2006년 <<국가중장기 과학 및 기술발전계획요강(06’~20’)>>을 발표하였는바, 단백질연구, 양자조절연구, 나노기술에 관한 연구, 발육 및 생식연구 4개 중점과학연구계획을 제기했다. 중대한 과학연구계획을 조직하고 실시하였으며 중국의 독자적인 혁신능력 및 핵심경쟁력을 향상시키고 미래 과학기술의 고지를 점령하는데 중요한 의미가 있다.

<<계획요강>>을 실시함과 동시에 중국과학부는 2006년에 4개 중점과학연구계획을 가동실시하기 위하여 4개의 과학연구계획전문가조직을 설립하고 일련의 중대한 프로젝트를 실시했다. 2006-2007년 과학부는 총 82개의 중대한 프로젝트를 실시하도록 허락하였는바, 그 중 단백질연구가 20개, 양자조절연구가 12개, 나노기술연구가 29개, 발육 및 생식연구가 21개이다. 

중대한 과학연구계획 중 2007년 입안 항목

“단백질연구”에 관한 과학연구 계획

항목번호	항목명칭	항목 수석 과학자	제1 담당기관	위탁부문
2007CB914100	단백질분리 및 검정의 새로운 기술과 새로운 방법에 관한 연구	장위쿠이 (张玉奎)	중국과학원대련화학물리연구소	중국과학원
2007CB914200	막단백질과 관련된 신호단백질의 분리부유 및 검정의 새로운 기술과 방법에 관한 연구	꿔린 (郭  林)	무한대학	교육부
2007CB914300	중대한 의의가 있는 단백질 및 그 복합물의 3D구조와 성능에 관한 연구	서언외최엔 (沈月全)	남개대학	교육부
2007CB914400	중요한 기능을 갖는 단백질의 Localization, 전위, Modification 및 상호 작용하는 네트웍	리펑 (李  蓬)	청화대학	교육부
2007CB914500	단백질 복합물이 동적 변화하는 분자 메커니즘과 기능	천쩡쥔 (陈正军)	중국과학원상해생명과학연구원	중국과학원
2007CB914600	DNA가 수식화 단밸질 복합체 및 수식화 기능을 손상시키는 것과 관련된 메커니즘에 관한 연구	쩌우핑커운 (周平坤)	중국인민해방군 군사의학과학원 방사 및 복사의학연구소	중국 인민해방군 총 후방근무 위생부
2007CB914700	대사성 질병의 단백질기능과 대사체학에 관한 연구	쟈이웨 (贾  伟)	상해교통대학	교육부
2007CB914800	종양과 면역세포가 서로 작용하는 과정에 단백질의 기능에 관한 연구	이인쯔난 (尹芝南)	남개대학	교육부

“양자조절연구”에 관한 과학연구 계획

항목번호	항목 명칭	항목 수석 과학자	제1담당기관	항목 위탁부문
2007CB924900	반도체양자구조중의 스핀(spin) 양자 조절	주우쥰하우 (褚君浩)	중국과학원 상해기술물리연구소	중국과학원
2007CB925000	양자의 질서현상 및 그 다수 필드 조절에 관한 연구	팡중 (方  忠)	중국과학원물리연구소	중국과학원
2007CB925100	분자 및 스핀 체계 중의 양자조절	줘지잉린 (左景林)	남경대학교	교육부
2007CB925200	nuclear spin 양자에 의해 조절되는 고체양자 계산에 관한 연구	뚜쟝펑 (杜江峰)	중국과학기술대학	중국과학원 교육부

“나노기술연구”에 관한 과학연구 계획 

항목번호	항목 명칭	항목 수석 과학자	제1담당기관	항목 위탁부문
2007CB935300	나노 사이즈 matte 파장구조의 제조, 광학특성 및 부속품에 관한 연구	쟈이진펑 (贾金峰)	청화대학	교육부
2007CB935400	나노구조에 의한 상변 메커니즘 원리 및 삽입형 PCRAM응용 기초연구	퍼엉숭린 (封松林)	중국과학원상해 마이크로 시스템 및 정보기술연구소	중국과학원
2007CB935500	고해상도, 민감기능를 갖는 FED에서의 관건적인 나노재료, 마이크로 나노구조 연구제조 및 부속품에 관한 물리적 탐색	리쯔이빙 (李志兵)	중산대학	교육부
2007CB935600	생물 단 분자 및 단 세포의 원위치에서 실시간으로 나노검사 및 Characterization하는  방법	와언쑈훙 (方晓红)	중국과학원 화학연구소	중국과학원
2007CB935700	신형 마이크로 나노 광학 측정과 조작방법 및 생물나노구조와 기능연구에서 응용	류이휘이빈 (吕惠宾)	중국과학원 물리연구소	중국과학원
2007CB935800	유도형 나노 약(葯)캐리어 시스템 및 그 뇌질병에서의 치료와 진단 중 응용기초연구	쟝신궈어 (蒋新国)	복단대학	교육부
2007CB935900	나노 생물기계원리, 제조 및 그 응용에 관한 탐구	어우양즈웅찬 (欧阳钟灿)	중국과학원 이론물리연구소	중국과학원
2007CB936000	인공 나노생물기계구축 및 생물의학응용에 관한 기초연구	허우쥰 (胡  钧)	중국과학원상해응용물리연구소	중국과학원
2007CB936100	나노재료가 재생의학 및 기관 복원 응용에 관한 메커니즘원리 연구	리어유 (李玉宝)	사천대학	교육부
2007CB936200	Quasi-One-Dimensional 반도체나노재료의 구조에 대한 조절, 물리성 측량 및 부속품 기초	류중파언 (刘忠范)	북경대학	교육부
2007CB936300	반도체 나노라인 구조에 대한 조절, 집성 및 광전기 부속품응용기초	쓰이 (施  毅)	남경대학	교육부
2007CB936400	생물공학적 지능 나노 복합재료	쟝러이 (江  雷)	중국과학원 화학연구소	중국과학원
2007CB936500	나노 복합 에너지 재료 제조, Characterization 및 리튬2차전지 중에서의 응용에 관한 관건적인 기초연구	처언리취엔 (陈立泉)	북경항공항천대학	교육부
2007CB936600	지속적인 유독오염물 트레이스(trace) 측정 및 치료의 나노재료 응용기초연구	멍궈워언 (孟国文)	중국과학원 하비물질과학연구원	중국과학원
2007CB936700	나노구조를 기초로 한 넓은 광 주파수 고효율의 태양에너지 전지의 관건 과학문제에 관한 연구	양훠이 (杨  辉)	소주나노기술및나노생명공학연구소	중국과학원
2007CB936800	나노 사이즈 광학, 전기학, 역학 고 해상도 측정에 관한 연구	쭈싱 (朱  星)	북경대학	교육부

“발육 및 생식연구”에 관한 과학연구 계획

항목번호	항목 명칭	항목 수석 과학자	제1담당기관	항목 위탁부문
2007CB946900	신경 및 근육 조기발육과정 중 non-coding RNA 기능에 관한 연구 그리고 체내 트레이서(tracer)에 관한 연구	퍼엉쇼우중 (彭小忠)	중국의학과학원기초의학연구소	위생부
2007CB947000	다수 중요한 기관발육 중 미소 RNA의 네트웍 조절 메커니즘 원리 및 그 기능	류팅시이 (刘廷析)	중국과학원상해생명과학연구원	중국과학원
2007CB947100	배아조기 발육하는 분자 조절 네트웍에 관한 연구	처언엔 (陈  雁)	중국과학원상해생명과학연구원	중국과학원
2007CB947200	뇌발육 분자 조절 메커니즘	황쉬인 (黄  勋)	중국과학원 유전 및 발육 생물학연구소	중국과학원
2007CB947300	신호채널이 골격발육 및 관련 질병에 영향을 미치는 메커니즘 원리에 대한 연구	궈시쯔 (郭熙志)	상해교통대학	교육부
2007CB947400	여포발육의 분자조절	스칭화 (史庆华)	중국과학기술대학	중국과학원
2007CB947500	동물 패턴을 이용하여 생식 중 관건 유전자의 분자기능에 대한 해석	왕차우휘이 (王朝晖)	중국과학원 유전 및 발육 생물학연구소	중국과학원
2007CB947600	식물의 수분(受粉) 세포를 식별하는 분자 메커니즘 원리 연구를 위한 신호 채널	장센서엉 (张宪省)	산동농업대학	산동성 과기청
2007CB947700	짧은 꼬리 원숭이의 줄기세포 자아갱신, 일정방향 분화의 분자 메커니즘.	찌웨이쯔 (季维智)	중국과학원 곤명동물연구소	중국과학원
2007CB947800	줄기세포 표면 분자의 특징 및 기능	저엉판이 (曾凡一)	상해교통대학	교육부
2007CB947900	배아 줄기세포의 일정방향 분화과정 중 관건 과학적인 문제에 관한 연구	처언더꾸이 (陈德桂)	중국과학원상해생명과학연구원	중국과학원
2007CB948000	줄기세포 저장소 및 줄기세포 연구를 위한 관건기술 플랫폼의 구축	쉬궈투웅 (徐国彤)	중국과학원 상해생명과학연구원	중국과학원
2007CB948100	배아 조작 안정성 평가에 관한 연구	순팡쩌언 (孙方臻)	중국과학원 유전 및 발육 생물학연구소	중국과학원
2007CB948200	식물 줄기 세포 유지 및 분화의 분자 메커니즘 원리에 관한 연구	허우위신 (胡玉欣)	중국과학원 식물연구소	중국과학원

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“거기가면 요오드 처방받을 수 있나요?”“병원에 요오드 좀 가지고 있는 거 있지요?”“원장님은 요오드 챙겨놓으셨나요? 있으시면 저도 좀 주세요.” 일본 후쿠시마(福島) 원전 폭발 사고로 방사성 물질이 유출되면서 국내의 병원들도 덩달아 바빠졌다. 이와 같은 문의전화가 하루에도 수십 통씩 이어지고 있기 때문이다. 원전 사고 이후 방사성 물질 유출이 2주일 이상 이어지면서 결국 우리나라에서도 방사성 제논(Xe)에 이어 방사성 요오드(I)까지 검출됐다. 지금까지 알려진 방사성 물질은 1,700여 종에 이른다. 이들 중 인체에 해로운 대표 방사성 물질은 20종 정도. 원전이 폭발할 때 나오는 방사성 물질의 80% 정도는 제논(Xe)과 크립톤(Kr)이다. 하지만 두 물질은 기체이기 때문에 금세 흩어져 인체 피해가 적다. 때문에 현재 가장 위험한 방사성 물질로 알려진 물질은 요오드-131이다. 한국원자력안전기술원(KINS)은 3월 29일 서울을 비롯한 전국 12곳에 방사성 요오드-131이 검출됐다고 발표했다. KINS 측은 12곳 모두 검출된 양이 극미량이어서 환경이나 인체에는 영향이 없다고 밝혔지만 방사성 물질에 대한 공포감은 빠르게 퍼지고 있다. 상황이 이렇다 보니 환자들을 직접 접하는 의사들은 환자들의 요오드 처방 요구 때문에 골머리를 앓고 있다. 2010년 신종플루가 한창 유행할 당시 치료제였던 타미플루를 무조건 처방해 달라는 요구와 똑같다. <그림> 요오드화칼륨은 의사의 처방이 필요한 전문 의약품이다. 사진 출처 : 동아일보 그런데 왜 사람들은 요오드를 찾는 것일까? 요오드화칼륨을 섭취하면 요오드 성분이 갑상샘으로 미리 들어가 방사성 요오드가 들어올 여지를 주지 않으므로 갑상샘을 보호해 주기 때문이다. 요오드-131은 호흡을 통해 몸 안으로 들어와 갑상샘에 저장돼 ‘베타선’이라는 방사선을 방출한다. 베타선은 반응성이 좋아 주변 세포에 영향을 미친다. 당장은 증세가 나타나지 않더라도 수년 뒤 갑상샘 세포가 죽거나 돌연변이를 일으켜 암으로 발전할 수 있다. 일례로 1986년 체르노빌 원전 사고 당시 인근 지역에 있었거나 방사성 물질로 오염된 음식과 우유를 섭취한 사람들에서 갑상선암 발병이 증가했다. 그중에서도 산모의 태아, 소아가 특히 위험했다. 반면 20세 이상 성인에서는 별다른 문제가 발생하지 않았다. 갑상샘에 들어가지 못한 방사성 요오드는 오줌 등을 통해 몸 밖으로 배출된다. 방사성 요오드의 경우 직접 흡입하기 24시간 전에 요오드화칼륨을 섭취하면 갑상샘에 요오드의 양이 포화상태에 이르러 방사성 요오드가 갑상선에 들어오는 것을 막을 수 있다. 방사성요오드를 직접 흡입한 뒤에라도 최소 15분 안에 요오드화칼륨을 투여하면 90% 이상, 6시간 내 투여하면 50% 정도의 방어 효율을 기대할 수 있다. 그렇다고 무조건 많이 먹는 것이 좋은 건 아니다. 일반적으로 성인이 하루에 섭취하면 좋은 요오드 일일 최적 섭취량은 0.15mg, 최대 3mg이다. 하지만 피폭 시에는 요오드 복용량을 130mg/일로 늘리고 최대 10일간 복용하는 것으로 알려져 있다. 단, 1세 미만의 유아는 65mg/일로 복용한다.일정 수준 이상의 방사성 물질이 검출되지 않고 있는데도 요오드화칼륨을 먹는 것은 바람직하지 않다. 부작용으로 알레르기, 두드러기, 침샘의 염증, 갑상선기능항진증이나 갑상선기능저하증만 일으킬 수 있기 때문이다. 갑상선기능항진증은 혈액 속에 갑상선 호르몬이 과도하게 생기는 병으로, 신진대사가 과도하게 활발해져 갑상선이 커지고 눈이 튀어나오며 심장이 빨리 뛰는 등의 증상이 나타난다. 반대로 저하증은 혈액 속에 갑상선 호르몬이 부족해 생기는 병이다. 몸속의 물질대사가 잘 이루어지지 않아 몸이 나른하고 기력이 없어지는 등의 증상이 나타난다. 요오드-131은 자연상태의 일반 요오드, 즉 요오드-127의 동위원소로 방사성 물질인 우라늄, 플루토늄 등이 핵분열 할 때 생성되는 물질이다. 동위원소는 원자번호(양자수)는 같지만 질량수가 다른 원소를 말한다. 요오드-131의 반감기는 8.05일로 비교적 짧다. 반감기란 방사성 핵종(核種)의 원자 수가 방사성이 붕괴되면서 원래 숫자의 반으로 줄어드는 데 필요한 기간으로, 반감기가 짧을수록 방사성을 빨리 잃게 된다.현재 교육과학기술부는 방사선 피폭 사고에 대비해 요오드화칼륨정을 한국원자력의학원 부설 국가방사선비상진료센터, 서울대병원 등 21개의 방사선 비상 진료지정 의료기관과 방사선보건연구원에서 13만 명분의 양을 보관하고 있다. 국내에서 일정 수준의 이상의 방사선이 검출되면 교육과학기술부에서 방사선 비상진료기관을 통해 무상으로 공급한다. 미국의 전문학회들은 현 단계에서 요오드화칼륨을 구입하거나 보관할 필요가 없다고 입을 모으고 있다. 물론 현재로서는 복용할 필요도 전혀 없다. 안지현 중앙대병원 내분비내과 교수는 “미국과 한국은 일본으로부터 지리적 거리가 다르다”면서 “일본 원전 사고의 수습 진행 상황, 풍향과 같은 여러 변수를 고려해야 하며 요오드 복용에 대해서는 반드시 전문가와 상의한다”고 말했다. 우리가 일상생활에서 요오드를 섭취하는 가장 일반적인 방법은 요오드 함량이 많은 음식을 충분히 섭취하는 것이다. 요오드가 풍부하다고 알려진 대표적인 식품으로는 다시마, 김, 미역 등 해조류와 멸치, 굴 등의 어패류가 있다. 이 외에도 우유, 달걀노른자, 브로콜리, 감자, 바나나 등 주변에서 쉽게 구할 수 있는 다양한 자연 식품을 통해 섭취가 가능하다. 하지만 이 같은 음식물을 섭취하는 것은 방사성 요오드를 예방하기 위해서라기보다는 평소 요오드 일일 섭취량(0.15㎎)을 먹는 정도다. 방사선 피폭 시 복용하는 요오드화칼륨정은 요오드화칼륨 130㎎(요오드 121.5㎎)을 함유하고 있기 때문이다. 석주원 중앙대병원 핵의학과 교수는 “혹시라도 일본에 갈 일이 생겨 방사성 물질에 노출될 것이 걱정된다면 요오드를 많이 함유하고 있는 식품인 다시마, 미역, 김 등을 섭취하는 것이 좋다”며 “하지만 약의 요오드 함유량은 성인 1일 기준량의 몇백 배에 해당하므로 음식으로 먹어서는 큰 예방효과를 기대하기 힘들다”고 말했다. 시중에 판매되고 있는 요오드 함유 건강보조식품도 마찬가지다. 대개 이들 제품의 요오드 함유량은 0.075㎎~0.12㎎ 정도로 일일 섭취량에 못 미치는 양이다. 하지만 임신부는 조심해서 복용하는 것이 좋다. 이들 제품은 영양보조제로 팔리고 있어서 처방약처럼 관리가 잘 되고 있지 않다. 더구나 적정 복용량 및 성분 등에 관한 정보가 불분명하다. 한정열 제일병원 산부인과 교수는 “예방 차원에서 임신부가 섭취하는 요오드 영양보조제가 오히려 태아에 해를 미칠 수 있다”면서 “미량의 방사성 물질 노출과 태아의 기형아 발생률과는 무관하다”고 말했다. 일본의 원전사고 보다 심한 문제를 일으켰던 체르노빌 원전사고는 원자로(nuclear reactor)가 파괴되고 방사성 물질이 주변에 확산돼 당시 정부에서 임신중절을 권했었다. 하지만 기형아의 발생률은 증가하지 않았다. 따라서 현재 일본 방사성 물질 노출 정도가 우리나라 임신부에게 영향을 줄 가능성은 거의 없다. 이미 미국의 캘리포니아 보건국은 예방책으로 요오드화칼륨을 복용하지 말 것을 촉구한바 있다. 문제는 사람들에게 퍼져있는 공포감이다. 방사성 요오드를 제대로 알고 바르게 대처하는 태도가 중요한 시점이다. 글 : 이진한 동아일보 의학전문기자

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최근 연방정부의 나사에 대한 예산삭감은 여러 가지 분야에 큰 타격을 주고 있다. 이미 나사 예산삭감으로 지금까지 우주개발분야에 기초적인 아이디어를 제공해왔던 싱크탱크 연구소인 나사의 <고등개념연구소(Institute for Advanced Concept, Niac)>에 대한 연구지원금이 중단되어 미래 우주탐사를 위한 아이디어 공장의 폐쇄가 불가피하게 된 바 있다(이에 대한 자세한 기사는 GTB2007030885참조). 우주기지에 대한 연구예산이 2억 달러로 줄어들어 2007년에 수행되는 우주기지 연구가 중단되고 앞으로 1~2년은 연기되는 결과를 가져왔다(이에 대한 기사는 BBC뉴스 2006년 7월 28일자http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/5224038.stm기사참조). 이와 함께 타격을 입는 분야는 지구의 기후변화를 관측할 수 있는 관측연구 프로젝트이다. 나사에 대한 예산삭감은 지구의 기후를 이해하고 관측할 수 있는 능력을 급속도로 약화시키고 있다고 금년 초에 <국립연구위원회(National Research Council, NRC)>가 편찬한 보고서는 지적하고 있다.

만일 현재 상황이 지속된다면 2015년까지 미국의 지구관측위성 프로젝트는 거의 절반으로 줄어들게 될 것이며 과학적 연구시스템 자체가 붕괴될 수 있는 위기에 처할 것이라고 이 보고서는 지적했다. NRC는 이러한 손실은 과학자들이 지구기상시스템에 대한 관측 자료를 수집하는데 큰 피해를 줄 것이며 이러한 변화는 결국 정확한 기상자료를 제공하지 못함으로써 직접적으로 질병 발생이나 수자원의 오염과 같은 인간보건에 영향을 미칠 것이라고 경고하고 있다. 지구기상관측 프로그램은 온도와 오존, 해양풍, 수분 증발량 및 태양복사열(solar radiation)에 대한 측정을 수행하고 있다. 이 프로그램을 위해 좀더 경제적이지만 정확도가 낮은 방식으로 대체된다면 엘니뇨나 허리케인 그리고 해안지역의 기상변화를 정확하게 예측하지 못하는 결과를 가져올 것이라고 이 보고서는 지적하고 있다.

지구관측능력의 감소에 대한 우려는 지구온난화가 전세계적으로 어떻게 영향을 주고 있는가에 대한 <지구온난화에 대한 정부간 패널(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)>의 보고서가 한창 발표되는 와중에 제기되고 있다. 이번 NRC 연구의 공동저자인 뉴햄프셔 대학(University of New Hampshire)의 <지구, 해양 및 우주 연구센터(Institute for the Study of Earth, Ocean and Space)>의 소장인 베리엔 무어(Berrien Moore)는 “우리는 지구의 기후를 이해할 필요가 있으며 어떻게 변화하는가를 알아내어야 한다. 지구관측능력을 약화시키는 것은 현명한 조치가 아니다”라고 말했다. 일련의 관측 프로젝트의 연기와 취소, 인공위성과 장비의 노후화, 그리고 새로운 프로젝트에 대한 지원 취소로 인해 우주에서 지구를 관측하는 프로그램은 붕괴되고 있다고 보고서는 주장했다. 이 NRC 보고서는 100명의 미국 과학자들과 정책결정자들이 위원회를 구성하여 조사한 결과이다. NRC는 나사와 <국립 해양 및 대기관리소(National Oceanic and Atmospheric Administration, Noaa), 그리고 <미국 지질조사단(US Geological Survey)>의 요청으로 우주에서 지구를 관측하는 연구프로그램의 상황과 연구 우선성에 대한 평가를 수행하였다.

지구의 변화를 알아보는데 있어서 인공위성은 필수적인 도구이다. 인공위성을 통한 관측은 과학자들이 다른 방법으로는 측정 불가능한 부분을 연구할 수 있도록 한다. 최근 IPCC 기후과학보고서의 주저자이며 캘리포니아 대학 샌디에이고(UC San Diego)의 스크립스 해양연구소(Scripps Institution of Oceanography)의 리처드 섬머빌(Richard Somerville)은 “어떻게 기후가 변화하는가에 대한 우리의 지식은 인공위성의 원거리 관측에 의존하고 있다. 해양의 얼음이 축소되고 있는가에 대해 인공위성 없이 어떻게 알아낼 수 있는가? 극지역은 거대한 지역으로 그 지역에서 배를 타고 변화를 측정할 수 없다”고 말했다. “기후변화뿐 아니라 인공위성은 기후시스템의 기본적인 움직임에 대한 정보를 제공하고 지금까지 거의 알 수 없었던 구름의 역할이나 연무입자의 역할을 이해할 수 있는 기본적인 자료를 제공하였다”고 섬머빌은 덧붙였다.

NRC 보고서는 앞으로 10년 동안 17개의 새로운 인공위성이 발사되어야 한다고 권고하고 있다. 이러한 숫자는 비용이나 준비내용 그리고 중요한 과학적인 질문이나 정책상의 문제를 해결할 수 있는 잠재성에 근거하여 100개의 신청된 프로젝트 중에서 선별한 것이다. 이 새로운 인공위성은 2010년에서 2020년 사이에 발사될 것이며, 각 임무의 비용은 6500만 달러에서 6억 5000만 달러 사이일 것이다. 각 인공위성은 지구의 움직임에 대한 통합적인 그림을 만드는데 도움이 되는 측정을 실시할 것이다. 이러한 자료들은 연구자들이 기후 시스템의 변화와 기후변화에 대한 감시 및 기후예측에 도움이 될 것이다. 일부 새로운 프로젝트는 인간의 건강에 대한 위험을 감시하는 데에 직접적인 도움이 될 것으로 보인다. 예를 들어 한 프로젝트는 매개자를 통해 발생하는 질병을 예측할 수 있는 토양의 습기를 관측하는 연구가 될 것이다. 이들 권고 프로젝트들은 나사가 지구과학에 대해 8년 전에 할당한 예산에 근거하여 선택한 것이라고 NRC는 결론내리고 있다.

이번 보고서의 공동 저자 중에 한 명인 <대기연구에 대한 대학기업(University of Corporation for Atmospheric Research)>의 리처드 앤테스(Richard Anthes)는 “이들 프로젝트는 충분히 지원이 가능하다. 전체 프로그램을 실행하는데 필요한 비용은 미국 시민이 매년 한 사람당 2달러씩 부담하면 되는 것”이라고 말했다. 권고 프로젝트 중에서 부시 대통령의 2008년도 예산안에 편성된 것은 아무 것도 없다.

NRC 보고서는 이들 프로젝트의 규모 축소에 대해 우려하고 있다. 권고 프로젝트 중에서 가장 우선적인 것은 <국립 극지궤도비행 환경인공위성 시스템(National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System, NPOESS)>으로, 이 위성 시스템의 첫 번째 발사는 3년 뒤로 미루어졌다. 그리고 이 시스템의 장비는 그 숫자나 질적인 면에서 줄어들었다. 제외된 장비 중 하나는 <원뿔형 스캐닝 초극단파 이미저/사운더(Conical Scanning Microwave Imager/Sounder, CMIS)로, 기후예측을 위해 대기조건에 대한 자료를 수집하는데 사용되는 장비이다. 이 장비의 이중 측정방법은 지상관측에서 발생하는 대기의 왜곡현상을 바로잡는데 도움이 되는 것이다. CMIS는 비용이 덜 드고 덜 정확한 장비로 대체되었으며 이에 대해 미시건 대학의 대기, 해양 및 우주과학 교수인 크리스토퍼 러프(Christopher Ruf)는 비판하고 있다. 그 결과 이 장비는 화상도가 좋지 않고 대기왜곡현상을 교정할 수도 없게 되었다.

NRC 보고서는 지구관측 시스템에 대한 지원 실패는 나사 내부에서 지구과학 일반에 대한 지원감소와 연관되는 현상이라고 지적했다. 예산 안에서 나사의 지구과학예산은 증가하고 있는 것으로 나타났다. 하지만 NRC는 실제로 그 비용이 줄어들고 있다는 사실을 밝혀내었다. 2000년 이후 예산은 약 1/3 정도로 줄어들었다고 베리엔 무어는 계산했다. 부시 대통령의 2008년 나사예산안에 지구과학 예산은 지난해 할당량보다 약 3280만 달러가 증가했지만 NRC의 보고서는 이 액수가 지구의 강우량을 측정하는 목적으로 고안된 예정보다 지체되고 있는 <전세계 강우량 측정(Global Precipitation Measurement, GPM)> 인공위성과 같은 이미 승인된 임무의 유일한 생명줄이 되고 있다고 보고 있다. 현재 예산은 NRC가 미래에 권고하고 있는 프로젝트를 지원하는데 전체적으로 알맞지 않는 예산이라고 이번 보고서는 주장하고 있다. 콜로라도 주립대학의 대기과학자인 스콧 데닝(Scott Denning)은 “지금부터 10년 뒤에 우리는 훨씬 질이 떨어진 지구관측 시스템을 갖게 될 것”이라고 말했다.

지난 미국의회 청문회에서 국제우주정거장의 완성과 다른 프로젝트를 만족시키기 위한 나사의 노력에 대한 우려가 있었다. 나사의 국장인 마이크 그리핀(Mike Griffin)은 지난 3월에 고다드 우주심포지엄에서 NRC의 연구에 대해 답변했다. 그는 만일 1990년부터 본다면 나사의 지구과학관련 예산은 실제로 증가했으며 비행기술이나 우주비행기술 연구분야는 줄어들었다고 주장했다. 그는 NRC가 주장하는 좀더 많은 예산을 지구과학에 편성하라는 요구는 “뻔뻔스러운 권고안”이라고 비난했다. 앤텐스 박사는 “2000년 수준의 예산에서 얼마나 지구관측이 우리 지구에게 중요한가를 연구하는 것에 대해 예산증액을 요구하는 것은 뻔뻔한 일이 아니다”라고 말했다.

NRC는 지구과학예산이 2000년도 예산보다 훨씬 낮은 수준이며 2008년도에 증가된 대통령의 예산안 보다도 적은 상태로 남게 될 것이라고 지적했다. 대통령의 예산안을 가지고 예측해보면 2010년 이후 지구과학에 대한 예산은 지속적으로 줄어들 것이다. 무어 박사는 “2012년까지 우리는 20년 동안 가장 낮은 상태의 예산을 편성받게 될 것”이라고 말했다. 그는 새로운 인공위성 프로젝트를 위해 NRC가 상정한 예산은 지구를 관측하고 프로젝트를 유지하는데 들어가는 최소비용이라고 믿고 있다. 이에 대한 논란은 계속될 것으로 보인다. 미 하원은 7월에 예산권고안을 발표하게 될 것이다.

원문은 NRC가 발표한 보고서의 요약본이다(원문 파일의 크기상 전체원본을 보기를 원한다면http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=11820&page=369에서 다운로드 받을 수 있다).
 

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2003년 10월 노벨상 선정위원회는 “인체에 무해하고 정확한 방식으로 인체 장기의 영상을 얻는 발견이 의학 진단과 연구에 획기적인 전기를 마련했다”며 미국의 폴 로터버와 영국의 피터 맨스필드 박사를 노벨 생리의학상 수상자로 선정했다. 이들이 발명한 것은 바로 자기공명영상장치(MRI, Magnetic Resonance Imaging)다.사실 눈으로 볼 수 없는 것을 보게 해주는 도구의 발전은 의학 발전에 결정적인 역할을 해 왔다. 1590년 얀센이 발명한 현미경은 세포를 관찰하도록 했고, 1895년 뢴트겐이 발명한 X선은 사람의 몸을 직접 들여다볼 수 있게 했으며, 1933년 에른스트 루스카와 막스 크놀의 전자현미경은 바이러스와 분자 세계까지 관찰할 수 있는 길을 열었다. 그리고 마침내 1973년 폴 로터버와 피터 맨스필드에 의해 MRI가 개발됐다. 사람의 몸을 구석구석 살피는 MRI의 원리는 무엇일까?MRI는 핵자기공명(NMR, Nuclear Magnetic Resonance)이라는 물리학적 원리를 영상화한 기술이다. MRI는 우리 몸의 70%나 차지하는 물분자(H2O)를 이루는 수소원자를 이용한다. 예를 들어 에탄올(CH3CH2OH)을 NMR로 분석한다고 해 보자. 에탄올에는 세 가지 종류의 수소(H)가 있다. 탄소(C)와 3개 결합한 수소(CH3-), 2개 결합한 수소(-CH2-), 그리고 산소(O)와 1개 결합한 수소(-OH)가 그것이다.이들 수소의 원자핵은 양성자라 불리는 아주 작은 입자(수소 원자 지름의 10만분의 1 정도)인데, 양성자는 (+1)의 양전하를 가지고 지구가 자전하듯 회전하기 때문에 미니자석 같은 성질을 나타낸다. 그러니까 에탄올에는 양성자라는 미니 자석이 세 개, 두 개, 한 개 순서로 배열되어 있는 셈이다. 그런데 자석은 자기장을 형성해 같은 극끼리는 밀고 다른 극끼리는 당기는 식으로 서로 힘을 미친다. 따라서 에탄올의 수소들은 다른 수소들이 만들어내는 자기장을 감지하게 된다. 세 가지 환경이 다른 수소가 감지하는 자기장은 약간씩 다르게 되고, 이 미세한 자기장의 차이를 검출하면 각각 수소의 환경을 조사할 수 있다.여기서 로터버 박사는 NMR의 적용 범위를 분자 크기에서 cm단위로 확장해 몸속의 물을 구성하는 수소를 조사하면 인체 내부를 들여다 볼 수 있지 않을까 생각했다. 인체는 부위와 조직에 따라 물의 분포가 약간씩 다르기 때문이다. 이를 테면 근육과 뼈는 물의 함량이 크게 다르다. 또 종양과 같이 문제가 발생한 부위는 정상 조직과 물의 함량이 달라진다. 따라서 MRI를 통해 근육, 뼈, 뇌, 척수 등의 물의 함량을 조사하면 신체 내부를 들여다볼 수 있다.MRI에 장착된 고감도 자기센서는 신체의 조직의 물이 만드는 미약한 자기장을 감지한다. 이를 내부 코일로 증폭시켜 위치와 세기를 등고선처럼 나타낸다. 컴퓨터를 이용해 이 등고선처럼 표시된 것을 영상화한다.X선을 이용한 ‘단층영상’(CT)이나 인체에 흡수된 방사능 동위원소가 붕괴되는 현상을 측정하는 ‘핵의학영상’은 인체 위험성 때문에 반복 촬영으로 방사선 피폭이 허용량을 초과할 때는 진단의 유용성에 따라 전문가가 결정하는 문제가 따른다. 반면 MRI는 자석에서 나오는 자기장을 이용해 검사로 인한 통증이나 부작용, 유해성이 없다는 장점이 있다.더 나아가 CT는 횡단면만 촬영이 가능하지만 MRI는 종?횡단면을 모두 찍을 수 있어 뇌질환이나 허리뼈, 근육, 연골, 인대, 혈관처럼 수분이 많은 곳을 선명하게 찍어낼 수 있다. 실제로 MRI는 의대 해부학 시간에 돋보기로 관찰하던 귀 안의 세반고리관이나 달팽이관(2~3mm)도 살펴볼 수 있다.과학자들은 MRI의 정확도를 높이기 위한 연구를 계속해 왔다. MRI 기계의 자기장을 높여 정확도를 올리는 방법도 있지만 보다 효과적인 것은 조영제를 바꾸는 것이다. 조영제란 MRI를 찍기 전에 주사해 원하는 부위의 영상을 선명하게 보이게 하는 역할을 하는 시약이다. 세포를 현미경으로 관찰하기 전 아세트산카민이나 메틸렌블루 등의 염색약으로 염색하면 보다 쉽게 관찰할 수 있는 것과 같은 이치다.이 가운데 최근 국내 연구팀이 개발한 조영제가 주목받고 있다. 서울대 화학생물공학부 현택환 교수와 성균관대 삼성서울병원 이정희 교수팀은 0.7mm 크기의 암세포를 찾아내는 고해상도 영상을 촬영하는데 성공해 독일화학회지 ‘안게반테 케미’ 5월호의 표지논문을 장식했다. 0.7mm 크기는 현재까지 가장 정교한 수준이다.현 교수팀이 개발한 방법은 산화망간 나노입자로 만든 조영제를 이용한다. 새 조영제는 세포 안에 흡수가 잘 되고, 독성이 없으며, 표면에 약제 등을 부착할 수 있는 장점이 있다. 연구팀이 개발한 조영제를 쥐의 정맥에 주사한 뒤 MRI로 뇌, 간, 신장, 척추 등을 촬영하자 해부를 통해 만든 것처럼 선명한 영상을 얻을 수 있었다.게다가 그동안 촬영하기 힘들었던 뇌까지 MRI로 또렷한 영상을 얻는 것이 가능해졌다. 이번에 개발한 조영제가 뇌의 보호 장벽인 ‘혈뇌장벽’도 통과해 뇌 속 깊은 곳까지 침투하기 때문이다. 정확도가 높아진 만큼 치명적인 질병을 조기에 발견할 수 있게 된 셈이다.MRI는 1980년대 초 처음 사용된 뒤로 2002년 약 2만2000개의 장치가 전세계적으로 사용되고 있다. MRI로 촬영되는 영상도 매년 6000만건이 넘는 것으로 추산된다. 새로운 MRI 조영제의 개발로 알츠하이머병, 파킨슨병, 간질처럼 뇌에서 진행되던 질병도 훤히 들여다 볼 날이 머지않아 보인다. 사람의 몸속은 물론 마음속까지 꿰뚫어볼 수 있는 MRI가 등장할 날도 상상해 볼 수 있지 않을까? (글 : 서금영 과학칼럼니스트)

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줄기세포 연구자들은 처음으로 성체원숭이로부터 배아를 복제하는데 성공했으며 이와 같은 성공은 인간배아복제에 있어서 좀 더 효율적인 기술을 제공할 수 있을 것으로 알려지고 있다. 미국의 연구진들은 10세의 짧은 꼬리원숭이(macaque)의 숫놈에서 수십 개의 배아를 복제하는데 성공했다고 과학지인 <네이처>지에 보고했다. 이번 성공은 좀 더 쉽게 인간배아를 복제할 수 있는 기술을 개발한 것으로 볼 수 있다. 이번 연구는 당뇨병이나 파킨슨씨병과 같은 질병을 치료하는데 있어서 조직을 이식하는데 몸의 저항 없이 받아들이는 기술을 개발하는데 도움이 될 것이다. 이 미국 연구자들은 복제된 원숭이의 배아에서 줄기세포를 추출하여 실험실에서 심장과 신경세포로 발전되도록 연구를 수행할 수 있었다고 밝혔다.

다른 과학자들은 이번 연구를 연구 발전으로 보고 환영하였다. 영국 런던 근처의 밀 힐(Mill Hill)의 국립의학연구소(National Institute for Medical Research)의 줄기세포연구자인 로빈 로벨-배지(Robin Lovell-Badge)는 “비록 이번 연구가 출판되지 않았지만 잠재적으로 매우 중요하다. 지금까지 원숭이 배아 복제의 어려움에 대한 우려가 있었다”고 밝혔다. 이러한 문제는 배아줄기세포를 기반으로 새로운 의학적 치료를 개발하는 연구를 수행한 과학자들에게 엄청난 난관이었다. 줄기세포를 얻기 위해 복제를 사용하는 것은 동물의 성체세포의 DNA를 떼어 난자의 자체적인 유전물질을 제거하고 대신 삽입하는 방식이다. 이 난자는 초기 배아로 성숙하여 줄기세포를 추출할 수 있다.

줄기세포는 일종의 마스터 세포로 초기 배아에서 얻을 수 있으며 잠재적으로 인간의 모든 기관으로 발전할 수 있다. 여러 가지 형태의 줄기세포가 존재하지만 가장 유용한 줄기세포는 배아에서 얻을 수 있다고 과학자들은 생각해왔다. 배아전단계에서 복제를 통해 만들어진 배아는 연구과정에서 파괴된다. 이러한 줄기세포는 다른 조직으로 발전하여 그 유전형질이 동일한 제공자에게 사용될 수 있다. 이번 경우는 짧은꼬리 원숭이 숫놈이었다. 줄기세포는 신체에서 다른 기관으로 발전될 수 있는 세포이기 때문에 과학자들은 미래에 이식용 장기로 개발되어 당뇨병과 같은 퇴행성 질환을 앓고 있는 환자들에게 제공될 수 있으며 이 과정에서 환자의 몸이 가져올 수 있는 저항성을 막을 수 있다고 믿고 있다. 인간복제는 지금까지 기술적인 문제와 황우석 사건으로 어려움을 겪어왔다. 2004년 한국의 연구진은 최초로 인간배아를 복제하여 줄기세포를 추출하는데 성공했다고 발표했다. 하지만 이 연구는 주저자였던 황우석이 연구데이터를 조작한 것으로 드러났다. 현재 이간배아복제의 예로 발표된 것은 영국의 뉴캐슬 대학의 연구진이 수행한 것 뿐이다. 하지만 이 복제된 배아는 며칠 동안만 살아남았으며 줄기세포를 생산해내지 못했다.

원숭이 배아복제를 이룬 기술은 체세포핵치환 기술(somatic cell nuclear transfer, SCNT)로 불리고 있다. 이 기술은 복제양 돌리를 만드는데 사용한 것과 동일한 과정이다. 하지만 주저자인 쇼크라트 미탈리포프(Shoukhrat Mitalipov) 박사는 제공된 난자를 복제과정에서 다루는 새로운 방법을 개발한 것으로 알려졌다. 난자에서 DNA를 제거하기 위해 과학자들은 유전물질을 착색하거나 이미징 기술을 이용하여 자외선에 노출시키기도 한다. 하지만 미탈리코프 박사와 연구진은 이러한 과정에서 난자가 손상될 가능성이 있다고 생각했다. 대신 이들은 조명기술 (illumination technique)을 사용하여 효과적으로 세포의 핵을 제거할 수 있었다. 라 불리는 새로운 기술은 빛을 편광시켜 현미경으로 실시간으로 세포를 시각화할 수 있었다. 과학자들은 이 기술이 복제기술을 통한 과정에서 생존율을 증진시키는데 기여했다고 보고 있다.

영국의 노스이스트 잉글랜드줄기세포연구소(North-East England Stem Cell Institute, NESCI)의 앨리슨 머독(Alison Murdoch) 교수와 매리 허버트(Mary Herbert) 박사는 이번 연구가 “원숭이에 있어서 핵 재프로그램 과정에 대한 믿을 수 있는 결과를 보여주었다”고 발표했다. 이들은 성명서에서 “이번 연구는 환자 특화 줄기세포를 개발하는데 한발 더 다가선 흥분되는 발전으로 파킨슨씨나 운동신경질환, 헌팅턴질환, 낭포성 섬유증과 같은 난치병 환자들의 치료를 가능하게 할 수 있다. 원숭이 모델을 통해서 미탈리코프 박사와 연구진은 인간의 치료용 핵치환의 가능성을 실현시킬 수 있게 되었다”고 발표했다. 영국 에딘버러 대학의 스코틀랜드 재생의학연구소(Scottish Centre for Regenerative Medicine)의 디렉터인 이언 윌머트(Ian Wilmut) 교수는 “환자의 유전물질을 가지고 복제를 성공하는 것은 질병의 유전적인 비정상성을 볼 수 있도록 한다”고 말했다. 복제양 돌리를 창조한 윌머트 교수는 “이번 논문의 방법은 이러한 연구목표를 이루는데 중요한 도움이 될 수 있다”고 말했다.

하지만 모든 사람들이 이번 연구결과를 환영하는 것은 아니다. 재생산 윤리에 대한 논평(Comment on Reproductive Ethics, Core)이라는 캠페인 그룹의 디렉터인 조세핀 퀸터베일(Josephine Quintavalle)은 “복제는 복제된 세포가 안전하다는 것을 보여주는 한 가지 방법일 뿐”이라고 말했다. 그녀는 복제는 배아주기세포를 만들 수 있는 방법일 뿐 아니라 다른 방법인 제대혈을 이용한 방법도 있다고 지적했다. 이번 연구를 수행한 연구자들은 약 100여 개의 복제된 배아를 약 50마리의 대리모인 암원숭이에 착상시켰다고 밝혔다. 하지만 이러한 노력은 성공하지 못했다. 하지만 이번 연구의 연구자는 이러한 결과는 운이 없었을 뿐이라고 말했다. 예를 들어 복제양 돌리는 277여 차례에 걸친 시도 끝에 만들어진 것이다. 미칼리포프 박사는 오레건 국립 영장류 연구센터(Oregon National Primate Research Center)와 오레건 줄기세포센터(Oregon Stem Cell Center) 소속이다.

참고자료는 네이처 지에 발표된 연구논문 원문이다.

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-------------------------------------------------------------------------- 이 기사의 저작권은 인터넷 과학신문 '사이언스타임즈'에 있습니다. 기사 원문 : http://www.sciencetimes.co.kr/?p=173343&cat=36&post_type=news&paged=1 -------------------------------------------------------------------------- 중국의 과학자들이 22년 전 복제양 둘리에게 사용했던 체세포핵치환(SCNT, somatic-cell nuclear transfer) 기법으로 원숭이를 복제하는데 성공했다고 ‘로이터’, ‘AP’, ‘뉴욕타임즈’ 등 세계 언론이 일제히 보도했다. 원숭이를 복제한 곳은 중국 상하이에 소재한 중국과학원 신경과학연구소(Chinese Academy of Sciences Institute of Neuroscience)다. 이곳 연구진은 “체세포핵치환 방식으로 원숭이 두 마리를 복제했다”고 25일 발표했다. 복제 원숭이들은 각각 ‘종종(Zhong Zhong)’. ‘화화(Hua Hua)’라는 이름을 붙였다. 중국의 공식 명칭인 중화인민공화국(中華人民共和國)에서 중화(中華)라는 부분을 강조한 이름이다. 관련 논문은 24일 과학저널 ‘셀(Cell)’ 지에 게재됐다.   둘리 이후 22년 만에 영장류 복제에 성공   이번 연구는 신경과학연구소(CAS)의 영장류 연구 책임자인 치앙 선 박사가 이끌었다. 그는 언론과의 인터뷰를 통해 “2주 전에 복제 원숭이 ‘종종’과 ‘화화’가 태어났으며, 현재 두 원숭이 모두 정상적으로 잘 자라고 있다.”고 밝혔다. 체세포핵치환(SCNT)이란 난자의 핵을 제거한 후, 체세포 핵을 이식해 복제하는 체세포 복제기술이다. 체세포와 난자를 이용해 생존 가능한 배아를 만드는 실험적인 방법이다. 이 기술은 핵이 제거된 난자를 얻는 방법과, 체세포로부터 핵을 이식하는 방법으로 구성된다. 이 기술이 처음 개발된 때는 1962년이다. 당시 케임브리지대학 존 거든(John Gurdon) 교수는 올챙이의 장 세포에서 얻은 핵을 개구리의 핵이 제거된 난자에 이식해, 핵을 얻은 올챙이와 유전적으로 동일한 개구리를 탄생시켰다는 내용의 논문을 발표했다. 최초의 체세포 핵 치환이자, 세포의 역분화 가능성을 증명한 논문이다. 포유동물에서 처음 체세포핵치환이 성공한 것은 1997년이다. 영국 로슬린연구소의 아이언 월머트 박사팀은 2월과 7월 복제 양 ‘돌리’와 ‘폴리’를 각각 등장시켰다. 타임지 등 주요 언론을 통해 20세기 최대 사건으로 기록된 연구 결과다. 이후 같은 방식으로 개, 고양이, 양, 돼지, 쥐 등의 많은 포유동물들이 복제됐다. 1999년 당시 서울대 황우석 교수 팀이 개발한 ‘영롱이’도 그 중 하나다. 영장류 복제도 시도됐다. 황우석 박사와 공동연구를 한 바 있던 피츠버그대 제럴드 새튼(Gerald P. Schatten) 교수는 이후 독자 연구를 통해 수정란 분할(embryo splitting)이란 단순한 방식으로 1999년 벵골원숭이 ‘테트라(Tetra)’를 탄생시켰다. 그러나 새로 탄생한 쌍둥이가 서로 닮지 않았으며 4대까지만 번식하는 등의 설명하기 힘든 의문을 불러일으켰고, 결국 새튼 교수는 영장류의 복제 과정에서 세포분열에 필수적인 단백질이 손실돼 복제가 불가능하다는 논문을 발표함으로 논란을 종식시켰다.   “이번 연구 결과로 불치병 연구 가능해져”   그러나 이번 신경과학연구소의 복제 원숭이는 수정란 분할과 같은 오래된 방식이 아니라 기술이 입증된 체세포핵치환 방식으로 이루어졌으며, 다른 포유류 복제 사례에서 보듯 논란을 불러일으킬 가능성이 크지않은 상황이다. 이번 연구를 이끈 치앙 선 박사는 25일 ‘사이언스 데일리’와의 인터뷰를 통해 “그동안 생물학계에서 영장류와 관련 풀리지 않는 많은 의문이 제기돼왔다.”며 “이번 연구결과로 영장류 연구에 큰 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 그는 또 “영장류 복제 연구를 통해 유전자로 인한 뇌질환, 암, 면역 및 대사 관련 불치병을 치료할 수 있는 길이 열렸다.”며 , “이번 연구 결과가 향후 사람을 대상으로 한 새로운 치료방식을 개발하는데 도움을 줄 수 있기를 바란다.”고 말했다. 그동안 원숭이 복제 과정에서 가장 큰 난제는 복제 수정란이 자궁에 착상하기 전 단계인 ‘배반포기’까지 제대로 발달하지 않는다는 점이었다. CAS 연구진은 복제 수정란의 발달을 활성화하는 환경을 만들어 주면 이런 문제를 해결할 수 있으리라고 생각했다. 가능한 실제 수정란과 유사한 복제 수정란을 제작했다. 그리고 핵을 제거한 원숭이 난자에 넣어 줄 체세포 핵을 원숭이 성체가 아니라 태아로부터 분리해 넣어주었다. 또 배반포기까지 복제 수정란이 잘 발달하도록 여러 화학물질을 처리하는 방식으로 촉진했다. 연구진은 논문을 통해 이런 방식으로 연구진은 총 109개의 복제 수정란을 만들고, 이를 21마리의 원숭이 대리모에 나눠 착상시켜 6마리의 대리모가 임신하는데 성공했고 이 중 2마리가 새끼를 낳았다고 밝혔다. 새끼 원숭이 두 마리는 체세포를 제공한 태아와 유전적으로 일치하는 것으로 나타났다. 치앙 선 박사는 “그동안 다양한 방식으로 체세포핵치환을 시도했으나 실제로 성공한 것은 오직 하나뿐이었다.”며 “많은 실패를 통해 성공을 거둘 수 있었다.”고 강조했다. 선 박사는 또 “이번 연구가 논란을 불러일으킬 사람을 대상으로 한 연구와 철저하게 차별화된 가운데 진행됐다.”고 말했다. 그러나 영장류 연구가 사람을 대상으로 한 연구와 밀접하게 연계돼 있어 윤리 논란을 불러일으킬 여지는 계속 남아 있다. 그동안 인간핵치환 배아줄기세포 연구는 영장류처럼 배반포 형성에 문제가 발생하는 등 기술적 문제와 함께 윤리 문제가 제기되면서 제약을 받아왔다. 그러나 사람과 가장 유사한 유전자 속성을 지닌 영장류 복제가 이루어지면서 논란을 불러일으킬 가능성을 안고 있다. 원숭이 복제가 사람의 인공 난자를 만들 수 있는 길을 열어 놓으면서 또 다른 논란을 불러일으킬 여지를 남겨놓고 있다. 이번 연구는 중국학술원(Chinese Academy of Sciences,) 등 중국 정부의 거국적인 지원 하에 이루어졌다. ------------------------------------------- 사이언스타임즈 이강봉 객원기자 저작권자 ⓒScienceTimes -------------------------------------------      

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영국 정부에 대해 영국의 재계를 대표하는 영국산업연합(Confederation of British Industry, CBI)은 지구온난화의 문제를 해결하기 위한 정책수행의 속도를 높일 것을 주장했다. CBI는 영국 정부는 2050년까지 온실가스배출량을 80%까지 줄이는 목표를 달성하기 위해서는 지구온난화의 문제를 해결하기 위한 노력의 속도를 더욱 증가시켜야 한다고 주장했다. 이러한 성명서는 현재 폴란드에서 유럽의 지도자들이 지구온난화에 대한 협약을 위한 논의를 하는 가운데 발표된 것이다. 런던에서 열리고 있는 CBI의 지구온난화회의에서 CBI의 사무총장인 리처드 램버트(Richard Lambert)는 전세계 경제위기는 지구온난화에 대한 정책수행에 대한 변명의 원인이 될 수 없다고 밝혔다. 

그는 정부에 대해 야심 찬 온실가스배출량 감소와 투자를 위한 프레임워크 수행을 함께 진행할 수 있는 리더십이 필요하다고 말했다. 이러한 정책추진의 실패는 탄소배출량의 감소와 영국의 에너지공급의 확보 기회를 잃는 결과를 가져올 것이라고 말했다. 그는 “우리는 전세계적인 경제위기를 탓하며 지구온난화에 대한 노력을 중단할 수는 없다. 지금부터 우리는 유럽연합의 지구온난화 합의안을 지켜야 할 필요가 있다. 그렇지 않으면 우리는 저탄소경제로 이행할 수 있는 기회를 놓치게 될 것이다. 만일 정부가 공약한 2050년까지 탄소배출량을 80%까지 줄이는 목표는 매우 야심 찬 것으로, 새로운 정부의 부서인 에너지 및 지구온난화부의 설립은 매우 긍정적인 출발이었다. 하지만 우리는 정부가 야심에서 실제 활동으로 전환할 필요가 있다. 만일 정부가 투자를 위해 적절한 프레임워크를 수행하게 된다면 영국의 재계는 새로운 녹색기술을 개발하고 발전시켜 그 효율성을 높이고 가격을 낮추는 이니셔티브를 받아들일 수 있다. 이러한 조치가 빨리 일어날수록 우리는 녹색일자리를 창출하고 영국의 미래의 부를 건설하고 지구온난화 목표를 달성할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 

CBI의 지구온난화 위원회(CBI Climate Change Board)의 의장이며 알카텔-루센트(Alcatel-Lucent)사의 사장인 벤 베어바엔(Ben Verwaayen)은 재계는 그린정책을 경제위기상황에서 일종의 부담으로 받아들여서는 안 된다고 주장했다. 대신 일종의 기회로 삼아야 한다고 말했다. 그는 “친환경 활동은 특히 이러한 경제불황의 상황에서 사치가 될 수 없다. 이것은 매우 중요한 문제로, 재계와 창조적인 사고방식을 위한 중요한 기회이다. 대공황은 도로와 다리의 건설로 해결되었으며 현재 경제위기는 에너지와 그 적용분야에서 녹색 혁신을 통해 해결될 수 있을 것”이라고 말했다. 
이 회의에서 CBI는 정부의 온실가스배출감소 진행상황을 보여주는 <지구온난화 트래커(Climate Change Tracker) designtimesp=25847 designtimesp=27395>를 발표했다. 이 트래커는 어떻게 정부가 네 가지 분야인 에너지, 건설, 수송 및 산업분야에서 정책을 진행하고 있는가를 볼 수 있다. 하지만 이 트래커는 정부가 미래 온실가스배출량 감소 목표를 달성하기 위해서는 장기적인 야심과 단기적인 조치를 알맞게 수행해야 한다고 결론내리고 있다. 이번에 발표된 <지구온난화 트래커 designtimesp=25848 designtimesp=27396>보고서의 주장을 살펴보면 다음과 같다: 

에너지 
- CBI는 정부에 대해 어떻게 원자력 발전소 건설지역을 선택할 것인가에 대한 의견참고 과정이 필요하다고 주장했다. 정부는 원자력개발국 (Nuclear Development Authority)을 설립하여 차세대 원자력 발전소건설을 지원하고 이와 연관된 개발법을 발표했다. 
- 정부는 기업들이 자체적인 탄소배출허가량을 매매할 수 있는 탄소배출교역시스템(Carbon Trading Scheme, ETS)의 경매의 제 3단계 세부사항을 완결시킬 필요가 있다. 
- CBI는 300개의 새로운 내륙 및 근해 풍력발전소에 대한 허가는 재생에너지 전략의 일부분으로 필요하다고 주장했다. 
- 정부는 탄소포집 및 저장기술의 확대를 위한 부가적인 지원이 필요하다. 

건설 
- 더 많은 주택의 단열처리를 위한 에너지 공급을 확대할 수 있는 인센티브가 필요하다. 
- 무탄소의 정의에 대한 합의가 이루어지지 않으면 개발자들과 재계는 새로운 건설에 어려움을 겪게 될 것이다. 

교통 및 수송 
- 자동차에서 배출되는 오염물질의 감소를 위한 노력과 전기자동차 개발 지원은 환영할 만한 정책이다. 
- 탄소교역계획에서의 항공 및 항만분야의 포함은 환영할만한 정책이지만 항공분야의 탄소배출량을 줄이기 위한 항공교통통제 개혁이 필요하다. 
- 대안적인 연료개발은 현재 큰 진척이 없다. 정부는 바이오연료에 대한 지속가능성의 기준을 결정해야 한다. 

산업계 
- 기업에 대해 비이산화탄소 배출량의 감소를 위한 인센티브를 제공함으로써 산업계의 에너지효율성 목표를 달성할 수 있도록 해야 한다. 

이번 회의에 참가한 CBI 대표들은 정부나 야당인 보수당이 이미 설정된 탄소배출량 감소목표를 달성하기 위한 정책을 강력하게 추진하지 못할 것이라고 생각하고 있다. 하지만 대부분의 대표들은 기업 자체적으로 탄소배출량 감소목표를 달성할 수 있다고 믿고 있다. 이러한 CBI의 입장변화는 놀라운 것이다. 몇 년 전에 CIB의 의장이었던 디그비 존스(Digby Jones)는 정부의 장관들에게 녹색정책을 추진하기 위해서 영국의 재계를 희생시키지 말 것을 경고한 바 있다. 하지만 이번 CBI의 입장은 완전히 변화되었다. 

하지만 사의 사장인 필립 그린(Philip Green)은 녹색정책의 환상에 반대하는 입장이다. 그는 “아직도 CBI 위원회의 대부분 회원들은 지구온난화의 문제해결을 위한 정책적인 규모를 정확하게 이해하지 못하고 있다”고 주장했다. 다른 대표자들은 투자자들은 높은 투자회수비를 기대하고 있기 때문에 지구온난화의 문제를 해결하기 위해 필요한 장기적인 정책을 추진하기 어려울 것이라고 주장했다. 지구온난화부의 장관인 에드 밀리밴드(Ed Miliband)와 야당인 보수당의 야당예비내각인 그레그 클라크(Greg Clarke)는 이 회의에서 노동당과 보수당은 모두 지구온난화의 문제를 해결하기 위한 의무적인 목표에 필요한 탄소배출량 감소를 달성할 수 있다고 주장했다. 

* www.ndsl.kr (GTB 참조)

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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Team tracks real-time molecular motions

28 Jun 2021 | Source: Universität Würzburg

The efficiency of solar cells can be significantly increased with a certain physical effect.

Researchers from the Fritz Haber Institute (FHI) in Berlin, the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg and the Julius-Maximilians-Universität Würzburg have provided important new insights into a key process for the development of more efficient solar cells and other light-based technologies, called singlet exciton fission. They have managed to track how molecules of a promising material, single crystals comprised of pentacene molecules, move in real time as singlet fission takes place, showing that a collective motion of molecules may be the origin of the fast timescales connected to this process.
 

Subtle details dictate the efficiency

Energy generation in light-based technologies relies on the ability of materials to convert light into electrical power and vice-versa. Certain organic molecular solids have the peculiar ability to significantly increase the solar to electrical power conversion efficiency, thanks to a process called singlet exciton fission (SEF). In this process two electron hole pairs, which are called excitons, are generated by the absorption of one light quantum (a photon). Because of the pronounced technological implications, it is no wonder that tremendous research efforts have been dedicated to understand how SEF really works.

The efficiency and speed of the SEF process are related to the way molecules arrange themselves in the material. Despite hundreds of studies on the topic, however, there had been no way to observe in real time how exactly the molecules move in order to facilitate the SEF event. Understanding this bit of the puzzle is essential to optimize SEF materials and further increase their efficiency.

Snapshots of the atomic structure

In a study published in Sciences Advances today, researchers from the FHI, the MPSD and the chair of Experimental Physics VI at Julius-Maximilians-Universität Würzburg have managed to track how molecules in a crystalline material build from pentacene molecules move during the SEF process, using an experimental technique called “femtosecond electron diffraction”. Such a technique can capture snapshots of the atomic structure in real-time as the SEF process unfolds. In order to be able to capture these snapshots in pentacene, a material which only contains small and light atoms, the measurements had to reach an exceptional stability and resolution.

“We have brought such experiments to a point where they can treat these materials, which is very exciting for chemistry, biology and materials science. These measurements have revealed that truly collective molecular motions accompany the SEF process in pentacene. Specifically, an ultrafast delocalized oscillation of pentacene molecules has been identified, which facilitates efficient energy and charge transfer across large distances”, says Heinrich Schwoerer from MPSD.

Molecules sliding with respect to each other

Thanks to state-of-the-art theory, the team could reveal the molecular motions involved in the initial excitation event and how these motions trigger more complex molecular motions involving many molecules of the crystal. “Our theory analysis could resolve very complex molecular motions. We could identify a dominant one that involves molecules sliding with respect to each other, and that can only be triggered through the coupling of electronic excitations to other more localized molecular motions, that then, in turn, couple to this key motion also observed in experiment ”, says Mariana Rossi from MPSD.

These collective atomic motions observed by the team involved in the project may well be the key to explain how the two excitons generated from the SEF process can separate, which is a prerequisite to harvest their charges in a solar energy device. “Simply put, our picture is that these molecular motions efficiently neutralize the forces that keep the two excitons together right after they have been generated, providing a possible explanation about the origin of the ultrafast timescales related to the fission, and thereby facilitate the high efficiency of solar to electrical energy conversion”, says Hélène Seiler, a postdoctoral fellow at the FHI in the group of Ralph Ernstorfer.

"Beyond providing important insights into the SEF process, this work shows that it is possible to reveal the atomic motion in more complex, functional organic materials, which are delicate and composed of light atoms" says Sebastian Hammer from the University of Würzburg.

Publication

H. Seiler, M. Krynski, D. Zahn, S. Hammer, Y. W. Windsor, T. Vasileiadis, J. Pflaum, R. Ernstorfer, M. Rossi, H. Schwoerer, Nuclear dynamics of singlet exciton fission in pentacene single crystals. Science Advances 7, eabg0869 (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abb0052

Contact

Sebastian Hammer
WG Pflaum
Chair of Experimental Physics 6
T: +49 931 31-85896
sebastian.hammer@physik.uni-wuerzburg.de


Source: Universität Würzburg
출처 : https://www.research-in-germany.org/news/2021/6/2021-06-28_Team_tracks_real-time_molecular_motions.html

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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미국 하원 과학기술위원회에서 기후공학 관련 공청회를 개최하고, 규제문제, 과학.공학 및 윤리적 이슈, 거버넌스 등 다양한 문제들에 대하여 논의함. 기후공학은 과학적인 접근 뿐만 아니라 정치적 측면의 이해와 국제공조가 필요하고, 환경에 미치는 잠재적 영향력 등을 고려할 때 국제적 동의와 법적 규제하에서 연구개발사업이 시행되어야 한다고 의견을 종합함. 또한 미국내 기후공학 유관 기관의 현황과 역할을 제시하였고, 연방정부 차원의 분야간 통합연구 진행 필요성을 제시하는 등 권고사항들을 제안하였음.
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1. 개요

□ 미 하원 과학기술위원회는 기후공학 관련 공청회를 개최(3회)하여 자국의 역량을 평가하고 연구가 필요한 분야와 권고사항 등을 제시

○ 기후공학과 관련된 규제문제, 과학·공학 및 윤리적 이슈, 거버넌스 등 다양한 문제들에 대하여 논의

※ 기후공학 연구의 과학적 기초 및 잠재적인 수요, 환경에 미치는 영향, 비용, 효율성 등에 대한 주제를 다룸

○ 국립과학재단(NSF), 기상청, 에너지부 등 기후공학 유관 기관의 현황·역량·역할을 평가하고 향후 연구가 요구되는 기후공학 분야도 제시

[참고] 기후공학 (Climate engineering) ◇ 인공화산, 인공강우 등 지구의 기후를 인위적으로 조작·조정하기 위한 기술분야로 지구공학(geoengineering)으로도 일컬어짐       ※ 그러나 아직까지 기후공학에 관해서는 명확하고 널리 인정되는 정의가       내려져 있지는 못하여 어떤 연구활동이 기후공학에 포함되는지에 대해서는 의견이 분분함       - 기후공학은 기후변화 완화, 천재지변에 대한 대응 등을 가능하게 할 것으로 기대      - 기후시스템에 대해서 아직까지 명확하게 이해하지 못하고 있기 때문에, 기후공학을 통한         기후의 인위적 조작은 오히려 재앙을 불러올 수도 있다고 지적하는 전문가도 있음

2. 공청회의 주요내용

□ (1차*) 기후공학의 개념을 소개하고 과학적·공학적 이슈, 제도, 거버넌스, 윤리적 측면 등 당면한 문제들에 대해 논의(’09.11.5)

* “대규모 기후조정(Climate intervention)의 영향에 관한 평가”를 주제로 개최, John Shephered(Southhampton大), Ken Calderia(Washington大), Lee Lane(American Enterprise Institution Geoengineering), Alan Robock(Ruters大) 등 참여

○ 기후공학은 온실가스 완화만을 목적으로 하는 제한적인 연구가 아니며, 관련 기술을 실용화하기 전에 다년간의 연구가 필요한 특성을 지님

※ 기후공학 전문가는 기후공학 관련 주요 연구분야로 SRM*과 CDR**을 거론

* Solar Radiation Management : 태양의 복사열을 지면에 닿기 전에 효과적으로 반사시켜 지구온난화를 완화시킬 수 있는 방법 연구

** Carbon Dioxide Removal : 온실효과의 주요한 원인인 이산화탄소 제거하는 방법 연구

○ 기후공학에 관한 연구는 다양한 방면에 걸쳐서 이루어져야 하며, 또한 그 특성상 범지구적인 차원에서 이루어져야 하므로 다분야·국제·세대 간 협력 하에 이루어져야 함

- 기후공학에 관한 국제적인 의견차이, 대규모 현장검증, 대규모 연구및 조작 활동으로 인한 기후 방해 등의 위험요소와 불확실성을 총괄적으로 다룰 수 있는 연구프로그램 필요

- 미국을 포함한 모든 국가는 기후공학에 관한 깊은 연구와 적절한 규제방안을 마련치 않고서는 실용화해서는 안 됨

□ (2차*) 기후공학의 과학적 기초, 환경에 미치는 영향, 비용, 효율성 등에 대한 주제를 다룸 (’10.2.4)

* “과학적 기반과 공학적 도전과제”라는 주제로 개최, David Keith(Calgary大), Philip Rasch(Pacific Northwest 연구소), Klaus Lackner(Columbia大), Robert Jackson(Duke大) 참여

○ SRM 프로젝트는 초기단계에서는 비용이 적게 소요되지만 그 이후에는 정밀한 기후 모델링 방법 등이 필요하기 때문에 비용이 높아질 가능성

○ CDR은 기후변화의 원인이 되는 이산화탄소의 제거에 직접적으로 도움이 되며, 화석연료 의존성이 높은 현실을 고려할 때 적절한 대안기술이지만 고비용이 문제점

○ SRM과 CDR은 현재의 기술수준이나 규제환경 하에서도 실제 적용이 가능하나 생태계에 어떠한 영향을 미칠지에 대한 예측은 사실상 불가능

□ (3차*) 기후공학 관련 국제 연구개발 체계에 관한 논의 (’10.3.18)

* “국내 및 국제 연구개발 거버넌스”를 주제로 개최, Phili Willis(영국 하원의 과학기술위원회 의장), Frank Rusco(회계감사원, GAO), Scott Barrett(Columbia大), Jane Long(Lawrence Livermore연구소), Granger Mogan(Carnegie Melon大) 참여

○ 기후공학은 과학적인 접근뿐만 아니라 정치적인 측면에서의 이해와 국제공조가 필요

- 기후공학은 지극히 복잡하고 도전적인 문제를 다루는 힘든 과정이지만, 그렇다고 연구를 추진하지 않거나 적절한 규제 방안을 마련하지 않는 것은 무책임한 행위라고 강조

- 기후공학 정보와 연구개발 활동 등 전반적인 국제 정보의 DB화와 美·英간 협력의 필요성, 기후공학과 관련한 미디어의 역할 등 논의

○ 환경에 미치는 잠재적인 영향력 등을 고려할 때, 기후공학 관련 연구개발사업은 국제적인 동의와 법적 규제 하에서 시행되어야 함

3. 기후공학 유관기관 현황 및 역할

□ 국립과학재단 (NSF : National Science Foundation)

○ NSF는 과학 및 공학 분야의 기초연구와 교육을 담당하는 기관으로서, 대부분의 NSF의 예산은 미국 내 대학의 경쟁력 있고 사업성이 있는 연구를 지원

※ 이외에 NSF는 비영리기관, 일반기업의 연구도 지원하며 연구시설에 대한 지원 및 국제 연구협력도 지원

○ 연방정부의 R&D예산 배분기관인 NSF는 기후공학 기초분야에 대한 연구 지원을 강화할 필요

- 기후공학 연구계획 및 연구개발 효과에 대한 검토 등을 수행해야 하며 기후공학 연구에 대중을 참여시키기 위한 노력도 병행할 필요

□ 해양기상청 (NOAA : National Oceanic and Atmospheric Administration)

○ NOAA는 기후 및 해양 분야에 전문성과 연구능력을 갖추고 있어 기후공학 연구에 가장 적적한 역량을 갖추고 있는 기관

○ 오존층에 영향을 줄 수 있는 화학물질에 관한 기존 연구 경험 등을 활용하여 기후공학 연구의 환경적 효과성에 관한 연구 및 평가 등을 수행할 필요

□ 에너지부 (DOE : Department of Energy)

○ DOE의 6개 주요 연구개발 투자 중에 3가지*가 기후공학과 관련

* BER : Biological and Environment Research, BES : Basic Energy Sciences, ASCR : Advanced Scientific Computing Research

○ 기후공학과 관련하여, DOE는 연방정부 차원에서 진행하는 대기 중 이산화탄소 분리·제거 연구를 주도할 필요

□ 환경보호청 (EPA : Environmental Protection Agency)

○ 기후공학의 속성을 고려할 때, 모든 연구가 EPA와 연관되므로 EPA는 기후공학 연구의 방향성 설정에 중요한 역할을 할 필요

□ 항공우주국 (NASA : National Aeroanutics and Space Adminstration)

○ NASA가 보유한 지구 시스템 및 화산 폭발과 같은 자연현상에 관한 데이터는 기후공학 연구프로그램에 적절히 포함할 필요

□ 기타연방정부기관

○ 앞으로 기후공학 전략 수립과 관련하여 농림부, 국방부, 지리청(USGS - U.S. Geological Survey) 및 국무부의 역할도 중요

[ 기후공학 관련 연구되어야 할 분야 ] ◇ 기후공학은 다학문적인 접근과 기존 연구방법의 재구성 및 관련정보의 충분한 활용 등이 요구됨         - 기후공학은 자연과 기후에 대한 기초적인 지식이 기반이 되어야 할 뿐만 아니라,            숲 관리(forest management) 등과 같은 방법에 대한 이해와 기술의 자연에 대한           잠재적인 영향력 평가 방법 등에 대한 이해도 필요 ◇ 기술‧공학‧환경‧생태‧사회 측면에서 기후공학의 진전을 위해 필요한 연구 분야 연구 분야 - 온실가스 모니터링 - 물순환모형 - 대기‧수질 모형 및 모니터링 - 기상학 및 물리학 - 해수학 및 물리학 - 토양 및 대기 조성 - 해양‧육상생물학 및 생태학 - 식물 및 동물 종 - 화학‧전기‧기계공학 - 지구환경시스템공학 - 온실가스에 대한 농‧산림 영향 - 바이오 숯(Biochar) - 육상 탄소 분리 - 식물성플랑크톤 - 해양산성화 - 지리‧지진파 이미징

4. 공청회의 결론 및 권고사항

○ 미래의 기후문제를 위해서는 연방정부 차원에서 다양한 분야에 걸친 통합적인 기후공학 연구가 시급

○ 과학자, 정책입안자 및 대중 상호간의 원활한 의사 소통을 위해서 기후공학 관련 용어의 통일이 필요하며 이를 위한 국제적인 합의 필요

○ 기후공학 연구사업은 각 지역에 맞도록 설계되어야 하며 성공 가능성뿐만 아니라 위험요소에 대한 평가도 이루어져야함

○ 기후공학은 범지구 차원의 협력이 매우 중요한 분야이므로 이를 이끌어내기 위한 활동이 필요

5. 정책적 시사점

□ 우리나라는 아직까지 기후공학이라는 연구분야에 대한 관심은 매우 낮은 실정

○ 27대 중점녹색기술에서 일부* 관련 기술분야가 포함되어 있으나, 기후를 인위적으로 조작·조정을 목적으로 한 기후공학 측면의 연구개발은 없는 상황

* 기후변화 예측 및 모델링 개발기술, 기후변화 영향평가 및 적응기술 등

※ 최근 기후변화 예측 및 모델링 개발기술(’09년 250억원, 전년대비 105% 증가), 기후변화 영향평가 및 적응기술(’09년 393억원, 전년대비 83% 증가)에 대한 국가연구개발비는 급증하고 있으나 27대 중점녹색기술 총액 대비 비중은 각각 1.3%, 2.0%로 낮은 수준(2010년도 녹색기술 국가연구개발사업 조사·분석 보고서, 2010.9, 교과부·KISTEP)

□ 기후공학 분야의 성격과 우리나라의 연구 현황을 고려할 때, 주도적 R&D보다는 효과적인 국제협력방안의 모색과 대응이 적절할 것으로 판단됨

○ 기후공학은 연구 범위가 크고 국제적인 협조가 필요한 지구규모의 연구개발 활동으로 우리나라 단독수행에는 한계

○ 또한 학문의 명확한 정의가 성립되지 않은 신생분야이며, 기후 조정의 불확실성과 효과성에 대해서도 의견이 일치하지 않고 있는 상황

○ 그러므로 국가수준의 적극적인 연구개발(확장) 보다는, 미래를 대비한 연구인력의 육성 및 해외 연구기관 및 국제기구와의 연구협력(준비·유지) 등의 전략이 필요

* 도표 등과 관련된 상세 내용은 첨부파일을 참조하시길 바랍니다.
* * 본 자료는 교육과학기술부 과학기술기반과와 KISTI 정보분석본부, KISTEP 정책기획실 등에서 분석한 내용을 바탕으로 한 것입니다.

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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