국내 연구진이 가장 저렴한 재료인 흑연으로 세상에서 가장 얇은 다이아몬드를 만드는데 성공했다. 얇은 다이아몬드 박막은 반도체 소자는 물론 전기, 화학, 기계 분야에서 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 다차원탄소재료연구단, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 신소재공학부, 화학과 공동연구팀은 간단한 화학공정만으로도 흑연의 한 층을 얇게 벗겨낸 그래핀을 다이아몬드 박막으로 변환시키는데 성공했다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 10일자에 실렸다.꿈의 신소재로 불리는 그래핀은 흑연의 한 층을 얇게 벗겨낸 물질이며 다이아몬드는 지구상 가장 단단한 물질이지만 이들은 모두 탄소 원자로만 이뤄져 있다는 공통점이 있다. 대신 그래핀은 탄소원자가 육각형 벌집모양을 이룬 평면형태이고 다이아몬드는 탄소원자가 정사면체 형태로 이뤄져 있다는 차이점이 있다. 다이아몬드는 열전도성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하지만 전기가 통하지 않고 그래핀처럼 쉽게 휘어지지 않는다. 이 때문에 많은 연구자들이 다이아몬드를 그래핀처럼 평면 구조로 만드려는 시도를 해왔다. 문제는 얇은 평면구조의 다이아몬드(다이아메인)를 만들기 위해서는 고압 환경을 만들어야 하기 때문에 제조비용이 많이 들뿐만 아니라 다이아메인으로 전환율이 높지 않다는 것이다.연구팀은 구리니켈 합금기판 위에 2층의 그래핀을 만든 다음 불소기체를 주입하는 비교적 간단한 방법으로 필름형태의 초박형 다이아몬드를 만드는데 성공했다. ‘F-다이아메인’으로 이름붙여진 이번 초박형 다이아몬드의 두께는 0.5㎚(나노미터)에 불과하다. 또 기존 공정과는 달리 고압 환경이 필요치 않아 제조비용도 대폭 줄일 수 있는 것으로 확인됐다. 로드니 루오프 IBS 단장(UNIST 자연과학부 특훈교수)은 “이번 연구결과는 다이아몬드의 우수한 물성을 다양한 산업분야에서 활용할 수 있는 길을 열었다는데 의미가 크다”라며 “다음 단계 연구는 다이아몬드 박막의 전기적, 기계적 특성까지 조절가능한 대면적 다이아몬드 필름을 만드는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국 연구진이 주도하는 국제 컨소시엄이 아시아인 최다지역 유전체 정보를 세계 최초로 공개했다. 아시아인에게 발생하는 질병 관련 원인을 규명하고 맞춤형 진단과 치료가 가능해지는 계기를 마련한 것으로 그 의미가 크다. 분당서울대학교병원과 정밀의학 생명공학기업 마크로젠 공동 연구팀은 국제 컨소시엄인 ‘게놈아시아 100K 이니셔티브를 통해 진행한 아시아인 유전체 분석 연구 성과가 세계 최고 권위의 국제 과학 학술지 ‘네이처(Nature)’ 최신호의 표지논문으로 게재됐다고 6일 밝혔다. (논문명: The GenomeAsia 100K Project enables genetic discoveries across Asia) 게놈아시아 100K 이니셔티브는 비영리 국제 컨소시엄으로 지난 2016년 아시아인 10만 명에 대한 유전체 정보를 분석하는 대규모 연구 프로젝트를 출범했다. 컨소시엄은 분당서울대학교병원 정밀의료센터와 한국 마크로젠, 싱가포르 난양기술대학교, 인도 유전체 분석기업 메드지놈, 미국 로슈그룹 자회사 제넨테크 등 각국을 대표하는 연구기관 및 기업으로 구성되어 있다. 분당서울대학교병원 정밀의료센터 석좌교수인 서정선 교수는 난양기술대학교 스테판 슈스터교수와 함께 공동 연구책임자로 활동하며 해당 연구를 주도해왔다. 아시아를 포함한 총 64개국 219개 종족(아시아 142개 종족)으로 구성된 이번 연구는 세계적으로 공개된 아시아인 유전체 데이터 중에서 가장 많은 아시아 지역과 인종을 포함한다는 데 그 의의가 있다. 이는 아시아인 질병 연구에 있어 기존의 유럽인 유전체 DB가 아닌 아시아인 유전체 DB를 새롭게 구축.활용할 수 있게 되었음을 뜻하며 이를 통해 아시아인 관련 정밀의학을 실현하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 연구진은 인도 598명, 말레이시아 156명, 한국 152명, 파키스탄 113명, 몽골 100명, 중국 70명, 파푸아뉴기니 70명, 인도네시아 68명, 필리핀 52명, 일본 35명, 러시아 32명 등 총 1739명에 대한 전장 유전체를 분석하고 이를 공개했다. 또한 아시아에 거주하는 142개 종족에게는 이전 연구들에서 밝혀진 것보다 훨씬 더 다양한 유전적 특성이 존재한다는 사실을 밝히며, 이를 기반으로 아시아 민족별 주요 약물에 대한 반응이 다름을 규명해냈다. 예를 들어, 심혈관 질환 환자에게 주로 처방되는 항응고제 ‘와파린은 어떤 환자에게는 잘 반응해 치료에 효과적이지만, 특정 유전 변이를 가진 환자에게는 알레르기 등 약물 부작용을 일으킬 수 있다. 연구진은 와파린의 경우, 한국인, 중국인, 일본인 또는 몽골인과 같은 북아시아 조상을 가진 사람들이 예민하게 반응할 가능성이 클 것으로 예측했다. 아시아인은 전 세계 인구 77억 명 중 58%에 해당하는 45억 명이다. 그러나 지금까지 아시아인에 대한 게놈 데이터 연구가 많지 않았고 공개된 데이터 또한 부족해 아시아인 대상의 맞춤형 진단과 치료에는 어려움이 많았다. 게놈아시아 100K 컨소시엄은 이번 연구를 통해 북방계 몽골 부족부터 남방계 인도네시아 작은 섬의 고립 부족에 이르기까지 각 종족별로 25명 내외의 유전체 데이터를 확보해 아시아 인종의 기원적 특성을 분석하고 유전체 데이터를 구축하는 데 성공했다. 이는 아시아인은 물론, 아시아인의 유전적 특성을 이어받은 전 세계 모든 인종을 대상으로 맞춤형 진단과 치료가 가능해지는 계기를 마련한 것으로 그 의미가 매우 크다. 이번 컨소시엄의 공동 연구책임자이자인 서정선 분당서울대학교병원 석좌교수는 “아시아인에 대한 유전체 정보가 많으면 많을수록 아시아인이 특정 질병에 걸릴 위험이 더 높은지, 특정 약물에 더 잘 반응하는지 분석해낼 수 있다”며 “앞으로 10만명 아시아인 유전체 빅데이터를 성공적으로 완성해, 국내외 아시아인 관련 질병 및 약물 유전체 연구를 활성화하고 아시아인 맞춤 정밀의학 실현을 위한 기반을 마련하는 데 앞장설 계획”이라고 밝혔다. 백롱민 분당서울대학교병원 원장은 “앞으로 분당서울대학교병원은 아시아인의 질병 예측에 이와 같은 아시아인 빅데이터를 이용할 계획”이라고 말했다. 또 한 명의 공동연구책임자인 스테판 슈스터 난양기술대학교 교수는 “아시아인에게는 우리의 예상보다 훨씬 더 다양한 유전적 특성이 존재한다”며 “게놈아시아 100K 프로젝트가 전 세계 아시아인들이 건강한 삶을 영위하는 데 중요한 역할을 할 것”이라고 말했다. ‘게놈아시아 100K 이니셔티브’ 컨소시엄은 이번 1차 연구 결과 발표 이후에도 지속적으로 연구를 이어갈 예정이며, 앞으로 아시아 전 지역에서 최대 10만 명의 유전체 분석을 완료하여 그 성과를 전 세계 정밀의학 연구진 및 의료진을 위해 공개할 계획이다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

네안데르탈인, 데니소바인과 현생인류, 외형변화 보이는 유전자 숫자나 특성 달라 “무언가를 길들이지 않고서는 그것을 잘 알 수 없지…친구를 가지고 싶다면 나를 길들여줘…길들인다는 게 뭐지?…네가 나에게 이 세상에서 단 하나뿐인 존재가 되는거지. 나도 너에게 세상에 하나뿐인 유일한 존재가 되는거야.” 프랑스의 작가 생텍쥐페리의 대표작 ‘어린왕자’에서 나오는 여우의 유명한 대사 중 하나이다. 길들인다거나 익숙해진다는 단어와 가장 가까운 생물학적 용어를 찾는다면 ‘가축화’(domesticated)라고 할 수 있을 것이다. 인간이 나무 위에서 내려와 걷기 시작하고 사회를 이루면서 개, 고양이, 양, 소, 말 등 다양한 야생 동물들을 길들여 가축화시켜왔다. 그런데 그런 길들이기, 가축화의 가장 오래된 대상은 다름 아닌 ‘인간’이었다는 것을 증명하는 연구결과가 나왔다. 이탈리아 밀라노대 종양학·혈액종양학과, 유럽종양연구소 줄기세포 후성유전학연구소, 임상보건의료과학연구재단(IRCCS) 산하 고통완화요양병원, 스페인 바르셀로나대, 바르셀로나 복잡계연구소, 칸타브리아대 의생명과학기술연구소, 카탈로니아고등과학연구소(ICREA), 신경유전학센터, 독일 쾰른대 분자의학센터(CMMC), 쾰른대병원 인간유전학연구소, 하이델베르크대병원 인간유전학연구소, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 신경과학연구소 공동연구팀은 현생인류인 호모사피엔스가 네안데르탈인이나 데니소바인 같은 친척들과 유전학적으로 갈라진 뒤 공격성을 줄이는 방향으로 스스로를 가축화시켰다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 5일자에 실렸다. ‘현생인류가 이전 영장류 조상과 완전히 다른 것은 자기 길들이기(self-domestication) 때문’이라는 주장이 생물학계에서는 끊임없이 나왔었다. 자기길들이기, 또는 자기사육화는 인간이 스스로 동물적 본능을 억제하고 사회에 맞춰 가는 과정을 이야기한다. 현생인류가 인류의 조상들보다 덜 공격적이고 더 협동적이며 사회적이라는 것이 자기길들이기의 대표적 증거라는 설명이다. 가축화는 생물학적으로 나타나기도 하는데 반려견이나 고양이, 길들여진 여우 같은 경우는 이빨과 두개골이 작아지고 짧아진 꼬리, 접힌 귀 등의 신체적 변화와 함께 야생상태에 있는 것들보다 신경능줄기세포(neural crest stem cell)가 적다는 점이다. 사람도 진화과정을 거치면서 두개골이 작아지고 눈두덩이가 덜 튀어나오도록 변화됐다. 연구팀은 ‘BAZ1B’라는 유전자가 신경능줄기세포를 조절하는데 중요한 역할을 한다는 점에 착안해 연구를 실시했다. 여러 종류의 유전자가 자기길들이기에 관여했겠지만 외모 변화를 가져오는 대표적인 유전자 하나를 집중 분석한 것이다.일반적으로 사람들은 BAZ1B 유전자를 2개 갖고 있지만 윌리엄스-보이렌 증후군(WBS)을 갖고 있는 사람은 BAZ1B 유전가가 1개 밖에 없다. WBS를 앓는 사람들은 지적능력은 일반인과 큰 차이가 없지만 두개골이 작고, 얼굴도 작고 어리고 약해보이는 특징이 있으며 처음 보는 사람과도 오랫동안 눈을 마주치는 것을 피하지 않고 낯을 별로 가리지 않는 등 매우 사교적이고 상냥하다. 약간 지적 능력이 떨어지더라도 가벼운 학습장애나 불안증상만 보이는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 BAZ1B 유전자가 자기길들이기의 대표적인 특징인 외모 변화에 영향을 미치는지 확인하기 위해 11개의 신경능줄기세포를 배양했다. 4개는 일반인, 4개는 WBS 환자, 3개는 WBS와는 다르지만 다른 유전적 장애를 갖고 있는 환자의 것이었다. 이렇게 배양된 세포를 이용해 BAZ1B 활성도를 변화시킨 뒤 관찰했다. 그 결과 BAZ1B 활성 변화가 안면이나 두개골 발달에 관여하는 것으로 알려진 다른 수 백개의 유전자에 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 연구팀은 또 현생인류와 2명의 네인데르탈인 유전자, 1명의 데니소바인 유전자를 이용해 BAZ1B 유전자 여부를 분석했다. 그 결과 현생인류는 네인데르탈인이나 데니소바인에 비해 BAZ1B 유전자나 이에 영향을 받는 유전자들이 적은 것으로 확인됐다. 이번 연구를 주도한 주세페 테스타 이탈리아 밀라노대 교수(분자생물학)는 “동물의 가축화와 인간의 자기가축화는 비슷해보이지만 전혀 다른 개념”이라며 “인류가 협동사회를 유지하면서 외부에 대응하기 위해서 사회를 와해시키는 공격성을 없애려는 방향으로 진화를 해왔지만 동물의 가축화에서 볼 수 있듯이 인간의 공격성을 완전히 없애지는 못한 것 같다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람의 힘으로는 절대로 떼어낼 수 없는 접착제를 과학자들이 만들어냈다. 캐나다 빅토리아대(Uvic)·브리티시컬럼비아대(UBC) 공동연구진은 비스디아지린(bis-diazirine)에 속하는 새로운 분자의 교차결합(가교) 특성을 이용해 어떤 상업용 접착제보다 플라스틱을 강하게 붙일 수 있는 극초강력 접착제를 개발했다고 밝혔다.실제로 이 접착제를 시연하는 과정에서도 이를 발라 붙인 두 플라스틱 조각을 사람들이 저마다 힘을 줘 아무리 떼어내려고 해도 뗄 수 없는 것처럼 보인다. 이에 대해 연구 교신저자인 제러미 울프 Uvic 교수(유기화학과·화학부)는 “우리는 이 가교 특성 덕분에 서로 다른 유형의 직물들을 강하게 결합함으로써 극한 환경에서도 활용할 수 있는 차세대 의류를 만들 수 있게 됐다”면서 “동시에 이 접착제는 직물 자체에 추가적인 강도까지 더한다”고 설명했다. 가교는 열이나 자외선(UV) 빛에 노출됐을 때 발생하는 새롭고 강력한 형태의 화학 반응으로 이뤄진다. 연구진은 비스디아지린 분자들을 열이나 빛으로 활성화해 카벤(carbene)을 형성하도록 가교제로 사용했다. 카벤은 반응성이 높은 분자로, 폴리머에서 탄소(C)와 수소(H)의 결합에도 쉽게 삽입돼 두 소재 사이에서 매우 강력한 결합을 형성한다.이른바 ‘하이퍼 글루’로 불리는 이 극초강력 접착제는 시중에서 파는 상업용 접착제로 완벽하게 붙일 수 없는 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등 다양한 소재에 대해 충격에도 떨어지지 않는 내충격성(충격저항)과 부식하지 않는 내부식성(부식저항)을 모두 갖는다. 이에 대해 공동저자인 아바스 밀라니 UBC 교수(기계공학과) 겸 UBC 산하 재료·제조연구소 소장은 “사실 상업용 접착제는 이런 소재를 제대로 붙힐 수 없으므로, 이번 성과는 다양하고 중요한 분야에서 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 하이퍼 글루는 의류는 물론 의료용 임플란트와 내부식성 주택용 배관 등에 활용할 수 있으며 플라스틱 직물 같이 일반적으로 잘 붙지 않을 수 있는 소재들 사이에서도 떨어지지 않는 것처럼 보이는 강력한 결합을 형성할 수 있다. 이런 이유로 연구진은 이 접착제를 캐나다 군용 방탄복 등 스마트 직물 솔루션을 개발하는 데도 활용하고 있다. 이는 캐나다 정부로부터 150만 캐나다달러(약 13억5500만원)를 투자받은 컴포츠(COMFORTS·Comfort-Optimized Materials for Operational Resilience, Thermal-transport and Survivability)라는 이름의 프로젝트 일부분이다. 자세한 연구 성과는 세계적인 학술지 사이언스(Science) 최신호(11월15일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

1707년 잉글랜드의 스코틀랜드 합병 근본원인은 화산폭발로 인한 기후변화 우리가 알고 있는 영국의 공식명칭은 ‘그레이트 브리튼과 북아일랜드 연합왕국’으로 잉글랜드, 스코틀랜드, 웨일스, 북아일랜드 4곳이 연합해 형성된 단일 국가이다. 올림픽에서는 영국이라는 이름으로 참가하고 있지만 FIFA 월드컵에서는 각각의 이름을 달고 참가하고 있다. 특히 독립왕국이었던 스코틀랜드는 1707년 연합법에 의해 잉글랜드 왕국과 합병되면서 그레이트브리튼 왕국이 만들어졌다. 합병 이후에도 꾸준히 다시 분리독립하려던 스코틀랜드는 2014년 분리독립을 위한 주민투표를 실시했지만 부결됐다. 이후 외교, 국방분야를 제외한 모든 분야에서 자치권을 행사하고 있는 상황이다. 2016년 브랙시트 국민투표로 영국이 유럽연합(EU)에서 탈퇴하면서 다시 분리독립이 요구되고 있는 상황이다. 그런데 스코틀랜드의 현재와 같은 상황을 만들게 된 것은 다름아닌 17~18세기 기후변화와 지구환경 때문이라는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 미국 컬럼비아대 라몬트-도허티 지구관측소(LDEO), 캔사스대 역사학과, 조지타운대 역사및생물학과, 체코 프라하생명과학대 산림목재과학부, 영국 세인트앤드류스대 지구환경과학부 공동연구팀은 고(古)기후 분석을 통해 17세기 말 있었던 두 차례의 화산폭발이 스코틀랜드의 운명을 바꾸는데 결정적인 역할을 했다고 6일 밝혔다. 이 같은 내용의 연구결과는 지구과학분야 국제학술지 ‘화산학, 지열연구’(Journal of Volcanology and Geothermal Research) 최신호에 실렸다. 스코틀랜드는 1690년대에 경제불황, 흉작, 기근으로 인해 스코틀랜드 전체 인구의 15%가 사망하는 등 ‘불운한 7년’ 또는 ‘스코틀랜드 병’(Scottish ills)으로 경제가 완전히 무너졌다. 독립왕국을 유지하던 스코틀랜드는 잉글랜드와 합병할 수 밖에 없는 상황이 됐던 것이다. 과학자들은 수 천㎞ 떨어진 곳에서 발생한 화산 폭발이 스코틀랜드의 이런 상황을 만들었다고 주장했다.실제로 화산 폭발이 지구 전체 또는 일부의 기후를 변화시킬 수 있다는 사실은 잘 알려져 있다. 화산이 폭발하면 화산재가 햇빛을 차단해 기온을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 폭발시 분출되는 이산화황이 성층권에 도달하면 산화돼 황산 에어로졸이 돼 전 세계로 확산될 가능성이 있다. 황산 에어로졸은 화산재와 함께 태양광을 차단해 지구를 냉각시키게 되는 것이다. 이런 상태는 짧게는 며칠에서 길게는 몇 달, 몇 년까지 지속될 수 있다. 산업화가 이뤄지기 이전에 이런 상황은 가뭄과 흉작으로 인해 국가경제를 완전히 파탄에 이를 수 있게 만든다. 나이테는 온도와 강수량의 변화를 그대로 반영하고 있기 때문에 많은 연구자들이 기후환경을 연구할 때 활용한다. 그런데 최근까지는 최악의 기근이 발생했던 당시 스코틀랜드 북부 나무를 확보하지 못했었는데 최근 호수 밑바닥과 늪지 속에서 수 세기 동안 보존돼 있던 통나무를 발견해 이를 분석했다. 이와 함께 1200년부터 2010년까지 스코틀랜드 기후 데이터를 확보해 비교했다. 분석 결과 800여년 동안 1695년부터 1704년까지 10년 동안은 스코틀랜드 기후사상 두 번째로 추웠던 시기인 것으로 확인됐다. 연구팀은 1961~1990년까지 스코틀랜드 여름 평균기온보다 당시에는 1.56도나 낮았던 것으로 확인했다. 이는 1693년과 1695년에 발생한 화산폭발로 인해 대규모 농작물 피해와 기근이 이어졌다고 주장했다. 이와 함께 척박한 스코틀랜드 자연환경, 발달하지 못한 농업기술, 기근에도 불구하고 곡물 수출을 장려한 정책, 1698년 남북아메리카 대륙을 잇는 파나마 지역에 스코틀랜드 식민지를 세우려는 시도 등이 같은 시기에 겹치게 됐다는 것이다. 이런 것들이 장기적 경제불황을 가져와 결국 스코틀랜드가 1707년 잉글랜드와 합병을 해 지금에 이르게 됐다는 설명이다. 로잔느 다리고 컬럼비아대 교수(생물학·고환경학)는 “이번 연구는 1690년대 중반에 일어난 화산폭발로 인한 중단기적 기후변화가 이후 10년 동안 일어난 정치적 사건들을 가장 잘 설명해주고 있다”라며 “기후는 한 나라의 정치 사회적 변화를 가져오는 중요한 동력”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영화 ‘미션임파서블’을 보면 콘택트렌즈를 착용하면 각종 정보가 실시간으로 눈 앞에 제공돼 적진에 들어가 임무를 수행하는 장면이 등장한다. 올 초 방영했던 드라마 ‘알함브라 궁전의 추억’에도 남자주인공이 콘택트렌즈를 끼면 눈 앞에 게임에 직접 들어온 것 같은 착각이 들 정도의 증강현실(AR) 세계가 펼쳐지는 모습이 나온다. 눈에 착용하는 소프트 콘택트렌즈에 전자장치를 결합한 ‘스마트 콘택트렌즈’는 눈물 속 성분을 분석해 건강상태나 질병여부를 밝혀내는데 주로 활용돼 왔다. 그런데 국내 연구진이 이처럼 SF나 첩보영화에서나 등장하는 것처럼 콘택트렌즈를 착용하고 증강현실을 볼 수 있는 새로운 형태의 스마트 콘택트렌즈 기술을 개발해 화제다.연세대 신소재공학과, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 카이스트 신소재공학과 공동연구팀은 시선을 방해하지 않고 무선충전용 전자회로와 급속 충방전이 가능한 전원을 소프트 콘택트렌즈에 새겨넣을 수 있는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 8일자에 실렸다. 웨어러블 기기를 지속적으로 사용하기 위해서는 전력공급이 무엇보다 중요하다. 더군다나 스마트 콘택트렌즈는 눈에 착용하는 웨어러블 기기이기 때문에 사용이 편해야 하고 눈에 넣었을 때 이물감이 느껴지지 않는 착용감도 중요하다. 그러나 콘택트렌즈 크기의 제한 때문에 신축성을 유지하면서 전원을 지속적으로 공급할 수 있는 무선충전 전원을 결합하는 것이 쉽지 않다는 점이다. 연구팀은 신축성 소재와 인쇄공정을 이용해 소프트 콘택트렌즈를 기판으로 해서 안테나-정류회로-슈퍼캐패시터로 이뤄진 무선충전 전원과 LED디스플레이를 결합하는데 성공했다. 특히 렌즈의 구부러질 때도 소자가 부서지는 것을 막고 충전용 단자가 노출되지 않도록 해 착용시 감전 위험도 없앴다.연구팀은 무선충전회로가 콘택트렌즈에 제작될 정도로 초소형이지만 LED 디스플레이를 구동시켜 빛을 내는데 충분하다는 것을 확인했다. 또 실제로 사람이 증강현실용 스마트 콘택트렌즈를 착용한 상태에서 무선충전이 되고 스마트 콘택트렌즈 내 LED 디스플레이를 작동할 수 있도록 전력을 공급하는 것을 확인했다. 또 렌즈 작동과정에서 발열현상이 나타나지 않았으며 렌즈 모양이 변하거나 눈물이나 보관액에 담겨져 있을 때도 기능을 유지했다. 연구팀은 실제 사용되는 소프트 콘택트렌즈 물질을 기판으로 렌즈 크기에 맞춰 무선충전에 필요한 슈퍼커패시티, LED 같은 전자소자를 초정밀 인쇄공정으로 그러 넣었다. 연구팀 관계자는 “이번 연구는 신축성 있는 실제 소프트 콘택트렌즈 소재에 무선충전 전원을 초소형으로 구현할 수 있는 인쇄기술을 개발한 것으로 다양한 웨어러블 기기의 무선전원 공급에 실마리를 제공할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

30년 인사 경험 담은 논문 英학술지 등재 美교육자 ‘피터의 원리’ 반대 논리로 인용 고위공무원, 4차 산업혁명 사명 감당해야 김판석(63) 연세대 글로벌행정학과 교수가 자신의 30년 인사·행정 경험을 담은 논문을 영국의 유명 학술지(Public Money & Management)에 발표했다. 제목은 ‘직급만큼 본다’이다. 김 교수는 30년간 인사·행정 분야를 연구한 이 분야 전문가다. 1990년 인사행정론 강의를 미국에서 처음 시작했고 지금도 대학에서 학생들과 함께 호흡하고 있다. 참여정부 인사제도비서관과 문재인 정부 초대 인사혁신처장을 지내며 현장도 섭렵했다. 현장에 이론을 적용해 고위공무원단 제도와 인사수석실 신설 등 인사제도를 과감하게 혁신하는 아이디어를 다듬는 데 이바지했다. 김 교수는 5일 서울신문과의 인터뷰에서 “정부에서 일하면서 공무원들의 직급이 올라갈수록 책임감도 커지고 시야도 넓어지는 현상을 목격했다”고 논문의 아이디어를 설명했다. 그는 “(공무원들이) 스스로 ‘내 시각이 직급과 비교해 좁은 게 아닌가’ 돌아보고 지속적으로 성찰했으면 한다. 특히 고위공무원들은 빠르게 변하는 4차 산업혁명 시대에 맞춰서 세상의 흐름을 폭넓게 관찰하고 주어진 사명을 감당해야 한다”고 강조했다. 미국의 교육학자 로런스 피터가 주장한 ‘피터의 원리’(처음에는 유능한 부하 직원으로 출발한다고 하더라도 높은 직급으로 올라갈수록 무능이 드러난다)와는 반대 논리인 셈이다. 그는 “외국인들이 논문을 인용하며 ‘킴 원리’(Kim Principle)로 부르기 시작했다”고 덧붙였다. 김 교수는 지난 7월 인도네시아 조코 위도도(일명 조코위) 대통령과 나란히 특강에 나서기도 했다. 특강에는 인도네시아 각 부처 간부들, 신임 공무원 등 7000명이 참석해 김 교수의 말에 귀를 기울였다. 김 교수는 “지난해 조코위 대통령이 방한했을 때 인사처장으로서 인도네시아 행정개혁부와 업무협약(MOU)을 체결하는 등 예전부터 인도네시아와 인연이 있었다”면서 “인도네시아 공무원들 사기가 떨어져 있다는 말을 듣고 공무원의 헌신을 강조했고 내 자신의 마음도 뜨거워졌다”고 당시를 회상했다. 김 교수는 미래 계획도 밝혔다. “두 달 전 몽골에 가서 공무원 교육 훈련과 관련해 특강을 했다. 이처럼 개발 도상국에 인사·행정 제도를 전파하는 전도사 역할을 하고 싶다.” 현장을 떠난 그의 눈은 아직도 인사·행정을 향하고 있었다. 이범수 기자 bulse46@seoul.co.kr

태아가 초미세먼지(PM2.5)에 노출되면 출생 이후 장애를 가질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 전북대학교 국성호·송미정 교수팀은 임신 중 초미세먼지 노출에 따른 태아의 생후 동안 조혈 줄기세포 발달과 노화 기전을 밝힌 연구 결과를 담은 논문을 발표했다고 5일 밝혔다. 연구팀은 최근 2년 동안 임신한 실험용 생쥐를 초미세먼지에 노출한 뒤 증상을 연구했다. 그 결과 초미세먼지에 노출된 임신 생쥐에서 태어난 자손 생쥐가 늙어감에 따라 골수 증식성 장애를 가질 확률이 36%에 달한다는 사실을 발견했다. 또 자손 생쥐의 말초혈액을 통해 침투한 초미세먼지가 미세환경 노화를 먼저 유발한 뒤, 점차 골수 내 조혈 줄기세포 노화를 유도하는 것으로 나타났다. 이 연구는 초미세먼지가 태아 출생 이후에 미치는 영향을 동물모델로 제시해 높은 평가를 받고 있다. 초미세먼지는 말초혈액으로 침투해 인체 모든 장기에 영향을 주는 1급 발암물질이다. 한국의 초미세먼지 오염도는 경제협력개발기구(OECD) 회원국 중 칠레에 이어 두 번째로 높다. 국성호 교수는 “이번 연구는 중국 베이징의 연평균 초미세먼지 농도(50㎍)를 기준으로 했다”며 “우리나라는 상대적으로 농도가 낮지만, 연구를 통해 초미세먼지가 태아의 생후에 충분히 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 확인했다”고 밝혔다. 이어 “이번에는 초미세먼지가 태아에 미치는 영향을 주로 연구했는데, 앞으로 청년과 중년, 노년 등 연령에 따른 영향과 반응의 정도에 대한 연구도 진행할 계획”이라고 덧붙였다. 세계적 혈액종양내과 분야 권위 학술지인 ‘루케미아(Leukemia)’는 최근 이러한 내용을 담은 논문을 온라인판에 게재했다. 이번 연구는 한국연구재단과 미래창조과학부, 한국안정성평가 연구소의 지원을 받아 진행됐다. 전주 임송학 기자 shlim@seoul.co.kr

박선희 조선대 교수가 한국언론정보학회 22대 학회장으로 선출됐다. 내년 5월 말 열리는 정기학술대회에서 취임하며, 임기는 1년이다. 박 차기 회장은 조선대 사회과학대학장과 사회과학연구원장을 역임했다. 중앙선거관리위원회 인터넷선거보도심의위원회 심의위원, 한국언론학회 집행이사, 계간학술지 ‘언론과사회’ 편집장을 맡았다. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

논란의 여지가 있는 항노화 보충제인 ‘NAD+’가 중년의 나이에 노인처럼 되는 질병인 베르너 증후군이 있는 환자의 세포 노화를 늦춰 수명을 늘릴 수 있을지도 모른다고 일부 과학자가 주장하고 나섰다. 덴마크 코펜하겐대 건강노화센터의 빌헬름 보어 교수가 이끄는 국제 연구진은 베르너 증후군 환자의 수명을 잠재적으로 늘릴 수 있는 새로운 방법을 발견했다고 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호에 발표했다. 연구진은 연구에서 베르너 증후군 환자의 혈액 표본 검사와 초파리와 회충을 사용한 동물 모델 실험을 통해 NAD+의 정기적인 투여가 신체 노화 과정을 지연하는 데 도움이 될 수 있다는 것을 보여줬다. NAD+는 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD·Nicotinamide Adenine Dinucleotide)라는 이름의 분자가 체내에서 많아지도록 고안한 보충제다. 지금까지 많은 과학자가 이를 투여하는 동물 실험을 통해 새로운 세포의 생성이 촉진돼 노화가 지연되는 증거를 발견했다고 주장해 왔지만, 비평가들은 증거가 여전히 빈약하다고 말해 10년 넘게 논란이 진행 중이다. 이에 대해 연구진은 “연구는 체내에서 노화한 세포가 스스로 죽기 전에 세포 속에 있던 손상된 미토콘드리아가 먼저 제거되는 정화 과정인 미토파지(Mitophagy)의 이해를 목표로 삼은 것”이라고 설명했다. 연구 논문에 따르면, 연구진은 혈액 검사와 동물 모델 실험 모두에서 미토파지에 결함이 있는 것을 확인했다. 이에 따라 연구진이 동물 모델 실험에서 NAD+를 투여하는 추가 실험을 진행한 결과, 미토파지가 제대로 이뤄지는 것으로 나타났다. 이에 대해 보어 교수는 “우리는 이 연구에서 베르너 증후군이 정화 과정의 오류 때문에 나타나는 것임을 처음으로 보여줬다”면서 “동물 모델에서는 NAD+를 투여해 정화 과정을 개선하면 수명 연장과 노화 지연을 볼 수 있었다”고 밝히면서도 “이 연구로도 베르너 증후군의 정확한 원인은 알아내지 못했다”고 말하며 아쉬워했다. 이제 연구진은 베르너 증후군이 가장 많은 일본에서 현지 임상의들과 함께 환자들을 대상으로 임상시험을 시행할 계획이다. 이들은 이 연구가 환자들이 더 오래 살고 더 높은 삶의 질을 갖도록 선행 연구와 같은 결과가 나오길 간절히 희망한다고 밝혔다. 한편 베르너 증후군은 유전자 이상으로 발생하는 유전병으로 빠르게 노화가 일어나 성인조로증이라고도 부른다. 사춘기 전까지 정상적으로 성장하지만, 사춘기가 시작되면서 급격히 노화가 시작돼 40세에 이르면 몇십 년 정도 더 늙어 보이게 된다. 성장이 빠르게 일어나는 10대에 성장이 일어나지 않아 작은 키를 갖는다. 20대나 30대가 되면 머리카락이 희거나 빠지며, 쉰 목소리가 나고, 피부가 두꺼워지며, 백내장이 생긴다. 암이나 심장질환 등으로 인해 40대 후반이나 50대 초반까지밖에 살지 못한다. 사진=123rf 연구 논문=https://www.nature.com/articles/s41467-019-13172-8 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간과 개의 ‘절친’ 역사는 무려 4만 년에 달한다. 오랜 시간 이어져 온 친밀한 관계를 입증하듯, 인간은 동물 가운데 유독 개의 ‘표정’은 더욱 정확히 이해한다는 내용의 연구결과나왔다. 독일 막스플랑크진화인류연구소 연구진은 각기 다른 문화적 배경을 가진 성인 89명과 어린이 77명을 대상으로 개의 표정을 얼마나 이해하는지 실험했다. 연구진은 실험 참가자들에게 개와 침팬지, 그리고 사람의 모습을 담은 사진을 보여주고, 이들에게 화남, 행복, 슬픔, 공포, 무표정 등을 구분하도록 했다. 사진 속 동물의 표정은 해당 동물을 찍은 사진작가를 통해, 사진이 촬영될 당시의 상황과 분위기 등으로 유추했다. 그 결과 실험 참가자들은 개의 사진에서 화난 표정과 행복한 표정 등을 비교적 쉽게 구분할 수 있었다. 특히 실내에서 개와 함께하는 비중이 높은 유럽인의 경우, 개를 주로 실외에서 키우는 이슬람 민족에 비해 슬픔과 공포, 중립적인 표정 등을 매우 세밀하게 구분해냈다. 실험에 참가한 어린이의 경우, 문화적 배경과 상관없이 거의 동일하게 개의 행복한 표정과 화난 표정을 구별해냈다. 이에 반해 성인과 어린이 모두 인간과 유전적으로 가장 가깝다고 평가받는 침팬지의 표정은 정확하게 읽어내지 못했다. 이러한 경향은 어린이의 경우 더욱 강하게 나타났다. 연구진은 이번 연구가 인간이 개의 표정과 감정을 읽는 능력을 가졌을 뿐만 아니라, 문화적 차이에 따라 이러한 능력의 차이도 존재한다는 사실을 입증했다는 점에서 주목할 만하다고 밝혔다. 또 개의 표정을 인식하는 능력은 주로 나이와 경험을 통해 얻을 수 있으며, 특히 성인은 개를 키우는지 여부와 관계없이 개에 대해 긍정적인 태도를 가지는 문화적 배경에서 자랄 경우 개의 표정을 더욱 정확하게 읽어낸다는 사실이 확인됐다. 연구진은 “개의 표정을 읽는 인간의 능력은 타고나는 것이 아니라 학습하는 것”이라면서 “이러한 특성은 진화적으로 선택된 특성이 아니며, 성인의 경우 개와 관련한 문화적 배경에 따라 능력에 차이를 보인다”고 설명했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com(자료사진) 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

상류서 낮았던 농도 도심 통과 후 높아져 리튬전지 수요 증가… 재활용·처리 안 돼 폭넓은 조사로 폐기 방식·규제 고민해야 스마트폰 등 소형 전자기기와 전기차에 쓰이는 리튬이온배터리가 무단 폐기되면서 강물은 물론 수돗물까지 오염시키고 있다는 연구 결과가 나왔다. 한국기초과학지원연구원 환경분석연구부, 이화여대 과학교육학과, 부경대 지구환경과학과, 프랑스 소르본대 해양학실험실(LOV) 공동연구팀은 각종 전자제품과 배터리에 포함된 리튬이 강으로 유입돼 수돗물을 오염시킬 수 있다는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 4일자에 발표했다. 원자번호 3번의 리튬(Li)은 현대사회에서 다양하게 활용되고 있다. 대표적인 것이 리튬이온전지이다. 리튬이온전지는 1985년 처음 상용화돼 휴대용 전자기기와 전기차에 필수적으로 쓰이고 있다. 올해 노벨화학상도 리튬이온배터리를 개발하고 상용화한 3명의 과학자에게 돌아갔다. 리튬은 양극성 장애(조울증), 알코올 중독, 갑상선항진증, 천식 등을 치료하는 데도 사용된다. 연구팀은 리튬전지의 수요는 급격히 증가하고 있지만 회수와 재활용, 처리 등에 대한 시스템이 구축되지 않은 데다 폐기물관리법상에도 폐기물로 명시돼 있지 않아 잠재적 환경오염원이 될 수 있다는 데 착안했다. 지난달 초 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 ‘리튬이온배터리가 심각한 환경오염을 유발할 수 있어 재활용 연구와 폐배터리 처리방안을 고민해야 한다’는 논문이 실리기도 했다. 연구팀은 2015년 7월 남한강과 북한강 상류부터 한강 하류까지 22곳에서 강물, 수돗물, 수처리장 유입수와 배출수 등을 포함해 27개의 시료를 채취해 리튬 농도를 분석했다. 분석 결과 한강 상류에서는 리튬 농도가 매우 낮게 나왔다. 그러나 서울과 인천 등 수도권에 수돗물을 공급하는 상수원인 팔당댐 지역부터 리튬 농도가 높아지기 시작해 인구밀도가 높은 도심을 통과하는 곳에서는 리튬 농도가 상류보다 최대 600% 높은 것으로 조사됐다. 현재 수처리 방식으로는 물속에 녹아 있는 리튬을 제거할 수 없어 수돗물에서도 리튬 농도가 높은 것으로 확인됐다. 연구팀은 물속에 녹아 있는 리튬이 인위적 요인 때문인지를 밝혀내기 위해 동위원소 분석을 실시했다. 그 결과 한강에 유입된 리튬은 리튬이온전지, 각종 치료제, 음식물처리장 부산물, 세제 등에서 기인한 것으로 나타났다. 류종식 부경대 지구환경과학과 교수는 “이번 연구는 리튬이 물속에 녹아 들어가 환경이나 인체에 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 제시했다”면서 “리튬이 생태계와 건강에 어떤 영향을 미치는지 폭넓은 조사가 필요하고 리튬 관련 폐기물 처리 및 규제 방안도 고민해야 할 시점”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

상류서 낮았던 농도 도심 통과 후 높아져 리튬전지 수요 증가… 재활용·처리 안 돼 폭넓은 조사로 폐기 방식·규제 고민해야 스마트폰 등 소형 전자기기와 전기차에 쓰이는 리튬이온배터리가 무단 폐기되면서 강물은 물론 수돗물까지 오염시키고 있다는 연구 결과가 나왔다. 한국기초과학지원연구원 환경분석연구부, 이화여대 과학교육학과, 부경대 지구환경과학과, 프랑스 소르본대 해양학실험실(LOV) 공동연구팀은 각종 전자제품과 배터리에 포함된 리튬이 강으로 유입돼 수돗물을 오염시킬 수 있다는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 4일자에 발표했다. 원자번호 3번의 리튬(Li)은 현대사회에서 다양하게 활용되고 있다. 대표적인 것이 리튬이온전지이다. 리튬이온전지는 1985년 처음 상용화돼 휴대용 전자기기와 전기차에 필수적으로 쓰이고 있다. 올해 노벨화학상도 리튬이온배터리를 개발하고 상용화한 3명의 과학자에게 돌아갔다. 리튬은 양극성 장애(조울증), 알코올 중독, 갑상선항진증, 천식 등을 치료하는 데도 사용된다. 연구팀은 리튬전지의 수요는 급격히 증가하고 있지만 회수와 재활용, 처리 등에 대한 시스템이 구축되지 않은 데다 폐기물관리법상에도 폐기물로 명시돼 있지 않아 잠재적 환경오염원이 될 수 있다는 데 착안했다. 지난달 초 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 ‘리튬이온배터리가 심각한 환경오염을 유발할 수 있어 재활용 연구와 폐배터리 처리방안을 고민해야 한다’는 논문이 실리기도 했다. 연구팀은 2015년 7월 남한강과 북한강 상류부터 한강 하류까지 22곳에서 강물, 수돗물, 수처리장 유입수와 배출수 등을 포함해 27개의 시료를 채취해 리튬 농도를 분석했다. 분석 결과 한강 상류에서는 리튬 농도가 매우 낮게 나왔다. 그러나 서울과 인천 등 수도권에 수돗물을 공급하는 상수원인 팔당댐 지역부터 리튬 농도가 높아지기 시작해 인구밀도가 높은 도심을 통과하는 곳에서는 리튬 농도가 상류보다 최대 600% 높은 것으로 조사됐다. 현재 수처리 방식으로는 물속에 녹아 있는 리튬을 제거할 수 없어 수돗물에서도 리튬 농도가 높은 것으로 확인됐다. 연구팀은 물속에 녹아 있는 리튬이 인위적 요인 때문인지를 밝혀내기 위해 동위원소 분석을 실시했다. 그 결과 한강에 유입된 리튬은 리튬이온전지, 각종 치료제, 음식물처리장 부산물, 세제 등에서 기인한 것으로 나타났다. 류종식 부경대 지구환경과학과 교수는 “이번 연구는 리튬이 물속에 녹아 들어가 환경이나 인체에 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 제시했다”면서 “리튬이 생태계와 건강에 어떤 영향을 미치는지 폭넓은 조사가 필요하고 리튬 관련 폐기물 처리 및 규제 방안도 고민해야 할 시점”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

충북 괴산군 심복굴에서 신종 새우가 발견됐다. 환경부 산하 국립낙동강생물자원관은 3일 민기식 인하대 교수 연구진과 괴산의 심복굴에서 신종 동굴옆새우를 발견했다고 밝혔다. 연구진이 지난해 3월 심복굴에서 동굴옆새우를 채집해 분류학상 위치나 명칭 등을 확인한 결과 우리나라에만 서식하는 고유 신종으로 확인됐다. 새우가 발견된 곳의 이름을 따 ‘심복동굴옆새우’(사진)로 이름 지었다. 관련 연구 결과는 국제학술지 ‘주택사’에 실렸다. 동굴옆새우류는 동굴 내부의 고여 있거나 흐르는 물에 서식하는데 전 세계에서 동아시아 지역에만 25종이 분포한다. 국내에서는 신종을 포함해 총 3종이 발견됐다. 동굴옆새우는 옆으로 누워서 헤엄치는 특징이 있다. 이름과 겉모습은 게·새우와 유사하지만 계통유연관계가 다르다. 심복동굴옆새우는 눈이 퇴화되고 몸에 색소가 없는 것이 특징이며, 오랜 시간 동안 외부와 격리돼 현재는 심복굴에서만 서식하는 것으로 확인됐다. 서경인 국립낙동강생물자원관 동식물조사연구팀장은 “국가 생물자원 확보 및 다양성 보존을 위해 동굴과 같이 외부의 손길이 닿지 않는 특이 서식지를 대상으로 신종 발굴을 위한 조사를 추진할 계획”이라고 말했다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

바람이 스쳐지나가기만 해도 자지러질 듯이 아프다는 통풍, 날씨가 흐리기만 해도 온 몸이 욱신거리게 하는 관절염, 이전의 기억을 서서히 잃어 존엄한 삶을 망가뜨리는 치매. 이들의 공통점은 바로 ‘염증’이다. 실제로 체내 염증 반응 조절이 제대로 되지 않아 발생하는 질병은 전 세계 사망률 1위인 암을 비롯해 알츠하이머, 세균감염으로 인한 패혈증까지 다양하다. 이 때문에 많은 의료현장에서 염증 반응을 추적해 진단하는데 활용하고 있다. 그러나 현재 사용되는 위상차 영상 정보로는 염증성 질환 조기 진단에 한계가 있다. 이런 상황에서 국내 연구진이 체내 염증 반응을 실시간으로 빠르게 확인할 수 있는 새로운 영상화 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단, 서울대 의대 공동연구팀은 각종 질병의 원인인 체내 염증현상을 영상으로 관찰하고 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘바이오머티리얼즈’에 실렸다. 각종 염증성 질환은 인플라마좀이라는 특정 단백질이 활성화되면서 나타나는 것으로 알려져 있다. 기존에는 체내에서 인플라마좀 활성화를 시공간적으로 분석할 뿐 실시간 변화를 측정하기 어려웠고 일부에서는 유전자 조작을 통해 실시간 관찰을 가능케 했지만 환자를 대상으로 적용하기 어려운 연구목적에만 쓰여왔다. 연구팀은 염증 단백질이 아닌 염증 발생 초기에 중요한 역할을 하는 효소인 ‘캐스페이즈-1’이라는 물질에 주목했다. 연구팀은 이 물질에 닿으면 빛을 낼 수 있는 형광물질을 개발해 형광 신호의 강도 변화를 실시간으로 관찰할 수 있도록 했다. 이 형광물질은 독성이 없고 체내에서 빠르게 분해돼 생체 적합성이 뛰어나다나는 장점이 있다. 실제로 알츠하이머, 대장염, 암 등 다양한 염증성 질환을 앓도록 만든 생쥐에게 이번에 개발한 형광물질을 투여하는 실험을 실시한 결과 질병의 실시간 변화를 관찰할 수 있었다. 또 염증성 질환의 증상이 외부로 나타나기 전에 조기에 진단하는데도 성공했다. 권익찬 KIST 박사는 “이번 연구를 활용하면 체내 염증효소의 변화를 실시간으로 관찰하고 염증성 질환의 조기 진단과 치료제 개발, 효능 평가에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

햇빛을 전기로 바꿔주는 태양광 에너지는 온실가스와 미세먼지를 줄일 수 있는 대표적인 신재생에너지 중 하나로 꼽히고 있다. 그러나 광자 한 개를 하나의 전하입자로만 변환시킬 수 있다는 제한 때문에 태양전지의 효율을 높이는데 한계가 있다. 국내 연구진이 광자 한 개를 더 많은 전하입자로 변환시킬 수 있는 방법을 찾아내 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단, 네덜란드 암스테르담대 공동연구팀은 빛 에너지(광자)에 비례해 전하 캐리어 수가 늘어나는 캐리어 증폭현상을 2차원 물질에서 처음 관찰하는데 성공해 태양전지 효율을 획기적으로 늘릴 수 있는 단초를 마련했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 2일자에 실렸다. 일반적으로 에너지가 아무리 커도 광자 한 개는 전하 운반입자(캐리어) 한 쌍만 만들어 낼 수 있다. 그렇지만 특정 조건에서는 캐리어 증폭현상이 일어나 광자가 두쌍 이상의 전하입자를 만들 수 있는 것으로 알려져 있었다. 이런 물질은 나노미터 크기의 양자선(線)이나 양자점(點), 2차원 물질이 있다. 2차원 물질은 그래핀처럼 두께가 원자층 수준의 얇은 물질로 기존 물질과는 전혀 다른 물리현상이 나타나 차세대 반도체로 주목받고 있다. 특히 2차원 물질에서는 여분의 빛 에너지가 캐리어로 모두 전환될 수 있다고 이론상 알려져 있지만 관측된 적은 없었다. 연구팀은 캐리어 증폭현상을 발생시킬 수 있는 가능성 높은 후보물질을 합성했다. 그 결과 서로 다른 화합물을 기체로 만든 다음 진공 상태에서 반응을 일으켜 얇은 막을 형성시키는 기상화학증착 방식으로 광변환 효율이 좋은 것으로 알려진 몰리브덴디텔루라이드와 텅스텐디셀레나이드를 대면적으로 합성시키는데 성공했다.이렇게 만들어진 전이금속 칼코젠 화합물을 초고속 분광법으로 분석한 결과 캐리어 증폭현상이 관찰됐다. 관찰 결과 여분의 에너지가 추가 캐리어를 만들어 냄으로써 기존 실리콘 태양전지의 빛-전기 전환효율의 한계인 33.7%를 넘어서는 것이 확인됐다. 이 때문에 연구팀은 이번 합성물질을 태양전지로 활용하면 전지효율을 46% 가까이 끌어올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이영희 나노구조물리연구단 단장(성균관대 교수)는 “이번 연구결과를 활용하면 태양전지는 물론 광검출기 등 다양한 광전자 분야 기기를 만드는데 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “특히 이번에 찾아낸 2차원 전이금속 칼코젠 소재는 가볍고 우수한 빛흡수력, 뛰어난 내구성, 유연성 때문에 플렉서블 태양전지 상용화까지 기대할 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“영국에 윌리엄 셰익스피어가 있다면 프랑스에는 몰리에르가 있다.” 프랑스 극작가 몰리에르(1622~1673)는 ‘동쥐앙’ ‘타르튀프’ ‘인간혐오자’ 등 성격희극으로 유명하다. 물론 셰익스피어가 누리는 대중성에서는 다소 뒤떨어지지만 셰익스피어가 영문학에서 차지하는 위치만큼 몰리에르가 불문학에서 차지하는 위치는 확고하다. 그런데 100년 전인 1919년 프랑스 시인 피에르 루이(Pierre Louys)는 몰리에르가 인생 대부분을 배우로 지냈으며 40세를 전후해 갑자기 걸작을 내놓기 시작했다고 지적했다. 루이는 몰리에르와 같은 시기에 살았던 또 다른 유명 극작가이자 교육수준이 훨씬 뛰어난 피에르 코르네유(1602~1684)가 대필한 것으로 볼 수 밖에 없다는 의심을 제기했다. 더구나 몰리에르가 서명한 원고가 아직까지 한 번도 발견되지 않았기 때문에 이런 의심은 점점 커질 수 밖에 없었다. 마치 셰익스피어의 작품이 실제로는 케임브리지대 장학생 출신의 크리스토퍼 말로에 의해 쓰여졌다는 주장과 비슷한 의심이다. 이에 프랑스 컴퓨터과학자들과 전산언어학자들이 몰리에르의 작품 대필에 대한 의혹의 진실을 찾기 위해 나섰다. 프랑스 파리-디드로대, 파리과학인문대학, 국립고문서학교(Ecole nationale des chartes) 공동연구팀은 전산 언어학적 분석을 통해 피에르 코르네유와 몰리에르의 작품을 정밀분석한 결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 11월 28일자에 발표했다. 결론부터 말하자면 “몰리에르 작품은 전부 몰리에르 스스로 쓴 것”이다. 1919년 몰리에르의 대필 의혹이 처음 제기된 뒤 2001년 프랑스 그르노블 알프스대학 언어학자들이 몰리에르와 코르네유 작품들을 분석한 결과 두 작가의 단어 선택이 상당부분 겹친다는 연구결과를 ‘계량언어학 저널’에 발표하면서 이 같은 대필의혹은 사실에 가까워지는 분위기였다.이번에 연구팀은 2001년 분석과 달리 몰리에르와 코르네유 뿐만 아니라 동시대에 활동했던 다른 10명의 극작가들의 작품을 단어와 문장별로 분절해 컴퓨터를 이용해 언어적 특징을 분석비교했다. 이전 연구와 달리 단순히 어휘의 일치 뿐만 아니라 단어들을 연결해주고 관계를 설정하는 접속사나 관사 같은 기능적 단어들의 빈도까지 분석했다. 또 작가별 선호하는 문법 구조, 사람들이 글을 쓸 때 무의식적으로 활용하는 언어적 패턴도 살펴봤다. 그 결과 몰리에르와 코르네유 뿐만 아니라 동시대 극작가들 모두 비슷한 단어들을 사용하기는 했지만 즐겨쓰는 문법구조, 접속사, 단어의 위치가 전혀 다른 것으로 나타났다. 이번에 활용한 분석 프로그램은 언어적 특성이 비슷한 작품들끼리 함께 분류시키는 기능을 갖고 있는데 몰리에르의 작품을 코르네유가 대필했다면 몰리에르와 코르네유가 한 범주로 묶여야 하는데 전산언어학적 분석 결과 전혀 다른 범주에 포함되는 것으로 나타났다는 설명이다. 플로리안 샤피로 파리-디드로대 교수(응용수학·계량언어학)는 “이번 연구는 몰리에르는 그 만의 독특하고 식별 가능한 언어를 구사한다는 언어학자들의 의견에 대한 과학적 근거를 제시한 것”이라며 “몰리에르가 프랑스를 대표하는 극작가로 일부에서 주장하는 대필 의혹을 완전히 벗어버렸다고 본다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

얼마전 세계기상기구(WMO)는 지난해 온실가스 농도가 역대 최고치를 경신했다는 분석결과를 발표했다. 증가하는 온실가스는 인류 멸종이라는 극단적 결과를 불러올 수도 있다는 우려를 불러일으키고 있다. 석탄, 석유와 같은 화석연료 사용으로 인한 온실가스 증가와 미세먼지 발생 같은 환경문제를 줄이기 위한 대안 중 하나로 바이오연료가 꼽히고 있다. 바이오연료는 현재 휘발유나 경유에 약 30%까지 혼합돼 사용되고 있다. 현재 바이오연료 생산에 주로 쓰이는 원료는 옥수수에서 추출하는 전분, 사탕수수에서 나오는 당, 팜에서 나오는 식물성 오일이다. 문제는 이것들은 식재료로 쓰이는 작물들로 바이오연료 생산에 쓰이면서 곡물가격을 높인다는 지적이 꾸준하게 나오고 있다. 이 때문에 많은 연구자들은 폐목재를 비롯해 식량으로 쓰이지 않는 목질계 바이오매스를 이용한 바이오연료 생산 연구에 주력하고 있다. 그러나 목질계 바이오매스를 바이오연료로 전환하는 공정에서 쓰이는 미생물의 활동이 둔화돼 생산효율이 낮아진다. 국내 연구진이 이런 전환과정에서 낮아지는 생산효율을 개선할 수 있는 방법을 만들어 냈다. 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터 연구진은 유전자가위를 이용해 목질계 바이오매스에서 고농도의 바이오연료를 생산할 수 있는 미생물을 만들어 내는데 성공했다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘글로벌 체인지 바이올로지 바이오에너지’(Global Change Biology Bioenergy)에 실렸다.연구팀은 생물학 분야 최신기술이라고 불리는 유전자 가위기술을 활용, 바이오연료 생산 미생물의 유전체를 편집함으로써 자연계에서 발생하는 진화과정을 실험실 내에서 단기간에 효과적으로 발생시킬 수 있는 적응진화공법을 적용했다. 이렇게 유전자 편집된 미생물은 목질계 바이오매스를 이용해 바이오연료를 생산할 때 효율을 저하시키는 아세트산에 대한 저항성이 강해졌다. 이 신규 미생물을 활용하면 기존에 바이오연료를 생산할 때 버려지던 성분에서 이론적 최대수치인 98%의 수율로 바이오연료를 생산할 수 있는 것으로 확인됐다. 또 설탕을 추출한 뒤 버려지는 사탕수수 부산물에서도 바이오연료를 생산해낼 수 있다고 연구팀은 설명했다. 이번에 개발된 미생물은 유전자 가위를 이용한 유전자 편집기술을 활용해 개발됐기 때문에 추가적 변형을 통해 바이오플라스틱, 바이오폴리머 등도 생산가능해질 것으로 기대되고 있다. 이선미 KIST 박사는 “이번 연구결과는 현재 쓰이고 있는 1세대 바이오연료의 한계를 넘어서는 동시에 2세대 바이오연료의 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라며 “미생물의 변형에 따라 바이오연료 뿐만 아니라 바이오소재를 생산할 수 있는 바이오리파이너리 플랫폼 균주로 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

대영제국의 상징과도 같았던 엘리자베스 1세(1533~1603년) 영국 여왕이 로마제국의 역사학자 타키투스의 저작을 번역해 적은 문서가 4세기 넘게 방치돼 있다가 확인됐다. 영국 이스트 앵글리아 대학의 사서학자 존마크 필로 박사는 런던 람베스 궁전 도서관에서 타키투스의 번역에 관한 자료를 뒤적이다 42쪽의 문서를 여왕이 직접 쓴 것임을 밝혀냈다고 학술지 ‘영문학 리뷰’에 29일 발표했다고 BBC가 전했다. 여왕은 스스로 이 문서를 작성했음을 드러내는 표식을 몰래 숨겼는데 필로 박사는 이를 짜맞춰 여왕이 쓴 것임을 파악해냈다. 이 문서는 람베스 궁전 도서관에 17세기부터 보관돼 있었던 것으로 보이는데 쓴 사람의 정체가 확인된 것은 이번이 처음이다. 그는 우선 이 문서의 종이 재질이 특별한 데 주목했다. 1590년대 튜더 왕조의 “특별한 지위를 가진” 인물만이 구할 수 있었던 종이였다. “그런데 같은 시대 튜더 왕실 가운데 타키투스를 번역할 수 있는 능력을 갖고 있고 같은 종이를 사용할 수 있는 인물은 단 한 명 여왕 자신 뿐이었다.” 널리 알려진 대로 여왕은 열 살이 되기 전 일곱 가지 언어를 자유자재로 구사할 수 있었다. 세 군데 워터마크가 추가 단서로 제시됐다. 여왕은 개인 편지를 쓸 때 늘 종이 위에 뒷발로 일어선 사자와 석궁 표식을 넣고 그 사이에 이니셜 G.B(대영제국)를 적었는데 이 문서에도 마찬가지였다. 다만 필적은 조금 이상했다. 이 번역본은 비서 중 한 명이 옮겨 적은 사본이며 그 위에 여왕이 바로잡거나 가필한 것으로 보인다. 여왕의 필체는 즉위 초기에 알아보기 편했던 것에서 뒤로 갈수록 흘려 쓰곤 했다. 이것은 일반적으로 튜더 왕실의 권력자들에 공통된 경향이었다. 글씨를 모호하게 쓰는 것이 일종의 권력을 과시하는 수단이었던 셈이다. 필로 박사는 이 문서가 어떻게 통치해야 하는가를 왕실 사람들이 공부하게 하려고 작성된 것으로 봤다. 타키투스가 군주제의 장점을 기록한 이 문서는 아우구스투스 황제의 죽음을 추적하고 티베리우스 황제의 성장, 한 개인에 권력을 집중되는 과정을 살펴보고 있다. 필로 박사는 타키투스는 “늘 순종적인 역사학자로 여겨지다 나중에 찰스 1세 국왕 시절 반(反) 군주주의자로 낙인찍혔다”며 왜 엘리자베스 1세가 그에 대해 관심을 가졌는지 의문이라고 했다. 해서 잘못된 통치를 피하기 위한 예를 통해 어떻게 통치해야 하는가를 왕실 사람들에게 가르치려 했던 것이 아닌가 유추했다. 아니면 그저 여왕 자신이 역사 고전을 취미로 즐겼을 가능성도 있다고 덧붙였다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr

이미 기후변화로 고갈되고 있는 안데스 빙하의 녹는 속도가 아마존에서 발생한 대규모 산불의 영향으로 더욱 빨라지고 있다는 조사 결과가 나왔다. 브라질 리오데자네이루주립대학 연구진은 아마존에서 발생한 산불이 빙하에 미치는 간접적 영향을 조사하기 위해 브라질과 페루, 볼리비아 일대부터 안데스산맥 지역의 고지대 빙하까지 검은 탄소(Black carbon) 등 에어로졸 성분이 얼마나 많이 증가했는지를 조사했다. 또 2000~2016년 아마존 일대에서 발생한 화재 피해 데이터를 분석한 뒤, 해당 자료들을 통합했다. 이후 아마존의 대형 화재로 발생한 검은 탄소 등의 에어로졸이 안데스산맥 빙하에 어떤 영향을 미치는지를 측정하는 모델링 프로그램을 개발했다. 분석 결과 화재로 발생한 검은 탄소 등의 에어로졸이 안데스 빙하의 표면(눈)을 덮을 경우 자외선이 반사되지 않고 도리어 흡수되는 현상이 나타났고, 이 때문에 눈과 얼음이 더욱 빠르게 녹는다는 것을 확인했다. 기후변화의 주요 원인 중 하나인 먼지 입자로 인한 연간 빙하 용해율은 4% 가량이다. 연구진은 검은 탄소의 연간 빙하 용해율은 먼지 입자에 맞먹는 3% 정도이며, 두 물질이 뒤섞일 경우 6%까지 증가한다고 설명했다. 먼지와 검은 탄소의 농도가 높아질수록 연간 용해율은 최대 12~14%까지 높아진다. 연구진은 안데스산맥 빙하의 녹는 속도를 가속화시키는 아마존의 화재가 전 세계 식량위기와도 연관이 있다고 분석했다. 실제로 아마존이 품고 있는 브라질의 농업은 세계 식량 수요과 관련해 끊임없이 압박을 받고 있다. 세계 시장의 수요를 맞추려고 과도하게 농업을 확장하고, 이 과정에서 아마존 산림을 벌채하거나 태우는 일이 잦아졌다. 브라질 국립우주개발연구소(INPE)에 따르면 지난 1~7월 화재로 사라진 아마존 삼림 면적은 3440㎢에 달한다. 서울의 약 6배에 달하는 규모다. 한편 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr