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2024-11-22 (금)

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로봇 굴삭기, 거대한 돌담 자율 건설 주목

모양이 일정하지 않은 무정형의 바위를 정밀하게 쌓아 벽을 쌓는 작업은 육체적, 정신적으로 매우 힘든 일로 간주된다. 최근에 이러한 작업을 로봇이 수행했다는 사실이 많은 이들에게 놀라움을 주고 있다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 스위스의 ETH 취리히 연구소 팀이 개조한 12톤짜리 보행형 로봇 굴삭기에 대해 보도했다. 이 로봇의 이름은 HEAP(자율 목적을 위한 유압식 굴삭기)으로, ‘Menzi Muck M545’ 모델의 보행형 굴삭기다. 이 로봇에는 GNSS GPS(글로벌 위치 결정 시스템), 새시(sash)에 장착된 IMU(관성 측정 장치), 제어 모듈, 그리고 객실 및 굴착 암에 설치된 LiDAR 센서 등이 추가됐다. 이 최신 프로젝트에서 HEAP는 건설 현장을 스캔하고 3D 지도를 작성한 다음, 현장에 버려진 여러 톤의 무게를 가진 바위들의 위치를 파악하는 작업부터 시작했다. 그런 다음 로봇은 각각의 바위를 땅에서 들어올려 머신 비전 기술을 사용하여 각 바위의 무게와 무게 중심을 추정하고 3차원 모양을 기록했다. HEAP의 제어 모듈에서 실행되는 알고리즘은 6미터(20피트) 높이와 65미터(213피트) 길이의 안정적인 건식 석벽을 구축하기 위해 각 바위의 최적 위치를 결정한다. '건식' 석벽이란 모르타르나 접착제 없이 오로지 돌만을 사용하여 쌓은 벽을 의미한다. HEAP는 건물 세션당 약 20~30개의 바위를 배치하여 이러한 벽을 건설했다. 연구원들은 이러한 작업량이 외부에서 공급되는 암석이 사용될 경우, 한 번에 얼마나 많은 양을 처리할 수 있는지를 보여주는 예시라고 말했다. 실험 시스템의 주요 특징 중 하나는 현장에서 조달한 바위나 기타 건축 자재를 사용할 수 있다는 점이다. 이는 다른 위치에서 자재를 가져오는 데 드는 에너지 낭비를 줄일 수 있다. 연구팀은 대규모 건식 석벽을 건설하는 데 최초로 로봇 굴착기를 사용했다. 이들은 인공지능을 탑재한 로봇이 건설업의 생산성을 높이고 지속 가능한 성장을 이끌 것으로 기대하고 있다. 로봇 굴착기는 돌 하나를 쌓는 데 평균 12분 정도 소요된다. 이는 사람이 조종하는 경우보다 약 10% 느린 속도이지만, 로봇이 혼자 모든 작업을 수행할 수 있어 노동력 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 보인다. 특히, 현지에서 구할 수 있는 천연 자재나 재활용 재료를 사용할 수 있기 때문에 환경 부담도 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이 굴착기를 개발한 취리히 대학교의 후터 교수는 로봇 굴착기로 담을 쌓으면 비슷한 성능의 철근 콘크리트로 담을 쌓는 것 보다 탄소배출을 41% 줄일 수 있다고 설명했다. 한편, 한국생산기술연구원은 지난 2021년 한양대학교, 한국전자기술연구원, 한국기계산업진흥회 등과 함께 재난 현장에서 소방관들의 안전을 보호하면서 어렵고 복잡한 구조 작업을 신속하게 수행할 수 있는 특수 굴삭기를 개발했다. 이 굴삭기는 자체적으로 움직이지는 못하지만, 웨어러블 장치를 통해 조종사가 마치 자신의 팔처럼 작업기를 자유롭게 움직일 수 있도록 설계됐다. 이 장치는 최대 200kg의 대형 장애물을 옮기거나 22mm 두께의 철근을 절단하고, 시멘트 덩어리를 부수거나 샌드위치 패널을 뚫는 등 다양한 작업을 쉽게 수행할 수 있어, 매몰된 인명을 굴삭기보다 빠르게 구조할 수 있다. 이러한 기능은 숙련되지 않은 사람도 직관적으로 조종할 수 있게 해, 재난 상황에서 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
- 산업
2023-11-29
조류·달팽이에서 유전자 편집 능력 발견⋯의료계 혁신 기대

조류와 달팽이가 유전자 편집 능력을 숨기고 있다는 사실이 밝혀졌다. 과학기술 전문매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'와 '뉴아틀라스' 등 다수 외신은 매사추세츠 공과대학(MIT) 내 맥거번(McGovern) 뇌연구소의 연구팀이 달팽이부터 조류, 아메바에 이르기까지 다양한 종들이 판저(Fanzor)로 알려진 프로그램 가능한 DNA 절단 효소를 만든다는 사실을 밝혀냈다고 보도했다. Fanzor는 CRISPR(크리스퍼, 일명 유전자를 자르는 '가위')로 널리 사용되는 유전자 편집 시스템을 구동하는 박테리아 효소와 마찬가지로 특정 부위에서 DNA를 절단하도록 프로그래밍할 수 있는 RNA 유도 효소다. CRISPR은 유전자의 특정 부위를 절단해 유전체 교정을 가능하게 하는 리보핵산 기반 인공 제한효소를 말한다. MIT의 맥거번 뇌연구소의 과학자들은 현재 3600개 이상의 Fanzor를 식별했다. 뉴 아틀라스는 이는 신약, 유전 치료 및 생명공학 개발에 막대한 기회를 제공할 것이라고 전했다. 최근 '사이언스 어드밴스(Science Advances)' 저널에 보고된 새로 인정된 천연 Fanzor 효소의 다양성은 연구나 의학을 위한 새로운 도구에 적용할 수 있는 광범위한 프로그래밍 가능한 효소 세트를 과학자들에게 제공할 것으로 기대된다. 맥거번 펠로우 오마르 아부다예(Omar Abudayyeh)는 "RNA 유도 생물학을 사용하면 정말 사용하기 쉬운 프로그래밍 가능한 도구를 만들 수 있기 때문에 더 많이 찾을수록 더욱 유리하다"고 말했다. 유전자 치료법 개발 가능 연그팀은 고대 박테리아 방어 시스템인 CRISPR는 RNA 유도 효소가 실험실에서 사용하도록 조정될 때 얼마나 유용할 수 있는지를 분명하게 보여줬다고 말했다. MIT 교수이자 맥거번 연구원인 펭 챵(Feng Zhang), 오마르 아부다예, 조나단 구텐베르그(Jonathan Gootenberg) 등이 개발한 CRISPR 기반 게놈 편집 도구는 과학자들이 DNA를 수정하는 방식을 변화시켜 연구를 가속화하고 많은 실험적 유전자 치료법의 개발을 가능하게 한다. 이후 연구자들은 박테리아 세계 전체에서 다른 RNA 가이드 효소를 발견했고, 그 중 상당수는 실험실에서 가치 있는 기능을 가지고 있음을 식별했다. 올해 초 챵의 팀에 의해 RNA 유도 방식으로 DNA를 절단하는 능력이 보고된 Fanzor의 발견은 RNA 유도 생물학의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있다. Fanzor는 진핵생물에서 발견된 최초의 효소다. 진핵생물은 각 세포의 유전 물질을 보유하고 있는 막으로 둘러싸인 핵으로 정의되는 식물, 동물, 곰팡이를 포함한 광범위한 생명체 그룹이다. 아부다예와 구텐베르그는 진핵생물에서 자연적으로 진화한 효소가 인간을 포함한 다른 진핵생물의 세포에서 안전하고 효율적으로 기능하는 데 더 적합할 수 있다는 것이 기대된다고 말했다. 챵의 연구팀은 Fanzor 효소가 인간 세포의 특정 DNA 서열을 정확하게 절단하도록 조작될 수 있음을 보여줬다. 아울러 새로운 연구에서 일부 Fanzor가 최적화 없이도 인간 세포의 DNA 서열을 표적으로 삼을 수 있음을 발견했다. 진화적 통찰력과 응용 가능성 기존 연구에서는 진핵생물 중에서 수백 개의 Fanzor가 발견됐다. 실험실 구성원인 저스틴 림(Justin Lim)이 주도한 광범위한 유전자 데이터베이스 검색을 통해 연구팀은 이제 이효소들의 다양성을 크게 확장시켰다. 연구팀은 진핵생물과 이를 감염시키는 바이러스에서 발견한 3600개 이상의 Fanzor 중에서 5개의 서로 다른 효소 계열을 식별했다. 이들 효소의 정확한 구성을 비교 분석함으로써 연구팀은 그들의 긴 진화 역사를 밝혀냈다. Fanzor는 TnpB라고 불리는 RNA 유도 DNA 절단 박테리아 효소에서 진화했을 가능성이 높다. 실제로 챵의 연구팀과구텐베르그 및 아부다예 팀 모두 Fanzor와 이러한 박테리아 효소와의 유전적 유사성에 주목했다. 구텐베르그와 아부다예가 추적한 진화적 연관성은 Fanzor의 박테리아 전임자가 진핵 세포에 들어가서 두 번 이상 진화를 시작했음을 암시한다. 일부는 바이러스에 의해 전염되었을 가능성이 있는 반면, 다른 일부는 공생 박테리아에 의해 도입됐을 수 있다. 이 연구는 또한 효소가 진핵생물에 흡수된 후 DNA에 접근할 수 있는 세포핵으로 들어갈 수 있게 하는 신호와 같이 새로운 환경에 적합한 특징을 진화시켰다고 제안한다. 생물학 공학 대학원생 카이위 지앙(Kaiyi Jiang)이 이끄는 연구팀은 유전적 및 생화학적 실험을 통해 Fanzor가 이전 박테리아와는 다르게 DNA 절단 활성 부위를 진화시켰음을 밝혀냈다. 연구 결과, 이 효소는 시험관내 DNA 서열을 목표로 삼을 때 TnpB의 조상인 표적 서열을 더 정확하게 절단할 수 있게 하는 것으로 나타났다. 이는 Fanzor가 더 선택적인 DNA 절단 활동을 가지며 임의의 서열 절단을 피한다는 것을 의미한다. 또한 연구팀은 RNA 가이드를 사용하여 Fanzor가 인간 세포 게놈의 특정 부위를 대상으로 절단하도록 했을 때 특정 Fanzor가 약 10~20%의 효율성으로 이러한 표적 서열을 절단할 수 있음을 발견했다. 연구팀은 추가적인 연구를 통해 Fanzor에서 다양한 정교한 게놈 편집 도구를 개발할 수 있기를 기대한다. 구텐베르그는 이를 "다기능을 갖춘 새로운 플랫폼"이라고 말했다. 아부다예는 "이러한 유형의 RNA 유도 시스템을 진핵생물 세계 전체에 개방하는 것은 우리에게 많은 가능성을 제공할 것이다"라고 강조했다.
- IT/바이오
2023-11-22
고에너지 레이저로 3D 프린팅 금속 미세 조정 기술 개발

고에너지 레이저로 3D 프린팅 금속을 미세조정하는 기술이 개발됐다. 금속 3D 프린터는 기본적으로 재료를 층층이 쌓아 올리는 일반적인 3D 프린터의 원리를 따른다. 이 과정에서 금속 분말(파우더)을 프린터 바닥에 얇게 펴 바르고, 제품의 형상에 맞게 해당 금속 분말 부위에 고출력, 고정밀 레이저를 적용한다. 레이저의 고열에 의해 금속 파우더가 미세 용융되면서 입자들이 결합한다. 이러한 과정에서 레이저로 금속을 미세 조정하는 기술이 최근 개발되어 주목 받고 있다. 미국 과학 전문 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 영국 케임브리지 대학교가 주도하는 연구팀이 고에너지 레이저를 사용해 금속의 복잡한 형태를 손상시키지 않으면서 3D 프린팅 금속의 특성을 미세 조정하는 새로운 기술을 개발했다고 보도했다. 적층 인쇄나 3D 프린팅은 엔지니어링과 제조 분야에서 점점 더 중요한 도구로 자리 잡고 있지만, 여전히 해결해야 할 중요한 단점들이 있다. 이를 극복하기 위한 새로운 접근 방식이 필요하다. 3D 프린팅 금속은 일반적으로 금속 합금의 미세한 분말을 얇은 층으로 놓는 기계를 사용한다. 이 과정에서 디지털 모델에 따라 레이저 또는 전자빔으로 각 층을 녹이거나 소결(분말 입자들이 가열 등의 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 되는 과정)하고, 새로운 층을 추가한다. 프린팅이 완료된 후에는 여분의 파우더를 제거하고 최종 제품을 완성한다. 이 방식을 통해 복잡한 형태를 빠르게 제작할 수 있지만, 금속 제품 제작에는 형태 외에도 고려해야 할 요소가 많다. 금속의 물리적, 화학적, 기계적 특성 간의 복잡한 상호작용이 중요한데, 이를 적절히 제어하지 못하면 최종 제품의 품질이 떨어질 수 있다. 예를 들어, 3D 프린팅으로 제작한 칼은 전통적인 방식으로는 어려운 복잡한 곡선과 정교한 디자인을 구현할 수 있지만, 금속 자체의 특성을 고려하지 않으면 칼날이 쉽게 부러지거나 너무 부드러워질 수 있다. 이는 3D 프린팅의 복잡한 형태 제작에서 해결해야 할 주요 과제다. 금속 작업자들은 수천 년의 경험과 최근 과학의 발전을 바탕으로 금속의 특성을 효과적으로 제어할 수 있는 검증된 기술을 개발해왔다. 금속 가공의 과정에는 금속을 가열하고 두드려 그 결정 구조를 변화시키는 작업이 포함된다. 가열, 냉각, 단조(고체인 금속재료를 해머 등으로 두들기거나 압력을 가하는 기계적인 방법으로 일정한 모양으로 만드는 조작) 과정을 통해 조절함으로써, 금속 조각은 메스에서 I빔(I-Beams)에 이르기까지 다양한 용도에 적합한 구조로 미세 조정될 수 있다. 그러나 이러한 방식은 단순한 모양의 금속 물체에는 적용될 수 있지만, 복잡한 3D 프린팅된 형태에는 적용하기 어렵다. 용광로에 넣거나 망치로 두드리는 방법은 3D 프린팅의 목적에 부합하지 않기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위해 싱가포르, 스위스, 핀란드, 호주의 연구원들로 구성된 케임브리지 대학 팀은 현장에서 금속의 특성을 변경하기 위해 레이저를 사용하는 방법을 적용하기로 했다. 이 아이디어의 핵심은 레이저를 사용해 스테인리스 스틸로 만들어진 완성된 물체의 특정 부분을 선택적으로 녹여 결정 구조를 변경하는 것이다. 이 방식을 통해 연구팀은 3D 인쇄된 금속의 취성(매우 적은 변경에도 파괴되는 경우, 이를 '깨지기 쉽다'고 하고 그 정도를 '취성'이라고 함) 문제를 해결하고 금속을 강화하는 데 성공했다. 레이저를 사용한 이러한 미세한 재가열 과정은 전통 금속 가공에서 망치로 쇠를 단련하는 것과 유사하다. 연구팀은 금속을 연마하는 전통적인 기술에 착안하여 3D 프린팅에서 유사한 결과를 얻기로 했다. 예를 들어, 고품질의 칼날을 만드는 전통적인 방법 중 하나는 강철과 철을 사용해 여러 번 용접하고 두드리는 것이다. 이 과정에서 두 금속이 정밀하게 층을 이루며 칼날이 형성된다. 이러한 방법을 통해 칼 대장장이는 칼날 전체의 특성뿐만 아니라 특정 부분의 특성도 제어할 수 있으며, 결과적으로 칼날의 중앙은 유연하고, 가장자리는 날카롭게 유지된다. 케임브리지 대학 연구팀은 레이저로 처리한 부위와 처리하지 않은 부위를 번갈아 가며 대장장이가 구사한 것과 흡사한 기술을 개발했다. 이 기법을 통해 그들은 제품의 최종 속성을 효과적으로 제어할 수 있었다. 케임브리지 공학부의 마테오 세이타(Matteo Seita) 박사는 "이 방법이 금속 3D 프린팅 비용을 줄이고, 결과적으로 금속 제조 산업의 지속 가능성을 향상시킬 수 있다고 생각한다"며 "가까운 미래에 용광로의 저온 처리 과정을 우회하여, 3D 프린팅 부품을 엔지니어링 분야에 사용하기 전에 필요한 단계를 더욱 줄일 수 있기를 바란다"고 말했다. 한편, 최근 미국 캘리포니아 공과대학교(칼텍, Caltech) 연구팀은 독감 바이러스만큼 작은 금속재료로 3D 프린팅에 성공했다. 칼텍의 제조 방법에 따르면 150나노미터(독감 바이러스와 비슷한 크기)의 작은 금속재료를 비슷한 크기의 기존 재료보다 3~5배 더 견고하게 만들 수 있다. 또한 한국의 한국재료연구원은 용접기법을 사용하는 3D 프린팅 과정에서 용융금속의 부피를 제어하는 원천기술을 개발했다. 이를 통해 3차원 공간에서 금속을 자유롭고 연속적으로 프린팅할 수 있는 금속 3D 프린팅 펜 기술을 개발했다. 금속 3D 프린팅 펜 기술의 장점은 3차원 공간에서 용접토치가 움직이는 방향대로 금속을 연속적으로 적층 제조할 수 있다는 것이다. 기존 레이저 기반 금속 3D 프린팅과 비교할 때, 장비 구축 비용이 낮고 상용 용접재료를 사용해 빠르게 적층제조 할 수 있다. 또한 제조시간이 단축되고, 층간 경계가 없으며, 치밀한 미세조직을 형성해 우수한 기계적 성질을 갖는 제품을 만들 수 있다.
- 산업
2023-11-16
과학자들, 다른 바이러스에 부착하는 바이러스 첫 발견

바이러스가 다른 바이러스에 달라붙어 자신의 유전자를 숙주 세포에 삽입할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 과학전문 매체 뉴아틀라스에 따르면, 이번 발견은 미국 메릴랜드 대학교 과학자들이 실험 결과에서 나타난 명백한 오염을 통해 처음으로 확인됐다. 일반적으로 바이러스는 동물, 식물, 박테리아와 같은 숙주 유기체의 세포를 감염시키지만, 다른 바이러스에 직접 부착되는 현상은 알려지지 않았다. 이번 연구에서 주목된 것은 '도우미' 바이러스와 '위성' 바이러스 간의 관계다. 위성 바이러스는 생존을 위해 도우미 바이러스에 의존하며, 과학자들은 이번 연구에서 위성 바이러스가 도움을 주는 도우미 바이러스에 지속적으로 부착되어 있는 것을 관찰했다. 이번 발견은 박테리오파지(포도상구균 바이러스)를 연구하는 학부 프로젝트의 일환으로, 환경 샘플에서 바이러스를 분리하고 실험실에서 염기서열 분석을 수행하는 과정에서 시작됐다. 한 샘플에서 '마인드플레이어(MindFlayer)'라는 이름의 예상 바이러스 DNA가 발견되었지만, 분석 결과 알려지지 않은 DNA의 오염이 확인됐다. 반복된 실험에서도 같은 결과가 나타났다. 이 현상을 파악하기 위해 연구자들은 투과전자현미경(TEM)을 사용하여 샘플을 검사했다. 그 결과, 마인드플레이어 바이러스의 '목' 부분에 '미니플레이어(MiniFlayer)'라고 불리는 작은 위성 바이러스가 부착되어 있는 것을 발견했다. 이 현상은 일회성 사건이 아니었다. 관찰된 박테리오파지 중 80%, 즉 50개 중 40개에 위성 박테리오파지가 부착되어 있는 것이 확인됐다. 더욱 흥미로운 것은, 덩굴손이 존재하지 않았지만, 일부 박테리오파지가 과거에 덩굴손에 묶여 있었다는 흔적인 '덩굴손' 구조를 가지고 있었다는 점이다. 연구의 제1 저자인 메릴랜드 대학교의 타지드 드카발로(Tagide deCarvalho) 박사는 "이 현상을 목격했을 때 정말 믿기 어려웠다"고 말하며 "박테리오파지나 다른 바이러스가 다른 바이러스에 부착되는 것은 전례가 없는 일"이라고 강조했다. 연구팀은 발견 후 위성 바이러스와 헬퍼 바이러스, 숙주 바이러스의 게놈을 분석해 일어나고 있는 현상을 조사했다. 연구에서는 마인드플레이어 바이러스가 알려진 다른 위성 바이러스들과 달리 숙주의 DNA에 통합되는데 필요한 유전자가 없다는 것을 발견했다. 이는 마인드플레이어가 숙주 세포 내에서 복제하기 위해서는 근처에 있어야 한다는 것을 의미한다. 이번 연구의 수석 저자인 이반 에릴(Ivan Erill)은 "바이러스의 부착 메커니즘이 이제 명확해졌다. 부착하지 않으면 동시에 세포 안으로 들어갈 수 있다는 것을 보장할 수 없다"고 말했다. 이 메커니즘의 정확성과 다른 바이러스들 사이에서의 일반성을 확인하기 위한 추가 연구가 계획되어 있으며, 이 연구는 국제 미생물 생태학 학회지에 게재됐다.
- IT/바이오
2023-11-15
美 텍사스 주립대 "한의학, 심장마비 후 합병증 감소"

약 2년 전 심근경색으로 인한 갑작스러운 심장마비로 위독한 상황에 처했던 J씨(남·60대)는 2개월여의 치료 후 건강을 회복하고 퇴원했다. 그는 이후 한의원을 방문하여 체질 분석과 침술, 한약 치료를 받았고, 이러한 방법들이 자신에게 큰 도움이 되었다고 전했다. 최근 한의학이 심장마비, 뇌졸중, 사망 등의 심각한 합병증을 감소시키는 데 효과가 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 텍사스 주립대 사우스웨스턴 메디컬 센터(UT Southwestern Medical Center) 연구팀은 STEMI 후 주요 심장 및 뇌혈관 합병증의 위험을 감소시키는지 확인하기 위해 중국 전통 의학인 통심락캡슐(tongxinluo capsule, 通心絡膠囊)에 대한 최초의 서양식 임상 시험 중 하나를 수행했다. 미국 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 한의학 치료 효과가 최대 1년까지 지속됐으며 이를 통해 한의학 치료법에 대해 더 연구하고 개선할 수 있는 길을 열었다고 평가했다. 해당 매체는 또한 ST분절 상승 급성심근경색증(STEMI)이 관상동맥의 완전 또는 거의 완전한 폐쇄로 인해 발생하는 가장 치명적인 심장마비 유형이라고 설명했다. STEMI는 몇 시간 내에 심장에 영구적인 손상을 일으킬 수 있으며, 추가적인 심장마비, 부정맥, 심부전, 뇌졸중의 위험을 증가시킨다고 알려져 있다. 이번 연구의 공동 저자 중 한 명인 에릭 피터슨(Eric Peterson)은 “현재 사용되는 많은 약물은 자연 요법이나 가정 요법 연구를 통해 처음으로 인식됐다”며 “우리는 이러한 장점을 가져온 전통 한의학의 정확한 활성 성분과 작용 메커니즘을 알지 못하지만, 이 치료법을 탐구하고 개선해야 한다는 점을 시사한다”고 말했다. '심장의 네트워크를 연다'는 뜻의 통심락캡슐은 중국에서 심장마비나 뇌졸중을 앓은 환자를 치료하는 전통적인 치료법으로 오랫동안 사용되어 왔다. 1996년 중국 국가식품의약국은 세포 및 동물 모델에서 유용한 결과를 바탕으로 협심증과 뇌졸중에 대한 통심락 캡슐 사용을 승인했다. 이 약은 인삼, 거머리, 전갈, 매미, 지네, 바퀴벌레, 백단향, 유향 등의 약초와 동물 추출물을 혼합한 것이다. 연구팀은 중국 내 124개 임상 센터에서 지난 2019~2020년 사이에 STEMI를 앓은 환자 3777명을 모집했다. 이들은 심장마비 발생 후 몇 시간 내에 관상동맥 혈전을 외과적 또는 화학적으로 제거해 치료를 받았다. 이후 1년 동안 아스피린과 같은 표준 치료법이나 베타 차단제와 같은 약물 외에도 환자의 절반이 무작위로 통심락캡슐을 투여받았다. 나머지 절반은 통심락캡슐과 모양, 냄새, 맛이 비슷한 위약을 복용했다. 연구진은 1년에 걸쳐 주요 부작용인 심장 사망, 반복적인 심장 공격, 뇌졸중 및 심장 혈류를 복원하기 위한 응급 수술을 결합한 주요 부정맥이 발생한 빈도를 추적했다. 그들은 30일째에 위약군에 비해 통심락캡슐을 복용한 환자의 주요심뇌혈관사건(MACCE)가 약 30% 더 낮다는 것을 발견했다. 임상 치료 후에도 효과는 1년 동안 지속됐다. 통심락캡슐을 복용한 환자들은 심장병 사망 위험이 25% 감소하는 등 MACCE의 개별 구성 요소에 대한 위험도 더 낮았으며, 통심락캡슐의 주요 부작용도 관찰되지 않았다. 이번 연구의 공동 저자 잉 시안(Ying Xian) 신경학과 종신 부교수는 "많은 약물이 전통 중국 의학이 보여준 만큼의 인상적인 효과를 얻지 못했다"라며 "통심락캡슐은 추가적인 연구를 통해 그 가치를 입증할 필요가 있다"고 말했다. 통심락캡슐에는 다양한 성분이 포함되어 있어, 추가 연구는 이 성분들 중 어떤 것이 심장 공격 후 합병증의 위험을 줄이는 데 기여하는지 밝히는 데 중점을 둘 것으로 예상된다. 전통 의학이 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받기 위해서는 연구 결과가 다른 인구집단에서도 재현될 필요가 있다.
- 생활경제
2023-11-14
99.6% 반사율 '초백색 세라믹' 개발⋯건물 냉각 혁신

99.6%라는 최고의 반사율로 건물을 시원하게 하는 혁신적인 '초(超)백색 세라믹'이 개발됐다. 홍콩의 과학자들이 햇빛과 열을 99.6% 반사해 건물을 획기적으로 냉각시킬 수 있는 새로운 초백색 세라믹 소재를 시연했다고 과학전문 매체 뉴아틀라스가 지난 12일(현지시간) 보도했다. 딱정벌레의 특성에서 영감을 받은 이 소재는 나노 구조 기술을 활용해 그 효과를 발휘하며, 외부 환경 조건에 견딜 수 있는 강한 내구력을 지녔다. 또한, 이 소재의 생산 과정은 상대적으로 간단하여 대량 생산으로 확장이 용이하다는 장점이 있다. 사람들은 집이 너무 더워지면 종종 에어컨을 먼저 켜곤 한다. 이는 즉각적인 냉방 효과를 가져올 수 있지만, 건물의 냉난방 비용이 전체 에너지 비용의 큰 부분을 차지하기 때문에 에너지 효율성은 낮은 편이다. 과학자들은 에너지 소모가 적으면서도 실내 온도를 수동적으로 조절하는 대체 방법을 찾고 있다. 그이러한 방법 중 하나는 건물과 옥상을 밝은 색으로 칠하는 것이다. 기본 물리학 원리에 따르면, 밝은 색상은 어두운 색상보다 빛을 덜 흡수하기 때문에 실내를 더 시원하게 유지할 수 있다. 이러한 원리를 바탕으로 최근에는 태양광을 95% 이상 반사하는 '초백색 페인트'가 개발됐다. 앞서 미국 퍼듀대학교의 연구팀은 2020년 10월, 햇빛의 95.5%를 반사하고 열을 거의 흡수하지 않는 초백색 페인트를 개발했다. 연구에 따르면, 이 페인트를 적용한 표면은 밤에는 주변보다 약 10도(°C) 낮은 온도를 기록했고, 낮 시간에는 태양이 가장 높은 위치에 있을 때도 온도가 최소 1.7°C 낮았다. 이 페인트는 자외선 흡수를 최소화하기 위해 시중 페인트에 주로 사용되는 이산화티타늄 대신 탄산칼슘을 충전제로 사용했다. 그 결과, 이 초백색 페인트는 햇빛을 80~90% 반사하는 기존의 열 차단 페인트들보다 훨씬 높은 빛 반사율을 달성했다 그러나 이러한 페인트는 건물의 냉각 효과를 상당히 개선할 수 있지만, 코팅 솔루션은 건물의 내구성과 관련된 문제들이 발생할 가능성이 있다. 최근 홍콩 시티대학교(CityU)의 과학자들은 다른 페인트보다 성능이 뛰어난 새로운 냉각 세라믹 소재를 개발했다. 이 소재는 단순한 흰색 페인트가 아니라 나노 구조에서 높은 반사율을 달성하는 것이 특징이다. 사이포칠러스 딱정벌레에서 영감을 얻은 이 소재는 거의 모든 스펙트럼의 햇빛을 효율적으로 산란시킨다. 이 연구의 결과로, 개발된 소재의 태양 반사율은 99.6%로 사상 최고치를 기록했으며, 적외선 열 방출량도 96.5%에 달하는 것으로 나타났다. 이 연구는 '사이언스' 저널에 게재됐다. 홍콩 시티 대학교 연구팀은 알루미나 소재가 태양열 흡수를 줄일 뿐만 아니라 날씨에 따라 냉각 세라믹의 내구성을 높여준다고 말했다. 다른 패시브 쿨링 소재와 코팅의 약점인 자외선 노출로 인한 성능 저하를 방지하고 표면에서 수분 증발 속도를 높여 증발 냉각의 보너스 효과를 더한다. 게다가 1000°C(1832°F) 이상의 온도에서도 견딜 수 있는 내화성까지 자랑한다. 이 연구의 공동 교신저자인 에드윈 초치얀 교수는 "이 냉각 세라믹의 장점은 고성능 PRC와 실제 환경에서의 애플리케이션에 대한 요구 사항을 모두 충족한다는 점"이라고 말했다. 초치얀 교수는 "우리의 실험에 따르면 냉각 세라믹을 주택 지붕에 적용하면 공간 냉각을 위해 20% 이상의 전기 절감을 달성할 수 있으며, 이는 기존의 능동 냉각 전략에 대한 사람들의 의존도를 줄이는 데 있어 냉각 세라믹의 큰 잠재력을 확인하고 전력망 과부하, 온실가스 배출과 도시 열섬을 피할 수 있는 지속 가능한 솔루션을 제공한다"고 설명했다. 연구팀은 또 알루미나와 같은 일반적인 재료와 상 반전 및 소결의 2단계 공정을 사용해 이 소재를 대량으로 쉽게 생산할 수 있다고 설명했다. 그리고 흰색 세라믹 기반의 소재에 다른 재료를 추가하면 다양한 색상과 패턴의 제품을 만들수 있다고 덧붙였다.
- IT/바이오
2023-11-14
노르웨이, 해상 풍력 비용 50% 절감 새 터빈 개발

노르웨이에서 해상 풍력 발전의 운영 비용을 절반으로 줄일 수 있는 새로운 터빈을 개발했다. 미국 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)에 따르면, 노르웨이에서 기존의 풍력 터빈과는 완전히 다른 새로운 형태의 부유식 풍력 터빈이 개발돼 테스트에 들어갈 예정이다. 월드 와이드 윈드(World Wide Wind, WWW) 사가 개발한 이 대항 회전식 수직 축 터빈(contrarotating vertical-axis turbine, VAWT)은 기존 풍력 터빈에 비해 비용이 저렴하고 효율적일 것으로 기대되고 있다. 기존 풍력 터빈은 바람을 이용해 프로펠러를 회전시켜 전기를 생산한다. 이 프로펠러는 탑의 상단에 위치하며, 발전기와 연결되어 있다. 하지만, 바람 방향에 따라 터빈이 조정되어야 하고, 유지보수 비용도 상당하다. 반면에, 대항 회전식 VAWT(Vertical Axis Wind Turbine)는 이런 단점들을 해결한다. 모든 발전 장비가 지면에 위치해 있고, 터빈은 수직 축을 중심으로 회전한다. 이 구조 덕분에 바람 방향에 상관없이 안정적이며, 유지보수 비용도 절감된다. 더욱이, 이 VAWT는 고정된 블레이드를 사용해 유지보수가 용이하고, 바람 방향에 따른 블레이드 조절이 필요 없다. WWW사의 한스 베른호프 최고기술경영자(CTO)는 대항 회전식 VAWT가 기존 풍력 터빈보다 전력 생산을 두 배로 늘리고, 발전 비용을 절반으로 줄일 수 있다고 밝혔다. 이 혁신적인 터빈 설계는 해상 풍력 발전의 미래에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 경제적이고 효율적인 이 터빈은 해상 풍력을 더욱 저렴하고 접근하기 쉬운 에너지원으로 변모시킬 수 있다. 특히, 대항 회전식 VAWT는 기존 터빈보다 비용 효율성과 성능 면에서 우수할 것으로 예상된다. 이는 해상 풍력이 더 저렴하고 접근 가능한 에너지원이 될 수 있음을 의미한다.
- 산업
2023-11-11
덴마크 기업, 우주비행사 훈련용 해저 정거장 설계

화성이나 우주에서 생활할 우주비행사를 훈련하기 위해 해저 정거장이 구축된다. 미국 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)는 최근, 덴마크의 SAGA 스페이스 아키텍츠(SAGA Space Architects)가 우주비행사 훈련용 수중 서식지(UHAB, underwater habitat)를 설계했다고 보도했다. 수중에서 생활 가능한 UHAB는 최대 4명의 훈련생 우주인이 한 달 이상 머물 수 있으며, 이 기간 동안 해저에 고정되어 있을 예정이다. 달이나 화성의 표면에 앞으로 지어질 구조물과 유사하게, UHAB는 완전히 밀폐되어 있으며 자급자족이 가능한 구조로 설계됐다. 이로 인해 우주인들은 다른 행성에서 지내는 것과 유사한 밀폐된 환경에서 생활하며 겪게 될 신체적, 심리적 도전을 경험할 수 있다. SAGA는 2026년경 유럽 해역에 최종적으로 4인용 버전의 UHAB를 배치할 계획이며, 유럽 우주국(ESA)을 비롯한 기관들이 이를 사용할 수 있을 것으로 보인다. 이 구조물은 바닥 면적이 약 10㎡(108제곱피트)이며, 깊이 10m(33피트) 이상에서 압력에 견딜 수 있다. 또한 생물학자나 해양학자들도 해양 환경연구를 위해 이 구조물을 활용할 수 있다. SAGA는 1인용 데모 버전의 UHAB를 이미 성공적으로 테스트했다. 지난 10월 초, 회사 공동 창업자 겸 수석설계자 세바스티안 아리스토텔레스(Sebastian Aristotelis)는 코펜하겐 인근 해저에서 깊이 7m(23피트)에 위치한 1.5㎡(16제곱피트) 구조물에서 48시간 시간 동안 지내면서 실험을 진행했다. 아리스토텔레스는 실험에 대해 "우리는 많은 가설을 검증할 수 있었으며, 예상치 못했던 교훈을 얻었다"며, "예를 들어, 폐쇄 셀 구조의 단열재는 높은 압력에서 상당히 압축되어 내부 직물을 찢는 문제를 경험했다. 실험에서는 약간의 수축만 관찰됐지만, 실제로 내부에서 느낀 압력은 힘에 대한 직관적인 이해를 얻는데 큰 도움이 되었다"고 말했다. UHAB는 우주인들이 화성에서의 생활에 대비하도록 돕는 중요한 도구가 될 잠재력을 가지고 있다. 우주인들은 UHAB에서 밀폐된 환경에서 생활하고 작업 방법을 학습할 수 있을 뿐만 아니라, 화성과 유사한 극한의 환경 조건에서 생존 기술을 익힐 수 있다. 또한 UHAB는 우주 탐사에 새로운 가능성을 열어줄 수 있다. 예를 들어, 이 구조물은 우주인이 화성이나 우주에 더 오랫동안 머물 수 있도록 하거나, 자원 추출과 가공 과정에 사용될 수 있다.
- 산업
2023-11-10
암 조기 진단 위한 새로운 혈액 검사 개발

암을 조기 발견할 수 있는 저렴하고도 새로운 혈액 검사 방법 개발됐다. 대부분의 암은 증상이 나타나기 전까지 진단되지 않고, 증상이 나타난 시점에는 이미 질병이 널리 퍼져 치료가 어려운 경우가 많다. 바이오마커(biomarker)는 암을 감지하는 데 사용되지만, 일부는 증상이 나타난 후 혹은 특정 암 유형에만 감지가 가능하다. 그러나 이제 빠르고 저렴한 새로운 혈액 검사가 개발되어 증상이 나타나기 전에 암을 발견하는 것이 가능해졌다. 이로 인해 암 진단 방법에 혁신이 일어날 것으로 기대된다. 미국 매체 뉴아틀라스에 따르면, 뉴욕시 록펠러대학교의 연구팀은 다양한 암의 조기 발견 가능성을 보여주는 암세포에서 생산되는 주요 단백질을 검출하는 매우 정밀한 혈액 검사를 개발했다. 검사 비용은 약 3달러로 저렴한 비용으로 눈길을 끌었다. 'LINE-1 ORF1p'는 과학계에서 주목받고 있는 비교적 새로운 바이오마커 단백질이다. 바이오마커는 단백질이나 DNA, RNA, 대사 물질 등을 활용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표로 사용된다. 'LINE-1(Long interspersed element-1)'은 모든 인간 세포에서 발견되는 레트로트랜스포존(retrotransposon)으로 바이러스와 유사한 특성을 가지며, 게놈의 새로운 위치에 자신을 복사해 붙여넣는 메커니즘을 통해 복제된다. 레트로트랜스포존은 DNA의 일부분이 유전체 내의 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 수 있는 전이인자(transposable element) 중 하나다. '오픈 리딩 프레임 1 프로틴(ORF1p)'은 식도암, 결장암, 폐암, 유방암, 전립선암, 난소암, 자궁암, 췌장암, 두부암, 머리와 목 등의 가장 흔하고 치명적인 암 중 많은 암에서 높은 수준으로 생산되는 단백질이다. 이번 연구의 공동 저자인 존 라카바(John LaCava) 박사는 "트랜스포존은 주로 정자와 난자, 배아 형성 과정에서 활성화되므로 트랜스포존이 비병리학적으로 활성화될 수도 있다. 하지만 그렇지 않은 경우, 이러한 '점핑 유전자'는 게놈 내에서 침묵 상태를 유지하며, 그 활동이 세포에 스트레스와 손상을 유발하기 때문이다"라고 말했다. 대부분의 경우 신체는 LINE-1을 통제한다. 하지만 LINE-1이 ORF1p를 생성하고 표출할 때, 이는 뭔가 잘못되었을 수 있는 신호일 수 있다. 라카바는 "LINE-1이 표출되지 않도록 하고 ORF1p를 생성하는 것을 방지하는 메커니즘이 있으므로 전사체를 제어할 수 없는 건강하지 못한 세포에 대한 대용으로 이 단백질을 사용할 수 있다"며 "건강한 사람의 혈액에서 ORF1p가 검출되어서는 안 된다"고 지적했다. 암세포는 질병 초기부터 ORF1p를 생산하는 것으로 알려져 있으므로 이를 정확하게 탐지하는 방법을 개발하는 것은 암을 초기 단계에서 발견할 수 있음을 의미한다. 연구팀은 혈장 내에서 ORF1p를 검출하기 위한 빠르고 저렴한 검사를 개발했다. ORF1p는 기존 임상 실험실 방법의 검출 한계보다 훨씬 낮은 농도에서 발견되기 때문에 연구팀은 소량의 혈청, 혈장 또는 뇌척수액에서 바이오마커를 측정하기 위한 미세분자 기반 검출 기술인 시모아(Simoa)를 사용했다. 이들은 라마에서 파생되고, 조작된 맞춤형 나노바디 시약을 사용하여 ORF1p 단백질을 검출하고 포획했다. 라카바는 "우리는 대장암에서 ORF1p와 다른 단백질의 분자적 연관성을 포착하고 설명하려는 임무의 일환으로 이러한 시약을 개발했다"고 말했다. 연구팀은 대부분의 대장암에 LINE-1 단백질이 풍부하게 발견된다는 것을 인지하고 있었으며, 이 단백질이 형성하는 상호 작용이 암의 성장에 도움을 주면서 정상 세포 기능의 조절을 방해할 수 있다고 추측했다. LINE-1 입자를 분리함으로써 이러한 상호 작용을 자세히 관찰할 수 있었다는 것이 라카바의 설명이다. 연구팀은 새롭게 개발된 분석 방법을 이용하여 다양한 암 유형을 가진 환자들과 암이 없는 것으로 알려진 400명 이상의 '건강한 대조군' 개인들을 조사했다. 대조군의 약 99%에서는 혈장 ORF1p가 검출되지 않았다. 하지만 ORF1p가 검출된 5명 중 가장 높은 수치를 보인 한 환자는 6개월 후에 진행성 전립선암이 발견됐다. 연구에 포함된 초기 단계의 8명의 난소암 환자 중 4명에서 ORF1p에 대해 양성 반응이 나타났는데, 이는 바이오마커가 초기 질병을 나타내는 지표가 될 수 있음을 시사한다. 전반적으로 연구팀은 이 검사가 난소암, 위식도암, 대장암 환자의 혈액 샘플에서 매우 정확하게 ORF1p를 검출한다는 사실을 발견했다. 검사 비용은 3달러(약 3940원) 미만이며, 결과는 2시간 이내에 나온다. 이 검사는 암 진단뿐만 아니라 암 치료의 효과성을 평가하는 데에도 유용하게 사용될 수 있다. 치료가 성공적일 경우, 환자의 ORF1p 수준이 감소해야 한다. 연구팀은 위식도암 치료를 받는 19명의 환자를 연구한 결과, 치료에 반응한 13명의 환자에서 ORF1p 수준이 검출 한계 아래로 떨어지는 것을 관찰했다. 연구팀은 이 검사가 조기 경보 시스템으로 일상적인 건강 관리에 통합될 것으로 기대하고 있다. 라카바는 "건강한 시기에는 ORF1p 수준을 측정하여 기준점을 설정할 수 있을 것"이라고 말했다. 그는 "이후 의사는 ORF1p 수준의 변화를 관찰할 것이며, 이는 건강 상태에 변화가 있음을 나타낼 수 있다. ORF1p 수준의 약간의 변동은 정상일 수 있지만, 지속적인 상승은 심층적인 조사가 필요한 이유가 될 있다"고 말했다. 더욱 광범위한 연구 대상 집단을 사용한 추가 연구는 이 검사의 효과를 더욱 확실하게 검증하고, 세포암 이외의 다른 암 유형을 감지할 수 있는지 확인하기 위해 필요하다. 또한 순환 중인 ORF1p의 정상 기준 수준이 무엇인지와 이 수준에 영향을 주는 요인들을 이해하기 위한 추가 연구가 요구된다. 한편, 한국의 아이엠비디엑스는 최첨단 유전자 분석 기술을 바탕으로 한 알파리퀴드 플랫폼을 개발해 활용 중이다. 이는 인공지능(AI) 초정밀 유전자 검사법을 활용해 암 조기진단부터 진행성 암의 재발 예측과 치료 프로파일링 서비스를 제공한다. 암세포에서 혈액으로 방출된 DNA 조각인 '순환 종양 DNA(ctDNA, circulating-tumor DNA)'를 검출하고 차세대 염기서열 분석(NGS)을 통해 DNA 정보를 스캔해 유전자변이를 분석한다. 이 간편한 혈액검사는 비침습적 검사법으로 출혈이나 감염 등의 부작용이나 방사선 노출 위험이 없다. 기존 검사로는 발견하기 어려운 1cm 미만의 작은 종양도 검출할 수 있는 것으로 알려졌다.
- 생활경제
2023-11-09
중국, 시멘트 공장 창고 재활용시설 떠 있는 '방주' 공개

사용하지 못하는 의미 있는 공장을 개조해 지역 명물인 카페나 식당을 만들거나, 자동차를 고치는 정비소로 활용하는 등 다양한 시도가 이어지고 있다. 물론 한국의 경우에만 국한되는 것은 아니다. 최근 중국에서도 역사적 가치가 있는 공장을 재활용하는 설계 도안이 공개됐다. 미국 매체 뉴아틀라스(newatlas)에 따르면, 중국 매드아키텍스(MAD Architects)는 지금은 사용하지 않은 상하이의 거대한 시멘트 공장 창고 위에 방주를 연상시키는 복합 용도의 건물을 디자인해 눈길을 끌고 있다. 방주 이미지를 구현할 이 시멘트 공장은 중국 상하이에 위치한 장장 시멘트 공장(Shanghai Zhangjiang Cement Factory)으로, 한때 중국 도시에서 가장 큰 시멘트 공장 중 하나로 꼽혔다. 이번 개조 공사는 대규모 창고에 중점을 뒀다. 1971년에 건설된 이 건물은 선박 가공을 위해 시멘트 공장에 원자재를 보내는 첫 번째 정류장 역할을 해왔다. 2013년에 운영을 중단하기까지 약 50년간 상하이의 도시 건설과 발전을 목격했다. 최근, 중국의 건축가들은 역사적인 산업 상징물인 시멘트 사일로, 가마 테일 타워, 1만미터 사일로 등을 포함하는 공장을 보존하기 위한 공원 클러스터 설계를 의뢰받았다. 이러한 역사적 가치가 있는 산업 건물들을 재개발하고 재사용함으로써, 문화와 스포츠, 창의적 상업 지원 시설 등을 갖춘 복합 캠퍼스로 변모시키는 계획이다. 매드가 수행할 개조 공사는 창고 벽의 산업적 미학을 존중하면서도, 지붕은 '아크(ark, 방주)'라는 이름의 새롭고 다양한 기능을 갖춘 복합 건물로 대체될 예정이다. 공동 작업 공간, 연구실, 다목적 홀, 카페, 대형 건물 등이 포함될 예정이며, 공개적으로 접근 가능한 옥상 공원이 설계되었다. 내부는 대형 금속 계단을 통해 접근 가능하며(엘리베이터 설치도 고려 중), 지상 층에는 조경과 판매 공간이 조성될 예정이다. 또한 기존 창고의 서쪽 벽은 유리벽으로 교체해 햇빛이 들어오는 밝은 공간으로 꾸민다. 건축적으로 복잡한 이 구조는 새로운 기둥, 바닥 트러스, 스패닝 트러스, 대형 스패닝 빔을 추가함으로써 방주가 떠 있는 것 같은 부유 효과를 구현한다. 오래된 벽은 스터드, 강철 와이어 메쉬, 강철 프레임을 사용하여 보강할 계획이다. 건물 내부에서 강변의 경치를 즐길 수 있도록, 오래된 공장 건물의 1층은 강변을 따라 개방되어 수변 광장과 통합될 예정이다. 건물 중앙에는 복도가 설치되어 공원 내의 광장과 강둑을 연결하며, 새로 설계된 다리는 강 양안을 연결해 지역민들이 이 새로운 공공 공간을 더욱 편리하게 이용할 수 있도록 할 것이다. 옥상은 추가적인 도시 공공 공간으로 구상됐다. 사람들은 이 공간에 자유롭게 접근할 수 있으며 멀리 천양강의 경치를 즐길 수 있다. 방주의 처마는 완만하게 기울어져, 건물 높이가 추안강 유역에 미칠 수 있는 압박감을 최소화하는 동시에 옥상 테라스에서 바라보는 전망을 최적화한다. 매드에 따르면, 이 프로젝트는 오래된 구조와 새로운 구조를 결합하여 시간과 물리적 차원에서의 3차원적 계층 구조를 구현함으로써 쇠퇴한 산업 현장에 새로운 활력을 불어넣을 것으로 기대한다. 매드의 공동창업자 마 옌쑹(Ma Yansong)은 "산업 유산은 그 안에 담긴 역사적 가치 때문뿐만 아니라 미래에 역사 의식을 주는 중요한 요소로 보존되고 활용되어야 한다"며 "이에 우리는 산업 미학을 단순히 찬양하고 통합하는 것이 아니라 현재와 미래의 정신에 초점을 맞출 필요가 있다"고 강조했다. 현재 방주 프로젝트는 진행 중이며 오는 2026년 완공될 예정이다.
- 생활경제
2023-11-09
사족보행 로봇, 시각 장애인 안내견 대체재 모색

안내견은 시각 장애인에게 매우 중요한 도움을 주지만, 이들을 양육하고 훈련시키는 과정은 시간이 많이 소요되고 비용도 상당하다. 과학 기술 전문 매체 뉴아틀라스는 최근 과학자들이 사족보행 로봇, 즉 네 발로 걷는 로봇을 안내견의 대체재로 연구하기 시작했다고 보도했다. 이 로봇들은 전통적인 안내견의 역할을 수행할 잠재력을 가지고 있다. 미국 가이드도그 협회(Guide Dogs of America)에 따르면, 한 마리의 안내견을 키우고 훈련하는 데 약 4만8000달러(약 6300만원)가 소요된다. 비록 최종 사용자가 이 전체 비용을 지불하지는 않지만 일반적인 강아지 양육 비용은 부담해야 한다. 또한 안내견은 보통 5~8개월 이상 전문적인 훈련을 받은 후에 사용자와 함께 추가적인 훈련을 받아야 한다. 반면 사족보행 로봇은 미리 프로그래밍할 수 있으며 음식이나 물, 운동이 필요하지 않다는 장점이 있다. 이들은 약 1500달러(약 200만원) 정도에 구입할 수 있다. 이러한 이점을 고려하여 뉴욕 빙엄턴(Binghamton) 대학의 스치 장(Shiqi Zhang) 부교수 팀은 중국의 로봇기업 유니트리 로보틱스의 유니트리(Unitree) A1 로봇으로 효과적인 안내견 역할을 하는 방법을 연구하기 시작했다. 시중에서 구입 가능한 이 로봇은 장애물 감지와 회피, 경로 탐색 등을 할 수 있는 센서를 기본적으로 탑재하고 있다. 이 기능들은 시각 장애인을 안내하는 데 매우 유용할 수 있으며, 전통적인 안내견이 수행하는 역할을 대체할 가능성이 있다. 장 교수는 컴퓨터 과학 학생인 다비드 데파지오(David DeFazio)와 히로타 아이스케(Eisuke Hirota)와 협력하여 일반적인 개 목줄을 연결할 수 있는 인터페이스를 설계하고 구현했다. 이들은 강화 학습 방법을 활용해 사용자가 목줄을 특정 방향으로 당기면 로봇이 왼쪽이나 오른쪽으로 방향을 전환하는 맞춤형 제어 소프트웨어를 '훈련'시켰다. 최근 시행된 시연에서, 개조된 유니트리(Unitree) A1 로봇은 복도를 따라 사람을 안내하는 데 성공했으며, 복도 내 교차점에서 사용자가 목줄을 당기는 방향에 신속하게 반응했다. 이 연구는 초기 단계에 있지만, 사족보행 로봇이 미래에 시각 장애인용 안내견을 대체할 가능성을 제시한다. 사족보행 로봇은 전통적인 안내견에 비해 비용이 적게 들고, 구하기 쉽고, 훈련이 덜 필요하다는 장점이 있다. 또한, 이들은 더 견고하고 튼튼하며 다양한 환경에서 작동할 수 있다는 이점을 가지고 있다.
- 산업
2023-11-08
설탕 대체품 알룰로스, 대량 생산 기술 개발

설탕 대체품 알룰로스 대량 생산 기술이 개발됐다. 미국 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 식품과학&기술분야 저명 학술지 '네이처스 npj 음식 과학(Nature's npj Science of Food)'에 게재된 설탕 대체품 알룰로스를 대량 생산할 수 있는 기술에 대해 소개했다. 설탕은 우리 몸에 필요한 에너지를 제공하는 주요 영양소이기도 하지만, 과다하게 섭취하면 체중이 늘거나, 제2형 당뇨병, 심장병 등의 만성질환을 일으킬 수 있다. 알룰로스는 자당보다 약 70% 정도의 당도를 가지고 있으면서도, 열량은 단지 10% 정도이며, 제2형 당뇨병 환자의 혈당 수치를 개선할 수 있다. 다만, 현재의 생산 방법으로는 알룰로스의 생산량이 낮고 품질도 높지 않아, 그 성장 가능성이 제한되고 있다. 그런데 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스(UC Davis)의 과학자들이 알룰로스 생산에 대한 중요한 돌파구를 제시했다. 알룰로스의 품질을 높이고 생산량을 증대할 수 있는 방법을 개발해 건강한 설탕 대체품의 가능성을 확대시켰다. 알룰로스는 1그램 당 약 0.4칼로리로, 일반 설탕의 4칼로리에 비해 칼로리가 상당히 낮다. 또한, 단당류로 신체 내에서 다른 신진대사 과정을 거친다. 대장에서 약 70%의 알룰로스가 흡수되며, 이는 24시간 이내에 소변으로 배출된다. 나머지 알룰로스는 대장을 통해 48시간 이내에 몸 밖으로 나온다. 그 결과, 알룰로스는 혈당이나 인슐린 수치에 별다른 영향을 주지 않는다. 현재, 알룰로스는 D-타가토스-3-에피머라아제(D-tagatose-3-epimerase,DTEase)와 D-프시코스-3-에피머라아제(D-psicose-3-epimerase, DPEase)라는 효소를 사용해 프루토스로부터 변환되는 과정을 통해 추출된다. 그러나 이 방법에는 일부 제한적인 요소가 있어, 생산량이 최대 50%에 그치며 순도도 낮게 유지되고 있다. 연구팀은 기존 효소를 개선하여 생산량을 늘리려는 시도를 넘어, 알룰로스를 새로운 방법으로 생산할 방안을 모색했다. 이 과정에서 일반적인 장내 세균인 대장균(E. coli)을 이용한 새로운 생산 방법을 찾아냈다. 이 미생물의 대사 과정을 수정해 포도당을 공급받으면 알룰로스로 변환하도록 했다. 이로 인해 62% 이상의 생산량 증가와 중요한 순도 수준도 달성할 수 있었다. 연구팀은 새로운 생산 방법이 현재 인프라와 생물화학 기술을 사용해 알룰로스 생산을 증대하는 것이 지속 가능하고 경제적이라고 설명했다. 연구자들은 논문에서 "전체 세포 촉매 기술과 인프라는 이미 산업적으로 확립되어 있고, 모델 생물인 대장균은 상업적 식품 생산과 경쟁하지 않는 원료를 사용할 수 있다"고 언급했다. 희귀 설탕인 알룰로스를 대량으로 생산할 수 있는 이 기술은 초가공 식품에 사용될 저칼로리 설탕 대체제를 제공함으로써, 전 세계적으로 증가하고 있는 비만 문제 해결에 기여할 것으로 예상된다. 더불어, 알룰로스의 생산 증가는 의학적으로 중요한 단당류 공급에도 도움을 줄 것으로 보인다. 수정된 대장균은 공급받는 모든 포도당을 소비하므로 현재의 생산 방법에서 필요한 순도 향상을 위한 추가적인 후속 작업이 줄어들 것이 예상된다. 한편, 설탕 대체제로 널리 알려진 감미료에는 스테비아가 있다. 단맛이 강한 대신 칼로리가 없고 체내 흡수가 안 되며 소변으로 그대로 배출되는 것으로 알려졌다. 그러나 스테비아가 장내 미생물 균형에 부정적인 영향을 미친다는 연구 결과도 있다. 에리스리톨 또한 저칼로리 감미료로 알려져 있다. 특정 과일에서 자연적으로 발견되는 설탕 알코올이다. 설탕과는 매우 비슷한 맛을 가졌는데 혈당이나 인슐린 수치를 급등시키지 않는다. 하지만 과도하게 섭취할 경우, 소화에 문제가 생기거나 가스 배출과 설사를 유발할 수 있다. 껌을 통해 잘 알려진 자일리톨도 단맛을 지닌 설탕 알코올이다. 산을 형성하지 않는 천연 감미료이지만 역시 섭취가 지나치면 소화계 부작용이 발생할 수 있다. 이 밖에 몽크푸르트, 사카린 등이 설탕을 대체할 감미료로 알려져 있다.
- 생활경제
2023-11-02
中 세계 최초 전기 수직 이착륙 항공기 상용화 임박

중국의 드론 제조 기업 이항(eHang)은 자사의 eVTOL(전기 수직 이착륙) 항공기 '이항216(EHang 216)'이 중국 민항국(CAAC)으로부터 타입 인증을 받았다고 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)가 보도했다. 이는 세계 최초로 eVTOL 항공기에 대한 타입 인증이다. 이항216은 8개의 프로펠러가 장착된 eVTOL 항공기로, 한 번에 최대 5명의 승객을 태울 수 있다. 이 항공기의 최고 속도는 시속 130km이며, 최대 비행 거리는 35km에 달한다. 이항은 중국 광저우의 푸톈 국제공항에서 이항216을 이용한 승객 운송 서비스를 시작했다. 푸톈 국제공항은 광저우 도심에서 약 30km 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 이항216은 이 구간을 약 15분 만에 연결한다. 이항은 앞으로 '이항 216'의 서비스를 중국 전국으로 확장할 계획이며, 국제 시장으로의 진출도 계획 중이다. 이항의 eVTOL 항공기는 수직 이착륙이 가능해 도심 공간에서의 효율적 이동을 가능하게 하며, 전기 구동 방식으로 소음 감소와 환경 친화적인 면에서도 기대되고 있다. 글로벌 시장 조사 기관 프로스트 앤드 설리번(Frost & Sullivan)의 보고에 따르면, eVTOL 항공기 시장은 2025년까지 약 100조원에 달할 것으로 예상된다. 현재 세계적으로 eVTOL 항공기를 개발 중인 기업은 100여 개에 달한다. 이 중에는 미국의 조비 항공(Joby Aviation), 영국의 버티컬 에어로(Vertical Aerospace), 독일의 볼로콥터(Volocopter) 등이 대표적이다. 중국은 현재 eVTOL(전기 수직 이착륙) 항공기 분야에서 세계를 선도하는 국가 중 하나로 자리매김하고 있다. 이항(eHang)을 비롯해 웨이보(Weibo), 샤오미(Xiaomi)와 같은 중국의 대형 기술 기업들도 이 분야에 적극 투자하며 개발을 진행하고 있다. 중국의 eVTOL 항공기 기술 발전이 가속화됨에 따라, 앞으로 세계 eVTOL 시장에서 중국 기업의 영향력이 더욱 커질 것으로 전망된다. 이항이 세계 최초로 eVTOL 항공기 타입 인증을 받은 것은 중국이 이 분야에서 전 세계적으로 선두를 달리고 있음을 입증하는 사건이다. 이미 2016년부터 이항은 eVTOL 항공기의 상업적 운영을 시범적으로 실시해 왔다. 중국의 빠른 발전 속도에 대해서는 안전 문제에 대한 우려의 목소리도 있지만, 중국은 이를 해결하기 위해 4만회 이상의 시험 비행을 진행했다고 발표했다. 중국의 적극적이고 빠른 추진 방식은 앞으로 세계 eVTOL 시장의 경쟁 구도에 큰 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 중국 기업들이 글로벌 시장에서 선두를 지킬 수 있도록 시장을 빠르게 선점하는 데 성공할지 관심이 집중되고 있다.
- 산업
2023-10-30
美 매사추세츠주, 로보캅 금지 법제화⋯군대·경찰 제외

미국 디트로이트시의 범죄 조직과 맞서 싸우던 경찰관 머피는 임무 수행 중 치명적인 부상을 입는다. 그 후, 머피는 곧 자신의 기억을 프로그래밍한 최첨단 사이보그로 재탄생한다. 엄청난 방탄 기능과 최첨단 무기를 장착한 머피가 범죄를 소탕하기 위해 나서는 것이 바로 영화 '로보캅' 이야기다. 현대에 와서는 로보캅과 같은 로봇이 전쟁터나 위험 지역에서 인간을 대신해 활약하고 있다. AI(인공지능)를 탑재한 로보캅이 독자적인 판단과 행동이 가능한 시대가 도래한 것이다. 하지만 미국 매사추세츠주에서는 군대나 경찰 외에 무장 로봇은 금지될 것으로 보인다. 미국 매체 보스턴 글로브(BOSTON Globe)는 해당 지역의 국회의원, 시민단체 및 로봇 산업의 주요 인사들이 군대와 경찰 외의 로봇에 대한 무기화를 제한하는 법안을 지지하고 있다고 보도했다. 린제이 사바도사(Lindsay Sabadosa) 주 하원의원과 마이클 무어(Michael Moore) 주 상원의원이 최근 발의한 법안은 '로봇 및 드론에 무기 장착에 관한 제조, 판매 및 운용'을 금지하고 있다. 이 법안이 통과될 경우, 미국 내 최초로 제정되는 로봇 관련 법안이 될 전망이다. 법안의 주요 내용은 △무기 탑재 로봇 장치의 사용 및 판매 금지 △사람을 위협하거나 괴롭히는 용도로 사용 금지 △개인을 신체적으로 제지하기 위해 사용하는 것 등이 금지된다. 위반시에는 5000달러(한화 약 668만원)에서 2만5000달러(한화 약 3340만원)의 벌금이 부과될 수 있다. 지역 국회의원들은 이 법안을 통해 엄격한 관리 감독 없이 로봇을 무기화하는 것을 금지하는 동시에 대중의 신뢰를 강화하고자 한다. 이 법안이 통과된다면, 다른 주와 지역에서 로봇공학에 대한 책임있는 규제의 기준이 될 것으로 기대하고 있다. 다만, 미군과 그 계약업체, 무기화 방지 기술을 테스트하는 민간 기업 등은 이 법안의 적용에서 제외된다. 해당 민간 기업은 법무부 장관의 승인을 통해 면제받을 수 있으며, 이는 개별 사례마다 심사를 받은 후 면제권이 부여된다. 또한, 법 집행관이 로봇을 활용해 개인 재산에 접근하거나, 영장이 필요한 상황에서 감시 활동을 수행할 때는 반드시 영장을 소지해야 한다는 규정도 포함되어 있다. 이 법안은 매사추세츠 시민자유연맹(ACLU - American Civil Liberties Union), 매스로보틱스(MassRobotics), 국제 무인 차량 시스템 협회(Association for Uncrewed Vehicle Systems International) 및 첨단 로봇공학 기업인 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics) 등도 지지하고 있다. 브랜던 슐만(Brendan Schulman) 정책 및 법무 담당 부사장은 "첨단 모바일 로봇은 우리 생활의 질을 향상시키며 사람들을 보호하는 뛰어난 기술이지만, 일시적이고 경박한 무기화 시도는 이 혁신 기술에 대한 대중의 신뢰를 해칠 수 있다"고 밝혔다. 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics)를 비롯한 6개 로봇 기업은 지난해 범용 로봇과 관련 소프트웨어의 무기화를 하지 않겠다는 공언을 했다. 비록 이 회사의 로봇이 무기를 사용하는 일부 온라인 동영상은 잘못된 정보로 밝혀졌지만, 슐만은 "실제로 일부 구매자가 로봇에 무기를 부착하고 있다는 것을 인지하고 있다"고 주장했다. 사바도사 의원은 성명에서 "로봇공학은 우리의 경제와 일상에 긍정적인 변화를 가져올 수 있으며, 나와 동료들의 역할은 지속적으로 발전하는 이 기술에 계속해서 관심과 주의를 기울이는 것이다"라고 밝혔다.
- IT/바이오
2023-09-25
나노기술 적용된 획기적 여드름 치료제 개발

사춘기 청소년들의 가장 큰 고민인 여드름. 연고를 발라보고, 약도 복용해보고, 깨끗이 세안도 해 보지만 크게 나아지지 않아 애를 먹인다. 사춘기 청소년의 85%에서 발견되고, 후유증으로 흉터가 남기도 하는 여드름은 한국 청소년들만의 문제가 아니다. 전 세계적으로 약 8억명, 미국에서만 4500만 명이 여드름과 전쟁을 벌이고 있다. 과학기술 매거진 '뉴 아틀라스(NEW ATLAS)'는 「나노스케일(Nanoscale)」저널에 게재된 남호주 대학(University of South Australia) 연구팀이 개발한 나노 기술을 사용한 여드름 치료제에 대해 소개했다. 여드름의 원인은 여드름 미생물(Cutibacterium acnes)이라고 불리는 피부 박테리아의 과도한 증식으로 발생한다. 일종의 만성 염증질환으로 면포, 구진, 고름물집, 결절, 거짓낭 등의 병변이 나타난다. 연구팀은 여드름을 유발하는 박테리아를 제거하기 위해 미세바늘과 초음파를 결합한 나노 기술을 통해 피부 병원균에 치명타를 줄 수 있었다. 사람의 머리카락 굵기보다 5만 배 더 작은 부드러운 나노입자를 사용해 일반적으로 나라신(Narasin)으로 알려진 항균 화합물(항생제)를 여드름의 주요 발병 지점인 탈피지샘단위(Pilosebaceous unit)에 전달했다. 모낭과 모간, 피지선은 여드름 미생물(Cutibacterium acnes)이 번식하는 곳이다. 또한 현재의 경구 및 국소 약물은 다양한 성분이 혼합되어 장기간 사용하면 세균 내성이 발생할 수 있어 치료하기가 매우 어려운 것으로 알려졌다. 이번에 개발된 치료법은 새로운 항생제를 표적에 직접 전달함으로써 다른 방법보다 목적지에 도달하는 데 100배 더 효과적인 것으로 입증됐다. 파티마 아비드(Fatima Abid) 연구원은 "여드름에 처방되는 경구용 약물은 다양하지만 부작용이 많고, 물에 잘 녹지 않아 대부분의 환자와 의사는 국소 치료를 선호한다"고 말했다. 아비드의 연구팀은 돼지 귀 피부를 모델로 사용해 나노 스케일 전달 수단을 NAR[농업 분야에서 기생충 질병 콕시디아증(coccidiosis) 예방을 포함한 다양한 용도의 폴리에테르 항생제]로 알려진 나라신을 적용했다. 나라신(NAR)은 지난 1986년 처음으로 닭에 대한 사용이 승인됐다. 이전에도 항원충제, 항진균제와 항바이러스제 효능이 있는 것으로 나타났다. 여드름 치료제로 나라신이 연구된 것은 이번이 처음이며, 표적에 집중된 전달 방법과 함께 여드름 미생물이 약물 내성을 발생시킬 위험을 줄인다. 남호주 대학 약학 연구자이자 교수인 산자이 가르그(Sanjay Garg)는 "미셀 제형은 나라신을 여드름 목표 지점에 전달하는 데 효과적이었으며, 화합물 용액은 피부층을 통과하지 못했다"고 말했다. 현재까지는 여드름을 치료하기 위해 피지분비의 조절, 털집과다각질화의 교정, 여드름 미생물 집락수 감소, 염증반응 억제 등의 방법을 사용해 왔다. 이번 연구는 나노기술을 사람을 위한 치료법으로 발전시킬 수 있는 문을 열었다는 평가를 받고 있다.
- IT/바이오
2023-09-23
휴머노이드 로봇 '아폴로', 첫 공장 취업

휴모노이드 로봇이 공장에 첫 출근했다. 인간의 외모를 지닌 것이라는 뜻으로, 로봇 따위를 통틀어 이르는 말인 '휴머노이드(humanoid)' 즉, 인간형 로봇이 공장에 취업한 것. 바로 '오토봇 아폴로'가 주인공으로, 인간과 함께 일하는 일자리를 얻은 최초의 휴머노이드로 기록됐다. 최근 뉴욕포스트에 따르면, 앱트로닉이 개발한 휴머노이드 로봇 아폴로(APOLLO)는 팔과 다리, 눈이 각각 두 개이며, 키는 5피트 8인치(약 172cm)로 상자와 컨테이너를 들어 올려 공장 주변으로 옮기는 일을 수행하고 있다. 이 로봇의 설계회사 앱트로닉(Apptronik)은 로봇에 팔과 다리 같은 인간의 특징이 부여되어 사람들이 더 편안하게 작업할 수 있으며, 향후 집안일을 돕는데 사용 될 수 있다고 설명했다. 앱트로닉의 제프 카데나스(Jeff Cardenas) 최고경영자(CEO)는 악시오스(Axios)와의 인터뷰에서 "이것은 새로운 기능이 아닌 소프트웨어 업데이트"라며 "장기적으로 이러한 유형의 시스템이 수행할 수 있는 작업에는 한계가 없다"고 말했다. 다만, 하루에 8시간 일하는 사람에 비해 휴머노이드인 아폴로의 배터리는 4시간만 지속되는 것이 단점이다. 현재 앱트로닉은 두 대의 아폴로 로봇을 제작을 마쳤으며, 4대를 제작 중이다. 오는 2024년 최종 버전 생산을 앞두고 앱트로닉은 100개 미만의 테스트 버전을 생산한다는 계획이다. 경제학자들은 아폴로와 같은 휴머노이드 로봇이 대량 생산되어 시장에 도입되면 노인 간호, 제조 및 보안 분야의 일자리를 채우는 데 사용될 수 있다고 전망했다. 인간과 유사한 로봇을 만들기 위한 경쟁에 참여하는 기업로는 테슬라(Tesla), 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics), 삼성전자(Samsung Electronics), 한손로보틱스(Hanson Robotics) 등이 있다. 테슬라는 지난 2022년 공장 내에 수천 대의 휴머노이드 로봇을 보유할 계획이라고 밝혔다. 당시 테슬라는 스스로 길을 찾고, 주변을 감지하고, 스스로 물건을 집는 방법을 학습하는 로봇 '옵티머스'를 공개했다. 보스턴 다이내믹스는 걷기, 춤추기, 뒤로 재주넘기, 높이뛰기 등의 능력이 입증된 세계에서 가장 진보한 휴머노이드 로봇인 '아틀라스(Atlas)'를 공개했다. 2022년 골드만삭스는 휴머노이드 로봇이 2025~2028년에는 공장에서, 2030~2035년에는 가정에서 사용할 수 있을 것으로 예측한 보고서를 발표했다. 한국의 삼성전자와 현대차, LG, 두산 등 대기업은 미래 먹거리로 '로봇' 시장을 선택했다. 삼성전자의 경우 산업용 로봇 제조사인 레인보우로보틱스에 투자해 휴머노이드 로봇 개발을 추진 중이다. 반도체 생산공정에 휴머노이드를 적용한다는 계획이다. 또한 현대차는 미국 로봇 기업 보스턴 다이내믹스의 지분 80%를 인수했으며, 두산은 두산로보틱스 상장을 추진하고 있다. 한국 정부도 로봇산업을 국가 첨단산업 육성분야에 포함시켜 힘을 보탤 전망이다.
- 산업
2023-09-19