곰팡이로 친환경 대체에너지 만든다

봄, 하면 막연히 설레던 마음이 두려움으로 바뀐 것은 흩날리던 벚꽃마저 가려버린 미세먼지 때문일 것입니다. 눈을 뜸과 동시에 휴대전화로 오늘의 미세먼지 농도를 확인하고 마스크를 준비하는 일에 익숙해져 버렸습니다. 화석 연료를 대체할만한 대체 에너지원을 찾는 일을 더는 미룰 수 없게 된 현실입니다. 지난해 경주로부터 시작된 지진에 대한 공포로 원전에 대한 우려의 목소리가 커지고 있는 가운데 문재인 정부는 탈원전 정책의 하나로 지난 6월 17일에는 대한민국 1호 원전(부산 기장군 고리 원자력발전소)이 멈추었고 신고리 5·6호기의 건설1) 및 노후 석탄 화력 발전소의 가동을 일시 중단했습니다. 대신 태양광, 풍력 등 신재생에너지를 늘리겠다는 정책이 발표됨에 따라 친환경 연료인 신재생에너지 발굴에 대한 필요성이 대두하고 있습니다.2) 신재생에너지라 하면 흔히 수력, 풍력, 태양력 등을 떠올리게 되는데 생물자원(Biomass)으로부터 얻어지는 바이오에탄올도 이에 포함됩니다.

순도가 높고 기존의 화석 연료를 연소할 때 생성되는 일산화탄소 등 환경오염 물질이 전혀 배출되지 않는다는 점에서 친환경 대체에너지로 주목받고 있는 바이오에탄올은 사탕수수, 옥수수, 카사바 등 식량 자원으로부터 얻어지는 것을 일반적으로 생각하게 됩니다. 실제로 사탕수수의 원산지인 브라질에서는 차량의 70%가 사탕수수로부터 얻어진 바이오에탄올을 연료 첨가제로 사용하고 있습니다. 그러나 그 외의 지역에서는 원가가 너무 비싸 이용하기 힘들고, 옥수수의 경우 식량난과 결부되어 윤리적 문제를 일으켜 자연스럽게 2세대 바이오에탄올로의 전환이 시작되었습니다.

2세대 바이오에탄올은 볏짚, 잡초, 포플러 나무 등 목재(셀룰로오스, 헤미셀룰로오스)로부터 얻어지는데 이 경우, 목질부는 식용화되지 않고 폐목재의 처리 문제를 해결했다는 점에서 윤리적 문제는 피했으나 바이오에탄올 생산을 위한 주재료인 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스만 분리하는 것이 어렵다는 단점이 있습니다. 목재 중량의 25~35% 정도를 차지하는 리그닌은 지용성 페놀 고분자로써 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 감싸며 분해를 막고 있으므로 반드시 먼저 제거되어야 합니다. 2017년 하반기 준공 예정인 GS칼택스 바이오부탄올 데모플랜트의 부탄올 생산 공정도에도 나와 있듯이 화학처리 및 고액분리 등 전처리 과정이 반드시 필요합니다. (그림 1 참고)

<그림 1. 바이오부탄올 생산 공정도>
그림출처 : GS칼텍스, 폐목재로 바이오부탄올 생산한다…세계 첫 실증사업 시작,
<조선비즈>, 2016년 9월 29일

산림이나 목재 건축물을 분해하여 피해를 주는 목재부후균이라고 불리는 곰팡이류가 있습니다. 그들의 리그닌 처리 방법을 차용한다면 고비용의 화학처리 등의 전처리과정을 대처할 수 있지 않을까요? 부후균은 목재 주요 성분의 분해 방식에 따라 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스를 분해하는 갈색부후균(Brown rot fungi), 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌을 모두 분해하는 백색부후균(White rot fungi), 그리고 셀룰로오소를 우선 분해하고 소량의 리그닌을 분해하는 연부후균(Soft rot fungi)으로 나뉩니다. 2009년 산림과학원에서는 자생 진균류인 백색부후균의 리그닌 분해 효소 중 하나인 락카아제(laccase) 유전자를 이용한 형질전환체(GMO)를 개발하였고 4배 이상 뛰어난 효율을 보였다고 합니다.




<그림 2. 진황녹슨버짐버섯과 목재 부패 모습>
그림출처 : 위키백과

신기하게도 갈색부후균은 진화과정에서 리그닌 분해 능력을 잃었음에도 불구하고 백색부후균보다 더 빨리 나무를 분해합니다. 2012년 미에너지성공동연구소(DOE-JGI)를 포함한 세계적 연구팀이 갈색부후균 중 건부(마른부패, dry rot)를 일으키는 Serpula lacrymans(진황녹슨버짐버섯)의 유전체를 신규 해독(42.8Mb / 12,917 genes)하고 이미 밝혀져 있던 다른 부후균류, 외균근류와의 비교유전체 분석을 수행하여 갈색부후균의 리그닌 처리 기작을 밝혔습니다.


<그림 3. 비교유전체 분석 결과>
그림출처 : EASTWOOD, Daniel C., et al. 2011.

그물버섯목에 속하는 진황녹슨버짐버섯은 갈색부후균이지만 구멍장이버섯목의 Postia placenta 보다는 기주로부터 영양분을 획득하는 외균근류 중 하나인 Austropaxillus sp. (외균근)와 가장 유연관계가 가까우며 그들 간의 분화는 약 1,500만~5,300만 년 전에 이루어진 것으로 예측되었습니다(그림 3-A).

Gene expansion/loss 분석 결과 부후균류의 공통조상은 66~83개의 lignocellulose-active CAZy(carbohydrate-active enzymes) 유전자와 27~29개의 oxidoreductase를 갖고 있었던 것으로 예측되었고 진황녹슨버짐버섯에서는 각각 36개, 19개로 해당 유전자의 소실이 일부 확인되었습니다.(그림 3-B, C; branch의 숫자는 조상 개체의 copy number를, bar는 gene gain/loss range를 나타냄.) 당연하게도 리그닌 분해에 관여하는 class II peroxidases는 갈색부후균과 외균근 모두에 결여되었고 진황녹슨버짐버섯의 유전체에는 glycoside hydrolases(GH) 계열의 유전자가 많이 존재한다는 것이 밝혀졌습니다. 유전자 발현 분석으로 진황녹슨버짐버섯은 포도당(glucose)을 영양분으로 직접 획득할 때보다 소나무를 분해하여 에너지를 얻을 때 셀룰로오스, 펙틴, 헤미셀룰로오스를 분해하는 효소(GH families 5, 61, 3, 28 ; 20-fold)들과 GH5 endoglucanase, GH74 endoglucanase/xyloglucanase(100-fold) 및 oxidoreductases(4-fold) 유전자의 발현을 증가시켰음이 확인되었습니다.

논문에서는 진황녹슨버짐버섯이 목재를 분해하는 메커니즘을 아래 그림과 같이 제안하였습니다.

<그림 4. 진황녹슨버짐버섯의 목재 분해 기작>
그림출처 : EASTWOOD, Daniel C., et al. 2011.

먼저 갈색부후균은 펜톤 반응 (Fenton reaction)을 통해 강력한 활성산소인 OH 라디칼(·OH)을 생성하여 세포벽을 공격함으로써 리그닌 구조를 느슨하게 만듭니다.

Fe2+ + H2O2 + H+ → Fe3+ + ·OH + H2O  
펜톤반응 반응식

펜톤반응을 지속적으로 일으키기 위해서 glyoxal oxidase, copper radical oxidase 등 다양한 산화효소 (oxidase)의 대사작용을 일으켜 과산화수소(H2O2)를 생성하고 atromentic acid, xerocomic acid, variegatic acid 등 phenolates와 iron reductase를 이용하여 Fe3+ 이온을 Fe2+ 이온으로 환원시킵니다. 진황녹슨버짐버섯에는 Postia placenta와는 달리 특이적인 iron reductase가 있습니다. 이 효소는 CBM(Cellulose binding module)을 이용하여 이미 어느 정도 분해된 lignocellulose(셀룰로오스와 리그닌 결합체)와도 결합이 가능하므로 철 이온 환원과 그로 인한 펜톤 반응이 꾸준히 일어날 수 있도록 돕습니다. 그 결과 셀룰로오스의 노출을 증가시켰고 결론적으로 셀룰로오스 분해 효율을 높였습니다. 실제로 해당 유전자의 발현이 122-fold나 증가하였음이 실험을 통해 확인되었습니다.

그러나 OH 라디칼(·OH)은 매우 강력한 산화제이기 때문에 갈색부후균 자신과 셀룰로오스 분해 효소 역시 영향을 받을 수 있다는 점에서 의문이 남습니다. 먼저 펜톤반응은 균사가 식물 세포 내로 침투하였을 때 세포질에서 발생하는 것으로 스스로는 해를 입지 않습니다. 셀룰로오스 분해 효소의 경우 화학적으로 OH 라디칼(·OH)의 농도를 조절하여 보호한다는 설도 있었으나 최근 미국립과학원회보(PNAS)에 게재된 연구 결과에 따르면 활성산소를 필요로 하는 시기에만 단기적으로 생성하여 이용함으로써 문제를 피한다고 합니다.4)

갈색부후균은 에너지 소모가 큰 리그닌 분해 과정을 버리면서 새로운 기작(펜톤반응)을 통한 리그닌 처리 능력을 획득하거나 기생생물(외균근)로의 전환을 꾀했고, 결과적으로 펜톤반응 획득을 통해 보다 저비용으로 더 많은 에너지를 얻을 수 있게 되었습니다. 이러한 갈색부후균의 목재 분해 기작을 이용한다면 목재로부터의 바이오에탄올 생산 효율을 더욱 높이고 실용화를 앞당길 수 있을 것입니다.

끝으로 생물자원 확보의 중요성에 대해서도 생각해 볼 수 있습니다. 나고야의정서 발효에 따른 생물자원 전쟁 시대가 열린 지금, 전혀 생각지도 못했던 바이오에탄올 생산에 곰팡이가 이용될 수 있듯이 잠재적 가치가 무궁무진한 다양한 자생종에 대한 유전체 분석을 통하여 유용 생물자원을 선점하여야 할 것입니다.


Reference
1) 오늘 0시 '대한민국 1호 원전'이 멈췄다, <조건일보>, 2017년 6월 19일, 경제 B2 면
2) 문재인발 미세먼지 정책…‘신재생에너지 전환’ 시동걸까, <한겨레>, 2017년 5월 16일
3) EASTWOOD, Daniel C., et al. The plant cell wall–decomposing machinery underlies the functional diversity of forest fungi. Science, 2011, 333.6043: 762-765.
4) ZHANG, Jiwei, et al. Localizing gene regulation reveals a staggered wood decay mechanism for the brown rot fungus Postia placenta. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016, 201608454.


작성자 : R&D센터 BI그룹 정명희 주임연구원

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2017/07/07 15:22 2017/07/07 15:22
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일정

일시 : 2017년 7월 24(월)~ 7월 25(화)

장소 : KT인재개발원 1연수관 204호

내용

Metagenomics의 기본 이론을 확립하고 실습을 통해 생물정보 기초 분석 능력을 습득할 수 있습니다.

(자세한 프로그램 내용은 http://kobicedu.labkm.net 참고)



신청방법

신청기간 : 2017년 7월 10(월) ~ 2017년 7월 12(수)

선발인원 : 30

교육대상 :

  1) 분석에 앞서 기초적인 Metagenomics 교육이 필요한 연구원 및 대학원생 등

  2) 모든 교육 일정에 참석이 가능한 교육생 (2일 일정 필수 참석)

선발안내 : 2017년 7월 14일(금)

교육비 : 무료 (중식 무료제공)

준비물 : 유무선 인터넷이 가능한 개인 노트북

신청방법

  - 온라인 신청 http://kobicedu.labkm.net

문의

  - ㈜인실리코젠 (031-278-0061, edu@insilicogen.com)

  - 문의게시판 이용 http://kobicedu.labkm.net/labboard/board/QnA

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2017/07/03 10:32 2017/07/03 10:32
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쉽지 않지만, 인간을 포함한 모든 생물에게 관심과 애정을 가지고 생활하다 보면 생각지도 못한 즐거움을 받을 수 있는 경우가 종종 있다. 이 또한 큰 범주의 소통이라 말할 수 있으며, 그 일환으로 오랫동안 같은 사무실을 사용하고 있는 회사 내 고참(?) 식물들의 이름과 특징, 그리고 잘 자라게 할 방법들을 알아보고자 한다. (미세먼지로부터 우리를 보호해주는 식물도 많은 것을 알았고, 우리 회사에 다양한 고무나무 종류가 있음을 알았다.)

1. 개운죽(Dracaena braunii, NCBI taxonomy ID : 1280213)

사용자 삽입 이미지
일명 “행운의 대나무(lucky bamboo)”라고 하며 공기정화식물이다. 물을 아주 좋아하는 식물이므로 일주일에 두 번 정도 듬뿍 물을 주는 것이 좋다. 수경재배도 가능하다. 직사광선에 노출되면 잎이 누렇게 상할 수 있다고 하니 실내에서 간접광으로 기르는 게 좋다고 한다. 번식방법은 줄기 마디 사이를 절단하여 물에 꽂아두면 뿌리가 생긴다. 잘린 마디 단면은 수분이 날아가지 않게 파라핀(초)을 씌워주어야 한다. 줄기를 꺽어 물꽂이 해 주어도 번식할 수 있다. 수경재배하면 가습효과도 있다고 하니 건조한 겨울에 개운죽 마디를 잘라 작은 유리병에 예쁜 돌과 함께 담아 책상에 하나씩 두어도 좋을 것 같다. 생명력도 강하고 번식도 쉬우니 식물과 친하지 않은 사람도 처음 개운죽으로 식물 키우기 시도를 해 보아도 좋겠다.






2. 고무나무(Hevea brasiliensis, NCBI taxonomy ID : 3981)

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고무 수액을 분비하는 나무로 줄기에 상처를 내면 나오는 하얀 나무액이 고무의 원료가 된다. NASA에서 선정한 공기정화식물 4위(인도고무나무, Ficus elastica, NCBI taxonomy ID: 182112), 22위(벤자민 고무나무, Ficus benjamina, NCBI taxonomy ID : 182105)로 새집증후군에 아주 좋다고 한다. 물 주기는 여름엔 일주일에 한 번, 겨울엔 이주일에 한 번 듬뿍 주는 것이 좋다고 한다. 열대식물이라 겨울철 온도조절에 신경을 써야 한다. 직사광선은 피하고 밝은 실내에 두는 게 좋다. 커다란 잎사귀에 증산작용이 활발해서 습도 조절에도 좋다. 잎사귀에 먼지가 많으면 호흡하는데 방해가 되고, 공기정화기능도 떨어지므로 부드러운 천으로 닦아주고, 맥주로 잎을 닦으면 광이 난다고 한다. 번식방법은 가지치기하여 나온 가지를 물꽂이 해 두면 뿌리가 내린다. 이를 화분에 심어 번식시키면 된다. 가지치기하면 가지에서 하얀 수액이 나오는데 이는 고무의 원료로 가구나 바닥에 떨어지면 지우기 힘드니 조심하여야한다. 우리 회사에는 네 종류의 고무나무가 있다. 사진 순서대로 인도 고무나무, 떡갈 고무나무(Ficus lyrata, NCBI taxonomy ID : 309312, 뱅갈 고무나무(Ficus benghalensis, NCBI taxonomy ID : 309271), 인삼 벤자민(Ficus retusa, NCBI taxonomy ID : 752802)이다. 흔히 부르는 고무나무는 인도 고무나무, 잎이 떡갈나무잎 같다고 하여 붙여진 떡갈 고무나무, 잎사귀 색깔이 연하고 무늬도 많은 뱅갈 고무나무, 뿌리(줄기)부분이 인삼 같아 이름 붙여진 인삼 벤자민이다.


3. 금전수(Zamioculcas zamiifolia, NCBI taxonomy ID : 78374)

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일명 “돈나무(money tree)”라고 불리며 개업 축하 화분 1위라고 한다. 잎사귀 하나하나가 돈처럼 생겼다 하여 붙여진 이름이다. 아프리카가 자생지인 반음지 식물로 실내에서 키우면 된다. 구근식물(알뿌리 식물)로 뿌리에 물을 저장하고 있어 물 부족 확률이 낮아 키우기가 쉽다. 하지만 과습의 위험이 있으니 물 주기에 주의하여야 하겠다. 여름에는 20일에 한 번, 겨울에는 3~40일에 한 번씩 속 흙까지 말랐을 때 흠뻑 주면 되겠다. 온도에도 민감하니 겨울철에도 실내온도 15도 이상을 유지하여 냉해를 입지 않도록 조심해야 한다. 금전수 잎이 웃자라지 않게 하려면 새로 난 잎을 잘라주면 더 이상 새순이 나지 않고 튼튼한 가지를 가지게 된다. 잘라낸 새순이나 가지는 물꽂이 해 주면 뿌리가 생겨 번식시킬 수 있다. 금전수는 CAM식물(밤에 산소를 내뿜는 식물)로 침대 옆에 두면 숙면에 도움이 된다고 한다. 불면증인 직원은 새순이 난 가지를 하나 잘라 번식시켜 보는 것도 좋겠다.

4. 긴기아난(Dendrobium kingianum, NCBI taxonomy ID : 78745)

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긴기아난은 난초과의 다년초 식물로 봄이 되면 화사한 꽃이 피어 사무실을 꽃향기로 가득 채우게 될 것이다. 난초과 식물이므로 흙이 아닌 바크(소나무 껍질)나 난석에서 키워 배수를 원활하게 하여 뿌리 과습을 방지해야 한다. 반양지 식물로 직사광선은 피하고 밝은 곳에서 키우면 좋다. 매년 풍성한 긴기아난 꽃을 피우려면 가을에 물을 굶기고 기온이 10도 이하로 떨어지면 한 달 정도 저온에 노출시키는 저온처리를 하면 이듬해 봄 만발한 긴기아난 꽃을 만날 수 있다고 한다. 긴기아난의 꽃말은 “당신을 사랑합니다.”라고 하니 연인에게 선물해도 좋겠다. 번식은 포기나누기나 줄기를 수태나 이끼에 눕혀두면 새로운 싹이 나온다. 가끔 고아(줄기 위나 중간에 뿌리가 나고 잎눈이 트이는 경우)를 떼어 심어 번식시키기도 한다.

5. 덴드롱 (Clerodendrum thomsoniae, NCBI taxonomy ID : 167922)

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덴드롱은 덩굴성 다년초로 아프리카가 원산지인 열대성 식물이다. 화분 흙이 마르면 화분 아래로 물이 흘러내릴 정도로 듬뿍 주고, 직사광선을 피한 밝은 곳에 두어야 한다. 열대성 식물이므로 겨울에 15도 이상에서 관리해 주어야 한다. 넝쿨성이라 타고 올라갈 지지대나 울타리를 만들어 주면 좋다고 하는데 아주 위치를 잘 잡아 준 듯하다. 덴드롱의 개화기는 봄부터 가을로 엄청나게 길다. 빛과 온도만 맞는다면 겨울에도 꽃을 볼 수 있으니 참 고마운 식물이다. 번식은 줄기나 가지를 잘라 삽목 하거나, 열매가 맺혀 익으면 파종한다. 꽃이 진 후에 줄기를 잘라주고 너무 무성한 잎들도 가지치기해주면 많은 꽃을 피우는 데 도움이 되기도 한단다. 덴드롱의 꽃말은 “행운” 그리고 “우아한 여성”이라고 한다.

6. 마리안느 (Dieffenbachia camilla, NCBI taxonomy ID : 42195)

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마리안느(Marianne)는 관엽식물(foliage plant)로 잎이 넓어 광합성을 많이 해 공기 정화에 좋고, 실내 습도 조절도 가능하다. NASA가 선정한 공기정화 식물 28위이다. 빛을 좋아하지만, 직사광선에 노출되면 잎이 탈색되니 밝은 실내에서 키우는 것이 좋다. 물은 1주일에 한 번 정도 겉흙이 말랐을 때 흠뻑 주고, 겨울에는 15도 이상의 온도를 유지하는 것이 좋다. 마리안느의 줄기에 옥살산 칼슘(Calcium oxalate)이라는 독성이 있다고 하니 마리안느의 흰 수액을 만진 후엔 꼭 비누로 손을 씻어야 한다. 피부병이나 먹으면 목소리가 안 나올 수도 있다고 하니 주의가 필요하다. 번식은 삽목, 포기나누기로 하고, 수경재배도 가능하다.



7. 산세베리아 (Sansevieria trifasciata, NCBI taxonomy ID : 13667)

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대표적인 공기정화식물이라고 알려졌지만 NASA가 선정한 공기정화 식물 27위이다. 1위는 아레카야자(Dypsis lutescens, NCBI taxonomy ID : 131267)이다. 다른 식물보다 음이온 발생량이 많고, 밤에도 광합성하여 산소를 배출하므로 집에 산세베리아가 있다면 침실에 놓아두는 것이 좋겠다. 아프리카와 인도 원산으로 섬유자원으로 사용되고, 그 외 지역에서는 관상수로 많이 가꾸고 있다. 여러해살이 식물로 건조에 강한 다육식물 종류로 두툼한 입사귀에 물을 저장하고 있다. 금전수와 마찬가지로 속 흙이 말랐을 때 흠뻑 물 주기를 한다. 포기나누기로 번식한다. 추위에 약해 겨울에는 따뜻한 실내 에서 키워야 한다. 잎이 웃자라는 경우 햇볕을 쬐어주면 잎이 튼튼하게 잘 자란다. 꽃을 피우기 어려운 식물이지만 꽃을 피우면 향기가 매우 좋고, 행운이 온다고 전해진단다. 산세베리아의 꽃말은 “관용”으로 “남의 잘못을 너그럽게 용서한다”라는 의미라고 한다.
 

8. 산호수 (Viburnum odoratissimum, NCBI taxonomy ID : 237951)

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제주도가 원산지이고 빨간 열매와 광택 나는 잎이 특징이다. 빨간 열매는 사회복지 공동모금회 “사랑의 열매”의 상징이기도 하다. 반음지 식물로 실내에서 키우면 좋고, 물 주기는 1주일에 한 번 정도 겉흙이 마르면 흠뻑 주고 잎에도 자주 분무한다. 번식은 삽목 혹은 열매로 파종한다. 음이온(anion)과 수분 배출량이 많아 좋은 공부환경을 만들어 주므로 수험생의 방에 놓아주면 좋겠다. 또한 초미세먼지 제거에 탁월하고 천연 가습 효과도 뛰어 나다고 한다. 산호수의 꽃말은 “용감” ”총명”이라고 한다.



9. 셀럼 (Philodendron bipinnatifidum, NCBI taxonomy ID : 23751)

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공기정화기능이 탁월한 관엽식물로 NASA 선정 공기정화 식물 25위이다. 휘발성 화학물질 제거에 탁월하고 전자파 흡수능력도 좋다고 한다. 식물 스스로 열을 발생하고 음이온 방출이 뛰어나다. 셀럼 특유의 향기는 벌레들이 싫어한다고 하니 벌레 퇴치에도 좋겠다. 잎 면적이 넓어 겨울철 가습 역할도 잘한다고 하니 이래저래 꼭 필요한 식물이겠다. 건조하고 광이 부족한 환경에 비교적 강한 편으로 직사광선은 피하고 반그늘 에서 키우는 것이 좋겠다. 물 주기는 여름철엔 3, 4일에 한 번씩 겉흙이 마르면 흠뻑, 겨울엔 7, 8일에 한 번씩 조금 건조하게 키운다. 삽목으로 쉽게 번식한다. 성장함에 따라 많은 공간을 차지하므로 천정이 높고 넓은 공간에 배치하면 인테리어 효과가 좋다고 하니 조만간 더 큰 화분으로 분갈이가 필요하겠다. 꽃말은 “나를 사랑해 주세요~”라고 하니 사랑하는 사람에게 선물하면 되겠다.

10. 스투키 (Sansevieria cylindrica, NCBI taxonomy ID: 13668)

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슈퍼 공기정화식물 스투키는 60여 종의 산세베리아(Sansevieria) 중 하나이다. 산세베리아보다 3배 많은 음이온(anion) 배출시키고 냄새 제거와 전자파 차단에 효과적이다. 밤에 산소를 배출시키는 CAM(Crassulacean Acid Metabolism)식물이고, 자율신경계를 진정시켜 불면증 해소에 도움을 준다고 하니 침실이나 아이방에 두거나, 전자파 차단 및 인테리어 효과가 있어 거실에 두어도 좋겠다. 물은 2~3달에 한 번씩 흠뻑 주고 겨울엔 그냥 쉬게 한다. 과습은 절대 금지다. 꽃말은 “관용 : 너그럽게 용서하고 용납하는 것”으로 산세베리아와 같다. 오리지널 스투키는 여러 개 줄기가 한 덩어리로 부채꼴 모양으로 생긴 것이 좋은 것이고, 우리 회사의 스투키는 줄기를 잘라 꺾꽂이로 번식시킨 것이다. 스투키의 번식은 꺾꽂이, 새순으로 번식시키기, 물꽂이 등 다양한 방법이 있다. 스투키 줄기에 돋아나는 새순은 과감하게 잘라 주어야 줄기 수형을 망가뜨리 지 않는 다고 한다. 잘라낸 새순은 화분에 심어 번식시켜 여러 개의 스투키 화분을 만들면 되겠다.

11. 엔젤트럼펫 (Datura Candida, NCBI taxonomy ID: 1535326)

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가지과에 속하는 유독성 식물로 천사의 나팔(Angel's Trumphet)이라고 한다. 나팔 모양의 꽃이 주렁주렁 달리며 밤이면 그 향기가 진하게 풍겨 나온다. 꽃에 독성이 있어 애완동물이나 아이가 있는 집에서 키우기는 부담스럽겠다. 주로 관상용으로 기르지만, 남미 민간에서는 의식용 환각제로 쓰이기도 하고, 진정, 항천식, 항콜린, 마취 효과가 있어 습포제, 연고제로 사용되기도 한다. 연중 개화가 가능하지만 보통 봄에서 초가을까지 왕성하게 꽃을 피운다. 꽃 한송이 수명은 1주일 정도이고 다른 봉우리에서 계속해서 피고 진다. 겨울에는 최소 5도 이상을 유지해야 하고, 여름엔 28도 이상에서 스트레스를 받으므로 반그늘 혹은 반양지에서 키운다. 개화 시엔 매일 물을 주어야 할 정도로 물을 좋아한다. 왕성하게 꽃을 피우므로 영양공급도 충분히 해 주어야 한다. 삽목 또는 씨앗 파종으로 번식하나 우리나라 환경에서 씨앗 번식은 힘들다. 꽃말 모양이 비슷한 나팔꽃과 마찬가지로 “덧없는 사랑” 이다.

12. 자마이카 (Dracaena reflexa, NCBI taxonomy ID : 475752)

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드라세나과의 열대식물로 전자파 차단효과, 산소배출 능력과 가습효과가 뛰어난 공기정화식물 중 하나이다. 병충해에도 강하고 건조에도 강해 키우기 쉬운 식물이나 추위에 약하니 겨울에는 실내로 옮겨 냉해를 입지 않도록 주의해야 한다. 물 주기는 7~10일에 한 번 화분 흙이 완전히 말랐을 때 듬뿍 주고 잎에는 자주 분무해준다. 직사광선을 피한 밝은 실내광에서 키운다. 햇빛을 잘 받으면 잎의 줄무늬가 더 선명하게 아름다워진다. 4~9월경에 삽목하여 물꽂이하거나 마사토에서 뿌리를 내리면 화분으로 옮겨 번식시킨다. 겨울에 흰색 꽃을 피우지만, 꽃을 보는 건 쉽지가 않다. 꽃대가 올라오고 60일 후에 꽃을 피우는고 낮에는 오므렸다가 밤이 되면 활짝 핀다. 그마저도 2~3일이면 꽃이 다 져버린다고 한다. 자마이카 꽃말은 “약속을 실행하다”이다.



13. 자바 (Dracaena Angustifolia, NCBI taxonomy ID : 100531)

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야자나무를 닮은 듯한 관엽수로 공기정화식물 중 하나이다. 실내 습도 유지에 효과가 좋으니 겨울철 실내에서 키우면 좋겠다. 직사광선을 피한 밝은 간접광에서 키우고, 열대식물이므로 겨울철 최저온도는 15도 이상으로 유지해 줘야 한다. 물 주기는 여름에는 일주일에 한 번 정도 화분 겉흙이 말랐을 때 흠뻑 주고, 겨울에는 조금 더 건조하게 키운다. (보름에 한 번 정도) 잎사귀에 자주 분무해 주면 초록의 싱그러움을 느낄 수 있겠다. 잎이 굉장히 빽빽하게 나 있어 통풍이 중요하다. 통풍이 잘 안 되면 벌레가 잘 생기고 잎이 노랗게 변해 떨어지기도 한다.




14.
청페페 (Peperomia Obtusifolia Alba)

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그리스어로 “후추를 닮았다”는 뜻의 페페로미아의 한 종류로 후추과의 식물이다. 잎이 두꺼워 잎에 물을 저장하는 청페페는 전자파 제거 능력이 좋은 공 기정화 식물로 유명하다. 인도 브라질 페루가 원산지이고 원산지에서는 대부분 나무 밑의 그늘진 곳, 또는 나무에 붙어서 살고 있다. 줄기가 덩굴처럼 땅으로 뻗거나 나무를 기어오르며 가지를 낸다. 가장 좋은 온도는 20~25도이고 겨울철엔 15도 이상 유지한다. 통풍이 좋은 밝은 그늘을 좋아한다. 강한 햇볕을 쬐면 잎의 윤기가 없어지고 색깔이 흐려지지만 햇빛이 너무 부족하면 웃자라기만 해 수형이 망가져 볼품이 없어지니 햇빛이 들어오는 밝은 그늘이 최적의 장소이다. 욕실 등 습한 곳에서도 잘 자란다. 잎에 어느 정도 수분을 머금고 있기 때문에 비교적 건조하게 관리한다. 겉흙이 바싹 말랐을 때 흠뻑 물을 주고 겨울엔 더 건조하게 관리하며 공중 습도는 높은 게 좋으므로 잎에 가끔 분무해 주는 것이 좋다. 화분 흙은 배수가 좋아야 하고 과습되면 뿌리와 줄기 아랫부분이 썩는다. 삽목으로 쉽게 번식할 수 있다. 페페로미아의 종으로는 청페페(Peperomia obtusifolia Alba), 홍페페(Peperomia clusiifolia, NCBI taxonomy ID : 352168), 신홀리페페(Peperomia obtusifolia, NCBI taxonomy ID : 69414), 줄리아페페(Peperomia puteolata, NCBI taxonomy ID : 405313), 수박페페(Peperomia sandersii), 이사벨라페페 등 다양하다.

15. 콤펙타 (Dracaena deremensis N. E. Br. var. compacta Hort., NCBI taxonomy ID : 1315760)

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NASA에서 선정한 공기정화식물 20위로 휘발성유기화학물과 미세먼지 흡수율이 탁월한 관엽식물이다. 잎 뒷면의 기공으로 미세먼지를 빨아들이므로 잎을 자주 닦아 광합성을 용이하게 해야 한다. 다른 관엽식물과 달리 일조량이 조금 부족해도 잘 자라므로 현관 입구, 욕실근처, 주방 등에 두고 키우기 좋다. 반음지 식물로 겨울엔 약간 건조하게 키우고 그 외의 계절엔 흙이 마르지 않게 관리한다. 20~30도 사이에서 잘 자라고 겨울철엔 8도 이상 유지한다. 직사광선 아래 두거나, 냉해를 입거나, 통풍부족으로 곰팡이병이 들면 잎이 검게 타들어간다. 잎이 빽빽하게 들어차 있다고 콤펙타라는 이름이 생겼다고 한다. 외떡잎 식물로 나이테가 없고 줄기에 세월의 흔적이 각인된다. 줄기를 굵게 만들어지는 형성층이 없으므로 잎을 무리하게 따내면 목대가 가늘어진다. 하지만 우리 회사 콤펙타는 아래쪽 잎을 좀 떼주어 용의 비늘 같은 줄기를 좀 감상해 보는 것도 좋겠다.


16. 콩고 (Philodendron 'Congo', NCBI taxonomy ID : 71613)

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천남성과 식물 중 잎 크기가 매우 크고 그 수도 많아 미세먼지 흡수율이 높고 습도 조절 효과가 좋다. 성장 속도도 빨라 한 달에 한 개 정도의 새잎이 돋아난다. 유난히 잎에 윤기가 많이 나는 식물이다. 반그늘의 통풍이 잘되고 시원한 곳을 좋아한다. 20도 정도가 가장 적정하고 겨울철엔 10도 이상의 실내로 옮겨준다. 물 주기는 화분 흙이 바짝 말랐을 때 듬뿍 준다. 과습으로 뿌리가 썩지 않도록 주의해야 한다. 공중 습도를 좋아하므로 하루에 한 번씩 분무해 주고 건조한 겨울엔 분무에 더 신경 쓰도록 한다. 독성이 있다고 알려져 있어 줄기를 자를 때 주의해야 하겠다. 우리 회사의 콩고는 흔히 보는 콩고 화분보다 웃자란 것으로 보인다. 중간중간 뿌리가 보이는 가지는 꺾꽂이하여 새로운 화분으로 번식하는 것이 좋겠다.





17. 파키라 (Pachira aquatica, NCBI taxonomy ID :
69118)

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돈을 부르는 나무라고 서양에서는 머니트리(money tree)라고도 부른다. 이국적인 정취를 풍기는 관엽식물로 이산화탄소 제거 능력이 좋은 공기정화식물이다. 또한, 집중력을 높이고 마음을 안정시키는 효능이 있어 베란다나 거실에서 기르기 좋은 식물이다. 온도가 높을수록 증산량이 줄어드는 식물로 겨울철 가습효과는 떨어진다. 두꺼운 원통형 줄기와 거기서 뻗은 가느다란 가지가 특징이고 꽃은 매우 크고 아름다워 감상하기 좋고 열매는 식용 가능하다고 한다. 꽃은 바나나, 망고향을 풍기고 15cm 정도 되는 노란 술이 활짝 핀다. 밤에만 활짝 피고 이틀 정도면 떨어진다. 꽃말은 “행운”으로 보기 힘들다는 파키라 꽃을 피운다면 행운을 기대해 봐도 좋겠다. 반그늘을 좋아하고 덩치에 비해 물을 싫어하는 편이다. 물 주기는 1~2주에 한 번씩 흠뻑 주고 잎에 자주 분무한다. 배수에 신경 써야 하고 과습하면 기둥(줄기)과 뿌리가 썩는다. 겨울엔 햇빛이 잘 드는 곳에 두고 건조하게 키운다. 씨앗과 꺾꽂이로 번식한다. 줄기를 자르면 여러 개 새순이 나오므로 너무 자란 줄기는 잘라 주며 나무 키는 낮추고 가짓수를 늘려 풍성한 모양으로 수형을 잡아 주면 보기 좋다. 잘라낸 가지는 물꽂이 하면 한 달 뒤 뿌리가 내린다.


18.
행복나무 (Heteropanax fragrans, NCBI taxonomy ID :
133943)

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두릅나무과의 상록관엽식물로 잎이 웃는 모양이라서 해피트리라 부른다. 중국, 인도 등 동남아에서 자생하는 나무로 자생지에서 약용, 건축용 목재, 조경수 및 잎은 누에 먹이로 사용된다. 음이온 발생, 전자파 차단 등 공기정화기능도 있다. 추위에 약한 반음지 식물로 통풍이 잘되는 밝은 그늘이 가장 좋은 장소이다. 직사광선에 잎이 타들어 가고, 빛이 부족하면 잎이 아래로 쳐지고 색도 바래 가치가 떨어진다. 물 주기는 15일 주기로 화분 흙이 완전히 말랐을 때 흠뻑 준다. 과습으로 인해 뿌리가 썩으면 잎들이 노랗게 변하게 된다. 이파리는 젖은 수건으로 닦아 공기 정화를 쉽게 한다. 오래된 밑가지는 가지치기해서 새순이 돋아나게 하여 관리해 준다. 잎이 끈적거리는 것은 병충해를 입었다는 증거이니 살충제를 뿌려야 한다.




19. 행운목 (Dracaena fragrans, NCBI taxonomy ID : 231032)

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아스파라거스과에 속하는 아프리카 열대지역의 관엽식물로 자생지에서는 10m 이상 자라기도 한다. NASA에서 선정한 공기정화식물 11위로 포름알데히드 제거 능력이 뛰어나고 습도 유지에 탁월하다. 열대식물답게 고온다습을 좋아하고 추위에는 약해 겨울철엔 10도 이상 유지해야 한다. 직사광선을 받으면 잎이 타고 빛이 부족하면 누렇게 변하니 간접광이 있는 밝은 곳이 좋겠다. 공증습도를 좋아해서 분무를 자주 해 줘야 하나 화분은 건조한 듯 키우는 것이 좋다. 일주일에 한 번 정도 겉흙이 말랐을 때 듬뿍 준다. 잎을 자주 닦아주고 누렇게 된 잎은 잘라주어 새잎이 돋아나는데 도움이 되게 한다. 행운목의 꽃말은 “행운, 행복, 약속을 실행하다”로 꽃을 피우기 어렵다고 한다. 평소 반그늘에서 자라게 하다가 겨울철에 햇빛을 많이 보게 하는 등 정성을 다해 키워보면 백합 향보다 진하고 밤에는 수백 미터 밖에서도 진한 향을 맡을 수 있다는 행운목 꽃을 피울 수 있을지도 모르겠다.(우리 회사에서도 한 번 피운 적이 있었는데 사무실에 향기가 가득했다.) 대부분 삽목으로 번식하고 번식시기는 6월이 가장 적당하다. 번식 줄기를 5cm 정도 잘라 모래에 꽂으면 뿌리가 자란다. 토막 낸 줄기를 물접시에 놓고 기르기도 한다. 행운목은 다른 나무에 비해 뿌리 발달이 더뎌 분갈이는 자주 할 필요가 없다.


20.
대엽홍콩야자 (Schefflera arboricola, NCBI taxonomy ID : 46415)

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홍콩야자와 비슷한 형태이나 잎이 넓고 목대가 훨씬 굵은 관엽식물로 원산지는 오스트레일리아이고 원산지에서는 15M까지 자란다. 잎이 커다랗게 퍼진
모습 때문에 미국에서는 우산나무라고도 불린다. 증산작용 뛰어나 천연 가습기로 좋고 포름알데히드 제거 및 새집증후군을 없애며, 전자파 차단 효과도 뛰어난 공기정화식물이다. 음지에 강하고 통풍이 잘되는 밝은 그늘에 두는 것이 좋다. 공중 습도가 높은 다습한 환경을 좋아하니 수시로 잎에 분무하여 수분을 공급해 준다. 물 주기는 7~10일에 한 번 정도 화분 흙이 마르면 주고 겨울엔 조금 더 건조한 것이 좋다. 적정온도는 10~25도이고 겨울철엔 5도 이상 유지해야 한다. 꽃말은 “행운이 함께하는 사랑”이다 삽목으로 번식시키며 윗가지를 잘라 물에 꽂아 뿌리를 나게 한다. 너무 웃자라는 걸 방지하려면 중간 마디를 잘라 가면서 수형을 잡는다.

지금까지 우리 회사에 있는 20여 종의 식물들의 특징과 기르는 방법에 대해 알아보았다.종합해보면 아래와 같이 대부분 비슷한 법칙을 가지고 있는 것을 알 수 있다.

  1. 식물의 물 주기는 며칠에 한 번이 아니고 흙이 말랐을 때 흠뻑 준다는 점
    (속흙과 겉흙이 마른 정도는 조금씩 다르지만)
  2. 겨울을 나기 위해서는 여름보다는 좀 더 건조하게 관리해야 한다는 점
  3. 겨울을 잘 나기 위해서는 최소 5도 이상의 온도를 유지해야 한다는 점
  4. 공기정화식물의 경우 잎이 깨끗해야 그 효과가 크므로 잎을 잘 닦아 주어야 한다는 점
  5. 빛이 모자라는 경우 잎은 풍성하지 않게 웃자라기만 해 수형이 망가진다는 점
  6. 대부분 삽목(꺾꽂이)로 번식이 가능하므로 책상 위 작은 화분을 원한다면 마음에 드는 식물의 가지 부분을 잘라 번식시킬 수 있다는 점 등이다.

겨울과 봄에 기승을 부리는 (초)미세먼지와 유기화합물을 흡수하고 다량의 컴퓨터와 가전제품에서 발생하는 전자파를 차단하며, 자연 가습 효과로 습도를 유지해 주고, 깨끗한 산소를 공급해 주어 사무실의 공기를 쾌적하게 유지해 주는 많은 식물을 정성껏 가꾸어 인테리어 효과도 누리고 건강에도 도움이 되기를 바라는 바이다.

작성자 : 임천안 이사

Posted by 人Co

2017/06/20 17:27 2017/06/20 17:27
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생활 속 화학물질

우리는 일상생활에서 샴푸와 화장품, 세제, 학용품, 어린이용품과 방향제 등 생활 전반에서 다양한 화학물질에 노출되고 있습니다. 그러나 화학물질이 어떤 물건에 어떻게 사용되는지, 인체에 어떤 영향을 미치는지에 대한 정보는 너무 어렵거나 찾기가 쉽지 않습니다.
이러한 유해한 독성을 가지고 있는 화학물질의 올바른 사용으로, 안전하고 건강한 생활에 도움 되시길 바랍니다.


가구와 포름알데하이드



 
포름알데하이드
는 자극성 냄새가 나는 휘발성 유기화합물로 다른 화학물질과 쉽게 반응하기 때문에 매우 다양하게 사용됩니다. 가구, 바닥재, 벽지, 페인트 등 인테리어나 건물 단열재와 같은 건축자재에 사용되어 새집 증후군의 주요원인으로 알려져 있습니다. 또한 매니큐어나 손톱 강화제, 모발용 제품 등 신체에 직접 사용하는 제품에서도 사용되므로 주의하여야 합니다. 포름알데하이드는 대표적인 발암물질로 장기간 노출될 경우 호흡기의 암이나 백혈병을 유발할 수 있으며, 천식 등의 알레르기 질환에도 영향을 줍니다.
  • 용도 : 다양한 사용(용제, 방부제)
  • 영향 : 발암성, 알레르기 유발, 천식, 눈의 자극, 높은 농도일 경우 설사, 구토 증상, 장기간 노출 될 경우 코나 목을 포함한 호흡기계 암 또는 백혈병 유발, 위염, 태아기형
  • 노출 경로 : 대기오염과 실내 공기 오염을 통한 피부 노출
  • 주의 : 새 가구, 단열재, 바닥 마감재, 페인트, 접착제, 새 옷, 새 침구류, 유리섬유제품, 매니큐어, 에나멜 등 손톱경화제, 담배연기, 자동차 배기가스, 일부 섬유유연제


등산복과 과불화화합물




과불화화합물
은 그 특수한 성질 때문에 방염, 방수 코팅제로 사용됩니다. 프라이팬에 음식이 눌어붙지 않도록 씌워진 코팅, 걸레로 한 번만 닦아주면 깨끗해지는 오염방지 카펫, 물이 닿아도 툭툭 털어내기만 하면 되는 방수 등산복 등에 주로 사용됩니다. 종이 포장으로 알고 있던 피자, 패스트푸드 포장지 코팅에도 사용되고 있습니다. 환경호르몬으로 알려져 있으며 장기간 체내에 잔류하고, 자연 상태에서도 잘 분해되지 않아 위험성에 대한 우려가 큰 물질입니다. 퍼플루오로옥타노익산(PFOA)과 같은 일부 과불화화합물은 이미 제조업체 자체적으로도 사용을 중지하는 계획을 하고 있으며, 세계적으로도 그 사용의 규제가 점차 강화되고 있는 물질입니다. 하지만 이를 대체하는 다른 과불화화합물의 안전성 입증에 대한 논란도 계속되고 있어 사용에 주의해야 합니다.

  • 용도 : 방수방염코팅제
  • 영향 : 혈액과 간에 축적
  • 노출경로 : 등산복 자켓, 바지, 신발, 침낭
  • 주의 : 섬유, 식품포장재, 조리기구, 플라스틱


화장품과 파라벤



파라벤은 화장품이나 의약품 등의 방부제로 흔하게 사용되는 화학물질입니다. 샴푸, 린스, 로션, 모발 제품, 치약까지 대부분의 화장품에서 사용되고 일부 종류는 식품첨가물로도 사용이 가능합니다. 파라벤은 피부의 알레르기 반응을 유발 할 수 있을 뿐 아니라, 호르몬과 유사한 작용을 하거나 호르몬의 작용을 방해하는 내분비계 장애물질(환경호르몬)으로 알려져 있고 특히 여성호르몬인 에스트로겐과 유사한 역할을 하는 것으로 보고되어 있습니다. 또한 유방암 조직에서 파라벤이 검출된 연구 결과로 인하여 암과의 상관성에 대한 논란도 계속되고 있어 화장품 사용이 많은 여성이 더 주의해야 할 물질 중 하나입니다.

  • 용도 : 보존제, 미생물 보존 방부제
  • 영향 : 생식독성, 피부자극, 발진, 피부염, 알레르기 반응 유발, 유방암
  • 노출 경로 : 로션, 메이크업제품, 식품, 물티슈, 모공관리 제품, 마스카라
  • 주의 : 화장품, 세정용품
 

샴푸, 린스와 1,4다이옥산




 

1,4-다이옥산은 물에 쉽게 녹고 잘 분해되지 않는 성질 때문에 안정제나 용매로 광범위하게 사용됩니다. 하지만 특이한 성질 때문에 미생물이나 자연환경에서도 잘 분해가 되지 않아 상수원의 오염 문제를 일으키기도 합니다. 드라이클리닝 약품의 용매, 음식 포장재, 페인트 등에 사용되며, 일부 알킬페놀류 계면활성제의 화학반응으로 생성되어 샴푸나 클렌징 등 개인위생용품이나 화장품에서 검출되기도 합니다. 1,4 다이옥산은 단기간 노출만으로도 눈, 코 등 점막에 염증을 일으킬 수 있으며 두통, 졸음, 현기증을 유발합니다. 국제암연구소 (IARC)에서는 인체발암성 물질로 분류하고 있습니다.

  • 용도 : 다양한 사용(용제, 방부제)
  • 영향 : 단시간 노출 시 눈, 코, 목의 염증 유발, 다량 노출 시 신장, 신경계 손상
  • 노출 경로 : 섬유제조, 합성피혁, 의약품, 농약, 전자제품, 화장품 제조, 주로 드라이클리닝 제품의 용제인 트리크로로에탄의 안정제로 쓰임
  • 주의 : 플라스틱, 페인트, 화장품, 샴푸, 린스, 주방세제


핸드워시, 치약과 트리클로산


 

트리클로산항균제로 널리 사용되고 있습니다. 항균 비누, 항균 플라스틱, 항균 천 등 항균을 강조한 제품, 그리고 치약과 화장품에 사용됩니다. 지방에 잘 녹는 성질이 있어서 지방 조직에 쉽게 축적되므로 모유를 통해 아이에게 전달 될 수도 있습니다. 갑상선 호르몬을 방해하는 내분비계 교란 물질(환경호르몬)로 알려져 있으며, 수돗물의 염소/햇빛에 반응하여 다이옥신을 생성하기도 합니다. 트리클로산은 의약용으로도 많이 사용되고 있는 물질이지만, 미국의약협회에서도 가정에서는 사용하지 않을 것을 권장하고 있습니다. 오랜 기간 사용할 경우 오히려 세균의 내성만 키워 슈퍼박테리아의 원인일 될 수 있다는 연구결과도 발표되었습니다.

  • 용도 : 항균제
  • 영향 : 여성의 유방암과 관련되어 있고, 아주 적은 양으로도 갑상선 기능과 갑상선 호르몬 방해하는 물질로 의심되고 있음
  • 노출경로 : 항균 비누와 세제, 방취제, 치약, 화장품, 항균 장난감 등
  • 주의 : 치약이나 향균제품, 탈취제 등 구입 시 포함여부 확인

우리가 구입하여 흔히 사용하는 제품들의 성분에 눈이 가지 않는 것이 사실입니다. 제품의 종류에 따라 전 성분이 표기되는 경우도 있고 주요 성분만 표기한 경우도 있어 맹신할 수 있는 정보는 아니지만, 위험할 수 있는 성분을 미리 확인하고 선택하여 좀 더 건강한 제품을 사용하시길 바랍니다.


* 이미지 출처 : 123RF Limited
* 참고문헌 : 서울특별시 '생활보건과 생활 속 화학물질 안전하게 사용하기', 환경정의 ' 생활 속 화학물질'


작성자 : MS실 이혜원 주임

Posted by 人Co

2017/06/09 12:29 2017/06/09 12:29
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암을 유발하는 유전변이 가운데 가장 중요한 것이 복제수변이(Copy-number variation, CNV)입니다. 암 복제수변이는 체세포(somatic) 유전변이이기 때문에 생식세포 복제수변이(germline CNV)와 구분하여 CNA(Copy-number alteration)라고도 합니다. 유전체의 특정 유전자 영역이 증폭(amplification)되거나, 삭제(deletion)됨으로써, 온코진(oncogene) 강화 혹은 종양억제유전자 약화 역할을 수행합니다. 치환변이(SNV)도 중요하지만, 그 종류가 너무 다양하기 때문에 치료 표적으로 삼기가 복잡하지만, CNA는 해당 유전자를 직접 억제하거나 보완하도록 치료표적으로 할 수 있기 때문에 임상에서 더욱 중요합니다.

특정 암 조직에 대해 유전체 복제수변이 CNA가 있는지 확인하는 다양한 방법이 있습니다. 고전적인 FISH 등 염색 후 현미경으로 관찰 방법에서, 고밀도 SNP array의 방법으로 발전해 왔고, 특히 SNP6라고 알려진 Affymetrix의 칩은 SNV과 함께 CNA를 탐지하는데 널리 사용되고 있습니다. 최근 NGS 실험방법의 발전으로, WGS, WES 데이터로 매핑정도(mapping depth)를 이용하여 CNA를 추정할 수 있는데, 이는 정밀의료시대를 위해 중요한 분석 방법으로 주목 받고 있습니다. NGS 데이터로 SNV와 CNA를 함께 탐지하고, 유전변이에 맞는 치료를 수행할 수 있기 때문입니다.


(그림 1. VarScan2 프로그램이 WES 데이터로 mapping depth를 기반으로 CNA 추정하는 과정 - 염색체의 특정 영역이 삭제되거나 증폭됨을 알 수 있습니다. 출처: Exome-based Copy Number Analysis with VarScan2)

다양한 프로그램들이 NGS 데이터로부터 CNA를 탐지할 수 있습니다. 보통은 BAM 파일을 읽어 유전체의 어느 영역이 CNA인지 추정합니다. 다양한 알고리즘들이 사용되지만, 각각의 특징들로 인해 그 정확성은 다양합니다. NGS 기반 정밀의료를 위해서는 어떤 방법이 정확하게 NGS 데이터로 CNA 추정할 수 있는지 확인하는 것이 중요합니다.

한양의대 공구 교수님 지도로 TCGA 유방암 WES 데이터로 7종의 WES CNA 탐지도구의 정확도를 평가한 연구 결과가 Oncotarget에 실렸습니다. (Gene-based comparative analysis of tools for estimating copy number alterations using whole-exome sequencing data Oncotarget 2017)

TCGA는 암 환자의 WES 데이터 뿐 아니라, SNP6로 실험한 CNA 데이터를 함께 제공합니다. 이번 연구는 TCGA에서 제공되는 SNP6 CNA 데이터를 정답으로 하여, 다양한 WES 기반 CNA 탐지 프로그램(CoNIFER, CODEX, ngCGH, ExomeCNV, VarScan2, saasCNV, falcon)의 정확도를 확인하였습니다.


(그림 2. 본 연구방법의 전체 모식도 - TCGA 유방암 419 사례의 WES CNA 추정결과와 SNP6 CNA 결과를 비교함)

TCGA 유방암 419 사례에서 각각 민감도(sensitivity)와 특이도(specificity)를 확인한 결과는 다음과 같습니다.

(그림 3. 7개 CNA 추정 프로그램의 민감도, 특이도 막대그래프. CNA Gain과 Loss로 나누어 각각 확인함)

하나의 사례를 골라서 프로그램마다 얼마나 결과가 유사한지 확인한 결과는 다음과 같습니다.



(그림 4. 하나의 사례에서 CNA Gain/Loss를 정답인 SNP6 결과와 비교하고, 그 결과를 벤 다이어그램으로 표시)

전반적으로 암-정상 사례로 분석하는 도구(ExomeCNV 등)가 암 사례만 분석하는 도구(CoNIFER 등)에 비해 정확도가 높았습니다. 본 연구를 통해 CNA를 정확하게 추정하기 위해서는 정상조직도 함께 NGS 분석해야 함을 확인할 수 있었습니다. 종합적으로 saasCNV 프로그램이 가장 정확도가 높았습니다. 이 프로그램은 복제수를 대립유전자별로 확인(allele specific CNV caiing)할 수 있는 장점도 있어서 앞으로 NGS 데이터로 CNA를 추정하는데 중요하게 활용될 수 있을 것으로 기대합니다. 또한, 어떤 사례는 정확도가 높고, 어떤 사례는 정확도가 낮은데, 샘플 데이터의 어떤 요인이 정확도에 영향을 미치는지도 추가로 연구하여, 정밀의료 진단을 위한 분석 방법으로 활용 할 수 있습니다.

본 연구를 수행하는데 가장 많은 도움을 준 것은 Jupyter와 pandas입니다. "419사례 x 2만여 유전자" 행렬을 다양하게 다뤄야 하는데, pandas로 어렵지 않게 할 수 있었고, 중간중간 분석 결과들을 jupyter로 관리할 수 있었습니다. 이들 도구를 잘 사용하는 것은 유사한 분석을 수행하는데 필수 불가결한 요소가 될 것입니다.

작성자 : Platform Lab 수석개발자 김형용

Posted by 人Co

2017/05/30 08:44 2017/05/30 08:44
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