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[퓨처 Eyes(70)] 두 아빠 쥐의 탄생⋯생명 과학의 새 지평 열다
- 2025년 새해 벽두 과학계는 '두 아빠 사이에서 태어난 쥐'라는 놀라운 소식을 접하며 경탄을 금치 못했다. 한때 공상 과학 소설 속 장면으로 여겨졌던 일이 현실로 성큼 다가온 것이다. 이 획기적인 연구는 베이징에 있는 중국과학원의 리 지쿤(Zhi-Kun Li) 박사와 그의 연구팀에 의해 주도됐으며 과학전문 매체 사이언스얼럿과 MIT 테크놀로지 리뷰(MIT Technology) 등에 의해 상세히 보도됐다. 두 매체의 보도에 따르면 이 연구는 정밀한 줄기세포 공학 기술과 크리스퍼(CRISPER) 유전자 편집 기술을 통해 생물학적 엄마 없이 두 아빠를 가진 쥐를 탄생시키고, 성체로 성장시키는데 성공했다. 크리스퍼 유전자 편집 기술은 DNA를 자르고 붙이는 기술로, 특정 유전자를 수정하는 데 사용된다. 과거 유사한 시도들이 번번이 실패로 끝난 것을 감안하면, 이번 성과는 그 의미가 남다르다. 이전 연구자들은 수컷 줄기세포로부터 난자를 생성하는 데 어려움을 겪었고, 설령 성공하더라도 모성 유전 물질의 부재로 인해 새끼들이 심각한 발달 장애를 겪거나 끝내 생존하지 못했다. 하지만 리 지쿤 박사 팀은 '각인'된 유전자를 표적화하는 새로운 접근 방식을 통해 이러한 문제들을 말끔히 해결했다. 각인(Imprinting)이란 특정 유전자가 어느 부모에게서 왔는지에 따라 다르게 발현되는 현상을 말한다. 리 박사 팀은 배아 발달에 핵심적인 것으로 알려진 20개의 각인 유전자를 CRISPR 기술로 정교하게 편집하여 두 아빠를 둔 쥐의 탄생을 현실로 만들었다. 각인 유전자는 부모 중 누구에게서 왔는지에 따라 발현 여부가 결정되는 유전자를 말한다. 사이언스 얼럿은 이 연구가 "줄기세포 및 재생 의학 연구의 여러 가지 제한점을 해결하는 데 도움이 될 것"이라는 중국과학원 웨이 리(Wei Li) 연구원의 말을 인용하며, 이 연구의 중요성을 재차 강조했다. 난관 극복, 새로운 가능성 제시 두 아빠 쥐의 탄생 과정이 순탄하지만은 않았다. 이번 연구는 아빠가 둘인 생쥐를 만들려는 이전 연구를 바탕으로 했다. 1980년대 영국 과학자들은 정자 세포의 DNA가 포함된 핵을 수정란 세포에 주입하려는 시도를 했다. 그 결과 배아는 난자의 세포질에 두 수컷의 DNA와 암컷의 소량의 DNA를 가지고 있었다. 그러나 이 배아를 대리모 쥐의 자궁으로 이식했을 때 어느 배아도 건강하게 태어나지 않았다. MIT 테크놀로지 리뷰는 이는 부계와 모계 유전체에서 모두 각인된 유전자가 발달에 필요하기 때문인 것으로 보인다고 짚었다. 리 박사 팀은 유전자 편집을 이용해 각인된 유전자를 완전히 제거하는 다른 접근 방식을 취했다. 약 200개의 쥐 유전자가 각인되어 있지만 연구팀은 배아 발달에 중요한 것으로 알려진 20개의 유전자에 초점을 맞춘 것. 팀은 실험실에서 줄기 세포를 수집하기 위해 정자 DNA로 세포를 배양했다. 그런 다음 CRISPR를 사용하여 표적으로 삼은 20개의 각인된 유전자를 파괴했다. 유전자 편집된 세포는 다른 정자 세포와 함께 핵이 제거된 난자 세포에 주입됐다. 그 결과 두 마리 수컷 쥐의 DNA가 있는 배아 세포가 탄생했다. 이 세포는 태반을 만드는 데 필요한 세포를 제공하는 연구에 사용되는 일종의 '배아 껍질'에 주입됐다. 그 결과 생성된 배아는 암컷 쥐의 자궁으로 이식됐다. 일부 배아는 살아 있는 새끼로 발달했고, 심지어 성체가 될 때까지 살아 남았다. 연구팀은 더 나아가 두 아빠 쥐를 만드는 두 번째 접근 방식을 발견했다. 이는 일본 오사카 대학의 카츠히코 하야시(Katsujiko Hayashi) 팀의 연구를 바탕으로 했다. 이 팀은 몇년 전 수컷 쥐의 꼬리에서 세포를 채취해 미성숙 난자로 만드는 방법을 발견했다. 이 난자는 정자와 수정돼 양부계 배아를 만들 수 있었다. 하야시는 그 배아는 번식 능력을 가져, 성체가 자신의 자손을 가질 수 있다고 말했다. MIT 테크놀로지 리뷰에 따르면, 중국과학원 연구팀은 164개의 유전자 편집된 배아를 이식했지만, 살아있는 새끼는 고작 7마리밖에 태어나지 않았다. 게다가 태어난 새끼들도 정상적인 쥐보다 크게 자라거나 장기가 비대해지는 등 몇 가지 문제점을 드러냈다. 수명도 일반 쥐보다 짧았고, 불임이라는 문제도 안고 있었다. 이러한 결과는 여전히 해결해야 할 과제가 산적해 있음을 보여준다. 리 지쿤 박사 역시 "각인 유전자에 대한 추가적인 수정은 생존 가능한 배우자를 생산할 수 있는 건강한 두 아빠 쥐의 생성을 촉진하고 각인 관련 질병에 대한 새로운 치료 전략으로 이어질 수 있다"고 말하며, 앞으로 연구가 더 필요함을 시사했다. 그럼에도 불구하고 두 아빠를 둔 쥐의 탄생은 생명 과학 연구에 지대한 의미를 갖는다. 펜실베이니아 대학의 발달 생물학자 코타로 사사키(Kotaro Sasaki)는 "흥미로운 연구"라며, 리 박사 팀이 "일련의 각인 결함을 피할 수 있었을 뿐만 아니라, 두 수컷의 DNA를 사용하여 쥐를 만드는 두 번째 방법을 발견했다"는 점을 높이 평가했다. 이 연구 결과는 학술지 '셀 스템 셀(Cell Stem Cell)'에 게재됐다. 각인 현상에 대한 새로운 통찰력 두 아빠 쥐 연구는 각인 현상에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있다는 점에서 더욱 주목받고 있다. 이전 연구에서는 두 엄마 쥐가 더 작고 오래 사는 것으로 밝혀진 반면, 이번 연구에서는 두 아빠 쥐가 과도하게 성장하고 더 빨리 죽는다는 사실이 새롭게 밝혀졌다. 코타로 사사키는 "아마도 부계 각인된 유전자는 성장을 지원하고 모계 유전자는 성장을 제한하며, 동물이 건강한 크기에 도달하려면 둘 다 필요할 것"이라고 추측했다. 물론, 이 연구 결과를 인간에게 적용하기까지에는 넘어야 할 산이 많다. 리 지쿤 박사는 "인간의 20개 각인된 유전자를 편집하는 것은 용납할 수 없으며, 건강하거나 생존 가능하지 않은 개체를 생산하는 것은 단순히 선택 사항이 아니다"라고 분명히 선을 그었다. 코타로 사사키 역시 "연구팀이 사용한 많은 실험실 기술 절차가 인간 세포에는 확립되지 않았고, 인간 유전자를 제거하면 예측할 수 없는 건강상의 결과를 초래할 수 있다"며 인간에게 적용하는 데에는 많은 어려움이 있을 것이라고 지적했다. 생명 과학의 새로운 지평 두 아빠를 둔 쥐의 탄생은 생명 과학 연구의 새로운 장을 열었으며, 앞으로 각인 현상과 유전 질환에 대한 이해를 넓히는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 비록 인간에게 직접 적용하기에는 아직 많은 과제가 남아 있지만, 이 연구가 제시하는 가능성은 무궁무진하며, 미래 생명 과학 발전에 중요한 토대가 될 것이다. 두 아빠 쥐의 탄생은 분명 획기적인 사건이지만, 아직 넘어야 할 산이 많다. 특히 인간에게 적용하기 위해서는 윤리적인 문제와 기술적인 난관을 극복해야 한다. 하지만 이 연구가 각인 현상에 대한 새로운 통찰력을 제공하고, 유전 질환 치료에 새로운 가능성을 제시했다는 점은 높이 평가할 만하다. 전문가들은 앞으로 두 아빠 사이에서 태어난 쥐 연구가 생명 과학 발전에 어떤 영향을 미칠지 주목할 필요가 있다고 지적한다.
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[퓨처 Eyes(70)] 두 아빠 쥐의 탄생⋯생명 과학의 새 지평 열다
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인체 장기 내 미세 플라스틱 축적 심화, 뇌 조직에서 고농도 검출
- 미세플라스틱이 인체 내 뇌 조직에서 다른 장기보다 더 많이 발견돼 충격을 주고 있다. 미국 뉴멕시코대학 연구진의 최근 연구에 따르면, 인체 내 미세플라스틱 축적이 심화되고 있으며, 특히 뇌 조직에서 높은 농도의 미세플라스틱이 검출돼 우려가 커지고 있다고 과학전문매체 사이언스얼럿과 abc뉴스 등 다수 외신이 4일(현지시간) 보도했다. 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 게재된 이번 연구는 지난해 수거된 뇌 조직 샘플이 약 10년 전 수거된 유사 샘플보다 훨씬 더 많은 미세플라스틱을 함유하고 있음을 보여준다. 이는 미세한 합성 입자가 시간이 지남에 따라 인체의 주요 기관에 축적된다는 사실을 시사한다. 뉴멕시코대 보건과학자 알렉산더 니하트(Alexander Nihart)와 연구진은 뇌 샘플에서 신장 및 간 샘플보다 더 높은 농도의 미세플라스틱이 검출됐음을 확인했다. 뉴멕시코대 건강과학센터, 오클라호마주립대, 듀크대, 콜롬비아 라 유니버시다드 델 발레엔칼리의 연구원들은 47구의 시체에서 뇌, 간, 신장 샘플을 분석했다. 연구 결과에 따르면 뇌 조직에서 발견된 미세플라스틱의 평균 양은 1g당 4800마이크로 그램이었다. 이는 표준 플라스틱 숟가락 하나와 맞먹는 양이다. 연구에 따르면 사람의 혈류 내에 이 정도의 미세플라스틱이 존재할 경우 어떤 구체적인 건강 위험이 초래될지는 아직 알수 없다고 한다. 1950년부터 2019년까지 약 90억 톤의 플라스틱이 생산되었으며, 이 물질들은 시간이 지나면서 미세한 조각으로 분해돼 전 세계적으로 확산되고 있다. 플라스틱이 작은 조각으로 떨어져나간 미세플라스틱은 크기가 최대 5mm에 달하며, 나노플라스틱은 그보다 더 작은 크기로 10억분의 1미터 단위로 측정한다. 연구진은 논문에서 "인위적으로 생성된 미세플라스틱과 나노플라스틱의 환경 내 농도는 지난 반세기 동안 기하급수적으로 증가했다"고 밝혔다. 연구에 따르면 플라스틱 용기부터 바닥재, 의료기기에 이르기까지 모든 것에서 발견되는 가장 흔한 플라스틱인 폴리에틸렌이 뇌 샘플에서 발견된 미세 플라스틱의 75%를 차지했다. 미세플라스틱, 뇌 보호막도 침투 인체 조직에 축적된 플라스틱 입자의 장기적인 영향과 잠재적 누적 효과는 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 우려할 만한 연구 결과들이 속속 제시되고 있다. 미발표 연구에서는 태반 내 미세플라스틱이 조산과 연관된 것으로 나타났으며, 쥐를 대상으로 한 연구에서는 미세플라스틱이 뇌 혈관을 막는 데 영향을 미칠 수 있다는 결과도 보고됐다. 또 다른 연구에서는 흔히 사용되는 플라스틱 첨가제 노출이 수백만 건의 사망과 관련이 있다는 사실이 밝혀졌다. 니하트 연구진은 2016년과 2024년 부검을 통해 확보한 52개의 인체 조직 샘플을 분석한 결과, 모든 샘플에서 플라스틱 입자가 검출됐다고 밝혔다. 간과 신장 샘플의 플라스틱 양은 유사했으나, 뇌 샘플에서는 최대 30배 높은 농도의 플라스틱이 발견됐다. 이는 간과 신장이 체내 노폐물을 걸러내고 분해하는 역할을 수행하면서 순환하는 입자와의 접촉이 많아질 수 있다는 점을 고려할 때 뜻밖의 결과다. 특히, 뇌에는 유해 물질을 차단하는 혈액뇌관문이 존재함에도 불구하고 미세플라스틱이 축적된 사실이 확인돼 충격을 주고 있다. 치매 환자 뇌에서 플라스틱 농도 더 높아 연구진은 1997년부터 2013년까지 확보한 초기 뇌 샘플 데이터와 비교한 결과, 시간이 지남에 따라 플라스틱 농도가 증가하는 명확한 추세를 발견했다. 이는 환경 내 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도의 급격한 증가가 인체 내에서도 반영되고 있음을 시사한다. 분석된 조직의 플라스틱 농도는 연령, 인종, 사망 원인과 무관했지만, 치매 진단을 받은 사람들의 샘플에서는 그렇지 않은 사람들보다 높은 농도의 플라스틱이 검출됐다. 연구진은 "뇌 조직 위축, 혈액뇌관문 손상, 노폐물 제거 기능 저하는 치매의 주요 특징이며, 이는 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도를 증가시킬 수 있다"고 설명했다. 다만, 플라스틱 물질 축적이 건강 악화에 직접적으로 영향을 미치는지는 아직 확실하지 않다고 덧붙였다. 니하트 연구진은 미세플라스틱의 건강 영향을 규명하기 위한 추가 연구가 필요하다는 점을 강조하며, 이에 대한 연구자들의 관심이 더욱 필요하다고 촉구했다. 한편, 플라스틱 생산량은 지속적으로 증가하고 있으며, 인간은 일상적으로 플라스틱 조각을 흡수하고 있다. 영국 엑서터대 글로벌 개발 연구원 아담 하니에(Adam Hanieh)는 "플라스틱은 석유와 가스로부터 추출된 석유화학 제품"이라며, 2040년에는 플라스틱이 석유 수요 증가의 95%를 차지할 것으로 예상된다고 경고했다.
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인체 장기 내 미세 플라스틱 축적 심화, 뇌 조직에서 고농도 검출
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[기후의 역습(117)] 기후 변화로 대도시 쥐 개체수 증가
- 기후 변화로 인한 기온 상승이 전 세계적인 도시 쥐 개체수 증가를 부추기고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 리치먼드 대학교 연구팀이 세계적인 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 게재한 새로운 연구에 따르면 기후 변화로 인해 전 세계적으로 도시 쥐가 증가하고 있는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 온실가스 배출로 인해 2100년까지 도시 지역의 기온이 1.9도에서 4.4도까지 상승할 것으로 예상된다. 논문의 주저자인 리치먼드 대학교 생물학과 조너선 리치먼드 교수는 ABC 뉴스와의 인터뷰에서 "기온 상승은 겨울철 쥐의 생존율을 높이고, 먹이 섭취량 증가는 번식 횟수 증가로 이어져 개체수 증가를 가속화할 수 있다"고 설명했다. 리치먼드 교수는 또한 식물 감소, 인구 밀집, 쥐 방제 자원 부족 등이 북미 지역 여러 도시에서 쥐가 번성하는 데 기여하고 있다고 분석했다. 16개 도시 데이터 분석 결과⋯일부 도시에서는 개체수 감소 추세 보여 이번 연구는 전 세계 16개 도시의 공공 민원 및 조사 데이터를 분석한 결과, 대부분의 지역에서 쥐 개체수 증가 추세가 나타났음을 확인했다. 다만, 일부 도시에서는 쥐 개체수 관리에 성공적인 모습을 보였다. 미국 워싱턴 D.C.의 경우 쥐 개체수가 뉴욕시보다 1.5배 빠르게 증가하고 있는데, 이는 뉴욕시가 쥐 방지를 위한 효과적인 조치를 취하고 있기 때문으로 분석된다. 반면, 뉴올리언스와 일본의 도쿄는 강력한 쥐 방제팀과 시민 신고 시스템을 통해 쥐 개체수를 감소시키는 데 성공했다. 리치먼드 교수는 개체수가 감소하는 도시들이 일반적인 추세에서 벗어난 사례일 수 있다고 언급하면서, 도쿄의 경우 시민들이 소셜 미디어에 쥐 목격 사례를 공유하며 기업의 위생 관리를 압박하는 '공개 망신(name and shame)' 방식이 효과를 거두고 있다고 덧붙였다. 쥐 매개 질병 및 정신 건강 문제 야기⋯"통합 해충 관리 전략 필요" 쥐 개체수 증가는 다양한 문제를 야기한다. 리치먼드 교수는 "쥐는 50개 이상의 인수공통 병원균을 옮긴다"고 지적했다. 그는 "쥐는 사람들이 이러한 병원균과 그로 인한 질병에 걸릴 가능성이 매우 큰 매개체"라고 강조했다. 뉴욕시의 '쥐 황제(rat czar)'로 불리는 캐슬린 코라디 시 전역 쥐 방지 책임자는 쥐가 정신 건강에도 악영향을 미친다고 지적했다. 그는 "매일 쥐를 경험하는 것은 우울증 위험을 5배 이상 증가시킨다는 연구 결과가 있다"며 "저소득층 등에서 그 영향이 더욱 심각하게 나타난다"고 설명했다. "음식물 쓰레기 안전하게 처리해야 쥐 방지" 전문가들은 쥐 개체수 관리가 도시의 책임일 뿐 아니라 시민들의 참여 또한 중요하다고 강조했다. 리치먼드 교수는 "시민들은 자신의 주변에 쥐가 서식할 수 있는 환경을 만들지 않고, 음식물 쓰레기를 안전하게 처리하며, 쓰레기를 용기에 담아 버리는 등 일상생활에서 쥐 방지를 위해 노력해야 한다"고 말했다. 코라디 책임자는 음식물 쓰레기를 퇴비화하거나 처리하는 것이 쥐의 먹이 접근성을 차단하는 데 큰 도움이 된다고 덧붙였다. 뉴욕시는 쓰레기 용기 사용 확대와 시민 교육을 통해 쥐 문제에 적극적으로 대응하고 있으며, 시민들에게 쥐 없는 쾌적한 환경을 만드는 방법을 교육하는 '래트 팩(Rat Pack)' 프로그램을 운영하고 있다. 리치먼드 교수는 도시가 따뜻해짐에 따라 이러한 노력을 확대해야 한다고 경고하며 "덫과 살충제에만 의존하는 방식에서 벗어나 통합 해충 관리 개념을 도입해야 한다"고 강조했다. 그는 "살충제 미끼를 사용하는 대신 쥐가 서식할 수 있는 환경을 제거하는 데 집중해야 한다"고 덧붙였다.
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[기후의 역습(117)] 기후 변화로 대도시 쥐 개체수 증가
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[신소재 신기술(150)] 세포 독성 없는 항균·항염 나노 꽃, '꿈의 상처 치료제'로
- 카네이션을 닮은 나노 구조체가 상처 치유를 돕는 밴드 형태로 개발되어 주목받고 있다. 미국화학회(ACS)의 응용 생체 재료 저널(ACS Applied Bio Materials)에 발표된 연구 결과에 따르면, 이탈리아 제노아 대학 연구팀이 개발한 나노 꽃(nanoflower) 코팅 드레싱은 실험실 시험에서 항생, 항염증 효과와 생체 적합성 특성을 나타냈다. 해당 연구에 대해서는 전문 사이트 Phys, 팝 사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 연구팀은 넓은 표면적을 가진 카네이션을 닮은 나노 꽃에 주목했다. 넓은 표면적은 수많은 상처 치유 약물 분자를 담을 수 있는 공간을 제공하기 때문이다. 연구팀은 구리 인산염과 탄닌산, 두 가지 폴리페놀 기반 재료를 활용하여 새로운 나노 구조를 설계했다. 이 시약들은 뛰어난 항염 및 항생 효과로 잘 알려져 있다. 혼합된 시약을 식염수에 넣으면 구리 인산염-탄닌산 화합물이 자체 조립되면서 꽃 모양의 구조로 자란다. 연구진은 이렇게 만들어진 나노 꽃을 전기 방사 나노 섬유 직물 조각에 조심스럽게 부착했다. 연구팀은 "페놀 구조가 풍부한 천연 화합물인 폴리페놀은 항산화, 항염, 항균 및 항암 특성으로 널리 주목받고 있으며, 생물 의학 분야에서 매우 유용하게 쓰인다"고 설명했다. 이어 "경제적이고 환경 친화적인 전략을 사용한 폴리페놀 기반 재료의 합성은 더욱 중요해지고 있다"고 강조했다. 탄닌산과 인산구리(II)로 만들어진 이 나노 꽃 밴드는 감염 및 염증 치료에 유망한 후보 물질로 평가받는다. 나노 꽃은 스스로 조립되는 미세 구조체로, 넓은 표면적을 가지고 있어 약물 분자를 부착할 공간이 충분하므로 약물 전달에 특히 적합하다. 이번 연구에서 파테메 아흐마드푸르, 피에르 프란체스코 페라리 연구진은 인산구리(II)와 탄닌산의 항생 및 항염증 특성에 주목하여 이 두 물질을 나노 꽃 재료로 선택했다. 생리 식염수 용액에서 나노 꽃을 성장시킨 후, 생체 모방 구조체를 전기 방사된 나노 섬유 직물 스트립에 부착했다. 실험 결과, 나노 꽃 코팅 밴드는 배양된 다양한 세균(대장균, 녹농균, 황색포도상구균 포함)과 항생제 내성 생물막을 비활성화하고, 활성 산소종을 제거했으며, 실험실에서 배양한 인체 세포에 손상을 주지 않는 것으로 나타났다. 아흐마드푸르와 페라리는 "나노 꽃 코팅 밴드는 감염 퇴치와 상처 치유 촉진을 위한 자연적이고 비용 효율적이며 고효율적인 해결책을 제시함으로써 획기적인 발전을 이루었으며, 치료 기준을 재정의할 가능성이 있다"고 평가했다. 연구팀은 대장균(E. coli), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)을 포함한 유해 세균 배양액에 나노 꽃 붕대 샘플을 넣었다. 2025년 1월 31일 발표된 내용에 따르면, 나노 꽃으로 덮인 원단은 세균을 '불활성화'했을 뿐만 아니라 항생제 내성 바이오필름까지 억제했으며, 실험실에서 배양한 인간 세포를 보호하는 효과를 보였다. 연구팀은 "새로운 나노 꽃 기반 접근법은 비용 효율적일 뿐만 아니라 매우 효율적이어서 상처 치유를 가속화하고 감염과 싸우는 더 나은 수단을 제공한다"고 밝혔다. 나노 꽃의 잠재적 이점은 의학에만 국한되지 않는다. 2024년 10월 '어드밴스트 머티리얼(Advanced Materials)'에 발표된 또 다른 연구에서는 나노 꽃이 실시간 이미징, 폐수 정화, 심지어 마이크로 로봇 공학에도 사용될 수 있다고 제시했다. 이번 연구 결과는 상처 치료 분야에 새로운 패러다임을 제시할 가능성이 엿보인다. 기존 항생제 내성 문제와 상처 치유 지연 문제를 동시에 해결할 수 있는 혁신적인 접근 방식이기 때문이다. 특히 자연 소재인 폴리페놀을 활용하여 생체 적합성을 높인 점은 향후 임상 적용에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다.
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[신소재 신기술(150)] 세포 독성 없는 항균·항염 나노 꽃, '꿈의 상처 치료제'로
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[먹을까? 말까?(89)] 탄산수, 체중 감량 효과는 "미미"
- 탄산수가 혈당 대사에 약간의 긍정적 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 영국 의학저널 'BMJ 영양, 예방 및 건강(BMJ Nutrition, Prevention & Health)'에 지난 21일(현지시간) 게재된 연구에 따르면, 탄산수가 포만감을 유도하고 혈당 흡수를 촉진해 체중 감량을 간접적으로 돕는 잠재력이 있으나, 그 효과는 미미한 수준이라고 CNN과 사이테크데일리 등 외신이 전했다. 일본 시조나와테에 있는 테세이카이 신경외과 병원 투석 센터의 의사인 연구 저자 아키라 타카하시 박사는 "효과적인 체중 감량에 지름길은 없다"면서 "규칙적인 운동과 균형 잡힌 식단이 여전히 체중 관리를 위한 필수 요소"라고 강조했다. 국제 식품영양건강 연구소(NNEdPro Global Institute)의 수만트라 레이 교수는 탄산수와 체중 감량 간의 연관성은 가설적 수준에 불과하며, 이를 검증하려면 추가 연구가 필요하다고 평가했다. 전문가들은 탄산수를 체중 관리의 독립적 해결책으로 과대평가하지 말 것을 당부했다. [미니해설] 탄산수와 체중 감량의 상관관계, 근거와 한계 탄산수가 체중 감량에 도움을 줄 수 있다는 연구가 발표되면서 이에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 전문가들은 이러한 효과가 제한적이며, 탄산수를 체중 관리의 주요 수단으로 간주해서는 안 된다고 경고한다. 탄산수는 포만감을 주어 공복감을 억제하고, 소화를 촉진하며 혈당 수치를 낮추는 것으로 알려져 있어 체중 감량 보조제로 여겨져 왔다. 일부 탄산수는 화산 가스가 천연 온천수에서 기포와 미네랄을 주입하여 생성되는 천연 탄산수이지만 대부분의 탄산수는 이산화탄소(CO₂)를 강한 압력으로 물에 주입하여 만들어진다. 탄산수의 체중 감량 메커니즘은 CO₂가 위벽을 통해 흡수된 후 중탄산염으로 전환되며, 적혈구 효소를 활성화해 포도당 사용을 가속화하는 데 있다. 그러나 이는 혈액 투석 과정과 비교할 때 포도당 감소 효과가 매우 미미하다는 지적이다. 또한 탄산수의 과다 섭취는 소화 장애를 악화시킬 가능성도 있어 주의가 필요하다. 탄산수의 체중 감량 메커니즘 탄산수는 일반적으로 포만감을 주어 식사량을 줄이는 데 기여하는 것으로 알려져 있다. 이번 연구는 한 걸음 더 나아가 탄산수의 CO₂가 체내 대사에 미치는 영향을 분석했다. 이번 논문의 연구 저자인 아키라 타카하시 박사는 "탄산수를 섭취하면 CO₂가 위의 혈관으로 흡수된다"고 설명했다. 연구에 따르면, 탄산수의 CO₂는 위벽을 통해 흡수된 뒤 적혈구에서 중탄산염(HCO3)으로 전환된다. 이 과정에서 적혈구 내 효소가 활성화돼 포도당 흡수 및 사용이 가속화된다. 이는 혈액 투석과 유사한 원리로 설명된다. 혈액 투석은 혈액 내 노폐물과 과도한 수분을 제거하는 과정으로, 혈액의 알칼리화를 유도하고 CO₂를 생성한다. 연구진은 이 과정에서 투석액의 포도당 수치가 감소하는 점을 주목했다. 이를 탄산수 섭취와 연관 지어, CO₂가 포도당 대사에 긍정적 영향을 미칠 가능성을 제기한 것이다. 체중 감량 효과는 제한적 그러나 연구진은 이러한 메커니즘이 체중 감량에 미치는 실제 영향은 미미하다고 강조한다. 예를 들어, 일반적인 4시간 혈액 투석 동안 약 48,000ml의 혈액이 여과되며, 이 과정에서 감소하는 포도당 양은 약 9.5g에 불과하다. 이를 탄산수 섭취로 전환해 보면, 체중 감량에 실질적으로 기여할 가능성은 낮다는 결론이다. 또한, 탄산수의 과다 섭취는 소화 시스템에 부정적 영향을 미칠 수 있다. 특히 민감한 위를 가진 사람들에게는 팽만감, 가스, 과민성 대장 증후군 등의 증상이 나타날 수 있다. 연구진은 적당량 섭취를 권장하며, 탄산수의 대사 효과를 극대화하려면 균형 잡힌 식단과 운동을 병행해야 한다고 덧붙였다. 체중 감량을 위한 현실적인 접근법 NNEdPro 글로벌 연구소의 수만트라 레이 교수는 이번 연구가 탄산수와 혈당 대사의 상관관계에 대한 새로운 근거를 제시했다고 평가했다. 그러나 그는 "잘 설계된 인간 중재 연구가 부족한 상황에서, 탄산수를 체중 감량의 예방적 또는 치료적 수단으로 권장할 수는 없다"고 지적했다. 그는 또 "탄산수는 체중 관리의 보조제로서 가능성을 보여주지만, 나트륨, 포도당, 기타 첨가물이 포함된 탄산 음료의 잠재적 유해성을 고려해야 한다"고 강조했다. 즉, 탄산수의 이점과 부작용을 종합적으로 검토하는 연구가 필요하다는 것이다. 탄산수가 체중 감량에 일부 기여할 수 있는 가능성은 있지만, 이를 단독 해결책으로 삼는 것은 과도한 기대다. 지속 가능한 체중 관리를 위해서는 규칙적인 운동, 균형 잡힌 식단, 건강한 생활습관이 필수적이다. 다카하시는 "탄산수만으로는 체중 감량에 크게 기여할 가능성이 낮다"면서 탄산수를 현명하게 활용하되, 장기적인 건강 목표를 위해 종합적인 접근이 필요하다고 조언했다. ◇ 참고 서적: "Can carbonated water support weight loss?" 22 January 2025, BMJ Nutrition Prevention & Health. DOI: 10.1136/bmjnph-2024-001108
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(89)] 탄산수, 체중 감량 효과는 "미미"
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삼성, AI 업그레이드된 스마트폰 갤럭시 S25시리즈 공개-가격은 동결
- 삼성전자가 한층 업그레이드된 인공지능(AI) 기능을 담은 갤럭시 S25 시리즈를 공개했다. 기존 S24시리즈가 단순한 명령어를 텍스트로 구현한 'AI 맛보기' 였다면 갤럭시 S25 시리즈는 일상 속 대화처럼 내뱉은 여러개의 지시를 한번에 알아듣고 실행하는 단계에 이르렀다. 삼성전자는 22일(현지시간) 실리콘밸리가 위치한 미 캘리포니아주 새너제이에서 '갤럭시 언팩 2025' 행사를 열고, 최신 스마트폰의 출시를 알렸다. 갤럭시 S25 시리즈는 지난해 세계 최초로 출시된 AI 스마트폰 갤럭시 S24 시리즈보다 AI 기능이 대폭 업그레이드됐다. 삼성전자는 "전작이 AI 기능 탑재의 시작이었다면 갤럭시 S25 시리즈는 완성된 AI 아키텍처를 갖춘 스마트폰의 시작"이라고 설명했다. 또 "한층 더 발전한 갤럭시 AI를 통해 역대 가장 쉽고 직관적인 AI 경험을 제공한다"며 "진정한 AI 스마트폰이자, AI 컴패니언(동반자·친구)"이라고 강조했다. 경쟁사인 애플이 지난해부터 AI 기능을 탑재했지만 아직 그 기능이 100% 구현되지 않고 있다는 점에서 아이폰과 차별화를 부각한 것으로 풀이된다. 새 시리즈는 역대 갤럭시 첫 통합형 AI 플랫폼인 '원 유아이(One UI) 7'이 탑재됐다. '원 유아이'는 갤럭시 등 삼성전자 기기의 사용자 인터페이스다. 삼성전자는 "원 유아이는 이번 시리즈를 위해 3년 전부터 바닥부터 재설계했다"며 "일상에서 정말 쉽게 사용할 수 있도록 설계했다"고 밝혔다. '원 유아이 7'으로 앱 간 연결을 강화돼 이용자가 일일이 앱을 찾을 필요 없이 AI가 앱을 넘나들며 연결한다. 유튜브를 보면서 내용을 요약해 달라고 하면 AI가 요약된 내용을 삼성 메모장에 알아서 옮겨주는 방식이다. 이용자의 상황을 이해하고 취향을 분석해 개인화된 AI 경험을 구현하고, 특히, 대화 기술이 향상돼 더욱 자연스러운 모바일 경험을 제공한다. 수천 장의 사진이 있는 갤러리에서 날짜와 장소 등 키워드 입력만으로 AI가 사진을 찾아 주고, 이용자의 사용 패턴 등을 분석해 개인화된 맞춤형 정보 브리핑을 제공(나우 브리프·Now Brief)한다. 날씨, 일정, 나의 수면 점수 등 필요한 정보를 개인 비서처럼 알려주고, 매일 아침 뉴스를 보는 이용자에게는 자주 방문한 사이트의 관심 뉴스를 추천한다. 다양한 유형의 정보를 동시에 분석하고 처리하는 멀티모달 기능도 탑재됐고 AI 버튼이 새로 추가돼 이를 눌러 대화하듯 명령어를 입력할 수 있다. '다음 주 손흥민의 토트넘 경기 일정을 찾아내 달력에 추가해 달라'는 음성 한 번으로 실행이 된다. 구글과 협업으로 전작에 탑재됐던 검색 기능 '서클 투 서치'도 진화해 이미지와 텍스트 외에 유튜브 등 이용자의 스마트폰에서 나오는 사운드 검색도 지원한다. '실시간 통역' 기능은 20개 언어로 확대됐고 통화 내용을 글로 옮겨주는 '텍스트 변환', '통화 요약', 생성형 AI 기반의 '글쓰기 어시스트' 기능도 탑재됐다. 새 시리즈에는 구글 AI 모델 제미나이를 기본 설정으로 했으며, 향후 다른 AI 모델이 장착되더라도 앱과 유기적으로 연결될 수 있도록 통합형으로 설계됐다. 칩세트는 삼성전자와 퀄컴이 협력해 개발한 '갤럭시용 스냅드래곤 8 엘리트'가 탑재됐다. 전작보다 신경망처리장치(NPU) 성능은 40%, 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU)는 각각 37%와 30% 향상됐다. 이 칩세트는 AI 기반 알고리즘을 기반으로, 다양한 콘텐츠를 선명하게 표현해 주는 기능(프로스케일러)이 처음 탑재돼 이미지 품질이 40% 이상 좋아졌고, 삼성전자의 화질 개선 설루션(mDNIe)이 내부에 탑재돼 화질과 전력 효율도 향상됐다. 카메라는 고해상도 센서와 AI 기반의 차세대 '프로비주얼 엔진'이 탑재돼 먼 거리에서도 디테일한 고화질의 이미지 촬영 경험을 제공한다. 최고급 모델인 울트라에는 새로운 5000만 화소 초광각 카메라가 적용됐다. 삼성 자체 AI 기술로 영상 편집 기능도 추가돼 영상 속 목소리, 주변 소리, 소음, 바람 소리 등을 클릭만으로 제거 또는 음량을 조절(오디오 지우개)할 수 있다. 디자인은 모서리가 약간 둥글어졌고 베젤(테두리)은 15% 줄여 디스플레이는 커졌다. 두께는 0.4㎜ 더 얇아졌고, 무게는 약 6% 가벼워졌다. 새 시리즈는 내달 7일부터 한국을 포함해 전 세계에 순차 출시되며, 오는 24일부터 내달 3일까지 한국에서 사전 판매를 진행한다. 국내 판매가격은 전 제품을 S24 시리즈와 같은 가격으로 동결했다. 삼성전자는 "고객들이 제대로 된 AI 스마트폰을 이용할 수 있도록 하기 위해 환율 상승 영향에도 고심 끝에 가격을 동결했다"고 설명했다.
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삼성, AI 업그레이드된 스마트폰 갤럭시 S25시리즈 공개-가격은 동결
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[글로벌 핫이슈] 머스크 'X', 유럽서 퇴출 위기?…"EU, 칼 빼들었다"
- 유럽연합(EU)이 일론 머스크가 소유한 소셜미디어 플랫폼 'X'(구 트위터)에 대한 조사를 확대한다고 발표했다. 디지털 서비스법(DSA) 위반 혐의에 대한 것으로, 유럽 내에서 머스크와 'X'에 대한 경계감이 커지고 있다고 닛케이가 18일(현지시간) 보도했다. 머스크는 최근 독일 극우 정당 '독일을 위한 대안'(AfD) 대표와 온라인 대담에서 유럽 정치에 개입하려는 듯한 모습을 보였다. 그는 AfD 후보에 대한 지지를 공개적으로 표명하고 유럽 시민들에게 해당 정당에 투표할 것을 권유했다. 이와 함께 영국의 극우 활동가를 공개적으로 지지하는 발언을 해 논란을 키웠다. 프랑스 파리시는 'X' 플랫폼에서 허위 정보와 폭력적 콘텐츠가 확산되고 있다며 오는 20일부터 시 정부 차원에서 'X' 플랫폼 사용을 중단한다고 밝혔다. 독일 국방부 역시 공식적으로 'X' 계정을 중단하고 다른 SNS로 전환했다. 유럽위원회는 'X'에 콘텐츠 추천 알고리즘 관련 자료 제출을 요구했으며, 위반 사항이 확인될 경우 매출의 최대 6%에 해당하는 벌금을 부과할 수 있다고 경고했다. 머스크는 "표현의 자유는 민주주의의 기반"이라며 EU의 조사를 비판하고 있다. [미니 해설] '표현의 자유' vs '디지털 규제'⋯머스크 'X', 유럽과 정면충돌 일론 머스크는 유럽 정치 무대에서 점차 논란의 중심으로 떠오르고 있다. EU가 머스크 소유의 'X'(옛 트위터)를 디지털 서비스법(DSA) 위반 혐의로 조사 범위를 확대한다고 밝히면서 머스크와 유럽의 갈등이 격화되고 있다. 머스크의 정치적 개입은 단순히 플랫폼 운영 문제를 넘어 유럽 내 민주주의와 표현의 자유를 둘러싼 새로운 논쟁을 불러일으키고 있다. 머스크, 유럽 정치 개입 논란⋯극우 정당 지지 머스크는 최근 독일 극우 정당 AfD의 알리스 바이델 대표와 'X'에서 온라인 대담을 갖고 지지를 표명했다. 머스크는 대담에서 "바이델 대표는 매우 현명하다. AfD만이 독일을 구할 수 있다"고 강조했다. 그의 발언은 약 20만 명이 시청했으며, 2월 총선을 앞둔 AfD의 세력 확대에 영향을 미칠 수 있다는 우려가 나온다. AfD는 나치즘과의 연관성을 부인하지만, 독일 연방 헌법수호청은 이 정당을 극우 조직으로 분류해 감시하고 있다. 머스크는 이러한 논란에도 "AfD는 매우 상식적인 정당"이라며 지지 입장을 굽히지 않았다. EU, 디지털 서비스법 위반 혐의로 'X' 조사 확대 EU는 DSA에 따라 SNS 기업에 유해 콘텐츠 제거를 의무화하고 허위 정보 확산 방지를 위한 조치를 요구하고 있다. EU는 지난해 12월 'X'에 대한 정식 조사를 시작했고, 최근에는 콘텐츠 추천 알고리즘의 투명성을 요구하며 조사 범위를 확대했다. 만약 위반 사실이 확인되면 'X'는 매출의 최대 6%에 달하는 벌금을 부과받거나 유럽 내 서비스가 중단될 수 있다. 머스크는 "표현의 자유는 민주주의의 기반"이라며 EU의 조사를 비판했다. 그는 'X'를 통해 유럽 내 정치적 영향력을 행사하려는 모습을 보이고 있다. 이는 그가 2024년 미국 대선에서 도널드 트럼프를 지지하며 보여준 전략과 유사하다. 당시 머스크는 'X'를 활용해 트럼프의 승리에 일조했다. 머스크의 행보는 유럽 주요 정치인들에게 우려를 불러일으키고 있다. 프랑스의 에마뉘엘 마크롱 대통령은 "세계 최대 SNS 소유자가 선거에 직접 개입할 것을 누가 상상했겠는가"라며 경계심을 드러냈다. 프랑스 정부는 'X'가 민주주의의 기반을 흔들고 있다며 EU에 강경한 조치를 촉구했다. 극우 사상 확산 우려⋯유럽 사회에 미칠 영향은? 머스크는 단순히 유럽 정치에 개입하는 것을 넘어서 극우 사상 확산에 기여할 수 있다는 비판을 받고 있다. 그는 독일뿐 아니라 영국에서도 극우 활동가의 석방을 요구하고 노동당 스타머 정권을 공격하며 "내전이 불가피하다"는 과격한 발언을 이어갔다. 이는 머스크가 단순한 SNS 운영자를 넘어 정치적 영향력을 행사하려는 의도를 드러낸 것으로 해석된다. 머스크와 EU의 갈등은 디지털 규제를 둘러싼 논쟁을 넘어 민주주의와 표현의 자유라는 핵심 가치에 대한 논쟁으로 번지고 있다. EU는 디지털 서비스법을 통해 유해 콘텐츠를 제거하고 허위 정보 확산을 막으려 하지만, 머스크는 이를 표현의 자유 침해로 여기며 반발하고 있다. 머스크와 유럽 규제 당국 간의 갈등은 글로벌 플랫폼 기업과 각국 정부 간의 힘겨루기로 확대될 수 있다. 머스크의 행보가 유럽 정치와 사회에 어떤 영향을 미칠지, EU는 이에 어떻게 대응할지 주목된다.
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[글로벌 핫이슈] 머스크 'X', 유럽서 퇴출 위기?…"EU, 칼 빼들었다"
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[먹을까? 말까?(88)] 미국 FDA, 식품 첨가물 '적색 3호' 금지…35년 만에 화장품 금지 사례 이어져
- 미국 식품의약국(FDA)은 15일(현지시간) 식품 첨가물로 사용되던 염료 '적색 3호(FD&C Red No. 3)'를 금지한다고 발표했다. 이는 해당 물질이 화장품에서 발암 가능성으로 인해 금지된 지 약 35년 만에 식품에도 적용된 조치다. '적색 3호(Red Dye No. 3)', '적색 3(Red Dye 3)', '에리스로신(erythrosine)'이라고도 불리는 FD&C 적색 3호는 특정 음식과 음료에 밝은 체리색 붉은색을 부여하는 합성 식품 염료로, 특정 캔디, 케이크 및 컵 케이크, 쿠키, 냉동 디저트, 프로스팅 및 아이싱, 섭취 약물에서 발견된다. 다른 색소 첨가제와 마찬가지로 FDA의 승인을 받아야 하며 소량만 사용된다. FDA는 제조업체가 식품에 첨가할 때 'FD&C 적색 3호'를 성분표에 기재하도록 규정하고 있다. FDA는 이번 조치가 2022년 시민단체들의 청원을 수용한 결과라고 밝혔다. 해당 청원은 사탕, 스낵 케이크, 마라스키노 체리 등에서 적색 3호의 사용을 금지할 것을 요구하는 내용을 담고 있었다. FDA는 일부 연구에서 적색 3호가 실험실 쥐에게 암을 유발했다는 결과를 근거로 제시하며, '딜레이니 수정(Delaney Clause)'이라는 연방법 조항에 따라 금지 조치를 내렸다고 설명했다. 이 조항은 인간 또는 동물에게 암을 유발할 가능성이 확인된 첨가물의 사용을 금지하도록 규정하고 있다. 딜레이니 수정은 뉴욕 상원의원인 제임스 딜레이니가 제안한 것으로 미국 식품 의약국 화장품 법에서 사람에게 암을 일으키거나 또는 시험 후 동물에 암을 일으키는 화학적 첨가물은 식품에 쓸 수 없다는 조항이다. 적색 3호, 식품 및 약물 첨가물 목록에서 제외 적색 3호는 에리트로신(Erythrosine)으로도 알려져 있으며, 이번 조치로 인해 식품, 건강 보조식품, 경구 약물 등에서 사용이 전면 금지됐다. FDA는 1990년에 화장품 및 외부용 약물에 적색 3호 사용을 금지했으나, 당시 인간에게 미치는 영향이 불확실하다는 이유로 식품과 경구 약물에 대한 금지 조치는 시행하지 않았다. FDA 인간식품 부국장 짐 존스(Jim Jones)는 이번 결정에 대해 "실험실 수컷 쥐에게 적색 3호가 암을 유발했다는 연구 결과가 있다"며 "하지만 해당 물질이 인간에게도 같은 영향을 미친다는 과학적 근거는 아직 없다"고 밝혔다. 제조업체, 단계적 제거 의무화 식품 제조업체는 2027년 1월까지, 경구 약물 제조업체는 2028년 1월까지 적색 3호를 제품에서 제거해야 한다. 미국 내에서 제조되지 않은 수입 제품 역시 이 기준을 충족해야 한다. 소비자 옹호 단체들은 이번 결정을 긍정적으로 평가했다. 미국 과학공익센터(CSPI)의 피터 루리(Peter Lurie) 박사는 "이번 결정은 환영할 만하지만 너무 늦었다"고 지적하며, "립스틱에는 금지된 적색 3호가 사탕에는 허용된 이중 기준을 제거한 것"이라고 말했다. 한편, 식품 제조업체들이 이번 금지 조치에 대해 법적 대응을 할 가능성도 제기되고 있다. FDA 국장 로버트 칼리프(Robert Califf) 박사는 지난해 12월 의회 청문회에서 "법정에서 승소하려면 충분한 과학적 증거가 필요하다"며 이번 조치의 법적 논란 가능성을 시사한 바 있다. 의회와 시민단체의 지속적 요구⋯결국 금지로 이어져 수년간 소비자 단체와 건강 옹호자들은 FDA에 적색 3호 사용 금지를 촉구해왔다. 2022년 CSPI가 주도한 청원을 비롯해 지난해에는 약 20명의 의회 의원이 FDA에 해당 물질을 금지할 것을 요구하는 서한을 보냈다. 이번 금지 조치는 FDA가 기존의 연구 결과와 시민사회의 요구를 종합적으로 반영한 사례로 평가된다. 다만, FDA의 결정이 향후 관련 업계와의 법적 공방으로 이어질 가능성도 배제할 수 없다.
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[먹을까? 말까?(88)] 미국 FDA, 식품 첨가물 '적색 3호' 금지…35년 만에 화장품 금지 사례 이어져
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[신소재 신기술(147)] 극저온 양자 냉장고, 신뢰성 높은 양자 컴퓨터 시대 열다
- 양자 컴퓨터의 신뢰할 수 있는 계산 수행을 위해 필수적인 극저온 기술에 새로운 진전이 이루어졌다. 스웨덴 샬머스 공과대학과 미국 메릴랜드 대학 연구진은 초전도 양자비트를 자율적으로 기록적인 저온까지 냉각시킬 수 있는 새로운 유형의 양자 냉장고를 개발했다고 밝혔다. 이 혁신적인 기술은 양자 컴푸터의 오류율을 줄이고 계산 신뢰성을 크게 높이는 기반을 마련했다. 해당 연구에 대해서는 네이처닷컴, Phys, 뉴 사이언티스트 등 다수 외신이 보도했다. 양자 컴퓨터는 의학, 에너지, 암호화, 인공지능(AI), 물류 등 다양한 분야에서 기존 기술을 혁신할 잠재력을 가지고 있다. 양자 컴퓨터의 기본 단위인 '양자비트(Qubit)'는 기존 컴퓨터의 비트처럼 0 또는 1의 값을 가지는 대신, 0과 1을 동시에 가질 수 있는 '중첩(superposition)' 상태를 통해 병렬 계산이 가능하다. 이는 양자 컴퓨터가 방대한 계산 잠재력을 발휘할 수 있는 주요 원인이다. 하지만 양자비트는 외부 환경에 극도로 민감하다. 샬머스 공과대학의 양자 기술 연구 전문 연구원 아미르 알리는 "약한 전자기 간섭도 양자비트의 값을 무작위로 바꿔 오류를 일으킬 수 있다"며, 이를 방지하기 위해 비트를 절대영도(섭씨 -273.15도)근처의 상태로 냉각해야 한다고 설명했다. 현재 사용되는 희석 냉장고는 양자비트를 약 50밀리켈빈(절대 온도에서 약간 높은 온도)까지 냉각할 수 있지만, 이를 더 낮추는 것은 열역학법칙에 따라 어려움이 따른다. 이에 따라 연구진은 기존 냉각 기술을 보완하는 자율형 양자 냉장고를 개발했다. 이 냉장고는 초전도 회로를 기반으로 하며, 환경에서 발생하는 열을 동력으로 삼아 외부 제어 없이 작동한다. 새로운 냉장고는 목표 양자비트를 22밀리켈빈까지 냉각할 수 있으며, 계산 전 양자비트가 '기저 상태(ground state)'에 있을 확률을 99.97%까지 높였다. 이는 기존 기술 대비 성능을 한층 끌어올린 결과다. 연구를 이끈 아미르 알리는 "미세한 차이처럼 보일 수 있지만, 반복적인 계산에서는 큰 효울성 향상을 가져온다"고 강조했다. 양자 냉장고는 두 개의 양자 비트간 상호 작용을 활용해 목표 양자 비트의 열을 제거한다. 한 비트는 열 환경에서 에너지를 받아 들이고, 다른 비트는 이 에너지를 냉각된 환경으로 전달한다. 이 과정은 완전히 자율적으로 이루어진다. 이번 연구는 자율형 양자 열기계가 실제로 유용한 작업을 수행한 첫 사례로 평가된다. 샬머스 공과대학의 시모네 가스파리네티 교수는 "초기에는 개념 증명 정도로 생각했지만, 이 기계의 성능이 기존의 냉각 프로토콜을 뛰어넘는다는 사실이 놀랐다"고 말했다. 이 기술은 스웨덴 샬머스 공과대학의 나노 제작실 마이팹(Myfab)에서 개발됐다. 이번 연구는 학술지 '네이처 피직스(Nature Physics)'에 게재됐다. 연구진은 향후 이 기술이 양자 컴퓨터의 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대하고 있다. ◇ 참고 논문: "Thermally driven quantum refrigerator autonomously resets a superconducting qubit", Nature Physics (2025), DOI: 10.1038/s41567-024-02708-5
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[신소재 신기술(147)] 극저온 양자 냉장고, 신뢰성 높은 양자 컴퓨터 시대 열다
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[기후의 역습(110)] 케냐 커피 농가의 이중고, 낮은 임금과 기후 변화
- 기후변화로 케냐 커피 농부들이 생계를 위협받고 있다. 케냐 중부 코모타이의 울창한 화산 고원의 농부 사이먼 마차리아는 작은 농장에서 커피를 재배한다. 마차리아는 2.5헥타르의 농장을 운영하고 있다. 이곳에서는 커피를 '블랙 골드(검은 금)'라고 부른다. 케냐의 커피 농가가 낮은 임금과 기후 변화로 이중고를 겪고 있다고 BBC가 현지 탐방을 통해 전했다. 마차리아는 다른 커피 농부들과 함께 밝은 빨간색 커피 체리 자루를 지역 가공 공장으로 가져와 무게를 재고 가공 처리한다. 기계가 붉은 껍질을 제거하고, 안에 있는 연한 원두를 씻어 콘크리트 통로를 따라 통과시킨 다음, 계곡을 가로지르는 건조대에 보낸다. 여기서 원두를 등급별로 분류하는데, 가장 높은 등급은 유럽의 커피숍에 판매된다. 마차리아는 고품질, 풍부한 바디, 깊은 향과 과일 맛으로 전 세계적으로 높이 평가되고 있는 케냐 AA 커피 원두를 재배한다. 원두는 1890년대 후반 영국 식민지 개척자들이 도입한 이래 이 울창한 고원의 일부가 되었다. 현재 이 지역은 독특한 최고 등급의 커피로 유명하다. 커피콩을 재배하는 것은 수확, 가지치기, 잡초 제거, 살포, 비료 주기, 제품 운반을 수반하는 노동 집약적 사업이다. 커피는 특히 꽃이 피기 시작할 때 풀타임 집중해야 한다. 그 순간부터 수확할 날까지 6개월 동안은 농장에서 전업으로 일해야 한다. 커피나무는 열매를 맺는 데 4년이 걸리기 때문에 현금이 부족한 농부들에게는 큰 투자다. 유럽 카페에서 커피 한 잔의 가격은 일반적으로 4달러인데, 이는 케냐 커피 노동자의 하루 수입이 최대 2.3달러에 불과한 것과 비교하면 엄청난 차이가 난다. 즉 케냐 커피 농부는 가난하다. 이들은 살아남기 위해 밤낮으로 고생해야 한다. 일례로 네 명의 자녀를 부양해야 하는 농부 에디타 므왕기는 주 6일 일하고 하루에 약 1.4달러를 번다고 BBC에 말했다. 그녀는 일하는 농장에 가기 위해 5km를 걸어야 한다. 케냐 커피 농부들은 케냐와 세계 최대 커피 시장인 유럽 간의 무역 시스템이 수년간 자신들에게 불리하게 작용했다고 주장한다. 기후 변화, 커피 재배 농가 생계 위협 그러나 이제 케냐의 커피 농부들의 생계를 위협하는 새로운 위험이 다가왔다. 바로 기후 변화다. 커피나무는 온도와 기상 조건의 작은 차이에도 매우 민감하다. 또 재배를 위해서는 적절한 기온과 습하고 충분한 강우량 등 특정한 기후 조건이 필요하다. 8000명의 커피 농부를 대표하는 코모타이 커피협회의 존 무리기 회장은 "기후 변화야말로 우리 커피 농부들에게 큰 도전이다"라고 말했다. 불규칙한 기온과 강우량이 섬세한 커피나무에 파괴적인 영향을 미치고 있다는 것. 무라기 회장은 "지난 몇 년 동안 커피 생산이 감소했다"고 우려했다. 그는 기후 변화로 인해 커피나무에 질병이 더 많이 퍼지고 있다고 말했다. 커피 잎을 먹는 벌레, 작물의 80% 이상을 쓸어버릴 수 있는 파괴적인 곰팡이 감염인 커피 베리 질병이 크게 증가했다고 한다. 증가하는 커피나무 전염병에 대처하기 위해 농부들은 장기적으로 토양의 질을 손상시키고, 건강에 위험을 초래할 수 있는 제초제와 살충제를 사용하고 있다. 커피 한 잔을 생산하는 데는 식물을 재배하는 데 필요한 물을 포함해 최대 140리터의 물이 필요하다. 그러나 더 높은 기온과 변화하는 강우 패턴은 커피 농부들에게 물 공급이 감소한다는 것을 의미한다. 가뭄과 폭우 등 불규칙한 날씨로 인해 강 수위도 많이 낮아졌다. 반면 비가 오지 않을 때 농부들은 강물을 더 많이 사용해야 한다. 강우량 부족으로 인해 강물에 대한 의존도가 높아지면서, 이미 제한된 물 공급은 더욱 부담스러워지고 있다. 무리기 회장은 커피 농부들의 물 사용량이 증가했다는 것은 인정했지만, 그것이 강이 마르는 이유는 아니라고 부인했다. 그러나 이 지역에는 23개의 커피 협회가 있고, 커피 재배 과정에서 상당한 양의 물이 사용되고 있음은 분명하다. 이 같은 사정은 코모타이만의 이야기는 아니다. 지구 온난화와 함께 가뭄이 증가함에 따라 전 세계 모든 지역에서 좋은 커피를 재배하기는 더욱 어려워질 전망이다. 커피는 '커피 벨트'에서만 재배할 수 있다. 커피 벨트는 전 세계 열대 지방의 고도 1000~2000m 사이에 위치한 지역을 말한다. 최근 몇 년 동안 기후 변화로 인해 전 세계 커피 공급이 감소했다. 브라질이나 베트남과 같은 주요 커피 생산국에서 가뭄과 작물 재배 실패로 인해 커피 가격이 상승했다. 공정무역라벨을 발행하는 단체인 국제공정무역기구(Fairtrade International)의 조사에 따르면 케냐 커피 농부의 93%가 이미 기후 변화의 영향을 겪고 있는 것으로 나타났다. 케냐의 커피 산업은 약 15만 명에게 일자리를 제공하는 주요 고용원이다. 커피 농부들은 커피나무에 그늘을 더 제공하기 위해 키 큰 나무를 심는 등 기후 적응 기술을 실험하고 있지만, 커피 농부들은 이 산업의 미래에 대해 비관적이다. 어떤 커피 농부도 자녀가 이곳에서 커피를 재배하기를 원하지 않을 것 같다는 우려가 팽배하다.
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- ESGC
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[기후의 역습(110)] 케냐 커피 농가의 이중고, 낮은 임금과 기후 변화
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보잉, '불시 검문'으로 품질 쇄신…'안전 제일' 외치며 위기 극복 나서
- 최근 잇따른 사고와 품질 문제로 위기에 직면한 보잉이 특단의 조치를 꺼내 들었다고 월스트리트저널이 3일(현지시간) 보도했다. 자사 공장에 '불시 품질 검사'를 도입한 것이다. 지난해 알래스카항공 여객기에서 발생한 패널 이탈 사고를 계기로 제조 결함을 방지하고 품질을 개선하기 위한 고육지책으로 보인다. 사실 보잉은 737 맥스(MAX) 기종의 추락 사고 이후 안전성에 대한 의구심이 끊이지 않았다. 이번 조치는 '안전 불감증'이라는 꼬리표를 떼어내고 대중의 신뢰를 회복하기 위한 몸부림으로 해석된다. 보잉은 최근 몇 달간 시행한 12개 이상의 주요 조치를 공개하며 품질 위기 해결에 대한 강한 의지를 드러냈다. 생산 지연을 감수하면서까지 품질 문제 해결에 총력을 기울이는 모습이다. 지난해 12월 737 공장의 생산이 재개되긴 했지만, 사고 이전의 생산량을 회복하는 데는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 품질 문제를 선제적으로 해결하지 못하면 장기적으로 브랜드 신뢰도와 매출에 악영향을 미칠 수 있다는 점을 보잉도 분명히 인지하고 있는 듯하다. 특히 항공 업계의 경쟁이 갈수록 심화되는 가운데, 품질 문제는 시장 점유율 하락으로 직결될 수 있다는 점을 보잉은 잘 알고 있을 것이다. '볼트 하나'가 쏘아올린 품질 혁신 지난해 1월 발생한 알래스카항공 사고는 리벳 수리 과정에서 도어 플러그를 고정하는 볼트가 빠진 채 출고되면서 발생했다. 이 사고는 항공기 제작 과정에서 사소한 절차 누락이 얼마나 큰 사고로 이어질 수 있는지 보여주는 단적인 사례다. 보잉은 이러한 실수를 방지하기 위해 비행기 부품이 자주 제거되고 재장착되는 구역에서 무작위 품질 검사를 강화했다. 또한, 동체 제작사인 스피릿 에어로시스템즈가 생산한 동체를 출고 전에 자체 검사하는 절차도 도입했다. 주요 협력사와의 품질 협력을 강화해 공급망 전반의 신뢰도를 높이기 위한 전략으로 풀이된다. 이와 함께 작업자 교육 강화, 문제를 보고하는 직원에 대한 비밀 보장, 제작 절차 간소화 등 다양한 품질 개선책도 추진했다. 특히 '비밀 보장' 조치는 그동안 보잉 내부에서 문제 제기에 대한 불이익 우려 때문에 품질 문제가 제대로 보고되지 않았다는 점을 고려할 때, 매우 중요한 변화로 보인다. FAA와 손잡고 신뢰 회복 '날갯짓' 보잉은 5월에 연방항공청(FAA)에 품질 개선 계획을 제출했으며, 결함 수, 직원 숙련도, 공급망 문제 등 다양한 지표를 바탕으로 성과를 측정하기로 했다. 마이크 휘테커 FAA 청장은 "주요 보잉 시설에서의 작업을 면밀히 지켜보고 있다"며 "강화된 감독은 앞으로도 계속될 것"이라고 밝혔다. FAA의 적극적인 개입은 항공 안전을 최우선으로 두는 업계의 흐름을 반영하는 조치로, 보잉에게는 품질 혁신을 가속화할 기회이자 도전이 될 전망이다. 과거 FAA는 보잉과의 유착 관계 의혹으로 비판을 받은 바 있다. 이번 FAA의 강경한 태도는 보잉의 품질 개선 노력에 대한 외부 압력으로 작용할 뿐만 아니라, 항공 안전에 대한 규제 당국의 역할을 강화하는 계기가 될 것으로 예상된다. '날개 잃은 거인', 다시 날아오를 수 있을까 보잉의 품질 개선 노력은 '날개 잃은 거인'의 부활을 위한 필수적인 날갯짓이다. FAA의 매서운 눈초리 아래, 보잉은 과연 뼈를 깎는 혁신을 통해 다시금 창공을 향해 힘차게 날아오를 수 있을까. 단기적인 성과에 눈이 멀어 '안전'이라는 본질을 놓친다면, 보잉은 또다시 추락의 쓴맛을 볼 수밖에 없을 것이다. '안전 제일'이라는 굳건한 날개를 장착하고 끊임없이 전진해야만, 보잉은 글로벌 항공 시장의 난기류 속에서 진정한 승객의 신뢰를 얻고 '하늘의 제왕' 자리를 되찾을 수 있을 것이다.
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보잉, '불시 검문'으로 품질 쇄신…'안전 제일' 외치며 위기 극복 나서
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바이든 대통령, 일본제철의 US스틸 매수 결국 불허 결정
- 조 바이든 미국 대통령은 3일(현지시간) 일본제철의 US스틸 매수 계획을 불허키로 했다고 발표했다. 이같은 결정에 대해 일본제철과 US스틸은 즉각 반발하고 나섰다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 바이든 대통령은 이날 '미국의 안전보장을 해칠 우려'가 있다는 이유를 내세워 일본제철의 매수계획을 반대했다. 미국 대통령선거시기에 인수가 진행되면서 약 1년간 공방이 계속된 이번 매수계획은 좌초로 끝날 가능성이 농후해졌다. 바이든 대통령은 성명에서 "미국내에서 소유, 운용되는 강력한 철강산업은 국가안전보장의 우선순위이며 힘있는 공급망에는 빼놓을 수 없다"고 매각 저지이유를 설명했다. 그는 "미국내세어 철강 생산능력을 보유하고 거기에서 일하는 노동자가 없다면 미국은 약해지고 불안정화한다"고 덧붙였다. 이번 매수안을 심사해온 미국 외국인투자위원회(CFIUS)는 지난해말 국가안전보장상의 리스크에 대해 미국 부처간 의견이 일치하지 않아 대통령에게 판단을 넘겼다. 미국 워싱턴포스트는 "CFIUS가 매수를 인정한다면 미국내의 철강생산이 감소하고 국가안전보장상의 리스크가 있다"고 백악관에게 전달했다고 보도했다. 일본제철은 지난 2023년12월에 US스틸을 141억 달러(약 20조7550억 원)에 매수한다고 발표했다. 전세계에서 가장 철강 소비가 많은 미국시장에서 성장을 모색하다는 계획이었다. 실적부진이 계속된 US스틸은 일본제철의 매수가 실현되지 않는다면 자금이 부족해 주요공장의 생산을 중단할 가능성이 있다고 호소해왔다. 하지만 매수 발표 직후 전미철강노조(USW)이 고용과 안보상의 우려를 이유로 반대의사를 나타냈다. CFIUS가 심사를 진행하는 상황에서 바이든 대통령과 도널드 트럼프 차기 미국대통령도 반대 자세를 나타냈다. 일본제철은 매수후도 인력감축과 공장 폐쇄를 하지 않을 것이라는 점과 해외에서 미국에 철강제품을 수입하지 않고 US스틸의 미국내 생산을 우선할 것이라는 점, 미국내에서 투자를 해 생산시설을 근대화해 중국세에 대처하겠다는 점 등을 계속 주장하고 있다. 지난해 12월 31일에는 US스틸의 생산능력을 감축할 경우 미국정부에게 거부권을 인정하겠다고 제안했다. 일본제철과 US스틸은 대통령의 결정발표 후에 공동으로 성명을 내고 "법적 권리를 지키기 위해 적절한 조치를 모두 강구할 것"이라고 밝혔다. 또한 심사 절차가 미국 헌법상의 적정한 절차와 CFIUS를 규제하는 법령에 명백히 위배된다고 지적했다. US스틸의 데이비드 브릿 최고경영자(CFO)는 이날 오후 "바이든 대통령의 결정은 부끄러워해야하며 부패하고 있다"면서 소송방침을 나타냈다. 브릿 CEO는 대통령의 결정은 일본을 모욕하는 것이며 US스틸측의 견해도 고려하지 않고 있다고 비판했다. 그는 "베이징에 있는 중국 공산당지도부는 거리로 나와 춤추고 있을 것"이라고 덧붙였다. 일본제철은 인수가 승인되지 않을 경우 법적 조치를 취할 가능성을 시사해왔지만 법률사무소 알랜앤오베리의 파트너 닉 월 등 전문가들은 장벽이 너무 높다라고 지적하고 있다. 매수가 이루어지지 않는다면 일본제철은 US스틸에 위약금 5억6500만 달러를 내놓아야한다. 한편 USW는 대통령의 결정을 환영한다는 입장을 나타냈다. 매수에 일관해서 반대해왔던 데이비드 매콜 회장은 “조합원과 국가안전보장면에서는 바른 움직임이라는 점에 의심의 여지가 없다”고 언급했다. 매각 불허가 미-일관계에 미칠 영항 미국과 일본은 긴밀한 동맹관계에 있다. 전문가들과 소식통에 따르면 이시바 시게루(石破茂) 일본총리는 지난해 11월에 바이든 대통령에 서한을 보내 매수계획을 승인하도록 요청했다. 미국이 안전보장상의 우려를 이유로 일본기업의 매수를 저지한다면 양국관계와 일본기업의 대미투자에 악영향으로 미칠 것이라는 지적이 제기된다. 일본의 철강산업을 맡고 있는 무토 요지(武藤容治) 경제산업상은 바이든 대통령의 발표에 대해 "국가안전보장상의 우려를 이유로 들어 이같은 판단이 내려진 것은 이해하기 어렵고 유감"이라고 밝혔다. 일본의 산업계로부터 앞으로 미국과 일본간 투자에 우려의 목소리가 높아지고 있다고 지적했다. 이에 앞서 로이터통신 등 외신들은 2일 바이든 대통령의 매수저지 결정을 사전에 보도했다. 일본의 정부관계자는 “생산량을 감축하지 않을 것이라는 약속을 포함해 일본제철은 모든 안전보장상의 리스크를 제거해왔다. 일본제철은 US스틸을 매수하는 것의 리스크라는 점이 무엇인지 이해하기 어렵다”고 말했다. 존 커비 백악관 국가안보회의(NSC) 국가안보소통보좌관은 바이든 대통령의 결정에 대해 "철강의 미국내 생산을 유지하기 위해 주요한 동맹국인 일본을 경시하려는 의도는 없다"는 입장을 나타냈다.
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- 포커스온
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바이든 대통령, 일본제철의 US스틸 매수 결국 불허 결정
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우주쓰레기-케슬러 증후군이 위협적인 이유는?
- 현재 약 1만 3000개의 위성이 우주를 질주하며 지구를 초속 10km의 맹렬한 속도로 지구 궤도를 돌고 있다. 이는 전투기보다 14배 이상 빠른 것이다. 지난 세기 동안 인류가 이룩한 과학적 진보를 보여주는 매우 인상적인 업적이지만, 우주 쓰레기라는 적지 않게 큰 문제를 야기하고 있다. 이로 인한 케슬러 증후군(Kessler Syndrome)이 우려되고 있다고 IFL사이언스가 전했다. 이는 너무 많은 물체를 우주로 보내면 충돌 가능성이 높아지고, 그 결과 다시 더 많은 우주 쓰레기가 생성되며, 미래의 충돌 가능성이 높아진다는 생각을 말한다. 이는 본질적으로 도미노 효과이며, 일부 과학자들은 우리가 돌이킬 수 없는 임계 질량에 도달할 수 있다고 주장한다. 저궤도에 축적되는 우주 쓰레기 이 개념은 70년대에 미국의 천체물리학자 돈 케슬러가 처음 제안했다. 그 이후 지구의 저궤도에는 점점 더 많은 쓰레기가 쌓였다. 지난 2024년 9월 발표된 유럽우주국(ESA)의 최신 수치에 따르면 현재 지구를 돌고 있는 활성 위성은 1만 개가 넘고, 수명이 다하거나 파괴되어 작동하지 않는 위성은 3000개가 넘는다. 수치에서 짐작할 수 있듯이 많은 우주 물질이 사용 기한이 지난 후에도 대기에 남아 문제를 악화시키고, 특히 저궤도(LEO)에 축적되고 있다. 최근 몇 년 동안 우주로 발사된 위성의 수도 크게 증가했다. 스페이스X가 저궤도 위성 인터넷 서비스인 스타링크 프로젝트로 6800개 이상의 위성을 발사했다. 우려하는 과학자 연합(Union of Concerned Scientists)에 따르면 2022년에만 추가로 2000개가 우주로 발사됐다. 1cm 우주 쓰레기 타격, 치명적 텍사스 오스틴 대학의 모리바 자 교수는 2023년 팟캐스트에서 "몇 년 전에는 한 달에 한 번 발사하는 것도 빈번한 것으로 인식됐다. 그런데 지금은 일주일 평균 12개 이상의 위성을 발사하고 있다"며 "이 속도대로라면 이렇게 많은 위성을 자주 발사하는 것이 어떤 의도치 않은 결과를 가져올지 알 수 없다"라고 우려했다. 인간이 개발한 우주 기술의 발전은 지구를 도는 수백만 개의 미세 유성체에 더해진다. 요컨대, 지구의 천체 고속도로가 매우 혼잡해지고 있는 것이다. 그런데 속도를 방정식에 포함시키면 물체의 엄청난 수는 더 큰 문제가 된다. 1cm의 페인트 얼룩은 무해한 것으로 보일 수 있지만, 우주에 떠 있을 때는 강력한 타격을 줄 수 있다. 나사(NASA)에 따르면, 지구에서 시속 60마일(97km)로 움직이는 250kg 물체(돼지 한 마리 정도)와 같은 양의 피해를 입힐 수 있다. 우주 비행사가 우주 쓰레기와 충돌하면 치명적일 수 있다. 또 지구에서 살아가는 인간의 삶의 방식을 바꿀 수 있고, 지구로 돌아가는 우주선을 위협할 수도 있다. 위성은 항해에서 통신에 이르기까지 모든 면에서 중요한 역할을 한다. '순환 우주 경제' 모색해야 그렇다면 이에 대해 어떤 조치를 취할 수 있을가. 많은 과학자들은 '순환 우주 경제'를 요구하고 있다. 재사용 및 재활용이 가능한 우주 기술로 전환하고 폐기된 우주 쓰레기를 보다 책임감 있게 수거하거나 완벽히 폐기하는 방법이 포함된다. 한 가지 예로 국제우주정거장(ISS)에 있는 우주 비행사가 시험하는 나무 위성을 사용하는 방법이 있다. 한편 ESA와 같은 기관은 미래 우주 임무에서 생산될 쓰레기의 양을 줄이고 현재 유통 중인 일부 파편을 제거해 현실에서 발생할 수 있는 악몽 같은 시나리오를 막기 위한 자체 프로그램을 시작하고 있다.
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- IT/바이오
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우주쓰레기-케슬러 증후군이 위협적인 이유는?
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[기후의 역습(107)] 2024년, 과학계를 뒤흔든 기후 충격⋯탄소 폭증·해류 붕괴·지구 자전 변화
- 2024년은 급증하는 탄소 배출량, 예상치 못한 지구온난화 요인, 붕괴 직전에 놓인 해류 등으로 기후 과학계를 충격에 빠뜨린 한 해였다. 올해 지구는 기후가 빠르게 온난화되고 있으며, 예측 불가능한 단계에 진입하고 있다는 명확한 신호를 보냈다. 스페인을 강타한 대규모 산사태부터 플로리다 해안을 잇따라 덮친 초강력 허리케인까지, 2024년은 극단적인 날씨가 전 세계를 강타했다. 기후 과학자들은 국가들이 즉각적으로 탄소 배출을 감축하지 않으면 지구가 더욱 통제 불가능한 기후 혼돈 단계로 진입할 것이라고 거듭 경고했다. 그러나 2024년은 암울한 소식만 있었던 것은 아니다. 연구자들은 기후 변화의 최악의 영향을 막기 위한 완화 전략도 제시했다. 예를 들어, 과학자들은 지구 대기층 중 하나인 성층권(지표면에서 약 12~50km 상공)의 수분을 제거하는 방안을 제시했다. 성층권이 열을 우주로 방출하지 못하게 막는 역할을 한다고 판단해 이를 건조시켜 지구를 냉각시키는 방안을 제안한 것이다. 예상치 못한 새로운 온난화 요인부터 남극에서의 '체제 전환(regime shift)'까지, 라이브사이언스가 다룬 2024년 기후 변화 분야에서 주목할 만한 사건들을 정리했다. AI, 지구 자전 속도와 기울기 변화 경고 올여름, 인공지능(AI)을 활용한 연구 결과에 따르면, 기후 변화가 지구의 자전 속도에 영향을 미쳐 하루 길이가 길어질 수 있다는 경고가 나왔다. 극지방의 빙하가 급속히 녹으면서 물이 적도 부근으로 유입되고, 이로 인해 지구가 적도에서 불룩해지는 현상이 나타났다. 이는 지구 중심에서 더 먼 곳에 무게가 쏠리게 만들어 자전 속도를 늦출 수 있다. 마치 회전하는 피겨스케이터가 팔을 벌릴 때 속도가 느려지는 원리와 유사하다. 연구진은 적도 부근의 물 축적으로 인해 지구 자전축이 이동하고 있으며, 자북극과 자남극이 매년 축에서 점점 멀어지고 있다고 밝혔다. 지구 자전 변화는 하루가 미세하게 길어질 수 있다는 것을 의미한다. 인간은 이를 보정하기 위해 음의 윤초(閏秒)를 도입해 쉽게 조정할 수 있다. 그러나 이러한 현상이 심화될 경우, 우주 탐사 및 컴퓨터와 스마트폰의 시간 측정 시스템에도 영향을 미칠 수 있다는 지적이 나온다. 지구, 1.5도 상승선 연속 초과 7월에 발표된 분석에 따르면, 2023년 6월부터 13개월 연속 지구 평균 기온이 산업화 이전 평균보다 최소 섭씨 1.5도(화씨 2.7도) 높았다. 매월 기온이 전월을 상회했으며, 이는 지구가 파리기후협정에서 설정한 1.5도 목표를 지속적으로 초과하고 있음을 보여준다. 해당 기간 동안 지구 평균 기온은 산업화 이전보다 섭씨 1.64도(화씨 3도) 높았으며, 과학자들은 "역대급" 기록이 경신되고 있다고 밝혔다. 엘니뇨와 탄소 배출, 기록적 고온 유발 올해의 폭염 현상은 부분적으로 엘니뇨에 의해 촉진됐다. 엘니뇨는 동·중태평양 적도 지역의 해수면 온도를 높이는 기후 주기로, 지구 평균 기온 상승에 영향을 미친다. 하지만 연구진은 기후 변화와 온실가스 배출 증가가 폭염의 주요 원인임을 강조했다. 파리기후협정에서 설정한 1.5도 목표는 20~30년 동안의 평균으로 측정되므로 당장은 깨지지 않았지만, 가까운 미래에 온도가 하락할 조짐은 보이지 않는다고 연구진은 지적했다. 해운 규제, 예상치 못한 온난화 가속화 5월에 발표된 연구에 따르면, 최근 해운 부문에서 이뤄진 배출 감소가 지구 온난화를 가속화하고 해수 온도를 기록적으로 높이는 데 기여한 것으로 나타났다. 2020년 시행된 해운 규제로 인해 황산화물 배출량이 80% 급감했다. 이는 대기 질 개선에는 긍정적인 효과를 미쳤지만, 황산화물 입자의 급감은 태양 복사열을 반사해 지구를 냉각시키는 효과를 상실하게 했다. 과학자들은 이를 "의도치 않은 대규모 지구공학 실험"으로 규정했다. 과거 황산화물 입자는 온실가스 배출로 인한 온난화를 일부 상쇄하는 역할을 했다. 하지만 올해 연구진은 입자 감소로 인해 향후 몇 년 동안 지구가 이례적으로 더워질 수 있다고 경고했다. 이미 2023년에는 온난화 규모가 2020년 지구 열 흡수 증가의 80%에 해당한다고 밝혔다. 지구, 2030년까지 2도 상승 가능성 2월에 발표된 논란의 여지가 있는 연구는 지구 온난화가 예상보다 최소 10년 빠르게 진행되고 있으며, 2030년까지 산업화 이전 대비 2도(화씨 3.6도)의 온난화에 도달할 것이라고 밝혔다. 기존 예측은 온난화가 2040~2050년 사이에 발생할 것으로 예상했다. 연구진은 카리브해에서 발견된 해면 동물의 골격을 분석해 이러한 결론을 도출했다. 그러나 일부 과학자들은 카리브해의 온난화가 전 세계 해양을 대표하지 않는다고 지적하며 연구 결과를 비판했다. 독일 막스플랑크 기상학연구소의 요헴 마로츠케 교수는 "이 작은 해양 지역에서 전 세계로 확대 해석하는 것은 믿을 수 없다"고 말했다. 대서양 해류 붕괴 경고 올해 기후 과학자들은 대서양 해류가 이번 세기 내에 붕괴할 수 있으며, 이는 북반구와 아마존 우림, 열대 몬순 지역에 기후 혼란을 야기할 것이라고 경고했다. 대서양 자오선 순환(AMOC)으로 알려진 주요 해류가 여기에 포함되며, 이는 유럽의 온화한 기후를 유지하고 대서양 생태계를 지탱하는 역할을 한다. 그러나 북극 해빙이 녹으면서 북대서양의 염도가 낮아지고, 해류의 순환 동력이 약화되고 있다. 이에 따라 유럽 북부는 급격한 한랭화를 겪을 수 있으며, 북대서양에서 '냉점(cold blob)' 현상이 이미 관측되고 있다. 탄소 배출, 사상 최대치 기록 2024년 화석 연료로 인한 전 세계 탄소 배출량은 412억 톤(374억 메트릭 톤)으로 사상 최고치를 기록했다. 이는 2023년 대비 0.8% 증가한 수치로, 과학자들은 탄소 배출이 아직 정점을 찍지 않았다고 분석했다. 연구진은 현재의 배출 속도라면 향후 6년 내에 지구 온난화가 파리협정의 1.5도 목표를 초과할 확률이 50%에 이를 것이라고 경고했다. 남극, 빙하 '체제 전환' 진입 우려 올해 2월 20일 남극의 해빙 면적은 198만 5000㎢(76만 6400 제곱마일)로, 역대 최저 수준에 근접했다. 이는 남극 대륙의 육상 빙하를 보호하고 지구의 냉각 역할을 하는 해빙의 감소를 의미한다. 과학자들은 남극이 회복 불가능한 '체제 전환(regime shift)' 단계에 접어들고 있으며, 이는 남극뿐만 아니라 전 세계 해양 시스템에 혼란을 야기할 수 있다고 경고했다. 2022년 남극에서는 역대 최대 폭염이 발생했으며, 황제펭귄 새끼들이 대량 폐사하는 사례도 보고됐다.
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- ESGC
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[기후의 역습(107)] 2024년, 과학계를 뒤흔든 기후 충격⋯탄소 폭증·해류 붕괴·지구 자전 변화
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[신소재 신기술(142)] 난임 치료의 혁신-나팔관 막힘 제거하는 '자성 로봇 나사' 개발
- 난임 치료 분야에서 기존의 수술법을 대체할 수 있는 획기적인 기술이 등장했다. 자성으로 구동되는 마이크로 로봇 나사가 나팔관 막힘을 제거하는 방식으로, 난임의 주요 원인 중 하나를 해결하는 새로운 가능성을 열었다. 중국 선전 첨단기술연구원(SIAT) 자성 소프트 마이크로로봇 연구실은 나팔관 폐쇄로 인한 여성 난임 치료를 위해 '자성 마이크로 로봇(magnetic microrobot)' 나사를 개발했다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 이는 전 세계 수백만명의 여성에게 영향을 미치는 나팔관 폐쇄 문제를 해결할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 자성 로봇은 회전하는 자기장을 이용해 기계적인 움직임을 발생시키며, 기존의 카테터와 유도 와이어를 이용한 수술적 방식보다 덜 침습적인 치료법으로 기대를 모은다. 연구진은 이번 기술이 난임 치료 방법을 개선하고, 나팔관 폐쇄로 임신에 어려움을 겪는 여성들에게 새로운 희망을 제공할 것이라고 밝혔다. 정밀한 로봇 기술로 나팔관 폐쇄 난임 해결 전 세계적으로 약 1억8600만명이 난임을 겪고 있으며, 여성 난임 사례의 11~67%가 나팔관 폐쇄로 인한 것이다. 전통적인 치료법은 카테터와 유도 와이어를 사용해 나팔관을 뚫는 방식이지만, 이러한 절차는 환자의 몸에 기기를 삽입해야 하며 침습적이고 불편함을 유발할 수 있다. 이에 연구팀은 기존 수술법보다 덜 침습적인 대안을 개발하고자 했다. 연구팀이 개발한 마이크로 로봇은 비자성 감광성 수지로 제작된 후, 표면에 얇은 철층을 입혀 자성을 부여했다. 로봇은 자기장에 반응해 회전하며, 이를 통해 나팔관을 모사한 유리 채널을 통과한다. 실험 결과 이 로봇은 여성 생식 기관에서 발생하는 막힘을 모방한 세포 덩어리를 성공적으로 제거했다. 자성 마이크로 로봇은 섬세하고 좁은 나팔관 구조를 정확하게 통과하며, 정확한 내비게이션이 가능함을 입증했다. 로봇이 회전하는 동안 소용돌이장을 형성해 막힌 찌꺼기를 뒤쪽으로 밀어내며 막힘을 효과적으로 제거한다. 이 같은 특별한 움직임과 설계는 나팔관 내 장애물을 효율적이고 정밀하게 제거하는 데 기여한다. 마이크로 로봇, 다양한 실험 통해 효과 입증 연구팀은 다양한 실험을 통해 시스템의 유효성을 입증했다. 회전하는 로봇 나사가 장벽에 쌓인 찌꺼기를 밀어내며, 시뮬레이션된 나팔관 막힘을 효과적으로 제거하는 모습을 보였다. 팀은 향후 더 정교하고 소형화된 로봇을 개발할 계획이며, 실제 장기 모델에서의 테스트와 실시간 위치 추적을 위한 생체 내 이미징 시스템 통합을 목표로 하고 있다. SIAT 염구팀의 하이펑 쉬(Xu Haifeng)는 "이번 기술은 기존의 카테터와 유도 와이어를 이용한 수술 방식부다 덜 침습적인 대안이 될 수 있다"며 "환자의 부담을 덜고 치료효과를 높이는 데 기여할 것"이라고 밝혔다. 연구팀은 자동 제어 시스템을 개발해 막힘 제거의 효율성을 높이고, 수술 등 다양한 의료 분야에 이 기술을 확대 적용할 계획이다. 쉬 박사는 "궁극적으로 난임을 겪는 환자들에게 더 효과적이고 최소 침습적인 솔루션을 제공하는 것이 목표"라고 덧붙였다. 이번 연구 결과는 학술지 'AIP 어드밴시스(AIP Advances)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(142)] 난임 치료의 혁신-나팔관 막힘 제거하는 '자성 로봇 나사' 개발
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바이든 행정부, 중국 범용반도체 불공정 무역 조사 착수
- 조 바이든 미국 행정부가 새 정부 출범 약 한 달을 앞두고 자동차나 가전제품 등에 사용되는 중국산 범용 반도체를 대상으로 중국의 불공정 무역행위 조사에 착수했다. 이번 조사는 2025년 1월 20일 출범할 도널드 트럼프 2기 행정부의 중국산 제품에 대한 고율 관세 부과 근거로 활용될 전망이다. 미 무역대표부(USTR)는 23일(현지시간) 무역법 301조에 근거해 중국의 반도체 지배 행위와 정책, 관행에 대한 조사에 착수한다고 밝혔다. USTR은 중국이 반도체 시장 장악을 위해 시장 점유율 목표를 설정한 뒤 정부 보조금을 활용해 불공정하고 비시장적인 수단을 광범위하게 동원했다고 보고 있다. 캐서린 타이 USTR 대표는 "중국이 철강, 알루미늄, 태양광 패널, 전기차, 핵심광물 등의 산업에서와 유사하게 반도체 산업에서도 세계 시장 지배를 목표로 삼고 있다는 증거를 발견했다"며 "이(정부 보조금)를 통해 기업은 생산 능력을 급속도로 확장하고, 인위적으로 반도체 가격을 낮춰 시장 지향적 경쟁기업에 상당한 피해를 주고 잠재적으로 이들을 제거할 위협을 가하고 있다"고 지적했다. USTR은 이번 조사에서는 중국산 범용 반도체의 영향뿐 아니라 이 반도체가 방위, 자동차, 의료기기, 항공우주, 통신, 발전, 전력망 등 핵심 산업 최종 제품에 어떻게 통합되는지도 살펴볼 예정이다. 중국산 실리콘 카바이드 기판과 반도체 제조 웨이퍼도 조사 대상에 포함된다. 지나 러몬도 미 상무부 장관은 "상무부 조사 결과 미국 제품 3분의 2에 중국산 범용 반도체가 탑재됐고 방위산업을 비롯해 미국 기업의 절반은 반도체 원산지를 알지 못했다고 밝혔다"고 말했다. 그러면서 "중국은 향후 10년동안 전 세계 신규 범용 반도체 생산 능력의 60% 이상을 차지하겠다는 목표를 갖고 있다"며 "이는 다른 지역의 투자를 억제하고 불공정한 경쟁을 불러일으킨다"고 지적했다. 이번 조사의 배경이 된 무역법 301조는 불공정 무역행위를 하는 국가에 대해 미 대통령이 관세를 비롯해 폭넓은 무역보복 조치를 취할 수 있는 권한을 부여한다. 상무부 조사에 따르면 중국 기업은 미국 기업보다 30~50% 낮은 가격에 범용 반도체를 공급하고 있고 일부는 생산원가 보다 낮은 가격에 제공했다. 만약 중국의 불공정 무역관행이 확인될 경우 미국은 보복관세나 수입금지 등 광범위한 보복조치를 취할 수 있다. 의회에 추가 조치 권고도 가능하다. 다만 조사에 몇달이 걸릴 것으로 예상돼 후속 조치는 트럼프 2기 행정부에서 이뤄질 전망이다. 바이든 행정부의 이번 조사는 앞서 중국산 모든 수입품에 대한 60% 관세를 예고한 트럼프 당선인에게 대(對)중국 폭탄관세 부과의 길을 보다 손쉽게 열어줄 것이란 분석이 나온다. 바이든 대통령과 트럼프 당선인 모두 대중 정책에 있어서는 강경한 기조를 보이고 있다. 이에 앞서 바이든 행정부는 중국산 반도체에 올해 1월부터 50%의 관세를 부과했고, 최근엔 중국산 태양광 웨이퍼와 폴리실리콘에도 내년부터 50%의 관세를 부과하겠다고 밝혔다.
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바이든 행정부, 중국 범용반도체 불공정 무역 조사 착수
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유력 언론기관 RSF, 애플에 가짜뉴스 생성한 AI 기능 철폐 촉구
- 유력 언론기관이 애플(Apple)의 생성형 AI가 미국에서 발생한 유명 인사 살인 사건에 대해 오해의 소지가 있는 가짜 뉴스를 만들어 배포한 데 대해 강하게 비판하고, 생성형 AI 기능을 폐기할 것을 촉구했다고 BBC가 전했다. BBC는 생성형 AI 도구를 사용해 알림을 요약하고 그룹화하는 애플의 AI인 ‘애플 인텔리전스(Apple Intelligence)’가 살인 용의자 루이지 맨지오니(Luigi Mangione)에 대해 가짜뉴스를 생성한 데 대해 강한 불만을 제기했다. 애플의 AI가 요약한 가짜뉴스는 “BBC 뉴스가 뉴욕에서 의료 보험을 취급하는 유나이티드헬스케어 CEO 브라이언 톰슨을 살해한 혐의를 받는 맨지오니가 자살했다는 내용의 기사를 보도했다”는 것이었다. 그러나 맨지오니는 자살하지 않았고 BBC 뉴스도 그런 내용을 전하지 않았던 것. 맨지오니는 기업가 가문에서 태어난 데이터 엔지니어로서 톰슨을 살해한 혐의로 현재 1급 살인 혐의를 받고 있다. 이에 대해 유력 언론기관인 국경없는기자단(RSF)은 애플에 관련 AI 기술을 제거할 것을 강하게 요구했다. 그러나 애플은 이에 대해 아무 언급을 하지 않고 있다고 한다. 애플 인텔리전스는 최근 영국에서 출시되었다. RSF는 AI 도구로 인해 "언론에 가해지는 위험에 대해 매우 우려하고 있다"고 말했다. RSF는 "BBC 사건은 생성형 AI 서비스가 대중에게 신뢰할 수 있는 정보를 제공하기에는 아직 너무 미숙하다는 것을 증명한다"고 지적했다. RSF의 기술 및 저널리즘 담당 빈센트 베르티에는 "생성형 AI는 확률 기계일 뿐이다. 언론이 취급하는 사실(팩트)은 주사위를 굴려서 결정할 수 없는 것이다"라고 말했다. 이에 따라 RSF는 애플에 대해 "이 AI 기능을 제거하는 책임감 있는 행동을 촉구한다. 언론사 보도를 사칭한 가짜뉴스의 자동 생성은 매체의 신뢰성에 대한 심각한 타격이며, 사건에 대한 신뢰할 수 있는 정보를 획득하고자 하는 대중의 권리를 위협한다"고 강조했다. 그러나 애플은 이 사건이 보도된 이후 아무 언급을 하지 않고 있다. 애플의 AI가 가짜뉴스를 전한 것은 BBC 뿐만이 아니었다. 지난 11월 21일, 뉴욕타임스의 세 기사가 하나의 알림으로 그룹화되었다. 한 부분은 "네타냐후 체포"였다. 이스라엘 총리를 지칭한 것으로 명백한 가짜정보였다. 네타냐후에 대한 체포 영장을 국제형사재판소에서 발부했다는 보도를 부정확하게 요약한 것. 네타냐후가 체포되었다고 보도한 것이 아니었다. 한편 애플 인텔리전스는 애플이 내놓은 생성형 AI 도구로, 사용자가 알림을 그룹화할 수 있도록 하고 있다. 이 기능은 iOS 18.1 버전 이상을 사용하는 아이폰 16, 아이폰 15 프로 및 프로맥스 등 최신 아이폰에서만 사용할 수 있다. 일부 아이패드와 맥에서도 사용할 수 있다. 그룹화된 알림은 특정 아이콘으로 표시된다.
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유력 언론기관 RSF, 애플에 가짜뉴스 생성한 AI 기능 철폐 촉구
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[먹을까? 말까?(83)] 초가공식품, 대장암 위험 높인다?⋯염증과의 연관성 확인
- 초가공식품 섭취가 대장암의 발병 위험을 높일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 사우스플로리다대학(USF) 연구팀에 따르면 초가공식품은 비정상적인 염증 반응과 면역 체계 억제를 초래해 암세포 증식을 촉진하는 것으로 밝혀졌다고 사이언스 얼럿이 전했다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 대장암은 세계에서 세 번째로 흔한 암이며, 암 사망 원인 중 두 번째를 차지한다. 특히 50세 이상에서 주로 발병하나, 최근 연구에 따르면 젊은 층에서도 대장암 진단 사례가 증가하고 있다. '초가공식품(ultra-processed foods)'은 산업적으로 가공된 식품으로, 첨가물이 많이 포함되어 있으며 본래의 원재료 성분이 거의 남아 있지 않은 식품을 말한다. 일반적으로 맛, 질감, 색상, 보존성을 높이기 위해 첨가물을 사용하거나, 섬유질과 영양소가 제거된 식품이 이에 해당된다. 간편하게 먹을 수 있는 가공식품으로는 냉동 피자, 냉동 만두, 컵라면, 즉석밥, 즉석국, 감자칩, 가공된 햄버거,초콜릿바, 인스턴트 수프 등이 있다. 대장암과 염증의 관계 대장암은 만성적인 염증과 밀접한 관련이 있다. 염증은 몸의 방어 체계가 활성화되는 신호로 작용하지만, 균형이 깨지면 면역 체계가 억제되고 세포 증식이 과도하게 이루어져 암세포가 성장하기 쉬운 환경이 조성된다. 사우스플로리다대학의 티모시 예이트먼 교수(외과학)는 "건강하지 않은 식단은 체내 염증을 증가시키는 것으로 잘 알려져 있다. 이제 우리는 이러한 염증이 대장암 종양에도 영향을 미친다는 것을 확인했다"며, "초가공식품 중심의 식단은 만성 염증을 유발하고 면역 체계를 억제해 암 성장을 돕는다"고 설명했다. 초가공식품이 미치는 영향 초가공식품은 면역 균형을 유지하는 데 필요한 지방산과 섬유질이 부족하다. 특히 오메가-6 지방산이 풍부한 식단은 만성 염증을 악화시키고 대장암과의 강한 연관성을 보인다. 식물성 기름(해바라기유, 유채유, 옥수수유 등)에 포함된 리놀레산은 염증을 유발하는 아라키돈산(AA)으로 대사된다. 이는 대장암 발병 메커니즘을 이해하는 데 중요한 단서로 작용한다. 연구팀은 액체 크로마토그래피와 질량 분석법(LC-MS/MS)을 이용해 81명의 대장암 환자와 건강한 대조군의 대장 조직에서 지방산을 분석했다. 암 조직에는 염증을 촉진하는 분자가 다량 존재했으며, 이를 억제하고 염증을 해결하는 매개체는 극히 부족했다. 건강한 식단으로 염증 완화 가능 반면, 가공되지 않은 다양한 식품에는 우리 몸의 염증을 가라앉히는 균형잡힌 지방산이 들어 있다. 아보카도와 같은 식품에 포함된 오메가-3 지방산은 염증을 해소하는 생리활성 지질로 대사된다. 이는 염증을 억제하고 암세포의 성장을 막는 데 도움을 줄 수 있다. 연구에 참여한 USF의 가네시 할라데 교수(약리학)는 "가공식품에서 유래한 지질은 면역 체계를 직접적으로 교란해 만성 염증을 유발한다"며, "오메가-3 지방산이 풍부한 건강한 식단은 암 환자의 염증 반응을 개선할 수 있다"고 강조했다. 연구팀은 암 종양 주변 환경의 면역 잠재력을 활용해 대장암 치료에 적용할 수 있는 가능성을 열었다. 이러한 연구는 대장암뿐만 아니라 다른 암 유형에서도 유사한 효과를 기대할 수 있다. 이번 연구는 의학 저널 거트(Gut)에 게재됐다.
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[먹을까? 말까?(83)] 초가공식품, 대장암 위험 높인다?⋯염증과의 연관성 확인
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[퓨처 Eyes(63)] 손가락 끝 재생, 비밀은 바로 '기계적 부하'?
- 인류는 오랫동안 상상 속에서 잃어버린 팔다리를 재생하는 능력을 꿈꿔왔다. 신화 속 영웅이나 SF 영화의 주인공처럼 말이다. 이러한 꿈이 현실에서 이루어질 가능성이 점점 커지고 있다. 텍사스 A&M 대학교의 켄 무네오카 박사 연구팀은 최근 '저널 오브 본 앤 미네랄 리서치(Journal of Bone and Mineral Research)'와 '디벨롭멘탈 바이올로지(Developmental Biology)' 저널에 발표한 논문에서 신체 재생의 핵심 메커니즘을 밝혀냈다. 놀랍게도 그 핵심은 신경이 아닌 '기계적 부하', 즉 신체에 가해지는 물리적 힘이었다. 기계적 부하란 뼈에 가해지는 물리적인 힘으로, 압력, 장력, 전단력 등 다양한 형태로 작용한다. 걷거나 뛰는 등의 일상적인 활동은 물론, 운동이나 재활 치료를 통해서도 뼈에 기계적 부하가 가해진다. 기존의 재생 의학 연구는 주로 신경이나 성장 인자에 초점을 맞추었지만, 이번 연구는 기계적 부하의 중요성을 강조하며 새로운 치료법 개발에 대한 가능성을 제시한다. 무네오카 박사는 "부하가 없으면 아무 일도 일어나지 않지만, 부하가 다시 가해지면 짧은 지연 후 재생이 시작된다"고 설명했다. 이는 신경이 재생에 필수적인 요소가 아님을 명확히 보여준다. 포유류 재생의 미스터리⋯손가락 끝에 숨겨진 재생 능력 포유류의 뼈 재생은 복잡하고 제한적인 과정이다. 골절이 발생하면 골막에서 가골이 형성되어 손상 부위를 연결하지만, 큰 골절이나 복잡한 손상은 완전히 치유되지 않는 경우가 많다. 골 견인 신생술과 같은 수술적 기술은 뼈의 성장을 촉진하지만, 완전한 재생과는 거리가 멀다. 그러나 예외적인 사례가 있다. 바로 손가락 끝 재생이다. 인간과 쥐는 손가락 끝이 절단되면 놀라운 재생 능력을 보여준다. 절단된 뼈는 물론, 주변 조직까지 원래 상태로 복구되는 것이다. 이 독특한 현상은 오랫동안 과학자들의 호기심을 자극해 왔다. 무네오카 박사 연구팀은 손가락 끝 재생 과정을 면밀히 분석했다. 절단 후 초기에는 염증 반응과 함께 파골세포가 활성화되어 절단된 뼈의 추가적인 손실이 일어난다. 이후 배아형성체(blastema)라는 미분화 세포 덩어리가 형성되고, 여기서 다양한 세포들이 증식하며 새로운 뼈를 만들어낸다. 기계적 부하가 뼈 재생에 미치는 영향 흥미로운 점은 이 과정에서 기계적 부하가 결정적인 역할을 한다는 것이다. 물리적 힘이 부족하면 뼈 형성이 저하되는 현상이 관찰되었다. 무네오카 박사팀은 기계적 부하의 역할을 명확히 규명하기 위해 '후지 부하 모델'을 사용했다. '저널 오브 본 앤 미네랄 리서치'에 게재된 연구에서, 실험 동물의 뒷다리를 특수 장치를 이용하여 들어올려 무중력 상태와 유사한 환경을 조성하여 기계적 부하를 제거한 것이다. 그 결과, 재생 과정이 완전히 멈추는 것을 확인했다. 반대로, 기계적 부하를 다시 가하자 재생이 다시 시작됐다. 텍사스 A&M 대학교의 수의생리학 및 약리학과 책임자인 래리 수바 박사도 이 연구 결과를 높이 평가하며, "기존의 재생 연구에서 기계적 부하를 고려하지 않았다는 점에서 큰 전환점이 될 것"이라고 말했다. 그는 "기계적 부하는 성장 인자만큼이나 중요하다. 이는 앞으로 과학자들이 문제를 해결하는 방식에 근본적인 변화를 가져올 것"이라고 덧붙였다. 신경보다 중요한 기계적 부하 이 실험은 기존 과학계의 통념을 뒤엎는 결과였다. 지금까지 신경이 재생에 필수적인 요소로 여겨졌지만, '디벨롭멘탈 바이올로지'에 발표된 후속 연구에서 무네오카 박사팀은 기계적 부하가 더 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 심지어 신경이 제거된 손가락 끝도 기계적 부하가 가해지면 재생이 가능했다. 무네오카 박사는 "신경은 재생의 필수 요소가 아니라, 여러 요소 중 하나일 뿐"이라고 강조했다. 재생 의학의 새로운 지평⋯분자 칵테일, 희망을 불어넣다 무네오카 박사팀의 발견은 인간 사지 재생이라는 오랜 꿈을 현실로 만들 가능성을 제시한다. 연구팀은 기계적 부하를 모방하는 '분자 칵테일' 개발을 통해 물리적 힘 없이도 재생을 유도할 수 있을 것으로 전망한다. 이 분자 칵테일은 세포 성장과 분화를 조절하는 다양한 성장 인자와 신호 물질로 구성될 것으로 예상된다. 예를 들어, 뼈 형성을 촉진하는 BMP(뼈 형성 단백질), 혈관 생성을 촉진하는 VEGF(혈관 내피 성장 인자) 등이 포함될 수 있다. 물론 인간의 완전한 사지 재생까지는 아직 넘어야 할 산이 많다. 현재까지는 동물 실험 단계이며, 인간에게 적용하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다. 하지만 무네오카 박사팀의 연구는 중요한 돌파구를 마련했으며, 재생 의학 연구에 새로운 방향을 제시했다. 과학자들의 끊임없는 도전과 혁신이 계속된다면, 언젠가 인류는 사지 재생의 꿈을 이루고 질병과 사고로 고통받는 사람들에게 새로운 희망을 선사할 수 있을 것이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(63)] 손가락 끝 재생, 비밀은 바로 '기계적 부하'?
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[윌로우, 양자 혁명의 시작(5)] 윌로우 칩, 극저온의 심장으로 태어나다…구글 양자 AI 연구소 탐험
- 구글의 양자 컴퓨팅 칩 '윌로우'는 단순한 기술적 도약을 넘어, 미래 컴퓨팅 혁신을 위한 새로운 패러다임을 열고 있다. 그러나 이 혁신이 가능했던 이유는 단순한 설계 이상의 과학적 정밀함과 최첨단 기술이 집약된 구글 양자 AI 연구소의 역할이 있었기 때문이다. 이번 회에서는 윌로우 칩 제작에 숨겨진 놀라운 기술적 비밀을 깊이 있게 탐구한다. [편집자 주] 양자 컴퓨팅, 극저온에서 태어나다 양자 컴퓨터의 기본 구성 요소인 큐비트는 외부 환경의 영향을 매우 민감하게 받는다. 이러한 특성 때문에 큐비트는 극저온 환경에서만 안정적으로 작동할 수 있다. 구글 양자칩은 초전도 회로를 사용해 에너지를 저장하고, 자기장과 전기장을 활용한 조셉슨 접합(Josephson junction)을 사용한다. 이 과정을 통해 고품질의 큐비트를 만들고, 이를 큰 규모의 복합 장치에 통합할 수 있다. 구글 연구소는 윌로우 칩의 안정성을 극대화하기 위해 '희석 냉장고(dilution refrigerator)'라는 첨단 장비를 활용한다. 이 냉장고는 절대 온도(0K, 섭씨 -273.15도)에 가까운 약 10밀리켈빈(mK, -273.14℃)의 초저온 환경을 유지한다. 이 온도에서는 전기 저항이 사라지는 초전도 상태가 형성되어 큐비트가 외부 간섭 없이 안정적으로 양자 상태를 유지할 수 있다. 이는 윌로우 칩의 연산 능력을 극대화하는 데 핵심적인 역할을 한다. 초전도 회로, 큐비트의 속삭임을 듣다 윌로우 칩은 초전도 회로를 기반으로 설계되었다. 초전도 회로는 전류가 전혀 손실 없이 흐를 수 있는 상태를 만들어 큐비트 간의 정보 전달을 정확하고 효율적으로 수행한다. 구글 연구소는 조셉슨 접합과 같은 기술을 활용해 큐비트의 상태를 정밀하게 제어하며 외부 환경으로부터 발생하는 간섭을 최소화한다. 또한, '표면 코드(surface code)' 기술을 적용해 큐비트 배열을 최적화함으로써 계산의 정확도를 높였다. 이러한 기술적 설계는 윌로우가 기존 양자 컴퓨팅 칩과 차별화되는 이유 중 하나다. 희석 냉장고, 큐비트를 지키는 방패 희석 냉장고는 윌로우 칩의 성능을 보장하는 중요한 장비다. 이 냉장고는 헬륨-3과 헬륨-4의 혼합을 통해 극저온을 생성하며, 큐비트 주변의 열적 노이즈를 제거한다. 양자 컴퓨터는 외부의 노이즈(잡음)에 매우 민감하다. 열 뿐만아니라 라디오파, 전자기장, 심지어 우주선으로부터 영향을 받을 수 있다. 희석 냉장고를 통해 큐비트는 안정적으로 작동하며, 더 높은 수준의 계산을 수행할 수 있다. 구글은 이 냉각 기술을 통해 큐비트의 성능을 극대화할 뿐만 아니라, 양자 오류 정정 기술을 실험하고 개선할 수 있는 환경을 조성했다. 이는 윌로우가 양자 컴퓨터 상용화를 향한 중요한 이정표가 된 이유다. 정밀한 배선 기술…큐비트를 연결하다 큐비트는 매우 민감한 구조를 가지고 있어 배선 과정에서도 신호 손실이나 노이즈를 최소화하는 정밀한 설계가 필요하다. 구글 연구소는 윌로우의 배선을 설계할 때, 실온에서 극저온 환경까지 안정적으로 신호를 전달할 수 있도록 특별히 설계된 마이크로파 신호 전달 시스템을 사용했다. 이는 큐비트 간 정보 전달의 정확성을 높이고, 계산 오류를 줄이는 데 기여했다. 윌로우 칩, 인류의 난제를 해결하다 윌로우 칩의 성공은 단순한 기술적 진보가 아니다. 이는 구글 퀀텀 AI가 양자 컴퓨팅의 상용화를 향해 나아가는 여정의 중요한 이정표다. 의약품 개발, 에너지 효율화, 기후 변화 대응 등 다양한 분야에서 윌로우는 인류가 직면한 난제를 해결할 강력한 도구로 자리 잡고 있다. 구글의 윌로우는 단순히 기술 혁신을 이루는 데 그치지 않고, 새로운 윤리적 논의를 불러일으키고 있다. 다음 회에서는 양자 컴퓨팅의 사회적 영향과 이를 둘러싼 논의를 심층적으로 다룬다. [윌로우, 양자 혁명의 시작(6)]에서 이어진다.
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[윌로우, 양자 혁명의 시작(5)] 윌로우 칩, 극저온의 심장으로 태어나다…구글 양자 AI 연구소 탐험
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