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“야간 근무자 심혈관질환 위험, 낮에만 식사하면 낮출 수 있어” 심혈관 질환(CVD) 위험을 높이는 요인으로 꼽히는 야간 교대 근무를 하는 사람도 밤에는 먹지 않고 낮에만 식사하면 야간 근무에 따른 심혈관 질환 위험을 낮출 수 있다는 임상시험 결과가 나왔다.미국 하버드 의대 브리검 여성병원 프랭크 시어 교수팀은 9일 과학 저널 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에서 젊고 건강한 20명을 대상으로 야간 교대 근무를 모방하고 식사 시간을 통제하면서 심혈관 질환 위험 지표 등을 측정하는 임상시험을 실시해 이런 결과를 얻었다고 밝혔다.연구팀은 야간 근무자도 낮에만 식사하면 교대 근무 관련 심혈관 질환 위험을 피할 수 있는 것으로 나타났다며 이는 교대 근무와 관련된 심혈관 건강에서 식사 시간이 수면 시간보다 더 큰 위험 요소가 될 수 있음을 시사한다고 말했다.교대 근무는 많은 연구에서 관상동맥 심장질환(CHD) 위험을 높이는 등 심혈관 질환 위험 요인으로 확인되고 있다. 하지만 이런 위험 증가는 생활방식이나 사회경제적 지위 등의 차이로는 완전히 설명되지 않고 있다.시어 교수는 야간 근무나 시차 등 일주기 불일치가 심혈관계에 미치는 영향에 대한 효과적인 대응책은 아직 확립되지 않았다며 이 연구에서 음식 섭취 시기가 교대 근무 관련 심혈관 질환 위험에 미치는 영향을 알아보고자 했다고 말했다.연구팀은 젊고 건강한 참가자 20명에게 2주간 임상연구센터 내 시간을 알 수 없는 공간에 머물며 야간 교대 근무를 하게 하고 식사 시간을 조절하면서 신체 기능 변화를 측정, 야간 근무와 식사 시간의 영향을 분석했다. 참가자들은 어두운 조명 환경에서 32시간 동안 깨어 있으면서 일정한 자세를 유지하고 매시간 같은 간식을 먹은 다음 모의 야간 근무에 참여했으며, 일부는 낮과 밤에 식사하는 그룹에, 일부는 낮에만 식사하는 그룹에 배정됐다. 그런 다음 자율 신경계 지표와 혈전 위험을 증가시키는 플라스미노겐 활성제 억제제-1, 혈압 등 다양한 심혈관 위험 인자를 측정, 식사 시간과 야간 근무 등이 미치는 영향을 조사했다.그 결과 낮과 밤에 식사한 참가자들은 야간 근무 후 심혈관 위험 인자가 모두 기준선에 비해 증가했으나, 낮에만 식사한 참가자들은 위험 요소들이 야간 근무 전과 후 동일하게 유지되는 것으로 나타났다. 논문 제1 저자 겸 공동 교신저자인 새러 첼라파 교수는 "이 연구는 모든 요인을 통제했기 때문에 두 그룹의 야근 후 심혈관 위험 요소 차이는 수면 시간이나 식사 자체보다 식사 시간의 차이에서 비롯된 것으로 볼 수 있다"고 말했다.연구팀은 주간과 야간 식사의 장기적 영향을 알려면 추가 연구가 필요하지만, 이 결과는 식사 시간 조절을 통해 야간 근무자들의 건강을 개선할 수 있음을 시사한다"며 "야간 시간대 식사를 피하거나 제한하는 것이 야간 근무자나 불면증·수면-각성 장애를 겪는 사람에게 도움이 될 수 있을 것"이라고 밝혔다.박준우 기자
- 박준우 기자
- 2025-04-10 05:57
“부자동네는 정말 공기부터 다르네” 위성사진 분석 결과 위성 사진으로 한국 전역의 공기 질을 분석한 결과 이른바 ‘부자 동네’와 도시의 대기오염도가 더 높은 것으로 나타났다.포스텍은 이형주 환경공학부 교수 연구팀이 인공위성 자료를 활용해 전국 이산화질소(NO₂) 농도를 500m 고해상도로 분석하고 사회경제적 수준에 따른 차이 분석에 성공했다고 9일 밝혔다. 이번 연구는 환경 분야 국제 학술지인 ‘환경과학 & 기술’ 온라인판에 최근 게재됐다.이산화질소(NO₂)는 자동차 배기가스와 발전소에서 주로 배출되는 대기오염물질로 호흡기 질환 등을 유발할 수 있어 법적으로 엄격히 규제되고 있다. 이 물질은 다른 대기오염물질보다 반응성이 크고 대기 중 체류 시간이 짧아 지역별로 농도 차이도 크다. 그러나 그동안은 수 km 단위의 넓은 지역 평균값만 추정할 수 있었다. 지상 측정소의 수가 제한적이고 고르게 분포되어 있지 않았기 때문이다.연구팀은 유럽우주국(ESA)의 트로포미(TROPOMI) 위성에서 수집한 이산화질소 데이터와 교통 관련 토지이용 정보를 결합해 2018년부터 2022년까지 우리나라 전역의 이산화질소 농도를 500m 단위로 분석했다.특히 연구팀은 사회경제적 수준에 따른 이산화질소 노출 차이를 분석했다. 일반적인 예상과 달리, 한국에서는 사회경제적 수준이 높은 지역에서 이산화질소 농도가 더 높게 나타났다. 연구팀은 "한국의 독특한 경제발전 역사와 관련이 있다"면서 "1970~80년대 급속한 경제성장 과정에서 대형 도로와 주택단지가 함께 개발되고 산업단지 주변으로 인구가 집중되면서 사회경제적 수준이 높은 지역이 오히려 더 높은 이산화질소에 노출되는 환경이 형성된 것"이라고 평가했다.임정환 기자
- 임정환 기자
- 2025-04-09 22:41
“소행성 충돌전 공룡 멸종설은 틀렸다” 소행성 충돌 이전 공룡이 이미 쇠퇴하고 있었다는 학설은 틀렸다는 주장이 나왔다. 소행성 충돌 이전 공룡 쇠퇴설은 탐사 가능 화석 부족으로 근거가 빈약하다는 것이다. 결국 소행성 충돌이 공룡 쇠퇴의 결정적인 역할을 했다는 추론으로 연결된다.영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL)의 크리스토퍼 딘(사진) 박사 연구팀은 9일 과학 저널 ‘커런트 바이올로지’에 이 같은 사실을 발견했다고 밝혔다. 연구팀은 백악기 말인 8400만 년 전부터 소행성 충돌이 일어난 6600만 년 전까지 북미 화석 기록을 분석했다. 이 기간 공룡 화석 8000여 개를 분석한 결과, 공룡 종의 수는 약 7500만 년 전 정점에 달했다가 소행성 충돌 때까지 900만 년간 감소한 것으로 나타났다. 그러나 탐사가 가능할 정도로 노출된 백악기 후기 암석이 적어 공룡 화석이 발견될 가능성이 작기 때문에 감소한 것으로 추정됐다고 연구팀은 설명했다.연구팀은 안킬로사우루스·케라톱스·하드로사우루스·티라노사우루스 등 4개 공룡군을 대상으로 백악기 말 북미의 서식 조건 등을 조사했다. 생태학·생물다양성 연구에서 특정 종의 서식 가능성 추정에 사용되는 ‘점유 모형’을 사용해 북미 대륙의 지질·지형·기후를 바탕으로 추정한 결과, 백악기 말 1800만 년간 네 공룡군의 잠재적 서식지는 안정적으로 유지되고 멸종 위험이 낮았던 것으로 분석됐다. 반면 이 지역에 대한 접근성, 암석 노출 등으로 인해 추정한 화석 발견 가능성은 계속 감소했다고 주장했다. 딘 박사는 “공룡 화석 발견 확률은 감소했지만, 이곳에 공룡이 살았을 가능성은 안정적으로 유지됐다”고 말했다. 구혁 기자 gugija@munhwa.com
- 구혁 기자
- 2025-04-09 11:42
폐암 면역치료 새 전략 찾았다…면역항암 막는 핵심인자 최초로 발견 면역항암치료의 방해물과 이를 개선하는 방법을 국내 연구진이 최초로 발견했다. 향후 면역항암치료의 효과를 끌어올려 폐암 치료의 새 길을 열 수 있을 것으로 기대된다.카이스트는 조광현 바이오및뇌공학과 교수 연구팀이 폐암세포의 면역회피능력을 결정짓는 핵심 인자와 면역항암치료 효과 개선 방법을 입증했다고 8일 밝혔다.면역관문억제제는 우리 몸의 면역세포가 암세포를 더 잘 공격할 수 있게 돕는 역할을 한다. 면역세포를 활성화해 암을 치료하는 면역항암치료는 암 치료의 획기적인 도약을 불러왔으나, 실제로 암 치료에 유효하게 반응하는 환자는 전체의 20% 미만에 그쳐 새 치료 전략이 필요한 상황이었다. 최근엔 반응 가능성이 높은 환자를 선별하기 위해 ‘종양돌연변이부담’(TMB)이 주요 지표로 쓰이고 있으나, 폐암 등 ‘면역사막’ 형태의 암은 TMB가 높아도 면역세포가 암세포에 잘 침투하지 못해 면역항암치료 반응이 낮은 것으로 알려져 있다.연구팀은 폐암 환자의 전사체 및 유전체 데이터로부터 유전자 조절네트워크를 추론하고 이를 분석했다. 이를 통해 폐암세포가 면역회피능력을 갖게 되는 핵심 조절인자 ‘DDX54’를 찾아냈다. 이어진 동물실험에서 폐암에 걸린 쥐의 DDX54를 억제한 결과, T세포·NK세포 등 항암 면역세포가 조직에 더 잘 스며들어 면역항암치료 반응성도 높아진다는 것을 확인했다. 아울러 세포 수준에서 유전자 발현을 분석한 결과, DDX54를 제어해 치료할 경우 면역항암치료에서 암 억제 효과를 가지는 T세포와 기억 T세포의 분화를 촉진하는 등 면역항암치료 효과를 크게 키울 수 있다는 사실도 확인했다.이는 발굴된 DDX54를 억제할 경우 폐암세포의 신호 전달 경로를 방해하고, 암세포가 면역을 피할 수 있도록 돕는 단백질 발현을 억제하기 때문으로 분석됐다. 동시에 암 발달을 촉진하는 순환 단핵구가 세포에 스며드는 것을 막으면서 항암 기능을 수행하는 M1 대식세포의 분화도 유도된다는 설명이다.조광현 교수는 "폐암세포가 면역회피능력을 획득하게 하는 핵심조절인자를 처음으로 찾아내 이를 제어함으로써 면역회피능을 되돌려 면역항암치료에 반응하지 않던 암의 반응을 유도해 낼 수 있는 새로운 치료전략을 개발한 것"이라고 말했다.과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구에는 공정렬 카이스트 박사, 이정은 연구원, 한영현 박사가 참여했다. 연구 결과는 미국 국립과학원에서 출간하는 국제 저널 ‘미국국립과학원회보’에 게재됐다. 카이스트는 이번에 개발된 기술을 바탕으로 실제 면역항암치료제의 동반치료제가 개발 중이며 2028년 임상 진행 예정이라고도 밝혔다.구혁 기자
- 구혁 기자
- 2025-04-08 14:35
우주청, 신흥국과 협력 확대…“국제 우주 협력 핵심 될 것” 우주항공청과 우즈베키스탄·이탈리아 우주청이 향후 우주개발 분야에서 협력을 이어나가기로 했다.우주청은 7일 우즈베키스탄 우주청과 업무협약(MOU)을 체결했다고 8일 밝혔다. 우주청은 우즈베키스탄의 주요 관심 사항인 위성개발, 인력양성, 국가 우주정책·전략 등 분야에서 협력을 구체화해 나갈 계획이다. 우주청은 우즈베키스탄과의 협력이 단순한 기술 수출을 넘어 양국의 동반 성장 기회 창출로 이어지도록 우주활동을 지원하는 한편, 글로벌 우주 생태계에서 대한민국의 역할을 더욱 확고히 해 나갈 전망이다.이날 우주청은 이탈리아 우주청(ASI)과도 MOU를 체결했다. 두 기관은 우주 환경탐사, 지구관측, 위성항법 등 분야에서 협력의 폭을 넓힐 예정으로, 분야별 공동 작업반을 구성해 협력 의제를 모색하고 있다. 구체적 협력 분야가 발굴되면 이행약정을 체결하고 본격 추진한다는 계획이다.ASI와의 MOU는 지난해 10월 열린 국제우주대회(IAC)를 계기로 추진했던 양자 회담에 대한 후속조치다. 우주청은 "유럽우주청(ESA)의 창립 회원국이자 높은 수준의 우주 기술력을 보유한 이탈리아와의 협력 강화는 양국의 공동 미션 추진, 기술 교류, 우주 산업 상호 지원 등으로 이어질 수 있다"며 "유럽과의 기술 교류 및 공동 프로젝트 추진의 교두보가 될 것으로 기대된다"고 밝혔다.한편 우주청은 이날 ESA와 양자 회담도 가졌다. 지난 1월 ESA 대표단의 방한 이후 양 기관의 협력 분야가 구체화 됨에 따라, 이날 진행된 양자 회담에선 네트워크 운영 및 지상 데이터 시스템, 우주 탐사, 위성항법 등 분야의 협력 활동을 이행하기 위한 프레임워크 마련 등 현안이 논의됐다. 또 우주청은 한국 정부·기업이 유럽 전체 우주 네트워크에 참여하고 협력할 수 있는 추가 협력 의제를 ESA에 제안했다.윤영빈 우주청장은 "이번 국제협력은 단순한 외교적 성과를 넘어서 기술 협력, 산업 진출, 인력 교류가 유기적으로 결합된 입체적 협력구조를 구축하는 중요한 진전을 이룬 것"이라며 "우주청은 선진국과 신흥국을 아우르는 협력을 통해 기술 교류와 상호 성장을 견인하고 국제 우주 협력의 핵심 파트너로 자리매김해 나가겠다"고 말했다.구혁 기자
- 구혁 기자
- 2025-04-08 10:05
별이 빛나는 원리 ‘핵융합’… 1억도 플라스마·초전도 기술이 ‘열쇠’[Science] “저는 별이 빛나는 이유를 알고 있는 세상에서 유일한 남자입니다.”1939년 어느 날 미국의 젊은 물리학자였던 한스 베테(1906∼2005)는 밤하늘의 바닷가를 걸으며 별이 예쁘게 빛나는 모습을 즐기던 약혼녀에게 이렇게 말한다. 그리고 바로 다음 날 ‘항성에서의 에너지 생성(Energy Production in Stars)’이라는 논문을 발표했다. 이는 무한한 에너지를 꿈꾸는 ‘핵융합’ 연구의 시초였으며 한국 등 주요국들은 지금도 이를 바탕으로 핵융합 에너지 기술 연구가 한창이다.◇별이 빛나는 원리 ‘핵융합’ = 핵융합은 두 개의 원자핵이 충돌해 하나의 핵으로 합쳐지는 현상이다. 기존 원자력발전의 핵분열과는 반대 원리다. 밤하늘에 빛나는 별 가운데서도 스스로 빛을 내는 천체인 항성에서는 이런 핵융합 반응이 끊임없이 일어나고 있으며, 대표적인 예가 바로 지구를 비추는 태양이다. 베테의 연구 이전, 과학자들은 태양을 가득 채우고 있는 수소가 산소와 결합해 연소하면서 에너지를 방출하는 것이라고 추정했다. 그러나 사실 수소가 구성 성분의 90%를 차지하는 태양은 높은 중력과 온도로 인해 수소 원자핵이 조금 더 무거운 헬륨 원자핵으로 융합하는 과정을 반복하고 있었다. 이때 헬륨 원자핵으로 융합되지 못한 채 감소하는 수소 원자핵의 결손 질량이 에너지로 전환되며 무한한 열과 빛을 발산하는 것이다. 태양에서는 1초 동안 6억5700만t의 수소가 핵융합 반응을 일으켜 6억5300만t의 헬륨이 생성되는 것으로 알려졌다.알베르트 아인슈타인(1879∼1955)의 너무도 유명한 공식 ‘E=mc²’(에너지=질량×광속의 제곱)를 통해 베테의 핵융합 원리는 보다 수학적으로 규명된다. 에너지와 질량이 서로 바뀔 수 있는 등가관계라는 것을 의미하는 이 공식에 따르면 아무리 작은 질량(m)이라도 광속(c)의 제곱 값을 곱한 만큼 에너지(E)가 될 수 있다. 이 때문에 수소 원자핵이 헬륨 원자핵으로 융합될 때 줄어드는 아주 작은 질량이라도 엄청난 에너지를 만들어 낼 수 있다는 것을 시사한다.◇왜 ‘수소’인가 = 핵융합은 가벼운 원자핵들이 보다 무거운 원자핵으로 융합될 때의 질량 손실을 에너지로 활용하는 것이기 때문에 질량이 가장 가벼운 수소가 핵융합 반응을 일으키기 쉬운 것으로 알려졌다. 한국핵융합에너지연구원에 따르면 1g의 수소가 헬륨으로 바뀔 때 약 0.007g의 질량이 줄어드는데 이것을 ‘E=mc²’ 공식에 대입해 질량과 에너지의 관계를 계산할 경우 이론상 1g의 질량 결손이 무려 21억5000만㎉로 바뀐다. 즉, 1g의 수소 원자핵이 핵융합으로 모두 사라지면 30만 가구가 1년 동안 쓸 수 있는 에너지를 만들 수 있다는 것이다. 수소 중에서도 중수소와 삼중수소가 일정 조건하에서 확률적으로 가장 핵융합 반응이 활발하게 일어나는 조합인 것으로 나타났다.중수소·삼중수소를 뛰어넘는 차세대 핵융합으로는 헬륨-3와 중수소의 핵융합이 기대된다. 헬륨의 동위원소인 헬륨-3는 지구상에는 거의 존재하지 않는 원소이지만 달 표면에 풍부한 것으로 알려졌다. 게다가 헬륨-3는 삼중수소를 사용하는 핵융합 반응과는 달리 중성자를 생성하지 않아 중성자에 의한 추가적인 방사성 폐기물의 발생이 없는 만큼 이상적인 핵융합 연료로 꼽히기도 한다.◇인공 핵융합 조건…‘1억 도’ = 핵융합 그 자체인 태양은 중심부 온도가 1500만 도 정도이며 바깥으로 갈수록 온도가 낮아져 표면 온도는 6000도 정도인 것으로 알려졌다. 하지만 ‘인공태양’을 추구하는 핵융합 반응을 위해 요구되는 온도는 태양 중심부의 약 7배에 달하는 1억 도 이상으로 파악되고 있다.태양은 그 자체로 높은 온도와 압력으로 내부의 수소를 원자핵과 전자가 분리된 플라스마 상태로 만들고 이런 플라스마가 태양 외부로 도망가지 못하고 꽉 잡아주면서 원자핵 간의 충돌 가능성을 높여준다. 여기서 핵융합에 의한 ‘인공태양’과의 중요한 차이가 바로 ‘압력’이다. 태양의 중력은 지구의 약 33배다. 이렇게 강한 중력 덕분에 ‘인공태양’보다 낮은 온도에서도 핵융합 반응이 활발하게 일어난다. 그러나 지구상에서는 이렇게 높은 중력을 구현할 수 없기 때문에 ‘인공태양’은 압력 대신 온도를 올리는 방식을 선택할 수밖에 없었고, 그 기준점이 바로 1억 도인 것이다.◇핵융합 핵심 장비 ‘토카막’ = 핵융합을 이용한 ‘인공태양’ 생성 방식 중 국제적으로 가장 실용화에 근접한 방식이 토카막(Tokamak)이다. 토카막은 태양처럼 핵융합반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라스마를 자기장을 이용해 가두는 핵융합장치다. 플라스마를 잡아두는 D자 모양의 초전도 자석으로 자기장을 만들어 플라스마가 도넛 모양의 토카막 진공용기 내에서 안정적 상태를 유지하도록 제어한다. 이런 토카막 안에서 수소 원자핵 질량결손에 따른 핵융합에너지가 중성자의 운동에너지로 나타나고 이 에너지가 블랭킷을 통해 열에너지로 변환돼 증기를 가열하면 발전기의 터빈을 돌릴 수 있다. 이를 통해 대용량의 전기를 생산할 수 있는 것이다.비슷한 예로, 마블 코믹스의 히어로를 영화화한 ‘아이언맨’의 강철 슈트는 가슴에 부착된 ‘아크 리액터’(원형 원자로)를 동력원으로 한다. 이 아크 리액터가 토카막과 같이 일종의 소형 핵융합원자로다. 다만 아이언맨을 개발한 토니 스타크는 1억 도가 아니라 ‘상온에서 핵융합을 일으킬 수 있다’는 가정하에 아크 리액터를 개발·작동시키지만 과학계에서는 상온핵융합 기술을 실제로 구현하기는 어렵다는 것이 일반적인 견해다.◇‘핵융합’ 선도하는 한국 = ‘인공태양’ 시도는 이미 몇몇 국가에서 추진돼 왔으며 한국도 뒤지지 않는 선도국이다. 핵융합에너지연구원의 초전도핵융합연구장치 ‘KSTAR’가 세계적 연구 성과를 내왔기 때문이다. KSTAR는 핵융합 반응이 일어나도록 1억 도 이상의 초고온 플라스마를 만들고 강력한 자기장을 이용해 토카막에 가둬두는 자기밀폐형 핵융합 장치다. 지난 2007년 9월 완공, 종합 시운전을 거쳐 2008년 7월 최초 플라스마 발생을 선언하고 본격적인 운영단계에 들어섰다. 연구원 측은 “KSTAR는 현재 운영되고 있는 전 세계 토카막 장치 중 가장 진보된 장치”라며 “KSTAR의 성공적인 건설과 운영 덕분에 한국은 선진국과 나란히 핵융합 원천기술을 확보하고, 핵융합에너지 상용화를 위한 연구를 선도할 수 있게 됐다”고 강조했다.가장 최근 진행된 실험은 지난 2023년 12월부터 2024년 2월까지 진행된 실험으로 1억 도의 초고온 플라스마 운전시간을 48초로 연장하고 고성능 플라스마(H-mode) 운전 시간을 102초간 운전하는 데 성공했다. 향후 2026년까지 1억 도 플라스마를 300초까지 장시간 운전하는 성능을 검증할 계획이다. 연구원 측은 “운전시간 300초는 플라스마와 내벽 상호작용을 성공적으로 제어함으로써 24시간 정상상태 운전이 가능한 기술을 확보함을 의미한다”고 설명했다.◇향후 도전 과제 = 핵융합 시 발생하는 플라스마는 약 1000억 개가 넘는 입자들로 이뤄져 있다. 따라서 초고온의 플라스마를 장시간 운전하기 위해선 플라스마 입자들의 움직임을 제어할 수 있는 규칙성을 찾아야 한다. 이런 규칙성 발견을 위해 핵융합에는 슈퍼컴퓨터 활용이 필수적이다. 연구원은 지난 2020년 핵융합 전용 슈퍼컴퓨터인 ‘카이로스’를 도입했다.또 지난 1일 개최된 ‘민관협력 핵융합에너지 실현 가속화 전략 포럼’에서는 이보다 더욱 진보된 기술 도입의 필요성이 제기됐다. 최원호 카이스트 교수는 혁신형 핵융합로의 개념 및 도입 필요성 주제발표에서 “기존 핵융합로의 한계를 극복하기 위해서는 고온초전도체·인공지능(AI) 등 첨단기술을 도입한 혁신형 핵융합로 개발이 필요하다”며 “이를 통해 핵융합 에너지의 상용화를 앞당길 수 있다”고 밝혔다. 박준희 기자 vinkey@munhwa.com
- 박준희 기자
- 2025-04-07 09:17
35개국 참여 ‘인공태양 프로젝트’… 한국은 진공용기 섹터 제작 담당[Science] 프랑스 카다라슈에선 유럽연합(EU) 주도로 세계 35개국이 협력해 ‘인공 태양’을 만들기 위한 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트가 진행 중이다. 이외에도 주요국들은 핵융합 기술을 실증하기 위해 제각기 다른 핵융합로를 건설하거나 실험을 진행 중이다.ITER 프로젝트는 핵융합 에너지 상용화를 목표로 EU·미국·러시아·한국·일본·중국·인도 등 7개 주요 주체가 참여하는 초대형 프로젝트다. EU 회원국을 포함해 전체 회원국 수를 합치면 회원국은 총 35개국에 달한다.ITER은 한국핵융합에너지연구원이 보유한 초전도핵융합연구장치 ‘KSTAR’(사진)와 같이 토카막 방식으로 건설되고 있는데, 토카막 장치의 직경만 약 30m에 달한다. 전체 부지 넓이는 42㏊로, 축구장 60개 크기의 부지 위에 10층 건물 크기의 거대한 도넛 모양 장치를 설치하는 셈이다.EU가 주도하는 ITER 사업에서 한국은 작지 않은 비중을 차지하는데, 이는 KSTAR 제작·운용 경험이 있기 때문이다. 한국은 핵심 구조물인 진공용기 등 9개 품목을 제작해 조달하고 있다. 지난해 11월엔 한국이 담당한 ITER의 진공용기 섹터 4개 중 마지막 섹터를 제작해 프랑스 현지에 조달했고, 지난달엔 삼중수소 저장·공급시스템(SDS) 조달 약정을 체결함으로써 9개 품목 중 마지막 사업 계약이 성사되기도 했다.한편 중국이 보유한 실험용 최첨단 초전도 토카막(EAST)은 KSTAR와 더불어 전 세계에서 핵융합 연구를 가장 활발하게 진행하는 장치다. EAST를 운용하는 중국과학원 산하 플라스마물리연구소는 지난 1월 EAST를 이용한 실험에서 1억 도 플라스마를 안정적으로 1066초 유지하는 데 세계 최초로 성공했다고 밝힌 바 있다. 일본은 기존에 보유하고 있던 토카막 연구장치 ‘JT-60’의 자석을 초전도자석으로 교체, 초전도 핵융합 연구장치 ‘JT-60SA’로 개선한 바 있다. 구혁 기자 gugija@munhwa.com
- 구혁 기자
- 2025-04-07 09:13
한국서 세계 첫 mRNA 백신원리 밝혔다 세계적 석학으로 꼽히며 노벨상 수상 후보로 종종 거론됐던 김빛내리(사진) 기초과학연구원 리보핵산(RNA) 연구단장 겸 서울대 생명과학부 석좌교수 연구팀이 메신저 리보핵산(mRNA) 백신 작동 원리를 세계 최초로 규명했다. mRNA 기반 기술이 새로운 백신 및 치료제 플랫폼으로 주목받고 있는 만큼 효능과 안정성에 기여했다는 평이다. 과학기술정보통신부는 김 단장팀이 mRNA 백신의 세포 내 전달과 분해를 제어하는 단백질 군을 찾아내고 작동원리도 최초로 규명해 4일 최고 권위 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다고 밝혔다. mRNA 기반 기술은 단백질 정보를 담은 RNA를 세포에 넣어 특정 단백질을 세포가 만들도록 하는 기술로 코로나19 백신으로 잘 알려져 있다. 그러나 그간 치료용 RNA가 체내에서 어떻게 작동·조절되는지 구체적인 기전이 충분히 알려지진 않았다. 연구진은 유전자 가위를 이용해 mRNA가 세포 내로 전달·유입되는 데 필요한 핵심 단백질 인자들과 조절 경로를 밝혀냈다. 또 RNA 치료제에 대한 주요 억제 인자와 외부 RNA 침입을 경보하는 양성자 이온의 역할도 최초로 발견했다.김 단장은 약 20년 전 체내에서 mRNA가 만들어지는 과정을 세계 최초로 규명했고 2020년 세계 최초로 코로나바이러스의 유전자 지도를 그려 치료제 개발에 기여한 바 있다. 이번 연구로는 백신·항암·줄기세포 치료 등 다양한 mRNA 치료제를 개발할 수 있는 기반을 마련한 셈이다. 그는 “mRNA 전달을 돕는 물질을 찾아 전달 효율을 증대시킬 수 있는 기술 개발의 이론적 기반을 제공했다”며 “mRNA 파괴 물질도 찾았기 때문에 회피 기술을 추가 개발하면 약의 용량을 줄여 효과적이면서도 부작용을 줄이는 안전한 백신 및 치료제 개발을 기대할 수 있다”고 설명했다. 이어 “연구 1 저자인 김명환 박사가 연구 세팅을 하면서 질병관리청에 기술 이전했고, 국제백신연구소와 공동 연구를 통해 백신을 더욱 안정적으로 하는 연구도 진행하고 있다”며 “이번 연구와 같은 기본적 이해를 갖고 시작해야 (RNA 기술이) 멀리 갈 수 있을 것으로 생각한다”고 덧붙였다. 구혁 기자 gugija@munhwa.com
- 구혁 기자
- 2025-04-04 11:58
제5차 과학기술인재 육성·지원 기본계획 수립한다…위원회 발대식 개최 과학기술정보통신부는 3일 서울 여의도 콘래드호텔에서 ‘제5차 과학기술인재 육성·지원 기본계획(’26~’30) 수립을 위한 위원회’ 발대식을 열었다고 밝혔다.과학기술인재 육성·지원 기본계획은 ‘국가과학기술 경쟁력 강화를 위한 이공계지원 특별법’ 제4조에 따라 국가적으로 5년마다 수립하는 과학기술인재 관련 최상위 계획이다. 이번 5차 기본계획은 20년 만에 다시 과학기술혁신본부를 중심으로 전 부처의 역량을 결집해 수립될 예정이다.발대식에는 유상임 과기정통부 장관과 한국과학기술기획평가원 원장, 한국과학창의재단 이사장 등 과학기술계 리더와 기본계획 수립에 참여하고 있는 50여 명의 전문가가 참석했다. 발대식은 장관의 환영사를 시작으로, 기관장 인사, 위원회 위원 위촉장 수여식으로 진행됐다.과기정통부는 이날 행사에서 이신두 기초과학연구원 이사장을 총괄위원장에 임명했다.한편 과기정통부는 이날 발대식 행사 전 기본계획 총괄위원회 제1차 회의를 진행했다. 이 총괄위원장은 1차 위원회 결과를 바탕으로 발대식에서 제5차 과학기술인재 기본계획 수립방향을 발표하는 등 국가전략 자산으로서 과학기술 인재 확보의 중요성을 강조했다.과기정통부는 "최근 국내외 엄정한 분위기와 전 세계적인 인재 확보 전쟁에 대응하고자 연초부터 산학연 각계 전문가를 중심으로 아이디어를 발굴해왔다"며 "이번 행사는 이를 정책 의제화하고 동시에 제5차 기본계획 수립 시작을 공표하는 자리로 마련됐다"고 밝혔다.유 장관은 "대한민국이 대내외 불확실성을 돌파하고 다시 한번 도약하기 위해서는 인재 확보밖에 답이 없다"며 "전 세계와 경쟁해 최고 인재를 끌어들일 수 있는 당근책"을 주문했다. 이어 "이번 기본계획을 수립하는 과정에서 산업계와 학계, 연구계 등 다양한 목소리를 청취하고 확실한 변화를 체감하실 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.구혁 기자
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- 2025-04-03 16:48
AI로 세포 합성하는 시대 온다…‘합성생물학 육성법’ 국회 통과 최첨단 디지털 기술과 바이오 기술이 융합된 바이오 분야 육성 법안이 국회를 통과했다. 이는 이 분야 세계 최초의 법안이다. 이에 따라 지난해 예비타당성조사를 통과한 공공 바이오파운드리 구축 사업도 본격적으로 추진될 전망이다.2일 과학기술정보통신부 등에 따르면 ‘합성생물학 육성법’ 제정안이 이날 국회 본회의에서 의결됐다. 합성생물학은 인공지능(AI)·빅데이터 등 디지털과 바이오가 융합한 첨단바이오 분야의 대표기술이다. 세포와 미생물의 유전자를 설계해 마치 레고 블록을 조립하듯 약물이나 농작물을 생산할 수 있다. 백신 개발부터 기후위기 대응까지 활용 범위가 빠르게 확장하고 있어, 글로벌 기술패권 경쟁의 핵심 분야 중 하나로 평가된다.이날 국회를 통과한 합성생물학 육성법은 지난해 9월 최수진 국민의힘 의원이 대표 발의해 지난달 11일 과학기술정보방송통신위원회, 26일 법제사법위원회를 거쳤다. 국가 차원에서 합성생물학 연구·개발(R&D)을 촉진하고, 책임 있는 기술개발을 위해 법적 체계를 구축하는 등 내용을 담고 있다.법안에 따르면 과기정통부 장관은 관계부처 의견을 수렴해 합성생물학 육성을 위한 기본계획을 5년마다 수립하게 된다. 또 합성생물학 발전협의회 설치·운영과 정책전문기관 지정의 법적 근거가 포함됐다. 아울러 기본계획을 효율적으로 추진하기 위한 합성생물학 국가연구개발사업 추진 근거와, 과기정통부 장관이 R&D 혁신·확산과 산학연간 협력체계 구축을 위해 연구개발 거점 기관을 지정할 수 있다는 내용 등도 담겼다.한편 정부가 합성생물학 R&D 및 활용을 위해 바이오파운드리를 구축·운영할 수 있게 됨에 따라 과기정통부는 지난해 1월 예비타당성 조사를 통과한 바이오파운드리 구축 사업을 본격적으로 추진하고, 합성생물학 관련 R&D를 총괄할 특화 연구소를 지정할 예정이다. ‘세포 공장’이라고도 불리는 바이오파운드리는 AI 등 기술을 접목해 바이오 R&D 과정을 자동화·고속화하는 합성생물학의 필수 인프라로 여겨진다. 과기정통부 관계자는 "지난해 예타를 통과해 올해 예산에 반영됐고 사업 단장도 선임된 만큼 계획대로 시작된다"며 "국가전략기술 육성에 관한 특별법에 따라 특화연구소도 지정할 계획"이라고 밝혔다.합성생물학 육성법은 국무회의 의결 및 공포를 거친 후 1년의 경과 기간을 둔 뒤 내년부터 시행될 예정이다. 정부는 법이 차질없이 시행될 수 있도록 하위법령 제정 등 후속조치를 추진할 계획이다.유상임 과기정통부 장관은 "국가 바이오 경제 발전의 주춧돌이 될 합성생물학 육성법이 세계 최초로 제정된 것을 매우 뜻깊게 생각한다"며 "이번 법률 제정을 계기로 무한한 잠재력을 지닌 합성생물학 분야에 국가적 방향성과 전략을 부여한 주요한 이정표가 마련됐다"고 강조했다. 최수진 의원은 "합성생물학은 기후변화 대응, 식량 안보 확보 등 전 세계적으로 중요한 문제를 해결할 수 있는 혁신적인 기술"이라며 "한국이 글로벌 스탠다드에 맞춘 규제 개선과 정책적 지원을 통해 이 분야의 선두주자가 돼야 한다"고 말했다.구혁 기자
- 구혁 기자
- 2025-04-02 15:43
4월 이달의 과기인 ‘차세대 광통신 선구자’ 오준학 서울대 교수 차세대 광통신 기술의 상용화 기반을 마련한 연구자가 이달의 과학기술인으로 선정됐다.과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 4월 수상자로 오준학 서울대 화학생물공학부 교수를 선정했다고 2일 밝혔다.오 교수는 세계적으로 태동기에 있는 키랄 유기광전자 소재 및 소자 개발을 통해 차세대 광학 센서 및 광통신 기술의 실용화 가능성을 높인 공로를 인정받았다.키랄성은 오른손과 왼손처럼 같은 모양을 가지지만 서로 겹쳐지지 않는 비대칭성을 뜻한다. 키랄성을 가진 물질 중에서도 빛과 전자의 성질을 조절할 수 있는 키랄성 광전자 소재는 특정 방향으로 회전하는 빛(원편광)을 감지하거나 방출할 수 있어 정밀한 빛 제어가 가능하다.기존의 원편광 제어 기술은 편광판이나 위상지연판 같은 별도 장치가 필요해 소자를 작게 만들기 어려웠다. 키랄 광전자 기술은 3D 디스플레이나 가상 현실, 초정밀 센서 등 다양한 활용이 가능할 것으로 기대돼 주목받고 있으나, 아직 원편광 감지력이 낮고 제작공정도 복잡해 비용이 많이 드는 단점이 있었다.오 교수팀은 두 개 이상 분자가 약한 힘으로 모여 더 큰 구조와 성질을 만드는 ‘초분자’ 키랄성 개념을 최초로 유기 광전자 소재에 도입했다. 간단한 용액 공정으로 키랄성 물질을 고분자 반도체에 추가하고, 이를 통해 나선형 구조 초분자체를 만드는 혁신적인 방법을 개발한 것이다.연구팀은 이를 이용해 빛의 입사각과 관계없이 원편광뿐만 아니라 전자기장이 타원 형태로 회전하는 타원편광도 정밀 감지할 수 있는 센서를 개발하는 데 성공했다. 또 이를 활용해 차세대 광통신 시스템 초기모델과 실시간 원편광 감지 및 이미징 시스템도 구현했다.과기정통부와 연구재단, 삼성전자 미래기술육성재단 등을 통해 추진된 이번 연구 성과는 지난 2023년 5월 국제학술지 ‘네이처’에 실렸다.오 교수는 "이번 연구는 기초과학과 응용기술이 융합된 성격이 강해 학제 및 연구팀 간 협업이 핵심요소였다"며 "학문적 발전뿐 아니라 산업적 응용을 통해 실제 기술로 연결될 때 연구의 가치와 의미가 더욱 커진다는 것을 느꼈다"고 말했다.이달의 과학기술인상은 우수한 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매달 한 명씩 선정하는 상이다. 선정된 연구개발자는 과기정통부 장관상과 상금 1000만 원을 받는다. 구혁 기자
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- 2025-04-02 14:52
핵융합 발전 상용화위해 ‘한국형 혁신 핵융합로’ 개발 촉진한다 핵융합 발전을 조기 상용화를 위한 소형 핵융합 실증로 건설이 추진된다. 초전도자석을 이용한 핵융합 기술이 실증에 성공한 만큼 이를 이용한 전력 생산도 실증한다는 취지다.과학기술정보통신부는 1일 오후 대전 한국핵융합에너지연구원에서 ‘민·관 협력 핵융합에너지 실현 가속화 전략 포럼’을 열었다고 밝혔다.이창윤 과기정통부 1차관과 현대건설, 한국전력기술 등 국내 기업 및 학계·연구계 전문가 등 50여 명이 참석한 이날 포럼에선 한국형 혁신 핵융합로의 개념과 개발 로드맵이 제시됐다.최근 인공지능(AI) 확산으로 인해 전 세계적으로 에너지 수요가 늘어나고 있는 가운데, 핵융합 주요국들은 민간 기업과 협력해 핵융합에너지 실증을 2030~2040년대로 앞당기는 목표를 제시하고 기술 개발에 주력하고 있다. 특히 미국을 중심으로 핵융합 유망 기업들은 핵융합에너지 조기 상용화를 위해 소형화 중심의 혁신형 핵융합로를 적극 개발 중이다. 혁신형 핵융합로는 기존 핵융합로의 한계를 극복하고 상용화 가능성을 높이기 위해 경제성·안정성 등을 향상한 차세대 핵융합 발전시스템이다.포럼 참석자들은 한국형 혁신 핵융합로 개념의 필요성과 향후 민·관 협력 전략을 모색했다. 윤시우 핵융합연 부원장은 "기존 핵융합로가 다변화·가속화되고 있는 상황에서 초전도체 기반의 소형 핵융합로 개발에 핵융합 선도국들이 나서고 있다"며 "중국과 일본, 영국 등은 저온 초전도나 고온 초전도를 기반으로 소형 핵융합로를 설계·건설하고 있다"고 설명했다. 이어 윤 부원장은 올해부터 2030년까지 설계를 마치고, 2035년까지 건설해 이후 운전을 시작한다는 계획이 포함된 개발 로드맵을 제시했다.한국형 혁신 핵융합로는 기존에 핵융합연이 보유한 ‘초전도핵융합연구장치’(KSTAR·Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)를 통해 실증된 ‘토카막’ 방식을 바탕으로 기술 혁신이 포함된 형태가 적절하다는 의견이 나왔다. 최원호 카이스트 물리학과 교수는 "토카막 타입의 소형 핵융합로가 가장 적합하다"며 "한국형 혁신 핵융합로는 ITER의 절반 수준인 주반경 4m의 토카막 노형, 열출력 300㎿급으로 지어져야 한다"고 말했다. 그는 "구축비용·기간을 줄이고 투자 매력도를 높여 민간 기업의 참여를 확대하기 위한 민·관 협력 활성화 및 산업 생태계 구축이 필요하다"고 덧붙였다KSTAR는 지름 10m, 높이 6m의 자기밀폐형 핵융합 장치다. 1995년 개발을 시작해 2007년 9월 완공됐고, 이듬해 7월에 플라스마 점화를 시작함으로써 본격적인 운영단계에 들어섰다. 국내 기술로 개발·제작된 KSTAR는 전 세계에서 운영되는 핵융합로 중 ‘토카막’ 방식에선 가장 진보된 수준으로 평가된다.이창윤 과기정통부 제1차관은 "우리나라는 KSTAR 운영 등을 통해 세계적인 핵융합 연구 역량을 보유하고 있다"며 "이제는 도전적인 과제를 수행하기 위한 구체적인 상용 전략을 마련해야 할 시점"이라고 강조했다. 이 차관은 "혁신형 핵융합로 개발을 촉진하고, 산학연 협력을 강화해 글로벌 핵융합 실증 시장을 선도할 수 있도록 지원을 아끼지 않겠다"고 말했다.구혁 기자
- 구혁 기자
- 2025-04-01 17:26
“우주물리는 새 통찰 도와… 아·태 융합 플랫폼 될 것” 한국이 주도하는 국제이론물리연구소 새 소장으로 일본 도쿄대 출신의 석학이 취임했다. 1일 과학기술정보통신부에 따르면 아시아태평양이론물리센터(APCTP)는 제10대 신임 소장으로 사사키 미사오(사진) 전 도쿄대 카블리 우주 물리 수학 연구소 부소장을 이날 선임했다. 사사키 소장은 이날부터 3년간 APCTP를 이끈다.사사키 소장은 우주론 및 중력 이론 분야에서 세계적인 석학으로 손꼽힌다. 특히 우주 구조 형성을 설명하는 이론적 틀인 ‘사사키-무카한 변수’를 개발한 것으로 널리 알려져 있다. 사사키-무카한 변수는 현대 우주론 연구의 핵심적 기반으로 평가된다. 이런 업적을 인정받아 2008년 독일 알렉산더 본 훔볼트 재단으로부터 훔볼트 연구상, 2010년 다이와 앵글로-재팬 재단으로부터 다이와 아드리안 상을 받았다. 지난해엔 APCTP가 이론물리학 분야에서 노벨상급 연구 성과를 이룬 과학자에게 수여하는 이휘소 상을 받기도 했다.사사키 소장은 “이론물리는 다른 학문과 연결돼 새로운 통찰을 제공하는 학문”이라며 “다양한 분야의 첨단 연구에 있어 이론물리와의 융합이 더욱 중요해지고 있는 만큼 APCTP가 아태지역 연구자들의 유기적 협력과 다양한 학문 분야 융합의 모범적인 플랫폼이 될 수 있도록 혼신의 힘을 다하겠다”고 밝혔다. 소장후보선임위원회 위원장을 맡았던 국양 삼성미래기술재단 이사장은 “APCTP의 리더십 강화를 이끌 최적의 인물”이라며 “글로벌 연구 네트워크를 더욱 확대하고 차세대 연구 인력 육성과 국제 공동연구 활성화의 계기가 될 것으로 기대한다”고 말했다.교토대를 졸업하고 같은 대학원에서 석·박사 학위를 받은 그는 히로시마대·오사카대·도쿄대·교토대 등 유명 일본 대학에서 교수로 재직했으며 최근엔 원시 블랙홀과 중력파 등에 관해 연구해온 것으로 알려져 있다. APCTP는 1996년 아시아태평양경제협력체(APEC) 회의를 계기로 설립된 한국 최초·유일의 국제이론물리연구소로 경북 포항시 포스텍에 본부를 두고 있다. 현재 한국·일본·중국·캐나다·호주 등 아태 지역 19개 회원국이 참여하고 있으며 35개 협정기관과 협력하고 있다.한편 APCTP는 올해 APEC 정상회의를 한국이 주관하는 만큼 기초과학 분야 국제포럼과 대중강연 등 연계 행사를 개최할 계획이다. 이와 함께 신임 소장 선임을 계기로 이사장을 비롯해 내부 개편을 단행했다고 밝혔다. 새 이사장으로는 김두철 전 기초과학연구원장이 선임됐다. 구혁 기자 gugija@munhwa.com
- 구혁 기자
- 2025-04-01 11:47
‘감정적 우뇌’가 공감 기능에 관여한다…국내 연구진이 규명 세간에 ‘논리적 좌뇌·감정적 우뇌’라고 알려진 뇌 기능과 관련해 국내 연구진이 뇌의 기능적 편측화를 확인할 수 있는 새로운 연구 결과를 내놨다. 타인의 고통을 지켜볼 때 느끼는 공포 반응, 즉 간접적 공감 상황에서 우뇌의 특정 신경회로만 선택적으로 활성화되는 현상이 실험으로 확인된 것이다. 뇌의 공감 기능과 관련된 신경회로가 밝혀지면서 반사회성 인격장애 등 정신질환 치료 전략을 마련하는 데 도움이 될 것으로 보인다.기초과학연구원(IBS)은 신희섭 인지 및 사회성 연구단 명예연구위원 연구팀이 뇌의 각성과 정서 조절에 관여하는 ‘청색반점(LC)’과 ‘전대상피질(ACC)’을 잇는 LC-ACC 회로가 간접 공포 반응을 조절하는 핵심 신경회로임을 규명했다고 31일 밝혔다. 특히, 이 회로는 좌뇌와 우뇌에 대칭으로 연결돼있으나 간접 공포 반응엔 우측 경로의 회로만 선택적으로 활성화됐다.우리는 타인의 고통이나 위협을 지켜보는 것만으로도 마치 자신이 그 상황에 처한 듯 생생한 공포를 느낄 수 있다. 공포영화를 보면서 조마조마한 기분이 들거나, 사고 장면이 담긴 뉴스 영상을 보면서 아찔함을 느끼는 상황이 대표적이다. 이는 공감 능력과 사회적 행동의 기초가 된다. 그러나 실제 경험한 직접 공포와 타인의 고통을 관찰하며 느끼는 간접 공포가 뇌에서 어떻게 구분돼 처리되는진 아직 명확히 밝혀지지 않았다.연구팀은 생쥐를 이용해 간접 공포 반응과 직접 공포 반응을 유도하는 실험을 설계하고, 광유전학 및 칼슘 이미징 기법을 활용해 LC-ACC 회로가 공포 반응 상황에 따라 어떻게 활성화되는지 정밀하게 비교·분석했다.연구팀은 생쥐에게 전기 자극을 가하고, 다른 생쥐가 그 모습을 지켜보도록 함으로써 간접 공포를 느끼도록 실험했다. 관찰자 생쥐는 다른 생쥐의 고통을 지켜보는 것만으로 공포를 느껴 동작을 멈추는 동결 반응을 보였다. 이때 우측 LC에서 ACC로 이어지는 우뇌 회로를 억제하자 동결 반응이 현저히 줄었다. 반면 좌뇌 회로를 억제했을 땐 반응에 뚜렷한 변화가 없었다.이후 연구팀은 직접 공포 반응과 비교하기 위해 관찰자 생쥐에게 직접 전기 자극을 가하거나, 포식자의 그림자를 보여주면서 위협하는 실험도 진행했다. 그 결과 직접 자극에 공포를 느낀 생쥐는 마찬가지로 동결 반응을 보였지만, LC-ACC 회로를 억제해도 공포 반응은 유지됐다.이는 타인의 고통을 관찰하며 나타나는 공감적 공포 반응에 우뇌의 회로가 선택적으로 관여한다는 의미라고 연구팀은 설명했다. 아울러 LC-ACC 회로가 직접 겪는 위협이나 이미 학습된 공포 반응에는 관여하지 않으며, 오직 타인의 고통을 관찰할 때 느끼는 공감적 공포에만 특화된 회로임을 의미한다고 밝혔다.나아가 연구팀은 LC와 연결되는 특정 뇌 부위의 신경을 확인함으로써 공포 반응을 조절하는 상위 수준의 회로도 밝혀냈다. 연구팀에 따르면 ‘중격선조체핵’과 ‘중심편도체’라는 두 영역이 각각 LC와 연결돼, 서로 다른 방식으로 공포 반응에 관여하고 있음이 드러났다. 중격선조체핵은 간접 공포 상황에서 LC-ACC 회로를 활성화해 공감적 반응을 조절하는데 관여했고, 중심편도체는 직접적인 공포 자극에 민감하게 반응했다. 논문 제1 저자인 김종현 선임연구원은 "중격선조체핵과 중심편도체가 각각 공포 자극의 특성에 따라 선택적으로 회로를 조절함으로써 뇌가 다양한 정서적 상황에 유연하게 대응할 수 있도록 돕는다"고 설명했다.신희섭 명예연구위원은 "이번 연구는 공감의 신경회로가 뇌의 우측에 기능적으로 편재돼있으며, 공감적 공포 반응을 조절하는데 선택적으로 관여한다는 사실을 처음으로 밝힌 것"이라며 "공감의 신경생물학적 원리를 이해하는데 기여할 뿐 아니라 반사회성 인격장애나 자폐 스펙트럼 장애처럼 공감 기능에 이상이 나타나는 다양한 정신질환의 치료 전략을 마련하는 데도 중요한 실마리를 제공할 수 있다"고 밝혔다.구혁 기자
- 구혁 기자
- 2025-03-31 10:14
우주 탄생의 비밀 품은 ‘암흑물질’… 유력후보 ‘액시온’을 찾아라[Science] 과학자들은 우주의 기원을 137억 년 전 발생한 ‘빅뱅’이라 보고 있다. 거대한 폭발 이후 지금도 팽창하고 있는 우주는 칠흑 같은 어둠으로 가득 차 있다. 태양은 지구에 환한 낮을 선사하는 밝은 빛이지만, 먼 우주에선 하나의 점으로 보일 뿐이다. 별과 별 사이 광활한 공간은 어두컴컴하기만 하다.별과 별 사이의 공간은 마치 아무것도 없는 텅 빈 공간처럼 보인다. 그런데 과학계에선 이 빈 공간에 사실 보이지 않는 ‘암흑물질’이 들어차 있다는 주장이 힘을 얻고 있다. 보이지도 않고, 빛과 상호작용하지 않는 미지의 존재가 별들을 둘러싸고 있다는 것이다. 과학자들은 우주의 기원에 대해 실마리를 줄 것으로 추정되는 이 정체불명의 입자를 찾아내기 위해 연구 중이다. 그리고 그 유력 후보 중 하나로 강력히 점쳐지는 것이 ‘액시온(Axion)’이다. 암흑물질은 대체 무엇이며, 어째서 우주의 탄생과 관련이 있는가? 보이지도, 만질 수도 없는 액시온은 어떻게 찾아내는가?◇보이지 않지만 존재할 것이라 믿어지는 = 과학자들은 우주를 구성하는 물질 중 우리가 관측할 수 있는 것은 전체의 약 4.9%에 불과하다고 본다. 나머지 26.8%는 암흑물질, 68.3%는 암흑에너지로 추정된다. 관측할 수 없는 존재가 있다고 추정하는 이유는 이 존재가 중력에 미치는 영향을 통해 간접적으로 알 수 있기 때문이다. 대표적인 근거가 ‘중력 렌즈 효과’다. 아인슈타인이 1936년 논문에서 예측한 중력 렌즈 효과란 지구에서 우주망원경을 통해 먼 곳의 천체를 관측할 때, 일부 천체의 빛이 왜곡돼 보이는 현상을 뜻한다. 일반 상대성 이론에 따르면 중력은 시공간을 왜곡하는데, 빛이 왜곡된 공간을 통과할 때 휘어져 보일 수 있다는 것이다. 이에 따르면 질량과 중력을 가진 어떤 천체를 가운데 두고 뒤에 있는 빛을 관측할 때, 빛은 해당 천체가 가진 중력만큼 왜곡된다. 그런데 실제 관측된 천체의 질량보다 빛이 더 많이 휘는 현상이 관측됐다. 따라서 해당 천체 근처에 보이지 않지만 중력을 가진 물질이 존재한다고 추측할 수 있다. 대표적인 예시가 ‘벌레자리 은하단’이다. 관측 결과 이곳엔 두 은하단이 충돌하는 중심에 가스들이 몰려 있어 중력의 중심부일 것이라 추측됐으나, 실제 중력 렌즈를 분석한 결과 중심부가 아닌 외곽이 중력의 중심인 것으로 나타났다.◇액시온은 무엇이며 어떻게 찾나 = 액시온은 과학자들이 입자물리학 난제 중 하나인 ‘강한 CP 문제’를 해결하기 위해 제시한 개념이다. ‘CP 비대칭’은 입자와 반입자가 좌우 반전 조건에서 다르게 나타나는 현상으로, 빅뱅 이후 물질-반물질 비대칭의 원인으로도 지목된다. 반물질은 물질과 대칭되는 성질을 가지며 입자에 대칭되는 반입자로 구성된다. 예컨대 음전하(-)를 가진 전자의 반입자는 양전하(+)를 띠는 양전자다. 대부분의 물리 법칙은 입자와 반입자, 또는 좌우 반전 조건에서도 똑같이 작동하기 때문에 과학자들은 오랫동안 우주의 기본 법칙이 대칭적이라 믿어왔다. 따라서 빅뱅의 엄청난 에너지 방출 속에선 물질과 반물질이 같은 양으로 만들어졌어야 한다는 가정이다. 그러나 빅뱅 이후 137억 년이 흐른 지금, 반물질은 거의 관측되지 않고 물질만이 남아 있다는 비대칭성이 존재한다. 과학자들은 이 현상을 설명하기 위해 CP 비대칭을 중요한 열쇠로 보고 깊게 연구해왔는데, 양성자-중성자 수준의 강한 상호작용에서는 CP 비대칭이 예상과 달리 관측되지 않는 또 다른 문제에 봉착했다. 이를 해결하기 위해 제안된 입자가 바로 액시온이다. 그런데 과학자들이 예상되는 특성을 바탕으로 계산해본 결과, 만약 액시온을 실제로 찾아낸다면 암흑물질일 가능성 역시 매우 크다는 결론이 나온 것이다.액시온을 찾기 위한 실험 방법엔 여러 종류가 있으나, 핵심은 액시온이 광자로 변할 수 있다는 데 있다. 액시온은 강한 자기장을 만날 경우 광자로 변할 수 있다. 이를 액시온-광자 변환 현상이라 부른다. 광자는 X선이나 전파 등 전자기파의 기본 입자로, 과학자들은 광자가 전달하는 전자기파(마이크로파)를 감지할 수 있다. 즉, 강한 자기장을 통해 액시온을 광자로 바꾸면 액시온의 존재를 확인할 수 있다는 것이다. 액시온은 너무 조용해서 말을 듣거나 이해할 수 없지만, 자기장이라는 통역기를 이용해 빛의 언어로 듣고 이해할 수 있는 셈이다.◇라디오 채널 돌리듯 주파수 사냥 = 기초과학연구원(IBS) 액시온 및 극한상호작용 연구단은 지난 10여 년간 액시온 탐색을 위한 실험 장비와 기법을 개발해왔다. 장비의 핵심은 강한 자기장을 만들어내는 초전도 자석과 극저온 환경을 구현하는 냉동기, 신호를 증폭시키기 위한 공진기다. 초전도 자석은 12테슬라(T)의 자기장을 생성하는데, 이는 지구 자기장의 약 24만 배에 달하는 수준이다. 냉동기는 액시온이 내는 미약한 신호를 감지하는 데 필요하다. 아주 작은 수준의 마이크로파를 감지하기 위해선 열로 인해 발생하는 잡음을 제거해야 하는데, 냉동기는 영하 273도에 가까운 극저온을 유지함으로써 미세한 신호를 포착하기 위한 환경을 제공한다. 여기에 원통형 금속 구조의 공진기를 통해 특정 주파수의 마이크로파를 증폭시켜 포착하는 구조다. IBS 연구진은 2023년부터 2024년까지 1.025∼1.185㎓ 주파수 구간에서 액시온 질량으로는 약 4.24∼4.91μeV(마이크로전자볼트) 범위를 정밀 탐색했는데, 이는 세계 최고 수준의 민감도다.윤성우 IBS 암흑물질 액시온 그룹장(CI)은 액시온 탐색 과정을 ‘라디오 주파수 맞추기’와도 같다고 설명한다. 우리가 라디오 방송 채널을 찾을 때 다이얼을 돌리며 소리가 나는 대역을 찾듯, 액시온의 신호가 감지되지 않는 구간은 제외하는 소거방식으로 찾는다는 의미다. 자기장의 세기 등 일정 조건이 정해진 뒤엔 실험장비 안에 도체나 절연체를 넣어 조금씩 움직이며 자기장에 변화를 주는데, 이는 라디오 채널을 대략 정한 뒤 소리가 잘 들리도록 다이얼을 미세 조정하는 것과도 같다.◇우주 탄생의 비밀, ‘찾으면 노벨상’ = 과학자들은 우주가 별이나 은하처럼 복잡한 구조를 가지게 된 배경에 암흑물질이 있었다고 본다. 암흑물질이 먼저 중력적으로 뭉치기 시작해 우주의 뼈대를 만들었고, 그 위에 별과 은하가 형성됐다는 것이다. 여기에 암흑에너지는 우주 팽창을 가속하는 원인으로 작용했다는 게 현재 과학계의 우주 이론이다. 암흑물질이 우주의 탄생 과정에 핵심 역할을 한 것으로 추정되는 만큼, 이를 규명해냈을 때 학계에 미칠 영향도 지대할 것으로 기대된다. 윤 CI는 “액시온은 CP 문제와 암흑물질 문제를 한 번에 해결할 수 있는 존재”라며 “암흑물질의 특성과 존재량에 따라 우주의 운명을 가늠할 수 있다”고 말했다. IBS 연구팀은 앞으로 5년간 약 10㎓ 범위에서 액시온 존재를 탐색할 계획이다. 구혁 기자 gugija@munhwa.com
- 구혁 기자
- 2025-03-31 09:18
‘암흑 탐정’ 유클리드 망원경, 20억개 은하 담긴 ‘3D 우주지도 작성’ 목표[Science] ‘유클리드 우주망원경(Euclid Space Telescope)’은 우주 최대 미스터리인 암흑물질·암흑에너지의 정체를 밝혀줄 ‘암흑 탐정’으로 불린다.지난 2023년 7월 미국 플로리다주 케이프커내버럴 케네디우주센터에서 스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려 우주로 향한 유클리드 우주망원경은 암흑에너지·암흑물질의 비밀을 밝히기 위한 유럽우주국(ESA)의 대형 프로젝트다. 고대 그리스 수학자로 ‘기하학의 아버지’인 유클리드에서 이름을 따왔다. ESA가 약 15억 달러(약 2조 원)를 투자해 유클리드의 설계와 제작을 맡았고, 나사(미항공우주국)가 근적외선 기기의 광검출기를 공급했다. 유클리드 컨소시엄에는 유럽 13개국뿐만 아니라 미국·캐나다·일본 등 세계 각국의 과학자 2000여 명이 참여하고 있다. 한 달간의 비행 끝에 지구에서 약 150만㎞ 떨어진 ‘제2 라그랑주점(L2)’에 도착한 유클리드는 2029년까지 우주를 관찰하는 임무를 수행한다. 제2 라그랑주점은 지구와 태양의 중력이 균형을 이뤄 우주망원경이 안정적으로 우주를 관측할 수 있는 지점이다. 유클리드는 높이 4.7m, 폭 3.5m, 반사경 1.2m, 무게 2t의 망원경이다. 유클리드와 같은 지점에서 우주를 관측 중인 나사의 ‘제임스웹 우주망원경(JWST)’보다는 훨씬 작다. 하지만 성능이나 임무 수행의 중요도 면에서 절대 뒤지지 않는다.유클리드는 하늘의 3분의 1 이상에 걸쳐 퍼져 있는 최대 20억 개의 은하 관측 정보가 담긴 사상 최대의 3D 우주 지도를 만들 예정이다. 유클리드에는 대형 ‘가시광선 관측기’(VIS)와 ‘근적외선 분광계·광도계’(NISP) 등 두 가지 관측장비가 실려 있다. 허블우주망원경보다 200배나 넓은 시야각을 가진 가시광선 관측기는 100억 광년 밖의 빛까지 포착해 은하 지도를 작성하게 된다. 근적외선 분광계·광도계는 우주에서 날아오는 빛의 적색편이(Red shift) 현상을 관측해 은하들이 얼마나 멀리 있는지 측정한다. 지난해 10월 공개된 첫 성과물은 은하 1400만 개 등이 포함된 우주지도로 최종 목표 대비 1% 수준이다. 박수진 기자 sujininvan@munhwa.com
- 박수진 기자
- 2025-03-31 09:14
“이미 손상된 시력도 회복” 망막 질환 치료법 나왔다 이미 손상된 시력도 회복할 수 있는 망막 재생 기술을 국내 연구진이 개발했다.한국과학기술원(KAIST)은 김진우 교수 연구팀이 망막 신경 재생을 통해 치료제가 전무했던 퇴행성 망막 질환 치료법을 개발했다고 30일 밝혔다. 전 세계적으로 망막 질환을 앓고 있는 인구는 3억명 이상에 이른다. 병증 진행을 억제하는 치료법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 이미 손상된 시력을 회복할 수 있는 치료제는 현재까지 없다.어류는 망막이 손상돼도 망막 내 ‘뮬러글리아’라는 세포가 신경전구세포로 역분화한 뒤 새로운 신경세포를 생성할 수 있는데, 인간과 같은 포유류는 이 기능이 사라져 망막이 한번 손상되면 회복하기 어렵다. 연구팀은 포유류에서 뮬러글리아 세포의 역분화를 억제하는 역할을 하는 ‘프록스원’(PROX1)이라는 단백질을 발견했다.프록스원 단백질은 어류 망막의 뮬러글리아에는 쌓이지 않지만, 생쥐 망막 내 뮬러글리아에는 축적되는 것으로 나타났다.연구팀은 손상된 망막의 신경세포에서 분비된 프록스원 단백질이 뮬러글리아로 이동해 신경 재생을 억제함을 확인했다.이에 프록스원과 결합하는 항체를 이용해 프록스원이 뮬러글리아에 도달하기 전에 세포 밖에서 제거하는 데 성공했다.이를 통해 선천성 망막 퇴행성질환 생쥐를 대상으로 망막 조직의 신경 재생과 시력 회복을 유도했다. 그 효과는 6개월 이상 지속됐다.포유류 망막에서 장기간 신경 재생을 유도한 세계 최초의 사례다.김진우 교수가 창업한 벤처 ‘셀리아즈’에서 다양한 퇴행성 망막질환에 적용하기 위한 치료제를 개발 중이며, 2028년 임상시험에 돌입하는 것을 목표로 하고 있다.제1 저자인 이은정 박사는 “프록스원 중화항체의 효능을 개선하는 작업이 마무리돼, 여러 동물을 이용해 시력 회복 효능과 안전성 평가를 진행할 예정”이라며 “적절한 치료제가 없어 실명의 위험에 노출된 환자들에게 도움이 되도록 노력하겠다”고 말했다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 지난 26일자 온라인판에 실렸다. 박준우 기자
- 박준우 기자
- 2025-03-31 05:49
중국, 콩코드보다 50% 더 가는 여객기 개발중…미중 기술경쟁 확전 중국 항공기 국유기업이 ‘콩코드’보다 더 먼 거리를 비행할 수 있는 ‘조용한’ 초음속 여객기 계획을 공개했다.30일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 중국상용항공기회사(COMAC) 소속 연구팀은 이달 14일 중국 학술지 ‘항공학보’에 게재한 논문에서 1만1000㎞를 비행할 수 있는 여객기 C949를 개발 중이라고 밝혔다.실현될 경우 2003년 퇴역한 영국·프랑스의 콩코드 여객기 비행 거리 7200㎞보다 50%가량 더 비행하는 셈이 된다.연구팀은 육상 초음속 비행의 발목을 오랫동안 잡아 온 소음 규제를 뚫기 위해 새 중국 여객기의 소닉붐(소음)을 콩코드의 20분의 1 수준인 83.9 PLdB로 낮출 것이라고 전했다.이 소음은 헤어드라이어와 비슷한 정도라고 SCMP는 전했다.새 여객기의 동력은 1만6천ｍ 상공에서 마하 1.6(저소음 모드) 혹은 1.7(에코 모드) 비행을 가능케 하는 적응형 쌍발 사이클 엔진이 공급한다.100석 규모였던 콩코드보다는 적은 28∼48석으로 설계되고, 비행 거리를 확장하면 상하이에서 미국 로스앤젤레스까지 약 5시간 안에 직항 가능하다고 연구팀은 내다봤다.C949는 충격파를 약하게 만드는 곡선형 역(逆)캠버 중앙부 설계가 특징이다. 바늘 모양의 돌출부가 전면의 충격파를 세 갈래의 완만한 파동으로 분산하고 엔진 부위의 공기역학적 돌출부가 후방의 붐을 다시 약화하는 형태다.연구팀은 C949가 극한의 공기역학적 비선형성을 극복하고 높은 사이드슬립 각도로 인한 안정성 손실을 만회하기 위해 인공지능(AI) 기반 전자비행제어(fly-by-wire·플라이 바이 와이어) 시스템을 필요로 한다고 설명했다.또 비행 중 중력 중심을 최적화하기 위해 4만2천㎏의 연료를 항공기 내부로 이동시켜 균형을 맞추는 기술 등이 적용될 것이라고 연구팀은 덧붙였다.중국의 이번 C949 세부 사항 공개는 미중 경쟁이 반도체·AI를 넘어 과학·기술 전 분야로 확대되는 상황에서 이뤄진 것이기도 하다.미국 항공우주국(NASA)의 X-59 퀘스트(QueSST) 프로젝트는 2027년 75 PLdB의 초음속 여객기 개발을 목표로 설정했고, 미국 스타트업 ‘붐 슈퍼소닉’은 올해 1월 초음속 여객기 시제품 ‘XB-1’ 시험 비행에 성공하기도 했다.중국 연구팀은 초음속 여객기의 잠재적 이용자 숫자가 연간 세계 항공기 여객 수의 1%에 해당하는 4천500만명에 달할 수 있다고 전망했다.박준우 기자
- 박준우 기자
- 2025-03-30 18:18
몸 속에 ‘젊음 유전자’ 있었다…117년 산 스페인 할머니의 장수 비결 지난해 8월 스페인에서 117세의 나이로 별세한 마리아 브라냐스 모레라가 세포를 젊게 유지하는 유전자를 가지고 있었다는 연구 결과가 나왔다.영국 가디언에 따르면 브라냐스가 사망하기 전부터 그의 장수 비결을 연구해온 스페인 바르셀로나대 연구진은 이 같은 연구 결과를 공개했다.브라냐스는 2023년 1월 프랑스 수녀 루실 랑동(118세)이 사망한 뒤 세계 최고령자로 기네스북에 오른 인물이다.브라냐스는 당시 기네스북에 자신의 장수 비결을 "질서, 평온, 가족 및 친구와의 좋은 관계, 자연과의 접촉, 정서적 안정, 걱정 없음, 후회 없음, 긍정적 태도, 해로운 사람들과의 거리 두기"로 꼽았다. 특히 그는 "장수는 운"이라며 "행운과 좋은 유전자" 덕분에 자신이 장수할 수 있었다고 말했다.유전학을 연구하는 마넬 에스텔러 교수가 이끈 이 연구 결과 브라냐스의 ‘장수 비결’은 어느 정도 맞는 이야기로 밝혀졌다.연구에 따르면 브랴냐스는 특별한 유전자 덕분에 세포가 실제보다 17년 더 젊은 것처럼 느끼고 행동할 수 있었다. 또한 건강을 유지하는 데 중요한 역할을 하는 장내 세균이 유아의 장내 세균과 유사할 정도로 젊었다.연구진은 또 브라냐스가 거의 생의 마지막까지 정신적 명료성을 유지했다는 사실도 발견했다. 그가 생전 고생했던 질병은 주로 관절통과 청력 손실 정도였다.브라냐스가 자신의 독특한 유전적 구성을 활용하는 데 도움이 되는 여러 가지 건강한 생활 방식을 선택했다는 점에 주목했다.이번 연구에서는 브라냐스의 생활 방식에도 주목했다. 브라냐스는 매일 요거트 3개를 포함한 지중해식 식단을 지켰고, 음주와 흡연을 피했다. 또 산책을 즐기고 가족 및 사랑하는 친지와 끊임없이 어울렸는데, 이 모든 것이 브라냐스의 수명을 단축시킬 수 있는 신체적, 정신적 쇠퇴를 막는 데 도움이 된 것 같다고 연구진은 결론지었다.연구진은 브라냐스가 적어도 특정 조건에서는 노화와 질병이 반드시 함께 갈 필요는 없다는 것을 보여줬다고 강조했다.브라냐스는 1907년 3월 4일 미국 샌프란시스코에서 스페인과 멕시코 출신 부모 사이에서 태어났다. 1915년 1차 세계대전 발발 후 스페인 카탈루냐 지역으로 돌아와 살았다.스페인 독감, 세계대전 등 수많은 역사적 사건을 겪은 그는 2020년 코로나에 감염됐지만 증상 없이 비교적 쉽게 회복돼 국제적 관심 인물로 떠올랐다. 지난해 8월 19일 117세를 일기로 마지막 20년을 살았던 스페인 북동부 올롯 마을의 요양원에서 숨졌다.박준우 기자
- 박준우 기자
- 2025-03-27 23:19
‘3000명중 1명’ 보행장애 척추이분증… 한국인이 세계 첫 유전적 원인 찾았다 신생아 3000명 중 1명꼴로 발생하는 희귀질환인 ‘척추이분증’의 원인을 국내 연구팀이 밝혀냈다.27일 과학기술정보통신부에 따르면 김상우(사진) 연세대 의대 교수 연구팀이 세계 최초로 척추이분증의 원인을 유전적으로 규명한 연구결과가 국제학술지 ‘네이처’에 게재됐다. 척추이분증이란 임신 중 태아의 신경관이 완전히 닫히지 않아 생기는 선천성 희귀질환으로 증상이 심한 경우 태어날 때부터 신경조직이 밖으로 나오는 척수 수막류가 나타나 긴급 수술이 필요하다. 보행장애, 감각 이상 등 심각한 증상을 동반해 평생 돌봄을 받아야 하는 질환이기도 하다.연구팀은 이번에 특정 유전자가 아닌 여러 유전자가 관여해 기능적 이상을 일으킨다는 것을 확인했다. 연구팀이 밝혀낸 선천성 척추이분증의 유전적 원인은 부모에게는 없지만 환자 본인에게 새로 나타나는 ‘드노보(De novo) 유전변이’들이 공통적으로 세포골격을 형성하는 ‘액틴사이토스켈레톤’과 ‘마이크로튜블’ 기능에 이상을 일으키는 것이다. 다양한 유전자에서 각각 다른 드노보 변이가 발생하지만 이 변이들이 결국 세포의 뼈대 역할을 하는 핵심 기능에 영향을 미쳐 신경관이 제대로 닫히지 않는다는 것이다. 연구팀은 미 캘리포니아대 샌디에이고(UCSD) 연구진과 함께 전 세계 척추이분증 환자 851명과 가족 2451명의 유전자 분석을 실시했다. 그 결과, 환자들에게서 다양한 드노보 변이가 발견됐다. 주목할 만한 점은 개별 환자들의 유전자 변이는 서로 달랐지만 연구팀이 대규모 네트워크 분석 기법을 활용한 결과, 이 변이들이 공통적으로 세포골격을 형성하는 액틴사이토스켈레톤과 마이크로튜블 기능에 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다.김 교수는 “자폐증과 같이 유전적 돌연변이와 환경적 요인이 함께 작용하는 복합질환 연구에 활용될 것으로 기대한다”며 “이런 복합질환은 연구가 어렵지만 대규모 환자 확보, 네트워크 분석 등의 과정을 거치면 기존에 못 밝혀낸 것들을 찾아낼 것이라 기대된다”고 말했다.박준희 기자 vinkey@munhwa.com
- 박준희 기자
- 2025-03-27 11:38

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