개구리의 극미세 진동감지력을 계산하면

충남대 안강헌 교수팀, 개구리에게 ‘진폭사’ 능력이 있음 확인, 고감도 센서 개발에 응용

[아시아경제 이영철 기자] 중력가속도의 100만 분의 1 크기의 진동까지도 잡아낼 수 있는 개구리의 청각능력을 안강헌 충남대 물리학과 교수팀이 이론적으로 계산하는데 성공했다.

이번 연구 결과는 24일 융복합연구분야 세계 인용순위 5번째 학술지인 ‘Journal of the Royal Society Interface’에 발표됐다.

안 교수팀은 청각유모세포의 상호작용의 결과로 신호 대 잡음비율을 높이는 현상이 개구리청각에 있다는 사실을 밝혀냈다. 이는 이론물리학에서 ‘진폭사(Amplitude death)’로 불리는 원리에 따른 것으로 이것이 생물체 안에도 있다는 것을 처음 규명한 것이다.

이 현상은 노이즈를 줄이고 신호는 키울 수 있는 생체모사형 고감도센서 개발에 응용할 수 있을 전망이다.

진폭사현상이란 운동장에서 뛰어노는 아이들이 손을 잡고 있는 상황에서 어떤 아이는 뛰려고 하고, 어떤 아이는 가만히 있으려고 할 때 서로 손을 잡는 힘이 강해지면서 모든 아이들이 다 같이 움직이지 않는 상태가 될 때 바로 외부신호에 민감하게 반응하는 진폭사 상태가 된다.

이는 기존의 상식과는 달리 균일되고 통일된 세포들의 분포보다 균형을 이루고 있는 게 오히려 생존에 유리하다는 것을 보여주는 현상이다.

이론물리학적 기법으로 생물들 청각을 연구하는 안 교수는 관련연구로 유럽연합(EU)으로부터 2010~2011년 마리퀴리펠로우로 선정돼 연구비를 받았다. 그는 귀에서 소리가 나오는 현상(이음향방사)의 물리학적 연구를 주제로 하는 한국연구재단의 모험연구과제 책임자로 활동 중이다.

시각과 후각은 그 메커니즘이 비교적 잘 알려져 있는 반면 청각과 촉각은 구체적 원리가 잘 알려져 있지 않다. 이는 생화학적 연구방법이 적용되지 않고 물리학적 역학적 연구가 청각에서 중요하게 작용하는데 원인이 있는 것으로 안 교수는 이런 물리학과 생물학이 만나는 영역을 탐구해오고 있다.

생물학과 물리학의 두 분야를 알아야 하는 어려움 때문에 국내외애서 연구하는 그룹들 수가 많지 않다. 안 교수가 이끄는 연구팀은 인공청각기기술에 원천적 기술을 제공하는 것을 목표로 인공 유모세포와 인공뉴런의 결합구조를 만들고 관련신호처리를 연구하고 있다.

이영철 기자 panpanyz@