병원이 문을 닫는 밤 시간에 아이가 아프거나 다치면 부모들의 마음은 급해진다. 칼이나 가위 같은 날카로운 물건에 베었을 때 필요한 소독약이나 반창고, 멸균 붕대 등은 막상 눈에 띄지 않기도 한다. 반창고나 소독약, 상처치료 연고, 탈지면 등이 들어 있는 응급 치료 세트를 갖고 있더라도 정작 필요한 것들은 하나씩 보이지 않아 답답한 경우가 많다. 미국 몬태나공과대 기계공학과, 나노기술연구소 연구팀은 상처에 스프레이를 뿌리는 것만으로도 치료제가 포함된 약물 붕대가 만들어지는 응급 치료 장치를 개발했다고 14일 밝혔다. 응급 상황에 신속하게 대응할 수 있는 이 같은 치료 기술은 기계공학 분야 국제학술지 ‘진공 과학기술’ 11월 13일자에 실렸다. 이번에 개발된 기술은 전기방사라는 기술을 바탕으로 하고 있다. 전기방사는 생체적합성이 있는 고분자 용액에 강한 전기장을 가해 나노섬유를 만들어 내는 기술이다. 문제는 전기방사를 위해서는 고전압이 필요하기 때문에 인체에 가깝게 대고 사용할 경우 감전이나 화상을 입을 수 있다는 점이다. 연구팀은 고전압을 사용하는 것이 아니라 스프레이 페인트처럼 통 속 압력 펌프를 이용해 공기압만으로 고분자 용액을 나노섬유로 만들어 분사할 수 있는 장치를 만들었다. 캔에 들어 있는 모기약이나 페인트를 뿌리는 것처럼 상처 부위를 향해 버튼을 누르기만 하면 소독약이나 항생제가 섞인 나노섬유가 피부로 분사돼 붕대처럼 상처 부위에 달라붙게 된다. 나노섬유가 피부에 ‘착’ 달라붙기 때문에 피부의 굴곡에 상관없이 사용할 수 있고 세균 침투 가능성도 전혀 없다는 장점이 있다. 또 붕대 재료인 고분자 용액과 함께 사용되는 약물을 모듈 형식으로 필요에 따라 바꿔 사용할 수도 있다. 제시카 안드리올로 몬태나공과대 박사(의생명공학)는 “이번 기술은 상처를 손으로 만지지 않고 약물과 함께 붕대를 직접 뿌리는 방식으로 드레싱하는 것이기 때문에 감염 위험과 통증을 줄일 수 있다”며 “의료기관이 멀리 떨어져 있어 응급 상황에 빠르게 대처할 수 없는 의료 소외 지역에서 특히 유용하게 쓰일 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

‘일리아드’와 ‘오디세이’의 작가 호메로스는 ‘잠은 눈꺼풀을 덮어 선한 것, 악한 것, 모든 것을 잊게 하는 것’이라 했고, ‘돈키호테’의 저자 세르반테스는 ‘수면은 피로한 마음의 가장 좋은 약’이라고 말했다. 살아 있는 생명체는 어떤 방식으로든 잠을 자기 마련이다. 사람이 일생의 3분의1 정도의 시간을 할애한다는 잠은 생명을 유지하고 살아가는 데 필수적일 뿐만 아니라 깨어 있는 동안 고갈된 신경전달 물질을 보충해 활발한 뇌 활동을 가능케 해준다. 이 때문에 많은 사람들은 편안하고 깊은 밤잠을 자고 싶어 한다. 그렇지만 잠자리에 눕기만 하면 깊은 잠에 빠져드는 사람이 있는가 하면 아무리 노력해도 숙면을 취하지 못하는 이들도 있다. 미국 보스턴대 물리학과 네트워크생리학연구실, 매사추세츠대 의대, 하버드대 의대 수면의학부, 베스 이스라엘 디코너스 메디컬센터, 브리검여성병원 공동연구팀은 깊은 잠을 자는 사람들은 잠이 드는 순간 지진이 났을 때 나타나는 지진파처럼 갑작스럽고 폭발적인 뇌파가 발생한다는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘PLOS 전산생물학’ 11월 15일자에 실렸다. 연구팀은 눈동자가 움직이지 않고 깊이 잠든 상태인 비렘수면(Non-REM)에 관여하는 뇌간의 PZ 영역을 손상시킨 생쥐 10마리와 일반 생쥐 5마리를 대상으로 뇌파(EEG)와 근전도(EMG) 조사를 10일 동안 했다. 그 결과 깊은 잠에 빠져드는 순간 뇌에서 델타파가 폭발적으로 증가한다는 사실을 확인했다. PZ 영역이 손상된 생쥐는 잠이 들면 델타파나 세타파가 발생하기는 하지만 일반 생쥐와 달리 폭발적으로 늘지 않아 숙면을 취하지 못한다는 것이 확인됐다. 플라멘 이바노프 보스턴대 교수(생물물리학)는 “깊고 조용한 잠을 자기 위해서는 역설적이게도 대뇌 피질에서 뇌파가 폭발적인 움직임을 보여야 한다는 사실을 알게 됐다”며 “이번 연구를 통해 잠에 대해 더 잘 이해할 수 있게 됐으며, 새로운 수면장애 치료법을 찾는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

역사상 가장 강력한 제국 중 하나로 알려진 신아시리아의 멸망이 기후변화 때문이라는 연구 결과가 나왔다. 가디언은 신아시리아 제국의 운명이 당시 기후가 건조하게 변화하면서 기울어졌다는 연구 결과가 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 실렸다고 13일(현지시간) 보도했다. 기후변화에 따라 작황이 급격히 나빠지며 결국 제국의 패망에 이르렀다는 의미다. BC 934년부터 약 300년간 존재한 신아시리아는 바빌로니아와 이집트, 아르메니아 등 북아프리카와 지중해 동부를 장악한 광대한 제국이었다. BC 612년 서아시아 국가 연합군에 멸망하기까지 메소포타미아 지역의 패권을 장악하고 있었다. 미 캘리포니아주립대 연구에 따르면 BC 925~550년 사이 이 지역에서는 뚜렷한 기후변화가 있었다. 이라크 북부 동굴에서 채취한 광물 퇴적물 등을 분석해 비교한 결과 BC 675~550년 사이 가뭄이 계속됐고 이는 기존까지 풍부한 강수량으로 농작물을 재배했던 신아시리아 제국에 큰 위기를 초래했다. 결국 가뭄은 제국 내 정치·경제적 불안과 갈등을 일으켰고, 외세의 침략과 맞물려 멸망으로 이어졌다. 이같은 연구 결과는 전쟁의 패배나 내전 때문에 국가가 멸망한다는 상식과 거리가 있다는 점에서 이목을 끈다. 이번 연구에 참여한 아시시 신하 교수는 “이같은 심각한 가뭄은 단지 일부 지역이 아닌 광범위한 지역에 영향을 미쳤을 것”이라며 “20세기를 지나 기후는 훨씬 더 빨리 변화하고 있다. BC 600년대 만큼이나 현대에도 가뭄이 심각하거나 더 심각해질 수 있다고 본다”고 진단했다. 또 심각한 가뭄이 시리아 내전의 근본 원인이라는 연구가 있었던 것처럼 한 국가의 운명이 기후변화에 의해 좌우될 수 있는 것은 예나 지금이나 마찬가지라는 경고도 나온다. 이번 연구를 접한 또 다른 전문가는 “연구 저자들의 의견에 동의한다. 고대 마야문명의 몰락 과정에서도 비슷한 기후 패턴이 발생했다”면서 “이번 연구는 화석연료 사용이 지구온난화의 원인이 되고 있는 현재에도 중요한 교훈을 준다”고 말했다. 안석 기자 sartori@seoul.co.kr

“두려워할 이유는 없으면서 배울 것은 많은 존재가 나무이다. 활기차고 평화로운 그들은 우리를 힘내게 하는 정수를 아낌없이 나눠준다.” 소름 끼칠 정도로 방대한 양과 복잡한 문장을 자랑하는 소설 ‘잃어버린 시간을 찾아서’로 20세기 최고의 작가 중 한 명으로 평가받는 마르셀 프루스트가 이 세상 모든 나무에 바친 찬사이다. 오랫동안 인류에게 쉼터를 제공하고 건축자재로 사랑받았던 나무의 쓸모가 바뀐 것은 1867년이었다. 제2회 파리 만국박람회에 정원사 조지프 모니에는 콘크리트와 금속을 결합시켜 만든 최초의 철근 콘크리트 제품인 ‘정원 물통’을 전시했다. 간단해 보이는 이 작품은 20세기 건축 트렌드를 바꾸는 시작점이었다. 철근 콘크리트는 고층 건물을 짓기에도 용이하고 화재에도 강하다는 장점 때문에 벽돌과 목재를 순식간에 대체했다. 그러나 지구온난화 문제와 친환경 트렌드가 만나면서 나무에 대한 관심이 다시 높아지고 있다.실제로 철근 콘크리트 건축을 위해서는 철근, 철골, 시멘트를 만들어야 한다. 또 완공된 건물에는 냉난방을 위해 엄청난 에너지가 투입된다. 이 때문에 건축 부분에서 배출되는 온실가스는 전 세계 온실가스 배출량의 30~40%를 차지하는 것으로 알려져 있다. 반면 나무는 성장 과정에서 산소를 배출하고 이산화탄소를 흡수한다. 어느 정도 성장하면 광합성 효율과 탄소 저장 능력이 떨어지는데 그대로 둬 썩거나 불에 탈 경우 나무가 저장하고 있던 탄소는 공기 중으로 다시 빠져나간다. 그런 상황에 맞닥뜨리기 전에 적당히 자란 나무를 건축자재로 쓰면 탄소가 공기 중에 배출되는 것을 막을 수 있다는 점에 연구자들은 주목하고 있다. 그러나 목조건축물이 화재에 취약하다는 문제점은 여전히 골칫거리이다. 그런데 영국 케임브리지대 건축학과 자연재료혁신센터, 오스트리아 빈 자연자원·생명과학대(BOKU) 목재기술 및 재생재료연구소 공동연구팀은 대나무를 세포생물학적으로 분석한 결과 에너지 효율이 높고 불에 강한 목재 건축 기술이 가능하다는 사실을 확인하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 13일 자에 발표했다.대나무의 탄성과 강도 같은 물리적 특성과 관해서는 많은 연구가 있어왔지만 대나무 내부의 세포구조에 대한 연구는 많지 않았다. 이에 연구팀은 중국, 대만에서 주로 자라는 모소 대나무 3~5년생을 잘라 수분함량이 10%가 될 때까지 말린 다음 열전도율을 측정하는 주사열현미경(SThM)으로 분석했다. 모소 대나무는 최대 28m까지 자라기 때문에 중국이나 대만 등에서는 건물을 지을 때 작업자들이 오갈 수 있도록 하는 임시가설물인 비계 재료로 많이 쓰인다. 분석 결과 대나무 내부는 두꺼운 섬유질과 얇은 섬유질 층이 번갈아 있는 복잡한 셀룰로스 구조를 갖고 있는 것으로 확인됐다. 두꺼운 섬유질 층은 대나무의 강도에 영향을 미치고 얇은 섬유질 층의 세포들은 생장 방향과 직각에 가까운 각도로 정렬돼 있어 열전도율을 낮추는 역할을 한다는 것이다. 건물 성능 중 중요한 요소 중 하나는 필요한 열은 보존하고 불필요한 열은 차단시키는 단열 기능으로 열전도율을 낮추는 것이 핵심이다. 대나무의 얇은 섬유질 층은 천연 단열재 역할을 한다는 것이 연구진의 설명이다. 두꺼운 섬유질 층은 대나무가 화염에 노출됐을 때 불이 붙기 어렵게 만들 뿐만 아니라 확산 속도를 늦추는 역할을 하는 것으로 확인됐다. 대실 샤 영국 케임브리지대 교수(자연재료·구조공학)는 “이번 연구를 통해 대나무의 열적 특성을 파악함으로써 목조 건축물의 에너지 소비를 줄이고 불이 났을 때 안전성을 높일 수 있는 방법을 찾을 수 있게 됐다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

푸에르토리코, 미국, 호주, 베트남, 영국 등 11개국 82개 연구기관이 참여한 대규모 국제공동연구팀은 치명적인 열대 전염병으로 알려진 뎅기열의 확산을 예측할 수 있는 방법을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발간하는 국제학술지 ‘PNAS’ 12일 자에 실렸다. 뎅기열은 적도를 중심으로 한 열대지역에서 발생하는 전염병으로 확실한 치료법이 없는 상태다. 연구팀은 페루 이키토스, 푸에르토리코 산후안 2곳을 대상으로 1990~1991, 2000~2001, 2008~2009년에 발생한 뎅기열 통계와 기후 자료를 바탕으로 예측 모델을 만들었다. 이 모델은 뎅기열 발생 장소와 시기를 4개월 전에 예측할 수 있는 것으로 확인됐다. 예측 결과를 바탕으로 모기 서식지를 집중 방역하는 방식으로 뎅기열을 없앨 수 있을 것으로 보인다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“몸이 천 냥이면 눈이 구백 냥”, “이가 튼튼한 게 최고의 복”, “아픈 곳이 내 몸에서 가장 소중한 부위” 등등 건강에 관한 격언들은 많습니다. 겉으로 드러나 있는 피부에 상처가 나거나 눈이나 귀, 치아 등에 이상이 생기면 금세 알아차립니다. 그렇지만, 몸속 장기들은 심각한 상황이 되지 않으면 얼마나 문제가 있는지 알기 어렵습니다. 심장은 인체의 엔진으로 ‘요람에서 무덤까지’ 쉬지 않고 움직이는 가장 부지런한 신체 장기입니다. 쉬지 않고 열심히 일하는 심장이다 보니 고장 나기도 쉽습니다. 미국의 경우 해마다 약 61만명이 심장질환으로 사망하고 있고 한국인의 3대 사망원인 중 하나도 심장질환입니다. 심혈관질환은 노년층에게서 주로 발병하는 것으로 인식돼 왔지만 편리함을 추구하는 생활습관과 맛있는 음식들의 유혹 때문에 최근 들어 심장질환을 앓는 연령층은 점점 낮아지고 있는 추세입니다. 이런 가운데 미국 컬럼비아대 의대, 듀크대 의대 공동연구팀은 저녁 8시 이후 야식이 심장 건강을 위협하는 최악의 습관이라는 연구결과를 내놨습니다. 이 같은 연구결과는 오는 16~18일 미국 필라델피아에서 열리는 ‘미국심장학회 2019 과학콘퍼런스’에서 발표됩니다. 연구팀은 심장질환을 앓은 적이 없는 여성 112명을 대상으로 흡연과 음주 여부, 평소 식단, 운동 시간 및 횟수 같은 생활 습관과 체중, 콜레스테롤, 혈압, 혈당 등 건강관련 데이터를 측정했습니다. 연구팀은 이들에게 1년 동안 매일 식단, 식사 시간, 운동 시간을 컴퓨터나 스마트폰에 기록하도록 했습니다. 1년이 지난 뒤 연구팀은 실험 직전 데이터, 1년 동안 작성한 생활 데이터, 건강검진 결과들을 비교분석했습니다. 그 결과 오후 8시 이후에 먹는 야식을 즐겼던 사람들이 그렇지 않은 사람보다 혈압, 체질량지수, 혈당수치가 높았고 혈관 노화 역시 심각한 것으로 드러났습니다. 스페인 카를로스3세 보건연구소, 바르셀로나 의대, 그리스 아테네 하로코피오대, 아테네대, 호주 캔버라대, 호주국립대 의대 공동연구팀은 중년 이후에도 근육량을 일정하게 유지하는 것이 심장질환을 막는 데 도움이 된다는 연구결과를 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘역학과 공중보건’ 12일 자에 발표했습니다. 연구팀은 18세 이상의 성인남녀 3042명을 10년 동안 장기추적 조사했습니다. 그 결과 꾸준한 운동을 통해 적정한 근육량을 유지하고 있는 사람들이 그렇지 않은 사람들보다 체중, 체지방, 혈압이 정상인 경우가 많았으며 혈관 나이도 생물학적 나이보다 어린 것으로 조사됐습니다. 특히 40세 이후 중년 남녀들에게 근육량은 심장질환 발병률과 밀접한 관계가 있다고 연구팀은 강조했습니다. 하버드대 공중보건대 연구진 역시 심장마비를 한 번 이상 경험했던 50세 이상 남성 1500명을 대상으로 14년 동안 장기추적 관찰을 한 결과 심장마비 환자들도 하루 30분~2시간 정도 걷거나 가벼운 운동을 매일 하면 기대수명만큼 살 수 있다고 밝히기도 했습니다. 진화의학 차원에서 인간의 몸과 유전자는 여전히 원시시대에 머물러 있다고 합니다. ‘공부에 왕도가 없듯’ 건강을 유지하는데도 왕도는 없는 법입니다. 건강한 삶을 위해서는 원시시대 선조들처럼 덜 먹고 부지런히 움직이는 수밖에 없습니다. edmondy@seoul.co.kr

세계에서 가장 긴 강이자 4대 고대문명의 하나인 이집트 문명의 발상지인 나일강의 생성 시기가 예상보다 훨씬 이르다는 연구결과가 나왔다. 적도 부근에서 발원해 에티오피아, 수단, 이집트 등을 거쳐 지중해로 흐르는 아프리카 최대의 강인 나일강은 총 길이가 약 6700㎞ 정도다. 전문가들은 지구상에 나일강이 등장한 시기가 약 600만 년 전이라고 추측해 왔는데, 최근 미국 텍사스대학 연구진은 해당 시기를 3000만 년 전으로 앞당겨야 한다고 주장했다. 연구진은 나일강 주변의 델타(삼각주) 지역에서 침전물을 수집한 뒤, 이를 에티오피아 고원지대에서 수집한 화산암과 분석했다. 기존 학계는 나일강의 주요 발원지 중 하나로 꼽히는 에티오피와 고원지대와 나일강의 생성 시기가 유사한 것으로 봐 왔으며, 이번 연구진은 두 지대 생성물의 구성 성분과 ‘나이’의 비교를 통해 정확한 생성 시기를 파악하기로 했다. 그 결과 나일강 침전물과 에티오피아 고원지대 화산암의 구성 성분 및 생성 시기가 일치하는 것으로 나타났다. 두 지대의 침전물과 화산암은 모두 2000만~3000만 년 전에 형성된 것이며, 이를 통해 나일강이 최대 3000만 년 전부터 존재해 왔다는 사실이 입증됐다. 두 지역이 지질학적으로 연결돼 있다는 사실을 증명한 연구진은 나일강과 에티오피아 화산암의 생성시기가 일치하는 원인을 찾기 위해 컴퓨터 시뮬레이션 모델을 만들었다. 분석 결과 맨틀이 융기해 에티오피아 고원지대를 형성했고, 동시에 맨틀이 상대적으로 고도가 낮은 나일강 주변의 델타 지역으로 다시 하강하면서 일종의 컨베이어벨트와 같은 움직임이 나타났다. 이러한 과정을 통해 나일강이 에티오피아의 고원지대에서부터 현재의 델타 지역 인근에까지 흐를 수 있게 됐으며, 연구진은 같은 방식을 이용해 전 세계 강과 맨틀의 이동 사이의 관계를 분석할 수 있을 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 지구과학 분야 국제학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 최신호 11일자에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

북극해에서 가장 오래되고 두꺼운 해빙(바다얼음)이 기존 예측보다 빠르게 녹고 있는 것으로 나타났다. 캐나다·미국 연구진은 북극해에서 ‘마지막 보루’로 여겨지는 해빙이 나머지 해빙보다 두 배 빠른 속도로 감소하고 있다는 사실을 알아냈다고 발표했다. 연구진에 따르면, 이 해빙은 캐나다 북극해제도 서쪽 끝부터 그린란드 북부 해안까지 약 2000㎞에 걸쳐 존재한다. 이 해빙이 있는 지역은 지구 온난화로 다른 해빙들이 사라지더라도 마지막까지 남아 있을 것이라는 의미에서 ‘마지막 해빙 지대’(Last Ice Area)라고도 부른다.연구진은 또 이 마지막 해빙 지대에서 지난 35년간 해빙의 95%가 사라졌다는 것을 보여주는 영상 자료도 공개하고, 이는 기후 변화가 극심해졌다는 것을 보여주는 지표라고 말했다. 지금까지 여러 연구에서 기후 모델들은 북극은 여름에 얼음이 얼지 않게 되며 이런 현상은 빠르면 2030년에 일어날 수 있다고 예측했다. 이에 대해 연구진은 마지막 해빙 지대의 해빙 면적은 지난 2016년 기준으로 약 415만㎢였지만, 빠르면 2030년에 100만㎢ 정도까지 줄어들 수 있다고 설명했다. 또 연구진은 이처럼 오래된 해빙이 녹아 사라지면 그 자리에 생성 시기가 1~4년 정도밖에 안 되는 해빙이 만들어지는 데 이런 해빙은 여름철에 훨씬 더 녹기 쉽다고 덧붙였다. 이밖에도 연구진은 해빙의 지속적인 후퇴는 해빙에 의존해 살아가는 다양한 생명체에 악영향을 미칠 것이라고 지적했다. 따라서 마지막 해빙 지대가 연중 어떻게 변하는지를 연구하면 이런 동물에게 피난처를 제공하는 데 가장 적합한 장소를 정확히 파악하는 데 도움이 될 수 있다고 이번 연구를 이끈 켄트 무어 토론토대 교수는 설명했다. 자세한 연구 결과는 미국 지구물리학회(AGU) 학술지인 ‘지구물리학연구회보’(Geophysical Research Letters) 최신호(15일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

애니메이션 영화 ‘니모를 찾아서’의 주연 말린과 니모의 실제 모델이 만일 우리가 아는 흰동가리가 아니라 사촌에 해당하는 다른 아종이었다면 ‘아빠’가 ‘아들’을 찾는 여정은 그리 길지 않았을지도 모르겠다. 수심이 얕은 곳에 서식하는 말미잘에서 주로 발견되는 한 흰동가리 종은 자외선을 볼 수 있는 능력을 이용해 친구와 적을 구별하고 먹이도 쉽게 찾을 수 있는 것으로 나타났기 때문이다.호주 퀸즐랜드대학 퀸즐랜드뇌연구소(QBI) 연구진은 흔히 그레이트배리어리프로 불리는 대보초에서 서식하는 말미잘에서 주로 발견되는 배리어리프 흰동가리(학명 Amphiprion akindynos)의 시각 체계를 분석해 이런 결론에 이르렀다고 11일(현지시간) 대학 뉴스를 통해 발표했다. 이에 대해 연구 공동저자인 파비오 코테시 박사는 “이 종은 근본적으로 니모의 사촌”이라고 설명했다.전문가들에 따르면, 우리가 흔히 니모라고 알고 있는 흰동가리는 오셀라리스 흰동가리(학명 Amphiprion ocellaris)라는 종이다.이들 종은 외모가 꽤 비슷하지만, 서식지는 확연하게 다르다. 니모가 상대적으로 수심이 깊은 곳에 사는 말미잘 종에서 대체로 발견되기 때문이다. 이번 연구에서 연구진은 ‘니모 사촌’인 배리어리프 흰동가리의 유전자와 단백질 그리고 해부학적 정보를 분석해 이 종이 자외선을 볼 수 있다는 것을 알아냈다. 이에 대해 연구에 참여한 패니 드 뷔서롤 박사는 이들 흰동가리가 동족과 서식지인 말미잘을 더 잘 인식할 수 있게 돕는 독특한 특징을 발견할 수 있었다면서 이들의 눈에 있는 광수용체는 보라색 빛과 자외선을 함께 감지하는 것으로 나타났다고 설명했다. 연구를 이끈 세라 스티엡 박사도 이들 흰동가리가 서식하는 환경과 먹이원을 근거로 이 특별한 능력을 지니고 있다는 생각은 타당함을 확인했다고 말했다. 스티엡 박사에 따르면, 이들 흰동가리는 자외선이 쉽게 침투할 수 있는 수면과 가까이 서식하며 이들이 사는 말미잘 역시 자외선을 이용해 성장한다. 게다가 이들 물고기는 자외선을 흡수하는 동물성 플랑크톤을 잡아먹고 살아서 이들의 눈에는 먹잇감 주변 배경이 어두운 점처럼 보이므로 이런 먹이를 쉽게 찾을 수 있다는 것이다. 코테시 박사도 자외선을 보는 눈은 이들 물고기에게 또 다른 이점을 준다고 말했다. 그는 “이들 흰동가리의 시각 체계는 누가 동족인지 아닌지를 쉽게 파악하게 하는 것 같다”면서 “이들의 흰 줄무늬는 자외선을 반사하는 데 이는 동료들에게 쉽게 인식될 수 있다는 것을 의미한다”고 말했다. 반면 이들 물고기를 잡아먹는 포식자 등 대형 어류는 자외선을 볼 수 없어 말미잘 속에 이들이 숨어있는지 잘 볼 수 없다는 것이다. 이에 대해 그는 자외선은 본질적으로 이들 물고기에게 동족끼리 서로 대화할 수 있는 일종의 비밀 루트가 된다고 말했다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호(11일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

고온 환경에서도 안 터지고 배터리 용량도 커서 오래가서 주목받고 있는 차세대 배터리인 ‘리튬-황 배터리’를 프린트해서 만드는 기술을 국내 연구진이 개발해냈다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 연구진은 프린트 방식으로 폭발이나 화재 위험성이 없고 오래 가는 ‘다형상 전고체 리튬-황 전지’를 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스’ 표지논문으로 실렸다. 리튬-황 전지는 리튬을 음극(-)재로 사용하고 황을 양극(+)재로 사용하는 2차전지로 현재 널리 사용되는 리튬 이온전지에 비해 에너지 밀도가 5배 이상 높다. 이 때문에 전기차, 사물인터넷(IoT) 등 2차전지 활용처가 점점 늘어나면서 주목받고 있는 차세대 전지이다. 그러나 충전과 방전을 거듭할 수록 황화합물이 음극 표면에 얇은 막을 만들면서 전기를 만들어 내는 리튬 이온의 움직임을 가로막아 시간이 지날수록 성능이 저하된다는 문제가 있다. 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 두 개의 층으로 이뤄진 젤 상태의 전해질을 만들었다. 음극에는 황화합물이 이동해 들어붙는 것을 억제하는 전해질을, 양극에는 황의 산화환원 반응이 잘 일어나도록 해 황화합물이 만들어지지 않도록 한 것이다. 두 전해질은 액체가 아니라 반 고체인 젤 상태이고 열역학적으로 안정돼 있어 서로 섞이지 않는다는 장점도 갖고 있다. 또 글자나 그림을 종이에 인쇄하듯 연구팀은 단계적 프린팅 공정도 개발해 리튬-황 전지를 만들기 때문에 원하는 자리에 다양한 모양의 전지를 직접 만들 수 있기 때문에 다양한 형태의 배터리를 구현할 수 있다.실제로 연구팀은 굴곡진 비행기 날개 위에 알파벳 형상의 리튬-황 전지를 만들어 작동시키는데 성공하기도 했다. 연구팀이 이번에 만든 리튬-황 전지는 다양한 방식으로 접고 구부리고 펴기를 반복해도 정상 작동하는 것이 확인됐으며 LED램프와 연결된 전지를 가위로 일부를 잘라내도 램프에 빛이 계속 유지될 정도로 안전성이 높았다. 또 전지에 불을 붙여도 폭발하지 않고 정상 작동하는 것도 관찰됐다. 인화성 액체 전해질 대신 젤 전해질을 사용했기 ?문이다. 이상영 교수는 “이번 연구는 가위로 자르거나 불을 붙이는 상황에서도 정상 작동하는 매우 안전한 고용량 고안전성 전고체전지를 만드는 새로운 개념을 제시했다는데 의미가 크다”라며 “또 프린팅 공정을 이용해 다양한 모양을 갖는 전고체전지를 쉽게 제조할 수 있기 때문에 리튬-황 전지의 실용화를 앞당기는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학과 의료진단기술의 발달로 암의 조기진단 사례가 늘어나면서 환자의 시간적, 금전적 비용을 줄이고 빠르게 건강을 되찾는 경우가 증가하고 있다. 그러나 간혹 암이 아닌 것을 암으로 진단한다든지, 암을 다른 질환으로 진단하는 경우가 발생하기도 한다. 국내 연구진이 암진단 정확도를 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 연세대 의대 의생명시스템정보학교실 연구진은 환자의 암세포 시료를 분석할 때 외부 오염요인을 줄여 분석 정확도를 높일 수 있는 방법을 개발하고 생물학 분야 국제학술지 ‘지놈 생물학’(Genome Biology) 11일자에 발표했다. 의료진은 암에 걸린 것으로 추정되거나 치료를 받고 있는 환자에게서 유전자검사, 약물반응검사 등을 위해 종양조직을 여러 차례 분석한다. 여러 번 분석하기 때문에 충분한 양의 암 세포가 필요하지만 검사를 위해 채취할 수 있는 종양세포의 양은 제한적이다. 이 때문에 종양세포를 한 번 채취한 다음 종양유도생쥐(PDX, patient-derived xenograft model)나 미니장기, 유사장기로 불리는 오가노이드를 만들어 증식시켜 분석에 활용하는 것이 일반적이다. 문제는 이렇게 만든 종양세포는 살아있는 쥐의 몸 속이나 생쥐에게서 추출한 세포질에서 배양된 것이기 때문에 최소 10%, 최대 70%까지 쥐의 세포가 묻어 함께 성장하게 된다. 이처럼 종양세포의 오염상태를 고려하지 않고 분석했다가는 잘못된 진단 결과가 나올 수도 있다. 이런 가능성은 의학계에서 꾸준히 제기돼 왔었지만 발생빈도가 밝혀지거나 예방법이 나오지는 않은 상태이다.연구팀은 이런 종양세포 분석 모델에서 나타날 수 있는 돌연변이 분석 오류를 찾아내고 사전에 오류를 막아 암세포 진단율을 높일 수 있는 방법을 개발했다. 연구팀은 생쥐와 사람에게서 나타나는 모든 유전자 서열의 차이점을 찾은 뒤 이를 ‘하마’(HAMA)라고 이름붙였다. 암세포 분석 과정에서 이런 하마가 나타나면 질병 관련 유전적 변이로 판단할 수 있는데 이번 연구를 통해 생쥐의 유전체 정보로 인한 오류 가능성을 다시 확인할 수 있도록 만든 것이다. 연구팀은 이번 분석을 통해 그동안 잘 알려진 암 관련 돌연변이 데이터베이스 정보 중 생쥐를 이용한 실험모델에서 ‘하마’ 관찰빈도가 높게 나타난 것을 확인했다. 그동안 암 관련 돌연변이로 알려진 것들이 실제 사람의 몸에서 발생한 돌연변이가 아니라 생쥐의 세포에서 비롯된 것이라는 설명이다. 또 유전체 검사 데이터를 통해 나오는 하마의 비율을 토대로 환자의 암세포 배양시 나타날 수 있는 쥐 세포의 비율까지 계산할 수 있는 수식을 제시했다. 여기에 150가지가 넘는 가상의 오염데이터를 기반으로 비교분석함으로써 최적의 오염 배제 방법을 밝혀냈다. 연구팀에 따르면 이번 분석을 적용할 경우 기존 분석 대비 정확성이 58% 정도 높아진다. 김상우 연세대 의대 교수는 “이번 연구는 체외에서 보존, 증식된 환자 암세포 시료의 유전체 분석과정에서 발생할 수 있는 오류를 바로잡을 수 있도록 함으로써 더 정확한 정보에 기초해 환자를 치료할 수 있게 해 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

60대에 들어서도 운동을 하면 심장마비나 뇌졸중 등을 겪을 위험이 낮아진다는 연구 결과가 나왔다. 서울대병원 가정의학과 박상민 교수팀이 만 60세 이상 남녀 111만9925명을 대상으로 한 연구에서 이런 결론에 이르렀다고 밝혔다. 연구진은 2009~2010년과 2011~2012년에 각각 국민건강보험공단을 통해 건강검진을 받은 이들 참가자가 일주일에 얼마나 적당하거나 활발하게 운동했는지를 계산했다. 이때 1회 운동은 활기차게 걷거나 자전거 타기 같은 적당한 운동을 30분 이상 했을 때 또는 달리기나 수영 같이 활발한 운동을 20분 이상 했을 때로 간주했다. 이를 통해 연구진은 이들 참가자가 두 차례 건강검진 사이에서 운동 수준이 어떻게 변화했는지를 평가한 것이다. 그 후 연구진은 2013년 1월부터 2016년 12월까지 4년간 모든 참가자의 10%에 해당하는 11만4856명의 심장질환 및 뇌졸중 관련 건강 자료를 수집할 수 있었다. 연구진은 첫 번째 건강검진에서 주로 앉아서 생활해 활동적이지 않았던 사람들 중 22%가 두 번째 검진까지 신체 활동 수준을 늘린 것을 확인했다. 이 중 일주일에 서너 번 운동한 사람들의 심장질환 위험은 11% 줄었고, 한두 번 운동한 이들의 같은 위험은 5% 줄어든 것으로 나타났다. 반면 첫 번째 검진 당시 일주일에 다섯 번까지 운동했던 사람들 중 절반 이상(54%)은 두 번째 검진 때 밖에 나가서 운동을 아예 하지 않았는 데 이들 참가자의 심장질환 위험은 무려 27% 늘어난 것으로 확인됐다. 그렇지만 여전히 운동을 꾸준히 한 참가자들은 심장질환 위험 역시 낮았다. 심지어 신체장애나 고혈압 및 제2형 당뇨병 같은 만성 질환을 가진 사람들 역시 운동을 하지 않았더라도 일주일에 서너 번 운동하면 심혈관계 질환 위험 역시 줄어드는 것으로 확인됐다. 이때 장애가 있는 사람들은 그 위험을 16%, 당뇨병과 고혈압 그리고 콜레스테롤 수치가 높은 사람들은 그 위험을 최대 7%까지 줄일 수 있었다. 이에 대해 연구 제1저자로 참여한 김규웅 박사과정 연구원은 “이 연구의 가장 중요한 메시지는 나이 든 사람들이 심혈관계 질환을 막으려면 운동 빈도를 늘리거나 유지해야 한다는 것”이라고 말했다. 또 김 연구원은 “나이 든 사람들은 나이가 들면서 규칙적인 운동을 하는 것이 어렵다고 생각하는 경우가 많지만, 이번 연구는 운동이 꼭 필요하다는 점을 시사한다”면서 “우리는 노년층의 신체 활동을 장려하는 지역사회 기반 프로그램을 정부에서 추진해야 한다고 생각한다”고 지적했다. 이어 “임상 관점에서도 의사들은 심혈관계 질환 위험이 높은 사람들을 위해 다른 권장 치료법과 함께 신체 활동을 처방해야 한다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘유럽 심장 저널’(European Heart Journal) 최신호(8일자)에 실렸다. 사진=아이클릭아트 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

세계에서 가장 두꺼운 산악 빙하 중 하나가 마침내 지구 온난화에 굴복하고 있다는 새로운 분석 보고서가 나왔다. 미국 USA투데이 등 해외 언론의 7일 보도에 따르면 미국 매사추세츠주에 있는 니콜스칼리지 연구진은 알래스카 주노 주 북부에 있는 타쿠 빙하(Taku Glacier)는 지구온난화로 인해 평균기온이 상승함에 따라 두께와 면적이 줄어들고 있다는 것을 확인했다고 밝혔다. 타쿠 빙하는 알래스카에서 가장 두꺼운 빙하이자, 세계 20대 빙하 중 하나이다. 표면에서 밑바닥까지의 두께가 1477m에 이른다. 연구진은 지금까지 추적관찰한 빙하 250개가 모두 녹아내리는 동안 지구상에서 가장 두꺼운 빙하 중 하나인 타쿠 빙하만큼은 큰 변동이 없었으나, 최근 타쿠 빙하마저도 질량이 감소해 녹아내리는 빙하 중 하나에 합류했다고 설명했다. 연구진은 미국항공우주국(NASA) 지구관측소가 2014년 8월과 2018년 8월에 찍은 위성 사진을 분석한 뒤, 1946년 타쿠 빙하를 관측한 이래 처음으로 빙하가 녹아내리고 있다는 사실을 확인했다. 연구를 이끈 마우리 펠토 니콜스칼리지 빙하학자는 “이번 연구결과는 (타쿠 빙하는 그동안 지구온난화에도 큰 변화가 없던 거의 유일한 빙하였다는 점에서) 매우 중요한 문제”라면서 “지구 온난화로 매년 3600억t의 눈과 얼음이 녹고 있다”고 말했다. 이어 “타쿠 빙하를 관찰한 이래 가장 큰 빙하 질량 손실이 확인됐다. 이러한 변화는 주노 주에서 기록된 가장 따뜻한 7월, 빙하가 녹는 수준과 일치한다”면서 “타쿠 빙하의 이러한 현상은 몇 년 동안 지속돼 온 것으로 보인다”고 덧붙였다. 이번 연구결과는 지난달 스위스 온라인학술지출판연구소(MDPI)가 발행하는 원격탐사저널 ‘리모트 센싱‘(Remote Sensing) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

아마존 열대우림의 대기의 건조한 정도가 지난 20년간 꾸준히 심각해지고 있으며, 그 원인이 인간 활동에 있다는 지적이 나왔다. 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)가 위성 데이터 및 지상에서 수집한 데이터를 분석한 결과, 아마존 열대우림의 대기에 있는 습기와 수분이 갈수록 줄어들고 있다는 것을 확인했다. 일정량의 수분과 습기는 아마존 열대우림이 건강한 상태를 유지하는데 반드시 필요하지만, 지난 20년간 아마존은 갈수록 건조해졌다. 연구진은 “대기에 있는 공기량과 보유할 수 있는 최대 수분량의 차이를 측정하는 증기압차가 특히 아마존 남동부와 남부 지역에서 증가했고, 이는 건기인 8~10월 사이 더욱 극심하게 나타났다”고 설명했다. 이어 “이러한 현상은 온실가스 증가와 관련이 깊다. 연구진은 온실가스가 증가하면서 건조지수가 높아졌고, 이는 농업과 방목을 위해 산림을 태우는 등 인간의 행동에서 야기됐다”면서 “산림을 태우는 과정에서 발생하는 그을음 등은 양으로부터 열을 흡수해 대기 온난화를 가속화하는 에어로졸을 방출한다”고 덧붙였다. 연구에 따르면 대부분의 방목과 농업 확장이 일어나고 있는 아마존 남동부 지역의 대기 건조 상태가 더욱 심각하며, 북서지역의 경우 일반적으로 건기가 없는 지역에 속했지만 지난 20년 동안 심한 가뭄을 겪었다. 이러한 현상은 잦은 화재로 이어졌다. 실제로 올해 아마존의 화재 발생 건수는 급격히 증가했다. 브라질 국립연구소에 따르면 올해 아마존에서 화재가 발생한 빈도는 지난해보다 85% 증가했다. 일반적으로 나무는 광합성 과정을 통해 땅에서 수분을 끌어와 잎을 통해 대기 중으로 수증기를 방출한다. 이 수증기는 구름으로 변해 비 등의 형태로 물을 땅으로 되돌려 보낸다. 그러나 건조해진 대기와 여분의 물이 없는 토양은 이러한 현상을 방해할 수 있으며, 이것은 숲이 더 이상 건강한 상태를 유지할 수 없다록 만든다는 것이 연구진의 설명이다. 세계자연보전기금(WWF)에 따르면 아마존은 세계에서 가장 큰 열대우림이며, 남미지역의 40%를 차지한다. 수십억 t의 이산화탄소를 흡수해 기후변화를 막는데 큰 역할을 한다. 인간 활동이 아마존 대기를 건조하게 만들고, 결국 잦은 화재로 이어지게 만든다는 사실을 입증한 이번 연구결과는 세계적인 학술지인 네이처의 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

겨울의 시작인 입동이 지나고 날씨가 쌀쌀해지기 시작하면서 스키, 스키보드, 스케이트를 좋아하는 겨울스포츠광들은 벌써부터 흥분하고 있다. 산꼭대기부터 멋지게 활강하는 모습이나 얼음 위를 신나게 지치고 지나가는 모습 등을 상상하면서 말이다. 눈과 얼음을 미끄러져 나갈 수 있는 것은 압력과 마찰력 때문이라는 사실은 잘 알려져 있다. 스케이트 날이나 스키 플레이트가 위에서 무게를 가하면 압력과 마찰열이 발생해 눈이나 얼음이 녹아 물로 바뀌면서 마찰력이 줄어든다는 것이다. 그런데 액체 상태의 물은 미끄럽게 만드는 윤활 성질이 약한 것으로 알려져 있는데 얼음이나 눈 위에 얇게 녹은 물의 막이 어떻게 마찰을 줄이고 겨울 스포츠를 즐길 수 해줄까. 프랑스 파리고등사범학교 물리학연구실, 파리과학인문대(PLS), 파리 디드로대(파리7대학), 소르본대, 에콜 폴리테크니크 공동연구팀은 마찰이 녹이는 얼음 위의 얇은 액체막의 두께와 성질을 측정하는데 성공하고 마찰과 압력으로 녹은 액체막은 예상보다 훨씬 얇고 일반적으로 볼 수 있는 물보다 점성이 높다는 사실을 발견했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 물리학 분야 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 X’ 4일자에 실렸다. 일반적으로 얼음이 ‘미끄러운’ 이유는 마찰에 의해 만들어진 얇은 액체층 때문인데 이 액체층의 두께나 특성에 대해서 잘 알려져 있지 않다. 심지어는 일부 과학자들은 얼음 위 생기는 액체막의 존재에 대해서도 여전히 의문을 표하고 있다. 연구팀은 원자 지름의 수 십분의 1까지 측정이 가능한 제3세대 현미경인 원자현미경의 일종인 원자힘 현미경(AFM)을 이용해 얼음 위에 생기는 액체막의 두께와 성질을 파악했다. AFM은 원자현미경 중에서 가장 널리 사용되는 것으로 진공 중에서도 사용이 가능하며 시료의 물리적, 전기적 성질을 알아낼 수 있다는 장점이 있다.분석 결과 마찰과 압력이 얼음 위에 만들어 내는 액체 상태의 물을 만들어 낼 뿐 만 아니라 얼음 위에 형성되는 액체막의 두께는 머리카락 굵기의 100분의 1에 해당하는 1미크론(㎛)에서 몇 백 나노미터(㎚)에 불과하다는 사실도 밝혀냈다. 이는 이론적으로 계산한 값보다 훨씬 얇아 연구진을 놀라게 만들었다. 또 AFM으로 관찰한 얼음 위 액체막은 단순한 ‘물’이 아니라 기름처럼 점성이 강하다는 것도 확인됐다. 흔히 생각하는 완전한 액체상태가 아닌 액체와 얼음 사이의 그 중간 정도의 성질을 나타내는 것으로 연구팀은 해석했다. 연구를 주도한 알레산드로 시리아 파리고등사범학교 박사(유체역학)는 “이번 연구는 그동안 명확하게 풀리지 않았던 얼음 위 마찰에 대한 이론적 설명을 제시했으며 지금까지 고려되지 않았던 얼음 위 액체 막의 성질을 제시했다는데 의미가 크다”라고 설명했다. 시리아 박사는 “이번 연구는 동계 스포츠 선수들의 경기력 향상 뿐만 아니라 빙판길에서 자동차의 미끄러짐 방지를 위한 수단을 연구하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

유전적으로 우울증에 걸릴 위험이 있더라도 운동을 꾸준히 하면 그 위험을 현저하게 낮출 수 있음을 시사하는 연구 결과가 나왔다. 미국 하버드의대 정신의학과 교수이자 매사추세츠종합병원 연구원인 카르멜 초이 박사가 이끄는 미국 연구진이 유럽인 약 8000명을 대상으로 한 코호트 연구 자료를 수집·분석해 이런 결론에 이르렀다고 미국 불안·우울증협회(ADAA) 공식 의학학술지 ‘우울과 불안’(Depression and Anxiety) 최신호(5일자)에 발표했다. 이번 연구에 따르면, 전반적으로 매주 4시간이나 매일 35분 동안 운동한 사람들은 앞으로 우울증에 걸릴 확률이 17% 더 낮았다. 심지어 이런 예방 효과는 우울증에 관한 유전적 위험이 큰 이들에게도 마찬가지인 것으로 나타났다. 연구진은 이번 연구를 위해 유전자가 건강 결과에 어떤 영향을 주는지 이해하는 데 도움을 주기 위해 고안된 장기 연구 프로그램 ‘파트너스 헬스케어 바이오뱅크’(Partners Healthcare Biobank)의 참가자 약 8000명의 자료를 수집해 분석했다. 이들 참가자는 이 프로그램에 참여하면서 자신이 어떤 운동을 얼마나 오래 하고 있는지 등을 포함한 생활 습관 관련 설문 조사에 응답했었다. 덕분에 연구진은 2년 동안 이 정보를 건강 기록 자료와 교차 참조함으로써 우울증 진단을 받은 사람들을 찾아낼 수 있었다. 또한 연구진은 이들 참가자의 유전 정보를 사용해 우울증에 관한 유전적 위험이 있는지를 각각 평가해 점수를 매겼다. 그 결과, 유전적으로 우울증 위험이 큰 사람들이 우울증 진단을 받을 확률은 우울증에 관한 유전 위험이 낮은 이들보다 20% 더 높은 것으로 확인됐다. 하지만 이들 참가자가 운동하면 비록 우울증에 관한 유전적 위험은 낮지만 운동을 하지 않는 이들보다도 우울증에 걸릴 확률이 17% 더 낮은 것으로 나타난 것이다. 심지어 유전적 위험 점수가 가장 높은 사람들도 운동하면 우울증에 걸릴 확률은 12% 더 낮았고, 유전적 위험 점수가 낮은 사람들이 운동하면 우울증 위험이 38% 더 낮았다. 운동은 춤 같은 고강도 운동이 우울증 위험을 16%까지 줄였고, 요가 같은 저강도 운동 역시 그 위험을 14%나 줄였다. 달리기와 걷기도 각각 13%와 11%씩 우울증 위험을 낮췄다. 반면 기묘하게도 조깅과 수영 그리고 라켓 스포츠의 경우 어떤 혜택도 나타나지 않았다. 이에 대해 이번 연구에 참여하지 않은 하버드의대 정신의학과 조교수인 마이클 크레익 밀러 박사는 “전 세계 우울증 환자 1억 명 가운데 일부는 항우울제뿐만 아니라 운동에도 효과를 얻을 수 있다”고 설명했다. 운동은 단기적으로 기분을 좋게 해주는 화학물질인 엔도르핀 분비를 촉진하며, 장기적으로는 뇌 기능과 기분을 개선하는 데 도움을 주는 신경전달 물질인 세로토닌과 노르에피네프린의 분비를 촉진하는 것으로 알려졌다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

20세기 산업사회를 구축하게 만든 석유는 고갈 가능성이 점점 커지고 있으며 환경 오염의 주범으로 꼽히고 있다. 특히 석유 정제과정에서 다량으로 발생하는 황 폐기물은 산소와 결합해 황산화물을 만들고 대기 중 수분과 결합해 산성비의 원인이 되기도 한다. 전 세계적으로도 황의 대부분은 폐기물로 축적되고 있으며 처리 방법이 마땅치않아 많은 나라들이 골머리를 앓고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 탄소융합소재연구센터 연구진이 이런 골칫거리인 황 폐기물을 이용해 꿈의 신소재 그래핀을 제조하는 공정을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 소재분야 국제학술지 ‘컴포짓 파트 B: 공학’(Composites Part B : Engineering)에 실렸다. 한국도 대부분의 황 폐기물을 중국으로 수출하고 있지만 중국의 정유산업도 고도화되면서 자체적으로 나오는 황 폐기물 처리 문제 때문에 우리가 수출할 수 있는 양도 줄어들 가능성이 높다. 이런 가운데 연구진은 꿈의 신소재 그래핀이 흑연을 산화시킨 다음 다시 환원시켜 만들 수 있다는 점에 착안했다. 흑연 환원을 위해 필요한 물질인 환원제로 150도 이상의 온도에서 녹은 황이 매우 효과적이라는 사실을 밝혀낸 것이다. 연구팀은 별도의 환원제 업싱 황만을 환원제로 사용해 산화된 흑연을 녹은 황에 넣어 황이 도핑된 환원 그래핀을 만드는데 성공했다. 그래핀을 만들고 남은 황은 재사용이 가능하고 다시 회수할 수 있다는 장점도 갖고 있다.더군다나 연구팀이 개발한 환원 그래핀은 중금속 흡착 능력이 우수하다는 것도 확인됐다. 실제로 수용액 상태에서 중금속인 수은 이온을 94% 이상 흡착해 제거할 수 있고 복합소재 제조시 기존 소재보다 150% 이상 강도가 향상됐으며 소재 제조시 발생하는 유해가스 차단도 95% 이상 높아졌다. 연구팀은 이번에 개발된 황 환원 그래핀은 수은을 포함한 중금속 제거 필터, 자동차나 항공용 부품소재, 전자기기 부품, 에너지 저장용 배터리 제품을 개발할 때 이용될 수 있을 것이라고 기대했다. 유남호 KIST 박사는 “이번 연구결과는 쓸모없는 폐기물은 황을 유용하게 활용할 수 있을 뿐만 아니라 황의 고유한 특성을 이용해 고부가가치의 새로운 그래핀 소재를 만들 수 있는 방법을 제시했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 페로브스카이트 태양전지의 효율과 안정성을 동시에 높이는 소재를 개발했다. 페로브스카이트 태양전지는 효율이 높으면서도 제조 비용이 저렴해 ‘차세대 태양전지’로 불린다. 석상일 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수팀은 “새로운 조성의 광흡수층 소재를 제작, 유·무기 하이브리드 페로브스카이트 전지에 적용한 결과 23.7%의 효율을 얻었다”고 8일 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. 태양전지의 핵심 소재는 태양빛을 직접 흡수해 전자를 생산하는 ‘광활성층’이다. 이와 함께 빛을 전기로 바꾸는 효율뿐 아니라 광활성층의 내구성도 중요한 요인이다. 페로브스카이트 태양전지에서는 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 물질을 광활성층으로 쓰는데, 빛 전환 효율을 높이는 것과 함께 이 부분의 내구성을 높이는 게 상용화를 위한 과제로 남아 있었다. 광활성층의 효율은 ‘밴드 갭’에 의해 결정된다. 밴드 갭이 좁을수록 태양광 중 흡수 가능한 파장대가 넓어지므로, 효율을 높이려면 페로브스카이트 물질의 밴드 갭을 좁히는 게 중요하다. 그러나 지금껏 광활성층에 넣어주던 메틸암모늄이나 브롬(Br) 같은 물질은 오히려 밴드 갭을 넓혔다. 메틸암모늄의 경우 광활성층의 내구성도 낮춘다. 연구진은 브롬과 메틸암모늄을 대신 2가 양이온(메틸렌다이암모늄)을 첨가했다. 새 첨가물은 결정구조를 안정하게 하면서 효율도 유지했다. 2가 양이온을 첨가한 페로브스카이트 전지의 효율은 23.7%였다. 태양광을 아래서 600시간 연속으로 작동한 뒤에도 효율은 초기의 90% 이상을 유지했다. UNIST는 “무르고 쉽게 녹이 생기는 철에 다른 금속을 소량 첨가해 단단하고 녹슬지 않는 스테인리스 스틸을 만들 듯, 첨가물로 ‘페로브스카이트’의 단점을 잡는 기술”이라고 이번 연구 성과를 소개했다. 석 교수는 “현재 최적화한 전하 전달 소재를 추가로 개발했고 계면 결함 최소화 연구도 진행했다”면서 “이들을 조합하면 26% 이상의 효율 달성이 가능할 것”이라고 전망했다. 그는 또 “UNIST 창업기업인 ‘프론티어에너지솔루션’과 함께 대면적 모듈 기술을 접목해 페로브스카이트 태양전지를 상용화하는 연구를 이어갈 계획”이라고 밝혔다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

2000년대 초 업무차 미국에 간 적이 있습니다. 외국이 처음이라 신기한 것투성이었지만 영화나 드라마에서 봐왔던 것들이 사실이 아니었다는 점이 가장 놀라웠습니다. TV나 영화에서는 8등신의 미남, 미녀들뿐이었지만 길거리나 업무차 만난 사람들은 비만인 사람들이 대부분이었기 때문입니다. 실제로 미국 성인 3명 중 1명, 아동은 5명 중 1명이 비만이라고 합니다. 비만은 체내에 지방이 과다하게 쌓여 있는 상태를 말합니다. 비만이 문제가 되는 것은 고혈압, 당뇨, 지방간, 수면무호흡증, 퇴행성 관절염, 통풍은 물론 우울증의 원인이 되기도 하고 대장암이나 췌장암, 유방암, 전립선암 발병 가능성도 높입니다. 세계보건기구(WHO)가 “비만은 21세기 인류가 극복해야 할 중요한 질병”으로 규정한 이유입니다. 과학계에서는 성인 비만보다 아동 비만을 더 심각하게 보고 있습니다. 아동 비만이 성인 비만으로 이어지기 쉽기 때문이지요. 한국의 아동, 청소년 비만율도 점점 높아지고 있다고 합니다. 학업에 시달리면서 운동량은 물론 과일, 채소 섭취가 줄어들고 간단하게 한끼를 해결할 수 있는 패스트푸드 섭취가 늘고 있기 때문입니다. 또 “어려서 찐 살은 키로 간다”는 잘못된 생각도 한몫을 하고 있습니다. 최근 미국 라스베이거스에서 열리고 있는 ‘2019 비만 콘퍼런스’ 때문인지 이번 주는 아동 비만과 관련한 연구들이 많이 발표됐습니다. 우선 미국 버팔로대 의대 연구팀이 엄마와 아이의 친밀도가 초등학교 2학년 때까지 나타날 수 있는 소아비만 가능성을 좌우한다는 연구결과를 의학분야 국제학술지 ‘비만’ 5일자에 발표했습니다. 연구팀은 생후 1개월부터 9세까지 아동이 있는 172가구를 대상으로 아이의 체중과 체질량지수(BMI)를 확인하고 부모의 양육태도, 생활습관, 식습관 등을 분석했습니다. 그 결과 부모, 특히 엄마와 대화를 많이 하고 친밀도가 높은 가정의 아이들은 그렇지 않은 가정의 아이들보다 체질량지수가 정상인 경우가 월등히 높은 것으로 조사됐습니다. 엄마가 스트레스에 민감하고 아이와 소통을 잘하지 않는 가정에서는 아이들이 패스트푸드에 의존하는 경향이 강한 것으로 나타나기도 했습니다. 또 미국 오클라호마대 보건과학센터, 오하이오대 의대 공동연구팀은 아이가 하나인 외동 가정보다는 아이가 둘 이상인 가정의 식습관이나 건강지수가 더 높다는 연구결과를 ‘영양교육과 행동’ 6일 자에 실었습니다. 연구팀은 5~8세까지 아이가 있는 74가구를 대상으로 ‘건강한 식사 지표’(HEI) 조사를 실시했습니다. 그 결과 외동 가정의 아동이 그렇지 않은 가구의 아이보다 편식이 심하고 비만인 경우가 훨씬 높은 것으로 나타났습니다. 연구를 이끈 첼시 크레흐트 오클라호마대 박사는 “건강한 식습관은 학교나 친구들과의 관계에서보다는 가정에서 만들어지는 경향이 크다는 것을 확인했다”라고 말했습니다. 예전 ‘밥상머리 교육’이라 해서 가족들이 모두 함께 식사를 하면서 인성, 예절 교육뿐만 아니라 건강한 식습관을 배웠습니다. 그렇지만 요즘은 맞벌이 가정이 늘고 아이들도 여기저기 학원 다니느라 바쁘다 보니 가족이 한자리에서 식사하는 경우가 많이 줄었습니다. 바쁘더라도 일주일에 2~3일 정도는 온 가족이 함께 식사를 하는 것이 가족 간 친밀감을 높이고 비만까지 막을 수 있는 좋은 해결책 아닐까요. edmondy@seoul.co.kr

# 1869년 11월 4일. 새벽에 내린 비 때문에 안개는 짙게 깔리고 6도 가까이 떨어진 아침 기온이 낮에도 회복되지 않아 으슬으슬하다는 말이 적당한 초겨울 추위가 느껴지는 날이었다. 얼마 전 영국과학진흥협회(BAAS) 회장으로 취임한 토머스 헨리 헉슬리(1825~1895)는 집무실에서 ‘다윈의 불도그’란 별명과 어울리지 않게 긴장한 얼굴로 서성거리며 누군가를 기다리고 있었다. 오후 티타임 시간이 되기 직전 앳된 얼굴의 사환이 사무실로 헐레벌떡 뛰어들어와 거친 숨을 몰아쉬며 “선생님 다 팔렸답니다”라는 한마디를 전했다. 그제서야 헉슬리는 불도그를 연상케 하는 미소를 지었다.150년 전인 1869년 11월 4일은 미국 과학진흥회(AAAS)에서 발행하는 ‘사이언스’와 함께 과학저널 양대 산맥인 ‘네이처’가 첫 호를 발행한 날이다. 당시 네이처는 ‘삽화가 들어간 주간 과학잡지’를 표방하며 40쪽 분량의 창간호를 발행했다. 창간호에는 헉슬리가 ‘자연 : 괴테의 격언’이라는 제목의 권두언을 싣고 “네이처(자연)! 우리는 자연에 둘러싸여 있고 포섭돼 있다: 인간을 자연에서 떼어놓을 수 없을 뿐만 아니라 인간은 자연을 넘어설 수도 없다”라고 선언했다. 헉슬리의 권두언 바로 뒤에는 식물학자 알프레드 베넷이 ‘겨울에 꽃 피는 식물의 수정에 관하여’라는 제목으로 찰스 다윈의 최신 연구결과를 알리는 기사가 실렸다. 창간호에는 개기일식, 현미경 작동방법 등도 실렸지만 박물학이라고 불렸던 생물학 분야 연구성과들이 주로 실렸다. 창간호에는 그해 9월 16일에 사망한 영국 화학자 토머스 그레이엄 런던대 교수에 대한 부고기사가 삽화와 함께 2장 넘게 실린 것도 눈길을 끈다. 그레이엄 교수는 현재 고등학교 과학교과서에도 나오는 기체 확산에 관한 ‘그레이엄의 법칙’을 만든 화학자로 19세기 영국 화학을 대표하는 과학자이자 전 세계 화학교육에 영향을 끼친 인물로 평가받는다. 네이처는 지금까지도 과학자들의 부고기사를 매우 자세히 다루고 있다. 창간 당시에는 ‘교양 있는 독자에게 최신 과학 지식에 관한 읽을거리’를 제공한다는 취지로 만들어졌지만 점차 학술적 경향이 강해지면서 과학자들이 가장 논문을 싣고 싶어 하는 학술지로 성장하게 됐다. 또 1953년에는 게재될 논문에 대해 편집자가 영국왕립학회 소속 과학자들에게 직접 질의하는 전통을 만들어 현재 과학계에서 확고히 자리잡은 동료평가인 ‘피어리뷰’의 기초를 닦기도 했다. 현재 네이처는 2018~2019년 기준 학술지 영향력지수(IF)가 43.070로 사이언스의 IF 41.063을 훌쩍 넘으며 다(多)분야 과학저널 영향력 1위를 차지하고 있다. 150년의 전통 덕분에 네이처에는 매년 850여건의 연구논문을 비롯해 3000건의 과학뉴스와 논평, 분석이 실리고 있으며 월평균 네이처 홈페이지를 찾는 독자는 400만명을 훌쩍 넘어 과학계는 물론 전 세계 과학보도에도 상당한 영향력을 행사하고 있다. 이제는 ‘네이처 출판그룹’(NPG)이라는 이름으로 네이처뿐만 아니라 150여 종의 학술저널을 발간하고 있다. 네이처에 실렸던 논문들의 면면을 살펴보면 19~21세기 현대과학 발전사를 그대로 확인할 수 있다. 1925년에는 지금까지 알려지지 않았던 고인류의 화석을 아프리카에서 발견해 ‘오스트랄로피테쿠스 아프리카누스’라는 학명을 붙였다는 연구가 실렸다. 이 논문 이후 고인류학계는 화석인류 연구와 발견에 뛰어들어 인류의 진화상을 밝혀내고 있다. 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 1953년 4월 25일 자 네이처에 발표한 ‘DNA의 분자구조’란 제목의 달랑 1쪽짜리 논문은 현대 생물학의 시작이자 20세기 가장 중요한 발견이라고 평가받고 있다. 1995년 11월 23일 자 네이처에는 스위스 제네바대 천문학과의 스승과 제자가 태양계 바깥 외계행성을 최초로 발견했다는 내용의 논문을 발표했다. 이 논문을 발표한 미셸 마요르, 디디에 쿠엘로 스위스 제네바대 명예교수는 올해 노벨물리학상 공동 수상자로 선정됐다. 이 밖에도 중력파 발견, 탄소원자로만 이뤄진 신소재 그래핀의 발견, 탄소나노튜브 개발 등 네이처에 발표된 수많은 연구성과들이 노벨상으로 이어지기도 했다. 이뿐만 아니라 기후변화에 따른 해수면 상승, 남극에서 발견된 오존 구멍 등 전 세계인에게 경각심을 불러일으킨 연구들도 모두 네이처를 거쳐 나왔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr