콜라에 멘토스를 집어넣는 동영상을 한 번쯤 봤을지도 모르겠다. 매우 저렴하고 간단하면서도 안전하게 극적인 화학 반응을 시연할 수 있는 이 실험은 전 세계 동영상 제작자들과 실험 시연자들에게 인기있는 소재다. 이 실험의 기본적 원리는 비교적 간단하지만 미시적인 차원에서의 현상에 대해서는 아직 자세히 밝혀지지 않았다. 따라서 아직 “과학적으로 해명되지 않은 것인가?”라고 질문할지도 모르지만, 사실 이 원리를 그렇게까지 진지하게 연구하는 사람이 없다는 점이 가장 큰 이유다. 그렇지만 콜라에 멘토스를 넣는 이 실험을 소재로 연구논문을 쓰는 연구자들은 세상에 적지 않게 존재한다. 최근 미국의 한 연구자도 이 연구를 업데이트하기 위해 기압이 다른 다양한 고도에서 실험을 반복했으며 마지막에는 로키산맥까지 올라가 해발 4300m의 고원에서 실험을 진행했다는 것이다. 심지어 그 성과는 논문으로 정리돼 콜라에는 멘토스를 집어넣는 것이 이 실험에서 가장 좋은 이유를 밝히고 있다. 이 연구는 콜라 멘토스 실험의 팬임을 자처하는 미국 스프링아버대의 연구자 토머스 컨츨먼 박사에 의해 발표됐다.이른바 ‘멘토스 가이저’(가이저는 간헐천이라는 뜻)라는 이름으로도 알려진 이 실험은 콜라 패트병에 멘토스를 집어넣으면 간헐천처럼 거품이 넘쳐나는 것이다. 실험에 쓰이는 콜라는 다이어트 콜라가 거품을 힘차게 뿜어내 가장 적합하며 그 속에 집어넣는 사탕도 멘토스가 가장 좋다. 거품이 뿜어져 나오는 현상이 발생하는 이유는 단순하다. 탄산음료는 고압에서 용액 안에 탄산가스가 용해된다. 이 기체는 공기에 닿음으로써 대기 중으로 벗어나게 된다. 공기에 닿는 용액의 표면이 커질수록 빠져나가는 탄산가스의 양도 많아진다. 탄산음료를 흔들면 단번에 내용물이 넘쳐 버리는 것도 이 작용이 원인이다. 멘토스는 다공질의 사탕으로, 그 표면에는 미세한 기포가 다수 존재한다. 콜라에 멘토스를 넣으면 이 작은 기포를 결정핵으로 해서 탄산가스가 기화해 나가므로 탄산음료병을 흔든 것과 같은 상태가 돼 음료가 넘쳐나는 것이다. 이 기포의 크기는 이론상 1마이크로미터(1㎛, 100만분의 1m) 이상일 필요가 있다고 알려졌다. 하지만 한 개의 표면 기포가 커지면 그만큼 표면에 만들어지는 기포의 수는 줄어든다. 이산화탄소가 용액에서 효율적으로 빠져나가기 위해서는 각각의 기포에 충분한 탄산가스가 흘러 들어가는 최적의 조건이 필요하다. 이 밖에도 멘토스는 용해된 탄산가스를 억제하는 액체의 표면 장력을 무너뜨리는 계면활성제가 포함되는 등의 요인도 있지만, 이번 연구에서는 물리적인 영향을 주로 조사했다. 이번 실험의 연구자는 콜라 멘토스 실험을 하기에 최적인 표면 기포의 크기와 밀도를 명확하게 하려 했다. 하지만 이 전자현미경 수준의 미세한 세계를 실험하는 순간에 관찰하는 것은 쉽지 않다. 따라서 이때의 반응을 추측할 수 있는 물리적인 자료를 수집하기로 그는 생각한 것이다.컨츨먼 박사는 고도가 높은 곳에서 이 실험을 하면 반응이 훨씬 더 극적으로 나타난다는 것을 알아냈다. 그리고 다양한 고도에서 실험을 반복하며 영향을 기록해 나갔다. 그는 어머니날 가족 여행 중에 방문한 곳에서 콜라 멘토스 실험을 반복했다. 이 여행 중 그는 데스밸리 해안의 해발 고도에서부터 로키산맥의 파이크스 피크 산정상의 해발 4300m 고원에서까지 콜라 멘토스 실험을 했다. 단순한 장난처럼 보일 수 있지만 이는 사실 진지한 실험 연구이다. 컨츨먼 박사는 이 실험에서 기압만으로는 관측결과를 설명할 수 없음을 발견하고 발포작용에 기여하는 변수를 도출했다. 그가 기압의 변화와 발포로 인해 상실된 질량의 관계에서 얻은 방정식을 계산한 결과, 발포에 최적인 사탕 표면의 결정핵생성 기포 크기는 2~7㎛인 것으로 나타났다. 이는 현미경으로 확인되는 멘토스 표면의 기포 크기와 밀도에 가까운 것으로 왜 멘토스가 이 실험에 최적인지를 물리적으로도 설명한다. 자세한 연구 논문은 미국 화학회의 동료검토 학술지 ‘화학교육저널’(Journal of Chemical Education) 2월27일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 산성환경에서만 커지는 나노물질을 개발해 암세포만 선택적으로 터트려 없애는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단, 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 공동연구팀은 표면에 전하를 띄는 리간드가 결합된 금속 나노입자를 이용해 암세포만 선택적으로 파괴할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 실렸다. 여러 형태의 암치료법이 있지만 여전히 많이 사용되는 것은 외과수술과 화학적 요법이다. 화학 항암요법은 암세포만이 아니라 정상세포도 동시에 공격하는 부작용이 있다. 연구팀은 암세포에서만 커지는 나노입자를 이용해 암세포만 공격하는 기술을 개발한 것이다. 이번에 개발한 나노입자는 세포 소기관인 리소좀 내부로 침투할 수 있도록 설계됐으며 암세포에서만 커지도록 해 세포를 죽이도록 했다.연구팀은 암세포 주변 환경이 산성이라는 점에 착안해 암세포 속 리소좀으로 흡수된 다음 리소좀을 파괴하고 세포 사멸까지 이어지도록 한 것이다. 암세포는 산성을 띠어 나노입자가 잘 뭉치는데다가 기능이 비정상이라 크게 자란 나노입자를 밖으로 배출하기 힘들어 사멸하게 된다. 연구팀은 금나노입자 표면에 각각 양전자와 음전하를 띠는 꼬리모양 물질인 리간드를 8대 2의 비율로 붙였다. 연구팀은 정상세포와 암세포를 대상으로 세포실험을 실시해 ‘암시야 현미경’으로 관찰한 결과 암세포만 선택적으로 사멸시키는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 바르토슈 그쥐보프스키 UNIST 교수는 “이번 연구는 암세포가 고장난 정상세포라는 특성을 역으로 활용해 암세포를 죽일 수 있었다는데 의미가 있다”라며 “동물실험을 진행해 항암치료제로 가능성을 추가로 연구할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람은 6가지 대표적인 감정을 7000여 종류의 표정으로 나타낸다고 알려져 있다. 지금까지 동물은 감정을 얼굴로 표현하지 못한다고 알려졌지만 독일 생물학자들이 사람 외의 동물들도 표정을 통해 감정을 드러낸다는 사실을 새로 밝혀냈다. 독일 막스플랑크 신경생물학연구소 나딘 고골라 박사팀은 루트비히 막시밀리안 뮌헨대 시스템신경과학부, 막스플랑크국제연구학교(IMPRS) 분자생명과학부와 함께 동물들도 행복하고 기분 나쁘고 불안한 감정을 얼굴로 표현할 수 있다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 3일자에 발표했다. 연구팀은 9마리 생쥐의 머리에 광섬유를 설치한 뒤 다양한 맛의 음료를 맛보도록 하면서 얼굴의 미세한 변화를 관찰해 촬영하는 한편 ‘2광자 현미경’으로 뇌신경세포의 활동을 관찰했다. 특히 연구팀은 생쥐 얼굴의 미세한 변화를 파악하기 위해 인공지능(AI)의 기계시력 기술을 활용했다. 그 결과 생쥐들도 인간과 비슷하게 행복감, 혐오감, 고통, 분노, 두려움이라는 5가지 감정 상태를 표정으로 나타낸다는 사실을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

불안증, 우울증 등 감정질환 치료에 도움 기대 사람은 6가지 대표적인 감정을 7000여 종류의 표정으로 나타낸다고 알려져 있다. 지금까지 동물은 감정을 얼굴로 표현하지 못한다고 알려졌지만 독일 생물학자들이 사람 이외의 동물들도 감정을 표정으로 드러낸다는 사실을 새로 밝혀냈다. 독일 막스플랑크 신경생물학연구소, 루트비히 막시밀리안 뮌헨대 시스템신경과학부, 막스플랑크국제연구학교(IMPRS) 분자생명과학부 공동연구팀은 동물들도 행복하고 기분 나쁘고 불안한 감정을 얼굴로 표현할 수 있다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 3일자에 발표했다.사람과 원숭이, 침팬지, 고릴라 같은 영장류들은 얼굴 표정변화로 감정을 드러내며 개, 고양이 같은 일부 반려동물도 표정을 갖는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 이들을 제외한 다른 동물들에게서는 감정을 얼굴로 표현하지 못하는 것으로 알려져 있었다. 연구팀은 9마리의 생쥐의 머리에 광섬유를 설치한 뒤 다양한 맛의 음료를 맛보도록 하면서 얼굴의 미세한 변화를 관찰해 촬영하는 한편 ‘2광자 현미경’으로 뇌신경세포의 활동모습을 관찰했다. 특히 연구팀은 생쥐 얼굴의 미세한 변화를 파악하기 위해 인공지능(AI)의 기계시력 기술을 활용했다.그 결과 생쥐들도 인간과 비슷하게 행복감, 혐오감, 고통, 분노, 두려움이라는 5가지 감정상태를 표정으로 나타낸다는 사실을 확인했다. 특히 얼굴표정이 변화할 때 감정이입과 자기인식을 관장하는 대뇌섬피질이 활발히 움직이는 것이 관찰됐다. 또 표정별로 서로 다른 뇌신경세포가 반응하는 것으로 확인됐다. 하나의 표정과 감정은 하나의 뇌신경세포와 연결돼 있다는 설명이다. 실제로 연구팀이 특정 뇌신경세포를 광섬유로 자극하면 관련된 표정을 짓는 것으로 확인된 것이다. 독일 막스플랑크 신경생물학연구소 나딘 고골라 박사는 “이번 연구는 동물들이 감정에 따라 얼굴표정을 바꾼다는 사실을 확인함으로써 감정 뒤에 숨겨져 있는 근본적인 신경 메커니즘을 밝혀낼 수 있게 됐다는 점에서 의미가 크다”라며 “불안장애, 우울증 같은 감정 질환을 치료하는데도 도움이 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

충북도가 방사광가속기 유치에 속도를 내고 있다. 충청권 공동유치위원회 출범에 이어 이시종 지사가 충북이 최적지임을 홍보하고 나서는 등 공격적인 유치전을 벌이고 있다. 이 지사는 31일 기자회견을 갖고 “충북 청주 오창이 방사광가속기 구축을 위한 최고의 지역”이라며 “오창은 국토 중심부에 위치한 데다, 중부고속도로, KTX오송역, 청주국제공항 등 전국 어디서나 접근이 가능한 교통망을 갖고 있다”고 강조했다. 이어 “오창은 단단한 암반지형으로 지진, 홍수 등 자연재해가 거의 없는 지역”이라며 “방사광가속기 활용도가 높은 판교 테크노밸리가 50분 거리에 있어 활용성도 매우 높을 것”이라고 주장했다. 이 지사는 “오창은 오창과학단지, 오송생명과학단지, 대전 대덕연구단지 등 기초연구지원시설들이 인근에 있는 등 뛰어난 과학기술 인프라도 갖추고 있다”며 “충북은 충북미래 100년을 이끌어갈 방사광가속기 유치를 위해 노력해왔다”고 밝혔다. 방사광가속기는 태양 밝기의 100억배에 달하는 빛으로 미세물질을 분석하는 장비로 슈퍼현미경으로 불린다. 반도체와 에너지분야 첨단기술 및 신제품 개발, 바이오, 신약개발 등에 활용된다. 총 사업비는 1조원이다. 현재 충북을 비롯해 전남 나주, 강원 춘천, 경북 포항, 인천 등이 유치에 나서고 있다. 국내에는 포항에 방사광가속기 2대가 건립돼 운영중이다. 정부는 기초과학 발전을 위해 방사광 가속기 추가 건립에 나서게 됐다. 정부는 공모를 통해 오는 5월7일 후보지를 확정한 뒤 2022년 착공한다는 계획이다. 예정대로 진행되면 2028년 완공될 예정이다. 원형으로 구축될 방사광 가속기는 둘레길이가 800m 정도다. 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr

검은나비의 날개에는 가시광의 99.94%를 흡수하는 나노구조가 숨겨져 있는 것으로 밝혀졌다. 이는 얼마 전까지 가장 완벽한 검은색으로 불린 반타블랙의 흡수율인 99.965%에 필적한다. 현재 흡수율 99.995%를 자랑하는 탄소나노튜브(CNT)가 개발됐지만, 자연계에서는 나비 날개보다 검은색은 존재하지 않는다. 미국 듀크대 생물학과 연구진은 아시아와 중남미 등 세계에서 검은나비 10종을 채집해 날개의 흑도(blackness·복사율)를 조사했다. 이들 나비 중 가장 검은 개체를 ‘울트라 블랙’(ultra-black), 중간 수준으로 검은 개체를 ‘레귤러 블랙’(regular black), 덜 검은 개체를 ‘다크 브라운’(dark brown)으로 분류했다.그 결과, 이들 날개는 일반적으로 복사율이 높은 물질로 알려진 숯이나 아스팔트 또는 검은색 벨벳보다 각각 10~100배 더 검은 것으로 나타났다.또 이들 연구자는 이런 결과가 나온 비밀을 밝히기 위해 각 나비의 날개를 전자현미경으로 관찰했는데 그 표면의 나노 구조가 스펀지(해면)나 그물 모양이며, 2층 구조처럼 돼 있는 것을 확인할 수 있었다. 상부는 일정한 간격으로 즐비한 융기선과 그 사이 구멍으로 돼 있으며 하부는 상부를 지탱하는 기둥 같은 조직으로 돼 있다. 이전에는 이들 기둥 사이 벌집 모양의 구멍은 복사율과 관계가 있는 것으로 예상됐지만, 오히려 융기선과 기둥이 중요한 것으로 드러났다고 이번 연구에 참여한 쇤케 존슨 교수는 설명했다. 이들 연구자가 울트라 블랙에 속하는 나노 구조를 레귤러 블랙의 것과 비교했더니 융기선은 매우 가파르며 아래 기둥 조직도 더 깊고 굵은 것으로 나타났다. 이와 함께 이들은 컴퓨터 모델을 이용해 융기선과 기둥 조직이 없는 경우를 시뮬레이션했다. 그 결과, 원래 상태보다 가시광선을 16배 반사하기 시작했다. 이는 울트라 블랙의 날개가 다크 브라운 수준까지 밝아진 것에 해당한다. 이에 대해 이번 연구 주저자인 알렉스 데이비스 연구원은 “이런 구조적 변화가 빛을 흡수하기 위한 표면적을 늘린다는 점을 고려할 때 나비의 날개는 인공적으로 만들어진 탄소나노튜브 등과 똑같은 설계 원리로 작동한다고 결론내릴 수 있다”고 설명했다. 즉 나비 날개의 구조 메커니즘은 앞으로 여러 분야에서 응용할 수 있다는 것이다. 게다가 나비 날개는 탄소나노튜브보다 몇 배 얇은 몇 미크로미터(㎛) 수준이므로, 그 구조가 규명되면 무게를 늘리지 않고 높은 흡수율을 유지하는 물질이 만들어질 수도 있다. 이런 연구는 고성능 태양전지판(솔라패널)이나 망원경 또는 항공기 위장에 이용될 가능성도 있다.자세한 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스 최신호(10일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

충북도의회가 24일 ‘차세대 방사광가속기’ 충북 구축을 촉구하는 건의문을 채택해 청와대와 국회, 과학기술정보통신부에 보냈다. 도의회는 건의문을 통해 “방사광가속기는 바이오헬스, 반도체 등 산업 전반에 활용되는 장비로 첨단연구수행과 기초과학 증진을 위해 꼭 필요하다”며 “현재 국내에 운영중인 포항 방사광가속기는 장비 노후화와 수요 포화로 경쟁력이 상실돼 신규건립이 절실하다”고 호소했다. 이어 “충북 청주 오창지역은 단단한 암반으로 오랜기간 안정화된 지역이고 접근성이 뛰어나 방사광가속기 건설의 최적지”라고 강조했다. 방사광가속기는 전자가 자기장을 지날 때 나오는 빛으로 물질의 미세구조를 살필수 있어 슈퍼현미경으로 불린다. 총 사업비는 부지비용을 포함해 1조원이다. 충북을 비롯해 전남 나주, 강원 춘천, 경북 포항, 인천 등이 유치에 나서고 있다. 정부는 공모를 통해 후보지를 결정할 예정이다. 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr

1947년 이스라엘 사해 북서쪽 기슭의 동굴에서 발견된 ‘사해 문서’는 기독교 역사에 가장 대단한 고고학적 발견이란 평가를 들었다. 기원 전 100년부터 기원 후 135년까지 발간된 히브리어 구약성서 일부를 포함한 두루마리인데 미국 워싱턴 DC에 2017년 11월 17일 문을 연 성경박물관에도 16개 조각이 소장, 전시돼 있다. 그런데 6개월에 걸쳐 16개 조각의 진위를 조사한 ‘예술 사기 통찰’(Art Fraud Insights)의 콜렉트 롤은 200쪽에 이르는 보고서와 함께 성명을 발표해 “모두 의도적으로 꾸민 가짜들”이라고 밝혔다고 영국 BBC가 16일(현지시간) 전했다. 이 문서들은 원래 잃어버린 양을 찾으려던 젊은 베두인족 양치기가 발견한 것으로 알려졌다. 이들 두루마리는 에리코에서 남동쪽으로 20km 정도 떨어진 쿰란 일대에서 필사된 것으로 추정되며 서기 70년대 로마 제국에 대항해 일어난 유대인들의 반란 중에 숨겨졌을 것으로 추정된다. 당시 발견된 유물은 1만점에 이르렀으며 대부분은 이스라엘 정부가 소장하고 있지만 미국의 복음주의 기독교도이자 억만장자 스티브 그린이 2017년 4명의 개인 수집가들로부터 16개 조각을 사들여 자신이 5억 달러를 들여 지은 성경박물관에 전시해 왔다. 그린은 이들 조각을 사들이며 얼마를 지불했는지 밝히지 않았는데 진품이라면 수백만 달러에 팔렸을 것으로 추정된다고 방송은 전했다. 2002년 이후 사해 문서에 포함된 것으로 믿어지는 알려지지 않은 성서 유물이 골동품 시장에 출몰했다. 2016년에도 13개 조각의 진위를 살펴본 학자 등은 진품이라고 판명한 적이 있는데 롤은 “당시는 어떤 과학적 조사도 하지 않고 결론을 내린 것이며 그 뒤 오히려 많은 학자들이 진품이 아닐 수 있다는 의심을 품었다”고 설명했다.위조꾼들은 호박의 반짝이는 성분을 입히거나 동물 살갗으로 만든 아교 같은 자국들을 입혔다고 했다. 감정 팀은 3D 현미경, 열감지 카메라, 에너지를 산란시키는 엑스레이 분석 등 과학적 방법들을 동원했다고 했다. 또 나머지 3개 조각은 박물관 자체적으로 2018년 10월 여러 차례 테스트를 통해 진품이 아니란 사실을 확인해 이미 전시되지 않고 있었다고 방송은 전했다. 그린의 소장품이 논쟁을 불러일으킨 것이 이번이 처음도 아니다. 그가 만든 회사 ‘호비 로비(Hobby Lobby)는 이라크 유물을 밀수입했다가 미국 국무부에 벌금 300만 달러를 납부하고 이라크에 되돌려준 일도 있다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr

지난해 9월 중순 독일 북부 항구도시 플렌스부르크에 떨어진 한 작은 운석에서 태양계 초기부터 액체 상태의 물이 존재했다는 직접적인 증거가 나왔다. 독일 뮌스터대 행성학연구소 연구진은 몇십억 년 전 형성된 이 운석에서 규산염과 탄산염이 함유돼 있다는 것을 발견했다. 이들 광물은 액체 상태의 물이 존재할 때만 형성돼 우리 지구가 어떻게 바다를 얻게 됐는지 힌트를 얻을 수 있다고 이들 연구자는 설명했다. 지구를 비롯한 태양계의 비밀을 풀 열쇠가 되는 이 운석은 당시 ‘쾅 소리를 동반한 하늘의 불덩어리’로 묘사된 한 유성이 하늘을 가로지르다 폭발하면서 떨어진 운석 파편 중 하나로 추정된다. 폭 2.5㎝, 무게 24.5g의 이 검은색 운석은 며칠쯤 뒤 한 주민이 자택 정원의 잔디밭에서 발견한 것으로, 추락한 도시의 이름을 따서 플렌스부르크라는 이름이 붙여졌다. 이후 운석 플렌스부르크는 연구를 위해 뮌스터대로 보내졌는데 분석 결과, 이 운석은 극히 희소한 형태의 탄소질 콘드라이트에 속하는 것으로 나타났다.뮌스터대 연구진은 전자현미경 분석을 통해 이 운석에서 규산염과 탄산염이 함유돼 있다는 것을 확인했다. 이들 광물은 태양계 초기 지구형 행성들의 모체인 작은 미행성들에 액체 상태의 물이 존재했을 때만 형성될 수 있는 것이다. 이에 대해 연구를 주도한 애디 비쇼프 교수는 “플렌스부르크 운석은 45억6000만 년 전 초기 태양계에 액체 상태의 물을 지닌 미행성체들이 있었다는 점을 증명한다. 아마 이런 천체는 지구에도 물을 전달했을 것”이라고 밝혔다. 끝으로 연구진은 “이런 운석을 연구하면 최초의 고체 물질 형성 과정과 작은 미행성체나 행성의 강착과 진화에 관한 통찰력을 얻을 수 있다”고 설명했다. 자세한 연구 결과는 미국 운석협회가 발표하는 전문 학술지 ‘운석 회보 데이터베이스 저널(journal Meteoritical Bulletin Database)에 실렸다. 사진=뮌스터대(WWU) 제공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

과학기술은 신의 영역을 인간의 영역으로 확대하는 유일한 수단이다. 우리 조상들은 역병이 돌거나 집안에 우환이 생기면 무당굿을 하거나 성황당 같은 곳에 가서 빌었다. 우매한 짓 같지만 그 마음은 충분히 이해할 수 있다. 병마의 원인을 모르면 인간은 속수무책의 나약한 존재가 될 수밖에 없다. 역사상 인류를 공포에 떨게 한 대표적인 전염병은 1918년의 스페인 독감, 1817년 콜레라, 1520년 남미 인디언에 퍼진 천연두, 14세기 유라시아 대륙을 강타한 페스트(흑사병) 등으로 몇천만 명 내지 수억 명의 사람이 희생을 당한 두렵고 아픈 상흔을 인류의 뇌리 속에 깊이 각인시켰다. 원인을 몰라 전염병을 하느님의 징벌로 생각하고 자신의 죄에 대한 가혹한 회개를 실행하고 때로는 다른 사람에게서 신의 응징거리를 찾아내어 가혹한 학살을 저지르기도 했다. 최근 코로나19의 대규모 확산으로 온 나라가 큰 충격에 휩싸여 있다. 시장과 길거리에 마스크를 낀 사람들이 무표정하게 지나가는 모습들이 생경하게 다가온다. 2003년 사스, 2009년 신종플루, 2015년 메르스 사태의 기억이 아직 생생한데, 또 이런 일을 당하니 앞으로 더 큰일이 터질 수도 있겠다는 불안한 생각이 든다. 옛날에는 역병의 원인을 아무도 몰랐지만 지금은 누구나 세균(박테리아)과 바이러스가 역병을 일으키는 원인이며 사람과 이동수단 등의 경로를 통해 전파된다는 사실을 알고 있다. 옛날 페스트는 캐러밴과 몽고기병을 따라, 콜레라는 증기선을 따라 퍼져나갔지만 현대에 들어서는 역병들이 비행기를 타고 초고속으로 전 세계로 퍼져 나가고 있다. 1674년 네덜란드의 레벤후크가 현미경을 제작해 세균을 처음으로 관찰했다. 그러나 19세기에 와서야 미생물이 여러 질병의 원인이 된다는 것을 알게 됐으며 영국의 제너가 천연두 예방을 위한 종두법을 개발(1796년)하고 프랑스의 파스퇴르는 광견병백신을 개발(1885년)해 백신이라 명명하였는데 이러한 모든 것이 바이러스 발견 이전의 성과였다. 세균여과기를 통과한 여과액에서도 감염 인자가 있는 것을 발견했으나 그 원인을 알지 못하다가 1892년 러시아의 이바노브스키가 담배모자이크병에서 최초로 바이러스의 존재를 알아냈다. 이후 대부분의 전염병에 대한 백신이 개발됐고, 20세기 중반까지 백신과 항생제의 적절한 사용으로 많은 질병이 예방되고 치료됐다. 그러나 백신 개발이 어려운 질병이나 새로운 질병, 바이러스의 변이, 항생제 저항성을 가지는 병원체의 출현 등으로 인해 백신 연구는 지금도 진행되고 있고 아직 감염병 문제가 해결되지 않고 있다. 마이크로소프트 창업자 빌 게이츠는 지난 2월 14일 시애틀에서 열린 전미과학기술진흥협회(AAAS) 2020 연차총회 특별연사로 초대돼 ‘질병에 대한 기술적 극복’에 대해 연설했다. 그는 코로나19가 의료시설 등이 취약한 아프리카 등으로 전파되면 대재앙을 초래할 수 있다고 우려했다. 그는 “우리는 인공지능과 유전자 편집 기술과 같은 도구의 발전으로 이 새로운 세대의 건강 솔루션을 만들어 지구상의 모든 사람들이 이용할 수 있는 기회를 갖게 됐다”고 언급했다. 그는 ‘빌 앤드 멀린다 게이츠 재단’을 통해 아프리카 지역 감염병의 퇴치와 예방을 위한 백신의 개발과 보급에 앞장서고 있다. “글로벌 전염병이 핵폭탄이나 기후변화보다 훨씬 더 위험한 재앙을 인류에게 가져올 것이라고 확신한다”는 빌 게이츠의 말에 결기가 느껴진다. 정부도 바이러스나 세균과의 전쟁에서 우리 국민을 어느 나라보다도 더 안전하게 보호할 수 있는, 지금보다 더 좋은 방안을 내 놓아야 한다. 우선 대학, 연구소, 바이오·제약업계, 질병관리본부와 정부가 기초 및 응용 연구, 백신의 개발과 보급, 보건의료체계 등을 포괄하는 과학적인 방역시스템을 구축해야 한다. 빌 게이츠가 말한 ‘질병의 기술적 극복’을 위해, 정부는 감염병 퇴치의 가장 강력한 수단인 첨단과학기술의 확보를 위한 연구개발에도 최우선적으로 그리고 지속적으로 투자해야 한다. 정부가 과학기술을 통해 신의 영역을 인간이 통제할 수 있는 영역으로 확대해 나가야 온 국민이 편안한 마음으로 생업에 종사할 수 있을 것이다.

국내 연구진이 코로나19 바이러스를 무력화시킬 수 있는 방법을 찾아낸데 이어 중국 연구진이 코로나19 바이러스가 체내 침투하는 과정을 규명해냈다. 과학계에서는 전 세계 연구진이 코로나19 유발 바이러스에 관한 정보를 속속 파악함에 따라 예방백신이나 치료제 개발에도 속도가 붙을 것으로 기대되고 있다. 중국 서호고등과학원 산하 생물학연구소, 서호대 생명과학부, 칭화대 구조생물학연구혁신센터 공동연구팀은 초저온전자현미경(cryo-EM)을 이용해 코로나19 바이러스가 스파이크단백질을 이용해 사람의 세포를 통과하는지를 관찰하는데 성공했다고 5일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’가 5일자 긴급 논문으로 실었다. 스파이크단백질은 코로나바이러스가 숙주 세포 안으로 침투할 때 활용되는 물질로 지난달 전체 구조가 밝혀진 바 있다. 코로나19 바이러스가 사람 몸 속에 들어오기 위한 열쇠가 스파이크단백질이라고 하면 대문의 자물쇠는 ‘안지오텐신전환효소2’(ACE2)이다. 이 둘이 정확하게 결합해야 코로나바이러스는 사람 몸 속에 침투해 활동하게 되는 것이다. 중국 연구진은 이 ACE2의 전체 구조와 스파이크단백질과 결합부위를 초저온전자현미경으로 규명해 낸 것이다. 이번에 활용된 초저온전자현미경 기술은 단백질이나 미생물, 세포를 급속 냉동시켜 세포손상을 최소화시킨 뒤 원자 수준으로 3차원 구조를 분석하는 기술이다. 이 기술을 개발한 세 명의 과학자는 2017년 노벨화학상을 수상한 바 있다.분석 결과 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)는 사스 코로나바이러스(SARS-CoV)에서 유래한 변종으로 유사한 형태로 인체를 감염시킨다는 것을 확인했다. 그렇지만 코로나19 바이러스는 사스보다는 스파이크단백질과 ACE2의 결합력이 다소 떨어져 사스보다 덜 치명적이라는 것도 확인됐다. 키앙 주 서호대 교수(구조생물학)는 “이번 발견은 코로나19를 일으키는 바이러스에 대한 이해와 함께 감염 과정의 분자적 원리에 대한 중요한 통찰력을 제공한다”라며 “코로나19 바이러스의 스파이크단백질과 ACE2에 대해 이해를 통해 바이러스 감염력을 억제할 수 있는 치료제나 중화항체를 개발하는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

약 1억 년 전 동굴 속에 살았던 고대 바퀴벌레가 '영원한 무덤'속에 봉인된 채 발견됐다. 최근 슬로바키아, 중국, 러시아 등 국제공동연구팀은 미얀마에서 발견된 ‘호박’(琥珀) 속에서 9900만년 된 바퀴벌레 한쌍을 발견했다는 연구결과를 발표했다. 현재와 크게 달라 보이지 않는 이 고대 바퀴벌레는 백악기 시대 어둠에 완전히 적응한 생명체다. 동굴 밖 세상에서는 티라노사우루스 등 공룡들이 주름잡고 있을 동안 이 바퀴벌레는 빛이 거의 들지않는 어둠의 세계를 돌아다닌 셈. 잘 알려진대로 6600만년 전 소행성 충돌로 인해 공룡을 포함한 지구상 동식물 약 4분의 3이 사라졌다. 이번에 연구진들은 현미경 등을 통해 이 바퀴벌레의 외관과 해부학적 특징을 분석해 새로운 속(屬)과 종(種)으로 파악했다. 연구에 참여한 슬로바키아 과학 아카데미 수석연구원 피터 브르산스키 박사는 "오래 전 지하세계에 살았던 바퀴벌레의 역사를 새로 쓴 발견"이라면서 "동굴이라는 특별하고 어두운 환경에 완벽하게 적응한 동굴성 생물의 가장 오래된 사례"라고 의미를 부여했다. 이어 "지금까지 동굴에 사는 바퀴벌레의 역사는 약 6500만년 전 시작된 신생대 시대로 알려졌으나 이번 발견을 통해 훨씬 더 거슬러 올라가게됐다"고 덧붙였다. 그렇다면 동굴에 사는 바퀴벌레가 어떻게 호박에 갇혀 오랜시간 봉인됐을까? 바퀴벌레의 영원한 무덤이 된 호박은 나무의 송진 등이 땅 속에 파묻혀서 수소, 탄소 등과 결합해 만들어진 광물을 말한다. 곧 동굴과 나무가 서로 어울리지 않는 셈. 연구팀은 "아마도 동굴 입구에 나무들이 있었고 그 뿌리에서 나온 송진이 바퀴벌레를 가뒀을 것"이라면서 "이 바퀴벌레 종이 공룡도 죽인 대량멸종사건에서 살아남았는지는 명확치 않으며 멸종되지 않았을 가능성도 배제할 수 없다"고 밝혔다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

전남도가 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 돌발 악재에도 올해 제2의 도약을 이룰 발판을 마련한다. 도는 지난해 7월 전남의 미래 비전으로 발표한 ‘청정 전남 블루 이코노미(Blue Economy)’를 올해 본격 추진한다. 문재인 대통령도 당시 전남도청에서 열린 선포식에 참석해 “풍요로운 대지와 광활한 바다는 전남의 새로운 천년이 펼쳐지는 무대가 될 것”이라며 “블루 이코노미는 전남 발전과 대한민국 경제 활력의 블루칩이 될 것”이라고 찬사한 계획이다. 전남이 가진 섬, 해양, 하늘, 바람, 천연자원 등의 풍부한 자연자원을 활용해 지역 발전으로 성장시키는 방안이 블루 이코노미다. 김영록 전남지사는 2일 서울신문과의 인터뷰에서 “도정 최종 목표인 도민 행복을 위해 청정 전남 블루 이코노미를 중심으로 새 천년의 웅대한 청사진들을 하나하나 실행하겠다”며 “코로나19 방지에도 최선을 다해 도민들이 건강한 생활을 하도록 전력을 기울이겠다”고 강조했다. 다음은 일문일답.-지역에서 잠잠하던 코로나19가 다시 발생했다. “지난달 6일 양성 판정을 받은 확진환자가 17일 완치돼 퇴원한 이후 최근 며칠 새 3명이 더 나왔다. 추가 확진환자가 발생하지 않도록 모든 행정력을 동원하고 있다. 신천지 교단과 신도에 대한 행정명령을 내렸다. 2월 15일 이후 대구 집회에 참석했거나 대구 지역을 방문한 신도의 보건소 신고와 검사를 의무화했다. 신천지 신도로 시군에서 연락을 받지 못한 사람은 보건소에 자진 신고토록 했고 이를 위반할 경우 고발 조치하기로 했다. 특히 집단감염의 위험이 있는 사회복지시설 등에 대해서도 ‘1대1 간부공무원 전담제’를 실시해 매일 점검하는 등 일선 시군과 함께 총력 대응체제를 구축했다.” ●코로나 감염 위험 사회복지시설 매일 점검 -전남 지역 신천지 신도 전수조사 상황은. “신도와 교육생 1만 5681명과 시군에서 파악한 378명 등 총 1만 6509명을 전수조사해 97.3%인 1만 5629명의 신원을 확인했다. 이 중 유증상자는 119명으로 94명이 음성이었고 나머지 25명은 검사하고 있다. 현재까지 전화, 문자 등 연락에도 소재 확인이 안 된 신도 430명은 경찰과 합동으로 현장 조사와 위치 추적을 병행하고 있다. 보건소 전문가가 매일 2차례 이상 증상 유무를 확인토록 하는 등 계속해서 특별 관리할 예정이다.” -지난 한 해 성과는. “도민 행복과 직결되는 일자리 부문에서 전략적인 투자유치로 3대 고용지표가 개선됐다. 2019년 고용률은 63.4%로 10년 이내 가장 높은 고용률을 기록했다. 취업자 수는 1만 3명 늘어 97만 4000명을 기록했다. 올해 사상 처음으로 국고예산 7조원, 도 예산 8조원 시대를 열었다.” -전남도정 청사진은. “청정 전남 블루 이코노미에 대해 문 대통령께서도 ‘전남과 대한민국의 블루칩’이 될 것이라고 찬사를 보내 주셨고, 광복절 경축사에서도 `환황해권 경제의 시작은 전남 블루 이코노미’라며 관심과 지원을 표명하셨다. 올해 블루 이코노미 관련 국비예산 79건 1조 2285억원을 확보했다. 이런 성과를 기반으로 블루 이코노미 주요 사업들을 중장기 국가계획에 반영시키고, 정부 차원의 지원을 이끌어낼 계획이다. 전남의 미래를 준비하기 위해 4세대 원형 방사광 가속기, 2022 유엔기후변화협약 당사국총회(COP28), 의과대학 유치를 3대 핵심 과제로 삼아 본격적으로 추진하겠다.” ●블루 이코노미 사업 ‘국가 계획’ 반영 노력 -3대 핵심 과제 중 하나로 4세대 원형 방사광 가속기 구축을 강조하고 있다. “방사광가속기는 전자를 빛의 속도로 가속해 회전시킬 때 나오는 방사광을 얻어 물질의 구조를 관찰하고 성질을 분석하는 초정밀 현미경이다. 에너지신소재, 바이오 신약 개발, 식품산업까지 거의 모든 분야에 걸쳐 활용 가능성이 무궁무진하다. 우리가 아는 타미플루, 비아그라, 백혈병 치료제 글리벡 등이 방사광 가속기를 활용해 개발한 신약이다. 3개 신약의 매출이 100조원에 달할 정도다.” -현재 국내 상황은. “포항에 3세대 원형 방사광 가속기와 4세대 선형 방사광 가속기가 있다. 포항공대가 뛰어난 연구 인력과 경쟁력을 갖추게 된 데에는 방사광 가속기의 역할이 컸다. 전남도도 한전공대를 세계적인 에너지특화 공과대학으로 육성하고 에너지신산업 클러스터의 기업들을 발전시키기 위해 4세대 원형 방사광 가속기 구축을 추진하고 있다. 정부에서도 일본의 수출규제 이후 소재·부품 산업의 경쟁력 강화를 위해 이달 중 대형가속기로드맵 및 운영전략을 확정할 예정이다. 한전공대와 광주·전남 소재 대학, 지역기업들의 글로벌 경쟁력과 연구역량을 높이고, 벤처기업들이 스타기업으로 성장하는 기반을 마련하도록 하겠다.” -2022년 유엔기후변화협약 당사국총회 유치에도 관심이 집중된다. “당사국총회는 유엔 기후변화협약을 이행하는 최종 의사결정 회의다. 아시아·태평양권에서 열릴 예정으로 대한민국이 가장 유력한 후보지다. 197개 회원국, 2만 5000명이 2주 동안 참가하는 세계 최대 규모의 국제회의다. 전남과 경남의 남해안·남중권 10개 시군이 함께 협력함으로써 동서화합과 상생발전에도 새로운 전기가 될 것으로 기대된다. 지난해 12월 출범한 COP28 유치위원회가 유치 기원 범국민 서명운동, 남해안·남중권 국가계획 확정 건의 등 활동에 나섰다.” ●2022 유엔 기후변화협약 총회 유치 추진 -취임 이후 내건 전남 관광객 6000만명 시대가 눈앞으로 다가왔다. 지속적인 관광객 유치 방안은. “지난해 전남을 방문한 관광객 수가 5700만명 정도로 추산된다. 지난 2년간 5000만명 초반이었다. 주민 소득을 높이는 1박 2일·3박 4일 체류형 관광으로 발전시켜 나갈 계획이다. 경전선 전철화와 남해안 철도가 완공되면 전남 전역이 하나로 이어지면서 관광객이 쉽게 이동할 수 있게 되고 시너지 효과도 증가한다.” -전남의 인구감소 문제가 심각하다. “전남의 합계출산율은 1.24로 세종시를 제외하고 전국에서 제일 높은데도 수도권 등으로 인구가 유출돼 인구가 준다. 인구문제를 지방의 문제가 아닌 국가 차원의 의제로 확대하고 종합 대책을 마련하기 위해 ‘인구소멸지역지원특별법’ 제정을 추진한다. 현재 전남과 비슷한 환경인 경북과 상생교류 협약을 맺고, 특별법 제정에 함께 힘을 모으고 있다. 다음달 법안 공론화를 위한 국회 대토론회를 열고, 상반기 인구 소멸지역에 대한 지역민들의 의견을 수렴하는 등 특별법이 제정될 수 있도록 전남이 앞장서겠다.” 무안 최종필 기자 choijp@seoul.co.kr ■ 김영록 도지사는 누구 국회의원·장관 지낸 행정 전문가 전남 완도군이 고향인 김영록 전남지사는 호남의 수재들만 모이는 광주일고를 나왔다. 부친의 병환으로 가세가 기울고, 폐결핵까지 앓았지만 건국대 행정학과에 진학한 후 재학 중 제21회 행정고시에 합격했다. 강진군수·완도군수·전남도청 자치행정국장과 전남도 행정부지사를 역임했다. 2008년 제18대 총선에서 무소속(해남·완도·진도)으로 처음 금배지를 달았다. 19대 총선에서 재선에 성공했지만 20대 총선에서 국민의당 돌풍에 밀려 낙선했다. 총선 직전 새정치민주연합 분당 국면에서 국민의당으로 옮기는 것을 고민했으나 당시 문재인 대표의 설득에 남을 만큼 의리를 중요시한다. 2017년 문재인 정부의 첫 농림축산식품부 장관을 지냈다. 2018년 6·13 지방선거에서 장관직 사퇴 후 3개월 만에 전남도지사에 당선됐다. 국민권익위원회 청렴도 평가에서 전남은 지난 10년간 하위권(4·5등급)에 머물렀지만 김 지사 부임 후 청렴을 강조해 지난해 처음으로 2등급을 받았다. 점수로 보면 광역 지자체 중 가장 높다. 김 지사는 소통을 중요시한다. 도지사 취임 초기 일찍 집을 나서다 직원들이 불편해한다는 말을 듣고 1시간을 관사에서 머물다가 출근할 만큼 배려심도 깊다. 무안 최종필 기자 choijp@seoul.co.kr

신종 코로나바이러스(2019-nCoV)의 전자현미경 이미지. 27일(현지시간) 미국국립보건원(NIH)이 제공한 것. 워싱턴 AFP 연합뉴스

우리 주변에는 수많은 바이러스가 존재한다. 라틴어로 독극물을 뜻하는 ‘비루스’에서 비롯된 바이러스는 일반 세균(박테리아)과 달리 광학현미경으로는 보이지 않을 정도로 매우 작다. 사람, 동물, 식물을 숙주로 삼아 번식하지만 숙주 밖으로 나오면 스스로 살아갈 수는 없다. 세포의 형태를 갖추지 못하고 있어 생물과 무생물의 경계에 있다. 숙주의 세포 안으로 침투해 자신의 핵산을 세포 내의 물질들을 이용해 대량 복제하며 증식한 후 마침내 그 세포를 파괴하고 나와서 또 다른 세포를 공격한다. 사람을 숙주로 하는 바이러스들은 체외에서 수시간에서 7일까지 생존하는 것으로 알려져 있다. 몸 밖으로 나온 바이러스들은 공중에 잠시 떠다니기도 하고, 이곳저곳에 붙어 있다가 우리의 코와 목구멍 또는 장내 세포 속에서 증식한다. 해마다 겨울철에 찾아오는 독감은 인플루엔자 바이러스가 목에 붙어서 생기는 것이다. 겨울철 식중독의 대표 격인 노로바이러스는 장세포를 침범해 구토와 설사를 일으킨다. 특히 코로나바이러스는 최근 코로나19로 더 유명해졌는데, 이전까지는 가벼운 감기 증상만 일으키는 4가지의 코로나바이러스와 사스코로나, 메르스코로나 등 6개가 사람에게 병을 일으킨다고 알려져 있었으나 최근 코로나19를 유발하는 새로운 코로나바이러스가 추가돼 7개가 됐다. 호흡기는 코에서 시작해 비인두, 구강인두를 거쳐, 후두덮개, 성대까지의 상부기도와 성대를 지나서 이어지는 기관, 기관지, 폐포에 이르는 하부기도로 이루어져 있다. 감기는 상부기도의 염증인 반면 코로나19는 상부기도와 하부기도를 모두 감염시켜 가벼운 감기부터 중증 폐렴까지 초래한다. 인류가 인플루엔자 바이러스에게 크게 혼이 난 대표적인 사례는 1918년 세계적으로 수천만명의 생명을 앗아간 ‘스페인독감’이다. 우리나라에서도 같은 해 무오년 역병으로 14만명이 목숨을 잃었다는 기록이 있다. 당시의 교통과 교역 수준을 감안하면 서양에서 우리나라까지 전파된 것은 당시 독감 바이러스가 얼마나 가공할 전파력을 가졌는지 보여 준다. 사스, 메르스, 코로나19 등 많은 바이러스가 치료제가 없는 형편이다. 면역력이 좋은 사람들은 바이러스가 들어오더라도 스스로 퇴치를 할 수 있지만 노약자, 만성질환자와 같이 면역력이 떨어져 있으면 바이러스에 취약하므로 위험하다. 백신과 치료제가 개발될 때까지는 예방이 중요하다. 바이러스에 노출되는 것을 최대한 막아야 한다. 코로나19를 비롯한 많은 바이러스는 호흡기로 들어오므로 내 코와 목에 바이러스가 들어오지 않게 하겠다는 생각을 가져야 한다. 손은 항상 깨끗한 상태로 유지하는 게 중요하다. 마스크도 필요 시 착용해야 하고, 특히 손수건, 휴지, 옷소매를 이용하는 기침 예절을 반드시 지켜야 한다. 남을 위하는 예절은 궁극적으로 나와 내 가족의 건강으로 돌아오기 때문이다.

코로나19(COVID-19) 바이러스를 육안으로 확인할 수 있는 전자현미경 사진이 국내에서 처음으로 공개됐다. 19일 국제학술지인 대한의학회지(JKMS) 최신호에 따르면, 서울대병원 감염내과 박완범·오명돈 교수 연구팀은 중국 우한에서 국내 입국 후 코로나19로 확진된 1번 환자(35세, 중국 국적 여성)로부터 바이러스를 분리, 배양하고 전자현미경 촬영에도 성공했다. 사진은 신종 코로나바이러스에 감염된 세포(Vero cell)의 전자현미경 사진으로 신종 코로나바이러스의 생활사를 보여준다. ① 세포 내에 가득 모여 있는 바이러스 입자, ② 세포 밖으로 이동 중인 바이러스 입자, ③ 세포 밖으로 터져 나온 바이러스 입자. 2020.2.19. 서울대병원 감염내과 제공

우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 소금을 이용해 나노 재료를 손쉽게 관찰할 수 있는 일종의 ‘소금 현미경’이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 가천대 신소재공학과, 미국 매사추세츠공과대(MIT) 화학공학과 공동연구팀은 소금의 결정을 이용해 탄소나노튜브를 상온, 상압이라는 일반적 환경에서 손쉽게 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 12일자에 실렸다. 탄소나노튜브는 탄소원자가 육각형으로 결합해 원통 모양으로 연결된 물질로 특이한 기계적, 전기적 특성을 갖고 있어 다양한 분야에 활용 가능한 소재이다. 문제는 탄소나노튜브의 크기가 너무 작기 때문에 표면이나 구조를 관찰을 할 때 일반적인 광학 현미경은 사용할 수 없다는 것이다. 전자현미경이나 원자힘현미경으로 관찰이 가능하기는 하지만 사용방법이 까다롭고 관찰가능한 면적이 한계가 있다. 이에 연구팀은 탄소나노튜브에 소금물을 떨어뜨린 뒤 전기장을 가해 소금이온이 탄소나노튜브 외부 표면을 따라 이동하면서 소금결정을 형성하게 했다. 탄소나노튜브 표면에 소금결정 옷을 입힌 것이다. 이렇게 탄소나노튜브 표면에 소금결정을 코팅하면 실험실에서 일반적으로 사용하는 광학현미경만으로도 넓은 면적에 분포된 탄소나노튜브를 손쉽게 관찰할 수 있다. 또 소금결정은 물에 잘 녹기 때문에 탄소나노튜브를 관찰한 뒤 쉽게 씻어낼 수 있다는 장점도 있다. 특히 연구팀은 코팅된 소금결정이 탄소나노튜브의 광학신호를 수 백배까지 증폭시킬 수 있다는 사실도 확인했다. 일반적으로 물질은 빛을 받으면 내부 분자가 빛 에너지와 상호작용해 광학신호를 방출하는데 이를 분석하면 물질 특성을 알 수 있다. 연구팀은 소금코팅이 현미경 렌즈 역할을 하기도 해 탄소나노튜브의 전기적, 물리적 특성을 손쉽게 알아낼 수 있다는 사실을 확인한 것이다. 이창영 UNIST 교수는 “이번 기술은 일반적인 온도와 압력에서 나노 재료를 손상시키지 않고도 실시간으로 물성을 측정 가능하다는 것이 핵심”이라며 “소금 종류에 따라 굴절률을 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라 모양과 크기도 조절 가능하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

흔히 장어라고 불리는 민물장어는 비타민A와 단백질이 풍부해 원기회복에 도움이 되는 음식으로 알려져 있다. 이 때문에 민물장어는 구이나 덮밥, 초밥 등 다양한 음식에 사용되고 있다. 그런데 국내 연구진이 음식으로만 알고 있는 민물장어를 이용해 세포 구조를 더 정밀하고 오래 관찰할 수 있는 기술을 개발해 화제가 되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 분자분광학 및 동력학 연구단, 고려대 화학과, 서울대, 울산과학기술원(UNIST) 공동연구팀은 민물장어가 갖고 있는 형광단백질을 이용해 살아있는 세포 구조를 8배 더 오래 관찰할 수 있는 초고해상도 형광현미경법을 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 초고해상도 형광현미경은 형광 단백질을 이용해 살아있는 세포를 분자 수준에서 관찰할 수 있는 장치로 이를 개발한 연구자들은 2014년 노벨화학상을 수상하기도 했다. 문제는 세포 속을 관찰하기 위해서는 빛을 비춰줘야 하는데 형광단백질이 반복적으로 빛에 노출될 경우 형광이 사라지는 광표백 현상이 일어난다는 것이다. 이에 연구팀은 2013년 일본 이화학연구소(리켄) 연구팀이 발견한 민물장어 속 형광단백질인 ‘우나지’에 주목했다. 일반적인 형광단백질은 단백질 내부의 아미노산을 이용해 발광하는데 우나지는 외부 대사물질인 빌리루빈을 이용하는 것으로 알려져 있다. 우나지와 빌리루빈은 서로 떨어져 있으면 형광을 발광하지 못하지만 결합하면 밝은 녹색을 내는 형광물질이 된다.연구팀은 우나지-빌리루빈 결합체에 청색 빛을 쪼이면 광표백으로 형광이 꺼지고 다시 빌리루빈을 처리하면 형광이 되살아난다는 것을 밝혀냈다. 특히 청색광으로 광표백이 되더라도 우나지 단백질 자체에 구조적 손상이 가지 않기 때문에 빌리루빈을 결합시키면 형광신호를 켤 수 있다는 것을 규명한 것이다. 연구진은 우나지-빌리루빈 결합체를 초고해상도 형광현미경에 적용한 결과 세포 속 분자들의 위치를 나노미터 수준의 정확도로 측정하는데 성공했다. 특히 살아있는 세포에서 광표백에 제한받지 않고 기존 기술보다 8배 정도 오래 세포를 관찰할 수 있어 세포의 움직임을 초고해상도 동영상 촬영도 가능하다는 것이다. 심상희 IBS 연구위원(고려대 화학과 교수)은 “이번 기술은 초고해상도 형광현미경으로 살아있는 세포의 동영상을 촬영하는데 걸림돌이었던 광표백의 한계를 극복했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

내 작업실 근처에는 수목원이 하나 있고, 도심에 사는 친구들은 나를 찾아올 때면 늘 수목원에 들러 산책을 한다. 이건 우리의 오랜 약속과 같다. 그런 친구들이 나를 보러 올 때에 꼭 묻는 게 있다. “어느 계절에 가면 제일 좋아?” 그러면 나는 봄은 봄대로, 여름은 여름대로, 가을은 가을대로 좋다고 답한다. 그러나 겨울에는 전제를 단다. “식물 좋아하면 겨울도 좋고.” 식물에게는 특별히 관심이 없고 오직 나를 보러 오는 친구들에게 봄과 여름과 가을을 두고 겨울에 산책을 하자고는 차마 말하지 못해 나는 ‘식물을 좋아하면’이라는 전제를 단다. 그러나 이 말은 곧 식물을 좋아하는 나는 겨울 풍경을 매우 좋아한다는 이야기이기도 하다.언뜻 겨울 풍경에선 아무것도 볼 것 없어 보이지만 자세히 들여다보면 자연 고유의 아름다움을 제대로 관찰하기에 이만큼 좋은 계절도 없다. 자연스레 뻗은 나뭇가지의 선과 다채로운 색, 추위로부터 자신을 지켜내기 위해 겨울눈, 얼음을 이불 삼아 노란 풀잎들이 겨울 숲 풍경에 숨어 있다. 마치 우리 몸에는 심장과 뇌도 있지만 우리를 지탱하는 뼈와 혈관도, 최전방에서 나를 보호하는 피부도 있듯, 식물에게도 우리 눈에는 띄지 않지만 스스로를 지탱하는 뿌리, 수분과 양분이 지나는 가지와 줄기, 외부로부터 나무를 보호하는 수피가 있다. 이들은 다른 기관들이 반짝반짝 빛나는 계절엔 보이지 않던 식물의 일부이며, 겨울은 이들을 관찰하기 가장 좋은 계절이다. 마치 겨울의 자작나무처럼. 식물의 이름을 말하면 우린 줄곧 꽃이나 열매의 형태를 떠올린다. 장미꽃이나 참나무 열매처럼. 그러나 자작나무라는 이름에서 꽃이나 열매를 떠올릴 사람이 몇이나 있을까? 우리에게 자작나무란 곧 흰 수피다. 나무 수피는 사람의 피부와 같다. 외부 충격이나 병원균으로부터 보호하고, 수분 손실을 막는다. 나무도 사람처럼 시간이 지나면 위로, 옆으로 자라는데, 갑자기 커져 수피가 벗겨지기도 한다. 환경에 따라, 식물종에 따라 수피는 공통적인 성격을 갖기도, 그 안에서 조금씩 다른 특징을 갖기도 한다.그중 자작나무의 수피는 눈에 띄게 희고 매끈하다. 사람들은 이들 수피 색을 좋아해 흰색이나 회색, 좀더 진한 회색으로 다양하게 육성하고 증식해 도시의 정원수로 삼았다. 우리나라 도시 정원과 산에서도 자작나무를 볼 수 있다. 그러나 우리나라 산에서 보는 자작나무는 자생하는 것이 아니라 모두 식재한 것이다. 2년 전 노르웨이에서 자생하는 자작나무를 그리면서 흰 수피를 현미경으로 관찰하며 이들 수피가 왜 흰색인지 곰곰이 생각해 보았다. 자작나무의 흰 수피에 관한 연구는 다양하다. 수피가 왁스층으로 돼 있고 이 지방 성분이 흰색이라 수피가 희다는 내용이 있다. 또 자작나무가 사는 곳이 늘 춥고 눈도 많이 내리는 곳이다 보니 1년 중 단 몇 개월만 제외하면 늘 눈 쌓인 들판에 있게 되고, 흰 눈은 햇빛을 대부분 반사해 자작나무 수피가 어두운색이면 나무가 햇빛에 탈 수 있어 자작나무도 흰색으로 진화하게 됐다는 연구 내용이 있었다. 자작나무 수피의 지방 성분 덕분에 인류는 이들을 향초로도, 배를 만드는 목재로도, 냄비와 접시를 만드는 데에도 유용하게 이용해 왔다. 심지어 종이가 귀하던 시절에는 이들 흰 수피에 글이나 그림을 그리기도 했다. 천마도가 자작나무에 그려진 것이라는 설이 있는데, 자작나무속 식물은 맞지만 정확히 어느 종인지는 확실하지 않다고 한다. 그런데 나는 몇 년 전 우리나라에서 자작나무의 슬픈 이면을 목격했다. 자작나무 숲을 산책하다가 수피에 뾰족한 기구로 낙서를 하는 사람들을 봤다. 분명 앞에 낙서를 하지 말라는 안내문이 있는데도 이미 몇 그루에 이름과 하트가 새겨 있었다. 최근 그 자작나무 숲은 수피 훼손이 심해 사람들의 출입을 일부 금지했다는 기사를 보았다. 나무가 살아 있는 생물임을 인지한다면, 다른 이의 피부에 낙서를 할 마음을 먹을 수 있을까? 어제 수목원에서 본 배롱나무와 모과나무의 수피를 그리면서 문득 최전방에서 추위와 바람으로부터 나무를 지키는 수피가 참 대견하다는 생각을 했다. 겨울 동안 잠깐만 밖에 나가도 뻘겋고 건조해지고 마는 내 피부를 괜스레 떠올리며 나무는 피부마저도 참 강인한 존재라는 것을 새삼 깨닫는다. 다가올 많은 겨울 동안에도 나는 숲의 나무들에게 자주 찾아갈 것이다. 삶에서 화려하고 극적인 시간들이 지나고도 여전히 곁에 있어 주는 것들이 ‘진짜’라면, 나무의 진짜는 바로 겨울에 제 모습을 드러내고 있으니까 말이다.

머리카락 지름보다 50만 분의 1 수준으로 작은 원자들이 결합하는 모습을 과학자들이 처음으로 포착했다. 영국과 독일 공동연구진은 첨단 전자현미경 검사법을 사용해 ‘레늄’(Re)이라는 이름을 가진 원자 2개가 화학결합하는 모습을 영상으로 촬영하는데 성공했다고 밝혔다.공개된 영상은 화면 왼쪽에서 검은색 구(球)처럼 보이는 레늄 원자 2개가 최소 0.1㎚에서 최대 0.3㎚의 거리를 두고 결합과 분리 그리고 다시 결합하는 모습을 보여준다.원자는 물질을 구성하는 기본 입자다. 한 예로 숯이라는 물질을 잘게 부숴나가면 탄소 성질을 갖는 가장 작은 단위인 탄소 원자에 도달할 수 있다. 이처럼 모든 물질은 궁극적으로 원소 성질을 갖는 최소 단위로 구성되는데 이를 원자라 부른다. 연구를 주도한 독일 울름대 연구조교인 차오커청 박사는 “관찰에서 두 원자가 어떻게 쌍으로 움직이는지가 놀랍도록 분명하게 나타났다”면서 “영상은 두 원자의 결합을 분명하게 보여준다”고 말했다. 또 차오 박사는 “두 레늄 원소는 탄소 나노튜브 아래로 움직이면서 변하는 주위 환경에 따라 결합 길이가 변해 결합이 강해지고 약해지는 모습을 보여줬다”고 설명했다. 여기서 탄소 나노튜브는 나노 크기의 탄소로만 이루어진 관상(管狀) 물질을 말한다. 연구 보고서에 따르면, 원자의 결합과 분리 과정을 실시간으로 촬영한 것은 이번이 처음이다.연구진은 지름 1~2㎚의 탄소 나노튜브에 한 쌍의 레늄 원자를 표본으로 집어넣고 투과전자현미경(TEM)을 가지고 전자빔을 투과해 그 이미지를 만들어낼 수 있었다. 연구에 참여한 영국 노팅엄대 나노재료학과 교수인 안드레이 홀비스토프 박사는 “나노튜브는 우리가 원자 또는 분자를 포획해 원하는 곳에 정확하게 위치하도록 돕는다”면서 “이 연구에서는 한쌍의 레늄 원자를 포획함으로써 레늄2(Re2)로 결합하도록 했다”고 설명했다. 이어 “레늄은 원자번호가 높아 가벼운 원자들보다 잘 보이지 않지만 TEM를 사용하면 각 금속 원자를 어두운 점으로 식별할 수 있다”고 덧붙였다. 연구진에 따르면, 원형의 두 레늄 원자가 일단 결합해 분자 형태(Re2)가 되면 타원형이 돼 원자 사이의 결합을 확장하는 것으로 보인다. 두 원자는 결국 분리돼 진동을 멈췄지만, 잠시 뒤 이들 원자는 다시 결합했다. 이에 대해 또다른 연구저자로 노팅엄대 박사후 연구조교인 스티븐 스코론 박사는 “실험에 도전한 이유는 레늄 같은 천이금속(최외각 궤도 안쪽에 전자의 빈 자리가 있는 원소)은 단일결합부터 5중결합까지 서로 다른 순서의 결합을 형성할 수 있기 때문”이라면서 “이 실험에서 우리는 두 레늄 원자가 주로 4중결합을 통해 결합해 천이금속 화학에 관한 새로운 기본적 이해를 제공한다는 것을 알 수 있었다”고 말했다. 이어 “금속원자 간 결합은 화학에서 특히 물질의 자기·전기·촉매 특성을 이해하는 데 매우 중요하다”고 덧붙였다. 자세한 연구 성과는 세계적 학술지 사이언스 자매지인 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호(17일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr