경북대 신소재공학부 4학년 이재훈 학생이 공동 1저자로 참여한 연구논문이 SCI급 국제학술지에 게재됐다. 이재훈 학생은 간단한 전기화학적 공정을 이용해 기존 압전 에너지 생성 소자보다 성능이 향상된 ‘나노튜브 어레이 기반의 에너지 하베스터’를 개발했다. 이 연구 결과는 재료과학, 코팅 & 막 분야 1위 학술지인 ‘어플라이드 서피스 사이언스(Applied Surface Science)’ 온라인판 최근호에 게재됐다. 압전 에너지 하베스터는 주변에서 버려지는 진동, 굽힘 그리고 압력 등의 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로, 저전력 전자 장치의 전력원과 센서로 직접 사용할 수 있다. 이재훈 학생은 타이타늄 기판위에 전기화학적 반응을 이용하는 애노다이징 공정으로 나노튜브 어레이 템플릿을 형성하고, 단순 저비용의 수열합성 공정으로 템플릿에 티탄산바륨(BaTiO3)를 합성해 압전 에너지 하베스터를 개발했다. 일정한 방향성 없이 배열된 기존의 나노선 또는 튜브와는 달리 금속기판 위에 수직으로 잘 성장된 압전 나노구조체를 이용해 압전 에너지 하베스터 성능을 높였다. 지도교수인 신소재공학부 박귀일 교수는 “이번에 개발한 나노튜브 어레이 기반의 에너지 하베스터는 간단한 전기화학적 공정으로 나노구조체를 형성하고 이를 이용해 최초로 나노자가발전기를 제작했다는 점에서 의미가 있다”고 밝혔다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

고대 로마 철학자 키케로는 “개는 네 발을 가진 인간의 친구이면서 인간의 즐거움과 번영을 위해 자연이 준 선물이다”라고 말했다. 인류 역사에 있어서 인간 스스로를 제외하고 가장 먼저 길들여진 동물은 다름 아닌 개이다. 이제는 애완견이라고 하지 않고 반려견이라고 부를 만큼 인간의 삶에 더 가깝게 다가와 있다. 이 때문에 많은 과학자들은 개와 인간 사이의 친밀감 형성 같은 공진화 과정에 대해 연구를 해왔다. 미국 에모리대 심리학과, 애틀란타 통합애완동물병원 및 훈련소 공동연구팀은 여기에 더해 개들이 기본적인 수나 양이라는 개념을 처리하는데 사용하는 뇌 부위가 사람이 수학문제를 풀거나 숫자를 볼 때 반응하는 뇌 부위와 거의 일치한다고 31일 밝혔다. 이 같은 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘바이올로지 레터스’에 실렸다. 연구팀은 2살부터 13살까지 다양한 연령대, 다양한 품종의 암수 개 11마리를 대상으로 화면에 점의 숫자를 변화시키면서 뇌의 어느 부위가 활성화되는지를 기능성 자기공명영상(fMRI)로 촬영했다. 실험에 참여한 개들은 이전에 숫자와 관련한 훈련을 받은 경험이 없는 것들로 선택했다. 또 일반적으로 동물들의 뇌를 촬영할 때는 움직이지 못하도록 밴드로 묶거나 고정시키는데 이 때문에 스트레스를 받아 결과에 오류가 날 수 있다고 보고 연구팀은 개 조련사들의 도움을 받아 개들이 fMRI 기기에 자발적으로 들어가 실험에 참여하도록 했다. 연구팀은 개들에게 점을 보여줄 때 점의 크기나 바탕화면의 크기를 변화시키지 않고 단지 점의 숫자만 변화시켰다. 특정 자극의 크기가 아니라 점의 숫자 변화에 따라 뇌가 어떻게 반응하는지를 확인하기 위해서였다. 그 결과 11마리 중 8마리의 개가 점의 숫자가 변할 때 두정엽 피질 부위가 활성화되는 것이 관찰됐다. 사람에게서도 두정엽은 수개념과 같은 수학적 기능을 담당하는 것으로 알려져 있다. 개들이 이런 수개념을 처리하는 뇌부위를 갖고 있는 이유는 접근하는 포식자 수나 먹잇감의 숫자를 본능적으로 파악하기 위해서라고 연구팀은 추정했다. 이 때문에 연구팀은 수치정보에 대한 기본적 민감성은 모든 동물들이 본능적으로 갖고 있을 것으로 보고 있다. 그레고리 번스 에모리대 교수(신경생물학)는 “이번 연구결과는 전체 포유류 진화에 있어서 뇌신경 메커니즘이 공통성을 갖고 진화했다는 또 하나의 증거”라고 설명했다. 번스 교수는 또 “사람과 다른 종간 유사한 신경메커니즘을 이해함으로써 인간 뇌 진화 과정과 어떻게 기능하고 있는지에 대한 통찰력을 얻음으로써 뇌기능 이상을 치료하고 인공지능 시스템을 개선하는데 도움을 받을 수 있을 것”이라면서 “사람이 유아기 때 기본적 숫자개념에서 어떻게 미적분이나 기하학, 고등수학을 배우고 익힐 수 있게 뇌를 발전시키는지 이해함으로써 수학을 어려워하는 사람들에게도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

문승태 순천대(농업교육과) 교수가 한국진로교육학회 14대 학회장으로 선임됐다. 한국진로교육학회 운영위원회 및 고문단은 최근 지방대학으로 드물게 문 교수를 새 학회장으로 선출했다. 문 교수는 순천대 인력개발원장과 기획처장을 역임했다. 한국지도자육성장학재단 이사, 전남지방경찰청 경찰협력회원, 광양보건대 이사, 교육부 진로교육정책과장 등을 맡는 등 대내외적으로 한국교육발전을 위해 헌신해 왔다. 1993년 창립한 한국진로교육학회는 대학교수, 연구기관 연구위원, 초중등 교사 등이 가입돼 있다. 유치원부터 성인까지 생애 전반을 지원하는 ‘진로개발역량과 개인의 창의적 진로 경로’를 강조하고 있다. 이 학회는 49번의 학술대회와 등재학술지 ‘진로교육연구’를 32-4호까지 발행하는 등 꾸준한 연구 활동을 하고 있다. 신임 문 학회장은 “한국진로교육학회의 2020 비전을 ‘도전·혁신·협력’ 으로 정해 인공지능사회에서 진로교육의 역할과 활성화 방안을 제시하겠다”고 밝혔다. 그는 “재미가 있으면서 미래 비전을 제시하는 학술대회를 열어 현장 연구 분야를 강화하도록 운영하겠다”며 “초중등 및 대학 진로교육 연구자와의 교류 활성화, 대학원생의 사전 참여 등 학문 후속 세대의 성장에 기여하도록 하겠다”고 강조했다. 문 학회장은 “실행력을 가질 수 있도록 진로교육 관련 학회, 기관, 지자체, 대학 등과의 협력 강화에도 노력하겠다”고 덧붙였다. 임기는 2020년 1월 1일부터 2년간이다. 순천 최종필 기자 choijp@seoul.co.kr

공기 중 떠다니는 유해물질 중 ‘최강’이 초미세먼지라고만 알고 있다면 이는 착각이다. 최근 영국 연구진이 공기 중 미세플라스틱의 공습이 시작됐음을 증명하는 연구결과를 내놓았다. 일반적으로 미세플라스틱은 길이(또는 지름)가 0.02~0.5㎜의 작은 플라스틱을 의미하며, 대체로 드넓은 해양이나 일상생활에 사용하는 생활용품에 함유돼 있다고 알려져 있다. 그러나 영국 킹스칼리지런던 연구진의 연구결과, 런던을 포함해 프랑스 파리, 독일 함부르크, 중국 광둥성 둥관 등지의 대기 중에서 미세플라스틱이 검출됐다. 연구진이 위 4곳 중 런던의 대기에서 채취한 표본 8개를 분석한 결과, 런던 대기에서만 총 15종의 미세플라스틱 조각이 검출됐다. 구체적으로 하루 평균 1㎡당 575~1008조각이 포함돼 있는 것으로 나타났다. 런던은 중국 둥관에 비해 대기 중 미세플라스틱의 양이 20배에 달하는 것으로 나타났으며, 프랑스 파리에 비해 7배, 독일 함부르크에 비해 3배 많은 수준인 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 킹스칼리지런던의 스테파니 라이트 박사는 일간지 가디언과 한 인터뷰에서 “대기 중에 미세플라스틱이 상당수 포함돼 있다는 사실을 확인했고, 이는 우리가 예상했던 것보다 훨씬 높은 수준이었다”면서 “가장 큰 우려는 우리가 이러한 사실에 대해 더욱 자세히 알지 못한다는 것”이라고 지적했다. 이어 “우리는 대기 중 미세플라스틱이 건강에 부정적인 영향을 미치는지, 그렇지 않은 지에 대해 찾아야 한다”면서 “아마 다른 도시들도 이번에 조사한 4개 도시와 비슷한 상황일 것”이라고 예측했다. 연구진은 현존하는 기술과 분석방식, 수집 방법에 제한이 있으며, 이러한 이유로 더욱 명확하게 대기 중 미세플라스틱의 농도를 측정하는데 한계가 있다고 토로했다. 한편 대기 중 미세플라스틱을 입증한 연구 보고서가 발표된 것은 이번이 처음은 아니다. 지난 8월 독일 알프레드 베게너 연구소는 “북극 지방의 눈에서도 미세플라스틱이 발견됐으며, 눈과 부빙에서 발견된 상당한 양의 미세플라스틱은 의심할 여지 없이 대기 중의 공기와 바람을 타고 이동한 것”이라고 밝혔다. 유엔(UN)은 입자의 크기가 150㎛ 이상인 플라스틱 조각은 인체 밖으로 배출돼 건강에 해를 기치지 않을 수 있지만, 이보다 작은 입자는 장기에 흡수될 위험이 있다는 조사 결과를 내놓기도 했다. 전문가들은 미세플라스틱이 질병을 유발하는 박테리아를 옮기거나, 박테리아가 항생제에 내성을 가지도록 도울 가능성이 있다고 우려했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘국제 환경’(Environment International) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

중년의 고민거리는 다름 아닌 ‘뱃살’이라고 불리는 복부비만이다. 겨울철에는 활동량이 줄면서 젊은이들도 살찌기 쉬운 환경이 된다. 복부비만을 막기 위해서는 기름진 음식을 덜 먹어야 하는 것으로 알려져 있었지만 국내 연구진이 그 같은 상식을 깨는 연구 결과를 내놔 주목받고 있다. 한국식품연구원 식품기능연구본부 연구팀은 질병관리본부에서 조사한 국민건강영양조사 자료를 분석한 결과 복부비만을 막거나 예방하기 위해서는 충분한 수면과 적절한 지방 섭취가 동반돼야 한다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 식품영양학 분야 국제학술지 ‘뉴트리언츠’에 실렸다. 한 조사에 따르면 한국 성인의 평균 수면시간은 권장 시간인 7시간에 못 미치는 6시간 24분에 불과하다. 청소년들 역시 과중한 학업 부담으로 인해 권장 수면시간인 8시간에 못 미친다. 이런 수면 부족은 인지기능과 면역력을 저하시키고 심혈관 질환을 유발할 뿐만 아니라 비만의 직접적 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 잠이 부족하면 혈중 식욕억제 호르몬인 ‘렙틴’ 분비를 줄이고 식욕증가 호르몬인 ‘그렐린’ 분비를 늘려 더 많은 음식을 섭취하도록 만들어 비만 위험도를 높이게 되는 것이다. 연구팀은 국민건강영양조사 결과를 분석한 결과 충분한 수면을 취하더라도 지방 섭취량에 따라 복부비만에 미치는 영향이 다르다는 사실을 발견했다. 충분한 수면시간을 갖는다고 할 경우 지방 섭취율이 13~26%인 사람들이 복부비만 감소 효과가 크게 나타났다. 그러나 지방섭취율이 13% 이하로 낮거나 26% 이상으로 지나치게 지방을 많이 섭취하는 사람들은 복부비만 감소나 예방에 대한 수면 효과가 거의 나타나지 않는 것으로 조사됐다. 곽창근 식품연구원 박사는 “이번 연구는 지방섭취량이 복부비만에 영향을 미친다는 사실뿐만 아니라 수면 효과에도 영향을 미친다는 사실을 새로 밝혀내면서 복부비만 위험 예방 모델을 구축했다는 의미가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구온난화와 미세먼지 등으로 인해 바이오연료에 대한 관심이 높아지고 있다. 지금까지는 바이오연료를 옥수수나 사탕수수처럼 곡물에서 채취해 식량가를 높인다는 문제가 지적돼 왔었다. 이 때문에 최근에는 폐목재를 활용해 바이오연료를 생산해내려는 연구들이 많이 진행되고 있다. 문제는 폐목재 속 바이오연료의 소재인 리그닌 분자가 다른 재료와 잘 섞이지 않아 상업적 활용이 쉽지 않다는 것이다. 국내 연구진이 리그닌 분자와 다른 물질이 잘 섞일 수 있는 방법을 찾아내는데 성공했다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 연구진은 폐목재에 있는 리그닌 분자가 뭉치거나 퍼지는데 작용하는 힘을 밝혀내고 이를 조절할 방법을 제시했다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 생물화학공학 분야 국제학술지 ‘ACS 지속가능 화학·공학’에 실렸다. 리그닌은 식물세포벽 주성분으로 목재의 30~40%를 차지하는 고분자 물질이다. 바이오연료나 종이를 생산하는 과정에서 많이 나오는 물질로 연간 5000만t이 나오지만 대부분 폐기되거나 단순한 땔감으로 사용되고 있다. 최근에는 바이오연료, 바이오플라스틱, 접착제 등으로 활용되고 있지만 실제로 사용되고 있는 비중은 2%에 불과하다. 이는 리그닌 분자구조가 불규칙하고 응집력이 강해 다른 물질과 섞이지 않으므로 상용화에 어려움이 있는 것이다. 연구팀은 아주 가까운 거리의 분자력을 측정해 리그닌 수용액 속에 있는 여러 가지 힘을 측정했다. 그 결과 리그닌에는 물을 싫어하는 물질끼리 뭉치는 소수성 상호작용이 가장 큰 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. 이 때문에 리그닌이 포함된 수용액에 소금으로 알려진 염화나트륨(NaCl)을 넣어주면 리그닌 응집력을 조절할 수 있음을 밝혀냈다. 염분이 리그닌 분자 표면에 달라붙으면서 리그닌 분자끼리 뭉치려는 힘을 차단해 응집력을 정량적으로 조절할 수 있다. 연구팀은 이 원리를 이용해 각종 석유화학공정에서 독성물질을 흡착해 제거하는 역할을 하는 활성탄의 강도를 높이는데도 성공했다. 이동욱 교수는 “이번 연구를 통해 산업폐기물로 여겨지던 리그닌의 분자적 상호작용 원리를 분석하고 상업적 활용에 필요한 방법을 찾아냈다는데 의미가 있다”라며 “이번 연구를 바탕으로 리그닌을 석유화학산업과 바이오메디컬 분야에서 고부가가치 소재로 활용하는게 조금 더 수월해질 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

TV에서 축구나 야구경기를 보고 있노라면 선수들이 경기 중간 틈날 때마다 스포츠 음료를 마시는 장면이 나온다. 스포츠 음료의 효과에 대해서는 여전히 말이 많지만 운동 중 땀으로 손실되는 나트륨이나 칼륨 등 무기질, 피로회복에 도움이 되는 것으로 알려진 당분, 각종 비타민 등을 보충하는데 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 그런데 최근 야생 생태학자들이 오줌이 천연 스포츠음료라는 연구결과를 내놨다. 물론 개미들에 한해서 말이다. 호주 사우스오스트레일리아대 SCARCE연구센터, 아델라이드대 캥거루섬연구분소 공동연구팀은 개미들에게는 요산이 풍부한 오줌이 활동량을 늘려주는 천연 스포츠음료로 인식되고 있다는 사실을 확인했다고 28일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생태학 분야 국제학술지 ‘오스트랄 에콜로지-남반구 생태학 저널’에 실렸다. 연구팀은 호주 남서쪽에 위치한 캥거루섬에서 연구를 위해 캠핑을 하던 중 연구원들이 소변을 보았던 자리에 설탕개미들이 몰려드는 것을 우연히 발견했다. 호주에서만 사는 설탕개미는 왕개미속에 속하는 종으로 호주에서 가장 큰 개미 중 하나로 크기는 5~15㎜나 된다. 사람들이 먹는 음식들을 좋아하며 특히 당분이 많은 음식을 즐겨먹는다는데서 이름이 붙여졌다. 연구팀은 설탕개미들이 사람이 흘린 음식이 없을 때는 캥거루나 다른 동물들의 오줌이 있는 곳을 즐겨 찾는다는 사실을 추가로 확인했다. 오줌 성분은 물이 90% 이상을 차지하고 그 다음으로 요소가 많이 포함돼 있으며 미량의 요산, 아미노산, 무기염류가 들어있다. 특히 요소에는 생물들이 단백질과 그 밖의 생체분자를 만드는데 활용하는 질소가 함유돼 있다. 이 때문에 연구팀은 개미들이 무엇 때문에 오줌을 찾아 헤매는지 확인하기 위해 간단한 실험을 했다.연구팀은 사람이나 캥거루 오줌과 비슷한 성분비인 요소 2.5% 액체를 만들고 3.5%, 7%, 10% 요소 액체, 20%와 40% 농도의 설탕물을 만들어 모래땅에 부은 뒤 설탕개미들이 어느 쪽에 많이 몰려드는지 확인했다. 29일 가량 관찰한 결과 설탕개미들은 10% 요소액체에 가장 많이 모였고 그 다음이 7% 요소액체, 3.5% 요소액체, 2.5% 요소액체, 40% 설탕물, 20% 설탕물에 모여드는 것이 관찰됐다. 설탕개미라는 이름과 달리 요소액체를 더 좋아하는 것이 확인된 것이다. 특히 요소액체가 말라붙은 뒤에도 잔여물을 찾기 위해 개미들은 모래 속으로 계속 굴을 뚫고 들어가는 것이 관찰됐다. 설탕개미들이 요소성분이 포함된 사람이나 캥거루 등 동물의 오줌을 찾아다니는 것은 캥거루섬의 토양에서 질소성분이 부족하기 때문이라고 연구팀은 해석했다. 단백질을 포함한 생체분자 합성에 필요한 질소가 부족하기 때문에 오줌을 찾아나서는 것이라는 설명이다. 소피 쁘띠 사우스오스트레일리아대 교수(야생생태학)는 “사람이나 캥거루 등 동물들은 부족한 질소성분을 다양한 방법으로 보충하고 있지만 곤충인 개미는 오줌을 마심으로써 부족한 부분을 보완하고 있는 것”이라며 “개미들에게 동물의 오줌은 천연 스포츠음료 역할을 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면 평소보다 외식이 많아진다. 외식을 하게 되면 자신도 모르게 과식을 하는 경우가 많다. 이 때문에 많은 사람들이 새해가 되면 ‘꼭 다이어트에 성공하고 말테다’라고 굳은 결심을 한다. 결심과는 달리 한밤 중 TV 앞에서 치킨이나 피자를 맛있게 먹거나 영화관에서 커다란 통에 짭짜름하면서도 고소한 팝콘을 집어먹으며 콜라를 마시는 자신을 보며 깜짝 놀랄 때가 있다. 사실 음식에 대한 충동은 인류의 시작과 함께 나타났다고 보는 이들이 많다. 수렵 채집 시절이나 음식이 부족하던 옛날 음식이 있으면 무조건 많이 먹어야 한다는 생각이 뇌에 새겨져 진화돼 왔다는 것이다. 그렇지만 이런 음식에 대한 충동성과 관련한 정확한 인체 메커니즘은 지금까지 밝혀지지 않고 있었다. 이 같은 상황에서 미국 남가주대 생명과학과, 정신·행동과학과, 신경과학과, 조지아대 식품영양학과, 펜실베니아대 의대 정신과, 시카고 일리노이대 심리학과, 시애틀 워싱턴대 병리학과 공동연구팀은 음식에 대한 충동성에 관여하는 뇌의 특정 회로를 발견하는데 성공했다고 27일 밝혔다. 과식으로 인한 비만을 해결하는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있는 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 행동의 결과에 대해 생각하지 않고 순간적으로 반응하도록 하는 충동은 뇌의 보상시스템이 과도하게 반응함으로써 나타나는 것으로 약물이나 도박 중독이나 쇼핑중독처럼 일종의 충동조절장애로 나타난다는 것이다. 그렇지만 과식이나 폭식 같은 음식에 대한 충동은 조금 다를 것이라고 과학자들은 봐왔다. 연구팀은 뇌의 시상하부에서 분비되는 멜라닌응집호르몬(MCH)가 식탐에 관여하는 것으로 보고 생쥐실험을 실시했다. 우선 연구팀은 우리 안에 있는 쥐가 발판을 누르면 달고, 기름지며 맛있는 음식을 먹을 수 있도록 했다. 대신 한 번 먹은 뒤 20초가 지나야 다시 발판을 누를 수 있는데 너무 빨리 누르면 20초를 더 기다리도록 했다. 연구팀은 우리 안에 두 개의 다른 색깔 발판을 마련해 놓고 하나의 발판은 누르는 즉시 맛있는 음식이 주어지는 대신 한 번 밖에 못 누르도록 했고 다른 하나의 발판은 누른 뒤 30초 뒤 음식을 먹을 수 있지만 여러 번 누를 수 있도록 했다. 연구팀은 두 가지 실험을 하면서 학습과 기억에 관여하는 것으로 알려진 시상하부부터 해마까지 뇌의 활동을 측정했다. 그 결과 첫 번째 실험에서는 일단 음식을 맛본 생쥐는 20초를 기다리지 못하고 계속 발판을 눌렀으며 두 번째 실험에서는 여러 번 음식을 먹을 수 있는 발판 대신 즉시 음식을 주는 발판을 눌러대는 것이 관찰됐다. 연구팀은 음식에 대한 충동성이 일어날 때 시상하부에서 MCH가 해마쪽으로 이동하는 것을 확인하고 MCH를 인위적으로 늘리고 줄이는 실험을 병행했지만 MCH의 양은 음식에 대한 충동성에 영향을 미치지 못하는 것으로 조사됐다. 음식에 대한 충동, 식탐은 MCH의 양이 아닌 MCH를 생산해 내는 시상하부의 뇌세포와 회로를 활성화시키면 음식에 대한 충동이 증가하는 것으로 확인됐다. 스콧 카노스키 남가주대 교수(인간진화생물학)는 “음식에 대한 충동은 배고픔이나 보상심리 작동과는 전혀 다른 시스템”이라며 “이번 연구결과를 활용하면 억지로 식욕을 줄이거나 맛있는 음식을 덜 먹지 않고도 과식을 막아 다이어트에 성공할 수 있도록 도와주는 방법을 찾을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

SF영화 ‘그래비티’(2013)는 허블우주망원경을 수리하러 우주선 밖으로 나간 과학자가 우주쓰레기와 부딪쳐 광활한 우주로 내던져지면서 벌어지는 일을 다루고 있다. 지구에서는 폐플라스틱 때문에 몸살을 앓고 있다면 지구 밖 우주에서는 우주쓰레기가 문제다. 인간의 행동반경이 우주까지 넓어지면서 우주쓰레기가 생겨나는 건 필연적이었다. 수명이 다한 인공위성과 그 잔해들, 위성에서 빠져나간 나사, 벗겨진 페인트 조각까지 약 350만개의 우주쓰레기가 초속 8㎞라는 무서운 속도로 지구 궤도를 돌고 있다. 물체의 운동에너지는 속도의 제곱에 비례하는 만큼 우주쓰레기가 아무리 작아도 충돌하면 엄청난 피해를 일으킨다. 이 때문에 위성을 운용하는 나라들은 우주쓰레기 처리 문제에 골머리를 앓고 있다. 이런 가운데 중국 랴오닝공과대 지형정보학부, 중국 측량지리과학연구원 산하 측지학·지구동역학연구소 공동연구팀이 레이저추적망원경에 인공지능(AI) 알고리즘을 적용해 10㎝ 이하 우주쓰레기의 위치까지도 정확히 파악하는 방법을 개발했다. 이번 연구 결과는 물리학 분야 국제학술지 ‘레이저 응용 저널’ 25일자에 실렸다. 레이저추적은 레이저를 물체에 쏴 반사되는 신호로 거리와 위치를 측정하는 기술이다. 현재 이용 중인 대중화된 기술 수준으로는 우주쓰레기 크기가 10㎝ 이하이면 반사신호가 약해 정확한 위치 확인이 어렵다. 연구팀은 AI 신경망기술과 오차보정 알고리즘을 레이저추적 망원경에 결합시켰다. 그 결과 레이저추적 망원경의 관측정확도를 높여 1~10㎝ 크기의 우주물체 위치까지도 실시간으로 정확하게 파악할 수 있게 됐다. 연구팀은 기존 95개의 별 관측데이터를 활용해 새로운 22개의 별을 관측하는 데 성공함으로써 알고리즘의 정확도를 검증했다. 마 톈밍 교수는 “우주쓰레기의 위치를 정확히 파악하는 것은 우주선과 인공위성을 안전하게 운용하는 데 필수적”이라며 “이번 기술은 지금까지 나온 방법 중 우주쓰레기의 위치를 가장 정확히 파악할 수 있으며 활용하기도 쉽다는 장점이 있다”고 설명했다. edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면 이런저런 모임들로 다른 때보다 외식할 기회가 많아진다. 외식 메뉴들은 달고 짜고 매운 자극적인 맛의 음식이나 기름진 음식이 주를 이룬다. 통상 입에서 단 음식은 건강에 좋지 않다. 당뇨, 고혈압, 심근경색, 동맥경화 같은 대사질환의 원인으로 꼽히기도 한다. 최근 미국 연구진은 고열량의 기름진 음식이 뇌신경세포의 활동에도 문제를 일으킨다는 연구 결과를 내놨다. 미국 뉴욕 올버니의대 신경과와 올버니대학병원 신경과학·실험치료과 공동 연구팀은 기름진 음식이나 정크 푸드가 여성의 뇌신경세포 생성과 재생을 막는다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘e뉴로’ 최신호(24일자)에 실렸다. 연구팀은 생후 8주가 지난 암수 생쥐 40마리를 2개 집단으로 나눠 한 그룹에는 고지방 식단만 섭취하도록 하고 다른 그룹에는 일반적 식사를 제공했다. 18주가 지난 뒤 관찰한 결과 고지방 식사를 한 집단의 생쥐들은 암수 모두 체중이 늘고 당뇨 증상이 나타났다. 그런데 고지방식사를 한 암컷 생쥐들은 일반식을 먹은 암컷 생쥐들보다 기억과 감정을 조절하는 뇌 해마 부분의 신경세포 숫자가 줄어든 것은 물론 새로 만들어진 신경세포도 없을 뿐만 아니라 손상됐을 때 복구되지도 않는 것이 확인됐다. 반면 수컷 생쥐들은 기름진 식사를 하건 일반적 식사를 하건 뇌 신경세포의 성장과 발달에는 전혀 영향을 미치지 않는 것으로 조사됐다. 여성이 기름진 음식을 자주 섭취하면 쉽게 짜증을 내거나 우울감을 느끼는 등 감정조절에 어려움을 겪거나 기억력 감퇴를 겪을 수 있다고 연구팀은 설명했다. 생쥐는 사람과 유전적 유사성이 80% 이상에 이르고 세대교체 기간이 짧아 연구 결과를 빠르게 확인할 수 있어 생쥐 실험을 통해 나온 연구 결과를 사람에게도 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 연구를 주도한 크리스틴 줄로아가 올버니의대 교수(신경과학)는 “이번 연구 결과는 여성들에게 알츠하이머 치매나 우울증 같은 신경질환을 유발시키는 새로운 원인을 찾아냈다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

카페인이 들어간 음료를 마시면 건강에 좋지 않은 음식을 먹더라도 체내 지방의 생성을 억제할 수 있다는 점을 시사하는 연구 결과가 나왔다. 미국 일리노이대 연구진은 쥐를 대상으로 한 실험 연구에서 카페인이 지방 세포에 지질(지방 분자)이 저장되는 것을 줄여 지방질인 트라이글리세라이드의 생성과 체중 증가를 억제함으로써 비만으로 이어질 수 있는 식단의 부정적인 영향 중 일부를 상쇄할 수 있다는 것을 발견했다. 연구진은 4주 동안 이들 쥐에게 지방 40%, 탄수화물 45%, 단백질 15%를 함유한 먹이를 먹게 하고, 일부 쥐에게 사람의 경우 커피 4잔 정도로 환산할 수 있는 수준의 카페인을 함께 투여했다. 그 결과, 모든 쥐는 고지방, 고당분의 고탄수화물 식단을 섭취하고 체중과 체지방이 늘었지만, 카페인을 섭취한 경우 그렇지 않은 대조군보다 체중은 16%, 체지방은 22% 적게 나가는 것으로 나타났다. 이 연구는 원래 남미인들이 즐겨 마시는 허브티의 일종인 마테차 속 카페인의 효과를 알아보기 위한 것으로, 이후 커피 속 카페인 역시 같은 효과가 있는지 확인한 것이었다. 또 카페인의 유래에 따라서도 효과가 다른지 살피기 위해 같은 양의 합성 카페인을 쥐에게 투여하는 실험도 함께 진행한 결과, 어떤 식품에 함유된 카페인인지와 관계없이 지방 세포에서 지질이 축적되는 것을 20~41% 줄이는 것으로 확인됐다. 이에 대해 연구를 주도한 엘리바 콘살레스 데 메지아 박사는 “이번 발견을 고려하면 커피와 마테차는 비만방지제로 간주할 수 있다”면서도 “이런 효과는 카페인이 특히 FASN과 LPL이라는 두 유전자에 미치는 영향에서 비롯했을 것”이라고 설명했다. FASN은 지방산합성효소(Fatty Acid Synthase)의 약자로, 이 유전자는 카페인을 섭취한 쥐들에서 약 31~39% 덜 활동적이었다. 이는 신체가 설탕을 지방으로 더 적게 전환하고 있다는 것을 의미한다. LPL은 지단백질지방분해효소(Lipoprotein Lipase)의 약자로 이 유전자 역시 카페인 섭취 쥐들에서는 약 51~69% 덜 활동적이었고 이 또한 생성되는 지방량을 줄였다. 게다가 이들 유전자를 억제하면 간에서 콜레스테롤의 생성 역시 줄어든다고 연구진은 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘기능식품저널’(The Journal of Function Foods) 최신호에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“인류는 지구에 매장된 석유를 다 쓰지 못하고 종말을 맞이할 겁니다.” 지난 24일 서울 공릉동 연구실에서 만난 유승훈(49) 서울과학기술대 에너지정책학과 교수는 인간과 석유의 미래를 묻자 이렇게 말했다. 그의 예측에는 두 가지 함의가 담겼다. 당장 고갈될 자원이 아니기에 가까운 미래까지도 석유산업은 충분한 경쟁력을 갖췄으며 까닭에 더욱 적극적인 관심과 투자가 필요하다는 것, 동시에 기후변화의 위기감에서 시작된 에너지 전환에 대해 정부와 기업들의 진지한 고민이 요구된다는 것이다. “과거에는 고체에너지를 썼고 지금은 액체에너지를 쓰고 있습니다. 앞으로는 당연히 기체에너지의 시대가 오겠죠. 수소는 아직 시간이 더 필요하기 때문에 가깝게는 천연가스의 수요가 폭증할 겁니다.” 2015년 경제학 분야 국내 학술지 논문 인용 빈도 1위에 오르기도 한 유 교수는 차세대 에너지학계를 이끌 신진 학자로 주목받고 있다. “세계적인 정유회사들은 이미 천연가스에 사활을 걸었습니다. 천문학적인 금액을 투자해서 직접 가스전을 개발하는 한편 탈탄소화 등 친환경 기술까지 접목하고 있습니다. 우리가 반드시 눈여겨봐야 할 부분입니다. 기업의 과감한 결단과 함께 정부의 세심한 지원이 있어야만 따라잡을 수 있습니다.” 유 교수는 산업통상자원부 주최로 서울 삼정호텔에서 열린 ‘석유 콘퍼런스’(지난 17일)에서도 발제자로 나서 이런 제언을 했다. 청중들은 그의 발언에 큰 관심을 보였다. 대원외고 일본어과를 졸업한 그는 원래 공학도(서울대 자원공학과 88학번)였다. “‘산업을 일으켜서 애국해야 한다’는 당시 분위기에 공대 진학을 결심했어요. 학부 1학년 전공 필수 과목인 ‘자원경제학’ 수업을 듣고 매력에 푹 빠졌고, 공학과 경제학이라는 서로 다른 두 학문의 학제간 접근으로 세상을 바라보는 것에 재미를 느꼈죠.” 고려대 경제연구소 연구위원, 호서대 해외개발학과 교수를 거쳐 2010년 서울과학기술대로 옮겼다. 여러 정부 위원회에도 자문위원으로 참여하는 등 외부 활동도 왕성하게 하고 있다. 숨가쁜 일정 가운데서도 연간 30편 정도의 논문을 써내는 비결을 묻자 그는 “매일 새벽 2시쯤 퇴근한다. 그만큼 시간을 ‘때려 넣고’ 있기에 가능한 일”이라고 했다. 오경진 기자 oh3@seoul.co.kr

2000년대 들어서면서 우리에게 익숙해진 단어 중 하나는 ‘지구온난화’, ‘기후변화’입니다. 자주 듣다 보니 오히려 지구온난화와 기후변화의 심각성에 대해 무감각해지는 게 아니냐는 지적까지 나오는 상황입니다. 그런데 올해는 기후변화의 심각성에 대해서 전 세계인이 다시 한 번 깨닫게 된 것 같습니다. 북유럽 국가 중 한 곳인 스웨덴에 사는 당찬 10대 소녀 그레타 툰베리 덕분입니다. 툰베리는 과학저널 ‘네이처’가 선정한 ‘올해의 10대 인물’은 물론 미국 시사주간지 ‘타임’에서 올해의 인물로 뽑혀 표지에 실리기도 했지요. 툰베리가 전 세계 기후변화 대응의 아이콘으로 떠오르면서 지구온난화, 생물다양성, 자연보존에 대한 관심이 그 어느 때보다 커지고 있음에도 지금도 여전히 기후변화와 개발로 인한 환경파괴는 계속되고 있습니다. ●“생물종 생존 위협 최고조”… 국제학술지 실려 올해 네이처, 사이언스 등 여러 과학저널에 실린 논문 중에서도 기후변화로 말미암은 위기를 보여 주는 연구들이 많았습니다. 2019년을 며칠 남겨 두지 않은 이때, 경고 내용이 담긴 연구 결과가 하나 더 나왔습니다. 미국 지질조사국 북동기후적응과학센터 주도로 마다가스카르 보건환경연구소, 캐나다 토론토대 인류학과 등 3개국 25개 연구기관이 기후변화는 단순히 특정 동식물의 생존과 관련된 문제가 아니라 생활환경 그 자체를 파괴해 지구 전체 생물종의 생존을 위협한다는 사실을 재확인했습니다. 이 같은 연구 결과는 생물학 및 환경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 24일자에 실렸습니다. 연구팀은 아프리카 남동쪽에 위치한 세계에서 네 번째로 큰 섬인 마다가스카르에 사는 여우원숭이 2종의 거주지 12곳을 대상으로 88년 동안 각종 환경 데이터를 분석했습니다. 특히 기후변화와 개발이 서식지 파괴에 어떻게 영향을 미치는지 살펴봤습니다. ●2070년 여우원숭이 서식지 최대 93% 파괴 마다가스카르는 아프리카 대륙과도 뚝 떨어져 있어 수천만년 동안 사람의 손길이 미치지 않아 다른 곳에서는 보기 어려운 동식물들을 흔히 발견할 수 있는 곳입니다. 과학자들도 전 세계 생물 약 20만 종 중 75%가 이곳에 사는 것으로 추정하고 있습니다. 특히 여우원숭이는 마다가스카르 일대에서만 사는 동물인데 서식지 파괴와 지구온난화 때문에 101개 종 중에서 96%가 생존에 위협을 받는 것으로 알려졌습니다. 이번 분석 결과 2070년까지 여우원숭이가 사는 서식지가 벌목만으로 최대 59% 줄어들 수 있으며 기후변화만으로도 75%까지 사라질 것으로 예측했습니다. 악몽 같은 분석 결과가 함께 진행된다면 서식지의 최대 93%까지 잃을 수 있으며 2080년이 되기 전에 여우원숭이가 살 곳은 아예 없어질 가능성이 무척 높다는 결론을 내렸습니다. 거주지와 농장 등을 만들려면 열대우림을 개간하는 행위는 기후변화를 가속화시켜 여우원숭이를 비롯한 많은 동물들을 멸종위기로 내몰게 됩니다. 이런 악순환은 생물다양성의 보고라는 마다가스카르에서는 더 심각하게 나타나는 것이지요. ●지속가능발전·생물다양성 확보 함께 고민해야 전체 지구 시스템을 보면 생물다양성은 양보할 수 없는 문제입니다. 그러나 국민 75%가 하루 한 끼를 해결하기 어려울 정도로 절대 빈곤에 시달리는 마다가스카르 국민들에게 생물다양성과 환경보존만을 무조건 강요할 수도 없습니다. 지구 전체의 지속발전 가능성과 저개발국의 경제발전이라는 딜레마를 어떻게 풀어갈지 전 세계인이 머리를 맞대고 고민해야 할 듯싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

지구온난화, 미세먼지는 자동차나 발전소에서 나오는 각종 오염물질과 온실가스 때문이라는 사실은 너무도 잘 알려져 있다. 이 때문에 바이오연료, 수소에너지 등 청정에너지들이 주목받고 있다. 특히 수소는 사용후 물 밖에 배출되지 않기 때문에 온실가스, 미세먼지 발생 문제가 없는 대표적 청정에너지원으로 수소차 보급을 통해 쓰임새가 늘어날 것으로 기대되고 있다. 국내 연구진이 저렴한 비용으로 수소에너지를 만들 수 있는 물질을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 국가기반기술연구본부, 청정에너지연구센터 연구진이 이전보다 저렴하고 비교적 간단한 방법으로 청정 수소에너지를 만들어 낼 수 있는 방법을 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘ACS 에너지 레터스’에 실렸다. 현재는 메탄기체를 물과 함께 고온, 고압 수소에너지를 만들 때 화석연료를 이용하기 때문에 수소 1㎏을 만들면 이산화탄소가 10㎏나 발생하는 일이 생긴다. 수소 생산량보다 이산화탄소가 많이 발생하는 문제를 해결하기 위해 과학자들은 다양한 방법을 찾고 있다. 그 중 가장 주목받고 있는 방법은 태양광을 이용해 물을 분해하는 기술이다. 연구팀은 저렴한 비용으로 손쉽게 태양광을 이용해 수소를 만들기 위한 공정을 개발하는데 초점을 맞췄다. 연구팀은 이를 위해 유연 박막 태양전지 소재로 주목받고 있는 황셀레늄화구리인듐갈륨 소재를 활용했다. 황셀레늄화구리인듐갈륨 소재는 가볍고 반투명하기 때문에 건물 창문에 부착하는 창호형 태양전지나 자동차, 옷 등에 부착하는 유연 태양전지로 응용가능성이 높은 물질이다. 연구팀은 저가의 용액 프린팅 공정 방식을 개발해 고효율의 광전극을 만드는데 성공했고 이 과정에서 사용되는 촉매도 백금 같은 귀금속이 아닌 저가의 황화구리를 이용해 생산비용을 획기적으로 줄일 수 있었다. 민병권 KIST 박사는 “이번 연구는 태양광-수소 전환의 핵심기술이라고 할 수 있는 고효율 광전극을 저비용으로 구현할 수 있는 돌파구를 마련했다는데 의미가 크다”라며 “백금 촉매를 이용한 것보다 수소 발생량이 더 많다는 점에서 산업적 활용 가능성도 클 것으로 기대하고 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미세먼지, 지구온난화와 함께 최근 심각한 환경문제로 떠오르는 것이 폐플라스틱 문제이다. 국내 연구진이 버려지는 페트병을 화학적, 생물학적 처리를 거쳐 의약품과 플라스틱 원료로 재생할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국화학연구원 바이오화학연구센터, 고려대 생명공학과, 이화여대 화학신소재공학과 공동연구팀은 폐플라스틱의 많은 부분을 차지하고 있는 페트병 주성분인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 화학적으로 분해하고 생물학적으로 전환해 의약품과 플라스틱 원료 등 유용한 소재로 전환시키는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 화학공학 분야 국제학술지 ‘ACS 지속가능 화학 및 공학’ 12월호에 실렸다. 기존 PET 재활용은 파쇄, 세척, 건조와 같은 기계적 처리와 열처리를 통해 새로운 PET 제품을 만드는 것에 그쳤다. 더군다나 재활용된 제품의 품질저하와 경제성이 떨어진다는 문제는 피할 수 없었다.이에 연구팀은 PET를 마이크로웨이브 반응기에서 230도로 물과 반응시켜 테레프탈산과 에틸렌글리콜로 화학적으로 분해했다. PET를 이 두 물질로 분해하는 효율은 99.9%에 달하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 다시 미생물을 이용해 테레프탈산, 에틸렌글리콜을 의약품과 플라스틱 원료로 전환하는데도 성공했다. 테레프탈산은 갈산, 카테콜, 피로갈롤, 뮤콘산, 바닐락산으로 전환시키고 에틸렌글리콜은 글라이콜산으로 전환시켰다. 갈산은 항산화제, 뮤콘산은 플라스틱, 바닐락산은 화장품에 들어가는 방향제를 만들 때 필수적으로 쓰이는 물질들이며 나머지 물질들도 화학공업에서 많이 사용되는 물질로 알려져 있다.김희택 화학연구원 박사는 “이번 연구는 물을 이용해 PET를 친환경적으로 분해하고 미생물로 유용한 소재로 전환할 수 있음을 보여줘 폐기물로만 취급돼 왔던 플라스틱의 원료화, 소재화 기술에 실마리를 제공했다는데 의미가 크다”라며 “이번 기술을 통해 활용도가 낮은 기존 PET 재활용법을 개선하고 플라스틱 쓰레기를 줄이는데도 도움이 될 것”이라고 말했다. 　유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

짧은 뿌리와 가지에 열매가 가득 열리는 신종 토마토가 등장했다. 4차산업혁명의 핵심이자 ‘끝판왕 기술’로 불리는 크리스퍼 유전자가위의 산물이다. 미국 뉴욕 콜드스프링하버연구소(Cold Spring Harbor Laboratory, CSHL)가 공개한 신종 토마토는 토마토의 유전자를 크리스퍼 유전자가위 기술로 편집, 보다 더 빨리 자랄뿐만 아니라 열매 주위의 자잘하고 긴 줄기가 사라진 새로운 모습이다. ‘도시 농업 토마토’(urban agriculture tomatoes)라는 별칭처럼, 연구진은 고층빌딩이 즐비한 도심이나 좁은 공간에서도 손쉽게 토마토를 키울 수 있는 방법을 찾기 위해 크리스퍼 유전자가위 기술을 이용한 실험을 진행해 왔다. 그 결과 생장 기간이 40일 정도이며, 기존 토마토에 비해 모양이 더 작고 한 뿌리에 여러 열매가 주렁주렁 매달려 있어 거대한 꽃다발을 연상케 하는 신종 토마토가 탄생했다. 무엇보다 연구진이 주목하는 것은 일반 토마토에 비해 더 적은 재배면적만으로도 충분히 열매가 무성한 토마토를 키워낼 수 있다는 사실이다. 연구진은 “땅을 파헤치거나 갈아엎지 않고도, 혹은 강이나 개천으로 흘러들어가 오염시킬 수 있는 비료를 사용하지 않고도 토마토를 키울 수 있는 새로운 방법을 찾고 싶었다”면서 “신종 토마토는 도심에서 온실효과를 유발하는 이산화탄소 배출량을 줄여주는데 기여할 뿐만 아니라 사람들이 보다 쉽게 토마토 농작에 다가갈 수 있도록 돕는다”고 설명했다. 신종 토마토가 나오기까지 역경이 없었던 것은 아니다. 과거 연구에 따르면 토마토의 특정 유전자를 ‘가위질’ 할 경우 의도하지 않게 수확량이 적어지거나 맛이 나빠지기도 했다. 연구진은 이러한 특성을 개선하기 위해 작물 줄기의 길이를 조절하는 유전자에 크리스퍼 기술을 도입했고, 이를 통해 줄기를 더욱 짧게 만들어 신종 토마토를 탄생시켰다. 신종 토마토는 도심 한복판에서 농업을 꿈꾸는 도시인뿐만 아니라 먼 우주에 나가있는 우주인의 관심을 끄는데에도 성공했다. 연구진은 “미국항공우주국(NASA) 과학자들 역시 우리의 새로운 토마토에 관심을 보이고 있다”면서 “이번 연구가 키위와 같은 다른 과일 작물에도 시도될 수 있기를 희망한다”고 설명했다. 자세한 연구결과는 생명공학 분야에서 가장 권위 있는 학술지인 ‘네이처 바이오테크놀로지’(Nature Biotechnology) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

잦은 외식과 단 음식 그리고 술을 즐기는 가족은 고기를 즐기는 가족보다 탄소 배출량이 많을 수 있음을 시사하는 연구 결과가 나왔다. 영국 셰필드대 등 국제연구진이 일본 전역에서 약 6만 가구를 대상으로, 식습관에 따른 탄소 발자국을 살핀 뒤 이런 결론을 내렸다고 영국 일간 데일리메일 등 외신이 20일(현지시간) 전했다. 여기서 탄소 발자국은 인간의 활동이나 상품을 생산·소비하는 과정에서 직간접적으로 발생하는 이산화탄소 총량을 말한다. 보도에 따르면, 이들 연구자는 일본 전국 47개 도도부현(都道府縣·광역자치단체)의 식품 공급망을 상세히 설명하는 유통 또는 마케팅 분야의 ‘라이프 사이클’ 유추법을 사용해 육류 소비량은 가구별 차이가 10% 미만으로 비교적 일정하지만, 이들이 남긴 탄소 발자국은 상당히 다르다는 것을 발견했다. 이는 육류보다 다른 식품들이 탄소 발자국을 더 많이 남길 수 있다는 점을 보여주는 것. 예를 들어, 외식은 보통 집에서 고기를 먹는 경우보다 175% 더 많은 탄소를 배출하는 데 관여했다. 실제 탄소 배출량이 많은 가정에서는 외식으로 연평균 770㎏의 온실가스에 관여하고 있지만, 육류 소비는 이보다 훨씬 적은 280㎏에 불과했다. 또한 탄소 발자국을 많이 남기는 가구는 일반적으로 탄소 발자국을 적게 남기는 가구보다 두세 배 더 많은 단 음식과 술을 소비하는 경향이 있는 것으로 나타났다.하지만 일본에는 소고기 생산이 콩 재배보다 단백질 1g당 20배 수준의 탄소를 배출한다는 사실이 알려지고 난 뒤 채식주의자가 된 가정이 많다. 이에 대해 연구진은 이런 일률적인 대책은 비합리적이라고 지적했다. 연구 주저자인 일본의 경제학자 가네모토 게이이치로 총합지구환경연구소(RIHN) 부교수는 “만일 우리가 탄소 발자국을 줄이는 데 진지하게 생각한다면 육류를 줄이는 것보다 단 음식과 술 소비를 먼저 줄이는 방법이 더 현명할지도 모른다”면서 “이번 발견은 탄소 발자국 문제가 소수의 고기 애호가들에게만 있는 것이 아님을 시사한다”고 설명했다. 또 “물론 육류 역시 탄소 발자국을 많이 남기는 음식이 맞다”면서 “붉은 고기 대신 흰 고기와 채소로 대체하면 탄소 발자국을 더욱더 줄일 수 있을 것”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘원 어스’(One Earth) 최신호에 실렸다. 사진=가네모토 게이이치로/원 어스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미래의 탈거리에 대한 개념을 완전히 바꿀 것으로 기대되는 자율주행차 기술은 4차산업혁명의 대표적인 분야로 꼽힌다. 구글이나 테슬라를 비롯해 많은 자동차기업들이 자율주행차 시장에 뛰어들어 기술이 점점 발달하고는 있지만 여전히 불완전한 것이 사실이다. 특히 자율주행차의 눈이라고 할 수 있는 레이더의 불완전함은 자율주행차 사고의 가장 큰 원인으로 지목받고 있다. 흰색 트럭을 하늘로 인식하거나 빛 흡수율이 높은 물체는 인식하지 못해 추돌사고나 인명사고로 이어지는 경우가 많았다. 이는 자율주행차에 쓰이는 레이더가 반사되는 신호를 이용하기 때문인데 신호 흡수율이 높은 물체는 인식을 못하게 된다는 것이다. 그런데 과학자들이 이처럼 물질에서 반사되는 빛이 아닌 흡수되는 빛까지 이용해 물체를 감지하는 원리를 발견해 주목받고 있다. 이 기술을 활용하면 빛이나 전파를 흡수해 자신의 위치를 숨기는 스텔스기까지도 추적이 가능하게 된다. 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단 연구진은 소리, 전파, 빛 같은 파장의 반사 뿐만 아니라 흡수로 인해 나타나는 미세한 온도증가까지 탐지해 초고해상도 영상으로 촬영할 수 있다는 사실을 발견했다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 일반적으로 캄캄한 어둠 속에서 손전등으로 빛을 비추거나 장애물에 음파를 쏴서 피하는 박쥐, 레이다나 라이다 같은 장치로 다른 차나 보행자의 위치를 인식하는 자율주행차 모두 목표물에서 반사돼 돌아온 빛, 소리, 전자기파로 정보를 얻는 원리이다. 이는 물체가 충분한 에너지를 반사했을 때만 가능하다.그렇지만 스텔스기나 스텔스함처럼 레이더의 파장을 반사하는 대신 흡수해버리면 감지가 쉽지 않다. 연구팀은 스텔스기처럼 파장의 반사가 아니라 흡수를 하는 경우 미세한 온도변화가 발생한다는데 착안했다. 문제는 레이더나 음파가 전달하는 에너지가 아무리 크더라도 온도 변화는 크게 나타나지 않기 때문에 이를 어떻게 감지하느냐가 관건이다. 연구팀은 대상에 빔을 쏴서 발생시킨 온도변화에 따라 복사량이 달라진다는 것을 확인했다. 빔의 강도가 강할수록 물체에 반사하는 것도 강해지지만 복사로 방출되는 빛의 세기는 온도에 따라 크게 달라진다는 것이다. 상온에서 적외선 영역에 속한 800나노미터(㎚)의 빛을 비추면 온도가 1% 증가할 때 복사로 발생하는 광자의 수는 57% 늘어난다. 연구팀은 이를 이용해 아주 짧은 시간동안 나타나는 온도상승을 포착해 복사광선 감지가 가능하다는 것을 보였다. 빔을 물체에 비추면 중심부분의 온도가 더 올라가 복사는 빔의 지름보다 더 작은 부분에서 발생한다는 것을 확인했다. 이런 복사광선을 감지하면 현재 사용하는 현미경보다 더 높은 초고해상도의 현미경을 개발할 수 있을 것이라고 연구팀은 보고 있다. 또 이 원리를 활용하면 스텔스기나 스텔스함도 쉽게 포착할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 기욤 카시아니 IBS 첨단연성물질연구단 연구위원은 “이번 연구는 자율주행차 레이더나 스텔스 물체의 중거리·장거리 감지 등 분야에 활용될 수 있다”라며 “이번 발견을 활용해 나노미터 크기의 물체에서부터 비행기 같은 큰 물체에 이르기까지 다양한 크기의 물체와 상황에서 선명한 영상을 얻을 수 있음을 이론적으로 예측했다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

양자 컴퓨터조차 해킹할 수 없는 세계 최초의 ‘해킹 불가’ 보안 시스템이 개발됐다고 영국 일간 텔레그래프 등 외신이 20일(현지시간) 전했다. 보도에 따르면, 영국 세인트앤드루스대 등 국제연구진은 해커들이 절대로 정보를 재현하거나 가로채지 못해 ‘완벽한 보안’(perfect secrecy)을 달성하는 일회성 키(Key)를 가지고 정보를 전송하는 광학식 칩을 만들어냈다. 실리콘으로 된 이 칩은 매우 복잡한 구조로 돼 있어 그곳으로 빛으로 저장된 정보가 지날 때 빛이 구부러지고 굴절돼 해커들은 정보가 어떤 것인지 알 수 없게 만드는 것이다. 연구 주저자인 안드레아 디 팔코 세인트앤드루스대 물리천문학부 교수는 “통신은 누군가와 끈으로 연결된 종이컵 두 개를 이용해 대화를 나누는 것과 같다. 이때 컵을 긁으면 소리가 가려지지만 매번 소리가 다르게 나므로 절대로 해킹할 수 없다”면서 “이 기술은 우리가 논문(아티클)에서 엄격하게 증명했듯이 절대 깨지지 않는다”고 설명했다. 이와 함께 “사람들은 점점 더 데이터의 프라이버시를 걱정해 이 기술은 그들의 보안을 보장할 것”이라면서 “빛의 (속도) 한계에 가까운 초고속으로, 경제적이며 전자적으로 호환되는 광학 칩으로 사용자가 어떤 거리에 의해서도 정보를 주고 받는 통신의 기밀성을 보호하는 데 사용할 수 있다”고 말했다. 오늘날 표준 암호화 기술은 정보를 신속하게 전송할 수 있지만, 앞으로 양자 컴퓨터에 의해 깨질 수 있다. 연구진은 데이터를 암호화하는 새로운 방법이 기존 암호화 통신보다 네트워크상의 공간을 적게 차지하면서도 기존 통신망을 파괴할 수 없게 한다고 말했다.연구 책임저자인 안드레아 프라탈로키 사우디아라비아 압둘라킹과학기술대(KAUST) 부교수도 “더 강력하고 양자적인 컴퓨터의 출현으로 현재의 모든 암호화가 짧은 시간에 깨질 것이다. 현재는 물론 더 중요한 과거의 프라이버시가 노출될 것”이라면서 “예를 들어 해커는 오늘 전송되는 암호화된 메시지를 저장해두고 통신 데이터를 해독하는 데 적합한 기술이 나올 때까지 기다릴 수 있기 때문”이라고 설명했다. 이어 “이번 연구는 모든 사람들에게, 그리고 모든 곳에서 보안 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 갖는다”면서 “이 기술이 세계적으로 도입된다면, 해커들은 다른 직업을 찾아야 할 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

DGIST 정보통신융합전공 권혁준 교수는 성균관대 김선국 교수 연구팀과 함께 24시간 실시간으로 생체 신호와 특정 움직임을 모니터링 할 수 있는 ‘피부 부착 패치형 건강 진단 센서 시스템’을 개발했다. 센서를 반창고 붙이듯 간단하게 피부에 부착해 건강 정보를 수집할 수 있어 향후 다양한 분야에서의 활용이 기대된다. 권 교수팀은 격렬한 운동이나 긴박한 응급 상황처럼 다양한 상황 속에서도 안정적인 생체 정보 수집을 가능케 하는 센서 개발에 집중했다. 그 결과, 일상생활에서 볼 수 있는 다양한 구조를 레이저로 정밀하게 제작, 신체 정보를 수집하는 센서의 안정성을 높이는데 성공했다. 권 교수팀은 구불구불 기어가는 뱀의 형상과 거미줄 구조에 착안해 큰 신체 움직임에도 센서가 손상 없이 작동할 수 있는 안정적인 구조를 구현했다. 더 나아가, 지그재그 모양의 종이 공예 구조를 응용해 센서가 수직 방향으로 갖는 신축성을 크게 향상시켜 인체의 격렬한 움직임에도 견딜 수 있도록 했다. 또 이번에 개발된 패치형 센서는 생체 친화적인 방수 재질로 제작돼 피부에 잘 부착되지 않아 정확한 정보를 얻기 힘든 문제점을 개선했다. 추가적으로 블루투스로 스마트폰과 연결이 가능해, 신체정보를 24시간 클라우드서버에 저장할 수도 있다. 이는 지속적인 관리가 필수적인 영유아와 독거노인, 위험한 환경에 노출되는 군인, 소방관 등 다양한 응급상황에 신속한 대처가 가능하도록 해 줄 것으로 기대된다. 권 교수는 “반창고 붙이듯 붙이기만하면 다양한 인체정보를 수집할 수 있어 매우 유용하며, 향후 가축과 같은 동물들의 질병 관찰과 모니터링에도 적용 가능 할 것으로 기대된다”고 말했다. 본 연구는 전기전자 분야 세계적 학술지인 IEEE(Transaction on Industrial Electronics) 온라인판에 11월 6일 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr