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[신소재 신기술(186)] AI가 설계한 차세대 냉각 소재⋯실내 온도 낮추고 에너지 소비 줄인다
- 인공지능(AI)을 활용해 설계된 새로운 열 방출 소재가 개발돼 냉방 효율을 획기적으로 개선하고, 주거·의류 산업·우주 분야까지 폭넓은 적용 가능성을 제시하고 있다. 미국 텍사스대학교 오스틴캠퍼스 연구진은 중국 상하이교통대, 싱가포르국립대, 스웨덴 우메오대 등과 공동으로, AI 기반 머신러닝 기법을 활용해 3차원 열 메타 방출체(thermal meta-emitter)를 설계하는 프레임워크를 개발했다고 밝혔다. 해당 연구는 국제학술지 네이처(Nature) 7월호에 게재됐다. 연구팀은 이를 통해 총 1,500종 이상의 독자적 소재를 설계했으며, 이러한 소재들은 복잡한 열 방출 특성을 조절함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 고안됐다. 텍사스대 기계공학과의 유빙 정(Yuebing Zheng) 교수는 "기존 방식은 시도와 오류에 의존해 설계 속도와 정확도에 한계가 있었지만, 이번 프레임워크는 설계 공간을 비약적으로 확장함으로써 이전에는 상상조차 어려웠던 고성능 소재를 현실화했다"고 설명했다. 실제 냉각 실험에서도 효과가 입증됐다. 연구진은 설계된 4종의 메타 방출체 중 하나를 모형 주택의 지붕에 적용해 기존 상용 백색·회색 도료와 비교했다. 정오 기준 직사광선 하에서 4시간이 지난 뒤, 해당 메타 방출체를 적용한 지붕의 표면 온도는 기존 도료 대비 평균 5~20도 낮게 유지됐다. 이 같은 성능을 기반으로 연구진은, 고온 도시인 리우데자네이루나 방콕의 아파트에 적용할 경우 연간 약 1만5,800킬로와트시(kWh)의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 추정했다. 이는 일반적인 에어컨 한 대가 연간 소비하는 전력량(약 1,500kWh)의 10배가 넘는 수치다. 연구진은 해당 소재의 활용 분야가 단순 주거·상업용 냉방을 넘어 도시환경, 항공우주, 섬유, 자동차 등 다방면으로 확장될 수 있다고 보고 있다. 예를 들어 도심 건축물에 적용할 경우 열섬현상을 줄이고, 우주선 외부에 활용하면 태양광 흡수와 복사열 방출을 동시에 조절해 내부 온도를 효과적으로 관리할 수 있다는 설명이다. 소비자용 제품에도 적용 가능성이 높다. 이 소재를 의류나 캠핑 장비에 접목하면 더운 환경에서도 착용자의 체온 상승을 억제할 수 있고, 차량 외장재나 내장재로 활용할 경우 햇빛 아래 장시간 주차된 차량의 내부 온도를 낮추는 데 기여할 수 있다. 정 교수는 "기존 자동화 설계 방식은 단층 박막 구조나 평면 패턴 등 단순한 형태만 구현 가능했으나, 이번 프레임워크는 다층적이고 입체적인 구조 설계가 가능해 실질적인 성능 향상이 가능하다"고 밝혔다. 해당 연구를 공동 주도한 카이 야오(Kan Yao) 박사는 "AI가 모든 문제의 해답은 아니지만, 열 방출체처럼 스펙트럼 조절이 핵심인 소재 설계에서는 머신러닝이 최적의 해법이 될 수 있다"고 강조했다. 연구진은 향후 이 프레임워크를 나노광학(nanophotonics) 분야 전반에 확장 적용할 계획이다. 나노광학은 빛과 물질이 나노미터 수준에서 상호작용하는 영역으로, 센서·이미징·에너지 기술 등 차세대 광학 기술의 핵심으로 주목받고 있다. 이번 논문은 AI 기반 신소재 설계가 실험적 한계를 넘어 상용 기술로 이어질 수 있는 가능성을 제시한 사례로 평가된다. 향후 기후변화 대응 및 에너지 효율화 기술 발전의 새로운 전환점이 될 수 있을지 주목된다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(186)] AI가 설계한 차세대 냉각 소재⋯실내 온도 낮추고 에너지 소비 줄인다
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[우주의 속삭임(127)] NASA, 태양 대기에서 '헬리시티 장벽' 첫 발견
- 미국 항공우주국(NASA)의 태양탐사선 '파커 솔라 프로브(Parker Solar Probe)'가 태양 외곽 대기인 코로나(corona)에서 '헬리시티 장벽(helicity barrier)'으로 불리는 새로운 물리적 구조의 증거를 포착했다. 이는 1939년 이후 물리학계가 85년 동안 풀지 못했던 태양 대기 고온 현상, 이른바 '코로나 가열 문제(coronal heating problem)'의 해명을 향한 중대한 진전을 의미한다고 과학 전문매체 IFL사이언스가 지난 10일(현지시간) 보도했다. 태양탐사선 파커 솔라 프로브는 2018년 발사돼 지금까지 24차례에 걸쳐 태양에 근접 비행을 수행했으며, 지난 6월에는 인류가 제작한 물체 중 최고 속도인 시속 69만2000km(430,000마일)를 기록하며 태양 대기 깊숙이 접근했다. 이 탐사선은 태양의 대기 구조, 태양풍 가속 원인, 플라스마 거동 등 태양물리학의 핵심 난제를 규명하기 위한 목적으로 운용되고 있다. 태양은 중심부에서 수소를 헬륨으로 융합시키며 약 1,500만℃의 온도를 발산하지만, 외부 대기인 코로나는 표면 온도(약 5,500℃)보다 훨씬 높은 200만℃ 이상으로 측정된다. 고온의 중심에서 멀어질수록 오히려 온도가 높아지는 이 현상은 기존 열역학 법칙으로 설명하기 어렵다는 점에서 오랫동안 과학자들의 의문을 자아냈다. 기존 이론은 코로나 내 난류 또는 이온 사이클로트론 파(ion cyclotron wave) 같은 자기파에 의한 에너지 전달을 가열 원인으로 제시해왔지만, 각 이론은 전자와 이온의 온도 차이 또는 파의 생성량 부족 등 결정적인 설명력을 확보하지 못했다. 이번 연구에서 제안된 '헬리시티 장벽' 이론은 이러한 기존 가설들의 결점을 상호 보완해주는 개념이다. 연구진은 이를 물이 산을 따라 흐르다 댐에 가로막혀 에너지가 특정 방식으로 전환되는 현상에 비유했다. 즉, 헬리시티 장벽은 전자의 직접 가열을 차단하고 에너지를 이온 사이클로트론 파로 우회시켜 이온 가열을 유도하는 작용을 한다는 것이다. 논문 공동저자인 로망 메이랑 박사(영국 퀸메리 런던대)는 "헬리시티 장벽이 존재하면 난류 소산 구조가 변화하며, 플라스마 가열 방식 자체가 달라진다"고 설명했다. 연구진은 파커 탐사선이 수집한 태양풍 자기장 데이터를 바탕으로, 열에너지 대비 자기에너지가 높은 조건에서 장벽 형성이 가능함을 이론적으로 예측하고, 실제로 해당 조건에서 자기장 요동이 예측대로 변화함을 관측했다. 이 조건은 태양 근접 환경에서 자주 나타나는 것으로 확인됐다. 논문은 '피지컬 리뷰 X(Physical Review X)' 최신호에 게재됐으며, 논문 저자이자 퀸메리 런던대 우주플라스마물리학 리더인 크리스토퍼 첸 박사는 "이번 연구는 난류 소산의 근본 물리와 태양풍 가속 메커니즘에 대한 이해를 확장시켰으며, 향후 우주 기상(space weather) 예측의 정밀도를 높이는 데에도 기여할 것"이라고 평가했다. 연구진은 이번 결과가 우리 태양뿐 아니라, 자기적 구조와 고온 플라스마가 공존하는 외부 우주 환경에서도 유사하게 적용될 수 있다고 밝혔다. 제1저자인 잭 맥킨타이어 박사과정 연구원은 "헬리시티 장벽 개념은 코로나 내 수소 이온이 전자보다 항상 뜨거운 이유를 설명하며, 우주 플라스마의 보편적 난류 특성 이해에 중요한 시사점을 제공한다"고 덧붙였다.
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[우주의 속삭임(127)] NASA, 태양 대기에서 '헬리시티 장벽' 첫 발견
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[ESGC] 대서양 나노플라스틱 오염, 기존 추정치 훌쩍 넘어⋯'보이지 않는 공포'
- 대서양에 나노플라스틱이 무려 2700만톤이나 떠다니고 있는 것으로 밝혀졌다. 유럽 연구진이 북대서양 전역에서 해수 샘플을 채취해 분석한 결과, 인간 눈에 보이지 않을 정도로 미세한 '나노플라스틱'이 해양 전반에 광범위하게 퍼져 있으며, 특히 수면 근처와 유럽 해안 인근에서 고농도로 발견됐다. 해당 연구 결과에 대해서는 사이멕스(scimex), 유렉얼랏, 뉴욕타임스 등 다수 외신이 10일 보도했다. 해당 내용은 국제학술지 '네이처(Nature)'에 최근 게재됐다. 유렉얼럿에 따르면 로열 네덜란드 해양연구소(NIOZ)와 위트레히트 대학교가 시행한 연구는 해양 나노플라스틱 양에 대한 최초의 추정치를 제공한다. 이번 조사는 NIOZ와 위트레히트 대학교를 포함한 공동 연구팀이 북대서양 12개 지점에서 다양한 수심에서 채취한 해수 시료를 분석하는 방식으로 진행됐다. 그 결과, 수면에서 10미터 깊이의 해수 1세제곱미터(m³)당 평균 18.1밀리그램의 나노플라스틱이 포함된 것으로 나타났으며, 유럽 해안 인근의 샘플에서는 이보다 높은 25밀리그램의 농도가 측정됐다. 해저 부근에서는 평균 5.5밀리그램 수준이었다. NIOZ 연구원이자 위트레흐트 대학교 지구화학 교수인 헬게 니만은 "해수에 나노플라스틱이 존재한다는 것을 보여주는 논문이 몇 편 있었지만, 지금까지 그 양을 추정할 수 없었다"며 해양 과학자들과 위트레흐트 대학교의 대기 과학자 두샨 마테리치(Dušan Materić) 박사의 지식이 힘을 합쳐 이 최초의 추정치를 얻을 수 있었다고 밝혔다. 연구를 이끈 두샨 마테리치 박사팀은 특히 북대서양 수면 10미터 이내에 존재하는 나노플라스틱의 총량이 2,700만 톤에 이를 것으로 추정했다. 이는 그간 전 세계 바다 전체에 존재하는 것으로 여겨졌던 나노플라스틱 양과 비슷한 수준으로, 해양 오염에 대한 기존 추정이 매우 심하게 과소평가됐을 수 있음을 시사한다. 나노플라스틱은 지름이 1마이크로미터(1μm, 1000분의 1mm) 이하인 미세한 플라스틱 조각으로, 바다에서 자외선과 파도 등의 물리적 작용으로 만들어진다. 일반적인 미세플라스틱과 달리 생물학적 장벽을 쉽게 통과할 수 있어 어류 등 해양 생물체 내에 축적될 가능성이 높다. 연구진은 "나노플라스틱이 해양 생태계에 가장 심각한 위협이 될 수 있다"며 "대서양에 축적된 플라스틱 질량 중 대부분은 나노 수준일 가능성이 높다"고 분석했다. 니만과 동료들은 예를 들어 1마이크로미터 이하의 크기로 아직 발견되지 않은 다양한 종류의 플라스틱에 대한 추가 연구를 수행할 계획이다. 니만은 "예를 들어, 나노플라스틱에서 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌은 발견되지 않았다. 이 연구에서 다른 분자에 의해 가려졌을 가능성이 있다. 또한 나노플라스틱이 다른 바다에도 풍부한지 알고 싶다. 그럴 가능성은 있지만, 아직 증명되지 않았다"고 덧붙였다. 니만은 바닷물 속 나노플라스틱의 양이 중요한 미비점이었지만, 이제는 아무런 조치도 취할 수 없다고 강조했다. 그는 "바닷물에 존재하는 나노플라스틱은 결코 정화될 수 없다. 따라서 이 연구의 중요한 메시지는 적어도 플라스틱으로 인한 환경 오염을 막아야 한다는 것"이라고 말했다. 이번 연구는 해양 플라스틱 문제의 양적·질적 위협을 동시에 드러낸 사례로 평가된다. 시각적으로 확인하기 어려운 나노 단위 오염물질이 해양 생물과 먹이사슬, 나아가 인간 건강에도 영향을 미칠 수 있다는 점에서 향후 보다 정밀한 모니터링과 국제적 규제 논의가 요구된다.
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- ESGC
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[ESGC] 대서양 나노플라스틱 오염, 기존 추정치 훌쩍 넘어⋯'보이지 않는 공포'
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[기후의 역습(152)] "빙하 녹으면 화산 폭발 급증"⋯지구 온난화 '숨은 재앙' 드러나
- 지구온난화로 인한 빙하 해빙이 장기적으로 화산 분화 가능성을 높일 수 있다는 연구 결과가 발표됐다고 인사이드 클라이밋 뉴스가 7일(현지시간) 보도했다. 특히 남극과 같은 고위도 지역에서 해빙이 화산 활동을 촉진하고, 이로 인한 분화가 다시 기후에 영향을 주는 '피드백 루프'가 발생할 수도 있다는 우려가 제기됐다. 미국 위스콘신대학교 브래드 싱어(Brad Singer) 교수 연구팀은 칠레 안데스 산맥에 위치한 여섯 개 화산에서 수집한 암석의 지화학 분석을 통해, 마지막 빙하기 이후 빙하가 사라지며 화산 활동이 증가한 사실을 규명했다. 이 연구는 미국 국립과학재단(NSF) 지원으로 진행됐으며, 7일 체코 프라하에서 열린 과학 학술회의에서 공개됐다. 싱어 교수는 "두꺼운 빙하가 화산의 '뚜껑' 역할을 하다가, 얼음이 녹으면서 갑작스럽게 내부 압력이 해소돼 분화가 발생할 수 있다"며, "빙하가 사라지자마자 분출 빈도뿐 아니라 용암의 화학 조성에도 뚜렷한 변화가 관측됐다"고 밝혔다. 그는 이를 "콜라 병이나 샴페인 병의 뚜껑을 열었을 때와 비슷한 현상"이라고 설명했다. 빙하기 절정기인 약 1만4000년~2만 년 전, 빙하 아래에 갇힌 마그마는 실리카가 풍부한 결정 구조를 형성하며 기체를 가두었고, 이는 폭발적 분화를 유발하는 요인이 됐다고 연구진은 분석했다. 당시의 화산재는 수 킬로미터 상공까지 분출돼 성층권에 도달했을 가능성도 있는 것으로 추정된다. 특히 연구진은 남극 서부 빙상 아래 존재하는 100개 이상의 화산에도 주목했다. 해당 지역은 이미 해수 온난화로 인해 하부에서 떠받치는 빙붕이 녹고 있으며, 지각에 균열이 있는 화산 지대가 존재할 가능성이 크다고 지적했다. 싱어 교수는 "이런 지역에서 빙하가 급격히 사라질 경우, 화산 활동이 빠르게 증가할 수 있다"며 "화산이 빙하 아래에서 분출하면 하부에서 빙하를 녹이며 해수면 상승을 가속화할 수 있다"고 경고했다. 공동연구자인 파블로 모레노 야에거(Pablo Moreno-Yaeger)는 "얼음은 마치 뚜껑처럼 작용해 화산 내부의 마그마 조성을 바꾸고, 빙하가 사라지면 더 폭발적인 분화로 이어질 수 있다"고 덧붙였다. 실제로 아이슬란드에서는 1970년대부터 빙하와 화산의 상관관계에 대한 연구가 진행되어 왔으며, 2016~2017년에는 카틀라(Katla) 화산에서 하루 최대 2만 4000톤의 이산화탄소가 분출된 것으로 측정됐다. 이는 아이슬란드 전체 화산 이산화탄소 배출량 추정치를 웃도는 수치다. 또한 해빙으로 인해 방출되는 대규모 담수의 중량은 지각에 수압을 가중시켜 지진 활동까지 유발할 수 있다는 연구도 나왔다. 2024년 발표된 논문에 따르면, 댐 수위가 높을 때 지진 발생 가능성이 증가하듯, 해수면 상승도 지진을 유발할 수 있는 요소다. 영국 옥스퍼드대학교의 화산학자 데이비드 파일(David Pyle)은 이번 연구에 대해 "기후 변화에 따른 빙하 질량 변화와 화산 활동 사이의 연계를 뒷받침하는 중요한 증거"라고 평가했다. 한편, 안데스 화산들의 경우 빙하 해빙 이후 수천 년의 시차를 두고 화산 활동이 증가한 것으로 나타나, 이런 변화가 즉각적이지는 않다는 점도 강조됐다. 싱어 교수는 "화산 폭발 시점은 예측하기 어렵지만, 해빙이 이어질수록 더 많은 화산이 깨어날 가능성은 분명하다"며 "화산 분출이 다시 얼음을 녹이고, 그로 인해 해수면이 상승하는 '부정적 피드백 루프'가 현실이 될 수 있다"고 경고했다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(152)] "빙하 녹으면 화산 폭발 급증"⋯지구 온난화 '숨은 재앙' 드러나
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[글로벌 핫이슈] 중국 AI, 17배 저렴한 가격 앞세워 美 턱밑 추격⋯성능 격차 1.7%p로 좁혀
- 중국 인공지능(AI) 기업들이 글로벌 시장에서 영향력을 빠르게 확대하며, 미국 중심의 기술 우위 구도가 흔들리고 있다. 미국의 '초지능(AGI)' 개발 전략에 맞서 중국은 가격 경쟁력과 실용성을 앞세운 AI 모델로 신흥시장을 공략하며, 세계 AI 생태계의 축을 재편하고 있다. 월스트리트저널(WSJ)은 최근 유럽, 중동, 아프리카, 아시아 등지의 은행과 대학 등 주요 기관이 오픈AI의 챗GPT 대신 중국 딥시크(DeepSeek)나 알리바바(Alibaba)의 대형 언어모델을 채택하고 있다고 보도했다. HSBC와 스탠다드차타드는 딥시크의 AI 모델을 내부 테스트 중이며, 사우디 아람코는 주요 데이터 센터에 딥시크를 도입한 것으로 전해졌다. 특허·논문·오픈소스 '양적 축적'…中 AI, 체력 갖췄다 현재 챗GPT의 글로벌 다운로드 수는 9억 1000만 건으로, 딥시크(1억 2500만 건)를 크게 앞선다. 그러나 기술 격차는 빠르게 좁혀지고 있다. 스탠퍼드대 인간중심 AI연구소(HAI)의 '챗봇 아레나(Chatbot Arena)' 평가에서 미국과 중국 최고 AI 모델 간 성능 차이는 1년 전 9.3%포인트에서 올해 1.7%포인트까지 축소됐다. MMLU(대규모 언어이해) 평가에서는 0.3%포인트 차이에 불과하다. 기술 성장의 저변에는 국가 차원의 집약적 전략이 있다. 중국은 2014~2023년 생성형 AI 분야에서 미국보다 6배 많은 특허를 출원했으며, 2022년 기준 전체 AI 특허 출원량은 미국의 2배에 달한다. 학술 논문 수, 오픈소스 기여도 등 주요 지표에서도 세계 10위권에 진입했다. 'AI 냉전 2.0' 현실화…글로벌 생태계 양분 AI 기술을 둘러싼 미중 대립은 'AI 냉전 2.0'이라는 신냉전 구도를 낳고 있다. 브래드 스미스 마이크로소프트 사장은 최근 미 상원 청문회에서 "어느 쪽 기술이 글로벌 표준이 될지에 따라 경쟁의 승패가 갈릴 것"이라고 밝혔다. 미국은 중국의 기술력이 감시·군사 목적으로 악용될 가능성을 경계하며 반도체 수출 제한, 투자 차단 등 전방위적인 압박에 나서고 있다. 반면 중국은 정부 주도의 대규모 투자와 인력 양성, 자체 반도체 생산 등을 통해 독자적 생태계 구축에 주력하고 있다. 중국 군사 저널에 실린 논문들에 따르면, 인민해방군도 AI를 미군과 유사한 방식으로 전술에 접목하고 있다. 이러한 갈등은 글로벌 공급망에도 충격을 주고 있다. 제프리스에 따르면 미국 정부의 수출 규제로 엔비디아가 중국에 공급하려던 H20 칩 판매가 중단되며 최대 100억 달러(약 13조 6000억 원)의 매출 손실이 예상된다. 미국은 AGI, 중국은 실용 AI…전략의 갈림길 양국의 전략 차이도 분명하다. 미국은 AGI(인공 초지능) 개발을 중심으로 고성능 중심의 AI 기술에 집중하는 반면, 중국은 금융·의료·제조 등 산업 현장에 즉시 투입 가능한 실용 AI를 앞세운다. 특히 중국은 오픈소스 모델을 활용해 빠른 확산과 현지화를 꾀하고 있다. 알리바바는 자사의 오픈소스 모델 '큐웬(Qwen)' 기반으로 10만 개가 넘는 파생 모델이 개발됐다고 밝혔다. 일본 스타트업 아베자는 구글과 메타 대신 큐웬을 선택했고, 남아공 비트바테르스란트 대학교는 데이터 보안과 오프라인 사용이 가능한 딥시크를 도입했다. 검열 논란과 기술 표준 경쟁…3국 대응 필요 이처럼 중국이 주도하는 AI 생태계가 확장될수록 정보 통제 문제도 부각된다. 딥시크의 소비자용 앱은 신장 위구르, 티베트 문제 등 중국 정부가 민감하게 여기는 주제에 대해 검열된 답변을 내놓는다. 전문가들은 "AI 기술의 글로벌 확산은 단지 경쟁력 문제를 넘어, 정보 질서와 사회적 가치 체계의 표준을 좌우하는 문제"라고 지적한다. 실제로 2018년까지만 해도 미국 투자자는 중국 AI 분야에 전체 투자금의 약 30%를 차지했지만, 지금은 거의 전면 중단됐다. 기술 경계가 외교·안보 영역까지 확장되며, AI 패권 경쟁은 전방위 전쟁으로 번지고 있다. 중국은 이제 더 이상 후발주자가 아니다. 기술력, 가격, 보급 전략에서 미국을 실질적으로 추격하며 세계 AI 패권의 균형을 흔들고 있다. 기술력뿐 아니라 표준·윤리·거버넌스를 둘러싼 다층적인 경쟁 구도가 전개되는 만큼, 한국도 독자적 생태계 구축과 국제 규범 설정에서 전략적 대응을 강화할 필요가 있다.
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[글로벌 핫이슈] 중국 AI, 17배 저렴한 가격 앞세워 美 턱밑 추격⋯성능 격차 1.7%p로 좁혀
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[퓨처 Eyes(91)] 바이러스인가 세포인가⋯생명의 정의 뒤흔드는 '스쿠나아르카에움' 발견
- 기존 생명의 규칙을 깨는 새로운 생물체가 발견됐다. 과학계가 '생명'의 경계를 다시 그려야 할지도 모른다. 생명과 무생물을 넘나드는 이 유기체는 바이러스도 아니고 완전한 세포도 아니면서, 두 가지 특성을 모두 지녀 학계의 큰 관심을 끌고 있다. 캐나다와 일본 공동 연구팀이 발견한 이 유기체 '스쿠나아르카에움 미라빌레(Sukunaarchaeum mirabile)'는 바이러스처럼 숙주에 기생하지만, 세포처럼 스스로 유전 정보를 복제하는 능력을 가졌고, 생명과 비생명의 정의에 근본적인 질문을 던진다. 캐나다 댈하우지 대학교 하라다 료 분자생물학자가 이끄는 연구팀은 거의 우연히 이 생물체를 발견했다. 연구팀은 해양 플랑크톤 '키타리스테스 레기우스(Citharistes regius)'의 게놈을 연구하다, 기존에 알려진 어떤 생물과도 다른 독특한 DNA 고리를 찾아냈다. 분석 결과 이 유기체는 고세균(Archaea) 영역에 속하는 것으로 나타났다. 고세균은 겉모습은 박테리아와 비슷하지만, 유전적으로는 완전히 다른 생물 그룹이다. 과학자들은 지구의 모든 생명체를 크게 세균, 고세균, 진핵생물(인간과 동식물 포함) 세 영역으로 나누는데, 놀랍게도 인간은 세균보다 고세균과 더 가깝다. 기존 상식 파괴한 '초소형 유전체' 스쿠나아르카에움의 가장 놀라운 특징은 유전 정보의 총량, 즉 게놈(Genome)의 크기가 극도로 작다는 점이다. 이 생물의 게놈은 DNA를 이루는 글자인 '염기쌍'이 23만 8000개에 불과하다. 이는 지금까지 알려진 가장 작은 고세균의 게놈(49만 염기쌍)의 절반에도 미치지 못하는 크기다. 이렇게 축소된 게놈은 자신을 복제하는 데 필요한 기구 말고는 거의 아무것도 담고 있지 않아 강박적인 복제에의 집중을 드러낸다. 이 유기체는 스스로 에너지를 만들거나 대부분의 대사 기능을 수행하지 못하고 생존과 증식을 위해 숙주에 의존한다는 점에서 바이러스와 비슷하다. 하지만 일반적인 바이러스와 달리, 생명 활동의 핵심인 리보솜과 메신저 RNA를 스스로 만드는 유전자를 가졌다. 생명체의 모든 정보는 DNA라는 거대한 설계도에 담겨있다. 이 설계도 원본(DNA)에서 필요한 부분만 복사한 사본이 메신저 RNA이며, '단백질 공장'인 리보솜은 이 사본을 보고 생명 활동에 필수적인 단백질을 만들어낸다. 바이러스는 이 공장과 사본을 모두 숙주에게서 훔쳐 써야 하지만, 스쿠나아르카에움은 스스로 공장을 짓고 사본을 만들 능력이 있는 셈이다. 생명의 정의, 경계에 서다 연구팀은 생물학 논문 사전 공개 사이트 '바이오아카이브(bioRxiv)'에 게재한 논문에서 "이 유기체의 게놈은 극도로 축소돼 인식 가능한 거의 모든 대사 경로가 없으며, 주로 DNA 복제, 전사, 번역 같은 복제 핵심 기제를 암호화하는 정보만 담고 있다"고 밝혔다. 여기서 전사는 DNA 설계도를 메신저 RNA로 복사하는 과정, 번역은 메신저 RNA 정보를 이용해 단백질을 만드는 과정을 뜻한다. 연구팀은 이어 "이는 숙주에 대한 전례 없는 수준의 대사 의존성을 시사하며, 최소한의 세포 생명과 바이러스의 기능상 구분에 도전하는 조건"이라고 설명했다. 과학계에서는 통상 스스로 번식하고 성장하며 에너지를 만드는 단세포 생물 이상을 생명으로 정의했다. 이 때문에 숙주 없이는 아무 활동도 못 하는 바이러스는 생명과 무생물 사이의 회색지대에 있는 존재로 여겼다. 스쿠나아르카에움의 등장은 이 회색지대의 폭을 더욱 넓혔으며, 생명과 비생명의 경계에 있는 존재라는 평가가 나온다. "세포 진화의 비밀 풀 열쇠 될까" '스쿠나아르카에움'의 존재는 자연이 인간의 엄격한 정의를 따르지 않는다는 점을 보여준다. 또한 이번 발견은 세포 생명체와 바이러스의 경계가 생각보다 훨씬 더 넓고, 아직 알려지지 않은 생물학적 다양성이 있다는 점을 알려준다. 연구팀은 논문을 통해 "스쿠나에르카에움의 발견은 세포 생명의 기존 경계를 허물고, 미생물 상호작용 안에 있는 아직 밝혀지지 않은 광대한 생물학적 신비를 드러낸다"고 강조했다. 또한 "공생 시스템을 추가로 탐사하면 훨씬 더 특별한 생명 형태를 드러내 세포 진화에 대한 우리의 이해를 새롭게 바꿀 수 있을 것"이라고 덧붙였다.
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[퓨처 Eyes(91)] 바이러스인가 세포인가⋯생명의 정의 뒤흔드는 '스쿠나아르카에움' 발견
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[기후의 역습(150)] 남극해, 해수 염분 상승·해빙 급감⋯수십 년간 이어지던 담수화 추세 급반전
- 지구 최남단 바다인 남극해(Southern Ocean)에서 해수 표면의 염분 농도가 상승하고 해빙(海氷)이 빠르게 줄어드는 등 기후 시스템의 급격한 변화가 확인됐다. 수십 년간 지속돼온 표면 담수화 현상이 최근 들어 정반대로 전환되면서, 해양·기후 전문가들 사이에 우려가 커지고 있다. 지난 6월 30일(현지시간) 웹사이트 Phys.org에 따르면 영국 사우샘프턴대학교가 주도한 연구진은 유럽 위성 자료와 수중 로봇 부이(Argo float)를 활용해 남위 50도 이남의 해역에서 표층 염분이 갑작스럽게 증가하고 있다는 사실을 밝혀냈다. 이러한 변화는 2015년 이후 남극 해빙이 그린란드 면적에 해당하는 범위만큼 사라진 현상과 병행해 나타나고 있다. 해당 연구 결과는 6월 30일 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)'에 게재됐다. 남극 해빙 감소는 지구 전체에 걸쳐 영향을 미친다. 얼음이 녹으면서 해양에 저장된 열이 대기로 더 많이 방출되어 폭풍의 횟수와 강도가 증가하고 지구 온난화가 가속화된다. 이로 인해 육지는 폭염이 발생하고 남극 빙상은 더욱 많이 녹아 지구 해수면 상승하는 악순환이 이어진다. 연구를 이끈 사우샘프턴대 알렉산드로 실바노 박사는 "해수 표면이 염분을 머금을수록 심해의 열이 상층부로 쉽게 이동하게 되며, 이는 해빙 하부를 녹여 해빙을 더욱 빠르게 줄어든다"며 "이러한 순환은 일정의 위험한 피드백 고리로 작용한다"고 설명했다. 이번 연구에서는 남극 웨델해(Weddell Sea)의 '모드 라이즈 폴리냐(Maud Rise Polynya)' 재출현도 주목됐다. 폴리냐는 해빙에 둘러싸인 해역에 갑작스럽게 열리는 거대한 바다 구멍으로, 최근 그 면적은 웨일스의 4배에 달하는 규모로 확인됐다. 이는 1970년대 이후 처음 있는 일이다. 전통적으로 남극해 표면은 차고 담수화된 물이 상층을 이루고, 아래에는 따뜻하고 염분이 높은 심층수가 자리하는 수직 구조를 갖는다. 겨울철에는 표면이 냉각되고 해빙이 형성되면서 수층 간 밀도 차이(성층 구조)가 강화되고, 이는 심층수의 상층 이동을 차단해 해빙 유지에 유리한 조건을 만들어 왔다. 그러나 최근 관측에 따르 면 표층 염분이 높아지면서 성층 구조가 약화되고, 해빙은 2016년 이후 여러 차례 사상 최저 수준을 기록했다. 연구진은 이러한 변화가 예측보다 빠르게 전개되고 있으며, 기존 기후 모델들이 남극 해빙의 변화 양상을 충분히 설명하지 못하고 있다고 지적했다. 앞서 지적했듯이 남극 대륙은 2015년 이후 그린란드 크기의 해빙을 잃었다. 이 해빙은 다시 회복되지 않았으며, 이는 지난 10년 동안 지구 환경 변화 중 가장 큰 규모이다. 논문 공동저자인 아디티야 나라야난 박사는 "인위적 기후 변화가 장기적으로는 남극 해빙 감소를 유도할 것으로 예상됐지만, 이처럼 갑작스럽고 규모가 큰 전환은 예상하지 못했다"며 "해빙은 태양 복사를 반사하는 역할을 해왔기에, 이 같은 감소는 전 지구적 온난화 속도를 더 빠르게 할 수 있다"고 밝혔다. 알베르토 나베이라 가라바토 사우샘프턴대 교수 역시 "이러한 발견은 기존의 기후 예측 역량이 아직 충분치 않음을 보여준다"며 "위성과 현장 관측을 통한 지속적인 모니터링의 중요성이 그 어느 때보다 커졌다"고 강조했다. 이번 연구는 미국과 영국의 다학제 협력 프로젝트로 수행됐으며, 남극 해양-빙권 시스템의 실시간 변화 양상을 분석해 향후 전 지구적 기후 변화의 이해도를 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.
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[기후의 역습(150)] 남극해, 해수 염분 상승·해빙 급감⋯수십 년간 이어지던 담수화 추세 급반전
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[ESGC] 효소 기반 플라스틱 재활용, 산업화 길 열렸다⋯에너지 소비 65%·비용 74% 절감
- 효소를 기반으로 선택적으로 플라스틱을 분해하는 기술이 개발됐다. 미국 국립재생에너지연구소(NREL)와 매사추세츠대학교 로웰캠퍼스, 영국 포츠머스대학교 등 3개 연구기관이 공동으로 효소 기반 플라스틱 재활용 기술의 상업화를 위한 청사진을 제시했다고 클린테크니카가 6월 30일(현지시간) 보도했다. 연구팀은 효소를 활용한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate) 분해 공정에서 에너지 소모와 비용을 대폭 절감해 산업적 가능성을 확보했다고 밝혔다. PET는 제조 비용이 저렴하고 견고성 등 재료 특성이 우수해 일회용 포장재, 음료수 병, 섬유 등에 널리 사용되는 플라스틱이다. 이번 연구는 기존의 플라스틱 분해효소 '페타제(PETase)' 개선 연구에 고도화된 화학공정 기술과 경제성 분석을 접목해 PET 재활용의 전체 공정을 최적화한 결과다. 기존 재활용 방식은 오염되거나 착색된 저급 폐플라스틱 처리에 어려움이 있었지만, 이번에 개발된 효소는 선택적으로 PET만을 분해할 수 있어 재활용 효율을 높일 수 있는 대안으로 주목받고 있다. 연구팀은 플라스틱 분해부터 생성된 모노머 회수까지 전 공정에서 혁신을 도입해 산·염기 투입을 99% 이상 줄이고, 연간 운용 비용을 74% 절감했으며, 에너지 사용량도 65% 줄였다. 이렇게 생산된 효소 기반 재활용 PET의 단가는 1.51달러/㎏으로, 미국 내 신규 PET 생산 단가(1.87달러/㎏)보다 낮아 상업적 경쟁력을 갖춘 것으로 평가된다. NREL의 수석연구원이자 이번 연구를 이끈 그레그 벡햄 박사는 "복잡한 폐플라스틱을 처리할 수 있는 효소 기반 재활용 기술은 실현 가능성을 높이기 위해 공정 전반에 걸친 다학제적 접근이 필수적이었다"고 설명했다. 이번 연구는 미국 에너지부 첨단소재·제조기술국(AMMTO)과 바이오에너지기술국(BETO)의 지원을 받아 진행됐으며, '열가소성 플라스틱의 매립 및 환경 유출 방지를 위한 바이오 최적화 기술(BOTTLE)' 프로젝트의 일환으로 수행됐다. 한편, 미국 NREL의 2022년 보고서에 따르면 2019년 기준 미국 내 전체 플라스틱의 86%가 매립되었으며, 이는 미국 교통 부문의 에너지 수요의 5%를 공급할 수 있는 잠재 에너지에 해당한다. 전 세계 플라스틱 생산량이 2050년까지 현재의 2~4배로 증가할 것으로 전망되는 가운데, 폐플라스틱을 원료화해 에너지를 재활용하는 기술의 중요성은 더욱 커지고 있다. NREL의 생화학자이자 이번 논문의 공동 제1저자인 나타샤 머피는 "우리는 소비자가 사용한 플라스틱을 새로운 소재의 원료로 효율적으로 가치화하기 위한 새로운 재활용 기술을 설계, 시험, 최적화할 수 있는 중요한 기회를 보고 있다"고 말했다. 포츠머스대학에서 NREL로 합류한 존 맥기헌 박사는 "기초과학을 산업에 접목하는 이번 프로젝트에 참여하게 되어 기쁘다"며 "미국 내 최초의 효소 기반 플라스틱 재활용 플랜트 건설을 위해 산업계와 긴밀히 협력해 나갈 것"이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 케미컬 엔지니어링(Nature Chemical Engineering)'에 게재됐다.
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[ESGC] 효소 기반 플라스틱 재활용, 산업화 길 열렸다⋯에너지 소비 65%·비용 74% 절감
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[글로벌 핫이슈] '설계된 독주' 中 전기차, 세계를 삼키다
- 지난해 중국에서 팔린 자동차 두 대 가운데 한 대는 전기차였다. 한때 '자전거의 나라'로 불렸던 중국이 20여 년에 걸친 정부의 체계적인 장기 계획과 막대한 보조금을 통해 세계 전기차(EV) 시장의 압도적인 선두 주자로 올라섰다. 2025년 현재, 중국의 세계 전기차 시장 점유율은 60%를 웃돈다. 중국의 성공은 세계 각국에 기후변화 대응의 희망을 주는 동시에, 불공정 경쟁과 기술 안보에 대한 우려를 낳고 있다고 BBC가 23일(현지시간) 보도했다. 중국 남부 광저우에서 만난 개인택시 운전사 루윈펑 씨는 "가난해서 전기차를 몬다"고 스스럼없이 말한다. 동료인 쑨징궈 씨 역시 "휘발유차 유지비가 너무 비싸다. 전기차는 돈도 아끼고 환경도 보호할 수 있다"고 거든다. 중국에서 전기차는 더 이상 사치품이 아닌 '필수품'이라는 현실을 보여준다. 20년 공들인 '마스터플랜'…내연기관 건너뛰고 판을 뒤집다 중국의 '전기차 굴기(崛起)'를 이끈 인물은 2007년 과학기술부 부장(科技部部长)에 오른 완강(万钢)이다. 당시 상황을 두고 자동차 분석가 마이클 던은 "완 부장은 '우리가 세계 최대 자동차 시장이 됐지만, 거리를 채운 것은 온통 외국 브랜드'라는 현실을 마주했다. 내연기관차로는 수십 년 앞선 유럽, 미국, 일본을 따라잡을 수 없다고 판단한 그는 전기차로 '판을 뒤집는' 전략을 세웠다"고 분석했다. 여기에는 단순한 산업 육성을 넘어, 극심한 대기오염 문제 해결과 석유 수입 의존도 감소를 통한 에너지 안보 확보라는 국가 목표도 함께 담겼다. 이 구상은 국가 마스터플랜으로 구체화했다. 미국 전략국제문제연구소(CSIS)에 따르면, 중국 정부는 2009년부터 2023년까지 전기차 산업 육성에 약 2310억 달러(약 319조 원)라는 천문학적인 자금을 쏟아부었다. 정부는 소비자부터 자동차 제조사, 배터리 공급업체, 충전 기반 시설까지 산업 생태계 전반에 걸쳐 보조금을 지급했다. 이러한 지원 덕분에 스마트폰 배터리 업체였던 비야디(BYD)는 전기차 기업으로 변신해 올해 초 테슬라를 제치고 세계 1위로 올라섰다. 배터리 기업 CATL(닝더스다이)은 설립 10여 년 만에 전 세계 전기차 배터리 시장의 3분의 1을 장악하는 거대 기업으로 성장했다. 이들 기업은 배터리, 모터 등 핵심 부품을 자체 생산하고 리튬, 코발트 등 원자재 확보까지 내재화하는 '수직 계열화'로 압도적인 원가 경쟁력과 공급망 안정성을 확보했다. 치열한 경쟁이 낳은 혁신…'가성비' 앞세워 소비자 사로잡아 서구권에서는 이를 '국가 자본주의' 또는 '불공정 무역 관행'이라 비판한다. 하지만 중국 기업들은 정부 지원이 특정 기업에 대한 특혜가 아닌, 치열한 경쟁 환경을 만들었다고 반박한다. 샤오펑(XPeng)의 구홍디(谷洪迪) 부회장은 "중국 정부는 유럽이나 미국처럼 정책 지원, 소비자 장려책, 기반 시설 구축을 했을 뿐이다. 차별 없는 지원 덕분에 가장 치열한 경쟁 시장이 조성됐다"고 주장했다. 샤오펑 같은 신생 기업들이 무섭게 성장한 배경이다. 설립 10년 만에 세계 10대 전기차 생산업체로 발돋움한 샤오펑은 약 2만 달러(약 2766만 원) 가격의 신차 '모나 맥스'에 자율주행, 음성인식, 스트리밍 서비스 등 첨단 기능을 기본으로 탑재했다. 실제로 중국의 신차 개발 속도는 서구 경쟁사에 비해 30%가량 빠르며, 전기차와 배터리 관련 특허 출원과 핵심 논문 발표 건수에서도 세계를 이끌고 있다. 허사이(Hesai)의 리쩌샹(李泽湘) 최고경영자(CEO)는 "신세대 전기차 제조사들은 자동차를 완전히 다른 존재로 보고 있다"고 말했다. 소비자들은 압도적인 '가격 대비 성능'에 열광했다. 운전사 루윈펑 씨는 400km 주행에 200위안(약 3만 8468원)이 들던 유류비가 전기차로 바꾼 뒤 4분의 1로 줄었다고 말했다. 자동차 가격보다 비쌀 수 있는 번호판 발급 비용도 면제받았다. 상하이에서는 니오(Nio)가 운영하는 배터리 교체소에서 3분 만에 방전된 배터리를 완충 배터리로 교체하는 서비스를 기름 한 통 값보다 훨씬 저렴한 가격에 제공한다. 세계로 향하는 중국…'환영' 대신 '안보' 우려 직면 내수 시장을 평정한 중국 기업들이 세계로 눈을 돌리자 미국, 캐나다, 유럽연합(EU)은 자국 산업 보호를 위해 높은 관세를 부과하며 견제에 나섰다. 반면, 영국은 별다른 조치를 취하지 않아 샤오펑과 비야디 등이 최근 신차를 출시하며 적극적으로 시장을 공략하고 있다. 최근에는 유럽, 동남아 등지에 현지 공장을 세우고 상표 이미지를 높이는 등 더욱 정교한 해외 시장 전략을 추진하고 있다. 중국산 전기차의 확산은 '안보'라는 새로운 논쟁을 낳고 있다. 리처드 디어러브 전 영국 해외정보국(MI6) 국장은 중국 전기차를 "베이징에서 원격 조종할 수 있는 '바퀴 달린 컴퓨터'"라고 칭하며 안보 위협을 경고했다. 이에 비야디 리커(李柯) 수석 부사장은 BBC 인터뷰에서 "게임에서 진 사람이 할 수 있는 주장일 뿐이다. 비야디는 자료 보안에 막대한 투자를 하며 다른 경쟁사보다 10배는 더 잘하고 있다"고 반박했다. 이러한 공방은 과거 화웨이, 틱톡 등 중국 기술 기업을 둘러싼 안보 논란의 연장선으로 풀이된다. 이러한 외부의 우려와 견제에도, 중국 내에서는 자국 기술에 대한 자부심이 높다. 광저우의 운전사 쑨징궈 씨는 웃으며 말했다. "세계는 이 기술을 세상에 내놓은 중국에 감사해야 한다고 생각한다. 나는 진심으로 그렇게 생각한다."
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[글로벌 핫이슈] '설계된 독주' 中 전기차, 세계를 삼키다
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[먹을까? 말까? (106)] 대마 사용, 심혈관질환 사망 위험 2배⋯"담배처럼 규제해야"
- 대마초 사용이 심혈관질환으로 인한 시망 위험을 두 배 높이는 것으로 나타났다는 연구 결과가 나왔다고 메디컬 익스프레스가 지난 17일(현지시간) 보도했다. 뇌졸중과 급성관상동맥증후군(심장으로 가는 혈류가 갑자기 줄거나 차단되는 현상) 발생 위험도 유의미하게 증가했다. 영국심장학회지 공식 학술지 '하트(Heart)' 온라인판에 실린 이번 메타분석 논문은 2016~2023년 사이 발표된 대규모 관찰연구 24편(총 참가자 약 2억 명 규모)을 종합한 것이다. 연구에 따르면 대마 사용자들은 사용하지 않는 사람에 비해 급성관상동맥증후군 위험이 29%, 뇌졸중 위험이 20%, 심혈관질환으로 인한 사망 위험이 2배 높은 것으로 나타났다. 대마초 및 유도체의 사용이 지난 10년간 급증했으며, 이는 일부 국가의 합법화와 의료용 대마 사용 확대, 그리고 대중의 위험 인식 변화와 무관하지 않다는 것이 연구진의 분석이다. 그러나 지금까지 대마 사용과 심혈관질환 간의 관련성에 대한 명확한 수치는 부족했으며, 이번 연구는 이러한 공백을 채우는 데 초점을 맞췄다. 참가자의 대부분은 19세에서 59세 사이였으며, 성별이 기록된 연구들에서는 대마 사용자 대다수가 남성이었고, 비사용자보다 평균 연령이 낮았다. 연구진은 이번 분석에 포함된 연구 대부분이 관찰연구라는 한계, 대마 노출 강도 측정의 부정확성, 누락된 정보 등으로 인해 중등도 이상의 편향 가능성을 지닌다고 인정했다. 또한 일부 연구는 동일한 데이터를 활용한 중복 분석일 수 있다고 덧붙였다. 그럼에도 불구하고 이번 메타분석은 실제 데이터를 기반으로 한 대규모 통계 종합 결과라는 점에서 학문적 의의가 크다는 평가다. 연구와 함께 게재된 편집자 논평에서 미국 캘리포니아대학교 샌프란시스코 캠퍼스의 스탠턴 글랜츠 명예교수와 퍼블릭헬스연구소 린 실버 박사는 "대마가 심혈관계에 미치는 위험이 미미하다는 기존의 인식에 대해 심각한 의문을 제기한다"며 경고음을 울렸다. 이들은 "현재 대마는 흡입용 고농축 추출물, 합성 향정신성 유도체, 식용 제품 등으로 다양화되고 있으며, 전반적인 농도도 높아졌다"며 "이러한 변화가 심혈관 위험에 어떻게 작용하는지, 그리고 위험이 칸나비노이드 자체에서 비롯된 것인지, 아니면 대마 연기의 미립자, 테르펜, 기타 성분 때문인지 명확한 분석이 필요하다"고 지적했다. 나아가 이들은 "대마도 담배와 같은 건강 위험 규제 틀에 포함되어야 한다"고 강조하며, "대중 건강 차원에서 적극적으로 사용을 억제해야 하며, 간접흡입으로부터 비사용자를 보호할 수 있는 조치도 마련돼야 한다. 심혈관 질환 예방 전략에도 대마 관련 규제가 포함되어야 하며, 제품 경고 표시와 교육 역시 의무화되어야 한다"고 주장했다. 연구팀은 미국에서 현재의 대마 규제는 합법 유통시장의 구축에 치우쳐 있으며, 건강 위험을 최소화하려는 노력이 부족하다는 점도 비판했다. 이들은 "증거가 축적됨에 따라, 허용되는 제품 디자인이나 광고 방식도 건강 관점에서 재조정되어야 한다"고 촉구했다.
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[먹을까? 말까? (106)] 대마 사용, 심혈관질환 사망 위험 2배⋯"담배처럼 규제해야"
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해양 이산화탄소 제거, 산소 위기 초래할 수 있어⋯국제 연구진 경고
- 기후위기 대응 수단으로 주목받는 해양 이산화탄소 제거(mCDR) 기술이 오히려 해양 산소 고갈을 가속화할 수 있다는 경고가 나왔다. 독일 킬에 위치한 GEOMAR 헬름홀츠 해양연구센터의 안드레아스 오슐리스(Prof. Dr. Andreas Oschlies) 교수가 주도한 연구팀은 최근 국제 학술지 환경연구서한(Environmental Research Letters)에 발표한 논문을 통해 특정 mCDR 기법이 해양 생태계에 심각한 부작용을 야기할 수 있다고 지적했다고 인도국방리뷰(IDR)가 15일(현지시간) 보도했다. 오슐리스 교수는 "기후에 도움이 되는 방식이 반드시 바다에도 좋은 것은 아니다"며 신중한 접근을 강조했다. 연구진은 해양 비료살포, 대규모 해조류 양식, 인공용승 등 생물학적 mCDR 방식이 광합성 생물량의 급증을 유도한 뒤, 이 생물량이 분해되면서 막대한 산소를 소비하는 구조임을 지적했다. 특히 이 과정에서 발생하는 산소 손실은 이산화탄소 저감에 따른 산소 증가 효과보다 최대 40배까지 클 수 있다는 분석이다. 이는 이미 지구 해양이 지난 수십 년간 전체 산소의 약 2%를 잃은 상황과 맞물려 더욱 심각한 문제로 다가온다. 온난화로 인한 해양 산소 고갈은 지속적으로 악화되고 있으며, 일부 해역에서는 해양 생물의 생존조차 위협하고 있다. 연구진은 기후 대응을 위한 기술이 해양의 기존 위기를 악화시키지 않도록 철저한 사전 검토가 필요하다고 강조했다. 한편, 연구에서는 생물학적 방식과 달리 지구화학적 mCDR 방식은 비교적 안정적이라는 분석도 함께 제시됐다. 예컨대 석회질 물질을 이용해 해양 알칼리도를 높이는 방식은 산소 소비와는 무관하게 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 흡수할 수 있어 해양 산소 농도에 미치는 영향이 미미하다는 것이다. 이는 기존의 탄소 감축 노력과 유사한 효과를 보이며, 상대적으로 환경에 안전하다고 평가됐다. 특히 눈에 띄는 기법으로는 '해조류 수확 기반 대규모 양식'이 있다. 수확을 통해 해양 내 영양분과 탄소를 동시에 제거하는 이 방식은 산소 소비를 줄이고, 오히려 과거 온난화로 손실된 산소 일부를 회복시킬 가능성도 제시됐다. 모델 시뮬레이션에 따르면 이 방법은 100년간 손실된 산소의 최대 10배를 회복할 수 있다. 다만, 대규모 수확이 해양 생태계의 생산성을 저해할 수 있다는 점에서 그 파급효과에 대한 면밀한 검토가 필요하다는 지적도 뒤따랐다. 이번 연구는 기후변화 대응 기술에 대한 근본적인 재고를 촉구하는 경고로 해석된다. 탄소를 줄이기 위한 기술이 또 다른 환경 위기를 초래하지 않도록, 해양 생태계와의 조화를 고려한 기술 선택과 정책 설계가 절실하다는 점을 시사하고 있다.
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- ESGC
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해양 이산화탄소 제거, 산소 위기 초래할 수 있어⋯국제 연구진 경고
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[신소재 신기술(180)] MIT, 손상된 명화 복원 방식 혁신⋯디지털 아닌 실물 회복 가능하게 해
- 미국 MIT 공과대학에서 손상된 고전 회화를 되살리는 인공지능(AI) 기반 새로운 기술이 개발돼 주목받고 있다. 15일(현지시간) 뉴아틀라스는 기존 인공지능(AI) 기반 복원 방식이 디지털 이미지로의 복제에 그친 것과 달리, 이번 기술은 실물 회화 자체에 가역적인 복원 조치를 적용하는 방식이라며 이같이 보도했다. 핵심은 손쉽게 제거 가능한 투명 마스크를 활용한 '물리적 복원'이라는 점이다. 이 기술은 MIT 기계공학과 대학원생 알렉스 카치킨(Alex Kachkine)이 개발했다. 그는 취미로 고전 회화의 수작업 복원을 해오던 중, 미술관에는 복원이 시급하지만 시간과 비용 문제로 전시되지 못하는 작품이 많다는 점에 주목했다. 그가 고안한 방식은 수년이 걸릴 복원 작업을 단 몇 시간 안에 마칠 수 있도록 한다. 카치킨은 자신이 소장하던 15세기 유화 작품을 실험 대상으로 삼았다. 기존에 덧칠된 복원 흔적을 제거한 후 고해상도로 스캔했고, AI 알고리즘을 활용해 원래의 모습을 디지털로 복원했다. 이어 자체 개발한 소프트웨어로 원작의 손상 부위와 필요한 색상을 정밀하게 파악하고, 이를 바탕으로 복원 지도를 제작했다. 이 디지털 복원 지도는 상업용 고정밀 잉크젯 프린터로 투명 고분자 필름에 두 겹의 마스크로 출력된다. 하나는 색상층, 다른 하나는 백색층이다. 이 마스크는 원화 위에 정밀하게 정렬돼 부착되며, 얇은 바니시 코팅으로 고정된다. 바니시와 마스크 모두 기존 보존 화학제로 손쉽게 제거 가능하며, 원작에는 손상이 없다. 실제 복원 과정에서는 5612개의 손상 영역에 총 5만7314가지의 색상이 사용됐으며, 전체 복원 시간은 3시간 30분에 불과했다. 수작업으로 복원할 경우보다 약 66배 빠른 속도다. 복원 지도는 향후 보존 전문가가 참고할 수 있도록 영구 기록으로 남는다. 카치킨은 "보존 창고 속 많은 예술 작품이 빛을 보지 못하고 있다"며 "이 새로운 기술이 더 많은 예술품을 세상에 다시 선보일 수 있는 계기가 되기를 바란다"고 말했다. 관련 논문은 최근 국제학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.
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[신소재 신기술(180)] MIT, 손상된 명화 복원 방식 혁신⋯디지털 아닌 실물 회복 가능하게 해
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[ESGC] 산업화 이후 강으로 유입된 수은 3배↑⋯규제 완화 우려
- 전 세계 강을 통해 이동하는 수은(mercury)의 양이 산업혁명 이후 3배 이상 증가한 것으로 나타났다. 이는 석탄 연소, 광산 채굴, 제조업 등 인간의 산업 활동이 수은의 방출과 이동 경로에 구조적 변화를 초래했기 때문이라는 분석이다. 12일(현지시간) ABC뉴스에 따르면 미국 툴레인대학교 연구팀은 화산활동·산불 등 자연 기원을 반영한 수은 방출량을 재구성하고 이를 현재와 비교해 연간 수은 유출량이 1850년대 390메가그램에서 현재 약 1000메가그램으로 증가했음을 밝혀냈다. 연구팀은 전 세계 강 하상 퇴적물 코어 분석을 통해 이같은 결과를 입증했다. 논문 공동 저자인 쿨레인대학교의 환경공학과 장옌쉬(Yanxu Zhang) 교수는 "수은은 신경계 독성 물질로, 강과 어류에 축적될 수 있어 인체 건강에 직접적인 위협이 된다"며 "특히 남미, 동남아시아, 아프리카와 같은 개발도상국 지역에서 수은 노출 위험이 더 크다"고 지적했다. 이런 가운데 미국 환경보호청(EPA)이 추진중인 수은과 중금속 배출 규제 완화 조치가 논란의 중심에 섰다. EPA는 올해 초 '수은 및 공기 유해물질 기준(MATS)'을 포함한 규제 완화를 골자로 한 20여 건의 정책 개정안을 발표했다. 해당 기준은 석탄 및 석유 화력발전소의 수은, 비소 등 유해물질 배출을 제한해온 핵심 규제다. 리 젤딘(Lee Zeldin) EPA 국장은 기자회견에서 "새 규제가 시행되더라도 발전소는 현재보다 더 많은 수은을 배출할 수 없다"고 강조했지만, 환경단체들과 전문가들은 "사실상 수은 방출의 문을 다시 여는 결정"이라고 우려를 표했다. 어스저스티스(Earthjustice)의 제임스 퓨(James Pew) 연방청정대기법 책임자는 "수은은 아동의 뇌 발달을 방해하고, 비소는 암과 선천적 결함과 연관이 있다"며 강력한 규제 유지 필요성을 강조했다. 미국 내에서 이미 수은 오염으로 인한 피해 사례도 발생하고 있다. 미네소타주는 강·호수에서 잡힌 어류에 포함된 수은 농도가 기준치를 초과함에 따라 주민들에게 '주 1회 이상 어류 섭취 금지' 권고를 내렸다. EPA는 수은 노출이 말초 시야 상실, 감각 이상, 언어·청각·운동 기능 저하를 유발할 수 있으며, 특히 태아기 노출시 신경계 발달에 심각한 영향을 줄 수 있다고 경고했다. 이번 보고서에 대해 존 홀드렌(John Holdren) 전 백악관 과학보좌관은 "놀라운 결과가 아니다. 인간의 환경적 영향이 자연 영향의 규모를 월등히 초과하고 있음을 보여주는 또 하나의 증거"라고 말했다. 그는 "과학 기반의 공중보건 보호 체계에서 불러나려는 현 행정부의 행보는 무책임의 극치"라고 비판했다. 호나경법 전문가인 예일대 댄 에스티(Dan Esty) 교수는 "수은은 미국 환경정책사에서 대중 건강과 규제가 직접 연결된 대표적인 사례"라며 "이를 되돌리는 시도는 장기적 보건 비용을 증가시킬 것"이라고 지적했다. 한편, 미 하원은 지난달 화학 공장, 정유시설, 농약 제조업체 등 약 1800개 시설이 자체적으로 '경미한 오염원'으로 재분류되도록 하는 허용하는 법안을 통과시켰다. 이 조치는 향후 해당 건설의 유해물질 감시·보고 의무를 사실상 면제하는 결과로 이어질 수 있다. 장옌쉬 교수는 "미국 동부처럼 산업 시설이 밀집된 지역은 특히 수은 오염에 만감하다"며 "지속적인 수은 유입은 결국 인간이 생선 섭취를 조절해야 할 정도의 사안으로 확대될 수 있다"고 경고했다. 수은과 같은 중금속은 축적성과 장기 독성이 강한 물질로, 그 피해는 수십 년에 걸쳐 누적될 수 있다. 따라서 전문가들은 현재의 과학적 증거를 무시한 규제 완화가 장기적으로 심각한 환경적·보건적 비용을 초래할 수 있다고 강조했다.
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[ESGC] 산업화 이후 강으로 유입된 수은 3배↑⋯규제 완화 우려
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[퓨처 Eyes(88)] RNA, 스스로 복제하다⋯생명 기원 미스터리 풀 실마리
- 인류의 기원은 어디일까. 우리는 과연 어디에서 왔을까. 수천년 동안 인류의 지적 호기심을 자극해온 이 바탕이 되는 질문에 과학이 한 걸음 더 다가섰다. 최근 과학자들이 실험실 환경에서 생명 탄생의 가장 초기 단계로 여기는 리보핵산(RNA)의 자가 복제 과정을 일부 재현하는 데 성공하면서, 지구 최초의 생명체가 어떻게 등장했는지에 대한 수수께끼를 푸는 데 중요한 실마리를 제공하고 있다. 이는 약 40억 년 전 단백질이나 DNA(디옥시리보핵산) 보다 먼저 RNA가 생명 활동의 중심이었으리라는 'RNA 세계' 가설에 힘을 싣는 연구 결과로 주목받는다. 생명의 설계도이자 일꾼, RNA 대부분의 진화생물학자는 지구가 약 4억 년 동안 'RNA 세계'였다고 본다. 이 가설의 핵심은 생명의 시작이 정교한 DNA나 단백질이 아닌 상대적으로 단순한 구조의 RNA에서 비롯됐다는 것이다. RNA는 오늘날 우리 몸 속에서 유전 정보를 전달하거나 단백질을 만드는 데 관여하는 물질이다. RNA는 DNA처럼 유전 정보를 저장하는 능력과 단백질처럼 화학 반응을 돕는 효소 기능을 일부 함께 수행한다는 점이 중요하다. 즉, RNA는 정보 저장과 기능 수행이라는 생명의 두 가지 핵심 역할을 혼자 해낼 수 있는 다재다능한 분자다. 과학자들은 이런 RNA가 스스로 복제하며 점차 복잡한 생명 시스템으로 진화했을 것으로 추정하고 있다. 유니버시티 칼리지 런던(UCL) 제임스 애트워터 박사는 RNA를 두고 "이것이 생물학을 움직인 분자였다"고 표현하며 그 중요성을 강조했다. 하지만 이 RNA 세계 가설에는 큰 어려움이 있었다. 첫째, 현재 살아있는 생물에게서 이 '최초 RNA 복제자'의 명확한 흔적을 찾기 어렵다는 점이다. 둘째, 초기 지구와 비슷한 환경에서 RNA가 스스로 복제하는 과정을 실험실에서 성공적으로 재현하지 못했다는 점이다. RNA 분자는 DNA처럼 두 가닥이 서로 꼬인 이중 나선 구조를 이룰 수 있는데, 이 RNA 이중 나선은 DNA와 견주어 결합력이 훨씬 강하다. 이 때문에 두 가닥을 분리해 각각을 바탕으로 새로운 RNA 가닥을 만드는 복제 과정이 매우 어렵다. 마치 단단히 붙은 테이프 두 장을 떼어 복사본을 만들려는 것과 비슷하다. 풀리지 않던 RNA 복제의 수수께끼 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL)과 케임브리지 MRC 분자생물학 연구소 공동 연구팀은 이러한 어려움을 극복하기 위해 RNA에 대한 새로운 접근을 시도했다. 연구팀은 국제 학술지 '네이처 케미스트리'에 발표한 논문에서 특정 조건으로 RNA의 부분 자가 복제를 이끄는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀이 주목한 것은 '트리뉴클레오타이드', 즉 세 개의 RNA 문자(핵산의 기본 단위인 뉴클레오타이드가 세 개 이어진 것)로 이루어진 짧은 RNA 조각인 '삼중항 RNA'였다. 애트워터 박사는 "우리가 사용한 삼중 뉴클레오타이드라고 불리는 RNA의 삼중항 또는 세 글자 구성 요소는 오늘날 생물학에서는 찾을 수 없지만, 훨씬 쉬운 복제를 가능하게 한다. 가장 초기 형태의 생명체는 우리가 알고 있는 어떤 생명체와도 상당히 달랐을 것이다"라고 설명했다. 오늘날 세포 안에서 단백질을 만드는 정보 단위가 세 개의 염기(코돈)로 이루어진다는 점을 생각하면 이 삼중항 RNA의 역할은 흥미롭다. 애트워터 박사는 "생물학이 과거에 RNA를 복사하는 방식과 오늘날 생물학이 RNA를 사용하는 방식 사이에 관계가 있을 수 있다"고 언급했다. 실험실에서 찾은 생명 탄생의 조건 연구팀의 실험 과정은 초기 지구의 특정 환경 변화를 따랐다. 먼저, 복제의 바탕이 될 긴 RNA 가닥과 많은 양의 삼중항 RNA 조각들을 물에 넣고 용액을 산성으로 만든 뒤 80°C까지 가열했다. 뜨거운 온도와 산성 조건은 긴 RNA 가닥의 이중 나선 구조를 풀어 헤쳐 단일 가닥으로 만들고, 이 단일 가닥에 상보적인 삼중항 RNA 조각들이 달라붙도록 이끈다. 마치 긴 사다리의 한쪽 면에 짧은 가로대 조각들이 붙는 것과 같다. 이렇게 삼중항 RNA 조각들이 달라붙으면 원래 RNA 가닥들이 다시 서로 강력하게 결합하는 것을 막는 효과가 있다. 다음으로, 연구팀은 이 용액을 알칼리성으로 바꾸고 영하 7°C로 빠르게 냉각해 얼렸다. 물이 얼면서 RNA와 삼중항 RNA 조각들은 얼음 결정 사이의 좁은 액체 공간에 높은 농도로 모인다. 바로 이 조건에서 RNA 효소(화학 반응을 돕는 RNA)가 활성화해, 주형 RNA 가닥에 붙어 있던 삼중항 RNA 조각들을 마치 구슬을 꿰듯 하나로 길게 이어 새로운 RNA 가닥을 만든다. 연구팀이 녹인 뒤 수소 이온 농도(pH)와 온도를 조절하자 RNA는 거듭 복제됐다. 애트워터 박사는 "우리가 설계한 변화하는 조건이 예를 들어 밤낮의 온도 변화나 뜨거운 암석이 차가운 대기와 만나는 지열 환경과 같이 자연스럽게 생길 수 있다"고 말했다. 그는 또한 " 오늘날 지구에서 그 재료들을 찾을 수 있다. 아이슬란드 온천은 우리가 실험실에서 사용하는 것만큼 산성인 것을 포함해 다양한 이온 농도(pH)를 가질 수 있다"고 덧붙이며, 이런 과정이 자연적인 담수 환경 예를 들어 지열 활동이 활발한 연못이나 호수에서 일어났을 가능성을 내비쳤다. 소금물은 어는 과정을 방해해 이 과정에 알맞지 않다고 한다. 한 걸음 다가선 생명의 기원, 남은 과제들 이번 실험으로 연구팀은 약 180개 문자로 이루어진 RNA 효소 가닥 가운데 약 17%인 최대 30개 문자까지 성공적으로 복제했다. 이는 완전한 자가 복제에는 이르지 못하지만, RNA가 스스로 복제할 수 있는 가능성을 실험으로 보여준 중요한 성과다. 연구팀은 사용한 RNA 효소의 효율을 높이면 완전한 복제도 가능할 것으로 기대한다. MRC 분자생물학 연구소 필리프 홀리거 박사는 "생명은 정보를 통해 순수 화학과 분리된다. 이 정보는 유전 물질에 암호화된 분자 기억으로 한 세대에서 다음 세대로 전달된다. 이 과정이 일어나려면 정보가 복사, 즉 복제되어 전달되어야 한다"고 강조하며 이번 연구의 뜻을 설명했다. 정보의 복제와 전달이야말로 생명 현상의 바탕이기 때문이다. 또한 이번 연구에서 사용한 삼중항 RNA의 역할을 두고 위스콘신-매디슨 대학교 재커리 애덤 박사는 "RNA 뉴클레오타이드 삼중항은 모든 세포에서 번역 때 매우 특정한 정보 기능을 수행한다"며, "이 논문은 RNA 뉴클레오타이드 삼중항이 살아있는 세포가 나타나기 전에 했을 수 있는 순전히 화학 역할, 즉 비정보 기능을 가리킬 수 있다는 점에서 흥미롭다"고 평가했다. 이는 삼중항 RNA가 정보 전달 기능 이전에 구조나 화학 역할을 먼저 했을 가능성을 보여준다. 연구팀은 과거 자연 복제에 가장 많이 관여했을 삼중항들이 가장 강하게 결합하며, 최초 유전 코드가 이런 삼중항 세트로 이루어졌으리라는 또 다른 흥미로운 연결고리도 내놓았다. 물론 이번 연구 결과가 생명 기원의 모든 궁금증을 풀어주는 것은 아니다. 아직 부분 복제에 머물고 있으며, 초기 지구의 복잡하고 다양한 환경 조건을 실험실에서 완벽히 재현하기에는 한계가 있다. 그럼에도 이번 성과는 지구의 오랜 RNA 세계가 실제로 자가 복제 능력을 가졌을 수 있다는 구체적인 증거를 보여주며, 생명 탄생이라는 궁극적인 물음을 향한 과학 탐구에 중요한 이정표를 세웠다고 할 수 있다. 인류의 오랜 궁금증을 풀려는 과학자들의 여정은 앞으로도 계속될 것이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(88)] RNA, 스스로 복제하다⋯생명 기원 미스터리 풀 실마리
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[먹을까? 말까?(104)] 설탕 대체품 에리트리톨, 뇌혈관 건강에 부정적 영향 가능성
- 대표적인 저칼로리 감미료로 널리 사용되는 에리트리톨(erythritol)이 뇌혈관 세포 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 이 감미료는 혈당과 인슐린 반응을 거의 유발하지 않아 비만, 당뇨, 대사증후군 환자들을 위한 '건강한 대체당'으로 여겨져 왔으나, 최근 심혈관계 위험성과 관련된 우려가 커지고 있다. 9일(현지시간) 사이포스트에 따르면 미국 콜로라도대학교와 밴더빌트대학교 등 공동 연구진은 학술지 '응용생리학저널(Journal of Applied Physiology)'에 발표한 논문에서 에리트리톨이 뇌 미세혈관 내피세포 기능을 저하시킨다고 밝혔다. 연구진은 실험실에서 인간 뇌혈관 내피세포를 배양한 뒤 일반적인 음료 한 캔에 해당하는 수준(6mM)의 에리트리톨에 3시간 노출시켜 세포 반응을 측정했다. 산화 스트레스·질산화물 감소·혈관 수축 유도까지 연구 결과에 따르면, 에리트리톨에 노출된 세포는 활성산소(ROS) 생성이 약 75% 증가했다. 이는 세포 손상과 노화를 유발하는 주요 요인으로, 심혈관 질환과도 밀접한 관련이 있다. 이에 대응해 항산화 단백질인 SOD-1과 카탈라아제 발현도 증가했으나, 세포는 완전히 회복되지 못한 것으로 나타났다. 또한 혈관 확장과 혈류 유지에 핵심적인 질산화물(nitric oxide) 생성 역시 저해되었다. 질산화물 생성 효소(eNOS)의 전체 발현량에는 변화가 없었지만, 활성화를 위한 인산화 반응(Ser1177)은 약 65% 감소한 반면, 억제 반응(Thr495)은 약 85% 증가했다. 그 결과, 실제 질산화물 생산량은 약 20% 감소한 것으로 나타났다. 혈관 수축 단백질·혈전 용해 반응도 방해 연구진은 에리트리톨이 혈관 수축 유도 물질인 엔도텔린-1(endothelin-1)의 생성을 촉진한다는 점도 지적했다. 전구체인 Big ET-1의 세포 내 농도가 유의미하게 증가했고, 엔도텔린-1의 분비량도 약 30% 증가했다. 이는 뇌혈류 흐름을 저해하고, 특히 뇌졸중과 같은 뇌혈관질환의 위험성을 높이는 요인으로 작용할 수 있다. 혈전 용해에 중요한 역할을 하는 조직형 플라스미노겐 활성화제(t-PA)의 반응성도 억제된 것으로 나타났다. 정상 세포는 트롬빈(thrombin) 자극에 반응해 t-PA 분비가 크게 증가했지만, 에리트리톨에 노출된 세포는 이에 제대로 반응하지 못했다. 이는 혈전 형성 상황에서 응급 방어기제가 작동하지 않을 위험성을 시사한다. "장기 복용 영향은 향후 추가 연구 필요" 이번 연구를 주도한 오번 베리(Auburn Berry) 연구원은 "에리트리톨은 당분이 없는 식품의 건강한 대안으로 인식돼 왔지만, 실제로는 뇌혈관 기능에 악영향을 줄 수 있다"며 "일상에서 섭취량을 인식하고 주의할 필요가 있다"고 밝혔다. 다만 연구진은 이번 실험이 세포 수준에서 이루어진 인 비트로(in vitro, 살아 있는 생명체 내부가 아니라 시험관 등 제어가 가능한 환경에서 수행되는 실험 과정) 연구이며, 인간에게 동일한 결과가 나타난다고 단정하기는 어렵다고 밝혔다. 노출 강도, 빈도, 개인 건강 상태 등에 따라 실제 영향은 달라질 수 있다. 그러나 최근 임상 및 역학 연구들과도 일관된 경향을 보이는 만큼, 장기적이고 반복적인 에리트리톨 섭취에 대한 추가 연구가 시급하다고 강조했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(104)] 설탕 대체품 에리트리톨, 뇌혈관 건강에 부정적 영향 가능성
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[기후의 역습(143)] 지구촌 가뭄 확산⋯원인은 '대기의 갈증'
- 기후변화로 인해 지구촌 곳곳에서 가뭄이 더 자주, 더 심각하게 발생하고 있다는 경고가 나왔다. 단순히 강수량 감소만이 원인은 아니었다. 새로운 연구에 따르면, 대기의 '갈증'이 심화되며 가뭄의 강도와 확산을 가속하고 있는 것으로 나타났다고 더 컨버세이션이 지난 4일(현지시간) 보도했다. 국제학술지 '네이처(Nature)'에 최근 게재된 연구에 따르면, 1981년부터 2022년까지 지난 40여 년간 가뭄 악화의 약 40%는 '대기증발수요(AED, Atmospheric Evaporative Demand)'의 증가에 기인한 것으로 분석됐다. 연구진은 이 현상을 '대기의 갈증(atmospheric thirst)'으로 비유했다. 해당 논문의 주저자는 영국 옥스퍼드대학교의 수문기후학자(hydro-climatologist)로 활동하고 있는 솔로몬 게브레초르코스(Solomon Gebrechorkos) 박사다. 공동 저자로는 미국 캘리포니아대학교 샌타바버라 캠퍼스(UC Santa Barbara) 기후위험센터(Climate Hazards Center)의 크리스 펑크(Chris Funk) 소장 등이 참여했다. 이 논문은 1981년부터 2022년까지 40여 년간의 고해상도 기후 데이터를 분석하여, 대기증발수요(AED, Atmospheric Evaporative Demand)의 증가가 전 세계 가뭄 심화에 미친 영향을 정량화했다. 연구 결과에 따르면, AED의 증가는 가뭄 심화의 약 40%를 설명하며, 특히 유럽과 동아프리카 지역에서 강수량 감소 없이도 가뭄이 악화되는 현상이 관찰됐다. AED는 대기가 지표와 식물로부터 요구하는 수분의 양을 의미한다. 온도가 높고 햇볕이 강하며, 바람이 많이 불고 공기가 건조할수록 대기가 요구하는 수분량은 증가한다. 이로 인해 강수량이 큰 폭으로 줄지 않았더라도 토양과 수역, 식생에서 수분이 빠르게 증발해 가뭄이 심화될 수 있다. 연구팀은 "강수량이 일정하더라도 AED가 늘면 지표의 수분 수지는 적자로 전환된다"며 "이는 마치 소득은 그대로인데 지출만 늘어나는 가계의 재정 적자 상황과 같다"고 설명했다. 실제로 2018년부터 2022년 사이, 가뭄이 영향을 미친 전 세계 육지 면적은 74% 증가했으며, 이 중 58%는 AED 상승에 따른 것으로 조사됐다. 2022년은 40여 년 사이 가장 가뭄이 심했던 해로 기록됐고, 세계 육지의 30% 이상이 중등도 이상 가뭄을 겪었다. 특히 유럽과 동아프리카 지역은 이례적인 건조 현상에 직면했다. 강수량이 크게 줄지 않았음에도 AED가 급증하면서 상황이 악화됐다. 유럽의 경우, 하천 유량 감소로 수력 발전이 차질을 빚고, 농작물 수확량이 급감했으며, 도시 곳곳에서 물 부족 현상이 나타나는 등 물, 농업, 에너지 부문 전반에 심각한 충격이 가해졌다. 연구는 고온, 풍속, 습도, 일사량 등 AED에 영향을 미치는 주요 기상 데이터를 통합해 전 세계적 분석을 수행했다. 이 데이터를 강수량과 결합해 가뭄 강도를 나타내는 지수로 활용함으로써, 기후가 어떻게 가뭄을 유발·심화시키는지 보다 정확하게 규명했다. 연구진은 AED를 간과하면 정부와 지역사회가 실질적인 가뭄 리스크를 과소평가할 수 있다고 경고했다. 특히 서아프리카, 동아프리카, 호주 서부와 남부, 미국 남서부 지역에서는 지난 20년간 AED가 가뭄 심화의 60% 이상을 설명한 것으로 나타났다. 전문가들은 가뭄 대응 전략 수립에 있어 원인을 정확히 진단하는 것이 중요하다고 강조했다. 강수량 부족이 주된 원인이라면 저수지 확보나 물 절약 정책이 효과적일 수 있지만, AED가 주요 요인일 경우에는 증발 손실을 줄이고 식물의 수분 스트레스를 완화하는 방향의 대응이 필요하다는 것이다. 구체적으로는 건조에 강한 작물 재배, 물 효율을 높이는 관개 시스템 도입, 토양 건강 개선, 생태 복원 등을 통해 토양 수분 보존 능력을 높이는 전략이 요구된다. 연구팀은 "기후변화로 인한 지구 온난화는 대기의 갈증을 더욱 가중시킬 것이며, 앞으로 가뭄은 더 자주, 더 넓게, 더 심하게 나타날 가능성이 크다"며 "AED를 기반으로 한 감시 및 계획 체계가 기후 적응 전략의 핵심이 되어야 한다"고 강조했다. 이 연구는 기후변화로 인한 대기 수분 수요 증가가 가뭄의 주요 원인 중 하나임을 밝혀내어, 향후 가뭄 예측 및 대응 전략 수립에 중요한 시사점을 제공한다.
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[기후의 역습(143)] 지구촌 가뭄 확산⋯원인은 '대기의 갈증'
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[먹을까? 말까?(102)] 박하, 알츠하이머병 진행 늦춘다?
- 박하(멘톨, Menthol) 향이 인지 기능을 향상시키고, 알츠하이머병 진행을 늦추는 효과가 있는 것으로 나타났다. 후각을 자극하는 특정 향이 뇌의 면역 반응을 조절해 알츠하이머병의 진행을 늦출 수 있다는 연구 결과가 발표됐다고 사이언스 얼랏이 26일(현지시간) 보도했다. 이 매체에 따르면 최근 스페인 응용의학연구센터(CIMA) 연구진은 멘톨(Menthol) 성분을 흡입한 알츠하이머병 모델 생쥐의 인지 기능이 개선됐으며, 면역 단백질 수치도 정상화되는 현상을 관찰했다고 밝혔다. 연구팀은 2023년 4월 국제 학술지 '첨단면역학회지(Frontiers in Immunology)'에 게재한 논문에서 "멘톨이 뇌 속 염증 유도 단백질인 '인터루킨-1베타(IL-1β)'를 줄이는 동시에 인지 능력 악화를 억제했다"고 설명했다. IL-1β는 우리 몸의 염증 반응을 조절하는 단백질로, 본래는 외부 자극에 대한 방어 기전이지만 과도할 경우 신경 손상으로 이어진다. 이번 연구는 단순한 향기 자극이 뇌의 면역과 신경계 기능에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 동물 실험을 통해 구체적으로 입증한 사례다. 연구를 이끈 면역학자 후안 호세 라사르테(Juan José Lasarte)는 "멘톨이 면역계를 자극하는 향기임을 동물 모델에서 확인했으며, 놀랍게도 6개월간 짧은 노출만으로도 인지 기능 저하를 막았다”고 설명했다. 이는 알츠하이머병을 앓고 있는 생쥐뿐 아니라 건강한 어린 생쥐에서도 동일한 인지 기능 향상 효과가 확인됐다. 멘톨 흡입은 이전에도 생쥐의 면역 반응을 활성화하는 것으로 알려져 있었으나, 이번 연구는 인지 기능 개선이라는 보다 구체적인 뇌 기능 회복 효과를 추가로 입증했다. 연구팀은 실험군 생쥐에게 멘톨을 주기적으로 흡입하게 한 뒤 인지 테스트를 실시했고, 기억력과 공간 인식 능력에서 뚜렷한 향상 효과가 나타났다. 또한 연구진은 T조절세포(Treg cells)의 수를 인위적으로 줄이는 실험에서도 유사한 효과가 나타난 것을 확인했다. 이들 세포는 면역계를 억제하는 기능을 하며, 줄어들 경우 IL-1β 수치가 감소하는 경향을 보였다. 뇌 과염증과 인지 저하 사이의 연관성에서 Treg 세포와 IL-1β가 핵심 조절자인 셈이다. 신경과학자 아나 가르시아-오스타(Ana Garcia-Osta)는 "멘톨 흡입과 Treg 차단 모두 IL-1β 단백질의 감소를 가져왔고, 이는 인지 기능 저하의 주요 원인 중 하나일 수 있다"고 밝혔다. 또한 류마티스 관절염 등 자가면역질환 치료에 쓰이는 특정 약물을 이용해 IL-1β를 억제한 경우에도, 건강한 생쥐와 알츠하이머병 생쥐 모두에서 인지 기능이 향상됐다고 덧붙였다. 이번 연구는 후각과 뇌, 면역계 간의 복잡한 상호작용에 대한 이해를 한층 넓혔다는 평가를 받는다. 인간을 포함한 많은 포유류는 냄새를 감지함으로써 감정, 기억, 신체 반응에 이르기까지 다양한 생리적 변화를 유도한다. 실제로 알츠하이머, 파킨슨병, 정신분열증 등 중추신경계 질환은 공통적으로 후각 기능 저하를 동반하는 경우가 많다. CIMA의 면역학자 노엘리아 카사레스(Noelia Casares)는 "이번 연구는 면역계, 중추신경계, 후각 간의 연결고리를 이해하는 데 있어 중요한 진전"이라며 "냄새 자극과 면역 조절 물질이 알츠하이머뿐 아니라 다양한 신경계 질환의 예방과 치료에 기여할 수 있다는 가능성을 시사한다"고 강조했다. 다만 연구는 생쥐를 대상으로 진행된 실험으로, 인간을 대상으로 한 임상시험까지는 아직 상당한 검증이 필요하다. 그러나 이번 결과는 향후 후각 기반 치료법 개발의 실마리를 제공할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. 향기 치료가 단순한 감각 자극을 넘어, 면역과 뇌 건강을 동시에 아우를 수 있는 '다중 타겟 치료 전략'으로 진화할 가능성이 열리고 있다.
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[먹을까? 말까?(102)] 박하, 알츠하이머병 진행 늦춘다?
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[우주의 속삭임(117)] 태양계 형성의 실마리, 초기 목성은 현재보다 2배 컸다
- 목성이 형성 초기에는 지금보다 훨씬 큰 규모였으며 자기장도 최대 50배 강력했다는 연구 결과가 나왔다. 이 발견은 태양계 전체의 기원과 구조를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다. 미국 캘리포니아공과대학(칼텍, Caltech) 행성과학 교수 콘스탄틴 바티긴와 미시간 대학교 물리천문학 교수인 프레드 C. 애덤스가 이끄는 연구팀은 5월 20일자 '네이처 천문학(Nature Astronomy)'에 발표한 논문에서 목성의 초기 상태를 역산한 계산 결과를 공개했다. 칼텍은 홈페이지를 통해 "목성은 예전에는 현재 크기의 두 배였고 훨씬 더 강한 자기장을 가지고 있었다"고 밝혔다. 흔히 우리 태양계의 '설계자'라고 불리는 목성의 중력은 다른 행성들의 궤도를 형성하고, 그 행성들이 형성된 가스와 먼지 원반을 조각하는 데 중요한 역할을 했다. 논문에 따르면, 태양계의 최초 고체 물질이 생성된 지 380만 년 후, 즉 태양 주위의 물질 원반(원시행성상 성운으로 알려짐)이 소멸하는 중요한 시점에 목성은 지금보다 반지름이 두 배 가까이 컸으며, 자기장은 현재보다 최소 50배 강했다. 연구진은 기존 행성 형성 모델에서 자주 활용되는 가스 축적 속도 등 가정에서 벗어나, 목성의 내측 위성인 아말테아(Amalthea)와 테베(Thebe)의 공전 궤도 기울기를 분석하는 방식으로 접근했다. 이 위성들은 목성의 네 개의 큰 갈릴레이 위성 중 가장 작은 이오보다 목성에 더 가까이 공전한다. 즉, 이들 소형 위성은 목성에 가깝고 공전 궤도가 약간 기울어져 있는데, 이는 태양계 초기부터 거의 변하지 않았을 것으로 추정된다. 이를 통해 연구진은 목성의 원시적 크기와 자기장을 재구성할 수 있었다. 계산 결과 당시 목성은 현재보다 부피가 2000개 이상의 지구를 담을 수 있을 정도로 거대했다. 현재는 약 1321개의 지구를 수용할 수 있는 크기다. 바티긴 교수는 "우리가 어디서 왔는지를 이해하는 것이 궁극적인 목표이며, 이를 위해서는 행성 형성 초기 단계를 파악하는 것이 필수적"이라며 "이번 연구는 목성뿐 아니라 태양계 전체의 형성과 진화를 이해하는 데 중요한 진전을 의미한다"고 말했다. 애덤스는 과거가 오늘날 태양계에 남긴 놀라은 흔적을 강조했다. 그는 "45억 년이 지난 지금도 목성의 초기 물리적 상태를 재구성할 수 있는 충분한 단서가 남아 있다는 것은 놀라운 일이다"라고 말했다. 이번 연구는 초기 목성의 거대한 질량과 자기장이 태양계 전체 구조에 어떤 영향을 미쳤는지에 대해서는 직접 언급하지 않았지만, 목성의 형성과 초기 진화가 태양계의 형성에 '중추적인 역할'을 했다는 점을 강조했다. 해당 논문 제목은 '목성의 원시 물리적 상태 결정(Determination of Jupiter's Primordial Physical State)'이다. 칼텍, 데이비드 및 루실 패커드 재단, 국립과학재단, 미시간대학교, 미시간대학교 이론물리센터가 연구비를 지원했다.
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[우주의 속삭임(117)] 태양계 형성의 실마리, 초기 목성은 현재보다 2배 컸다
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AI, 설득도 넘본다⋯GPT-4, 인간보다 64% 더 효과적
- 인공지능(AI)가 토론에서 인간보다 설득력이 훨씬 뛰어나는 연구 결과가 발표됐다. 일상적으로 온라인에서 수많은 논쟁이 벌어지지만, 실제로 상대방의 생각을 바꾸는 경우는 드물다. 그러나 최근 연구에 따르면, 대규모 언어모델(LLM)이 인간보다 더 설득력 있는 주장을 펼칠 수 있다는 결과가 나왔다. 미국과 유럽의 여러 대학 연구진이 공동으로 수행한 이번 연구에서는 AI 스타트업 오픈AI(OpenAI)의 GPT-4가 인간보다 우수한 설득 능력을 보였으며, 특히 상대방의 개인정보를 바탕으로 주장을 조정했을 때 그 효과가 더욱 두드러졌다고 밝혔다. 해당 내용에 대해서는 학술지 네이처, 영국 일간지 가디언, 미국 일간지 워싱턴 포스트, MIT 테크놀로지 리뷰 등 다수 외신이 보도했다. 이 논문은 국제 학술지 '네이처 휴먼 비헤이비어(Nature Human Behavior)'에 게재됐다. 연구진은 미국에 거주하는 성인 900명을 모집해 성별, 나이, 인종, 교육 수준, 직업, 정치 성향 등의 개인정보를 수집한 후, 참가자들에게 찬반이 갈릴 수 있는 30개 사회적·정치적 주제를 무작위로 배정해 토론을 진행하게 했다. 참가자는 인간 혹은 GPT-4와 10분간 찬반 토론을 벌였으며, 일부 경우에는 상대의 개인정보를 사전에 제공받았다. 개인정보 활용시 인간보다 설득 능력 64%↑ 그 결과 GPT-4는 전반적인 주제에서 인간과 동등하거나 더 나은 설득력을 보였다. 특히 GPT-4가 상대방의 개인정보를 활용할 수 있었던 경우, 단순한 설득력에서 인간보다 64% 더 효과적인 것으로 나타났다. 반면, 인간이 개인정보를 기반으로 설득을 시도했을 때는 오히려 일반적인 경우보다 설득력이 약간 낮아지는 경향이 나타났다. 연구에 참여한 이탈리아 브루노 케슬러 재단(Fondazione Bruno Kessler)의 물리학자 리카르도 갈로티(Riccardo Gallotti)는 "AI가 최소한의 개인 정보를 가지고도 정교하고 전략적인 설득 논리를 구성할 수 있다는 점에서, 인공지능 기반 허위정보 캠페인에 대한 경각심이 필요하다"고 지적했다. 그는 "자동화된 AI 계정들이 여론을 조직적으로 움직이는 수준에 이르렀다"며 정책 입안자들과 온라인 플랫폼의 대응을 촉구했다. 참가자들은 토론 후 자신이 논쟁한 상대가 인간인지 AI인지에 대한 인식을 공유했다. 흥미롭게도, 참가자들이 상대가 AI라고 인식했을 때 의견 변화가 더 두드러졌으며, 연구진은 이러한 반응의 원인에 대해서는 추가 연구가 필요하다고 밝혔다. 참가자들이 'AI라면 져도 괜찮다'는 심리에서 의견을 바꾼 것인지, 아니면 의견이 바뀌었기 때문에 '상대는 AI였을 것'이라고 인식한 것인지 명확하지 않다는 것이다. "GPT-4 여론 조작 잠재력" 경고 이번 연구는 LLM이 단순히 정보를 제공하는 수준을 넘어, 여론을 형성하거나 설득하는 역할까지 수행할 수 있다는 점을 부각시킨다. 갈로티 박사는 "AI가 개인화된 반론을 자동 생성해 허위정보에 노출된 이들에게 맞춤형 교육을 제공하는 등 긍정적 활용 가능성도 있다"며 "다만 이러한 기술이 악용될 소지가 큰 만큼, 관련 위협을 완화하기 위한 추가 연구가 시급하다"고 강조했다. 미국 다트머스대학의 연구원 알렉시스 팔머(Alexis Palmer)는 "우리는 사람 간 설득과정의 심리에는 익숙하지만, AI와의 상호작용에서 어떤 심리가 작동하는지는 거의 알려진 바가 없다"며 "AI가 인간처럼 말을 흉내 내는 것만으로도 동일한 설득 결과를 유도할 수 있는가, 아니면 인간만이 줄 수 있는 설득 요소가 있는가 하는 것이 앞으로의 핵심 질문"이라고 말했다.
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AI, 설득도 넘본다⋯GPT-4, 인간보다 64% 더 효과적
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[우주의 속삭임(116)] 중국 톈궁 우주정거장에서 신종 미생물 발견⋯우주 생명과학 연구 새 장 연다
- 중국의 우주정거장 텐궁(Tiangong, 天宮)에서 지구상에서 존재하지 않았던 새로운 미생물 균주가 발견됐다. 중국 선저우(神舟) 우주생명공학연구소와 베이징우주비행체시스템공학연구소 공동연구팀은 최근 국제 학술지 국제 계통진화 미생물학 저널(International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology)에 발표한 논문을 통해 새로운 균주 '니알리아 톈궁엔시스(Niallia tiangongensis)'를 공식 보고했다. 중국 우주 생명과학 연구진은 이 미생물이 우주 환경에 특화된 적응 능력을 갖춘 것으로 분석했다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 아울러 향후 우주 의학·농업·자원재활용 분야 등에 폭넓게 응용될 것으로 기대하고 있다. 이 미생물은 2023년 5월, 선저우 15호 우주비행사들이 톈궁 우주정거장에 체류 중이던 시기에 채집된 것이다. 이 균주는 기존 지구상의 니알리아(Niallia) 속 박테리아에서 변형된 새로운 형태로, 텐궁에 체류중이던 선저우 15호 승무원이 우주정거장 내부 모듈 표면에서 채취했다. 니알리아 톈궁엔시스는 기존 지구 박테리아의 유전적 변형체로, 극한 우주 환경에서 생존할 수 있도록 진화한 특성을 지녔다. 연구에 따르면 이 박테리아는 산화 스트레스에 대한 저항성이 높고, 방사선으로 인한 손상을 복구하는 능력이 향상돼 있는 것으로 나타났다. 중국 유인우주국(CMSA)은 이번 발견이 '우주정거장 서식 구역 마이크로바이옴 프로그램(CHAMP)'의 일환으로 수행된 미생물 모니터링 활동의 성과라고 밝혔다. 해당 프로그램은 장기 우주체류 중 미생물 군집의 변화를 추적·분석하고 있다. 선저우 15호 승무원들은 정거장 체류 기간 중 모듈 표면을 멸균 포로 닦아 미생물을 채취했고, 이를 지구로 회수해 냉동 보관 후 유전체 분석 및 대사 특성 평가를 진행한 결과 새로운 균주임을 확인했다. 특히 연구팀은 이 신종 미생물이 특정 유기 화합물을 분해하는 능력을 지녀 우주 내 폐기물을 자원으로 전환할 수 있는 생물학적 기술 기반이 될 수 있다고 분석했다. 과학자들은 이번 연구가 두 가지 측면에서 중요한 의미를 가진다고 분석했다. 첫째, 우주 환경에서 미생물이 생존하는 방식에 대한 이해는 향후 우주선 내 미생물 통제 전략을 설계하는 데 중요한 과학적 토대를 제공할 수 있다. 둘째, 해당 미생물이 특정 유기 화합물을 분해하는 능력을 지녀, 향후 우주 및 지구 환경에서 폐기물 처리와 자원 재활용 기술 개발에 응용 가능성이 열려 있다. 중국 우주 당국은 "톈궁 우주정거장은 향후 미생물 생존, 유전학, 대사 작용에 대한 방대한 데이터를 축적할 것이며, 이는 지구상의 농업과 산업에도 기여할 수 있는 혁신적 응용으로 이어질 것"이라고 밝혔다. 이번 연구는 미생물학뿐 아니라 우주공학, 자원 순환기술, 바이오메디컬 분야에까지 확장 가능한 다학제적 의미를 지닌 성과로 평가받고 있다.
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[우주의 속삭임(116)] 중국 톈궁 우주정거장에서 신종 미생물 발견⋯우주 생명과학 연구 새 장 연다
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