우리도서관 외국학술지지원센터는 지난 9.14(목)일 부터 이틀간 본교 삼척캠퍼스 도서관,

 

그리고 강릉원주대학교 도서관 및 연세대학교 원주캠퍼스 도서관에서 개최된 강원지역

 

학도서관협의회 회원교 도서관장 회의 및 실무자 회의에 참석 하였습니다.

 

 

 

 

이번 회의에서 우리 도서관 센터장(한광석 관장)을 비롯한 실무자들은 도내 대학도서관과

 

의 지속적인 업무교류를 협의하고, 본교 외국학술지지원센터의 홍보 및 이용 활성화를 위

 

한 방안을 모색하였습니다. 

 

 



 

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 <KISTI의 과학향기> 제3007호

 

범죄현장은 범인의 지문으로 가득 차 있다. 하지만 현장의 지문이 법정에서 증거로 채택되는 경우는 10~20% 정도에 불과하다. 증거로서 가치를 가질 만큼 선명하지 않기 때문이다. 이런 이유로 현장에서 발견된 지문의 정확도를 높이려는 연구가 전 세계적으로 이뤄지고 있다.
 
지문은 피부에 있는 세 가지 내분비선, 즉 에크린(eccrine)선, 피지선, 아포크린(apocrine)선에서 나오는 분비물과 땀이 섞여 흔적을 남긴다. 분비물의 대부분은 물이지만 염화물과 암모니아 같은 무기물과 당, 요소, 아미노산 등 유기물도 포함돼 있다. 수사기관은 현장에 남겨진 지문을 육안으로 확인하기 위해 잔여물을 잘 흡착할 수 있는 물질이나 이 잔여물과 반응하는 시약을 활용한다. 남겨진 지문을 정확하게 확인하기 위해서는 지문과 반응하는 물질의 선정이 매우 중요하다.
 
나노 입자, 지문의 분비물과 화학적 결합 생성해
 
눈을 크게 뜨고 지문을 살펴보자. 볼록 튀어나온 마루가 있고 안으로 쏙 들어가 있는 골이 있다.
 
마루와 마루 사이의 거리는 1mm도 채 되지 않는다. 정교하게 지문을 채취하기 위해서는 그만큼 작은 입자가 필요하다. 지문에 흡착하는 입자의 지름이 1mm 수준만 돼도 마루 2~3개를 덮을 정도이기 때문에 지문의 고유한 패턴을 읽어낼 수 없다. 이런 이유로 지문을 채취하는 데 나노 입자를 활용하는 사례가 늘어나고 있으며 어떤 나노 입자가 지문에 잘 흡착하는지를 알아내기 위한 연구가 세계 곳곳에서 이뤄지고 있다.
 

 

 

그림 1. 스위스 로잔대 세바스티앙 모렛 교수팀은 화학반응을 이용해 나노입자를 지문에 흡착시켜, 잘 보이지 않는 지문을 채취할 수 있는 기술을 개발했다. pH를 조절해 지문 분비물의 전기적 상태를 조절했고, 음으로 대전된 나노 입자와의 인력에 따라 지문이 채취되는 정도가 달라졌다. 출처: University of Lausanne
 
스위스 로잔대 세바스티앙 모렛 교수 연구팀은 지문에 나노 입자를 흡착시키기 위해 전기적인 인력을 이용하기보다는 화학 반응을 이용하는 것이 효과적이라는 연구 결과를 ‘나노테크놀로지’ 2014년 10월 1일 자에 발표했다.
 
기존에는 나노 입자가 정전기의 성질을 띠고 지문에 흡착한다는 가설이 우세했다. 그러나 모렛 교수는 이를 뒤집고 화학작용을 이용하면 더 정교하게 지문을 추출할 수 있다는 사실을 실험적으로 증명했다. 연구팀은 용액의 pH를 조절해 지문 분비물의 전기적 상태를 조절한 뒤 음으로 대전된 나노 입자와의 인력에 따라 지문이 채취되는 정도를 비교했다. 그 결과 산성도가 높은 pH 3 이하에서는 지문이 육안으로 확인됐지만 산성도가 낮거나 중성인 pH 5~7 사이에서는 확인이 불가능했다.
 
반면 화학 반응을 이용한 실험에서는 강한 화학적 결합을 통해 정교하게 지문을 채취할 수 있었다. 연구팀은 지문이 묻어 있는 알루미늄 포일을 이산화규소(SiO2) 나노 입자 수용액에 담갔다. 이산화규소 나노 입자에는 카르복실기(carboxyl)를 가진 화합물이 코팅돼 있었다. 즉 나노 입자와 지문 분비물 간의 반응이 일어나도록 한 것이다. 그 결과 지문 분비물에 포함된 아민(amine) 화합물과 나노 표면의 카르복실기 사이에 화학적 결합이 생겼다.
 
모렛 교수는 ‘사이언스데일리’와의 인터뷰에서 나노 입자와 지문 간에 화학적인 상관관계를 이용하면, 지문 이외에 다른 흔적들은 지우고 지문의 흔적만을 보여줄 수 있어 정확도가 높아질 것이라고 말했다.
 

 

사진 1. 김종만 한양대 화학공학과 교수팀이 개발한 특수 필름은 물이 닿은 부분만 빨간색으로 변한다. 이를 이용해 손가락에 있는 땀구멍 패턴을 추출할 수 있다. 출처: 한양대
 
국내에서는 한양대 연구팀이 나노 크기의 땀구멍을 이용해 육안으로 보이지 않는 ‘잠재지문’을 검출하는 방법을 개발했다. 눈에는 보이지 않지만 손가락에는 머리카락 굵기의 50분의 1 크기의 작은 땀구멍들이 분포해 있다. 사람마다 고유한 땀구멍 분포 패턴이 있어 지문을 추출하기 어려울 때 땀구멍을 이용하면 개인을 식별할 수 있다. 하지만 땀구멍의 크기가 워낙 작아 이 패턴을 추출해내는 것이 큰 과제였다. 한양대 화학공학과 김종만 교수 연구팀은 물과 반응해 색이 변하는 폴리다이아세틸렌(PolyDiAcetylene, PDA)을 이용한 특수 필름을 개발했다. 손에서 나오는 땀이 필름에 닿으면 파란색 필름이 빨간색으로 변하며 땀구멍 패턴이 필름 위에 드러난다. 김 교수는 “입자를 이용한 방식보다 지문이 망가질 위험이 적다”고 말했다.
 
이미 지워져 버린 지문도 살려내는 만능 나노 기술
 
나날이 지문 채취의 정확도가 높아지고는 있지만 현장에서 발견되지 않으면 아무런 소용이 없다. 지문의 흔적은 시간이 지나면 점점 사라지기 때문에 현장에서 미처 발견하지 못하는 경우가 있다. 하지만 나노 기술을 이용해 일부 지문을 영구적으로 남길 수 있는 방법이 개발됐다.
 

 

사진2. 지문의 마루와 마루 사이에는 수 많은 땀구멍들이 있다. 사람마다 고유한 땀구멍 패턴을 가지고 있어, 이를 추출할 수 있다면 또 다른 개인 식별 인자로 사용할 수 있다. 출처: 한양대
 
영국 레스터대 알렉스 고다르드 전문 연구원은 영국 노샘프턴셔 경찰청과 함께 화학적 방법을 사용하지 않고 금속 표면에서 지문을 검출하는 기술을 개발했다. 총이나 칼, 총탄처럼 여러 사건, 사고에서 결정적 증거가 되는 물건은 대부분 금속 재질이기 때문에 새로운 방법은 범죄 수사의 정확성을 한층 높일 수 있을 것으로 기대된다.
 
연구팀은 나노 크기의 물질까지 확인할 수 있는 ‘원자간력 현미경(AFM)’을 이용했다. 지문이 남아 있는 황동 시료를 현미경으로 관찰한 결과, 금속의 표면에 묻어 있던 지문의 흔적을 닦아내도 땀과 분비물이 나노 수준에서는 여전히 남아 있어서 지문의 형태를 알아볼 수 있다는 것을 확인했다. 이와 함께 연구진은 지문이 오랫동안 남을 수 있는 환경 조건도 확인해, 온도 및 습도에 따라 금속 표면에 영구적인 지문 흔적이 남을 수도 있음을 알아냈다.
 
나노 과학수사 기술로 지문 채취의 정확도가 점점 더 높아지고 있다. 이에 따라 범죄현장에 남겨진 아주 작은 증거로도 범인을 특정할 수 있게 됐다. 나노 기술로 범죄의 억울한 피해자들이 줄어들기를 기대한다.
 
글: 최지원 동아사이언스 기자 / 일러스트: 이명헌 작가
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<KISTI의 과학향기> 제2999호

 

 8월 초 개봉한 영화 ‘택시운전사’가 한 달 만에 관객 수 1000만 명을 돌파했다. 영화 속 주인공인 택시 운전사 김만섭은 광주에 내려갔다가 통금 시간 전에 돌아오면 10만 원을 준다는 말에 독일 기자 피터를 태우고 길을

나선다.

 
어렵사리 검문을 뚫고 들어선 광주에서 그는 계엄군에게 잔혹하게 학살당하는 시민들의 모습을 목격한다. 광주는 완전히 고립됐다. 교통은 두절되고 시외전화까지 끊겼다. 하지만 시민들은 주먹밥을 만들어 시민군과 학생들에게 먹이고 택시 운전사들은 환자들을 병원에 후송한다. 그로부터 37년이 지났지만 광주 시민들에게 당시의 공포는 지울 수 없는 기억으로 남아 있다.
 
편도체 망가진 쥐, 고양이 무서워하지 않아
 
이런 후천적 공포는 위험한 상황에 노출됐을 때 그 상황이나 그때의 감정을 기억하며 겪게 된다. 세월호 참사에서 살아남은 학생들 가운데 지금도 사고가 난 4월 16일이 돌아올 때마다 기억의 상처가 덧나는 이가 있다.
 
이제 대학생이 된 단원고의 한 생존 학생은 화장실에 있던 친구가 무섭다고 나오지 않았다며 아직도 화장실

 가기를 꺼려한다. 이렇게 우리를 과거의 기억 속에 붙잡아 놓는 후천적 공포는 우리 몸 어디에 저장돼 있는 것일까.

 

 

사진 1. 편도체가 망가진 쥐는 고양이 앞에서 잡혀 먹힐 때까지 장난을 친다. 공포의 감정이 사라져 겁이 없어졌기 때문이다. 출처 : Pixabay
 
공포의 발현과 기억을 관장하는 가장 중요한 기관이 양쪽 귀의 안쪽 대뇌 부위에 위치한 아몬드 모양의 ‘편도체’다. 불의의 사고로 편도체를 손상당한 환자는 감정, 특히 공포의 감정을 느끼지 못한다. 반면 수술을 하기 위해 편도체 부위를 약한 전기로 자극하면 환자는 공포를 느낀다.
 
편도체가 망가진 쥐는 고양이 앞에서 잡혀 먹힐 때까지 장난을 친다. 공포의 감정이 사라져 겁이 없어졌기 때문이다. 현재로서는 죽음과 같은 선천적인 공포를 느낄 때 편도체가 관여하는 것으로 추측된다. 다만 편도체에 죽음의 공포가 각인되는 것인지, 대뇌의 다른 소기관에서 각인된 ‘죽음의 메시지’가 편도체를 활성화시켜 죽음의 공포를 느끼게 되는 것인지는 분명하지 않다.
 
이를 확인하려면 죽음의 공포를 재현하거나 측정할 수 있는 실험이 이뤄져야 할 것이다. 이 분야에서 큰 공헌을 세운 과학자는 미국 뉴욕대 조셉 르두 교수와 에모리대 마이크 데이비스 교수다. 이들의 가장 큰 연구 성과는

 기억의 저장소라고 알려진 시냅스에 선천적인 공포가 각인되고 평생 유지될 수 있다는 사실을 밝힌 것이다. 그렇다면 공포와 관련된 기억을 치유할 수 있을까.

 
신경세포 간 연결 약화시켜 기억 지운다
 
기억이란 두 신경세포 사이의 연결 부위인 시냅스에서 신호전달의 효율이 높고 신경세포 간의 결합이 강화된 상태를 말한다. 기억이 강화되면 신경전달물질을 수용하는 시냅스는 돌기처럼 볼록하게 솟아난다. 처음부터 신경세포가 돌기구조를 갖는 것은 아니고 기억이나 학습으로 시냅스가 활발히 만들어지면서 점차 돌기가 늘어나는 것이다.
 

 

사진 2. 두려움은 생존에 도움을 주지만 과도할 경우 외상후스트레스장애(PTSD)를 겪게 할 수도 있다. 출처 : Pixabay
 
만약 신경전달물질 분비가 원활하지 못하면 시냅스의 연결에 문제가 생겨 기억력이 떨어지거나 언어장애가 발생할 수 있다. 이를 활용해 공포기억 저장에 관여하는 신경세포들을 찾아 그 연결을 약화시킨다면 특정 기억을 없애는 일이 불가능한 것은 아니다.
 
최근 미국 리버사이드 캘리포니아대(UC 리버사이드) 조준형 교수와 김웅빈 연구원이 실험용 쥐의 공포기억을 저장하는 신경세포 간 연결을 약화시키면 공포기억이 희미해진다는 내용을 국제학술지 ‘뉴런(Neuron)’ 8월 18일 자에 발표했다.
 
사람은 생존에 위협이 되는 사건을 경험할 때 이와 관련된 상황이나 자극에 두려움을 느끼도록 진화했다. 예를 들어 사람들은 뱀을 보면 기겁한다. 먼 옛날 인류의 조상들에게 뱀과 맞닥뜨린다는 것은 곧 죽음을 의미했을 것이다. 그러므로 뱀을 보면 무조건 도망가는 사람이 그렇지 않은 사람보다 생존에 유리했을 것이다.
 
두려움은 생존에 도움을 주지만 과도할 경우 ‘외상후스트레스장애(PTSD)’를 겪게 할 수도 있다. 연구진은 이를 치료할 수 있는 실마리를 풀고자 공포기억에 관여하는 신경세포들과 저장 경로를 찾기로 했다.
 
먼저 쥐에게 소리를 들려주고 이 소리를 들려줄 때마다 약한 전기충격을 줬다. 다음 날 이 쥐는 전기충격 없이 소리만 들어도 얼어붙은 듯 꼼짝하지 않았다. 전날 소리와 전기충격을 함께 받았기 때문에 소리만 듣고도 전기충격을 받은 듯한 공포심을 느낀 것이다.
 
또 이 쥐는 특정 청각 신경세포와 공포기억을 담당하는 뇌 부위인 편도체 사이의 연결이 강해져 있었다. 이는 소리를 듣는 신경세포와 공포기억이 저장된 곳 사이에 튼튼한 ‘신호전달 통로’가 놓여졌다는 뜻이다.
 
이후 연구진이 ‘광유전학(optogenetics)’ 기술을 이용해 청각 신경세포와 편도체 사이의 연결을 약화시키자

 소리를 들었을 때 쥐의 공포감도 약해졌다. 특정 소리와 연결된 공포기억이 지워졌기 때문이다.

 
공포기억 없애는 연구가 필요한 이유
 
이제까지 공포기억을 지우는 연구는 일반인에게 오해를 불러일으켜 왔다. 공포를 일으킨 상황에 대한 기억을

 삭제하는 것이 아니라 공포를 느끼는 감정에 대한 기억을 삭제하는 것이었기 때문이다. 가령 5∙18 광주민주화운동 당시 계엄군이 시민들을 향해 총을 쏘는 기억을 없애는 것이 아니라 당시 느꼈던 공포기억만을 지우는 것이었다.

 
하지만 조준형 교수팀은 일상생활에 필요한 다른 기억을 유지한 채 불필요한 공포기억만 없앨 수 있는 가능성을 확인했다. 과거 군부독재를 타도하고 민주주의를 실현하기 위해 목숨을 바친 이들의 죽음은 그냥 지나간 추억은 아닐 것이다. 또한 살아남은 이들의 상처가 치유될 수 없을 정도로 커져서는 안 될 것이다. 공포기억을 없애는 연구가 절실히 필요한 이유다.
 
글 : 서금영 과학칼럼니스트 / 일러스트: 이명헌 작가
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