배귀남 미세먼지사업단 단장

동북아시아에서 일본은 산업화 과정의 극심한 대기오염을 경험하고 극복한 대표적인 나라다. 한국은 2003년 '수도권 대기환경 개선에 관한 특별법'을 제정해 당시 심각한 서울 중심의 대기오염을 개선하기 위한 노력에 집중해 2012년까지 서울의 연평균 미세먼지 농도가 점차적으로 개선되는 가시적 효과를 거두었다. 그런데 2013년 1월 중국 전역을 휩쓴 극심한 미세먼지 오염 이후 전국적으로 고농도 미세먼지의 발생이 빈번해졌다. 또한 연평균 미세먼지 농도도 정체 상태에 머물러 국민들의 미세먼지에 대한 우려가 커져 시급하게 해결해야 할 자연재난으로 여겨지고 있다.

 

에너지 사용은 기후변화를 유발하는 이산화탄소를 포함해 미세먼지, 질소산화물, 황산화물, 일산화탄소 등 다양한 유해 물질을 대기로 배출시킨다. 한국도 1960년대 이후 산업화 과정에서 극심한 대기오염에 시달렸고, 이를 극복하기 위해 가정 연료를 석탄에서 도시가스로 전환하고 자동차 연료의 황 함량을 줄이며 사업장 및 자동차 등의 배기가스 기준을 지속적으로 강화하는 정책을 펼쳐왔다. 이 과정에서 많은 비용이 지출되고 있다.

 

중국은 지난 몇 년 사이 급격한 산업 발전으로 큰 폭의 경제 성장을 이루고 있다. 이러한 산업 발전에는 필연적으로 에너지가 사용되며 중국의 에너지 사용량은 가파르게 증가 추세다. 현재 연료 중에서 상대적으로 오염물질이 많이 배출되는 석탄이 전체 에너지의 70%가량을 차지하고 있다. 그런데 이것이 동북아시아의 대기오염에 재앙을 부를 것이라 지적하는 사람이 없었다는 것이 놀라울 뿐이다. 미래에 대한 대비 능력이 부족한 우리 사회의 취약성이 미세먼지 현황에 고스란히 담겨 있다.


지금의 중국 미세먼지 오염은 산업화 과정과 경제 성장에 따른 에너지 소비의 증가가 주된 요인이므로, 과거 선진국 및 한국의 경험처럼 앞으로 극복될 것이다. 그러나 이러한 과정에서 한국은 중국으로부터 불어오는 바람의 하류에 자리해 빈번하게 심각한 미세먼지 오염의 영향을 받을 수밖에 없는 처지다. 이러한 상황에 슬기롭게 대처하기 위해 국가는 미세먼지 대응 전략을 시급하게 마련해야 한다. 우선 동북아시아 차원의 비전으로 이 지역 국가들이 '호흡 공동체'로서 인식을 공유하고, 미세먼지 저감을 위한 단계적 방안을 마련하고 추진해야 한다. 다음으로 동북아시아의 에너지 사용, 경제 성장 등 환경변화를 반영한 미세먼지 장기 전망을 마련하고, 이러한 시나리오에 근거해 합리적인 국내 미세먼지 대책을 수립, 시행해야 한다.

 

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KIST-한국야쿠르트, 유산균의 미세먼지 보호 효능 발굴


- 기술실시계약 체결, 유산균 신규용도 발굴로 새로운 시장가치 창출기대
- 기술완성도 제고, 작용기작 연구 등 협력체계 구축을 통한 공동연구 추진

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)과 (주)한국야쿠르트(대표이사 김병진)는 4월 4일(수) 11시부터 KIST 서울본원에서 ‘유산균의 미세먼지 보호 효과 관련 기술실시 및 연구협력’을 위한 조인식을 가졌다.

 

이번 조인식은 한국야쿠르트의 대표 프로바이오틱스 유산균인 ‘락토바실러스 카제이 HY2782’의 새로운 용도에 관한 기술실시계약 및 공동 협력체계 구축을 목적으로 실시되었다. 이번 건은 한국야쿠르트의 락토바실러스 균주를 이용한 미세먼지 독성에 대한 보호효과 기술로 유산균의 새로운 용도를 발굴함으로써, 발효유 제품 업계에 새로운 시장가치를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 그동안 유산균이 신체의 면역력을 개선하여 미세먼지에 대한 알레르기 반응을 줄여줄 수 있을 것이라고 예측하고 있었는데, 이번 연구는 이러한 가능성을 실제 생물실험을 통해 확인한데 큰 의의가 있다고 할 수 있다.

 

이번 성과는 KIST 강릉분원(분원장 하성도) 시스템천연물연구센터 강경수 박사(선임연구원)팀에 의해 도출되었다. 연구진은 토양에 서식하는 ‘예쁜꼬마선충’*이라는 벌레를 이용한 여러 가지 유해물질의 독성평가(Environmental Toxicology, 2017. 6)에 관한 연구를 이미 발표한바 있다. 연구진은 예쁜꼬마선충에 미세먼지를 투여했을 때, 벌레의 생장과 생식능력이 감소하는 것을 확인하였으며, 이때 벌레에게 유산균(락토바실러스 카제이 HY2782) 균주를 먹인 경우, 이러한 미세먼지에 의한 독성이 유의적으로 회복되는 것을 확인하였다.
*예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans) : 흙에 서식하는 1 밀리미터 정도 크기의 투명한 벌레. 900여개의 체세포와 300여개의 신경세포, 2만 여개의 유전자로 구성되어 유전자의 40%가 인간에게 보존되어 있는 것으로 밝혀져 장수, 노화 등의 생물학적 기작이 인간에게도 적용될 수 있다고 알려졌다.

 

최근 미세먼지**의 심각성이 큰 화두이다. 미세먼지가 호흡기를 통해 인체 내로  유입 시 각종 호흡기·심혈관계 질환의 발생 원인이 되고 있고, 세계보건기구(WHO)에서는 미세먼지를 1군 발암물질로 분류한 바 있으며, 심지어 미세먼지가 사망률도 증가시키는 것으로 알려져 있다. 미세먼지 발생원인의 규명과 발생규제, 미세먼지 방지 마스크와 같은 생활용품의 사용과 함께 건강한 생활습관 유지와 균형 잡힌 식품 섭취를 통해 개인의 면역력을 높이는 것은 미세먼지를 극복하기 위한 해결책이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
**미세먼지 : 지름이 10 μm(마이크로미터, 머리카락 굵기의 약 백분의 일) 이하인 입자, 국내에서는 2.5 μm 이하의 입자를 초미세먼지라 통칭함

 

KIST 이병권 원장은 “이번 기술실시 협약으로 향후 양 기관의 공동연구를 통해 국가적 차원의 미세먼지 문제에 대응할 수 있는 방법을 찾고, 또한 한국야쿠르트의 새로운 시장개척을 통해 침체된 우리 낙농업계에 도움이 되었으면 한다.”고 밝혔다.

한국야쿠르트 김병진 대표이사는 “한국야쿠르트는 지난 1976년 식품업계 최초로 중앙연구소를 설립한 이래 프로바이오틱스 유산균에 대한 연구개발과 산학협력을 활발히 진행하고 있다.”며, “앞으로도 국책과제 수행 등 민관 협력체계를 확대하여 발효유를 통해 국민 건강에 이바지하는 기업의 사회적 책임을 지속해 나가겠다.”라고 말했다.
 
KIST와 한국야쿠르트는 ‘마이크로바이옴’ 개선을 통한 프로바이오틱스 유산균의 면역개선효과 또는 관절염 치료에 대한 국책과제를 함께 수행한 바 있으며, 이번 기술 이전 이후에도 유산균의 미세먼지 보호효능에 관한 작용기작 연구 등 기술의 완성도를 높이기 위한 공동연구를 진행할 예정이라고 밝혔다. 향후 양 기관은 본 기술뿐만 아니라, 프로바이오틱스 유산균의 마이크로바이옴 개선효과를 통한 장 건강 개선, 질병제어, 건강관리에 관한 협력연구도 꾸준히 진행해 나갈 예정이다.

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초미세먼지, 재활용 가능한 첨단 세라믹 필터로 잡는다


 - 나노필터에 걸린 초미세입자를 고온의 열로 태워 재사용 가능한 필터 개발
 - 향후, 기존 일회용 필터를 대체할 재활용 가능한 첨단 세라믹 필터로 활용 기대

 

최근 미세먼지가 한국을 강타해 역대 최악의 공기상태를 보이고 있다. 미세먼지*는 주로 공장, 자동차, 가정 등에서 사용하는 화석연료를 태우면서 발생하는 유기 탄화물로 폐 기능 장애 등 인체 유해성이 큰 것으로 알려졌다.
*미세먼지 : 지름이 10μm(마이크로미터, 머리카락 굵기의 약 백분의 일) 이하인 입자, 특히 지름이 100nm(나노미터, 머리카락 굵기의 약 십 만분의 일) 이하인 입자는 초미세먼지로 분리되나 국내에서는 2.5μm 이하의 입자를 초미세먼지라 통칭함 

 

미세먼지는 화석 에너지 소비에 따라 발생원의 수가 지속적으로 증가하고 있다.  대기 중의 미세먼지를 제거할 수 있는 필터 개발에 대한 연구가 활발히 진행되어왔으나 기존 미세먼지 필터를 구성하는 섬유 자체의 굵기가 굵고, 기공 크기가 커 초미세먼지를 걸러내는 데 한계가 있었다. 또한, 대부분 일회용으로 제조되고 있으며, 주원료가 플라스틱 섬유이어서 또 다른 환경오염 문제를 야기하는 문제가 있었다.

 

장세규 박사

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소는 과학기술정보통신부(장관 유영민)의 지원을 받아 2017년부터 우주 승강기용 극한환경소재 개발을 목표로 KIST 개방형 연구 프로그램(Open Research Program) 4U** 복합소재 프로젝트(단장: KIST 전북분원 홍재민 분원장, 포항공대 이건홍 교수)를 수행해 왔다.
**4U 개념 : 우주 환경용 4가지 극한 물성-초경량, 초고강도, 초고전기전도도, 초고열전도도(Ultra-light, Ultra-strong, Ultra-high electrical conductivity, Ultra-high thermal conductivity)

 

 

그림 1 BNNT 활용 분리막을 이용한 초미세먼지 포집 및 재생 공정의 모식도. 분리막을 이용해 대기 중 초미세먼지를 포집한 후 섭씨 400도로 가열하여 포집된 미세먼지를 태워 재생함으로 반영구적으로 사용할 수 있음

 

최근 KIST 연구진은 4U 프로젝트의 핵심 소재 중 하나인 질화붕소 나노튜브(boron nitride nanotube, BNNT)를 이용하여 재활용이 가능한 첨단 세라믹 필터 제조기술을 세계 최초로 개발하였다고 밝혔다. 미세먼지를 포함한 일반적인 유기 미립자들은 350℃ 이상으로 가열하면 연소되어 이산화탄소와 물로 분해된다. 연구진은 초고온(레이저, 플라즈마)에서 성장되어 900℃까지 타지 않는 고품질의 질화붕소 나노튜브로 필터를 제조하여 기공에 걸린 미립자를 태워서 제거하고 필터를 재활용하는 것이 가능한 기술을 개발했다.

개발된 필터는 매우 얇은 막의 형태로 제조가 가능하여 커피콩 1개 무게(약 100mg) 의 소량 나노튜브만으로도 명함 크기의 필터 제조가 가능하며, 초미세입자를 99.9% 이상 제거할 수 있다. 또한, 미세입자를 제거하는데 가장 중요한 요소인 기공의 크기를 손쉽게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 미립자에 의해 막힌 필터를 태워서 재생하는 반복 공정 후에도 우수한 입자의 제거 효율이 유지된다. 이는 대형 (초)미세먼지 발생원 등 대량 입자 제거 설비에 활용되어 필터 교체 비용 등을 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 

그림 2 유기 미립자를 정제한 후 태워서 필터를 재생하는 공정에 따른 미립자 제거율 변화를 보여주는 그래프, 10회의 정제 및 재생 공정에도 우수한 제거율이 유지됨

 

그림 3 BNNT 용액으로부터 제조된 필터 표면의 주사전자현미경 사진 (좌) 분산제를 활용한 고분산 BNNT 용액으로 제조된 필터, BNNT가 분산제에 의해 잘 풀어져 치밀한 구조의 미세기공이 형성됨 (우) 분산제를 사용하지 않은 저분산 BNNT 용액으로 제조된 필터, BNNT가 잘 풀어지지 않아 엉성하고 큰 기공이 형성됨

KIST 장세규 박사는 “본 필터는 미세입자의 제거뿐만 아니라 바이러스 정제, 수처리, 식품 등 대량 정제 공정 등에 적용할 수 있다.”라고 말하여, “질화붕소 나노튜브는 방열 및 방사선의 차폐 소재로도 응용 가능성이 높아 우주항공, 전자, 자동차, 원자력 등 고부가 가치가 높은 대형시장에 광범위하게 적용할 수 있다”라고 밝혔다.

또한, KIST 4U 프로젝트를 이끌고 있는 홍재민 분원장은 “미국 NASA가 극한 우주환경 소재를 개발하는 과정에서 약 2,000 여건의 기술파급효과를 통해 실생활에 이용되는 기술을 개발한 것처럼, 이번 극한 소재개발 프로젝트는 기존 소재의 한계를 극복하는 신소재 개발과 실용화를 통해 국민 삶의 질을 높이는데 중요한 의미를 지닌다.”라고 말했다. 
 
이번 연구는 KIST의 주도하에 한국과학기술원(생명화학공학과 김범준, 김지한 교수)의 공동연구로 이루어졌으며, 연구결과는 국제학술지인 ‘Journal of Membrane Science’(IF : 6.035, JCR 분야 상위 4.070%) 최신호(4월 1일,Volume 551)에 게재되었다. 

 

(논문명) ‘High-Performance, Recyclable Ultrafiltration Membranes from P4VP-

            Assisted Dispersion of Flame-Resistive Boron Nitride Nanotubes’ 
            - (제1저자) 한국과학기술연구원 임홍진 연구원
            - (교신저자) 한국과학기술연구원 장세규 박사, 한국과학기술원 김범준,

                            김지한 교수

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미세먼지로부터 우리 눈을 지켜 주는

항산화 천연물

 


백화점, 대형마트 전자제품 매장에 예전과 달라진 점이 있다. 최전방에서 고객을 맞이하는 제품이 공기청정기라는 점이다. 최신 제품을 구매하기 위해서는 예약까지 해야 한다. 미세먼지와 황사 때문이다. 과학자는 연구실에서 실험하는 게 일이다. 마스크 착용이 필수다. 지난해 봄에는 미세먼지 때문에 마스크 물량이 부족, 배송이 지연되는 웃지 못할 상황도 있었다. 국민의 불안감, 상황의 심각성을 단편으로 보여 준다. 통계를 보면 좀 더 명확히 심각성을 확인할 수 있다. 미국 예일대와 컬럼비아대가 공동으로 2년마다 발표하는 환경평가지수(EPI)의 2016년 결과에 따르면 한국은 178개국 가운데 80위를 기록했다. 미세먼지 영향으로 대기 질 순위는 최하위권인 173위다. 경제협력개발기구(OECD)의 〃대기오염의 경제성 결과〃 보고서에 따르면 우리나라는 2060년 회원국 가운데 대기오염으로 인한 조기 사망률이 가장 높다. 경제 피해 규모도 가장 클 것으로 예상된다.

 

미세먼지를 근본부터 해결하려면 원인 물질 발생을 최소화하고 청정한 대기를 유지하는 것이 급선무다. 많은 시간과 노력이 든다. 그때까지 가만히 기다릴 수는 없는 노릇이다. 미세먼지는 코와 입을 통해 유입돼 알레르기성 비염, 기관지염, 폐기종, 천식과 같은 기관지 질환 및 폐포 손상 유발을 일으키는 것으로 알려져 있다. 코와 입을 통한 미세먼지 유입은 황사마스크를 착용하면 어느 정도 방지할 수 있다. 그러나 우리 모두 간과하고 있는 곳은 '눈'이다. 눈은 피부에 둘러싸여 있는 다른 장기 기관과 달리 외부 환경에 그대로 노출된 기관이다. 잠자는 시간을 제외하면 항상 노출되기 때문에 각별한 관리가 필요하다. 미세먼지와 접촉이 잦으면 염증성 눈질환인 알레르기성 결막염, 각막염 등의 발병 확률이 높아진다. 고려대병원 안과 연구팀은 미세먼지 성분 가운데 하나인 이산화타이타늄이 동물의 안구 염증을 일으키는 것을 확인했다.

 

초미세먼지가 안구 표면을 자극해 염증성 사이토카인을 증가시키고 눈물막의 안정성을 약화시킨다는 해외 연구도 있다. 미세먼지가 아니라 하더라도 현대인은 하루 종일 스마트폰이나 컴퓨터 같은 전자 기기에 노출된다. 눈의 피로가 쌓인다. 눈은 빛에 직접 노출되기 때문에 빛 에너지, 높은 대사 활동 영향으로 산화스트레스 발생 빈도가 매우 높다. 여기에 미세먼지 같은 이물질이 들어오면 눈은 스스로를 보호하기 위해 활성산소를 급격히 증가, 눈 질환이 가속화된다. 활성산소로 인한 산화스트레스를 최소화하고 질병을 예방하는 방법 가운데 하나가 항산화 천연물, 천연물 기능식품을 이용하는 것이다. 특히 천연물은 강한 항산화 효과가 있는 폴리페놀을 다량 함유하고 있다. 공명 구조를 통해 활성산소를 효율 높게 제거한다.

 

현재 식품의약품안전처가 인정하는 눈 건강기능식품의 기능성 항목에는 안구건조증 예방, 황반색소 밀도 유지, 피로도 개선이 있다. 루테인 복합물, 제아잔틴 추출물, 빌베리 추출물, 헤마토코쿠스 추출물 등이 기능성 원료로 인정받아 사용되고 있다. 새로운 소재와 기능성 발굴도 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST) 강릉분원 천연물연구소는 안구 질환의 예방 및 치료 목적의 항산화 천연물을 집중 개발하고 있다. 천연물 라이브러리와 초고속 활성 검색 시스템을 활용, 효능이 우수한 후보 소재를 발굴한다. 실험으로 유효성을 검증한다. 최근 비타민 함유량이 매우 높은 감나무잎이 주목받았다. 항산화 효과로 인해 눈 건강에 뛰어난 효과가 있는 것을 확인했다. 새로운 기능성 원료로 인정될 것으로 기대된다. 국내산 토종 산채류에도 클로로겐산, 카페오일퀴닉산 등 화합물이 다량 함유돼 있다. 눈 건강 개선 효과가 기대된다. 옛말에 '몸이 천 냥이면 눈이 구백 냥'이라고 했다. 인간은 정보의 80%를 눈을 통해 받아들인다. 그만큼 눈이 매우 중요한 감각 기관이라는 데 이견이 없을 것이다. 우리의 소중한 눈, 외부의 끝없는 습격으로부터 보호와 관리가 절실하다.

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미세먼지 잡는 생활습관

 

근래에 고농도 스모그 현상이 빈번하게 발생하면서 미세먼지가 온 국민의 관심사로 회자되고 있다. 미세먼지의 위해성을 알려주는 정보는 많지만 국민들은 현재 스모그, 디젤 입자, 조리 입자 등 다양한 미세먼지에 어떻게 대처할지 잘 모르고 당황해하고 있다. 정부나 기업은 사업장, 자동차 등에서 대기로 배출되는 미세먼지를 줄이기 위해 총력을 기울여야 하고, 국민들은 미세먼지의 개인 노출을 줄이기 위해 생활습관을 바꾸는 노력이 필요한 때다. 정부에서는 사업장, 자동차 등에 미세먼지 저감장치를 부착해 대기질을 관리하고 있다. 배출원의 규모가 매우 다양하고 아직 관리의 손길이 미치지 못하는 소규모 업종, 영세한 업종의 배출원도 상당히 존재한다. 또한 중국, 몽골, 북한 등 나라밖에서 배출된 대기오염물질이 바람을 타고 이동해 국내 미세먼지 오염을 더욱 악화시키고 있다. 대기의 미세먼지 오염을 줄이는 데에는 많은 비용이 들고 개선 효과가 금방 나타나지 않는다. 이에 따라 정부에서는 장기적 정책 목표로 미세먼지 농도 수준을 설정해 배출원을 관리하고 있다.


미세먼지는 대부분 호흡기를 통해 인체로 침투해 건강에 나쁜 영향을 미치므로 우리가 직접 마시는 공기는 매우 중요하다. 한국인의 생활 패턴을 조사한 자료에 의하면 한국인은 하루 중 약 88%의 시간을 실내에서 생활하고, 5% 정도의 시간을 실외에서 보내며, 약 7%는 자동차, 지하철 등 교통 차량에서 보내고 있다. 우리의 건강을 직접 위협하는 미세먼지의 노출을 줄이기 위해서는 실내 미세먼지의 관리가 중요하다는 것을 금방 알 수 있다.

 

우리는 날마다 자동차를 타고 다니며 집에서 음식을 만들어 먹는다. 교통이 편리한 곳을 선호해 통행량이 많은 도로 근처에서 사는 사람이 많다. 출근 시간대에 차량이 많아 디젤 입자, 질소산화물 등 유해 가스가 도로에 많다는 것을 다들 알고 있다. 그러나 우리는 무심코 아침에 창문을 열고 환기를 하면서 생활하고 있다. 달라진 외부 환경을 전혀 고려하지 않고 자신도 모르게 자동차 배출 가스를 실내로 쉽게 들어오게 만들고 있다. 우리는 불을 피우면 오염 물질이 발생된다는 것을 익히 잘 알고 있다. 그러나 아침저녁으로 음식을 조리하면서 시끄럽다고 레인지후드를 켜지 않는다. 불꽃에서 만들어진 유해물질을 음식과 함께 온 가족이 고스란히 나누어 먹고 있다. 더욱이 아토피 질환이 있는 아이의 엄마도 본인의 부주의로 아이의 건강을 악화시키고 있는 줄도 모르며 생활하고 있다. 디젤 입자나 조리 입자는 담배 연기나 스모그와 달리 눈에 보이지 않으나 유해물질을 많이 포함하고 있다. 조금만 관심을 기울이면 이들 미세먼지의 노출을 많이 줄일 수 있다.

 

정부나 지자체에서는 1시간마다 미세먼지 정보를 갱신하고 인터넷이나 스마트폰 애플리케이션으로 제공해 누구나 자기 동네의 미세먼지 농도를 쉽게 알 수 있다. 실내 공기를 환기하고 싶은 경우에는 기본적으로 교통량이 많은 아침 출근 시간대와 저녁 퇴근 시간대를 피하는 것이 좋다. 도로에서 가까운 집에 사는 사람들이라면 특히 신경 써야 한다. 스모그가 생기는 날에는 가급적 짧게 환기하고 공기청정기를 사용해 실내 미세먼지를 지속적으로 제거하는 것이 좋다. 일상적으로 애플리케이션을 통해 자기 동네 미세먼지 농도를 확인한 후 환기시키는 습관을 갖는 것이 필요하다. 우리의 생활습관을 바꾸면 날마다 생활하면서 노출되는 미세먼지로부터 우리의 건강을 충분히 지켜낼 수 있다.

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미세먼지 대책, 전문가 지혜 모아야

 

2002년 봄, 극심한 황사가 우리나라 전역을 뒤덮어 초등학교는 집단 휴교를 하고, 비행기 운항이 일부 중지되는 사태가 발생했다. 이후 정부는 '황사피해방지종합대책'을 만들어 시행해 왔지만, 10여년이 지난 최근까지도 미세먼지로 인해 가까운 건물이 보이지 않을 만큼 시야가 뿌옇게 되는 날들이 잦아지고 있다. 국민들이 미세먼지 공포에 시달리고, 대중매체에서는 연일 미세먼지를 기사로 다루기 위해 단편적이고 자극적인 뉴스를 생산하고 있다. 급기야 정부에서는 지난해 6월 3일 '미세먼지 특별대책'을 발표하기에 이르렀다. 근래 중국을 중심으로 동북아시아에서 발생되는 고농도 미세먼지 오염현상은 런던형 스모그, 로스엔젤레스형 스모그에 이은 신형 스모그로 아직 그 정체가 뚜렷하게 밝혀지지 않았다. 스모그의 정체가 밝혀지기까지 많은 사람들이 영문도 모른 채 호흡기 질환 등에 시달리고, 심지어 사망에까지 이르는 경우도 발생했다. 지금은 런던형 스모그와 로스엔젤레스형 스모그에 대한 원인이 파악됐지만, 중국을 중심으로 빈번하게 발생하고 있는 신형 스모그의 정체는 우리가 밝혀내야 하는 현재 진행형의 문제다.

 

우리 속담에 호랑이를 잡으려면 호랑이굴에 들어가야 한다는 말이 있다. 호랑이라는 말만 듣고 놀라 도망가듯이, 많은 사람들이 혹여 미세먼지라는 말에 지레 겁을 먹고 허둥대고 있는 것은 아닌지 생각해 볼 일이다. 대기오염을 한마디로 표현하면 미세먼지라고 할 수 있다. 미세먼지는 단순히 십 마이크론(micron, μ) 크기보다 작은 먼지라고 단정 지으면 안된다. 대기 중 온갖 오염물질들이 복잡한 과정을 거쳐 최종적으로 미세먼지가 된다고 할 수 있다. 미세먼지는 변장술이 매우 능해 섣불리 건들기 힘들다. 그동안 전문적이고 과학적인 지식이 부족한 상태에서 미세먼지를 잡기 위해 백방으로 노력했지만, 국민들이 보기에 미덥지 못한 결과만을 얻은 이유가 여기에 있다. 

미세먼지라는 호랑이를 잡기 위해서는 사냥꾼 역할인 전문가들이 앞장서야 한다. K-POP 등 한류 문화가 세계로 성공적으로 확산될 수 있었던 것은 영화, 노래, 드라마 등 다양한 분야의 문화예술인들이 발 벗고 나서서 전문가로서 실력을 유감없이 발휘하고 있기 때문이다. 미세먼지는 우리 주변 환경에 다양한 형태로 존재하고 건강, 산업, 기후변화, 생태계 등에 영향을 미치므로, 여러 분야의 전문가들이 지혜를 모아 미세먼지 대응전략을 모색해야 우리에게 승산이 있다. 섣불리 얕잡아보고 단편적으로 대응하다가는 큰 코를 다칠 수 있다. 

 

다행히 정부에서는 작년 6월부터 각 분야의 전문가들로 연구기획위원회를 구성해 과학기술을 이용한 미세먼지 대응방안을 수립했다. 정부 차원의 종합적인 대응전략이 마련됐고, 국가전략프로젝트를 통해 이를 지원하게 됐다. 이제 전문가들이 모여 능력을 발휘해 사회적 책임을 다할 때다. 장기적인 비전을 갖고 국민에게 믿음과 희망을 줄 수 있도록 연구개발을 통해 국민, 기업, 정부가 필요로 하는 성과물을 제시해야 할 것이다. 또한 우리 모두가 다 함께 실천해야 할 역할도 알기 쉽게 제안해야 한다.  그동안 우리 정부와 기업은 세계 최고 수준의 배출가스 기준을 제시하고, 저감 기술을 통해 배출가스를 줄이고 있다고 자부해 왔다. 그러나 독일 폭스바겐의 '디젤 게이트'에서와 같이 실제 도로 주행 시 질소산화물 과다 배출 문제나, 2000년대 초반부터 조사된 미국 등에서 발생한 화력발전소의 응축성 미세먼지 문제 등을 고려해볼 때, 미세먼지의 국내 발생 및 외부 유입에 대한 과학적 근거를 토대로 민관협의체 운영에 의해 현행 미세먼지 배출원의 규제를 보다 합리적으로 강화하고 관리할 필요가 있다.

 

미세먼지 관리에는 다양한 융복합 기술이 필요한데, KIST를 비롯한 정부출연연구소에서는 다행히 미세먼지의 생성 및 외부 유입을 규명할 수 있는 정밀 측정분석 기술, 방대한 관측자료 수집결과를 예보에 활용할 수 있는 빅 데이터 정보 분석 기술 등을 보유하고 있다. 또한, 산업단지 사업장의 배기가스 중 미세먼지를 생성하는 원인물질인 질소산화물을 낮은 온도에서도 효과적으로 분해할 수 있는 촉매기술을 개발해 제철소, 선박 배연가스 처리 분야에 이미 적용한 바 있으며, 추가적인 연구를 통해 국민적 관심이 큰 대형 화력발전소에도 적용할 수 있다. 이외에 기존 사업장의 협소한 공간에도 바로 적용할 수 있는 특수 미세먼지 집진(集塵) 기술도 확보하고 있다. 정부출연연구소와 대학, 기업 등의 전문가들이 힘을 합쳐 우수한 기술에 대한 현장 실증을 거쳐 대형 사업장에 적용해 미세먼지 배출량을 저감시키고, 나아가 중국, 동남아 등 글로벌 시장 진출을 통해 침체된 환경기업의 새로운 활로를 개척하는데 기여할 때다. 우리는 다양한 의견과 이해가 인정되는 매우 성숙한 시대에 살고 있다. 정부, 기업, 국민이 함께 토론과 공감을 통해 합리적 대안을 도출해야 하고, 이를 위해 전문가들의 조정 역할이 무엇보다 중요하다. 전문가들은 과학적 지식과 기술적 도구를 근거로 다양한 대안을 제시하고, 이에 대한 논의를 이끌어 가는데 사회적 책임을 다해야 할 것이다. 이것이 우리 사회가 미세먼지 전문가에게 기대하는 역할이 될 것이다.

 

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KIST, 협력 대학들과 ‘학‧연 융합 컨퍼런스’ 개최
협력 대학들과 4차 산업혁명 대비를 위한 융합연구 기획의 장 마련

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 융합연구 활성화 및 창의‧융합형 과학기술인재 육성을 위해 9월 21일(목) 서울 본원에서 학연교수제를 공동으로 운영하고 있는 대학들*과 제2회 ‘2017 학‧연 융합 컨퍼런스’를 개최했다.
 * 참여대학 : 고려대, 경희대, 한양대, 국민대, 건국대

이번 컨퍼런스는 한국연구재단 김주선 나노소재분야 단장의 대학과의 융합연구 협력방안 등에 대한 기조강연과 KIST의 미세먼지사업단(단장 배귀남), 치매DTC융합연구단(단장 배애님), 실감교류인체감응솔루션사업단(단장 유범재) 등 대형 사업단 소개, 3개 융합연구분야(BT-IT, NT-IT, ET-IT융합)별 발표 세션으로 구성되어, 총 18명의 학연교수 강연과 55여 편의 학생 포스터 발표가 진행되었다. 컨퍼런스를 주관한 KIST 대외협력본부 임혜원 본부장은 “KIST는 2012년 고려대를 시작으로 5개 대학과 학연교수제를 공동 운영함으로써 사회문제 해결형 융복합 연구의 성공적 수행과 현장형 이공계 인재 육성을 위해 노력해왔다. 이번 컨퍼런스를 통해 4차 산업혁명을 대비한 실질적인 융합연구 활성화와 이를 통한 창의‧융합형 미래인재 육성을 강화하는 계기를 마련했다”고 밝혔다. 학연교수제란 ‘산업교육진흥 및 산학연협력촉진에 관한 법률’에 따라 국책연구소와 대학 간 인력의 공동 활용으로 공동연구 및 교육을 활성화하기 위한 제도로, 학연교수로 선발되는 우수 교원 및 연구원은 양 기관에 동시에 소속되어 전임급으로 근무하면서 융복합연구와 인력양성을 공동으로 추진하게 된다.

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과학 꿈나무를 위한 ‘KIST 중학생 사이언스 캠프’ 개최
KIST 연구원이 강연‧멘토링 진행 및 실습 지도
 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 여름방학을 맞아 8월 10일(목), 11일(금) 양일간 서울 KIST 본원에서 ‘KIST 중학생 사이언스 캠프’를 개최한다. 올해로 6회째를 맞는 이번 캠프에 참여하는 100명의 중학생들은 사전에 KIST 홈페이지를 통해 참가 신청(7.7(금)~7.26(수))을 하고 서류심사를 통해 선발되었으며, 10개 조로 구분되어 활동하게 된다.

참여 중학생들은 ‘미세먼지 대응 생활습관’, ‘3D 몽타주 나이 변환 기술’ 등 사회 현안과 관련된 과학기술에 대한 연구책임자의 강연을 청취하고, ‘에너지의 전환’, ‘탄소기반 신소재’ 등 교과 과정에서 배웠던 내용에 대한 실습을 진행하게 된다. 또한, 올해 신설된 ‘찾아가는 수학 박물관’ 프로그램을 통해 이공계 진학에 필수인 수학 과목에 대한 체험과 강의를 접하게 되고, 캠프기간 동안 멘토로 지정된 KIST 학생연구원의 지도와 함께 이공계 분야에 대한 눈높이 상담도 받게 된다.  캠프에 지원한  하계중학교 김수현 학생은 “과학기술 발전을 위해 연구에 매진하는 KIST 연구자들을 실제로 만나게 되어서 너무 기분이 좋습니다. 과학기술이 만들어갈 미래의 우리 생활은 어떻게 바뀔지 KIST에 계시는 과학자분들께 이야기를 듣고 싶어서 지원하게 되었습니다. 또 저처럼 과학에 관심이 많은 친구들과 치열하게 토론도 하고 멘토링도 받고 싶어요.”라고 참가 소감을 전했다. KIST 이병권 원장은 “본 캠프는 진로 선택을 위해 다양한 경험이 필요한 중학생들에게 과학기술을 쉽게 알리고자 기획되었다.”라고 말하며 “KIST는 앞으로도 과학 꿈나무들에 대한 육성과 지원을 아끼지 않을 것이며, 지속적인 행사 개최를 통해 국민과 소통하고 함께하는 연구소가 되기 위해 노력할 것”이라고 밝혔다. 본 캠프는 KIST의 과학 문화 확산 프로그램으로 별도의 참가비 없이 무료로 운영되고 있다.

 

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[시론] 미세먼지 대책, 전문가 지혜 모아야

 

배귀남 박사

2002년 봄, 극심한 황사가 우리나라 전역을 뒤덮어 초등학교는 집단 휴교를 하고, 비행기 운항이 일부 중지되는 사태가 발생했다. 이후 정부는 '황사피해방지종합대책'을 만들어 시행해 왔지만, 10여년이 지난 최근까지도 미세먼지로 인해 가까운 건물이 보이지 않을 만큼 시야가 뿌옇게 되는 날들이 잦아지고 있다. 국민들이 미세먼지 공포에 시달리고, 대중매체에서는 연일 미세먼지를 기사로 다루기 위해 단편적이고 자극적인 뉴스를 생산하고 있다. 급기야 정부에서는 지난해 6월 3일 '미세먼지 특별대책'을 발표하기에 이르렀다.
   근래 중국을 중심으로 동북아시아에서 발생되는 고농도 미세먼지 오염현상은 런던형 스모그, 로스엔젤레스형 스모그에 이은 신형 스모그로 아직 그 정체가 뚜렷하게 밝혀지지 않았다. 스모그의 정체가 밝혀지기까지 많은 사람들이 영문도 모른 채 호흡기 질환 등에 시달리고, 심지어 사망에까지 이르는 경우도 발생했다. 지금은 런던형 스모그와 로스엔젤레스형 스모그에 대한 원인이 파악됐지만, 중국을 중심으로 빈번하게 발생하고 있는 신형 스모그의 정체는 우리가 밝혀내야 하는 현재 진행형의 문제다.

  우리 속담에 호랑이를 잡으려면 호랑이굴에 들어가야 한다는 말이 있다. 호랑이라는 말만 듣고 놀라 도망가듯이, 많은 사람들이 혹여 미세먼지라는 말에 지레 겁을 먹고 허둥대고 있는 것은 아닌지 생각해 볼 일이다. 대기오염을 한마디로 표현하면 미세먼지라고 할 수 있다. 미세먼지는 단순히 십 마이크론(micron, μ) 크기보다 작은 먼지라고 단정 지으면 안된다. 대기 중 온갖 오염물질들이 복잡한 과정을 거쳐 최종적으로 미세먼지가 된다고 할 수 있다. 미세먼지는 변장술이 매우 능해 섣불리 건들기 힘들다. 그동안 전문적이고 과학적인 지식이 부족한 상태에서 미세먼지를 잡기 위해 백방으로 노력했지만, 국민들이 보기에 미덥지 못한 결과만을 얻은 이유가 여기에 있다.

  미세먼지라는 호랑이를 잡기 위해서는 사냥꾼 역할인 전문가들이 앞장서야 한다. K-POP 등 한류 문화가 세계로 성공적으로 확산될 수 있었던 것은 영화, 노래, 드라마 등 다양한 분야의 문화예술인들이 발 벗고 나서서 전문가로서 실력을 유감없이 발휘하고 있기 때문이다. 미세먼지는 우리 주변 환경에 다양한 형태로 존재하고 건강, 산업, 기후변화, 생태계 등에 영향을 미치므로, 여러 분야의 전문가들이 지혜를 모아 미세먼지 대응전략을 모색해야 우리에게 승산이 있다. 섣불리 얕잡아보고 단편적으로 대응하다가는 큰 코를 다칠 수 있다. 

  다행히 정부에서는 작년 6월부터 각 분야의 전문가들로 연구기획위원회를 구성해 과학기술을 이용한 미세먼지 대응방안을 수립했다. 정부 차원의 종합적인 대응전략이 마련됐고, 국가전략프로젝트를 통해 이를 지원하게 됐다. 이제 전문가들이 모여 능력을 발휘해 사회적 책임을 다할 때다. 장기적인 비전을 갖고 국민에게 믿음과 희망을 줄 수 있도록 연구개발을 통해 국민, 기업, 정부가 필요로 하는 성과물을 제시해야 할 것이다. 또한 우리 모두가 다 함께 실천해야 할 역할도 알기 쉽게 제안해야 한다. 

  그동안 우리 정부와 기업은 세계 최고 수준의 배출가스 기준을 제시하고, 저감 기술을 통해 배출가스를 줄이고 있다고 자부해 왔다. 그러나 독일 폭스바겐의 '디젤 게이트'에서와 같이 실제 도로 주행 시 질소산화물 과다 배출 문제나, 2000년대 초반부터 조사된 미국 등에서 발생한 화력발전소의 응축성 미세먼지 문제 등을 고려해볼 때, 미세먼지의 국내 발생 및 외부 유입에 대한 과학적 근거를 토대로 민관협의체 운영에 의해 현행 미세먼지 배출원의 규제를 보다 합리적으로 강화하고 관리할 필요가 있다.

  미세먼지 관리에는 다양한 융복합 기술이 필요한데, KIST를 비롯한 정부출연연구소에서는 다행히 미세먼지의 생성 및 외부 유입을 규명할 수 있는 정밀 측정분석 기술, 방대한 관측자료 수집결과를 예보에 활용할 수 있는 빅 데이터 정보 분석 기술 등을 보유하고 있다. 또한, 산업단지 사업장의 배기가스 중 미세먼지를 생성하는 원인물질인 질소산화물을 낮은 온도에서도 효과적으로 분해할 수 있는 촉매기술을 개발해 제철소, 선박 배연가스 처리 분야에 이미 적용한 바 있으며, 추가적인 연구를 통해 국민적 관심이 큰 대형 화력발전소에도 적용할 수 있다. 이외에 기존 사업장의 협소한 공간에도 바로 적용할 수 있는 특수 미세먼지 집진(集塵) 기술도 확보하고 있다.

  정부출연연구소와 대학, 기업 등의 전문가들이 힘을 합쳐 우수한 기술에 대한 현장 실증을 거쳐 대형 사업장에 적용해 미세먼지 배출량을 저감시키고, 나아가 중국, 동남아 등 글로벌 시장 진출을 통해 침체된 환경기업의 새로운 활로를 개척하는데 기여할 때다.

  우리는 다양한 의견과 이해가 인정되는 매우 성숙한 시대에 살고 있다. 정부, 기업, 국민이 함께 토론과 공감을 통해 합리적 대안을 도출해야 하고, 이를 위해 전문가들의 조정 역할이 무엇보다 중요하다. 전문가들은 과학적 지식과 기술적 도구를 근거로 다양한 대안을 제시하고, 이에 대한 논의를 이끌어 가는데 사회적 책임을 다해야 할 것이다. 이것이 우리 사회가 미세먼지 전문가에게 기대하는 역할이 될 것이다.

 

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녹내장 등 망막질환에 효과적인 경구용 시신경 보호소재 발굴
향후 개별인정형* 건강기능식품 및 안과질환용 의약품 개발 기대

*개별인정형 : 국내에서 신규로 개발된 소재(원료)또는 수입된 소재 중 개발자나 수입자가 해당원료에 대한 안전성 및 기능성에 대하여 공인된 과학적 검증자료를 첨부한 이후 심의에 의해 식약청이 승인한 원료를 의미.
  
최근 인구 고령화, 스마트폰 등 전자기기 사용의 증가와 같은 사회적 이슈나 황사와 미세먼지와 같은 환경문제로 인해 안과질환이 급증하고 있다. 국내 3대 안과질환(녹내장, 황반변성, 당뇨망막병증)으로 진료를 받는 인구수가 매년 10% 이상씩 증가하고 있으며, 전 세계 시장도 2016년 203억불 규모에서 2025년 323억불로 매년 연평균 5% 이상 급속히 증가하는 추세이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) KIST 강릉분원 천연물융합연구센터 정상훈 박사팀은 감잎의 시신경 보호 효능 및 이에 대한 분자기전을 최초로 규명하여, 감잎 추출물로부터 시신경 보호 효능을 입증했다고 밝혔다.

<그림> 시신경 압박손상 동물모델에서 감잎 추출물의 시신경 보호효과

기존에 학계에 보고된 바에 의하면, 감잎은 비타민 함유량이 레몬의 20배에 달하며, 항산화, 항염증, 항암 등 다양한 효능이 있는 것으로 알려졌다. 고의학서인 ‘동의보감’과 ‘본초강목’에서는 감잎의 효능이 혈액, 심장과 관련이 높아 순환기 질환 예방, 당뇨, 피부질환 치료에 사용했다고 전해진다.  연구진은 KIST 강릉분원에서 보유하고 있는 수백 종의 천연물라이브러리로부터 시신경세포 사멸을 억제할 수 있는 후보소재를 발굴하였고, 과학적 연구를 통해 감잎 추출물이 시신경세포의 사멸을 억제하고, 세포의 활성산소 생성억제 효과가 뛰어남을 규명하였다. 또한, 동물실험을 통해 시신경의 손상면적을 감소시키는 효과를 입증했다. KIST 정상훈 박사는 “감잎은 항산화 효과가 매우 뛰어나 시신경을 포함한 망막보호효과가 탁월하다. 기존의 치료제는 안구 내에 직접 주사를 하거나 점안을 하는 등 복용에 불편함이 있었으나, 감잎 소재는 독성이 없어 경구용으로 복용이 편리하다”고 말하며, “기존 치료제와 병행할 시, 보다 높은 치료효과를 기대할 수 있다.”고 밝혔다. 연구진은 추가 연구를 통해 감잎 추출물이 안압을 하강시키는 효과 또한 탁월하다는 결과를 도출해 녹내장 환자 또는 고안압증 환자에게 의약품으로 사용될 수 있는 점을 시사했다. 또한, 향후 감잎을 활용한 식품소재가 눈 건강기능식품으로 적용될 것으로 기대한다고 밝혔다.


본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업을 통해 수행되었으며, 지난 4월 20일(목) 국제학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에  온라인 게재되었다.   

 * (논문명) Persimmon Leaves (Diospyros kaki) Extract Protects Optic Nerve Crush-Induced Retinal Degeneration
           - (제1저자) 한국과학기술연구원 안홍열 연구원    
          - (교신저자) 한국과학기술연구원 정상훈 책임연구원

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