삐, 삐, 삐. 집중치료실, 일명 중환자실(ICU)은 환자의 상태를 시시각각 체크하기 위해서 다양한 장치들이 연결돼 낮은 신호음만 조용히 울린다. 그런데 갑자기 혈액 산소수치가 낮아지는 징후가 보인다든지 혈압이 급상승하거나 떨어지면 요란한 소리로 경보를 울리며 의료진을 긴장시킨다. 문제는 환자가 침대에서 누워있는 자세를 약간만 바꿔도 경보음이 울리는 경보오류 발생이 잦다는 것이다. 이런 오류 경보는 실제 위급상황의 경보를 놓치게 만들 수도 있다. 이에 스위스 취리히연방공과대(ETH) 모바일 보건시스템학부와 취리히대학병원 신경중환자 집중치료병동 의료진이 공동으로 경보오류를 구분해 낼 수 있는 인공지능을 개발해 냈다고 1일 밝혔다. 연구팀은 이번 기술의 기본 개념을 지난해 스웨덴 스톡홀름에서 열린 ‘제35회 국제 머신러닝 컨퍼런스’에서 이미 발표한 바 있다. 연구팀은 중환자실이나 응급실에 설치된 컴퓨터 지원시스템에 있는 종합적 집중치료 데이터 기록인 ‘ICU 콕핏’을 활용했다. 여기에는 환자의 동의하에 바이탈사인(활력징후)에 따라 울린 경보들이 시간대별로 정밀하게 저장돼 있다. ICU에서는 보통 순환계, 뇌파, 인공호흡기 등 다양한 기기들이 서로 독립적으로 작동하고 있다. 결과적으로 각각의 장치는 특정 기준값 이상이나 이하로 떨어질 경우 자동적으로 경보를 울리게 되는 것이다. 연구팀은 이런 다양한 의료장비들의 데이터를 통합하고 동기화한 다음 의학적으로 아무런 문제가 없는 오류 경보만을 걸러내도록 하는 인공지능 기술을 만든 것이다. 중환자실에 입원한 환자들의 상태나 예후가 모두 다르고 환자들에게서 울리는 경보에 의료진이 일단 모두 대응을 해야 하는 만큼 경보를 분류한다는 것은 쉽지 않다. 또 환자 치료에 집중해야 하는 의료진들에게 컴퓨터를 따로 가르쳐 분류하도록 하는 것도 쉬운 일은 아니다. 그래서 연구팀은 의료진이 기존 중환자실이나 응급실에서 기록된 경보들 중에서 잘못된 경보를 일부 분류해 놓기만 하더라도 컴퓨터가 알아서 스스로 학습해 오류 경보만 걸러내도록 했다. 이를 위해 연구팀은 취리히 대학병원의 협조를 얻어 14명의 환자에게서 일주일 동안 얻은 바이탈 사인과 경보기록을 활용해 오류 경보를 걸러내는 인공지능을 개발했다. 평균적으로 중환자실에서 각종 의료기기들은 환자 한 명당 하루에 약 700번, 2분에 한 번 꼴로 경보를 울리는 것으로 조사됐다. 약 1만 4000번의 경보 중 87% 정도는 인공지능이 진짜인지 가짜경보인지를 정확히 분류해냈다. 연구팀은 인공지능의 오차범위를 5%라고 할 경우 허위경보의 77%를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 발터 카렌 ETH 교수는 “컴퓨터가 학습을 하기 전에 특정 경보가 심각한 상황과 관련이 있는지 없는지를 구분해 내도록 분류원리를 이해시키는 것이 가장 중요한 문제”라고 설명했다. 카렌 교수는 이어 “이번에 개발한 인공지능 시스템을 활용한 결과 오류경보인지 여부를 사람이 직접 판단해야하는 것은 25~50개에 불과했다”며 “인공지능 시스템이 더 정교해진다면 의료진이 진짜 응급환자에게 더 집중할 수 있도록 도와줄 것으로 보인다”고 강조했다. 연구진은 실제 의료환경에 적용하기 위해 추가 임상실험을 실시할 계획이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

설 귀성길이 시작되는 토요일인 2일은 평년기온보다 포근하지만 중부지방을 중심으로 미세먼지는 ‘나쁨’ 수준을 보이겠다. 기상청은 “남해상에서 동진하는 고기압의 영향을 받다가 그 가장자리에 들면서 전국이 맑다가 낮에 서해안부터 구름이 많아져 전국이 흐려질 것”이라고 1일 예보했다. 1일 낮부터 기온이 오르기 시작해 2일 아침 최저기온은 영하 11도~영상 1도, 낮 최고기온은 5~11도 분포를 보이면서 평년보다 0~5도 가량 높을 것으로 기상청은 예상했다. 지역별 2일 아침 최저기온은 춘천 영하 7도, 대전, 대구 영하 5도, 광주 영하 4도, 서울 영하 2도, 부산 0도, 제주 3도 등이다. 일요일인 3일은 서해상에서 다가오는 저기압의 영향으로 전국이 흐리고 새벽에 서해안부터 비가 시작돼 전국으로 확대되고 강원지역은 눈이 내릴 것으로 기상청은 내다봤다. 기상청 관계자는 “3일 전국적으로 비가 내리면서 건조함이 다소 해소될 수 있겠지만 내리는 비의 양에 따라 변동성이 있을 것”이라면서도 “현재 서울과 일부 경기도, 강원도, 충북, 경북에는 건조특보가 발효 중인 가운데 대기가 매우 건조해 산불 등 각종 화재에 각별히 유의해야 할 것”이라고 말했다. 한편, 국립환경과학원은 2일 중국발 오염물질이 유입되면서 수도권, 강원영서, 충청권, 전북, 대구, 경북 등 중부 지역 대부분과 남부 지역 일부에서는 미세먼지 농도가 ‘나쁨’ 수준을 보이고 그 밖의 지역은 ‘보통’ 수준으로 머물 것이라고 예보했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“일찍 일어나는 새가 먹이를 잡는다”라는 격언처럼 한 때 아침형 인간이 되야 성공의 기회를 잡을 수 있다는 류의 자기개발서와 방송이 넘쳐났던 적이 있다. 그렇지만 최근에는 “일찍 일어나는 새는 독수리나 부엉이에게 잡아먹힌다” “일찍 일어나는 새는 피곤하다”는 식의 패러디가 등장하는 등 아침형 인간의 열풍이 예전 같지는 않다. 그런데 최근 미국과 유럽 연구진이 사람의 생체시계는 습관으로 만들 수 있는 것이 아닌 유전적으로 결정돼 있다는 연구결과를 발표했다. 이들은 억지로 아침형 인간이 됐다가는 자칫 병원신세를 질 수도 있다고 충고하기도 했다. 영국 엑스터대 의대 왕립 데본앤엑스터병원, 브리스톨대 의대, 맨체스터대 의학및보건대, 미국 매사추세츠종합병원, 펜실베니아대 의대, 하버드대 의대, 바이오벤처 23andMe, 네덜란드 e사이언스센터, 에라스무스의대, 독일 사노피-아벤티스 연구소, 호주 퀸스랜드대 공동연구팀이 인체 내 생체시계를 결정하는 유전자는 다르기 때문에 사람의 지문처럼 신체활동 패턴이 모두 다르고 건강한 삶을 살기 위해서는 생체시계에 맞춰서 생활하는 것이 필요하다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 30일자에 실렸다. 연구팀은 특히 생체시계는 우울증이나 조현병 등 정신질환의 위험성과도 매우 밀접한 관계를 갖고 있다는 사실을 밝혀냈다. 생체시계는 유전자와 식습관, 인공 조명에 대한 노출, 직업과 활동을 포함한 다양한 생활양식에 의해 영향을 받으며 호르몬 수치와 체온 등 다양한 생체신호와 수면 패턴에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 실제로 생체시계의 발견은 2017년 노벨생리의학상의 수상업적으로 선정될 정도로 중요하지만 실질적으로 질병의 위험을 높이는지에 대해서는 구체적으로 연구되지 못한 상태였다. 지금까지 생체시계 교란이 당뇨나 비만을 유발시킬 수 있다고는 알려져 왔지만 정신질환과의 연관성은 거의 연구되지 않았다. 연구팀은 미국 바이오벤처인 23andMe를 통해 확보한 25만명의 미국인과 영국 바이오뱅크에 저장된 45만명의 게놈 정보와 건강데이터 분석과 설문조사를 1차적으로 실시했다. 그 다음 영국 바이오뱅크에서 무작위로 8만 5000명을 선정해 손목형 활동 추적기로 깨어있고 잠드는 시간 등을 분석했다. 그 결과 아침형 인간과 저녁형 인간의 차이를 만드는 게놈은 최소 24개에서 351개에 이르는 것으로 밝혀졌다. 또 유전자의 차이에 따라 기상시간이 25~30분 가량 차이가 날 수 있다는 사실을 확인했다. 아침형 인간과 저녁형 인간을 나누는 것은 뇌가 외부 빛 신호에 반응하는 방식과 내부 생체 시계의 기능을 동조화시키는 게놈의 차이 때문이라고 연구팀은 설명했다. 마이클 위든 영국 엑스터대 의대 교수는 “이번 연구는 다양한 사람들이 어떻게 다른 생체시계를 가질 수 있는지를 결정하는 것이 다름 아닌 유전자 때문이라는 것을 보여주고 있다”라고 설명했다. 위든 교수는 이어 “신체시계 유전자 조절을 통해 조현병이나 우울증 같은 정신질환을 고칠 수 있다는 가능성을 보여준 것 뿐만 아니라 생체시계가 교란된 사람에게 사전에 개입해 정신건강의 악화를 막을 수 있게 도와줄 것으로 기대한다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

양자역학을 이용해 기존 슈퍼컴퓨터보다도 수 백만 배 빠른 양자컴퓨팅 기술 개발에 5년간 445억원이 투입된다. 과학기술정보통신부는 이와 관련해 ‘양자컴퓨팅 기술개발사업 추진계획’과 ‘2019년도 차세대 정보컴퓨팅기술개발 사업추진계획’을 확정하고 본격적으로 사업을 추진한다고 31일 밝혔다. 과기부는 최근 중국과 미국을 비롯해 세계 각국에서 경쟁적으로 개발에 나서고 있는 미래형 컴퓨터인 양자컴퓨터 핵심기술을 국내에서 자체적으로 확보하기 위해 오는 2023년까지 5년간 하드웨어는 물로 알고리즘, 아키텍쳐, 소프트웨어 등 다양한 양자컴퓨팅 분야에 445억원을 투입한다. 사업의 첫 해인 올해는 60억원이 투자될 예정이다. 우선 오는 2023년 5큐비트급 신뢰도 90%의 양자컴퓨팅 시스템을 실증할 계획이다. 현재의 컴퓨터는 0과 1 상태를 하나씩만 표시하는데 양자컴퓨터의 연산단위인 큐빗은 양자비트 하나에 0과 1의 상태를 동시에 표시할 수 있는 것이다. 또 기존 슈퍼컴퓨터로도 풀 수 없는 원자나 분자단위의 복잡한 물리현상을 풀어낼 수 있는 양자 알고리즘인 양자시뮬레이터를 개발해 경제적으로나 사회적으로 파급효과가 높은 문제해결에 뛰어들 계획이다. 이와 함께 국내 양자컴퓨팅 연구저변을 넓히기 위해 과학과 공학 분야 융합연구를 촉진하고 국제협력을 강화해 나가기 위한 연구생태계 조성에도 자금이 투입된다. 한편 시스템 소프트웨어와 소프트웨어공학, 정보지능시스템, 휴먼컴퓨터인터랙션 등 4개 분야의 핵심원천기술 개발을 위해 134억원이 투입될 계획이다. 고서곤 과기부 기초원천연구정책관은 “기초원천연구와 기술개발 및 실증, 기업지원을 패키지형으로 연계해 과학기술과 정보통신 기술을 융합해 시너지효과를 높이는데 초점을 맞출 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이번 설 연휴는 흐린 날씨로 시작해 흐린 날씨로 끝날 것으로 보인다. 특히 설 당일인 화요일인 5일에는 전국에 ‘깜짝 한파’가 몰아닥치겠다. 민간기상업체인 케이웨더는 “3일은 기압골의 영향으로 전국에 비나 눈이 오겠으며 설날에는 반짝 추위가 찾아오면서 전날보다 2~5도 가량 낮은 기온 분포를 보일 것”이라는 내용의 ‘설 연휴 날씨 전망’을 31일 발표했다. 귀성행렬이 시작되는 토요일인 2일은 고기압의 가장자리에 들다가 점차 서해상에서 다가오는 기압골의 영향을 받아 전국이 가끔 구름이 많은 날씨를 보일 것으로 예상됐다. 일요일인 3일은 기압골의 영향으로 아침 일찍 서쪽지방부터 비가 내리기 시작할 것으로 보이며 경기북부와 강원도, 일부 내륙지방에서는 눈이 내릴 것으로 전망됐다. 4일은 고기압의 가장자리에 들며 맑은 날씨를 보이?지만 낮부터 바람이 강해지고 기온이 내려가고 설 당일인 5일에는 한반도 상공에 차가운 대륙고기압이 영향을 미쳐 전날보다 2~5도 가량 기온이 떨어지는 등 반짝 추위가 찾아올 것으로 보인다. 연휴 마지막날이자 귀경행렬이 이어질 6일에는 제주도 남쪽 해상을 지나가는 기압골의 영향으로 전국이 흐리고 제주도에서는 비가 내릴 것이라고 케이웨더는 전망했다. 한편 연휴가 시작되는 2일과 설 당일과 귀경행렬이 이어지는 5~6일에는 미세먼지 농도가 짙어질 것으로 전망했다. 케이웨더측은 3~4일은 한반도 주변의 대기흐름이 원활해 미세먼지 농도는 ‘보통’ 수준을 유지하겠지만 2일과 5~6일에는 중국발 오염물질의 유입과 국내에서 배출되는 대기오염물질 양이 축적되면서 미세먼지 농도가 높아져 ‘나쁨’ 수준을 보일 수 있다고 예상했다.유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘명절 증후군’이라는 말이 여성들의 머릿 속에 맴도는 때가 왔다. 오랜만에 만나는 친인척들이 결혼하지 않거나 아이가 없는 이들에게 생각 없이 던지는 언어폭력과 ‘명절 가사노동은 여성들의 전유물’이라는 구태의연한 생각에 남성들은 배 깔고 누워 팔만대장경이라도 필사하고 있는지 코 빼기도 보이지 않고 새끼새들처럼 먹을 것만 요구하는 모습들을 생각하면 여성들은 골머리가 아파진다고 입을 모은다. 명절이 아니라도 맞벌이 가정에서 여성들은 자신도 모르게 가정을 관리하고 육아까지 책임지는 ‘슈퍼맘’이 돼야 한다는 의무감에 짓눌려 있기 십상이다. 그런데 미국 연구진이 이렇듯 보이지 않는 정신적, 정서적 가사노동들이 육체적 가사노동보다 여성의 웰빙과 행복감을 훨씬 더 좀 먹는다는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 미국 애리조나주립대, 오클라호마주립대 실험심리학과 공동연구진은 여성들의 가사노동, 특히 정신적 가사노동이 여성의 행복감에 어떻게 영향을 미치는지 조사한 결과를 심리학 분야 국제학술지 ‘성 역할’ 2월호에 발표했다. 과거와 비교해 오늘날 남성들이 가사노동과 육아에 더 적극적으로 참여하고 있으며 과학기술의 발달로 여성들의 육체적 가사노동의 부담은 많이 줄었지만 가정의 관리라는 전체적 측면에는 대해서는 여전히 여성들에게 더 부담이 크다는 전제에서 연구진은 연구를 시작했다.연구팀은 결혼을 했거나 동거 중이면서 18세 미만의 아이들을 가진 393명의 미국 여성들을 대상으로 조사했다. 이들 중 70% 이상이 대학교육을 받았으며 대부분이 중산층 이상의 가정에서 자랐으며, 중산층에 해당하는 것으로 분류됐다. 연구진은 가족의 일정을 계획하는 일, 아이들 교육이나 육아에 대해 계획하는 일, 주요 재정 문제와 관련한 결정 같은 3가지 과제를 집 안에서 누가 주도적으로 하는지에 대한 설문조사를 통해 가정 내 노동 분화 정도를 측정했다. 또 여성들이 느끼는 행복감과 전반적인 삶에 대한 만족도에 대해서도 조사했다. 그 결과 10명 중 9명의 여성이 가족의 일정을 계획하는 일을 직접 하거나 책임감을 느낀다고 밝혔으며 10명 중 7명은 일과 중에도 가사노동에 대해 걱정하고 있다는 답변을 했다. 또 10명 중 8명은 자녀들의 학교에 본인들이 참석했으며 그래야 한다고 느끼고 있으며 10명 중 6명은 자녀들의 정서반응에 대해 민감하게 남성들보다 민감하게 반응한다고 답했다. 수니아 루타르 애리조나주립대 심리학과 교수는 “여성의 90% 이상이 가정을 관리하고 유지하는데 전적으로 책임이 있다고 느끼고 있기 때문에 항상 시간이 부족하고 피로에 찌들게 된다”라며 “여성이 자녀들의 고민이나 고통에 대해 먼저 반응하는 것은 자연스러운 일이지만 이렇게 보이지 않는 정신적 가사노동은 여성들의 정신건강을 악화시킬 수 있다”고 지적했다. 또 투자나 주택 구입, 자동차 구매 같은 가정 내 재정적 결정은 많은 경우 남성들이 주도할 것으로 생각되고 있지만 조사결과 여성들이 남성들과 동등하게 참여하고 있는 것이 확인됐다. 그렇지만 다른 부분과는 달리 가정 내 재정적 결정에 적극적으로 참여하는 여성은 만족도나 행복감이 높은 것으로 조사됐다. 루치아 치치올라 오클라호마주립대 심리학과 교수는 “이번 연구가 이야기하는 것은 아이들이 건강하게 자라고 건강한 가정을 유지하기 위해서는 여성들의 안녕에 대해 좀 더 주의를 기울일 필요가 있다는 점”이라며 “보이지 않는 가사노동의 불평등을 해결하는 것이 건강한 가정을 구성할 수 있을 뿐만 아니라 여성들의 행복감 증진에도 도움을 줄 수 있다”고 조언했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연세대 기계공학과 이형석, 생명공학과 조승우 교수 공동연구팀이 음파를 이용해 혈관질환 치료용 인공혈관을 만들 수 있는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 노화나 손상으로 인해 회복이 불가능한 혈관을 대체하기 위해 줄기세포로 제작한 인공혈관 연구가 최근 주목받고 있다. 이에 연구팀은 음파를 이용해 실제 혈관의 3차원 구조를 정밀하게 흉내낸 인공혈관을 만들었다. 음파를 가해 주면 줄기세포가 정렬되면서 세포 간 접합과 상호작용이 높아지고 혈관 형성 유도 단백질이 왕성하게 분비되는 원리를 이용한 것이다. 음파 장치를 이용해 만들어진 인공혈관을 동물에게 적용한 결과 이식 4주 만에 주변 정상 혈관과 결합돼 빠른 회복을 보이는 것이 관찰됐다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

공룡은 중생대 말 지구에 운석들이 떨어져 그 영향으로 지구에서 완전히 사라졌다고 알려져 있습니다. 과연 공룡들은 완전히 멸종한 걸까요. 과학자들은 지금도 주변에서 공룡을 흔히 볼 수 있다고 이야기합니다. 도심에서 흔히 볼 수 있는 비둘기는 물론 닭이나 까치 같은 새들이 다름 아닌 공룡이라는 것입니다. 중생대 말 대부분의 공룡은 사라졌지만 그중 한 갈래가 살아남아 현재 1만종이 넘는 조류로 진화했다는 것이지요. 새가 공룡의 후손이라는 것을 알려 주는 증거들은 상당히 많습니다. 현생 조류의 조상인 초기 공룡들은 두 발로 걸어다녔고 날개로 진화할 수 있었던 긴 앞발, 뼈 속의 공기 주머니, 파충류보다는 현생 조류의 알과 비슷한 공룡알, 중온동물, 깃털로 둘러싸인 몸 등이 대표적입니다. 그중 가장 결정적인 증거는 바로 깃털입니다. 현생 조류의 조상인 초기 공룡들도 새들처럼 온몸이 깃털로 덮여 있었다고 합니다. 그렇지만 이 깃털들은 비행 목적이 아닌 보온이나 배우자를 유혹하기 위한 수단이었다고 생각돼 왔었습니다. 또 공룡들이 어떻게 날 수 있게 됐는지에 대해서도 명확히 알려져 있지 않았습니다. 그런데 중국 과학원 난징 지질학·고생물학연구소, 산둥성 린이대, 미국 노스캐롤라이나주립대, 노스캐롤라이나 자연사박물관, 유전자 분석전문 기업 앰비오팜 공동연구팀은 현재 살고 있는 조류와 여러 파충류의 유전체, 7500만~1억 6000만년 전에 살았던 깃털공룡들의 유전체를 분석한 결과 공룡의 깃털을 구성하는 핵심 단백질들이 시간이 지나면서 가벼워지고 신축성을 갖도록 진화해 날 수 있게 됐음을 밝혀냈습니다. 이 같은 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1월 28일자에 실렸습니다. 모든 척추동물들은 ‘케라틴’ 단백질을 갖고 있습니다. 사람에게는 털·피부·손발톱을 만드는 알파케라틴이 있고, 파충류·양서류·조류에게는 베타케라틴이 발톱과 부리·깃털을 형성합니다. 과학자들은 현생 조류와 파충류의 유전체를 분석한 결과 현생 조류들은 알파케라틴을 거의 상실했으며 베타케라틴이 더욱 많아지면서 탄력 있고 가벼운 깃털을 갖게 됐다는 것을 밝혀냈습니다. 또 연구팀은 ‘안키오르니스 헉슬리아이’라는 1억 6000만년 전에 살았던 닭 크기 깃털공룡의 깃털 유전체를 분석한 결과 그 이전에 살았던 깃털공룡들보다 베타케라틴 단백질의 양이 상당히 늘어났다는 사실을 밝혀냈습니다. 연구팀은 1억 3000만년 전에 살았던 ‘슈부이아 데세르티’라는 깃털공룡의 유전체도 분석했는데 안키오르니스보다 알파케라틴은 더 줄고 베타케라틴의 양은 늘어났다는 사실을 발견했습니다. 여전히 날지는 못하고 날갯짓을 하며 뛰어다니는 수준이었지만 현생 조류 중 날지 못하는 새에 가까워졌다는 설명입니다. 이번 연구에 참여한 진화생물학자들은 깃털공룡의 형태뿐만 아니라 유전적 변화가 날지 못하는 공룡을 날 수 있도록 진화시켜 다양한 새로 진화하게 된 것이라고 설명하고 있습니다. 만약 중생대 말 공룡이 모두 멸종했다면 지금 우리는 치킨의 맛을 알지 못했을 겁니다. 그리고 설 명절, 오랜만에 만나는 친척 아이들에게 이런 재미있는 공룡 이야기들을 풀어 놓는다면 똑똑한 삼촌, 이모, 고모로 보이지 않을까요. 아이들이 가장 좋아하는 이야기는 다름 아닌 공룡 이야기이니까요. edmondy@seoul.co.kr

북미·유럽 폭우, 남아시아 지역에 영향 무관해 보이는 기후 현상 실제론 밀접 “전염병·정보 확산 밝히는 데도 응용”“브라질에 있는 나비의 날갯짓이 미국 텍사스에서 발생한 토네이도의 원인일까?” 1961년 미국의 수리기상학자 에드워드 로렌츠 박사가 날씨와 관련한 컴퓨터 시뮬레이션 작업을 하던 중에 발견한 ‘나비 이론’은 작은 변동이 결과적으로 엄청난 변화를 일으킬 수 있다는 복잡계 과학의 핵심이 되고 있다. 복잡계 과학은 특히 기상 예측 분야에서 다양하게 변형돼 활용되고 있다. 기상 현상은 대기와 해수의 운동들이 복잡하게 결합돼 나타나는 것으로, 규칙성이 없어 보이기까지 하기 때문에 복잡계 과학을 적용해 연구하기 가장 좋은 소재다. 유럽 연구진이 복잡계 과학을 활용해 지구온난화로 인해 나타나는 여러 종류의 이상 기후 중 극한 강우라고 불리는 폭우 현상을 사전에 예측할 수 있는 방법을 개발했다. 영국 임페리얼칼리지 기후변화연구소, 리딩대 지구과학과, 독일 포츠담 기후영향연구소, 포츠담대 지구환경과학연구소, 훔볼트대 물리학과, 러시아 사라토프주립대 공동연구팀은 전 세계적으로 내리는 극한 강우 현상들이 상호 연관성을 갖고 일정한 패턴을 보인다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 1월 31일자에 발표했다. 연구팀은 북위 50도~남위 50도 사이 지역을 대상으로 이 지역을 2500㎞ 단위의 격자로 나눈 뒤 1998년부터 2014년까지 발생한 극한 강우 현상과 기상위성 데이터를 통한 수증기의 이동패턴을 정밀 분석했다. 극한 강우는 해당 지역에서 상위 5% 내에 드는 강수량을 기록한 비가 내린 것을 의미한다. 분석 결과 연구팀은 중부 유럽에서 엄청난 양의 폭우가 퍼붓고 닷새가 지난 뒤 멀리 떨어져 있는 인도에서 똑같이 폭우가 내릴 수 있음을 밝혀냈다. 흔히 생각하는 것처럼 비구름이 천천히 이동하면서 유럽과 인도 사이에 있는 지역들에 비를 퍼부으며 지나가는 것이 아니라 중부 유럽과 인도에서만 폭우가 발생해 전혀 상관없이 보였던 현상이 실제로는 밀접한 관계를 갖고 있다는 설명이다. 특히 인도, 파키스탄 등 남아시아 지역의 날씨는 미국과 캐나다 등 북미 지역과 중부 유럽 지역의 폭우 현상과 밀접하게 연관돼 있다는 것이 이번 연구를 통해 확인됐다. 즉 극한 강우에 ‘원격상관 패턴’이 있다는 것인데 폭우 현상이 원격상관 패턴을 갖고 있다는 것이 밝혀진 것은 이번이 처음이다. 원격상관 패턴은 특정 지점에서 나타난 현상과 이와 지리적으로 멀리 떨어져 있는 지역에서 나타나는 현상이 상관관계를 보이는 것을 말하는 기상학 용어다. 1935년 북대서양 지역의 기후를 연구하던 스웨덴 기상학자 안데르스 옹스트롬이 처음 사용했으며, 1975년 독일 기상학자 헤르만 플론과 헤리베르트 플리어가 적도 태평양의 기후변화와 관련한 논문을 발표하면서 널리 알려지게 됐다. 원격상관 패턴의 대표적인 사례는 우리에게도 잘 알려진 엘니뇨와 라니냐 현상이다. 남미 지역의 해수 온도 변화가 멀리 떨어져 있는 아프리카 남부에 가뭄을 일으키거나 대서양 지역에 강력한 허리케인을 만들고 동북아시아 지역에 혹한이나 폭염을 가져오는 식이다. 니컬러스 보어 임페리얼칼리지 교수는 “이번 연구 결과는 복잡계 과학과 대기과학을 결합한 학제 간 연구의 산물로 최근 잦아지고 있는 극심한 기후 변화와 폭우 현상에 대한 연관성을 밝혀냈다는 데 큰 의미가 있다”며 “이번 연구 결과는 국지성 폭우와 그로 인한 홍수뿐만 아니라 전염병이나 정보의 확산 현상을 밝혀내는데도 응용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

수요일인 30일과 1월 마지막 날인 31일은 평년기온보다 다소 높은 포근한 날씨가 되겠다. 특히 1월의 마지막 날인 31일에는 충청 이남과 강원 영동 지역에는 많은 눈이 내릴 것으로 전망돼 설을 맞아 이른 귀성객들은 도로 안전에 각별히 유의해야할 것으로 보인다. 기상청은 “30일은 서해상에 위치한 고기압 가장자리에 들다가 남서쪽에서 접근하는 기압골의 영향으로 전국이 구름이 많다가 오후부터 차차 흐려져 밤부터는 제주도와 전라 해안에 비가 내릴 것”이라고 29일 예보했다. 이어 “31일에는 서울과 경기도를 제외하고 전국이 흐리고 비나 눈이 오다가 오후에 그치겠지만 충청 이남과 강원 영동에는 다소 많은 눈이 내릴 것”이라고 덧붙였다. 30일 제주와 전라 해안 지역에 내리는 비의 양은 5㎜ 내외에 불과하겠지만 건조특보가 일시적으로 해소될 수는 있을 것으로 보인다. 또 30일은 전날 낮부터 서풍의 유입으로 전국의 아침 최저기온이 영하 9도~영상 3도 분포로 평년보다 2~7도 높아 날씨가 풀릴 것으로 전망됐다. 낮 최고기온도 6~13도를 기록할 것으로 전망됐다. 29일 기준으로 서울과 경기 일부, 강원도, 충북, 경상도, 전남 동부에는 건조특보가 발효된 가운데 대기가 매우 건조할 것으로 보인다. 30~31일에 충청남부를 포함한 남부지방과 강원도에 비나 눈이 내리면서 건조 특보가 일시적으로 해소될 수 있겠지만 31일 오후부터 북서쪽에서 차고 건조한 공기가 유입되면서 다시 건조해 질 것이라고 기상청은 내다봤다. 한편 국립환경과학원은 30일 미세먼지는 전국이 ‘보통’ 수준을 보일 것으로 예상되지만 일시적으로는 수도권, 강원영서, 충북 지역에 오전 한때 ‘나쁨’ 수준 농도가 나타날 것으로 전망했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 우울증 환자의 땀을 측정해 상태와 중증정도를 객관적으로 판단해 자살과 같은 예기치 못한 사고를 사전에 막는 기술을 개발했다. 한국전자통신연구원(ETRI) 바이오의료IT연구본부, 삼성서울병원 정신건강의학과, 인천대 전자공학과 공동연구진은 피부 전도도 센서를 이용해 우울증 환자의 피부에서 나타나는 땀 반응을 측정함으로써 우울증 진단과 조기 예측을 가능케 하는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 실렸다. 우울증을 비롯한 각종 정신질환의 경우 증상이 악화되면 뇌와 관련한 호르몬 반응에 장애가 발생하고 이는 땀의 분비 같은 자율신경계 반응으로 이어진다는데 착안해 이번 기술을 개발했다. 연구팀은 우울장애 환자의 상태를 객관적이고 보다 정확하게 진단하고 모니터링 할 수 있는 인공지능 기계학습 기반의 자동진단 모델도 함께 개발했다. 연구팀은 일반인과 우울증 환자, 공황장애 환자를 대상으로 이번 기술을 적용해 3개월 간 추적 관찰한 결과 땀 반응으로만 정신질환 여부와 정신질환의 진행 정도를 파악할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.연구팀은 가로, 세로 각각 36.5㎜, 33㎜ 크기의 다중 생체신호 측정이 가능한 복합센서를 만들었다. 복합센서는 땀, 심박, 호흡, 혈압, 뇌파 등의 생체신호들을 측정할 수 있게 했다. 연구팀은 실제 환자들이 시계처럼 차고 다닐 수 있도록 센서의 크기를 줄이고 무선통신으로 스마트폰과 연결시키는 기술을 준비 중에 있다. 연구팀은 이번 기술이 완성되면 우울증, 공황장애, 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD), 외상후장애스트레스, 자폐 등 각종 정신질환을 진단하고 징후를 예측해 보호자나 병원에 자동 통보해 관리할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 김승환 ETRI 바이오의료IT연구본부장은 “현재 우울증을 비롯한 각종 정신과적 질환의 진단은 심리검사나 의사의 문진에 의존하고 있는데 의료진에게 보다 객관적인 방법을 통해 정신질환을 조기에 발견하고 에방하기 위해 이번 기술을 개발한 것”이라며 “혈액이나 혈압, 심박 등 다양한 생체신호와 결합시켜 우울증 이외의 정신질환에 대한 진단기술도 개발할 예정”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

도로교통공단에 따르면 최근 5년간 보행자 사망사고 중 횡단보도에서 사고가 절반을 넘는 52.9%를 차지하고 있다. 보행자를 발견하기 어려운 야간시간이나 보행 속도가 느린 노인이나 어린이 보행자에 대한 사고가 특히 많았다. 최근에는 스마트폰을 보면서 길을 걷는 일명 ‘스몸비족’(스마트폰+좀비)들도 빠른 속도로 다가오는 차량에 미처 대응하지 못하고 사고가 나는 경우가 많다. 한국건설기술연구원 미래융합연구본부 김종훈 박사팀은 자동차 운전자에게 보행자 유무를 알리고 보행자에게는 접근차량의 정보를 스마트폰 어플리케이션(앱)으로 경보를 울리는 등 3중 안전시스템인 ‘차세대 보행자 교통사고방지 시스템’을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 시스템은 1차적으로 신호등이나 횡단보도 가까이 있는 전봇대 등 시설물에 설치된 열화상카메라가 횡단보도에 접근하는 보행자를 인식하면 횡단보도 양측 바닥에 매설된 고휘도 LED바닥경광등이 작동되도록 했다. 열화상카메라는 주야간 빛의 영향을 적게 받고 사람과 사물에 대한 식별력이 우수하다. 또 바닥에 매설된 LED경광등은 운전자의 시야를 방해하지 않는 수준의 밝기를 갖고 야간에도 횡단보도 50m 앞에서도 인식이 가능토록 했다. 또 차가 횡단보도 30m 앞까지 접근하면 보행자가 길을 건너고 있다는 것을 알리는 도로전광표지판이 깜박거리도록 했다. 또 보행자에게는 시속 10㎞ 이상 속도로 차량이 접근하면 횡단보도 바닥에 프로젝터로 ‘차량 접근중’이라는 경고이미지가 표시되는 동시에 스피커에서 위험알림 경보가 울리도록 했다. 또 스마트폰을 보는 사람들에게는 앱을 통해 진동과 경보메시지를 통해 위험을 알리도록 했다.이번에 개발된 기술은 지난해 10월 경기 고양시 일산백병원 앞에 시범설치해 운영 중에 있다. 연구진은 시범 운행 뒤 약 1000대의 자동차에 대해 설치 효과를 분석한 결과 83.4%의 차가 보행자를 인식하고 감속하는 것을 확인했다. 제한속도 시속 50㎞의 도로 실험구간에서는 횡단보도를 앞두고 제한속도 절반 수준인 26.8㎞까지 늦춰 주의운전하는 것도 관찰됐다. 이 시스템이 설치되기 이전까지는 차들이 횡단보도에서 시속 32㎞의 속도로 통과했다. 김종훈 박사는 “사고 다발지역이라고 할 수 있는 신호등이 없는 교차로나 지방 부도로에 설치할 경우 사고를 획기적으로 줄일 수 있을 것”라며 “운전자의 내비게이션이나 도로안내 앱에서 바로 경보를 확인할 수 있고 위험상황 인지시 차량 제동제어도 가능한 기능을 추가로 개발할 것”이고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아이를 키우는 부모들에게는 잘 알려진 ‘100일의 기적’이라는 단어가 있다. 태어난 지 100일이 지나야 비로소 밤잠을 잘 이뤄 부모들이 한 시름 놓는다는 것을 비유적으로 표현한 것이다. 물론 백일이 지난 뒤에도 밤낮이 뒤바뀌어 있어 부모들이 힘들어 하는 경우가 있다. 그러나 이럴 때도 아이를 안거나 그네 형태의 침대에 눕혀 흔들어주면 스르르 잠드는 모습을 볼 수 있다. 그런데 최근 생물학자들이 어른들 역시 불면증에 시달리거나 깊이 잠들지 못할 경우 아이들의 경우처럼 흔들의자나 해먹에서 약간 흔들리는 분위기에서 잠들면 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 더군다나 잠자는 동안 기억력과 관련된 중추를 강화시킨다는 부가적 효과도 있다고 한다. 스위스 로잔대 생물학 및 의학부, 통합유전체학센터, 스위스 정서과학센터, 제네바대 의대, 제네바대학병원 수면의학센터 공동연구팀은 잠자는 동안 약간씩의 흔들림이 숙면과 기억력 강화에 도움이 된다는 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 24일자에 두 편의 논문으로 발표했다. 연구팀은 수면시 규칙적으로 흔들리는 움직임이 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위해 생쥐와 사람에 대해 각각 실험을 실시했다. 연구팀은 18명의 젊은 성인남녀를 대상으로 부드럽게 흔들리는 침대에서 잘 때와 일반적으로 움직이지 않는 잠자리에서 잘 때의 잠에 빠져드는데 걸리는 시간과 숙면시간, 그리고 자는 동안의 뇌파를 함께 측정했다. 그 결과 평소 잠을 잘 자는 사람이라도 흔들리는 상황에서 더 빨리 잠이 들었고 더 긴 시간 깊이 잠들었으며 불면증에 시달리는 사람 역시 쉽게 잠에 들고 숙면을 취하는 시간이 길어졌다는 것이 확인됐다. 또 연구팀은 기억력 측정을 위해 실험 참가자들에게 잠들기 전에 일련의 새로운 단어들을 외우도록 했다. 흔들리는 침대와 그렇지 않은 침대에서 잠들게 한 뒤 아침에 일어나자마자 단어를 얼마나 빨리, 그리고 많이 기억해내는지 측정했다. 그 결과 흔들리는 침대에서 잠든 사람들이 더 많은 단어를 더 빨리 기억해 낸다는 사실을 확인했다. 연구팀은 사람 이외의 종에서도 마찬가지 효과가 나타나는지 확인하기 위해 생쥐를 대상으로 똑같은 실험을 실시했다. 그 결과 생쥐들도 사람들과 마찬가지로 흔들리는 환경이 더 빨리 잠들게 만들고 깊이 잠들게 만든다는 사실을 확인했다. 연구팀은 지속적이고 규칙적인 흔들림이 수면과 기억의 통합에 중요한 역할을 하는 대뇌 시상피질에서 발생하는 신경활동을 돕기 때문으로 분석했다. 연구팀은 이에 앞서 45분 정도의 낮잠을 자는 동안에도 약간씩의 흔들림이 피로를 회복하는데 훨씬 도움이 된다는 사실을 밝혀낸 바 있다. 로렌스 바이엘 제네바대 의대(수면과학) 교수는 “숙면이라는 개념은 빨리 잠들고 중간에 깨지 않고 깊이 잠들 수 있는 상태”라며 “이번 연구는 약간씩의 흔들림이 숙면을 취하거나 불면증을 치료하는데 도움을 준다는 것을 보여줬다”라고 설명했다. 이어 바이엘 교수는 “이번 연구결과가 수면 부족이나 기억력 장애를 겪는 사람은 물론 밤잠이 부족해 고생하는 노인들에게 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

망막모세포종은 망막의 시신경세포에 발생하는 악성 종양으로 영유아에게서 나타나는 소아암 중 3~4%나 차지하고 있다. 질환을 예측하기 쉽지 않아 단순히 ‘시간이 지나면 나아지겠지’라고 생각하고 방치할 경우 생명을 잃을 수도 있다. 화학요법을 사용하거나 외과수술, 방사선 치료 등이 있지만 실명 같은 부작용도 나타날 수 있다. 그런데 과학자들이 생쥐실험을 통해 종양조직만 선택적으로 파괴하는 바이러스를 이용한 망막모세포종 치료기술을 개발해 주목받고 있다. 스페인, 프랑스, 스위스, 온두라스, 아르헨티나의 생물학자와 의과학자로 구성된 국제공동연구팀은 암 세포를 파괴하는 바이러스를 이용해 심각한 부작용 없이 망막모세포종을 치료할 수 있다는 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 23일자에 발표했다. 많은 과학자들이 바이러스를 이용해 암 치료 방법을 찾아왔는데 망막모세포종에 대해서는 시도가 거의 없었다. 연구팀은 열감기나 인후염을 유발시키는 것으로 알려진 아데노바이러스의 일종인 ‘VCN-01’을 이용해 실험했다. 연구팀은 우선 VCN-01의 안전성을 확인하기 위해 안구 종양이 없는 정상적인 토끼의 눈에 바이러스를 주입했다. 그 결과 바이러스는 토끼 눈에 염증 같은 부작용을 일으키지 않았으며 다른 신체부위에도 영향을 미치지 않고 6주 정도가 지난 뒤 자연적으로 사라진 것이 확인됐다. 그 다음 연구팀은 악성 안구종양을 일으킨 생쥐의 눈에 VCN-01 바이러스를 주입했다. 그 결과 바이러스가 주입된 생쥐는 아무런 치룔르 받지 않은 생쥐보다 외과 수술을 받아야할 때까지 걸리는 시간이 두 배 이상 늘었다. 이와 함꼐 고용량의 바이러스를 주입받은 생쥐는 화학요법 치료를 받은 생쥐보다도 예후가 좋은 것으로 나타났다. 연구팀은 화학요법이나 방사선요법으로도 치료되지 않는 어린이 환자 2명을 대상으로 보건당국의 허가를 받고 임상시험을 실시했다. 그 결과 첫 번째 어린이는 치료 시기가 너무 늦어 외과 수술을 받아야 했으나 두 번째 어린이는 안구 내 종양세포를 줄어들게 만들고 파괴시킨 것으로 관찰됐다. 첫 번째 어린이의 안구 조직에서도 바이러스가 정상적인 눈 세포로 옮겨가거나 망막을 손상시키는 증거는 발견되지 않았다. 연구를 주도한 스페인 산후안 아동병원 산하 산후안데우 연구소의 종양학자 앙헬 카르보소 박사는 “동물 실험에서는 충분히 효과가 나타난 만큼 난치성 안구 종양으로 고생하는 어린이 환자를 대상으로 추가로 실험을 진행할 예정”이라고 말했다. 이번 연구에 대해 종양학자들은 “바이러스가 종양세포만 파괴하고 정상적인 안구구조를 손상시키지 않는다는 것은 매우 흥미로운 사실이지만 지속적 치료방법이 될 수 있을지는 지켜봐야 한다”면서 “바이러스가 종양세포를 파괴하는데 도움이 된다고 하더라도 환자의 면역계에서 바이러스를 공격해 치료법을 완전히 무위로 돌릴 수 있을 가능성도 살펴봐야 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

설을 한 주 앞둔 1월 마지막주 월요일인 28일은 주말 동안 몰아닥친 ‘한파’가 다소 누그러지고 미세먼지도 심하지 않은 날씨를 보이겠다. 그러나 화요일에 다시 깜짝 추위가 찾아오는 등 이번 주 내내 롤러코스터 날씨를 보이겠다. 기상청은 “28일 월요일은 북쪽을 지나는 기압골의 영향을 받다 중국 중부지방에 위치한 고기압 영향으로 전국이 흐리다 맑아지겠으나 중부 내륙, 전북 동부, 경상 서부내륙에는 새벽에 눈이 오고 그 밖의 중부지방과 전남 내륙도 눈발이 날리는 곳이 있을 것”이라고 27일 예보했다. 27일 일요일 아침은 중부 내륙과 일부 경상 내륙을 중심으로 영하 12도 이하, 일부 경기북부와 강원 영서는 영하 15도 이하까지 떨어져 추운 날씨를 보였지만 낮부터 포근한 서풍이 유입되면서 기온이 올라 28일 전국의 아침 기온은 영하 4도~영상 4도 분포를 보이겠다. 이는 평년보다는 4~10도, 27일 아침보다는 6~12도 높은 수준이다. 낮 최고기온도 1~10도 분포를 보일 것으로 기상청은 전망했다. 그렇지만 28일 오후 늦게부터 다시 북서쪽에서 찬공기가 남하하면서 29일 화요일 아침은 다시 큰 폭으로 떨어져 전국의 아침 기온은 영하 13도~영하 1도 분포를 보이는 등 중부 내륙은 영하 10도 이하의 분포를 보이는 등 ‘롤러 코스터’ 기온을 보이겠다. 28일 미세먼지 농도도 대기 확산이 원활해 전국 대부분 지역이 ‘보통’ 수준을 나타내겠지만 중부지방으로 중국발 오염물질이 유입돼 대기를 타고 남쪽으로 이동하면서 전국적으로 순차적으로 농도가 높아질 수도 있다고 국립환경과학원은 예보했다. 한편 기상청은 대기가 건조해 대구, 경북, 경남에 내려진 건조주의보를 27일 건조경보로 강화하고 강원, 경남 지역에 건조주의보를 추가로 발표했다. 특히 서울과 일부 경기, 강원, 충북, 경상도, 전남 동부에 건조특보가 발효된 가운데 바람까지 강하게 불 것으로 예상되고 있어 산불 등 각종 화재에 유의해야겠다. 기상청 관계자는 “이번 주 내내 추웠다 풀렸다를 반복하며 기온차가 크게 날 것으로 예상되는 만큼 건강관리와 농축수산물 관리, 수도관 동파 예방 등 시설물 관리에 각별히 유의해달라”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 제지산업을 비롯해 다양한 화학합성 산업에 활용되는 과산화수소를 손쉽게 생산할 수 있는 방법을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 주상훈 교수팀은 친환경적이고 저렴하게 산소를 과산화수소로 바꿀 수 있는 고성능 탄소 촉매를 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미’ 21일자 최우수 논문으로 선정돼 실렸다. 흔히 상처를 소독할 때 사용하는 과산화수소는 냄새가 없고 무색투명하며 강한 산성을 띄는 물질이다. 종이를 만드는 제지산업은 물론 다양한 합성에 널리 쓰이는 물질이다. 문제는 과산화수소를 만들기 위해서는 고압의 수소와 귀금속 촉매를 사용해야 하기 때문에 생산단가가 높고 제조공정 자체도 매우 복잡하다. 게다가 생산 과정에서 유기 폐기물이 다량으로 발생해 환경오염도 유발되기 십상이다. 이 때문에 전기를 이용해 공기중 산소를 과산화수소로 변환시키는 전기화학적 생산법이 개발되기는 했지만 촉매에 따라 생산효율이 달라진다. 이에 연구팀은 탄소 원자가 모여 흑연결정을 이루면서 만들어지는 탄소 ‘엣지’ 촉매를 만들었다. 엣지 촉매는 활성이 높은 탄소의 가장자리를 그대로 노출시킨 촉매이다. 연구팀은 다공성 나노물질의 구멍 내부에 탄소원자를 흑연결정으로 성장시키도록 했는데 구멍 안에서 형성된 흑연은 수직으로 층을 이루면서 엣지 숫자가 현저히 증가한 구조가 만들어지게 된다. 실제로 엣지 수가 늘어난 탄소 촉매는 엣지가 거의 없는 탄소나노튜브 촉매보다 약 28배 정도 우수한 생산 효율을 보였다. 특히 과산화수소로 전환할 수 있는 산소 선택도도 99% 수준으로 높였다. 주상훈 교수는 “이번에 개발한 고성능 탄소 촉매로 얻은 과산화수소는 추가로 분리공정이나 농축공정을 거치지 않고 표백이나 산폐수 처리에 바로 적용할 수 있다는 장점이 있다”라며 “이번 연구를 통해 촉매에서 산소로 전자 하나를 전달하는 과정이 반응 속도를 결정한다는 사실도 함께 밝혀내 탄소촉매의 활성을 높이기 위한 비밀을 풀었다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“데이터·인공지능 전문인력 1만명 양성 연구·창업·취업 등 이어지게 지원 강화” 일자리 창출·지역균형발전 모델화 제시문재인 대통령이 ‘D·N·A’(데이터·네트워크·인공지능)로 대표되는 신산업 육성을 통해 일자리 창출과 함께 지역균형발전을 이루겠다고 밝혔다. 문 대통령은 24일 오전 대전시청에서 열린 ‘대전의 꿈, 4차 산업혁명 특별시’ 보고회에 참석해 “4차 산업혁명 시대는 추격형에서 선도형 경제로 나아갈 수 있는 절호의 기회를 줬다”며 “정부는 4차 산업혁명의 기반기술인 ‘DNA’를 3대 핵심기반 산업으로 육성·지원할 것”이라고 밝혔다. 이어 “데이터·인공지능 전문인력 1만명을 양성하고 인공지능 전문대학원을 올해 3곳, 2022년까지 6곳으로 늘리겠다”고 공언했다. 문 대통령은 또 “대전은 4차 산업혁명의 선도 도시”라며 “대덕연구개발특구의 새로운 도약은 대한민국 과학기술 성장으로 이어질 것”이라고 강조했다.‘수소경제 활성화 로드맵’이 발표된 지난 17일 울산 보고회에 이은 올해 두 번째 지역경제 투어인 이날 행사에서 과학기술정보통신부는 대덕 특구를 지역 혁신성장 모델로 만들어 전국으로 확산시키는 것을 골자로 한 ‘4차 산업혁명 선도 지역거점 창출전략’을 발표했다. 현재 대덕, 광주, 부산, 전북, 대구 총 5곳에 있는 특구지역 중 ‘맏형’ 역할을 하는 대덕을 지역경제발전 모델로 삼겠다는 전략이다. 이를 위해 과기부는 ▲지방자치단체 주도 연구개발(R&D) ▲정부출연연구기관 분원기능 강화 ▲특구 중심 혁신인재 양성 ▲신기술 사업화펀드 확충 및 기술 실증 ▲특구 리노베이션 ▲대덕특구 모델 확산 등 6대 중점 추진 과제를 제시했다. 특히 지자체 주도 R&D 방식은 지자체가 직접 R&D 사업을 제안하고 중앙정부는 컨설팅을 통해 지원하는 방식이라 주목된다. 지금까지는 중앙정부에서 사업을 주도해 기획하고 지자체가 사업비를 매칭하는 방식으로 R&D가 이뤄져왔다. 또 대전에 위치한 카이스트를 비롯한 4대 과학기술특성화대학을 중심으로 빅데이터와 소프트웨어 분야 등 4차 산업혁명 시대형 인재를 양성하겠다고 밝혔다. 정부출연연들은 이렇게 대학에서 배출한 인력들이 연구나 창업, 취업 등 다양한 경로로 성장할 수 있도록 지원하는 기능을 강화할 방침이다. 과기부는 대덕특구 내 미개발된 부지(25㎢)를 본격 개발해 산학연 교류협력 네트워크를 활성화시키겠다고도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr 임일영 기자 argus@seoul.co.kr

인공지능(AI) 기술이 눈부시게 발전해 바둑의 인간 고수를 꺾고 의료 진단을 내리는 등 활약을 보이고 있지만 여전히 특정 분야에만 활용되고 있다. 바뀌는 환경에 빠르게 적응해나가는 인간의 두뇌는 여전히 따라가지 못하고 있는 셈이다. 그래서 인공지능 연구자들은 인간과 같은 범용적인 기능을 갖춘 기술개발에 주목하고 있지만 여러 가지 문제에 부딪치고 있다. 그런데 한국과 영국 연구진이 인간의 뇌를 관찰하면 차세대 인공지능 설계 문제를 의외로 쉽게 풀어낼 수 있을 것이라는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 카이스트 바이오및뇌공학과 이상완 교수와 영국 케임브리지대, 알파고를 개발한 구글 딥마인드 공동연구팀은 인공지능 알고리즘이 해결하지 못하는 공학적 문제를 인간의 뇌를 살펴보면 해결할 수 있을 것이라는 차세대 뇌 기반 인공지능 시스템 설계 방향을 제시했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 로봇 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 16일자에 실렸다. 인공지능 분야에서 강화학습은 머신러닝의 한 영역으로 20여년 동안 꾸준히 연구돼 왔는데 최근 5년 동안은 심층학습(딥러닝) 기술의 발전과 맞물려 급격한 발전을 했다. 그 덕분에 알파고 같은 전략탐색은 물론 로봇 제어, 의료 진단 같은 다양한 분야에 적용될 수 있었다. 그렇지만 주어진 문제에 맞춰 시스템을 설계해야 하며 불확실성이 높은 환경에서는 성능이 떨어진다는 근본적인 문제가 있다. 연구팀은 개별 인공지능 알고리즘이 해결하지 못하는 공학적 문제를 인간의 두뇌가 이미 해결하고 있다는 사실에 기반한 ‘전두엽 메타 제어’ 이론을 발표했다. 전두엽 메타 제어 이론은 사람의 중뇌 도파민-복외측전전두피질 네트워크에서 외부 환경에 대한 학습 신뢰도를 스스로 평가할 수 있는 보상 예측 신호나 상태 예측 신호같은 정보를 처리하는데 이 정보들을 경쟁적-협력적으로 통합하는 프로세스로 외부 환경에 가장 적합한 학습 및 추론 전략을 찾는다는 것이다. 연구팀은 이 원리를 AI 알고리즘이나 로봇설계에 적용하면 외부 상황변화에 따라 성능, 효율, 속도 사이에 균형점을 찾는 최적의 제어시스템을 설계할 수 있다고 주장했다. 이상완 카이스트 교수는 “연구를 하다보면 우리 뇌는 공학적 난제를 의외로 쉽게 해결하고 있다는 것을 알 수 있는데 이 원리를 AI 알고리즘 설계에 적용할 수 있을 것”이라며 “이번 연구는 계산신경과학에 기반한 결과로 딥러닝과 강화학습에서 겪는 성능, 효율, 속도에 대한 문제를 해결하는 실마리가 될 수 있을 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

3D 레이저 프린팅 기술의 진화는 어디까지일까. 국내 연구진이 3D 프린팅 기술을 활용해 금속과 비금속을 섞은 하이브리드 복합소재를 만드는데 성공했다. 한국원자력연구원 핵연료안전연구부 연구진은 금속과 비금속인 탄화규소(SiC)를 하나로 합친 금속-SiC하이브리드 소재 제조 3D 프린팅 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 탄화규소(실리콘카바이드)는 다이아몬드와 비슷한 강도를 갖고 있고 1500도의 고온에도 견딜 수 있으며 열전도성이 높아 원자로 연료봉 피복재, 항공기나 우주선 엔진, 건축자재 등에 활용되고 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 금속과 결합시켜 고열 안정성, 경도, 부식 및 마모 저항성이 높은 재료를 만들기 위한 노력을 기울이고 있다. 그렇지만 금속과 비금속은 전혀 다른 물성을 갖고 있는 물질이기 때문에 둘을 녹여 섞는다든지 물리적 접합으로는 유기적 결합을 시킬 수 없을 뿐만 아니라 비용과 시간이 엄청나게 많이 투입되는 단점이 있다. 연구팀은 3D 레이저프린터로 금속 표면에 탄화규소 입자를 정밀하게 쌓아올리는 형태로 제품의 모양에 관계 없이 원하는 부분에 필요한 양만큼만 코팅이 가능하게 했다. 이렇게 만들어진 금속-탄화규소 하이브리드 소재는 금속의 내구성에 탄화규소가 갖고 있는 열안정성, 경도, 부식 등 장점이 더해졌다는 것이 확인됐다. 특히 핵연료 겉을 감싸는 피복관이 현재는 지르코늄 합금으로만 사용되고 있는데 이번에 개발한 하이브리드 소재를 사용할 경우 내구성 보완은 물론 위기상황에 폭발위험을 막을 수 있다는 장점까지 갖출 수 있을 것으로 기대되고 있다. 하이브리드 소재를 개발한 김현길 원자력연구원 박사는 “이번에 개발한 하이브리드 소재는 에너지, 환경, 우주산업 등 활용도가 많아 실질적으로 산업현장에서 사용될 수 있도록 기술력을 강화해 나갈 것”이라고 말했다. 한편 연구팀은 이번에 개발한 소재제작 기술에 대해 최근 국내를 비롯해 미국, 일본, 유럽에 특허 등록을 완료했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 암을 유발하는 단백질을 분해하는 ‘치료 단백질’을 발견했다. 연세대 생명공학과 최강열 교수팀은 대표적 암 유발 인자로 꼽히는 ‘라스 단백질’을 분해해 암을 억제할 수 있는 단백질을 발견했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 17일자에 실렸다. 라스 단백질은 세포 성장과 관련해 신호전달시스템을 교란시켜 암을 유발시키는 중요한 인자로 암조직에서 평균 30% 정도 돌연변이가 발견되고 있다. 췌장암의 경우는 72~90%, 대장암은 32~57%, 폐암은 15~50%의 돌연변이가 나타나고 있다. 이 때문에 연구자들은 라스 단백질의 돌연변이를 제어할 수 있는 항암제를 개발하기 위한 노력이 있었다. 유방암, 대장암, 폐암을 포함한 각종 암을 치료하고 억제하는 항암제도 라스 단백질 돌연변이를 가진 암의 경우는 통하지 않는다는 문제가 있다. 연구팀은 간암환자의 암조직과 정상조직을 비교해 라스단백질과 결합할 수 있는 단백질들을 발굴했다. 그 결과 라스단백질을 분해하는 ‘WDR76’이라는 단백질을 찾아냈다. 연구팀은 실제로 간암을 유발시킨 동물모델에서 WDR76이 부족하면 라스단백질이 증가해 간암이 촉진되고 전이된다는 사실을 확인했다. 반면 WDR76이 많으면 라스단백질이 줄어들면서 간암이 치료되는 것도 관찰됐다. 최강열 교수는 “기존에는 라스 구조를 변화시키는데 집중했지만 이번 연구는 라스의 양을 조절함으로써 단백질 활성을 제어해 치료할 수 있음을 보여주고 있다”며 “이번에 발견한 WDR76 단백질은 라스 단백질의 돌연변이 유무에 영향을 받지 않기 때문에 현재 사용되고 있는 항암제의 한계를 극복한 효과적인 암 치료제 개발에 도움이 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr