"매일 계획 세우고 실천… 훌륭한 공부 파트너"

"매일 계획 세우고 실천… 훌륭한 공부 파트너"

자기주도학습 고수들의 '학습 플래너'
시간 생길 때마다 펼쳐놓고 학습 상황 점검
공부 계획, 분 단위로 나눠 구체적으로 수립
나태해지기 쉬운 방학, 균형 잡힌 생활 도와

새 학년 시작을 앞둔 이맘때면 적지않은 학생이 학습용 플래너(planner)를 찾는다. 하지만 대개는 첫 달을 넘지 못한 채 내팽개치기 일쑤다. 시간을 너무 많이 뺏긴다, 플래너 없이도 공부 잘하는 친구 많다, 몇 번 써봤는데 큰 변화를 못 느끼겠다…. '플래너 작성 포기 이유'도 제각각이다. 하지만 플래너의 학습 효과는 이미 상당 부분 입증됐다. 실제로 일부 학교에선 연간 학사 일정과 주요 입시 정보가 기재된 플래너를 자체 제작, 전교생에게 나눠준 후 결과물을 관리하기도 한다. 자기주도학습 측면에서도 플래너는 마침맞은 수단이다. 플래너 작성 원칙 자체가 '계획도, 실천도 스스로'이기 때문이다. '플래너 작성 고수'들은 플래너를 학습에 어떻게 활용할까? 지난 17일 메가스터디 '2012 주간완전학습 실천왕'에 선발된 고교생 3명이 맛있는공부를 위해 각자의 비법을 공개했다.

◇소소한 얘기까지 나누는 ‘친구’처럼 대하길
학교 교사의 권유로 지난해 3월 처음 플래너를 쓰기 시작한 나윤양은 “플래너는 지난 1년간 나와 가장 많은 대화를 나눈 친구”라고 말했다. 실제로 그의 플래너엔 학습 계획과 평가 외에 지난 1년간의 행적이 일기장처럼 고스란히 담겨 있다.

“처음 사용하다 보니 익숙지 않아 우선 친해져야겠다는 생각이 들었어요. 휴식 시간이면 늘 플래너를 펼쳐 학습 상황을 점검하고 일상적 얘기나 고민, 힘을 주는 시나 명언 등을 기록했죠. 집중이 잘 안 될 땐 스스로 다그치는 말도 적고요〈사진①〉. 입시 관련 기사나 성적표도 전부 플래너에 담았어요. 두 달쯤 지나니 애정이 생기고 플래너 작성이 수월해지던데요.”

고 2 때까지 대학수학능력시험(이하 ‘수능’) 성적이 언어 3등급, 수리 2등급, 외국어 3등급 수준이었던 나윤양은 지난해 실제 수능에서 언어 1등급(만점), 수리 2등급(88점), 외국어 1등급(94점)을 받았다. 5·6등급 선이던 사회탐구 성적도 2등급까지 끌어올렸다. “이전엔 막연히 머릿속으로만 계획을 세우다 보니 지키기가 쉽지 않았어요. 하지만 플래너를 작성한 후로는 하루에도 몇 번씩 제가 세운 계획을 눈으로 보며 흐트러지는 마음을 다잡을 수 있었습니다.”

인터뷰 참가자(가나다 순)김나윤(서울 오금고 3년, 서울시립대 도시행정학과 합격)김서연(대일외국어고 3년, 서울대 서어서문학과 합격)백현서(경기 용인 수지고 1년)

◇계획은 '월(月)' 단위보다 '일(日)' 단위로
서연양은 "플래너를 쓸 땐 하루하루 꾸준히 계획을 세우고 실천하는 게 중요하다"고 강조했다. 중 3 때부터 플래너를 사용한 그는 최근 4년간 늘 '1일 계획 세우기'로 일과를 시작했다. "당일 수업 시간표에 맞춰 방과후 복습 계획을 짜고 주간 목표를 하루 단위로 쪼개 학습량을 설정하죠. 수업에서 수행평가나 숙제가 주어지면 곧바로 일간 계획에 적용했어요. 초보 플래너 사용자가 많이 하는 실수 중 하나가 월 단위로 목표를 정한 후 그에 맞춰 1일 계획을 미리 짜두는 거예요. 시간이 많이 드는 건 물론, 실천하기도 어렵다 보니 결국 플래너와 멀어지게 마련이죠."

현서양은 "학습 계획은 '국어 한 시간, 수학 두 시간'처럼 두루뭉술하게 나누지 말고 '몇 쪽부터 몇 쪽까지' '단어 암기 몇 개'처럼 세밀하게 정해야 한다"고 조언했다. 계획도 구체적이어야 하지만 학습성취도에 대한 평가도 냉정할수록 좋다. 실제로 현서양은 스톱워치로 학습 시간을 측정, 분 단위로 성취도를 기록했다〈사진②〉.

어려운 수학 공식이나 영어 단어, 기타 주요 개념 등을 접착식 메모지에 적어 플래너에 부착하는 방식도 효과적이다〈사진③〉. 계획을 확인하거나 성과를 기록할 때마다 반복적으로 들여다볼 수 있기 때문. 나윤양은 "학습을 끝낸 내용은 별도로 모아 정리해 놓으면 시험 직전 요점을 정리할 때 도움이 된다"고 말했다.

◇방학 때 진가 발휘… 과목별 균형 유지 효과

세 사람은 "플래너는 방학 중에 활용해야 그 진가가 발휘된다"고 입을 모았다. 학기 중엔 학교와 학원 일정에 따라 계획적 생활이 어느 정도 유지되지만 방학이 되면 자칫 나태해질 수 있기 때문. 나윤양은 "1학기 때 플래너 활용법을 익힌 덕분에 체력적·심리적으로 가장 큰 난관인 고 3 여름방학을 수월하게 넘길 수 있었다"며 "실제로도 여름방학을 전후로 성적이 많이 올랐다"고 말했다.

서연양은 "플래너는 과목별 밸런스를 맞추는 데도 큰 도움이 된다"고 말했다. "방학은 학기 중에 비해 공부할 시간이 좀 더 많긴 하지만 과목별 균형을 잃기도 쉬운 기간이에요. 매일 계획을 세워 실천해도 자신도 모르는 사이 잘하는 과목이나 좋아하는 과목에 치중하는 경우가 많거든요. 플래너를 작성하면 일간·주간 학습 상황을 명확하게 파악할 수 있어 특정 과목에 치우치지 않고 균형 잡힌 공부를 할 수 있습니다."

인터뷰 참가자(가나다 순)
김나윤(서울 오금고 3년, 서울시립대 도시행정학과 합격)
김서연(대일외국어고 3년, 서울대 서어서문학과 합격) 백현서(경기 용인 수지고 1년)



독감의 원인이 될 수 있는 스마트폰

독감의 원인이 될 수 있는 스마트폰

화장실 변기보다 10배 더러워

 

스마트폰은 이제 일상 생활에서 빼놓을 수 없는 필수품이 되었다. 전화·메신저 기능과 게임은 물론이고, 건강 관리와 교통정보 등 스마트폰이 제공하는 기능은 무궁무진하다. 일상생활에서 도움이 되고, 편리한 삶을 만들어주다 보니 스마트폰을 손에서 쉽게 내려놓지 못하는 경우가 많다.

하지만 이러한 스마트폰이 주요 독감 감염의 경로 중 하나가 되었다. 수시로 꺼내보면서 접촉하고, 타인과 함께 돌려보는 일이 많다보니 병균과 세균이 인체에 침입하는 주 경로가 되고 있다는 것. 손발을 청결히 하는 것과는 다르게 스마트폰을 깨끗이 하는 것에는 크게 신경쓰지 않는다. 바로 이 점 때문에 스마트폰이 주요 독감 감염 경로 중 하나가 된 것이다.

화장실 변기보다 10배 더러운 스마트폰?

애리조나대 미생물학과의 척 게르바 교수는 "스마트폰은 화장실 변기보다 10배나 더럽다"라는 말을 해서 사람들을 놀라게 했다. 화장실 변기에 비유한 이유는 스마트폰이 화장실을 비롯한 공공장소 등 거의 모든 곳에서 사용되기 때문이다.

▲ 풀터치 스크린을 탑재한 스마트폰을 사용할 때는 액정을 자주 세척해주는 것이 중요하다. ⓒ연합뉴스

화장실에서 사용한 휴대전화를 그대로 침실에 가져가 사용하는 경우도 많은데, 이때 화장실에 있던 세균이 침실로 옮겨갈 수 있다. 장소를 불문하고 사용되다 보니 한 통신회사에서는 "되도록 핸즈프리를 이용해 통화하며, 웬만하면 화장실로 스마트폰을 가져가지 말라"고 이야기하기도 한다.

전문가들은 스마트폰으로 인한 독감 전염을 막기 위해서는 세척에 특히 주의를 기울여야 한다고 조언했다. 휴지나 천으로 문질러 닦는 것보다는 주방 집기 등에 사용하는 세균 방지 클리너를 사용하여 세척하는 것이 좋다는 것이다. 또한 가능하다면 알코올 소독을 하는 것도 바람직하다.

하지만 이러한 방식의 세척은 예민한 스마트폰 기기에 문제를 일으킬 수도 있다. 따라서 최근 출시되고 있는 전자제품 전용 세척제를 이용한다면, 문제를 일으키는 확률이 적어질 수 있다. 물론 손을 꼼꼼하게 씻는 것도 중요하다.

피처폰과는 다른 구조가 감염 경로

스마트폰이 주요 독감 감염 경로가 된 것은 기존의 피처폰과는 다른 구조 때문이다. 기존의 피처폰은 버튼을 눌러서 사용하는 방식이지만, 스마트폰의 경우 그렇지 않다. 화질의 중요성이 강조되고 오픈된 풀터치 스크친 방식이기 때문에 오염되는 면적이 피처폰보다 더 넓다.

또한 풀터치 스크린 방식이므로 통화시 얼굴의 땀이나 화장품 등이 쉽게 묻고 기름때나 손때 등으로 인해 액정이 쉽게 더러워진다. 액정에 묻은 찌든 때를 제대로 세척하지 않게 되면, 여기서도 세균이 번식한다.

스마트폰을 매번 세척하는 것이 힘들고 번거롭다면, 항균 작용을 가진 보호필름을 붙이는 것도 하나의 방법이다. 요즘 출시되는 항균 보호필름의 대부분은 일반 보호필름과 비슷한 정도의 강도를 가지고 있어 화면 보호를 해주면서도 항균 효과를 가지고 있어 일석이조의 효과를 누릴 수도 있다.

좋은 보호필름은 항균효과 외에도 가지고 있어야 하는 조건들이 있다. 지문이나 기타 오염물이 잘 묻지는 않는지, 묻더라도 쉽게 잘 닦아낼 수 있는지를 체크해봐야 한다. 또한 딱딱한 물체에 긁혔을 때 필름에 상처가 남아 있지는 않는지 등을 확인해봐야 한다.

수면장애를 일으킬 수도 있는 스마트폰

스마트폰은 수면장애를 일으킬 수도 있다. 스마트폰을 쓰다가 잠이 드는 경우가 많은데, 이때 스마트폰에서 나오는 불빛이 뇌에 강한 자극을 주면서 편안한 기분으로 잠자리에 들지 못하게 된다. 뇌가 흥분 상태로 잠자리에 들게 되면, 멜라토닌의 양이 억제되어 수면의 질이 떨어진다.

하버드대학 의학연구팀은 이런 상태가 계속될 경우 과식이 잦아지며, 당뇨를 포함한 비만과 지질대사 이상 등 대사증후군이 일어날 가능성이 높다고 발표하기도 하였다. 아직까지 스마트폰 중독을 진단하는 표준이나 진단지수는 없으나, 스스로 자각했을 때 심하다고 생각하면 자제하는 것이 좋다.

이 뿐만이 아니라 스마트폰을 비롯한 스마트 기기의 사용으로 인간의 뇌가 변하고 있다는 충격적인 연구 결과도 발표되어 스마트폰으로 인한 논란은 계속될 것으로 보인다. 단순히 질병 감염의 경로 이상으로 스마트폰이 우리 몸에 좋지 않은 영향을 주고 있다는 것이다.

어떤 정보에 대해서 시간을 많이 써서 생각하거나 고심하는 습관 대신 빠르게 올라오는 정보에 대해 즉각적으로 반응을 하다보니 정작 타인의 감정과 현실에 대해서는 무감각해져버렸다는 것. 팝콘을 튀길 때처럼 즉각적으로 반응하지만 정작 중요할 때 무감각해져 버려서 이른바 '팝콘뇌'를 가진 사람들이 많아졌다는 뜻이다.

이슬기 객원기자 | justice0527@hanmail.net 저작권자 2013.01.31 ⓒ ScienceTimes

알츠하이머 치료에 희소식

알츠하이머 치료에 희소식

동물치료 수준 치료제, 백신 선보여

 

알츠하이머는 기억력 감퇴와 인지기능 하락 등이 수반되는 퇴행성 신경질환을 말한다. 최근 이 치매성 알츠하이머 치료를 예방할 수 있는 다양한 방법들이 시도되고 있어 의료계관심을 끌고 있다.

사이언스데일리 온라인판은 캐나다 라발(laval) 대학과 퀘벡(quebec) 대학병원, 그리고 제약회사인 글락소스미스클라인(GSK)의 연구원들로 구성된 공동 연구진이 치매환자의 뇌에 자연방어 메커니즘을 자극해, 치매로 발생한 뇌의 병변을 제거할 수 있는 물질을 발견했다고 최근 보도했다.

연구진이 미국 국립과학원 회보(Proceedings of National Academy of Science)에 발표한 보고서에 따르면, 면역증강제로 쓰이는 MPL(monophosphoryllipid)이라는 물질이 치매환자의 뇌세포를 파괴하는 독성단백질인 아밀로이드 플라크(amyloid plaque)를 제거하는 효능을 가지고 있는 것으로 나타났다.

알츠하이머 원인인 아밀로이드 플라크

▲ 아밀로이드 플라크 ⓒMassachusetts univ.

알츠하이머의 주요 특징 중 하나가 환자들의 뇌에 아밀로이드 플라크라는 비정상적인 응집물이 다량 존재하는 것. 아밀로이드 플라크는 뇌의 단기 기억을 담당하는 해마에서 독성을 나타내서 주요 세포를 사멸시키는 것으로 알려져 있다.

뇌의 세포가 사멸되면 기억력이 감퇴하고 인지 기능이 하락하게 된다. 최근 매사추세츠대학 의학연구팀의 연구결과에 따르면, 처음으로 기억력 감퇴가 발생하거나 알츠하이머로 진단되기 10년 전부터 치매 환자들의 뇌에는 아밀로이드 플라크의 축적이 발생하는 것으로 나타났다.

매사추세츠대 연구팀은 이전 시험에서 아밀로이드 플라크를 구성하는 베타 아밀로이드 펩타이드(β-amyloid peptide)가 주변에 신경세포의 보호조직인 미세아교세포(microglia)가 있는 신경세포들을 사멸시키는 것을 발견했다. 정상적인 상황이라면 미세아교세포가 중추신경계에서 감염원인 아밀로이드 플라크를 제거했어야 한다.

그러나 중추 신경계에서 베타 아밀로이드 펩타이드가 생성시키는 염증이 미세아교세포에서 사이토카인과 같은 신경 독성을 유발시키는 물질의 생산을 촉진시켰다는 것이 매사추세츠대 연구팀의 주장이다. 지금까지 알츠하이머 환자들에게서는 이런 아밀로이드 플라크의 경로가 어떻게 활성화되는지를 분명하게 규명하지 못했었다.

자연면역이 기대되는 알츠하이머 백신
다른 곳에서도 알츠하이머 치매를 유발시키는 것으로 알려진 아밀로이드 플라크에 대한 연구가 여러 연구기관을 통해 동시다발적으로 진행되고 있다. 라발대 의과대학의 교수인 세르지 리베스트(Serge Rivest) 박사가 이끄는 연구팀은 뇌 면역 세포의 활동을 자극하는 면역증강제인 MPL의 효능을 확인했다.

▲ 알츠하이머는 가장 흔한 형태의 치매다. ⓒLaval univ.

연구팀은 알츠하이머 증세가 있는 실험쥐에게 12주동안 매주 MPL을 주사한 결과 아밀로이드 플라크의 80%까지 없앨 수 있었고, 이와 함께 환자의 기억력이 상당히 회복되는 결과도 미로 테스트를 통해 검증할 수 있었다.

뿐만 아니라 새로운 일과 행동을 배우고 습득하는 능력도 크게 개선된 것으로 인지기능 테스트에서 밝혀졌다. 공동 연구진은 MPL을 백신 형태로 만들어 치매환자에 투여하면 아밀로이드 플라크를 제거하는 자연면역을 자극할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

리베스트 박사는 이번 연구를 통해 MPL의 두 가지 용도를 확인했는데 “첫 번째는 알츠하이머 치매환자에게 근육주사를 통해 주입하여 알츠하이머의 진행 속도를 늦추는 데 활용될 수 있다는 점이고, 두 번째는 또한 베타 아밀로이드의 항체 생산을 자극하는 백신으로 만들 수도 있다는 점”이라고 설명했다.

리베스트 박사는 “우리 연구진이 10여년 전 이 연구를 처음 시작했을 때, 당시의 목표가 알츠하이머 환자들을 위한 보다 나은 치료법을 개발하는 것이었다”고 회상하면서, “이번 연구에서 거둔 성과로 우리는 그 목표에 더욱 가까워졌다고 생각한다”고 설명했다.

펩타이드를 활용한 치료제도 선보여

최근의 알츠하이머 치료에 대한 희소식은 MPL 뿐만이 아니다. 미국의 국립보건원 연구팀이 미국실험생물학회연합회(FASEB) 저널 최신호에 발표한 논문에 따르면, TFP5라는 펩타이드 물질을 알츠하이머 치매를 앓고 있는 쥐에게 주사했을 때 부작용은 나타나지 않으면서도 기억력 손실이 정상으로 회복된 것으로 나타났다.

TFP5는 뇌의 뉴런성 카이네이즈인 Cdk5(cyclin dependent kinase 5)를 활성화시키는 p35 단백질에서 유래한 아미노산이 24개로 구성된 변형 펩타이드 물질이라는 것이 연구팀의 설명이다. Cdk5는 정상적인 뉴런의 생존과 이동에 핵심적인 역할을 하는 효소로 알려져 있다.

▲ 알츠하이머 정복을 위해 시도되는 다양한 방안들 ⓒnature

연구팀은 알츠하이머 치매를 앓고 있는 쥐를 두 그룹으로 나누어 한 그룹에만 TFP5를 투여했다. 그 결과 TFP5가 투여된 그룹은 기억력이 회복되면서 치매와 관련된 여러가지 증상이 현저히 완화되면서도 체중감소와 신경 스트레스, 독성 반응 같은 부작용은 나타나지 않았던 반면 다른 쥐들의 치매 증상은 그대로 진행되면서 점점 심해졌다.

이 연구를 주도한 미국 국립보건원 산하 신경장애연구소 신경화학실험실의 해리시 팬트(Harish C. Pant) 박사는 “최근 들어 Cdk5의 과다 활성화가 알츠하이머 환자들의 뇌에서 발견되는 주요 특징인 아밀로이드 플라크 및 신경섬유 다발과 관련되어 있다는 연구결과들이 다수 보고되고 있다”며 “Cdk5를 표적으로 삼는 약물이 새로운 알츠하이머 치료제로 개발될 가능성이 높을 것으로 기대하고 있다”고 설명했다.

팬트 박사는 “이번 연구에서 우리는 TFP5가 효과적인 치료 물질임을 제시했다”고 전제하면서 “제시한 것으로 만족치 않고 우리는 실험쥐에서 확인된 TFP5의 치료 효과를 알츠하이머 환자들을 대상으로 하는 임상시험에서도 다시 확인하여 그들이 삶의 질을 향상시키는데 기여할 수 있기를 희망한다”라고 전했다.

김준래 객원기자 | joonrae@naver.com 저작권자 2013.01.31 ⓒ ScienceTimes



이산화탄소 처리에 한 획을 긋다

이산화탄소 처리에 한 획을 긋다

이산화탄소 포집 효율을 향상시킨 물질 개발

 

 

지구온난화의 주범으로 지목된 이산화탄소의 처리방법을 놓고 전세계가 골머리를 앓고 있다. 이 때문에 이산화탄소를 포집하여 저장·처리하는 CCS(Carbon Capture & Sorage) 기술의 중요성이 부각되고 있다.

CCS 기술이 지구차원의 온실가스를 줄일 수 있는 실효성 있는 기술적 대안으로 부각되면서 선진국을 중심으로 CCS 기술 개발 경쟁이 가속화되고 있는 실정이다. IEA 분석에 따르면, CCS는 CO₂감축에 가장 중요한 역할을 하는 단일 기술로 2050년 총 감축량 48GtCO₂중 19%인 약 9GtCO₂를 감당할 것으로 예측된다. 만약 CCS 기술 없이 2050년 CO₂를 50% 감축하려면, 연간 1.28 조 달러의 추가 경비가 발생할 것으로 전망되고 있어 온실가스 감축 기술로서의 CCS 위상이 강화되고 있다.

이러한 상황에서 최근 국내 연구진이 기존의 방법보다 300배 정도 우수한 포집기술을 개발해 주목받고 있다. KAIST 정유성 EEWS 대학원 교수와 자페르 야부즈 교수, 알리 조스쿤 교수, 한국이산화탄소포집및처리연구개발센터 공동연구진은 새로운 이산화탄소 흡수제 ‘아조-코프(Azo-COP)’를 개발했다고 29일 밝혔다.

▲ CCS 기술 정의 개념도 ⓒ한국이산화탄소포집및처리연구개발센터

CCS 기술은 화석연료 사용으로 인해 발전소, 철강, 시멘트 공장 등 대량발생원으로부터 이산화탄소를 포집한 후 압축 및 수송하는 과정을 거쳐 육상 또는 해양지중에 안전하게 저장하거나 유용물질로 전환하는 일련의 과정을 뜻한다. 이산화탄소를 직접 효율적으로 줄일 수 있는 기술인 CCS는 포집기술, 수송기술, 저장기술, 그리고 전환기술까지, 크게 네 가지로 나누어 볼 수 있다.

이산화탄소 포집기술이란?
이산화탄소 포집기술은 전체 비용의 70~80%를 차지하는 핵심 기술로, 크게 ‘연소 후 회수기술(post-combustion technology)', '연소 전 회수기술(pre-combustion technology)', '순 산소 연소기술(oxy-fuel combustion technology)’로 구분된다.

연소 후 배기가스에 포함된 이산화탄소를 포집하는 ‘연소 후 포집기술’은 기존 발생원에 적용하기 가장 쉬운 기술로 흡수·흡착제, 분리막 등을 사용해 이산화탄소를 흡·탈착 하여 분리하는 방법이다. 이 기술은 흡수제의 효능향상과 공정 개발 등에 초점이 맞추어져 개발되고 있다.

‘연소 전 회수기술’은 연소를 통해 이산화탄소가 발생하지 않도록 하는 공정기술로, 화석연료의 부분산화나 천연가스 개질 및 수성가스 변위 반응 등을 통해 생성된 수소와 이산화탄소를 분리하여 수소를 생산하는 기술이다.

‘순 산소 연소기술’은 공기 중의 산소와 질소를 분리하여 산소만을 연소기에 공급하고 화석연료를 연소시켜 고농도의 이산화탄소 배기가스(설비, 시설물 등에서 배출되는 가스)를 얻은 후 회수하는 기술을 말한다.

현재 가장 많은 연구가 이루어진 이산화탄소 포집 기술로는 액상흡수제를 이용한 습식포집기술, 고체 흡수제를 이용한 건식포집기술, 필름과 같은 얇은 막을 이용하는 분리막 포집기술이 있다. 발전소, 제철소와 같이 이산화탄소 대량 배출원에 적용하게 되는 이 기술의 핵심은 고온과 다량의 수분이 존재하는 극한조건하에서도 포집 효율이 낮아지지 않도록 하는 것.

건식흡수제, ‘아조-코프(Azo-COP)’ 개발의 의미

기존에 연구되었던 건식흡수제인 MOF(Metal Organic Framework)나 제올라이트의 경우는 수분 조건에서 불안정하거나 합성이 비싸다는 단점이 있는 반면, 연구팀이 이번에 개발한 흡수제는 건식흡수제로 값비싼 촉매 없이도 합성이 가능하여 제조비용이 매우 저렴하하다. ‘아조-코프(Azo-COP)’라고 명명한 이 물질은 고온 및 수분 조건에서도 안정한 특성을 나타냈다.

연구팀이 개발한 코프(COP)는 간단한 유기분자들을 다공성 고분자형태로 결합시킨 구조체이다. 연구팀은 이물질에 ‘아조(Azo)’라는 기능기를 추가로 도입함으로써 질소를 배제하고 혼합기체 중에서 이산화탄소만을 선택적으로 포집하도록 하였다. 그 결과 ‘질소대비 이산화탄소 선택성’을 기존 제품의 300배까지 높이는 데 성공했다.

▲ 질소(파란색 분자), 이산화탄소(회색과 분홍색 분자)가 섞인 기체가 Azo-COP를 통과 시, Azo-COP의 혐질소기(N₂-Phobicity)로 인해 질소는 고분자 밖으로 빠져나가며 이산화탄소만 선택적으로 흡착한다. ⓒ한국이산화탄소포집및처리연구개발센터

‘아조(Azo)'기를 포함하는 아조-코프(Azo-COP)는 일반적 합성방법을 통해 쉽게 제조하였다. 값비싼 촉매대신 물과 아세톤 등의 용매를 사용해 불순물도 쉽게 제거함으로써 제조비용도 대폭 낮출 수 있었던 것. 특히, 아조-코프(Azo-COP)는 350℃ 정도의 극한 조건에서도 안정해 이산화탄소 포집제로서 활용은 물론 더욱 가혹한 환경의 다양한 분야에서 포집 물질로 활용될 것으로 기대된다

한국이산화탄소포집및처리연구개발센터 박상도 센터장은 “Azo-COP를 CO₂, N₂ 분리 실험에 적용한 결과 이산화탄소 포집 효율이 수백배 향상됐다”며 “이 물질은 촉매가 필요 없고, 수분 안정성, 구조 다양성 등 우수한 화학적 특성으로 인해 앞으로 이산화탄소 포집을 비롯한 많은 분야에 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

사이언스타임즈 저작권자 2013.01.31 ⓒ ScienceTimes



DNA 4중 나선구조, 그 의미는?

DNA 4중 나선구조, 그 의미는?

“암 치료에 획기적인 돌파구 마련”

 

“우리가 생명의 신비를 밝혀내고야 말았어!” 1953년 2월 21일, 영국 캐번디시 연구소 인근 이글 식당 안으로 한 청년이 숨을 헐떡이며 급히 뛰어 들어와 이렇게 외쳤다.

그의 뒤편에는 또 다른 청년이 감격에 차 그 모습을 지켜보고 있었다. 이들 두 사람이 바로 바로 20세기 최고의 과학적 발견이라고 할 수 있는 DNA 이중 나선구조를 규명한 미국의 제임스 왓슨과 영국의 프랜시스 크릭이다. 생명과학 혁명의 시작을 알리는 낭보였다.

▲ 계사년 벽두초 과학계에 날아온 낭보는 DNA 사중나선구조 발견이다. 과학자들은 이 발견이 암과 유전질병 치료에 획기적인 돌파구를 마련할 것으로 전망하고 있다. ⓒ위키피디아

1960년 벽두 초에 날아온 낭보
이들의 발견은 그 해 4월 25일 과학저널 네이처에 ‘DNA의 이중 나선 구조 발견’이라는 제목의 900자 남짓 짧은 논문으로 세상에 처음 알려졌다. 유전과학의 혁명에 단초를 마련한 공로로 두 사람은 1962년 노벨 생리의학상을 수상했다.

이 두 과학자의 업적은 4개의 염기(A, T, G, C)로 이루어진 기다란 화학 분자 사슬 두 개가 어떻게 서로 얽혀 우리 몸을 만들고 유지하는 데 필요한 정보를 기록하는지 설명한 것이다. 이후 이 대학에서는 DNA의 복잡한 구조에 관한 연구가 진행되어 왔다.

유전물질인 DNA의 이중나선 구조가 밝혀진 것은 꼭 60년 전의 일이다. 그래서 영국에서는 세상을 바꾼 과학사의 대단한 발견을 기념하기 위한 프로젝트를 진행할 계획하고 있다. 그러나 새해 벽두에 ‘이중나선구조’에 찬물을 끼얹는 새로운 발견이 등장했다.

생물의 유전자 정보를 담은 DNA는 원래 두 개의 나선구조로 이뤄진 것으로 알려져 있다. 그리고 이 이론은 생물학계의 확고한 정설이었다. 그러나 이 이론을 뒤집는 연구결과가 나와 세상을 놀라게 하고 있다.

외신에 따르면 영국 케임브리지 대학 과학자들이 사람의 세포 속에서 활동하는 네 가닥의 나선 구조를 발견한 것으로 전해졌다.

이중 나선구조이론 다시 써야 하나?
벌써부터 일부 학자들은 성급하게 “DNA 이중 나선구조이론을 다시 써야 할 판이 왔다”고 전망하고 있다. 그러면 정말 이중나선구조 이론을 다시 써야 할 정도인가? 그리고 발견된 4중 나선구조란 무엇이며 어떤 의미를 갖고 있는가?

케임브리지 대학 과학자들은 최근 "인체 세포의 DNA는 항상 이중 나선구조만으로 되어 있는 것이 아니라 4중 나선구조로 된 것도 있으며, 이러한 세포는 종종 암과 관련된 기능을 하고 있다”는 연구결과를 발표했다. 아이러니컬하게도 왓슨과 크릭이 60년 전 위대한 발견을 한 곳이 바로 케임브리지다.

‘네이처 케미스트리(Nature Chemistry)’에 게재된 이 논문에 따르면, “이런 구조(DNA 4중 나선 구조)는 세포가 특정 유전자형을 갖거나 특정 기능장애 상태에 있을 때 생기는 것으로 보이며, 이런 구조를 억제하는 방법이 마련되면 새로운 질병 퇴치의 길이 열릴 것으로 기대된다”는 것이다.

“암이나 유전질병 세포에서 많이 발견”
이 연구를 이끈 샹카 발라스브라마니언(Shankar Balasubramanian) 교수는 "아직 확실히 입증된 것이라고는 말할 수 없지만 합성 분자를 이용하면 이런 특정한 세포들만을 선택적으로 공격할 수 있을 것"이라고 말했다. 암을 비롯해서 특정한 성질의 유전자들만을 공격해 질병퇴치에 새로운 돌파구의 기회가 마련되었다는 것이다.

발라스브라마니언 교수는 “우리가 발견한 DNA 4중 나선구조는 분명히 이중 나선구조와는 다른 모습이다. 4개 가닥으로 된 나선모형은 너무나 아름다운 모습을 하고 있다. 전혀 몰랐던 일이다. 그러나 우리는 그러한 구조가 우리 몸 안에 자연적으로 생긴다는 것을 확인했다”고 말했다.

연구진은 몇 년 전 이미 과학자들이 실험실에서 만들어 낸 `G-4중 나선구조(G-quadruplex)’ 연구에 매달렸다. 원래 G-4중 나선구조는 금속 양이온과 결합을 잘 형성하는 구아닌(guanine) 구조를 많이 가지고 있는 구조를 지칭하는 말이다. 다시 말해서 이러한 구조는 4개의 염기 가운데 하나인 G(구아닌)가 다량으로 존재하는 DNA 안에서 형성되는 것으로 보인다.

연구진은 4중 나선구조가 많이 분포된 인체 DNA 영역을 찾아내 결합하도록 설계한 항체 단백질을 만들고 여기에 형광 표지를 부착해 이런 구조가 언제 어디서 세포 사이클에 나타나는지 알아내고 영상을 촬영했다.

▲ DNA 4중 나선 발견작업을 선두 지휘한 발라스 브라마니언 케임브리지 대학 교수 ⓒ케임브리지 대학

그 결과 4중 나선구조는 세포가 분열 직전의 DNA를 복제하는 단계에서 이른바 `S기'(s-phase)에 가장 자주 나타나는 것으로 밝혀졌다. 형광이 더 강한 빛을 띠었다는 점이다. 연구진은 바로 이것이 암 연구의 핵심적인 관심사임을 강조했다. 암은 대개 DNA 복제를 증가시키도록 변이를 일으킨 암유전자에 의해 일어나기 때문이다.

암세포 증식 차단 가능성 열어
이들은 G-4중나선 구조가 일부 암의 진행에 관여하는 것이 확인되면 이런 구조가 생기는 것을 억제하고 종양의 뿌리에서 걷잡을 수 없이 일어나는 세포 증식을 차단하는 합성 분자를 만드는 것도 가능할 것이라고 말했다.

전문가에 따르면 과거 학자들이 원생동물인 섬모충에서 이런 DNA를 발견한 적은 있지만 사람의 세포에서 이런 구조가 확실히 발견되기는 처음이라고 한다.

한편 영국 암연구소(Cancer Research UK)의 선임연구원으로 4중 나선구조 발견에 참여한 줄리 사프(Julie Sharp) 박사는 “DNA가 어떤 구조로 이루어졌는지 밝혀진 지 60년이 되었지만 이번 연구로 DNA 구조이론이 앞으로 계속해서 바뀌거나 변화할 것이라는 예측을 할 수 있다”고 말했다.

인간세포에 실제로 존재한다는 것 입증
인간의 유전물질인 DNA 연구에 새로운 전기를 마련한 DNA 4중 나선구조 발견작업을 선두 지휘한 발사스부라마니안 교수는 1966년 인도 벵골만에 인접한 항구도시 첸나이(Chennai)에서 태어나 그 이듬해에 영국으로 이주했다.

1988년 케임브리지 대학을 졸업했으며, 이 대학에서 박사학위를 받았다. 현재 이 대학의 의약화학과(medicinal chemistry) 석좌교수로 있으며 케임브리지연구소(Cambridge Research Institute)에도 몸을 담고 있다. 이 연구소는 대학과 자선을 목적으로 한 영국 암연구소와 협력을 꾀하는 징검다리 역할을 하고 있다. 그는 또한 작년 영국왕립학회의 명예회원으로 선출되었다.

전문가들은 이번 연구가 이제까지 전혀 알지 못했던 사실을 밝혀냈다기보다 그 동안 이어진 많은 연구자들의 성과를 바탕으로 새로운 결과물을 얻어냈다는 데 무게를 두고 있다. DNA 사중 구조가 살아 있는 인간세포에 실제로 존재한다는 것을 입증시켰으며 사중 구조의 발생빈도를 조정할 수 있음을 제시했다는 의미에서 커다란 발견이라고 할 수 있다.

이 획기적인 발견으로 인해 벌써부터 발사스브라마니안 교수는 노벨 생리의학생의 유력한 후보로도 거론되고 있다. 과학기술이 종교와 다른 점이 있다면 바로 이러한 점에 있다고 생각한다. 과학기술은 이처럼 새로운 발견과 이론이 나와 수정되면서 진보하고 진화한다는 면이다.

DNA 이중나선이론 발견 60주년인 벽두 초 ‘충격’을 던진 4중 나선이론이 유전공학 분야에서 가벼운 ‘잽’으로 끝날지 아주 무거운 ‘훅’이 될지는 두고 볼 일이다. 어쨌든 이렇게 새로운 발견으로 인해 과학기술이 발전한다는 것을 생각하면 이번 발견은 계사년 초 과학기술계에 안겨준 커다란 선물이자 축복이다.

김형근 객원기자 | hgkim54@naver.com 저작권자 2013.01.31 ⓒ ScienceTimes



식물 뿌리 성장 막는 ‘소금기’

식물 뿌리 성장 막는 ‘소금기’

스트레스 호르몬 메커니즘 밝혀져

 

농부들은 염분이 많은 땅에서 식물이 자라지 못한다는 사실을 잘 알고 있다. 그러나 명확한 원리와 메커니즘은 확실히 밝혀진 바 없다.

▲ 염분이 많은 땅에서는 왜 식물이 자라지 않는지 분자 차원에서 규명한 논문이 발표되었다. ⓒThe Plant Cell

최근 미국 카네기과학연구소(CIS)는 식물의 뿌리에 염분이 닿으면 스트레스 호르몬이 활성화되며 곁뿌리의 성장이 멈춘다는 사실을 밝혀냈다. 연구진이 새로 개발한 ‘맞춤형 영상 시스템’ 덕분이다.

뿌리가 자라나는 장면을 실시간으로 추적하는 이 시스템은 스트레스 호르몬이 활성화되는 정확한 시기와 위치를 찾아낼 수 있다.

연구결과는 ‘애기장대 묘목의 염분 스트레스로 인한 내피의 낙엽산 신호체계와 곁뿌리 휴지기 유발 원리(Endodermal ABA Signaling Promotes Lateral Root Quiescence during Salt Stress in Arabidopsis Seedlings)’라는 논문으로 정리되어 식물학 분야의 국제 학술지 ‘플랜트셀(The Plant Cell)’ 최근호에 게재되었다.

민물 뿌려도 토양 속 소금기 계속 높아져
토양 속의 해로운 성분을 씻어내고 식물에 수분을 공급하기 위해 농업에서는 인공적으로 물을 주는 ‘관개’를 실시한다. 관개는 땅의 온도를 조절하고 바람으로 토양이 유실되는 일을 막는 기능도 한다.

그러나 관개가 오래 지속되면 염분으로 인한 피해가 발생한다. 민물에도 어느 정도의 소금기가 포함되어 있기 때문이다. 바닷물의 염분 농도는 3만5천ppm에 달하지만 민물에도 1천ppm 가까운 염분이 섞여 있다. 농지에 뿌린 물이 증발되고 새로운 물이 계속 유입되면 토지의 염분 농도는 지속적으로 증가할 수밖에 없다.

UN의 추산에 따르면 전 세계 농지 중 8천만 헥타르에 달하는 면적이 염분으로 인해 작물 재배에 어려움을 겪고 있다. 지구온난화로 곳곳에서 사막화가 빨라지면서 토양 속 염분 농도도 증가하는 추세다.

대부분의 식물은 뿌리에 소금기가 닿으면 더 이상 자라지 않는다. 염분으로 인해 식물의 스트레스가 높아지면 결국 뿌리의 성장이 멈추는 휴면 상태가 오는 것이다. 그러나 자세한 메커니즘은 아직 밝혀진 바가 없다.

최근 미국 카네기연구소가 뿌리의 휴면이 유발되는 명확한 원리를 밝혀내 화제다. 원뿌리에서 수평으로 뻗어나가는 곁뿌리에 염분이 닿으면 내피층에서 낙엽산(ABA)이 활성화된다. 식물 내에서 스트레스 호르몬으로 작용하는 낙엽산이 뿌리의 성장이 멈추도록 지시한다는 것이다.

대부분의 농업용 식물은 뿌리에서 시작된 관이 줄기를 거쳐 잎까지 이어지는 관다발 식물이다. 원뿌리가 수직으로 뻗어나가며 식물의 몸을 땅에 고정시키면 곁뿌리가 자라면서 토양 속 수분과 영양분을 흡수하고 관다발을 거쳐 몸 전체로 보낸다.

곁뿌리의 내피층은 수분 속 용질을 걸러내는 반투과성 막의 작용을 한다. 토양에서 빨아들인 수분과 영양분 중에서 유용한 물질과 유독한 물질을 구분하는 것이다. 염분의 흡수를 막는 것도 뿌리 속 내피층이 담당하는 기능이다.

염분이 높아지면 삼투압이 높아져서 식물이 수분을 빨아들이기가 힘들어지며 오히려 수분을 빼앗길 수도 있다. 게다가 특정 이온이 과다하게 흡수되어 체내 불균형이 유발되기도 한다. 이 때문에 소금기가 많은 땅에서는 뿌리가 성장을 멈추고 결국 식물이 자라지 않는 것이다.

맞춤형 영상 시스템으로 뿌리 성장 실시간 촬영
연구진은 맞춤형 영상 시스템을 개발해 이 모든 과정을 실시간으로 촬영했다. 실험용 식물로 자주 쓰이는 애기장대(Arabidopsis)의 묘목을 기르면서 곁뿌리의 성장과 염분 반응까지 화면으로 담아냈다. 또한 형광단백질 반응을 이용해 분자 차원에서 호르몬의 작용을 추적했다.

▲ 40시간 동안 성장시킨 애기장대 묘목의 뿌리. 일반 환경(왼쪽)에서는 곁뿌리가 자라나지만 염분 농도가 높으면 곁뿌리가 자라지 않는다. ⓒThe Plant Cell

그 결과 염분 농도가 높은 환경에서는 곁뿌리가 자라지 않고 멈추거나 아주 느리게 성장하며 낙엽산이 핵심적인 신호분자 역할을 한다는 사실을 알아냈다. 동물은 스트레스를 받게 되면 ‘싸움-회피 반응(fight or flight response)’을 통해 싸울 것인가 도망칠 것인가를 결정한다.

이에 비해 식물은 움직일 수 없으므로 성장을 계속할 것인지 멈출 것인지를 결정한다. 소금기가 많은 환경과 마주치면 곁뿌리 속 내피층에서 낙엽산이 활성화되며 성장을 멈추기로 결정을 내리는 것이다. 일단 휴지기가 시작되면 며칠이 지나 염분이 사라졌는지를 확인해야만 곁뿌리가 다시 자라나는 회복기에 접어든다.

연구진은 낙엽산의 전달을 방해해 염분 스트레스 반응을 낮출 수 있는 방법도 알아냈다. 지베렐린산(GA)이 신호 분자로 작용하면 낙엽산에 반응하지 않는 돌연변이 단백질이 나타난다. 낙엽산 반응 경로에 혼선이 발생하면서 성장을 막으라는 명령이 차단된다는 것이다.

이를 이용하면 소금기 많은 땅에서도 뿌리 성장이 멈추지 않고 잘 자라는 식물을 개발할 수 있을 것으로 기대된다. 연구를 이끈 호제이 딘네니(José R. Dinneny)는 카네기과학연구소의 발표자료를 통해 “식물에 스트레스를 주는 요인들이 정확히 언제 어디서 작용하는가 하는 중요한 퍼즐 조각이 빠져 있었다”고 밝히며 염분 스트레스 반응의 명확한 메커니즘을 밝힌 이번 연구의 의의를 설명했다.

관련링크 | www.plantcell.org/content/early/2013/01/21/tpc.112.107227 임동욱 객원기자 | im.dong.uk@gmail.com 저작권자 2013.01.31 ⓒ ScienceTimes



과학팩션소설로 '배움과 나눔 가치' 실현

과학팩션소설로 '배움과 나눔 가치' 실현

2012년 올해의 과학교사상 신규진 교사

 

“과학은 삶을 이해하는 학문이며, 지구과학의 이해를 통해 바람직한 세계관과 올바른 인생관을 형성할 수 있다고 믿으며 학교에서 아이들을 가르치고 있습니다.”

▲ 과학과 상담을 통해 협력과 나눔의 가치를 알리고 싶다고 말하는 경성고 신규진 교사.

2012년 한국과학창의재단이 주관한 올해의 과학교사상 수상자 신규진 교사(경성고)는 지구과학을 가르치는 교사이면서 전문상담교사라는 특이한 이력을 지녔다. 이에 대해 신 교사는 “상담공부는 학교와 그 주변에서 일어나는 다양한 갈등상황을 통찰하는 안목을 가져다 줬다”면서 이를 통해 “아이들의 성장을 효과적으로 도울 수 있게 됐다”고 말했다.

그의 말을 반영하듯, 신 교사는 과학교육 방면보다 상담교육에서 오히려 더 유명했다. 상담교사들의 필독서로 꼽히는 ‘자퇴상담, 학교를 떠나는 아이들’, ‘아이들의 성장을 돕는 학교상담’ 등 다수의 책을 펴내기도 했다.

과학과 문학의 융합 '과학팩트소설' 펴내
이 같은 경험을 바탕으로 신 교사는 과학과 문학의 융합을 시도했다.

“일반계 고등학교에서 과학을 가르치는 일은 쉽지 않습니다. 오랫동안 시험성적을 올리는 데만 급급하다보니 현장 학습은커녕 간단한 실험조차 제대로 하기 어려웠지요. 지구과학 탐구의 기본활동인 관찰, 관측, 조사 등의 현장학습은 거의 하지 못했습니다. 수업시간에는 2차원의 칠판에 3차원의 시공을 구현하느라 쩔쩔매며 지냈어요. 달과 별도 보지 않고 천문을 가르치고, 바람도 없는 교실에서 풍향을 가르쳤습니다. 암석의 특성을 줄줄 외우면서 정작 눈 앞에 놓인 바위가 무엇인지 모르는 맹목교육을 참으로 오랫동안 했지요.”

그러다 신 교사는 텍스트 중심 수업에서 벗어나기 어렵다면 스토리텔링 방식의 수업을 하는 건 어떨까라는 생각을 하게 됐다. 이렇게 해서 탄생한 것이 바로 '판도라 지구 미션11'이다. 이 책은 2010년 교과부로부터 우수과학도서로 인증 받고, 2011년 한국출판문화진흥원으로부터 청소년 우수도서로 선정됐다.

이 책은 외계인이 지구에 대한 미션 문제를 내고, 학생들이 미션을 풀어내는 과정을 그린 일종의 ‘과학 팩션 소설’이다.

“지구과학은 지구를 잘 보전하고 좀 더 살기 좋은 곳으로 만들기 위해 지구에서 일어나는 모든 현상을 연구하는 학문입니다. 이는 지진과 화산 폭발, 태풍과 쓰나미, 엘니뇨와 라니냐는 물론 소행성의 지구 충돌 가능성까지 연구하는 통합적인 학문이라고 할 수 있지요. 지구에서 일어나는 현재의 변화뿐만 아니라 우주 탄생의 시점까지 거슬러 올라가며 과거를 연구하고 이를 토대로 미래의 지구까지 예측하는 광범위한 시공의 학문입니다.”

신 교사는 이처럼 어려운 지구과학적 지식에 픽션의 소설적 요소를 가미해 책을 펴낸 것이다. 이뿐만 아니라 신 교사는 책에 삽입되는 일러스트를 자신이 직접 그리고, 사진촬영까지 했다.

▲ 컴퓨터 그래픽으로는 느낌을 제대로 살릴 수 없어 신규진 교사가 직접 그렸다는 지형의 단면도

자료 공유, 나눔과 협력의 가치 알리고파
그는 고생해서 만든 자료들을 경기도지구과학연구회의 게시판과 웹하드에 올려 공유하고, 2009교육과정의 고교 지구과학 내용을 요악한 ‘촘촘한 요약설명’이라는 책자를 제작해 경성고 학생들에게 무상으로 나눠줬다. 이 자료 또한 여러 학교에서 자유롭게 활용할 수 있도록 오픈했다.

저작권 때문에 많은 사람들이 자신의 자료를 내놓기 꺼려하는 반면, 신 교사는 무엇이든 함께 나누기에 여념이 없다. 그 이유에 대해 신 교사는 “협력과 나눔의 가치를 알리고 싶었다”고 말했다.

“과학은 ‘왜 그런 것이지?’하는 의문에서, 비판은 ‘꼭 그래야만 하나?’ 하는 의문에서, 창의는 ‘이렇게 하면 어떨까?’하는 동기에서 비롯됩니다. 그런데 이러한 의문과 동기는 누구를 위해, 무엇을 위해 일어나는 것일까요? 그것은 ‘사랑하는 사람들을 위해, 그들과 더불어 행복하기 위해서’라고 생각합니다. 경쟁에서 이기고 성공하는 것을 인생의 목적이라고 생각하는 사람들에게 협력과 나눔의 가치를 알리고 싶었습니다. 삶의 목적이 부귀영화에 있지 않고 자연과 더불어 소박하게 사는 삶을 사는 데에 있다는 저의 믿음을 여러 사람들과 함께 공유하고 싶었습니다.”

김순강 객원기자 | pureriver@hanmail.net 저작권자 2013.01.31 ⓒ ScienceTimes



톡톡튀는 발상으로 세계대회 넘보다

톡톡튀는 발상으로 세계대회 넘보다

제4회 한국청소년과학창의대회 개최

 

“놀이공원의 자이로드롭은 어떻게 쉽게 멈출 수 있을까?”
“청개구리 발바닥의 자기세정능력은 어느 정도일까?”

학생들의 엉뚱한 상상력이 한 자리에 모였다. 지난 29일부터 31일까지 대전 컨벤션센터에서 미래 과학인재들의 고민을 한 자리에 모은 '제4회 한국청소년과학창의대회(ISEF-K 2013)'가 개최된 것. 이 대회는 한국과학창의재단과 국립중앙과학관, 한국정보화진흥원이 공동으로 주최했다.

이 행사는 전국청소년과학탐구발표대회(YSC)와 탐구토론대회, 전국과학전람회, 전국학생발명품경진대회, 한국정보올림피아드 등 국내의 권위 있는 청소년 과학탐구대회에서 선발된 우수작품 156팀이 참가해 학문적 교류를 높이고 자신의 생각을 점검할 수 있는 시간으로 마련됐다.

"참신한 아이디어로 승부하라"

본격적인 심사가 시작된 30일. 행사장 내부는 자신의 연구 내용과 결과를 또랑또랑하게 설명하는 청소년들의 모습으로 가득 찼다. 물리, 지구과학, 화학, 생물, 환경, 공학, 컴퓨터과학, 초등분야 등 각 분야별로 나뉜 부스에서 자신들의 연구내용과 실험 도구들을 전시한 후 심사위원들에게 조리 있게 이야기하는 모습은 자못 진지했다.

▲ 대회에 참여한 학생들이 심사위원에게 자신들의 연구결과를 설명하고 있다. ⓒ사이언스타임즈

이날 학생들의 작품을 평가한 심사위원들이 “학생다운 참신한 아이디어가 많아 재미있었다”고 언급한 만큼, 실제로 행사장 내부는 우리가 스쳐지나갔을 법한 소재들을 참신하게 운용한 사례들이 눈에 띠었다.

물리 분야에서는 부메랑 비행기의 과학적 원리를 탐구한 연구, 우주의 팽창과 빅뱅을 STEAM으로 표현하기, 스마트폰의 문제점으로 거론되는 배터리 감소량과 전력손실 등의 문제를 해결할 수 있는 방안에 대한 연구 등 다양한 실험과 연구사례들이 자리를 메웠다.

화학 분야에서도 매우 알찬 내용들을 선보이고 있었다. 이길호, 최태수, 송인재 학생의 ‘천연의 향기로 세균 막는 지문 인식기’ 는 인체에 해가 적은 천연 물질로 세균 번식을 막는 방법을 제시했다. 김석희, 김승연 학생은 찜질팩 안의 팥이 전자레인지에 의해 데워질 때, 왜 타거나 익지 않고 계속 뜨거워지는지 의문을 갖고 그 내용을 추적해가는 과정을 담았다.

생물분야에서는 미이라를 탐구하는 파격적인 내용들이 전시돼 큰 주목을 받았다. 황희태, 윤희창, 손주익 학생은 한국형 미이라에 대한 의문을 품고, 실험과 탐구를 통해 생성과정을 파악했다. 자양고등학교의 이진규, 김범진, 안동현 학생은 ‘긴 잎 끈끈이주걱의 배양에 미치는 요인과 토양 산도에 따른 긴 잎 끈끈이주걱의 모기 포획량 변화’에 대해 연구를 진행했다. 이진규 학생은 “이번 대회를 통해 평소 호기심 있던 문제들을 보다 심도있게 다룰 수 있었다”고 말했다.

청개구리 발바닥의 자기 세정 능력을 연구하는 학생들도 있었다. 광주 금호고등학교의 서재원, 임호준, 손형도 학생은 "청개구리는 점액을 이용해 접착력을 발휘하지만 그렇다고 해서 불순물 제거에 어려움을 겪는 것은 아니다"라고 말했다. 연구를 진행한 데 대해서는 " 청개구리 발바닥 구조가 궁금해졌고, 이를 관찰해 자기세정 작용을 탐구하고자 했다”고 설명했다.

이 학생들은 “4~5월부터 연구를 시작해 여름방학에 자습도 빼고 나와서 실험을 했는데 정말 재미있었다"고 말했다. "이번 대회에도 출전해 다른 친구들의 아이디어를 보니 우리가 생각지도 못한 주제가 많아 많은 자극을 받았다"며 더욱 노력해서 다른 친구들과 아주 멋진 작품을 만들어보고 싶다”며 포부를 이야기했다.

과천고등학교의 곽서연 학생은 우리에게 익숙한 불포화지방산에 주목했다. 불포화지방산 생성이 가능한 균이 고등어 내부에 서식하는지에 대한 물음으로 연구를 시작했다. 곽서연 학생은 “불포화지방산을 많이 먹으면 두뇌에 좋아진다고 하는데, 이것이 균 때문은 아닐까라는 엉뚱한 생각을 갖기 시작해 지금의 결과를 도출했다"고 말했다.

"처음에는 테크닉이 부족해 균을 키우는 방법도 그것을 관찰하는 방법도 잘 몰랐으나, 막연하게 아이디어만 갖고 시작했기 때문에 박사님들께 질문도 하고 경기대와 경기과학고 등에서 자문을 얻기도 했다"며, "지금까지 많은 대회를 참여했지만, 이번 대회는 좀 더 많은 친구들이 폭넓은 주제와 획기적인 아이디어를 갖고 있어 자극이 많이 된다"고 말했다.

대구 운안 고등학교의 길태은, 이상경, 정서윤 학생은 세정과정에서의 두피손상을 최소화하는 방법을 고민했다. 학생들은 “음식섭취와 샴푸 등의 ph에 따라 모발이 어떻게 변했는지를 알아보고자 했다. 그 결과 헤어드라이기는 냉풍으로, 샴푸는 약산성의 제품을 사용하는 게 좋다는 것을 과학적으로 증명했다”고 말했다.

초등학생 어린이들의 참여도 눈에 띠었다. 인천 신송초등학교의 김연서, 모성준, 이라경 학생은 김치의 무름 현상에 대해서 실험 했다. "우리는 소금을 그 원인으로 봤지만 실험 결과 숙성 시 온도가 더 큰 영향을 미친다는 결론이 나왔다”며 “대회에 참가하게 돼 정말 뿌듯하다”고 말했다.

“학생들 발상, 신선하고 재밌어”

▲ 지난 29일부터 31일까지 대전컨벤션센터에서는 청소년들의 과학축제가 열렸다. ⓒ사이언스타임즈

지구과학 분야의 심사위원인 노열 전남대학교 자연과학대학 교수는 “학생들의 참신함을 엿볼 수 있었다"고 말했다. "틀에 박힌 생각을 벗어나 새로운 시도를 하는 작품들이 많았으며, 특히 속초에서 지진해일이 일어났을 때 어떻게 대피해야 하는지를 실제 모형으로 구사한 실험은 매우 재미있었다"고 말했다.

전북 삼례중학교의 이화영 과학 교사는 “아이들이 일정 주제를 정해서 탐구 하는 과정이 쉽지는 않은데 전반적으로 잘 돼있었다"고 말했다. "어느 학생들은 연구를 처음 했다고 하면서도 매우 좋은 과정과 결과를 보여줬다"면서 "스스로도 자신들이 기특하고 자랑스러운 것 같더라"고 말했다

아직은 학생들의 연구방법에 보완해야 할 부분이 많다는 목소리도 있었다. 한 심사위원은 “아이들이 생각하는 포인트는 맞는 것 같다. 하지만 기본적으로 논문을 작성하는 방법이 매우 미진하다. 교사의 입장으로서 이야기하자면 어떻게 탐구해야 하는지 더욱 공부가 필요할 듯 하다”고 조언했다.

대회와 관련 한국과학창의재단 과학문화사업실의 박세만 과장은 “이번 대회는 미국 ISEF(International Science and Engineering fair)에 출전할 12개의 작품을 뽑는 자리"라고 설명했다.

"더 큰 목적은 학생들이 지난 1년 간 연구한 활동을 평가받는 자리기도 하다. 특히 다른 대회는 일반적으로 한 번의 심사기회만 주어지지만, 이번 한국청소년과학창의대회의 경우 최소 4번부터 최대 7번 까지 심사를 받을 수 있기 때문에 학생들은 그만큼 자신의 연구를 설명할 수 있는 기회를 갖게 되는 셈"이라고 말했다.

이번 대회에서 선정된 대상 수상작 12개 팀은 금년 5월 미국 애리조나주 피닉스에서 개최되는 ISEF에 한국 대표로 참가하는 특전이 주어진다. ISEF는 61년의 역사를 가진 세계 최고 권위의 국제대회로, 미국 각 주 및 세계 60개국에서 선발된 1천600여 명의 청소년들이 참가하는 매우 의미 있는 자리라고 할 수 있다.

이외에도 창의인재상을 수상한 2개 팀은 오는 3월과 8월, 각각 중국에서 개최되는 BYSCC(Beijing Youth Science Competition)와 CASTIC(China Adolescents Science and Technology Innovation Contest)에 한국대표로 참가하게 된다.

대회에 참가한 학생들에게는 대상 12개 팀과 분야별 최우수상 8개 팀, 창의인재상 2개 팀 외 국내 7개의 출연연구소와 7개의 관련학회, 교육기부참여기업 등 약 18개 기관 및 기업에서 후원한 특별상이 주어진다. 심사에는 산․학․연의 전문가 74명이 참여했다.

한편 행사와 관련 강혜련 한국과학창의재단 이사장은 “본 대회를 통해 학생들은 창의․인성을 갖춘 글로벌 인재, 더 나아가 유연한 융합(STEAM)적 사고를 통해 지구와 인류의 현안을 해결할 수 있는 창의적 글로벌 리더로 성장할 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 언급했다. 과학 꿈나무들의 활약을 기대해본다.

황정은 객원기자 | hjuun@naver.com 저작권자 2013.01.31 ⓒ ScienceTimes



한국인의 힘… 우주시대를 열다

한국인의 힘… 우주시대를 열다

나로호 성공과 우주강국의 꿈 (1)

 

나로호의 성공은 미래 한국 우주개발의 새 장을 열 만큼 중요한 의미를 담고 있다. 이번 성공으로 한국은 자력으로 우주개발을 확대할 수 있는 기회를 획득한 것은 물론 새로 부상하고 있는 우주산업에 더 큰 관심을 가질 수 있게 됐다. 사이언스타임즈는 새 국면에 접어든 국내 우주개발 상황과 실무자들의 현장 이야기, 미래 전망 등을 밀착 취재했다. [편집자 註]

31일 새벽 나로과학위성과·KAIST 간의 교신이 이루어지면서 나로호 3차 발사가 완벽한 성공을 거둔 것으로 확인됐다. 이로써 한국은 11번째 스페이스 클럽 회원국가로 우주개발에 있어 큰 주목을 받는 국가가 됐다. 한국항공우주연구원에 따르면, 지구 타원궤도를 하루에 열두 번씩 돌고 있는 나로과학위성은 30일 오후 5시26분(한국시간) 노르웨이 스발바드 수신국에 먼저 신호를 보내온 것으로 확인됐다. 또 12시간 후인 31일 새벽 3시28분, KAIST 인공위성연구센터와 첫 교신에 성공했다. ▲ 나로호(KSLV-Ⅰ) 3차 발사가 완벽한 성공을 거둠에 따라 세계 이목이 한국에 집중되고 있다. 사진은 30일 오후 나로호 발사 장면. ⓒ한국항공우주연구원 이에 따라 한국은 자국 땅에서 자신이 만든 위성을 자국 발사체로 쏘아 올린 국가들의 모임, 이른바 스페이스클럽에 가입하게 됐다. 지금까지 스페이스클럽에 가입한 나라는 러시아, 미국, 프랑스, 일본, 중국, 영국, 인도, 이스라엘, 이란, 북한 등 10개국이다. 10년 5개월 만의 극적인 성공 한국이 스페이스클럽에 가입한 것은 본격적인 우주개발 사업을 시작한 지 10년 5개월 만의 일이다. 우리나라는 세계적으로 엄격히 통제하고 있는 발사체(로켓) 기술을 얻기 위해 지난 2002년 8월 나로호 사업을 시작했다. 2006년 10월에는 러시아와 한·러 우주기술 보호협정을 체결하고, 2007년 우주센터 건축공사를 시작해 발사통제동 등을 완공했다. 2009년 들어서는 발사대 시스템 성능시험과 1단 로켓 최종 연소시험을 했으며, 8월25일 나로호 1차 발사를 시도했다. ▲ 현재 지구 타원궤도를 돌고 있는 것으로 확인되고 있는 나로과학위성 가상도. 첨단 장비를 갖추고 우주방사선 측정, 궤도 측정 등 다양한 임무를 수행하고 있다. ⓒ한국항공우주연구원 그러나 이륙 후 216초, 위성을 감싼 페어링(덮개)이 열리지 않으면서 첫 번째 실패의 쓴 맛을 보아야 했다. 2010년 6월10일 있었던 2차 발사 역시 발사 136.3초에 1차 진동, 137.3초에 내부 폭발로 인한 진동으로 교신이 끊기면서 실패했다. 3차 발사 역시 순탄치 않은 과정을 거쳤다. 2012년 10월26일 발사체와 발사대 연결 부위의 고무링 파손으로 발사일을 11월29일로 연기했으나, 이 역시 전기박스의 과전류 문제로 발사를 중단해야 했다. 그리고 약 한 달이 지난 2013년 1월30일 오후 4시, 관계자 모두 절박하고 초조한 상황에서 나로호가 발사됐다. 그리고 4시9분16초 지상 303km 상공에서 나로과학위성이 성공적으로 분리됐다는 소식이 전해졌다. 1단계 성공 소식이었다. 이어 5시26분에는 노르웨이 스발바드 수신국이 나로과학위성으로부터 수신이 이루어졌고, 31일 새벽 3시28분부터 14분58초 동안 대전 KAIST 인공위성연구센터와 교신이 이루어짐으로써 나로호 발사의 2단계 성공을 확인할 수 있었다. 완벽한 성공이었다. 새로 쓰는 대한민국 우주개발사 30일 오후 1단계 성공을 확인한 이주호 교육과학기술장관은 "앞으로 한국형 발사체를 독자 개발해야 하는 우리에게 나로호 3차 발사는 큰 의미가 있다"며, "세 번째 발사를 토대로 대형 발사체 기술 확보에 박차를 가할 계획"이라고 밝혔다. 이 장관에 말대로 한국 우주개발사에 있어 나로호 3차 발사가 갖는 의미는 매우 크다고 할 수 있다. 무엇보다 이번 성공을 계기로 향후 우주개발에 더 많은 힘을 쏟을 수 있게 됐다. 이 시점에서 가장 먼저 거론되고 있는 것이 대형 발사체 개발이다. 나로호가 쏘아올린 나로과학위성은 100kg에 불과하다. 그러나 현재 한국이 목표로 하고 있는 것은 이보다 15배 무거운 1.5톤 급 위성이다. 명실상부한 우주 발사국이 되기 위해서는 100% 우리 기술로 아리랑 3호와 같은 1.5톤 급 위성을 쏘아 올릴 수 있어야 한다. 그동안 정부는 나로호 발사 성공의 여세를 몰아 한국형 발사체 사업을 추진해나간다는 복안을 갖고 있었다. 그러나 지난 2009년, 2010년 나로호 1, 2차 발사가 실패로 돌아가면서, 계획을 앞당겨 지난 2011년부터 한국형 발사체(KSLV-Ⅱ) 사업을 시작한 상태다. 나로호 발사, 한국형 발사체 사업을 동시 진행해오다 이번에 나로호 3차 발사에서 성공을 거두었다. 현재 진행되고 있는 한국형 발사체 사업은 3단계로 돼 있다. 첫 단계로 오는 1014년까지 7t급 액체엔진 개발·시험 시설을 구축하고, 두 번째 단계로 2015~2018년 동안 75t급 액체엔진을 제작해 (엔진 하나가 부착된) 로켓을 시험 발사할 계획이다. 최종 목표는 세 번째 단계다. 2019~2021년 동안 75톤급 엔진 4개를 한데 묶은 300t급 1단 추진체용 엔진을 개발할 계획이다. 그리고 이 추진체가 부착된 한국형 발사체로 한국에서 만든 상용화가 가능한 첨단 인공위성을 우주로 올려 보낸다는 계획이다. (계속)

이강봉 객원편집위원 | aacc409@naver.com 저작권자 2013.01.31 ⓒ ScienceTimes



50대 이상 여성이 주의해야 할 골다공증

50대 이상 여성이 주의해야 할 골다공증

골질량 감소의 방지가 골다공증 예방의 관건

 

골다공증은 뼈의 양이 감소하고 질적인 변화로 인해 뼈의 강도가 약해져서 골절이 일어날 가능성이 높은 상태를 의미한다. 유전적인 요인과 조기 폐경, 스테로이드 약제나 흡연, 알코올 등이 원인인데, 최근 노인인구의 증가로 인해 골다공증 환자 역시 늘고 있다.

특히 환자의 대부분은 50대 이상 폐경기 여성인데, 여성은 폐경 이후 여성 호르몬이 줄어들면서 뼛속에 있는 칼슘이 급속히 빠져나가게 된다. 구멍이 뚫리면서 골밀도가 줄어들고 심할 경우에는 재채기를 하는 것만으로도 척추가 부러질 수 있다.

10명 가운데 9명은 50대 이상 여성

최근 한 연구에 따르면 골다공증 환자 열 명 가운데 아홉 명이 50대 이상 여성이며, 노인 인구의 증가로 인해 전체 골다공증 환자도 4년 사이 44%나 증가했다. 또한 무리한 다이어트로 인해 20·30대 여성 골다공증 환자도 1만명이 넘는 것으로 집계되었다.

한 연구에 따르면 증상의 경중은 X선 검사에서 보이는 골다공증의 정도와는 관련이 없다고 한다. X선을 찍은 골다공증 환자의 절반 정도는 뼈 양이 상당히 감소해 있었으며, 30%정도는 척추에서 이전에는 발견되지 않았던 골절이 나타났고 이 가운데 10%만이 통증 등 골절과 관련된 증상을 느꼈다고 한다.

▲ 우유, 치즈와 같은 유제품과 녹황색 채소 및 과일을 많이 먹는 것이 골다공증 예방에 도움이 된다. 또한 여성의 경우, 여성호르몬인 에스트로겐 함유가 높은 석류를 섭취하면 도움이 되기도 한다. ⓒScience Times

수술로 난소를 절제하는 등의 인공적인 원인 때문에 에스트로겐 분비가 줄어들 경우에는 증상이 더 심하게 나타나며, 이때 척추나 골반의 자연적인 골절이 흔하게 나타나기도 한다. 골다공증이 여성에게 더 많이 일어나는 이유는 여성호르몬인 에스트로겐의 분비가 감소되면서 대사기능이 변화되기 때문이다.

하지만 영양 부족이나 활동의 감소에 의해 발생할 수도 있기 때문에, 조직대사의 이상 때문에 생긴다고 보며 칼슘과 인의 결핍은 2차적인 것이라고 보는 경우가 많다.

손목뼈, 척추, 대퇴골에서 자주 발생해

골다공증은 대부분 증상이 없는 것으로 알려져 있다. 하지만 외부의 힘에 의해 뼈의 연속성이 완전 혹은 불완전하게 소실된 상태, 즉 '골절'이 생기면 통증이 생기고 골절의 발생 부위에 따라 다양한 증상이 나타난다. 모든 부위에서 골절이 일어날 수 있으나, 손목뼈·척추·대퇴골에서 골절이 특히 자주 발생한다.

전신적으로 뼈가 물러지지만 특히 등에 쉽게 생긴다. 이 경우에는 등에 노곤한 느낌과 피로감을 느끼고, 그러다가 허리와 등에 통증을 느끼게 된다. 처음에는 일어섰을 때와 걷기 시작했을 때와 같은 동작의 초기에 생기지만 점점 지속적으로 통증을 느끼게 된다. 때에 따라서는 신경이 있는 부위를 따라 늑간신경통과 좌골신경통도 같이 통증을 느끼는 경우가 있다.

또한 어떤 동작을 했을 때, 갑자기 등에 몹시 심한 통증이 오게 되는 경우도 존재한다. 이는 등뼈가 짓눌려서 압박골절, 다시 말해 부러졌기 때문인데 이때에는 즉시 치료를 받아야 한다. 등뼈의 골절이 계속될 경우, 키가 작아지거나 척추의 후만이 되기도 하기 때문이다.

골질량 감소의 방지가 관건

골다공증 치료의 가장 핵심은 골질량 감소를 막는 것이다. 현재까지 골질의 감소를 막는 결정적인 방법은 나타나지 않았다. 하지만 칼슘제와 비타민 D, 에스트로겐과 같은 호르몬 등 뼈를 강화하는 약물을 투여하거나 섭취하는 방법이 있다. 특히 여성들의 경우, 여성호르몬인 에스트로겐이 많이 든 석류를 섭취하는 것이 골질의 감소를 막는 하나의 방법이 될 수 있다.

골절에 대한 치료를 진행하는 것 역시 중요하다. 등뼈의 압박골절인 경우, 최소 2~3주 동안의 안정이 필요하다. 뼈를 이어주는 수술이 있지만, 사람에 따라 그 효과는 다르게 나타나기 때문에 가장 중요한 것은 일상 생활에서 주의하는 것이다. 특히 겨울철에 골다공증 환자들은 엉덩방아를 찧거나 살짝만 넘어져도 늑골이나 고관절 등이 부러질 수 있어 조심해야 한다.

음식 섭취 또한 중요하다. 평소에 우유·버터·치즈 등 유제품을 많이 섭취하며, 멸치나 꽁치 등 뼈채 먹는 생선을 많이 섭취하는 것이 좋다. 또한 시금치나 풋고추, 상추나 당근과 같은 녹황색 채소와 과일 등 칼슘과 비타민이 풍부한 식품을 섭취하는 것도 도움이 된다. 더불어 적당한 운동으로 근육을 단련시키는 일 역시 골다공증을 예방하는 한 가지 방법이다.

평소 식습관이나 지속적인 약물 섭취보다 더 중요한 것은 골절이 일어날 수 있는 상황 자체를 만들지 않는 것이다. 미끄러운 바닥에서는 조심하고, 어두운 곳에서는 불을 켜고 다녀야 한다. 일상 생활 속 작은 조심이 골다공증이 심해지는 것을 막을 수 있다.

늑간신경통 : 갈비뼈 사이에 있는 늑간신경의 손상이나 늑간신경의 염증으로 인해 발생하는 갈비뼈 부근의 통증으로, 대개 통증은 늑간신경을 따라서 옆구리 뒤쪽에서부터 가슴까지 오른쪽이나 왼쪽 중 한쪽으로 아픈 경우가 많다. 좌골신경통 : 좌골신경 (궁둥뼈신경)에 발생한 압박·손상·염증 등으로 인해 좌골신경과 관련된 부위 (대퇴부, 종아리, 발 등)를 따라 나타나는 통증으로, 엉덩이에서부터 아래쪽으로 대퇴부와 다리까지의 통증이 있을 수 있고, 발과 발가락의 통증을 동반할 수도 있다. 후만 : 척주 (두개골에서 아래쪽의 체간의 축을 이루는 7개의 경추, 12개의 흉추, 5개의 요추, 1개의 선골, 3~6개의 미골의 총칭)가 후방 凸의 만곡을 타나내는 것. 매끄럽고 가벼운 후만은 생리적인 것이다.

이슬기 객원기자 저작권자 2013.01.30 ⓒ ScienceTimes



IT기술로 에너지를 절약하는 방법은?

IT기술로 에너지를 절약하는 방법은?

IT 기반 에너지절약기술 확산 세미나 개최

 

‘에너지 안보’가 시대적 화두로 떠오르고 있는 상황에서, 29일(화) 양재동에 위치한 L타워에서는 ‘IT 기반 ESCO 시범사업’의 추진 결과 및 향후 추진방안을 논의하기 위한 기술확산 세미나가 개최되었다.

▲ IT 기반의 에너지절약 시스템 세미나가 개최되었다. ⓒScienceTimes

ESCO(Energy Service Company)는 '에너지절약전문기업'을 일컫는다. 이들이 추진하는 ESCO 사업이란 개인이나 기업을 대신하여 에너지절약전문기업이 에너지절약형 시설에 선투자한 뒤 운영을 통해 거둔 에너지절감액으로 투자비를 회수하는 제도를 의미한다.

다시 말해 전기 및 조명, 냉·난방 등 ESCO로 지정받은 에너지 관련업체가 특정건물에 에너지 절약시설을 투자할 때 해당기관으로부터 돈을 받지 않은 채 비용 전액을 ESCO 업체가 투자하고, 시설투자 후 여기서 얻어지는 전기요금 절약 같은 에너지절감 예산에서 투자비를 일정기간 동안 분할상환 받도록 하는 방식인 것이다.

공장과 건물의 에너지관리 시스템으로 구분
1부 세션은 공장 및 현장의 에너지관리 기술을 중심으로 진행되었다. ‘압축공기 공정 에너지관리 기술’이란 주제로 조선업 분야의 ESCO 사업에 대해 발표한 대우조선해양 김석민 이사는 “조선업의 경우 전체 전력사용량의 약 1/3을 공기압축기를 생산하는 데 사용한다”고 하면서 “공기압축기 생산이 사업장 내에서 최다 전력소비처”라고 설명했다.

김 이사는 이러한 에너지 문제를 해결하기 위해 “현장을 수동으로 제어하는 공기압축실과 여러 기종의 기계식 콘트롤러가 혼재되어 있는 기존 시스템에서 벗어나 공기압축의 운영 최적화와 압축공기 공급계통 최적화, 그리고 웹기반의 자동원격 통합제어가 가능한 스마트 에어그리드(Smart Air Grid) 작업의 구축이 필요해졌다”고 강조했다.

ESCO 사업의 수행결과에 대해 김 이사는 “에너지 절감 측면을 고려할 때 공장 전반에 공급되는 전체 압축공기 유틸리티 설비의 자동제어에 의한 절감으로 2년 이내에 투자회수가 가능한 절감효과를 실현했고, 이에 따른 절감제어 기술로 압축공기 시스템의 최적화를 위한 실증화 기술을 확보했다”고 밝혔다.

▲ 최적화 로직에 따른 거점별 공기압축기의 원격제어 ⓒNIPA

이어서 ‘서버 워크로드(Server Workload)에 기반한 스마트 그린 IDC 구축’에 대한 내용으로 데이터센터의 에너지관리 기술에 대해 발표한 아이파이브의 안명호 대표는 “당사가 수행한 ESCO 시범사업의 과제는 기축 및 신축 IDC에 적용 가능하면서도 보급성이 뛰어난 소프트웨어 기반의 통합에너지관리 및 절감 시스템기술을 개발하는 것이었다”고 언급했다.

안 대표는 “IDC의 경우 ‘power'와 'cooling'의 기능이 결국은 서버를 위해 필요한 기능이기 때문에 서버가 전력소모의 근본 원인”이라고 전제하면서 “지금까지는 이런 문제점을 해결하는 방안이 대부분 냉난방과 전력시스템 개선에 치중했던 상황”이라고 소개했다.

Real Green IDC의 구축을 위한 방안으로 안 대표는 “IDC 센터를 Smart Energy System화 함으로써 전력사용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대하기 때문에 이를 위해서는 직접적인 네트워크 관리와 스토리지 관리 등의 기술이 확보되어야 한다”고 전했다. 또한 “이 외에도 대부분의 IDC에서 심각하게 대두되고 있는 발열문제는 서버 및 스토리지에서의 에너지 효율로 발열량을 줄여 냉방효율을 높임으로써 상승효과를 기대할 수 있다”고 전망했다.

ESCO 시범사업 성과 전시회도 동시에 열려
2부 세션은 건물에너지관리시스템을 의미하는 BEMS(Building Energy Management System)에 대한 내용이 주류를 이루었다. 삼성전자의 최동석 책임연구원은 ‘캠퍼스 건물의 동계 에너지관리 기술’에 대해 강원대학교에 마련된 그린캠퍼스 사례를 중심으로 발표했다.

최 책임연구원은 삼성전자가 마련한 강원대학교의 그린캠퍼스 로드맵에 대해 “그린캠퍼스의 에너지 저감효과에 대한 신뢰성을 검증한다는 목적을 가지고 에너지솔루션 구축과 시뮬레이션 분석, 그리고 실제효과에 대한 검증을 실시했다”고 설명했다. 그는 또한 “그 결과 강원대학교는 국내 최고 수준의 그린캠퍼스 구축을 할 수 있었고 삼성전자는 국내는 물론 글로벌 대학교를 대상으로 ESCO 사업을 추진할 수 있는 기반을 구축하는 성과를 거뒀다”고 덧붙였다.

최 책임연구원의 발표에 따르면, 강원대학교 실제 구축사례를 통한 홍보가 ESCO 사업의 비즈니스 모델 구축 및 본격적인 사업화로 연결된 것으로 나타났다. 국내의 경우 그린 스마트솔루션 등 주요 전시회 및 언론을 대상으로 성공적인 레퍼런스 사례로서 홍보되었고, 해외의 경우는 현재 중국에서 한중 경제포럼 외 해외 유수의 전시회가 기획 중인 것으로 알려졌다.

▲ ESCO 시범사업의 성과전시회도 동시에 열려 주목을 끌었다. ⓒScienceTimes

이어서 LIG시스템의 서승범 차장은 ‘IT 기반의 건축물 통합관리를 위한 Network-BEMS 시스템 구축’이란 주제로 오피스 건물의 에너지관리 기술에 대해 발표했다. 그는 “국내 에너지의 총 사용량 중 건물 부분이 약 25%를 차지하고 있으며, 오는 2020년까지 배출전망치(BAU) 대비 26.7%를 감축해야 한다”고 밝혔다.

서 차장은 “이런 문제들 때문에 당사가 추진했던 사업은 지리적으로 분산된 오피스 및 연수원 건물의 에너지 절감을 위한 BEMS 통합관리시스템을 구축하는 사업으로, 비효율적인 에너지 요소의 개선 및 시설물 운영관리 시스템을 구축하는 것이 목적”이라고 말했다.

그동안 추진한 사업의 기대효과에 대해 서 차장은 “지역별 통합관리 서비스를 통해 향후 전국적으로 분포된 사옥에 시스템을 확장할 수 있는 기반을 마련했고, 임대형 건물에 입주한 입주자들의 근무환경을 최적으로 유지하면서도 에너지 절약을 유도할 수 있도록 했다”면서 “이 외에도 IT 기반의 건물 에너지를 효율적으로 관리할 수 있는 빌딩 운영자를 위한 서비스 등도 제공된다”고 덧붙였다.

한편, 이날 세미나에는 지식경제부에서 지원하는 ‘IT기반 ESCO 시범사업’들 중 탁월한 성과를 거둔 10개의 사업들을 한자리에서 볼 수 있는 ‘ESCO 시범사업 성과 전시회’가 부대행사로 열렸다. 특히 업종별로 구분하여 전시된 부스에는 동종업계 종사자들의 이목이 집중되어 이번 행사에 쏠린 참석자들의 높은 관심도를 짐작케 했다.

김준래 객원기자 | joonrae@naver.com 저작권자 2013.01.30 ⓒ ScienceTimes



강박증 등 뇌질환 치료 단서 발견

강박증 등 뇌질환 치료 단서 발견

뇌 시냅스 접착단백질의 기능 규명

 

고령사회를 살아가는 현대인을 괴롭히는 3대 질병은 암, 심장질환, 뇌질환이다. 이러한 질환으로 인해 사회·경제적으로 지출해야 하는 비용은 점점 더 막대해지고 있다.

우리나라 사람들이 많이 걸리는 질병 중 사망 3순위는 암, 뇌질환, 심장질환이다. 그중 뇌질환은 단일질병으로 사망률 1위. 암은 위암, 간암, 대장암 등 모든 암의 총계이기 때문.

ⓒScience Times

뇌는 우리 몸의 2~2.5%에 불과하지만, 인체의 모든 기능을 조절하고 정신적인 기능을 관장하는, 우리 몸에서 가장 중요한 기관이다. 때문에 뇌가 병들면 신체적인 문제 뿐 아니라 정신적 능력과 사회적 능력도 소실될 수 있다.

정신적 능력과 사회적 능력을 저하시키는 뇌질환
특히, 강박증, 정신분열증, 조울증은 직접 사망에 이르게 하지는 않지만 사회적 능력을 현저히 떨어뜨리고, 많은 사회적 문제를 야기한다. 이런 가운데 국내 연구진이 이 질환들을 치료할 수 있는 단서를 발견해 주목을 받고 있다. 강박증, 정신분열증, 조울증 등과 관련되어 있는 것으로 알려진 슬릿트랙(Slitrk) 단백질의 기능이 밝혀진 것.

연세대 생화학과 고재원·약리학교실 김철훈 교수와 KAIST 김은준 교수는 최근 시냅스 접착단백질인 '슬릿트랙'이 신경세포간 대화채널인 시냅스의 구조와 기능을 조절해 신경세포의 흥분과 억제간 균형을 맞춰준다는 사실을 밝혀냈다.

'시냅스(synapse)'는 1,000억여 개에 이르는 뇌 신경세포를 서로 연결하는 부위로, 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스로 구분된다. 200만분의 1mm 가량의 틈을 통해 엔돌핀, 도파민 등 신경전달물질을 주고 받으며 전기화학적 신호전달을 담당하고 있다.

'시냅스 접착단백질'은 서로 다른 신경세포가 물리화학적으로 만나도록 접착제처럼 작용하는 단백질로, 신경세포의 세포막에 존재한다. 다른 신경세포의 세포막에 있는 막단백질과 상호작용하여 시냅스 생성 초기 과정을 매개하며 이후 신경전달이 효율적으로 일어날 수 있도록 다양한 시냅스 단백질을 끌어들여 시냅스가 제대로 된 기능을 수행하게 한다.

뇌신경세포는 기억과 인지, 운동 등을 원활히 조절하기 위해 시냅스에서 신경전달물질을 주고받으면서 다른 신경세포와 교감한다. 평소 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스가 서로 협력해 신경전달이 정상적으로 일어나도록 균형을 이루고 있는데, 이 균형이 깨질 경우 자폐증이나 정신분열증과 같은 뇌질환이 발생하게 된다.

슬릿트랙 단백질의 기능을 밝혀
뇌에서 특이적으로 발현된다고 알려진 슬릿트랙 단백질은 형질전환 생쥐 연구를 통해서 중추신경계 발달에 중요한 기능을 수행할 것이라는 추측은 있었지만, 구체적으로 시냅스에서 어떤 역할을 하는지는 제대로 알려져 있지 않았다.

연구팀은 슬릿트랙 단백질이 LAR-RPTP 단백질과 마치 자물쇠와 열쇠처럼 서로 특이적으로 결합하여 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스의 생성을 유도하고, 이를 통해 두 시냅스 간에 균형을 유지할 수 있도록 한다는 사실을 규명하였다.

LAR-RPTP 단백질 역시 발견된 지 20여년이 지난 지금까지 신경세포의 초기 발달과정에서 중요한 역할을 하는 단백질 군으로만 알려져 있을 뿐, 시냅스에서의 구체적인 기능은 밝혀지지 않았다.

연구팀은 슬릿트랙 단백질이 LAR-RPTP 단백질의 어느 부위에 결합하느냐에 따라 흥분성 시냅스 생성을 촉진하기도 하고 억제성 시냅스의 생성을 촉진하기도 하며, 이러한 방식으로 시냅스 생성을 선택적으로 조절하여 균형을 유지하는 구체적인 기전을 밝혀냈다.

연구팀은 구체적으로 신경배양세포에서 슬릿트랙 단백질이 과다하게 배출되면 시냅스의 숫자도 증가하는 반면, 슬릿트랙 단백질의 발현양을 감소시키면 시냅스의 숫자도 감소한다는 사실을 확인했다.

김철훈 교수는 "이번 연구는 기존에 알려진 시냅스 접착단백질과 마찬가지로 슬릿트랙 단백질이 실제로 시냅스에서 중요한 역할을 할 수 있음을 체계적으로 밝혔다는데 의의가 있다"고 전했다. 이와 더불어 고재원 교수는 "슬릿트랙 단백질의 기능에 이상이 생길 경우 발생할 수 있는 투렛신드롬, 강박증과 같은 관련 뇌질환의 발병기전에 관한 단서를 제공해 치료제 개발에 새로운 가능성을 열었다"고 설명했다.

사이언스타임즈 저작권자 2013.01.30 ⓒ ScienceTimes



‘슈퍼대디’보다 더 어려운 ‘슈퍼맘’

‘슈퍼대디’보다 더 어려운 ‘슈퍼맘’

여성은 가정·직장 중 한쪽만 관심

 

가정과 직장 모두에서 뛰어난 능력을 발휘하는 여성을 ‘슈퍼맘(super mom)’이라 부른다. 그러나 최근 연구에 따르면 여성이 슈퍼맘이 되기 위해서는 남성보다 몇 배의 노력을 들여야 하는 것으로 밝혀졌다.

▲ 가정에서 충분한 권력을 쥔 여성은 직장에서의 승진에 큰 관심을 보이지 않는 것으로 나타났다. ⓒScienceTimes

지난 18일 미국 뉴올리언즈에서 열린 미국 인성및사회심리학회(SPSP) 연례대회에서는 여성이 남성과 달리 ‘어머니’와 ‘직장인’을 상반된 개념으로 본다는 연구결과가 잇따라 발표되었다. 가정 내에서 의사결정권을 손에 쥐었다고 가정한 여성들은 직장에서의 승진과 권력 쟁탈에 별다른 관심을 보이지 않는다는 것이다.

반면에 남성은 가정 내 의사결정권 소유 여부에 관계없이 직장 내 권력 차지에 높은 관심을 보였다. ‘아버지’와 ‘직장인’이라는 두 역할을 동일한 것으로 여긴다는 의미다. 여성이 ‘슈퍼맘’이 되는 것은 남성이 ‘슈퍼대디(super daddy)’가 되는 것보다 어려울 수밖에 없다는 결론이다.

“여성 인력은 제3의 십억 인구”

글로벌 컨설팅회사 부즈앤컴퍼니(Booz & Company)는 2010년 5월 펴낸 인구 분석 보고서에서 ‘제3의 십억 인구(The Third Billion)’라는 신조어를 사용했다. 2020년이면 세계의 여성 유휴인력이 10억 명에 달해 중국과 인도에 비견할 만큼 거대한 인적자원이 된다는 의미다.

그러나 여성들의 사회 진출 비중은 높지 않다. 2010년 통계청 발표에 따르면 여성의 경제활동 참가율은 42.9퍼센트로 남성 73.1퍼센트보다 현저히 낮다. 이마저도 2007년 이후 3년 동안 내리막을 걷는 추세다.

여성 인력 활용의 가장 큰 장애물은 ‘가사 분담 불평등’과 ‘성별에 따른 고정관념’이다. 지난해 10월 세계경제포럼(WEF)이 발표한 ‘성 격차 지수(Gender Gap Index)’ 보고서에서 한국은 전체 135개 국가 중에서 108위를 차지했다. 2006년 92위, 2007년 97위, 2008년 108위, 2009년 115위, 2010년 104위, 2011년 107위 등 최하위권을 벗어나지 못하고 있다.

게다가 맞벌이 부부의 경우 여성의 가사 분담 비중이 남성보다 6배 이상 높다. 통계청이 발표한 ‘2007 대한민국 행복테크’ 보고서에 따르면, 외벌이에서 맞벌이로 바뀔 경우 여성의 가사 분담은 6시간 25분에서 3시간 28분으로 절반 가까이 줄어들었다. 그러나 남성은 31분에서 32분으로 단 1분 늘어나는 데 그쳤다. 아내가 경제활동을 시작해도 남편은 집안일을 도와주지 않는다는 의미다.

가정 내 역할 칭찬할수록 직장에서는 의욕 감소해

여성의 사회 진출을 방해하는 요소가 또 있다. 바로 ‘여성 자신’이다.

멜리사 윌리엄스(Melissa J. Williams) 미국 에머리대 교수와 세레나 첸(Serena Chen) UC버클리 교수의 공동 연구 ‘주도권 쥔 여성: 가정 내 의사결정권 장악으로 인해 직장 권력에 대한 관심 감소(When Mom's the boss: control over domestic decision making reduces women's interest in workplace power)’에 따르면, 맞벌이 여성이 가정에서 의사결정권을 쥐게 되면 직장에서의 승진에 크게 신경 쓰지 않는다.

▲ 지난 18일 미국 뉴올리언즈에서 열린 미국 인성및사회심리학회(SPSP) 연례대회에서 여성 인력의 활용에 관한 발표가 이어졌다. ⓒthe Society for Personality and Social Psychology

연구진은 18세에서 30세의 남녀를 모집하고 가정에서 의사결정권을 쥐었다고 상상하게 했다. 그러자 남녀 모두 가정 내 권한이 바람직하며 자신감을 불러 일으킨다는 입장을 보였다. 이후 연구진은 이들을 3개 그룹으로 나누고 ‘결혼을 해서 아이가 있다’는 가정 하에 다음의 세 가지 조건 중 하나를 상상하게 했다.

제1그룹은 가정 내에서 대다수의 결정을 혼자의 판단 하에 내린다. 제2그룹은 가정의 문제를 해결할 때 배우자와 함께 상의해서 결정한다. 제3그룹은 가정 내 의사결정권에 대한 별다른 언급 없이 알아서 문제를 해결한다.

그러자 가정 내에서 높은 권한을 가졌다고 상상한 여성은 나머지 그룹에 비해 직장 내 목표를 추구하는 데 관심을 덜 보였다. ‘어머니’의 삶에 만족하면 ‘직장인’으로서의 성공에 큰 의미를 두지 않게 되는 것이다. 반면에 남성은 가정 내에서 소유한 권한이 직장 내 승진욕구에 별다른 영향을 끼치지 못했다.

윌리스엄스 교수는 미국과학진흥재단의 발표자료를 통해 “어머니로서의 역할에 대해 칭찬을 들은 여성은 자신도 모르게 직장에서의 승진 욕구가 줄어들 수도 있다”며 “가정 내 의사결정권만을 추구하다 보면 승진 기회가 와도 소극적인 태도를 보이거나 전일 근무가 아닌 임시직을 알아보는 등 부정적인 영향을 받게 된다”고 분석했다.

여성 심리는 가정과 직장 모두 좇기 어려워
콜로라도대 연구진도 비슷한 조사결과를 발표했다. 버나넷 파크(Bernadette Park) 교수와 알레그라 호지스(Allegra Hodges) 교수는 ‘가정과 직장에서의 역할로 인한 정체성 충돌 관리(Managing identity conflict between parent and professional roles)’라는 발표에서 “남성과 여성은 가정과 직장을 바라보는 시각 자체가 다르다”고 분석했다.

연구진은 가정 또는 직장과 관련된 단어들을 나열하고 범주에 따라 재분류하는 속도를 측정했다. 여성은 가정과 관련된 단어를 접하다가 갑자기 직장 관련 단어가 등장하면 ‘역할 전환’을 겪는다는 사실을 알아냈다. 가정과 직장을 동등하게 바라본다는 의미다.

역할 전환 직후에는 인지능력이 저하되어 판단 속도가 늦어졌다. 게다가 직장 관련 단어를 처리할 때 부정적인 평가를 받으면 실패를 만회하려는 듯 ‘어머니’로서의 가정 내 역할에 강하게 집착했다.

반면에 남성은 가정보다 직장을 우선시했으며 역할 전환에도 별다른 어려움을 겪지 않았다. 파크 교수는 “남성은 ‘아버지’와 ‘전문가’라는 개념이 하나처럼 여겨져 동시에 존재 가능하다”며 “하지만 여성들의 머릿속에서는 ‘이상적인 어머니’라는 문화적 고정관념이 ‘이상적인 직장인’이라는 또 다른 고정관념과 부딪힌다”고 분석했다. 남성과 다르게 여성은 가정과 직장이라는 두 마리 토끼를 잡는 일이 심리적으로 어려운 과제라는 것이다.

두 연구결과는 공통적으로 여성의 사회 진출이 남성보다 어렵다는 점을 보여준다. 남성은 직장에서의 성공을 위해 가정을 뒷전으로 미루어도 심리적인 혼란을 느끼지 않으며 오히려 승진을 통해 아버지로서의 능력까지 증명할 수 있다고 생각한다.

그러나 여성은 이와 달리 가정과 직장을 동등한 2개의 별개 역할이라고 여긴다. 낮에는 직장인으로 또 밤에는 어머니로 지낼 때는 심리적인 역할 전환을 겪느라 더 많은 에너지를 소모한다. ‘제3의 십억 인구’라 불릴 만큼 귀중한 여성 유휴인력을 활용하려면 이 같은 심리적 차이를 고려해야 한다는 지적이다.

관련링크 | spspmeeting.org/PDFS/5c/5c9e1af6-b98c-426e-8bb6-3e9fc3832a54.pdf 임동욱 객원기자 | im.dong.uk@gmail.com 저작권자 2013.01.30 ⓒ ScienceTimes