대해 달라”고 밝힌 바 있다.

인간 의사처럼 스스로 공부해 질병 발생 여부를 진단할 수 있는 인공지능 X선 판독 기술이 나왔다. 카이스트 김재철AI대학원, 서울대병원, 서울 아산병원, 충남대병원, 영남대병원, 경북대병원 공동 연구팀은 흉부 X선 영상을 이용해 폐 질환의 자동 판독 능력을 스스로 향상시킬 수 있는 자기 진화형 AI 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 현재 쓰이는 대부분 의료 AI 기술은 전문가들이 축적한 빅데이터가 필요하고, 빅데이터 내에서도 전문가들이 중요하게 생각하는 부분들에 대한 라벨 표시를 해야 한다. 임상 현장에서 쓸 수 있는 인공지능이 되기 위해서는 전문가가 개입해 만든 라벨링된 대규모 데이터를 지속적으로 입력해야 한다는 것이다. 문제는 이런 과정은 비용과 시간이 많이 든다는 점이다. 이에 연구팀은 병원 현장에서 영상의학과 전문의들이 영상 판독을 학습하는 과정과 유사하게 자기 학습과 교사-학생 간 지식전달 기법을 활용한 ‘자기 지도학습 및 자기 훈련 방식’(DISTL) AI 알고리즘을 개발했다. 자기 지도학습은 질병에 대한 특이 정보를 일일이 학습시키는 것이 아니라 의료 영상을 크게 잘라낸 부분과 작게 잘라낸 부분이 서로 같은 영상이라는 것을 인식할 수 있도록 하면 AI가 스스로 학습해 다른 영상에서도 같은 방법으로 질병을 파악하고 인식할 수 있게 하는 것이다. 실제로 이번에 개발한 인공지능은 적은 수의 데이터로 초기에 학습시켜놓으면 시간이 지남에 따라 해당 모델이 스스로 성능을 향상해 나갈 수 있다. 실제로 이렇게 학습한 AI가 결핵, 기흉, 코로나19 환자의 X선 영상을 정확히 판정하는 것을 확인했다. 연구를 이끈 예종철 카이스트 교수는 “이번에 개발한 AI는 전문가들이 데이터를 만들어 내고 입력하는 수고를 덜면서도 다양한 영상을 빠르게 인식하고 진단할 수 있다는 점에 의미가 크다”고 설명했다.