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안녕하세요 고재원 기자입니다.

jawon1212@donga.com

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2024-10-22~2024-11-21
과학일반57%
산업23%
우주/천체7%
경제일반7%
동식물3%
인물/CEO3%

  • 노벨생리의학상에 ‘고유전체학 확립’ 스반테 페보…2대째 수상 영광

    올해 노벨 생리의학상은 멸종된 고대인과 현대인의 유전자에서 공통점과 차이점을 발견한 학자에게 돌아갔다. 스웨덴 카롤린스카 의대 노벨위원회는 2일(현지시간) 2022년 노벨생리의학상 수상자로 스반테 페보 독일 막스플랑크 진화인류학연구소장을 선정했다고 발표했다. 노벨위원회는 “수상자는 현대인과 예전에 멸종된 고대인을 구별하는 유전적 차이를 규명했으며 고(古)유전체학이란 새로운 학문분야를 확립했다”며 “현생 인류의 면역체계가 감염에 어떻게 반응하고 인간다움을 만드는 것이 무엇인지를 밝혀내 인류의 과학과 의학 발전에 크게 기여했다”고 선정 이유를 밝혔다. 페보 소장은 2008년 러시아 데니소바 동굴에서 발견된 멸종 인류 ‘데니소바인’의 DNA를 바탕으로 해당 고대인의 유전자 지도를 해독한 것으로 잘 알려져 있다. 당시 데니소바인의 손가락 부분 뼈에서 채취한 손상된 DNA를 재조합했다. DNA의 나선 가닥들을 분리해 분석할 수 있는 자료의 양을 2배로 늘렸고, 게놈의 모든 부위에 대해 30차례씩 염기서열을 분석함으로써 현대인의 유전자와 비슷한 수준으로 분석할 수 있도록 했다. 김성수 경희대 의학전문대학원 생화학분자생물학교실 교수는 “차세대 염기서열분석(NGS)라는 새로운 기술을 인류학에 도입했다”고 말했다. 페보 소장은 의사 출신의 인류학 연구자다. 인류학자가 노벨 생리의학상을 받은 것은 이번이 처음이다. 노벨 생리의학상에서 단독 수상자가 선정된 것도 6년 만이다. 2016년 생물학자인 오스미 요시노리 일본 도쿄대 교수의 단독 수상 이후 한 동안 공동수상자가 선정돼 왔다. 정충원 서울대 생명과학부 교수는 ”인류학에서 노벨상을 받을 수 있을 거라고 생각하지 못했다“며 ”진화인류학이나 고유전체학 등 관련 최근 연구들이 현생 인류의 건강과 직결된다는 점이 인정받은 듯 하다“고 말했다. 페보 소장의 수상은 ‘2대에 걸친 수상’이라는 점에서도 주목된다. 생화학자인 그의 아버지 수네 뵈르스퇴름은 1982년 노벨생리의학상 수상자에 선정됐다. 페보 소장은 혼외자이기는 하지만 7번째 부자 노벨 수상자로 이름을 올리게 됐다. 페보 소장이 쓴 ‘잃어버린 게놈을 찾아서’는 2014년 ‘아마존 올해의 책’으로 선정됐고 국내에서도 과학 분야 베스트셀러였다. 페보 소장은 상금으로 1000만 스웨덴크로나(13억 70만원)를 받는다. 고재원 동아사이언스기자 jawon1212@donga.com박정연 동아사이언스 기자 hesse@donga.com}

    • 2022-10-03
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  • “코로나 바이러스, 어떻게 인체세포에 달라붙나?” 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션

    신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 바이러스는 인체 세포에 침입하기 위해 바이러스 표면에 존재하는 스파이크 단백질과 숙주인 인간 세포의 ACE2(앤지오텐신 전환 효소2) 수용체와 결합한다. 서상재 한국과학기술정보연구원(KISTI) 선임기술원 연구팀은 이처럼 코로나19 바이러스가 인체 세포에 감염되는 과정을 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션한 결과를 올해 7월 공개했다. 연구팀은 실험으로는 확인하기 어려운 바이러스의 침투 과정을 원자 단위의 3차원(3D) 미시 세계로 파악하면 코로나19 감염에 대한 새로운 사실을 확인할 수 있을 것으로 보고 슈퍼컴퓨터 5호기 누리온을 이용해 50만 명의 유전체(게놈) 정보를 토대로 시뮬레이션 연구를 진행했다. 슈퍼컴퓨터를 활용한 이유는 방대한 양의 데이터를 처리하고 모델링하기 위해 복잡한 계산이 필요했기 때문이다. 누리온 덕분에 스파이크 단백질과 ACE2 수용체의 결합 과정이 시뮬레이션으로 생생히 모사됐다. 시뮬레이션 결과를 분석한 연구팀은 ACE2 수용체 변이에 따라 감염률이 달라졌으며 변이에 따른 인간 단백질의 유연성 변화가 감염에 영향을 미치는 주요 요인이라는 사실을 확인했다. 이 연구를 수행한 서 선임기술원은 ‘2022 슈퍼컴퓨팅 콘퍼런스(KSC2022)’에서 “슈퍼컴퓨팅을 기반으로 한 나노 연구가 활발해지고 있다”며 “막대한 계산량이 필요한 나노 연구에는 슈퍼컴퓨터와 같은 대규모 자원이 필요하다”고 말했다. 탄소중립, 기후변화, 에너지 대책 등 슈퍼컴퓨터 수요가 증가함에 따라 성능을 업그레이드한 새로운 슈퍼컴퓨터 도입도 추진된다. KISTI는 2023년부터 6년간 2929억5000만 원을 투입해 600페타플롭스(PFlops) 성능의 슈퍼컴퓨터 6호기를 도입할 계획이다. 2023년 설치를 시작해 2024년 상반기부터 일부 가동을 시작할 방침이다. 플롭스는 컴퓨터가 1초에 수행할 수 있는 연산 수로 컴퓨터의 성능을 나타내는 단위다. 600페타플롭스는 초당 60경 번 연산이 가능하다는 의미로 70억 명의 인구가 9800년간 계산해야 할 양을 1시간 안에 처리할 수 있는 성능이다. 그간 활용했던 슈퍼컴퓨터 5호기(누리온)의 23배에 달하는 성능을 갖췄다. 이식 KISTI 국가슈퍼컴퓨팅 본부장은 “6호기의 성능은 현재 시장 기준 2∼3위, 설치 시점 기준 세계 8∼11위 정도로 예측된다”고 말했다. 슈퍼컴퓨터의 성능은 해를 거듭하며 비약적으로 발전하고 있다. 1988년 국내 처음 도입된 1호기는 중앙처리장치(CPU) 4개, 메모리 용량 1GB, 디스크 용량 40GB를 갖춘 최고 성능 2기가플롭스(GFlops)의 컴퓨터였다. 3호기부터는 인텔, AMD 등의 부품을 적극 활용해 4.3테라플롭스(TFlops)로 용량이 대폭 늘어났다. 2018년 5월부터 운용 중인 5호기는 25.7PFlops의 성능으로 3년 넘게 900만 개 이상의 계산을 수행하고 있다. 6호기에는 병렬 계산에 최적화된 처리장치인 그래픽처리장치(GPU)를 대거 탑재할 예정이다. 김재수 KISTI 원장은 “엑사컴퓨팅, 인공지능, 초거대 계산, 양자컴퓨터 등을 주제로 한 슈퍼컴퓨팅은 과학의 지속적 발전과 산업 경쟁력을 위한 필수 불가결한 요소”라며 “6호기를 성공적으로 구축하겠다”고 말했다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com이영애 동아사이언스 기자 yalee@donga.com}

    • 2022-09-30
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  • “지구를 지켜라” 우주선 보내 소행성 맞혔다

    인류에게 치명적 피해를 줄 수 있는 소행성과 지구의 충돌을 막기 위해 소행성의 궤도를 바꾸는 초유의 ‘지구 방어’ 실험이 성공적으로 진행됐다. 우주선을 소행성에 부딪쳐 지구에서 멀어지게 할 수 있는지 알아보는 실험에서, 인류가 보낸 우주선이 지구 밖 1100만 km의 목표 소행성과 정확히 충돌한 것이다. 지구로 근접하는 소행성을 폭파하는 영화 ‘딥 임팩트’(1998년) 같은 일이 현실에서 이뤄진 것이다. 미국 항공우주국(NASA)은 26일 오후 7시 14분(한국 시간 27일 오전 8시 14분) 다트(DART) 우주선이 소행성 ‘디모르포스’와 충돌했다고 밝혔다. 무게 약 570kg에 가로 1.8m, 세로 1.9m 크기인 다트는 지난해 11월 미국 캘리포니아주 반덴버그 공군기지에서 스페이스X의 로켓 팰컨9에 실려 발사됐다. 우주선의 목표는 지구에서 약 1100만 km 떨어진 소행성 ‘디디모스’ 주위를 공전하는 지름 160m, 축구장 크기 정도의 위성 디모르포스. 약 10개월 동안의 항해 끝에 시속 약 2만2000km(초속 6.1km)의 속도로 충돌에 성공했다. 충돌 과정은 미국 메릴랜드주에 있는 존스홉킨스대 응용물리학연구소의 임무운영센터에서 실시간으로 모니터링됐고, NASA 유튜브 등을 통해 생중계됐다. 숨죽이며 과정을 지켜보던 센터의 NASA 관계자들은 충돌이 성공하자 크게 환호했다. 로리 글레이즈 NASA 행성과학 부문 책임자는 “인류의 새로운 시대가 열렸다”며 “소행성 충돌과 같은 위협으로부터 스스로를 보호할 수 있는 능력을 가지게 됐다”고 평가했다. 과학자들은 이번 충돌로 디모르포스가 디디모스 궤도를 도는 속도가 약 1% 줄어들고, 이에 따라 11.9시간인 디모르포스의 공전주기가 최소 1분 13초, 최대 10분 이상 단축될 것으로 분석한다. 실제 궤도가 바뀌었는지는 지상 망원경을 통한 추가 관측으로 약 한 달 뒤에 알 수 있을 것으로 보인다.“총알로 총알 맞혔다”… 초속 6km 다트, 1100만km밖 소행성 명중 NASA, 지구방어 실험 성공 가로 1.8m×세로 1.9m 크기 우주선, 축구장만 한 지름 160m 소행성 충돌영화 ‘딥 임팩트’ 상상이 현실로과학자들 “10m 폭 충돌구 생기며 소행성 속도 늦추고 궤도 수정”한국천문硏도 참여, 충돌 먼지 포착 ‘총알로 총알을 맞히는 미션’, ‘우주공간에서 펼치는 거대한 당구 게임’. 이번 소행성 충돌 시험은 지구에 위협이 될 가능성이 있는 소행성을 지구에서 멀어지게 하는 ‘쌍(雙)소행성 궤도 수정 시험(Double Asteroid Redirection Test·DART)’ 프로젝트다. 광대한 우주 공간에서 매우 빠른 속도의 우주선을 아주 작은 소행성에 직접 충돌시켜 궤도를 바꾸는 계획이다. 애초에 성공률이 10% 미만으로 점쳐졌을 정도로 고난도 미션이었다. NASA는 2018년 이 사업에 착수해 약 3억3000만 달러(약 4700억 원)를 투입했다. NASA는 소행성을 폭파시키는 대신 우주선 충돌로 궤도를 바꾸는 게 더 현실적이라고 판단했다.○ 1100만 km 밖에서 정확히 명중임무 성공을 위해 다트의 항행에는 NASA의 여러 신기술이 적용됐다. 추진 체계는 태양열 전기 추진 시스템으로 이온 엔진을 사용했다. 다트 우주선에 달린 날개 형태의 태양광 발전판이나 고효율 통신을 가능케 하는 방사형 안테나 등도 도입됐다. 충돌 단계는 자동 항법과 자동 관제로 이뤄졌다. NASA가 개발한 ‘스마트 내비’ 시스템은 디디모스와 디모르포스를 구별하고 자동으로 목표인 디모르포스에 충돌하도록 설계됐다. NASA에서 개발한 미사일 유도 알고리즘을 활용했다. 고해상도 이미지 카메라 ‘드라코’와 충돌 장면을 원거리에서 찍는 큐브위성 ‘리차큐브’ 등도 개발했다. 다트에 실려 우주를 항행하다 이달 11일 사출된 리차큐브는 충돌 3분 후 소행성에서 뿜어져 나온 충격 기둥 이미지와 비디오를 촬영했다. 리차큐브가 찍은 이미지와 비디오는 약 하루 후 확인할 수 있을 것으로 보인다. 충돌이 성공적으로 이뤄지면서 디모르포스는 인류가 궤도를 바꾼 첫 소행성이 될 가능성이 높아졌다. NASA는 “인류가 처음으로 천체의 궤도를 자율적으로 표적하고 바꿀 수 있는 능력을 증명했다”며 “세계 최초의 행성 방어 시험을 완수했다”고 말했다. 다트 우주선이 디모르포스에 충돌할 때 약 100억 J의 운동 에너지가 발생한 것으로 분석된다. 그 결과 암석 등 약 100t의 물질이 분출되며 10m 폭의 충돌구가 생긴 것으로 보인다. 충돌이 남긴 크기와 모양 등 흔적은 유럽우주국(ESA)의 우주선 ‘헤라’가 맡을 예정이다. 2026년경 디모르포스에 도착할 것으로 예상되는 헤라는 디모르포스의 정확한 질량과 구성, 내부 구조 등 세부 사항은 물론 다트와의 충돌이 남긴 분화구의 크기와 모양 등을 근접 분석한다.○ “소행성 위협에서 인류를 구하라”지구 인근 궤도를 도는 소행성은 지구에 위협적인 존재다. 한때 지구를 지배했던 공룡이 한순간에 사라진 것도 약 6600만 년 전 지구와 소행성의 충돌 때문이라는 가설이 유력하다. 충돌로 인한 폭발로 엄청난 먼지가 상층 대기를 뒤덮으며 태양을 가리고 생태계를 붕괴했다는 것이다. 지구까지 거리가 750만 km보다 가깝고 지름이 140m보다 큰 소행성을 ‘지구 위협 소행성’이라 부른다. 지금까지 2000여 개가 발견됐다. 지름이 1km 이상인 소행성은 인류의 기술로 95% 이상 찾아내고 경로를 예측할 수 있다. 현재까지 지구를 위협할 만한 소행성은 발견되지 않았다. 디모르포스 역시 실제 지구와의 충돌 가능성은 희박한 것으로 분석된다. 하지만 지름이 1km 이하면 찾아낼 확률이 급격히 떨어진다는 게 문제다. NASA를 비롯해 ESA, 일본우주항공연구개발기구(JAXA) 등이 이번 미션을 함께 추진한 이유다. 한국 지상관측팀 역시 이번 충돌 실험 분석에 참여하고 있다. 한국천문연구원은 충돌 직후 소행성에서 먼지가 분출되는 모습을 포착한 사진을 공개했다. 한국의 보현산천문대와 소백산천문대, 미국 레몬산천문대 등에서 망원경 8개를 통해 전 세계 연구팀들과 함께 충돌 이후의 변화를 추적할 계획이다. 문홍규 천문연구원 우주탐사그룹장은 “이번 미션은 내년에 유엔 우주공간평화적이용 위원회(COPUOS)와 국제소행성경보네트워크(IAWN) 등의 회의에서 비중 있게 다뤄질 것”이라며 “NASA는 향후 디모르포스보다 큰 소행성 충돌 실험도 계획할 것으로 보인다”고 말했다. 고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-09-28
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  • [영상]인류의 첫 지구방어 실험 성공…우주선으로 소행성 충돌시켜 궤도 변경 유도

    미국항공우주국(NASA)의 우주선 ‘다트(DART)’가 소행성 ‘디모르포스’와 충돌하는데 성공했다. 인류가 보낸 우주선이 지구 밖 1100만km에서 소행성에 충돌해 지구에서 멀어지도록 궤도를 변경할 수 있는지 알아보는 실험에 성공한 것이다. NASA는 26일 오후 7시 14분(한국시간 27일 오전 8시 14분) 다트가 디모르포스와 충돌했다고 밝혔다. 디모르포스는 지름 약 170m의 소행성이다. 또 다른 소행성 디디모스의 주위를 11.9시간 주기로 돌고 있으며 지구와 약 1100만 km 떨어진 곳에 위치해 있다.다트는 이날 시속 2만 2000km(초속 6.1km) 속도로 디모르포스와 충돌한 것으로 분석된다. 이번 실험은 다트를 디모르포스에 충돌시켜 궤도 변경이 가능한지 알아보는 것이 목적이다. 다트는 지난해 11월 개발을 완료하고 미국 캘리포니아주 반덴버그 공군기지에서 스페이스X의 로켓 팰컨9에 실려 발사됐으며 그동안 디모르포스를 향한 항행을 이어왔다. 이번 충돌은 미국 메릴랜드주에 있는 존스홉킨스대 응용물리학연구소의 임무운영센터에서 실시간으로 모니터링 됐다. 충돌 직전 모습까지 중계됐다. 관제실의 엔지니어들이 충돌 후 환호하는 모습도 포착됐다. 과학자들은 이번 충돌로 디모르포스가 디디모스 궤도를 도는 속도가 약 1% 줄어들고 이로 인해 디디모스의 공전주기가 수 분 가량 늘어날 것으로 예측한다. 실제 디모르포스의 궤도가 바뀐지 여부는 내달 지상 망원경으로 소행성을 추가 관측해야 알 수 있다. NASA 관계자들은 “다트가 기존 설계대로 작동한 것으로 보인다”고 설명했다. 디모르포스에 충돌할 때 약 100억 J의 운동 에너지가 발생한 것으로 분석된다. 그 결과 충돌 분화구가 만들어지며 다트 질량의 10~100배에 해당하는 물질이 분출된다. 예측대로라면 암석 등 약 100t의 물질이 분출되며 10m 폭의 충돌구가 생긴다. 큐브위성 '리차큐브'는 충돌 3분 후 소행성에서 뿜어져 나온 충격 기둥 이미지와 비디오를 촬영했다. 리차큐브가 찍은 이미지와 비디오는 약 하루 후 확인할 수 있을 것으로 전망된다. 리시아큐브는 다트에 실려 우주로 발사돼 항행을 하다 지난 11일 사출됐다. 이 밖에 제임스웹 우주망원경(JWST)나 허블 우주망원경 등도 함께 충돌 모습을 관찰했다. 다트가 디모르포스와의 충돌로 남긴 크기와 모양 등 흔적은 유럽우주국(ESA)의 우주선 ‘헤라’가 맡을 예정이다. 2026년경 디모르포스에 도착할 것으로 예상되는 헤라는 디모르포스의 정확한 질량과 구성, 내부 구조 등 세부 사항은 물론 다트와의 충돌이 남긴 분화구의 크기와 모양 등을 근접 분석한다. 지구 인근 궤도를 도는 소행성은 지구에 위협적인 존재다. 약 6600만년 전 공룡 멸종을 유발한 가장 유력한 가설 중 하나도 지구와 소행성의 충돌이다. 충돌로 인한 폭발로 엄청난 먼지가 상층 대기를 뒤덮으며 태양을 가리고 생태계를 붕괴했다는 것이다. 지구까지 거리가 750만 km보다 가깝고 지름이 140m보다 큰 소행성을 ‘지구 위협 소행성’이라 부른다. 지금까지 2000여개가 발견됐다. 디모르포스는 실제 지구와 충돌 가능성은 희박한 것으로 분석된다. NASA는 이번 실험으로 지구를 위협하는 소행성에 대응할 수 있는 기술을 입증했다는 평가를 내렸다. 로리 글레이즈 NASA 행성 과학 부문 책임자는 "인류의 새로운 시대가 열렸다"며 "소행성 충돌과 같은 위협으로부터 스스로를 보호할 수 있는 능력을 가진 시대에 다다랐다"고 말했다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-09-27
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  • 류마티스 관절염인데 인지장애가…원인 알고보니

    류마티스 관절염 환자에서 나타나는 인지장애의 원인이 뇌 속 반응성 별세포의 ‘마오비’ 효소라는 분석이 나왔다. 류마티스 관절염에 의한 인지기능 장애 발생 기전을 밝힌 것으로 새로운 치료 표적이 될 것으로 기대된다. 기초과학연구원(IBS)은 이창준 인지및사회성연구단 단장과 정상윤 분당차병원 류마티스내과 교수 연구팀이 이 같은 연구결과를 국제학술지 ‘실험분자의학’에 지난달 19일 온라인으로 공개했다고 26일 밝혔다. 류마티스 관절염은 관절 염증과 함께 인지장애 같은 신경정신질환이 동반된다. 하지만 이런 인지장애의 발생 기전은 명확히 알려지지 않았다. 연구팀은 뇌 속 억제성 신경전달물질인 ‘가바(GABA)’가 신경세포의 신호전달을 억제해 인지기능 저하를 유발하는 것에 주목했다. 가바는 반응성 별세포 속 마오비 효소의 활성으로 생성되는데 류마티스 관절염과 관련 있다고 분석했다. 실제 인지장애를 갖고 있는 류마티스 관절염 동물 모델을 관찰했더니 류마티스 관절염 때문에 전신에서 염증 물질인 ‘인터루킨-1베타’가 발견됐다. 이 염증 물질이 마오비 효소에 영향을 주고 있었다. 결국 마오비 효소가 가바를 과생성하며 인지장애가 유발됐다는 분석이다. 현재 임상 1상 시험 중인 마오비 억제제 ‘KSD2010’을 동물 모델에 투여하자 염증이 감소하고 인지기능도 회복된 것으로 나타났다. 이 단장은 “차세대 류마티스 관절염 치료제가 될 것”이라 말했다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-09-26
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  • ‘알파고 후예’ AI로 단백질 분석… ‘실리콘밸리 노벨상’ 수상

    영국 인공지능(AI) 기업 딥마인드의 과학자 데미스 허사비스와 존 점퍼가 ‘실리콘밸리 노벨상’으로 불리는 브레이크스루상 생명과학 분야 수상자로 결정됐다. 같은 재단이 신진 여성 수학자에게 주는 마리암 미르자하니 뉴프런티어상은 한국인인 박진영 미국 스탠퍼드대 수학과 교수(사진)가 받는다. 브레이크스루상재단은 22일(현지 시간) 이들을 포함해 생명과학, 기초 물리학, 수학 분야의 브레이크스루상과 신진 과학상 등 25명을 2023년 수상자로 선정했다고 발표했다. 총 상금 규모만 1575만 달러(약 222억 원)다. 마크 저커버그 페이스북 창업자, 세르게이 브린 구글 창업자, 마윈 알리바바 창업자 등이 후원하고 있다. 딥마인드의 두 과학자는 2018년 단백질 구조 예측 AI인 ‘알파폴드’를 개발해 현재 인간 내 2만여 단백질 중 98.5%를 분석하는 수준까지 성능을 끌어올렸다. 2016년 이세돌 9단과 대결한 바둑 AI ‘알파고’의 후예다. 국내 중·고등학교에서 7년간 수학을 가르치기도 했던 박 교수는 4월 수학 분야 난제 중 하나인 ‘칸-칼라이 추측’을 증명했다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-09-24
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  • 제비가 처마밑에 집 짓듯… 날아다니며 건물 짓는 건축 드론 개발

    여름 철새인 제비는 해마다 봄이 되면 처마 밑에 둥지를 짓는다. 제비의 둥지는 건축학적으로 봤을 때 하나의 걸작이다. 진흙과 나뭇가지 등 주변 에서 쉽게 얻을 수 있는 재료로 수직인 벽에 안정적으로 집 하나를 뚝딱 짓는다. 집은 제비 100마리 무게의 하중을 견딜 정도로 견고하다. 영국 연구팀이 이런 제비의 건축 기술을 모사한 건설 드론을 개발했다. 미르코 코바치 영국 임피리얼칼리지런던(ICL) 항공로봇공학과 교수 연구팀은 비행하며 건축물을 짓는 3차원(3D) 프린팅 드론을 개발하고 국제학술지 네이처에 21일(현지 시간) 공개했다. 최근 건설 현장에 로봇을 도입하려는 시도들이 늘고 있다. 정교한 시공과 작업자의 안전을 확보하기 위해서다. 6월 대우건설은 웨어러블(착용형) 로봇을 개발해 작업 효율을 높이고 근골격계 산업재해를 줄이겠다고 발표했다. 이달 15일 현대엔지니어링도 아파트 외벽 도색 로봇을 도입한다고 밝혔다. 3D 프린팅 기술 역시 건설 현장에 도입되고 있다. 철근이나 콘크리트 구조물은 물론 형태가 자유로운 비정형 건축재 제작까지 3D 프린터가 맡는다. 연구팀은 로봇과 3D 프린팅 기술을 모두 접목한 건설 드론을 개발했다. 제비 같은 동물이 날아다니며 둥지를 짓는 것에서 영감을 얻었다. 3D 프린터가 달린 드론이 날아다니며 직접 건축물을 만든다. 다른 드론 하나는 함께 날아다니며 카메라로 건축물 건설이 설계대로 진행되는지 점검한다. 연구팀은 “설계도만 주면 자율적으로 움직이는 드론들”이라며 “하나의 드론이 건설에 나서고 다른 드론이 그 건축물을 측정해 다음 건축 단계를 알려주는 형태”라고 설명했다. 연구팀은 이 건설 드론을 활용해 2.05m 높이의 실린더를 시험 삼아 만들었다. 폴리우레탄 기반 폼을 건설자재로 사용해 72개 층으로 쌓았다. 시멘트를 활용한 건축물도 만들었다. 28개 층으로 구성해 18cm 높이의 실린더를 만들어 냈다. 이 실린더들은 설계와 오차 범위 5mm 내의 차이를 유지했다. 영국 건축물 건설 기준을 충족하는 수준이다. 연구팀은 건설 회사와 협력해 개발한 드론을 실전에 투입할 계획이다. 연구팀은 “전통적 건축 방식에 비해 미래 건설비용과 위험을 줄이는 데 도움이 된다”며 “접근하기 어려운 위치에 있는 주택이나 중요한 기반 시설에 대한 건물 건축을 도울 것”이라고 밝혔다. 글로벌 시장조사기업 얼라이드마켓리서치에 따르면 세계 건설 드론 시장 규모는 2019년 48억 달러(약 5조4000억 원)로 추정되며 2027년 약 120억 달러(약 13조5000억 원)에 이를 것으로 예상된다. 윤준희 한국건설기술연구원 미래스마트건설연구본부 연구위원은 “시공과 동시에 드론을 활용한 검측이 가능하다는 점은 미래 건설 자동화에도 기여한다”며 “건설비용 최적화, 근로자 안전성 확보, 최상의 의사결정 등의 효과도 있을 것”이라고 말했다. 고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-09-23
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  • 작지만 강한 ‘큐브위성’ 뜬다… “세계시장 발맞춰 기술력 강화해야”

    6월 발사에 성공한 한국형 발사체 ‘누리호’에는 큐브위성 4기도 함께 실려 우주를 향한 도전에 나섰다. 대학 연구실에서 시도하는 최초의 도전이다. 위성과의 통신이 끊겼거나 우주 공간에서의 자세 제어 문제를 겪는 등 우여곡절로 아직 임무에는 착수하지 못했다. 하지만 성공과 실패 여부를 떠나 참여한 대학은 물론이고 이들과 협력한 산업계에 큐브위성을 직접 제작할 기회를 제공했다. 초소형 위성에 대한 이해를 높인 것은 물론이고 우주 개발 전문 인력 양성과 우주기술의 저변 확대라는 목적을 달성했다는 평가가 나온다.○ 못 이룬 도전 계속 이어간다 22일 관계기관 등에 따르면 큐브위성 4기 중 서울대와 조선대가 각각 개발한 2기는 통신이 두절됐다. 심한준 서울대 항공우주공학과 박사과정생은 “우리 큐브위성은 죽었다”며 “사출 후 초기 10일 동안은 정상 작동했으나 이후 통신 문제가 발생했다”고 말했다. 조선대 큐브위성 역시 현재까지 통신을 시도하곤 있지만 반응이 없는 상황이다. 연세대와 KAIST의 큐브위성은 통신이 간헐적으로 이뤄지고 있지만 위성 자세 안정화에 실패한 것으로 알려졌다. 현재 우주공간에서 빠르게 회전(텀블링)하고 있는 것으로 파악된다. 이런 상황에서는 정상적 임무 수행이 불가능하다. 강대은 연세대 천문우주학과 박사과정생은 “큐브위성이 너무 빨리 돌고 있어 자세 안정화 시도를 이어가는 중”이라고 말했다. 자세 외에 다른 상태들은 안정적이라 희망의 끈을 놓을 수 없다는 게 두 연구팀의 설명이다. 큐브위성은 적은 예산으로 개발할 수 있다는 장점이 있지만 구조적으로 안정성이 떨어져 상업용 위성보다는 임무 수행 성공률이 낮다. 실패하면 정확한 원인을 파악하고 추정하는 게 쉽지 않다. 연세대 연구팀의 큐브위성 역시 사출 후 통신이 되지 않다가 48일 만에 극적으로 통신에 성공했다. 연구팀들은 이런 일이 또 한 번 일어나기를 기대하고 있다. 이들의 큐브위성 개발 도전기는 계속된다. 과학기술정보통신부가 주최하고 한국항공우주연구원이 주관하는 올해 큐브위성 경연대회에 참가해 또 한번 큐브위성 기술력을 경쟁한다. 대학에 남아있는 인원과 졸업 후 기업에서 일하고 있는 인력들이 함께 참여한다. 큐브위성 개발에 참여한 박태용 조선대 스마트이동체융합시스템공학부 연구원은 “민간이 우주개발을 이끌어간다는 ‘뉴스페이스’ 시대 트렌드에 따라 기업에서 도전을 이어가려고 한다”고 말했다. 박 연구원은 20일 “지방대라고 폄하하는 사람들의 반응에 의기소침하기도 했다”면서도 “누리호라는 국가적으로 큰 프로젝트에 참여하며 위성 기술력을 쌓았다는 것에 가슴이 벅차다”고 말했다. ○ 경험과 기술력 쌓아 경쟁력 높여야 큐브위성은 보통 수십 kg, 작게는 수 kg의 위성을 일컫는다. 크기는 작지만 영상 촬영, 과학 실험 등 우주 임무를 충분히 수행할 수 있다. 오히려 중대형 위성들에 비해 개발에 따른 위험도가 상대적으로 낮아 초기 투자 대비 높은 이익률이 기대된다. 상업용, 군사용 등 다양한 수요를 발굴할 수 있는 장점을 앞세워 큐브위성 제작과 부품 개발에 참여하는 기업이 늘어나는 추세다. 정부도 다양한 공공서비스에 큐브위성 활용을 준비하고 있다. 큐브위성 군집운용 구축을 통해 우주환경 감시나 준실시간 지구관측 등 기존 대형 위성과 임무를 차별화하고 공공 서비스에 활용하기 위한 연구를 진행 중이다. 부산시의 해양관측용 큐브위성 개발 사업이 대표적이다. 이 사업은 국내 큐브위성 개발기업 ‘나라스페이스’가 맡고 있다. 미국은 유인 달 탐사 프로젝트 ‘아르테미스’에서는 큐브위성이 달의 물 분포와 표토의 화학성분을 분석하는 임무를 맡는 등 해외에서는 이미 큐브위성을 적극 활용 중이다. 큐브위성 포털 ‘나노샛데이터베이스’에 따르면 지난달 1일 기준 1897기의 큐브위성이 우주에 떠 있는 것으로 집계된다. 시장조사업체 ‘아이마크그룹리서치’에 따르면 지난해 세계 큐브위성 시장은 약 2억4730만 달러(약 3444억 원) 규모다. 2027년까지 20.51% 성장률을 보이며 7억3110만 달러(약 1조184억 원)까지 시장이 커질 것으로 예상된다. 전문가들은 커지는 시장에 발맞춰 한국도 큐브위성 기술력을 키워야 한다고 강조한다. 큐브위성을 자주 우주로 쏘아 올려 관련 기술력을 증명해야 하는데 그간 발사 기회가 적었다는 진단도 나온다. 방효충 KAIST 항공우주공학과 교수는 “누리호 발사와 같은 경험은 무척 값지다”며 “절대적 발사 기회를 늘리다 보면 큐브위성 기술에 대한 신뢰성이 높아지게 될 것”이라고 말했다. 고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-09-23
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  • KAIST-뉴욕대 공동캠퍼스 내년 상반기 운영

    KAIST가 미국 뉴욕대, 뉴욕시와 손잡고 공동 캠퍼스 구축에 속도를 낸다. 공동 연구와 교육, 창업을 목표로 2023년 상반기부터 운영에 들어간다는 계획이다. KAIST는 21일 오후 4시(현지 시간) 미국 뉴욕대 키멀센터에서 뉴욕시와 협력 협정을 체결하고, 뉴욕대와는 공동 캠퍼스 현판 전달식을 열었다고 22일 밝혔다. 공동 캠퍼스는 과학과 기술, 공학, 수학(STEM) 분야 중심의 캠퍼스다. 인공지능(AI) 융합 뇌과학, AI 응용 사이버 보안, 지속가능한 첨단 스마트 도시 등과 같은 연구에 중점을 둔다. 초융합 문제 해결형의 새로운 공학 학부 교육 프로그램도 준비 중이다. 이광형 KAIST 총장은 “두 기관의 고유한 강점을 활용해 다른 곳에서는 찾아볼 수 없는 독특한 색깔의 교육을 제공할 것”이라고 말했다. 공동 캠퍼스 준비를 위해 KAIST와 뉴욕대는 양교 교수진과 연구진 선정에 착수한 상태다. 뉴욕의 공동 캠퍼스는 공동 연구과정 운영을 위한 본부 기능을 한다. KAIST 대전 본원에도 협업공간이 마련된다. 뉴욕대 소속 교수나 연구진이 KAIST를 방문할 시 제공할 방침이다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-09-23
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  • 세계 최초 소행성 충돌 실험… 우주선으로 지구 위협 밀어낸다

    미국항공우주국(NASA)의 우주선 ‘다트(DART)’가 소행성 ‘디모르포스’와 충돌한다. 소행성에 충돌해 지구에서 멀어지도록 궤도를 변경할 수 있는지 알아보는 세계 최초의 지구 방어 시험이다. 향후 지구와 충돌할 위협이 있는 2000여 개의 ‘지구 위협 소행성’에 대한 실질적 대응책이 될 수 있을지 관심이 쏠린다. NASA에 따르면 다트는 한국 시간 27일 오전 8시 14분(현지 시간 26일 오후 7시 14분) 초속 6.6km로 디모르포스와 충돌한다. 디모르포스는 지름 약 170m의 소행성으로 축구장 크기만 하다. 또 다른 소행성 디디모스의 주위를 11.9시간 주기로 돌고 있으며 지구와 약 1100만 km 떨어진 곳에 위치해 있다.○ 인류 첫 지구방위 미션… “우주공간에서의 당구와 유사”다트는 무게가 약 620kg에 크기는 가로 1.8m, 세로 1.9m, 높이 2.6m로 음료수 자판기 크기의 우주선이다. 미국 존스홉킨스대 연구팀이 NASA와 협력해 개발했다. 과학 탑재체는 실려 있지 않다. 그 대신 항성 추적기와 같은 센서와 카메라 등이 달려 있다. 목표로 한 소행성을 찾기 위한 용도다. 다트는 지난해 11월 개발을 완료하고 미국 캘리포니아주 반덴버그 공군기지에서 스페이스X의 로켓 팰컨9에 실려 발사됐으며 그동안 디모르포스를 향한 항행을 이어왔다. 다트 미션은 지구에 위협이 될 가능성이 있는 소행성을 지구에서 멀어지게 하는 데 필요한 실제 데이터를 확보하는 게 목표다. 우주선을 의도적으로 소행성에 충돌시키는 것이 소행성의 진로를 바꾸는 효과적인 방법인지 확인한다. 성공한다면 디모르포스는 인류가 궤도를 바꾼 첫 소행성이 된다. 디모르포스와의 충돌 과정은 생생히 지구로 전달된다. 다트에 실린 큐브샛이 충돌 전 분리돼 충돌 장면을 촬영하고 이를 지구로 전송한다. 지구상에서 관측한 데이터와 큐브샛이 촬영한 이미지를 분석해 충돌로 소행성 궤도가 얼마나 바뀌었는지 데이터를 수집한다. 과학자들은 이번 충돌로 디모르포스가 디디모스 궤도를 도는 속도가 약 1% 줄어들고 이로 인해 디디모스의 공전주기가 수 분가량 늘어날 것으로 예측한다. 다트 미션에서 관측 임무를 맡고 있는 크리스티나 토머스 미국 애리조나대 천문학과 교수는 국제학술지 사이언스와의 인터뷰에서 “이번 미션은 우주에서 거대한 당구 게임을 하는 것과 같다”며 “많은 데이터를 얻게 될 것”이라고 말했다. 다트는 이미 디모르포스 근처에 도착해 있다. 7월에 디모르포스와 디디모스를 촬영한 사진 243개를 합성해 이달 8일 공개하기도 했다. NASA는 사진을 분석해 향후 남은 기간 동안 최적의 충돌 위치를 도출할 계획이다. 다트가 디모르포스와의 충돌로 남긴 크기와 모양 등 흔적은 유럽우주국(ESA)의 우주선 ‘헤라’가 맡을 예정이다. 2026년경 디모르포스에 도착할 것으로 예상되는 헤라는 디모르포스의 정확한 질량과 구성, 내부 구조 등 세부 사항은 물론이고 다트와의 충돌이 남긴 분화구의 크기와 모양 등을 근접 분석한다.○ 지름 1km 이하 소행성 찾기 어려워지구 인근 궤도를 도는 소행성은 지구에 위협적인 존재다. 약 6600만 년 전 공룡 멸종을 유발한 가장 유력한 가설 중 하나도 지구와 소행성의 충돌이다. 지구까지 거리가 750만 km보다 가깝고 지름이 140m보다 큰 소행성을 ‘지구 위협 소행성’이라 부른다. 지금까지 2000여 개가 발견됐다. 지름이 1km 이상인 소행성은 인류의 기술로 95% 이상 찾아내고 경로를 예측할 수 있다. 현재까지 지구를 위협할 만한 소행성은 발견되지 않았다. 디모르포스 역시 실제 지구와의 충돌 가능성은 희박한 것으로 분석된다. 하지만 지름이 1km 이하면 찾아낼 확률이 급격히 떨어진다. NASA를 비롯해 ESA, 일본우주항공연구개발기구(JAXA) 등이 이번 프로젝트를 함께 추진하는 이유다. NASA는 “다트 미션은 우주선이 혹시라도 발견될지 모르는 지구 위협 소행성과 충돌해 경로를 변경시킬 수 있는 기술임을 증명할 것”이라고 밝혔다. 이번 다트 미션에는 한국 연구팀도 참여한다. 참여 일원 중 한 명인 문홍규 한국천문연구원 우주탐사그룹장은 “앞으로 닥칠 수 있는 미래의 위협에 대비한다는 의미가 크다”고 말했다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-09-19
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  • “콘택트렌즈 뒤집힘 쉽게 확인하는 케이스”…전국학생과학발명품경진대회

    《콘택트렌즈 안팎의 뒤집힘을 쉽게 확인할 수 있는 케이스와 물 맺힘 걱정을 없애 청결도를 높인 정수기 코크가 올해 가장 우수한 학생 발명 아이디어에 선정됐다. 과학기술정보통신부가 주최하고 동아일보사와 국립중앙과학관이 주관한 ‘제43회 전국학생과학발명품경진대회’의 수상작이 13일 발표됐다. 전국 17개 시도 1만3880명이 참가해 치열한 경쟁을 벌인 이번 경진대회에서 최고상인 대통령상에 이호선 군(충북과학고 1학년)이, 국무총리상에 문재인 군(경남 유어초 3학년)이 선정됐다. 시상식은 다음 달 5일 대전 유성구 국립중앙과학관 사이언스홀에서 열린다. 수상작은 중앙과학관에서 5일까지 전시되고 12월부터는 시도 교육과학연구원 순회전시도 진행될 예정이다. 전국학생과학발명품경진대회는 1979년부터 국립중앙과학관과 동아일보사, 에치와이(구 한국야쿠르트)가 매년 개최해 왔다.》“콘택트렌즈 뒤집힘 쉽게 확인하는 케이스” 대통령상 충북과학고 이호선 군“콘택트렌즈를 뒤집어 끼면 눈이 쉽게 피로해지고 어떨 땐 눈에서 렌즈가 튀어 나가기도 하죠. 하지만 육안으로는 렌즈가 뒤집혔는지 구분하기 힘들어요.” 제43회 전국학생과학발명품경진대회에서 대통령상을 수상한 이호선 군(충북과학고 1학년)은 13일 정부세종청사에서 열린 수상자 발표에 참석해 렌즈 안팎의 뒤집힘을 쉽게 확인할 수 있는 케이스를 개발한 계기를 이렇게 설명했다. 이 군이 자체 조사한 결과 한 반에서 안경을 쓰는 사람은 절반이 넘고, 안경 착용의 불편함으로 콘택트렌즈를 끼는 학생도 많았다. 하지만 제대로 착용하기 어렵다는 게 문제였다. 이 군은 인터넷에 렌즈 상태를 구별하는 법을 검색했다. 하지만 손으로 만져 보거나 눈으로 유심히 살펴보라는 조언이 대부분이었다. 그러다 우연히 렌즈 세척 영상을 보다가 렌즈의 가장자리 테두리 부분이 빛나는 것을 발견했다. ‘유레카’를 외친 순간이었다. 이 군은 “뒤집힌 렌즈와 정상 렌즈는 테두리 부분 모양이 달랐다”며 “빛을 비추면 정상 렌즈는 테두리가 초승달 모양으로 빛났고, 뒤집힌 렌즈 테두리는 빛나지 않았다”고 했다. 2차원(2D) 광학 시뮬레이션을 해 본 결과 정상 렌즈는 테두리에서 들어간 빛이 내부 전반사를 거쳐 반대편 테두리로 빠져나갔지만 뒤집힌 렌즈는 그런 빛을 볼 수 없는 것으로 나타났다. 이 군은 빛의 각도를 1∼90도까지 15도 간격으로 변화시키며 렌즈 테두리를 관찰했다. 그 결과 45도일 때 초승달 모양으로 가장 크게 빛나는 사실이 확인됐다. 렌즈의 상태를 구분할 수 있는 최적의 빛 각도를 도출한 것이다. 이를 토대로 빛을 내는 렌즈 케이스를 제작했다. 시중에 판매하는 렌즈 케이스 중 투명 재질의 케이스를 구입해 발광다이오드(LED) 3개를 부착했다. 이 군은 “빛의 굴절을 이용해 렌즈를 만지지 않고도 뒤집혔는지 확인할 수 있는 렌즈 케이스”라며 “세균 번식 같은 위생 문제를 해결하고, 렌즈 파손율도 줄일 수 있다”고 말했다. “출수구에 물방울 맺히지 않는 정수기 개발” 국무총리상 유어초 문재인 군“정수기 코크(출수구) 끝에 매달린 물방울에서 미생물이 번식하고 물때가 생기기 쉬운 환경이 조성되는 것을 관찰하고 이를 해결하고자 했습니다.” 제43회 전국학생과학발명품경진대회에서 국무총리상을 수상한 문재인 군(경남 유어초 3학년)은 13일 정부세종청사에서 열린 수상자 발표에 참석해 물 맺힘 걱정 없는 ‘ABC 클린코크 정수기’를 만들게 된 계기를 이렇게 설명했다. 시작은 단순한 호기심이었다. 문 군은 “무심코 물을 마시다 정수기 끝에 물이 맺혀 있는 것을 보고 이유가 궁금했다”고 말했다. 주변에 있는 정수기의 코크를 조사해 보니 거의 모든 코크에 물 맺힘 현상이 있었다. 과학적 원리를 조사해 봤다. 한쪽이 막혀 있는 작은 관인 정수기 코크에 물방울이 맺히는 이유는 ‘대기압’이 작용하기 때문이고 여기에 물분자들이 서로 잡아당기는 힘인 ‘표면장력’이 더해져 물방울이 오랫동안 코크 끝에 머무른다. 코크 끝에 물이 고이는 문제를 해결하기 위해 문 군은 서로 다른 세 가지 과학적 원리를 동원했다. 구멍을 뚫어 공기 순환을 원활하게 하는 다공형(A형)과 탄성력을 이용해 코크를 타격해 물을 떨어뜨리는 펀치형(B형), 세로 방향으로 공기가 순환하도록 한 굴뚝형(C형) 등을 고안했다. 검증 실험도 진행했다. 개발한 코크가 제대로 작동하는지 확인한 뒤 세균 배양 실험을 통해 실제 위생이 개선되는지 살폈다. 이도현 유어초 교사는 “ABC 코크에서는 세균이 일반 코크의 10분의 1 수준에 그쳐 청결하다는 것이 증명됐다”고 했다. 문 군은 “정수기를 교체하지 않아도 코크만 교환해 바로 사용할 수 있어 실용적”이라며 “물을 안심하고 마실 수 있도록 기여하고 싶다”고 했다. 문 군은 “앞으로도 일상생활과 접목해 사람들이 편리하고 안전하게 쓸 수 있는 발명품을 만들고 싶다”며 내년에도 참가하겠다는 포부를 밝혔다.세종=고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com 이영애 동아사이언스 기자 yalee@donga.com}

    • 2022-09-14
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  • 누리호-다누리 연구진에 특별포상금 42억원

    한국형 발사체 누리호와 한국 최초의 달 탐사선 다누리 발사에 기여한 연구진에게 정부가 42억 원 규모의 특별 포상금을 지급한다. 과학기술 분야 정부출연연구기관에 포상금이 지급되는 것은 이례적이라는 평가가 나온다. 5일 과학기술정보통신부에 따르면 내년도 한국항공우주연구원 예산안에 42억4000만 원이 ‘특별 포상금’ 항목으로 반영된 상태다. 국회 심의를 통해 내년도 예산안이 확정되면 국가과학기술연구회 이사회 최종 의결을 거쳐 내년 초 지급될 예정이다. 포상금은 누리호 발사 기여자 320명과 다누리 발사 기여자 130명에게 지급된다. 1인당 900만∼1000만 원 규모다. 일부는 항우연 전 직원에게도 배분될 것으로 보인다. 과기정통부 관계자는 “현재 정부가 타 공공기관들에 대한 예산과 인사 효율화를 기조를 삼은 상황에서 출연연에 포상금을 지급하는 것은 이례적”이라며 “그동안 항우연이 여러 성과가 많았고 잘하고 있다는 것에 대한 포상이며 과학기술계에 큰 의미가 있다고 본다”고 말했다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-09-06
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  • “바이오 헬스산업 이끌 ‘의사과학자’… 국가가 나서서 지원해야”

    신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 팬데믹을 겪으며 의사과학자를 양성해야 한다는 목소리가 커졌다. 의학과 공학이 융합되면서 새로운 혁신들을 만들어내고 있기 때문이다. 대표적인 게 전례 없는 속도로 개발된 mRNA(메신저 리보핵산) 백신이다. 의사과학자들의 장기간 연구가 뒷받침됐기에 mRNA 백신이 1년 만에 나올 수 있었다는 평가가 나온다. 국내 대표적 연구중심대학인 포스텍도 의과학대학원 설립 등 의사과학자 양성을 위한 청사진을 그리고 있다. 김무환 포스텍 총장은 2일 오후 서울 중구 신라호텔에서 어거스틴 최 미국 코넬대 의대 학장과 의사과학자 양성과 관련해 깊이 있는 대화를 나눴다. 최 학장은 한인 재미교포 최초로 미국 명문 사립대를 일컫는 아이비리그 의대 학장에 오른 인물이다. 본지가 김 총장과 최 학장의 대담을 단독 취재했다.○ 바이오헬스 시장 잡으려면 ‘의사과학자’ 양성 필수코로나19로 인한 팬데믹을 거치면서 글로벌 바이오헬스 시장은 한국의 3대 주력 산업인 반도체, 자동차, 조선의 서너 배 규모로 성장할 것으로 전망된다. 한국은 이런 시장에서 글로벌 점유율이 1%에도 미치지 못한다(2020년 기준 0.8%). 김 총장은 “바이오헬스 산업은 기술집약 산업으로 연구개발(R&D) 성패가 곧 시장 우위로 연결된다”면서 “또 예측의학, 맞춤형 신약 개발 등이 모두 융합연구임을 감안하면 의사과학자의 활약이 가장 중요하다”고 강조했다. 의사과학자는 기초의학이나 과학을 연구하기 위해 충분한 훈련을 받은 의사를 말한다. 쉽게 말하면 의사자격증(MD)과 박사학위(PhD)를 모두 보유한 이들이다. 최 학장은 의사과학자를 크게 기초의학에 몰두하는 유형과 의·공학적 융합연구를 수행하는 유형으로 나눴다. 김 총장이 포스텍에서 키워내겠다는 의사과학자는 후자의 형태다. 과학기술특성화대학인 포스텍 안에 의학전문대학원 설립을 추진하는 것도 이런 의중을 담아낸 것이다. 최 학장은 “공학과 의학을 합치려는 시도들이 전 세계에서 꿈틀거리는 시점에 포스텍이 의전원을 설립해 공학과 의학 융합을 보여준다면 글로벌 대학들의 롤 모델이 될 것”이라고 말했다.○ 1960년대 이미 정부 주도로 의사과학자 양성한 미국미국은 정부 주도로 1960년대부터 의사과학자 양성 프로그램을 운영해 오고 있다. 매년 1조 원가량을 투입해 의대생과 전공의 등에게 맞춤형 지원을 하고 있다. 최 학장은 “미국 내 154개 의대가 있다”며 “MD 학위를 PhD나 로스쿨, 경영학석사(MBA) 등과 연계해 취득할 수 있다”고 설명했다. 미국에서는 의사과학자 양성을 위한 움직임이 최근 더 거세지고 있다. 미국 어배나섐페인 일리노이대는 2018년 공학을 기반으로 한 세계 최초의 의대를 표방하며 ‘칼 일리노이의대’를 설립했다. 수학, 컴퓨터 프로그래밍, 데이터 사이언스 등의 전공자들을 선발했다. 칼 일리노이의대 학생들의 약 80%가 공학 전공자다. 최 학장이 이끄는 코넬대 의대도 마찬가지다. 코넬대 의대에서 양성 중인 의사과학자만 지난해 기준 451명에 이른다. 최 학장은 “3년간의 펠로십 기간 중에 약 18개월을 연구에만 몰두하도록 지원하며 초년 교수진들에게도 연구시간을 보장해준다”고 소개했다.○ “과기특성화대 의전원 설립, 기존 꼬인 문제들 풀어줄 것”국내에서는 매년 약 3000명의 의사가 배출된다. 그러나 2000년 이후 의사과학자의 길을 걷는 이는 연간 50명 안팎에 그친다. 약 10만 명의 국내 의사 중 의사과학자는 약 700명 수준으로 추정된다. 연구 인력 부족은 부진한 연구 성과로 이어지고, 영향력이 적으니 지원자도 끊기는 악순환이 반복된다는 분석이 나온다. 국내에도 대학병원 안에 자신의 실험실을 갖추고 연구 활동을 이어가는 의사과학자들이 있지만 대다수가 환자를 진료하는 임상에 70∼80%의 시간을 할애하는 실정이다. 김 총장은 과기특성화대에 의전원을 설립하면 이런 문제를 풀어줄 것이라 기대했다. 김 총장은 “연구를 하고 싶은 의사들에게 선택할 수 있는 길을 하나 더 열어주는 것”이라고 했다. 최 학장도 “미국 국립보건원(NIH)에 따르면 미국에서도 MD와 PhD 학위를 함께 가진 인재들의 경우 약 83%가 연구를 이어가는 것으로 집계된다”며 “최근의 노벨상 수상자나 코로나19 백신 개발자 모두 의사과학자”라고 말했다. 김 총장은 “결국 국가가 나서 결단을 내려야 할 시기”라며 “의사과학자 양성을 국가적 성장 전략안으로 삼고 추진해야 한다”고 강조했다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-09-05
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  • 염한웅 포스텍 교수, 대통령 직속 과기자문회의 부의장 해촉

    문재인 정부 초기부터 대통령 직속 국가과학기술자문회의 부의장을 맡아온 염한웅 포스텍 물리학과 교수가 부의장에서 해촉됐다. 31일 과학기술계에 따르면 염 교수는 지난 5월 새 정부 출범에 맞춰 사임 의사를 밝혔으나 그간 사임 처리가 미뤄져 오다 이날 처리가 진행된 것으로 확인됐다. 국가과학기술자문회의는 과학기술 분야 최상위 컨트롤타워다. 대통령이 의장을 맡고 있다. 2018년 국가과학기술 전략과 정책 방향에 대해 대통령에게 자문하는 기존의 ‘자문회의’와 주요 과기정책의 중기 계획과 예산을 심의 의결하는 ‘심의회의’를 통합해 규모와 역할이 커졌다. 염 교수는 제1~3기에 이어 4기에도 부의장으로 연임해 임기는 내년 3월까지였다. 후임으로 이우일 한국과학기술단체총연합회 회장이 내정된 것으로 알려졌다. 과학기술 정책 관련 컨트롤 타워가 바뀜에 따라 거버넌스 정비 등 과기계 변화가 예상된다는 전망이 나온다.고재원 동아사이언스기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-08-31
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  • “최초의 인류는 약 700만 년 전 두 발로 땅 디뎠다”

    인류와 유인원을 구분하는 기준은 두 발로 걷는 ‘이족보행’ 여부다. 인류학자들은 처음으로 두 발로 걷기 시작한 종을 ‘최초의 인류’로 정의한다. 인류가 언제부터 이족보행을 했는지에 대해 약 700만 년 전부터 350만 년 전까지 학계의 의견이 분분하다. 프랑스 연구팀이 이런 논쟁에 종지부를 찍을 수 있는 연구 결과를 내놨다. 프랑크 기 프랑스 푸아티에대 고생물학과 교수 연구팀은 약 700만 년 전 고대 인류 화석의 대퇴부(허벅지)와 척골(팔뚝) 분석을 통해 이족보행을 시작했다는 사실을 입증하는 연구 결과를 국제학술지 ‘네이처’ 25일자(현지 시간)에 공개했다. 연구팀이 분석한 화석은 약 700만 년 전 화석으로 지금까지 발굴된 고대 인류 화석 중 가장 오래된 것이다. 연구팀이 2001년 중앙아프리카 국가인 차드의 주랍 사막에서 발견한 것으로 ‘사헬란트로푸스차덴시스’라는 학명이 붙어 있다. ‘차드에 살았던 사헬이라는 인류’라는 뜻이다. 이 화석은 차드어로 ‘삶의 희망’이라는 뜻의 ‘투마이’란 별칭으로도 유명하다. 연구팀은 이 화석을 발견하고 1년 뒤인 2002년 네이처에 두개골과 아래턱 뼈, 이빨을 분석한 결과를 공개했는데 두개골에 존재하는 큰 구멍의 위치가 유인원보다 앞에 있음을 근거로 이족보행을 한 인류라는 분석을 내놨다. 큰 구멍은 뇌에서 척수가 나가는 통로다. 이족보행을 하는 동물은 사족보행을 하는 동물에 비해 구멍이 앞에 위치해 있는 것으로 분석된다. 하지만 이것만으로 이족보행을 한 것으로 단정할 수 있는지 학계에서는 설왕설래가 이어져 왔다. 2001년 이후 두개골과 아래턱 뼈, 이빨 외에 추가 화석이 발견되지 않았고 DNA 추출을 통한 분석도 어려웠기 때문이다. 두개골 크기와 형태가 유인원과 유사하다는 점, 오스트랄로피테쿠스 등 고대 인류가 주로 발견된 동부아프리카가 아닌 중앙아프리카에서 화석이 발견됐다는 점 등도 논란이 됐다. 이후 프랑스 연구팀은 새로운 증거를 찾았다. 사헬란트로푸스차덴시스의 화석을 발견한 지역에서 대퇴부와 척골 화석 약 20점을 추가로 발견한 것이다. 발견한 화석을 대상으로 단층촬영법을 적용했다. 단층촬영법은 투과파를 사용해 여러 방향으로 데이터를 얻어 물체 내부의 정보를 간접적으로 재구성하는 기술이다. 물체 내부의 구조나 기하학적 형태 등과 같은 정보를 쉽게 측정할 수 있다. 대퇴부와 척골 화석을 조사한 결과 사헬란트로푸스차덴시스는 땅에서 이족보행을 하고 나무를 오르락내리락한 것으로 확인됐다. 연구팀은 “대퇴골과 척골은 손으로 나무를 붙잡고 다리로 나무를 기어오를 수 있는 형태로 발달했다”며 “땅에서 사족보행을 하는 고릴라나 침팬지가 가진 해부학 구조와는 확연히 다르며 기존의 두개골 분석을 통해 추정된 이족보행을 한 인류라는 점을 뒷받침한다”고 강조했다. 기 교수는 “증거들을 종합해 보면 고대 인류는 침팬지와 분기한 직후 두 발로 걷는 능력을 진화시킨 것으로 보인다”며 “동시에 나무를 오를 수 있는 뼈의 기존 형태는 유지한 것”이라고 밝혔다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-08-29
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  • 달 탐사 ‘아르테미스’ 첫 걸음… 로켓 오늘 발사

    미국 유인(有人) 달 탐사 프로젝트 아르테미스 첫 단계인 발사체 스페이스론치시스템(SLS·사진)이 29일 오후 9시 33분(한국 시간) 발사될 예정이다. 아르테미스는 1972년 아폴로 17호 이후 50년 만에 재개된 미국 달 탐사 프로젝트다. 3단계로 구성되며 2025년 우주인 달 착륙이 최종 목표다. 국립과천과학관은 이날 오후 9시 10분부터 한국 최초 우주인 이소연 씨와 함께 미 플로리다주 케네디우주센터에서 진행되는 SLS 발사를 생중계한다고 밝혔다. 이 씨는 강성주 국립과천과학관 천문우주팀 연구사, 과학소설(SF) 작가 곽재식 씨와 함께 경험과 지식을 바탕으로 아르테미스 미션을 설명한다. 국립과천과학관 유튜브 채널에서 중계한다. 1단계인 이번 발사에는 SLS가 실어 나를 우주왕복선 오리온에 사람 대신 남성과 여성 마네킹이 하나씩 실린다. 발사 및 달 궤도 진입 같은 각 과정에서 마네킹에 입힌 우주복을 테스트한다. 사전에 계산된 속도로 SLS와 오리온이 달 궤도를 통과하는지, 케네디우주센터와의 교신은 정상적인지 등도 확인한다. SLS가 달에 떨어뜨릴 실험기기 큐브샛 10개는 달 표면의 물과 자원을 탐사해 정보를 송신한다. 오리온은 임무를 마치면 10월 10일 지구로 돌아온다. SLS는 발사 전 엔진 이상 여부와 발사대 특이사항 등 최종 점검을 27일 마쳤다. SLS는 발사 8시간 전 연료와 산화제 주입을 시작한다. 발사 10분 전 외부 전력을 끊고 SLS와 오리온이 스스로 전력을 공급하도록 전환한다. 28일 현재 발사장 주변에 벼락이 떨어지는 등 기상 상황이 좋지 않지만 발사 당일엔 하늘이 갤 것으로 예상된다.김민 기자 kimmin@donga.com고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-08-29
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  • ‘아르테미스’ 미션 첫발… 50여년 만에 달에 인류 보낸다

    인류 역사상 최강의 우주발사체인 ‘스페이스 론치 시스템(SLS)’이 변수가 없다면 한국 시간으로 29일 오후 9시 33분(현지 시간 29일 오전 8시 33분) 처음 발사된다. 미국의 유인 달 복귀 계획 ‘아르테미스’의 첫 미션을 위해서다. 발사 전 마지막 작업인 연료 공급 등이 남아있는 상태다. 예정대로 발사된다면 1972년 아폴로 17호의 착륙 이후 50여년 만에 재개되는 미국의 유인 달 복귀 계획 ‘아르테미스’가 첫발을 뗀다. 유럽과 중국, 일본, 러시아 등 세계 각국이 올해 잇따라 달 탐사 경쟁에 나서고 있는 가운데, 미국은 아르테미스 미션으로 새로운 우주 기술을 증명하고 국제 협력을 공고히 해 우주 패권 경쟁에서 앞서 나가겠다는 계획을 갖고 있다.○ 아폴로 보낸 ‘새턴5’보다 15% 강력한 SLS 첫 발사 SLS는 2014년부터 개발이 착수돼 약 230억 달러(약 30조8085억 원)가 투입된 미국항공우주국(NASA)의 2단 우주로켓이다. 높이 111.25m로 30층 건물 정도로 크다. 지구 저궤도에 143t의 탑재체를 올릴 수 있어 지금까지 인류가 개발한 로켓 가운데 추력이 가장 크다. 1960년대와 1970년대 달에 아폴로 탐사선을 보낸 ‘새턴5’보다 순수 추력은 약 15% 더 크다. SLS는 길이가 54m에 이르는 고체 로켓 부스터(SRB) 2개가 코어 스테이지 측면에 붙여진 형태로 구성된다. 코어 스테이지에는 4개의 강력한 엔진이 클러스터링된다. 코어 스테이지와 SRB는 모두 자유의 여신상보다 규모가 크다. SLS는 아르테미스 미션의 일환으로 개발됐다. 그리스 신화에 나오는 달의 여신 이름을 딴 아르테미스 미션의 최종 목표는 2025년까지 인류를 달에 보내는 것이다. 이 미션은 총 3단계로 이뤄져 있다. 비행체의 성능을 시험하는 1단계 무인 미션, 통신과 운항 시스템을 시험하는 2단계 유인 미션에 이어 최종 3단계에선 인류 역사상 최초로 여성 우주인을 포함한 4명을 달에 보낸다. 이 과정에서 SLS는 유인 우주왕복선 ‘오리온’을 포함해 달 탐사용 로버 ‘바이퍼’ 등 탑재체를 우주로 쏘아 올리는 역할을 한다. NASA는 달 우주정거장과 달 기지 구축, 최종적으로는 화성 유인 탐사로 이어지는 로드맵 중 첫 단계로 아르테미스 미션을 보고 있다.○ 2년 늦어진 아르테미스 미션-1… 남녀 마네킹, 큐브샛 우주로 이번 SLS 발사는 ‘아르테미스 미션-1’로 불린다. 아르테미스 미션-1은 아르테미스 전체 계획 발표 당시 2020년으로 예정됐지만 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 여파와 예산 부족, 개발 지연 등으로 미뤄졌다. 아르테미스 미션-1은 오리온 우주선과 SLS 로켓, 케네디우주센터의 지상 시스템을 통합 시험한다. 계산된 속도로 SLS와 우주선 오리온이 달 궤도를 통과하는지를 확인하는 한편 우주비행사를 태우는 오리온이 2760도에 가까운 온도를 견디며 지구 진입, 바다 착륙 등을 정상적으로 수행하는지를 검증한다. 이번 미션-1에서 오리온에는 실제 사람이 아닌 남성과 여성용 마네킹이 한 개씩 실린다. 아폴로 13호의 무사 귀환을 이끈 우주인 ‘아르투로 캄포스’의 이름을 딴 이 마네킹들에 우주복을 입혔다. 우주비행사들이 발사, 진입, 여러 임무 수행 과정에서 착용할 우주복의 성능을 파악하는 게 목표다. 10개의 큐브샛도 함께 달로 보낸다. 이 큐브샛들은 달과 함께 지구를 공전하며 달의 표면에서 물과 자원을 탐사한다. 또 작은 소행성 주위를 맴돌며 주변 환경을 관측하며 추후 소행성 탐사를 위한 정보를 수집한다. 향후에는 우주비행사들의 안전을 책임지는 임무도 맡을 예정이다. SLS가 발사된 후 80∼90분이 지나면 오리온이 달로 향하는 궤적에 진입한다. 이후 지구에서 45만 km 떨어진 지점에 도달해 42일간 임무를 수행한다. 오리온이 우주비행사를 태우고 이 지점에 도달하면 인류가 역사상 지구에서 가장 멀리 비행한 기록을 세우게 된다. 달 방사선 환경 조사와 우주 비행 스트레스 평가, 우주선 연료 소모를 줄일 수 있는 달 역행 궤도에 머무는 것 등이 주요 임무다. 오리온은 임무 후 10월 10일 지구로 돌아온다. 미국 캘리포니아주 샌디에이고 해안에 낙하할 예정이다. 빌 넬슨 NASA 국장은 “이전 세대에게 아폴로 프로그램이 있었다면 이제는 아르테미스 프로그램이 있다”며 “그간 제작된 유인 우주선 중 가장 멀리 날아갈 것”이라고 말했다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com이영애 동아사이언스 기자 yalee@donga.com}

    • 2022-08-26
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  • 오로라, 적도 고리… 목성의 맨얼굴 찍었다

    인류 역사상 가장 크고 강력한 차세대 우주망원경 ‘제임스웹 우주망원경(JWST)’이 태양계에서 가장 큰 행성인 목성의 모습을 생생히 포착했다. 목성의 원형을 둘러싼 선명한 푸른빛은 목성의 대기인 것으로 분석됐다. 미국항공우주국(NASA)이 22일(현지 시간) 공개한 JWST의 촬영 사진에는 목성 남·북극 대기 위에 형성된 오로라와 적도 주변의 고리, 작은 위성 등이 담겼다. 지금까지 보던 목성 사진과 색이 다르다. 적색, 황록색, 청색 등 3개의 특수 적외선 필터를 가진 JWST의 근적외선카메라(NIRCam)로 촬영한 것을 가시광 영역에 맞게 파장이 긴 것은 적색, 짧은 것은 청색으로 보이게 손봤다. 목성만 포착한 이미지에서는 목성 남·북극 상층 대기까지 뻗은 오로라가 붉게 표시됐다. 오로라는 우주에서 날아온 고에너지 입자가 천체의 자기장을 따라 흐르다가 대기권의 입자와 충돌하면서 빛을 내는 현상이다. 오로라 주변의 황록색 연무와 그 아래 더 깊이 있는 구름에 반사되는 빛은 청색으로 표시됐다. 이 밖에 목성 빛의 100만분의 1밖에 안 되는 희미한 고리, 고리 맨 왼쪽 가장자리의 목성의 위성 ‘아말테아’와 ‘아드라스테아’도 관측됐다. 목성은 10개의 위성이 있지만 크기가 작아 크기가 큰 ‘이오’를 제외하곤 연구가 힘들었다. JWST가 포착해 지구로 전송하는 데이터는 이미지가 아닌 빛 광도에 대한 것이다. 빛 광도 데이터를 기반으로 과학자들이 가공해 사진으로 만든다. 이번 사진을 가공한 임커 더파터르 미국 버클리 캘리포니아대 행성천문학과 교수는 “솔직히 이처럼 선명한 이미지를 기대하지 않았다”면서 “한 이미지에서 목성의 자세한 특징과 함께 고리와 작은 위성, 은하까지 볼 수 있다는 것이 정말로 놀랍다”고 말했다. JWST는 지난해 12월 25일 발사된 뒤 지구에서 150만 km 떨어진 ‘제2라그랑주점’에 자리를 잡았다. 별의 생성과 소멸, 은하의 진화 등을 보여주는 ‘첫 빛’ 이미지를 보내온 데 이어 본격적인 과학 관측 임무를 수행하고 있다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-08-24
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  • 비료-물 적게 써도 수확량 그대로… 친환경 농업시대 열린다

    에두아르도 블룸왈드 미국 데이비스 캘리포니아대(UC데이비스) 교수 식물과학부 연구팀은 유전자 교정 기술을 이용해 땅속의 질소 대신 공기 중 질소를 자양분으로 삼는 벼를 개발했다. 온실가스인 아산화질소를 만들어내는 질소 비료를 토양에 뿌리지 않아도 된다는 의미다. 비료 사용을 줄여 온실가스를 감축하는 가능성을 제시한 이 연구 결과는 7일(현지 시간) 국제학술지 ‘플랜트 바이오테크놀로지’를 통해 발표됐다. 전 세계 온실가스의 약 15%를 배출하는 농축산업에서 온실가스를 줄여 지구 온난화를 억제하는 방법을 찾기 위해 과학자들이 공을 들이고 있다. 미국 조 바이든 정부는 농업 분야 기후변화 대책인 ‘AIM4C’라는 국제 이니셔티브를 주도하고 있다. 유전공학 기술을 통한 농업 혁신이 이니셔티브의 목표 중 하나다.○ 유전공학 기술로 농축산업 온실가스 감축전문가들은 농업이 지구 온난화를 가속화하는 악순환에 빠질 수 있다고 경고한다. 전 세계 인구 증가로 식량 수요가 늘면서 수확량을 늘리기 위해 제초제와 비료를 더 많이 사용하게 되고 이에 따라 온실가스 배출도 함께 늘어난다. 하지만 지구 온난화가 진행될수록 작물 생산량이 줄어든다. 예를 들어 지구 기온이 2도 상승할 경우 쌀 생산량이 최대 20% 감소할 것이라는 분석이 나온다. 이렇게 되면 생산량을 늘리기 위해 더 많은 제초제와 비료를 사용해야 하며 이는 다시 지구 온난화를 가속화시킬 수 있다. 농축산업에서 발생하는 온실가스 감축 요구 목소리가 높아지는 이유다. 4월 공개된 유엔 산하 ‘기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)’의 제6차 평가보고서 제3 실무그룹 보고서에 따르면 농업과 임업, 토지 이용 분야에서 연간 8∼14Gt(기가톤·1Gt은 10억 t)의 온실가스 감축이 가능할 것으로 예상된다. 유력한 감축 방안으로 유전공학 기술이 제시된다. 블룸왈드 교수팀이 개발한 기술도 이 중 하나다. 연구팀은 화학 분석과 유전체학을 이용해 벼에서 토양 박테리아의 질소 고정 활동을 촉진하는 화합물을 찾아내고 이 화합물이 식물체 내에서 만들어지는 경로를 밝혔다. 그런 뒤 화합물에 대한 유전자 교정을 진행했다. 공기 중 질소를 흡수하는 박테리아가 포함된 생물학 생성을 촉진하는 화합물이 벼에서 생성되도록 한 것이다. 그 결과 유전자를 교정한 벼는 질소 비료를 사용하지 않고도 질소 비료를 사용한 벼와 동일한 생육 상태를 보였으며 수확량도 유사한 것으로 나타났다. 연구팀은 이 기술을 벼 외에 다른 식물에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다. 블룸왈드 교수는 “식물은 믿기 어려울 만큼 훌륭한 화학 공장”이라며 “과도하게 사용되는 질소 비료를 줄일 수 있는 지속가능한 방법”이라고 말했다.○ 유전자 교정으로 물 사용도 줄인다유전공학 기술을 통해 물을 덜 사용하는 식물 종자를 개발했다는 연구 결과도 나왔다. 미국과 영국, 호주, 중국, 이스라엘 국제 공동 연구팀은 8일(현지 시간) 동일한 토양 조건에서 심어도 수분 함량이 약 7.6%포인트 더 높은 유전자 교정 식물을 개발하고 국제학술지 ‘실험식물학’에 밝혔다. 물 사용이 적은 작물에 대한 단서를 제시한 것이다 식물은 전 세계 담수 사용량의 70%를 사용한다. 지구 온난화로 일부 지역이 극심한 가뭄을 겪으면서 토양의 수분 고갈 현상이 더 악화되고 있다. 식물은 기공이라는 잎의 구멍을 열어 탄소를 흡수한다. 기공이 열리면 식물이 흡수한 물도 빠져나갈 수 있는데, 이 과정에서 식물은 탄소를 흡수하는 것과 수분 손실 사이에서 절충안을 택하게 된다. 연구팀은 기공이 열릴 때 식물이 흡수한 물을 붙잡고 있을 수 있도록 유전자를 교정했다. 연구팀은 “담배와 콩, 쌀, 대두 등을 대상으로 한 실험에서 모두 비슷한 결과를 얻었다”며 “탄소 흡수를 늘리면서도 물 사용을 줄이는 방안”이라고 강조했다. 유전자 교정 기술이 적용된 작물에 대한 규제 완화 움직임도 커지고 있다. 다른 종의 유전자를 주입하지 않는 방식이어서 기존 유전자변형식품(GMO)과는 다르다는 것이다. 미국, 영국 등이 유전자 교정 작물 규제 완화를 추진 중이다. 미국 농무부(USDA) 산하 국립식품농업연구소는 “유전자 교정은 작물의 수확과 기능성을 함께 높이는 유전공학을 가능케 한다”고 밝혔다. 고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-08-22
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  • 칩 없는 초박막 전자피부 개발… “우수한 민감도로 정밀 진단 가능”

    한국인 연구자가 주축이 된 국제 연구팀이 칩이 없어도 무선통신 기능이 있는 초박막 전자피부를 개발했다. 칩이 있는 기존 전자피부와 비교해 훨씬 더 유연하며 전력 소모가 적은 게 특징이다. 피부에 붙여 사람 맥박이나 피부 상태 측정 등을 위한 웨어러블 장치에 활용될 것으로 기대된다. 김지환 미국 매사추세츠공대(MIT) 재료공학과 교수와 한지연 아모레퍼시픽 기술연구원 수석연구원 공동연구팀은 칩이 없는 초박막 전자피부를 개발하고 연구결과를 국제학술지 ‘사이언스’에 19일(현지 시간) 공개했다. 김형준 한국과학기술연구원(KIST) 차세대반도체연구소장과 연한울 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 교수, 박정원 서울대 화학생물공학부 교수 등도 연구에 참여했다. 최근 신축성이 있는 전자 소재의 발전으로 전자피부를 활용한 건강 모니터링 기술이 늘어나고 있다. 피부에 유연하게 부착할 수 있는 웨어러블 장치로 생체 신호를 무선으로 측정하고 이를 모니터링해 건강에 문제가 없는지 확인하는 기술이다. 무선 전자피부에는 보통 반도체 칩이 들어간다. 장치의 감도와 직결되는 산술 연산, 정보 기억, 제어 등을 수행해야 하기 때문이다. 하지만 칩은 장치 전체의 유연성을 손상시키고 칩 자체의 전력 소비량이 많다는 단점이 있다. 칩이 없는 형태의 무선 전자피부도 개발됐지만 성능이 떨어진다. 김 소장은 “칩이 없는 전자피부는 소자의 성능을 결정하는 전자 이동도가 낮다”며 결국 칩이 없는 전자피부는 생체 신호를 측정하는 감도가 떨어진다고 설명했다. 반대로 다양한 기능이 필요한 미래의 웨어러블 장치에는 여러 개의 칩이 들어가야 하는데 딱딱한 칩을 여러 개 활용한 웨어러블 장치는 사용자에게 더 큰 불편함을 줄 수도 있다. 연구팀은 아주 얇은 표면탄성파 센서로 칩을 대신했다. 표면탄성파 센서는 높은 감도와 빠른 반응성을 장점으로 차세대 기술로 주목받는 센서다. 센서 표면을 따라 전달되는 음향파가 표면의 상태에 따라 영향을 받아 속도나 진폭 등이 바뀌면 이를 전기 신호로 변환한다. 일종의 압력센서로 특별한 전력이 필요 없다. 연구팀은 표면탄성파 센서에 질화갈륨 필름을 덮었다. 질화갈륨은 넓은 밴드갭을 가지는 반도체다. 전체 두께가 약 25Fm(마이크로미터·100만분의 1m) 정도로 아주 얇아 피부에 붙여도 불편함이 없다는 게 연구팀의 설명이다. 이렇게 개발한 전자피부는 기존 칩이 없는 전자피부보다 약 37배 더 민감한 것으로 분석됐다. 연구팀은 개발한 전자피부가 땀이나 자외선, 이온 농도 감지가 가능하다고 설명했다. 이미 사람 피부 상태를 측정하기 위한 장치도 개발해 실증에 성공했다. 연구팀은 “피부 임상 연구를 위해서는 일정한 온도와 습도를 유지한 장소에서 고가의 진단 장비로 측정해야 했지만 이 전자피부를 활용하면 정밀한 피부 진단이 가능하다”고 설명했다. 아모레퍼시픽은 이 전자피부의 상용화에 나설 계획이다. 아모레퍼시픽 관계자는 “센서의 민감도가 우수하며 굴곡진 피부에도 부착 가능해 언제 어디서든 무거운 장비 없이 개인의 피부 상태를 무선으로 측정할 수 있다”며 “연구 성과를 설화수 등 주요 브랜드에 적용할 예정”이라고 밝혔다.고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com}

    • 2022-08-22
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