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[우주의 속삭임(6)] 게자리 소재 '슈퍼지구' 행성 둘러싼 두꺼운 대기 발견
- 지구로부터 41광년 떨어진 게자리 지역에 존재하는, 지구보다 8배나 무거운 암석 행성 슈퍼지구(Super Earth) 주변에서 두꺼운 대기층이 감지됐다는 보고서가 발표됐다. ‘55 켄크리 e’로 알려진 소위 슈퍼지구는 이산화탄소와 일산화탄소로 뒤덮인 상당한 대기를 지닌 태양계 외부의 몇 안 되는 바위 행성 중 하나다. 대기층의 정확한 양은 불분명하다. 지구의 대기는 질소, 산소, 아르곤 및 기타 가스가 혼합되어 있다. 캔자스 대학의 천문학자 이안 크로스필드 교수는 "이번 연구는 아마도 이 행성에 대기가 있다는 가장 확실한 증거일 것"이라고 말했다. 이번 연구는 켈리포니아공대 연구팀이 미국 항공우주국(나사·NASA)과 협력해 진행했으며, 결과는 '네이처' 저널에 게재됐다. 슈퍼지구는 지구보다 크지만 해왕성보다는 작은 행성의 크기를 나타낸다. 화씨 4200도(섭씨 2315도)까지 올라가는 행성의 고온은 이 곳에 생명체가 살 가능성이 매우 낮다는 것을 의미한다. 다만 과학자들은 이번 발견이 생명체가 살기 좋은 다른 행성이 존재할 수 있다는 유력한 신호라고 지적한다. 이 외계 행성은 지구보다 8배 더 무겁고, 코페르니쿠스 항성을 너무 가깝게 돌기 때문에 낮과 밤의 면이 영구적으로 존재한다. 1광년은 6조 마일(96조km)에 달한다. 행성 표면은 마그마로 덮여 있다. 연구팀은 대기의 구성을 확인하기 위해 행성이 별 뒤로 지나가기 전과 후의 웹 우주 망원경 관측 결과를 연구했다. 그들은 행성에서 방출되는 빛과 별을 분리하고 그 데이터를 사용해 행성의 온도를 계산했다. 행성의 열은 표면 전체에 고르게 분포되고 있었으며 이는 두터운 대기가 존재함을 알려 준다. 행성에 덮인 마그마에서 나오는 가스는 대기를 안정적으로 유지하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 우주과학자들은 이 슈퍼지구를 탐구하면 지구와 화성이 냉각된 마그마와 함께 어떻게 먼저 진화했는지에 대한 단서를 얻을 수 있다고 밝혔다. 나사 제트 추진 연구소의 행성 과학자이기도 한 렌위 후 박사는 "이번 결과로 우리는 행성 진화의 초기 단계를 들여다 볼 수 있다"고 말했다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(6)] 게자리 소재 '슈퍼지구' 행성 둘러싼 두꺼운 대기 발견
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[신소재 신기술(45)] 초인적 속도의 친환경 수중 자전거
- 프랑스에서 물속에서 훨씬 더 빠르게 이동할 수 있는 친환경 수중 자전거를 개발했다. 프랑스 회사 씨바이크(Seabike)는 수영하는 사람이 빠른 속도로 물속에서 이동할 수 있는 수영 장비인 수중 자전거를 개발했다고 뉴아틀라스가 보도했다. 수중 외발자전거처럼 생긴 이 장비는 약 13인치(38cm)의 크랭크 구동 프로펠러를 사용하여 사용자의 다리 힘으로 수중을 더 빠르게 이동할 수 있도록 도와준다. 해당 장비는 사용자가 원하는 길이까지 폴을 조절한 후, 벨트로 허리에 고정하고 페달을 밟으면 프로펠러가 회전되면서 추진력을 제공한다. 프로펠러는 양방향으로 작동하므로 뒤집어서 프로펠러를 앞으로 내밀고 페달 대신 손잡이를 붙인 다음 팔로 조종할 수도 있다. 씨바이크는 이 수중 자전거가 천천히 회전하기 때문에 지역 수영장에서 안전하게 사용할 수 있다고 설명했다. 제조사에 따르면, 이 제품을 사용하면 오리발(핀)을 착용한 수영 선수보다 더 빠르게 이동할 수 있다고 한다. 또한 스노클링 보드 및 스피어피싱 키트와 함께 판매되며, 개방 수역에서 먼 거리를 이동하는 데 매우 효과적이라고 밝혔다. 현재 가격은 290유로(약 310달러, 약 42만원)부터 시작한다. 이 제품은 접어서 보관할 수 있어서 휴대가 간편하며, 전기가 필요 없는 간단한 구조를 가지고 있어 친환경적이라는 장점도 있다. 한편, 수중 자전거 아이디어는 씨바이크만 있는 것이 아니다. 미국 기업인 아쿠아사이클(AquaCycle)에서 개발한 제품 아쿠아사이클은 물속에서 자전거를 타는 것과 같은 느낌으로 운동할 수 있는 수중 운동 기구다. 실내 수영장에서 주로 사용되며, 관절에 부담을 주지 않고 운동할 수 있다는 장점이 있다. 영국 회사인 워터로우어(WaterRower)에서 개발한 워터로우어는 뗏목에 자전거를 장착한 것 같은 형태의 제품으로, 물의 저항을 이용하여 운동할 수 있다. 워터로우어는 유산소 운동과 근력 운동을 동시에 할 수 있다는 장점이 있다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(45)] 초인적 속도의 친환경 수중 자전거
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[우주의 속삭임(5)] '지구의 쌍둥이' 금성에서 물이 사라진 이유는?
- 행성을 연구하는 콜로라도대학 볼더 캠퍼스(University of Colorado Boulder)의 과학자들이 뜨겁고 사람이 살 수 없는 지구의 이웃 금성이 건조해진 이유를 밝혀 냈다고 PHYS가 보도했다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용해 행성 대기의 수소 원자가 ‘해리성 재결합(dissociative recombination)’이라고 알려진 화학반응을 통해 우주로 수분을 날려버렸다는 사실을 발견했다. 이로 인해 금성은 과거의 추정치에 비해 매일 약 두 배의 물을 잃게 됐다고 한다. ‘해리’는 전자의 충돌에 의해 분자가 작게 분해되는 현상이며 해리성 재결합은 그 역작용을 말한다. 이번 연구 결과로 은하계 전역의 수많은 행성에서 물이 어떤 현상을 일으키는지 설명할 수 있다는 평가다. 이 연구 결과는 최신 '네이처' 저널에 발표됐다. 지구상의 모든 물을 토스트에 잼을 바르듯 지구 전체에 뿌리면 약 3km 깊이의 물 층이 생긴다. 같은 방식을 금성에 적용하면 금성은 발가락이 젖을 정도인 3cm 정도가 된다. 연구팀원이었던 대기 및 우주 물리학 연구소(LASP) 연구원 마이클 채핀 박사에 따르면 금성은 크기와 질량이 지구와 같지만, 물은 지구보다 10만 배 적다고 한다. 연구팀은 컴퓨터 모델을 사용해 금성을 거대한 화학 실험실로 가정하고 행성의 소용돌이치는 대기에서 발생하는 다양한 반응을 관측했다. 관측에서 금성 대기층에 있는 HCO+(수소, 탄소, 산소 각각의 원자 하나로 구성된 이온)라는 분자가 금성의 물 상실의 원인일 수 있다는 결과가 나왔다. 연구팀원인 LASP 에린 캔지 박사는 ”이번 발견을 통해 한때 지구와 거의 동일한 것으로 보였던 금성이 오늘날 이처럼 마른 이유에 대한 새로운 힌트를 제시했다“고 말했다. 캔지는 금성이 과거에도 사막이었던 것은 아니라고 지적했다. 과학자들은 수십억 년 전 금성이 형성될 때 금성에도 지구만큼 많은 물이 있었을 것으로 추정하고 있다. 그러나 어느 순간 재앙이 닥쳤다. 금성 대기의 이산화탄소 구름은 태양계에서 가장 강력한 온실효과를 일으켰고, 결국 표면 온도를 섭씨 480도까지 올렸다. 그 과정에서 금성의 모든 물은 증발했고 대부분 우주로 날아갔다. 그러나 당시의 증발은 금성이 오늘날처럼 완전히 건조한 이유나 계속해서 우주로 물을 상실하는 이유는 설명해 주지 못한다. 물병에 담긴 물을 버려도 여전히 일부 물기는 남아 있는데, 금성의 경우 지금은 남은 물방울도 거의 모두 사라졌다. 새로운 연구에 따르면 그 범인은 바로 HCO+라는 것이다. 연구팀은 금성의 상층 대기에서 물이 이산화탄소와 혼합되어 HCO+ 분자를 형성한다고 설명했다. 이전 연구에서도 연구원들은 HCO+가 화성이 많은 양의 물을 잃는 원인일 수 있다고 발표한 바 있다. 금성에서 HCO+는 대기에서 지속적으로 생성되지만, 오랫동안 잔존하지 못한다. 대기 중의 전자는 이러한 HCO+ 이온을 찾아 재결합하여 원자들을 분리한다. 그 과정에서 수소 원자는 우주로 빠르게 빠져나갈 가능성이 높아진다. 즉, 금성에서 물의 두 가지 구성 요소인 수소와 산소 중 하나인 수소를 빼앗아 가는 것이다. 물이 줄어들 수밖에 없는 상황이다. 연구팀은 금성의 건조 상태를 확실하게 설명할 수 있는 유일한 방법은 금성이 대기에 예상보다 많은 양의 HCO+를 보유하고 있는지의 여부라고 판단한다. 아직 금성 주변에서 HCO+의 양을 관측한 사례는 없다. 이번 연구 결과가 사실임이 증명되려면 HCO+가 실제로 금성 대기에서 가장 풍부한 이온이라는 것을 증명하는 것이라고 채핀은 말했다. 화성으로 향했던 우주 미션은 또 다른 변화를 맞이하고 있다. 최근 몇 년 동안 점점 더 많은 우주 프로젝트가 금성을 목표로 하고 있다. 나사(NASA)가 계획한 비활성 가스, 화학 및 이미징에 대한 금성 대기 조사(다빈치, DAVINCI) 임무는 탐사선을 금성의 대기를 통해 금성 표면에 착륙시키는 것이다. 캔지는 "금성에 대한 프로젝트는 많지 않았지만 새로 계획된 임무들은 수십 년의 경험을 활용해 극한의 행성 대기, 진화 및 생명체 거주 가능성을 탐구할 것”이라고 기대했다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(5)] '지구의 쌍둥이' 금성에서 물이 사라진 이유는?
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[퓨처 Eyes(34)] 펭귄처럼 헤엄치는 수중 로봇, 쿼드로인 2세대 출시
- 인간 형태를 닮은 휴머노이드 로봇, 하늘을 나는 드론이 농업에 활용되며 속속 출시되는 가운데, 펭귄의 유영 방식을 모방한 수중 로봇이 공개됐다. 독일 수중 기술 기업 에보로직스(EvoLogics)는 최근 펭귄의 유영 방식을 모방한 개선된 수중 자율 운항체(AUV) 쿼드로인(Quadroin) 2세대를 출시했다고 뉴아틀라스가 보도했다. 에보로직스는 독일 베를린에 본사를 둔 수중 로봇 공학 기업으로, 혁신적이고 고성능의 수중 로봇, 데이터 네트워크, 센서 기술 개발에 주력하고 있다. 2005년 설립된 이 회사는 해양 연구, 오프쇼어 산업, 국방 분야에서 활용되는 다양한 제품과 솔루션을 제공하며 전 세계적인 명성을 얻었다. 쿼드로인은 2020년 에볼로지스가 헬름홀츠 센터 헤레온(Helmholtz-Zentrum Hereon) 연구소의 부르카르트 바셰크(Burkard Baschek) 교수와 협력하여 개발한 핑귄(PingGuin) 실험 AUV의 후속 제품이다. 핑귄의 디자인은 이 회사의 창업자인 루돌프 바나쉬(Rudolf Bannasch) 박사의 아델리(Adelie) 펭귄 운동 연구를 기반으로 구현됐다. 저항을 최소화하도록 설계된 쿼드로인은 최대 10노트(Knot)의 속도를 달성해 에너지 효율성을 극대화하고 다양한 현장 배치를 가능하게 한다. 노트는 해양에서 배의 속도를 나타내는 단위로, 1시간에 1해리(1.85km)를 가는 속도를 의미한다. 따라서 10노트는 1시간에 18.5km의 거리를 이동하는 속도에 해당한다. 일반적으로 선박의 느린 속도는 5노트 미만이며, 보통 속도는 5~10노트, 빠른 속도는 10노트 이상으로 분류된다. 물론 선박의 종류, 엔진 성능, 해양 환경 등에 따라 10노트의 속도는 느리거나 빠르게 느껴질 수 있다. 예를 들어 소형 요트의 경우 10노트는 상당히 빠른 속도이지만, 대형 컨테이너 선의 경우 10노트는 비교적 느린 속도에 해당한다. 펭귄 모방 수중 로봇 퀘드로인 사실 펭귄 모방 수중 로봇의 개념은 2009년까지 거슬러 올라간다. 당시 에보로직스는 독일 전기 자동화 기업 페스토(Festo)와 협력하여 펭귄과 유사한 아쿠아펭귄(AquaPenguin) 시연용 모델을 개발했다. 실제 쿼드로인은 2021년 5월 처음 공개되었는데, 펭귄의 유영 방식을 모방하여 제작되었으며, 헬름홀츠 센터 헤레온 연구소의 MUM(Modifiable Underwater Mothership) 프로젝트에 활용되고 있다. 이 프로젝트에서 쿼드로인은 다양한 센서를 탑재하고 무리를 지어 해류 데이터를 수집했다. 탑재된 센서는 수심별 온도, 압력, 용존 산소량, 전기 전도도, 형광 등을 정밀하게 측정할 수 있다. 다른 AUV와 마찬가지로 쿼드로인은 선박이나 해안에서 투입된 후 사전 프로그래밍된 수중 경로를 따라 자율적으로 이동하며 데이터를 수집한다. 수집된 데이터는 쿼드로인이 수면으로 올라갈 때 무선 전송되거나 기지로 돌아와 직접 다운로드받을 수 있다. 쿼드로인은 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 또는 옵션인 이리듐 위성 모듈을 통해 전송한다. 이 두 시스템과 탑재된 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS)은 쿼드로인이 수면에 올라올 때 자동으로 뒤집히는 아치형 다기능 안테나를 사용한다. 추가적인 장점으로 안테나에는 빨간색과 초록색 LED 점멸등이 장착되어 사용자가 로봇을 회수할 때 쉽게 찾을 수 있도록 한다. 에보로직스 대표는 "새로운 쿼드로인이 올해 4분기에 양산에 돌입할 예정이며, 상업 고객들에게는 요청 시 가격 정보를 제공한다"고 밝혔다. 쿼드로인 활용 방안 쿼드로인은 다양한 해양 생물의 행동과 서식지를 관찰하고 데이터를 수집하는 데 활용될 수 있다. 이를 통해 해양 생태계에 대한 이해를 높이고 효과적인 보호 전략을 수립하는 데 기여할 수 있다. 또한, 해양 환경을 효과적으로 모니터링하는 데에도 활용될 수 있다. 쿼드로인은 수온, 염도, 용존 산소량 등 해양 환경 변수를 정밀하게 측정하고 실시간으로 데이터를 전송할 수 있다. 이를 통해 해양 오염, 기후 변화 등 해양 환경 문제를 파악하고 해결책을 모색하는 데 도움이 될 수 있다. 쿼드로인은 해저 지형을 정밀하게 측량하고 3D 모델을 구축하는 데 활용될 수 있다. 그로 인해 해양 자원 탐사, 해저 케이블 및 파이프라인 설치, 해양 구조 작업 등에 크게 활용될 수 있다. 또한, 쿼드로인은 해저 석유 및 가스 매장지를 효율적으로 탐색하고 개발 계획을 수립하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 오프쇼어 에너지 개발의 효율성을 높이고 환경 영향을 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 쿼드로인은 해저 사고 현장을 탐사하고 생존자를 구조하는 데 활용될 수 있으며, 해저 침몰선 및 잔해물을 탐색하고 인양하는 데에도 활용될 수 있다. 해양 국방 분야에도 활용 쿼드로인은 적군 함정 및 해양 활동을 정밀하게 정찰하고 정보를 수집하는 데 활용될 수 있으며, 이는 해상 작전의 효율성을 획기적으로 높이고 적의 위협을 사전에 예측하는 데 크게 기여할 수 있다. 또한, 쿼드로인은 해저 지뢰를 효과적으로 탐지하고 제거하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 해상 통로의 안전을 확보하고 군함 및 상선의 안전을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 쿼드로인은 해저 침몰선을 탐색하고 인양하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 해양 역사 연구를 체계적으로 수행하고 침몰선에서 귀중한 유물을 발견하는 데 기여할 수 있다. 최근 미국 농업 분야에서는 드론과 인공지능(AI) 로봇 등 첨단 기술 도입이 활발하게 이루어지고 있다. 드론, 레이저 제초기, 로봇 손 등은 농작물 재배 및 가공 과정의 일부를 자동화할 수 있으며, AI 기반 시스템의 활용은 미래 농업의 새로운 가능성을 열어주고 있다. 수중 로봇 기술의 발전과 더불어 쿼드로인 또한 다양한 분야에서 활용될 것으로 전망된다. 하늘을 나는 드론이 다방면에서 활용되고 있는 것처럼, 쿼드로인 2세대는 아직 개발 초기 단계이지만, 앞으로 해양 분야뿐만 아니라 국방, 농업, 과학 연구, 레저 및 관광, 교육 등 다양한 분야에 새로운 변화를 가져올 것으로 기대된다. 한편 해양 강국인 한국은 한국해양과학기술원(KIOST), 한국해양연구원(KORDI), 한국과학기술원(KAIST), 포항공과대학교(POSTECH), 한화오션, HD현대중공업, 삼성중공업 등을 중심으로 자율 운항, 인공지능, 센서 기술, 통신기술, 로봇 공학 등의 핵심기술을 보유하고 있다. 특히 정부는 '해양 4.0' 산업 육성을 위해 수중 로봇 개발을 핵심 전략 분야로 지정하고 적극적으로 지원하고 있다.
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[퓨처 Eyes(34)] 펭귄처럼 헤엄치는 수중 로봇, 쿼드로인 2세대 출시
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중국, 인류 최초 달 뒷면 샘플 수집해 지구 귀환 미션 나선다
- 중국이 최초로 달 뒷면의 샘플을 수집해 지구로 가져오는 우주 미션에 나선다고 스페이스뉴스가 전했다. 중국은 이를 위해 임무를 수행할 달 착륙선 창어 6호를 공개했다. 우주선을 실어 나를 로켓 창정 5호는 지난달 말 하이난도 원창 위성발사센터 기지로 이동됐다. 창어 6호의 임무는 지구에서는 직접 볼 수 없는 달 뒷면에 착륙해 최대 2kg의 달 샘플을 수집, 이를 지구로 가져오는 것이다. 이 임무는 과거에 시도된 적이 없는 세계에서 첫 번째 미션이다. 이를 중계하기 위한 Queqiao-2 중계 위성은 이미 지난 3월 19일 발사됐다. 이 중계 위성은 달 뒷면에 있는 창어 6호와 지구의 지상국 사이의 통신을 위해 달 궤도에 머무른다. 중국은 아직 창어 6호의 발사 시기를 공개하지 않았지만 현재까지의 정보를 종합하면 발사는 5월 3일 금요일로 예상된다. 창어 6호는 달 뒷면의 서쪽 150~158도, 남쪽 41~45도에 위치한 아폴로 분화구의 남쪽을 착륙 목표로 삼고 있다. 아폴로는 수많은 달의 미스터리를 풀어줄 일부 실마리를 갖고 있을 것으로 기대되는 거대한 남극-에이컨(SPA) 분지 내에 있다. 중국 국가우주국(CNSA) 산하 달탐사우주공학센터(LESEC)는 "창어 6호는 달 역행 궤도 설계 및 제어 기술, 지능형 샘플링, 이륙 및 상승 기술, 달 뒷면의 자동 샘플 채취 등의 목표를 성공적으로 달성할 것“이라고 밝혔다. 또한 창정 5호 로켓과 창어 6호 탐사선의 상태는 양호하며 발사를 위한 모든 준비는 정상적으로 진행되고 있다고 부연했다. 창정 5호는 액체수소와 산소를 동력으로 하는 직경 5m, 높이 57m의 로켓이다. 또한 4개의 등유-액체산소 사이드 부스터를 사용한다. 이 로켓은 중국에서 가장 크고 가장 강력한 발사체로 알려져 있다. 창어 6호는 목표를 달성하기 위해 총 8200kg에 달하는 4개의 우주선 복합체를 사용할 예정이다. 서비스 모듈은 달 궤도에 진입하는 데 필요한 추진력을 제공한다. 착륙선은 달 뒷면에 착륙해 샘플을 수집할 예정이다. 이들은 상승체에 의해 달 궤도로 다시 발사될 것이며, 서비스 모듈과 랑데부해 도킹하게 된다. 서비스 모듈은 지구를 향해 되돌아가고 지구에 재진입해 샘플을 안전하게 전달할 재진입 캡슐을 방출하게 된다. 미션에 성공하면 달의 역사와 태양계에 대한 지식을 깊이 해 줄 샘플이 수집될 것이다. 이 샘플은 왜 가까운 쪽과 먼 쪽 달 암석의 구성에 차이가 있는지를 설명헤 즐 것으로 기대된다. 이 임무에는 프랑스, 스웨덴, 이탈리아, 파키스탄 큐브위성의 국제 과학 탑재체도 포함될 예정이다. 이 협력은 우주 탐사 분야에서 국제 협력을 강화하려는 중국의 노력을 반영한다는 설명이다. 프랑스는 달 지각에서 나오는 라돈 가스 방출을 감지하는 가스 탐지(DORN: Detection of Outgassing RadoN) 장비를 제공한다. 스웨덴은 ESA의 지원을 받아 NILS(달 표면의 음이온) 탑재체를 제공한다. 이탈리아로부터는 패시브 레이저 역반사경을 지원받아 탑재한다. 큐브위성은 파키스탄 국립우주국 SUPARCO와 중국 상하이 자오퉁 대학교가 공동으로 제작했다. 창어 6호는 2030년까지 유인 달 탐사를 포함하는 중국의 우주 미션의 일부다. 중국은 2030년대에 국제 달 연구기지(ILRS) 프로그램을 통해 영구 달 기지를 구축하는 것을 목표로 하고 있다. 많은 국가와 기관들이 이 프로젝트에 동참했다.
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중국, 인류 최초 달 뒷면 샘플 수집해 지구 귀환 미션 나선다
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[먹을까? 말까?(6)] 달걀 섭취 중단하면 혈압에 어떤 변화가 일어날까?
- 달걀은 영양이 풍부하고 양질의 동물성 단백질이 풍부하며, 노른자에는 비타민 A, 비타민 D, 비타민 E, 인, 칼슘 등이 포함되어 있다. 달걀의 구조는 노른자위(난황), 흰자위(난백), 껍데기(난각)로 이루어져 있다. 알 껍질은 주로 탄산칼슘으로 이루어져 있으며 바깥으로부터 산소를 받아들여 안에서 호흡한 뒤 바깥으로 이산화탄소를 내보낼 수 있게 되어 있다. 또한 달걀은 무게에 따라 왕란(68g 이상), 특란(60g 이상~68g 미만), 대란(52g 이상~60g 미만), 중란(44g 이상~52g 미만), 소란(44g 미만)으로 분류하기도 한다. 그런데 달걀과 고혈압의 관계가 종종 논란이 되기도 한다. 중년이 되면 고혈압을 멈추기 위한 식이요법인 대시(DASH) 다이어트를 주목하게 된다. DASH 다이어트는 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립심장폐혈액연구소( National Heart, Lung, and Blood Institute )가 추진하는 고혈압 조절 다이어트다. DASH 다이어트는 혈압에 미치는 영향과 더불어 일반 대중을 위한 균형 잡힌 식사 접근 방식으로 설계됐다. DASH 다이어트에는 과일, 야채, 통곡물, 저지방 유제품이 풍부하게 포함된다. 여기에는 고기, 생선, 가금류, 견과류, 콩을 추천하며 설탕이 첨가된 식품 및 음료, 붉은 고기, 첨가된 지방 등은 제한된다. 헬스 다이제스트에 따르면 고혈압은 미국에서 가장 큰 사망 원인인 심장병의 원인이다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 미국 인구의 거의 절반이 혈압이 130/80mmHg 이상이지만 고혈압 환자 중 4분의 1만이 이를 치료하기 위한 조치를 취하고 있다. 증상이 나타나지 않기 때문에 많은 사람들은 자신이 고혈압이 있다는 사실조차 모르는 경우가 많다. 그렇기 때문에 40세가 넘었거나 다른 건강 질환이 있는 경우 매년 혈압을 검사해야 한다. 혈압을 효과적으로 관리할 수 있는 방법 중 하나는 다이어트다. 앞서 설명했듯이 DASH 다이어트에는 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 섬유질, 단백질이 풍부한 음식에 중점을 두고 설탕, 나트륨, 포화 지방이 함유된 음식은 제한한다. 그렇다면 달걀 섭취를 중단하면 우리 몸에 어떤 일이 일어날까? 2020년 '현대 고혈압 보고서(Current Hypertension Reports)'에 따르면 15개의 무작위 대조 시험을 분석한 결과, 달걀 섭취와 혈압 사이의 연관성을 발견하지 못했지만 시간이 지남에 따라 너무 많은 달걀을 섭취하면 혈압이 상승할 수 있다는 점이 발견됐다. 왕란이나 특란 등 큰 달걀 1개에는 일일 섭취량의 62%에 해당하는 186mg의 콜레스테롤이 들어 있다. 2020년 영양학 학술지 '뉴트리언트(Nutrients)'에 발표된 연구에서는 고령 여성의 달걀, 콜레스테롤, 고혈압의 관계를 심층적으로 분석했다. 연구진은 연구 시작 시점에 여성들이 얼마나 많은 달걀과 총 콜레스테롤을 섭취했는지 조사했다. 몇 년 후, 전체 식단에서 콜레스테롤이 더 많은 여성은 고혈압에 걸릴 확률이 22% 더 높았다. 일주일에 달걀을 7개까지 먹은 여성은 고혈압 발병 가능성이 14% 더 높았다. 그러나 연구진이 총 콜레스테롤을 통계적으로 조정했을 때 달걀은 혈압 위험을 높이지 않았다. 즉, 음식에 함유된 콜레스테롤이 고혈압을 유발했을 가능성이 높았다. 2021년 '유럽 영양 저널(European Journal of Nutrition)'에 발표된 연구에 따르면 달걀의 위험성에서 완전히 벗어난 것은 아니다. 일주일에 달걀을 4개 이상 섭취하면 일주일에 1개 미만을 섭취할 때보다 전체 사망 위험이 50%, 심혈관 질환 사망 위험이 75%, 암으로 인한 사망 위험이 52% 높아지는 것으로 나타났다. 일주일에 달걀을 2~4개만 먹어도 모든 원인으로 인한 사망 위험이 22%, 심혈관 질환으로 인한 사망 위험이 43% 증가한다. 연구진은 달걀의 식이 콜레스테롤이 사람들의 혈중 콜레스테롤 수치보다 사망률과의 연관성을 더 많이 설명한다고 말했다. 달걀에는 영양이 풍부하기 때문에 식단에서 완전히 배제하고 싶지 않을 수도 있다. 큰 달걀 1개에는 72칼로리, 약 5g의 지방, 6g의 단백질이 들어 있다. 달걀에는 칼륨이나 칼슘이 일일 필요량의 2% 미만으로 많지 않지만 셀레늄과 충분한 양의 인을 섭취할 수 있다. 또한 달걀에는 비타민 A, 리보플라빈(B2), B5, B6, 엽산(B9), B12, D, E가 들어 있다. 시력에 도움이 되는 루테인과 제아잔틴이 함유되어 있다. 달걀은 또한 뇌와 신경계 기능을 유지하는 데 필요한 콜린이 일일 권장량의 27%가 함유되어 있다. 미국 국립보건원(NIH)에 따르면 콜린은 혈압을 낮추는 데도 도움이 될 수 있다. 전문가들은 달걀 섭취를 중단한다고 해서 혈압이 떨어지지는 않지만 대신 어떤 음식을 먹을지 고려해야 한다고 조언했다. 좋은 약은 입에는 쓰다는 말이 있다. DASH 다이어트의 일부인 과일, 야채, 콩류, 저지방 유제품, 통곡물을 먹을까. 아니면 짭쪼롬한 베이컨에 달달한 고당 에너지 음료, 그리고 버터를 얹은 풍미 가득한 커다란 블루베리 머핀을 먹을까. 가공육, 단 음료, 설탕과 나트륨 함량이 높은 음식은 혈압을 낮추는 가장 현명한 선택이 아니다. 달걀 1개나 달걀 흰자를 사용하는 것이 오히려 건강에 더 나을 수도 있다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(6)] 달걀 섭취 중단하면 혈압에 어떤 변화가 일어날까?
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나사, 일본과 달 탐사용 '우주 이동 주택' 제작…도요타가 설계
- 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 미국 항공우주국(나사·NASA)과 협력, 달 탐사를 위한 우주 이동 주택을 만들기로 합의했다고 전문 매체 드라이브닷컴, 빌트 등이 보도했다. 이동 주택이라고는 하지만, 지상에 고정된 조립식 주택이나 농막과는 달리 바퀴가 달려 움직이는 캠핑카와 유사한 형태다. 모리야마 마사히토 일본 문부과학성 장관은 나사의 빌 넬슨 국장과 JAXA가 '달 탐사를 위한 유인 탐사선 및 무인 탐사선을 위한 가압 이동 주책 차량을 설계, 개발, 운영키로 하는' 계약에 서명했다. 이 이동 주택 차량은 세계 최대의 자동차 제조업체 중 하나인 일본 도요타와 JAXA가 공동으로 설계하고 제작할 예정이다. 우선 달 탐험을 위해 투입된다. 이 주택은 우주비행사가 몇 주 동안 달에서 생활할 수 있는 '이동 생활 공간 및 실험실'로 설계될 예정이다. 새 이동 주택 차량은 길이 5.7m, 폭 5.19m, 높이 3.6m로 미니버스 2대와 맞먹는다. 9평에 달하는 면적이어서 우리나라 농막 건축 최대 기준인 6평보다 넓다. 실제 이동 주택이라고 말할 만큼 충분한 생활 공간이 만들어지는 셈이다. 이동 주택 차량에는 특히 달에서도 우주복을 입지 않고 생활할 수 있는 객실도 만든다. 해당 객실은 지구의 중력 및 대기와 거의 유사한 환경을 갖추게 된다. 여기에서는 두 명의 우주비행사가 한 달 동안 거주할 수 있다. 이 이동 주택 차량은 수소 동력 연료전지로 구동된다. 물은 낮 동안(태양열로 구동) 전기분해 장치에 공급되며, 물을 수소와 산소로 전환한다. 산소는 깨끗한 공기를 제공하고, 수소는 연료 전지를 통해 밤에 전기로 변환된다. 연료 전지는 부산물로 물을 생성해 낮에 전기분해 장치로 보내지게 된다. 미쓰비시중공업은 해양 기술 분야의 경험을 바탕으로 전기분해 장치 개발을 지원한다. 주행 거리는 거의 1만km에 달하고 자율주행도 가능하도록 디자인한다. LiDAR(라이더) 센서를 사용해 분화구와 암석을 피하면서 움직이고, 알려지지 않은 오프로드 지형을 탐색하게 된다. 현재 계획에 따르면 도요타는 이 이동 주택 차량을 2031년에 출시한다. 이것이 나사의 아르테미스 프로그램의 일부가 될 수도 있다는 분석도 있다. 아르테미스 프로그램에는 2026년부터 달까지 유인 비행한다는 계획도 들어 있다. 희망 사항이지만, 이 이동 주택 차량이 아르테미스 7 임무부터 사용될 가능성도 있다. 넬슨 국장은 "우주비행사가 며칠, 최대 몇주 동안 달 표면에 머물 수 있기 때문에, 과거에는 가본 적이 없는 지역까지 탐험할 수 있게 될 것이다. 차량은 이동 주택이자 달 실험실이자 달 탐험가다. 이곳은 우주비행사들이 거주하고, 일하고, 달 표면을 탐색할 수 있는 곳으로, 우리 모두의 위대한 발전으로 이어질 것"이라고 기대했다. 계획에 따르면 이동 주택 차량은 달의 남극 지역을 집중 탐험한다. 이곳의 어두운 분화구에는 얼음 형태의 물이 있다.
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- IT/바이오
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나사, 일본과 달 탐사용 '우주 이동 주택' 제작…도요타가 설계
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[먹을까? 말까?(4)] 질산염, 어떻게 섭취하는 것이 좋을까?
- 식품으로부터 섭취하는 질소화합물은 유형에 따라 우리 몸에 이롭기도 하고 해롭기도 하다. 가공육류에 첨가되는 질소화합물과 채소에 들어있는 질소화합물은 서로 다른 영향을 미친다. 질산염은 질소와 산소로 구성된 화합물이다. 보건 전문가들이 가공육에 질산염의 존재를 경고하기 시작하면서 대중의 관심을 끌게 됐다. 발색제와 보존료로 사용되는 질산염은 가공육류 제조 과정에 흔히 첨가된다. 제조업체에서는 핫도그, 베이컨, 햄, 소시지, 페퍼로니, 육포, 델리미트 등 가공육에 질산나트륨이나 질산칼륨 등 질소화합을 첨가해 품질을 보존하고 부패를 방지하는 경우가 많다. 질산염은 열에 노출되면 아질산염으로 변환될 수 있으며, 아질산염은 특정 암 발생 위험을 증가시키는 것으로 알려져 있다. 즉, 아질산염은 고열에 노출되면 고기 단백질의 아미노산과 결합해 니트로사민(nitrosamine)을 형성할 수 있다. 이러한 새로운 화합물은 특정 암, 특히 위와 결장암의 위험을 증가시킬 수 있다. 바로 이것이 2015년 세계보건기구(WHO) 보고서에서 가공육이 인간에게 암을 유발할 가능성이 있는 것으로 간주한 이유 중 하나라고 더 시애틀 타임스는 15일(현지시간) 지적했다. 가공육 섭취하면 대장암 위험 증가 WHO에 따르면 가공육을 매일 50g(베이컨 4조각 또는 핫도그 1개 정도) 섭취할 때마다 평생 대장암 위험이 18% 증가한다. 이는 이미 가지고 있는 위험의 18%가 추가로 증가하는 것이다. 유전이나 기타 요인으로 인한 대장암 발병 위험은 각각 3%와 3.54%다. 반면, 식물에 포함된 천연 질소화합물(질산염)은 우리 몸에 유익하다. 질산염은 식물성 식품, 특히 잎채소, 무, 비트, 셀러리, 마늘에도 함유되어 있다. 이러한 식물성 질산염을 섭취하면 체내에서 산화질소로 전환되어 심혈관 질환 및 기타 만성 질환을 예방하는 데 도움이 된다는 연구 결과가 있다. 산화질소는 혈압을 조절하고 혈액 순환을 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 식물의 질산염은 특히 고강도 운동 중에 신체 능력을 향상시킬 수 있으므로 일부 운동선수는 비트나 비트 주스를 섭취하기도 한다. 식물의 질산염, 신체 능력 향상 식물에는 비타민과 미네랄 외에도 파이토케미컬이 풍부하며, 그중 일부는 항염증 효과가 있다. 염증은 심혈관 질환, 암 및 기타 만성 건강 상태의 한 요인이다. 채소에는 비타민 C와 기타 항산화 물질도 풍부하여 가공육과 함께 섭취하면 가공육의 잠재적인 부정적인 영향을 상쇄하는 데 도움이 될 수 있다. 이것이 일부 제조업체가 절인 육류에 비타민 C를 첨가하기 시작한 이유 중 하나다. 채소를 조리하면 질산염이 니트로사민으로 변할 수 있는가? 대답은 "그렇지 않다"이다. 채소에는 비타민 C와 최소한의 단백질이 함유되어 있으며, 육류보다 낮은 온도에서 조리하는 경향이 있다. 가공육을 낮은 온도에서 조리하면 니트로사민 형성을 약간 줄일 수 있지만, 가장 좋은 방법은 섭취를 완전히 제한하는 것이다. 이는 '천연 가공육', '비경화' 또는 '질산염이 없는' 가공육 제품에도 적용된다. 가공육은 셀러리 주스, 셀러리 파우더 또는 다른 천연 질산염 공급원을 사용하여 제조되는 경우가 많다. 셀러리는 '첨가된' 질산염으로 간주되지 않지만, '천연' 가공육에는 여전히 질산염이 함유되어 있으며 때로는 기존 가공육보다 더 많이 함유되어 있어 여전히 니트로사민을 생성할 수 있다. 베이컨 등 구매시 라벨 확인 필수 따라서 질산염이 첨가되지 않은 베이컨을 구매할 때는 라벨을 확인해 질산나트륨, 아질산나트륨, 질산칼륨 또는 아질산칼륨이 포함되어 있지 않은지, 셀러리 소금, 주스 또는 분말이 포함되어 있지 않은지 확인하는 것이 좋다. 질산염 함량이 낮은 가공육은 냉장 보관 수명이 짧을 수 있으므로 금방 사용하지 않을 것은 냉동 보관하는 것이 좋다. 건강을 위하여 가공육류 섭취를 제한하는 것이 좋다. "천연"이나 "질산염 무첨가)" 라고 표기된 가공육류도 여전히 질산염을 함유할 수 있으므로 주의해야 한다. 채소는 천연 질산화합물뿐만 아니라 비타민, 미네랄, 항염증 효과가 있는 식물 화학 물질 등 다양한 영양소를 함유하고 있으므로 충분히 섭취하는 것이 중요하다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(4)] 질산염, 어떻게 섭취하는 것이 좋을까?
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[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.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(32)] 획기적인 '종이 기반' 배터리 개발⋯"식물에서 영감 얻어"
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반도체 칩 실장하는 기판도 전기 변화에 반응…소재 연구 획기적 전기 마련
- 컴퓨터 칩 설계에서 크게 고려되지 않는 재료가 실제 정보 처리에서는 중요한 역할을 하며, 이는 더 빠르고 효율적인 디바이스로 이어질 수 있다는 연구 결과가 나와 주목된다고 기술 전문지 테크익스플로어가 전했다. 펜실베이니아 주립대 연구진이 이끈 국제 연구팀은 반도체 칩을 실장하는 기판이 기판에 꽂히는 반도체 칩과 마찬가지로 전기 변화에 반응한다는 사실을 발견했다. 연구팀이 분석에 적용한 것은 고급 이미징 기술과 반도체 재료인 이산화바나듐이었다. 이산화바나듐은 바나듐과 산소가 1대 2 배율로 결합된 산화물 반도체 재료로, 전자 스위치로서 큰 가능성을 보여주었다. 팀은 또 이산화바나듐이 기판을 구성하는 물질인 이산화티타늄과 어떻게 상호작용하는지를 분석했는데, 그 결과는 놀라운 것이었다. 반도체가 전기가 흐르지 않게 하는 절연체와 전기가 흐르게 하는 금속 사이로 전환할 때 기판이 반도체 칩과 유사한 동작을 보여, 기판 자체에도 활성층이 있을 가능성이 높다는 사실을 발견한 것. 연구 책임자 펜실베이니아 대학 벤카트라만 고팔란 교수는 "기판이 반도체 공정에서 적극적인 역할을 할 수 있다는 사실은 미래의 재료와 장치를 설계하는 데 매우 중요하다"고 말했다. 이 연구 결과는 '어드밴스트머티리얼즈'에 실렸다. 고팔란은 "무어의 법칙을 극복하기 위해서는 더 작고 빠른 디바이스에 대한 새로운 아이디어가 필요하다"며 "주목되는 아이디어는 1조분의 1초 안에 금속(디지털 신호 1의 상태)과 절연체(0의 상태) 사이를 전환할 수 있는 이산화바나듐과 같은 물질이다"라고 설명했다. 금속-절연체 트랜지스터로서의 이산화바나듐의 가능성은 이미 밝혀졌으며, 이 물질은 에너지 소비가 특히 적어 반도체 기술에 유망하다. 그러나 이산화바나듐의 특성은 아직 완전히 풀리지 않았으며, 지금까지는 실제 디바이스에서 작동하기 보다는 격리된 상태에서 관찰하는 것이 일반적이었다. 이산화바나듐은 전자 효과와 밀접한 상관관계가 있다. 전자 사이의 반발력이 디바이스를 방해하기 때문에 현재의 실리콘계 디바이스에서 발생하는 것처럼 무시할 수 없다. 이런 특성 때문에 고온 초전도 및 강화된 자기 특성과 같은 새로운 기능의 재료를 만들 수 있다. 고팔란은 "이산화바나듐의 근본적인 물리적 성질은 아직 충분히 이해되지 않았으며 디바이스의 기하학적 구조에서의 성능도 마찬가지"라고 말했다. 그는 "만약 우리가 이산화바나듐을 제대로 동작시킬 수만 있다면, 전자공학의 르네상스가 일어날 것이다. 특히 신경망 컴퓨터인 뉴로모픽 컴퓨팅은 이 디바이스를 사용함으로써 엄청난 성과를 거둘 수 있다"고 강조했다. 연구팀은 이산화바나듐을 디바이스에 전압을 가하여 절연 상태에서 전도성 상태로 전환하는 과정에서의 변화를 조사했다. 이를 위해 강력한 X선 빔을 주사할 수 있는 아르곤 국립연구소의 첨단 광자원(APS: Advanced Photon Source)를 사용했다. 절연-전도성 전환에 대한 재료의 공간적, 시간적 반응을 매핑하면서 연구팀은 기판의 구조에 대한 예상치 못한 변화가 일어난 것을 관찰했다. 이산화바나듐 필름이 금속으로 변하면서 전체 필름 채널이 부풀어 오른 것. 일반적으로는 축소되어야 했는데, 반대 현상이 일어나 필름 구조에서 뭔가 다른 일이 벌어지고 있었던 것이다. APS X선은 이산화바나듐 필름을 통과하여 전기적, 기계적으로 수동적 물질인 이산화티타늄 기판에서 박막을 성장시켰다. 기판은 전기 펄스를 받아 이산화바나듐 필름이 절연체에서 금속으로 전환될 때 매우 활동적이고 완전히 새로운 방식으로 움직이고 반응했다. 펜실베이니아 대학 수학 및 공학팀은 이에 대한 이론 정립을 위해 시뮬레이션과 함게 이론적인 프레임워크도 개발했다. 연구진은 과거 수동적으로 반도체 칩만 실장하는 용도로 사용됐던 이산화티타늄 기판에서 아직 발견되지 않은 잠재적인 현상을 포함해 이산화바나듐의 숨겨진 기능을 파악하는 데도 큰 도움이 될 것이라고 기대했다. 이 연구는 10년에 걸쳐 진행됐는데, 앞으로도 추가 연구와 분석을 진행할 계획이다.
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반도체 칩 실장하는 기판도 전기 변화에 반응…소재 연구 획기적 전기 마련
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애플, 항소법원에 ITC 애플워치 수입금지 결정 파기 요구
- 미국 애플이 미국 국제무역위원회(ITC)의 애플워치 수입금지 결정을 취소해줄 것을 미국 연방항소법원에 요구했다. 7일(현지시간) 로이터통신 등 외신들에 따르면 애플은 스마트워치인 애플워치 2기종이 의료기기제조업체 마시모의 특허를 침해했다는 이유로 ITC가 결정한 애플워치 수입금지 결정을 파기해줄 것을 호소했다. 애플은 연방항소법원에 ITC의 결정이 '실질적으로 결함이 있는 일련의 특허판결'에 근거한 결정이라고 주장했다. 마시모는 수입금지를 정당화하는 경쟁하는 미국제품의 제조에 투자했다는 점을 증명하지 못하고 있다고 밝혔다. 애플은 이와 함께 마시모가 지난 2021년에 ITC에 특허침해 혐의로 제소했을 당시 특허의 대상이 된 마시모가 제조한 웨어러블 단말기는 '단순히 가상의 얘기'였다고 주장하며 애플워치의 수입금지는 성립되지 않는다고 지적했다. 애플과 마시모 두 회사는 이에 대한 질의에 응답하지 않았다. 캘리포니아주 어바인에 본사를 두고 있는 마시모는 애플이 제휴 가능성에 관한 협의 후 마시모 직원을 빼내 혈중산소농도 측정기능에 관한 기술을 훔쳤다고 주장했다. 애플은 2020년에 내놓은 애플워치 시리즈6에서 처음으로 이 기능을 도입했다. ITC의 수입금지명령은 지난해 12월 26일에 발효됐으며 혈중산소농도를 계측하는 기능을 채택한 '시리즈9'와 '울트라2'의 수입, 판매가 금지됐다. 애플은 ITC의 결정에 불복, 상고해 법적 절차를 진행하면서 수입금지 조치 중지를 요구했다. 연방항소법원은 지난해 12월 27일 애플의 항소내용을 검토하는 동안 수입금지를 일시 중지해 애플은 판매를 재개했다. 애플은 법정다툼은 1년 정도 걸릴 가능성이 있다면서 올해 1월에 애플워치 두 기종에서 혈중산소농도 측정기능를 삭제했다.
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애플, 항소법원에 ITC 애플워치 수입금지 결정 파기 요구
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매립지 메탄가스, 지구 온난화의 원인
- 매립지에 쌓이는 쓰레기는 단지 눈에 거슬리는 존재를 넘어선다. 지구를 온난화시키는 엄청난 양의 메탄가스를 배출하는 기후의 악몽이기도 하다. 미국 전역 수백 곳의 매립지에서 메탄 오염을 측정한 새로운 연구에 따르면, 문제가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 심각하다고 사이언스 온라인판이 전했다. 이 소식은 CNN 등 주요 매체에도 비중 있게 보도됐다. 과학자들은 2018~2022년까지 18개 주에 걸쳐 200개 이상의 매립지를 항공 조사했다. 이는 미국 매립지에 대한 측정 조사 중 최대 규모이다. 사이언스 저널에 발표된 연구에 따르면, 조사 결과 평균 메탄 배출량이 공식적으로 보고된 것보다 훨씬 높은 것으로 나타났다. 눈에 보이지 않고 냄새가 없는 가스인 메탄은 이산화탄소에 비해 대기중에 머무는 시간이 짧지만 80배 이상의 온난화 효과를 지니며, 다양한 부문에서 생산된다. 그 중 가장 큰 부문은 석유, 가스, 농업이다. 매립지는 잘 알려지지 않은 메탄 발생원인이지만, 전 세계 메탄 배출량의 약 20%를 차지해 큰 영향을 미친다. 매립지는 음식물 쓰레기, 종이, 목재 등의 유기 폐기물을 산소 없이 분해하면서 메탄을 생성하는 박테리아가 살기에 완벽한 환경을 조성한다. 미국의 대부분의 매립지는 연방 정부에서 휴대용 센서를 사용한 보행 조사를 통해 1년에 4회 메탄 배출량을 측정하도록 규정하고 있다. 연구에 따르면 보행자들은 가파른 경사면이나 쓰레기가 자주 버려지는 곳 등 안전하지 않은 지역을 피하는 경향이 있기 때문에 조사의 정확성을 기하기 어렵고 결과도 다르다. 연구를 담당한 비영리 기관 카본매퍼(Carbon Mapper)의 과학자인 다니엘 커스워스(Daniel Cusworth)는 "보행에 의한 측정은 정확하지 않고 단지 메탄 발생의 핫스팟을 감지하는 것일 뿐”이라고 지적한다. 따라서 매립지 메탄 배출량 추정은 직접 측정보다는 모델을 기반으로 하는 경향이 있으며 이는 데이터에 격차가 있음을 의미한다. 보고서는 항공기, 드론, 위성 등의 원격 감지를 사용하는 고급 모니터링 시스템이 보다 정확하고 포괄적인 상황을 제공할 수 있다고 주장한다. 과학자들은 공중 영상 분광계를 사용하여 측정한 매립지의 52%에서 대량의 메탄 방생을 발견했다. 보고서는 이는 석유 및 가스 부문에 대해 수행된 항공 연구의 메탄 검출 비율을 훨씬 초과한다고 지적한다. 분석 결과는 환경보호국의 온실가스 보고 프로그램(GHGRP)과 같은 현재의 보고 시스템에 메탄 발생원이 대거 누락되어 있음을 보여준다고 연구팀은 지적했다. 보고서는 매립지의 평균 메탄 배출량은 GHGRP에 보고된 것보다 1.4배 더 높았다고 밝혔다. 또한 매립지 메탄 배출이 일반적으로 석유 및 가스 생산으로 인한 배출보다 훨씬 지속적이며 60%가 수개월, 심지어 수년 동안 지속된다는 사실도 발견했다. 스탠포드대학의 환경과학 교수 롭 잭슨(Rob Jackson)은 CNN과의 인터뷰에서 매립지가 ‘슈퍼 메탄 방출자’라며 "항공 데이터는 우리가 수십 년 동안 지적해 왔던 사실을 입증한다"고 말했다. 매립 문제가 조만간 사라질 것 같지는 않다. 커스워스는 “화석연료에 의존하지 않는 미래에도 인간이 버리는 폐기물은 계속 발생할 가능성이 높다. 더 깨끗한 연료로 전환하더라도 우리는 여전히 폐기물 관리 문제를 다룰 것”이라고 말했다. 과학자들은 메탄의 급격한 감소가 기후 변화를 늦추는 가장 효과적인 방법 중 하나라고 말한다. 그러나 미국의 대부분의 메탄 정책은 석유 및 가스 산업을 대상으로 한다. 커스워스는 "기후 목표를 달성하려면 석유와 가스만으로는 메탄 배출량을 줄일 수 없으며, 매립지는 석유나 가스와 마찬가지로 주목을 받아야 한다"라고 주장했다.
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- IT/바이오
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매립지 메탄가스, 지구 온난화의 원인
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중국, 달 뒷면 탐사 지원 위해 위성 발사
- 중국이 달 뒷면 탐사를 지원하는 위성을 발사했다. 중국 국가우주국에 따르면, 중국 남부 하이난성의 원창 발사장에서 베이징 시간으로 오전 8시 31분에 창어 2호 중계 위성이 창어 8호 로켓에 실려 궤도에 진입했다고 로이터통신과 타임 등 다수 외신이 보도했다. 관영 언론은 20일 까치로 만든 신화 속 다리의 이름 오작교를 딴 1.2미터 톤급 퀘차오 2호(Queqiao-2)와 소형 위성 톈두 1, 2호를 탑재한 창어 8호 로켓이 남부 하이난성에서 발사됐다고 보도했다. 1.2톤급 이 위성은 올해 상반기에 달의 뒤쪽을 탐사할 예정인 중국 우주선 창어 6호와 통신을 주고 받는 데 필요하다. 달의 가까운 쪽은 항상 지구를 향하고 있지만 달의 뒤쪽은 가시선이 없기 때문에 데이터를 전송할 수 없다. 즉, 달의 뒤쪽은 지구와 마주 보지 않기 때문에 창어 6호는 지구와 신호를 주고받기 위해 퀘차오 2호를 사용해야 한다. 중국은 2019년 달의 뒤쪽에 착륙한 최초이자 지금까지 유일한 국가가 됐다. 창어 2호는 2026년 창어 7호와 2028년 창어 8호의 달 탐사를 위한 중계 플랫폼으로도 활용될 예정이다. 2040년까지 창어 2호는 달 탐사 및 화성, 금성 등 다른 행성 탐사를 위한 통신 교량 역할을 하는 중계 위성 군의 일부가 될 것이다. 또한 달의 남극에 건설 예정인 중국의 연구 기지에 통신, 내비게이션, 원격 감지 기능을 지원할 예정이다. 또한 창어 2호는 미국, 인도, 일본 등 다른 나라에서 배치한 6개의 궤도선과 합류할 계획이다. 창어 2호의 설계 수명은 최소 8년으로, 중국이 달에 첫 우주인을 착륙시킬 것으로 예상되는 2030년 이후에도 달 임무를 지원할 수 있을 것으로 보인다. 이 위성은 달의 남극에 근접한 궤도에 진입하여 중국이 연구 전초기지를 건설할 것으로 예상된다. 달의 남극은 물이 존재하는 지역으로 알려져 있다. 물의 존재는 생명체 존재를 시사해 달 남극 지역은 인도와 미국 등 우주 강국의 주목을 받고 있다. 2008년 인도 탐사선 찬드라얀 1호가 달 표면에 퍼져 있고 극지방에 집중된 수산기 분자를 감지하면서 달에 물이 존재하는 것이 알려졌다. 물은 인간의 생명에 필수적이다. 또 수소와 산소의 원천이 될 수 있고 로켓 연료로 사용될 수 있다. 달에는 물을 비롯해 헬륨-3, 스칸듐, 이트륨 등 희토류 금속이 있다. 보잉의 연구에 따르면 달에는 스마트폰, 컴퓨터 및 첨단 기술에 사용되는 희토류 금속인 스칸듐, 이트륨 및 15란타나이드 등이 존재한다. 달에 물이 존재한다는 것은 주요 우주 강대국에 큰 영향을 미친다. 인간 생명에 필수적인 물의 존재로 인해 인간이 행성에 더 오래 머물면서 달 자원을 채굴할 수 있게 할 것으로 보인다. 올해 말 발사될 예정인 '창어 6호'는 달의 뒷면에서 처음으로 샘플을 채취해 지구로 가져올 계획이다. 또한, 중국은 2040년까지 달 남극에 영구적인 국제 연구 기지를 구축하기 위한 목표를 세우고 있다. 중국과 미국 양국은 모두 2030년까지 우주 비행사를 달에 보낼 계획을 세우고 있다.
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- 산업
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중국, 달 뒷면 탐사 지원 위해 위성 발사
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[신소재 신기술(14)] 자연에서 처음 발견된 광물 초전도체 '미아사이트'
- 미국 과학자들이 자연에서 광물 형태로 발견된 세계 최초의 '비전통적인' 초전도체 미아사이트(Miassite)가 발견됐다고 밝혔다. 영국 과학 웹사이트 사이키(phys.org)는 지난 13일(현지시간) 미국 에너지부 국립연구소인 에임스 국립연구소(Ames National Laboratory)의 과학자들이 실험실이 아닌 자연에서도 화학 성분을 가진 최초의 비전통적 초전도체 '미아사이트'를 발견했다고 보도했다. 미아사이트는 자연에서 발견되는 광물 중 하나로, 실험실에서 성장시키면 초전도체 역할을 한다. 연구팀은 미아사이트를 관측한 결과 고온 초전도체와 유사한 특성을 가진 비전통적 초전도체라는 사실을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 '커뮤니케이션즈 머티리얼즈(Communications Meterials)' 저널에 게재됐다. 이번 연구는 미래의 지속 가능하고 경제적인 초전도체 기반 기술 개발에 기초 과학적 이해를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 초전도체란? 초전도는 물질이 전기를 에너지 손실 없이 전도할 수 있는 상태를 말한다. 이러한 초전도체는 의료용 MRI 기계, 전력 케이블, 양자 컴퓨터 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 기존의 초전도체는 잘 알려져 있지만 임계 온도가 낮다. 여기서 임계 온도는 물질이 초전도체 상태를 유지할 수 있는 최고 온도를 말한다. 1980년대에 과학자들은 기존 것들보다 임계 온도가 훨씬 높은 비전통적인 초전도체들을 발견했다. 에임스 연구소의 과학자 루슬란 프로조로프에 따르면, 이러한 비전통적인 초전도체는 모두 실험실에서 만들어진다. 이로 인해, 비전통적 초전도는 자연에서 발생하지 않는다는 일반적인 인식이 형성됐다. 자연에서 발견된 희귀한 광물 프로조로프는 대다수의 초전도 원소와 화합물이 금속 성질을 가지고 산소와 같은 다른 원소와 반응하는 경향이 있어, 자연에서 초전도체를 찾는 것이 어렵다고 설명했다. 그는 특히 미아사이트(Rh17S15)가 복잡한 화학 구조를 가지고 있다는 점에서 흥미롭다고 말했다. 프로조로프는 미아사이트를 처음에는 자연에서 발견될 수 없는, 인공적으로 만들어졌을 것으로 추정했으나, "실제로 자연에서 존재한다는 것이 밝혀졌다"고 말했다. 아이오와 주립대학교의 물리학 및 천문학 석좌교수이자 에임스 연구소의 과학자인 폴 캔필드는 새로운 결정체 물질의 설계와 발견, 성장 방법, 그리고 그 특성을 분석하는 데 깊은 전문 지식을 가지고 있다. 그는 이 프로젝트를 위해 고품질의 미아사이트 결정을 합성하는 작업을 수행했다. 캔필드는 "미아사이트가 러시아 첼랴빈스크주 미아스 강 근처에서 발견된, 일반적으로 잘 형성된 결정으로 자라지 않는 희귀한 광물"이라고 설명했다. 미아사이트 결정의 성장은 매우 높은 용융점을 가진 원소(Rh)와 휘발성이 높은 원소(S)의 결합으로 이루어진 화합물을 탐색하는 더 광범위한 연구 노력의 일부였다. 캔필드 박사는 "순수 원소들의 특성과는 달리, 우리는 이들 원소의 혼합을 통해 최소한의 증기압으로 결정이 저온에서 성장할 수 있도록 하는 기술을 개발했다"고 말했다. 캔필드 박사는 이번 미아사이트의 발견을 "숨겨진 낚시터에서 큰 물고기를 발견한 것과 같다"고 비유했다. 그는 "Rh-S 시스템에서, 우리는 세 가지 새로운 초전도체를 발견했다. 루슬란의 세밀한 측정 덕분에, 미아사이트가 비전통적 초전도체임을 확인할 수 있었다"고 설명했다. '자기장 침투 깊이' 실험 프로조로프의 연구 그룹은 저온에서 초전도체를 연구하기 위한 첨단 기술을 전문으로 한다. 그는 이 물질이 초전도 상태를 유지하기 위해 영하 50밀리켈빈(약 -460°F)까지 냉각되어야 한다고 말했다. 프로조로프 연구팀은 미아사이트의 초전도 특성을 분석하기 위해 세 가지 주요 실험을 실시했다. 가장 중요한 실험은 '자기장 침투 깊이(혹은 런던 침투 깊이, London penetration depth)'다. 이 실험은 약한 자기장이 초전도체 표면을 얼마나 깊게 관통하는지 측정해 초전도체 내부로의 자기장 침투 거리를 결정한다. 전통적인 초전도체의 경우, 자기장 침투 깊이는 저온에서 대체로 일정하게 유지된다. 반면, 비전통적 초전도체에서는 이 침투 깊이가 온도 변화에 따라 선형적으로 변화하는 경향을 보인다. 이러한 실험 결과는 미아사이트가 비전통적 초전도체의 성질을 갖는다는 것을 확인했다. 또 다른 실험은 재료 내에 결함을 주기 위해 고에너지 전자를 사용해 물질에 충격을 주는 방식이다. 프로조로프는 이 방법을 지난 10년 간 그의 연구팀이 주로 사용해온 대표적인 기술이라고 설명했다. 이 실험을 통해 재료의 초전도 특성에 미치는 결함의 영향을 관찰할 수 있다. 이 방법은 이온을 그들의 원래 위치에서 밀어내어 결정 구조 내에 결함을 생성하는 것이다. 이러한 결함은 재료의 임계 온도에 변화를 일으킬 수 있는 장애를 만든다. 전통적인 초전도체는 비자기적 장애에 대해 대체로 둔감하기 때문에, 이러한 테스트에서 임계 온도의 변화가 거의 또는 전혀 보이지 않는다. 반면, 비전통적 초전도체는 무질서에 더 민감해, 결함이 일어나면 임계 온도가 변화하거나 억제될 수 있다. 이러한 변화는 재료의 임계 자기장에도 영향을 미친다. 연구팀은 미아사이트에서 임계 온도와 임계 자기장이 비전통적 초전도체에서 예측한 대로 변화한다는 것을 확인했다. 비전통적 초전도체에 대한 이러한 연구는 초전도 현상의 작동 원리에 대한 과학자들의 이해를 심화시킬 수 있다. 프로조로프는 "비전통적 초전도의 메커니즘을 이해하는 것은 초전도 현상을 경제적으로 응용하는 데 있어 핵심적인 역할을 한다"고 강조했다. 이는 초전도 기술의 상용화 가능성을 높이는 데 중요한 기여를 할 수 있다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(14)] 자연에서 처음 발견된 광물 초전도체 '미아사이트'
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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.
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- 생활경제
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체중 감량에 효과적인 냉동 과일 6가지
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목성의 달 '유로파'에 생명체 존재할 수 있을까?
- 목성의 달 유로파(Europa)에 산소와 탄소가 있는 것이 알려지면서 지하 바다의 생명 존재에 대한 기대감도 더욱 커지고 있다. 태양계에서 목성의 위성 유로파만큼 사람들의 상상력을 사로잡는 곳은 거의 없다. 과학자들은 유로파에 외계 생명체가 존재할 수 있다고 오랫동안 의심해 왔다. 거대한 얼음덩어리를 닮은 '유로파'는 20~30km 두께의 얼음 껍질 아래에 액체 상태의 바닷물 바다가 존재하는 것으로 알려졌다. 이는 보이저호와 갈릴레오 우주 탐사선의 측정과 모델 계산에 의한 추정이다. 독일 매체 메르커닷컴(Merker)은 11일(현지시간) 몇 달 전, 연구자들은 '유로파'에서 생명체의 가장 중요한 구성 요소인 탄소를 발견했다고 전했다. 그러나 유로파에서 생명체를 가능하게 할 수 있는 또 다른 원소인 산소는 이전에 추정했던 것보다 훨씬 더 희귀할 것이라는 관측이 나왔다. 비즈니스 인사이더는 지난 9일(현지시간) 미 항공우주국(NASA·나사)의 주노(Juno) 탐사선은 목성의 얼음 위성 유로파가 24시간마다 1000톤의 산소를 생산한다는 사실을 발견했다고 보도했다. 유로파에서 매일 발생하는 1000톤이라는 산소는 1백만 명의 사람이 하루 동안 숨을 쉴 수 있는 충분한 양이지만 이전에 생각했던 것보다 훨씬 적은 양이다. 이 새로운 데이터는 유로파가 광대한 지하 바다에서 생명체를 유지할 수 있는 확률이 낮아질 수 있다. NASA, 유로파 산소 생산량 현저히 낮아 NASA의 연구원들은 '유로파' 표면이 이전 연구에서 추정했던 것만큼 많은 산소를 생산하지 못한다고 계산했다. 지난 3월 4일, NASA는 유로파가 24시간마다 1000톤의 산소를 생산한다며 이는 이전 추정치보다 86배 이상 적은 양이라고 발표했다. NASA에 따르면 유로파에 생명체가 존재한다면 미생물처럼 보일 수도 있고 더 복잡한 것일 수도 있다. 하지만 그것들은 얼어붙은 사막인 유로파 표면에서는 보이지 않을 수도 있다. 유로파 표면의 산소 생산량 데이터는 NASA의 주노(Juno) 탐사선에서 가져온 것이다. 목성의 위성인 유로파는 초당 12kg(킬로그램)의 산소를 생산하는데, 이는 이전에 생각했던 것보다 휠씬 적은 양이다. 이전 연구에서 추정치는 초당 몇 킬로그램에서 1000킬로그램 이상까지 다양했다. 유로파, 수중기도 탐지 NASA에 따르면 1979년 7월 9일 보이저(Voyager) 우주선은 목성의 위성 중 하나인 유로파(Europa)의 근접 촬영 이미지를 처음으로 촬영했다. 이를 통해 달의 얼음 표면을 자르는 갈색 균열이 드러났는데, 유로파는 마치 핏줄이 있는 눈알처럼 보였다. 그 이후로 수십 년 동안 외부 태양계에 대한 임무는 유로파에 대한 충분한 추가 정보를 축적하여 NASA의 생명체 탐색에서 최우선 조사 대상이 됐다. NASA는 2019년 11월 17일 메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터 의 국제 연구팀이 유로파 표면 위에서 처음으로 수증기를 감지했다. 이 연구팀은 하와이에 있는 세계 최대 망원경 중 하나를 통해 유로파를 들여다보며 증기를 측정했다. 당시 유로파의 물 탐지 조사를 주도한 NASA 행성 과학자 루카스 파가니니는 “생명의 세 가지 요구 사항 중 두 가지인 필수 화학 원소(탄소, 수소, 산소, 질소, 인, 황)와 에너지원은 태양계 전체에서 발견된다. 그러나 세 번째인 액체 물은 지구 밖에서는 찾기가 다소 어렵다”라고 말했다. 유로파가 산소를 생산하는 방법 산소 생산은 지구와 유로파에서 매우 다르다. 지구는 광합성을 통해 산소를 얻는 반면, 유로파는 모행성인 목성으로부터 얻는다. 목성은 유로파에 고에너지 입자를 쏟아붓는 강력한 방사선을 방출한다. 이 입자들은 달 표면의 얼어붙은 얼음(H₂O)과 상호작용한다. 유로파에서 입자들의 상호 작용은 H₂O 분자를 수소와 산소 가스로 분리한다. 그러나 그 산소가 어디로 가는지는 아직 상세히 밝혀지지 않았다. 산소 중 일부는 얼음 속에 갇힐 수도 있고, 일부는 우주로 탈출할 수도 있으며, 일부는 유로파의 지하 바다로 내려가는 경우도 있다. 충분한 산소가 지하에 도달한다면, 이는 유로파의 바다가 우리가 알고 있는 생명체에 중요한 요소 중 하나를 가지고 있다는 것을 의미한다. 뉴저지 주 프린스턴 대학교의 과학자 제이미 샬레이는 "'유로파'는 목성의 알려진 95개 위성 중 네 번째로 큰 위성이며 목성의 방사선 벨트 중간에 있다. 이 거대 가스 행성은 위성에 하전 입자 또는 이온화 입자를 쏟아붓는다. 이것들은 물 분자를 두 부분으로 나누어 얼음 표면에 산소를 생성한다"고 말했다. 샬레이는 "유로파는 흐르는 시냇물 속에서 서서히 물을 잃어버리는 얼음 덩어리와 같다"면서, 입자들이 표면의 얼음을 분자 단위로 분해하는 과정을 비교했다. 그는 "어떤 면에서, 전체 얼음 표면은 해변으로 밀려온 하전 입자의 파도에 의해 지속적으로 침식된다"라고 말했다. NASA의 주노 탐사선은 유로파 표면에서 생성되는 총 산소량에 대해 더 많은 정보를 제공한다. 그러나 지하 바다로 얼마나 많은 양의 산소가 스며드는지는 아직 확실하지 않다. 유로파에서 산소 측정 유로파 표면에서 생성되는 산소의 양을 측정하기 위해 과학자들은 주노에 탑재된 목성 오로라 분포 실험(JADE) 장비를 사용했다. JADE는 목성의 오로라 영역 에서 하전 입자를 측정하도록 설계됐다. 그러나 2022년 9월 주노가 유로파를 비행했을 때 JADE는 최초로 달 대기에서 떨어져 나온 하전 입자를 성공적으로 측정했다. 과학자들은 JADE 데이터를 사용해 유로파의 얇은 대기에 있는 수소(산소 아님) 가스의 총량을 추정했다. 물 분자에는 수소(H) 원자 2개당 산소(O) 원자 1개가 있기 때문에 과학자들은 수소 가스 데이터를 사용해 표면에서 생성된 산소의 양을 계산할 수 있다. NASA의 과학자들은 이제 생산된 산소의 일부가 달 표면 아래로 떨어질 수 있다고 추정한다. 그곳에서 산소는 지하 소금 바다로 추정되는 곳에서 대사 에너지원이 될 수 있다. NASA에 따르면 연구원들은 "표면 아래에서 생명을 유지할 수 있는 조건의 잠재력에 대해 궁금해하고 있다"고 한다. 목성의 위성이 생명체가 거주 가능한지 아닌지에 대한 질문은 앞으로도 계속 될 것이다. 샌안토니오에 있는 사우스웨스트 연구소의 주노 수석 연구원인 스콧 볼튼은 "아직 끝나지 않았다. 더 많은 달 비행과 목성의 가까운 고리와 극지방의 대기에 대한 첫 번째 탐사는 아직 오지 않았다"고 말했다. NASA의 유로파 클리퍼(Europa Clipper) 탐사선은 2024년 10월에 발사될 예정이다. 이 탐사선의 주요 목표는 유로파가 거주 가능한지 여부를 결정하는 것이다. 유로파에 도착하면 클리퍼 탐사선은 유로파 표면, 기;ㅍ은 ㅁ내부, 얇은 대기, 지하 바다와 잠재적으로 더 작은 활성 통풍구에 대해 자세한 조사를 수행항 계획이다.
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- 산업
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목성의 달 '유로파'에 생명체 존재할 수 있을까?
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얼그레이, 건강에 좋은 이유⋯폴리페놀 등 항산화제 풍부
- 얼그레이(Earl Grey) 차에는 폴리페놀과 같은 항산화제가 들어있어 여러 면에서 건강에 도움이 될 수 있다. 얼그레이는 전통적으로 이탈리아가 원산지인 감귤류의 일종인 베르가못 오일을 홍차에 첨가해서 만든 차의 일종이다. 건강 전문 매체 헬스는 4일(현지시간) 얼그레이 차를 마시는 것과 관련된 건강상의 이점은 얼그레이를 만드는 데 사용되는 홍차 잎과 관련이 있다고 전했다. 얼그레이 차의 정의와 잠재적인 건강상의 이점, 얼그레이 차를 마실 때 주의 사항 등을 다음과 같이 정리했다. 얼그레이 차란? 얼그레이는 홍차로 만들어지며, 홍차는 진정한 차로 간주된다. 모든 차는 동백나무과인 카멜리아 시넨시스(Camellia sinensis)의 잎으로 만들어진다. 많은 변종이 있는 만큼 차나무의 크기와 모양은 다르지만 잎은 대체로 긴 타원형으로 둘레에는 톱니 모양의 무늬가 있고 윤기가 있으며 질기다. 홍차는 찻잎이 공기에 노출되는 산화 시간이 길기 때문에 녹차에 비해 훨씬 더 진한 색과 강한 향을 지니고 있다. 산화 과정에서 찻잎은 갈색으로 변하고 차의 풍미가 강해진다. 홍차에는 아삼차, 다르질링차, 실론차 등 다양한 종류가 있는데, 각기 다른 맛을 지니고 있다. 얼그레이 차는 홍차와 이탈리아 원산의 시트러스 과일인 베르가못 오렌지에서 추출한 베르가못 오일을 혼합하여 만들어진다. 하지만 일부 얼그레이 차는 베르가못 오일보다 가격이 저렴한 합성 베르가못 향으로 만들어지기도 한다. 얼그레이는 일반적으로 감귤 향과 비슷한 시트러스 향과 함께 약간 단맛이 난다. 얼그레이는 다양한 종류의 홍차로 만들 수 있기 때문에 얼그레이의 맛은 제품마다 다를 수 있다. 다양한 항산화제 함유 얼그레이 차의 베이스가 되는 홍차는 체내 항산화 효과가 있는 식물 화합물의 탁월한 공급원이다. 항산화제는 활성산소(free radical, 프리 라디칼)라고 하는 반응성이 강한 물질을 중화시켜 세포 손상을 방지하는 데 도움이 된다. 프리 라디칼 수치가 너무 높아지면 신체의 항산화 방어력을 압도하여 산화 스트레스가 발생한다. 조직 손상 및 만성 염증과 관련된 산화 스트레스는 특정 암과 심장 질환을 비롯한 여러 질병의 발병과 진행의 주요 원인으로 간주된다. 홍차에는 산화 스트레스와 염증의 표지를 줄이는 데 도움이 될 수 있는 여러 가지 생리 활성 화합물이 함유되어 있다. 예를 들어, 홍차에는 에피갈로카테킨 갈레이트, 테아플라빈, 테아루비긴과 같은 폴리페놀이 풍부하여 염증과 산화 손상을 낮춰 전반적인 건강을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 홍차에는 또한 강력한 항산화 특성을 지닌 탄수화물의 일종인 차 다당류(TPS)가 함유되어 있다. 연구에 따르면 홍차를 마시면 특정 인구의 산화 스트레스를 줄일 수 있다. 예를 들어, 산화 스트레스와 관련이 있는 제2형 당뇨병 환자 46명을 대상으로 한 2010년에 발표된 연구에서는 홍차 추출물로 만든 홍차를 4주 동안 매일 2~4잔씩 마신 결과 염증 표지자인 C-반응성 단백질이 현저히 감소하고 항산화 효소인 글루타치온이 크게 증가한 것으로 나타났다. 또한 산화 스트레스 지표인 말론다이알데히드 수치도 감소했다. 홍차의 고농도 세포 보호 화합물은 정기적으로 홍차를 섭취하는 사람들이 특정 암 및 인지 기능 저하와 같은 여러 건강 상태의 위험이 감소하는 이유로 여겨진다. 베르가못 오일은 리모넨과 리날룰과 같은 테르펜 등의 항산화 물질도 제공한다. 하지만 얼그레이를 마실 때 섭취하는 베르가못 오일의 양은 매우 적기 때문에 홍차에 함유된 대부분의 건강 효능은 홍차에서 발견되는 화합물 때문일 가능성이 높다. 여러 만성 질환의 위험 감소 연구에 따르면 홍차를 정기적으로 섭취하는 사람들은 그렇지 않은 사람들에 비해 특정 건강 문제가 발생할 가능성이 적다. 예를 들어, 홍차를 정기적으로 마시면 난소암, 우울증, 심장병 등을 예방할 수 있다. 200만 명 이상이 참여한 19개 연구의 2023년 메타 분석에 따르면 하루 1.40~3.12잔의 홍차를 마시는 여성은 난소암 발병 위험이 낮은 것으로 나타났다. 홍차를 마시는 사람은 구강암 발병 위험도 감소할 수 있다. 2018년의 한 연구 결과에 따르면 하루에 홍차를 한 잔씩 마실 때마다 구강암 위험이 6.2% 감소하는 것으로 나타났다. 연구자들은 홍차의 항암 효과가 항산화제, 특히 폴리페놀 함량이 높기 때문인 것으로 보고 있다. 이러한 화합물은 산화 손상으로부터 보호하고 신체의 항산화 방어력을 높여 암 발생을 억제할 수 있다. 또한 얼그레이 차를 마시면 고혈압과 같은 심장병 위험 요인을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 2020년 고혈압 환자를 대상으로 한 5건의 연구 검토에 따르면 홍차를 정기적으로 섭취하면 수축기 혈압과 이완기 혈압이 각각 -3.53mmHg와 -0.99mmHg 감소할 수 있는 것으로 나타났다. 이 연구에서는 3개월 이상 차를 마신 사람들의 혈압이 가장 크게 감소한 것으로 나타나 장기간의 차 섭취가 심장 건강을 개선할 수 있음을 시사한다. 혈압을 낮추는 것 외에도 정기적으로 홍차를 즐기는 사람들은 심부전 및 뇌졸중 발병 위험이 낮을 수 있다. 또한, 일부 연구에 따르면 하루에 한 잔 이상의 홍차를 마시는 사람은 우울증에 걸릴 위험이 낮을 수 있다고 한다. 홍차에는 도파민과 같은 신경전달물질의 활동을 조절하여 우울증 위험을 줄일 수 있는 카페인과 아미노산 L-테아닌과 같은 특정 화합물이 함유되어 있다. 홍차 섭취는 다른 여러 가지 건강상의 이점과 관련되어 있다. 이러한 이점은 특히 얼그레이 차를 마시는 것이 아니라 일반적으로 홍차를 마시는 것과 관련이 있다는 점을 기억하자. 인지 건강과 운동 기능 향상에 도움 홍차의 카페인 함량은 다양하지만, 연구에 따르면 홍차에는 평균적으로 한 잔당 약 47mg의 카페인이 함유되어 있다. 이는 추출한 커피 한 잔에 들어 있는 카페인의 절반이 조금 넘는 양이다. 카페인은 에너지 수준을 높이고 운동 수행 능력을 향상시키는 등 여러 가지 방식으로 건강에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 체중 1킬로그램(kg)당 3~6밀리그램(mg)의 카페인을 섭취하면 지구력 및 근력과 같은 운동 능력의 특정 측면이 향상될 수 있다. 그러나 홍차에는 커피만큼 카페인이 많이 함유되어 있지 않기 때문에 150파운드(68kg)인 사람은 운동 전에 약 4잔의 홍차를 마셔야 효과를 볼 수 있다. 얼그레이와 같은 카페인 음료를 마시면 활력을 증진하고 인지 건강을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 41만951명의 데이터를 포함한 7건의 연구를 2023년에 검토한 결과, 녹차 또는 홍차 섭취가 알츠하이머병을 포함한 치매의 현저한 감소와 관련이 있는 것으로 나타났다. 연구진은 이러한 연관성을 신경 보호 효과가 있는 카페인과 같은 녹차 및 홍차에서 발견되는 화합물 때문이라고 설명했다. 또한 홍차와 같은 카페인 음료는 처리 속도와 기억력 향상과 같은 단기 인지 기능을 개선할 수 있다. 얼그레이 차 마실때 유의사항 홍차에는 카페인이 함유되어 있어 다량 섭취하면 건강에 해로울 수 있다. 카페인 섭취량을 하루 400밀리그램(mg) 이하로 유지하는 것이 좋다. 그 이상을 섭취하면 불안감, 심박수 증가, 불면증과 같은 증상이 나타날 수 있다. 그러나 홍차 한 잔에는 일반적으로 약 47mg의 카페인이 함유되어 있으므로 권장 한도를 초과하려면 9잔을 마셔야 한다. 얼그레이는 과량으로 섭취하지 않는 한 대부분의 사람에게 안전하다. 또한 베르가못 오일을 과도하게 섭취하면 근육 경련, 시야 흐림, 사지 저림이 발생할 수 있다. 한 사례 연구에서는 하루에 4리터의 얼그레이 차를 마신 남성에게서 이러한 증상이 나타났다고 보고했다. 하루 1~2잔 등 정상적인 양의 얼그레이를 마시는 사람에게는 이러한 증상이 우려되지 않는다. 마지막으로 홍차에는 소화 기관의 철분, 특히 식물성 식품에 함유된 철분의 흡수를 억제하는 화합물이 함유되어 있어 식물성 식단을 따르는 사람이나 철분이 부족한 사람에게는 문제가 될 수 있다. 얼그레이 차 섭취 팁 얼그레이 차는 다른 홍차와 같은 방법으로 즐길 수 있다. 어떤 사람들은 얼그레이를 첨가물 없이 플레인으로 마시는 것을 선호하고, 어떤 사람들은 우유와 꿀과 같은 감미료를 첨가하여 마시기도 한다. 전통적인 얼그레이는 홍차로 만들지만, 녹차와 우롱차 등 다른 종류의 차로 만든 얼그레이 차도 있으며, 녹차와 홍차의 중간 정도의 맛과 색을 가진 차도 있다. 얼그레이 차 한 잔을 만들려면 찻잎 얼그레이 1티스푼 또는 얼그레이 티백 1개를 사용하여 끓기 직전까지 가열한 물에 3~5분간 담그는 것이 좋다. 더 진한 차를 원한다면 더 오래 우려내고 우유와 감미료를 넣어 맛을 조절하면 된다. 디카페인 얼그레이도 판매되고 있지만 대부분의 얼그레이 차에는 카페인이 함유되어 있으므로 카페인에 민감한 사람은 취침 직전에 카페인이 함유된 얼그레이를 마시는 것을 피해야 한다. 얼그레이 차를 포함한 차는 유통기한이 길다. 밀폐 용기에 담아 실온에서 보관하면 루스리프 얼그레이 차와 얼그레이 티백은 각각 2년과 3년 동안 보관할 수 있다.
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- 생활경제
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얼그레이, 건강에 좋은 이유⋯폴리페놀 등 항산화제 풍부
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고물가에도 고소득층 소비 8.0% 급증⋯서민층, 지출 줄여
- 상위 20% 가구의 소비 지출이 증가한 반면, 하위 20% 가구의 소비 지출은 감소한 것으로 나타났다. 이는 고물가와 고금리 환경이 지속되는 가운데, 소득 하위 계층이 지출을 줄인 결과로 해석된다. 각종 연금과 사회수혜금, 연말 정산 환금급 등 공적 이전소득의 증가로 인해 분배지표는 소폭 개선됐다. 통계청이 29일 발표한 '2023년 4분기 가계동향 조사 결과'에 따르면 작년 4분기 소득하위 20%(1분위) 가구의 월평균 소득은 117만 8000원으로 전년 동기보다 4.5% 증가했다. 해당 가구의 비소비지출은 증가했으나, 소비지출은 감소해 교육, 가정용품 및 가사서비스, 주류 및 담배 지출이 주요 감소 항목으로 나타났다. 근로소득(1.6%)과 이전소득(9.0%)은 늘지만, 사업소득(-7.4%)과 재산소득(-5.2%)은 줄었다. 처분 가능 소득 또한 99만1000원으로 전년 동기 대비 4.0% 증가했다. 그러나 실제 소비는 오히려 감소했다. 1분위 가구의 가계지출은 147만원으로 전년 동기보다 0.5% 즐었다. 1분위의 비소비지출(이자비용, 사회보험료, 조세 등)은 7.4% 늘었고, 소비지출이 -1.6% 감소했다. 소비지출을 품목별로 보면 교육 지출이 52.4% 감소해 가장 많이 줄었고, 가정용품·가사서비스(-14.6%)와 주류·담배(-11.4%) 등도 감소 폭이 컸다. 전체 소득분위 중 4분기 가계지출이 감소한 분위는 1분위가 유일했다. 소비지출이 감소한 것도 1분위뿐이었다. 평균 소비성향 또한 129.4%로 전년 동기보다 7.3%포인트(p) 감소했다. 1분위 가구는 월평균 29만1000원이 적자였다. 처분가능소득 대비 적자액은 29.4%였다. 고소득 가구인 5분위 가구의 4분기 월 평균 소득은 1천80만4천원으로 전년 동기보다(3.6%) 증가했다. 특히 공적 이전이 전년 동기 대비 55.3% 늘었다. 이는 지난해 새로 도입된 부모 급여 등 정부 정책의 영향으로 풀이된다. 가계지출은 721만7000원으로 전년 동기 대비 8.0% 늘어 모든 분위 중 가장 높은 증가율을 나타냈다. 오락·문화 지출이 23.1% 증가했고 주거·수도 광열(20.8%), 가정용품·가사서비스(17.4%)의 지출 증가 폭도 컸다. 5분위 가구의 처분가능소득은 849만8천원으로 전년 동기보다 2.5% 늘었다. 평균소비성향은 57.8%로 2.9%p 증가했다. 1분위 처분 가능 소득이 5분위 처분 가능 소득보다 큰 폭으로 늘어나면서 분배 지표는 소폭 나아졌다. 4분기 균등화 처분가능소득 5분위 배율은 5.30배로 1년 전(5.55배)보다 줄었다. 균등화 처분가능소득 5분위 배율은 가구의 처분가능소득을 가구원 수로 나눈 후 상위 20%의 소득이 하위 20%의 몇 배인지 측정하는 지표다. 이 배율이 감소하는 경우는 일반적으로 소득 불평등이 감소하고 분배가 개선되었음을 의미한다. 이진석 통계청 가계수지동향과장은 "공적 이전소득의 증가가 모든 소득 분위에 걸쳐 이루어져 전체적인 소득 분배 지표의 개선을 가져왔으며, 이는 정부 정책의 긍정적인 영향을 나타낸다고 분석했다.
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고물가에도 고소득층 소비 8.0% 급증⋯서민층, 지출 줄여
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수면무호흡증, 심혈관 질환 위험 증가
- 수면무호흡증은 수면 중 호흡이 반복적으로 멈추는 잠재적으로 심각한 수면 장애다. 이 상태는 환자뿐만 아니라 가족과 사랑하는 이들에게도 영향을 미칠 수 있다. 미국 매체 폭스뉴스는 지난 24일(현지시간) 최근 연구 결과를 인용해 무치료 상태의 수면무호흡증은 심혈관 질환 위험을 증가시키고, 당뇨병 발병 위험 상승, 낮 시간 동안의 피로와 집중력 저하, 정신 건강 문제 악화와 같은 심각한 건강 문제를 초래할 수 있다고 보도했다. 영국 런던의 임페리얼 칼리지 교수이자 의료 기술 기업 아큐러블(Acurable)의 설립자인 에스더 로드리게스 빌레가스 박사는 수면무호흡증의 가장 흔한 증상 중 하나가 큰 소리로 코를 고는 것이라고 지적했다. 이는 보통 가족이나 가정 구성원에게 분명한 경고 신호다. 하지만 빌레가스 박사는 덜 알려진 수면무호흡증 증상에 대해서도 주의를 기울일 필요가 있다고 경고했다. 먼저 수면무호흡증으로 인해 심혈관 질환 위험이 증가할 수 있다. 갑작스러운 혈중 산소 수치의 저하가 심혈관계에 부담을 주어 혈압을 상승시킬 수 있다. 이 상태가 장기간 지속되면 심장마비, 뇌졸중, 복부 대동맥류 등 심각한 심혈관 문제가 발생할 확률이 높아진다. 또한 당뇨병 위험이 증가할 수 있다. 2형 당뇨병 환자는 폐쇄성 수면무호흡증 유병률이 매우 높으며, 치료되지 않은 수면무호흡증은 혈당 조절을 더욱 악화시키는 것으로 나타났다. 충분한 휴식을 취하지 못할 경우, 낮시간의 에너지와 집중력 수준이 저하되어 일상 생활에 지장을 주고, 교통 사고 위험까지 증가시킬 수 있다. 이 외에도 정신 건강에 우울증, 과민성, 불안, 우울증과 같은 정신 건강 문제를 경험할 가능성이 높아진다. 수면무호흡증의 치료에 가장 일반적으로 사용되는 방법은 지속양압호흡(CPAP)이다. 빌레가스 박사는 양압기 혹은 양압기 마스크로 불리는 CPAP를 "수면 중 기도를 열어두기 위해 압력 공기를 기도로 밀어넣는 밤새도록 착용하는 마스크"로 설명했다. 이 장치들은 혀와 턱을 적절한 위치에 유지하여 기도 막힘을 방지하는 데 도움을 준다. 또한, 코, 목, 입 수술은 기도의 막힘을 교정하는 데 유용할 수 있으며, 아데노이드 절제술 및 편도 절제술은 특히 어린이에게 자주 적용되는 방법이다. 시술 외에도 생활방식의 변화로 수면무호흡증이 완하될 수 있다. 그 중 체중 감량은 기도를 좁히는 지방을 줄여 호흡을 개선하는데 도움이 되며, 금연은 수면무호흡증 증상을 완화하고 심혈관 건강에도 도움이 된다. 규칙적인 운동은 체중 감량, 근력 강화, 스트레스 감소에 도움이 되며, 이는 모두 수면무호흡증 증상 완화에 기여한다. 또한, 측면으로 자는 자세는 기도를 더 개방시켜 호흡을 개선하는 데 도움이 된다. 그밖에 스트레스 관리 기법으로 요가, 명상, 심호흡을 배우는 것도 유익하다. 규칙적인 수면 패턴을 유지하고, 침실을 어둡고 조용하게 유지하는 것, 잠자기 전 전자 기기 사용을 줄이는 등의 수면 위생을 개선하는 것도 호흡 개선에 기여할 수 있다. 미국 의학 협회에 따르면 미국에는 약 3000만 명의 수면무호흡증 환자가 있지만 공식적으로 진단된 사람은 6백만 명에 불과하다. 수면무호흡증이 의심되는 경우 적절한 검사와 치료를 위해 의료 전문가의 도움을 받는 것이 중요하다.
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수면무호흡증, 심혈관 질환 위험 증가
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[신기술 신소재(4)] 혁신적인 비독성 고품질 산화그래핀 생산 기술 개발
- 스웨덴 과학자들이 가장 일반적인 방법으로 생산되는 물질에 비해 결함이 훨씬 적은 그래핀 산화물을 합성하는 새로운 방법을 발견했다. 과학전문 매체 싸이키ORG는 지난 20일 스웨덴 우메오 대학 연구팀 그래핀 산화물 합성에 새로운 비독성 방법을 개발하여 기존 주요 방법보다 결함이 현저히 적은 물질을 얻는데 성공했다고 보도했다. 이전에는 유사한 품질의 그래핀 산화물을 얻기 위해서는 매우 독성이 강한 발연 질산을 사용하는 위험한 방법밖에 없었다. 그래핀 산화물은 일반적으로 산소를 제거하여 그래핀을 제조하는데 사용된다. 하지만 그래핀 산화물에 구멍이 존재하면 그래핀으로 전환될 때도 구멍이 생기게 된다. 따라서 그래핀 산화물의 품질은 매우 중요하다. 우메오 대학의 알렉산드르 탈리진(Alexandr Talyzin)박사와 그의 연구팀은 안전하게 고품질 그래핀 산화물을 만드는 방법을 발견했다. 이 연구 결과는 '카본(Carbon)' 저널에 게재됐다. 첨단 나노소재인 그래핀은 유연성, 높은 기계적 강도, 전도성 등 뛰어난 특성으로 인해 경이로운 물질로 불린다. 하지만 모든 그래핀 특성은 결함에 영향을 받는다. 그래핀 산화물로부터 제조된 그래핀은 기대보다 훨씬 낮은 기계적 특성과 전도성을 보인다. 많은 연구에 따르면 가장 많이 사용되는 '험머스(Hummers)' 방법으로 합성하면 항상 많은 결함이 생기는 것으로 나타났다. 험머스 방법은 그래핀 옥사이드(GO, graphene oxide) 제조에 널리 활용되는 대표적인 화학적 합성 기술이다. 1958년 윌리엄 험머스(William S. Hummers)와 리처드 오프만(Richard E. Offeman)에 의해 처음 소개된 이 방법은 강력한 산화제를 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시켜 그래핀 옥사이드를 생산하는 과정으로 이루어진다. 기존 방법들에 비해 안전성이 높고, 합성 속도가 빠르며, 환경 친화적이라는 장점을 지녀 대량 생산에 적합하며 널리 활용되고 있다. 구체적인 합성 과정에서는 황산(H2SO4)을 주요 용매로 사용하고 칼륨 퍼망가네이트(KMnO4)를 산화제로 활용한다. 엄격하게 조절된 온도 조건에서 반응을 진행하여 그래파이트를 산화시키고 그래핀 옥사이드를 생성한다. 이렇게 얻어진 그래핀 옥사이드는 물과 같은 용매에 분산될 수 있으며, 이를 통해 다양한 응용 분야와 연구에 활용될 수 있다. 특히 전자 소자, 에너지 저장 장치, 복합 재료 등 여러 분야에서 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드의 활용도가 높아지고 있다. 훨씬 오래된 '브로디(Brodie)' 방법은 거의 구멍이 없는 그래핀 산화물을 제공하지만 아직 어떤 기업도 이 유형의 그래핀 산화물을 생산하지 않고 상업적으로 이용하지 못하고 있다. 탈리진은 "단순히 너무 위험하고 산업 생산에 적합하지 않다"고 말했다. 브로디 방법은 그래핀 옥사이드 합성에 활용되는 고전적인 화학적 방법이다. 1859년 벤저민 콜린스 브로디(Benjamin Collins Brodie)에 의해 처음 소개된 이 방법은 험머스 방법과는 차별화된 접근 방식을 통해 그래핀 옥사이드를 제조한다. 브로디 방법의 핵심은 강력한 산화제인 질산(HNO3)과 염소산(KClO3)을 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시키는 과정이다. 험머스 방법에 비해 긴 반응 시간과 낮은 온도 조건을 특징으로 하며, 이를 통해 높은 수준의 산화와 기능화를 가진 그래핀 옥사이드를 얻을 수 있다. 장점으로는 브로디 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드는 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드보다 높은 수준의 산화와 기능화 수준을 가진다. 이는 특정 응용 분야에서 유용할 수 있다. 또한 브로디 방법은 고도로 산화된 그래핀 옥사이드의 제조에 특히 적합하다. 반면, 브로디 방법의 단점은 긴 반응 시간과 위험한 산화제 사용 등이 있다. 험머스 방법에 비해 반응 시간이 길어 대량 생산에 적합하지 않다. 반응 조건을 엄격하게 제어해야 원하는 결과를 얻을 수 있다. 아울러 질산과 염소산은 위험한 산화제이며 취급에 주의가 필요하다. 브로디 방법은 주로 연구 목적으로 사용된다. 특히 고도로 산화된 그래핀 옥사이드가 필요한 경우 선택적으로 사용되고 있다. 이번 연구팀은 험머스 방법의 산(H2SO4)과 브로디 방법의 산화제(염소산 칼륨)를 결합하여 브로디 방법과 동일하게 결함이 적은 그래핀 산화물을 제조할 수 있는 새로운 방법을 발견했다. 하지만 합성 과정은 험머스 산화만큼 간단하다. 탈리진은 "이 방법은 연구팀의 바르토스 구르제다(Bartosz Gurzeda) 연구원의 이름을 따서 구르제다(Gurzeda) 방법으로 명명되어야 한다"라고 주장했다. 탈리진은 결함 없는 그래핀 산화물이 필요한 경우 구르제다 방법이 험머스 방법만큼 널리 사용될 가능성이 높다고 여긴다. 이 방법은 산소 그룹을 제거하여 그래핀을 만들거나 가스 보호 코팅, 반투과성 막, 센서 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있다. 최근 10여 년 동안 그래핀 산화물 자체의 응용 분야에 대한 관심도 높아지고 있다. 층층 구조의 그래핀 산화물 재료는 해수에서 간단한 여과를 통해 식수를 생산하거나 톨루엔과 같은 유해한 유기 오염 물질을 차단하면서 물만 통과시키는 반투과성 보호 코팅 제작을 위한 막 응용 분야에서 집중적으로 연구되고 있다. 탈리진은 "저희는 연구 커뮤니티가 이 새로운 그래핀 산화물을 응용 분야에 적용하여 시험하고 차이를 확인하기를 바란다. 그래핀 산화물은 하나의 물질이 아니라 다양한 특성을 가진 물질 그룹이며 무한한 새로운 응용 가능성을 제공한다"고 말했다. 한편, 그래핀은 탄소 원자가 단원자층 두께의 이차원 결정 격자를 이루며 구성된, 탁월한 특성을 지닌 신소재다. 그래핀은 동일 두께의 다이아몬드보다 강하며, 존재하는 재료 중 최고 수준의 강도를 자랑한다. 약 130GPa의 인장 강도를 가지고 있으며, 얇음에도 불구하고 압도적인 강도를 유지한다. 또한 그래핀은 탁월한 전기 전도성을 지니고 있어, 전자가 거의 무저항으로 빠르게 이동할 수 있다. 이는 그래핀을 전자 소자, 전도성 잉크, 투명 전극 등에 유용하게 활용할 수 있게 한다. 그래핀은 압도적인 열 전도성을 가지고 있어, 열을 매우 효율적으로 전달한다. 이 특성으로 그래핀은 열 관리 분야의 핵심 소재로 주목받고 있다. 그래핀은 놀라운 유연성과 높은 신축성을 동시에 지닌다. 이러한 특징은 그래핀을 플렉서블 전자기기나 착용 가능한 웨어러블 기술에 이상적인 소재로 꼽힌다. 아울러 그래핀은 극도로 높은 투명성을 가지고 있으며, 약 97.7%의 빛을 투과시킨다. 이는 터치스크린, 라이트 패널, 심지어 태양 전지판 등의 응용 분야에서 획기적인 가능성을 제시한다. 그래핀은 뛰어난 화학적 안정성을 지니고 있어, 대부분의 환경에서 산화되거나 분해되지 않는다. 이는 다양한 화학적, 생물학적 환경에서 안심하고 활용할 수 있게 한다. 이러한 그래핀의 탁월한 특성들은 전자, 에너지, 복합 재료, 바이오메디컬 분야 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 핵심 동력이 될 것이다.
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