The Science Times

세계적으로 유명한 수 백 미터 높이의 초고층 빌딩들을 지으려면 어떤 재료들이 사용될까? 당연한 말이겠지만 2~3층 정도 건물에 사용되는 재료와는 물성부터 완전히 달라야만 초고층 빌딩 건축이 가능할 것이다. 대표적으로는 콘크리트를 들 수 있다. 현재 맨체스터대 연구진은 건설 전문 스타트업체와 손을 잡고 대형 체육관을 건설하고 있다. 콘크리틴의 상용화 가능성을 테스트하는 프로젝트로서, 건물의 기초 공사를 위한 타설 작업에 그래핀 기반의 콘크리트를 사용하고 있다. 콘크리틴 개발의 주역이자 체육관 건설 현장에서 성능 검사를 관리하고 있는 맨체스터대의 ‘크레이그 도슨(Craig Dawson)’ 교수는 그래핀 기반의 콘크리트를 개발한 이유에 대해 “콘크리트는 많은 양의 탄소를 함유하고 있기 때문에, 탄소 배출을 조금이라도 줄여보자는 차원에서 개발한 것”이라고 설명했다. 도슨 교수의 설명에 따르면 콘크리트는 원료인 석회석 채굴부터 시작하여 시멘트를 가공하기까지의 모든 과정에서 많은 탄소를 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 강도를 높인 콘크리트를 사용하면 전체 콘크리트의 사용량을 줄일 수 있게 되어 탄소 배출을 줄일 수 있다는 것이 그의 생각이다.

살코기를 발라내고 남은 생선의 부산물의 신선도 보관 시간을 10배로 늘려주는 특수 용액이 나왔다. 살코기를 발라낸 생선의 부산물은 등뼈와 머리를 포함한다. 등뼈와 머리는 근육이 발달한 부위로서 단백질 성분이 풍부하다. 생선의 배 부분과 장에는 오메가3 지방산이 많기 때문에 기름 생산에 사용될 수 있다. 꼬리 지느러미는 피부, 뼈, 결합조직이 많아 현재 시중에서 많이 찾는 해양 콜라겐 생산에 적합하다. 식품 외에 화장품, 영양제에도 해양 콜라겐이 사용되고 있어 관절과 피부 건강에 좋은 영향을 미치는 것으로 기록돼 있다. 이번 연구는 4년 동안 영양이 풍부하고 맛있는 식재료를 생산하는 새로운 방법을 개발해 해산물의 활용을 최적화하겠다는 와씨비(WaSeaBi) 프로젝트의 하나로 진행됐다. 와씨비 사업은 덴마크 기술 대학, 푸드 앤 바이오 클러스터 덴마크, 차머스 공과 대학 등 13개 기관이 협력하고 있다.

지하생물처럼 땅속에서 작업이 가능한 로봇이 개발되고 있다. 16일 국제 과학저널 ‘사이언스 로보틱스’에는 땅속을 뚫고 들어가 빠른 속도로 들어가 지하를 굴착할 수 있는 로봇이 개발됐다는 논문을 표지기사로 게재했다. 연구를 수행한 곳은 미국 UC 산타 바바라(UC Santa Barbara)와 조지아공과대학( Georgia Institue of Technology)이다. 논문에서는 “모래 속에 살고 있는 동‧식물로부터 신호를 받아 모래 속을 빠르게 뚫고 들어갈 수 있는 굴착로봇이 개발됐다.”고 소개하고 있다. 연구팀은 이 기술이 매우 정밀하고 신속해 침습적인 지하에서 매우 정교한 움직임이 가능하다고 말했다. 또 이 기술을 기반으로 다양한 경우의 새로운 응용 프로그램 개발이 가능하기 때문에 향후 지하굴착로봇 개발을 위한 분기점이 될 수 있을 것으로 보고 있다. 또한 산업계는 물론 우주탐사에 이르기까지 광범위한 분야에서 영향을 미칠 것으로 예상된다.

DGIST 에너지공학전공 상가라쥬 샨무감 (Sangaraju Shanmugam) 교수팀은 연료 전지에 사용되는 내피온(Nafion) 소재의 ‘고분자 전해질막(PEM)’이 갖는 성능저하 및 열화 문제를 해결하는데 성공했다. 새로운 방식으로 개발된 PEM은 연료전지의 출력과 내구성을 모두 개선시킬 것으로 기대돼, 향후 연료전지가 활용되는 다양한 산업분야에 긍정적인 영향을 줄 것으로 예상된다.

특정 음악의 경우 오히려 수면을 방해할 수도 있다는 연구 결과가 발표됐다. 이어웜(earworms, 귀벌레) 현상을 일으키는 음악이 바로 그것이다. 이어웜이란 잠깐 들은 음악이 머릿속에서 끊임없이 맴도는 상황을 말한다. 취침 전에 음악을 들으면 더 깊은 잠에 빠진다는 주장도 있다. 스트레스 호르몬인 코티솔 분비는 줄어드는 대신 즐거운 활동 중에 생성되는 호르몬인 도파민이 분비돼 숙면을 취할 수 있다는 것이다. 연구진은 이 노래들의 원곡과 가사를 없앤 연주 버전의 곡을 모두 실험 참가자들에게 들려준 후 이어웜의 경험 여부 및 시기에 대해 조사한 후 그것이 수면에 어떤 영향을 미치는지 분석했다. 그 결과 잠자기 전에 음악을 많이 들은 사람일수록 잠을 더 못 잘 뿐만 아니라 이어웜 현상이 심해지며, 원곡보다는 연주 버전의 기악곡이 이어웜 현상을 2배 더 많이 일으키는 것으로 밝혀졌다. 또한, 이어웜이 일어나면 잠들기가 더 힘들뿐더러 수면 중에 더 많이 깨고, 얕은 수면 상태일 때가 많았다.

캐나다 맥길대와 프랑스 농업∙ 식량∙ 환경 국립연구소(INRAE) 팀은 지구 상 전체 6400만Km에 달하는 강과 하천의 51~60%가 주기적으로 흐름을 멈추거나 연중 일정 기간 동안 말라있는 것으로 조사됐다고 '네이처' 16일 자에 발표했다. 이 연구는 특히 전통적으로 강과 하천들은 연중 물이 흐른다는 기본 개념을 수정함으로써 하천 과학과 관리의 패러다임 전환을 주장해 관심을 모은다. 연구 결과에 근거해 처음 선보인 비영속적으로 흐르는 강들에 관한 지도는 생물학적 다양성을 지원할 뿐만 아니라, 미래의 간헐적인 강 흐름에 대한 평가와 함께, 지구촌의 물과 생화학 순환에서 이들 강과 하천들이 차지하는 역할을 결정하고 모니터링하기 위한 중요한 기준 정보를 제공할 것으로 보인다.

바둑은 인류가 발명한 가장 높은 지적능력을 요구하는 경기다. 앨버트 아인슈타인, 앨런 튜링, 존 내시 등 천재들이 바둑을 즐겨두었다고 알려져 있다. 바둑을 둔다는 것은 매 수마다 주어진 상황에서 최적의 수단을 검색하는 문제해결의 과정이다. 바둑의 문제 해결은 상황의 확인, 목표상태의 결정, 가능한 수의 탐색, 전개될 변화의 예측, 변화도에 대한 평가의 단계를 거쳐 진행된다. 바둑은 흑과 백의 바둑돌을 나누어 가진 후 19개의 가로선과 19개의 세로선이 그려져 있는 바둑판의 교차점에 서로 번갈아 가면서 돌을 놓아 쌍방이 차지한 집의 많고 적음으로 승패를 가리는 경기이다. 고대 중국에서 창안됐다고 하나 발원은 정확하지 않은데, 기원전 6세기 춘추시대에 활동한 공자가 바둑을 자주 언급한 것을 보면 최소 2500년 이상 오래된 게임이라는 점을 알 수 있다.

최근 ‘네이처’지에 발표된 연구는 네안데르탈인도 숫자를 세었던 것으로 보인다고 제시하고, 인간의 숫자에 대한 개념이 수만 년에 걸쳐 진화했을 것이라고 해석했다. 이는 흥미롭지만, 아주 놀라운 이야기는 아니다. 그간 여러 동물 종에게서 숫자를 세는 능력이 관찰되면서 숫자 개념이 인간에게만 있다는 생각은 이미 도전받았고, 이는 숫자를 세는 능력이 다양한 생물에게 오래전부터 적응적으로 사용되어 왔을 가능성을 시사하기 때문이다. 크건 작건 ‘숫자’를 구별하고 기억하는 인지 능력이 다양한 동물들에서 관찰된다는 것은 신기한 한편, 진화적인 맥락으로 이해하기 어렵지 않기도 하다. 먹이를 세고, 적의 숫자를 세고, 협동할 때 주고받은 것들을 기억하는 것이 이와 연관되어 있기 때문이다. 실제로, 이에 대한 통찰을 보여주는 연구도 있다. 사자에게 스피커를 통해 같은 집단의 개체들의 소리나 다른 집단의 개체들의 소리를 들려주면, 이들이 이 소리를 통해 주변에 누가 대략 몇 마리씩 있는지를 판단한다는 것을 보여주는 실험이다. 다른 집단의 사자들 수가 더 많은 것처럼 들리면 가만히 있고, 자기 집단의 사자들 수가 다른 집단보다 두 배 이상 많은 것처럼 들리면 소리가 나는 쪽으로 접근했다고 연구는 보고했다.

정교한 톱니바퀴처럼 맞물린 생태계 내에서, 전체 생물의 개체 수에 큰 영향을 미침으로써 생태계의 균형과 안정에 특별히 중요한 역할을 하는 생물 종이 존재한다. 이와 같은 생물 종을 핵심종(Keystone species) 또는 쐐기종이라 지칭한다. 예를 들어 최상위 포식자가 먹잇감인 동물들을 잡아먹어서 영양단계 연쇄반응(Trophic cascade)을 통한 하향조절에 의해 생물들의 개체 수가 적절히 조절될 경우, 최상위 포식자가 바로 핵심종이 된다. 그러나 생태계의 핵심종이 항상 최상위 포식자인 것은 아니며, 때로는 초식동물 등이 핵심종의 역할을 수행하는 경우도 있다. 설령 특정 생물들이 멸종하더라도 그것이 속했던 생태계에 그다지 큰 영향을 끼치지 않는 경우도 많지만, 만약 핵심종이 자취를 감췄을 때는 생태계 전체가 조화를 잃고 큰 혼란에 빠질 정도로 지대한 영향을 미치게 된다.

FLEX 임무는 식생 건강 및 식물의 상태에 대한 이해를 높이는 동시에 관련 사회 문제를 해결하는 현재 가장 혁신적인 미션 중 하나이기에 큰 기대를 모으고 있다. 식물의 실제 광합성 효율을 알 수 있다면 식물이 얼마나 건강한지, 식물이 받는 스트레스는 어떠한지 알 수 있으며 이는 더 나아가 지구의 탄소 순환에 대한 더 나은 이해도를 가져다줄 수 있다. 예를 들어서, 형광은 대기 중 배출되는 이산화탄소를 토양의 탄산염/유기물 등의 담체에 고정하여 지하나 지상에 저장하는 과정인 탄소 격리(Carbon sequestration)와 밀접한 관계가 있다. 또한 식물 형광량 글로벌 지도를 통해서 인류는 농업 관리를 효율적으로 할 수 있으며 식량 안보에도 도움을 줄 수 있다. 따라서 위 미션은 단순히 학문적인 의미만 포함하는 미션이 아니다. 지구 시스템 역학에 대한 이해를 향상시켜주는 생물학적 지표 미션인 동시에 세계 인구에 대한 식량 생산 및 수요에도 관련이 있는 범지구적인 미션이라고 할 수 있다.