인류의 재앙으로 일컬어지는 ‘플라스틱’을 거저리 유충을 통해 생분해할수 있다는 사실이 포스텍 연구진에 의해 밝혀져 화제가 되고있다. 15일 포스텍에 따르면 화학공학과 차형준 교수팀과 안동대학교 송인택교수 등은 공동연구를 통해 딱정벌레목의 곤충인 ‘산맴돌이거저리(학명 Plesiophthalmus davidis)’ 의 유충이 분해가 매우 까다로운 폴리스타이렌(polystyrene)을 생분해할 수 있음을 처음으로 밝혀냈다. 이에따라 북태평양을 비롯, 전 세계 바다로 유입되고 있는 플라스틱 쓰레기를 거저리 유충을 활용해 처리할수 있을것이라는 전망이다. 연구팀에 따르면 2017년까지 전 지구에서 생산된 플라스틱 쓰레기는 83억t. 이 가운데 9%이하만이 재활용되는데 그쳤다는 것이다. 이로인해 이같은 쓰레기 플라스틱은 매년 1300만t씩 바다로 유입돼 북태평양에는 한반도의 7배 크기에 달하는 거대 ‘플라스틱 쓰레기 섬’이 존재할 정도로 플라스틱이 인류의 최대 골칫거리가 되고 있다. 포스텍과 안동대 연구팀은 이번 연구를 통해 우리나라에 서식하는 산맴돌이거저리의 유충이 폴리스타이렌을 먹어 질량을 줄일 수 있는데다 소화 후 폴리스타이렌의 분자량이 낮아지는 것을 발견했다. 또한, 산맴돌이거저리의 유충에서 장내 균총을 분리해 폴리스타이렌을 산화시키고 형태를 변화시킬 수 있다는 것을 확인했다. 한편 이번 연구는 제1저자인 우성욱 씨가 어린 시절부터 관심을 가졌던, ‘곤충’을 활용한 연구로, 곤충을 응용해 세상을 더 나은 곳으로 바꾸기 위해 대학에 입학하자마자 차형준 교수를 직접 찾아가 지도를 받으며 실험에 몰두한 결과물이라는 점에서 주목을 받고 있다. 교신저자인 차형준 교수는 “우리나라를 포함한 아시아 지역에 서식하는 산맴돌이거저리 유충과 장내 균총이 플라스틱을 완전 생분해 할 수 있는 새로운 종을 발견했다”며 “이 연구에서처럼 분리동정한 플라스틱 분해 박테리아를 이용하면, 완전 분해가 어려웠던 폴리스타이렌을 생분해할 수 있는 등 플라스틱 쓰레기 문제 해결에 크게 기여할 것이다”고 말했다. 이 연구 결과는 응용 및 환경미생물 분야의 전통적 권위지인 ‘응용∙환경미생물학(Applied and Environmental Mircobiology)’ 온라인판에 최근 게재됐다. 포항=이영균 기자lyg0203@segye.com

남극의 기온이 지난 30년간 세계 평균보다 3배 이상 빠르게 상승했다는 연구 결과가 나왔다고 CNN방송이 보도했다. 연구를 이끈 뉴질랜드 웰링턴대 카일 클렘 기후학 박사후과정 연구원은 29일(현지시간) 학술지 자연기후변화(NCC)에 발표한 논문에서 이같이 밝혔다. 그간 남극 외곽 지역의 기온이 높아지는 현상은 익히 알려져 있었으나, 바다 밑으로 깊숙이 숨겨진 빙하 중심부는 기온 상승과 무관한 것으로 여겨졌다. 클렘은 이번 연구로 "지구 온난화가 가장 멀리 떨어진 (남극) 지역에도 영향을 미치고 있다"는 점이 드러났다고 강조했다. 그러면서 이러한 현상이 해빙은 물론, 해양 생태계와 세계 해수면 상승으로도 이어질 수 있다는 우려를 덧붙였다. 연구진은 남극 기상관측소 데이터와 기후 모델을 분석해 남극 내륙 지역의 온난화 추세를 분석했다. 이들은 남극의 기온이 1989년부터 2018년 사이에 10년마다 섭씨 0.6도씩, 30년간 섭씨 1.8도가 상승했다면서 이는 세계 평균보다 3배 더 빠른 속도라고 말했다. 연구진은 기온 상승의 원인으로 남극에서 수천마일 떨어진 서태평양 적도 부근의 해수면 온도 상승을 꼽았다. 이는 지난 30년간 적도부근에서 운반돼온 따뜻한 공기가 남극 기온에 영향을 줬다는 의미다. 남극에서는 지난 3월 최초의 폭염이 나타났으며, 2월에는 기온이 섭씨 18.3도에 달하는 등 역대 최고 수준으로 치솟았다. 해빙 속도도 가속하는 추세다. 연구에 따르면 지난 22년간 동남극의 한 거대 빙하가 녹아 원래 있던 자리에서 3마일(약 4.82km) 뒤로 후퇴했다. 문제는 최근 남극이 기록적인 수준으로 더워지면서 해수면 상승에 영향을 주고, 결과적으로 전 세계 해안 지역 거주민들의 생활을 위협하고 있다는 것이다. 클렘은 온난화가 해안에서 내륙으로 진입하기 때문에 남극반도나 해안지역에서 가시적으로 나타날 영향에 대해 우려했다. 연구진은 남극의 기온 상승이 전적으로 인간 활동에서만 비롯됐다고 단언할 수는 없다는 입장이다. 연구에 따르면 세계 평균 기온이 상승하던 1970~80년대에도 남극의 기온은 섭씨 1도 이상 내려갔으며, 이후 2000년대에 들어설 무렵 갑자기 섭씨 2도가 상승했다. 이는 20~30년 주기로 발생하는 자연적인 냉각 패턴과 연관돼있다. 또 10년 주기 태평양 진동(IPO)이라는 이름의 태평양 순환 사이클 등이 지구온난화를 촉진하는 것으로 알려졌다. 클렘은 이러한 자연적인 요인이 인간이 배출한 온실가스와 함께 온난화에 작용한 것으로 보고 있다. 다만 연구진은 산업화 이전 시대의 온실가스 농도 추정치를 바탕으로 30년 동안 기온이 섭씨 1.6도 상승할 확률을 계산한 결과, 인간의 개입 없이는 이러한 빠른 상승은 어렵다는 결론을 내렸다.

심전도 모니터링으로 수면 무호흡 여부 등을 분석해 급성기 뇌졸중 환자의 후유증을 예측할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 고려대학교 구로병원 심혈관센터·뇌신경센터 공동 연구팀은 24시간 심전도 모니터링 결과를 기반으로 한 심폐결합분석법을 활용하면 뇌졸중에 의한 신경학적 후유장애 여부와 향후 회복 수준을 예측할 수 있다고 30일 밝혔다. 심폐결합분석법은 심전도의 전기적 신호에 반영된 환자의 호흡 패턴을 정밀 분석하는 검사법이다. 환자의 수면무호흡증 등 수면 호흡 장애 여부를 확인할 수 있다. 그동안 급성기 뇌졸중 환자에서 수면 호흡 장애 여부는 후유증과 회복 시기를 예측하는 주요 인자로 알려져 왔다. 그러나 급성기 뇌졸중 환자의 초기 치료 시 별도의 수면다원검사 등을 시행하기 어려워 수면 호흡 장애를 확인하는 데 한계가 있었다. 그러나 연구팀이 제시한 심폐결합분석법을 활용하면 현장에서 널리 사용되는 24시간 심전도 모니터링 데이터만으로 수면무호흡을 확인하고 후유증을 예측할 수 있게 된다. 실제 심폐결합분석법을 적용한 결과에서도 이런 사실이 확인됐다. 뇌졸중 발생 초기 30일 이내 시행한 심폐결합분석법에서 수면무호흡증을 보인 환자는 그렇지 않았던 환자보다 3개월 이후 중증 후유장애가 나타날 위험이 3.98배 높았다. 또 후유장애에서 회복되지 않을 위험도는 1.81배 컸다. 수면무호흡 시간이 길어질수록 중증 신경학적 후유장애의 위험도가 비례해 증가하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 "심전도 기반 심폐결합분석법은 급성기 뇌졸중 치료 과정에서 시행하기 어려운 수면다원검사를 보완할 수 있는 대안"이라며 "환자의 수면 호흡 장애를 간편하게 확인할 수 있어 신경학적 후유장애의 예측과 치료에 크게 기여할 것으로 기대된다"고 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 심장학회(AHA)의 국제학술지 '뇌졸중'(Stroke) 7월호에 게재됐다.

인간의 무릎 연골은 체중을 이겨낼 수 있을 만큼 강력하면서도 어떤 충격도 흡수할 수 있을 만큼 부드럽고 유연한 탄력을 지닌 신비한 조직이다. 그런 만큼 인공적으로 만들어내기가 쉽지 않다. 연골은 그러나 스스로 치유하거나 수리할 수 있는 능력이 제한돼 있다. 나이가 들어 닳거나 혹사하거나 부상으로 손상되면 복원이 어렵다. 미국 듀크대학 화학-기계-재료공학 합동 연구팀이 인간의 무릎 연골과 똑같은 특성을 지닌 인공 연골을 만들어내는 데 성공했다고 영국의 과학기술 전문지 피조그(Phys.org)가 27일 보도했다. 이 인공 연골은 하이드로젤(hydrogel)로 60%가 물이지만 25센트짜리 동전 크기의 디스크(disc) 하나가 45kg짜리 케틀벨(kettlebell)의 무게를 파열이나 모양의 상실 없이 견뎌낼 수 있는 힘과 탄력을 지니고 있다고 연구팀을 이끈 켄 골 기계-재료공학 교수가 밝혔다. 이 하이드로젤은 두 가지의 폴리머 네트워크(polymer network)가 서로 엮여있다. 하나는 스파게티 같은 신축성이 강한 가닥들로 이루어져 있고 또 하나는 음전하(negative charge)를 띠는 강인한 바스켓 같은 가닥을 가지고 있다. 여기에 제3의 요소인 셀룰로스 섬유망(cellulose fiber meshwork)이 이 두 가지 가닥들을 보강해 주고 있다. 그래서 젤을 잡아 늘이면 셀룰로스 섬유가 이에 저항해 젤을 뭉치게 만든다. 또 젤을 압착하면 단단한 폴리머 체인을 따라 음전하가 서로를 밀어내면서 물을 지켜 젤이 원래의 모양으로 되돌아오게 만든다. 이 3가지 요소가 결합해야만 젤이 유연하면서도 단단하고 강력한 힘을 지니게 된다고 연구팀은 설명했다. 이 특수 하이드로젤을 다른 형태의 하이드로젤과 비교 실험한 결과 이 특수 젤만이 잡아 늘이거나 압착했을 때 모두 인간의 연골만큼 강력한 특성을 보여주었다고 연구팀은 밝혔다. 지금까지 이 젤을 잡아당기는 실험을 10만 번 반복했지만, 젤은 아무런 문제가 없었다. 또 자연 연골에 이 젤을 100만 번이나 마찰 시켜 봤지만 부드럽고 미끄럽고 자기 윤활성(self-lubricating)을 지닌 표면에는 아무런 변함이 없었다. 이 특수 하이드로젤이 앞으로 임상에 사용되려면 최소한 3년은 걸릴 것으로 연구팀은 예상하고 있다. 지금까지의 실험에서 이 젤은 시험관에서 배양한 세포들에 독성이 없는 것으로 확인됐다. 다음 단계는 양(sheep)에 이를 이식해 보는 것이다. 이 특수 하이드로젤은 언젠가는 손상된 무릎 연골을 대체하는 데 사용될 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 이 연구 결과는 과학전문지 '첨단 기능성 재료'(Advanced Functional Materials) 최신호에 발표됐다.

국내 연구진이 리튬-황 전지를 경제적으로 설계하되 성능을 획기적으로 개선한 차세대 배터리 기술 개발에 성공했다. 카이스트(KAIST) 생명화학공학과 김희탁 교수팀은 기존 대비 전해액의 함량을 4배 이상 줄인 리튬-황 전지를 개발했다고 25일 밝혔다. 리튬-황 전지는 차세대 배터리 기술 중 연구개발이 가장 활발하게 이뤄지는 기술이다. 휴대용 전자기기와 전기자동차에 사용되는 리튬이온전지에 비해 에너지 밀도가 2~3배 높아 전기동력 기체 무게를 크게 줄일 수 있기 때문이다. 리튬-황 전지는 가벼운 황과 리튬금속을 활물질(화학적으로 반응하여 전기에너지를 생산하는 물질)로 이용하기 때문에 중금속 기반인 리튬이온전지에 비해 경량화가 가능하다. 특히 지구에 풍부하게 존재하는 황을 활용해 저가의 전지를 구현할 수 있어 주목을 받아왔다. 다만 리튬이온전지와 달리 매우 높은 전해액 함량을 갖고 있다. 전지 무게의 40%에 달하는 과량의 전해질 사용은 전지 무게 증가로 인해 그동안 리튬-황 전지의 고에너지밀도 구현에 큰 걸림돌이 돼왔다. 리튬-황 전지는 황이 방전된 뒤 부산물인 ‘리튬 폴리 설파이드’가 전해액에 용해된 상태에서 빠른 충·방전 특성을 갖는다. 이 전해액 양을 낮추면 리튬 폴리 설파이드의 용해량이 감소해 용량 및 출력이 저하되는 문제가 발생한다. 또 리튬금속 음극이 전해액을 분해해 전해액이 고갈되는 문제는 낮은 전해 액체량에서 더욱 심해져 결국 전지 수명을 떨어뜨린다. 김 교수팀은 연구를 통해 리튬 나이트레이트 염과 같이 높은 전자공여(다른 화합물에 전자를 주는 성질) 능력이 있는 염을 전해질에 주입하면 폴리 설파이드의 용해도를 증가시킴과 동시에 리튬금속에서 전해질 분해를 억제할 수 있음을 규명했다. 리튬이온과 결합력이 강한 나이트레이트 음이온이 리튬이온의 ‘용매화 껍질(Solvation Shell)’ 역할을 수행함으로써 리튬 폴리 설파이드의 해리도를 증가시켜 결과적으로 용해도가 향상된다는 사실도 증명했다. 아울러 용매화 껍질 구조변화가 전해액 용매 분자와 리튬금속과의 접촉을 낮춰 분해반응을 억제하는 현상도 확인했다. 연구팀은 이번 연구를 통해 전해액 성분 중 리튬 염 물질 하나만을 교체하는 간단한 방법으로 에너지 밀도를 높이면서 고가의 전해액 사용량을 4배 이상 줄여 가격을 대폭 절감하는 성과를 거뒀다. 김 교수는 “황 양극과 리튬금속 음극의 성능을 동시에 높일 수 있는 전해액 설계원리를 제시했다는 점에서 의미가 크다”면서 “차세대 전지 전해액 설계산업 전반에 걸쳐 넓게 응용되기를 기대한다”고 말했다. 카이스트 생명화학공학과 출신 추현원 MIT 박사과정과 정진관 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 연구결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced energy materials)’ 6월 2일자 표지논문으로 실렸다. 대전=임정재 기자 jjim61@segye.com

변기 물을 내리는 행위로도 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)에 걸릴 가능성이 있다는 연구 결과가 나왔다. 16일(현지시간) 워싱턴포스트(WP)에 따르면 중국 둥난대 에너지환경대학의 왕지샹 교수 연구팀은 변기 물 내림을 컴퓨터 모델로 시뮬레이션한 결과 “물을 내리면 에어로졸이 변기 위로 치솟아 사람이 흡입할 수 있을 정도로 공기 중에 오래 머문다”고 전했다. 연구진은 코로나19 환자의 대변에 함유된 바이러스가 변기 물 내리는 행위로 주변에 확산할 수 있다고 주장했다. 이런 내용을 담은 논문은 이날 미국 물리학협회(AIP) 학술지 ‘유체물리학’(Physics of Fluids)에 게재됐다. 논문에 따르면 변기 물을 내리면 수압으로 인해 작은 대변 조각이 위로 치솟고 에어로졸화 돼 주변에 가라앉게 된다. 이 현상을 ‘변기 에어로졸 기둥’(toilet plume)이라고 부른다. 연구진은 “이 현상으로 바이러스 입자가 3피트(약 91cm)까지 치솟고 1분 넘게 공기에 머무른다”고 밝혔다. 이로 인해 코로나19도 퍼질 수 있다고 주장했다. 대변에 코로나19 바이러스가 발견됐다는 사실은 앞선 연구들에서도 등장한다. 지난 3월 저널 ‘위장병학’(Gastroenterology)에 실린 논문을 통해 중국 중산대 연구진은 코로나19 환자가 사용한 변좌에서 상당한 양의 코로나19 바이러스를 검출해, 바이러스가 기도에서 사라진 후에도 바이러스 유전물질이 대변에 남아있다고 결론지었다. 같은 달 영국 의학 저널 랜싯에는 코로나19 환자가 회복하고 한 달 후에도 대변에서 바이러스가 검출됐다는 논문이 실리기도 했다. 일부 전문가들은 많은 코로나19 환자가 구토나 설사 증상이 있는 점을 고려하면, 대변과 위장관에 바이러스가 있다는 사실은 결국 변기를 통한 전염 가능성이 높은 것이라고 주장한다. 왕 교수는 “물을 내리면 바이러스가 위로 떠오른다”며 “물을 내리기 전 변기 뚜껑을 닫아야 한다”고 강조했다. 다만 변기 연기기둥 현상으로 퍼지는 바이러스양이 사람에게 코로나19 감염을 일으킬 정도로 많은지는 아직 확실치 않다고 WP는 지적했다. 미국 애리조나대 미생물학자인 찰스 제르바 교수는 이를 두고 “위험이 아예 없진 않지만, 정확히 어느 정도인지는 알 수 없다”며 “가장 불확실한 건 물을 내릴 때 변기 안에 있는 바이러스가 얼마나 전염성이 있는지, 그리고 전염을 일으키기 위해 필요한 바이러스의 양”이라고 설명했다. 미국 질병통제예방센터(CDC)도 “대변에서 발견된 신종 코로나바이러스가 코로나19 감염을 일으킬지는 불확실하다”는 입장을 내놨다. 조성민 기자 josungmin@segye.com

한 고양이 질병 치료제가 사람에게 발생한 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)을 고치는 데 효과가 있을 수 있다는 가능성이 제기됐다. 11일 홍콩매체 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 중국의학과학원 장수양(張抒揚) 교수가 이끄는 연구진은 최근 논문 사전발표 플랫폼(bioRxiv)에 이러한 연구결과를 내놨다. 아직 피어리뷰를 거치지 않은 해당 논문에 따르면, 연구진은 고양이 코로나바이러스에 의해 발생하는 고양이 전염성 복막염(FIP) 치료제 'GC376'을 이용해 컴퓨터 모델링과 실험실 테스트를 했다. 코로나19 바이러스의 엠프로(Mpro)라는 효소는 단백질을 아미노산으로 나누는 역할을 하며, 바이러스는 아미노산을 이용해 기본구성물을 만든다. 이때문에 엠프로가 없으면 바이러스가 복제할 수 없는데, GC376이 이 효소와 결합해 바이러스 복제를 효과적으로 막았다는 게 연구진 설명이다. 연구진은 또 GC376이 코로나19에 감염된 세포로 쉽게 침투하고 매우 낮은 농도로 투여해도 최대의 효과를 낼 수 있었다면서 "훌륭한 안전성을 보여준다"고 평가했다. 이러한 연구 결과는 GC376 개발사인 미국 애니바이브(Anivive) 생명과학이 몇주 전 미국 식품의약국(FDA)에 해당 약물의 인간 대상 임상시험을 긴급 승인해줄 것을 신청했다고 밝힌 가운데 나왔다. 애니바이브 측은 지난달 말 "몇달간의 자체 연구를 바탕으로 FDA에 사전시험용 신약을 신청했다"면서 "임상연구 계획서 수립에 FDA의 지침을 받을 것"이라고 말한 바 있다. 다만 사람을 대상으로 한 임상시험 시기는 불분명하다고 SCMP는 전했다. 화난(華南)농업대학 수의학원 궈샤오펑(郭霄峰) 교수는 "일부 질병은 사람과 동물 모두에 감염되고 치료법이 비슷할 수 있다"면서도 "차이점이 있다면 품질이다. 사람은 고양이보다 더 복잡할 것"이라고 평가했다. 한편 중국농업과학원 산하 하얼빈(哈爾濱) 수의연구소 연구진은 지난 4월 학술지 '사이언스'에 게재된 논문에서 "고양이가 코로나19 바이러스를 인간에게 옮긴 중간숙주일 가능성도 있다"고 밝히기도 했다고 SCMP는 덧붙였다.

비타민D에 암 예방과 치료에 도움이 되는 기전이 있다는 연구 결과가 나왔다. 핀란드 동부대학(University of Eastern Finland)의 카르스텐 칼베르크 생화학 교수와 스페인 마드리드 자치대학(Universidad Autonoma de Madrid)의 알베르토 무뇨스 생물학 교수 연구팀은 지금까지 발표된 관련 연구논문 자료를 종합 분석, 이 같은 결론을 내렸다고 사이언스 데일리(ScienceDaily)가 10일 보도했다. 비타민D는 일반적으로 뼈 건강에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있지만 이 밖에도 단핵구(monocyte)와 T세포 같은 면역세포를 조절, 암을 억제하는 기전이 있다고 연구팀은 밝혔다. 비타민D는 여러 유전자의 발현과 후성 유전학적 조절(epigenetic regulation)에 관여하는 전사인자(transcription factor)인 비타민D 수용체(VDR: vitaminD receptor)를 통해 이러한 효과를 가져온다고 연구팀은 설명했다. 비타민D의 이러한 효과가 가장 강력하게 나타나는 암은 대장암과 혈액암(백혈병, 임파선암 등)인 것으로 밝혀졌다. 비타민D는 조혈(造血: hematopoiesis) 과정에서 혈액 세포들의 분화에 중요한 역할을 수행하며 대장, 피부 같은 재생 속도가 빠른 조직에서 성체 줄기세포의 분화에도 관여한다고 연구팀은 밝혔다. 따라서 비타민D가 지나치게 부족하면 VDR이 제대로 기능하지 못해 혈액세포와 성체 줄기세포의 분화가 완전하게 이루어지지 못하고 무한 증식하는 암세포로 돌변하게 된다는 것이 연구팀의 설명이다. 유방암과 전립선암 같은 경우, 혈중 비타민D 수치가 낮으면 암 발생 위험이 커지고 발생 후 예후도 좋지 않은 것으로 밝혀졌다. 무작위 대조군 설정 임상시험에서는 비타민D 보충제가 암 사망률을 낮추는 결과가 꾸준히 나오지는 않는다. 그러나 임상시험 참가자들의 비타민D에 대한 개인적 반응의 차이를 평가했을 땐 비타민D의 효과가 보다 분명해진다고 연구팀은 지적했다. 칼베르크 교수 연구팀은 앞서 비타민D 보충제에 대한 분자적 반응(민감도)은 사람마다 차이가 있다는 연구 결과를 발표한 일이 있다. 이를테면 핀란드 사람들은 비타민D 보충제에 대한 민감도가 비교적 낮아 비타민D 보충제의 용량을 높여야 완전한 임상적 효과를 기대할 수 있다는 것이다. 비타민D는 태양의 자외선에 노출된 피부를 통해 체내에서 합성되기 때문에 '햇볕 비타민'(sunshine vitamin)이라는 별명이 붙어있다. 이를 통해 우리 몸에 필요한 비타민D의 90%가 공급된다. 식품 중에는 기름 많은 생선(연어, 참치, 고등어), 간, 계란 노른자, 치즈 등에 들어 있으며 비타민D가 첨가된 시리얼과 우유 그리고 비타민D 보충제를 통해서도 섭취가 가능하다. 이 연구 결과는 암 학술지 '암 생물학 세미나'(Seminars in Cancer Biology) 최신호에 발표됐다.

지구온난화의 주범인 이산화탄소를 에틸렌이나 에탄올, 프로판올과 같이 고부가가치의 다탄소화합물로로 효율적으로 전환할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이산화탄소 농도조절만을 통해 다탄소화합물 선택도를 크게 높인 이 기술이 실용화되면 ‘산업의 쌀’이라 불리는 에틸렌이나 바이오 연료인 에탄올, 화장품과 살균·살충제에 사용되는 프로판올 등을 생산하는 기존 석유화학산업의 지형 변화를 불러올 것으로 기대되고 있다. 카이스트(KAIST) 신소재공학과 오지훈 교수팀은 이산화탄소 전기화학 환원 반응 때에 값싼 중성 전해물(전해질)에서도 다탄소화합물을 선택적으로 생성할 수 있는 공정을 개발했다고 3일 밝혔다. 연구팀에 따르면 중성 전해물을 사용해 구리(Cu) 촉매 층 내부의 이산화탄소 농도를 조절한 결과, 기존 공정과 비교해 각각 이산화탄소 전환율은 5.9%에서 22.6%로, 다탄소화합물 선택도는 25.4%에서 약 62%까지 대폭 높아졌다. 일반적으로 이산화탄소를 전기화학적으로 환원 반응시키면, 수소, 일산화탄소, 메탄 등 다양한 물질이 동시에 생성된다. 그중 2개 이상의 탄소로 구성된 다탄소화합물이 산업적으로 중요한 가치를 가진다. 이에 대한 기존 연구는 탄소화합물의 선택도를 높이기 위해, 주로 알칼리성 전해물에 의존해 새로운 촉매 개발에 집중해왔다. 다만 이 방법은 부식성과 반응성이 커 공정 유지비용이 비싸고, 촉매 전극의 수명도 짧다는 단점이 있다. 오 교수팀은 문제해결을 위해 구리 촉매 층 내부의 이산화탄소 농도를 오히려 감소시키는 전략을 채택했다. 그 결과 성능이 떨어진다고 여겨왔던 중성 전해물에서 기존에 보고된 연구 성과를 뛰어넘는 고성능을 보여줬다. 특히, 중성 전해물을 사용했음에도 사용된 전극은 놀랍게도 10시간 이상 일정하게 높은 다탄소화합물의 선택도와 생성량을 유지한 것으로 나타났다. 연구팀은 또 이산화탄소의 물질이동 모사 모델을 활용해 구리 촉매 층의 구조와 이산화탄소 공급 농도, 유량을 제어한 결과, 촉매 층 내부의 이산화탄소 농도를 조절에도 성공했다. 아울러 내부의 농도가 최적일 때 다탄소화합물의 선택도가 높아짐을 확인했다. 오 교수는 “촉매 층 내부의 이산화탄소 농도와 다탄소화합물의 선택도 간의 관계는 그동안 촉매 특성에 치우쳐있던 연구에새로운 방향을 제시한 것으로, 공정 유지비용 절감은 물론 촉매 전극 수명 연장에 기여할 것”이라고 설명했다. 연구팀의 탄잉촨 박사 후 연구원은 “촉매 특성을 바꾸지 않고, 단순히 이산화탄소 농도만 바꿔도 다탄소화합물의 선택도를 크게 개선할 수 있었다”고 말했다. 탄잉촨 박사 후 연구원과 이범려 석사과정이 제1 저자, 송학현 박사과정 학생이 제2 저자로 참여한 이번 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지 ‘줄(Joule)’ 5월호 특집논문으로 게재됐다. 대전=임정재 기자 jjim61@segye.com

햄스터를 대상으로 마스크의 효능을 테스트해본 결과 신종 코로나 바이러스 감염증(코로나 19)의 전염을 감소시키는 효과가 큰 것으로 확인됐다는 연구결과가 나왔다. 18일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)등의 보도에 따르면, 홍콩대 연구팀은 코로나19에 고의로 감염시킨 햄스터들과 건강한 햄스터들을 대상으로 마스크 전염 차단 효과를 관찰했다. 연구진은 실험을 위해 한쪽 우리에는 감염된 햄스터들을 넣고, 다른 한쪽 우리에는 건강한 햄스터들을 넣었다. 그리고 나서 공기가 잘 통하는 곳이 둔 두개의 우리 사이에 수술용 칸막이를 설치하지 않은 경우, 감염된 햄스터 우리 쪽에 마스크 칸막이를 설치한 경우, 건강한 햄스터 우리에 마스크 칸 막이를 설치한 경우 등 3가지 시나리오를 설정해놓았다. 그리고 나서 일주일 후에 보니 마스크 칸막이가 없는 경우, 건강한 15마리 중 10마리(66.6%)가 코로나19에 감염됐다. 감염된 햄스터 우리에 마스크 칸막이를 설치한 경우, 바로 옆 우리에 있던 건강한 햄스터 12마리 중 2마리(16.7%)만이 양성반응을 보였다. 하지만 건강한 햄스터 우리에 마스크 칸막이를 설치했을 경우엔 감염된 햄스터가 4마리로 증가했다. 따라서, 코로나 19 전염을 예방하기 위해선 감염 환자는 물론 건강한 사람들도 마스크를 쓰는게 바람직하다는 것이다. 연구진은 "특히 무증상일 경우 감염을 막는 마스크의 효과가 확실하다"며 "(이번 연구결과는) 마스크를 쓰는 것이 왜 중요한지를 설명해 준다"고 말했다.