냉각 원자 임의 레이저





.美 연구진, 황우석 시도한 복제 배아줄기세포 배양 성공



난자에서 핵을 제거하는 모습. 왼쪽에 보이는 작은 유리관에 난자를 고정한 상태에서 레이저로 난자에 구멍을 낸 뒤, 주사기 같이 뾰족한 유리관을 찔러넣어 천천히 핵을 빼낸다.



인간 배아줄기세포를 현미경으로 확대한 사진. 사진 윗부분에 배아줄기세포가 모여있다. 연구팀은 체세포의 핵과 융합된 난자가 잘 분열하도록 커피에 많이 든 카페인을 넣어 성공률을 높였다.

우리도 기술 충분하지만 규제 완화 필요
미국 연구진이 사람의 피부세포를 난자에 넣어 모든 세포로 분화할 수 있는 배아줄기세포를 얻는 데 성공해 전 세계 과학계의 주목을 받고 있다. 미국 오리건 보건과학대 슈크라트 미탈리포프 교수팀은 체세포 복제 방식으로 인간배아줄기세포를 만드는 데 성공했다고 세계적 생명과학저널 ‘셀’ 15일자 온라인판에 발표했다. 예전 황우석 박사팀이 시도한 방법과 비슷하지만, 학술지 차원에서 엄격한 검증 절차를 거쳐 사실로 인정받았다는 데 의미가 있다. 연구진은 여자아이 태아의 피부세포를 핵을 없앤 난자에 넣은 뒤, 전기 자극을 줬더니 수정란과 비슷한 상태가 되는 것을 확인했다. 연구진은 5~7일이 지나 세포가 150개 정도로 분열한 상태에서 배아줄기세포를 추출해 원래의 피부세포 유전자와 비교한 결과 둘이 완벽하게 일치하고 유전적 결함도 없는 것을 발견했다. 지금까지 많은 연구진이 배아줄기세포를 만들려고 시도했지만, 체세포의 핵과 융합된 난자가 제대로 분열되지 않으면서 실패했다. 연구진은 분열을 돕기 위해 커피에 많이 들어 있는 카페인으로 세포를 처리했다. 울산과기대 김정범 나노생명화학공학부 교수는 “이번 연구는 원하는 조직으로 분화시킬 수 있으면서도 유전적 이상은 발생하지 않았다는 점이 고무적”이라며 “임상에 적용하려면 안전성 문제를 철저히 확인해야 하지만 치료 목적으로 활용할 가능성이 높은 것이 사실”이라고 설명했다. 치료 목적에는 역시 배아줄기세포 한때 배아줄기세포는 난치병 환자에게 희소식으로 알려졌으나 황우석 박사팀의 논문 조작 사태 이후로 침체기를 겪었다. 그사이 많은 연구자가 난자를 쓰지 않는 성체줄기세포 연구에 주목했다. 성체줄기세포는 지방세포나 골수 등 인체 조직 곳곳에 있는 미분화 세포로, 배아줄기세포와 마찬가지로 손상된 부위에 이식하면 치료가 가능하다. 그러나 성체줄기세포는 모든 조직으로 분화할 수 없다는 한계가 있었다. 이에 2006년 일본 교토대 야마나카 신야 교수는 다 자란 피부세포를 배아 상태로 되돌려 모든 조직으로 분화할 수 있는 유도만능줄기세포(iPSc)를 만드는 데 성공해 줄기세포 연구에 새로운 물꼬를 텄다. 더군다나 iPSc는 난자를 쓰지 않아 윤리적 문제가 없으면서도 배아줄기세포와 같은 특징을 갖는다. 지난해 야마나카 교수가 노벨 생리의학상을 수상하면서 줄기세포 연구의 흐름이 iPSc로 급격히 기울고 있는 상황이다. 문제는 iPSc는 줄기세포를 만들 때 사용하는 특정 유전자에 발암 유전자가 포함돼 있다는 것. 최근 일본 연구진은 발암 유전자 대신 다른 물질을 넣어 안전성을 확보해 올해 안에 환자에게 적용할 수 있을 것이라고 공언하기도 했다. 김 교수는 “어쨌든 iPSc는 세포 속에 다른 유전자를 임의로 넣어야 하기 때문에 유전자 변이가 생길 가능성이 높다”며 “치료 목적으로만 따진다면 배아줄기세포에 더 높은 점수를 줄 수밖에 없다”고 말했다. 엄격한 윤리 규정으로 美에 선수 빼앗겨 국내 배아줄기세포 연구는 황우석 박사 사태 이후 급격히 위축됐다. 배아줄기세포 연구를 위해서는 수백 개가 넘는 난자가 필요하다는 사실이 알려지면서 생긴 윤리적 논란 때문이다. 우리 정부는 ‘생명윤리 및 안전에 관한 법률(생명윤리법)’을 강화해 인공수정을 위해 채취한 난자 중에서 쓰고 남은 것을 제공자의 서면 동의를 거쳐야만 연구에 쓸 수 있게 했다. 이후 차의과대와 제주대 등을 중심으로 후속 연구를 진행했지만 아직까지 배아줄기세포 분야에서 이렇다할 연구 성과가 없는 이유기이도 하다. 반면 미국과 영국은 배아줄기세포 연구에도 건강한 난자를 쓸 수 있도록 규정을 완화한 상태다. 제주대 박세필 생명공학부 교수는 “생명윤리법 개정 이후 배아줄기세포 연구에 건강한 세포를 쓰지 못하고 ‘냉동 난자’를 쓸 수밖에 없었던 것이 커다란 한계”라고 설명했다. 배아줄기세포를 만들려면 난자를 찢어 핵을 빼내고 전기자극을 주며, 화학 물질로 처리하는 과정이 필요한데 냉동 난자는 이 과정을 버틸 만큼 건강하지 않다는 것이다. 박 교수는 “우리나라는 이미 배아줄기세포 기술을 충분히 확보한 만큼 다른 나라 수준으로 윤리 규정만 완화한다면 우리도 충분히 성공할 수 있다”고 말했다.



.美, 하시모토 발언에 "언어도단ㆍ불쾌" 첫 공식비판



하시모토 도루 일본유신회 대표



젠 사키 미 국무부 대변인 존 케리 미국 국무부 장관이 2013년 4월 한국을 방문했을 때 동행한 젠 사키 대변인(오른쪽 끝)

"위안부 문제, 중대한 인권침해…역사인식 문제해결 기대"
하시모토 "미국도 일본 점령때 여성 활용…반성하라" 억지

미국 국무부의 젠 사키 대변인은 16일 기자회견에서 일본군 위안부가 필요한 제도였다는 하시모토 도루(橋下徹) 일본유신회 대표의 발언에 대해 "언어도단이며 불쾌한 말이다"라며 정면으로 비난했다. 미국 정부 당국자가 하시모토 대표의 발언을 공식적으로 비판한 것은 이번이 처음이다. 이전에는 미국 국방부의 조지 리틀 대변인이 '주일미군이 풍속업(매춘)을 좀 더 활용할 필요가 있다'는 발언에 대해 "말할 가치도 없다"고 논평한 것이 전부였다. 사키 대변인은 일본군 위안부에 대해 "성을 목적으로 인신매매된 여성들에게 일어난 일은 매우 슬프고, 엄청나게 중대한 인권 침해라는 사실은 명백하다"며 "희생자를 진심으로 동정한다"고 말했다. 또 "일본이 과거와 관련이 있는 이 같은 문제를 해결하기 위해 주변국과 함께 계속 대처하고, 앞으로 나아갈 수 있는 관계를 구축하길 기대한다"고 언급, 일본이 역사인식 문제를 극복하기 위해 노력해야 한다고 촉구했다. 다른 국무부 당국자는 이날 사키 대변인이 강한 표현을 사용한 데 대해 "매우 불쾌한 발언에 대해 코멘트를 요구받았기 때문일 것"이라며 "(국무부) 건물 안에 있는 모든 이들이 기분 나빠하고 있다"고 설명했다. 사키 대변인은 빅토리아 눌런드 전 대변인의 후임으로, 13일부터 정례 회견에 나서고 있다. 사키 대변인과 눌런드 전 대변인은 모두 여성이다. 하지만 하시모토 대표는 미국 측의 이같은 노골적 비판에도 물러서지 않았다. 그는 17일 자신의 트위터에 "미국은 일본을 점령하고 있을 때 일본인 여성을 활용했다"며 "(일본인을) 특수한 인종이라고 비판하지만, 그건 사실과 다르다"라고 주장했다. 이어 "확실히 일본이 한 행위는 나쁘다"며 "전장에서 성에 대한 대응책으로서 여성을 활용하는 것은 언어도단"이라고 언급했다. 그러나 그는 미국, 영국, 프랑스, 독일도 "현지 여성을 활용했다"고 주장하면서 "일본만 특별히 비난하는 것은 불공정하다"고 항변했다. "미국은 '공정성'을 중시하는 나라다"며 "미국을 비롯한 세계 각국도 반성해야 한다"는 억지도 부렸다. 하시모토는 이날 오후 퇴근길에 기자들과 만난 자리에서는 기자들이 자기 발언의 문맥 전체를 보도하지 않고 트집을 잡는다며 언론에 화살을 돌린 뒤 매주 정례 기자회견 외에는 취재에 응하지 않겠다고 일방적으로 선언했다. 그는 자신에게 비판의 날을 세우고 있는 매체들을 거명하며 "아사히신문 따위는 최악이다. 마이니치신문 그 타블로이드지도 최악"이라고 말했다.



제2차 세계대전 주도한 ‘실질적 통치자’ 히로히토 일왕



1945년 9월 27일 일본 도쿄의 미국대사관을 찾은 히로히토 일왕(오른쪽)이 더글러스 맥아더 연합군사령관과 함께 포즈를 취하고 있다. 두 손을 뒤로 한 채 여유 있는 자세를 취하고 있는 맥아더 사령관과 두 손을 반듯하게 내린 채 긴장한 표정의 히로히토 일왕이 대비된다.

히로히토 일왕은 1901년에 태어나 1926년에 일왕이 됐다. 1989년 죽음을 맞이할 때까지 무려 63년간 일본에 군림했다. 히로히토 일왕은 평생 제2차 세계대전에 대한 책임을 철저히 외면했고 반성도 하지 않았다. 일본이 무조건 항복을 선언한 1945년 8월 15일 800자의 ‘대동아전쟁 종결조서 선언문’에서부터 자기변명으로 일관했다. “…일찍이 미영 2개국에 선전포고를 한 까닭도 실로 제국의 자존과 동아의 안정을 간절히 바라는 데서 나온 것이며 타국의 주권을 배격하고 영토를 침략하는 범하는 행위는 본디 짐의 뜻이 아니었다.” 1975년 10월 31일 궁내청 기자회견. 히로히토 일왕이 미국 방문 때 백악관 만찬 석상에서 “내가 깊이 슬퍼하는 그 불행한 전쟁”이라고 한 말을 인용해 한 기자가 “이는 천황이 전쟁 책임을 느끼고 있는 점을 나타내는 것이냐”고 물었다. 그러자 일왕은 “그런 언어의 뉘앙스에 대해서는, 나는 그런 문학 방면은 그다지 연구를 하지 않았기 때문에, 잘 모르기 때문에, 그런 문제에 대해서는 대답을 할 수 없다”고 말했다. 일본 내각도 이를 뒷받침했다. 1945년 8월 28일 미군 제1진이 상륙하자 히가시쿠니노미야 나루히코(東久邇宮稔彦) 당시 총리는 기자회견에서 ‘일억 총 참회론’을 펼쳤다. “일이 이렇게까지 된 것은 정부의 정책이 옳지 못했던 것도 이유가 되겠지만 국민이 도의에 어긋난 것도 원인이다. 이참에 국민 전체가 철저히 반성하고 참회해야 한다.” 전쟁은 모두가 나빴기 때문으로 일왕에게 책임을 물어서는 안 된다는 논리다. 심지어 그가 세상을 떠나자 다케시타 노보루(竹下登) 내각은 다음과 같은 정부 담화를 내놓았다. ‘돌아가신 천황께서는 세계의 평화와 국민의 행복을 일편단심으로 기원하시고 날마다 몸소 실천해 왔다. 폐하의 뜻과 달리 발발한 지난 대전에서 전쟁의 참화로 괴로워하는 국민의 모습을 차마 볼 수 없다고 결심하셔서, 일신을 돌보지 않고 전쟁 종결의 영단을 내리셨다.’ 하지만 실상은 달랐다. 제2차 세계대전에서 패배하기 전까지 일본은 ‘일본제국헌법’을 채용하고 있었다. 제국헌법 1조는 ‘대일본제국은 만세일계(萬世一系)의 천황이 통치한다’고 규정하고 있고, 이에 따라 일왕은 실제 일본제국의 통치권자였다. 문무관의 임명, 육해군의 통수권, 선전·강화 및 조약체결 등 군사 외교와 관련된 광범위한 권한을 갖고 있었다. 실제로 히로히토 일왕은 통수권을 적극 행사했다. 1932년 1월 8일 관동군의 만주침략을 자위전쟁이라고 옹호하는 칙어를 내렸고 1941년 미국과 영국에 전쟁을 선포하는 선전조서에 서명했다. 일본군은 ‘천황폐하 만세’라는 구호를 외치며 동아시아를 유린했다. 일본 히토쓰바시대 교수였던 미국의 역사학자 허버트 빅스는 히로히토 일왕의 일생을 추적해 2000년에 내놓은 저서 ‘히로히토 평전: 현대 일본사회의 형성’에서 “쇼와 천황은 반성 없는 생애를 살았다”고 비판했다. 이 책은 이듬해 퓰리처상 논픽션 부문을 수상했다. 빅스 교수는 “히로히토 일왕이 중일전쟁에서 화학무기와 최루탄 사용을 375차례 허가했고, 식민지 국민과 전쟁포로를 상대로 생체실험을 한 731부대 창설을 재가했다”고 고발했다. 또 그는 “히로히토 일왕은 명목상의 인물이나 소극적인 방관자, 황실 고무도장이나 서류에 찍는 무기력한 인물이 아니었다”며 “책임의 한계는 항상 모호하기 마련이지만 그는 폭넓은 군사지식을 갖춘 간섭주의 성향의 역동적 군주였다”고 강조했다. 일왕의 책임을 국무대신들에게 떠넘기기 위한 장치도 있었다. 헌법 3조에서 ‘천황은 신성불가침’이라고 못 박은 데 이어 55조에 ‘국무대신이 일왕의 의사결정을 보필한다’는 도피 규정을 마련했던 것이다. 그럼에도 일왕의 통수권은 국무대신의 보필에서 독립돼 있었다. 그 근거는 1882년 메이지 일왕이 내린 군인칙유(軍人勅諭)였다. 칙유는 ‘우리나라의 군대는 대대로 천황이 통솔하고 있다’는 내용으로 시작한다. 헌법학자인 미노베 다쓰기치(美濃部達吉)는 ‘헌법찰요’(1927년)에서 통수권의 독립 운용에 대해 ‘군국주의의 폐해’라고 비판했다. 또 그는 ‘천황은 헌법 위에 군림하는 게 아니라 헌법상의 한 기관이며, 그렇기 때문에 일본의 근대 천황제는 절대군주제가 아니라 입헌군주제’라는 ‘천황기관설(天皇機關說)’을 주장하다 1935년 귀족원에서 물러나고 다음 해 격분한 우익의 총탄에 중상을 입었다. 당시 일본 정부는 “통치권의 주체가 천황에게 있음은 우리 국체(國體·천황과 그의 신표인 곡옥, 거울, 검 등 3종의 신기)의 본의이며 제국 신민(臣民)의 절대 부동의 신념이다”는 내용의 ‘국체 명징(明徵)에 관한 정부 성명’을 냈다. 일본 지도부도 얼떨결에 일왕의 전쟁 책임을 시사하는 발언을 내놓았다. 도조 히데키(東條英機) 전 육군대장은 도쿄 전범재판 때 군부의 의사결정과 관련해 무심코 “일본의 신민이 폐하의 의사에 반하여 이러쿵저러쿵하는 것은 있을 수 없다. 하물며 일본의 고관이라면 더욱 그렇다”고 말했다. 자신과 군부가 일왕의 뜻에 따라 침략전쟁에 나섰다고 인정한 대목이다. 아소 다로(麻生太郞) 현 부총리는 외상이던 2006년 1월 일왕의 야스쿠니 신사 참배를 주장하면서 “영령은 천황폐하 만세라고 했지, 총리 만세라고 한 것은 아니다. 천황 폐하가 참배하는 게 제일 좋다”고 말했다. 영령들이 일왕의 뜻을 받들어 전쟁터로 갔다는 의미다.
히로히토에 대한 면책, 일본 우경화의 기반 제공
제2차 세계대전 3대 전범국가 지도자 중 히틀러 독일 총통은 자살했고 무솔리니 이탈리아 총리는 반(反)파시스트 유격대원에게 살해됐다. 유일하게 히로히토 일왕만 처벌을 면했다. 그 이면에는 미일(美日) 간의 거래가 숨어있다. 전후 처리 과정에서 더글러스 맥아더 연합군사령관은 점령 통치의 효율성을 높이기 위해 히로히토 일왕의 전쟁 책임을 맞바꿨다. 1945년 9월 27일 아침. 히로히토 일왕은 중산모를 쓰고 정장 예복 차림으로 붉은색 롤스로이스에 몸을 싣고 궁을 나섰다. 그의 이름은 연합군 전범 리스트 상단에 올라 있었다. 차가 멈춘 곳은 미국 대사관저 앞. 히로히토 일왕이 차에서 내리자 맥아더 사령관이 악수를 청하며 그를 맞았다. 두 사람은 대사관의 큰 거실에서 나란히 선 채 석 장의 사진을 찍었다. 일왕을 이처럼 가까이서 찍은 것은 처음이었다. 사진에서 히로히토 일왕은 안경을 낀 채 모닝코트와 줄무늬 바지를 입고 넥타이를 단정하게 맨 채 차렷 자세를 취했다. 키 큰 맥아더는 제복 셔츠의 윗 단추를 푼 채 두 손을 엉덩이에 얹은 느긋한 자세로 서 있었다. 많은 일본인은 며칠 뒤 신문에 실린 이 사진을 보고 패전의 고통을 실감하면서 일왕이 곧 퇴위할 것을 믿어 의심치 않았다. 하지만 이 사진에는 신(神)이라는 일왕의 가면을 벗기려는 포석과 함께 나약한 일본 왕의 모습을 연출해 전쟁 책임을 면제해 주려는 맥아더의 치밀한 ‘점령작전’이 깔려 있었다. 사진 촬영을 마친 두 사람은 회담 장소로 향했다. 일본 측 통역관 1명만 배석한 채 회담은 40분간 이어졌다. 회담 내용은 비밀에 부쳐졌다. 하지만 통역관의 수기가 1975년 언론에 공개됐다.
히로히토: “앞으로는 평화의 기초 위에 신일본을 건설하기 위해 나 역시도 할 수 있는 한 힘을 다하겠습니다.”
맥아더: “그건 숭고한 마음입니다. 나도 같은 마음입니다.”
히로히토: “포츠담 선언을 정확히 이행하고 싶다고 생각하고 있는 것은 얼마 전 시종장을 통해 각하에게 말씀드린 그대로입니다.” 히로히토 일왕은 맥아더가 당초 면담을 거부하자 시종장을 통해 점령정책에 충실하게 협력하겠다는 의사를 미리 전달했다. 이날 만남에서 일왕은 천황제 존속을 위한 ‘빅딜’에 성공했다. 패전 후 우울증과 불면증에 시달리던 일왕은 이날 회담 이후 잠을 잘 잤다고 한다. 1945년 6월 초 갤럽의 비공개 여론조사에서 미국인의 77%는 일왕에 대한 엄중 처벌을 요구했다. 맥아더와 히로히토 일왕의 회담 직전인 1945년 9월 18일에는 일왕을 기소해야 한다는 합동결의안 94호가 미 상원에 제출됐다. 하지만 맥아더 장군의 생각은 달랐다. 일왕과 히가시쿠니노미야 내각은 맥아더가 도쿄에 도착하기 전 700만 명의 육해군을 무장해제했다. 맥아더는 일왕에 대한 국민의 충성심을 역이용하면 점령정책이 수월해지고 일본을 개조할 수 있다고 믿게 됐다. 맥아더는 일왕의 신성성을 해체하는 작업을 동시에 진행했다. 1945년 12월 15일 천황제 신앙의 기틀인 국가 신도(神道)를 해체한 데 이어 보름 뒤인 1946년 1월 1일에는 일왕이 신이 아니라는 ‘인간 선언’을 발표하게 했다. “나와 우리 국민 간의 유대는 상호 신뢰와 경애로 맺어진 것이지 신화와 전설에 의한 것은 아니다. 천황은 신이며 일본인이 다른 민족보다 우월해 세계를 지배할 운명을 가지고 있다는 것은 가공의 관념일 뿐이다.” 맥아더는 1946년 1월 25일 연합군 총사령부 명의로 드와이트 아이젠하워 미 육군참모총장에게 보내는 전보에서 일왕 불기소 방침을 굳혔다. ‘일왕에 대한 전범재판을 하면 점령계획을 변경해야 하며 일본인들이 복수의 연쇄반응을 일으킬 수 있다. 이로 인해 점령을 유지하기 위해 적어도 100만 명의 군대와 수십만 명의 행정관과 전시보급체제를 확립해야 한다.’ 11개국의 검찰관으로 구성된 국제검사국(IPS) 집행위원회는 같은 해 4월 5일 28명의 피고 명단(A급 전범)을 작성했지만 히로히토 일왕의 이름은 제외했다. 마침내 1948년 11월 12일 도쿄 전범재판 선고에 따라 도조 히데키 전 육군대장 등 7명의 교수형이 한 달 뒤인 12월 23일 집행됐다. 이날은 아키히토 현 일왕의 생일이기도 했다. 수십 년간 히로히토를 연구한 도요시타 나라히코(豊下楢彦) 간세이학원대학 법학부 교수는 저서 ‘히로히토와 맥아더’에서 “도쿄 재판은 주역을 빼놓은 채 도조 일파에게 모든 책임을 뒤집어씌운 미일의 합작품이었다. 이렇게 해서 전후 일본에서 히로히토에게 전쟁 책임을 묻는 것은 사실상 터부가 됐다”고 지적했다. 이런 과정을 거쳐 일왕이 ‘상징 천황’으로 살아남고 냉전 기류에 편승해 군국주의 지도부도 대거 살아나 복권됐다. 이들과 후손이 그대로 일본 정계를 주도하면서 군국주의 역사를 정당화하고 있다. 아베 총리의 외할아버지도 만주국(1931년 만주사변 이후 일본이 만주 일대에 세운 괴뢰국가) 고관을 지내고 전범으로 기소됐던 기시 노부스케(岸信介) 전 총리다. 앙겔라 메르켈 독일 총리는 “나치 범죄에 대해 독일은 세대를 이어 영원히 책임이 있다”고 했다. 전후 일왕의 전쟁 책임을 묻지 못한 채 우경화의 길로 들어선 일본의 역주행과 뚜렷이 대비되는 대목이다.



.역사인식 결여한 아베와 하시모토의 가벼운 언행

일본 제국주의의 침략에 대한 역사인식을 결여한 일본 정치 지도자들의 폭주(暴走)가 도를 한참 넘고 있다. 아베 신조 총리와 하시모토 도루 오사카 시장의 최근 언행은 한국 중국 등 일제의 피해국은 물론이고 양식 있는 세계인의 공분을 사고 있다. 아베 총리는 12일 항공자위대 기지를 방문해 ‘731’이라는 편명이 적힌 훈련기 조종석에 앉아 엄지손가락을 치켜세웠다. 2차 세계대전 당시 살아있는 전쟁포로를 생체실험에 이용한 악명 높은 ‘마루타’ 부대가 731부대라 불렸다. 미국 내 여론도 “독일 총리가 재미로 나치 친위대 유니폼을 입고 나타난 것과 같은 수준”이라고 비판했다. 아베는 얼마 전 요미우리 자이언츠의 야구 경기에서 시구(始球)할 때는 등번호가 96번인 유니폼을 입었다. 개헌 발의 요건을 중·참의원 3분의 2 이상으로 규정하는 헌법 96조의 규정을 완화해 평화헌법 개정의 물꼬를 트겠다는 강한 의지를 보인 것이다. 두 사례는 모두 아베의 계산된 ‘숫자정치’다. 하시모토 오사카 시장 겸 일본유신회 공동대표는 한술 더 떴다. 그는 “군위안부는 어쩔 수 없이 필요한 제도였다”면서 이를 합리화하려는 듯 주일 미군 사령관을 만나서는 군인의 성적 에너지를 조절하기 위해 매춘을 이용하는 게 좋다고 말했다. 최악의 인권유린 사례인 군위안부 문제에 일본은 책임이 없다는 주장도 서슴지 않는다. 강제동원을 하거나 속여서 끌고 간 군위안부와 자발적 매춘을 같은 범주로 보는 발상에서 역사인식이 얼마나 가벼운지를 느낀다. 아베 정권은 이런 분위기 속에서 슬그머니 대북(對北)특사를 평양에 보냈다. 국제사회의 대북 공조에 찬물을 끼얹는 행위다. 일본의 최대 현안인 납치 일본인 문제 해결을 위한 고육지책(苦肉之策)이라고 변명할지 몰라도 한국과 미국에 알리지 않고 특사를 보낸 것은 한미공조를 흔들려는 의도로밖에 볼 수 없다. 고립무원(孤立無援)인 북한의 처지를 이용해 외교적 이익을 챙기려는 생각이라면 치졸한 발상이다. 아베는 70%대의 높은 지지율을 바탕으로 7월 참의원 선거에서 승리하기 위해 우경화의 불길을 지피고 있다. 일본 국민은 이를 견제해야 한다. 인류의 보편적 양심이 힘을 잃어가고 있다는 국제사회의 우려를 일본은 무겁게 받아들여야 한다.



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Secret Garden Sanctuary .



.美 의사당에 한인 여고생 그림이 1년간 걸린다
'신세대와 구세대' 작품과 천솔비 양.

한인 여고생이 그린 그림이 1년간 미국 연방의회 의사당에 걸린다. 미국 시애틀의 벨뷰하이스쿨 12학년에 재학하는 천솔비(19) 양은 '신세대와 구세대'(New Generation vs Old Generation)란 제목의 그림을 연방의회 미술대회(Congressional art competition)에 출품했고, 제9지구에서 1등을 차지했다. 천 양은 17일 조이시애틀과의 인터뷰에서 "지금 시대에 살고 있는 남자 아이가 옛날 한국 아이들이 어떻게 놀았는지 돋보기를 통해 보고 있는 모습을 화폭에 담았다"며 "미국에 사는 학생, 어린이들에게 한국의 옛날 모습을 보여주고 싶어 이런 아이디어를 생각하게 됐다"고 설명했다. 현재 미술대학 진학을 위해 포트폴리오를 준비하는 천 양은 이번 수상으로 장학금과 함께 결선이 열리는 워싱턴DC까지의 왕복 비행기표를 받는다.



."면역세포 노화, 여성이 남성보다 느려"



평균기대수명이 여성이 남성보다 긴 이유는 면역체계의 노화가 여성이 남성보다 느리기 때문이라는 연구결과가 나왔다. 일본 도쿄 의과치과대학(東京醫科齒科大學)의 히로카와 가쓰이쿠 박사가 남녀 356명(20~90세)의 혈액샘플을 채취, 각종 면역세포의 수를 비교분석한 결과 이 같은 사실이 밝혀졌다고 영국의 텔레그래프 인터넷판과 사이언스 데일리가 15일 보도했다. 박테리아 감염에 대응하는 면역세포인 T세포와 B세포는 나이를 먹으면서 남녀 모두 그 수가 줄어들지만 감소속도는 여성이 남성보다 느린 것으로 나타났다고 히로카와 박사는 밝혔다. 또 헬퍼 T세포(helper T cell)와 자연살해세포(natural killer cell)는 남녀 모두 나이에 따라 늘어나지만 증가속도는 여성이 남성보다 빠른 것으로 밝혀졌다. 이밖에 백혈구에서 생산되는 면역물질인 인터류킨-6(IL-6)과 인터류킨-10(IL-10)은 나이에 따라 감소하지만 줄어드는 속도는 역시 여성이 남성보다 느린 것으로 나타났다. 적혈구 수는 남성은 나이를 먹으면서 줄어들지만 여성은 감소하지 않았다. 이 연구결과는 영국의 온라인 과학전문지 '바이오메드 센트럴 - 면역과 노화'(helper T cell)와 자연살해세포(natural killer cell)에 실렸다.



.우주에 존재하는 슈퍼개미



미국항공우주국(NASA)에서 허블우주망원경으로 촬영한 개미성운.

개미성운, 태양의 최후 모습일지도
우주공간에 거대한 개미가 존재한다면 믿을 수 있을까. 물론 SF영화에 나오는 개미를 닮은 곤충형 외계인을 말하는 건 아니다. 개미를 닮은 성운에 관한 이야기다. 2001년 2월 미국항공우주국(NASA)은 허블우주망원경으로 찍었던 놀라운 사진을 공개한 적이 있다. 사진의 주인공이 다름 아닌 ‘개미성운’이었다. 개미성운은 얼마나 개미를 닮았을까. 또 성운이 어떻게 해서 개미와 비슷한 모습이 되었을까.
크기만 무려 2광년
개미성운은 여름철 별자리로 유명한 전갈자리의 남쪽에 자리한 직각자자리에 위치해 있다. 직각자 모양을 한 이 별자리는 우리나라에서는 7월 초저녁에 일부만 겨우 보인다. 개미성운은 위치도 그렇지만 지구에서 8000광년이나 떨어져 있어 매우 어둡기 때문에 보통 망원경으로 관찰하기는 힘들다. 허블우주망원경으로 촬영한 사진을 보면, 개미성운은 전체적으로 기어가는 개미를 위에서 바라본 모습과 비슷하다. 그렇지만 자세히 보면 다른 점을 발견할 수 있다. 개미는 머리, 가슴, 배의 세 부분으로 나뉘지만, 개미성운에서는 크게 머리와 몸통만 보인다. 몸통 중에서 가슴은 너무 심하게 다이어트를 해 잘록한 허리와 함께 사라진 것일까. 성운에서 다리를 찾아본다면 보통 개미처럼 6개가 아니라 셀 수 없을 정도로 많다. 아니 어느 것이 다리인지, 또는 더듬이인지 구별하기도 힘들 정도다. 단지 사진 왼쪽에 머리처럼 보이는 부분에 먹이를 운반하거나 땅을 팔 때 쓰는 강력한 턱이 주둥이처럼 나와 있고, 몸통 부분이 실제 개미의 타원형 배를 닮았다. 개미성운은 그 크기가 무려 2광년이나 된다. 우주공간에 자리한 슈퍼개미는 존재만으로도 신비로운 대상이다.
마법에 걸린 채 죽었다?
개미가 우주에서 발견되는 이유를 그리스신화에서 찾아볼 수도 있지 않을까. 트로이전쟁의 영웅 아킬레우스에게는 그를 따르던 충실한 군대가 있었다. 뮈르미돈이라 불리는 이 종족은 아테네의 동맹국 아이기나 출신인데, 신화에 따르면 원래 개미였다고 한다. 아이기나는 제우스의 연인 이름이기도 했는데, 이 때문에 아이기나는 제우스의 부인 헤라의 저주를 받았다. 역병으로 온 백성이 죽어가자 아이기나의 왕 아이아코스는 제우스에게 간절히 기도했다. 제우스는 제단 앞의 참나무 가지 위를 기어가던 개미떼를 변신시켜 새로운 백성을 허락했다. 아이아코스는 개미(뮈르메크스)에서 나온 이들을 뮈르미돈이라 불렀던 것이다. 아킬레우스가 이끈 뮈르미돈 족은 전쟁에서 용맹스럽게 싸웠다. 일부는 전사하기도 했을 테니, 죽은 이들이 본래 개미로 돌아가며 하늘의 개미성운이 된 것은 아닐까. 사실 개미성운은 1922년 미국의 천문학자 도널드 멘젤이 발견한 행성상 성운 가운데 하나다. 발견자의 이름(Menzel)을 따서 ‘Mz 3’이라 불린다. 개미성운 같은 행성상 성운은 태양과 같은 별이 전장의 뮈르미돈처럼 장렬하게 최후를 맞이하는 광경이다. 지금으로부터 50억 년 뒤 태양의 모습일지도 모른다. 그때쯤 수소가 바닥나면서 태양은 현재의 목성 근처까지 부풀어 거대한 적색거성으로 변한다. 곧이어 핵은 수축해 작은 백색왜성이 되고 껍데기에서는 많은 가스가 바깥으로 새어나가 현재 태양계의 10배 크기에 이르는 성운이 된다. 이 성운이 바로 행성상 성운이다. 보통 고리 모양이라 과거에 작은 망원경으로 관측했을 때 행성처럼 보였기 때문에 붙여진 이름이다. 행성상 성운에서는 고리 가운데에 밝은 백색왜성이 빛난다. 개미성운에는 백색왜성이 어디에 있을지 한번 찾아보자. 개미의 머리와 몸통이 연결되는 지점을 보면 밝은 별이 하나 눈에 띈다. 이 별이 바로 백색왜성이다. 개미성운으로 변신하기 전에 이 별이 태양과 같은 별이었던 것이다. 그런데 허블우주망원경이 보여준 개미성운의 모습은 이전에 예측했던 태양 최후의 시나리오에 의문을 제기한다. 개미성운이 보통 행성상 성운처럼 고리 모양이 아니기 때문이다. 왜 그럴까. 공처럼 생긴 별을 부풀린다 해도 공 모양이 돼야 하는데(물론 2차원적으로는 고리 모양으로 보인다), 그렇지 않으니 말이다. 개미성운의 머리와 몸통은 중심별인 백색왜성에서부터 양쪽으로 뿜어져 나온 가스가 만들었다. 또 안을 잘 들여다보면 커다란 귓불(lobe) 모양도 여럿 보인다. 과학자들은 개미성운의 모양에 대해 두 가지 설명을 내놓는다. 하나는 중심별 가까이 또 다른 천체가 있어 밖으로 나가는 가스에 강한 중력 효과를 일으켰기 때문이라는 견해다. 다른 하나는 중심별이 자전함에 따라 별 주변의 자기장이 꼬였고 이 자기장을 따라 밖으로 분출된 물질도 복잡한 형태를 갖게 됐다는 설명이다. 개미성운은 태양 같은 별이 중력이나 자기장이라는 마법에 걸린 채 죽어가면서 우주공간에 남긴 신비한 작품이었던 것이다.



.냉각 원자 임의 레이저



원자 임의 레이저의 자극과 산란

최근 프랑스 물리 연구진은 실험실 조건에서 냉각 원자 구름에서 임의 레이저(random laser)를 최초로 형성할 수 있었다. 본 효과는 별 구름(stellar cloud)에서 10여년 전 최초로 관찰되었는데, 임의 레이저에 필요한 조건에 대한 기본적 통찰력을 제시할 수 있었다. 이를 통해 천체물리의 이해 및 지구에서의 현상에 대한 실제 응용을 향상시킬 수 있었다. 기존 레이저는 일반적으로 두 개의 거울 사이에 샌드위치 구조로 형성된 이득 매질(gain medium)로 구성된다. 빛은 광학 공동(optical cavity)에서 여러 번 앞뒤로 튕기게 되어 보다 많은 빛의 방출을 유도함으로써 빛의 결맞음 필드(coherent field)를 형성하게 된다. 임의 레이저에선 거울이 존재하지 않으며, 빛은 이득 매질에서 임의 위치에 배치된 입자 사이의 주변으로 단순히 튕기게 된다. 이러한 빛은 기존 레이저에서처럼 매질로부터 빛의 방출을 유도한다. 하지만, 빛이 취하는 임의 경로로 인해 레이저 빔이 형성되는 대신 결맞음 빛이 모든 방향에서 방출된다. 임의 레이저는 몇몇 별 구름에서 특별한 방출 형태가 왜 이론적으로 예측되었던 것보다 강하게 나타나는지를 설명하기 위해 1960년대에 최초로 제안되었다. 지구 상에서 임의 레이저는 액체 현탁액 및 고체 가루를 이용하여 제작되었다. 이러한 레이저에서 빛 산란 입자는 산화 아연 알갱이와 같은 고전적인 물체이다. 반면 천문학자들은 원자가 별-기체 레이저에서 산란 역할을 수행한다고 생각하였다. 프랑스 CNRS 비선형 니스 연구소의 과학자들은 자기 광학 트랩(magneto optical trap)에 구속된 냉각된 루비디움 85 원자 구름으로 레이저를 형성하였다. 그들은 펌프 레이저를 이용하여 동일한 전자 오비탈의 미세한 두 준위간 밀도 역전을 형성하였고, 조절 가능한 또 다른 레이저를 이용하여 보다 낮은 준위로 방출되도록 하였다. 임의 레이저를 형성하는데 있어서의 핵심은 재흡수되지 않고 방출된 빛의 일부가 원자에 의해 산란되어야 한다는 점이다. 이는 방출된 빛이 원자에 존재하는 금지된 전이에 해당하도록 조절 가능 레이저의 파장을 변경하여 완성되었다. 레이저 빛이 금지된 전이와 동일한 주파수를 가지게 되면 레이저 출력 세기에 있어 둔덕이 존재하며, 이것이 바로 임의 레이저의 의해 형성되었다는 증거이다. 금번 연구 결과는 실험실 수준에서 광자가 원자에 의해 산란된 최초의 예이다. 산화 아연 알갱이에서 방사 압력(radiation pressure) 효과가 중요하지 않은 반면 광자의 산란은 원자에서 측정 가능한 코일 구조를 형성하게 한다. 임의 레이저에 대한 이러한 효과가 천체물리에서 거시적 효과를 가지는지에 대한 여부는 아직 명확하지 않다. 냉각 원자의 진동 구름은 중력과 방사 압력 간의 진동 평형인 세피이드 변수(Cepheid variable)와 유사성을 가지고 있다. 따라서 음의 방사 압력 신호는 실험적으로 관찰될 수 있다. 이러한 아이디어는 기체 임의 레이저로 실험실에서 테스트될 수 있기를 기대하고 있다. 하지만, 실험실 디바이스와 별-기체 레이저 간의 명확한 차이가 존재한다. 자기 광학 트랩의 원자들은 약 50 마이크로켈빈으로 냉각되는 반면 별에 존재하는 원자들은 뜨거운 상태를 유지한다. 연구진에 따르면, 임의 레이저는 또 다른 레이저로 펌핑되는 반면 별 기체는 항성으로부터의 광범위한 빛에 의해 펌핑된다. 연구진은 별의 환경 조건에 보다 근접하기 위해 시스템을 최적화하려 하고 있으며, 보다 실제적인 것을 확인하기 위해 천체물리학자들과 공조하길 기대하고 있다.



.Pim 표적 항암제의 바이오마커



지난달 미국 워싱턴에서 개최된 제104회 미국 암연구회 연례학술대회에서는 AstraZeneca가 임상개발 중인 세린/쓰레오닌 카이네이즈 pim-1, pim-2, pim-3 저해제인 AZD-1208이 임상 1상 시험 중에 표적 신호 저해의 증거를 찾아내었다고 발표했다(ClinicalTrials.gov Identifier NCT01489722). 임상시험은 재발성 또는 난치성 급성 골수성 백혈병 환자들을 대상으로 진행되었다. 30명의 환자들은 용량 증강 시험에 참여했으며, 20에서 40명의 환자들은 최대 내약 용량에서 확장된 임상 시험으로 치료 받았다. PIM-1은 세포의 생존, 성장, 증식에 관여하는 발암 유전자로 알려져 있다. 특히 전립선 암과 백혈병에서 PIM-1의 과다발현은 암의 발생, 진행, 전이에 있어서 핵심적인 역할을 담당하는 것으로 밝혀져 새로운 항암제의 표적단백질로 연구되고 있다(GTB2010110478). Pim 카이네이즈 저해의 약물동력학적 바이오마커는 예를 들어 인산화된 세포사멸의 Bcl2 길항제(BAD), eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein 1 (4E-BP1), ribosomal protein S6 kinase beta-1 (P70S6K1) 같은 하류의 단백질들이 치료 전후의 말초혈액과 골수 샘플을 측정한 결과 밝혀졌다. 전임상 모델에서는 이러한 단백질 레벨이 50% 또는 그 이상 감소하는 것은 pim 신호전달 저해가 된 것이라고 제안했다. 120 mg의 첫 번째 용량 레벨에서 AZD-1208의 단회투여는 골수 및 말초혈액블라스트에서 pBAD (Ser112)의 57~67% 저해와 관련이 있었다. AZD-1208의 첫 번째, 두 번째 치료 군에서는 다른 바이오마커들 역시 골수와 말초혈액에서 50% 이상 감소하는 것이 관찰되었다(McEachern, K.A. et al. 104th Annu Meet Am Assoc Cancer Res (AACR) (April 6-10, Washington, D.C.) 2013, Abst 3516). 또 다른 글로벌 임상 1상 시험 역시 최근 개시되어 진행 중이다. 그리고, RAS-변이 암종에 대한 유망한 활성을 보이는 새로운 혈관내피세포성장인자수용체(VEGFR-2)와 RAF proto-oncogene 세린/쓰레오닌-단백질 카이네이즈(Raf-1) 저해제가 Youai에서 개발되고 있으며, 전임상 연구결과들이 미국 암연구회 연례학술대회에서 발표되었다. In vitro 실험에서 pan-Raf 저해제인 UAI-201은 BRAF V600E-변이 세포주의 성장을 탁월하게 저해하였으며, 설치류 이종이식모델에서도 종양성장을 저해하였고 경구 생체 내 이용률은 마우스에서 85.75%였다. UAI-201은 in vivo 시험에서 안전한 것으로 나타났으며, 흑색종의 치료제 후보로 가능할 것으로 검토되고 있다. VEGFR-2와 Raf의 이중 저해제인 UI-162와 UI-225 역시 in vitro에서 좋은 저해 효과를 보였으며, 특히 RAS-변이의 대장암 세포주와 혈관신생 세포주에서 우수한 활성을 보였다. 이 화합물들의 경구 생체 내 이용률은 마우스에서 각각 29.3%와 102.04%로 보고되었다(Kim, S.Y. et al. 104th Annu Meet Am Assoc Cancer Res (AACR) (April 6-10, Washington, D.C.) 2013, Abst 941). UAI-201은 WO 2012074249 특허에 게재되어 있다. 한편, Agensys의 연구자들은 방광암 환자로부터 생체조직검사를 통해 SLIT와 NTRK유사단백질6(SLITRK6)을 찾아내고, 이 단백질들이 높게 발현된 방광암은 침습적이고 전이성의 방광암으로 발전한다는 것을 밝혀냈다. SLITRK6를 표적으로 하는 항체-약물을 활용한 AGS-15E가 만들어졌다. 이것은 완전 인간화 IgG2 단클론 항체(AGS15)를 SLITRK6를 표적으로 하기 위하여 monomethyl auristatin E(MMAE)를 활용했다. AGS-15E는 세포 표면의 SLITRK5에 높은 친화력을 가지고 결합하고 내면화된다. 이후에 튜불린 중합 반응의 저해로 인한 세포독성의 활성을 보이게 된다. 항체-약물 결합체는 세포주 유래의 그리고 환자 유래의 방광암 이종이식 SCID 마우스 모델에서 우수한 활성을 보였다(Morrison, K. 104th Annu Meet Am Assoc Cancer Res (AACR) (April 6-10, Washington, D.C.) 2013, Abst 4332; Yang, P. et al. 104th Annu Meet Am Assoc Cancer Res (AACR) (April 6-10, Washington, D.C.) 2013, Abst 1274; Shostak, Y. et al. 104th Annu Meet Am Assoc Cancer Res (AACR) (April 6-10, Washington, D.C.) 2013, Abst 2047). Endocyte의 연구자들은 종양 내의 전립선 특이적 막 항원(PSMA)을 표적으로 하는 소분자 물질을 찾아내고 미국 암연구회 연례학술대회에서 발표했다. EC-1169는 툴부리신 B를 포함하는 새로운 화합물로부터 찾아낸 리드 화합물로 PSMA 양성 세포에 대한 높은 친화력을 보였고, PSMA 양성 세포에서 우수한 용해도와 세포성장 저해활성을 보였으나, PSMA 음성의 세포에서는 다른 경향을 보였다. PSMA 양성의 LNCaP 인간 전립선암 세포를 이종이식한 누드 마우스에서 EC-1169를 평가했을 때, 7마리 중 5마리에서는 완전 관해가 관찰되었으며, 2마리의 마우스는 이식 후 90일 이상 무종양상태를 유지했다. 마우스에서 종양 감소 또는 주요 기관 조직의 손상은 관찰되지 않았다. PSMA 음성의 종양에서는 EC-1169에 반응하지 않았다. Docetaxel은 LNCaP를 이식한 마우스에서 EC-1169 보다 덜 효과적이고 독성을 가진 것으로 나타났다(Reddy, J.A. et al. 104th Annu Meet Am Assoc Cancer Res (AACR) (April 6-10, Washington, D.C.) 2013, Abst 2145). EC-1169는 WO 2008112873 특허에 게재되어 있다.



.단백질 분해에 활용되는금속-유기 다공성 구조체



금속-유기 다공성 구조체(Metal-Organic Frameworks, MOFs)는 금속 이온과 유기리간드와 결합을 통하여 다공성 구조를 형성하는 물질로 약 10년 전부터 흡착제, 촉매 및 저장 매개체 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 최근 오스트리아의 한 연구팀은 단백질 분해에 의하여 생성된 펩타이드 혼합물 중 포스포펩타이드를 추출하기 위하여 새로운 금속-유기 다공성 구조체를 고안하였다. 금속-유기 다공성 구조체는 아주 큰 표면적을 갖는 것으로 알려져 있는데, 심지어 제올라이트와 활성탄보다 큰 표면적을 가질 수 있다. BASF는 1g의 알루미늄 기반 유기 다공성 구조체가 여러 개의 축구장 크기 만큼의 표면적을 가진다고 주장하고 있다. 대부분의 물질에서 2가지 조성물 사이에 존재하는 자유 공간(free space)은 특정 종류의 목적하는 화합물의 구조와 특성에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 오스트리아 인스부르크 Leopold-Franzens 대학교의 Matthias Rainer 박사와 그의 동료들은 유로퓸 질산염과 1,4-페닐렌디아세트산을 에탄올이 포함된 물에서 단일 반응조 반응(one-pot reaction)을 통하여 얻은 유로퓸(희토류원소,Eu(III))과 1,4-페닐렌디아세테이트에 기반한 다공성 구조체를 만들었다. 이렇게 만든 금속-유기 다공성 구조체는 매우 큰 표면적을 가지면서 포스포 펩타이드만을 선택적으로 잡아둘 수 있었다. 유로퓸(III)은 고정된 금속 친화성 크로마토그래피(IMAC)에 사용되는데, 포스포 펩타이드에 친화력을 갖는 것으로 알려져 있기 때문에 금속-유기 다공성 구조체의 금속 성분으로 선택되었고, 다이아세테이트는 유로퓸 이온과 안정성을 갖기 때문에 그 파트너로 선택되었다. 금속-유기 다공성 구조체의 기본 베이스는 침상형 구조를 형성하는데 IR 분광분석기와 X-선 회전분석기를 사용하여 그 구조를 확인할 수 있었으며 또한 그들의 구조 내에 포스포 펩타이드의 농축된 결과는 물질의 구조 및 안정성에 영향을 주지 않는 것을 확인하였다. 첫 번째 시험에서 단백질 표준 혼합 물질로부터 단백질을 분해하고 산성 pH 조건 하에서 α-카제인, β-카제인, 오발부민(ovalbumin)과 혼합 단백질을 침상형 구조의 금속-유기 다공성 구조체에 주입하여 펩타이드 내 아미노산 그룹이 protonation(H+첨가)되는 것을 확인하고 인산염 그룹은 유로퓸 이온에 의하여 음이온 전하를 띠는 것을 확인하였다. 비-인산화 단백질을 제거하기 위하여 액상 염화 에르븀(erbium chloride)으로 세척한 후, 포스포 펩타이드를 수산화 암모늄 용액으로 추출하였다. Rainer 박사는 농축 전/후 MALDI-MS를 사용하여 분해물을 비교한 결과, 비록 포스포 펩타이드를 정량할 수는 없었지만 총 14개의 포스포 펩타이드를 확인할 수 있었으며 포스포 펩타이드 신호의 증가가 그들의 농축된 결과를 확인시켜 주었다. 계란 흰자도 역시 금속-유기 다공성 구조체에서 분해하고 농축할 수 있었다. 샘플의 복잡성 증가는 표준 단백질과 비교되었고 추가적인 세척 단계의 도입 필요성을 요구하는데 추가적인 세척은 2,5-다이하이드록시벤조산이 비-인산화 펩타이드의 방출을 도울 수 있다. 금속-유기 다공성 구조체의 농축 전 질량 스펙트럼은 단지 하나의 포스포 펩타이드를 나타내었지만, 금속-유기 다공성 구조체 농축 후 4개의 포스포 펩타이드가 확인되었고 이로부터 주 단백질인 오발부민을 계란 흰자로부터 발견할 수 있었다. 금속-유기 다공성 구조체의 성능은 유로퓸(III)과 에틸 포스페이트의 결합에너지를 계산함으로써 뒷받침된다. 그 값은 아세트산 또는 물 분자보다 훨씬 높은 결합에너지를 가지며 높은 결합 친화력을 설명하는데 도움이 되었다. 수산화 이온의 결합에너지는 매우 높기 때문에 금속-유기 다공성 구조체로부터 포스포 펩타이드를 교체할 수 있는 것이다. 이것은 실험적으로나 이론적으로 금속-유기 다공성 구조체를 위하여 보고된 첫 번째 연구 결과라고 Rainer 박사는 설명하였다. 금속-유기 다공성 구조체는 비록 금속 친화성 크로마토그래피(IMAC)와 같은 다른 시스템의 분리 효율과 비교할 수 없지만, 단백질 분해로부터 포스포 펩타이드만을 분리할 수 있는 능력은 금속-유기 다공성 구조체의 생물분석 응용의 잠재성을 보여주었으며, 특히 포스포 펩타이드에 특이적이면서 최적화된 능력은 다른 시스템의 사용에 비하여 매우 효과적이다.



.소재 경량화를 통한 에너지 효율적인 제트엔진 개발



세계 최대 제트엔진 제조사이자 GE사와 Snecma사의 합작사인 CFM은 차세대 엔진을 개발하였다. 이 엔진을 통해 비행 연료의 약 15%를 절감할 수 있어 연간 비행기 한 대당 약 1백만 달러의 비용을 절약하면서 탄소 배출은 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. LEAP라고 불리는 이 새로운 엔진은 과거 대규모 제트엔진 생산에 적용된 적이 없었던 기술을 특징으로 한다. 즉, 세라믹 복합재료를 이용하여 금속 합금보다 훨씬 가벼우면서 높은 온도에서 견딜 수 있는 내구성을 갖고 있다. 또한 이 엔진은 3-D 프린팅을 통해 생산된 부품을 이용한다. 이는 일반 제조기술을 이용하기 어렵거나 생산이 불가능한 아주 복잡한 형태를 생산할 수 있는 기술이다. LEAP 프로그램의 담당자인 Gareth Richards는 이들 기술들을 활용하여 보다 많은 엔진 부품을 만들 수 있을 것이라 말한다. 첫 번째 엔진에 대한 제작이 2주 전부터 시작되었지만 이미 4,500건의 주문을 받았다. 새로운 엔진은 Airbus A320neo, Boeing 737 Max, 그리고 중국에서 제작한 Comac C919 항공기에 사용될 예정이다. 비용을 절감하는 것 이외에도 이 엔진은 스모그(Smog)를 형성하는 NOx와 같은 공해물질 및 이산화탄소의 배출을 줄일 수 있어 현재 및 향후의 배출규정을 충족시키는데 도움을 줄 것이다. 이번 기술의 주요 혁신 중 하나는 GE사가 개발한 세라믹 복합재료를 이용한다는 점이다. 세라믹은 높은 온도에서 견딜 수 있는 내구성이 있다. 그러나 이들을 엔진에 사용하기에는 너무 취성이 약하다는 단점이 있었다. 이에 GE의 연구원들은 금속에 탄성력이 있는 실리콘 카바이드 섬유(Silicon Carbide Fibers)를 세라믹 보강재료로 활용하였다. 세라믹은 엔진을 냉각시키는데 사용되는 에너지양을 저감하는 효과가 있다. 현재 엔진은 재료로 사용되는 니켈 금속 합금의 녹는점보다 훨씬 높은 온도에서 가동되고 있다. 따라서 엔진을 보호하기 위해 엔진 내 작은 구멍을 통해 공기를 엔진으로 흐르게 하여 일종의 보호 냉각층(Protective Cooling Layer)을 만든다. 세라믹 복합재는 이러한 냉각 과정이 필요없기 때문에 추가적인 공기를 추진력 발생에 활용할 수 있다. 현재 LEAP 엔진에서 있어 세라믹 복합재료는 니켈 합금 부품만을 대체할 계획이다. 그러나 미래에는 이들이 보다 많은 엔진 부품에 활용될 수 있을 것이며, 냉각과정으로 인해 손실되는 부분도 줄어들 것이다. 또한 이러한 변화는 엔진이 더 높은 온도에서 가동할 수 있게 하여 더 높은 추진력을 가질 수 있다. 그리고 이들 복합재료는 니켈 합금 대비 1/3의 무게이기 때문에 엔진 경량화에도 도움이 된다. 또한 이 엔진은 3-D 프린트 기술을 적용하여 엔진의 효율을 높이고 배출을 저감할 수 있다. 이 시스템은 최근 주목을 받고 있는 데스크탑용 3-D 프린터보다 훨씬 정교하고 강력하다. 이 장치는 물질을 증착하는 대신 레이저를 이용하여 금속 분말을 한층 한층씩 쌓아 고체 모양을 만들어 낸다. 이러한 방법은 고온에서 엔진을 가동하게 하여 질소 산화물을 생산하지 않도록 도와주는 연료 노즐 형태를 정확하게 만드는데 도움을 준다. 다른 엔진 회사인 Pratt & Whitney는 연료 소비를 약 15%까지 절감할 수 있는 자신들만의 차세대 엔진을 개발하고 있다. 그러나 Pratt & Whitney의 기술은 접근 방법에 있어 차이를 보이고 있다. 이들은 복합재료를 사용하는 것보다는 최적화된 속도로 엔진의 각 부품들이 작동할 수 있도록 도와주는 기어(Gear)를 활용하고 있다.



.나노안테나로 더욱 밝게: LED의 고성능화를 기대



전형적인 백색 LED 구조의 모식도


나노안테나로서 작용하는 금속 나노입자 주기구조의 전자현미경 사진
(a) 나노안테나 시료의 사진, (b) 시료면에 대해 수직방향에서 검출한 나노안테나 시료의 발광 스펙트럼을 참조시료의 발광 스펙트럼으로 규격화한 그림

교토대학 공학연구과, AMOLF연구소, 필립스연구소의 연구팀은 공동으로 나노미터 크기의 금속입자를 주기적으로 배열한 구조를 이용하면 발광재료의 발광강도를 크게 증강시키거나, 발광의 방향을 제어할 수 있는 것을 실험적으로 밝혀내었다. 차세대 조명으로 보급되고 있는 백색 발광다이오드에 나노안테나를 적용함으로써 종래에 비해 고성능이며 에너지절약이 가능한 조명의 개발에 기여할 것으로 기대된다. 이번에 연구그룹은 나노안테나의 문제점을 극복하고 양자수율이 높은 발광재료의 발광강도를 60배 정도까지 증가시키는데 성공하였다. 나노안테나로서 금 및 은이 아니라 저렴한 금속 알루미늄 입자의 주기구조를 채용하여 나노 인프린트 리소그래피에 의해 대면적에서 정도가 높은 가공에 성공하였다. 실험에 사용한 구조를 보면, 유리 기판 위에 제작한 나노안테나 위에 발광층으로서 색소(양자수율 86%)를 포함한 폴리머 막을 도포하여 시료로 하였다. 발광층의 두께를 650나노미터로 종래의 연구에 비해 상당히 두껍게 함으로써 금속에 의한 실활효과(失活?果)의 저감을 목표로 하였다. 이 시료를 청색 레이저로 여기한 결과, 나노안테나가 없는 경우와 비교하여 확실히 밝게 빛나며, 특히 시료 면에 수직방향으로의 발광강도는 단일 파장에서의 비교에서 최대 60배까지 증강되었다. 또한 나노안테나 시료에서는 발광의 지향성이 높아지는 것을 밝혀내었다. 나노 인프린트 리소그래피에 의한 금속 알루미늄 입자의 주기구조로 이루어진 나노안테나를 유리 기판 위에 제작하고 그 위에 색소가 들어 있는 폴리머 막으로 이루어진 발광층을 도포하여 시료로 하였다. 청색 레이저로 여기시켜 발광을 시료 면에서 각도의 함수로 검출하였다. 측정파장 범위에서 적산한 발광강도를 참조시료의 적산 발광강도로 규격화하고, 시료면에 수직인 방향의 각도에 대해 플롯하였다. 금속 알루미늄 입자가 랜덤하게 배열된 랜덤시료에서는 발광의 각도 의존성이 적고, 강도의 증강도 한정적인 반면에 나노안테나 시료에서는 시료면에 수직인 방향으로 강한 발광이 나타났다. 이 발광강도의 증강과 발광방향의 제어는 다음과 같은 세 가지 메커니즘의 상승효과에 의한 것이라고 생각된다.
(1) 청색 레이저의 흡수 증가: 표면 플라스몬(plasmon) 공조의 전기장 집중효과에 의해 나노안테나의 주위에서는 조사한 청색 레이저의 강도가 높게 된다. 이것에 의해 나노안테나가 없는 경우와 비교하여 색소에 빛이 집중하여 강하게 여기된다.
(2) 폴리머 막에서 발광 효율 상승: 폴리머 막은 굴절률이 공기보다 높기 때문에 전반사에 의해 색소로부터의 발광 일부가 밖으로 빠져 나오지 못한다. 나노안테나는 빛을 특정 방향으로 회절시켜 외부로 방출하는 역할을 한다.
(3) 색소의 발광속도 상승: 색소의 주위에 전자파의 에너지를 집중시킴으로써 색소의 발광속도가 상승하는 것으로 알려져 있다. 나노안테나에 의해 발광층 내에서의 전자파 분포를 제어하여 색소를 보다 밝게 할 수 있다.
이 세 가지 중 특히 (2)와 (3)의 메커니즘은 금속입자가 랜덤하게 분산하는 것이 아니라 규칙적으로 배열된 나노안테나를 이용함으로써 큰 효과를 기대할 수 있다. 이번에 이 세 가지 메커니즘에 추가로 발광층이 두껍기 때문에 전자파의 에너지가 집중하는 장소가 금속으로부터 분리됨으로써 금속에 의한 색소의 실활이 저감되어 대폭적인 증강효과가 실현되었다고 생각된다.



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