KU 미디어 교내 건대신문,학원방송국,영자신문에서 발행하는 다양한 콘텐츠를 열람할 수 있는 게시판입니다. 본 게시판에 올라오는 모든 게시글에 대해 무단 복제 및 전제를 금합니다. 전체 건대신문 672 KU ABS 55 KU 영자신문 102 번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수 추천 수 건대신문 [학술]B형 간염바이러스 제거 할 새 매개물질 규명 간세포 활용한 인터루킨-32 발견, 만성 간염 치료제 개발 기대 우리대학 김균환 교수(의학전문대학원) 연구팀이 세계 최초로 B형 간염 바이러스를 제거하는 새로운 단백질 인터루킨-32를 발견했다. 현재까지 B형 간염을 완전히 치료하는 약은 개발되지 않았지만 이번 연구결과로 치료제 개발이 가속될 것으로 전망된다. 이번 호에서는 B형 간염 바이러스와 이를 제거하는 항바이러스 단백질 인터루킨-32에 대해 알아본다. 김균환 교수 현재까지 사람을 감염시킬 수 있는 바이러스는 219개가 알려져 있으며, 매년 2~3개씩 새롭게 밝혀지고 있다. 우리 연구실은 이들 중 인류에게 가장 큰 해를 끼치고 있는 B형 간염바이러스(HBV)를 연구하고 있다. 간은 우리 몸의 방패와 같다. 비타민·지방·탄수화물 등의 대사를 담당할 뿐만 아니라 해독 작용까지 관여하기 때문이다. 그러나 정작 간은 자기 자신이 손상되어도 별다른 증상을 나타내지 않아 ‘침묵의 장기’로 불린다. 이러한 간 손상을 일으키는 가장 대표적인 주범이 바로 HBV의 감염이다. B형 간염 바이러스란? 실제로 영유아기 때 B형 간염바이러스에 감염되면 초기에는 별다른 증상을 나타내지 않고 있다가, 어른이 되면 간염을 일으킨다. 바이러스성 간염이란 말 그대로 바이러스로 인해 간에 염증이 생긴 것을 말한다. 이러한 B형 간염 바이러스성 간염을 오래 방치할 경우, 간염이 만성화되고 세포가 파괴되어 간경화, 간암으로 진행될 확률이 대단히 높아진다. 간암 발병 원인 1위가 HBV감염이다. B형 간염 바이러스 모식도와 감염에 의한 간염, 간경화 및 간암 발생/그림제공 김균환 교수님 B형 간염 바이러스는 전 세계적으로 약 4억 명이 감염되어 있다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계에서 매년 60만 명이 B형 간염 바이러스와 관련된 질환으로 사망한다고 알려져 있다. 그러나 아직까지 B형 간염 바이러스를 완전히 치료할 수 있는 치료제는 없다. B형 간염 바이러스와 인체면역과의 관계 바이러스가 감염되면 면역세포는 인터페론과 같은 사이토카인들을* 분비하고 이들은 강력한 항바이러스 작용을 하여 감염 초기에 바이러스를 제거한다. 따라서, 사이토카인은 인체 면역 반응에 있어서 매우 중요한 역할을 담당하고 있으며, 이것이 잘못되면 바이러스가 제거되지 못하여 만성 감염으로 이어지고 결국은 간질환을 초래하게 된다. 감염 시 주로 세포 독성 T 림프구(CTL)에 의해 분비되는 사이토카인들(종양괴사인자와 인터페론-감마)에 의해 B형 간염 바이러스가 제거될 수 있는데, 이 때, 감염된 간세포는 전혀 손상을 입지 않고 바이러스만 특이적으로 제거된다고 알려져 있다. 그러나, 사이토카인은 직접적으로 바이러스를 죽이지 못하고 다른 항바이러스 단백질을 만들어 죽이게 되는데, 이를 매개하는 단백질과 그 작용 기전은 거의 알려지지 않고 있었는데 본 연구에서 이를 규명하였다. *사이토카인: 면역세포로부터 분비된 후 다른 세포나 자신에게 영향을 주는 단백질들로써, 인터페론(interferon), 인터루킨(interleukin), 종양괴사인자(tumor necrosis factor) 등이 포함됨. 바이러스, 박테리아, 종양 등 내,외부의 침입자들에 대응함 사람 간세포를 이용하여 B형 간염 바이러스를 제거하는 새로운 단백질 발견 연구팀은 간 세포주, 동물모델 및 수술 후 남은 사람 간세포를 이용한 바이러스 감염 모델을 만들었으며, 이를 이용하여 인터루킨-32가 사이토카인에 의해 다량 만들어지고 이것이 B형 간염바이러스를 강력하게 억제한다는 사실을 발견하였으며, 그 구체적 작용원리를 분자수준에서 밝혀 2018년 8월 Nature Communications 저널에 발표하였다. 일반적으로 인터루킨-32는 면역 세포에서는 만들어진 후 세포 밖으로 분비되지만, 간세포에서는 전혀 분비되지 않고 세포질에만 머무는 점을 새롭게 발견하였다. 그 결과 사이토카인에 의해 간세포 내에서 발현된 인터루킨-32가 세포내 특정 신호를 활성화시켜 간염 바이러스의 전사에 반드시 필요한 간세포 전사인자들 (HNFs)을 만들지 못하게 함으로써 간염 바이러스의 복제를 직접적으로 저해함을 밝혔다. (그림 참고) 인터루킨-32 단백질에 의한 B형 간염바이러스 제거 원리/그림제공 김균환 교수님 현재까지 B형 간염 바이러스의 동물 연구는 주로 쥐를 이용했으나, 본 연구를 통하여, 사람의 간과 쥐의 간에서 B형 간염 바이러스가 제거되는 기전이 완전히 다르다는 것을 밝힘으로써, 쥐를 이용한 기존의 많은 연구가 사람에게 적용될 수 없음을 새롭게 밝혔다. 흥미로운 점은 쥐에서는 인터루킨-32가 만들어지지 않는다는 점이었다. 특히 인간 간세포를 이용하여, 인터루킨-32가 강력한 항바이러스 단백질이며, 기존의 다른 인터루킨들과 전혀 다른 방식으로 바이러스를 제거한다는 점을 새롭게 발견하였다. 향후 전망 연구팀은 이번 연구를 통하여 B형 간염 바이러스를 제거할 수 있는 새로운 사이토카인 매개물질을 밝혔다. 이를 통해 만성 B형 간염 바이러스를 제거하는 연구에 도움을 줄 것으로 생각한다. 아직까지 B형 간염바이러스를 완전히 치료할 수 있는 완치제는 없는 실정이다. 따라서, 이 연구를 바탕으로 기존의 항바이러스 치료제 외에 다른 작용 경로에 작용하는 만성 B형 간염 치료제 개발에 큰 영향을 미칠 수 있을 것으로 기대된다. 끝으로, 완전한 바이러스 퇴치를 위해 많은 학생들이 이러한 연구에 관심을 가져 주기를 바라고, 우리 연구실도 도전적이고 열정 가득한 학생들을 위해 언제나 열려 있으며 배움을 환영한다. 의학전문대학원 김균환 교수 kkpress@hanmail.net <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]“환자맞춤형 장기이식용 질환모델 돼지개발” 나서 김진회 교수팀, miRNA 통해 불임, 난임 해결책 제시 김진회 교수팀이 마이크로RNA가 생식 세포 발생과 임신 과정에 미치는 영향을 분석해 불임을 포함한 많은 질병을 치료할 가능성을 제시했다. 21세기에 들어서며 한 생물체의 모든 유전자의 위치와 순서가 표기된 유전자 지도가 완성되기 시작했다. 그동안 연구자들은 엄청난 수의 유전자가 있다고 생각했지만, 활성화된 유전자는 2만 개 정도로 밝혀졌는데, 이는 결코 많은 숫자가 아니다. 76억이 넘는 인간과 돼지, 개, 생쥐뿐만 아니라 모든 동물의 각각의 개체를 고작 2만 여 개의 유전자로 설명해야 한다는 것을 의미하기 때문이다. 이에 유전자만 갖고서 모든 생명현상을 설명하기에 부족했고, 많은 새로운 해결책을 모색하는 과정에서 마이크로RNA(이하 miRNA)가 주목을 받기 시작했다. 인간화 돼지는 무엇인가 공식 명칭은 ‘환자맞춤형 장기이식용 질환모델 돼지 개발’이다. 이는 두 측면에서 볼 수 있다. 첫째는 돼지의 장기를 인간에게 사용할 수 있게 하는 것이고, 또 다른 측면은 돼지를 인간처럼 만드는 것이다. 기존의 실험동물인 생쥐는 인간과 크게 달라 임상실험을 하면 맞지 않는 경우가 많다. 그러나 돼지는 생리학적, 해부학적으로 인간과 닮아 돼지를 인간의 형태로 바꾸면 우수한 성공률의 임상실험이 가능해진다. 이는 면역체계가 없는 돼지에게 사람의 세포나 부분적인 장기를 이식해 이루어진다. 과거 생식과정 연구와 차이점은 지금껏 생식의 초기부터 착상 때까지 시험관에서 세포들이 자라는 과정을 유전자적 측면에서 핸들링한 것은 많다. 최근에는 DNA 염기서열 변화 외의 과정으로 세대간 유전을 다루는 후성유전학에서도 이를 많이 다루었다. 그러나 miRNA 측면에서 다룬 것은 하나도 없었다. miRNA가 각 생식세포, 세포분할단계마다 어떻게 관여하며 인간에게 어떤 반응이 생기는지 최초로 체계적인 분석을 했다. miRNA가 포유류의 생식과정에 작용하는 과정을 요약한 그림/그림제공 김진회 교수팀 miRNA가 뭐길래 1993년 발견된 유전자의 발현을 제어하는 RNA이다. 기존의 mRNA보다 100배 적은 20개의 뉴클레오타이드로 구성됐고, 이는 특히 포유류 전체 유전자의 약 33%를 조절한다. 김진회 교수팀은 특히 생식세포와의 관계에 집중해 설명하고 있다. 기존의 학계에서는 불임, 난임 등을 해결하기 어려웠으나 miRNA를 통해 해결책을 제시해 중요도가 크다. 남성과 여성 모두의 생식과정을 다루었는지 생식과정의 모든 부분을 설명했다. 여성의 경우 사춘기가 지나며 스테로이드 호르몬(성호르몬 분비를 담당)이 안정성을 갖게 되어 1차에서 3차 난포 이후 배란직전 난자까지 발달되는 과정에서, 남성의 경우 정자의 기본이 되는 정조세포에서 감수분열되며 정자가 만들어지는 과정에서 miRNA가 어떤 역할을 하는지 살펴봤다. 이후 난자와 정자의 수정부터 착상, 그 후의 과정까지 생식과정 전반에 걸쳐 모두를 다루고 있다. 환경과 조건에 따라 특정 miRNA의 작용이 과다하거나 억제됨에 따라 미숙/조숙증, 무정자증, 불임 등을 설명할 수 있다. 김진회 교수는? 김진회 교수 우리대학 줄기세포재생공학과 김진회 교수님은 형질전환 복제동물 개발 분야의 세계적 권위자이다. 현재 ‘인간화 돼지’ 연구과제로 한국연구재단 선도연구센터(SRC) 사업에 선정되어 연구를 진행하고 있다. 최근 <포유류 생식에 있어서의 마이크로 RNA의 역할>이라는 ‘바이오로지컬 리뷰’에 논문을 발표했다. 이준열 기자 index545@konkuk.ac.kr <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]물만으로도 움직이는 유체기계 바이오 연구를 위한 미세유체 기계 예전 음료수 광고카피였던 “날 물로 보지마” 라는 문구는, 과학적으로는 “날 물로 봐줘”로 바뀌어야 한다. 이유는, 인체의 70%가 물이기 때문이다. 인체 내 물에는 여러 바이오 물질이 있다. 우리 몸의 건강상태를 진단하고 예측하는데 필요한 DNA, 단백질, 세포가 체액인 혈액, 림프액에 있다. 바이오 물질들의 분리 및 검출을 위해서는 물을 제어 할 수 있는 유체기계가 필요하다. 좀더 정확히 말하자면 '미세'유체 기계가 필요하다. 여기서, '미세'라는 의미는 기계 내부 유체가 지나가는 채널의 단면 크기가 마이크로미터 단위로, 매우 작다는 것을 의미한다. 크기가 작아야 하는 이유는 기계가 다루는 바이오물질이 마이크로미터 크기보다 작기 때문이다. 감자껍질을 벗기기 위해 매우 큰 포크레인보다는 감자와 크기가 비슷한 감자칼을 쓴다는 것을 생각하면 이해가 쉬울것이다. 사용이 불편했던 기존의 미세유체 기계 현재 바이오 연구자들이 미세유체 기계를 많이 사용하고 있지는 않다. 바이오 연구자들은 피펫과 플라스틱 접시 등의 단순한 도구를 노동집약적으로 사용하는 경우가 많다. 숙련도 높게 단순 작업을 반복 수행하는 것이 복잡한 기계를 다루는 것보다 수월하기 때문일 것이다. 지금까지의 미세유체 기계는 그들이 사용하기에는 기계제작과 운용에 전문적인 지식이 필요하고 비용도 많이 들었다. 바이오 연구자들을 여행객에 비유하자면, 그들은 단순히 서울에서 하와이까지 가는 것이 목적이었는데, 그들에게 비행기 조종석에 앉아서 그 많은 계기판을 들여다 보면서 기계를 조작하라고 지시하는 상황이었던 것이다. 전자회로 모사로 문제점 극복 그러면 어떻게 연구자들이 사용하기에 편리한 미세유체 기계를 만들수 있을까? 우리는 전자소자에서 그 실마리를 찾을 수 있다. 전자시계는 배터리만 연결하면 미리 정해진 대로 동작한다. 사용자는 그 시계가 어떤 원리로 동작하는지, 어떤 입력을 넣어야 할지 고민할 필요가 전혀 없다. 유체기계도 이렇게 만들수 있을까 대답은 "이론적으로는 가능하다" 이다. 전자소자를 구성하는 트랜지스터, 커패시터, 저항 등에 대응하는 유체기계 요소가 존재하기 때문이다. 실제로 전기의 전압과 전류를 유체의 압력과 유량에 각각 대응시키면, 전자소자와 미세유체 기계요소의 각 기능이 매우 유사하다. 트랜지스터는 유체의 움직임을 차단하는 밸브에, 커패시터는 압력을 저장하는 고무풍선 같은 얇은 탄성막에, 저항은 유체의 속도를 조절하는 채널에 대응 시킬 수 있다. 그러면 과연 이러한 이론적 유사성에 기초하여 전자소자와 비슷한 미세유체 기계를 실제적으로 구현할 수 있을까? 개발된 미세유체 기계 물만으로도 작동하는 유체기계. 전자 피아노건반 연주 (위), 세포 핵의 일부분을 주기적으로 염색 (아래) 본 연구팀은 전자회로와 유사한 미세유체 기계가 구현 가능하다는 것을 보였다(Science Advances 저널에 4월19일 발표). 물통만 미세유체 기계에 수직으로 연결하면 기계는 마치 전자시계와 같이 스스로 동작한다. 물통을 수직으로 연결한다는 것은 기계의 높이차에 의한 정수압을 가한다는 것을 의미한다. 배터리를 전자시계에 넣어 일정한 전압을 주는 것과 같은 과정이다. 이 유체기계는 전자시계처럼 어떻게 동작할지가 미리 정해져 있다. 따라서 사용자는 이 기계에 어떤 입력을 넣어야 할지, 어떻게 장치를 세팅해야 할지 고민할 필요가 전혀 없다. 이 기계는 비안정 진동자와 단안정 진동자로 구성된다. 사람에 비유를 들자면, 비안정 진동자는 아무 이유 없이 일정시간 간격으로 발길질을 하는 사람 A이고, 단안정 진동자는 사람 A에게서 발길질을 받았을 때만 발길질을 하는 사람 B이다. 발길질이 지속되는 시간과 강도는 사람에 따라 각각 다를 수 있다. 다시 유체기계로 돌아가서, 발길질은 유체기계에서 밸브를 여닫는 행위에 해당하며, 발길질 지속 시간은 밸브가 열려 있는 시간, 발길질 강도는 유체의 유량에 해당한다. 여러 유체가 흐르는 시간과 유량은 여러 비안정, 단안정 진동자를 어떻게 연결하고 배치하느냐에 따라서 정해진다. 마치 여러 사람 A1, A2…, B1, B2,… 를 어떻게 배치하느냐에 따라 여러 다양한 발길질 패턴이 나올 수 있듯이 말이다. 개발된 기계는 여러 용액들을 순차적·주기적으로 흐르게 할 수 있으며, N개의 용액을 가지고 4의 N제곱개 유동 패턴을 만들 수 있다. 이는 물통만 기계에 연결하면 복잡하고 정교한 여러 유동 패턴이 미리 정해진대로 구현된다는 것을 의미한다. 이 유체기계를 이용하여 세포 핵의 일부분만을 선택적으로 염색하고, 전자 피아노를 연주할 수 있었다. 바이오 연구의 예를 들었지만, 본 연구는 나노물질 제작, 화학실험 등 반복작업이 필요한 여러 분야에 사용될 수 있으리라 기대된다. 김성진 교수(공과대학 기계공학부) kkpress@hanmail.net <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]새로운 플랫폼의 시작, VR과 AR VR을 이용한 수술장면/출처 University Basel 유튜브 채널 마법 빗자루를 타고 하늘을 날아다니는 상상을 해본 적 있을 것이다. 꿈같은 이야기지만 이제 누구나 영화 속 인물이 되어 악을 물리치는 영웅이 될 수 있다. 아직 현실에서 마법을 쓰는 건 힘들지만 가상세계에선 가능하다. 증강현실(AR)과 가상현실(VR)은 무엇인가 증강현실은 현실에 가상의 디지털 정보를 합한 것이다. 몇 년 전 유행했던 포켓몬GO가 대표적인 증상현실 게임이다. 스마트폰 화면으로 주위를 비추면 숨어있던 가상의 포켓몬이 나타난다. 가상현실은 현실의 인물이 가상의 세계에서 실제와 같은 경험을 하는 기술이다. 두 기술은 같아 보이지만 조금 다르다. 가상현실은 컴퓨터 그래픽으로만 이뤄졌고 증강현실은 현실과 그래픽을 합성한 것이다. 가상현실과 증강현실의 차이점은 가상과 현실이 얼마나 섞여 있는가 이다. ‘가상’은 ‘현실세계의 확장’으로 볼 수 있는데 가상과 얼마나 가까워지느냐에 따라 차이가 생긴다. 같은 듯 다른 두 기술은 각자의 장점이 있다. VR은 현실의 사용자가 가상의 세계로 들어가므로 몰입감이 높고 AR은 현실에서 가상의 디지털 정보를 부르는 것이므로 현실감이 뛰어나다는 특징이 있다. 이렇게 가상과 현식의 혼합정도에 따라 사용자는 새로운 느낌의 가상세계를 경험할 수 있다. 현실과 가상현실을 나타내는 도식표 증강현실(AR)과 가상현실(VR)은 어떤 원리로 이뤄지나 증강현실을 구현하려면 기본적으로 사용자의 현재 위치를 파악하고 그 장소에 걸맞는 컴퓨터 그래픽을 구현해야 한다. 그래서 단말기의 카메라 기능과 데이터를 처리하는 정보 통신 기술, 위치를 알아내는 GPS시스템, 추가로 그 지역의 지도 정보가 필요하다. 위치정보시스템인 GPS를 이용해 사용자의 위치를 파악하고 더 자세히는 센서를 이용해 카메라 렌즈가 향하는 방향과 기울기 값을 계산해 정확한 정보를 수집한다. 가상현실은 오감을 이용해 실제는 아니지만 자신은 그렇다고 느끼게 해 착각하게 한다. 인간은 청각, 시각, 촉각, 미각, 후각 등을 통해 주위 환경을 인지하는데 이를 이용하면 마치 가상세계에 있는 것처럼 느끼게 할 수 있다. 시각과 청각만으로 90%의 인지체계를 지배할 수 있지만 완전한 몰입을 위해선 오감 이외의 것들이 필요하기도 하다. 일상에 스며든 가상현실 생소하고 멀게 느껴지는 증강현실은 사실 많은 분야에서 사용하고 있다. 특히 군사훈련이나 교육 목적으로의 활용이 두드러진다. 손실되거나 훼손된 문화유적을 가상현실로 복원해 교육자료로 활용되고 있고 병원에서는 환자의 신체 내부를 VR로 구현해 수술을 보조하는 것이 전임상단계에 이르렀다. 늘 갖고 다니는 스마트폰에도 AR기능이 추가되어 있는데 자신의 얼굴을 렌즈에 비추면 얼굴 표정을 인식해 이모티콘으로 만들어주는 삼성의 ‘AR 이모지’가 그것이다. 또한, 사고 싶은 옷이 있는데 직접 보러가기 어렵다면 집에서 가상의 옷을 미리 입어보고 구매할 수 있다. 이제 생활 속에서도 시간과 공간의 제약을 넘어서는 새로운 플랫폼으로 자리매김 한 것이다. 2016년 7월 출시한 증강현실 포켓몬 시리즈 모바일 어플리케이션 게임 포켓몬GO VR과 AR은 앞으로 어떻게 발전할까 VR과 AR이 상용화되기 위해서는 몰입감과 현실감을 높여 존재감(사람, 사물이 실제로 있다고 생각하는 느낌)을 느껴야 한다. 이를 위해 사용자가 가상세계에서 현실과 비슷할 정도의 감각을 느끼도록 하는 연구가 진행되고 있다. 그러기 위해선 오감 중 촉각을 더 쉽게 느끼게 해야 하는데, 물체가 피부에 닿았을 때 닿았다는 느낌을 넘어 물체의 딱딱한 정도를 분별하게 해 더 현실감 있게 해야 한다. 또한 영상표시장치를 사용할 때 느끼는 어지러움과 멀미 현상을 개선하고 소리가 외벽 상태에 따라 반사되는 정도를 계산해 더 완벽하게 가상세계를 구현하는 시도가 진행 중이다. 또한 얼굴의 그림자와 음영을 분석해 표정을 인식하는 얼굴인식기능을 더 정교하게 하려고 노력 중이다. 김형석 소프트웨어학과 교수는 “사실 VR과 AR은 같은 것”이라고 말하며 “미래에는 가상의 인물과 현실의 인물이 서로 교류하는 단계까지 갈 것”이라고 말했다. 앞으로 발전 방향에 대해서는 “가상현실이 일상 속에 스며들어 시간과 공간의 제약을 넘어 경험을 공유하게 될 것이다”고 말했다. *참고문헌 『스마트폰과 웹의 혁명, 증강현실의 모든 것 (니케이 커뮤니케이션 편집부 저)』 (멘토르 출판사) 박가은 기자 qkrrkdms924@konkuk.ac.kr <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]서울의 문화발전소: 홍대앞의 공간경제학 문화콘텐츠학과 이병민 교수 이병민 문화콘텐츠학과 교수 홍대는 건대와 비롯해 젊음과 낭만의 대학가 거리로 손꼽히는 장소 중 하나이다. 이번 건대신문에서는 얼마 전 ‘서울의 공간 경제학’ 책을 발간하신 이병민 문화콘텐츠학과 교수님의 목소리를 듣고 학우들과 함께 자유로움과 청춘의 거리 홍대를 ‘공간 경제학’이라는 새로운 틀로 바라보고자 한다. 이른바 ‘홍대앞’ 이라고 이야기되는 홍대 지역은 시대에 따라 많은 변화를 겪어 온 곳이다. 특히 문화를 기반으로 한 장소성 변화가 최근 젠트리피케이션 현상과 더불어 두드러지게 나타나고 있으며 다양한 ‘취향’ 공간으로서 이해당사자들의 욕망과 문화가 표출되는지역으로 발돋움했다. 서울의 공간 경제학 (이병민 교수 저) 1990년대 홍익대를 중심으로 인디음악의 메카와 클럽문화의 조성을 토대로 변화가 이루어졌고 2010년대 이후에는 경의선 숲길 조성, 공항철도, 경의중앙선의 개통으로 홍대상권의 변화가 일어나며, 젠트리피케이션과 같은 문화-상업화의 갈등 요소도 나타났고 여러 특성이 혼재되어 나타났다. 예컨대 홍대입구역과 홍대 일대 문화예술공간은 클럽과 레스토랑, 카페 등 다양한 경관이 공존하며 인디문화에 대한 새로운 장소성을 창출했다고 볼 수 있다. 이러한 홍대의 특징은 인디뮤지션을 중심으로 한 자생적 하위문화의 중심지임은 물론, 클럽을 중심으로 한 주한 외국인의 문화 중심지로 알려져 왔다. 2000년대에 들어서고는 한류를 중심으로 외국 관광객 유치를 위한 정부 주도 문화정책이 시행된 지역이기도 하다. 이와 같은 홍대의 문화소비공간 확산은 인근 지역을 재활성화 한다는 순기능도 있지만, 재활성화현상이 가속화되면서 높아진 임대료를 감당하지 못하고 초기 변화의 주체자와 거주민은 탈각되고 장소성을 상실하는 과정이 반복되는 문제를 야기하며 젠트리피케이션 문제지역으로 대두되기도 했다. 이러한 이해를 토대로 홍대앞의 장소적 특성을 고려하면, 홍대 문화예술공간, 특히 클럽공간과 놀이터 등 장소성의 역사가 다양한 이해관계자들의 특징과 어우러져, 현재의 일상생활과 상업·산업의 구성과 특성을 통시적으로 요구한다는 점에 주목해야 한다. 이를 위해서는 주변공간의 정체와 발전, 홍대 문화예술공간의 젠트리피케이션, 변화를 둘러싼 이해관계자들의 역할변화, 문화와 산업, 산업의 관계망 등 사회·문화적 특성의 입체적 이해를 기반으로 한 장소의 이해가 필요할 것이다. 카페로 인한 상업문화의 범람은 한편으로는 홍대 인디 문화의 주체들이 일군 문화적 정체성에 대해 자본이 장소를 압박하고 전유를 시도하는 것으로 볼 수 있다. 이를 통해 드러난 젠트리피케이션은 공간의 정체성을 자본이 훔쳐내는 한 사례로 인식하게 만들고, 상업자본을 배격하려는 움직임들을 자극한다. 이에 따라 홍대앞 문화공간과 장소성 기반 특징의 변화를 잘 읽고 해석해야 할 필요성이 커지고 있다. 담론과 현실사이에서, 위기의 홍대를 인식하고 미래의 홍대에 대해 어떠한 방향성이 필요한지 고민해야 할 시점이다. 문화콘텐츠학과 이병민 교수 kkpress@hanmail.net <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]식물은 추위나 가뭄을 어떻게 견뎌 낼까요? 우리 대학 윤대진 교수 연구팀, 분자수준에서 첫 규명 윤대진 교수(KU융합과학기술원 의생명공학과) 우리 대학 윤대진 교수(KU융합과학기술원, 의생명공학과) 연구팀이 지난해 식물이 추위를 견디는 과정을 첫 규명 한데 이어 올해에는 세계 최초로 식물이 가뭄을 견디는 과정을 분자수준에서 규명했다. 이번의 연구결과로 환경재해에 견딜 수 있는 식물체 개발이 가속화 될 것으로 전망한다. 이번 호에서는 식물이 어떻게 주어진 환경을 견디어 내는지에 대해서 알아보고자 한다. 최근 급속한 산업화와 기후변화에 따른 심각한 환경변화 및 기후 온난화와 식량부족 문제는 인류생존을 위협하는 가장 중요한 현안문제로 대두되고 있다. 산업혁명 이후 석탄, 석유 등 화석에너지의 과다한 사용은 대기 중의 이산화탄소 농도를 크게 상승하게 했고, 무분별한 개발과 산업화는 결과적으로 지구 온난화, 사막화, 기상변동 등의 심각한 환경문제를 초래하게 됐다. 또한, 날로 악화되는 환경문제는 세계적인 식량난 또한 동반하게 됨으로써 우리나라의 경우도 식량자급률이 30%를 밑도는 수준이며, 세계 인구 1인당 곡물생산량은 1980년대 중반부터 감소하여 지금과 같은 추세로 인구가 증가한다면 몇 년 이내에 세계의 절대 식량이 부족하게 될 것으로 추정하고 있다. 식물이 유전적으로 생산할 수 있는 총생산량을 100%로 보았을 때 실제 생산량은 21%에 불과 하며 그중 대부분은 가뭄, 냉해, 염해 등을 비롯한 환경스트레스에 의해 손실되게 되며 이는 작물총생산량의 약 70%에 달한다. 따라서 이러한 손실을 단 1%만 줄일 수 있다고 하더라도 미래 인류가 당면할 식량문제를 획기적으로 개선할 수 있을 것으로 기대된다. 식물은 이동할 수 없기 때문에 주어진 환경에서 많은 스트레스를 받고 있으며 생존을 위해서 이들 스트레스에 견뎌야 한다. 따라서 식물이 어떻게 외부환경을 인식하고 어떠한 생체방어 시스템을 작동해 스트레스에 견딜 수 있는가를 규명하게 되면 재해저항성 식물체를 개발할 수 있기 때문에 전 세계적으로 많은 연구자들이 식물환경스트레스 저항성 기작을 연구하고 있다. 윤교수 연구팀은 환경스트레스 신호전달 체계에 관여하는 핵심유전자들을 확보하기 위해 애기장대 (Arabidopsis)유전학 시스템을 사용했다. 애기장대는 전체 유전체의 size가 적고, 세대간격이 짧을 뿐만이 아니라, 형질전환이 간편하기 때문에 식물연구자들이 널리 이용하고 있는 모델 식물체이다. 윤대진 교수는 2004년에 미국 Purdue대학교에 현지 연구실을 설치했고 세계최대의 온실 (green house)시설을 이용해 환경 스트레스 저항성에 이상을 보이는 돌연변이체를 대량 작성하고, 환경스트레스에 이상을 보이는 변이체를 선발하여 이들로부터 해당 유전자의 확보 및 기능해석에 관한 연구를 수행하여 왔다. 식물이 추위를 견디는 과정 규명 생물체가 유전자(DNA)를 발현하기 위해서는 전사조절인자를 비롯한 DNA 결합단백질이 DNA배열에 접근하기 용이해야 한다. 하지만 진핵생물의 경우 염색질에 의해 DNA가 덮여진 상태로 존재하기 때문에 염색질 구조변화를 통해 DNA를 일시적으로 노출돼야 한다. DNA결합단백질이 표적DNA의 접근성을 높이기 위한 염색질의 구조 변환 과정을 염색질 재구성이라 하는데 윤 교수진이 분리한 돌연변이체는 이러한 염색질의 구조변화에 이상을 초래해 추위를 감지할 수 없는 돌연변이체였다. 따라서 이러한 돌연변이체로부터 유전자를 분리하고 생화학적, 분자세포생물학적 및 유전학적인 방법 기능해석을 행한 결과 그림과 같이 식물이 추위에 견디는 과정을 분자수준에서 규명할 수 있었다. 식물이 염색질의 구조변화를 통하여 추위저항성 유전자를 활성화하는 과정 추위 스트레스가 없는 평상시에는 호스15(HOS15)단백질이 히스톤 탈아세틸화 효소 (HD2C)와 복합체 (보조 억제자 복합체)를 형성해 히스톤3(H3)을 탈아세틸화해 고도로 집적된 형태의 염색질(불활성염색질)을 만들어 추위저항성에 관여하는 콜유전자 (COR gene)의 발현을 억제하고 있다. 그러나 추위가 오게 되면 호스15단백질이 이를 감지하게 되고 단백질 분해에 관여하는 유비키틴이3라이가제(CUL4-DDB1-HOS15)로 작동해 기질인 히스톤 탈아세틸화 효소(HD2C)를 분해시키게 된다(CRL4HOS15에 의한 분해). 그러면 히스톤(H3)이 아세틸화효소(HAT)에 의해 아세틸화(Ac)) 되게 되고 이로 인해 염색질이 풀린 구조인 활성염색질로 변화된다. 이로 인해 추위저항성에 관여하는 콜유전자(COR gene)의 프로모트부위가 노출되게 되고 여기에 콜유전자의 발현을 조절하는 전사조절인자(CBFs)들이 결합(보조활성자 복합체)하게 돼 콜유전자의 발현을 증가시키게 되며 궁극적으로 식물은 냉해저항성을 가지게 된다. 식물이 가뭄을 견디는 과정 규명 식물이 건조한 환경에 노출되게 되면 스트레스 호르몬인 ABA를 합성되고 신호전달물질로 작용해 생체방어유전자를 활성화하며 이를 통해 기공의 개폐를 조절함으로서 수분의 증발을 막고 이를 통해 건조한 환경에 견딜 수 있게 된다. 건조스트레스 호르몬인 ABA에 의해 매개 되어지는 신호전달과정에는 인산화효소(Kinase)인 OST1단백질이 핵심적인 역할을 수행한다. OST1은 역할을 수행한 뒤에 일정한 시간이 지나면 분해돼 평소의 수준으로 돌아가야 하는데 이를 둔감화 (desensitization)라고 한다. 이러한 둔감화는 OST의 활성화에 의한 흥분상태 지속으로 인해 초래되는 부작용을 세포가 방지하기 위한 생체의 자기 보호 기능이라고 할 수가 있다. 윤 교수팀은 식물이 건조한 환경에 처하게 됐을 때 식물세포에 존재하는 단백질들이 어떻게 변화된 환경을 인식하며 신호를 전달하는지를, 그리고 생성된 신호를 어떻게 소멸함으로써 스트레스방어와 생육에 균형을 맞춰 항성성을 유지하는지에 관한 전 과정을 분자수준에서 규명했다. OST1이 활성화돼 식물이 건조한 환경에서 저항성을 갖게 되는 과정 그림설명 (A) 식물이 건조한 환경에 노출되게 되면 스트레스 호르몬인 Abscisic Acid (ABA)를 합성하고 이렇게 합성된 ABA는 수용체인 PYR에 결합하여 건조신호를 활성화는 인산화효소인 OST1의 활성화를 방해는 탈인산화효소인 ABI를 OST1으로부터 격리시킨다. 이렇게 되면 OST1은 활성화돼 하위에서 작동하는 전자조절인자들을 활성화시켜 건조에 저항성을 보이는 유전자들을 활성화하게 돼 식물이 건조한 환경에 견딜 수 있게 된다. (B) 그런데 이렇게 활성화된 OST1은 그 역할을 수행하고 일정시간이 지나면 분해돼 신호를 소멸시켜야 한다. 그렇지 않으면 세포가 항상 흥분상태로 존재하게 돼 항상성을 유지할 수 없고 비정상적인 상태로 놓이게 돼 궁극적으로는 죽음에 이르게 된다. (C) OST1이 활성화된 식물체는 건조저항성을 가진다. 본 연구로 ABA를 매개로 하는 건조신호전달의 핵심단백질인 OST1의 생성과 소멸에 관여하는 전 과정을 분자수준에서 규명함으로서 건조에 저항성을 가진 식물체를 개발할 수 있는 토대를 마련했다. 향후 전망 그동안 식물환경스트레스에 관한 연구는 생리현상연구를 중심으로 행해져 왔으나, 윤 교수 연구팀이 식물환경스트레스에 관한 신호전달연구를 분자수준에서 수행해 본 연구 분야를 세계적으로 선도하게 됐으며 학문적 수준을 높이는데 크게 기여했다. 앞으로 윤 교수연구팀이 규명한 연구 원리를 토대로 미래 인류의 식량안보 및 환경재해방지에 공헌할 식물체를 개발할 수 있을 것으로 기대된다. 윤대진 교수(KU융합과학기술원 의생명공학과) kkpress@hanmail.net <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]식물은 추위나 가뭄을 어떻게 견뎌 낼까요? 우리 대학 윤대진 교수 연구팀, 분자수준에서 첫 규명 윤대진 교수(KU융합과학기술원 의생명공학과) 우리 대학 윤대진 교수(KU융합과학기술원, 의생명공학과) 연구팀이 지난해 식물이 추위를 견디는 과정을 첫 규명 한데 이어 올해에는 세계 최초로 식물이 가뭄을 견디는 과정을 분자수준에서 규명했다. 이번의 연구결과로 환경재해에 견딜 수 있는 식물체 개발이 가속화 될 것으로 전망한다. 이번 호에서는 식물이 어떻게 주어진 환경을 견디어 내는지에 대해서 알아보고자 한다. 최근 급속한 산업화와 기후변화에 따른 심각한 환경변화 및 기후 온난화와 식량부족 문제는 인류생존을 위협하는 가장 중요한 현안문제로 대두되고 있다. 산업혁명 이후 석탄, 석유 등 화석에너지의 과다한 사용은 대기 중의 이산화탄소 농도를 크게 상승하게 했고, 무분별한 개발과 산업화는 결과적으로 지구 온난화, 사막화, 기상변동 등의 심각한 환경문제를 초래하게 됐다. 또한, 날로 악화되는 환경문제는 세계적인 식량난 또한 동반하게 됨으로써 우리나라의 경우도 식량자급률이 30%를 밑도는 수준이며, 세계 인구 1인당 곡물생산량은 1980년대 중반부터 감소하여 지금과 같은 추세로 인구가 증가한다면 몇 년 이내에 세계의 절대 식량이 부족하게 될 것으로 추정하고 있다. 식물이 유전적으로 생산할 수 있는 총생산량을 100%로 보았을 때 실제 생산량은 21%에 불과 하며 그중 대부분은 가뭄, 냉해, 염해 등을 비롯한 환경스트레스에 의해 손실되게 되며 이는 작물총생산량의 약 70%에 달한다. 따라서 이러한 손실을 단 1%만 줄일 수 있다고 하더라도 미래 인류가 당면할 식량문제를 획기적으로 개선할 수 있을 것으로 기대된다. 식물은 이동할 수 없기 때문에 주어진 환경에서 많은 스트레스를 받고 있으며 생존을 위해서 이들 스트레스에 견뎌야 한다. 따라서 식물이 어떻게 외부환경을 인식하고 어떠한 생체방어 시스템을 작동해 스트레스에 견딜 수 있는가를 규명하게 되면 재해저항성 식물체를 개발할 수 있기 때문에 전 세계적으로 많은 연구자들이 식물환경스트레스 저항성 기작을 연구하고 있다. 윤교수 연구팀은 환경스트레스 신호전달 체계에 관여하는 핵심유전자들을 확보하기 위해 애기장대 (Arabidopsis)유전학 시스템을 사용했다. 애기장대는 전체 유전체의 size가 적고, 세대간격이 짧을 뿐만이 아니라, 형질전환이 간편하기 때문에 식물연구자들이 널리 이용하고 있는 모델 식물체이다. 윤대진 교수는 2004년에 미국 Purdue대학교에 현지 연구실을 설치했고 세계최대의 온실 (green house)시설을 이용해 환경 스트레스 저항성에 이상을 보이는 돌연변이체를 대량 작성하고, 환경스트레스에 이상을 보이는 변이체를 선발하여 이들로부터 해당 유전자의 확보 및 기능해석에 관한 연구를 수행하여 왔다. 식물이 추위를 견디는 과정 규명 생물체가 유전자(DNA)를 발현하기 위해서는 전사조절인자를 비롯한 DNA 결합단백질이 DNA배열에 접근하기 용이해야 한다. 하지만 진핵생물의 경우 염색질에 의해 DNA가 덮여진 상태로 존재하기 때문에 염색질 구조변화를 통해 DNA를 일시적으로 노출돼야 한다. DNA결합단백질이 표적DNA의 접근성을 높이기 위한 염색질의 구조 변환 과정을 염색질 재구성이라 하는데 윤 교수진이 분리한 돌연변이체는 이러한 염색질의 구조변화에 이상을 초래해 추위를 감지할 수 없는 돌연변이체였다. 따라서 이러한 돌연변이체로부터 유전자를 분리하고 생화학적, 분자세포생물학적 및 유전학적인 방법 기능해석을 행한 결과 그림과 같이 식물이 추위에 견디는 과정을 분자수준에서 규명할 수 있었다. 식물이 염색질의 구조변화를 통하여 추위저항성 유전자를 활성화하는 과정 추위 스트레스가 없는 평상시에는 호스15(HOS15)단백질이 히스톤 탈아세틸화 효소 (HD2C)와 복합체 (보조 억제자 복합체)를 형성해 히스톤3(H3)을 탈아세틸화해 고도로 집적된 형태의 염색질(불활성염색질)을 만들어 추위저항성에 관여하는 콜유전자 (COR gene)의 발현을 억제하고 있다. 그러나 추위가 오게 되면 호스15단백질이 이를 감지하게 되고 단백질 분해에 관여하는 유비키틴이3라이가제(CUL4-DDB1-HOS15)로 작동해 기질인 히스톤 탈아세틸화 효소(HD2C)를 분해시키게 된다(CRL4HOS15에 의한 분해). 그러면 히스톤(H3)이 아세틸화효소(HAT)에 의해 아세틸화(Ac)) 되게 되고 이로 인해 염색질이 풀린 구조인 활성염색질로 변화된다. 이로 인해 추위저항성에 관여하는 콜유전자(COR gene)의 프로모트부위가 노출되게 되고 여기에 콜유전자의 발현을 조절하는 전사조절인자(CBFs)들이 결합(보조활성자 복합체)하게 돼 콜유전자의 발현을 증가시키게 되며 궁극적으로 식물은 냉해저항성을 가지게 된다. 식물이 가뭄을 견디는 과정 규명 식물이 건조한 환경에 노출되게 되면 스트레스 호르몬인 ABA를 합성되고 신호전달물질로 작용해 생체방어유전자를 활성화하며 이를 통해 기공의 개폐를 조절함으로서 수분의 증발을 막고 이를 통해 건조한 환경에 견딜 수 있게 된다. 건조스트레스 호르몬인 ABA에 의해 매개 되어지는 신호전달과정에는 인산화효소(Kinase)인 OST1단백질이 핵심적인 역할을 수행한다. OST1은 역할을 수행한 뒤에 일정한 시간이 지나면 분해돼 평소의 수준으로 돌아가야 하는데 이를 둔감화 (desensitization)라고 한다. 이러한 둔감화는 OST의 활성화에 의한 흥분상태 지속으로 인해 초래되는 부작용을 세포가 방지하기 위한 생체의 자기 보호 기능이라고 할 수가 있다. 윤 교수팀은 식물이 건조한 환경에 처하게 됐을 때 식물세포에 존재하는 단백질들이 어떻게 변화된 환경을 인식하며 신호를 전달하는지를, 그리고 생성된 신호를 어떻게 소멸함으로써 스트레스방어와 생육에 균형을 맞춰 항성성을 유지하는지에 관한 전 과정을 분자수준에서 규명했다. OST1이 활성화돼 식물이 건조한 환경에서 저항성을 갖게 되는 과정 그림설명 (A) 식물이 건조한 환경에 노출되게 되면 스트레스 호르몬인 Abscisic Acid (ABA)를 합성하고 이렇게 합성된 ABA는 수용체인 PYR에 결합하여 건조신호를 활성화는 인산화효소인 OST1의 활성화를 방해는 탈인산화효소인 ABI를 OST1으로부터 격리시킨다. 이렇게 되면 OST1은 활성화돼 하위에서 작동하는 전자조절인자들을 활성화시켜 건조에 저항성을 보이는 유전자들을 활성화하게 돼 식물이 건조한 환경에 견딜 수 있게 된다. (B) 그런데 이렇게 활성화된 OST1은 그 역할을 수행하고 일정시간이 지나면 분해돼 신호를 소멸시켜야 한다. 그렇지 않으면 세포가 항상 흥분상태로 존재하게 돼 항상성을 유지할 수 없고 비정상적인 상태로 놓이게 돼 궁극적으로는 죽음에 이르게 된다. (C) OST1이 활성화된 식물체는 건조저항성을 가진다. 본 연구로 ABA를 매개로 하는 건조신호전달의 핵심단백질인 OST1의 생성과 소멸에 관여하는 전 과정을 분자수준에서 규명함으로서 건조에 저항성을 가진 식물체를 개발할 수 있는 토대를 마련했다. 향후 전망 그동안 식물환경스트레스에 관한 연구는 생리현상연구를 중심으로 행해져 왔으나, 윤 교수 연구팀이 식물환경스트레스에 관한 신호전달연구를 분자수준에서 수행해 본 연구 분야를 세계적으로 선도하게 됐으며 학문적 수준을 높이는데 크게 기여했다. 앞으로 윤 교수연구팀이 규명한 연구 원리를 토대로 미래 인류의 식량안보 및 환경재해방지에 공헌할 식물체를 개발할 수 있을 것으로 기대된다. 윤대진 교수(KU융합과학기술원 의생명공학과) kkpress@hanmail.net <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]암은 약을 복용하고 수술을 해야만 치료가 된다고? 2018년 노벨 생리의학상과 의학 체계 패러다임의 전환 노벨상의 발표와 우리나라의 현주소 올해도 4분기가 시작되며 어김없이 노벨상 수상자들이 화두에 올랐다. 특히 학술부분의 경우, 중요한 발견(혹은 증명)이나 새로운 길을 개척한 사람들이 그 영광을 누렸다. 노벨상이 발표될 때 마다 우리나라의 분위기는 기업과 응용과학 투자에 집중된 시스템을 비판한다. 이런 분위기에 일본은 생리의학 부문에서 수상자를 내며 조명을 받았다. 2018 노벨 생리의학상의 내용 2018 노벨생리학·의학상 수상자는 미국 텍사스대 MD앤더슨암센터 제임스 P. 앨리슨 교수와 일본 교토대 의대 혼조 다스쿠 명예교수이다. 노벨 생리의학상 심사위원회에서 밝힌 업적은 ‘음성적 면역 조절(negative immune regulation) 억제를 통한 암치료법 발견’이다. 면역 세포 중 T세포는 여러 역할을 하는데, 감염된 세포를 제거하는 역할도 맡아 암세포의 제거에 관여하고 있다. 그런데 T세포에 CTLA-4와 PD-1이라는 단백질이 발견됐는데, 이들은 T세포가 너무 과하게 활동하지 않도록 제한한다는 것이 밝혀졌다. 그런데 암세포와 싸우는 T세포에는 두 단백질이 너무 늘어나 암세포에 제대로 된 대항을 못한다는 연구 결과가 나왔다. 이후 T세포의 음성적인 면역 조절을 억제하는 anti-CTLA-4와 anti PD-1 신약이 개발되어 치료효과를 입증하고 있다. 여기서 앨리슨 교수는 CTLA-4 단백질에 대해 설명했고 혼조 교수또한 PD-1을 발견한 업적을 인정받았다. 자동차에 비유한 설명이 있다. T세포라는 자동차가 빠르게 벽(암세포)를 들이받는데, 아무리 엑셀레이터를 밟아도 CTLA-4와 PD-1이라는 물체가 브레이크를 강하게 밟고 있는데, 그것을 없애버린 것이다. 2018 노벨 생리의학상의 의미 그렇다면 이 발견이 왜 가치가 있을까? 이번 면역항암제는 3세대 항암제로 불린다. 1세대 항암제는 세포독성항암제로, 효과가 강하지만 주위 정상세포까지 죽여 ‘항암치료 부작용’으로 알고 있는 탈모, 설사, 백혈구감소증 등이 발생한다. 2세대 항암제는 표적항암제로, 정상세포 공격이 줄었지만 치료가능한 암이 제한됐고 내성이 생기는 문제가 생긴다. 이번의 경우 우리의 면역체계 자체를 강화하는 것이기 때문에 내성이 없고 암세포의 돌연변이 가능성도 없다. 패러다임의 전환과 2018 노벨 생리의학상 이는 의료체계의 패러다임 전환과 일맥상통하다. 지금까지, 즉 과거의 의학 체계는 질병을 약을 통해 타겟에 적중하는 하향식 위계질서를 따랐다. 이는 질병을 체계적으로 이해하는 듯 하지만, 생리학 및 병리학에 대한 일관성 있는 이해를 방해한다. 최근 의료체계는, 세포에서 조직 및 개체를 보고, 이어서 인간이 조성한 환경을 보는 상향식 위계질서를 찾고 있다. 골절된 상황을 기계적으로 고치기 위해 화학물질을 주입하는 것 보다 골격 줄기세포를 이용해 접합하는 것이 효과적일 수 있다. 약이 아닌 세포를 이용해 치료하는 패러다임이 제시된 것이다. 같은 관점에서 이번 생리의학상의 의의는, ‘자신의 면역 체계’라는 가장 강력한 항암제를 얻게 된 것이다. 이준열 기자 index545@konkuk.ac.kr <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]올 여름 정말 더웠다, 겨울은 더 추울까? 기술융합공학과 우정헌 교수님, 사회환경공학부 김성준 교수님과 알아보는 이상기온현상 사계절이 뚜렷한 우리나라는 더운 여름, 추운 겨울이 반복돼 왔다. 특히 올해 여름은 기상 관측 역사상 가장 더운 여름이었다. 내년, 내후년에는 시원한 여름이 오면 좋겠지만 기후학계에서는 올해보다 더 뜨거운 여름이 기다리고 있다고 한다. 올해 이상기온의 원인과 앞으로의 기후 전망을 기술융합공학과 우정헌 교수님, 사회환경공학부 김성준 교수님과 알아보자. 빙하 속 녹아있는 이산화탄소의 농도 변화 역대 최고치를 경신한 이산화탄소 농도 해빙기 상태인 지구는 이산화탄소 농도가 280ppm이라고 한다. 지구의 역사를 되돌아 볼 때 자연 상태에서의 이산화탄소 농도의 최고치가 이 정도 수치를 기록해 왔지만 현재 이산화탄소 농도는 400ppm을 넘어간다. 120ppm만큼의 이산화탄소 농도가 인간 활동으로 넘친다는 것이다. 예전에는 2050년경에 하절기 폭염일수가 28일에 다다를 것이라 예측했는데, 2018년 여름에 벌써 이 기록을 깼다. 기후변화는 빠르게 진행되고 있으며 앞으로의 변화는 예측할 수 없다. 엘니뇨, 라니냐 현상도 이상고온에 영향 엘니뇨는 필리핀, 호주를 포함한 서태평양 지역은 강수량이 적어지는 반면 동태평양지역의 페루, 멕시코 지역은 강수량이 늘어나는 현상이다. 라니냐는 엘니뇨의 반대 현상이다. 라니냐가 발생하면 필리핀, 호주를 포함한 서태평양지역은 강수량이 늘어나고 동태평양지역은 강수량이 줄어든다. 현재 엘리뇨 현상으로 서태평양지역은 더욱 건조한 날씨를 띄게 되며 이는 올해 우리나라 이상기온에 영향을 주었다고 한다. 출처 조선일보 빙하 손실로 겨울은 더 추워질 것 지구온난화의 영향으로 기온의 전반적 상승을 가져온다면 다행이다. 겨울이 따뜻해지기 때문이다. 하지만 앞으로 겨울은, 여름에 더운 만큼 겨울에 더 추워질 것이라고 한다. 북극의 빙하가 녹으면서 제트기류가 약화된다. 제트기류는 하늘 위의 공기 흐름이며, 9,000~1만m 높이에서 100~250㎞/h 의 속도로 움직인다. 빙하가 손실되면서 티베트 고원 상공의 한대 제트기류가 느려지는데, 속도 감소로 남하한 제트기류는 한반도에 극단적으로 추운 겨울을 가져온다고 한다. 빙하면적이 점차 축소되고 있다. 가장 영향을 많이 받는 것은 농업분야 식물마다 자랄 수 있는 적당한 온도인 ‘적산온도’가 있다. 이처럼 식물은 적당한 일사량과 수분의 공급을 받아야 열매를 맺는다. 그런데 최근 이상기온으로 식물들이 짧은 기간 안에 많은 햇빛을 받아 제때 수확하지 못하는 경우가 많이 발생하고 있다. 특히 밭작물은 관개시설을 제대로 갖추지 못한 경우가 많아 피해가 크다고 한다. 기후변화가 농업환경에 영향을 준다면 우리민족의 주식인 쌀 재배에는 영향을 줄까? 다행히 도 이상기온이 쌀 재배에 많은 영향을 주지는 못한다고 한다. 벼는 국가적으로 관리하는 작물이기 때문에 농어촌 공사에서 관개 시설을 관리하고 있다. 또한 벼는 내한작물이라 더위와 추취의 변화에 강한 작물이다. 대기(大氣)의 대기(大奇)한 변화 과거에는 제주도에서 감귤을, 대구에서 사과를 재배할 수 있었지만 온난화로 남해안에서 감귤을 재배하고, 중부지방에서 사과를 재배할 수 있다고 한다. 날씨의 영향을 받는 농업분야가 많은 영향을 받지만 이상기온은 사회 전반에 걸쳐 많은 영향을 준다. 단기적으로는 많은 사람이 목숨을 잃을 수 있다는 것이다. 온열질환자가 최근 4년동안 8배나 증가했다고 한다. 또한 건조하고 맑은 날씨가 지속되며 산불 발생빈도도 올라가며, 물 순환이 안 돼 사막화 발생 확률을 올린다. 평균기온 상승으로 새로운 질병이 창궐할 가능성도 있다. 대기오염과 밀접한 관련 최근에 대두된 미세먼지 문제를 포함하는 대기오염문제도 이상기온의 영향을 많이 받는다. 대기오염은 공기 중의 화학적 결합으로 생성되는 단기성체류물질이 상당 부분을 차지하고 있는데, 합성물질 형성에 이상기온이 많은 영향을 준다고 한다. 온-습도의 영향을 받는 경우 미세먼지의 농도가 변하는 것이다. 대기오염과 기후변화가 연계되어 있기 때문에 대기오염, 기온변화를 통합적으로 접근하는 것이 필요하다. 국제사회의 변화 노력 기후변화는 단일 국가만의 문제가 아니라 전세계가 영향을 받는 문제인지라 국제 협력이 필요하다. 기후변화를 과학적으로 해결하는 국제기구로 IPCC와 UNFCC가 있다. IPCC에서 줄여야 할 탄소량을 제시하고 UNFCC에서 국가별 실천 여부를 관리하고 있다. 두 기구는 서로 연계하면서 과학적 기반과 실제 관리를 분담하고 있다. 만년정도 평형을 유지한 지구가 근 130년간 평균기온이 0.85℃정도 올랐다고 한다. 또한 앞으로 40년내에 3-4℃가 변한다고 한다. 그리고 IPCC에서 생각하는 마지노선은 2℃라고 생각한다. 2℃ 이상으로 변하면 지구가 탄력성을 잃어 돌이킬 수 없는 변화를 맞이한다고 한다. 이산화탄소를 줄이기 위한 기술개발 이미 발생한 이산화탄소를 땅에 묻는 기술인 탄소 저장기술(CCS)이 각광받고 있다. 안정된 기체인 이산화탄소를 굉장히 낮은 온도나 압력을 액체상태로 만들어 땅에 묻는 것이다. 땅에 묻은 이산화탄소가 유출되는 것이 부작용으로 지적된다. 이미 발생된 탄소를 줄이는 것보다 더욱 중요한 것은 탄소 배출 자체를 줄이는 것이다. 신재생 에너지를 개발해 석탄 화력 발전 비율을 줄여야 한다. 신재생에너지는 에너지의 저장과 이동 과정이 비효율적인데 이를 해결하기 위한 에너지의 저장 및 전송 기술도 개발되고 있다. *더위 극복을 위한 교수님들의 코멘트 기술융합공학과 우정헌 교수님 우: 수분과 그늘을 잘 활용해야 한다. 북한의 열병 사망률이 굉장히 높다. 북한은 대기오염이 그리 심하지 않은데 사망자수는 높다. 대기오염이나 이상기온이 문제가 아니라 영양공급이 가장 중요하다는 결론을 내렸다. 날씨가 더워지면 가장 많이 피해를 보는 집단이 어린이, 노약자, 차상위계층이다. 건강한 생활을 유지하는 것이 더위를 극복하는 방법이다. 사회환경공학부 김성준 교수님 김: 여름에 냉방으로 인해 폐쇄된 공간이 많다. 폐쇄된 공간의 공기는 탁해지기 마련인데, 이럴 때 일수록 밖에 나가 맑은 공기를 쐬는 것이 좋다. 더울수록 밖에 나가서 운동하고, 활동적으로 바뀌어야 한다. 더위는 더위로 극복해야 한다. 이승주 기자 sj98lee@konkuk.ac.kr <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]우주난쟁이가 쏘아 올릴 작은 로켓 한국형 발사체 KSLV-II, 누리호의 시험 발사 우리는 우리의 힘으로 우주를 가고자 했다. 그 첫 번째 시도가 나로호였고, 온전한 우리의 힘으로 쏘아 올릴 두 번째 로켓이 누리호이다. 그리고 이달 말, 누리호의 시험발사체가 발사될 예정이다. 누리호가 무엇인지, 어떤 의미인지 알아본다. 인류가 이뤄 온 가장 소중한 자산 흔히들, 19세기는 화학, 20세기는 물리학, 21세기는 생명과학의 세기라고 말한다. 이런 과학의 진보는 우리 사회의 변화에 직접적인 영향을 미친다. 그것이 좋은 쪽이든 나쁜 쪽이든, 이제 과학에서 벗어난 인류를 상상하는 것은 힘들다. 조금 극단적인 예시로는, 뇌과학은 나의 생각으로 타인을 통제하는 상황에 이르렀으며 생명과학은 죽음에서의 해방을 진지하게 연구 할 정도이다. 자연과학이 인문학이나 사회과학을 대체할 수는 없다. 하지만 과학은 그것 나름대로, 자신의 영역에서의 가치를 실현해 나가고 있다. 우주라는 찬란한 상상, 그리고 실현 대부분의 과학은 상상과 실현으로 이루어진다. 과학은 이것을 이론과 실험(검증)이라 부르는 모양이다. 우리가 오래 전부터 꿈꿔온 것이 있다. 그것은 무척 광활하고, 찬란하며 주로 어린아이의 희망과 닮았다고 여겨진다. 영어로는 각각 공간(Space), 만물(Universe), 질서(Cosmos)라고 불리는 우주이다. 과학은 이 상상을 천문학으로 분류하고 있다. 인류의 첫 학문은 철학과 천문학 이었을 것이라는 말이 있다. 그만큼 우주에 대한 우리의 열정은 본질적이다. 이 열정은 항공우주공학의 실현으로 이어진다. 글의 첫 문장에 덧붙여, 22세기는 천문학의 세기라고 말하는 모양이다. 그러나 절대 먼 얘기는 아니다. 트럼프 대통령은 2020년까지 우주군을 창설할 예정이다. 이미 우주는 우리와 함께 있다. 중요한 것은 ‘우리가 쏘아올린 것’ 우리나라는 수차례 인공위성을 발사했는데, 고작 한국에서 발사했다는 이유로 나로호가 주목을 받는 것이 의아하다는 의견이 많다. 심지어 나로호는 두 차례나 발사에 실패해 삼고초려냐는 비아냥도 들었다. 발사체와 인공위성은 필요한 기술이 다르기 때문이다. 안정적인 발사대와 분리 기술, 엔진과 고체 및 액체 연료 등의 기술이 필요했고 놀랍게도 당시 우리나라는 이와 관련한 기술이 백지와 다름없었다. 우리나라는 ‘위성’을 발사했으나, ‘로켓’을 발사하지는 않은 것이다. 우여곡절 끝에 러시아와의 협업으로 나로호는 발사에 성공할 수 있었다. 누리호 시험발사체의 발사 시퀀스/출처 과학기술정보통신부 MADE IN KOREA, MADE BY KOREAN KSLV는 한국형 우주 발사체의 약자이다. KSLV-I 나로호는 made in Korea에 의미를 뒀다면, KSLV-II 누리호는 made by Korean, 즉 대한민국 최초의 독자 우주발사체로 의미가 있다. 게다가 누리호는 나로호에 비해 크게 업그레이드됐는데, 나로호의 탑재중량은 100kg인 반면 누리호는 그 15배인 1,500kg이다. 고도 또한 기존 300km에서 6~800km로크게 늘었다. 그에 따라 기존에 2단이었던 로켓은 3단으로 엔진과 함께 발전했다. 또 다른 특이사항은, 75톤급과 7톤급 엔진 모두 터보펌프식 액체 엔진 클러스터링이라는 점이다. 액체 로켓, 고체 로켓? 누리호는 액체엔진을 사용한다. 현재 로켓에 쓰이는 엔진은 크게 고체와 액체가 있는데, 고전적 방법인 고체를 쓰는 것이다. 조선시대 무기인 신기전의 경우도 화약에 불을 붙여 쏜 것과 원리가 같다. 이는 부식의 문제가 있는 액체로켓과는 달리, 장기보관이 가능하다는 장점이 있어 기습적인 사용이 가능해 군사용으로 적합하다. 한국은 한미 미사일 사거리 지침에 따라 사거리 800km를 초과하는 고체 로켓을 개발할 수 없다. 누리호가 액체로켓을 발사하는 것에는 여러 이유가 복합적으로 작용했지만, 거기엔 정치적인 상황도 있다. 액체로켓은 연료와 산화제의 양을 조절해 제한적으로 추진력을 조절할 수 있다. 정밀한 움직임이 필요한 상업용 발사체는 대개 액체로켓이 사용된다. 반면 연료와 산화제가 변질되기 쉬워 발사 직전에야 연료를 주입할 수 있고 관리에 기술적 어려움이 크다. 또한 고체에 비해 부피가 커지고 따라 무게도 무거워질 수밖에 없다. 현재 우주발사체용 액체로켓 기술 보유 국가는 북한과 우리나라를 포함해 10개국이다. 누리호의 엔진 누리호는 터보펌프식 가스발생기 사이클을 사용한다. 연료를 연소시키며 생기는 압력으로 로켓을 밀어 올린다. 이 압력 반대 방향으로 연료가 로켓 안으로 들어가는 것을 방지하기 위해 지속적으로 터보펌프가 압력을 만든다. 이전의 발사체인 KSR-III에서 발전시킨 것이 터보펌프이다. 가스발생기 사이클은 추진체를 연소시켜 가스를 만들고, 이는 터보펌프의 동력이 된다. 이후 가스는 배출되는 오픈 사이클 방식이다. 1단과 2단은 동일한 75톤급 엔진이지만 2단은 높은 고도에서 점화되기에 노즐이 더 큰 고공엔진 방식을 채용했다. 3단은 7톤급 엔진으로, 75톤급과 동일하지만 더 효율적으로 제작됐다. 전남 고흥 나로우주센터 발사대에 누리호 시험발사체가 기립해있다/출처 항공우주연구원 KSLV-II TLV 누리호 시험발사체 1단에 75톤급 엔진 하나, 2단엔 질량시뮬레이터가 탑재된 2단 로켓이다. 단분리는 일어나지 않고 위성은 미탑재이다. 궤도에 위성을 올리는 용도가 아닌 낙하 거리 400km의 준궤도 사운딩 로켓이며, 최고 고도는 190km가 될 예정이다. 75톤급 엔진의 검증과 추진제 탱크, 배관 및 밸브의 검증과 비행 소프트웨어 검증을 목적으로 한다. 원래 올해 10월 25일 발사 예정이었지만, 최종 연료 공급 도중 추진제 가압계통에서 압력 감소 현상이 발견됐다. 연료인 케로신(등유)과 산화제(액체산소)를 넣는 과정에서 압력이 감소해 제대로 공급이 안된 것이다. 이 문제점을 지난 11월 13일 완료해 오는 11월 28일에 발사를 추진할 예정이다. 누리호 발사, 그 이후 이후 누리호는 2021년 2월 더미를 발사하고 10월 정식으로 발사 될 예정이다. 달 탐사선계획도 있는데, 2020년에 외국 로켓에 달 탐사궤도선을 쏘아 올릴 예정이다. 그런데 2030년엔 누리호의 발사 성공과 더불어 발전된 한국형발사체에 우리가 만든 달 착륙선과 궤도선 발사를 추진 중이다. 이후로도 국가우주개발 계획을 독자적으로 진행할 수 있고 추가적인 소형 발사체와 대형발사체로 자유로운 우주 탐사가 가능해질 것이다. 이준열 기자 index545@konkuk.ac.kr <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 제목+내용 댓글 닉네임 쓰기 Prev 1 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 68 Next / 68 GO / 68 GO