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중수 이용해 분자 보는 방법 나왔다...전자현미경 속 생체물질 손상방지

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IBS, 중성자 들어간 중수 이용 연구성과

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 전자현미경에서 고분자 시료가 손상되는 문제를 근본적으로 해결할 방법이 개발됐다. 생체분자의 작동원리를 실시간으로 영상화할 수 있을 것이란 기대가 나온다.

1일 기초과학연구원(IBS·원장 김두철)에 따르면 IBS 첨단연성물질연구단 스티브 그래닉(Steve Granick) 단장팀은 중수(D2O)를 이용한 투과전자현미경(TEM)으로 긴 시간 동안 생체분자의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있는 방법을 개발했다.

연구진은 중수소 2개와 산소 1개로 이뤄진 중수가 들어간 그래핀 주머니로 유기 고분자 시료 손상을 늦춰 연구적으로 유의미한 전자현미경 관찰 시간을 확보하는데 성공했다.

[그림] 중수와 글리세롤-물 혼합액에서 고분자 손상 비교 : 연구진은 중수에서와 물에서의 고분자 손상을 비교했다. (A) 중수(위)와 글리세롤-물 혼합액(아래)에서의 분자 손상 경과. (B) 시간에 따른 이미지의 평균 밝기 변화. 투과전자현미경(TEM)은 전자를 시료에 투과시켜 통과하는 빛을 보므로, 물체가 있는 곳은 어둡고(0) 빈 부분은 밝게(1) 나타난다. 빛의 세기값이 높아질수록 관찰대상 즉, 고분자가 손상됨을 뜻한다. 글리세롤-물 혼합액(초록색)에서는 50초 이후부터 이미지가 일관되게 밝아지고, 중수(빨간색)에서는 100초 가량부터 이미지가 밝아진다. 속이 빈 도형은 폴리머가 없는 빈 액체시료에서 측정한 값이다. [자료=IBS]

이번 연구결과는 재료분야 세계적 학술지인 ‘ACS Nano’ 7월18일자 온라인판에 게재됐다.

우리 몸은 액체가 대부분이기 때문에 용액 내에서 생체물질을 관찰할 수 있는 환경 조성이 필수적이다. 연구진은 이전 연구에서 액체가 든 얇은 그래핀 주머니를 고안해 전자현미경 사용시 발생하는 시료 건조 문제를 해결하며 무염색 고분자의 실시간 움직임을 관찰했다.

하지만 그래핀 주머니 안에 있는 물 역시 빠른 속도의 전자와 만나면 수소와 과산화수소 등으로 분해된다. 액체 환경이 무너지면서 시료인 생체 고분자가 손상되고 그래핀 주머니 안에 공기방울이 생긴다.

기존에는 물에 글리세롤 등 다른 물질을 섞어 전자빔의 영향을 줄여왔지만 관찰 시간을 더 연장할 수 있는 방안이 필요했다.

연구진은 일반 물과 비슷한 성질을 가져 신체와 비슷한 환경을 조성하면서도 중성자가 있는 중수소로 구성돼 전자와 상호작용시 다르게 반응할 수 있는 중수에 주목했다.

연구진은 중수에서와 물에서의 고분자 손상을 비교했다. 즉 고분자가 손상되지 않고 투과전자현미경에 관찰되는 시간을 측정했다. 그 결과 중수 안의 고분자가 2배 가량 더 오래 관찰되어 시료 손상이 훨씬 늦게 나타나는 것이 확인됐다.

아울러 연구진은 중수가 든 그래핀 주머니가 다른 용액을 넣은 주머니에 비해 얼마나 오래 액체환경을 유지하는지 측정했다. 다른 용액 주머니가 일정시간 전자빔에 노출됐을 때, 최대 150초 가량 후 공기방울이 주머니에 가득 찼다. 중수가 든 그래핀 주머니에서는 이 시간이 200초 이상까지 늘어났다.

이번 연구는 액체-투과전자현미경 분야에서 중수를 이용한 첫 사례다. 중수는 상업적으로 구매도 용이하고 별다른 처리과정이 필요 없어 많은 연구에 활용될 수 있다.

IBS 첨단연성물질연구단 스티브 그래닉(Steve Granick) 단장 [사진=IBS]

그래닉 단장은 “큰 생체물질을 보는 데 응용할 수 있다"며 "특히 2017년 노벨상을 수상한 저온전자현미경에서도 중수를 이용하면 기존보다 관찰시간이 더 확보될 수 있을 것”이라고 이번 연구의 의의를 밝혔다. 

  

kimys@newspim.com

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"캐나다 철강·알루미늄 관세25%" [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 미국과 캐나다가 잠정 합의한 무역협정에 캐나다산 철강과 알루미늄 일부 품목에 대한 관세를 25%로 낮추는 방안이 담긴 것으로 알려졌다. 19일(현지시간) 블룸버그통신은 사안에 정통한 복수의 소식통을 인용해 이같이 보도했다. 현재 두 금속에 적용되는 관세율은 50%로, 논의 중인 방안이 확정되면 세율이 절반 수준으로 내려간다. 다만 세부 내용은 아직 확정되지 않았으며 전 품목에 일괄 적용되지는 않을 전망이다. 소식통들은 해당 금속이 포함된 일부 파생 제품에는 다른 세율이 적용될 수 있다고 전했다. 양국은 적용 제외 품목을 비롯해 관세 적용 범위를 조정하는 방안도 함께 논의하고 있다.  미국과 캐나다 무역 협상단은 이날도 협의를 이어갔다. 도널드 트럼프 미국 대통령이 수십억 달러 규모 캐나다산 제품에 예고했던 50% 관세 부과를 유예한 지 24시간이 채 지나지 않은 시점이다. 트럼프 대통령은 전날 밤 양측이 관세 협상에서 진전 신호를 보이자 사흘간 부과를 미루겠다고 밝혔다. 금속 관세 조정이 이뤄지면 21일 시한 전에 광범위한 관세를 피하는 합의로 이어질 수 있다는 관측이 나온다. 트럼프 대통령은 이날 기자들과 만나 협상에서 미국이 양보한 부분이 있다는 점을 시사했다. 그는 구체적인 내용을 밝히지 않은 채 무엇인가는 내줘야 하며 높은 수준의 관세를 조금 낮추고 있다고 말했다. 이어 "우리 농민들이 크게 기뻐할 것"이라며 제조업체들도 만족할 것이라고 강조했다. 지난해 양국 상품·서비스 교역 규모는 약 9000억달러(약 1266조 원)에 달한다. 그러나 트럼프 대통령이 두 번째 임기 들어 캐나다에 통상 압박을 강화하면서 양국 관계는 크게 경색됐다. 트럼프 대통령은 지난해 무역확장법 232조를 근거로 수입 철강과 알루미늄에 관세를 부과했다. 이 조치에 반발한 주요 교역 상대국 상당수는 무역 부문에서 양보하는 대신 품목별 관세 상한을 두는 협상을 진행했다. 캐나다는 특히 철강 관세와 자동차 관세를 낮추는 데 협상력을 집중해왔다. 캐나다는 미국의 최대 알루미늄 수입국이다. 미국은 자국 수요를 충당할 생산 능력이 없어 관세 비용이 사실상 전부 미국 구매자에게 전가돼왔다. 현재 미국 알루미늄 소비량의 약 절반을 캐나다산이 채우고 있다. 지난 6월 16일(현지시간) 캐나다 알버타주 카나나스키스에서 열리는 주요 7개국(G7) 정상회담에서 참석한 도널드 트럼프 미국 대통령(좌)이 마크 카니 캐나다 총리를 보는 모습. [사진=로이터 뉴스핌] mj72284@newspim.com 2026-08-20 03:44
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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