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[과학본색] 최악의 미세먼지 원인은?…대사공학 발전시킬 '최소 유전체'

■ 최소라 / 과학뉴스팀 기자

[앵커]
화제의 뉴스를 골라 과학 기자의 시선으로 분석하는 '과학 본색' 시간입니다.

스튜디오에 최소라 기자 나와 있습니다. 어서 오세요.

오늘은 어떤 이야기 준비하셨나요?

[기자]
요즘 사상 최악의 미세먼지가 전국을 뒤덮고 있죠?

이번 미세먼지는 이례적으로 고농도가 오랫동안 유지되는 특성을 보이는데요.

이런 현상의 원인이 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

[앵커]
정말 언제 맑은 공기를 쐬고 파란 하늘을 봤는지 가물가물해질 정도인데요. 이번 미세먼지 얼마나 심한 거죠?

[기자]
보통 초미세먼지가 나쁨 이상, 그러니까 1㎥에 35㎍ 이상일 때 고농도 미세먼지라고 하는데요,

올해 들어 서울에서 이런 고농도 미세먼지가 발생한 날 수가 28일입니다.

거의 이틀에 한 번꼴로 대기 질이 안 좋았다는 겁니다.

국내 초미세먼지 관측이 시작된 게 지난 2015년부터인데요,

지난 1월 14일에 서울에서 미세먼지 하루 평균 농도가 129㎍을 기록해 처음으로 세 자리를 찍었습니다.

그런데 지난 4일 미세먼지 하루 평균 농도가 117㎍으로 역대 2위를 기록했고요,

다음날인 5일 역대 기록이 깨졌습니다.

5일 12시 기준 서울의 초미세먼지 농도는 147㎍으로 역대 최고치를 경신했습니다.

미세먼지가 많을 때 미세먼지를 줄이려 발동되는 미세먼지 비상저감조치라고 있죠?

5일 기준 서울에 사상 처음으로 닷새 연속 비상저감조치가 발동됐는데요, 비상저감조치가 도입된 지난 2017년 이후 최장 기간입니다.

미세먼지 청정지역으로 불렸던 제주도 역시 사상 처음으로 미세먼지 비상저감조치가 시행됐을 정돕니다.

[앵커]
제주도까지 이런 고농도 미세먼지가 침범하게 된 건데, 이번 미세먼지의 특징이 고농도도 있지만, 기간이 길어지고 있잖아요. 언제부터 이렇게 심했나요?

[기자]
서울을 기준으로 지난달 20일 이후라고 보고 있는데요.

이날 초미세먼지가 나쁨 수준을 기록한 후, 단 하루인 26일을 빼놓고 서울의 미세먼지는 나쁨 이상을 유지했습니다.

이어서 삼일절에는 서울 대기 질이 급기야 매우 나쁨 단계에 들어섰고요.

그리고 현재까지도 매우 나쁨을 유지하고 있는 겁니다.

참고로 26일 하루 미세먼지가 보통이었던 건 충남 지역에 내린 비 때문이었다고 합니다.

[앵커]
저도 삼일절에 하늘이 굉장히 뿌옇던 게 기억나는데요. 그때 서울 지역이 매우 나쁨 수준이었군요.
그럼 이번 미세먼지의 원인은 뭐라고 볼 수 있을까요?

[기자]
크게 두 가지로 볼 수 있는데요,

국내 대기가 정체된 가운데 중국발 미세먼지가 유입되섭니다.

올해 올 1~2월 서울의 평균 풍속은 초속 1.8~1.9 미터로 지난해 같은 기간 풍속인 초속 1.9~2.2 미터보다 낮습니다.

바람이 약해 미세먼지가 흩어지지 못하고 유지되는 겁니다.

다음은 중국발 미세먼지인데요,

이에 대해 반박하는 입장, 즉 미세먼지가 국내 요인 탓이라고 하는 주장도 있는데요,

전문가들에 따르면 중국의 영향이 크다고 합니다.

전문가의 이야기 들어보겠습니다.

[반기성 / 케이웨더 센터장 : 대개 이렇게 고농도 미세먼지가 발생할 때는 중국의 영향 없이는 발생하지 않습니다. 이번에도 그렇지만 비상저감조치가 발령되거나 미세먼지 특보가 발령될 경우 중국의 미세먼지 영향이 상당히 큽니다.]

사실 미세먼지의 원인을 정확하게 분석하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.

연구에 따라 원인이 다르게 나오기도 하고요,

하지만 중국의 영향이 평상시에는 30~50%라고 하고 미세먼지가 고농도일 때는 60~80% 정도라고 환경부는 분석했고요,

또 미세먼지는 국내 영향도 크지만, 이보다 더 해롭다고 알려진 초미세먼지는 국외 영향이 더 크다는 분석도 있습니다.

중국의 스모그 경보 4단계 가운데 최고 등급보다 한 단계 낮은 오렌지색 경보가 올해 들어 두 차례 발령됐는데요,

모두 국내 미세먼지가 치솟을 시기와 맞물립니다.

특히 지난2~4일에 발생한 두 번째 경보는 초미세먼지 농도가 매우 나쁨을 기록한 시기와도 겹쳐, 중국 요인과 국내 고농도 미세먼지를 떼놓고 보기 어려운 상황입니다.

[앵커]
이처럼 국내 미세먼지가 고농도일 때는 중국 영향이 최대 80%라고 하니깐 중국을 떼놓고 볼 수 는 없을 것 같아요. 그러면 언제쯤 맑은 하늘을 볼 수 있을까요?

[기자]
안타깝게도 당분간 미세먼지 예보는 암울한 편인데요,

시베리아 고기압의 세력이 약해 따뜻한 날씨 속에 대기가 계속 정체될 것으로 보이는데요,

오는 7일 잠깐 보통 수준을 회복했다가 다시 나쁨으로 돌아올 전망입니다.

[앵커]
그러면 이번 주 내내 미세먼지가 기승을 부린다는 거군요, 국외 영향이 많다면 우리가 뭔가 할 수 있는 게 마땅치 않은 것 같습니다.

[기자]
그렇습니다. 전 세계적으로 미세먼지를 줄이려는 노력을 해나가야 미세먼지가 줄어들 수 있겠는데요.

그전까지 당분간은 외출을 자제하고 외출 시엔 KF 인증을 받은 마스크를 쓰는 것이 좋겠습니다.

[앵커]
하늘도 답답하지만, 마음까지도 답답해지는 것 같습니다. 다음 소식으로 넘어가 보죠.

[기자]
두 번째 소식은 미생물로부터 유용한 물질을 지속해서 생산하는 기술을 대사공학이라고 하는데요,

이런 미생물을 만드는 기술을 합성생물학이라고 하고요,

국내 연구진이 합성생물학과 대사공학을 크게 발전시킬 미생물을 개발했다는 소식입니다.

[앵커]
살아있는 미생물에서 유용한 물질을 뽑아낸다고 하니깐 생소한 분들 있을 수도 있는데요, 합성생물학을 활용하면 미생물이 어떤 것들까지 만들 수 있는지 설명해주시죠.

[기자]
최근에 대장균의 유전자를 편집해서 대장균이 플라스틱을 만들도록 해낸 성과가 있었습니다.

대장균이 먹이인 당을 섭취하고 대사해 바로 플라스틱을 만들어냈다는 겁니다.

이렇게 하면 석유에서 플라스틱을 만드는 기존의 공정과는 달리 온실가스가 발생하지 않아 친환경적입니다.

이처럼 미생물을 키워 화학물질을 생산하는 대사공학 공법은 수백 가지인데요,

대장균의 유전자를 조작해 휘발유나 화장품 향료, 또는 인슐린을 뽑아내기도 합니다.

[앵커]
미생물에게 당만 공급해주면 무공해로 휘발유까지 만들 수 있다고 하니깐 온실가스가 나오지 않는다는 점에서 친환경적이라는 생각이 드는데요. 근데 대중화되지 않은 걸까요?

[기자]
효율이 문젭니다. 미생물에게 당을 아무리 많이 줘도 이 당을 미생물이 제 몸 건사하는 데만 써버린다면, 그러니까 사람에게 유용한 물질을 조금밖에 안 만든다면 대사 공학은 실제 산업에서 쓰일 수 없겠죠?

이들이 살아가는 데 필요한 에너지를 줄이고 사람이 원하는 물질을 최대한 많이 만들도록 하는 게 관건일 텐데요,

그래서 연구진이 최소 유전체 미생물이라는 걸 만들었습니다.

생명을 유지하기 위해 반드시 필요한 최소한의 유전자만 남긴 겁니다.

[앵커]
사람에게 유용한 물질은 남겨두는 의미라고 보면 될 것 같은데 매우 정교한 기술이었을 것 같아요?

[기자]
연구진이 이 미생물을 만든 방법이 특이한데요,

연구진은 처음에 유전자 가위를 이용해 최소 유전체를 만들었습니다.

하지만 이렇게 만들어진 미생물은 잘 성장하지 못했다고 합니다.

성장 속도가 매우 느렸던 거죠.

그래서 미생물을 비유하자면 굶겼습니다.

그랬더니 대장균이 스스로 유전자 변이를 일으켜 불필요한 유전자를 없앴다는 겁니다.

연구진 말 들어보시겠습니다.

[조병관 / KAIST 생명과학과 교수 : 이런 환경에 맞닥뜨리게 되면 스스로 그것을 극복해내려는 생물학적 기작들이 있어요. 기작 안에는 유전자 변이라든가 여러 가지 기작들로 인해서 이 미생물들이 그 환경을 극복하게 됩니다. 그 극복을 이용해서 잘 자라지 못하는 최소 유전체 미생물을 잘 자라게끔 만들어 놓은 거예요.]

[기자]
이것은 실험실 안에서 일어난 일종의 진화 현상인데요,

과학적 용어로 적응 진화라고 부릅니다.

그 결과 만들어진 대장균에 우리가 원하는 물질을 생산하는 유전자를 유전자 가위로 집어넣어 줬는데요, 이 미생물의 성장 속도는 일반 대장균과 같으면서 단백질은 두 배로 많이 만들어냈다고 합니다.

[앵커]
굶겨서 하드 트레이닝을 했더니, 사람이 원하는 물질을 잘 만들어냈다. 가혹해 보이긴 하지만 과학적으로는 큰 발전인 것 같습니다.

[사람]
연구진이 이번에 만든 미생물은 대장균 외에도요, 이런 방법을 이용하면 다른 미생물들을 얼마든지 만들어낼 수 있다고 합니다.

항생제를 만들어내는 방선균도 이미 만들어졌고요,

연구진은 다양한 미생물을 대상으로 연구를 진행할 계획이라고 하고요, 이미 개발된 미생물도 효율을 더 높일 방법을 찾기 위해 후속 연구를 진행한다고 합니다.

[앵커]
친환경 플라스틱은 물론이고 나중에 다른 미생물을 활용한다면 신약까지 개발할 수 있는 날도 기대해볼 수 있을 것 같네요.

오늘 말씀 잘 들었습니다.

최소라[csr73@ytn.co.kr]
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