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2024-11-23 (토)

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좀비사슴병, 메릴랜드 국립공원서 첫 발견…동물과 인간 건강 위협

미국 메릴랜드 국립공원에서 서식하는 사슴 가운데 '좀비사슴병(
- 생활경제
2024-03-08
남극, 치명적인 조류독감 상륙…펭귄 위기 임박

남극 대륙에 치명적인 조류독감이 최초로 발견돼 펭귄 서식지를 위협하고 있다. 과학자들은 남극 대륙에서 처음으로 발견된 조류독감으로 인해 펭귄뿐만 아니라 다른 종들도 위험에 처할 수 있다고 우려했다. 워싱턴 포스트는 27일(현지시간) 스페인 국립연구위원회(CSIC)는 지난 2월 24일 아르헨티나 기지 근처에서 죽은 두 마리 도둑갈매기에서 조류 인플루엔자 H5 아형이 확인됐으며, 이는 남극 본토에서 조류독감이 처음 발견된 사례라고 보도했다. 고립된 남극까지 조류독감 바이러스가 침투했다는 사실은 큰 충격을 안겼다. 최근 몇 년간, 강력한 전염성을 지닌 조류독감은 야생 동물과 가축 개체군을 황폐화시키며 전 세계로 확산됐다. 이제 남극까지 이 바이러스의 영향이 미치면서, 상징적인 펭귄을 비롯한 독특한 야생 동물들이 위협받고 있다. 남극의 펭귄들은 이전에 조류독감에 노출된 적이 없어서 면역력이 약한 것으로 보인다. 남미와 아프리카 펭귄들에서 발생한 발병 사례는 이러한 취약성을 더욱 명확하게 보여주고 있다. 게다가, 밀집된 무리 생활 방식은 바이러스의 확산을 더욱 촉진할 수 있다. 기온 상승으로 인해 먹이, 번식, 방어에 필요한 해빙이 줄어들면서 남극 펭귄들은 이미 멸종 위기에 처해 있다. 이에 더해 조류독감까지 겹쳐져, 보다 심각한 상황에 직면하고 있다. 최근 몇 주간, 남극에서 조류독감 의심 사례가 계속해서 발생하고 있는 것으로 남극연구과학위원회(Scientific Committee on Antarctic Research)가 보고하고 있습니다. 작년 10월에는 남극에서 약 1000마일 떨어진 버드섬에서 갈색도둑갈매기에서 바이러스가 확인됐으며, 이어진 1월에는 아르헨티나 해안의 포클랜드 제도에서 젠투 펭귄에게서 독감이 확인됐다. 남극의 펭귄과 생태계가 앞으로 어떤 운명을 맞이할지는 아직 불확실하다. 과학자들은 바이러스의 확산 경로와 영향을 파악하고 적절한 대응 방안을 마련하기 위해 계속해서 연구를 진행해야 할 것으로 보인다.
- 산업
2024-02-28
알래스카두창, 인수공통감염 우려

알래스카에서 한 남성이 알래스카두창(Alaskapox) 바이러스로 인해 사망한 첫 사례가 보고됐다. 이 바이러스에 대한 노출은 길고양이와 연결될 수 있어, 주의가 요구된다. 미국 방송매체 CBS 뉴스는 지난 13일(현지시간) 알래스카 보건 당국이 앵커리지 남쪽의 케나이 반도에 거주하는 한 노인이 알래스카두창 바이러스(AKPV)로 사망한 것을 확인했다고 보도했다. 해당 남성이 바이러스에 어떻게 노출되었는지는 명확하지 않으나, 보건 관계자들은 그가 동거하던 길고양이와의 연관성을 지적했다. 알래스카 보건 당국이 지난 2024년 2월 9일 발표한 게시물에 따르면, 이 남성은 지난해 11월 병원에 입원한 뒤 올해 1월 말 사망했다. 이 남성은 암 치료 중이었으며, 치료 과정에서 사용된 약물로 인해 면역 체계가 억제된 상태였다. 보건 당국은 이러한 면역 체계의 억제가 그의 질병을 더욱 악화시켰을 가능성이 있다고 설명했다. 사망한 남성의 연령은 공개되지 않았지만, 보도에서는 노인으로 전해졌다. 보건 당국은 알래스카두창(AKPV, 혹은 알래스카 독창)이 천연두, 우두, 엠폭스와 같은 바이러스와 연관이 있다고 밝혔다. 당국은 이 바이러스는 발진, 림프절 부종, 관절통 또는 근육통 등의 증상을 동반할 수 있으며, 면역 체계가 약화된 사람들에게는 더욱 심각한 질병으로 발전할 위험이 있다고 설명했다. 2015년 첫 사례가 보고된 이후, 알래스카 보건 당국에 등록된 알래스카두창 바이러스 사례는 단 6건에 그쳤다. 이 사례들은 모두 케나이 반도에서 약 300마일 이상 떨어진 페어뱅크스 지역 주민들에게서 발견되었으며, 모두 경미한 증상을 보였고 입원하지 않고 회복됐다. 보건 당국은 사망한 남성은 숲이 우거진 지역에서 혼자 생활했으며, 최근에 여행한 기록이 없고, 질병이나 유사한 병변에 밀접하게 접촉한 이력도 없었다고 게시판을 통해 알렸다. 알래스카두창 감염, 길고양이와 연관? AKPV의 전염 경로는 아직 명확하지 않지만, 연구원들은 이 바이러스가 인수공통감염 가능성이 있다고 경고하고 있다. 즉, 동물로부터 인간으로 바이러스가 전파될 수 있다는 의미다. 보건 당국은 공개한 게시판을 통해 페어뱅크스 지역의 붉은등들쥐를 포함한 다양한 종류의 작은 포유류와 적어도 한 마리의 애완동물에서 AKPV 감염의 현재 또는 과거 증거를 발견했다고 밝혔다. 사망한 남성은 자택에서 길고양이를 돌보았으며, 이 고양이는 바이러스 검사에서는 음성이었지만 정기적으로 작은 포유류를 사냥했고 환자를 자주 긁었다고 한다. 이로 인해 고양이가 남성을 긁었을 때 그의 발톱에 바이러스가 묻어 있었을 수 있다는 가능성이 제기됐다. 보건 당국은 첫 증상이 나타난 겨드랑이 부근에 긁힌 흔적이 눈에 띄었다고 게시판에 기록했다. 보건 당국은 "길고양이에 의한 긁힘으로 인한 감염 가능성을 배제할 수 없지만, 이번 사례에서의 정확한 노출 경로는 아직 확실치 않다"고 밝혔다. 보건 당국은 현재까지 사람 간에 바이러스가 전파된 사례는 보고되지 않았지만, 피부 병변을 가진 사람들은 해당 부위를 붕대로 덮고, 병변에 접촉한 침구나 기타 세탁물을 다른 사람과 공유하지 않도록 권고했다. 또한, 알래스카 주민들이 야생동물과 근접할 때는 연방정부와 지역 보건 기준을 준수하여 잠재적인 알래스카두창 바이러스 감염 위험을 최소화하도록 당부했다. 미국 질병 통제 예방 센터(CDC)는 야생 동물이나 그 배설물에 접촉한 후에는 비누와 물로 손을 철저히 씻을 것을 권장한다. 사냥꾼들에게는 죽은 동물을 다룰 때, 방금 사망한 동물일지라도 항상 보호 장갑을 착용할 것을 권고하고 있다.
- IT/바이오
2024-02-15
아프리카돼지열병, 야생 돼지 떼 멸종 위협

아프리카돼지열병(ASF)이 야생 돼지 떼를 멸종 위기로 몰아넣고 있다. 아프리카돼지열병은 돼지에게 치명적인 바이러스로, 감염되면 돼지의 90% 이상이 사망한다. 영국 매체 더 가디언(The Guardian)에 따르면 아프리카돼지열병는 아시아, 유럽, 아프리카 전역으로 확산되고 있다. 특히 동남아시아의 보르네오섬에서는 아프리카돼지열병의 영향이 특히 심각한 가운데 2021년에 아프리카돼지열병가 보르네오섬에 도착한 이후로 수염돼지 숫자가 90~100% 감소했다. 수염돼지는 보르네오섬에서 가장 흔한 대형 포유류 종으로, 생태계 공학자로서 중요한 역할을 했다. 아프리카돼지열병로 인해 야생 돼지 떼가 멸종되면 식량 안보와 생태계에 심각한 위협이 될 것으로 우려된다. 보르네오섬의 많은 지역 주민들은 야생 돼지를 식량으로 의존하고 있다. 아프리카돼지열병로 야생 돼지 개체수가 감소하면 이들의 식량 안보가 위협받을 수 있다. 또한, 야생 돼지는 열매를 먹고 이동하면서 나무의 씨앗을 퍼뜨리는 역할을 한다. 아프리카돼지열병로 야생 돼지가 멸종되면 숲의 생태계가 교란될 수 있다. 야생돼지는 열매를 섭취하고 이동하면서 숲 속에 나무 씨앗을 퍼뜨리는 중요한 역할을 담당한다. 아프리카돼지열병으로 인한 야생돼지의 멸종은 숲의 생태계 균형에 심각한 교란을 초래할 수 있다. 이러한 사실은 과학 저널 '사이언스'를 통해 공개됐다. 연구의 주요 저자이자 세계자연보전연맹(IUCN) 야생돼지 전문가 그룹의 전 의장인 에릭 메이자드(Erik Meijaard) 교수는 보르네오에서의 카메라 트랩 조사를 통해 야생돼지의 감소 현상을 목격했다. 메이자드 교수는 "보르네오에서 카메라 트래핑 작업을 수행하는 모든 이들이 돼지의 감소를 목격했으며, 몇 년 동안 카메라 트랩에서 돼지를 발견하지 못했다"고 전했다. 메이자드 교수는 보르네오섬 외부인 말레이시아, 인도네시아, 브루나이에서 진행된 7개의 카메라 트래킹 프로그램을 모니터링하였으며, 2019년과 2020년 사이에 돼지 개체수의 급감을 확인했다. 과학자들은 아프리카돼지열병의 확산을 막기 위한 노력이 필요하다고 강조했다. 또한 야생 돼지 떼의 멸종으로 인한 식량 안보와 생태계 문제에 대한 연구와 대책 마련이 필요하다고 지적했다. 아프리카돼지열병 확산 막기 위해 노력 아프리카돼지열병의 확산을 방지하기 위한 노력이 중요하다. 아프리카돼지열병은 돼지와 돼지 제품을 통해 전파될 수 있으므로, 이들의 이동을 엄격히 관리하는 것이 필수적인 예방 조치다. 이를 위해 국경에서의 검역 강화, 국내 이동 제한, 그리고 돼지의 이동에 대한 철저한 기록 유지가 요구된다. 아울러, 아프리카돼지열병에 대한 백신 개발이 확산 방지에 크게 기여할 수 있다. 현재 백신 개발이 진행 중이지만, 아직 상용화 단계에 이르지는 않았다. 야생 돼지가 아프리카돼지열병의 주된 전파 매개체 중 하나로 알려져 있어, 야생 돼지 개체수 관리도 확산 방지에 중요한 역할을 한다. 이에 따라 야생 돼지의 포획 및 사냥과 같은 조치와 더불어 야생 돼지 서식지 관리가 실시되고 있다. 한국의 아프리카돼지열병 대응 정책 한국에서는 2021년 10월 2일 경기도 파주시에서 아프리카돼지열병(ASF)이 발생한 이후, 이 질병의 확산을 방지하기 위한 여러 대응 정책을 시행하고 있다. 이에는 발생 농가 주변에서의 돼지 이동 제한, 아프리카돼지열병이 발생한 국가로부터의 돼지 및 돼지 제품 수입 금지, 그리고 발생 농가 돼지에 대한 백신 접종이 포함된다. 또한, 한국은 야생 돼지의 포획 및 사냥을 강화하고 야생 돼지 서식지 관리를 철저히 하여 야생 돼지를 통한 아프리카돼지열병의 전파 가능성을 줄이고 있다. 이러한 정책 덕분에 한국은 철저한 방역 조치를 통해 아프리카돼지열병의 추가 확산을 효과적으로 차단하고 있다. 2022년 7월 20일 기준, 한국 내에서 발생한 아프리카돼지열병 농가는 총 8곳이며, 이 중 7곳에서는 모두 완치됐다. 아프리카돼지열병은 전 세계적으로 심각한 문제를 일으키고 있으며, 이를 막고 야생 돼지 군락의 멸종을 방지하기 위해 국제적인 협력과 노력이 필요한 상황이다.
- 생활경제
2024-01-28
[퓨처 Eyes(21)] 붉은털원숭이 복제 성공, 의학 연구의 '게임 체인저' 될까?

중국 과학아카데미 연구팀이 처음으로 붉은털원숭이(레서스원숭이·Rhesus monkey) 복제에 성공했다고 영국 BBC가 보도했다. 이 종은 인간과 유사한 생리학적 특징으로 의학 연구에 널리 활용된다. 이번 성과는 의약 개발 속도를 획기적으로 늘릴 수 있는 잠재력을 지니고 있어 주목받는다. 중국 연구팀은 유전적으로 동일한 개체로부터 얻은 결과는 실험의 신뢰성을 높일 수 있기 때문에 붉은털원숭이 복제를 통해 신약 실험의 효율을 극대화할 수 있다고 기대하고 있다. 기존 붉은털원숭이 복제 시도는 출산으로 이어지지 않거나 탄생 후 몇 시간 만에 태아 사망 등으로 실패했던 반면, 이번에 복제된 원숭이는 2년 이상 건강하게 성장함으로써 연구팀은 안정적인 기술 확보를 입증했다. 붉은털원숭이 복제는 1996년 대리모를 통해서 태어난 '복제 양' 돌리(Dolly) 성공 이후 역사상 두 번째 유명한 동물 복제로 또 다른 시각을 제시한다. 그러나 돌리는 최초로 복제된 동물은 아니다. 1902년 스위스의 한스 스페만이 도룡뇽을 복제했던 것을 최초의 복제 실험으로 보고 있다. 발생생물 분야에 중요한 발전을 이룬 스페만은 도룡뇽의 수정란이 첫 번째 세포 분열을 시작할 때, 미세한 루프를 이용해 수정란을 두 개의 별도 세포로 분리했다. 이외에도 1952년 미국의 브릭스와 킹의 개구리 복제, 면양 복제(1986년), 소와 돼지 복제(1989) 등 다양한 사례가 있다. 다만, 복제양 돌리는 생식세포를 통한 복제가 아니라 체세포를 활용해 복제에 성공한 첫 사례로 유명하다. 이후 2001년에는 세계 최초의 복제 고양이 카피 캣(Copy Cat)이 탄생했다. 텍사스 A&M 대학교의 연구자들이 체세포 핵 이식 방식을 이용하여 카피 캣을 만들었다. 2003년, 이탈리아에서 체세포 핵 이식 방식으로 복제된 최초의 말 프로메테아(Prometea)가 태어났다. 프로메테아는 복제된 동물이 자신의 복제 원본으로부터 탄생한 첫 사례이기도 하다. 또한 2005년, 서울대학교 황우석 박사 연구팀에 의해 복제된 최초의 개 스너피(Snuppy)가 태어났다. 아프가니스탄 하운드에서 복제된 스너피는 체세포 핵 이식 방식을 이용해 과학계의 큰 주목을 받았다. 그 밖에 소와 돼지 복제도 다수 이루어졌다. 특히 돼지는 의학 연구에 매우 중요한 동물로, 인간과 비슷한 생리적 특성을 가지고 있다. 복제 돼지는 장기 이식 연구, 약물 테스트, 유전병 연구 등에 활용되고 있다. 중국 연구팀은 핵심 세포 재프로그래밍 기술을 통해 붉은털원숭이 배아를 형성한 뒤 대리모에게 이식하는 과정을 거쳐 복제 과정을 완료했다. 이는 돌리 양 복제 기술과 유사한 방법이지만, 인간과 더 큰 유전적 유사성을 지닌 붉은털원숭이 복제 성공으로 의료 연구 영역에 획기적인 파급 효과를 낼 수 있다. 중국 과학아카데미의 대학 루 팔롱(Lu Falong)박사는 BBC 뉴스와의 인터뷰에서 "(복제 원숭이) 성공적인 결과에 모두가 기뻐했다"고 밝혔다. 붉은털원숭이는 아프가니스탄부터 인도, 태국, 베트남, 중국에 이르는 광범위한 지역에서 야생 서식하며 감염과 면역 연구 실험에 주로 활용된다. 2018년 중국과학원은 마카크 원숭이(긴꼬리원숭이) 복제에 처음으로 성공했으나, 의료 연구에서는 인간과의 유전적 유사성 때문에 붉은털원숭이가 더 선호된다. 그동안 성체 세포를 이용한 포유류 복제 기술은 여러 한계를 드러냈다. 대다수의 복제 시도에서 유전자 재프로그래밍 과정 중 오류가 발생하고, 태어난 복제 개체의 수가 적으며 건강한 복제 개체는 더욱 드문 상황으로, 대부분의 포유류에서 성공률은 1~3%에 불과했다. 특히 붉은털원숭이의 경우 이러한 복제는 더 어려운 과제로 여겨졌으며, 연구팀이 2년에 걸친 노력 끝에 처음으로 복제에 성공하기 전까지는 태어나서 생존한 복제 개체가 없었다. 앞서 중국 과학원은 2018년 긴꼬리원숭이 복제에 성공했으나 생존율이 낮았다. 체세포 핵이식(SCNT)로 알려진 표준복제기술(체세포의 핵을 핵이 제거된 난자로 이식하는 기술)은 일반적으로 복제된 배아의 출생율과 생존율이 극이 낮다. 당 연구자들은 109개의 긴꼬리원숭이 복제배아를 생산하고 그 중 21마리의 대리모원숭이에게 이식했다. 그 중 단 2마리만 살아남았으나 성체가 되기까지 생존하지 못했다. 연구팀은 실패한 붉은털원숭이 복제 시도에서 태반이 복제 과정 중 제대로 재프로그래밍되지 않아 정상적인 발달이 이루어지지 않았다는 사실을 발견했다. 배아의 성장에 필수적인 산소와 영양분 공급에 중요한 역할을 하는 태반이 제 기능을 하지 못했기 때문에 복제가 성공하지 못했던 것. 이에 연구팀은 복제 배아의 외부층, 즉 정상적으로 태반으로 발달하지 않는 부분만을 활용해 복제 과정에서의 문제를 해결했다. 연구팀은 동물의 몸통으로 발달하는 내부 세포를 제거하고, 이를 정상적인 태반이 발달할 것으로 예상되는 비복제 배아의 외부층에 주입했다. 이 방법을 통해 연구팀은 총 113개의 배아를 사용하여 11개를 이식했으며, 이 과정에서 2번의 임신과 붉은털원숭이 1마리의 정상 출산으로 이어졌다. 연구팀은 태어난 원숭이에게, 복제기술 '영양포 대체(trophoblast replacement)'에서 따온 '레트로(ReTro)'라는 이름을 붙였다. 레트로는 수컷 원숭이로 2년 이상 생존하고 있다. 다른 대리모는 쌍둥이를 임신했으나 106일만에 사망했다. 이 연구는 지난 1월 17일 학술지 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에 개재됐다. 네이처는 "복제된 배아에 건강한 태반을 제공하는 방법은 영장류 연구와 관련된 더 많은 연구의 길을 열어 줄 수 있다"고 평가했다. 복제팀의 루 팔롱 박사는 BBC 뉴스와의 인터뷰에서 붉은털원숭이 복제 연구의 핵심 목표에 대해 설명했다. 그는 "연구팀의 주된 목적은 더 많은 복제 원숭이를 성공적으로 얻는 동시에 실험에 사용되는 배아의 수를 줄이는 것"이라고 밝혔다. 또한, 그는 이 연구가 모든 윤리적 허가를 받고 진행되었다고 강조했다. 루 박사는 이어서 "연구 과정에서 모든 동물 실험 절차는 중국 과학 아카데미 상하이 생물과학 연구소 및 CAS(Center for Advanced Study) 뇌과학 및 인공 지능 기술 우수 센터 신경과학 연구소의 동물 사용 및 관리 위원회의 엄격한 지침을 따랐으며, 이 프로토콜은 CAS 동물 사용 및 관리 위원회의 승인을 받았다"고 말했다. 이러한 발언은 연구팀이 동물 실험의 윤리적 기준을 준수하고, 과학적 연구에서의 동물 복지를 중시하고 있음을 나타낸다. 과학자들은 이러한 복제 원숭이가 우울증, 불안증과 같은 인간의 정신 질환 연구뿐 아니라 약물 평가 프로젝트를 위한 모델로 사용될 가능성이 있다고 기대했다. 상하이 중국과학원 신경과학연구소 무밍 푸(Mu-ming Poo) 소장은 "약물 테스트에 사용할 수 있는 유전적으로 균일한 원숭이를 대량 생산할 수 있다"고 말했다. 반면, 동물 복지 단체들은 이번 성과에 대해 깊은 우려를 표명했다. 포유류의 경우 자연 번식은 부모로부터 유전자의 혼합을 통해 다양성이 유지되는 반면, 복제는 유전적으로 동일한 개체를 만드는 기술이다. 이에 일부 동물 복지 단체들은 유전자 다양성 저하, 윤리적 문제 등을 우려하며 동물 복제 기술 개발에 반대 입장을 견지하고 있다. 영국 왕립동물학대방지협회(RSPCA)는 최근 이루어진 원숭이 복제 연구에 대해 심각한 우려를 나타냈다. RSPCA의 대변인은 "현재의 연구는 당장에 응용될 수 있는 단계가 아니며, 인간 환자에게 혜택을 줄 것으로 기대되지만, 실제로 이 기술이 의학적으로 적용되기까지는 상당한 시간이 소요될 것"이라고 지적했다. 또한, "이 기술 개발 과정에서 더 많은 동물 '모델'이 필요할 것으로 예상된다"고 덧붙였다. 그는 "RSPCA는 이러한 실험 과정에서 겪는 동물들의 고통과 스트레스, 그리고 낮은 성공률에 대해 깊은 우려를 표명한다"며, "영장류는 단순한 연구 도구가 아니라 고도의 지능과 감정을 지닌 존재임을 인식해야 한다"고 강조했다. 이는 동물 복제 연구가 직면한 윤리적 문제와 동물 복지에 대한 중요성을 부각시킨다. 런던 프랜시스 크릭 연구소의 로빈 러벨-뱃지 교수는 환자 이익이 동물 고통을 능가할 때 동물 연구를 강력하게 지지한다는 입장을 밝히면서도 유사한 우려를 표명했다. 러벨-뱃지 교수는 "유전적으로 동일한 동물을 사용함으로써 실험에서의 변수를 최소화할 수 있다는 점은 분명하다. 그러나 이러한 접근법이 실제로 가치가 있는지에 대해서는 심도 있는 고민이 필요하다"고 지적했다. 또한 그는 "한 마리의 유아를 탄생시키기 위해 많은 배아를 사용하고 다수의 대리모에게 이식한 시도가 상당히 많았다"며, 연구 과정에서의 동물 사용량과 실험의 효율성에 대해 우려했다. 러벨-뱃지 교수는 이 연구에서 단 한 마리의 유아만 탄생했다는 사실을 문제삼았다. 그는 "단 한 번의 성공 사례만으로는 이 기술의 성공률에 대한 명확한 결론을 내리기 어렵다. 이 기술의 신뢰성과 효율성을 입증하기 위해서는 더 많은 성공 사례가 필요하다"고 강조했다. 이러한 입장은 동물 실험의 윤리적 측면과 실험의 효율성 사이에서 고려해야 할 중요한 요소들을 드러내고 있다. 최근 붉은털원숭이의 복제 성공은 의료 연구의 효율성 증대와 질병 치료법 개발의 속도를 높이는 데 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대되지만, 동시에 동물 복지와 윤리적 문제에 대한 논란을 야기할 것으로 예상된다. 이에 따라 과학의 발전과 동물 복지, 윤리적 가치 사이에서 균형을 찾기 위한 지속적인 논의가 필요할 것으로 보인다.
- 포커스온
2024-01-24
흙 속 미생물로 구동되는 환경친화적 연료 전지 개발

미국 노스웨스턴대학교 연구팀이 흙 속 미생물을 이용하여 구동되는 혁신적인 연료 전지를 개발했다. 이 연료 전지는 기존 배터리에 비해 환경적 부담을 대폭 줄일 수 있는 특징을 지니고 있다. 특히, 이 연료 전지는 독성 화학물질을 포함하지 않으며, 환경에 유해한 공급망 문제도 해결했다는 점에서 주목받고 있다. 미국의 과학기술 전문 매체 스터디 파인즈(StudyFinds) 보도에 따르면, 노스웨스턴 연구팀이 개발한 이 연료 전지는 습한 토양과 건조한 토양 조건 모두에서 효율적으로 작동하여 다양한 농업 환경에 적용될 수 있다. 연구팀은 이 기술이 정밀 농업과 녹색 인프라를 위한 지하 센서의 전원 공급원으로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 정밀 농업은 토양의 수분, 영양분, 병충해 등 다양한 정보를 수집하여 농작물 관리를 최적화하는 데 기여하며, 녹색 인프라는 도시의 열섬 현상 완화 및 수질 개선과 같은 환경적 목적을 위해 조성되는 녹지 공간을 의미한다. 이 연료 전지의 상용화가 이루어질 경우, 농업과 환경 분야에 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 농민들은 이 기술을 통해 토양 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 되며, 도시에서는 녹지 공간을 더 효과적으로 관리할 수 있게 될 전망이다. 이러한 혁신적인 기술은 탄소중립을 지향하는 현재의 환경 추세 속에서 매우 중요한 의미를 갖는다. 연구팀은 이 새로운 연료 전지를 토양 수분 측정과 야생 동물 추적 센서에 적용하여 실험을 진행했다. 실험 결과, 두 센서 모두 기존 배터리로 구동되는 센서들보다 성능이 뛰어난 것으로 나타났다. 특히 야생 동물 추적 센서의 경우, 접촉 감지 기능이 중요한데, 이 연료 전지를 사용한 센서는 기존 배터리를 사용하는 센서보다 120% 더 긴 작동 시간을 보였다. 또한, 이 연료 전지는 습한 토양과 건조한 토양 조건 모두에서 효과적으로 작동하는 것으로 확인됐다. 이는 다양한 농업 환경에서의 안정적인 사용 가능성을 시사한다. 연구팀은 이 연구와 관련된 모든 설계, 튜토리얼, 시뮬레이션 도구를 공개적으로 제공함으로써 오픈 소스 방식을 채택했다. 이러한 접근 방식은 해당 분야에서의 추가적인 혁신과 응용을 촉진할 것으로 기대된다. 연구팀의 빌 옌(Bill Yen)은 "사물 인터넷(IoT) 장치의 수가 지속적으로 증가하고 있으며, 이러한 장치가 수조 개에 달하는 미래를 고려할 때 환경에 해로운 리튬, 중금속 및 독소로 모든 장치를 제작하는 것은 불가능하다"고 지적했다. 그는 이어 "분산형 장치 네트워크에 에너지를 공급하기 위한 대체 에너지원을 찾아야 한다"며, "특수한 미생물을 활용해 토양을 분해하고 낮은 에너지로 센서에 전력을 공급하는 토양 미생물 연료 전지를 발견했다"고 설명했다. 옌은 또한 "유기 탄소가 있는 토양을 미생물이 분해할 수 있다면, 이 연료 전지는 잠재적으로 무한히 지속될 수 있다"며, 이 기술의 잠재적 지속 가능성을 강조했다. 미생물 연료 전지(MFC)는 양극, 음극 및 전해질을 갖춘 배터리처럼 작동한다. 하지만 화학 물질 대신 토양에서 자연적으로 발견되는 박테리아를 사용해 유기물이 분해되는 과정에서 전자를 방출하고, 이 전자들이 양극에서 음극으로 흘러 전기 회로를 형성하여 전력을 생성한다. 옌은 "야생, 농장, 습지 등에 센서를 설치하려면 일반적으로 배터리를 사용하거나 태양 에너지를 활용해야 한다"고 말했다. 그는 또한 "태양 전지판은 먼지에 덮여 있거나 태양이 없는 경우에는 작동하지 않으며, 많은 공간을 차지하고 더러운 환경에서는 효과적으로 작동하지 않는다"고 지적했다. 그는 이어 "배터리 역시 전력 공급이 제한적이라는 문제가 있다"며, "농부들이 100에이커(약 40만4600㎡, 12만평)에 달하는 농장을 돌아다니며 배터리를 주기적으로 교체하거나 태양 전지판을 청소하는 일은 현실적이지 않다"고 말했다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 MFC 기술이 더욱 중요하게 여겨지고 있다. 한편, 미생물 연료 전지는 100년 넘게 알려져 왔지만 습도가 낮은 조건에서의 성능 저하문제로 인해 그 활용 범위가 제한적이었다. 이 문제를 해결하기 위해 옌과 그의 팀은 다양한 디자인을 시험해보았고, 결국 독특한 수직 구조를 가진 디자인에서 성공을 거두었다. 탄소 펠트로 제작된 양극은 수평으로 배치되어 있으며, 전도성 금속 음극은 수직으로 설치되어 일관된 수분과 산소 공급이 가능하게 한다. 연구팀은 또한 분쟁 광물과 복잡한 공급망을 배제하고, 토양 기반 미생물 연료 전지의 완전히 생분해 가능한 버전을 개발할 계획이라고 밝혔다. 이번 연구는 미생물 연료 전지의 실용성을 크게 향상시킨 것으로 평가되며, 습한 토양은 물론 건조한 토양에서도 효과적으로 작동한다는 점이 입증됐다. 이에 따라, 다양한 농업 환경에서 사물 인터넷 센서에 전력을 공급하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 이 연구는 학술지 '인터랙티브, 모바일, 웨어러블 및 유비쿼터스 기술에 관한 컴퓨팅 기계 협회(Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies)' 저널에 최근 게재됐다.
- IT/바이오
2024-01-23
블레이드 없는 '허니콤' 풍력 터빈, 효율성·안전성 높여

스코틀랜드 글래스고의 캐트릭 테크놀로지스(Katrick Technologies)는 재생 에너지 분야의 판도를 바꾸고 있는 벌집 모양의 풍력 터빈을 개발했다. 야후는 캐트릭 테크놀로지스가 비록 스타트업이지만 이미 풍력 터빈 기술에 상당한 영향을 미치고 있다고 최근 보도했다. 이 회사는 더 푸른 지구를 위한 친환경 개념에 대한 에너지 연구와 개발을 수행함으로써 혁신적인 엔지니어링 기술에 중점을 두고 있다. 상단에 회전식 팬이 있는 대형 풍력 터빈인 기존 풍력 터빈은 설치 및 유지 관리 비용이 많이 들고, 상당한 규모의 땅도 필요하다는 단점이 있다. 이 회사의 새로운 벌집 모양(허니콤)의 풍력 터빈은 그 해결책이 될 수 있다. 이 터빈은 훨씬 더 컴팩트해 기존 건물이나 유사한 구조물에 설치할 수 있는 기능을 갖춘 도시 지역에 더 적합하다. 이 벌집 모양의 터빈은 구식 팬 디자인의 일반적인 회전 대신 '진동 날개꼴'을 활용해 바람을 포착한다. 이러한 에어로포일을 사용하면 훨씬 더 낮은 수준의 바람도 포착할 수 있으므로 더욱 지속 가능한 에너지가 생성된다. 캐트릭은 날개 형태의 에어로포일이 바람의 운동 에너지를 기계적 진동으로 변환하고 이를 전기로 변환하는 과정을 설명하고 있다. 이를 간단하게 표현하면, 에어로포일은 바람의 움직임을 감지하고 그 움직임을 에너지로 전환하는 역할을 한다. 대부분의 블레이드 없는 풍력 터빈 설계는 다른 건물 유형과 달리 조류 충돌로 인한 문제가 더 이상 발생하지 않도록 되어 있다는 것을 의미한다. 캐트릭의 터빈은 육각형 팬과 유사한 디자인으로, 진동 날개 부분은 벌집 모양으로 제한된 범위에서 느리게 움직인다. 회사는 아직 새와 관련된 안전성에 대한 언급을 하지 않았지만, 일반인들도 동물과 파편의 유입을 방지하기 위해 이러한 터빈 주변에 간단하게 격자를 배치할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 디자인은 더욱 컴팩트하며 비용을 절감하고 제조업체에 따라 "시각적으로 어색하지 않고", "환경과 야생 동물에 미치는 영향을 최소화하는", "설치 공간이 적고" 오래 지속된다는 설명이다. 2015년 MIT 테크놀로지 리뷰(Technology Review) 등에서 블레이드 없는 터빈을 만드는 데 드는 비용과 설치 공간이 상대적으로 저렴하지만, 기능 측면에서는 비용 대비 효율성이 낮고 에너지 생성 잠재력이 낮다는 비판도 있었다. 이 특정 설계에서는 수직으로 구축된 기존 풍력 터빈과 동일한 전력을 생성하기 위해 훨씬 더 많은 수평 공간이 필요할 수 있다. 캐트릭은 자사 웹사이트에서 "단지 1km의 패널 하나로 매년 8만대의 테슬라 90kW 차량을 충전하거나 760가구에 전력을 공급할 수 있다"라고 밝혔다. 어쨌든 더 작고 간단하며 안전한 디자인의 장점이 단점보다 더 많을 수 있다. 에너지 인더스트리 리뷰(Energy Industry Review)에서는 "이 설계가 재생 에너지 생성 방식에 혁명을 일으킬 수 있다"고 평가했다. 텍사스의 에어로마인(Aeromain) 또한 작고 효율적인 풍력 터빈을 개발하고 있다. 이 풍력 터빈 설계는 경주용 자동차를 모델로 하여 태양광 패널과 함께 작동한다. 이 두 모델 모두 활발히 개발 중이다. 한편, 한국에서는 풍력발전 비용 상승에 대한 우려가 커지자, 기술 개발 보다는 풍력발전이 가장 비용 효율적인 에너지원이라는 점을 강조하고 나섰다. 박경일 한국풍력산업협회 회장은 지난 2023년 12월 7일 한국풍력산업협회가 '2023 세계 풍력의 날'을 기념해 파라스파라 서울에서 개최된 풍력발전 심포지엄에서 "풍력에너지는 경제성이 높고, 대규모 공급이 가능한 에너지원으로 에너지 안보 확보, 탄소국경세 대응, RE100 달성 등 국가와 국내 기업들이 당면한 문제를 해결하기 위한 가장 효과적인 수단"이라고 말했다. 그는 이어 "풍력발전은 향후 전반적으로 비용의 하락이 가능한 에너지원"이라고 덧붙였다.
- 산업
2023-12-28
DNA 테스트로 드러난 천산갑 밀렵 핫스팟

DNA 테스트를 통해 멸종 위기 동물인 천산갑의 밀렵 장소가 밝혀졌다. 세계에서 가장 많이 밀매되는 포유류인 천산갑의 비늘은 일반적으로 나이지리아에서 배송되지만 대부분의 천산갑은 카메룬에서 온다. 아프리카 천산갑의 잔해를 DNA로 추적해 특정 산림 개체군을 파악했다는 보고서가 학술지 '사이언스 어드밴스(Science advances)'에 최근 게재됐다. 2012년 이후, 멸종 위기에 처한 천산갑의 밀렵 지역은 시에라리온에서 카메룬으로 옮겨졌다. DNA 테스트는 법 집행 기관이 매년 전 세계적으로 밀렵되어 불법 운송되는 천산갑의 출처를 빠르게 식별하는 데 도움이 된다. 영국 케임브리지 대학의 보존 생물학자인 샬레스 이모그로(Charles Emogor) 박사는 천산갑 밀렵의 중심지를 식별하는 것의 중요성을 강조했다. 그는 "천산갑 밀렵의 중심지를 식별하는 것은 천산갑의 감소를 억제하는 데 매우 중요하며 이 논문은 이러한 천산갑 감소를 해결하기 위해 엄청난 노력을 기울였다"고 말했다. 비늘개미핥기라고도 불리는 천산갑은 변형된 모낭에서 자라는 파충류와 같은 비늘을 가진 유일한 포유류다. 위협을 받으면 야행성 동물은 공 모양으로 굴러간다. 인간의 사냥을 피하기 위한 일종의 계략이다. 비늘개미핥기라고도 불리는 이 천산갑은 유일하게 비늘을 가진 포유류로, 위협을 받을 때 공 모양으로 구를 수 있다. 이들은 주로 전통 의학에 사용되는데, 아시아 천산갑의 부족으로 인해 다른 지역에서의 사냥이 증가했다. 비록 효과적인 치료법으로 입증되지 않았음에도 중국에서 수요가 크다. 국제 협정에 따라 국가 간 천산갑 거래가 금지되어 있지만, 홍콩 당국은 특히 흰 배 천산갑(Phataginus tricuspis) 등을 정기적으로 대량 밀수한다. 나이지리아는 천산갑 수출의 주요 허브이지만, 종의 흔적은 종종 거기서 끝나기도 한다. 유전자 추적은 종 식별에 길을 제공하지만, 개별 동물의 정확한 출처를 파악하는 것은 까다롭다. 틴스만 박사와 동료들은 천산갑의 하위 개체군에 고유한 유전 패턴을 찾기를 바라며, 9개국 현지 시장에서 수집한 111개의 천산갑 조직 및 혈액 샘플에서 게놈 서열을 분석했다. 게놈에는 약 400만 개의 작은 유전적 변이, 즉 단일 염기 다형성(SNP)이 포함되어 있어, 별개의 집단을 식별하는 데 사용된다. 컴퓨터 프로그램은 5개의 주요 모집단을 나타내는 96개의 SNP를 선택했다. 연구진은 이 96개 SNP를 통해 111개 샘플 중 87%의 출처를 평균 100km 이내에서 확인할 수 있었다. 이 SNP를 이용하여, 연구원들은 테스트 칩을 제작하고, 2012년부터 2018년까지 홍콩에서 압수된 천산갑 비늘 643개를 분석했다. 칩에는 천산갑 비늘의 샘플에 일치하는 DNA가 포함되어 있으면 빛을 발하는 작은 DNA 조각이 포함되어 있다. 다음으로, 연구팀은 이 테스트를 사용하여 2012년부터 2018년까지 홍콩에서 압수된 32개의 배송물에서 643개의 천산갑 비늘을 분석했다. 연구팀은 밀렵 활동이 처음에는 시에라리온과 가나에 집중되었다가 나중에 나이지리아로 옮겨갔다는 사실을 밝혀냈다. 2017년에는 천산갑 비늘 대부분이 카메룬에서 생산된 것으로 나타났다. 이동의 정확한 이유는 불분명하지만, 서부 지역에서 천산갑을 찾기 어려워졌거나, 법 집행 강화로 인해 밀렵꾼들이 새로운 지역으로 이동했을 가능성이 있다. 또한, 선적 기록만으로는 밀렵된 천산갑을 추적하는 데 한계가 있음이 드러났다. 홍콩 화물 기록에서 95%가 나이지리아에서 온 것으로 나타났지만, DNA 검사 결과 천산갑 비늘의 5% 미만만이 실제로 나이지리아 산이었다. 이번 연구 결과는 밀렵 압력이 가장 심한 곳에서 보존 노력을 집중하는 데 도움이 될 수 있다. 남아 있는 천산갑 규모를 파악하고 이를 효과적으로 모니터링하는 방법 등 많은 과제가 남아 있지만 지난 10년 동안 천산갑 보존에 대한 인식이 높아지면서 연구와 자금 지원이 증가했다. 연구팀은 조사 결과를 카메룬의 당국과 천산갑 보존 단체와 공유했다. SNP 테스트를 통해 법 집행 기관은 저천산갑 비늘의 출처를 빠르고 저렴하게 확인할 수 있었다. 연구팀은 밀렵이 의심되는 콩고 민주 공화국에서 더 많은 천산갑 개체수를 확인하기를 기대하고 있다.
- 산업
2023-12-19
큰돌고래, '전기 감각'으로 사냥 성공률 높인다

우리 말로 '물돼지'라고도 알려진 돌고래, 특히 큰돌고래에 대한 흥미로운 연구 결과가 미국의 유명 매거진 스미스소니안(Smithsonian)을 통해 보도됐다. 큰돌고래는 지능이 높고 긴 주둥이를 가지고 있으며, 머리의 정수리 부분에 있는 '멜론'이라는 지방 기관을 통해 다양한 초음파를 생성하여 의사소통을 한다고 알려져 있다. 이 돌고래는 예리한 시력과 청각, 그리고 반향정위라는 고유한 음파 탐지 시스템으로 먹이를 사냥한다. 최근 익스페어리멘탈 바이올로지 저널(Journal of Experimental Biology)에 게재된 연구에 따르면, 큰돌고래는 전기펄스 감지라는 또 다른 감각을 활용하고 있는 것으로 밝혀졌다. 연구에 따르면, 큰돌고래의 주둥이에는 전기를 감지할 수 있는 '진동 구덩이'라는 보조개가 존재하며, 이는 물고기 사냥과 바다 주변 탐색에 큰 도움을 주고 있다. 더욱이, 갓 태어난 돌고래의 이 구덩이에는 수염이 있는데, 이는 기존 연구자들이 생각했던 것과 달리 중요한 기능을 할 수 있다는 새로운 관점을 제공한다. 이번 발견은 큰돌고래가 희귀한 전기 수용 능력을 가진 작은 포유류 그룹에 포함될 수 있음을 시사한다. 현재까지 이 특이한 감각을 지닌 것으로 알려진 포유류는 오리너구리와 바늘두더지 뿐이다. 반면, 상어와 같은 연골 어류 그룹은 전기장에 대한 민감성이 매우 높은 것으로 알려져 있다. 특히 일부 상어 종은 ㎠당 50억분의 1볼트 정도의 매우 약한 전류도 감지할 수 있는 능력을 가지고 있다. 해양 포유류의 이러한 능력을 테스트하기 위해, 연구자들은 조련사와 협력하여 돌리(Dolly)와 도나(Donna)라는 두 마리의 포획된 큰돌고래에게 금속 막대에 대한 전기 충격을 감지하는 방법을 가르쳤다. 이를 위해 연구원들은 맞춤형 전기장 발생기에 연결된 전극을 사용하여 다양한 강도의 전기장을 전달했다. 독일 뉘른베르크 동물원의 생물학자 팀 휘트너(Tim Hüttner)는 "이것은 인간이 청력 검사를 받는 것과 유사하며, 돌고래들은 실험에서 정확하게 반응했다"고 말했다. 도나는 더 높은 감도를 보여주었다. 도나는 ㎝당 2.4㎶ 만큼 낮은 직류(DC)를 감지할 수 있었다. 반면 돌리의 임계값은 ㎝당 5.5㎶에 그쳤다. 바이오로지스(The Company of Biologists)는 돌고래에 대한 직류(DC) 전기장 실험에 이어, 교류(AC) 전기장을 인지하는 능력도 테스트했다. 연구에 따르면, 모든 수중 유기체는 정적인 직류 장을 생성하지만, 물고기와 같은 일부 유기체는 아가미 움직임에 따라 펄스 형태의 교류 장을 생성한다고 한다. 연구 팀은 초당 1회, 5회, 그리고 25회의 펄스를 가진 다양한 주파수의 AC 전기장을 실험했다. 연구 결과, 두 돌고래 모두 DC 전기장에 대해 더 민감한 반응을 보였으나, 저주파 AC 전기장에도 잘 반응하는 것으로 나타났다. 독일 로스토크 대학의 해양 생물학자인 귀도 덴하르트(Guido Dehnhardt)는 "약한 전기장에 대한 돌고래의 민감성이 물고기를 사냥할 때, 특히 퇴적물에 숨어 있는 먹이를 찾는 데 도움이 될 수 있다"고 말했다. 하지만, 큰돌고래가 이 능력을 실제로 야생에서 어떻게 활용하는지는 아직 명확히 알려지지 않았다. 이 전기 감각은 먹이 사냥뿐만 아니라, 지구 자기장의 변화를 감지해 탐색하는 데에도 유용할 수 있다. 연구팀은 앞으로 돌고래의 움직임과 이 감각 사이의 관계를 더 연구할 계획이다. 이전의 연구에서는 태양 폭풍이 일으키는 행성 자기장의 변화와 돌고래 및 고래의 대량 좌초 사이의 연관성을 제시했다. 새로운 연구는 이 현상에 대한 설명을 시작할 것으로 기대된다.
- 생활경제
2023-12-15
美 노스웨스턴대 "바다 쓰레기 주범 나일론, 촉매로 순식간에 '분해'"

바닷속 쓰레기로 전 세계가 몸살을 앓고 있다. 특히, 어망 등이 고래나 바다거북, 물개 등 해양생물을 칭칭 감싸고 있는 모습은 충격을 던져줬다. 나일론 어망 등은 뛰어난 내구성 때문에 자연 분해가 불가능해 해양동물과 산호초, 새, 바다 등을 위험에 빠뜨리고 있다. 해양 환경에 유입된 이들 물질은 분해되지 않고 수천 년 동안 머무를 수 있어 더욱 큰 폐해가 예상되고 있다. 그러나 최근 미국 노스웨스턴대학교 연구팀이 나일론을 분해하는 새로운 촉매를 개발해 이 같은 해양오염을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이 촉매는 몇 분 만에 내구성 높은 플라스틱 오염을 완전히 분해하는 것으로 알려졌다. 과학기술 전문 매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'는 미국 노스웨스턴 대학 연구팀이 개발한 새로운 나일론 분해 촉매에 대해 최근 보도했다. 연구팀은 유해한 부산물을 생성하지 않고 몇 분 만에 나일론-6을 빠르고 깨끗하며 완전히 분해하는 새로운 촉매를 개발했다. 더 좋은 점은 이 공정에는 독성 용매, 고가의 재료 또는 극한 조건이 필요하지 않아 일상적인 응용 분야에 실용적이라는 점이다. 연구팀은 이 촉매를 활용해 해양 플라스틱 오염을 줄이는 것은 물론, 폐기물 재활용과 순환경제 활성화에도 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '켐(chem)'에 게재됐다. 이번 연구의 수석 저자인 노스웨스턴 대학의 토빈 마크스(Tobin Marks) 교수는 "전 세계가 플라스틱 문제의 심각성을 인식하고 있다"며 "우리는 플라스틱을 재활용하기 위해 폴리머를 분해하여 원래 형태로 되돌려 재사용할 수 있는 촉매를 개발하고 있다"고 말했다. 어망, 태평양 쓰레기 46% 차지 나일론-6은 의류, 카펫, 안전벨트 등 매일 사용되는 다양한 제품에 사용되는 소재다. 하지만 사용 후에는 매립되거나 해양을 포함한 환경에 방치되는 경우가 많다. 세계야생생물연맹(World Wildlife Federation) 보고에 따르면 매년 약 45만3592kg(약 100만 파운드)의 낚시 장비가 해양에 버려지며, 이 중 나일론-6로 만들어진 어망이 태평양의 거대한 쓰레기 더미에서 차지하는 비율이 최소 46%에 이른다. 현재 나일론-6 처리 방법은 주로 매립에 의존하고 있다. 나일론-6가 연소될 때는 질소산화물 같은 독성 오염물질을 배출해 조기 사망과 온실가스인 이산화탄소 배출 등의 문제를 야기한다. 마크스 교수는 플라스틱을 분해하는 과정에서 발생하는 오염물질 문제를 지적하며, 친환경 용매의 사용이 중요하다고 강조했다. 그는 "플라스틱을 분해하면 오염된 물이 남게 되며, 친환경 용매의 사용은 필수적"이라며 "어떤 종류의 용매가 환경에 더 적합한지 연구해야 한다"고 말했다. 업사이클링을 위한 나일론 복구 마크스 교수와 연구팀은 실험실에서 새로운 촉매를 개발했다. 이 촉매는 이트륨(지구상에 풍부한 경제적인 금속)과 란탄족 이온을 활용한다. 나일론-6를 녹는 온도까지 가열한 뒤 촉매를 추가하자, 용매 없이도 플라스틱이 분해되어 부산물 없이 원래의 빌딩 블록으로 복구됐다. 마크스 교수는 이 과정을 목걸이와 진주에 비유하며 설명했다. 그는 "폴리머는 목걸이와 같으며, 각 진주는 하나의 단위체, 즉 단량체다. 우리는 이 목걸이를 해체하여 진주, 즉 빌딩 블록을 회수하는 방법을 찾은 것"이라고 말했다. 실험을 통해 연구팀은 플라스틱의 원래 모노머를 99% 회수할 수 있었다. 원칙적으로 이러한 모노머는 현재 강도와 내구성에 대한 수요가 높은 고부가가치 제품으로 재활용될 수 있다. 이 실험을 통해 연구팀은 나일론의 원래 모노머를 99% 회수하는 데 성공했다. 이러한 모노머는 내구성과 강도가 높은 고부가가치 제품으로 재활용될 수 있다. 마크스 교수는 재활용된 나일론이 일반 나일론보다 경제적 가치가 더 높다고 강조했다. 나일론-6를 효율적으로 타깃팅 새롭게 개발된 촉매는 높은 수율의 단량체 회수뿐만 아니라, 선택성도 뛰어나 나일론-6 중합체에만 작용한다. 이는 폐기물 중에서도 나일론-6를 효과적으로 분리해낼 수 있다는 것을 의미하며, 업계에 대량의 분류되지 않은 폐기물에도 적용 가능함을 보여준다. 마크스 교수는 이 과정의 경제성과 효율성을 강조했다. 그는 "나일론 폐기물을 사람이 일일이 분류하는 것은 비용이 많이 들고 비효율적이다. 하지만 이 촉매가 나일론만을 대상으로 하고 다른 물질은 그대로 두기 때문에 효율적이다"라고 설명했다. 이 기술을 통해 회수된 모노머를 재활용하면 신규 플라스틱 생산의 필요성도 줄어들 수 있다. 마크스 교수와 연구팀은 이 새로운 공정에 대한 특허를 출원했으며, 이미 여러 산업 파트너로부터 관심을 받고 있다. 이들은 자신들의 촉매가 대규모로 활용되어 글로벌 플라스틱 문제 해결에 기여하기를 기대한다. 현재 이 연구는 폴리머 재활용 및 지속 가능한 재료 관리 분야에서 중요한 진전을 보이고 있다. 이러한 접근 방식은 현재 재활용 기술의 중요한 격차를 해결하고 나일론 폐기물 문제에 대한 실용적이고 효율적인 솔루션을 제공한다. 이는 플라스틱의 환경 발자국을 줄이고 순환경제에 기여하는 데 영향을 미칠 것으로 기대된다.
- 생활경제
2023-12-11
합성 DNA로 효모 염색체 16개 합성⋯"100% 합성 게놈" 근접

과학자들은 합성 DNA를 이용해 효모의 16개 염색체를 모두 합성하는 데 성공했다. 최근 기술 전문 매체 BGR와 GEN의 보도에 따르면, 국제 연구팀은 7개 이상의 합성된 염색체를 단일 효모 세포에 통합해, 인공 DNA의 비율이 50% 이상인 상태에서도 야생 효모처럼 생존하고 복제가 가능한 효모를 만드는 데 성공했다. 이는 100% 합성된 게놈을 가진 효모 개발에 한층 더 가까워진 것을 의미한다. 영국 맨체스터대 패트릭 카이 교수와 미국 뉴욕대(NYU) 랑곤헬스의 제프 보케 교수 등 '합성 효모 게놈 프로젝트(Sc2.0)' 연구팀은 16개 염색체를 모두 합성해 오류를 수정하고 있다고 전했다. 전체 유전체가 합성 염색체로 이루어진 효모를 만드는 게 목표인 Sc2.0은 미국, 영국 등 과학자 200여 명으로 구성된 국제 컨소시엄이다. 연구팀은 먼저 효모의 16개 염색체 중 15개를 인공 DNA로 합성했다. 그런 다음, 이들 염색체를 하나의 단일 세포에 옮기기 위해 기존 효모 균주와 교배하는 방식을 사용했다. 이번 연구 성과는 지난 9일 과학 저널 '셀(Cell)'과 '셀 노믹스(Cell Genomics)', '몰레큘러 셀'(Molecular Cell) 등에 논문 10여편으로 게재됐다. 이 논문은 합성 DNA를 이용한 세포 생성 분야에서 큰 진전을 이루었다는 평가를 받고 있다. 이전 연구에서는 효모의 염색체 일부를 합성 DNA로 합성하는 데 성공한 바 있지만, 이번 연구는 16개 염색체를 모두 합성하여 살아있는 세포를 만들어낸 최초의 사례다. 연구팀은 맥주 발효 또는 제빵에 사용되는 천연 효모인 '사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae)'를 기반으로, 효모 염색체들을 합성하고 이를 실제 효모 세포에 점차 확대 적용했다. 연구자들은 또한 tRNA 신염색체라고 불리는 자연계 어디에서도 발견되지 않는 완전히 새로운 염색체를 생성함으로써 게놈의 안정성을 높이는 조치를 취했다. 과거에는 박테리아와 바이러스의 게놈이 합성된 예가 있었지만, 복잡하게 얽힌 여러 개의 염색체를 가진 진핵생물의 게놈을 합성하여 실제 세포에서 정상적으로 기능하는 것을 입증한 것은 이번이 처음이다. 카이 교수는 "이번 연구는 단순히 몇 개의 유전자를 수정하는 것이 아니라, 효모의 전체 게놈을 새롭게 설계하고 구축한 것으로, 엔지니어링 생물학의 새로운 장을 여는 것"이라며 이번 연구의 중요성을 강조했다. 논문의 교신저자이자 Sc2.0 프로젝트의 리더인 보케 교수는 "자연이 제공한 설계를 크게 변형하여 새롭게 창조하는 것이 중요하다"고 말하며, "이 프로젝트의 가장 중요한 목표는 우리에게 새로운 생물학적 지식을 제공할 수 있는 효모를 개발하는 것"이라고 말했다. 이번 연구를 통해 인공 DNA를 이용해 다양한 종류의 효모를 생성할 수 있을 것이다. 이로써 향후 식품, 바이오 연료, 의약품 등 다양한 분야에 활용될 것으로 전망된다.
- IT/바이오
2023-11-23
美 메릴랜드대, 야생 '뱀파이어 바이러스' 최초 발견

미국에서 '뱀파이어 바이러스'가 야생에서 최초로 발견돼 과학자들의 주목을 받고 있다. 영국의 의사이자 소설가였던 존 윌리엄 폴리도리(1795~1821)는 흡혈귀 즉 '뱀파이어' 소설을 집필해 큰 인기를 끌었다. 밤에 나타나 사람들의 피를 빨아먹고, 삶을 연명하는 뱀파이어는 지금까지도 수많은 영화로도 제작될 만큼 단골 소재로 쓰이고 있다. 이러한 뱀파이어 바이러스가 실제로 발견돼 세상을 놀라게 했다. 영국 매체 메일 온라인은 미국 메릴랜드대학교 볼티모어 카운티(UMBC) 연구팀이 스스로를 복제하기 위해 다른 바이러스에 달라붙는 병원체인 '뱀파이어 바이러스'를 처음으로 관찰했다고 최근 보도했다. 연구팀은 오랫동안 이론적으로 대부분의 자가 복제와는 달리 일부 바이러스가 다른 바이러스를 '잡아먹는 현상'을 알고 있었다. 메릴랜드의 연구팀은 '위성 바이러스'와 '도우미 바이러스'라 불리는 바이러스 간의 상호작용을 현미경을 통해 관찰했다. 연구 결과, 박테리아를 감염시키는 일종의 바이러스인 박테리오파지가 토양 매개 바이러스의 '목' 부분(캡시드가 바이러스의 꼬리와 연결되는 부위)에 부착하는 것을 발견했다. 수석 연구원이자 생물학자인 타지드 드카발로(Tagide deCarvalho)는 이러한 현상을 목격하고 믿을 수 없었다고 밝혔다. 그는 "박테리오파지나 다른 바이러스가 또 다른 바이러스에 부착되는 것을 목격한 사람은 거의 없었다"고 말하며 놀라움을 나타냈다. 바이러스 간의 관계에서 '위성'과 '도우미'라는 용어가 사용된다. 여기서 '위성'은 자신의 생명주기 동안 도우미 바이러스에 의존하는 감염성 요소를 의미한다. 연구팀은 토양에서 발견되는 스트렙토마이세스 박테리아(조력자 역할을 하는 종)를 포함해 위성 박테리오파지(박테리아를 감염시키는 바이러스)의 샘플을 연구했다. 일반적으로 박테리오파지는 유전적으로 통합된 유전자를 가지고 있으며, 보통은 도우미 바이러스에 직접 부착하지 않는다. 그러나 UMBC에서 연구된 '미니플라이어(MiniFlayer)'라고 명명된 이 위성은 유전적 통합이 없는 것으로 알려진 최초의 사례다. 이는 숙주 세포의 DNA에 병합될 수 없기 때문에 생존하려면 숙주 세포에 들어갈 때마다 '마인드플라이어(MindFlayer)'라는 도우미 바이러스 근처에 있어야 한다. 실험 결과에 따르면, 분석된 도우미 바이러스 중 80%(50개 중 40개)가 목 부위에 위성 바이러스가 부착된 상태로 관찰됐다. 이러한 발견을 바탕으로, 연구팀은 이 현상의 직접적인 증명은 아직 이루어지지 않았음에도 불구하고, 바이러스 간의 부착이 중요한 의미를 갖는다고 추론했다. 이반 에릴 생물학 교수는 이에 대해 "부착이 없다면, 위성 바이러스가 어떻게 세포 내부로 들어갈 수 있을지 보장할 수 없다"고 지적했다. 추가 관찰을 통해 미니플라이어와 도우미 바이러스가 오랫동안 함께 진화해온 사실이 밝혀졌다. 에릴 교수는 "이 위성 바이러스는 적어도 1억 년 동안 도우미 바이러스와 관련되어 게놈을 조정하고 최적화해왔다"고 주장했다. 에릴 연구팀의 대학원생이자 논문 공동 제1저자인 엘리아 마스콜로(Elia Mascolo)는 위성, 도우미, 숙주의 게놈을 분석하여 이전에는 알려지지 않았던 이러한 바이러스 관계에 대한 추가적인 단서를 밝혀냈다. 대부분의 위성 바이러스는 숙주 세포 내부에 들어간 후 그 세포의 유전 물질에 통합될 수 있는 유전자를 가지고 있다. 이를 통해 도우미 바이러스가 세포에 들어올 때마다 위성 바이러스가 번식할 수 있게 되며, 숙주 세포는 위성 바이러스가 분열할 때 그것의 DNA와 자신의 DNA를 복제하게 된다. 특히 바이러스 간의 상호 작용이 질병의 발병과 전파에 어떤 영향을 미치는 지 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
- 생활경제
2023-11-23
지구 자전축, 80cm 또 기울어진 이유는?

지구의 자전축 기울기가 약 80cm(약 31.5인치)나 또 어긋난 것으로 밝혀졌다. 최근에 '지구의 기울기'가 다시 화제가 되고 있는 가운데, 과학자들의 조사에 따르면 지구의 기울기 변동이 가속화되어 31.5인치(약 80 센치)나 변경된 것으로 확인됐다. 이 데이터는 2023년 6월 지구과학 저널 「지구물리학 연구 레터(Geophysical Research Letters)」에 게재된 연구에 따른 것으로, '지하수의 과도한 채취'가 지구 기울기의 주요 원인으로 보고됐다. 또한 이 연구에서는 "지구의 기울기 변화와 전 세계적인 해수면 상승(약 0.24인치 또는 약 6mm) 간에 연관성이 있다"고 지적했다 지구 자전축의 변화가 세계 해수면에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 지하수 채취가 왜 자전축의 기울기에 영향을 주는지, 그리고 자전축의 기울기가 31.5인치로 커진 것이 실제로 얼마나 큰 문제인지에 대해 정리했다. 먼저 자전축의 기울기는 지구에 어떤 영향을 미칠까. 자전축의 기울기는 지구를 특징짓는 특징 중 하나다. 자전축이 기울어져 있기 때문에 지구에는 봄, 여름, 가을, 겨울과 같은 계절이 발생하는 지역이 있으며, 북극과 남극에서는 궁극적으로 극야(위도 66.55도 이상인 극지방에서 겨울철에 해가 뜨지 않고 밤만 계속되는 기간)와 극주야(?)/백야(해가 지지 않아 밤에 어두워지지 않는 현상)가 존재한다. 이 현상을 놀이기구를 떠올리면 쉽게 이해할 수 있다. 자전축이 공전 궤도에 수직이라면, '틸트 어 휠(Tilt-a-Whirl)' 놀이기구처럼 어느 북반구나 남반구에서도 일년 내내 일정한 일조 시간을 가지며, 태양의 궤도 위치가 항상 같아 시간의 흐름에 따른 변화가 없을 것이다. 이와 같은 상황은 북극점과 남극점에서도 동일한 상황이 지속될 것이다. 하지만, 지구는 기울어져 있기 때문에 '틸트 어 휠' 내부에 있는 것처럼 중심(태양)이나 수평선에 가까워질 때도 있고 멀어질 때도 있다. 우리가 평소에 단단하다고 느끼는 지구의 안정성은 실제로는 그렇지 않다. 지구의 지각은 주로 단단한 암석으로 구성되어 있으며, 대부분의 지역에서는 약 40킬로미터(약 25마일)의 깊이에 이른다. 1 평방피트(약 930㎠) 크기의 지표면 아래 40킬로미터 깊이의 지각 부분은 부피로 따지면 대략 1만1000톤으로 추정된다. 이것은 2012년 티레니아 해에서 전복된 호화 여객선 코스타 콘코르디아(약 11만4000톤)의 무게와 거의 비슷하며, 이 배를 원래의 상태로 세울 수 있는 무게와 동일하다. 그러나 태양계 내에서 밀도가 가장 높은 행성인 지구에서도 40킬로미터 두께의 지각은 지구 지름의 0.33% 정도에 불과하며, 1만1000톤은 지구의 총 질량인 5.972 ×10²⁴kg에 비하면 미미하다. 지구를 M&M 초콜릿 한 알로 비유하면, 얇은 설탕 코팅 부분이 지각에 해당한다. 그렇다면 과도한 지하수 채취는 어떤 문제를 야기할까. 지각 위에는 바다가 있고, 지각 바로 아래에는 광대한 지하 담수층이 있다. 그 아래에는 유동성 있는 암석을 포함한 맨틀이 있으며, 외피 아래의 외부 핵은 액체이다. 현재 지구의 내부 핵은 고체라는 주장이 유력하다. 최근 발표된 지하수 관련 논문에서는 특정 현상에 대한 조사가 진행되고 있다. "지하수를 얻기 위해 지하 또는 지각 내에 저장된 물을 얻으려고 구멍을 뚫으면 갑자기 지구 외부의 일부 무게가 크게 가벼워지며, 지구 전체의 균형 유지에 매우 간단한 형태로 영향을 미치게 된다"는 설명이다. 볼링 공이나 회전하는 스피너 외부에만 구멍을 뚫는다면 어떤 변화가 일어나는지 상상해보자. 볼링공은 여전히 회전은 가능하겠지만, 원래의 회전과는 달리 불규칙한 방식으로 회전할 것이다. 게다가 지구에는 대량의 물과 용해된 금속이 있으므로, 이러한 물질들이 새로운 회전 방향에 영향을 받아 추가적인 회전 특성을 나타낼 수도 있다. 지구의 기울기는 '자전축 기울기'라고도 하며, 약 4만 1000년마다 22.1도에서 24.5도 사이로 변동한다. 지구의 위도 1도당 거리는 대략 111.11킬로미터(약 69마일)이기 때문에, 80cm의 변화는 사실상 크게 중요하지 않다고 볼 수 있다. 이 논문은 지구의 기울기에 영향을 미치는 특정 요인에 집중하고 있다. 중요한 것은 이 변화가 자연적인 변동이 아닌 인간의 활동에 의한 결과라는 점이다. 인류는 약 4만 1000년 전부터 존재했지만, 그 당시 인간은 지하수를 채취하기 위해 지각을 깊게 파지 않았다. 반면, 정화된 물을 위한 우물의 역사를 살펴보면, 약 9000년 전 신석기 시대의 시리아 텔 사비 아비아드(Tell Seker al-Aheimar) 유적에서 발견된 것이 가장 오래된 것으로 기록되어 있다. 과도한 지하수 채취 문제는? 미국 지질 조사국(USGS)에 따르면 지표면 아래의 수층은 세계의 강과 호수의 수백 배 이상의 물량을 포함하고 있다. 여기서수층은 지하수를 저장하는 암석과 퇴적층을 의미한다. 이 지하수는 지구의 다양한 지역(사막 포함)에서 볼 수 있지만, 접근이 어렵거나 정화 처리가 필요한 경우가 많다. 지하수는 지표면 근처에 위치하며, 단지 몇 시간 정도만 축적되었을 수도 있고, 지하의 매우 깊은 곳에서 몇 천 년 동안 존재했을 수도 있다. 미국 과학·공학·의학 아카데미와 애리조나 주립 대학교의 '과학과 기술의 이슈(Issues in Science and Technology)' 간행물에 따르면, 호수와 강의 담수 부족 때문에 인간은 지하수를 채취하기 시작했다. 이러한 지하수는 음용, 관개, 그리고 광물 채굴 등 여러 목적으로 사용되고 있다. 그렇지만 지하수의 과도한 채취는 자연 환경과 습지에 큰 피해를 준다. 이는 땅이 건조해지는 것뿐만 아니라 토양의 붕괴, 야생동물과 물고기, 나무에 대한 부정적 영향, 그리고 일부 종의 멸종 위험을 가져온다. 더욱이, 최근의 연구에서는 지하수 채취가 지구의 기울기에도 영향을 주고 있음이 밝혀졌다. 지구 기울기가 변한 다른 요인 지구는 완벽한 균형을 가진 공이나 볼링 공처럼 완벽하게 균형 잡힌 상태를 유지할 필요가 없다. 사실, 과학자들은 '테이아(Theia)'라는 천체가 원시 지구와의 충돌로 인해 지구가 기울게 되어 자전하게 되었다는 가설을 제기하고 있다. 이 충돌에 의해 원시 지구에서 분리된 부분이 달이 되었다고 추측하고 있다. 당시 충돌로 인해 원시 지구의 한 쪽에는 커다란 스위스 치즈 같은 크레이터가 생겨나, 그 결과 회전 축이 변화했다고 본다. 그 이후로 지구의 자전축이 다시 원래대로 돌아온 적은 없다. 지구와 같은 행성은 자전으로 인해 시간이 지남에 따라 점차적으로 거의 완벽한 구형에 가까운 형태로 변화한다. 이 개념은 '정적압력 균형'이라고 불린다. 사실, 거의 완벽한 구형에 가까운 형태는 행성이나 천체의 기본적인 특성 중 하나이다. 이를 고려하면 '테이아'라는 천체의 충돌 이전의 울퉁불퉁한 지구는 자전 활동이 회복되기 전까지 '행성'으로 간주되지 않았을 수도 있다. 지구의 자전축 기울기는 지구의 구 형태를 유지하는 데 영향을 미치지 않는다고 여겨진다. 지구의 정적압력 균형은 이러한 기울기와 상관없이 각 행성의 자전 현상에 의해 결정되기 때문이다. 미국 항공우주국(NASA)은 2018년 "20세기에 지구의 기울기 변화를 초래한 3가지 주요 원인을 확인했다"고 보고했다. 나사에서 파악한 원인은 '그린란드의 얼음 해빙', 빙하의 이동 또는 해빙으로 인해 얼음의 무게가 사라져 지각이 서서히 상승하는 '빙하성 반동', 그리고 '맨틀 대류'이다. 맨틀 대류는 지각 아래에 있는 유동성 있는 암석 성분이 가열되어 상층으로 이동하고 표면 근처에서 냉각되어 밀어내는 운동이다. 온도가 다른 암석의 밀도가 서로 다르기 때문에 중심을 뒤흔드는 것. 한편, 과학자들은 지구의 기울기가 많은 다른 요인에 의해 변동된다는 사실을 알고 있지만, 이러한 요인을 동시에 연구하는 단계는 아직 확립되지 않았다고 말했다. 2020년 논문에서 과학자들은 "지구는 내부에서부터 외부로 이르기까지 다양한 시간 스케일에서 연속적인 변화가 진행 중이기 때문에 이러한 동적 매개변수는 모두 안정된 값을 갖지 않으며 시간이 지남에 따라 변화한다"고 지적했다. 또한 "이러한 변동은 상대적으로 작기 때문에 최근까지 관측하기 어려웠다"면서 "앞으로 몇 년 안에 지구의 기울기 변화가 특정 요인에 의해 크게 변할 것이라는 뉴스를 자주 접할 가능성은 낮을 것으로 생각된다"고 밝혔다.
- 산업
2023-09-26
아시아에서 은퇴 후 살기 좋은 나라 1위는?

추석명절을 앞두고 있는 한국은 10월2일을 임시공휴일로 지정하면서 6일 간의 황금 연휴를 보내게 됐다. 이에 따라 해외여행 수요가 급증할 것으로 예상된다. 실제로 동남아지역 등 근거리 지역을 중심으로 예약률이 크게 증가해 국내 여행업계는 다양한 여행 상품을 마련하고 있다. 이처럼 누구나 휴가 기간 동안 해외여행을 계획하고, 또 한 번쯤은 은퇴 후 동남아시아에서 시간을 보내고 싶다는 설계를 해보기도 한다. 투자분석 전문지 인사이드 몽키(Insider Monkey)가 꼽은 은퇴 후 아시아에서 살기 가장 좋은 나라 5개국을 정리했다. 아시아 지역은 오랜 역사와 찬란한 문화 유산과 빼어난 자연 경관, 저렴한 물가 등 다양한 매력을 갖고 있다. ◇ 카타르 카타르가 은퇴 후 살기 좋은 아시아 국가 5위로 선정됐다. 18점을 얻은 카타르는 2022년 월드컵 개최국으로 스포츠 강국 면모를 과시하기도 했다. 카타르의 현대적인 인프라와 안전 문제, 의료 서비스 등이 전 세계적으로 은퇴자들을 끌어들이고 있다. 고품질의 편의 시설을 합리적인 가격에 즐길 수 있다는 점이 카타르의 장점이다. 여기에 아랍 문화를 대표하는 이벤트와 축제, 다양한 문화 체험 등을 즐길 수 있다. 카타르에서 1인 평균 생활비는 월 2500달러(약 333만 원) 정도로 예상된다. ◇ 라오스 아름다운 자연과 평화로운 라이프 스타일, 풍부한 문화를 내세운 라오스는 평점 19점을 받아 4위에 올랐다. 아시아 최고의 은퇴 주거지 중 한 곳으로 선정된 라오스는 때묻지 않은 자연경관이 힐링을 선사한다. 30개의 사립병원과 의료보험 시스템이 잘 갖춰졌으며, 1인 평균 생활비는 월 1500달러(약 200만 원)가 들어간다. ◇ 오만 카타르의 인접 국가인 오만은 깨끗한 해변, 광활한 사막, 장엄한 산 등 야외 활동을 즐기는 은퇴자들에게 흥미진진한 장소로 꼽혔다. 오만 역시 라오스와 같은 평점 19점을 받았다. 아랍 국가인 오만은 세계적 수준의 의료 시설, 쇼핑 및 레저, 레스토랑 등으로 인생 2막을 준비하는 은퇴자들을 유혹하고 있다. 무스카트와 같은 주요 도시의 원룸 아파트 임대료는 월 약 1000달러(약 133만 원) 정도다. 생활비는 1인당 매달 약 2000달러(약 266만 원)의 들어갈 것으로 예상된다. ◇ 인도네시아 인도네시아가 노후를 보내기 좋은 아시아 국가 2위로 선정됐다. 1만7000개의 섬이 있는 인도네시아는 깨끗한 해변, 거대한 화산, 무성한 열대 우림, 다양한 야생동물 등 은퇴자들에게 그림 같은 배경을 제공한다. 2인 가구는 매월 평균 1900달러(약 253만 원) 비용으로 편안하게 살 수 있으며, 1인 가구의 경우 매달 약 1000달러가 필요하다. 그렇다면 대망의 1위를 차지한 나라는 어디일까? ◇ 말레이시아 말레이시아가 은퇴 후 아시아에서 가장 살기 좋은 나라 1위로 꼽혔다. 저렴한 생활비용과 따뜻한 기후, 맛있는 요리, 수준 높은 의료 서비스 등이 퇴직자들이 이상적인 노후를 보낼 수 있는 최고의 장소로 말레이시아를 꼽은 이유다. 광대한 열대우림과 모래 해변이 은퇴자들에게 즐거움을 더해주며, 저렴한 생활비는 덤이다. 부부의 경우 월 2500달러로 상당히 호화롭게 생활할 수 있고, 1인 가구라면 월 평균 1600달러(약 213만 원)가 소요된다. 한편, 프랑스계 투자은행 나틱시스에서 발표한 '2022년 연례 글로벌 은퇴 지수'를 살펴보면, 한국은 은퇴 후 살기 좋은 나라 17위에 올랐다. 당시 한국은 아시아 국가 중에서 1위를 차지해 눈길을 끌었다. 특히 우리나라서 가장 살기 좋은 지역으로 제주도가 제일 높은 점수를 얻었다.
- 생활경제
2023-09-11