30년 가까이 해독되지 않은 채 미스터리로 남아있던 중국 고대 문서의 ‘정체’가 밝혀졌다. 영국 뱅거대학 연구진에 따르면 해당 문서는 1973년 후난성 창사시의 마왕퇴한묘(전한 장사국 재상이었던 이창 일가의 무덤) 발굴 과정에서 나온 것으로, 2200년 이라는 세월이 무색할 정도로 보존 상태가 양호해 고고학계의 관심을 한 몸에 받았다. 문제는 글자 하나하나를 알아볼 수 있을 정도로 온전한 이 문서 속 글을 해석할 수 없다는 사실이었다. 고대 방언으로 추정되는 2000년 전 글은 해독하지 못한 채 30년에 가까운 시간이 흘렀다. 그 사이 뱅거대학 연구진은 고대 방언의 뿌리와 해독 방법을 연구했고, 이를 통해 일명 ‘마왕퇴 문서’에 적힌 내용이 2000여 년 전의 ‘해부학 설명서’라는 사실을 확인할 수 있었다. 연구진에 따르면 해당 문서에는 신체 조직을 특징에 따라 분류하고 이를 설명하고, 각각의 신체 조직에서 발생할 수 있는 관련 질병의 패턴을 상세히 분석한 내용이 담겨 있다. 기원전 168년에 만들어진 이 문서에는 당시 사용됐던 다양한 중국어와 방언이 포함돼 있었다. 이러한 문서를 읽기 위해서는 전통적인 언어에 능통해야 했고, 연구진의 대부분은 2200년 전 당시 중국에서 사용된 고대 언어를 배우는데 상당한 시간을 할애해야 했다.고대 언어의 해독을 통해 문서를 읽게 된 후에도 장애물은 존재했다. 문서 속 해부학적 정보는 신체의 동맥과 정맥, 신경 등 각각의 조직을 개별적으로 이해하는 서양의학과는 완전히 다른 관점이었기 때문이다. 연구진은 “당시 해부학 설명서를 작성한 사람들은 음양의 상반적인 관계와 철학적 개념에 기반한 중의학의 관점에서 신체를 바라봤다. 이는 중국에서 침술이 탄생하기 이전에 작성된 것”이라면서 "'마왕퇴 문서’의 발견은 중국 역사뿐만 아니라 전 세계 해부학의 역사를 새로 쓰게 할 것”이라고 밝혔다. 이어 “이번에 해독한 문서는 ‘침술의 해부학’에 과학적 기초가 없다는 광범위한 인식에 도전하는 것”이라면서 “문서가 작성된 시기는 예술과 과학 전반에 있어 혁신의 시대였다. 이러한 고전적인 해부학적 정보는 당시의 기류와 부합한다”고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지 해부학 기록(The Anatomical Record) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

러시아가 세계 최초로 등록한 코로나19 백신인 ‘스푸트니크 V’의 임상시험 참여자 전원에게서 코로나19 항체가 형성됐다고 국제 의학 학술지 ‘더 랜싯’(The Lancet)이 4일(이하 현지시간) 전했다. 전원에게 항체가 형성됐다니 대단한 성과인 것 같지만 시험 참여자가 38명으로 아주 적은 숫자다. 랜싯은 “올해 6∼7월 시행한 두 차례의 시험에서 참여자 전원이 항체를 형성했으며, 심각한 부작용은 보고되지 않았다”고 전했다. 러시아 연구원들은 두 차례 스푸트니크 V의 임상시험을 했으며, 각 시험 참여자는 18세부터 60세 사이의 건강한 성인 38명이었다. 참여자는 첫 번째 백신을 접종한 21일 뒤에 두 번째 백신을 접종했다. 시험은 42일 동안 진행됐으며 모든 참여자에게서 3주 내 항체가 형성된 것으로 나타났다. 참여자는 무작위로 선정되지 않았고 백신의 효능을 비교하기 위한 플라시보(가짜 약) 투여도 없었다. 랜싯은 “두 차례 시험에서 심각한 부작용은 나타나지 않았고, 백신 후보 물질이 항체 반응을 끌어낸다는 사실을 확인했다”고 밝히면서 “코로나19 백신의 장기적인 안전성과 효능을 확립하기 위해서는 플라시보 비교를 포함해 더 크고 장기적인 시험이 필요하다”고 덧붙였다. 앞서 러시아 정부는 지난달 11일 가말레야 국립 전염병·미생물학 센터가 개발한 스푸트니크 V 코로나19 백신을 세계 최초로 공식 등록했다. 하지만 일반적인 백신 개발 절차와 달리 3단계 임상시험을 건너뛴 채 사용 등록부터 먼저 해 안전성 우려를 불러일으켰다. 일반적으로 백신 등 신약은 소수의 건강한 피실험자를 대상으로 한 1단계 임상시험(1상)부터 다수의 접종자에게 해를 가하지 않는지 검증하는 마지막 3단계 임상시험(3상)까지 거친 뒤에 등록과 승인이 이뤄진다. 더구나 러시아 정부는 스푸트니크 V의 1·2차 임상시험과 관련한 구체적인 자료를 공개하지 않아 미국·유럽 등 서방은 스푸트니크 V를 불신의 눈초리로 바라봤는데 이제야 랜싯의 논문으로 조금 정보가 공개된 것이다. 3상을 건너 뛰고 등록부터 먼저 한 러시아는 이달 초 약 4만명을 대상으로 한 3단계 임상시험을 시작할 계획이다. 브라질 남부 파라나주 정부는 이날 발표한 성명을 통해 연방 보건부 산하 국가위생감시국(Anvisa)의 승인을 거쳐 한 달 안에 스푸트니크 V의 3상 임상시험을 1만명의 지원자를 모아 시작할 것이라고 발혔다. 앞서 파라나주 정부는 지난달 12일 스푸트니크 V를 시험·생산하기 위한 협력 양해각서(MOU)를 체결했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

울산시 울주 반구대 암각화(국보 제285호) 주변에서 발견된 4족 보행 발자국 주인은 1600만 년 전 멸종한 수생 파충류 ‘코리스토데라’(Choristodera)로 밝혀졌다. 코리스토데라 발자국 화석 발견은 세계에서 두 번째이지만, 완전한 형태의 보행렬 화석은 최초다. 문화재청 국립문화재연구소는 2018년 6월 반구대 암각화 인근에서 나온 새로운 형태의 4족 보행 척추동물 발자국 화석에 대한 분석 결과를 지난 2일 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트’에 발표했다고 4일 밝혔다. 이 발자국 화석은 ‘노바페스 울산엔시스’로 명명됐다. ‘울산에서 발견된 새로운 발자국’이란 뜻이다. 암각화에서 20여 m 떨어진 바위에서 발견된 발자국 화석 18개는 보존 상태가 매우 뛰어나고, 앞발자국과 뒷발자국 각각 9개가 하나의 보행렬을 이뤄 주목받았다. 크기는 앞발자국 2.94cm, 뒷발자국 9.88cm였다. 이런 형태는 공룡, 익룡, 도마뱀 등 국내에서 보고된 4족 보행 척추동물의 발자국 화석들과 전혀 다르다.연구 결과 이 발자국의 주인은 약 1억 7400만 년 전 중생대 쥐라기 중기에 출현해 1600만 년 전 신생대 마이오세 전기에 멸종한 수생 파충류 코리스토데라였다. 연구소는 “1995년 미국 콜로라도에서 처음 보고된 코리스토데라의 발자국 화석(캄프소사우리크누스 파르페티)은 매우 불완전한 2개의 발자국으로 앞·뒷발의 구분이 모호하고, 코리스토데라의 발자국인지도 불분명하다”면서 “지금까지 전혀 알려지지 않았던 코리스토데라의 보행 특성과 행동 양식을 파악할 수 있는 유일한 화석으로 의미가 매우 크다”라고 설명했다. ‘노바페스 울산엔시스’를 남긴 코리스토데라는 생존 당시 몸길이가 약 90~100cm 정도로 추정된다. 앞·뒤 발가락이 각각 5개이고 긴 꼬리를 갖고 있었다. 뒷발에는 물갈퀴가 있어 물에서도 잘 적응하여 살았던 것으로 보인다. 공룡이나 도마뱀과는 달리 악어처럼 반직립한 걸음걸이로 걸었다는 사실도 처음으로 밝혀졌다. 또한 중국의 전기 백악기 지층에서 보고된 ‘몬쥬로수쿠스(Monjurosuchus)’ 골격 화석과 발 구조와 형태, 크기가 일치해 그와 유사한 종류의 코리스토데라로 추정된다.연구소는 “이번 분석 결과로 우리나라 중생대에 공룡·익룡·새·도마뱀·악어·거북·포유류 등의 척추동물들과 함께 새로운 수생 파충류 코리스토데라가 서식했음이 최초로 확인됐다”고 밝혔다. 이번 연구 성과는 2021년 대전 천연기념물센터 전시관에서 공개할 계획이다. 이순녀 선임기자 coral@seoul.co.kr

'바다의 무법자' 백상아리도 '간식거리' 밖에 되지 않는 전설적인 포식자가 있었다. 바로 지금으로부터 약 2300만 년 전에서 300만년 전까지 살았던 것으로 추정되는 이름부터 무시무시한 메갈로돈(megalodon)이다. 지금은 할리우드 영화로 더욱 '악명'을 떨치고 있는 메갈로돈은 이름 그대로 ‘커다란(Megal) 이빨(odon)’이란 의미를 지니고 있으며 연골어인 탓에 이빨과 턱뼈만 화석으로 남아 간혹 발견되고 있다. 그러나 현재까지 학계에서는 메갈로돈이 거대한 크기라는 것은 알고있지만 그 정확한 크기는 알지 못했다. 지난 3일(현지시간) 미국 CNN 등 해외 주요언론은 영국 브리스톨 대학과 스완지 대학 연구팀이 메갈로돈의 실제 크기를 처음으로 밝혀냈다는 연구결과를 보도했다. 이번 연구는 과거 발견된 메갈로돈의 희귀한 이빨 화석을 바탕으로 실제 사이즈를 수학적 계산을 동원해 밝혀낸 것으로 그 크기는 예상을 뛰어넘는다. 연구팀에 따르면 메갈로돈의 실제 길이는 약 16m로 무게는 무려 48톤에 육박한다. 이 정도면 현재 바다를 주름잡는 거대한 백상아리의 2배 이상 크기다. 또한 메갈로돈의 머리는 약 4.65m, 꼬리는 3.85m, 등지느러미는 인간의 키와 비슷한 1.62m로 추정됐다. 특히 메갈로돈의 무는 힘(치악력) 또한 가공할 수준이다. 연구팀은 사람 손 만한 크기의 메갈로돈 이빨을 고려하면 10톤 이상의 무는 힘을 가졌을 것으로 분석했으며 이는 약 2톤의 힘을 가진 백상아리를 '애교' 수준으로 만든다.논문 저자인 잭 쿠퍼 연구원은 "메갈로돈 연구는 나의 꿈같은 프로젝트로 이빨 만을 가지고 전체를 보는 것은 매우 어렵다"면서 "과거 화석 연구는 백상아리만 비교 대상에 올려 비교했지만 이번 분석은 다섯 종의 상어로 확대해 연구를 진행했다"고 설명했다. 한편 오랜시간 선사시대 바다를 주름잡던 메갈로돈이 왜 갑자기 멸종했는지에 대한 의문도 아직 명확히 풀리지는 않았다. 이에대해 학계에서는 기후변화로 인한 먹잇감 감소와 고대 범고래와 같은 새로운 경쟁자 등장을 주요 이유로 보고있다. 이번 연구결과는 학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

신재철(44) 영남대 물리학과 교수가 한국진공학회 ‘보호진공과학상’을 수상했다. ‘보호진공과학상’은 한국진공학회 초대회장인 보호 박동수 박사의 학술기금기부에 의해 마련됐으며, 한국진공학회 학술지에 최근 3년 이내에 발표된 우수논문 중 선정해 시상한다. 신 교수는 ‘표면처리 된 갈륨비소 나노와이어의 전기적 특성 연구’ 논문의 성과를 인정받아 지난 8월 20일 소노캄제주에서 열린 제59회 한국진공학회 하계정기학술대회에서 보호진공과학상을 수상했다. 신 교수는 화합물반도체를 이용한 광전소자 제작 연구를 통해 지금까지 123편의 관련 학술 논문을 발표했으며, 화학기상증착장치를 이용한 중적외선대역 양자폭포레이저, 나노와이어 및 이차원소재 성장 등에 대해 활발한 연구 활동을 펼쳐오고 있다. 신 교수는 미국 위스콘신대학교에서 박사학위를 취득하고 미국 일리노이대학교에서 박사후과정, 한국광기술원에서 선임연구원을 거쳐 2014년부터 영남대 물리학과 교수로 재직 중이다. 한국재료조직학회 조직이사, 한국진공학회 반도체 및 박막분과 운영위원으로 활동 중이다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

기후변화 탓에 해저 퇴적토에 주로 묻혀있는 차세대 연료 가스하이드레이트에서 메탄가스가 새어나오고 있다는 사실이 처음으로 확인됐다. 이는 해수온을 높여 지구온난화를 더욱더 가속할 수 있다는 것. 스웨덴 린네대는 2일(현지시간) 마르셀로 케처 생물환경학과 교수팀이 프랑스, 브라질 연구팀과 협력한 최신 연구를 통해 전례 없는 기후변화 때문에 남반구에서 가스하이드레이트의 해리 현상(원자 또는 분자가 분해되는 현상)으로 인한 메탄가스의 누출 현상을 발견했다고 밝혔다.가스하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력에서 가스와 물이 결합해 형성한 고체 에너지다. 해저의 고압·저온 상태에서 물분자 간의 수소 결합으로 형성되는 3차원 격자 구조로 형성돼 있으며, 격자 구조 내의 빈 공간에 메탄, 에탄, 프로판, 이산화탄소 등 작은 가스 분자가 화학 결합이 아닌 물리적으로 결합한 것이다. 불이 붙으면 기체가 타면서 강한 불꽃을 만들어 ‘불타는 얼음’으로도 불린다. 그 속에 갇힌 기체가 메탄일 경우 메탄하이드레이트라고도 하며, 메탄 함유량이 많을수록 상업성이 높다. 하지만 메탄은 이산화탄소의 25배에 달하는 온실효과를 지닌 기체이므로, 누출되면 기후변화를 촉진할 수 있다. 연구논문의 주저자이기도 한 케처 교수는 “메탄하이드레이트의 해리로 인한 메탄가스의 누출은 몇 세기에 걸친 장기적인 과정으로 기후변화에 큰 악영향을 줄 뿐만 아니라 해수를 산성화하는 등 해양 환경의 변화로 이어질 수도 있다”고 지적했다. 특히 케처 교수는 메탄하이드레이트 속에서는 모든 화석연료를 합친 것보다 더 많은 유기탄소가 메탄 형태로 들어있다고 추정한다. 이에 대해 케처 교수는 “메탄가스의 누출은 수온 상승이 가스하이드레이트를 녹여 해저에서 물속으로 메탄가스를 다시 새어나오게 하는 악순환을 초래할 수 있다”면서 “따뜻해질수록 메탄은 더 많이 새어 나온다”고 설명했다. 이 과정은 지구의 오랜 역사 속에서 일어났던 기후변화의 원인 중 하나이기도 하다고 이들 연구자는 생각한다.이들은 가스하이드레이트 시추 장치와 원격조종형 무인잠수정(ROV)을 사용해 2011년과 2013년 그리고 2014년 세 차례에 걸쳐 남대서양 해저 탐사에서 채집한 표본들을 연구해 왔다.그리고 마침내 가스하이드레이트의 해리와 메탄가스의 대량 누출을 확인한 뒤 그 흐름을 컴퓨터 모형화할 수 있었다는 것이다. 케처 교수는 또 “메탄하이드레이트의 해리와 메탄가스의 대량 누출로 인한 해양 온난화는 전 세계적으로 일어나고 있는 현상이라고 할 수 있다”고 말했다. 이어 “지금까지 얻은 자료와 결과를 토대로 조사 지역에서 메탄가스가 얼마나 존재하는지, 앞으로도 계속해서 가스하이드레이트가 분해해 물속에 메탄가스를 누출할 가능성이 있는지를 알아볼 계획”이라고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 최신호(7월 29일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

구글의 연구자들이 양자컴퓨터로 화학반응이 일어나는 과정을 시뮬레이션(이하 모의실험)하는 데 전 세계에서 처음으로 성공했다. 사실 이번 모의실험 자체는 매우 단순한 것이지만, 양자컴퓨터를 보편적으로 활용하는 시대에 한 걸음 더 나아갔다는 점에서 의미가 크다. 세계적인 학술지 ‘사이언스’ 8월 28일자에 실린 연구논문에 따르면, 이번 모의실험에는 이른바 ‘시커모어’라고 부르는 54큐비트(양자비트. 양자컴퓨터의 정보 최소 단위)급 양자컴퓨터가 사용됐다. 시커모어는 지난해 10월 당시 최고 슈퍼컴퓨터로 1만 년 걸리는 연산을 단 200초(3분 20초) 만에 해결함으로써 ‘양자 우월성’(양자 우위)을 입증한 것으로 유명하다. 물론 지금까지 기존 슈퍼컴퓨터로도 많은 화학반응 모의실험이 이뤄졌다. 하지만 화학반응에 관여하는 원자나 분자가 늘어날 때마다 계산은 기하급수적으로 복잡해진다. 게다가 이런 컴퓨터로는 복잡성의 폭발적인 증가를 따라가는 것이 점점 더 어려워지고 있는 것이다. 반면 양자컴퓨터에 있어 이런 계산량 증가는 그리 걱정되는 문제가 아니다. 큐비트를 1개 늘릴 때마다 처리능력은 2배가 되므로 적절한 알고리즘을 이용하면 계산능력 역시 폭발적으로 늘릴 것으로 예상되기 때문이다. 이번 연구에 쓰인 시커모어는 54큐비트를 구동하므로, 2의 54승에 달하는 경우의 수(약 1경 8000조)를 동시에 처리할 수 있다.참고로 이번 연구에서 모의실험 대상이 된 화학반응은 극히 간단한 화합물로 2개의 질소 원자와 2개의 수소 원자로 구성된 ‘디이미드’(N₂H₂) 분자다. 이 디이미드 분자에는 수소 원자의 위치가 논문에 첨부된 이미지처럼 같은 방향에 있는 패턴(cis)과 다른 방향에 있는 패턴(trans)이라는 2가지 상태가 알려졌다. 모의실험에서는 이 디이미드 분자가 2가지 상태로 바뀌는 과정이 계산됐다. 그 결과, 화학반응을 양자컴퓨터로 모의실험한 값은 기존 슈퍼컴퓨터에 의한 계산 값은 물론 현실 세계의 측정값과도 일치하는 것으로 나타났다.사실 이번 모의실험에 이용된 화학반응은 매우 간단한 것이어서 일반적인 노트북으로도 충분히 재현할 수 있다. 하지만 이번 첫걸음이 계산화학 분야에서는 매우 큰 진전이라 할 수 있다. 양자컴퓨터는 큐비트를 늘리거나 간단한 알고리즘(계산 방법 또는 계산 순서)의 변화만으로 규모를 크게 늘릴 수 있기 때문이다. 이에 대해 구글의 연구자들은 “앞으로는 완전히 새로운 화학물질을 양자컴퓨터의 계산만으로도 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

마스크 대신 착용하는 투명한 안면 가리개인 페이스실드가 비말(침방울) 차단 효과가 떨어져 코로나19 확산을 막는데 큰 효과가 없다는 연구 결과가 공개됐다. 미국 플로리다 애틀랜틱대학교(FAU) 연구진은 마네킹을 이용해 페이스실드의 비말(침방울) 차단 효과를 실험한 결과 코로나19 에어로졸의 확산을 제대로 막지 못하는 것으로 나타났다고 1일(현지시간) 국제학술지 ‘유체 물리학(Physics of Fluids)’을 통해 밝혔다.연구팀은 증류수에 글리세린을 섞어 비말이 섞인 에어로졸을 대신했다. 또 마네킹을 통해 입에서 재채기나 기침 수준의 세기로 비말이 퍼지는 실험을 진행했다. 퍼진 비말은 레이저 단면광을 이용해 관찰했다. 연구원들은 페이스실드 외에도 호흡 밸브가 달린 마스크도 함께 시험해 비말이 퍼지는 경로를 파악하고 마스크 성능을 시험했다. 해당 마스크는 N95(KF94) 마스크에 숨쉬기 편하도록 호흡 밸브가 달린 구조다. 실험결과 페이스실드는 기침의 초기 비말이 전면으로 퍼지는 것을 일부 차단했다. 그러나 방출된 침방울은 반대 방향으로도 퍼졌다. 또한 페이스실드 밖으로 나온 비말은 비록 옅은 농도였으나 창 주변으로 쉽게 이동해 주변으로 광범위하게 퍼졌다. 호흡 밸브가 달린 마스크는 다량의 비말이 호흡 밸브를 그대로 통과해 밖으로 펴져 비말 차단 효과가 크게 없었다. 호흡 벨브만 문제는 아니어서 소량이지만 마스크 상단과 콧대 사이의 틈으로 빠져나가는 비말도 관찰됐다. 만하르 드하나크 FAU 컴퓨터공학과 교수는 “(비말이) 시간이 지나면서 사방으로 넓게 분산될 수 있다”고 말했다. 연구진은 이번 실험을 통해 페이스실드나 호흡 밸브가 달린 마스크는 일반적인 마스크만큼 효과적이지 않다는 것을 보여준다고 설명했다. 또한 이는 코로나19 확산 방지를 위한 지속적인 노력에 악영향을 미칠 수 있다고 주장했다. 싯다르타 베르마 플로리다 애틀랜틱대학교 컴퓨터공학과 교수는 “사람들이 편안함을 이유로 일반 천이나 외과용 마스크 대신 투명한 페이스실드나 호흡 밸브가 달린 마스크를 사용하는 경향이 증가하고 있다”고 말했다. 이어 “하지만 페이스실드는 양쪽 측면과 아랫부분에 눈에띄는 공간이 있으며 호흡 밸브가 있는 마스크는 공기를 들이마실 때는 마스크를 통해 여과되지만 숨을 내쉴 때는 여과되지 않은 밸브를 그대로 통과한다”고 설명했다. 연구진은 일반 마스크에 비해 페이스실드와 호흡 밸브가 달린 마스크가 편하긴 하지만 코로나19 예방 역효과를 낳을 수 있다고 지적했다. 윤창수 기자 geo@seoul.co.kr　

혈당 관리가 필요한 당뇨환자들을 가장 힘들게 만드는 것은 매일 알콜로 소독한 후 손가락 끝을 바늘로 찔러 채혈해야 한다는 점이다. 국내 연구진이 바늘을 사용하지 않고 땀이나 침으로도 혈당을 정확하게 측정할 수 있는 기술을 개발해 당뇨환자들에게 희소식이 되고 있다. 성균관대 화학공학부, 포스텍 신소재공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 분자인식연구센터 공동연구팀은 침, 땀, 눈물 같은 미량의 체액만으로도 혈당을 정확하게 측정할 수 있는 고감도, 고선태적 글루코스 압전센서를 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 표지논문으로 실렸다. 기존에도 주사바늘을 사용하지 않고 땀이나 눈물 같은 체액만으로 혈당을 측정할 수 있는 연구들이 있었다. 그렇지만 침이나 땀 속에는 글루코스 농도가 혈액 속 글루코스 농도에 비해 100분의 1 수준에 불과해 측정 정확도가 떨어진다는 문제가 있다. 이에 연구팀은 은 나노와이어가 코팅된 전도성 마이크로입자를 만들고 혈당 측정핵심 물질인 글루코스와만 결합해 반응하는 보론산이라는 물질을 배열했다. 글루코스가 보론산과 결합하면 은 나노와이어들이 서로 연결되도록 한 것이다. 글루코스 농도가 높을수록 은 나노와이어 연결도 많아져 순간적으로 전류가 증가하도록 해 미량의 체액만으로도 정밀하게 검출할 수 있게 했다. 이번에 개발한 센서는 가로, 세로 각각 0.6㎝ 크기로 만들 수 있고 한 방울 정도에 해당하는 100㎕ 수준의 적은 체액만으로도 채혈로 글루코스 농도를 검사하는 수준의 정확도를 보이는 것으로 확인됐다. 이번 기술을 활용하면 반창고처럼 피부 부착형 패치로도 만들 수 있다. 김진웅 성균관대 교수는 “이번에 개발한 센서는 바늘을 사용하지 않고도 저농도의 글루코스를 고감도로 측정할 수 있게 해준다”라며 “센서 메커니즘을 확장하면 글루코스 이외에 단백질, 호르몬 등 생체분자들도 측정할 수 있게 해줄 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

30년 가까이 해독되지 않은 채 미스터리로 남아있던 중국 고대 문서의 ‘정체’가 밝혀졌다. 영국 뱅거대학 연구진에 따르면 해당 문서는 1973년 후난성 창사시의 마왕퇴한묘(전한 장사국 재상이었던 이창 일가의 무덤) 발굴 과정에서 나온 것으로, 2200년 이라는 세월이 무색할 정도로 보존 상태가 양호해 고고학계의 관심을 한 몸에 받았다. 문제는 글자 하나하나를 알아볼 수 있을 정도로 온전한 이 문서 속 글을 해석할 수 없다는 사실이었다. 고대 방언으로 추정되는 2000년 전 글은 해독하지 못한 채 30년에 가까운 시간이 흘렀다. 그 사이 뱅거대학 연구진은 고대 방언의 뿌리와 해독 방법을 연구했고, 이를 통해 일명 ‘마왕퇴 문서’에 적힌 내용이 2000여 년 전의 ‘해부학 설명서’라는 사실을 확인할 수 있었다. 연구진에 따르면 해당 문서에는 신체 조직을 특징에 따라 분류하고 이를 설명하고, 각각의 신체 조직에서 발생할 수 있는 관련 질병의 패턴을 상세히 분석한 내용이 담겨 있다. 기원전 168년에 만들어진 이 문서에는 당시 사용됐던 다양한 중국어와 방언이 포함돼 있었다. 이러한 문서를 읽기 위해서는 전통적인 언어에 능통해야 했고, 연구진의 대부분은 2200년 전 당시 중국에서 사용된 고대 언어를 배우는데 상당한 시간을 할애해야 했다.고대 언어의 해독을 통해 문서를 읽게 된 후에도 장애물은 존재했다. 문서 속 해부학적 정보는 신체의 동맥과 정맥, 신경 등 각각의 조직을 개별적으로 이해하는 서양의학과는 완전히 다른 관점이었기 때문이다. 연구진은 “당시 해부학 설명서를 작성한 사람들은 음양의 상반적인 관계와 철학적 개념에 기반한 중의학의 관점에서 신체를 바라봤다. 이는 중국에서 침술이 탄생하기 이전에 작성된 것”이라면서 "'마왕퇴 문서’의 발견은 중국 역사뿐만 아니라 전 세계 해부학의 역사를 새로 쓰게 할 것”이라고 밝혔다. 이어 “이번에 해독한 문서는 ‘침술의 해부학’에 과학적 기초가 없다는 광범위한 인식에 도전하는 것”이라면서 “문서가 작성된 시기는 예술과 과학 전반에 있어 혁신의 시대였다. 이러한 고전적인 해부학적 정보는 당시의 기류와 부합한다”고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지 해부학 기록(The Anatomical Record) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

미국 에머리대 의대 인간유전학과, 조지아대 심리학과 공동연구팀은 운동이 뇌와 척수를 연결해 주는 뇌줄기(뇌간)에서 신경을 안정시켜 주는 ‘갈라닌’이라는 호르몬 분비를 촉진시켜 스트레스 해소에 도움이 된다고 2일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘신경과학’ 9월 1일자에 실렸다. 연구팀은 생쥐들에게 일주일 동안 전기 충격을 가해 스트레스를 받도록 했다. 스트레스를 받은 생쥐들을 두 그룹으로 나눈 다음 한 그룹은 규칙적으로 쳇바퀴 돌리기 운동을 하도록 하고, 다른 집단은 운동시간을 거의 주지 않은 뒤 불안행동을 관찰했다. 그 결과 규칙적으로 운동을 한 생쥐는 운동을 하지 않은 생쥐와 비교했을 때 체내에서 갈라닌 호르몬 수치가 증가하고 혈중 스트레스 호르몬 수치가 낮아지는 것이 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연초 코로나19가 전 세계로 확산되면서 전국의 많은 학교가 비대면 온라인 수업을 실시했습니다. 다른 나라들과 달리 코로나 확진자가 한 자리 숫자로 안정적 관리가 되면서 2학기에는 학교에 갈 수 있을 것으로 학부모와 학생들은 기대했습니다. 그렇지만 개학을 코앞에 둔 지난달 15일 광화문 집회와 교회를 중심으로 확진자가 급증하면서 새 학기 시작에도 불구하고 또다시 등교수업이 미뤄졌습니다. 집에 있는 시간이 늘다 보니 아이들의 TV나 스마트 기기를 이용한 영상 이용 시간이 늘고 온라인 게임에 빠지는 경우가 많아졌다고들 합니다. 그런 아이들의 모습을 보는 부모들은 한숨이 절로 나오기 마련이겠지요. 그런데 실제로 호주 머독 아동연구소, 멜버른대 의대 소아과, 사우스오스트레일리아대 운동·영양·활동연구소, 핀란드 헬싱키대, 뉴칠드런병원, 소아과학연구센터 공동연구팀은 TV, 컴퓨터, 각종 스마트 기기를 이용한 동영상 시청 시간이 하루 2시간 이상일 경우 아동, 청소년의 읽기 능력과 계산 능력을 떨어뜨린다는 연구 결과를 내놨습니다. 연구팀은 아이들뿐만 아니라 성인들도 영상 이용 시간이 길어지면 문장 이해력과 논리적 사고 능력이 저하된다고 덧붙였습니다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 9월 3일자에 실렸습니다. 연구팀은 호주 멜버른에 사는 8~9세 아동 1239명을 무작위로 뽑아 쓰기, 읽기, 계산하기 능력을 측정하는 국가성취도평가 점수를 살펴보고, 부모를 상대로 아이들의 평소 TV 시청 시간, 스마트폰이나 태블릿PC, 컴퓨터로 동영상을 보는 시간을 조사했습니다. 2년 뒤 아이들이 10~11세가 된 뒤 다시 성취도 평가 점수와 동영상 시청 시간을 조사했습니다. 그 결과 TV 시청과 동영상 이용 시간이 하루 2시간이 넘는 아이들은 그렇지 않은 아이들에 비해 읽기, 쓰기 능력과 문장 이해도, 계산 능력이 12~13점가량 낮은 것으로 확인됐습니다. 이는 평균 4~6개월, 대략 한 학기 정도 학습성취도가 뒤떨어지는 것에 해당한다고 연구팀은 설명했습니다. 연구팀은 메타분석을 통해 영상매체 소비 시간이 늘어나면 성인들도 문장 이해도와 계산 능력, 판단 능력 등이 퇴화된다고 밝혔습니다. 여기에 호주 애들레이드대 의대, 남호주 보건의료연구소 여성·아동센터 공동연구팀 역시 같은 날짜 국제학술지 ‘플로스 원’에 야외 활동이 줄고 TV나 스마트 기기를 이용한 동영상 시청 시간이 늘어난 것이 최근 아동, 청소년의 각종 정신적 문제 원인이 되고 있다는 연구 결과를 발표했습니다. 연구팀은 아동, 청소년의 영상매체 이용 시간과 야외활동이 정신건강과 인지기능, 학업성취도에 미치는 영향을 분석한 186개 기존 연구들을 메타분석한 결과 영상매체에 접하는 시간이 많은 아이들은 그렇지 않은 아이들보다 상대적으로 학업 성적이 낮고 우울증이나 강박증, 각종 콤플렉스 등을 겪는 경우가 많다고 밝혔습니다. 반면 야외 활동 시간이 많은 아이들은 그렇지 않은 아이들보다 심리적으로 더 안정적이라는 것이 확인됐습니다. 영상매체 이용 시간과 지적 능력, 학업 성적의 관계에 대해서는 논란이 있을 수 있겠지요. 책 읽기 좋은 계절이 따로 있겠습니까마는 이제 9월입니다. 동영상 본다고 아이들을 혼내기보다는 부모들부터 스마트폰을 잠시 내려놓고 함께 책 한 권을 집어 드는 것은 어떨까요. edmondy@seoul.co.kr

스위스 연구팀, 바이러스에 열 노출 실험고온 적응 마치자 소독제로도 제거 안돼 美선 사람 콧속 세포 면역력 입증 연구도“뇌 침투 차단 위해 항바이러스 능력 진화”코로나19가 전 세계를 휩쓴 것이 벌써 9개월에 접어들었다. 많은 연구자가 코로나19를 정복하고자 치료제와 백신 개발에 뛰어들고 있어 이르면 연말이나 내년 초에 어느 정도 성과를 보일 것이라는 분위기다. 러시아가 지난달 세계 최초로 코로나19 백신 개발을 선언했지만, 안전성과 효능에 대한 의구심 때문에 러시아산 백신을 쓰겠다는 나라는 없는 상황이다. 미국에서는 임상 3상 시험이 끝나기 전에 개발 중인 백신 사용을 승인할 수 있다는 이야기도 나오고 있다. 코로나19 바이러스 변종들이 만들어지고 있어서 백신이나 치료제가 나오더라도 효과가 제한적일 수 있다는 우려가 있다. 이 같은 상황에서 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 건축토목환경학부, 바젤대 열대·공중보건연구소, 스위스 연방 수질과학기술연구소 공동연구팀은 지구온난화가 바이러스의 진화를 촉진시키고 바이러스가 따뜻한 기후에 적응하게 되면 각종 항바이러스제에 저항성을 가져 정복은 더 어려워진다는 연구 결과를 환경분야 국제학술지 ‘환경과학기술’ 9월 2일자에 발표했다. 매년 봄과 여름에 영유아 장염과 수족구, 바이러스성 뇌수막염을 일으키는 엔테로바이러스는 물론 많은 병원성 바이러스는 열과 햇빛에 취약하다. 독감 같은 바이러스성 질병에 걸린 환자가 있으면 식기를 펄펄 끓는 뜨거운 물에 담가 소독하거나 칫솔을 자외선으로 살균하는 이유이기도 하다. 코로나19 확산 초기에 날씨가 더워지면 확산세가 줄어들 것이라는 기대를 했던 것도 같은 이유에서다. 연구팀은 장 바이러스라고도 알려진 엔테로바이러스 4종을 플라스크에 넣고 열과 햇빛에 서서히 적응시킨 뒤 항바이러스제와 소독제로 많이 사용되는 염소(Cl)에 노출시켰다. 그 결과 따뜻한 온도와 빛에 적응한 바이러스는 항바이러스제와 소독제로도 쉽게 제거되지 않는 것이 확인됐다. 연구를 주도한 안나 카라탈라 EPFL 박사(환경화학)는 “이번 연구는 지구온난화로 인해 지구 평균온도가 상승할 경우 바이러스도 함께 진화해 현재 쓰이는 항바이러스제나 바이러스 제거제로는 없앨 수 없음을 보여 주고 있다”면서 “따뜻한 기온에 적응한 바이러스는 본래보다 독성은 약해지더라도 전염력은 더 강해질 것”이라고 말했다. 바이러스만 사람을 공격하기 쉽게 진화할까. 과학자들은 사람도 적응력이 빠른 동물이기 때문에 바이러스에 대응해 진화하게 될 것이며 지금까지 알려지지 않은 새로운 대응책을 찾아낼 것이라고 보고 있다. 실제로 미국 듀크대 의대 분자유전학·미생물학과, 면역학과, 듀크 인간백신연구소 공동연구팀은 콧속 냄새를 감지하는 세포가 독감 바이러스를 퇴치할 수 있는 능력을 갖추고 있을 것이라는 새로운 연구 결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 9월 1일자에 제시했다. 연구팀은 생후 6~12주 된 암컷과 수컷 생쥐를 ‘B형 독감’ 바이러스에 노출시킨 뒤 몸 각 부분에서 세포를 떼어내 현미경으로 관찰하고 RNA 염기서열 분석을 했다. 그 결과 상기도(입, 목)와 하기도(폐) 세포에서는 바이러스가 쉽게 번식하고 바이러스양이 많아졌지만 같은 상기도인 콧속, 특히 후각신경 세포는 독감 바이러스에 감염되지 않고 감염되더라도 바이러스를 빠르게 제거하는 것으로 확인됐다. 니컬러스 히턴 듀크대 의대 교수(분자바이러스학)는 “후각신경 세포가 다른 인체 세포들보다 더 우수한 항바이러스 능력을 갖추게 된 원인에 대해서는 추가 연구가 필요하지만, 바이러스가 코를 통해 뇌로 침투하는 것을 차단하기 위해 진화한 것으로 보인다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

빙하가 녹아 생긴 빙하호(湖) 물의 양이 30년 새 약 50%가 증가했다. 지구 온난화로 녹아내린 빙하가 폭증한 탓이다. 캐나다 캘거리대학 연구진은 빙하호의 규모 변화를 살피기 위해 1989년부터 미국항공우주국(NASA) 위성이 촬영한 사진 25만 장을 비교 분석했다. 빙하호의 변화를 분석한 결과, 30년 전에 비해 현재의 빙하호 수와 면적은 각각 53%, 51% 증가한 것으로 나타났다. 또 빙하호에 갇힌 물의 양(부피)은 30년 전보다 48% 증가한 것으로 확인됐다. 현재 빙하호에 갇힌 물의 양은 156.6 입방킬로미터(㎦)로, 해양으로 방출될 경우 해수면을 단번에 0.43㎜ 높일 수 있는 양이다. 캘거리대학 지형학자 댄 슈가 교수는 “우리는 모든 용융수(빙하가 녹아 생긴 물)가 바다로 즉시 유입되는 것은 아니라는 사실을 알고 있다. 그러나 현재까지 빙하호나 지하수에 얼마나 많은 양이 저장돼 있는지 추정할 데이터가 없었다”면서 “이번 연구는 호수 하류지역의 잠재적인 위험을 식별하는데 도움이 될 것”이라고 설명했다.포츠담 기후변화영향연구소의 앤더스 리버맨 교수는 AFP와 한 인터뷰에서 “지난 100년간 전 세계 해수면 상승의 35%는 빙하가 녹아서 발생한 것”이라며 지구 온난화로 인해 사라지는 빙하의 영향을 간과해서는 안 된다고 강조했다. 전문가들은 지구의 평균 표면 온도가 산업화 이후 1℃ 가량 상승했지만, 전 세계의 고산 지역은 온도 상승의 속도가 2배에 달해 빙하가 녹는 속도를 가속화 하고 있다고 지적한다. 특히 일반 호수와 달리 빙하호는 얼음이나 듬성듬성한 바위 및 파편으로 구성돼 있어 홍수에 취약하다. 이 때문에 축적된 물이 넘치거나 지반이 무너지면 호수 하류 지역에는 대규모 홍수가 발생할 수 있다. 연구진에 따르면 빙하 호수의 ‘폭발’로 야기된 홍수는 지난 세기 동안 수천 명의 사망자 및 재산 피해의 원인이 됐다. 지난 1월 UN 개발계획은 파키스탄에 3000개가 넘는 빙하 호수가 생겼으며, 빙하 호수가 터지면 엄청난 양의 바위와 물, 진흙더미 등이 쏟아져 700만 명이 위험에 처할 수 있다고 경고하기도 했다. 자세한 연구결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지 ‘네이처 기후변화’ 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

분당서울대병원은 신경외과 김택균 교수팀(제 1저자 신경외과 허재혁 연구원)이 뇌동맥류 발병 위험을 예측하는 인공지능모델을 개발했다고 2일 밝혔다. 뇌동맥류는 뇌혈관 벽에 미세한 균열이 생기면서 뇌동맥의 일부가 혹처럼 비정상적으로 부풀어 오르는 혈관 질환이다. 뇌동맥류가 갑자기 터지면 지주막하출혈을 일으키게 되는데, 이 경우 30~50%는 목숨을 잃게 되는 치명적인 질환이다. 최근 건강검진 시 뇌혈관 영상검사를 함께 시행하는 경우가 늘어나면서 미파열 상태의 뇌동맥류 진단이 급증하는 추세다. 김택균 교수 연구팀은 2009년부터 2013년 사이에 국가건강검진을 시행 받은 약 50만 명의 검진데이터를 활용해 머신러닝 기반의 뇌동맥류 발병 위험 예측 모델을 개발했다. 뇌동맥류 발병 예측 모델은 연령, 혈압, 당뇨, 심장질환, 가족력 등 뇌동맥류 위험인자로 잘 알려진 요소들 외에도 체질량지수, 허리둘레, 혈액검사 수치 등 건강검진을 통해 확인할 수 있는 21가지의 요소들이 뇌동맥류 발병에 영향을 주는지를 분석했으며, 이에 대한 예측정확도를 높이고자 머신러닝 알고리즘을 적용했다. 이번 연구결과는 네이처 자매지인 권위 학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재됐다. 연구팀은 최근 활발히 연구되고 있는 심층 신경망을 포함한 기계학습 알고리즘들을 국가검진 데이터에 적용하여 고전 통계 방법 대비 높은 예측력을 보이는 인공지능 모델을 구축했다. 이를 통해 뇌동맥류 발병 위험도를 다섯 단계로 분류해 예측 성능을 비교한 결과, 가장 낮은 위험도로 예측된 그룹의 발병률은 인구 10만 명 당 1년에 3.2명(3.2/100,000인년), 가장 높은 위험도로 예측된 그룹의 발병률은 161명(161/100,000인년)으로 나타나, 50배 높은 뇌동맥류 발병 위험을 보였다. 또한 환자 개인별 위험 기여도를 평가해보니 남녀 모두 연령, 허리둘레, 혈압, 혈당이 증가할수록 뇌동맥류 발병 위험도 높아지는 것을 확인했다. 그러나 체질량지수, 고지혈증 위험인자는 남성보다 여성에게서 더 영향을 미치는 것으로 나타났다. 김 교수는 “이번 연구는 국가 단위의 검진 데이터를 바탕으로 일반 인구에서 어떤 집단이 뇌동맥류에 취약한 위험군인가를 판별해낸 연구라는 점에서 의의가 있다”며 “앞으로 환자들의 의료 이용기록과 투약내역 등의 데이터를 보강해서 보다 개인화되고 정밀한 위험도 예측 모델을 구축할 예정”이라고 말했다. 이어 김 교수는 “이러한 데이터를 바탕으로 뇌동맥류 선별검사 지침이 새롭게 개정될 수 있다면 뇌혈관 질환의 1차 예방에 있어 획기적인 개선을 이룰 수 있을 것으로 기대한다”고 덧붙였다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

니켈은 주방 수전이나 전기자동차 배터리까지 다양한 용도로 쓰는 금속으로 주로 광산에서 니켈 광석을 채굴해 얻는다. 그런데 영국 BBC 보도에 따르면, 인도네시아 따둘라코대(UNTAD)의 토양생물학자 아이옌 툐아 박사는 니켈 과축적식물(Nickel hyperaccumulator)에 주목하고 니켈을 얻을 새로운 생산 수단이 될 수 있는지를 조사하고 있다. 이들 나무는 토양에서 니켈을 흡수해 대량으로 저장할 수 있어 채굴하지 않아도 니켈을 얻을 수 있기 때문이다. 대부분 식물은 몇몇 효소를 활성화하기 위해 소량의 중금속을 토양에서 흡수한다. 이들 금속 중에는 니켈도 있으며 이는 특히 식물의 개화 과정을 활성화하는데 필요한 것으로 알려졌다. 하지만 흡수하는 니켈 양이 조금이라도 많으면 니켈 자체가 독이 돼 오히려 식물을 죽일 수 있다. 따라서 일반적인 식물에도 니켈이 있지만 그 양은 미미하다.그런데 니켈 과축적식물로 불리는 일부 식물은 니켈을 세포벽 안에 결합하거나 액포 안에 저장하므로 니켈을 과도하게 흡수해도 죽지 않는다. 이 식물은 자신의 싹과 잎 그리고 수액에 니켈을 저장하는 것이다. 예를 들어 이탈리아 원산의 ‘알리숨 무랄레’(Alyssum murale)는 마른 잎 1g당 최대 3만㎍의 니켈을 흡수할 수 있다. 이와 같이 니켈을 좋아하는 식물은 지금까지 전 세계에서 450종 정도 기록됐다. 하지만 이들 식물의 대부분은 쿠바와 남유럽, 뉴칼레도니아 그리고 말레이시아 등 니켈 퇴적량이 적은 나라에서 자란다. 따라서 니켈을 대량으로 저장하는 능력이 있어도 흡수를 효율적으로 할 수 없다는 것이다.반면 인도네시아는 세계에서 가장 생물 다양성이 높은 지역 중 하나이며, 세계 최대의 니켈 매장량을 갖고 있는 것으로 유명하다. 따라서 인도네시아의 토양에는 니켈이 풍부하게 포함돼 있고, 거기에서 흡수할 수 있는 니켈량도 많은 것으로 여겨진다. 지금까지 인도네시아에서는 니켈 과축적식물이 거의 발견되지 않았다. 이는 주로 시간을 투자해 조사해온 사람들이 없었기 때문이다. 그래서 툐아 박사는 인도네시아에서 서식하는 니켈 과축적식물을 찾아 나섰다. 하지만 이들 식물은 얼핏 보면 일반 식물과 다르지 않다. 따라서 맨눈으로 찾는 것은 상당히 어렵고 많은 노력이 필요한 것이었다.대상이 될만한 식물을 발견했다면 검출지를 잎에 누르는 것으로 간단하고 쉽게 진단할 수 있다. 니켈이 포함돼 있다면 검출지는 분홍색으로 물드므로 구별하는 방법은 간단한다. 하지만 니켈 농도까지는 판단할 수 없기에 모든 표본을 실험실에서 조사해야 했다. 4년 간의 조사 끝에 툐아 박사는 2종의 니켈 과축적식물 ‘사르코테카 셀레비카’(Sarcotheca celebica)와 ‘니마 마나넨시스’(Knemamatanensis)를 발견했다. 이들 고유 식물에서는 건조 잎 1g당 최대 5000㎍의 니켈을 흡수할 수 있다. 이런 발견 이후에도 니켈 과축적식물을 찾는 조사는 계속되고 있으며 최근에는 자기를 이용한 탐사 방법이 검토되고 있다. 자기를 사용하면 고농도의 니켈밖에 검출되지 않으므로 탐사 과정을 고속화할 수 있다. 그렇다면 이런 니켈 과축적식물은 정말로 니켈 공급원이 될 수 있을까? 툐아 박사를 포함한 식물학자들은 그 가능성을 인정하고 있다. 호주 퀸즐랜드대 식물학자 앤터니 반데어엔트 박사에 따르면, 니켈 과축적식물 1㏊당 매년 추정 120㎏의 니켈을 생산할 수 있다. 게다가 이 식물은 단지 광산을 깎기만 하는 광업과는 달리 심을 수 있다. 니켈 과축적식물을 수확할 뿐만 아니라 계속 심음으로써 자연환경을 파괴하지 않고 니켈을 생산할 수 있는 것이다. 앞으로도 니켈 과축적식물을 찾고 이런 식물을 심는 활동을 넓혀간다면, 한정된 자원에만 의지하지 않고 니켈을 얻을 수 있을지도 모른다. 이에 따라 툐아 박사는 지금도 더 나은 니켈 과축적식물을 찾기 위한 조사 활동을 계속해나가고 있는 것으로 전해졌다. 툐아 박사의 연구 성과는 국제 학술지 ‘지구화학탐사저널’(Journal of Geochemical Exploration) 9월호에 게재됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지하공간에서 작업을 하다가 유해가스 유출 때문에 작업자들이 사망하는 안타까운 사고들의 소식이 종종 들리곤 한다. 국내 연구진이 유해가스 유출을 사전에 미리 파악할 수 있다면 이 같은 안전사고를 사전에 예방할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 전기및전자공학부 연구팀은 독자적인 기술로 개발한 나노소재 ‘나노린’이라는 물질을 이용해 초저전력, 소형 유해가스 감지 센서를 개발했다고 1일 밝혔다. 나노린은 완벽하게 일정하게 정렬된 나노선 다발이 공중에 떠 있는 구조를 말한다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 실렸다. 현재 쓰이는 가스 센서들은 소형화하기 편하고 생산단가가 저렴해 금속산화물을 이용하는 경우가 많다. 문제는 이런 가스센서는 수 백도에 이르는 고온에서만 동작하기 때문에 히터를 이용해 열에너지를 공급해야 한다. 이 때문에 소형화는 가능하지만 실제 소형화는 쉽지 않다. 더군다나 스마트폰 같은 휴대용 기기에 적용가능한 실시간 감지 가스센서를 만들기도 어렵다. 연구팀은 자체 개발한 나노소재 나노린을 이용해 초저전력 센서를 개발했다. 나노소재는 전기적 화학적 특성이 우수하기 때문에 센서에 활용 가능성은 높지만 크기 제어가 쉽지 않고 원하는 위치에 정렬이 어렵다. 그렇지만 나노린은 일반적인 반도체 공정을 기반으로 만들기 때문에 대량생산이 가능하고 산업적 활용 가치도 높을 것으로 예상된다. 연구팀은 나노린을 이용해 초저전력 나노히터를 만들었다. 나노린으로 만든 나노히터는 기존 마이크로히터와 다르게 매우 작은 부분만 가열할 수 있고 스마트폰에 내장해 작은 전력으로도 열을 가해 항상 가스센서를 작동시킬 수 있다는 장점이 있다. 윤준보 카이스트 교수는 “이번에 개발한 상시 동작형 초소형 가스센서는 언제 어디서나 유해가스의 위험을 알려주는 `스마트폰 속 카나리아‘로 활용할 수 있을 것”이라며 “가스 누출을 사전에 인식해 질식사고를 차단해 인명피해를 막을 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 코로나바이러스와 독감바이러스 등 공기 중에 떠다니는 바이러스 양을 정확하고 신속하게 측정할 수 있는 기술을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 기계공학과 장재성 교수팀은 전기장을 이용해 공기 중 바이러스를 농축한 뒤 바이러스 양을 신속하게 파악할 수 있는 바이러스 검출시스템을 개발했다고 31일 밝혔다. 임신진단키트처럼 빠르고 정확하게 바이러스를 검출할 수 있는 이번 기술은 환경공학 분야 국제학술지 ‘환경과학기술’에 실렸다. 연구팀이 개발한 기술은 정전기를 이용한 종이 센서에 바이러스가 달라붙게 만들기 때문에 10㎛(마이크로미터)부터 1㎛ 미만의 작은 입자까지 다양한 크기의 바이러스를 채집할 수 있다. 장재성 교수는 “이번 연구는 독감 바이러스를 대상으로 했지만 비슷한 크기와 구조를 가진 코로나바이러스 같은 다른 호흡기 바이러스에도 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1000만 년 전, 지구에 뿌리를 내리고 서식했던 고대 나무의 화석이 페루에서 발견됐다. CNN 등 해외 언론의 30일 보도에 따르면, 미국 스미소니언열대연구소(STRI) 연구진이 페루 안데스산맥에서 발견한 이 화석은 기온이 낮은 초원에 묻힌 채 1000만 년을 보냈다. 분석에 따르면 1000만 년 전 안데스산맥의 기후는 기존 예측보다 습도가 훨씬 높았던 것으로 파악됐다. 이번에 발견된 나무 화석의 특징이 오늘날 저지대의 열대우림에서 발견되는 나무의 구성 성분과 훨씬 유사했기 때문이다. 연구진에 따르면 당시 이 나무는 해발 약 2000m의 고도에서 자랐지만, 나무 화석이 발견된 현재의 고도는 약 4000m에 달한다. 이는 1000만 년 전 이 나무가 자란 산맥의 고도가 현재보다 낮았다는 것을 의미하며, 온도와 습도는 더욱 높았다는 것을 보여준다고 연구진은 설명했다.연구진은 “이 나무 화석이 1000만 년 전 퇴적층에 갇힐 무렵은 이 지역 온도가 현재보다 더 높았을 것”이라면서 “이 화석은 안데스산맥 고지대의 환경에 어떤 변화가 있었는지를 알려준다”고 설명했다. 연구진은 또 같은 장소에서 약 500만년 전 화석들도 발견했다. 양치류와 허브 및 관목 등으로 추정되는 이 화석들 역시 해당 지역이 시간이 흐르면서 현재의 고도로 상승했음을 보여준다. 안데스산맥의 융기가 남아메리카의 기후를 형성하는데 매우 중요한 역할을 했다는 사실은 익히 알려져 있었지만, 안데스산맥의 상승과 해당 지역의 기후 및 초목 사이의 관계는 명확히 밝혀진 바가 없었다. 연구진은 “이번 세기말까지 꾸준히 기온이 상승하고, 대기 중 이산화탄소 농도가 변화한다면, 이 지역은 다시 1000만 년 전 기후 상태로 되돌아갈 가능성이 있다”고 전했다. 자세한 연구결과는 세계적인 학술지 사이언스의 자매지인 사이언스 어드벤시스(Science Advances) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

어쩌면 셀카 사진만으로 심장 질환을 조기 진단하는 시대가 열릴지도 모르겠다. 중국 심혈관질환센터와 칭화대 등 연구진이 얼굴 사진으로 심장 질환이 있는지를 진단하는 인공지능(AI) 기술을 개발했다는 연구 논문을 국제 학술지 ‘유럽 심장저널’(European Heart Journal) 최신호(21일자)에 발표했다. 논문에 따르면, 이 기술로 실제 심장질환 환자의 80%까지 찾아낼 수 있었다. 이를 응용하면 간편하고 신속하게 진단 검사로 이어질 수 있어 심장 질환을 조기에 발견하는 사례를 늘릴 수 있을 것이다. 얼굴 사진만으로 심장 질환을 찾아내는 AI사실 얼굴의 어떤 특징들이 심장 질환 위험의 증가와 관계가 있다는 것은 이미 잘 알려졌다. 여기에는 얇아진 머리카락이나 흰머리, 주름, 귓불 주름, 황색반점(xanthelasmata·눈꺼풀 위나 아래 생기는 황색 반점) 또는 각막환(arcus corneae·각막 가장자리에 있는 백색 또는 회색의 혼탁륜) 등이 들어간다. 하지만 이런 특징을 인간 의사가 단번에 모두 파악해서 심장 질환 위험을 예측하는 데 활용하는 데는 어려움이 있다. 따라서 이번 연구에서는 AI를 활용해 이런 예측을 할 수 있게 하려고 했던 것이다. 이에 따라 연구자들은 2017년 7월부터 2019년 3월까지 중국 내 병원 8곳에서 수집한 심장 질환 환자 5796명의 의료 기록 자료를 AI 프로그램에 입력해 심장 질환과의 연관성을 학습하게 했다. 자료에는 디지털카메라로 촬영한 얼굴 사진 4장(정면 1장, 옆면 2장, 정수리 1장)을 비롯해 각 화자의 병력과 생활 습관 그리고 경제적 상황 등이 포함돼 있었다. 그 후 AI에 의해 2019년 4월부터 7월 사이 등록된 환자 1013명의 얼굴 사진을 입력해 심장 질환 여부를 진단할 수 있는지를 시험했다. 그 결과, 민감도는 80%이지만 특이도는 61%인 것으로 나타났다. 여기서 민감도는 진단 검사에서 질환이 있는 사람을 질환이 있다고 검사할 확률을 말하며 진양성률이라고도 부른다. 반면 특이도는 질환이 없는 사람을 질환이 없다고 검사할 확률을 말하며 진음성률이라고도 한다. 즉 이 AI는 심장 질환을 발견하기가 쉽지만 오진할 확률도 비교적 높다는 것이다. 따라서 앞으로 개선이 필요하다고 말할 수 있다. 셀카 사진으로도 심장 질환 진단 쉽게 할까 이렇듯 이 AI는 추가적인 연구를 통해 개선해야 하지만, 이용 가치나 가능성은 다른 의사들도 인정하고 있다. 영국의 심장질환 전문가인 카라람보스 안토니아데스 옥스퍼드대 순환기내과 교수는 관련 사설에서 “이 연구는 의료 진단의 새로운 가능성을 강조한다”면서 “검사에 필요한 자료는 얼굴 사진뿐이므로 쉽게 대규모로 적용할 수 있을 것”이라고 평가했다. 그는 또 이 AI의 적용 방법으로 셀카 사진의 활용을 제안했다. 셀카 사진으로 AI 검사를 이용할 수 있으면 금전적인 이유로 병원 진단 검사를 받지 못하는 이들에게도 심장 질환을 조기에 발견할 기회를 제공할 수 있다는 것이다. 이에 대해 연구 교신저자로 참여한 장저 심혈관질환센터 부센터장 역시 미국 사이언스데일리와의 인터뷰에서 “우리의 최종 목표는 병원에서 진료를 받기 전 심장 질환 위험을 평가하기 위한 자기 보고형 애플리케이션을 개발하는 것”이라고 밝혔다. 셀카 사진을 앱으로 검사해 위험을 감지하면 병원에서 진단을 받을 수 있게 하겠다는 것이다. 정확도가 높은 앱이 개발된다면 큰 효과를 발휘할지도 모른다. 연구진은 또 AI로 인한 오진 확률을 개선해 나가겠다고도 말했다. 아울러 이들 연구자는 의료기록 자료가 유출되지 않기 위한 윤리적인 문제 역시 검토할 예정이라고 밝혔다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr