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.

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.

GIST(광주과학기술원) 고등광기술연구소의 기철식 수석연구원 연구팀은 투명망토처럼 빛으로부터 물체를 감추거나 입사하는 빛의 위상정보를 완전히 제거해 복원할 수 없게 하는 광디렉분산물질(Photonic Dirac dispersion material)을 개발했다. 광디렉분산물질(Photonic Dirac dispersion materials)이란 디렉콘(Dirac cone)혹은 디렉분산물질은 전자의 에너지와 파장의 관계가 원뿔 두 개로 이루어진 모래시계 구조의 물질로 대표적인 물질이 바로 그래핀(graphene)이다. 광디렉분산물질은 유효굴절률이 거의 영에 가까워 빛의 투명망토현상과 같이 자연적으로는 불가능한 빛의 전파현상을 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.

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.

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.

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.

구달 박사는 침팬지 연구에 일생을 바쳤다. 그의 침팬지 연구는 수상 사유처럼 인류에게 동물에 대한 다른 시각을 전해주었고 인류가 동물과 자연에 대해 어떻게 대하고 행동해야 하는지를 깨닫게 해 주었다. 고인류학의 선구자라 불리는 루이스 리키(Louis Seymour Bazett Leakey, 1903~1972)는 제인 구달의 명성에 비하면 생소한 인물이다. 가장 대중적인 인지도를 가지고 사랑받는 동물학자는 제인 구달이지만 오늘날의 제인 구달이 있기까지는 루이스 리키의 도움이 컸다. 구달은 고등학교를 졸업 후 야생 동물을 연구하고 싶은 마음에 당시 케냐 나이로비의 국립 자연사 박물관장인 루이스 리키를 찾아갔다. 그리고 그의 비서가 됐다. 루이스 리키는 구달의 열정과 능력을 보고 구달이 탄자니아에서 본격적으로 침팬지 연구를 할 수 있도록 도왔다. 동물학에 대한 전문지식이나 학위가 없던 구달을 박사학위 과정까지 밟을 수 있게 한 것 또한 그였다. 당시 구달의 능력과 열정을 알아본 리키 박사의 식견이 있었기에 인류는 고인류학의 새로운 전기를 마련할 수 있었던 것이다.

스웨덴 카롤린스카의대를 비롯한 국제협동 연구팀은 최근 생명과학저널 '셀'(Cell) 최근호에 모유와 장내 유익균 및 면역계 발달 사이의 연관성을 보여주는 새 연구를 발표해 인체 면역 메커니즘을 좀 더 구체적으로 파악할 수 있는 계기를 마련했다. 이번 연구에서의 한 가지 한계점은 연구자들이 장에서 직접 면역체계를 연구할 수 없었고 혈액 샘플에 의존해야 했다는 점이었다. 장 면역체계의 모든 측면을 혈액에서 살펴볼 수는 없었으나 그렇다고 건강한 신생아의 장을 생검하는 것은 윤리적으로 용납되기가 어려웠다. 연구팀은 현재 참여 대상 아기들을 더 오랫동안 추적해 어떤 아기가 아토피 습진이나 천식 및 알레르기를 일으키는지를 살펴볼 계획이다. 브로딘 교수는 “우리는 모든 아기들이 더욱 건강한 면역계를 가지고 삶을 시작할 수 있도록 도울 수 있는지를 알아보기 위해 박테리아 대체물을 사용한 새로운 실험을 계획하고 있다”라고 말했다.

KAIST 생명과학과 서성배 교수 연구팀이 뉴욕대학교 오양균 박사 연구팀과 공동연구를 통해 충분한 음식을 섭취한 초파리에서 특이적으로 발견되는 두 개의 독립적인 과식 억제 시스템을 최초로 발견했다고 15일 밝혔다. 뉴욕대학교 (NYU) 오양균 박사가 제1 저자로, KAIST 생명과학과 서성배 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 신경과학 전문 최고 권위 학술지 `뉴런 (Neuron)'의 5월 19일 字 온라인판에 게재됐다.