공부하는 학생들이나 각종 시험을 앞둔 수험생들은 한 번 공부했던 것을 절대 까먹지 않는 것이 가장 큰 바람일 것이다. 서점가에 가면 효과적인 기억법에 관한 책들이 넘쳐 나지만, 자신에게 꼭 맞는 방법을 찾기는 쉽지 않다. 뇌과학자와 통계학자들이 뇌가 특정 상황을 기억하는 메커니즘을 밝혀내 눈길을 끈다. 미국 예일대 통계·데이터과학과, 심리학과 연구팀은 뇌에서 쉽게 설명할 수 없는 상황을 훨씬 쉽게 기억할 수 있다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 심리학 및 행동과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 인간 행동’ 5월 13일 자에 실렸다. 인간은 태어나서 죽을 때까지 수많은 일을 겪는다. 그렇지만 뇌가 기억하는 것은 특정한 시기나 상황이다. 감각 정보의 홍수 속에서 뇌에 각인되는, 소위 ‘기억에 남는’ 상황은 무엇인지 과학자들은 오랫동안 연구해 왔다. 연구팀은 기억 형성의 두 단계라고 할 수 있는 시각적 신호의 압축과 재구성을 다루는 계산 모델을 개발했다. 이 모델을 바탕으로 실험 참가자를 대상으로 빠르게 연속적으로 흘러가는 자연 이미지 속에 숨겨진 특정 이미지를 기억하는지 실험했다. 그 결과, 연속적으로 등장하는 이미지와 전혀 상관없거나 맥락에 맞지 않는 사진일수록 쉽게 인식하고 기억하기 쉽다는 사실을 확인했다. 예를 들어, 자연환경의 모습이 보이는 중에 소화전처럼 맥락에 맞지 않는 사진을 더 잘 기억하는 식이다. 연구팀은 이번 연구 결과가 기억의 비밀에 한 발 더 다가가는 한편, 인공지능의 효율적 기억 시스템을 개발하는 데도 도움이 될 것으로 기대한다. 연구를 이끈 일커 일디림 예일대 교수(인지 컴퓨팅)는 “특정 상황이나 장면을 예측할 수 있거나 놀랍지 않을 때, 뇌는 무시하는 경향이 크다”라며 “기억을 잘하고 싶다면 뇌는 설명이 쉽지 않은 독특한 상태를 우선 기억하려고 한다는 점을 명심하면 된다”고 말했다.

우리는 현대 문명의 편리함을 누리는 대가로 엄청난 쓰레기를 만들어 낸다. 우리가 버리는 쓰레기 중 일부는 다시 재활용되기도 하지만, 매일 막대한 양의 쓰레기가 결국 매립된다. 하지만 폭발적인 쓰레기의 증가로 인해 이제 매립할 토지마저 부족한 것이 현실이다. 따라서 많은 연구자가 현재는 매립 이외에 다른 대안이 없는 쓰레기를 이용한 업사이클링 기술에 도전하고 있다. 호주 RMIT 대학 연구팀은 재활용이 어려운 깨진 유리 조각과 소각로에서 타고 남은 재를 벽돌 재료로 재활용하는 방법을 연구했다. 보통 벽돌은 진흙과 모래, 각종 광물 등을 갈아서 배합한 후 높은 온도에서 구워서 만든다. 당연히 원료를 채취하는 과정부터 가마에서 굽기까지 상당히 많은 에너지가 소모된다. 연구팀은 이미 소각로에서 태운 재처럼 다른 용도로 사용하기는 애매하지만, 원료를 채취하거나 가공할 필요가 없는 쓰레기가 벽돌 원료로 적당하다고 보고 호주 최대의 폐기물처리 기업인 비시 (Visy)에서 쓰레기 소각 후 재와 유리 부스러기를 받아 기존의 벽돌 재료와 혼합해 최적의 혼합비를 알아냈다. 연구 결과 유리는 15%, 재는 20% 정도 혼합하는 것이 가장 이상적이라는 결과가 나왔는데, 여기서 더 주목할 만한 결과는 이렇게 만든 벽돌을 굽는데 이전보다 에너지가 20% 덜 필요하다는 사실이다. 혼합물이 녹는 점을 낮추기 때문이다. 그리고 이렇게 만들어진 벽돌은 재와 유리의 단열성 덕분에 전반적으로 단열성이 더 좋아 1층 벽돌집을 기준으로 난방에 드는 에너지를 5% 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 물론 실제 상용화는 건축 자재로 사용할 수 있을 만큼 내구성과 안전성, 그리고 경제성을 확보해야 기대할 수 있다. 다만 다른 방법으로 재활용이 어려운 쓰레기를 이용해서 원료 채취 단계에서 제조 및 사용 단계까지 온실가스 절감 효과가 있는 제품을 만들었다는 점에서 앞으로 친환경 업사이클링 벽돌의 미래가 기대된다.

지난해 여름이 2000년 동안 가장 더웠다는 충격적인 연구 결과가 최근 발표됐다. 온난화가 계속될 경우, 매년 폭염 기록이 다시 쓰일 것이라는 지적도 끊임없이 나오고 있다. 이런 가운데, 이탈리아 유럽-지중해 기후 변화 연구센터(CMCC), CMCC 유럽 경제·환경 연구소, 카포스카리대 경제학과, 오스트리아 국제 응용 시스템 분석 연구소, 미국 보스턴대 지구·환경학과, 사회학과 공동 연구팀은 2050년까지 전 세계적으로 최대 2억 4600만 명의 노년층이 생존을 위협하는 폭염에 노출될 것이라고 17일 예측했다. 연구팀은 특히 아시아와 아프리카에 거주하는 노년층이 가장 심각한 영향을 받을 것이라고 전망했다. 이 연구는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 5월 15일 자에 실렸다. 현재 전 세계적으로 전례 없는 속도로 고령화되고 있다. 2050년까지 60세 이상 인구는 약 21억 명으로, 지금의 2배 이상 증가할 것으로 예상됐다. 그중 3분의2 이상이 기후 변화로 인한 극한 현상이 발생할 가능성이 큰 저개발국이나 개발도상국에 거주하는 것으로 알려져 있다. 온난화로 폭염의 강도, 지속 시간, 발생 빈도가 늘어날 것으로 전망되면서, 고열에 취약하고 열 노출로 인해 일반적 건강 상태가 악화되는 노약자들에게는 심각한 결과를 초래할 것으로 보인다. 이에 연구팀은 전 세계 다양한 연령층을 대상으로 평균 기온이 높은 날 만성적으로 노출되는 경우와 극한 폭염에 단시간 노출되는 급성 노출의 빈도와 강도를 정량화해 비교했다. 그 결과, 2050년에는 69세 이상 전 세계 인구의 23% 이상이 열사병이나 일사병이 쉽게 발생할 수 있는 37.5도 이상의 기온이 일상화되는 기후에서 살게 될 것으로 나타났다. 이는 2020년 14%에 비해 대폭 증가한 수치다. 또, 1억 7700만~2억 4600만 명의 노인이 극한 폭염에 노출될 수 있을 것으로 예측됐다. 특히 폭염에 대한 건강상 악영향은 적응 대응력이 낮은 아시아와 아프리카의 저개발국이나 개발도상국에 집중될 것으로 보인다. 연구를 이끈 지아코모 팔체타 CMCC 박사는 “인구 고령화와 열 노출이 증가하는 지역은 사회 복지 및 공중 보건 서비스에 대한 상당한 수요에 직면할 가능성이 큰 만큼 새로운 정책 개입이 필요하다”라면서 “이번 연구 결과는 지역별 폭염 위험 평가와 공중 보건 관련 의사 결정에 도움을 줄 것”이라고 말했다.

SF에서는 동물이나 식물을 흉내 낸 로봇이나 장치들이 자주 등장한다. SF뿐만 아니라 실제 과학자나 공학자들도 자연과 동물에게서 영감을 받는 경우가 적지 않다. 스페인 발렌시아 공과대 콘크리트 과학기술 연구소(ICITECH)는 도마뱀이 포식자를 피하기 위해 꼬리를 잘라내고 도망치는 것에 영감을 받아 치명적인 외부 충격에도 구조적 결함이 손상된 부위에만 국한돼 건물 전체의 붕괴를 막을 수 있는 건축 구조 시스템을 개발했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 16일 자에 실렸다. 지진이나 부실시공은 물론 9·11 테러처럼 외부 물체 충돌 등 다양한 스트레스 요인으로 인한 건물 붕괴 사고는 재산상 손실뿐만 아니라 막대인 인명 손실로 이어지게 된다. 현재 건축 시스템은 붕괴 방지를 위해 외부 스트레스를 건물의 각 구성 요소로 분산시키는 방법을 쓰고 있다. 효과적이기는 하지만 전체 구조물 붕괴로 이어지는 경우도 적지 않다. 연구팀은 도마뱀 꼬리에는 마디가 있어 포식자의 공격을 받게 되면 꼬리 일부를 잘라내고 도망가는 것에 착안해, ‘계층 기반 붕괴 격리’(hierarchy-based collapse isolation·HBCI) 시스템을 개발했다. 이 시스템은 건물에 도마뱀 꼬리 마디처럼 건물에 스트레스가 가해질 경우, 정해진 균열을 일으켜 건물 전체 붕괴로 확산하는 것을 막고, 거주자를 보호할 수 있게 한다.HBCI 시스템 시험을 위해 연구팀은 기성 철근 콘크리트(PRC)를 사용해 가로, 세로 각각 15m, 12m로 하고, 층당 2.6m 높이의 2개 층으로 구성된 건물을 지었다. 연구팀은 우선 건물 모서리에서 양쪽 기둥 2개를 제거한 뒤 구조적 지지력을 유지하는지 확인했다. 그다음 나머지 모서리 기둥을 제거한 뒤 건물의 구조 변화를 관찰했다. 2단계의 실험을 통해 HBCI 구조가 외부 스트레스가 가해졌을 때 하중 경로를 따라 건물 일부만 붕괴하고, 구조물 전체가 붕괴하는 것을 막을 수 있다는 사실을 확인했다. 연구를 이끈 호세 아담 발렌시아대 교수(구조공학)는 “HBCI 시스템이 좀 더 큰 규모의 건물에도 활용 가능한지 추가 연구가 필요하겠지만, 이번 연구로 HBCI 시스템이 외부 스트레스가 가해졌을 때 붕괴를 최소화해 인명 손실을 크게 줄이고, 구조 활동에 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했다.

캐나다 브리티시컬럼비아대 해양수산연구소 연구팀은 브리티시컬럼비아주 연안에 서식하는 암수 범고래 11마리에게 태그를 부착한 뒤 얻은 데이터와 드론 영상을 바탕으로 분석한 결과 범고래는 잠수 중에 단 한 번만 숨을 쉰다고 밝혔다. 또 잠수 시간은 사람보다 짧은 것으로 나타났다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 5월 16일자에 실렸다. 범고래는 극지방에서 열대 지역까지 전 세계 해역에 분포하고 있다. 연구팀의 분석에 따르면 범고래의 잠수 시간은 1분 미만이었으며, 가장 긴 잠수 기록은 수컷 성체의 경우 8.5분으로 나타났다. 사람의 평균 잠수 시간이 2분 정도라는 점을 고려할 때 사람보다 잠수를 못 한다는 결론이다 연구팀에 따르면 범고래는 휴식 중에는 분당 1.2~1.3번, 이동하거나 먹잇감을 사냥할 때는 분당 1.5~1.8번 호흡했다. 사람은 휴식 중에는 분당 약 15회, 운동 중에는 40~60회의 호흡을 한다. 이번 연구를 통해 연구진은 성체와 새끼 범고래가 분당 몇 ℓ의 산소를 소비하는지 계산하고 이를 통해 에너지 소비량을 추정할 수 있었다. 이는 범고래가 하루에 얼마나 많은 물고기를 먹어야 하는지도 알 수 있게 해 주며, 범고래가 서식지에서 충분한 먹잇감을 얻고 있는지를 파악하게 해 줌으로써 멸종 위기에 대응할 수 있게 돕는다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 앤드루 트리테스 브리티시컬럼비아대 교수는 “범고래의 잠수 실력은 마치 식료품점으로 달려가 먹을 것을 산 뒤 돌아와서 다시 숨을 쉬는 것과 같다”고 비유했다.

한 개체가 다른 개체와 짝을 이뤄 평생을 가는 일부일처제는 지구상에 존재하는 생명체가 자기 종을 유지하기 위해 선택하는 여러 번식법 중 하나입니다. 조류는 90% 이상이 일부일처제를 따를 정도로 압도적이지만 그 외의 포유류 중 일부일처제를 따르는 종은 늑대, 비버, 미어캣 등 5% 미만으로 알려져 있습니다. 그래서 인간이 왜 일부일처제를 도입했는지는 생물학계의 오랜 수수께끼 중 하나로 남아 있습니다. ●일부일처제 쥐 ‘부신’ 조사서 확인 이런 상황에서 미국 컬럼비아대, 뉴욕 맨해튼대, 알베르트 아인슈타인 의대, 캐나다 브리티시컬럼비아대 공동 연구팀은 지금까지 알려지지 않은 호르몬 생성 세포를 발견했으며, 이 세포가 활성화된 동물들은 일부일처제를 선택해 진화했을 것이라는 연구 결과를 내놨습니다. 이번 연구는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 16일자에 실렸습니다. 특수 기능을 가진 세포가 동물의 행동을 조절하는 경우가 많이 있는데 정확한 메커니즘이 밝혀지지 않은 것들도 적지 않습니다. 연구팀은 두개골, 치아, 기타 해부학적 특징과 유전적으로도 매우 유사한 올드필드쥐(페로미스쿠스 폴리오노투스)와 사슴쥐(페로미스쿠스 마니쿠라투스)를 비교했습니다. 올드필드쥐는 일부일처제 종이며 부모 모두가 새끼를 정성으로 돌보지만 사슴쥐는 어미 쥐만 새끼를 돌보며 일부다처제 동물입니다. 친척뻘인 두 종이 왜 그렇게 다른 행동을 보이는지 파악하기 위해 과학자들은 ‘신체 호르몬 공장’으로 불리는 부신을 자세히 조사했습니다. 그 결과 올드필드쥐에게서 이전에는 발견되지 않았던 새로운 부신피질층을 찾아냈습니다. 그래서일까요. 일부일처제의 올드필드쥐의 부신은 일부다처제 쥐의 것보다 약 6배 무겁다고 합니다. 또 일부일처제 쥐는 일부다처제 설치류보다 부신피질에 Akrlc18이라는 유전자가 훨씬 많은 것으로 나타났습니다. 이 유전자는 여성 호르몬 중 하나인 프로게스테론을 20α-하이드록시프로게스테론(20α-OHP)으로 전환하는 효소를 발현시키는 것으로 밝혀졌습니다. 연구팀에 따르면 20α-OHP는 일부일처제와 새끼 돌봄을 유도하는 핵심 물질이라고 합니다. 실제로 일부다처제 쥐에게 20α-OHP 호르몬을 투여하면 일부일처제 성향을 보이며, 새끼 양육에도 적극적으로 나서는 것이 관찰됐다고 합니다. ●인간 행동 패턴, 유전자 영향 가능성 한편 올드필드쥐의 부신피질은 비교적 최근이라고 할 수 있는 약 2만년 전부터 진화한 것으로 확인됐습니다. 연구를 이끈 안드레 벤데스키 미 컬럼비아대 교수(진화 유전학)는 “이번에 발견된 호르몬은 사실 수십년 전 인간에게서 처음 발견됐지만, 지금까지 기능을 정확히 알지 못했다”고 말했습니다. 벤데스키 교수는 “이번 연구를 통해 인간의 일부일처제 기원과 부모의 양육 행동이 해당 호르몬 때문이라고 강력하게 추측해 볼 수 있다”고 덧붙였습니다. 이번 연구를 보면서 우리가 흔히 문화적으로 발생한 것으로 알고 있는 수많은 인간 행동이 사실 유전자나 호르몬 때문일 수 있다는 생각이 들었습니다. 리처드 도킨스의 말처럼 인간은 그저 이기적인 유전자나 호르몬의 조종을 받는 존재일지도 모릅니다.

독일, 체코, 영국 과학자들이 2023년 여름은 지난 2000년 동안 가장 더운 여름이었다는 충격적인 연구 결과를 과학 저널 ‘네이처’ 5월 15일자에 발표했다. 현재 지구온난화의 심각성을 보여 주는 동시에 탄소 배출 감축에 적극적으로 나서지 않을 때 상상 이상의 충격적인 미래가 인류를 기다리고 있을 것이라는 경고다. 실제로 매년 계절별로 최고기온 기록을 뛰어넘고 있다. 올해 여름 더위도 만만치 않을 것이라고 과학자들이 우려하는 이유이기도 하다. 이런 가운데 온난화로 인한 기온 상승의 영향에 관한 연구 결과들이 잇따라 나왔다. 중국, 호주, 영국, 체코, 스위스, 스페인, 캐나다, 이탈리아, 미국, 프랑스, 핀란드, 아일랜드, 브라질, 한국 등 14개국 27개 대학과 연구기관 소속 과학자들은 최근 30년 동안 폭염 때문에 매년 15만명 이상의 사망자가 추가로 발생했다는 연구 결과를 내놨다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 의학 분야 국제 학술지 ‘플로스 의학’ 5월 15일자에 실렸다. 이전에도 폭염이 지역별 초과 사망에 미치는 영향을 정량화한 연구는 있었지만 장기간에 걸쳐 전 세계 통계를 비교한 것은 이번이 처음이다.1850~1990년에 비해 2013~2022년 지구 표면 온도는 1.14도 상승했으며, 2081~2100년에는 최대 3.41도 더 상승할 것으로 예상된다. 기후변화의 영향이 증가함에 따라 폭염의 빈도와 규모뿐 아니라 심각성도 커지고 있다. 연구팀은 43개국 750개 지역을 대상으로 일일 사망자 수와 ‘다국가-다도시(MMC) 협력 연구 네트워크’ 기후 데이터를 비교 분석했다. 연구팀은 MMC 데이터를 통해 1990~2019년 전 세계에서 폭염으로 인한 사망자 수를 추정하고 대륙별 사망자 분포를 지도화했다. 그 결과 1990년부터 2019년까지 여름철 폭염으로 인한 초과 사망자는 연간 15만 3078명으로 인구 1000만명당 236명꼴로 나타났다. 전 세계 사망자의 1%에 해당하는 수치다. 초과 사망자 수는 아시아가 가장 많았지만, 비율로 보면 유럽이 인구 1000만명당 655명으로 가장 높았다. 남유럽, 동유럽, 북아프리카, 아라비아반도, 남아시아 지역에서 추가 사망자들이 주로 나왔으며, 국가로는 그리스, 몰타, 이탈리아의 초과 사망률이 가장 높았다. 연구를 이끈 유밍 구오 호주 모나시대 교수는 “전반적으로 기후가 건조하고 소득이 중간 이하인 지역에서 폭염으로 인한 사망자 비율이 높은 것으로 확인됐다”며 “한 국가 안에서도 폭염으로 인한 사망률은 경제 사회적 조건에 따라 다르게 나타나는 만큼 이를 개선하기 위한 정부와 사회의 노력이 필요하다”고 말했다. 한편 ‘생물다양성 및 생태계 서비스에 관한 정부 간 과학 정책 플랫폼’(IPBES)은 생물 다양성 보존, 작물 수확, 식량 안보에 필수적인 수분 매개 동물인 벌, 나비, 박쥐, 새 등을 가장 위협하는 요인은 다름 아닌 기후변화라는 결과를 농학 분야 국제 학술지 ‘CABI 리뷰’ 5월 15일자에 발표했다. 연구팀의 분석에 따르면 기후변화 때문에 새와 박쥐 같은 척추동물 수분 매개자의 약 16%, 벌과 나비 같은 무척추동물 수분 매개자의 40%가 멸종 위기에 처한 것으로 나타났다. 조핸 브루넷 위스콘신 메디슨대 곤충학과 교수는 “수분 매개자가 사라지면 인간의 식단에서 과일이나 채소는 찾아보기 어렵고 밀, 쌀, 귀리, 옥수수 등 바람에 의해 수분되는 작물이나 바나나처럼 영양 번식하는 작물로만 채워지게 될 것”이라고 말했다.

최근 교사들이 보직을 피하는 현상이 나타나는 가운데 초등교사 10명 중 8명은 부장교사로 불리는 보직교사를 맡을 의향이 없는 것으로 나타났다. 과중한 업무와 책임에 비해 혜택은 부족한는 이유에서다. 15일 서울교육청 교육연구정보원이 발간한 ‘보직교사 제도 개선 방안 연구:초등교원의 인식을 중심으로’에 따르면 보직교사와 일반교사를 대상으로 2024학년도 보직교사를 할 의향이 있는지를 묻자 78.8%는 ‘없다’고 응답했다. 연구팀은 지난해 6월 16~21일 서울 시내 초등학교 교장 309명, 교감 405명, 보직교사 2317명, 일반교사 2331명을 대상으로 설문조사를 했다. 보직교사를 희망하지 않는 응답자에게 그 이유를 세 가지 고르도록 한 결과, 72.7%는 ‘과중한 업무와 책임’을 꼽았다. ‘낮은 처우(보직 수당·혜택)’는 63.0%, ‘워라밸(일과 삶의 균형) 희망’이 31.7%로 뒤를 이었다. 연구팀은 “직급과 관계없이 교사들에게 보직 수당, 행정업무지원, 가산점 같은 유인가가 긍정적으로 인식되고 있지 않다”며 “직급과 관계없이 교사들은 보직교사의 업무 과중과 낮은 처우를 기피 이유로 인식하고 있다”고 분석했다. 보직교사를 희망하는 응답자에게도 이유 세 가지를 물어보니 가장 많은 40.5%가 ‘승진 가산점 및 교육 전문직원 선발 시험 가산점’이라고 답했다. 이어 ‘업무 수행 보람과 학교에 기여’(38.8%), ‘보직 수당 및 성과 상여금’(23.6%)이라고 답한 교사가 많았다. ‘거절의 어려움’ 때문에 보직교사를 맡는다는 응답도 14.8%였다. 보직교사가 필요하다는 데에는 전체 조사 대상 교원 중 76.9%가 공감하는 것으로 조사됐다. 그러나 관리자 교원인 교장(98.1%), 교감(98.3%)에 비해 보직교사(77.6%)나 일반교사(69.8%)에서 필요성을 공감하는 비중은 더 낮은 것으로 조사됐다. 이런 인식 차이는 보직교사를 실제 맡아야 하는 보직·일반교사가 보직교사 업무에 대한 문제의식을 더 많이 느끼기 때문이라고 연구팀은 지적했다. 보직교사 보직을 선호할 수 있는 방안(복수 응답)에 대해서는 전체 교원 응답자 중 가장 많은 92.5%가 ‘보직 수당 인상’을 선택했다. 2위는 ‘업무 간소화(공문 대폭 축소·44.5%), 3위는 ’전보 시 우대‘(32.5%)였다. 연구팀은 “보직교사 기피 문제 해결을 위해 적극적인 전보 우대 정책이 필요하다”며 “학교 구성원 간 협의를 통해 학교 업무를 과감히 정리하고 행정업무를 덜어 주는 노력이 이뤄져야 한다”고 제언했다.

2023년 여름이 기원후 2000년 동안 북반구에서 가장 더웠다는 충격적인 연구 결과가 나왔다. 지난해 여름은 가장 선선했던 여름보다 4도 이상 높은 것으로 확인됐다. 독일 요하네스 구텐베르크대 지리학과, 체코 국립과학아카데미 기후변화 연구소, 마사리크대 지리학과, 영국 케임브리지대 지리학과 공동 연구팀은 2000년 동안 자연적인 기후 변화를 고려하더라도, 지난해 여름은 고대 로마 제국이 절정에 이르렀을 때와 비교해 가장 더웠다고 밝혔다. 자연적인 기후 변화로 인한 폭염기와 비교해도 0.5도 이상 높았다고 연구팀은 밝혔다. 이런 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 15일 자에 실렸다. 2023년은 세계 기상기구를 비롯해 각종 연구기관을 통해 가장 더운 해로 보고됐다. 그러나, 이를 검증할 수 있는 증거는 기껏 1850년까지 불과했고, 대부분의 기록도 특정 지역에 국한돼 있었다. 연구팀은 일단 수천 곳의 기상 관측소 측정값을 결합해 6~8월 북반구 지표면 기온을 분석한 결과, 1850~1900년 평균 여름 기온보다 2023년 여름에는 2.07도 더 높은 것이 확인됐다. 또, 기후 관측 데이터와 온도에 민감하게 반응하는 9종의 나무의 연대표와 나이테를 결합해 분석했다. 분석에 따르면 6세기 소빙하기와 19세기 초 소빙하기는 황 성분이 풍부한 대형 화산 폭발의 영향 때문으로 조사됐다. 이를 근거로 계산한 결과, 기원후 1년부터 1890년까지 평균 온도보다 2023년 여름 기온은 2.20도 높았다. 또 가장 서늘했던 여름으로 알려진 기원후 536년과 비교했을 때는 무려 3.93도 높은 것으로 확인됐다.이번 연구에 따르면 북반구의 경우는 산업화 이전보다 1.5도 상승한 수준에서 기온을 제한하기로 한 2015년 파리 협정의 기준을 이미 넘어섰다. 연구팀에 따르면 지난 60년 동안 온실가스 배출로 인한 지구 온난화는 엘니뇨 현상도 심화시켜 여름철 폭염을 더한다. 현재 엘니뇨 현상은 올여름까지 이어질 것으로 예상되면서 다시 한번 최고 기온 기록을 경신할 것으로 전망된다. 연구를 이끈 얀 에스퍼 독일 요하네스 구텐베르크대 교수(기후 지리학)는 “이전 연구보다 좀 더 긴 호흡으로 지구 역사를 살펴보더라도 최근 지구 온난화가 얼마나 심각한지 보여주는 것이 이번 연구 결과”라고 말했다. 에스퍼 교수는 “지난해는 유난히 더운 해였고, 인류가 온실가스 배출을 극적으로 줄이지 않는 한 이 추세는 계속될 것”이라고 비판했다.

IT 혁신의 불편한 진실 중 하나는 매년 막대하게 버려지는 멀쩡한 전자 제품입니다. 모니터, 스마트폰, 컴퓨터 등 각종 전자 제품은 기술 발전 속도가 빨라 소비자들이 계속해서 새로운 제품을 구매합니다. 데이터 센터에서 사용되는 서버나 하드디스크 같은 저장 장치 역시 마찬가지입니다. 제품 수명 주기가 짧은 IT 제품은 결국 막대한 양의 전자 폐기물들을 만들어 냅니다. 문제는 전자 제품이 붙어 있는 PCB 기판이 음료수 캔이나 종이처럼 쉽게 재활용하기 어렵다는 것입니다. 우리가 사용하는 첨단 전자 제품은 PCB(printed circuit board) 기판 위에 수많은 반도체와 콘덴서, 회로 등을 넣어서 만듭니다. PCB는 주로 유리 섬유와 에폭시 섬유를 이용해 제조하는데, 가볍고 튼튼하며 절연성이 뛰어나 전자 회로를 만드는 데 적합하기 때문입니다. PCB는 현대 IT 산업의 기반을 이루는 소재입니다. 하지만 에폭시 수지와 유리 섬유는 너무 단단하게 잘 고정되어 있어 여기서 아직 쓸만한 전자 부품과 금속 물질을 손상 없이 떼어내기 힘듭니다. 수작업으로 하나씩 떼어내는 것은 수지 타산이 맞지 않다 보니 상당수 제품이 제대로 분해되지 못하고 그냥 버려지게 됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 사용 기간이 끝난 후에는 쉽게 분해될 수 있는 PCB 소재를 연구했습니다. 그중 하나가 PCB 분야의 강자인 독일 인피니온이 지바 메터리얼스와 손잡고 개발한 솔루보드(Soluboard)입니다. 유리 섬유 대신 식물성 폴리머를 이용해 만든 솔루보드는 뜨거운 물에 넣으면 PCB 기판이 물렁물렁하게 변해 쉽게 부품을 빼낼 수 있습니다. 하지만 열에 약한 전자 부품을 뜨거운 물에 넣어야 하고 내구성에 대한 우려가 완전히 해소되지 않았다는 문제가 있습니다. 워싱턴 대학 연구팀은 에폭시 수지를 대신해서 재활용이 가능한 폴리머 소재로 주목받고 있는 비트리머(Vitrimer)를 사용한 vPCB(vitrimer PCB)를 선보였습니다. vPCB는 특수 용매에 넣으면 비트리머가 녹으면서 용해되기 때문에 유리섬유와 전자 부품을 완전히 떨어뜨려 제거할 수 있습니다. 이 과정에서 열을 가하거나 물리적인 힘을 주지 않기 때문에 부품이나 금속 성분을 효과적으로 회수할 수 있다는 것이 큰 장점입니다. 또 유리섬유를 그대로 사용하기 때문에 PCB 기판의 강도와 내구성을 그대로 유지할 수 있다는 것도 장점입니다. 연구팀은 프로토타입 vPCB 제품을 만든 후 이를 회수하는 실험을 진행했습니다. 그 결과 사진에서 보는 것처럼 유리섬유와 다른 부품을 완전하게 회수할 뿐 아니라 용매에 녹은 비트리머도 회수하는 데 성공했습니다. 연구팀에 따르면 비트리머의 98%, 용매의 91%를 재활용할 수 있습니다. 그리고 재활용을 통해 온실가스 배출을 48% 정도 줄이고 독성 발암물질의 환경 유입을 81%까지 줄일 수 있다는 것이 연구팀의 주장입니다. 다만 실제 상업화를 위해서는 vPCB 내구성과 성능, 안전성, 경제성을 검증해야 합니다. 연구팀은 전자 기판에 중요한 절연성과 내연성에서 현재 상업화된 PCB와 견줄 만큼 뛰어나다고 주장했지만, 경제성이나 내구성, 성능에서 추가로 검증이 필요합니다. 물론 산업 전분야에서 지속 가능성에 대한 요구가 높은 만큼 만족할만한 결과가 나온다면 재활용 vPCB 소재의 미래는 밝을 것으로 기대합니다.

흡연자가 살이 덜 찌거나 금연할 때 체중이 느는 이유로 흡연자가 비흡연자보다 덜 먹고 덜 건강한 식습관을 갖고 있기 때문일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 영국 러프버러대와 레스터대 연구팀은 13일 이탈리아 베네치아에서 열린 유럽비만연구협회(EASO) 제31회 유럽비만학술회의(ECO)에서 영국 성인 8만여명을 대상으로 흡연과 섭식 행동의 관계를 분석한 결과 흡연자가 비흡연자보다 식사량이 적고 건강한 식습관을 갖지 않는 경향이 있다는 사실을 확인했다고 밝혔다. 연구팀은 영국 의료 자선단체 너필드헬스가 2004~2022년 건강평가 프로그램을 통해 수집한 18세 이상 8만 3781명의 데이터를 이용해 흡연과 식습관 및 식이 행동의 연관성을 조사했다. 이들은 니코틴이 식욕을 억제하고 섭식에 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 있으나 흡연과 섭식행동 간 관계는 명확하지 않다고 연구 배경을 설명했다. 참가자 중 흡연자는 6454명, 비흡연자는 7만 7327명이었다. 참가자들은 나이, 성별, 사회경제적 지위, 흡연 여부, 평소 식습관 등에 관한 설문지를 작성했고 체질량지수(체중을 키의 제곱으로 나눈 값. ㎏/㎡)도 측정했다. 분석 결과 흡연자는 식사를 거를 가능성이 연령·성별·사회경제적 지위 등 요소를 배제해도 비흡연자보다 2.16 배나 높았다. 3시간 이상 아무것도 먹지 않는 행동의 비율도 비흡연자보다 50% 높은 것으로 나타났다. 또한 흡연자는 식사 사이에 간식을 먹는 확률이 비흡연자보다 35%, 보상 또는 기분전환으로 음식을 먹는 확률은 19%, 지루함을 달래려 음식을 먹는 확률은 14% 낮았다. 식사 사이에 또는 디저트로 단 음식을 먹을 확률도 8~13% 낮았다. 다만 흡연자는 튀긴 음식을 먹을 확률이 8% 더 높았고, 음식에 소금을 첨가할 확률은 70%, 설탕을 첨가할 확률은 36% 더 높았다. 음식 남기기를 어려워할 가능성도 19% 더 높았다. 연구팀은 음식에 소금과 설탕을 첨가할 가능성은 여성보다 남성이 더 높았다며 이는 남성 흡연자가 덜 건강한 식습관에 더 취약할 수 있음을 시사한다고 했다. 연구책임자인 러프버러대 스콧 윌리스 박사는 “이 연구 결과는 흡연이 섭취량 감소와 튀긴 음식 섭취, 소금·설탕 첨가 등 식단의 질 저하 등과 관련이 있음을 보여준다”면서 “금연 때 흡연자에게 흔히 나타나는 체중 증가의 원인을 밝히고 그에 대응하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

5세대 뛰어넘는 최강 ‘6세대’ 개발中AI가 전투기 운용…레이더도 회피공기량 자동 조절해 운항거리 확대‘전자전’ 기능 갖춰 적 기기 무력화미국·영국·프랑스·독일 등 각축전 전투기의 ‘세대’ 구분은 어떻게 할까. 전투기는 1914년 제1차 세계대전에서 등장한 이후 프로펠러기, 제트기, 스텔스기 등으로 계속 진화해왔습니다. 속도도 아음속(마하 0.5~0.7), 천음속(마하 0.8~1.2), 초음속(마하 1 초과)으로 계속 발전했습니다. 과거엔 분류가 쉬운 속도로 전투기 세대를 구분했습니다. 그런데 문제가 생겼습니다. 이젠 고물이 돼 버린 F-4E 전투기는 최대속도가 마하 2.2인데 반해 40여년 뒤에 개발된 F-35 시리즈는 마하 1.6으로 속도가 훨씬 느려졌기 때문입니다.12일 방위사업청과 영남대 공동연구팀이 한국항공경영학회지에 제출한 ‘전투기 세대구분 정교화에 관한 연구’ 논문에 따르면 ‘전투효과도’라는 개념을 적용하면 이런 역전 현상을 방지할 수 있습니다. 엔진 기술에 스텔스, AESA(능동전자주사배열) 레이더 등의 첨단 전투기능을 복합 적용하면 속도가 느려도 높은 세대로 인정할 수 있다는 겁니다. 이런 구분에 따르면 미국 전투기를 기준으로 1세대는 최초의 제트전투기 ‘P-80’ 슈팅스타, 2세대는 아음속기인 ‘F-86’ 세이버, 3세대는 초음속기인 ‘F-4’ 팬텀, 4세대는 고기동·정밀유도 기능을 갖춘 ‘F-15’ 이글이 해당됩니다. 또 4.5세대는 AESA 레이더와 통합항공전자 기능을 갖춘 ‘F/A-18E’ 슈퍼호넷, 5세대는 최강의 스텔스 및 전자전 기능을 갖춘 ‘F-22’ 랩터가 해당됩니다. 그렇다면 우리가 궁금해 하는 6세대 전투기는 어떤 기능을 갖춰야 할까. ●6세대에선 ‘꼬리날개’가 사라진다6세대 전투기도 이미 개발한 지 10여년이 지났지만 아쉽게도 아직 상업용 생산에는 도달하지 못했습니다. 현재 미국 공군·해군 개발사업과 영국-이탈리아-일본 컨소시엄, 프랑스-독일 컨소시엄 등 크게 3개 영역에서 개발작업이 진행되고 있습니다. 연구팀에 따르면 6세대 전투기는 기본적으로 저주파수 레이더를 활용한 스텔스 탐지능력을 회피하는 ‘광대역 스텔스’ 기능을 갖춰야 합니다. 따라서 꼬리날개가 없는 ‘무미익’ 형상, 즉 ‘가오리’의 형태를 띄게 됩니다. 각종 신형 드론과 미국의 차세대 폭격기 ‘B-21’ 레이더 형상을 보면 기술 진전 방향을 짐작할 수 있습니다. 여기에 더해 기존 초음속기의 대표 엔진인 ‘터보팬 엔진’ 대신 ‘적응형 사이클 엔진’을 적용합니다. 전투 중에는 공기 흡입량을 늘려 고출력을 내다가도 순항 시기엔 공기량을 자동으로 줄이는 기능입니다. 이를 통해 연료소모량을 줄여 체공시간을 크게 늘리고 순항시 엔진열 피탐 위험을 대폭 낮추게 됩니다. ●유무인 복합…유인기와 ‘합동 벌떼 공격’ 6세대 전투기 기술 핵심인 ‘유무인 복합운영’(MUM-T) 기술도 상당한 기술 진전을 이뤘습니다. 단순히 지상에서 조종하는 드론 형태가 아닌, 때에 따라 유인기에 종속돼 편대 방어는 물론 ‘벌떼 공격’을 퍼붓는 형태로 진화할 것으로 보입니다. 이는 유인기의 ‘무장’ 개념으로 볼 수도 있습니다.항공전자 분야에서는 인공지능(AI), 가상현실 조종석, 고속 네트워크, 지향성 에너지 무기를 포함한 전자전 기능도 필요합니다. 조종사는 지상의 조종석에서 가상현실을 통해 기체를 조종하고 AI가 조종사의 판단을 지원하는 형태입니다. 또 고출력 마이크로파를 쏴 적의 전자기기를 무력화하는 ‘고출력 마이크로파’(HPM), 레이저로 적을 파괴하는 고에너지레이저(HEL) 기술도 개발 중입니다. 이런 고출력 무기는 높은 열과 전력이 수반되기 때문에 냉각기를 활용한 열관리와 대용량 발전기술이 덧붙여져야 합니다. 미 공군은 ‘NGAD’(차세대 공중지배) 계획의 일환으로 6세대 전투기 개발사업, 이른바 ‘F-X’를 진행하고 있습니다. 앞서 언급한 광대역 스텔스 기능과 1500㎞ 이상의 넓은 행동 반경을 통해 비밀리에 적 종심 깊숙히 공격하는 기체를 개발 중입니다.개발이 완료되는 2030년대엔 미 공군 주력기인 F-15C/D와 F-22를 대체하게 됩니다. 미 해군도 F/A-18E/F, EA-18G를 대체할 6세대 전투기 개발에 집중하고 있습니다. ‘F/A-XX’로 통칭되는 이 전투기는 무인화와 지향성 무기 등 전자전 기능을 갖춰 이전과는 차원이 다른 기체가 될 것이라는 전망이 나옵니다. 영국의 6세대 전투기 개발사업은 ‘템페스트 프로그램’으로 불립니다. 유로파이터 타이푼 전투기를 대체할 목적으로 2018년 영국 판보로 에어쇼에서 이 템페스트 실물 모형과 개발 계획을 공개한 바 있습니다. 앞서 언급한 적응형 사이클 엔진과 지향성 무기, 학습 가능한 AI, 협동 교전 등의 기능을 갖추고 무인화 계획도 포함시켰습니다. 이후 이탈리아가 사업 공동 참여를 발표한 데 이어 2022년에는 독자적인 전투기 개발사업을 진행하던 일본이 합류하면서 ‘영국-이탈리아-일본’ 3국 공동개발사업으로 확대됐습니다. ●항공강국 모두 뛰어든 ‘차세대 항공전’ 프랑스와 독일도 ‘FCAS’(미래 전투기 개발사업)라는 6세대 전투기 개발 사업을 진행하고 있습니다. 2018년부터 본격화된 사업은 스텔스, 무인기, 항속거리 증대라는 3가지 핵심 목표를 중심으로 진행됐습니다. 이후 AI를 활용한 자율 임무 수행과 전자전 기능을 갖춘 ‘NGF’(차세대 전투기)로 사업이 더욱 구체화됐습니다. 주력개발사인 에어버스는 이미 유로파이터와 라팔에 NGF 일부 기술을 적용해 테스트하고 있다고 합니다. 개발 완료 시기는 2035~2040년으로 예측하고 있습니다. 오랜 기간 항공기를 개발해온 국가들도 아직 6세대 전투기의 실체를 내놓지 못 하고 있습니다. 우리도 결코 늦은 상황은 아니며, 수준 높은 IT 기술을 활용하면 발빠른 추격도 가능할 겁니다. 특히 ‘KF-21’ 보라매 개발 사업을 발판으로 한국의 항공산업은 이제 날개를 편 상태입니다. 군과 정부, 관련 기업들이 함께 힘을 합쳐 차세대 전투기 기술 분야에서 뒤지지 않도록 노력해야 합니다.

국내 기업과 연구진이 저비용, 고효율 인공지능(AI) 시스템을 만드는 데 성공했다. 로봇 개발 스타트업 코가로보틱스와 대구과학기술원(DGIST), 미국 캘리포니아 어바인대(UC 어바인) 공동 연구팀이 인간 뇌를 흉내 낸 초차원 연산(HDC) AI 시스템을 실용화했다고 14일 밝혔다. 인공지능은 거대언어모델과 딥러닝(심화학습)을 활용하는데, 이 과정에서 막대한 비용과 전력이 소모된다. 그래서, 전 세계적으로 경량 AI, 맞춤형 온-디바이스 AI에 관한 관심과 연구가 활발하다. 온-디바이스 AI는 클라우드 서버를 거치지 않고 스마트 기기 자체적으로 정보를 수집하고 연산할 수 있는 장치다. 이번에 개발된 HDC AI는 인간 뇌가 효율적으로 데이터를 정의하고 연산하는 방식을 응용하기 때문에 저비용·고효율 특성이 있다. 경량 AI, 맞춤형 온-디바이스 AI에 손쉽게 적용할 수 있다. HDC를 활용한 실내 자율주행 인공지능 로봇은 비싼 GPU 대신 일반 컴퓨터에 쓰는 저렴한 범용 CPU를 장착하고도 15배 빠른 자율주행 기능을 선보였다. 이를 통해 자율주행 AI 로봇의 제조원가 절감과 학습효과 증대가 가능해지는 것이다. 실제로 딥러닝 대비 30분의1 가격의 컴퓨터를 써서 속도는 15배 높이고, 전력은 20분의1로 줄이고 똑같은 학습 및 추론 결과를 얻을 수 있다. 이 성과는 14일 일본 요코하마에서 열린 세계 최대 로봇학회인 ICRA 연례 콘퍼런스에서 발표됐다. 또 HDC 기법으로 스마트폰 앱에 동작이나 음성 명령을 학습시켜 공동현관이나 개별 현관문을 손쉽게 열 수 있는 기술도 개발됐다. 이 기술은 국내 대형 건설사에서 짓는 아파트 도어 개폐 시스템에 적용될 예정이다. 연구팀은 “HDC는 딥러닝이 가진 한계를 극복할 수 있으며, 다양한 로봇과 자동차 자율주행 등 적용 사례는 계속 늘어날 것”이라고 설명했다.

위대한 음악가 루트비히 판 베토벤(1770∼1827)이 작곡가로서 치명적인 청각장애, 위장질환 등 각종 질병에 시달린 것이 납중독 때문이라는 연구 결과가 나왔다. 미국 산호세 주립대 베토벤 연구소의 윌리엄 메리디스 원장 등 연구팀은 6일(현지시간) 임상화학 저널에 “베토벤의 두 개의 머리카락 뭉치에서 납 수치가 증가한 것으로 나타났다”고 밝혔다. 앞서 1년 전, 베토벤이 납중독에 의해 사망했다고 주장한 1999년 연구에 쓰인 머리카락이 가짜였다는 사실이 밝혀진 바 있다. 이와 무관하게 납중독이 그에게 여러 질환을 초래했음이 다시 알려진 셈이다. 미 일간 뉴욕타임스(NYT)에 따르면 이번 연구는 중금속 분석 장비를 갖춘 메이요 클리닉 특수 실험실에서 호주 사업가 케빈 브라운이 보유한 베토벤 머리카락 뭉치 2개를 대상으로 진행됐다. 메이요 클리닉 연구실장인 폴 자네토 박사는 “베토벤의 머리카락 뭉치에서 각각 1g당 258㎍(마이크로그램)과 380마이크로그램의 납이 검출됐다”고 밝혔다. 일반 머리카락의 납 함유량이 1g에 4마이크로그램 미만이니 100배 가까운 수준의 납이 나온 것이다. 독성 물질에 정통한 데이비드 이튼 워싱턴대 명예교수는 “베토벤의 위장 문제는 납중독 증상과 정확히 일치한다”고 했으며, 베토벤의 청각 장애에 대해서도 “다량의 납이 신경계에 영향을 미쳐 청력을 손상시켰을 수 있다”고 분석했다. 베토벤은 사망 직전까지 복부 경련, 팽만감, 설사 등으로 고통을 받았던 것으로 알려져 있다.베토벤을 납중독에 이르게 한 경로로 와인과 의약품이 꼽힌다. 납중독 전문가인 제롬 은리아구 미시건대 명예교수는 베토벤이 살았던 19세기 유럽에는 납이 와인과 음식뿐 아니라 의약품과 연고에도 사용됐다고 설명했다. 베토벤은 하루에 한 병 정도의 와인을 마실 정도로 중독돼 있었고, 말년에는 건강에 좋다고 믿으면서 와인을 더 많이 마셨다. 사망하기 직전 친구들은 베토벤에게 숟가락으로 와인을 떠서 마시게 했다고 한다. 사망하기 전 출판사로부터 12병의 와인을 선물로 받기도 했는데, 이를 마실 수 없다는 걸 안 베토벤은 “애석하다. 애석하다. 너무 늦었다”고 탄식했다고 전해진다. NYT에 따르면 당시 와인에 단맛을 내기 위해 ‘납당’이라고 불리는 아세트산납을 첨가했다. 또 와인을 납으로 납땜한 주전자에서 발효시키면서 납이 와인에 첨가됐을 가능성도 있다. 청력 문제를 치료하는 과정에서 납을 복용했을 가능성도 있다. NYT는 “한때 그는 연고를 사용하고 75개의 약을 먹고 있었는데, 상당수에 납이 함유됐을 가능성이 높다”고 전했다. 베토벤이 납중독이었다는 것은 이번 연구를 통해 밝혀졌지만, 납중독이 그의 사망과 직결됐는지는 아직 확인되지 않았다.

헬리코박터 파일로리균은 위의 염증성 질환과 위암의 주요 원인으로 알려져 있다. 일반적으로 약물을 이용해 치료하지만, 최근 항생제에 내성을 갖는 헬리코박터균이 등장하면서 완치가 점점 어려워지고 있다. 이런 가운데 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과, 서울아산병원 공동 연구팀이 위의 점액층에 붙어 헬리코박터균만 제거하는 물질을 개발했다고 9일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생체 재료과학 분야 국제 학술지 ‘바이오머티리얼즈’에 실렸다. 국가암정보센터에 따르면, 한국인의 40~50%가 헬리코박터균에 감염돼 있다. 보균자의 대부분은 아무 증상 없이 살아가지만, 각종 위 관련 질환에 걸릴 가능성이 크다. 특히 소화성 궤양, 조기위암, 위 림프종이 있는 경우는 항생제 치료를 한다. 그러나, 항생제 내성균이 늘어나면서 표준 치료법으로 균을 제거할 수 있는 것이 81.8%로 과거에 비해 점점 떨어지는 추세다. 이에 연구팀은 기존 항생제와는 다른 방법으로 헬리코박터균을 제거할 수 있는 광역학치료법을 고안해 냈다. 광역학치료는 내시경으로 특정 파장의 빛을 위 상피세포에 있는 헬리코박터균에 직접 조사하는 치료법이다. 연구팀은 헬리코박터균을 감싸고 있는 외막의 특정 단백질을 인식하는 생체 내 수용체를 이용해 양이온성 고분자 기반 멀티리간드 구조의 광감각제를 개발했다. 광감각제는 빛을 쬐면 주변 산소를 활성산소로 바꾸는 물질로, 활성산소의 강한 산화력으로 세균을 죽이는 것이다. 특히, 광감각제가 접합된 양이온성 고분자는 음이온을 띄는 위 점액층과 정전기적 인력으로 부착돼 위 안에서 오래 살아남을 수 있다. 이번에 개발한 광감각제를 헬리코박터균 감염 생쥐에게 투여한 뒤 실험한 결과, 위 내에서 장시간 체류하는 것이 확인됐으며, 제균 효과가 평균 98.7%로 나타났다. 이는 다른 치료법들보다 치료 효과가 월등히 뛰어나다. 연구를 이끈 나건 가톨릭대 교수는 “이번에 개발한 광역학치료제는 항상제 내성 헬리코박터균을 효과적으로 제균할 수 있는 기술”이라며 “약물 내성으로 치료에 어려움을 겪는 다양한 질병 치료에 활용될 수 있는 잠재력이 있다”라고 설명했다.

“적의 적은 나의 친구”라는 말을 한 번 정도 들어본 적이 있을 것입니다. 이는 1946년 오스트리아 심리학자 프리츠 하이더가 ‘심리학 저널’에 발표한 ‘사회적 균형 이론’을 대표하는 문장입니다. 사회적 균형 이론은 기본적으로 인간의 인지와 태도는 심리적 요소와 상호작용에 영향을 받는다는 것을 가정합니다. 이 이론에 따르면 적의 적은 친구, 친구의 친구는 친구, 친구의 적은 적, 적의 친구는 적이라는 네 가지 규칙이 인간관계의 기본 틀을 이룬다는 것입니다. 미국 노스웨스턴대 물리·천문학과, 노스웨스턴 복잡계 연구소, 응용수학·공학과 공동 연구팀이 ‘적의 적은 나의 친구’로 대표되는 사회적 균형 이론을 통계 물리학과 수학적 방법으로 입증했습니다. 이 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 5월 4일자에 실렸습니다. ‘사회적 균형 이론’은 세 사람으로 구성된 집단을 가정해 인간이 편안하고 조화로운 관계를 위해 노력한다고 설명합니다. 균형 잡힌 관계에서는 모든 사람이 서로를 좋아하거나 한 사람이 두 사람을 싫어하더라도 그 두 사람은 친구가 됩니다. 불균형 관계에서는 세 사람 모두 서로를 싫어하거나 한 사람이 서로 싫어하는 두 사람을 좋아해 불안과 긴장을 유발할 때 생겨납니다. 이런 불균형 시스템을 연구한 이탈리아의 이론 물리학자이자 복잡계 과학자인 조르조 파리시는 2021년에 노벨 물리학상을 공동 수상했습니다. 게임이론의 확장처럼 보이는 사회적 균형 이론은 수학적으로 쉽게 설명될 것 같지만 그동안 모든 연구가 실패로 돌아갔습니다. 대부분의 시도가 사회적 균형에 영향을 미치는 인간관계를 지나치게 단순하게 가정했기 때문입니다. 그래서 사회적 균형 이론에 어긋나는 일관성 없는 결과로 이어졌던 것입니다. 연구팀은 소셜 뉴스 사이트 ‘슬래시닷’의 사용자 평가 댓글, 하원의원들 간의 의회 내 교류, 비트코인 거래자 간의 상호작용, 소비자 리뷰 사이트 ‘에피니온스’의 제품 리뷰 등 4개의 대규모 네트워크 서비스 세트를 활용해 하이더 이론을 검증했습니다. 연구팀은 그래프 이론에 따라 데이터 분석을 위해 네트워크 속 각 개인을 노드로 정하고, 노드와 노드를 연결하는 연결선(에지)은 개인 간 관계로 표시했습니다. 노드가 친구가 아닐 때 에지는 음수값을, 친구일 때는 양수값을 할당한 다음 관계를 계산한 결과 세 명 이상의 관계에서는 하이더의 사회적 균형 이론과 정확히 일치하는 결과가 나타났습니다. 연구팀에 따르면 어떤 사람들은 다른 사람들보다 더 친하고, 친한 사람들끼리는 긍정적 상호작용을 더 많이 하고 적대적인 상호작용은 더 적게 할 가능성이 큰 것으로 확인됐습니다. 이스트반 코바스 교수(복잡계과학)는 “사회적 균형 이론을 설명하기 위해 이번에 개발한 네트워크 모형은 정치적 양극화, 국제 관계 등 사회적 역학뿐 아니라 신경망이나 약물 조합과 같이 긍정적, 부정적 상호작용이 혼합된 모든 시스템을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했습니다.

미국 마이애미대 의대, 마이애미 실베스터 종합 암센터 공동 연구팀은 혈액-뇌 장벽(BBB)을 통과할 수 있는 나노 입자를 개발했다고 8일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 5월 7일 자에 실렸다. 2차 종양은 유방암, 폐암, 대장암 같은 고형암에서 흔하게 나타나는 증상으로 암이 뇌로 전이되는 현상이다. 종양이 뇌에 침범하면 혈액-뇌 장벽으로 인해 약물 치료가 쉽지 않아, 2차 종양은 예후가 좋지 않은 경우가 많다. 혈액-뇌 장벽은 혈액으로 운반될 수 있는 병원균이 뇌에 침입하는 것을 차단하는 역할을 한다. 연구팀은 전통적 화학 항암제인 시스플라틴을 변형해 약물이 염색체와 게놈을 구성하는 핵 DNA가 아니라 세포 에너지 공장이라고 불리는 미토콘드리아의 DNA를 공격하도록 만들었다. 미토콘드리아 외막뿐만 아니라 혈액-뇌 장벽도 쉽게 통과할 수 있다는 장점도 있다. 연구팀에 따르면 이번에 개발한 나노 입자는 생분해성 고분자로 만들어 인체에 해가 되지 않고, 암세포의 에너지 공장을 직접 공격하기 때문에 다른 건강한 세포를 파괴하지 않고 종양만 선택적으로 제거할 수 있다. 연구를 이끈 샨타 다르 마이애미대 의대 교수(생화학·분자생물학)는 “이번에 개발한 암 치료용 나노 입자의 궁극적 목표는 단 한 번으로 원발성 종양과 뇌 전이 종양을 동시에 제거하는 것”이라며 “이번 연구에서도 알 수 있듯이 나노 의학은 암 치료의 새로운 미래”라고 말했다.

피를 빨아먹는 동물 가운데서도 거머리는 가장 징그러운 존재다. 외모도 징그럽지만, 모기처럼 조금 빨아먹는 게 아니라 몸집이 몇 배 커질 정도로 엄청나게 먹기 때문에 더 징그럽다. 거머리처럼 달라붙는다는 말처럼 피부에 단단히 고정되어 쉽게 떨어지지도 않고 손으로 그냥 잡아 뽑을 경우 머리 부분이 제거되지 않아 오히려 감염이나 괴사 같은 문제를 만들기도 한다. 하지만 이런 거머리를 경탄의 눈으로 보는 사람도 있는데, 바로 의사와 과학자들이다. 아무리 솜씨 좋은 의사도 고여 있는 피를 뽑아내는 능력만큼은 거머리를 따라잡기 힘들다. 이 사실은 오래전부터 알려져 왔기 때문에 이미 중세 시대부터 피를 뽑을 목적으로 거머리가 사용되어 왔으며, 현재도 여전히 의료용 거머리가 활약하고 있다. 물론 거머리의 흡혈 능력을 보고 감탄만 하고 있을 순 없기 때문에 스위스 취리히 연방공대의 니콜 조라토와 동료 과학자들은 거머리의 입 구조를 모방한 채혈 장치를 만들었다. 거머리의 입과 비슷한 구조의 흡착판 안에 2mm 길이의 작은 미세침 여러 개를 넣어 큰 주삿바늘을 깊게 찌르지 않고도 피를 뽑을 수 있게 만든 것이다. 이 도구를 피부에 붙인 후 눌러주면 유리창에 붙이는 흡착판처럼 음압이 걸리면서 내부에 숨은 미세침이 피부를 파고든다. 하지만 미세침이 일반 주삿바늘보다 훨씬 얇은 데다 깊이 파고들지 않기 때문에 통증은 거의 없다. 미세침은 정맥에 도달하진 못하지만, 피부에 있는 작은 미세혈관들을 찔러 피가 나게 만든다. 이 피는 음압이 걸린 흡판 내부로 흡수된 후 별도의 공간에 저장된다. 내부 혈액 저장 공간에는 항응고제가 있어 혈액이 응고되는 것을 방지한다. (사진 참조) 연구팀은 이 장치가 영유아처럼 혈관이 작아 혈액 채취가 곤란하고 주사기를 무서워하는 환자에게 도움을 줄 것으로 보고 있다. 조작 방법이 간단해 의료진이 아니어도 혈액 채취가 가능하다는 것도 장점이다. 또 바늘이 외부로 노출되지 않기 때문에 주사침 찔림 사고에서도 안전하다. 돼지를 이용한 동물 시험에서 이 장치는 성공적으로 혈액을 채취했지만, 전통적인 주사기나 거머리와 비교해서 한 번에 채취할 수 있는 혈액의 양이 적다는 것이 단점이다. 최대한 거머리를 모방하긴 했지만, 아직 원조의 실력은 따라갈 수 없는 셈이다. 물론 소량의 혈액만으로도 여러 가지 검사가 가능한만큼 통증 없이 간편하게 혈액을 채취할 수 있다면 의료 현장에서 쓰임새가 많을 것으로 기대된다. 거머리 덕분에 통증 없는 피검사가 가능해질지 앞으로 후속 연구가 주목된다.

연어는 전 세계적으로 인기있는 대형 어종으로 가장 큰 왕연어(학명·Oncorhynchus tshawytscha)의 경우 최대 몸길이 147㎝에 몸무게 62㎏에 달한다. 맛과 영양 어느 쪽도 빠지지 않는 인기 어종으로 최근에는 자연산만으로는 공급이 부족해 대규모로 바다에서 양식되고 있는 어종이기도 하다. 그런데 사실 고대에는 왕연어보다 더 거대한 연어도 존재했다. 연어과에 속하는 물고기 가운데 가장 큰 어류는 마이오세(2300만 년 전에서 533만 년 전까지 시기) 후기에서 플라이오세(533만 년 전에서 233만 년 전까지) 초기에 살았던 온코린쿠스 라스트로수스(Oncorhynchus rastrosus)이다. 이들 가운데 가장 큰 개체는 몸길이 2.7m에 몸무게가 200㎏에 달했던 것으로 추정되는 역대 최대 크기 연어다. 하지만 크기만큼이나 인상적인 부분은 현재 연어에서는 볼 수 없는 큰 이빨의 존재다. 정확한 용도는 알 수 없지만, 온코린쿠스 라스트로수스는 너무 커서 입 밖으로 나올 수밖에 없는 한 쌍의 긴 이빨을 지니고 있다. 신생대 최강 포식자인 검치 호랑이 같은 긴 이빨 때문에 온코린쿠스 라스트로수스는 검치 연어라는 별명을 지니고 있다. 미국 필라델피아 대학 케린 클래슨이 이끄는 연구팀이 온코린쿠스 라스트로수스가 거대한 몸집과 칼날 이빨이라는 뜻의 검치를 이용해 먹이사슬의 위에 군림한 최강 포식자가 아니라 점잖은 신사라는 사실을 확인했다. 연구팀은 CT를 이용해 이 거대 연어의 두개골과 이빨을 면밀히 검토했다. 그 결과 검치라고 생각했던 긴 이빨은 앞쪽이 아니라 옆으로 튀어나온 형태였다. 연구팀은 온코린쿠스 라스트로수스가 사실은 플랑크톤 같은 작은 먹이를 먹는 여과 섭식자로 검치가 필요하지 않았다고 지적했다. 이 이빨의 용도는 알을 낳기 위해 땅을 파거나 혹은 다른 천적으로부터 자신의 몸을 지키는 용도였던 것으로 추정된다. 엄청난 크기의 몸집에도 불구하고 온코린쿠스 라스트로수스는 현재 연어와 비슷하게 강을 거슬러 올라가 알을 낳았던 것으로 보인다. 이때 날카롭고 거대한 이빨은 자기 몸을 보호하고 알을 낳을 장소를 확보하는 데 유용하게 쓰였을 것이다. 덩치와 외형은 다르지만, 강을 거슬러 올라가는 본능만큼은 이들도 현재의 후손들과 다르지 않았을 것이다.

인도네시아 야생 오랑우탄(Pongo abelii)이 약초를 이용해 상처를 스스로 치료하는 모습이 처음으로 관찰됐다. 2일(현지시간) 독일 막스 플랑크 동물 행동 연구소(MPIAB) 이자벨 로머 박사팀은 과학 저널 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에서 얼굴에 큰 상처를 입은 수컷 수마트라 오랑우탄이 약초를 먹거나, 씹어서 으깬 약초를 발라 상처를 치료하는 모습을 확인했다고 밝혔다. 앞서 ▲약용 식물을 씹는 오랑우탄 또는 원숭이 ▲곤충을 잡아 상처 자국에 문지르는 침팬지 등이 포착된 적은 있으나, 야생동물이 ‘약초를 활용해’ 부상 부위를 치료하는 모습이 목격된 것은 첫 사례라는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 “약초를 이용한 적극적인 치료 행동이 인간과 유인원의 공통 조상에서 비롯됐을 가능성을 시사하는 것”이라고 말했다. ‘셀프 치료’의 주인공은 인도네시아 수마트라섬 아체 남부 구눙 르우제르 국립공원에 사는 수컷 수마트라 오랑우탄 ‘라쿠스’(Rakus)다. 연구팀은 1980년대 후반 태어난 것으로 추정되는 라쿠스가 2022년 6월 얼굴 오른쪽 눈 아래에 큰 상처를 입은 것을 포착했다. 오른쪽 눈 아래 뺨이 깊이 파이는 상처를 입은 라쿠스는 3일 뒤부터 아카르 쿠닝(학명 Fibraurea tinctoria)이라는 약초의 줄기와 잎을 씹어서 나온 즙을 상처에 7분 동안 반복해서 발랐다. 그런 다음 잎을 씹어 상처 부위가 덮이도록 바르고 30분 이상 이 약초를 먹었다.이후 관찰 결과 며칠 동안 상처 부위의 감염 징후는 없었으며, 치료 5일 후부터 상처가 아물고 한달 안에 완전히 치유된 것으로 확인됐다. 동남아 열대우림에서 발견되는 덩굴식물인 아카르 쿠닝은 항균, 항염증, 항진균, 항산화 성분이 들어 있는 것으로 확인된 약초로, 진통·해열·이뇨 효과가 있어 전통 의학에서 이질, 당뇨병, 말라리아 등 치료에 사용된다. 연구팀은 라쿠스가 아카르 쿠닝을 다른 신체 부위에는 바르지 않고 30여분에 걸쳐 상처에만 반복해서 바른 것으로 미뤄볼 때 의도적으로 약초를 이용해 얼굴 상처를 치료했을 가능성이 크다고 했다. 그러면서 “스스로 알아냈는지, 다른 오랑우탄에게 배운 것인지 알 수 없지만 상처 치료에 필요한 인지 능력을 어느 정도 갖고 있음을 보여 준다”고 전했다.