환경 : 나노기술 환경공해 위험극소입자 인체뇌에 침입

[如意寶珠]

환경 : 위험한 나노기술

나노기술 환경공해 위험극소입자 인체뇌에 침입

농어속의 해답 이러한 돔 모양의 탄소 분자와 같은 새로운 화합물질은 지름이 10억분의 1미터도 안된다. 독극물학자 에바 오버도스터씨는 이 극소의 입자들은 그 작은 크기 때문에 농어의 뇌 조직에 축적될 수 있고, 앞으로 이 주제에 대한 심도 깊은 조사가 필요하다고 주장한다

 

나노기술 환경공해 위험극소입자 인체뇌에 침입

한국인 전자파 노출 선진국에 2배
양광호 박사팀, 100명 중 6명 소아암 등 발병 우려

우리나라 국민들은 미국과 캐나다 등 선진국에 비해 2배나 많이 전자파에 노출돼 있다는 첫 국민 생활환경 전자파 노출조사 결과가 나왔다.한국전기연구원 양광호 박사팀에 따르면 2001년부터 34개월간 국내 회사원 등 9개 직종 400명을 대상으로 생활환경전자파 노출 수준을 조사한 결과, 100명 가운데 6명 꼴인 5.9%는 하루 평균 4mG(밀리가우스.자기장 세기단위) 이상의 전자파에 노출돼 생활하고 있는 것으로 조사됐다.
이는 미국, 캐나다 등 선진국에서 조사된 3-3.5%에 비해 2배나 높은 비율이다.4mG 전자파는 일부 역학조사 결과를 근거로 최근 국내외 환경학자와 관련단체 등에서 소아암 발병 우려수치로 문제를 제기하고 있지만 공인된 인체보호 안전기준은 아니다. 이번 전자파 조사방법은 조사대상자들이 몸에 24시간 이상 계측기를 지닌 상태에서 평상시와 동일한 생활을 했으며 노출된 전자파 자계량은 매 4초마다 계측기에 저장하는 방법을 사용했다.

연구팀은 이번 조사에서 국민 100명 중 12명꼴인 11.8%는 하루 2mG 이상의 전자파에 노출된 채 생활하고 있으며 2mG 전자파 수치는 가정과 사무실 등 일상 생활환경에서도 쉽게 노출되는 수치라고 밝혔다.
하지만 겨울철 침실이나 거실에서 사용하는 전기 온열기기에서는 이보다 5-30배나 많은 약 10-60mG의 전자파가 발생되는 것으로 조사됐다.특히 전기설비 취급 종사자는 직장 근무시간 중 하루 평균 10mG 이상의 전자파에 노출돼 있으며 심지어 순간 최대치가 100mG에 노출되는 사례도 있었다.이번 조사에서 표본 한국인 전체의 하루 전자파 노출 평균치는 1.3mG이며 침실의 자계환경에서도 0.99mG로 조사됐다.현재 세계보건기구(WHO) 산하 국제비전리방사선위원회(ICNIRP)는 과학적인 규명이나 근거가 마련되기 전까지는 현행 60Hz 전자파 노출 권고치인 833mG 보다 엄격한 기준을 적용하지 않겠다는 방침을 보이고 있으며 국내에서도 지난 2월 이를 수용해 전기설비기술기준에 명시하고 있다. 연구팀은 앞으로 2년간 변전소 근무자 등 전자파 고노출 직업군에 관해 집중적인 조사를 벌일 계획이다.
환경 친화적인 음파 냉장고 등장

벤&제리 사는 지금까지 냉장고 제조회사는 한번도 해본 적이 없는 작업에 착수했다. 세계에서 가장 환경 친화적인 아이스크림 냉장고 개발 작업에 뛰어든 것이다. 2004 지구의 날을 기념해 맨하탄의 스쿱샵에서 그 베일을 벗은 이 냉장고는 온실가스가 아니라 음파를 이용해 내용물을 차갑게 보존한다.
펜 스테이트 팀에게 60만 달러를 지불하면서 2년만에 시제품 냉장고를 개발하게 되기까지, 지난 20년 동안 온도 음향 냉동 기술에 관한 연구는 별다른 진척이 없었다. 이 냉각기는 스테인리스 방음벽으로 둘러싸인 14인치 높이의 깡통이 파이프에 연결되어 있다는 사실만 제외하고는 일반적인 델리 캐비넷(아이스크림 보관용 냉장고)과 동일하다. 스피커로에서 깡통에 주입된 음파(190데시벨로 로켓 발사 시 나는 소리보다 크다)는 그 안의 헬륨 가스를 팽창, 수축 시킨다. 이렇게 생긴 압력의 변화를 이용해 기존 냉각기와 비슷한 효율성으로 아이스박스를 냉각 시킬 수 있는 것이다. 시원할까? 물론이다. 그리고 많은 투자자들이 이 기술을 상업화하기 위해 방안을 모색 중이다. 하지만 그렇다고 다년간 사용돼왔던 값싸고 실용적이고 오존 파괴적인 냉장고들이 곧 사라질 것 같지는 않다. “역사적으로 환경 친화적인 상품들은 잘 팔리지 않았어요.”라고 펜 스테이트 음향학자 매트 피즈씨는 말한다. 하지만 이런 말은 벤&제리 사에는 먹히지 않을 듯 하다. 이 회사는 이 장치를 오는 여름 버몬트에 있는 견학 시설에서 테스트해 볼 예정이다.
썩은 충치, 박테리아가 치료
태양과 같은 열에너지의 생성: 쉬운 일일까?

애들은 충치가 생기고 치과 의사들은 그것을 고친다. 만약 충치가 천연두의 전례를 답습한다면, 이렇게 고전적인 방식에 종지부를 찍을 날이 멀지 않았다. 제프리 힐먼씨가 다니는 회사인 오라지닉스는 최근 단순한 박테리아 탈지면을 내놓았다. 회사의 주장에 따르면 이것을 치아에 대고 문지르는 것만으로도 평생 동안 충치로부터 해방 될 수 있다고 한다. 플로리다 대학의 치아 연구원인 힐먼씨는 올 가을까지 이 새로운 박테리아 종을 15에서 30명 사이의 지원자에게 테스트 해 볼 예정이다.

일반적으로, 스트렙토코커스 뮤턴트(S. 뮤턴트)라고 불리는 박테리아는 인간의 치아에 거주하며 당을 젖산으로 변화시키는데 이 젖산이 치아의 에나멜을 녹이는 것이다. 힐먼씨는 S. 뮤턴트 박테리아의 한 종을 가공해 항생 물질을 만드는 박테리아를 만드는데 성공했다. 이 박테리아는 젖산을 만드는 대신 충치를 유발하는 종을 제거하는데 효과적인 박테리아를 생성하는 것이다. “우리가 만든 박테리아를 사용해 본 치과 의사들은 환자들에게 집에 가서 사탕 많이 먹으라고 할 겁니다.”라고 힐먼씨는 말했다. 운이 좋다면 툿시 롤이나 롤리팝 같은 상품들이 이 새로운 종의 박테리아가 증식하는데 도움을 줄 것이고, 증식된 박테리아들은 충치를 초래하는 것이 아니라 예방하는 ‘치아 보안관’이 될 것이다. 계획대로만 된다면 이 박테리아는 현대 치과 시술에 혁명을 불러일으킬 것이다. “내 생각에 이것은 타당한 것 같아요.”라고 美 치과협회 상임 이사회장은 밝혔다.
심해저 ‘타이타닉호’ 박테리아가 해체
무게 90파운드, 한쌍의 로봇다리 배낭 모양의 몸체로 구성

해양학자 로버트 발라드씨는 타이타닉호로 잠수중이다. 하지만 이것은 1985년에 그가 찾은 그 침몰선이 아니다. 심해의 바닷물은 한때 영광을 누렸던 이 유람선을 끊임없이 해체해왔고, 과학자들에 따르면 이 과정은 지금까지 알려진 어떤 해체 과정과도 다르다고 한다. “설혹 그 과정을 정지시킬 힘이 있다고 할지라도, 나는 안할 겁니다. 이제 타이타닉호는 생물학적 연구 대상이 되어가고 있어요.”라고 법정 고고학자 찰스 펠레그리노씨는 말한다.

이 배는 믿을 수 없을 정도로 심해 생물을 끌어 모으고 있다. 팔레그리노씨는 이것을 ‘하늘에서 떨어진 거대한 배양기’라고 표현했다. 1912년 타이타닉호가 대서양 2.5마일 아래로 가라앉은 이후로 박테리아가 배의 강철 부분을 좀먹을 때 현지 연체류는 목재를 포함한 배의 모든 유기물질을 먹어치우기 시작했다.
해저 밑바닥과 열수 분출구에서 생겨난 박테리아들은 배의 틈새에 자리를 잡아 하루에 400 파운드 이상에 달하는 철분을 섭취하고 녹을 방출한다. 박테리아들이 방출한 녹은 이른바 ‘녹고드름’을 형성하는데, 이것은 고드름 모양의 박테리아 서식지로 배의 철로 된 부분부터 생성된다. 박테리아들이 벌이는 이 잔치는 상당히 정열적이어서 드로이콘 바이오컨셉스의 로이 컬리모어씨는 200년 이내로 50% 정도의 철이 바다로 사라질 것으로 예측했다. 녹고드름 이외에 다른 녀석들도 배를 해체하는데 꾸준히 가세중이다. 다음은 선박 해체에 가담하는 범인들의 목록이다.
존 홉킨스 병원의 과학자들은 1941년 우려할 만한 사실을 발견했다. 그것은 코로 흡입된 극소의 입자들이 뇌까지 침입할 수도 있다는 것이었다. 소아마비 바이러스를 함유하고 있는 공기를 들이마신 침팬지와 벵골원숭이를 연구한 결과에 따르면, 일정량의 입자들이 후각신호를 전달하는 통로를 따라 원숭이의 뇌에까지 도달한 것으로 밝혀졌다.

이제 소아마비는 완벽히 치료될 수 있지만, 나노테크놀로지가 산업적으로 조명을 받음에 따라 수년 이내로 소아마비 바이러스보다 최소한 같거나 작은 엄청난 양의 인공 입자들이 대기 중에 방출될 것으로 보인다. 비록 나노테크놀로지 붐이 초정밀 약물 전달 시스템이나 미래형 초전도체 등, 상업적으로 많은 이익을 창출할 것으로 사료되지만, 대기 오염 등의 잠재적인 위험을 초래 할 수 있는 것도 사실이다. 이러한 나노 입자(일반적으로 10억분의 1미터 보다 작은 입자)들의 대량 생산은 생태계를 위험에 노출시킬 것이고, 현재 많은 전문가들은 나노입자들이 동식물과 사람의 몸속에 축적 될 가능성에 대해서 연구 중이다.

남부 감리교 대학에서 독극물학을 전공하고 있는 에바 오버도스터씨는 최근 나노입자가 해양 생물에 미치는 영향을 밝히기 위해 농어를 주제로 한 연구 결과를 발표했다. 오버도스터씨는 농어들을 다양한 농도의 카본-60(탄소 동위원소의 한 종류)이라 불리는 돔 모양의 분자에 노출시킨 후, 2년 뒤 농어의 간에서 침투한 분자에 대한 면역 체계 반응 조사했다. 분석된 결과에 따르면, 뇌와 중앙 신경계를 보호하는 세포들이 분자들에 의하여 파괴되었을 가능성이 보였다.카본-60은 정밀 가공된 플러렌이라는 나노입자의 한 종류인데, 이 이름은 지오데식 돔으로 유명한 벅민스터 퓰러의 이름에서 따온 것이다. 플러렌이 처음 발견된 라이스 대학의 응용생물 환경 나노기술 센터의 나노화학자 비키 콜빈씨에 따르면 그 대표적인 특징인 독특한 분자구조와 열에 대한 내성 때문에 카본-60은 연료 전지나 고온 윤활제 등의 제품에 사용되며, 카본-60이 들어가는 대부분의 제품은 현재 재활용이 되지 않고 매립되는 실정이라고 한다.

하지만 모든 플러렌이 치명적인 것은 아니라고 콜빈씨는 지적한다. 농어 실험에 사용된 카본-60은 생명체에게 치명적인 보호 코팅이 없었다. “플러렌의 표면 코팅은 극히 안정되어 있어요.”라고 콜빈씨는 덧붙였다. 코팅 과정은 구형의 분자에 단지 코팅을 하는 것 이상으로 표면 물질을 탄소에 화학적으로 부착시키는 것이다. 플러렌 공해는 이미 존재하는 극소 입자로 인한 대기 오염(자동차 매연의 탄소 입자부터 용접시 발생하는 망간 산화 가스로 인한 오염)과 비교해 본다면 상대적으로 심각성이 덜할 것이라고 콜빈씨는 예상했다. “우리는 이미 매일 자연스럽게 발생하는 엄청난 양의 나노입자에 노출되어 있어요.”라고 콜빈씨는 말한다.

에바 오버도스터씨의 아버지이며 EPA 출자의 로체스터 대학 입자 센터 국장인 건터 오버도스터씨는 이렇게 우발적으로 발생한 입자의 독성에 대해서 수년간 조사한 바 있다. 그는 가장 최근 연구 결과를 통해 원숭이 때와 같이 쥐 또한 후각 기관을 통해 흡입된 극소 입자로 인한 오염에 노출될 수 있음을 보여준다. 문제는 이 흡입 경로가 사람에게도 역시 존재한다는 것이다.하지만 건터 오버도스터씨는 나노입자의 치명성은 아직 기정사실이 아니라며 지나친 걱정을 할 필요는 없다고 지적했다. “표면 코팅이 무척 중요합니다. 대부분의 가공된 나노입자들은 무해할 겁니다. 물론 아직 밝혀진바는 없지만요. 앞으로 알아내야 하겠죠.”라고 오버도스터씨는 말한다.

지질학
지진 실시간 측정 혁명

대륙 변동 및 진화에 대해 연구하는 사람에게 북미 대륙은 말 그대로 ‘지질학적 진수성찬’이다. 미 대륙 서부에서만 보더라도, 분지와 산맥의 단층에서부터 태평양 연안을 따라 형성된 단층대까지 그야말로 거의 모든 지질학적 변화가 진행 중이다. 현재까지 과학자들은 형사가 미결 사건을 조사하듯이 예전의 지진 기록을 조사해가며 지구 표면 데이터와 같은 단편적이고 피상적인 정보로부터 전반적이고 심오한 그림을 그려내려 노력해왔다. 하지만 마침내 과학기술이 지질학을 따라잡았고, 앞으로 5년 동안 학자들은 지각 변동을 일으키는 힘을 이해하기 위한 다양한 전문 분야 협력의 어쓰스코프 프로젝트를 수행할 예정이다.

국립 과학 재단으로부터 지원받은 2억달러로 일부 진행되는 이 프로젝트는 새로운 두 개의 광대한 센서 네트워크를 이용해 세밀한 지질물리학 모델을 만들 예정이다. 그 두 네트워크 중 하나인 ‘빅풋’이 전국적으로 분포한 수천 지점에서 지진 활동 수치를 측정하는 동안, GPS 장치와 스트레인미터(변형율측정기)로 구성된 다른 하나의 시스템은 서부 전역에 걸쳐 지각 변형을 측정할 계획이다. 게다가 이미 과학자들은 2.5마일 깊이의 시추공을 이미 샌안드레아즈 단층 깊숙이 뚫고 있는데, 이 시추공을 통하여 측정 계기들은 지진이 발생하는 바로 그 지점으로 운반될 것이다. “이번 시도는 고체 토양 지구 과학 역사상 최대 기획입니다. 이제 지질학적 연대는 수천 년에서 단 수일로 좁혀질 겁니다.”라고 어쓰스코프 프로젝트의 책임자인 그레고리 반 데르 빙크씨는 말한다. 그의 예상대로라면 이러한 실시간 측정은 이 분야에 혁명을 일으킬 것이다.

○ 등록일자 : 2004/07/05