1970~80년대에 한국에서는 많은 다리(교량)가 건설됐다. 만들어진 지 40~50년이 지나 노후화 단계에 접어들면서 시설물 상태를 계속 확인하고 필요한 경우 신속한 점검과 보수·보강 작업에 들어가야 한다. 특히 교량에 손상이 발생하거나 심각한 위험이 의심될 경우 교통 통제 후 구조 안전성을 신속하게 평가해 재개통 여부를 결정해야 한다. 기존 방식은 상용 프로그램 분석 결과를 바탕으로 전문가가 직접 안전성을 판단해야 해 시간과 비용이 많이 소요됐다. 그런데 한국건설기술연구원 구조연구본부는 교량 이상 징후가 발생하면 실제 계측 데이터와 컴퓨터 시뮬레이션을 결합해 구조 안전성을 실시간 자동 분석하는 인공지능(AI) 기반 ‘교량 실시간 안전성 자동 평가시스템’을 개발했다고 1일 밝혔다. 이번에 개발된 기술은 교량 주요 지점에 설치된 센서로 상판 처짐과 구조 부재에 작용하는 힘을 실시간으로 측정하고 분석한다. 수집된 데이터와 시뮬레이션 결과를 융합해 교량의 실제 거동 상태를 반영한 안전성 평가 결과를 자동으로 제공한다. 또 교량 변형 상태를 곡선 형태로 시각화해 설계 성능 대비 실제 거동을 쉽게 확인할 수 있으며 비정상적 변형이 발생할 경우 균열이나 강성 저하 여부를 신속하게 판단할 수도 있다. 연구팀은 국내에 설치된 현수교를 대상으로 실증 실험을 수행한 결과 기존 상용 프로그램-전문가 융합 판단과 비교해 90% 이상의 안전성 평가 정확도를 확인했다. 기존 상용 프로그램은 매년 약 1500만 원의 유지 비용이 발생하고 전문가 구조 안전성 평가에 추가로 1~3일이 소요된다. 그러나 이번에 개발한 시스템은 별도의 소프트웨어 유지 비용 없이 약 10분 내 안전성 평가 결과를 얻을 수 있다. 건설연 관계자는 “이번 기술은 교량 안전성을 보다 신속하고 효율적으로 평가할 수 있는 기반 기술”이라며 “특히 중앙부처와 지방자치단체의 기존 시설물 관리 시스템과 연계가 가능해 현장 활용성이 높다”고 설명했다.

폭풍이 몰아치면 바닷속 유기물이 해변으로 밀려오는 일이 흔하다. 육지에 사는 여러 생물은 이를 먹이로 활용하는 경우가 많다. ‘해양 보조’(MS)라는 이런 현상은 해안 생태계에서 흔하게 나타나며 육상 생태계에서 평소보다 먹이가 적을 때 동물들에게서 더욱 두드러진다. 그런데 중생대 공룡들도 해변으로 밀려온 해산물을 먹을거리 또는 간식거리로 즐겼을 것이라는 흥미로운 분석이 나왔다. 미국 아칸소대, 오번대, 노스캐롤라이나 자연사박물관, 시카고 필드 자연사박물관, 유타 자연사박물관, 오클라호마 자연사박물관, 남아프리카공화국 스텔렌보스대, 요하네스버그 비트바테르스란트대 공동 연구팀은 중생대 백악기에 살았던 육상 생물들은 오늘날 생물들과 비슷한 방식으로 해양 자원으로 식사를 보충했다는 것을 확인했다고 1일 밝혔다. 이는 해양 자원이 먹이사슬을 따라 공룡을 비롯한 육상 동물의 뼈와 이빨을 이루는 광물 속에서 확인할 수 있었다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘최신 생태학 및 진화학’ 9월 30일 자에 실렸다. 식물에는 C-12와 C-13이라는 탄소 동위원소가 포함돼 있다. 두 동위원소 비율을 나타낸 델타 탄소-13(δ13C)은 일종의 화학적 지문으로 먹이로 삼은 동물 몸으로 고스란히 넘어간다. 동물이 먹이를 먹으면 먹이의 δ13C 값이 이빨의 법랑질에 새겨지는데 이때 값이 먹이보다 높은 쪽으로 이동한다. 현생 동물의 이빨 법랑질에서 이 차이는 1000분의 11~13 정도다. 그런데 공룡 이빨에서는 이 차이가 일관되게 더 크게 나타나고 있다. 공룡 이빨의 δ13C 값은 육상 식물만 먹는 동물에게서 예상되는 수준보다 높았다. 육상 식물은 대부분 해양 식물보다 δ13C 값이 낮기 때문이다. 그래서 공룡 이빨에 대한 탄소 신호를 둘러싸고 고생물학자들의 궁금증이 더해 갔다. 연구팀은 이 수수께끼를 풀기 위해 약 1억 년 전 북미 대륙을 두 개의 땅덩어리로 갈라놓았던 거대한 내해(內海)인 ‘서부 내륙해’와 고대 멕시코만 해안선을 따라 한때 해안이었던 지역에서 나온 화석을 분석했다. 또 바다와 떨어진 내륙 지역 화석과도 비교했다. 이들 지역은 약 1억 1300만~1억 700만 년 전인 알비인절 초기 또는 약 1억 9600만 년 전인 세노마니안절 초기에 형성된 것으로 알려졌다. 연구팀은 화석에서 채취한 가루로 두 시기의 동위원소 조성을 분석하고 생물들이 살았던 위도도 추정했다. 그 결과 해안 지역 화석의 δ13C 값은 내륙 지층에서 나온 화석보다 높았을 뿐 아니라 위도나 시기와 관계없이 해안 지역끼리는 일관되게 비슷한 것으로 나타났다. 해안에 살던 생물들은 바다에서 온 유기물을 먹었거나 그것을 먹은 먹잇감을 먹었을 것으로 추정됐다. 이런 패턴이 물고기부터 초대형 초식동물까지 공통적으로 나타난다는 것은 추가 탄소 공급원이 먹이사슬 아랫단에 있어서 수생 동물과 육상 동물 모두에 영향을 미쳤다는 의미라고 연구팀은 설명했다. 이런 생물은 내륙이 아닌 해안 서식지에 살아야 하고 수백만 년 넘게 꾸준히 이용할 수 있어야 하는데 이런 두 조건을 모두 충족하는 생물은 대형 해조류나 해양 대형 수생식물인 바다풀 말고는 거의 없다. 연구팀에 따르면 오늘날 해안에 사는 대형 초식동물이 거의 예외 없이 해조류로 먹이를 보충한다는 점을 감안하면 이번에 분석 대상이 된 초식공룡 대부분도 다르지 않았을 것이다. 연구를 이끈 지질학자 클레이턴 포스터 미국 아칸소대 박사는 “이번 연구는 육상 생태계와 해양 생태계가 깊이 얽혀 있고 수억 년 동안 그래왔음을 보여준다”며 “시간과 공간을 가로지르는 환경적 연결고리가 얼마나 중요한지, 오늘날 그런 연결고리가 남아 있는 곳을 지키는 일이 얼마나 중요한지를 보여준다”고 설명했다.

미국 매사추세츠 앰허스트대 생물학과 연구팀은 ‘세상에서 가장 목소리가 큰 새’ 자리를 넘볼 만한 새 2종을 찾아냈다고 30일 밝혔다. 123종의 새 울음소리 진폭을 측정한 연구팀이 가장 시끄러운 새로 찾아낸 2종은 ‘맨목방울새’(위)와 ‘붉은다리세리에마’(아래)로, 이번 발견은 생명과학 분야 국제 학술지 ‘진화’ 9월 29일 자에 실렸다. 지금까지 가장 시끄러운 것으로 알려진 새는 아마존 흰방울새 수컷이었다. 이번에 발견된 새 2종의 목소리는 최고 음압이 120㏈(데시벨) 이상으로 작동 중인 전기톱이나 착암기 옆에 서 있을 때보다 큰 소리다. 미국 매사추세츠 앰허스트대·위키피디아 제공

해상도 높고 완벽한 시뮬레이션최초의 별·은하 ‘탄생 과정’ 밝혀가스·화학 원소 상호작용도 규명 과학자들이 지금까지 나온 것 중 가장 정밀한 수준의 초기 우주 시뮬레이션으로 최초의 별과 은하가 어떻게 형성됐는지 재현하는 데 성공했다. 영국 배스대, 미국 시카고대, 프랑스 파리천체물리연구소가 참여한 ‘메가트론’ 프로젝트팀이 첨단 시뮬레이션을 이용해 최초의 별과 은하의 탄생 과정, 우리 주변의 화학 원소들이 어떤 방식으로 우주를 채워갔는지 밝혀냈다. 메가트론 프로젝트는 우리은하가 태어난 우주 영역을 슈퍼컴퓨터로 통째로 재현하는 연구로 영국, 미국, 프랑스, 스웨덴, 한국, 벨기에, 스위스 7개국 12개 연구기관과 대학이 참여해 2023년부터 2030년까지 진행된다. 이번 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘천체물리학 오픈 저널’ 9월 30일 자에 4편의 논문으로 발표됐다. 별빛과 별을 만드는 재료인 수소·헬륨 기체로 구성된 가스, 새로 만들어진 원소들 사이의 상호작용을 정확하게 파악하는 것이 초기 우주에 대한 두 가지 시선을 잇는 데 필수적이다. 하나는 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 관측한 젊은 은하들로 갓 태어난 우주의 은하를 직접 보여준다. 다른 하나는 우리 태양계가 속한 우리은하 안팎의 오래된 별들에서 관측한 화학적 단서다. 연구팀은 가스의 움직임, 별빛의 전파, 화학 원소 농도의 변화를 동시에 추적하는 첨단 컴퓨터 모델을 이용해 수십억 년에 걸쳐 별들이 은하 안팎의 가스를 어떻게 빚어내는지 조사함으로써 우리은하와 비슷한 질량의 은하로 자라날 어린 은하의 진화 과정을 추적했다. 이 프로젝트를 위해 연구팀은 영국 국가 슈퍼컴퓨터 사용 시간 4000만 프로세서 시간을 배정받았다. 프로세서 4600개를 1년 내내 쉬지 않고 돌리는 수준으로 이를 통해 해상도가 더 높고 더 완벽한 시뮬레이션이 가능해져 JWST 관측 결과와 오래된 별들에 보존된 화학적 화석 기록을 직접적으로 비교하고 통합할 수 있게 된다. 시뮬레이션은 빅뱅 직후 조건을 반영해 무거운 원소가 전혀 섞이지 않은 원시 가스에서 출발한다. 이후 최초의 별이 태어나고 이 별들이 복사를 내뿜고 마지막에 초신성으로 폭발하며 새로 만들어진 원소들이 다음 세대의 별과 은하로 퍼져 나가는 과정을 차례로 따라간다. 연구팀에 따르면 이 과정을 이해하는 것이 중요한 이유는 천문학의 가장 근본적인 질문 중 하나인 ‘현재 우주를 이루는 원소들은 어디서 왔는가’라는 질문의 답을 얻을 수 있기 때문이다. 연구팀은 단순한 시뮬레이션 모델이 은하를 둘러싼 가스, 별의 복사, 복잡한 화학 과정이 미치는 영향을 과소평가할 수 있는 만큼 높은 해상도로 모델링해 지금까지 포착하지 못했던 가스 속 구조까지 분해했다. 그 결과 탄소, 산소, 철을 비롯해 우리 세계와 생명을 가능하게 하는 수많은 원소들이 별을 만든 것을 재확인했다.

영국 엑서터대 생태·보존연구센터, 에섹스대 심리학과 공동 연구팀은 나비 날개의 선명한 대비 무늬가 비행 중 시각적 착시를 일으켜 포식자가 나비의 속도와 방향을 파악하기 어렵게 할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 1일 자에 실렸다. 얼룩말이나 표범처럼 명암 대비가 강한 무늬들은 오래전부터 ‘운동 현혹’(motion dazzle) 효과를 낸다고 알려져 왔다. 운동 현혹은 움직이는 먹잇감을 바라보는 포식자의 시야를 교란하는 시각 효과를 말한다. 연구팀은 나비의 비행을 고속 카메라로 촬영한 영상과 날개 무늬를 없앤 나비의 움직임을 컴퓨터 시뮬레이션과 비교했다. 그 결과 자연 그대로의 날개 무늬는 디지털 방식으로 무늬를 지운 날개보다 보는 이를 오판하게 만드는 움직임 신호를 더 많이 만들어냈다. 이어 연구팀은 나비 397종의 날개 형태 757가지로 운동 현혹 현상을 시뮬레이션했다. 그 결과 대비가 뚜렷한 세로 줄무늬, 한 줄로 가로지르는 띠무늬, 뒷날개 끝의 꼬리 모양 돌기 등이 더 강한 운동 현혹을 가져오는 것으로 나타났다. 또 연구팀은 실험 참가자들에게 여러 나비 영상을 보여주고 화면을 손가락으로 두드려 가상의 나비 잡기 실험을 약 3000회 실시했다. 실험 결과 혼동을 더 크게 일으킬 것으로 예측된 무늬를 가진 나비일수록 실험 참가자들이 포획에 실패하는 경우가 훨씬 많았다. 연구를 이끈 졸리언 트로시안코 엑서터대 박사는 “이번 결과는 나비 무늬가 비행 중 날아드는 포식자의 공격을 엉뚱한 곳으로 유도하도록 진화했을 가능성을 보여준다”며 “새의 퍼덕이는 날개나 도마뱀, 물고기의 재빠르게 움직이는 꼬리처럼 대비가 강한 무늬를 지닌 다른 동물에서도 비슷한 효과가 나타날 것”이라고 설명했다.

펭귄 가문의 신종이 100여년 만에 처음으로 확인됐다. 영국 BBC 등 외신은 29일(현지 시간) 지금까지 단일 종으로 분류되어 온 젠투펭귄이 실제로는 서로 다른 4개의 종이라는 사실이 유전체 분석을 통해 밝혀졌다고 보도했다. ‘펭귄계의 신사’로 불리는 젠투펭귄은 머리에 흰색 띠를 두른 듯한 독특한 외모와 온순한 성격으로 지금까지 단일 종으로 분류돼 왔다. 다만 학계에서는 북부 젠투펭귄, 남부 젠투펭귄, 동부 젠투펭귄을 독립된 종이 아닌 아종으로 취급해 왔다. 그러나 미국과 칠레의 펭귄 전문가들로 구성된 국제 연구팀은 10개 번식지에서 확보한 유전체와 생태적 특징을 분석해 이들이 아종이 아닌 독립된 종으로 격상해야 한다는 연구 결과를 발표했다. 특히 연구팀은 남극에서 북쪽으로 약 2000㎞ 떨어진 케르겔렌 제도에서 서식하는 젠투펭귄은 기존에는 아종으로조차 인지하지 못했던 신종이라며 ‘남동부 젠투펭귄’(Pygoscelis kerguelensis)으로 명명했다. 곧 젠투펭귄 가문이 북부, 남부, 동부와 남동부 등 총 4종으로 새롭게 분류된 것이다. 연구에 참여한 미국 UC 버클리 생물학부 라우리 보위 교수는 “젠투펭귄만큼 분류학적으로 논쟁이 많은 펭귄 종은 아마 없을 것”이라면서 “100년이 넘는 세월 동안 종의 수 또는 아종의 수에 대한 논쟁이 끊이지 않았으나 이번 연구 결과는 그 질문에 대한 답”이라고 밝혔다. 이처럼 젠투펭귄 종 분류에 논란이 많은 이유는 외형적인 차이가 거의 없기 때문이다. 여기에 새로운 종으로 분화하려면 산맥 등 물리적 장벽에 막혀 오랜 시간 서로 섞이지 않아야 하는데 젠투펭귄이 사는 곳은 섬과 바다로 사방이 열려 있다. 그런데도 각자의 독립된 종으로 분화한 것은 극단적인 정착성과 유연한 식성 때문으로 풀이된다. 젠투펭귄은 번식기가 되면 자신이 태어난 곳으로 반드시 돌아오는 습성이 있다. 또한 젠투펭귄은 물고기, 크릴새우, 오징어 등 주변의 먹잇감을 가리지 않고 먹는다. 연구팀은 젠투펭귄의 이 같은 생활 방식이 지난 30~50만년 동안 축적돼 새로운 종으로 분화했다고 결론지었다. 이 연구는 국제학술지 커뮤니케이션스 바이올로지(Communications Biology)에 발표됐다.

영국 엑서터대 생태·보존연구센터, 에섹스대 심리학과 공동 연구팀은 나비 날개의 선명한 대비 무늬가 비행 중 시각적 착시를 일으켜 포식자가 나비의 속도와 방향을 파악하기 어렵게 할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 1일 자에 실렸다. 얼룩말이나 표범처럼 명암 대비가 강한 무늬들은 오래전부터 ‘운동 현혹’(motion dazzle) 효과를 낸다고 알려져 왔다. 운동 현혹은 움직이는 먹잇감을 바라보는 포식자의 시야를 교란하는 시각 효과를 말한다. 연구팀은 나비의 비행을 고속 카메라로 촬영한 영상과 날개 무늬를 없앤 나비의 움직임을 컴퓨터 시뮬레이션과 비교했다. 그 결과 자연 그대로의 날개 무늬는 디지털 방식으로 무늬를 지운 날개보다 보는 이를 오판하게 만드는 움직임 신호를 더 많이 만들어냈다. 이어 연구팀은 나비 397종의 날개 형태 757가지로 운동 현혹 현상을 시뮬레이션했다. 그 결과 대비가 뚜렷한 세로 줄무늬, 한 줄로 가로지르는 띠무늬, 뒷날개 끝의 꼬리 모양 돌기 등이 더 강한 운동 현혹을 가져오는 것으로 나타났다. 또 연구팀은 실험 참가자들에게 여러 나비 영상을 보여주고 화면을 손가락으로 두드려 가상의 나비 잡기 실험을 약 3000회 실시했다. 실험 결과 혼동을 더 크게 일으킬 것으로 예측된 무늬를 가진 나비일수록 실험 참가자들이 포획에 실패하는 경우가 훨씬 많았다. 연구를 이끈 졸리언 트로시안코 엑서터대 박사는 “이번 결과는 나비 무늬가 비행 중 날아드는 포식자의 공격을 엉뚱한 곳으로 유도하도록 진화했을 가능성을 보여준다”며 “새의 퍼덕이는 날개나 도마뱀, 물고기의 재빠르게 움직이는 꼬리처럼 대비가 강한 무늬를 지닌 다른 동물에서도 비슷한 효과가 나타날 것”이라고 설명했다.

과학자들이 지금까지 나온 것 중 가장 정밀한 수준의 초기 우주 시뮬레이션으로 최초의 별과 은하가 어떻게 형성됐는지 재현하는 데 성공했다. 영국 배스대, 미국 시카고대, 프랑스 파리천체물리연구소가 참여한 ‘메가트론’ 프로젝트팀이 첨단 시뮬레이션을 이용해 최초의 별과 은하의 탄생 과정, 우리 주변의 화학 원소들이 어떤 방식으로 우주를 채워갔는지 밝혀냈다. 메가트론 프로젝트는 우리은하가 태어난 우주 영역을 슈퍼컴퓨터로 통째로 재현하는 연구로 영국, 미국, 프랑스, 스웨덴, 한국, 벨기에, 스위스 7개국 12개 연구기관과 대학이 참여해 2023년부터 2030년까지 진행된다. 이번 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘천체물리학 오픈 저널’ 9월 30일 자에 4편의 논문으로 발표됐다. 별빛과 별을 만드는 재료인 수소·헬륨 기체로 구성된 가스, 새로 만들어진 원소들 사이의 상호작용을 정확하게 파악하는 것이 초기 우주에 대한 두 가지 시선을 잇는 데 필수적이다. 하나는 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 관측한 젊은 은하들로 갓 태어난 우주의 은하를 직접 보여준다. 다른 하나는 우리 태양계가 속한 우리은하 안팎의 오래된 별들에서 관측한 화학적 단서다. 연구팀은 가스의 움직임, 별빛의 전파, 화학 원소 농도의 변화를 동시에 추적하는 첨단 컴퓨터 모델을 이용해 수십억 년에 걸쳐 별들이 은하 안팎의 가스를 어떻게 빚어내는지 조사함으로써 우리은하와 비슷한 질량의 은하로 자라날 어린 은하의 진화 과정을 추적했다. 이 프로젝트를 위해 연구팀은 영국 국가 슈퍼컴퓨터 사용 시간 4000만프로세서 시간을 배정받았다. 프로세서 4600개를 1년 내내 쉬지 않고 돌리는 수준으로 이를 통해 해상도가 더 높고 더 완벽한 시뮬레이션이 가능해져 JWST 관측 결과와 오래된 별들에 보존된 화학적 화석 기록을 직접적으로 비교하고 통합할 수 있게 된다. 시뮬레이션은 빅뱅 직후 조건을 반영해 무거운 원소가 전혀 섞이지 않은 원시 가스에서 출발한다. 이후 최초의 별이 태어나고 이 별들이 복사를 내뿜고 마지막에 초신성으로 폭발하며 새로 만들어진 원소들이 다음 세대의 별과 은하로 퍼져 나가는 과정을 차례로 따라간다. 연구팀에 따르면 이 과정을 이해하는 것이 중요한 이유는 천문학의 가장 근본적인 질문 중 하나인 ‘현재 우주를 이루는 원소들은 어디서 왔는가’라는 질문의 답을 얻을 수 있기 때문이다. 연구팀은 단순한 시뮬레이션 모델이 은하를 둘러싼 가스, 별의 복사, 복잡한 화학 과정이 미치는 영향을 과소평가할 수 있는 만큼 높은 해상도로 모델링해 지금까지 포착하지 못했던 가스 속 구조까지 분해했다. 그 결과 탄소, 산소, 철을 비롯해 우리 세계와 생명을 가능하게 하는 수많은 원소들이 별을 만든 것을 재확인했다. 메가트론 공동연구단을 이끌고 있는 마틴 레이 영국 배스대 교수는 “메가트론 프로젝트는 JWST의 데이터와 항성 고고학 데이터를 해석하고 이해하기 위한 공통의 물리적 틀을 제공한다는 데 의미가 크다”고 말했다.

자가면역질환은 몸을 보호해야 할 면역체계가 자기 몸을 공격하는 병으로 △전신홍반루푸스 △쇼그렌 증후군 △자가면역 갑상선 질환 등이 있다. 중증 근무력증도 그중 하나로, 신경과 근육 사이의 신호 전달에 문제가 생겨 근력이 약해지는 질환이다. 눈꺼풀이 처지거나 사물이 겹쳐 보이고, 팔다리에 힘이 빠지거나 음식을 삼키기 어려워질 수 있다. 이런 가운데 자가면역질환자의 눈꺼풀 처짐이나 반복되는 근력 저하가 중증 근무력증의 신호일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 삼성서울병원 신경과 민주홍 교수, 인하대병원 신경과 권순욱 교수, 숭실대 한경도 교수 연구팀은 중증 근무력증 진단 전 다른 자가면역질환 발생 양상을 분석해 국제학술지 ‘뉴롤로지(Neurology)’ 최근호에 발표했다고 30일 밝혔다. 연구팀은 국민건강보험공단 자료를 이용해 2011년부터 2021년 사이 중증 근무력증을 진단받은 20세 이상 환자 8,355명과 나이·성별 등을 맞춘 일반인 대조군 8만 3,550명을 분석했다. 그 결과, 중증 근무력증 환자는 진단받기 전 다른 자가면역질환을 더 자주 겪은 것으로 나타났다. 진단 전 10년간 자가면역질환 발생률은 대조군보다 2.12배 높았고, 진단 직전 2년 동안은 4.27배까지 치솟았다. 질환별로는 진단 전 10년간 △전신홍반루푸스는 4.87배 △쇼그렌 증후군은 4.75배 △자가면역 갑상선 질환은 3.66배 △혈청 양성 류마티스 관절염은 2.45배 더 많이 발생했다. 연구팀은 그 이유로 면역 체계가 자기 몸을 공격하기 쉬운 유전적 특성이 여러 자가면역질환에 공통으로 작용했을 가능성을 제시했다. 이런 특성이 있는 사람은 루푸스나 자가면역 갑상선 질환뿐 아니라 중증 근무력증에도 취약할 수 있다는 것이다. 또 면역 반응이 제대로 조절되지 않으면 자기 몸을 공격하는 자가항체가 만들어지고, 이 항체가 신경과 근육 사이 신호 전달을 방해해 중증 근무력증 발병으로 이어질 수 있다고 봤다. 반면, 궤양성대장염과 크론병은 중증 근무력증과 통계적으로 유의한 연관성이 확인되지 않았다. 다만, 연구팀은 이번 연구에서 두 질환의 발생 건수가 적어 결과 해석에 주의가 필요하다고 덧붙였다. 민주홍 교수는 “중증 근무력증이 전신적인 면역 조절 이상과 연관되어 있음을 대규모 데이터로 확인했다”며 “루푸스나 자가면역 갑상선 질환 등을 앓는 환자가 눈꺼풀이 처지거나 근력 저하가 반복적으로 나타난다면 중증 근무력증을 염두에 두고 신속히 전문의의 진료를 받을 필요가 있다”고 말했다. 한편, 이번 연구는 보건복지부 환자중심 의료기술 최적화 연구사업(PACEN)과 삼성서울병원 미래의학 2030 프로젝트의 지원을 받아 수행됐다.

최근 우리나라 1인당 국내총생산(GDP)은 주요국 평균을 웃돌지만, 국민이 체감하는 경제 상황과 행복도 등은 상대적으로 낮은 수준에 머물고 있다는 조사 결과가 나왔다. 사회적가치연구원은 이 같은 내용을 담은 ‘2026 한국인이 바라본 사회문제’ 보고서를 발표했다. 해당 보고서에 따르면 한국의 최근 5년 평균 1인당 GDP는 3만6044달러(한화 약 4992만원)로, 조사 대상 29개국 가운데 13위를 기록했다. 반면 자국의 경제 상황을 긍정적으로 평가한 비율은 19.5%로 27위에 그쳤다. 개인 행복도 역시 10점 만점에 6점으로 21위, 사회적 지지가 충분하지 않다는 응답이 80.7%로 25위에 머물렀다. 이번 조사 결과는 경제적 수준의 향상만으로 국민들의 삶의 질이 높아지는 것은 아니라는 점을 보여준다. 삶의 질은 경제적 여건뿐 아니라 주변 사람들과의 관계와 정서적 안정에도 영향을 받기 때문이다. 특히 이번 조사에서 사회적 지지가 낮게 나타난 점은 눈여겨볼 필요가 있다. 사회적 지지가 낮다는 것은 어려운 상황에서 의지하거나 도움을 청할 수 있는 관계가 충분치 않다고 느낀다는 의미다. 문제는 이 같은 외로움이 정신적 건강 외에 신체적 건강에도 영향을 미칠 수 있다는 점이다. 세계보건기구(WHO)는 전 세계 인구 약 6명 중 1명이 외로움을 경험하고 있으며, 사회적 고립과 외로움이 신체 건강에 악영향을 미칠 수 있다고 설명한다. 실제 외로움이나 우울감이 근골격계 질환과 연관될 수 있음을 보여주는 연구도 잇따르고 있다. 해외 한 병원 연구팀이 국제학술지 ‘류마티스학(Rheumatology)’에 게재한 연구에서는 영국 내 연구 참여자 31만5197명을 추적한 결과, 외로움을 느끼는 사람은 그렇지 않은 사람보다 근골격계 질환 발생 위험이 14% 높았다. 또한 자생한방병원 척추관절연구소 연구에서도 우울감이 있는 경우 만성 무릎 통증 유병률이 약 2.3배 높게 나타났다. 연구팀은 우울감·스트레스로 인한 다양한 내과적 문제들이 관절액 분비와 관절 주변부 혈액순환을 방해해 영양 전달이 제대로 이뤄지지 않았다고 분석했다. 분당자생한방병원 김경훈 병원장은 “외로움이나 우울감과 같은 정서적 요인은 근골격계 통증과 밀접하게 연관된다”면서 “무엇보다 무릎 통증이 지속되면 움직임이 줄면서 무릎 주변 근육의 기능이 떨어지고, 관절을 지지하는 힘도 약해져 통증은 물론 우울감이 더 심해지는 악순환으로 이어질 수 있다. 이에 무릎 통증이 단순한 신체 증상에 그치지 않도록 평소 적극적으로 관리할 필요가 있다”고 조언했다. 김 병원장은 이어 “가벼운 통증이라도 장기간 지속되거나 걷기, 계단 오르기 등 일상생활에 불편을 줄 정도라면 방치하지 말고 원인을 파악해보는 것이 좋다”며 “정확한 진단을 바탕으로 적절한 치료를 시작하면 통증으로 인해 활동량이 줄어드는 것을 예방하고 일상생활을 유지하는 데에도 도움이 될 수 있다”고 덧붙였다. 무릎 통증은 증상과 원인에 따라 비수술적 치료를 통해 호전을 기대할 수 있다. 특히 한의학에서는 침·약침, 추나요법 등을 활용한 한의통합치료로 통증을 완화하고 무릎의 기능 회복을 돕는다. 특히 무릎 관절염에 대한 침 치료 효과는 자생한방병원이 SCI(E)급 국제학술지 ‘최신의학연구(Frontiers in Medicine)’에 게재한 연구 논문을 통해 과학적으로 입증된 바 있다. 연구 결과 침 치료를 받은 국내 무릎 관절염 환자들의 경우, 침 치료를 받지 않은 환자들보다 무릎 수술률이 약 3.5배 낮았다. 또한 침 치료가 포함된 한의통합치료 후 모든 평가 지표에서도 긍정적 변화가 관찰됐다. 환자들의 평균 통증 숫자평가척도(NRS, 0~10)는 치료 전 중등도 통증 수준인 6.1에서 경미한 통증인 3.6으로 절반 가까이 낮아졌다. 골관절염 지수(WOMAC, 0~100)도 치료 전 53.67에서 치료 후 38.97로 개선됐다. 경제적 풍요가 곧바로 행복으로 이어지는 것은 아니다. 결국 우리가 체감하는 삶의 질은 건강한 몸과 마음, 그리고 서로에게 기댈 수 있는 관계가 어우러질 때 높아진다. 바쁜 일상 속에서도 가까운 사람들과 마음을 나누고 꾸준히 몸을 움직이는 시간을 갖는 게 필요하다. 작은 통증이라도 반복된다면 이를 삶의 일부로 받아들이기보다 적극적으로 관리하는 것 역시 건강한 삶을 위한 중요한 선택이다.

생분해되는 친환경 플라스틱이 숨을 통해 체내에 들어갔을 때가 입으로 들어갔을 때보다 건강에 더 해로울 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 한국원자력의학원 방사성의약품개발팀은 방사성동위원소 기반 분자영상 기술을 이용해 생분해성 플라스틱 폴리락트산(PLA) 미세플라스틱이 입을 통해 섭취될 때보다 호흡기를 통해 유입될 때 폐에 더 오래 남고 전신 노출도 증가한다는 것을 규명했다고 29일 밝혔다. 이 연구 결과는 독성학 분야 국제 학술지 ‘위해 물질 저널’에 실렸다. PLA는 옥수수, 밀 등 재생 가능한 원료로 제조할 수 있는 생분해성 플라스틱으로 식품 포장재, 의료기기, 3D 프린팅 등에 활용된다. 친환경 생분해성이라고는 하지만 온도, 습도, 미생물 활동 등 특정 조건이 갖춰져야 분해되기 때문에 체내에서는 분해가 쉽지 않을 수 있는 것으로 알려졌다. PLA는 식품과 포장재를 통한 경구 노출뿐 아니라 3D 프린팅이나 플라스틱 가공 공정에서 발생하는 공기 중 입자를 통한 호흡기 노출 가능성도 있다. 같은 입자가 서로 다른 경로로 체내에 들어왔을 때 분포와 잔류가 어떻게 달라지는지를 하나의 실험 체계에서 비교한 연구는 이번이 처음이다. 연구팀은 평균 지름 145㎚(나노미터)의 구형 PLA 입자에 추적하기 편하게 방사성동위원소 요오드-125(I-125)를 입히고 생쥐에게 동일한 양을 경구, 기관 내 경로로 각각 투여했다. 그 다음 단일광자방출컴퓨터 단층 촬영(SPECT/CT) 영상과 장기별 방사능 분석으로 72시간 동안 체내 분포를 추적했다. 그 결과, 직접 섭취하도록 한 경구 투여군에서는 추적 신호가 위장관을 따라 이동하며 빠르게 감소한 반면 기관 내 투여군에서는 폐의 신호가 72시간 후에도 지속됐다. 또 폐에서 PLA가 절반으로 줄어드는 데 걸리는 생물학적 반감기가 기관 내 투여군은 약 218시간으로 경구 투여군의 약 10.7시간보다 20배 이상 긴 것으로 나타났다. 폐에서 오래 머문 입자는 전신 노출로도 이어졌는데 혈중 누적 노출량은 기관 내 투여군이 경구 투여군보다 약 2.25배 높았고 간, 신장, 비장 등 주요 장기에서도 같은 경향이 관찰됐다. 이와 함께 6주 동안 매일 기관에 PLA를 투여한 실험에서는 폐 혈관 주변에 염증세포가 몰려 있었고 염증 관련 지표들도 증가한 것으로 나타났다. 반면 경구 투여한 쥐의 위와 장에서는 뚜렷한 변화가 관찰되지 않았다. 연구팀은 이번 실험에서 장기에 쌓인 입자의 양과 세포가 실제로 받는 손상을 함께 따져보기 위해 새로운 분석 방법도 개발했다. 연구팀은 동물실험 자료를 사람에게 적용해 추정한 결과 흡입이 반복되면 폐 잔류량이 서서히 늘다가 일정 수준에서 멈췄고 플라스틱 가공 작업장 수준의 노출에서는 그 양이 7~10배 더 많은 것으로 추정됐다. 연구를 이끈 김진수(사진) 박사는 “생분해성이라고 하면 흔히 체내에 들어왔을 때도 곧바로 분해돼 안전하다고 생각하지만 그렇지 않다”며 “이번 연구는 섭취보다 호흡기로 들어왔을 때 폐에 더 오래 머문다는 점을 확인한 만큼 생분해성 플라스틱의 안전성 평가에서는 흡입 경로를 별도로 살필 필요가 있다”고 말했다.

태양계의 행성과 위성들은 대부분 한 방향으로 공전하기 때문에 서로 부딪힐 위험이 적다. 예를 들어 태양계의 8개 행성은 모두 태양의 자전 방향과 같은 방향으로 공전하는데, 이를 ‘순행 궤도’(Prograde Orbit)라고 한다. 그런데 남들과 반대로 역주행하는 위성도 가끔 볼 수 있다. 중심 천체의 자전 방향이나 다른 일반적인 공전 방향과 반대 방향으로 돌고 있는 경우 ‘역행 궤도’(Retrograde Orbit)라 하는데 태양계에서는 해왕성의 위성 트리톤에서 볼 수 있다. 따라서 과학자들은 트리톤이 본래 해왕성의 위성이 아니라 지나가던 왜소행성이 포획되었을 가능성이 높다고 보고 있다. 흥미로운 사실은 과학자들이 발견한 6000개 이상의 외계 행성 가운데 몇 개는 역행 궤도를 돌고 있다는 점이다. 광활한 우주에서 우연히 지나가던 떠돌이 행성을 포획해서 역행 행성이 되기는 어려운 만큼 과학자들은 그 이유를 밝히기 위해 연구를 진행했다. 현재 가장 가능성 있는 설명은 짝을 이룬 동반성이나 다른 큰 행성의 중력 간섭으로 인해 궤도가 크게 기울어지면서 별의 자전 방향과 반대로 돌게 되었다는 것이다. 하지만 제네바대학교(UNIGE)의 과학자들은 이런 설명에 의문을 제기하는 새로운 역주행 행성을 포착했다. 연구팀은 별의 적도면과 행성의 공전 궤도면 사이의 각도인 프사이(Ψ)를 측정하던 중 GJ 3090 b의 공전 궤도가 심하게 기울어졌을 뿐 아니라 사실 별의 자전 방향과 반대라는 사실을 확인했다. GJ 3090은 적색 왜성으로, 우리 태양보다 온도가 낮고 크기도 작지만 우주에서 가장 흔한 형태의 별이다. 이 별 주위를 공전하는 행성 GJ 3090 b는 나사의 행성 사냥꾼 TESS에 의해 발견됐는데, 반지름은 지구의 2.2배, 질량은 지구의 4.5배로, 우리 은하에서 가장 흔한 외계 행성 종류인 ‘미니 해왕성’에 속한다. 여기까지는 아주 평범한 내용이었지만, 연구팀이 라 시야 천문대에 설치된 분광기 NIRPS를 사용해 GJ 3090 b를 관측해 정확한 질량과 궤도를 확인하자 예상하지 못했던 새로운 사실이 밝혀졌다. GJ 3090 b의 별의 자전축과 행성 공전면이 이루는 각도(ψ)가 약 136도로 측정돼, 별의 자전 방향과 반대(역행)로 돌고 있는 것으로 나타났다. (사진 참조) 일반적으로 각도가 90도를 넘으면 역행으로 분류된다. 거의 뒤집힌 듯한 강한 기울기의 역행 궤도는 같이 두 별이 서로 질량 중심을 공전하는 쌍성계의 동반성의 중력으로 설명되곤 했다. 다른 별이 행사하는 강한 중력이 행성의 궤도를 뒤집어 놓는다는 것이다. 하지만 GJ 3090는 동반성 없이 혼자 있는 별로 과학자들에게 새로운 질문을 던지고 있다. 역주행 행성의 존재는 우주에 있는 행성들이 모두 안전한 궤도를 도는 게 아니라 여러 가지 이유로 큰 변화를 겪기도 한다는 점을 시사한다. 과학자들은 더 특이한 궤도를 공전하는 행성이 존재하는데, 만약 있다면 그 이유는 무엇인지 알아내기 위해 연구를 계속하고 있다.

배꼽 냄새를 분석해 파킨슨병 같은 질환을 찾아낼 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트’에 지난 21일 발표된 논문에 따르면 독일 프라운호퍼 집적회로연구소의 토르스텐 그라운케 박사 연구팀은 배꼽에서 채취한 화학 성분을 분석해 환자와 건강한 사람을 구분하는 데 성공했다. 배꼽은 피부 탈락 각질과 피지, 땀이 쉽게 쌓이는 신체 부위다. 여기에 세균의 번식이 더해지면서 사람마다 독특한 체취를 형성한다. 연구팀은 바로 이 배꼽 냄새가 건강 상태를 파악하는 유용한 지표라고 봤다. 연구팀은 “피지나 땀을 통해 배출되는 특정한 체취는 특정 질환을 조기에 알리는 경고 신호 역할을 한다”고 설명했다. 연구팀은 파킨슨병, 경도인지장애, 코로나19 환자와 건강한 대조군을 각각 6명씩, 총 24명의 참가자를 모집했다. 연구원들은 참가자들의 콧속, 귓바퀴 오목한 부위, 배꼽 등 3곳을 멸균 면봉으로 약 10초간 문질러 화학 시료를 채취했다. 이 부위들은 향수나 비누 같은 외부 물질의 영향을 적게 받아 고유의 체취를 얻기 좋다는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 면봉에 묻은 휘발성 물질에 레이저를 쏘아서 소리 파동으로 변환하는 ‘레이저 광음향 분광법’으로 질환별 화학 지문을 얻어냈다. 이후 통계 분석을 거친 결과 동일한 질환을 앓는 환자끼리 화학 지문 패턴이 매우 유사하며 특히 코와 배꼽 시료에서 그 차이가 가장 명확하다는 사실을 확인했다. 특히 배꼽에서 채취한 냄새 성분을 분석한 결과 질환 종류에 따라 냄새 패턴이 명확히 갈리는 것으로 나타났다. 건강한 사람과 경도인지장애 환자 사이에서 냄새 차이가 가장 뚜렷하게 나타났으며, 파킨슨병과 코로나19 환자의 냄새는 그 중간 영역에 위치했다. 이는 파킨슨병 같은 특정 질환에 걸리면 정상인과 구분되는 고유한 몸 냄새가 발생한다는 뜻이다. 연구진은 이러한 냄새 변화가 일시적인 현상인지 확인하기 위해 2주 뒤 파킨슨병 환자들에게서 냄새 시료를 다시 채취해 분석했다. 그 결과 2주가 지난 후에도 동일한 파킨슨병 냄새 패턴이 유지됐다. 이 특유의 체취가 질환에 의해 지속해서 발생하는 특징이라는 점이 입증된 것이다. 다만 이번 연구는 실험 참가자가 24명에 불과해 표본 수가 적다는 한계가 있다. 또한 통제된 실험실에서 진행됐기 때문에 일상생활에서 사용하는 비누나 향수, 개인위생 습관, 주변 오염물질 등이 냄새 분석 결과를 교란할 가능성도 남아 있다. 실제 생활 환경에서도 이번 연구와 같은 진단 정확도를 유지할 수 있는지 검증하는 후속 연구가 필요하다는 설명이다.

국내 대학이 포함된 한·미 공동 연구팀이 세계적인 권위의 미국토목학회(ASCE)에서 최우수 논문상을 수상했다고 29일 밝혔다. 건설 현장의 업무 효율을 획기적으로 높일 인공지능(AI) 기술을 개발한 공로다. 국민대 건축학부 고태우 교수와 중앙대 건축학부 이지희 교수, 미국 텍사스 A＆M대 데이비드 정 교수 연구팀은 ASCE 국제학술지 ‘JME’에 게재된 논문으로 ‘2026년 최우수 논문상’을 받았다. 시상식은 지난 28일(현지시간) 미국 라이스대에서 열렸다. 학회는 매년 게재 논문 중 혁신성이 가장 뛰어난 단 한 편에 이 상을 준다. 이번 수상작은 대형 건설 프로젝트에서 계약서와 시방서의 복잡한 요구사항을 AI로 분석해 각 부서의 역할과 책임을 자동으로 배정하는 기술이다. 연구팀은 분석 결과를 디지털 지도와 연계해 부서별 업무를 시각적으로 보여주는 ‘대화형 매핑 시스템’도 구축했다. 현장 작업자들은 방대한 시방서를 일일이 뒤지지 않고도 디지털 지도를 통해 자신의 업무 위치와 책임을 직관적으로 파악할 수 있다. 고 교수는 “이번 연구가 현장의 의사결정 속도를 높이고 공사 지연과 분쟁 위험을 줄이는 스마트 건설의 실질적인 가이드라인이 되길 바란다”고 전했다.

동해 해안 백사장이 해변 개발과 파도 영향으로 조금씩 깎여나가면서 정부가 바닷속 풀인 ‘잘피’를 심어 모래 유실을 막는 실험에 나선다. 한국해양과학기술원(KIOST)은 과학기술정보통신부 연구지원금을 받아 내년부터 5년간 ‘동해연안 자율형 블루인프라 구축 기술개발 사업’을 진행한다고 29일 밝혔다. 사업에는 총 247억원이 투입된다. 블루인프라 구축은 해안 생태계를 바꾸는 것이 핵심이다. 바닷속 풀인 잘피를 해변 인근 수심 5~25m 깊이 바닷속에 심어 파도의 힘을 줄이고 모래를 붙잡겠다는 것이다. 해양과기원은 왕거머리말·수거머리말 등 동해 고유 잘피를 사용해 물고기와 코끼리조개·왕우럭조개 등 고부가가치 조개 서식지도 함께 조성할 계획이다. 국내 해안은 해안가 개발과 해변 축소 등으로 매년 침식되고 있다. 특히 동해안은 서·남해와 달리 갯벌이 발달하지 않아 침식 영향이 더 크다. 이미 60곳이 침식 ‘심각’ 또는 ‘우려’ 단계로 해안의 모래가 계속해서 바닷속으로 사라지고 있다. 잘피로 만든 자연방파제는 그간 구조물 설치나 단순 복원, 종묘 방류 등 개별 대응과 달리 근본적 해결책이 될 것으로 기대된다. 조성 후 스스로 자라나 유지되는 만큼 관리 부담도 덜 수 있고 건강한 생태계도 만들어진다. 해양과기원은 연구를 두 단계로 진행한다. 2029년까지 1단계로 잘피 서식지에 관측 장비를 설치해 파도 감소 효과와 모래 이동량을 측정하고 위성·드론·수중센서 자료를 인공지능(AI)으로 분석해 동해 잘피 분포 지도를 만든다. 이후 실증해역을 선정해 서식지를 직접 조성하고 효과를 검증한다. 2031년까지 실증해역 내 침식 우려·심각 구간을 30% 줄이고 해양생물 다양성을 30% 늘리는 것이 목표다. 연구팀을 이끄는 도종대 박사는 “동해 연안의 침식과 수산자원 감소는 해마다 되풀이되는 문제”라며 “연구가 우리 연안 관리의 새로운 선택지가 되길 기대한다”고 밝혔다.

국내 연구진이 로봇 전문가가 아닌 의료진이 휴머노이드 로봇에게 필요한 업무를 지시하고 활용할 수 있도록 만든 인터페이스가 세계 3대 디자인상 중 하나를 수상하는 영광을 안게 됐다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 의료보조용 휴머노이드 로봇 ‘나미’(NAMI.I)의 사용자 인터페이스 ‘나미.아이’(NAMI.I)가 세계 3대 디자인상 중 하나인 미국 IDEA 디자인 어워드에서 본상을 수상했다고 29일 밝혔다. ETRI는 2024년에도 자율이동형 협동로봇‘모비’(MOBY)의 티치펜던트 소프트웨어로 독일‘iF 디자인 어워드’와 미국‘IDEA 디자인 어워드’를 수상한 바 있다. 기존 산업용 로봇은 전문 작업자가 프로그램을 입력하거나 정해진 방식에 따라 동작을 설정하는 경우가 많다. 그러나 병원은 의료진, 환자, 각종 의료기기가 끊임없이 이동하고 상황이 수시로 변하는 복잡한 공간이기 때문에 의료진이 로봇 움직임을 일일이 설정하거나 전문 프로그래밍 방법을 익혀야 한다면 실제 현장에서 활용하기는 어렵다. 이런 문제를 해결하기 위해 나미.아이는 의료진이 복잡한 로봇 프로그래밍이나 전문적 조작 방법을 익히지 않고도 나미에게 필요한 작업을 손쉽게 지시할 수 있도록 개발된 사용자 인터페이스다. 덕분에 의료진은 로봇의 세부 움직임을 하나하나 조작할 필요 없이 ‘무엇을 해달라’는 업무 중심으로 로봇을 활용할 수 있다. 연구팀은 나미.아이를 활용해 로봇 나미가 단순 반복 업무인 물품 및 의약품 운송, 의료물품 정리, 환자 안내, 환자 일상생활 지원 등을 대신할 수 있게 된다면 의료진은 환자의 진료, 치료, 돌봄 등 보다 전문적 업무에 집중할 수 있을 것이라고 기대한다. 실제로 연구팀은 나미.아이를 로봇 나미에 적용해 대구 달서구에 있는 계명대 동산병원에서 실제 의료진을 대상으로 실증을 진행할 계획이다. 연구팀은 병원 현장에서 의료진이 나미를 직접 사용하도록 하고 사용 과정에서 나타나는 편의성, 개선 사항, 의료진의 요구 등을 종합적으로 분석해 고도화함으로써 의료보조용 휴머노이드 로봇의 상용화 기반을 마련한다는 방침이다. 동지연 ETRI 대경권연구본부 지능로봇시스템연구실 박사는 “휴머노이드 로봇이 의료 현장에서 실질적인 도움을 주기 위해서는 로봇의 성능뿐 아니라 의료진이 얼마나 쉽고 편리하게 사용할 수 있느냐가 중요하다”며 “나미.아이는 의료진의 관점에서 복잡한 로봇을 직관적으로 사용할 수 있도록 개발한 사용자 중심 인터페이스로 현장 실증을 통해 실제 의료 현장에 도움이 되는 기술로 고도화할 것”이라고 밝혔다.

기후변화로 해수면이 높아지면서 새로 바닷물에 잠기게 될 전 세계 해안 3분의 2 이상이 이번 세기 말에 이르면 외래 해양동물 122종이 살기에 알맞은 서식지로 바뀔 수 있다는 지적이 나왔다. 중국, 일본, 헝가리, 미국, 캐나다, 이탈리아, 핀란드 7개국 20개 대학 및 연구기관으로 구성된 국제 공동 연구팀이 온난화로 인해 높아지는 해수면으로 이탈리아나 스웨덴 국토 전체에 해당하는 29만~47만㎢가 외래 생물 침입 전선이 될 수 있다고 밝혔다. 이 연구는 중국 남중국해 해양학연구소, 동물학 연구소, 베이징 중국농업대, 윈난대, 수생물학 연구소, 중국서(西)사범대, 중산대, 칭화대, 중국과학원대, 베이징사범대, 일본 홋카이도대 극지연구센터, 도호쿠대, 해양 생태계 변화 고등 연구소, 헝가리 생태학 및 식물학 연구소, 외트뵈시 로란드대, 미국 윌리엄스대, 프린스턴대, 캐나다 윈저대, 이탈리아 국립 연구위원회 분자생태학 연구그룹, 핀란드 헬싱키대 자연사박물관 등이 참여했다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 생태·진화학’ 9월 29일 자에 실렸다. 생물종 침입은 생물다양성 감소와 생태계 변화를 일으키는 주요 원인이다. 기후변화가 생물종의 분포를 어떻게 바꾸는지 선행 연구들이 있었지만 해수면 상승으로 새로 물에 잠기는 해안 육지로 외래 생물종이 퍼져 나갈 가능성을 전 지구 규모에서 평가한 연구는 없었다. 특히 하구는 육지와 바다를 잇는 길목이자 항만과 양식장 등 인간 활동이 집중되는 곳이어서 더욱 취약할 것으로 예상된다. 연구팀은 논문 2911편과 국제 생물다양성 데이터베이스에서 수집한 150만여 건의 외래종 출현 기록 중 신뢰할 수 있는 6만 4408건을 골랐다. 연구팀은 수온, 염분, 해류 등 9가지 해양환경 변수와 함께 4가지 종분포모델에 넣어 미래 서식 가능 범위를 계산했다. 이 결과를 해안 고도 자료로 만든 침수 지도와 합쳐 침수 구역을 외래종 확산 가능 지역으로 보고 분석했다. 분석 결과, 현재와 같은 수준으로 이산화탄소를 배출하는 중간 배출 시나리오에서 새로 잠기는 해안 육지는 2050년 36만㎢에서 2100년 55만㎢가 늘고 이 중 29만~47만㎢가 외래종 서식 적합지로 예측됐다. 종(種)당 평균 서식 적합지는 2050년 2만 8000㎢에서 2100년 3만 7000㎢, 고배출 시나리오에서는 4만 2000㎢로 넓어진다. 확장 폭을 가르는 요인은 분류군이나 위도가 아닌 하구와의 거리로 확인됐다. 특히 위험이 큰 곳으로 미국 동부 연안, 멕시코만, 브라질 북동부, 북해 연안, 서아프리카 기니만, 아라비아만, 벵골만 북부, 중국 동남부, 동남아시아 순다대륙붕, 호주 북부로 꼽혔다. 침수 면적 자체는 저위도에 몰려 있지만 침수지에 들어설 수 있는 외래종 수는 북위 48도와 남위 37도 부근 중위도에서 가장 많았다. 해양생태권역 안에서 새로 잠기는 해안 육지의 3분의 2 이상에 자리 잡을 수 있을 것으로 분석됐다. 참게, 참굴, 블랙타이거새우 같은 외래 해양동물 122종이 가장 넓게 퍼질 것으로 예상된 곳은 하구 인근으로 새로 잠기는 땅이 이들에게 알맞은 서식지가 될 가능성이 크기 때문이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 쉬안 류 중국 남중국해 해양학연구소 교수는 “이번 연구는 사람을 통한 유입, 기후를 따라가는 분포 확장에 이어 해수면 상승에 따른 ‘육지 쪽 서식지 확장’을 세 번째 생물 침입 경로로 제시하고 처음 전 지구 규모로 수치화했다는 데 의미가 있다”며 “해수면 상승을 침입 위험 평가에 반드시 반영해야 하며 조기 경보 체계와 선제적 관리 전략이 해안 지역의 생물다양성과 수산 생산성, 그 밖의 생태계 서비스에 미칠 영향을 줄이는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했다.

담도암은 담관, 담낭, 바터팽대부 등 담즙이 지나는 길에 생기는 암으로, 한국을 비롯한 일부 국가에서 발병률이 유난히 높다. 절반 이상의 환자가 수술이 불가능한 진행 단계에서 발견돼 생존 기간이 11~15개월에 불과하고, 완치를 목표로 수술을 받아도 약 절반은 재발하는 난치암이다. 그러나 담도암이 어떻게 발생하고 재발, 전이되는지를 전 과정에 걸쳐 유전체 수준에서 추적한 연구는 지금까지 매우 부족했다. 이런 가운데, 담도암은 암이 되기 전부터 이미 유전자 변화가 시작되고, 수술 후 재발할 때는 암세포 한 개가 아니라 여러 암세포 무리가 함께 다시 자라난다는 연구 결과가 나왔다. 분당서울대병원 혈액종양내과 김지원 교수, 병리과 나희영 교수 연구팀(공동 제1저자 : 혈액종양내과 강민수 교수, 이주현 연구원)은 담도암이 암이 되기 전 단계부터 재발·전이에 이르기까지 거치는 ‘진화 경로’를 규명해 네이처(Nature) 자매지인 종양학 분야 국제학술지 ‘npj Precision Oncology’에 발표했다고 29일 밝혔다. 연구팀은 담도암 환자 17명에게서 얻은 △정상 조직 △전암성 병변(암이 되기 직전 단계) △원발암(처음 생긴 암) △전이·재발암 등 72개 검체를 전장엑솜시퀀싱(유전체 중 단백질을 만드는 정보가 담긴 부분을 모두 읽어 돌연변이를 확인하는 분석법)으로 분석했다. 이를 바탕으로 암세포 무리(클론)들이 어떤 순서로 생겨나고 갈라졌는지 보여주는 가계도를 환자별로 그려, 암이 진화해 온 경로를 거슬러 추적했다. 분석 결과, 전암성 병변에서 이미 TP53, KRAS, SMAD4 등 담도암의 핵심 유전자 변이가 발견됐다. 겉보기엔 아직 암이 아니지만, 유전자 수준에서는 암을 향한 변화가 이미 진행되고 있었던 셈이다. 또 전암성 병변 안의 세포 무리 가운데 생존에 유리한 일부만 살아남아 원발암으로 자라났다. 다윈의 자연선택처럼 서로 경쟁하던 세포 무리 가운데 생존과 증식에 유리한 무리가 선택돼 병변을 장악하는 ‘선택적 싹쓸이’ 현상이 관찰된 것이라고 연구팀은 설명했다. 이런 선택적 확장은 전이 과정에서도 이어졌다. 원발암의 세포들이 고르게 퍼지는 것이 아니라, 원발암에서는 소수였던 특정 세포 무리가 전이된 곳에서는 주력으로 자리 잡았다. 장기마다 환경이 다른 만큼, 그곳에서 살아남기에 유리한 무리가 각각 선택된 것이다. 특별히 주목할 점은 수술로 암을 제거한 뒤 다시 재발한 암에서도, 원발암을 이루던 여러 세포 무리가 그대로 남아 있었다는 것이다. 그동안 암 재발은 몸 어딘가에 숨어 있던 암세포 하나가 시간이 지나 다시 자라기 때문으로 여겨져 왔다. 하지만 원발암 세포 구성이 통째로 남아 있었다는 것은, 여러 세포 무리가 한 덩어리로 함께 빠져나가 자리를 잡는 ‘다클론성’ 방식으로 재발이 일어난다는 뜻이다. 한편 항암치료가 암의 진화에 영향을 줬을 수 있다는 흔적도 확인됐다. 돌연변이는 원인에 따라 고유한 패턴을 남기는데, 담도암 치료에 쓰이는 항암제가 남기는 것으로 알려진 패턴이 전이·재발 병변에서 늘어난 것이다. 항암제의 공격에서 살아남은 암세포가 그 흔적을 지닌 채 증식했다는 뜻이다. 다만 혈액종양내과 강민수 교수는 “항암제가 암을 더 악화시킨다는 의미가 아니라, 치료 과정 역시 암세포의 진화에 영향을 미칠 수 있음을 보여준 것”이라며 항암치료에 대한 오해를 경계했다. 반면 변하지 않는 것도 있었다. 진단 당시 발견된 ERBB2 유전자 증폭, KRAS 돌연변이처럼 표적치료제(특정 유전자 변이를 겨냥해 암세포를 공격하는 약)의 대상이 되는 변이는 재발·전이 이후에도 그대로 유지됐다. 혈액종양내과 김지원 교수는 “진단 당시 확인된 주요 유전자 변이가 재발·전이 이후에도 유지된다는 사실은 진단 시점부터 정밀한 유전체 분석을 바탕으로 치료 전략을 세우는 것이 중요함을 보여준다”며 “암의 진화 원리를 반영한 치료 전략으로 담도암의 치료 성적을 끌어올리는 것이 우리 연구팀의 목표다”고 밝혔다. 병리과 나희영 교수는 “이번 연구는 담도암이 암이 되기 전 단계부터 전이·재발에 이르기까지 어떤 유전적 변화를 거치며 진화하는지 하나의 흐름으로 확인했다는 데 의미가 있다”며 “전암성 병변에서부터 세포 무리 간 경쟁과 선택이 시작된다는 점은 담도암의 발생 원리를 이해하는 중요한 단서가 될 것”이라고 밝혔다. 한편, 이번 연구는 교육부·한국연구재단의 한국형 SGER(Small Grant for Exploratory Research) 사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

세상에서 가장 큰 동물인 대왕고래는 사실 작은 갑각류인 크릴을 주식으로 몸집을 유지한다. 크릴은 사실 난바다곤쟁이목에 속하는 갑각류로 십각목인 새우와는 다르지만, 새우와 비슷한 외형으로 인해 흔히 크릴새우로 불린다. 남극해 크릴의 생물량은 3~5억t 수준으로, 대왕고래는 물론 다양한 해양 생물을 지탱하는 먹이 피라미드의 기반을 형성하고 있다. 여기에 최근에는 이산화탄소 순환에도 중요한 역할을 한다는 사실이 알려지고 있다. 하지만 이런 중요도에도 불구하고 크릴에 대해서는 아직 모르는 부분이 많다. 예를 들어 크릴이 어떻게 새끼를 낳고 키우는지에 대한 정보는 매우 부족했다. 미국 오리건 대학의 킴 버나드와 동료들은 연구선 팔코르호에 탑재된 무인잠수정(ROV)을 이용해 전혀 예상하지 못한 암컷 크릴의 행동을 밝혀냈다. 연구팀이 무인잠수정으로 조사한 장소는 바다 밑에서 뜨거운 열수와 화학물질이 분출하는 장소인 열수분출공이었다. 남극 바다의 활발한 열수분출공 지대인 훅 리지와 퀘스트 칼데라에서 연구팀은 수많은 임신한 암컷 크릴을 발견했다. 연구팀에 따르면 훅 리지에서 채집한 크릴 4마리 모두 임신한 암컷이었다. 그리고 이곳에서 9시간 동안 촬영한 영상을 분석한 결과 수컷은 한 마리도 없고 대부분 알을 품은 암컷으로 나타났다. 그 이유를 알기 위해 잡은 크릴의 내장을 분석한 결과 연구팀은 임신한 크릴들이 열수분출공 주변에 서식하는 미생물과 화학물질을 섭취했다는 점을 알아냈다. 열수분출공에 서식하는 미생물이 주변에서 살아가는 생물들에게 중요한 먹이가 된다는 점은 이전부터 알려져 있었지만, 알을 품은 크릴이 이를 활용한다는 사실은 처음 밝혀지는 것이다. 작은 크릴이 깊은 바다에 있는 심해 열수분출공까지 오기 위해서는 상당한 에너지가 필요하다. 그럼에도 이곳까지 온 이유는 배아 성장에 필요한 영양분이 풍부하고 따뜻한 수온 자체가 배아 성장을 촉진하기 때문으로 생각된다. 특히 열수분출공에 흔한 ‘캄필로박테리아’(화학합성을 하는 미생물 무리)는 포스파티딜에탄올아민(PE)과 포스파티딜글리세롤(PG)처럼 임신한 크릴에 도움이 되는 물질이 풍부하다. 이번 연구는 심해에서 독립된 생태계를 구축하는 것으로 알려져 왔던 열수분출공이 지구 생태계와 독립된 오아시스가 아니라 생태계 전반에 중요한 역할을 하는 일원이라는 놀라운 사실을 보여 줬다. 이는 현재 극심한 기후 변화를 겪고 있는 남극 생태계를 보존하기 위해 중요한 정보로 생각된다. 이 연구는 커뮤니케이션스 바이올로지(Communications Biology) 최신호에 발표됐다.

지구의 나이는 46억년이다. 이는 태양계의 다른 행성도 다르지 않다. 태양계의 모든 행성은 원시 태양 주변에 있던 가스와 먼지의 모임인 원시 행성계 원반에서 생성되었기 때문이다. 비록 과학자들이 그 시절의 과거로 돌아갈 순 없지만, 수많은 원시 행성계 원반을 관측해서 자신 있게 이야기할 수 있다. 하지만 행성이 생성되는 초기 단계에 대해서는 아직도 밝혀지지 않은 부분들이 존재한다. 별은 가스 성운에서 가스들이 뭉쳐 형성된다. 따라서 기본적으로 생성 중인 아기 별은 두꺼운 가스에 둘러싸여 있어 관측이 쉽지 않다. 여기에 행성 역시 초기에는 원시 행성계 원반 안에서 가스와 먼지를 모으는 중이고 별에 비해 훨씬 작기 때문에 망원경으로 직접 포착하기가 쉽지 않다. 지금까지 확인된 가장 초기 아기 행성은 PDS 70 행성계와 WISPIT 2 행성계로 생성된 지 500만년 된 것들이다. 칠레 천체물리학 연구소의 루카스 시에자 교수와 대학원생인 안드레아 베르나르디는 지구에서 450광년 떨어진 아기 별 주변을 공전하는 원시 행성 ‘엘리아스 2-24b’(Elias 2-24 b)를 포착했다. 놀라운 것은 나이가 100만년 이내로, 이제까지 포착된 원시 행성 가운데 가장 어리다는 것이다. 행성의 수명을 생각하면 태어난 지 며칠 된 신생아나 다를 바 없다. 하지만 이 원시 행성이 놀라운 이유는 여기서 끝나지 않는다. 사실 과학자들은 10년 전에도 ALMA 전파 망원경 데이터를 통해 엘리아스 2-24의 원시 행성계 원반에서 틈새를 발견하고 행성이 생성되고 있을지 모른다고 생각했다. 그리고 2년 전에는 유럽 남방 천문대의 VLT 망원경으로 이 장소에서 작은 점 같은 광원을 포착해 행성의 직접적인 증거를 포착했다. 하지만 이 발견은 오히려 과학계에서 논쟁을 유발했다. 기존의 행성 생성 이론으로는 생각하기 어려운 먼 위치에 초기부터 큰 행성이 생성될 수 없기 때문이다. 기존 이론에서는 목성 정도 질량을 지닌 행성이 목성 궤도(지구 태양 거리의 5배 정도)에서 생성되기 위해서는 500만년의 시간이 필요하다. 그런데 이 행성은 지구 태양 거리의 55배 거리에 위치했고 목성보다 클 가능성이 높았다. 멀리 떨어진 행성일수록 생성에 시간이 더 필요하기 때문에 태어난 지 100만년 이내 별 주위에서 생기기에는 너무 멀고 너무 큰 행성인 셈이다. 연구팀은 더 확실한 증거를 확보하기 위해 하와이에 있는 켁 망원경 데이터를 확인했다. 켁 망원경은 매우 강력한 코로나그래프를 지니고 있다. 코로나그래프는 중앙의 별을 가려 주변의 동반성이나 행성을 관측할 수 있는 장치로 켁 망원경의 NIRC2 코로나그래프는 과학자들이 현재 구할 수 있는 가장 강력한 코로나그래프다. 이 장치로 관측한 2018년 및 2020년 데이터를 비교 분석한 결과 연구팀은 이 작은 점이 실제 움직이는 행성임을 확인했다. 엘리아스 2-24b로 명명된 이 새로운 행성은 목성 정도의 질량을 지니고 있으며 현재도 물질을 흡수하면서 점점 더 커지는 중이다. 이번 연구는 기존 행성 생성 이론을 다시 검토하게 하는 한편, 초기 행성 형광 과정에 대한 새로운 정보를 제공했다. 하지만 새로운 발견은 여기서 끝나지 않을 예정이다. 최근 발사된 로만 우주 망원경에는 더 강력한 코로나그래프가 탑재되어 있어 과학자들은 더 많은 초기 행성을 관측하고 분석할 수 있을 것으로 기대하고 있다.