공포영화나 스릴러영화를 보면 예상치 못한 상황에 맞닥뜨렸을 때 등장인물들이 순간적으로 ‘얼어붙는’ 장면들이 나오곤 한다. 일상생활에서도 갑자기 놀라운 상황에 접하면 자신도 모르게 몸이 움츠러들고 움직일 수 없게 된다. 미국 컬럼비아대 분자생물물리학과, 생화학과, 신경과학과, 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 뇌연구소, 생체공학연구소 공동연구팀은 위험 상황에 놓였을 때 순간적으로 몸을 얼어붙게 만드는 신체 반사작용이 다름 아닌 행복 호르몬 ‘세로토닌’ 때문이라는 사실을 밝혀내고 생명과학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 11월 28일자에 발표했다. ‘놀라 얼어붙는 반응’은 사람을 포함한 포유류는 물론 파리, 물고기까지 거의 모든 동물에게서 관찰되지만 정확한 메커니즘이 밝혀지지 않아 생물학계의 수수께끼 중 하나로 남아 있었다. 연구팀은 초파리들을 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 세로토닌이 분비되지 않도록 만들었다. 세로토닌은 뇌의 시상하부 중추에 있는 신경전달물질로 ‘행복 호르몬’으로 잘 알려져 있다. 연구팀은 초파리들이 날지 않고 걷도록 한 다음 걸음걸이를 분석할 수 있는 실험 장치인 ‘플라이워커’에 넣어 실내를 갑자기 어둡게 만들거나 소형 모터로 심한 흔들림을 느끼도록 한 다음 반응을 관찰했다. 그 결과 세로토닌이 분비되지 않는 초파리들에게서는 갑작스러운 상황이 발생해도 멈추지 않고 계속 움직이는 것이 관찰됐다. 그러나 일반 초파리들에게서는 깜짝 놀라서 잠깐 멈춘 다음 정전 상황일 때는 조심해서 천천히 걷고 지진 상황에서는 이전보다 더 빨리 움직이는 것이 확인됐다. 연구팀은 세로토닌이 일종의 비상 브레이크처럼 작동해 갑작스러운 변화에 대한 정보를 수집하고 어떻게 대응해야 할지 결정할 수 있게 해주는 역할을 한다고 설명했다. 리처드 만 컬럼비아대 교수(시스템 생물학)는 “이번 연구는 기억과 정서, 기분 조절에 주로 관여하는 것으로 알려진 신경전달물질인 세로토닌이 감각 정보를 처리해 운동반응을 유도하는 데도 중요한 역할을 한다는 것을 처음 밝혀냈다는 점에서 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

계절이 바뀌는 환절기나 낮과 밤의 기온차가 클 때는 건강관리가 쉽지 않다. 이럴 때 사람들은 평소 먹지 못했던 음식을 먹는다든지 건강보조식품이나 영양제를 챙겨먹는 경우도 많다. 이런 노력과 건강상 별다른 이유가 없음에도 쉬이 피곤해지거나 기운을 차리기 쉽지 않을 경우가 있다. 원인이 뭘까. 이럴 때는 인체 내 대사조절 스위치를 의심해봐야 할 것 같다.서울대 약대 의약바이오컨버전스연구단, 한국기초과학지원연구원, 연세대 약대, 융합오믹스·의생명과학과, 카이스트 화학과, 고려대 생명공학부 공동연구팀은 LARS1이라는 효소가 체내 단백질 합성과 에너지 생성의 균형을 이루는 핵심 스위치 역할을 한다는 사실을 처음으로 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 29일자에 발표했다.아미노산은 단백질을 구성하고 인체 구성 중요성분으로 몸의 에너지 수준이 낮아지면 에너지를 발생시키는 연료로도 쓰이는 것으로 알려져 있다. 아미노산이 몸의 에너지 수준을 어떻게 감지하는지는 생물학 분야 수수께끼 중 하나로 남아있었다. 연구팀은 2012년 LARS1이 세포내 아미노산 중 하나인 ‘류신’을 감지해 단백질 합성과정을 활성화시키는 스위치 역할을 한다는 사실을 밝혀내 주목받은 바 있다. 연구팀은 류신이 LARS1 스위치를 켠다는 것을 밝혀낸데 이어 이번에는 LARS1 스위치가 꺼지는 이유를 규명했다.연구팀은 세포와 동물실험을 통해 LARS1가 세포 에너지원인 ATP 수준을 감지해 류신의 대사 방향을 조절하는 기능을 수행한다는 사실을 새롭게 규명해 냈다. 우리 몸의 에너지 상태에 따라 LARS1 스위치가 꺼지거나 켜질 수 있다는 설명이다. LARS1 스위치가 정상 작동하게 되면 에너지 생성과 단백질 합성 등이 정상적으로 돼 건강한 생활을 할 수 있지만 LARS1 스위치에 이상이 발생하면 대사작용에 불균형이 발생해 각종 질병에 시달리게 된다. LARS1를 타겟으로 한 암, 근무력증, 뇌전증 치료제 개발이 진행되고 있는 만큼 이번 연구결과에 따라 당뇨, 비만 같은 대사질환 치료제 개발에도 속도를 낼 수 있을 것으로 기대되고 있다.김성훈 서울대 약대 교수(의약바이오컨버전스연구단 단장)는 “이번 연구는 LARS1효소가 우리 몸에서 에너지와 아미노산 대사를 통합적으로 조절하는 중요한 역할을 한다는 점을 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “LARS1효소로 당뇨, 비만 같은 대사관련 질환은 물론 암, 신경, 근육관련 질환 치료제 개발을 이끌어 낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

앞으로는 2016년 경주지진과 2017년 포항지진처럼 일정 규모의 지진이 발생하면 자동으로 학교에서 지진안내방송이 나가게 된다. 기상청은 울산, 제주, 경북 3곳의 교육청과 함께 지진이 발생하면 학교 방송으로 자동음성 안내가 전달되도록 하는 ‘지진정보 자동 전달 서비스’를 구축해 27개 학교를 대상으로 시범운영한다고 28일 밝혔다. 초중고등학교에서는 보통 휴대전화 사용을 금지하고 있기 때문에 지진이 발생해도 지진재난문자 정보를 제때 확인할 수 없는 경우가 많다. 경주지진과 포항지진은 학생들이 하교한 뒤인 밤과 저녁 늦은 시간에 발생했지만 만약 학생들이 학교에 있는 오전 시간에 지진이 발생했으면 지진재난정보를 확인하지 못해 자칫 큰 피해로 이어졌을 가능성도 있다. 이 같은 지적에 따라 기상청은 지진정보를 교육청을 통해 학교로 즉시 전달되고 상황별로 자동음성 안내방송이 자동으로 나갈 수 있도록 하는 재난정보서비스 시스템을 구축했다. 기존에도 이 같은 시스템이 있었지만 기상청 지진통보시스템과 직접 1대 1로 직접 연결됐을 때만 가능했다. 그러나 이번 확장 시스템은 기상청 지진통보시스템과 연결된 교육청에서 지진정보를 받게 되면 즉시 각급 학교로 정보가 전파돼 음성으로 자동재생돼 대응할 수 있도록 했다. 지진이 발생하면 “지진발생, 지진발생. 즉시 머리를 보호하고 진동이 멈춘 뒤 선생님의 지시에 따라 운동장으로 신속하게 대피하기 바랍니다” 등의 문구가 방송되는 것이다. 또 이번 시스템은 지진발생 위치나 규모에 따라 설정을 달리해 선택적으로 대응할 수 있다는 특징이 있다. 예를 들어 규모 3.5 이상 지진이 발생했을 때만 안내방송이 나갈 수 있도록 하거나 학교에서 50㎞ 이내에서 발생한 규모 3.5 이상 지진에만 안내방송이 나갈 수 있도록 하는 방식이다. 김종석 기상청장은 “지진이 발생하면 지진재난문자를 신속하게 전파해왔지만 휴대전화 사용이 어려운 학교처럼 정보전달 사각지대 문제가 있었다”라며 “시범 운영이 끝나면 다른 지역의 학교에도 서비스를 확대할 수 있도록 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

가상현실(VR) 전문 기업 엠라인스튜디오가 지난 27일 스마일게이트 스토브VR을 통해 VR 리듬액션게임 ‘세계 벽통과 선수권 대회’를 선보였다. ‘세계 벽통과 선수권 대회’는 ‘벽통과’ 리듬액션 VR게임 ‘Move Your Body’의 시즌2 버전이다. ‘벽통과’는 다양한 모양으로 뚫려진 벽이 다가오면 똑같은 포즈를 취하면서 통과하는 게임으로 ‘작렬! 정신통일’ 등 국내외 예능 프로그램을 통해 널리 알려진 콘셉트이다. 세계 벽통과 선수권 대회는 전 세계 랜드마크 배경의 10개 스테이지를 추가하고 화려한 이펙트, 노트 아이템, 피버 모드 등 게임 요소를 한층 강화하여 엔터테인먼트 콘텐츠로서의 경쟁력을 높였다는 평을 받고 있다. 이는 플레이어의 개그스러운 동작들을 바라보면서 플레이어와 관전자가 다 함께 즐거워하는 Party Game을 표방하고 있으며, 단순히 벽통과 미션만 부여하는 기존 게임들과 달리 배경 이펙트, EDM, 노트아이템 등을 적용하여 더욱 신나게 즐길 수 있는 리듬 액션 게임이라는 점이 특징이다. 엠라인스튜디오 관계자는 “세계 벽통과 선수권 대회는 KOCCA 지원을 받아 개발된 이후 여러 기업 이벤트 등 시범서비스에서 높은 인기를 확인한 바 있다”라며 “이번 스토브VR 입점을 시작으로도 러브콜을 받고 있는 세계 벽통과 선수권 대회는 국내외 다양한 VR플랫폼에 서비스 되도록 할 예정”이라고 전했다. 한편, 엠라인스튜디오는 산업안전, 교육, 전시, 게임 등 다양한 분야의 VR시스템을 콘텐츠, HW, 체험장까지 원스톱으로 개발하고 제공하는 가상현실(VR) 전문 기업이다. 서울교통공사, 한국도로공사, 한국고용정보원 외 현대중공업, 삼성전자서비스, 조선해양, 롯데인재개발원 등 400개 이상의 고객사와 다양한 프로젝트를 전개 중이다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

사회경제적 빈곤이 생물학적 빈곤의 원인 공중보건, 사회적 불균형 해결 차원에서도 빈곤해결 필요 ‘가난은 나랏님도 구제 못한다’는 옛 말이 있다. 과거를 현재와 같은 잣대로 해석할 수는 없겠지만 옛 말에만 의지해 빈곤을 개인의 탓으로 돌리며 국가와 사회의 역할을 방기한다면 심각한 사회적 갈등을 불러올 수 있다. 재산 소유 상위집단과 중산층과 하위계층의 격차가 커지면 커질 수록 사회는 불안정해지기 마련이다. 이 때문에 많은 국가들은 빈곤층도 최소한의 삶을 영위할 수 있는 방안을 찾고 있다. 그런데 인문사회학자와 도시학자, 생물학자들이 함께 빈곤이 사회적 불안전성과 갈등 뿐만 아니라 개개인의 건강과 공중 보건에도 악영향을 미칠 수 있다는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 미국 오레곤대 내에 있는 생물학및환경센터, 클라크오너스 교양대학, 인간생리학과, 경영대학원, 저널리즘·커뮤니케이션스쿨, 조경건축학과, 교육대 상담심리학및복지학과, 생태·진화연구소 공동연구팀은 빈곤층의 장내미생물은 숫자와 종류가 턱없이 적고 유익한 장내미생물도 많지 않다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 미국공공도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 27일자에 실렸다. 일반적으로 빈곤층은 건강하고 균형잡힌 식단과 깨끗한 환경를 제공받지 못하고 다양한 사회경제적 차원의 스트레스 때문에 수많은 질병에 노출돼 있다고 알려져 있다. 그런데 연구팀은 빈곤이 유익한 장내미생물에 대한 접근을 차단함으로써 빈곤층이 쉽게 질병에 노출되는 것이라는 결론을 내린 것이다. 장내미생물은 보통 장에서 소화를 돕는 정도로만 알려져 있었다. 그런데 최근 다양한 연구를 통해 장내미생물은 비만, 당뇨, 고혈압과 같은 대사질환은 물론 알츠하이머 치매, 파킨슨병과 같은 다발성 신경질환, 각종 정신질환, 체내 염증으로 인한 각종 자가면역질환, 심지어는 암에 이르기까지 다양한 질환에 영향을 미치는 것으로 확인됐다. 연구팀은 다양한 실험을 통해 중산층 이상과 빈곤층의 장내미생물 종류와 숫자를 비교해본 결과 빈곤층의 장내미생물 균총의 종류와 숫자가 눈에 띄게 차이를 보일 뿐만 아니라 유익한 장내미생물은 많지 않은 것으로 나타났다고 밝혔다. 이런 유익한 장내미생물의 부족 때문에 비만과 관련한 대사질환, 우울증과 알콜중독, 조현병과 같은 정신질환에 취약하게 된다고 연구팀은 설명했다. 사회경제적 불균형이 건강의 불균형과 격차를 더 크게 만들 수 있다는 것을 의미하는 것이다.연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 몇 가지 해결 방안을 제시했다. 예를 들어 저소득층의 산전, 산후관리를 통해 산모들부터 유익한 장내미생물을 확보하도록 하고 이것이 영유아들에게 이어질 수 있도록 하는 한편 학교 급식에서 균형잡힌 식단을 제공하고 학내에 정크푸드를 없애는 것이 필요하다는 것이다. 또 빈곤층이 밀집해 있는 지역에 정기적인 방역과 충분한 녹지지대 확보로 깨끗한 공기와 보건환경을 제공하는 것도 중요하다고 연구팀은 덧붙였다. 수잔 이스햅 오레곤대 생물학및환경센터 연구원이자 메인대 교수(동물학·수의과학)는 “미생물은 사람의 건강에 매우 중요한 역할을 하고 있다는 것은 잘 알려져 있었는데 이번 연구는 그 미생물이 사회적 균형에도 어떤 식으로든 관여하고 있음을 보여주고 있다”라고 설명했다. 이스햅 교수는 “유익한 장내미생물에 대한 접근은 개인은 물론 공중보건차원에서 중요한 인간의 권리라고 봐야 하는 상황에 이르렀다”라며 “국가나 지역사회에서 빈곤층에 대한 지원은 호혜적 차원이 아닌 사회적 균형이나 건강권이라는 차원에서 이해돼야 할 것”이라고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

상처에 인공근육 이식받은 생쥐 8주만에 감쪽같이 회복 1984년 인공지능과 로봇으로 인한 암울한 인류의 미래상을 보여줘 관객들을 사로잡은 영화 터미네이터가 최근 28년만에 원년 멤버인 아놀드 슈워제네거, 린다 해밀턴 등까지 참여한 ‘터미네이터: 다크페이트’로 돌아왔다. 사람처럼 늙는다는 설정의 원년 터미네이터까지 등장했지만 흥행몰이에는 실패했다. 터미네이터가 등장했을 때 과학자들이 관심을 가졌던 부분은 인공지능의 발달과 함께 인공근육이었다. 사람과 똑같은 외모 뿐만 아니라 인체 내부 근육도 실제와 비슷하게 만든다면 손상된 부분을 대체할 수 있기 때문이다. 그러나 지금까지 개발된 인공근육들은 대부분 금속물질이나 모터 등이 달려 있어 손상된 부위를 복원하기보다는 근육 기능을 강화하는데 초점이 맞춰져 있었다. 성균관대 바이오메카트로닉스학과, 전남대 의대 공동연구팀이 3D프린터를 이용해 실제 사람의 근육과 똑같은 근육섬유다발을 만드는데 성공했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’에 실렸다. 살아있는 세포와 생체 친화적인 하이드로겔로 이뤄진 바이오잉크를 원하는 설계대로 층층이 분사하는 방식으로 세포나 조직을 만들어 내는 바이오프린팅 기술에서 가장 중요한 것은 생체 조직마다 서로 다른 해부학적 특징과 생리학적 기능을 어떻게 실제와 가깝게 구현해 내는가 하는 점이다. 많은 과학자들은 근육조직을 3D프린터로 구현해 내려고 했지만 세포가 한 방향으로 배열된 근섬유다발 형태로 자라게 만들기가 어려워 곤란을 겪어왔다.이같은 문제를 해결하기 위해 연구팀은 금 나노와이어를 이용해 바이오잉크 내에 포함된 지방줄기세포가 자라나는 방향을 제어하는 방식을 착안해냈다. 화분에 지지대를 꽂아놓으면 식물들이 그에 따라 뻗어가는 원리이다. 연구팀은 지름 30㎚(나노미터), 길이 4500㎚의 금 나노와이어를 따라 바이오잉크를 분사해 지방줄기세포들이 근육세포처럼 한 방향으로 분화해 자라도록 유도했다. 금 나노와이어를 따라 자라도록 배양한 인공근육세포는 기존 방식의 인공근육세포 제작방식에 비해 초기 생존율이 90%가 넘어섰다. 또 이렇게 만들어진 인공근육을 턱관절 근육과 두개골 옆쪽을 감싸고 있는 측두근에 길이 3㎝, 폭 1㎝ 가량의 커다란 외상을 입은 쥐에게 이식한 결과 8주 뒤 실제 근육처럼 재생되는 것이 확인됐다. 김근형 성균관대 교수는 “이번 연구는 3D 인공근육 내에 배열된 금 나노입자가 세포를 일정한 방향으로 성장하도록 유도하고 실제와 유사한 근육세포를 만들어 냈다는데 의미가 크다”며 “이번 기술을 바탕으로 골격근 이외에도 심장근육, 인체의 다양한 세포조직을 인공적으로 만들고 재생하는데 도움을 받을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해부터 5세대 이동통신 기술인 5G의 최초 상용화 타이틀을 두고 한국과 미국이 신경전을 벌였다. 지난 4월 미국이 5G 상용화를 예고하자 부랴부랴 하루 전날에 상용화를 선언하는 해프닝이 벌어지기도 했지만 결국 ‘5G 세계 최초 상용화’ 타이틀은 한국의 것이 되기는 했다. 문제는 5G 상용화가 시작되기는 했지만 4G만큼 커버리지되는 곳이 많지 않는 등 서비스가 원활하지 못하다는 문제를 여전히 안고 있다. 그러나 5G 서비스가 본격화된 뒤에도 문제는 데이터 사용량이 폭증에 어떻게 대처할 것인가가 관련 연구자들의 고민거리이다. 이런 가운데 한국전자통신연구원(ETRI) 네트워크연구본부 연구진은 시단위와 전화국을 연결하는 모바일 백홀망(전화국사)과 소형 메트로망(시단위 내부 연결)에서 초당 200기가 데이터를 보낼 수 있는 광통신 장치를 개발했다고 26일 밝혔다. 모바일 백홀망은 무선 기지국 장비들의 데이터 트래픽을 모아 중앙으로 전달해주는 유선전송망으로 40~80㎞ 범위를 커버하는 것으로 알려져 있다. 특히 이번 기술은 한 번에 전송할 수 있는 데이터양을 두 배로 늘려 데이터 집중에 따른 병목현상과 버퍼링을 해소하고 소모 전력은 물론 장비 크기도 줄일 수 있는 것으로 알려졌다.연구팀은 빛의 세기를 바꾸는 변조방식을 이용해 한 번에 전송할 수 있는 데이터양을 두 배로 늘렸다. 기존에는 한 번에 1비트씩 보내는 2단 변조 방식을 이용했는데 연구진은 빛의 세기를 바꿔 한 번이 2비트씩 보내는 4단 고차변조방식을 도입한 것이다. 이번 기술로 기존에는 데이터 센터 기준 10㎞ 이내에서만 4단 고차변조방식 사용이 가능했는데 이를 8배에 달하는 80㎞ 구간까지 확장한 것이다. 또 이번 기술을 활용하면 통신 장비의 소모전력을 절반 가까이 낮출 수 있을 뿐만 아니라 통신 밀도를 4배로 높여 장비 투자비용도 줄일 수 있다는 장점이 있다. 더군다나 이번에 개발한 기술들은 파장이나 온도 변화에 덜 민감하고 제작 공정이 단순해 내년 상반기 중에는 상용화가 가능할 것으로 전망되고 있다. 김선미 ETRI 네트워크연구본부장은 “이번에 개발한 초고속 대용량 광연결을 이루는 핵심기술”이라며 “5G 시대를 체감할 수 있는 계기가 될 수 있을 뿐만 아니라 산업적 측면에서도 스마트 팩토리, 원격의료, 글로벌 네트워킹에 중심 축이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

데니스 퀘이드와 맥 라이언이 주연했던 1987년 영화 ‘이너스페이스’나 세계 3대 SF 거장으로 꼽히는 아이작 아시모프의 ‘마이크로 탐험대’에서는 눈에 보이지 않을 정도로 작은 나노 로봇과 잠수정을 타고 사람 몸 속을 탐험하는 내용이 주를 이루고 있다. 최근 나노과학이 발달하면서 SF에서 등장하는 것처럼 몸 속을 돌아다니면서 문제가 되는 부분을 고치는 나노로봇 개발에 대한 관심과 연구가 많아지고 있다. 이렇듯 상상 속의 이야기로만 취급됐던 질병 치료용 마이크로 로봇을 국내 연구진이 구현해 주목받고 있다. 전남대 기계공학부, 한국마이크로의료로봇연구원, 서울아산병원, 대구경북과학기술원(DGIST), 충남대, 한밭대 공동연구팀은 고형암 진단과 치료가 동시에 가능한 다기능성 의료용 나노로봇을 개발했다고 26일 밝혔다. 고형암은 일정한 형태와 경도(딱딱함)를 갖고 있는 암을 이야기하는데 혈액에 생기는 백혈병을 제외한 사람의 몸에서 생기는 대부분의 암이 여기에 포함된다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’에 실렸다. 고형암이 생기면 대부분 외과수술, 화학요법, 방사선요법 등으로 치료를 하는데 정상조직 손상, 약물로 인한 부작용 치료와 시술의 한계가 있다.이 같은 암 치료의 한계를 극복하기 위해 연구팀은 직경 10~20㎚(나노미터, 1㎚=10억분의 1m) 크기의 나노 자석입자들을 뭉쳐 직경 100㎚ 크기의 나노로봇을 만들었다. 연구팀은 나노로봇과 암 세포에 반응하는 물질인 엽산을 연결시켜 암을 진단할 수 있도록 했다. 또 나노로봇 표면에 금 나노입자와 폴리도파민이라는 물질을 코팅해 몸 바깥에서 근적외선을 쪼였을 때 열이 발생하도록 만들었다. 나노로봇에 열이 발생하면서 암조직만을 태워 없애거나 로봇 내에 있는 항암제를 암세포에만 정확히 방출하도록 해 주변 정상조직에는 영향을 미치지 않도록 했다. 나노로봇은 금 나노입자로 코팅돼 있으며 자성을 띄고 있기 때문에 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI) 등으로 암의 위치나 상태를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 외부에서 자기장을 가해 암이 발생한 위치까지 정확히 이동시킬 수 있다는 장점도 있다.최은표 전남대 기계공학부 교수는 “이번 기술은 이제까지 나온 나노 로봇에 대한 단편적 연구나 해법을 넘어 의료용 나노로봇에 대한 종합적 모델을 제시했다는데 의미가 크다”라며 “실제 의료현장에서 쓰이게 된다면 주변 정상조직은 손상시키지 않고 암세포만 원점 타격함으로써 치료효과를 극대화시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중국 북부에서 확장하는 찬 대륙고기압의 영향으로 일요일 오후부터 급속하게 기온이 떨어져 경기지역을 중심으로 내려진 한파 특보가 25일 오후 모두 해제됐다. 그렇지만 한 해의 마지막인 12월을 코 앞에 둔 시점인만큼 이번주 내내 추운 날씨는 이어지겠다. 특히 12월이 시작되는 다음주 일요일에는 전국에 비가 내린 뒤 기온이 더 떨어져 본격적인 겨울 날씨를 보일 것으로 예상된다. 기상청은 “26일은 중국 산둥반도 부근에 위치한 고기압의 영향으로 전국이 맑다가 밤부터 구름이 많은 날씨를 보이겠다”라고 25일 예보했다. 전국의 아침 최저기온은 영하 3도~영상 8도, 낮 최고기온은 9~15도 분포를 보이겠다. 지역별 아침 기온은 춘천, 세종 영하 1도, 서울, 대전 2도, 광주, 대구 4도, 부산 8도, 제주 13도 등이다. 이 같은 기온 분포는 11월 마지막 날인 이번주 토요일까지 계속되다가 12월 1일 일요일 전국에 비나 눈이 내린 뒤 12월 첫 출근길인 12월 2일에는 아침 기온이 다시 큰 폭으로 떨어지고 낮 기온도 6~7도 이하에 머물러 추운 날씨가 되겠다. 기상청의 ‘3개월(12월~2020년 2월) 기상전망’을 보더라도 올 겨울은 평년과 비슷하거나 다소 높은 기온 분포를 보이겠지만 큰 폭으로 기온이 떨어지는 때가 잦을 것으로 예상된다. 이는 서인도양과 서태평양 해수면 온도가 30도 내외로 평년보다 높게 유지되고 있어 동아시아 대기 상층에 온난한 고기압성 흐름과 기온상승을 유도해 한반도에 찬 바람을 가져오는 대륙고기압의 세력이 약해질 것으로 예상되기 때문이다. 그러나 북쪽 찬 공기가 남하하면서 기온이 큰 폭으로 떨어질 때가 잦을 것으로 보여 기온변동성은 클 것으로 기상청은 전망했다. 지난 9월 북극해 얼음면적이 연중 최소면적을 기록하는 등 평년보다 적은 상태여서 이 지역을 중심으로 대기 상층에 고기압성 흐름이 발생하고 북쪽 찬 공기가 중위도까지 남하해 일시적 추위를 몰고올 가능성이 크다는 설명이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

폴란드 안과의사 루도비코 라자로 자멘호프는 19세기부터 20세기 초 1차세계대전까지 수 많은 전쟁을 지켜보면서 인류가 같은 언어를 사용한다면 더 평화로운 세상을 만들 수 있을 것이라는 생각을 했었다. 그래서 자멘호프는 유럽에서 사용되는 9개 언어에서 공통점을 뽑아 ‘희망하는 사람’이라는 뜻의 세계공통어 에스페란토를 만들었다. 이상은 뛰어났지만 현재 에스페란토를 사용하는 나라나 사람들은 거의 없다 싶을 정도이다. 그렇지만 여전히 많은 사람들은 호모 사피엔스라는 인류가 감정과 생각을 공유할 수 있는 방법이 있을 것이라고 믿고 있다. 지금까지 많은 음악가들은 음악이야말로 세계 공통어라는 주장을 펴왔지만 정확한 근거는 없었다. 그런데 인문사회학자와 데이터 과학자, 생물학자들이 모여 전 세계의 음악을 분석한 결과 ‘음악은 세계 공통어’라는 과학적 근거가 있음을 밝혀내 주목받고 있다. 이같은 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 최신호(22일자)에 2편의 논문으로 나란히 실렸다. 세계 곳곳의 다양한 음악들은 표면적으로 너무나 다르기 때문에 음악학자들도 몇 가지 공통적 특성만을 갖고 ‘음악은 세계 공통의 언어’라고 주장하는 것은 위험하다고 지적하고 있다. 20세기 가장 유명한 음악가이자 지휘자, 작곡자 중 한 명으로 꼽히는 레너드 번스타인도 “범용성은 지나치게 큰 개념으로 함부로 쓰기는 위험한 단어”라고 말한 바 있다. 또 민족학적 차원에서 보편성이나 공통성은 개별성, 지역성을 부인하는 것이라고 받아들이기도 한다. 그렇지만 이번 연구는 음악에는 분명히 인류 공통성이라는 것을 보여주는 결과로 음악을 데이터로 변환시켜 연구할 수 있다는 것을 보여준 대표적인 사례로 평가받고 있다. 미국 하버드대 데이터과학부, 심리학과, 인간진화생물학과, 프린스턴대 정치학과, 로체스터대 음대, 미주리주립대 음악학과, 워싱턴대 정치과학과, 보스턴대 심리학과, 펜실베니아주립대 인류학과, 뉴질랜드 웰링턴 빅토리아대 심리학부, 독일 막스플랑크 경험미학연구소, 콘스탄츠대 심리학과, 캐나다 맥길대 언어학과 공동연구팀은 전 세계 493개의 사회와 부족의 전통음악을 녹음해 채보하고 대표적인 현대음악들도 분절로 나눠 장르, 악센트, 피치, 멜로디, 음악 중간 휴지기 등을 정밀 분석했다. 그 결과 모든 문화들에서 음악을 만들어 내고 유사한 맥락에서 유사한 형태와 박자의 음악을 사용한다는 것을 발견했다. 쉽게 말하면 댄스음악은 빠르고 리드미컬하고 자장가는 부드럽고 느리다는 것이다. 또 명상곡은 발라드곡보다 음 간격이 좁고 촘촘하다는 것도 새로 밝혀냈다. 이는 전혀 교류가 없던 사회에서 만들어진 전통음악에서도 공통적으로 나타나는 것으로 인간 인식의 공통점을 보여주는 것이라는 설명이다.한편 오스트리아 빈대학 인지생물학과 연구진은 민족음악학이라고 불리는 음악인류학적 관점에서 음악을 분석해 ‘노래 속에서의 세계’라는 제목의 논문을 같은 날 발표했다. 이들 역시 전 세계 전통음악들을 분석한 결과 인간의 음악성이라는 것은 매우 소수의 정해진 틀 안에서 움직여 왔다고 주장했다. 연구팀은 “인류는 생물학적으로 음악의 핵심이나 중심기둥이라고 할 수 있는 것들을 공유한 상태에서 개별 문화나 사회적 특성에 따라 세분화돼 전혀 다른 음악처럼 느껴지는 것일 뿐”이라고 말했다. 사뮤엘 메어 하버드대 교수는 “이번 연구는 인류학과 심리학을 데이터 과학과 융합시킴으로써 음악학 분야에서 오래된 문제에 대한 일종의 해답을 제시했다는데 의미가 크다”며 “인류가 만들고 즐기는 다양한 음악들의 기초가 되는 인지적 보편성에 대한 통찰력을 제공한 것”이라고 말했다. 또 다른 연구를 진행한 테쿰세 피치 오스트리아 빈대학 교수(진화생물학)는 “현재 우리가 접할 수 있는 음악들은 인간의 공통된 생물학적 기반에서 주어진 음악적 능력이 개별 문화를 만나면서 다양한 형태로 갈라지게 된 것”이라며 “인간의 음악성이 전 세계적 문화를 하나로 결합시키는 매개체가 될 수 있을 것”이라고 주장했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구온난화와 대기오염의 주범으로 꼽히는 화석연료 사용을 줄이기 위한 연구에 많은 과학자들이 뛰어들고 있다. 특히 물을 전기분해해 얻을 수 있는 수소에너지에 대해 관심이 집중되고 있다. 수소자동차의 경우는 연료가 수소이기 때문에 가동 중에 산소와 결합해 물을 배출하는 정도이기 때문에 친환경적이라고 평가받고 있기도 하다. 물 분해를 통해 수소를 만들어 낼 때 투입되는 에너지를 최소화하는 것이 중요하다. 국내 연구진이 물 분해 반응효율을 높여 전기를 적게 사용하고도 수소를 손쉽게 얻을 수 있는 방법을 찾아냈다. 울산과학기술원(UNIST) 화학과, 화학공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 공동연구팀은 철-코발트-인산을 결합시킨 촉매로 물을 분해해 수소에너지를 손쉽게 얻을 수 있는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번에 개발한 촉매는 기존에 사용되고 있는 촉매보다 25%나 효율이 높은 것으로 확인되기도 했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 중고등학교 과학시간에 배웠듯이 물을 분해하면 수소와 산소를 얻을 수 있게 된다. 문제는 물 분해시 산소 발생 반응은 상대적으로 느려 전체 물 분해반응의 효율을 낮춘다는 것이다. 이를 해결하기 위해 산화이리듐, 산화루테늄을 촉매로 반응속도를 높인다. 이리듐과 루테늄이 고가의 귀금속이기 때문에 수소 생산비용이 높아진다는 단점을 갖고 있다.연구팀은 산화그래핀을 지지대로 해서 그 위에 철, 코발트, 인산 같은 비교적 구하기 쉽고 저렴한 물질을 이용해 산소 발생촉진용 촉매를 만들었다. 연구팀은 최적의 촉매 분자구조를 만들기 위해 슈퍼컴퓨터를 이용해 이론적으로 계산한 뒤 실험적으로 합성해 냈다. 이번에 개발한 철-코발트-인산 촉매는 산화이리듐촉매보다 전기분해시 사용되는 전력량이 적게 들어가는 등 전반적으로 수소 생산 효율이 25% 이상 개선된 것으로 확인됐다. 이와 함께 5000번 이상 사용한 뒤에도 촉매 분자 구조가 변하지 않았고 반응성도 떨어지지 않는 것이 관찰됐다. 김광수 UNIST 화학과 교수는 “기존에 사용되어 온 값비싼 상용 촉매보다 산소 발생 반응성이 훨씬 개선된 데다 수백 배 저렴한 촉매를 개발했다는데 의미가 크다”며 “앞으로 연료전지 등 여러 친환경 에너지 물질의 촉매 개발에도 유용할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전문연구요원 300명 감축… 박사급 동일 日수출규제 돌발변수로 ‘최소 감축’ 타협 비인기종목 활성화 위해 체육요원 유지21일 정부가 발표한 ‘병역 대체복무제도 개선 계획’을 받아든 과학기술계와 체육계는 대체로 안도하는 분위기이다. 과학기술계는 이 분야 병역특례 대상인 이공계 분야 석박사과정 ‘전문연구요원’ 정원이 현재 2500명에서 2200명으로 300명 줄어드는 이번 개선안에 대해 ‘아쉽지만 다행’이라는 반응이다. 계획에 따르면 전문연구요원은 박사과정이 1000명으로 현재 규모를 유지하지만 석사과정 요원은 1500명에서 1200명으로 줄어든다. 당초 국방부에서는 현역 입대 병사들과 비이공계 대학원생들에 대한 형평성 차원에서 전문연구요원 제도를 폐지하거나 인원을 절반 이상 줄이는 방안을 내놓은 것으로 알려졌다. 그렇지만 지난여름 일본의 수출 규제라는 돌발 변수가 나오면서 소재, 부품, 장비 분야 중소·중견기업 경쟁력 강화의 목소리가 높아지면서 ‘최소 감축, 복무 조건 강화’라는 선에서 타협한 것으로 해석된다. 박사과정 전문연구요원의 경우 지금까지는 학위를 받기 위한 연구과정이 모두 병역 의무 이행으로 인정받아왔지만 앞으로는 복무 기간으로 인정됐던 학위 취득과정 연한은 3년에서 2년으로 줄어들고 나머지 1년은 학위를 받은 뒤 기업이나 연구소 등 연구 현장에서 반드시 복무해야 한다. 기존보다 300명이 줄어드는 석사과정 전문연구요원은 모두 소재, 부품, 장비 관련 중소, 중견기업에 배치된다. 이전에는 중소, 중견기업에 복무하다가 18개월이 지나면 대기업으로 전직이 가능했지만 앞으로는 대기업 전직을 완전 차단해 중소기업에 연구 인력이 안정적으로 지원되도록 하겠다고 정부는 밝혔다. 체육계 역시 올림픽 동메달 이상, 아시안게임 금메달 획득 선수 등 체육요원에 대한 병역 특례 제도가 현행대로 유지된 데 대해 환영하는 분위기다. 정부는 연간 예술·체육 분야 대체복무요원의 편입 인원이 45명 안팎에 불과해 특례 제도를 축소해도 병역 자원 확보 효과는 크지 않은 데다 아시안게임을 제외할 경우 비인기 종목이 더욱 어려운 상황에 처할 수 있다는 현실을 고려했다. 문화체육관광부는 현행대로 제도가 유지되는 만큼 병역 혜택을 받은 선수들의 봉사활동 이행 과정을 철저하게 관리하는 등 공정성을 강화하기로 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr강국진 기자 betulo@seoul.co.kr

건강검진이나 암이 의심스러울 때 사람들은 병원에서 X선이나 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI), 양전자단층촬영(PET)을 한다. 비용도 비용이지만 CT, PET 검사는 검사 직전에 조영제라는 방사성 의약품을 삼키거나 주사를 맞아야 한다. 조영제에 대한 거부반응 뿐만 아니라 그로 인해 검사과정에서 나타날 수 있는 신체적 불쾌감 때문에 꺼리는 검사를 꺼리는 이들도 많다. 국내 연구진이 조영제 같은 방사성 물질 도움 없이도 암이나 특정 질병을 정확하게 진단해 낼 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI) 지능로봇연구실, 을지대 의대, 이화여대, 한국기초과학지원연구원 공동연구팀은 자성을 띠는 산화철 나노 입자를 이용해 암은 물론 여러 특정 질병을 찾아낼 수 있는 의료영상 장비인 ‘자성입자 영상시스템’(MPI) 개발에 성공했다고 21일 밝혔다. 이번 연구성과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 실릴 계획이다. 암 확진 환자의 경우는 PET 검사를 통해 암의 정확한 위치를 찾는데 도움을 받을 수 있지만 단순한 건강검진이나 진단 목적으로 PET 촬영을 할 경우 적은 양이지만 방사선 피폭 때문에 우려하는 사람들이 많다. 연구팀은 산화철이 자성을 띠는 물질이지만 인체에 무해하다는 점에 착안해 외부에서 자기장을 걸어 산화철 위치를 파악하는 MPI 기술을 개발했다. 산화철 입자에서 나오는 자기장 신호를 인체의 3차원 공간 정보와 결합하면 정확한 질병 부위를 찾을 수 있게 된다. 더군다나 산화철 입자는 인체에 무해할 뿐만 아니라 사람 몸 속에 있는 항원-항체 단백질을 산화철 입자에 코팅해 주입하면 질병 발생 부위를 손쉽게 찾을 수 있을 뿐만 아니라 장기적으로 사용이 가능해 만성질환 추적과 진단에도 도움이 된다. 더군다나 항원-항체를 바꿔주면 다양한 질병을 탐색이 가능하다. 이 때문에 MPI는 2000년대 초부터 개발이 시작됐지만 실제 생체 영상을 촬영할 수 있는 기술을 갖고 있는 곳은 전 세계적으로 필립스와 마그네틱 인사이트라는 2곳에 불과하다.연구팀은 자기장 발생장치, 중앙제어시스템, 관련 소프트웨어까지 장비에 필요한 원천기술 대부분을 독자 개발했으며 크기 역시 가로 세로 각각 170㎝, 60㎝로 소형화해 소모 전류량을 상용화된 다른 MPI 장비보다 100분의 1 수준이다. 소형화되면서 제작 가격도 20분의 1 수준으로 낮췄다. 연구팀은 이번에 개발한 MPI 기술로 생쥐를 대상으로 실험한 결과 자성 나노입자의 정확한 위치를 찾는데 성공했다. 연구진은 이번 기술을 실제 임상현장에서 사용하기까지는 7년 정도가 걸릴 것으로 보고 있다. 홍효봉 ETRI 박사는 “이번 기술은 인체에 무해한 산화철 나노입자를 이용해 각종 질병을 확인할 수 있다는 점에서 기존 영상장비들과 차별화된 것”이라며 “특히 항원-항체를 달리 함에 따라서 다양한 질병을 탐색할 수 있기 때문에 암은 물론 만성질환 등 다양한 질병을 관리하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리나라에서 하루에만 1만 5000t이 넘는 음식물 쓰레기가 발생하고 있다. 지난해만도 이를 수거하고 처리하는데 1조 3000억원 이상이 투입됐다. 음식물 쓰레기는 현재 바다에 버리는 것은 물론 소각하는 것도 금지된 상태이다. 이 때문에 80% 가까이 사료나 퇴비로 재활용되고 나머지는 매립 처리되고 있는 상황이다. 그러나 얼마전 아프리카돼지열병 때문에 음식물쓰레기를 이용한 사료가 금지된데다가 매립을 한다고 하더라도 음식물 내에 있는 염분 때문에 땅을 산성화시키고 경화시켜 땅을 황폐하게 만들 우려가 크다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 음식물 쓰레기를 이용해 석탄보다 화력이 좋은 친환경 연료로 만드는 기술을 선보여 주목받고 있다. 한국건설기술연구원 국토보전연구본부 연구진은 음식물 쓰레기에 열을 가해 염분과 수분 등을 날려버리고 고체로 만들어 석탄 대신 사용할 수 있는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 연구팀은 음식물 쓰레기를 무(無)산소 환경에서 열분해 시키는 방법으로 다이옥신 발생 우려를 없앴다. 음식물 쓰레기를 열분해시킨 다음에는 폐수 발생 없이 염분을 제거하는 탈염공정을 거친다. 이 과정에서 음식물 쓰레기 속에 포함된 3~5% 염분을 0.2%까지 낮췄다. 연구팀에 따르면 열분해 과정에서 발생하는 바이오 가스는 음식물을 건조시키는데 재활용함으로써 공정운영비를 절감할 수 있다. 이런 일련의 과정을 거치면 음식물 쓰레기는 탄소가 농축된 고열량의 친환경 고형 재생연료로 만들어 진다. 사료나 퇴비로 활용할 때보다 유기물질이나 악취 발생이 사라지고 보관이나 운반도 편하다는 장점이 있다.음식물 쓰레기로 만들어진 재생연료의 열량은 1㎏당 6000㎉에 달해 고품질의 석탄의 열량과 같은 것으로 확인됐다. 이 때문에 화력발전이나 지역난방, 산업용 보일러 등을 가공시킬 때 활용할 수 있어 수입대체 효과는 물론 연간 885만t의 이산화탄소 발생을 줄일 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 연구팀은 지난달 말 한국중부발전과 재생에너지 관련 업무협약을 체결하고 이번에 개발한 기술로 만든 새로운 고형 재생연룔르 신재생에너지원으로 화력발전에 시범 활용키로 합의했다. 김이태 건설기술연구원 박사는 “이번 기술은 기존 음식물 쓰레기 처리 시스템에서도 그대로 적용할 수 있을 뿐만 아니라 음식물 쓰레기를 처리하던 이전 방법들이 갖고 있던 문제점을 해결하고 신재생 에너지로 활용할 수 있음을 보여줬다는데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

일본 수출규제로 이공계 전문연구요원 축소는 최소화소재, 부품, 장비 분야 중소 중견기업 연구인원 강화 전 세계적인 인기를 누리고 있는 K팝 그룹인 방탄소년단(BTS)도 군복무라는 병역 의무는 피할 수 없게 됐다. 또 과학계에서 논란이 됐던 대학원생 전문연구요원은 결국 300명이 줄어들고 복무요건이 강화됐다. 정부는 이낙연 국무총리 주재로 21일 정부세종청사에서 ‘제94회 국정현안점검조정회의’를 열고 이와 같은 내용이 포함된 ‘병역 대체복무제도 개선계획’을 심의확정했다. 관련 부처인 국방부, 교육부, 과학기술정보통신부, 문화체육관광부, 산업통상자원부, 해양수산부, 중소벤처기업부는 합동브리핑을 열고 내용을 발표했다. 이번 개선계획에 따르면 예술·체육분야 대체복무요원은 연간 45명 내외로 전면폐지도 검토됐지만 다양한 활동으로 국민사기를 진작하고 국가품격을 제고할 뿐만 아니라 국민들의 예술, 체육활동에 기여하는 바가 크다고 판단해 유지키로 결정됐다. 그렇지만 BTS처럼 대한민국의 이름을 전 세계에 알리고 있는 대중문화예술인들에 대해서도 예술분야 대체복무요원으로 편입시켜달라는 요구가 있기는 했지만 대체복무 감축기조와 병역의무 이행 공정성과 형평성을 고려해 검토에서 제외했다고 정부는 밝혔다. 또 과학기술계와 산업계에서 강하게 반발했던 이공계 분야 석박사 전문연구요원 역시 부처간 협의를 거쳐 박사과정 1000명은 현재대로 유지하고 석사과정 1500명은 300명을 줄인 1200명으로 결론내렸다. 당초 폐지나 대폭 감축이 이야기됐지만 지난 7, 8월 일본 수출규제로 인해 소재, 부품, 장비분야의 중소, 중견기업 연구인력의 필요성이 강조되면서 계획이 대폭 수정돼 소폭 축소로 마무리 됐다. 석박사 학위 취득을 위한 특혜, 꼼수 복무라는 일부 지적에 대해 정부는 석사 전문요원 전원 중소, 중견기업에 배치하고 박사과정 전문요원은 반드시 학위를 복무 기한내에 받고 기업에서 연구하도록 복무 조건을 강화했다.지금까지 박사과정 전문연구요원은 박사학위를 받기 위한 연구과정이 모두 병역의무 이행으로 인정받아왔지만 앞으로는 복무기간으로 인정됐던 박사학위 취득과정을 3년에서 2년으로 줄이고 나머지 1년은 학위를 받은 다음 기업이나 연구소 등 연구현장에서 복무해야 한다. 이 같은 기준은 현재 박사과정을 수료하고 전문연구요원 편입을 준비하고 있는 학생들을 위해 2023년 박사과정 전문연구요원부터 적용된다. 또 석사과정 전문연구요원은 현재 1500명에서 1200명으로 300명을 줄고 이들은 소재, 부품, 장비 관련 중소, 중견기업에 전원 배치될 계획이다. 석사전문연구요원의 중소, 중견기업 배치는 현재 1500명 중 1062명에 불과하지만 내년부터는 1200명이 배치될 예정이다. 또 이전에는 석사과정 전문연구요원이 중소, 중견기업에 복무하다 18개월이 지나면 대기업으로 전직이 가능하게 했지만 앞으로는 대기업 전직을 차단해 중소중견기업에 연구인력이 안정적으로 지원되도록 하겠다고 정부는 밝혔다. 정부는 이 같은 석사과정 전문연구요원 감축 계획을 2022년부터 2026년까지 5년 동안 단계적으로 시행한다.정부 관계자는 “대체복무제도는 잉여 병력자원의 효율적 활용을 위해 병력충원에 지장이 없는 범위 내에서 운영하는 것으로 병력자원이 급속하게 부족해질 것으로 예상되는 만큼 대체복무 배정인원을 감축할 수 밖에 없다”고 말했다. 이 관계자는 또 “현역에 비해 상대적으로 특혜를 받지만 공익적 역할이 미흡하여 지속적으로 제기되었던 공정성과 형평성 논란은 물론 병역 의무를 이행하면서도 권익을 보호받지 못하고 인권을 침해당했던 문제도 함께 개선했다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

19세기 중반 미국 버몬트주 중부에 건설 중이던 러틀랜드~발링톤 철도 공사장 현장감독이었던 25세의 청년 피니어스 게이지(1823~1860)는 신경과학 역사에 가장 유명한 사람 중 한 명이다. 1848년 9월 13일 길을 내기 위해 바위 사이에 화약을 다져 넣던 중 불꽃이 튀면서 폭발이 일어났고 그가 사용하고 있던 길이 1.13m, 두께 3.18㎝, 무게 6㎏의 쇠막대가 왼쪽 뺨으로 들어가 오른쪽 머리 윗부분을 관통해 20m 뒤로 날아가 떨어지는 사고가 났다.달구지로 인근 병원까지 실려갔지만 병원에 도착했을 때 다른 사람 도움 없이 혼자서 일어났던 게이지는 왼쪽 뇌 전두엽에 엄청난 손상이 생기고 머리에는 지름 9㎝ 정도의 구멍이 생기기까지 했다. 게이지의 사고는 뇌 손상이 발생했을 때 해부학적, 신경과학적, 심리학적 변화를 보여주는 대표적 사례로 남아 있다. 21세기 들어 뇌과학은 더 빠르게 발전하고 있지만 뇌의 특정 부위가 어떤 기능을 하는지, 뇌의 한 부분이 손상되거나 없어질 경우 어떤 문제가 생기는지에 대해서는 정확하게 밝혀지지는 않았다. 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 인문사회과학부, 매사추세츠종합병원 바이오메디컬 이미징센터, 하버드대 의대, 매사추세츠공과대(MIT) 컴퓨터과학부, 싱가포르 국립대 전자컴퓨터공학과 공동연구팀은 뇌 한쪽이 없더라도 정상인보다 더 복잡한 뇌 연결망이 만들어져 뇌가 온전하게 기능하는 데 도움을 준다는 것을 확인했다. 이번 사례분석 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 20일 자에 실렸다. 연구팀은 좌뇌와 우뇌 중 한쪽을 제거한 20~30대 남녀 6명의 뇌를 기능성자기공명영상(fMRI)으로 촬영해 뇌의 기능적 연결을 정량화하고 작동방식을 파악했다. 실험에 참가한 이들은 뇌전증으로 인한 발작이 심해 이를 완화하기 위해 생후 3개월~11살에 뇌 한쪽을 제거하는 수술을 받았다. 일반인들은 좌뇌와 우뇌가 뇌량으로 연결돼 기능적으로 네트워킹하면서 인식, 감정, 행동을 만들어 내는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 상식적으로 뇌 한쪽이 없다면 행동이나 인식, 기억 등에 문제가 있을 것으로 생각하기 쉽다. 이런 문제도 분석하기 위해 연구팀은 정상인 6명을 무작위로 선발해 이들의 뇌도 fMRI로 촬영해 비교했다. 또 일반적인 뇌 기능과 활동, 유전적 변화까지 파악하기 위해 뇌신경 관련 빅데이터인 ‘뇌 게놈 구축 프로젝트’(GSP)에 등록된 10~20대 건강한 남녀 1482명의 뇌와도 비교했다. 우선 연구팀은 뇌 한쪽이 없는 이들도 일반인과 똑같이 지능지수를 갖고 있으며 온전한 언어능력과 감정조절, 행동을 보인다고 밝혔다. 또 연구팀은 전체 뇌를 400개 영역으로 분획해 fMRI 영상을 분석했다. 그 결과 뇌의 한쪽만 갖고 있어 200개 분획 영역 밖에 없는 사람들은 일반인들보다 기능적 뇌 연결망이 비정상적이라고 할 정도로 강하게 연결돼 있는 것이 관찰됐다. 뇌의 한쪽에 문제가 생길 경우 다른 부분에서 해당 영역의 기능을 대신해 보완하는 일종의 ‘뇌 가소성’이라는 생체기능 덕분에 반쪽 뇌만으로도 일반인과 똑같이 생활할 수 있다고 연구팀은 해석했다. 도릿 클리만 칼텍 박사(인지신경과학)는 “이번 연구는 뇌졸중, 뇌종양, 외상성 뇌손상 등으로 뇌 손상을 입은 사람들이 정상적 삶을 살 수 있는 방법을 찾을 수 있도록 해줄 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

매주 네이처, 사이언스, 셀, 미국국립과학원회보(PNAS), 플로스원 등 학술지에서 발표되는 과학 논문들을 훑어보면 ‘무슨 이런 연구를 하나’라는 생각이 드는 연구들도 꽤 많습니다. 이번 주에도 그런 독특한 연구 논문들이 많았지만 특히 눈에 띈 것은 화장실 변기와 관련된 것이었습니다. 미국 펜실베이니아주립대(펜스테이트대) 기계공학과, 재료과학과, 의생명공학과, 재료연구소, 영국 크랜필드대 경쟁적창조디자인센터(C4D) 공동연구팀의 연구 성과인데 이들은 화장실 변기 표면에 세균이 달라붙는 것을 막고 물 사용을 획기적으로 줄일 수 있는 기술을 개발했습니다. 이 연구결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 지속가능성’(Nature Sustainability) 19일 자에 실렸습니다. 특정 대상의 위생 상태를 강조하기 위해서 화장실 변기와 비교해 세균이 몇 배 많다든지 하는 식의 국내외 연구결과를 흔히 접할 수 있습니다. 비교 대상은 컴퓨터 키보드, 스마트폰, TV 리모컨, 이어폰, 자동차 핸들, 식당 메뉴판, 칫솔, 돈, 도마, 엘리베이터 버튼, 세면대, 설거지용 수세미 등 무수히 많습니다. 이런 조사결과들을 보면 ‘우리 주변에 화장실 변기보다 깨끗한 것은 사실상 없는 것 아닌가’라는 생각이 들 정도입니다. 화장실 변기에 세균수가 얼마 이상이면 안 된다는 기준 같은 것은 없습니다. 단순히 세균 수의 많고 적음이 아니라 세균의 종류와 질병을 유발시킬 수 있는 세균들이 있는가를 보는 것이 훨씬 중요할 것입니다. 우리 몸은 음식물이 입안으로 들어오는 순간부터 소화기관을 거치면서 영양분들을 흡수합니다. 영양분이 모두 빠져나간 음식물 찌꺼기들이 밖으로 배출되는 곳이 화장실입니다. 그렇기 때문에 변기를 정밀 분석해보면 설사나 배탈을 유발하는 대장균이나 식중독을 일으키는 포도상구균 같은 병원균들이 쉽게 발견된다고 합니다. 많은 사람들이 사용하는 공용 화장실이 가정의 화장실보다 세균수는 물론 병원균들도 많을 수밖에 없을 것입니다. 화장실을 청결하게 관리해야 하는 이유입니다. 연구진은 배설물 같은 오물은 물론 그 속에 있는 병원균까지 깨끗하게 씻어내릴 수 있는 코팅 기술을 개발했습니다. ‘액체 침착 유연표면 코팅’(LESS)이라고 부르는 기술인데 변기를 새것으로 바꿀 필요 없이 LESS를 변기 안쪽에 스프레이처럼 골고루 뿌려주기만 하면 된다고 합니다. LESS는 변기 표면에 머리카락보다 10억 배 얇은 실리콘 돌기로 된 얇고 미끄러운 막을 미세 코팅시키는 것입니다. 변기에 LESS를 완전 코팅하는 데 걸리는 시간은 5분 남짓이라고 합니다. LESS로 코팅한 변기에는 이물질이 거의 묻지 않고 현미경 관찰 결과 악취와 질병을 유발시키는 세균도 깨끗이 쓸려 내려가는 것이 확인됐습니다. 부가적인 이득은 변기를 깨끗하게 하기 위해 사용되는 물도 적게 투입된다는 점입니다. 화장실 변기를 씻어내는 데 한 번에 6ℓ의 물이 투입되는데 이것의 절반 정도만으로도 변기를 깨끗하게 만들 수 있다는 설명입니다. 실제로 전 세계적으로는 매일 약 1410억ℓ의 물이 화장실 변기에 사용된다고 합니다. 이는 물 부족을 겪고 있는 아프리카 전체 인구의 하루 물 사용량의 6배에 해당되는 양입니다. 이 때문에 LESS 기술은 공중보건 위생이 취약한 저개발국가에 특히 유용하게 쓰일 것이라고 연구진은 보고 있습니다. edmondy@seoul.co.kr

미국 글래드스톤 신경질환연구소, 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의생명과학과, 생리학과, 하워드 휴즈 의학연구소 공동연구팀은 특정 뇌파가 노년에 알츠하이머와 같은 기억력 상실을 예측할 수 있는 징후라는 사실을 밝혀내고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 20일 자에 발표했다. 연구팀은 학습, 기억, 감정조절 등에 관여하는 것으로 알려진 뇌의 해마에서 발생하는 SWR파에 주목했다. 연구팀은 알츠하이머 치매가 나타나도록 만든 생쥐의 뇌에서 SWR파는 점점 약해져 정상 생쥐에 비해 매우 낮은 상태를 보인다는 점을 확인했다. 실제 기억력 감퇴 현상이 나타나기 10개월 전부터 이 같은 현상이 나타나는데 사람으로 치면 30년 정도의 기간이다. 연구팀은 SWR파가 인간에게서도 나타나는 만큼 뇌파의 특정 패턴을 관찰하면 나이 들어 알츠하이머 발병 여부를 예측할 수 있을 것으로 보고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2016년 5월 30일 시진핑 중국 국가주석은 과학자 400명을 모아놓고 “신중국 성립 100주년이 되는 2049년까지 중국을 전 세계 과학기술 선도국으로 만들겠다”며 ‘과학굴기’를 선언했다. 과학굴기 선언 3년이 지난 현재 중국을 보면 2000년대 초반까지만 해도 ‘세계의 공장’으로 불리며 서방국가들의 하청업체 정도로 여겼던 그 나라가 맞나 싶을 정도로 과학기술의 발전속도가 무서울 정도이다. 약 14억명이라는 엄청난 인구와 경제력을 바탕으로 인공지능(AI), 빅데이터, 블록체인 같은 첨단기술 분야는 물론 기초과학까지 전통적인 과학강국인 미국과 유럽을 무섭게 추월하고 있는 상황이다. 실제로 네이처가 2016년 자연과학 분야 우수 연구기관과 대학을 선정해 발표한 ‘네이처 인덱스 라이징 스타’의 결과를 보더라도 1~9위까지 중국 대학과 연구소가 싹쓸이했다. 올해 중국은 ‘세계에서 가장 영향력 있는 연구자’ 숫자도 영국을 제치고 2위로 우뚝 올라섰다. 학술정보기업 ‘클래리베이트 애널리틱스’가 20일 발표한 ‘2019년 세계에서 가장 영향력 있는 연구자’(HCR) 명단을 보면 중국은 636명으로 미국(2737명)에 이어 세계 2위 HCR 국가로 이름을 올렸다. HCR은 각 분야에서 동료 연구자들의 연구에 중요한 영향을 미치며 다른 연구자들에게 논문이 인용되는 피인용 횟수가 가장 높은 상위 1% 논문을 기준으로 선정하는데 올해로 6번째를 맞고 있다. 올해 HCR은 전 세계 60여개국 6126명이 상위 1% 연구자로 선정됐고 미국이 전체 44%에 해당하는 2737명의 연구자를 배출한 것으로 조사돼 HCR 1위 국가를 6년째 유지하고 있다. 중국은 지난해보다 HCR에 이름을 올린 인원이 32%나 늘어난 636명으로 2위를 지키고 있던 영국(517명)을 3위로 내려앉혔다. 미국-중국-영국에 이어 독일, 호주, 캐나다, 네덜란드, 프랑스, 스위스, 스페인이 상위 10개국에 이름을 올렸다. 또 상위 1% 연구자를 배출한 대학과 연구기관을 살펴보면 가장 많은 HCR을 갖고 있는 곳은 미국 하버드대로 203명이 소속돼 있는 것으로 나타났다. 그 다음으로는 미국 스탠포드대, 3위로는 중국과학원(CAS), 그 뒤를 독일 막스플랑크협회, 미국 브로드연구소, 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 등이 있다. 특히 HCR 연구자가 많은 20대 대학 및 연구기관은 미국이 14곳으로 가장 많았고 영국 3곳, 중국 2곳, 독일 1곳으로 조사됐다. 한편 상위 1%의 한국 연구자들은 복수 분야에 선정된 이들까지 포함해 45명이 선정됐다. 이는 지난해 58명보다 13명이 감소한 숫자로 올해 한국의 HCR 순위는 19위로 나타났다. 국내 연구자들의 소속기관별로 살펴보면 서울대가 9명으로 가장 많았고 울산과학기술원(UNIST) 6명, 고려대 4명, 카이스트, 성균관대 각각 3명 등으로 나타났다. 이들 중 김대형, 김진수, 로드니 루오프, 악셀 팀머만, 이영희, 장석복, 현택환 교수는 기초과학연구원(IBS)에서 연구비를 받아 활동하기 때문에 IBS 소속 연구자로 구분할 경우 서울대 다음으로 IBS가 HCR 연구자를 많이 보유하고 있는 것으로 볼 수 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2017년 4월 미군은 아프가니스탄 동부 낭가하르주에 있는 IS 근거지에 모든 폭탄의 어머니라고 불리는 슈퍼 폭탄 ‘MOAB’을 투하했다. 엄청난 파괴력을 가진 것으로 알려지기만 했던 MOAB이 처음 실전에서 사용된 것이었다. 당시 MOAB 한 발이 IS 근거지인 땅굴을 완전히 파괴했을 뿐만 아니라 주변을 초토화시켜 IS 대원 94명이 몰살한 것으로 알려졌다. 1592년 일본의 침략으로 시작된 임진왜란 때 조선군도 육전에서 당시로서는 최첨단 폭탄인 ‘진천뢰’를 사용한 것으로 확인됐다. 조선군의 주력무기로 알려진 비격진천뢰보다 무게도 무겁고 살상력도 5배 이상 이었던 것으로 확인됐다.고화기전문가이자 한국항공우주연구원장 출신의 채연석 과학기술연합대학원대학교(UST) 초빙교수는 임진왜란 당시 육전에서 사용한 진천뢰는 비격진천뢰보다 5배 이상 큰 폭발력과 살상력을 갖춘 직경 33㎝의 대형 폭탄으로 왜군을 격퇴하는데 핵심적인 역할을 했다고 19일 밝혔다. 이 같은 사실은 지난 15일 전북 고창읍 고인돌박물관에서 열린 ‘비격진천뢰 보존 및 활용사업 학술대회’에서 ‘임진왜란에 사용된 완구와 진천뢰의 구조연구’라는 제목의 논문으로 발표됐다. 1635년 편찬된 ‘화포식언해’에 따르면 임진왜란 때 조선군은 진천뢰와 비격진천뢰를 함께 사용했는데 진천뢰는 대완구로, 비격진천뢰는 중완구를 이용한 것으로 기록돼 있다. 그렇지만 비격진천뢰와는 달리 진천뢰는 기록만 있을 뿐 실물은 남아있지 않아 정확한 형태는 알려지지 않았다.채 교수가 찾아낸 화포식언해의 기록에 따르면 진천뢰는 철로 주조해 둥글게 만들어져 무게는 113근(67.8㎏), 철로 만든 뚜껑은 10냥(375g)이었으며 폭발을 지연시키는 주격철 통의 무게는 1근 8냥(900g)이다. 주격철 중간에 4개의 구멍이 있어 여기로 도화선을 내 몸통 속 화약을 폭발시키는데 화약은 5근(3㎏)이 사용됐으며 유탄으로 사용된 능철(마름쇠)이 30개 정도 들어있었던 것으로 확인됐으며 진천뢰 전체 무기는 117근 2냥(70.2㎏)이라고 채 교수는 밝혔다. 경상북도 유형문화재 제483호인 ‘항병일기’에 따르면 임진왜란이 일어난 이듬해인 1593년 1월 16일 “진천뢰가 효과가 있어 왜적의 간담을 벌써 서늘케 하니 지극히 기쁘지만 안동의 진영에는 3개 뿐인데다 화약이 바닥나 수송할 수 없다”라는 기록이 있기도 하다. 한편 채 교수는 세종때 사용됐던 나무통 속에 화약, 능철, 쑥잎을 넣어 수류탄처럼 쓰였던 나무통 폭탄 ‘질려포통’이 대신기전에 부착해 멀리 있는 적을 공격하기도 했다는 사실을 밝혀냈다. 폭탄을 대신기전에 결합시킨 일종의 지대지 미사일이라는 설명이다.채연석 교수는 “임진왜란 당시 해전에서는 거북선과 판옥선에 설치된 대형함포를 이용해 왜선을 파괴 격침시켰고 육전에서는 진천뢰와 비격진천뢰를 이용해 왜적을 토벌했음을 알 수 있다”라며 “특히 진천뢰는 당시 최첨단 대형 폭탄으로 왜군을 토벌하는데 큰 역할을 했던 화약무기”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr