사람보다 북극곰이 더 많다는 스발바르 제도는 노르웨이 본토와 북극점 중간에 있는 곳으로 지구에서 기온 상승이 가장 빠르게 일어나는 지역이다. 해빙(sea ice) 감소가 극명하게 드러나 기후 변화 연구의 핵심 기지 역할을 한다. 해빙 위에 위태롭게 서 있는 북극곰의 모습으로 지구 온난화를 표현하곤 하는데, 실제로는 북극곰의 신체 상태가 빠르게 적응하고 있다는 연구 결과가 나왔다. 노르웨이 트롬쇠 국립 극지연구소, 오슬로대 자연사박물관, 영국 하이랜드 통계사(社), 캐나다 앨버타대 생명과학과 공동 연구팀은 스발바르 제도 주변 북극곰들의 신체 상태가 해빙 손실에도 불구하고 오히려 개선되고 있는 것으로 나타났다고 2일 밝혔다. 이 연구 결과는 북극 전역에서 해빙 감소와 함께 북극곰 개체수가 감소했다는 기존 관찰 결과와는 차이를 보인다. 이번 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 1월 30일 자에 실렸다. 기존 연구에 따르면 1980년 이후 스발바르를 둘러싼 바렌츠해(海) 지역의 기온이 10년 간격으로 최대 2도씩 상승했다. 2004년 조사 결과에서는 바렌츠해 북극곰 개체수는 약 2650마리였으며, 정확한 이유는 알 수 없지만 최근까지도 개체수가 줄어들지 않은 것으로 알려졌다. 이에 연구팀은 1992년부터 2019년까지 스발바르에서 포착된 성체 북극곰 770마리의 신체 측정 기록 1188건을 활용해 스발바르 서식 북극곰의 개체수가 안정적으로 유지되는 잠재적 원인을 조사했다. 연구팀은 체지방 비축량과 신체 상태를 나타내는 지표인 북극곰의 신체 구성 지수(BCI) 변화를 조사 기간인 27년 동안 바렌츠해 지역에서 해빙이 없는 날 숫자와 비교했다. 그 결과, 해빙이 없는 날은 매년 4일 비율로 늘어나 총 100일가량 늘어났음에도 불구하고, 성체 북극곰의 평균 BCI는 2000년 이후 오히려 증가했다. 해빙 수치가 감소함에 따라 체지방 비축량이 증가한 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면, 스발바르 북극곰의 신체 상태가 개선된 이유를 과거 인간이 과다하게 잡았던 육상 먹이 자원인 순록, 바다코끼리 개체군이 회복됐기 때문으로 추정했다. 또, 해빙 감소로 고리무늬물범과 같은 먹이 동물들이 더 좁은 면적의 해빙 지대로 집중하면서, 북극곰의 사냥 효율성을 높였을 가능성도 있다고 연구팀은 설명했다. 욘 아르스 노르웨이 국립 극지연구소 수석 연구원은 “앞으로 해빙이 더 줄어들면, 다른 북극곰 개체군에서 관찰된 것처럼 사냥터에 접근하기 위해 이동해야 하는 거리가 늘어남에 따라 스발바르 개체군에도 부정적인 영향을 미칠 수 있을 것”이라며 “서로 다른 북극곰 개체군들이 미래의 온난화된 북극에 어떻게 적응할지 이해하기 위해 추가 연구가 필요하다”고 말했다.

지구를 비롯한 태양계 8개 행성과 소행성, 혜성들은 모두 46억 년 전 원시 태양 주위에 형성된 먼지와 가스의 모임인 ‘원시 행성계 원반’(protoplanetary disc)에서 생겨났다. 물론 과학자들이 그때로 돌아가서 이를 관측한 것은 아니지만, 생성 단계에 있는 원시별과 원시 행성계 원반을 다수 관찰해 일반적인 행성계의 생성 과정을 파악했기 때문에 자신 있게 이야기할 수 있다. 하지만 그렇다고 해서 행성계 생성의 모든 의문점이 풀린 것은 아니다. 과학자들은 초기 생성 단계의 원시 행성계 원반이나 태양계처럼 이미 생성된 지 상당한 시간이 흐른 행성계는 많이 관측했지만, 그 중간 청소년기에 해당하는 아직 어린 행성계는 많이 관측하지 못했다. 이 단계에서는 원시 행성계 원반을 이루는 가스와 먼지가 거의 흩어져 관측이 힘들기 때문이다. 2일 학계에 따르면 영국 엑세터 대학의 세바스티앙 마리노가 이끄는 유럽과 미국의 ARKS(ALMA survey to Resolve exoKuiper belt Substructures) 연구팀은 지상에서 가장 강력한 전파 망원경인 ALMA를 이용해 초기 원시 행성계 원반과 완성된 행성계의 중간 단계에 있는, 청소년기 행성계 24개를 자세히 관측했다. ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)는 칠레 고원 지대에 설치된 여러 개의 고성능 전파 망원경 어레이로 이름처럼 밀리미터파와 서브 밀리미터파 같은 긴 파장의 전파를 관측하는 망원경이다. 이 파장에서는 가스와 먼지를 관측하기 쉽기 때문에 원시 행성계 원반이 어느 정도 행성과 소행성으로 정리되고 남은 ‘잔해 원반’(debris disc)도 관측할 수 있다. 과학자들은 ALMA의 뛰어난 성능 덕분에 다른 방법으로는 관측하기 힘든 잔해 원반(사진)을 확인할 수 있었다. 언뜻 생각하기에 잔해 원반은 결국 행성과 소행성이 형성되고 남은 잔해에 불과하기 때문에 별다른 움직임이 없을 것으로 생각된다. 하지만 실제 관측 결과 연구팀은 잔해 원반이 생각보다 훨씬 복잡하고 역동적임을 확인했다. 예를 들어 관측한 잔해 원반의 3분의1 이상의 원반에서 뚜렷한 구조(다중 고리, 간극 등)가 발견됐다. 연구팀은 ARKS가 발견한 비대칭성·아크 구조가 보이지 않는 행성의 중력, 과거 충돌, 행성 이동의 흔적일 가능성이 높다고 보고 있다. 다시 말해 이미 생성된 행성의 경우라도 서로 충돌을 통해 새로운 파편을 생성하거나 생성된 행성과 미세 행성에 대규모 소행성 충돌이 일어나고 있다는 뜻이다. 과학자들은 우리 태양계 역시 초기에 수많은 소행성과 원시 행성이 충돌하는 역동적인 과정을 겪었다는 사실을 알고 있다. 예를 들어 원시 지구와 테이아라는 화성 크기의 원시 행성이 충돌한 결과 현재의 지구와 달이 생성됐다. 그리고 그 밖에 태양계 많은 천체에 큰 충돌을 겪었던 흔적이 남아 있다. 옆으로 누운 채 자전하는 천왕성이 그 대표적인 사례로 지구보다 큰 원시 행성과 충돌한 결과로 추정된다. ALMA가 이번에 관측한 청소년기 행성계는 이런 일이 과거 태양계에서만 일어났던 것이 아니라 지금도 성장 중인 행성계에서 일어나고 있음을 시사한다. 외계 행성계도 좌충우돌하며 성장한다는 이야기다. 하지만 이런 성장통이 없었다면 현재의 지구도 없었을 것이다. 묘하게 인간과 비슷한 행성의 성장 과정이 아닐 수 없다.

지구를 비롯한 태양계 8개 행성과 소행성, 혜성들은 모두 46억 년 전 원시 태양 주위에 형성된 먼지와 가스의 모임인 ‘원시 행성계 원반’(protoplanetary disc)에서 생겨났다. 물론 과학자들이 그때로 돌아가서 이를 관측한 것은 아니지만, 생성 단계에 있는 원시별과 원시 행성계 원반을 다수 관찰해 일반적인 행성계의 생성 과정을 파악했기 때문에 자신 있게 이야기할 수 있다. 하지만 그렇다고 해서 행성계 생성의 모든 의문점이 풀린 것은 아니다. 과학자들은 초기 생성 단계의 원시 행성계 원반이나 태양계처럼 이미 생성된 지 상당한 시간이 흐른 행성계는 많이 관측했지만, 그 중간 청소년기에 해당하는 아직 어린 행성계는 많이 관측하지 못했다. 이 단계에서는 원시 행성계 원반을 이루는 가스와 먼지가 거의 흩어져 관측이 힘들기 때문이다. 2일 학계에 따르면 영국 엑세터 대학의 세바스티앙 마리노가 이끄는 유럽과 미국의 ARKS(ALMA survey to Resolve exoKuiper belt Substructures) 연구팀은 지상에서 가장 강력한 전파 망원경인 ALMA를 이용해 초기 원시 행성계 원반과 완성된 행성계의 중간 단계에 있는, 청소년기 행성계 24개를 자세히 관측했다. ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)는 칠레 고원 지대에 설치된 여러 개의 고성능 전파 망원경 어레이로 이름처럼 밀리미터파와 서브 밀리미터파 같은 긴 파장의 전파를 관측하는 망원경이다. 이 파장에서는 가스와 먼지를 관측하기 쉽기 때문에 원시 행성계 원반이 어느 정도 행성과 소행성으로 정리되고 남은 ‘잔해 원반’(debris disc)도 관측할 수 있다. 과학자들은 ALMA의 뛰어난 성능 덕분에 다른 방법으로는 관측하기 힘든 잔해 원반(사진)을 확인할 수 있었다. 언뜻 생각하기에 잔해 원반은 결국 행성과 소행성이 형성되고 남은 잔해에 불과하기 때문에 별다른 움직임이 없을 것으로 생각된다. 하지만 실제 관측 결과 연구팀은 잔해 원반이 생각보다 훨씬 복잡하고 역동적임을 확인했다. 예를 들어 관측한 잔해 원반의 3분의1 이상의 원반에서 뚜렷한 구조(다중 고리, 간극 등)가 발견됐다. 연구팀은 ARKS가 발견한 비대칭성·아크 구조가 보이지 않는 행성의 중력, 과거 충돌, 행성 이동의 흔적일 가능성이 높다고 보고 있다. 다시 말해 이미 생성된 행성의 경우라도 서로 충돌을 통해 새로운 파편을 생성하거나 생성된 행성과 미세 행성에 대규모 소행성 충돌이 일어나고 있다는 뜻이다. 과학자들은 우리 태양계 역시 초기에 수많은 소행성과 원시 행성이 충돌하는 역동적인 과정을 겪었다는 사실을 알고 있다. 예를 들어 원시 지구와 테이아라는 화성 크기의 원시 행성이 충돌한 결과 현재의 지구와 달이 생성됐다. 그리고 그 밖에 태양계 많은 천체에 큰 충돌을 겪었던 흔적이 남아 있다. 옆으로 누운 채 자전하는 천왕성이 그 대표적인 사례로 지구보다 큰 원시 행성과 충돌한 결과로 추정된다. ALMA가 이번에 관측한 청소년기 행성계는 이런 일이 과거 태양계에서만 일어났던 것이 아니라 지금도 성장 중인 행성계에서 일어나고 있음을 시사한다. 외계 행성계도 좌충우돌하며 성장한다는 이야기다. 하지만 이런 성장통이 없었다면 현재의 지구도 없었을 것이다. 묘하게 인간과 비슷한 행성의 성장 과정이 아닐 수 없다.

공룡 발자국 화석은 뼈 화석과는 달리 공룡의 실제 행동과 보행 방식, 사회성, 생태 환경을 파악할 수 있는 ‘살아 있는 화석’으로 고생물학 연구에서 매우 중요하다. 공룡 발자국 화석은 중요한 연구 지표이지만, 기존 방법으로는 해석이 쉽지 않다. 기존에는 발자국 화석을 특정 공룡에 맞추는 컴퓨터 데이터 세트를 수동으로 구축해야 했기 때문에 편향이 발생할 수 있다. 이런 상황에서 독일 헬름홀츠 재료·에너지 연구센터 광학과, 영국 에든버러대 지구과학부, 리버풀 존 무어스대 생명·환경과학부 공동 연구팀은 수백만 년 전 형성된 공룡 발자국을 식별할 수 있는 인공지능(AI) 기반 앱을 개발했다고 1일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 1월 27일 자에 실렸다. 고생물학자들은 수많은 공룡 발자국을 연구하면서 이들이 사나운 육식공룡, 온순한 초식공룡, 비행 공룡인지 빠르게 구분할 수 있는 방법을 찾아왔다. 이에 연구팀은 컴퓨터가 공룡 발자국 형태의 변이를 스스로 학습하도록 했다. 연구팀은 약 2000개의 화석 발자국과 가장자리 변위 같은 현실적 변화를 모방한 수백만 개의 추가 변이를 학습시켰다. 발가락 간격, 발뒤꿈치 위치, 지면에 닿는 접촉 면적 크기, 발 각 부분에 실리는 무게 분포 등 발자국 변이의 8가지 핵심 특징을 식별하도록 했다. 이런 변이를 인식한 인공지능 모델은 기존 화석 발자국과 비교를 통해 어떤 공룡의 발자국인지를 예측할 수 있다. 이 기술을 적용한 앱인 ‘디노트래커’는 스마트폰으로 공룡 발자국 사진이나 스케치를 업로드하면 즉시 분석 결과를 받을 수 있다. 이 알고리즘은 논란 여지가 있는 종을 포함해 인간 전문가의 분류와 약 90% 일치율을 보였다. 특히 2억 년 전에 만들어진 여러 공룡의 발자국이 멸종된 조류와 현대 새의 발자국과 놀라울 정도로 유사한 특징을 공유한다는 사실을 발견했다. 또, 새가 기존에 생각했던 것보다 수천만 년 더 일찍 기원했을 가능성이 있고, 원시 공룡이 우연히 새의 발과 유사한 발을 가졌을 가능성이 큰 것으로 확인했다. 연구팀은 이 앱을 이용해 1억 7000만 년 전의 것으로 스코틀랜드 스카이 섬 갯벌에 찍혀 오랫동안 미스터리로 남아 있던 발자국을 분석한 결과, 가장 오래된 오리부리공룡의 친척들에 의해 만들어졌을 가능성이 크다고 밝혔다. 연구를 이끈 스티븐 브루사티 영국 에든버러대 교수는 “이번 연구 결과는 1세기 넘게 전문가들을 난관에 빠뜨렸던 공룡 발자국 분류를 객관적이고 데이터 기반 방식으로 해결할 수 있음을 보여준다”며 “이번 방법은 발자국 변이를 인식하고 그 생성자에 대한 가설을 검증하는 편향 없는 방식을 제공해 연구, 교육, 현장 조사에도 탁월한 도구가 될 것”이라고 말했다.

동물이나 생선의 뼈를 이용한 도구나 돌을 이용한 개인 장신구, 안료 사용 같은 석기 시대 기술 혁신은 초기 인류의 행동 복잡성 발전과 연관된다. 이런 혁신은 약 30만~5만 년 전 중기 홍적세 후기에 아프리카와 서유럽에서 발생했을 것으로 여겨져 왔다. 아시아 지역의 경우 석기 시대의 기술과 복잡한 도구와 관련한 기록은 약 4만 년 이후에나 찾아볼 수 있었다. 이런 상황에서 중국, 호주, 미국, 스페인, 노르웨이 5개국 연구자로 구성된 국제 공동 연구팀은 중국 중부에서 발견된 초기 인류가 약 16만~7만 2000년 년 전에 정교한 석기를 제작해 사용했을 것이라는 증거를 발견했다고 31일 밝혔다. 이번 발견은 해당 시기에 아시아 지역 석기 기술이 유럽이나 아프리카에 비해 뒤처졌다는 기존 연구 결과들을 뒤집는 것이어서 눈길을 끈다. 이 연구에는 중국 척추동물 고생물학 및 고인류학 연구소, 베이징 연합대학, 시안 지구 환경 연구소, 중국 사회과학원 고고학 연구소, 베이징 중국과학원대, 허난성 문화유산 및 고고학 연구소, 난양 문화유산 보존 연구소, 베이징 지리학 및 지구물리학 연구소, 호주 그리피스대 인간 진화 연구센터, 퀸즐랜드대, 미국 시애틀 워싱턴대, 스미스소니언 연구소 국립 자연사 박물관, 스페인 카탈루냐 인류 고생태학 및 사회 진화 연구소, 로비라이 비르길리 대학교, 발렌시아대, 노르웨이 오슬로대 고고학자와 고인류학자, 물리학자 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 28일 자에 실렸다. 오랫동안 고고학 분야에서는 아프리카와 서유럽의 호미니드는 상당한 기술적 진보를 보였지만, 동아시아의 호미니드는 더 단순하고 보수적이며 원시적인 석기를 사용했을 것이라는 주장이 지배적이었다. 연구팀은 중국 중부 허난성 시구에서 약 16만 년 전부터 7만 2000년 전 사이로 추정되는 석기 2601점을 발견했다. 특히 유물 중에는 손잡이가 달린 도구가 있었는데, 이는 동아시아에서 알려진 가장 오래된 복합 도구라고 연구팀은 밝혔다. 이것들은 돌 부품과 손잡이, 자루가 결합한 형태였다. 이번에 발견된 유물 대부분은 50㎜ 미만 크기로 분리된 조각 형태로 발견됐다. 절단, 긁기, 구멍 뚫기 등 다양한 도구를 제작하는 데 사용된 기술을 이미 갖추고 있었던 것으로 추정된다. 연구팀은 도구 표면의 미세 마모 패턴을 근거로 이 도구들이 나무나 갈대 같은 식물 재료를 다듬는 데 사용됐을 것이라고 본다. 이번 연구 결과는 중후기~후중기 플라이스토세에 인류 조상들이 아프리카와 서유럽, 아시아 전역에서 복잡한 기술을 창출했을 가능성이 높다는 기존 연구 결과를 뒷받침한다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 마이클 페트라글리아 호주 그리피스대 교수는 “이번 연구 결과는 아시아 지역 인류 조상이 복잡한 계획성, 숙련된 제작 기술, 도구 성능 향상 방식을 갖고 있음을 보여준다”며 “석기에서 드러난 기술적 전략은 동아시아에서 9만년간간 지속된 환경 변화에 호미니드 집단이 적응하는 데 중요한 역할을 했을 것”이라고 말했다.

편하다고 쉽게 쓰고 버리는 플라스틱 쓰레기가 늘면서 바다의 미세 플라스틱 오염은 인간을 포함한 생태계 전체에 악영향을 미치고 있다. 남태평양 공동체로 불리는 태평양 섬 국가·영토(PICTs)는 지리적으로 격리돼 있음에도 급속한 도시화와 제한된 폐기물 및 수자원 관리 시스템 때문에 미세 플라스틱 오염에 특히 취약하다. 더욱이 생계 수단이나 문화적 기반, 영양 공급원을 어류에 의존하고 있어 미세 플라스틱 오염에 따른 영향은 더욱 크다. 이런 상황에서 피지 수바 사우스 퍼시픽대, 태평양 군도 기후 행동 네트워크, 피지 수산산림부, 일본 큐슈대 생명자원 및 생태환경과학부, 독일 라이프니츠 열대 해양 연구센터, 바누아투 해양수산부, 에마루스 사우스 퍼시픽대, 통가 수산부, 투발루 수산부 공동 연구팀은 태평양 섬 국가와 외딴섬 연안 해역에 서식하는 어류의 3분의 1이 미세 플라스틱에 오염된 상태라고 30일 밝혔다. 특히 피지에서는 미세 플라스틱 오염률이 75%에 이르고, 산호초에 서식하거나 바다 바닥 쪽에 사는 어류의 피해가 심각한 것으로 조사됐다. 이번 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 1월 29일 자에 실렸다. 미세 플라스틱에 관한 연구는 많지만 PICTs 지역에서 소비되는 어류의 오염에 관한 연구는 거의 없었다. 이에 연구팀은 ‘글로벌 생물다양성 정보 시설’의 공개 자료를 활용해 피지, 통가, 투발루, 바누아투 주변에서 잡히는 138종 878마리의 연안 어류를 대상으로 미세 플라스틱 오염률을 조사했다. 그 결과 이들 지역 연안에서 잡히는 어류의 3분의 1에서 미세 플라스틱 입자가 검출됐다. 오염률은 섬마다 차이를 보였다. 피지에서는 어류의 75%에서 미세 플라스틱이 발견돼 전 세계 평균인 49%보다 훨씬 높았다. 오염 빈도는 높았지만 개체당 발견된 플라스틱 양은 적은 것으로 나타났다. 반면 바누아투에서 잡힌 어류의 오염 비율은 5%에 불과했다. 또 네 개 섬 모두에서 포획된 정갈돔과 실붉돔 2종 모두 피지에서 다른 섬들보다 높은 수준의 오염도를 보였다. 연구팀은 전 세계 어종 데이터베이스를 활용해 다양한 생태적 특성이 미세 플라스틱 오염률에 미치는 영향을 조사했다. 산호초 어류와 바닥에 가깝게 사는 저서성 어류는 연안, 석호 어류나 외해 어류에 비해 오염도가 높았다. 연구팀은 피지의 오염률이 다른 섬들과 세계 평균보다 높은 이유로 높은 인구 밀도와 광범위한 연안 개발, 효과적이지 못한 폐기물 관리 관행 등을 지적했다. 연구를 이끈 아만다 포드 피지 사우스 퍼시픽대 박사는 “태평양 어류의 미세 플라스틱 수준은 일반적으로 산업화한 지역보다 낮지만, 태평양 지역 사회는 주요 단백질 공급원으로 어류에 훨씬 더 크게 의존한다”고 밝혔다. 이어 “이번 연구 결과는 PICTs 국민의 식량이 되는 어류가 심각하게 오염됐다는 것을 보여 주며, 인류 식량 체계의 취약성을 엿볼 수 있다”고 강조했다.

국내 한 통계에 따르면 2024년 말 기준 반려동물을 키우는 사람은 총인구의 약 3분의 1에 이른다. 반려동물은 말을 할 수 없기 때문에 답답할 때가 많다. 그런데 주인의 말투에 따라 반려동물의 신체 균형 감각이 좌우될 수 있다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다. 오스트리아 빈 수의과대 연구팀은 반려견이 주인의 화나거나 기쁜 목소리를 들으면 감정적 흥분을 일으켜 신체 균형 감각에 변화가 일어난다는 사실을 확인했다고 30일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 1월 29일 자에 실렸다. 인간과 동물 모두에게 안정된 자세는 넘어지지 않고 서 있거나 걷는 등 다른 활동을 수행할 수 있는 능력의 기반이 된다. 안전성을 유지하기 위해 근육은 시각적 단서와 신체 자체의 위치 감각에 의존한다. 최근 사람을 대상으로 한 연구에 따르면 외부 소리도 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 고주파는 불안정 행동, 백색 소음은 안정 행동에 영향을 주는 것으로 확인됐다. 연구팀은 소리가 동물의 자세 안정성에 미치는 영향을 살펴본 연구가 없다는 점에 착안했다. 이를 확인하기 위해 다양한 종류와 나이의 반려견 23마리를 대상으로 사람의 행복한 목소리, 화난 목소리를 들었을 때 균형 변화를 측정했다. 이를 위해 연구팀은 소리에 반응하는 반려견의 미세한 움직임까지 감지하는 압력 감지 플랫폼을 개발했다. 그 결과 아무 소리도 듣지 않은 경우와 비교했을 때 화난 목소리를 들었을 때 ‘지지표면’이라는 매개 변숫값이 더 높게 나타났다. 지지표면은 반려견의 중심 압력 이동 경로가 플랫폼에서 차지하는 면적을 의미한다. 지지표면 값이 클수록 불안정성이 증가하고 균형 유지를 위해 더 큰 신체 움직임이 필요하다는 것을 뜻한다. 그러나 나머지 4개의 안정화 매개변수는 목소리 톤에 일관된 연관성을 보이지 않았다. 연구팀에 따르면 인간의 화난 목소리와 행복한 목소리가 감성적 각성을 유발해 균형을 안정화하기도 하고 불안정하게 만들기도 하는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 바바라 복스탈러 교수는 “일부 반려견은 기쁜 목소리를 들었을 때도 불안정한 모습을 보였는데, 어쨌든 화난 목소리는 자세의 불안정화와 밀접한 관련을 갖는 것으로 나타났다”며 “과거 경험이 개체별 반응에 영향을 미치는지 추가 연구를 진행할 계획”이라고 설명했다.

지구가 있는 우주는 사실 생명체에게 위험한 장소이다. 매 순간 태양에서는 강한 방사선과 고에너지 입자를 내뿜고 있고 우주 먼 곳에서 폭발한 초신성도 위험한 입자를 방출한다. 그런데도 우리가 무사한 이유는 지구를 지키는 든든한 방어막인 지구 자기장 덕분이다. 지구는 사실 태양계 암석 행성 가운데 가장 강한 자기장을 지니고 있다. 비결은 큰 금속 핵이다. 지구의 핵은 내핵과 외핵으로 나누어져 있는데, 과학자들은 액체 상태의 지구 외핵이 움직이면서 ‘다이나모(Dynamo) 현상’에 의해 강한 자기장이 생긴 것으로 보고 있다. 이런 강한 자기장이 없는 화성의 경우 한때 따뜻한 바다와 두꺼운 대기가 있었던 흔적은 있지만, 현재는 춥고 건조한 사막뿐이다. 과학지들은 지구보다 작은 크기 때문에 화성에 강한 자기장이 형성되지 않아 물과 대기를 대부분 잃고 건조한 사막 행성이 된 것으로 보고 있다. 외계 행성을 연구하는 과학자들은 같은 일이 다른 외계 행성에서도 일어나는지 연구해왔다. 외계 행성에 지구처럼 생명체가 살기 위해서는 대기와 바다를 보호할 강한 자기장이 필요하기 때문에 이는 외계 행성의 생명체 존재 가능성을 연구하는 과학자들에게는 중요한 과제다. 태양계의 사례를 보면 지구보다 더 큰 암석행성의 경우 더 강한 자기장이 생성될 수 있을 것처럼 생각된다. 하지만 일부 과학자들은 반대로 생각한다. 지구보다 큰 암석 행성인 슈퍼지구의 경우 오히려 외핵이 액체 상태로 되어 있지 않아 다이나모 현상에 따른 자기장 생성이 잘되지 않을 수 있다는 게 그 근거다. 그 경우 오히려 행성 크기만 크지 대기는 잘 보호할 수 없어 지구 같은 복잡한 생태계 진화에 불리한 조건일 수 있다. 로체스터 대학의 미키 나카지마 교수 연구팀은 액체 상태의 외핵이 존재하지 않더라도 슈퍼 지구형 외계 행성에 강한 자기장이 생성될 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀의 모델에 따르면 슈퍼 지구의 깊은 내부 맨틀 아래에는 용암 바다(BMO)가 존재할 수 있으며, 이는 전기적으로 전도성을 가지는 고압 상태의 용암층으로 강한 자기장을 생성할 수 있다는 게 주장의 핵심이다. 연구팀은 이 가설을 검증하기 위해 로체스터 대학 레이저 에너지 연구소에서 레이저 충격 실험을 진행했다. 이 실험을 통해 슈퍼 지구 맨틀층 아래의 극한 압력(수백 GPa)과 온도 조건을 재현해 액체 상태의 용암(마그네슘, 철, 산소 등으로 구성)의 전기 전도성을 측정한 결과 지구 외핵과 유사한 전도성이 있는 것으로 나타났다. 동시에 연구팀은 양자역학적 시뮬레이션과 행성 진화 모델을 결합해, 용암이 얼마나 오래 전도성 상태를 유지할 수 있는지, 그리고 그로 인해 얼마나 강력한 자기장이 생성될 수 있는지 확인했다. 그 결과 지구보다 3~6배 이상 큰 슈퍼 지구에서는 용암 바다(BMO)가 지구 핵보다 강력하고 오래 지속되는 자기장을 생성할 수 있는 것으로 나타났다. 이 연구 결과가 옳다면 항성에 가까이 붙어서 공전하는 슈퍼 지구의 생명체 존재 가능성이 높아진다. 하지만 실제로 두꺼운 대기를 가지고 있는지 알기 위해서는 고성능 망원경으로 자세히 관측해야 한다. 현재 인류가 지닌 가장 강력한 망원경인 제임스 웹 우주 망원경으로도 쉽지 않은 일이다. 그러나 과학자들은 현재 가능한 기술적 방법을 모두 동원해 외계 행성의 생명체 존재 가능성을 검증하고 제2의 지구가 어디 있는지 알아내기 위해 연구를 멈추지 않을 것이다.

지구가 있는 우주는 사실 생명체에게 위험한 장소이다. 매 순간 태양에서는 강한 방사선과 고에너지 입자를 내뿜고 있고 우주 먼 곳에서 폭발한 초신성도 위험한 입자를 방출한다. 그런데도 우리가 무사한 이유는 지구를 지키는 든든한 방어막인 지구 자기장 덕분이다. 지구는 사실 태양계 암석 행성 가운데 가장 강한 자기장을 지니고 있다. 비결은 큰 금속 핵이다. 지구의 핵은 내핵과 외핵으로 나누어져 있는데, 과학자들은 액체 상태의 지구 외핵이 움직이면서 ‘다이나모(Dynamo) 현상’에 의해 강한 자기장이 생긴 것으로 보고 있다. 이런 강한 자기장이 없는 화성의 경우 한때 따뜻한 바다와 두꺼운 대기가 있었던 흔적은 있지만, 현재는 춥고 건조한 사막뿐이다. 과학지들은 지구보다 작은 크기 때문에 화성에 강한 자기장이 형성되지 않아 물과 대기를 대부분 잃고 건조한 사막 행성이 된 것으로 보고 있다. 외계 행성을 연구하는 과학자들은 같은 일이 다른 외계 행성에서도 일어나는지 연구해왔다. 외계 행성에 지구처럼 생명체가 살기 위해서는 대기와 바다를 보호할 강한 자기장이 필요하기 때문에 이는 외계 행성의 생명체 존재 가능성을 연구하는 과학자들에게는 중요한 과제다. 태양계의 사례를 보면 지구보다 더 큰 암석행성의 경우 더 강한 자기장이 생성될 수 있을 것처럼 생각된다. 하지만 일부 과학자들은 반대로 생각한다. 지구보다 큰 암석 행성인 슈퍼지구의 경우 오히려 외핵이 액체 상태로 되어 있지 않아 다이나모 현상에 따른 자기장 생성이 잘되지 않을 수 있다는 게 그 근거다. 그 경우 오히려 행성 크기만 크지 대기는 잘 보호할 수 없어 지구 같은 복잡한 생태계 진화에 불리한 조건일 수 있다. 로체스터 대학의 미키 나카지마 교수 연구팀은 액체 상태의 외핵이 존재하지 않더라도 슈퍼 지구형 외계 행성에 강한 자기장이 생성될 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀의 모델에 따르면 슈퍼 지구의 깊은 내부 맨틀 아래에는 용암 바다(BMO)가 존재할 수 있으며, 이는 전기적으로 전도성을 가지는 고압 상태의 용암층으로 강한 자기장을 생성할 수 있다는 게 주장의 핵심이다. 연구팀은 이 가설을 검증하기 위해 로체스터 대학 레이저 에너지 연구소에서 레이저 충격 실험을 진행했다. 이 실험을 통해 슈퍼 지구 맨틀층 아래의 극한 압력(수백 GPa)과 온도 조건을 재현해 액체 상태의 용암(마그네슘, 철, 산소 등으로 구성)의 전기 전도성을 측정한 결과 지구 외핵과 유사한 전도성이 있는 것으로 나타났다. 동시에 연구팀은 양자역학적 시뮬레이션과 행성 진화 모델을 결합해, 용암이 얼마나 오래 전도성 상태를 유지할 수 있는지, 그리고 그로 인해 얼마나 강력한 자기장이 생성될 수 있는지 확인했다. 그 결과 지구보다 3~6배 이상 큰 슈퍼 지구에서는 용암 바다(BMO)가 지구 핵보다 강력하고 오래 지속되는 자기장을 생성할 수 있는 것으로 나타났다. 이 연구 결과가 옳다면 항성에 가까이 붙어서 공전하는 슈퍼 지구의 생명체 존재 가능성이 높아진다. 하지만 실제로 두꺼운 대기를 가지고 있는지 알기 위해서는 고성능 망원경으로 자세히 관측해야 한다. 현재 인류가 지닌 가장 강력한 망원경인 제임스 웹 우주 망원경으로도 쉽지 않은 일이다. 그러나 과학자들은 현재 가능한 기술적 방법을 모두 동원해 외계 행성의 생명체 존재 가능성을 검증하고 제2의 지구가 어디 있는지 알아내기 위해 연구를 멈추지 않을 것이다.

20세기 인류에 큰 영향을 미친 사상가 중 한 명인 프로이트의 정신분석학에서 가장 중요하게 여기는 것은 무의식이다. 어린 시절의 경험으로 형성된 무의식이 어른이 된 뒤 인간의 행동에 상당한 영향을 미친다는 것이 프로이트 심리학의 주요 뼈대다. 정신분석학이 과학적이냐 아니냐는 논쟁은 뒤로하더라도, 아동기에 무엇을 보고 듣고 경험했는가가 성인이 된 후 행동과 판단에 어느 정도 영향을 미친다는 점은 부인할 수 없는 사실이다. 1980~90년대 어린 시절 즐겨 봤던 SF 영화들은 유독 디스토피아적인 내용과 소재들이 많았다. 지금 같으면 피지컬 인공지능(AI)이라고 불렀을 로봇과 군사 인공지능인 스카이넷이 인간과 전쟁을 벌이는 ‘터미네이터’와 사이보그 인간 경찰과 전투 로봇이 등장하는 ‘로보캅’이 그랬다. 인간이 인공지능 컴퓨터에 의해 양육되며 가상의 세계를 현실로 착각하며 산다는 내용의 ‘매트릭스’도 빼놓을 수 없다. 청소년기에 이런 SF의 세례를 받은 덕분인지 모르겠지만, 새로운 기술이 등장하면 어린아이들이 새 장난감을 만나는 것처럼 얼른 한번 써봐야겠다는 호기심, 조바심과 함께 ‘이 기술이 잘못 사용되면 어떻게 하지’를 걱정하는 버릇이 생겼다. 요즘 인공지능 기술에 대해서도 마찬가지다. 과학 분야 취재를 담당하고 있다 보니 매주 다양한 분야의 최신 과학기술 논문들을 본다. 지난 몇 년 동안 분야를 막론하고 AI 관련 논문들이 쏟아지고 있음을 체감한다. 이전에는 AI를 이용해 ‘이런 것도 할 수 있다’는 식의 논문이 많았다면 최근 들어 인공지능과 관련한 문제점을 지적하는 연구들도 심심찮게 만날 수 있다. 지난주에 나온 논문들만 해도 그렇다. 미국 의학협회에서 발행하는 국제 학술지 ‘JAMA 네트워크 오픈’에는 생성형 인공지능 사용이 우울 증상 증가와 유의미한 연관성이 있다는 연구 결과가 실렸다. 미국 거주 성인 남녀 2만 847명을 대상으로 조사한 결과 생성형 AI 사용 수준이 높을수록 우울 증상이 증가하는 경향이 발견됐으며, 특히 젊은 사용자 중 매일 사용하는 사람들에게서 중증도의 우울증 발생 확률이 높다는 내용이었다. 과학 저널 ‘사이언스’ 23일 자에는 한국, 미국, 영국, 노르웨이 공동 연구팀이 악의적 인공지능 군집이 민주주의에 심각한 위협을 가할 수 있는 대규모 조직적 허위 정보 유포에 이용될 가능성이 크다는 점을 지적하고 대책을 촉구하는 논문이 발표됐다. 사실 이런 이야기를 하면 산업계에서는 “전 세계적으로 치열한 경쟁을 벌이고 있는데 부정적 면을 부각하는 것은 경쟁력 확보에 도움이 되지 않는다”라거나 “문제가 생기면 시장에서 알아서 해결할 것”이라고 불만 섞인 목소리를 내곤 한다. 지난 22일 시행된 ‘AI 기본법’에 대해서도 산업계는 불만인 듯싶다. SF 영화에 흔히 등장하는 기술만능주의, 시장만능주의의 전형적 모습을 보는 듯하다. 현재 인공지능 기술의 발전 속도를 고려한다면 요즘 나오는 AI 관련 서적에서 예측되는 것 이상의 현실이 우리 앞에 생각보다 빨리 다가올 수 있다. 인공지능이 인간의 지적 능력을 뛰어넘는 특이점을 지난 뒤 벌어질 수 있는 일들은 전문가들도 쉽게 예측하지 못하고 있다. 인공지능 시대를 막연히 낙관만 할 수는 없을 것이다. 그렇기 때문에 이번 사이언스 논문도 그렇고 지난해 국제 학술지 ‘위기 분석’에 실린 논문에서도 “인공지능은 반드시 발전과 규제가 함께 가야 하는 기술이며, 규제는 단순한 가이드라인 수준에 그쳐서는 안 된다”고 지적하는 것이다. AI는 어느 순간이 지나면 인간의 통제 범위를 벗어나 스스로 진화할 수 있는 기술이다. 적절한 규제 없는 기술 발전은 최악의 상황을 가져올 수 있다. 그렇기 때문에 기술이 초래하는 부작용이 수면 위로 드러나기 시작하면 이미 걷잡을 수 없는 상황일 수 있다. 어느 개그맨의 말처럼 늦었다고 생각할 때는 진짜 늦었을 때가 될지 모른다. 유용하 문화체육부 과학전문기자

밤늦게까지 자지 않고 활동하는 생활 습관을 지닌 이른바 ‘올빼미형 인간’이 심혈관 건강이 더 좋지 않다는 연구 결과가 나왔다. 최근 미국 하버드 의대 등 공동연구팀은 저녁형 인간이 심장마비나 뇌졸중을 겪을 위험이 16% 더 높다는 연구 결과를 미국심장협회지(JAHA) 최신 호에 발표했다. 이번 연구는 영국 바이오뱅크에 등록된 30만명 이상의 성인(평균 연령 약 57세)을 대상으로 개인의 고유한 생체 리듬에 따른 수면 및 활동 패턴을 뜻하는 크로노타입(Chronotype)이 심장 건강 지표와 어떤 관련이 있는지를 분석한 것이다. 먼저 연구팀은 설문에 응한 참가자들을 대상으로 각각 아침형 인간, 중간형 인간, 저녁형 인간으로 분류했다. 이들 중 24%는 자신을 확실한 아침형(예: 오후 9시 취침)으로, 8%는 저녁형(예: 새벽 2시 취침)으로 그리고 67%는 확신이 없거나 이도 저도 아닌 중간형이라고 응답했다. 이어 연구팀은 이 응답을 바탕으로 참가자들의 식습관, 체중, 흡연, 신체 활동 습관, 혈압, 콜레스테롤 등 건강 지표를 분석해 점수를 계산했다. 그 결과 저녁형 인간이 중간형보다 심혈관 건강 점수가 좋지 않을 확률이 79%나 더 높았다. 또한 저녁형 인간은 중간형에 비해 14년의 추적 기간 동안 심장마비나 뇌졸중을 겪을 위험이 16% 더 높았다. 반면 아침형 인간의 경우 중간형과 비교해 심혈관 건강 점수가 나쁠 확률이 5% 더 낮았다. 또한 이 같은 연관성은 여성에게 더 강하게 나타났지만 그 이유는 밝혀내지 못했다. 논문의 주저자인 시나 키아네르시 박사는 “저녁형 인간이 반드시 불행해질 것이라는 뜻은 아니다”면서도 “문제는 체내 생체 시계와 일상적인 생활 방식 사이의 불일치로, 이는 심장 건강에 좋은 습관을 따르기가 더 어려워진다”고 설명했다. 이어 “저녁형 생활 자체가 심혈관 질환 위험을 높이는 요인은 아니다”면서 “이 생활 방식이 식습관의 질 저하, 흡연, 불충분하거나 불규칙한 수면 등 심혈관 질환 위험 증가를 유발하는 원인이 된다”고 짚었다.

건강한 다이어트를 위해서는 먹는 순서도 중요하다. 방법에 따라 특별한 비법이 없어도 ‘요요 현상’을 예방할 수 있다. 일명 ‘거꾸로 식사법’은 살도 빼고 노화 속도도 늦추는 데 효과적이다. 거꾸로 식사법은 밥을 먹을 때 채소→고기·생선→밥 순서로 식사하는 방법이다. 채소나 나물 등 식이섬유를 먼저 먹으면 혈당이 느리게 오르고 포만감을 오래 유지할 수 있다는 장점이 있다. 이 과정에서 식사 간격은 최대 4시간을 유지하고 밥은 20분 이상 천천히 먹으면 더 큰 효과를 볼 수 있다. 반대로 탄수화물을 먼저 섭취하면 혈당이 급격하게 오르고, 오른 혈당을 안정시키기 위해 인슐린이 대거 생성된다. 인슐린은 혈류 내 당이 세포로 들어가 저장되거나 에너지로 전환되도록 돕기 때문에 혈류 속 당분 수치가 낮아진다. 따라서 혈당을 천천히 오르게 하는 식품을 가장 먼저 섭취하는 게 좋다. 식이섬유는 다른 영양분에 비해 소화가 더딘데, 그 덕분에 단백질과 탄수화물도 잇따라 천천히 소화된다. 소화가 더딘 만큼 공복을 늦게 느낄 수 있어 다이어트에도 도움이 된다. 배우 신애라씨도 ‘거꾸로 식사법’의 효능에 대해 경험담을 공유했다. 그는 지난해 인스타그램에서 “밥을 먹을 때 샐러드와 같은 채소를 조금 먹어야 당이 안 올라가면서 혈당이 잡힌다”고 했다. 미국 코넬대 연구팀에 따르면 식이섬유를 먼저 섭취하고 이후 단백질과 탄수화물을 섭취하도록 한 그룹이 그렇지 않은 그룹보다 열량을 더 적게 섭취하고 지방이 많거나 튀긴 음식에 대한 유혹도 덜 느끼는 것으로 조사됐다.

배우 김우빈이 투병한 것으로 알려진 비인두암과 관련해 녹차와 커피를 마시는 것이 발병 위험을 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 대만 중앙통신사와 자유시보 등에 따르면 국립대만대학교병원(NTUH) 이비인후과 왕청핑 교수는 지난 26일 20여년간의 장기 추적 연구를 통해 이러한 결과가 나왔다며 “식단을 통해 비인두암의 위험을 낮출 수 있다”고 밝혔다. 왕 교수가 이끄는 NTUH의 비인두암 연구팀은 미국 국립암연구소 등과 협력해 비인두암 환자 등을 대상으로 한 코호트 연구를 진행했다. 1996년부터 2004년, 2006년부터 2020년까지 총 1800여명의 비인두암 환자와 2000명의 대조군을 비교 분석했다. 분석 결과 일주일에 녹차 또는 커피 두 잔(약 500㎖)을 마신 사람의 비인두암 발병 위험이 그렇지 않은 사람보다 낮았다고 설명했다. 또한 비타민A가 다량 함유된 채소나 생선이 많이 포함된 식단도 비인두암 발병 위험 감소와 관련이 있다고 덧붙였다. “녹차·커피 일주일 두 잔, 비타민A가 위험 낮춰”비인두암은 뇌 기저에서 입천장(연구개)까지 이르는 인두의 가장 윗부분인 비인두에 생기는 악성종양이다. 전 세계적으로 10만명당 1명꼴로 발병하지만, 중국 남부지방에서는 이보다 발병률이 높으며 대만과 홍콩, 화교가 많은 인도네시아 등에서도 발병률이 높다. 또한 남성의 발병률이 여성의 3배에 이르며, 40~55세 사이에서 주로 발병한다는 보고도 있다. 비인두암은 앱스타인-바 바이러스(EBV) 감염 또는 만성적인 코의 염증, 위생 환경 등이 원인으로 알려져 있다. 유전적 원인이나 면역 기능 저하와 비인두암의 연관성에 관한 연구도 진행되고 있다. 비인두암의 초기 증상으로는 목에 만져지는 혹이 대표적이다. 콧물에 피가 섞이거나 한쪽의 코막힘, 귀가 막히거나 한쪽 귀만 들리지 않는 느낌 등도 비인두암을 의심해볼 수 있다. 종양이 커져 이관의 입구를 막으면 중이강 내 압력이 낮아져 물이 고여 삼출성 중이염으로 이어지기도 한다. 특히 비인두암이 진행해 뇌 쪽을 침범하면 뇌신경 마비를 일으킬 수 있으므로 증상이 있을 경우 신속히 진단 및 치료에 돌입하는 것이 좋다. 차 또는 커피가 비인두암을 비롯한 두경부암의 발병 위험을 낮춘다는 연구 결과는 이전에도 나온 바 있다. 미국 유타대 의대 연구팀은 지난 2024년 국제학술지 ‘암’에 공개한 연구를 통해 “매일 4잔 이상의 카페인이 함유된 커피를 마신 사람들은 커피를 마시지 않은 사람들보다 두경부암 발병 확률이 17% 낮았다”라고 밝혔다. 연구진은 두경부암 환자 9000여명과 대조군 1만 5000여명을 분석해 이러한 결론을 내렸다. 디카페인 커피와 차를 마시는 사람 또한 두경부암 발병 위험이 낮았다. 커피와 차가 두경부암 위험을 낮추는 정확한 메커니즘은 아직 연구가 진행 중이다. 커피와 차에 함유된 카페인, 클로로젠산, 카테킨 등 항산화 성분과 관련 있는 것으로 추정된다.

포항공과대학(POSTECH) 연구진이 인공지능(AI)을 활용한 반도체 설계 자동화의 길을 열었다. 포항공대는 29일 전자전기공학과 김병섭 교수팀이 사람의 감각과 경험에 의존해 오던 반도체 설계 난제를 AI로 해결했다고 밝혔다. 연구는 반도체 회로 및 시스템 분야 국제 학술지인 ‘IEEE Transactions on Circuits and Systems(TCAS-I)’에 최근 게재됐다. 반도체는 대부분의 전자기기에 장착되는 핵심 기술이지만 설계는 사람의 손과 경험이 필요해 자동화가 쉽지 않다. 때문에 ‘아날로그 반도체 설계’는 설계자의 감각과 노하우에 의존하는 분야로 남아있다. 또한 설계 데이터는 기업 핵심 자산이라 외부 공개가 제한돼 학습에 필요한 데이터도 극히 부족한 실정이다. 이에 연구팀은 ‘파운데이션 모델’ 개념에 주목했다. 해당 모델은 대규모 데이터로 먼저 학습한 뒤 소량의 추가 학습만으로 다양한 작업을 수행할 수 있는 범용 AI 모델이다. 학습을 위해 반도체 배치도를 조각으로 나눈 뒤 일부를 가리고, 퍼즐을 맞추는 방식으로 설계 규칙을 익히는 ‘자기지도학습’ 방식을 적용해 대규모 사전학습을 시행했다. 이후 공통적으로 반복되는 구조와 패턴을 익힌 AI가 회로 연결과 구조 형성에 필요한 설계 작업을 수행할 수 있도록 추가 데이터 학습을 진행했다. 실험 결과 AI가 만든 배치도 중 96.6%가 설계 규칙과 회로 검증을 모두 통과했고, 기존 방식에 비해 1/8 수준의 데이터로도 동일한 성능을 달성했다. 상용화할 경우 설계 인력과 개발 기간을 줄여 반도체 산업 전반의 생산성과 경쟁력을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다. 연구팀은 산업 현장 적용을 목표로 연구를 이어갈 계획이다. 연구를 이끈 김병섭 교수는 “이번 연구는 데이터 부족으로 막혀 있던 아날로그 반도체 설계 자동화의 가능성을 실질적으로 확장한 성과”라고 했다.

국내 연구진이 리튬 금속 전지의 고질적 문제인 화재 위험과 짧은 수명을 획기적으로 해결할 수 있는 신기술을 내놨다고 29일 밝혔다. 한양대 임희대 교수와 성균관대 김병훈 교수 공동 연구팀은 리튬 금속의 부식을 막고 전지 열화를 근본적으로 해결하는 ‘부식 방지형 전해질’ 개발에 성공했다고 밝혔다. 리튬 금속 전지는 기존 리튬 이온 전지보다 에너지 밀도가 훨씬 높아 차세대 배터리로 주목받아 왔다. 하지만 충·방전 과정에서 리튬이 나뭇가지 모양으로 자라나는 ‘덴드라이트(dendrite)’ 현상이 문제였다. 이 결정체가 배터리 분리막을 뚫으면 내부 단락이 생겨 화재나 폭발로 이어지기 때문이다. 연구팀은 기존의 독성 강한 화합물 대신 방향족 탄화수소를 조합한 새로운 전해질 설계법을 도입했다. 이 전해질은 리튬 표면에 튼튼한 보호막을 형성해 결정체 성장을 억제하고 금속 부식을 차단한다. 실험 결과, 새 전해질을 적용한 배터리는 기존보다 수명이 2배 이상 길어졌다. 특히 전해질의 가격은 낮추면서 에너지 효율은 높여 상업적 가치도 충분히 확보했다는 평가다. 임희대 교수는 “리튬 금속 전지의 안전성 문제를 동시에 해결한 원천 기술”이라며 “전기차는 물론 드론, 항공우주 등 배터리 산업 전반에 새로운 패러다임을 제시할 것”이라고 말했다. 이번 연구 성과는 재료과학 분야 세계적 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 1월호에 게재됐다.

날씨가 춥다 보니 실내에서 생활하는 시간이 늘어납니다. 요즘은 온라인동영상서비스(OTT) 덕분에 주말만 되면 드라마나 예능 프로그램을 ‘몰아보기’ 하는 사람도 많습니다. 빈지워칭(Binge-watching)이라고 불리는 몰아보기는 2006~2007년 넷플릭스, 아마존 프라임 비디오 같은 OTT 등장과 함께 나타난 문화적 현상입니다. 물론 평일에 시간 내기가 어려워 주말에 프로그램을 몰아보는 경우가 많습니다. 그렇지만, 몰아보기 중독 수준에 이른 사람은 고립감, 우울감에 빠져 있을 가능성이 크다는 조사 결과가 나왔습니다. ●중독 수준의 시청, 우울감 가능성 중국 황산대 연구팀은 몰아보기 중독은 외로움과 밀접한 연관을 갖는다고 28일 밝혔습니다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 1월 22일 자에 실렸습니다. 코로나19 팬데믹 당시 사회적 거리두기의 영향으로 실내에 머무는 시간이 길어지면서 영상 매체 사용 시간이 길어지고, 고립감과 우울감을 호소하는 사람이 증가해 정신 건강에 대한 우려가 컸습니다. 2023년 5월 코로나19가 공식적으로 종식되면서 대부분 일상을 회복했지만, 일부는 여전히 중독 수준까지 몰아보기에 집착하고 동영상 시청 시간의 급증으로 일상생활에 지장을 받는다고도 합니다. 연구팀은 하루 3.5시간 이상 TV 시리즈를 시청하고 주당 4회 이상 시리즈 에피소드를 시청하는 성인 남녀 551명을 대상으로 중독적 행동, 외로움, 몰아보기 동기 등을 평가하는 조사를 했습니다. 조사 결과, 응답자의 61%가 몰아보기 중독 상태였으며, 이들은 고독감을 느끼는 수준이 일반인을 훨씬 넘어서는 수준으로 나타났습니다. 연구팀에 따르면 몰아보기 중독 동기는 외로움과 부정적인 현실 도피, 감정 증진 추구 등으로 조사됐습니다. ●“사회적 단절 극복하려 미디어 소비” 연구팀은 “높은 수준의 외로움을 경험하거나 그로 인한 우울감을 경험한 사람들은 사회적 단절을 극복하기 위해 미디어 소비를 증가시켜 결국 몰아보기 중독에 이를 가능성이 크다”고 설명했습니다. 선행 연구들에서도 동영상 몰아보기는 우울증, 외로움, 자기조절 결핍, 심지어 비만과도 연관이 있는 것으로 나타났습니다. 몰아보기 중독은 폭식이나 폭음과 유사한 강박적 소비의 한 형태이며 미디어 중독의 한 형태라는 연구도 많습니다. 춥다고 집 안에만 있다가는 몰아보기 중독과 우울감에 빠지기 십상입니다. 따뜻하게 챙겨입고 햇볕을 쐬고, 몸을 움직이며, 사람들을 만나는 데 좀 더 적극적일 필요가 있음을 이번 연구는 알려줍니다.

뇌 면역세포 ‘미세아교세포’ 열쇠활동 억제하면 기억력 유지 확인“기억상실, 공통된 메커니즘 시사” “오랫동안 나는 내가 태어났을 때의 광경을 보았다고 주장해 왔다…나는 분명히 보았다. 내가 갓 태어나 첫 목욕을 하던 새로 만든 나무 대야의 가장자리, 거기서 반짝이던 햇빛의 눈부심을.” 전후 일본 문학을 대표하는 탐미주의 작가 미시마 유키오의 자전적 소설 ‘가면의 고백’ 도입부다. 현대 과학의 측면에서 보자면 태어났을 때를 기억한다는 것은 불가능하다. 사람을 포함해 모든 포유류 아기들은 영유아기 시절 기억을 빠르게 잊어버리기 때문이다. ‘유아기 기억상실증’이라고 부르는 이 현상은 과학자들의 오랜 연구 대상이었다. 아일랜드 더블린 트리니티 칼리지(TCD) 생화학·면역학부, 신경과학 연구소, 독일 막스 플랑크 인간 발달 연구소 생애 심리학 연구센터, 호주 멜버른대 신경과학·정신보건 연구소, 캐나다 토론토 국립 고등과학 연구소(CIFAR) 아동 및 뇌 발달 연구 프로그램 공동 연구팀은 미세아교세포라는 뇌 면역세포가 유아기 기억상실증의 열쇠를 쥐고 있다고 28일 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘플로스 생물학’ 1월 21일 자에 실렸다. 미시마의 소설처럼 유아기를 기억한다고 주장하는 사람들은 거의 전부 부모나 친지들을 통해 들은 이야기를 자기 기억으로 착각하는 경우다. 연구팀은 유아기 기억상실증의 작동 원리를 규명하기 위해 갓 태어난 생쥐에서 뇌의 면역세포인 미세아교세포 활동을 억제하고, 공포 경험을 얼마나 잘 기억하는지 관찰했다. 또 기억 형성과 학습에 중요한 해마의 치아이랑과 편도체에서 미세아교세포의 변화를 조사했다. 그 결과 미세아교세포 활동이 억제되었을 때 어린 생쥐들이 공포 경험에 대한 기억을 깊게 형성한다는 사실을 확인했다. 또 발광 표지를 이용해 기억 형성과 연관된 신경세포인 기억 형성세포를 구분했다. 갓 태어난 어린 생쥐에서 미세아교세포를 억제하면 기억 형성세포가 활성화돼 기억 회상 능력도 향상될 수 있다는 것을 의미한다고 연구팀은 설명했다. 이전 연구들에서도 과학자들은 면역 체계가 활성화된 어미에게서 태어난 쥐는 유아기 기억상실증을 보이지 않는 것으로 나타났다. 어미의 면역 체계가 강해 새끼 스스로 면역 시스템을 작동시킬 필요가 없기 때문이다. 또 유아기 기억상실증이 없는 생쥐 자손들의 미세아교세포 활동을 억제하면 역시 유아기 기억상실증이 사라지는 것으로 알려졌다. 연구팀에 따르면 중추신경계의 상주 면역세포인 미세아교세포가 뇌의 ‘기억 관리자’ 역할을 한다. 연구를 이끈 토마스 라이언 아일랜드 TCD 교수는 “유아기 기억상실은 인류의 가장 보편적이고 공통적인 기억상실 형태이며, 너무나 당연하다고 생각돼 지금까지 기억 연구에서 간과됐다”며 “이번 연구 결과는 유아기 기억상실이 일상생활이나 질병에서 나타나는 다양한 기억상실과 공통된 메커니즘을 갖고 있을 것이라는 점을 시사한다”고 말했다.

미 항공우주국(NASA)이 F-15 전투기 두 대를 도입한 것으로 알려져 관심이 쏠리고 있다. 28일(현지시간) 스페이스 닷컴 등 현지 언론은 과거 미 공군에서 퇴역한 F-15 두 대가 NASA 비행 연구팀에 합류했다고 보도했다. 한때 ‘공중전의 제왕’이라고 불릴 정도로 명성을 떨친 F-15가 NASA로 향한 이유는 현재 개발 중인 차세대 초음속 비행기 ‘X-59’ 때문이다. F-15는 고고도 및 마하 2 이상 비행이 가능해 일반 항공기가 도달할 수 없는 극한의 환경에서 실험을 수행하기에 최적화되어있다. 곧 X-59와 같은 초음속 항공기의 근접 촬영 및 데이터 수집을 위한 추격기로 딱 어울리는 전투기인 것. 실제로 과거에도 NASA는 F-15에 X-59가 음속 장벽을 돌파할 때 발생하는 충격파로 인한 기압 차이를 측정하는 센서를 탑재한 바 있으며, 슐리렌 사진 촬영 시스템을 사용하는 연구원들을 수송한 바 있다. 슐리렌 사진술은 본래 공기의 밀도 등에 따라 달라지는 빛의 굴절률을 가시적으로 확인할 수 있도록 해주는 촬영법이다. NASA는 이 기술을 응용 발전시켜 초음속으로 생긴 충격파를 시각적으로 볼 수 있게 만들었다. NASA 닐 암스트롱 비행 연구센터 비행 운영 책임자인 트로이 애셔는 “F-15는 X-59의 성공적인 데이터 수집 및 추적기 역할을 가능하게 할 것”이라면서 “F-15는 수십 년 동안 NASA에서 수많은 과학 실험을 시행했으며, 항공학 및 고속 비행 연구에 상당한 기여를 해왔다”고 평가했다. 한편 X-59는 록히드마틴 산하 비밀 개발부 스컹크웍스가 개발 중으로 정식 명칭은 ‘X-59 콰이어트 슈퍼소닉 테크놀러지’(X-59 QueSST·X-59 Quiet SuperSonic Technology)다. 길이 30m, 날개폭 9m의 단발 초음속기로 고도 약 1만 6800m에서 마하 1.42의 순항 속도를 목표로 하고 있다. 이 정도면 서울에서 부산까지 13분, 뉴욕에서 런던까지는 약 3시간 반이면 도착할 수 있다. 특히 X-59는 초음속 비행의 치명적인 단점인 천둥소리 수준의 ‘소닉붐’ 문제를 해결하기 위해 개발됐는데, 록히드마틴에 따르면 음속 돌파 시 폭음 대신 자동차 문 닫는 수준인 약 75㏈의 ‘쿵’(thump) 소리만 나는 수준이 목표다.

비타민 B1(티아민)이 배변 주기를 조절한다는 새로운 연구 결과가 나와 주목받고 있다. 티아민이 풍부한 식품이나 비타민 B1 보충제가 변비·설사 같은 장 문제를 개선할 수 있다는 기대감이 커지고 있다. 국제학술지 뉴로가스트로엔테롤로지(Neurogastroenterology)에 최근 실린 논문에 따르면, 음식이 소화관을 통과하는 속도인 ‘장 운동성’을 연구하던 중 비타민 B1 대사와 관련된 여러 유전자 변이가 발견됐다. 통곡물, 육류, 생선, 콩류 등에 풍부한 비타민 B1은 인체에서 다양한 역할을 하는 필수 영양소다. 과학자들은 아직도 이 비타민의 기능을 연구 중이다. 장과 장내 미생물에서 비타민 B1의 역할은 이제 막 밝혀지기 시작했다. 연구진은 이번 발견으로 비타민 B1이 배변 빈도를 조절하는 역할을 한다는 사실을 처음 알아냈다고 밝혔다. 앞으로 추가 연구를 통해 이것이 확인되면, 비타민 B1 보충제나 티아민이 풍부한 음식으로 변비나 설사를 개선할 수 있을 것으로 기대된다. 스페인 바스크 연구기술연합의 유전학자 마우로 다마토는 “장 운동성 문제는 과민성대장증후군, 변비 등 흔한 장 질환의 핵심 원인”이라며 “이번 연구로 비타민 B1의 중요성을 확인했으니, 이제 실험실 실험과 임상 연구로 검증할 차례”라고 말했다. 연구팀은 특히 티아민을 활성화하고 운반하는 데 관여하는 유전자에 영향을 주는 두 가지 유전자 변이를 발견했다. 영국 바이오뱅크에 참여한 9만 8449명을 분석한 결과, 비타민 B1 섭취량과 배변 빈도 사이에 강한 연관성이 나타났다. 다만 두 유전자 변이를 모두 가진 사람들은 효과가 크게 달랐다. 이는 비타민 B1 대사가 배변 빈도와 장 운동을 조절하는 데 도움이 된다는 것을 보여준다. 최근 다른 연구들도 비타민 B1 보충제가 장 염증 치료에 효과적일 수 있다는 결과를 내놨다. 2020년 임상시험에서는 고용량 비타민 B1을 20일간 복용한 염증성 장질환(IBD) 환자들의 만성 피로 증상이 개선됐다. 연구진은 “앞으로 비타민 B1 보충이 유전적으로 취약한 사람들의 장 운동 장애와 과민성대장증후군 증상을 완화할 수 있는지 연구할 것”이라며 “이를 통해 개인 맞춤형 질병 관리가 가능해질 것”이라고 말했다.

과체중과 높은 콜레스테롤 등으로 고민하는 대사증후군 환자들이 단 이틀간 오트밀 집중 식단을 실천했더니 예상 밖의 결과가 나타났다. 나쁜 콜레스테롤 수치가 10%나 떨어졌고, 그 효과는 무려 6주간 이어졌다. 비결은 오트밀이 장내 유익균을 증식시켜 콜레스테롤 대사를 근본적으로 개선했기 때문이다. 독일 본 대학교 연구팀이 지난 14일 네이처 커뮤니케이션즈에 발표한 논문에 따르면, 단기간의 오트밀 식단이 콜레스테롤 수치를 크게 낮추는 것으로 나타났다. 연구에 참여한 사람들은 과체중에 고혈압, 높은 혈당과 혈중 지질 수치를 보이는 대사증후군 환자였다. 이들은 이틀 동안 하루 세 번, 물에 삶은 오트밀만 먹었다. 과일이나 채소를 조금 곁들일 수는 있었다. 32명의 참가자는 이틀간 각각 300g씩 오트밀을 먹으며 평소 칼로리의 절반만 섭취했다. 대조군은 오트밀 없이 칼로리만 줄인 식단을 따랐다. 두 그룹 모두 식단 변화로 건강이 개선됐다. 참가자들은 평균 2㎏이 빠졌고 혈압도 약간 낮아졌다. 하지만 오트밀을 먹은 그룹의 효과가 훨씬 컸다. 본 대학교 영양식품과학연구소의 마리-크리스틴 시몬 교수는 “이들의 나쁜 콜레스테롤인 LDL 수치가 10%나 떨어졌다”며 “최신 약물만큼은 아니지만 상당한 감소”라고 설명했다. 오트밀을 먹으면 장내 특정 세균이 증가하고, 이 세균들이 오트밀을 분해하면서 페놀 화합물 같은 유익한 대사 산물을 만들어내기 때문이다. 이 대사 산물은 장 세포에 에너지를 공급하고 혈액을 통해 전신으로 퍼져 콜레스테롤 대사 개선 등 긍정적인 효과를 낸다. 오트밀 식단의 긍정적 효과는 6주 후에도 지속됐다. 시몬 교수는 “단기간 오트밀 식단을 정기적으로 실행하면 콜레스테롤 수치를 정상으로 유지하고 당뇨병을 예방하는 좋은 방법이 될 수 있다”고 말했다. 이번 연구에서 콜레스테롤 감소 효과가 컸던 이유는 오트밀을 많이 먹는 동시에 전체 칼로리 섭취량을 줄였기 때문이다. 6주간 하루 80g의 오트밀을 먹되 다른 음식은 평소대로 섭취한 경우에는 효과가 작았다. 시몬 교수는 “다음 연구에서는 6주마다 집중적으로 오트밀 식단을 반복적으로 시행하면 건강 효과가 영구적으로 이어지는지 확인하고 싶다”고 말했다.