1994년 록펠러 대학의 제프리 프리드만 교수는 생쥐를 뚱뚱하게 만드는 유전자 돌연변이를 발견했다. 이 생쥐들은 식욕을 억제하고 대사를 촉진하는 호르몬이 제대로 분비되지 않아 뚱뚱해졌다. 이 물질의 이름은 렙틴(leptin)으로 명명됐다. 과학자들은 렙틴이 사람에서도 식욕과 대사를 조절한다는 사실을 발견하고 비만 치료에 획기적인 돌파구가 열었다고 생각했다. 혈당을 조절하는 인슐린처럼 렙틴으로 식욕을 조절하면 체중을 쉽게 조절할 수 있다고 본 것이다.  하지만 현실은 달랐다. 비만 환자는 렙틴 자체가 부족한 것이 아니라 렙틴에 대한 저항성이 있어 제 역할을 못 하는 것이 문제였다. 당뇨 환자는 인슐린 저항성이 있더라도 인슐린을 투여하면 혈당이 떨어지는 반면 비만 환자는 렙틴 저항성이 매우 강해 렙틴만으로는 식욕을 조절하기 어려웠다.  이후 비만 치료제를 개발하기 위해 많은 연구가 이뤄지면서 새로운 신약이 개발되기는 했지만, 여전히 비만은 약물만으로 치료하기 어려운 질병으로 손꼽힌다. 따라서 과학자들은 더 효과적인 비만 치료제 개발을 위해 렙틴 저항성을 줄일 수 있는 물질을 연구했다. 최근 미시간 대학의 연구팀은 이 문제에 대한 새로운 돌파구를 발견했다.  연구팀은 렙틴이 작용하는데 필요한 물질을 연구하던 중 지방 세포에서 만들어지는 HDAC6 (histone deacetylase 6)라는 물질에 주목했다. 이 호르몬은 렙틴 저항성이 있는 쥐에서 렙틴 감수성을 높이고 체중을 줄였다. 고지방 식이로 뚱뚱하게 만든 실험용 쥐로 연구한 결과 HDAC6는 체중을 25%나 감소시켰다. 반면 유전자 조작을 통해 렙틴을 분비하지 못하게 만든 쥐는 HDAC6를 투여해도 체중이나 식욕에 변화가 없었다. 렙틴 저항성을 개선해서 체중을 조절한다는 증거다.  HDAC6가 사람에서도 특별한 부작용 없이 렙틴 저항성을 줄이고 체중도 조절할 수 있는지는 앞으로 더 많은 연구가 필요한 부분이다. 그러나 렙틴이 발견된 지 거의 30년 만에 렙틴 저항성을 해결할 수 있는 돌파구를 시사했다는 점에서 주목된다. 이 연구는 네이처 자매지인 네이처 대사 (Nature Metabolism) 최신호에 발표됐다.

1994년 록펠러 대학의 제프리 프리드만 교수는 생쥐를 뚱뚱하게 만드는 유전자 돌연변이를 발견했다. 이 생쥐들은 식욕을 억제하고 대사를 촉진하는 호르몬이 제대로 분비되지 않아 뚱뚱해졌다. 이 물질의 이름은 렙틴(leptin)으로 명명됐다. 과학자들은 렙틴이 사람에서도 식욕과 대사를 조절한다는 사실을 발견하고 비만 치료에 획기적인 돌파구가 열었다고 생각했다. 혈당을 조절하는 인슐린처럼 렙틴으로 식욕을 조절하면 체중을 쉽게 조절할 수 있다고 본 것이다.  하지만 현실은 달랐다. 비만 환자는 렙틴 자체가 부족한 것이 아니라 렙틴에 대한 저항성이 있어 제 역할을 못 하는 것이 문제였다. 당뇨 환자는 인슐린 저항성이 있더라도 인슐린을 투여하면 혈당이 떨어지는 반면 비만 환자는 렙틴 저항성이 매우 강해 렙틴만으로는 식욕을 조절하기 어려웠다.  이후 비만 치료제를 개발하기 위해 많은 연구가 이뤄지면서 새로운 신약이 개발되기는 했지만, 여전히 비만은 약물만으로 치료하기 어려운 질병으로 손꼽힌다. 따라서 과학자들은 더 효과적인 비만 치료제 개발을 위해 렙틴 저항성을 줄일 수 있는 물질을 연구했다. 최근 미시간 대학의 연구팀은 이 문제에 대한 새로운 돌파구를 발견했다.  연구팀은 렙틴이 작용하는데 필요한 물질을 연구하던 중 지방 세포에서 만들어지는 HDAC6 (histone deacetylase 6)라는 물질에 주목했다. 이 호르몬은 렙틴 저항성이 있는 쥐에서 렙틴 감수성을 높이고 체중을 줄였다. 고지방 식이로 뚱뚱하게 만든 실험용 쥐로 연구한 결과 HDAC6는 체중을 25%나 감소시켰다. 반면 유전자 조작을 통해 렙틴을 분비하지 못하게 만든 쥐는 HDAC6를 투여해도 체중이나 식욕에 변화가 없었다. 렙틴 저항성을 개선해서 체중을 조절한다는 증거다.  HDAC6가 사람에서도 특별한 부작용 없이 렙틴 저항성을 줄이고 체중도 조절할 수 있는지는 앞으로 더 많은 연구가 필요한 부분이다. 그러나 렙틴이 발견된 지 거의 30년 만에 렙틴 저항성을 해결할 수 있는 돌파구를 시사했다는 점에서 주목된다. 이 연구는 네이처 자매지인 네이처 대사 (Nature Metabolism) 최신호에 발표됐다.

3월 대통령 선거를 앞두고 대한민국 미래에 대한 다양한 아이디어와 제안이 봇물처럼 터져 나온다. 현 정부의 성과에 대한 평가 및 비판과 더불어 한국의 현재 좌표에 대한 논의가 이뤄진다. 그 담론 중 하나가 ‘대한민국은 선진국인가’이다. 한국은 수출이나 국내총생산(GDP) 같은 지표나 숫자에선 어엿한 덩치의 선진국이다. 하지만 과연 국가와 사회를 이루는 제 분야에서 대한민국은 총체적인 선진국이라 할 수 있나 하는 의문도 적지 않다. 서울신문은 연중 기획으로 이런 의문에 대답하는 시리즈를 내보낸다. 첫회는 기초과학. 선진국을 규정하는 척도는 경제와 사회문화 등 다양하겠으나 과학기술 수준이라는 관점에서 바라보는 것도 큰 의미가 있겠다. 주요 7개국(G7) 등 대부분의 선진국이 과학 강국이고, 현대 사회경제 체제가 과학기술의 혁신에 기반하고 있기 때문이다. 특히 기초과학 분야의 선진국은 막대한 규모의 연구비를 오랜 기간 투입해, 질과 양에서 세계 최고 수준의 논문을 생산하며 인류의 과학 발전과 혁신을 선도하고 있는 나라라고 볼 수 있다. 어떤 나라가 기초과학 분야의 선진국인지 여부는 이 세 가지 관점에서 G7 국가들과 비교해 보면 쉽게 알 수 있다.●연구비, 논문, 과학발전 선도 연구비부터 보자. 한국의 연구개발(R&D) 투자는 2020년 기준으로 94조원(789억 달러)에 달한다. 미국, 중국, 일본, 독일에 이어 세계 5위다. 이미 G7 국가 중 중간 정도라 한국은 연구개발 선진국임에 틀림없다. GDP 대비 연구개발비 투입 비율은 4.81%다. 중국과 G7 국가들의 비율인 2~3%를 훨씬 넘고 인구 1인당 연구개발비도 미국에 이어 세계 2위로 독일과 비슷한 수준이다. 영국, 프랑스 등과는 비교되지 않을 정도로 많다. 특히 정부의 총예산 대비 연구개발 투자 또한 세계 최고 수준이다. 이 때문에 다수의 국제적인 평가기관들이 우리나라를 세계에서 가장 연구개발 비중이 높고 기술혁신에 많은 투자를 하는 나라로 손꼽는다. 문제는 연구개발비의 기초과학 투자 비중인데 우리의 경우 정부 연구개발 예산의 약 30%를 기초 연구에 투자하고 있어 선진국적 구조를 갖췄다고 볼 수 있다. 특히 문재인 정부에서는 연구자가 주도하는 기초연구 예산을 2017년 1조 2600억원에서 2022년 2조 5500억원으로 5년간 두 배 이상 증액했다. GDP 대비 기초연구비 비중도 0.7%(2019년 기준)인데, 이 또한 세계 최고 수준이다. 다음으로 기초과학의 연구 성과물인 논문을 보자. 한국의 논문 발표량은 세계 12위다. 전 세계 논문의 3.45%다. 연구비 투입이 세계 5위임을 감안하면 높지 않지만 연구비 증가에 따라 논문 발표량도 착실하게 늘고 있다. 2011년부터 10년 동안의 논문 수 증가율이 65.1%다. 중국의 뒤를 이어 세계 2위로 8~40%인 G7 국가들과 비교해도 연구 성과의 산출이 매우 빠르게 성장하고 있다. 연구비당 논문 발표량은 미국, 독일, 일본 등과 비슷한 수준이고 인구 1인당 논문 수 역시 영국, 독일, 미국 다음으로 세계 4위다. 일각에서는 한국의 논문 발표량이 12위라는 점만 보고 연구 생산성을 회의적으로 보지만 논문의 양적 측면에서 우리나라의 연구는 결코 비효율적이지 않으며 G7 수준임을 확인할 수 있다. 마지막으로 과학연구의 질적 수준과 인류에 대한 기여라는 관점에서 살펴보자. 정량 평가는 어렵지만 논문에 대한 학계의 관심을 나타내는 피인용 수(다른 논문에서 인용된 횟수)로 추정해 볼 수 있다. 우리나라는 논문 한 편당 피인용 수가 7.57회로 세계 34위다. 독일, 영국, 프랑스, 미국에 크게 뒤질 뿐 아니라 중국에도 뒤지는 수준이다. 다만 2018년 이후 일본을 추월하며 빠른 속도로 성장하고 있는 지표다. ●의미 있는 과학적 성과가 중요 과학계에서 가장 중요한 논문들로 ‘네이처’와 ‘사이언스’ 등에 게재된 것 중 피인용 수 세계 상위 1% 이내인 고인용 논문(Highly Cited Papers·HCP) 수를 살펴볼 수도 있다. 우리나라의 HCP는 최근 10년간 5716편으로 세계 14위에 머물러 있다. 과학 연구의 질적 수준을 계량하기는 어렵지만 이러한 간접 지표를 통해 보면 우리나라 기초과학의 수준이 G7 선진국에는 미치지 못한다고 보는 데 무리가 없다. 노벨상 수상도 하나의 척도라고 할 수 있는데 아다시피 노벨상은 논문 피인용 수를 계량해 선정하지 않는다. 그보다는 세계인의 관점에서 의미 있는 과학적 성과가 더 중요하다. 최근만 봐도 힉스 입자의 발견, 중력파와 블랙홀의 관측, 유전자 조작기술 발명, 메신저리보핵산(mRNA) 백신 개발, 인공지능과 양자 컴퓨터 개발 등이 있다. 여기에 준하는 성과를 만들어 내고 주요 과학 기관과 매체들이 발표하는 전 세계적으로 주목할 만한 연구 업적에 한국의 연구 결과가 자주 거론되는 단계에 올라섰을 때, 비로소 우리나라는 세계 과학계를 선도하는 기초과학 선진국으로 인정받을 수 있다. 과학 발전과 인류 문명에 어떤 기여를 했는지 보면 우리 기초과학의 수준은 더 명확해진다. 민간과 정부가 투자를 확대한 1990년대 이후부터 보더라도, 아직 세계 과학계에 큰 영향을 주고 과학 발전과 인류 문명에 유의미하다고 평가받을 성과나 업적은 거의 눈에 띄지 않는다. 우리나라가 아직 노벨 과학상 수상자를 배출하지 못한 밀접한 이유일 것이다. 세 가지 관점에서 우리나라의 기초과학은 양적으로는 충분히 성장했으나 질적 수준은 아직 선진국 수준이 아니라는 것을 보여 준다.●질적 대전환 이뤄야 그렇다면 앞으로 어디로 가야 할지도 분명하다. 지금까지는 선진 과학에 도달하기 위한 양적 성장의 과정이었다면 앞으로는 양과 질의 대전환, 즉 질적으로 우수한 연구결과 산출에 집중해야 한다. 질적으로 우수한 연구는 단지 피인용 수가 높은 연구를 뜻하지 않는다. 선진국의 과학은 막대한 연구비 투입, 논문의 산출뿐만이 아니다. 전 세계의 과학적 연구를 선도하고 놀라운 발명 및 발견을 통해 과학 발전의 중요한 문제에 해답을 내놓으며 연구들을 장기간 축적해 인류를 미지의 세계로 인도하며 혁명적 문명 발전을 이끌어 왔다. 질적으로 우수한 연구는 인류가 직면한 중요한 문제 중 과학이 해결하지 못하는 문제에 해답을 주는 연구여야 한다는 의미다. 실천과 도달은 매우 어려운 과제다. 그렇기 때문에 효과적인 전략이 필요하다. 가장 핵심적인 전략 요소는 ‘창의적인 연구에 대한 장려’다. 아직 우리나라 과학계는 선도 연구대학들조차 이러한 높은 수준의 연구를 장려하고 높은 기준으로 교수들을 평가하는 단계에 이르지 못했다. 논문 수를 세고, 피인용 수를 세며, 외국 교수들의 추천서에 의존한다. 정부 연구과제 평가는 말할 필요도 없다. 전 인류가 현재 열광하고 있는 케이팝과 케이무비의 성공 요인은 인류의 보편적 가치를 우리만의 독창적인 콘텐츠와 방식으로 접근한 데 있다. 마찬가지로 전 세계의 과학과 인류 문명이 공유하고 있는 문제의식에서 출발하면서도 선진 각국에서 주도하는 과학 연구와는 다른 독창적인 연구를 하는 것이 빠르게 세계 최고의 수준으로 나아가는 K사이언스의 길이 될 것이다. 염한웅 포스텍 물리학과 교수 ■염한웅 교수는 서울대 물리학과를 졸업하고 일본 도호쿠대에서 물리학 박사 학위를 받았다. 도쿄대, 연세대, 포스텍에서 교수로 재직하며 2017년 국가과학기술자문회의 부의장으로 위촉됐다. 고체물리학 연구자로서, 특히 금속 원자선 전자물성 분야를 창시하고 세계적 분야로 확립한 석학. 200편 이상 논문을 발표하고 금속원자선을 활용하는 새로운 정보처리방식인 솔리토닉을 주창했다. 미국물리학회와 한국과학기술 한림원 펠로로 선임됐으며 2015년 한국과학상, 2016년 인촌상, 2017년 경암상 등 주요 국내 과학상을 수상했다.

개발도상국을 중심으로 접종이 이뤄진 중국의 코로나19 백신을 비롯한 불활성 백신이 오미크론 변이에 거의 효과가 없다는 연구 결과가 발표됐다. 불활성 백신의 경우 부스터샷(추가접종)을 맞아도 면역력이 크게 늘지 않아 이들 백신 접종자 중 오미크론 돌파 감염자가 급증할 수 있다는 우려가 제기된다. ‘중국산 2회+화이자 1회’ 맞아도 화이자 2회 수준 미국 예일대의 아키코 이와사키 교수 연구진은 “전 세계 48개국에서 접종된 중국 시노백 코로나19 백신이 오미크론 변이에는 아무런 도움이 되지 않는 것으로 밝혀졌다”는 내용의 논문을 21일 국제학술지 ‘네이처 메디신’에 발표했다. 시노백 백신은 이른바 불활성 백신으로, 화학처리를 통해 감염력을 없앤 바이러스로 만든 백신이다. 불활성 백신은 전통적인 제조 방식으로 화이자나 모더나의 mRNA 계열 백신보다 안정적이지만 바이러스 변이에 대한 효과가 떨어진다. 코로나19에 mRNA 백신이 94~95%의 감염 예방효과를 보인 데 비해 시노백 백신은 51%, 중국 시노팜 백신은 78%에 그쳤다. 예일대 연구진은 도미니카공화국에서 온 101명의 혈청을 분석한 결과 시노백 백신 2차 접종까지 마친 사람들에게서는 오미크론에 대한 중화항체 형성이 나타나지 않았다. 시노백 2차 접종에 화이자 백신으로 추가접종을 받은 사람들의 경우엔 오미크론 중화항체 수준이 일정 정도 상승했다. 그러나 이마저도 mRNA 백신을 2회 접종한 사람과 비슷한 수준이었다. 기존 연구에서 mRNA 백신도 2회 접종만으로는 오미크론 변이에 대해 감염 예방효과가 제한적인 것으로 나타난 상황이다. 결국 시노백 등 불활성 백신을 2차까지 접종한 경우 mRNA 계열의 백신으로 추가접종까지 한다고 하더라도 오미크론 변이엔 mRNA 백신 2차 접종 정도의 예방효과를 얻는 데 그친다는 것이다. 또 코로나19 초기 변이에 감염됐던 이들은 오미크론에 대한 면역이 거의 없는 것으로 파악됐다. 이와사키 교수는 “전 세계에서 시노백 백신이 접종된 지역에서는 추가접종을 2회까지 접종해야 할 필요가 있다”고 지적했다. 전 세계 보급된 백신 중 절반이 중국산 불활성 백신이 오미크론에 무력한 것으로 확인되면서 중국을 비롯해 중국산 백신이 주로 접종된 지역을 중심으로 오미크론 돌파 감염 사례가 속출할 수 있다는 우려가 나온다. 시노백과 시노팜 백신은 전 세계에서 가장 많이 접종된 백신이다. 지난 13일 네이처에 따르면 전 세계에서 110억회 접종분의 코로나19 백신이 보급됐는데, 그 중 시노백과 시노팜 백신이 그 절반인 50억회분을 차지한다. 시노백 백신이 가장 많이 접종됐으며, 이어 화이자, 아스트라제네카, 시노팜, 모더나 백신 순이다. 중국 정부는 지난해 6월 세계보건기구(WHO)의 긴급승인에 앞서 2020년 12월부터 이른바 ‘면역장성’이라는 계획에 따라 시노백과 시노팜 백신 보급에 나섰다. 이들 중국산 백신은 인도네시아, 브라질, 파키스탄 등 mRNA 계열 백신 확보에 어려움을 겪었던 개발도상국을 중심으로 대량 보급됐다. 최근 중국은 아프리카 국가들에게 10억회 접종분을 추가 공급하겠다고 밝혔다. 그러나 네이처는 지난 13일 오미크론 변이가 확산하는 상황에서 중국이나 인도, 이란, 카자흐스탄 등에서 생산되는 불활성 백신 활용을 재고해야 한다고 주장했다.

한·중·일 3국과 인도, 스페인, 이탈리아 국제 공동연구팀은 오존농도 증가로 인한 대기오염이 동아시아 지역에서 630억 달러(75조 1275억원)에 이르는 농업손실을 초래한다고 23일 밝혔다. 이번 연구에는 서울대, 중국 난징정보과학기술대, 대기물리학연구소, 일본 도쿄대, 스페인 지구환경연구재단, 이탈리아 지구생태시스템연구소, 인도 바나라스힌두대 과학자들이 참여했다. 이번 연구결과는 농학 및 식품과학 분야 국제학술지 ‘네이처 푸드’ 1월 18일자에 실렸다. 오존은 산소원자 3개가 결합한 형태로 질산화물(NOx), 휘발성유기화합물(VOC)이 햇빛을 만나면서 만들어지는 2차 대기오염물질이다. 연구팀은 한국, 중국, 일본 3072개 지역을 대상으로 대기 중 오존 농도와 밀, 쌀, 옥수수 생산량 변화를 6개월 동안 관측했다. 그 결과 대부분 지역에서 낮시간 누적 오존 농도가 식물의 생장을 저해할 수 있는 한계치인 0.04(40bbp)를 넘는 것으로 확인됐다. 이때 수확량 감소는 중국에서 가장 크게 나타났고 오존농도가 기준치 이하일 때와 비교해 밀 32.8%, 쌀 23%, 옥수수 8.6% 줄어든 것으로 조사됐다. 한국도 밀 27.8%, 쌀 10.7%, 옥수수 4.7%의 손실이 발생한 것으로 확인됐다.

우주에서 모든 물질을 빨아들이는 괴물로만 인식되는 블랙홀이 새로운 별의 산파 역할을 한다는 연구결과가 허블우주망원경의 관측 결과 드러났다. 최근 미국 몬태나주립대학 등 공동연구팀은 '헤니즈(Henize) 2-10 은하' 중심의 블랙홀이 새로운 별의 탄생을 돕는 것으로 보인다는 논문을 국제학술지 네이처(Nature) 최신호에 발표했다. 헤니즈 은하는 지구에서 약 3000만 광년 떨어진 나침반 자리에 위치한 왜소은하다. 일반적으로 대부분의 은하들은 그 중심에 태양 질량의 수백만 내지 수십억 배나 되는 초거대 질량의 블랙홀을 품고 있는데 헤니즈 은하 역시 마찬가지다. 흥미로운 사실은 이 블랙홀이 파괴가 아닌 생성에 도움을 준다는 점이다. 보통 블랙홀은 주변에 있는 모든 물질을 게걸스럽게 빨아들이는 파괴자로만 인식되지만 사실 별의 탄생과 은하의 진화에도 중요한 역할을 담당하고 있다. 블랙홀로 흡수되는 물질 가운데 상당수가 다시 밖으로 분출되기 때문이다. 이번에 연구팀은 허블우주망원경 관측을 통해 이 블랙홀이 시속 160만㎞의 속도로 물질을 분출하며 그 길이가 500광년에 달하는것으로 분석했다. 이렇게 분출된 물질의 확산이 약 230광년 떨어진 이웃 별의 형성으로 연결돼 '스타 탄생'에 도움을 주고 있는 것. 　 연구에 참여한 에이미 레인스 박사는 "블랙홀의 물질 분출은 마치 '별 보육원'으로 가는 탯줄과 같은 역할을 한다"면서 "블랙홀이 별 형성을 억제하는 것이 아니라 새로운 별의 탄생을 촉발하고 있다는 점이 놀랍다"고 설명했다. 한편 SF영화의 소재로 간혹 등장하는 블랙홀은 질량이 매우 큰 별의 진화 마지막 단계에서 만들어지며 강력한 중력으로 모든 것을 빨아들이는 시공간 영역을 말한다. 특히 블랙홀은 빛 조차도 흡수하기 때문에 직접 관측할 수 없다. 다만 전문가들은 블랙홀이 강력한 중력으로 주변에서 많은 물질을 흡수하면서 제트(jet)라는 강력한 물질의 흐름을 방출한다는 사실을 통해 그 존재를 확인한다.  

그래핀(graphene). 탄소 원자를 벌집 모양의 격자 구조로 펼친 2차원 물질이다. 보통 사람들에겐 생소한 말이지만 산업계에서는 ‘꿈의 신소재’로 불린다. 강철보다 200배 이상 강하고, 두께는 머리카락의 100만분의1 정도로 얇으며, 열과 전기 전도성이 뛰어난 최첨단 나노 소재다. 유연성과 신축성도 좋다. 찰스 슈와브 세계경제포럼(WEF) 회장은 “그래핀이 가격 경쟁력까지 갖추면 제조업과 인프라 산업의 판도를 뒤흔들 것”이라고 예측했다.그래핀 1㎛(마이크로미터·100만분의1m)의 가격은 1000달러 이상으로, 그램(g)으로 환산하면 지구상에서 가장 비싼 물질이다. 세계적인 투자가 짐 로저스는 “그래핀은 4차 산업을 선도할 획기적인 신소재”라고 평했다. 이런 그래핀을 더이상 꿈속이 아니라 ‘현실의 소재’로 만든 홍병희(51) 그래핀스퀘어 대표를 지난 11일 경기 수원시 영통구 광교로 차세대기술연구원에서 만났다. ●‘그래핀 토스터’ CES에서 극찬 홍 대표가 만든 그래핀은 지난 5~8일 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 정보통신기술(ICT) 전시회인 CES에 처음 선보였다. “그래핀은 사실 투명해서 소재 자체를 보여 주기는 어렵다. 그래서 그래핀을 응용한 투명 조리기구를 선보였다. 에디슨이 발명한 열선 토스터기를 100년 만에 대체하는 투명 발열 토스터를 시제품으로 만들어 들고 나갔다. 정말 인기가 많았고, 혁신적이라는 찬사를 많이 받았다. 식빵을 구워 줘서인지 우리 부스 앞에는 줄이 길었고, 문의도 많았다. 그래핀의 발열 원리를 이용한 것으로, 식빵이 구워지는 과정을 볼 수 있었다. 문의와 투자 제의도 많이 받았다.” 식빵이 ‘겉바속촉’(겉은 바삭하고 속은 촉촉한 상태)이니 고기를 구울 때 뒤집을 필요가 없다느니 하는 설명이 이어졌다. 하지만 세계적인 석학 슈와브나 로저스의 찬사를 받는 그래핀이 ‘겨우’ 식빵을 굽는 용도라니 하는 생각이 들었다. 이론적으로만 존재하던 그래핀을 처음으로 물질로 만든 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프 영국 맨체스터대 교수에게 2010년 노벨 물리학상을 안긴 업적을 생각하면 약간 맥이 풀렸다. 이런 표정을 눈치챈 홍 대표의 설명이다. “요즘같이 춥고 눈이 많이 오면 자동차 앞유리가 꽁꽁 얼어붙는다. 이를 녹이려면 현재 테슬라가 15분 정도 걸린다. 제상히터(유리창에 낀 성에를 제거하는 난방장치)를 가동하면 전기차의 생명인 배터리 소모도 심하다. 하지만 앞유리를 그래핀으로 처리하면 녹이는 데 5분도 채 걸리지 않는다. 작동 원리는 식빵 조리기구나 마찬가지다. 전기차의 앞유리에는 그래핀이 들어가는 것이 기술 표준이 되도록 추진하고 있다.”●치매·파킨슨병 치료 연구도 진행 아무리 전기차가 ‘슈팅’하는 산업이라곤 하지만 그래핀의 용도가 제상히터 정도인 것으론 부족하다. 허탈함을 달래 주듯 홍 대표는 5나노미터(㎚·10억분의1m) 이하의 반도체에서는 수율을 높이고 불량률을 낮추는 데 필수적인 마스크 기술에 그래핀이 적격이라고 설명했다. 그는 “실리콘이라는 소재가 실리콘밸리를 만들고 오늘날의 반도체와 정보기술(IT)로 꽃을 피우듯 그래핀도 플랫폼 소재”라고 강조했다. “그래핀은 반도체, IT, 배터리, 에너지, 자동차, 항공·우주 심지어 의료까지 온갖 분야에 다 쓰일 수 있다.” 그동안 현실 세계에 없던 소재가 등장했으니 홍 대표도 그 쓰임새가 어디까지일지 짐작하지 못했다. 그래핀을 크게 만들면 산업 용도로 쓰이지만, 극히 미세하게 만드는 작업도 병행하고 있다. “탄소 원자는 용해성이 좋고, 독성도 적다. 그래핀 양자점(그래핀을 나노 크기로 만든 것)이 동물 실험에서는 난치병 치료에도 효과가 있는 것으로 나타났다. 제약 및 바이오 전공자들과 함께 치매와 파킨슨병 치료 연구도 진행하고 있다. 이를 위해 회사 바이오그래핀도 설립했다.” 미국 국립의료원(NIH)과도 공동연구개발 계약을 맺었고 향후 임상시험도 함께할 예정이라고 밝혔다. ●한국 그래핀 양산 종주국 만들어 홍 대표는 어떻게 그래핀에 빠져들었을까. 포항공대에서 학사부터 박사 학위까지 받은 그는 2004년 미국 뉴욕 컬럼비아대로 유학 갔다. 그래핀 연구의 선구자 김필립 교수와 함께 흑연을 나노 크기로 잘라 그래핀을 만드는 과정을 연구하는 가운데 가임·노보셀로프 교수가 흑연 가루에 스카치테이프를 붙였다 뗐다를 반복하는 방법으로 그래핀을 만들었다. “초등학생도 할 수 있는 방법이어서 너무 허탈했다. 하지만 이런 방법으로는 대량생산하는 데 한계가 분명했다.” 2007년 귀국해 성균관대에서 그래핀 제조에 매달렸다. 탄소를 흑연에서 뽑는 것이 아니라 화학자답게 탄소와 수소로 구성된 메탄가스에서 수소를 분리해 내는 방법을 쓴 것이다. “메탄가스에서 구리를 촉매로 사용해 화학반응을 일으켜 수소를 분리하고 남은 탄소를 그래핀으로 만드는 ‘화학기상증착법’(CVD)으로 손톱 크기만 한 그래핀을 만드는 데 세계 최초로 성공했다. 이를 체계적으로 확대한 것이 ‘롤투롤’(R2R) 방식으로, 대량생산과 실용화의 길을 연 것이다. 롤투롤로 윤전기에서 신문을 찍어 내듯 고품질의 그래핀을 연속적으로 대량생산하는 게 가능하게 됐다. 한국을 그래핀 양산의 종주국으로서의 위치에 올린 기술이다. 80여개 대학과 연구기관으로부터 그래핀 샘플 요청이 쇄도했다. “당시엔 ‘무주공산’이란 말이 실감 났다. 발표 논문도, 특허도 다 세계 최초였고, 당시 우리 연구실이 하는 게 다 처음이었다.” 그가 2009년 발표한 ‘대면적 그래핀 합성법’과 2010년 8월호 네이처지 표지를 장식한 ‘대면적 그래핀 연속 합성법’ 논문은 2009년 이후 지금까지 화학 분야에서 인용도 1, 2위 자리를 지키고 있다. 홍 대표의 논문만으론 믿을 수 없었던 노벨상 수상자들이 수상 직전인 2010년 8월 한국을 방문해 그의 대량생산 방식을 직접 확인하기도 했다. 그래핀 제조와 관련된 국제특허도 80여건에 이른다. 2011년 서울대로 옮겼고, 이듬해에 교내 벤처로 그래핀스퀘어를 창업했다. ●‘그래핀밸리’ 약속에 본사 포항 이전 창업 10년째인 지난해 10월 본사를 경북 포항으로 이전했다. 그는 1만평에 이르는 공장 청사진을 보여 주면서 “제조업 기반의 벤처는 수도권에서는 땅값이 너무 비싸 공장을 차리기 어렵다. 포스코의 전폭적인 지원과 포항시와 경북도가 미국의 실리콘밸리처럼 그래핀 관련 기업들을 모으는 ‘그래핀 밸리’를 만들겠다고 한 약속을 믿고 이사했다. 포항에 연고가 없는 제자들도 따라가겠다고 한다”고 말했다. 세계 시장을 장악하기 위해 2024년까지 연간 10만㎡, 2025년까지 100만㎡를 생산할 계획을 세워 두고 있다. 글로벌 자동차사 GM과는 이미 시제품 공급 계약을 맺고 6년째 공동개발을 이어 가고 있지만 그래핀을 이용한 ‘킬러 제품’ 개발이 시급해 보인다. 기업 공개(IPO)에 대해 물었더니 홍 대표는 이르면 연말쯤 상장할 계획이란다. “당초 코스닥을 생각했는데 이번 CES 때 받은 투자 제의를 들여다보고 있다. 미국 뉴저지주가 그래핀 제조 공장 유치에 적극적이어서 미국 법인을 통한 나스닥 상장도 고려하고 있다.”

애완동물 가게 점원이 햄스터로부터 신종코로나바이러스 감염증(코로나19) 델타 변이에 감염된 것으로 의심되는 사례가 발생하자, 홍콩 검역 당국이 약 2000마리의 햄스터를 안락사 시키기로 결정했다. 18일(현지시간) 홍콩 어업농업자연보호부(AFCD)는 이날 모든 애완동물 가게와 소유주들에게 안락사를 위해 햄스터를 인계하라고 명했다. 또 햄스터의 수입과 판매를 중지하기로 했다. 이는 홍콩에서 동물-사람 간 코로나19 전염 의심 사례가 처음 나온 데 따른 조치다. 앞서 햄스터 등 설치류를 파는 코즈웨이베이의 한 애완동물 가게에서 일하는 23세 점원이 지난 16일 델타 변이에 감염된 것으로 확인됐다. 약 3개월 동안 델타 변이 감염자가 나오지 않은 홍콩 지역사회에서 감염원이 불분명한 감염이 확인되면서 관심을 모았다. ‘햄스터→사람’ 코로나19 전염 첫 의심 사례 해외에 다녀온 적도 없는 이 점원의 델타 변이에 당국은 정밀 조사를 했다. 그 결과 가게 햄스터 11마리와 다른 2명이 델타 변이에 감염된 게 드러났다. 사우스차이나모닝포스트(SCMP)는 “해당 애완동물 가게 점원의 바이러스의 유전자 염기서열을 분석한 결과 유전자 타입이 유럽과 파키스탄에서 유행하는 것과 같은 것으로 확인됐다”고 전했다. 이어 “네덜란드에서 수입한 이 햄스터들의 바이러스에서 해당 점원과 같은 유전자 타입이 발견돼 햄스터에서 점원으로 바이러스가 전파됐을 가능성이 있다”고 소식통을 인용해 보도했다. DNA 전문가인 길먼 시우 홍콩이공대교수는 이 점원의 유전자 염기서열을 분석한 결과 최근 감염자들과 유사 사례가 발견되지 않았다며 코로나19에 걸릴 수 있는 설치류로부터 전염됐을 가능성을 배제할 수 없다고 밝혔다.홍콩서 햄스터 2000마리 안락사 ‘특단의 조치’ 홍콩에서 처음으로 동물 사람 간 전염된 의심 사례가 나온 것이다. 이에 당국은 햄스터 안락사라는 특단의 조치를 내렸다. 동물이 사람에게 전파한다는 게 명백히 드러나지는 않았지만, 그 가능성이 제기되자 예방적 조치를 취한 것이다. 이와 함께 홍콩 검역당국은 지난달 22일 이후 홍콩 전역에서 햄스터를 구매한 모든 이들도 의무 검사 대상이라며, 음성 결과가 나오기 전까지는 지역사회 활동을 하지 말라고 당부했다. 당국은 이들이 구입한 햄스터를 모두 인계해야한다고 밝히면서 약 2000마리의 햄스터가 인도적 방법으로 안락사 처리될 것이라고 설명했다. 美 “사람에서 사슴으로 코로나 감염 확인”…새 변이 우려 지난달 과학 전문지 네이처지에 실린 연구 결과에 따르면, 최근 과학자들은 미국에서 사람이 사슴에게 코로나를 감염시켰다는 증거를 수차례 발견했다. 미 오하이오주립대 수의학과 등 연구팀은 작년 1~3월 오하이오주 북동부 9개 지역에 서식하는 야생 흰꼬리사슴 360마리를 대상으로 코로나 바이러스 검사를 진행한 결과, 약 36%에 해당하는 129마리가 양성 반응을 보였다고 밝혔다. 또 펜실베이니아주립대 연구팀은 작년 아이오와주에서 탈것에 의해 사망한 사슴 283마리 중 94마리로부터 코로나 바이러스를 발견했다고 한다. 미 NBC 방송은 2일(현지 시각) “두 연구 모두 사람에게서 발견되는 바이러스 계통을 사슴에서도 발견했다”며 “사람으로부터 사슴으로 바이러스가 전파됐음을 시사한다”고 전했다. 과학자들은 코로나 사태 초기부터 사람으로부터 다른 동물로 바이러스가 전파될 가능성을 우려해 왔다. 특히 미국에서 가장 흔한 대형 포유류인 사슴은 바이러스가 세포에 결합할 수 있는 고위험군으로 분류된다고 한다. 연구팀은 언론 인터뷰에서 “사슴은 앞으로 변형될 코로나 바이러스를 살펴볼 수 있는, 사람과는 완전히 다른 숙주”라며 “사슴이 사람에게 코로나를 감염시킨 사례는 보고되지 않았지만 가능한 일”이라고 전했다. 이 같은 연구 결과에 외신들은 “다른 종(種)에 대한 인간의 무관심이 전염병을 연장할 수 있음을 보여주는 연구 결과”라며 “사슴들 사이 새로운 변종 바이러스가 만들어진다면 더욱 위험해질 수 있다”고 전했다.

뇌가 충분히 발달하지 않은 아동·청소년들이 비디오게임에 과몰입하면 다양한 위험에 노출될 수 있다는 지적들이 많다. 그런데 비디오게임이 언어능력을 높이는데 도움을 줄 방법이 있다는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 이탈리아, 스위스, 프랑스 공동연구팀은 폭력성이나 선정성이 없는 비디오게임은 기억력, 인지유연성을 높여줄 뿐만 아니라 독서를 위한 어휘, 문장 이해력을 높인다고 밝혔다. 연구에는 이탈리아 트렌토대 심리학·인지과학과, 정보컴퓨터과학과, 보젠볼차노 자유대 컴퓨터과학부, 스위스 제네바대 심리학·교육학부, 프랑스 파리대 심리학연구소 연구진이 참여했다. 이번 연구결과는 행동과학 분야 국제학술지 ‘네이처 인간행동’ 1월 18일자에 실렸다. 독서는 문장을 따라 눈을 움직이고 작업기억을 통해 단어의 뜻을 파악하고 똑같은 단어가 다른 문장에서 어떻게 쓰이는지를 파악하는 등 몇 가지 필수적인 과정이 필요하다. 연구팀은 시각 이동, 주의력, 작업기억력, 인지유연성 등 독서에서 필요한 기능이 비디오 게임을 할 때도 필요하다는 사실에 주목했다. 이에 연구팀은 작업기억, 주의력, 인내심, 인지유연성 등이 복합적으로 필요로 하는 비디오게임을 개발했다. 이들이 개발한 게임은 우주선을 타고 날아오는 유성우와 외계인을 피하거나 파괴하면서 필요한 자원을 모으는 방식의 액션 비디오게임으로 마치 1980~90년대 비디오게임 ‘갤러그’와 유사하다. 연구팀은 8~12세 남녀 아동 150명을 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 코딩을 가르치는 게임을 하도록 했고 나머지 한 그룹은 연구팀이 개발한 액션 비디오게임을 하도록 했다. 코딩 게임도 계획, 추론, 문제해결능력이 필요한 프로그램이다. 연구팀은 실험 대상 아동들에게 학교 수업이 끝난 뒤 일주일에 2시간씩, 6주 동안 게임을 하도록 했다. 그 다음 6개월, 12개월, 18개월 뒤 독해능력과 주의력 조절능력을 측정했다. 실험 결과, 액션 비디오게임을 한 아이들은 코딩게임을 한 아이들에 비해 주의력 조절능력이 7배 이상 높은 것으로 나타났으며 읽기 속도와 독해능력도 이전에 비해 뚜렷하게 나타났다. 반면 코딩게임을 한 아이들은 독해능력 향상이 이전에 비해 눈에 띄게 향상되지는 않았다. 또 액션 비디오게임을 한 아이들은 그렇지 않은 아이들에 비해 언어능력이 꾸준히 향상돼 학업능력에서 선순환적 향상이 나타났다. 이번 연구는 단순히 언어능력과 주의력 분야에만 초점을 맞췄으며 비디오게임은 폭력성이나 선정성이 전혀 없어야 효과를 보일 것이라고 연구팀은 조언했다. 연구를 주도한 스위스 제네바대 다프네 바발리어 교수(인지신경과학)는 “독서는 다양한 맥락에서 단어가 어떻게 쓰이고 문장을 어떻게 읽어야 하는지를 파악해야 하는 고도의 집중력이 필요한 행위”라며 “독서능력과 주의력을 높이고 수업을 보완하기 위해 학교차원에서 비디오게임을 활용하는 방법을 고려하는 것도 필요하다”고 말했다.

리튬이온배터리의 ‘왕좌’를 이을 차세대 배터리 기술 선점을 위한 글로벌 업체 간의 경쟁이 치열하다. 성능과 안전성 두 마리 토끼를 잡은 전고체 배터리 외에 가격 경쟁력을 앞세운 다양한 차세대 전지 기술이 주목받고 있다. SK이노베이션은 이승우 미국 조지아공대 교수와 협력해 차세대 전고체 배터리를 개발한다고 16일 밝혔다. 이 교수는 한국과학기술원(KAIST)과 함께 고무 형태의 고체 전해질(사진)을 개발해 세계적 학술지 ‘네이처’에 이름을 올린 학자다. 이 교수가 개발한 고체 전해질은 전고체 배터리의 상용화를 앞당길 기술로 평가된다. 이온이 잘 흐르는 정도를 뜻하는 이온전도도를 기존 고체 전해질보다 100배 끌어올렸고, 신축성 좋은 고무라 배터리 내부의 손상도 덜하다. 기술이 적용되면 현재 1회 충전할 때 500㎞를 달리는 전기차의 주행거리를 800㎞까지 늘릴 것으로 기대된다.전고체 배터리는 현재 대세인 리튬이온배터리의 뒤를 이을 가장 유력한 후보다. LG에너지솔루션·삼성SDI·SK이노베이션 등 국내 기업은 물론 글로벌 배터리 스타트업, 토요타 등 글로벌 완성차 회사들도 개발에 뛰어들었다. 액체 전해질을 써 폭발 위험이 큰 기존 배터리와 달리 폭발 위험이 없다. 이에 폭발을 방지하기 위한 분리막이나 냉각장치가 필요하지 않아 배터리 용량을 개선할 수 있다는 장점이 있다. 다만 상용화를 위해서는 낮은 이온전도도에 따른 배터리 출력의 한계와 고체의 계면저항(경계면에서 물질의 이동성이 저하되는 현상)으로 인한 수명 단축 등의 난제를 풀어야 한다. 업계에서는 2025년엔 상용화 제품이 등장해 2030년쯤 전체 배터리의 7~10%를 차지할 것으로 본다. 오는 27일 ‘상장 대박’을 예고한 LG에너지솔루션은 전고체 배터리 외에도 ‘리튬황 전지’ 개발에 주력하고 있다. 리튬황 전지는 양극 소재를 저렴한 황을 사용하는 전지로, 전기차보다는 도심항공모빌리티(UAM)나 드론 등 작은 비행체에 탑재하는 용도로 성능보다는 가격 경쟁력에서 강점이 있다. 세계 1위 배터리 기업 중국 CATL은 내년쯤 나트륨이온 배터리를 공급할 계획이다. 성능은 떨어지지만, 일반 리튬이온 배터리보다 생산가가 20%나 저렴한 것으로 알려졌다.

리튬이온배터리의 ‘왕좌’를 이을 차세대 배터리 기술 선점을 위한 글로벌 업체 간의 경쟁이 치열하게 펼쳐지고 있다. SK이노베이션은 이승우 미국 조지아 공과대학 교수와 협력해 차세대 전고치 배터리 개발에 나선다고 16일 밝혔다. 이 교수는 한국과학기술원(KAIST)과 공동으로 고무 형태의 고체 전해질(사진)을 개발해 세계적 학술지 ‘네이처’에 이름을 올린 학자다. 이 교수가 개발한 고체 전해질은 차세대 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체 배터리의 상용화를 앞당길 기술로 평가된다. 이온이 잘 흐르는 정도를 뜻하는 이온전도도를 기존 고체 전해질보다 100배나 끌어올렸고, 고무라 신축성도 뛰어나 배터리 내부의 손상에서도 안전하다. 이 기술이 적용되면 현재 1회 충전 시 500km를 달리는 전기차의 주행거리를 800km까지 늘릴 수 있을 것으로 기대된다. 전고체 배터리는 현재 대세인 리튬이온배터리의 뒤를 이을 가장 유력한 후보로 꼽힌다. LG에너지솔루션·삼성SDI·SK이노베이션 등 국내 기업은 물론 글로벌 배터리 스타트업, 토요타 등 글로벌 완성차 회사들도 개발에 뛰어든 바 있다. 액체 전해질을 써 폭발 위험이 큰 기존 배터리와 달리 전고체 배터리는 폭발 위험이 없다. 따라서 폭발을 방지하기 위한 분리막이나 냉각장치가 필요하지 않아 그만큼 배터리 용량을 개선할 수 있다는 장점이 있다. 다만 상용화를 위해서는 낮은 이온전도도에 따른 배터리 출력의 한계와 고체의 계면저항(경계면에서 물질의 이동성이 저하되는 현상)으로 인한 수명단축 등의 난제를 풀어야 한다. 업계에서는 2025년쯤 상용화 제품이 등장해 2030년쯤 전체 배터리의 7~10%를 차지할 것으로 보고 있다. 이달 말 ‘상장 대박’을 예고한 LG에너지솔루션은 전고체 배터리 외에도 ‘리튬황 전지’ 개발에 주력하고 있다고 밝힌 바 있다. 리튬황 전지는 양극 소재를 저렴한 황을 사용하는 전지다. 전기차보다는 도심항공모빌리티(UAM)나 드론 등 작은 비행체에 탑재하는 용도로 성능보다는 가격경쟁력 측면에서 강점을 가질 것으로 기대된다. 세계 1위 배터리 기업 중국 CATL은 지난해 나트륨이온 배터리 개발 계획을 밝힌 바 있다. 마찬가지로 성능은 떨어지지만, 일반 리튬이온 배터리보다 생산가가 20%나 저렴한 것으로 알려졌다. 영하 20도에서도 잘 작동하는 나트륨이온 배터리는 겨울철에도 전기차를 안정적으로 운용할 수 있도록 도울 것으로 보인다. 다만 기존 배터리보다 현저히 낮은 에너지 밀도가 해결 과제로 꼽힌다. CATL은 나트륨이온 배터리를 내년 중으로 공급할 계획이다.

세계보건기구(WHO) 북미지역국은 전 세계 대부분 국가에서 코로나19 변이 바이러스인 오미크론이 확산됐고 미주지역에서는 조만간 우세종으로 자리잡게 될 것이라는 예측을 내놨다. 한국 정부도 1~2주 내에 오미크론이 우세종이 될 것이라고 밝히기도 했다. 이 때문에 전문가들은 오미크론 감염에 대한 유일한 예방책은 마스크 착용과 백신접종이라고 강조하고 있다. 이런 상황에서 중국산 백신은 오미크론 예방에 가장 취약하다는 분석결과가 나왔다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’는 불활성화 바이러스 백신은 위중증 전환은 막아주지만 감염을 막을 수 있는 항체는 거의 만들지 못한다는 분석을 14일 내놨다. 이번 분석에 따르면 시노팜, 시노백으로 대표되는 불활성화 바이러스 백신은 오미크론 변이 감염을 거의 예방하지 못하는 것으로 나타났다. 불활성화 백신은 바이러스를 화학적으로 처리해 감염을 일으키지 못하게 독성을 약화시켜 만든 것이다. 기존 많은 백신들이 이 같은 방식으로 만들어진다. 불활성화 백신은 안정적이고 제조가 용이하다는 장점이 있지만 많은 실험연구 결과에 따르면 코로나19에 있어서는 불활성화 백신은 효과가 떨어지는 것으로 알려져 있다. 코로나19 백신 중 불활성화 백신으로 만들어 진 것은 중국에서 만든 시노팜, 시노백이 대표적이다. 시노백, 시노팜 백신은 지금까지 전세계에서 사용된 110억 도스 중에 절반 가까이인 50억 도스에 이르는 것으로 알려져 있다. 인도, 이란, 카자흐스탄 등에서 만든 불활성화 백신들도 2억 도스 이상 사용된 것으로 알려져 있다. 이들 백신은 주로 아프리카나 동남아시아 등 저개발국가를 중심으로 백신 외교차원에서 공급된 것들이 많다. 그렇지만 네이처 분석에 따르면 불활성화 코로나19 백신은 2차 접종까지 마치더라도 오미크론 변이 바이러스 감염에 대응할 수 있는 면역 분자 형성을 하지 못한다. 심지어 3차 접종을 마치더라도 세포의 바이러스 감염을 막아줄 수 있는 중화항체 수준이 매우 낮다는 실험결과들이 많다. 반면 mRNA 백신이나 정제된 단백질로 만들어진 백신은 3차 접종을 마칠 경우 오미크론 변이 감염을 효과적으로 막아준다는 것이다. 임상면역학자인 스웨덴 카롤린스카연구소 생명과학과 치앙 판 함마르스톰 교수는 “이번 분석은 코로나19와 인류와의 전쟁에서 불활성화 백신의 역할을 재평가해야 한다는 점을 명확히 하고 있다”고 강조했다. 다른 전문가들도 불활성화 백신들이 백신을 아예 접종하지 않는 것보다는 감염시 중증전환율을 낮춰 입원 및 사망자를 줄여준다는 것은 여전히 확실하지만 예방차원의 백신효과에서는 떨어지는 것이 사실이라고 지적하고 있다. 지난해 12월 홍콩 연구진이 시노백 백신으로 2차 접종을 완료한 25명을 대상으로 혈청을 분석한 결과 단 한 명도 오미크론 변이에 대한 중화항체를 갖고 있지 않은 것으로 조사됐다는 연구결과를 내놓기도 했다. 그렇지만 3차 접종을 할 경우는 중화항체 수치가 다소 높아진다고 밝혔다. 함마르스톰 교수팀의 분석 결과 불활성화 백신으로 2차 접종을 마친 뒤 mRNA 백신으로 3차 접종할 경우는 불활성화 백신으로 3차 접종했을 때보다 중화 항체수가 월등히 높아진다고도 밝혔다.

삼성전자 연구진이 인간의 두뇌처럼 기억과 연산을 하나의 칩 안에서 수행할 수 있는 반도체 기술을 세계 최초로 구현한 연구 결과를 13일 국제학술지 ‘네이처’에 게재했다. 차세대 인공지능(AI) 반도체뿐 아니라 인간의 뇌를 모방하는 ‘뉴로모픽 기술’ 개발에도 속도가 붙을 것으로 전망된다. 삼성전자 연구진이 구현한 메모리 기술은 자기저항메모리(MRAM) 소자를 기반으로 하는 ‘인-메모리 컴퓨팅’이다. 이는 하나의 메모리에서 데이터의 저장과 연산까지 수행하는 최첨단 칩 기술이다. 연구에는 정승철 삼성전자 종합기술원 전문연구원이 제1저자로, 함돈희 종합기술원 펠로(하버드대 교수)와 김상준 종합기술원 마스터가 공동 교신저자로 참여했다. 인-메모리 컴퓨팅은 메모리 내 대량의 정보를 이동 없이 메모리 내에서 병렬 연산해 전력 소모가 현저히 낮다. 이 덕분에 차세대 저전력 AI 칩을 만드는 유력한 기술로 주목받고 있다. 삼성전자는 “시스템 반도체 공정과 접목해 대량 생산이 가능한 비휘발성 메모리인 MRAM을 세계 최초로 인-메모리 컴퓨팅으로 구현하고, 차세대 저전력 AI 칩 기술의 지평을 확장했다는 점이 이번 연구의 큰 성과”라고 평가했다.

코로나19이 전 세계에 확산된지 3년째에 접어들고 있다. 2020년 초부터 각종 통계를 보면 코로나19는 특히 고령 감염자들에게 치명적이다. 그렇지만 아직 고령층에 치명적인 이유에 대해서는 명확히 규명되지는 않고 있다. 기초과학연구원(IBS) 한국바이러스기초연구소 신변종바이러스연구센터는 고령층 코로나19 감염자의 중증도와 전파율이 저연령 감염자보다 높다는 사실을 동물실험으로 보여줬다고 12일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 10일자에 실렸다. 연구팀은 족제비과 포유류인 페렛을 생후 6개월 이하, 1~2살, 3살 이상으로 나눈 뒤 코로나19 바이러스에 감염시킨 뒤 병원성을 비교했다. 페렛은 사람과 호흡기 구조가 유사해 바이러스에 감염됐을 때 인체에서 일어나는 발열, 재채기, 콧물, 활동성 저하 같은 임상증상이 똑같이 나타난다. 이 때문에 생쥐, 영장류와 함께 인체감염 실험 동물모델로 많이 쓰인다. 분석 결과 나이가 어린 페렛은 감염을 통해 병을 일으키는 병원성과 증식성이 낮아 밀접 접촉한 다른 동물로 바이러스를 많이 전파시키지 않았다. 그렇지만 고연령 페렛은 증식성이 높아 다른 동물로 전파율이 매우 높고 폐에서 바이러스 RNA 양성세포가 다수 검출되고 중증 폐병병이 나타나는 등 중증도도 높았다. 또 연구팀은 RNA 염기서열분석 기법으로 감염된 폐조직의 유전자 발현 양상도 분석했다. 저연령 페렛에서는 빠른 면역반응 후 손상된 조직 재생을 위해 다양한 유전자가 발현됐다. 그렇지만 고연령 페렛에서는 감염 초기부터 염증성 사이토카인 발현이 현저하게 증가해 바이러스 뿐만 아니라 정상세포까지 공격하고 면역세포도 지나치게 활성화돼 심각한 염증을 유도했다. 연구팀은 고연령의 코로나 감염 페렛과 중증 환자의 유전체를 비교분석한 결과 사이토카인과 면역세포를 과활성화시켜 중증질환을 일으킨다는 사실을 확인하고 바이러스 전파율과 병원성이 모두 높게 나타난다는 사실을 입증했다. 최영기 신변종바이러스연구센터장(충북대 의대 교수)는 “숙주 연령에 따라 코로나19 바이러스의 병원성과 전파율이 큰 차이를 보인다는 것을 실험적으로 증명한 것은 이번이 처음”이라며 “이번 결과는 중증 및 고령환자 맞춤형 코로나19 치료제 개발에 도움을 줄 것”이라고 말했다.

감기에 걸려도 코로나19에 대한 면역력이 생길 수 있다고 영국 연구진이 주장했다. 임페리얼 칼리지 런던대학 연구진은 학술지 네이처 커뮤니케이션스에 게재한 논문을 통해 감기에 걸려서 면역 기억이 생기면 코로나19에도 덜 걸리는 것 같다고 밝혔다고 BBC 등이 10일(현지시간) 보도했다. 연구진은 2020년 9월 백신 미접종자이면서 동거인이 코로나19 확진 판정을 받은 지 얼마 안된 52명을 대상으로 코로나19 감염 여부와 기존 감기로 생긴 면역세포인 T세포 수준을 조사했다. 28일의 조사 기간 절반은 코로나19에 감염됐고 절반은 그렇지 않았는데, 코로나19에 걸리지 않은 이들 중 3분의 1은 혈액에 특정 기억 T세포 수준이 높았다. 이 T세포는 감기와 같이 다른 코로나바이러스 감염으로 생겼을 가능성이 높다. 거의 일년 반 전 조사한 결과를 왜 이제야 논문으로 발표하는지 궁금할 수 있는데 BBC 기사는 이를 해결해주지 않았다. 전문가들은 그러나 감기에 걸렸다고 해서 모두 자동으로 코로나19에 면역이 생긴다고 생각하면 ‘위중한 실수(grave mistake)’가 될 것이라고 지적했다. 감기에 걸린 사례 가운데 코로나바이러스를 보유한 사례는 10∼15%에 불과했기 때문이다. 연구진은 표본도 작고 조사 기간도 짧다는 문제점을 지적했다. 또 감기로 인한 면역력 외에 환기나 동거인의 감염력 등도 변수가 될 수 있다고 말했다. 이들은 “왜 어떤 사람들은 코로나19 바이러스에 노출돼도 감염이 되고, 일부는 안되는지 궁금했다”고 밝혔다. 논문의 수석 저자인 아짓 랄바니 교수는 백신이 여전히 감염으로부터 보호하는 수단이란 점에 동의했다. 그는 “이번 발견을 통해 몸이 어떻게 하면 올바르게 움직이는지 배우게 되면 새로운 백신을 디자인하는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

2019년 11월 말 중국 우한에서 시작된 코로나19가 전 세계로 확산된 지 3년째로 접어들었다. 그동안 과학자들의 노력 덕에 코로나19 바이러스에 대한 많은 궁금증들이 풀렸지만 여전히 수수께끼로 남아 있는 부분은 이 바이러스가 어디서 시작됐느냐 하는 ‘바이러스의 기원’이다. 코로나19 확산 초부터 제기됐던 의혹 중 하나는 중국 우한 국가바이러스 연구소에서 유출됐다는 것이다. 그렇지만 세계보건기구(WHO)가 지난해 초 중국에서 4주간 코로나19 기원에 관한 조사를 한 뒤 “코로나19가 실험실에서 유출됐을 가능성은 극히 낮고 박쥐가 갖고 있던 바이러스가 중간 숙주 동물을 거쳐 인간에게 옮겨 왔을 가능성이 크다”는 결론을 내렸다. 그렇지만 구체적 증거를 제시하지 못해 의혹은 완전히 사라지지 않고 있다.이런 가운데 영국, 남아프리카공화국, 독일, 미국 출신의 생물학자와 의과학자, 사회과학자들로 이뤄진 공동연구팀은 세계 곳곳에서 바이러스 학자들이 실험실 수준에서 연구하는 ‘자가 확산 바이러스’(self-spreading virus)의 위험성을 경고한 연구 결과를 냈다. 이번 공동연구에는 영국 킹스칼리지런던대 국제보건·사회의학과, 런던 열대위생의학대학원 감염병역학과, 남아공 케이프타운대 분자·세포생물학과, 독일 연방 자연보전청(BfN), 막스플랑크 진화생물학연구소 진화유전학과, 미국 사우스캘리포니아대 정치·국제관계학과 연구자들이 참여했다. 이 연구 결과는 과학저널 ‘사이언스’ 1월 7일자에 실렸다. 1980년 노벨화학상을 수상한 폴 버그 미국 스탠퍼드대 교수가 1972년 재조합 DNA를 만드는 데 성공하자 영국 분자생물학자인 노린 머리와 케네스 머리 부부는 이 방법으로 1974년에 세계 최초로 복제와 감염이 가능한 유전자 변형 바이러스를 개발했다. 2개월 뒤에는 미국 분자유전학자 로널드 데이비스 스탠퍼드대 교수도 유전자 변형 바이러스를 탄생시켰고, 이후 많은 연구자들이 실험실에서 변형 바이러스를 이용해 연구를 하고 있다. 1980년대 호주에서는 실험실에서 만든 자가 확산 바이러스로 여우, 생쥐, 토끼 같은 야생동물 개체수를 줄이거나 질병을 퍼뜨리지 못하도록 하는 방법을 연구해 일부 성공했다. 2000년에는 스페인 과학자들이 스페인 연안 작은 섬에서 자가 확산 바이러스로 만든 백신을 접종한 토끼와 접종하지 않은 토끼를 풀어놓고 30일 뒤 백신 미접종 토끼들을 잡아 조사한 결과 절반 이상에서 항체가 형성된 것을 관찰했다. 그렇지만 유럽의약품안전청(EMA)에서는 이 동물백신 사용을 불허했다. 지난해 9월에는 사스, 메르스, 코로나19 등 인간에게 치명적인 바이러스들을 갖고 있는 박쥐들에게 바이러스를 재조합해 만든 자가 확산 백신을 접종해야 한다는 주장과 실험이 담긴 논문이 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 생태학·진화’에 실렸다. 그렇지만 이번 연구팀은 숙주에서 숙주로 이동하는 자가 확산 바이러스가 실험실에서는 제대로 통제되더라도 외부 환경에 노출되면 생물학적 특성이 변이될 가능성이 매우 크다고 지적했다. 특히 자가 확산 바이러스를 이용한 백신이 기존 백신과 달리 집단 내에 항체를 빠르게 형성할 수 있을 것이라는 기대와 가능성도 있지만 숙주 간 이동 과정에서 치명적인 변이를 일으킬 가능성이 더 크다고 설명했다. 이번 연구를 이끈 영국 킹스칼리지런던대 필리파 렌초스 교수는 “실험실에서 만들어진 자가 확산 바이러스의 사용에 대해 생물학적 안전성이나 윤리적 문제는 지나치게 과소평가돼 있다”고 지적했다.

울산지역 첫 공공미술관인 ‘울산시립미술관’이 오는 6일 개관한다. 5일 울산시에 따르면 울산시립미술관은 사업비 677억원을 들여 중구 북정동 중부도서관 일원 6182㎡ 부지에 지하 3층, 지상 2층, 건축 연면적 1만 2770㎡ 규모로 건립됐다. 개관전시로 전 세계 14개국 70명의 작가가 참여하는 5개 전시가 마련된다. 울산이 가진 도시의 정체성과 향후 운영 비전 등을 담은 것이 특징이다. 먼저 개관특별전인 ‘포스트네이처:친애하는 자연에게’는 울산의 도시정체성을 담았다. 과거 대한민국 산업수도에서 생태·정원도시로 거듭난 울산의 정체성을 담아 기술과 자연이 대립을 넘어 융합과 공존을 이루는 세계를 표현한다. 세계 미술계에서 현존하는 미디어아트 최강자로 손꼽히는 히토 슈타이얼과 영국, 독일 등 국제전시를 통해 주목받는 중국 출신 신예작가 정보 등 거물급 해외 작가들이 대거 참여한다. 오는 4월10일까지 1·2전시실에서 볼 수 있다. 두 번째 전시는 디지털기술 전용체험관(XR랩)을 활용한 ‘블랙 앤드 라이트 : 알도 탐벨리니’이다. XR랩은 가상현실(VR), 증강현실(AR), 혼합현실(MR) 등 최신 디지털 기술을 이용해 만든 실감형 미디어아트 체험 전용관이다. 어린이 기획전인 ‘노래하는 고래, 잠수하는 별’은 태화강이 ‘죽음의 강’에서 ‘생명의 강’으로 되살아난 과정을 설치·영상·사운드 작업으로 구현한다. 아이들의 참여를 통해 작품을 완성해 나가는 창의적인 체험 중심의 에듀테인먼트형 전시다. 오는 5월 8일까지 3전시실에서 전시한다. ‘울산시립미술관 소장품전:찬란한 날들’은 미술관 소장작품 30여 점을 만날 수 있는 전시다. 동구 대왕암공원 옛 울산교육연수원에서 4월 10일까지 진행된다. 시립미술관 제1호 소장 작품인 백남준 작가의 ‘거북’도 이곳에서 볼 수 있다. 울산지역 우수 신인 작가 24명의 작품을 소개하는 ‘대면-대면 2021’ 전시도 옛 울산교육연수원 안에서 4월 10일까지 이어진다. 시립미술관 전시 관람료는 1000원이고, 19세 미만과 65세 이상은 무료다. 오전 10시부터 오후 6시까지 운영되고, 매주 월요일과 설·추석 당일은 휴관한다. 시립미술관 관계자는 “5개 개관 기념전을 통해 평면, 입체, 설치, 공연, 디지털 미디어 아트까지 최첨단 현대미술을 한 번에 경험할 수 있다”면서 “자연과 기술, 산업과 예술이 어떻게 조화를 이루며 나아가야 할 것인지를 상상하게 하는 매혹적인 전시가 될 것”이라고 밝혔다.

우주에서 가장 강한 자석 천체인 ‘마그네타’(magnetar)가 태양의 10억 배에 달하는 에너지를 한 순간에 분출하는 현상이 포착됐다. 스페인 발렌시아대 등 국제연구진은 지구에서 약 1300만 광년 떨어진 조각가자리 은하의 마그네타(GRB2001415)가 태양 10억 개가 생성하는 것과 맞먹는 에너지를 약 0.1초 동안 분출했다고 밝혔다. 연구 공동저자 빅터 레글레로 발렌시아대 교수는 “지난 2020년 4월 15일, 마그네타는 약 10분의 1초 동안 막대한 에너지를 분출했다”면서 “진정한 우주 괴물”이라고 말했다. 마그네타는 매우 강력한 자기장을 가진 중성자별의 한 종류를 말한다. 다른 중성자 별처럼 지름은 약 20㎞ 정도지만 자기장은 1000배 이상이다. 자기장의 세기는 약 10기가 테슬라(T·1T=1만G)로, 지구 자기장과 비교했을 때 1000만 배나 강하다. 이처럼 강한 자기장과 높은 밀도 때문에 마그네타에서는 특유의 강한 X선 방출과 감마선 폭발이 일어난다. 하지만 폭발은 1초 미만으로 매우 짧아 발견 자체가 쉽지않다. 지금까지 관측된 마그네타는 총 30개다. 이번 연구는 국제우주정거장(ISS)에 탑재된 대기-우주 상호작용 모니터(ASIM) 기기를 사용해 마그네타의 밝기 변화를 조사했다. 이를 통해 마그네타의 에너지 분출 강도와 지속 시간을 기록했다. 연구 주저자로 스페인 안달루시아 천체물리학연구소의 알레르토 J. 카스트로티라도 박사는 “마그네타는 비활성 상태에서도 태양보다 10만 배 더 밝지만, 우리가 연구한 마그네타의 경우 찰나의 순간 분출한 에너지는 태양이 10만 년간 분출하는 에너지와 맞먹는다”고 말했다. 에너지 분출의 원인은 아직 완벽하게 밝혀지지 않았다. 천문학자들은 마그네타 자기권의 불안정성이나 마그네타 외층의 성진(별의 지진)에 의한 것으로 추정한다. 레글레로 교수는 “마그네타 연구의 어려움은 신호(분출 시간)가 짧다는 점에 있지만, 신호의 진폭이 빠르게 감소해서 배경이 되는 잡음에 파묻히는 문제도 있다”면서 “때문에 신호를 구별하기가 어렵다”고 말했다. 이번 분출은 지금까지 관측된 마그네타 30개 중 가장 먼 마그네타에서 일어났다. 레글레로 교수는 “마그네타는 고요한 우주 속에서 태양 10억 배의 힘으로 노래해 우리에게 존재를 알리고 있는 것 같다”고 덧붙였다. 자세한 연구 성과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최근호(2021년 12월 22일자)에 실렸다.

지난해 11월 말 등장해 전 세계에 빠르게 확산되고 있는 코로나19 오미크론 변이 바이러스에 대해 특화된 백신 개발이 필요하다는 연구결과가 나왔다. 백신에 의해 형성되는 중화항체의 오미크론 차단 효과가 델타변이에 의해 크지 않다는 것이다. 미국 마운트시나이 아이칸의대 미생물학과, 분자세포의학·병리학과, 감염병부, 보건·응급병리학연구소, 시애틀 워싱턴대 의대 소아과학과, 시애틀아동병원연구소 공동연구팀은 이전에 코로나19에 감염됐다가 회복된 사람들도 백신을 접종받지 않으면 오미크론 예방효과가 낮다고 3일 밝혔다. 이와 함께 현재의 백신은 오미크론을 완벽하게 차단하기 쉽지 않다는 연구결과를 내놨다. 백신 접종자들 중에서도 돌파감염이 많이 나오는 이유를 보여준 것이다. 이 같은 연구결과는 과학저널 ‘네이처’ 지난해 12월 31일자에 실렸다. 연구팀은 다양한 면역수준을 가진 사람 85명을 대상으로 혈청을 채취해 중화항체 형성 수준을 조사했다. 실험 대상자는 코로나에 감염됐다가 회복된 사람부터 화이자-모더나 교차 2차접종 완료자, 모더나 2차 접종 완료자, 화이자-모더나 교차 3차 접종 완료자, 모더나 3차 접종 완료자, 감염 회복후 2차 접종 완료자, 감염 회복후 3차 접종 완료자 등으로 구성됐다.연구팀은 이번 실험 대상자를 모더나, 화이자 백신으로 제한한 것은 이들 mRNA 백신이 다른 백신들에 비해 코로나19 바이러스에 효과적으로 대응할 수 있는 것으로 알려져 있기 때문이다. 연구에 따르면 코로나19에 감염됐다가 회복된 뒤 백신을 접종하지 않은 사람이나 2차 접종만 끝낸 사람들은 오미크론 변이에 가장 취약한 것으로 확인됐다. 화이자-모더나 2회 교차접종자나 모더나 2차 접종 완료자는 다른 코로나19 바이러스에 비해 오미크론에 대한 중화항체 형성 정도는 23분의1(화이자-모더나 교차접종), 42분의1(모더나 2차접종) 수준으로 확인됐다. 3차접종을 마친 사람들은 다른 사람들보다 오미크론에 대한 중화항체 형성이 높았지만 기존 코로나19 바이러스와 비교한다면 7.5분의1(교차접종), 16.7분의1(모더나접종)에 불과한 것으로 나타났다. 연구를 주도한 마운트시나이 아이칸의대 플로리언 크래머 교수(응용바이러스학)는 “이번 연구는 오미크론 변이 바이러스가 백신접종이나 코로나에 감염됐다가 회복된 사람들의 면역반응에 어떤 영향을 미치는지 보여주고 있다”라며 “백신 접종을 하는 것이 중증 전환을 예방해주기는 하나 변이바이러스가 등장할 경우 예방 및 중증전환율을 낮추기 위한 맞춤형 백신이 필요하고 신속하게 제작할 수 있는 방법이 필요해질 것”이라고 라고 설명했다. 영국 보건안전청(UKHSA)도 지난달 23일 발표한 ‘코로나 변이 분석보고서’를 통해 3차 백신을 접종한 뒤에도 10주 정도 지나면 오미크론 변이에 대한 중화항체 형성 효과가 절반 이하로 떨어지는 것으로 확인됐다는 조사결과를 내놨다. 이 때문에 보건안전청 역시 오미크론 같은 변이바이러스용 백신을 따로 개발하는 것이 시급하고 4차 접종이 필요할 수도 있다고 진단했다.

자연경관이 뛰어난 강원 강릉시 금진·심곡 해안단구지역이 새해부터 대단위 복합 관광지(조감도)로 본격적으로 개발된다. 강릉시는 1월 3일 시청상황실에서 사격장 이전 및 남부권(금진리·심곡리 일대) 개발사업 우선협상대상자인 태영건설 컨소시엄과 사업협약(MOA)을 체결한다고 30일 밝혔다. 시는 지난달 민간사업자를 공모해 태영건설 컨소시엄을 우선협상대상자로 선정했다. 사업의 골자는 2028년까지 금진리 일대 사격장 부지 등 금진·심곡리 주변 276만㎡ 부지에 약 1조 5000억원을 투자해 강릉 해양관광의 신성장 동력이 될 수 있는 체류형·친환경 관광단지를 개발하는 것이다. 이곳에는 주변 자연경관과 어우러진 바다 공연장, 에코돔 식물원, 레이크가든·네이처팜·야외 키즈파크 등을 포함하는 네이처파크가 조성될 예정이다. 골프·리조트·호텔 등도 들어설 계획이다. 이를 위해 태영건설 컨소시엄은 태영건설을 대표 출자자로 해 출자금 500억원 규모의 특수목적법인을 설립하고 사격장 이전사업부터 본격 추진할 예정이다. 시는 지역농수산물 우선 사용, 지역 주민 채용 등 지역경제 활성화와 지역주민 지원에 민간사업자가 적극 협력하도록 했다. 특히 관광단지 개발사업에서 10%를 초과하는 수익에 대해서는 지역사회에 환원하기로 하는 등 사업의 혜택이 최대한 지역사회에 돌아갈 수 있도록 했다. 김한근 강릉시장은 “그동안 사격장 이전 합의각서 체결과 민간사업자 공모까지 어느 하나 쉽지 않았는데 새해 업무 시작 첫날 남부권 개발을 위해 민간사업자와 사업협약을 맺게 돼 감회가 새롭다”고 말했다.