인하대학교에서 빠른 충전과 방전으로 차세대 배터리 개발을 앞당길 핵심기술이 발표됐다. 11일 인하대에 따르면 화학공학과 양승재 교수 연구팀이 저온 흑연화 공정으로 기존 흑연 음극의 낮은 율속 특성(충·방전 속도에 따라 용량 유지율이 좋아지거나 나빠지는 것)을 획기적으로 개선시킨 나노탄소전극을 최근 개발했다. 나노 구조화된 흑연질 탄소재료는 우수한 물리·화학적 특성으로 현재 연구·산업계의 큰 관심을 받고 있다. 하지만 이를 합성하기 위해서는 복잡하고 에너지가 많이 소모되는 공정이 필수적이다. 양 교수와 연구팀(화학공학과 신민창 석사·김재호 연구원)은 3D 구조화된 흑연 나노공을 합성, 금속-페놀릭 배위결합 및 열처리 온도별 엑스 시추법 분석으로 합성 메커니즘을 규명해냈다. 이 흑연 나노탄소전극은 리튬 이온이 흑연 나노결정 안쪽으로 출입이 쉬운 독특한 나노구조를 갖고 있는 물질이다. 여기에 배터리 음극을 적용했을 때 높은 전기화학 성능을 확인했다. 기존 흑연 음극의 낮은 율속 특성을 대폭 개선한 것이다. 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 기초연구실사업, 한국과학기술연구원 오픈 리서치 프로그램 내 4U사업의 지원을 받았다. 연구는 그 우수성을 인정받아 국제 권위 학술지 ‘스몰(Small, 영향력지수: 11.459)’ 표지 논문으로 채택됐다. 양 교수는 “상용화된 흑연 전극의 단점이 획기적으로 향상됐으며 추가적 실험을 통해 나노탄소전극보다 50% 이상 향상된 결과를 얻고 있다”며 “고출력 나노탄소전극의 상용화에 한걸음 더 다가갈 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 인천=강승훈 기자 shkang@segye.com

무릎 인공관절 수술을 받은 환자가 칼슘과 비타민D 복합제를 복용하면 감염 등으로 인한 재수술 위험을 크게 낮출 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 세브란스병원 정형외과 박관규 교수, 경기도의료원 파주병원 정형외과 공영호 과장 연구팀은 건강보험심사평가원 자료를 이용해 2009년부터 2018년까지 무릎 골관절염으로 인공관절 치환술을 받은 국내 환자 14만여 명을 연구해 이러한 사실을 확인했다고 3일 밝혔다. 연구팀은 무릎 인공관절 수술을 받은 환자를 칼슘 및 비타민D 복합제를 복용한 2만8천403명, 복용하지 않은 11만3천744명으로 나눠 재수술 여부 등을 조사했다. 그 결과 칼슘 및 비타민D 복합제 복용군은 미복용군과 비교해 무릎 인공관절 재치환술을 받게 될 위험이 약 0.56배 낮았다. 칼슘과 비타민D를 1년 이상 복용한 군은 미복용군에 비해 인공관절 주위 감염 여부와 관계없이 재수술 위험이 감소했다. 특히 이들은 첫 인공관절 수술 후 5년이 지났을 때 재수술을 받을 확률이 67% 감소했다. 인공관절 재수술의 주요한 원인 중 하나인 감염으로 인한 재치환술은 한건도 발생하지 않았다. 연구팀은 칼슘과 비타민D가 골다공증 예방 등 뼈 건강을 지키고 면역력을 증진한다는 기존 연구가 이번 결과를 간접적으로 설명할 수 있는 근거가 될 것으로 봤다. 박 교수는 "이번 연구는 임상적으로 향후 인공관절 치환술을 시행 받은 환자에서 칼슘 및 비타민D 보조제 복용을 적극적으로 고려하도록 하는 귀중한 근거가 된다"고 강조했다. 연구 결과는 국제 학술지 '인공관절학회지'(Journal of Arthroplasty) 온라인판에 최근 게재됐다.

국내 연구진이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 합병증인 ‘급성호흡곤란증후군’(ARDS)을 진단할 수 있는 단백질을 발굴했다. 2일 경북대에 따르면, 배종섭 약학대학 교수팀이 코로나19 감염 환자와 감염에 의해 급성호흡곤란증후군으로 진행한 환자에서 Wnt계(Wnt family) 단백질 중 ‘Wnt5a’와 ‘Wnt11’의 혈중 농도가 차이가 있는 것을 확인했다. 염증 유도 단백질로 알려진 ‘Wnt5a’는 코로나19 감염 후 급성호흡곤란증후군이 진행한 환자에서 급증했다. 항염증 기능이 있는 ‘Wnt11’은 코로나19 감염 환자에서 급증했으나, 급성호흡곤란증후군이 진행한 환자는 감소하는 결과를 보였다고 연구팀은 설명했다. 중증 코로나19 환자에게 자주 나타나는 ‘사이토카인 폭풍’(Cytokine storm)으로 사망한 환자는 특이적으로 Wnt5a는 증가했으나, Wnt11은 감소한 것으로 나타났다. 배 교수팀은 코로나19 환자의 혈액 내 말초혈액단핵세포(PBMC)에 Wnt11 단백질을 처리한 결과, 염증성 전사인자인 ‘엔에프-카파비’(NF-kB)의 활성이 감소하고, 사이토카인 생성이 억제된 것을 확인했다고 밝혔다. 배 교수는 “이번 단백질 발굴이 코로나19의 대표적인 합병증인 급성호흡곤란증후군 위험을 줄이는 데 도움이 되길 바란다”며 “Wnt11 단백질은 향후 코로나19 치료제 개발을 위한 타깃 단백질로 사용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 한편, 이 연구는 한국생명공학연구원 이원화 박사, 영남대병원 호흡기센터 최은영 교수, 충남대 생화학과 김완태 교수와 공동으로 진행했다. 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 한국보건산업진흥원의 연구중심병원 연구개발(R&D) 사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 최근 종합과학 분야 세계적인 권위지인 ‘유럽 호흡기 저널’ 온라인에 게재됐다. 대구=김덕용 기자 kimdy@segye.com

혈압약은 단순히 혈압 수치만 보고 처방할 것이 아니라 체중, 운동, 가족력 등 심뇌혈관질환 위험 요인들에 대한 전반적 평가를 바탕으로 투여해야 한다는 주장이 제기됐다. 영국 옥스퍼드대학 의대 심혈관 전문의 카젬 라히미 교수 연구팀은 혈압 수치와 관계없이 혈압약으로 혈압을 조금이라도 더 떨어뜨리면 심근경색, 뇌졸중, 심부전, 심혈관질환 사망 위험이 그만큼 줄어든다는 연구 결과를 발표했다고 데일리 메일 인터넷판이 1일 보도했다. 이러한 효과는 전에 심근경색, 뇌졸중 같은 심뇌혈관 질환 병력이 있었던 사람이나 없었던 사람이나 현재의 혈압이 정상이거나 아니거나에 상관없이 나타난다고 연구팀은 밝혔다. 이를테면, 최고혈압이 건강한 수준에 해당하는 120mmHg인 사람도 혈압약으로 이를 115mmHg로 조금 더 낮추면 심뇌혈관 질환 사망 위험을 더 줄일 수 있다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 그 근거로 총 34만8천854명이 대상이 된 48건의 임상시험 자료를 종합 분석한 결과를 제시했다. 연구팀은 우선 임상시험 참가자를 전에 심뇌혈관 병력이 있는 사람과 없는 사람으로 크게 두 그룹으로 나누었다. 그리고 각 그룹을 최고혈압 수치(120 이하, 120~129, 130~139, 140~149, 150~159, 160~169, 170 이상)에 따라 7개의 소그룹으로 분류했다. 그 후 평균 4년간의 추적 관찰 결과 전체적으로 최고혈압이 5mmHg 떨어질 때마다 심뇌혈관 질환의 상대적 위험은 약 10%씩 낮아지는 것으로 나타났다. 구체적으로는 뇌졸중 위험이 13%, 허혈(ischemic) 심장질환 위험이 7%, 심부전 위험이 14%, 심혈관질환 사망 위험이 5% 낮아졌다. 이는 임상시험 시작 때의 최고혈압 수치 그리고 심뇌혈관 질환의 유무와도 관계가 없었다. 라히미 교수는 혈압약 처방 결정은 단순히 현재의 혈압 수치나 과거 심뇌혈관 병력을 토대로 할 것이 아니라 심뇌혈관 질환 가능성이 높아질 때 그러한 위험을 줄이는 효과적인 방법으로 혈압약을 사용할 필요가 있다고 강조했다. 물론 혈압약도 불안, 졸림, 기침, 설사, 변비, 현기증, 두통, 오심 같은 부작용이 있는 만큼 심뇌혈관 질환 위험이 1%밖에 안 되는 건강한 사람에게는 처방할 필요가 없지만, 심뇌혈관 질환 위험이 10%인 흡연자나 당뇨병 환자에게는 처방해야 할 것이라고 그는 지적했다. 장차 심뇌혈관 질환 위험이 어느 정도인지를 평가하는 방법은 여러 가지가 나와 있으며 의사들은 혈압약 처방을 결정할 때 이를 활용할 필요가 있다고 그는 제안했다. 이에 대해 영국 심장재단(British Heart Foundation)의 닐레시 사만 의료 실장은 심장병과 순환기 질환 위험을 낮추기 위해서는 가능한 한 혈압을 잘 관리해야 한다는 점을 다시 강조한 것이라고 논평했다. 이 연구 결과는 유럽 심장학회(ESC: European Society of Cardiology) 연례 학술회의(화상회의)에서 발표됐다.

유니스트(UNIST·울산과학기술원) 연구진이 신종 코로나바이러스처럼 공기 중에 떠다니는 바이러스 양을 신속하고 정확하게 측정하는 기술을 개발했다. 유니스트는 장재성(50·사진) 기계공학과 교수팀이 전기적 힘(전기장)을 이용해 공기 중 바이러스를 농축할 수 있는 장치와 농축된 바이러스 양을 신속히 측정할 수 있는 ‘종이 센서 키트’로 구성된 검출 시스템을 개발했다고 31일 밝혔다. 공기 중 바이러스를 빠르고 정확하게 진단하려면 바이러스가 포함된 채 떠다니는 입자(비말 등)를 잘 잡아내는 채집기와 채집된 바이러스를 빠르게 검출하는 센서가 필요하다. 기존 채집 방식은 진공청소기를 이용한 것과 유사해 채집할 수 있는 입자 크기에 한계가 있고 채집 과정에서 바이러스가 손상됐다. 검사 시간이 오래 걸리는 문제도 있었다. 연구팀은 정전기력을 이용해 공기 중 바이러스를 효율적으로 채집하고, 면역(항원-항체) 반응을 이용해 빠르게 검사하는 시스템을 개발했다. 이 방식은 비말은 물론 1㎛(마이크로미터·1㎛는 100만 분의 1ｍ) 미만의 작은 입자로 효과적으로 채집할 수 있다. 또 채집 과정에서 입자가 용액에 부딪혔을 때 충격을 최소화해 살아있는 바이러스를 훼손시키지 않은 채 더 많이 채집할 수 있다. 이렇게 채집된 샘플은 가볍고 저렴한 ‘종이 면역 센서’를 이용해 검사한다. 임신 진단 키트처럼 신속하게 바이러스를 검출하면서도, 정확도는 유전자 증폭검사 수준으로 높였다. 장재성 교수는 “입자를 가속한 뒤 고체 배지나 액체에 충돌시켜 바이러스를 채집하는 ‘관성 충돌 방식’은 0.03∼0.1㎛의 미세한 입자는 10%도 못 잡지만, 이번에 개발한 방식은 1㎛ 미만 입자도 99% 이상 잡아낸다”고 밝혔다. 연구진은 개발한 시스템을 이용해 A형 독감 바이러스(A H1N1)를 측정하는 실험을 진행했는데, 바이러스 채집 효율과 측정 정확도 모두 뛰어난 수준을 보였다. 장 교수는 “이번 연구는 독감 바이러스에 대해서만 이뤄졌지만, 비슷한 크기·구조·외피를 가진 코로나바이러스에 대해서도 적용할 수 있다”면서 “현재 더 많은 공기를 뽑아 들일 수 있는 농축 장치에 관한 연구가 진행 중이다”라고 설명했다. 이번 연구는 환경공학 분야 국제 저널인 ‘환경 과학과 기술(Environmental Science & Technology)’ 24일 자 온라인에 게재됐다. 울산=이보람 기자 boram@segye.com

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 팬데믹(세계적 대유행) 속에 통상 안전한 사회적 거리두기 기준으로 여겨지는 2m가 불충분할 수 있다는 영국 감염병 전문가들의 지적이 제기됐다. 호흡기 비말은 최대 8m 이상 확산할 수 있기 때문에 단일한 기준보다는 위험도에 따라 기준을 달리해야 한다는 지적이다. 영국 옥스퍼드대 니콜라스 존스 박사팀은 최근 '브리티시 메디컬 저널'(BMJ)에 기고한 논문에서 코로나19 감염을 줄이기 위해 각국이 활용하는 물리적 거리두기의 기준인 1∼2m는 시대에 뒤처진, 양분된 호흡기 비말(침방울)의 크기를 기준으로 했다고 지적했다. 말하기, 기침, 재채기 등으로 비말이 어떻게 내뿜어지는지에 관한 연구는 19세기부터 진행됐다. 1897년 독일 생물학자 칼 플뤼게는 눈에 보이는 비말을 함유한 병원균 샘플의 거리를 토대로 안전거리 1∼2m를 제시한 바 있다. 최근 연구를 보면 10건 중 8건에서는 수평투영법 등을 활용해 분석했을 때 60㎛(100만분의 1m) 이상 비말이 2m 이상 확산하는 것으로 나타났다. 한 연구에서는 확산한 비말이 6∼8m 떨어진 곳에서도 감지됐다. 이는 코로나19가 기침이나 재채기를 통해 농축된 형태로 1∼2m 이상 확산할 수 있다는 것을 의미한다고 연구진은 지적했다. 중증급성호흡기증후군(사스·SARS-CoV-1)이나 중동호흡기증후군(MERS, MERS-CoV)의 경우에도 바이러스가 2m 이상 확산했다는 다수의 연구 결과가 보고됐다고 연구진은 덧붙였다. 숨 내쉬기, 노래 부르기, 기침, 재채기는 호흡기 비말을 포함한 따듯하고 촉촉하고 고운동량 가스구름을 형성해 보통의 공기 순환보다 빠르게 움직이고 농축된 채로 머물러, 몇초 만에 7∼8m 이상 확산할 수 있다. 조깅이나 다른 운동을 할 때는 헐떡거리며 격렬히 숨을 내쉬기 때문에 주기적인 숨 내쉬기보다 고운동량인 기침에 가깝다고 연구진은 설명했다. 연구실 내 실험 결과에 따르면 코로나19 바이러스 입자는 공기로 운반되는 샘플에 최대 16시간 동안 머무르는 것으로 나타났다고 연구진은 강조했다. 연구진은 사회적 거리두기 기준은 위험의 수준을 반영했을 때 가장 효과적인 것으로 나타났다고 지적했다. 환기가 잘 안 되는 실내이거나 밀집도가 높거나, 접촉 시간이 길거나, 마스크를 착용하지 않은 고위험 상황에서는 2m 이상 사회적 거리두기와 머무는 시간 최소화가, 이보다 위험도가 낮으면 덜 엄격한 거리두기가 적절하다고 연구진은 지적했다. 연구진은 "바이러스 입자의 확산은 공기 흐름을 포함한 여러 요인의 영향을 받는다"면서 "기침을 하거나 소리를 지르면 코로나19 바이러스는 2m 이상 확산할 수 있는 만큼, 사회적 거리두기 기준은 환기, 밀집도, 머무는 시간 등의 위험을 반영해 정할 필요가 있다"고 말했다. 한편, 영국 응급과학자문그룹(SAGE)은 1m 사회적 거리두기를 했을 때 코로나19 전염 가능성이 2m 거리두기를 했을 때보다 2∼10배 상승하는 것으로 추산하고 있다. 세계보건기구(WHO) 분석에 따르면 1m 이하의 물리적 거리두기는 전염위험을 12.8%로 낮췄고, 1m 이상은 2.6%로 감소시키는 것으로 나타났다.

항생제가 피임 호르몬제제(경구약, 피임 패치, 피임 주사 등)의 효과를 떨어뜨릴 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 항생제(리팜핀 등), 항균제, 항전간제(간질약), 항레트로바이러스제 등 일부 약물은 간(肝)에서 피임 호르몬제제의 효과를 저해하는 에스트로겐 분해 촉진 효소의 생산을 유발하는 것으로 알려져 있다. 에스트로겐 분해 속도가 빨라지면 혈중 에스트로겐이 줄어 피임 효과가 떨어지게 된다. 영국 옥스퍼드대학의 제프리 아론슨 임상 약리학 교수 연구팀은 문제의 간 효소 유발 여부와 상관 없이 광범위한 항생제가 호르몬 피임약을 사용하는 여성의 원치않는 임신 위험을 높일 수 있다는 연구결과를 발표했다고 뉴욕타임스 인터넷판 등이 27일 보도했다. 영국 의약품-건강제품규제국(MHPRA)의 약물 부작용 데이터베이스 자료를 분석한 결과 이 같은 사실이 확인됐다고 연구팀은 밝혔다. 연구팀은 피임약을 사용하는 여성 중 에스트로겐 분해 촉진 효소를 유발하지 않는 항생제를 복용한 7만4천623명, 이 효소를 유발하는 항생제를 복용한 3만2천872명, 항생제 이외의 다른 약(소염진통제 이부프로펜, 항우울제 시탈로프람 등)을 복용한 6만5천758명을 대상으로 원치않는 임신 발생률을 비교 분석했다. 그 결과 에스트로겐 분해 촉진 효소를 유발하는 항생제를 복용한 그룹이 다른 약을 사용한 대조군보다 원치않는 임신 발생률이 13배나 높은 것으로 나타났다. 이 효소를 유발하지 않는 항생제를 복용한 그룹도 원치않는 임신 발생률이 대조군보다 6.7배 높았다. 따라서 피임약을 복용하면서 항생제를 써야 할 경우 추가적인 피임 조치를 취할 것을 연구팀은 권고했다. 에스트로겐 분해 효소를 유발하지 않는 항생제에는 아목시실린, 암피실린, 세팔렉신, 시프로플록사신, 에리스로마이신, 메트로니다졸, 니트로프란토인, 옥시테트라사이클린, 트리메토프림 등이 있다. 이 연구결과는 영국 의학 저널(BMJ: British Medical Journal)의 자매지 '증거 중심 의학'(Evidence-Based Medicine) 최신호에 실렸다.

식물이 광합성을 하는 것처럼 대기 중 이산화탄소를 흡수하고, 청정에너지까지 생산하는 인공 광합성 장치가 개발됐다. 태양전지 등 부가 부품 없이 독립적으로 인공 광합성을 할 수있어 ‘인공 나뭇잎’ 등 다른 장치보다 더 진전된 것으로 평가받는다. 영국 케임브리지대학은 이 대학 화학과 어윈 라이스너 교수와 왕치안 박사가 참여한 연구팀이 인공 광합성 달성을 향해 중요한 진전을 이룬 장치를 개발했다고 24일 발표했다. 논문은 과학저널 ‘네이처 에너지’(Nature Energy)에 공개됐다. 이 장치는 첨단 ‘광시트’(photosheet) 기술을 이용해 광합성 요소인 빛과 이산화탄소, 물을 산소와 포름산(formic acd)으로 전환하는데, 이 포름산은 에너지로 직접 사용하거나 수소로 바꿔 사용할 수 있는 저장 가능한 연료다. 이는 추가 장치나 에너지 투입 없이 이산화탄소를 청정연료로 전환할 수 있는 새로운 방식으로, 태양광 발전처럼 대규모 시설을 조성해 청정에너지를 얻을 수 있는 것으로 발표됐다. 태양 빛을 이용해 이산화탄소를 연료로 전환하는 것은 대기 중 이산화탄소를 줄이고 화석연료 이용을 줄여나갈 수 있는 유망한 방법이지만 부산물 없이 연료를 생산하고 이를 쉽게 저장하고 운송할 수 있게 액화하는 것이 어려운 과제가 돼왔다. 이번 논문에 수석저자로 참여한 라이스너 교수는 지난해 인공 잎 디자인을 토대로 태양 빛과 이산화탄소, 물을 이용해 합성가스(syngas)를 생산할 수 있는 장치를 개발한 바 있다. 새 장치도 이와 비슷해 보이지만 작동 방식이 다르며, 특히 생산된 연료가 가스가 아닌 액체 연료라는 점에서 큰 차이가 있는 것으로 지적됐다. 인공 잎은 태양전지 부품을 이용하지만 새 장치는 이런 부품 없이 광촉매를 생산하는 광시트에만 의존한다. 이 시트는 반도체 가루로 만드는데 많은 양을 쉽게 구할 수 있고 비용 효율성도 갖추고 있다. 특히 새 기술은 저장하기 용이한 연료를 생산하고 대량 생산할 수 있는 잠재력도 보여준 것으로 연구팀은 밝혔다. 이산화탄소를 포집해 생산한 포름산을 용액에 축적하고 화학적으로 다른 형태의 연료로 전환 할 수 있을 뿐만 아니라 실험에 이용된 장치가 20㎠에 불과하지만 수미터 크기로 늘리는 것이 상대적으로 간단하다는 것이다. 왕 박사는 새 장치가 특정 화학물질에만 반응하며 부산물을 거의 만들지 않는 고도의 선택성(selectivity)을 보여 놀랐다면서 “선택성이 예상한 것보다 못한 때가 종종 있는데 이번에는 예상보다 더 좋은 결과가 나온 드문 사례”라고 했다. 연구팀은 새 기술이 만들기 쉽고 상대적으로 안정적인 코발트 촉매를 이용하고 있고, 인공 잎보다 규모를 키우기가 쉽지만, 상업화를 검토하기에 앞서 효율성을 개선할 필요가 있다고 지적했다. 연구팀은 안정성과 효율성을 향상할 수 있는 다양한 촉매를 실험 중이며, 새 장치를 최적화하고 효율성을 향상하기 위한 연구를 진행 중이다. 라이스너 교수는 “이 기술이 지속할 수 있고 실용적인 태양 이용 연료 생산을 향한 길을 닦길 바라고 있다”고 했다. 윤지로 기자 kornyap@segye.com

눈물은 건강한 시력 유지에 중요한 역할을 하는데, 새나 파충류의 눈물도 인간과 크게 다르지 않다는 연구 결과가 나왔다. 말과 개, 원숭이 등 포유류의 눈물을 연구한 사례는 있었지만 매와 앵무새, 악어 등 조류와 파충류의 눈물을 분석한 것은 이번이 처음이다. 이는 다른 종(種)의 눈물에 대한 이해를 넓혀 안과 치료 개선 방안을 목적으로 진행됐다. 브라질 바이아연방대학(UFBA) 해부병리학 교수 아리아네 오리아 교수가 이끄는 연구팀은 야생동물 보호센터 등에 수용돼 있거나 애완용으로 기르는 조류와 파충류 7종의 눈물을 채취해 분석한 결과를 오픈 액세스 과학 저널 '수의과학 프런티어스'(Frontiers in Veterinary Science)에 발표했다. 프런티어스에 따르면 분석 대상이 된 파충류는 카이만(악어)과 바다거북, 조류는 마코앵무와 매, 부엉이 등이다. 이들의 눈물을 받아 성분을 분석한 결과, 나트륨과 염화물 등 전해질 양은 모두 비슷하게 갖고있었으나 인간의 눈물보다는 농도가 약간 더 높은 것으로 나타났다. 또 부엉이와 바다거북은 요소와 단백질이 더 높은 수준을 보였다. 눈물이 마를 때 형성되는 결정체는 비슷한 구성 성분을 가졌음에도 종간 차이를 보인 것으로 나타났다. 특히 카이만 악어와 바다거북은 독특한 눈물 결정체를 만들었는데 이는 수중환경과 관련된 것으로 추정했다. 연구팀은 "새와 파충류가 눈물을 만들어내는 구조는 다르지만 눈물의 일부 성분은 인간의 눈물과 비슷한 농도를 갖고 있다"면서 "하지만 눈물의 결정체 구조는 서로 달라 다양한 환경에서 눈의 건강과 균형을 유지하는 역할을 한다"고 설명했다. 아리아 교수는 "다른 종, 다른 환경 조건에서 눈물이 안구의 항상성을 어떻게 유지하는지를 규명하는 것은 눈의 진화와 적응 과정을 이해하는 데 중요하며, 안구 치료 신약 물질을 발견하는 데도 필수적"이라면서 "이번 연구를 통해 얻은 지식은 이들 종의 보호는 물론 안구 진화와 적응에 대한 이해를 높이는 데 도움이 되는 것"이라고 평가했다. 연구팀은 눈물 연구가 몇몇 종에 한정돼 있고 이번 연구도 애완용이나 보호센터 등에 붙잡혀 있는 동물에 한정된 점을 지적하면서 다른 종으로 눈물 연구를 계속 확대하면 인간과 동물의 안구질환을 더 잘 치료할 수 있게 될 것이라고 했다.

그래핀(Graphene)은 탄소 원자가 벌집 모양으로 이루어진 2차원 물질로 강철보다 100배 강하고 열·전기 전도성이 뛰어나 꿈의 신소재로 불린다. 최근 그래핀 마스크, 그래핀 운동화, 그래핀 골프공 등 다양한 응용제품들이 출시되고 있지만, 아직까지는 소량의 그래핀이 첨가된 것들이 대부분이다. 카이스트(KAIST) 신소재공학과 김상욱 교수팀이 이런 그래핀의 응용범위와 한계를 뛰어넘는 새로운 형태의 그래핀 섬유를 개발하는데 성공했다. 13일 김 교수 연구팀에 따르면 이 기술은 연필심 등에 쓰이는 값싼 흑연으로부터 손쉬운 용액공정을 통해 얻을 수 있고 기존 탄소섬유보다 값이 싸며 유연성 등 차별화된 물성을 지니고 있어 경제성까지 갖췄다는 점에서 주목 받고 있다. 특히 100% 그래핀으로 이뤄진 섬유가 만들어지는 과정에서 스스로 납작해져서 벨트와 같은 단면을 갖는 현상을 세계 최초로 발견했다. 통상적으로 일반섬유는 그 단면이 원형으로 이루어져 있는 반면 원자단위의 평평한 2차원 소재인 그래핀으로 이루어진 섬유는 단면이 납작한 형태가 안정적인 구조라는 점을 김 교수 연구팀이 규명한 것이다. 실험 결과 실제 납작한 벨트형 그래핀 섬유는 내부에 적층된 그래핀의 배열이 우수해 섬유의 기계적 강도와 전기전도성이 대폭 향상됐다. 원형 단면을 갖는 일반섬유와 대비해 각각 기계적 강도는 약 3.2배(320%), 전기전도성은 약 1.5배(152%) 향상된 결과를 얻었다. 또 납작한 면 방향으로 매우 쉽게 구부러지는 유연한 섬유를 만들 수 있어 플렉시블 소자(유연 소자)나 웨어러블 소자 등에 유용하게 쓰일 수 있다고 연구팀 관계자는 설명했다. 김 교수는 “그래핀과 같은 2차원 소재로 섬유를 만들면 납작한 벨트 형태가 이상적인 배열구조”라며 “납작한 그래핀 섬유는 납작한 면 방향으로 유연한 성질을 가지고 있어 기존의 잘 부러지는 탄소섬유의 문제를 해결할 수 있고 최근의 이슈인 마스크의 필터 소재로도 유용하게 사용할 수 있다”고 말했다. 카이스트 신소재공학과 정홍주 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 저명 국제학술지인 ‘ACS 센트럴 사이언스(ACS Central Science’ 7월호 표지논문으로 선정됐다. 대전=임정재 기자 jjim61@segye.com