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전세계적 물부족과 식량부족, 과학이 해결할 수 있을까?
“물 부족으로 인해 1억 1천만 명이 수인성 질병을 앓고 있어.”
“식량 부족의 딜레마, 방법은 없을까?”

물부족 사태는 이미 오래 전부터 가장 시급히 해결해야할 문제 중 하나로 대두되고 있었다. 물부족 국가는 점차 늘어가고 있으며, 우리나라 역시 예외는 아니다. 하지만 더 큰 문제는 이러한 물부족 문제가 식량공급에 악영향을 끼칠 수 있다는 사실이다. 농업을 위해 필요한 물의 양이 부족해지면서 식량 확보에도 비상이 걸렸다. 이에 이번 기사에서는 물과 식량부족의 현주소를 알아보고, 과학기술이 이들 문제를 해소하는데 어떤 도움을 줄 수 있을지 알아보고자 한다.


# 물 부족
세계보건기구(WHO)는 부족한 물과 위생이 나쁜 물의 음용으로 인해 전세계 인구 61억 명 중 1억 1천 만 명이 다음의 여섯 가지 수인성 질병(설사, 주혈 흡충증, 과립성 결막염, 복수염, 기니아 흡충, 십이지장충) 중 한 가지에 언제든지 걸릴 수 있다고 경고하고 있다. 그리고 실제 같은 이유로 5백만 명의 사람들이 매년 사망한다.

@quinet / http://www.flickr.com/photos/quinet/6000373323

중국의 상황을 살펴보자. 중국 역시 물 부족 사태에 있어 예외는 아니며, 현재 물 부족으로 가장 어려움을 겪고 있는 나라 중 하나다. 중국은 매해 지하수의 깊이가 낮아지는 것을 발견하였으며, 이로 인해 농작물이 잘 자라지 않고, 만성적인 물 부족에 시달리기 시작했다. 중국정부 역시 300개의 도시가 물 부족에 시달리고 있다고 인정하였다. 또한 인구 620만 명의 이스라엘의 경우, 물 보존 기술을 많이 개발했지만 물에 대한 수요는 여전히 과잉상태다. 그래서 인접해 있는 요르단과 마찬가지로 신선한 물을 요르단 강에 의존하고 있다.

@sharmili r / http://www.flickr.com/photos/sharmilirakhit/5345084674/


현재에도 세계 인구의 약 40% 정도가 만성적인 물 부족에 시달리고 있는 것으로 알려져 있으며, 특히 2025년에 이르면 기후변화와 인구증가 1인당 물수요 증가로 인해 예상 세계인구 80억 중 절반인 40억 인이 물 부족을 겪게 될 것이라고 한다. 이처럼 심각한 물 부족 사태를 개선할 수 있는 방법은 없는 것일까? 많은 학자들은 하나의 대안으로 과학기술을 제시한다. 환경개선 등 기본적인 문제점을 해결하는 방안이 선행되어야겠지만, 악화일로를 걷고 있는 현재의 상황을 개선할 수 있는 과학기술 역시 중요하다는 것이다. 그리고 그 선봉에는 '해수담수화(海水淡水化)‘가 있다.

해수담수화란 생활용수나 공업용수로 사용할 수 없는 해수에서 염분을 포함한 용해 물질을 제거하여 음용수나 생활용수, 공업용수 등을 얻어내는 일련의 수(水)처리 과정으로, 많은 나라들이 관련 기술을 개발하여 실제로 시행하고 있는 방법이기도 하다.

해수담수설비 @roplant.org(막여과해수담수화연구센터) / http://www.flickr.com/photos/21182585@N07/2058634656


3면이 바다로 둘러싸인 우리나라의 지형을 고려했을 때 가장 적합한 방법이기도 하며, 무엇보다 담수화 설비는 지구상의 물 중 98%나 되는 해수나 기수를 인류의 생활에 유용하게 쓸 수 있도록 하는 경제적인 방법이라고 할 수 있다. 바닷물의 담수화 과정이 필요한 이유는 물론 염분의 문제도 있지만 물이 땅 위와 땅 속으로 흐르는 동안 물속에는 무기염류와 다른 물질 등이 용해되기 때문에 이런 물질 역시 걸러내야 하기 때문이다.

해수담수화 방법에는 대표적으로 2가지를 들 수 있다. 하나는 증발식이고, 다른 하나는 삼투압을 역으로 이용한 역삼투법이다.

증발식은 가장 고전적인 방법으로, 해수를 끓여 증발된 수증기를 냉각시켜 증류수를 얻어내는 방법이다. 간단하다는 장점이 있지만 연료를 쓰지 않으면 시간이 오래 걸리고, 주변에서 염수나 오염된 물조차 구할 수 없다면 아예 식수를 구할 방법이 없다는 것이 단점이다. 

역삼투법 원리 @roplant.org / http://www.flickr.com/photos/21182585@N07/3574730241


다음으로 역삼투법을 알기 위해서는 우선 ‘삼투현상’에 대해 알아야 한다.
만약 동일한 양의 저농도 용액과 고농도 용액을 반투과성 분리막으로 차단하면, 시간이 지남에 따라 물은 농도의 평형을 유지하기 위해 저농도에서 고농도 쪽으로 이동하여 고농도 용액의 양은 점점 증가하게 되고, 일정 시간이 지나면 더 이상 고농도 용액의 양이 증가하지 않고 농도는 평형상태에 이르게 된다. 이를 ‘삼투현상’이라고 한다.

그렇다면 해수담수화에 사용되는 ‘역삼투현상’은 무엇일까? 농도의 평형상태에서 고농도 용액에 수압을 가하면 고농도의 용액의 용매인 물은 분리막을 통과하여 저농도 용액 쪽으로 이동하고, 용질은 막을 통과하지 못하게 되는데, 이를 ‘역삼투현상’이라고 한다. 가압된 염수에서 물을 용질과 분리하는 것, 그것이 해수담수화 방법 중 하나인 ‘역삼투법’이다.

올해 여수세계박람회에서 많은 관심을 받았던 해수담수화시설은 역삼투법 처리방식으로 되어 있으며, 박람회장 내 해수를 이용해 하루 12㎥/일을 생산하는데 이는 6,000명 정도가 하루(1인당 하루 식구 사용량 2ℓ기준)를 먹을 수 있는 양이라고 한다.

# 식량부족
과학자들은 몇 십 년 전부터 심각한 문제로 제시되고 있는 아프리카의 식량 문제가 지금까지의 인구 팽창 속도를 감안했을 때 전 세계적인 식량 문제로 확대될 수 있다고 보고 있다.

@Feed My Starving Children (FMSC) / http://www.flickr.com/photos/fmsc/6073007889


그리하여 과학자들은 과학기술로 인구 팽창에 따른 식량 문제를 해결하고자 노력하고 있다. 유엔이 발표한 ‘2008 인구예측보고서 수정판’에 따르면 세계 인구가 올해 68억 명에서 오는 2050년께는 94억 명으로 늘어날 것으로 전망했다. 이에 따라 지구촌의 식량난 심화에 대한 우려의 목소리도 한층 높아지고 있다. 2050년까지 식량 생산량을 지금의 두 배로 늘리지 못하면 21세기형 신(新)기아민의 출현을 배제할 수 없기 때문이다. 영국 일간 가디언은 유엔식량농업기구(FAO)의 자료를 인용하여 2002년 평균 107일이던 세계 식량재고가 올해 74일로 떨어졌다고 전하기도 했다. 이는 1974년 이후 가장 낮은 수치로, 계속되는 가뭄 등 기상 악화가 하나의 요인으로 작용했다.
이러한 식량부족 사태를 막기 위해 해수온실을 이용하여 작물을 재배한다던가, 로봇 농부를 이용한 농사, 센서를 이용한 농장 자동화 시스템 등이 그 해법으로 제시되고 있다.

첫 번째, 로봇을 이용하라

agricultural robotics @striatic / http://www.flickr.com/photos/striatic/245603625


식량부족 문제를 해결하기 위한 대안 중 하나는 생산량 자체를 증가시키는 것이다. 지난 1월 한 매체의 기사에 따르면 동경 농공대학 대학원에서는 지난 2007년부터 농업용 로봇 슈트를 만들고 있다고 한다. 농업용 로봇 슈트(Robot suit)란 사람의 동작을 돕는 로봇으로, 이 로봇을 착용할 경우 농부들의 신체 기능을 높일 수 있다고 이 기사는 밝혔다. 또한 '자동주행 모내기 로봇'은 경사진 곳과 작업 진행 방향을 스스로 예측할 수 있어 스스로 모내기를 할 수 있는 자율주행이 가능하다.

지난 2009년에는 미국 메스추세츠공과대학(MIT) 분산로봇공학연구실의 학부생들이 '농부로봇'을 개발했는데, 이 농부로봇은 물을 주고, 꽃가루받이는 물론 추수까지 할 수 있다고 한다. 흙 속에 설치된 센서와 컴퓨터 통신망이 연결돼 물과 비료 등을 맞춤형으로 공급한다. 이 로봇을 이용할 경우, 적은 인원으로도 다량의 농작물 재배가 가능해질 것으로 보인다.

두 번째, 바이오연료 정책 수정이 필요하다
식량부족 해결 방법의 하나로 떠오르고 있는 바이오연료 정책 수정. 바이오연료와 식량부족은 어떤 관계가 있을까? 바이오 에너지는 원료로 주로 옥수수와 같은 곡물이 사용된다. 미국의 경우, 2009년 미국 옥수수 생산량의 30%가 자동차 연료로 사용되기 위해 에탄올을 제조하는데 사용되었다고 한다. 이는 2006년에 비해 2배나 증가한 수치인데, 이를 위해 다른 작물의 생산량은 적어질 수밖에 없었다고 한다.
미국은 세계 최대 곡물 수출국이었기에, 이러한 미국에서 곡물을 자동차 연료로 소비하면서 수출량이 줄게 되었고, 미국으로부터 곡물을 수입하던 수많은 나라들은 식량난이 생길 수밖에 없었다는 것이다.

@jungmoon / http://www.flickr.com/photos/missmoon/2507318625

또한, 농촌진흥청에서 발표한 보고서에 따르면 용도별 곡물 소비증가율(2012년 대비 2020년) ‘식용(12%)<사료용(17%)<바이오에너지 원료용(40%)’라고 한다. 분명 바이오에너지 사용은 전 세계 식량수급에 영향을 미칠 수밖에 없다.

하지만 미국은 2022년까지 연간 360억 갤런의 바이오연료를 사용한다는 목표를 갖고 있고, EU(유럽연합) 역시 2020년까지 운송연료의 10%를 바이오연료 등으로 충당할 계획을 갖고 있다고 전해져 바이오에너지 사용은 더욱 늘어날 전망이지만, 바이오에너지 사용이 식량난을 가중시킨다는 의견이 대두되면서 바이오에너지 사용 의무화 비율을 낮추어야 한다는 목소리도 나오고 있다.

실제 지난 8월 이명박 대통령은 G20 회원국에 국제 식량위기 해소를 위한 공조를 촉구하는 서한을 발송했는데, 이 중 바이오 연료 정책의 수정에 대한 제안이 들어있다.
(이 대통령이 제안한 5가지의 공조 방안농업생산 증진과 생산성 향상을 위한 노력 배가, 바이오 연료 정책의 수정, 식량 수출제한 조치의 억제, 원자재시장 투명성 제고 및 투기행위 방지를 위한 조치 가속화, 신속대응포럼 등 위기관리회의체 조속 개최 등이다.)

식량부족 문제는 식량 생산량 증가와 불안정한 곡물시장의 안정화 등 다각도의 노력이 필요하다. 그리고 이러한 노력에 대한 전 세계인들의 꾸준한 관심 역시 중요하다. 우리나라는 식량부족 국가가 아니라고 생각하는 사람들이 많지만, 우리나라 역시 식량 자급률이 OECD 국가 중 최하위 수준으로, 수입에 의존하는 곡물이 많다는 것을 기억해야 할 것이다.


참고자료 | 해수담수화 플랜트 사업단
국가환경산업기술정보시스템(
http://www.konetic.or.kr/)

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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

ADHD, 아이들만의 문제일까?

@Fayez Closed Account / http://www.flickr.com/photos/kaizat/3530187107/

어느 순간 갑자기 감정을 주체하지 못하고 욱 하는 자신을 발견할 때, 하나의 업무에도 집중하지 못하고 계속해서 같은 부분만 반복해서 읽고 있을 때, 이럴 땐 자신이 성인 ADHD가 아닌 지 의심해보아야 한다.  

ADHD, 이젠 더 이상 아이들만의 질환이 아니다.

주의력 결핍/과잉행동 장애(Attention Deficit/Hyperactivity Disorder), 일명 ADHD. 7세 이전의 아동에게서 흔히 나타나는 질환으로 알려져 있으나 최근에는 성인 ADHD 환자가 많아지면서 이에 대한 연구도 많아지고 있다. ADHD는 전체 인구의 6% 정도가 증상을 겪으며, 그 중 절반 정도가 성인기에까지 이어진다.

즉, 성인 ADHD는 성인이 되어서야 ADHD 증상이 나타났다기 보다는 보통 아동기 때 인지하지 못하고 지나쳤던 ADHD 행동들이 제때 치료받지 못하여 청소년기, 성인기까지 지속되는 경우에 발생한다. 이처럼 성인기까지 지속되는 ADHD를 '성인 ADHD', 혹은 '성인기 ADHD'라고 부르는데, 미국의 한 조사에 의하면 성인의 ADHD 유병률은 4.4% 이른다고 한다.

@Phil and Pam / http://www.flickr.com/photos/philandpam/2242407835/

아동의 ADHD처럼 단순히 과한 행동을 보이는 것과는 달리 성인 ADHD는 과잉행동이 청소년기를 지나며 차츰 감소하는 양상을 보인다. 대신 감정을 잘 조절하지 못하여 충동적인 성향을 보이거나, 술이나 담배 등의 자극에 쉽게 중독되는 모습을 보인다.
무엇보다도 성인은 직장에 다니는 경우가 많은데, ADHD 증상으로 인해 주의력이 떨어지면 일의 효율성이 낮아지고 맡은 업무를 제대로 처리하지 못해 자신감이 떨어지거나 우울함, 강박증을 갖게 되고, 불안장애가 나타나기도 한다. 특히 사회성이 부족하여 동료나 상사와 마찰을 일으키는 경우가 많고 타인을 배려하지 않고 자신의 말만 늘어놓아 원성을 사기도 하며 이직을 반복한다.

만약 주위에서 잦은 실수를 하거나 지속적으로 기분이 우울해졌다 좋아졌다를 반복하거나 무기력함을 호소하는 사람이 있다면 성인 ADHD를 의심해 보고, 정확한 진단을 받도록 해야 한다. 성인 ADHD는 정도가 심하지 않은 이상 뚜렷한 증상을 보이지 않고 단순히 사회생활에 어려움을 겪는 정도이기 때문에 판단하기가 쉽지 않다. 또한 성인 ADHD를 앓고 있는 사람이 자신이 ADHD를 앓고 있다는 것을 인지하기란 매우 어렵고 타인이 이를 의심하더라도 타인의 이야기를 집중해서 듣지 않기 때문에 스스로 병원에 가는 일은 드물다. 그러니 ADHD는 무엇보다도 주위 사람들의 관심과 의지가 필요하다.

@Daku Resort, Savusavu Fiji / http://www.flickr.com/photos/dakuresort/4582245209/

ADHD의 원인은 유전적 요인과 환경적 요인, 신경 화학적 요인 등으로 인해 뇌의 불균형이 초래되어 발생하기 때문에 등산이나 자전거, 수영 등 유산소 운동을 통해 뇌에 산소를 원활히 하여 뇌의 활동을 돕거나 단백질이 풍부한 치즈나 육류, 달걀 등을 꾸준히 섭취하면 도움이 된다. 단백질은 신경전달물질의 분비에 핵심적인 기능을 담당하므로 단백질이 부족하면 ADHD 증상을 악화시킬 수 있으니 주의하도록 하고, 약물치료는 가장 효과적인 치료이나 우선적으로 환경이나 생활습관의 변화를 통해 어느정도 개선될 수 있으므로 증상이 심하지 않다면 우선 생활습관을 바꿔보도록 하자. 명상이나 요가를 통해 집중력을 강화시키는 것도 하나의 방법이다.

ADHD 자가진단법

ADHD를 진단하는 방법에는 여러 가지 설문이 있지만 여기서는 세계보건기구에서 제시한 것과 미국정신의학회 정신편람에 나온 진단법을 소개하고자 한다.

세계보건기구(WHO)에서 제시한 성인 ADHD 자가진단법
(  )어떤 일을 마무리해 끝내는 데 어려움이 있다.
(  )체계적인 일을 순서대로 못한다.
(  )약속이나 할 일을 잊곤 한다.
(  )과제를 피하거나 미룬다.
(  )오래 앉아 있으면 손발을 만지거나 꼼지락거린다.
(  )지나치게 활동적이거나 뭔가를 해야 할 것 같다. 

 위와 같은 특성이 자주 일어나는 것 같다면 전문의의 진단을 받아볼 것.

 

미국정신의학회 정신편람 DSM-4 ADHD자가진단
 
1. ‘부주의’에 의한 유형
(  )주의를 기울이지 못하거나 부주의로 실수를 자주한다.
(  )지속적으로 집중을 오래 하지 못함.
(  )과제나 임무를 끝까지 완수하지 못한다.
(  )타인의 말을 경청하지 못한다.
(  )일이나 업무를 체계적으로 하는데 어려움을 느낀다.
(  )지속적인 정신집중을 필요로 하는 공부나 숙제 등을 싫어하거나 회피하려고 함.
(  )필요한 물건을 자주 잃어버림.
(  )외부 자극에 의해 쉽게 정신을 빼앗김.
(  )일상적으로 해야 할일을 자주 잊어버림.
 
2. ‘과잉행동/충동성’에 의한 유형
(  )손발을 가만히 두지 못하고 앉은 자리에서 계속 꼼지락거림
(  )제자리에 있어야할 때 마음대로 자리를 이탈함
(  )지나치게 뛰어다니거나 기어오른다.
  (청소년이나 성인의 경우 안절부절 하거나 가만히 있지 못함)
(  )활동에 조용히 참여하지 못함
(  )끊임없이 움직임
(  )지나치게 말을 많이 함.
(  )질문이 끝나기 전에 불쑥 대답함
(  )차례를 기다리지 못한다.
(  )타인의 활동에 간섭을 하거나 방해를 한다.

진단방법
부주의 항목 9개중 6개 이상이면 ADHD-부주의형, 과잉행동/충동성 항목 9개중 6개 이상이면 ADHD-과잉행동형으로 분류되며, 만약 두 항목 모두 해당될 경우에는 ADHD-혼합형으로 분류된다.

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