LG생활건강이 단순히 노화를 늦추는 것을 넘어 생애 전반의 건강한 피부를 지향하는 ‘피부 장수’(스킨 롱제비티) 연구에 속도를 내고 있다. 독자 소재 개발과 LG 인공지능(AI)연구원과의 협업을 통한 AI 기반 연구를 두 축으로 삼아, 타고난 개인별 특성과 연령대별 특징을 반영한 정밀 뷰티 솔루션 확보에 나선다는 전략이다. LG생활건강은 지난 5월 30일 서울 코엑스에서 열린 세계모발학회(WCHR)에서 여성형 탈모 관리 관련 연구 성과를 공개했다. 그동안 여성형 탈모는 남성형 탈모 치료에 사용되는 남성호르몬 억제제나 에스트로겐 요법이 부작용과 제한적 적용 범위로 한계를 보여온 가운데, 비타민A 유래 비스테로이드 물질로 여성호르몬 수용체 ‘ER알파’를 활성화해 모낭 활성과 모발 굵기 개선 효과를 임상적으로 확인했다. 기존 연구가 모유두세포에 집중됐다면, 이번 연구는 모낭 줄기세포까지 함께 겨냥할 가능성을 제시했다. 이 과정에서 약 42만개 후보 물질을 AI로 시뮬레이션해 지질대사와 유전자 발현 데이터를 통합 분석, 핵심 표적을 도출했다. 또 신규 소재 ‘람시딜’이 모발 퇴행을 유도하는 인자 DKK1의 발현을 억제해 모낭 환경을 개선한다는 연구 결과도 함께 발표했다. AI 분석 덕분에 통상 22개월 이상 걸리던 후보물질 탐색 기간을 하루 수준으로 단축했다고 회사 측은 설명했다. 앞서 LG생활건강은 김두리 한양대 화학과 교수 연구팀과 공동으로 자체 개발 성분 ‘NAD Power24™’의 피부 회복 메커니즘도 규명했다. 손상된 진피 섬유아세포에 이를 투여한 결과 피부 세포의 핵심 구성 요소인 미토콘드리아 연결성과 소포체·골지체 구조가 30분 만에 회복된 것을 확인했다. 아울러 세포 손상 발생 전 투여 시 손상 자체를 예방하는 효과도 확인됐다. 관련 논문은 국제 학술지 ‘저널 오브 나노바이오테크놀로지’ 지난 2월호에 게재됐다. 강내규 LG생활건강 최고기술책임자(CTO)는 “글로벌 수준의 논문과 원천 기술 특허를 축적해 전 세계 고객들에게 차별화된 항노화 효능을 제공하겠다”고 밝혔다.

플라스틱 사용이 증가하면서 우리가 매일 마시고 숨 쉬는 환경 속 나노 및 미세플라스틱(NMPs)도 늘고 있다. 이들은 단순 오염 물질 수준을 넘어 인체 깊숙이 침투하는 ‘침묵의 살인자’가 되고 있다. 미세 및 나노 플라스틱은 혈류를 타고 순환하며 심장과 폐 등 주요 장기에 축적돼 체내에서 산화 스트레스와 전신 염증을 지속해서 유발하는 것으로 알려졌다. 이탈리아 산탄드레아 대학병원, 캄파니아 루이지 반비텔리대, 로마 사피엔차대, 밀라노 과학기술센터, 베로나 통합 대학병원, 볼로냐대, 모르가니-피에란토니 대학병원, 유니카밀루스 국제 의과대, 미국 보스턴대 공동 연구팀은 혈관 내 플라스틱이 축적되면 급성 심근경색 같은 치명적 심혈관 질환을 촉발한다는 사실을 밝혀냈다. 특히 흡연자와 높은 수준의 대기오염에 노출된 사람들의 혈액 내 NMPs 수치는 매우 높은 것으로 나타났다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘유럽 심장 저널’(7월 15일 자)에 실렸다. 연구팀은 이탈리아 산탄드레아 대학병원, 베로나 통합 대학병원에서 관상동맥 질환이 의심돼 관상동맥 조영술 검사를 받은 성인 남녀 61명을 대상으로 조사했다. 연구팀은 실험 참가자를 급성 심근경색 환자군, 만성 관상동맥 증후군 환자군, 정상인 세 집단으로 나눈 뒤 말초동맥과 심혈관에서 혈액을 채취해 분석하고 최근 2년 동안 흡연 여부, 거주지 주변 대기오염 정도를 조사했다. 채취한 혈액을 열분해 가스 크로마토그래피 질량분석, 레이저 직접 적외선 분광법으로 미세 및 나노 플라스틱 종류와 농도를 분석했다. 연구 결과 심장마비를 겪은 환자의 84%에서 NMPs가 검출됐고 만성 관상동맥 증후군 환자 중에서는 40%가 발견됐다. 정상인의 경우 32%만 검출됐다. 심장마비 환자들의 혈액에서는 NMPs 농도뿐만 아니라 다양한 종류의 플라스틱이 발견됐다. 가장 흔하게 발견된 플라스틱 종류는 포장재와 소비재에 널리 사용되는 폴리에틸렌이었다. 흡연자는 비흡연자보다 혈액에 NMPs가 6배 높은 것으로 나타났다. 연구를 이끈 에마누엘레 바르바토 이탈리아 사피엔차대 의대 교수는 “미세 및 나노 플라스틱은 이제 우리가 숨 쉬는 공기, 마시는 물, 섭취하는 많은 음식을 포함해 우리 주변 어디서나 발견된다”며 “지금까지 플라스틱 노출이 심혈관계에 미치는 영향은 대부분 추측에 불과했지만 이번 연구 결과는 NMPs가 심혈관 건강에 직접 영향을 미칠 수 있음을 보여준다”고 설명했다.

4~40도서 생존율 70% 이상 상승장 강화해 효소 생산 에너지 절감보충제 섭취량과 방어 효과 비례심각한 더위엔 환기·차광 더 중요 지구 온난화로 인해 여름 폭염, 겨울 한파가 매년 극단으로 치닫고 있다. 사람도 버티기 힘들지만 동물도 날씨의 변덕을 온몸으로 견뎌야 한다. 꿀벌의 경우 생체리듬과 서식 환경이 이상 고온과 한파 등 기후변화로 변하면서 폐사로 이어지곤 한다. 꿀벌은 날갯짓과 대사열, 물의 증발을 동원해 벌통 안을 34~36도로 정교하게 유지한다. 하지만 바깥 기온의 진폭이 조절 능력을 넘어서는 순간 극심한 열 스트레스에 노출된다. 이와 관련해 벌들의 장 건강을 챙겨주면 날씨 변화에 견디는 힘이 커진다는 연구 결과가 나왔다. 이란 자볼대 식물보호학과, 이란 축산과학 연구소 꿀벌연구과, 캐나다 앨버타대 생명과학과 공동 연구팀은 장 건강에 도움을 주는 유익균 프로바이오틱스와 유익균의 먹이가 되는 성분인 프리바이오틱스를 함께 먹인 꿀벌이 온도 스트레스에서 견디는 능력과 생존율이 높아졌다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’(7월 16일 자)에 실렸다. 연구팀은 갓 우화(羽化·날개가 없던 곤충의 애벌레나 번데기가 날개를 가진 성충으로 탈바꿈하는 과정)한 일벌들에게 젖산균, 비피더스균 등 6종을 복합한 프로바이오틱스와 치커리 뿌리에서 추출한 프리바이오틱스 이눌린을 21일 동안 먹였다. 보충제 농도는 2.5~10g/ℓ까지 단계별로 나눠 투입했다. 이후 벌들을 4도, 15도, 35도, 40도에서 최대 열흘 동안 노출했고, 생존율과 항산화효소 활성을 측정했다. 극한 저온인 4도에서 아무것도 섭취하지 않은 꿀벌은 실험 종료 시점에 이를수록 빠르게 대부분 죽었지만 7.5g/ℓ 이상 고용량을 섭취한 꿀벌의 생존율은 70% 이상이었다. 중간 정도 저온인 15도에서는 최대 용량인 10g/ℓ을 섭취한 꿀벌들은 실험 종료 시점까지 80%가 넘는 생존율을 보였다. 연구팀에 따르면 보충제 농도가 높을수록 방어 효과가 커지는 소위 ‘용량 의존적 경향’도 나타났다. 온도 스트레스를 받으면 벌 몸속에서는 활성산소가 늘고 이를 없애기 위해 카탈라아제·초과산화물 불균등화효소 같은 항산화효소를 동원한다. 보충제를 섭취하지 않은 벌들은 이 효소들의 활성이 크게 치솟았지만 보충제를 먹은 개체들은 오히려 효소 활성이 뚝 떨어졌다. 고온인 40도에서 일반 꿀벌은 보충제를 섭취한 꿀벌과 비교해 아스코르브산 과산화효소 활성이 2배 가까이 치솟았다. 유익균이 장 속에서 활성산소를 미리 제거하고 장벽을 튼튼하게 해준 덕에 벌의 몸이 효소를 쥐어짜낼 필요 자체를 줄인다. 효소를 만들어 유지하는 데 드는 막대한 에너지를 아낌으로써 스트레스 대응에 대한 부담을 줄였다는 것이다. 물론 유산균이 더위나 추위를 견디게 하는 데 만능은 아니었다. 40도의 극한 고온을 넘어서는 경우는 보충제 섭취 여부를 떠나 벌들은 사흘 내에 대부분 죽어버렸다. 고온이 단백질을 변성시키고 효소를 망가뜨리는 등 직접적 세포 손상을 가해 장 건강이 주는 이점을 압도한다는 것을 의미한다. 연구팀은 심각한 더위에는 영양 보충보다 벌통 환기, 차광 같은 물리적 대응이 1차 방어선이어야 한다고 설명했다. 연구를 이끈 나즈메 사헤브자데 이란 자볼대 교수는 “이번 연구는 벌의 장내 미생물을 돌보는 일이 기후변화로 인한 벌의 폐사를 막는 새로운 열쇠가 될 수 있음을 보여준다”고 말했다.

국내 연구진이 다년생 난초과 식물인 ‘천마’에서 당뇨에 유효한 성분을 확인해 다양한 활용이 기대되고 있다. 산림청 국립산림과학원과 중앙대 공동연구팀은 15일 천마에 들어있는 ‘살리제닌’이 비만으로 인한 인슐린 저항성을 개선하고 당뇨를 예방하는 데 효과가 있다는 연구 결과를 발표했다. 천마는 기억력 개선과 항노화, 면역증강 등에 활용되는데 당뇨와 관련된 약용 효능은 처음이다. 살이 찌면 몸 안에서 인슐린에 대한 반응이 떨어지는 ‘인슐린 저항성’이 생기기 쉬워 ‘제2형 당뇨병’으로 이어질 위험이 크다. 연구팀은 비만 환경을 만든 세포 실험에서 과도한 지방이 장 세포를 손상하고 혈당을 조절하는 호르몬(GLP-1)의 분비가 줄어드는 것을 확인했다. GLP-1은 인슐린 분비를 촉진해 혈당을 낮추는 역할을 한다. 연구팀이 살리제닌을 투여하자 세포 내 노폐물을 청소하는 ‘자가포식’ 작용이 활발해지고 GLP-1 분비량이 회복된 것으로 나타났다. 천마의 당뇨 예방 효과를 증명하고 살리제닌 성분이 장 건강 회복과 혈당 조절에 기여할 수 있음을 확인한 성과라고 연구팀은 설명했다. 더욱이 살리제닌 치료를 받은 장 세포의 분비물을 근육세포에 주입한 결과 근육세포의 인슐린 반응성이 높아지고 포도당 흡수율이 증가하는 치료 메커니즘을 세계 최초로 확인했다. 연구 결과는 세포생물학 분야 국제학술지인 Tissue ＆ Cell에 게재됐다. 산림과학원 산림미생물이용연구과 이경태 박사는 “천마가 국민 건강을 위협하는 비만·당뇨 등 대사질환 예방에 유용한 소재로 확인됐다”면서 “동물실험 등 추가 검증을 거쳐 기능성 식품이나 의약품 물질로 활용될 수 있도록 관련 기술을 기업에 이전할 계획”이라고 말했다.

6년 연구 끝 학술복원 보고서 편찬4~5명이 노 저어 포병과 동선 분리앞뒤 만곡형 구조로 기동성 극대화‘복원성’은 현대 선박보다 10배 높아 한민족이 수천년 동안 바다를 누볐던 전통 선박인 한선(韓船)을 실제 바다 위에 띄우는 작업은 역사 기록의 빈칸을 채우는 일에서 시작한다. 전통 선박 복원 연구를 30년째 이어온 홍순재 국립해양유산연구소 학예연구사의 집념은 거북선의 실체를 현대 조선공학으로 밝히는 데 다다랐다. 6년에 걸친 연구 끝에 국립해양유산연구소가 최근 발간한 ‘거북선 학술복원 보고서’ 편찬을 이끈 홍 박사한테서 우리가 몰랐던 ‘진짜 거북선’의 모습을 들어봤다. 홍 박사는 14일 인터뷰에서 “그동안 거북선 연구자들한테 가장 큰 난제로 꼽혔던 ‘거북선 내부 격군(노꾼)과 포병의 동선 꼬임 문제’를 풀어낸 점”을 이번 연구의 최대 성과로 꼽았다. 학계에선 그동안 노꾼이 7~8m의 긴 노를 측면에서 젓는 복원안을 고수해왔으나, 이는 노꾼의 위치가 겹치거나 포병의 사격 공간을 가로막는 결함이 있었다. 홍 박사는 노꾼 4~5명이 서지 않고 앉은 자세로 5m 내외의 짧은 노를 젓는 방식이었다고 밝혔다. 학계의 오랜 난제였던 내부 층수 논란도 명확히 정리했다. 거북선이 2층이냐 3층이냐를 두고 그동안 의견이 분분했지만 연구팀은 내부를 ‘2층 복층 구조’로 규명했다. 지휘와 관측, 돛 조종을 돕기 위해 다락방처럼 일부에만 ‘상포판’을 깔아 하나의 열린 공간 안에서 유기적으로 작동하는 구조다. 거북선은 조선 수군의 주력함이었던 판옥선에서 발전했다. 이 때문에 기존 연구에선 거북선도 판옥선처럼 배 밑바닥이 상자처럼 평평한 평저선일 것으로 생각했다. 하지만 홍 박사는 신경준의 ‘병선론’과 수중 발굴 선박을 분석해 바닥 좌우는 평평하지만 앞뒤는 위로 부드럽게 휘어 올라가는 ‘만곡형’ 구조임을 증명했다. 물을 매끄럽게 흘려보내며 기동성을 극대화하는 설계다. 설계 검증에는 현대 조선공학의 유한요소해석법(FEM) 시뮬레이션이 동원됐다. 수군 148명이 전원 무장한 상태(1인당 70㎏)로 거친 파도와 마주하는 ‘최악의 바다’를 가상 공간에 구현했다. 역학 계산 결과, 선체를 이룬 소나무 부재들이 받는 힘은 재료 한계치의 20% 수준에 그쳤다. 거북선이 단순한 상징을 넘어 격렬한 전장을 버텨내도록 설계된 ‘요새’였음이 증명된 셈이다. 파도에 흔들려도 제자리로 돌아오는 ‘복원성’은 현대 선박을 앞선다. 전라좌수영 거북선의 복원성 지표(GM)는 약 1.5m로, 현대 소형 선박의 최소 기준(0.15m)보다 10배나 높다. 전장 35m급 현대 선박의 통상 범위(0.2~0.6m)를 크게 웃도는 수치다. 격렬한 포격의 반동과 충돌 속에서도 선체가 순식간에 균형을 잡는 면모를 고스란히 보여준다. 가장 완성도 높은 거북선의 설계도를 완성한 소감을 묻자 홍 박사는 도리어 “허탈하다”고 했다. 여전히 풀지 못한 공백을 마주했기 때문이다. 그의 다음 목표는 9세기 동아시아 바다를 누볐던 장보고선을 다시 짓는 일이다. 그는 “기록에만 머물던 옛 배들을 실제 바다 위로 불러내 우리 해양사의 공백을 채우고 싶다”는 각오를 밝혔다.

한민족이 수천년 동안 바다를 누볐던 전통 선박인 한선(韓船)을 실제 바다 위에 띄우는 작업은 역사 기록의 빈칸을 채우는 일에서 시작한다. 전통 선박 복원 연구를 30년째 이어온 홍순재 국립해양유산연구소 학예연구사의 집념은 거북선의 실체를 현대 조선공학으로 밝히는 데 다다랐다. 6년에 걸친 연구 끝에 국립해양유산연구소가 최근 발간한 ‘거북선 학술복원 보고서’ 편찬을 이끈 홍 박사한테서 우리가 몰랐던 ‘진짜 거북선’의 모습을 들어봤다. 홍 박사는 14일 인터뷰에서 “그동안 거북선 연구자들한테 가장 큰 난제로 꼽혔던 ‘거북선 내부 격군(노꾼)과 포병의 동선 꼬임 문제’를 풀어낸 점”을 이번 연구의 최대 성과로 꼽았다. 학계에선 그동안 노꾼이 7~8m의 긴 노를 측면에서 젓는 복원안을 고수해왔으나, 이는 노꾼의 위치가 겹치거나 포병의 사격 공간을 가로막는 결함이 있었다. 홍 박사는 노꾼 4~5명이 서지 않고 앉은 자세로 5m 내외의 짧은 노를 젓는 방식이었다고 밝혔다. 학계의 오랜 난제였던 내부 층수 논란도 명확히 정리했다. 거북선이 2층이냐 3층이냐를 두고 그동안 의견이 분분했지만 연구팀은 내부를 ‘2층 복층 구조’로 규명했다. 지휘와 관측, 돛 조종을 돕기 위해 다락방처럼 일부에만 ‘상포판’을 깔아 하나의 열린 공간 안에서 유기적으로 작동하는 구조다. 거북선은 조선 수군의 주력함이었던 판옥선에서 발전했다. 이 때문에 기존 연구에선 거북선도 판옥선처럼 배 밑바닥이 상자처럼 완전히 평평한 평저선일 것으로 생각했다. 하지만 홍 박사는 신경준의 ‘병선론’과 수중 발굴 선박을 분석해 바닥 좌우는 평평하지만 앞뒤는 위로 부드럽게 휘어 올라가는 ‘만곡형’ 구조임을 증명했다. 물을 매끄럽게 흘려보내며 기동성을 극대화하는 설계다. 설계 검증에는 현대 조선공학의 유한요소해석법(FEM) 시뮬레이션이 동원됐다. 수군 148명이 전원 무장한 상태(1인당 70㎏)로 거친 파도와 마주하는 ‘최악의 바다’를 가상 공간에 구현했다. 역학 계산 결과, 선체를 이룬 소나무 부재들이 받는 힘은 재료 한계치의 20% 수준에 그쳤다. 거북선이 단순한 상징을 넘어 격렬한 전장을 버텨내도록 설계된 ‘요새’였음이 증명된 셈이다. 파도에 흔들려도 제자리로 돌아오는 ‘복원성’은 현대 선박을 앞선다. 전라좌수영 거북선의 복원성 지표(GM)는 약 1.5m로, 현대 소형 선박의 최소 기준(0.15m)보다 10배나 높다. 전장 35m급 현대 선박의 통상 범위(0.2~0.6m)를 크게 웃도는 수치다. 격렬한 포격의 반동과 충돌 속에서도 선체가 순식간에 균형을 잡는 면모를 고스란히 보여준다. 가장 완성도 높은 거북선의 설계도를 완성한 소감을 묻자 홍 박사는 도리어 “허탈하다”고 했다. 여전히 풀지 못한 공백을 마주했기 때문이다. 그의 다음 목표는 9세기 동아시아 바다를 누볐던 장보고선을 다시 짓는 일이다. 그는 “기록에만 머물던 옛 배들을 실제 바다 위로 불러내 우리 해양사의 공백을 채우고 싶다”는 각오를 밝혔다.

전 세계 남성의 정자 수와 남성호르몬 수치가 장기간 감소했다는 연구 결과가 잇따르면서 ‘남성 생식 위기’ 논쟁이 다시 불붙었다. 다만 일부 과학자는 측정 방식과 분석 대상이 일관되지 않다며 위기론을 경계했다. 영국 일간 가디언은 지난 11일(현지시간) 남성의 테스토스테론 수치가 지난 50년간 약 50% 감소했다는 연구 결과와 정자 수 급감 논쟁을 함께 소개했다. 연구를 이끈 하가이 레빈 교수는 “감소 폭이 매우 크다”며 공중보건 차원의 대응이 필요하다고 주장했다. 레빈 교수 연구팀은 앞서 전 세계 남성의 평균 정자 수가 빠르게 줄고 있다는 분석을 내놨다. 일부 연구자는 현재 추세가 이어지면 향후 수십 년 안에 정자 수가 극단적으로 낮아질 수 있다고 경고했다. 이 때문에 학계와 해외 언론에서는 ‘스퍼마게돈’, 즉 ‘정자 대란’이라는 표현까지 등장했다. 비만·당뇨가 남성호르몬 낮췄나과학자들은 남성 생식 건강 악화의 비교적 분명한 원인으로 비만과 당뇨를 꼽았다. 체지방이 늘면 테스토스테론이 여성호르몬인 에스트로겐으로 더 빠르게 전환되고, 뇌의 호르몬 신호 체계도 흐트러질 수 있다. 일부 연구에서는 체질량지수(BMI)가 1포인트 높아질 때마다 테스토스테론 수치가 약 2% 낮아지는 경향이 나타났다. 과체중은 고환 주변 온도를 높여 건강한 정자 생성에도 영향을 줄 수 있다. 당뇨 역시 낮은 테스토스테론 수치와 정자 DNA 손상, 발기 기능 저하와 연관된 것으로 알려졌다. 환경오염도 원인 후보로 거론된다. 미세플라스틱은 정액에서 검출됐고 일부 동물실험에서는 임신한 쥐가 과불화화합물(PFAS)에 노출되자 수컷 자손에게 정자 이상이 나타났다. 대기오염이 정자 DNA에 미세한 변화를 일으킬 수 있다는 연구도 나왔다. 그러나 이를 곧바로 남성 생식능력 저하의 원인으로 단정하기는 어렵다. 인체에 들어온 미세플라스틱이 실제로 어떤 영향을 미치는지 확인되지 않은 경우가 많고, 오염 통제를 충분히 하지 않은 연구도 있다는 지적이 나온다. “정자 수 급감, 과장됐을 수도”반론도 만만치 않다. 영국 맨체스터대 앨런 페이시 교수 연구팀은 비교적 일관된 측정 방식을 적용한 최근 분석에서 정자 수가 크게 줄었다는 증거를 찾지 못했다. 다만 정자의 운동성이나 전반적인 질이 나빠졌을 가능성은 있다고 봤다. 정자 분석 기술 자체가 오래됐다는 점도 한계로 꼽힌다. 현재 널리 쓰이는 정자 수와 운동성 검사는 1950년대 이후 큰 변화가 없었다. 연구마다 대상 집단과 검사법도 달라 수십 년간의 변화를 한 수치로 비교하기 어렵다는 것이다. 전문가들은 위기론에 불안해한 남성이 온라인에서 테스토스테론 젤이나 주사를 무분별하게 구입하는 상황도 우려했다. 외부에서 테스토스테론을 투여하면 몸이 자체 호르몬 생산을 줄이면서 오히려 정자 생성이 멈출 수 있다. 반면 남성 난임 진단과 치료 기술은 발전하고 있다. 미세한 통로와 장애물을 통과하게 해 건강한 정자를 고르는 미세유체 기술과 인공지능을 활용한 정자 선별 연구가 대표적이다. 실험실에서 정자와 난자를 만드는 기술도 개발 단계에 들어갔다. 과학계의 결론은 아직 하나로 모이지 않았다. 다만 전문가들은 정자 수 감소 여부를 둘러싼 논쟁과 별개로 비만·당뇨·대기오염을 줄이고, 난임 검사에서 남성도 적극적으로 진단받아야 한다는 점에는 대체로 동의했다.

국민대학교 화학과 김영훈·김형민 교수팀과 DGIST 최종민 교수팀이 차세대 태양전지 핵심 소재인 ‘페로브스카이트 양자점’을 균일하게 대량 합성하는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구로 고효율 태양전지의 상용화 가능성이 한층 높아졌다. 페로브스카이트 양자점은 뛰어난 전기적 특성으로 주목받지만 대량 생산 시 입자 품질이 불균일해지는 것이 고질적인 문제였다. 연구팀은 전구체의 확산 속도를 정밀하게 제어해 핵생성과 결정 성장 단계를 분리하는 새로운 합성법을 고안했다. 이를 통해 대량 합성한 소재를 태양전지에 적용한 결과 15%가 넘는 광전변환효율을 기록했다. 제조 규모를 키워도 고품질을 유지할 수 있음을 입증한 것이다. 이번 연구에는 국민대 김재혁 석사과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 김 씨는 지난해 SCI급 학술지 ‘Nano Research’에 논문을 게재한 데 이어 이번 연구 성과를 에너지 분야 저명 국제학술지인 ‘ACS Energy Letters’(피인용지수 17.5)에 발표하며 연구 역량을 입증했다. 연구팀 관계자는 “이번 기술은 차세대 태양전지의 산업적 대량 생산을 앞당기는 핵심 토대가 될 것”이라고 밝혔다.

김치는 한국의 대표적인 발효식품으로 전 세계인이 찾는 음식이 됐다. 김치를 만들 때는 다양한 재료가 들어간다. 그중 무가 가장 많이 쓰이는데 국내 김치산업에서는 매년 약 13만 2000t의 무가 사용되고 있으며 식품으로 활용되지 않는 부산물이 약 1만 7000t이 발생하는 것으로 추정되고 있다. 이 중 94% 정도가 폐기물로 배출돼 처리 비용이 발생하고 환경 부담도 커지고 있다. 국내 연구진이 김치 제조 과정에서 버려지는 무 껍질 등 부산물을 생분해성 바이오플라스틱으로 활용할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국식품연구원 부설 세계김치연구소 순환유통기술연구단은 김치 부산물을 생분해성 바이오플라스틱으로 활용하고 이런 식품 폐자원에 적합한 생산균주를 데이터로 설계하는 정밀 바이오제조 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이 연구 성과는 환경과학 분야 국제 학술지 ‘바이오리소스 테크놀로지’에 실렸다. 연구팀은 무 부산물을 효소로 분해해 만든 당화액을 대장균의 배양 원료로 활용해 자연에서 미생물로 분해되는 친환경 플라스틱 폴리하이드록시부타레이트를 생산했다. 무 부산물 당화액은 폴리하이드록시부타레이트를 만들 때 사용되는 정제 포도당 배지보다 더 유리한 특성을 보여 폐자원이 친환경 바이오플라스틱 생산을 위한 유망 탄소원으로 활용될 가능성을 확인했다. 또 연구팀은 RNA 시퀀싱으로 확보한 유전자 발현 정보와 게놈 규모 대사모델을 통합 분석해 바이오플라스틱 생산을 촉진하는 핵심 대사 경로와 유전자들도 찾아냈다. 연구팀은 이를 반영해 새로 설계한 생산균주를 이용한 결과, 기존 균주보다 바이오플라스틱 축적 능력이 약 78% 증가했고 세균 무게의 72% 정도가 폴리하이드록시부타레이트로 채워질 만큼 높은 생산성을 보였다. 연구팀에 따르면 배양액 1ℓ당 최대 5.75g의 폴리하이드록시부타레이트를 생산해 공정 확대 가능성도 확인했다. 연구를 이끈 양정은 단장은 “이번 연구는 폐자원의 특성을 데이터로 분석해 이에 가장 적합한 생산균주를 설계하는 새로운 바이오제조 기술을 제시했다는 점에서 의미가 있다”며 “배추를 비롯한 다양한 김치 원재료와 농식품 부산물에도 같은 기술을 적용할 수 있어 폐자원의 고부가가치 자원화와 순환경제 실현에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다. 양 단장은 “폐자원에 따라 생산균주를 맞춤형으로 설계할 수 있는 기반 기술인 만큼 농식품 부산물의 활용 범위를 크게 넓힐 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

미국-이란 전쟁으로 전 세계 석유 수급이 불안정하다 보니 많은 나라가 석유를 대체할 에너지원 확보에 적극 나서고 있다. 그러나 현재 우리 주위의 수많은 플라스틱, 섬유, 의약품 원료 등 대부분 화학제품은 석유에서 생산된다. 하지만 탄소배출과 환경오염 문제가 커지면서 미생물을 이용해 화학물질을 만드는 바이오제조가 차세대 제조 기술로 주목받고 있다. 문제는 실험실 연구가 실제 공장에서 대량 생산으로 이어지지 않는다는 것이다. 카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀은 이런 바이오제조 상용화의 핵심 과제를 종합 분석하고 이를 극복하기 위한 산업화 전략과 미래 발전 방향을 제시했다고 14일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 바이오제조의 핵심 기술인 시스템대사공학은 미생물의 대사 경로를 설계, 최적화해 원하는 화학물질을 생산하는 미생물 세포공장을 만드는 기술이다. 이 개념은 이상엽 교수가 세계 최초로 창안한 것으로 전 세계적으로 활발히 연구되고 있다. 문제는 연구실에서는 높은 생산성을 보인 기술이 산업 현장에서는 생산성이 떨어지고 생산비가 증가하거나 가격 경쟁력을 확보하지 못해 상용화에 실패하는 경우가 적지 않다는 것이다. 연구팀은 흔히 ‘데스 밸리’라고 불리는 연구실과 산업 현장 사이의 간극을 대표적으로 보여주는 사례로 바이오 기반 화학원료인 숙신산과 생분해성 플라스틱 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)를 분석했다. 숙신산은 친환경 플라스틱과 다양한 화학소재를 만드는 핵심 원료다. 연구팀은 숙신산이 기존 석유화학 제품과 경쟁하기 위해서는 생산량뿐 아니라 원료 가격, 발효 공정, 분리·정제 비용, 시장 규모까지 함께 고려해야 하며 의약품, 화장품, 식품 소재 등 고부가가치 시장부터 단계적으로 진입하는 전략이 현실적인 해법이 될 수 있다고 제시했다. 또 PHA는 미생물이 세포 안에 축적하는 생분해성 플라스틱으로 사용 후 자연에서 분해되는 친환경 소재로 주목받는 소재지만 생산비와 회수 비용이 높아 기존 플라스틱과 비교하면 가격 경쟁력이 낮다. 이에 연구팀은 생산 공정을 단순화하고 의료용과 식품 포장재 등 고부가가치 분야부터 적용한 뒤 범용 시장으로 확대하는 단계적 접근이 필요하다고 분석했다. 또 연구팀은 인공지능(AI)이 바이오제조 산업화의 핵심 열쇠가 될 것이라고 전망했다. AI는 효소와 미생물 설계는 물론 생산 공정을 가상으로 구현하는 디지털 트윈, 경제성과 환경성을 동시에 분석하는 기술 등을 통해 바이오제조 전 과정을 최적화할 수 있으며 이를 통해 개발 기간과 생산 비용을 줄이고 상용화 성공 가능성을 높일 수 있다는 것이다. 연구를 이끈 이상엽 특훈교수는 “이번 연구는 바이오제조 산업화의 성공 조건을 종합적으로 분석하고 원료 확보부터 미생물 설계, 발효, 분리·정제, 시장 진입까지 전 주기를 아우르는 산업화 로드맵을 제시했다는 점에서 의미가 크다”고 밝혔다. 이 특훈교수는 “바이오제조 상용화는 원료-균주-발효-정제-시장으로 이어지는 전 과정이 유기적으로 연결돼야 가능하다”며 “시스템대사공학과 AI의 융합은 이러한 병목을 해결하고 바이오제조 시대를 앞당기는 핵심 기술이 될 것”이라고 덧붙였다.

우리가 매일 아침 마시는 달콤한 커피 한 잔, 혹은 상큼한 과일 한 입에 담긴 탄수화물은 어디서 시작됐을까. 오랫동안 과학자들은 생명체의 유전 물질을 구성하는 복잡한 유기 분자들이 오직 따뜻하고 물이 풍부한 원시 지구 품에서만 잉태되었을 것이라 믿어왔다. 하지만 최근 차가운 심우주를 향한 천문학자들의 시선은 우리의 오랜 상식을 송두리째 뒤흔들고 있다. 생명의 탄생을 이끈 결정적 화학 재료들은 지구가 만들어지기 훨씬 이전부터 칠흑 같은 성간 매질 속 먼지 구름에서 빚어지고 있었을 것이라는 연구 성과가 나와 눈길을 끈다. 스페인, 네덜란드, 독일, 일본, 칠레, 미국 공동 연구팀은 우리 은하 중심부에서 에리트룰로스라고 불리는 4개의 탄소 원자로 구성된 당류가 발견됐다고 밝혔다. 이번 연구에는 스페인 우주생물학 연구센터(CAB), 바다호스 엑스트레마두라대, 마드리드 콤플루텐세대, 국립천문대, 예베스 천문대, 바스크 지역대, 생물물리학 연구소, 바야돌리드대, 네덜란드 라드바우드대, 독일 막스 플랑크 외계물리학 연구소, 일본 항성·행성 형성 연구소, 칠레 유럽 남방 천문대(ESO), 알마(ALMA) 천문대, 미국 투손대 과학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘네이처 천문학’ 7월 14일 자에 실렸다. 당(sugars)은 생명체 내에서 에너지를 공급하고 생물학적 구조를 형성하며 유전 물질의 골격을 이루는 매우 중요한 분자다. 지구에서 에리트룰로스는 라즈베리나 태양광 없이 피부를 태우는 셀프 태닝 화장품에서 주로 쓰인다. 과학자들은 초기 지구 환경을 재현한 실험에서 이런 당류가 쉽게 만들어지지 않는다는 점을 확인하고 처음 어떻게 형성됐는지 오랫동안 수수께끼로 남아 있었다. 과거 운석이나 소행성 샘플에서 리보스와 글루코스(포도당)가 발견되면서 당류의 일부가 우주에서 유입됐을 것이라는 가설도 제기됐다. 그렇지만 우주 공간의 가스와 먼지 구름인 성간 매질에서 직접 당 분자가 탐지된 적은 없었다. 연구팀은 스페인 예베스 40m 전파망원경, IRAM 30m 전파망원경으로 우리 은하 중심부에 위치한 ‘G+0.693-0.027’이라는 거대한 가스와 먼지 구름에서 에리트룰로스를 탐지했다. 우주 구름에서 수집한 복잡한 전파 신호 속에서 에리트룰로스의 고유한 지문을 찾기 위해 엄격한 분광학적 대조 및 수학적 모델링을 했다. 연구팀은 실험실에서 측정한 에리트룰로스의 고유한 전파 주파수 패턴을 망원경 관측 데이터와 대조한 결과 12개의 일치하는 신호 세트를 찾아내 당의 존재를 입증했다. 더 흥미로운 점은 동일한 위치에서 탐지조차 되지 않은 탄소 3개짜리 유사 당류들보다 탄소 4개짜리 에리트룰로스가 무려 8배 이상 더 풍부하게 존재한다는 사실을 발견했다는 것이다. 연구팀에 따르면 우주 먼지 알갱이 표면에서 더 단순한 분자들이 결합해 에리트룰로스를 만들어낼 수 있으며 이것이 더 복잡한 화학 시스템인 생명체 원시 재료의 일부가 되었을 가능성을 보여준다. 연구를 이끈 이자스쿤 히메네스-세라 스페인 우주생물학 연구센터 박사는 “우주에서 당이 발견되었다는 것은 우리가 흔히 먹는 달콤한 설탕 조각이 떠다닌다는 뜻이 아니라 생명체를 구성하는 핵심 유기 화합물이 우주 공간에서 스스로 만들어지고 있다는 뜻”이라며 “우주 먼지 알갱이들이 우리가 생각했던 것보다 훨씬 더 정교하고 효율적으로 복잡한 유기 분자를 합성해 내는 능력을 갖추고 있음을 의미한다”고 말했다.

국내 연구진이 반도체의 성능을 떨어뜨리고 전력 낭비를 일으키는 전기 병목현상에 대한 해결법을 처음으로 찾아냈다. 카이스트 신소재공학과·성균관대 신소재공학과 공동 연구팀은 차세대 반도체 소자로 주목받는 2차원 소재에서 전기가 막힘없이 흐르는 새로운 구조를 설계하고 이를 나노미터 수준에서 직접 관찰할 수 있는 분석 플랫폼을 개발했다고 13일 밝혔다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘매터’(Matter) 7월호에 실렸다. 반도체는 금속 전극과 반도체가 만나는 경계에서 접촉 저항이 발생해 성능이 떨어지고 전력 손실이 발생한다. 접촉 저항의 영향은 반도체가 점점 작아질수록 더 커지는 경향이 있어 차세대 반도체 개발의 가장 큰 기술적 난제로 꼽혔다. 연구팀은 이런 전기 병목현상을 막기 위해 금속 전극을 반도체 위에 붙이는 대신, 원자 한두 층 두께의 2차원 소재 안에 금속처럼 전기가 잘 흐르는 성질의 준금속과 반도체 영역을 연속적으로 구현했다. 같은 소재 안에서 두 영역이 자연스럽게 이어지도록 해, 전류가 경계에서 막히지 않고 흐를 수 있음을 세계 최초로 입증한 것이다. 연구팀은 탐침으로 표면과 전기적 특성을 원자 수준까지 측정할 수 있는 원자힘현미경(AFM)으로 박막 내부에서 전하가 이동하는 모습을 나노미터 수준에서 직접 관찰하는 데도 성공했다. 단일 소재 내에 준금속과 반도체 영역을 연속 구현하면 전류의 흐름이 방해되지 않는다는 사실을 실험적으로 처음 입증한 것이다. 홍승범 카이스트 신소재공학과 교수는 “이번 기술은 인공지능(AI) 반도체, 초저전력 반도체, 차세대 로직 반도체 등 미래 반도체 기술 개발에 폭넓게 활용될 것으로 기대한다”고 설명했다.

2019년 12월 시작된 코로나19는 2023년 세계보건기구(WHO)가 종식 선언을 하기까지 약 3년 동안 전 세계를 공포에 몰아넣었다. 21세기에 발생한 가장 중대한 사건 중 하나로 코로나19 발생 전의 삶의 방식으로 돌아가기 어려워진 것들도 많다. 많은 사람이 코로나19에 걸렸지만 그중 일부는 코로나19 진단 이후 12주가 지나서도 하나 이상의 증상이 계속되는 만성 코로나19 증후군(롱 코비드)을 앓는 사람들도 있었고 아직까지 후유증에 시달리는 이들도 있다. 롱 코비드의 원인에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았지만 롱 코비드 환자의 뇌가 파킨슨병 환자의 뇌와 비슷해진다는 충격적인 사실이 밝혀졌다. 캐나다 중독 및 정신건강 센터, 토론토대, 맥길대, 토론토 서니브룩 연구소, 밴쿠버 심리센터, 토론토 크렘빌 뇌 연구소, 토론토 스카보로대, 호주 시드니 핵과학기술 연합 공동 연구팀은 롱 코비드가 뇌의 도파민 분비 신경세포 손상과 관련이 있다는 사실을 처음 확인했다고 13일 밝혔다. 연구팀은 이를 통해 롱 코비드 환자의 대표 증상인 만성 피로로 인한 의욕 저하, 운동 둔화, 기억력 장애 등의 증상을 설명할 수 있다고 설명했다. 이 연구 결과는 의생명과학 분야 국제 학술지 ‘e생의학’(eBioMedicine) 7월 10일 자에 실렸다. 롱 코비드는 캐나다의 경우 약 200만 명, 전 세계적으로는 인구의 5%에 영향을 미치는 것으로 추정된다. 초기 코로나19 감염 후 최소 12주 이상 지속되는 광범위한 증상을 특징으로 하며 피로, 브레인 포그, 기억력 문제, 우울한 기분 등 뇌와 관련 증상들이 특히 많다. 높은 유병률에도 불구하고 뇌 병리학적 이해가 제한돼 명확한 치료법이 존재하지 않는다. 연구팀은 신경정신과적 증상을 동반한 성인 롱 코비드 환자 24명과 이들과 같은 나이대의 건강한 성인 24명을 대상으로 비교했다. 연구팀은 소포체 단아민 수송체2(VMAT2) 수치를 측정하기 위해 양전자 방출 단층 촬영(PET)을 했다. 뇌 선조체 내 VMAT2의 95%는 도파민 분비 신경세포에 존재하고 VMAT2 감소 여부는 파킨슨병 연구에 주로 쓰인다. 분석 결과, 롱 코비드 환자들은 건강한 사람에 비해 동기 부여, 운동 및 사고에 핵심적인 역할을 하는 뇌 부위인 선조체의 모든 주요 영역에서 도파민 신경 말단 밀도를 나타내는 영상 지표가 유의미하게 감소해 있는 것으로 나타났다. 이는 도파민 신경 말단 밀도가 감소한다는 뜻이다. 구체적으로 복측 선조체 지표가 낮은 것은 동기 부여 상실과 관련이 있고 배측 피각의 지표 감소는 운동 속도 둔화, 배측 미상핵의 지표 손실은 기억력 장애와 연관이 있다. 연구팀의 이전 연구에서 롱 코비드 환자들의 도파민 분비 신경세포 밀집 영역에 높은 수치의 염증이 확인된 바 있는데, 이번 연구는 그러한 염증이 실제로 동일 부위의 도파민 신경세포 밀도 감소 즉 손상으로 이어졌음을 직접적으로 증명한다. 연구를 이끈 제프리 마이어 캐나다 중독 및 정신건강 센터 박사는 “이번 연구 결과는 롱 코비드가 도파민 분비 신경세포의 손실을 동반한다는 증거를 처음으로 제시했다”며 “이런 종류의 손상은 의욕 저하 및 운동 둔화 같은 증상을 유발하는 것으로 잘 알려져 있으며 다른 신경학적 질환에서도 기억력 장애의 원인이 될 수 있는 것으로 알려져 있다”고 설명했다. 마이어 박사는 “이전 연구들은 주로 롱 코비드 기간 동안 발생하는 뇌 염증과 면역 변화에 초점을 맞추었을 뿐 도파민 분비 신경세포를 표적으로 하는 임상 시험은 거의 없었다”며 “이번 결과는 롱 코비드가 뇌의 도파민 시스템 장애를 보여줌에 따라 기존 도파민 약물을 활용하는 ‘약물 재창출’ 등 롱 코비드 환자 치료에 새로운 길을 여는 데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 덧붙였다.

국내 연구진이 반도체의 성능을 떨어뜨리고 전력 낭비를 일으키는 전기 병목현상 해결법을 처음 개발했다. 카이스트 신소재공학과, 성균관대 신소재공학과 공동 연구팀은 차세대 반도체 소자로 주목받는 2차원 소재에서 전기가 막힘없이 흐르는 새로운 구조를 설계하고 이를 나노미터 수준에서 직접 관찰할 수 있는 분석 플랫폼을 개발했다고 13일 밝혔다. 이 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘매터’(Matter) 7월호에 실렸다. 반도체는 금속 전극과 반도체가 만나는 경계에서 접촉 저항이 발생해 성능이 떨어지고 전력 손실이 발생한다. 반도체가 점점 작아질수록 접촉 저항의 영향은 더욱 커져 차세대 반도체 개발의 가장 큰 기술적 난제로 꼽혔다. 연구팀은 이 같은 전기 병목현상을 막기 위해 금속 전극을 반도체 위에 붙이는 대신 원자 한두 층 두께의 2차원 소재 안에 금속처럼 전기가 잘 흐르는 성질의 준금속과 반도체 영역을 연속적으로 구현했다. 연구팀은 원자층 두께의 2차원 소재인 백금 다이셀레나이드 하나의 박막 안에 준금속과 반도체 영역을 연속적으로 만든 것이다. 같은 소재 안에서 두 영역이 자연스럽게 이어지도록 해 전류가 경계에서 막히지 않고 흐를 수 있음을 세계 최초로 입증했다. 연구팀은 탐침으로 표면과 전기적 특성을 원자 수준까지 측정할 수 있는 원자힘현미경(AFM)으로 박막 내부에서 전하가 이동하는 모습을 나노미터 수준에서 직접 관찰하는 데도 성공했다. 이를 통해 준금속 영역에서 반도체 영역으로 전류가 이동할 때 흐름이 막히거나 방향이 꺾이는 ‘전기 병목현상’ 없이 자연스럽게 이어지는 것도 처음 관찰했다. 단일 소재 내에 준금속과 반도체 영역을 연속 구현하면 전류의 흐름이 방해되지 않는다는 사실을 실험적으로 처음 입증한 것이다. 홍승범 카이스트 신소재공학과 교수는 “이번 연구는 2차원 반도체 계면에서 전류가 흐르는 모습을 나노미터 수준에서 직접 확인한 첫 사례”라며 “단일체 계면이 전류의 흐름을 방해하지 않는다는 사실을 실험적으로 입증한 만큼 인공지능(AI) 반도체, 초저전력 반도체, 차세대 로직 반도체 등 미래 반도체 기술 개발에 폭넓게 활용될 것으로 기대한다”고 설명했다.

야한 영상을 자주 보는 사람일수록 우울 증상도 높은 경향이 장기간 이어졌다는 연구 결과가 나왔다. 다만 연구진은 영상 시청이 우울감을 직접 일으킨다고 단정하지 않았다. 독일 뮌헨 연방군대학교 심리학연구소의 로빈 엥겔하르트 박사 연구팀은 미국 성인 2806명을 약 2년간 추적했다. 연구 결과는 지난달 9일 국제학술지 ‘정신의학 연구’(Psychiatry Research)에 온라인 게재됐다. 연구진은 미국 인구 구성을 반영해 참가자를 모집했다. 평균 연령은 51세였고 여성은 전체의 53%를 차지했다. 참가자들은 2022년 3월부터 2024년 4월까지 약 6개월 간격으로 모두 다섯 차례 설문에 답했다. 연구진은 야한 영상 시청 빈도와 최근 2주간 느낀 우울감, 무기력감 등을 반복해서 측정했다. 2년간 다섯 차례 조사…연령·성별과 무관분석 결과 야한 영상을 자주 본 참가자들은 조사 시점마다 상대적으로 높은 우울 증상을 보고했다. 이 같은 연관성은 연령과 성별, 음란물에 대한 도덕적 거부감을 고려한 뒤에도 유지됐다. 연구팀은 두 현상의 관계가 일시적인 기분 변화보다 사람 간의 장기적 차이에서 주로 나타났다고 설명했다. 평소 야한 영상을 많이 보는 사람이 대체로 우울 증상도 높았다는 의미다. 반면 특정 시점에 영상 시청량이 늘었다고 해서 6개월 뒤 우울 증상이 뚜렷하게 심해지지는 않았다. 우울감이 높아진 뒤 다음 조사에서 영상 시청이 증가하는 흐름도 확인하지 못했다. 연구를 이끈 엥겔하르트 박사는 “미국 성인 집단에서 시청 빈도와 우울 증상이 함께 높게 나타났지만 어느 쪽이 원인인지는 확인할 수 없었다”고 밝혔다. “영상 때문에 우울해졌다” 단정 못 해연구진은 외로움이나 스트레스, 부정적 감정을 자주 느끼는 성향 같은 제3의 요인이 두 현상에 함께 영향을 줬을 가능성을 제시했다. 우울한 기분을 달래려고 영상을 찾을 수도 있고, 두 행동이 서로 다른 원인에서 비롯됐을 수도 있다는 것이다. 이번 연구는 참가자의 자기보고에 의존했다는 한계도 있다. 우울 증상은 최근 2주, 영상 시청은 최근 1년을 기준으로 물어 측정 기간도 달랐다. 또 6개월 간격의 조사로는 하루나 일주일 안에 나타나는 빠른 변화를 포착하기 어렵다. 연구진은 앞으로 일별·주별로 시청 습관과 기분 변화를 추적할 필요가 있다고 밝혔다. 따라서 이번 결과는 야한 영상을 많이 보는 사람이 더 우울해지는 경향을 보여줄 뿐, 시청 자체가 우울증의 직접적인 원인이라는 뜻은 아니다.

영국에서 성관계를 통해 전염되는 ‘세균성 이질’이 확산하면서 보건당국에 비상이 걸렸다. 항생제마저 듣지 않는 ‘슈퍼 이질’ 가능성까지 제기된 상태다. 11일(현지시간) 영국 데일리메일 등에 따르면 영국 케임브리지대 연구팀은 국제 학술지 ‘란셋 감염병 저널’에 이런 내용의 논문을 발표했다. 연구팀은 2015년부터 2020년까지 성접촉을 통해 전파되는 이질균 ‘시겔라균’이 해외여행이나 오염 음식 등 기존 경로로 감염되는 사례보다 연간 15% 빠르게 늘었다고 전했다. 이질을 일으키는 시겔라균은 일반적으로 오염된 음식을 먹거나 환자의 대변이 묻은 물건을 만졌을 때 감염된다. 그런데 최근에는 남성 동성애자, 양성애자 사이의 항문성교 과정에서 대변 물질과 접촉하며 감염되는 사례가 늘었다. 영국 보건안전청(UKHSA)이 집계한 지난해 성접촉 관련 시겔라균 감염 건수는 2560건에 달한다. 이질에 걸리면 심한 복통과 피 섞인 설사, 고열, 구토 등의 증상을 경험한다. 수일 내 회복되는 일반 장염과 달리 이질 환자 3명 중 1명은 4~5일간 입원 치료가 필요할 만큼 증세가 심각하다. 제대로 치료받지 못하면 탈수, 장 천공, 영양실조로 이어질 수 있으며 전 세계적으로 매년 20만명 이상이 이 병으로 목숨을 잃는 것으로 알려졌다. 더 큰 문제는 ‘항생제 내성’이다. 성접촉으로 전파되는 시겔라균 변종의 70% 이상이 시프로플록사신, 아지트로마이신 등 이질 치료에 주로 쓰이는 항생제 중 최소 1개 이상에 내성을 보였다. 이는 비성적 전파 변종(40%)이나 해외여행 관련 변종(49%)보다 훨씬 높은 수치다. 케이트 베이커 케임브리지대 유전학과 교수는 “남성 동성애자 상당수가 성적으로 전파되는 시겔라균의 심각성을 인지하지 못하고 있다”라며 “성적 감염은 이제 영국 내 시겔라균 전파의 주요 경로가 됐다”고 설명했다. 그러면서 “손 씻기와 음식 위생 관리에만 초점을 맞춘 기존 예방 수칙으로는 성적 전파를 막기에 역부족”이라고 지적했다. 연구팀은 성접촉 이질을 기존 이질과 구분된 별도의 공중보건 위협으로 간주해 별도의 감시 전략이 필요하다고 조언했다. 하미시 모하메드 UKHSA 박사는 “성관계 전후로 위생을 철저히 지키는 것이 중요하며 증상이 있다면 즉시 검사를 받아야 한다”고 강조했다.

혈관이 막히는 뇌경색이나 혈관이 터지는 뇌출혈 같은 뇌혈관질환은 치료 시기를 놓치면 심각한 후유증을 남길 수 있다. 그렇지만 증상이 나타나기 전에 알아차리기란 쉽지 않다. 국내 연구진이 실제 고령자의 일상생활 데이터를 분석해 일상생활에서 나타나는 작은 변화만으로도 집에서 쉽게 뇌혈관질환 위험을 조기에 감지할 수 있는 인공지능(AI) 기술을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 건설및환경공학과, 성균관대 전자전기공학부, 고려대 안암병원 신경과 공동 연구팀은 고령자의 주거환경에서 장기간 수집된 라이프로그 데이터를 활용해 뇌혈관질환 진단 전 위험단계를 식별하고 진단이 임박한 위험 상태까지 평가하는 AI 프레임워크를 개발했다고 12일 밝혔다. 이 연구 결과는 네이처 출판그룹에서 발행하는 디지털 헬스케어 분야 국제 학술지 ‘npj 디지털 의학’에 실렸다. 연구팀은 병원 검사만으로는 확인하기 어려운 생활 패턴 변화가 뇌혈관질환의 초기 위험 신호를 포착하는 중요한 단서가 될 수 있다는 점에 착안해 국내 IT실버케어 기업이 실제 주거 환경에서 수집한 고령자 1224명의 라이프로그 데이터를 정밀 분석했다. 연구팀은 질환이 발생한 다음 병원에서 치료하는 기존 접근에서 벗어나 14일 단위로 구성한 총 1만 3362개의 생활 데이터 표본을 분석해 일상 활동, 수면, 일주기 리듬, 실내환경 정보에 나이와 만성질환 정보를 함께 분석해 일상 속 미세한 변화만으로 뇌혈관질환 위험 단계를 조기에 포착하는 AI 기술을 개발한 것이다. 그 결과, 시간 흐름에 따라 생활 패턴 변화를 포착해 뇌혈관질환 진단이 가까워진 상태까지 평가하는 데 성공했다. 진단 전 4주 이내의 생활 데이터를 ‘진단 임박 구간’, 진단 12주 이전의 데이터를 ‘비임박 구간’으로 나눠 분석해 AI는 두 구간을 96.53%의 높은 정확도로 구분했다. 연구팀에 따르면 뇌혈관질환 진단 전 위험단계에 있는 이들은 밤 10시부터 새벽 2시 사이에도 움직임이 지속적으로 나타나는 등 수면에 돌입해야 할 시간대의 생활 리듬이 불규칙한 경향을 보였다. 잠드는 시간이 늦고 낮과 밤의 활동 차이가 뚜렷하지 않은 생활 패턴이 뇌혈관질환 전 위험 신호와 밀접하게 연관돼 있다고 연구팀은 설명했다. 또 뇌혈관질환 진단 위험이 높아질수록 저녁 시간대인 오후 6시부터 밤 10시 사이 활동량이 눈에 띄게 줄고 움직이지 않는 시간이 길어지는 경향이 확인됐다. 임리사 카이스트 교수는 “이번에 개발한 AI는 병원 진단을 대체하는 것이 아니라 집에서 나타나는 작은 생활 변화 속에서 위험 신호를 먼저 발견하고 적절한 시점에 병원 진료를 받을 것을 권장한다”며 “질환이 발생한 뒤 치료하는 기존 방식을 벗어나 예방과 조기 개입을 지원하는 의료 체계로 전환하는 데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

19세기 이전까지 외과 의사의 가장 중요한 덕목은 빠른 수술이었다. 마취를 할 수 없던 당시 상황에서 환자의 고통을 최소화하고 출혈 및 통증으로 인한 쇼크와 탈진을 방지하기 위해서다. 특히 전쟁이나 사고로 인해 팔다리에 큰 상처를 입은 경우 빠른 사지 절단술이 매우 중요한 치료로 여겨졌다. 지금 생각해 보면 다친 사람의 팔이나 다리를 마취도 없이 절단하는 일이 끔찍하게 여겨지지만, 항생제가 없던 시절 감염이 온몸으로 퍼져 패혈증으로 사망하는 것을 막을 수 있는 유일한 방법이었다. 감염된 상처 위쪽을 깨끗하게 절단하면 감염을 예방할 수 있기 때문이다. 그런데 놀랍게도 과학자들은 비슷한 의료 행위를 개미 사회에서 발견했다. 나무에 굴을 파는 목수개미(학명 Camponotus fellah)는 동료가 다리를 다치면 큰 턱으로 해당 부위를 물어뜯어 절단한다. 이는 감염을 사전에 차단하여 개체와 군집 전체를 보호하기 위한 ‘예방적 절단’이다. 심지어 외과 수술을 집도한 목수개미는 상처 부위에 항균 물질을 분비해 감염을 예방하는 재주도 있다. 이렇게 응급 사지 절단술을 시행받은 개미의 생존 확률은 두 배 높은 것으로 알려져 있다. 이렇게 전문적인 치료 실력을 보면 목수개미 군집에는 치료를 전담하는 의사 개미가 따로 존재하는 것이 아닐까 하는 생각이 들 정도다. 독일 뷔르츠부르크 대학교의 에릭 프랑크 박사팀은 실제로 의료진 개미가 존재하는지 검증하기 위해 실험을 진행했다. 연구팀은 660마리의 개미가 포함된 6개의 군집을 대상으로 수 주간 완전 자동화된 추적 시스템을 가동했다. 수십만 건의 상호작용을 정밀 분석한 결과, 개미 군집에는 별도의 의사 개미가 존재하지 않는 것으로 밝혀졌다. 대신 유충을 돌보는 단계에서 먹이를 찾아 나서는 단계로 넘어가는 ‘전환기’에 있는 일꾼 개미들이 의료진 역할을 한다. 이들은 둥지 안팎을 자유롭게 오가며 활동 범위가 넓기 때문에 상처 입은 동료를 마주칠 확률이 다른 개체보다 훨씬 높다. 다만 단순히 활동 범위가 넓다고 해서 모두가 의료진이 되는 것은 아니었다. 연구팀은 상처를 돌볼지 말지를 결정하는 핵심 요인으로 ‘친밀도 지수’가 중요하다는 사실을 발견했다. 평소 같은 공간에 머문 시간, 더듬이를 통한 사회적 접촉, 마주치는 빈도 등이 높았던 개체일수록 상처 입은 동료를 돌볼 확률과 시간이 유의미하게 높았다. 이번 연구의 공동 저자인 알바 모테스-로드리고는 “상처를 돌보는 행위는 이전의 공간적 겹침과 사회적 상호작용에 의해 결정된다”며 “개미 개체 간의 관계가 의료 처치를 결정하는 핵심 요소”라고 밝혔다. 물론 이는 개미가 친한 친구들만 챙기기 때문은 아니다. 같은 군집의 개미라는 확신이 있어야 중요한 치료를 결정할 수 있고, 상대의 다리를 잘랐을 때 상대도 나를 동료로 인식하고 반격하지 않아야 하기 때문이다. 결론적으로 개미 군집은 중앙 통제 시스템이나 전문 인력 없이도, 개체 간의 사회적 상호작용과 활동 패턴을 통해 고도의 ‘사회적 면역’ 시스템을 유지하는 것으로 밝혀졌다. 작은 뇌를 지닌 단순한 곤충이지만, 단순한 원칙을 통해 고도의 의료 서비스를 제공하는 개미의 능력은 다시 한번 우리의 감탄을 자아낸다.

여성이 남성보다 더 많은 돈을 버는 이성 커플은 남성이 주 소득자인 커플보다 관계가 깨질 가능성이 더 높다는 분석이 나왔다. 연구진은 여성의 높은 소득 자체보다 가사와 육아 부담이 불균형하게 남아 있는 점에 주목했다. 미국 펜실베이니아대 필라르 고날론스폰스 연구팀은 29개 고소득 국가의 이성 커플 54만 4911쌍을 분석했다. 연구 결과는 지난 5월 30일 국제학술지 ‘결혼과 가족 저널’(Journal of Marriage and Family)에 온라인 게재됐다. 연구팀은 2004년부터 2020년까지 수집한 국제 가구조사 자료를 활용했다. 분석 대상에는 기혼 부부 43만 7102쌍과 동거 커플 10만 7809쌍이 포함됐다. 분석 결과 여성이 남성보다 많이 버는 커플은 남성이 더 많이 버는 커플보다 별거나 이혼 등으로 관계를 끝낼 가능성이 36% 높았다. “남성이 생계 책임져야 한다”는 인식 때문?기존 연구들은 남성이 가족의 생계를 책임져야 한다는 전통적 성 역할이 관계에 갈등을 일으킬 수 있다고 봤다. 여성이 더 많이 벌면 남성이 위축되거나, 부부가 사회적 기대에서 벗어났다는 부담을 느낀다는 설명이다. 그러나 이번 연구에서는 전통적인 성 역할 인식이 강한 국가일수록 여성 고소득 커플의 결별 위험이 더 커지는 현상이 뚜렷하게 나타나지 않았다. 여성이 경제적으로 독립해 관계를 쉽게 끝낼 수 있다는 가설이나 비슷한 소득과 사회적 지위를 가진 상대를 찾으려는 성향도 36%의 격차를 충분히 설명하지 못했다. 연구진은 오히려 일과 가정의 충돌에 주목했다. 여성이 직장에서 더 많은 책임을 맡고 높은 소득을 얻더라도 가사와 돌봄 부담까지 계속 떠안을 경우 관계에 긴장이 쌓일 수 있다는 것이다. 자녀 있으면 결별 위험 격차 49%이 같은 경향은 자녀가 있는 커플에서 더 강하게 나타났다. 자녀가 있고 여성이 주 소득자인 커플은 남성이 주 소득자인 커플보다 결별할 가능성이 49% 높았다. 자녀가 없는 커플에서는 격차가 23%였다. 연구진은 여성이 출산 뒤에도 유급 노동을 줄이지 않는 상황에서 남성이 가사와 돌봄에 충분히 참여하지 않으면 일과 가정의 갈등이 커질 수 있다고 설명했다. 다만 연구 결과만으로 여성의 높은 소득이 결별의 직접적인 원인이라고 단정할 수는 없다. 조사 자료에는 교제 기간이나 관계의 질, 커플 간 의사소통과 같은 요소가 충분히 담기지 않았다. 연구 대상도 고소득 국가의 이성 커플로 한정됐다. 연구진은 “여성이 남성보다 많이 번다는 사실 자체보다 두 사람이 일과 가정의 책임을 어떻게 나누는지가 중요할 수 있다”고 시사했다.

1970~80년대 학창시절을 보낸 사람이라면 ‘완전정복’이라는 이름의 중학 자습서 표지에 그려진 나폴레옹의 그림을 기억할 것이다. 나폴레옹이 알프스를 넘기 훨씬 전인 기원전 218년 카르타고의 한니발 군대는 로마군을 공격하기 위해 험준한 알프스를 넘었다. 그런데 한니발이 어느 알프스 고개를 넘었는가에 대한 질문은 2200년 동안 문헌학자와 고고학자들의 골머리를 앓게 했다. 생태학자와 생물학자들이 새로운 방법을 통해 이 질문에 대한 해답을 내놔 놀라움을 주고 있다. 독일 통합 생물다양성 연구센터, 프리드리히 실러 예나대 생명과학부, 영국 옥스퍼드대 생물학과, 케냐 나이로비 코끼리 보호센터 공동 연구팀은 생태학과 생리학적 방법을 통해 한니발은 병사와 코끼리의 에너지 소모가 가장 적은 ‘트라베르세트 고개’를 넘었을 것이라고 10일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 7월 6일 자에 실렸다. 기원전 218년 한니발은 군사 4만 명, 말 7000마리, 전투 코끼리 37마리를 이끌고 알프스를 넘어 이탈리아 본토를 공격해 로마의 허를 찌르며 제2차 포에니 전쟁의 서막을 열었다. 한니발의 알프스 횡단은 군사사(史)에서도 놀라운 위업으로 각국 사관학교에서는 전술학 수업에서도 중요하게 다룬다. 문제는 ‘한니발이 정확히 어느 고갯길로 알프스를 넘었는가’다. 이를 두고 고대 그리스 역사가 폴리비오스 이후 수많은 학자가 역사적, 물류적, 지형적 근거를 바탕으로 논쟁을 벌여왔다. 대략 두 개의 경로를 유력하게 보고 있는데 대다수 학자는 그 중 그르노블과 에통을 지나 콜 뒤 클라피에 고개를 넘어 수사를 통해 포 계곡에 이르는 길을 지지했다. 그런데 최근 문헌학과 지형변화학적 분석은 콜 드 그리몬과 갑을 지나 콜 드 라 트라베르세트 고개를 넘어 피안 델 레에서 포 계곡으로 내려오는 길을 지목했다. 이에 연구팀은 지금까지 누구도 시도하지 않은 새로운 관점인 생물에너지학적 접근법을 적용했다. 알프스 횡단에 드는 에너지 요구량, 특히 전투 코끼리에 필요한 에너지에 초점을 맞춰 경로를 추정했다. 포에니 전쟁에서 한니발이 왜 코끼리를 투입했는지는 아직도 명확하지 않다. 로마군과 첫 전투에서 전술적 효과를 기대했을 수도 있으며 북이탈리아 지역에 사는 켈트족에게 위압감을 줘 자기 편으로 끌어들이기 위한 의도가 있었을 것이라고 추정할 뿐이다. 연구팀은 지금까지 논쟁 대부분은 문헌과 지질학적 고려에 치우쳐 정작 알프스를 넘은 사람과 동물의 생물학은 소홀히 다뤘다는 점에 주목했다. 한니발 군대에 배속된 코끼리들의 몸무게는 최소 3t에 달해 기초대사 유지를 위해서만도 엄청난 식량을 먹어치웠다. 야생의 아프리카 코끼리는 평지를 걷기만 해도 하루 약 14시간을 먹이 활동에 쏟아야 살 수 있다. 그렇기 때문에 알프스를 넘기 위해서는 코끼리 사료를 짊어지고 가야 하는데 이런 에너지 비용의 증가는 식량 보급 문제, 피로 누적, 아사 위험이 겹쳐 병사와 동물 사망률 상승으로 이어질 수 있다. 그럼에도 불구하고 트레비아 전투에서 전투 코끼리들이 투입돼 활약을 벌인 것으로 알려져 있다. 연구팀은 한니발 군대와 코끼리가 알프스를 넘으며 겪었을 조건을 병사, 말, 코끼리 각각의 에너지 비용을 계산하는 방식으로 재현했다. 연구팀이 직접 개발한 ‘R패키지’라는 프로그램을 통해 지형 고도 데이터와 동물 몸무게만 있으면 특정 지형에서 이동에 드는 에너지 비용을 지도 형태로 바꿔준다. 이렇게 만든 것이 ‘에너지 지형도’이다. 분석 결과, 이전에 가장 유력한 후보였던 클라피에 고개보다는 트라베르세트 고개가 한니발 군대의 이동 가능성이 더 높은 것으로 나타났다. 트라베르세트 고개는 한니발 군대의 총 에너지 비용이 5.42TJ(테라 줄)로 가장 짧고 에너지 효율이 높은 것으로 조사됐다. 그 다음은 6.02TJ을 기록한 몽즈네브르 고개 경로, 그 다음은 6.28TJ로 나타난 클라피에 고개 경로, 가장 효율이 떨어지는 곳은 몽스니 고개를 넘는 경로로 6.456.28TJ로 확인됐다. 트라베르세트 경로와 비교할 때 몽즈네브르 고개, 클라피에 고개, 몽스니 고개를 경유하는 경로는 군대 전체를 기준으로 각각 11%, 16%, 19%의 에너지를 더 필요로 했다는 계산이 나왔다. 또 트라베르세트 경로에서 병사들은 횡단 중 체지방 보유량의 19%를 잃었겠지만 전투 코끼리들은 체지방의 4%만을 잃었을 것으로 계산됐다. 이는 병사들의 사망률은 높았지만 많은 코끼리가 알프스를 쉽게 건너 공격에 가담했을 수 있음을 보여준다. 연구를 이끈 프리츠 볼라트 영국 옥스퍼드대 교수는 “이번 연구는 케냐에 서식하는 아프리카 코끼리의 에너지학에서 얻은 통찰력을 적용한 것으로 이동 생태학이 어떻게 역사적 사건을 새롭게 조명할 수 있는지를 보여준다”며 “이 새로운 분석이 역사 해석의 모든 모호함을 제거하는 것은 아니지만 코끼리를 데리고 험난한 알프스를 이동해야 하는 한니발이 고민을 어떻게 해결했는지를 제시한다”고 말했다.