사람마다 본인이 좋아하는 계절과 요일이 있을 것입니다. 또 아침에 기운이 넘치는 아침형 인간이 있는가 하면 저녁에 활력이 넘치는 저녁형 인간도 있습니다. 이는 본인의 정신 건강과 웰빙이 가장 좋은 때를 무의식적으로 인식하고 있기 때문입니다. 영국 런던대(UCL) 행동과학·보건학과, 헬스케어·전염병학 연구소 공동 연구팀은 사람들이 일반적으로 아침에 가장 활기 넘치고, 자정에 가까워질수록 기분은 저하된다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 영국 의학회에서 발행하는 의학 분야 국제 학술지 ‘BMJ 정신 건강’ 2월 5일 자에 실렸습니다. 연구팀은 2020년 3월부터 2년 동안 런던대에서 실시한 ‘코로나19 사회 연구’에 참여한 성인 남녀 4만 9218명의 자료를 정밀 분석했습니다. 연구팀은 하루 중 시간에 따른 정신 건강(우울 및 불안 증상), 행복감, 삶의 만족도, 삶의 가치감, 외로움(사회적 웰빙)의 변화에 주목했습니다. 또, 이런 것들이 요일, 계절, 연도에 따라 달라지는지도 관찰했습니다. 나이, 성별, 인종, 학력, 고용 상태, 거주 지역, 신체 및 정신 건강 상태 등을 고려하더라도, 일반적으로 아침에 막 일어났을 때 우울·불안 증상과 외로움이 가장 낮고 행복감, 삶의 만족도, 삶의 가치감은 높은 것으로 조사됐습니다. 반면, 자정 무렵에는 전반적인 지표 수치가 가장 나쁜 것으로 나타났습니다. 요일의 영향은 명확하진 않았지만, 흔히 생각하는 것과 다른 결과가 나왔습니다. 행복감, 삶의 만족도, 가치감은 일요일보다 월요일과 금요일에 더 높았고, 화요일에도 행복감이 높은 것으로 조사됐습니다. 그렇지만, 외로움은 요일에 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났습니다. 계절이 기분에 영향을 미친다는 증거는 명확했습니다. 정신 건강의 전반적 상태가 가장 좋은 계절은 여름이었습니다. 우울과 불안 증상, 외로움이 가장 높게 나타나고 행복감, 삶의 만족도, 가치감이 가장 낮게 나타나는 때는 겨울로 확인됐습니다. 연구팀에 따르면 하루 중 정신건강의 변화는 흔히 스트레스 호르몬으로 알려진 ‘코르티솔’과 생체 주기 때문입니다. 스트레스에 저항하는 에너지를 공급하는 코르티솔은 아침에 다량 분비돼 몸을 각성시키는데, 자정에 가까워질수록 수치가 낮아진다고 합니다. 계절에 따른 변화는 일조 시간에 좌우됩니다. 일조 시간이 짧아질수록 세로토닌, 멜라토닌 같은 감정 조절 호르몬 분비량이 감소하고, 추위 때문에 활동량까지 줄어들면서 전반적인 정신 건강이 악화할 수밖에 없다는 것입니다. 연구를 이끈 데이지 팬코트 UCL 교수는 “활기차고 건강한 삶을 위해서는 자기가 최적의 상태를 나타내는 때가 언제인지 파악하는 것이 중요하다”고 조언했습니다.

오메가3 지방산은 항염증 기능이 있어서 심혈관 질환, 관절염, 일부 자가면역 장애와 같은 만성 염증 질환 위험을 줄이는 데 도움이 되는 것으로 알려져 많은 사람이 건강기능식품으로 복용한다. 그렇지만 일부에서는 오메가3가 알려진 것과는 달리 실제 효과는 크지 않다는 목소리도 나오고 있다. 이런 상황에서 스위스, 미국, 호주, 프랑스 4개국 공동 연구팀은 오메가3가 생물학적 노화 속도를 늦추는 도움이 된다고 밝혔다. 스위스 취리히대 노인학·노화학과, 바젤대 노인의학과, 제네바대 의대, 제네바 대학병원, 미국 컬럼비아대 공중보건대, 터프츠대 노화 영양 연구센터, 하버드대 보건 정책관리학과, 영양학 및 역학과, 하버드대 의대, 브리검여성병원, 호주 모나쉬대 생물 신경정신과학과, 프랑스 툴루즈대 부속 병원, 폴 사바티에 툴루즈3대학 약학과 연구진이 참여했다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 노화’ 2월 4일 자에 실렸다. 앞선 많은 임상시험 연구에서 칼로리 제한이 사람의 노화를 늦출 수 있다는 사실은 밝혀진 바 있다. 또 동물 연구나 사람을 대상으로 한 소규모 연구에서 비타민D나 오메가3 지방산을 섭취하는 것이 생물학적 노화를 늦출 수 있다는 결과를 얻기도 했다. 그렇지만, 일반적인 효과에 대해서는 아직 명확한 연구가 이뤄지지 않았다. 이에 연구팀은 스위스에 거주하는 70세 이상 남녀 777명을 대상으로 한 임상시험을 실시했다. 연구팀은 후성유전학적 시계로 알려진 분자생물학 도구를 이용해 오메가3 섭취가 노화 속도에 어떤 영향을 미치는지 계산했다. 실험 참가자들은 3년 동안 하루 2000IU의 비타민D를 섭취하거나 하루 1g의 오메가3를 섭취하든지, 일주일에 3회 각 30분 동안 실내 운동을 하도록 했다. IU는 비타민을 비롯해 약물의 생리 활성을 측정하기 위한 단위로, 약물 종류에 따라 우리가 흔히 알고 있는 g, ㎎, ㎍이 다르다. 비타민D의 경우는 1㎎이 4만 IU지만, 비타민C는 1㎎이 20 IU에 해당한다. 오메가3 1g은 시중에 판매하는 제품 1캡슐 정도 다. 3년 동안 추적 조사 결과, 오메가3 섭취가 여러 후성유전학적 시계에서 생물학적 노화를 최대 4개월까지 늦추는 것이 확인됐다. 이는 실험 대상자의 성별, 나이, 체질량지수(BMI)에 영향을 전혀 받지 않는 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면 오메가3, 비타민D를 함께 복용하면서 운동까지 병행하면 노화 예방에 가장 좋은 것으로 나타났다. 특히, 세 가지 방법 모두를 병행할 경우 암 발생 위험을 낮추고 체력 저하도 예방하는 것으로 밝혀졌다. 연구를 이끈 하이케 비쇼프-페라리 스위스 취리히대 교수는 “이번 연구에 따르면 오메가3, 비타민D 뵥용, 규칙적 운동이 노화 예방이 미치는 영향은 각기 다르지만, 작동 메커니즘은 서로 유사하다”라며 “세 가지 방법을 모두 적용하면 노화 예방 효과가 더 강해진다는 사실을 알 수 있었다”라고 말했다.

전세계 바다를 지배하는 최상위 포식자 범고래의 힘과 기술이 과학적으로 증명됐다. 최근 호주 플린더스대 등 공동연구팀은 범고래가 백상아리의 간을 먹기위해 사냥한 사실을 DNA 분석을 통해 처음으로 확인했다는 연구결과를 발표했다. 범고래는 특유의 외모 때문에 인기가 높지만 사실 전 세계 바다를 지배하는 최상위 포식자다. 범고래는 각종 어류, 두족류, 해양 포유류도 잡아먹는데 특히 ‘바다의 무법자’ 백상아리도 예외는 아니다. 실제로 남아프리카공화국 해안에서는 범고래가 백상아리를 사냥하는 모습이 목격되기도 한다. 이번에 연구팀은 2023년 10월 호주 빅토리아주 포틀랜드 해안가에 밀려온 백상아리 사체를 분석했다. 이 백상아리는 약 4.6m 길이의 큰 덩치지만 놀랍게도 몸통이 반토막난 채 발견됐다. 특히 몸통 곳곳에 물린 자국과 함께 간과 내장 일부가 사라진 그야말로 처참한 상태였다. 연구팀은 백상아리 몸통에 나있는 4곳의 물린 자국에서 유전자를 채취해 ‘범인’이 범고래임을 확인했다. 연구에 참여한 이사벨라 리브스 연구원은 “백상아리의 머리, 척추, 지느러미는 그대로였지만 간, 소화기관, 생식기관은 없었다”면서 “지난 10년 동안 남아공 해상에서 범고래가 상어의 간을 공격하는 사례는 보고됐지만, 이번 연구를 통해 더욱 광범위 지역에서 이루어지고 있다는 점이 확인됐다”고 밝혔다. 논문 수석저자인 애덤 밀러 교수도 “남아공에서는 범고래의 사냥으로 백상아리가 다른 지역으로 옮겨가거나 죽임을 당하면서 해양 생태계에 급격한 변화를 초래했다”면서 “백상아리는 생태계 구조와 기능에 핵심 조절자 역할을 하기 때문에 계속 주위깊게 관찰해야 한다”고 말했다. 한편 범고래는 지능도 매우 높아 무결점의 포식자로 통하며 사냥할 때는 무자비하지만 가족사랑만큼은 끔찍하다. 특히 범고래가 유독 상어의 간만 쏙 빼먹는 이유는 지방이 풍부하고 필요한 영양소가 풍부하기 때문이다. 이번 연구결과는 학술지 ‘네이처 생태와 진화’(Journal Nature Ecology and Evolution) 최신호에 발표됐다.

전세계 바다를 지배하는 최상위 포식자 범고래의 힘과 기술이 과학적으로 증명됐다. 최근 호주 플린더스대 등 공동연구팀은 범고래가 백상아리의 간을 먹기위해 사냥한 사실을 DNA 분석을 통해 처음으로 확인했다는 연구결과를 발표했다. 범고래는 특유의 외모 때문에 인기가 높지만 사실 전 세계 바다를 지배하는 최상위 포식자다. 범고래는 각종 어류, 두족류, 해양 포유류도 잡아먹는데 특히 ‘바다의 무법자’ 백상아리도 예외는 아니다. 실제로 남아프리카공화국 해안에서는 범고래가 백상아리를 사냥하는 모습이 목격되기도 한다. 이번에 연구팀은 2023년 10월 호주 빅토리아주 포틀랜드 해안가에 밀려온 백상아리 사체를 분석했다. 이 백상아리는 약 4.6m 길이의 큰 덩치지만 놀랍게도 몸통이 반토막난 채 발견됐다. 특히 몸통 곳곳에 물린 자국과 함께 간과 내장 일부가 사라진 그야말로 처참한 상태였다. 연구팀은 백상아리 몸통에 나있는 4곳의 물린 자국에서 유전자를 채취해 ‘범인’이 범고래임을 확인했다. 연구에 참여한 이사벨라 리브스 연구원은 “백상아리의 머리, 척추, 지느러미는 그대로였지만 간, 소화기관, 생식기관은 없었다”면서 “지난 10년 동안 남아공 해상에서 범고래가 상어의 간을 공격하는 사례는 보고됐지만, 이번 연구를 통해 더욱 광범위 지역에서 이루어지고 있다는 점이 확인됐다”고 밝혔다. 논문 수석저자인 애덤 밀러 교수도 “남아공에서는 범고래의 사냥으로 백상아리가 다른 지역으로 옮겨가거나 죽임을 당하면서 해양 생태계에 급격한 변화를 초래했다”면서 “백상아리는 생태계 구조와 기능에 핵심 조절자 역할을 하기 때문에 계속 주위깊게 관찰해야 한다”고 말했다. 한편 범고래는 지능도 매우 높아 무결점의 포식자로 통하며 사냥할 때는 무자비하지만 가족사랑만큼은 끔찍하다. 특히 범고래가 유독 상어의 간만 쏙 빼먹는 이유는 지방이 풍부하고 필요한 영양소가 풍부하기 때문이다. 이번 연구결과는 학술지 ‘네이처 생태와 진화’(Journal Nature Ecology and Evolution) 최신호에 발표됐다.

서양 문명의 시작이라는 그리스 문명의 기원은 기원전 약 3000년 전 시작된 미노스 문명까지 거슬러 올라간다. 에게해 크레타섬 중심에서 발생한 문명으로 해상 무역을 통해 번영했으며, 이집트와 메소포타미아와 교류하며 문화를 발전시킨 것으로 알려져 있다. 그런데, 최근 인간 활동으로 인한 납 오염은 지금까지 알려진 것과 달리 인류 문명과 함께 시작됐다는 충격적인 사실이 밝혀졌다. 독일 하이델베르크대 지구과학 연구소, 원시·선사·근동 고고학 연구소, 함부르크대 지리학 연구소, 라이프치히 생명 다양성 변화 분석 연구소, 호헨하임대 생물학 연구소, 프랑크푸르트 괴테대 지구과학과, 베를린 자유대 지질과학 연구소, 튀빙겐대 지질과학과, 그리스 헬레니즘 해양연구센터 공동 연구팀은 에게해 지역의 납 오염은 약 5200년 전부터 시작됐다고 3일 밝혔다. 이 연구 결과는 지구과학 분야 국제 학술지 ‘커뮤니케이션즈 지구와 환경’(Communications Earth & Environment) 1월 31일 자에 실렸다. 연구팀은 에게해 전역에서 채취한 해양 퇴적물 코어와 그리스 북동부의 테나기 필리폰 이탄 지대에서 채취한 퇴적물 코어의 납 함량을 분석했다. 또, 각각의 코어 내 꽃가루와 포자 함량을 분석하고 해당 지역에 대한 유사 데이터와 납 함량 데이터를 결합해 당시 사회적, 문화적 변화에 따라 생태계가 어떤 영향을 받았는지 조사했다. 그 결과, 지금으로부터 약 5200년 전 테나기 필리폰 코어에서 인간에 의한 납 오염 가능성에 대한 최초의 증거를 발견했다. 이는 발칸 반도의 이탄지대 코어에 기록된 가장 오래된 납 오염 의심 사례보다 약 1200년 빠른 것이다. 연구팀은 2150년 전 식생 기록의 변화와 납 오염 신호 증가를 발견했다. 이는 당시 로마 제국이 그리스 지역으로 영토를 확장한 것과 관계가 있는 것으로 연구팀은 분석했다. 해당 시기에는 화폐를 비롯해 각종 물품에 금, 은, 기타 금속들이 많이 사용되면서 납의 사용도 크게 증가했기 때문이라고 설명했다. 연구를 이끈 안드레아스 쿠츠소덴드리스 하이델베르크대 박사는 “이번 연구에 따르면 인간 활동으로 인한 납 오염은 이전에 생각했던 것보다 약 1200년 더 빠르고, 로마 제국이 에게해 지역으로 확장하면서 약 2150년 전 납 오염은 급증한 것으로 보인다”라고 말했다.

한국재료연구원(KIMS)은 나노재료연구본부 김태훈·이정구 박사 연구팀이 연세대학교 이우영 교수 연구팀과 공동연구를 통해 고가의 중희토류를 사용하지 않고 고성능 영구자석을 만드는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 영구자석은 전기차 모터와 로봇 등 다양한 고부가가치 제품 핵심 부품으로 쓰인다. 다만 기존 영구자석 제조 공정은 중국이 독점 중인 중희토류에 의존해 자원 의존도가 높고 원가가 비싸다는 한계가 있었다. 이러한 영구자석 공정 단점을 극복하고자 연구에 들어간 연구팀은 고가의 중희토류 없이 고성능을 구현하는 영구자석 개발에 성공했다. 연구팀은 기술 핵심이 ‘2단계 입계확산공정’이라고 설명했다. 입계확산공정은 자석 성능을 향상하는 기술이다. 자석에 필요한 물질을 자석 표면에 얇게 바르고 고온에서 열처리하면 물질이 자석 내부에 들어가면서 보자력(자석이 자성을 유지하는 능력) 등 성능을 향상할 수 있다. 연구팀이 개발한 2단계 입계확산공정은 먼저 고융점 금속이 포함된 새로운 물질을 영구자석 표면에 고온 침투시키고 상온에서 냉각 처리하고 나서, 저가의 경희토류(프라세오디뮴) 함유 물질을 다시 발라 고온 처리하는 방식이다. 연구팀은 이 과정에서 비정상적인 결정립 조대화 현상(물질의 입계확산효율을 낮추고 자기적 성능을 감소시킴)을 억제해 업계확산효율을 높였다. 확산물질이 자석 내부에 빠르게 침투할 수 있도록 해 경희토류를 썼음에도 중희토류를 사용한 상용자석과 동등한 등급의 성능을 구현해 냈다. 연구팀은 이 기술이 상용화하면 고효율 모터를 요구하는 전기자동차, 드론, 플라잉카와 같은 고부가가치 산업 분야에서 영구자석 제조 원가 절감과 성능 향상을 모두 충족할 수 있으리라 봤다. 김태훈 선임연구원은 “현재 전기자동차와 고급 가전의 모터에 사용되는 자석에는 고가의 중희토류 사용이 불가피하다”며 “중희토류 자원의 편중과 높은 가격으로 전 세계 모든 연구자가 자석 내 중희토류를 줄이거나 대체할 수 있는 기술 개발에 집중하고 있다”고 말했다. 이어 “새로 개발한 기술은 고급 자석 제조에서 중희토류 의존을 탈피할 가능성을 보여줬고, 영구자석 분야 핵심 공정인 ‘입계확산공정 관련 연구’가 가야 할 방향을 제시했다”며 “이 기술이 상용화되면 우리나라는 영구자석 기술 분야에서 가장 핵심적인 부분을 선점할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단-나노 및 소재기술개발사업 지원을 받아 진행했다. 연구결과는 세계적인 학술지 ‘액타 머터리얼리아(Acta Materialia, 논문 제1 저자: 이설미 학생연구원)’에 12월 24일 자로 온라인 게재됐다.

영어단어를 아무리 열심히 외워도 까먹는다고 호소하는 학생들이 많다. 머리가 나빠서일까, 아니면 외우는 것보다 이해하는 것을 좋아하는 이과 성향 때문일까. 둘 다 정답이 아닐 수 있다. 기억의 메커니즘을 제대로 이해하지 못해 외우는 방법이 틀렸기 때문일 수 있다. 단어나 어떤 정보를 외울 때 단어나 용어 하나만 책에 나온 그대로 외우는 것이 아니라 자기 경험과 연관시키거나 문장과 함께 통합적으로 기억하는 것이 나중에 훨씬 잘 떠올릴 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 기초과학연구원(IBS) 뇌과학 이미징 연구단, 성균관대 글로벌메디컬공학과 공동 연구팀은 새로운 정보 처리, 기억 형성, 회상과 같은 일련의 과정을 뇌 속 해마가 어떻게 통합적으로 조율하는지 규명했다고 3일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 연구팀은 실험 참가자들에게 유튜브 웹드라마를 보여준 다음, 자유롭게 줄거리를 회상하게 하면서 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 뇌 신호를 측정했다. 참가자들에게 보여준 웹드라마는 대학생들의 연애와 우정을 다루며, 삼각관계와 이별 같은 다양한 갈등을 포함하고 있는 내용이었다. 분석 결과, 새로운 정보가 적은 장면일수록 사람들은 더 잘 기억하는 경향이 나타났다. 이는 새로운 정보를 감지하는 과정과 기억 형성 과정이 연관돼 있음을 의미한다고 연구팀은 설명했다. 또, 해마는 영화 장면마다 새로운 정보 처리, 기억 형성, 기억 회상 과정을 처리하고 일련의 과정을 조율하는 역할을 한다는 것이 확인됐다. 이에 연구팀은 해마의 조율 기능을 중심으로 각 인지 과정의 핵심 신경 신호축인 기억 형성 공간, 기억 회상 공간, 새로운 정보 처리 공간을 추출해 fMRI 정보를 분석했다. 그 결과, 새로운 정보를 처리하는 공간과 기억 형성 공간은 신경 활동이 특정 축을 따라 조율, 정렬되는 방식으로 상호작용하는 것이 관찰됐다. 정렬은 신경 신호 패턴이 서로 유사하게 배치되고 조화를 이루는 것으로, 해마가 새로운 정보를 처리한 뒤 기억 형성과 통합하는 것을 돕는다는 점을 의미한다. 반면, 기억 회상 공간은 기억 형성 공간과만 정렬돼 있었고, 새로운 정보를 처리하는 공간과는 정렬되지 않는다는 것을 확인했다. 새로운 정보 처리 공간과 기억 형성 공간의 정렬이 더 잘 이뤄진 사람일수록 영화 내용을 잘 기억하는 경향이 나타났다. 해마에서 기억을 형성할 때 신경 신호 패턴이 얼마나 잘 조율, 정렬하는지가 기억력을 높이는 핵심이라는 점을 보여주는 부분이다. 연구에 참여한 심원목 성균관대 교수는 “이번 연구는 뇌 활성화 패턴을 분석해 기억 형성과 회상 과정을 조율하는 해마의 메커니즘을 밝혔다는 점에서 의미가 크다”라고 말했다.

2000년대 중반 미국 작가 존 그레이가 쓴 ‘화성에서 온 남자 금성에서 온 여자’라는 책이 인기를 끌었던 적이 있다. 남자는 화성인이고, 여자는 금성인이기 때문에 서로의 언어와 사고방식은 전혀 다르다는 전제하에 남녀 사이 갈등을 해결하는 방법을 제시해 독자들이 열광했다. 그렇지만, 많은 연구자는 책에서 이야기된 것처럼 생물학적으로 남녀 간 차이가 있는 것은 아니라는 연구 결과를 내놓기도 했다. 그런데, 뇌 면역 세포만은 남녀가 화성인과 금성인처럼 다를 수 있다는 분석이 나와 눈길을 끈다. 미국 로체스터대 신경과학 연구소, 백신 생물학 및 면역학 연구센터, 환경의학과, 의과학 교육센터, 시각 과학 연구센터 공동 연구팀은 중추 신경계의 면역 세포인 ‘미세아교세포’가 성별에 따라 차이가 있다고 30일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘셀 리포츠’ 1월 21일 자에 실렸다. 일반적으로 뇌진탕처럼 뇌에 손상이 가해지면 뇌 속 면역세포인 미세아교세포는 손상된 조직을 제거하고, 복구하는 기능을 한다. 뇌와 중추신경계에서 발생한 독소를 제거해 신경세포 기능을 유지하는 데 필수적인 역할을 하는 것이 미세아교세포다. 그렇지만, 미세아교세포가 과다 발현될 경우 알츠하이머나 파킨슨병 같은 퇴행성 신경질환이 발생하기도 한다. 연구팀은 알츠하이머는 여성에게, 파킨슨병은 남성에게 더 많이 발생한다는 사실에 주목했다. 퇴행성 뇌신경 질환의 발병률에 차이를 나타내는 원인을 찾아 나선 것이다. 뇌신경 과학자들은 성장 과정에서 미세아교세포가 기능하는 방식에는 성별에 따른 차이가 있을 수 있지만, 성인이 된 뒤에는 차이가 없다고 인식해왔다. 연구팀은 과다하게 활성화된 미세아교세포를 제거하는 데 사용되는 효소 억제제인 펙사티닙(PLX3397)으로 생쥐 실험을 했다. 펙시다티닙은 뇌 건강과 기능, 질병에서 미세아교세포의 역할을 이해하는 데 사용되기도 하지만, 손가락 관절의 건초 부위에 종양이 빠르게 자라는 희소 질환 ‘건초 거대 세포종’(TGCT)을 치료하는 데 이용되기도 한다. 연구팀은 수컷과 암컷에서 미세아교세포가 약물에 어떻게 반응하는지 살펴봤다. 그 결과 수컷 쥐에서는 PLX3397이 미세아교세포 수용체를 차단하고 미세야교세포를 고갈시키는 등 예상했던 반응을 보이지만, 암컷 쥐에서는 수컷과 전혀 다른 반응을 보인다는 것을 확인했다. 암컷은 약물을 투여했을 때, 다른 신호를 보내 미세야교세포 생존율이 늘어나는 것이 관찰됐다. 연구를 이끈 안나 마제프스키 로체스터대 의대 교수는 “이번 연구 결과는 미세아교세포의 기능이 성별에 따라 차이를 보인다는 점을 알려준다”라며 “이번 연구를 바탕으로 알츠하이머나 파킨슨병 진단과 치료, 예방에 새로운 전략을 세울 수 있을 것”이라고 말했다.

지구에서 20광년 떨어진 우주에서 외계생명체 존재 가능성이 있는 외계 행성이 발견됐다. 미국항공우주국(NASA)는 28일(현지시간) “지구로부터 약 19.7광년 떨어진 곳에서 별 HD 20794를 공전하는 ‘슈퍼지구’ HD 20794 d를 발견했다”고 밝혔다. 스위스 제네바대학과 행성과학연구센터(NCCR PlanetS) 등 공동 연구진이 발견한 행성 HD 20794 d는 지구 질량의 4.8배, 궤도주기는 90일이며 잠재적으로 생명체가 살 수 있는 ‘슈퍼지구’에 속한다. 슈퍼지구는 지구와 유사한 암석 행성이지만 질량은 지구의 2~10배에 달하는 외계행성을 의미한다. 천왕성이나 해왕성보다는 작고 지구보다는 훨씬 큰 행성들로, 두껍고 안정적인 대기와 물과 얼음 등으로 덮인 표면 등으로 외계생명체 존재 또는 미래의 인류가 거주할 장소로 주목받는다. 새 슈퍼지구인 HD 20794 d는 지구에서 약 19.7광년 떨어져 있지만, 이는 우주의 기준에서 지구와 매우 근접한 거리라고 볼 수 있다. 지구와 가까운 슈퍼지구는 빛의 신호가 더 강하기 때문에 멀리 떨어진 행성에 비해 연구가 수월하다는 장점이 있다. 일반적으로 행성이 주는 신호는 노이즈에 가려져 있어 존재 여부를 식별하기가 어렵다. 과학자들은 새로운 슈퍼지구를 찾기 위해 수십 년 이상 쌓인 데이터를 분석하고 행성 식별을 어렵게 하는 노이즈를 제거하는 작업을 진행한다. HD 20794 d 행성을 연구한 자비에르 두무스크 제네바대학 천문학과 교수는 “거리적으로 가까운 행성은 그 밝기와 근접성 때문에, 훗날 미래의 망원경이 대기를 직접 관찰할 수 있어 연구에 큰 도움이 된다”고 설명했다. 연구진은 새 슈퍼지구가 항성계 거주가능영역, 즉 ‘골디락스 존’에 있다는 사실에 주목하고 있다. ‘골디락스 존’은 별 주변에서 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 영역을 뜻한다. 액체 상태의 물은 생명체 발달에 반드시 필요한 조건 중 하나인 만큼, 이것의 존재 가능성은 곧 외계생명체의 존재 가능성을 의미한다. 골디락스 존에 있는 슈퍼지구 중 가장 유명한 것은 글리제 581c다. 이 행성은 지구에서 20광년 떨어져 있으며, 이론상으로 생명체가 존재할 가능성이 있는 것으로 여겨진다. 현재까지 발견된 슈퍼지구의 정확한 수는 공개되지 않았지만, 새로운 관측 기술과 방법이 개발되면서 향후 더 많은 슈퍼지구가 발견될 것으로 예상된다. HD 20794 d와 관련한 자세한 내용은 국제학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다.

지구에서 20광년 떨어진 우주에서 외계생명체 존재 가능성이 있는 외계 행성이 발견됐다. 미국항공우주국(NASA)는 28일(현지시간) “지구로부터 약 19.7광년 떨어진 곳에서 별 HD 20794를 공전하는 ‘슈퍼지구’ HD 20794 d를 발견했다”고 밝혔다. 스위스 제네바대학과 행성과학연구센터(NCCR PlanetS) 등 공동 연구진이 발견한 행성 HD 20794 d는 지구 질량의 4.8배, 궤도주기는 90일이며 잠재적으로 생명체가 살 수 있는 ‘슈퍼지구’에 속한다. 슈퍼지구는 지구와 유사한 암석 행성이지만 질량은 지구의 2~10배에 달하는 외계행성을 의미한다. 천왕성이나 해왕성보다는 작고 지구보다는 훨씬 큰 행성들로, 두껍고 안정적인 대기와 물과 얼음 등으로 덮인 표면 등으로 외계생명체 존재 또는 미래의 인류가 거주할 장소로 주목받는다. 새 슈퍼지구인 HD 20794 d는 지구에서 약 19.7광년 떨어져 있지만, 이는 우주의 기준에서 지구와 매우 근접한 거리라고 볼 수 있다. 지구와 가까운 슈퍼지구는 빛의 신호가 더 강하기 때문에 멀리 떨어진 행성에 비해 연구가 수월하다는 장점이 있다. 일반적으로 행성이 주는 신호는 노이즈에 가려져 있어 존재 여부를 식별하기가 어렵다. 과학자들은 새로운 슈퍼지구를 찾기 위해 수십 년 이상 쌓인 데이터를 분석하고 행성 식별을 어렵게 하는 노이즈를 제거하는 작업을 진행한다. HD 20794 d 행성을 연구한 자비에르 두무스크 제네바대학 천문학과 교수는 “거리적으로 가까운 행성은 그 밝기와 근접성 때문에, 훗날 미래의 망원경이 대기를 직접 관찰할 수 있어 연구에 큰 도움이 된다”고 설명했다. 연구진은 새 슈퍼지구가 항성계 거주가능영역, 즉 ‘골디락스 존’에 있다는 사실에 주목하고 있다. ‘골디락스 존’은 별 주변에서 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 영역을 뜻한다. 액체 상태의 물은 생명체 발달에 반드시 필요한 조건 중 하나인 만큼, 이것의 존재 가능성은 곧 외계생명체의 존재 가능성을 의미한다. 골디락스 존에 있는 슈퍼지구 중 가장 유명한 것은 글리제 581c다. 이 행성은 지구에서 20광년 떨어져 있으며, 이론상으로 생명체가 존재할 가능성이 있는 것으로 여겨진다. 현재까지 발견된 슈퍼지구의 정확한 수는 공개되지 않았지만, 새로운 관측 기술과 방법이 개발되면서 향후 더 많은 슈퍼지구가 발견될 것으로 예상된다. HD 20794 d와 관련한 자세한 내용은 국제학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다.

설날이나 추석 같은 명절이 되면 다이어트를 포기하는 사람들이 적지 않다. 먹을거리도 풍성한 때인데다가, 오랜만에 가족, 친지, 친구와 만나다 보니 평소보다 식사량이 많아질 수밖에 없기 때문이다. 이 때문에 명절이 지난 뒤, 다이어트에 돌입하는 사람들이 적지 않다. 그런데, 최근 일본 연구진이 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 것이 다이어트에 도움을 줄 수 있다는 재미있는 연구 결과를 내놨다. 일본 테세이카이 신경외과 병원 연구팀은 탄산수가 포도당 흡수와 신진대사를 촉진해 체중 감량에 도움이 될 수 있다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 영국의학회에서 발행하는 의학 분야 국제 학술지 ‘BMJ 영양 예방·보건’ 1월 21일 자에 실렸다. 탄산수는 포만감을 줘 배고픔을 억제하는 데 도움이 되고, 소화 속도를 높여 혈당 수치를 낮출 수 있다는 사실이 알려졌지만, 어떻게 혈당을 낮추는지, 이것이 체중 관리에 어떻게 이바지하는지는 명확하게 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 탄산수를 마셔서 소화되는 과정과 신장 기능이 떨어져 혈액 내 노폐물과 과도한 수분을 제거하는 혈액 투석 과정을 비교했다. 혈액 투석은 혈액을 알칼리성으로 바꾸고, 주로 혈액 속 이산화탄소를 공급하는 역할을 한다. 마찬가지로 탄산수 속에 녹은 이산화탄소는 위벽으로 흡수돼 적혈구에서 중탄산염으로 빠르게 전환된다. 이 알칼리화 과정은 적혈구의 주요 효소를 활성화해 포도당 흡수와 사용 속도를 높이는 것으로 연구팀은 확인했다. 혈액 투석 과정을 살펴본 임상 관찰에 따르면 처음에는 투석액에 포도당 수치가 높지만, 혈액이 투석기를 통과할수록 혈당 수치가 낮아진다. 이처럼 탄산수도 체내에 흡수되면서 혈당 흡수와 사용을 높여 간접적으로 체중 감량의 촉매 역할을 할 수 있다는 것이다. 연구를 이끈 아키라 타카하시 박사는 “이번 연구는 탄산수와 포도당 대사 사이에 연관성이 있음을 보여줬다”라며 “탄산수는 체중 감량에 도움을 주는 물질 중 하나일 뿐이며, 위장이 약하거나 위장질환이 있는 사람은 탄산수를 마시면 복부 팽만감, 가스, 과민 대장 증후군, 역류성 식도염 등이 발생할 수 있는 만큼 주의가 필요하다”고 조언했다. 타카하시 박사는 “탄산수의 체중 감량효과는 매우 작은 만큼 규칙적 신체활동과 건강한 식단이 핵심이라는 점을 잊어서는 안 된다”고 덧붙였다.

과학기술이 발달했다지만, 암은 여전히 정복되지 않고 있다. 암 치료를 위해서는 외과 수술과 방사선 치료나 항암제 투여와 같은 과정을 거치게 된다. 치료 기간도 길지만, 암 발생 이전보다 체력은 떨어져 조금만 움직여도 쉽게 피로감을 느끼고, 근육량까지 줄어 더 움직이지 않게 되면서 면역력까지 저하되는 악순환을 겪게 된다. 이 때문에 암 환자들도 적당한 근력 운동이 필요하다는 지적이 있었다. 이런 가운데, 호주 이디스 코완대(ECU) 의학·보건과학대, 운동의학 연구소, 퀸즐랜드대, 영국 미들색스대 런던 스포츠연구소, 브라질 카시아스두술대, 이탈리아 파두아대 의대, 몰리제대 의대, 밀라노대 공동 연구팀은 근력과 심폐 지구력이 암 환자의 사망 위험을 획기적으로 줄일 수 있다고 28일 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘영국 스포츠의학 저널’ 1월 21일 자에 실렸다. 연구팀에 따르면 2022년을 기준으로 전 세계적으로 암 진단을 받은 사람은 약 2000만 명에 이르며, 이중 절반인 1000만 명이 사망했다. 앞으로 수십 년 동안 이런 추세는 더 증가할 것으로 예상된다. 이에 연구팀은 암 진단을 받은 환자의 생존율을 높이기 위해 필요한 것이 무엇인지에 주목했다. 특히 근력과 심폐 체력이 암 환자의 사망 위험을 줄여주는지에 초점을 맞췄다. 연구팀은 2023년 8월까지 영어로 발표된 관련 연구 논문 42건을 메타 분석했다. 이 연구들에 참여한 암 환자는 평균 64세의 남녀 약 4만 7000명에 이른다. 연구팀은 악력을 측정해 여성은 13~25㎏, 남성은 20~40㎏일 때 저(低) 근력으로 판단했다. 또 심폐 체력은 심폐 운동 테스트(CEPT)나 6분 걷기 테스트(MWT)로 측정했다. 분석 결과, 근력과 심폐 체력은 모든 원인의 사망률, 특히 암으로 인한 사망 위험을 낮추는 데 유의미한 관련이 있는 것으로 나타났다. 근력이 약하고 심폐 체력이 낮은 사람보다 근력과 심폐 체력이 높은 사람은 모든 원인으로 사망할 확률이 31~46% 낮은 것으로 조사됐다. 근력과 심폐 체력은 3기나 4기의 진행성 암 환자의 사망 위험을 8~46% 낮출 수 있으며, 폐암과 소화기암 환자의 사망 위험은 19~41% 낮추는 것으로 확인됐다. 체력 수준이 1단위 증가할 때마다 모든 원인으로 인한 사망 위험은 11%씩 감소했고, 암 자체로 인한 사망 위험은 18% 줄어드는 것으로 밝혀졌다. 연구를 이끈 로버트 뉴턴 ECU 교수(스포츠 의학)는 “암 진단과 치료 기술은 계속 발전하고 있지만, 저하된 환자들의 체력 때문에 치료 과정이 고통스러울 수 있다”라며 “이번 연구 결과는 근력이 진행 단계의 암 환자 사망률을 실질적으로 낮춰줄 수 있다는 것을 보여준다”라고 말했다. 뉴턴 교수는 “암 환자들은 일반인과 차이를 보이기 때문에 맞춤형 근력 강화가 필요할 것”이라고 덧붙였다.

SF의 핵심은 상상력이다. 그렇지만, 허황한 내용으로만 채워지면 ‘사이언스 픽션’(과학소설)이 아니라 판타지 소설이나 공상 소설에 그치게 된다. 이 때문에 많은 SF 작가는 작품 속에 과학 원리를 적용하려고 한다. 그런데, 여기서 한 걸음 더 나아간 작가들이 있다. SF 속 가상의 우주에서 설정된 상황을 공식으로 만든 것이다. 주인공은 물리학자 이안 트레길리스. 미국 로스앨러모스 국립연구소 연구원인 트레길리스 박사는 SF 작가로도 활동하고 있다. 우리에게는 드라마 ‘왕좌의 게임’의 원작자로 유명한 조지 R.R. 마틴이 주도해 미국의 현대 SF 작가 43명의 연작 SF ‘와일드카드’ 저자로 참여했다. ‘와일드카드’는 1987년 1권 출간을 시작으로 현재까지 30권이 출간돼, 세계관을 꾸준히 확장하고 있는 슈퍼 히어로 물이다. 이 작품도 최근 NBC TV 시리즈로 제작됐다. 2차 세계대전 이후 미국의 대체 역사를 배경으로 하고 있는데, 작품은 감염자의 유전자를 변형해 돌연변이로 만드는 외계 바이러스가 지구에 유입되면서 전 세계에 퍼져 나간다는 가상의 사건으로 시작된다. 바이러스에 노출되면 90%가 사망하고, 9%는 ‘조커’라는 돌연변이체가 되고, 1%만 ‘에이스’라는 초능력자가 된다. 트레길리스는 마틴과 함께 와일드카드 속 등장하는 가상 바이러스의 움직임, 즉 바이러스 동역학에 대한 공식을 도출해 냈다. 이들의 연구 결과는 물리학 분야 국제 학술지 ‘미국 물리학 저널’ 1월 24일 자에 실렸다. 두 사람이 도출한 공식은 라그랑주 방정식으로 불리는 라그랑주 역학(Lagrangian formulation)으로 일정 시간 동안 평균 행동이 통계적 분포를 만들어 바이러스 시스템이 진화하는 다양한 방식을 설명한 것이다. 이들은 처음에는 프랙털이나 열역학적 방식으로 모델을 유도했지만, 물리학에서 가장 많이 쓰이는 라그랑주 방정식을 이용해 와일드카드 바이러스의 구체적 동역학 시스템을 설명하는 데 성공했다. 트레길리스 박사는 “좋은 스토리텔링은 캐릭터의 욕구, 필요, 장애물, 도전, 세상과 상호작용하는 방식을 잘 보여주는 데 있다”라며 “와일드카드 속 가상의 바이러스는 그곳에 사는 캐릭터와 그들의 행동에서 파생되는 줄거리를 만들기 위한 수단일 뿐”이라고 말했다. 트레길리스 박사는 “SF 속 소재들도 과학 원리에 따라 작동한다는 것을 보여주는 것이 과학 소설로서 가치를 인정받을 수 있다고 생각했기 때문에 공식을 도출해 본 것”이라고 덧붙였다.

눈부신 과학기술의 발전에도 불구하고 암은 여전히 정복되지 못하고 있다. 다양한 암 치료법이 나오고 있지만, 유방암은 여전히 여성 암 사망 원인 1위다. 유방암 치료에는 외과 수술과 수술 후 호르몬 요법이 가장 많이 쓰이지만, 이들 치료 후에는 골다공증, 성기능 장애, 혈전 발생 등 후유증이 생길 수도 있다. 이런 가운데, 미국 일리노이 어바나-샴페인대 화학과, 생화학과, 통합 생명과학과, 분자·통합 생리학과, 임상 수의학과, 게놈 생물학 연구소, 일리노이 암 연구센터, 고등과학연구소 공동 연구팀은 단 한 번의 투여로 작은 크기의 종양은 제거하고 큰 것은 축소하는 유방암 치료 후보 물질을 개발했다고 24일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 화학회에서 발행하는 자연과학 분야 국제 학술지 ‘ACS 센트럴 사이언스’ 1월 22일 자에 실렸다. 유방암은 여성호르몬 수용체인 에스트로젠과 프로게스테론, 사람 표피 성장 인자 수용체인 HER2를 기준으로 구분하는데, 가장 많이 발생하는 것은 에스트로겐 수용체 양성(ER+) 타입이다. 예후도 좋고 치료도 쉽다고 하지만 수년 동안 호르몬 치료가 필요하다. 독성이 강한 화학 치료법보다 효과는 좋지만, 삶의 질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 치료 내성 문제가 생길 수 있다. 이 때문에 많은 연구자는 종양 세포만 선택적이고 공격적으로 죽이면서 부작용은 최소화할 수 있는 치료법을 찾는다. 이에 연구팀은 앞서 ER+ 유방암 세포를 죽일 수 있는 ErSO라는 물질을 개발했다. 문제는 원치 않는 부작용도 있어, 암세포만 선택적으로 제거하고 효과는 좋은 ErSO-TFPy라는 물질을 추가로 합성하는 데 성공했다. 이 물질은 사람의 ER+ 유방암 세포를 효과적으로 사멸시키고, 유방암을 일으킨 다양한 종류의 쥐에게도 투여해 본 결과 암 치료 효과가 큰 것으로 연구팀은 확인했다. 또 사람의 유방암 세포를 이식받아 암이 생긴 생쥐들도 암세포가 제거된 것을 발견했다. 특히, 생쥐에게 ErSO-TFPy를 단 한 번 투여했는데도 종양 크기에 상관없이 줄어들거나 제거되는 것이 관찰됐다. 연구를 이끈 폴 헤르젠로터 교수(천연물 화학)는 “기존 항암제는 장기간에 걸쳐 여러 번 투여해야 하지만 이번에 개발한 물질은 한 번 투여로 암을 치료할 수 있어 부작용을 최소화할 수 있다”라며 “현재로서는 세포 실험과 동물 실험 단계이기 때문에 사람에게 적용하기 위해서는 추가 연구가 필요하지만, 안전성이 확보돼 사람에게 적용될 수 있다면 유방암 치료에 획기적 변화를 가져올 것”이라고 말했다.

반려동물을 키우는 반려 가구는 전 세계적으로 증가 추세다. 국내에서도 반려동물을 키우는 가구는 전체 인구의 약 3분의1, 반려견을 키우는 사람은 16명 중 1명꼴인 것으로 알려져 있다. 실제로 반려견을 데리고 도심 공원을 걷는 사람을 심심찮게 볼 수 있다. 1인 가구는 물론 자녀가 있는 집은 한 번쯤 반려견 키우는 것을 고민해보게 된다. 반려견을 키우는 것이 좋을까, 그냥 없이 사는 것이 좋을까. 헝가리 외트뵈시 로란대(ELTE) 동물행동학, 비교 동물연구소, 개 두뇌 연구소 공동 연구팀은 미디어 등에서 말하는 것처럼 반려견을 키우는 것이 키우지 않는 것보다 훨씬 낫다고 일반화할 수 있는 ‘반려동물 효과’는 명확하지 않다고 24일 밝혔다. 즉, 반려견을 키우려는 사람은 자기 상황에 맞는 비용편익 분석을 정확히 해야 할 필요가 있다는 것이다. 이 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 1월 21일 자에 실렸다. 흔히 반려견을 키우는 것은 삶의 질을 높이고 동반자 관계를 제공해 웰빙을 증진하는 것으로 알려져 있다. 그렇지만, 키우면서 얻는 즐거움만큼 투입 비용과 노력도 만만치 않다는 반론도 있다. 행동 문제나 질병을 앓는 반려견을 키우는 이들은 걱정, 슬픔, 죄책감 같은 감정을 느끼며, 장기적으로 이런 감정들 때문에 만성 스트레스나 우울증에 시달린다는 연구 결과도 있다. 연구팀은 반려견을 키우는 246명을 대상으로 반려견과 관련한 중립적 문장 33개를 제시하고 큰 단점(-3점)부터 큰 장점(+3점)까지 7점 척도로 평가하도록 했다. 그 다음 반려견을 키우는 데 가장 큰 단점과 큰 이점은 무엇인지 주관식으로 답하도록 했다. 그 결과, 반려견이 삶을 즐겁고 밝게 해줄 수 있다는 믿음이 평균 2.78점으로 가장 긍정적인 평가를 받았고, 가장 부정적인 것은 평균 -1.67점으로 나타난 짧은 수명이었다. 구체적인 장점으로는 반려견과 주인 간 관계 형성이 가장 큰 장점이었으며, 반려견을 키우면서 신체 운동과 야외 활동이 늘어 생활 습관을 개선하고 안정을 느낄 수 있다는 점, 반려견과 삶을 공유함으로써 다른 종과 유대감 형성 등이 꼽혔다. 그런가 하면, 단점으로는 반려견을 매일 돌보고 훈련하는 데 필요한 시간, 주인의 일상과 수면 질에 미치는 영향 등이 꼽혔다. 특히 수의병원 방문, 사료를 포함한 기타 양육 비용 부담이 가장 큰 단점으로 꼽혔다. 그렇지만, 평균적으로 긍정적 평가가 부정적 평가보다 높게 나왔다. 연구를 이끈 에니코 쿠비니 ELTE 교수(개 행동학)는 “반려견에 대해 많이 알수록 반려견을 키울 때 더 잘 대처할 수 있다”며 “반려견 소유의 긍정적 측면과 아울러 부정적 측면에 대해서 알게 되면 입양할 때 좀 더 책임감을 갖게 될 것”이라고 말했다. 쿠비니 교수는 “반려견 소유 경험은 다면적이고 다층적이기 때문에 모든 이들에게 일반적으로 적용할 수 있는 기준을 찾기는 어렵다”라고 덧붙였다.

최근 며칠간 미세먼지가 전국을 뒤덮은 가운데, 미세먼지 노출이 우리나라 국민에게 신장암과 전립선암 등 비뇨기계 암의 발병 위험을 높인다는 연구 결과가 나왔다. 23일 가톨릭대 서울성모병원 비뇨의학과 박용현 교수와 단국대 노미정·박지환 교수 연구팀은 국민건강보험공단 데이터베이스를 토대로 이 같은 사실을 확인했다고 밝혔다. 연구팀은 연구 결과를 최근 국제 암 학술지 ‘미국암연구저널’에 게재했다. 연구진은 2008년 건강검진을 받은 사람 중 기준에 부합하는 23만 1997명의 국민건강보험공단 데이터와 한국환경공단 ‘에어코리아’의 미세먼지 데이터를 연계해 2010년부터 8년간의 암 발생률을 분석했다. 그 결과 미세먼지 농도가 높은 지역에서는 비뇨기계 암 발생률도 유사한 양상으로 높게 나타났다. 새롭게 비뇨기계 암을 진단받은 환자 5만 677명을 미세먼지 농도의 중앙값(56㎍/㎥)을 기준으로 두 집단으로 나눠 암 발병 위험률을 분석한 결과 역시 마찬가지였다. 미세먼지에 더 많이 노출된 집단의 암 발병 위험률이 더 높았으며, 특히 신장암과 전립선암 발병 위험이 높았다. 나이·성별·흡연·음주·당뇨·고혈압 여부 등 암 발병과 관련된 요인들의 영향을 보정한 후에도 결과는 같았다. 미세먼지는 암을 일으키는 1군 발암요인으로 알려져 있으나, 앞서 유럽·중국 등에서 비뇨기계 암과의 연관성을 분석한 연구 결과는 서로 엇갈리게 나오기도 했다. 이번 연구에선 국내 대규모 데이터베이스를 활용해 변수를 보정한 뒤에도 통계적으로 유의미한 결과가 나와 미세먼지와 비뇨기계 암 위험도 간의 상관관계가 입증됐다. 박용현 교수는 “규칙적인 신체 활동을 하는 경우 미세먼지 노출이 신장암과 전립선암 위험 증가에 영향을 주지 않는 것으로 조사됐다”며 “미세먼지가 심한 날이면 실내에서라도 꾸준히 운동하는 것이 건강 유지에 도움이 될 것”이라고 조언했다. 건강 위협하는 미세먼지…“마스크 필수” 한편 절기상 대한(大寒)인 지난 20일 추위 대신 밀려온 미세먼지로 인한 고농도 미세먼지 공습이 연이틀 이어지고 있다. 전국을 덮었던 미세먼지는 이날 오후 들어 대기가 확산하기 시작하면서 점차 옅어지겠다. 미세먼지가 심할 때는 외출을 삼가는 게 최선이다. 부득이 외출할 경우 의약외품으로 허가받은 마스크를 착용하고 콘택트렌즈 대신 안경을 착용해야 한다. 조금씩 자주 물을 마셔 코와 입 등 호흡기 점막을 촉촉하게 유지하는 것도 도움이 된다. 실내에서는 공기청정기를 사용해 공기 질을 관리하고, 환기는 미세먼지 농도가 상대적으로 낮은 시간대를 선택해 짧게 자주 하는 게 좋다. 외부와 연결된 통풍구는 깨끗하게 유지해 오염된 공기가 실내로 유입되지 않도록 해야 한다.

1980~1990년대 남자 중고등학교 화장실에는 소변 수거통이 따로 있었다. 오줌 속에 있는 요소를 이용해 비료를 추출하기 위해서였다. 옛날이야기 같지만, 최근 환경 보호를 위해 소변을 활용해 비료 원료를 추출하는 기술이 다시 주목받고 있다. 이런 가운데, 중국 헤이난대 물리·전자공학부, 칭다오대 물리학부, 미국 스탠퍼드대 기계공학과 공동 연구팀은 소변에서 농작물 비료뿐만 아니라 도시 폐수를 정화할 수 있는 물질을 추출할 수 있는 방법을 새로 개발했다고 23일 밝혔다. 이 연구 결과는 화학 분야 국제 학술지 ‘네이처 촉매’ 1월 21일 자에 실렸다. 오줌에는 비료의 핵심 성분인 질소가 풍부한 요소라는 화합물이 포함돼 있다. 이 때문에 소변은 농업 분야에서 활용도가 높아 ‘액체 황금’이라고 불리기도 하지만, 실제로는 폐기물로 처리되는 경우가 훨씬 많다. 그래서, 폐수 처리 공학 분야에서는 방대한 양의 소변을 저장하고 요소를 유용한 화학 물질로 전환하는 메커니즘 개발이 주요 관심사로 떠오르고 있다. 연구팀은 전기화학 반응을 이용해 복잡한 처리 단계를 거치지 않고 폐수와 소변에서 거의 100% 순수한 요소의 고체 유도체 ‘퍼카바마이드’(percarbamide)로 변환시키는 데 성공했다. 연구팀은 탄소 기반 전극을 촉매로 사용하고 대기 중 산소를 사용해 기존 반응보다 낮은 온도와 압력에서 퍼카바마이드를 생성했다. 이렇게 추출해 수집된 퍼카바마이드는 수처리, 소독, 작물 성장 개선 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 이번에 개발된 메커니즘은 사람과 포유류 소변 모두에 적용할 수 있으며, 다른 방법보다 더 간단하고 저렴하며 순도가 높은 제품을 생산할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 경제적 분석을 통해 하루 1t의 퍼카바마이드를 생산하기 위해서는 100㎡의 공간과 6382가구나 소 3800마리의 소변을 수집하면 되는 것으로 조사돼 비용 효율성도 높은 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 시아오린 챙 미국 스탠퍼드대 교수는 “이번 연구 결과는 경제적이고 환경적 가치를 지닌 대규모 폐수 처리 기술 개발에 도움을 줄 것”이라며 “화학적 방법으로 합성하는 비료보다 토양에도 부담을 덜하고 추출 방법도 훨씬 저렴하다”라고 설명했다.

정량적 데이터 근거에 기반하여 여러 암 조기진단 가능… 췌장암은 95% 진단 정확도 보여 2024년 예비창업패키지 창업기업 바이엑스(대표: 이화여대 인공지능학과 최장환 교수)가 다중암을 조기에 진단하는 인공지능 모델 ‘딥스카웃’을 올해 하반기 출시할 예정이라고 밝혔다. 암은 늦게 발견할 경우 생존율이 급격히 낮아지며, 특히 전이암의 생존율은 2.6%에 불과하다. 기술의 발전으로 인공지능 암 진단 모델도 출시되고 있지만, 저품질 CT 영상의 노이즈 문제, 장기별 관계성 및 통합 진단 정보 부족 등의 한계가 존재한다. 이에 바이엑스는 그 한계를 보완할 수 있는 AI 영상 진단 솔루션 ‘딥스카웃’을 개발했다. 이는 다양한 장기의 병변과 암 전단계의 징후를 동시에 분석해 다중암을 한번에 조기 진단하고, 임상 정보와 CT상의 정량적 데이터를 근거로 전암 단계 증상을 빠르게 확인할 수 있다. 또한 AI 기반 CT 영상 분석은 품질 개선 기술을 적용해 보다 신뢰성 있는 진단 결과를 제공한다. 이러한 솔루션은 국내외 총 23건의 특허를 획득하고, 27편의 논문으로도 출판되며 우수성을 대외적으로 입증하고 있다. 특히 95%의 높은 정확도를 보유한 다중암(간, 담도, 췌장) 조기 진단 모델로 세계 최고 수준의 국제학술지 SCI 저널에도 논문이 게재되었다. 향후에는 구독 기반 B2B 비즈니스 모델 ‘DEEPSCOUT’을 통해 개인 및 기관에 대한 상세한 암 진단 보고서를 제공하고, 2028년까지 FDA 승인과 글로벌 파트너십을 통해 완전 상용화를 목표로 하고 있다. 이미 국내 여러 병원과 POC(Proof of Concept)를 진행 중이며, 태국 국립 병원과도 협약을 맺고 다국적 데이터 확보 및 병원 내 사업화 도입 방안도 논의 중이다. 바이엑스는 “간, 담도, 췌장뿐만 아니라 복부, 흉부 등 다양한 장기에서 발생하는 암까지 빠르고 정확하게 조기 진단할 수 있도록 솔루션을 계속 고도화해 시장을 확장해 나갈 것이다”라며 “나아가 의료비용을 절감하고 공중보건을 개선하는 사회적 가치 창출 기능도 담당하게 될 것이다”라고 밝혔다.

16~17세기 과학혁명으로 등장한 근대과학은 합리성과 완벽한 객관성이 핵심입니다. 과학의 그런 특성은 지금까지 이어져 현대사회에서는 ‘과학 만능’이란 말이 나올 정도로 절대적 신뢰를 얻고 있습니다. ●68개국 7만명 대상 신뢰 분석 이런 가운데 미국 하버드대 과학사학과, 스위스 취리히대 커뮤니케이션학과 등 전 세계 171개 대학과 연구기관 소속 241명의 연구자가 과학의 위기라고도 불렸던 코로나19 팬데믹 시기 이후 과학에 대한 대중 인식을 조사했습니다. 이 연구 결과는 행동과학 분야 국제학술지 ‘네이처 인간 행동’ 1월 20일 자에 실렸습니다. 하버드대 ‘과학과 과학 관련 대중 신뢰’(TISP) 연구실이 중심이 된 연구팀은 전 세계 68개국 7만 1922명을 대상으로 과학과 과학자에 대한 신뢰를 분석했습니다. 연구팀은 과학과 과학자에 대한 신뢰도가 높은 지역과 인구 집단을 조사하고 연구자들이 대중과 어느 정도 소통해야 하는지, 과학자와 대중이 중요하게 생각하는 과학 이슈는 무엇인지 등을 물었습니다. ●78% 과학·과학자 신뢰도 높아 그 결과 68개국 대부분 과학자에 대한 신뢰도가 높은 것으로 나타났습니다. 과학과 과학자에 대한 신뢰가 가장 높은 국가는 이집트였으며 인도, 나이지리아, 케냐, 호주가 그 뒤를 이었습니다. 신뢰도가 가장 낮은 국가는 알바니아로 조사됐으며 카자흐스탄, 볼리비아, 러시아, 에티오피아가 최하위권을 형성했습니다. 응답자의 78%는 과학자들이 충분한 자격을 갖추고 있다고 여겼습니다. 57%는 정직하다고 생각하며, 56%는 사람들의 안녕을 염려한다고 인식하는 것으로 나타났습니다. 여성, 고령자, 고학력자들이 과학에 대해 더 높은 신뢰를 보냈습니다. 많은 나라에서 정치적 성향이 과학, 과학자에 대한 신뢰도에 영향을 미치지는 않았습니다. 그렇지만 북미와 유럽 일부 지역에서는 진보주의자가 보수주의자보다 과학에 대해 더 많은 신뢰를 보였습니다. ●‘과학자는 외골수’ 이미지는 우려 이번 조사에서 몇 가지 우려되는 부분도 드러났습니다. 과학자들이 다른 사람의 견해에 주의를 기울인다고 생각하는 사람은 42%에 불과했습니다. 대중은 과학자에 대해 자기주장이 강한 외골수라는 이미지를 갖고 있다는 말입니다. 또 시민들은 과학과 과학자가 공중보건 개선, 에너지 문제 해결, 빈곤 감소를 위한 연구에 우선순위를 둬야 함에도 이런 연구보다는 국방 기술에 더 큰 관심을 둔다고 생각하는 것으로 나타났습니다. 연구를 이끈 빅토리아 콜로냐 하버드대 박사는 “최근 일부에서 제기하는 과학에 대한 대중의 신뢰 하락 주장의 증거는 찾지 못했다”고 밝혔습니다. 콜로냐 박사는 “이번 연구에 따르면 사람들은 과학자들이 대중 및 사회와 더 활발히 소통하고 정책 결정 과정에 더 많이 참여해야 한다고 생각하는 것으로 나타났다”고 덧붙였습니다.

신경마비 환자에게 BCI 기술 이식AI, 특정 손가락 움직임 신호 식별 생각만으로 가상의 드론 제어 성공 1970~1980년대에 초등학생이었던 사람들은 추억의 애니메이션 ‘로보트 태권V’와 ‘마징가Z’를 기억할 것이다. 태권V와 마징가Z는 비슷해 보이지만 조종 방식이 전혀 다르다. 마징가Z는 주인공이 비행체를 타고 날아가 머리 부분에 합체한 뒤 스틱과 버튼으로 몸을 움직이는 방식이고, 태권V는 로봇과 주인공의 뇌파가 공조해 주인공이 움직이는 대로 따라 하는 시스템이다. 태권V의 조종 방식은 요즘 기술 용어로 바꾸면 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스’(BCI) 또는 ‘뇌-기계 인터페이스’(BMI)다. 그런데 최근 기계공학자와 신경과학자들이 태권V처럼 생각으로 가상의 드론을 조종하는 기술을 개발해 눈길을 끈다. 미국 스탠퍼드대 신경외과를 중심으로 한 공동 연구팀은 신경마비 환자에게 BCI 기술을 이식해 손가락의 미세한 움직임으로 컴퓨터 속 가상의 비행체를 움직이도록 하는 데 성공했다고 22일 밝혔다. 이 연구에는 스탠퍼드대, 미시간대, 하워드 휴스 연구소, 브라운대, 로드아일랜드 신경 재건·신경공학·재활 보훈 연구개발센터, 하버드대 의대, 매사추세츠 종합병원 연구자들이 참여했다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘네이처 의학’ 1월 21일 자에 실렸다. 운동장애는 자발적 운동을 제어하는 뇌 부위나 뇌와 척수의 연결에 손상이 생기면서 발생하는 것으로 알려져 있다. 파킨슨병, 다발성경화증, 뇌졸중, 외상, 유전 등 발생 원인은 수십 가지에 이른다. 미국의 경우 약 500만명이 심각한 운동장애를 겪고 있다. 마비 환자의 기본적 욕구는 대부분 충족되고 있지만 각종 사회 활동이나 여가 활동에 대해서는 여전히 부족한 부분이 많다. 이에 BCI 또는 BMI가 잠재적 해결책으로 떠오르고 있지만 현재까지는 복잡한 움직임엔 어려움을 겪고 있다. 연구팀은 뇌에 있는 여러 뉴런의 전기 활동 패턴을 지속적으로 기록해 복잡한 움직임을 수행할 수 있는 BCI 기술을 개발했다. 연구팀은 새로 개발한 BCI 칩을 69세 남성 마비 환자의 왼쪽 중심전회(precentral gyrus)에 이식했다. 중심전회는 1차 운동피질로 손의 움직임 제어를 담당하는 뇌 영역이다. 연구팀은 장치 이식 후 컴퓨터와 연결해 생각을 통해 다양한 동작을 수행하는 가상의 손을 관찰하면서 신경 활동을 기록했다. 그 후 인공지능(AI) 기계학습 알고리즘으로 특정 손가락의 움직임과 관련된 신호들을 식별했다. 이 과정을 통해 손가락 각각의 움직임을 정확하게 예측했으며 실험 참가자는 가상의 손에서 엄지, 검지, 중지 세 손가락을 원하는 방향으로 정확히 제어할 수 있었다. 연구팀은 BCI 손가락 제어 기술을 비디오게임으로 확장했다. 그 결과 실험 참가자는 생각만으로 원하는 손가락을 정확히 움직여 컴퓨터그래픽 속에 있는 회전익 4개의 드론(쿼드콥터) 속도와 방향을 정교하게 제어해 여러 장애물 코스를 통과하는 데 성공했다. 연구를 이끈 매슈 윌시 미시간대 교수(계산신경과학·신경외과학)는 “이번에 개발한 시스템은 마비 환자들의 여가 활동을 도울 수 있을 뿐만 아니라 생각으로 비행체를 조종하는 기술 개발에도 도움을 줄 것”이라고 말했다.