국내 연구진이 플라스틱 분해효소를 가진 식물성 플랑크톤을 개발해 주목받고 있다. 한국생명공학연구원 세포공장연구센터 이용재, 김희식 박사팀은 유전자 형질전환을 통해 해양 생태계를 파괴하는 주범으로 지목받고 있는 플라스틱을 분해할 수 있는 식물성 플라스틱을 만들었다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 미생물학 분야 국제학술지 ‘마이크로바이얼 셀 팩토리즈’에 실렸다. 사람의 삶에 편리함을 가져다주는 플라스틱은 바다나 강으로 유입되면서 바닷새나 고래, 바다거북 등 동물이 먹이로 착각해 삼켜 문제가 생기는 경우가 많아지고 있다. 페트병 같은 플라스틱이 바다로 흘러들어가 햇빛이나 바닷물에 의해 미세플라스틱으로 분해되면서 어패류나 작은 물고기들도 삼켜 먹이사슬을 통해 플라스틱 생물농축이 일어나 사람의 몸 속에 농축될 수 있다. 연구팀은 식물성 플랑크톤이 수생 생태계에서 1차 생산자로 전체 먹이사슬에 중요한 역할을 한다는 점에 착안했다. 이에 페트분해효소 아미노산 서열을 식물플랑크톤에 적합하도록 유전자를 합성해 ‘클라미도모나스 레인하티’라는 녹조류에 적용했다. 연구팀은 이렇게 만들어진 플라스틱 분해 식물성 플랑크톤을 현재 판매되고 있는 음료수 페트병과 함께 넣어 실험한 결과 페트병들이 4주만에 인체에 무해한 화학물질로 완전히 분해되는 것을 확인했다. 또 전자현미경으로 페트병이 분해되는 과정을 관찰하는데도 성공했다. 김희식 박사는 “이번 연구는 플라스틱을 분해하는 녹색미세조류를 처음으로 개발함으로써 플라스틱에 의한 환경오염을 해결할 수 있는 새로운 패러다임을 제시했다는데 의미가 크다”라며 “먹이사슬을 통한 미세플라스틱의 생물 농축을 원천 차단할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2027년까지 청주 오창에 건설되는 다목적 방사광 가속기의 효율적 활용과 파급효과 극대화를 위한 다양한 지원시설이 구축될 전망이다. 23일 충북도에 따르면 현재 구상중인 시설은 6개 정도다. 도는 370억원을 투입해 가속기와 기업들을 연결하는 거점 역할을 할 가속기 활용지원센터 건립을 추진할 예정이다. 이 센터는 현장과 미래의 가속기 수요예측 역할도 하게 된다. 74억원을 들여 가속기 실험을 통해 확보되는 대용량 데이터를 처리하고 분석하는 가속기 DNA센터 건립도 계획에 포함됐다. 숙박시설, 국제회의장, 식당 및 영화관 등으로 구성된 연면적 6000㎡ 규모의 국제관 건립도 추진된다. 국제관 사업비는 210억원이다. 가속기 전문인력 양성과 공동연구 지원 등을 담당하게 될 가속기 전문인력 양성센터와 33만8000㎡에 달하는 가속기 연관 산업단지 조성도 진행될 예정이다. 도는 가속기가 건립되는 오창 테크노폴리스산업단지 잔여부지를 산단 후보지로 잡았다. 도는 계획대로 산단이 조성되면 이곳에 의료, 제약, 반도체, 전기전자, 자동차, 철강 관련 기업 등을 입주시킨다는 계획이다. 과학자들이 모여 사는 사이언스 아카데미 빌리지 조성도 추진된다. 도는 10만㎡ 부지에 100여동을 짓는 것으로 가닥을 잡았다. 사업비는 366억원이다. 입주시기는 2025년 이후가 될 전망이다. 빌리지는 주택과 함께 휴게시설, 레포츠시설, 실험실, 공동연구실 등으로 꾸며진다. 도 관계자는 “도비와 시비로 사업비를 해결하는 것으로 계획을 잡았는데, 정부 공모사업 등을 통해 국비를 확보할수 있는 게 있는지 살펴볼 생각”이라며 “중소기업 빔라인 이용료 지원과 청년 연구자 기초연구 활용 지원 등 모든 지원사업을 합치면 18개에 총 사업비가 3289억원”이라고 설명했다. 가속기는 ‘방사광’이란 빛으로 물질의 미세구조를 관찰하는 초정밀 거대현미경이다. 다양한 분야에서 활용돼 ‘기초과학의 꽃’으로 불린다. 과기부는 2022년 착공해 2027년까지 가속기를 완공한다는 계획이다. 사업비는 국비 8000억원, 지방비 1980억원 등 총 9980억원이다 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr

소금쟁이라고 하면 주로 강이나 논에서 볼 수 있지만 일부는 바다 위에서 살아서 바다소금쟁이라고 불린다. 이들은 곤충이면서도 바다 진출에 성공한 몇 안 되는 종이기도 하다. 곤충은 지구상에서 가장 번성했지만 대개 바다로 활동 범위를 넓히지는 않는다. 물고기나 바닷새 등 천적이나 거친 파도 또는 태양의 직사광선 등에 노출되기 쉬운 바다는 작은 곤충들에게 너무 위험하기 때문이다. 그렇다면 바다소금쟁이는 어떻게 바다에서 적응할 수 있었던 것일까. 사우디아라비아 킹압둘라과학기술대(KAUST) 연구진의 최신 연구에서 이들 바다소금쟁이가 바다 위에서 살 수 있는 경이로운 신체 능력의 비밀이 밝혀졌다. 연구진은 아라비아반도와 아프리카 북동부 사이의 홍해에서 채취한 바다소금쟁이 1종(학명 Halobates germanus)과 그 근연종(학명 Halobates hayanus)을 자세히 조사했다.　이들 바다소금쟁이는 일반적인 소금쟁이들보다 몸집이 훨씬 더 작다. 홍해 바다소금쟁이(Halobates germanus)의 몸통 길이는 3.4㎜, 폭은 1.8㎜에 불과해 연구자들은 초고속 카메라와 전자 현미경을 이용해 이들의 체모를 살폈다.그 결과, 체모의 모양과 길이 그리고 지름은 부위마다 차이가 있는 것으로 나타났다. 특히 다리 부분에서는 털끝이 골프채처럼 구부러져 있어 털과 털 사이에 물이 들어가지 않게 돼 있었다. 또 구부러진 체모들은 조밀하게 배치돼 있어 그사이에 공기를 모아 둘 수 있다. 따라서 이들 바다소금쟁이가 사고로 물에 빠지더라도 온몸을 감싸듯 거품이 만들어져 물 위로 다시 떠오를 수 있다. 연구진이 실험에서 이들 바다소금쟁이에게 물방울을 떨어뜨려보니 체모가 그 모든 것을 튕겨내는 것으로 확인됐다.게다가 바다소금쟁이는 몸에서 발수 효과가 있는 왁스(밀랍) 형태의 물질을 분비한다. 이를 몸 표면에 덮어 몸이 물에 젖지 않도록 하는 것이다. 정지 상태에서 수면에 접하고 있는 다리 면적은 전체의 5%도 채 되지 않는다.이동 메커니즘(기전)에 관해서는 수면 위를 걷는 차원을 넘어 공중을 뛰어다니는 형태에 가까운 것으로 나타났다. 바다소금쟁이는 해수면을 트램펄린과 같은 도약대로 사용해 절묘하게 뛰어다니고 있었다. 그리고 유연한 다리를 이용해 후퇴 이동이나 방향 전환도 쉽게 해냈다. 바다소금쟁이의 굉장한 능력은 여기서 그치지 않는다.이들의 가장 큰 강점은 민첩성으로 가속도를 계산한 결과 무려 400㎨(미터 매 초 제곱)에 달했다. 1㎨는 1초에 1㎧(미터 매 초)의 가속도로 정의된다. 세상에서 가장 빠른 사람인 우사인 볼트조차도 가속도는 약 3㎨에 불과하므로 바다소금쟁이가 순간적으로 얼마나 빨리 움직이는지를 가늠할 수 있다. 다만 이는 바다소금쟁이의 작은 크기를 고려한 뒤의 민첩성이므로, 실제 경쟁에서는 볼트가 압승할 것이다.그래도 바다소금쟁이는 독자적인 방수성과 민첩성 덕분에 거친 바다를 헤쳐나갈 수 있다. 이밖에도 작은 몸을 활용해 천적이 들어가지 못하는 틈새에 숨거나 암벽의 그림자를 이용해 햇빛의 직사광선을 피하는 등 다양한 기술을 사용한다. 힘은 약해도 자신의 강점을 활용함으로써 힘차게 살아가고 있는 것이다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포츠’(Scientific Reports) 최신호(8일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

내년으로 연기된 도쿄올림픽의 엠블럼을 코로나19 바이러스 이미지로 변형시킨 디자인 도안이 일본 주재 특파원 단체의 간행물에 실리자 대회 주최 측이 거세게 반발하며 철회를 요구하고 나섰다. 이에 대해 지나치게 신경질적인 반응이라는 지적도 나오고 있다. 20일 일본 언론에 따르면 도쿄올림픽·패럴림픽 조직위원회는 지난 19일 “일본외국특파원협회(FCCJ)의 회보지 4월호 표지에 실린 올림픽 엠블럼과 코로나19 바이러스 합성 디자인은 저작권 침해에 해당한다”며 삭제를 요구하는 공문을 협회 측에 보냈다. 이 디자인은 올림픽 엠블럼의 격자무늬에 ‘T’자 같은 무늬를 덧붙임으로써 코로나19 바이러스의 현미경 사진과 비슷하게 보이도록 만들고 ‘TOKYO 2020’이란 글씨도 코로나19를 뜻하는 ‘COVID-19’로 대체했다. 조직위는 “코로나19가 전 세계에 막대한 피해를 몰고 온 상황에서 도쿄올림픽의 상징인 엠블럼 관련 디자인을 게재한 것은 대단히 유감”이라고 밝혔다. 이에 대해 “코로나19의 확산 때문에 올림픽이 연기된 상황을 단순히 패러디한 것일 뿐인데 대회 조직위가 너무 민감하게 대응하고 있다”는 의견도 나오고 있다. 사회학자 후루이치 노리토시는 이날 후지TV 방송에 나와 “평범한 패러디일 뿐”이라면서 “조직위가 무시했으면 이렇게 뉴스가 되지도 않았을 것”이라고 말했다. 도쿄 김태균 특파원 windsea@seoul.co.kr

국내 연구진이 생체분자를 순식간에 얼려서 움직임을 파악할 수 있는 기술을 활용해 안터지는 안전한 배터리의 비밀을 풀어냈다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부, 한양대 에너지공학과 공동연구팀은 황화합물 고체전해질 구조를 원자 단위에서 분석함으로써 터지지 않는 배터리의 비밀을 푸는데 성공했다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’에 실렸다. 황화합물 고체전해질은 매우 민감해 내부 분자구조를 관찰하기 위해 전자빔을 조사하게 되면 쉽게 손상된다는 문제가 있다. 이에 연구팀은 이 물질을 영하 170도로 순식간에 얼려 공기와 접촉을 차단하는 방법으로 손상없이 분자구조를 관찰할 수 있게 된 것이다. 이번에 활용한 극저온 투과현미경은 수용액 속 생화학 분자를 영하 200도 이하의 극저온 상태로 급냉각시켜 정밀관찰하는 기술로 최근에는 코로나19 바이러스의 모양을 밝혀내는데 활용되기도 했다. 리튬이온배터리에서 이온이 지나는 통로인 전해질은 주로 액체 상태이기 때문에 폭발위험성이 크다. 이 때문에 고체 전해질을 활용하려는 시도가 많은데 고체전해질은 이온이 이동하기 쉽지 않다는 단점이 있어 배터리 용량과 수명이 떨어지게 된다. 연구팀은 액체질소로 황화합물 고체전해질을 순식간에 영하 170도로 냉각시켜 극저온 투과전자현미경 분석을 실시했다. 순간 냉각했기 때문에 높은 에너지를 갖는 전자빔을 쏘아도 전해질이 손상되지 않게 된다. 연구팀은 다양한 성분을 조합한 황화합물을 합성한 다음 열처리 온도를 다르게 한 다음 이온전도도를 측정했다. 그 결과 이온 전도도가 가장 높은 물질은 극저온 투과전자현미경 분석법으로 관찰한 결과 육각형 모양의 원자 배열이 확인됐다. 이현욱 UNIST 에너지및화학공학부 교수는 “이번에 활용한 기술은 공기와 접촉했을 때 반응성이 커지는 리튬이온배터리를 좀 더 안전하게 만드는데 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “이는 2차전지 산업에 교두보 역할을 하고 바이오나 재료과학 산업 발전에도 기여할 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1964년 美물리학자 겔먼 ‘쿼크 이론’ 제시 우주 구성하는 가장 작은 단위 찾아나서 가속기 종류는 가속 방식·입자 따라 구분 재료공학·의학·생물학 등 활용처도 달라 국내선 방사광·양성자·중이온가속기 운용지난주 차세대 다목적 방사광가속기 최종 입지로 충북 청주 오창 지역이 선정됐다. 신청 지역들은 유치를 위한 총력전을 벌이는 등 과열 양상을 보이기도 했다. 그렇지만 방사광가속기를 포함한 입자가속기는 만들어지기만 하면 어려운 지역경제를 단숨에 살릴 수 있는 도깨비방망이가 아니다. 입자가속기는 물리학자와 화학자가 품고 있는 “물질을 구성하는 기본 입자는 무엇일까”라는 기본적 궁금증을 풀기 위한 거대한 실험 장비다. 19세기 러시아 화학자 멘델레예프가 주기율표를 완성하면서 세상 모든 물질은 주기율표상 원자들의 조합으로 만들어지는 것으로 이해됐다. 20세기 들어 원자는 핵과 전자로 이뤄져 있으며 핵은 양성자와 중성자로 구성돼 있다는 것이 밝혀졌다. 이때까지만 해도 과학자들은 양성자, 중성자, 전자가 물질을 이루는 기본 입자라고 확신했다. 그런데 1964년 미국 물리학자 머리 겔먼이 ‘쿼크 이론’을 제시하면서 물질 구성 기본 입자는 더 작아졌다. 쿼크의 존재를 증명하고 우주를 구성하는 가장 작은 단위를 찾기 위해 입자물리학자들이 사용하는 거대한 현미경이 바로 ‘입자가속기’다. 입자가속기는 전자기장을 이용해 전자, 양성자, 이온 등 전하를 갖는 입자를 빛의 속도에 가깝게 가속시킨 뒤 물질과 충돌시키는 장치다. 가속된 입자가 원자핵과 부딪치면 핵이 깨져 양성자나 중성자가 튀어나오거나 여러 개의 원자핵으로 분열되기도 하고 새로운 소립자가 만들어지기도 한다. 최근에는 기초연구뿐만 아니라 생물학, 의학, 재료공학 등에도 입자가속기가 쓰이면서 활용 범위가 넓어지고 있는 추세다.입자가속기는 가속 방식에 따라 선형과 원형으로 나뉘고 가속 입자의 종류에 따라서 전자가속기, 방사광가속기, 양성자가속기, 중이온가속기, 중입자가속기로 구분된다. 선형가속기는 다시 저에너지 선형가속기와 고에너지 선형가속기로 구별된다. 저에너지 선형가속기는 가속시키려는 입자를 고전압에 한 번에 통과시켜 단숨에 가속시키는 방식이며, 고에너지 선형가속기는 입자를 비교적 낮은 전압에 반복적으로 통과시켜 높은 에너지를 얻도록 해 가속시키는 방식이다. 선형가속기는 원형가속기에 비해 균일하고 강한 입자빔을 얻을 수 있고 직선 형태이기 때문에 입자가 위치를 바꿀 때 나타나는 미세한 제동에 의한 에너지 손실이 적다는 장점이 있다. 그러나 가속시키려는 입자 크기가 클수록 가속기가 길어져야 하기 때문에 많은 공간을 차지한다는 단점이 있다. 원형가속기는 이런 단점을 보완하기 위해 입자를 나선(사이클로트론)이나 원(베타트론, 싱크로트론)을 그리며 가속되도록 한 장치다. 포항에서 운용되고 있는 3세대, 4세대 가속기와 오창에 만들어질 가속기는 방사광가속기다. 방사광가속기는 빛의 속도에 가깝게 가속된 전자가 강력한 자기장을 지날 때 방출되는 빛(방사광)을 활용하는 장치로 기초과학뿐만 아니라 연료전지 같은 첨단재료 기술, 세포 영상획득기술, 단백질 구조분석 등에 활용된다.한국원자력연구원이 경주에서 운용하고 있는 양성자가속기는 수소 원자에서 분리한 양성자를 가속시켜 표적에 충돌시킨 뒤 나타나는 표적의 변화와 충돌로 만들어지는 2차 입자인 중성자, 뮤온 등을 연구할 때 주로 쓰이지만 나노, 재료과학 등을 연구할 때도 쓰인다. 중이온가속기는 양성자 가속기와 비슷한 원리이지만 수소보다 무거운 탄소, 칼슘, 우라늄 같은 입자를 충돌시켜 핵반응을 일으켜 나타나는 현상을 연구하는 데 활용된다. 특히 다양한 희귀 동위원소를 만들어 우주 핵반응, 극한 핵물질 등 기초과학 연구에 주로 쓰이는데 기초과학연구원(IBS)이 2021년 대전에 구축할 예정인 ‘라온’이 중이온가속기다. 중입자가속기는 이산화탄소 가스에서 추출한 탄소이온을 가속시켜 인체를 쉽게 통과할 수 있는 중입자빔을 만드는 데 쓰인다. 이를 통해 암 치료나 DNA 손상 회복 메커니즘, 우주 방사선에 의한 인체 영향 등 주로 의학 연구에 활용된다. 국내에서는 부산 기장에 2023년을 목표로 구축 중이다. 과학자들은 “입자가속기는 지역이나 정치인들의 생각처럼 만들어 놓기만 하면 지역경제가 살아나고 산업이 활성화되는 도깨비방망이가 아니다”라며 “구축 이후 어떻게 활용할 것인지에 대한 명확한 로드맵을 세우지 못하면 비싼 실험 장비를 만들어 놓고 놀리게 되는 일이 벌어질 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

충북도가 4차산업 혁명에 적극 대응하기 위해 과학자 마을을 만든다. 12일 도에 따르면 충북연구원과 과학기술정책연구원이 ‘사이언스 아카데미 빌리지‘ 조성을 위한 밑그림을 그리기 위해 공동으로 연구용역을 추진한다. 용역 기간은 오는 12월까지다. 도는 9000만원이 투입되는 이 용역을 통해 과학자 마을의 부지선정과 조성 방안, 과학자 유치 방법, 분양 형태 등을 도출한다는 계획이다. 도는 50여가구가 밀집된 단독주택 단지를 지은 뒤 5060세대 고경력 과학자들을 유치하는 쪽으로 가닥을 잡았다. 용역과정에서 공동주택 형태 등으로 큰 틀이 바뀔수도 있다. 도가 나이 많은 과학자들을 타깃으로 삼은 것은 이들의 정착을 유도하는 게 성공가능성이 높다는 판단에서다. 도 관계자는 “은퇴했거나 은퇴를 앞둔 과학자들은 연구경험 전수와 인력 양성 등을 통해 사회에 기여하고 싶어한다”며 “이들에게 일할 수 있는 기회를 제공하면 제2의 삶을 충북에서 보낼 것 같다”고 말했다. 도는 사이언스 빌리지가 조성되면 과학자들의 경험과 노하우가 지역 산업발전과 인재양성에 접목돼 충북이 과학발전을 선도할 거점이 될 것으로 전망하고 있다. 도는 청주 오창의 다목적 방사광 가속기 유치로 과학자 마을 조성사업이 탄력을 받을 것으로 기대하고 있다. 가속기는 ‘방사광’이란 빛으로 물질의 미세구조를 관찰하는 초정밀 거대현미경이다. 바이오, 신약개발, 반도체 등 다양한 산업영역에서 활용돼 ‘기초과학의 꽃’으로 불린다. 가속기 구축으로 인근에 들어서는 다양한 연구기관과 고경력 과학자들을 연결해주면 자연스레 충북 정착으로 이어질수 있다는 것이다. 1조원이 투입되는 가속기는 2022년 착공해 2027년 완공예정이다. 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr

바이오·신약개발·반도체 등 다목적 활용 지리적 여건·발전 가능성 분야 높은 점수 오창 집값 인상 기대감에 매물 거둬들여“청주가 대한민국을 대표하는 과학도시로 자리매김할 것입니다.” 1조원이 투입되는 다목적 방사광가속기를 유치한 충북이 잔칫집 분위기다. 10일 충북도에 따르면 지난 8일 과학기술정보통신부가 청주 오창테크노폴리스 산업단지를 가속기 건립 후보지로 확정 발표하자 도내 지자체와 공공기관 청사 등 80여곳에 축하 현수막이 걸렸다. 현수막에는 ‘미래성장의 빛을 충북이 밝히겠습니다’, ‘청주 유치 확정 도민 여러분 감사합니다’, ‘대한민국 균형발전을 이뤄 내겠습니다’ 등 자축과 다짐의 뜻이 담겼다. 도 김상규 신성장동력과장은 “2009년 첨단의료복합단지 유치 이후 10여년 만에 충북이 이뤄 낸 쾌거”라며 “충북이 대한민국 미래 신산업의 핵심 거점으로 부각될 것”이라고 확신했다. 오창테크노폴리스 산업단지가 위치한 오창읍 후기리 주민들도 마을 곳곳에 환영 현수막 10여장을 내걸었다. 후기리 고혁근 이장은 “농사가 점점 어려워지는데 가속기 유치를 계기로 오창이 과학도시로 성장했으면 한다”며 “잔치를 열고 싶지만 코로나19 때문에 현수막만 걸었다”며 즐거워했다. 충북 전체가 기대감으로 가득찬 것은 가속기 파급효과가 크기 때문이다. 가속기는 전자를 빛의 속도로 가속시킬 때 발생하는 ‘방사광’이란 빛으로 물질의 미세구조를 관찰하는 초정밀 거대 현미경이다. 바이오, 신약 개발, 반도체 등 다양한 산업 영역에서 활용돼 ‘기초과학의 꽃’으로 불린다. 가속기가 건립되면 연구인력 130명이 상주한다. 기업체 개발담당자 등 연간 이용 인원은 5000여명으로 예상된다. 첨단장비가 구축되고 고급 인재들이 몰리면서 청주는 자연스럽게 과학도시로 변신한다. 청주공항이 인접해 해외 석학들의 방문도 기대된다. 충북도는 가속기 인근에 과학자들이 상주하는 사이언스 빌리지를 조성할 예정이다. 가속기를 구성하는 다양한 부품 관련 기업들과 가속기를 활용하는 업체들의 청주 이전도 예상된다. 가속기 구축 시 고용 13만 7000명, 생산유발 6조 7000억원 등 파급효과가 있을 것이라는 한국기초과학지원연구원의 분석 자료도 있다. 이런 기대감 때문에 벌써부터 오창 지역 부동산시장까지 꿈틀거리고 있다. 아파트를 팔려고 내놓았던 사람들은 집값 인상을 기대하며 매물을 거둬들이고 있다. 가속기는 국비 8000억원, 지방비 2000억원 등 1조원이 투입돼 둘레길이 800m 규모의 원형으로 건립된다. 가속기 유치 경쟁에는 청주와 전남 나주, 경북 포항, 강원 춘천 등 4곳이 참여했다. 과기부는 발표 평가를 통해 청주와 나주를 후보지로 압축한 뒤 현장 실사 후 청주를 선택했다. 청주는 평가 항목 전반에서 고루 좋은 평가를 받았다. 특히 지리적 여건, 발전 가능성 분야에서 높은 점수를 얻었다. 과기부와 충북도, 청주시는 조만간 구체적인 지원 조건과 사업 추진 방향을 담은 양해각서를 마련해 업무협약을 체결한다. 과기부는 예비타당성 조사를 거쳐 2022년 착공해 2027년 준공한다. 가속기 운영은 2028년 시작한다. 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr

툭 튀어나온 눈과 매직핸드(머니퓰레이터)처럼 돌출된 입… 위 그림 속 생물은 3억년 전 고생대 석탄기 바다에 산 ‘털리 몬스터’(Tully Monster)로 불리는 생물이다. 1958년 미국의 아마추어 화석 수집자 프랜시스 털리가 처음 화석을 찾아내 이런 별칭이 붙었고, 그후 일리노이주 메이슨 크릭에서만 1800여개가 발견됐다. 하지만 이 생물은 지금까지 무척추동물인지 아니면 척추동물인지 확인되지 않았다. 지난 2016년, 예일대 연구진이 털리 몬스터 화석 몇천 점을 해부학적으로 조사해 이 생물에는 척추동물과 같은 장기가 있다고 결론 내렸지만 직접적인 증거라고 할 수는 없었다. 그래서 최근 위스콘신대 연구진이 이 논쟁을 끝내기 위해 화석에 남은 화학성분을 분석하기로 했다. 왜냐하면 화학성분에 의한 분석은 해부학적 분석보다 더욱더 직접적인 증거가 되기 때문이다. 분석 결과, 툴리 몬스터는 척추동물로 볼 수 있는 화학성분을 갖고 있는 것으로 확인됐다. 따라서 이 성과는 툴리 몬스터의 정체를 둘러싼 지금까지의 논쟁에 큰 영향을 줄 것으로 보인다. 그렇다면 대체 어떤 화학성분이 이 종이 척추동물인지를 확인하는데 결정적인 영향을 한 것일까. 그 답은 뜻밖에도 오늘날 세계를 살고 있는 우리에게도 꽤 익숙한 성분이었다. 털리 몬스터를 분류하는 열쇠가 된 성분은 바로 단당류인 키틴과 단백질의 일종인 케라틴이었다. 키틴은 곤충의 뿔이나 게의 껍질 등 주로 무척추동물의 딱딱한 부분에 존재하는 성분이고, 케라틴은 인간의 손톱이나 머리카락를 비롯해 비늘이나 부리 같이 척추동물의 딱딱한 부분에 주로 존재하는 성분이다. 모두 같은 역할을 생명체에 제공하지만, 키틴은 다당류이고 케라틴은 단백질의 일종이라서 양측의 분자 구조는 크게 다르다. 따라서 화석에 키틴 유래 화석성분이 포함돼 있으면, 털리 몬스터는 무척추동물이고 케라틴 유래 화석성분이 포함돼 있다면 척추동물의 직접적인 증거가 될 수 있는 것이다. 분석에는 현미라만분광기(Micro Raman Spectroscopy)가 쓰였다. 현미라만분광기는 관찰 대상에 레이저를 조사해 산란광을 검출하는 현미경적인 성질과 산란광 패턴으로부터 대상의 화학결합 종류나 결정격자의 왜곡을 직접 검지하는 검지기의 기능이 더해졌다. 분석 결과, 화석에서 검출된 것은 다당이 아니라 단백질 유래 화석성분으로 확인됐다. 이로 인해 털리 몬스터에는 키틴이 아니라 케라틴을 지닌 척추동물과 같은 종류라는 결론을 내릴 수 있었다.다른 기존 연구에서는 털리 몬스터가 척추동물일 경우 현존하는 종 중에서 가장 가까운 종은 칠성장어목 생물이라는 결과도 나와 있다. 칠성장어가 속한 원구류는 협의의 어류에서도 벗어난 존재(장어는 어류)이며, 어류·양서류·파충류·조류·포유류 등 다른 척추동물이 가진 턱이 없는 이질적인 존재이다. 이는 원구류가 척추동물의 턱 획득 전에 다른 계통으로 분기한 것을 의미한다.이를 통해 척추동물은 턱보다 먼저 척추를 획득하고 있었다는 것을 알 수 있다. 털리 몬스터의 입이 이상하게 생긴 것도 칠성장어처럼 턱이 없어 다른 계통의 입을 획득하고 있었던 것일지도 모른다. 이번 연구 성과는 위스콘신대의 빅토리아 맥코이 조교수 등이 정리해 국제학술지 ‘지구생물학’(Geobiology) 최신호(4월28일자)에 게재했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

1조원이 투입되는 다목적 방사광 가속기가 충북 청주에 건립된다. 과학기술정보통신부는 8일 오전 충북 청주를 가속기 구축사업 우선협상 대상자로 발표했다. 과기부는 지질·지반구조 안정성과 교통 편의성, 가속기를 활용할 대학·연구기관·산업체 집적도 등을 평가해 청주를 최적의 부지로 평가했다. 청주는 특히 지리적 여건과 발전 가능성에서 높은 점수를 받은 것으로 전해졌다. 과기부는 유치신청서를 제출한 청주, 강원 춘천, 전남 나주, 경북 포항 등 4곳을 대상으로 심사를 벌여왔다. 후보지를 결정한 과기부는 올해 안에 예비타당성 조사를 신청하고, 늦어도 2022년 사업에 착수할 계획이다. 계획대로 진행되면 2027년 가속기가 준공되고 2028년 운영에 들어간다. 충북은 그동안 청주의 뛰어난 입지, 안정성 등을 장점으로 내세우며 유치경쟁을 벌여왔다. 청주와 가까운 수도권과 중부권에 방사광 가속기 연관 기업이 집적돼 있어 활용도가 높은 점, 청주가 국토 중심부에 자리잡고 있는데다 KTX오송역과 경부·중부·중부내륙·중앙고속도로, 청주공항 등 교통인프라가 우수한 점, 자연재해 위험이 없는 화강암, 편마암 등 단단한 암석의 지질구조라는 점 등을 강조해왔다. 충북도는 가속기가 완공되면 연구시설, 기업들이 들어서고 도시인프라가 확대되면서 청주가 대한민국을 대표하는 과학도시가 될 것으로 전망하고 있다. 한국기초과학지원연구원은 가속기 구축시 고용 13만7000명, 생산 6조7000억원, 부가가치 2조4000억원의 효과를 기대하고 있다. 가속기는 전자를 빛의 속도로 가속시킬 때 발생하는 ‘방사광’이란 빛으로 물질의 미세구조를 관찰하는 초정밀 거대현미경이다. 신약, 차세대 신소재, 초소형 기계부품 등 다양한 분야에서 활용돼 ‘기초과학의 꽃’으로 불린다. 신규 가속기는 둘레길이 800m규모의 원형으로 건립될 예정이다. 이시종 충북지사는 “청주 오창 테크노폴리스 산업단지에 건립되는 가속기의 연구성과가 전국에 골고루 확산되도록 모든 지원을 다하겠다”고 밝혔다. 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr

과기부, 오늘 현장 방문 뒤 내일 최종 확정 청주, 기업 집적효과·국토 중심 위치 강점 KTX·4개 고속道 연결 교통인프라 풍부 나주, 혁신도시 인접·광주 생활권 내세워 표고 30m 이하 평지로 구성돼 공사 용이 구축 시 생산유발 6조원·고용창출 13만명1조원이 투입되는 다목적 방사광가속기 신규 건립 후보지가 충북 청주와 전남 나주 2곳으로 압축됐다. 과학기술정보통신부는 6일 대전 인터시티호텔에서 열린 다목적 방사광가속기 구축 부지 선정 발표 평가회를 갖고 청주와 나주를 후보지로 선정했다. 두 지역 중 누가 높은 점수를 받았는지는 공개되지 않았다. 평가회에는 유치를 신청한 강원 춘천, 경북 포항, 전남 나주, 충북 청주 등 4곳이 참여해 치열한 경쟁을 벌였다. 과기부는 청주와 나주를 대상으로 7일 오전과 오후로 나눠 현장실사를 벌인 뒤 8일 오전 한 곳을 건립 예정지로 최종 확정 발표할 예정이다. 주요 평가 항목은 부지 만족성, 지리적 여건, 발전 가능성, 지자체 지원 등이다. 현장 방문에는 해당 지역에서 설명과 질의응답이 가능한 담당 국장 등 5명 이하만 참석할 수 있다. 충북 청주 예정지는 청원구 오창테크노폴리스 산업단지다. 오창은 수도권과 중부권에 가속기를 필요로 하는 기업이 밀집돼 있다. 국내 반도체 제조 84.9%, 의약품의료기기 제조업 58.4%, 화학물질 제조업 63%가 몰려 있다. 세계 3대 바이오클러스터인 청주 오송생명과학산업단지가 바로 옆에 위치해 정부의 바이오헬스산업 혁신 전략과 시너지를 창출할 수도 있다. 오창이 국토 중심부에 자리잡은 것도 장점이다. 전국 유일의 분기역인 KTX오송역과 경부·중부·중부내륙·중앙고속도로 등 4개의 고속도로, 청주공항 등 교통 인프라도 풍부하다. 단단한 화강암반이 넓게 분포돼 있는 오창의 지질구조도 강점으로 꼽힌다. 가속기는 지진, 화산 등 자연재해 위험이 없는 단단한 암석층 위에 건설되는 게 좋기 때문이다. 충북도 관계자는 “현장 방문에서 편리한 교통망, 발전 가능성, 안전적인 지반 등을 재차 부각할 계획”이라며 “유치에 성공하면 오창은 4차 산업혁명을 선도하는 대한민국 대표 과학도시가 될 것”이라고 밝혔다.전남 나주 예정 부지는 혁신도시와 연접해 있다. 5.5㎞ 인근에 인구 150만명의 광주광역시가 공동생활권을 형성하고 있어 생활·교육·의료 여건 면에서 풍부한 생활 인프라를 자랑한다. 2시간 이내 접근이 가능한 고속철도와 고속도로 등 교통 인프라도 우수한 편이다. 또한 큰 고도차로 부지 개발이 어려운 타 지역과 다르게 나주 예정 부지는 표고 30m 이하가 약 90%인 평지다. 이 때문에 공사가 쉽고, 다른 지역에 비해 2년 이상 공사 기간을 단축할 수 있다. 전남은 가속기를 유치하면 2022년 개교 예정인 한전공대와 광주과학기술원(GIST) 등 호남권 대학과 산·학·연 클러스터 구축이 가능하다는 논리도 펴고 있다. 자치단체들이 가속기 유치에 열을 올리는 것은 파급효과가 크기 때문이다. 가속기 구축 시 6조 7000억원의 생산 유발 효과, 13만명의 고용 창출 등이 기대된다. 첨단과학도시로 성장하는 계기도 마련할 수 있다. 가속기는 전자를 빛의 속도로 가속시킬 때 발생하는 ‘방사광’이란 빛으로 물질의 미세구조를 관찰하는 초정밀 거대현미경이다. 신약, 차세대 신소재, 초소형 기계부품 등 다양한 신물질 개발 분야에 활용돼 기초과학의 꽃으로 불린다. 과기부는 부지 선정을 마치면 올해 안에 예비타당성 조사를 신청하고, 늦어도 2022년 사업에 착수해 2028년 완공한다는 계획이다. 신규 가속기는 둘레 길이 800m 규모의 원형으로 건립될 예정이다. 현재 국내에는 경북 포항에 2개의 방사광가속기가 있다. 2500억원이 투입돼 1994년 3세대 가속기가 준공됐고, 4260억원을 들여 2016년 4세대 가속기가 구축됐다. 하지만 수용 인원 한계 등이 문제로 지적돼 신규 가속기 구축 필요성이 제기됐다. 새 가속기는 3세대와 4세대 장점이 접목돼 ‘다목적’ 또는 ‘차세대’ 가속기로 불린다. 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr나주 최종필 기자 choijp@seoul.co.kr

호남에 대형 연구시설 없어 유치 열기 지진 등 자연재해 적은 화강암 지반에 고속철도·공항·항구 연결 지리적 이점 전문가 설문조사도 전라도 압도적 1위전남도가 오는 8일 초정밀거대 현미경인 4세대 방사광가속기 유치 지역 선정 발표를 앞두고 ▲균형발전 ▲환경요건 ▲접근성을 내세우며 호남이 최적지임을 강조하고 있다. 사업비는 1조원(정부 8000억원·지자체 2000억원)이지만 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 이 시설이 6조 7000억원의 생산 유발효과를 가져올 것으로 분석했다. 방사광가속기는 초미세 영역에서 물질의 변화를 관찰할 수 있어 반도체 초정밀 기술이나 바이오 분야 기업을 유치하는 데도 도움이 된다. 5일 전남도에 따르면 이날 현재 방사광가속기 전남(나주) 유치 서명부에 250만명이 이름을 올렸고 청와대 청원에는 9만여명이 동의하는 등 유치 열기가 뜨겁다. 호남 지역을 대표하는 국가 대형시설이 없는 홀대를 견뎌낸 만큼 초대형 국책 사업인 방사광가속기가 호남권 미래 첨단산업 발전의 견인차가 된다는 확신으로 똘똘 뭉치고 있다. 전남도 관계자는 “초대형 연구시설이 충청권에 4곳, 영남권에 3곳, 수도권에 2곳 있으나 호남권은 한 곳도 없다”면서 “과학기술 분야의 균형 발전을 이루기 위해서는 호남권 유치가 필요하다”고 말했다. 호남권 유치가 성사된다면 과학기술 분야에 있어 영남권·충청권·호남권 간 삼각축이 형성돼 문재인 정부가 지향하는 국가균형발전 실현을 위한 전기가 마련될 것이란 설명이다. 전남 나주는 충북 청주, 강원 춘천, 경북 포항 등과 경합을 벌이고 있다. 호남 내 방사광가속기 유치는 총선 때 여당의 핵심 공약으로 나오면서 지역 주민들의 기대를 키우고 있다. 지난달 8일 광주를 찾은 이해찬 더불어민주당 대표는 “전남에 4세대 방사광가속기가 들어서게 해 호남을 미래 첨단산업 중심지로 육성하겠다”고 강조한 바 있다. 특히 전남은 다른 지역에 비해 지반 조건이 탁월하다는 설명이다. 나주는 중생대 쥐라기의 화강암반이 20m대로 분포돼 있어 입지 안전성이 좋다는 것이다. 이런 이유로 지진·홍수·산사태 등 대형 자연재해가 없고 소음 진동도 기준치 이하로 국내 최상의 안전지대로 불린다고 한다. 부지 반경 5㎞ 이내 지반침하도 없다고 덧붙였다. 한국기업데이터가 지난 2월 방사광가속기 이용 기업 2000곳을 대상으로 벌인 설문조사에서 응답자의 81% 이상이 지질학적 안전성이 중요하다고 답했다. 한국원자력연구원의 2018년 방사광가속기 후보지에 대한 전문가 설문조사 결과에서도 약 50%가 균형발전·안전성 측면에서 전라도를 선택했다. 나주는 국내외 접근성도 있다. 나주는 전국 어디서든 2시간 이내 접근이 가능한 사통팔달 도시로 무안국제공항, 광양항·목포항을 통해 전 세계와도 연결된다. 한 지역에 비슷한 기능을 하는 연구시설을 중복 설립하는 것은 효율성이 낮아 국토 전체에 균형 있게 배치해야 한다는 목소리도 제기되고 있다. 일본의 경우 총 11대의 가속기 시설이 고루 분산돼 있다. 스웨덴, 독일 등 해외에서도 효율성과 안전성, 성장 가능성 등을 중시해 지방 위주로 방사광가속기를 구축하고 있다. 김영록 전남지사는 “나주 예정 부지는 표고 30m 이하가 약 90%인 평지로 공사가 쉬워 다른 지역에 비해 2년 이상 공사 기간을 단축할 수 있다”면서 “지자체 차원의 파격 지원을 통해 이용자들이 연구에만 집중할 수 있도록 방사광가속기 연구 천국으로 만들겠다. 모든 준비를 마친 만큼 반드시 유치해 국가 과학기술 백년대계를 완성하겠다”고 말했다. 무안 최종필 기자 choijp@seoul.co.kr

현재 개발 중인 코로나 19 치료제 가운데 가장 주목을 끄는 약물은 본래 에볼라 치료제로 개발되었다가 실패한 렘데시비르(Remdisivir)다. 렘데시비르가 실제로 코로나 19 환자의 사망률을 줄일 수 있는지는 아직 확실하지 않지만, 치료 기간을 단축하고 회복을 빠르게 한다는 연구 결과가 발표된 후 관심이 집중되고 있다. 하지만 렘데시비르에 대한 연구는 사실 이제 시작 단계다. 과학자들은 렘데시비르를 비롯해 현재 테스트 중인 치료 약물의 작용 기전을 밝혀 더 효과적인 치료법을 개발하기 위해 노력하고 있다. 중국 과학원 산하의 SIMM(Shanghai Institute of Materia Medica) 연구소가 이끄는 중국 연구팀은 렘데시비르가 코로나 19 치료에 효과가 있다는 연구 결과가 나오기도 전에 이 약물이 SARS-CoV-2 바이러스를 억제하는 기전을 연구했다. 렘데시비르가 동물 모델에서 코로나바이러스를 억제한다는 보고가 있었기 때문이다. 연구팀이 집중한 것은 렘데시비르의 목표 물질인 RNA 의존 RNA 중합효소(RNA-dependent RNA polymerase, 약자 RdRp)다. 렘데시비르는 본래 범용 RNA 바이러스 치료제로 개발된 약물로 주사제로 투여하면 체내에서 활성 물질인 GS-441524로 대사된다. 이 물질은 아데노신(Adenosine)과 유사한 물질로 RNA 바이러스의 중합효소와 결합해 정상적인 바이러스 증식을 방해한다. 코로나바이러스에서는 RNA 의존 RNA 중합효소의 작용을 방해해 증식을 억제한다. 연구팀은 저온 전자현미경 (Cryo-EM)을 통해 이 과정을 연구했다. 연구팀은 연구를 시작한 지 불과 46일만에 여러 개의 단백질 서브 유닛으로 구성된 RdRp 복합체의 3차원적 구조와 렘데시비르가 결합하는 과정을 확인하고 이를 저널 사이언스에 발표했다. (사진 참조) 렘데시비르가 실제로 코로나 19를 억제할 수 있음을 보여준 것이다. 현재 코로나 19 치료제 개발의 주요 목표는 바이러스가 세포 내로 침투하는 경로인 ACE2 수용체와 바이러스 증식에 필요한 중합효소인 RdRp이다. 렘데시비르의 의의는 RdRp를 억제하는 약물을 개발했다는 것이다. 다만 바이러스 증식을 일부 억제한다고 해도 환자의 생존 가능성이 높아진다는 보장은 없다. 렘데시비르 단독 요법으로 생명을 구할 수 있는지는 현재 진행 중인 임상 시험 결과가 나와야 알 수 있다. 만약 렘데시비르가 회복을 조금 빠르게 할 뿐 사망률을 낮추지 못한다면 어떻게 될까? 설령 그렇다고 해도 아직 실망하기에는 이르다. 이번 연구 결과를 토대로 렘데시비르보다 더 효과적으로 RdRp를 차단하는 약물을 개발하거나 ACE2 수용체처럼 다른 목표를 차단하는 약물을 개발해 같이 사용하면 치료 효과를 높일 수 있기 때문이다. 서로 작용 기전이 다른 항생제나 항바이러스제를 동시에 사용해서 치료 효과를 높이는 방법은 이미 널리 사용되고 있다. 코로나 19 역시 예외가 아닐 수 있다. 코로나 19는 여전히 큰 위협이지만, 이런 연구를 통해 인류는 효과적인 치료제와 백신을 개발할 수 있을 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

전남도민들이 과학기술정보통신부가 추진하는 1조원 규모의 초대형 국책 사업인 방사광가속기의 나주 유치를 위해 똘똘 뭉쳤다. 전남도는 지난해 9월부터 전문가 자문단을 출범하고 방사광가속기 호남권 구축 용역을 추진하는 등 유치 활동을 역점 추진해 왔다. 지난 3월 대학 총장, 시장·군수의 지지 성명과 광주·전남·전북 시도지사 공동건의문 발표로 유치 열기가 급속도로 확산됐다. 4월 들어 대학교수와 총학생회를 비롯해 상공회의소, 광주시상인연합회 등 호남권 전역에서 지지 성명이 이어지고 있다. 지금까지 200여개 기관·단체가 참여했다. 지난 23일에는 호남권 국회의원 당선자 28명이 방사광가속기 유치 건의문을 청와대와 과기부 등에 전달하는 등 전방위 활동을 펼치고 있다. 이처럼 전남도민들이 방사광가속기 유치를 위해 힘을 보탠 이유는 뭘까. 도민들은 국가 대형연구시설이 충청·영남권에만 집중돼 호남 홀대론에 자극받고 있다. 지역 편중 해소를 통한 국가균형발전을 위해서라도 방사광가속기가 호남권에 들어서야 한다는 주장이다. 또 도는 나주가 안전하고 단단한 화강암의 기반암이며, 미래 확장성과 발전 가능성이 대단히 높아 방사광가속기 구축의 최적지라고 설명한다. 과기부는 오는 7일쯤 우선협상대상지를 발표한다. 호남권에서는 전남 인구의 절반이 방사광가속기를 환영하고 있다. 지난 27일 서울 국회의사당 앞에서는 다목적 방사광가속기 호남권 유치를 위한 광주·전북·전남 시도민 서명 230만명 돌파 기념 대국민 보고대회가 열렸다. 지난해 기준 호남권 인구는 515만명으로 약 44%가 전남 유치를 지지한 셈이다. 지금도 서명부 숫자는 계속 올라가고 있다. 방사광가속기 호남권유치위원회는 30일 “서명을 시작한 지 한 달이 채 되지 않아 도민의 절반이 참여했다”며 “방사광가속기 유치를 위한 시도민의 열정과 의지를 정부에서도 반영해야 한다”는 입장이다. 이들은 방사광가속기 호남권 구축을 촉구하는 호소문을 정부과 국회에 전달했다.●국회의원 당선자 28명 ‘유치 건의문’ 靑 전달 과학기술인들도 팔을 걷어붙였다. 한국과학기술단체총연합회 광주·전남지역연합회 소속 과학기술인 2200여명도 지난 17일 방사광가속기 호남권 유치 지지 성명을 발표했다. 이들은 “과학기술 분야에서도 균형발전이 이뤄져야 효율성을 담보할 수 있다”며 “충청권과 영남권에 편중된 대형연구시설의 분산 배치가 필요하다”고 밝혔다. 방사광가속기가 호남권에 들어서면 전국이 과학기술 경쟁력을 고르게 확보하게 돼 과학기술 분야에서 국가 균형발전 실현의 큰 전기가 된다는 설명이다. ●나주 단단한 화강암 기반 미래확장성 높아 전남이 방사광가속기에 사활을 거는 이유는 호남 발전의 절실함 때문이다. 1960년대 이래 사회기반시설과 연구기반시설은 수도권·충청권·영남권으로 이어지는 경부 축에 집중돼 왔다. 특히 수도권 입지 규제로 인해 범수도권에 포함되는 충청권으로 각종 연구시설 및 대형 국책 프로젝트가 집중됐다. 대덕 연구단지, 세종특별자치시, 오송 첨단의료복합단지, 대전 과학기술비즈니스벨트 등이다. 실제 영남권은 1970년대 이후 산업화 과정에서, 충청권은 2000년대 이후 대규모 행정기관 이전 등으로 인구가 크게 증가했다. 반면 호남권은 1970년대 630만명에 달했던 인구가 2018년 기준 510만명으로 약 20%가 감소했다. 참여정부 당시 혁신도시 조성 등 균형발전에 대한 일부 성과가 있었으나 공공기관 배치와 과학기술 분야의 충청권·영남권 편중은 여전하다. 2017년 연구개발(R&D) 투자 비율을 보면 수도권이 68.7%, 충청권이 16.4%이지만 호남권은 3%에 불과하다. 초대형 연구시설만 봐도 호남권은 제일 뒤처졌다. 국내 초대형 연구시설은 충청권에 4곳, 영남권에 3곳, 수도권에 2곳 있으나 호남권은 한 곳도 없다. 이렇게 열악한 상황에서도 호남권은 연구개발 역량에서 탁월한 성과를 내고 있다. 연구인력 1인당 국내 특허등록 및 출원 수에서 서울, 경기, 대전을 제치고 1위(등록 0.22건, 출원 0.40건)를 달성했다. 연구비 10억원당 특허 등록은 2위(2.94건)다. 도는 어려운 재정 여건에도 자체 예산을 우선 연구개발에 투자한다. 호남권 3개 광역자치단체 모두 자체 예산 우선 투자 지역 4위권 안에 들어 있다. 2위 광주(16.8%), 3위 전남(15.1%), 4위 전북(10.8%)이다. ●호남권, 국내 초대형 연구시설 단 한 곳도 없어 일본의 경우 총 11대의 가속기 시설이 국토 전체에 걸쳐 균형 있게 배치돼 있다. 가장 큰 이유는 가속기 운영의 효율성과 안전성, 성장 가능성을 고려했기 때문이다. 수도권 중심의 성장 전략이 과밀화, 저성장, 양극화 등 다양한 문제점을 만들어 냈듯이 어느 한 곳에 집중하고 투자하는 성장 전략은 국가 전체의 성장동력으로 이어질 수 없다. 특히 한 지역에 비슷한 기능을 하는 연구시설을 중복해 설립하는 것은 효율성이 낮다. 일본뿐 아니라 스웨덴, 독일 등 해외에서도 효율성과 안전성, 성장 가능성 등을 중시하며 지방 위주로 방사광가속기를 구축하고 있다. 실제 한국정책리서치가 지난 3월 시도 공동(인천, 강원, 충북, 전남)으로 가속기 이용자 대상, 활용도 제고를 위해 가장 필요한 사항을 조사한 결과 87% 이상이 접근성보다 성능 및 운영 품질을 중요한 요구 사항으로 꼽았다. 한국기업데이터가 지난 2월 방사광가속기 이용 기업 2000곳을 대상으로 벌인 방사광가속기 구축지 결정 시 고려해야 할 항목 설문조사에서도 81% 이상이 지질학적 안전성과 고품질 방사광 제공 및 운영 지원이 중요하다고 답했다. 한국원자력연구원의 2018년 방사광가속기 후보지에 대한 전문가 설문조사 결과에서도 약 50%가 균형발전·안전성 측면에서 전라도를 선택해 압도적 1위를 차지했다. 전문가들은 이러한 상황에서 접근성 그것도 수도권 중심의 접근성을 평가하는 것은 변별력이 없다고 꼬집는다. ●지역 편중 해소 통한 국가 균형 발전 새 전기 열악한 여건에도 새로운 미래 성장동력 육성에 노력한 결과 호남권에도 4차 산업혁명에 대응하는 미래 첨단산업의 여건이 무르익고 있다. 광주는 인공지능(AI)·미래형자동차, 전북은 농생명바이오·탄소산업, 전남은 에너지신산업과 의료바이오산업을 미래 먹거리로 지정, 산업 육성을 위해 각고의 노력을 펼치고 있다. 방사광가속기로 한전공대를 비롯한 호남권 대학 및 연구기관의 연구 역량을 높이고, 이를 통해 미래 핵심 기술을 선점하며 첨단산업 육성의 밑거름으로 삼는다는 목표다. 전남은 신남방정책과 환황해권 경제의 시작점으로 방사광가속기가 유치되면 이를 중심으로 국가 과학기술의 신성장 축을 만들 수 있다고 자부한다. 광주, 전북, 전남, 경남을 잇는 L자형 첨단 과학 비즈니스벨트 구축이 가능하기 때문이다. 서남권 L자형 축에 첨단벨트를 조성해 전체적인 균형발전을 이루고 나아가 대한민국이 세계적인 과학 강국이 될 수 있도록 만들겠다는 의지를 밝히고 있다. 김영록 전남지사는 “호남권은 안정적인 지반과 미래 확장 가능성 등 최고의 입지 조건을 갖췄다”며 “우리 지역의 미래와 후손들을 위해 정말 중요한 사업인 만큼 호남권의 의지와 열정에 정부에서도 화답해 주실 것으로 생각한다”고 밝혔다. 김 지사는 “저에게 10조원짜리 사회간접자본(SOC)사업과 1조원짜리 방사광가속기 사업 중 하나를 고르라고 한다면 일말의 고민도 없이 방사광가속기를 택할 것”이라고 말했다. 무안 최종필 기자 choijp@seoul.co.kr‘초정밀 거대 현미경’ 방사광가속기 전자를 빛의 속도로 가속해 나오는 방사광으로 물질의 미세구조 현상을 관찰하는 장치다. 일종의 초정밀 거대 현미경이다. 우리나라에는 현재 경북 포항에 1994년 준공한 3세대와 2016년 구축한 4세대 등 2개가 있다. 특히 이번에 건립하는 4세대 방사광가속기는 둘레 800m 원형으로 3세대보다 최대 1억배가 밝고 파장은 0.1㎚에 그쳐 물질의 구조와 현상을 1000조분의1까지 분석할 수 있다. 신약, 탄소나노복합체 등 신소재, 암 치료, 극초소형 마이크로 렌즈, 나노로봇용 초소형 기계부품, 최고급 화장품 등 다양한 분야에서 활용된다. 포항에 있는 4세대 방사광가속기는 직선 형태라 새로 지을 가속기보다 용량이 10분의1에 불과하다.

충북도가 다목적 방사광가속기 유치에 사활을 걸고 있다. 충북도는 방사광가속기가 설치되면 바이오, 반도체, 2차전지, 화학 등 충북의 주력 산업 발전을 앞당길 수 있는 데다 최첨단 과학도시로 성장할 수 있는 계기를 마련하는 등 파급효과가 크기 때문에 유치에 전력을 쏟아붓고 있다고 29일 밝혔다.●청주·나주·춘천·포항 등 4곳서 유치 경쟁 방사광가속기 유치전에는 충북 청주, 전남 나주, 강원 춘천, 경북 포항 등 4곳이 뛰어들었다. 정부는 다음달 7일 건립 예정지를 발표할 예정이다. 후보지가 확정되면 2022년 착공해 2028년 준공할 예정이다. 방사광가속기는 전자를 빛의 속도로 가속해 얻어 낸 ‘방사광’이라는 빛으로 물질의 미세구조 현상을 관찰하는 장치다. ‘슈퍼현미경’ 또는 ‘초정밀거대현미경’으로 불린다. 방사광 빛의 밝기는 태양빛의 100억배가 넘는다. 방사광 가속기는 신약, 탄소나노복합체 등 신소재, 암 치료, 극초소형 마이크로 렌즈, 나노로봇용 초소형 기계부품, 최고급 화장품, 단열성 콘크리트 등 다양한 분야에서 활용된다. 비아그라와 타미플루 개발에도 일조했다. 가속기 건립에 필요한 사업비는 1조원이다. 정부가 8000억원을, 자치단체가 2000억원을 부담하게 된다. 충북은 청주 오창읍 테크노폴리스 산업단지를 후보지로 내세우며 가속기 구축의 최적지라고 강조하고 있다. 오창과 가까운 수도권과 중부권에 가속기를 필요로 하는 기업이 집적돼 있기 때문이다. 국내 반도체 제조업은 84.9%, 의약품의료기기 제조업은 58.4%, 화학물질 제조업은 63%나 몰려 있다. 충북에만 바이오 기업 260곳, 반도체 기업 90곳, 화학 기업 650여곳이 밀집해 있다. 세계 3대 바이오클러스터인 청주 오송생명과학산업단지가 바로 옆에 위치해 정부의 바이오헬스산업 혁신 전략과 시너지를 창출할 수도 있다.오창이 국토 중심부에 자리잡은 것도 큰 장점이다. 전국 어디서나 2시간 내 접근이 가능해 1일 분석권을 제공할 수 있다. 경부고속철과 호남고속철도의 전국 유일 분기점인 KTX오송역과 경부·중부·중부내륙·중앙고속도로 등 4개의 고속도로 등 교통 인프라도 풍부하다. 자동차로 5분 거리에 청주공항이 있어 해외 석학들 유치도 용이하다. 2022년에는 천안~청주공항 복전철의 수도권 전철망이 준공된다. 이천~충주~문경 중부내륙선도 건설 중이다. 단단한 화강암반이 넓게 분포돼 있는 오창의 지질구조도 강점으로 꼽힌다. 가속기는 지진, 화산 등 자연재해 위험이 없는 단단한 암석층 위에 건설돼야 한다. 방사광가속기 가동이 시급한 상황에서 산업단지로 고시된 오창 테크노폴리스 산업단지를 후보지로 선정하면 건설 기간을 2년 앞당길 수 있다. 충북은 이미 부지 매입, 부지 조성, 주민 의견 수렴, 환경영향평가 등 행정 절차를 모두 마쳤다. 이주한 한국기초과학지원연구원 대형연구시설 기획연구단장은 “대다수 전문가가 포항에 운영 중인 가속기의 접근성을 문제로 지적하고 있다”며 “가속기에 상주하게 될 300명에서 500명 사이의 전문인력을 위해서도 국토의 중심인 오창에 건립돼야 한다”고 말했다. 방사광가속기 유치에 총력을 기울이는 충북도는 지난해 3월 청와대와 과학기술정보통신부에 가속기 중부권 구축을 건의한 뒤 다음달 추진 계획을 수립했다. 이어 충북을 지원할 학계 10명, 산업계 8명 등 32명으로 전문자문단을 구성했다. 지난해 7월에는 5억원을 들여 수요 분석 및 타당성 조사 연구용역을 발주했다. 공감대 형성을 위해 국회와 청주 상당구청에서 토론회도 열었다. 지난 1월 6일에는 중부권 가속기 구축 충청권 4개 시도 공동 건의문을 채택했다. 지난 2월 14일에는 가속기 전국 주요 활용 대학인 건국대, 경희대, 고려대, 중앙대. 청주대, 충남대, 충북대, 카이스트, 한양대 등 9곳과 업무협약을 체결했다. 충북이 유치하면 가속기를 활용한 공동 연구, 인력 양성 등에 적극적으로 나서겠다는 게 협약의 주요 내용이다. 충청권 서명운동도 벌여 참여 인원이 150만명을 돌파했다.●충북, 부지 매입·환경 평가 등 행정절차 완료 충북은 공정한 심사를 촉구하고 있다. 그동안 주요 국책사업에 정치적 힘이 작용한 사례가 있기 때문이다. 최근 호남 지역 국회의원 당선자 28명 전원이 지난 23일 “국가균형발전을 위해 평가지표를 조정해 전남 나주에 가속기를 구축해야 한다”는 건의문을 청와대와 과기부 등에 보내 충청권 시민단체들이 강력히 반발하고 있다. ‘국가균형발전과 지방분권 상생발전을 위한 충청권 공동대책위원회’는 성명을 내고 “호남 지역 정치권은 입지 선정의 공정·일관성을 훼손하는 행위를 중단하라”며 “정부는 어떠한 정치적 이해관계와 압력에도 흔들리지 말고 합리적으로 입지를 결정하라”고 목소리를 높였다. 이시종 충북지사는 “대형 연구장비 구축의 입지 조건을 바탕으로 공정하게 검토하면 충북이 최적지임을 알 수 있다”며 “충북에 가속기가 건립되면 평택~이천~천안~오창~오송~대전을 아우르는 신산업 혁신 벨트를 구축할 수 있을 것”이라고 기대했다. 도는 방사광가속기 유치 시 10만명이 넘는 고용 창출, 6조 7000억원의 생산유발 효과 등을 전망하고 있다. 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr

유럽에서 청동검은 기원전 1600년부터 기원후 600년까지 쓰였다. 청동은 재질이 무른 금속이므로 지금까지 제사용으로 쓰였다는 가설이 더 유력했지만, 이번에 독일과 영국 등 유럽 연구진은 청동검에 남은 흠집을 분석해 이런 청동검이 전투용으로 쓰였을 가능성이 크다는 것을 알아냈다고 밝혔다.구리와 주석의 합금인 청동은 후대에 쓰인 철기 무기와 비교하면 쉽게 찌그러져 복원이 어려우므로 전투용에 적합하지 않다고 여겨진다. 지금까지 유럽 각지의 묘지와 강 그리고 습지 등에서 청동검 수천 자루가 발굴됐지만, 이들 무기는 제사용이거나 높은 사회적 신분에 관한 상징물로 만들어진 것으로 알려졌다. 그런데 이 연구를 주도한 독일 괴팅겐대의 고고학자 라파엘 헤르만 박사는 “도끼와 창 그리고 화살촉과 달리 검은 순수하게 사람끼리 죽이기 위해 발명된 최초의 도구”라고 주장한다. 헤르만 박사는 당시 전사들은 수리하기가 쉽지 않은 청동 무기의 특성을 완벽하게 이해하고 있어 그에 맞는 전투 기술을 터득했으리라 추정한다. 그는 청동검끼리 맞부딪히는 경우를 피하고 상대의 복부를 한 번에 찌르면 무기가 망가질 염려는 없었을 것이라고 말한다.따라서 그와 그의 동료 연구자들은 청동검 복제품 일곱 자루로 실제로 검과 검에 대한 타격이나 방패·창에 대한 타격에서 어떤 흔적이 남는지를 체계적으로 기록했다. 이들 연구진은 중세 유럽의 전투 기술을 재현하는 지역 동호회 회원들에게 협력을 얻어 중세 전투 지도서에서 볼 수 있는 움직임을 참고해 복제 무기로 결투를 하게 했다. 그 모습을 고속 카메라로 촬영해 무기를 사용한 양측의 전투에서 남게 되는 함몰 등 흠집의 종류와 위치를 기록했다. 그리고 특정 검의 움직임으로 무기에 남는 흠집의 패턴을 분류해간 것이다.실물 청동기 안에 이런 패턴과 일치하는 흠집이 보인다면 청동기시대 전사들도 똑같은 움직임을 사용했을 가능성이 크다. 예를 들어, 독일식 검술에서 볼 수 있는 빗겨내기(versetzen) 동작에서 복제 검에 생긴 흠집은 청동기시대 이탈리아나 영국의 검에서 볼 수 있는 특징적인 흠집과 정확히 일치했다. 아울러 이들 연구진은 영국과 이탈리아에서 발견된 청동기시대 검 110자루를 현미경으로 조사해 2500개가 넘는 특징적인 흠집을 목록화해 당시 시대와 출토 지역과 관련지어서 분류했다. 그 결과, 빗겨내기 동작에서 생기는 흠집은 기원전 1300년 이후에 나타나는 특징으로 영국 이전에 이탈리아에서 몇 세기에 걸쳐 볼 수 있는 것으로 나타났다.특히 가로로 쳐 베기를 제대로 받은 검은 10도 정도의 각도로 휘어지는 것으로 확인됐다. 이는 실제 고대 청동검에서도 발견되는 특징으로, 청동검은 이런 공격을 당할 경우 쉽게 구부러지는 것으로 나타났다. 이 때문에 청동검을 가지고 서로 정면으로 맞받아쳐 가며 싸우는 듯한 전투는 피했을 것으로 생각된다. 이 연구는 고대 전사들이 그저 야만적으로 검을 휘두르듯 싸우지 않았고 제대로 훈련된 정교한 동작으로 청동검을 사용했음을 시사한다. 지금까지 고고학자들이 그저 추측할 수밖에 없었던 고대의 전투 기술에 대해 이 연구는 정량적인 평가를 가능하게 한다. 따라서 다른 고고학자들에게서는 이번 연구 방법을 평가하는 의견이 나오고 있다. 이를 통해 고대 전쟁의 모습도 추측할 수 있다. 청동검을 어떻게 다뤘는지를 알 수 있다면, 고대 전사들이 청동 무기로 어떤 동작을 피하고 어느 정도의 위험을 감수했을지 짐작할 수 있다. 따라서 청동검은 실제로 싸움에서 쓰였고 그것은 꽤 숙련된 싸움이었던 것으로 추정되는 것이다. 자세한 연구 결과는 고고학 전문 학술지 ‘고고학적 방법과 이론 저널’(Journal of Archaeological Method and Theory) 최신호(17일자)에 실렸다. 사진=고고학적 방법과 이론 저널 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

유라시아 대륙 등 북반구에 있는 구석기시대 유적지에서는 둥근 형태의 석기가 남아있는 경우가 많으며 그중 일부는 심지어 200만 년 전쯤 초기 인류가 만든 것으로 알려졌다. 하지만 수십만 년 전을 끝으로 더는 이런 석기가 나오지 않아 오늘날 연구자들은 이런 돌이 어떤 목적으로 쓰였는지 알 길이 없었다. 그런데 이제 이스라엘 텔아비브대학의 고고학자인 엘라 아사프 연구원 등이 이끄는 국제연구팀이 텔아비브에서 동쪽으로 약 12㎞ 떨어진 곳에 있는 케셈 동굴에서 가장 최근의 둥근 석기 30점을 발견하고 나서 어떤 목적으로 쓰였는지 추정할 수 있었다고 밝혔다.이에 대해 이들 연구자는 둥근 형태의 석기는 같은 동굴에서 발견된 다른 석기와 비교했을 때 매우 오래된 기술에 의해 만들어졌다고 지적했다. 이 동굴에 초기 인류가 살았던 시기는 40만 년 전부터 20만 년 전이었지만, 지중해 동쪽에 해당하는 이 지역에서는 케셈 동굴에서 발견된 것보다 새로운 둥근 형태의 석기는 발견되지 않았다. 또한 30점의 석기 중 한 점은 부싯돌로 만들어졌고 나머지 29점은 석회암이나 백운암으로 만들어진 것으로 확인됐다. 이 동굴 안에서 발견된 또다른 석기와 다른 광택이 표면에서 나타난다는 점에서 둥근 형태의 석기들은 다른 곳에서 들여온 것으로 이들 연구자는 추정하고 있다. 이들 돌은 모두 완전한 구형은 아니며 표면에는 날카롭게 돌출된 부분이 남아 있다. 그중 10점에서는 사용으로 인한 마모나 잔류물의 흔적이 발견되기도 했다. 이에 따라 이들 연구자는 이탈리아 로마 사피엔자대와 협력해 석기 표면을 디지털 입체 현미경 등으로 분석했다.그 결과, 동물의 뼈를 구성하는 치밀골과 해면골, 콜라겐섬유 그리고 동물성 지방 등이 남아있는 것으로 나타났다. 특히 표면에서 돌출된 부분에는 유기물의 흔적이 두드러졌는데 이는 둥근 석기가 동물의 뼈를 부숴 그 안에 있는 골수를 꺼내 먹기 위한 용도로 쓰인 것으로 보인다고 이들 연구자는 추정했다. 또 연구팀은 여러 종류의 바위를 깨부숴 유적지에서 발견된 것과 같은 형상의 돌을 만들어냈다. 이런 복제품과 자연 상태의 돌을 사용해 소나 양고기에 달린 뼈를 부쉈을 때 실제 둥근 돌이 골수를 빼내는 데 도움이 되는지를 조사했다.그 결과, 울퉁불퉁한 둥근 형태의 석기는 자연석보다 손에 쥐기 쉽고 군데군데 튀어나온 부분이 뼈를 으깨는 데 편리해 깔끔하게 골수를 꺼낼 수 있는 것으로 나타났다.또한 복제한 돌로 뼈를 깨뜨린 뒤 거기에 남은 마모 흔적 역시 케셈 동굴에서 나온 돌과 매우 비슷한 것으로 확인됐다고 아사프 연구원은 설명했다. 골수는 동물의 몸에서도 특히 많은 지방산을 포함해 전기 구석기시대의 인류에게 매우 중요한 영양원이었던 것으로 알려졌다. 이에 대해 아사프 연구원은 “이번 연구는 수수께끼 같은 둥근 석기가 지닌 기능에 대한 최초의 증거를 제시했다”면서 “케셈 동굴 주민들은 동물의 뼈에서 골수를 빼내기 위해 둥근 돌을 사용했다”고 주장했다. 이 결과는 케셈 동굴을 연구하는 또 다른 팀이 지난해 발표한 케셈 동굴에 살았던 인류는 동물의 골수를 보존식으로 이용했다는 연구 결과와도 일치한다. 당시 연구에서는 뼈가 골수를 보존하기 위한 일종의 ‘캔’으로 이용됐다고 지적했는데 이번 연구는 골수를 빼내는 데 쓰인 둥근 석기가 바로 ‘캔따개’ 역할을 했다는 것이다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘플로스원’ 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구 표면의 가장 바깥쪽을 차지하는 토양과 암석으로 이뤄진 지각이 적어도 32억 년 전부터 움직이기 시작했다는 분석 결과가 나왔다. 이는 기존 이론들보다 최대 13억 년 빨라진 것이다. 지각은 7개의 주요 지각판과 여러 작은 지각판으로 나뉘는 데 1년에 최소 1㎝부터 최대 16㎝씩 움직인다. 미국 하버드대 등 공동연구팀은 지각의 이동은 지구 역사에서 얼마나 일찍 발생했는지 알아내기 위해 이 연구를 수행했다. 연구에서는 가장 오래된 지각 조각에 속하는 서호주의 암석들에서 32억 년 전부터 지각이 매년 약 2.5㎝씩 이동했다는 증거가 나왔다. 지각 활동이 언제 시작됐는지에 대해서는 여러 이론이 있는데 지금까지는 최소 10억 년 전에서 최대 30억 년 전까지였다. 따라서 이 연구는 최대 추정치보다 2억 년 일찍 지각이 움직이기 시작했음을 보여주는 것이다.연구팀에 따르면, 가장 이른 지각 활동의 단서들은 30억 년 이상 된 호주 암석들에서 나왔다. 이들 연구자는 지각 이동이 생각보다 빨라서 오늘날과 비슷한 판의 이동이 일어났다는 가장 오래된 증거를 발견했다고 믿는다. 이들은 또 이 연구가 당시 지구가 오늘날 세계와 구조가 매우 비슷했다는 점을 보여준다고 생각한다. 연구팀이 분석한 암석들은 호주 서부 필바라의 암석권에서 나온 것이다. 암석권은 암석으로 구성돼 있는 지각 표층부로, 이곳은 대륙지각과 해양지각이 붙어있다.연구를 이끈 앨릭 브레너 하버드대 박사과정 학생은 “이번 결과는 기본적으로 지구의 판 이동이 시작한 시기가 훨씬 더 오래됐다는 것을 보여주는 지질학적 증거”라고 설명했다. 여러 지각판의 상대적 움직임에 의해 다양한 지질 현상이 일어나는 것을 판 구조론이라고 하는데 이는 생명의 진화와 행성의 발전에 관한 열쇠가 된다. 지표에는 모두 15개의 지각판이 맨틀 위를 떠돈다. 이들 판의 움직임이 대륙의 위치를 정하고 산맥 등 지형 형성에 도움을 준다. 이는 또 새로운 암석을 지표 위로 노출하게 해 수십억 년에 걸쳐 지구의 표면 온도를 안정화하는 화학적 반응으로 이어졌다. 이로 인한 안정된 기후는 생명 진화에 결정적 요인이 된다고 이들 연구자는 말한다. 게다가 최초의 지각 이동이 발생한 시기는 오랫동안 지질학계에서 논쟁의 쟁점이 돼 왔기에 이를 밝히기 위한 모든 정보는 가치가 있다. 지구의 날인 22일 발표된 이 연구는 지금까지 이론에서 부족한 부분을 채우는 데 도움을 주며 기존 생각보다 좀 더 온화한 환경에서 최초의 생명이 발달했음을 제시한다. 연구에 참여한 로저 푸 조교수는 “우리는 지구를 움직이는 지구물리학적 원리를 이해하려고 애쓰고 있다”고 말했다. 푸 조교수는 또 판의 이동은 생명체에 필요한 요소들을 지구로 들이고 내보내는 역할을 한다고 말했다. 이는 태양계의 다른 행성들과 외계행성들에 관한 이해에도 도움을 주는 과정이다.이들 연구자는 이 연구를 위해 필바라 크레이톤으로 조사 여정을 떠났었다. 우리 말로 강괴를 뜻하는 크레이톤은 대륙괴나 안정지괴로도 불리는 지각의 원초적이고 두꺼우며 매우 안정된 부분을 말한다. 보통 크레이톤은 지각판의 중앙부에서 발견되며 고대 대륙들의 중심부였다. 이런 특징은 크레이톤을 지구과학적 연구를 하기에 좋은 천연 장소로 만든다. 필바라 크레이톤은 길이가 약 480㎞에 달한다. 이는 미국의 펜실베이니아주(州)와 대략 같은 크기다. 2017년 푸 조교수와 브레너는 꿀빨이새 현무암(Honeyeater Basalt)으로 불리는 암석에 구멍을 뚫어 폭 2.5㎝ 정도의 중심부 표본을 채취했다. 특히 이들 연구자의 연구는 기존 대다수의 연구와 다르다. 왜냐하면 두 사람은 시간이 지남에 따라 암석의 위치를 측정하는 부분에 초점을 맞췄지만, 다른 연구는 지각의 움직임을 시사하는 암석의 화학 구조에 초점을 맞춘 경향이 있기 때문이다. 연구팀은 최신 양자 다이아몬드 현미경을 사용해 이번 발견을 확인했다. 하버드대와 매사추세츠공대(MIT)의 공동연구팀이 개발한 이 현미경은 암석 표본의 자기장과 입자를 이미지화한다. 연구팀은 논문에서 진극배회(眞極徘徊·True Polar Wander)로 불리는 현상을 배제할 수 없었다고 지적했다. 이 현상 역시 지구의 표면을 움직일 수 있다. 이런 지질학적 움직임의 시간 간격 때문에 이번 결과는 판구조론 쪽으로 더욱더 기운다. 자세한 연구 성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 알츠하이머 치매로 인한 인지기능 저하를 막고 원래대로 되돌릴 수 있는 단백질을 찾아냈다. 카이스트 생명과학과, 바이오및뇌공학과, 서울대 의과학대학 공동연구팀은 뇌 속에 존재하는 신경 펩타이드 중 하나인 ‘소마토스타틴’이 뇌 인지기능을 높일 수 있다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 22일자에 실렸다. 지난해 기준 국내 65세 이상 노인 10명 중 1명은 치매를 앓고 있는 것으로 확인됐다. 치매는 알츠하이머나 알콜, 외상 등 다양한 원인으로 발생하는데 기억력 손실, 인지기능과 운동기능을 떨어뜨려 일상생활을 어렵게 만든다. 최근 고령 인구가 늘어나면서 치매 환자들도 점점 늘고 있는 추세이지만 마땅한 치료방법은 없다. 연구팀은 알츠하이머 치매 환자의 뇌 척수액을 분석한 결과 일반인에 비해 소마토스타틴의 양이 현저하게 적다는 점에 주목했다. 소마토스타틴은 사람을 포함한 포유류들의 중추신경계에 존재하는 물질로 정보처리 정도를 조율한다. 소마토스타틴은 대뇌 피질에서 흥분성 신경세포 활성을 억제하는 ‘가바’를 분비하는 신경세포에서 나오는 것으로도 알려져 있다. 뇌 기능 관련 연구에 있어서 지금까지는 가바에만 주목해 소마토스타틴의 역할에 대해서는 많이 밝혀져 있지 않았다. 연구팀은 생쥐에게 뇌 시각피질과 뇌척수액에 소마토스타틴을 직접 주입해 시각정보 인지·식별능력 향상 여부를 파악한 결과 실제로 시각정보 인지능력이 눈에 띄게 향상된 것을 확인했다. 연구팀은 주사전자현미경을 이용해 뇌 신경망 변화를 관찰한 결과 실제로 소마토스타틴이 주입된 생쥐는 인지관련 신경망이 일반 생쥐와 똑같이 회복된 것도 확인했다. 이승희 카이스트 생명과학과 교수는 “이번 연구에서 그 기능을 확인한 소마토스타틴은 생체 내 독성이 없어 뇌나 뇌 척수액에 안전하게 주입할 수 있다는 장점을 갖고 있어서 사람을 포함한 포유류 인지기능 조절 약물에 적용할 수 있다”라며 “소마토스타틴과 비슷한 기능이나 구조를 가진 인공 단백질 합성체를 개발해 치매나 파킨슨병 등 퇴행성 뇌질환 치료제 개발에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

생명공학의 급속한 발전으로 손상하거나 사멸한 뇌세포를 외부에서 배양한 뇌세포와 바꿀 수 있게 됐다. 게다가 대체할 뇌세포는 반드시 환자와 같은 사람일 필요가 없어졌다. 최근 실험에서도 쥐의 뇌에 인간의 뇌세포를 이식해 장기간 생존시키는 데 성공했었다. 하지만 이식된 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌에서 역할을 얻어 양자 간에 신경 연결이 이뤄졌는지는 알려지지 않았다. 그렇지만 이번에 스웨덴 연구진이 뇌졸중에 걸린 쥐의 뇌에 인간의 피부세포에서 이른바 유도만능줄기세포로 불리는 역분화줄기세포(iPS세포)를 생성하고 이를 뇌신경세포로 바꾼 것을 이식했는데 이런 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포와 신경 연결이 이뤄진 것으로 확인됐다. 또 새롭게 확립된 이종 간의 신경 연결은 쥐의 뇌에 광범위하게 이뤄졌으며, 뇌졸중으로 인해 손실됐던 쥐의 운동능력과 감각기능을 회복시켰다는 사실도 밝혀졌다. 이는 서로 다른 뇌를 결합해 하나의 뇌로 기능하게 하는 데 성공한 최초의 사례가 된다. 이른바 ‘뇌세포 대체’로 불리는 이 기술에 의해 쥐의 두개골 내부에서 인간의 뇌세포 비율을 100%까지 늘릴 수 있을 것이다. 그리고 만일 윤리적인 문제를 극복한다면 인간의 두개골 속을 유전자를 개량한 다른 인공 세포로 채울 수도 있을지 모른다. 그렇지만 우리는 이런 생물을 지금까지와 마찬가지로 쥐 또는 인간이라고 불러도 되는 것일까? 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포를 대체하다국내 뇌졸중 환자는 연간 60만 명에 달하며 사망원인은 4위일 정도로 위험도가 높다. 살아남더라도 3명 중 1명은 반신마비나 언어장애 등 장애를 평생 갖고 살아야 한다. 현재 뇌졸중에 대해 기대되는 근본적인 치료법은 iPS세포에서 분화시킨 신경세포를 뇌에 이식함으로써 잃어버린 신경 연결을 회복하는 것이다. 하지만 임상시험은 장벽이 높고 이식한 인간의 신경세포가 어떻게 동작하는지는 대부분이 수수께끼에 싸여 있다. 따라서 이들 연구자는 인위적으로 뇌졸중이 유발된 쥐에 인간의 뇌세포를 더함으로써 이식된 뇌가 어떻게 작동하는지를 알아내려고 했다. 실험에 쓰인 쥐는 대뇌피질에 뇌졸중으로 인해 손상을 입은 상태이며 인간의 신경세포가 손상 부분을 덮게 했다. 그리고 이식 실험을 하고 6개월이 지났을 무렵, 쥐의 상황에 현저한 개선을 볼 수 있었다.연구진은 무슨 일이 일어났는지를 확인하기 위해서 쥐의 뇌를 전자현미경이나 그 외의 신경 연결을 시각화하는 기술에 의해 관찰을 시작했다. 그 결과, 이식된 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포와의 신경 연결을 이루고 있는 것으로 확인됐다. 또 이식된 세포로부터의 신경 축삭은 뇌의 반대편 즉 세포를 이식하지 않은 반구에까지 침식해 광범위한 신경의 연결을 만들고 있었다. 인간의 뇌세포와 생쥐의 뇌세포 연결이 확인된 것은 이번 연구가 세계 최초이다. 하지만 쥐에 일어난 뇌졸중의 개선이 인간의 뇌세포와의 연결에 의한 것인지는 아직 단언할 수 없다. 따라서 이들 연구자는 인간의 뇌세포에 미리 설정해 놓은 활동 스위치를 끄기로 했다. 이식 뇌의 활동 스위치를 꺼 봤다쥐에 이식된 인간의 뇌세포에는 빛에 의한 자극에 의해 활동 스위치를 끄는 구조가 도입돼 있었다. 만일 쥐의 개선이 인간의 뇌세포에 의한 것이라면 인간의 뇌세포 스위치를 끔으로써 쥐는 다시 뇌졸중의 증상을 재발할 것이다. 인간의 뇌세포 활동을 끈 결과, 예상대로 쥐는 뇌졸중 증상을 다시 보였고 운동능력과 감각능력을 상실했다. 이 결과로부터 인간의 뇌세포는 뇌졸중을 일으킨 쥐의 뇌에서 새로운 기능을 획득해 쥐의 건강 상태 개선에 크게 기여하고 있던 것이 밝혀진 것이다. 오래된 뇌세포는 어떻게 처리해야 하나 이번 연구를 통해 이식된 인간의 뇌세포가 뇌졸중으로 인해 발생한 쥐의 뇌 손상을 복구하고 대체한 것으로 확인됐다. 앞으로 이식된 뇌세포가 기억과 지능, 사고, 정신 그리고 성격 등에 어떤 영향을 미치는지 동물실험이나 뇌의 회춘을 바라는 지원자들에 의한 임상시험을 통해 조사할 수 있을 것이다. 또 이번 성과는 죽은 신경세포를 새로운 건강한 신경세포로 대체하는 것이 가능하게 됐음을 의미한다. 인간의 뇌에 대해 항상 신선한 뇌세포를 사용한 대체가 이뤄지게 되면 이론상 뇌와 정신은 불멸이라고 할 수 있다. 단 한 가지, 주의해야 할 것이 있다. 그것은 뇌세포 대체를 진행하는 속도와 대체된 뇌세포의 처리 문제이다. 한 번에 모든 것을 대체하는 것은 단순한 자살이다. 정신의 통일성을 유지한 채 뇌세포 대체를 진행하기 위해서는 한 번의 대체 과정을 최대 몇 %씩 한정할 필요가 있을 것이다. 특히 최신 연구에 의해 밝혀진 뇌 속 의식의 발생원과 같이 3~4㎜ 미세한 조직에 대해서는 세심한 주의가 필요하다. 또 대체된 오래된 뇌세포를 살아있는 채로 보존할지, 의료폐기물로 처리할지도 철학적이고 윤리적인 문제로 발전한다. 오래된 뇌세포를 모아 재구성하면 오래된 당신이 부활하기 때문이다. 그렇게 되면 오래된 인격과 새로운 인격 중 어느 쪽이 더욱더 정당성이 있는 당신이 되는지도 생각할 필요가 있을 것이다. 자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 4월 6일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr