상류서 낮았던 농도 도심 통과 후 높아져 리튬전지 수요 증가… 재활용·처리 안 돼 폭넓은 조사로 폐기 방식·규제 고민해야 스마트폰 등 소형 전자기기와 전기차에 쓰이는 리튬이온배터리가 무단 폐기되면서 강물은 물론 수돗물까지 오염시키고 있다는 연구 결과가 나왔다. 한국기초과학지원연구원 환경분석연구부, 이화여대 과학교육학과, 부경대 지구환경과학과, 프랑스 소르본대 해양학실험실(LOV) 공동연구팀은 각종 전자제품과 배터리에 포함된 리튬이 강으로 유입돼 수돗물을 오염시킬 수 있다는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 4일자에 발표했다. 원자번호 3번의 리튬(Li)은 현대사회에서 다양하게 활용되고 있다. 대표적인 것이 리튬이온전지이다. 리튬이온전지는 1985년 처음 상용화돼 휴대용 전자기기와 전기차에 필수적으로 쓰이고 있다. 올해 노벨화학상도 리튬이온배터리를 개발하고 상용화한 3명의 과학자에게 돌아갔다. 리튬은 양극성 장애(조울증), 알코올 중독, 갑상선항진증, 천식 등을 치료하는 데도 사용된다. 연구팀은 리튬전지의 수요는 급격히 증가하고 있지만 회수와 재활용, 처리 등에 대한 시스템이 구축되지 않은 데다 폐기물관리법상에도 폐기물로 명시돼 있지 않아 잠재적 환경오염원이 될 수 있다는 데 착안했다. 지난달 초 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 ‘리튬이온배터리가 심각한 환경오염을 유발할 수 있어 재활용 연구와 폐배터리 처리방안을 고민해야 한다’는 논문이 실리기도 했다. 연구팀은 2015년 7월 남한강과 북한강 상류부터 한강 하류까지 22곳에서 강물, 수돗물, 수처리장 유입수와 배출수 등을 포함해 27개의 시료를 채취해 리튬 농도를 분석했다. 분석 결과 한강 상류에서는 리튬 농도가 매우 낮게 나왔다. 그러나 서울과 인천 등 수도권에 수돗물을 공급하는 상수원인 팔당댐 지역부터 리튬 농도가 높아지기 시작해 인구밀도가 높은 도심을 통과하는 곳에서는 리튬 농도가 상류보다 최대 600% 높은 것으로 조사됐다. 현재 수처리 방식으로는 물속에 녹아 있는 리튬을 제거할 수 없어 수돗물에서도 리튬 농도가 높은 것으로 확인됐다. 연구팀은 물속에 녹아 있는 리튬이 인위적 요인 때문인지를 밝혀내기 위해 동위원소 분석을 실시했다. 그 결과 한강에 유입된 리튬은 리튬이온전지, 각종 치료제, 음식물처리장 부산물, 세제 등에서 기인한 것으로 나타났다. 류종식 부경대 지구환경과학과 교수는 “이번 연구는 리튬이 물속에 녹아 들어가 환경이나 인체에 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 제시했다”면서 “리튬이 생태계와 건강에 어떤 영향을 미치는지 폭넓은 조사가 필요하고 리튬 관련 폐기물 처리 및 규제 방안도 고민해야 할 시점”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

경기 광명시 광명동굴 주변이 2026년 6월까지 자연·문화·관광·쇼핑·커뮤니티가 융합된 ‘자연주의(Eco) 테마파크’로 개발된다. 모두 6550억원이 투입된다. 광명시는 “광명동굴 인근 56만㎡를 새로 개발한 뒤 기존 광명동굴 및 가학산 근린공원을 포함한 이 일대를 문화관광복합단지로 조성하기로 했다”고 2일 밝혔다. 이를 위해 시는이날 시청에서 광명도시공사와 NH투자증권 컨소시엄(NH투자증권, HDC현대산업개발, 미래에셋대우, 제일건설)과 업무 협약을 체결했다. NH투자증권 컨소시엄 등은 2026년 6월까지 문화관광복합단지에 에코 힐링과 에코 사이클링, 에코 에듀케이션, 에코 디스커버리 등 4개 테마에 맞춘 다양한 시설을 조성한다. 에코 힐링 테마는 기존 구릉지를 최대한 보존하면서 ‘워터마운틴’(스파)과 ‘라이프스타일센터’(상업시설)를 조성한다. 에코 리사이클링 테마로는 복합상업문화시설인 ‘네이처빌리지’와 힐링빌리지인 ‘에코 파크’를, 에코에듀케이션 테마로는 자원회수시설인 ‘인도어 에듀케이션’과 업사이클 아트센터인 ‘뉴사이클링 가든’을 만든다. 에코 디스커버리 테마는 가학산 근린공원을 클라이밍과 집라인 등이 설치되는 ‘어드벤처스 파크’로 꾸밀 예정이다. NH투자증권 컨소시엄은 현재 전체 길이 중 2㎞만 개발해 일반에 개방 중인 광명동굴의 나머지 미개발 구간 5.8㎞를 추가로 개발할 계획이다. 시는 광명동물 일대를 추가 개발하고 문화관광복합단지 내 각종 시설 운영에 글로벌 기업인 ‘디스커버리’도 참여할 예정이라고 밝혔다. 광명시와 광명도시공사·NH투자증권 컨소시엄은 내년 초 광명도시공사 50.1%, 컨소시엄 49.9% 투자비율로 자본금 50억원 규모의 프로젝트 금융투자회사(PVC)를 설립한 뒤 2021년 사업 관련 인허가를 완료하기로 했다. 이 사업으로 총 2051억원의 개발 이익이 발생할 예정이다. 시는 향후 광명·시흥 테크노밸리와 KTX광명역 역세권 등과 연계해 ‘광명 관광·첨단산업·상업 클러스터’를 구축하면 지역경제 활성화에도 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 이명선 기자 mslee@seoul.co.kr

햇빛을 전기로 바꿔주는 태양광 에너지는 온실가스와 미세먼지를 줄일 수 있는 대표적인 신재생에너지 중 하나로 꼽히고 있다. 그러나 광자 한 개를 하나의 전하입자로만 변환시킬 수 있다는 제한 때문에 태양전지의 효율을 높이는데 한계가 있다. 국내 연구진이 광자 한 개를 더 많은 전하입자로 변환시킬 수 있는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단, 네덜란드 암스테르담대 공동연구팀은 빛 에너지(광자)에 비례해 전하 캐리어 수가 늘어나는 캐리어 증폭현상을 2차원 물질에서 처음 관찰하는데 성공해 태양전지 효율을 획기적으로 늘릴 수 있는 단초를 마련했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 2일자에 실렸다. 일반적으로 에너지가 아무리 커도 광자 한 개는 전하 운반입자(캐리어) 한 쌍만 만들어 낼 수 있다. 그렇지만 특정 조건에서는 캐리어 증폭현상이 일어나 광자가 두쌍 이상의 전하입자를 만들 수 있는 것으로 알려져 있었다. 이런 물질은 나노미터 크기의 양자선(線)이나 양자점(點), 2차원 물질이 있다. 2차원 물질은 그래핀처럼 두께가 원자층 수준의 얇은 물질로 기존 물질과는 전혀 다른 물리현상이 나타나 차세대 반도체로 주목받고 있다. 특히 2차원 물질에서는 여분의 빛 에너지가 캐리어로 모두 전환될 수 있다고 이론상 알려져 있지만 관측된 적은 없었다. 연구팀은 캐리어 증폭현상을 발생시킬 수 있는 가능성 높은 후보물질을 합성했다. 그 결과 서로 다른 화합물을 기체로 만든 다음 진공 상태에서 반응을 일으켜 얇은 막을 형성시키는 기상화학증착 방식으로 광변환 효율이 좋은 것으로 알려진 몰리브덴디텔루라이드와 텅스텐디셀레나이드를 대면적으로 합성시키는데 성공했다.이렇게 만들어진 전이금속 칼코젠 화합물을 초고속 분광법으로 분석한 결과 캐리어 증폭현상이 관찰됐다. 관찰 결과 여분의 에너지가 추가 캐리어를 만들어 냄으로써 기존 실리콘 태양전지의 빛-전기 전환효율의 한계인 33.7%를 넘어서는 것이 확인됐다. 이 때문에 연구팀은 이번 합성물질을 태양전지로 활용하면 전지효율을 46% 가까이 끌어올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이영희 나노구조물리연구단 단장(성균관대 교수)는 “이번 연구결과를 활용하면 태양전지는 물론 광검출기 등 다양한 광전자 분야 기기를 만드는데 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “특히 이번에 찾아낸 2차원 전이금속 칼코젠 소재는 가볍고 우수한 빛흡수력, 뛰어난 내구성, 유연성 때문에 플렉서블 태양전지 상용화까지 기대할 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“비를 내려주소서” 남아프리카가 역대 최악의 가뭄에 시달리고 있다. 29일(현지시간) 로이터통신은 극심한 물 부족을 겪고 있는 남아프리카 주민들이 기우제까지 지내며 비 소식을 기다리고 있다고 전했다. 지난달 17일 남아프리카 동부 케이프주의 그라프 리넷시 주민들이 한자리에 모였다. 주민들은 교회 목사의 주도 아래 기우제를 지냈다. 돌란 코크란 목사는 “천국 문을 열고 비를 내려주시기를 간청한다. 당신이 우리를 구하러 오리라는 것을 알고 있다”며 신도들과 한목소리로 기도를 올렸다.애타는 주민들의 마음을 아는지 모르는지 아프리카 땅은 계속 타들어 가고 있다. 4년째 계속된 가뭄으로 수도꼭지는 말라붙었고, 드러난 강바닥에는 물고기 썩는 냄새가 진동한다. 양이나 염소 같은 가축은 물론 물과 먹이가 부족해 굶어 죽은 야생동물의 사체도 곳곳에 널려 있다. 아프리카 최상의 야생동물 보호구역인 마나풀스 국립공원은 최근 수개월 사이 황무지로 변해 버렸고, 코끼리 수백 마리가 목숨을 잃었다. 물웅덩이를 두고 다투는 코끼리와 물소의 모습도 자주 목격된다.세계 3대 폭포 중 하나인 빅토리아 폭포의 물흐름도 역대 최저치로 떨어졌다. 빅토리아 폭포의 최근 유수량은 초당 100㎥ 수준으로 1977년의 60분의 1 수준을 기록하고 있다. 유엔은 1100만 명이 넘는 남아프리카 거주민이 식량 위기에 놓여 있다고 밝혔다. 하지만 가뭄은 앞으로 몇 달간 더 지속될 것으로 보여 남아프리카의 물 부족과 기근은 심화될 전망이다. 기후변화에 따른 재앙은 이미 전 지구적 현상이다. 아마존 열대우림이 사라지고 극지방의 빙하가 빠르게 녹아내려 해수면이 상승하는 등 최악으로 치닫고 있다. 북극의 영구 동토층은 메탄가스를 방출하기 시작했다.전문가들은 기후변화가 이미 돌이킬 수 없는 지경에 이르렀다고 말한다. 과학저널 ‘네이처’에 발표된 최근 연구에서 과학자들은 기후변화의 ‘티핑 포인트’(Tipping Point)를 이미 지났을 수 있다고 지적했다. 티핑 포인트는 처음에는 아주 천천히 진행되던 현상이 폭발적 변화를 보이는 시점을 뜻한다. 상황을 이전으로 되돌릴 수 없는 경계점인 셈이다. 결국 기후변화가 가져올 재앙을 막기에는 이미 늦었다는 말이다. 연구를 주도한 팀 렌튼 영국 엑시터대 교수는 “우리는 이미 돌이킬 수 없는 변화를 목격하고 있는 것일지도 모른다”라면서 “그게 아니더라도 아주 가까운 미래에 폭발적 변화를 경험할 것”이라고 설명했다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

이미 기후변화로 고갈되고 있는 안데스 빙하의 녹는 속도가 아마존에서 발생한 대규모 산불의 영향으로 더욱 빨라지고 있다는 조사 결과가 나왔다. 브라질 리오데자네이루주립대학 연구진은 아마존에서 발생한 산불이 빙하에 미치는 간접적 영향을 조사하기 위해 브라질과 페루, 볼리비아 일대부터 안데스산맥 지역의 고지대 빙하까지 검은 탄소(Black carbon) 등 에어로졸 성분이 얼마나 많이 증가했는지를 조사했다. 또 2000~2016년 아마존 일대에서 발생한 화재 피해 데이터를 분석한 뒤, 해당 자료들을 통합했다. 이후 아마존의 대형 화재로 발생한 검은 탄소 등의 에어로졸이 안데스산맥 빙하에 어떤 영향을 미치는지를 측정하는 모델링 프로그램을 개발했다. 분석 결과 화재로 발생한 검은 탄소 등의 에어로졸이 안데스 빙하의 표면(눈)을 덮을 경우 자외선이 반사되지 않고 도리어 흡수되는 현상이 나타났고, 이 때문에 눈과 얼음이 더욱 빠르게 녹는다는 것을 확인했다. 기후변화의 주요 원인 중 하나인 먼지 입자로 인한 연간 빙하 용해율은 4% 가량이다. 연구진은 검은 탄소의 연간 빙하 용해율은 먼지 입자에 맞먹는 3% 정도이며, 두 물질이 뒤섞일 경우 6%까지 증가한다고 설명했다. 먼지와 검은 탄소의 농도가 높아질수록 연간 용해율은 최대 12~14%까지 높아진다. 연구진은 안데스산맥 빙하의 녹는 속도를 가속화시키는 아마존의 화재가 전 세계 식량위기와도 연관이 있다고 분석했다. 실제로 아마존이 품고 있는 브라질의 농업은 세계 식량 수요과 관련해 끊임없이 압박을 받고 있다. 세계 시장의 수요를 맞추려고 과도하게 농업을 확장하고, 이 과정에서 아마존 산림을 벌채하거나 태우는 일이 잦아졌다. 브라질 국립우주개발연구소(INPE)에 따르면 지난 1~7월 화재로 사라진 아마존 삼림 면적은 3440㎢에 달한다. 서울의 약 6배에 달하는 규모다. 한편 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

삼성전자가 업계 최초로 자발광 ‘QLED’(양자점발광다이오드) 디스플레이의 상용화 가능성을 입증했다. 삼성전자는 29일 ‘퀀텀닷’ 소재의 구조를 개선해 QLED 소자의 발광 효율 21.4%를 달성하고, 소자 구동 시간을 업계 최고 수준인 100만 시간으로 구현한 연구 결과를 세계적인 학술지 네이처에 게재했다고 밝혔다. 퀀텀닷은 차세대 디스플레이 소재이지만 효율성 문제 때문에 자발광 QLED의 상용화까지는 시간이 걸릴 것으로 평가돼 왔다. 현재는 비자발광 QLED만 상용화된 상태다.삼성전자는 이번 연구를 통해 자발광 QLED 소자의 사용 시간과 발광 효율을 크게 향상시켰다. 빛 손실 개선을 위해 퀀텀닷 입자의 발광 부분인 ‘코어’의 표면 산화를 억제하고, 코어 주위를 둘러싼 ‘쉘’을 결함 없이 대칭 구조로 균일하게 성장시킴과 동시에 두께를 증가시켜 에너지 손실을 최소화했다. 또 퀀텀닷 입자가 서로 뭉치는 현상을 막아주는 ‘리간드’를 더 짧게 만들어 전류 주입 속도를 개선했다. 원유효 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 “이번 연구는 쉘 두께에 상관없이 고효율의 퀀텀닷을 만드는 방법을 개발했다는 데 의미가 있다”면서 “소자에서 퀀텀닷 사이의 에너지 소모를 최소화하고 전하 균형을 조절해 QLED의 효율과 수명 개선의 방법을 제시한 것”이라고 설명했다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

시베리아에서 발견된 ‘빙하시대 강아지’가 연구진을 당혹스럽게 만들었다. 25일(현지시간) 시베리안타임스 보도에 따르면, 지난해 여름 러시아 사하공화국 수도 야쿠츠크 북동쪽 인디기르카강 근처 영구동토층에서 발견된 갯과동물은 1만8000년 전 생후 2개월쯤 죽었지만, DNA 검사로도 개인지 늑대인지 아직 밝혀지지 않았다. 연구를 진행한 러시아 북동연방대(NEFU) 연구진은 처음에 이 갯과동물을 수컷 늑대 새끼로 추정했으나, 정확한 종을 확인하기 위해 일부 표본을 스웨덴 고생물유전학센터(CPG)에 보내 DNA 검사를 의뢰했었다. CPG는 전 세계 갯과동물에 관한 유럽 최대 DNA 뱅크를 보유하고 있다고 알려졌다. 그런데 스웨덴 연구진의 첫 번째 DNA 검사에서도 이 동물이 개인지 늑대인지 확인되지 않아 과학자들은 놀라지 않을 수 없었다. 왜냐하면 보통 첫 검사에서 종이 확인되기 때문이라고 검사를 수행한 러브 달렌 CPG 진화유전학과 교수는 설명했다. 이에 따라 관련 연구자들은 이 동물이 어쩌면 늑대가 개로 진화하는 과도기에 출현한 종일지도 모른다고 생각한다.이에 대해 연구를 총괄하고 있는 세르게이 효도로프 NEFU 교수는 “호기심이 생긴다. 이 동물이 만일 개라면 어떨까”면서 “추가 검사 결과가 나올 때까지 기다리기 힘들다”고 말했다. 효도로프 교수가 트위터에 올린 게시물에 따르면, 스웨덴 연구진은 이 동물의 게놈 염기서열을 밝히기 위해 검사 범위를 2배까지 확대했지만, 늑대인지 개인지 확인할 수 없었다. 늑대 새끼인지 강아지인지 아직 확인되지 않은 이 동물에게는 ‘도고르’(Dogor)라는 이름이 붙여졌다. 이는 현지 야쿠트어로 ‘친구’를 뜻하며 늑대인지 개인지 알 수 없는 불확실성을 의미하기도 한다. 한편 늑대와 개는 약 4만 년 전에서 1만5000년 전 사이 멸종된 늑대 종에서 갈라졌다. 지난해 중순 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 실린 한 연구논문에 따르면, 개는 적어도 4만 년 전에서 2만 년 전 사이 길들여졌다. 사진=세르게이 효도로프 교수 제공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 수소 생산을 위한 수전해 효율을 높이고 가격을 낮춘 촉매를 개발했다. 김광수 자연과학부 화학과 특훈교수팀은 물의 전기분해에 쓰일 저렴한 촉매로 ‘철·코발트· 인산’ 물질을 개발했다고 25일 밝혔다. 물 분해 반응에서 수소와 산소를 만드는 반응은 동시에 일어나는데, 산소 발생 반응이 상대적으로 느려 전체 물 분해 반응의 효율을 떨어뜨린다. 이를 극복하려고 산화이리듐과 산화루테늄을 촉매로 써서 산소 발생 반응 속도를 높이고 있지만, 이들 촉매는 안정성이 낮다. 비싼 귀금속인 이리듐과 루테늄이 주성분이라는 한계점도 있다. 김 교수팀은 값싼 물질을 이용하면서도 효율과 안정성을 높인 산소 발생 반응용 촉매를 개발했다. 산화 그래핀 지지대 위에 철(F), 코발트(Co), 인산(P)을 넣은 물질이다. 이 촉매에서 산소 발생 반응은 철과 코발트 원자 위에서 일어난다. 원자 주위 전자 분포와 화학결합이 산소 발생 반응 효율을 결정하는데, 새로 개발한 촉매는 첨가된 인산이 이 부분을 최적화하는 것으로 확인됐다. 철·코발트·인산 촉매는 상업용으로 사용하는 산화이리듐 촉매보다 25% 이상 개선된 효율을 보였다. 촉매 효율은 반응에 추가로 들어가는 전기에너지(과전압)로 평가한다. 촉매 1㎠당 100㎃(밀리암페어)의 전류 밀도를 얻을 때 산화이리듐은 303㎷(밀리볼트)가 필요하지만, 새 촉매는 237㎷만 필요했다. 새 촉매는 5000번 이상 반응한 후에도 구조적으로 크게 변하지 않고, 70시간 동안 반응을 지속해도 반응성을 유지하는 등 안전성도 뛰어났다. 또 촉매를 구성하는 산화 그래핀 지지대가 철·코발트와 인산의 낮은 전기 전도도를 보완, 한층 우수한 반응성을 보였다. 이번 연구는 자연과학 분야 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

대가 표시 안 한 4177건 적발 인스타그램과 같은 소셜미디어(SNS)에서 영향력 있는 인플루언서들에게 12억원을 주고 제품을 홍보하고도 그 사실을 소비자들에게 제대로 알리지 않은 유명 화장품 업체 등이 적발됐다. 공정거래위원회는 화장품, 가전제품 등 7개 업체에 표시·광고 공정화에 관한 법률 위반 혐의로 시정명령과 함께 2억 6900만원의 과징금을 부과했다고 25일 밝혔다. 제재 대상은 아모레퍼시픽, LG생활건강, 로레알코리아(랑콤, 입생로랑 등), LVMH코스메틱스(크리스챤 디올, 겔랑 등) 등 4개 화장품업체와 2개 다이어트보조제 판매업체(TGRN, 에이플네이처), 다이슨코리아 등 7곳이다. 공정위에 따르면 이들 7개 사업자는 인플루언서들에게 자사 상품을 소개·추천하는 게시물을 인스타그램에 작성해달라고 요청했다.이들이 해시태그·사진 구도 등까지 구체적 조건을 달아 게시를 부탁하는 대가로 인플루언서들에게 제공한 현금과 무상 상품은 모두 11억 5000만원 상당으로 확인됐다. 하지만 이런 과정을 거쳐 작성된 게시물 가운데 ‘사업자로부터의 대가를 받았다’는 사실이 표시되지 않은 게시물은 4177건에 이르렀다. 현행 공정위의 추천·보증 등에 관한 표시·광고 심사지침(이하 추천·보증 심사지침)은 “추천·보증 등의 내용이나 신뢰도 등에 영향을 미칠 수 있는, 경제적 이해관계가 존재하는 경우에는 이를 공개하라”고 규정하고 있다. 7개사의 행위는 이 지침을 위반하고 소비자를 기만한 부당 광고행위라는 게 공정위의 판단이다.공정위 관계자는 “앞서 블로그 광고의 ‘대가 미표시’ 행위를 제재한 데 이어 모바일 중심의 SNS ‘인스타그램’에서도 최초로 같은 조치를 취했다”며 “이를 계기로 인스타그램, 유튜브 등 소셜미디어를 활용해 광고하면서 게시물 작성의 대가를 표시하지 않는 행위가 줄어 궁극적으로 소비자의 합리적 선택권에 기여할 것”이라고 기대했다. 아울러 공정위는 향후 사진·동영상 등 SNS 매체별 특성을 고려해 추천·보증 심사지침을 개정, 게시물에 대한 대가 지급 사실을 소비자가 더 명확히 인식할 수 있도록 표시하는 방안을 마련할 계획이다. 오달란 기자 dallan@seoul.co.kr

지구온난화와 대기오염의 주범으로 꼽히는 화석연료 사용을 줄이기 위한 연구에 많은 과학자들이 뛰어들고 있다. 특히 물을 전기분해해 얻을 수 있는 수소에너지에 대해 관심이 집중되고 있다. 수소자동차의 경우는 연료가 수소이기 때문에 가동 중에 산소와 결합해 물을 배출하는 정도이기 때문에 친환경적이라고 평가받고 있기도 하다. 물 분해를 통해 수소를 만들어 낼 때 투입되는 에너지를 최소화하는 것이 중요하다. 국내 연구진이 물 분해 반응효율을 높여 전기를 적게 사용하고도 수소를 손쉽게 얻을 수 있는 방법을 찾아냈다. 울산과학기술원(UNIST) 화학과, 화학공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 공동연구팀은 철-코발트-인산을 결합시킨 촉매로 물을 분해해 수소에너지를 손쉽게 얻을 수 있는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번에 개발한 촉매는 기존에 사용되고 있는 촉매보다 25%나 효율이 높은 것으로 확인되기도 했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 중고등학교 과학시간에 배웠듯이 물을 분해하면 수소와 산소를 얻을 수 있게 된다. 문제는 물 분해시 산소 발생 반응은 상대적으로 느려 전체 물 분해반응의 효율을 낮춘다는 것이다. 이를 해결하기 위해 산화이리듐, 산화루테늄을 촉매로 반응속도를 높인다. 이리듐과 루테늄이 고가의 귀금속이기 때문에 수소 생산비용이 높아진다는 단점을 갖고 있다.연구팀은 산화그래핀을 지지대로 해서 그 위에 철, 코발트, 인산 같은 비교적 구하기 쉽고 저렴한 물질을 이용해 산소 발생촉진용 촉매를 만들었다. 연구팀은 최적의 촉매 분자구조를 만들기 위해 슈퍼컴퓨터를 이용해 이론적으로 계산한 뒤 실험적으로 합성해 냈다. 이번에 개발한 철-코발트-인산 촉매는 산화이리듐촉매보다 전기분해시 사용되는 전력량이 적게 들어가는 등 전반적으로 수소 생산 효율이 25% 이상 개선된 것으로 확인됐다. 이와 함께 5000번 이상 사용한 뒤에도 촉매 분자 구조가 변하지 않았고 반응성도 떨어지지 않는 것이 관찰됐다. 김광수 UNIST 화학과 교수는 “기존에 사용되어 온 값비싼 상용 촉매보다 산소 발생 반응성이 훨씬 개선된 데다 수백 배 저렴한 촉매를 개발했다는데 의미가 크다”며 “앞으로 연료전지 등 여러 친환경 에너지 물질의 촉매 개발에도 유용할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

매주 네이처, 사이언스, 셀, 미국국립과학원회보(PNAS), 플로스원 등 학술지에서 발표되는 과학 논문들을 훑어보면 ‘무슨 이런 연구를 하나’라는 생각이 드는 연구들도 꽤 많습니다. 이번 주에도 그런 독특한 연구 논문들이 많았지만 특히 눈에 띈 것은 화장실 변기와 관련된 것이었습니다. 미국 펜실베이니아주립대(펜스테이트대) 기계공학과, 재료과학과, 의생명공학과, 재료연구소, 영국 크랜필드대 경쟁적창조디자인센터(C4D) 공동연구팀의 연구 성과인데 이들은 화장실 변기 표면에 세균이 달라붙는 것을 막고 물 사용을 획기적으로 줄일 수 있는 기술을 개발했습니다. 이 연구결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 지속가능성’(Nature Sustainability) 19일 자에 실렸습니다. 특정 대상의 위생 상태를 강조하기 위해서 화장실 변기와 비교해 세균이 몇 배 많다든지 하는 식의 국내외 연구결과를 흔히 접할 수 있습니다. 비교 대상은 컴퓨터 키보드, 스마트폰, TV 리모컨, 이어폰, 자동차 핸들, 식당 메뉴판, 칫솔, 돈, 도마, 엘리베이터 버튼, 세면대, 설거지용 수세미 등 무수히 많습니다. 이런 조사결과들을 보면 ‘우리 주변에 화장실 변기보다 깨끗한 것은 사실상 없는 것 아닌가’라는 생각이 들 정도입니다. 화장실 변기에 세균수가 얼마 이상이면 안 된다는 기준 같은 것은 없습니다. 단순히 세균 수의 많고 적음이 아니라 세균의 종류와 질병을 유발시킬 수 있는 세균들이 있는가를 보는 것이 훨씬 중요할 것입니다. 우리 몸은 음식물이 입안으로 들어오는 순간부터 소화기관을 거치면서 영양분들을 흡수합니다. 영양분이 모두 빠져나간 음식물 찌꺼기들이 밖으로 배출되는 곳이 화장실입니다. 그렇기 때문에 변기를 정밀 분석해보면 설사나 배탈을 유발하는 대장균이나 식중독을 일으키는 포도상구균 같은 병원균들이 쉽게 발견된다고 합니다. 많은 사람들이 사용하는 공용 화장실이 가정의 화장실보다 세균수는 물론 병원균들도 많을 수밖에 없을 것입니다. 화장실을 청결하게 관리해야 하는 이유입니다. 연구진은 배설물 같은 오물은 물론 그 속에 있는 병원균까지 깨끗하게 씻어내릴 수 있는 코팅 기술을 개발했습니다. ‘액체 침착 유연표면 코팅’(LESS)이라고 부르는 기술인데 변기를 새것으로 바꿀 필요 없이 LESS를 변기 안쪽에 스프레이처럼 골고루 뿌려주기만 하면 된다고 합니다. LESS는 변기 표면에 머리카락보다 10억 배 얇은 실리콘 돌기로 된 얇고 미끄러운 막을 미세 코팅시키는 것입니다. 변기에 LESS를 완전 코팅하는 데 걸리는 시간은 5분 남짓이라고 합니다. LESS로 코팅한 변기에는 이물질이 거의 묻지 않고 현미경 관찰 결과 악취와 질병을 유발시키는 세균도 깨끗이 쓸려 내려가는 것이 확인됐습니다. 부가적인 이득은 변기를 깨끗하게 하기 위해 사용되는 물도 적게 투입된다는 점입니다. 화장실 변기를 씻어내는 데 한 번에 6ℓ의 물이 투입되는데 이것의 절반 정도만으로도 변기를 깨끗하게 만들 수 있다는 설명입니다. 실제로 전 세계적으로는 매일 약 1410억ℓ의 물이 화장실 변기에 사용된다고 합니다. 이는 물 부족을 겪고 있는 아프리카 전체 인구의 하루 물 사용량의 6배에 해당되는 양입니다. 이 때문에 LESS 기술은 공중보건 위생이 취약한 저개발국가에 특히 유용하게 쓰일 것이라고 연구진은 보고 있습니다. edmondy@seoul.co.kr

2016년 5월 30일 시진핑 중국 국가주석은 과학자 400명을 모아놓고 “신중국 성립 100주년이 되는 2049년까지 중국을 전 세계 과학기술 선도국으로 만들겠다”며 ‘과학굴기’를 선언했다. 과학굴기 선언 3년이 지난 현재 중국을 보면 2000년대 초반까지만 해도 ‘세계의 공장’으로 불리며 서방국가들의 하청업체 정도로 여겼던 그 나라가 맞나 싶을 정도로 과학기술의 발전속도가 무서울 정도이다. 약 14억명이라는 엄청난 인구와 경제력을 바탕으로 인공지능(AI), 빅데이터, 블록체인 같은 첨단기술 분야는 물론 기초과학까지 전통적인 과학강국인 미국과 유럽을 무섭게 추월하고 있는 상황이다. 실제로 네이처가 2016년 자연과학 분야 우수 연구기관과 대학을 선정해 발표한 ‘네이처 인덱스 라이징 스타’의 결과를 보더라도 1~9위까지 중국 대학과 연구소가 싹쓸이했다. 올해 중국은 ‘세계에서 가장 영향력 있는 연구자’ 숫자도 영국을 제치고 2위로 우뚝 올라섰다. 학술정보기업 ‘클래리베이트 애널리틱스’가 20일 발표한 ‘2019년 세계에서 가장 영향력 있는 연구자’(HCR) 명단을 보면 중국은 636명으로 미국(2737명)에 이어 세계 2위 HCR 국가로 이름을 올렸다. HCR은 각 분야에서 동료 연구자들의 연구에 중요한 영향을 미치며 다른 연구자들에게 논문이 인용되는 피인용 횟수가 가장 높은 상위 1% 논문을 기준으로 선정하는데 올해로 6번째를 맞고 있다. 올해 HCR은 전 세계 60여개국 6126명이 상위 1% 연구자로 선정됐고 미국이 전체 44%에 해당하는 2737명의 연구자를 배출한 것으로 조사돼 HCR 1위 국가를 6년째 유지하고 있다. 중국은 지난해보다 HCR에 이름을 올린 인원이 32%나 늘어난 636명으로 2위를 지키고 있던 영국(517명)을 3위로 내려앉혔다. 미국-중국-영국에 이어 독일, 호주, 캐나다, 네덜란드, 프랑스, 스위스, 스페인이 상위 10개국에 이름을 올렸다. 또 상위 1% 연구자를 배출한 대학과 연구기관을 살펴보면 가장 많은 HCR을 갖고 있는 곳은 미국 하버드대로 203명이 소속돼 있는 것으로 나타났다. 그 다음으로는 미국 스탠포드대, 3위로는 중국과학원(CAS), 그 뒤를 독일 막스플랑크협회, 미국 브로드연구소, 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 등이 있다. 특히 HCR 연구자가 많은 20대 대학 및 연구기관은 미국이 14곳으로 가장 많았고 영국 3곳, 중국 2곳, 독일 1곳으로 조사됐다. 한편 상위 1%의 한국 연구자들은 복수 분야에 선정된 이들까지 포함해 45명이 선정됐다. 이는 지난해 58명보다 13명이 감소한 숫자로 올해 한국의 HCR 순위는 19위로 나타났다. 국내 연구자들의 소속기관별로 살펴보면 서울대가 9명으로 가장 많았고 울산과학기술원(UNIST) 6명, 고려대 4명, 카이스트, 성균관대 각각 3명 등으로 나타났다. 이들 중 김대형, 김진수, 로드니 루오프, 악셀 팀머만, 이영희, 장석복, 현택환 교수는 기초과학연구원(IBS)에서 연구비를 받아 활동하기 때문에 IBS 소속 연구자로 구분할 경우 서울대 다음으로 IBS가 HCR 연구자를 많이 보유하고 있는 것으로 볼 수 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

가장 치명적인 암으로 꼽히는 췌장암의 크기를 줄이는 약물을 과학자들이 찾아내 췌장암 치료에 대한 기대가 커지고 있다. 미국 샌포드버넘프레비스(SBP) 의학연구소가 주도한 국제 연구진이 췌장암의 종양 세포를 굶겨 죽게 하는 복합 약물을 발견했다고 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘네이처 셀 바이올로지’(Nature Cell Biology) 최신호(18일자)에 발표했다. 복합 약물은 L-아스파라기나아제와 MEK 억제제(저해제)로 이뤄진 2중 복합제로, 이미 두 약물은 각각 급성림프구성백혈병(ALL) 등 혈액암과 흑색종 등 고형종양의 치료에서 효과적으로 쓰이고 있는 것으로 알려졌다. 이번 연구를 총괄한 교신저자인 제에브 로나이 박사(SBP 의학연구소)는 “현재 슬프게도 현실은 췌장암을 효과적으로 없애는 방법이 없어 치료가 늦어지고 있다”면서 “우리 연구는 공격적인 췌장 종양에 대해 즉시 시험해볼 수 있는 잠재적인 병행 요법을 밝혀낸 것”이라고 말했다. 연구진은 이 연구에서 엘-아스파라기나아제(L-Asparaginase)를 사용해 췌장암 종양 세포의 주요 영양분이 되는 아스파라긴을 분해해 암세포를 굶겼다. 암세포는 생존을 위해 인체에서 단백질을 생성하는 필수 아미노산인 아스파라긴을 필요로 한다. 엘-아스파라기나아제는 그런 아스파라긴을 대폭 줄이는 것이다. 하지만 췌장암은 죽는 대신 암세포에서 스트레스 반응 경로를 활성화해 아스파라긴을 스스로 만들 수 있다. 따라서 연구진은 이 경로를 차단하기 위해 트라메티닙(trametinib), 다브라페닙(dabrafenib)과 같은 MEK 억제제를 사용해 암세포가 스스로 아스파라긴을 만들어 성장하는 것을 막았다. 그 결과, 복합 약물이 투여된 쥐의 몸에서 췌장암 종양 세포가 대폭 줄어든 것으로 나타났다. 이에 대해 로나이 박사는 “췌장에 있는 종양은 거의 제거됐다”고 설명했다. 연구 공동저자인 미국 국립암연구소(NCI) 암정보과학실험실의 에탄 루핀 박사도 “이 연구는 복합제의 시너지 공격으로 췌장암 종양 세포의 성장을 억제하는 근거를 제시했다”고 평가했다. 이번 연구에서는 또 이 복합 약물이 췌장암 외에도 가장 치명적인 피부암인 흑색종 치료에도 효과가 있다는 것을 발견했다. 복합 약물을 투여받은 쥐의 몸에서 흑색종 종양 세포가 줄고 전이가 억제됐기 때문이다. 하지만 연구진은 췌장암 치료에 진전이 필요하다는 점을 인식해 우선 이 약물이 췌장암 환자에게도 효과가 있는지를 알아보기 위해 임상 연구를 준비하고 있는 것으로 전해졌다. 한편 췌장암은 자각 증상이 없고 위, 십이지장, 소장, 대장 등 각종 소화기관에 둘러싸여 있어 조기 발견이 어려운 것으로 유명하다. 또 초음파 검사나 종양표지자 혈액검사 등으로도 발견이 쉽지 않아 암 진단이 나왔을 때는 진행 상태가 이미 중증 이상인 3~4기인 상태가 대부분이다. 게다가 수술 난도 역시 매우 높으며 그나마 수술이 가능한 환자도 10~15%에 불과하다. 국가암정보센터에 따르면 2016년을 기준으로 국내 췌장암 5년 상대생존율(완치율)은 11.4%로 주요 암 중 최하위로 알려졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

쓸모없이 버려진 나무 같이 식물 폐기물을 햇빛과 미생물로 분해해 고부가가치의 석유화학제품을 만들 수 있는 기술이 나왔다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 연구진은 폐목재에 많이 있는 ‘리그닌’이라는 물질을 태양광 에너지로 고부가가치 화합물로 바꿀 수 있는 광-전기-생물촉매 시스템, 일명 융합촉매 시스템을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 바이오매스는 온실가스인 이산화탄소를 대기 중에 늘리지 않으면서도 석유나 석탄, 천연가스 같은 화석연료나 석유에서 만들어 낼 수 있는 석유화합물을 대체할 수 있는 자연 탄소물질이다. 특히 리그닌은 침엽수나 활엽수 같은 나무의 구성성분 주에서 지용성 페놀 고분자로 다양한 화합물을 만들어 낼 수 있는 잠재력 있는 물질이지만 셀룰로오스 성분과 달리 규칙성이 없고 복잡한 구조 때문에 쉽게 분해할 수 없다는 문제가 있다. 리그닌을 분해하기 위해서는 효소 같은 생물촉매를 사용해야 하는데 이 때 투입되는 과산화수소의 양을 잘못 조절할 경우 촉매반응이 방해돼 분해가 어려워질 수 있다.연구팀은 태양광 에너지에서 전기를 얻고 이 전기로 과산화수소를 만든 다음 과산화수소가 리그닌을 분해하는 생물촉매를 활성화시키는 연속적 메커니즘을 갖도록 했다. 이번에 개발한 기술은 광-전기-생물촉매가 각각 나눠진 반응용기 내에서 순차적으로 반응을 일으키도록 돼 있기 때문에 반응효율을 낮출 가능성을 원천 차단했다. 특히 과산화수소는 만들어지는 즉시 생물촉매에 의해 사용되기 때문에 과산화수소 농도가 일정하게 유지돼 리그닌 분해가 안정적으로 진행될 수 있다. 연구진은 “이번 연구는 전기에너지나 시약을 추가하지 않고 태양광 에너지만으로도 리그닌을 선택적으로 전환할 수 있는 시스템을 만들었다는데 의미가 크다”라며 “친환경적 방법으로 폐목재 같은 바이오메스를 바닐린이나 바이오고분자 같은 각종 고부가가치 화학물질로 전환할 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“우리 애는 여자라서 그런지 수학이 좀 약한 것 같아요”, “제가 여자라서 그런지 길 눈이 좀 어두워요”라는 말을 하는 이들을 간혹 만날 수 있다. 과연 남자는 여자보다 수학을 잘하고 공간지각력이 뛰어나서 낯선 곳에서도 길을 쉽게 찾을 수 있는 것일까. 여자는 남자들보다 미술이나 음악 등 미적 감각이 뛰어난걸까. 최근에는 남자와 여자의 뇌가 다르다는 생각은 단순한 편견에 불과하다는 연구결과들이 속속 나오고 있다. 뇌과학자와 실험심리학자들이 ‘남녀의 뇌 차이’라는 것은 단순한 편견에 불과하다는 연구결과를 또 하나 내놔 주목받고 있다. 미국 로체스터대 뇌·인지과학과, 시카고대 심리학과, 카네기멜론대 심리학과 공동연구팀은 아동, 청소년들의 뇌에 발달에 대한 종합적 조사를 실시한 결과 남녀간 뇌 기능이나 수학능력에서 성별의 차이는 전혀 없다는 것을 규명했다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 네이처 출판그룹에서 발행하는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘사이언스 오브 러닝’ 최신호(9일자)에 실렸다. 연구팀은 3~10세의 남녀 아동청소년 104명(여자 55명, 남자 49명)과 63명의 성인남녀(여성 25명, 남성 38명)을 대상으로 뇌활동을 측정하기 위한 기능성 자기공명영상(fMRI) 촬영을 실시했다. 또 11.6분 분량의 숫자세기, 덧셈과 같은 간단한 수학 관련 교육영상을 시청하도록 한 다음 fMRI를 찍었다. 여기에 한 문제 풀이에 평균 1.1~1.2초 정도 걸리는 간단한 수학문제 70문항을 내고 풀도록 하면서 fMRI를 촬영했다. 분석 결과 남자와 여자의 뇌활동에 있어서는 어떤 차이도 발견하지 못했으며 수학 관련 교육영상을 볼 때나 간단한 수학문제를 풀 때도 활성화되는 뇌부위가 일치한다는 사실을 발견했다. 또 수학문제를 풀거나 수학동영상을 볼 때 아이들이나 성인이나 같은 부위의 뇌영역이 활성화된다는 것도 확인했다. 생물학적으로는 남녀의 뇌 차이를 발견하지 못한 연구팀은 아이들과 성인들을 대상으로 수학과 과학수업 시간에 대한 기억과 문제를 잘 풀지 못했을 때 부모의 반응 등을 조사했다. 그 결과 연구팀은 여자아이들에게는 사회적, 문화적 편견이 STEM(과학, 기술, 공학, 수학) 분야에서 멀어지게 만든다는 사실을 확인했다. 가정에서 수학이나 공간인지 같은 문제에 대해서는 남자아이들과 더 많은 시간을 보내며 학교에서도 교사들이 수학이나 과학시간에 남학생들에게 더 집중한다는 것을 밝혀냈다. 즉 수학과 과학능력에 대한 주변의 기대가 남녀의 차이를 만들어 낸다는 설명이다. 연구팀 관계자는 “일반적 사회화 과정에서 마찬가지로 과학과 수학분야에서도 사소한 편견이나 판단이 눈덩이처럼 불어나 남녀간 대하는 방법이 달라지게 되는 것”이라고 강조했다. 연구를 이끈 제시카 캔틀론 카네기멜론대 교수(인지신경과학)는 “이번 연구는 아이들의 뇌가 성별에 상관없이 똑같이 기능한다는 것을 보여줌으로써 기존 편견이 사실과 다르다는 것을 보여주고 있다”라며 “지능이나 능력에 대한 성불평등은 사람이 아니라 상황 때문에 만들어진 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세계에서 가장 긴 강이자 4대 고대문명의 하나인 이집트 문명의 발상지인 나일강의 생성 시기가 예상보다 훨씬 이르다는 연구결과가 나왔다. 적도 부근에서 발원해 에티오피아, 수단, 이집트 등을 거쳐 지중해로 흐르는 아프리카 최대의 강인 나일강은 총 길이가 약 6700㎞ 정도다. 전문가들은 지구상에 나일강이 등장한 시기가 약 600만 년 전이라고 추측해 왔는데, 최근 미국 텍사스대학 연구진은 해당 시기를 3000만 년 전으로 앞당겨야 한다고 주장했다. 연구진은 나일강 주변의 델타(삼각주) 지역에서 침전물을 수집한 뒤, 이를 에티오피아 고원지대에서 수집한 화산암과 분석했다. 기존 학계는 나일강의 주요 발원지 중 하나로 꼽히는 에티오피와 고원지대와 나일강의 생성 시기가 유사한 것으로 봐 왔으며, 이번 연구진은 두 지대 생성물의 구성 성분과 ‘나이’의 비교를 통해 정확한 생성 시기를 파악하기로 했다. 그 결과 나일강 침전물과 에티오피아 고원지대 화산암의 구성 성분 및 생성 시기가 일치하는 것으로 나타났다. 두 지대의 침전물과 화산암은 모두 2000만~3000만 년 전에 형성된 것이며, 이를 통해 나일강이 최대 3000만 년 전부터 존재해 왔다는 사실이 입증됐다. 두 지역이 지질학적으로 연결돼 있다는 사실을 증명한 연구진은 나일강과 에티오피아 화산암의 생성시기가 일치하는 원인을 찾기 위해 컴퓨터 시뮬레이션 모델을 만들었다. 분석 결과 맨틀이 융기해 에티오피아 고원지대를 형성했고, 동시에 맨틀이 상대적으로 고도가 낮은 나일강 주변의 델타 지역으로 다시 하강하면서 일종의 컨베이어벨트와 같은 움직임이 나타났다. 이러한 과정을 통해 나일강이 에티오피아의 고원지대에서부터 현재의 델타 지역 인근에까지 흐를 수 있게 됐으며, 연구진은 같은 방식을 이용해 전 세계 강과 맨틀의 이동 사이의 관계를 분석할 수 있을 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 지구과학 분야 국제학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 최신호 11일자에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

애니메이션 영화 ‘니모를 찾아서’의 주연 말린과 니모의 실제 모델이 만일 우리가 아는 흰동가리가 아니라 사촌에 해당하는 다른 아종이었다면 ‘아빠’가 ‘아들’을 찾는 여정은 그리 길지 않았을지도 모르겠다. 수심이 얕은 곳에 서식하는 말미잘에서 주로 발견되는 한 흰동가리 종은 자외선을 볼 수 있는 능력을 이용해 친구와 적을 구별하고 먹이도 쉽게 찾을 수 있는 것으로 나타났기 때문이다.호주 퀸즐랜드대학 퀸즐랜드뇌연구소(QBI) 연구진은 흔히 그레이트배리어리프로 불리는 대보초에서 서식하는 말미잘에서 주로 발견되는 배리어리프 흰동가리(학명 Amphiprion akindynos)의 시각 체계를 분석해 이런 결론에 이르렀다고 11일(현지시간) 대학 뉴스를 통해 발표했다. 이에 대해 연구 공동저자인 파비오 코테시 박사는 “이 종은 근본적으로 니모의 사촌”이라고 설명했다.전문가들에 따르면, 우리가 흔히 니모라고 알고 있는 흰동가리는 오셀라리스 흰동가리(학명 Amphiprion ocellaris)라는 종이다.이들 종은 외모가 꽤 비슷하지만, 서식지는 확연하게 다르다. 니모가 상대적으로 수심이 깊은 곳에 사는 말미잘 종에서 대체로 발견되기 때문이다. 이번 연구에서 연구진은 ‘니모 사촌’인 배리어리프 흰동가리의 유전자와 단백질 그리고 해부학적 정보를 분석해 이 종이 자외선을 볼 수 있다는 것을 알아냈다. 이에 대해 연구에 참여한 패니 드 뷔서롤 박사는 이들 흰동가리가 동족과 서식지인 말미잘을 더 잘 인식할 수 있게 돕는 독특한 특징을 발견할 수 있었다면서 이들의 눈에 있는 광수용체는 보라색 빛과 자외선을 함께 감지하는 것으로 나타났다고 설명했다. 연구를 이끈 세라 스티엡 박사도 이들 흰동가리가 서식하는 환경과 먹이원을 근거로 이 특별한 능력을 지니고 있다는 생각은 타당함을 확인했다고 말했다. 스티엡 박사에 따르면, 이들 흰동가리는 자외선이 쉽게 침투할 수 있는 수면과 가까이 서식하며 이들이 사는 말미잘 역시 자외선을 이용해 성장한다. 게다가 이들 물고기는 자외선을 흡수하는 동물성 플랑크톤을 잡아먹고 살아서 이들의 눈에는 먹잇감 주변 배경이 어두운 점처럼 보이므로 이런 먹이를 쉽게 찾을 수 있다는 것이다. 코테시 박사도 자외선을 보는 눈은 이들 물고기에게 또 다른 이점을 준다고 말했다. 그는 “이들 흰동가리의 시각 체계는 누가 동족인지 아닌지를 쉽게 파악하게 하는 것 같다”면서 “이들의 흰 줄무늬는 자외선을 반사하는 데 이는 동료들에게 쉽게 인식될 수 있다는 것을 의미한다”고 말했다. 반면 이들 물고기를 잡아먹는 포식자 등 대형 어류는 자외선을 볼 수 없어 말미잘 속에 이들이 숨어있는지 잘 볼 수 없다는 것이다. 이에 대해 그는 자외선은 본질적으로 이들 물고기에게 동족끼리 서로 대화할 수 있는 일종의 비밀 루트가 된다고 말했다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호(11일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

아마존 열대우림의 대기의 건조한 정도가 지난 20년간 꾸준히 심각해지고 있으며, 그 원인이 인간 활동에 있다는 지적이 나왔다. 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)가 위성 데이터 및 지상에서 수집한 데이터를 분석한 결과, 아마존 열대우림의 대기에 있는 습기와 수분이 갈수록 줄어들고 있다는 것을 확인했다. 일정량의 수분과 습기는 아마존 열대우림이 건강한 상태를 유지하는데 반드시 필요하지만, 지난 20년간 아마존은 갈수록 건조해졌다. 연구진은 “대기에 있는 공기량과 보유할 수 있는 최대 수분량의 차이를 측정하는 증기압차가 특히 아마존 남동부와 남부 지역에서 증가했고, 이는 건기인 8~10월 사이 더욱 극심하게 나타났다”고 설명했다. 이어 “이러한 현상은 온실가스 증가와 관련이 깊다. 연구진은 온실가스가 증가하면서 건조지수가 높아졌고, 이는 농업과 방목을 위해 산림을 태우는 등 인간의 행동에서 야기됐다”면서 “산림을 태우는 과정에서 발생하는 그을음 등은 양으로부터 열을 흡수해 대기 온난화를 가속화하는 에어로졸을 방출한다”고 덧붙였다. 연구에 따르면 대부분의 방목과 농업 확장이 일어나고 있는 아마존 남동부 지역의 대기 건조 상태가 더욱 심각하며, 북서지역의 경우 일반적으로 건기가 없는 지역에 속했지만 지난 20년 동안 심한 가뭄을 겪었다. 이러한 현상은 잦은 화재로 이어졌다. 실제로 올해 아마존의 화재 발생 건수는 급격히 증가했다. 브라질 국립연구소에 따르면 올해 아마존에서 화재가 발생한 빈도는 지난해보다 85% 증가했다. 일반적으로 나무는 광합성 과정을 통해 땅에서 수분을 끌어와 잎을 통해 대기 중으로 수증기를 방출한다. 이 수증기는 구름으로 변해 비 등의 형태로 물을 땅으로 되돌려 보낸다. 그러나 건조해진 대기와 여분의 물이 없는 토양은 이러한 현상을 방해할 수 있으며, 이것은 숲이 더 이상 건강한 상태를 유지할 수 없다록 만든다는 것이 연구진의 설명이다. 세계자연보전기금(WWF)에 따르면 아마존은 세계에서 가장 큰 열대우림이며, 남미지역의 40%를 차지한다. 수십억 t의 이산화탄소를 흡수해 기후변화를 막는데 큰 역할을 한다. 인간 활동이 아마존 대기를 건조하게 만들고, 결국 잦은 화재로 이어지게 만든다는 사실을 입증한 이번 연구결과는 세계적인 학술지인 네이처의 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

# 1869년 11월 4일. 새벽에 내린 비 때문에 안개는 짙게 깔리고 6도 가까이 떨어진 아침 기온이 낮에도 회복되지 않아 으슬으슬하다는 말이 적당한 초겨울 추위가 느껴지는 날이었다. 얼마 전 영국과학진흥협회(BAAS) 회장으로 취임한 토머스 헨리 헉슬리(1825~1895)는 집무실에서 ‘다윈의 불도그’란 별명과 어울리지 않게 긴장한 얼굴로 서성거리며 누군가를 기다리고 있었다. 오후 티타임 시간이 되기 직전 앳된 얼굴의 사환이 사무실로 헐레벌떡 뛰어들어와 거친 숨을 몰아쉬며 “선생님 다 팔렸답니다”라는 한마디를 전했다. 그제서야 헉슬리는 불도그를 연상케 하는 미소를 지었다.150년 전인 1869년 11월 4일은 미국 과학진흥회(AAAS)에서 발행하는 ‘사이언스’와 함께 과학저널 양대 산맥인 ‘네이처’가 첫 호를 발행한 날이다. 당시 네이처는 ‘삽화가 들어간 주간 과학잡지’를 표방하며 40쪽 분량의 창간호를 발행했다. 창간호에는 헉슬리가 ‘자연 : 괴테의 격언’이라는 제목의 권두언을 싣고 “네이처(자연)! 우리는 자연에 둘러싸여 있고 포섭돼 있다: 인간을 자연에서 떼어놓을 수 없을 뿐만 아니라 인간은 자연을 넘어설 수도 없다”라고 선언했다. 헉슬리의 권두언 바로 뒤에는 식물학자 알프레드 베넷이 ‘겨울에 꽃 피는 식물의 수정에 관하여’라는 제목으로 찰스 다윈의 최신 연구결과를 알리는 기사가 실렸다. 창간호에는 개기일식, 현미경 작동방법 등도 실렸지만 박물학이라고 불렸던 생물학 분야 연구성과들이 주로 실렸다. 창간호에는 그해 9월 16일에 사망한 영국 화학자 토머스 그레이엄 런던대 교수에 대한 부고기사가 삽화와 함께 2장 넘게 실린 것도 눈길을 끈다. 그레이엄 교수는 현재 고등학교 과학교과서에도 나오는 기체 확산에 관한 ‘그레이엄의 법칙’을 만든 화학자로 19세기 영국 화학을 대표하는 과학자이자 전 세계 화학교육에 영향을 끼친 인물로 평가받는다. 네이처는 지금까지도 과학자들의 부고기사를 매우 자세히 다루고 있다. 창간 당시에는 ‘교양 있는 독자에게 최신 과학 지식에 관한 읽을거리’를 제공한다는 취지로 만들어졌지만 점차 학술적 경향이 강해지면서 과학자들이 가장 논문을 싣고 싶어 하는 학술지로 성장하게 됐다. 또 1953년에는 게재될 논문에 대해 편집자가 영국왕립학회 소속 과학자들에게 직접 질의하는 전통을 만들어 현재 과학계에서 확고히 자리잡은 동료평가인 ‘피어리뷰’의 기초를 닦기도 했다. 현재 네이처는 2018~2019년 기준 학술지 영향력지수(IF)가 43.070로 사이언스의 IF 41.063을 훌쩍 넘으며 다(多)분야 과학저널 영향력 1위를 차지하고 있다. 150년의 전통 덕분에 네이처에는 매년 850여건의 연구논문을 비롯해 3000건의 과학뉴스와 논평, 분석이 실리고 있으며 월평균 네이처 홈페이지를 찾는 독자는 400만명을 훌쩍 넘어 과학계는 물론 전 세계 과학보도에도 상당한 영향력을 행사하고 있다. 이제는 ‘네이처 출판그룹’(NPG)이라는 이름으로 네이처뿐만 아니라 150여 종의 학술저널을 발간하고 있다. 네이처에 실렸던 논문들의 면면을 살펴보면 19~21세기 현대과학 발전사를 그대로 확인할 수 있다. 1925년에는 지금까지 알려지지 않았던 고인류의 화석을 아프리카에서 발견해 ‘오스트랄로피테쿠스 아프리카누스’라는 학명을 붙였다는 연구가 실렸다. 이 논문 이후 고인류학계는 화석인류 연구와 발견에 뛰어들어 인류의 진화상을 밝혀내고 있다. 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 1953년 4월 25일 자 네이처에 발표한 ‘DNA의 분자구조’란 제목의 달랑 1쪽짜리 논문은 현대 생물학의 시작이자 20세기 가장 중요한 발견이라고 평가받고 있다. 1995년 11월 23일 자 네이처에는 스위스 제네바대 천문학과의 스승과 제자가 태양계 바깥 외계행성을 최초로 발견했다는 내용의 논문을 발표했다. 이 논문을 발표한 미셸 마요르, 디디에 쿠엘로 스위스 제네바대 명예교수는 올해 노벨물리학상 공동 수상자로 선정됐다. 이 밖에도 중력파 발견, 탄소원자로만 이뤄진 신소재 그래핀의 발견, 탄소나노튜브 개발 등 네이처에 발표된 수많은 연구성과들이 노벨상으로 이어지기도 했다. 이뿐만 아니라 기후변화에 따른 해수면 상승, 남극에서 발견된 오존 구멍 등 전 세계인에게 경각심을 불러일으킨 연구들도 모두 네이처를 거쳐 나왔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1년 전인 2018년 11월 5일, 미 항공우주국(NASA)의 보이저 2호는 태양이 생성한 입자와 자기장의 보호 버블인 헬리오스피어(태양권)를 벗어난 역사상 두 번째 우주선이 되었다. 보이저 2호는 명왕성 궤도 저 너머 지구에서 약 180억㎞ 떨어진 성간 공간 곧, 별들 사이의 영역으로 진입했다. 지난 4일(현지시간) ‘네이처 천문학’에 실린 5개의 새로운 연구논문은 보이저 2호의 역사적인 태양권 탈출에 관해 과학자들이 관찰한 내용을 설명해주고 있다. 각 논문은 보이저 2호의 탐사장비 5기 중 하나인 자기장 센서, 다른 에너지 영역에서 고에너지 입자를 감지하는 기기 2개, 플라스마(이온화된 기체) 연구를 위한 기기 2개가 관측한 결과를 자세히 다루고 있다. 이 발견들은 태양이 만든 환경이 끝나고 광대한 성간 공간이 시작되는 우주 해안선의 그림을 그리는 데 도움이 된다. 태양의 헬리오스피어는 성간 공간을 항해하는 배와 같다. 헬리오스피어와 성간 공간은 플라스마로 채워져 있다. 태양권 내부의 플라스마는 뜨겁고 희박한 반면, 성간 공간의 플라즈스는 차갑고 밀도가 높다. 성간 공간은 우주선(宇宙線) 곧, 별의 폭발로 가속된 입자들이 횡행한다. 보이저 1호는 헬리오스피어가 방사선의 70% 이상을 차단함으로써 지구를 비롯한 행성들을 보호한다는 사실을 발견했다. 지난해 보이저 2호가 헬리오스피어를 벗어났을 때 고에너지 입자 검출기 2기가 극적인 변화를 발견했다. 태양권의 고에너지 입자의 비율이 급락한 반면, 우주선의 밀도는 극적으로 높아졌다. 이 같은 환경 변화로 인해 보이저 2호가 태양권을 벗어나 성간 공간으로 진출했다는 사실을 확인할 수 있었다.2012년 보이저 1호가 헬리오스피어의 가장자리에 도달하기 전 과학자들은 이 경계가 태양으로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지 정확히 알지 못했다. 두 탐사선은 태양계의 공전면에서 볼 때 서로 다른 위치에서, 태양 활동의 11년 주기에서 다른 시기에 헬리오스피어를 탈출했다. 과학자들은 헬리오포즈(태양권 계면)라고 불리는 헬리오스피어의 가장자리가 태양 활동의 변화에 따라 팽창과 수축을 거듭할 것으로 예측하고 있었다. 두 탐사선이 태양으로부터 각각 다른 거리에서 헬리오포즈에 다다랐다는 사실이 이 같은 예측을 확인시켜주었다. 보이저 2호는 태양으로부터 181억㎞, 지구-태양 간 거리의 122배(122AU) 떨어진 곳을 날아가는 중이며, 빛으로는 약 16.5시간이 걸린다. 태양에서 빛이 지구에 도달하는 데는 약 8분 걸린다. 새 논문은 이제 보이저 2호가 쌍둥이 보이저 1호와 마찬가지로 헬리오스피어를 넘어 중간 천이 지역을 날고 있는 것으로 보인다고 결론지었다. 보이저의 프로젝트 과학자이자 칼텍의 물리학 교수인 에드 스톤은 “보이저는 우리 태양이 은하계 별들 사이의 공간 대부분을 채우고 있는 물질과 어떻게 상호작용하는지를 보여준다"고 설명하면서 "보이저 2의 새로운 데이터가 없었다면 보이저 1이 보내준 데이터가 전체 헬리오스피어의 특징인지 아니면 특정한 위치와 시간대의 것인지 알 수 없었을 것"이라고 밝혔다. 보이저 1호와 같이 1977년에 발사된 보이저 2호는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 등 네 개의 거대 가스 행성을 모두 방문한 유일한 우주선으로, 해왕성의 신비한 대암점과 목성의 위성 유로파의 얼음 표층 균열 같은 현상을 비롯해 16개에 이르는 위성들을 새로 발견했을 뿐만 아니라, 각 행성들에서 새로운 고리들을 발견해내는 성과들을 올렸다. 인간이 만든 피조물로 두번째로 태양의 영향으로부터 영원히 벗어난 보이저 2호는 우리가 느끼는 흥분과는 무관하게 앞으로도 캄캄한 성간공간을 항해하며 에너지를 공급해주는 플루토늄 방사성 동위원소 발전기가 멈추어지는 2025년까지 지구로 계속 데이터를 보내줄 것이다. 진정한 이별은 그때 이루어질 것이다. 보이저 1호는 29만 6000년 후 지구로부터 8.6광년 떨어진, 밤하늘에서 가장 밝은 별인 큰개자리의 시리우스에 도착할 예정이지만, 그 후로도 ‘항해자’라는 그 이름에 걸맞게 영원히 우리은하를 떠돌며 항해를 계속할 것이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com