주름진 완두콩이 제2형 당뇨병이 생길 위험을 줄이는 데 도움이 된다는 연구 결과가 나왔다. 영국 임페리얼칼리지런던(ICL) 등 연구진은 주름진 완두콩에서 식사 뒤 혈당 수치가 급증하는 증상을 막는 효과를 발견했다. ‘슈가 스파이크’(sugar spike)라고도 불리는 이 증상은 2형 당뇨병의 원인이 된다고 여겨진다. 2형 당뇨병은 혈중 당도가 지나치게 높아지게 하는 흔한 질환으로, 과체중이나 비활동성 질환과 관계가 있는 경우가 많다. 주름진 완두콩은 완두콩 중에서 자연적으로 발생하는 돌연변이로, 일반적으로 둥근 완두콩보다 보기에 좋지 않고 멘델의 유전 법칙을 설명하는 데 있어서 열성 종자로 취급돼 왔지만, 이번 연구 덕분에 슈퍼 푸드로 급부상했다. 이유는 주름진 완두콩에 둥근 완두콩보다 저항성 녹말(전분)이 많아서다. 이 녹말은 보통 녹말보다 신체에서 분해되는 시간이 오래 걸려 소장에서 소화가 덜 돼 대장까지 도달해 박테리아에 의해 발효된다. 연구 제1저자인 ICL의 카테리나 페트로풀루 박사는 “건강한 식사를 장려하기 위한 전국적인 캠페인을 진행해도 제2형 당뇨병의 진단율을 계속 늘고 있다. 사람들 사이에서 정상적인 혈당 비율을 유지하기 위한 대체 다이어트(식이요법) 전략은 흔히 섭취하는 식단을 개선하는 것”이라면서 “저항성 녹말이라는 탄수화물이 풍부한 식단이 혈당 수치를 조절하는 데 긍정적인 영향을 미쳐 제2형 당뇨병에 관한 민감성을 감소해준다는 증거는 많다”고 설명했다. 녹말은 식물의 에너지 저장 형태 중 하나로, 그 입자는 먼지만큼 큰데 1㎛(100만 분의 1m)에서 100㎛에 이른다. 일반 녹말은 탄수화물로서 신체에서 분해돼 당을 방출하지만, 저항성 녹말은 더욱더 천천히 분해된다. 이는 저항성 녹말에서 나온 당이 혈류로 더 천천히 차례로 방출한 결과 혈당을 비교적 안정적으로 높이는 것을 의미한다. 주름진 완두콩에 저항성 녹말 함량이 더 많은 이유는 세포에서 녹말을 생성하는 방식, 즉 세포 자체가 소화에 더 저항성이 강하기 때문이다. 연구 교신저자인 ICL의 게리 프로스트 교수는 “이 슈퍼 완두콩은 자연적으로 발생하는 변이 유전자를 포함하고 있는데 이는 이 콩에 저항성 녹말이 많다는 것을 의미한다. 이런 녹말은 소장에서 완전히 소화되지 않고 대장 내 박테리아에 의해 발효될 수 있다”고 설명했다. 박테리아가 녹말을 발효시키면서 짧은사슬지방산(단쇄지방산)이라는 화합물이 생성된다. 이는 인슐린을 생성하는 세포의 기능을 차례대로 높여 혈당을 제어하는 데 도움을 준다. 연구진은 이번 연구의 여러 실험에서 건강한 참가자들에게 50g의 주름진 완두콩을 포함한 혼합식을 제공했고, 일련의 통제 실험에서는 참가자들에게 보통의 둥근 완두콩을 첨가했다. 연구진은 또 완두콩에 추적기 분자를 첨가해 그 분자들이 어떻게 사람의 위와 장에 흡수되고 소화했는지를 추적할 수 있었다. 이들은 주름진 완두콩이나 매끈한 완두콩으로 만든 가루를 사용해서 실험을 반복했다. 장기적인 섭취의 영향을 좀 더 조사하기 위해 연구진은 참가자 25명을 모집하고 이들에게 4주 동안 주름진 완두콩이나 매끈한 완두콩으로 만든 훔무스(콩을 으깨어 만든 음식)와 무쉬 피스(삶아 으깬 완두콩 음식)를 먹도록 했다. 그 결과, 둥근 완두콩을 먹는 것보다 주름진 완두콩을 먹을 때 혈당 급상승을 방지하는 것으로 나타났다. 사람의 모의 소화기관을 이용한 추가 실험에서는 완두콩이 얼마나 빨리 소화되는지에 영향을 미친 것을 보여줬다. 연구 공동저자인 쿼드램 연구소의 피터 와일드 교수는 “이 연구는 주름진 완두콩을 섭취함으로써 혈당 급상승을 더욱더 줄일 수 있다는 점을 보여줬고 이는 통제된 식품 가공 기술을 사용해 건강식을 만드는 새로운 가능성을 열어줬다”고 말했다. 연구진은 또 이 연구에서 소화관에 있는 미생물 집단인 장내미생물군에 상당한 이점이 있다는 것을 보여줬다. 왜냐하면 그곳에서 일어나는 발효 과정 덕분이다. 이제 연구진은 초기 제2형 당뇨병이 있는 지원자들을 대상으로 한 추가 실험을 계획하고 있다. 앞으로 주요 콩 육종 프로그램에서는 저항성 녹말을 함유한 더 많은 슈퍼 콩을 개발할 것이다. 콩과 렌즈콩 그리고 병아리콩과 같이 흔히 소비되는 콩류의 유전적 배경을 탐구하는 것도 완두콩과 같은 긍정적인 효과를 낼 수 있다. 하지만 이번 연구에 참여하지 않은 킹스칼리지런던(KCL)의 톰 샌더스 교수는 제2형 당뇨병을 예방하는 데는 무엇보다 비만을 막고 신체 활동을 늘리는 것이 중요하다고 강조했다. 그는 “결론적으로, 주름진 완두콩이나 완두콩가루를 다른 음식에 첨가하는 것은 당뇨병의 위험에 어떤 영향도 주지 않을 것”이라면서 “게다가 이 연구에서는 완두콩을 규칙적으로 소비하는 것보다 더 많은 양을 사용했을 가능성이 있다”고 지적했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 푸드’(Nature Food) 최신호(10월 26일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 실험실에서 사람의 폐포를 만들어 코로나19 바이러스 감염 과정을 정확히 밝혀내는데 성공했다. 카이스트 의과학대학원, 국립보건연구원 국립감염병연구소, 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단, 서울대병원, 벤처기업 지놈인사이트와 영국 케임브리지대 공동연구팀은 3차원 미니 장기기술을 이용해 실험실에서 사람의 폐포 세포를 만들어 내는데 성공하고 이를 활용해 코로나19 바이러스가 사람의 폐 세포를 파괴하는 과정을 정밀하게 규명했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 스템셀’에 실렸다. 미국 존스홉킨스대에서 운영하는 코로나19 감염자 현황에 따르면 26일 현재 확진자 수는 4300만 9311명으로 지난 18일 4000만 명을 넘어선지 열흘이 못 된 상황에서 300만 명의 환자가 더 늘었다. 미국의 총감염자 수는 863만 6165명으로 가장 많은 것으로 나타났다. 지난 24일 미국에서는 하루에 8만 8973명의 신규 확진자가 발생해 하루 최대 코로나19 환자 발생을 기록했다. 이 같은 가운데 코로나19 바이러스를 정밀 타격할 수 있는 치료제나 예방백신을 개발하기 위해서는 바이러스가 몸 속에 들어와서 어떤 과정으로 감염을 시키는지 정확히 파악할 수 있어야 한다. 많은 과학자들이 정확한 코로나19 감염 메커니즘을 밝혀내고자 하지만 생쥐를 이용해서는 코로나19 바이러슥 감염이 쉽지 않고 실험실 수준에서 활용할 수 있는 사람의 폐포 모델도 존재하지 않아 한계가 있었다.연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 폐암과 같이 폐질환 관련 수술이나 검사시에 채취한 사람의 폐조직을 이용해 실험실에서도 사용할 수 있는 장기간 안전한 3차원 폐세포 모델을 만들었다. 이렇게 만든 폐포 실험결과 코로나19 바이러스에 노출되면 6시간 내에 급속한 바이러스 증식이 발생해 세포 상태에서는 완벽하게 감염된 것으로 확인됐다. 코로나19 바이러스 입자 하나가 세포 하나를 감염시키기에 충분한 만큼 급속한 바이러스 증식으로 몸 전체에 코로나19 바이러스 퍼져나가는 것이 가능하다는 것도 확인했다. 연구팀에 따르면 폐세포의 선천 면역반응이 활성화되는 것은 사흘 가량의 시간이 걸리는데 감염 이후 사흘이 지나면 세포 가운데 일부분은 고유의 기능을 급격히 상실되는 것이 관찰됐다.주영석 카이스트 교수는 “이번에 개발한 3차원 인체 폐배양모델을 활용하면 코로나19 바이러스를 포함한 다양한 호흡기 바이러스 감염 연구에 유용하게 사용될 수 있을 것”이라고 말했다. 주 교수는 “특히 동물이나 인체 다른 장기에서 만들어낸 세포 모델이 아니라 바이러스에 직접 공격을 받아 영향을 받는 사람의 폐세포를 직접 연구에 활용할 수 있기 때문에 정확한 메커니즘을 파악할 수 있을 뿐만 아니라 치료제 개발에도 이용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

수면 부족이 건강에 나쁜 영향을 준다는 것은 많은 사람이 직접 경험해봐서 안다. 짜증이 나는 것은 물론 실수도 늘며 감기에 걸리거나 심지어 만성 질환이 생기는 경우로 이어질 수 있다는 것은 지금까지 연구로 충분하다. 그런데 이제 수면 부족은 살면서 느낄 수 있는 기쁨 마저 상쇄한다는 것이 연구를 통해 밝혀졌다. 캐나다 브리티시컬럼비아대 연구진은 만 33~84세 성인남녀 총 1982명을 대상으로 이들의 수면 시간이 일상에 미치는 영향을 조사했다. 연구진은 참가자들의 기본적 수면 시간 등에 대해서 조사한 뒤 8일간 계속해서 전화 인터뷰를 진행했다. 인터뷰에서는 전날 밤 수면 시간과 그날 겪은 긍정적 또는 부정적 일(사건) 그리고 그 사건에서 느껴진 감정 등을 물었다. 이에 대해 연구를 주도한 낸시 신 박사(심리학과 조교수)는 “사람들은 포옹을 받거나 자연 속에서 시간을 보내는 등 긍정적인 일을 경험하면 그날은 보통 기분이 더 좋아진다”고 설명했다. 하지만 연구진이 인터뷰 내용을 분석한 결과, 수면 시간이 평소보다 적은 경우 긍정적인 사건에서 받은 긍정적인 감정의 상승은 그리 크지 않았다. 반면 부정적인 사건으로 인한 긍정적인 감정의 감소는 수면 부족 탓에 커진 것으로 나타났다. 이는 수면 시간이 길면 긍정적인 감정은 더 커지지만, 수면 시간이 부족하면 긍정적인 감정이 감소한다는 것이다. 이번 연구에서는 또 만성적 건강 문제를 겪는 사람들에게는 특히 수면 시간이 늘어남에 따른 장점이 크다는 것도 발견됐다. 이에 대해 신 박사는 “만성 건강 문제를 안고 있는 사람에게 있어 평소보다 긴 수면 시간은 다음 날의 긍정적인 사건에 관한 더욱더 긍정적인 반응으로 이어진다는 것을 알 수 있었다”고 설명했다. 신 박사는 이번 연구가 전화 인터뷰를 통한 환자들의 자기 보고에 의존하는 등 몇 가지 제한이 있다는 점을 인정했다. 하지만 실험실에서의 조건이 아닌 일상 조건에서의 초기 연구로서 이번 결과가 앞으로의 조사에 도움이 될 가능성이 있다고 신 박사는 밝혔다. 이에 대해 미국 과학매체 사이언스얼러트는 미국에서는 사람들의 수면 시간이 권장되는 7~9시간의 미만인 경향이 큰데 이에 더해 코로나19 팬데믹(세계적 대유행)에 의해 수면 시간이 한층 더 감소하는 경향이 있다고 지적했다. 매체는 또 수면의 우선 순위를 높여 잠을 더 오래 자는 것은 건강뿐만 아니라 삶의 행복에도 도움이 된다고 주장했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘건강심리학’(Health Psychology) 최신호(10월 7일자)에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

생명과학의 발달로 평균수명과 기대수명이 점점 길어지면서 ‘100세 시대’, ‘호모 헌드레드’에 대한 기대가 커지고 있다. 전문가들은 ‘유병 100세’가 아닌 ‘무병 100세’를 위해서는 암과 치매 정복이 무엇보다 중요하다고 지적하고 있다. 많은 사람이 암과 치매가 없는 건강한 노년을 보내려면 과학기술 발달이 전제돼야 한다고 생각한다. 그렇지만 많은 과학자는 과학기술의 뒷받침만큼 생활습관의 중요성을 강조하고 있다. 미국 피츠버그대 공중보건대학원 전염병학, 네바다대 보건대 환경·직업보건학과 공동 연구팀은 실제로 사회적 참여 수준이 높은 노인들이 그렇지 않은 노인들보다 치매 발병 확률이 낮고 뇌도 훨씬 건강하다는 연구 결과를 의과학 분야 국제학술지 ‘노인의학:심리과학’ 21일자에 발표했다.연구팀은 미국 국립보건원(NIH)에서 실시한 ‘보건 ABC 연구’ 데이터를 활용했다. ABC 연구는 노화로 인한 신체기능의 급격한 퇴화에 영향을 미치는 주요 요인이 무엇인지를 파악하기 위해 건강한 70~79세 남녀 노인 3075명을 대상으로 한 장기간 건강조사다. 연구팀은 ABC 연구에 참여한 사람 중 요양원에 거주하는 293명을 무작위 추출해 사회적 참여도에 관한 관찰 및 설문조사 결과와 대뇌 피질의 특성 및 뇌세포의 세포 활성도를 정밀하게 측정하는 ‘확산 텐서 MRI’ 사진을 비교 분석했다. 사회적 참여도 점수는 보드게임, 다른 사람과 영화 보기, 각종 수업이나 강연회 참석, 종교 활동, 일주일에 한 번 이상 이웃이나 친인척과 어울리기, 자원봉사활동, 매일 함께하는 대화 상대가 있는지 여부로 측정됐다. 비교 분석 결과 사회적 참여도 점수가 높은 노인들은 그렇지 않은 노인들에 비해 뇌세포 활성도가 높고 대뇌 회백질이 더 넓고 두꺼워 치매 발병률이 매우 낮은 것으로 나타났다. 치매는 베타아밀로이드나 타우단백질이 뇌에 쌓이면서 발생하는 것으로 알려져 있는데, 뇌세포 숫자가 줄어들면서도 나타나는 것으로 전해졌다. 신시아 펠릭스 피츠버그대 박사(노인신경과학)는 “많은 나라가 고령화 사회에 접어들면서 치매 발병에 따른 의료 비용은 꾸준히 증가할 수밖에 없다”고 지적하며 “이런 사회적 비용을 줄이기 위해서는 국가나 지역사회에서 노인들의 체계적인 사회적 활동을 촉진시킬 수 있는 프로그램을 운영하는 것이 필요하다”고 강조했다. 미국 암학회와 에머리대 의대 신경과학교실, 재활의학교실, 애틀랜타 보훈병원 재활교실, 윈십 암 연구소, 앨라배마 버밍햄대 통합암센터, 노스웨스턴대 의대 의료사회학교실 공동 연구팀 역시 규칙적인 신체 활동과 독서를 하는 노인이 신체적, 정신적으로 더 건강하고 노년 암 발병률이 낮을 뿐만 아니라 암이 발생하더라도 생존 기간이 더 길다고 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘암’ 21일자에 실렸다.연구팀은 생활습관과 암 발병 가능성, 사망 위험의 연관성을 조사한 ‘암예방 연구 Ⅱ 영양조사’ 자료를 재분석했다. 연구팀은 조사에 참여한 사람 중 약 7만 8000명을 무작위 추출해 암 발생 여부, 유산소 및 근육 강화 등 신체 활동, 평소 앉아 있는 시간, 식습관, 독서 시간 등을 조사했다. 분석 결과 신체 활동과 지적 활동 시간이 긴 사람들은 암은 물론 치매 발병률이 낮은 것으로 나타났다. 또 규칙적인 운동과 신체 활동을 활발히 하는 노인의 경우 암이 발생하더라도 5년 생존율과 완치 비율이 더 높은 것으로 드러났다. 연구팀은 노인들도 일주일에 150~300분 정도 산책이나 속보 같은 신체 활동을 규칙적으로 하면 사망 위험이 최대 45%가량 줄어들고 이것이 삶의 질을 높이는 데 도움이 된다고 조언했다. 많은 사람이 이런 연구 결과를 보면 ‘너무 뻔한 이야기’라고 무시하지만 이를 실제로 실천하는 사람은 많지 않다. 유명한 음식점의 셰프들이 자신들의 레시피를 숨김없이 공개함에도 불구하고 모든 식당이 똑같은 맛을 내지 못하는 것은 ‘안다는 것’과 ‘실천하는 것’이 다르기 때문일 것이다.

눈에 잘 보이지 않을 만큼 작게 만든 로봇이 체내를 이동해 정확한 부위에 약물을 전달한다. SF 영화에서나 나오던 기술이 현실이 되고 있는 모양이다. 미국 퍼듀대 연구진은 한부에 핀포인트로 약물을 전달하는 극소형의 마이크로 로봇을 개발하고 쥐를 이용한 실험를 진행했다. 그 결과, 이 로봇은 쥐의 장속에서 제어에 따라 정해진 부위까지 약물을 운반하는 데 성공했다. 이들 연구자가 개발한 마이크로 로봇은 머리카락 굵기 몇 가닥 크기밖에 안 되며 배터리도 탑재돼 있지 않다. 이 로봇은 배터리를 싣기에 너무 작아 체외에서 자력을 사용해 무선으로 움직임을 제어한다.또 체내의 통로는 애체나 물질이 일정 방향으로 흐르고 있어 이 로봇은 그 흐름을 거슬러 나가야 한다. 따라서 이 로봇은 이른바 백플립이라고 부르는 뒤구르기를 하며 이동한다. 연구에 참여한 데이비드 카펠렐리 부교수는 이 로봇이 뒤구르기를 하며 이동하는 모습은 울퉁불퉁한 길을 달리는 자동차 바퀴와 비슷하다고 설명했다.쥐를 이용한 실험에서는 마이크로 로봇을 생리식염수에 실어 장내에 주입한 것이었다. 이 로봇이 목적지에 도달하면 폴리머 코팅으로 탑재한 약을 환부를 향해 배출한다. 코팅 덕분에 목적지에 도달하기 전에 약물이 열에 녹아 내리는 일은 없다. 참고로 이 치료법은 핀 포인트로 약을 전달함으로써 건강한 세포에 손상을 주지 않는다는 장점이 있다. 경구 투여 약일 경우 여분의 위치에 안 좋은 영향을 줘 부작용이 나타날 수도 있기 때문이다. 그리고 실험 결과, 로봇은 살아있는 쥐의 장내에서 정확하게 기능하는 것으로 확인됐다. 연구진이 공개한 영상은 초음파 장비를 통해 로봇이 이동을 실시간으로 확인한 것이다. 또 폴리머와 금속으로 저렴하게 만들어진 이 로봇은 독성이 없고 생체에 적합한 것으로 확인됐다. 연구진에 따르면 쥐보다 큰 동물이나 사람에게 적용하려면 더 많은 마이크로 로봇을 동시에 투입할 필요가 있다. 카펠레리 교수는 “현재 시점에서는 약물 운반용으로서 활용을 생각하고 있지만, 미래적으로는 세포를 채취하는 등 검사용으로서 취급하는 분야까지도 시야에 넣고 있다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘마이크로머신’(Micromachines) 최신호(9월 17일자)에 실렸다. 사진=퍼듀대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

역대 가장 ‘완벽한’ 흰색이 등장했다. 일명 ‘슈퍼 화이트’로 불리는 이것은 표면에 닿는 모든 광자의 95.5%를 반사해내며, 덕분에 똑같은 양의 태양빛을 받아도 주변부보다 낮은 온도를 유지할 수 있다. 이러한 효과는 건물 내부 또는 외부의 온도를 더욱 효율적으로 제어하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 보인다. 미국 퍼듀대학 연구진은 태양 스펙트럼의 모든 파장을 효율적으로 산란시킬 수 있는 입자 농도와 다양한 크기의 탄산칼슘 충전제를 이용해 지금까지 등장한 것 중 가장 완벽한 ‘슈퍼 화이트’를 개발해냈다. 실험 결과 ‘슈퍼 화이트’ 페인트를 이용할 경우 최대 95.5%의 빛을 반사시킬 수 있으며, 이러한 기능은 주변에 비해 온도를 최소 1.7℃에서 최대 10℃까지 낮출 수 있는 것으로 확인됐다.연구진은 “지금까지 활용된 열 차단 페인트는 태양빛을 80~90%만 반사했기 때문에 주변보다 낮은 온도를 유지하기가 어려웠다. 하지만 이번에 개발된 ‘슈퍼 화이트’ 는 빛 반사 효과를 최대 95.5%까지 높여 ‘복사냉각’과 관련한 기술을 개발하는데 효과적일 것”이라고 설명했다. 물체로부터 방사된 복사량이 흡수된 복사량보다 많을 때, 그 물체의 온도가 내려가는 상태를 의미하는 복사냉각과 이를 이용한 신소재는 지구온난화로 인한 과열현상을 해결할 수 있는 새로운 기술로 주목받고 있다. 실제로 수많은 현대식 건물은 여름 동안 건물 내부의 열을 외부로 배출하고 적절한 온도를 유지하기 위해 에어컨 장치에 의존해야 한다. 하지만 이 과정에서 더 많은 에너지를 사용하고, 건물에서 빠져나온 열기와 에어컨 실외기 등에서 뿜어져 나오는 뜨거운 바람은 도시의 ‘열섬 현상’ 및 지구온난화를 가속화 시킨다.그러나 이번에 등장한 ‘슈퍼 화이트’ 페인트를 이용할 경우 복사냉각을 더욱 광범위하게 적용하고 지구온난화 효과를 완화하는데 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대를 모았다. 연구진은 슈퍼 화이트 페인트가 일반 상업용 페인트의 제조 공정과 호환될 수 있을 만큼, 비용은 비슷하거나 더 낮을 수 있다고 설명했다. 이번 연구결과는 빛의 99.96%를 흡수할 수 있어 세상에서 가장 진한 검은색을 내는 신물질인 ‘밴타블랙’(Vantablack)의 반대 개념으로도 학계의 주목을 받고 있다. 자세한 연구결과는 국제 학술지 셀(Cell) 자매지인 셀 리포트 피지컬 사이언스(Cell Report Physical Science)에 게재됐다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

단일 유전자에서 발생한 변이가 뇌에서 숫자를 세는 등 수학적 능력을 다루는 부위의 회백질 크기와 관계가 있다는 연구 결과가 나왔다. 독일 막스플랑크 연구소 신경심리학자 마하엘 스카이데 박사가 이끄는 국제연구진은 어린이 178명의 게놈과 두뇌 발달 과정을 연구하고 이들 아동이 2년 뒤 학교에서 본 수학 시험 결과와의 관계를 살폈다. 그 결과, 뇌 최외각 신경조직층 회백질의 성장을 조절하는 로보원(ROBO1·Roundabout homolog 1)이라는 단일 유전자의 변이가 우측 두정피질의 크기에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 우측 두정피질은 숫자를 처리하는 수학적 능력에 관여하는 것으로 여겨지고 있어 그 부분의 성장은 로보원 유전자가 수학적 능력에 기여한다는 이전의 제안들을 뒷받침하는 것이다.연구진은 논문에서 “대뇌피질층의 태아기 성장을 조절한다고 알려진 유전자인 로보원이 수량 표현의 핵심 영역인 우측 두정피질의 부피와 관계가 있다는 점을 발견했다”면서 “이 부위의 개별적 부피 차이는 수학적 능력에 관한 행동 변화의 20%를 예측했다”고 명시했다. 연구진은 연구 과정에서 특히 수학적 교육을 받기 전인 3~6세 어린이들을 대상으로 게놈을 분석했다. 여기서 나온 자료와 각 어린이를 자기공명영상(MRI) 장비로 감지한 전체 뇌에 걸친 회백질 부피의 측정값을 연구진은 비교했다. 연구진은 참가 아동들이 7~9세가 돼 학교에서 2학년이 됐을 때 본 수학 시험 결과를 사용해 뇌의 어떤 부위와 유전자가 향상된 계산 능력과 관계가 있는지를 살폈다. 스카이데 박사와 동료 연구자들은 이전 연구들이 수학적 잠재력에 역할을 할 수 있다고 제안한 로보원 등 유전자 10개에 초점을 맞췄다.　 연구자는 로보원의 변이들이 우측 두정피질의 크기 증가와 상당히 관계가 깊다는 점을 발견했다.또 3~6세 때 우측 두정피질 내에 더 많은 양의 회백질이 있는 아이들은 7~9세 때 수학 시험에서 더 좋은 성적을 거둔 것으로 확인됐다. 이는 우측 두정피질 성장의 개별적인 차이가 DNA 변이와 행동으로 나타나는 수학적 능력 사이의 보고됐던 연관성에 관한 우리의 이해에서 놓쳤던 연관성을 나타낼 수 있다는 점을 시사한다고 연구진은 밝혔다.　연구진은 또 “이런 해석은 우측 두정피질이 특히 어린 시절부터 수학적 인지에 기여하고 성인기에는 이런 결정적인 역할을 유지한다는 점을 보여주는 수많은 연구와 함께 성립할 수 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘플로스 바이올로지’(PLOS Biology) 최신호(10월 22일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

비만한 사람이나 당뇨 환자들은 골절상을 당하기 쉽기 때문에 조심해야 한다는 이야기를 많이 듣는다. 체내 염증이 쉽게 발생하고 일반인들이라면 가벼운 부상으로 지나갈 일도 비만환자나 당뇨환자들은 큰 부상으로 이어지기 쉽다. 국내 연구진이 당뇨나 비만 같은 대사질환에 동반하는 골질환의 단초를 발견했다. 연세대 치과대 연구팀은 뇌 시상하부 신경세포에 존재하는 일차섬모가 에너지 대사와 골항상성에 중요한 역할을 하는 세포소기관이라는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 의과학 분야 국제학술지 ‘임상추적’(Journal of Clinical Investigation)에 실렸다. 코점막이나 폐표면, 난관 등에 있는 운동성 섬모와 달리 운동성이 없는 일차섬모는 그동안 별다른 기능 없이 퇴화된 흔적기관으로만 알려져 있었다. 그렇지만 최근 감각기관에서 다양한 감각을 전달하기 위한 수용체로써 세포 안팎을 연결해주는 ‘세포의 안테나’로 주목받고 있다. 연구팀은 앞선 연구를 통해 뇌 시상하부 복내측핵에 존재하는 특정신경세포가 에너지 대사에 중요하며 이 신경세포 표면에 유난히 긴 일차섬모가 존재한다는 것을 확인했다. 이에 연구팀은 해당 신경세포에서만 일차섬모가 만들어지지 않는 생쥐를 만들고 일차섬모의 역할을 조사했다. 그 결과 일차섬모가 결손된 생쥐모델에서 심한 비만이 나타났으며 이는 산소소비량 감소와 에너지 소비가 되지 않는 등 에너지 대사위축 현상이 다각도로 나타났기 때문으로 확인됐다. 일차섬모가 없는 생쥐들은 교감신경 활성이 떨어지면서 식욕억제 호르몬 렙틴에 대한 민감성을 잃으면서 과섭취로 이어졌고 자율신경 이상으로 인한 골밀도 조절에도 어려움을 겪는 것으로 확인됐다. 김기우 연세대 치과대 교수는 “이번 연구는 교감신경활성에 관여하는 일차섬모가 에너지대사와 뼈항상성 유지에 필수적이라는 것을 밝혀냈다”라며 “중추신경계를 통한 에너지대사와 골밀도의 동시조절 가능성을 제시함으로써 비만이나 당뇨 등 대사질환과 동반되는 골질환을 표적으로 하는 약물개발의 단서가 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

요즘 TV 프로그램에서는 ‘라떼는 말이야’라는 자막이 뜨는 것을 종종 볼 수 있습니다. ‘꼰대’라고 불리는 권위적 사고를 가진 윗사람이 아랫사람한테 툭하면 ‘나 때는 말이야’라고 하는 것을 비꼬는 말이란 것이 이제는 잘 알려져 있습니다. 요즘엔 사회 경험을 불과 1~2년 더 했음에도 ‘예전에는 말이야’라고 이야기를 꺼내는 ‘젊은 꼰대’들까지 나타나고 있다고 하지요. 국립국어원 표준국어대사전에 ‘꼰대’는 ‘은어로 늙은이를 이르는 말’로 설명돼 있습니다. 은어임에도 각종 매체에서 공공연히 사용되고 있는 것을 보면 ‘더이상 은어라고 보기는 어렵지 않나’ 하는 생각이 들기도 합니다. 꼰대들이 툭하면 ‘라떼는 말이야’라고 말하는 이유는 과거 경험으로 현재를 판단하기 때문입니다. 그런데 뇌과학자들이 경험만을 중시하는 사람들은 의사결정에서 실패할 수밖에 없다는 연구 결과를 내놔 주목받고 있습니다. 영국 케임브리지대 생리학·발달신경과학부 연구팀은 사람의 뇌는 나이가 들수록 새로운 시도보다는 과거 경험을 바탕으로 판단을 내리는 경향이 크다는 연구 결과를 국제학술지 ‘신경과학’ 20일자에 발표했습니다. 이런 뇌의 특성 때문에 과거 경험만으로 의사결정을 내릴 경우 실패할 가능성이 매우 크다고 지적했습니다. 연구팀에 따르면 사람은 여러 경험 중 시작이 나쁘지만 결론이 좋은 사례는 과대평가하고 시작은 좋았지만 끝이 좋지 않았다고 생각하는 경험은 과소평가하는 경향을 보인다고 합니다. 연구팀은 20세 이상의 건강한 성인 남성을 대상으로 실험해 이를 확인하고 ‘해피엔딩 효과’(Happy ending effect)라고 이름 붙였습니다. 2박 3일의 여행을 예로 든다면 이렇습니다. 3일 내내 만족스럽지만 특별한 일 없이 끝난 평범한 여행보다 이틀 동안 각종 사건·사고로 힘들었지만 마지막 날 굉장히 만족스러운 일을 겪은 경우 많은 사람이 후자를 더 즐거웠던 여행으로 기억하고 나중에 비슷한 선택을 하게 된다는 것입니다. 의사결정을 내릴 때 사람의 뇌에서는 ‘파충류 뇌’ 또는 ‘원시 뇌’로 알려진 편도체와 측두엽의 전측 뇌섬엽(anterior insula)이 동시에 작동한다고 연구팀은 밝혔습니다. 지금까지 많은 사람이 효과적인 판단을 내릴 때는 뇌에서 더 진화된 부분이 작용한다고 알고 있었습니다. 그렇지만 이번 연구에 따르면 경험을 보다 객관적으로 분석하고 판단하는 것은 편도체였다고 합니다. 시간에 따른 가치판단을 내리는 전측 뇌섬엽이 활발하게 작동하는 사람은 과거 경험을 과대평가하고, 그것을 근거로 의사결정하는 경향이 강했다고 합니다. 연구를 주도한 볼프람 슐츠 교수(신경과학)는 “장기적 가치를 희생하고 단기 성장에 초점을 맞추는 ‘은행가 오류’로 알려진 ‘해피엔딩 효과’는 잘못된 선택을 하게 만드는 가장 큰 요인”이라며 “과거의 경험을 바탕으로 한 직관적 판단보다 분석적 접근 방식을 취한다면 합리적이고 성공적인 결정을 내릴 가능성이 더 높다”고 조언했습니다. 역사를 통해 교훈을 얻듯 과거 경험이 모두 무가치한 것은 아닙니다. 하지만 어떤 결정을 내려야 할 때는 ‘라떼는 말이야’라고 개인의 경험만을 근거해 직관적으로 판단하기보다는 잠시 멈춰 객관적 시각으로 문제를 바라볼 필요도 분명히 있습니다. edmondy@seoul.co.kr

미국 서던미시시피대, 루이지애나주립대 수의대, 호주 시드니대 의대, 웨스트미드병원 공동 연구팀은 소금이나 설탕, 효모를 배합한 액체로 모기를 차단할 수 있다는 제품이나 방법이 실제로는 전혀 효과가 없다고 21일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘의료 곤충학’ 20일자에 실렸다. 연구팀은 말라리아, 뎅기열, 황열병, 뇌염 등을 옮기는 것으로 알려진 9종의 모기를 대상으로 소금, 설탕, 효모로 방제가 가능한지 실험했다. 이 물질들을 녹인 액체를 놔두고 일주일 동안 하루에 몇 마리의 모기가 죽거나 포집되는지 관찰한 것이다. 그 결과 모기가 소금, 설탕, 효모를 섞은 액체를 흡입하더라도 죽는 경우는 물론 피하는 모습도 관찰되지 않아 방제 효과가 전혀 없다는 것이 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중세 영국 런던의 문서·통계 등 연구 흑사병 인한 사망률·확산 속도 계산14세기엔 43일 걸려 환자 2배 됐지만 17세기엔 11일 만에… 유럽인 30% 사망인구 밀집·청결 문제로 병균 더 퍼져“기쁨에 들떠 있는 군중이 모르는 사실, 즉 페스트균은 결코 죽거나 소멸하지 않으며… 아마 언젠가는 인간들에게 불행과 교훈을 주기 위해 저 쥐들을 또다시 흔들어 깨워 어느 행복한 도시로 그것들을 몰아넣어 거기서 죽게 할 날이 온다는 것을 알고 있었기 때문이다.” 알베르 카뮈의 ‘페스트’는 문학적 해석을 떠나 페스트라는 감염병에 대한 정확한 묘사 때문에 과학자 중에는 ‘감염병 관련 논픽션으로 봐도 무방하다’는 평가를 하는 이들도 있다. 카뮈의 작품에서도 알 수 있듯이 20세기 초반까지도 페스트는 인류가 생각할 수 있는 최악의 감염병이었다. 더이상 감염병이 인간을 괴롭힐 수 없을 것이라는 확신이 생길 정도로 과학이 발달한 21세기 세계는 ‘코로나19’에 1년 가까이 시달리고 있다. 질병 원인은 다르지만 과거 대유행했던 감염병을 분석해 현재는 물론 미래에 발생할 질병의 경향성을 파악하기 위해 통계학자, 수학자, 역사학자, 진화유전학자로 구성된 ‘질병 고고학자’들이 나섰다. 캐나다 맥매스터대 수학·통계학과, 생물학과, 감염병연구소, 고고학과, 생화학과, 빅토리아대 수학·통계학과 연구자로 구성된 연구팀은 영국 런던에서 페스트가 대유행했던 14~17세기 300년 동안 작성된 개인 유언장, 교구 등록부, 사망신고서 등 인구통계와 역학자료를 분석, 감염병으로 인한 사망률과 확산 속도를 계산해 새로운 사실을 확인했다고 21일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 20일자에 실렸다. 역사적으로 처음 기록된 페스트는 541년 동로마제국에서 발생한 것으로 ‘유스티니아누스 역병’으로 불리며 750년까지 약 200년 동안 중동, 북아프리카, 유럽을 휩쓴 뒤 갑자기 사라졌다. 연구팀은 600여년 동안 잠복해 있다가 다시 나타나 유럽 인구 3분의1을 사라지게 만든 14~17세기 페스트 대유행에 주목했다. 연구팀은 수천 건의 문서를 분석한 결과 페스트의 확산 속도가 14세기 때보다 17세기에 4배 이상 빨랐다는 것을 새로 밝혀냈다. 분석에 따르면 14세기에 발생한 페스트는 감염자 숫자가 두 배 늘어나는 데 43일이 걸렸는데 17세기에는 11일 만에 환자가 두 배로 불어났다는 것이다. 벤저민 볼커 맥매스터대 교수(생물수학)는 “현재 코로나19처럼 14~17세기 유럽인들을 공포에 떨게 만든 페스트의 확산 속도를 정확히 보여 주는 첫 연구”라며 “진화유전학적 측면에서 14세기와 17세기 페스트 원인균은 변이가 없었던 것으로 이번에 확인했는데 확산 속도가 이렇듯 차이를 보인 것은 놀라운 일”이라고 말했다.연구팀은 페스트 감염 속도엔 인구밀도, 생활조건, 기온과 같은 환경조건 등이 작용한다고 밝혔다. 또 이 같은 결과는 페스트뿐만 아니라 코로나19에도 똑같이 적용될 수 있을 것이라고 강조했다. 원인과 치료법이 명확하지 않은 감염병이 확산될 때는 이런 감염 조건들을 차단하는 게 중요하다는 것이다. 이 때문에 코로나19에 대응하기 위한 사회적 거리두기, 청결 유지 같은 방역조치는 최선의 조치라고 연구팀은 입을 모았다. 이번 연구를 주도한 응용수학자 데이비드 언 맥매스터대 교수(전염병·진화학)는 “이번에 개발한 디지털 아카이브 기술을 활용하면 과거 전염병 확산 패턴을 정확히 분석할 수 있으며 시간에 따라 어떻게 변화됐는지까지 한눈에 볼 수 있다”면서 “과거 전염병 전파 패턴을 분석하면 코로나19를 비롯한 다양한 현대 전염병을 이해하는 데도 도움이 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 플로리다 마이애미 해변이 마스크로 몸살을 앓고 있다. 15일(현지시간) 현지 환경단체 ‘클린마이애미비치’ 측은 개인보호장비(PPE) 폐기물로 인한 환경 문제가 심각하다며 우려를 표했다. 마이애미 해변에서 수거한 다량의 마스크 폐기물을 공개한 이들은 코로나19 사태 이후 마스크와 장갑 등 개인보호장비 폐기물이 늘었다고 설명했다. 그러면서 “매달 1940억 개의 마스크와 일회용 장갑이 쓰레기로 나온다. 모두 재활용 및 생분해가 불가능하기 때문에 올바른 폐기가 중요하다”고 강조했다.미국화학학회 학술지 ‘환경과학과기술’(Environmental Science and Technology)에 따르면 코로나19 사태 이후 매달 전 세계에서 나오는 개인보호장비 폐기물은 마스크 1290억 개, 일회용 장갑 650억 개에 달한다. 모두 플라스틱 용기와 같은 폴리프로필렌(PP) 소재지만, 플라스틱 용기와 달리 재활용이 불가능하다. 유엔무역개발회의(UNCTAD)는 사용한 마스크의 75%가 폐기물로 매립됐거나 바다를 떠도는 것으로 추정한다. 바다로 흘러 들어간 개인보호장비는 생태계 전반에 치명적이다. 벌써 장갑을 해파리로 착각하고 삼켰다가 죽은 바다거북 등 해양생물이 속출하고 있다. 미세 플라스틱이 몸에 쌓인 수산물을 먹는 사람 건강도 우려된다.벌써 홍콩과 프랑스, 터키 등 각국 환경단체가 개인보호장비로 인한 바다 오염을 호소했다. 터키 유명 다이버 샤히카 에르쿠멘(35)도 “팬데믹과 함께 코로나19 관련 쓰레기가 급증했다”고 혀를 내둘렀다. 보스포루스 해협에서 쓰레기 수거 작업을 펼친 에르쿠멘은 상당량의 마스크와 장갑, 소독용기 등을 수거했다. 그녀는 “우리 눈에 보이는 바다 쓰레기는 전체의 15%에 불과하다. 나머지는 저 깊은 바다에 있다. 쉽게 수거할 수 없다”고 하소연했다. 땅에 묻힌 마스크도 썩는 데 500년이 걸린다. 제대로 매립됐다면 그나마 다행이다. 아무렇게나 버려진 마스크는 동물에겐 족쇄나 다름없다. 지난 7월 영국에서는 마스크 끈에 다리가 묶여 제대로 날지 못하는 갈매기와 마스크를 먹이로 착각하고 낚아챈 송골매가 일주일 간격으로 포착돼 우려를 샀다. 전문가들은 마스크 폐기 시 끈을 잘라 버리라고 강조했다.마이애미 해변 정화 활동을 벌인 클린마이애미비치는 “개인보호장비를 올바르게 폐기하고, 가능하면 일회용 대신 재사용 가능 마스크를 사용하라”고 권고했다. 유니버시티칼리지런던 마크 마이도닉 교수도 재사용 가능 마스크를 사용하면 기후변화에 미칠 악영향을 10분의 1로 줄일 수 있을 것으로 추산했다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

북극곰이 러시아에서 쓰레기차에 올라타는 등 먹이를 구걸하는 듯한 모습이 포착됐다. 21일(현지시간) 러시아 현지 방송인 ‘렌테베’(REN TV)는 자국 북부에서 촬영된 것으로 보이는 동영상을 공개했다. 정확히 어디에서 촬영된 것인지 확인되지 않은 해당 영상에는 북극곰 무리가 도로에 정차해 있던 쓰레기 트럭을 가로막고, 트럭 안으로 들어가는 모습이 담겼다. 이 모습을 촬영한 남성은 신기해하면서도 북극곰이 얼마나 배고팠으면 그랬겠느냐며 안타까움을 나타냈다. 현지 언론인 시베리아 타임스는 트럭 번호판을 고려해 봤을 때 아르한겔스크주(州) 노바야제믈랴 군도에서 촬영됐을 가능성이 있다고 추정했다. 다만 시베리아 타임스는 정확하게 확인되지 않았다고 덧붙였다. 기후변화의 영향으로 북극곰의 주요 활동무대인 바다 얼음이 점점 줄면서, 먹이 부족에 시달린 북극곰의 개체 수가 감소 추세에 있다고 전문가들은 지적하고 있다. 세계자연보전연맹(ICUN)은 북극곰을 멸종 위험에 처한 종으로 지정했다. 이대로는 이번 세기말에 북극곰이 지구상에서 사라질 것이라는 연구 결과가 국제 학술지 ‘네이처 기후변화’(Nature Climate Change)에 게재되기도 했다. 배고픔에 시달리고 있는 북극곰들도 사람들의 거주지 인근 쓰레기장을 뒤지며 인간들이 먹고 버린 음식물을 섭취하는 등의 방식으로 나름의 생존전략을 찾고 있다. 이런 상황이 계속되면서 북극곰들이 얼음이 있는 바다로 아예 이동하지 않는 기이한 현상이 목격되고 있다. 크라스노야르주(州) 북쪽 극지인 타이미르반도에서 최근 2년간 연구를 진행한 러시아 전문가들은 북극곰들이 얼음이 있는 북극으로 이동하지 않고 육지에서 더 많은 시간을 보내고 있다고 밝혔다. 임효진 기자 3a5a7a6a@seoul.co.kr

국내 연구진이 퇴행성 뇌질환이나 다양한 정신질환 등의 원인을 밝혀낼 단서를 찾았다. DGIST는 뇌·인지과학전공 고재원 교수 연구팀이 뇌 시냅스 발달을 매개하는 시냅스 접착단백질 간의 핵심 신호전달 경로를 발견했다고 21일 밝혔다. 뇌는 수많은 신경세포로 이루어져 있다. 한 개의 신경세포는 수천 개의 다른 신경세포들과 연결되어 다양한 신경회로를 형성한다. 이를 통해 정상적인 학습, 기억 등의 기능을 담당한다. 이러한 신경세포 간 연결부위 역할을 하는 시냅스는 전 시냅스(presynapse)와 후 시냅스(postsynapse)로 구성되어져 있는데, 전시냅스에서 신경전달물질을 내보내면 후시냅스의 신경전달물질 수용체가 감지하면서 뇌 기능이 작동한다. 이 때 시냅스 형성 과정을 매개하는 중요한 인자가 바로 시냅스 접착 단백질이다. 시냅스 접착 단백질의 기능에 이상이 생기면 신경회로 연결에 문제가 생기고 뇌 질환이 일어난다. 이 때문에 시냅스 접착 단백질의 기능을 완벽히 밝혀내면 뇌 질환 치료에 큰 도움이 될 수 있다. 하지만 다양한 종류의 시냅스 접착 단백질들이 어떻게 상호작용하면서 시냅스의 형성과 유지, 소멸을 매개하는지에 대한 정확한 기전은 밝혀지지 않았다. 이에 고재원 교수 연구팀은 전시냅스의 여러 접착단백질 중 PTP시그마 단백질과 뉴렉신 단백질이 서로 상호작용하면서 시냅스를 형성함을 최초로 발견했다. 또한 이러한 상호작용은 동물세포 내 다당류인 ‘헤파란 설페이트(Heparan sulfate)’에 의해 정교하게 조절되고 있음을 확인했다. 기존 학계에서는 이 두 단백질이 각기 독립적인 메커니즘을 통해 시냅스 형성을 매개한다고 알려져 왔었기에 더욱 의미가 큰 발견이다. 연구팀은 PTP시그마 단백질과 뉴렉신 단백질을 각각 하나씩 또는 동시에 삭제한 초파리 유충들을 개별 제작 후, 신경근접합부에서의 신경전달 및 전 시냅스 봉오리 숫자를 분석했다. 이를 통해 두 초파리의 비슷한 유전자 서열을 가진 유전자가 생체 내에서 상호작용하며 시냅스 구조 및 기능 조절의 메커니즘을 규명했다. DGIST 고재원 교수는 “이번 연구는 시냅스 접착단백질인 PTP시그마와 뉴렉신으로 구성된 복합체가 다양한 전시냅스 및 후시냅스 단백질들과 협업하는 복잡한 신호전달 경로를 밝힌 것”라며, “지속적인 심화연구를 통해 시냅스 발달을 매개하는 보편적 분자원리를 확립하겠다”고 소감을 밝혔다. 이번 연구 성과는 보건복지부와 한국보건산업진흥원이 지원하는 보건의료인재양성지원사업으로 수행됐으며, 뇌?인지과학전공 한경아 연구교수가 제1저자로 참여했다. 또 뇌신경과학 분야의 저명 국제학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스(The Journal of Neuroscience)’’에 10월 9일자 온라인 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

국내 연구진이 빛으로 반도체 지문을 만들어 해킹을 원천 봉쇄하는 보안성이 강화된 반도체 칩을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단과 부산대 고분자공학과 공동연구팀은 소프트웨어를 이용한 것보다 보안성이 강화되고 쉽게 만들 수 있는 하드웨어 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 실렸다. 스마트폰, 가전, 드론, 무인자동차 등이 실시간으로 데이터를 주고받는 사물인터넷(IoT) 기술 활용이 활발해지면서 정보보안 분야에 대해서도 관심이 높아지고 있다. 일반적으로 소프트웨어를 이용한 키 방식의 보안 솔루션이 사용돼 왔지만 최근에는 하드웨어에 물리적 복제방지 기능(PUF)을 장착시키는 방식이 주목받고 있다. PUF 반도체 칩은 사람의 홍체나 지문처럼 고유한 물리적 특성을 갖고 있으며 PUF으로 만들어지는 보안 키는 무작위로 만들어져 복제나 해킹이 사실상 불가능하다. 안전성을 높이기 위해서는 하드웨어 구조를 바꿔줘야 하는 단점이 있다. 빛은 전후좌우 다양한 방향으로 진동하면서 나가는데 연구팀은 원을 그리면서 나선형으로 나가는 원편광을 암호화에 활용했다. 연구팀은 PUF 반도체 칩에 원편광을 활용하기 위해 빛의 회전 방향에 따라 소자에 도달하는 빛의 양이 조절되는 ‘콜레스테릭 액정’ 필름과 유기 광트랜지스터를 결합시켰다. 이렇게 할 경우 액정 나선구조 방향과 같은 방향으로 회전하는 빛은 반사시키고 반대방향 빛은 투과시키는 방식으로 물리적 크기를 바꾸지 않고도 암호화 키 생성에 사용되는 조합의 숫자를 늘려 해킹과 도청과 감청을 원천 차단할 수 있게 된다. 이번 기술을 활용하면 기존에 가시광선 원편광만 감지할 수 있는 유기 광트랜지스터 소자들과는 달리 광통신, 양자컴퓨팅 등 다양한 광전소자에 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 임정아 KIST 박사는 “이번 연구는 원편광 감응 반도체 소자를 이용해 보안성능이 강화된 암호화 소자를 만들었다는데 의미가 크다”라면서 “비교적 간단한 용액공정으로 제작이 가능하고 근적외선을 활용했기 때문에 다양한 광전소자 시스템에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“올해 비행객 12억명 중 44명 감염…2700만분의 1”전문가 “44명은 실제의 1%…분모에 12억명은 틀려” 대형 항공사들이 기내에서 코로나19에 감염될 가능성이 극히 낮다는 자체 연구 결과를 최근 소개하며 항공기 이용이 코로나19에 안전하다고 강조한 바 있다. 그러나 일부 전문가들은 이 연구가 현실을 제대로 반영하지 않았다며 신뢰성에 의문을 제기했다. 19일(현지시간) 로이터통신에 따르면 국제항공운송협회(IATA)는 지난 8일 언론 브리핑을 통해 올해 기내에서 코로나19에 감염된 사람 수가 자체 집계로 44명에 그친다고 밝혔다. 보잉 “옆자리 승객, 사무실서 2m 떨어진 것과 비슷” IATA는 올해 항공기 이용객이 12억명인 점을 고려하면, 감염 확률은 2700만명당 1명 수준으로 매우 낮다고 설명했다. 이런 수치는 최근 국제학술지 ‘여행 의학 저널’에 게재된 연구 결과 내용과도 비슷하다고 주장했다. 해당 브리핑에는 보잉, 에어버스, 엠브라에르 등 대형 항공사들의 자체 연구 결과도 소개됐다. 이들 항공사는 전산유체역학(CFD) 방법을 통한 시뮬레이션 실험 결과, 기내에서 코로나19에 감염될 가능성은 사무실 등 다른 실내환경보다 크게 낮다고 주장했다. 보잉 측은 “공기 중 비말입자 수를 고려하면, 기내에서 서로 옆에 앉아 있는 탑승객들의 감염 위험은 일반적인 실내 공간에서 2m의 거리를 뒀을 때와 비슷하다”고 전했다. 실제로 기내는 환기가 잘 되고 탑승객들이 같은 곳을 바라보며 앉기 때문에 다른 실내 공간보다 감염 위험이 낮은 것으로 알려졌다. 전문가들 “탑승시간 길수록 감염위험 높아지는 건 사실” 그러나 일각에서는 IATA가 발표한 수치가 현실과 동떨어다는 지적이 나온다. IATA가 브리핑에서 언급한 ‘여행 의학 저널’ 게재 논문의 공동저자인 데이비드 프리먼 앨라배마대 명예교수는 “계산이 틀렸다”며 “탑승객 중 실제로 검사받은 사람은 극히 적은데, 분모에 전체 탑승객 12억명을 놓는 건 잘못됐다”고 일축했다. 헨리 우 에모리대 의대 부교수 역시 IATA가 언급한 수치와 항공사들의 자체 연구 결과가 확정적인 건 아니라고 비판했다. 탑승 시간이 길수록 감염 위험도 높아지는 점이 고려되지 않았다는 것이다. 우 교수는 IATA가 올해 기내 확진자를 44명으로 집계한 데 대해 “오해의 소지가 있다”며 “확진자를 식별하기가 얼마나 어려운지를 생각하면, 이는 실제 수의 1%에도 못 미칠 것”이라고 지적했다. 미 국방부 “마스크 착용시 기내 감염 가능성 낮다” 지난 15일 미국 국방부도 항공기 내 코로나19 감염자가 있어도 승객들이 마스크를 착용했다면 평균적으로 바이러스를 지닌 에어로졸의 약 0.003%만 다른 승객의 호흡 가능 거리에 들어가는 것으로 측정됐다고 발표했다. 승객이 코로나19가 전파될 정도로 에어로졸에 노출되려면 감염자 옆자리에 54시간 이상 앉아 있어야 한다는 것이다. 미 국방부 연구는 유나이티드항공 협조를 받아 보잉 777기와 767기에 코로나19 감염자를 대신한 에어로졸을 뿜는 마네킹과 다른 승객 역할인 감지장치를 설치해 ‘비행기에 승객이 꽉 찬 상황’을 만든 뒤 실제 비행하는 방식으로 진행됐다. 이러한 ‘실험비행’은 6개월간 300차례 실시됐다. 이동·대화·식사 등 실제 환경 고려 안한 실험 한계 그러나 미 국방부의 연구 역시 코로나19 감염자를 포함한 승객들이 비행 내내 자리에서 절대 벗어나지 않고, 대화도 하지 않으며 식사를 하는 일도 없는 상황을 가정한 채 진행됐다. 장시간 비행 중 벌어지는 현실과 동떨어진 실험 조건인 셈이다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

우주에서 날아온 방사선이나 대기에 존재하는 방사선에 의해 차세대 컴퓨터인 양자컴퓨터의 성능이 제한될 수 있다는 연구 결과가 학술지 ‘네이처’에 발표됐다. 이에 따르면 양자컴퓨터는 방사선 차폐를 위해 지하에 설치해야 하며, 수년 내로 이런 대기·우주 방사선이 큰 문제가 될 것이라고 지적했다. 국제표준 ‘ISO 26262’에서는 생명과 직결되는 자율주행 자동차용 시스템반도체가 대기 방사선 영향평가를 받도록 권고하고 있기도 하다. 대기 방사선은 전자를 이용해 정보를 저장하는 반도체를 교란시켜 정보를 뒤죽박죽으로 만든다. 방사선 강도는 지상에서 멀어질수록 증가하는데 약 10㎞ 높이에서는 지상 대비 300배 이상이다. 하늘을 나는 ‘플라잉 카’와 ‘드론’의 기반인 6G 통신은 300㎞ 높이의 소형 위성을 사용한다. 이들이 전면적으로 활용될 때 대기 방사선은 더 큰 위협이 될 것이다. 현재 상용화된 반도체나 정보기술(IT) 기기는 물론 4차 산업혁명에 의한 새로운 첨단 IT 기기들을 대기 방사선으로부터 지키기 위해 전 세계 양성자가속기들이 활용되고 있다. 양성자가속기는 고에너지 양성자 및 중성자를 이용해 대기 방사선을 모사한 환경을 만들 수 있다. 국내 양성자가속기 시설도 대기 방사선 영향 연구를 지원하고 있으며, 에너지를 2배로 확장해 대기 방사선 영향시험에 특화된 플랫폼을 구축하는 계획도 수립됐다. 반도체와 가속기는 함께 인류의 미래를 열어 가는 소중한 동반자가 될 것이다. 김유미 한국원자력연구원 선임연구원

친환경 열풍과 함께 최근 전 세계적으로 전기차 시장이 커지고 있다. 가솔린이나 디젤을 사용한 내연기관 자동차와 달리 전기차는 이차전지의 동력만으로 차를 움직인다. 문제는 내연기관차에 비해 연료 충전시간이 느리고 에너지 출력이 낮다는 것이다. 이 때문에 충전시간을 단축하려는 다양한 연구가 진행되고 있지만 완전 충전을 시키기 위해서는 아무리 출력이 높더라도 1시간 이상 걸리게 된다. 부족한 충전시설 때문에 완충 시키는 운전자들이 많지는 않지만 50% 충전까지도 30분 가량 걸린다. 국내 연구진이 전기차 배터리를 90% 충전시키는데 6분 밖에 걸리지 않는 기술을 내놨다. 포스텍 신소재공학과, 성균관대 에너지과학과 공동연구팀은 더 빨리 충전되고 오래가는 전기차 배터리 소재를 개발했다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘에너지와 환경과학’(Energy & Environmental Science)에 실렸다. 지금까지 많은 연구에서 2차전지 충방전 시간을 줄이기 위해 전극 물질의 입자 크기를 줄이는 방법이 활용됐다. 문제는 입자 크기가 작아지면 부피당 에너지 밀도가 줄어들어 출력이 낮아진다는 단점이 있다. 이에 연구팀은 전극물질 입자 크기를 줄이지 않고도 충전과 방전 중 상변이 과정에 중간상(相)을 형성시키면 에너지 밀도의 손실 없이도 빠른 충방전과 고출력이 가능하다는 사실을 밝혀냈다. 보통 충전과 방전시에는 물질의 상태가 변화되는 과정에서 서로 다른 부피를 가진 상이 하나의 입자 내에 존재하게 되면서 구조적 결함이 많이 생기게 된다. 연구팀은 새로운 합성법을 통해 입자 안에 있는 두 상의 부피변화를 줄이는 완충역할의 중간상을 유도하는데 성공한 것이다. 완충작용을 하는 중간상 형성으로 인해 균일한 전기화학 반응을 일으켜 충방전 속도를 획기적으로 증가시킬 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다. 실제로 연구팀이 합성한 2차전지 전극은 6분 만에 90%까지 충전되는 것이 확인됐다. 강병우 포스텍 신소재공학과 교수는 “이번 연구성과는 기존의 입자 크기를 줄이는 접근방식에서 벗어나 빠른 충방전이 가능하고 높은 에너지 밀도를 유지하면서 성능 유지시간도 길게 하는데 성공했다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전기자동차를 6분 만에 90% 충전할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 포항공대(포스텍)는 신소재공학과 강병우 교수, 통합과정 김민경씨 연구팀이 성균관대 에너지과학과 윤원섭 교수팀과 함께 더 빨리 충전되고 오래 가는 전기차 전지 소재를 개발했다고 19일 밝혔다. 지금까지 이차전지(전기차 배터리)에서 빠른 충·방전을 하는 데는 전극 물질 입자 크기를 줄이는 방법이 이용됐다. 그러나 입자 크기를 줄이면 이차전지 부피 에너지 밀도가 줄어드는 단점이 있다. 연구팀은 입자 크기를 줄이지 않고도 충·방전 상변이 과정에 중간상을 형성하면 고에너지 밀도 손실 없이도 빠른 충·방전이 가능하다는 점을 확인했다. 상변이 과정은 전극 물질 중 상전이 물질에서 일어나는 현상으로 충·방전 시 리튬이 삽입·탈리되면서 물질 기존 상이 새로운 상으로 변하는 과정을 가리킨다. 연구팀이 합성한 이차전지 전극은 6분 만에 90%까지 충전되고 18초 이내에 54%를 방전하는 성능을 보여 고출력 이차전지 개발 기대감을 높였다. 이 연구 성과는 재료 분야 국제학술지 ‘에너지 앤드 인바이런멘털 사이언스’ 최근호에 실렸다. 강병우 교수는 “기존 접근법은 빠르게 충·방전할 수 있도록 입자 크기를 줄이다 보니 에너지 밀도 저하가 문제였다”며 “이번 연구 성과를 통해 빠른 충·방전, 높은 에너지 밀도, 오랜 성능 유지 시간 등을 모두 충족할 수 있는 이차전지를 개발할 수 있는 기반을 마련했다”고 말했다. 포항 김상화 기자 shkim@seoul.co.kr

비가 많이 온 다음날은 지렁이들이 땅 위로 올라와서 기어다니는 모습을 종종 볼 수 있다. 징그럽게 생각하는 이들도 있지만 지렁이는 낙엽 같은 식물의 잔해를 먹어 분해시키고 흙의 거친 입자를 부드럽고 작게 만들어 주면서 흙 속 영양분과 미생물을 늘어나게 해주는 이로운 동물이다. 그런데 최근 플라스틱 배출이 늘어나고 있는 가운데 이런 지렁이의 식습관이 미세플라스틱의 토양오염을 가속시키는 요인이 될 수 있다는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 건국대 환경보건과학과 연구팀은 토양이 미세플라스틱으로 오염된 경우 지렁이의 섭취활동 때문에 토양 내 미세플라스틱이 더 잘게 쪼개져 나노플라스틱이 발생할 수 있다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 해저더스 머티리얼스’(Journal of Hazardous Materials)’에 실렸다. 5㎜ 미만 미세플라스틱이 환경에 미치는 영향은 속속 드러나고 있지만 이보다 크기가 더 작은 100㎚(나노미터) 크기의 플라스틱이 환경에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 어떻게 발생하는지를 파악해야 한다. 연구팀은 토양 샘플을 미세플라스틱으로 오염시킨 다음 지렁이들을 3주 동안 배양시킨 뒤 지렁이의 분변토에서 얻은 입자성 물질들을 주사전자현미경으로 관찰하고 X선 분광분석을 실시했다.그 결과 지렁이의 분변토에는 미세플라스틱보다 작은 입자성 물질이 존재하고 이것들은 흙 입자와 명확하게 구분되는 나노플라스틱이라는 사실이 확인됐다. 연구팀에 따르면 토양섭취 활동에 의해 지렁이 장 내에서 미세플라스틱보다 더 작은 나노플라스틱으로 쪼개진다는 것이다. 또 미세플라스틱을 섭취한 지렁이는 정상적 정자형성이 저해돼 번식에도 어려움을 겪는 것으로 확인됐다. 안윤주 건국대 교수는 “이번 연구는 토양에 서식하는 대표적인 생물종인 지렁이를 이용해 토양 환경에서 미세플라스틱이 눈에 보이지 않는 크기까지 작아져 분변토를 통해 재배출 될 수 있다는 것을 보여줬다는데 의미가 크다”라고 말했다. 안 교수는 “이미 존재하는 미세플라스틱이 더 잘게 쪼개질 수 있는 만큼 나노플라스틱의 토양 분포와 토양 생물체에 미치는 영향을 파악하는 것이 필요하다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr