코로나19와 함께 살아가는 ‘위드 코로나’가 시작되면서 한국을 비롯한 많은 나라들이 코로나19 백신접종률을 높이기 위해 박차를 가하고 있다. 한국은 11월 7일 기준 백신 1차 접종률은 80.9%, 백신 완전 접종률은 76.6%에 이르고 있다. 그렇지만 코로나19 백신 최대 생산국이자 백신 접종을 가장 먼저 시작한 미국은 1차 접종률 66.28%, 완전 접종률 57.09%에 머물고 있다. 미국에서 이처럼 백신접종률이 낮은 이유가 무엇인지 파악하기 위해 보건학자와 통계학자들이 조사에 나섰다. 미국 뉴욕시립대 공중보건·보건정책대, 에머슨대 통계학부, 스페인 바르셀로나대 국제보건연구소 공동연구팀은 코로나19 백신 접종을 꺼리는 사람들의 절반 이상이 코로나19보다 백신이 더 위험하다고 믿고 있으며 이 같은 믿음을 바꿀 생각이 없는 것으로 확인됐다고 7일 밝혔다. 특히 이들은 정치적 성향이 보수에 가깝고 저소득, 육체노동에 종사하는 경우가 많은 것으로 조사됐다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 11월 5일자에 실렸다. 연구팀은 지난 4월 미국의 18세 이상 성인남녀 6073명을 대상으로 코로나19 백신 접종에 대한 태도를 조사했다. 설문 대상자는 뉴욕, 로스앤젤레스, 시카고 등 대도시는 물론 시골지역까지 미국 전역에서 골랐다. 조사 결과 설문 대상자 5명 중 1명 꼴인 21.4%가 코로나 백신을 결코 맞지 않겠다는 완강한 태도를 갖고 있는 것으로 나타났다. 백신접종을 꺼리는 태도는 대도시 거주자들보다는 시골지역 거주자들에게서 많이 나타나났다. 백신접종을 거부하는 이유는 백신의 안전성에 대한 우려 때문이었다. 백신접종 거부자들도 82% 이상이 코로나19가 건강에 심각한 건강상 위협이라는 점에는 동의했지만 백신이 더 위험하다고 생각하는 것으로 나타났다. 또 백신이 코로나19를 예방해줄 수 없다고 생각하는 사람도 15% 이상인 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면 백신 거부자들은 정치적 성향이 보수적이고 저소득층, 육체노동에 종사하는 사람들이 많은 것으로 나타났으며 교육수준, 인종, 연령, 성별은 영향이 없는 것으로 조사됐다. 연구를 이끈 제프리 라자러스 스페인 바르셀로나대 교수는 “미국은 코로나19 백신접종이 가장 먼저 시작됐지만 접종률이 여전히 높지 않은 것은 가짜 뉴스에 쉽게 흔들리며 백신접종을 강하게 거부하는 층이 있기 때문”이라며 “이들을 대상으로 백신 접종률을 높이기 위해서는 금전적 이득 이외에 다른 유인 방법을 고려해야 할 것”이라고 말했다.

이달 1일부터 ‘단계적 일상회복’, 위드코로나가 시작됐다. 이에 따라 코로나19 위중증 환자 관리가 무엇보다 중요해졌다. 이에 따라 국내 연구진이 코로나19 환자의 개별 임상상태에 따라 최대질병 중증도를 예측할 수 있는 시스템을 개발해 주목받고 있다. 연세대 강남세브란스병원 비뇨의학과, 카이스트 경영대학 공동연구팀은 인공지능 기술과 역치 최적화 시뮬레이션 기법을 이용해 코로나19 환자의 최적 중증도 분류시스템을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘JMIR 메디컬 인포메틱스’에 실렸다. 연구팀은 코로나19 발생 시점부터 지난해 4월까지 확정 판정된 코로나19 환자 5601명을 대상으로 질병관리본부의 코로나19 확진자 임상자료를 바탕으로 질병이 가장 악화됐을 때 상태인 최대 임상 중증도를 분석했다. 연구팀은 인공지능(AI) 기계학습과 로비스틱 회귀분석 교차검증을 통해 예측모델을 만들었다. 그 결과 중환자실 치료가 필요한 기관 삽관, 에크모 적용, 사망 같은 중증질환으로 이환될 확률을 96.5%의 정확도로 예측할 수 있었다. 이는 기존 비슷한 해외연구의 결과인 77~91%보다 월등히 높은 수준으로 나타났다. 이와 함께 연구팀은 코로나19 검사장비가 제한적인 의료환경이나 자가진단시에도 활용해 예측할 수 있는 모델도 개발했다. 그 결과 이 간편모델의 예측 정확도 역시 96.3%로 높게 나타났다. 또 예측모델을 통해 신규확진자 유입대비 중증 이환 사망환자 수를 최소화할 수 있는 최역치-조정 시스템도 설계해 중환자실이 필요한 환자에게 제한된 의료자원을 효율적으로 배분할 수 있도록 하는 시뮬레이션을 실시한 결과 사망률을 최대 18%까지 낮출 수 있는 것으로 확인됐다. 이번에 개발한 알고리즘은 웹사이트(http://covid19severity.duckdns.org)를 통해 누구나 이용할 수 있다. 연구를 이끈 구교철 강남세브란스병원 교수는 “위드코로나로 해외처럼 확진자가 급격히 늘어날 수 있어 선제 대응이 필수적이 되는 만큼 중증환자 사망률이 급증하지 않도록 조기 선별과 치료를 실시해야 할 것”이라며 “이번 연구로 신규확진자 유입량 대비 쓸 수 있는 중환자실에 따라 중증도 예측확률 역치를 조정함으로써 코로나19 사망률을 낮출 수 있을 것”이라고 말했다.

2011년 3월 일본 후쿠시마 제1원자력 발전소에서는 대지진과 쓰나미의 영향으로 방사성 물질이 유출되는 사고가 일어났다. 이 때문에 근처 여러 호수도 세슘137과 같은 방사성 물질에 오염되고 말았다. 그런 호수 중 한 곳인 아카기산의 오누마 호수에서는 참사 뒤 몇 년간 오염 수준이 측정됐지만, 그 피해가 장기적으로 얼마나 지속할지는 명확하게 알 수 없었다. 그런데 이제 일본의 한 연구팀이 이 문제를 밝혀냈다. 쓰쿠바대에 따르면, 이 대학이 주도한 연구팀은 후쿠시마 원전 참사 뒤 약 30년간 오누마호의 방사성 물질 농도가 어떻게 변할지를 예측했다. 오누마호는 유입수와 유출수의 양이 제한된 후쿠시마 원전 인근 폐쇄 호수 중 하나다. 이런 호수의 방사성 물질 농도는 참사 직후 급감하긴 했지만, 그후로는 감소세가 크게 둔화했다. 연구 공동저자 중 한 명인 하타노 유코 쓰쿠바대 교수는 성명에서 “이전 연구들은 측정된 세슘137의 방사성 농도에 맞추기 위해 두 지수함수의 합인 ‘2성분 감쇄함수’(two-component decay function) 모델을 사용했다”면서 “대신 우리는 호수에서 발생하는 복잡한 확산 과정을 포착하는 체계인 ‘분획 확산’(fractional diffusion) 모델에 기초했다”고 밝혔다. 이어 “이런 과정에는 대류에 의한 순환, 난류 혼합, 플랑크톤 및 다른 유기체에 의한 흡수가 포함된다”고 덧붙였다.국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 10월13일자에 실린 연구논문에 따르면, 연구팀은 이 같은 모델로 오누마호의 담수는 물론 이 호수의 대표적 어종인 연못 빙어를 대상으로 참사 뒤 5.4년간 측정한 세슘137 농도 데이터를 사용해 그 농도가 장기적으로 어떻게 변할지 예측한 공식을 세웠다. 그후 이 같은 공식을 토대로 참사 뒤 최대 1만 일(약 30년) 동안 방사성 농도가 측정될 것이라고 판단한다. 이에 대해 하타노 교수는 “두 모델 모두 참사 뒤 처음 몇 년간 측정된 호수와 연못 빙어의 방사성 농도와 일치한다. 하지만 이번 연구에서는 분획 확산 모델을 사용하면 기존 모델보다 방사성 농도의 감소가 느려지는 것으로 나타났다”고 설명했다. 이번 공식은 폐쇄된 호수의 방사성 물질 오염을 장기적으로 예측할 수 있게 하고 이런 수역 근처에 사는 주민에게 장기적인 전망을 제공한다. 이에 대해 연구팀은 예측의 타당성을 위해서는 참사 뒤 5000일(약 15년) 이상은 방사성 물질 농도를 측정할 필요가 있다고 지적했다.

세계에서 가장 건조한 사막이자 거대한 알마 전파망원경이 설치돼 있는 곳으로 유명한 칠레 아타카마 사막에는 신비한 유리 파편들이 폭 75㎞에 걸쳐 무수히 흩어져 있다. 그런데 이는 아주 오래 전 한 거대한 혜성이 지표면과 가까운 상공에서 폭발한 영향으로 만들어졌을 가능성이 크다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다.미국 브라운대 등 국제연구진은 칠레 북부 타마루갈 고원 동쪽에 있는 아타카마 사막에서 유리 파편 약 300개를 표본으로 수집한 뒤 전자현미경으로 관찰하고 분광장치를 통해 화학적 성분을 분석했다. 짙은 녹색이나 검은색으로 된 유리 파편 중에는 폭 50㎝에 달하는 큰 것부터 비틀려 있거나 접혀 있는 등 변형 흔적이 고스란히 남아 있는 것이 다수 존재한다. 이 지역은 항상 사막이 아니었기에 이런 파편은 오래 전 화산 활동이나 화재 발생으로 형성된 것으로 여겨졌다. 하지만 이번 연구는 유리 속 광물 지르콘이 열에 의해 분해돼 바델리석을 형성했을 때 1670℃ 이상의 극고온을 필요로 하는 등 몇몇 중요한 물리적 특성을 알아내 기존 이론이 불가능하다는 점을 보여줬다.또 이들 유리에는 종종 지구 밖에서 날아온 유성이나 혜성에서 발견되는 큐버나이트나 트로이라이트와 같은 광물이 포함돼 있다. 게다가 이런 광물은 2004년 미 항공우주국(NASA)의 스타더스트 우주선이 빌트2 혜성을 접근 통과하면서 수집해온 광물 표본의 조성과도 밀접하게 일치한다. 미 펀뱅크 과학센터의 행성지질학자 스콧 해리스 박사는 “이들 광물은 우리에게 이런 유리가 혜성의 모든 흔적을 갖고 있다는 점을 보여준다”면서 “스타더스트 표본에서 봤던 것과 같은 광물학 특성이 유리에 존재하는 것은 혜성 공중 폭발의 결과임을 보여주는 매우 명확한 증거”라고 설명했다. 이에 따라 연구진은 이런 광물은 사막 표면의 모래를 녹일 만한 폭발을 일으킨 지구 밖에서온 천체, 아마 혜성이 만들어낸 흔적일 가능성이 크다고 결론지었다.연구를 이끈 피트 슐츠 브라운대 교수는 “지구에서 유성이나 혜성이 지표 바로 위에서 폭발하면서 일으킨 열복사와 폭발풍에 의해 생성된 유리 파편에 관한 명확한 증거를 찾은 사례는 이번이 처음”이라면서 “이렇게 넓은 지역에 극적인 영향을 끼쳤다는 점은 당시 폭발이 정말 엄청났다는 것을 시사한다”고 밝혔다. 또 “우리 중 많은 사람은 하늘을 가로지르는 폭발 유성을 본 적이 있지만 이런 유성은 당시 폭발한 혜성과 비교하면 아주 작은 파편에 불과하다”고 설명했다. 연구진에 따르면, 유리 파편에 남은 흔적은 토네이도에 맞먹는 강풍을 동반한 거대 혜성의 폭발 영향과 일치한다. 특히 이런 파편은 신생대 제4기 홍적세(플라이스토세)에 속하는 약 1만2000년 전 지표 근처에서 거의 동시에 강력한 공중 폭발이 일어났다는 점을 시사한다. 홍적세 동안 아타카마 사막에는 산악지대에서 동쪽으로 뻗은 강에 의해 형성된 나무와 풀이 우거진 습지가 있는 비옥한 땅이 있었다. 슐츠 교수는 유리 파편의 정확한 연대를 확인해 혜성 폭발이 정확히 언제 일어났는지를 정하려면 추가 연구가 필요하다고 말했다. 하지만 이미 다른 전문가들은 이 같은 영향이 현재 아타카마 사막이 있는 지역에서 거대 포유류가 사라질 무렵에 일어난 것으로 보고 있다. 이에 대해 슐츠 교수는 “아직 인과관계가 있다고 말하긴 이르지만, 이 같은 사건이 메가파우나(거대 동물상·체중 40㎏ 이상 거대 동물의 통칭)가 사라졌다고 생각했던 시기와 거의 같은 시간대에 발생했다는 점은 흥미롭다. 또 이 지역에 막 정착한 초기 주민들이 실제로 이를 봤을 가능성도 있다”면서 “이건 꽤 멋진 볼거리였을 것”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국지질학회(GSA) 발행 학술지인 지올로지(Geology) 최신호(11월 2일자)에 실렸다.

논문의 주제와 제목, 내용까지 100% 동일한 논문으로 석사 학위를 받은 학생의 행각이 드러나 논란이다. 중국 유력매체 펑파이신문은 최근 후난성에 소재한 후난대학교 대학원에서 발표한 논문이 사실상 100% 표절 논문으로 확인됐다고 4일 이 같이 보도했다. 논란이 된 논문은 지난 2016년 해당 대학 대학원에서 공학 석사 학위를 받은 천지에라는 이름의 학생 논문으로 확인됐다. 당시 발표된 천 씨의 논문이 사실은 같은 해 베이징이공대학에서 먼저 발표했던 석사 논문을 그대로 베낀 100% 표절 논문이라는 지적이다. 이번 사건을 가장 먼저 수면 위에 올린 인물은 베이징이공대 소속 장화핑 부교수다. 장 교수는 지난 1일 “나와 함께 지난 2016년까지 연구 논문을 작성했던 자오롄웨이 학생의 석사 논문이 후난대 출신의 천 씨에 의해 100% 표절당했다”면서 “중국학위평정회가 피해 학생의 신고를 받고 약 3개월 간의 심사를 통해 해당 논문이 완전한 표절 논문이라고 판단했다”고 밝혔다. 논문 표절을 당한 피해 학생 자오 씨는 현지 언론은 펑파이뉴스와 한 인터뷰에서 “인터넷에서 쉽게 검색해 원문을 찾아볼 수 있는 상황에서 문제의 천 씨의 논문이 앞서 나의 논문과 100% 동일하게 작성된 것을 확인했다”면서 “논문 초입부분의 인사말이 조금 다를 뿐, 논문의 형식까지 전체적으로 100% 동일하게 베낀 표절 논문이다”고 지적했다. 자오 씨의 논문 발표 시점은 지난 2016년 1월 1일로, 이후 자오 씨의 논문은 인터넷 상에 원문 그대로 게재돼 있던 상황이었다. 반면 표절 논문으로 지목된 천 씨의 논문은 같은 해 11월 28일 발표돼 이듬해 2월 표절 논문으로 석사 학위를 수여 받았다. 표절 사실을 확인한 이후 자오 씨와 그의 지도 교수였던 베이징이공대 출신의 장 박사는 곧장 문제의 논문으로 학위를 수여한 대학원에 연락해 표절 의혹을 제기했던 것으로 알려졌다.  장 박사는 “논란이 된 대학은 중국의 남부 지역에서 유명 대학으로 손에 꼽히는 교육 기관이다”면서 “해당 대학 책임자에게 연락해 문제를 제기했지만 거듭된 사과 요구와 공식 처리 요구에도 대학 측은 묵살로 일관했다. 이를 공식적으로 문제화 하지 않을 경우 악질적인 표절 문제가 근절되지 않을 것이라고 판단하고 여론에 알리게 됐다”고 설명했다.  또, 장 박사는 일각에서 제기된 원저자가 해당 논문을 온라인 상에서 팔아넘겼을지 모른다는 의혹에 대해서도 입장을 밝혔다.  그는 “일면식도 없는 사람에게 논문을 표절토록 할 사람은 없다”면서 “학생이 스스로 문제를 일으켰을 리 만무하다”고 의혹에 선을 그었다.  한편, 사건에 대한 논란이 확산되자, 문제의 대학 측은 표절 논문을 제출한 학생 천 씨의 석사 학위를 취소하고 해당 논문을 지도했던 교수에 대해서도 지도 교수 자격 취소를 통보했다고 밝혔다.  또, 대학 측은 “향후 학문과 관련된 부정행위에 대해서는 무관용 원칙을 고수할 것”이라면서 “논란이 된 사건에 대해 깊이 반성한다. 관리 감독을 강화해 다시는 이 같은 사건이 재발하지 않도록 하겠다”는 입장을 거듭 밝혔다.  문제는 중국에서 이 같은 논문 표절과 학위 발급 남발에 대한 논란이 이번이 처음이 아니라는 점이다.  지난해 중순 미국 월스트리트저널은 중국에서 발표된 국제 학술지 논문 100여편이 모두 조작, 표절한 정황이 드러났다고 ‘가짜 논문 공장’이라는 의혹을 제기했다. 당시 미국의 미생물학자 엘리자베스비크 박사는 중국 50여개 도시 소재 병원과 의과대학 소속 연구자들이 지난 4년 동안 발표한 생물학 관련 논문 121편에 사용된 다수의 연구 사진이 수 차례 재활용된 정황이 드러났다고 지적했다.  특히 알리바바의 전자상거래 플랫폼인 타오바오에는 구매자가 연구 주제를 선택하면 가짜 논문을 써주는 연구 논문 아웃소싱 서비스가 횡행하고 있는 것으로 알려졌다. 해당 가짜 논문 한 편당 가격은 최저 4000달러에서 최고 3만 달러까지 천차만별로 거래되는 셈이다. 특히 최근에는 중국 다수의 지역 정부가 고액의 인센티브를 명목으로 각 대학과 연구자들에게 고가의 논문 상금을 제시, 대학이 이른바 논문 공장화 되고 있다는 비판의 목소리도 제기됐다.  중국 당국과 각 교육 기관이 전 세계 학술계에서의 중국 영향력을 넓히려는 목적으로 학술지 게재를 기준으로 연구자 지원금 여부를 결정, 편법 경쟁까지 일어나고 있다는 지적이다.  반면 표절 의혹이 제기된 논문이 취소되기까지는 상당히 까다로운 과정이 수반된다는 것이 현지 언론의 설명이다. 

사람 뇌에 있는 한 수용체가 키를 크게 할 뿐만 아니라 사춘기를 빨리 시작하게 하는 원인이었던 것으로 밝혀졌다. 영국 케임브리지대·런던퀸메리대·브리스틀대와 미국 미시간대·밴더빌트대 등 공동연구진은 시상하부 신경세포(뉴런)에 있는 ‘멜라노코르틴3수용체’(MC3R)가 사람의 성장과 성성숙을 조절한다는 점을 밝혀냈다.연구진에 따르면, MC3R은 영양분의 특정 신호들에 반응해 성장과 성성숙을 조절하는 특정 호르몬의 분비를 제어한다. 그런데 만일 이 수용체가 제대로 활성화하지 않으면 키가 잘 크지 않아 사춘기도 늦게 접어드는 것으로 확인됐다. 연구진은 이 연구를 위해 영국 코호트연구인 UK 바이오뱅크에 등록된 영국 남녀 약 50만 명의 자료에서 MC3R의 유전자에 변이가 있는 몇천 명을 찾아냈다. 이 중 여성 812명은 이런 변이가 없는 여성들보다 평균 4.7개월 늦게 사춘기에 접어들었던 것으로 나타났다.MC3R 변이를 지닌 사람들은 또 더 적은 양의 ‘지방 제외 조직’(lean tissue)을 갖고 있지만, 지방이 이 변이에 미치는 영향은 없는 것으로 파악됐다. 영국 ‘에이번 부모-자녀 종단연구’(ALSPAC) 참가자 6000명의 자료를 살펴보면, 아동 6명이 MC3R 변이를 갖고 있는데 이들 아동은 이런 변이가 없는 또래 아동들보다 어린 시절 키가 더 작고 지방 제외 조직 역시 더 적었다. 그리고 MC3R 유전자의 두 복제본에 모두 변이가 있는 한 아동은 키가 매우 작아 사춘기는 20세가 넘어서야 접어든 것으로 확인됐다. 연구 공동저자인 스티븐 오라힐리 케임브리지대 교수는 성명에서 “이번 발견은 뇌가 어떻게 영양분을 감지하고 이를 분석해 우리의 성장과 성성숙에 영향을 주는 잠재의식적인 결정을 내리는지를 보여준다”면서 “영양분이 성장과 성성숙에 영향을 주는 뇌의 경로를 알아내면 지난 한 세기 동안 과학자들을 어리둥절하게 했던 키가 점차 커지고 사춘기에 접어드는 나이가 어려지고 있는 세계적인 현상을 설명할 수 있다”고 말했다.연구진은 이번 발견이 근육량을 늘리거나 지연된 성장을 촉진하는 약물의 개발로 이어질 수 있다고 믿는다. 오라힐리 교수는 “이번 발견은 MC3R 변이와 관련해서 성장과 사춘기 발달의 심각한 지연을 지닌 아이들을 대상으로 한 검사에 즉시 실질적인 영향을 줄 수 있다”면서 “이 연구는 아동 발달과 생식 건강 외에도 폭넓은 의미를 가질 수 있다”고 말했다. 또 “많은 만성질환은 근육을 포함한 지방 제외 조직의 감소와 그 결과 발생하는 허약체질과 관계가 있다”면서 “이런 체질은 단백질이 풍부한 음료와 같이 간단한 영양 보조 식품을 섭취해도 좀처럼 나아지지 않는다”고 지적했다. 이어 “MC3R 경로의 활동이 지방 제외 조직 양에 영향을 준다는 사실은 추가 연구를 통해 MC3R을 선택적으로 활성화하는 약물이 환자의 신체 기능을 개선하는지, 열량이 지방 제외 조직으로 전환하는 데 도움이 되는지를 알아볼 필요가 있다는 점을 시사한다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호(11월 3일자)에 실렸다.

지구에서 128억 광년 떨어진 은하에서 물의 흔적이 발견됐다. 이는 지금까지 나온 흔적 중 가장 멀고, 가장 오래된 것으로 전해졌다. 미 어바나샴페인 일리노이대 연구진은 칠레 아타카마 사막의 알마(ALMA) 망원경을 사용해 빅뱅 이후 7억8000만 년 만에 생성된 고대 은하 ‘SPT0311-58’에서 수소(H)와 산소(O) 원자로 만들어진 물(H2O) 분자에 관한 증거를 찾았다. 이런 증거는 빅뱅 당시 형성된 우주 최초의 분자로 여겨지는 수소 이온과 헬륨으로 이뤄진 수소 이온화 헬륨(HeH＋·Helium hydride ion)에서 더 복잡한 분자가 매우 빠르게 만들어졌다는 점을 시사한다. 헬륨(He)이나 수소보다 무거운 원소는 별의 수명이 끝남에 따라 중심핵에서 융합된다. 따라서 이 연구는 우주 초기 8억 년 안에 처음 별들이 생겨나고 사라지면서 물 분자를 생성했다는 점을 시사한다. 그 결과, 그 자체는 지구와 태양, 태양계 그리고 인류 등 오늘날 우리가 아는 모든 물질로 이어졌다. 물의 흔적이 나온 은하는 2017년 알마 망원경을 사용한 과학자들에게 처음 발견된 것으로 사실 두 은하로 이뤄졌다. 게다가 이 은하가 지구로부터 128억 광년 떨어져 있다는 점은 우리가 지금 보는 빛이 128억 년 전부터 날아왔다는 것이다. 이른바 ‘재이온화 시대’(Epoch of Reionization)로 불리는 당시에는 최초의 별과 은하가 탄생했다. 날아온 빛을 보면 당시 두 은하는 융합하기 시작한 것처럼 보인다. 그리고 두 은하의 빠른 별 형성 속도는 결국 가스를 소진해 한 쌍의 거대 타원 은하를 형성했을 것이다. 연구 주저자인 스리바니 자루굴라 수석연구원은 “SPT0311-58로 알려진 한 쌍의 은하에서 분자 가스에 관한 알마 망원경의 고해상도 관측을 통해 두 은하 중 큰 쪽 은하에서 물과 일산화탄소 분자를 모두 발견했다”면서 “특히 산소와 탄소는 1세대 원소이며 일산화탄소와 물의 분자 형태에서는 우리가 알 수 있듯이 생명에 매우 중요하다”고 밝혔다.이 은하는 알려진 초기 은하 중 가장 커서 가스와 먼지도 많다. 이는 분자 관찰을 더 쉽게 해 물 분자와 같이 생명에 관여하는 요소가 초기 우주 발전에 어떤 영향을 줬는지를 더욱더 잘 이해할 기회를 줄 것이라고 주저자는 설명했다. 물은 수소와 일산화탄소 다음으로 우주에서 세 번째로 풍부한 분자다. 이전 연구에서는 물의 배출과 먼지의 원적외선 방출을 연관지었다. 먼지는 은하의 별로부터 자외선을 흡수해 원적외선 광자로 다시 방출한다. 이는 물 분자를 더욱더 활성화시켜 과학자들이 관찰할 물의 배출을 일으킨다. 이런 원리는 이번 연구에도 도움을 줬다. 이런 연관성은 물을 별 형성의 추적 지표로 쓸 수 있어 앞으로 우주적 규모로 적용할 수 있다. 자세한 연구 결과는 미국 코넬대에서 운영하는 출판 전 논문공개 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 공개됐으며 곧 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal)에 실릴 예정이다.

이미 컴퓨터에서 자취를 감춘 플로피디스크에 이어 서서히 사라지고 있는 장치가 바로 광학 디스크 드라이브 (ODD, Optical Disc Drive)입니다. 과거 하드디스크 용량도 적고 인터넷 속도도 상대적으로 느렸던 시절 컴퓨터에서 영상 감상 수단은 주로 CD나 DVD를 읽을 수 있는 ODD였습니다. 1990년대 나온 멀티미디어 PC에는 CD나 DVD 드라이브가 기본으로 탑재됐습니다. 여기에 데이터를 기록할 수 있는 ODD가 나오면서 한동안 데이터 백업용으로 큰 인기를 끌었습니다.  그러나 ODD의 시대는 블루레이로 넘어오면서 서서히 저물기 시작합니다. 영상을 온라인으로 시청하는 경우가 늘어나고 대용량 SSD와 하드디스크가 나오면서 굳이 거추장스럽게 CD나 DVD를 사용할 이유가 줄어든 것입니다. 데이터 센터에서도 미디어 저장 용량이 적은 광학 디스크보다 하드디스크나 자기 테이프를 백업용 저장 장치로 사용하고 있습니다.  하지만 광학식 데이터 저장 기술에는 하드디스크나 자기 테이프 같이 자성 물질을 이용하는 방식이나 낸드 플래시 메모리처럼 반도체 기반 방식에는 없는 장점이 있습니다. 저장 미디어가 저렴할 뿐 아니라 수명이 매우 길다는 것입니다. 따라서 저장 장치를 연구하는 과학자들은 대용량의 데이터를 반영구적으로 보존할 수 있는 새로운 광학 저장 기술을 연구하고 있습니다.  최근 주목받는 소재는 바로 유리입니다. 마이크로소프트의 프로젝트 실리카(Project Silica)는 순수한 실리카(SiO2)로 이뤄진 석영유리(silica glass)에 100펨토초 간격으로 레이저(femtosecond, 10^-15초)를 발사해 대용량 데이터를 영구 저장하는 프로젝트입니다.  레이저를 유리 내의 한 점에 모으면 1마이크로미터 이하 크기의 결정이 형성되는데, 이를 복셀 (Voxel)이라고 부릅니다. 복셀은 하드디스크처럼 평면으로 데이터를 저장하는 것이 아니라 유리 내부에 3차원적으로 쌓아 올릴 수 있어 막대한 양의 데이터를 보존할 수 있습니다. 더 중요한 사실은 데이터를 1만 년 동안 보존할 수 있을 정도로 안전성이 뛰어나다는 것입니다. 자기 물질이나 플라스틱이 아닌 유리이기 때문에 가능한 일입니다.  펨토초 레이저를 이용한 광학 데이터 저장 기술에 도전하는 곳은 마이크로소프트만이 아닙니다. 이 분야에서 선구자 중 하나인 사우스햄프턴 대학의 연구팀은 펨토초 광학 데이터 저장 기술의 단점이었던 느린 속도를 개선한 연구 결과를 광학 전문 학술지인 저널 옵티카 (Optica)에 발표했습니다.  사우샘프턴대학의 기술은 펨토초 레이저를 이용해 석영유리 안에 50-500nm 크기의 작은 이방성(anisotropic) 나노 결정을 만드는 방식입니다. 기본적으로 마이크로소프트의 프로젝트 실리카와 비슷하지만, 유리 내부에서 3차원적 위치를 지닌 복셀 한 개가 결정 구도와 결정 크기의 2차원의 광학 데이터를 담고 있어 5D 광학 데이터 저장 (5D optical data storage) 방식이라고 부릅니다.  이를 풀어서 설명하면 복셀 하나가 0과 1대신 0,1,2,3의 상태를 지닐 수 있어 MLC 낸드 플래시 메모리 셀처럼 더 많은 데이터 저장이 가능하다는 이야기입니다. 일반적인 광학 디스크 크기의 5D 광학 데이터 저장 디스크는 최대 500TB의 데이터를 저장할 수 있는데, 50GB 블루레이 1만 장에 해당하는 용량입니다.  하지만 유리 디스크 데이터 저장 기술은 데이터 기록 속도가 매우 느리다는 것이 큰 단점입니다. 연구팀은 새로운 방식을 도입해 초당 100만 개의 복셀 혹은 225kB/s의 데이터 기록 속도를 달성했습니다. SSD나 하드디스크를 생각하면 너무 느린 속도이지만, 앞으로 속도를 점점 높여 대용량 데이터의 영구 백업 시스템의 가능성을 보여준 연구 결과입니다. 연구팀은 8.8 X 8.8 mm 데이터 블록 네 개에 6GB 데이터를 저장한 프로토타입 디스크를 공개했습니다. (사진)  현재 우리가 사용하는 저장 장치의 수명은 생각보다 짧습니다. 물론 계속해서 복사하고 백업되는 과정에서 데이터는 사라지지 않지만, 데이터의 양이 폭발적으로 증가하면서 더 안전하고 고밀도로 데이터를 보존할 방법이 필요합니다. 유리가 그 대안이 될 수 있을지 앞으로 연구 결과가 주목됩니다.

지난 1일부터 ‘단계적 일상회복’(위드 코로나)이 시작됐습니다. 위드 코로나는 코로나19 이전으로 완전히 돌아가기 위한 것이라기보다는 사회적 거리두기를 일부 완화하면서 위중증 환자 관리에 집중하는 새로운 방역체계로 봐야 할 것입니다. 2019년 말 중국에서 시작된 코로나19가 전 세계로 확산되고 많은 나라가 강도 높은 사회적 거리두기, 봉쇄조치 등을 하면서 대면 활동이 거의 사라져 우울감을 호소하는 사람들이 늘고 있다는 보도가 많았습니다. 이에 심리학자와 정신의학자를 중심으로 코로나19라는 비정상적인 상황이 진행됐던 지난 2년이 정말 모두에게 ‘잃어버린 시간’, 우울함의 연속이었을까라는 궁금증이 생겨났습니다. ●코로나 기간 웰빙 점수 7점 만점에 5~6점 영국 리딩대 임상언어과학 및 심리학부, 더럼대 실험심리학과 공동연구팀은 예상 밖의 연구 결과를 심리학 분야 국제학술지 ‘최신 심리학-긍정심리학’ 11월 2일자에 발표했습니다. 연구팀은 모든 연령대에 있어서 코로나19 확산 기간 동안 이전과 달리 홀로 보내야 했던 시간들이 코로나 블루(코로나19 우울증) 같은 부정적 부분도 있었지만 긍정적 영향도 컸다는 연구 결과를 처음으로 내놨습니다. 연구팀은 영국 거주자를 대상으로 연령, 성별, 지역을 고려해 13~16세 청소년 남녀 1001명, 25~51세 성인 남녀 523명, 59~85세 노년층 남녀 511명을 선정했습니다. 각 연령대별 남녀 비율도 반씩 나누고 지역도 어느 한쪽에 쏠리지 않도록 도시와 시골 거주자를 골고루 배분한 뒤 연구팀은 이들을 대상으로 설문조사와 심층 인터뷰를 실시했습니다. 연구 결과, 모든 연령대에서 코로나19 때문에 혼자 지내야 했던 시간들에 대한 묘사가 부정적인 것보다 긍정적인 측면이 더 많았던 것으로 확인됐습니다. 코로나19 기간 동안 웰빙 점수도 7점 만점에 5~6점으로 나타났습니다. 전체 응답자 중 43%는 혼자 지내는 동안 새로운 취미나 기술 습득 같은 이전에 못했던 경험들을 했다고 밝혔습니다. 또 청소년의 49%, 성인의 47%, 노인의 53%가 코로나19 확산 기간 동안 자율성, 자기의존성이 높아졌고 이전에 많이 느꼈던 타인과의 경쟁심, 적대감 같은 감정이 줄어들었다고도 답했습니다. ●“혼자 지내는 시간, 긍정적 영향 적지 않아” 연구를 주도한 네타 와인슈타인 리딩대 교수(임상심리학)는 “감염병 확산 기간이 길어지면서 의도치 않게 많은 사람이 일상에서 ‘혼자’라는 순간을 느끼게 됐다”면서 “이번 연구로 고독이라는 경험이 내향적인 사람뿐만 아니라 외향적인 사람들조차 자신을 되돌아보게 만들어 주는 등 긍정적 영향이 적지 않았음을 알 수 있었다”고 말했습니다. 이번 연구는 지난 2년 동안 코로나19로 인한 각종 변화가 전적으로 부정적이기만 했던 것으로 인식되고 있지만 실제로는 우리가 그동안 보지 못했던 부분을 드러내 준 긍정적인 부분도 적지 않다는 것을 알려줍니다. 행복심리학자로 잘 알려진 최인철 서울대 심리학과 교수도 최신작 ‘아주 보통의 행복’에서 그동안 외향성만 강조하던 우리 사회가 코로나19로 인해 내향성도 필요한 것이며 충분히 존중받아야 한다는 것을 인식하게 됐다고 했습니다. 이런 것들을 보면 사는 동안 경험하는 많은 일이 전적으로 부정적이거나 긍정적이기만 한 경우는 없다는 어른들의 말이 맞는 것도 같습니다.

영국 이스트앵글리아대 생명과학부를 중심으로 라트비아, 루마니아, 스페인, 폴란드, 덴마크, 체코, 프랑스, 노르웨이, 독일, 핀란드, 벨기에, 스위스, 오스트리아, 네덜란드 14개국 30개 연구기관이 참여한 국제공동연구팀은 조류의 종류와 개체수가 줄면서 ‘침묵의 자연’ 현상이 가속화되고 있다는 연구 결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 11월 3일자에 발표했다. 연구팀은 유럽 22개국, 캐나다, 미국의 20만곳에서 25년 동안 수집한 조류의 종류와 개체수, 새소리 녹음 파일을 비교 분석했다. 그 결과 최근 10년 동안 새의 종과 개체수가 감소하면서 자연의 ‘음풍경’(soundscape) 다양성이 줄고 조용해지고 있는 것으로 확인됐다. 음풍경이 줄면 사람들의 행복감과 웰빙에도 악영향을 미친다고 연구팀은 밝혔다.

그린란드 빙상이 지난 10년간 3조5000억t 이상 사라졌다는 연구 결과가 나왔다. 이는 전 세계 홍수 위험이 점차 커지고 있다는 사실을 보여주는 것이다. 영국 리즈대 등 국제연구진은 그린란드 빙상을 관측한 위성 자료를 사용해 위와 같은 빙상의 융해로 세계 해수면이 1㎝ 높이는 데 영향을 줬다는 사실을 알아냈다. 이 같은 상승분의 3분의 1은 지난 2012년과 2019년의 두 차례 여름 동안 일어났다. 두 여름은 지난 40년간 관측되지 않았던 기록적인 수준의 융해 현상이 일어났던 시기로, 따뜻한 공기가 빙상의 가장자리 대부분을 통과하면서 빙상 표면의 융해를 증가시켰다. 최근 촬영한 위성 사진은 이런 융해 현상이 계절에 따라 확연히 달라지고 그린란드 주변을 휘몰아친 폭염에 크게 영향을 받은 것을 보여줬다. 연구진은 그린란드 빙상의 융해가 지난 몇십 년간 세계 해수면 상승의 약 25%에 관여한 것으로 추정했다. 만일 그린란드의 모든 얼음이 녹으면 세계 해수면은 지금보다 6m 더 높아질 수 있지만, 이는 가까운 시일 안에 일어나지는 않을 것이다. 연구 주저자로 리즈대 극지관측모델링센터의 토머스 슬레이터 박사는 “세계 다른 지역에서 보듯 그린란드는 극단적인 기후 변화 증가에 취약하다”면서 “온난화가 진행함에 따라 그린란드에서 극단적인 융해가 많아짐을 예상하는 것은 타당하다”고 말했다.연구진은 그린란드 빙상 전체의 표고 변화를 계산하기 위해 2011년 1월부터 2020년 10월까지 크라이오샛 2호 위성을 사용해 얼음 용융 측정값을 수집했다. 이후 이 자료는 지구 지형을 지도화하는 행성궤도 위성들에 탑재된 공중레이저 고도계를 통해 측정한 동시대적이고 독립된 추정치 1만5380건과 비교돼 그린란드 빙상이 얼마나 녹았는지를 보여줬다. 미 항공우주국(NASA)에 따르면, 표면 특징의 고도는 레이저 펄스가 다양한 장소에서 반향하는데 걸리는 시간을 비교함으로써 계산할 수 있다.연구진은 2012년 수집한 자료를 예로 들어 대기 패턴의 변화로 비정상적으로 따뜻한 공기가 몇 주 동안 빙상 위를 감돌면서 5270억t 이상의 얼음이 소실됐다는 사실을 밝혀냈다. 연구 공동저자로 랭커스터대 환경데이터과학과 선임강사인 앰버 리슨 박사는 “모델 추정치에 따르면 그린란드 빙상은 2100년까지 세계 해수면 상승에 3~23㎝ 사이를 관여할 것으로 보인다”면서 “이런 위성 추정치는 복잡한 융해 과정을 더 잘 이해하는 데 도움이 돼 미래의 해수면 상승 추정치를 더욱더 정확하게 바꿀 수 있다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션’ 최신호에 실렸다.

국내 연구진이 인체줄기세포를 이용한 마이크로로봇으로 뇌종양이나 알츠하이머 같은 뇌신경계 질환을 치료할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇공학전공, DGIST-스위스취리히연방공과대(ETH) 마이크로로봇연구센터, 가톨릭대 서울성모병원 이비인후과 공동연구팀은 사람의 줄기세포를 이용해 외부 자기장으로 움직일 수 있는 마이크로로봇을 만들고 줄기세포 치료제를 뇌로 쉽게 이동시킬 수 있는 방법도 찾았다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼스’에 실렸다. 줄기세포치료제는 다양한 질병에 대해 부작용이 적다는 장점이 있기는 하지만 체내 깊숙한 곳에 위치한 환부나 신체부위에 정확한 양을 정확하게 전달하기 쉽지 않다는 한계가 있다. 또 줄기세포치료제가 전달되는 과정에서 체내에서 흡수되거나 사라지는 양이 많아 치료 효율성이 떨어지고 치료비용이 비싸다. 게다가 뇌신경계에 치료가 필요한 경우는 뇌혈관 특유의 혈액-뇌 장벽 때문에 전달효율이 떨어지기도 한다. 혈액-뇌 장벽은 뇌 속에 세균이나 이물질이 쉽게 침투하는 것을 막기 위한 뇌혈관의 특성이다. 이에 연구팀은 사람의 콧 속 작은 뼈인 하비갑개에서 추출한 줄기세포로 외부 자기장으로 움직일 수 있는 마이크로로봇을 개발했다. 생체접합성이 높은 ‘사람유래 줄기세포 기반 자성마이크로로봇’은 외부에서 자기장을 이용해 무선으로 목표지점까지 빠르고 정확하게 약물을 전달할 수 있다는 장점이 있다. 실제로 생쥐를 이용해 실험한 결과 쥐의 혈액-뇌장벽을 우회하는 후각경로를 통해 마이크로로봇이 대뇌피질까지 정확하게 도달해 줄기세포치료제를 전달하는 것을 확인했다. 연구에 참여한 DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수는 “이번 연구결과는 뇌 조직 내 약물 전달이 쉽지 않다는 문제를 줄기세포 마이크로로봇 기술로 해결한 것”이라며 “특히 이번에 개발한 기술은 기존의 수술법보다 효과적이고 안전하기 때문에 알츠하이머, 파킨슨병, 뇌종양 등 다양한 난치성 뇌신경계 질환 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

개는 사람 아이와 같은 방식으로 각 단어 사이의 경계를 배울 수 있어 주인의 말귀를 어느 정도 알아 듣게 된다는 연구 결과가 나왔다. 아이는 각 단어의 뜻을 실제로 알기 전 연속된 말 속에서 새로운 단어를 찾는 법을 스스로 터득한다. 단어가 어디서 끝나고 다른 단어가 어디서 시작하는지를 알기 위해 아이는 어떤 음절이 함께 나타나서 단어를 형성할 가능성이 큰지를 추적하는 복잡한 계산 능력을 자신도 모르게 사용한다. 헝가리 외트뵈시로란드대 연구진은 뇌 영상 기술을 사용해 개 역시 사람과 비슷한 방식으로 사람이 말하는 단어를 구별할 수 있다는 사실을 알아냈다.연구진은 개를 대상으로 각각 뇌파 활동을 측정하는 뇌파기록장치(EEG)와 뇌의 혈류 변화를 감지하는 기능성자기공명영상장치(fMRI)를 사용해 개가 사람의 말 소리를 알아듣기 위해 사람 아이와 비슷한 뇌 영역을 사용한다는 것을 확인했다. 연구 주저자인 헝가리 행동학자 메리애나 보로스 박사는 “사람의 경우 뇌의 일반적인 학습 관련 영역과 언어 관련 영역은 모두 이런 과정에 관여하고 있는데 개 역시 마찬가지인 것으로 나타났다”고 설명했다. 보로스 박사는 또 “뇌의 일반적이거나 전문적인 영역 모두 음성에 관한 통계 학습에 관여하는 것처럼 보이지만, 활성화 패턴은 두 가지로 달랐다”면서 “기저핵과 같은 일반 영역은 단지 음절을 계산하기만 하면 단어를 찾기 쉬운 구조화된 음성 흐름보다 음절을 계산해도 단어를 찾을 수 없는 무작위 음성 흐름에서 더 강하게 반응했다”고 말했다. 이어 “청각피질과 같은 전문 영역은 구조화된 음성 흐름에 더 많이 반응했다”고 덧붙였다. 사람의 경우 청각피질은 언어를 통한 통계 학습에서 핵심적인 역할을 한다. 이에 대해 보로스 박사는 “우리는 청각피질의 활동 증가를 학습이 남긴 흔적이라고 생각한다”고 말했다. 이번 연구에 참가한 개는 검사 중에 움직이지 않도록 훈련돼 있어 깨어 있어도 움직이지 않는 협조적인 개체만을 대상으로 했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘커런트 바이올로지’ 최신호에 실렸다.

한국에서 반려견을 키우는 이들이 1000만명이 넘었다고 한다. 전체 인구 5명 중 1명은 반려견을 키우는 셈이다. 정성을 다해 반려견과 함께 한다고는 하지만 말이 통하지 않아 답답할 때가 많고 반려견의 행동이 궁금할 때가 많다. 특히 반려견을 키우는 사람이라면 반려견들이 간혹 고개를 갸우뚱하거나 고개를 숙이는 모습을 볼 수 있다. 이 행동은 과연 무엇을 의미하는 것일까. 헝기리 외트뵈시 로란드대 동물행동학과, 헝가리 국립과학원 비교동물행동학연구소 공동연구팀은 반려견들이 주인이나 사람, 사물을 볼 때 머리를 한 쪽으로 숙이거나 갸우뚱하는 모습을 보이는 것은 집중하고 기억을 되살리는 행동이라고 31일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘동물 인지학’ 10월 27일자에 실렸다. 동물행동학 분야의 발달로 반려견들의 다양한 행동의 원인이나 의미하는 바들이 많이 풀리기는 했지만 여전히 수수께끼로 남아있는 부분이 있다. 머리를 한 쪽으로 갸우뚱거리는 모습도 그 중 하나이다. 반려견의 귀여운 모습 중 하나로 받아들여지고 있지만 행동의 원인이나 이유에 대해서는 연구된 바 없다. 연구팀은 다양한 종의 반려견 40마리를 대상으로 기억력 실험을 하면서 이들이 하는 몸짓과 행동을 촬영했다. 연구팀은 59개의 장난감을 보여주고 기억시킨 뒤 실험자가 특정 장난감을 이야기했을 때 정확히 가져오는지를 관찰했다. 그 결과 33마리의 개들은 2~3가지의 장난감 이름 밖에 기억하지 못했지만 보더콜리 종의 반려견 7마리는 59개의 장난감 중 50~54개를 기억하는 것으로 나타났다.연구팀은 이들 7마리의 영리한 반려견들이 장난감을 가져오도록 지시받았을 때 행동을 분석한 결과 모두 고개를 한 쪽으로 기울이거나 앞으로 기울이는 모습을 보였다. 주인이나 실험자가 특정 장난감을 말할 때 입의 움직임을 관찰할 때나 특정 단어를 이야기한 직후 무엇인지 기억해 낼 때 고개를 속이는 것이라고 연구팀은 설명했다. 기억력이 뛰어나지 못한 개들도 주인이 특정 행동을 하거나 단어를 말할 때 고개를 갸웃거리는 모습을 보이는데 이는 집중을 하거나 뭔가를 기억해낼 때 하는 행동이라는 것이다. 연구를 이끈 외트뵈시 로란드대 안드레아 소메스 박사는 “반려견의 뇌 활동을 정밀 영상으로 촬영하는 등 추가 연구가 필요하겠지만 이번 연구는 반려견이 고개를 갸웃거리는 것은 자신이 갖고 있는 시각적 기억과 음성 또는 시각적 명령을 일치시키기 위해 집중하고 기억해내려는 행동으로 보인다”라고 설명했다.

국내 연구진이 지구온난화 주범 중 하나인 이산화탄소를 산업분야에서 다양하게 활용되는 물질인 일산화탄소로 전환할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터, 서울대 화학과 공동연구팀은 이산화탄소를 일산화탄소로 효과적으로 전환할 수 있는 촉매 및 공정기술을 개발했다고 31일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘ACS 에너지 레터스’에 실렸다. 흔히 일산화탄소는 인체에 두통이나 호흡곤란, 심할 경우 사망에 이르게 만드는 물질로 알려져 있다. 그렇지만 산업적으로는 다양한 화학물질을 만들고 식품 포장, 의약품 생산, 야금과 레이저 생산 등 다양하게 활용된다. 이 때문에 많은 연구자들이 탄소저감과 산업적으로 유용한 물질의 생산이라는 차원에서 이산화탄소를 이용해 일산화탄소로 전환시키는 연구들을 활발히 하고 있다. 지금까지 이산화탄소의 일산화탄소 전환 연구는 대부분 실험실에서 고순도의 이산화탄소 가스를 반응원료로 사용돼 실제 산업현장에서 활용도는 많이 떨어지는 것으로 나타났다. 실제 산업현장에서 나오는 배기가스에는 질소, 산소, 질소산화물 등과 함께 이산화탄소가 10% 정도 저농도로 포함돼 있어 일산화탄소 전환이 쉽지 않았다. 더군다나 이산화탄소는 화학적으로 안정된 물질이라서 일산화탄소 전환이 쉽지 않다. 이산화탄소를 일산화탄소로 전환할 때 보통 은 촉매를 쓰는데 99.99% 고순도 이산화탄소를 쓰면 95% 일산화탄소를 만들 수 있지만 10% 안팎의 저농도 이산화탄소를 사용할 경우는 일산화탄소 생산효율이 40%로 떨어진다. 이에 연구팀은 금이나 은보다 반응성이 낮은 철이나 니켈 같은 일반 금속을 단원자 형태로 만들면 생산효율이 높일 수 있다는 점에 착안해 니켈 단원자 촉매를 개발했다. 이를 이용하면 이산화탄소를 물에 녹인 뒤 전기화학적으로 반응시켜 일산화탄소를 얻는 기존 방식이 아닌 기체 상태 그대로도 전환반응이 가능하다는 것을 확인했다. 실제로 배기가스 수준의 10% 저농도 이산화탄소로도 일산화탄소 생산효율을 93%까지 올릴 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 원다혜 KIST 박사는 “이번에 개발한 기술은 저농도 이산화탄소를 활용하는 다양한 전기화학적 전환 시스템에 응용할 수 있다”라며 “이산화탄소 전환기술의 경제성을 확보하기 위해 별도의 정제과정 없이 직접 활용할 수 있는 방법을 추가로 연구 중”이라고 밝혔다.

10월 6일 영국왕립생태학회의가 발행하는 국제학술지 ‘응용생태학’에 실린 영국 로열 할로웨이 런던대와 미국 버지니아공과대 공동연구팀의 꿀벌 연구에 따르면, 시골 벌들이 도시 벌들보다 꿀을 찾아 더 멀리 이동하는 것으로 밝혀졌다. 도시 꿀벌은 평균 492m, 시골 꿀벌은 743m를 찾아 이동한다. 벌들은 동료 벌들에게 어디로 가면 꿀이 있는지 알려주기 위해 꿀을 따 벌집에 돌아온 뒤 춤을 추는데, 당연히 시골 벌의 춤이 도시 벌들의 춤보다 더 복잡하고, 춤추는 시간도 더 길다. 책은 야생에 사는 꿀벌의 생태를 놀라울 정도로 세밀하게 추적한다. 도시화 등의 이유로 꿀벌 개체가 줄고 있다는 건, 절반만 맞는 말이다. 양봉가들이 관리하는 관리 군락의 꿀벌은 해마다 40%씩 죽어 간다. 하지만 야생 꿀벌은 여전히 번성하고 있다. 이유는 간단하다. 관리 군락은 ‘벌 친화적 방식’이 아닌 인간의 편의와 효율성에만 집중하기 때문이다. 야생 꿀벌들은 둥지 선택부터 신중하다. 보통 야생 꿀벌들의 둥지는 입구가 높았는데 ‘땅에서 사는 동물들, 가장 중요하게는 흑곰의 눈에 잘 띄지 않는 나무 구멍 집’을 선택하기 때문이다. 벌집을 짓는 시기도 신중하게 결정한다. 특히 신생 군락은 어느 정도 벌집을 짓기 전까지는 유충을 키우거나 먹이를 저장할 수 없어서 주변 상황을 고려해 건축한다. 저자는 벌들도 군락 사이의 ‘거리두기’를 하는 게 좋다고 설명한다. 야생 군락은 일정한 거리를 유지하고 있기 때문에 꿀벌응애 같은 치명적인 기생 진드기로부터 살아남을 수 있다. 하지만 관리 군락은 다르다. 먹이 채집 경쟁도 벌여야 하고, 꿀을 도둑맞을 가능성도 커진다. 혼인 비행을 끝내고 귀가하던 어린 여왕벌이 엉뚱한 벌통으로 들어가 침입자에 대비해 보초를 서던 일벌에게 죽임을 당하는 경우처럼 번식과 관련해 더 많은 문제를 겪는 일도 일어난다. 저자는 앞으로의 양봉이 ‘벌과 양봉가에게 서로 도움되는 방식’이어야 한다고 강조한다. 이를 위한 방법으로 ‘군락의 이동을 최소화하라’, ‘군락의 꿀벌응애 처리를 삼가라’ 등 14가지 양봉 원칙을 제시한다. 꿀벌에 관한 수많은 책이 나왔지만, 우리는 여전히 꿀벌을 모른다. 길들였다고 생각하지만 아직도 길들여지지 않은 게 바로 꿀벌이다. 인간 삶에 떼려야 뗄 수 없는 관계를 맺는 꿀벌을 위해, 꿀벌과 새로운 관계를 구축해야 한다고 저자는 강조한다. 출판도시문화재단 문화사업본부장

유네스코 세계자연유산으로 등재돼 지구상에서 가장 잘 보호되고 있다고 여겨지는 산림조차도 일부는 기후 변화의 영향으로 탄소를 흡수하는 양보다 배출하는 양이 더 많아졌다는 충격적인 연구 결과가 나왔다. 유네스코, 세계자원연구소(WRI), 세계자연보전연맹(IUCN)이 28일 공동 발간한 보고서에 따르면, 세계유산에 등재된 숲 총 257곳은 2001년부터 2020년까지 20년간 매년 1억9000만 t의 대기 중 이산화탄소를 순 흡수했다. 이는 영국 연간 화석연료 배출량의 거의 절반에 해당한다. 독일 면적의 거의 두 배인 69만㎢에 달하는 이들 숲은 대기 중 이산화탄소뿐만 아니라 상당한 양의 탄소를 저장하는 데 이는 약 130억t으로, 쿠웨이트의 석유 매장량에 포함된 탄소보다 많은 양이다. 그런데 이번 연구로 산불, 가뭄 등 극한의 기후 현상과 불법 벌목, 가축 방목 등 인간 활동의 여파로 많은 숲의 탄소 배출량이 늘어나 순 흡수원은 약 64.5%인 166곳에 불과했다. 약 31.5%의 다른 81곳은 그나마 중립에 가까웠지만, 약 3.9%의 나머지 10곳은 배출량이 더 많아 순 배출원으로 변한 것으로 확인됐다.여기에는 미국의 요세미티 국립공원과 그랜드캐니언 국립공원을 비롯해 호주의 그레이터 블루마운틴, 인도네시아 수마트라 열대우림 등 세계 전역의 숲이 포함됐다. 이들 10곳에서 탄소 배출량이 더 많아진 이유는 산불과 혹한 등 극한 기후 현상의 요인이 가장 큰 것으로 분석됐다. 이는 지난 1월 국제 학술지 ‘네이처 기후 변화’에 발표된 위성 데이터와 현장 조사 정보를 함께 분석해 나온 것이다. 이에 대해 공동 저자인 유네스코 소속 탈레스 카르발료 레센데 박사는 “이번 결과는 그것이 반드시 특정 국가나 지역과 관련한 문제가 아니라 실제로 세계적인 문제라는 점”이라면서 “탄소 배출원이 된 10곳은 전 세계에 흩어져 있으므로 요점은 국제적 수준에서 기후 조치가 필요하다는 것”이라고 설명했다. 특히 이번 연구에서 조사된 숲들은 공식적으로 최고 수준의 보호를 받고 있는 곳이다. 이들 숲은 자연적 가치 측면에서 전 세계적으로도 중요하다고 여겨져 지속해서 주의 깊게 감시돼 왔다. 하지만 이 같은 숲 역시 여전히 심각한 압박을 받고 있는 것이라고 카르발료 레센데 박사는 덧붙였다.

패스트푸드가 고콜레스테롤, 코칼로리, 고탄수화물 뿐만 아니라, 건강에 유해한 화학물질도 함유하고 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 조지워싱턴대학 연구진은 맥도날드와 버거킹, 피자헛, 도미노, 타코벨, 치폴레 등 유명 패스트푸드 브랜드의 메뉴를 대상으로 분석한 결과, 샘플의 80% 이상에서 프탈레이트를 발견했다. 프탈레이트는 플라스틱을 유연하게 만드는데 사용하는 화학첨가제로, 화장품·장난감·세제 등 각종 PVC 제품이나 가정용 바닥재 등에 이르기까지 광범위하게 쓰였지만, 현재는 환경호르몬 추정물질로 구분하여 사용이 금지됐다. 프탈레이트에 과량 노출될 경우 암이나 간 손상, 불임, 갑상선 질환과 천식 등의 질환은 물론이고, 학습장애나 행동문제 및 어린이의 주의력결핍장애 등을 유발할 가능성이 있다. 미국 질병통제예방센터(CDC)는 프탈레이트가 함유된 제품 또는 접촉된 식품이나 음료를 섭취하거나, 공기 중 프탈레이트 입자를 직접 호흡함으로서 프탈레이트에 노출되는 것으로 보고 있다. 특히 아이들의 경우 물건을 만지거나 입에 넣음으로서 프탈레이트를 섭취할 위험이 더 높은 것으로 알려져 있다. 연구진이 샘플로 이용한 패스트푸드 브랜드와 메뉴는 시장점유율 및 베스트셀러 품목을 기반으로 한 햄버거와 감자튀김, 치킨 너겟, 치킨 부리또, 치킨 피자 등이다. 연구결과에 따르면 고기로 만든 식품에서 프탈레이트 수치가 더 높았고, 감자튀김과 치즈 피자에서 가장 낮은 수치가 나왔다. 특히 해당 메뉴 중 81%에는 천식 위험 증가과 밀접한 관계가 있는 DnBP 프탈레이트가 함유돼 있는 것으로 확인됐다. 또 전체의 70%에는 생식 능력 감소 및 기타 생식 문제를 유발할 수 있는 DEHP 프탈레이트가 검출됐다. 연구진은 “햄버거와 치킨 너겟, 밀크셰이크 등의 가공이나 포장 장비 및 직원들이 착용하느 플라스틱 장갑에 이르기까지, 식품 공급망을 따라 어디에서나 프탈레이트 및 대체 가소제가 음식으로 들어갔을 가능성이 있다”고 설명했다. 연구 공동 저자인 에이미 조타 조지워싱턴대 화경보건교수는 워싱턴포스트와 한 인터뷰에서 “이번 연구는 저소득층 미국인과 유색인종이 프탈레이트에 불균형적으로 노출되고 있다는 우려를 불러일으킨다”면서 “저소득층이 많이 사는 지역의 주민들은 과일과 야채 같은 건강에 유익한 음식에 대한 접근이 제한적인 반면, 패스트푸드 매장은 쉽게 접근할 수 있다”고 말했다. 실제로 2019년 CDC가 내놓은 보고서에 따르면 비라틴계 흑인이 백인에 비해 다양한 종류의 프탈레이트와 대체제에 대한 노출이 높다는 사실을 확인했다. 또 성인 여성이 남성에 비해 비누와 샴푸, 화장품 등을 더 많이 사용함으로서 프탈레이트에 더 많이 노출돼 있다는 내용도 포함돼 있다. 미국 식품의약국(FDA)은 이번 연구의 샘플에서 검출된 프탈레이트 함유량이 EPA(미국 환경보호국)가 허용하는 수치의 미만인 것은 사실이지만, 조지워싱턴대학 연구진의 연구를 검토하고 그 결과를 고려할 것이라고 밝혔다. FDA 대변인은 워싱턴포스트에 “(패스트푸드 메뉴와 프탈레이트 노출 간의 관계와 관련해) 새로운 과학적 정보가 입수되면 안전성 평가를 새롭게 할 수 있다”고 전했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 노출과학 및 환경역학 저널(JESEE, Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology) 최신호에 실렸다.

“한국이 기후변화에 굉장히 취약한 이유는 사회경제적 불평등이 심각하고 탄소 의존도가 높기 때문입니다.” 환경역사학자 다고마르 데흐로트 조지타운대학교 교수는 27일 서울신문과의 인터뷰에서 “불평등을 해소하기 위해 노력해야 하는 것은 물론, 저탄소 경제로 나아가기 위한 계획을 잘 세우고 있지만 지금보다 더 빠르게 석탄 사용을 줄여 나가야 한다”며 이렇게 말했다. 기후역사네트워크(Climate History Network·CHN) 공동설립자이기도 한 데흐로트 교수는 지난 3월 세계적인 과학 학술지 ‘네이처’에 기후탄력사회 모습 분석 논문을 통해 성공적인 기후변화대응 사례를 소개했다. 데흐로트 교수는 한반도 상황의 특수성도 한국 사회가 기후변화에 적응하는 데 쉽지 않은 요소가 될 수 있다고 지적했다. 그는 “역사학적으로 보면 한 사회가 전쟁을 준비하는 과정에 놓여 있는 조건만으로도 기후변화에 대응하는 데 취약성을 보이는데, 이는 있을지도 모르는 전쟁 준비 때문에 다양한 자원이 군대로 흘러 들어갈 수밖에 없기 때문”이라고 말했다. 특히 그는 향후 20년간 기후변화에 가장 취약한 단일 국가로 북한을 꼽으며 “군사력 유지 때문에 사회가 쓸 수 있는 자원은 한정적인데 이상기후로 식량난이 향후 더 심각해져 북한 체제가 불안해지게 되면 남한에도 영향을 미칠 수 있다”고 지적했다. 더 나아가 데흐로트 교수는 기후변화에 대한 대응을 성공적으로 이뤄 내기 위해서는 새로운 기회 발견과 회복탄력성이 높은 재생에너지 사용, 자원의 다양화, 정치제도적 수용 그리고 이주와 전환 등 다섯 가지 방법을 강조한다. 그는 “역사적으로 보면 불평등한 사회에서 기후변화에 따른 피해가 고스란히 취약계층으로 이어졌기 때문에 정치제도적 보완이 필요하다”며 “현재 기후변화 현상은 선진국의 책임이 크기 때문에 향후 더 많아질 기후난민 등을 긍정적으로 받아들일 의무가 있다”고 말했다. 이어 “앞으로 기후변화를 가속화시키는 문제들을 완화시키는 것과 더불어 어떻게 적응해 나갈지에 대한 방법을 찾아가는 것도 중요하다”고 말했다.

지금까지 가장 깊은 곳에서 일어난 지진은 6년 전 일본 오가사와라 제도 인근에서 발생한 것이라는 연구 결과가 나왔다. 미 애리조나대 등 연구진은 2015년 5월 30일 오가사와라 제도 인근에서 지진이 발생했을 때 일본 지진계 네트워크가 수집한 데이터를 분석해 진원의 깊이가 약 751㎞에 달했다고 밝혔다. 당시 지진의 규모는 최대 7.9(미국 기준)로, 진앙지는 오가사와라 제도 서쪽 앞바다였다. 과학자들은 이와 같은 심발지진이 지표로부터 약 300~700㎞ 깊이 범위에서 발생해 이보다 깊은 곳에서 일어날 가능성은 낮다고 여겼다. 하지만 오가사와라 지진이 일어났을 때 깊이는 751㎞에 달하고 그 부근에서 여진이 계속 일어났다는 것이다.대부분의 지진은 지표부터 몇십 ㎞ 이내인 지각과 상부 맨틀 사이에서 일어나지만, 당시 지진은 온도와 압력이 너무 강해 암석층이 휠 만큼 하부 맨틀에도 영향을 줬다. 보도에서는 진원의 깊이가 약 678㎞에 이른다고 전해졌지만, 이번 연구로 그 깊이는 최대 73㎞ 더 깊어졌다. 미 지진학자 더글러스 윈스 워싱턴 세인트루이스대 교수는 “이번 결과는 하부 맨틀에서 지진이 일어났다는 점을 보여주는 가장 명확한 증거”라고 내셔널지오그래픽에 말했다. 윈스 교수는 이 연구에 참여하지는 않았다.하부 맨틀은 지구 맨틀의 아래쪽 액체 부분으로 그 밑에는 핵이 있다. 그리고 하부 맨틀의 윗부분은 상부 맨틀로 이는 지각과 맨틀 일부로 이뤄진 암석권과 부분 용융 상태의 연약권, 그리고 암석 상태로 지진파의 속도가 변하는 전이대로 이뤄져 있다. 하부 맨틀과 맨틀 전이대의 경계선에 관한 정확한 깊이는 세계적으로 다르지만, 평균적으로 660㎞인 것으로 알려졌다.2015년 오가사와라 지진과 같은 심발지진은 매우 드물게 일어나며 그 흔들림은 진앙 위의 지표 부근보다 먼 곳에서 잘 느낄 수 있다. ‘글로벌 센트로이드 모멘트 텐서’(GCMT) 데이터베이스에 따르면 1976년부터 2020년까지 기록된 중간 규모의 지진 5만6832회 중 70㎞(상부 맨틀)보다 깊었던 지진은 18%에 불과했다. 300㎞ 이하 깊이의 지진은 이보다 더 적은 4%도 안 되는데 이 깊이는 일반적으로 심발지진인지를 확인하기 위한 경계선으로 사용된다. 심발지진은 깊은 곳에 원인이 있어도 지각과 상부 맨틀에서 일어난 지진만큼 큰 피해를 주지는 않는다. 하지만 2015년 하부 맨틀에서 일어난 지진의 원인은 여전히 수수께끼에 쌓여 있다. 지진은 해양판과 대륙판이 충돌할 때 상대적으로 무거운 해양판이 가벼운 대륙판 밑으로 밀려 들어가는 섭입대에서 일어난다는 점을 잘 알려진 사실이다. 지진은 보통 지각판이 만나는 단층선상에서 강하게 일어나지만, 관측 기기에 등록된 작은 진동은 판의 중앙에서도 발생할 수 있다. 심발지진은 근현대나 고대의 섭입대 근처에서 발생하는 것으로 여겨진다. 맨틀 전이대의 지진은 암석을 형성하는 광물인 감람석의 변화로 일어날 수 있다. 맨틀 전이대에서는 감람석의 결정 구조가 더는 안정되지 않아 암석에 균열이 생겨 빠르게 변형돼 심발지진을 일으킨다. 하지만 더 아래 맨틀에서는 또 다른 광물인 브리지머나이트(bridgmanite)가 조성을 지배하기 시작하는 데 이는 지진 유발에 관한 다른 설명이 있어야 한다는 점을 뜻한다. 연구진은 한 가지 가능성을 제시했다. 규모 7.9의 지진으로 인한 작은 여진이 하부 맨틀의 윗부분을 관통한 태평양 해저의 갈라진 바닥 부근에서 발생했다는 것이다. 연구진은 당시 큰 지진으로 부서진 슬랩(섭입하는 해양판)의 일부가 아주 약간 침하돼 하부 맨틀에 응력이 집중됐을 가능성이 있다고 주장했다. 연구진은 논문을 통해 “지구 내 약 60㎞ 깊이 이하의 지진 원인은 거의 한 세기 동안 논의돼 왔다. 이 연구는 하부 맨틀의 지진을 최초로 감지한 것”이라면서 “이런 관측은 지구 깊은 곳에서 지진을 일으키는 메커니즘에 관한 새로운 지식을 제공한다”고 밝혔다. 자세한 연구 결과는 미국 지구물리학회(AGU)가 발간하는 학술지 ‘지구물리학연구회보’(Geophysical Research Letters) 최근호에 실렸다.