서울예술대학교(총장 이남식)는 오는 30일 세계 6개 대학의 예술학도와 디자인 전문가가 참여하는 온라인 전시회 ‘제15회 디자인이 만드는 자연전(Nature Created by Design)’을 ‘버추얼 갤러리’ 형태로 연다고 22일 밝혔다. 이 전시회는 자연파괴가 인류를 위협하는 상황에서 세계 각국의 학생과 교수들이 하나의 주제 아래 환경보호 메시지를 담은 작품을 선보인다. 환경을 예술로 재창조하는 글로벌 예술인 축제 ‘디자인이 만드는 자연전’은 지구환경 보호와 자연의 중요성에 대한 이해를 바탕으로, 세계 예술대학 간 교류를 통해 환경을 예술로 재창조하는 체험적 가치 창조 및 글로벌 인재 양성을 목표로 2006년 이후 15년째 이어오고 있다. 올해 전시 주제는 인도네시아 반둥공과대가 지정한 ‘동식물과의 공생’이다. 삼림 파괴가 심각한 인도네시아의 현 상황을 바라보며 어떻게 동식물과 공존하며 도시 공간에서 인간이 생활할 수 있는지 디자인을 통해 구현하게 된다. 코로나19 확산세가 심각한 일본과 이탈리아를 제외한 6개국 6개 대학의 교수 5명과 학생 31명의 작품 35점이 전시된다. 서울예대에서는 디자인학부 실내디자인전공 조현철 교수와 미디어창작학부 2명, 디자인학부(실내디자인전공) 3명의 학생이 참여한다. 서울비즈 biz@seoul.co.kr

“진단장비 작고 가벼워 휴대 용이…정확도 기존 PCR과 같은 수준”장비 상업·상용화엔 추가 연구 필요 국내 연구진이 코로나19 감염 여부를 현장에서 단 17분 안에 정확하게 진단할 수 있는 초고속 ‘나노PCR’(nanoPCR) 장비를 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단(단장 천진우 연세대 교수)은 3일 천 단장과 이재현 연구위원(연세대 고등과학원 교수)팀이 하버드의대 이학호 교수팀과 함께 나노자성물질을 이용해 코로나19 바이러스를 17분 안에 정확히 검출하는 현장진단(POC) 기술을 개발했다고 밝혔다. 현재 국내에서는 코로나19 확진 검사에 정확도가 높은 실시간 ‘역전사 유전자 증폭’(RT-PCR) 방식을 채택하고 있다. 그러나 현행 RT-PCR 방식은 검체 채취에서 바이러스 검출 확인까지 4시간 이상 걸리는 게 현실이다. 이 때문에 신속 대응이 어렵고, 고가의 대형 장비를 갖춘 병원이나 연구소 등으로 바이러스 검체를 운송해 진단해야 하기 때문에 시간과 비용도 많이 든다.연구진은 이런 한계를 극복하기 위해 플라스모닉 금속 물질과 자성을 띠는 물질을 결합해 30~40㎚(나노미터 :10억분의 1ｍ) 크기의 ‘마그네토 플라스모닉 나노입자’(MPN)를 개발했다. MPN은 빛 에너지를 빠르게 열에너지로 바꿔주는 나노입자다. 나노PCR 기계에 바이러스 검체 샘플과 MPN 등을 섞은 용액을 넣고 빛을 가하면 용액이 가열되면서 유전물질 증폭 과정이 시작된다. 처음 6분가량 샘플에 빛을 가하면 온도가 섭씨 42도까지 올라가는데, 이 과정에서 RNA과 DNA로 변화하는 역전사 반응(RT)이 일어난다. 이후 초고속으로 섭씨 60~90도 사이 온도를 올렸다 내리는 작업을 진행해 유전자를 증폭시킨다. 기존 RT-PCR에서는 이 과정에 2시간 이상이 걸리지만 나노PCR에서는 5분 이내에 가능하다는 것이 연구팀의 설명이다. 천 단장은 “MPN 혼합 용액이 녹아있는 튜브가 플라스모닉 효과에 의해 균일하게 데워진다”며 “일반 PCR은 온도가 올라갔다 내려가는 사이클 1회에 2∼3분이 걸려 유전자 증폭에 총 2시간가량 걸리지만 나노 PCR에서는 사이클 40회를 진행하는 데 5분가량 걸린다”고 말했다. 증폭이 끝나면 기계 내에 있는 자석을 활용해 샘플에 자기장을 건다. 이때 검은색의 MPN 입자는 자기장에 끌려 아래로 가라앉고 바이러스의 유전물질은 초록색을 띠는 형광을 내며 위로 떠 오른다. 형광을 띠면 검체 속에 코로나19 바이러스가 있다는 뜻이다. 연구진은 MPN이 자성을 띠고 있어 샘플 내 유전 물질과 나노입자를 자동으로 분리하기 때문에 소량의 DNA로도 정확하게 코로나19 바이러스를 검출할 수 있다고 설명했다. 연구진이 나노PCR을 이용해 코로나19 확진자 75명과 대조군 75명 검체를 검사한 결과, 정확도는 99% 이상, 민감도는 3.2 copies/㎕로 기존 RT-PCR 방식과 비슷한 것으로 나타났다. 나노 PCR은 장치 크기(15×15×18.5㎝)가 작고 무게가 3㎏으로 가볍다. 휴대가 용이해 실험실이나 연구소뿐만 아니라 어디서든 활용할 수 있다.다만 이제 막 개발된 단계이기에 아직 현장 사용은 어려운 상태다. 장비를 상업화하거나 상용화하려면 추가 연구 개발이 필요하다는 것이다. 천 단장은 “PCR 구동 방법을 개량하고 소형화해 코로나19를 현장에서 손쉽고 신속하게 진단하는 PCR 기술을 개발했다”며 “코로나19뿐 아니라 향후 다양한 바이러스 전염성 질병 진단에 유용한 플랫폼으로 활용될 것으로 기대한다”고 말했다. 이 연구 결과는 이날 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’(Nature Biomedical Engineering)에 게재됐다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

그린란드에서 가장 큰 빙하 3곳이 최악의 기후변화 시나리오보다 훨씬 더 빨리 녹을 수 있다는 충격적인 연구 결과가 나왔다. 이들 3대 빙하는 지구의 해수면을 약 1.3m까지 높일 수 있을 만큼 많은 얼음을 보유하고 있기 때문이다. 2000년까지 해수면 상승의 주된 요인으로는 빙하의 융해 외에도 해수온 상승에 의한 해수 팽창이었다. 하지만 지난 20년 동안에는 그린란드와 남극 대륙을 덮고 있는 빙상이 해수면 상승의 가장 큰 요인이 됐다. 덴마크와 영국의 공동 연구진은 그린란드의 3대 빙하로 알려진 야콥스하븐 빙하와 캉에를루수아크(Kangerlussuaq) 빙하 그리고 헬헤임 빙하에서 지난 세기 동안 얼음이 얼마나 소실됐는지를 추정하기 위해 과거 역사 사진 등 여러 자료를 사용해 추정했다.그 결과, 1880년부터 2012년까지 132년간 야콘스하븐 빙하에서 사라진 얼음의 양은 1조5000억t 이상이고, 1900년부터 2012년까지 112년간 캉에를루수아크 빙하와 헬헤임 빙하에서 사라진 얼음의 양은 각각 1조4000억t과 310억t인 것으로 나타났다. 이에 대해 연구진은 “그린란드 3대 빙하의 융해는 이미 지구 해수면을 8㎜ 이상 높이는 데 관여했다”고 설명했다. 연구를 주도한 슈파카트 아바스 칸 덴마크공대(DTU) 교수는 “인공위성 관측 시대 이전 촬영한 기존 사진 자료의 활용은 지난 세기의 얼음 소실을 재현하는 데 도움이 되는 또 다른 도구”라면서 “19, 20세기에 걸친 역사적 측정은 우리의 미래 예측을 크게 넘어설 수 있는 중대한 정보를 감추고 있을 수도 있다”고 지적했다.유엔(UN) 산하 정부간 기후변화 위원회(IPCC)는 온실가스 배출량에 따라 2100년까지 전 세계 해수면이 얼마나 상승할지를 예측하고 있다. 그중에서도 현재 추세로 저감 노력 없이 온실가스가 배출되는 최악의 시나리오(RCP8.5)를 가지고 이번 연구에서 그린란드 3대 빙하에 대해 적용한 결과, 2100년까지 해수면을 9.1~14.9㎜를 높일 수 있는 것으로 나타났다. 이는 앞으로의 해수면 상승폭이 지난 세기의 상승폭을 4배 이상 넘어설 수 있다는 것이다. 이에 대해 칸 교수는 “최악의 시나리오는 과소평가되고 있다”면서 “이번 연구에서 고려한 빙하 융해는 이전 예측보다 3, 4배 정도 더 클 수 있다”고 지적했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 최신호(11월 17일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

벼락은 같은 장소에 두 번 떨어지지 않는다는 속담이 있지만, 사실 같은 장소에도 두 번 이상 떨어질 수 있다. 그렇지만 낙뢰 사고를 최소화하기 위해 벼락을 인위적으로 원하는 장소에 떨어지게 하는 기술은 생각만큼 쉬운 일은 아니다. 일반적으로 피뢰침을 설치해 낙뢰 사고를 막을 수는 있지만, 이런 시설이 있어도 벼락은 다른 곳에 떨어질 수도 있기 때문이다. 최근 호주 등 국제 연구진은 낙뢰의 낙하 위치를 제어할 수 있는 최신 레이저 유도 기술을 고안했다고 밝혔다. 즉 이를 사용하면 벼락을 특정 위치에 몇 차례나 떨어지게 유도하거나 원하는 위치를 피하게도 할 수 있다는 것. 특히 이번 연구를 주도한 호주는 낙뢰 사고로 인한 산불 발생이 크게 문제가 되는 곳이기도 하다. 이처럼 탁 트인 자연환경에서는 피뢰침을 설치해도 벼락이 안전하게 떨어지게 하는 것이 상당히 어려운 문제이기 때문이다. 낙뢰는 구름과 지면 사이에서 절연체 역할을 하는 공기에 ‘절연 파괴’라는 현상이 일어났을 때 발생한다. 절연 파괴는 평소 전기가 통하지 않는 물질인 절연체에 그 힘을 넘어서는 전기가 가해져 전기 저항이 급격히 저하돼 큰 전류가 흐르는 현상이다. 즉 레이저 유도 기술은 이런 절연 파괴 경로를 조절해서 낙뢰를 유도한다는 것이다. 지금까지 이 기술은 고강도의 레이저에 의해 대기 중 분자를 파괴해 플라스마를 생성, 피뢰침으로 낙뢰를 유도하는 가상의 도선을 대기 중에 만들어내는 것으로, 1974년 벨에 의해 제안된 뒤 오랫동안 연구됐다. 하지만 플라스마가 한 번 형성되면 그것이 레이저를 흡수, 산란해 버려 지속 시간을 유지할 수 없거나 에너지 효율 문제 등으로 인해 이 기술은 아직 완전히 성공한 것이 아니었다. 그런데 이번 연구에서 제시한 새로운 방법은 이 기술이 안고 있는 문제를 한꺼번에 해결할 잠재력을 지니고 있다. 신기술은 플라스마 생성이 아니라 공기 중의 그래핀 미립자를 포획한 뒤 그것을 기존 기술의 1000분의 1 수준인 저출력 레이저로 가열한다. 이들 입자는 빛을 흡수하는 성질이 있어 이를 가열함으로써 절연 파괴가 일어날 경로를 미리 정할 수 있다. 실제 실험에서 대기 상태를 재현해 낙뢰를 시뮬레이션한 결과, 트랙터 빔을 따라 절연 파괴 현상이 일어나는 조건이 형성된 것으로 나타났다. 이에 대해 이 연구에 참여한 안드레이 미로시니첸코 캔버라 뉴사우스웨일스대 교수는 “공간에 눈에 보이지 않는 선을 그리는 것으로 인간 머리카락 폭의 약 10분의 1 이내에서 방전을 제어할 수 있다”고 설명했다. 연구진은 또 이 기술은 낙뢰 제어뿐만 아니라 의료 현장에서 암 조직을 제거하는 레이저 메스나 제조업 현장 등 마이크로 규모의 방전 제어 분야에도 응용할 수 있다고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 최신호(10월 20일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우향 박래현 판화전 WITH 운보 김기창; 12월 5일까지 서울 강남구 압구정로 청작화랑. 우향 박래현(1920~1976)은 추상화, 태피스트리, 판화 등 다양한 영역에서 독창적인 활약을 펼쳤던 당대 최고 예술가 중 한 명이다. 하지만 화단의 선배이자 남편인 운보 김기창(1913~2001)의 그늘에 가려 예술가로서 제대로 된 평가를 받지 못했다. 탄생 100주년인 올해 국립현대미술관이 대규모 회고전 ‘박래현, 삼중통역자’(내년 1월 3일까지 덕수궁관)를 통해 그의 예술 세계를 뒤늦게나마 집중적으로 재조명한 건 다행한 일이다. 두 작가와 오랜 인연이 있는 청작화랑이 1988년 김기창·박래현 부부전, 2018년 박래현 판화전에 이어 세 번째 전시를 마련했다. 동판을 긁고 파서 만든 박래현의 동판화 에칭 작품 23점과 운보의 한국화 8점 등 총 31점을 전시장에 걸었다. 동판화 에칭 작업은 박래현이 암으로 세상을 떠나기 전까지 6년간 뉴욕에서 열정을 불태우던 시기에 제작한 것이다. 섬세하고 풍부한 감성과 현대적인 조형미가 조화를 이룬다. 박래현은 생전 100여 장의 판화를 남겼는데 이번 전시작 중에는 처음 공개되는 작품도 있다. 김기창의 작품 가운데도 미공개 그림이 있다. 석류나무 위에서 다람쥐들이 노니는 모습을 그린 1969년작 ‘석류와 다람쥐’다. 김기창이 박래현에게 특별히 선물한 것으로, 박래현이 생전 소중하게 간직했던 작품이라고 한다. 아내를 잃은 슬픔을 담은 ‘바보산수’에서도 부부의 애틋한 사랑이 느껴진다.홍일화·이재형 ‘Human & Nature’; 12월 31일까지 서울 종로구 세검정로 쉼박물관. 사람은 시간의 흐름에 따라 물리적인 변화를 겪으며 삶의 시작과 끝을 맺는다. 자연 역시 시간과 환경의 상호작용 아래 변화를 겪는다. 쉼박물관이 기획한 전시는 가장 근원적인 주제인 인간과 자연의 유기적인 관계에 대해 돌아본다. 홍일화 작가는 영혼의 안식이자 편안한 쉼터가 되는 숲을 소재로 한 작품을 선보인다. 지난해 봄 제주도 곶자왈의 풍경으로 자연에서만 느낄 수 있는 햇살의 아름다움과 천연의 숲을 인상적인 붓질로 그려냈다. 이재형 작가는 인간의 감정과 정보를 시각화하는데 관심이 많다. 수많은 소셜미디어 데이터를 분석해 실시간으로 변화되는 얼굴의 표정을 형상화하거나 3D프린터로 제작한 말의 모형에 LED로 문자를 새기는 작품을 출품했다. 박물관 측은 “‘인간은 자연으로부터 와서 자연으로 돌아간다’는 우리 옛 선조들의 철학을 다시금 바라볼 수 있게 되기를 기대한다”고 했다. 이순녀 선임기자 coral@seoul.co.kr

환경부는 4대강 자연성 회복 관련 주요 쟁점을 국민과 공유하는 ‘4대강 자연성 회복 바로알기 세미나’를 11일부터 12월 9일까지 4회에 걸쳐 온라인으로 개최한다고 10일 밝혔다. 회차별 세미나 주제는 4대강 보 개방, 어디까지 왔나(11월 11일), 보 개방, 정말 강을 회복시킬까(11월 18일), 금강·영산강, 자연성 회복은 어떻게(12월 2일), 한강·낙동강, 자연성 회복은 어떻게(12월 9일) 등이다. 세미나는 코로나19 상황을 고려해 비대면으로 진행하되 온라인 채널로 당일 오후 2시부터 생중계된다. 시청은 4대강 조사·평가단 유튜브 채널(youtube.com/c/rivers4nature)에서 가능하다. 제1차는 11일 오후 2시부터 2시간 동안 진행되며 전문가 주제 발제 후 참석자 토론과 질의응답 순으로 진행한다. 마재정 환경부 4대강 조사·평가단 개방팀장이 ‘4대강 보 개방 추진현황’을, 김용철 한국지질자원연구원 지하수연구센터장이 ‘하천-대수층 상호작용의 이해를 통한 지하수 영향 분석과 저감방안’을 발표한다. 장상규 한국농어촌공사 양수장이전설치추진단장은 ‘양수장 시설개선 추진현황 및 대책’을 소개한다. 함세영 부산대 교수와 서상기 국가물관리위원회 자문위원 등이 토론자로 참석한다. 일반 시청자들은 궁금증 해소를 위해 행사 전 또는 행사 진행 중에 질의할 수 있다. 사전 질문은 환경부 누리집(me.go.kr)에서 접수한다. 박륜민 환경부 4대강 조사·평가단 기획총괄팀장은 “4대강 자연성 회복과 관련한 쟁점에 대한 객관적인 정보를 공유하고 회복 방향에 대해 다양한 의견을 수렴하는 기회로 활용할 계획”이라고 말했다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

뇌가 하는 선택의 결과를 제어하는 방법이 개발됐다. 미국 세인트루이스 워싱턴대 연구진이 원숭이를 대상으로 한 연구에서 뇌의 선택 담당 부위에 전기 자극을 가해 선택을 제어하는 데 성공했다고 밝혔다. 만일 이 기술이 사람에게 적용된다면 개인의 의사 결정을 뇌에 전류를 흘리는 스위치 버튼을 가진 제삼자가 지배할 우려도 나온다. 그렇다면 이들 연구자는 원숭이의 선택을 어떻게 제어할 수 있었던 것일까. 선택은 생물에게 있어 필수적인 능력이다. 좋은 선택은 생존율을 높여 개인이나 종족 전체에 번영을 가져올 수 있기 때문이다. 하지만 선택을 담당하는 신경 메커니즘(기전)의 기능은 오랫동안 수수께끼에 싸여 있었다.그런데 최근 안와전두피질이라는 눈 뒤쪽 뇌 영역이 선택의 결과를 제어하는 것으로 밝혀졌었다. 예를 들어 아이스크림과 초콜릿 중 어느 것을 먹을 것인가 하는 선택지가 제시됐을 때 이 뇌 부위의 뉴런(신경 세포)에서 아이스크림에 관한 뇌 회로와 초콜릿에 관한 뇌 회로가 구축돼 양측의 활성도를 비교한다. 그러고나서 아이스크림 뇌 회로가 초콜릿 뇌 회로보다 활발하게 활동하면 뇌가 아이스크림을 선택한다는 것이다. 이에 따라 이번 연구에서는 이 뇌 회로에 외부 전극을 심어 전기적 자극을 가했다. 이는 외부의 전류에 의해 비교 대상이 되는 뇌 회로를 자극함으로써 그 활성도를 바꿔 마지막 선택 결과를 왜곡할 수 있다고 생각했기 때문이다. 다른 사람에 의해 선택 제어를 실현하는 데 있어 연구진은 개체 수가 많고 사람과 비슷해 실험에 자주 쓰이는 히말라야원숭이(학명 Macaca mulatta)의 뇌에 전극을 심어 서로 다른 맛의 주스 A와 B를 마시게 하는 실험을 진행했다. 주스 A와 B의 조합은 레모네이드나 포도주스, 체리주스, 복숭아주스, 프루트펀치, 사과주스, 크렌베리주스, 페퍼민트티, 키위펀치, 수박주스 또는 소금물 중에서 선택했으며, 원숭이들은 제시된 두 주스 가운데 하나를 선택함으로써 그 맛의 주스를 얻어 마실 수 있었다. 또 이때 주스 A는 항상 주스 B보다 맛있는 것으로 조정됐다. 그래서 원숭이들은 대개 주스 A에 해당하는 맛을 선택했다. 하지만 연구진이 뇌에 심은 전극에 전류를 흘려보내자 변화가 나타났다. 선택을 담당하는 중추에 강한 전류를 흘리자 원숭이는 원래 좋아하지 않는 쪽의 주스 B를 선택하게 된 것이다. 이 사실은 전류의 개입으로 인해 주스 A와 B의 정상적인 뇌 회로 활동 비교가 방해되고 있다는 것을 의미한다. 또 이 실험에서는 적정 수준의 전류를 흘리면 원래 취향인 주스 A를 선택할 빈도를 더욱더 높일 수 있다는 것도 확인됐다. 적정 수준의 전류는 두 개의 뇌 회로 활동을 모두 높였지만, 그와 동시에 활동의 차이까지 벌렸다. 주스 A에 관한 뇌 회로 활동의 상승이 주스 B에 관한 뇌 회로 활동 상승보다 컸다는 것이다. 또다른 실험에서는 주스 A와 B가 하나씩 제시돼 원숭이들에게 시차를 두고 선택할 기회를 줬다. 이 실험에서는 원숭이가 한쪽 주스, 예를 들어 주스 A를 검토하는 동안 강한 전류를 뇌로 흘렸다. 그런데 흥미롭게도 원숭이가 다른 주스 B를 선택했다는 것이다. 이는 검토 중인 뇌 회로에 강한 전류가 유입되면 계산이 중단돼 검토하던 주스에 관한 매력이 떨어지는 것을 의미한다. 이번 연구로 지금까지 기억 장소로 여겨진 뇌의 선택을 전류에 의해 제어할 수 있다는 사실이 처음 밝혀졌다. 뇌는 생체 소재로 구성된 거대한 전기 회로로서 잘못된 전류가 가전제품에 오작동을 일으키듯 뇌 역시 유입되는 전류에 영향을 받아 최종적인 선택 결과에 오류를 일으켰던 것이다. 이에 대해 연구를 총괄한 이 대학 신경과학부 교수인 카밀로 파도아스키오파 박사는 “이번 연구 결과는 사람에게도 적용할 수 있다”고 지적했다. 이는 원숭이와 사람의 선택 체계가 매우 비슷해 식당에서 메뉴를 고르는 등의 작은 선택부터 투자나 결혼 상태를 가리는 등 커다란 선택의 바탕에도 원숭이처럼 선택 회로가 존재하는 것으로 여겨지기 때문이다. 다른 사람에 의한 선택의 제어는 안 좋은 쪽으로 생각할 수도 있지만, 의료 분야에서는 치료 목적으로도 사용할 수 있다. 조현병이나 우울증 또는 발달장애 등을 가진 환자는 종종 바람직하지 못한 선택을 하는 경향이 있지만 이 기술을 이용하면 바람직하지 않은 선택을 피할 수 있어 더 나은 삶을 살 수 있게 한다는 것이다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(11월 2일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

주름진 완두콩이 제2형 당뇨병이 생길 위험을 줄이는 데 도움이 된다는 연구 결과가 나왔다. 영국 임페리얼칼리지런던(ICL) 등 연구진은 주름진 완두콩에서 식사 뒤 혈당 수치가 급증하는 증상을 막는 효과를 발견했다. ‘슈가 스파이크’(sugar spike)라고도 불리는 이 증상은 2형 당뇨병의 원인이 된다고 여겨진다. 2형 당뇨병은 혈중 당도가 지나치게 높아지게 하는 흔한 질환으로, 과체중이나 비활동성 질환과 관계가 있는 경우가 많다. 주름진 완두콩은 완두콩 중에서 자연적으로 발생하는 돌연변이로, 일반적으로 둥근 완두콩보다 보기에 좋지 않고 멘델의 유전 법칙을 설명하는 데 있어서 열성 종자로 취급돼 왔지만, 이번 연구 덕분에 슈퍼 푸드로 급부상했다. 이유는 주름진 완두콩에 둥근 완두콩보다 저항성 녹말(전분)이 많아서다. 이 녹말은 보통 녹말보다 신체에서 분해되는 시간이 오래 걸려 소장에서 소화가 덜 돼 대장까지 도달해 박테리아에 의해 발효된다. 연구 제1저자인 ICL의 카테리나 페트로풀루 박사는 “건강한 식사를 장려하기 위한 전국적인 캠페인을 진행해도 제2형 당뇨병의 진단율을 계속 늘고 있다. 사람들 사이에서 정상적인 혈당 비율을 유지하기 위한 대체 다이어트(식이요법) 전략은 흔히 섭취하는 식단을 개선하는 것”이라면서 “저항성 녹말이라는 탄수화물이 풍부한 식단이 혈당 수치를 조절하는 데 긍정적인 영향을 미쳐 제2형 당뇨병에 관한 민감성을 감소해준다는 증거는 많다”고 설명했다. 녹말은 식물의 에너지 저장 형태 중 하나로, 그 입자는 먼지만큼 큰데 1㎛(100만 분의 1m)에서 100㎛에 이른다. 일반 녹말은 탄수화물로서 신체에서 분해돼 당을 방출하지만, 저항성 녹말은 더욱더 천천히 분해된다. 이는 저항성 녹말에서 나온 당이 혈류로 더 천천히 차례로 방출한 결과 혈당을 비교적 안정적으로 높이는 것을 의미한다. 주름진 완두콩에 저항성 녹말 함량이 더 많은 이유는 세포에서 녹말을 생성하는 방식, 즉 세포 자체가 소화에 더 저항성이 강하기 때문이다. 연구 교신저자인 ICL의 게리 프로스트 교수는 “이 슈퍼 완두콩은 자연적으로 발생하는 변이 유전자를 포함하고 있는데 이는 이 콩에 저항성 녹말이 많다는 것을 의미한다. 이런 녹말은 소장에서 완전히 소화되지 않고 대장 내 박테리아에 의해 발효될 수 있다”고 설명했다. 박테리아가 녹말을 발효시키면서 짧은사슬지방산(단쇄지방산)이라는 화합물이 생성된다. 이는 인슐린을 생성하는 세포의 기능을 차례대로 높여 혈당을 제어하는 데 도움을 준다. 연구진은 이번 연구의 여러 실험에서 건강한 참가자들에게 50g의 주름진 완두콩을 포함한 혼합식을 제공했고, 일련의 통제 실험에서는 참가자들에게 보통의 둥근 완두콩을 첨가했다. 연구진은 또 완두콩에 추적기 분자를 첨가해 그 분자들이 어떻게 사람의 위와 장에 흡수되고 소화했는지를 추적할 수 있었다. 이들은 주름진 완두콩이나 매끈한 완두콩으로 만든 가루를 사용해서 실험을 반복했다. 장기적인 섭취의 영향을 좀 더 조사하기 위해 연구진은 참가자 25명을 모집하고 이들에게 4주 동안 주름진 완두콩이나 매끈한 완두콩으로 만든 훔무스(콩을 으깨어 만든 음식)와 무쉬 피스(삶아 으깬 완두콩 음식)를 먹도록 했다. 그 결과, 둥근 완두콩을 먹는 것보다 주름진 완두콩을 먹을 때 혈당 급상승을 방지하는 것으로 나타났다. 사람의 모의 소화기관을 이용한 추가 실험에서는 완두콩이 얼마나 빨리 소화되는지에 영향을 미친 것을 보여줬다. 연구 공동저자인 쿼드램 연구소의 피터 와일드 교수는 “이 연구는 주름진 완두콩을 섭취함으로써 혈당 급상승을 더욱더 줄일 수 있다는 점을 보여줬고 이는 통제된 식품 가공 기술을 사용해 건강식을 만드는 새로운 가능성을 열어줬다”고 말했다. 연구진은 또 이 연구에서 소화관에 있는 미생물 집단인 장내미생물군에 상당한 이점이 있다는 것을 보여줬다. 왜냐하면 그곳에서 일어나는 발효 과정 덕분이다. 이제 연구진은 초기 제2형 당뇨병이 있는 지원자들을 대상으로 한 추가 실험을 계획하고 있다. 앞으로 주요 콩 육종 프로그램에서는 저항성 녹말을 함유한 더 많은 슈퍼 콩을 개발할 것이다. 콩과 렌즈콩 그리고 병아리콩과 같이 흔히 소비되는 콩류의 유전적 배경을 탐구하는 것도 완두콩과 같은 긍정적인 효과를 낼 수 있다. 하지만 이번 연구에 참여하지 않은 킹스칼리지런던(KCL)의 톰 샌더스 교수는 제2형 당뇨병을 예방하는 데는 무엇보다 비만을 막고 신체 활동을 늘리는 것이 중요하다고 강조했다. 그는 “결론적으로, 주름진 완두콩이나 완두콩가루를 다른 음식에 첨가하는 것은 당뇨병의 위험에 어떤 영향도 주지 않을 것”이라면서 “게다가 이 연구에서는 완두콩을 규칙적으로 소비하는 것보다 더 많은 양을 사용했을 가능성이 있다”고 지적했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 푸드’(Nature Food) 최신호(10월 26일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

달에 물이 존재하고, 더 쉽게 확보할 수 있는 가능성을 높여주는 연구 결과가 26일(이하 현지시간) 나란히 공개됐다. 물은 달 탐사 현장에서 식수로 이용할 수 있을 뿐만 아니라 수소를 분리해 로켓 연료로 활용할 수 있어 달 탐사와 탐사 기지를 지탱할 수 있는 귀중한 자원이다. 한 연구는 달 표면에서 물(H₂O) 분자 분광 신호가 분명하게 포착됐다는 것이고, 다른 하나는 물이 얼음 형태로 갇혀 있을 수 있는 달 표면의 영구 음영(陰影) 지역이 기대했던 것보다 많다는 것이다. 둘 다 달에서 물을 확보하는 것이 예상보다 쉬울 수 있다는 점을 밝혀낸 것이다. 두 연구 결과 모두 과학 저널 ‘네이처 천문학’(Nature Astronomy)에 게재됐다. 네이처에 따르면 미국 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터 연구원 케이스 호니볼 박사가 이끄는 연구팀은 보잉 747기를 개조해 운영하는 ‘성층권적외선천문대’(SOFIA)의 달 관측 자료를 분석해 물 분자 분광 신호를 포착했다. 달 표면, 특히 남극 주변에서는 수화(hydration) 흔적이 포착돼 보고된 바 있지만 3㎛(마이크로미터) 분광 신호여서 물 분자인지 수산기(OH) 화합물인지 분간이 안 됐다. 하지만 SOFIA 관측은 6㎛로 수산기 화합물과 공유하지 않는 물 분자 분광 신호라는 점이 확인됐다. 연구팀은 남반구 고위도 지역에 물 분자가 100~400ppm 정도로 풍부하게 존재하며, 달 표면의 알갱이 사이에 보관된 것으로 추정했다. 볼더의 콜로라도대학 천체물리학 조교수 폴 헤인 박사가 이끄는 연구팀은 혜성이나 운석을 통해 전달된 물이 얼음 형태로 보존돼 있을 수 있는 영구 음영지역인 이른바 ‘콜드 트랩’(cold trap)이 다양한 크기와 형태로 존재하며, 이전에 추정되던 것의 두 배가 넘는 남극과 북극의 약 1만 5000 평방마일에 걸쳐 형성돼 있는 것으로 추산했다. 연구팀은 NASA 달정찰궤도선(LRO) 자료를 검토하고 수치모델을 활용해 이런 결과를 제시했다. 연구팀은 콜드트랩이 작은 것은 지름이 1㎝밖에 안 되는 것도 있으며, “우주비행사가 (얼음을 찾아 큰 충돌구의) 음영지역으로 깊이 들어갈 필요 없이 주변에서 1m짜리 음영을 찾아내 활용할 수도 있다”고 설명했다. 남극 주변에 있는 대형 충돌구인 ‘섀클턴 크레이터’는 약 20여㎞에 걸쳐 있고 깊이가 수 킬로미터에 달하며 기온은 영하 150도까지 내려가 있는 것으로 알려졌다. 연구팀은 달의 영구 음영지역이 실제로 얼음을 갖고 있는지 규명하지 못했다며 이를 입증할 수 있는 유일한 방법은 우주비행사나 탐사 로버가 직접 가보는 수밖에 없다고 했다. 헤인 박사는 “이번 연구 결과가 맞다면 식수나 로켓 연료, NASA가 물을 요구하는 모든 것에 더 쉽게 접근하게 될 것”이라고 말했다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

버려지는 플라스틱을 수소 연료와 고체 탄소로 바꾸는 기술이 개발됐다. 최근 영국 과학전문 ‘뉴사이언티스트’ 등에 따르면, 영국 옥스퍼드대 등 국제연구진은 전자레인지에서 흔히 쓰이는 마이크로파를 사용해 플라스틱에 포함돼 있는 수소의 97%를 회수하는 방법을 찾아냈다.플라스틱의 대표 격인 비닐봉지에 든 수소는 중량 대비 14%로 알려졌기에 1㎏의 비닐봉지에서는 이론상 13.58g의 수소를 얻을 수 있다. 이는 앞으로 폐비닐봉지에서 추출한 수소를 연료로 쓸 수 있다는 것이다. 게다가 플라스틱에서 수소를 추출하면서 남는 것은 이산화탄소가 아니라 매우 순도 높은 탄소 나노튜브 덩어리라는 고부가가치 소재라는 점이다. 연구를 주도한 피터 에드워즈 옥스퍼드대 화학과 교수는 그동안 플라스틱을 재활용하는 기술을 개발하기 위해 연구를 거듭해왔다. 그는 폐플라스틱 가운데 대표적인 비닐봉지에는 꽤 많은 양의 수소가 함유돼 있다는 사실을 알고 있었기에 만일 수소를 쉽게 추출할 수 있으면 폐플라스틱은 하룻밤 사이에 연료전지를 충전하는 전력원으로 거듭날 수 있다고 생각했다. 하지만 문제는 이를 어떻게 바꾸냐는 방법에 있었다. 플라스틱에서 수소를 추출하려면 이론상 높은 온도가 필요하고 공정도 복잡하다. 그래서 에드워즈 교수와 동료 연구자들은 전자레인지 원리의 응용을 생각한 것이다. 전자레인지는 마이크로파를 발생해서 대상 내부에 있는 물 분자를 진동하게 해 열이 발생하게 한다. 다만 플라스틱은 물 분자와 달리 마이크로파에서는 제대로 가열할 수 없다. 따라서 연구진은 일종의 편법을 쓰기로 했고 이것이 나중에 큰 성과를 가져오게 됐다. 이들 연구자가 시도한 방법은 나노 크기의 산화철 입자와 산화알루미늄 입자를 첨가하는 것이다. 최근 나노 기술의 진보로 도전성 금속을 나노 크기까지 부수면 어느 크기 이하에서는 금속으로 작용하지 않아 마이크로파의 흡수량이 100억 배 이상 증가하는 특성이 밝혀졌기 때문이다. 덕분에 연구진은 이들 나노 크기의 금속 입자를 부순 플라스틱 분말과 섞음으로써 입자를 통해 플라스틱을 가열할 수 있다고 생각했다. 실험을 진행한 결과 이들의 예상은 적중했다. 나노 크기의 금속 입자는 마이크로파를 흡수해 고온이 돼 입자(특히 철 입자) 표면에서는 플라스틱이 가열되면서 수소가 발생함과 동시에 남은 찌꺼기에서는 탄소 덩어리가 생성된 것이다. 측정에서는 이 새로운 기술의 수소 회수율이 매우 뛰어나 플라스틱에 포함된 수소의 97%에 해당하는 양을 불과 몇 초만에 회수한 것으로 밝혀졌다. 뿐만 아니라 더욱더 흥미로운 현상은 남은 찌꺼기에서 탄소 덩어리가 발견됐다는 것이다. 심지어 그중 90% 이상은 탄소 나노튜브의 형상을 띄었다. 연구진이 수소가 빠져나간 플라스틱 찌꺼기를 정밀하게 분석한 결과 92%는 탄소 나노튜브를 구성하는 것으로 확인됐다. 탄소 나노튜브는 탄소 분자만으로 만들어진 튜브 형태의 구조로 차세대 반도체나 연료전지에 응용될 것으로 기대되는 소재다. 그렇다면 왜 플라스틱과 금속 입자의 혼합이 탄소 나노튜브를 만들어낸 것일까. 나노 크기의 철 입자는 미지의 촉매 현상을 일으키고 있는 것으로 추정된다. 마이크로파로 가열한 금속 입자가 플라스틱에서 탄소 나노튜브를 만들어내는 예상 과정은 논문에 첨부된 이미지와 같다.이를 보면 마이크로파가 금속 입자를 가열하면 열이 입자에서 플라스틱으로 전달돼 플라스틱을 구성하는 탄소와 수소의 결합(C-H)이 파괴돼 순수한 탄소와 수소가 생성된다. 또 탄소의 생성과 석출(deposition·고체 표면에 주위로부터 어떤 물질이 부착·응집하는 것)이 계속되자 탄소는 금속 입자(특히 철 입자)의 표면을 미끄러지듯 이동하면서 원통형의 탄소 나노튜브로 결정화했다. 이 과정이 사실이라면 마이크로파 조사에 의해 철 입자가 가열된 결과, 어떤 분극(polarization·극성이 생김)이 철 입자에 발생해 탄소 나노튜브를 연속해서 만들어내는 미지의 촉매 과정이 작용하고 있음을 의미한다. 이번 연구를 통해 폐플라스틱을 마이크로파로 처리함으로써 연료가 되는 수소와 차세대 재료가 되는 탄소 나노튜브를 동시에 얻을 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 대부분이 고온에서 태우거나 묻어야 했던 폐플라스틱에서 연료와 탄소 나노튜브로 바꿀 수 있는 새로운 기술은 폐플라스틱을 가치 있는 것으로 만들 수 있는 것이다. 이 연구는 또 과학적으로도 매우 흥미로운 과제를 남겼다. 나노 크기로 부서진 금속 입자가 가진 성질은 원래의 금속 덩어리와 달리 탄소 나노튜브를 만들어내는 촉매 작용을 한다는 사실을 밝힌 것이다. 이 촉매 작용의 자세한 과정은 현재 알 수 없지만, 앞으로 밝혀낼 수 있으면 나노 기술을 새로운 단계로 끌어올릴 수 있을지도 모른다. 자세한 연구 결과는 촉매 분야 전문지인 ‘네이처 카탈리시스’(Nature Catalysis) 최신호(10월 12일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

북극곰이 러시아에서 쓰레기차에 올라타는 등 먹이를 구걸하는 듯한 모습이 포착됐다. 21일(현지시간) 러시아 현지 방송인 ‘렌테베’(REN TV)는 자국 북부에서 촬영된 것으로 보이는 동영상을 공개했다. 정확히 어디에서 촬영된 것인지 확인되지 않은 해당 영상에는 북극곰 무리가 도로에 정차해 있던 쓰레기 트럭을 가로막고, 트럭 안으로 들어가는 모습이 담겼다. 이 모습을 촬영한 남성은 신기해하면서도 북극곰이 얼마나 배고팠으면 그랬겠느냐며 안타까움을 나타냈다. 현지 언론인 시베리아 타임스는 트럭 번호판을 고려해 봤을 때 아르한겔스크주(州) 노바야제믈랴 군도에서 촬영됐을 가능성이 있다고 추정했다. 다만 시베리아 타임스는 정확하게 확인되지 않았다고 덧붙였다. 기후변화의 영향으로 북극곰의 주요 활동무대인 바다 얼음이 점점 줄면서, 먹이 부족에 시달린 북극곰의 개체 수가 감소 추세에 있다고 전문가들은 지적하고 있다. 세계자연보전연맹(ICUN)은 북극곰을 멸종 위험에 처한 종으로 지정했다. 이대로는 이번 세기말에 북극곰이 지구상에서 사라질 것이라는 연구 결과가 국제 학술지 ‘네이처 기후변화’(Nature Climate Change)에 게재되기도 했다. 배고픔에 시달리고 있는 북극곰들도 사람들의 거주지 인근 쓰레기장을 뒤지며 인간들이 먹고 버린 음식물을 섭취하는 등의 방식으로 나름의 생존전략을 찾고 있다. 이런 상황이 계속되면서 북극곰들이 얼음이 있는 바다로 아예 이동하지 않는 기이한 현상이 목격되고 있다. 크라스노야르주(州) 북쪽 극지인 타이미르반도에서 최근 2년간 연구를 진행한 러시아 전문가들은 북극곰들이 얼음이 있는 북극으로 이동하지 않고 육지에서 더 많은 시간을 보내고 있다고 밝혔다. 임효진 기자 3a5a7a6a@seoul.co.kr

英연구팀, 끓는물 세척·소독·유동식 준비 지침 개정 촉구 일상 생활에서 흔히 볼 수 있는 플라스틱 재질인 폴리프로필렌(PP)이 함유된 유아용 젖병에서 다량의 미세플라스틱이 발생할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 특히 젖병을 소독하거나 유동식을 탈 때 사용하는 뜨거운 물이 미세플라스틱을 다량 발생시키는 것으로 나타났다. PP는 식기에 가장 많이 쓰이는 플라스틱 유형이나 PP 용기가 미세플라스틱을 방출한다는 사실은 거의 알려지지 않았다. 더블린 트리니티대학(TCD) 공학부의 리둔주 박사가 이끄는 연구팀은 세계보건기구(WHO)의 지침에 맞춰 유아 유동식을 만드는 과정에서 PP 젖병에서 나오는 미세플라스틱을 분석하고, 48개 국가와 지역의 12개월 유아가 미세플라스틱에 노출된 정도를 측정한 결과를 과학 저널 ‘네이처 푸드’(Nature Food)를 통해 발표했다. TCD와 네이처 등에 따르면 연구팀은 세계 유아 젖병 시장의 68.8%를 차지하는 10개 회사 제품을 대상으로 유동식 준비 절차에 따라 연구를 진행했다. 우선 깨끗이 세척한 새 젖병을 95도의 탈이온수(deionized water)에 5분간 담궈 소독해 말린 뒤 70도의 탈이온수를 넣고 60초간 흔들어 유동식을 만드는 표준 과정을 밟았다. 그런 다음 젖병의 물을 식힌 뒤 금으로 코팅된 0.8㎛(1㎛=0.001㎜)필터로 미세플라스틱을 걸러냈다. 그 결과 표준 지침에 따라 소독을 하고 70도 온도의 물에 노출된 젖병의 미세플라스틱 방출은 제품별로 리터당 130만개에서 최대 1620만개에 달했다. 또 물의 온도를 95도로 높였을 때 미세플라스틱 방출량은 리터당 5500만개까지 늘어났다. 반면 국제 지침보다 훨씬 낮은 25도 물에 노출될 때는 미세플라스틱 양이 60만개에 그쳤다. 연구팀은 젖병 안의 액체 온도가 높을수록 더 많은 미세플라스틱을 방출하는 분명한 결과를 얻어낸 것으로 분석했다. 연구팀은 또 48개 국가와 지역의 분유 이용량과 모유 수유율, PP 젖병이 방출하는 미세플라스틱 양과 젖병 제품별 시장점유율 등을 분석해 12개월 유아의 평균 미세플라스틱 흡입량이 매일 158만개에 달하는 것으로 추산했다. 오세아니아와 북미, 유럽이 각각 210만개와 228만개, 261만개에 달했으며 아시아와 아프리카는 상대적으로 낮게 나타났다. 연구팀은 이번 연구 결과를 토대로 PP 젖병에 대한 근본적인 대책이 나올 때까지 임시나마 유아의 미세플라스틱 노출을 줄일 수 있는 방안을 내놓았다. 연구팀은 WHO 권고안에 따라 젖병을 소독하고 식히되 유리나 스테인리스 주전자 등에 끓여 소독한 물을 상온으로 식혀 3차례 이상 헹궈낼 것을 제시했다. 또 유동식을 준비할 때는 플라스틱이 아닌 유리나 스테인리스 주전자에 물을 끓인 뒤 70도 이상의 물로 비플라스틱 용기에서 유동식을 준비해 상온으로 식힌 뒤 젖병에 옮길 것을 권고했다. 이와 함께 유동식을 플라스틱 용기에 담아 데우지 말고 전자레인지 이용을 피하며, 젖병 안의 유동식을 흔들지 말고 음파를 이용한 세척도 하지 말 것을 조언했다. 논문 공동 저자인 TCD 화학과의 존 볼랜드 교수는 “미세플라스틱이 유아 건강에 미치는 잠재적 영향에 관해 충분한 정보가 없어 이번 연구 결과가 부모들을 지나치게 놀라게 하는 것은 결코 바라지 않는다”면서 “그러나 정책결정자들에게는 플라스틱 젖병을 사용해 유동식을 준비하는 지침을 재평가할 것을 촉구한다”고 했다. 그러면서 “용기 소독과 유동식 준비 과정에서의 습관을 바꿈으로써 미세플라스틱을 먹는 위험을 완화할 수 있다는 점을 발견한 것은 중요한 결과”라고 덧붙였다. 논문 공동 저자인 같은 대학의 샤오리원 교수도 미세플라스틱에 관한 이전 연구는 토양이나 바다의 먹이사슬을 통해 인간에게 옮겨오는 것에 초점이 맞춰졌지만 “일상적으로 사용하는 플라스틱이 중요한 오염원으로 우리 옆에 훨씬 더 가까이 있다는 점이 밝혀졌다”면서 “미세플라스틱이 인간의 건강에 미치는 잠재적 위험을 시급히 평가할 필요가 있으며, 이를 결정하는 것이 미세플라스틱 오염 관리에 중요하다”고 했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

홍콩대 연구진, 관련 논문 ‘네이처 미생물학’에 게재“감염된 햄스터 폐 속 바이러스 10분의 1로 줄어…렘데시비르보다 싸고 덱사메타손보다 안전해“ 시중에 유통되는 위장약이 동물실험에서 코로나19 바이러스 양 감소에 효과를 나타냈다는 연구 결과를 홍콩대 연구진이 최근 발표돼 관심을 모으고 있다. 12일(현지시간) 홍콩 공영방송 RTHK 등에 따르면 이날 홍콩대 룬밍 왕 교수 연구진은 위궤양과 세균성 감염 치료제로 널리 사용되는 라니티딘 비스무스 구연산염(RBC)을 코로나19에 감염된 햄스터에 투약한 결과 폐 속 바이러스 양이 10분의 1로 줄어들었다고 밝혔다. 연구진은 “RBC가 코로나19 치료제가 될 가능성을 보여준 것”이라고 설명했다. 특히 RBC가 현재 코로나19 치료제로 사용되는 항바이러스제 렘데시비르나 스테로이드 소염제인 덱사메타손보다 저렴하고 안전하다고 연구진은 강조했다. 렘데시비르와 덱사메타손은 도널드 트럼프 미국 대통령의 코로나19 치료에도 사용됐다. 렘데시비르는 고가이며 공급 부족 현상이 벌어지고 있고, 덱사메타손의 경우 면역억제 부작용을 보이고 있다. 왕 교수는 “RBC는 수십년간 처방돼온 약으로 안전하다”고 말했다. 이들의 연구 결과는 저널 ‘네이처 미생물학’(Nature Microbiology)에 실렸다. 연구진은 미국에 특허를 신청했다고 밝혔다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

마치 새가 비행을 하듯 독특한 움직임으로 공간을 이동하는 ‘하늘을 나는 뱀’의 비결을 밝힌 연구결과가 공개됐다. 미국 버지니아공대 이삭 예튼 교수 연구진에 따르면 동남아시아 밀림에 주로 서식하는 '파라다이스 나무뱀'(paradise tree snake·학명 Chrysopelea paradisi)은 마치 새가 하늘을 날 듯 나무와 나무 사이를 수평으로 이동하는 것으로 알려져 있다. 이 뱀이 날개가 있는 새처럼 실제로 하늘을 나는 것은 아니지만 ‘비행’이라는 표현을 쓸 정도로 가공할만한 ‘비행 능력’을 가졌는데, 이러한 능력에 대해 밝혀진 사실은 많지 않았다. 다만 일반적인 뱀이 땅에서 이동할 때 파도가 치듯 몸을 구불거리듯이, 이 뱀 역시 공중에서 몸을 빠르게 흔든다는 사실을 확인하고는 이 습성에 초점을 맞춰 연구를 진행했다. 연구진은 파라다이스 나무뱀이 파도가 치듯 공중에서 몸을 구불거리는 행동을 3D 모델로 만든 뒤, 이 행동을 다각적으로 분석한 결과, 공중에서 몸을 상하좌우로 구불거릴 때 발생하는 흔들림이 비행 중 더욱 안정성을 유지하는데 도움이 된다는 사실을 확인했다. 반대로 공중에서 구불거리는 동작이 없을 경우 나무에서 나무 사이로 날 듯 이동하는 것이 아닌, 곧바로 땅에 떨어지게 된다는 것도 확인했다. 실제 연구진이 실험실에서 인공적으로 서식환경을 만든 뒤 10m 높이에서 점프를 하게 했을 때, 수평 또는 수직으로 몸을 구불거리는 것이 뱀의 ‘비행’ 능력을 증가시키는 것으로 나타났다. 뿐만 아니라 파라다이스 나무뱀은 공중에서 이동하는 동안 머리의 각도를 위와 아래로 흔드는 동작을 통해 더욱 안전성을 얻었다. 연구진은 뱀이 이러한 동작으로 얻은 안전성을 이용해 수 십m까지 공중에서 이동할 수 있는 것으로 파악했다. 과거 연구에서는 파라다이스 나무뱀에게 날개 역할을 하는 몸이 하나 뿐인 대신, 몸 자체가 좌우 대칭을 이루고 있어 양옆으로 흔들리더라도 안정적인 ‘비행’이 가능하다는 사실이 확인된 바 있다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처 피직스(Nature Physics) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

얼마 전 금성 대기에서 발견된 ‘생명체 흔적’은 지구에서 유래한 것일 수도 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 하버드대 연구진은 최근 금성 대기에서 발견된 미량의 수소화인(PH₃) 기체가 지구를 스쳐간 소행성에 유입된 미생물이 생성한 것일 수 있다는 이론을 제시했다. 이 개념은 2017년 호주 상공에서 지구 대기를 스친 뒤 다시 우주로 날아간 소행성 사례에서 시작됐다.연구진은 당시 소행성이 지구 대기권에서 약 1만 마리에 달하는 미생물 군집을 획득해 다른 행성으로 옮겼을 가능성이 있다고 본다. 소행성은 우주로 돌아가기 전 1분 30초 동안 시속 27만2700㎞ 이상의 속도로 지구 대기를 횡단했다. 궤적을 토대로 소행성의 무게는 최대 60㎏으로 추정됐다. 미국 코넬대가 운영하는 출판전 논문·자료 저장소 ‘아카이브’(ArXiv.org)에 9월 22일자로 공개된 이번 연구는 지난 37억 년간 지구 대기를 스쳐간 수많은 소행성 가운데 적어도 60만 개가 금성과 충돌했다고 지적했다. 연구진은 논문에서 “상층 대기권에서 지구 생명체가 존재하는지는 알려지지 않았지만, 이처럼 지구를 스쳐간 소행성들은 잠재적으로 지구와 금성의 대기 사이에서 미생물을 옮겼을 수도 있을 것”이라면서 “결과적으로 금성 생명체의 가능성 있는 기원은 근본적으로 지구 생명체의 기원과 구별할 수 없을지도 모른다”고 명시했다. 기존 연구에서는 지구 생명체가 지표에서 상공 77㎞ 정도까지만 발견되는 것으로 나타났었다. 지구를 스치가는 소행성은 상공 85㎞에 도달할 때까지 막대한 열에 노출되지 않는다. 이는 이보다 낮은 고도로 내려오면 지구 대기에서 미생물을 획득하더라도 살아남을 가능성이 없다는 것이다. 이에 대해 연구진은 “상층 대기권 안에 있는 미생물의 존재 여부와 밀도를 조사하려면 추가적인 연구가 필요하다”고 지적했다. 연구진은 또 지구를 스쳐간 소행성은 다른 행성 대기에 진입하고 나서 분해되기 전 ‘히치하이킹’한 미생물들이 구름 속에 방출될 수도 있다는 점에 주목했다. 이 점에 대해서는 “금성의 거주 가능한 구름마루(cloud deck, 구름의 꼭대기부분) 표본을 조사할 수 있는 미래의 탐사선은 잠재적으로 지구 밖 미생물을 직접 발견할 것”이라고 예상하며 “특히 현장에서 미생물을 직접 분석하거나 대기의 표본을 지구로 회수하는 능력은 임무를 성공하기 위한 설계 과정에서도 매우 중요할 것”이라고 앞으로 탐사 계획에 대해서도 지적했다. 이어 “금성과 지구에서 정확히 같은 게놈 물질과 헬리시티(소립자가 운동하는 방향의 스핀 성분 값)를 발견하는 것은 판스페르미아에 관한 결정적 증거로 여겨질 것”이라고 덧붙였다. 여기서 판스페르미아는 생명은 지구상의 무기물에서부터 진화하지 않았고 멀리 있는 행성에서 날아온 박테리아 포자 형태에서 발생되었다는 이론을 말한다. 이번 연구에 앞서 지난 14일 영국 카디프대의 제인 그리브스 교수가 이끄는 국제 연구진은 금성 대기에서 생명체 존재를 증명할 생명지표(biosignature) 흔적을 찾았다고 국제 학술지 ‘네이처 천문학’에 발표했다.국제 연구진은 하와이 마우나케아천문대의 제임스 클러크 맥스웰 전파망원경과 칠레의 아타카다 대형 밀리미터 집합체(ALMA) 전파망원경을 사용해 금성 표면의 50~60㎞ 상공 대기에서 미량의 수소화인(PH₃) 기체를 발견했다. 10억개 대기 분자 중 10~20개가 수소화인 분자였다. 수소화인은 인(P) 원자 하나와 수소(H) 원자 3개가 결합한 물질로 지구 실험실에서 합성하거나 늪처럼 산소가 희박한 곳에 사는 미생물이 만든다. 국제 연구진은 금성에서도 구름에 있는 미생물이 수소화인을 생성했을 가능성이 있다고 밝혔다. 국제 연구진은 금성 대기에서 발견된 수소화인이 생명체 존재를 아직 입증한 것은 아니지만, 인류가 알지 못하는 생명 현상이 존재할 수도 있다는 여지를 열어야 한다면서 수소화인의 기원에 대해 더 자세히 탐구하려면 추가적인 연구가 필요할 것이라고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

기후변화 탓에 해저 퇴적토에 주로 묻혀있는 차세대 연료 가스하이드레이트에서 메탄가스가 새어나오고 있다는 사실이 처음으로 확인됐다. 이는 해수온을 높여 지구온난화를 더욱더 가속할 수 있다는 것. 스웨덴 린네대는 2일(현지시간) 마르셀로 케처 생물환경학과 교수팀이 프랑스, 브라질 연구팀과 협력한 최신 연구를 통해 전례 없는 기후변화 때문에 남반구에서 가스하이드레이트의 해리 현상(원자 또는 분자가 분해되는 현상)으로 인한 메탄가스의 누출 현상을 발견했다고 밝혔다.가스하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력에서 가스와 물이 결합해 형성한 고체 에너지다. 해저의 고압·저온 상태에서 물분자 간의 수소 결합으로 형성되는 3차원 격자 구조로 형성돼 있으며, 격자 구조 내의 빈 공간에 메탄, 에탄, 프로판, 이산화탄소 등 작은 가스 분자가 화학 결합이 아닌 물리적으로 결합한 것이다. 불이 붙으면 기체가 타면서 강한 불꽃을 만들어 ‘불타는 얼음’으로도 불린다. 그 속에 갇힌 기체가 메탄일 경우 메탄하이드레이트라고도 하며, 메탄 함유량이 많을수록 상업성이 높다. 하지만 메탄은 이산화탄소의 25배에 달하는 온실효과를 지닌 기체이므로, 누출되면 기후변화를 촉진할 수 있다. 연구논문의 주저자이기도 한 케처 교수는 “메탄하이드레이트의 해리로 인한 메탄가스의 누출은 몇 세기에 걸친 장기적인 과정으로 기후변화에 큰 악영향을 줄 뿐만 아니라 해수를 산성화하는 등 해양 환경의 변화로 이어질 수도 있다”고 지적했다. 특히 케처 교수는 메탄하이드레이트 속에서는 모든 화석연료를 합친 것보다 더 많은 유기탄소가 메탄 형태로 들어있다고 추정한다. 이에 대해 케처 교수는 “메탄가스의 누출은 수온 상승이 가스하이드레이트를 녹여 해저에서 물속으로 메탄가스를 다시 새어나오게 하는 악순환을 초래할 수 있다”면서 “따뜻해질수록 메탄은 더 많이 새어 나온다”고 설명했다. 이 과정은 지구의 오랜 역사 속에서 일어났던 기후변화의 원인 중 하나이기도 하다고 이들 연구자는 생각한다.이들은 가스하이드레이트 시추 장치와 원격조종형 무인잠수정(ROV)을 사용해 2011년과 2013년 그리고 2014년 세 차례에 걸쳐 남대서양 해저 탐사에서 채집한 표본들을 연구해 왔다.그리고 마침내 가스하이드레이트의 해리와 메탄가스의 대량 누출을 확인한 뒤 그 흐름을 컴퓨터 모형화할 수 있었다는 것이다. 케처 교수는 또 “메탄하이드레이트의 해리와 메탄가스의 대량 누출로 인한 해양 온난화는 전 세계적으로 일어나고 있는 현상이라고 할 수 있다”고 말했다. 이어 “지금까지 얻은 자료와 결과를 토대로 조사 지역에서 메탄가스가 얼마나 존재하는지, 앞으로도 계속해서 가스하이드레이트가 분해해 물속에 메탄가스를 누출할 가능성이 있는지를 알아볼 계획”이라고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 최신호(7월 29일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

‘불치병’이라는 이미지가 있는 에이즈(AIDS·후천성 면역결핍 증후군)를 완치해 ‘슈퍼 면역력’이라고도 할 수 있는 체질을 지닌 사람의 존재가 밝혀졌다. 세계적 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(8월26일자)에 실린 연구논문에 따르면, 이 기적의 환자는 에이즈를 완전히 자력으로 자연 치유했다. 자연 치유 뒤 그 몸에는 제대로 된 에이즈의 유전자가 존재하지 않고 얼마 남지 않은 유전자 흔적조차 거의 다 사라져 가고 있었다. 에이즈는 사람의 면역 기능을 떨어뜨리지만, 이 기적의 환자는 에이즈 바이러스(HIV·인간 면역결핍 바이러스)의 인간 면역 저하 기능마저 자신의 슈퍼 면역력으로 격파해버렸다는 것이다. 이번 연구에서는 이와 같은 세계 최초의 사례를 보고함과 동시에 이 기적 같은 메커니즘(기전)에 관한 해명도 시도했다. 대체 어떤 면역체계가 에이즈 바이러스를 차단하고 있던 것일까. 에이즈를 제어하는 경이로운 ‘엘리트 컨트롤러’ 코로나바이러스와 마찬가지로 에이즈 바이러스에 감염된 사람들의 증상은 매우 다양하다. 불행하게도 몇 년 안에 사망하는 사람도 있고, 10년이나 20년이 지나도 강한 면역력을 유지한 채 살아가는 사람도 있다.이들 에이즈 환자에 관한 생존율 차이는 항바이러스제의 복용 여부만으로는 설명이 되지 않기에 그 배경으로 개인의 면역력 차이가 주목된다. 그리고 이런 에이즈를 잘 제어하고 있는 사람들(감염자 중 0.5%)은 이른바 ‘엘리트 컨트롤러’(Elite Controller·이하 EC)라고 불린다. 그래서 최근 미국 라곤 연구소 연구진은 EC와 일반 환자 사이에 무엇이 다른지를 조사하기 시작했다. EC의 비밀을 밝혀내면 새로운 에이즈 치료제의 개발로 이어질 수도 있기 때문이다. 엘리트 컨트롤러는 그저 운 좋은 사람이 아니었다 비밀을 찾기 위해 이들 연구자는 협력을 구해 EC 64명과 일반 환자 41명으로부터 세포를 받았다. 에이즈는 외가닥 RNA의 유전자를 가진 레트로바이러스로 감염되면 자신의 유전자를 DNA로 변환해 인간의 유전자 속에 집어넣어 계속 자기 복제하게 된다. 이와 달리 현재 전 세계적으로 유행하고 있는 코로나바이러스는 세포에 감염돼도 인간의 유전자 속에 자신의 유전자를 집어넣지는 않는다. 연구자들은 처음에 EC에게 감염된 에이즈는 일종의 약화(attenuation)한 것으로 생각했다. 그런데 결과는 예상과 전혀 달랐다. 놀랍게도 EC의 유전자 내부에는 완전한 형태의 에이즈 유전자가 일반 환자와 똑같이 들어가 있던 것이다. 하지만 여기에는 한 가지 큰 차이점이 있다. EC의 경우 바이러스 유전자가 삽입된 장소의 대부분이 유전자 활동이 거의 없어 ‘유전자 사막’으로도 불리는 헤테로크로마틴(heterochromatin·이질염색질)이라는 영역이었다. 에이즈 바이러스의 자기 복제는 인간 세포의 유전 활성에 의존하므로 비활성 지역에 들어간 에이즈 유전자 역시 활동할 수 없다. 그렇다면 EC는 그저 행운이 가져온 산물에 지나지 않는 것일까? 그 의문은 ‘엘리트 컨트롤러 2’(이하 EC2)라고 불리는 어느 여성 환자의 출현으로 부정됐다. 엘리트 중의 엘리트는 자연 치유자였다 EC의 유전 분석을 계속하는 가운데 연구자들은 놀라운 사실과 조우한다. 그녀는 24년에 걸쳐 항바이러스제를 복용하지 않고도 건강한 몸을 유지하고 있으며 그녀의 세포에는 제대로 된 배열을 유지한 에이즈 바이러스의 유전자가 존재하지 않는 것으로 나타난 것이다. EC의 몸에 감염돼 있던 에이즈의 유전자는 결손, 불완전한 잔해와 같은 모습이 돼 있었다. 에이즈 바이러스라고 해도 유전자가 들쭉날쭉한 상태에서는 자기 복제를 할 수 없다. 이는 즉 EC2가 에이즈를 자연 치유했다는 것을 의미한다. EC2의 몸속에서는 제대로 된 에이즈의 유전자를 집어넣고 있던 감염 세포가 슈퍼 면역력에 의해 모두 배제돼 있던 것이다. 이 때문에 연구자들은 EC2만큼은 아니더라도 EC들의 체내에서도 유사한 반응이 일어나, 유전자 활성 영역에 에이즈 유전자가 들어가 버린 세포 또한 강한 면역력에 의해 배제됐을 것으로 예측했다. EC의 체내에서 에이즈 유전자가 유전자 비활성 영역에만 볼 수 있던 것은 유전자 활성 영역에 에이즈 유전자를 가지고 있던 감염 세포가 강한 면역력에 의해 배제된 결과라는 것이다. 자연 치유자의 힘을 모든 환자에게 이번 연구를 통해 강력한 면역 기능은 에이즈 유전자의 활동을 억제하거나 유전자 자체를 쓸모가 없을 정도까지 파괴할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 핵심은 에이즈의 유전자를 가져온 감염 세포를 얼마나 효율적으로 제거할 수 있는가이다. 만일 자연치유자 EC2가 가진 슈퍼 면역력을 치료제에 넣을 수 있다면 감염 세포를 없애고 에이즈 유전자도 체내에서 완전히 제거할 수 있을지도 모른다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구의 기온이 계속해서 상승하면 남극 대륙을 둘러싼 거대한 얼음덩어리인 빙붕은 붕괴할 것이라고 과학자들이 경고하고 나섰다. 미국 컬럼비아대가 이끄는 한 국제 연구진은 인공위성 관측 자료와 인공지능(AI) 심층학습을 사용해 남극 대륙을 둘러싼 빙붕 표면의 균열을 지도화했다. 그러고 나서 이들은 이 관측 모델을 사용해 남극 빙붕의 약 60%가 수압 파쇄(hydrofracturing)라는 현상 탓에 붕괴 위험에 있다는 것을 예측해냈다.이번 연구는 기후 변화의 영향으로 빙붕 표면의 균열이 융해수에 잠길 경우 남극 대륙과 이어져 바다에 떠 있는 약 90만6500㎢의 이들 얼음덩어리가 붕괴할 수 있다는 점을 시사한다. 이처럼 갑작스러운 얼음덩어리의 유실은 전 세계적으로 해수면 상승을 유발할 수 있는데 기존 연구들에서는 80년 뒤인 2100년까지 최대 0.9m 높일 수 있는 것으로 나타났다. 이런 해수면 상승은 저지대에 사는 수많은 사람에게 영향을 줄 수 있고 심지어 섬 전체가 물에 잠기게 할 수도 있다. 빙붕은 대개 좁은 만(灣)과 넓은 만에 주로 끼여 있어 얼음층이 측면에서부터 압축돼 대륙에서 밀려오는 빙하의 전진 속도를 늦춘다. 그런데 위성 영상을 관측한 결과, 남극의 빙붕들이 분열하고 있는 것으로 나타났다. 대부분 빙붕에는 압력 방향에서 수직으로 길게 수많은 균열이 생성됐다. 표면에 형성되는 균열은 깊이가 몇 m에서 몇십 m에 달하며 아래 쪽에 있는 균열은 몇십 m에서 몇백 m나 위쪽으로 생길 수 있다.현재 대부분의 빙붕은 1년 내내 얼어붙어 있어 안정된 상태이지만, 이번 세기말까지 광범위한 지구 온난화가 일어날 수 있다고 이들 연구자는 예측한다. 이는 빙붕의 표면 균열 속으로 융해수를 밀어 넣어 액체 상태의 물이 균열을 키우는 수압 파쇄 현상을 일으켜 빙붕 전체가 순차적으로 빠르게 붕괴할 수 있다는 것이다. 연구에 참여한 영국 에든버러대의 마틴 웨어링 박사는 “모든 빙붕의 최대 60%가 이 과정에 취약한 상태”라면서 “이는 심각한 우려를 낳는 사항”이라고 설명했다. 기후 변화에 대처하는 주된 조치가 이뤄지지 않는 한 남극 빙붕 표면의 융해는 앞으로 크게 늘어날 것으로 예상된다. 그 원인인 수압파쇄가 이미 몇몇 지역에서 일어났기 때문이다. 최소 1만 년 동안 안정된 상태였던 라르센 빙붕의 일부는 1995년과 2002년 각각 단 며칠 만에 붕괴됐다. 이 중 두 번째 붕괴는 2008년과 2009년 윌킨스 빙붕이 부분적으로 붕괴된 데 이은 것이다. 전문가들은 이와 같은 붕괴의 주된 원인이 수압파쇄라는 데 동의했다. 라르센과 윌킨스 빙붕은 남극 대륙에서 가장 북쪽에 있는 얼음층 중 일부를 구성하고 있다. 따라서 기온이 상승해 계절적으로 얼음이 녹는 시기 동안 가정 먼저 영향을 받아왔다. 이에 대해 컬럼비아대 라몬트-도허티 지구연구소의 칭야오 라이 박사는 “그것은 단지 융해에 관한 것이 아니라 융해의 장소에 관한 것”이라고 말했다. 같은 연구소의 조너선 킹슬레이크 박사도 “이런 빙붕은 대기와 얼음 그리고 바다가 상호작용하는 취약한 부분”이라면서 “만일 빙붕의 균열이 융해수로 가득 차게 되면 그 후 붕괴가 매우 빨리 일어날 수 있고 해수면에 큰 영향을 미칠 수 있다”고 말했다. 하지만 현재 빙붕의 움직임을 정확하게 예측할 수는 없다고 이들 연구자는 말한다. 킹슬레이크 박사는 “얼마나 빨리 융해수가 생성하고 균열을 메울 수 있을지가 첫 번째 질문”이라면서 “최악의 시나리오는 세기말쯤 많은 지역이 바다에 잠기는 것이지만, 이런 예측은 사용한 모델과 인류가 앞으로 온실가스를 얼마나 감축하느냐에 따라 크게 달라진다”고 지적했다. 킹슬레이크 박사에 따르면, 두 번째 질문은 특정 지역이 수압 파쇄를 겪게 될 것인가 하는 것이고, 세 번째 질문은 그 과정이 폭주해 붕괴가 광범위하게 일어날 것인가 하는 것이다. 연구에 참여한 미국국립빙설자료센터(NSIDC)의 시어도어 스캠보스 박사는 “이 연구는 ‘이곳에서 녹아 넘치면 빙붕이 붕괴할 것 같다’고 말할 지역들을 잘 가리킨다”고 말했다. 이어 여름철에 그 해안을 따라 기온이 상승하면 해수면에 큰 영향을 미친다. 결국 모든 빙붕은 융해수로 덮일 수 있다”면서 “하지만 우리에겐 시간적 여유가 없고 커다란 문제들이 남아있다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 최신호(8월 27일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

쉽게 구입해 먹을 수 있는 고단백식품으로 꼽히는 연어의 몸집이 갈수록 작아진다는 사실이 밝혀졌다. 미국 캘리포니아대학 생태진화생물학 연구진은 알래스카 어업국이 1957년부터 60년간 수집한 연어 1250만 마리의 자료를 분석했다. 해당 자료에는 백연어와 은연어, 홍연어, 왕연어 등 알래스카 강으로 회귀하는 연어 4종이 포함돼 있다. 분석 결과 연구진은 알래스카 강에서 잡히는 연어의 크기가 점차 작아지고 있다는 것을 확인했다. 특히 2000년 이후부터 몸집이 급격히 작아지기 시작했고 2010년 이후부터는 작아지는 속도가 가속화 된 것으로 나타났다. 이중 왕연어는 1990년 이전보다 몸집이 약 8%나 줄어들었다.연어의 몸집이 줄어든 결과 연어알 생산량은 16%, 영양소 전달은 28%, 어업 가치는 21%, 식용 연어는 26% 감소할 것으로 전망됐다. 일반적으로 7년가량 바다를 헤엄치며 성장한 연어는 다시 산란지인 알래스카 강으로 돌아오는데, 연구진은 연어들이 바다에서 보내는 시간이 점차 짧아짐에 따라 충분히 성장하지 못한 채 알래스카 강으로 회귀한 것이 몸집이 작아진 원인 중 하나라고 분석했다. 연구를 이끈 에릭 팔코박스 박사는 ”바다로 간 야생 연어와 인공 부화한 연어 사이에 먹이 경쟁이 심해지거나 기후변화 등의 원인이 복합적으로 작용해 연어의 조기 회귀 현상을 만들어 낸 것으로 보인다“고 설명했다.몸집이 작은 연어는 산란율이 떨어져 개체 수 유지에 영향을 미칠 수 있다. 또 곰이나 곤충, 조류 등 연어를 잡아먹으며 생존하는 주변 생태계를 혼란스럽게 할 수도 있다는 것이 연구진의 설명이다. 이밖에도 작은 연어는 고기의 양이 적어 낮은 가격에 팔리는 등 연어잡이를 통한 수익도 줄게 할 수 있다. 연구진은 “연어가 바다에 머무는 시간이 길어질수록 몸집이 더 커지고 무사히 산란지에 돌아와 알을 더 많이 나을 수 있지만, 몸집이 작아지면 아예 산란지로 돌아오지 못한 채 죽을 위험도 크다”면서 “다만 바다에서 연어의 성장과 생존을 방해하는 정확한 위험이 무엇인지는 추가적인 연구를 통해 알아내야 한다”고 설명했다. 자세한 연구결과는 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications)에 게재됐다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

해양 갑각류인 갯가재류에는 방망이처럼 생긴 앞발을 뻗어 먹잇감을 때려잡는 종이 있다. 그중에는 흔히 관상용으로 기르는 공작갯가재가 유명한데 이들 갯가재를 흔히 스매셔(smasher·이하 주먹)형이라고 부른다. 반면 우리나라에 서식하는 갯가재와 같이 먹잇감을 베거나 낚아채는 유형을 스피어(spear·할퀴기)형이라고 한다. 그런데 이런 주먹형 갯가재는 동물의 세계에서도 가장 강력한 ‘핵주먹’을 지닌 종으로 정평이 나 있다. 왜냐하면 이들 종은 앞발을 뻗을 때의 속도가 시속 80㎞를 넘기 때문이다. 이는 프로 권투선수들이 주먹을 내지를 때의 속도인 시속 30~50㎞보다 훨씬 빠른 것이다. 게다가 그 공격력은 상상 이상으로 강력해 유리로 된 어항을 깨거나 사람 손가락을 부러뜨렸다는 얘기가 전해지고 있을 정도다.심지어 갯가재는 물고기는 물론 딱딱한 껍질을 지닌 게를 때려 부술 때도 그 앞발에는 전혀 손상이 생기지 않는다. 최근 미국 캘리포니아대 어바인캠퍼스(UCI) 등 국제연구진은 주먹형 갯가재들의 앞발이 왜 그렇게 내구성이 뛰어난지 그 비밀을 밝혀냈다. 연구를 주도한 데이비드 키사일러스 UCI 교수는 “사람이 갯가재와 같은 속도와 힘으로 주먹을 뻗어 단단한 벽을 계속 때려도 뼈가 부셔지지 않는다고 생각해 보라”면서 “우리는 이들 갯가재의 앞발이 대체 어떤 구조로 됐기에 아무런 손상도 생기지 않는 것인지가 궁금했다”고 말했다. 이런 의문점에서 출발한 키사일러스 교수와 그 동료 연구자들은 투과전자현미경(TEM)과 원자간력현미경(AFM)이라는 두 종의 전자현미경을 활용해 주먹형 갯가재의 앞발을 자세히 조사했다.그 결과, 이들 갯가재의 앞발은 특수 구조로 결합한 나노 입자로 뒤덮여 있는 것으로 나타났다. 우선 개개의 나노 입자는 구체 형태로 돼 있고 부드러운 유기물(단백질, 다당질)과 단단한 무기물(인산칼슘)이 결합해 있다. 그리고 수많은 나노 입자가 합쳐져 특수한 결정 구조를 이루면서 앞발 표면을 덮고 있다. 게다가 이처럼 무기물과 유기물이 결합한 것이 앞발의 탄성과 강성을 높이는 비결이 된 것으로 확인됐다. 실험에서 낮은 에너지의 충격을 가했을 때 코팅의 결정 구조는 거의 마시멜로처럼 변하고 외력이 사라지면 원래대로 돌아가기 시작했다. 반면 높은 에너지의 충격을 주면 나노 입자의 결합이 깨져 결정 구조를 잃게 됐다. 그런데 단단한 결정 구조를 일시적으로 잃어버림(비정질)으로써 쿠션처럼 돼 에너지를 분산하고 있었다. 이 특수한 구조는 부드러운 유기물과 단단한 무기물의 조합에 의해 생겨나 강성을 잃지 않고 에너지의 흡수와 분산 특성을 얻고 있었다. 이에 대해 키사일러스 교수는 “금속이나 세라믹 같은 대부분의 금속이나 기술적인 세라믹을 능가하는 보기 드문 결합 형태”라고 설명했다. 이어 “갯가재 앞발의 코팅 구조는 자동차와 항공기 외에도 방탄복이나 헬멧 등 여러 분야에서 활용할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스’(Nature Materials) 최신호(8월 17일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr