급성열성 바이러스 질환인 뎅기열의 발병이 뎅기 바이러스를 옮겨 뎅기열을 퍼뜨리는 모기를 조작하는 데 성공해 77% 감소했다는 연구가 발표되었다. 인도네시아 요기아카르타 시에서 실시된 실험으로 모기들을 모종의 박테리아에 감염되도록 한 뒤 나온 효과이다. 이 박테리아가 모기의 뎅기 바이러스 전파 능력을 축소시킨 것이다. 권위있는 의학지 뉴잉글런드 저널 오브 메디신에 게재되었으며 BBC에 따르면 모기박멸을 위해 노력하는 월드 모스키토 프로그램은 전세계로 퍼져냐간 뎅기 바이러스를 퇴치하는 한 해결책이 될 수 있다고 평가했다. 뎅기열은 1970년만 해도 심각한 발병 지역이 9개국에 한정되었지만 지금은 해마다 4억 건의 감염이 보고되고 있다. 뎅기열은 '뼈를 부서뜨리는 열병'으로 흔히 불릴 만큼 근육과 뼈에 엄청난 통증을 일으킨다. 연구진은 인도네시아 도시에서 흔히 보이는 모기가 알 단계에서 '올바키아' 박테리아에 감염되도록 했다. 9개월 동안 시 전역에서 행한 감염 조작이었다. 모기 속으로 들어간 박테리아는 모기의 에너지를 왕성하게 빨아들여 뎅기 바이러스가 모기 속으로 들어오더라도 복제하는 것을 어렵게 하는 것으로 밝혀졌다. 모기가 물어도 뎅기열 감염 가능성이 낮아지는 것이다. 올바키아 박테리아 자체는 모기를 해치지 않았으나 뎅기 바이러스가 들어가고자 하는 모기 내부에 자리를 잡아 모기의 에너지 자원을 소진시켰다.

국내 연구진이 사람 손과 같이 정교하고 유연한 인간형 로봇핸드(Robot Hand) 핵심기술을 개발했다. 이 기술은 제작이 간편하고 외부충격에도 안정적으로 구동이 가능해 산업체 협동로봇분야 등 다양한 스마트 로봇분야에 적용이 기대된다. 디지스트(DGIST·대구경북과학기술원)는 27일 윤동원 로봇공학전공 교수 연구팀이 손가락 마디에 맞게 형상이 변형된 ‘교차형 유연힌지’ 구조를 적용한 신개념 로봇핸드 기술 개발했다고 27일 밝혔다. 산업현장에서 다양한 강성의 물체를 움켜쥐거나 조립하는 등의 고도 작업을 위해 로봇핸드를 주로 사용한다. 정밀한 로봇핸드 제어를 위해 구름베어링(rolling bearing) 기반 볼베어링 회전 조인트를 주로 사용하지만 고가인 데다 조립이 까다로우며 외부 충격에 고장이 쉽게 발생해 이를 대체하기 위한 유연 조인트가 개발되고 있다. 연구팀은 기존 유연구조 로봇핸드의 약한 강성을 보강하고자 새로운 구조의 로봇핸드를 고안했다. 연구팀은 유연힌지를 마디 하나당 4개씩 적용해 2쌍이 X자 형태로 교차 배치되게 설계했다. 실험을 통해 기존 베어링기반 로봇핸드보다 3축 방향으로의 충격을 46.7% 더 흡수하는 것을 입증했다. 특히 모터의 제어가 없는 부족구동 와이어 메커니즘으로 다양한 형상의 물체를 잡아 최대 4kg 무게까지 버틸 수 있음을 확인했다. 이번 성과는 유연한 재질과 독특한 구조를 활용해 필요한 방향의 강성을 키워 우수한 파지능력을 구현하고, 유연구조를 활용해 높은 충격흡수율을 동시에 구현한 점이 특징이다. 기존 베어링기반 로봇핸드처럼 값비싼 소재와 복잡한 공정이 필요 없어 제작비 절감에 크게 기여를 할 것으로 기대된다. 윤동원 교수는 “기존 로봇핸드에 비해 제작이 용이해 가격 경쟁력이 있으며, 유연힌지의 장점을 가지면서 가반하중을 증대시켜 실제 산업현장에 적용이 용이하다”면서 “다양한 산업제조현장, 서비스 로봇 등에 상용화될 수 있도록 후속연구를 진행하겠다”고 말했다. 한국연구재단 지원으로 수행한 이번 연구결과는 로봇분야 국제학술지 ‘소프트 로보틱스’ 3월 5일자 온라인으로 게재됐다. 대구=김덕용 기자 kimdy@segye.com

국내 연구진이 우라늄 핵분열 과정에서 생성되는 방사성 세슘과 스트론튬을 골라 제거하는 기술을 개발했다. 한국원자력연구원 양희만 박사와 한국과학기술원(KAIST) 최민기 교수 공동 연구팀은 '황-제올라이트 복합' 흡착제를 개발했다고 27일 밝혔다. 제올라이트는 무수히 많은 초미세한 구멍 구조를 가진 일종의 광물이다. 다공성 구조 덕분에 반응성이 뛰어나 산업 분야 흡착제나 촉매제 등으로 쓰인다. 하지만 세슘과 스트론튬에 대해서는 흡착력이 떨어진다는 단점이 있다. 연구팀은 상용 흡착제인 제올라이트 기공 내부에 세슘·스트론튬과의 화학적 친화력이 높은 황을 도입해 적은 비용으로도 간단하게 합성할 수 있는 복합체를 합성했다. 실험 결과, 제올라이트의 종류에 상관없이 황을 많이 넣을수록 세슘의 흡착 선택성이 크게 높아지는 것을 확인했다. 제올라이트의 한 종류인 차바자이트의 경우 황의 질량 백분율이 5%와 10%일 때 세슘 흡착 선택성이 기존 차바자이트 대비 각각 3.2배, 7.1배 증가한 것으로 나타났다. 반면 스트론튬에 대한 흡착 선택성은 특정한 황의 함량에서 최대를 보인 뒤 감소하는 모습을 보였다. 제올라이트A 내 황의 질량 백분율이 3%일 때 기존 제올라이트A 보다 1.5배 증가했으나, 10%에서는 1.33배 느는 데 그쳤다. 최적의 비율로 합성한 황-제올라이트 복합체를 오염 지하수에 투여한 결과 방사성 세슘과 스트론튬을 각각 99.4% 이상 제거한 것으로 나타났다. 방사성 세슘과 스트론튬 동시 정화 실험에서도 두 핵종 모두 97.5% 이상 제거하는 데 성공했다. 최민기 교수는 "합성 방법을 최적화해 흡착 성능을 높이고 황-제올라이트 기반 분리막, 미세 수중 로봇 등 추가 연구도 진행할 계획"이라고 말했다.

카이스트(KAIST) 이정호 교수 연구팀은 프랑스 파리 소르본대 스테파니 볼락 교수팀과 공동으로 뇌 조직 절제 없이도 난치성 뇌전증을 진단할 수 있는 방법을 찾아냈다고 26일 밝혔다. ‘간질’이라 불리는 뇌전증은 뇌 신경세포의 이상 발작으로 반복적인 의식 소실과 경련, 인지기능 장애 등을 유발하는 질환이다. 환자의 25% 정도가 약물 치료에 반응하지 않는 난치성이다. 난치성 뇌전증은 뇌 신경세포에만 국소적으로 생긴 체성 돌연변이로, 일반적인 생식 유전변이와 달리 수정 후 발생하는 체세포 유전변이에 의해 일어난다. 최근 체액 등에 남은 ‘세포 유리 DNA’(혈장이나 뇌척수액, 소변 등에서 발견되는 단편적으로 잘린 세포 속 DNA)를 이용해 비침습적인 방식으로 난치성 뇌전증을 진단하려는 연구가 진행되고 있지만, 뇌가 뇌혈관 장벽으로 막혀 있어 혈장 등에서는 세포 유리 DNA가 검출되지 않는다. 이 때문에 난치성 뇌전증을 진단하려면 뇌에서 병변 부위를 도려내는 수술을 해야 했다. 연구팀은 이와달리 난치성 뇌전증 환자의 뇌척수액에 존재하는 극미량의 세포 유리 DNA에서 병인 돌연변이를 찾아내는데 성공했다. 12명의 환자를 대상으로 디지털 중합효소연쇄반응(PCR)을 이용해 유전자를 증폭, 3명의 난치성 뇌전증 환자에게서 평균 0.57%의 비율로 존재하는 돌연변이 유전자를 검출한다. 수술 없이 척추 주사를 통해 뇌척수액을 채취하는 최소한의 침습적인 방식을 사용함으로서 절제술 없이도 뇌전증 진단이 가능해진 것이다. 이 교수팀은 카이스트 교원 창업 기업 ‘소바젠’과 공동으로 난치성 뇌전증 치료제와 진단 기술 개발을 추진할 계획이다. 카이스트 의과학대학원 김세연 석·박사 통합과정(사진)이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘신경학회보’(Annals of Neurology) 지난달 4일자에 실렸다. 대전=임정재 기자 jjim61@segye.com

술은 조금을 마셔도 뇌의 구석구석에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 영국 옥스퍼드 대학 의대 정신의학 전문의 안냐 토피왈라 교수 연구팀은 술은 뇌 건강에 관한한 안전 기준이 없으며 마시면 마실수록 뇌의 용적은 줄어든다는 연구 결과를 발표했다고 일간 가디언 인터넷판이 19일 보도했다. 영국 바이오뱅크(UK Biobank) 데이터베이스에 수록된 성인 2만5천378명의 음주 등 생활습관, 건강상태, 뇌 MRI 자료를 분석한 결과 이 같은 사실이 밝혀졌다고 연구팀은 말했다. 매주 알코올의 평균 섭취량이 많을수록 뇌 회색질(gray matter)의 밀도가 낮아지는 것으로 나타났다고 연구팀은 밝혔다. 전체적으로 알코올 섭취는 뇌 회색질의 용적 0.8% 감소와 연관이 있는 것으로 분석됐다. 이는 개개인의 생물학적 특징과 행동 특성(biological and behavioral characteristcis)을 고려한 것이라고 연구팀은 밝혔다. 0.8%라면 대수롭지 않게 생각될지 모르지만 흡연, 체중 등 다른 위험요인들이 뇌에 미치는 영향과 비교하면 4배에 해당하는 수치라고 연구팀은 설명했다. 알코올은 또 뇌의 백질(white matter)에도 부정적 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 뇌는 신경 세포체로 구성된 겉 부분인 대뇌피질과 신경세포들을 서로 연결하는 신경 섬유망이 깔린 속 부분인 수질로 이루어져 있는데 피질은 회색을 띠고 있어 회색질, 수질은 하얀색을 띠고 있어 백질이라고 불린다. 이러한 부정적 영향은 어떤 종류의 술이든 마시는 양에 관계 없이 나타났다. 영국 보건부의 알코올 섭취 지침은 남녀 모두 매주 14잔을 넘지 말도록 권고하고 있다. 그러나 매주 14잔 이하도 뇌에 부정적 영향을 미친다는 사실이 확인됐다고 연구팀은 강조했다. 이 연구 결과는 연구논문을 해당 분야 전문가들이 검토하기 전에 공개하는 사이트인 MedRxiv에 실렸다.

건선 치료방법에 따라 심혈관계 합병증 발생에 영향을 준다는 연구 결과가 나왔다. 건국대병원 피부과 최용범(사진) 교수는 건강보험공단 데이터베이스를 이용해 2006년 1월부터 2015년 12월까지 건선으로 진료 받은 환자 91만1148명을 대상으로 코호트 연구를 진행한 결과 이같이 나왔다고 밝혔다. 연구팀은 건선의 치료법을 생물학적 제제(biologics), 광선치료(phototherapy), 메토트렉세이트 단독 복용(methotrexate), 사이클로스포린 단독 복용(cyclosporine)과 메토트렉세이트, 사이클로스포린, 아시트레틴의 경구 전신 치료제 혼합 복용(mixed conventional systemic agents)군으로 나눠 각각 집단 간의 심혈관계 합병증 발생의 차이를 분석했다. 그 결과 생물학적 제제 치료 군이 다른 치료군과 다르게 심혈관계 합병증의 발생율이 감소하는 경향이 나타났다. 반면에 다른 치료군에서는 유의미한 차이를 보이지 않았다. 최용범 교수는 “건선은 전신 면역반응을 통하여 심혈관계의 염증을 증가시킨다고 알려져 있는데 이는 죽상경화증으로 연결되어 심근경색이나 뇌졸중 같은 주요 심혈관계 질환의 유병율을 증가시킨다”며 “결과적으로 건선 환자들이 일반인에 비해 심혈관계 질환 이환율 및 발생률이 높은 것과 연관이 있다”고 설명했다. 죽상경화증은 동맥혈관 내 콜레스테롤을 함유한 세포가 혈관벽에 축적되고 침착하면서 혈관벽이 좁아져 나타나는 혈류 장애 질환이다. 최 교수는 “이번 연구를 통해 건선의 치료법을 결정할 때 비만, 당뇨, 고혈압 등과 같은 심혈관계 질환 발생 위험인자를 가지고 있는 환자군에 대해 보다 적절한 치료법을 선택하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다”고 의의를 밝혔다. 이번 연구 결과는 ‘사이언티픽 리포트(Scientific report)’에 지난 4월 발표됐다. 정진수 기자 jen@segye.com

노년에 신장 기능이 떨어지면 알츠하이머 치매 위험이 높아질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 스웨덴 카롤린스카 의대의 후안 카레로 역학·생물통계학 교수 연구팀이 스톡홀름 거주 65세 이상 노인 33만 명의 건강 조사 자료를 분석한 결과 이 같은 사실이 밝혀졌다고 메디컬 익스프레스가 6일 보도했다. 조사 시작 때 치매 환자이거나 신장이식을 받은 사람은 한 명도 없었다. 나중 이 가운데 6%인 1만8천983명이 치매 진단을 받았다. 연구팀은 근육에서 생성되는 노폐물로 대부분 신장을 통해 배출되는 크레아티닌(creatinine)의 혈중 수치를 근거로 이들의 사구체 여과율((eGFR: estimated glomerular filtration rate)을 측정했다. 신장 기능을 나타내는 주요 지표 중 하나인 사구체 여과율은 혈중 노폐물인 크레아티닌이 신장의 사구체에서 여과되는 비율로 이 비율이 낮으면 신장 기능이 떨어지고 있다는 신호다. 사구체 여과율은 분당(per minute) 90mL 이상이 정상이다. 사구체 여과율이 중등도(moderate)의 만성 신장질환(CKD)에 해당하는 분당 30~59mL인 사람은 수치가 정상인 사람에 비해 치매 위험이 71% 높은 것으로 나타났다. 사구체 여과율이 분당 30mL 이하인 사람은 정상인 사람보다 치매 위험이 162%나 높았다. 이 결과는 흡연, 음주, 고혈압, 당뇨병 등 다른 치매 위험요인들을 고려한 것이라고 연구팀은 설명했다. 신장 기능 저하가 치매 위험 상승과 연관이 있는 정확한 이유를 규명하기 위해서는 추가 연구가 필요하다고 연구팀은 강조했다. 신장 기능은 조금만 나빠져도 심혈관 질환과 감염 위험이 높아진다. 신장 기능은 뇌와 관계가 있다는 증거도 점점 커지고 있다고 연구팀은 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 신경학회(American Academy of Neurology) 학술지 '신경학'(Neurology) 최신호(5월 5일 자)에 발표됐다.

북극의 고 빙하가 사라지는 과정에서 점진적으로 줄어든 것이 아니라 2번 이상 멈추거나 오히려 증가했다는 사실을 확인했다고 극지연구소가 4일 밝혔다. 극지연구소에 따르면 북극 스발바르 군도와 바렌츠해 대부분은 지구가 마지막 최대빙하기를 보낸 2만3000~1만9000년 전까지 빙하로 덮여 있었다. 현재는 스발바르 군도의 57%만 빙하로 덮여 있는데, 마지막 빙하기 이후 점진적으로 줄었다는 것이 학계의 정설이었다. 남승일 박사 연구팀과 노르웨이 트롬소 북극 대학 등 국제공동연구팀은 2017년 스발바르 군도 북부의 대륙붕에서 시추로 취득한 퇴적물을 분석해 지난 1만6300년 동안의 빙하 역사를 복원했다. 그 결과 감소하던 빙하는 2차례 후퇴과정이 멈추거나 오히려 다시 확장하는 모습을 보였다. 그 시기는 1만5200년 전과 1만4100년 전으로 빙하기 이후 가장 추웠던 때로 알려진 하인리히 한냉기(Heinrich stadial), 올더 드라이어스기(Older Dryas)와 일치했다. 연구팀은 지역별로 빙하가 사라지는 속도에 차이가 있었다는 사실도 새롭게 밝혀냈다. 스발바르 군도 서북부에 존재했던 빙하는 동북부에 비해 최소 1000년 이상 빠르게 후퇴했는데, 상대적으로 따뜻했던 북대서양 해류 유입의 영향으로 풀이된다. 극지연구소는 앞서 빙하가 멈추거나 확장할 때 퇴적물에 있는 네오디뮴(Nd) 동위원소 성분비가 높아지는 것을 발견했으며, 이를 활용해 이번 연구에서 빙하의 세부적인 움직임을 분석했다. 남 책임연구원은 “이번 연구결과는 지구온난화로 최근 극지방에서 급격히 사라지고 있는 빙하와 환경변화 연구의 기초자료로 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 ‘북극 스발바르 피오르드 지형변화연구’ 일환으로 수행된 이번 연구는 지난달 국제 저명 학술지인 ‘글로벌 앤 플래네터리 체인지’(Global and Planetary Change) 온라인판에 게재됐다. 김희원 기자 azahoit@segye.com

카이스트(KAIST) 생명화학공학과 정유성(사진) 교수 연구팀은 심층 학습(딥러닝)을 통해 고활성 백금 와이어의 수소 발생 메커니즘을 규명하는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 백금은 전기차 등에 사용되는 연료 전지에 쓰이거나, 물의 전기 분해를 통해 수소를 얻는 데 사용되는 중요한 촉매이지만 가격이 지나치게 비싸다. 해결 방법으로 최근 백금을 톱니 와이어 모양으로 합성해 백금의 양을 10배 정도 절약하는 연구들이 발표돼 큰 파장을 불러일으켰지만, 아직 그 메커니즘이 규명되지 않았다. 정 교수팀은 복잡한 촉매 표면의 성질을 빠르게 예측하는 딥러닝 방법들을 고안하고 이를 톱니 백금 와이어에 적용해 해당 촉매의 높은 수소 활성 메커니즘을 규명했다. 수소 발생은 물에서 양성자를 받아 수소를 흡착시키는 흡착반응과 흡착된 수소 원자들이 결합해 수소 분자가 형성되는 짝지음 반응의 2단계를 거쳐 일어나는데, 이 두 반응은 일반적으로 같은 반응 자리(reaction site)에서 일어난다. 하지만, 이번에 새롭게 발견된 메커니즘에 의하면, 톱니 백금 표면에서는 울퉁불퉁한 구조로 인해 흡착반응이 잘 일으키는 반응 자리와 짝지음 반응을 잘 일으키는 반응 자리가 따로 존재하고, 이 두 자리의 상승 작용으로 인해 촉매 활성이 400% 이상 증가한다. 마치 분업화를 통해 일의 효율을 높이는 것과 같은 개념이 분자 세계에서도 존재하는 것이다. 정 교수는 “분자 수준에서 분업을 통해 전체 반응 효율을 높이는 개념들이 기존에도 있긴 했지만, 단일성분인 백금에서 구조에 따른 분업 현상이 규명된 것은 이번이 처음”이라며 “단일성분 촉매의 구조를 변화시킴으로써 촉매의 효율을 높일 수 있는 새로운 관점과 설계원리를 제시했다는 점에서 의미가 있다”고 했다. 카이스트 생명화학공학과 구근호 박사후연구원이 제1 저자로 참여하고, 톱니 백금 와이어를 합성한 캘리포니아대(UCLA)의 듀안 교수 연구팀과 캘리포니아 공대(Caltech)의 고다드 교수팀이 함께 참여한 연구성과는 미국화학회가 발행하는 국제학술지 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society) 온라인 최근호에 실렸다. 대전=임정재 기자 jjim61@segye.com

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 최일선에 있는 의료진 6명 중 1명은 우울감을 경험한 것으로 나타났다. 울산대병원과 서울아산병원 정신건강의학과 연구팀은 이런 내용의 ‘코로나19가 의료진에 미치는 신경정신적 영향을 살펴본 연구’ 결과를 국제학술지에 발표했다고 28일 밝혔다. 이번 연구는 코로나19 전담병원인 울산대병원 직원 226명과 서울아산병원 의료진 298명을 대상으로 설문조사해 코로나19가 의료진에 미치는 신경 정신적 영향을 분석한 것이다. 연구에 따르면 의료진들은 바이러스 감염 후 2차 감염으로 확대될 위험성에 대해 높은 불안을 나타냈다. 감염 관련 환자들 업무에 대한 직무 스트레스도 높게 나타났다. 6명 중 1명은 우울감을 경험했고, 3명 중 1명은 불면이나 불안감을 경험한 것으로 나타났다. 의료진들은 대유행 상황으로부터 정신적 에너지 소진이 상당히 증가한 것으로 조사됐다. 의료진들이 스트레스를 해소하는 방법으로 음주나 흡연 등보다 대화와 운동 등을 사용하는 집단군의 심리적 건강이 양호한 것으로 나타났다. 또 개인 회복탄력성(resilience·역경에 맞서 극복하는 능력)이 높은 의료진은 불안, 업무 스트레스, 우울 증상도 낮은 것으로 확인됐다. 박장호 울산대병원 정신건강의학과 교수는 “이번 연구는 코로나19가 의료진에 주는 심리적 건강과 회복탄력성과의 연관성을 보여주는 것”이라며 “언제까지 이어질지 모르는 코로나19 상황에서 의료진의 정신 건강에 대해 관심과 배려가 필요하다”고 말했다. 이번 연구는 국제학술지인 ‘정신의학 최신연구(Frontiers in Psychiatry)’와 ‘정신의학 연구(psychiatry investigation)’에 발표됐다. 울산=이보람 기자 boram@segye.com