<KISTI의 과학향기> 제2942호

 

 

 

 

모두가 잠든 새벽, 냉장고 문 안쪽 선반이 소란스럽다.

“야, 참기름! 너 오늘도 여기서 잘 거야?” 
 
“자리도 넉넉한데 왜 타박이니?”
 
“뉴스 못 봤어? 냉장고 선반에 참기름 병을 두다가 선반이 부서져서 사람이 다쳤다고 하잖아.” 
 
“정말이야?” 
 
나란히 놓여 있던 케첩, 마요네즈, 돈가스 소스, 샐러드드레싱이 깜짝 놀라 웅성거린다. 
 
산패가 빠른 들기름을 비롯해 참기름도 냉장고에 보관하는 이들이 많다. 흔히 쓰기 편한 문 쪽 선반에 각종 소스류와 함께 둔다. 지난달 냉장고 문 선반이 파손되는 사고에서 참기름이 원인으로 지목되자 의아해 하는 이들이 많다. 냉장고 안에서 무슨 일이 일어난 걸까?  
 
냉장고 내장재는 대부분 플라스틱이다. 흰색 내벽에는 강도가 높은 ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin)가 주로 사용된다. ABS는 충격에 강하고 화학적인 변화가 크지 않으면서 성형하기 쉬운 소재다. 그런데 냉장고 안에 음식을 올려 두는 선반에는 이 소재를 사용하지 않는다. ABS는 많은 장점이 있지만 투명하게 만들기는 어렵기 때문이다.
 
냉장고 선반에는 폴리스타이렌, 즉 PS 소재가 주로 사용된다. PS는 성형하기 쉽고 투명성이 높다. CD케이스, 일회용 컵 등이 PS로 만든 대표적인 제품. PS는 딱딱하지만 충격과 기름 성분에 약한 것이 단점이다. PS의 충격 강도를 개선한 소재로 고무를 배합한 HIPS(High Impact PS)가 있다. 충격 강도는 고무 함량이 높을수록 커지는 반면 투명성은 낮아진다. 투명한 선반을 만들기 위해 스타이렌과 아크릴을 합성한 SAN (Styrene-AcryloNitrile copolymer)도 사용된다.

플라스틱은 그리스어 플라스티코스(plastikos)에서 유래한 말이다. 쉽게 원하는 모양으로 가공이 가능하다는 뜻. 고분자 화합물인 플라스틱은 쉽게 성형되고 접합과 표면 처리가 쉽다. 자유자재로 모양을 바꿀 수 있다는 것은 그만큼 언제나 변형될 위험이 도사리고 있다는 뜻이기도 하다. 플라스틱에 열을 가하면 녹아내리고, 뜨거운 음식을 담으면 환경호르몬이 배출된다. 
 
그렇다면 음식을 담는 냉장고 선반은 어떨까. 반찬이니 양념류는 대체로 용기에 담아 보관하고 저온이 유지되므로 냉장고 속은 언뜻 보면 플라스틱이 변형될 위험이 없는 공간 같다. 하지만 기름이 용기 밖으로 새어 나와 플라스틱 선반이나 벽면에 오래 흡착돼 있다면 상황이 달라진다. 플라스틱은 어떤 종류든 석유에서 추출해 만드는 만큼 유기용매에 녹아내린다. 따라서 플라스틱은 기름과 멀수록 좋다. 기름이 흘러도 그저 고여 있다면 플라스틱의 안정성을 흔들지 않을 수 있다 그러나 오랜 시간 흡착돼 있으며 냉장고 문을 여닫을 때 들어오는 공기와 만나 기화하면 변형이나 균열, 파손을 일으킬 가능성은 늘 존재한다.

최근 언론 보도로 화제가 된 참기름이 아니라도 버터나 샐러드드레싱, 마요네즈 등 기름 성분이 포함돼 있다면 무엇이든 합성수지, 플라스틱의 안정성을 위협할 수 있다. 냉장고 내장재로 플라스틱이 사용되고 있다면 안정성을 지키기 위해 청결이 최우선이다. 
 
“불안한데…. 플라스틱 말고 다른 소재로 선반을 만들어주면 안 되나?” 

 

 그림 1. 옛날의 냉장고는 선반을 철로 만들어 달았다.

 

 

“1930년대 만들어진 냉장고는 철제 선반이 달려 있어. 신기하지?” 


“전기냉장고 생기기 전에는 목재에 양철판을 대서 만든 냉장고도 있었대.” 

냉장고 속 음식들이 저마다 떠들어대자, 참기름이 억울하다며 볼멘소리를 한다.     

“거봐, 나만 문제가 아니잖아.” 

“네가 몸에 기름을 많이 묻히고 들어오니까, 그렇지. 나도 혹시 어디 흐른 곳 없는지 봐야겠다.”

올리브오일로 만든 샐러드드레싱이 이리저리 둘러본다. 마요네즈는 냉장고 안에 있으면 기름이 분리될지 몰라 불안했는데 이참에 나갈까 하는 표정을 짓는다. 

위 칸의 계란들이 수군댄다. “우리도 옮겨주면 좋겠다. 냉장고 문 여닫을 때 흔들려서 노른자들이 다 풀어질 지경이야. 공기에 닿으면 신선도도 떨어지고. 내 껍데기에 붙은 살모넬라균이 냉장고 속으로 퍼질 수도 있다고!” 

“그렇지, 그래. 냉장고 문 자주 여닫는 건 질색이야.” 다들 이구동성으로 공감한다. 
 
 
글 : 이소영 과학칼럼니스트 / 일러스트 : 유진성 작가
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<KISTI의 과학향기> 제2939호

 

 

 

한 해의 반이 지나가는 시점이 되면 눈 깜짝할 새 벌써 6개월이나 나이 들었다고 생각하기 쉽지만 100세 시대를 살아가고 있단 점을 고려하면 고작 반년이 지났을 뿐이다. 한국 사람들은 세계 최고 ‘장수(長壽)민족’으로 꼽힌다. 생물분야 국제학술지 ‘랜싯(Lancet)’ 2월 22일 자에 실린 연구에 따르면 2030년 태어날 한국 여성의 기대수명은 90.8세, 남성은 84세로 세계 1위를 기록했다. 이제 긴 인생에서 단순히 오래 사는 것보다는 ‘젊고 건강하게’ 사는 것이 더 중요해졌다. 과학자들도 이에 맞춰 기상천외한 ‘회춘 묘약’을 내놓기 시작했다.
 

 

 회춘 묘약 하나, ‘노화세포’ 없애 노인성 질환 완화해

 

그림 1. 퇴행성관절염에 걸린 쥐(왼쪽)와 신약 후보물질을 투여받은 쥐(오른쪽). 약물 치료 후(아래 사진) 관절의 상태가 치료 전(위 사진)에 비해 건강하다. (출처: UNIST)

 

 

젊고 건강할 땐 세포가 분열을 완전히 멈춘 상태의 ‘노화세포’가 돼도 면역과정에서 자연스레 제거된다. 하지만 나이가 들며 면역력이 떨어지면 이 노화세포는 몸속에 축적되고 주변 조직까지 손상시키며 노화세포로 인해 몸의 재생능력이 떨어진다. 이는 암, 당뇨, 치매 등 각종 노인성 질환 발생의 원인이 된다.

울산과학기술원(UNIST) 화학과 김채규 연구교수팀이 제시한 회춘의 묘약은 이 노화세포를 제거할 수 있는 약물이다. 연구진은 퇴행성관절염 환자의 노화세포에 각종 약물을 투여하며 실험을 거듭한 결과, 노화세포 제거 효과가 있는 후보물질 ‘UBX0101’을 발견했다. 실제로 이 물질을 퇴행성관절염에 걸린 실험용 쥐에게 투여하자 노화세포만 선택적으로 사라지며 관절염 증상이 완화됐다. 2살의 노령 쥐에 약물을 투여하면 약물을 투여하지 않은 생쥐보다 건강한 신체 상태를 유지한다는 점도 확인했다. 

김 교수는 “노화세포를 제거하면 수명이 최대 35%까지 늘어난다는 연구결과도 있다”며 “노인성 질환을 완화하고 기대수명도 길어지기 때문에 인류의 꿈인 ‘무병장수’에 한층 가까워진 것”이라고 설명했다. 이 연구는 ‘네이처 메디신(Nature Medicine)’ 4월 24일 자 온라인판에 실렸으며, 후보물질은 미국 스타트업인 ‘유니티 바이오테크놀로지(Unity Biotechnology)’에 기술이전 됐다.

 

 

회춘 묘약 둘, 젊은 피 받아 근육을 젊게

 

그림 2. UC버클리 연구진의 실험 과정. 젊은 쥐와 나이든 쥐의 혈액을 서로 교환해 일어나는 변화를 살폈다. (출처: UC Berkeley)

 

 

젊은이의 피를 받는 것도 회춘의 묘약이란다. 젊은 피가 노화시계를 되돌릴 수 있다는 아이디어는 이미 오래전부터 제시됐다. 심지어 과거엔 나이 든 쥐와 젊은 쥐의 몸을 ‘샴쌍둥이’처럼 서로 병합해 피를 교환하는 방식으로 수혈하는 실험도 진행했다. 쥐의 피부를 살짝 벗긴 뒤 맞대어 놓으면 피부의 재생과정에서 모세혈관이 연결돼 서로의 피를 공유하게 되기 때문이다.

지난해 11월 미국 버클리 캘리포니아대(UC버클리) 마이클 콘보이, 이리나 콘보이 부부교수가 개체 병합이 아닌 혈액 교환만으로도 근육이 회춘하는 효과가 있다는 점을 확인했다. 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’에 실린 이 연구에서 연구진은 3개월 된 어린 쥐와 23개월 된 늙은 쥐 4쌍을 준비해 서로 혈액을 절반씩 교환하는 실험을 진행했다. 사람으로 치면 12세 소년과 95세 할아버지의 혈액을 교환한 셈이다.

회춘 효과는 24시간 만에 빠르게 나타나기 시작했고 5일이 지났을 때 늙은 쥐의 손상된 전경골근(정강이뼈 앞에 있는 근육)이 실제로 회복됐다. 이리나 콘보이 교수는 “회춘의 열쇠는 혈액에 들어 있는 단백질 구성이 어린 쥐와 비슷해진다는 데 있음을 확인했다”며 “노화해 단백질의 불균형이 온 늙은 쥐가 정상화된 것”이라고 설명했다.

 

 

 회춘 묘약 셋, 젊은 대변으로 수명 늘려?!

 

그림 3. 2014년 학술지 '셀'에 실린 연구 내용. 뚱뚱한 사람의 마이크로바이옴을 정상 쥐에게 이식하자 뚱뚱해졌고(위), 마른 사람의 마이크로바이옴을 이식한 경우엔 쥐가 날씬해졌다(아래). (출처: The Cell)

 

 

 

더 엽기적인 묘약도 있다. 젊은 사람의 대변을 이식하면 노인도 젊은이의 활력을 갖출 수 있다는 것이다. 생물학 분야 권위를 가진 독일 막스플랑크연구소가 ‘바이오아카이브(Biorixv)’ 3월 27일 자에 공개한 연구는 중년 물고기에겐 다소 가혹하다. 청년 물고기의 대변을 중년 물고기에게 먹인 것. 하지만 가혹한 실험과 달리 결과는 꽤나 달콤했다. 중년 물고기의 수명이 무려 41%나 늘어났기 때문이다.

연구진은 항생제로 장내 미생물을 모두 제거한 중년 킬리피시(killifish)를 젊은 킬리피시의 장내 구성물이 떠다니는 물속에 키우며 자연스레 젊은 대변을 섭취하게 했다. 물론 사람을 대상으로 이 실험을 진행했다면 대변을 먹이는 것이 아니라 내시경 등으로 장에 직접 주입하는 ‘대변이식’ 시술을 이용할 것이다.

어쨌든 젊은 대변을 먹은 중년 물고기는 장수를 한 데다 다른 동년배 물고기들에 비해 팔팔한 활력도 갖췄다. 회춘의 비밀은 대변 속 장내 미생물, 즉 ‘마이크로바이옴’에 있다. 우리에게 익숙한 유산균도 이 마이크로바이옴의 일종이다. 막스플랑크연구소 패트릭 스미스 연구원은 “동물은 노화하며 마이크로바이옴의 다양성을 상실하고, 유해균들이 장내 생태계를 압도하게 된다”며 “젊은 대변을 이식해 장 환경을 재구성하면 수명을 연장할 수 있다는 것”이라고 설명했다.

 
글: 권예슬 동아사이언스 기자 / 일러스트: 이명헌 작가

 

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안녕하세요?

 

지난 5월 12일(금)

우리센터는

글로벌 경영관에서 개최된 「농학과 70주년 기념 특별강연 및 학술심포지엄」에 참가하여

 

 

생물자원과학부 재학생 및 동문 150여명을 대상으로

외국학술지지원센터의 사업을 소개하고

원문이용방법을 안내하였습니다.

 

 

 

학업과 현장에서 학술정보 획득에 조금이나마

우리 센터가 도움이 되기를 바라면서

오랜 전통을 자랑하는 강원대 농학과 70주년을 축하합니다!!!

 

 

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<KISTI의 과학향기> 제2589호

 

 

농경지, 인력, 생산 비중 등의 감소로 어려움에 빠져 있는 국내 농업이 최근 첨단 기술과 융합해 ‘스마트 농업’으로 변신하는 중이다. 스마트 농업에서 태양광, LED, 지열, 발전소 폐열 등을 활용한 녹색기술이 중요한 역할을 하고 있다.

국내 농업은 농업 인구 고령화, 농업 인력과 농경지 감소, 생산 비중 감소 등의 어려움에 봉착해 있다. 농림축산식품부의 집계에 따르면, 국내 농경지는 2000년 전 국토의 19.0%에서 2013년 17.1%로 지속적으로 감소하고 있으며, 농림어업 종사자 비중도 전체 취업자의 10.6%에서 5.7%로 급격히 줄고 있다. 더욱이 국내 총생산 중 농림어업이 차지하는 비중도 2000년 4.4%에서 2013년 2.3%로 급락했다. 국내 농업을 활성화하기 위한 대책을 마련하는 것이 시급한 상황이다.

■ 국내 농업의 스마트화

최근 농업은 정보통신기술(ICT) 바이오기술(BT), 녹색기술(GT) 등 첨단 기술이 융합된 형태로 진화하고 있다. 특히 ICT를 접목한 스마트 농업이 생산물의 품질과 생산 효율을 높이는 데 기여할 수 있어, 노동인구 및 농지 감소, 기후변화에 따른 기상이변 등의 문제를 해결할 수 있는 방안으로 떠오르고 있다.

2014년 미래창조과학부는 2년 내에 신제품 서비스를 개발하고 창업을 지원하는 ‘신산업 창조 프로젝트’의 일환으로 사물인터넷(IoT)과 농업의 융합 프로젝트를 선정했다. 즉 사물인터넷을 기반으로 농작물의 최적 생육환경을 제어하기 위한 개방형 IoF(Internet of Farm)의 핵심 플랫폼을 개발하는 사업을 추진하는 것이다.

스마트 농업과 관련된 생산 영역의 주요 산업 기술은 스마트 팜, 식물공장, 지능형 농작업기 등이다. 이중 스마트 팜(smart farm)은 센서와 네트워크 기반의 스마트 농업생산 시스템이다. 각종 센서 기술을 이용해 농축산물의 생장, 생육 단계부터 온도, 습도, CO2 등의 정보 관리에 기초해 최적의 환경을 조성하고 병충해 등의 피해를 막기 위한 시스템 기술로, 최근 네트워크, 분석 소프트웨어, 스마트기기와의 연계를 강화하는 추세다.

스마트 개념이 스마트 팜과 함께 농업 에너지 쪽으로도 확산되면 시설원예 등에서 에너지 비용을 절감할 수 있다. 세종창조혁신센터와 SK는 2014년 10월부터 세종시 연동면에 조성한 ‘창조마을’에 300kW 태양광발전소를 구축한 뒤 전기를 판매해 연간 수천만 원의 수익을 창출하고 이를 마을의 수입원으로 삼을 계획이다. 또 2015년 9월부터는 연동면 예양리에 8250m2 규모의 ‘두레농장’을 건립하기 시작했고, 이곳에서는 스마트폰으로 재배시설을 원격 제어할 수 있는 ‘스마트 팜’ 기술을 적용할 뿐 아니라 태양광을 이용한 에너지 절감 프로젝트도 진행하고 있다. 즉 연간 2만kW의 전기를 생산할 수 있는 15kW급 태양광 발전 시설을 설치해 농사에 활용하는 것이다. 두레농장에는 시설하우스 내·외부를 실시간으로 살펴볼 수 있는 지능형 영상 보안장비도 도입하고, 수요에 맞춰 다품종, 소량으로 생산된 농산물을 지역의 도시민에 공급하는 ‘스마트 로컬푸드’ 시스템과 연계하게 된다.

■ 식물공장, 연평균 50% 이상씩 성장한다

또한 식물공장이라는 새로운 개념도 등장했다. 식물공장 기술은 저비용, 고효율로 작물을 생산하기 위해 작물의 상태에 따라 영양, 온도, 광원 등 생장환경을 실시간으로 모니터링하고 제어·관리하는 기술이다. 다양한 식물을 재배하고 생육 속도와 수확기를 조절하기 위해 온도를 조절하고, 식물 생장에 적합한 양분을 자동으로 공급해 품질을 높이며, 특히 작물의 광합성과 생육을 조절하기 위해 형광등, 고압나트륨등, LED의 다양한 광원을 이용한다. 이중에서 LED를 이용해 작물의 생산량과 품질을 높이고 전기에너지를 절감하고 있다.

 

사진. 전북대 LED농생명융합기술연구센터 내 LED 식물공장(ⓒ 김세경)

 

우리나라는 1990년대에 식물공장 연구를 시작했고, 2009년부터 정부가 식물공장 연구를 지원하는데 박차를 가했다. 농촌진흥청에서는 국내 비닐하우스와 대형온실 형태에 적합하도록 농업용 적색 LED 장치를 개발하기도 했다. 잎들깨, 국화 등의 경우 밤에 적색광 조명을 켜주면 백색광보다 광합성 작용을 촉진해 생산량과 품질을 향상시킬 수 있고, 오이, 토마토 등 호광성(好光性) 작물의 경우 흐리고 비오는 날이 계속될 때 적색이나 청색 LED 광을 적절히 활용하면 생산량과 품질을 높일 수 있다. 또 LED는 백열등보다 전기에너지의 저감 효과가 70% 이상 높아 비용을 낮추는 동시에 이산화탄소 배출량도 감소시킬 수 있다.

전북대 익산캠퍼스에 위치한 LED농생명융합기술센터에는 330m2 규모의 LED 식물공장이 있다. 이곳에서는 3500여개의 LED를 활용해 식물을 키우고 있다. LED는 식물의 생장을 조절하는 역할을 한다. LED는 식물이 광합성을 할 수 있도록 기본적인 빛이나 에너지를 준다. 물론 식물이 생장하는 데는 태양빛이 가장 좋지만, 태양빛의 모든 파장이 필요하진 않다. 광합성에 필요한 파장은 두 가지로 450nm의 청색과 660nm의 적색으로 엽록소에서 흡수하는 파장과 거의 동일하다.

LED는 또 식물이 꽃이나 열매를 맺을 때, 신호를 주는 역할을 한다. 이를 빛에 따라 식물의 생장이 변하는 광형태 형성이라고 한다. 빛을 쬐인 정도에 따라 식물에게 신호를 줘 생장호르몬을 분비시키는 것이다. 그러면 식물은 꽃을 피우거나 열매를 맺으며 적절한 생장을 할 수 있다.

농자천하지대본(農者天下之大本), 농업은 하늘 아래의 큰 근본이라는 뜻이다. 우리의 입맛이 서구화되면서 즐겨 먹는 음식도 변하고 있지만, 우리의 주식은 역시 쌀이다. 하지만 쌀 소비의 감소, 외국의 저렴한 쌀 수입 등 우리나라 농업의 설 자리가 줄어들고 있다. 오늘은 우리의 농업이 살고 우리가 건강해 지는 밥상을 차려 보는 건 어떨까.

글 : 이충환 과학칼럼니스트

 

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<KISTI의 과학향기> 제2931호

 

 

 

가정의 달인 5월,  어버이날과 스승의 날에 자녀들과 제자들이 부모님과 선생님께 달아드리는 카네이션은 보통 붉은색이다. 농림축산식품부에 따르면, 붉은 색 카네이션의 꽃말은 ‘당신의 사랑을 믿습니다’, ‘건강을 비는 사랑’이다. 분홍색 카네이션은 ‘당신을 열렬히 사랑합니다’이고, 흰색은 ‘나의 애정은 살아 있습니다’이다.  
 

 

■ 카네이션의 무서운 적, 시듦병
가슴 한쪽에서 감사와 기쁨의 매개체로 자리매김해야 할 카네이션에 시듦병이라는 게 있다. 한자로는 위조(萎凋)병이라고 한다. 문자 그대로 시든다는 뜻이다. 풀은 시들고 꽃은 지기 마련인데, 굳이 병으로 따로 구분한 이유는 대규모로 발병해 피해가 크기 때문이다. 위조병은 전염성이 강해 외국에서 발병했다는 보고에도 신경을 곤두세워야 한다.
 
위조병은 애써 키운 농작물에 심각한 손해를 끼친다. 참깨의 위조병은 생육 초기에 발병해 열매 자체를 없애 버린다. 고온 다습한 장마가 시작되는 6월 하순부터 참깨에 위조병이 발병할 가능성이 커진다.
 
토마토에도 위조병이 있다. 토마토가 위조병에 걸리면 새싹이 말라 죽는다. 싹이 나서 열매를 맺더라도, 토마토에 원형 반점이 생긴다. 당연히 상품 가치가 없다. 토마토 위조병은 토마토반점위조바이러스(TSWV, Tomato Spotted Wilt Tospovirus)가 일으킨다. TSWV는 토마토를 포함해, 고추, 땅콩 등 작물과 국화 등 화훼류에서 위력을 발하고 있다. 국화 위조병에 보듯이 꽃에도 위조병이 있다. 위조병에 걸리면 꽃의 본질인 아름다움을 뽐내고 사람들에게 사랑받기 전에 시들어 버린다. 사람으로 치면 요절하는 셈이다. 화훼 농가에는 안타까움을 넘어서 경제적 손실을 일으킨다. 
 
카네이션 위조병의 원인은 규명됐다. 농촌진흥청은 “곰팡이 푸사륨(Fusarium)을 카네이션 위조병의 원인으로 꼽는다”고 밝혔다.
 

그림 1. 푸사륨의 현미경 사진. 번식력이 왕성하고 식물의 관다발을 막아 장마철에 큰 피해를 입힌다

 

 

푸사륨은 원래 흙 속에 있다가 뿌리로 침투한다. 물관을 거쳐서 식물 전체로 퍼진다. ‘장마철 곰팡이’라는 말로 대변되는 곰팡이 푸사륨의 번식력을 왕성하다. 푸사륨은 식물의 관다발을 막아 수분 공급을 차단한다. 마치 뇌의 혈관에 플라크가 끼어서 뇌졸중(腦卒中)이 발병하는 것과 비슷하다. 

 
푸사륨은 전 세계 토양에서 발생한다. 푸사륨은 고구마, 토란, 피망 등 종류를 가리지 않고 침투한다. 푸사륨은 바나나에도 천적(天敵)이다. 바나나에 침투해 수분 공급을 막는다. 수분이 부족한 바나나는 잎이 노랗게 변하다가 말라 죽는다. 작년에는 바나나 산업이 푸사륨으로 심각한 타격을 받는다는 보도도 있었다. 푸사륨의 변이가 70여 종에 달하다 보니, 근본적인 대비책 찾기가 쉽지 않다. 
 
푸사륨은 심지어 사람 눈에도 침투한다. 콘택트렌즈를 타고 푸사륨은 눈에 침투하기도 한다. 푸사륨이 토양은 물론, 공기에도 존재하기 때문이다. 특히 콘택트렌즈의 세척을 등한히 하거나 렌즈 케이스를 교체하는 시기가 3개월이 넘어가면 푸사륨이 침투하는 문을 열어 주는 셈이 된다. 여기에 과로, 질환 등으로 신체의 면역 기능이 떨어지면 푸사륨의 활동성이 증가한다. 이런 조건들이 맞아떨어지면 드물기는 하지만 푸사륨 각막염이 생긴다. 
 
■ 질병을 이겨내는 카네이션을 찾아라!
푸사륨은 이렇게 지구촌 곳곳에서 골칫거리다. 농촌진흥청은 농약을 뿌려 푸사륨에서 카네이션을 보호하기보다는 다른 방법을 선택했다. 푸사륨을 이기는 카네이션을 개발하기로 한 것이다. 그렇게 하면 한때 카네이션의 재배 농가에서 푸사륨으로 20%를 잃어버리는 아픔도 막을 수 있다. 
 
푸사륨에 강인한 종자를 개발하려는 시도는 농업진흥청이 처음은 아니다. 맥주의 원료가 되는 보리도 푸사륨에게는 좋은 먹잇감이다. 푸사륨이 있는 보리는 맥주 발효도 어렵게 하지만, 무엇보다 장미 같은 다른 작물도 전염시킬 수 있다. 미국 미네소타 대학 연구진은 푸사륨에 내성이 강한 보리 종자를 개발했다. 미국 농가의 다수가 미네소타대학 연구진 개발한 항(抗)푸사륨 보리 종자를 사용한다. 
 
농업진흥청은 새로운 카네이션 종자를 얻고자 먼저 푸사륨에 강한 카네이션을 선별했다. 군대에 비유하자면 사병 중에서 특공대를 선발하는 것이다. 선발된 카네이션끼리 다시 교배하는데, 그렇게 몇 대를 거치면 푸사륨에 내성을 가진 카네이션을 얻을 수 있다. 이렇게 얻은 카네이션은 푸사륨에 강한 DNA를 가지게 된다. 푸사륨에 속절없이 무너졌던 카네이션보다는 전투력이 월등히 향상된 것이다. 이렇게 교배를 거쳐서 새로운 종자를 얻는 방식을 ‘교배 육종’이라고 한다. 
 
교배 육종의 효과를 높이려면 새로운 DNA의 융합이 적극적으로 이뤄져야 한다. 농업진흥청은 푸사륨의 저항성이 높은 카네이션을 얻고자 교배 과정에서 꽃의 수술을 제거해서 자가 수정을 막았다. 자가수정이 되면 앞 세대의 DNA가 그대로 후대에 전해진다. 자가수정은 우성 DNA를 가진 카네이션을 개발하는 데 걸림돌이다.  

 

 그림 2. 농촌진흥청에서 개발한 카네이션 품종들. (출처: 농촌진흥청)

 

 

교배 육종으로 탄생한 한국산(産) 카네이션은 푸사륨을 막을 수 있다는 안도감을 화훼 농가에 안겨줬다. 동시에 외국에서 수입했던 외국 카네이션 종자를 국산 종자로 대체 가능해졌다. 
그간 한국은 묘목 하나당 약 450원씩을 이탈리아, 스페인 등에 지급했다. 로열티 명목으로 넘어간 카네이션 묘목 비용이 연간 4억 원에 달했었다. 
 
지금의 카네이션은 19세기에 프랑스와 이탈리아에서 발전했다. 르네상스 시절의 미술 작품에도 카네이션이 등장한다. 영국, 프랑스, 이탈리아 등에서 300년에 걸쳐 다양한 카네이션을 개발했다. 서구 유럽이 카네이션에 공들인 시간을 생각하면, 국내에서 외국으로 건너간 외화가 이해는 된다. 하지만 그렇다고 손 놓고 있을 수만은 없다. 어차피 그들도 당대의 최고 두뇌들이 모여서 카네이션을 개량했고, 우리도 그렇게 하면 된다. 
 
1997년부터 공들인 덕에 위조병에도 쉽게 걸리지 않는 튼튼한 카네이션 종자를 얻었다. 새로 출생한 카네이션 종자는 ‘금별’, ‘마블 뷰티’, ‘원교’ 등으로 명명했는데, 그 수가 20종을 훌쩍 넘어선다. 마블 뷰티는 바탕이 희고 꽃잎 끝에 적색 줄무늬가 있다. 계절을 막론하고 시장의 환영을 받고 있다. 수량이 많고 고온 적응성이 높고 다른 병해에도 강하기 때문에 농가의 호응이 크다. 금별은 밝은 노란색에 꽃잎 끝이 톱니바퀴처럼 생겼다. 꽃 자체는 작지만, 귀엽고 수확량이 많다. 
 
원교B2-63은 꽃이 연보라색이고 일찍 핀다. 원교B2-64는 연녹색인데, 성장 속도가 빠르다. 화사한 연녹색을 지녀서 원교B2-64는 결혼식에 종종 등장한다. 원교B2-67은 꽃 수가 많고 수명이 길다. 원교90은 노란 겹꽃에 끝부분이 주황색으로 염색한 듯하다. 화사해서 관상용으로 인기 몰이 중이다. 농가에서는 향후 원교90이 5월에만 대접받는 꽃을 넘어 튤립이나 장미와도 자웅을 다툴 만하다고 보고 있다. 
 
육종과학으로 탄생한 강인한 카네이션이 오월의 싱그러움을 더하고 있다. 
 
글_조호진 과학칼럼니스트
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<KISTI의 과학향기> 제2705호

 

 

전 세계 수천만 명의 독자들에게 사랑을 받았던 글로벌 밀리언셀러 <누가 내 치즈를 옮겼을까?>를 읽다 보면 ‘치즈는 부지런한 자에게 주는 선물’이란 문구가 나온다. 물론 여기서의 치즈는 ‘희망’이나 ‘성취’ 등을 의미하는 상징적 이미지로 나오지만, 글자 그대로 해석해도 정말 맞는 문구라는 생각이 든다. 입안에 넣으면 사르르 녹는 환상적인 맛을 가진 치즈가 어떻게 만들어지는지를 배우다 보니, 부지런한 자가 아니면 결코 만들 수 없는 ‘시간과 노력의 산물’이라 여겨졌기 때문이다.

■ 수많은 종류만큼이나 다양한 치즈 제조방법

치즈는 수많은 종류만큼이나 제조방법도 다들 제각각이지만, 모든 치즈 제조과정에 들어가는 기본적인 방법만 놓고 보면 크게 4단계로 나눌 수 있다.

첫 번째 단계는 원료인 우유를 고체로 만드는 과정이다. 우유를 응고시키는 방법에는 크게 산응고법과 레닛(rennet)응고법이 있는데, 산응고법은 산을 이용해 우유를 응고시키는 방법으로서 생치즈나 크림치즈를 만들 때만 사용한다. 반면에 레닛응고법은 소의 위에서 얻어지는 효소제인 레닛을 첨가해 응고시키는 방법으로서, 거의 모든 치즈를 만들 때 사용한다.

두 번째 단계는 고체 상태로 굳은 커드(curd)에서 유청(whey, 乳淸)을 제거하는 과정이다. 유청은 우유를 치즈로 가공할 때 만들어지는 부산물로 유당, 락토알부민, 무기질 등이 포함돼 있다. 어떤 치즈를 만드느냐에 따라 유청을 제거하는 방법 또한 달라지지만, 일반적으로 커드를 잘게 자를수록 유청이 더 많이 빠져나가기 때문에 더 단단한 치즈를 만들 수 있다.

세 번째 단계는 유청이 제거된 커드에 소금을 가하는 과정이다. 소금은 치즈를 만드는 데 있어서 아주 중요한 첨가물인데, 발효에 필요한 젖산의 형성은 돕고 유해한 미생물은 번식되지 않도록 억제하는 역할을 한다.

마지막으로 네 번째 단계는 치즈를 숙성하는 과정이다. 앞의 세 단계를 거치면서 알맞게 굳어진 커드를 적절한 온도와 습도가 유지되는 곳에서 숙성시킴으로써 치즈의 풍미를 최대한 살리는 단계다. 좋은 치즈를 만들기 위해서는 숙성실의 환경이 선선해야 하며 환기가 잘돼야 한다.

간단하게나마 치즈 제조과정에 대해 알아보았지만 이런 과정은 그야말로 가장 기본적인 단계일 뿐, 치즈의 종류는 우유의 종류에 따라 그리고 가공 방법과 발효 방법에 따라 수백 가지로 나뉜다. 마치 우리나라의 김치가 재료에 따라, 만드는 방법에 따라, 수십 가지 종류로 나뉘는 것처럼 말이다.

최근에는 치즈의 종류를 재료나 방법이 아닌, 표면의 단단한 정도에 따라 분류하는 경향이 늘어나고 있다. 치즈 표면이 얼마나 단단하냐에 따라 연질 치즈와 반경질 치즈, 그리고 경질치즈 및 초경질치즈 등으로 나뉜다.


 

 

사진. 다양한 종류의 치즈들(출처: wikipedia)

 

 

치즈의 종류에 대해 웬만큼 공부하고 나니 이제는 ‘어떤 치즈가 가장 영양분이 많을까’라는 생각이 든다. 수백 가지의 종류만큼이나 영양분도 다양할 것 같다는 느낌이 들어서다.

하지만 고민할 필요는 없다. 영양분만큼은 어떤 종류든지 풍부하게 들어있는 것이 치즈의 또 다른 장점이기 때문이다. 치즈는 평균적으로 단백질 25%와 지방 27%, 그리고 비타민과 미네랄을 약 8% 정도 함유하고 있는 건강식품이다. 또한 인이나 칼슘과 같은 기능성 성분의 함량도 매우 높은 편이어서 성장기 어린이나 노약자 모두에게 효과적인 음식이다.

■ 치즈 발전에 기여한 저온살균법과 냉장고

치즈는 이제 서양인들뿐만 아니라 우리들 식탁에서도 없어서는 안 될 필수식품으로 자리 잡았는데, 이런 치즈는 도대체 어떻게 탄생했고, 어떻게 전 세계로 보급됐을까? 정확한 근거자료는 없지만, 식품학자들은 가축사육의 역사를 고려해볼 때 지금으로부터 약 1만 2천 년 전쯤에 치즈가 등장하지 않았을까 라고 추정하고 있다.

가축의 젖을 그대로 두었을 때 응고되는 커드가 치즈를 만드는데 있어 필수적인 물질인 만큼 인류가 가축을 사육하면서 얻게 된 젖을 통해 치즈가 만들어졌을 것이라고 추정한 것이다. 그런 추측대로라면 치즈의 탄생 지역을 당시에 이미 목축이 시작됐던 인도와 중앙아시아, 그리고 메소포타미아 등으로 좁힐 수 있다.

반면에 근거가 있는 치즈의 역사만 따진다면 기원전 3500년에서 3000년 사이인 것으로 파악하고 있다. 기원전 3500년경에 메소포타미아 문명인 수메르의 점토판에 치즈의 생산량에 대한 기록이 새겨져 있고, 기원전 3000년경으로 추측되는 이집트의 출토물에서는 우유를 짜내 이를 가공하는 과정이 그려져 있다.

 

그림. 이집트에서 출토된 벽화, 우유를 가공하는 모습이 표현돼 있다.
(출처: Duluth university)

 

 

이처럼 메소포타미아와 이집트가 치즈 탄생의 단초를 제공했다면, 치즈의 생산과 보급에 가장 기여한 국가는 그리스와 로마다. 그리스의 경우 아리스토텔레스나 히포크라테스와 같은 인물들이 활동하던 시기에 이미 치즈를 만드는 과정과 영양 등에 대해 언급한 기록들을 볼 수 있는데, 이때의 치즈 제조 기술을 살펴보면 오늘날과 비교해 볼 때 별다른 차이가 없을 정도로 상당한 수준임을 알 수 있다.

로마는 그리스와는 달리 치즈의 제조방법을 전 세계로 전파하는데 있어 엄청난 기여를 했다. 당시의 치즈는 로마 보병군단의 필수 휴대품이었는데 이들이 정복하는 지역마다 치즈 제조법을 전파해 치즈를 전 세계로 보급시키는데 있어 지대한 역할을 했다.

하지만 그리스와 로마의 국력도 쇠락하고 주변민족의 침입과 페스트와 같은 전염병이 퍼지면서 유럽이 암흑기에 접어든 뒤로는 나날이 발전하던 치즈의 제조기술도 점차 쇠퇴하기 시작했다. 이 시기에는 중세의 수도원들이 치즈 제조기술을 보전하고 전수하는 역할을 담당했는데, 오늘날 유명한 치즈들의 이름에 수도원이나 수도사의 명칭이 많이 들어있는 이유는 바로 이 같은 역사 때문이다.

이후 르네상스 시대부터 오늘날까지 쇄락과 발전을 반복하던 치즈는 19세기 중반, 미국의 윌리엄스(Jesse Williams)라는 인물이 소규모 공장을 차리면서 비로소 양산 체제를 갖추기 시작한다. 르네상스 시대 이후 생유(生乳)의 위생문제에 대해 불안을 느낀 사람들이 치즈 먹기를 꺼려했지만 19세기에 접어들며 파스퇴르의 저온살균법이 등장하고 20세기에 냉장고가 탄생하면서 치즈는 다시 인기 있는 식품이 됐다.

이상과 같이 치즈의 제조과정을 배우고, 치즈의 역사를 조사하다 보니 앞에서 언급했던 ‘치즈는 부지런한 자에게 주는 선물’이란 문구가 다시금 떠오른다. 어느 시대든지 치즈를 쉽게 만들어 먹은 적이 없었던 것으로 보이기 때문이다. 시대를 막론하고 시간과 노력을 들여야 겨우 소량의 치즈를 얻을 수 있었던 것을 돌이켜 보면, 치즈야말로 ‘선물처럼 소중한 식품’이 아닐까라는 생각을 해본다.

글 : 김준래 과학칼럼니스트

 

 

 

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