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]최재헌 교수의 세계유산이야기 - ④ 한반도의 지리적 환경과 세계유산 최재헌 교수 지리학과·대학원 세계유산학과 유네스코 세계유산은 고고학적 유적, 건축물이나 기념물을 대상으로 탁월한 보편적 가치(Out standing Universal Value)를 지닌 유산으로 정의한다. 유산의 탁월한 보편적 가치는 한 문화권이나 지역에 하나밖에 없는 희소성이 아니라 인류에게 공통적인 보편성을 지니면서도 독특하고 탁월한 가치를 말한다. 따라서 세계유산은 장소성과 지역성, 지리적 환경이 녹아있고 그 속에서 사는 인간과 주변 자연환경이 상호작용한 결과물인 셈이다. 한국의 세계유산은 2018년 7월에 등재된 ‘산사, 한국의 산지 승원’까지 모두 13개이다. 이 중에서 고인돌은 대륙과 해양세력이 만나는 접점으로서 문화적으로 유목민족과 농경민족이 만나는 경계부에 해당하는 지리적 특성이 녹아있는 유산으로 볼 수 있다. 예를 들어 고인돌은 고조선의 옛 강역인 한반도와 만주 일대에 집중적으로 분포하고 있으며 중부지방을 경계로 북방식과 남방식으로 나누어진다. 그러므로 세계유산인 강화·화순·고창의 고인돌 유적은 북방의 유목문화와 남방의 농경문화가 공존하는 독특한 문화지대가 한반도에서 형성되었다는 증거이다. 한편, 바다와 대륙을 연결하는 한반도의 자연환경은 무려 931번에 달하는 전쟁의 역사를 이 땅에 새겨 놓았다. 우리 선조들은 외침이 있으면 들을 비우고 산성에 들어가 겨울에 식량이 떨어진 적이 물러갈 때 기습공격을 하는 청야입보(淸野入保) 전술을 즐겨 사용하였다. 그 결과 예로부터 한국은 산성 국가로 부를 만큼 산성이 많았다. 그중에서도 고구려의 환도산성, 경주 명활산성, 공주 공산성, 부여 나성과 부소산성, 수원화성, 남한산성 등은 모두 세계유산이 된 성곽유산이다. 특히, 수원화성은 18세기 당시 정조의 꿈이 어린 신도시이면서 당시 발달한 화포술에 대비하여 쌓은 군사 축성기술의 결정판이었다. 더욱이 호국의 염원으로 이루어진 팔만대장경을 보관하는 해인사 장경판전까지 세계유산이 되었다. 현재에도 한양도성과 북한산성에 대한세계유산 등재 추진이 이루어지고 있다. 수원화성 팔달문/출처 수원시 한반도는 삼면이 바다로서 높은 산지가 국토의 70%를 차지하며 곳곳마다 분지 지형이 발달하였다. 분지는 주위가 오롯하게 산으로 둘러 싸인 평지에 하천에 흐르는 지형이다. 분지는 거주지로서는 안온한 분위기를 만들지만, 배타적인 지역 특성을 만들기도 한다. 예를 들어 씨족마을이나 동족 취락은 소규모 분지에 자리 잡은 배타적 농경문화의 전통을 나타낸다. 안동의 하회마을과 경주의 양동마을은 양반 씨족 중심의 전통마을이 세계유산에 등재된 사례이다. 고대에는 이들 분지에 읍성 국가가 발달하였는데, 낙동강과 섬진강 일대에서 부족연맹체를 이룬 고대 가야왕국에 대한 세계유산 등재가 현재 추진되고 있다. 고대 국가의 성쇠는 하천 유역의 배후지 면적에 달려있었기에 삼국시대 이래 한강 유역을 지배하는 자가 한반도를 지배한다는 역사적 당위성을 만들었다. 잠정유산 목록에 들어있는 중부내륙산 성군은 유역 분지를 차지하기 위한 삼국시대 영토 확장과 군사적 안정 과정을 나타내고 있다. 또한, 2014년 세계유산에 등재된 남한산성은 나당 전쟁 당시 신라의 병참기지였던 주장성을 고쳐 쌓은 것으로서 경안천이 발원하는 넓은 성내에 청랑산이 둘러싼 포곡식 분지에 해당한다. 남한산성은 병자호란에 난공불락의 성으로서 이후에는 산성도시로서 조선왕조의 전란을 대비한 임시수도의 역할을 담당하였다. 지리는 역사가 발생하는 무대이며, 역사는 지리를 바탕으로 일어나는 시간의 기록이다. 한국의 세계유산은 이땅에 살아왔던 우리 조상들의 삶의 증거이자 기록이기에, 여기에 배어있는 이 땅의 역사와 삶의 숨결이야말로 민족정기를 바르게 세우기 위해 우리가 배우고 잊지 말아야 할 우리의 인문학적 유산임이 분명하다. 최재헌 교수 (지리학과·대학원 세계유산학과) kkpress@hanmail.net <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]최재헌 교수의 세계유산이야기 - ③ 해인사 장경판전 "자연에 순응하는 보존과학 원리의 결집체, 부처의 원력으로 국력 하나로 모은 슬기로운 유산" 최재헌 교수 지리학과·대학원 세계유산학과 해인사 장경판전은 우리나라가 세계에 자랑하는 팔만대장경과 떨어질 수 없는 유산이다. 바로 팔만대장경을 보관하기 위해 세워진 세계에서 유일한 건축물이 장경판전이기 때문이다. 그래서 장경판전은 건축의 발달단계를 나타내는 등재기준 (iv)과 함께 세계사적인 사건과 관련한 등재기준 (vi)번을 적용받을 수 있었다. 장경판전은 15세기에 지어졌으며 몇 번 수리를 거쳤지만 16세기 목구조 건축 원형을 현재까지 잘 보존하고 있다. 전체적으로 마당을 중심으로 남쪽의 수다라장과 북쪽의 법보전, 동서에 사간판전을 두고 있는 네모난 형태이다. 세계유산으로 인정받은 장경판전의 숨겨진 비밀은 무엇일까? 먼저 장경판전의 위치부터 범상치 않다. 장경판전은 해발 645m 가야산 중턱에 북쪽은 산으로 둘러싸이고 남쪽은 터져 있는 입지로 바람이 판전 건물을 타고 돌며 옆으로 흐르는 모양새를 하고 있다. 해인사에서 가장 높은 곳에 판전이 있다는 것은 부처님 말씀이 가장 높다는 의미이며 해인사를 법보사찰이라고 부르는 이유이다. 건물의 남쪽에는 방화벽의 구실을 하는 담을 둘러 상승풍이 직접 건물로 들이치지 못하게 하였다. 또한 건물의 북쪽과 남쪽 벽에는 위 아래로 창을 내어 들어온 바람이 실내에서 순환할 수 있게 하였다. 남쪽 창은 북쪽보다 아래 창을 더 크게 만들었고 북쪽 창은 위 창을 아래 창보다 더 크게 만들었다. 남쪽의 건조한 공기를 아래 창으로 들어오게 하여 실내의 습한 공기를 흡수하고 뒤의 위 창으로 나가게 고안한 것이다. 판전의 바닥에는 숯과 소금, 석회를 섞어 다져 놓아 습기를 차단하고 제거할 수 있게 하였다. 또한 판전 내부에는 건물과 나란하게 두 줄로 보존장을 설치하고 경판을 세워서 보존하였다. 경판에는 옻칠을 하고 테두리에 마구리를 덧끼워 경판 사이에 공기가 통하도록 하였는데 부처의 가르침이 공기와 같이 널리 퍼져나가라는 뜻이다. 이밖에도 내부에 있는 108개의 기둥은 불교의 108 번뇌를 상징하며, 수다라장의 종 모양 입구는 춘분과 추분에 두 차례만 연꽃 모양의 그림자를 드리우도록 하였다. 즉, 장경판전 하나에도 의미를 담아 극진함과 높은 정신적인 차원을 표현하고 있다. 1995년 유네스코 세계유산에 등재된 해인사 장경판전/출처 유네스코 장경판전은 81,352장의 대장경판(국보 제32호), 2,725장의 고려각판(국보 제206호), 그리고 110장의 각판(보물 734호)을 보관하고 있다. 모두 팔만개가 넘는 셈이다. 팔만대장경은 일명 고려대장경이라고도 하는데 가장 정확한 대장경으로 인정받는 유산이다. 그 이유는 대장경 제작을 담당하였던 수기대사가 당시의 북송관판, 거란본, 초조대장경 등을 철저히 비교하여 오류를 수정하였고 그 전 과정을 ‘교정별록’에 기록하였기 때문이다. 다른 대장경판은 멸실된 반면 고려대장경만 ‘법원주림’,’일체경음의‘ 등 다른 대장경에는 없는 경전을 전하고 있다. 팔만대장경은 경남 남해에서 제작되어 강화산성 서문 밖의 대장경판당에 보관되었다가, 1318년 강화도의 선원사를 거쳐, 외침으로부터 지키기 위해 1398년 해인사로 옮겨져 오늘에 이르고 있다. 해인사 장경판전은 자연에 순응하는 보존과학의 원리를 깨달았던 지혜와 함께 부처님의 원력으로 국력을 하나로 모아 몽골의 침략에 맞섰던 조상의 슬기로움을 담고 있는 유산이다. 무엇보다도 정신의 힘이 물리적인 힘보다 강하다고 믿었던 조상들의 지혜는 물질문명 시대에 갈 길을 잃어버린 우리 젊은이들에게 마음의 정성을 다해 모든 일에 최선을 다하라는 교훈을 주고 있지 않을까 싶다. 건대신문사 kkpress@hanmail.net <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]최재헌 교수의 세계유산이야기 - ② 석굴암과 불국사 "8세기 한국 고대 불교예술의 정수, 통일신라 불교문화를 대표하는 건축과 조각" 최재헌 지리학과·대학원 세계유산학과 교수 우리나라 최초의 세계유산은 어디일까? 1995년 처음으로 석굴암과 불국사, 해인사 장경판전 그리고 종묘가 나란히 세계유산으로 등재되었다. 이중에서 가장 빠른 등재번호 (736번)를 받은 석굴암과 불국사가 한국 최초의 세계유산이라고 할 수 있다. 석굴암과 불국사는 유네스코 세계유산위원회에서 정한 천재의 창조적 걸작품에 해당하는 등재기준 (i)과 인류사적인 발달 단계를 나타내는 등재기준 (iv)을 적용받아, 8세기 한국 고대 불교 예술의 정수이며 통일신라의 불교문화를 대표하는 건축과 조각으로서의 세계유산 가치를 인정받았다. 모든 유형유산에는 당대의 지리와 역사적 환경, 사람들의 가치와 사고관이 숨겨져 있는 법이다. 신라 경덕왕 때의 재상이었던 김대성이 현생의 부모를 기리기 위해 불국사를 지었고, 전생의 부모를 위해서 석굴암을 지었다고 전하는 것을 보면, 평화와 안식이 있는 부처의 나라, 불국토를 세우고자 했던 통일 신라인의 마음이 석굴암과 불국사에 숨겨져 있는 셈이다. 석굴암은 경주 근처에 흔한 화강암을 인공적으로 쌓아서 만든 석굴이다. 화강암은 입자가 고운 퇴적암인 대리석과 다르게 지하 깊은 곳에서 천천히 형성된 심성암으로서 표면이 거칠고 강해서 조각하기에 어려운 돌이다. 석굴암 화강암에 새긴 조각과 조형물을 보면 우리 조상들의 예술적인 솜씨와 기술에 새삼 감탄할 수밖에 없다. 석굴암의 형태와 배치는 불교의 우주관을 그대로 말해준다. 들어가는 입구인 전실은 사바세계를 상징하며, 네모난 벽에 8부신장이 대칭으로 새겨져 있다. 이어지는 통로인 비도 입구에는 금강역사가 지키고, 그 안에는 양쪽으로 불법을 수호하는 사천왕상이 조각되어 있다. 원형의 주실은 극락세계인 수미산을 상징하고 입구 쪽에는 도리천을 다스리는 범천과 제석천, 그 위에는 문수보살과 보현보살이 조각되어 있다. 주실 중앙부에는 석가여래불이 연화대 위에 앉아있고, 주위 좌우의 벽에는 석가모니의 십대 제자, 그리고 뒷면 벽 한가운데에는 십일면관음보살상이 새겨져 있다. 관음보살상 위에는 둥근 연판은 조각되어 있고, 연판의 위쪽 벽에는 열 개의 감실이 가로로 늘어져 있다. 연판은 정면에서 보면 마치 부처의 광배로 보이는 시각적인 느낌을 주고 있다. 1995년 유네스코 세계문화유산에 등재된 불국사/출처 유네스코 한편, 불국사는 부처의 세계를 현세로 옮겨온 이상향을 표현하고 있다. 목조유산은 16세기 불 탄 이후에 부분적으로 보수와 재건의 과정을 거쳤지만 석조유산은 비교적 원형을 잘 유지하고 있다. 불국사 석단 위에는 비로자나 불의 전당인 비로전, 아미타불의 전당인 극락전, 석가모니불의 대웅전을 세우고, 석단 아래의 사바세계와는 청운교와 백운교, 연화교와 칠보교 두 쌍의 다리로 연결하였다. 불국사의 아름다움은 한마디로 대칭과 대비를 통한 조화로움의 미로 표현할 수 있다. 장식적 외형의 청운교와 백운교와 작고 단순한 모양의 연화교와 칠보교, 화려한 범영루와 소박한 좌경루, 간결하고 힘찬 석가탑과 섬세하고 세련된 다보탑 등은 이런 대칭과 대비를 통한 조화로움을 나타낸다. 석단 자체도 아래층은 자연석으로 쌓고 그 위에는 인공 석벽을 쌓아 대칭의 미를 보여준다. 우리는 세계유산 석굴암과 불국사를 통해 무엇을 배워야 할까? 부처님의 세계로 나아가는 고행과 구도의 과정을 통해 모든 것에는 반드시 거칠 단계가 있으며 참고 인내해야 한다는 사실과 서로간의 차이점도 궁극적으로 조화로움과 합일을 이룰 수 있다는 포용의 지혜가 아닐까? 무엇보다도 나를 뛰어넘어 인생의 무상함을 깨닫고 영원한 진리를 마주하면서 옷깃을 여미는 겸손함과 경건한 마음가짐이야말로 오늘날 우리 젊은이들이 배워야 할 숨겨진 가치가 아닌가 싶다. 최재헌 교수 (지리학과·대학원 세계유산학과) kkpress@hanmail.net <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]최재헌 교수의 문화유산이야기-① 세계유산과 융합형 인재 최재헌 교수 (지리학과•대학원 세계유산학과) 최재헌 지리학과·대학원 세계유산학과 교수 2018년 현재 우리나라는 북한을 포함 총 15개의 세계유산을 보유하고 있다. 하지만 세계유산이 어떤 것이 등재돼 있는지 잘 모르는 것이 현실이다. 이번 호부터 지리학과 최재헌 교수님과 함께 세계유산 그 아름다움을 느껴본다. 요즘 심심치 않게 신문과 방송에 세계문화유산에 대한 기사를 찾아볼 수 있다. 그러나 세계문화유산은 잘못 사용한 용어로서 세계유산이라고 해야 맞는 말이다. 왜냐하면 세계유산(World Heritage)은 1972년에 탄생한 유네스코 세계유산협약에 의해 세계유산목록에 등재한 유산을 부르는 고유명사이기 때문이다. 세계유산은 다시 유산 성격에 따라 자연유산, 문화유산, 복합유산으로 구분한다. 2018년 현재 세계적으로 167개국 1,092개의 유산이 세계유산목록에 등재되어 있다. 우리나라는 2018년 ‘산사, 한국의 산지승원’이 등재되면서 모두 13개의 세계유산을 보유하고 있는데, 북한의 개성역사지구와 고구려고분군을 포함하면 우리 민족의 세계유산은 모두 15건인 셈이다. 이들 한국 세계유산의 탁월한 보편적 가치를 살펴본다면 우리 민족 문화와 역사성, 지역성을 다시 확인하는 자리가 될 수 있을 것이다. 2014년 유네스코 세계문화유산에 등재된 남한산성/출처 유네스코 세계문화유산 홈페이지 세계유산으로 등재되려면 잠정목록의 발굴부터, 최소 3년이 넘은 신청서 준비과정을 거쳐 유산의 ‘탁월한 보편적 가치’와 국제기준에 따른 보존 관리체계를 증명하여야 한다. 등재 이후에도 과잉 관광으로 인한 부작용을 줄이기 위해 적정 수용력과 경제적 효과를 분석하고 지속적인 유산 가치 확장을 위해 발굴과 자료 조사 등을 계속하여야 한다. 세계유산 등재는 세계인의 관심과 자국의 문화적 자긍심을 높이고 관광 활성화로 이어져 경제적 효과를 거두는 긍정적인 효과도 있지만 지나친 관광활동으로 인한 부작용의 위험도 있는 것도 사실이다. 그러므로 세계유산의 성공적인 등재와 지속가능한 보존관리체계를 마련하는 일은 국가의 문화역량에 대한 척도가 되기 때문에 세계 각국은 세계유산 전문가 양성을 위해 노력하고 있다. 아시아에서만 일본의 쯔꾸바대학과 도쿄대학, 중국의 베이징대학, 통지대학, 남경대학, 그리고 호주의 디컨대학 등에서 세계유산 학위과정을 운영하면서 전문가를 양성하고 있다. 이에 발맞추어 유네스코에서도 세계유산 전문가 양성을 위한 교육 표준안을 마련하고 있다. 다행스럽게도 2014년부터 건국대학교에서 한국 최초로 대학원 세계유산 석ㆍ박사 학위과정을 협동과정으로 운영하고 있지만 아직은 갈 길이 멀다고 할 수 있다. 세계유산 분야의 전문가 양성은 자연과학과 인문학, 사회과학을 망라한 학제적인 접근이 중요하다. 예를 들어 남한산성의 등재를 위해서는 ‘조선시대 전란을 대비한 임시수도’로서의 남한산성의 탁월한 보편적 가치를 증명하기 위해 도시적인 측면, 역사적인 측면 뿐 아니라 성곽 돌이 어떤 암석인지, 강회는 어디에서 구하였는지, 어떤 기법에 의해 쌓았는지, 군사적으로 어떤 무기체계와 방어 전략을 갖추었는지를 밝히는 자연과학적인 접근도 필요하다. 그 뿐 아니라 보존관리를 위한 문화유산의 경제적 가치 측정, 탐방로 선 구축, 효과적인 문화재 활용 전략 등에 대한 사회과학적인 연구도 이루어져야 한다. 따라서 세계유산 분야는 우리 문화에 깊은 관심을 가지고 종합적인 시각에서 자연과 인문현상을 아울러 이해할 수 있는 융합형 인재에게 더 큰 도전이 될 수 있다. 오늘날 인류사회는 기후변화, 지역격차, 과학기술의 발달, 초이동성의 증대, 4차 산업 혁명 등 그 어느 때 보다도 많은 문제에 직면하고 있다. 그러나 분명한 것은 문제 해결을 위해 끊임없이 도전하고 자신의 한계를 넘어설 줄 아는 융합형 인재가 많은 사회는 그 앞길이 밝다는 점이다. 한국 문화를 이해하고, 전공을 기반으로 더 넓은 분야의 전문역량을 갖춘 융합형 인재, 통일 한반도의 미래사회를 위한 ‘아기장수’들이 더 많이 탄생하기를 기원하면서 세계유산 연재를 시작하고자 한다. 최재헌 교수 (지리학과·대학원 세계유산학과) kkpress@hanmail.net <저작권자 © 건대신문, 무단 전재 및 재배포 금지> 건대신문 [학술]일상이 돼버린 미세먼지 경고 언제부터 미세먼지가 우리사회의 중요한 문제가 됐다. 지난 해 19대 대통령선거 뿐만 아니라 이번 지방선거에서도 각 당 후보들은 다양한 미세먼지 문제 해결방안을 제시하고 있다. 대기확산 모델링을 연구하는 우리대학 환경공학과 선우영 교수님을 만나 초미세먼지 문제와 대책에 대한 이야기를 들어봤다. 선우영 교수님은? 우리대학 공과대학 환경공학과 선우영 교수님은 대기확산모델링, 미세먼지 문제의 전문가다. 현재 한국대기환경학회의 회장으로 올해 1월 2일부터 활동하고 있다. 한국대기환경학회는 대기오염 관리 분야에서는 가장 큰 학회며 정부의 미세먼지위원회를 비롯한 정책 활동, 학술 활동 등을 진행하고 있다. 대기확산 모델링은 무엇인가 대기확산 모델링은 대기 중에 일어나는 물리적 거동과 화학적 반응을 수학 모델로 예측하고 진단하는 것이다. 공장굴뚝, 자동차 배기가스 등 다양한 대기오염 배출원들이 있다. 배출된 오염물질들이 대기 중으로 이동하는 과정에서 수학적으로 이동하는 과정을 모사하는 것이다. 가령 ‘비가 많이 온다.’, ‘바람이 많이 분다.’ ‘해가 많이 비친다.’ 등 다양한 날씨를 대기확산 모델링에 입력한다. 바람이 얼마나 불어서 오염물질이 오는지, 비가 와서 오염물질이 씻겨나갈 것인지, 햇빛이 강해서 대기 중의 광화학반응이 더 활발하게 일어날 것인지 등 다양한 날씨자료를 기반으로 오염물질의 동태를 추정하고 있다. 기상 정보를 기반으로 수학적 결과를 얻는 것이 대기확산 모델링이다. 미세먼지의 원인은 무엇인가 미세먼지 문제는 매우 복합적이라서 한 가지를 딱 집어서 원인을 말하기 어렵다. 물론 중국 발 미세먼지가 상당한 영향을 주는 것은 사실이지만 중국 발 미세먼지는 우리 정부에서 할 수 있는 것에 한계가 있다. 우리가 당장 해결할 수 있는 국내 배출문제에 초점을 맞추는 것이 옳다. 중국에서 오는 미세먼지의 경우 편서풍이 가장 큰 영향을 준다. 초미세먼지의 절반 이상은 대기 중에서 합성되는데, 합성에 관여하는 물질도 편서풍을 타고 같이 넘어온다. 과거 황사와의 차이점이 있다면 제일 큰 차이점은 입자의 크기가 다르다는 것이다. 황사는 입자의 크기가 더 크기 때문에 시각적으로는 미세먼지보다 더 잘 보인다. 물론, 가시도(눈으로 볼 수 있는 거리) 문제가 더 심각한 것은 황사지만 실제로 우리 건강에 더 많은 해를 끼치는 것은 미세먼지다. 황사처럼 큰 물질의 경우는 코털이나 호흡기내에서 다 걸러진다. 반면에 미세먼지는 입자가 작기 때문에 호흡기 내로 침투하기 때문에 더 치명적이다. 미세먼지 대책위원회와 정부의 대책 환경부 산하의 미세먼지 대책위원회는 △전문가 △시민단체 △공무원 등 다양한 사람들이 모여 대책을 연구-논의하고 있다. 항상 논의되는 원론적인 해결책은 미세먼지 배출을 줄여야 하는 것이다. 재작년인 2016년에 대책이 나오고, 작년 9월에도 미세먼지 종합 대책이 나왔다. 대책의 골자는 미세먼지 관련 오염물질의 배출은 30퍼센트 정도 줄이고 미세먼지 나쁨 발령 횟수를 2/3 정도로 줄이겠다는 것이다. 올해 9월에도 변화를 반영한 새로운 대책이 또 나올 것이다. 첫 번째로 대책이 국민들에게 주는 메시지가 잘못됐다. 30퍼센트의 배출량을 줄여서 농도가 정비례로 30퍼센트 줄어든다는 메시지가 잘못됐다. 배출량 이외에 다른 복잡한 인자들이 있다. PM2.5, 즉 초미세 먼지의 40-60퍼센트는 대기 중에서 합성된다. 초미세먼지의 과반 이상이 대기 중에서 만들어지는 것에 대한 소통의 노력이 부족하다. 두 번째로 관리 이행이 부실하다. 차량 검사 제도를 철저히 관리하고 공회전만 줄여도 배기가스를 확실하게 줄일 수 있을 것이다. 좋은 정책을 많이 내놓지만 실질적인 집행에 빈 구멍이 많다. 마지막 문제점으로 효율성이 무족하다는 것이다. 미세먼지 문제는 과학적인 분석을 통해 효율적인 해결책을 제시할 수 있어야 하는데 정부는 배출량을 30퍼센트 줄이면 초미세먼지 농도도 똑같이 줄어들 것이라 생각하고 정책을 내고 있다. 효율적인 정책 제시와 철저한 집행이 필요하다.현재 정부 정책의 문제점이 있다면 빅 데이터를 활용한 미세먼지 대책 제시할 수 있어 지난 5월 24일 KT에서 기자 간담회를 열었다. 공익사업으로서 전국에 1500개 미세먼지 간이 측정기를 전국에 설치한다는 것이다. 미세먼지가 가장 심한 서울지역에 500여개를 설치한다고 한다. KT가 가지고 있는 전국적인 통신 인프라인 공중전화와 전봇대에 간이 측정기를 설치해서 꼼꼼하게 미세먼지를 측정한다는 것이 실천 방안이다. 측정기 자체는 간이 측정기라 성능이 뛰어나지는 않지만 전국적으로 밀도 있게 측정하기 때문에 해상도가 높다. 나온 결과들을 앞서 언급한 한국대기환경학회 전문가들이 해석하고 분석할 것이다. 서울시에서도 시범적으로 한 구에 열두 개를 설치했는데 동마다 농도가 각각 다르다고 한다. 미세먼지 문제가 중국에서만 오는 것이 아닌 우리 사회에도 상당한 원인이 있다는 것이다. Air Map Korea라고 불리는 이 사업이 어느 정도 완성되면 좀 더 풍부한 데이터를 활용해 좋은 해결책을 마련할 수 있을 것이다. 마스크나 공기청정기 활용도 도움 돼 마스크를 제대로 착용하면 안 쓰는 것보다 낫다. 공기청정기도 마찬가지지만 100퍼센트 차단할 수 있는 해결책은 없다. 공기청정기를 사용해도 공기를 완전히 정화할 수는 없지만 상당부분 미세먼지를 걸러낼 수 있다. 국가에서 정한 기준을 충족한 제품들이기 때문에 사용해도 기능을 한다. 특히 호흡기 질환자, 노인, 유아 등은 마스크 착용을 권장한다. 다만 제대로 착용하는 것이 중요하며 공기청정기 사용, 환기와 청소를 병행하는 등 관리가 중요하다. 중국에서 설치하는 공기정화 타워, 국내에도 도입은 어떤가 별로 도움이 안 될 것이다. 투자대비 효과가 좋지 못할 뿐만 아니라 대기라는 무한한 공간을 생각해봤을 때 비효율적인 해결방안이다. 대기는 우리가 숨 쉬는 몇 미터 이내의 공간뿐만 아니라 상상 이상으로 광활한 범위에 3차원으로 존재한다. 이런 광활한 대기의 특성을 무시하고 한 지 점에다가 기기를 놓고 공기를 정화한다고 전체 공기가 깨끗해지기는 어렵다. 공기는 무한히 넓게 분포하는데 미세한 지점에서 공기를 정화한다고 공기가 깨끗해지는 것은 어려울 것이다. 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> 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]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]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> 제목+내용 댓글 닉네임 쓰기 Prev 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 83 Next / 83 GO / 83 GO