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2024-11-22 (금)

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[먹을까? 말까?(22)] 에너지 드링크, 돌연 심장사와 연관성 있다?

에너지 드링크와 일부 유전적 질환자의 돌연 심장사 사이에 연관성이 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 미네소타주 로체스터에 위치한 메이요 클리닉 연구원들은 유전적 심장 질환이 있는 환자에게서 에너지 음료 섭취와 돌연 심장사 간에 연관성이 있음을 밝혀냈다고 메디컬 익스프레스가 보도했다. 흔히 '돌연 심장사'는 증상 발현 후 1시간 이내에 심장 원인으로 사망햐는 경우를 말한다. 심장 리듬 학회와 심장 전기 생리학 학회, 소아 및 선천성 전기 생리학 학회의 공식 저널인 '심박수(Heart Rhythm)'에 발표된 최근 연구에서는 유전적 심장 질환이 있는 환자의 에너지 음료 섭취와 관련된 위험성을 조사했다. 메이요 클리닉에서 진행한 이 연구는 144명의 갑작스런 심장마비 생존자들을 대상으로 진행됐으며, 그 중 7명(5%)가 심장마비 직전에 에너지 음료를 마신 적이 있는 것으로 나타났다. 수석 연구자인 메이요 클리닉 윈드랜드 스미스 라이스 돌연사 유전체학 연구소 소장인 마이클 J. 애커먼(Michael J. Ackerman) 박사는 “미국의 에너지 음료 시장은 지난 몇 년 동안 꾸준히 성장해왔으며 카페인 섭취와 이러한 음료에 포함된 규제되지 않은 추가 성분에 대한 우려가 제기되고 있다”고 설명했다. 에너지 드링크 성분과 잠재적 위험 에너지 드링크는 미국 식품의약국(FDA)의 규제를 받지 않는다. 에너지 드링크는 일반 커피 한 잔(240ml)에 포함된 카페인 양(100mg)양 보다 훨씬 많은 카페인(80~300mg)을 함유하고 있다. 카페인 외에도 타우린, 과라나 등 FDA에서 규제하지 않는 다른 각성제 성분이 함유되어 있다. 이러한 규제 되지 않은 성분들은 심장 박동, 혈압, 심장 수축력과 복극화 등에 영향을 미쳐 부정맥 유발 가능성이 있다는 의견이 제기됐다. 연구진은 갑작스러운 심장마비 생존자 집단에서 에너지 음료 섭취를 조사하는 것 외에도 심장 질환의 유형과 운동 및 유전적 심장 질환 관련 심장 부정맥과 연관된 것으로 알려진 기타 스트레스 요인과 같은 심장 질환을 둘러싼 조건도 면밀히 조사했다. 애커먼 박사는 “에너지 음료 섭취와 7명의 환자의 갑작스러운 심장마비 사건 사이에는 시간적 관계가 있는 것으로 보이지만, 수면 부족, 탈수, 다이어트 또는 극심한 금식, QT 연장 약물의 병용, 산후 기간 등 유전적 심장병 관련 부정맥을 유발할 수 있는 잠재적 ‘교란 요인’이 무수히 많았다”며 “따라서 과도한 에너지 음료 섭취는 다른 변수와 결합해 이러한 환자에서 갑작스러운 심장 마비를 일으켰을 가능성이 높다"고 설명했다. 애커먼 박사는 “에너지 음료 섭취 후 돌연사의 절대적 위험은 더 작지만, 돌연사를 유발하는 유전적 심장 질환이 있는 환자는 이러한 음료 섭취의 위험과 이점을 균형 있게 고려해야 한다”고 말했다. 이번 연구는 일반인의 에너지 드링크 섭취와 돌연사의 직접적인 인과관계를 규명하지는 못했다. 그러나 이 연구 결과는 에너지 드링크의 높은 카페인 함량과 규제되지 않은 성분들이 심장 질환자들에게 잠재적 위험을 줄 수 있다는 점을 시사한다. 연구팀은 또한 에너지 드링크 규제의 필요성을 제기하며, 특히 유전적 질환이 있는 환자들은 에너지 드링크 섭취에 신중을 기해야 한다고 조언했다. 참고 문헌 : '에너지 음료 섭취와 시간적 근접성에서 발생하는 갑작스러운 심장 마비', Katherine A. Martinez, Sahej Bains, Raquel Neves, John R. Giudicessi, J. Martijn Bos 및 Michael J. Ackerman, 2024년 6월 6일, Heart Rhythm. DOI: 10.1016/j.hrthm.2024.02.018 '부정맥 유발 식품-과소평가된 의학적 문제?' 이도 아비비 및 에후드 코린, 2024년 6월 6일, Heart Rhythm. DOI: 10.1016/j.hrthm.2024.03.020 '에너지 드링크와 돌연사: 오리처럼 헤엄친다면...' Peter J. Schwartz, 풀비오 L.F. 지오벤자나, 페데리카 다그라디, 2024년 6월 6일, Heart Rhythm. DOI: 10.1016/j.hrthm.2024.02.043
- 생활경제
2024-06-10
[우주의 속삭임(12)] 금성, 생생한 용암 흐름 감지…화산 활동 활발

레이더 이미지에서 금성 표면에 신선한 용암의 흐름이 나타났다. 이는 금성에 활화산이 있음을 시사하는 것이라고 CBS뉴스가 전했다. 이탈리아 국제 행성과학연구학교(International Research School of Planetary Sciences)의 과학자들은 금성의 전체 표면을 최초로 촬영한 마젤란 우주선이 1990~1992년까지 촬영한 이미지를 현재 상태와 비교해 행성 표면의 변화에 대한 증거를 발견했다고 밝혔다. 학자들은 새로 관측된 암석이 정해진 길을 따라 흐르면서 형성되었다고 판단했다. 그 암석층은 시프 몬스(Sif Mons) 화산의 서쪽 지역과 니오베 플래니티아(Niobe Planitia)의 넓은 화산 저지대 두 지역에서 화산 활동으로 인한 '새로운 용암 흐름의 증거'로 설명하는 것이 가장 합리적이라는 의견이다. 연구팀은 미 항공우주국(나사·NASA)을 통한 보도자료에서 "이 지도를 비교하면 금성이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 화산 활동이 많을 수 있다는 사실을 보여준다"면서 "연구팀은 금성의 두 곳에서 용암 흐름을 분석함으로써, 금성의 화산 활동이 지구에서의 화산 활동과 비슷할 수 있다는 것을 발견했다"고 밝혔다. 이번 발견은 금성에 화산이 다수 존재한다는 지난해의 연구 결과를 뒷받침한다. 당시 연구도 마젤란 우주선의 이미지를 이용해 화산의 증거를 찾았다. 알래스카 대학과 캘리포니아 공과대학의 연구원들은 금성의 고지대에서 두 개의 큰 화산을 발견했고, 화산 분출구의 위치도 확인했다. 알래스카 대학교 페어뱅크스 지구물리학 연구소의 로버트 헤릭 교수는 이번 연구 결과에 대해 "오자 및 마트 몬스(Ozza and Maat Mons)의 부피는 지구의 최대 화산과 비슷하지만 경사가 더 낮아 용암이 더 넓게 퍼져 있다"고 말했다. 나사는 '지구의 사악한 쌍둥이'라고도 부르는 행성인 금성에 활화산이 있다고 오랫동안 믿어왔다. 금성은 열을 가두는 두꺼운 대기를 가지고 있어 태양계에서 가장 뜨거운 행성을 만들고 있다. 금성의 표면에는 화산과 기형적인 산이 대거 포함돼 있다. 연구팀은 금성의 화산이 목성의 달 이오(Io)의 화산보다 덜 활동적이라고 추정했다. CBS뉴스는 과거에도 연구팀이 포착한 모든 이미지에서 '여러 차례의 지속적인 화산 폭발이 있다'고 보도한 바 있다.
- IT/바이오
2024-05-31
SKC, 미국정부서 반도체보조금 1천억원 받는다… 소부장 기업 최초

SKC의 반도체 유리 기판 계열사 앱솔릭스가 미국 정부로부터 반도체법(Chips Act)에 따른 7500만달러(약 1023억원) 상당의 보조금을 받게 됐다. 반도체 칩 제조사를 제외한 소부장(소재·부품·장비) 기업 중에서 반도체법에 따른 보조금을 받는 것은 SKC가 처음이다. 미국 상무부는 23일(현지시간) 앱솔릭스가 최근 준공한 조지아주 코빙턴의 고성능 반도체 패키징용 유리 기판 양산 공장에 이 같은 규모의 보조금 지급 계획을 발표했다. 상무부는 앱솔릭스에 지급될 보조금이 고성능 반도체 패키징 기술 개발에 쓰일 뿐 아니라 건설과 제조업, 연구개발(R&D) 등 분야에서 1200개의 신규 일자리를 창출할 것으로 전망된다고 밝혔다. 보조금 대상인 앱솔릭스 코빙턴 유리 기판 1공장은 세계 최초의 유리 기판 양산 공장으로, 연산 1만2000㎡ 규모다. 반도체 유리 기판은 반도체 제조의 미세 공정 기술 진보가 한계에 봉착한 상황에서 인공지능(AI) 등 대용량 데이터를 고속으로 처리하기 위한 '게임 체인저'로 꼽히고 있다. 유리 기판은 표면이 매끄럽고 큰 면적의 사각형 패널로 만들 수 있어 초미세 선폭 반도체 패키징 구현에 적합하다. 중간 기판이 필요 없어 기판 두께를 줄이기 쉽고 패키징 영역의 다른 소재에 비해 전력 소비도 적다. 2022년 11월 코빙턴 공장을 착공한 앱솔릭스는 최근 1공장을 완공, 현재 시운전 중이며 2분기 중 자체 샘플 테스트를 완료하고 올해 하반기부터는 본격적인 고객사 인증을 진행할 계획이다. 앱솔릭스는 지난해 1월 공장 건설을 위한 시설자금 약 1659억원을 조달하기 위해 제3자 배정 유상증자를 결정했고 SKC와 세계 1위 반도체 장비업체인 미국 어플라이드 머티리얼즈(AMAT)가 참여하기로 했다고 공시했다. 이 회사는 7만2000㎡ 규모 이상의 2공장 건설도 추진할 예정이다. SKC 관계자는 이번 보조금 지급 결정에 대해 "세계 최초로 반도체 유리 기판 상업화를 눈 앞에 둔 앱솔릭스의 기술력, 반도체 패키징 산업에서 유리 기판의 중요성 등을 인정받은 결과"라고 말했다.
- IT/바이오
2024-05-24
[기후의 역습(8)] 남극 대륙의 '지구종말(둠스데이) 빙하' 해빙 취약성 심각

바닷물이 남극 대륙의 "지구종말(둠스데이) 빙하" 아래로 수km를 밀고 들어가고 있어 지금까지 생각했던 것보다 해빙의 취약성이 더욱 심각해지고 있다는 사실이 우주 인공위성에서 레이더로 촬영한 빙하 데이터 연구에서 밝혀졌다고 CNN 등 외신들이 전했다. 둠스데이 빙하는 남극의 서남쪽 지대 스웨이츠 빙하를 달리 부르는 것으로 지구상에서 가장 빠르게 온난화되고 있는 빙하 지대를 일컫는다. 이 연구는 캘리포니아 주립대 어바인 캠퍼스(UC 어바인) 빙하학자 팀이 중심이 되어 수행했다. 연구 결과는 '국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)'에 발표됐다. 연구에 따르면 짜고 상대적으로 따뜻한 바닷물이 서남극 빙하와 만나면서 빙하 하부를 녹이는 현상이 심화되고 있으며, 이는 과거의 예측보다 전 세계 해수면 상승을 가속시키고 있다. 이미 2021년 4월 사이언스어드밴스지에 게재된 논문에서는 서남쪽 스웨이츠 빙하의 해빙으로 전 세계 해수면이 4% 상승했다는 연구 결과가 발표되기도 했다. 붕괴로 인해 재앙적인 해수면 상승이 발생할 수 있어 ‘둠스데이 빙하’라는 별명이 붙은 스웨이츠 빙하는 세계에서 가장 넓은 빙하 지대이며 대략 플로리다 정도의 크기다. 그러나 이 빙하는 남극 대륙에서 가장 취약하고 불안정한 빙하이기도 하다. 빙하가 위치한 땅이 아래쪽으로 경사져 있어 바닷물이 얼음을 갉아먹기 때문이다. 스웨이츠 빙하는 전 지구 해양의 해수면을 60cm 이상 올릴 수 있을 만큼 거대하다. 이 빙하는 서남극의 주변 얼음에 대한 천연 댐 역할도 한다. 이 때문에 과학자들은 댐이 완전히 붕괴되면 주변 빙하까지 휩쓸어 궁극적으로 해수면이 약 3m 이상 상승할 수 있다고 추정한다. 이는 세계 해안 도시에 재앙이 된다. 이번 연구는 스웨이츠 빙하의 암울한 미래에 대한 우려를 더한다. 연구팀은 작년 3월부터 6월 사이에 수집된 고해상도 위성 레이더 데이터를 사용해 빙하 맵을 만들었다. 이를 통해 연구팀은 스웨이츠 방하의 접지선 변화를 그림으로 그렸다. 접지선은 빙하가 해저에서 솟아올라 떠다니는 빙붕이 되는 지점을 말한다. 접지선은 빙상의 안정에 필수적이지만 연구하기도 어려운 부분이었다. UC 어바인의 에릭 리그노트 교수는 "몇 달에 걸쳐 생성한 새로운 데이터 세트를 통해 스웨이츠 빙하의 접지선에 무슨 일이 일어나고 있는지를 확실하게 관찰할 수 있었다"고 말했다. 연구팀은 바닷물이 수km에 걸쳐 빙하 아래로 밀고 들어갔다가 조수의 리듬에 따라 다시 밖으로 나가는 것을 관찰했다. 이렇게 되면 빙하는 더욱 취약해지고 붕괴의 위험이 높아진다. 접지선은 12시간의 조석 주기 동안 거의 6km 이상을 이동할 수 있다. 리그노트 교수는 단시간에 긴 거리를 이동하는 바닷물의 속도로 인해 빙하가 녹으면 담수가 씻겨 나가고 그 자리를 따뜻한 바닷물이 대체하게 되기 때문에 빙하가 녹는 속도는 크게 증가한다고 말했다. 콜로라도 볼더 대학교의 빙하학자인 테드 스캄보스 교수는 연구 결과가 대단히 중요하다고 강조했다. 연구는 빙하의 특정 지역만 적용헸지만 얼음 손실 속도를 더 정밀하게 예측할 수 있는 방법론을 제공했다는 것이다. 영국 남극조사국의 해양 지질학자 제임스 스미스는 스웨이츠 빙하 아래로 밀려드는 바닷물이 새로운 현상인지, 아니면 오랫동안 알려지지 않았던 지속적인 현상이었는지를 추가로 조사해야 할 것이라고 지적했다. 우주에서 촬영한 레이더 데이터를 사용한 것은 남극 빙하 조사에 대한 새로운 방법의 제시라는 평가다. 위성을 활용해 빙하에 대해 더 많은 지식을 얻을 수 있을 것이라는 기대다. 남극은 기후 위기에 점점 더 취약해지고 있다. 최근 발표된 별도의 연구에서 영국 남극조사국의 연구팀은 지난해 남극 대륙 주변의 해빙(바다 위 빙하)이 기록적으로 줄어든 이유를 조사했다. 해안 빙상과 빙하가 파도와 따뜻한 바닷물에 노출돼 녹고 부서지는 현상이 심하게 발생했다. 현재까지 일어난 해빙 손실은 앞으로 가능한 회복 속도를 적용해도 20년 이상이 걸릴 것이라는 추정이다. 물론 이 역시 매우 낙관적인 시나리오가 적용될 경우이다. 20년 넘게 남극 해빙이 낮게 유지되면 전 세계 날씨에 심각한 영향을 미칠 것이라는 경고다.
- 포커스온
2024-05-22
미세 플라스틱, 인간과 개 고환 조직에서도 발견⋯생식 기능 저하 우려

미세 플라스틱이 인간 태반과 생쥐의 뇌뿐만 아니라 인간과 개의 생식기에서도 발견됐다. 미국 뉴멕시코주 앨버커키에 있는 뉴멕시코대학(UNM) 연구팀은 인간과 개의 고환 조직에서 미세 플라스틱을 다량 검출했다고 밝혀 미세 플라스틱이 인간의 생식 건강에 미칠 수 있는 영향에 대한 우려가 커지고 있다. 앞서 수행된 연구에서 미세 플라스틱은 인간의 태반과 장기, 생쥐의 뇌에서도 검출됐다. 지난 4월 10일 '환경 건강 관점(Environmental Health Perspectives)'에 발표된 연구 중 하나는 건강한 쥐에게 폴리스티렌 마이크로스피어(polystyrene microspheres)를 4~8주 동안 먹이는 실험이었다. 이후 과학자들은 폴리스티렌 마이크로스피어를 섭취한 쥐의 경우 뇌, 간, 신장 등의 조직에서 미세 플라스틱 조각이 검출된 것을 확인했다. 또한 미세 플라스틱을 먹은 쥐에게서 담석증 형성이 가속화됐다는 연구 결과도 나왔다. 세계보건기구(WHO)에 따르면, 미세 플라스틱은 일반적으로 크기가 5mm 이하인 불용성 고체 고분자 입자를 말한다. 그보다 더 작은 1㎛(마이크로미터) 이하의 입자는 일반적으로 미세 플라스틱이 아닌 나노 플라스틱으로 불린다. UNM 간호대학 교수인 샤오중 '존' 유(Xiaozhong 'John' Yu) 박사가 이끄는 연구팀은 '독성 과학(Toxicological Sciences)' 저널에 발표한 새로운 논문에서 사람 23명과 개 47마리의 고환에서 12종의 미세 플라스틱을 발견했다고 보고했다. 유 박사는 "우리 연구에서는 모든 인간과 개의 고환에 미세플라스틱이 존재한다는 사실이 밝혀졌다"고 말했다. 연구팀은 새로운 분석 방법을 사용해 조직 검체에서 미세 플라스틱의 양을 정량화할 수 있었으며, 특정 플라스틱 종류와 개의 정자 수 감소 간의 상관관계를 밝혀냈다. 인체 생식계에 미치는 다양한 환경 요인을 연구하는 유 박사는 최근 들어 중금속, 농약, 내분비계 교란 물질 등이 전 세계적으로 사람들의 정자 수 및 질적 저하에 관련이 있다고 말했다. 유 박사는 인간 태반에서 미세 플라스틱 존재를 입증한 매튜 캠펜 박사(뉴멕시코 대학교 약대 교수)와의 대화를 통해 미세 플라스틱의 인체 검출에 다른 원인이 있을지도 모른다는 의문을 갖게 됐다고 한다. 이를 계기로 유 박사는 캠펜 박사의 연구실에서 태반 연구에 사용했던 것과 동일한 실험 방법을 사용해 연구를 설계했다. 연구팀은 뉴멕시코 검시관 사무소로부터 익명 처리된 인체 조직(7년 보관 후 폐기)을 입수했으며, 개 조직은 앨버커키시 동물 보호소와 중성화 수술을 시행하는 사설 동물 병원에서 제공했다. 연구팀은 시료를 화학적으로 처리해 지방과 단백질을 분해하고 각 시료를 초원심 분리기로 회전시켜 플라스틱 덩어리를 얻었다. 그런 다음 금속 컵에 담긴 플라스틱 펠릿을 섭씨 600도까지 가열했다. 연구팀은 질량 분석기를 사용해 특정 온도에서 다양한 종류의 플라스틱이 연소할 때 배출되는 가스를 분석했다. 개의 경우 고환 조직에서 미세 플라스틱의 평균 농도는 1g당 122.63μg(마이크로그램, 1g의 백만분의 1)였다. 인체 조직에서는 329.44μg/g으로 개보다 거의 3배 높았다. 이는 캠펜 박사가 태반 조직에서 발견한 미세 플라스틱 평균 농도보다도 훨씬 높았다. 유 박사는 "처음에는 미세 플라스틱이 생식 기관에 침투할 수 있을지 의문이 들었다"라면서도 "개에 대한 결과를 처음 받았을 때 저도 놀랐다. 인간에 대한 결과를 받았을 때는 더욱 놀랐다"고 말했다. 폴리에틸렌(PE) 최다 검출 연구팀에 따르면 인간과 개의 조직에서 가장 흔하게 발견되는 폴리머는 폴리에틸렌(PE)이었다. 이는 플라스틱 가방과 병 제조에 사용된다. 개에게는 산업, 도시 및 가정용 배관과 여러 다른 용도로 사용되는 PVC가 그 뒤를 이어 검출됐다. 유 박사는 연구팀은 화학적으로 보존된 인간 시료에서는 정자 수를 세어볼 수 없었지만, 개의 경우 시료의 정자 수를 셀 수 있었으며, 조직 내 PVC 농도가 높을수록 정자 수가 적다는 상관관계를 발견했다고 말했다. 하지만 PE 조직 농도와는 관련성이 없었다. 그는 "플라스틱 종류에 따라 잠재적인 기능과 상관관계가 있을 수 있다"며 "PVC는 정자 생성을 방해하는 많은 화학물질을 방출할 수 있으며, 내분비계 교란을 일으키는 화학물질을 포함하고 있다"고 말했다. 이 연구는 몇 가지 이유로 인간과 개의 조직을 비교했는데, 그 중 하나는 개가 사람과 함께 살고 환경을 공유하기 때문이다. 또한 개와 사람은 생물학적 특징도 일부 공유하고 있다. 유 박사는 "쥐나 다른 동물에 비해 개는 인간에 더 가깝다"고 말했다. 이어 "생리적으로 그들의 정자 생성은 인간에 더 가깝고 농도도 인간과 더 유사하다"면서 개의 정자 수도 감소하는 것으로 보인다고 전했다. 그는 "개와 인간이 정자 수 감소에 기여하는 공통적인 환경 요인을 공유하고 있는 것 같다"고 부연했다. 미세플라스틱은 플라스틱이 햇빛의 자외선에 노출되어 매립지에서 분해될 때 발생한다. 바람에 날리거나 인근 수로로 운반될 수 있으며, 일부 조각은 나노미터(10억 분의 1미터) 단위로 측정될 정도로 매우 작다. 매년 강과 바다호 흟러드는 플라스틱 폐기물은 800만톤에 달하는 것으로 알려졌다. 전 세계적으로 플라스틱 사용이 계속 증가함에 따라 플라스틱은 이제 환경에 어디에나 존재한다. 심지어 남극 대륙의 크릴 새우에도 미세 플라스틱이 발견됐다. 유 박사는 OMI 부검 시료에 포함된 남성의 평균 연령이 35세로, 플라스틱 유통량이 적었던 수십 년 전부터 플라스틱에 노출되기 시작했다는 점에 주목했다. 그는 "그 어느 때보다 많은 플라스틱이 환경에 존재하는 지금이 젊은 세대에게 더 큰 악 영향을 미칠까 우려스럽다"고 말했다. 그는 이번 연구 결과가 미세 플라스틱이 고환의 정자 생산에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 이해하기 위한 추가 연구의 길을 제시한다고 말했다. 유 박사는 "아직 밝혀지지 않은 것이 많다. 우리는 잠재적인 장기적인 영향이 무엇인지 살펴볼 필요가 있다"면서 "미세 플라스틱이 정자 감소에 기여하는 요인 중 하나인 걸까요?"라고 반문했다. 유 박사는 "우리는 사람들을 겁주고 싶지 않다"며 이번 연구 결과에 대해 사람들이 당황하지 않기를 바란다고 밝혔다. 그는 "우리는 과학적으로 데이터를 제공하고 사람들에게 미세 플라스틱이 많다는 사실을 알리고 싶다. 우리는 플라스틱 노출을 피하고, 생활 방식을 바꾸고, 행동을 바꾸기 위해 스스로 선택할 수 있다"며 플라스틱의 폐해를 줄이자고 강조했다.
- 생활경제
2024-05-21
[신소재 신기술(47)] ETH 취리히, 그래핀 내 전자 소용돌이 최초 감지

스위스 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 연구팀이 최초로 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀에서 전자 소용돌이를 직접 검출하는 데 성공했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 14일(현지시간) 보도했다. 금속 와이어와 같은 일반적인 전기 도체를 배터리에 연결하면 도체 내의 전자는 배터리가 생성하는 전기장에 의해 가속된다. 전자는 이동하는 동안 전선의 불순물 원자 또는 결정 격자의 빈 공간과 자주 충돌해 운동 에너지의 일부를 격자 진동으로 변환한다. 이 과정에서 손실되는 에너지는 예를 들어 백열전구를 만질 때 느낄 수 있는 열로 변환된다. 격자 불순물과의 충돌은 자주 발생하지만 전자 간의 충돌은 훨씬 드물다. 그러나 벌집 모양 격자로 배열된 탄소 원자 단일층인 그래핀을 일반적인 철 또는 구리 와이어 대신 사용하면 상황이 달라진다. 그래핀에서 불순물 충돌은 드물고 전자 간 충돌이 주요 역할을 한다. 이 경우 전자는 점성 액체처럼 행동한다. 따라서 잘 알려진 흐름 현상인 소용돌이(와류)가 그래핀 층에서 발생해야 한다. ETH 취리히의 크리스티안 데겐(Christian Degen) 연구원은 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀의 전자 소용돌이를 처음으로 직접 감지하는 데 성공했다고 '사이언스(Science)' 저널에 보고했다. 고감도 양자 감지 현미경 데겐과 그의 동료 연구원들은 제작 과정에서 폭 1㎛(마이크로미터) 너비의 전도성 그래핀 스트립에 부착한 작은 원형 디스크에 형성된 소용돌이를 연구했다. 디스크의 직경은 1.2㎛에서 3㎛사이였다. 이론적 계산에 따르면 작은 디스크에서는 전자 소용돌이가 형성되지만 큰 디스크에서는 형성되지 않아야 한다. 소용돌이를 가시화하기 위해 연구팀은 그래핀 내부에 흐르는 전자가 생성하는 미세한 자기장을 측정했다. 이를 위해 연구팀은 다이아몬드 바늘 끝에 질소-공동 센터(Nitrogen-vacancy center, NV 센터)가 내장된 양자 자기장 센서를 사용했다. 원자 결함인 NV 센터는 외부 자기장에 따라 에너지 레벨이 변하는 양자 물체처럼 작동한다. 레이저 빔과 마이크로웨이브 펄스를 사용하면 센터의 양자 상태를 자기장에 최대 감도를 갖도록 준비할 수 있다. 연구원들은 레이저를 사용해 양자 상태를 판독함으로써 이러한 자기장의 세기를 매우 정확하게 측정할 수 있었다. 데겐 연구팀의 박사 과정 학생이었던 마리우스 팜은 "다이아몬드 바늘의 크기가 작고 그래핀 층과의 거리가 약 70나노미터에 불과하기 때문에 100나노미터 미만의 해상도로 전자 전류를 볼 수 있었다"고 말했다. 이 분해능은 소용돌이를 관찰하기에 충분하다. 소용돌이 흐름 방향 반전 관찰 연구팀은 측정에서 더 작은 디스크에서 예상되는 소용돌이의 특징적인 징후, 즉 흐름 방향의 반전을 관찰했다. 일반(확산) 전자 수송에서는 스트립과 디스크의 전자가 같은 방향으로 흐르지만, 소용돌이의 경우 디스크 내부의 흐름 방향이 반전된다. 계산에서 예측한 대로 더 큰 디스크에서는 소용돌이가 관찰되지 않았다. 팜은 "매우 민감한 센서와 높은 공간 분해능 덕분에 그래핀을 냉각할 필요도 없었고 상온에서 실험을 수행할 수 있었다"고 말했다. 또한, 연구팀은 전자 와류뿐만 아니라 정공 캐리어에 의해 형성된 와류도 감지했다. 그래핀 아래에서 전압을 가함으로써, 연구원들은 전류 흐름이 더 이상 전자가 아닌 정공이라고도 하는 누락된 전자에 의해 전달되도록 자유 전자의 수를 변경했다. 전자와 정공이 모두 작고 균형 잡힌 농도가 있는 전하 중립점에서만 와류가 완전히 사라졌다. 팜은 "현재 전자 소용돌이의 탐지는 기초 연구이며 아직 미해결 과제가 많이 남아 있다"고 말했다. 연구팀은 전자와 그래핀의 경계면과의 충돌이 흐름 패턴에 어떤 영향을 미치는지, 더 작은 구조에서 어떤 효과가 발생하는지 추가 연구를 진행할 계획이다. 출처: Marius L. Palm 외, '상온에서 그래핀의 전류 소용돌이 관찰', Science (2024). DOI: 10.1126/science.adj2167
- IT/바이오
2024-05-16
[기후의 역습(5)] 대기 중 이산화탄소 축적, 과거 어느 때보다 10배 이상 빨라져

오늘날 대기 중 이산화탄소 증가 속도는 지난 5만 년 어떤 시점보다도 최소 10배나 빠르다는 사실이 밝혀졌다. 고대로부터 쌓인 남극 얼음에 대한 상세한 화학적 분석을 통해 이 같은 사실이 드러났다고 연구 결과를 인용해 PHYS가 보도했다. 이번 연구는 미국 오리건 주립대학교 연구팀이 수행했으며, 결과 보고서는 미국 '국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)' 최신호에 실렸다. 연구 결과는 과거 지구의 급격한 기후 변화에 대한 중요한 새로운 지식을 제공하는 동시에 오늘날 기후 변화의 영향에 대처할 수 있는 새로운 기회를 제공한다. 연구를 이끈 오리건 주립대 지구, 해양 및 대기과학대학의 캐슬린 웬트(Kathleen Wendt) 교수는 "과거를 연구하면 오늘날이 어떻게 다른지를 알 수 있는데, 연구 결과 나타난 오늘날의 이산화탄소 변화는 전례가 없는 규모다"라고 말했다. 웬트 교수는 "우리 연구는 지금까지 관찰된 과거의 자연적 이산화탄소 증가 속도를 크게 뛰어넘는 가장 빠른 속도임을 확인했으며, 이는 과거와 달리 주로 인간에 의한 배출로 인해 발생하는 것으로 그 속도는 과거 어느 때보다 최소 10배 더 높다"고 지적했다. 이산화탄소는 대기 중에 자연적으로 발생하는 온실가스다. 이산화탄소가 대기에 유입되면 온실효과로 인해 기후가 따뜻해지고 지구 온도가 올라간다. 과거에는 빙하기 주기 및 기타 자연적 원인으로 인해 이산화탄소 수준이 변동했지만, 오늘날에는 인간의 배출로 인해 그 수준이 급격히 상승하고 있다. 수십만 년에 걸쳐 남극에 쌓인 빙하에는 기포 상태로 갇혀 있는 고대 대기 가스가 포함되어 있다. 연구팀은 최대 3.2km 깊이까지 코어를 뚫어 수집한 얼음 봉 샘플을 채취, 그 속에 포함된 미량 화학물질을 분석하고 과거 기후에 대한 기록을 수행했다. 과거의 연구에서는 약 1만 년 전에 끝난 마지막 빙하기 동안 이산화탄소 수준이 평균보다 훨씬 더 높은 기간이 여러 번 있었던 것으로 나타났다. 그러나 과거의 측정은 급격한 변화의 전체 특성을 밝힐 만큼 상세하지 않았다. 웬트에 따르면 이는 과거에 무슨 일이 일어났었는지를 이해하는 데 제한적인 데이터였다. 웬트 박사팀은 과거 빙하기 등의 기간에 무슨 일이 일어났는지를 알아보기 위해 더욱 자세한 화학적 측정을 수행했다. 팀은 서남극 빙상에서 채취한 샘플을 분석하는 과정에서 특정한 패턴이 있었음을 확인했다. 대기 중 이산화탄소의 급증이 전 세계의 급격한 기후 변화와 관련된 하인리히이벤트(Heinrich Events)와 함께 발생했다는 것이다. 하인리히이벤트란 마지막 빙하기 동안 총 6번 발생한 것으로 알려진 기후 한랭화 사건으로, 빙산에 의해 운반된 다량의 암석 파편이 북대서양 해저에서 발견되면서 밝혀졌다. 연구팀은 하인리히이벤트는 빙상의 급격한 붕괴에 의해 발생했으며, 이는 열대 몬순, 남반구 서풍 및 바다에서 나오는 대량의 이산화탄소의 변화를 포함한 연쇄 반응으로 이어졌다고 추정했다. 이산화탄소 농도의 자연적인 상승 중 가장 긴 기간은 55년 동안 약 14ppm이 증가한 것이었다. 이런 이산화탄소 급증은 약 7000년에 한 번씩 발생했다. 그러나 오늘날의 이산화탄소 증가 속도로 계산하면 이 정도 이산화탄소가 증가하는 데는 5~6년밖에 걸리지 않는다. 과거 가장 증가 폭이 컸던 기간에 비해 10배나 빠른 것이다. 이산화탄소 증가 폭이 상대적으로 적었던 다른 기간에 비하면 그 이상이라는 것을 의미한다. 수집된 증거에 따르면 과거 자연적인 이산화탄소 상승기 동안 심해 순환에 중요한 역할을 하는 서풍도 강화돼 남극해에서 이산화탄소가 빠르게 방출됐다. 다른 연구에서는 기후 변화로 인해 이러한 편서풍이 다음 세기 동안 강화될 것이라는 예상도 나왔다. 만약 그런 일이 일어난다면, 남극해의 이산화탄소 흡수 능력이 크게 감소할 것이라고 연구팀은 지적했다. 웬트는 "우리가 방출하는 이산화탄소의 흡수를 일부 남빙양에 의존하지만, 남풍이 급격히 증가하면 흡수 능력이 크게 약화되고 기후 변화는 가속할 것이며 지구 온난화는 더 심해질 것"이라고 우려했다.
- 경제
2024-05-16
[먹을까? 말까?(11)] 생강, 항산화와 항염증 효과⋯혈액 응고 방해

생강이 혈액 응고를 방해하는 효과가 있는 것으로 나타났다. 생강은 알싸한 매운 맛과 톡 쏘는 향이 특징이다. 생강은 생선의 비린내와 돼지고기나 닭고기 등의 잡내를 잡아 준다. 또한 각종 음식에 풍미를 더해 주고 향신료, 약재 등 다양한 용도로 사용되는 다재다능한 식재료다. 아시아가 원산인 다년생 초본인 생강은 땅속 줄기를 이용해 식용이나 약용으로 재배한다. 생강의 땅속 줄기는 괴경으로 불리며 식용이나 약용으로 사용된다. 생강은 차로 마시거나 수정과, 쿠키나 케이크, 푸딩과 같은 디저트에도 사용된다. 땅속 줄기 뿐만 아니라 초록색의 생강 잎은 차나 양념으로 사용된다. 또한 생강은 항산화 및 항염증 효과가 있다. 생강은 3000년 이상 여러 나라의 전통 의학에서 두통, 메스꺼움, 구토, 생리통, 설사, 감기 등을 치료하는 데 사용되어 왔다. 최근 연구에 따르면 생강은 콜레스테롤과 혈압을 낮추고 혈당을 조절하여 심장을 보호하는 데 도움이 될 수 있다고 한다. 그러나 생강 섭취가 오히려 혈압이나 혈당 강하제, 항부정맥제 등의 약효를 방해하는 것으로 나타났다. 생강은 특정 약물과 상호작용할 수 있으며, 혈압이나 혈당 강하제를 복용 중이라면 생강 섭취에 특히 주의해야 한다. 생강은 혈액 희석 효과가 있어, 혈액 응고 과정을 방해할 수 있기 때문에 수술 환자 등에게는 권하지 않는다. 이팅웰이 소개한 건강 전문가들이 말하는 '생강이 약물에 영향을 미치는 4가지 방법'을 정리했다. 1. 혈액 희석제 생강에 함유된 항산화 화합물(진저롤, 쇼가올, 징기베렌, 비사보렌)은 생강의 향을 내는 성분으로 혈액 희석 효과도 있다. 미네소타 대학교 의료 센터의 임상 약사인 하비 응고-해밀턴 약학 박사(RPh)는 이러한 화합물은 트롬복산이라는 물질을 방해할 수 있다고 설명했다. 응고-해밀턴 박사는 "트롬복산은 혈소판이라고 하는 작은 혈액 세포에서 생성된다. 출혈이 발생하면 트롬복산은 혈소판이 서로 뭉쳐서 부상 부위에 혈전을 형성하도록 유도한다"고 설명했다. 이 물질은 또한 혈관을 수축시켜 부상 부위로 가는 혈류를 감소시킨다. 생강의 항산화 화합물은 트롬복산을 방해해 자연적인 혈액 응고 과정을 방해할 수 있으므로 출혈의 위험이 증가한다. 즉, 생강과 생강 보충제는 혈액 희석 효과가 있을 수 있으며 와파린(쿠마딘), 아스피린, 클로피도그렐(플라빅스), 리바록사반(자렐토)과 같은 혈액 희석제와 함께 복용하면 출혈 위험이 높아질 수 있다. 2. 당뇨병 치료제 생강은 제2형 당뇨병 환자의 공복 혈당 수치를 낮추고 인슐린 감수성과 A1C 수치를 개선하는 것으로 보고됐다. 하지만 이미 메트포르민이나 인슐린과 같은 혈당 강하제를 복용 중인 경우 생강을 추가하면 혈당 수치가 더 낮아질 수 있다. 응고-해밀턴 박사는 생강에 존재하는 화합물이 탄수화물 분해를 담당하는 효소를 방해해 당뇨병 약물의 효과를 악화시킬 수 있다고 말했다. 아울러 생강을 과도하게 섭취하면 저혈당을 유발할 수 있다. 3. 항부정맥제 응고-해밀턴 박사는 부정맥이 있거나 비정상적인 심장 박동이 있는 경우 생강이 아미오다론(파세론, 코다론)과 같은 항부정맥제와 상호작용할 수 있다고 말했다. 심장 세포에는 심장의 수축 능력을 지원하는 칼슘 채널이 있다. 생강에 존재하는 화합물은 칼슘이 심장 세포로 들어가는 것을 차단해 잠재적으로 혈압을 낮출 수 있다. 4. 혈압 약물 생강은 혈압 약물의 효과를 향상시킬 수 있다. 반면, 생강은 체내 혈압과 체액 수치를 조절하는 호르몬인 안지오텐신을 방해할 수 있다. 장기적으로는 혈관을 이완시켜 저혈압을 유발할 수 있다. 생강 1일 섭취량은? 생강은 위에서 언급한 약물과 상호 작용할 뿐만 아니라, 함께 복용하면 약물의 효과를 증폭시킬 수 있다. 따라서 생강을 먹거나 생강 보충제를 약물과 함께 복용한 뒤 발한(땀이 분비되는 현상), 떨림, 긴장, 불안, 현기증과 같은 부작용이 나타나면 즉시 의사의 도움을 받아야 한다. 그렇다면 하루에 생강을 얼마나 섭취하는 것이 안전할까. 식품 영양 관련 기업 엔타이어리 너리시드(EntirelyNourished)의 예방 심장학 영양사인 미셸 루텐스타인(Michele Routhenstein, M.S., RD, CDCES)은 생강을 소량 함유한 식품을 섭취하는 것은 일반적으로 안전하며 심각한 약물 상호작용을 일으킬 가능성은 거의 없다고 말했다. 기저 질환이 없는 한, 천연 생강 뿌리를 매일 최대 4g까지 섭취하는 것은 안전한 것으로 간주된다. 루텐스타인은 "이 양은 가루 생강 2티스푼 또는 강판에 간 생강 4티스푼에 해당하는 양"이라고 말했다. 그러나 응고-해밀턴 박사는 생강 뿌리를 다량 섭취하면 메스꺼움, 경련, 복부 팽만감, 설사, 속쓰림, 입이나 목의 자극을 유발하여 위장 시스템을 자극할 수 있다고 말했다. 피드몬트 헬스케어(Piedmont Healthcare)의 임상 영양사 메건 허프(Megan Huff, RDN)는 천연 생강은 초밥이나 포크볼에 곁들이거나 요리할 때 가루 생강을 사용하는 등 적당히 섭취하는 것이 가장 좋다고 말했다. 앞에서 거론한 약물을 복용하고 있는 경우, 특히 생강 보충제를 함께 복용하려는 경우 자신에게 적합한 생강의 양이 얼마인지 의사와 상담하는 것이 좋다. 허프는 "건강 상태와 복용 중인 약물에 따라 개인마다 (생강 보충제) 복용량이 다를 수 있다"고 말했다. 생강 보충제를 피해야 하는 경우 생강 알레르기가 있거나, 출혈 장애, 수술 중인 사람은 생강 보충제를 피해야 한다. 또한 위장이 민감하거나 소화기 질환을 앓은 적이 있는 경우에도 생강 보충제를 제한하는 것이 좋다. 생강에는 혈액 희석 성분이 있으므로 출혈 장애가 있거나 혈액 희석제를 복용 중인 경우 의사와 상의해야 한다. 생강과 같은 특정 식이 보충제는 수술 전, 수술 중, 수술 후에 사용되는 마취제 및 약물과 상호작용할 수 있으므로 의사가 수술 예정일 2~3주 전에 생강 보충제 복용을 중단할 것을 권고할 수 있다. 생강 보충제는 어린이에 대한 안전성과 효과에 대한 연구가 제한적이므로 어린이에게 권장되지 않는다.
- 생활경제
2024-05-07
[신소재 신기술(36)] 완두콩 크기 뇌 임플란트 장치 개발

미국 라이스 대학 엔지니어들은 인간 환자에게 시연된 가장 작은 이식형 뇌 자극기를 개발했다. 이 완두콩 크기의 뇌 임플란트 장치는 '오버 브레인 테라퓨틱(DOT, Digitally programmable Over-brain Therapeutic)'이라고 불리며, 경추막(두개골 바닥에 연결된 보호막)을 통해 뇌를 자극하는데 사용된다고 사이테크데일리가 22일(현지시간) 보도했다. 제이콥 로빈슨의 라이스 연구실과 신경 공학회사 모티프 뉴로테크(Motif Neurotech), 임상의 사미르 셰스(Sameer Sheth) 박사와 수닐 셰스(Sunil Sheth) 박사가 공동으로 개발한 혁신적인 장치 DOT는 선구적인 자기전기 전력 전송 기술 덕분에 외부 송신기를 통해 무선으로 전력을 공급받을 수 있다. 이 장치는 두개골 바닥에 부착된 보호막을 통해 뇌 자극에 사용될 수 있어 의료 분야에 큰 가능성을 보여주고 있다. 디지털 프로그래밍이 가능한 DOT 장치는 현재의 신경 자극 기반 치료법보다 환자의 자율성과 접근성이 뛰어나고 다른 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)보다 덜 침습적인 치료 대안을 제공함으로써 약물 내성 우울증 및 기타 정신과적 또는 신경학적 장애 치료에 혁명을 일으킬 수 있다. 이 연구는 최근 '사이언스 어드밴시즈(Science Advances)' 저널에 게재됐다. 이 뇌 임플란트 장치의 폭은 9mm(밀리미터)이며 14.5v(볼트)의 자극을 전달할 수 있다. 라이스 바이오테크 런치 패드를 통해 설립된 스타트업 모티프 뉴로테크의 설립자이자 CEO인 로빈슨은 "우리의 뇌 임플란트는 이 자기 전기 효과를 통해 모든 에너지를 얻는다"고 말했다. 모티프 뉴로테크는 신경 장애 치료법을 혁신할 수 있는 BCI의 잠재력을 연구하는 여러 신경공학 회사 중 하나다. 로빈슨은 "신경 자극은 약물 부작용과 효능 부족으로 적절한 치료 옵션이 없는 사람들이 많은 정신 건강 분야에서 치료를 가능하게 하는 핵심 기술"이라고 말했다. 연구팀은 이 장치를 인간 환자에게 일시적으로 테스트하여 운동 피질(운동을 담당하는 뇌 부분)을 자극하고 손의 움직임 반응을 생성하는 데 사용했다. 그 다음 연구팀은 돼지를 대상으로 30일 동안 이 장치가 뇌와 안정적으로 상호작용하는 것을 보여주었다. 향후에는 우울증이나 다른 질환을 가진 환자의 실행 기능을 향상시킬 수 있도록 이 장치를 전두엽피질과 같은 뇌의 다른 부위 위에 삽입할 수도 있다. 기존 삽입형 뇌 자극 기술은 피부 아래 다른 부위에 삽입되어야 하는 상대적으로 큰 배터리로 구동되며, 긴 전선을 통해 자극 장치에 연결된다. 이러한 설계상의 한계로 인해 더 많은 수술이 필요하며, 개인에게 더 많은 하드웨어 삽입 부담, 전선 파손 또는 고장 위험, 그리고 향후 배터리 교체 수술이 필요했다. 라이스대학 연구팀은 외부 송신기를 사용하여 무선으로 장치에 전원을 공급함으로써 배터리를 아예 없앴다. 임상 테스트 및 향후 연구 방향 우즈 박사는 "이전에는 이 정도 크기의 임플란트에는 무선 전력 전송이 불가능했기 때문에 경막을 통해 뇌를 자극하는 데 필요한 신호의 품질과 강도가 불가능했다"고 설명했다. 로빈슨 박사는 이 기술을 집에서 편안하게 사용할 수 있을 것으로 기대했다. 의사가 치료를 처방하고 장치 사용에 대한 지침을 제공하지만, 환자가 치료 방법을 완전히 통제할 수 있다는 것. 로빈슨은 "환자가 집에서 모자를 쓰거나 웨어러블을 착용하여 임플란트에 전원을 공급하고 통신하고, 아이폰이나 스마트워치에서 '이동'을 누르면 임플란트의 전기 자극이 뇌 내부의 신경 네트워크를 활성화할 것"이라고 설명했다. 이 장치를 이식하려면 뇌의 뼈에 장치를 삽입하는 최소 침습 30분의 시술이 필요하다. 임플란트와 절개 부위는 거의 보이지 않으며 환자는 수술 당일 퇴원해서 집으로 돌아갈 수 있다. 베일러 의과대학의 교수이자 연구 부의장, 맥에어 장학생, 컬렌 재단 신경외과 기부 석좌인 셰스 박사는 "심장 박동조율기는 심장 치료의 매우 일상적인 부분"이라면서 "신경 및 정신 질환의 경우 무섭고 침습적일 것 같은 뇌심부자극술(DBS)이 이에 해당한다"고 비유했다. 셰스 박사는 "DBS는 실제로 상당히 안전한 시술이지만 여전히 뇌 수술이며, 그 위험성으로 인해 이를 기꺼이 받아들이고 혜택을 받을 수 있는 사람의 수가 매우 제한적이다. 그래서 이런 기술이 필요한 것이다. 외래 수술 센터에서 피부 수술에 지나지 않는 30분 정도의 간단한 뇌 임플란트 시술은 DBS보다 훨씬 더 많은 사람들이 받아들일 가능성이 높다라고 설명했다. 그는 "따라서 이 치료법이 더 침습적인 대안만큼 효과적이라는 것을 보여줄 수 있다면 정신 건강에 훨씬 더 큰 영향을 미칠 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 예를 들어 간질과 같은 일부 질환의 경우 장치를 영구적으로 또는 대부분의 시간 동안 착용해야 할 수도 있지만, 우울증이나 강박증과 같은 장애의 경우 하루에 단 몇 분의 자극만으로도 표적 신경 네트워크의 기능에 원하는 변화를 가져올 수 있다. 로빈슨은 다음 단계에 대해 연구 측면에서 "임플란트 네트워크를 만들고, 자극하고 기록할 수 있는 임플란트를 만들어 자신의 뇌 신호를 기반으로 적응형 개인 맞춤형 치료를 제공할 수 있다는 아이디어에 정말 관심이 있다"고 말했다. 한편, 모티프 뉴로테크는 치료법 개발의 관점에서 사람을 대상으로 한 장기 임상시험에 대한 미 식품의약국(FDA) 승인을 받기 위한 절차를 진행 중이다. 이 연구는 로버트 및 제니스 맥네어 재단, 맥네어 의학 연구소, DARPA 및 국립과학재단의 일부 지원을 받았다. ※ 출처: "미니어처 배터리 없는 경막외 피질 자극기" Joshua E. Woods, Amanda L. Singer, Fatima Alrashdan, Wendy Tan, Chunfeng Tan, Sunil A. Sheth, Sameer A. Sheth 및 Jacob T. Robinson, 2024년 4월 12일, Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.adn0858
- 포커스온
2024-04-23
[신소재 신기술(35)] 혁신적인 미사일 기술, 군사 기술·컴퓨터 파괴하지만 인명 피해는 최소화

군사 장비나 컴퓨터를 골라서 파괴하지만 사람은 죽이지 않고 인명 피해를 최소화하는 혁신적인 미사일 '챔프(CHAMP)'가 개발됐다. 챔프(CHAMP)는 대전자 고출력 마이크로웨이브 첨단 미사일 프로젝트(Counter-Electronics High Power Microwave Advanced Missile Project)의 약자로 미 공군 연구소에서 개발한 공동 개념 기술 실증 프로그램이다. 다시 말하면 CHAMP는 일종의 고출력 전자레인지인 '고출력 마이크로파 에너지 펄스' 이용해 컴퓨터를 파괴하기 위해 제작된 미사일이다. 미국 국방 전문 매체 포스 넷(Forces net)에 따르면 CHAMP 미사일의 목적은 사망자를 발생시키지 않고 적의 군사 능력을 사실상 쓸모없게 만드는 것이다. 즉, 이 프로젝트는 적의 전자 시스템을 무력화시키는 것이 목표다. CHAMP는 미 공군 연구소(Air Force Research Laboratory)에서 처음 개발한 후 보잉의 국방 및 보안 부문 첨단 프로토타입 제작 부문인 보잉의 팬텀 웍스(Phantom Works)가 제작한 것으로 알려졌다. 이 무기에 대해서는 알려진 바가 거의 없지만 공중 발사 순항 미사일에 장착되어 B-52 폭격기에 의해 전달되는 것으로 전해져 있다. CHAMP 미사일은 적 영공에 진입하면 낮게 유지되며 특정 목표를 겨냥하여 고출력 마이크로파 에너지 펄스를 방출해 중요한 전자 장비를 비활성화한다. 이러한 고출력 마이크로파 폭발로 손상을 입히지 않고 전자 장치를 튀겨버려 순식간에 컴퓨터를 마비시킬 수 있다. 미국이 이 무기를 어디에 배치하고 있는지, 누구와 기술을 공유했는지는 확실하지 않다. 간단히 설명하자면, CHAMP는 고출력 마이크로파 방출기를 장착한 미사일을 개발하는 프로젝트다. 이 미사일은 기존의 폭발물을 사용하지 않고도 적의 전자 시스템을 교란하거나 손상시키기 위해 발사할 수 있다. 또한 무인 시스템으로 설계되어 조종사가 탑승하지 않고도 발사 및 작동할 수 있다. 이란 당국자 두 명은 이 공격이 이스파한주 인근의 군사기지 내 S-300 대공 시스템을 타격했다고 밝혔다. 뉴욕타임스가 분석한 위성 이미지에 따르면, 이스라엘의 무기는 이스파한의 제8 셰카리 공군 기지에 위치한 S-300 대공 시스템의 레이더를 타격했다. 그에 앞서 이스라엘은 지난 13일 이란의 공격에 대응하여 그보다 적은 무기를 사용해 이란의 방어망을 우회하고 무력화시킬 수 있음을 보여줬다. NYT는 이스라엘의 이번 공격에 사용된 정확한 무기 유형이 어떤 것인지 불확실하다고 밝혔다. 다만 서방 당국자 세 명과 이란 당국자 두 명은 이스라엘이 여러 드론과 적어도 하나의 공대지 미사일을 사용했다고 전했다. 이에 반해, 이란 당국자들은 이번 공격이 소형 드론에 의한 것이었다고 주장했다.
- 포커스온
2024-04-22
해산물 섭취, '영원한 화학 물질' 노출 위험 증가

바닷가재(랍스터)나 새우 등 해산물을 많이 섭취하면 잠재적으로 건강에 위험한 '영원한 화학 물질(PFAS)'에 노출될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 뉴햄프셔주에 위치한 다트머스 대학교 연구팀의 새로운 연구에 따르면 해산물을 많이 섭취하는 사람들은 '영원한 화학 물질(PFAS)'에 노출될 위험이 더 높은 것으로 밝혀졌다고 더 힐과 야후 등 다수 외신이 최근 보도했다. '영원한 화학 물질'은 자연에서 분해되지 않고 오랫동안 남아 있어서 환경 오염의 심각한 문제가 되고 있다. '영원한 화학 물질(PFAS)'이란? PFAS(per-and polyfluoroalkyl substances)는 불소와 탄소로 이루어진 인공 합성 화합물이다. 이 물질은 내열성, 방수성, 내유성이 뛰어나 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 방수 옷, 화장품, 프라이팬 등 조리기구, 전자제품, 소화기용 거품 등 다양한 제품에 PFAS가 사용된다. 이들 PFAS는 산업체 배출물, 특정 소방용품, 일반 가정용 제품 등 다양한 경로를 통해 환경으로 유출된다. 일부 PFAS는 암 발병, 갑상선 기능 장애, 생식 장애, 면역 체계 약화 등 건강 문제와 관련 있다는 연구 결과가 나오기도 했다. 이번 연구를 통해 PFAS는 수자원을 오염시켰을 뿐만 아니라 물속에서 서식하는 새우나 랍스터 등 생물들에게 축적되는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 담수어에서의 PFAS 존재 여부는 오랫동안 연구되어 왔지만 해산물에 대한 연구는 상대적으로 미미했다고 지적했다. 연구 저자 중 한 명인 메건 로마노 박사(다트머스 대학 가이젤 의과대학 역학 부교수)는 "기존 연구 대부분은 사람들이 주로 섭취하지 않는 담수종의 PFAS 수치에 집중되어 있다"고 말했다. 새우·랍스터, 일부 PFAS 수치 높아 연구팀은 해당 지역에서 가장 많이 섭취하는 해산물 종류인 대구, 명태, 랍스터, 연어, 가리비, 새우, 참치 등을 대상으로 26가지 종류의 PFAS 농도를 분석했다. 연구에 따르면 현지 시장에서 판매되는 새우와 랍스터는 PFAS 수치가 가장 높았으며 다른 해산물들은 일반적으로 낮은 것으로 나타났다. 연구팀은 특히 문제가 되는 세 가지 PFAS 물질(PFOS, PFNA, PFUnDA)에 대한 노출 위험을 평가하기 위해 매일 섭취하는 해당 화합물의 양과 연방 또는 주 정부에서 정한 안전 기준치 사이의 비율을 산출했다. 또한 뉴햄프셔 주민 1829명을 대상으로 해산물 섭취 습관에 대한 온라인 설문 조사 결과를 분석했다. 설문 결과 새우, 명태, 연어가 가장 인기 있는 해산물이었다. 연구 결과에 따르면, 해산물을 많이 섭취하는 사람들의 경우 새우에서 발견된 PFUnDA와 PFNA 농도는 위험 수준에 미치지 못했지만 PFOS 농도는 위험 수준을 넘었다. 랍스터의 경우 PFUnDA 농도가 많이 섭취하는 사람들에게 잠재적 우려 사항이었지만 PFOS와 PFNA 농도는 위험 수준이 아니라는 결과가 나왔다. 연구팀은 뉴햄프셔 주민들이 일반적으로 해산물을 많이 섭취하는 편이지만 균등하게 섭취하지는 않는다고 지적했다. 설문 조사 결과 일주일 전 해산물을 섭취했다고 답변한 사람의 절반 이상이 해안 지역이나 매사추세츠주와의 접경 지역에 거주하는 것으로 나타났다. 소득 높으면 해산물 섭취 빈도 낮아 또한 경제 수준에 따른 차이도 발견됐다. 연구에 따르면 연간 소득 4만5000달러(약 6300만원) 미만의 가구는 60% 이상이 일주일에 한 번 이상 해산물을 섭취하는 것으로 보고된 반면, 소득 수준이 높은 가구에서는 해산물 섭취 빈도가 낮았다. 연구 책임자인 로마노 박사는 "우리는 해산물 섭취를 중단하라는 권고를 하지 않는다. 해산물은 저지방 단백질과 오메가 지방산의 훌륭한 공급원이기 때문이다. 하지만 해산물은 사람이 PFAS 노출의 과소평가된 원인이 될 수도 있다"고 말했다. 그는 또 "임산부와 어린이와 같은 취약 계층을 포함하여 식단에 대한 결정을 내릴 때 해산물 섭취의 이러한 위험-이익 균형을 이해하는 것이 중요하다"고 덧붙였다.
- 생활경제
2024-04-16
[신소재 신기술(32)] 획기적인 '종이 기반' 배터리 개발⋯"식물에서 영감 얻어"

일본에서 희귀 금속이 필요 없는 종이 기반의 물로 활성화되는 배터리가 개발됐다. 일본 도호쿠대학(東北大學)의 재료연구소(AIMR) 연구진은 GPS 센서나 맥박 산소 측정기 센서에 사용할 수 있는 종이 기반의 고성능 마그네슘-공기(Mg-air) 배터리를 개발했다고 오일 프라이스가 14일(현지시간) 보도했다. 이변 연구는 종이의 재활용성과 가벼운 특성을 활용해 보다 환경 친화적인 에너지원으로 발전할 수 있는 가능성을 제시했다. 연구 보고서 논문 '희귀 금속이 없는 고성능 물 활성화 종이 배터리: 웨어러블 센싱 장치를 위한 일회용 에너지원'은 'RSC 인터페이스 응용(RSC Applied Interfaces)' 저널에 게재됐다. 종이는 지난 2000년 동안 인류 문명의 필수품이었다. 종이는 일반적으로 중국 후한 시대 105년 경에 채륜이 발명했다고 알려져 있다. 하지만 최근 중국에서 기원전 2세기 경으로 거슬러 올라가는 종이가 발견되기도 해 종이의 정확한 기원은 알 수가 없다. 글 쓰기를 통해 그동안 인류 역사를 기록해온 종이가 이제는 배터리에 활용돼 친환경적인 미래를 여는 중요한 역할을 하게 됐다. 가볍고 얇은 종이 기반 디바이스는 금속이나 플라스틱 소재에 대한 의존도를 낮추는 동시에 폐기하기도 더 쉽다. 이 연구의 교신 저자인 히로시 야부(Hiroshi Yabu) 교수는 "우리는 식물의 호흡 메커니즘에서 이 장치에 대한 영감을 얻었다"고 말했다. 야부 교수는 "광합성은 배터리의 충전 및 방전 과정과 유사하다. 식물이 태양 에너지를 이용해 땅의 물에서 설탕을, 공기에서 이산화탄소를 합성하는 것처럼, 우리 배터리는 마그네슘을 기질로 활용해 산소와 물에서 전력을 생성한다"고 설명했다. 연구팀은 배터리를 제작하기 위해 마그네슘 호일을 종이에 접착하고 음극 촉매와 가스 확산층을 종이 반대편에 직접 추가했다. 종이 배터리는 1.8V(볼트)의 개방 회로 전압, 100mA/cm²의 1.0V 전류 밀도, 103mA/cm²의 최대 출력을 달성했다. 야부 교수는 " 이 배터리는 인상적인 성능 결과를 보여줬을 뿐 아니라 독성 물질을 사용하지 않고 엄격한 평가를 통과한 탄소 음극과 안료 전기 촉매를 사용해서 작동한다"라고 덧붙였다. 연구팀은 맥박 산소 측정기 센서와 GPS 센서에서 이 배터리를 테스트해 웨어러블 디바이스에 대한 다용도성을 입증했다.
- 포커스온
2024-04-16
지하수 30% 오염, 분해되지 않는 독성 화학물질 기준치 이상 발견

과불화화합물(PFAS)이라고 불리는 독성 화학 물질이 국제 규제기관이 허용하는 기준치보다 훨씬 높은 수준으로 전 세계 지표수와 지하수에서 발견되고 있다는 새로운 연구 결과가 나와 주목된다고 CNN이 보도했다. PFAS는 자연 상태에서는 영원히 분해되지 않는 화합물로 Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances(퍼플루오로알킬 및 폴리플루오로알킬 물질)의 약자다. 지난 1946년 듀폰이 테플론이라는 이름으로 처음 발표했으며 자연에서 분해되지 않고 결국 인체에 흡수되기 때문에 심각성을 더한다. PFAS는 자연 환경에서 완전히 분해되지 못하기 때문에 '영원한 화학물질'이라고 불린다. 연구에 따르면 오염원이 알려지지 않은 지역에서도 지하수 시료의 31%가 미국 환경보호청이 2023년 3월에 제시한 기준치를 초과했고, 거의 70%가 캐나다 보건부가 정한 기준치를 초과했다. 지하수 시료 31% 기준치 초과 조만간 최종 확정될 것으로 예상되는 미 환경보호국(EPA) 안은 과불화옥탄술폰산(PFOS)과 과불화옥탄산(PFOA) 등 2개의 대표적인 PFAS에 대한 구체적인 한도를 1조분의 4로 설정하는 한편, 이를 대체하기 위해 업계에서 개발한 4가지 화학물질의 혼합물에 대한 새로운 제한도 설정했다. EPA에 따르면 PFOA와 PFOS와 같이 가장 많이 연구된 PFAS 중 일부는 암, 비만, 갑상선 질환, 높은 콜레스테롤, 생식력 감소, 간 손상 및 호르몬 파괴와 같은 심각한 건강 문제를 일으킨다. 미국 국립과학기술원이 2022년 7월 발표한 보고서에 따르면 PFAS에 노출되면 성인과 어린이 모두에서 영유아 및 태아 성장 감소와 백신에 대한 항체 반응 감소가 발생했다. 보고서에 따르면 임산부, 어린이 및 노인과 같은 취약계층에게 일부 새로운 PFAS에서 동일한 건강 영향이 발견되었다. PFAS 및 기타 화학 물질에 대한 노출을 감시하는 소비자 단체 '환경작업그룹'의 과학자인 데이비드 앤드루스는 "이번 보고서는 화학 정책이 실패했다는 점을 강조하고 있으며, PFAS가 전 세계 모든 곳의 물을 오염시킬 정도로 광범위하게 노출되고 있음을 입증하고 있다는 점에서 의미가 크다"고 말했다 . 북극이나 에베레스트에서도 발견 앤드류스는 "이 독성 화학물질은 북극, 에베레스트 산 비탈과 같은 외딴 지역은 물론, 펭귄, 북극곰, 고래, 바다표범 등 다양한 생물종에서 발견됐다"며 "이 화학물질은 제조업체에 의해 방출되고 토양, 공기, 물 등으로 다양하게 흡수되고 퍼지기 때문에 지구촌 어디에나 있을 수밖에 없다”고 강조했다. 지금까지 이루어진 대부분의 PFAS 샘플링이 선진국과 연구원이 밀집된 지역에서 이루어졌기 때문에, 분석 지역을 넓힌다면 훨씬 많은 노출이 드러날 것“이라고 덧붙였다. 미국 국립과학원, 공학원, 의학원의 다른 보고서에 따르면, 미국인의 98%의 혈액에서 다양한 PFAS 화학물질이 검출되었고, 이 물질은 신체의 다른 기관에 수년간 보관될 수도 있다. 그러나 인체 흡수원 중에서 식수는 노출의 약 20%에 불과할 수 있으며, 가장 심각한 원인은 음식, 먼지 및 기타 요인에서 발생한다. 이는 PFAS가 음식 포장지를 비롯한 식품 포장을 포함, 수천 개의 소비자 제품에서 수십 년 동안 사용되었기 때문이다. PFAS는 카펫, 의류 및 가구 등이 얼룩, 물 및 기름에 손상되지 않도록 강화하는 데도 쓰인다. 또는 끈적이지 않는 조리기구, 휴대폰, 상업용 항공기 및 배기가스가 소형 차량 등도 용도에 포함된다. 각계의 우려와 과학자 및 시민단체의 노력으로 2008년 제조업체들은 PFOA와 PFOS의 사용을 단계적으로 중단하겠다고 약속했다. 그러나 독성물질 및 질병 등록기관은 웹사이트에서 "PFOS와 PFOA가 폐지되고 다른 물질로 교체돼도 다른 PFAS에 노출될 수 있다"고 경고한다. 또한 EPA가 2023년 6월 발표한 건강 경보에 따르면 특정 PFAS 화학 물질은 과학자들이 원래 생각했던 것보다 수천 배 낮은 수준으로도 훨씬 더 인간의 건강에 치명적이라는 사실이 드러났다. '네이처 지오사이언스' 저널에 발표된 이 연구는 2004년 이후 전 세계에서 수집된 4만 5000개 이상의 물 샘플에서 사용 가능한 데이터를 수집하고 분석한 결과다. 연구팀을 이끈 시드니 뉴사우스웨일스대 데니스 오코넬 교수는 "생명을 구하는 화재 진압에 쓰이는 엄청난 양의 거품(폼), 매립지, PFAS를 사용하는 제조업, 폐수처리장(하수처리장) 등이 모두 PFAS의 원천”이라고 지적한다. 역삼투압 필터, PFAS 여과에 효과 PFAS는 종류만도 1만 4000개 이상에 달한다. 그러나 검사받는 것은 그 중 극히 일부에 불과하다. 이는 오염의 정도와 그에 따른 인간의 건강에 대한 해악이 현재 알려진 것보다 훨씬 더 광범위할 수 있다는 또 다른 시사점이다. 더 많은 PFAS 검사가 이루어져야 한다는 주장이 제기되는 이유이기도 하다. 주요 도시의 처리장에서는 대부분 PFAS를 여과하고 있다. 새로운 EPA 가이드라인으로 인해 앞으로 3년 이내에 더 많은 처리장이 PFAS를 여과해야 한다. 그러나 미국 지질조사국에 따르면 미국 인구의 약 15%, 즉 4300만 명 이상의 인구가 우물물을 사용하고 있으며, 이는 연방정부의 규제를 받지 않는다. 소비자들은 수도꼭지에 사용할 물 필터를 시중에서 구입해 오염 노출을 피할 수 있다. 정부는 권장 필터 목록도 게시하고 있다. 그 중 PFAS에 가장 효과적인 물 필터는 역삼투압 필터다. 이 필터는 약 200달러로 가격이 비싼 편이다. 역삼투압 필터는 다양한 필터를 통해 물을 강제로 통과시킴으로써 용해된 고체를 포함해 다양한 오염 물질을 제거할 수 있다. 입상 활성탄 필터는 더 일반적이고 비용이 적게 들지만 PFAS에 효과적이지는 않다는 평가다.
- IT/바이오
2024-04-11
"임신으로 노화 촉진"…젊은 산모의 노화 가속화 논란

임신이 젊은 산모의 생물학적 노화를 가속화할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 컬럼비아 대학교 메일먼 공중보건대학원 연구팀의 최신 연구에 따르면 임신은 여성의 생물학적 노화를 가속화시킬 수 있다는 결과가 나왔다고 뉴로사이언스뉴스가 8일(현지시간) 보도했다. 영국 일간지 더 가디언도 해당 주제에 대해 상세히 다루었다. 필리핀 젊은 여성 1735명을 대상으로 실시된 이 연구에서 임신 경험이 있는 여성들은 임신 경험이 없는 여성들보다 생물학적 연령이 더 높았으며, 임신 횟수가 많은 여성일수록 생물학적 연령이 더 높았다. 반면, 같은 연령대 남성들의 경우 임신 횟수와 생물학적 노화 사이에 관련성이 발견되지 않았다. 이는 임신이나 모유 수유 자체가 생물학적 노화를 가속화시키는 요인일 가능성을 시사한다. 연구 결과는 미국 국립 과학원 회보(Proceedings of National Academy of Sciences)에 게재됐다. '에피제네틱 클록' 활용 이 연구는 높은 출산율이 여성의 건강과 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 역학 조사 결과를 바탕으로 진행됐다. 이전에는 생명 연장 및 질병 발생 이전인 더 젊은 연령대에서 출산의 부담이 나타나는지 알려지지 않았다. 연구팀은 생물학적 노화를 측정하는 데 있어 젊은 연령대의 한계를 극복하기 위해 DNA 메틸화(DNAm)를 사용해 세포 노화, 건강 및 사망 위험 등 다양한 측면을 연구하는 새로운 도구 모음을 활용했다. 이 '에피제네틱 클록(epigenetic clocks·후성유전학적 시계)'이라고 불리는 도구를 통해 연구원들은 생물학적 노화 연구의 중요한 간극을 메우고 더 젊은 연령대에서 노화를 연구할 수 있게 됐다. 우리 몸의 세포는 나이가 들면 DNA 메탈화 패턴이 변한다. 이러한 변화는 환경적 요인과 유전적 요인의 영향을 받는다. 에피제네틱 클록은 이러한 변화를 측정해 개인의 생물학적 나이를 추정한다. 연구팀의 주 저자인 컬럼비아 노화센터(Columbia Aging Center) 연구 과학자인 캘런 라이언 박사는 "에피제네틱 클록은 우리가 생애 과정 전체에서 생물학적 노화를 연구하는 방식을 혁신시켰으며 출산과 같은 장기적인 건강 부담이 언제 어떻게 발생하는지 연구할 수 있는 새로운 기회를 열어준다"고 말했다. 라이언 박사는 "우리 연구 결과는 임신이 생물학적 노화를 가속화시키며 이러한 영향은 젊고 출산율이 높은 여성들에게 더욱 두드러지게 나타난다"고 덧붙였다. 그는 "또한 이번 연구는 처음으로 동일 여성 집단을 추적 조사해 개별 여성의 임신 횟수 변화와 생물학적 연령 변화 간의 연관성을 규명했다"고 평가했다. 동일한 연령대 남성, 임신-노화 연관성 없어 연구 결과 사회경제적 지위, 흡연, 유전적 변이와 같은 생물학적 노화 관련 요인들을 통제에 넣어도 임신 경험과 생물학적 연령 간의 관련성은 유지되었지만, 동일 표본 집단의 남성들에게는 유의미한 연관성이 발견되지 않았다. 라이언 박사는 이러한 결과는 임신 자체 또는 조기 출산과 연관된 사회문화적 요인보다는 자녀 출산과 관련된 어떤 요인이 생물학적 노화를 촉진하는 요인일 가능성을 시사한다고 말했다. 이번 연구 결과에서 기초 측정 시 보고된 임신 대부분은 여성의 성장기 후반에 발생했음을 고려해야 한다. 라이언 박사는 "이러한 시기의 임신은 특히 의료 서비스 이용, 자원 또는 기타 지원 형태에 대한 접근이 제한되어 있을 경우 성장기에 있는 산모에게 특히 어려울 것으로 예상된다"고 말했다. 임신-노화 연관성, 추가 연구 필요 또한 연구팀은 "임신과 출산의 다른 측면들이 노화 과정에 미치는 영향에 대해 연구해야 할 부분이 많이 남아 있으며, 이번 연구 대상 여성들의 에피제네틱 노화가 수십 년 후 건강 악화나 사망률 증가로 나타날지는 아직 알 수 없다"고 밝혔다. 라이언 박사는 "현재 에피제네틱 클록에 대한 우리의 이해와 그것이 건강과 사망률을 예측하는 방법은 주로 북미와 유럽에서 나온 것이지만 필리핀과 전 세계 다른 지역에서는 노화 과정이 약간 다른 형태로 나타날 수 있다"고 말했다. 그는 "궁극적으로 우리의 연구 결과는 임신이 여성의 건강에 미치는 장기적인 잠재적 영향과 새로운 부모, 특히 젊은 엄마를 돌보는 것의 중요성을 강조한다고 생각한다"고 설명했다. 이번 연구의 공동 저자는 노스웨스턴 대학교의 크리스토퍼 쿠자와, 나넷 리(Nanette R. Lee), 델리아 카바(Delia B. Carba), USC-인구연구재단, 브리티시 컬럼비아 대학교의 줄리 맥이삭(Julie L. MacIsaac), 데이비드 린(David S. Lin), 파미다 아타시제이(Parmida Atashzay), 다니엘 벨스키 컬럼비아 공중보건 및 컬럼비아 고령화 센터, 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학교 분자 의학 및 치료 센터 마이클 코보(Michael S. Kobor) 등 총 6명이다.
- 생활경제
2024-04-09
TSMC "장비 70% 이상 복구"…생산 재개 준비

세계 최대 파운드리(반도체 수탁생산) 업체인 대만 TSMC가 3일(현지시간) 지진으로 일시 중단됐던 생산 시설에서 밤사이에 조업을 재개할 수 있을 것으로 예상한다고 밝혔다. CNN은 대만 지진은 이 지역의 칩 제조 산업에 대한 위험을 극명하게 상기시켜준다며 이같이 보도했다. TSMC는 지진 이후 일부 제조 공장 직원을 일시적으로 대피시켰으나 3일 밤 늦게 직원들이 직장으로 복귀했다고 밝혔다. TSMC는 3일 오전 동부 해안에서 25년 만에 최대인 규모 7.2의 지진이 발생한 후 직원들을 일부 지역에서 대피시켰다. 3일 밤 성명을 통해 TSMC는 "특정 시설에서 소수의 장비가 손상되어 운영에 부분적으로 영향을 미쳤다. 그러나 우리의 중요한 장비에는 손상이 없었다"며 자사 공장의 장비 70% 이상이 지진 발생 후 10시간 이내에 복구됐으며, 일부 새로운 시설인 남부 타이난의 팹18 등 신설 공장의 복구율은 80% 이상이라고 설명했다. 이 공장은 첨단 반도체를 생산하는 주요 거점으로 알려져 있다. TSMC는 "모든 극자외선(EUV) 리소그래피(Lithography·석판인쇄) 장비들을 포함해 주요 장비에는 피해가 없다"며 일부 시설에서 소수의 장비가 손상됐지만 완전한 복구를 위해 가용 자원을 총동원하고 있다고 밝혔다. 이와 관련, 대만 경제지 공상시보는 일부 공장에서 일부 석영관(石英管)이 파손돼 웨이퍼가 손상됐다며, 대피에 따른 조업시간 단축 등으로 약 6000만 달러(약 800억원)의 타격을 입을수도 있다고 추산했다. TSMC는 대만 전역의 공장 건설 공사를 중단하고 점검을 마친 후 공사를 재개할 방침이라고 밝혔다. TSMC는 파운드리 분야에서 세계 점유율 60%를 차지하며, 세계 최첨단 반도체 칩의 약 90%를 생산한다. 이 칩은 애플, 퀄컴, 엔비디아와 AMD를 포함한 거대 기술 기업에서 사용되며, 칩 공급이 이미 제한되어 있는 급성장하는 인공지능(AI) 산업에 필수적이다. 대만 2위의 파운드리 업체인 유나이티드 마이크로일렉트로닉스(UMC)도 신주과학단지와 타이난에 있는 일부 공장의 가동을 멈추고 직원들을 대피시키기도 했다. 한편, 미국에 상장된 TSMC 주식은 3일 장 초반 일시적으로 하락한 후 오름세로 전환해 1.27% 상승 마감했다. UMC도 장 초반 하락을 딛고 0.04% 올라 장을 마쳤다. 연합뉴스는 블룸버그 인텔리전스의 애널리스트들을 인용해 "이 회사의 첨단 노드 프로세스(node processes)에 대한 강한 수요가 지진으로 인한 재정적 영향을 완화할 것"이라고 밝혔다. 그러면서 이번 지진에 따른 영향이 제한적일 것이라는 애널리스트들의 일반적인 전망을 반영한다고 전했다. 반면 투자은행 바클리(Barclays)의 분석가들은 생산 중단이 발생한다면 특히 정교한 반도체의 경우 프로세스가 혼란에 빠질 수 있다고 진단했다. 바클리 애널리스트인 손범기와 브라이언 탄은 3일 투자자 노트에서 "일부 첨단 칩을 생산하려면 몇 주 동안 진공 상태에서 연중무휴 24시간 원활한 작동이 필요하다"며 "대만 북부 산업지역의 가동 중단은 생산 중인 일부 첨단 칩이 손상될 수 있음을 의미할 수 있다"고 덧붙였다. 그러면서 그들은 TSMC가 중단으로 인해 2분기 수익에 6000만 달러의 영향을 받을 수 있다고 언급했다고 CNN이 전했다.
- IT/바이오
2024-04-04
[신소재 신기술(21)] 홍게껍질로 반도체 및 에너지 저장 기능 갖춘 나노시트 개발

일본 과학자들이 홍게의 껍질에 포함된 키토산으로 만든 나노섬유에서 반도체와 에너지 저장 특성을 발견했다. 26일(이하 현지시간) 뉴스마이네비에 따르면 일본 도호쿠대학(東北大學) 연구팀은 홍게 껍질에 포함된 불용성 식이섬유의 일종인 '키토산'으로 만든 나노섬유(ChNF) 조직을 제어해 만든 나노미터 두께의 시트 소재에서 반도체 특성과 에너지 저장 특성을 나타내는 것을 발견했다고 25일 밝혔다. 이번 성과는 도호쿠대 미래과학기술공동연구센터 후쿠하라 미키오 학술연구원, 동 대학 하시타 토시유키 특임교수, 도쿄대 이소카이 아키라 특임교수 등의 공동연구팀에 의해 이루어졌다. 연구 결과는 미국 물리학 협회에서 발행하는 학술지 'AIP-Advances'에 게재됐다. 이번 연구는 친환경적인 반도체와 에너지 저장 소재 개발에 기여할 것으로 기대된다. 반도체는 실리콘으로 대표되는 원소 반도체와 갈륨비소(GaAs) 및 '파이(π) 공액 고분자'와 같은 화합물 반도체로 크게 두 가지로 분류된다. 두 반도체 모두 광물이나 인공 화합물에서 금속을 정제해 만드는데, 생산 과정에서 많은 양의 에너지가 필요하고 환경에 미치는 영향이 크다. 연구팀은 절연체로 인식되는 종이와 셀룰로오스의 나노 크기 미세 구조체인 케나프 식물에서 추출한 셀룰로오스 나노섬유(Cellulose Nanofibers·CNF)를 이용해 전하 분포와 전자 이동을 측정했다. 그 결과, '템포 산화 CNF(TEMPO-oxidized CNF, TEMPO 촉매를 사용해 산화 처리된 셀룰로오스 나노섬유)'는 고전압 단시간 충전 특성을, CNF는 n형 음의 저항을 나타내는 n형 반도체의 다양한 특성을 발견했다. 이 연구에서는 식물 셀룰로오스와 분자 구조가 유사하고 지구상에서 두 번째로 풍부한 바이오매스 화합물인 동물성 키토산에 초점을 맞췄다. 연구팀에 따르면, 키토산에는 케나프(CNF)에서 발현되지 못했던 고속 충전 특성이 발견됨과 동시에 액체 누출 등의 문제를 극복할 수 있는 고체형 축전지를 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 또한 키토산과 같은 자연 유래의 해양 바이오매스 소재를 반도체, 에너지 저장 분야에 활용할 수 있다면 폐기물을 줄여 자원순환형 사회 조성에 기여할 수 있다. 이번 연구에서는 홍게 껍질로 만든 키토산 나노섬유(ChNF)를 대표적인 동물성 소재로 활용하고, 섬유 길이를 300nm 이하로 제어한 ChNF 시트에 Al 전극을 부착한 소자를 제작했다. ChNF 시트 소자의 I(전류)-V(전압) 특성, AC(교류) 임피던스, 주파수 분석, 축전성을 측정한 결과, 전압 제어에 의한 전압 유도 반도체와 같은 특성이 나타나는 것을 확인했다. 또한, ChNF 시트의 -210~+80V 범위에서 동작 속도 1.24V/s의 승강 전압에 대한 I-V 특성에서 음전압 영역에서 전류의 전압 의존성이 역전되는 거동, 이른바 n형 반도체 특성을 보였다. 즉, I-V 특성은 옴의 법칙을 따르지 않고, 전압 상승에 따라 일정 전압 이상에서 전류가 감소하는 음극 저항이 발현된 것이다. 반면, R(저항)-V(전압) 특성을 분석한 결과, 승압 -1V~0V, 강압 +2V~0V 사이에서 3자리 스위칭 효과를 보이는 특성이 관찰됐다. 또한 10~500V에서 2mA의 전류로 5초간 충전한 후 1μA의 정전류로 방전했을 때 충전 전압 대비 저장 용량의 변화를 조사한 결과, 전압 증가에 따라 저장 용량이 선형적으로 증가하며 450V부터 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 다음으로 ChNF 시트의 AC 임피던스 특성을 측정한 결과, 저저항과 고저항의 두 개의 반원을 가진 나이키스트 선도(The Nyquist diagram)를 얻었다. 두 개의 반원은 원자간력 현미경 이미지 관찰을 통해 각각 120~350nm의 바늘 모양과 구형으로 이루어진 갑각류 외골격과 세포벽 조직의 기여하는 것으로 추론했다, 이 나이키스트 선도의 특성으로부터 ChNF 시트는 직류와 교류 영역에서 동일한 회로를 가질수 있음을 시사했다. 연구팀은 또한, 반도체 특성의 전자의 기원을 규명하기 위해 ESR 분석을 시도했다. 전자의 기원을 결정하는 단수 대칭의 피크를 관찰했고, 스펙트럼 강도의 선도가 횡축과 교차하는 자기장의 g값을 통해 키토산의 생성 전자는 비정질 키토산에서 발생하는 아미닐 라디칼(NH¯₂)에서 생성된 전자임을 확인했다. 연구팀은 이번 성과에 대해 "저밀도 경량 반도체 및 에너지 저장 장치 제작을 통해 천연 유래의 바이오 소재 자원을 활용함으로써 지구의 생물 순환 시스템을 활용한 바이오 일렉트로닉스가 발전할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.
- 포커스온
2024-03-27
[신소재 신기술(19)] 항공기, 연료 효율 개선 위한 새로운 날개 디자인 개발

에어버스와 보잉을 포함한 항공기 제조업체들은 연료 효율 개선 등을 위해 새로운 날개 디자인을 연구하고 있다. 롭리포트는 24일(현지시간) 날개가 펄럭이는 비행기는 항공 우주보다는 애니메이션에 등장할 기술처럼 들릴지 모르지만 세계 최대 항공기 제조업체들은 넷제로를 실현하기 위해 혁신적인 방법으로 차세대 비즈니스 및 여객기를 개발하고 있다고 보도했다. 연구 목표는 항공기의 연료 효율을 획기적으로 향상시켜 2050년까지 탄소 중립을 달성하겠다는 항공 업계의 지속 가능성 목표를 실현하는 것이다. 유럽의 에어버스는 기류 저항을 극복하기 위해 모양이 변형되는 날개 디자인 등 급진적인 형태의 날개인 엑스트라 퍼포먼스 윙(Extra Performance Wing) 개발을 진행하고 있다. 반면 미국의 보잉은 NASA와 협력하여 기존보다 훨씬 길고 날씬한 날개를 받치는 트러스 구조를 사용하는 실험 항공기 X-66A 개발에 참여하고 있다. 에어버스 업넥스트 프로그램의 일부인 이 프로젝트의 기술 날개 책임자인 세바스티앙 블랑은 에어버스가 개발 중인 엑스트라 퍼포먼스 윙은 "새의 깃털을 모방해 공기역학적 흐름을 극대화하기 위해 자동으로 조정된다"고 말했다. 이 변형 날개 길이는 165피트에 이르며 내년에 세스나 시테이션 Ⅶ(Cessna Citation VII) 제트기로 시험 비행을 시작할 예정이다. 블랑은 "새처럼 능동 제어 기술을 사용해 주변 환경에 맞게 동적으로 적응한다"고 설명했다. 또한 부가적인 디자인인 접이식 윙팁을 통해 공항 게이트의 제약 조건에 맞으면서도 성능을 향상시킬 수 있다. 얇고 길쭉한 날개는 또한 보잉이 지난해 NASA의 지속 가능한 비행 시연 프로그램의 일환으로 승인한 컨셉트인 X-66A에도 중요한 부분이다. 7년에 걸쳐 11억 5000만 달러 규모의 이 프로젝트를 주도하는 보잉은 동체를 줄이고 엔진을 트랜소닉 트러스 브레이스드 윙(Transonic Truss-Braced Wing)이라는 공기 역학 트러스에 장착해 MD-90 항공기를 개조할 예정이다. 에어로플랩에 따르면 X-66은 미국이 항공 온실가스 배출 제로 목표를 달성하도록 돕는 데 초점을 맞춘 NASA의 첫 번째 실험용 비행기 프로젝트다. 지상 및 비행 시험은 2028년에 시작될 것으로 예상된다. NASA의 X-66A 프로젝트 관리자인 브렌트 코블리지는 "우리의 목표는 현재의 단일 통로 항공기를 대체할 수 있는 더 지속 가능한 비행기를 개발하는 것"이라고 말했다. 그는 또한 단일 통로 항공기는 전 세계 항공기 배출량의 거의 절반을 차지한다며 "우리는 이 프로젝트를 통해 최첨단 추진 시스템과 더 가벼운 소재를 사용하여 연료 소비를 30% 줄일 수 있을 것으로 기대한다"고 덧붙였다. 항공 업계가 향후 26년내에 탄소 중립을 달성하려는 목표는 비용 측면에서만도 상당한 어려움에 직면해 있다. 하지만 세계 최대 항공 우주 혁신 기업들이 독창적인 개념의 새로운 날개 설계에 나섬에 따라 다른 기업들도 곧 지속 가능 디자인을 속속 개발할 것으로 예상된다.
- 포커스온
2024-03-25
체중 감량에 효과적인 냉동 과일 6가지

딸기와 바나나와 블루베리, 타트체리 등 냉동과일이 체중 감량이 효과가 있는 것으로 나타났다. 냉동 과일에는 식이섬유가 함유되어 있어 포만감을 오랫동안 유지하고 체중 감량에 도움이 되는 중요한 영양소다. 13일(현지시간) 이팅웰은 미국 질병통제예방센터(CDC) 자료를 인용해 미국인 중 약 12%만이 일일 권장 과일 섭취량을 충족하고 있다고 전했다. 과일 섭취량이 부족한 성인이 10명 중 9명 중 한 명이라면 냉동 과일이 그 목표를 달성하는 데 도움이 될 수 있다. 냉동 과일은 영양가가 떨어진다는 오해와 달리 신선한 과일만큼 영양가가 높다. 또한 냉동 과일에는 식이섬유가 함유돼 있어 포만감을 오랫동안 유지하고 체중 감량에 도움을 준다. 2020년 영양학 할술지 '영양소(Nutrients)'에 따르면 과일과 채소 섭취를 늘리면 특히 고지방 음식 섭취를 줄이는 경우 여성의 체중 감량에 도움이 되는 것으로 나타났다. 과일은 식사 속도를 늦추는 데 도움이 될 수 있으며 일반적으로 칼로리를 낮추고 섬유질을 제공하여 체중 감량을 위한 단계를 설정한다. 이팅웰이 전한 등록된 전문영양사가 권하는 체중 감량을 돕는 냉동과일 6가지를 다음과 같이 정리했다. 1. 바나나 등록된 영양사 겸요리 영양 전문가이자 요리책 작가인 웬디 조 피터슨 식품영양학 석사에 따르면 냉동실에 보관하기 가장 좋은 식품 중 하나는 냉동 바나나다. 피터슨은 "냉동 바나나는 스무디에 첨가하면 영양을 더하면서 크리미하고 달콤한 농도를 만들 수 있는 완벽한 재료"라고 말했다. 미국 농무부에 따르면 작은 바나나 한 개에는 3g의 식이섬유와 장에 좋은 프리바이오틱스, 혈압에 좋은 칼륨이 함유되어 있다. 시중에서 잘라놓은 냉동 바나나 한 봉지를 구입할 수도 있지만, 바나나를 직접 냉동실에 보관해 둘 수도 있다. 냉동 바나나는 스무디로 해 먹을 수도 있고, 전자레인지로 해동한 후 으깨서 고섬유질 바나나 빵으로 만들어 구워 먹을 수 있다. 2. 야생 블루베리 모든 형태의 블루베리는 훌륭한 식품이지만, 냉동실에 있는 야생 블루베리는 영양의 보고다. 야생 블루베리 1컵에는 천연 당분 10g과 식이섬유 6g이 함유되어 있다고 미국 농무부(USDA)는 밝혔다. USDA 기준으로 일반 블루베리를 1컵으로 섭취하면 천연 당분 15g과 식이섬유 4g을 섭취할 수 있다. 2020년 '영양학 발전(Advances in Nutrition)'의 연구에 따르면 야생 블루베리와 재배 블루베리 모두 피부의 푸른색에서 발견되는 중요한 항산화 물질인 안토시아닌을 함유하고 있어 심장 건강, 당뇨병, 체중 유지, 신경 보호 등 전반적인 건강에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 메인 대학교 협동조합에 따르면 야생 블루베리의 특별한 장점 중 하나는 크기가 작은 과일일수록 이러한 항산화 성분이 더 많이 함유되어 있다. 냉동 야생 블루베리는 간단한 빵이나 머핀에 넣어 먹어도 좋고, 따뜻한 오트밀에 바로 넣어 먹어도 된다. 3. 타트 체리 타트 체리는 마트의 냉동실 코너에서 일 년 내내 찾을 수 있는 과일이다. 등록영양사인 토비 아미도르는 "타르트 체리에는 안토시아닌이 풍부하여 운동 후 근육 회복 속도를 높이는 데 도움이 되는 것으로 나타났다"고 말했다. 그는 "안토시아닌은 또한 염증을 줄이는 데 도움이 되는 항염증 효과도 있다"고 덧붙였다. 체중 감량 목표를 달성하기 위해 신체 활동을 늘리고 있다면 타트 체리가 도움이 될 수 있다. 4. 망고 2022년 영양학 학술지 '영양소(Nutrients)'에 발표된 연구에 따르면 망고를 즐겨 먹는 어린이와 성인 모두 망고를 즐기지 않는 사람에 비해 더 나은 건강 상태를 유지한 것으로 나타났다. 특히 망고를 먹는 남성은 망고를 먹지 않는 사람에 비해 BMI, 허리둘레, 체중이 낮을 가능성이 더 높았다. 전반적으로 망고를 식단에 포함하면 섬유질, 마그네슘, 칼륨, 비타민 A, 비타민 C, 비타민 E를 더 많이 섭취할 수 있을 뿐만 아니라 설탕을 더 적게 섭취할 가능성이 높아진다는 연구 결과가 나왔다. 5. 석류 미국 농무부(USDA)에 따르면 석류는 훌륭한 섬유질 공급원으로, 1회 제공량 ¾컵당 6g을 함유하고 있다. 또한 석류 종피에는 시간이 지남에 따라 세포 손상을 일으키는 활성 산소를 없애는 데 도움이 되는 중요한 항산화제인 폴리페놀도 함유되어 있다. 2022년 영양소 연구는 석류에 관한 20건의 임상 연구를 검토한 결과 석류가 심장병, 뇌졸중, 당뇨병의 위험을 높이는 고혈압, 고혈당, 허리둘레 증가와 같은 대사증후군을 예방하고 치료하는 데 유용할 수 있다고 밝혔다. 석류 섭취는 체중, 혈압, 혈당, 중성지방, 총 콜레스테롤, 저밀도 지단백질을 감소시키고 인슐린 저항성을 개선하는 데 도움이 되는 것으로 나타났다. 6. 딸기 냉동 딸기 한 컵에는 3g의 식이섬유가 함유되어 있다. 미국 농무부(USDA)에 따르면 이 냉동 딸기의 열량은 50칼로리에 불과하다. 칼로리가 낮고 자연적으로 단맛이 나는 딸기는 단맛을 만족시키면서 체중 감량 목표 이상을 달성하는 데 도움이 되는 간식이라고 할 수 있다. 2021년 영양학 학술지 '영양소(Nutrients)'에 발표된 연구에 따르면 비만과 '나쁜' 콜레스테롤 LDL 수치가 높은 성인을 대상으로 실시한 연구에서 4주 동안 매일 2.5인분의 딸기를 섭취한 사람들은 인슐린 저항성과 지질 수치가 개선되는 효과가 나타났다. 또한 딸기는 엘라그산과 플라보노이드도 공급한다. 아미도르는 "엘라그산은 활성산소 손상으로부터 세포를 보호하는 항산화제 역할을 하며, 플라보노이드는 암, 심장병, 인지 기능 저하 위험을 줄이는 데 도움이 되는 것으로 밝혀졌다"고 설명했다.
- 생활경제
2024-03-15
털매머드 부활하나?...코끼리 줄기세포 배양 성공

과학자들이 코끼리 피부 세포로 줄기세포 배양에 성공해 털매머드 부활에 한 발 더 가까이 다가가고 있다. 미국 텍사스 주 댈러스에 있는 멸종 방지 기업이자 DNA 편집 회사인 콜로설 바이오사이언스(Colossal Biosciences)는 6일(현지시간) 털복숭이 매머드 형질을 가진 코끼리를 유전적으로 복원시키기 위해 아시아 코끼리 세포로 줄기세포 배양에 성공했다고 밝혔다. 콜로설은 자사 웹사이트에서 내한성 코끼리를 만들 것이라고 밝히면서 이 동물은 털매머드의 모든 핵심 생물학적 특성을 갖게 될 것이라고 설명했다. 또한 이 회사는 매머드와 유사한 코끼리가 코끼리 내피 친화성헤르페스 바이러스로 인한 매우 치명적인 질병에 저항성을 갖도록 만들 계획이다. 네이처에 따르면 콜로설은 코끼리 세포의 유전자(게놈)을 편집해 매머드와 비슷하게 만들었다. 하지만 살아 있는 매머드 같은 코끼리를 만들려면 편집된 게놈을 포함하는 배아를 생성해야 한다. 이론적으로 이를 수행하는 한 가지 방법은 유전자 편집된 코끼리 세포를 소위 유도만능줄기세포(iPS)로 전환한 다음 이를 난자와 정자 세포로 전환하는 것이다. 뉴사이언티스트에 따르면 유도만능줄기세포는 난자와 정자를 포함한 신체의 모든 세포로 분화할 수 있다. 배아에서 자연적으로 발생하지만 특정 단백질을 추가하여 성체 세포에서 만들 수도 있으므로 '유도'라고 한다. 많은 동물 종에서 유도만능세포가 만들어졌지만 지금까지 코끼리 세포를 유도만능세포로 만드는 데 성공한 사례는 없었다. 유전자 편집 18년 전, 연구자들은 쥐의 피부 세포를 배아 세포처럼 작동하도록 재프로그래밍할 수 있음을 보여줬다. 이러한 유도만능줄기세포는 동물의 모든 세포 유형으로 분화할 수 있다. 이 세포는 멸종된 털매머드(맘무투스 프리미제니우스·Mammuthus primigenius)의 가장 가까운 친척인 아시아 코끼리(엘레푸스 막시무스·Elephus maximus)를 복원하려는 콜로설의 계획에 핵심으로, 털과 지방 및 기타 매머드의 특성을 갖도록 유전적으로 편집됐다. 콜로설은 아시아 코끼리 세포를 유전자 변형해 핵심 단백질을 영구적으로 생산하도록 했다. 그럼에도 불구하고 세포를 유도만능줄기세로로 전환하는데 두 달이 걸렸다고 한다. 콜로설의 생물과학 책임자인 에리오나 히솔리는 "우리는 이 과정을 더 효율적이고 빠르게 만들고 싶었다"고 말했다. 핵심 단백질을 코딩하는 DNA는 쉽게 제거할 수 있다고 그녀는 덧붙였다. 매사추세츠주 보스턴에 위치한 하버드 의과대학의 유전학자이자 이 연구 논문의 공동 저자인 콜로설의 공동 설립자 조지 처치는 "우리는 세계 기록으로 가장 어려운 iPS 세포 수립에 도전하고 있다고 생각한다"고 말했다. 하지만 연구팀은 코끼리 줄기세포를 확립하는 데에도 어려움을 겪고 있다. 멸종 위기 종에 대한 줄기세포 연구의 권위자인 캘리포니아 주 라호야에 있는 스크립스 연구소의 줄기세포 생물학자인 장 로랑(Jeanne Loring) 박사는 "코끼리는 매우 어려운 과제"라고 말했다. 멸종 동물 복원 프로젝트 2011년 잔 로링과 동료들은 멸종 위기 동물에서 최초로 북방 흰코뿔소(Ceratotherium simum cottoni)와 드릴 원숭이(만드릴루스 류코패우스)로부터 iPS 세포를 만들었다. 이후 눈표범(Panthera uncia), 수마트라 오랑우탄(Pongo abelii), 일본뇌조(Lagopus muta japonica) 등 멸종 위기종에서 배아 유사 줄기세포가 만들어졌지만 수많은 팀이 코끼리 iPS 세포 수립 시도에 실패했다. 콜로설의 생물과학 책임자 에리오나 히솔리가 이끄는 연구팀은 처음에 다른 대부분의 iPS 세포주를 만드는 데 사용되는 매뉴얼에 따라 아시아 코끼리 새끼로부터 세포를 재프로그래밍하려고 시도하면서 동일한 문제에 부딪혔다. 이 방법은 2006년 일본 교토 대학의 줄기 세포 과학자인 야마나카 신야(Shinya Yamanaka)가 확인한 네 가지 주요 재프로그래밍 인자를 과잉 생산하도록 세포에 지시하는 것이다. 이 방법이 실패하자 히솔리 박사팀은 다른 연구원들이 사람과 쥐 세포를 재프로그래밍하는 데 사용했던 화학 칵테일을 코끼리 세포에 처리했다. 대부분의 경우 이 처리로 인해 코끼리 세포가 죽거나 분열을 멈추거나 아무런 반응도 보이지 않았다. 하지만 일부 실험에서는 세포가 줄기세포와 유사한 둥근 모양을 띠게 됐다. 히솔리 박사 팀은 이 세포에 네 가지 '야마나카' 인자를 첨가한 다음 성공의 핵심 요소였던 또 다른 단계를 밟았다. 바로 암 억제 유전자인 TP53의 발현을 억제하는 것이다. 유도만능줄기세포 배양 연구팀은 코끼리로부터 네 개의 iPS 세포 라인을 만들었다. 이 세포들은 다른 유기체의 iPS 세포와 비슷하게 보였고, 비슷하게 행동했다. 즉, 척추동물의 모든 조직을 구성하는 세 가지 '배엽'을 형성하는 세포를 만들 수 있었다. 하지만 콜로설이 최초의 유전자 조작 아시아 코끼리를 만드는 계획은 iPS 세포를 필요로 하지 않는 복제 기술을 포함한다. 처치 박사는 새로운 세포 라인은 아시아 코끼리에 매머드 특징을 부여하는 데 필요한 유전적 변화를 식별하고 연구하는 데 유용할 것이라고 말했다. 그는 "우리는 아기 코끼리에게 넣기 전에 미리 테스트하고 싶다"고 말했다. 코끼리 iPS 세포는 수정되어 모발이나 혈액과 같은 관련 조직으로 변형될 수 있다. 그러나 이러한 과정을 확대하기 위해서는 생식 생물학 분야에서 수많은 기술 도약이 필요하다. 그 중 한 가지 방법은 유전자 조직 iPS 세포를 수정된 정자와 암컷 생식 세포로 변형시켜 배아를 만드는 것이다. 쥐 실험에서는 이 방법이 성공했다. 또한 iPS 세포를 직접 실행 가능한 '합성' 배아로 변환하는 것도 가능했다. 콜로설은 자사의 첫 번째 메머드가 2028년에 태어날 것이라고 주장했다. 히솔리는 연구원들이 코끼리 세포에 단지 50~100개의 유전자 편집을 하는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 실현하능하다고 말했다. 코끼리의 임신 기간은 2년이기 때문에 배아는 2026년 말께 생성되어 자궁에 이식되어야 2028년에 매머드 탄생이 가능하다. 처치 박사는 배아 배양을 위해 일부는 iPS 세포에서 유래한 인공 자궁을 사용할 것으로 예상했다. 그는 "우리는 멸종 위기 종의 자연적인 번식을 방해하고 싶지 않기 때문에 체외 임신을 확대하려고 노력하고 있다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-03-08
[신소재 신기술(9)] 땅콩 껍질로 리튬 이온 배터리 생산 기술 개발

중국 과학자들이 땅콩 껍질을 활용하여 리튬 이온 배터리를 생산하는 새로운 기술을 개발했다. 이 연구는 폐기물 활용과 리튬 이온 배터리 성능 개선이라는 두 가지 문제를 동시에 해결했다. 과학기술 전문 매체 더 쿨다운은 지난 5일(현지시간) 중국 과학기술대학교 연구팀이 땅콩 껍질에서 추출한 산화철을 이용하여 리튬 이온 배터리 음극을 제조하는 새로운 방법을 개발했다고 전했다. 연구 결과 땅콩 껍질 기반 음극은 높은 전기 용량과 우수한 사이클 안정성을 보였다. 게다가 떵콩 껍질 기반은 기존 흑연 기반 음극보다 저렴하고 친환경적이다. 이 연구 결과는 지난해 11월 14일 에너지 저장 기술과 시스템에 관한 연구를 다루는 국제 학술지 '저널 오브 에너지 스토리지(Journal of Energy Storage)'에 게재됐다. 리튬 이온 배터리는 양극과 음극(각각 양전극과 음전극) 사이에서 리튬 이온을 이동시켜 작동한다. 현재 대부분의 리튬 이온 배터리 음극은 흑연, 규소, 또는 이 둘의 복합체와 같은 탄소 기반 물질로 제조된다. 그러나 리튬 이온 배터리 연구에 종사하는 과학자들은 이러한 기존 소재보다 더 우수한 물질을 개발할 수 있다고 기대해 왔다. 땅콩 껍질 기반 음극, 높은 전기 용량 지녀 또 다른 학술지 '응용 표면 과학 언드밴스(Applied Surface Science Advances)' 저널에 게재된 「리튬 이온 전지용 음극 재료: 리뷰」라는 제목의 연구 논문에서 연구팀은 "흑연 음극은 용량이 적고 안전상의 문제가 있다는 것이 잘 알려져 있다"고 지적했다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 "다음 세대 리튬 이온 전지용 새로운 음극 재료로서 많은 고성능 음극 재료들이 연구되고 있다"고 덧붙였다. 이같은 상황에서 최근 개발된 음극 재료 중 하나가 바로 땅콩 껍질을 활용한 것이다. 연구팀은 땅콩 껍질이 저렴하다는 점에서 재료로 매력적이라고 설명했다. 연구 논문에서 저자들은 "싸고 반복 성능을 개선하는 데 적합한 열분해 공정을 위한 탄소 원천으로 저렴한 원료를 찾기 위해 노력했다"고 밝혔다. 폐기되는 유기물질인 땅콩 껍질을 활용하여 리튬 이온 배터리를 제조하는 것은 두 가지 문제를 동시에 해결하는 훌륭한 방법이다. 이는 배터리의 효율, 안전성 및 비용을 개선하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 식품 폐기물 문제 해결에도 기여한다. 땅콩 껍질을 이용해 배터리를 만들면 쓰레기 매립지에 폐기되어 지구 온난화 가스를 배출하는 대신 유용한 자원으로 활용될 수 있다. 연구팀은 또한 대나무, 흰목이버섯의 일종인 트레멜라(tremella), 뽕잎, 목재, 녹차 등에서 추출한 탄소 함유 물질 등을 사용해 동일한 실험을 진행했다. 감귤 껍질로 리튬 배터리 재활용 비슷한 맥락에서 또 다른 연구팀은 최근 감귤류 껍질을 이용해 리튬 배터리를 재활용하는 방법을 개발했다. 싱가포르 난양 기술 대학교(Nanyang Technological University·NTU) 과학자들은 감귤 껍질을 활용해 리튬 배터리를 재활용하는 기술을 개발했다. 새로운 방법은 과일 껍질을 이용해 사용한 배터리에서 귀금속을 추출한 다음 새 배터리에 재사용할 수 있었다. 이는 리튬 배터리를 재활용하는 가장 환경 친화적인 방법일 수도 있다. 이 연구팀의 일원인 마다비 스리니바산(Madhavi Srinivasan) 교수는 "현재 산업적으로 전자 폐기물을 재활용하는 과정은 에너지 집약적이며, 유해한 오염 물질과 액체 폐기물을 배출하므로 전자 폐기물의 양이 증가함에 따라 친환경적인 재활용 방법이 시급히 필요하다. 우리 팀은 생분해성 물질로 재활용하는 것이 가능하다는 것을 입증했다"며 "이러한 발견은 우리의 기존 작업을 기반으로 한다"고 설명했다. NTU 팀은 극한의 온도를 요구하지 않고 오렌지 껍질과 감귤류에서 발견되는 약한 유기산인 구연산만을 사용하여 산업 재활용 공정과 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
- 포커스온
2024-03-07