1.물속 미세플라스틱 없애는 친환경 필터

[출처] 미세플라스틱 제거 기술의 모식도
김미경, 「한국 연구팀, 세계 최초로 물 속 미세플라스틱 없애는 친환경 필터 개발」, 『The Science Times』, 2022.7.15.
https://www.sciencetimes.co.kr/news/한국-연구팀-세계-최초로-물-속-미세플라스틱-없애는/#.YxgvqJAGprM.link

미세플라스틱으로 인한 해양 생태계 오염은 오래전부터 심각한 문제로 여겨져 왔는데요. 미세플라스틱은 그 크기가 매우 작아 이를 분리하고 처리하는 데 어려움이 있었습니다. 그런데 최근 한국생산기술연구원 조한철 박사 연구팀과 DGIST 에너지공학과 이주혁 교수 연구팀이 세계 최초로 물속 미세플라스틱 입자를 처리할 수 있는 친환경 필터를 개발했다고 합니다. 필터에는 ‘전기영동법Electrophoresis’과 ‘마찰대전 발전소자Triboelectric Nanogenerator, TENG’ 기술이 활용되었는데요. 전기영동법은 전기장 내에서 유기물의 이동 정도에 따라 이를 분리해 내는 기술입니다. 그리고 마찰대전 발전소자는 서로 다른 두 물질 사이에 마찰을 발생시키고, 마찰에서 유도된 전위차로부터 전기에너지를 만들어내는 발전소자입니다. 마찰대전 발전소자는 고전압 저전류의 출력이 가능해 전기영동의 효율을 높일 수 있으며 해양 생태계를 해치지 않고 미세입자를 제거할 수 있습니다. 이러한 마찰대전 발전소자를 통해 생성된 고전압의 출력을 물속의 금속판에 가하면 금속판이 전하를 띠게 되고, 이에 따라 음전하를 띠는 미세플라스틱이 금속판으로 이동함으로써 입자를 걸러내게 됩니다. 기술이 실용화되기 위해서는 발전소자의 에너지원과 수집된 미세입자를 재처리하는 기술에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 하는데요. 하루빨리 실용화되어 미세플라스틱 문제가 해결될 날이 기대됩니다!

2. 문어 지능의 비밀이 밝혀지다

[출처] 인간과 유사한 뇌 유전자를 지닌 문어
김정은, 「문어 지능의 비밀… “인간과 유사한 뇌 유전자”」, 『The Daily Post』, 2022.7.18.
https://www.thedailypost.kr/news/articleView.html?idxno=88199

문어는 무척추동물 중에서 가장 지능이 높을 정도로 똑똑한 생명체인데요. 최근 이탈리아의 생물학 연구소인 Stazione Zoologica Anton Dohrn에서 문어 지능의 비밀을 밝혀냈다고 합니다. 문어의 세포 내 유전물질을 분석한 결과, 놀랍게도 문어의 학습과 인지기능에 중요한 역할을 하는 수직엽에서 인간과 동일한 트랜스포존Transposon이 발견되었다고 합니다. 인간 게놈의 약 45%를 구성하는 트랜스포존은 게놈 내에서 위치를 이동할 수 있는 유전자로 점핑 유전자라고도 불리는데요. 그러나 이러한 트랜스포존의 대부분은 여러 세대에 걸쳐 발생한 이동 능력의 손실, 돌연변이, 세포 방어 등의 이유로 인해 비활성 상태로 존재합니다. 이와 반대로 활성 상태를 띄는 일부 트랜스포존을 ‘LINELong Interspersed Nuclear Elements’ 즉, ‘긴 반복 배열 핵 성분’이라고 합니다. 인간에게는 LINE이 100개 정도 존재하며, 학습과 기억을 담당하는 뇌의 해마에서 LINE의 활성 신호가 강하게 나타나는 등 최근에는 LINE이 학습과 기억 능력에 관련된 유전자일 것으로 추정되고 있습니다. 그런데 인간의 해마와 비슷한 역할을 하는 문어의 수직엽에서 LINE의 강한 활성 신호가 관측된 것입니다. 이는 문어 지능의 진화를 이해하는 데 도움을 주는 연구 결과로 해석할 수 있다고 합니다. 문어가 고도의 지능을 갖는 이유가 우리와 동일한 유전자를 가지고 있었기 때문이라니 신기하지 않나요?

3. 빛 없는 인공 광합성

[출처] 인공 광합성을 통한 식량 생산 공정 과정의 모식도
김미경, 「빛 없는 인공 ‘광’합성, 화성 식량이 될까」, 『The Science Times』, 2022.7.15.
https://www.sciencetimes.co.kr/news/빛-없는-인공-광합성-화성-식량이-될까/?cat=134#.Yx3htoezxZw.link

식물은 광합성을 통해 빛 에너지를 화학에너지로 전환함으로써 에너지를 얻는데요. 이름에서 알 수 있듯이 광합성은 빛이 필요합니다. 그런데 최근 리버사이드 캘리포니아 대학교와 델리웨어 대학의 연구팀이 빛 없이도 식량을 생산할 수 있는 인공 광합성 기술을 개발했다고 합니다. 인공 광합성의 핵심 원리는 아세테이트(CH3COO-)라고 할 수 있는데요. 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)에 전력을 공급하여 아세테이트와 산소로 전기분해함으로써 식물이 생장할 수 있도록 한 것입니다. 이때 아세테이트는 탄소 원자 2개를 포함하고 있는 유용한 유기물이므로 식물은 이를 아미노산, 당 등으로 변환하여 사용해, 빛이 없이도 생장할 수 있습니다. 또한 태양광을 통한 자연적인 광합성의 효율이 1%인데 반해, 인공 광합성은 약 4%라는 높은 에너지 효율을 보여주기도 했습니다. 이러한 인공 광합성 기술은 우주 같은 극한 환경과 기후 변화로 인해 위협받고 있는 식량 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대됩니다!

4. 긁힌 자동차 표면을 30분 만에회복하는 투명 보호 코팅 소재

[출처] 친환경 보호용 코팅 소재의 자가치유 원리
지혁민, 「햇빛만 쬐면 자동차 흠집 사라지는 투명코팅소재 “눈길”」, 『Smart City Today』, 2022.6.28.
http://www.smartcitytoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=23665

혹시 부모님께서 자동차에 흠집이 나서 속상해하시는 걸 본 경험이 있나요? 있다면 앞으로는 그런 걱정이 사라질 것으로 보입니다. 한국화학연구원의 김진철.박영일.정지은 박사 연구팀이 햇볕을 쬐는 것만으로도 긁힌 자동차 표면을 30분 만에 원상복구 할 수 있는 투명 보호 코팅 소재를 개발했다고 합니다. 이 코팅은 자가치유 소재Self-Healing Material를 이용한 것인데요. 자가치유 소재란 외부의 충격으로 물리적인 손상을 입어도 이에 반응하여 손상 부위를 피부처럼 자발적으로 치유하는 고분자 신소재입니다. 자가치유가 발생하려면 분자의 이동이 자유로워야 하는데, 동적 공유결합을 하는 물질은 외부 자극에 대해 분자가 이동하며 열역학적으로 안정한 생성물을 만들어냅니다. 연구팀은 기존 상용 코팅 소재에 앞에서 말한 동적 공유결합을 하는 힌더드유레아Hindered Urea를 넣어 이를 가능케 했습니다. 코팅된 자동차 표면에 햇빛이 흡수되면 열에너지에 의해 표면 온도가 올라가고, 힌더드유레아 결합이 해체와 결합을 반복하며 자가치유가 일어나는 것입니다. 또한 유기소재 기반의 투명한 광열염료를 코팅에 섞어 태양의 빛 에너지를 열에너지로 전환함으로써 자가치유가 더욱 잘 일어날 수 있게 하였다고 합니다. 유기 광열염료는 무기 광열염료와 달리 고유 색깔이 없고 투명하므로 제품 색에 영향을 주지 않아 상용화에 유리하다고 합니다. 자동차뿐만 아니라 스마트폰, 건축 자재 등등 생활 속 다양한 분야에 이 소재가 사용되면 앞으로 스크래치 걱정은 없겠죠?

글 / 화학과 21학번 27기 알리미 조윤경