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[신소재 신기술(155)] 험지 극복 소프트 로봇 '리프봇', 일본 연구진 개발
- 곡선이나 굴곡이 심한 반원형 지형 등 험난한 지형을 극복할 수 있는 소프트 로봇(연성 로봇) 리프봇(Leafbot)이 개발됐다. 소프트 로봇 공학은 비정형 환경에서 뛰어난 적응력을 보여주는 로봇 분야로 주목받고 있다. 기존 로봇이 예측 불가능한 지형에서 잘 올라가지 못하는 등 어려움을 겪는 반면, 소프트 로봇은 뛰어난 유연성을 바탕으로 험난한 지형에서도 이동 능력을 향상시키고 있다. 일본 호쿠리쿠첨단과학기술대학원대학(JAIST)의 호 반 안(Van Anh Ho) 교수 연구팀은 다양한 굴곡면과 지형에서 리프봇의 적응력을 탐구했다. 이 연구에는 JAIST의 박사 과정 학생인 린 비엣 응우옌(Linh Viet Nguyen)과 코이 탄 응우옌(Khoi Thanh Nguyen)이 참여했으며, 연구 결과는 전문 학술지인 'IEEE 로봇공학 트랜잭션(IEEE Transactions on Robotics)'에 게재됐다. 해당 로봇 기술에 대해서는 테크익스플로어가 지난 17일(현지시간) 상세히 전했다. 호 교수는 "소프트 로봇은 복잡하고 비정형적인 환경을 탐색하는 능력으로 점점 더 인정받고 있으며, 검사 및 탐사와 같은 분야에서 활용 가치가 높다"며 "우리는 진동 기반 운동을 활용하여 최소한의 제어 메커니즘으로 복잡한 장애물을 극복할 수 있는 로봇을 설계했다"고 밝혔다. 기존의 진동 기반 로봇은 불규칙한 지형을 처리하기 위해 복잡한 제어 알고리즘이 필요한 경우가 많았다. 반면 리프봇은 부드러운 소재의 유연한 구조와 단순하면서도 효과적인 이동 전략을 사용하여 경사면을 횡단하고 장애물을 탐색한다. 연구팀은 리프봇의 구조를 설계하기 위해 곡선형 돌출부가 있는 부드러운 일체형 실리콘 고무를 사용하여 기어가는 다리 형태를 모방했다. 소프트 로봇의 몸체는 진동 모터에 부착되어 이동을 위한 진동 메커니즘이 가능하다. 리프봇의 움직임에 대한 물리적 원리를 설명하기 위해 연구팀은 구심력, 비대칭 마찰 상호 작용, 다리 변형과 같은 요소를 통합하는 분석 모델을 개발했다. 또한 유한 요소 분석 시뮬레이션을 통해 소프트 구조가 다양한 지형과 상호 작용하는 방식에 대한 이해를 더욱 발전시켰다. 호 교수는 "우리는 형태가 이동에 어떤 영향을 미치는지 분석하고자 했다"며 "실험 결과는 예측을 검증했으며, 특정 다리 패턴이 까다로운 지형에서 리프봇의 성능을 어떻게 최적화하는지 보여주었다"고 덧붙였다. 연구팀은 계산 모델링 외에도 광범위한 실증 테스트를 수행했다. 경사면, 반원형 장벽, 계단식 지형 등 다양한 지형에서 서로 다른 다리 구성을 가진 세 가지 로봇 모델의 성능을 비교 분석했다. 그 결과 로봇의 곡선형 다리 형태가 장애물을 극복하는 데 중요한 역할을 하여 최대 30도의 경사면과 반원형 장벽을 횡단할 수 있음을 확인했다. 또한 이론적 모델링과 실험적 검증의 성공적인 통합을 통해 리프봇의 디자인이 효과적이고 확장 가능하도록 했다. JAIST 박사 과정 학생이자 공동 저자인 린 비엣 응우옌은 "정확한 작동에 의존하는 기존 로봇과 달리 리프봇의 적응력은 다양한 표면에서 자체 조정을 가능하게 한다"며 "이러한 능력은 좁고 울퉁불퉁한 공간에서 이동성이 요구되는 분야에 특히 유용하다"고 말했다. 이 혁신적인 로봇 연구의 의미는 실험실 실험에 국한되지 않고 다양한 분야의 실제 응용 분야로 확장된다. 리프봇은 잔해가 많고 울퉁불퉁한 땅 등으로 탐사에 어려움이 큰 재난 지역에서 특히 유용할 수 있다. 이 로봇은 좁은 공간에서도 탐색할 수 있으므로 파이프라인 검사, 지하 탐사, 자율 이동성이 필요한 기타 산업 환경에도 사용할 수 있다. 또한 농업 분야에도 응용할 수 있다. 토양 분석 및 작물 검사 등에 리프봇을 활용해 정밀 농업을 가능하게 한다. JAIST 박사 과정 학생이자 공동 저자인 코이 탄 응우옌은 이번 연구의 중요성에 대해 "우리의 연구 결과와 인공지능(AI) 및 머신러닝의 발전을 결합하면 최소한의 인간 개입으로 작업을 수행할 수 있을 것"이라며 "센서 피드백 시스템을 통합하고 에너지 효율성을 개선함으로써 리프봇이 실시간 지형 적응 및 의사 결정이 가능한 자율 시스템으로 진화하여 소프트 로봇 공학 분야를 혁신할 것으로 예상한다"고 기대했다. ◇ 참조: Linh Viet Nguyen et al, '진동 메커니즘으로 구동되는 단일 구조 소프트 로봇의 지면 역학(Terradynamics of Monolithic Soft Robot Driven by Vibration Mechanism)', IEEE Transactions on Robotics (2025). DOI: 10.1109/TRO.2025.3532499
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(155)] 험지 극복 소프트 로봇 '리프봇', 일본 연구진 개발
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[우주의 속삭임(98)] 100만 개 넘는 '성간 물체', 태양계 오르트 구름에 존재할 수도
- 우리 태양계의 가장 가까운 이웃 별인 알파 센타우리(Alpha Centauri·AC·센타우루스자리 알파) 항성계에서 방출된 100만 개 이상의 '성간 물체'가 태양계를 감싸고 있는 오르트 구름(Oort Cloud)에 이미 존재할 수 있다는 주장이 나왔다. 미국 우주 전문 매체 스페이스닷컴은 지난 5일(현지시간) arXiv에 게재된 새로운 연구 논문을 인용, 이같이 보도했다. 해당 논문은 아직 동료 평가를 거치지 않았으며, 추후 행성 과학 저널(The Planetary Science Journal)에 게재될 예정이라고 라이브사이언스가 17일(현지시간) 전했다. 캐나다 서부 온타리오 대학의 리 및 천문학과, 지구 및 우주 탐사 연구소의 콜 그렉과 폴 비거트가 주도한 이번 연구는 알파 센타우리(AC) 항성계에서 지난 1억 년 동안 방출된 성간 물질의 양을 시뮬레이션하여 진행됐다. 연구진은 이 계산을 바탕으로 현재 태양계 내에 센타우루스 알파에서 온 폭 100m 이상의 '성간 물체'가 약 100만 개 존재할 것으로 예측했다. 참고로 미국을 대표하는 자유의 여신상은 높이가 93.5m에 달한다. 이는 현재 태양계 내에 자유의 여신상 크기의 성간 물체가 약 100만 개가 떠돌아다니는 것으로 이해할 수 있다. 성간 물체 발견의 의의 '성간 물체(Interstellar Object)'는 태양계 외부에서 기원하여 태양계를 통과하는 천체를 의미한다. 2017년 발견된 '오무아무아(Oumuamua)'와 2019년 발견된 '보리소프 혜성(Borisov)'이 대표적인 사례다. 성간 물체는 다른 행성계에서 온 천체이므로, 이를 분석하면 태양계 외부의 물질 조성과 형성 과정을 연구할 기회를 제공한다. 특히, 보리소프 혜성은 태양계 혜성과 유사한 성질을 보여, 혜성이 우주적으로 공통된 형성과정을 가질 가능성을 시사했다. 성간 물체는 원래 있던 별 주위에서 방출된 후 우주를 떠돌다 태양계로 들어온 천체다. 이를 통해 다른 행성계의 형성 과정과 동역학적 진화를 연구할 수 있다. 예를 들어, 오우무아무아는 예상과 달리 혜성 활동 없이 가속하는 특성을 보여 기존 모델을 수정하는 계기가 되었다. 성간 물체는 '판스페르미아(Panspermia)' 이론, 즉 생명체의 씨앗이 우주에서 이동할 가능성을 탐구하는 데 중요한 역할을 한다. 만약 성간 물체에서 생명체의 기본 구성 요소(아미노산, 유기물 등)가 발견된다면, 생명체가 우주적 규모에서 이동할 가능성을 뒷받침하는 증거가 될 수 있다. 성간 물체는 자연적으로 태양계를 통과하는 천체이므로, 인류가 미래에 다른 별로 이동할 가능성을 연구하는 데 도움을 준다. 오우무아무아의 특이한 운동 방식 때문에 일부 과학자들은 외계 문명이 만든 탐사선 가능성도 제기했으며, 이는 외계 문명 탐색(SETI) 연구와 연결될 수 있다. 아울러 태양계와 은하 환경을 이해할 수 있다. 성간 물체의 존재 자체가 은하 내에서 천체들이 얼마나 자주 방출되고 이동하는지를 이해하는 데 도움을 준다. 이를 통해 태양계가 다른 항성계와 어떤 영향을 주고받는지를 파악할 수 있으며, 태양계가 속한 은하 환경의 역학을 연구할 수 있다. 오르트 구름은 어디에 위치하나? 연구팀은 이러한 가상의 성간 침입자(천체)들은 '오무아무아'나 '보리소프 혜성'과는 달리 태양의 중력에 영구적으로 붙잡혀 대부분 태양계 가장자리 근처의 거대한 혜성 및 소행성 저장소인 오르트 구름에 존재할 가능성이 높다고 봤다. 따라서 발견하기가 거의 불가능하다는 것. 지금은 사라진 오무아무아와 보리소프 혜성은 우리 우주 주변을 고속으로 항해하는 모습이 발견돼 성간 공간에서 유래했음을 확인했다. 오르트 구름(Oort Cloud)은 태양계를 둘러싸고 있는 가상의 천체 집합체로, 혜성의 기원지로 추정된다. 태양으로부터 약 2,000~100,000 AU(천문단위) 정도 떨어진 구간에 존재한다고 여겨지며, 이는 태양과 가장 가까운 별(프록시마 센타우리)까지 거리의 약 1/4에 해당한다. 이 개념은 1950년 네덜란드 천문학자 얀 오르트(Jan Oort)가 장주기 혜성(공전 주기 200년 이상)의 궤도를 분석하면서 제안했다. 오르트 구름은 구형의 구조로 태양을 중심으로 모든 방향에 퍼져 있기 대문에 혜성이 다양한 방향에서 태양계로 들어올 수 있다. 오르트 구름은 아직 직접 관측된 적은 없지만, 수많은 혜성이 태양계 바깥 먼 곳에서 유입되는 것으로 보아 존재할 가능성이 크다고 여겨진다. 미 항공우주국(나사·NASA)의 지금은 사라진 카시니 탐사선을 포함한 여러 우주선도 이전에 태양계를 흐르는 작은 성간 먼지 입자를 감지했다. 카시니 탐사선은 나사와 유럽우주국(ESA)이 공동 개발한 토성 무인탐사선으로 2004년 7월 토성 궤도에 진입해 본격적으로 탐사를 시작했으며, 약 13년 동안 토성을 300여 차례 공전하면서 방대한 데이터를 보낸 뒤 2017년 7월 토성의 대기권으로 진입해 임무를 종료했다. 연구진은 또한 작은 입자들이 알파 센타우리에서 태양계로 이동하는 방식을 시뮬레이션했다. 연구진은 100마이크로미터(0.004인치) 이상의 입자는 이론적으로 두 항성계 사이를 이동할 수 있으며, 이 입자 중 약 10개가 매년 지구 대기에서 불타면서 유성으로 소멸할 것으로 추정했다. 태양계와 가까운 이웃, 알파 센타우리 알파 센타우리는 알파 센타우루스 A와 알파 센타우루스 B(두 별은 쌍성계를 이루며 서로 공전하는 태양과 유사한 별임), 그리고 이 쌍성계를 도는 더 작은 적색 왜성인 프록시마 센타우루스(Proxima Centauri)의 세 개의 별로 구성되어 있다. 프록시마 센타우루스는 지구에서 가장 가까운 별로 약 4.25광년 떨어져 있으며, 프록시마 센타우루스 b로 알려진 행성이 확인된 유일한 항성이다. 연구에 따르면 알파 센타우리에서 나온 물질이 잠재적으로 대량으로 존재한다. 그렉과 비거트는 "오르트 구름 내에 직경 100m 이상인 알파 센타우리 입자의 현재 수는 10⁶개 또는 100만 개"라고 적었다. 하지만 이런 물체들은 감지하기가 극히 힘들다. 두 연구원은 "이러한 천체의 관측 가능한 비율은 낮은 수준이며 태양으로부터 10AU 이내에 존재할 확률은 백만 분의 1에 불과하다"고 설명했다. 전체 항성계는 현재 우리를 향해 이동하고 있으며 약 28,000년 후에 태양에 가장 가까워진다. 연구진은 이때 두 항성계 사이의 간격이 크게 줄어들기 때문에 태양계로 들어오는 물체의 수가 기하급수적으로 증가할 것이라고 밝혔다. 연구진은 또한 우리 태양계에서 방출되는 물질의 비율이 알파 센타우리와 매우 유사할 것이라고 추정했다. 이는 우리 우주 이웃에서 유래한 비슷한 수준의 성간 물질이 우리 이웃 별들에 포획되고 있음을 의미한다. 연구진은 "알파 센타우리와 태양계 사이의 물질 전달 방식을 더 잘 이해하는 것은 항성계의 상호 연결성과 은하 전체의 물질 교환 가능성을 탐구하는 새로운 길을 열어준다"고 논문에 적었다. 이번 연구는 우리 태양계가 고립되어 있지 않다는 구체적인 예를 보여준다. 항성계의 물질이 서로 자유롭게 이동할 수 있다면 행성 형성 과정에 대한 또 다른 이해의 문을 열어줄 수 있다. 두 연구원은 논문에서 "알파 센타우리에서 태양계로 물질이 이동될 수 있는 메커니즘에 대한 철저한 이해는 항성 간 수송에 대한 우리의 지식을 심화시킬 뿐만 아니라 항성계의 상호 연결성과 은하계 전체에 걸친 물질 교환의 잠재력을 탐구하기 위한 새로운 경로를 열어준다"고 강조했다. 성간 물체의 발견은 태양계 외부 물질의 직접적인 연구 기회를 제공하며, 행성계 형성 과정, 우주 생명체 기원, 항성 간 여행 가능성, 외계 문명 탐색 등 다양한 분야에서 중요한 과학적 의미를 갖는다. 앞으로 더 많은 성간 물체가 발견된다면, 인류의 우주 이해는 더욱 깊어질 것으로 보인다.
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[우주의 속삭임(98)] 100만 개 넘는 '성간 물체', 태양계 오르트 구름에 존재할 수도
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[신소재 신기술(151)] 척수 전기 자극 치료, 척수근위축증 환자 신경 기능 회복시켜
- 유전성 신경근육 질환인 척수근위축증(SMA)으로 인한 신경 기능 점진적 상실의 근본원인을 표적화하는 새로운 비약물, 최소 침습 치료법이 개발됐다. 미국 피츠버그 의과대학 연구팀이 개발한 감각 척수 신경에 전기 자극을 가하는 이 치료법은 척수 내 기능적으로 감자고 있든 운동 뉴런 신경을 점진적으로 재활성화시켜 SMA 성인 환자의 다리 근력과 보행 능력을 향상시킬 수 있다고 메디컬익스프레스가 전했다. 이번 연구 결과는 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 발표됐다. SMA 환자 3명을 대상으로 한 파일럿 임상 실험의 초기 결과에 따르면 한 달간의 규칙적인 신경 자극 세션 후 모든 참가자의 운동 뉴런 기능이 개선됐고, 피로가 감소했으며, 근력과 보행 능력이 향상된 것으로 나타났다. 중증의 심각도와 관계 없이 모든 참가자에게서 개선이 관찰됐다. 이 연구는 신경 기술을 사용해 신경 회로의 퇴화를 역전시키고 인간 신경퇴행성 질환에서 세포 기능을 회복시킬 수 있음을 보여주는 최초의 사례다. 피츠버그 대학 신경외과 부교수이자 공동 교신저자인 마르코 카포그로소(Marco Capogrosso) 박사는 "신경퇴행에 대응하려면 두 가지가 필요하다. 뉴런의 파괴를 막고 생존한 뉴런의 기능을 회복하는 것이다. 이번 연구에서 우리는 신경 세포 기능 장애의 근본 원인을 치료하는 접근법을 제시했으며, 기존 신경 보호 치료법을 신경 세포 기능 장애를 역전시키는 새로운 접근법으로 보완했다"고 말했다. SMA는 뇌와 척수에서 근육으로 신호를 전달하여 움직임을 조절하는 신경 세포인 운동 뉴런의 점진적으로 파괴와 기능 저하로 나타나는 유전적 신경퇴행성 질환이다. 이로인해 근육이 쇠퇴하게 되는 데 특히 다리, 엉덩이, 어깨, 때로는 호흡과 삼키기에 관련된 근육이 쇠퇴한다. 치료법은 아직 없다. 시간이 지남에 따라 운동 뉴런의 손실은 점진적인 근력 약화를 유발하며 걷기, 계단 오르기, 의자에서 일어서기 어려움 등 다양한 운동 장애를 초래한다. SMA에 대한 치료법은 없지만, 지난 10년 동안 여러 가지 유망한 신경 보호 치료법이 개발됐다. 여기에는 유전자 대체 요법과 약물이 포함되며, 둘 다 뉴런 세포 사멸을 예방하고 질병 진행을 늦추지만 역전시키지 않는 운동 뉴런 지원 단백질의 생성을 자극한다. 연구에 따르면 SMA의 운동 장애는 광범위한 운동 뉴런 파괴 이전에 나타나며, 척수 신경 회로의 기저 기능 장애가 질병 발병 및 증상 발달에 기여할 수 있음을 시사한다. 공동 저자인 컬럼비아 대학교의 조지 멘티스(George Mentis) 박사의 SMA 동물 모델에 대한 이전 연구에 따르면, 생존한 운동 뉴런은 피부와 근육에서 중추 신경계로 정보를 되돌려 보내는 섬유인 감각 신경으로부터 더 적은 자극 입력을 받는다. 따라서 신경 피드백의 이러한 결손을 보상하는 것은 신경계와 근육 간의 소통을 개선하고 근육 운동을 돕고 근육 소모와 싸울 수 있다. 피츠버그 연구진은 표적화된 경막외 전기 자극 치료법을 사용하여 운동 뉴런에 대한 감각 입력을 증폭시키고 퇴화된 신경 회로를 활성화함으로써 손실된 신경 세포 기능을 회복할 수 있다는 가설을 세웠다. 이러한 세포 변화는 결과적으로 운동 능력의 기능적 개선으로 이어질 수 있다. 피츠버그 연구는 SMA(3형 또는 4형 SMA)의 경미한 형태를 가진 성인 3명을 등록한 파일럿 임상 실험의 일환으로 수행됐다. 29일간의 연구 기간 동안 참가자들은 촉수 양쪽에 있는 허리 부위에 삽입된 두 개의 척수 자극(SCS) 전극을 이식 받았으며, 자극은 전적으로 감각 신경근으로 향하게 했다. 테스트 세션은 각각 4시간 동안 진행됐으며, 자극 장치가 제거될 때까지 총 19세션 동안 주 5회 실시됐다. 연구진은 자극이 의도한 대로 작동하고 척수 운동 뉴런을 활성화하는 지 확인한 후 근력 및 피로도, 보행 변화, 운동 범위 및 보행 거리, 운동 뉴런 기능 등을 측정하기 위한 다양한 검사를 수행했다. 공동 교신 저자인 엘비라 피론디니(Elvira Pirondini) 박사는 "SMA는 진행성 질환이기 때문에 환자들은 시간이 지남에 따라 상태가 좋아질 것이라고 기대하지 않는다. 그러나 우리 연구에서는 그렇지 않았다. 4주간의 치료 기간 동안 연구 참가자들은 여러 임상 실험 결과에서 개선을 보였으며 일상 생활 활동이 향상됐다. 예를 들어, 연구가 끝날 무렵 한 환자는 피로를 느끼지 않고 집에서 실험실까지 걸어갈 수 있었다고 보고했다"고 말했다. 모든 참가자는 '6분 걷기 검사' 점수(근육 지구력과 피로도를 측정하는 척도)가 최소 20m 이상 증가했는데, 이는 SCS의 도움 없이 유사한 운동 요법 3개월 동안 평균 1.4m 개선된 것과 SMA 특이적 신경 보호 약물 요법 15개월 후 중간값 20m 증가한 것과 비교된다. 이러한 기능적 이득은 전기적 충격을 생성하여 근육으로 전달하는 운동 뉴런의 능력을 향상시키는 등 개선된 신경 기능에 반영다. 공동 교신 저자인 로버트 프리드랜더(Robert Friedlander) 박사는 "이번 연구 결과는 적절한 세포 표적이 향후 연구 과정에서 확인되는 한, 이 신경 자극 접근법이 SMA 외에 ALS나 헌팅턴병과 같은 다른 신경퇴행성 질환을 치료하는 데 광범위하게 적용될 수 있음을 시사한다"고 말했다. 연구진은 "우리는 SMA 환자와 계속 협력하여 척수 전기 자극의 장기적인 효능과 안전성을 테스트하기 위한 또 다른 임상 시험을 시작하기를 희망한다"고 밝혔다. ◇참고 도서: 척수근위축증 환자의 경막외 척수 자극에 대한 최초의 인간 연구, 네이처 메디신 (2025). DOI: 10.1038/s41591-024-03484-8.
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[신소재 신기술(151)] 척수 전기 자극 치료, 척수근위축증 환자 신경 기능 회복시켜
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국내 연구진, 상온에서 양자역학적 스핀 펌핑 현상 첫 관측
- 국내 연구진이 세계 최초로 상온에서 양자역학적 스핀 펌핑 현상을 증명했다. 과학기술정보통신부는 30일(한국 시간) 한국과학기술원(KAIST) 이경진·김갑진 교수, 서강대 정명화 교수 공동 연구팀의 연구 결과가 국제학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다고 밝혔다. 스핀 펌핑은 전자의 자기적 성질인 스핀이 세차운동하며 자성체에서 비자성체로 이동하는 현상이다. 연구팀은 철(Fe)-로듐(Rh) 자성 박막을 활용해 큰 스핀 전류를 관측하고, 이를 양자역학적으로 해석했다. 이번 연구는 극저온에서만 관측되던 양자역학적 현상을 상온에서도 실험적으로 증명한 점에서 의미가 크며, 기존 방식 대비 10배 이상의 스핀 전류를 생성하는 방법을 제시해 차세대 전자 소자 개발에 기여할 전망이다. [미니해설] KAIST·서강대 연구팀, 세계 최초로 상온에서 스핀 펌핑 현상 증명 국내 연구진이 세계 최초로 상온에서 양자역학적 스핀 펌핑 현상을 증명했다. 스핀트로닉스(spintronics) 연구에 새로운 가능성을 제시한 이번 성과는 차세대 저전력·고효율 전자 소자 개발에 기여할 것으로 기대된다. 과학기술정보통신부는 30일(한국 시간) 한국과학기술원(KAIST) 이경진·김갑진 교수, 서강대 정명화 교수 공동 연구팀의 연구 결과가 국제학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다고 밝혔다. 스핀트로닉스란? 전자는 전기적 성질인 전하(charge)와 자기적 성질인 스핀(spin)을 동시에 가지고 있다. 대부분의 전자 기기는 전하 전류를 기반으로 작동하지만, 전류가 흐를 때 전자가 원자와 충돌하면서 열이 발생해 에너지 소모가 증가하고 효율이 저하되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 연구자들은 전하 대신 스핀 전류를 활용하는 스핀트로닉스 기술을 연구하고 있다. 스핀트로닉스는 전자의 스핀을 제어해 정보 저장·처리 효율을 높이는 기술로, 반도체 소자 및 메모리 분야에서 혁신을 이끌 핵심 기술로 주목받고 있다. 스핀 펌핑 현상이란? 스핀트로닉스 기술 구현의 핵심은 스핀 전류를 생성하는 것이다. 연구진은 스핀이 세차운동(gyroscopic precession)을 하면서 자성체에서 비자성체로 이동하는 '스핀 펌핑(spin pumping)' 현상에 주목했다. 이번 연구에서 정명화 교수팀은 철(Fe)-로듐(Rh) 자성 박막을 제작하고, 김갑진 교수 연구팀과 함께 이를 활용해 기존 방식보다 10배 높은 스핀 전류를 관측했다. 이경진 교수 연구팀은 이를 양자역학적 이론으로 해석하고 추가 실험을 통해 증명했다. 세계 최초로 상온에서 관측 성공 대부분의 양자역학적 현상은 극저온에서만 관측할 수 있다. 그러나 이번 연구를 통해 세계 최초로 상온에서도 스핀 펌핑 현상이 발생한다는 사실이 실험적으로 증명됐다. 이는 기존 고전역학적 스핀 펌핑 모델을 넘어, 스핀의 양자적인 특성을 활용한 응용 가능성을 열었다는 점에서 의미가 크다. 또한, 연구진은 기존 방식보다 10배 이상 높은 스핀 전류를 생성하는 방법을 제시했다. 이는 차세대 전자 소자 개발 및 저전력·고효율 반도체 연구에 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다. 연구진은 "기존 스핀트로닉스 연구는 고전적인 스핀 운동을 기반으로 진행됐지만, 이번 연구는 스핀의 양자적인 특성을 활용해 더욱 효과적인 응용이 가능하다는 점을 증명했다"고 밝혔다. 이번 연구 성과는 차세대 정보통신 및 반도체 기술 발전에 중요한 기초 연구로 평가되며, 향후 관련 연구가 활발히 진행될 것으로 기대된다.
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국내 연구진, 상온에서 양자역학적 스핀 펌핑 현상 첫 관측
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트럼프, 가상화폐 정책 실무그룹 신설 지시…규제·비축 방안 검토
- 도널드 트럼프 미국 대통령이 23일(현지시간) 가상화폐 정책 검토를 위한 실무그룹 신설을 지시하며, 가상화폐 관련 규제와 국가 비축 방안을 포함한 포괄적 정책 검토를 본격화했다. 트럼프 대통령은 백악관에서 데이비드 색스 가상화폐 및 인공지능(AI) 총책임자와 함께 행정명령에 서명했다. 이 명령은 가상화폐 실무그룹을 통해 디지털 자산 정책에 관한 보고서를 6개월 이내에 제출하도록 지시하며, 중앙은행의 디지털통화(CBDC) 창설을 금지하고 가상화폐 업체들을 위한 은행 서비스 보호 조치를 포함했다. 트럼프 대통령은 "이번 조치가 미국 경제에 큰 기여를 할 것"이라고 강조했으며, 데이비드 색스 총책임자는 "미국을 가상화폐의 세계 중심지로 만들겠다"고 밝혔다. 그러나 발표 이후 비트코인 시장 반응은 미미했다. 비트코인은 코인베이스에서 전일 대비 0.25% 하락한 10만4,242달러에 거래됐으며, 다른 주요 코인도 대부분 약세를 보였다. 전문가들은 비트코인 비축안이 구체적으로 명시되지 않은 점을 한계로 지적하면서도, 장기적으로 긍정적 영향을 기대했다. [미니해설] 트럼프 행정부의 가상화폐 정책 강화⋯시장 반응과 전망은? 도널드 트럼프 미국 대통령이 23일(현지시간) 가상화폐 관련 정책 검토를 위한 실무그룹 신설을 골자로 한 행정명령에 서명하며, 디지털 자산을 향한 친화적 기조를 명확히 했다. 이 행정명령은 국가 차원의 디지털 자산 비축 가능성을 포함한 정책 평가 및 입법 제안, 중앙은행 디지털통화(CBDC) 창설 금지 등 가상화폐 시장의 큰 틀을 재정비하는 내용을 담았다. 트럼프 "미국, 가상화폐 세계 수도 될 것" 트럼프 대통령은 가상화폐 및 인공지능(AI) 총책임자로 임명된 데이비드 색스와 함께한 자리에서 이번 행정명령에 서명하며, "미국이 가상화폐의 세계 수도가 될 것"이라는 강한 의지를 표명했다. 가상화폐 실무그룹은 재무부, 법무부, 증권거래위원회(SEC), 상품선물거래위원회(CFTC) 등이 참여하며, 디지털 자산 관련 규제와 국가 비축 방안을 종합적으로 검토해 6개월 이내 보고서를 제출할 예정이다. 이에 앞서 미국 증권거래위원회(SEC)는 지난 21일 가상화폐 테스크포스(TF)를 만들었다. 트럼프의 이번 행정명령에는 가상화폐 업체들이 금융서비스 접근성을 확보하도록 보호하는 조치도 포함되어 있다. 이는 가상화폐 업계의 안정성과 확장성을 높이기 위한 발판으로 평가된다. 가상화폐 시장 반응 냉담⋯비트코인 혼조세 행정명령 발표 이후 가상화폐 시장은 큰 변동 없이 비교적 안정된 흐름을 보였다. 코인게코에 따르면 비트코인 가격은 발표 3시간 후 약간의 상승(0.5%)을 기록했으나, 코인베이스에서는 0.25% 하락했다. 이더리움은 2.7% 상승했으나, 리플, 솔라나, 도지코인 등 대부분의 주요 코인은 하락세를 면치 못했다. 트럼프 대통령 측이 발행한 밈코인 '오피셜 트럼프'도 하루 전보다 3.2% 내렸다. 시장 전문가들은 이번 행정명령이 가상화폐 비축안의 구체적 내용이 명시되지 않은 점을 한계로 꼽았다. 블룸버그 통신과 코인데스크는 일부 투자자들 사이에서 실망스러운 반응이 나왔다고 전했다. 그럼에도 불구하고, 시장 전문가들은 장기적으로 긍정적 영향을 기대하고 있다. 가상화폐 펀드 스플리트 캐피털의 자히르 에브티카르는 "미국 정부가 비트코인을 단 1개라도 구매한다면 이는 전 세계적으로 파급력을 가질 것"이라며, "국가 비축안 검토는 시장에 낙관적 신호를 줄 수 있다"고 평가했다. 코인베이스의 정책 담당 부사장 카라 칼버트는 "대통령의 디지털 자산 수용 선언과 전문가 자문위원회 설립은 시장의 기본 틀을 바꿀 잠재력을 갖는다"고 말했다. 또한, 가상화폐 전문매체 코인데스크는 이번 조치를 "연방 정책의 시작점"으로 보며, 가상화폐 친화적 정책이 본격화될 가능성을 언급했다. 트럼프 행정부의 전반적 디지털 정책 가상화폐 관련 조치 외에도, 트럼프 대통령은 AI 혁신을 저해하는 정책 및 지침을 철폐하는 행정명령에 서명하며, 미국의 기술 리더십 강화를 강조했다. 그는 또한 과학기술 자문위원회를 설립하고, 인류 번영과 국가안보를 위한 AI 관련 행동계획을 180일 이내 수립할 것을 지시했다. 이 외에도 가상화폐 암거래 사이트 '실크 로드' 창립자 로스 울브리히트(40)의 사면과 존 F.케네디 전 대통령과 그의 동생인 로버트 F. 케네디 전 법무장관, 흑인 운동가 마틴 루서 킹 목사등 총격으로 사망한 역사적 인물 3명과 관련 FBI 기밀자료 공개 등 다양한 조치가 이루어졌다. 로스 울브리히트는 2011년 다크넷 마켓 실크 로드를 개설하고, 2013년 체포되기 전까지 운영한 것으로 알려진 인물이다. 이 웹사이트는 온라인 상에서 익명을 보장해주는 토르(Tor)를 사용했으며, 가상화폐 비트코인을 이용해 마약과 기타 불법적인 거래를 한 혐의를 받고 있다. 울브리히트는 2015년 돈세탁, 컴퓨터해킹, 불법 신분증 공모, 인터넷을 통한 마약 불법 거래 공모 등의 혐의로 유죄 판결을 받았으며, 가석방 없는 종신형을 더한 40년 형을 선고 받은 바 있다. 한편, 트럼프 대통령의 이번 행정명령은 가상화폐 정책의 새로운 전환점을 예고하며, 디지털 자산의 전략적 중요성을 강조한다. 비록 초기 시장 반응은 제한적이었으나, 중장기적 관점에서 미국의 가상화폐 정책은 글로벌 시장의 판도를 바꿀 가능성을 열어두고 있다.
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트럼프, 가상화폐 정책 실무그룹 신설 지시…규제·비축 방안 검토
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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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[먹을까? 말까?(89)] 탄산수, 체중 감량 효과는 "미미"
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[트럼프 취임] 미국 SEC, 규제 체계 개발 위해 가상자산 태스크포스 출범시켜
- 도널드 트럼프 미국 대통령 취임 이틀째인 현지시간 21일(현지시간) 증권거래위원회(SEC)가 가상자산 태스크포스(Crypto TF)를 출범시켰다. 이날 CNBC에 따르면 SEC는 이날 마크 우예다 위원장 직무대행이 크립토 TF를 출범시켰다고 밝혔다. SEC는 TF의 목적에 대해 가상자산을 위한 종합적이고 분명한 규제 체계를 개발하기 위한 조치라고 설명했다. 트럼프 대통령은 선거 운동 기간 중 미국을 가상자산의 수도로 만들겠다고 발언하는 등 우호적인 기조를 보여왔다. 취임 직전 트럼프 대통령과 영부인 멜라니아 트럼프 여사는 각자의 밈코인인 '오피셜 트럼프($TRUMP)'와 '멜라니아($MELANIA)'를 발행하기도 했다. SEC의 크립토 TF는 헤스터 피어스 위원이 이끈다. 우예다 직무대행은 폴 앳킨스 위원장 지명자가 의회 인준 절차를 마칠 때까지 직무대행직을 수행한다. 피어스 위원은 "대중과 함께 투자자들을 보호하고 자본 형성을 촉진하며 시장 통합을 강화하고 혁신을 지원하는 규제 환경을 육성할 것을 기대한다"고 밝혔다. 이날 장중 10만2000달러대까지 밀렸던 비트코인은 가상자산 TF 출범 소식에 이날 오후 10만6600달러 선을 회복하며 급반등 했다. 업계는 트럼프 정부가 규제에 대해 보다 명확한 태도를 보일 것으로 기대하고 그를 지지해 왔다. 트럼프 대통령 취임 직전 사임한 게리 겐슬러 전 SEC 위원장은 가상자산 상장지수펀드(ETF)의 승인 등을 포함해 관련 정책에 강경한 태도를 보였다. 이날 SEC는 "누가 반드시 등록해야 하는지에 대한 명확성과 등록을 원하는 사람을 위한 실질적 해결책은 여전히 모호하다"며 "무엇이 합법인지에 대한 혼란이 발생했으며 이는 혁신에 적대적이고 사기에 유리한 환경을 조성한다"고 지적했다. TF는 공청회를 열고 업계로부터 의견을 수렴할 계획이다. 상품선물거래위원회(CFTC) 등 관련 기관과도 협력할 예정이다. 피어스 위원장은 "이 작업은 시간과 인내심, 많은 노력이 필요하다"며 "투자자들과 업계 종사자, 학계, 다른 관계자들의 의견을 광범위하게 받아들여야만 성공할 수 있다"고 강조했다.
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[트럼프 취임] 미국 SEC, 규제 체계 개발 위해 가상자산 태스크포스 출범시켜
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트럼프 대통령, 틱톡 사용금지 조치 75일간 유예
- 도널드 트럼프 미국 대통령은 취임일인 20일(현지시간) 중국계 짧은 동영상 공유 플랫폼인 '틱톡' 사용금지 조치를 75일간 유예했다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 트럼프 대통령은 이날 법무부 장관에게 틱톡에 대해 75일간 어떤 행동도 하지 말 것을 명령했다. 지난 19일까지 틱톡의 미국내 사업권을 미국 기업에 매각하지 않으면 미국 내 사업을 제한하는 '틱톡 금지법'의 시행을 75일 연기함으로써 해법 마련을 위한 시간을 확보한 것이다. 트럼프 대통령은 백악관에서 관련 명령서에 서명한 뒤 기자들에게 "내게 그것(틱톡)을 팔거나(미국기업에 팔도록 하거나) 종료시킬 권리를 준 것"이라고 설명했다. 미국 연방 의회는 틱톡의 모기업인 중국 바이트댄스가 미국인 개인정보를 대규모로 수집하는 등 국가안보를 위협할 우려가 있다며 작년 4월 금지법을 제정했다. 바이트댄스가 미국 사업권을 미국 내 기업에 매각하지 않을 경우 이달 19일부로 틱톡 신규 다운로드 등을 금지한다는 것이 골자였다. 이 법에 따라 틱톡의 미국 내 서비스는 지난 18일 밤을 기해 중단됐다가 트럼프 대통령이 취임식 전날인 19일 틱톡 구제에 나서겠다고 공언한 뒤 일부 복구됐다. 트럼프 대통령은 이날 미국 법인과 틱톡 모회사인 바이트댄스의 합작회사를 만들어 미국 기업의 지분을 50% 이상으로 만드는 방안을 재차 제안하면서 중국이 이 방안을 받아들이지 않으면 중국에 관세를 부과할 수 있다고 말했다. 첫 임기 때 틱톡을 금지하려 했던 트럼프 대통령은 작년 11월 대선 과정에서 틱톡을 선거운동에 적극적으로 활용했고, "틱톡을 금지하면 젊은 층이 분노할 것"이라는 입장을 밝히는 등 틱톡 퇴출 반대로 돌아섰다. 이에 앞서 틱톡의 쇼우지 츄(周受資) 최고경영책임자(CEO)는 워싱턴에서 열린 트럼프 미국 대통령의 취임행사에 참석했다. 츄 CEO는 취임식 전에 열린 교회 예배에도 모습을 보였다.
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트럼프 대통령, 틱톡 사용금지 조치 75일간 유예
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틱톡, 미국내 서비스 중단 하루만에 복구 나서⋯트럼프 취임일 금지유예 명령
- 중국계 동영상 공유플랫폼 '틱톡'은 19일(현지시간) 도널드 트럼프 차기 미국대통령이 틱톡금지법의 시행을 연기할 의향을 나타내자 20일 취임이후 서비스를 재개하겠다고 밝혔다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 틱톡은 서비스 복구 절차를 진행 중이라고 밝혔다. 틱톡은 이날 엑스(X·옛 트위터) 계정에 올린 성명에서 "우리 서비스 제공업체들과의 합의로, 틱톡은 서비스 복구 절차를 진행 중"이라고 알렸다.이어 "트럼프 대통령(당선인)이 우리 서비스 제공업자들에게 어떠한 처벌도 받지 않을 것이라는 확신을 준 것에 대해 감사하다"고 전했다. 틱톡은 그러면서 "우리는 트럼프 대통령(당선인)과 협력해 미국에서 틱톡을 유지할 수 있는 장기적인 해결책을 모색할 것"이라고 밝혔다. 트럼프 당선인은 이날 자신의 사회관계망 트루스소셜에 올린 글에서 틱톡 금지법에 명시된 틱톡 미국 사업권의 매각 기간을 늘리는 행정명령을 20일(대통령 취임일) 낼 것이라며 "그렇게 함으로써 우리는 국가안보를 보호하는 합의를 할 수 있다"고 말했다. 트럼프 당선인은 이와 관련, 미국의 관련 사업자들에게 틱톡 서비스가 중단되지 않도록 하길 요청한다면서, 이 요구에 부응한 업자들은 19일자로 시행된 틱톡 금지법에 따른 법적 책임을 묻지 않을 것이라고 밝혔다. 미국 연방 의회는 틱톡의 모기업인 중국 바이트댄스가 미국인 개인정보를 대규모로 수집하는 등 국가안보를 위협할 우려가 있다며 작년 4월 금지법을 제정했다. 바이트댄스가 미국 사업권을 미국 내 기업에 매각하지 않을 경우 이달 19일부로 틱톡 신규 다운로드 등을 금지한다는 것이 골자였다. 이 법에 따라 틱톡의 미국 내 서비스는 지난 18일 밤을 기해 중단됐다. 트럼프의 언급은 틱톡 금지법에 매각과 관련한 '중대 진전'이 있을 경우 매각 시한을 90일 연장할 수 있도록 한 규정을 발동할 것임을 시사한 것으로 풀이된다. 트럼프 당선인은 또 틱톡의 모기업인 중국 기업 바이트댄스와 미국 기업이 참여하는 합작 법인을 만들어 미국 측이 그 법인의 지분 절반을 갖게 하는 구상을 제시했다. 그는 "이렇게 함으로써 우리는 틱톡을 구하고, 틱톡이 좋은 사람들의 손안에 있도록 할 수 있다"면서 "미국의 승인이 없으면 틱톡도 없고, 우리의 승인이 있으면 (틱톡은) 수천억 달러(수백조원)의 가치를 갖는다. 어쩌면 몇조 달러(수천조원)에 이를 수도 있다"고 주장했다. 첫 임기 때 틱톡을 금지하려 했던 트럼프 당선인은 작년 11월 대선 과정에서 틱톡을 선거운동에 적극적으로 활용했고 "틱톡을 금지하면 젊은 층이 분노할 것"이라는 입장을 밝히는 등 틱톡 퇴출 반대로 돌아섰다.
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틱톡, 미국내 서비스 중단 하루만에 복구 나서⋯트럼프 취임일 금지유예 명령
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[신소재 신기술(148)] "뇌 자극으로 촉각 되살린다"⋯의수 혁명 이끌 신기술
- 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 통해 촉각을 되살리는 기술이 개발됐다. 미국 시카고대학은 홈페이지를 통해 피츠버그 대학교를 포함한 공동 연구팀이 뇌에 직접 전기 자극을 주어 의수에 촉각을 느끼게 하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 뇌에 작은 전극을 이식해 로봇 팔을 움직이고, 로봇 팔의 센서가 감지한 촉각 정보를 다시 뇌로 전달하는 방식이다. 이 연구는 시카고 대학, 피츠버그 대학, 노스웨스턴 대학, 케이스 웨스턴 리저브 대학, 블랙록 뉴로테크의 과학자와 엔지니어들의 협력으로 수행됐다. 연구팀은 사지 기능을 상실한 사람들의 운동 제어 및 감각 회복을 목표로 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)와 로봇 의수를 설계, 제작, 구현 및 개선하고 있다. 시카고 대학의 신경과학자 찰스 그린스폰 박사는 "사람들은 타이핑, 걷기, 컵 잡기 등 시각 대신 촉각에 의존하는 경우가 얼마나 많은지 인지하지 못한다"며 "촉각을 느낄 수 없다면 어떤 일을 할 때도 손을 계속 봐야 하고, 물건을 쏟거나 깨뜨리거나 떨어뜨릴 위험이 있다"고 말했다. 그린스폰 박사 연구팀은 최근 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링'과 '사이언스'에 해당 기술에 대한 논문을 게재했다. 인공 촉각 구현, 어디까지 왔나 연구팀은 손을 움직이고 느끼는 뇌 부위에 작은 전극 배열을 이식하는 방법을 사용했다. 참가자는 움직임을 생각하는 것만으로 로봇 팔을 움직일 수 있고, 로봇 팔의 센서는 촉각 담당 뇌 부위에 '피질 내 미세 자극(ICMS)'이라는 전기 활동 펄스를 유발한다. 약 10년 동안 이러한 촉각 중추 자극은 손의 여러 부위에서 단순한 접촉 감각만 제공할 수 있었다. 그린스폰 박사는 "무언가를 만지고 있다는 느낌을 불러일으킬 수는 있었지만, 대부분 단순한 온/오프 신호였고, 종종 매우 약하고 손의 어느 부분에서 접촉이 발생했는지 알기 어려웠다"고 설명했다. 정확하고 안정적인 촉각, 그리고 움직임까지 네이처 바이오메디컬 엔지니어링에 발표된 첫 번째 연구에서 연구팀은 전기적으로 유발된 촉각이 안정적이고 정확하게 위치하며 일상적인 작업에 유용할 만큼 강력한지 확인하는 데 중점을 두었다. 테스트 참가자들의 촉각 중추에 있는 개별 전극에 짧은 펄스를 전달하고 각 감각을 어디에서 얼마나 강하게 느끼는지 보고하게 함으로써 연구원들은 손의 특정 부분에 해당하는 뇌 영역의 상세한 '지도'를 만들었다. 테스트 결과 두 개의 가까운 전극을 함께 자극하면 참가자는 더 강하고 명확한 촉각을 느껴 손의 정확한 부분에 대한 압력을 더 잘 파악할 수 있었다. 또한 연구팀은 동일한 전극이 지속적으로 특정 위치에 해당하는 감각을 생성하는지 확인하기 위해 철저한 테스트를 수행했다. 그린스폰 박사는 "첫날 전극을 자극했을 때 참가자가 엄지손가락에서 느꼈다면, 100일, 1,000일, 심지어 몇 년 후에도 동일한 전극을 테스트했을 때 여전히 거의 같은 지점에서 느낀다"고 말했다. 사이언스에 발표된 두 번째 연구에서는 인공 촉각을 더욱 몰입적이고 직관적으로 만들기 위해 노력했다. 연구팀은 촉각 영역이 겹치는 전극 쌍이나 클러스터를 식별한 후, 감각 지도에서 감각이 진행되도록 신중하게 조정된 패턴으로 활성화했다. 참가자들은 자극이 작고 불연속적인 단계로 전달되었음에도 불구하고 손가락 위로 부드럽게 미끄러지는 듯한 촉각을 느꼈다고 보고했다. 연구팀은 이 결과를 뇌가 감각 입력을 연결하고 '지각의 틈을 채워' 일관된 움직임으로 해석하는 놀라운 능력 덕분이라고 설명했다. 전극을 순차적으로 활성화하는 방식은 참가자가 복잡한 촉각 모양을 구별하고 만지는 물체의 변화에 반응하는 능력을 크게 향상시켰다. 참가자들은 손가락 끝에 전기적으로 '그려진' 알파벳을 식별할 수 있었고, 바이오닉 팔을 사용하여 손에서 미끄러지기 시작하는 스티어링 휠을 안정시킬 수 있었다. 더욱 실감나는 신경 보철 기술 기대 연구팀은 전극 설계와 수술 방법이 계속 개선됨에 따라 손 전체에 대한 범위가 더욱 정밀해져 더욱 실감 나는 피드백을 제공할 수 있기를 기대한다. 피츠버그 대학의 재활의학과 부교수이자 자극 연구 책임자인 로버트 건트 박사는 "이 두 연구 결과를 로봇 시스템에 통합하여 단순한 자극 전략으로도 사람들이 뇌로 로봇 팔을 제어하는 능력을 향상시킬 수 있음을 보여주었다"고 말했다. 그린스폰 박사는 이 연구의 동기가 사지 절단이나 마비로 고통받는 사람들의 독립성과 삶의 질을 향상시키는 것이라고 강조했다. 그는 "우리 모두는 부상을 입고 사지를 사용할 수 없게 된 사람들을 돕고 싶어한다"며 "이 연구는 그들을 위한 것이다. 이것이 우리가 사람들에게 촉각을 되돌려주는 방법이다. 복원 신경 기술의 최전선이며 뇌의 다른 영역으로 접근 방식을 확장하기 위해 노력하고 있다"고 말했다. 연구팀은 "촉각을 느끼는 뇌 부위를 정확히 파악하고, 전기 자극을 미세하게 조절하는 게 관건"이라며 "앞으로 전극 설계와 수술 방법을 개선해 더욱 실감나는 촉각을 구현할 수 있도록 노력할 것"이라고 밝혔다. 이 접근 방식은 다른 유형의 감각 상실이 있는 사람들에게도 희망을 준다. 연구팀은 유방 절제술 후 촉각을 회복할 수 있는 이식형 장치를 개발하는 '바이오닉 유방 프로젝트'를 위해 시카고 대학의 외과 의사 및 산부인과 의사와 협력하고 있다. 아직 많은 과제가 남아 있지만, 이러한 최신 연구는 촉각을 회복하는 길이 점점 더 명확해지고 있음을 보여준다.
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[신소재 신기술(148)] "뇌 자극으로 촉각 되살린다"⋯의수 혁명 이끌 신기술
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[먹을까? 말까?(87)] 엘더베리 주스, 체중 관리와 대사 건강 개선에 도움
- 엘더베리 주스가 체중 관리와 대사 건강 개선에 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다고 사이테크데일리가 전했다. 블루베리와 생김새와 맛이 비슷한 엘더베리는 유럽딱총나무(Sambucus nigra)의 열매다. 엘더베리는 주로 유럽과 북미에서 자라는 나무로, 품종이 다양하며 성분도 여러 가지다. 히포크라테스가 '기적의 열매'라고 불렀던 엘더베리에는 비타민, 탄닌, 아미노산, 카로틴, 안토시아닌 등이 함유되어 있다. 미국 워싱턴 주립대학교 연구팀은 '뉴트리언츠(Nutrients)' 저널에 발표한 임상 실험에서 엘더베리 주스 섭취가 장내 미생물군에 유익한 변화를 가져오고, 포도당 내성을 개선하며, 지방 산화를 증가시키는 것으로 나타났다고 밝혔다. 연구팀은 과체중 성인 18명을 대상으로 무작위 위약 대조 임상 실험을 진행했다. 참가자들은 표준화된 식단을 유지하면서 엘더베리 주스 또는 유사한 색상과 맛을 가진 위약을 1주일 동안 매일 350ml씩 섭취했다. 그 결과, 엘더베리 주스를 섭취한 참가자들은 유익한 장내 세균(퍼미큐티스, 액티노박테리아 등)이 증가하고 해로운 세균(박테로이데테스 등)이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 혈당 수치가 평균 24% 감소하고 인슐린 수치도 9% 줄어들어 포도당 처리 능력이 향상됐다. 안토시아닌 성분, 지방 분해 도와 엘더베리 주스는 신체의 지방 연소 능력을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 엘더베리 주스를 섭취한 참가자들은 고탄수화물 식사 후, 그리고 운동 중 지방산 분해가 증가하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이러한 긍정적인 효과가 엘더베리에 풍부하게 함유된 안토시아닌 때문이라고 설명했다. 안토시아닌은 항염, 항당뇨, 항균 효과 등 다양한 건강상 이점을 가진 식물성 생리 활성 물질이다. 연구팀은 엘더베리의 생리 활성 성분을 체중 관리 및 장 건강 개선을 위한 보충제 또는 다른 용도로 사용하는 것에 대한 특허를 출원했다. 또한 추가 연구를 통해 엘더베리 주스의 장기적인 효과와 다양한 집단에 대한 효능을 확인할 계획이다. 이번 연구는 미국 농무부 국립식량농업연구소(NIFA)의 지원을 받아 수행됐다. 콜로라도 주립대학교, 노스캐롤라이나 주립대학교, 버몬트 대학교의 연구진도 연구에 참여했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(87)] 엘더베리 주스, 체중 관리와 대사 건강 개선에 도움
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[신소재 신기술(146)] 국내 연구진, 고체 내 전자의 양자 기하학 첫 측정⋯양자역학 새 지평 열다
- 국내 연구진이 포함된 국제 공동 연구팀이 고체 내에서 움직이는 단일 전자의 기하학적 '형태'를 최초로 즉정하는 데 성공했다. 이번 연구는 결정질 고체의 양자적 거동을 연구하는 새로운 방법을 제시하는 획기적인 성과로 평가된다고 사이언스 얼럿이 5일(현지시간) 전했다. 과학자들은 전자의 에너지와 운동을 계산하는 방법을 알고 있었지만, 전자의 양자 모양을 이해하는 것은 지금까지 이론적으로만 가능했다고 인터레스팅엔지니어링은 지적했다. 미국 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 리카르도 코인(Riccardo Comin) 물리학과 교수는 "우리는 이전에는 얻을 수 없었던 새로운 정보를 얻는 방법을 개발했다"고 밝혔다. 이번 연구는 MIT에서 박사후 연구원으로 재직했으며 현재 코넬 대학교에 있는 강민구 박사와 서울대학교 김선제 교수가 주도했다. 물리학에서 물질은 고전 물리학으로 설명되는 방식으로 주로 이해된다. 그러나 입자 간 상호 작용이나 측정이 이루어지는 근본적인 수준에서는 고전 물리학과 달리 양자역학의 원리에 따라 움직인다. 전자는 입자와 파동, 두 가지로 행동할 수 있다. 전자를 입자라고 부르지만, 이는 작은 콩과 같은 이미지를 연상시키기 쉽다. 그러나 전자의 크기와 그 양자적 특성은 파동의 형태로 설명하는 게 훨씬 더 정확하다. 물리학자들은 전자의 파동적 측면을 설명하기 위해 파동함수를 사용한다. 파동함수는 특정 위치에서 특정 상태의 입자가 존재할 확률을 기술하는 수학적 모델로, 전자의 양자적 특성을 표현한다. 이러한 파동함수의 일부 특징은 기하학적 형태로 해석될 수 있으며, 이는 곡선이나 구와 같이 무한한 방향으로 회전하는 구조를 갖는다. 원자 격자 내 전자의 양자 기하학은 클라인 병이나 뫼비우스 띠처럼 복잡한 형태로 나타나기도 한다. 연구 저자들은 "지금까지의 파동함수의 양자 기하학은 이론적으로만 추론될 수 있었거나 전혀 추론될 수 없었다"고 말했다. 그들은 그러나 "물리학자들이 양자 컴퓨터부터 고급 전자 기기 및 장치에 이르기까지 모든 것에 잠재적으로 적용할 수 있는 양자 물질은 점점 더 많이 발견함에 따라 이 속성은 점점 더 중요해지고 있다"라고 덧붙였다. 고체 내 전자의 복잡한 양자 기하학의 일부를 결정하는 것은 물리학자들이 간접적으로 추론하는 방식에 의존해왔다. 강민구 박사와 김선진 교수 연구팀은 전자의 양자 기하학을 직접 측정하기 위해 '양자 기하학적 텐서(QGT)'라는 물리량을 활용했다. QGT는 2차원 홀로그램이 3차원 공간의 정보를 인코딩하는 것과 유사하게, 양자 상태의 전체 기하학적 정보를 담고 있다. 연구팀은 '각도 분해 광전자 분광법(ARPES)'을 사용해 전자의 양자 기하학을 측정했다. 이 기술은 물질에 광자를 조사해 전자를 방출시키고, 전자의 편광, 스핀, 방출 각도 등 다양한 특성을 분석하는 방식이다. 이번 연구는 코발트-주석 합금 단결정을 대상으로 진행했다. 이 물질은 '카고메 금속(kagome metal)'으로 알려져 있으며, 연구팀은 앞선 연구에서도 동일한 물질의 특성을 조사한 바 있다. 연구 결과 고체 내에서 QGT를 최초로 측정했으며, 이를 통해 금속 내 전자의 나머지 양자 기하학적 특성을 유추할 수 있었다. 연구팀은 이 결과를 이론적으로 도출된 양자기하학과 비교해 즉접 측정과 추론 방식의 유효성을 검증했다. 팀은 이번 기술이 코발트-주석 합금뿐 아니라 다양한 재료에 적용 가능하다고 밝혔다. 특히, 초전도성이 발견되지 않은 물질에서 초전도성을 발견하는 등 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다. 익명을 요한 한 전문가는 '양자역학의 기하학적 해석은 최근 응집물질 물리학 분야에서 많은 진전을 이루는 데 중요한 역할을 했다"며 "연구팀은 양자 상태의 기하학적 특성을 근본적으로 규명하는 QGT에 실험적으로 접근하는 방법을 개촉했다"고 평가했다. 그는 이어 "이번 연구에서 개발된 방법은 간단하고, 다양한 고체 재료에 적용할 수 있어 새로운 양자 현상에 대한 기하학적 이해를 이끌어낼 잠재력이ㅐ 크다"고 덧붙였다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 피직스(Nature Physics)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(146)] 국내 연구진, 고체 내 전자의 양자 기하학 첫 측정⋯양자역학 새 지평 열다
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[핫이슈] 애플, 음성 비서 '시리' 사생활 침해 소송에 9500만달러 지불 합의
- 애플이 자사의 음성 인식 비서 서비스 '시리(Siri)'가 사용자들의 사생활을 침해했다는 집단소송과 관련해 9500만 달러(약 1393억원)의 합의금을 지급하기로 결정했다. 합의안은 2일(현지시간) 미국 캘리포니아주 오클랜드 연방지방법원에 제출됐으며, 연방지방법원 제프리 화이트 판사의 승인을 앞두고 있다. 해당 소송은 모바일 기기 사용자들이 시리를 의도치 않게 활성화했을 때 애플이 사적인 대화를 녹음하고 이를 광고주 등 제3자에게 유출했다고 주장하며 제기됐다. 음성 비서는 일반적으로 "헤이 시리(Hey, Siri)"와 같은 특정 명령어(핫워드)에 반응한다. 그러나 원고들은 시리가 의도하지 않은 상황에서도 작동해 민감한 대화를 녹음했다고 밝혔다. 원고 중 두 명은 '에어조던(Air Jordan)' 운동화와 '올리브 가든(Olive Garden)' 레스토랑에 대해 언급한 뒤 해당 제품 관련 광고를 받았다고 주장했다. 또 다른 원고는 의사와 개인적으로 상담했던 특정 브랜드의 외과 시술 광고가 떴다고 설명했다. 집단소송의 대상 기간은 2014년 9월 17일부터 2024년 12월 31일까지다. 시리가 "헤이 시리" 기능을 도입한 시점부터 시작된 이 기간 동안 부당한 녹음이 발생했다고 원고 측은 주장했다. 애플 소송의 원고(1명은 미성년자)는 아이폰이 시리를 통해 여러 차례 그들의 목소리를 녹음했으며, 때로는 시리를 활성화시키는 호출어를 말하지 않은 후에도 녹음했다고 주장했다. 해당 소송의 참여자는 수천만 명으로 추정되며, 시리가 탑재된 아이폰과 애플워치 등 기기 1대당 최대 20달러를 받을 수 있을 것으로 보인다. 애플은 잘못을 인정하지 않은 채 합의를 결정했으며, 쿠퍼티노에 본사를 둔 애플과 법률 대리인은 논평 요청에 응하지 않았다고 CNN은 전했다. 한편, 원고 측 변호인은 합의금 중 최대 2850만 달러(약 418억 원)를 수임료로, 110만 달러(약 14억 원)를 비용으로 요청할 계획이다. 애플의 9500만 달러 합의금은 애플이 최근 회계연도에서 기록한 937억4000만 달러의 순이익을 기준으로 약 9시간 동안의 이익에 해당한다. 한편, 구글 음성비서 서비스 사용자들을 대리하는 유사한 집단소송도 현재 캘리포니아주 산호세 연방지방법원에서 진행 중이다. 이 소송은 이번 애플 소송과 동일한 법률 사무소가 원고를 대리하고 있다. 이 사건은 ‘로페즈 등 대 애플(Lopez et al v. Apple Inc.)’로 명명됐으며, 사건 번호는 19-04577이다. 사람들이 기밀 녹음을 듣게 한 혐의로 기소된 회사는 애플뿐만이 아니다. 마켓 워치에 따르면 구글과 아마존도 실수로 캡처된 대화를 포함하여 녹음된 대화를 도청하는 계약자를 고용하고 있으며, 구글에 대한 유사한 소송이 진행 중이다.
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[핫이슈] 애플, 음성 비서 '시리' 사생활 침해 소송에 9500만달러 지불 합의
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[퓨처 Eyes(65)] 한쪽으로는 질량 없는 기이한 입자, 첨단 기술 혁신의 열쇠 될까?
- 과학계가 술렁이고 있다. 마치 SF 영화에서나 나올 법한, 한 쪽 방향으로는 질량이 전혀 없지만 다른 한 쪽으로는 질량을 가진 기묘한 입자가 발견되었기 때문이다. '세미－디랙 페르미온(semi-Dirac fermions)'이라 불리는 이 준입자는 16년전 이론적으로 예측되었지만, 실제 물질에서 관측된 것은 이번이 처음이다. 이 획기적인 발견은 배터리, 센서 등 첨단 기술에 혁명적인 변화를 가져올 수 있다는 기대를 모으고 있다. 우연에서 탄생한 획기적 발견 이번 발견은 미국 펜실베이니아주립대학교(Penn State)와 컬럼비아대학교(Columbia University) 연구팀이 플로리다 국립 고자기장 연구소(National High Magnetic Field Laboratory)에서 수행한 실험 중 이루어졌다. 연구진은 지르코늄 실리사이드 설파이드(ZrSiS)라는 반금속 결정체를 -452℉(-269℃)로 냉각시키고 지구 자기장보다 90만 배 강력한 자기장을 적용해 광학적 반응을 조사하던 중 예상치 못한 신호를 관찰했다. 연구 논문의 주저자인 샤오 인밍(Yinming Shao) 펜실베이니아주립대학교 물리학 조교수는 "처음에는 우리가 무엇을 보고 있는지 몰랐다. 세미－디랙 페르미온을 찾으려던 것도 아니었다. 그런데 이해할 수 없는 신호를 발견했고, 결과적으로 이론적으로만 존재하던 준입자를 최초로 관찰하게 된 것"이라고 말했다. 플로리다 국립 고자기장 연구소의 하이브리드 자석은 세계에서 가장 강력한 지속형 자기장을 생성하는 데, 지구 자기장보다 약 90만배 강하다. 이 자기장은 너무 강해서 물방울과 같은 작은 물체를 공중에 띄울 수 있다. 연구진은 ZrSiS 결정체가 예상 밖의 특성을 보여준다고 강조했다. 그들은 "우리가 관찰한 신호는 기존의 준입자나 전자 행동과 완전히 다른 것이었다. 이는 물질 내 전자 구조가 상호작용하는 방식에 대한 새로운 시각을 제공한다"고 설명했다. 입자의 에너지가 전적으로 운동에서 비롯된 경우, 즉 본질적으로 빛의 속도로 이동하는 순수한 에너지인 경우 입자는 질량을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어 광자나 빛의 입자는 광속으로 움직이기 때문에 질량이 없는 것으로 간주된다. 알버트 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면 빛의 속도로 이동하는 물체는 질량을 가질 수 없다. 고체 물질에서는 준입자(quasiparticles)라고도 하는 많은 입자의 집단적 행동이 개별 입자와 다른 행동을 보일 수 있으며, 이 경우 한 방향으로만 질량을 갖는 입자가 발생한다고 샤오는 설명했다. 샤오는 "어떤 물질에 자기장을 가하면 그 물질 내부의 전자 레벨이 란다우 준위(Landau levels)라는 불연속 레벨로 양자화된다"고 설명했다. 이 레벨은 마치 계단을 오를 때 중간에 작은 계단이 없는 것처럼 고정된 값만 가질 수 있다. 이 레벨 사이의 간격은 전자의 질량과 자기장의 세기에 따라 달라지므로 자기장이 증가하면 전자의 에너지 준위는 전적으로 질량에 따라 정해진 양만큼 증가해야 하지만 이 경우에는 그렇지 않다. 즉, 세미－디랙 페르미온은 방향에 따라 질량이 존재하거나 사라지는 독특한 행동을 한다. 연구팀은 적외선을 비춰 반사된 빛의 신호를 분석하는 자기-광학 분광법(mganeto-optical spectroscopy)을 통해 이 현상을 확인했다. 전자의 에너지 상태가 특정 조건에서 기존 물질과는 전혀 다른 패턴을 보이며 이 준입자의 존재를 증명했다. 질행 행동성과 독특한 행동 '발견' 일반적인 입자는 모든 방향에서 질량을 갖지만, 세미－디랙 페르미온은 특정 방향에서만 질량을 갖는다. 이는 결정체의 전자 구조와 깊은 관련이 있다. ZrSiS의 경우 층상 구조를 가지고 있어 전자가 특정 경로로는 질량 없는 상태로 이동하고, 교차점에서 질량을 얻는다. 연구진은 이를 마치 "기차가 선로를 따라 이동하다가 교차점에서 방향을 바꿀 때 갑자기 저항 받는 상황"에 비유했다. 샤오는 "이 물질은 독특한 전자 구조를 가지고 있어 기존 물리학 이론으로는 완전히 설명되지 않는 행동을 보인다. 이 때문에 우리가 연구를 계속해야 하는 이유이기도 하다"라고 말했다. 이 현장은 란다우 준위(Landau levels)로 알려진 전자의 에너지 단계에서 관찰됐다. 일반적으로 전자의 에너지 단계는 자기장 강도에 따라 증가하지만. ZrSiS에서는 세미－디랙 페르미온만이 보여주는 'B^(2/3) 법칙'을 따른 패턴이 발견됐다. 이는 기존의 물질에서는 볼 수 없는 독특한 특성이다. 이러한 특징은 세미－디랙 페르미온이 지닌 독특한 에너지 분산 관계 때문이다. 그래핀의 전자와 같은 기존의 디렉 페르미온은 에너지가 운동량에 선형적으로 비례하지만, 세미－디랙 페르미온은 특정 방향에서는 에너지가 운동량의 제곱에 비례한다. 이러한 차이가 란다우 준위에서 독특한 에너지 패턴을 만들어내는 것이다. 란다우 준위는 자기장이 존재하는 2차원 전자 시스템에서 전자들이 특정 에너지 준위를 형성하는 양자역학적 현상을 말한다. 이 개념은 프랑스 물리학자 레프 란다우(Lev Landau)가 1930년에 제안했다. 세미-디랙 페르미온은 2008년과 2009년 프랑스 파리 쉬드 대학과 미국 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 과학자들을 포함한 여러 연구팀에 의해 처음으로 이론화됐다. 연구팀은 운동 방향에 따라 질량 이동 특성을 가진 준입자가 있을 수 있다고 예측했다. 즉, 한 방향으로는 무질량으로 보이지만 다른 방향으로는 질량이 있을 것으로 본 것이다. 과학과 기술의 개로운 가능성 제시 세미－디랙 페르미온의 발견은 단순한 이론 검증을 넘어, 첨단 기술로의 응용 가능성을 제시한다. 연구팀은 ZrSiS와 같은 층상 구조를 지닌 물질이 그래핀처럼 단일 층으로 분리될 경우, 전자 특성을 정밀하게 제아할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이는 새로운 이론적 모델을 필요로 하며, 앞으로의 연구가 이를 밝혀낼 것"이라고 덧붙였다. 이처럼 세미－디랙 페르미온은 전자의 이동성과 에너지 효율을 획기적으로 높일 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 이는 차세대 전자 소자 및 에너지 저장 장치 개발에 새로운 돌파구를 마련할 수 있음을 의미한다. 세미-디랙 페르미온 미래 연구와 방향성 세미－디랙 페르미온은 기존 물리학의 틀을 확장시키는 동시에 양자 연구에 새로운 방향성을 제시한다. 이번 발견은 물질 내 전자의 상호작용, 길량의 생성 및 소멸, 에너지 흐름에 대한 이해를 심화시키는 데 중요한 기여를 할 것으로 보인다. 또한 준입자의 행동과 특성을 기반으로 새로운 재료 과학과 응용 기술 개발의 가능성을 열었다. 이 연구는 학술지 '피지컬 리뷰 엑스(Physical Review X)'에 개재됐으며, 과학계는 앞으로 더 많은 실험과 이론적 분석을 통해 이 준입자의 비밀을 밝혀낼 것으로 기대하고 있다. 한 방향으로 질량 없는 빛의 속도로 움직이고, 다른 방향으로는 무거운 질량을 지니는 세미－디랙 페르미온. 이 입자의 발견은 물리할뿐만 아니라 인류의 기술적 진보에도 깊은 영향을 미칠 것으로 보인다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(65)] 한쪽으로는 질량 없는 기이한 입자, 첨단 기술 혁신의 열쇠 될까?
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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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[퓨처 Eyes(63)] 손가락 끝 재생, 비밀은 바로 '기계적 부하'?
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비트코인, 장중 사흘 연속 사상최고치 경신⋯10만8천달러 돌파
- 비트코인 가격이 17일(현지시간) 장중한때 10만8000달러(약 1억5524만원)를 넘어서며 사흘 연속 사상최고치를 경신했다. 코인베이스에 따르면 이날 오후 비트코인 한 개당 가격이 10만8358달러(약 1억5575만원)를 기록했다. 비트코인 가격이 10만8000달러선을 돌파한 것은 이번이 처음이다. 비트코인 가격은 이후 차익실현 매물이 출회되며 하락반전해 10만6734달러에 거래됐다. 지난 15일 10만6000달러(약 1억5236만원) 선을 뚫은 비트코인은 이튿날 10만7000달러(약 1억5380만원) 선도 돌파했다. 앞서 비트코인은 지난달 12일 9만 달러(약 1억2937만원)를 넘어선 데 이어 지난 4일 사상 처음으로 10만 달러(약 1억4374만원)를 돌파했다. 이 같은 최고가 경신 행보는 이번 주 미국 연방준비제도(연준·Fed)가 금리를 인하할 것이라는 투자자 전망이 확산하면서 비트코인 투자 심리를 자극한 것으로 풀이된다. 아울러 통상 성탄절을 앞두고 주식·암호화폐 시장 호조세를 이루는 '산타 랠리'도 영향을 미쳤다는 분석도 나온다. 또 세계 최대 암호화폐 기업 마이크로스트래티지가 미국 증시의 대표적 지수 중 하나인 '나스닥 100'에 편입된다는 소식도 비트코인 투자를 견인한 것으로 보인다. 지난 11월 치러진 미국 대통령 선거에서 도널드 트럼프 공화당 후보가 승리하면서 비트코인 가격은 기대감을 반영해 오름세를 보여왔다. 트럼프 당선인은 선거 운동 기간 미국을 지구의 암호화폐 수도로 만들겠다고 하거나 모든 비트코인이 미국에서 채굴돼야 한다고 말하는 등 암호화폐 산업에 긍정적인 신호를 보내왔다.
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- 금융/증권
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비트코인, 장중 사흘 연속 사상최고치 경신⋯10만8천달러 돌파
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미국 FDA, 암 유발 논란 식용 염료 '레드 3' 금지 임박
- 미국 식품의약국(FDA)이 조만간 동물에게 암을 유발하는 것으로 밝혀진 수많은 미국 음료, 간식, 사탕, 시리얼에 사용되는 논란의 여지가 있는 적색 염료를 금지할 방침이라고 데일리메일이 전했다. FDA는 에리트로신(erythrosine)이라고도 알려진 '레드 3(Red 3)' 염료에 대해 향후 수 주 안에 식용으로 사용하지 못하도록 금지할 수 있음을 시사했다. FDA의 인간 식품 담당 짐 존스 부국장은 지난주 말 상원 보건위원회에서 "레드 3 승인을 철회하라는 청원이 있으며, 앞으로 몇 주 안에 청원에 따라 조치를 취할 수 있기를 희망한다"고 말했다. 청원은 FDA가 레드 3 사용을 금지해야 한다고 주장하고 있다. 1960년 델라니 조항에 따라 FDA는 동물이나 사람에게 '어떤 용량으로든' 암을 유발하는 경우 색소 첨가물을 안전하다고 간주할 수 없기 때문이다. FDA는 이 조항을 근거로 지난 1990년 립스틱 등과 같은 화장품에서 레드 3 사용을 금지했다. 실험 중에 고용량의 이 화학 물질이 쥐에게 암을 일으켰기 때문이다. 그러나 식품에서는 계속 사용됐고, 공익 과학 센터에 따르면 레드 3는 약 3000개의 식품에 사용되고 있었다. 이를 사용하는 인기 있는 품목으로는 페즈, 핍스, 베티 크로커스 후룻바이더풋, 더블버블 츄잉껌, 엔텐만스 리틀 바이츠 초콜릿 칩, 호스티스 딩동 등이 있다. 레드 3은 다른 인공 염료와 마찬가지로 영양가가 없으며, 제품의 색상을 더 밝고 다채롭게 보이게 하기 위해 첨가해 왔다. 공중 보건 그룹은 레드 3의 위험을 언급하며 금지 운동을 벌여 왔다. 캘리포니아 주는 지난해 레드 3를 포함한 4가지 식품 염료를 금지했다. 유럽연합의 경우 이미 1990년대 초부터 사용이 금지되었다. 트럼프 대통령 당선자가 보건부 장관으로 지명한 로버트 F. 케네디 주니어도 레드 3와 같은 식품 염료가 지닌 발암 위험에 대해 목소리를 높였다. 그는 지난 11월 NBC 뉴스에서 "FDA의 영양 부서와 같은 일부 부서들은 폐지되어야 한다. 이들 부서는 제 역할을 하지 않고, 우리 아이들을 보호하지 않는다"고 비판했다. 미국 하원 에너지 위원회의 프랭크 팔론도 최근 FDA에 레드 3를 금지해 달라고 요청하는 서한을 보냈다. 팔론 의원은 서한에서 "달콤한 간식이 넘쳐나는 명절 시즌인데, 우리 아이들이 먹는 음식에 이 화학 물질이 숨겨져 있다는 것은 무서운 일이다"라고 썼다. 그는 "식품 회사는 판매하는 식품이 안전한지 확인해야 하지만, 제품이 FDA 기준을 충족하는지를 반드시 확인해야 한다. 레드 3이 포함된 수천 개의 제품이 시장에 남아 있다"고 강조했다.
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- 경제
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미국 FDA, 암 유발 논란 식용 염료 '레드 3' 금지 임박
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[먹을까? 말까?(82)] 콩 단백질, 심부전 진행 억제에 효과⋯장내 미생물 조절 기전 규명
- 콩 단백질이 심장 건강에 도움을 주는 것으로 나타났다. 일본 나고야대학교 의과대학원 연구팀은 콩 단백질의 일종인 베타-콘글리시닌(β-conglycinin, β-CG)이 심부전 진행을 억제하는 데 효과적이라는 연구 결과를 발표했다고 사이테크데일리가 보도했다. 심부전은 심장의 기능 저하로 신체에 혈액을 제대로 공급하지 못해서 생기는 질환을 말한다. 서울대학교 병원 측에 따르면 심부전의 가장 흔한 증상은 숨이 차는 것(호흡곤란)이고, 심장에서 혈액을 제대로 짜내지 못하므로 피로감, 운동 능력 저하가 나타나며 부종(발목이나 종아리) 등의 증세가 나타난다. 본 연구는 쥐 실험을 통해 β-CG 섭취가 장내 미생물 환경을 변화시켜 심장 기능을 개선하는 효과를 확인했으며, 이는 식이요법을 통한 심부전 예방 가능성을 시사한다는 점에서 주목받고 있다. 연구팀은 심부전 유발 쥐에게 β-CG를 풍부하게 함유한 식단을 제공하고 심장 기능 변화를 관찰했다. 그 결과, β-CG 섭취는 심장 기능 개선, 심근 비대 감소, 심장 조직 손상 감소 등 심부전 진행과 관련된 주요 증상을 완화하는 것으로 나타났다. 장내 미생물 환경 변화로 심장 기능 개선 이러한 효과는 β-CG 섭취에 따른 장내 미생물 변화와 밀접한 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. β-CG는 장내 유익균인 부티리시모나스(Butyricimonas), 마빈브라이언티아(Marvinbryantia), 아나에로트룬쿠스(Anaerotruncus)의 증식을 촉진하고, 이들 유익균이 생성하는 짧은사슬지방산(SCFAs)인 아세트산, 부티르산, 프로피온산의 농도를 증가시키는 것으로 확인됐다. SCFAs는 장 건강 유지에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 항염증 작용을 통해 심장을 고혈압으로 인한 손상으로부터 보호하는 효과를 가지는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 항생제를 사용하여 쥐의 장내 SCFAs 생성 미생물을 감소시켰을 때 β-CG의 심장 보호 효과가 사라지는 것을 확인했다. 또한, SCFAs 중 하나인 프로피온산 나트륨을 쥐에게 투여한 결과 β-CG 섭취와 유사한 심장 보호 효과를 나타냈다. 이는 β-CG의 심장 보호 작용에 장내 미생물과 SCFAs가 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 연구를 주도한 노조미 후루카와 박사는 "이번 연구는 콩 단백질의 기능성 성분이 심혈관 질환 예방에 효과적일 수 있음을 보여준 중요한 결과"라며 "β-CG 섭취는 장내 미생물 변화를 통해 주요 SCFAs 생성을 증가시켜 심부전 진행을 억제하는 효과를 나타냈다"고 설명했다. 콩 알레르기 환자, 효과 제한적 하지만 후루카와 박사는 "콩과 그 성분은 알레르기가 있는 사람들에게는 효과적이지 않을 수 있다"며 "향후 β-CG의 구조와 SCFAs 증가의 분자 메커니즘을 더욱 자세히 연구하여 새로운 치료 및 예방법 개발에 활용할 계획"이라고 밝혔다. 이번 연구는 심부전 치료에 있어 식이요법과 장 건강의 중요성을 강조하며, 식습관과 심장 건강 사이의 연관성에 대한 새로운 시각을 제시했다. 전 세계적으로 주요 사망 원인 중 하나인 심부전 치료에 있어 β-CG 또는 그 유도체가 천연 치료제로 개발될 가능성을 제시한 본 연구 결과는 심장 건강 유지에 중요한 영향을 미칠 것으로 기대된다. 본 연구 결과는 국제 학술지 '임상 영양학(Clinical Nutrition)'에 게재됐다.(DOI: 10.1016/j.clnu.2024.09.045)
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[먹을까? 말까?(82)] 콩 단백질, 심부전 진행 억제에 효과⋯장내 미생물 조절 기전 규명
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유니클로, 신장 면화 논란…中 불매운동 '불똥'
- 일본 퍼스트리테일링의 주력브랜드 유니클로가 중국에서 불매 리스크에 직면했다. 30일(현지시간) 로이터통신 등 외신들에 따르면 일본 패스트리테일링의 야나이 다다시(柳井正∙75) 회장이 28일 영국 BBC와의 인터뷰에서 강제노동 의혹을 받고 있는 중국 신장(新疆)위구르 자치구산 면화를 사용하고 있지 않다고 설명했다. BBC방송은 야나이 회장이 신장 면화 사용 문제를 직접 언급한 건 처음이라며 도쿄 현지 인터뷰 내용을 보도했다. 야나이 회장은 "우리가 어떤 면화를 사용하고 있는지 언급함으로써…"라고 말을 이어가다 잠시 멈추고 "사실, 더 이상 말하면 너무 정치적이니까 여기서 그만두자"라고 마무리했다. 과거 야나이 회장은 "미국과 중국 사이에서 중립적인 입장에 서고 싶다"며 신장 면화를 유니클로 제품에 사용하는지에 대해 '노코멘트' 했었다. 이에 대해 마오닝 중국 외교부 대변인은 29일 "신장 면화는 세계 최고 면화 중 하나"라며 "기업이 독립적이고 자주적으로 자신의 이익에 부합하는 사업적 결정을 내리기를 바란다"고 말했다. 야나이 회장의 이같은 발언을 계기로 유니클로는 중국내에서 불매운동으로 번질 우려가 제기됐다. 야나이 회장의 발언에 대해 중국 소셜미디어 웨이보(微博)에서는 인기 검색 주제 1위에 올랐고 "신장 면화는 세계 최고 면화 중 하나" "유니클로 실적 부진" 등이 해시태그 상위를 차지했다. 다수의 유저들은 유니클로를 비난하며 상품 보이콧을 촉구했다. 한 유저는 “유니클로의 이같은 자세와 창업자의 오만함으로 그들은 중국대륙 소비자가 이잉을 수일내로 잊고 상품을 계속 살 것이라고 생각하고 있을 것”이라고 투고했다. 이 유저는 “단호한 대토로 임해야 할 것”이라고 호소했다. 유니클로의 중국 내 매장 수는 900개 이상이고 공급업체는 269곳이며 연 매출은 50억 위안에 이르는 등 중국은 일본 외 최대 시장이다. 로이터통신은 중국 본토와 대만·홍콩을 포함한 중화권이 유니클로 전사 매출의 20%를 차지한다고 전했다.
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유니클로, 신장 면화 논란…中 불매운동 '불똥'
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트럼프, '중국에 10%추가관세' 언급…중국 언론 "또 관세몽둥이" 비판
- 트럼프 미국 대통령 당선인이 중국산 제품에 대한 추가 관세 부과를 예고하며 압박 수위를 높였다. 도널드 트럼프 미국 대통령 당선인이 취임 즉시 중국을 비롯하여 멕시코와 캐나다로부터 유입되는 물품에 대해 관세를 부과하겠다는 공식 입장을 표명함에 따라 중국 언론들은 "트럼프가 또다시 관세몽둥이를 꺼내 들었다"며 일제히 비판적인 논조를 보였다. 26일 중국중앙TV(CCTV)와 경제 전문 매체 재련사 등은 트럼프 당선인이 취임 첫날인 내년 1월 20일 시행할 예정이라고 발표한 대(對)중국 강경 관세 부과 정책을 긴급하게 보도했다. 트럼프 당선인은 이날 자신의 소셜미디어 플랫폼인 트루스 소셜을 통해 내년 1월 20일 취임식 당일 중국에 추가 관세에 더해 10%의 관세를 더 부과하고, 멕시코와 캐나다에서 수입되는 모든 품목에 25%의 관세를 부과하는 행정 명령에 서명할 것이라고 공언했다. 그러면서 이른바 '좀비 마약'으로 불리는 펜타닐의 미국내 불법 유입 문제를 거론하면서 " 이 관세는 특히 펜타닐 등 마약과 불법 외국인들의 미국 침략이 멈출때까지 유효할 것"이라라고 덧붙였다. 트럼프 당선인은 또 멕시코와 캐나다에 대해 "수천 명의 사람들이 멕시코와 캐나다를 통해 쏟아져 들어오면서 범죄와 마약이 전례 없는 수준으로 유입되고 있다"면서 "나는 1월 20일 내 첫 행정명령의 하나로 멕시코와 캐나다로부터 미국으로 들어오는 모든 제품에 25%의 관세를 부과하기 위해 필요한 서류에 서명할 것"이라고 강조했다. 이날 트럼프 당선인이 발표한 관세 추가 방침은 대선 당시에 공약으로 언급되지 않았던 내용이다. 이에 대해 중국 언론들은 미국 소비자와 경제에 미칠 부정적인 영향을 우려하며 강하게 반발했다. CCTV는 전미소매협회(NFR)의 보고서를 인용하며, "트럼프 당선인의 관세 정책이 현실화될 경우, 매년 미국 소비자들의 구매력이 최대 780억 달러(약 107조 6000억 원) 감소할 것"이라고 전망했다. 앞서 NFR은 미 대선을 하루 앞둔 지난 11월 4일 이런 추정치를 내놓았다. 당시 NFR은 의류, 장난감, 가구, 가전, 신발, 여행용품 등 6개 품목을 대상에 영향을 미치는 것으로 분석했다. 또한, 로이터 통신의 과거 보도를 인용해 "미국 소비자들이 이미 필수적인 지출을 줄이는 등 소비를 억제하고 있는 상황에서 저가 수입 제품에 대한 관세 인상은 소비자 부담을 가중시켜 미국 내 저소득층 경제에 악영향을 미칠 것"이라고 지적했다. 재련사는 트럼프 당선인의 발언을 "관세 몽둥이"에 이어 "트럼프의 망언"이라고까지 표현하며 강도 높게 비판했다. 이처럼 트럼프 당선인의 강경한 통상 정책에 대한 우려가 커지고 있는 가운데, 미·중 간의 무역 갈등이 심화될 가능성이 높아지고 있다. 트럼프 당선인은 보편관세(10~20%)와 대중(對中) 특별 고율 관세(60%)를 선거운동 시절부터 공언해왔지만, 멕시코와 캐나다를 대상으로 한 25%의 관세를 구체적으로 언급한 것은 이번이 처음이다. 이에 중국 현지 매체들은 멕시코를 통한 우회 수출길까지 제동이 걸리면서 사면초가에 빠진 듯한 중국의 대외교역 환경에 우려를 표명했다. 여러 중국 기업들은 '무역전쟁'이라는 말까지 등장할 정도로 트럼프 1기 행정부 때부터 이어져 온 중국산 제품에 대한 고율 관세 조치에 중간재나 반제품을 멕시코 등지에서 완성해 다시 미국으로 수출하는 우회 수출 방식을 선택했다. 중국 측은 철강, 알루미늄, 전기차, 자동차 부품, 태양광 장비, 스마트폰 등 다양한 품목에서 이러한 '원산지 바꾸기' 방식을 취했던 것. 월스트리트저널(WSJ)은 전날인 24일 올해 미국이 멕시코에서 수입되는 철강과 알루미늄에 관세를 부과하기로 한 뒤 나타난 글로벌 시장 상황을 보면 내년 트럼프 2기 행정부에서 나타날 무역 긴장을 미리 엿볼 수 있다고 전했다. WSJ은 세계 최대 철강 수출국인 중국이 우회 경로를 통한 미국 수출이 사실상 막히면서, 미국으로 향하지 못하는 중국의 과잉 생산된 철강 제품들이 다른 국가들로 넘어가 반발을 살 수 있다고 지적했다.
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트럼프, '중국에 10%추가관세' 언급…중국 언론 "또 관세몽둥이" 비판
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