귀여운 외모로 전세계적인 사랑을 받는 판다가 하루종일 대나무만 먹는 속사정이 밝혀졌다. 최근 중국 서화사범대학 연구팀은 대나무 속의 마이크로RNA(miRNA)가 판다의 혈류로 들어가 먹이 습관 변화 등 행동 방식에 영향을 미친다는 연구결과를 과학 저널 수의학 프런티어스(Frontiers in Veterinary Science) 최신호에 발표했다. 중국이 애지중지하는 국보급 동물인 판다는 인형같은 외모와 더불어 하루종일 느릿느릿 움직이며 대나무를 먹는 것으로 유명하다. 특히 판다는 대식가로도 유명한데 하루 14시간 이상 먹는 대나무 양이 무려 13㎏에 달한다. 놀라운 점은 판다가 육식을 하는 동물의 전형적인 소화시스템을 갖고있다는 점이다. 이같은 비밀을 풀기위해 연구팀은 어린 판다 한마리를 포함 총 7마리 판다의 혈액을 분석했다. 그결과 대나무에서 유래한 것으로 추정되는 57개의 miRNA가 존재한다는 사실을 밝혀냈다. miRNA는 DNA에 저장된 유전정보가 발현돼 기능을 하게 하는데 중요한 역할을 한다. 연구를 이끈 펑 리 박사는 “miRNA가 판다의 섭식 습관과 관련된 유전자 발현에 영향을 미친다는 것을 발견했다”면서 “여기에는 맛과 냄새, 소화 및 도파민 경로도 포함되는데, 이는 지방과 설탕이 많은 음식을 먹는 것과 같은 특정 활동을 즐겁게 느끼게 한다”고 설명했다. 곧 대나무 miRNA가 판다의 음식 선호도에 영향을 미쳐 대나무 먹는 것을 더 매력적으로 여기도록 한다는 것. 리 박사는 “판다는 중국의 매우 귀중한 국보로 혈액 샘플을 구하는 것 조차 쉽지 않다”면서 “아직 대나무를 먹지 못하는 아기 판다의 혈액 샘플을 수집하면 더욱 놀라운 결과를 얻을 수 있을 것”이라고 기대했다.

페트병 음료 속에 있는 미세 플라스틱을 장기간 섭취했을 때 남성의 생식 발달을 저해할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 국립부경대학교는 이 같은 내용이 담긴 식품영양학과 정승진·박수례 박사과정생과 류보미·이승준 교수 연구팀 논문이 세계적 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’(Advanced Science) 1월호에 실렸다고 지난 28일 밝혔다. 연구팀은 유아기 쥐 모델에 29주간 매주 미세 플라스틱을 섭취시키고, 고환과 부고환 조직의 미세 구조, 혈중 테스토스테론 수치, 정자 농도·운동성 등을 종합적으로 분석했다. 분석 결과 정자 농도와 운동성이 전반적으로 감소하고 정자 생산과 성숙이 동시다발적으로 저해된다는 것을 확인했다. 연구팀은 이번 연구에서 미세 플라스틱에 대한 장기 노출이 생식 기능 저하에 직접적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 밝혀냈다. 연구팀은 “이번 연구는 일상적으로 사용되는 페트병 소재가 장기적으로 인체에 미칠 수 있는 잠재적 위험성을 과학적으로 규명한 데 의미가 있다”며 “미세 플라스틱이 생식 건강에 미치는 영향을 더욱 정밀하게 규명하고 환경·보건 정책 개선에 이를 반영할 필요가 있다”고 말했다.

귀여운 외모로 전세계적인 사랑을 받는 판다가 하루종일 대나무만 먹는 속사정이 밝혀졌다. 최근 중국 서화사범대학 연구팀은 대나무 속의 마이크로RNA(miRNA)가 판다의 혈류로 들어가 먹이 습관 변화 등 행동 방식에 영향을 미친다는 연구결과를 과학 저널 수의학 프런티어스(Frontiers in Veterinary Science) 최신호에 발표했다. 중국이 애지중지하는 국보급 동물인 판다는 인형같은 외모와 더불어 하루종일 느릿느릿 움직이며 대나무를 먹는 것으로 유명하다. 특히 판다는 대식가로도 유명한데 하루 14시간 이상 먹는 대나무 양이 무려 13㎏에 달한다. 놀라운 점은 판다가 육식을 하는 동물의 전형적인 소화시스템을 갖고있다는 점이다. 이같은 비밀을 풀기위해 연구팀은 어린 판다 한마리를 포함 총 7마리 판다의 혈액을 분석했다. 그결과 대나무에서 유래한 것으로 추정되는 57개의 miRNA가 존재한다는 사실을 밝혀냈다. miRNA는 DNA에 저장된 유전정보가 발현돼 기능을 하게 하는데 중요한 역할을 한다. 연구를 이끈 펑 리 박사는 “miRNA가 판다의 섭식 습관과 관련된 유전자 발현에 영향을 미친다는 것을 발견했다”면서 “여기에는 맛과 냄새, 소화 및 도파민 경로도 포함되는데, 이는 지방과 설탕이 많은 음식을 먹는 것과 같은 특정 활동을 즐겁게 느끼게 한다”고 설명했다. 곧 대나무 miRNA가 판다의 음식 선호도에 영향을 미쳐 대나무 먹는 것을 더 매력적으로 여기도록 한다는 것. 리 박사는 “판다는 중국의 매우 귀중한 국보로 혈액 샘플을 구하는 것 조차 쉽지 않다”면서 “아직 대나무를 먹지 못하는 아기 판다의 혈액 샘플을 수집하면 더욱 놀라운 결과를 얻을 수 있을 것”이라고 기대했다.

얼굴에 긴 뿔이 난 특이한 모습의 고래가 있다. 바로 ‘바다의 유니콘’ 이라고도 불리는 세계적인 희귀종 일각고래다. 최근 미국 플로리다애틀랜틱대 하버브랜치 해양학연구소 등 공동연구팀은 일각고래가 거대한 뿔을 어떤 용도로 사용하는지를 밝힌 연구결과를 과학저널 ‘해양과학 프런티어스’(Frontiers in Marine Science) 최신호에 발표했다. 마치 전설이나 동화 속에 존재할 것 같은 모습의 일각고래는 몸길이 4~5m, 몸무게 0.8~1.6톤에 달하는 중형 고래로 대부분 북극과 인접한 캐나다 북부에 서식한다. 특히 일각고래는 길고 커다란 뿔로 유명한데, 사실 뿔이 아니라 돌출한 엄니(송곳니 또는 앞니가 길고 커져서 입 밖으로 돌출한 이빨)다. 엄니의 용도에 대해서 학계에서는 암컷 유혹용, 먹이 찾기용, 일종의 네비게이션 등 다양한 주장을 내놓고 있으나 속시원하게 밝혀진 것은 없다. 이번에 연구팀은 드론을 활용해 베일에 싸여 있던 일각고래의 생태를 가까이 들여다볼 수 있었다. 그 결과 일각고래는 엄니를 사용해 짝짓기를 위한 용도 외에도 먹이를 찾거나 탐험하고 놀이를 즐기는 등 다양하게 활용한다는 사실을 밝혀냈다. 논문의 수석저자인 그렉 오코리-크로우 박사는 “일각고래는 엄니 흔들기로 유명한데, 두 마리 이상이 동시에 물 밖으로 수직으로 들어올려 상대의 특성을 평가하거나 잠재적인 짝에게 힘을 보여주기 위한 의식적인 행동일 수 있다”면서 “이번에 일각고래가 엄니를 다른 용도로 사용한다는 것을 알게됐는데. 대표적으로 먹이 찾기, 탐험, 놀이 등 예상치 못한 용도였다”고 덧붙였다. 특히 연구팀은 일각고래가 엄니를 이용해 물고기와 새 등과도 상호작용한다는 것을 밝혀냈다. 오코리-크로우 박사는 “일각고래는 엄니를 사용하는데 매우 능숙한데, 물고기를 찌르거나 기절시키고 그 움직임에 맞춰 빠르고 정확하게 사용해 어느 방향으로 갈지 조종할 수도 있다”면서 “10년 이상 일각고래를 연구해왔는데 항상 엄니에 경탄하다”고 설명했다. 이어 “변화하는 북극 환경에 일각고래가 어떻게 적응하는지 알기 위해서는 이들의 생태를 방해하지 않는 드론과 같은 혁신적인 도구가 필수적”이라고 강조했다.

올해 여름 수준의 더위가 4월부터 11월까지 이어질 것이라는 국내 기후학자의 전망이 나온 가운데, 극심한 더위가 분자 수준의 노화 속도를 가속한다는 연구 결과가 나와 관심이 쏠린다. 27일 미국 서던캘리포니아대(USC) 레너드 데이비스 노인학 대학 제니퍼 에일셔 교수와 최은영 박사팀은 과학 저널 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에서 2010~2016년 미국 전역의 더위 일수와 각 지역 고령층의 생물학적 나이 관계를 분석해 이러한 결과를 얻었다고 밝혔다. 연구팀은 극심한 더위에 많이 노출될수록 고령층의 생물학적 노화가 빨라질 수 있음을 보여주는 연구라며 이는 기후변화와 폭염이 분자 수준에서 장기적인 건강과 노화에 미치는 영향에 대한 새로운 우려를 제기한다고 말했다. 생물학적 나이는 출생일 기준의 나이와 달리 분자, 세포, 시스템 수준에서 신체가 얼마나 잘 기능하는지 측정하는 척도로, 생물학적 나이가 높을수록 질병·사망 위험이 커지지만 폭염과 생물학적 노화의 연관성을 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 2010~2016년 열지수(Heat Index)를 기준으로 미국 전역의 폭염 일수를 조사하고, 56세 이상 지역 주민 3600명을 대상으로 혈액 표본을 채취, 분석해 생물학적 나이가 어떻게 변화하는지 분석했다. 미국 기상청(NWS)은 기온과 습도 기반 열지수에 따라 더위가 건강에 미칠 수 있는 위험 수준을 26.7~32.2℃를 ‘주의’(Caution), 32.2~39.4℃를 ‘극심한 주의’(Extreme Caution), 39.4~51.1℃를 ‘위험’(Danger) 단계로 분류한다. 이 연구에서는 세 가지 단계에 해당하는 날을 모두 ‘폭염’에 포함했다. 생물학적 나이 변화를 거주지 폭염 일수와 비교한 결과 폭염 일수가 많은 지역 거주자의 생물학적 나이 증가 속도가 폭염 일수가 적은 지역 거주자보다 유의미하게 빠른 것으로 나타났다. 1년 및 6년 동안의 폭염 일수 증가 또는 장기간의 더위가 참가자의 생물학적 나이(PCPhenoAge)에 미치는 영향을 분석한 결과 폭염에 따라 생물학적 노화가 최대 2.48년 앞당겨진 것으로 나타났다. 최은영 박사는 “폭염 일수와 생물학적 노화 속도의 이런 상관관계는 사회경제적 및 기타 인구통계학적 차이와 신체활동, 음주, 흡연 같은 생활 습관 요인을 고려한 후에도 유지됐다”고 설명했다. 에일셔 교수는 “일 년 중 절반이 ‘극심한 주의’ 수준 이상 폭염이 발생하는 애리조나주 피닉스 거주자는 연간 폭염 발생일이 10일 미만인 지역 거주자보다 생물학적 노화가 최대 14개월 빨랐다”며 “이는 단순히 더운 날이 많은 지역에 사는 것만으로도 생물학적으로 노화가 빨라질 수 있다는 의미”라고 전했다. 이어 “노년층에서는 땀 증발을 통해 피부 냉각 효과가 사라지기 시작하고 습도가 높은 곳에서는 냉각 효과가 더 떨어진다”면서 “자신이 있는 지역의 온도와 습도를 살펴보고 어떤 위험이 있는지 파악해야 한다”고 조언했다. “올해 여름 수준 더위 4월부터 11월까지 이어질 것”한편 앞서 지난해 여름 40도의 폭염이 올 것을 예견했던 기후학자 김해동 계명대 환경공학과 교수가 올해 여름 수준의 더위가 4월부터 11월까지 이어질 것이라고 전망해 관심이 쏠리기도 했다. 김 교수는 “지난해 겨울은 굉장히 따뜻했고 3월 초까지 따뜻했다가 3월 중순 갑자기 확 추워지는 꽃샘추위가 기승을 부렸지만, 올봄에는 그런 꽃샘추위는 걱정 안 해도 될 것 같다”며 “2월 말, 3월 초부터 따뜻해지기 때문에 봄꽃 개화 시기도 예년보다 빨라질 것 같다”고 내다봤다. 진행자가 “올해는 4월에도 반팔을 입을 정도로 더울까?”라고 묻자, 김 교수는 “4월 초 최고 온도가 20도 넘어가면서 올해 봄은 ‘여름 같은 봄’이 되지 않을까 생각한다”며 “지난해에 내가 한국의 여름이 4월부터 11월까지 이어질 것으로 전망한 적이 있는데, 올해도 비슷할 것”이라고 답했다. 또한 “우리나라 기후가 점점 아열대화되고 있다”며 “평균 기온이 10도 이상인 달이 8개월 이상 지속되면 아열대 기후로 분류하는데, 사실상 우리나라가 점점 아열대에 가까워지고 있다”고 분석했다.

흡연, 음주, 신체활동 부족 등 잘못된 생활 습관을 오래 지속할수록 암 발생 위험이 커진다는 연구 결과가 국내에서 나왔다. 26일 을지대에 따르면 의과대학 본과 2학년 최희준 학생과 의정부 을지대병원 가정의학과 강서영 교수 연구팀은 65세 이상 한국인 남성 6만 4756명의 생활 습관을 8년간 추적 관찰한 결과 이같이 나타났다고 밝혔다. 연구진은 국민건강보험공단 코호트(cohort·공통된 특성을 가진 사람들 집단) 자료를 활용해 2008~2009년 65세 이상 남성을 연구 대상으로 해 2년마다 국가 건강검진에서 응답한 생활 습관 관련 지표를 분석했다. ▲흡연 ▲음주 ▲신체활동 부족으로 나타날 때마다 1점을 더하는 식으로, 총 8년간 4번의 검진에서 한 번도 여기에 해당하지 않으면 0점, 모두 해당하면 12점을 매겼다. 4번의 건강검진 동안 암에 걸린 대상자는 총 6만 4756명 중 1만 3130명(20.3%)이었는데, 생활 습관이 나쁠수록 암에 걸리기 쉬웠다. 기저질환 등 다양한 요인을 보정해 분석한 결과, 가장 건강한 생활 습관을 보인 0~2점에 비해 3~5점 군에서 10%, 6~8점 군에서 54%, 9~12점 군에서는 72% 각각 암 발생 위험도가 증가하는 것으로 나타났다. 특히 검진을 거치는 동안 생활 습관으로 인한 누적 부담이 늘어나면서 암이 발생할 위험도 유의미하게 커졌다. 강서영 교수는 “한국의 고령화 속도를 보면 노인 암 발생률은 점점 더 높아질 것으로 예상된다”며 “연구 결과가 건강한 생활 습관을 지녀야 한다는 경각심을 줄 수 있을 것”이라고 강조했다. 한편 이러한 연구 결과는 종양학 분야 과학기술 논문 추가 인용 색인(SCIE) 급 국제 학술지 ‘암(Cancers)’ 최신호에 게재됐다.

지구 온난화로 인한 기후 변화 때문에 영향을 받는 것 중 하나가 바로 수자원이다. 2050년이 되면 전 세계 약 10억 명이 심각한 물 부족 현상에 시달리게 될 것이라는 예측도 나오고 있다. 이 때문에 물 절약과 함께 가용할 수 있는 담수 자원 확보가 무엇보다 시급하다. 이런 가운데 칠레 마요르대, 산티아고 교황 가톨릭대, 벨기에 브뤼셀 자유대 공동 연구팀은 안개 속 수분을 모아 저장하는 ‘안개 수확’(fog harvesting) 기술이 물 부족에 시달리는 지역에 사는 사람들에게 도움을 줄 수 있다고 23일 밝혀 눈길을 끈다. 이 연구 결과는 환경 분야 국제 학술지 ‘최신 환경과학’ (Frontiers in Environmental Science) 2월 20일 자에 실렸다. 칠레 아타카마 사막은 1년 중 300일 이상이 맑은 날이 지속돼 천체 관측하기 좋은 곳으로 알려져 있다. 맑은 날이 긴 만큼 연간 강수량이 1㎜ 미만으로 세계에서 가장 건조한 곳이기도 하다. 이 지역은 1만 7000년~1만 년 전에 채워진 지하 암반층을 주요 수원으로 삼고 있다. 연구팀은 안개 속 수분을 모아 저장하는 ‘안개 수확’ 기술의 상용화 가능성을 살펴보기 위해 아타카마 사막에 있는 알토 오스피시오라는 도시에서 1년 동안 현장 연구를 실시했다. 이 지역에는 약 1만 명의 주민 중 1.6%만이 상수도망에 연결돼 있고, 나머지 주민들은 트럭을 통해 물을 배급 받는 형태다. 연구팀은 ‘안개 수집기’라는 장치로 안개 속 수분을 포집했다. 안개 수집기는 두 개의 기둥 사이에 매달린 그물망으로 이뤄져 있다. 그물망은 안개 속 수분을 포집하기 위한 차단막 역할을 하며, 그물망에 잡힌 물방울은 물 저장 탱크로 이어지는 배수구로 떨어지는 형태다. 물 수집을 위해 별도의 외부 에너지가 필요 없는 수동 시스템이다. 연구팀의 조사에 따르면 하루 평균 1㎡ 당 0.2~5ℓ의 안개수를 채취할 수 있음을 확인했다. 많이 수집될 경우는 1㎡당 하루 최대 10ℓ가 수집되기도 했다. 연구팀의 계산에 따르면 1만 7000㎡의 그물망은 도시 빈민가의 주간 물 수요인 30만ℓ를 충족시킬 수 있다. 또 안개수를 수경 재배와 같은 무토양 농업에 사용하면 한 달에 15~20㎏의 녹색 잎채소를 수확할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 안개수 수확을 위해서는 안개 밀도, 적당한 바람 패턴, 고지대 등의 요건이 필요하며, 계절마다 안개의 밀도나 횟수가 달라지기 때문에 이런 변동성도 고려해 안개수 저장 방법도 추가로 연구할 필요가 있다. 그렇지만 연구팀은 안개가 물 부족에 시달리는 고지대 건조지역에서 보완적 물 공급원 역할을 충분히 할 수 있다고 연구팀은 강조했다. 연구를 이끈 버지니아 카터 칠레 마요르대 교수는 “이번 연구는 안개가 기후 변화로 인한 물 부족 현상을 보완할 수 있는 도시물 공급원이 될 수 있음을 보여준다”라며 “안개 수확은 물 부족에 대한 광범위한 도시물관리 전략의 일부로 채택되어야 할 것”이라고 말했다.

지난 2015년 일본 가고시마현 야쿠시마 국립공원에서 수컷 일본원숭이가 암컷 꽃사슴 등에 올라타 교미를 하는 것 같은 모습이 포착됐다. 우연히 카메라에 포착된 ‘단 한 번뿐인 사건’인 줄 알았던 이 장면은 2020년, 2021년, 2023년에도 잇따라 목격돼 관련 연구도 이어지고 있다. 최근 과학 매체 ‘내셔널지오그래픽’은 일본원숭이와 꽃사슴의 독특한 상호작용을 연구하고 있는 프랑스 스트라스부르대 영장류학자 세드릭 수에르 교수와 일본 교토대 연구진 등의 연구를 소개했다. 이 연구는 지난해 12월 24일 학술지 ‘Cultural Science’에 게재됐다. 연구진은 일본원숭이와 꽃사슴의 상호작용에 대해 여러 가지 가설을 내놨다. 이들은 우선 2015년 사슴과 교미를 하는 듯한 행동을 시작한 원숭이가 관련된 것으로 추정했다. 해당 원숭이와 같은 개체라면 무리 내 다른 원숭이들도 이 행동을 학습해 ‘사회적 전파’가 이뤄졌을 가능성이 있다는 것이다. 수에르 교수는 “처음엔 (무리 내에서 번식 기회를 얻지 못한) 원숭이가 성적 욕구 불만에 이런 행동을 했을 것으로 보인다”면서 “그러나 시간이 지나고 이 수컷의 무리 내 지위가 올라가면서 암컷도 그 행동을 하게 됐다. 그의 행동이 다양하게 퍼졌을 수 있다”고 분석했다. 다만 연구진은 이 원숭이들이 같은 개체라고 단언할 수는 없다고 판단했다. 또한 연구진은 성적인 접근 이전부터 일본원숭이와 꽃사슴이 같은 서식지와 먹이를 공유하며 일종의 ‘공생 관계’를 맺고 있는 것도 주목했다. 사슴은 원숭이를 따라다니며 원숭이가 나무에서 떨어뜨린 음식을 먹기도 하고, 원숭이의 배설물을 먹기도 한다. 원숭이는 사슴의 영양가 높은 진드기나 기생충을 잡아먹으며 단백질을 보충한다. 미국 애리조나대 진화·생태학자인 주디 브론스타인 교수는 “사슴은 원숭이가 기생충을 제거해주기 때문에 사회적으로 관대하게 대하게 됐을 것”이라며 “일단 사슴이 등에 타는 행동을 용인하는 법을 배운 뒤에는 다른 행동들도 허락하기 시작했을 가능성이 있다”고 내셔널지오그래픽에 말했다. 수에르 교수는 “현재까지 다른 곳에서는 사슴과 원숭이가 이러한 상호작용을 보이는 것을 관찰할 수 없다”며 “원숭이는 매우 영리하고, 영장류들은 서로의 행동을 보고 배우기 때문에 이런 행동이 사회적인 ‘문화’로 자리 잡게 된 것인지는 여전히 추가 연구가 필요하다”고 말했다.

2024년도 4단계 BK21 사업 우수 참여 인력 선정 스마트시티·미래모빌리티 연구 성과 인정받아 서울시립대학교는 미래혁신성장 스마트시티 교육연구단 소속 최민제 연구교수(교통공학과, 지도교수 이승재)가 2024년도 4단계 BK21(Brain Korea 21) 사업의 우수 참여 인력으로 선정돼 부총리 겸 교육부 장관 표창을 받았다고 14일 밝혔다. 한국연구재단은 4단계 BK21 사업의 교육연구단(팀) 참여 대학원생 및 신진연구인력 중 탁월한 성과를 보인 인재들을 발굴하고자 매년 표창을 수여하고 있다. 지난해 전국 500여개 교육연구단(팀)에서 추천을 받아 최종 29명이 선정됐으며, 최 연구교수는 미래 모빌리티와 스마트시티 융합 연구의 성과를 인정받아 수상의 영예를 안았다. 최 연구교수는 BK21 사업 참여 기간 다양한 공동 연구에 참여하며, 미래 모빌리티의 도시 도입에 따른 효용성과 최적 구현 방안을 연구해 왔다. 현재까지 Journal of Cleaner Production, Journal of Transport Geography, Energy 등에 총 17편의 SCI급 논문을 게재하고, 국내 특허 6건 등록하는 등의 연구 성과를 거뒀다. 특히, 영국토목학회(ICE)에서 수여하는 James Hill Prize 2023을 수상하며 SCI급 저널 Municipal Engineer에 게재된 논문 중 최우수 논문으로 선정됐다. 최 연구교수는 “지도교수인 이승재 교수의 훌륭한 가르침 덕분에 연구자로 성장할 수 있었다”면서 “스마트시티의 미래는 미래 모빌리티와의 융합을 통해 더욱 가치 있게 구현될 것이며, 대한민국이 미래 모빌리티 분야를 선도할 수 있도록 연구에 최선을 다하겠다”고 수상 소감을 밝혔다. 정연두 서울시립대 산학협력단 단장은 “이번 수상은 서울시립대학교 BK21 교육연구단의 연구 경쟁력과 우수성을 대외적으로 인정받은 중요한 성과”라며 “앞으로도 우수 연구자들의 역량을 강화하고 혁신적인 연구가 이뤄질 수 있도록 적극 지원하겠다”고 말했다. 시상식은 오는 19일 서울 서초구 엘타워에서 열린다.

“난 디저트 배 따로 있어.” 배가 아무리 불러도 디저트가 나오면 또 먹게 되는 뇌의 메커니즘이 밝혀졌다. 설탕을 먹으면 포만감을 조절하는 뇌 신경세포가 마약성 호르몬을 분비해 식욕이 더 촉진되면서 디저트를 먹고 싶어진다는 것이다. 14일 과학 저널 사이언스(Science)에 게재된 연구에 따르면 독일 쾰른 막스 플랑크 신진대사 연구소(MPIMR) 헤닝 펜셀라우 박사팀은 “설탕에 대한 생쥐 뇌 반응을 조사한 결과, 포만감을 조절하는 프로오피오멜라노코르틴(POMC) 신경세포가 설탕에 반응해 식욕을 촉진하는 것으로 나타났다”고 밝혔다. 열량 과잉이나 식사 후처럼 칼로리 부족이 해소될 때 나타나는 포만감은 안정적인 체중 유지를 위한 중요한 신경 생물학적 과정이다. 연구팀은 포만감을 느낀 후에도 달콤한 음식을 먹고 싶은 욕구가 증가하는 현상은 흔히 일어나는데, 설탕에 대한 이런 식욕 증가는 식사 후 가장 두드러지며 이는 광범위한 디저트 소비로 이어진다고 지적했다. 연구팀은 이 연구에서 배가 부른 상태에도 디저트를 찾게 만드는 일명 ‘디저트 배’(dessert stomach)의 원인을 찾기 위해 설탕에 대한 생쥐의 반응을 조사했다. 그 결과 완전히 포만감을 느낀 상태에서도 여전히 디저트를 먹는 생쥐가 있었으며, 포만감 조절 뇌 신경세포 중 하나인 시상하부(hippothalamus) POMC 신경세포가 이를 담당하는 것으로 밝혀졌다. 시상하부 POMC 뉴런은 포만감을 조절하는 주요 뉴런으로, 흥분성 멜라노코르틴 신경펩티드를 통해 배가 부를 때 음식 섭취를 줄이도록 한다. 그러나 POMC 뉴런은 생쥐가 포만감을 느낄 때 설탕을 먹으면 포만감 자극 물질뿐 아니라 체내 마약성 호르몬인 β-엔도르핀도 함께 분비하는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 β-엔도르핀은 다른 신경세포의 아편 수용체에 작용해 보상감을 유발, 포만감을 넘어서도 계속 설탕을 먹게 만든다고 설명했다. β-엔도르핀이 작용하는 뇌 오피오이드 경로(opioid pathway)는 설탕을 추가로 섭취할 때는 활성화되지만 다른 음식이나 지방을 섭취할 때는 활성화되지 않았다. 또 이 경로를 차단한 생쥐는 설탕을 줘도 더 먹지 않았고, β-엔도르핀 분비를 억제할 때 설탕을 먹지 않는 현상은 포만감을 느끼는 생쥐에게서는 나타났지만, 굶주린 생쥐에게서는 관찰되지 않았다. 이어 사람들에게 튜브로 설탕을 투여하면서 뇌를 스캔한 결과 생쥐와 동일한 뇌 영역이 설탕에 반응했으며, 포만감 신경세포와 가까운 영역에 β-엔도르핀이 작용하는 아편 수용체가 많은 것으로 나타났다. 펜셀라우 박사는 “진화론적 관점에서 보면 설탕은 자연에 흔치 않지만 먹으면 에너지 보상이 빠르다”며 “뇌는 설탕이 있으면 그때마다 먹도록 프로그램된 것 같다”고 분석했다. 이어 “이 연구 결과는 비만 치료에도 중요할 수 있다”며 “뇌의 아편 수용체 차단 약물은 식욕 억제 주사보다 체중 감소 효과가 작지만 이를 다른 치료법과 병용하면 매우 유용할 수 있다”고 전했다.

국내 연구진이 암세포를 정상세포로 되돌릴 수 있는 방법을 찾아냈다. 암세포를 사멸시키는 현행 치료 방식과는 근본적으로 다른 접근법이어서, 암 완전 정복의 첫 단계로 이어질지 주목된다. 카이스트는 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 정상세포에서 암세포로 변화하는 순간의 ‘임계전이’(臨界轉移, critical transition) 현상을 포착·분석해 암세포를 정상세포로 되돌릴 수 있는 ‘분자스위치 발굴 기술’을 개발했다고 5일 밝혔다. 정상세포가 암세포로 변하는 과정에서는 특정 시점에 갑작스럽게 상태가 변하는 임계전이 현상이 나타난다. 마치 물이 100도에서 갑자기 기화되는 것처럼 급격한 상태 변화가 이뤄지는 것이다. 이때는 정상세포와 암세포가 불안정하게 공존하는데, 카이스트 연구팀은 이 임계전이 순간에 주목해 암세포를 정상세포로 되돌릴 수 있는 특정 분자를 찾아냈다. 연구팀은 임계전이를 유도하는 핵심 유전자를 찾아내 조절할 수 있다면, 암세포를 정상세포와 유사한 상태로 되돌려 부작용 없이 치료할 수 있다고 가정했다. 이를 증명하기 위해 시스템생물학 기법을 활용, 임계전이에 관여하는 유전자들의 상호작용을 분석하는 유전자 네트워크 컴퓨터 모델을 개발했고, 암 발생 순간을 관장하는 분자 스위치 유전자 USP7을 찾아냈다. 전등 스위치를 껐다 켜는 것처럼 이 분자의 작동을 통제해 암세포를 정상세포로 되돌릴 방법을 알아낸 것이다. 연구팀은 실제 대장암 환자의 체외 배양조직에 이 기술을 적용해 암세포가 정상세포로 회복된다는 것도 확인했다. 연구팀은 기존의 암세포를 죽이는 방식의 치료법이 아닌, 암세포의 운명을 정상으로 되돌리는 새로운 치료법이라는 데 연구의의가 있다고 설명했다. 조광현 카이스트 바이오및뇌공학과 교수는 “대장암 외 다른 암에도 이 기술을 적용할 수 있을 것으로 보인다”며 “기술을 고도화한 뒤 기술이전을 할 계획이다”라고 말했다. 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 1월 22일 자 온라인판에 게재됐다.

이제 전 세계 어디에도 미세플라스틱이 닿지 않는 곳은 없는 것 같다. 최근 영국 남극조사국(BAS)은 남극의 가장 외딴 곳에서도 처음으로 미세플라스틱이 발견됐다는 연구결과를 국제학술지 ‘종합환경과학’(Science of the Total Environment) 최신호에 발표했다. 5㎜ 미만의 작은 플라스틱을 의미하는 미세플라스틱은 처음부터 작게 만들어지거나 플라스틱 쓰레기가 분해되면서 생기는데 지구촌 환경오염의 주범이다. 놀라운 점은 도시에서 뿐만 아니라 사람이 없는 천혜의 환경에서도 미세플라스틱이 발견된다는 사실이다. 실제로 지구상에서 가장 높은 에베레스트산과 가장 깊은 해저인 마리아나 해구에서도 미세플라스틱은 어김없이 발견됐다. 특히 남극의 해빙과 심해에 서식하는 상어의 위장에서도 미세플라스틱이 발견되기도 했다. 이번에 BAS는 남극의 두 외딴 지역인 유니언 빙하와 샨츠 빙하에 있는 세 곳의 현장 캠프에서 수집한 눈을 분석했다. 그 결과 눈 1ℓ랑 73~3099개의 미세플라스틱 입자가 검출됐으며 이중 95%는 50㎛(마이크로미터) 보다 작았다. 또한 세 곳에서 섬유에 사용되는 폴리아미드, 병과 포장에 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 합성 고무와 같은 일반적인 플라스틱 유형도 확인됐다. 다만 과거 연구에서는 과학자들이 샘플에서 입자와 섬유를 직접 골라내는 방식이었다면 이번에는 필터지를 통해 눈을 녹인 후 높은 해상도로 스캔하는 새로운 기술이 적용됐다. 논문의 공동저자인 에밀리 로울런즈 박사는 “새로운 기술을 통해 과거보다 훨씬 더 작은 크기의 미세플라스틱을 분석할 수 있게 됐다”면서 “과거 연구에서는 이보다 덜 민감한 감지 방법으로 인해 미세플라스틱 오염 정도가 과소평가됐을 가능성이 있다”고 설명했다. 공동연구자인 클라라 마노 박사도 “미세플라스틱이 의류와 밧줄, 깃발 등 지역적 혹은 장거리 운반을 통해서도 나올 수 있다”면서 “오염원을 완전히 이해해야 지구상에서 가장 깨끗한 곳에서 플라스틱 오염을 줄일 수 있다”고 밝혔다. 한편 미세플라스틱은 생태계를 오염시키는 주범이지만 인체 건강에 미치는 영향도 크다. 인간이 공기와 물, 음식을 통해 미세플라스틱을 흡입하고 섭취하기 때문이다. 일반적으로 플라스틱에 함유된 화학물질은 비만이나 불임, 성 기능 장애와 당뇨병 등 여러 건강 문제의 원인이 될 수 있는 것으로 알려져 있다. 여기에 폐나 신장, 간 등 중요 기관에 미세플라스틱이 들어가면 석면처럼 주요 발암물질이 될 수도 있다.

이제 전 세계 어디에도 미세플라스틱이 닿지 않는 곳은 없는 것 같다. 최근 영국 남극조사국(BAS)은 남극의 가장 외딴 곳에서도 처음으로 미세플라스틱이 발견됐다는 연구결과를 국제학술지 ‘종합환경과학’(Science of the Total Environment) 최신호에 발표했다. 5㎜ 미만의 작은 플라스틱을 의미하는 미세플라스틱은 처음부터 작게 만들어지거나 플라스틱 쓰레기가 분해되면서 생기는데 지구촌 환경오염의 주범이다. 놀라운 점은 도시에서 뿐만 아니라 사람이 없는 천혜의 환경에서도 미세플라스틱이 발견된다는 사실이다. 실제로 지구상에서 가장 높은 에베레스트산과 가장 깊은 해저인 마리아나 해구에서도 미세플라스틱은 어김없이 발견됐다. 특히 남극의 해빙과 심해에 서식하는 상어의 위장에서도 미세플라스틱이 발견되기도 했다. 이번에 BAS는 남극의 두 외딴 지역인 유니언 빙하와 샨츠 빙하에 있는 세 곳의 현장 캠프에서 수집한 눈을 분석했다. 그 결과 눈 1ℓ랑 73~3099개의 미세플라스틱 입자가 검출됐으며 이중 95%는 50㎛(마이크로미터) 보다 작았다. 또한 세 곳에서 섬유에 사용되는 폴리아미드, 병과 포장에 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 및 합성 고무와 같은 일반적인 플라스틱 유형도 확인됐다. 다만 과거 연구에서는 과학자들이 샘플에서 입자와 섬유를 직접 골라내는 방식이었다면 이번에는 필터지를 통해 눈을 녹인 후 높은 해상도로 스캔하는 새로운 기술이 적용됐다. 논문의 공동저자인 에밀리 로울런즈 박사는 “새로운 기술을 통해 과거보다 훨씬 더 작은 크기의 미세플라스틱을 분석할 수 있게 됐다”면서 “과거 연구에서는 이보다 덜 민감한 감지 방법으로 인해 미세플라스틱 오염 정도가 과소평가됐을 가능성이 있다”고 설명했다. 공동연구자인 클라라 마노 박사도 “미세플라스틱이 의류와 밧줄, 깃발 등 지역적 혹은 장거리 운반을 통해서도 나올 수 있다”면서 “오염원을 완전히 이해해야 지구상에서 가장 깨끗한 곳에서 플라스틱 오염을 줄일 수 있다”고 밝혔다. 한편 미세플라스틱은 생태계를 오염시키는 주범이지만 인체 건강에 미치는 영향도 크다. 인간이 공기와 물, 음식을 통해 미세플라스틱을 흡입하고 섭취하기 때문이다. 일반적으로 플라스틱에 함유된 화학물질은 비만이나 불임, 성 기능 장애와 당뇨병 등 여러 건강 문제의 원인이 될 수 있는 것으로 알려져 있다. 여기에 폐나 신장, 간 등 중요 기관에 미세플라스틱이 들어가면 석면처럼 주요 발암물질이 될 수도 있다.

수많은 위성을 앞다퉈 쏘아 올리면서 우주가 점점 혼잡해지고 있는 가운데, 지구 주변을 떠도는 ‘우주 쓰레기’로 인해 항공 운항이 점점 더 위험해지고 있다는 우려가 제기됐다. 7일(현지시간) 미국 ABC 뉴스에 따르면 항공기가 우주 잔해물과 충돌할 가능성이 지금 당장은 크지 않지만, 항공 산업과 우주비행 산업이 모두 성장세에 있어 충돌 가능성이 점점 커지고 있는 것으로 나타났다. 지난달 과학 저널 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재된 논문에서는 “우주 물체의 통제되지 않은 (대기권) 재진입은 비행 중인 항공기와 충돌할 위험을 야기한다”며 “충돌 확률을 낮지만 그 결과는 치명적일 수 있으며, (잔해물) 재진입과 비행이 모두 증가함에 따라 위험은 커지고 있다”고 진단했다. 우주 쓰레기는 수명을 다한 인공위성이나 기능이 끝난 로켓의 잔해다. 위성끼리 부딪치며 생긴 파편도 포함된다. 지름 10㎝ 이상만 추려도 약 4만개다. 지름 1~10㎝는 무려 약 110만개다. 지구 궤도를 도는 잔해물은 시간이 지나면 대기권으로 낙하하게 되는데, 이때 대부분 불에 타면서 미세입자로 변하게 된다. 하지만 우주선을 쏘아 올릴 때 사용하는 로켓의 잔해물은 크기가 크고 열에도 강해 대기권 재진입 시 지상과 해상, 공중에서 인명피해를 입힐 수 있다. 연구진이 2023년 데이터를 기반으로 하늘길 위험을 분석한 결과, 항공 교통량이 많은 전 세계 주요 공항 주변의 경우 로켓 잔해물 대기권 재진입의 영향을 받을 확률은 연간 0.8%였다. 캐나다 밴쿠버나 미국 시애틀 등 태평양 연안 도시나 미국 동부해안 등 더욱 복잡한 하늘에서는 로켓 잔해물로 항공 교통이 방해받을 확률은 연간 26%에 달했다. 논문 주저자인 아론 볼리 컬럼비아대 부교수는 ABC와의 인터뷰에서 “우주 잔해물에 따른 위험이 커짐에 따라 어떤 경우에 영공을 폐쇄할 것인지 기준을 신중히 검토해봐야 한다”고 지적했다. 앞서 2022년 스페인과 프랑스는 20t(톤) 규모의 로켓 본체가 대기권 진입을 앞두자 일부 영공을 폐쇄한 바 있다. 당시 645대의 항공기가 30분간 운항 지연을 겪었고, 비행 중이던 일부 항공기는 우회 운항을 했다. 볼리 교수는 “이런 혼란은 분명히 발생하고 있으며, 앞으로 더 많이 일어날 것”이라고 예상했다. 한편 우주 쓰레기 문제가 심각해지자 과학자들은 ‘케슬러 신드롬’을 우려하기도 한다. 케슬러 신드롬은 1978년 NASA(미 항공우주국) 과학자 도널드 케슬러가 주장한 우주 재난 시나리오로, 우주 파편이 위성 등 우주 물체에 부딪쳐 더 많은 파편을 만드는 연쇄 폭발을 뜻한다. 유럽우주국(ESA)에 따르면 1957년 우주비행이 시작된 이래 폭발과 충돌을 초래하는 비정상적인 사건이 650건 이상 발생했다. 실제 연쇄 충돌로 인공위성이 모두 파괴되는 상황이 벌어지면 GPS(위성 항법 시스템)나 통신, 인터넷 등 위성에 기반을 둔 인프라를 사용할 수 없게 된다. 심지어 우주 파편으로 인류가 지구에 갇히게 되면서 달을 비롯해 태양계 행성 탐사도 중단될 것이라는 우려도 나온다.

다윗이 골리앗을 쓰러트린 이유는 무엇일까. 종교적으로 보자면 신의 뜻이겠지만 간단한 사실관계를 따져보자면 다윗이 정확히 골리앗의 이마를 맞췄기 때문이다. 아주 오래된 이야기지만 다윗과 골리앗의 이야기는 이길 수 없을 것 같은 상대를 이기는 방법을 여전히 유효하게 시사한다. 바로 정확한 타격이다. 과거의 전쟁이 막강한 화력을 바탕으로 한 융단폭격을 통해 물량으로 상대를 굴복시키는 방식이었다면 오늘날에는 얼마나 더 정교하게 상대를 정밀타격하느냐가 중요해졌다. 그리고 이를 가능하게 하는 것이 바로 인공지능(AI)의 힘이다. 군사력으로 압도하는 러시아가 우크라이나를 욕심만큼 쉽게 점령하지 못하는 이유 역시 AI 덕분이라는 분석이 나온다. 이 전쟁은 여러 면에서 현대전 나아가 미래전의 양상을 바꿔놓았는데 그중의 하나가 바로 드론과 AI의 접목이다. 다윗과 골리앗의 이야기에서 다윗의 돌에 해당하는 값싼 드론이 첨단 AI 시스템을 탑재하고 수백㎞를 날아가 상대(골리앗)의 값비싼 무기를 정확하게 타격하는 모습은 더 비싸고 튼튼한 무기를 만들기 위해 애써온 산업의 역사를 송두리째 흔들고 있다. 젤렌스키는 왜 AI 기업 CEO를 만났나 러시아의 침공이 3개월을 넘긴 시점에서 볼로디미르 젤렌스키 우크라이나 대통령은 의외의 인물을 만난다. 바로 미국 실리콘밸리 빅데이터·AI 기업 팔란티어의 최고경영자(CEO) 알렉스 카프였다. 팔란티어는 AI로 방대한 양의 군사 데이터를 분석하고 전략 수립을 제안하는 방산 기업이다. 기존의 방산 기업과 다른 점은 물리적인 무기를 만드는 게 아닌 소프트웨어 회사라는 점이다. 당시 카프 CEO는 젤렌스키 대통령에게 “다윗이 현대의 골리앗을 이길 수 있도록 돕겠다”고 말했다고 한다. 이 운명적인 만남은 군사력에서 절대 열세였던 우크라이나가 전쟁을 장기전으로 이끄는 계기가 됐다. 팔란티어의 도움을 받아 우크라이나의 드론은 비행 중 스스로 지형을 탐색하며 날아가 정밀 타격을 하는 무서운 무기로 진화했다. 팔란티어는 드론이 비행하는 중 탐지하는 각종 데이터를 분석하고 전술적 제안을 함으로써 수백㎞ 떨어진 러시아 무기와 시설을 파괴할 수 있게 했다. 고가의 대형 무기로는 불가능한 일을 작고 값싼 드론이 해낸 것이다. 현대판 골리앗과 다윗의 싸움을 가능하게 만든 팔란티어가 기존 세계 1위 방산기업인 미국의 록히드마틴을 시가총액에서 역전한 일은 AI가 전쟁의 판도를 어떻게 바꿔놓고 있는지 상징적으로 보여준다. 28일 기준 록히드마틴의 시가총액은 1115억 달러(약 161조원), 팔란티어의 시가총액은 1791억 달러(약 259조원)에 달한다. 직원 수는 록히드마틴이 11만명, 팔란티어가 3700명 수준으로 알려졌다. 경제적으로만 따지면 러시아와 우크라이나의 전쟁이 지속될수록 손해 보는 쪽은 러시아다. 러시아는 전통의 군사 강국이긴 하지만 현대전에 꼭 필요한 AI 분야에서는 그렇지 않다. 영국 토터스 미디어가 최근 발표한 ‘2024 글로벌 AI 지수’에 따르면 러시아는 83개국 중 31위 수준이다. 러시아가 막강한 군사력으로 당장 우크라이나를 집어삼키고 싶어도 우크라이나는 이미 세계 어떤 나라보다 AI 무기를 가장 잘 활용하는 나라라 현실적으로 어려움이 크다. 진짜 전쟁터는 AI 산업…격화되는 미중 경쟁 미국에서 AI 산업에 대한 투자는 버락 오바마, 도널드 트럼프, 조 바이든 대통령을 거치면서도 꾸준히 이어졌다. 민주당의 정책을 대놓고 폐기하는 트럼프 대통령이 AI 산업분야에서는 그렇지 않았다는 점을 주목할 만하다. 실제로 트럼프 1기 행정부는 2019년 2월 11일 행정명령 제13859호 ‘AI 분야 미국의 리더십 유지를 위한 명령’ 서명과 함께 ‘미국 AI 이니셔티브’를 공개한 바 있다. 미국이 정권과 무관하게 AI 산업에 대한 투자를 이어오면서 미국 국방부 역시 AI 도입에 적극적이다. 지난달 미 국방부는 AI 기술의 발전 가속화와 실제 도입 방안 마련 등을 전담할 조직인 ‘AI 신속역량반’(AIRCC) 설치를 발표하기도 했다. 중국이 국가 주도로 AI 산업에 대한 공격적인 투자를 진행하는 마당에 미국 역시 총력전을 펼치겠다고 나선 것이다. 기밀 사항이라 일반에 널리 알려지지 않았지만 미국과 중국의 AI 경쟁, 특히 군사 분야에서의 경쟁은 상상을 초월한다. 미국 국방 예산은 약 8500억 달러(약 1231조원) 규모로 알려졌다. 이 예산의 상당 부분을 지금까지는 록히드마틴, 레이시온(현 RTX), 보잉, 노스롭그루먼과 같은 전통적인 방위 산업체들이 독식해 왔지만 이제는 팔란티어, 안두릴, 쉴드 AI 등 소프트웨어 산업체로 투자 방향이 바뀌고 있다. 테슬라 CEO인 일론 머스크가 록히드마틴의 전투기인 F-35를 “멍청이들이 제작했다”고 공개 저격하면서 이런 흐름은 더 가속화될 것으로 보인다. 민간에서는 이런 시대적 추세에 맞춰 AI 회사들 사이에 공격적인 합종연횡이 이뤄지고 있다. 팔란티어와 안두릴이 국방 AI에 데이터를 사용하기 위한 파트너십을 맺었고, 쉴드 AI가 팔란티어와 협력체계를 구축하는 등 물밑에서 격랑이 일고 있다. 카이스트 출신으로 미국 보잉사에서 오래 근무한 류봉균 대표가 설립한 에피사이(EpiSci)도 연합 대열에 합류했다. 류 대표가 2012년 창업한 에피사이는 미국의 국방고등연구계획국(DARPA)의 공대공 AI 조종사에 최종 선정된 업체로 항공우주 및 방위기술 기업인 노스롭그루먼도 에피사이의 전술 AI 플랫폼을 선택했을 정도로 인정받고 있다. 에피사이의 AI 조종사는 인간 조종사와의 F-16 전투기 공중전 대결에서 압승을 거두며 AI의 무서운 능력을 보여주기도 했다. 뒤처진 한국…K방산이 승승장구하려면 이런 치열한 현실은 K방산에 대한 우려로도 이어진다. 방위사업청을 필두로 K방산이 최근 세계 무기 시장에서 좋은 성과를 거두고 있지만 AI 개발 없이는 한계에 부딪힐 수밖에 없기 때문이다. 우리 국방부의 경우 미국과 달리 아직 AI 산업을 위한 조직체도 제대로 갖춰지지 않았고 방산업체들 역시 AI 개발 분야에서는 뒤처진 게 현실이다. 이는 이웃나라 일본이 미국과 2023년 12월 무인체계 개발을 위해 국방장관끼리 협약을 체결하는 등 발 빠르게 움직인 것과 대조적이다. 방위사업청장을 지낸 강은호 전북대 교수는 “4차 산업혁명 신기술 추세를 얼마나 빠르게 무기체계로 채택하고 성능개량을 빨리해가느냐가 과제”라고 짚었다. 예비역 공군 준장 출신의 진호영 경희대 경영대학원 교수는 “머스크가 F-35가 필요 없다고 한 배경에는 AI가 탑재된 무인전투기로 전쟁하겠다는 의도가 있다”면서 “앞으로 사람이 탄 전투기는 최소화하고 6세대 전투기를 만들 필요 없이 5세대 전투기에 무인 체계로 임무하는 방식으로 가야 한다”고 말했다. 우리 군 역시 조금씩 움직이고는 있다. 국방부도 지난달 골판지 드론 100여대를 드론작전사령부에 배치한다는 계획을 밝힌 바 있다. 육군, 해군, 공군, 해병대 등 각군에서도 나름의 방안을 고민하고 있다. 다만 선진국에 비해 아직 걸음마 수준인 만큼 관련 예산 및 조직 편성, 민관 협력체계 구축 등 보다 적극적으로 움직여야 할 필요가 있다. 트럼프 2기 행정부 이후 늘어날 방위비 분담, 출산율 저하에 따른 병력 감소 등에 대응하기 위해서라도 AI 개발은 필수라는 목소리가 나온다. ‘FM리포트’는 우리 군이 지켜야 할 규범(Field Manual), 우리 군이 나아갈 미래(Future of Military)에 대해 씁니다. 잘못을 비판하고 나은 대안을 고민하며 정예 선진강군 육성에 힘을 보태겠습니다.

광주시교육청은 올해 노벨과학상 인재 육성을 위한 프로젝트 ‘야심찬 노벨+온’을 운영한다고 25일 밝혔다. 이 프로그램은 △학교 과학교육 활성화 △과학교육 일상화와 대중화 △글로벌 과학 리더 양성 등으로 나눠 진행된다. 우선 학교에서 과학교육 활성화를 위해 7개 학교를 선정해 학교당 6000만 원을 지원, 지능형 과학실을 구축한다. 30개 학교에는 2000만원을 지원해 첨단 과학 교구를 구비할 수 있게 하고, 학교에서 구입하기 어려운 교구는 과학교구 도서관과 과학영재학교 기초과학지원센터를 통해 대여한다. 전국 과학관을 둘러보는 ‘과학관은 살아있다’ 프로그램, 과학중점 학교 간 과학심화 프로그램, 연구 발표회, 과학영재학교 기초과학지원센터 과학연구활동 지원 등도 추진한다. 다양한 과학의 원리를 직접 체험하고 확인하며 과학에 대한 친밀성과 접근성을 강화하기 위한 사업도 마련했다. 초·중·고 거점학교를 대상으로 찾아가는 과학관을 운영하는 팝업 사이언스 랩을 비롯해 독서와 연계한 ‘노벨+과학의, 책으로’, 시민과 함께 천체를 관측하는 ‘별이 빛나는 밤’, 소외 계층 학생을 지원하기 위한 ‘노벨+사이브릿지’, ‘과학 경진대회’ 등을 운영한다. 글로벌 과학 리더 양성 프로그램도 마련했다. 학생 글로벌 리더 세계 한 바퀴와 연계한 ‘노벨+과학자의 길 세계로 미래로 과학 리더십 캠프’는 올해 노벨 과학상을 받은 독일·스위스의 연구시설, 대학 등을 탐방하며 노벨 꿈나무들의 꿈을 키운다. 과학 소통 능력을 키우고 창의적인 과학 아이디어를 발표하는 ‘나도 노벨+ S.C.(Science Communicator)’를 신규사업으로 추진하고, 과학 영재교육 ‘나도 노벨+ 과학자’ 등도 계속 운영한다.

정량적 데이터 근거에 기반하여 여러 암 조기진단 가능… 췌장암은 95% 진단 정확도 보여 2024년 예비창업패키지 창업기업 바이엑스(대표: 이화여대 인공지능학과 최장환 교수)가 다중암을 조기에 진단하는 인공지능 모델 ‘딥스카웃’을 올해 하반기 출시할 예정이라고 밝혔다. 암은 늦게 발견할 경우 생존율이 급격히 낮아지며, 특히 전이암의 생존율은 2.6%에 불과하다. 기술의 발전으로 인공지능 암 진단 모델도 출시되고 있지만, 저품질 CT 영상의 노이즈 문제, 장기별 관계성 및 통합 진단 정보 부족 등의 한계가 존재한다. 이에 바이엑스는 그 한계를 보완할 수 있는 AI 영상 진단 솔루션 ‘딥스카웃’을 개발했다. 이는 다양한 장기의 병변과 암 전단계의 징후를 동시에 분석해 다중암을 한번에 조기 진단하고, 임상 정보와 CT상의 정량적 데이터를 근거로 전암 단계 증상을 빠르게 확인할 수 있다. 또한 AI 기반 CT 영상 분석은 품질 개선 기술을 적용해 보다 신뢰성 있는 진단 결과를 제공한다. 이러한 솔루션은 국내외 총 23건의 특허를 획득하고, 27편의 논문으로도 출판되며 우수성을 대외적으로 입증하고 있다. 특히 95%의 높은 정확도를 보유한 다중암(간, 담도, 췌장) 조기 진단 모델로 세계 최고 수준의 국제학술지 SCI 저널에도 논문이 게재되었다. 향후에는 구독 기반 B2B 비즈니스 모델 ‘DEEPSCOUT’을 통해 개인 및 기관에 대한 상세한 암 진단 보고서를 제공하고, 2028년까지 FDA 승인과 글로벌 파트너십을 통해 완전 상용화를 목표로 하고 있다. 이미 국내 여러 병원과 POC(Proof of Concept)를 진행 중이며, 태국 국립 병원과도 협약을 맺고 다국적 데이터 확보 및 병원 내 사업화 도입 방안도 논의 중이다. 바이엑스는 “간, 담도, 췌장뿐만 아니라 복부, 흉부 등 다양한 장기에서 발생하는 암까지 빠르고 정확하게 조기 진단할 수 있도록 솔루션을 계속 고도화해 시장을 확장해 나갈 것이다”라며 “나아가 의료비용을 절감하고 공중보건을 개선하는 사회적 가치 창출 기능도 담당하게 될 것이다”라고 밝혔다.

한국전기연구원(KERI, 이하 전기연)은 ‘리튬황전지’ 상용화에 걸림돌이 되던 문제를 해결할 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 차세대전지연구센터 박준우 박사팀 연구 성과로, 도심항공교통(UAM) 시대를 이끌어갈 핵심 신기술을 제시한 셈이다. 양극(+)이 황, 음극(-)이 리튬금속으로 구성된 리튬황전지는 이론적인 에너지 밀도가 리튬이온전지의 8배 이상에 달할 정도로 잠재력이 높다. 또 고가의 희토류가 아닌, 매장량이 풍부한 황(S)을 사용하기 때문에 가격이 저렴하고 환경친화적이다. 이 덕분에 이차전지의 대표 주자로 꼽히고 있다. 다만 리튬황전지는 충·방전 과정에서 ‘리튬폴리설파이드’라는 중간 물질이 생성(용출·shuttle)된다. 이 물질은 양극과 음극 사이를 이동하며 불필요한 화학반응을 일으켜 전지 수명과 성능을 저하시키는데, 이는 리튬황전지의 상용화를 막는 가장 큰 원인으로 작용해왔다. 박준우 박사팀은 이에 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)와 산소 작용기(관능기·특정한 화학적 물리적 성질을 갖는 원자 또는 원자들의 모임)를 결합한 신기술을 제시했다. SWCNT는 강철보다도 센 강도 및 구리와 버금가는 전기 전도성을 지닌 미래 신소재다. 산소 작용기는 SWCNT가 전지 내부의 다른 물질에 잘 분산될 수 있게 해준다. 산소 작용기가 결합한 SWCNT는 충·방전 과정에서 팽창할 수 있는 전극을 안정적으로 감싸고, 리튬폴리설파이드의 용출 및 확산을 효과적으로 제어했다. 결과적으로 활물질인 황의 손실도 크게 줄일 수 있었다. 이뿐만 아니라 높은 유연성의 SWCNT와 친수성(친용매성)을 지닌 산소 작용기는 전극 제작 시 균일하고 매끄러운 표면을 구현할 수 있게 해줘 대면적·고용량 전지 설계도 가능하게 만들었다. 연구진은 이를 통해 50x60㎜ 크기의 유연한 후막 전극(thick electrode)을 만들 수 있었고, 이를 하나하나 잘 쌓아 1천mAh(1Ah)급 파우치형 리튬황전지 시제품도 제작하는 데 성공했다. 이 시제품은 100회 충·방전을 거쳐도 용량이 85% 이상 유지되는 성능을 보유하고 있다. 이번 연구 결과를 담은 논문은 재료과학 분야 국제 학술지인 ‘어드밴스드 사이언스’(Advanced Science)에 실렸다. 전기연은 향후 도심항공교통 및 항공·우주, ESS(에너지저장장치), 전기차 산업 등 차세대 리튬황전지가 필요한 수요업체를 발굴해 기술이전을 추진할 계획이다. 박준우 박사는 “SWCNT와 산소 작용기와의 결합을 통해 리튬황전지의 난제를 극복할 수 있었다”며 “차세대 리튬황전지의 실질적인 상용화 가능성을 연 큰 성과”라고 밝혔다.

새해 결심으로 커피를 끊고 차를 마시는 습관을 들이기로 한 사람이 있다면 주목해야 할 연구 결과가 나왔다. 지난 14일(현지시각) 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)는 최근 바르셀로나 자치대학교와 이집트 소하그대학교, 독일 라이프치히 헬름홀츠 환경연구센터의 연구팀이 케모스피어(Chemosphere) 저널에 발표한 연구를 소개했다. 이에 따르면 찻잎이 담겨있는 티백을 우려낼 때 수백만개 이상의 나노 플라스틱과 미세 플라스틱이 방출될 수 있다. 연구팀은 실제 일상생활과 비슷한 상황을 연출할 수 있도록 일반 슈퍼마켓과 온라인 쇼핑몰에서 판매하는 유명 티백 3가지로 실험을 진행했다. 각각 주원료는 나일론, 폴리프로필렌, 셀룰로스였으며 종류별로 티백 300개를 온수 600㎖에 우려 미세 플라스틱의 양을 관찰했다. 실험 결과 방출된 미세 플라스틱의 양은 티백 재질에 따라 달랐다. 미세 플라스틱이 가장 많이 나온 티백은 폴리프로필렌 티백이었다. 1㎖당 미세 플라스틱 입자를 약 12억개 방출했으며, 평균 크기는 약 136㎚(나노미터)였다. 그다음으로 셀룰로스 티백에서는 약 1억 3500만개, 나일론 티백에서는 818만개가 발견됐다. 연구팀은 연구 결과 엄청난 수의 미세 플라스틱 입자가 장 세포에 흡수되고, 거기에서 혈류와 인체 전체로 이동한다는 것을 보여줬다고 밝혔다. 연구자들은 “생물학적 상호작용 실험 결과 점액을 생성하는 장 세포가 미세 플라스틱과 나노 플라스틱을 가장 많이 흡수했으며, 입자가 유전 물질을 보관하는 세포핵까지 들어갔다는 사실이 밝혀졌다”고 설명했다. 이는 장내 점액이 플라스틱을 인체의 더 깊은 곳으로 운반하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다. 이에 연구자들은 건강을 생각한다면 티백보다 잎차로 즐겨야 한다고 권고했다. “미세 플라스틱, 남성 정자 운동성 저해”앞서 중국 칭다오대학 연구팀이 국제 학술지 종합환경과학(Science of the Total Environment)에서 지난 5월 발표한 연구에 따르면 남성의 체내 미세 플라스틱은 정자 운동성을 저해해 불임의 원인이 될 수 있다. 연구팀은 플라스틱 생산업에 종사하지 않는 건강한 성인 남성 36명을 대상으로 정액 샘플을 채취했다. 현미경을 통해 정자 운동성과 형태를 관찰하고 정자 속 미세 플라스틱 함량 간의 상관관계를 분석했다. 그 결과 모든 남성의 정액에서 미세 플라스틱이 발견됐으며 종류는 8가지로 확인됐다. 가장 많이 검출된 플라스틱 종류는 일회용 식품 용기에 주로 사용되는 폴리스티렌이었다. 연구팀은 검출된 미세 플라스틱의 종류에 따라 정자 운동성이 달라진다는 점에도 주목했다. 샘플 중 정자 운동성이 가장 낮은 것은 배관, 인조가죽, 전선 등의 재료로 쓰이는 폴리염화비닐(PVC) 노출군이었다. 연구에 따르면 정액에 PVC 미세 플라스틱이 있는 사람은 폴리스티렌 미세 플라스틱만 있는 사람에 비해 정자 운동성이 현저히 감소한 것으로 나타났다. 이 발견은 미세 플라스틱 노출, 특히 PVC와 최근 몇 년간 관찰된 전 세계 출산율 감소 사이의 연관성을 시사한다고 연구팀은 강조했다.

무엇이든 뚫을 수 있는 창과 무엇이든 막을 수 있는 방패, 무기 개발의 역사는 공존할 수 없는 이 두 가지 요구를 충족시키기 위한 과정이었다고 해도 지나치지 않다. 강력한 공격 무기와 강력한 방어 수단이 끊임없이 개발되면서 군사 기술은 크게 진화했다. 이런 군비 경쟁은 생명체 사이에서도 볼 수 있다. 피식자가 더 단단한 껍데기로 무장하면 포식자는 더 크고 날카로운 이빨로 발전시키는 것이 대표적 사례다. 군비 경쟁을 하듯 포식자의 공격 수단과 피식자의 방어 수단이 함께 진화하는 것을 진화적 군비 경쟁이라고 한다. 진화적 군비 경쟁은 생명의 역사만큼이나 오래되었을 것이다. 다세포 동물 간 진화적 군비 경쟁이 본격화된 것은 5억 년 전인 캄브리아기로 추정된다. 이 시기에 이르러 다양한 무기와 단단한 껍데기를 지닌 생물이 본격적으로 나타났기 때문이다. 미국 자연사박물관의 러셀 빅넬 박사와 호주 뉴잉글랜드대학·맥쿼리대학의 과학자들은 모래알 크기의 작은 껍데기에서 가장 오래된 진화적 군비 경쟁의 증거를 발견했다. 연구팀은 멸종된 캄브리아기 생물인 토모티드(tommotiid)의 일종인 라프워셀라 파스키쿨라타(lapworthella fasciculata)의 껍데기 화석을 조사하던 중 한 가지 특징을 확인했다. 이 껍데기에 작은 구멍이 나 있던 것이다. 이 구멍은 껍데기를 뚫고 내용물을 먹는 포식자에 의한 것으로 추정되는데, 현재도 비슷한 구멍들을 볼 수 있다. 연구팀이 주목한 부분은 200개 껍데기를 조사해보니 새로운 것일수록 두께가 증가하는 양상을 보였다는 것이다. 이는 라프워셀라가 천적에 대응해 껍데기 두께를 늘리는 방식으로 방어력을 높인 것으로 풀이할 수 있다. 하지만 천적 역시 껍데기를 뚫는 수단을 같이 진화시켜 두꺼운 껍데기에도 구멍이 났다. 이 화석은 5억 1700만 년 전의 것으로 가장 오래된 진화적 군비 경쟁의 증거라고 할 수 있다. 이후 진화적 군비 경쟁은 5억 년 넘게 생물 진화에 영향을 미쳐 날카로운 이빨을 지닌 사자나 날쌘 다리를 지닌 초식동물처럼 다양한 생물체가 진화하는 원동력이 됐다. 하지만 이 경쟁에는 패자나 승자가 없다. 이기고 지는 승패보다 경쟁을 통해 함께 진화하고 공존하는 것이 자연의 섭리이기 때문이다.