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납 오염 얼마나 심각했나…모발 분석해 봤더니

납은 한 때 가공이 쉽다는 이유로 한때 다양한 산업과 제품에 널리 사용됐다. 하지만 강한 독성 때문에 지금은 엄격한 규제 대상이 됐다. 이런 규제가 도입되기 이전인 20세기 납 오염의 실태가 얼마나 심각했는지를 보여주는 연구 결과가 나왔다. 과학 전문 매체 라이브사이언스는 미국 유타대학교 인구통계학자 켄 스미스가 이끄는 연구진이 유타주 주민을 대상으로 수행한 연구 결과를 최근 보도했다. 해당 연구는 2일(현지시간) 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다. 연구진은 어린 시절과 성인 시절 모두 미국 솔트레이크시티 지역에 거주했던 47명의 모발 샘플을 분석했다. 연구 참가자들은 가족 스크랩북에 보관돼 있던 유아기 시절의 머리카락과 현재의 모발을 제공했으며, 연구진은 질량 분석법을 활용해 모발 속 납 성분을 측정했다. 분석 결과, 납의 위험성이 본격적으로 알려지고 중금속 오염 규제 정책이 시행된 이후 납 노출이 크게 감소한 것으로 나타났다. 특히 20세기 전반기에는 납이 함유된 휘발유가 주요 납 중독 원인 중 하나였다. 미국 공중보건국은 이미 1925년 납 함유 휘발유의 유해성을 인지하고 있었지만, 실제 사용 금지는 1996년에 이르러서야 이뤄졌다. 연구진은 1970년 리처드 닉슨 대통령 재임 시절 대기 오염 문제 대응을 위해 미국 환경보호청(EPA)이 설립된 이후, 납 노출 수치가 즉각적으로 감소했다는 점도 확인했다. 솔트레이크시티 주민의 모발에서 검출된 납 농도는 1916년부터 1969년까지 매우 높은 수준을 보였다. 연구진은 이 같은 결과가 당시 EPA의 규제 부재와 더불어 해당 지역에서 두 곳의 납 제련소가 활발히 운영된 영향이라고 설명했다. 이후 1970년대부터 1990년대까지 EPA가 출범하고 제련소가 폐쇄되면서 평균 납 수치는 두 자릿수 수준으로 크게 감소했다. 연구진은 “현재 이 집단의 모발에서 검출되는 납 농도는 EPA 설립 이전과 비교해 평균적으로 거의 100배 낮다”고 밝혔다. 다만 연구진은 모발 속 납 농도가 혈중 납 수치와 정확히 일치하지는 않는다는 점을 강조했다. 혈중 납 수치는 의료 현장에서 납 중독 치료 여부를 판단하는 주요 지표로 활용된다. 연구 공동 저자인 유타대학교 지질학자 투레 셀링은 “모발 샘플은 뇌가 인식하는 혈중 납 농도를 정확히 반영하지는 않지만, 장기간에 걸친 환경적 노출 수준을 보여주는 유용한 지표”라고 설명했다. 연구진은 이번 연구가 납과 같은 유독성 오염물질을 통제하는 데 있어 환경 규제가 실질적인 효과를 가져왔음을 입증한다고 평가하면서도, 이러한 규제가 후퇴할 위험에 처해 있다고 경고했다. 연구진은 지난해 3월 12일 EPA와 도널드 트럼프 대통령이 제조업 부문의 대기 오염과 석탄 발전소 폐수 규제를 완화하는 조항을 발표한 사실을 언급하며 우려를 나타냈다. 연구진은 “우리는 과거의 교훈을 잊어서는 안 된다”며, 수십 년간의 느슨한 환경 기준이 인체에 해로운 수준의 납 노출을 초래했지만, 강력한 규제를 통해 이를 효과적으로 억제할 수 있다는 점을 이번 연구가 분명히 보여준다고 강조했다.

2026.02.07 08:23이정현 미디어연구소

초음파 데이터 3분의 1 날려도 1~5㎛급 이미지 해상도 "그대로"

초음파로 혈관을 머리카락 굵기의 수십 분의 1 수준까지 세밀하게 들여다보기 위해서는 ULM(초음파 국소화 현미경)을 사용해야 한다. 그러나 이를 이용하는데는 초당 수 기가바이트(GB)가 넘는 데이터 처리와 분석 시간이 가장 큰 걸림돌이었다. 국내 연구진이 이의 처리 효율성을 30%이상 개선했다. DGIST는 로봇및기계전자공학과 유재석 교수‧뇌과학과 현정호 교수 연구팀이 음파 기반 초해상 영상 기술인 '초음파 국소화 현미경(ULM)의 효율성을 크게 높인 'ULM-Lite'를 개발해, 적은 데이터로도 미세혈관을 선명하게 볼 수 있는 길을 열었다고 18일 밝혔다. 연구결과는 기계전자공학과 성효진‧정진환 박사과정생을 주저자로, 의료 초음파 분야 국제 학술지(Ultrasonics)에 게제됐다. 병원에서 흔히 사용하는 초음파는 인체 내부 장기의 형태나 움직임을 관찰하는 데 유용하지만, 머리카락보다 얇은 미세혈관을 구분하기에는 한계가 있다. 이를 보완하기 위해 개발된 기술이 'ULM(초음파 국소화 현미경)'이다. 혈액 속에 있는 초음파 조영제(마이크로버블)를 따라가며, 미세혈관의 구조를 초고해상도로 재구성한다. 기존 초음파로는 전혀 보이지 않던 머리카락 굵기의 수십 분의 1 수준의 혈관 지도를 그릴 수 있다. 그러나 이 ULM은 매우 빠른 속도로 수천 장의 초음파 영상을 촬영하기 때문에 초당 수 기가바이트(GB) 수준의 데이터가 쏟아진다. 마치 영화 한 편을 프레임 하나하나 손으로 그려서 만드는 것과 같다. 결과물은 매우 정교하지만 시간과 자원이 너무 많이 든다. 이 때문에 기존의 ULM은 장시간 실험이나, 즉시 결과를 확인해야 하는 실제 의료 현장에는 적용이 어려웠다. DGIST 연구진은 이에, 초음파 신호 중 핵심 정보만 남기고 불필요한 데이터를 과감히 줄이는 새로운 분석 방식을 고안했다. 신호의 '유효 대역폭'을 약 67%로 줄이고, 혈관의 구조를 그리는 데 꼭 필요한 정보만 효율적으로 추출하는 'ULM-라이트(Lite)' 방식을 새로 만들었다. 그 결과, 데이터 용량은 약 3분의 1로 줄였고, 영상 처리 속도는 30% 개선했다. 유재석 로봇및기계전자공학과 교수는 "장비교체 없이 기존 초음파 장비를 그대로 쓰면 된다"며 "그럼에도 화질은 기존과 거의 같다"고 설명했다. 유재석 교수는 “현재 개발 중인 비침습 초음파 뇌자극 기술과의 융합을 통해 다양한 뇌질환 진단 치료에 활용할 수 있을 것"으로 기대했다. 연구는 한국연구재단(NRF) 과학기술정보통신부 및 교육부에서 지원하는 우수신진연구와 글로컬랩, DGIST R&D 프로그램 지원을 받았다.

2025.11.18 09:22박희범 기자

머리카락으로 치약 만든다…"불소보다 충치예방 효과↑"

머리카락 성분으로 만든 치약이 불소 치약보다 충치 예방에 더 효과적이라는 연구 결과가 나왔다고 IT매체 기즈모도가 16일(현지시간) 보도했다. 영국 킹스 칼리지 런던대학 치과대학 연구진은 해당 연구 결과를 학술지 '첨단 보건의료 재료 (Advanced Healthcare Materials)'에 발표했다. 연구진들은 머리카락, 피부, 양모에서 발견되는 단백질 케라틴 성분이 치아 법랑질을 복구하고 충치를 예방할 수 있다는 사실을 발견했다. 이번 연구에 따르면, 케라틴은 불소 기반 치약보다 치아를 더 효과적으로 보호해 충치를 예방할 수 있는 것으로 전해졌다. 케라틴이 침과 접촉하면 천연 에나멜을 모방하는 보호막을 형성한다는 연구 결과가 있었다. 이 보호막은 치아의 추가 손상을 방지할 뿐만 아니라, 기존 치약으로는 불가능한 에나멜 복구에도 도움을 줄 수 있다. 킹스 칼리지 런던 대학원생이자 이 연구의 제1저자인 사라 가메아는 "케라틴은 치과 치료에 혁신적인 대안을 제시한다. 머리카락이나 피부와 같은 생물학적 폐기물에서 지속 가능한 방식으로 추출될 뿐만 아니라, 치과에 흔히 사용되는 독성이 강하고 내구성이 떨어지는 플라스틱 레진의 필요성을 없애준다"고 설명했다. 치아 법랑질은 나이가 들면서 마모돼 치아가 시리고 결국 틀니가 필요하게 된다. 산성 식품과 구강 위생 불량은 이러한 마모 과정을 가속화된다. 법랑질이 마모되면 더 이상 치아가 시리지 않는다. 불소 치약은 이 과정을 늦출 수는 있지만 막을 수는 없다. 이에 케라틴이 대안으로 제시됐다. 케라틴은 실제 에나멜의 구조, 색상, 기능을 모방하는 고밀도 결정질 골격을 형성한다. 이번 연구에서 연구진은 양털에서 케라틴을 추출해 케라틴을 치아에 바르면 침 속에 존재하는 미네랄과 반응해 에나멜과 유사한 결정 구조를 만든다는 사실을 확인했다. 마치 자석처럼 침 속 칼슘과 인산염을 계속 모아 시간이 흐를수록 에나멜 같은 보호층을 두껍게 만들었다. 연구진은 양모에서 추출한 케라틴을 사용했지만, 사람의 머리카락을 포함한 다른 재료에서도 추출할 수 있다고 밝혔다. 연구진은 이것이 재생 치과학에 있어 중요한 진전이며, 기존 치약을 대체할 생분해성 소재를 제공하여 환경에도 이롭다고 설명했다. 연구진은 향후 2~3년 안에 이 치약을 시장에 출시될 수 있을 것이라고 밝혔다. 킹스 칼리지 런던 보철학과 컨설턴트이자 이 연구의 주저자인 셰리프 엘샤르카위 교수는 "생명공학이 단순히 증상을 치료하는 데 그치지 않고 신체 자체의 물질을 이용하여 생물학적 기능을 회복할 수 있는 흥미로운 시대로 접어들고 있다. 더 발전된 기술과 적절한 산업 파트너십을 통해, 이발처럼 간단한 시술만으로도 더 강하고 건강한 미소를 되찾을 수 있을 것"이라고 밝혔다.

2025.08.18 09:55이정현 미디어연구소