전기자동차를 6분 만에 90% 충전할 수 있는 기술이 개발돼 화제다. 포항공대(포스텍)는 신소재공학과 강병우 교수, 통합과정 김민경씨 연구팀이 성균관대 에너지과학과 윤원섭 교수팀과 함께 더 빨리 충전되고 오래 가는 전기차 전지 소재를 개발했다고 19일 밝혔다. 지금까지 이차전지(전기차 배터리)에서 빠른 충∙방전을 하는 데는 전극 물질 입자 크기를 줄이는 방법이 이용됐다. 하지만 입자 크기를 줄이면 이차전지 부피 에너지 밀도가 줄어드는 단점이 있었다. 연구팀은 입자 크기를 줄이지 않고도 충∙방전 상변이 과정에 중간상을 형성하면 고에너지 밀도 손실 없이도 빠른 충∙방전이 가능하다는 점을 확인했다. 상변이 과정은 전극 물질 중 상전이 물질에서 일어나는 현상으로 충∙방전 시 리튬이 삽입∙탈리되면서 물질 기존 상이 새로운 상으로 변하는 과정을 가리킨다. 연구팀이 합성한 이차전지 전극은 6분 만에 90%까지 충전되고 18초 이내에 54%를 방전하는 성능을 보여 고출력 이차전지 개발 기대감을 높였다는 평가다. 교신 저자인 강병우 교수는 “기존 접근법은 빠르게 충∙방전할 수 있도록 입자 크기를 줄이다 보니 에너지 밀도 저하가 문제였다”며 “하지만 이번 연구 성과를 통해 빠른 충∙방전, 높은 에너지 밀도, 오랜 성능 유지 시간 등을 모두 충족할 수 있는 이차전지를 개발할 수 있는 기반을 마련했다”고 말했다. 한편 이 연구 성과는 재료 분야 국제학술지 ’에너지 앤드 인바이런멘털 사이언스’ 최근호에 실렸다. 포항=이영균 기자 lyg0203@segye.com

식당의 어두운 조명은 특별히 더 낭만적이지도 않고 식도락가들의 음식 맛을 더 떨어뜨릴 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 이는 식당 조명을 어둡게 하면 근사한 분위기를 연출함으로써 손님들이 더 오래 머물고 더 많은 음식을 먹을 수 있다는 통설과 다른 것이다. 네덜란드 마스트리흐트대 경영대학원이 최근 실시한 연구 결과 식당 조명이 어두울수록 고객들은 음식 맛이 떨어진다고 느끼는 것으로 나타났다고 영국 일간 텔레그래프가 18일(현지시간) 보도했다. 반면 조명이 밝을수록 음식에 대한 만족도는 높았다. 연구진은 식당의 조명을 조절하면 분위기만 바뀌는 게 아니라는 것을 보여줬다고 주장했다. 연구진은 이번 연구를 위해 138명의 고객이 고급 식당에서 4차례 걸쳐 조명 밝기를 바꿔가며 같은 코스 요리를 먹은 뒤 만족도를 1~9점까지 점수로 매기도록 해 결과를 도출했다. 고객들은 또 조명 밝기에 따른 즐거움의 정도도 질문받았다. 고객들은 더 밝은 조명에서 식사했을 때 음식 맛에 대해 더 높은 점수를 주었으며, 조명은 밝을 때나 어두울 때나 모두 식사 분위기를 돋우는 데 비슷한 영향을 미쳤다고 평가했다. 한편 영국의 식당 운영자들은 이번 연구 결과에 다른 의견을 내놓았다. 영국의 일부 식당 운영자는 "어두운 조명이 분위기를 고조시키는데 훨씬 더 효과적"이라면서 "어두울수록 손님들이 오래 머물며 낭만적인 분위기에서 음식 맛을 제대로 즐길 수 있다"고 말했다. 한 식당 운영자는 어두운 조명이 음식 맛을 떨어뜨릴 수 있다는 데 의문을 제기했다.

마스크 말고도 간단하게 신종 코로나바이러스(코로나19)의 인체 침투를 막는 방법은 없을까. 국내 연구진이 공기중 코로나19 바이러스를 살균할 수 있는 초미세 물방울 생성기술을 개발하는데 성공했다. 코로나19 방역에 희소식이 될 이 기술은 카이스트(KAIST) 기계공학과 이승섭(사진) 교수와 정지훈 박사팀이 개발한 초미세 물방울을 대량 생성할 수 있는 ‘정전분무’ 기술이다. 이 교수팀은 ‘정전분무(electrostatic atomization)’로 만들어진 마이크로/나노 크기의 초미세 물방울 안에 강력한 살균기능을 가진 ‘OH 래디컬(hydroxyl radical)’을 함유시켜 코로나19 바이러스를 없앨 수 있다고 14일 밝혔다. OH 래디컬은 불안정한 화학구조로 반응성이 매우 높고 강력한 산화력 때문에 세균과 바이러스 살균 기능을 보유하고 있지만 인체에는 전혀 해를 끼치지 않는 천연물질이다. 현존하는 물질 중에서 살균·소독·분해하는 능력은 불소(F) 다음으로 강력하면서도 독성이 없다. 지난 7월 코로나19 바이러스 살균효과도 실험을 통해 입증됐다. OH 래디컬은 높은 반응성으로 공기 중에서는 수명이 매우 짧아 그동안 살균 기능을 효과적으로 살리는데 어려움이 있었다. 유일한 방법은 물방울에 가둬 수명을 크게 늘리는 방법 뿐이다. OH 래디컬을 함유하는 초미세 물방울은 일본 파나소닉의 나노이(nanoeTM) 기술이 세계적으로 가장 앞서있다. 다만, 공기 중의 수분을 차가운 금속 팁 위에 응결시켜 정전분무 하는 방식이어서 생성되는 초미세 물방울의 양이 매우 적고 인가전압이 높아 인체에 해로운 오존이 발생되는 단점이 있다. 이 교수팀은 세계 최초로 멤스(MEMS) 기술로 제작된 폴리머 재질의 초미세 노즐을 이용해 정전분무하는 방식으로 이 문제를 해결했다. 인가전압이 낮아 정전분무가 오존 발생 없이 안정적으로 구현토록 한 것이다. 또한 초미세 노즐 어레이를 이용해 외부 환경과는 무관하게 초미세 물방울을 대량으로 생성하는 데도 성공했다. 지난 수년간 폴리머 초미세 노즐 개발과 물 정전분무 기술을 이용해 가습·탈취·미세먼지제거·항균 등을 연구해온 이 교수팀은 현재 폴리머 초미세 노즐 정전분무 기술을 기반으로 코로나19 바이러스 살균용 공기정화기를 개발 중이다. 이 교수는 “순수한 물을 이용한 살균 방법으로 인체에 해가 없고 친환경이라는 장점 때문에 향후 코로나19 방역에도 큰 도움을 줄 것으로 기대하고 있다”고 말했다. 이 교수팀의 폴리머 초미세 노즐을 이용한 물 정전분무 연구는 올 4월 국제학술지 ‘폴리머(Polymer)’에 소개된 뒤 8월부터 카이스트 코로나 뉴딜사업의 지원을 받아 후속 연구가 진행 중이다. 대전=임정재 기자 jjim61@segye.com

스마트폰 메신저 사용이 익숙한 우리 아이들은 서로 문자 메시지를 주고 받으며 감정을 공유한다. 이런 행동들이 청소년들의 스트레스를 낮춰주는 효과가 있으며 정신건강에 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 13일(현지시간) 영국 데일리메일에 따르면 미국 어바인 캘리포니아대 연구팀은 스마트폰을 이용해 문자를 보내고 받는 행동이 청소년들의 감정 기복을 관리하는 데 도움을 준다고 밝혔다. 연구결과에 따르면 힘든 일을 겪은 청소년들은 미국의 대화 앱인 ‘왓츠앱’ 등으로 다른 사람과 감정을 공유한 후 심장 박동수와 스트레스 수준이 낮아졌다. 연구팀은 “어려운 시험이나 이성 친구와의 이별 후 주변 사람들에게 문자메시지를 보내는 행위는 청소년들이 힘든 일을 극복하기 위해 꼭 필요한 것”이라고 설명했다. 그러면서 “현재 논쟁은 청소년들의 스마트폰 사용 시간에 초점이 맞춰져 있지만, 이제는 스마트폰을 어떻게 사용할 것인가에 대해 고민해야 한다”고 지적했다. 하지만 청소년들의 스마트폰 사용이 해롭다는 주장도 만만치 않다. 지난해 영국 킹스칼리지 런던 연구팀은 청소년들의 과도한 스마트폰 사용이 우울감, 스트레스, 불면증 등을 유발할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 조성민 기자 josungmin@segye.com

미생물 농약을 만드는 공정에서 유전자 변이가 나타나 생물학적 활성을 저하한다는 연구 결과가 나왔다. 전용호 안동대학교 식물의학과 교수 연구팀의 연구 성과다. 12일 안동대에 따르면 최근 국내외에선 친환경 생물농약이 주목받고 있다. 하지만 유용 미생물을 대량 생산하는 과정에 병원균 활성이 저하하는 현상이 나타났다. 전 교수팀은 유용 미생물 대량 배양 과정에서 변이에 주목했다. 연구팀은 첨단 연구기법을 도입해 미생물 항균 활성이 저하하는 기작(메커니즘)을 밝혀냈다. 패니바실러스 폴리믹사(Paenibacillus polymyxa)균은 항균 활성뿐 아니라 식물 생장 촉진을 유도한다. 유용한 미생물임에도 생물농약 개발에는 어려움이 따라 상용화가 어려웠다. 이 균은 환경에 안정한 내생포자(endospore·포자낭 안에서 생성하는 포자) 형태로 제형해야 한다. 그런데 대량 배양 때 세균 대부분이 내생포자를 형성하지 못하는 형태로 변이가 발생했다. 연구팀은 내생포자 형성 초기 단계에서 유전자(spo0A)가 관여하고 있음을 밝혀냈다. 이 때문에 생물학적 변이 억제를 위해서는 유전자 변이가 발생하지 않는 균주 선발과 변이 발생 요인인 온도를 조절해 배양할 것을 제시했다. 이번 연구 결과는 배양하기 어려운 유용 미생물을 친환경 생물농약으로 개발하는 데 중요한 바탕을 마련한 것으로 평가를 받는다. 연구 결과는 지난 6일 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’에 실렸다. 연구팀은 사과와 고추 탄저병 방제에 우수한 균주 발굴과 살균 메커니즘에 대한 심도 있는 연구로 세계 시장을 공략할 제품 개발에 착수한다. 전 교수는 “이번 기술은 기존 미생물 살균제 변이와 관련한 문제를 해결하고 다양한 유용 미생물에 적용해 자연환경에서 안정하게 쓸 수 있는 친환경 농약 경쟁력을 높일 것”이라고 했다. 안동=배소영 기자 soso@segye.com

부족한 혈중 비타민D 농도를 채워주면 이석증의 재발 빈도가 감소한다는 연구 결과가 나왔다. 분당서울대병원 김지수 교수 연구팀은 2013년부터 2017년까지 5년간 8개 대학병원 1천50명의 이석증 환자 데이터를 분석해 이런 사실을 확인했다고 7일 밝혔다. 이석증은 머리를 특정 위치로 움직일 때 세상이 빙글빙글 도는 듯한 심한 어지럼증이 나타나는 질환이다. 메스꺼움과 구토 등을 동반하는 경우가 많아 환자의 삶의 질을 크게 떨어뜨린다. 어지럼증 관련 질환 중 가장 흔하게 재발하지만 뚜렷한 재발 원인이나 예방 방법은 밝혀지지 않았다. 기존 연구에서는 비타민D가 부족하고 골밀도가 낮으면 이석증 유병률이 특히 높은 것으로 나왔다. 이에 김 교수 연구팀은 비타민D 치료의 이석증 재발 예방 효과를 검증하기 위한 연구에 들어갔다. 이석증 환자 1천50명을 비타민D 실험군(518명)과 대조군(532명)으로 무작위 배정해 1년간 재발 빈도를 비교하는 식으로 연구했다. 그 결과 대조군의 이석증 재발 빈도는 1.1회였으나 비타민D를 섭취한 실험군에서는 0.83회에 그쳤다. 비타민D를 보충했을 때 이석증 재발 빈도가 약 27% 감소하는 셈이다. 연구팀은 이번 결과가 이석증 치료와 예방에 대한 근거를 제시하고, 재발 빈도를 떨어뜨려 환자의 삶의 질을 높일 것으로 기대했다. 김 교수는 "세계 최초로 이석증의 예방 치료법을 제시한 성과"라며 "향후 다른 어지럼증 치료에도 응용할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다. 연구 결과는 임상신경학 분야 국제 학술지인 '신경학저널'(Neurology) 최근호에 게재됐다.

국내 연구진이 의료용 소재로 주로 사용되는 바이오플라스틱 분해를 촉진하는 곰팡이 균주를 발견했다. 환경부 산하 국립생물자원관은 6일 경북대 정희영 교수진과 공동연구로 바이오플라스틱 분해를 촉진하는 곰팡이 균주를 찾았다고 밝혔다. 바이오 플라스틱은 옥수수같은 식물 바이오매스 미생물이 생산하는 고분자 폴리에스테르를 이용해 만든 플라스틱으로 토양 중 세균에 의해 분해된다. 그러나 바이오플라스틱 가운데 의료용 튜브와 봉합사 등 의료용 소재와 포장제, 코팅제에 주로 사용되는 ‘폴리카프로락톤 디올(PCL)’과 ‘폴리유산(PLA)’는 자연에서 완전 분해가 어렵고, 분해되는게 수 년 이상이 걸리는 등 한계가 있었다. 이에 연구진은 국내 10여곳의 토양해서 분리한 200여개 곰팡이 균주를 대상으로 바이오플라스틱 분해 능력을 분석해서 이 가운데 7개의 균주가 분해 능력이 높다는 것을 확인했다. 곰팡이 ‘푸시콜라 아세틸레리아’는 PCL과 PLA를 모두 분해했고, 또 다른 곰팡이인 ‘탈라로마이세스 피노필루스’와 효모인 ‘아피오트리쿰 포로섬’은 각각 PLA와 PCL 분해 능력을 갖고 있었다. 국립생물자원관은 지난달 말 분해효소 유전자 파악 등 분해 원리 연구를 추진하고 바이오플라스틱 생분해 공정에 활용하기 위해 이 균주들에 대한 특허를 출원했다. 배연재 국립생물자원관장은 “미생물은 분해자로 생태계 물질 순환의 큰 축을 담당하고 있다”며 “미생물이 가진 분해능력을 오염정화에 활용할 수 있도록 다양한 미생물을 찾아낼 계획”이라고 밝혔다. 남혜정 기자 hjnam@segye.com

미국 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 환자 중 3분의 1에서 뇌질환이 나타났으며, 사망에 이를 확률도 뇌질환이 없는 환자의 7배에 달한다는 연구 결과가 나왔다. 미국 뉴욕타임스(NYT)에 따르면 시카고에 있는 노스웨스턴 메디슨 병원의 연구진은 3월 5일∼4월 6일 코로나 입원 환자 509명 중 거의 3분의 1에서 정신 착란, 혼동, 무반응 같은 뇌질환이 나타났다고 밝혔다. 뇌질환을 겪는 코로나 환자들의 입원 기간은 대조군(뇌질환 없는 코로나 환자들)의 3배에 달했다. 퇴원한 뒤에도 요리, 돈 계산 같은 일상생활이 가능한 비율이 뇌질환 그룹에서는 32%, 대조군에서는 89%로 나타났다. 특히 뇌질환 그룹이 사망에 이를 확률은 대조군의 7배에 달했다. 여기에서 말하는 질환이란 뇌와 관련한 정신적 질환을 총칭한다. 주의력 및 집중력 장애, 단기 기억 상실, 혼미, 혼수상태 등이 포함된다. 연구진은 "뇌질환은 퇴원 후 일상을 돌보는 능력과 관련해 최악의 의료적 결과로 연결된다"고 분석했다. 이번 연구에서 이같이 뇌질환이 나타나는 원인은 규명되지 않았다. 이 연구 결과는 '임상·중개 신경학 연보'에 실렸다. 기존 연구에서도 코로나 바이러스가 뇌세포를 직접 공격한다는 증거는 거의 나오지 않았다. 다만 염증 및 면역체계 반응에 따라 뇌를 포함한 장기들이 손상되면서 신경에도 영향을 줄 가능성이 있다는 게 전문가들의 대체적인 분석이다.

사용자의 움직임에 따라 표면 온도와 색상이 변하는 온열치료용 스마트 헬스케어 패치가 개발됐다. 포스텍은 화학공학과 조길원 교수, 이기원 박사 연구팀이 울산대학교 화학과 이승구 교수와의 공동 연구를 통해 사용자의 움직임에 따라 표면 온도와 색상이 변하는 온열치료용 스마트 헬스케어 패치 개발에 성공했다고 16일 밝혔다. 포스텍에 따르면 표면에 미세 주름을 가진 얇은 고분자 탄성체 기판 위에 은나노와이어를 프린팅하고, 그 위에 열에 의해 색이 변하는 염료가 분산된 탄성 복합 소재를 코팅해 신축성 있는 스마트 패치를 구현했다. 이 스마트 패치는 움직임에 따라 기판 주름 구조가 변형돼 전기 저항이 증가하고 열이 발생한다. 온도가 변함에 따라 다양한 색상을 띤다는 특징도 있다. 얇기 때문에 관절에 부착하면 관절의 움직임에 따라 쉽게 변형도 가능하다. 연구팀은 스마트 패치를 손가락과 손목 관절에 부착해 움직임과 열 변화를 관찰한 결과 관절을 굽혔을 때 열을 발생시켜 손상된 조직의 수축과 이완을 돕는 것을 확인했다. 피부에 가해지는 온도가 색으로 나타나기 때문에 온도를 눈으로 확인할 수도 있다. 이렇게 사용자가 눈으로 직접 온도변화를 확인할 수 있어 피부의 저온 화상 등 부작용을 예방할 수 있다. 이 연구는 과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단’ 지원으로 수행됐다. 조길원 교수는 “이번에 개발된 열 변색형 스마트 패치는 사용자의 움직임에 따라 표면 온도와 색상이 변하는 것이 특징”이라며 “전자 피부와 휴먼∙머신 인터페이스, 헬스케어 등 차세대 인공전자 피부 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구성과는 재료과학 분야 저명 국제저널인 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 최신호 표지논문으로 게재됐다. 포항=이영균 기자 lyg0203@segye.com

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)에 걸린 후 석달 가까이 지나도 여전히 많은 이들이 피로감과 호흡곤란 등을 느낀다는 설문 결과가 나왔다. 13일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 네덜란드 마스트리흐트대 연구진이 네덜란드와 벨기에 플라망 지역에서 코로나19에 걸렸으나 입원은 하지 않은 2천100여명을 대상으로 진행한 설문 결과, 응답자의 대다수가 감염 79일이 지난 상황에서도 여전히 코로나19 증상을 경험하고 있다고 답했다. 지난 10일 유럽 호흡기저널이 발행하는 '오픈리서치'에 게재된 해당 설문에서 응답자의 0.7%만이 코로나19 증상이 처음 나타난 지 평균 79일이 지난 시점에서 코로나19 증상을 전혀 느끼지 못한다고 대답했다. 응답자의 약 44%는 여전히 흉통을 호소했고 38%는 두통, 36%는 근육통, 33%는 어깨뼈 통증을 각각 호소했다. 연구진은 "증상이 비교적 가벼운 코로나19 환자는 입원한 중증 환자와 달리 후유증 등에 대한 가이드라인을 전달받지 못하는 것으로 조사됐다"고 지적했다. 이어 "코로나19 후유증이 얼마나 지속하는지 밝혀져야 한다"고 덧붙였다. SCMP는 "코로나19 환자의 극히 일부만 완치된다는 점이 드러난 첫 번째 대규모 설문"이라고 전했다. 이번 설문 참여자의 중위 연령은 47세이며, 85%가 여성이었다. 대부분이 코로나19 감염 전까지는 건강한 상태였다. 이번 결과는 지난 7월 이탈리아 연구진이 코로나19로 입원했다가 퇴원한 143명을 대상으로 진행해 발표한 설문 결과와 비슷하다. 당시 퇴원자의 13%만이 감염 60일이 지난 시점에서 코로나19 증상을 전혀 보이지 않는다고 답했다. 반면 절반은 여전히 3~4개의 증상을 앓고 있으며, 44%는 인생의 질이 나빠졌다고 답했다.