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과학 기타우리 몸속 세포의 움직임을 훤히 들여다보는 '사이토믹스'
공초점 현미경 등을 이용해 실시간으로 세포의 변화 분석 인체는 약 100조개의 세포로 구성돼 있다. 각 세포는 약 30억개의 염기쌍을 갖고 있으며, 수만 개 유전자에서 유래한 단백질이 서로 상호작용하면서 활성화되거나 억제되면서 기능을 수행한다. 이 세포들이 제대로 기능을 하면 인간은 건강하게 정상적인 생활을 할 수 있다. 그러나 단백질의 활성도나 상호작용에 문제가 생기면 질병이 발생하게 된다. 따라서 세포 구성 단백질의 기능 연구는 인간 질병의 원인 규명에 매우 중요하며 예방과 치료에 결정적 기여를 할 수 있다. 세포나 몸 속의 이상을 자세히 관찰하는 기술에 대해 알아보자.⊙사이토믹스-세포를 훤히 들여다보다사이토믹스(Cytomics)는 단일세포 수준에서 환경의 변화에 따른 단백질의 거동(이동)，상호작용 및 활성도 등의 사이톰(Cytome:정상적인 상태에서 단일 세포 내에서 일어나는 모든 변화의 총체적 집합)의 변화를 실시간으로 분석하는 새로운 개념의 세포연구 기술이다. 세포는 세포막 핵 미토콘드리아 등 다양한 종류의 세포 내 소기관뿐 아니라 단백질 탄수화물 핵산 지질 등으로 구성돼 있다. 세포 내 소기관은 수 마이크로미터에서 수십 나노미터까지 크기가 다양하며 단백질 등 생체 고분자물질은 크기가 수 나노미터 수준으로 더 작다. 따라서 세포 내 소기관이나 단백질을 분석하기 위해서는 형광물질로 세포를 염색하고 형광현미경 · 공초점현미경 등으로 이미지를 얻어서 분석하는 과정이 필수적이다. 형광물질에는 가시광선 영역의 색깔을 발광하는 다양한 종류가 있다. 최근에는 형광을 발광하는 단백질이 개발돼 형광색을 띠는 세포 물고기 생쥐 등도 만
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과학 기타우리나라 IT · 소재 기술로 만든 미래 첨단 소총 'K11'
세계 최초 이중총열구조··· 보병전투에서 최고의 개인 화기 부상#2018년 육군 ○○부대 K11 사수 A상병은 중동 지역 평화유지군으로 파병돼 실전에 돌입했다. 통신이 가능하고 전장정보를 실시간으로 받아볼 수 있는 헬멧을 착용한 A상병은 폭격으로 폐허가 된 시가지에 진입해 부서진 건물 잔해 사이를 지나가고 있다. 갑자기 K11 의 야시장비에 희미한 열상이 잡히자 A상병은 돌무더기 뒤편에 있는 몇명의 사람들과 그들이 보유한 화기 형상을 확인한다. A상병은 이를 즉시 분대장에게 알리고 지휘소와 교신한 후 전투 준비에 들어간다. 교전허가가 떨어지자 A상병은 같은 K11 사수인 B상병과 함께 공중폭발 모드로 동시사격을 실시하고 분대원들과 집중사격을 퍼부어 적을 초토화하고 부대로 복귀한다. 미래 보병전투에서 최고의 개인화기로 부상하고 있는 K11 복합형소총이 국방과학연구소 연구원을 중심으로 한 국내 연구진에 의해 개발돼 최근 전력화됐다. K11은 구경 5.56㎜ 기존 소총과 구경 20㎜ 공중폭발탄 발사기 두 가지 총열을 하나의 방아쇠로 선택 · 운용이 가능한 세계 최초의 이중총열구조 소총이다. 국방과학연구소를 통해 K-11 복합소총을 알아보자.⊙'무적' K11 소총K11은 국내 IT 기술 및 소재 기술의 역량을 총 동원하며 8년에 걸친 연구 · 개발(R&D)의 결과로 탄생했다. IT 기술을 통한 전체 시스템 설계, 전자보드 및 광학계 설계, 효과적 소프트웨어(SW)프로그래밍 기술이 기반이 됐다. 특히 저전력 회로설계, 소형화된 고신뢰성 전자보드, 소형 광학설계기술, 비접촉 에너지 및 신호 전송기술이 집약된 사격통제시스템과 미세전자기계시스템(MEMS)기술이 융합된 20㎜탄의 신관 설계 기술 등은 독보
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과학 기타인류의 생존까지 위협하는 '지구온난화' 해결책은 없을까?
이산화탄소 포집·인공 광합성·대체에너지 연구 활발 최근 세계적으로 이상기후 현상이 뚜렷하다. 극지방의 빙하가 녹아내려 해수의 수위가 올라가 해안선이 바뀌고 홍수 · 가뭄 · 태풍 · 이상고온 현상이 빈번히 발생하고 있다. 과학자들은 이상기후의 원인이 산업화 이후 무분별하게 사용한 화석에너지의 부산물인 '온실가스'로 인한 지구온난화 때문이라는 데 대체로 동의한다. 세계 최대 인구 보유 국가인 중국과 인도는 오히려 고도화되는 형국이라 화석연료 사용량이 매년 가파르게 증가하고 있다. 일부 과학자는 이대로 가다간 약 50년 후인 2060년에는 각종 재해로 지구상의 인구가 지금보다 현저히 감소할 것이며, 100년 후인 2110년에는 인간이 멸종 위기에 처할지도 모른다고 우려한다. 실제로 지구온난화로 인해 우리나라가 현재 아열대 기후로 바뀌고 있다는 분석이 지배적이다. 지구온난화의 실태와 이를 극복하기 위한 과학기술을 알아보자.⊙ 인류에 치명적인 지구온난화인류가 지구에서 살아갈 수 있는 이유는 대기중에 적절히 존재하는 온실가스가 온실의 유리처럼 작용해 지구 표면의 온도를 일정하게 유지해주기 때문이다. 태양에서 지구로 도달하는 에너지(자외선+가시광선이 대부분)는 발전량으로 환산하면 약 343 W/㎡ 다. 이 중 30%가량은 대기 · 구름 · 지표면에서 반사돼 우주로 다시 방출되고, 21%는 대기에 직접 흡수돼 대기를 가열하면서 지구의 온도를 적절하게 유지한다. 나머지 49%는 지표면에서 흡수돼 지표면을 일부 가열하거나 지표면의 적외선으로 변환돼 다시 방출된다. 그런데 온실가스의 양이 많아지면서 이 같은 시스템이 고장나기 시작했다. 공기의 주성분인
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과학 기타올 여름 무더위는 해수 온도가 떨어지는 '라니냐' 탓?
'엘리뇨'의 반대 현상··· 아시아 지역 홍수·불볕 더위 시달려 아침저녁으로 공기가 서늘하다. 찜통더위가 조금 물러간 듯싶다. 올해는 예년과 다르게 유달리 더운 날씨가 기승을 부렸다. 기상청 자료에 따르면 한국은 7월1일부터 8월8일까지 39일 중 35일이 평년 수준보다 더운 날씨를 기록한 것으로 나타났다. 7월 전국 60개 지점 평균 기온은 25.3도로 평년(24.5도) 대비 0.8도 높았고 8월엔 평균 기온이 27.6도에 육박해 평년보다 1.7도나 높았다. 이상 고온현상이 나타난 우리나라와는 달리 아시아 지역은 폭우로 몸살을 앓았다. 주요 외신들에 따르면 파키스탄 북서부에서는 8월 초 폭우로 인한 사망자가 1600명을 넘었다. 인도에서는 북부 잠무 · 카슈미르주 라다크 지역에서 홍수가 발생해 외국인 6명을 포함해 최소 169명이 목숨을 잃었다. 중국도 지난 7일부터 내린 폭우로 인해 간쑤성 저우취현에서 대형 산사태가 발생해 현재까지 최소 127명이 사망했고 실종자가 2000명에 달했다. 많은 기상학자들은 아시아에 기상 이변이 발생한 배경으로 '라니냐'를 지목하고 있다. 태평양 동쪽 칠레 앞바다 온도가 떨어지는 '라니냐' 현상이 나타나면 남는 에너지가 바다 건너 아시아 쪽으로 몰려와 홍수와 불볕 더위를 만든다는 것이다. 각종 기상이변의 원인이 되는 해수온도 변화 현상인 라니냐와 엘니뇨. 이 현상이 생기는 원인은 과연 무엇일까?⊙ 엘니뇨는 무엇인가?엘니뇨란 페루나 에콰도르 해안가의 어부들이 그들의 어업 활동과 관련해 지역적으로 쓰던 용어다. 스페인어로 어린 남자아이 또는 어린 예수라는 뜻을 갖고 있다. 과거에는 동태평양의 남아메리카 근해의 해류를 엘니뇨라고 했으나 지
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과학 기타'입자 가속기' 연구가 우주 생성의 비밀 풀어줄까?
LHC 터널에서 양성자 충돌 실험··· 빅뱅·블랙홀의 정체 등 의문 밝힐 끈이론 연구 우주는 어떻게 만들어졌을까. 또 모든 물질은 궁극적으로 무엇으로 이뤄져 있을까. 이 두 가지는 입자물리학의 가장 근본적인 질문이다. 최근 교육과학기술부 관계자들은 이런 연구를 세계적으로 선도하고 있는 스위스 CERN(유럽입자물리연구소)을 공식 방문했다. CERN은 세계 최대 규모 강입자가속기(LHC:Large Hadron Collider)를 갖추고 있으며 수만명의 다국적 연구원들이 드나드는 곳이다. 우리나라도 LHC와 유사한 국제적 기초과학 연구를 진행할 수 있는 중이온가속기를 들여올 준비를 하고 있다. 가속기 연구는 우주의 비밀을 풀어줄 수 있을 것으로 기대되고 있다. 과학의 진보는 의문의 해소와 무지(無知)의 정복 과정이다. 19세기 중반까지만 해도 원자의 존재를 믿는 사람은 별로 없었으나,21세기에는 원자 하나하나를 움직이는 기술까지도 존재하는 세상이 됐다. 그리고 20세기 초반까지만 해도 우리 은하계 밖에 무엇이 있다고는 전혀 생각하지 못했으나,현재는 우리의 은하만한 것이 수천억개 이상 있다는 것을 알게 됐다. 입자가속기가 무엇인지 알아보자.◎ LHC,빅뱅 환경 유사하게 구현CERN은 올해 4월 약 27㎞길이의 LHC 터널에서 양성자를 각각 3.5TeV(테라전자볼트)의 에너지로 충돌시키고 데이터를 기록하는 실험을 성공적으로 마쳤다. 당시 CERN 관계자들은 "우리는 이로써 이전에 누구도 가보지 못한 영역에 발을 내딛었으며 물리학의 새로운 지평을 열었다"고 말했다. 총 7Tev의 힘은 이전까지 최고 기록이었던 미국 시카고 페르미연구소 입자가속기 2Tev보다 3.5배나 높은 것이다. 빅뱅 당시 상황을 가장 정
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과학 기타동물도 자살을 한다?
고래·물개 등 해양 동물의 '스트랜딩' 침팬지·코끼리 등도 스스로 죽음 선택 최근 연예인 박용하가 스스로 목숨을 끊은 데 이어 최근에는 일본의 유명 여자 아나운서가 생후 5개월 아기를 두고 자살해 큰 이슈가 됐었다. 특히 한국의 자살률은 이미 세계적인 수준이다. 최근 한국인의 자살률은 경제협력개발기구(OECD) 30개 회원국 가운데 1위를 기록하는 불명예를 안기도 했다. 한국인의 자살률은 10만명당 21.5명(OECD 평균 11.1명)으로 회원국 가운데 1위를 차지했고 헝가리(21.0명),일본(19.1명) 순으로 나타났다. 그리스는 2.9명으로 회원국 가운데 자살률이 가장 낮았다. 도대체 사람들은 왜 자살을 하는 것일까. 사람이 자살하는 이유로는 동물에 비해 잘 발달된 대뇌가 꼽힌다. 대뇌피질이 창조적이고 조직적이며 모든 신경을 통제하는 중추기능이지만 취약점도 가지고 있다. 엄청난 자극에 의해 흐트러진 질서는 좀처럼 돌이키기 힘들거나 영구적으로 못 쓰게 돼버리는 것이다. 그래서 사람들은 우울증,폭력 등의 비정상적인 행동을 보이기도 하고,아노미(anomie)에 빠지면 자살을 선택하기도 한다. 사람만큼 대뇌가 발달하지 못한 동물들도 자살을 한다. 물론 정신적인 충격을 받고 자살하는 경우는 드물다. 하지만 자살의 의미가 '스스로를 죽이는 행위'라고 할 때 동물들도 자살을 할 수 있다는 증거들은 얼마든지 있다. ⊙ 고래 등 해양동물의 자살(stranding)우리는 종종 고래나 물개 등 해양동물들이 해안가로 올라와 죽었다는 소식을 접하게 된다. 이렇게 대부분의 해양동물들이 갑작스레 해안가로 올라오는 현상을 '스트랜딩(stranding)'이라고 한다. 전문가들은 스트랜딩의 원인을 '어떤 이유에
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과학 기타D램 대체할 비휘발성 메모리 나올까?
'스핀파' 연구 통해 차세대 전자소자 'V-램'개발 가능성최근 정보기술(IT) 분야의 가장 큰 관심은 단연 '아이폰'으로 촉발된 스마트폰이다. 스마트폰 분야에서 애플에 '선방'을 맞은 삼성전자는 최근 아이폰에 대항할 스마트폰 '갤럭시 S'를 내놓고 이와 연관된 풀 라인업 제품을 잇따라 출시하겠다고 선언했다. 스마트폰이 글로벌 IT기업에 최대의 화두가 된 것은 컴퓨터가 손 안으로 옮겨가고 있는 트렌드 때문이다. 즉 초소형 전자소자 발전으로 대용량 정보저장과 초고속 정보처리가 가능해지고 다양한 콘텐츠를 제공하는 소프트웨어(SW)가 이를 통해 연속적으로 발전하고 있는 것이다. 우리가 흔히 알고 있는 D램 등 전자소자에는 전자가 지니고 있는 전하의 흐름과 양을 제어함으로써 정보의 기록 · 재생 · 저장 등이 가능하다. 그런데 컴퓨터를 사용하다 보면 누구나 겪는 낭패가 있다. 전원이 갑자기 꺼져버린다든지 실수로 인해 문서 등 작업하던 것이 갑자기 날아가버리는 경우다. 이는 컴퓨터 정보기억소자 중 하나인 D램이 휘발성 메모리이기 때문이다. 컴퓨터에 쓰이는 휘발성 메모리를 비휘발성 메모리로 대체하면 어떨까. 현재 전자가 지니고 있는 다른 특성을 이용해 비휘발성 초소형 전자소자를 개발하려는 첨단 연구가 진행되고 있다. 김상국 서울대 교수를 통해 '스핀'의 세계를 알아보자.⊙ 자기소용돌이 핵 제어,V-램막대자석이 N극과 S극을 갖고 서로 끌어당기는 물리 법칙은 초등학생 이상이면 누구나 알고 있다. 이 힘은 과연 어디서 나오는 것일까. 전문가들은 자석의 본질을 전자가 갖고 있는 '스핀' 때문이라고 설명한다. 스핀은 전자가 막대자석과 같은 성질을 지니게 하는 양자 상태를 말
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과학 기타여름철 건강 위협하는 식중독과 햇볕 화상 어떻게 피할까
손 자주 씻고 음식물 익혀 먹어야 야외활동시 모자·긴팔옷 챙겨야본격적인 바캉스 시즌이 돌아왔다. 수능시험 및 중요한 시험을 앞두고 있는 사람들에게는 괴로운 시간이지만 한 해 동안 열심히 일한 사람들에게는 1년에 한 번 돌아오는 꿀맛 같은 휴식을 즐길 수 있는 기회이기도 하다. 휴가를 집에서 여유롭게 보낼 수도 있겠지만 뭐니뭐니 해도 바캉스의 참맛은 해수욕 등 야외활동에서 찾을 수 있을 것이다. 하지만 휴가를 100% 즐기려면 우선 몸이 건강해야 한다. 여름철은 날씨가 뜨겁고 습기도 높은 데다가 휴가기간 중 다소 들뜬 관계로 건강관리에 주의를 기울이지 못하면 다양한 질병과 사고가 발생할 수 있기 때문이다. 여름철의 대표적 질병인 식중독과 야외 활동 중 흔히 발생하는 일광화상.어떻게 하면 이 둘을 피해 여유롭고 즐거운 휴식을 즐길 수 있을까?⊙ 식중독의 원인과 예방 및 치료법식중독이란 섭취한 음식물의 독성 물질 때문에 발생한 일련의 증후군을 말한다. 흔히 장염과 혼동하는 경우가 있으나 장염의 경우 대부분 음식 섭취와 관련이 있기 때문에 식중독과 따로 구분하기는 어렵다는 것이 전문가들의 의견이다. 식중독은 그 원인에 따라 세균 자체에 의한 감염이나 세균에서 생산된 독소에 의해 증상을 일으키는 세균성 식중독,자연계에 존재하는 동물성 혹은 식물성 독소에 의한 자연독 식중독,인공적인 화학물에 의해 증상을 일으키는 화학성 식중독으로 나누어 볼 수 있다. 여기에 바이러스가 원인이 되는 바이러스성 장염을 따로 구분해 추가해 볼 수도 있다. 원인 물질에 따라 잠복기와 증상의 정도가 다르게 나타나게 되는데 일반적으로 음식물 섭취 후 72시간 이내에 구토,