국내 연구진이 한 개의 컬러필터에서 적색·청색·녹색(빛의 삼원색)을 모두 표현할 수 있는 기술을 개발했다. 서울대 전기·정보공학부 이병호 교수팀은 프로펠러 형태의 금속 나노 구조물을 이용해 ‘초소형 색상 가변 컬러필터’ 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구 성과는 세계적인 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 최신호에 실렸다. 지금까지 나온 디스플레이들은 한 개의 컬러필터가 단 하나의 색깔만 표현할 수 있었다. 이 교수는 “기존 디스플레이보다 화질도 50배 정도 좋다”면서 “3차원이나 홀로그램 등 다양한 미래형 디스플레이는 물론 초소형 분광분석기나 다중센서 같은 분석장비로도 쓰일 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난 18일 미국 국립과학원(NAS)과 국립의학원(NAM)은 ‘인간 유전체 조작’에 대한 주요 가이드라인을 제시했다. 세계 과학계를 주도하는 미국, 그중에서도 리더 역할을 하는 과학자들이 모인 두 단체에서 이런 발표를 한 것은 사실상 전 세계 과학자들에게 가이드라인을 제시한 것과 같다. 이 때문에 세계적인 과학저널인 ‘네이처’는 이 소식을 긴급 뉴스로 알렸다. 미국 과학계가 인간 유전체 실험에 대한 가이드라인을 서둘러 발표한 것은 중국 과학자들 때문이었다. 지난달 말 중국 중산대 과학자들이 인간 수정란에서 빈혈을 일으키는 유전자를 제거하고 정상 유전자로 바꾸는 데 성공했다는 연구결과를 국제학술지 ‘단백질과 세포’에 발표했던 것. 중국 연구진은 동식물 세포에서 특정 유전자만 찾아 잘라내는 효소인 ‘크리스퍼 유전자 가위’ 기술로 불임 클리닉으로부터 얻은 수정란 86개에서 빈혈을 일으키는 변이 유전자를 잘라내고 정상 유전자를 자라게 한 것이다. 이렇게 유전자를 바꾼 수정란을 착상시키면 태어나는 아이는 빈혈이 생기지 않는다는 것. 중국 과학자들은 “치료 목적”이라고 이야기하고 있지만, 과학계에서 금기시해 왔던 ‘인간 유전자 조작’을 통해 원하는 인간을 만들 수 있는 상황까지 이르게 됐다는 게 많은 과학자들의 생각이다. 그렇다면 유전자 조작을 통해 질병을 치료할 수 있는 기술은 어디까지 와 있는 걸까. 히포크라테스 시대부터 인류는 질병을 정복하기 위해 끊임없이 노력을 해 왔다. 1950년대 이후 분자생물학이 급속히 발전하면서 질병의 대다수가 유전자 이상에 의해 발생한다는 사실이 밝혀지고 있다. 이 때문에 많은 과학자들은 증상을 치료하는 것이 아니라 유전자 자체를 치료해 질병을 없애려고 시도하면서 ‘유전자 치료’가 시작됐다. 인체는 유전자로부터 정보를 받아 생산된 단백질이 정상적으로 기능을 수행하면 ‘건강한 상태’이고, 유전자에 이상이 생겨 비정상적 단백질을 생산하면 ‘병든 상태’가 된다. 유전자 치료는 이상이 생긴 세포에 정상 유전자를 삽입하거나, 비정상적 유전자를 제거해 정상 유전자로 교체하는 형태로 이뤄진다. 1990년 미국에서 선천성면역결핍증 환자를 대상으로 인류 첫 유전자 치료가 시도된 이후 다양한 질환에 시도되고 있다. 현재는 암과 같은 악성 종양에 대한 치료가 가장 많이 시도되고 있다. 현재 유전자 치료 분야에서 가장 주목받고 있는 기술은 ‘유전자 가위’ 기술이다. 말 그대로 ‘가위’를 이용해 DNA를 자르고 붙이는 편집을 가능케 하는 유전체 교정기법이다. 유전병의 원인이 되는 사람의 유전자는 1만개에 이르고, 신생아의 1% 정도가 유전적 질환을 갖고 태어난다. 이런 경우 배아 상태에서 유전자 가위로 치료해 유전질환을 원천 봉쇄하자는 것이다. 유전자 가위 기술은 유전병 치료뿐만 아니라 특정 병균에 강한 식물이나 동물 품종도 만들어 낼 수 있어 생명공학 분야에서는 그야말로 ‘마법 지팡이’인 셈이다. 2003년 1세대 유전자 가위인 ‘징크 핑거 뉴클레이즈’가 나온 이후 2011년 말에는 2세대 유전자 가위인 ‘탈렌’, 2013년 초에는 3세대 ‘크리스퍼 유전자 가위’ 기술이 개발됐다. 3세대 가위는 김진수 기초과학연구원(IBS) 유전체 교정연구단장(서울대 화학과 교수)이 미국 연구진과 함께 개발해냈다. 3세대 크리스퍼 유전자 가위 기술은 ‘Cas9’이라는 단백질과 가이드 RNA로 구성돼 있다. 크리스퍼 유전자 가위는 인간과 동식물 세포에서 특정 유전자의 DNA 일부를 잘라 문제되는 유전체를 교정할 수 있는 효소다. 크리스퍼 유전자 가위는 Cas9 단백질은 그대로 두고 필요한 DNA의 위치로 데려가는 가이드 RNA만 교체할 수 있기 때문에 상대적으로 저렴하고 대량생산이 가능한 것은 물론 진정한 맞춤형 치료가 가능하다는 장점이 있다. 크리스퍼 유전자 가위는 이론상으로는 완벽한 유전자 치료방법이지만, 원하는 유전자를 정확히 제거할 수 있는지 측정할 방법이 없어 안전성 문제가 끊임없이 제기돼 왔다. 이에 김진수 단장은 인간 유전체 중 한군데에서만 작용하는 정교한 유전자 가위를 만드는 데 성공했고, 이 정교한 가위로 인간 DNA를 처리한 다음 크리스퍼 유전자 가위로 잘리는 표적과 비표적 염기서열을 찾는 방법까지 개발해 안전성 논란을 불식시켰다. 이 기술은 지난 2월 생명과학 및 화학분야 권위지인 ‘네이처 메소드’에 ‘2015년 기대되는 중요한 실험 방법’ 중 하나로 소개되기도 했다. 원하는 유전자를 잘라 없애거나, 붙여 넣는 이 기술이 비정상적인 유전자만 쏙쏙 골라내 정상 유전자로 바꿔 인류를 ‘질병에 대한 공포’에서 벗어나게 해줄 것이라는 기대감과 동시에 부모가 원하는 ‘맞춤형 아기’를 생산하는 등 유전자 조작으로 또 다른 차별을 만들어내는 재앙이 될 것이라는 불안감도 만만치 않다. 실제로 미래창조과학부도 기술의 중요성만큼 사회적·윤리적 논란 가능성이 크다고 판단하고 매년 시행하는 기술영향평가의 올해 대상기술로 선정한 상태다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

정말 한 달 이상 한숨도 안 자고 일했습니다. 어떻게 그럴수 있냐구요? 아, 저는 가능하답니다. 전 사람이 아니라 미국 조지아대학교 환경과학대에 있는 메인 컴퓨터이거든요. 저는 지난 한 달 동안 ‘머신러닝’(Machine Learning)이라는 새로운 방식으로 일을 했습니다. 혹시 머신러닝이나 ‘딥러닝’(Deep Learning) 같은 말을 들어보셨나요? 이런, 들어본 적이 없으시군요. 머신러닝은 컴퓨터가 주어진 데이터의 패턴을 검증하고 스스로 학습하는 겁니다. 새로운 데이터가 입력되면 과거의 데이터를 바탕으로 이해하고 분석해 미래를 예측하는 거죠. SF 영화를 보면 컴퓨터가 범죄나 테러, 교통사고 등을 예측하는 장면이 나오잖아요. 그것들도 모두 머신러닝 기술 덕분이랍니다. 일하는 방식도 그렇지만 처리했던 일도 독특했습니다. 연구 책임자였던 미국 뉴욕 캐리생태학연구소의 바바라 한 박사와 우리 학교 존 폴 슈미츠 박사가 시킨 일이었죠. 두 사람은 몇몇 동물의 종류와 크기, 습관, 거주지, 거주밀도, 활동반경, 짝짓기 방식 등 전혀 상관 없어 보이는 86개의 변수를 저한테 알려주더군요. 이 변수들을 종합해 분석했습니다. 그런데 제가 만들어 낸 보고서를 읽은 사람들이 입을 다물지 못했습니다. 꽤나 충격적이었던 거죠. 제 분석의 핵심은 시궁쥐 같은 ‘설치류’가 사람·동물 간 감염 질환의 주요 숙주라는 것입니다. 설치류가 사람에게 위험한 바이러스, 박테리아, 곰팡이를 몰고 다니면서 가까운 미래에 ‘판데믹’(대유행병)을 일으킬 거라는 말이죠. 저는 58개 정도의 새로운 감염성 질병이 설치류들에 의해 전염된다는 사실도 밝혀냈습니다. 이것은 설치류들이 다른 감염성 질병을 옮기는 동물들에 비해 거주 지역이 넓고, 번식력이 왕성하기 때문이라고 생각됩니다. 더군다나 사람들이 원치는 않지만 가장 가까이 살고 있는 동물이잖아요. 저는 설치류들에 의해 판데믹 발생 가능성이 높은 ‘핫스팟’ 지역도 예측해냈습니다. 바로 중동과 중앙아시아, 미국 네브래스카·캔자스 등 중서부 지역입니다. 이쪽 지역 의료진들이나 방역당국은 쥐들에 대한 준비를 미리 해 둬야 할 것 같군요. 연구자들은 이런 충격적인 결론을 미국 국립과학원회보(PNAS) 5월 18일자에 발표했고 이를 세계적인 과학저널 ‘사이언스’가 긴급뉴스로 자세히 다뤘답니다. 한국에서는 중동호흡기증후군(메르스) 환자가 발생해 비상이라지요. 메르스처럼 동물·사람 간 감염 질환은 점점 늘어나는 추세입니다. 인류는 조만간 새로운 질병에 직면할 수도 있을 거예요. 그렇지만 항상 그랬던 것처럼 잘 대응할 수 있을 거라 믿어요. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올여름 6월은 평년보다 덥겠지만 8월은 평년보다 선선할 것 같다. 또 엘니뇨와 적도서풍의 영향으로 대형 태풍이 올 가능성도 커 보인다. 기상청이 22일 발표한 3개월 기후전망(6~8월)에 따르면 6월은 이동성 고기압과 높은 층 대기의 차가운 기운 때문에 기온 변화가 크겠지만, 평년보다는 높은 기온 분포가 예상된다. 7월에는 남쪽을 지나는 저기압의 영향으로 흐린 날이 많고 남부지방을 중심으로 많은 비가 올 전망이다. 8월에는 북대서양 고기압의 가장자리에 들면서, 대기 불안정으로 인한 국지적 호우가 잦을 것이라고 예보했다. 5월 현재 북서태평양에서 발생한 태풍이 7개에 달해 평년의 2.3개보다 3배나 늘었다. 이는 1971년 이후 가장 많은 것이다. 6~8월 11~14개의 태풍이 발생하고 이 가운데 2~3개가 우리나라에 영향을 줄 것으로 예상된다. 한반도를 지나는 태풍의 숫자는 평년과 비슷한 수준을 보이겠지만 엘니뇨와 태평양 적도 부근에서 불어오는 적도서풍의 영향으로 태풍의 활동기간이 길어지면서 ‘슈퍼’ 태풍의 가능성이 크다고 기상청은 예보했다. 한편 기상청은 최근 10년(2005~2014년) 동안 여름철 평균 기온이 24.1도로 평년보다 0.5도 높았다고 밝혔다. 또 열대야와 폭염 일수도 1993년 이전에 비해 두 배 이상 증가했으며 이 같은 추세는 지속될 것으로 예상된다. 기상청 관계자는 “현재 태풍 발생 해역의 수온도 높아 평년보다 태풍 활동이 활발한 상태”라면서 “슈퍼 태풍의 발생 가능성이 큰 만큼 사전에 철저한 대비가 필요하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“과학자들 중에는 뭐든지 자기가 제일 먼저 발견하고 찾아내야 한다는 경쟁 심리를 가진 사람들이 꽤 있습니다. 그렇지만, 세상을 바꾸는 것은 똑똑하고 경쟁심 강한 과학자들이 아니라 호기심 강한 사람들입니다.” 세계적인 우주과학자 킵 손(Kip Thorne) 미국 캘리포니아공대(칼텍) 명예교수는 20일 기자들과 만난 자리에서 ‘과학자의 제1조건’에 대해 이렇게 말했다. 손 교수는 이날 서울 중구 동대문디지털플라자(DDP)에서 개막된 ‘서울디지털포럼(SDF) 2015’ 참석을 위해 한국을 처음 방문했다. 손 교수는 이날 기조강연을 마친 뒤 ‘천재소년’으로 유명한 송유근(18·과학기술대학원대 박사과정)군과 대담을 하기도 했다. 손 교수는 지난해 우리나라에서 1027만여명의 관객을 불러들인 영화 ‘인터스텔라’의 제작총괄 자문을 맡았다. 인터스텔라의 소재가 된 ‘웜홀’의 가능성을 처음 제기한 이론물리학자인 손 교수는 물리학자들 사이에서도 특히 난해하다는 평가를 받는 아인슈타인의 상대성 이론을 영상으로 표현해 낸 1등 공신이다. 그는 반세기 이상 과학의 길을 걸을 수 있었던 원동력은 다름 아닌 ‘호기심’이라고 강조하며 “경쟁심이 강한 과학자들은 현재 가장 인기 있는 연구 주제만 좇아다니지만, 호기심이 강한 사람들은 아무도 하지 않는 새로운 것에 지치지 않고 파고든다”고 강조했다. 아인슈타인이나 뉴턴, 리처드 파인만 같은 과학자들도 당시에는 아무도 관심이 없던 분야에 주목하고 끊임없이 질문을 던졌기 때문에 놀라운 성과를 냈다는 것이다. 현재 손 교수는 강단을 떠나 일반인에게 과학을 알리는 일에 집중하고 있다. 손 교수가 영화작업에 참여한 것도 대중이 과학과 친해지는 가장 좋은 수단이 영화라는 확신 때문이었다. 그는 한국에서 ‘인터스텔라’가 크게 흥행했다는 이야기를 듣고 “놀랍다”면서 “영화를 본 1000만 관객 중 10%만이라도 과학에 관심을 갖게 됐다면 영화 흥행보다 더 기쁜 일”이라고 말했다. 한편, 손 교수는 인터스텔라의 제작자인 린다 옵스트, 영국의 천체물리학자 스티븐 호킹 교수와 함께 양자역학 같은 또 다른 과학이론을 바탕으로 한 ‘인터스텔라’ 속편 영화를 준비하고 있다고 소개하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

술 마신 다음날 해장음식으로 유명한 홍합이 맞춤형 약물전달 물질로도 활용될 전망이다. 포스텍 화학공학과 차형준 교수팀은 “홍합접착단백질의 원리를 이용해 특정 조건에서만 약물을 내보낼 수 있는 나노입자를 만들었다”고 20일 밝혔다. 이번 연구는 화학분야의 세계적 권위지인 ‘안게반테 케미’ 최신호 표지 논문으로 실렸다. 홍합은 파도가 거센 곳의 바위에도 단단히 붙어 있을 정도로 강한 접착력을 갖고 있다. 이는 ‘금속·카테콜 결합’이라는 화학적 결합 덕분이다. 금속·카테콜 결합은 다른 화학결합보다 결합력이 강해 응용해 의료용 소재로 활용하려는 시도가 많았다. 그렇지만, 실제 신물질 합성으로 이어진 것은 처음이다. 연구팀은 금속·카테콜 결합이 주변 pH(수소이온농도) 변화에 따라 형태가 바뀌면서 단단하게 결합한다는 점에 착안, 특정 pH에서만 물질을 밖으로 내보낼 수 있는 나노입자를 만들었다. pH는 산성과 알칼리성 정도를 결정한다. 이 접착성 단백질 나노입자로 약물을 싸서 인체에 주입하면, 세포의 특정 pH에서만 약물을 내보낼 수 있게 된다. 이 때문에 정상세포와 다른 환경인 암세포 등에서만 선택적으로 터지는 맞춤형 약물이나 기능성 화장품 제조 등에도 이용될 수 있을 것으로 기대된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 발광다이오드(LED) 조명을 이용해 정보(데이터)를 대량으로 전송하는 기술을 개발했다. 한국전자통신연구원(ETRI) LED통신연구실은 ‘가시광 무선통신기술’(VLC) 개발에 성공했다고 19일 밝혔다. 이미 LED 조명 관련 기업에 기술 이전까지 한 상태여서 이르면 연말쯤 상용화가 가능할 전망이다. ‘루비넷’이라고 이름 붙여진 이 기술은 LED 조명 빛의 깜박거림을 디지털 신호로 바꿔 통신에 적용한 것이다. LED 조명은 사람은 느끼지 못하는 미세한 깜박거림이 1초에 300만번 이상 발생하는데 빛이 꺼질 때 ‘0’, 켜질 때 ‘1’이라는 디지털 신호로 바꾼 뒤 여기에 정보를 실어 수신기로 전송하는 원리다. 이 기술이 상용화되면 다양한 장소와 상황에서 생활 편의와 안전을 높여줄 것으로 기대된다. 이를테면 대형 쇼핑몰의 주차장 천장에 달린 조명을 통해 실시간으로 주차공간 데이터를 고객 휴대전화로 전송할 수 있다. 그러면 빈 주차공간을 찾느라 골머리를 앓는 일이 없어지게 된다. 주차장 진출입로의 폐쇄회로(CC)TV 영상을 받아볼 수 있어 안전사고도 예방할 수 있다. 관중이 많이 모이는 대형 경기장에서는 주파수 용량의 한계 때문에 통신이 지연되는 경우가 종종 있는데, 스마트폰 통신모드를 ‘조명통신’으로 전환해 관련 경기 정보 수신은 물론 무선 인터넷을 원활하게 사용하는 것도 가능해진다. 이전에도 조명을 이용해 정보를 전달하는 기술이 있기는 했지만, 전송 속도가 너무 느려 영상 데이터 전송 등 실제로 활용하기는 쉽지 않았다. 루비넷으로 수신하는 동영상의 화질은 DMB 수준인 초당 3메가비트(3Mbps)급이다. 강태규 LED통신연구실장은 “시장조사 전문기관의 분석에 따르면 2021년까지 국내 관련시장 규모는 2조 2000억원대에 이를 것으로 보인다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

어린아이들은 장난감 조립법이나 악기 연주를 금세 익히고 외국어도 빨리 배운다. 반면 어른들은 배우고 돌아서면 까먹는 경우가 다반사다. 이런 차이는 어디에서 오는 것일까. 미국 UC 샌타바버라와 펜실베이니아대, 존스홉킨스대 공동 연구진은 새로운 것을 배울 때 너무 깊이 생각하거나 분석하면 배우는 속도가 늦어진다는 연구 결과를 발표했다. 이런 내용은 신경과학분야 권위지인 ‘네이처 뉴로사이언스’ 최신호에 실렸다. 연구진은 실험 참가자 20명을 대상으로 단순한 컴퓨터 게임을 하게 하면서 기능성자기공명영상(fMRI)으로 뇌의 주요 부위 112곳의 움직임을 관찰했다. 그 결과 전두엽과 전대상피질 부분이 활성화되는 사람들일수록 게임에 익숙해지는 속도가 느리다는 것을 발견했다. 전두엽은 기억력과 사고력 등을 관장하는 뇌 부위로, 일의 우선순위를 정한다든지 깊은 생각을 할 때 활성화된다.. 뇌의 앞쪽에 위치한 전대상피질은 감정이나 판단력을 관장하는 부분으로, 충동을 억제하고 신중한 판단을 내릴 때 활성화되는 부위다. 전두엽과 전대상피질은 성장할수록 발달하게 된다. 다니엘 바셋 박사는 “아이들이 어른들보다 외국어를 더 쉽게 배우는 이유는 어른들과 달리 인지능력이 덜 발달돼 있고 있는 그대로 받아들이기 때문”이라면서 “복잡하고 어려운 일을 할 때는 많이 생각하고 고민해야겠지만, 간단한 일을 처음 배울 때는 이런저런 생각을 끊는 것이 도움이 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

친환경 전기자동차나 웨어러블 전자기기가 대중화되기 위해서는 용량이 크면서도 충전이 빠른 미래형 압축전지, 일명 ‘슈퍼 커패시터’의 개발이 필수적이다. 국내 연구진이 ‘꿈의 물질’이라고 불리는 그래핀을 이용한 전지 소재를 만들어 슈퍼 커패시터 개발에 한발 더 다가서게 됐다. 한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드연구센터 손정곤(왼쪽)·이상수(오른쪽) 박사팀은 고밀도 에너지 저장이 가능한 성게 모양의 3차원 그래핀 입자를 만드는 데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 연구는 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’ 온라인 최신호에 실렸다. 그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고 실리콘(반도체 재료)보다 전자 이동성도 우수하다. 또 강철보다 200배 이상 강하고 열전도성도 다이아몬드보다 2배 이상 좋은 물질이다. 그러나 이온들이 그래핀 사이를 움직이기 어렵다는 점은 전지로서의 성능을 떨어지게 하는 요인이었다. 이런 문제를 해결하기 위해 연구진은 산화철이라는 물질을 이용해 성게 모양의 그래핀 공을 만드는 데 성공했다. 그래핀을 산화철 입자로 코팅해 둥글게 만든 뒤 강한 산으로 산화철을 녹여내는 것이다. 이렇게 만들어진 공 모양의 그래핀은 표면적이 넓고, 전기 전도도가 높아 기존 탄소 소재보다 전기 저장용량이 4배나 크다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘10년 넘게 꼭꼭 숨어 있었는데 결국 내가 있는 곳이 들통나고 말았군.’ 내 위치를 밝혀낸 영리한 사람들은 대한민국 출신이야. 미국 해양대기관리처(NOAA) 소속 대서양대기해양연구소(AOML)에서 일하는 이상기 박사와 독일 GEOMAR헬름홀츠 키일 해양연구소에 있는 박원선 박사라고 하더군. 좌우간 이 사람들이 ‘네이처 지오사이언스’라는 세계적 과학저널에서 내 위치를 떠들어댔으니 골치 아프게 생겼어. 내 소개가 늦었군. 난 ‘열’이야. 사람들이 화석연료를 마구잡이로 사용하면서 만들어진 ‘온난화 가스’가 나의 형이지. 1950년대부터 형과 나는 지구의 평균 기온을 꾸준하게 올려왔어. 그랬더니 많은 사람들이 큰일이 났다며 온도를 낮추려고 애를 쓰더군. 일단 나는 1998년부터 지구 온도를 높이는 일을 잠시 멈췄어. 기상학자들은 이걸 ‘지구 온난화 휴식기’라고 부르더군. 내가 조용히 있으니까 “지구 온난화가 멈췄다”는 사람도 있고 “지구 온난화는 처음부터 거짓말이었다”는 사람도 있더군. 나쁘진 않아. 그렇게들 생각하고 대비하지 않으면 내가 활동하기 훨씬 좋거든. 아, 내가 그동안 어디에 숨어 있었는지 알려줘야 할 것 같군. 이상기·박원선 박사가 얘기해서 알겠지만, 난 그동안 태평양의 바로 옆 동네인 ‘인도양’에 숨어 있었어. 많은 학자들이 여전히 태평양에 있지 않겠냐고 하는 것을 들었는데, 좀 웃겼어. 내가 태평양에 숨어 있었다면 태평양의 열에너지가 늘어나야 되잖아. 그런데 태평양의 열에너지는 2003년부터 줄어들고 있었어. 사실 내 몸은 에너지 형태라서 지구 전체에 퍼져 있어. 하지만 그동안 인도양에 숨어 있으면서 이쪽으로 지구 전체에 퍼져 있는 열의 70%를 집중시켰어. 에너지 보존법칙 때문에 지구의 총 열에너지는 일정할 테니 어디에 있든 무슨 문제냐고? 이봐, 친구. 하나만 알고 둘은 모르는군. 내가 있는 인도양은 지구 전체 해양면적의 12%에 불과하다고. 그런데 여기에 열의 70%가 집중돼 있으니 이게 정상이겠냐고. 그리고 지구 평균온도가 꾸준히 올라가던 1950년대에도 인도양에서는 열에너지가 증가하지 않았어. 무슨 말인지 알겠어? 이제 내 작전을 알려주지. 전략을 알아도 사람들이 대비하기에는 시간이 부족하겠지만 말이야. 나는 인도와 동남아 쪽에 몬순(계절풍) 현상과 장마를 늘릴 생각이야. 또 인도양과 적도 태평양 사이의 기압진동 현상인 ‘남방진동’을 이용해 엘니뇨의 발생 주기도 바꿀 생각이야. 그리고 또 하나. 조만간 지구 전체 바다의 염분과 열을 균일하게 만드는 해수의 움직임인 ‘열염(熱鹽) 순환’이라는 여객선을 타고 대서양으로 이사갈 생각이야. 그렇게 되면 대서양 지역의 허리케인 발생이 잦아지고 북극 해빙도 훨씬 빨리 녹게 될 거야. 한마디로 대형 기상이변이 밥 먹듯이 일어나게 되는 거지. 조심해. 날 막으려면, 준비 잘해야 할 거야. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

오복 중 하나라는 치아 건강을 위해서는 평소 꼼꼼한 양치질 등도 중요하지만 고기와 생선을 풍부하게 섭취해야 한다는 연구 결과가 나왔다. 미국 미시간대 의대 이선 콜드맨 박사팀은 육류나 생선에 많이 포함돼 있는 ‘L-아르기닌’이라는 단백질이 치석의 원인인 플라크의 형성을 막아 준다는 사실을 새롭게 발견했다. 이번 연구 결과는 미국 공공과학도서관 학술지 ‘플로스 원’ 최신호에 실렸다. 플라크는 치아 표면에 들러붙어 생기는 끈끈하고 투명한 막으로, 잇몸과 이 사이에서 인과 칼슘 등 무기질과 결합해 치석을 만든다. 특히 충치균이나 세균과 결합하면 각종 치과 질환을 일으킨다. 연구팀은 침에 L-아르기닌을 첨가하면 입안의 플라크가 대부분 사라진다는 사실을 발견했다. 연구진은 L-아르기닌이 입속 미생물의 군집 상태를 변화시켜 구강 내 환경을 근본적으로 바꿔 준다는 것도 알아냈다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

초등학교에서 ‘어류는 양서류(개구리 등), 파충류(뱀 등) 등과 함께 주변 온도에 따라 체온이 달라지는 냉혈동물 또는 변온동물’이라고 배운다. 그런데 앞으로 교과서를 다시 써야 할지도 모르겠다. 미국에서 ‘온혈 물고기’의 존재가 확인됐기 때문이다. 미국 해양대기관리국(NOAA) 소속 국립수산청(NMFS)의 니컬러스 웨그너 박사팀은 ‘붉은개복치’가 포유류나 조류처럼 따뜻한 피를 갖고 있는 온혈 물고기라는 것을 밝혀냈다. 이번 발견은 세계적인 과학저널인 ‘사이언스’ 15일자 논문으로 실렸다. 백상아리나 청상아리 같은 일부 포식성 어류들이 사냥을 위해 빠르게 움직일 필요가 있을 때 몸 일부의 온도를 일시적으로 높이기도 하지만 체온이 일정하게 유지되는 온혈(항온) 물고기가 발견된 것은 처음이다. 길이 2m에 무게 270㎏까지 자라는 붉은개복치는 수심 50~200m에서 오징어나 다른 물고기를 잡아먹고 산다는 것만 알려졌을 뿐 그동안 발달 과정이 거의 밝혀지지 않았다. 붉은개복치가 사는 수심의 온도는 10도 이하다. 연구진은 붉은개복치를 잡아 체온을 쟀더니 수온보다 3.2~6도 높다는 것을 발견했다. 연구팀은 붉은개복치의 체온 유지 비법이 가슴근육에 있음을 밝혀냈다. 체중의 16% 정도를 차지하는 가슴근육을 활발하게 움직여 열을 만들고, 체지방을 이용해 이 온도를 유지한다는 것이다. 또 열역학에서 말하는 ‘역류열교환’ 원리처럼 몸의 열이 아가미를 통해 빠져나가지 않게 하고 있었다. 웨그너 박사는 “물고기 아가미에서 열교환기관 같은 구조가 발견된 것은 처음이며 사람이 역류열교환이라는 개념을 생각하기 전부터 몸속에 혁신적 구조를 갖고 있었다”고 감탄했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 머리카락의 40분의1 두께에, 화질은 현재 가장 선명하다는 평가를 받고 있는 삼성전자 스마트폰 ‘갤럭시S6’보다 4배 이상 선명한 웨어러블 발광 소자를 개발했다. 이 물질은 종이보다 얇아 자유롭게 변형시킬 수 있기 때문에 스티커나 파스처럼 피부에 붙여 쓰는 초박형(超薄型) 웨어러블 디스플레이로 활용할 수 있다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 현택환 단장(서울대 화학과 중견석좌교수)과 김대형 연구위원(서울대 화학과 교수)은 세상에서 가장 얇고 자유롭게 휘어지며 해상도가 높은 양자점 발광다이오드(QLED) 소자를 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 14일자 온라인판에 실렸고, 국내 특허 출원도 된 상태다. QLED에 들어가는 양자점은 양자역학적인 성질을 가진 나노 크기의 반도체 결정으로 초미세 반도체, 디스플레이, 질병 진단 시약 등 다양하게 활용될 것으로 기대되는 물질이다. 이번에 개발된 QLED는 나노 크기(10억분의1m)의 양자점을 발광소자로 사용해 전류를 흘려 주면 양자점이 녹색, 적색, 청색 빛을 내도록 한 디스플레이 반도체다. 특히 유기발광다이오드에 비해 색 재현율이 좋고 사용 환경에 구애받지 않을 정도로 안정성도 높다. 현택환 교수는 “이번에 개발한 QLED는 두껍고 휘어지기 어려운 기존 웨어러블 기기의 단점을 해결해 영화에서 나오는 ‘손목 피부 위에 디스플레이’를 가능하게 할 것”이라며 “QLED를 넓게 만들고 생산공정 기술만 개발하면 5년 내 실용화가 가능하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

여름은 록 페스티벌의 계절이라는 건 옛말이 됐다. 매년 여름 음악팬들을 뜨겁게 달구었던 록 페스티벌의 열기는 올해만큼은 식어갈 듯하다. 대신 일렉트로닉 댄스 뮤직(EDM)과 재즈 등의 장르가 각광받는가 하면 인디 뮤지션들이 주축이 된 페스티벌의 증가세가 뚜렷하다.올여름 수도권의 록 페스티벌은 인천 펜타포트 록 페스티벌(8월 7~9일 인천 송도국제도시 달빛축제공원)과 안산M밸리 록 페스티벌(7월 24~26일 경기도 안산시 대부바다향기테마파크) 두 개로 압축됐다. 2013년 시작해 메탈리카와 뮤즈 등 거물급 해외 아티스트들을 섭외해왔던 현대카드 시티브레이크, 도심형 페스티벌을 표방해왔던 슈퍼소닉은 올해 열리지 않는다. 인천 펜타포트 록 페스티벌은 서태지와 프로디지를 헤드라이너로 확정했으며 십센치, 쏜애플 등을 라인업으로 공개했다. 지난해 세월호 참사로 열리지 않았던 안산M밸리 록 페스티벌은 노엘 갤러거와 푸 파이터스를 헤드라이너로 공개하며 재도약의 발판을 마련한다. 공연계에서는 록 페스티벌 시장이 안정화에 접어드는 것이라는 시각이 지배적이다. 2012년부터 과열 양상을 띠기 시작했던 여름 록 페스티벌은 2013년에 총 5개가 열리며 포화 상태에 이르렀다. 지난해에는 지산 월드 록 페스티벌이 개최를 포기했고 슈퍼소닉 또한 자금난을 이유로 이틀 일정을 하루로 줄였다. 결국 록 페스티벌이 포화기를 거치면서 전통 있는 페스티벌만 살아남은 셈이다. 식어가는 록 페스티벌 대신 후끈 달아 오르고 있는 건 EDM 페스티벌이다. EDM이 전 세계적인 음악 트렌드로 자리잡은데다 클럽과 파티 문화가 확산되면서 EDM 페스티벌은 세계적으로 급성장하고 있다. 우리나라에서는 월드DJ페스티벌(5월 15~17일 강원도 춘천 송암 레포츠 타운)을 시작으로 울트라 뮤직 페스티벌 코리아 2015(6월 12~13일 서울 잠실 주경기장), 글로벌 게더링 코리아(10월 3일 장소 미정)로 이어진다. 특히 전 세계적으로 열리는 울트라 뮤직 페스티벌은 한국에서도 매년 10만 명 이상이 찾는 대형 페스티벌로 성장했다. 올해에는 데이비드 게타와 하드웰, 나이프 파티 등 정상급 뮤지션들에 힙합 뮤지션 스눕 독이 스페셜 아티스트로 출연한다. 국내 인디 뮤지션들이 총출동하는 페스티벌도 급증하고 있다. 그린플러그드(5월 23~24일 서울 난지한강공원), 사운드홀릭 페스티벌(30~31일 서울 잠실종합운동장 보조경기장), 뮤즈 인 시티 페스티벌(6월 6일 서울 올림픽공원 잔디마당), 레인보우 아일랜드(6월 20~21일 강원도 춘천시 남이섬) 등으로 5월부터 일찌감치 시작된다. 공연 시장이 20~30대 여성 관객 위주로 재편되면서 이들의 취향에 맞춰 콘서트에 소풍과 캠핑을 결합하는 추세다. 공연계 한 관계자는 “한때 록 페스티벌이 공급 과잉이었듯 지금은 인디 음악 페스티벌이 그 전철을 밟을 우려가 있다”면서 “좁은 공연 시장에서는 장르와 콘셉트의 다변화가 필요하다”고 말했다. 김소라 기자 sora@seoul.co.kr

정부의 연구개발(R&D) 총괄 조정기능을 강화하기 위한 ‘과학기술전략본부’가 신설된다. 과학기술 분야 정책 지원을 수행하는 싱크탱크로 ‘과학기술정책원’ 설립도 추진된다. 미래창조과학부는 13일 청와대에서 열린 국가재정전략회의에서 이런 내용의 ‘정부 R&D 혁신방안’을 발표했다. 이에 따르면 국가 R&D를 종합적인 시각에서 추진하기 위해 미래부 내 별도 조직으로 과기전략본부가 설치된다. 과기전략본부는 과거 외교부 내 설치됐던 통상교섭본부처럼 미래부와는 별도로 인사·조직을 운영하게 된다. 정부 R&D의 고질적 폐단으로 지적되고 있는 ‘고비용·저효율’ 문제를 해결하기 위해 R&D 지원체계가 기업 중심으로 바뀌고, 정부출연연구소들도 중소·중견기업 지원에 초점을 맞추게 된다. 이에 따라 정부출연연구소들은 ▲산업기술연구 중심 ▲대형·공공연구 중심 ▲기초·원천연구 중심기관으로 3원화돼 예산 지원과 평가를 받게 된다. 특히 한국전자통신연구원(ETRI), 생산기술연구원, 전기연구원, 화학연구원, 기계연구원, 재료연구소 등 산업계와 관계가 밀접한 6개 출연연은 민간기업 연구과제를 수주하는 정도에 따라 정부 지원금을 조정하는 ‘한국형 프라운호퍼 연구소’로 개편된다. 독일 프라운호퍼 연구회는 실용화·상품화를 목적으로 한 응용기술 중심 연구소를 관리하는 조직으로, 연간 수입의 3분의1을 기업 연구과제 수주로 채우고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

어두운 것이 무섭다고 불을 켜 놓고 자는 아이들이 있다. 그러나 자녀의 비만이 걱정된다면 불을 끄고 잠들 수 있도록 도와주는 게 좋다는 연구결과가 나왔다. 네덜란드 라이덴대 의대와 에인트호벤 연구소 공동연구팀은 LED와 같은 인공 조명에 과다하게 노출되면 체지방이 증가해 비만이 생긴다는 연구결과를 발표했다. 이 연구성과는 미국 국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 연구팀은 실험용 생쥐를 세 그룹으로 나눠 5주 동안 빛에 노출시키는 실험을 했다. 첫 번째 그룹은 하루 12시간, 두 번째 그룹은 16시간, 세 번째 그룹은 24시간 내내 인공조명에 노출시켰다. 5주 뒤 세 그룹의 먹이 섭취량을 살펴본 결과, 12시간과 16시간 빛에 노출시킨 쥐는 하루 평균 3g 정도 먹이를 섭취했다. 그러나 24시간 동안 빛을 쪼인 그룹은 하루 3g 이하로 먹었지만, 체지방은 다른 쥐들보다 1.5배나 더 증가했다. 연구팀은 적게 먹으면서도 비만이 발생한 이유에 대해 빛에 많이 노출되면 신경을 자극해 식욕을 감퇴시키기는 하지만, 섭취한 영양소를 분해하는 능력도 떨어지기 때문이라는 것을 밝혀냈다. 에인트호벤 연구소 로사 반덴버그 박사는 “야간 조명에 과다 노출되면 수면장애가 뒤따르는 한편 면역력이 감퇴되고, 어린이들은 성장장애와 난시까지 생겨 비만의 원인이 되는 만큼 주의해야 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

루게릭 병 때문에 온몸이 마비된 영국의 유명한 우주물리학자 스티븐 호킹은 다른 사람과 의사소통을 하기 위해 휠체어에 부착된 고성능 음성합성기를 이용한다. 이 음성합성기는 눈동자의 움직임과 손가락의 미세한 움직임으로 문장을 만들어 음성파일로 출력한다. 문제는 문장 하나를 만드는 데 시간이 오래 걸리고, 눈동자와 손가락의 움직임을 잘못 읽어 원하는 문장을 만들어내지 못하거나 오작동되는 경우가 많다는 것이다. 광주과학기술원(GIST) 기전공학부 이병근(왼쪽) 교수와 의료시스템학과 이보름(오른쪽) 교수 공동 연구팀은 사람의 뇌파를 실시간으로 인식해 생각을 읽어낼 수 있는 ‘인공 신경망’을 만드는 데 성공했다고 12일 밝혔다. 이 기술이 실용화되면 중추신경 손상 환자나 장애인 등 목소리로 의사소통이 불가능한 사람들이 생각만으로 의사 표현을 할 수 있게 된다. 이번 연구는 ‘네이처’에서 발행하는 세계적인 과학 전문지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 실렸다. 이전에도 사람의 뇌파를 인식해 디지털 신호로 바꿔 주는 기술이 있었지만 소프트웨어를 이용하기 때문에 디지털 신호로 전환하는 과정에서 잡음이 끼어들어 뇌파를 제대로 인식하는 데 시간이 오래 걸렸다. 연구팀은 사람의 뇌 신경세포 역할을 대신할 수 있는 반도체 ‘멤리스터’를 이용해 ‘하드웨어 신경망’이라는 새로운 개념의 인공지능을 만들었다. 이 인공지능은 사람이 특정 단어나 알파벳을 상상할 때 뇌파가 어떤 형태로 나타나는지 측정해 학습하고, 실시간으로 인식할 수 있다. 특정 단어를 상상할 때 발생하는 뇌파를 측정한 뒤 디지털 신호로 바꿔 인공 신경망이 특정 형태의 단어를 구분할 수 있게 한 것이다. 반복된 학습 과정을 거치면 사용자의 상상만으로 생각을 읽어내는 맞춤형 시스템으로 업그레이드할 수 있게 된다. 연구팀은 ‘아’ ‘이’ ‘우’ 등의 모음을 실제로 발음하지 않고 상상했을 때 나타나는 뇌파 신호를 측정한 뒤 이를 디지털 신호로 바꿔 인공 신경망이 학습하도록 했다. 이후 피실험자에게 ‘아’ ‘이’ ‘우’ 등의 발음 중 임의로 상상하도록 해 실시간으로 어떤 음성을 생각했는지 인식하는 데 성공했다. 이병근 교수는 “이번 연구는 반도체를 이용해 사람의 뇌와 똑같은 신경망 시스템을 구축할 수 있다는 것을 보여준 사례”라면서 “하드웨어 신경망을 활용할 경우 의사소통이 어려운 환자나 장애인들의 삶의 질을 높이는 데 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영하 160도의 극저온 공간에 죽은 듯 누워 있는 인류 최초의 혜성 탐사로봇 ‘필레’(Philae)가 오는 17일쯤이면 기나긴 잠에서 깨어날 것이란 전망이 나왔다. 세계적 과학저널인 ‘네이처’는 필레가 착륙한 혜성이 이달 중순 태양과 가까운 근일점에 위치하면서 17일쯤 태양 에너지를 공급받아 잠에서 깨어날 가능성이 높다고 최근호에서 보도했다. 혜성 착륙을 주도한 유럽우주기구(ESA) 과학자들은 올해 3월 중순 필레와 교신을 시도했다 실패했지만, 17일쯤에는 필레가 작동해 교신이 가능할 것으로 낙관하고 있다. ESA는 지난해 11월 12일 탐사선 ‘로제타’에 실린 필레를 혜성 ‘67P/추류모프-게라시멘코’에 착륙시켰다. 지름 4㎞, 중력이 지구의 수십만분의1에 불과한 혜성 67P는 초속 38㎞의 속도로 태양 주위를 돌고 있다. 필레를 실은 우주선 로제타는 혜성과 같은 속도로 이동하면서 세탁기 정도 크기에 무게 100㎏에 불과한 필레를 23㎞ 상공에서 혜성에 착륙시키는 데 성공했다. 그러나 혜성 표면에 탐사로봇을 고정하는 작살이 제대로 발사되지 않아 햇빛이 닿지 않는 그늘 지역에 불시착해 착륙 60시간 만에 작동이 멈췄다. 필레의 운영을 총괄하는 독일항공우주센터(DLR) 스테판 울라메크 박사는 필레가 작동하기 위해서는 몇 가지 조건이 충족돼야 한다고 지적했다. 우선 필레가 충분히 충전될 수 있도록 태양빛에 12시간 이상 노출돼야 한다는 것이다. 영하 160도까지 떨어지는 혜성의 그늘에 놓인 필레의 관측장비들이 다시 작동하기 위해서는 내부 온도가 영하 45도까지는 올라가야 한다. 이와 함께 태양과 가까워질수록 증가하는 혜성의 먼지에 필레의 태양광 집열판이 덮이지 않아야 한다. ESA와 과학자들이 필레가 다시 작동하기를 바라는 것은 혜성이 태양계와 생명의 기원을 알려주는 열쇠이기 때문이다. 혜성은 45억년 전 태양계가 만들어지고 남은 물질들이 떨어져 나가 얼어붙은 물질이다. 혜성이 태양계로 다시 들어오면서 점점 녹아 가스와 먼지를 내뿜는데, 이것들을 분석하면 태양계 생성 당시의 여러 정보를 알 수 있게 된다. 실제로 필레는 착륙 후 수집한 정보를 통해 혜성 67P의 수증기 조성이 지구상의 물과 다르다는 것과 혜성에 자기장이 거의 존재하지 않는다는 것을 알려 왔다. 이를 통해 지구의 물이 혜성에서 오지 않았으며, 자기장으로 인해 행성이나 항성이 만들어지지 않았다는 것을 알 수 있게 됐다. DLR 발렌티나 롬마추 박사는 “불행히 이번에 필레가 깨어나지 못하더라도 혜성이 태양에 가장 가까이 다가가는 근일점 시기인 오는 8월 13일쯤 한 번 더 부활의 기회는 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국과학기술원(KAIST) 산업디자인학과 남택진 교수가 이끄는 연구팀이 미국컴퓨터협회(ACM) 주최 ‘컴퓨터·인간 상호작용 학회’(CHI)에서 아시아 최초로 최우수 논문상을 수상했다. KAIST는 남 교수팀의 논문이 학회에 제출된 2000여편의 논문 중 상위 1%에 선정됐다고 11일 밝혔다. ACM CHI는 ‘인간·컴퓨터 상호작용’(HCI) 분야의 권위 있는 국제학회로 미국 MIT·카네기멜론대, 일본 도쿄대 등 세계적 대학들과 구글, 페이스북, 삼성전자 등 글로벌 기업들이 참가해 최신 연구성과를 발표한다. 남 교수팀은 스마트워치처럼 스마트폰이나 태블릿과 무선으로 연동해 사용하는 웨어러블 기기가 건강 관리뿐만 아니라 패션 아이템으로 활용될 수 있다는 점에 주목했다. 연구팀이 개발한 ‘액티비티 트래커’는 사용자의 활동량과 건강 상태에 따라 개인의 특징이 웨어러블 기기 표면에 무늬로 찍혀 나오도록 한 시스템이다. 무늬를 새길 수 있는 인각기능이 있는 충전기나 거치대에 웨어러블 기기를 놔두면 기기가 수집한 사용자의 걸음 수, 소모열량, 수면 시간 등 활동 정보에 맞는 무늬를 표현한다. 남 교수는 “과학기술과 디자인을 결합해 소비자가 웨어러블 기기에 대한 감성적 만족도를 더 높일 수 있다는 것을 인정받아 기쁘다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

수소는 지구 온난화의 원인으로 지적되는 석유·석탄 등 화석연료를 대체할 수 있는 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 쉽게 구할 수 있는 물을 분해해 만드는 데다 사용 후에도 공해물질이 아닌 물만 나오기 때문에 환경오염 걱정이 없다. 수소 에너지의 대중화를 위해서는 값싸게 대량생산하는 것이 관건이다. 국내 연구진이 식물 단백질과 빛 에너지만을 이용해 물에서 수소 에너지를 생산하는 인공광합성 시스템을 개발했다. 서울대 공대 재료공학부 남기태 교수팀은 식물의 광합성 단백질을 반도체 입자와 결합시켜 수소를 생산하는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구는 재료분야 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’ 최신호의 표지논문으로 실렸다. 기존에는 물에 높은 에너지를 가하는 방식으로 수소를 분리해 내는 전기분해 방식이 많이 이용됐다. 최근에는 식물의 광합성 원리를 이용하는 등 생물학적인 방법으로 수소 에너지를 생산하는 연구가 늘고 있다. 연구진은 물을 분해하는 반도체 물질을 식물의 광합성 단백질과 결합시킨 뒤 빛을 쪼여 수소를 생산하는 데 성공했다. 특히 빛의 세기가 큰 자외선 영역이 아닌, 일반 가시광선 영역의 빛을 이용해 수소를 생산할 수 있도록 한 것도 중요한 성과다. 연구팀은 식물의 광합성 단백질도 시금치 같은 저렴한 원료에서 추출해 수소 에너지 생산비용을 낮추고, 효율은 기존 방식보다 5배 이상 향상시켰다. 남 교수는 “이번에 개발한 기술은 태양광을 이용한 대체 에너지 개발은 물론 광센서 디자인 등 다양한 산업분야에 응용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr