15일 있었던 공군본부 국정감사에서는 건국 이래 최대 규모의 무기도입사업인 공군의 차세대 전투기(F-X) 사업에 대한 의원들의 질의가 빗발쳤다. 논란의 핵심은 기종 선정과 가격, 계약 조건 등이었다. 지난달 방위사업청이 F-35A 도입 계약을 체결한 뒤 각 언론에서는 검증도 안 된 시험기를 바가지 쓰고 구입했다거나, 굴욕적인 계약 조건으로 미 정부에 수천억 대 국민혈세를 ‘거래세’로 미국에 바친다는 등 국방부의 F-35A 도입 결정에 대해 맹렬히 성토했다. F-35A, 도대체 무엇이 문제일까? ▲비전문가 언론이 만들어낸 바가지 가격 방위사업청이 미 국방부와 대외군사판매(FMS : Foreign Military Sales) 형식으로 체결한 F-35A 전투기 도입 계약은 7조 3,418억원 규모다. 이 7조 3,418억 원은 기체와 엔진을 더한 순수 전투기 가격(Flyaway cost) 4조 8,455억 원이고, 향후 전투기 운용에 필요한 각종 부품과 정비 서비스 가격 1조 9,088억 원, 전투기에 탑재할 무장과 시설 구매 5,873억 원으로 구성되며, 이 비용을 지불하고 오는 2018년부터 2021년까지 매년 10대씩 총 40대의 F-35A 전투기가 우리 공군에 전력화된다. 전투기의 대당 가격은 1,211억 원이고, 각종 부대비용을 포함한 프로그램 가격(Program cost)은 1,835억원이다. 알기 쉽게 자동차 구매로 이해하자면 전투기 대당 가격은 차량 기본 가격과 옵션을 넣은 가격이고, 프로그램 가격은 차량 기본 가격과 옵션 가격에 취득세와 공채 매입액, 인지대와 번호판대, 보험료와 향후 일정 기간 쓰일 스페어 부품 등을 모두 합한 가격이다. 그렇다 하더라도 1,835억 원이라는 가격은 지나치게 비싼 감이 있다. 하지만 전투기 가격을 좀 더 들여다보면 이 같은 생각은 금방 사그라진다. 전투기는 세대가 바뀔 때마다 급격한 가격 변동을 겪는다. 1세대 전투기였던 F-86은 50년대 후반 도입된 K형을 기준으로 대당 44만 달러 수준이었으나, 2세대인 F-104가 도입될 때는 170만 달러로 4배 가까이 올랐으며, 3세대인 F-4 전투기는 대당 400만 달러 수준으로 등장했다. 4세대 전투기인 F-16은 78년 기준으로 1400만 달러, F-15는 1700만 달러 수준으로 미 공군에 납품됐다. 같은 세대의 전투기라도 시간이 지나면서 개량을 거듭할수록 가격은 천정부지로 치솟는다. F-16은 40년 전에는 1,400만 달러였지만, 지금은 7,000만 달러를 호가한다. 40년 전 F-15A 역시 1,700만 달러였으나, 우리 공군은 대당 1억 달러 넘는 비용을 지불하고 F-15K를 들여왔다. 세대별로 평균 4배 이상 가격이 뛰었던 전례를 볼 때 5세대 전투기인 F-35A는 4세대 전투기인 F-16보다 4배, 그러니까 적어도 2억 8,000만 달러 정도가 되어야 할 것이다. 실제로 5세대 전투기인 F-22의 프로그램 가격은 대당 3억 달러를 상회한다. F-35A가 한 세대 이후 전투기임에도 불구하고 가격 상승 억제에 성공했다는 것이다. F-35A의 기체 가격은 1,211억 원이다. 지난 2006년 2차 FX 사업을 통해 들여왔던 F-15K의 1,052억 원보다 15% 가량 비싸지만, 이것이 확정 가격은 아니다. 1,211억 원이라는 가격은 아직 본격적인 대량 생산에 들어가기 전 현재의 생산 능력에 근거에 나온 가격이다. F-35A의 제작사인 록히드마틴은 현재 월 3.5대의 F-35를 생산하지만, 오는 2017년부터는 저율초도생산(LRIP : Low-Rate Initial Production)을 끝내고 월평균 약 15대, 연간 175대 규모로 대량생산에 들어갈 예정이다. 당연히 가격이 내려갈 수밖에 없다. 정부 간 거래인 FMS 방식은 최초 계약 금액보다 실제 물품 대금이 낮을 경우 그 차액을 환불해주도록 되어 있고, 과거 KFP 사업에서도 그 차액을 보상받은 전례가 있다. 그렇다면 가격이 얼마나 내려갈까? 지난해까지 체결된 F-35A 생산 계약 내역을 들여다보면 6차 LRIP에서는 23대의 F-35A를 대당 1억 300만 달러, 7차 LRIP에서는 24대의 F-35A를 대당 9,800만 달러에 계약했다. 특히 6차부터 4% 가격 인하가 합의되어 7차에서는 5차 LRIP 계약 대비 8%의 가격 하락이 이루어졌으며, 미 국방부와 록히드마틴은 이 같은 가격 하락 폭을 점차 확대한다는 데 합의했다. 미 공군 F-35 프로그램 책임자인 크리스토퍼 보그단(Christopher C. Bogdan) 중장은 지난 3월 "2019년에 인도되는 F-35A의 가격은 대당 8,000만 ~ 8,500만 달러 수준이 될 것"이라고 공표한 바 있고, 록히드마틴의 하워드 랜디 한국사업개발담당이사 역시 보그단 장군이 언급한 가격은 전투기 동체와 엔진, 항전장비와 임무체계가 포함된 가격(Flyaway cost)라고 확인한 바 있다. 우리가 1,211억 원에 계약한 F-35A의 가격이 8천만 달러, 즉 800억원 수준으로 떨어지면 대당 300억~400억 원만큼 환불 받을 수 있다는 것이다. 4조 8,455억 원이 투입되는 기체 구입비용에서 최대 30%인 1조 2천억 원 가량을 돌려받거나 이에 상응하는 수량만큼의 F-35A 10~12대 가량을 더 받을 수 있다. 이렇게 되면 F-35A는 한국군 역사상 처음으로 이전 세대 모델의 전투기보다 저렴한 차세대 전투기가 된다. 당시 경쟁기종들과 비교했을 때는 어떨까? 그래도 가장 저렴하다. 한때 단독협상대상자로 선정되었던 F-15SE는 실물이 존재하지 않는 상상 속의 기체였지만, 직전 모델인 사우디아라비아의 F-15SA의 기체 가격이 1,400억 원 수준이었고, 설계 변경 등의 개량이 이루어졌을 때 추가될 비용을 감안하면 대당 1,500억 원 이상, 프로그램 가격은 2,000억대로 증가할 가능성이 있었다. 유로파이터는 더 심각하다. 지난 2013년 오만이 체결한 계약 내역을 보면 우리에게 제시되었던 것과 같은 형식 12대를 23억 파운드, 대당 3억 1천만 달러에 구매한 것으로 보도되었다. 프로그램 가격으로 계산하더라도 F-35A의 2배에 달하는 가격이다. 개발국인 영국과 독일, 이탈리아, 스페인의 도입 가격을 살펴보아도 프로그램 가격 기준 2억 달러 미만인 사례는 없었다. 구입비용만 비싼 것이 아니다. 공동개발 4개국 모두 기존 계약 물량을 취소 또는 축소하고 있고, 높은 운용 유지비를 감당하지 못해 이미 구입해 운용중인 신품 기체들을 중고 전투기 시장에 앞 다퉈 내놓고 있다. 결과적으로 F-35A는 경쟁 기종 가운데 가장 저렴한 선택이었지만, 그동안 F-35A의 가격에 대한 언론 보도들은 F-35A를 가장 비싼 전투기로 포장해 왔었다. 결국 그 비싼 바가지 가격은 언론이 만들어 낸 왜곡된 정보였다는 것이다. ▲핵심 기술이전 제외 논란 차기 전투기 사업에서 가격과 더불어 가장 큰 논란이 되고 있는 것이 기술이전 등 절충교역 내용이다. 우리 정부는 이번 계약을 통해 록히드마틴으로부터 KFX 개발에 필요한 17개 핵심 기술을 이전받는 데 합의했다. 록히드마틴이 계약을 이행하지 않을 경우 위약금을 무는 조항도 포함됐고, 단순 기술문서 제공 수준을 넘어 전문인력 360여 명을 국내에 파견해 KFX 개발을 지원토록 하는 조항도 넣었다. 우리 측에 유리한 조건이고 미국이 많이 양보했지만 일부 언론에서는 스텔스 기술 등 핵심 기술 이전 분야가 빠져 있기 때문에 문제투성이 계약 이라며 문제를 제기했다. 그러나 우리 측은 요구했던 대부분의 기술 이전을 관철시켰고, 스텔스 기술은 처음부터 요구한 적이 없었다. 국방과학연구소는 지난 2년여 간의 탐색개발 기간을 통해 KFX 개발 타당성을 검증하면서 스텔스 분야 20여 개, 항공전자 분야 20여 개, 비행제어 5개, 세부계통 10개, 추진 및 구조에 각각 4개 등 약 50여 가지의 기술이 부족하다고 판단한 바 있었다. 이 가운데 스텔스 기술은 KFX가 5세대 풀 스텔스(Full-stealth) 가 아닌 4.5세대 전투기로 개발되기로 결정되었기 때문에 RO(Reduced Observable) 기술만 적용되고 LO(Low Obserbable)나 VLO(Very Low Obserbable), IR Signature 등의 기술만 적용하기로 이미 결론이 나 있었다. 국방과학연구소는 RO는 국내 기술로도 충분히 개발이 가능하다고 판단했고, 애초에 FX 기술이전 협상 대상에 요구조건으로 올리지 않았다. 즉, 애초에 스텔스 기술이전을 요구한 적이 없는데 협상 과정에서 요구했다가 거절당한 것처럼 보도가 나갔던 것이다. 사실, 우리가 LO와 VLO와 같은 기술이전을 요구하더라도 이는 일개 전투기 개발 업체가 결정할 수 있는 사안이 아니다. F-35 개발에 처음부터 막대한 예산을 지원해 왔던 JSF(Joint Strike Fighter) 레벨 1 파트너인 영국조차도 LO와 VLO에 대한 기술이전 및 제공, 열람은 금지되어 있다. F-35 구매국 가운데 100대 단위 대량 구매하는 국가가 수두룩한데 고작 40대 구매하면서 고급 스텔스 기술 제공을 요구한다면 받아들여지겠는가? 역지사지로 필리핀과 인도네시아가 대당 400억도 안 되는 T-50을 10여 대 가량 구매해 가면서 여기에 적용된 핵심 기술을 모두 이전해 달라고 요구한다면 이를 납득할 국민이 있을까? 방위사업청은 이번 절충교역 협상을 통해 KFX 개발에 필요한 핵심 기술이전은 물론 수천억 원 상당의 통신위성까지 얻어냈다. 이 정도면 가격 면에서나 기술이전과 절충교역 면에서도 크게 남는 장사인데 도대체 왜 문제가 제기되는 것일까? ▲한국공군, F-35A 외에는 대안 없어 가격과 절충교역 문제로 F-35A에 대한 언론의 문제제기가 이어지는 배경에는 경쟁기종이었던 F-15SE의 보잉과 유로파이터 타이푼의 유럽항공방위우주산업(EADS)이 있다. F/A-18E/F의 추가 수주가 어려워지고 F-15 시리즈도 생산 공장을 닫아야 할 처지인 보잉이나 신규 생산 기체 수출 시장에서 연일 죽을 쑤고 있는 유로파이터 타이푼의 EADS 모두 절박한 상황이라는 것이다. 아직 우리 공군은 이번에 계약이 이루어진 40대의 F-35A 이외에도 추가분 20대를 더 들여올 예정인데, 지난 3년간 FX 사업에 천문학적인 판촉비를 쏟아 부은 보잉과 EADS는 약 3조원 규모가 될 이 20대 물량에 사활을 걸고 집착하고 있다. 그러나 F-15SE나 그 대안으로 나온 F/A-18SE, 유로파이터 타이푼은 F-35A의 대안이 될 수 없다. 앞서 언급했던 비용이나 절충교역, 미 정부 보증의 신뢰성과 같은 부차적인 문제는 차치하더라도 성능 면에서 격차가 크기 때문이다. 우리 공군이 FX 사업을 통해 획득하려했던 전투기는 강력한 스텔스 성능, 즉 북한이나 주변국이 탐지할 수 없으면서도 강력한 한 방을 갖는 전투기를 도입해 전략적 억지력을 높여줄 수 있는 전투기였다. 여기에 부합하는 스텔스 전투기는 후보기종 가운데 F-35A가 유일했다. F-15SE나 유로파이터가 제아무리 첨단 전자장비를 내세우며 F-35A보다 우수하다고 선전해도 이들 전투기는 태생부터 F-35A와 세대 자체가 다르다. 가령 북한이 남한에 핵미사일을 발사할 징후가 발견되어 전투기를 동원한 공습이 결정되었다고 가정해 보자. F-15SE와 유로파이터는 핵미사일을 공격하는 편대 이외에도 북한 전투기로부터 공습편대를 지켜줄 호위편대, 사방에서 날아오를 북한의 지대공 미사일에 대응하기 위한 전자전기와 방공망제압 임무 수행 전력이 추가로 필요하다. 그러나 스텔스기인 F-35A는 1~2대만 이륙해서 표적을 타격하고 돌아오면 그걸로 끝이다. F-35A는 경쟁기종에 비해 우수한 성능의 레이더와 첨단 데이터 융합 기술이 적용되어 상황인식 능력이 대단히 뛰어나다. 이는 평소에는 전투기로 운용하다가 필요할 경우에는 우수한 레이더 성능을 바탕으로 정찰기로도 활용이 가능하다는 이야기다. 비용 대 효과 측면에서나 개별 작전 능력에서나 경쟁 기종과 비교 자체가 되지 않는다. 실제로 지난 FX 사업 당시 기종 평가에서 F-35A는 각각 2위와 3위인 F-15SE와 유로파이터를 멀찌감치 따돌리고 최고점을 받았다. 한반도 전장 환경에 가장 부합하면서, 가장 우수한 성능을 가지고 있고, 핵심 동맹국인 미국이 대량으로 운용하여 후속군수지원도 든든하면서 가격까지 가장 저렴한 것이 F-35A였다. 일각에서는 F-35A가 아직 개발이 끝나지 않았고, 결함투성이 전투기를 바가지 쓰고 도입한다는 주장을 제기하고 있다. 그러나 어느 전투기에나 개발 단계에서 기술적 문제들은 있다. 적어도 실전배치 10년이 넘어가지만 아직도 후방 동체 결함 문제를 해결하지 못한 유로파이터나 설계도조차 없는 F-15SE보다는 가장 진보했고, 가장 진척된 기종이 F-35A다. 이러한 판단 때문에 주요 선진국들이 F-35 프로그램에 개발비를 대고, 아직 개발이 끝나지 않았음에도 구매 계약을 속속 체결하고 있는 것이다. 공군은 오래 전부터 스텔스 전투기를 요구해 왔고, 그 결과 오는 2018년부터 미 공군과 같은 시기에 세계에서 가장 진보된 5세대 전투기를 손에 넣을 예정이다. 막대한 국민 혈세가 들어가는 만큼 오랫동안 고심했고, 신중하게 판단했다. 성능과 가격, 협상 내용이 객관적으로 드러난 이상 더 이상 근거 없는 비난으로 공군의 전력 증강 사업을 흔들기보다는 3차 FX사업의 원활한 진행과 앞으로 이어질 4차 FX와 KFX 사업에 힘을 실어주어야 할 때가 아닐까? 이일우 군사 통신원(자주국방네트워크 사무국장)

우리 우주의 초기 모습을 보여주는 두 은하를 천문학자들이 확인했다. 이들 은하는 마치 매마르고 척박한 땅에서 싹을 틔우려고 애쓰는 꽃처럼 엄청나게 더딘 속도로 별을 형성하며 확장하고 있는 것으로 나타났다.미국항공우주국(NASA, 나사) 산하 적외선처리·분석센터(IPAC) 등이 참여한 국제 연구진은 나사의 스피처 우주망원경과 은하진화탐사선(GALEX, 겔렉스), 그리고 유럽우주기구(ESA, 에사)의 허셜 우주망원경의 임무로 수집된 데이터를 사용해 일반적인 은하보다 진화 속도가 10배 가량 느린 두 은하를 확인했다. 이들 은하의 확인은 천문학자들이 우리 우주에서 최초의 별이 어떻게 탄생하게 됐는지를 알아내는 데 도움이 된다. 연구에서 검토된 은하 속 별들은 수십 억 년 전에 최초의 별이 열악한 상태에서 생성되는 과정을 설명할 수 있다. 당시 우주는 수소와 헬륨보다 무거운 원소인 철과 같은 ‘중금속’이 매우 부족한 상황이었다. 연구에 참여한 IPAC의 수장인 조지 헬루 박사는 “우주에서 중금속은 어떤 면에서 별의 형성을 돕기 위한 비료로 작용한다”고 설명했다.중국 난징대 출신 쉬용(Yong Shi) 연구원이 이끈 이번 연구에서는 ‘육분의자리 A’(Sextans A)와 ‘ESO 146-G14’로 불리는 두 저(低)성장 은하를 주목했다. 첫 번째 은하는 지구로부터 약 450만 광년 떨어져 있으며, 또 다른 은하는 이보다 7만 광년 더 떨어져 있어 상대적(?)으로 그리 멀지 않은 곳에 있기 때문이다. 이런 류의 은하를 천문학자들은 ‘대기만성형’이라고 말한다. 헬루 박사는 “금속이 부족한 은하는 초기 우주에서부터 남겨진 섬들과 같다”면서 “상대적으로 우리와 가까이 있어 특히 과거의 창(窓)을 보여준다”고 말했다. 하지만 이런 은하는 상대적으로 가깝다는 것이지 아직 제대로 관측하기에는 너무 희미해 초기 별 형성 과정을 연구하는 데 어려움이 있다고 한다. 연구진은 이런 문제를 다중 파장이라는 접근 방식으로 해결하려 하고 있다. 빛 중에서 파장이 가장 긴 적외선을 관측한 허셜의 데이터는 천문학자들이 차가운 먼지 속에 파묻혀 있는 별들을 볼 수 있게 했다. 그런 먼지는 우주 영역에서 별 형성의 재료인 가스의 총량을 나타낸다. 다른 망원경들을 사용한 관측에서는 이 먼지가 차가워 관측이 어렵다. 반면 허셜은 그런 먼지가 발하는 아주 약한 빛을 포착할 수 있었다. 연구진은 미국 뉴멕시코주(州) 소코로에 있는 국립전파천문대(NRAO)의 젠스키 전파 망원경망(VLA)과 호주 나라브리에 있는 호주전파망원경배열(ATCA)에서 은하 일부 가스를 전파 측정했고, 스피처와 겔렉스에 보관돼 있던 데이터를 사용해 별 형성 비율을 분석했다. 스피처는 새롭게 탄생한 별들에 의해 달궈진 먼지로부터 나온 더 짧은 파장의 적외선을 관측했고 겔렉스는 빛을 발하는 별에서 나온 자외선을 포착했다. 천문학자들은 이런 데이터를 합쳐 이런 ‘대기만성’ 은하가 일반 은하보다 10배 정도 늦게 별을 형성하며 성장하는 것을 밝혀냈다. 연구를 이끈 쉬용 연구원은 “별의 형성은 그런 환경에서 매우 비효율적”이라면서 “극도로 금속이 부족한 인근 은하는 수십 억 년 전에 우리 은하의 모습을 아는 가장 좋은 방법”이라고 말했다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 네이처(Nature) 16일 자로 게재됐다. 사진=ESA/NASA/JPL-Caltech/NRAO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

태초의 우주 모습을 간직한 두 은하를 천문학자들이 확인했다. 이들 ‘느림보’ 은하는 마치 매마르고 척박한 땅에서 싹을 틔우려고 애쓰는 꽃처럼 엄청나게 더딘 속도로 별을 형성하며 확장하고 있는 것으로 나타났다.미국항공우주국(NASA, 나사) 산하 적외선처리·분석센터(IPAC) 등이 참여한 국제 연구진은 나사의 스피처 우주망원경과 은하진화탐사선(GALEX, 겔렉스), 그리고 유럽우주기구(ESA, 에사)의 허셜 우주망원경의 임무로 수집된 데이터를 사용해 일반적인 은하보다 진화 속도가 10배 가량 느린 두 은하를 확인했다. 이들 은하의 확인은 천문학자들이 우리 우주에서 최초의 별이 어떻게 탄생하게 됐는지를 알아내는 데 도움이 된다. 연구에서 검토된 은하 속 별들은 수십 억 년 전에 최초의 별이 열악한 상태에서 생성되는 과정을 설명할 수 있다. 당시 우주는 수소와 헬륨보다 무거운 원소인 철과 같은 ‘중금속’이 매우 부족한 상황이었다. 연구에 참여한 IPAC의 수장인 조지 헬루 박사는 “우주에서 중금속은 어떤 면에서 별의 형성을 돕기 위한 비료로 작용한다”고 설명했다.중국 난징대 출신 쉬용(Yong Shi) 연구원이 이끈 이번 연구에서는 ‘육분의자리 A’(Sextans A)와 ‘ESO 146-G14’로 불리는 두 저(低)성장 은하를 주목했다. 첫 번째 은하는 지구로부터 약 450만 광년 떨어져 있으며, 또 다른 은하는 이보다 7만 광년 더 떨어져 있어 상대적(?)으로 그리 멀지 않은 곳에 있기 때문이다. 이런 류의 은하를 천문학자들은 ‘대기만성형’이라고 말한다. 헬루 박사는 “금속이 부족한 은하는 초기 우주에서부터 남겨진 섬들과 같다”면서 “상대적으로 우리와 가까이 있어 특히 과거의 창(窓)을 보여준다”고 말했다. 하지만 이런 은하는 상대적으로 가깝다는 것이지 아직 제대로 관측하기에는 너무 희미해 초기 별 형성 과정을 연구하는 데 어려움이 있다고 한다. 연구진은 이런 문제를 다중 파장이라는 접근 방식으로 해결하려 하고 있다. 빛 중에서 파장이 가장 긴 적외선을 관측한 허셜의 데이터는 천문학자들이 차가운 먼지 속에 파묻혀 있는 별들을 볼 수 있게 했다. 그런 먼지는 우주 영역에서 별 형성의 재료인 가스의 총량을 나타낸다. 다른 망원경들을 사용한 관측에서는 이 먼지가 차가워 관측이 어렵다. 반면 허셜은 그런 먼지가 발하는 아주 약한 빛을 포착할 수 있었다. 연구진은 미국 뉴멕시코주(州) 소코로에 있는 국립전파천문대(NRAO)의 젠스키 전파 망원경망(VLA)과 호주 나라브리에 있는 호주전파망원경배열(ATCA)에서 은하 일부 가스를 전파 측정했고, 스피처와 겔렉스에 보관돼 있던 데이터를 사용해 별 형성 비율을 분석했다. 스피처는 새롭게 탄생한 별들에 의해 달궈진 먼지로부터 나온 더 짧은 파장의 적외선을 관측했고 겔렉스는 빛을 발하는 별에서 나온 자외선을 포착했다. 천문학자들은 이런 데이터를 합쳐 이런 ‘대기만성’ 은하가 일반 은하보다 10배 정도 늦게 별을 형성하며 성장하는 것을 밝혀냈다. 연구를 이끈 쉬용 연구원은 “별의 형성은 그런 환경에서 매우 비효율적”이라면서 “극도로 금속이 부족한 인근 은하는 수십 억 년 전에 우리 은하의 모습을 아는 가장 좋은 방법”이라고 말했다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지 네이처(Nature) 16일 자로 게재됐다. 사진=ESA/NASA/JPL-Caltech/NRAO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

화학적 방법으로 더 이상 나눌 수 없는 기본단위 입자인 원자 두께에 불과한 ‘발전기’가 개발됐다. 미국 나노과학기술전문매체 나노워크(Nanowerk)는 컬럼비아 대학 기계공학, 조지아 공과대학 재료과학 공동 연구진이 전기를 생산할 수 있는 세계에서 가장 얇은 발전기 개발에 성공했다고 15일(현지시간) 보도했다. 연구진은 MoS₂ 분자식을 가지는 흑색 분말 형태의 고체 윤활제 이황화 몰리브덴(molybden disulphide)에 오른쪽 방향으로 신축-압력을 가했을 때, 전력 생산이 가능하다는 것을 발견했다. 이는 한 종류의 결정판(結晶板)에 일정 방향으로 압력을 가해주면 판 양면에 생겨난 외부 힘에 비례하는 양전하-음전하가 나타나 전력이 만들어지는 압전기(piezoelectricity)의 원리다. 쉽게 말해, 일정 결정에 외부응력을 가해주면 그 결정의 전기분극이 변화해 전력이 만들어지는 것으로 이를 응용해 전화기, 라디오 스피커, 초음파 탐지기, 원거리 통신회로가 제작된다. 이렇게 만들어진 이황화 몰리브덴 발전기는 무엇보다 원자 입자정도에 불과한 얇은 두께라는 특징을 갖고 있어 주목된다. 예를 들어, 이런 나노 발전기는 제조 공정 순서에서 의류에 포함돼 자체적으로 전력을 생산하는 옷 개발이나 공간과 크기에 구애받지 않는 의료기기 개발 분야 등에 폭넓게 활용될 수 있다. 이와 관련해 컬럼비아 대학 기계공학과 제임스 혼 교수는 “해당 발전기는 일정 재료가 나노 크기로 축소된 상태에서 놀라운 성능을 드러냈을 때 얼마나 유용한 물질로 활용될 수 있는지를 입증한 첫 번째 연구사례”라며 “해당 물질이 세상에 존재하는 모든 제조용품에 유용하게 적용될 수 있도록 지속적인 추가 응용 연구를 진행할 것”이라고 설명했다. 한편 이 연구결과는 네이처 출판그룹(Nature Publishing Group)에서 발행하는 세계적 기초과학종합학술지 네이처(Nature) 15일자에 게재됐다. 사진=Columbia Engineering and the Georgia Institute of Technology 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

엄청난 양의 가스를 게걸스럽게 먹어치우는 욕심쟁이 블랙홀이 발견됐다. 최근 국제 전파천문학 연구센터(the International Centre for Radio Astronomy Research)등 공동연구팀은 지구로부터 약 1200만 광년 떨어진 곳에서 블랙홀 'P13'을 발견했다고 발표했다. 　 나선은하인 NGC7793 끝자락에 위치한 P13은 우리 태양 질량의 15배를 넘지 않아 블랙홀 중에는 소형에 속한다. 그러나 놀랍게도 P13은 태양보다 무려 100만배 이상이나 밝아 학자들은 처음에 P13을 거대 블랙홀로 생각했다. 그러나 이번 연구결과 그 이유는 크기가 아니라 엄청난 '식욕' 때문임이 드러났다. 연구에 참여한 로베르토 소리아 박사는 "P13은 엄청나게 빠른 속도로 회전하며 주위 은하의 가스를 닥치는 대로 흡입하고 있다" 면서 "블랙홀이 밝게 빛을 발하는 이유는 쉽게말해 블랙홀이 가스를 먹어치우고 소화를 시키는 것"이라고 설명했다. 특히 연구팀은 P13을 핫도그 빨리먹기 챔피언에 오른 바 있는 일본인 푸드파이터 고바야시 다케루와 비교해 눈길을 끌었다. 소리아 박사는 "P13의 가스 흡입 속도를 수치와 비교하면 매 분 100x10억x10억 개의 핫도그를 먹는 것과 같다" 면서 "왜소한 몸매의 고바야시가 핫도그 빨리먹기 챔피언이 된 것처럼 블랙홀의 능력도 그 사이즈가 문제는 아니다"고 밝혔다. 한편 이번 연구결과는 학술지 네이처(Nature) 최신호에 게재됐다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

엄청난 양의 가스를 게걸스럽게 먹어치우는 욕심쟁이 블랙홀이 발견됐다. 최근 국제 전파천문학 연구센터(the International Centre for Radio Astronomy Research)등 공동연구팀은 지구로부터 약 1200만 광년 떨어진 곳에서 블랙홀 'P13'을 발견했다고 발표했다. 　 나선은하인 NGC7793 끝자락에 위치한 P13은 우리 태양 질량의 15배를 넘지 않아 블랙홀 중에는 소형에 속한다. 그러나 놀랍게도 P13은 태양보다 무려 100만배 이상이나 밝아 학자들은 처음에 P13을 거대 블랙홀로 생각했다. 그러나 이번 연구결과 그 이유는 크기가 아니라 엄청난 '식욕' 때문임이 드러났다. 연구에 참여한 로베르토 소리아 박사는 "P13은 엄청나게 빠른 속도로 회전하며 주위 은하의 가스를 닥치는 대로 흡입하고 있다" 면서 "블랙홀이 밝게 빛을 발하는 이유는 쉽게말해 블랙홀이 가스를 먹어치우고 소화를 시키는 것"이라고 설명했다. 특히 연구팀은 P13을 핫도그 빨리먹기 챔피언에 오른 바 있는 일본인 푸드파이터 고바야시 다케루와 비교해 눈길을 끌었다. 소리아 박사는 "P13의 가스 흡입 속도를 수치와 비교하면 매 분 100x10억x10억 개의 핫도그를 먹는 것과 같다" 면서 "왜소한 몸매의 고바야시가 핫도그 빨리먹기 챔피언이 된 것처럼 블랙홀의 능력도 그 사이즈가 문제는 아니다"고 밝혔다. 한편 이번 연구결과는 학술지 네이처(Nature) 최신호에 게재됐다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

아이스크림, 케이크, 쿠키, 햄버거 등 각종 고열량 음식을 섭취하더라도 알약 하나만 추가로 복용해주면 별도의 운동, 식이요법 없이 정상 체중을 유지할 수 있다면 어떨까? 최근 미국 서던 캘리포니아 대학교(University of Southern California, USC)는 해당 교 의과대학·노인학 공동 연구진이 유전자 물질을 통해 고열량 식사를 지속하면서 다이어트를 할 수 있는 새로운 방법을 찾아냈다고 최근 밝혔다. 연구진은 세포 분화과정 연구용으로 널리 사용되는 선형동물 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)을 세균배양용기 상에서 심층 조사한 결과, 체내 열량을 흡수해내는 유전자 변종을 발견했다. 해당 유전자는 본래 SKN-1이라는 명칭으로 알려져 있지만 이번에 발견된 변종은 활동상태가 지나치게 과잉돼 각종 열량을 평균보다 과하게 흡수해내는 성질이 있는 것으로 알려져 있다. 주목할 만한 것은 변종 SKN-1과 같은 성질의 유전자가 인간에게도 존재한다는 점이다. 바로 ‘Nrf2’ 단백질 유전자인데, 이는 통상적으로 체내 활성산소를 분해시키고 노화를 막아주는 항산화물질로 알려져 있다. 이미 일부 제약업체는 Nrf2 단백질을 정제해 항산화, 노화방지약품으로 만드는 연구를 하고 있다. 만일 Nrf2 단백질을 몸 속에서 활성화 시킬 수 있다면 앞서 설명한 것처럼 체내 열량을 획기적으로 흡수해내 아무리 먹어도 살이 찌지 않는 꿈같은 일이 현실화 될 수도 있다. 예를 들어, 햄버거·감자튀김·탄산음료 등의 고열량 패스트푸드를 많이 섭취했더라도 알약으로 정제된 Nrf2 단백질을 복용해주면 체내 열량이 그대로 흡수돼 비만이 예방된다는 것이다. 만일 인체 내 특정 조직에서 Nrf2 단백질이 활성화된다면 원하는 부위별로 살이 빠지게 만드는 것도 가능할 수 있다. 하지만 이는 아직 연구단계로 실용화되기까지는 무수히 많은 변수와 위험이 존재한다. 특히 Nrf2 유전자는 인체 내에서 공격적인 암 세포의 발현을 촉진시키는 것으로 알려져 이와 같은 부작용을 어떻게 완화시키는지 여부가 숙제로 남아있다. 다만 이미 제약업계 노화방지용으로 Nrf2를 제품화하는 연구가 진행되고 있는 만큼, 꿈의 다이어트 약이 실현되는 것도 아주 불가능한 것은 아니다. 서던 캘리포니아 대학교 숀 커렌 박사는 “문제는 Nrf2를 몸 속 어느 위치에서 어떤 시점에 활성화시킬 수 있는지 그 제어방법을 찾아내는 것”이라며 “만일 방법만 찾아낸다면 Nrf2는 무수히 많은 잠재성을 지닌 약품으로 재탄생될 수 있다. 이를 위해 우선적으로 쥐 실험을 시작할 예정”이라고 밝혔다. 한편 이 연구는 미국 국립 보건원(National Institutes of Health)의 지원으로 이뤄졌으며 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다. 자료사진=포토리아　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

아이스크림, 케이크, 쿠키, 햄버거 등 각종 고열량 음식을 섭취하더라도 알약 하나만 추가로 복용해주면 별도의 운동, 식이요법 없이 정상 체중을 유지할 수 있다면 어떨까? 최근 미국 서던 캘리포니아 대학교(University of Southern California, USC)는 해당 교 의과대학·노인학 공동 연구진이 유전자 물질을 통해 고열량 식사를 지속하면서 다이어트를 할 수 있는 새로운 방법을 찾아냈다고 6일(현지시간) 밝혔다. 연구진은 세포 분화과정 연구용으로 널리 사용되는 선형동물 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)을 세균배양용기 상에서 심층 조사한 결과, 체내 열량을 흡수해내는 유전자 변종을 발견했다. 해당 유전자는 본래 SKN-1이라는 명칭으로 알려져 있지만 이번에 발견된 변종은 활동상태가 지나치게 과잉돼 각종 열량을 평균보다 과하게 흡수해내는 성질이 있는 것으로 알려져 있다. 주목할 만한 것은 변종 SKN-1과 같은 성질의 유전자가 인간에게도 존재한다는 점이다. 바로 ‘Nrf2’ 단백질 유전자인데, 이는 통상적으로 체내 활성산소를 분해시키고 노화를 막아주는 항산화물질로 알려져 있다. 이미 일부 제약업체는 Nrf2 단백질을 정제해 항산화, 노화방지약품으로 만드는 연구를 하고 있다. 만일 Nrf2 단백질을 몸 속에서 활성화 시킬 수 있다면 앞서 설명한 것처럼 체내 열량을 획기적으로 흡수해내 아무리 먹어도 살이 찌지 않는 꿈같은 일이 현실화 될 수도 있다. 예를 들어, 햄버거·감자튀김·탄산음료 등의 고열량 패스트푸드를 많이 섭취했더라도 알약으로 정제된 Nrf2 단백질을 복용해주면 체내 열량이 그대로 흡수돼 비만이 예방된다는 것이다. 만일 인체 내 특정 조직에서 Nrf2 단백질이 활성화된다면 원하는 부위별로 살이 빠지게 만드는 것도 가능할 수 있다. 하지만 이는 아직 연구단계로 실용화되기까지는 무수히 많은 변수와 위험이 존재한다. 특히 Nrf2 유전자는 인체 내에서 공격적인 암 세포의 발현을 촉진시키는 것으로 알려져 이와 같은 부작용을 어떻게 완화시키는지 여부가 숙제로 남아있다. 다만 이미 제약업계 노화방지용으로 Nrf2를 제품화하는 연구가 진행되고 있는 만큼, 꿈의 다이어트 약이 실현되는 것도 아주 불가능한 것은 아니다. 서던 캘리포니아 대학교 숀 커렌 박사는 “문제는 Nrf2를 몸 속 어느 위치에서 어떤 시점에 활성화시킬 수 있는지 그 제어방법을 찾아내는 것”이라며 “만일 방법만 찾아낸다면 Nrf2는 무수히 많은 잠재성을 지닌 약품으로 재탄생될 수 있다. 이를 위해 우선적으로 쥐 실험을 시작할 예정”이라고 밝혔다. 한편 이 연구는 미국 국립 보건원(National Institutes of Health)의 지원으로 이뤄졌으며 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 6일자에 게재됐다. 자료사진=포토리아　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

가족 중 유독 자신만 신장이 작아 고민인 경우가 있다. 특히 형제, 자매는 훤칠한데 이상하게 본인만 평균보다 작은 신장을 갖게 됐을 경우, 원인이 무엇인지 궁금하기 마련이다. 이와 관련해 최근 형제, 자매 간 신장차이가 나는 가장 큰 요인은 키에 영향을 미치는 ‘특정 유전자’ 때문이라는 주장이 제기됐다. 영국 BBC 뉴스는 엑서터 의과대학 연구진이 형제, 자매 간 신장 차이가 나는 이유는 특정 ‘저신장 유전자’ 때문이라는 연구결과를 발표했다고 5일(현지시간) 보도했다. 연구진은 유럽인 25만 명의 유전정보(genome) 데이터에서 찾아낸 유전적 소인(genetic factor) 200만 가지를 분석하는 조사를 수행했다. 해당과정에서 선택된 424가지 유전정보 안에서 연구진은 유전적 성질을 변화시키는 유전자변이주(genetic variant) 697가지를 새롭게 찾아냈는데, 이것이 저신장을 유발하는 주요 원인인 것으로 확인됐다. 일반적으로 저신장의 원인은 70~80%가 가족력에 의한 유전적인 요인, 나머지 20~30%는 출생 직후 영양상태·질병·스트레스와 같은 환경적인 요인으로 나눠져 있는 것으로 알려져 있다. 때문에 통상적으로 부모가 신장이 작으면 자녀의 신장 역시 작을 확률이 높다는 인식이 보편화되어 있다. 하지만, 과거에 비해 의학·영양학적 조건이 많이 개선되어 환경적 요인이 많이 극복된 현 상황에서도 같은 부모에게서 태어난 형제, 자매간에 뚜렷한 신장 차이가 나타나고 있는 데에는 보다 구체적인 저신장 유발 요인이 있을 것이라는 의문을 엑서터 의과대학 연구진은 가져왔다. 따라서 수십 만 유럽인구의 유전자 정보 데이터를 분석해낸 끝에 연구진이 발견해낸 700여 가지 유전자변이주(genetic variant)가 바로 저신장을 유발하는 가장 근본적 원인이 될 수 있다. 특히 이번 연구결과는 저신장과 관련된 질병인 골연골 이형성증, 골다공증, 신장질환부터 일부 심혈관계 질환, 암 질환에 이르기까지 체계적인 치료법을 찾아낼 수 있다는 가능성을 제시했다는 측면에서 상당한 의미를 갖는다. 엑서터 의과대학 앤드류 우드 박사는 “연구에서 발견된 700여 가지 변종 유전자는 자녀의 신장에 관심이 많은 부모님부터 저신장 관련 질환을 앓고 있는 환자들에게까지 의학적 해답을 제시해줄 수 있는 가능성을 품고 있다”고 설명했다. 한편 이 연구결과는 국제학술지 네이처 제네틱스(Nature Genetics)에 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지구상에 최초로 출현한 동물로 추정되는 오래된 구형(球形) 화석에 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 과학전문매체 라이브 사이언스닷컴은 버지니아폴리테크닉 주립대학(Virginia Polytechnic Institute and State University) 지구생물학과 연구진이 중국 남부 고대지형 두산퉈층(Doushantuo Formation)에서 발견된 6억년 된 ‘구형(球形) 화석’이 지구상에 최초로 출현한 동물의 흔적일 수 있다는 연구결과를 발표했다고 최근 보도했다. 해당 화석은 메가스페라(Megasphaera) 라는 학명으로 1998년 최초 발견됐으며 6억년 전 지구상에 최초로 출현한 원시 동물류로 추정됐으나 당시 구체적 증거를 확인하지는 못했다. 하지만 최근 버지니아폴리테크닉 주립대학 연구진은 이 작은 공 모양의 0.7㎜크기 화석이 지구에 최초로 출현한 동물의 알과 성체 사이의 중간단계를 잇는 모습임을 확인해줄 구체적 증거를 확보했다고 밝혔다. 연구진은 해당 지형에서 추가로 출토된 메가스페라 화석을 절단한 뒤 단면을 현미경으로 세밀히 분석한 결과, 스테인드글라스를 연상시키는 세포 분화 흔적이 존재하는 것을 확인했다. 메가스페라 화석 단면은 모양 및 크기가 제각각인 서로 다른 조직 유형의 세포기능이 공존하고 있는 것을 파악됐는데 이는 일반 박테리아나 단세포 생물에서 찾을 수 없는 다세포 유기체의 흔적이라고 연구진은 설명했다. 이를 종합해보면, 메가스페라는 단순한 박테리아 수준이 아닌 동물과 같은 현대 다세포 유기체의 최초 조상이 될 수도 있다. 연구진은 “우리는 보다 넓은 관점에서 메가스페라 화석이 오늘날 현대 다세포 유기체 동물군의 최초 원류일 가능성을 품고 이에 대한 구체적 증거를 확보하기 위한 추가 연구를 진행할 필요가 있다”고 설명했다. 한편 이 연구결과는 국제 과학학술지 ‘네이처(Nature)’에 발표됐다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

우리 인간의 면역은 종류가 다른 여러 면역세포의 작용으로 이뤄진다. 예를 들어 백혈구의 일종인 호중구는 박테리아 등으로부터 몸을 방어하는 역할을 하고 있는 것이다. 지금까지 이런 면역작용은 아기일 때는 아직 미숙해 성인 수준에 못미칠 것으로 여겨져 왔지만, 우리가 생각하는 이상으로 아기의 면역작용이 강력할 수 있음을 시사한 연구결과가 나왔다. 영국 킹스칼리지런던(KCL) 연구팀이 신생아 28명의 혈액을 조사한 결과, 림프구의 일종인 T세포가 성인의 것과 상당히 다른 것을 발견했다고 사이언스데일리 등 미국 과학매체가 보도했다. 연구에 따르면 아기의 T세포는 IL8이라고 알려진 강력한 ‘항박테리아 입자’를 만든다. 이는 지금까지의 생각을 뒤집는 것으로, 게다가 이 항박테리아 입자는 호중구를 자극해 체내에 침입한 박테리아 등을 공격하는 것으로 확인됐다. 즉, 세상에 태어난지 얼마 되지 않아 세균 등에 무방비 상태로 여겨졌던 아기에게 박테리아를 공격하는 체계가 제대로 갖춰져 있고, 이는 생각 이상으로 ‘강력’할지도 모른다는 것이다. 연구를 이끈 디나 기본스 박사는 “아기의 체내에는 성인과는 다른 면역체계가 있으며 이 역시 제대로 작동하는 것으로 나타났다”면서 “아마 이 면역체계는 태내에서 감염 예방의 기능을 담당하고 있었을 것”이라고 말했다. 연구팀은 앞으로 왜 아기와 성인 사이에 면역체계가 다른지를 조사한다. 그 차이를 밝히고 T세포를 연구함으로써 면역을 높이는 치료로 이어질 것으로 기대되고 있다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 메디신’(Nature Medicine) 최신호에 게재됐다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

암이 진행되면서 악성종양이 처음 발생한 장기로부터 다른 조직으로 퍼져나가는 전이(metastasis)를 방지해주는 ‘단백질 요법’이 등장했다. 세계적 기초종합과학학술지 네이처(Nature)의 자매지 ‘네이처 화학 생물학 저널(Nature Chemical Biology)’은 최근 미국 스탠퍼드 대학 생명공학과·암 센터 방사선 방사선 생물학 공동 연구진이 개발한 놀라운 암 전이 방지 단백질 요법을 소개했다. 보통 의료진들은 암 치료 시 전이를 막기 위해 강도 높은 항암화학요법을 사용하는 경우가 대부분이다. 이는 강한 독성으로 암 세포를 억제하는데 효과적이긴 하지만 다른 멀쩡한 장기까지 공격해 탈모, 구토, 설사, 심장기능 저하와 같은 심각한 부작용을 동반하는 경우가 많다. 때문에 일부 암 환자들 중에는 화학치료를 견디다 못해 치료를 거부하는 경우도 종종 있다. 이와 관련해 스탠퍼드 대학 연구진이 개발한 단백질 요법은 암 전이를 막는 강력한 효능을 품고 있으면서 화학요법이 갖는 부작용은 거의 없기에 주목된다. 해당 치료에 활용되는 단백질은 ‘Axl’과 ‘Gas6’으로 각각 성체줄기세포로부터 자연 살해세포로의 분화를 유도하는 역할을 담당한다. 특히 Axl 단백질은 세포 외벽에서 외부 신호를 받아 증식, 분화, 소멸, 암세포 생성에 관여하는 물질로 알려져 있다. 연구진은 Axl과 Gas6를 혼합하는 방식으로 제조해낸 실험 치료제를 각각 유방암과 난소암을 앓고 있는 실험용 쥐 그룹에 투여한 뒤 경과를 살폈다. 결과적으로 유방암을 앓고 있던 쥐 그룹은 악성종양 전이가 78%, 난소암을 앓고 있던 그룹은 90%가 감소된 것으로 확인됐다. 스탠포드 연구진은 모든 생물학적 대사 과정이 단백질의 상호 작용에 의해 구동된다는 사실에 기반, 이를 암 세포 전이확산 방지 기술 개발에 응용했고 결과는 고무적이다. 스탠퍼드 대학 암 센터 아마토 지아씨아 교수는 “이는 기존 항암화학요법의 독성을 줄이고 암 치료 효과는 높이는 획기적 치료법”이라며 “미래 암 치료방식에 대한 새로운 접근 방식을 열 수도 있다”고 설명했다. 하지만 이 단백질 요법이 항암치료법으로 보편화되기 위해서는 많은 관문이 남아있다. 먼저 실제 인간을 대상으로 하는 임상실험 테스트를 통과해야하는데 이를 진행하기 위해서는 수많은 동물 실험이 선행돼 안정성은 물론 부작용이 없다는 것을 증명해야 한다. 뿐만 아니라, 해당 단백질 요법이 안고 있을 위험성에 대한 검증도 필요하다. 미국 하버드 메디컬 스쿨 글렌 드레노프 교수는 “분명 인상적인 치료법이긴 하지만 Axl 단백질은 Mer와 Tyro3라는 유사 단백질과 함께 존재 한다”며 “이들은 Axl와 매우 흡사하지만 역으로 암 전이를 증가시키며 Gas6에 의해서도 쉽게 활성화되기에 보다 오랜 시간을 투자해 충분히 검증할 필요가 있을 것”이라고 강조했다. 사진=Stanford Engineering 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지구에서 약 124광년 떨어져있는 해왕성 크기 외계행성에서 ‘수증기’ 존재가 확인돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 우주과학전문매체 스페이스닷컴은 메릴랜드 대학 연구진이 지구에서 124광년 거리에 존재하는 행성 ‘HAT-P-11’의 대기에 수증기가 존재한다는 사실을 발견했다고 24일(현지시간) 보도했다. 연구진은 NASA(미 항공 우주국) 허블 우주 망원경(Hubble Space Telescope)과 스피처 우주망원경(Spitzer Space Telescope)을 통해 행성 대기를 투과하는 빛스펙트럼을 분석하는 방식으로 HAT-P-11에 존재하는 수증기 흔적을 확인해냈다. 대기 중에 물이 존재한다는 것은 해당 행성의 생태계가 지구와 흡사하다는 의미로 외계생명이 존재할 수도 있다는 높은 가능성을 가지게 된다. 기존 학계에서는 대기와 물이 존재해 생명체가 존재할 가능성이 높은 지구 유사 행성을 찾아내기 위한 노력을 오랜 시간 지속해왔다. 실제로 몇몇 외계행성이 유력한 후보군에 오르기도 했지만 대부분 슈퍼지구(super-Earth·지구보다 질량이 2~10배)형 행성으로 크기가 목성에 육박하는 거대한 규모인 경우가 많았다. 또한 실제 관측 결과도 실망스러운 경우가 대부분이었다. 하지만 HAT-P-11b는 반지름이 지구의 4.58배 정도인 해왕성 크기 행성으로 대기 존재가 확인된 행성 중 가장 질량이 작다. 또한 태양계 밖에 존재하는 물 존재 행성 중에서도 가장 작은 크기이기에 특성상 연구진이 신호를 찾아내기 더욱 어렵다는 문제점이 있다. 이런 악조건 속에서도 HAT-P-11b의 대기 중 물 흔적을 발견해낸 것은 상당한 쾌거로 평가할 수 있다. 특히 가상으로 구현된 HAT-P-11b의 대기는 지구 하늘과 매우 유사한 것으로 나타나 외계 생명의 존재 가능성도 높게 제기되고 있다. HAT-P-11b는 백조자리 방향으로 지구에서 약 124광년 떨어져있는 오렌지색 왜성으로 지난 2009년, 하버드 스미소니언 천체물리학 센터 연구진이 소형자동망원경 HATNet 네트워크를 통해 존재를 최초로 확인했다. 한편 이 연구결과는 국제 과학학술지 네이처(Nature) 25일자 주요 이슈로 소개됐다. 사진=NASA, ESA 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지구상에 최초로 출현한 동물로 추정되는 오래된 구형(球形) 화석에 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 과학전문매체 라이브 사이언스닷컴은 버지니아폴리테크닉 주립대학(Virginia Polytechnic Institute and State University) 지구생물학과 연구진이 중국 남부 고대지형 두산퉈층(Doushantuo Formation)에서 발견된 6억년 된 ‘구형(球形) 화석’이 지구상에 최초로 출현한 동물의 흔적일 수 있다는 연구결과를 발표했다고 24일(현지시간) 보도했다. 해당 화석은 메가스페라(Megasphaera) 라는 학명으로 1998년 최초 발견됐으며 6억년 전 지구상에 최초로 출현한 원시 동물류로 추정됐으나 당시 구체적 증거를 확인하지는 못했다. 하지만 최근 버지니아폴리테크닉 주립대학 연구진은 이 작은 공 모양의 0.7㎜크기 화석이 지구에 최초로 출현한 동물의 알과 성체 사이의 중간단계를 잇는 모습임을 확인해줄 구체적 증거를 확보했다고 밝혔다. 연구진은 해당 지형에서 추가로 출토된 메가스페라 화석을 절단한 뒤 단면을 현미경으로 세밀히 분석한 결과, 스테인드글라스를 연상시키는 세포 분화 흔적이 존재하는 것을 확인했다. 메가스페라 화석 단면은 모양 및 크기가 제각각인 서로 다른 조직 유형의 세포기능이 공존하고 있는 것을 파악됐는데 이는 일반 박테리아나 단세포 생물에서 찾을 수 없는 다세포 유기체의 흔적이라고 연구진은 설명했다. 이를 종합해보면, 메가스페라는 단순한 박테리아 수준이 아닌 동물과 같은 현대 다세포 유기체의 최초 조상이 될 수도 있다. 연구진은 “우리는 보다 넓은 관점에서 메가스페라 화석이 오늘날 현대 다세포 유기체 동물군의 최초 원류일 가능성을 품고 이에 대한 구체적 증거를 확보하기 위한 추가 연구를 진행할 필요가 있다”고 설명했다. 한편 이 연구결과는 국제 과학학술지 ‘네이처(Nature)’ 24일자에 발표됐다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

암이 진행되면서 악성종양이 처음 발생한 장기로부터 다른 조직으로 퍼져나가는 전이(metastasis)를 방지해주는 ‘단백질 요법’이 등장했다. 세계적 기초종합과학학술지 네이처(Nature)의 자매지 ‘네이처 화학 생물학 저널(Nature Chemical Biology)’은 최근 미국 스탠퍼드 대학 생명공학과·암 센터 방사선 방사선 생물학 공동 연구진이 개발한 놀라운 암 전이 방지 단백질 요법을 소개했다. 보통 의료진들은 암 치료 시 전이를 막기 위해 강도 높은 항암화학요법을 사용하는 경우가 대부분이다. 이는 강한 독성으로 암 세포를 억제하는데 효과적이긴 하지만 다른 멀쩡한 장기까지 공격해 탈모, 구토, 설사, 심장기능 저하와 같은 심각한 부작용을 동반하는 경우가 많다. 때문에 일부 암 환자들 중에는 화학치료를 견디다 못해 치료를 거부하는 경우도 종종 있다. 이와 관련해 스탠퍼드 대학 연구진이 개발한 단백질 요법은 암 전이를 막는 강력한 효능을 품고 있으면서 화학요법이 갖는 부작용은 거의 없기에 주목된다. 해당 치료에 활용되는 단백질은 ‘Axl’과 ‘Gas6’으로 각각 성체줄기세포로부터 자연 살해세포로의 분화를 유도하는 역할을 담당한다. 특히 Axl 단백질은 세포 외벽에서 외부 신호를 받아 증식, 분화, 소멸, 암세포 생성에 관여하는 물질로 알려져 있다. 연구진은 Axl과 Gas6를 혼합하는 방식으로 제조해낸 실험 치료제를 각각 유방암과 난소암을 앓고 있는 실험용 쥐 그룹에 투여한 뒤 경과를 살폈다. 결과적으로 유방암을 앓고 있던 쥐 그룹은 악성종양 전이가 78%, 난소암을 앓고 있던 그룹은 90%가 감소된 것으로 확인됐다. 스탠포드 연구진은 모든 생물학적 대사 과정이 단백질의 상호 작용에 의해 구동된다는 사실에 기반, 이를 암 세포 전이확산 방지 기술 개발에 응용했고 결과는 고무적이다. 스탠퍼드 대학 암 센터 아마토 지아씨아 교수는 “이는 기존 항암화학요법의 독성을 줄이고 암 치료 효과는 높이는 획기적 치료법”이라며 “미래 암 치료방식에 대한 새로운 접근 방식을 열 수도 있다”고 설명했다. 하지만 이 단백질 요법이 항암치료법으로 보편화되기 위해서는 많은 관문이 남아있다. 먼저 실제 인간을 대상으로 하는 임상실험 테스트를 통과해야하는데 이를 진행하기 위해서는 수많은 동물 실험이 선행돼 안정성은 물론 부작용이 없다는 것을 증명해야 한다. 뿐만 아니라, 해당 단백질 요법이 안고 있을 위험성에 대한 검증도 필요하다. 미국 하버드 메디컬 스쿨 글렌 드레노프 교수는 “분명 인상적인 치료법이긴 하지만 Axl 단백질은 Mer와 Tyro3라는 유사 단백질과 함께 존재 한다”며 “이들은 Axl와 매우 흡사하지만 역으로 암 전이를 증가시키며 Gas6에 의해서도 쉽게 활성화되기에 보다 오랜 시간을 투자해 충분히 검증할 필요가 있을 것”이라고 강조했다. 사진=Stanford Engineering 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

차기 신소재라 불리는 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene)보다 강력한 나노 크기의 다이아몬드 소재를 개발할 수 있는 방법을 과학자들이 찾아냈다. 영국 과학전문매체 피조그닷컴은 미국 펜실베이니아 주립대학·애리조나 주립대학·오크리지 굴립 연구소·카네기 연구소 공동 연구진이 모발보다 얇은 ‘다이아몬드 코어 나노 실(diamond-core nanothread)’ 개발에 성공했다고 21일(현지시간) 보도했다. 연구진은 오크리지 국립 연구소의 대형 고압축기기를 이용, 방향족화합물인 벤젠(benzene) 분자 속 탄소원자를 압축해 머리카락보다 얇고 광섬유보다 작은 사면체 탄성구조를 가진 ‘다이아몬드 코어 나노 실(diamond-core nanothread)’ 결정 추출에 성공했다. 연구진이 최초 압축해낸 벤젠 분자는 탄소 원자 6개, 수소 원자 12개로 이뤄진 사이클로헥세인(cyclohexane) 화합물 형태였으나, 이후 최종적으로 추출된 다이아몬드 코어 나노 실은 수소 원자로 둘러싸여져 있는 상태로 변화했다. 연구진은 처음에 강력한 압력을 가한 뒤 시간을 두고 천천히 압력을 해제하는 방식으로 벤젠 분자를 자극, 분자 내부의 탄소 원자가 사면체 구조로 질서 정연한 형태를 유지하도록 노력했고 이후 압력이 완전히 해제됐을 때 벤젠분자는 길고 얇은 ‘다이아몬드 코어 나노 실’로 변형됐다. 연구진은 이 ‘나노 실’ 결정을 X선 회절(X-ray diffraction), 중성자회절(neutron diffraction), 라만분광법(Raman spectroscop), 고체상태 핵 자기 공명(solid-state nuclear magnetic resonance), 투과전자현미경사진(transmission electron microscopy)으로 수차례 반복 조사하는 과정에서 내부의 완벽한 형태의 다이아몬드 구조가 존재함을 확인해낼 수 있었다. 연구진은 꿈의 신소재라 불리는 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene)보다도 이 ‘다이아몬드 코어 나노 실’이 가지는 잠재성이 더욱 높다고 본다. 펜실베이니아 주립 대학 화학과 존 베딩 교수는 “이 나노 실은 지금까지 나왔던 어떤 신소재보다 가볍고, 효율적이며 오염위험도 낮다”며 “특히 이론으로만 존재해온 무중력 공간과 지구 표면을 잇는 우주엘리베이터를 만들어낼 초경량 케이블을 이 다이아몬드 코어 나노 실로 만들 수 있다고 본다. 탄소나노튜브, 그래핀 보다 강하고 안정적이면서 대기까지 보호할 수 있기 때문”이라고 설명했다. 하지만 아직 ‘다이아몬드 코어 나노 실’은 신소재로의 개발이 완성된 것은 아니며 실험과정에서 드러난 뻣뻣함, 화학적 응용력, 대량 생산 방식 구축 등 극복할 과제가 많이 남아있다. 연구진은 이에 대한 추가 연구를 진행할 예정이다. 한편 이 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지 ‘네이처 공업소재(Nature Materials)’ 21일자에 게재됐다. 사진=Penn State University　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

어떤 제품이든 녹이 슬거나 부식되지 않도록 만들어주는 ‘꿈의 페인트’가 곧 등장할 수도 있다는 가능성이 제기돼 화제를 모으고 있다. 미국과학전문매체 네이처 월드 뉴스는 영국 맨체스터 대학 연구진이 ‘꿈의 신소재’라 불리는 ‘그래핀(graphene)’을 이용, 어떤 제품이든 부식되지 않도록 하는 마법 같은 페인트를 개발할 수 있다는 연구결과를 발표했다고 최근 보도했다. 그래핀은 탄소 원자들이 2차원 상에서 벌집모양의 배열을 이루면서 원자 한1개의 두께를 가지는 전도성 물질로, 쉽게 말해 흑연에서 가장 얇게 한 겹을 떼어낸 것이라 보면 된다. 그래핀은 0.2nm에 불과한 미세두께에도 구리보다 100배 이상 전도성이 높고 강철보다 200배 이상 내구력이 강하며 다이아몬드의 2배에 달하는 열전도성을 가져 ‘꿈의 나노물질’이라는 별명을 가지고 있다. 이 그래핀을 최초로 흑연에서 분리해낸 공로로 지난 2010년 노벨 물리학상을 받은 앙드레 가임 교수가 이끄는 맨체스터 대학 연구진은 최근 이에서 한발 더 나아가 그래핀과 산소를 결합해 여기에서 추출되는 산화물질로 부식을 막는 첨단 코팅 소재를 개발할 수 있다고 밝혔다. 실제로 연구진은 그래핀에 산소를 결합하는 방식으로 만들어낸 페인트로 구리 금속, 유리 표면을 코팅한 후 부식을 가속화하는 강한 산성 물질에 투입하는 실험을 수행했고, 결과적으로 코팅이 손상되지 않는다는 것을 확인했다. 연구진에 따르면, 이는 그래핀이 산소와 결합하는 과정에서 표면에 생성되는 수백만 개의 나노 크기 입자가 물, 증기, 가스, 액체를 비롯한 강한 산성 화학 물질의 투과를 막는 산화 방지막을 제품에 형성시키기 때문으로 추정된다. 연구진은 “이 그래핀 페인트는 대부분의 금속, 플라스틱에 코팅이 가능하며 의료, 전자, 원자력, 조선 등 제품 부식에 민감한 산업분야에 모두 폭넓게 적용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 한편 이 연구결과는 국제과학학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다. 자료사진=포토리아　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지구에서 가장 덥고 건조하며 메마른 지역으로 알려진 세계 최대 크기 사막 사하라. 그런데 최근 사하라 사막이 기존 학계가 추정해온 시기보다 무려 2배나 앞서 형성됐다는 주장이 제기돼 관심이 집중되고 있다. 네이처 출판그룹(Nature Publishing Group)에서 발행하는 세계적 기초과학종합 주간매체 네이처(Nature)는 노르웨이 비야크네스 기후연구센터(Bjerknes Centre for Climate Research) 연구진이 “사하라 사막은 기존 인식보다 2배정도 빠른 700만년 전에 이미 형성됐다”는 연구결과를 발표했다고 17일(현지시간) 보도했다. 연구진은 고생대부터 최근까지 아프리카 북부의 기후변화와 지형형성과정을 재배열하는 방대한 기상 시뮬레이션 분석을 진행한 결과, 사하라 사막이 300만년 전 형성됐다는 기존 학자들의 예상보다 2배 이상 오래된 700만년 전 이미 지구상에 존재했을 가능성이 매우 높다는 점을 발견했다. 시뮬레이션 과정을 살펴보면, 고생대 후기에서 신생대 전반기 사이 테티스 해(Tethys Sea, 지금 지중해에서 아프리카 북부. 카프카스산맥, 히말라야산맥, 동남아시아, 중국 남부 뻗어있던 해역)가 갑작스럽게 축소되면서 여름계절풍이 약화됐고 인근 아프리카 북부, 아라비아 반 도 역시 심각한 기후변화에 직면했다. 아프리카에서 아시아까지 이어졌던 방대한 규모의 해역이 현재의 지중해 크기로 줄어들면서 해양성 기후 대신 건조한 기후가 등장하면서 아프리카 북부의 사막화가 가속화됐다는 것이다. 테티스 해가 줄어들던 시기는 700만년~1100만년 전으로 이를 토대로 추측해보면, 적어도 이와 비슷한 시기에 이미 사하라 사막이 존재했을 가능성이 높다. 이를 뒷받침 해주는 증거는 또 있다. 중앙아프리카 차드공화국 북부의 사하라 사막 인근 모래언덕 지형이 적어도 700만년 전 형성됐다는 연구결과가 존재하며 사하라 지역의 건조화가 800만년 전부터 진행됐다는 연구결과도 있다. 연구진은 “테티스 해가 아프리카에서 아시아까지 방대하게 존재했기에 이런 특수한 기후변화는 사하라 사막은 물론 같은 시기 해당 지역 동·식물 생태계 형성에도 상당한 영향을 미쳤을 것”이라고 설명했다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

흔히 은하수로 불리는 우리 은하가 어느 위치에 있는지 보여주는 새로운 우주 지도가 공개됐다. 이 지도는 우리 은하의 위치는 물론 주변에 있는 수많은 은하와의 관계를 보여준다. 연구팀은 이런 관계를 보여주는 더 큰 은하 집단을 ‘라니아케아’라고 명명했다. 이는 하와이어로 ‘끝없는 하늘’을 뜻하는 말이다. 이로써 우리 지구는 ‘라니아케아 은하수 태양계’라는 새 주소를 갖게 된 셈이다. 우주에서 은하는 서로 모여 거대한 구조를 형성하는 경향이 있다. 천문학자들은 이를 초은하단이라고 부르고 있다. 새롭게 공개된 우주 지도에 따르면 지구가 속한 은하는 지름 5억 광년인 라니아케아 초은하단의 가장자리 근처에 위치한다. 라니아케아 내부에는 무려 10만 개의 은하가 존재한다. 하지만 이런 대규모의 초은하단도 우주의 일부분에 불과하다. 우주는 관측할 수 있는 범위만 해도 900억 광년 이상으로 확대된다고 천문학자들은 설명하고 있다. 라니아케아라는 초은하단의 형성을 밝혀낸 연구팀을 이끄는 미국 하와이대학 천문학자 브렌트 툴리 박사는 “지도를 보면 위치감각을 얻을 수 있다”면서 “자신을 위해 위치감각을 얻고 그런 관계를 보는 것은 그 위치를 이해하는 데 매우 중요한 것”이라고 설명한다. 우리 은하 주변의 지도가 나온 것은 이번이 처음은 아니지만, 지금까지의 지도는 어떻게 은하들이 우리 은하가 속한 초은하단에서 나오는 중력에 의해 묶여 있는지를 확인할 수는 없었다. 툴리 박사가 이끄는 연구팀은 각 은하가 우주 공간에서 어떻게 운동하고 있는지를 관찰하고, 라니아케아의 경계와 그에 속하는 은하를 확정했다. 이를 위해 연구팀은 ‘특이 운동’이라는 측정 값을 사용했다. 이는 은하의 총 운동에서 우주 팽창에 의한 운동 성분을 뺀 값이라고 한다. 은하가 어떻게 움직이는지 나타내는 이 궤적에서 은하를 끌어 당기는 중력의 중심 이른바 ‘인력체’(Attractor)의 위치를 알 수 있다. 이런 인력체는 초은하단의 핵을 형성하고 거기에 속한 은하의 움직임을 지배하지만, 핵에 끌려 당기는 특이 운동을 밝히기는 쉽지 않다고 한다. “은하마다 그런 움직임을 관찰하는 것은 매우 어려운 것”이라고 미국 로렌스버클리 국립연구소의 물리학자 데이비드 슐레겔 박사는 말한다. 슐레겔 박사 역시 현재 2500만 개의 은하를 지도에 담아내는 프로젝트를 진행 중에 있지만, 자신이 대학원생이었던 시절 이번 연구와 비슷한 지도 제작에 상당한 시간을 보냈던 경험이 있다고 한다. 그는 “실제로 이런 종류의 지도 작성에 많은 연구자들이 노력해왔지만, 매우 성가신 연구이기에 결국 모두가 포기했다”면서 “그런데 이 연구팀, 특히 툴리 박사는 열심히 노력을 계속해왔다”고 말했다. 툴리 박사가 이끄는 연구팀은 8000개나 되는 은하의 특이 운동을 조사한 뒤 우리 은하와 주변 은하가 어떤 인력체에 의해 주도되고 있는지를 밝혀낼 수 있었다. 이들은 그런 정보를 사용해 라니아케아 초은하단의 범위를 확정할 수 있었다. 간단히 말하면, (센타우루스자리 방향에 있는) 라니아케아의 ‘거대 인력체’(Great Attractor)에 의해 움직이는 은하들은 라니아케아 초은하단에 속해 있다는 것이다. 또한 이런 은하는 라니아케아 초은하단 옆에 있는 물고기자리-페르세우스 초은하단에 있는 또 다른 인력체에 의해서도 영향을 받고 있다. 툴리 박사는 “우리는 (라니아케아의) 경계를 찾으려고 했다”면서 “이는 지구의 분수령(분수계)과 비슷한 데 이런 분수령의 윤곽은 록키 산맥과 달리 평지에서는 그다지 명확하지 않지만, 물이 어디로 흐를지 정해져 있는 것과 같다”고 말했다. 초은하단에 속하는 은하는 우주의 실에 꿴 구술처럼 이어져 있다. 각각의 실은 거대 인력체로 이어져 있다. 우리 은하는 이런 실 중 하나의 가장자리에 있는데 ‘로컬 보이드’(Local Void)라는 곳의 가장자리에 있다고 한다. 보이드(Void, 공동)는 이름 그대로 거의 아무것도 없는 공간이다. 이런 대규모의 우주 실과 보이드는 우주 전체에 흔히 존재한다. 하지만 툴리 박사는 라니아케아의 지도를 제작하는 과정에서 알게 된 정보에 크게 놀랐다고 말했다. 이는 라니아케아 초은하단이 ‘섀플리 밀집지역’(Shapley Concentration)으로 불리는 더 큰 은하 집단에 의해 끌려가고 있다는 것. 툴리 박사는 “이는 정말 큰 것으로, 우리는 그것에 끌려가고 있다”면서 “하지만, 우리는 아직 섀플리 밀집지역의 윤곽을 찾기 위한 충분한 정보를 갖고 있지 않다”고 말했다. 이어 “우리는 아마 훨씬 큰 무언가(섀플리 밀집지역)의 일부일지도 모른다”고 덧붙였다. 이번 연구논문은 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 온라인판에 9월 3일자로 게재됐다. 사진=네이처(위), NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구상에 포유류가 첫 등장한 시기를 한참 앞당길 중요한 분기점이 될 골격 화석이 훌륭한 보존 상태로 발견돼 고생물학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 내셔널 지오그래픽 뉴스는 뉴욕자연사박물관, 펜실베이니아 인디애나대학교, 베이징자연사박물관, 중국 선양대학, 중국과학원 고생물학 공동 연구진이 지구상에 포유류가 등장한 첫 시기를 적어도 4000만년 앞당겨줄 생명체 화석을 발견했다고 10일(현지시간) 보도했다. 연구진은 중국 북동부 랴오닝성 고대 지층에서 진행된 3년간의 발굴 작업을 통해 최초 포유류로 추정되는 하라미이드(haramiyids)의 골격 화석을 거의 완전한 형태로 발견하는데 성공했다. 출토된 골격화석은 총 6가지인데 이는 각각 3종류의 하라미이드(haramiyids)에서 유래한 것으로 추측된다. 해당 포유류의 무게는 최저 28g에서 최대 283g사이로 여겨지는데 그 형태는 오늘날의 다람쥐와 거의 빼다 박은 듯 유사하다. 연구진에 따르면, 이 포유류는 어금니 교두(咬頭) 즉, 치아도드리(앞니를 제외한 치아의 씹는 면에 솟아오른 돌기 부분)가 나있는 등 설치류에서 유래된 특이한 구강구조를 가지고 있었으며 이를 이용해 주로 곤충, 견과류, 과일을 주식으로 삼았다. 이와 같은 구강구조는 약 1억 6400만년 전 쥐라기 중기에 번성했던 포유류인 다구치목(multituberculates)과 매우 유사한 것으로 학계에서는 하라미이드(haramiyids)와 다구치목이 같은 뿌리일 것이라는 의견을 제시한 바 있다. 다만 하라미이드(haramiyids)는 다구치목과 달리 두개골, 고막 형태, 턱뼈, 발목 등에서 포유류만의 고유한 특징이 존재한다. 또한 등장시기가 적어도 2억 2000~2억년 전 사이인 중생대 트라이아스기로 추정되는데 기존 학계에서 짐작해온 최초 포유류 출현 시기인 1억 7400~1억 6400만년 전 쥐라기 중기에서 적어도 4000만년 이상 앞당겨내는 중요한 진화론적 의미를 가진다. 한편 이 연구결과는 세계적 과학 학술지 ‘네이처(Nature)’ 11일자에 발표됐다. 사진=Nature 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr