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[신소재 신기술(76)] 그래핀 유래 신소재 EGNITE, 신경 보철 성능 강화
- 그래핀에서 파생된 신소재 EGNITE가 신경 보철 성능을 크게 향상시켰다는 연구 결과가 나왔다. 스페인 바르셀로나에 위치한 UAB 신경과학 연구소(INc-UAB) 연구팀은 그래핀 유래 소재인 EGNITE 전극의 말초 신경 자극과 기록 능력을 장시간 연구해 이같은 결과를 얻었다고 메디컬 익스프레스가 지난 10일(현지시간) 보도했다. EGNITE(Engineered Graphene for Neural interface) 전극은 그래핀 유래 신소재로 만들어진 차세대 신경 인터스페이스 기술이다. 기존의 금속 미세 전극보다 크기가 작고 유연하며, 우수한 전기적 특성과 생체 적합성을 가지고 있어 신경 자극 등의 효율을 높일 수 있다. 절단 또는 신경 손상 환자는 팔다리의 운동과 감각 기능을 상실해 일상 생활에 제약을 받는다. 이러한 기능 회복을 위한 유일한 방법은 신경 보철이다. 신경 보철은 특정 감각을 유도하기 위해 신경을 자극하고. 운동 신호를 기록해 생체 공학 보철물로 전송하는 전극으로 구성된다. 신경 보철 설계에서 전극은 신경 내 소수의 축삭과만 선택적으로 상호작용할 수 있도록 충분히 작아야 한다. 기존 신경 보철에는 금, 백금, 산화이리듐과 같은 금속이 주로 사용됐다. 그러나 더 작은 전극 접점을 만들기 위해 전도성이 향상된 새로운 소재 개발이 필요했다. 이러한 요구에 부응해 그래핀과 그 유도체는 탁월한 전기적 특성을 바탕으로 차세대 미세 전극 개발에 활용되고 있다. 연구팀은 그래핀 유래 소재인 EGNITE의 말초 신경 자극 및 기록 능력을 연구하고, 장시간 기능 유지를 위한 생체 적합성을 검증했다. 연구 결과는 '어드밴스트 사이언스(Advanced Science)' 저널에 게재됐다. 이번 연구는 자비에 나바로 교수가 이끄는 INc-UAB의 신경 가소성 및 재생 연구팀과 INC2의 호세 가리도 연구팀의 협력으로 진행됐다. INC2는 신경 인터페이스와 함께 EGNITE 개발을 담당했다. 연구팀은 쥐 실험을 통해 쥐의 좌골 신경에 이식된 EGNITE 전극이 최대 60일 동안 선택적인 근육 활성화를 유도하는 것을 확인했다. 팀은 EGNITE 전극이 기존 금속 미세 전극보다 근육 활성화에 필요한 전류가 현저히 감소했다고 설명했다. EGNITE 전극은 크기가 작아 신경 내 특정 부위만 선택적으로 자극할 수 있어, 신경 보철 장치의 정확도와 효율성을 향상시켰다. 또한 그래핀의 우수한 전기 전도성을 바탕으로 신경 신호를 효과적으로 전달하고 기록할 수 있다. INc-UAB의 박사후 연구원이자 이 논문의 제1저자인 브루노 로드리게스-메이나는 "근육 활성화를 생성하는 데 필요한 전류의 감소는 다른 대형 금속 미세 전극과 비교할 때 현저한 차이가 있었다"고 말했다. 또한 EGINITE 전극은 생체 적합성이 우수해 이식된 인터페이스로 인한 기능 변화나 염증 반응이 관찰되지 않았다. 나바로 교수는 "이 연구의 다음 단계는 EGNITE 기반 기술의 최적화외 미주 신경 또는 척수 자극 시스템에 대한 임상 전 연구에의 적용으로 구성될 것이다"라고 말했다. 연구팀은 아울러 생체 전자 의학 분야에서 임상 적용을 위한 연구도 병행할 계획이다. EGNITE 전극은 신경 보철뿐만 아니라, 뇌-컴퓨터 인터페이스 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 또한 팔다리 절단 환자나 신경 손상 환자의 운동 및 감각 기능 회복에 기여해 삶의 질을 높일 것으로 기대된다.
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[신소재 신기술(76)] 그래핀 유래 신소재 EGNITE, 신경 보철 성능 강화
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[먹을까? 말까?(36)] 비트 주스, 매일 마시면 혈압 낮추고 심장 보호
- 비트 주스를 매일 마시면 고혈압을 낮출 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 비트는 붉은 보라색의 뿌리 채소다. 고혈압은 심장병을 포함한 여러 심각한 질환의 주요 위험 요인이다. 영국에서는 성인 3명 중 1명이 고혈압의 영향을 받고 있는 것으로 알려졌다. 영국 퀸메리 런던 대학교 연구진에 따르면 식단 조절을 통해 혈압을 낮출 수 있으며, 특히 비트 주스를 매일 마시는 것이 혈압 조절에 효과적인 것으로 나타났다고 익스프레스가 지난 10일(현지시간) 보도했다. 연구팀은 매일 250ml의 비트 주스를 마시면 평균 8/4mmHg의 혈압 감소 효과가 있는 것을 발견했다. 이는 많은 연구 참여자들의 혈압 수치가 안전한 범위로 돌아왔음을 의미한다. 연구 결과는 '고혈압(Htpertention)' 저널에 게재됐다. 혈압이 2mmHg 증가할 때마다 심장병 사망률은 7%, 뇌졸중 발생률은 10% 증가한다는 점을 고려하면, 비트 주스의 혈압 감소 효과는 매우 의미가 있다. 연구팀은 비트의 혈압 감소 효과는 식물에 함유된 질산염에서 비롯된다고 말했다. 비트루트(뿌리)의 혈압 강하 효과는 높은 수준의 질산염 때문이라는 설명이다. 시금치, 루바브, 셀러리, 상추, 물냉이도 질산염이 풍부하게 함유되어 있는 식물이다. 이 연구는 비트 주스가 약물 치료만으로 조절되지 않는 고혈압 환자에게도 혈압을 낮추는 효과가 있음을 보여주었다. 하지만 추가 연구를 통해 더 많은 사람들을 대상으로 장기간에 걸쳐 비트 주스의 효과를 검증할 필요가 있다. 2022년 '프론티어 인 뉴트리션'에 발표된 또다른 연구에서는 비트 주스의 질산염이 고혈압 환자의 수축기 혈압을 낮추는 효과가 있지만, 이완기 혈압에는 영향을 미치지 않는다는 것을 확인했다. 이 연구는 60일 이상 매일 비트 주스를 섭취했을 때 가장 효과가 크다고 분석했다. 연구 책임자인 암리타 알루왈리아 교수는 대학 발표문에서 "심장마비와 뇌졸중을 일으킬 수 있는 심장과 혈관 질환은 여전히 전세계적으로 가장 큰 사망 원인이다. 그러나 다른 심각한 질병과는 달리 우리는 (비트 주스가) 심장과 혈관 건강을 극적으로 개선하는 특정 생활 습관을 바꿀수 있다는 점에서 운이 좋다"고 말했다. 이어 "이 연구는 일일 무기 질산염 복용량이 혈압을 낮추는 데 있어 의료 개입만큼 효과적일 수 있음을 입증했으며, 가장 좋은 점은 비트와 다른 잎이 많은 녹색 채소에서 이를 얻을 수있다는 것"이라고 강조했다. 이 연구에 자금을 지원한 영국 심장 재단의 수석 연구 고문인 섀넌 아모일스 박사는 "이 흥미로운 연구는 이 팀의 이전 연구를 바탕으로 진행되었으며, 매일 비트 주스 한 잔을 마시면 고혈압 환자의 혈압을 낮출 수 있다는 사실을 발견했다. 심지어 약물 치료로 고혈압을 조절하지 못하는 사람도 같은 효과를 얻었다"고 말했다. 한편, 비트는 샐러드 등 생 야채로 먹거나 조리된 야채로 먹을 수도 있고, 분말로 된 비트뿌리 가루로 섭취할 수도 있다. 건강 전문매체 헬스에 따르면 비트는 보충제나 순수 가루 형태로 꾸준히 섭취하면 운동 효과를 향상시킬 수 있다. 비트는 격렬한 신체 활동 후 신체 회복에도 도움이 된다는 설명이다. 또한 비트에 함유된 미네랄은 뼈 건강을 개선하는 효과가 있다. 여성의 경우 폐경 전후에는 칼슘 수치가 낮아져 뼈 건강에 영향을 받기 쉽다. 그러나 헬스는 비트뿌리 가루를 권장량 이상으로 너무 많이 섭취하면 폐암이나 기타 건상 문제의 위험이 증가할 수 있다고 지적했다. 또한 일부 비트 가루에는 제조과정에서 카드뮴과 같은 중금속이 포함되어 있을 수도 있다. 높은 수준의 카드뮴은 인체에 독이 될 수 있다. 비타민이나 보충제 섭취와 마찬가지로 비트 가루를 섭취할 때도 의료 전문가와 상담하는 것이 좋다고 전문가들은 조언했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(36)] 비트 주스, 매일 마시면 혈압 낮추고 심장 보호
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[먹을까? 말까?(35)] 매일 와인 1잔, 건강에 정말로 이로울까?
- 하루에 와인 1잔울 마시는 게 건강에 약일까, 독일까? 미국 매사추세츠 종합병원 브리검(Mass General Brigham, 이하 매스 제너럴 브리검) 연구팀은 가벼운 음주가 뇌의 스트레스 신호를 장기적으로 감소시켜 심장마비와 뇌졸중 위험을 낮출 수 있다는 연구 결과를 자체 매체를 통해 발표했다. 하지만 연구팀은 알코올 섭취가 암 발병 위험 증가, 과음시 뇌 건강 악영향 등 부정적인 면도 가지고 있음을 강조하며, 건강을 위한 음주는 권장하지 않는다고 강조했다. 연구팀은 병원 바이오뱅크에 등록된 5만명 이상의 환자 데이터를 분석한 결과, 가벼운 음주를 보고한 사람들이 장기적으로 심장 마비와 뇌졸중 발생률이 낮게 나타났다고 말했다. 팀은 "이는 다른 생활 습관, 유전적 요인, 사회경제적 요인 등을 고려한 후에도 유효한 결과였다"고 덧붙였다. 또한 뇌 영상 데이터 분석을 통해 장기간의 음주가 편도체 활동을 감소시킨다 사실을 확인했다. 편도체는 감정, 스트레스 반응 및 행동에 관여하는 뇌 부위로, 스트레스 수준이 높은 사람들에게서 알코올 섭취의 긍정적인 효과가 더욱 뚜렷하게 나타났다. 연구 책임자인 매스 제너럴 브리검의 심장전문의 아메드 타와콜(Ahmed Tawakol) 박사는 이것이 음주를 권장하는 것을 의미하지는 않는다고 선을 그었다. 타와콜 박사는 "이번 연구는 알코올의 잠재적 부작용 없이 뇌의 스트레스 신호를 낮추는 다른 방법을 찾아야 한다는 중요한 메시지를 전달한다"며, 건강을 위한 음주보다는 스트레스 관리, 건강한 식습관, 규칙적인 운동 등 다른 건강 증진 방법을 모색할 것을 권장했다. 팀은 이후 뇌 영상 데이터가 있는 754명의 환자를 대상으로 추가연구를 진행했다. 그 결과 장기간의 음주가 편도체 활동을 감소시킨다는 것을 발견했다. 앞서 설명했듯이 편도체는 감정 스트레스 반응과 행동에 관여하는 뇌의 작은 부분이다. 특히 스트레스 수준이 높은 사람들에게서 알코올과 심장 건강 사이의 연관성이 더욱 뚜렷하게 나타났다. 타와콜 박사는 "불안 증상을 가진 사람들의 경우, 음주가 심장마비 감소에 두 배 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다"고 설명했다. 타와콜은 "이번 연구로 인해 사람들이 알코올 섭취 보다는 뇌의 스트레스 신호를 줄이는 건강한 방법에 집중하기를 바란다"고 권했다. 그는 "알코올과 건강 사이의 관계는 복잡하며, 알코올의 부작용을 보여주는 연구가 많이 있다. 따라서 건강을 개선하기 위한 목적으로만 음주를 선택해서는 안 된다"고 거듭 강조했다. 연구 결과는 '미국심장학회지(Journal of the American College of Cardiology)'에 발표됐다. 한편, 일부 전문가는 하루에 맥주 1잔, 와인 1잔, 또는 좋아하는 주류 1잔 등 알코올 1잔만 마셔도 수명이 약 2개월 반 단축된다고 주장했다. 캐나다 약물 연구소의 팀 스톡웰 박사는 데일리 메일에 "그보다 훨씬 더 많은 알코올을 마시는 사람들, 즉 일주일에 35잔을 마시는 사람들은 수명이 약 2년 단축된다"고 밝혔다. 그는 "술을 마시는 것이 건강에 좋다고 생각하는 건 위안이 되지만 불행히도 이는 과학적 근거가 부족하다"고 말했다. 미국 질병예방센터(CDC)에 따르면 매년 2만 명 이상이 알코올 관련 암에 걸린다. 미국에서 적당한 음주는 여성의 경우 하루 1잔, 남성의 경우 하루 2잔으로 정의된다.
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[먹을까? 말까?(35)] 매일 와인 1잔, 건강에 정말로 이로울까?
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[신소재 신기술(67)] 100% 생분해되는 보리 플라스틱 개발
- 덴마크 코펜하겐 대학교 연구팀이 100% 생분해되는 플라스틱을 개발하고 있다. 이 플라스틱은 보리 전분으로 만들어지며, 기존 플라스틱에 비해 훨씬 빠른 속도인 약 2개월만에 분해된다고 투머로우 월드투데이가 보도했다. 플라스틱은 가볍고 질기며 저렴한 가격과 다양한 활용성 등 많은 장점을 가지고 있지만 환경 오염 문제를 일으키는 주요 원인 중 하나다. 코펜하겐 대학교에 따르면 플라스틱 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소 배출량은 전체 항공 교통량을 합친 것보다 많다. 또한 자연적으로 분해되지 않고 미세 플라스틱 형태로 환경에 잔류해 심각한 문제를 야기한다. 미세 플라스틱은 인체의 뇌와 폐, 태반을 비롯해 고환과 음경 등의 생식기에도 검출됐다는 새로운 연구가 속속 발표되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 코펜하겐 대학교 연구팀은 변형된 보리 전분으로 만들어져 2개월 안에 완전히 분해되는 새로운 플라스틱을 개발했다. 이 플라스틱은 작물에서 얻은 천연 식물성 원료를 사용해 식품 포장재 등에 활용될 수 있다. 연구팀의 안드레아스 블레노우 교수는 "플라스틱 폐기물 문제는 재활용만으로는 해결할 수 없다"며 "우리는 기존 바이오 플라스틱보다 강하고 물에 대한 내성이 뛰어난 새로운 종류의 바이오 플라스틱을 개발했다"고 밝혔다. 또한 "이 플라스틱은 100% 생분해 가능하며, 미생물에 의해 퇴비로 전환될 수 있다"고 부연했다. 새로운 바이오 플라스틱은 아밀로스와 셀룰로오스라는 식물성 원료를 주성분으로 하며 쇼핑백, 포장재 등 다양한 용도로 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 연구팀은 아직 실험실 단계의 시제품만 개발했지만 덴마크를 비롯한 여러 지역에서 대량 생산이 가능할 것으로 전망했다. 블레노우 교수는 "바이오 플라스틱은 새로운 개념에 아니지만 오해의 소기자 있는 이름"이라고 지적했다. 현재 제한된 양의 바이오 플라스틱만이 분해 가능하며, 산업용 퇴비화 공장에서 특수한 조건에서만 분해된다는 게 그의 설명이다. 그는 "저는 그 이름이 적절하지 않다고 생각한다. 가장 흔한 유형의 바이오 플라스틱은 자연에 버려지면 쉽게 분해되지 않기 때문이다"라고 말했다. 블레노우 교수는 "플라스틱이 분해되는 과정은 수년이 걸릴 수 있으며, 일부는 미세 플라스틱으로 계속 오염을 일으킨다"며 "바이오 플라스틱을 분해하기 위해서는 특수 시설이 필요하다"고 거듭 강조했다. 소위 바이오 북합체에는 자연적으로 분해되는 여러 가지 성분이 포함되어 있다. 주요 성분은 식물계에서 흔히 볼 수 있는 아밀로스와 셀룰로오스다. 예를 들어 아밀로스는 옥수수, 감자, 보리 등에서 추출된다. 어밀로스와 셀룰로오스는 길고 강한 분자 사슬을 형성한다. 아밀로스가 풍부한 전분의 전체 생산 사슬을 이미 존재한다. 실제로 매년 수백만 톤의 순수 감자 전분과 옥수수 전분이 생산되어 식품 산업과 다른 여러 분야에서 사용된다고 불레노우 교수는 밝혔다. 그러나 플라스틱을 효율적으로 재활용하는 것은 결코 간단하지 않다. 각각의 플라스틱의 주요 차이점으로 인해 플라스틱을 분류하는 방법이 다 다르기 때문이다. 또 플라스틱을 재활용하기 위해서는 오염 물질이 용기 내부에 조금이라도 남아 있으면 안 된다. 블레노우 교수는 "플라스틱 재활용은 복잡하고 어려운 문제이며, 근본적인 해결책이 될 수 없다"며 "플라스틱처럼 작동하면서 환경을 오염시키지 않는 새로운 소재를 개발하는 것이 중요하다"고 강조했다. 현구팀은 현재 특허 출원을 처리 중이다. 승인되면 새로운 바이오 복합소재를 생산할 수 있는 기반이 마련될 수 있다.
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[신소재 신기술(67)] 100% 생분해되는 보리 플라스틱 개발
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[먹을까? 말까? (29)] 저용량 아스피린, 심혈관 질환 없는 노년층에 '독' 될수도
- 미국 60세 이상 성인 3명 중 1명이 심혈관 질환 예방 목적으로 저용량 아스피린을 복용하는 것으로 나타났다. 그러나 최근 연구에 따르면 이는 심각한 건강 문제를 야기할 수 있다. 특히 심혈관 질환이 없는 노년층에게 아스피린은 치명적인 내출혈 위험을 높이는 '독'이 될 수 있다는 우려가 제기됐다고 야 파이낸스와 STST 등 다수 외신이 25일(현지시간) 보도했다. 24일 '내과학 연보(Annals of Internal Medicine)'에 발표된 이 연구에 따르면 심혈관 질환이 없는 60세 이상 성인 1850만 명이 2021년에 예방적 아스피린을 사용했다고 보고했다. 이 중 330만명은 의학적 조언 없이 약을 복용하고 있었다. 2021년 클리블랜드 클리닉의 조사에 따르면, 40세 이상 미국 성인 중에서 약 20%가 심장마비나 뇌졸중 예방을 위해 아스피린을 복용하고 있었다. 특히 60세 이상에서는 그 비율이 30% 육박했는데, 이는 미국 보건 당국이 심혈관 질환이 없는 경우 저용량 아스피린을 권장하지 않는다는 점과 배치되는 결과이다. 아스피린의 이점과 해악 과거에는 저용량 아스피린이 혈전 생성을 억제해 심혈관 질환 예방에 도움이 된다는 연구 결과가 있었지만, 최근 연구에서는 아스피린의 위험성이 더 부각되고 있다. 클리블랜드 클리닉의 레지던트 의사이자 연구 저자인 모락 굽타는 "이 출혈은 위장관 출혈일 수도 있고 더 두려운 뇌 내부 출혈이나 뇌출혈일 수도 있다"고 말했다. 그는 "아스피린은 60세 이상의 성인에서 이러한 출혈을 더욱 악화시킨다"고 설명했다. 이러한 이해는 1990년대에 수행된 아스피린에 대한 초기 연구를 넘어 아스피린의 이점과 해악을 규명하는 세 가지 임상시험인 어센드(Ascend), 어라이브(Arrive), 아스프리(Aspree)의 결과로 2018년에 전면에 등장했다. 그 이후로 심혈관 질환의 예방 치료가 개선되어 오늘날 아스피린 사용은 위험에 미치는 영향이 적다. 그러나 고령자는 아스피린 복용 시 이전보다 더 많은 출혈을 경험한다. 2018년 연구 결과는 2019년 미국심장학회와 미국심장협회의 지침 변경 사항을 반영하여 70세 이상 성인이나 출혈 위험이 높은 모든 연령의 환자는 1차 예방을 위해 정기적으로 아스피린을 복용해서는 안 된다고 제안했다. 이어 2022년에 미국 예방 서비스 태스크 포스(US Preventive Services Task Force)는 "60세 이상 성인이 'CVD(심혈관 질환)의 일차 예방을 위해 아스피린을 시작'해서는 안 된다"면서 일차 예방 아스피린 사용에 대한 업데이트된 권장 사항을 발표했다. 아스피린 복용 권고안 개정 2012년부터 2021년까지 스타틴(고지혈증 치료제의 한 종류) 사용을 추적한 굽타와 크레이튼 대학교 동료, 미국 내 최고의 병원이자 비영리 의료 시스템인 휴스턴 메소디스트(Houston Methodist)는 2018년 이후 아스피린 사용량이 크게 감소한 것을 확인했다. 굽타는 "2018년 이후 아스피린 사용 중단을 권장하는 의사가 더 많아졌다"고 말했다. 그는 그러나 오늘날 1850만명의 노인들 사이에서 저용량 아스피린의 사용은 여전히 우려할 만큼 높다"고 말했다. 이러한 위험성 때문에 미국 예방 태스크포스(USPSTF)는 2022년 아스피린 복용 권고안을 개정하여, 심혈관 질환이 없는 60세 이상 성인에게는 저용량 아스피린 복용을 권장하지 않도록 했다. 전문가들은 아스피린 복용 전 반드시 의사와 상담하여 건강 상태와 위험 요인을 고려해야 한다고 강조했다. 특히 심혈관 질환이 없는 노년층은 아스피린 복용으로 얻는 이점보다 출혈 위험과 같은 부작용 발생 가능성이 더 크기 대문에 아스피린 복용을 신중하게 결정해야 한다. 심혈관 질환 에방을 위해서는 건강한 식단, 규칙적인 운동, 금연 등 건강한 생활 습관을 유지하는 것이 중요하다. 만약 아스피린 복용을 고려하고 있다면, 의사와 상담하여 자신에게 맞는 최적의 예방 방법을 찾는 것이 필요하다.
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[먹을까? 말까? (29)] 저용량 아스피린, 심혈관 질환 없는 노년층에 '독' 될수도
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[신소재 신기술(63)] 양자 얽힘으로 지구 자전 측정 정밀도 획기적인 향상
- 오스트리아 빈 대학교(University of Vienna) 연구팀이 양자 얽힘을 이용해 지구 자전 측정의 정밀도를 획기적으로 높이는 실험에 성공했다. 이 연구는 양자 얽힘을 활용해 전례 없는 정밀도로 회전 효과를 감지하는 향상된 광학 사그낙 간섭계(Sagnac interferometer)를 사용해 양자역학과 일반 상대성 이론 모두에서 잠재적인 돌파구를 제시한다고 사이테크 데일리가 전했다. 양자 얽힘은 두 개 이상의 입자가 서로 연결되어 있어 하나의 입자를 측정하면 다른 입자의 상태도 즉시 결정되는 현상이다. 빈 대학교의 필립 빌터(Philip Walther) 박사가 이끄는 연구팀은 지구 자전이 양자 얽힘 광자에 미치는 영향을 측정하는 실험을 성공적으로 수행했다. 이번 연구는 얽힘 기반 센서의 회전 감도 한계를 뛰어넘는 중요한 성과로 평가된다. 또한, 양자 역학과 일반 상대성 이론의 교차점에서 추가 연구의 발판을 마련할 수 있을 것으로 기대된다. 연구 결과는 지난 6월 14일 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 저널에 게재됐다. 사그낙 간섭게의 발전 연구팀은 거대한 광섬유 사그낙(sagnac) 간섭계를 구축하고 몇시간 동안 낮은 노이즈를 유지하며 안정적인 실험 환경을 조성했다. 이를 통해 이전의 양자 광학 사그낙 간섭계보다 회전 정밀도를 1000배 향상시키는 고품질 얽힘 광자 쌍을 충분히 감지할 수 있었다. 사그낙 광학 간섭계는 회전에 가장 민감한 장치다. 사그낙 간섭계는 빛의 간섭 현상을 이용하여 회전 운동을 감지하는 광학 장치다. 1913년 프랑스 물리학자 조르주 사그낙이 고안했으며, 지난 세기 초부터 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 확립하는 데 기여해 기초 물리학을 이해하는 중추적인 역할을 해 왔다. 오늘날에는 광섬유 자이로스코프, 레이저 자이로스코프 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이 장치는 오늘날에도 탁월한 정밀도 분석 덕분에 고전 물리학의 한계로만 제한되었던 회전 속도를 측정하는 최고의 도구로 사용되고 있다. 빈 대학교와 오스트리아 과학 아카데미가 주최하는 연구 네트워크 TURIS의 일환으로 수행된 이번 실험은 최대 얽힘 상태의 두 광자에 대한 지구 자전 효과를 성공적으로 관측했다. 연구팀은 아인슈타인의 특수 상대성 이론과 양자 역학에서 설명하는 회전 기준 시스템과 양자 얽힘 간의 상호 작용을 확인했다. 실제 실험에서 거대한 코일에 감겨진 2km 길이의 광섬유 내부에서 얽힌 광자 2개가 전파되면서 유효 면적이 700㎡가 넘는 간섭계가 구현됐다. 실험 과정에서 연구팀은 지구의 꾸준한 회전 신호를 분리하고 추출하는 데 어려움을 겪었다. 연구의 수석 저자인 라파엘레 실베스트리(Raffaele Silvestri)는 "문제의 핵심은 빛이 지구의 회전 효과에 영향을 받지 않는 측정 기준점을 설정하는 데 있다. 지구의 자전을 멈출 수 없다는 점을 고려하여 우리는 광섬유를 두 개의 동일한 길이 코일로 나누고 이를 광 스위치를 통해 연결하는 해결 방법을 고안했다"고 설명했다. 스위치를 켜고 끄는 방식으로 연구원들은 회전 신호를 마음대로 효과적으로 취소할 수 있었고, 이를 통해 대형 장치의 안정성도 확장할 수 있었다. 마리 퀴리 박사후 연구원으로 이 실험에 참여한 하오쿤 유(Haocun Yu)는 "빛으로 지구 자전을 처음 관측한 지 한 세기 만에 개별 빛의 양자의 얽힘이 마침내 동일한 감도 영역에 진입했다는 점에서 중요한 이정표가 될 것"이라고 말했다. 본 연구는 양자 얽힘 기반 센서의 회전 감도를 더욱 향상시킬 수 있는 토대를 마련했으며, 시공간 곡선을 통한 양자 얽힘의 행동을 테스트하는 미래 실험의 길을 열 것으로 기대된다. 참고 자료: '양자 얽힘을 이용한 지구 자전의 실험적 관측', Raffaele Silvestri, Haocun Yu, Teodor Strömberg, Christopher Hilweg, Robert W. Peterson 및 Philip Walther, 2024년 6월 14일, Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.ado0215
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[신소재 신기술(63)] 양자 얽힘으로 지구 자전 측정 정밀도 획기적인 향상
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미세 플라스틱, 발기 부전에도 영향
- 인간의 음경에서도 미세 플라스틱이 처음으로 발견됐다. 최근 연구에 따르면, 인간의 음경 조직에서 미세 플라스틱이 검출되었으며, 이는 발기부전과 연관될 가능성이 제기됐다. CNN과 네이처닷컴, 인디펜던트 등 다수 외신은 이에 대해 집중 보도했다. 19일(현지시간) 국제 성의학 저널인 IJIR에 발표된 연구의 일환으로 발기부전 관련 수술을 받은 5명의 남성의 음경 조직 샘플을 분석한 결과 7가지 종류의 미세 플라스틱이 검출됐다. 미세 플라스틱 조각은 0.2인치(5mm)미만에서 1/2만5000인치(1마이크로미터)에 이르는 고분자 조각이다. 그보다 작은 것은 나노 플라스틱이라고 하며, 10억분의 1미터 단위로 측정해야 한다. CNN에 따르면 나노 플라스틱은 큰 플라스틱이 화학적으로 분해되거나, 물리적으로 마모되어 작은 조각으로 분해될 때 형성된다. 이번 연구를 주도한 마이애미 대학에서 연구를 수행한 생식 비뇨기과 전문가인 란지스 라마사미(Ranjith Ramasamy) 박사는 인간의 심장에서 미세플라스틱의 증거를 발견한 이전 연구를 연구의 기초로 사용했다고 CNN에 말했다. 라마사미 박사는 "음경이 심장처럼 혈관이 매우 많은 기관이기 때문에 음경에서 미세 플라스틱이 발견된 것에 놀라지 않았다"고 말했다. 이전 연구에 따르면 표준 크기의 생수 2개에 해당하는 생수 1리터에는 평균 24만개의 플라스틱 입자가 포함된 것으로 나타났다. PET 가장 많이 검출돼 샘플은 발기부전(ED)진단을 받고 2023년 8월부터 9월 사이에 마이애미 대학교에서 이 잘환을 치료하기 위해 음경 임플란트 수술을 받기 위해 병원에 입원한 연구 참가자로부터 채취했다. 그런 다음 화학 이미징을 사용하여 샘플을 분석한 결과 남성 5명중 4명의 음경 조직에서 미세 플라스틱이 있는 것으로 나타났다. 이번 연구에서는 특히 폴리에티렌 테레프탈레이트(PET)와 폴리프로필렌이 가장 많이 발견됐다. PET와 플로프로필렌은 주스 용기, 음료수 병 등 일상 생활에서 흔히 사용되는 플라스틱이다. 앞선 연구에서는 중국 공중보건 연구팀은 테스트한 모든 샘플의 정액에서 미세 플라스틱을 발견했으며, 정자 운동에도 영향을 미친다고 밝혔다. 해당 연구팀은 중국 동부 산동성의 성도인 지난(Jinan, 濟南)에 살고 있는, 플라스틱 산업에 종사하지 않는 건강한 성인 남성 36명으로부터 정액 샘플을 수집했다. 모든 정액 샘플에서 샘플당 평균 2개의 입자(0.72~7.02μm 범위)의 미세플라스틱을 발견했다. 또한 8개의 서로 다른 플라스틱 폴리머가 확인되었으며, 포장용 스티로폼에 흔히 사용되는 폴리스티렌(31%)이 가장 많이 발견됐다. 이전 연구에 따르면 미세 플라스틱은 산꼭대기, 대기 상층부, 깊은 해양과 남극 등 거의 모든 곳에 존재하는 것으로 나타났다. 또한 인간의 심장과 태반, 뇌, 고환 등 인체의 모든 기관에서도 미세 플라스틱이 검출됐다. 병리학 관련 추가 연구 필요 라마사미 박사는 "플라스틱 병과 용기에 들어 있는 물과 음식을 섭취하는 것에 주의를 기울여야 하며 병리학을 유발할 수 있는 수준을 확안하기 위한 더 많은 연구가 완료될 때까지 사용을 제한해야 한다고 생각한다"고 말했다. 연구팀은 발기 시 혈관 확장으로 인해 혈액 내 미세 플라스틱이 음경에 축적될 수 있다고 추정했다. 또한 미세 플라스틱이 성 건강에 미치는 영향에 대한 추가 연구가 필요하다고 강조했다. 본 연구는 표본 크기가 작지만, 미세 플라스틱이 인체에 미치는 영향, 특히 남성 생식기에 대한 새로운 논의를 제기하는 중요한 의미를 지닌다. 라마사미 박사는 "이제 미세 플라스틱의 존재가 확인됐으며, ED와 같은 질환과의 잠재적 연관성을 조사하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다"고 말했다. 그는 "미세 플라스틱이 발가부전과 연관이 있는지, 병리학을 유발하는 수준 이상인지, 어떤 유형의 미세 플라스틱이 병리학적인지 파악해야 한다"고 덧붙였다.
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- 생활경제
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미세 플라스틱, 발기 부전에도 영향
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영국 맨체스터 대학, 빅벤 높이 2배 120m 이상 점프하는 로봇 개발
- 영국 맨체스터 대학(University of Manchester)의 엔지니어들이 현재까지 설계된 점프 로봇 가운데 가장 높은 120m를 점프할 수 있는 로봇을 개발했다고 전문 매체 테크익스플로러가 전했다. 연구진은 수학, 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험실 테스트를 결합해 최적의 부품을 채용하고 크기, 모양을 최적화한 로봇을 설계하는 방법을 발견했다. 개발된 로봇은 자체 크기의 수십 배에 달하는 장애물을 넘을 수 있을 만큼 높이 점프할 수 있다. 현재까지 개발된 가장 높이 점프하는 로봇은 자기 몸 크기의 110배에 해당하는 33m까지 도약할 수 있다. 이번에 맨체스터 대학 연구진이 개발한 로봇은 공중에서 120m 이상, 중력이 약한 달에서는 빅벤 타워 높이의 무려 두 배 이상인 200m 이상 점프할 수 있다. 이 개발 결과는 '메커니즘 및 기계 이론(Mechanism and Machine Theory)' 저널 최근호에 발표됐다. 이 로봇은 행성 탐사부터 재난 구조, 위험하거나 접근하기 어려운 공간 탐사 및 모니터링에 이르기까지 다양한 응용 분야에 혁명을 일으킬 것으로 기대된다. 연구진의 일원인 맨체스터 대학교 우주 로봇공학 연구원 존 로 박사는 "로봇은 전통적으로 점프 대신 바퀴를 굴리거나 다리를 사용해 걷도록 설계되었지만, 점프는 우주 공간에서 이동할 수 있는 매우 효과적인 방법을 제공한다"라고 말했다. 지형이 고르지 않거나 동굴 내부, 숲 속, 바위 지대 표면, 심지어 우주의 다른 행성 표면과 같이 장애물이 많은 곳에 적합하다는 것이다. 로 박사는 "점핑 로봇이 이미 개발됐지만 이런 종류의 로봇을 설계하는 데는 몇 가지 큰 난제가 있다. 가장 중요한 것은 크고 복잡한 장애물을 극복할 수 있을 만큼 높이 점프하는 것이다"라며 "우리가 설계한 로봇은 스프링 구동 점핑의 에너지 효율성과 성능을 획기적으로 향상시킨다"고 설명했다. 연구진은 기존의 점핑 로봇이 스프링 에너지를 완전히 방출하기 전에 도약하는 경우가 많아 비효율적이고, 최대 점핑 높이도 제한한다는 사실을 발견했다. 또한 위로 똑바로 움직이는 대신 몸체가 좌우로 움직이거나 회전함으로써 도약 에너지를 낭비한다는 것도 밝혀냈다. 이에 따라 설계된 새로운 로봇 디자인은 필요한 구조적 강도와 강성을 유지하면서도 이 같은 바람직하지 않은 동작을 제거하는 데 중점을 두었다. 연구진인 항공우주공학 벤 파슬루 교수는 "캥거루처럼 땅을 밀어낼 수 있는 다리가 맞을지, 거대한 스프링을 갖춘 피스톤이 맞을지 등 로봇의 구조와 형태에 대해 결정할 사항이 매우 많았다"고 말했다. 다이아몬드처럼 마름모꼴의 대칭 모양이어야 할지, 곡선적이고 유기적인 형태를 갖출지도 연구 대상이었다. 로봇의 크기도 중요했다. 크기가 작으면 가볍고 민첩하지만, 대형 로봇은 더 강력한 점프를 위해 더 큰 모터를 운반할 수 있으므로 어느 정도의 크기로 할 것인지를 정해야 했다. 그래서 설계된 로봇은 로봇 질량을 위쪽으로 많이 분배하고 아래쪽으로 가늘게 만들어졌다. 프리즘 모양의 더 가벼운 다리와 신축성이 큰 스프링을 사용했다. 점프 성능을 향상시키고 점핑 로봇의 에너지 효율성을 극대화하기 위함이었다. 연구진은 후속 작업으로 점프 방향을 제어하고 착지 시의 운동 에너지를 활용해 로봇이 한 번에 수행할 수 있는 점프 횟수를 늘리는 방법을 찾고 있다. 또한 로봇을 달에 더 쉽게 운반하고 사용할 수 있도록 우주 임무를 위한 보다 효율적인 디자인을 모색하고 있다.
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영국 맨체스터 대학, 빅벤 높이 2배 120m 이상 점프하는 로봇 개발
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[먹을까? 말까?(27)] L-테아닌, 스트레스 감소 효과⋯복용시 주의점은?
- 녹차나 말차, 홍차 등에서 발견되는 아미노산의 일종인 L-테아닌이 긴장 안화와 스트레스 감소 등의 효과가 있는 것으로 나타났다. 일부 식품과 보충제에서 발견되는 비단백질 아미노산인 L-테아닌이 스트레스 완화 및 수면 개선 등 신경을 안정시키는 효과로 주목빋고 있다고 이팅웰이 전했다. L-테아닌은 말차나 녹차, 홍차 등의 식물과 일부 버섯과 같은 균류에서 자연적으로 생성되는 성분으로, 긴장 완화 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 일반적으로 알약 또는 분말 형태의 보충제로도 섭취 가능하다. L-테아닌이란? L-테아닌은 스트레스 완화 효과 외에도 다양한 건강상 이점을 제공할 수 있다. 연구 결과에 따르면, L-테아닌은 건강한 개인뿐만 아니라 주요 우울 장애 환자의 스트레스 관련 증상 완화, 수면의 질 개선 및 인지 기능 향상에 도움이 될 수 있다. 또한, 운동선수나 스트레스에 노출된 개인의 경우 L-테아닌 섭취 시 운동 능력 향상과 스트레스 반응 감소 효과가 보고됐다. L-테아닌은 주의력, 집중력 및 인지 능력을 향상시킬 수 있다. 특히 카페인과 함께 섭취하면 기억력과 실행 기능 향상, 주의 산만과 잡념 감소 효과가 더욱 극대화될 수 있다. 또한, L-테아닌은 지속적인 주의력 및 충동 조절 능력 향상에 도움이 되므로 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD) 환자에게도 유익할 수 있다. 그러나 이러한 효과를 명확히 규명하기 위해서는, 특히 아동 및 청소년을 대상으로 한 추가적인 연구가 필요하다. L-테아닌은 항산화, 면역 조절 및 항염증 특성을 가지고 있다. 연구 결과에 따르면 L-테아닌은 호흡기 감염 발생률 감소, 독감 예방 및 소화관 염증 감소에 기여할 수 있다. 현재까지 연구 결과를 종합해 볼 때, L-테아닌 섭취와 관련된 심각한 부작용은 보고되지 않았다. 그러나 L-테아닌 섭취량 증가를 위헤 차를 많이 마시는 경우, 카페인 과다 섭취로 인해 두통, 메스꺼움, 긴경 과만, 짜증 등의 부작요이 잘생할 수 있다. 고위험 환경에서 근무하거나 높은 수준의 스트레스에 노출되는 사람들은 L-테아닌의 잠재적인 인지 기능 향상 효과, 특히 카페인과 함께 섭취했을 때 나타나는 집중력 향상 효과를 경험할 수 있다. 또한 수면의 질이 낮거나 우울증 및 불안 증세를 겪는 사람들도 L-테아닌 섭취를 통해 증상 완화를 기대할 수 있다., L-테아닌 섭취시 주의 사항 L-테아닌에 대한 연구가 충분히 수행되지 않았기 때문에 임산부와 아기에게 젖을 먹이는 수유부는섭취를 피해야 한다. 또 고혈압 약물을 복용하는 사람들은 L-테아닌이 혈압을 더욱 낮출 수 있으므로 주의해야 한다. 암치료를 위해 화학 요법을 받는 환자들도 L-테아닌 보충제 섭취를 피해야 한다. L-테아닌의 강력한 항산화 기능이 특정 항암제의 효능을 감소시킬 수 있기 때문이다. L-테아닌은 다양한 건강상의 이점을 제공할 수 있지만, 좀 더 광범위하고 다양한 연구를 통해 효능을 확인할 필요가 있다. 그리고, 새로운 보충제 섭취 전에는 항상 의료 전문가와 상담하는 것이 좋다. 특히 암치료 중이거나 고혈압 환자인 경우 L-테아닌 섭취 전 반드시 전문가와 상담해야 한다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(27)] L-테아닌, 스트레스 감소 효과⋯복용시 주의점은?
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미세 플라스틱, 밝은 색상 제품이 더 빨리 분해된다
- 빨간색과 파란색 등 밝은 색상의 플라스틱 제품이 더 빨리 분해되는 것으로 나타났다. 대부분의 플라스틱 제품은 자연 환경에서 분해되지 않고, 아주 작은 플라스틱 조각인 미세플라스틱으로 분해돼 토양과 바다를 오염시키는 주범으로 작용하고 있다. 플라스틱 품목의 색상이 마세플라스틱으로 분해되는 속도에 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 입증되었다고 영국 일간지 더 가디언이 최근 보도했다. 영국과 남아프리카 과학자들은 다양한 색상의 플라스틱을 영국 레스터 지역의 지붕 쥐에 3년 동안 방치해 둔 뒤 남아프리카 해변에서 발견된 플라스틱 품목과 비교 분석했다. 실험 결과 빨간색, 파란색, 녹색 플라스틱은 다른 색상보다 더 빨리 분해되는 것으로 알려졌다. 논문의 수석 연구원인 사라 키(Sarah Key) 박사는 가디언에 "영국 레스터의 옥상에 방치된 샘플과 아프리카 대륙 남단의 바람이 많이 부는 해변에서 수집한 샘플이 비슷한 결과를 보여주는 것은 놀랍다"라고 말했다. 최근 연구에 따르면 미세플라스틱은 외딴 산꼭대기와 대기 상층부, 심해, 심지어 남극 대륙 등 지구 구석구석에서 발견되고 있다. 대기 중의 미세플라스틱은 호흡을 통해 인체 내부로 들어오고 있으며, 인간의 뇌와 태반, 고환과 정액에서도 미세플라스틱이 검출돼 충격을 안겼다. 최근 '전체 환경과학' 저널에 따르면 중국에서 진행된 실험 결과 건강한 남성 36명의 모든 정액 샘플에서 미세 플라스틱이 발견됐다는 충격적인 결과가 보고됐다. 연구팀은 사람들이 플라스틱 물병에 든 물을 마시거나 공기 입자를 흡입하거나, 플라스틱 용기에 담긴 가열된 음식을 먹는 등 다양한 방법을 통해 미세플라스틱이 몸 안으로 들어갈 수 있다고 지적했다. 그들은 또한 사람들이 이제 미세플라스틱 섭취를 피하는 것은 사실상 불가능하다고 말했다. 연구팀은 폴리염화비닐 플라스틱 조각이 포함된 정액 샘플에서 정자의 운동성이 낮다는 사실을 발견했다. 이는 출산율 감소를 설명하는 데 도움이 될 수 있음을 시사한다. 특히 재활용되지 않고 바다로 흘러들어가는 플라스틱과, 비닐 포장재 등을 통해 식품 시스템에서 플라스틱과 미세 플라스틱 오염이 더욱 심각해지고 있다. UN 환경프로그램(UNEP)의 보고서는 미세플라스틱이 환경에 미치는 영향과 해양, 토양, 담수, 수돗물 등 어디에나 존재하고 있다고 강조했다. UNEP에 따르면 이러한 미세 플라스틱은 동물과 인간에게 염증을 유발하고 신경계를 뱅해하는 등 건강에 해를 끼치고 있다. MIT 테크놀로지 리뷰에 다르면 매년 생산되는 플라스틱의 5~6%만이 재활용되고 있는 실정이다. 이번 연구 결과 빨간색과 파란색, 녹색 플라스틱 제품이 더 빨리 분해된다는 점은 해당 색상의 플라스틱 사용을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 실제로 페기물 방지 자선 단체인 Wrap은 플라스틱을 더 쉽게 재활용할 수 있도록 제조업체에 색소 사용을 피해달라고 이미 조언하고 있다고 가디언은 전했다. 일반적으로 플라스틱의 재활용율이 낮다는 점을 고려하면 플라스틱 포장재로 된 제품 구매나 사용을 피하는 방법도 있다. 여기서는 청소용품을 가정용으로 대체하거나 재사용 가능한 품목의 우선 순위를 정하는 것도 포함된다.
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- 생활경제
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미세 플라스틱, 밝은 색상 제품이 더 빨리 분해된다
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[먹을까? 말까?(24)] 카페인, 파킨슨병 환자의 뇌에 영향
- 카페인이 파킨슨병 환자의 도파민 수치에 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다. 핀란드 투르쿠 대학 연구팀의 새로운 연구에 따르면 하루에 3잔 이상의 커피를 마시는 것이 파킨슨병 환자의 뇌에서 도파민 수치를 높이는 것으로 나타났다고 사이테크데일리가 12일 보도했다. 투르쿠 대학과 투르쿠 대학 병원의 연구팀이 주도한 이 연구는 커피 섭취가 파킨슨병 진단을 받고 증상을 보이는 사람들에게 어떤 영향을 미치는지를 파악하기 위해 수행됐다. 파킨슨병의 증상은 흑질이라는 뇌 영역에서 도파민을 생성하는 세포의 현저한 손실로 인해 발생한다. 이전 연구에 따르면 커피를 마시면 파킨슨병 발병 위험을 줄일 수 있으며, 흑질의 수용체에 대한 카페인의 영향이 도파민 시스템에 관여할 수 있다. 투루쿠 대학의 신경학자인 발테리 카시넨 교수는 "역학 연구에서 높은 카페인 섭취와 파킨슨병 위험 감소 사이의 연관성이 관찰됐다"고 말했다. '신경학' 연보에 게재된 이 연구는 파킨슨병에서 도파민 기능과 관련해 카페인이 질병 진행 및 증상에 맞춘 최초의 연구다. 연구진은 초기 파킨슨병 환자 163명과 건강한 대조군 40명을 모집했다. 파킨슨병 환자 44명은 평균 6년 후 두 번째 평가를 요청했다. 커피 소비는 뇌에서 도파민을 운반하는 수송 분자와 비교되었다. 후속 평가에서 일반적으로 하루에 3잔 이상의 카페인 커피를 섭취하는 사람들(자가 보고 및 혈액 샘플을 통해 측정)은 3잔 미만을 마시는 사람들보다 도파민 수송체 결합이 8.3~15.4% 더 낮은 것으로 나타났다. 이는 도파민이 덜 생성된다는 것을 의미한다. 초기 위험 감소와의 연관성에도 불구하고 연구팀은 파킨슨병 증상이 진행 중인 사람들의 뇌에서 카페인의 회복 기능에 대한 징후를 발견하지 못했다. 게다가 연구진은 커피를 더 많이 마신 사람들에게서도 파킨슨병 증상이 개선되는 것을 관찰하지 못했다. 카시넨은 "카페인은 파킨슨병의 위험을 줄이는 데 특정 이점을 제공할 수 있지만, 우리 연구에서는 높은 카페인 섭취가 이미 진단받은 환자의 도파민 시스템에 아무런 이점이 없다는 것을 시사합니다"라고 말했다. 그러면서 "카페인을 많이 섭취한다고 해서 운동 기능이 향상되는 등 질병의 증상이 감소하지는 않는다"고 덧붙였다. 연구진은 커피를 많이 마시는 사람들에게서 나타나는 도파민 조절 저하가 건강한 사람의 뇌에서 일어나는 것과 같은 균형 잡기 효과라고 보고 있다. 이는 다른 정신 자극제에서도 볼 수 있는 현상이다. 특히 임상 도파민 수송체 영상 촬영과 가까운 시기에 커피를 섭취하면 검사 결과에 영향을 미칠 수 있으며, 잠재적으로 검사 결과를 해석하는 방식에 복잡성을 더할 수 있다. 연구팀은 “우리의 연구 결과는 새로 진단받은 파킨슨병 환자에게 카페인 치료나 커피 섭취량 증가를 옹호하는 것을 지지하지 않는다”고 말했다. 커피를 마시는 것이 파킨슨병 환자에게 변화를 가져온다는 극적인 발견은 없지만, 이 연구는 도파민과 파킨슨병의 관계에 관한 중요한 새로운 증거를 추가해 치료 방법에 더 가까이 다가갈 수 있게 해줄 것으로 보인다.
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[먹을까? 말까?(24)] 카페인, 파킨슨병 환자의 뇌에 영향
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미세플라스틱, 모든 정액 샘플에서도 발견
- 중국에서 미세플라스틱이 모든 인간의 정액에서 발견됐으며, 정자 운동에도 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다고 메디컬 익스프레스와 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 보도했다. 중국의 여러 기관과 연계된 공중보건 연구팀은 테스트한 모든 샘플의 정액에서 미세플라스틱을 발견했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 '전체 환경과학((Science of the Total Environment)' 저널에 발표됐다. 연구팀은 직업상 플라스틱에 노출되지 않은 개인을 대상으로 △ 미세플라스틱 폴리머(Polimer, 고분자량 화합물)의 존재와 △ 어떤 유형의 플라스틱이 얼마나 많이 들었는지, △ 정액에 영향을 미치는 매개변수와의 관계를 조사하는 것을 목표로 했다. 연구팀은 중국 동부 산동성의 성도인 지난(Jinan, 濟南)에 살고 있는, 플라스틱 산업에 종사하지 않는 건강한 성인 남성 36명으로부터 정액 샘플을 수집했다. 이전 연구에 따르면 미세플라스틱은 산꼭대기, 외딴 섬, 대기 상층부, 깊은 해양과 남극 등 거의 모든 곳에 존재하는 것으로 나타났다. 또한 심장과 뇌, 태반, 개와 인간의 고환 등 인체의 모든 기관에서도 미세플라스틱이 발견됐다. 이번 연구에서 각 샘플은 화학 용액과 혼합한 뒤 현미경 분석을 위해 필터링(여과)했다. 미세플라스틱 폴리머를 식별하고 정량화하고 뷴류하기 위해 라만 현미경을 사용했다. 연구에 따르면 정자 운동성은 컴퓨터 보조 성분을 통해 평가됐으며, 형태는 Diff-Quik 염색을 통해 평가됐다. 최근 연구에서 과학자들은 사람들이 평균적으로 매주 신용 카드 1장에 해당하는 양의 플라스틱을 소비한다는 사실을 발견했다. 연구팀은 사람들이 플라스틱 물병에 든 물을 마시거나 공기 입자를 흡입하거나, 플라스틱 용기에 담긴 가열된 음식을 먹는 등 다양한 방법을 통해 미세플라스틱이 몸 안으로 들어갈 수 있다고 지적했다. 그들은 또한 이제 사람들이 미세플라스틱 섭취를 피하는 것은 실질적으로 불가능하다고 말했다. 8가지 유형의 폴리머 확인 연구팀은 모든 정액 샘플에서 샘플당 평균 2개의 입자(0.72~7.02μm 범위)의 미세플라스틱을 발견했다. 또한 8개의 서로 다른 플라스틱 폴리머가 확인되었으며, 포장용 스티로폼에 흔히 사용되는 폴리스티렌(31%)이 가장 많이 발견됐다. 연구에 따르면 정자 형태학적 이상이 발견됐지만 특정 플라스틱 유형과 유의미한 관련은 없는 것으로 나타났다. 연구팀은 또한 섭취된 미세플라스틱이 전 세계 출산율 감소의 원인이 될 수 있는지 테스트했다. 연구팀은 폴리염화비닐 플라스틱 조각에 포함된 정액 샘플에서 정자의 운동성이 낮다는 사실을 발견했다. 이는 출산율 감소를 설명하는데 도움이 될수 있음을 시사한다. 폴리스티렌에 노출된 정액은 폴리염화비닐 노출 그룹에 비해 더 높은 정자 진행성 운동을 보였다. 건강에 미치는 영향은 아직 알려지지 않았지만 전 세계 많은 과학자들은 미세플라스틱 섭취가 많은 염증성 질환의 원인이 될 수 있다고 추정하고 있다. 연구팀은 다양한 미세플라스틱 폴리머에 대한 노출이 정자의 진행성 운동에 미치는 영향이 다양하다고 설명했다. 이는 광범위하게 존재하고 잠재적인 생식 독성을 지난 미세플라스틱이 남성 생식 능력에 어떤 영향을 미치는 지 추가 조사의 필요성을 강조했다.
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미세플라스틱, 모든 정액 샘플에서도 발견
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[먹을까? 말까?(22)] 에너지 드링크, 돌연 심장사와 연관성 있다?
- 에너지 드링크와 일부 유전적 질환자의 돌연 심장사 사이에 연관성이 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 미네소타주 로체스터에 위치한 메이요 클리닉 연구원들은 유전적 심장 질환이 있는 환자에게서 에너지 음료 섭취와 돌연 심장사 간에 연관성이 있음을 밝혀냈다고 메디컬 익스프레스가 보도했다. 흔히 '돌연 심장사'는 증상 발현 후 1시간 이내에 심장 원인으로 사망햐는 경우를 말한다. 심장 리듬 학회와 심장 전기 생리학 학회, 소아 및 선천성 전기 생리학 학회의 공식 저널인 '심박수(Heart Rhythm)'에 발표된 최근 연구에서는 유전적 심장 질환이 있는 환자의 에너지 음료 섭취와 관련된 위험성을 조사했다. 메이요 클리닉에서 진행한 이 연구는 144명의 갑작스런 심장마비 생존자들을 대상으로 진행됐으며, 그 중 7명(5%)가 심장마비 직전에 에너지 음료를 마신 적이 있는 것으로 나타났다. 수석 연구자인 메이요 클리닉 윈드랜드 스미스 라이스 돌연사 유전체학 연구소 소장인 마이클 J. 애커먼(Michael J. Ackerman) 박사는 “미국의 에너지 음료 시장은 지난 몇 년 동안 꾸준히 성장해왔으며 카페인 섭취와 이러한 음료에 포함된 규제되지 않은 추가 성분에 대한 우려가 제기되고 있다”고 설명했다. 에너지 드링크 성분과 잠재적 위험 에너지 드링크는 미국 식품의약국(FDA)의 규제를 받지 않는다. 에너지 드링크는 일반 커피 한 잔(240ml)에 포함된 카페인 양(100mg)양 보다 훨씬 많은 카페인(80~300mg)을 함유하고 있다. 카페인 외에도 타우린, 과라나 등 FDA에서 규제하지 않는 다른 각성제 성분이 함유되어 있다. 이러한 규제 되지 않은 성분들은 심장 박동, 혈압, 심장 수축력과 복극화 등에 영향을 미쳐 부정맥 유발 가능성이 있다는 의견이 제기됐다. 연구진은 갑작스러운 심장마비 생존자 집단에서 에너지 음료 섭취를 조사하는 것 외에도 심장 질환의 유형과 운동 및 유전적 심장 질환 관련 심장 부정맥과 연관된 것으로 알려진 기타 스트레스 요인과 같은 심장 질환을 둘러싼 조건도 면밀히 조사했다. 애커먼 박사는 “에너지 음료 섭취와 7명의 환자의 갑작스러운 심장마비 사건 사이에는 시간적 관계가 있는 것으로 보이지만, 수면 부족, 탈수, 다이어트 또는 극심한 금식, QT 연장 약물의 병용, 산후 기간 등 유전적 심장병 관련 부정맥을 유발할 수 있는 잠재적 ‘교란 요인’이 무수히 많았다”며 “따라서 과도한 에너지 음료 섭취는 다른 변수와 결합해 이러한 환자에서 갑작스러운 심장 마비를 일으켰을 가능성이 높다"고 설명했다. 애커먼 박사는 “에너지 음료 섭취 후 돌연사의 절대적 위험은 더 작지만, 돌연사를 유발하는 유전적 심장 질환이 있는 환자는 이러한 음료 섭취의 위험과 이점을 균형 있게 고려해야 한다”고 말했다. 이번 연구는 일반인의 에너지 드링크 섭취와 돌연사의 직접적인 인과관계를 규명하지는 못했다. 그러나 이 연구 결과는 에너지 드링크의 높은 카페인 함량과 규제되지 않은 성분들이 심장 질환자들에게 잠재적 위험을 줄 수 있다는 점을 시사한다. 연구팀은 또한 에너지 드링크 규제의 필요성을 제기하며, 특히 유전적 질환이 있는 환자들은 에너지 드링크 섭취에 신중을 기해야 한다고 조언했다. 참고 문헌 : '에너지 음료 섭취와 시간적 근접성에서 발생하는 갑작스러운 심장 마비', Katherine A. Martinez, Sahej Bains, Raquel Neves, John R. Giudicessi, J. Martijn Bos 및 Michael J. Ackerman, 2024년 6월 6일, Heart Rhythm. DOI: 10.1016/j.hrthm.2024.02.018 '부정맥 유발 식품-과소평가된 의학적 문제?' 이도 아비비 및 에후드 코린, 2024년 6월 6일, Heart Rhythm. DOI: 10.1016/j.hrthm.2024.03.020 '에너지 드링크와 돌연사: 오리처럼 헤엄친다면...' Peter J. Schwartz, 풀비오 L.F. 지오벤자나, 페데리카 다그라디, 2024년 6월 6일, Heart Rhythm. DOI: 10.1016/j.hrthm.2024.02.043
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(22)] 에너지 드링크, 돌연 심장사와 연관성 있다?
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중국 AI 기반 로봇, 만리장성 등정…휴머노이드 로봇 보행 테스트 최초 실시
- 최근 휴머노이드 로봇(인간의 신체를 닮은 로봇) 분야 기술 개발이 빠르게 진행되면서 관련 산업이 눈부시게 발전하고 있다. 휴머노이드 로봇은 사람이 수행하는 다양한 작업에 탁월한 능력을 보여 주며, 가정용 및 산업용 모두에 매우 효과적이라는 게 입증되고 있다. 중국에 본사를 둔 스타트업 로봇 에라(Robot Era)가 자사의 휴머노이드 로봇으로 만리장성을 등반하는 보행 테스트를 최초로 실시해 주목받았다고 전문 매체인 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 로봇 에라가 공개한 유튜브 동영상에서는 신장 165cm로 인간의 신체와 비슷한 실제 크기의 휴머노이드 로봇 프로토타입 엑스봇-L(XBot-L)이 만리장성을 걷고, 사람들에게 인사하고, 무술 동작을 선보이고, 기타 다양한 동작을 수행하는 모습을 보여주고 있다. 로벳 에라 개발팀은 이번 테스트에서 엑스봇-L의 지각 강화 학습 AI 알고리즘을 실증하고, 강화된 운동 능력, 민첩성 및 자체 균형 조정 기능 등을 시연하는 것을 목표로 했다고 밝혔다. 운동을 위한 지각 알고리즘 만리장성의 풍화된 돌담, 울퉁불퉁한 포장도로, 어두운 아치형 입구 등은 이족보행 휴머노이드 로봇에게는 쉽지 않은 도전이다. 바퀴 달린 로봇이나 휴머노이드 로봇은 일반적으로 고르지 않은 지형이나 계단의 움푹 들어간 곳에서 곧잘 넘어진다. 울퉁불퉁한 표면에서 적응하는 능력이 부족해 당연히 이동이 어렵다. 동영상에서 보인 엑스봇-L은 만리장성에서 짧은 거리만 주행한 것으로 보인다. 자세히 보면 만리장성을 걷는 동안 몇 번 넘어졌을 가능성도 높다. 그러나 엑스봇-L이 고급 지각 강화 학습(RL) 알고리즘을 통해 장애물을 극복하는 모습은 긍정적이다. 휴머노이드 로봇은 이러한 혁신이 있어야 주변 환경을 느끼고, 균형을 유지하며, 걷는 속도와 단계를 조정하고, 까다로운 조건에서도 활동할 수 있다. 로봇 에라의 설립자 유이 시 대표는 “지각적인 RL 알고리즘은 익숙하지 않은 지형에서 로봇의 지각력과 의사 결정 능력을 강화할 수 있다. 로봇은 복잡한 도로 상황을 인식하고 적시에 보행 자세를 조정하며 적응할 수 있다”고 말했다. 로봇 에라는 이와 관련, AI 구현 애플리케이션 전용으로 설계된 손재주 뛰어난 엑스핸드(Xhand)도 최근 공개했다. 휴머노이드 로봇과 통합해 기능성을 대폭 확장한다는 계획이다. 로봇시대의 스마트한 발전 로봇 에라는 베이징 소재 칭화대학교 정보과학 연구소에서 인큐베이팅돼 탄생한 회사다. 회사는 웹사이트에서 고유 액추에이터 등 자체 기술에 기반한 휴머노이드 로봇 본체를 개발했으며, 일반 지능 분야에서 상당한 진전을 이루었다고 밝히고 있다. 이에 따르면 엑스봇-L은 자체 개발한 높은 토크의 모듈형 조인트(관절)와 통합 구조 설계를 특징으로 한다. 고강도 합금, 탄소섬유, 엔지니어링 플라스틱 등 첨단 소재를 사용해 로봇의 강도와 안정성을 높이는 동시에 매력적인 외관을 유지했다고 회사 측은 설명했다. 지능 측면에서 로봇 에라는 생성형 AI의 핵심인 대규모언어모델(LLM)과 고급 힘 제어 알고리즘을 로봇에 통합했다. 회사에 따르면 이런 기술을 통해 로봇 제품군은 높은 동적 성능을 발휘하고 인간을 더 잘 이해하며 대중에게 효과적으로 서비스를 제공할 수 있다. 인식 알고리즘 없이 계단을 오르내리도록 설계된 일부 다리 달린 로봇과 달리 로봇 에라의 휴머노이드 로봇은 환경의 실시간 변화를 파악하고 경로를 따라 장애물을 인식하도록 설계됐다. 시 대표는 "다른 제품과 달리 우리 로봇은 복잡한 표면에서 더 나은 이동성과 안정성을 보여준다"고 재차 강조했다. 그러나 엑스봇-L이 새로운 로봇 공학 스타트업에게는 인상적이지만, 중국의 로봇 대기업 유니트리(Unitree)나 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics)의 아틀라스 휴머노이드 로봇의 신속함과 유연함을 따를 수 있을 지는 의문이라는 지적도 나온다.
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- IT/바이오
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중국 AI 기반 로봇, 만리장성 등정…휴머노이드 로봇 보행 테스트 최초 실시
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희귀 뇌전증(간질) 발작 감지하는 새로운 AI 시스템 개발
- USC(서던 캘리포니아 대학교) 연구진이 희귀한 형태의 뇌전증(간질)을 포함한 발작 유형을 식별하는 AI 기술을 개발, 조기 치료의 기회를 확대할 수 있게 됐다. 관련 소식을 올린 USC 홈페이지 게시글에 따르면, 미국에서 340만 명 이상, 전 세계적으로는 6500만 명 이상이 뇌전증을 앓고 있는데, 이는 신경계에 영향을 미치고 발작을 일으키는 신경 질환이다. 26명 중 1명은 평생 어느 시점에 뇌전증이 발병하고, 매년 뇌전증 환자 1000명 중 1명은 예상치 못하게 사망한다. 많은 질환과 마찬가지로, 뇌전증 치료도 조기 발견에서 시작된다. 세계보건기구(WHO)는 적절한 진단과 치료를 받으면 뇌전증 환자의 70%가 발작 없이 살 수 있다고 추정한다. 의학계에서는 수년에 걸쳐 전극을 사용해 캡처한 뇌파(EEG) 신호에서 발작을 감지하고 분류하는 기계 학습 기술이 개발돼, 인간이 단독으로 다루기에는 너무 복잡한 상관관계를 찾고 있다. 그러나 이 시스템은 희귀한 형태의 뇌전증 발작을 감지하는 데 어려움을 겪는다. 그 이유는 AI가 패턴을 학습하고 예측하기 위해 데이터에 의존하기 때문이다. 이러한 희귀한 발작의 불충분한 예는 예측 능력을 떨어뜨린다. 이번에 USC 연구진은 뇌 상호 작용을 분석하여 간질을 식별하고, 희귀하고 복잡한 사례의 진단을 개선하는 AI 시스템을 개발했다. 최근 PAKDD(고급 지식 검색 및 데이터 마이닝) 컨퍼런스에서 발표된 이 시스템은 종래에 비해 12% 향상된 성능을 보여주었다. 적은 데이터로 정확한 결과 생성 뇌파 전극의 위치와 그들이 추적 관찰하는 뇌 영역을 포함, 뇌전증 감지에서 AI 시스템이 일반적으로 간과하는 여러 정보 소스를 통합함으로써, AI는 발작이 발생할 가능성이 있는 시기를 보이는 패턴이나 특징을 식별할 수 있다. 또 이 기술은 훈련 데이터 사례가 적은 희귀한 발작 유형에서도 적은 데이터로 정확한 결과를 생성하도록 한다. 연구진인 USC 사이러스 샤하비 교수는 "간단한 경우 AI 시스템은 단순한 이진 분류이기 때문에 발작을 일으켰는 지의 여부를 알 수 있지만, 분류하기 쉽지 않은 다양하고 희귀한 유형의 발작이 있고, 이 경우 기존 기술은 정확도가 낮다"고 지적했다. 어린이들에게 종종 영향을 미치고 갑작스러운 근육 조절 상실을 유발하는 희귀한 형태의 발작인 ‘무긴장 발작’이 대표적인 예다. 이 경우, 새로 개발된 시스템은 뇌 영역의 공간적 관계를 조사하고 운동 피질, 기저 신경절, 소뇌 및 뇌간과 같은 근육 조절에 관여하는 뇌 영역의 우선 순위를 지정해 무긴장 발작을 나타내는 활동 패턴을 식별한다. 연구진의 아라시 하지사피는 "개발된 시스템의 AI 모델에는 희귀한 유형의 발작과 관련된 특징을 나타내는 모든 정보가 수집된다. 따라서 소량의 샘플로도 학습이 가능하다”고 밝혔다. 연구진은 시스템 개발의 목표는 인간 의사를 대체하는 것이 아니라 발견하기 어려운 경우에 의사의 지식을 보충하는 것이라고 말했다. USC의 신경학 교수 폴 톰슨 박사는 이번 시스템 개발이 '신경학계의 게임 체인저'가 될 반가운 돌파구라고 평가했다. "이번 성과는 인간이 식별하기 어려운 패턴을 감지하는 AI를 활용함으로써 임상의가 작업을 더 쉽고 빠르며 안정적으로 수행할 수 있게 해준다"는 것이다. 한편 연구진은 이 기술이 언젠가 스마트폰에 정보를 제공하는 웨어러블 센서에 통합될 것으로 예상했다. 샤하비 교수는 "뇌 발작은 갑자기 발생하므로 이를 조기에 발견하면 실제로 생명을 구할 수 있다"며 "시스템은 뇌파의 불규칙성을 감지하면 미리 경고할 수 있으며, 이는 뇌전증 진단과 치료에 큰 기회를 열어줄 것"이라고 강조했다.
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희귀 뇌전증(간질) 발작 감지하는 새로운 AI 시스템 개발
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MS, 텔레그램 앱에 생성형 AI 봇 코파일럿 추가
- 마이크로소프트가 메시징 앱 텔레그램(Telegram) 내에 코파일럿(Copilot) 봇을 추가했다고 ICT 전문 매체 더버지가 전했다. 이를 통해 사용자는 AI 챗봇을 검색하고, 질문하고, 대화할 수 있게 됐다. 코파일럿은 마이크로소프트의 생성형 AI 챗봇으로 과거 빙챗으로 출발해 업그레이드된 것이다. 텔레그램용 코파일럿은 현재 베타 버전이며 모바일 또는 데스크톱 텔레그램 사용자에게 무료로 제공된다. 이용자들은 메시징 앱에서 일반적인 대화처럼 ‘텔레그램 코파일럿(Copilot for Telegram)과 채팅할 수 있다. ’텔레그램 코파일럿‘은 공식 마이크로소프트 챗봇이다. 마이크로소프트 외에도 여러 AI 회사에서 메시징 앱을 통해 LLM(대규모언어모델)에 접속할 수 있는 기능을 제공하고 있다. 메타(Meta: 구 페이스북)는 메신저, 왓츠앱(WhatsApp), 인스타그램(Instagram) 메시징을 포함한 채팅 앱에 메타 AI를 추가했다. 구글은 안드로이드 휴대폰의 구글 메시지 내에서 생성형 AI인 제미니(Gemini)와 채팅할 수 있도록 했다. 텔레그램용 코파일럿에 접속하려면 먼저 코파일럿 봇을 검색해야 한다. 그런 다음 내 텔레그램 전화번호를 마이크로소프트와 공유해 달라고 요청한다. 텔레그램이 엄격한 개인 정보 보호 정책을 강조한다는 점을 감안하면 이는 다소 이질적이다. 텔레그램 코파일럿은 다른 코파일럿과 크게 다르지 않지만 몇 가지 제한 사항이 있다. 텍스트 요청으로만 제한되며 이미지를 생성할 수 없다. 다만 인터넷 정보를 검색하는 것은 가능하다. 마이크로소프트는 블로그 게시물에서 텔레그램 코파일럿이 사용자에게 시청할만한 영화를 제안하고, 새로운 운동 루틴을 생성하고, 코딩 작업을 돕고, 대화를 번역하고, 인터넷에서 빠른 정보를 찾을 수 있다고 밝혔다. 하루 사용량도 30번으로 제한된다. 마이크로소트는 코파일럿을 지속적으로 확장해 AI 도우미를 다양한 제품에 도입했다. 비즈니스 애플리케이션용 코파일럿, 코파일럿이 내장된 PC, 마이크로소프트 365용 코파일럿 등이 있으며, 월 20달러에 최신 AI 모델에 접속할 수 있는 구독형 서비스도 제공하고 있다.
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MS, 텔레그램 앱에 생성형 AI 봇 코파일럿 추가
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[신소재 신기술(47)] ETH 취리히, 그래핀 내 전자 소용돌이 최초 감지
- 스위스 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 연구팀이 최초로 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀에서 전자 소용돌이를 직접 검출하는 데 성공했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 14일(현지시간) 보도했다. 금속 와이어와 같은 일반적인 전기 도체를 배터리에 연결하면 도체 내의 전자는 배터리가 생성하는 전기장에 의해 가속된다. 전자는 이동하는 동안 전선의 불순물 원자 또는 결정 격자의 빈 공간과 자주 충돌해 운동 에너지의 일부를 격자 진동으로 변환한다. 이 과정에서 손실되는 에너지는 예를 들어 백열전구를 만질 때 느낄 수 있는 열로 변환된다. 격자 불순물과의 충돌은 자주 발생하지만 전자 간의 충돌은 훨씬 드물다. 그러나 벌집 모양 격자로 배열된 탄소 원자 단일층인 그래핀을 일반적인 철 또는 구리 와이어 대신 사용하면 상황이 달라진다. 그래핀에서 불순물 충돌은 드물고 전자 간 충돌이 주요 역할을 한다. 이 경우 전자는 점성 액체처럼 행동한다. 따라서 잘 알려진 흐름 현상인 소용돌이(와류)가 그래핀 층에서 발생해야 한다. ETH 취리히의 크리스티안 데겐(Christian Degen) 연구원은 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀의 전자 소용돌이를 처음으로 직접 감지하는 데 성공했다고 '사이언스(Science)' 저널에 보고했다. 고감도 양자 감지 현미경 데겐과 그의 동료 연구원들은 제작 과정에서 폭 1㎛(마이크로미터) 너비의 전도성 그래핀 스트립에 부착한 작은 원형 디스크에 형성된 소용돌이를 연구했다. 디스크의 직경은 1.2㎛에서 3㎛사이였다. 이론적 계산에 따르면 작은 디스크에서는 전자 소용돌이가 형성되지만 큰 디스크에서는 형성되지 않아야 한다. 소용돌이를 가시화하기 위해 연구팀은 그래핀 내부에 흐르는 전자가 생성하는 미세한 자기장을 측정했다. 이를 위해 연구팀은 다이아몬드 바늘 끝에 질소-공동 센터(Nitrogen-vacancy center, NV 센터)가 내장된 양자 자기장 센서를 사용했다. 원자 결함인 NV 센터는 외부 자기장에 따라 에너지 레벨이 변하는 양자 물체처럼 작동한다. 레이저 빔과 마이크로웨이브 펄스를 사용하면 센터의 양자 상태를 자기장에 최대 감도를 갖도록 준비할 수 있다. 연구원들은 레이저를 사용해 양자 상태를 판독함으로써 이러한 자기장의 세기를 매우 정확하게 측정할 수 있었다. 데겐 연구팀의 박사 과정 학생이었던 마리우스 팜은 "다이아몬드 바늘의 크기가 작고 그래핀 층과의 거리가 약 70나노미터에 불과하기 때문에 100나노미터 미만의 해상도로 전자 전류를 볼 수 있었다"고 말했다. 이 분해능은 소용돌이를 관찰하기에 충분하다. 소용돌이 흐름 방향 반전 관찰 연구팀은 측정에서 더 작은 디스크에서 예상되는 소용돌이의 특징적인 징후, 즉 흐름 방향의 반전을 관찰했다. 일반(확산) 전자 수송에서는 스트립과 디스크의 전자가 같은 방향으로 흐르지만, 소용돌이의 경우 디스크 내부의 흐름 방향이 반전된다. 계산에서 예측한 대로 더 큰 디스크에서는 소용돌이가 관찰되지 않았다. 팜은 "매우 민감한 센서와 높은 공간 분해능 덕분에 그래핀을 냉각할 필요도 없었고 상온에서 실험을 수행할 수 있었다"고 말했다. 또한, 연구팀은 전자 와류뿐만 아니라 정공 캐리어에 의해 형성된 와류도 감지했다. 그래핀 아래에서 전압을 가함으로써, 연구원들은 전류 흐름이 더 이상 전자가 아닌 정공이라고도 하는 누락된 전자에 의해 전달되도록 자유 전자의 수를 변경했다. 전자와 정공이 모두 작고 균형 잡힌 농도가 있는 전하 중립점에서만 와류가 완전히 사라졌다. 팜은 "현재 전자 소용돌이의 탐지는 기초 연구이며 아직 미해결 과제가 많이 남아 있다"고 말했다. 연구팀은 전자와 그래핀의 경계면과의 충돌이 흐름 패턴에 어떤 영향을 미치는지, 더 작은 구조에서 어떤 효과가 발생하는지 추가 연구를 진행할 계획이다. 출처: Marius L. Palm 외, '상온에서 그래핀의 전류 소용돌이 관찰', Science (2024). DOI: 10.1126/science.adj2167
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[신소재 신기술(47)] ETH 취리히, 그래핀 내 전자 소용돌이 최초 감지
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테스토스테론 수치 낮으면 남성 조기 사망 위험 증가
- 테스토스테론(Testosterone: 남성성호르몬) 수치가 남성의 장수를 나타내는 중요한 지표일 수 있다는 새로운 연구 결과가 나와 주목된다. 내과학연보(Annals of Internal Medicine)에 발표된 보고서에 따르면, 전 세계 2만 4109명의 남성을 대상으로 한 연구에서 테스토스테론 수치가 낮을수록 조기 사망 위험이 높아지는 것으로 나타났다고 비즈니스인사이더가 전했다. 이는 웨스턴 오스트레일리아 대학교(University of Western Australia) 팀이 글로벌 과학자팀과 협력해 수행한 것이다. 연구는 평균 40대 후반에서 70대 중반까지의 장년 및 노인 남성을 대상으로 한 과거의 연구 데이터를 이용, 테스토스테론 수치와 건강 간의 상관관계를 비교하는 방식으로 이루어졌다. 분석 결과 연구팀은 기본 테스토스테론 수치가 낮은(데시리터당 213나노그램(ng/dL) 미만) 남성들에게서 어떤 원인으로든 조기 사망할 위험이 더 높다는 사실을 발견했다. 비뇨기과 전문의들은 건강한 신체의 테스토스테론 수치가 연령에 따라 260~900ng/dL 범위라고 말하고 있다. 연구에서 테스토스테론 수치가 매우 낮은(153ng/dL 미만) 남성은 심혈관 질환으로 사망할 위험이 더 높은 것으로 나타났다. 그러나 이는 연구팀이 관찰과 분석을 통해 패턴을 발견해 이루어진 것이어서, 낮은 테스토스테론이 더 높은 사망률을 초래한다는 직접적인 증거는 아니다. 그럼에도 불구하고, 이번 결과는 장수와 호르몬에 관한 혼합 연구, 특히 호르몬 요법으로 낮은 테스토스테론 수치를 높이는 연구를 활성화시킬 것이라고 기대했다. 테스토스테론, 장수 및 바이오해킹 분야에 큰 의미 테스토스테론은 장수와 바이오해킹 분야에서 큰 의미를 지닌다. 바이오해킹이란 생명과학 연구를 통해 사회적으로 유익한 결과물을 얻기 위한 활동을 말한다. 테스토스테론을 노화 방지 만병통치약으로 홍보하는 많은 기업들이 바이오해킹에 참여하고 있다. 이 연구는 호르몬 요법이 아니라, 체내에서 자연적으로 발생하는 내인성 테스토스테론에 초점을 맞추었다. 테스토스테론이 장수에 어떻게 도움이 되는지를 이해하면 시장에 큰 파장을 일으킬 수 있다. 호르몬 치료 관련 업계는 알약, 패치, 주사 또는 젤을 통해 남성이 젊음을 되찾는 데 도움이 된다고 홍보하며 호황을 누리고 있다. 그러나 테스토스테론을 보충하면 수명이 연장되는 지의 여부는 아직 확실하지 않으며 오히려 반대로 해롭다는 주장도 있다. 미국 식품의약국(FDA)은 과거 테스토스테론을 강화하는 치료법이 심장마비나 뇌졸중의 위험을 높일 수 있다는 경고를 발표하기도 했다. 이후 연구에서는 심장 문제는 크지 않은 것으로 나타났다. 테스토스테론 수치가 낮아지는 징후와 대처 방법 테스토스테론 수치는 나이가 들수록 감소하는 경향이 있으며, 건강이 악화되거나 약물에 대한 반응으로 감소할 수도 있다. 낮은 테스토스테론은 피로, 뇌기능 저하, 성욕 감퇴와 같은 증상을 유발할 수 있다. 영양이 풍부한 식단, 충분한 운동, 스트레스 관리와 같은 생활 방식이 건강한 테스토스테론 수치를 유지할 수 있으며, 심장 질환 및 기타 만성 질환을 예방하는 역할도 할 수 있다. 물론, 알약, 주사, 젤 또는 패치를 통한 호르몬 대체 요법 등의 치료도 테스토스테론을 정상 수준으로 높일 수 있다. 의사들은 그러나 지속적인 모니터링이 호르몬 수치 변화로 인한 예상치 못한 부작용을 피하는 데 중요하다고 강조했다.
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테스토스테론 수치 낮으면 남성 조기 사망 위험 증가
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[기후의 역습(4)] 기후 과학자 77%, "2.5°C 지구 온난화 피할 수 없다" 경고
- 기후 과학자 중 약 80%가 2100년까지 지구 온도가 최소 섭씨 2.5도 상승할 것으로 예상했다. 지구 온난화를 산업화 이전 수준 대비 1.5도로 제한하는 데 성공할 것이라고 생각한 과학자는 6%에 불과했다고 가디언이 전했다. 거의 4분의 3에 달하는 응답자는 세계 지도자들의 부족한 행동을 ‘의지 부족의 소치’라고 비난했으며, 60%는 화석연료 회사와 같은 기업의 이익이 온난화를 늦추는 기후 대응 조치의 진전을 방해하고 있다고 답했다. 남아프리카공화국의 한 과학자는 가디언지에 "남반부 주민들이 막대한 고통과 고난을 겪게 될 디스토피아에 가까운 미래를 우려한다"면서 "현재까지 세계의 반응은 비난받아 마땅하며, 우리는 바보들의 시대에 살고 있다"고 비판했다. 이번 설문 조사는 가디언의 대미언 캐링턴이 2018년부터 IPCC(기후 변화에 관한 정부 간 패널) 보고서의 선임 저자로 활동한 모든 전문가를 대상으로 실시했다. 연락처 정보가 제공되는 843명의 과학자 중 383명이 설문에 응답했다. 설문은 2100년까지 지구의 기온이 얼마나 상승할 것이라고 생각하는지를 물었다. 77%는 최소 2.5도 이상을 예측했고, 거의 절반은 3도 이상까지 예측했다. 캐링턴은 소셜미디어에 "기후 연구에 일생을 바친 전문가들의 개인적 고뇌가 너무 크다는 사실이 놀랍다"며 "답변에서는 ‘희망이 없다’, ‘망가졌다’, ‘격분했다’, ‘겁이 났다’, ‘압도당했다’ 등의 어구가 많이 사용됐다"고 적었다. 1.5도는 2015년 파리 협약에서 합의된 지구 온난화 목표다. 세계 지도자들은 온난화를 2도보다 훨씬 낮은 수준으로 유지하겠다고 약속했다. 그러나 현재 시행 중인 정책은 지구를 3도 이상으로 올려 놓을 것이라는 전망이다. 이번 조사는 기록적인 캐나다 산불과 극심한 폭염, 치명적인 홍수를 겪는 등 극한의 재난 직후에 이루어졌다. 2024년 첫 4개월은 모든 달이 역대 가장 더웠으며, 올해는 이미 전 세계적인 산호초 백화 현상이 네 번째로 발생했다. 호주의 태즈메이니아 대학 그레타 페클 교수는 “향후 5년 안에 우리는 심각한 사회적 혼란을 겪게 될 것”이라고 우려하고 "정부는 극단적인 사건의 연속으로 압도될 것이고, 식량 생산도 중단될 것이다. 미래에 대해 이보다 더 큰 절망을 느낄 수는 없다"고 토로했다. 과학자들은 화석연료 연소로 이익을 얻는 정부와 기업이 기후 대응 조치를 방해했다고 지적했다. 많은 과학자는 "불평등을 창출한 부유한 세계가 자국의 배출량은 줄이면서도 기후에 취약한 국가에 대한 지원은 거부하고 있다“고 비난했다. 런던 경제 대학의 스티븐 험프리스는 "특히 영미권(미국, 캐나다, 영국, 호주), 러시아와 중동의 주요 화석연료 생산국의 의사 결정권자들이 취약한 사람들이 고통받는 구조로 몰아가고 있다”고 말했다. 암울한 예측에도 불구하고 많은 과학자들의 연구는 이어지고 있다. 멕시코 국립자치대학교에서 기후 모델링을 연구하는 루스 세레소-모타 박사는 "연구가 계속되고 있기 때문에 권력자들이 몰랐다고 말할 수는 없다. 신경 쓰지 않는다는 것이 정확한 표현일 것"이라고 지적했다. 학자들은 젊은 세대의 인식과 기후 운동에서 희망을 찾는다. 온난화를 0.1도만 방지해도 1억 4000만 명을 보호할 수 있다는 사실을 강조하면서 공격적 대응을 주문하고 있다. 영국 엑서터 대학교의 피터 콕스 교수는 "기후 변화로 1.5도 이상으로 올라도 지구가 갑자기 위험해지지는 않는다. 2도를 넘기더라도 '게임 끝'은 아닐 것"이라고 말했다. 1.5도를 유지할 수 있다고 답한 과학자들은 재생 가능 에너지 및 전기자동차와 같은 기후 친화적 기술의 출시 속도와 가격 하락을 핵심 원인으로 꼽았다. 에너지 싱크탱크인 엠버(Ember)는 2023년 전 세계 전력의 30%가 재생에너지라고 보고하면서, 전력 부문 배출량이 감소하기 시작하는 '분기점'이 될 것이라고 예측했다. 다만, 낙관적인 과학자들조차도 기후 위기의 예측 불가능성에 대해서는 경계해야 한다고 경고했다. 유엔 코펜하겐 기후 센터의 헨리 뉴펠트 박사는 "우리는 1.5도 제한에 필요한 모든 솔루션을 갖고 있으며 향후 20년 안에 이를 구현할 것이라고 확신한다"고 말했다. 단 공격적인 대응으로 실기하지 않는다는 것이 전제라고 못박았다. 한편 과학자들은 기후에 변화를 가져오기 위해 인류가 할 수 있는 일에 대한 권장 사항도 제시했다. 험프리스는 ‘시민 불복종 운동’을 제안했고, 프랑스 과학자는 "더 공정한 세상을 위해 사람들이 싸워야 한다"고 강조했다. 콜롬비아 국제열대농업센터의 루이스 베르쇼 박사는 "전 인류가 합심해 협력해야 한다“고 말했다. 요컨대 기후 대응에 시민들이 더 공격적으로 나서야 한다는 의미다. 카디프 사회과학대학원 연구원인 애런 티에리는 이번 설문 조사 결과가 네이처지에 발표된 다른 과학적 의견 조사와 일치한다고 지적했다. 다른 조사에서도 2100년까지 3도 이상의 온난화가 예상된다고 예측했다.
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[기후의 역습(4)] 기후 과학자 77%, "2.5°C 지구 온난화 피할 수 없다" 경고
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[기후의 역습(3)] 베네수엘라, 기후 변화로 빙하 모두 사라진 최초 국가
- 남미 국가 베네수엘라가 기후 변화로 빙하가 모두 사라진 최초의 국가로 기록될 전망이다. 베네수엘라는 최근 남아있던 훔볼트(Humboldt) 빙하가 더 이상 빙하로 분류되지 않게 되면서, 현대 역사상 최초로 모든 빙하를 잃게 된 나라가 될 위기에 처했다고 영국 방송매체 BBC가 9일(현지시간) 보도했다. 국제 빙권 기후 연구 기구 (ICCI)는 남미의 안데스 산맥에 위치한 베네수엘라 유일의 빙하였던 훔볼트 빙하가 "빙하라고 분류하기에는 너무 작아졌다"고 밝혔다. 과학 옹호 단체인 국제 빙권 기후 이니셔티브(ICCI)는 남미 국가에 유일하게 남아 있는 안데스 산맥의 훔볼트 또는 라 코로나(La Corona)빙하가 "빙하로 분류하기에는 너무 작아졌다" 고 소셜미디어 X(구 '트위터')에서 말했다. 베네수엘라는 지난 1세기 동안 최소 6개의 다른 빙하를 잃었다. 저지대는 연중 기온이 섭씨 28도인 열대 기후에 속하지만 고원 지역은 연중 섭씨 8도로 빙하가 남아 있었다. 기후 변화로 얼음 손실 증가 기후 변화로 인해 지구 평균 기온이 상승함에 따라 얼음 손실이 증가하고 있으며, 이는 전 세계 해수면 상승에 기여하고 있다. 영국 더럼 대학의 빙하학자인 캐롤라인 클레이슨 박사는 "2000년대 이후 베네수엘라 마지막 빙하에는 얼음 덮개가 많지 않았다"면서 "이제 더 이상 얼음이 추가되지 않는 빙원으로 재분류됐다"고 설명했다. 콜롬비아 로스 안데스 대학 연구원들은 3월 AFP 통신에 빙하가 450헥타르(여의도 면적의 약 54% 크기)에서 겨우 2헥타르로 줄어들었다고 전했다. 2헥타르는 표준 축구장(0.714㏊) 크기로 따지만 역 2개에 해당한다. 이 대학의 루이스 다니엘 람비 생태학자는 가디언지에 빙하가 현재 그보다 더 줄어들었다고 말했다. 미 랑공우주국(나사·NASA)에 따르면 훔볼트 빙하는 1910년 10㎢의 면적에 걸쳐 있었다. 2018년 나사는 이 빙하 지역은 1%만 남아 있으며, 베네수엘라의 마지막 다년생 얼음인 훔볼트 빙하가 계속해서 후퇴하고 있나는 것은 베네수엘라에서 곧 빙하가 사라질 수 있음을 의미한다고 경고했다. 빙하로 인정받기 위해 필요한 최소 얼음 크기에 대한 세계 표준은 없지만, 미국 지질 조사국(US Geological Survey)은 일반적으로 인정되는 지침이 약 10헥타르라고 밝혔다. 2020년 발표된 한 연구는 훔볼트 빙하가 2015년과 2016년 사이에 10헥타르 이하로 줄어들었다고 지적했다. 하지만 NASA는 2018년에도 이를 베네수엘라 마지막 빙하로 간주했다. ICCI와 국제 통합 산악 개발 센터의 빙하학자인 제임스 커크햄 박사와 미리엄 잭슨 박사는 "빙하학자들은 빙하를 자체 무게로 인해 변형되는 얼음 덩어리로 인정한다"고 설명했다. 그들은 BBC와의 공동 성명에서 "빙하학자들은 종종 0.1km² [10헥타르]의 기준을 일반적인 정의로 사용하지만, 그 크기 이상의 얼음 덩어리라 할지라도 여전히 자체 무게로 인해 인식한다"고 말했다. 그들은 최근 몇 년 동안 훔볼트 빙하에 접근하는 데 문제가 있어, 이로 인해 측정값 공개가 지연되었을 가능성이 있다고 말했다. 유니버시티 칼리지 런던의 지구 시스템 과학 교수인 마크 마스린 교수는 "훔볼트 빙하와 같은 빙원(축구장 약 2개의 넓이)은 '빙하가 아니다'"라고 말했다. 그는 "빙하는 골짜기를 채우는 얼음이다. 이것이 빙하의 정의다. 따라서 저는 베네수엘라는 빙하가 전혀 없다고 말하고 싶다다"고 밝혔다. 열 담요로 빙하 보호 프로젝트 발표 지난해 12월 베네수엘라 정부는 해빙 과정을 막거나 역전시키기 위해 남은 얼음을 열 담요로 덮는다는 프로젝트를 발표했다. 그러나 스페인 신문 엘 파이스(El Pais)에 따르면 이러한 조치는 현지 기후 과학자들로부터 비판을 불러일으켰다. 그들은 덮개가 분해되면서 주변 서식지를 플라스틱 입자로 오염시킬 수 있다고 경고했다. 마스린 교수는 산악 빙하 손실은 "직접적으로 되돌릴 수 없는" 것이라고 말했다. 여름철을 견디기 위해서는 햇빛을 반사하고 주변 공기를 시원하게 유지할 수 있을 만큼 충분한 얼음이 필요하기 때문이다. 그는 "일단 빙하가 사라지면 햇빛이 땅을 가열하고 훨씬 더 따뜻하게 만들어 실제로 여름철에 얼음을 다시 형성할 가능성이 훨씬 낮아진다"라고 말했다. 베네수엘라 빙하 손실은 단순히 환경적 손실 그 이상을 의미한다. 빙하는 수력 발전, 관개 및 식수 공급을 포함해 지역 사회에 중요한 물의 공급원을 제공한다. 빙하가 사라지면 이러한 공동체는 물 부족과 가뭄에 더 취약해질 수 있다. 베네수엘라는 빙하 손실의 영향을 가장 먼저 경험하는 나라가 될 수 있지만 혼자가 아닐 것이다. 극한 기후 연구원인 막시밀리아노 헤레라(Maximiiliano Herrera)는 X에 빙하가 사라질 가능성이 있는 다음 국가는 인도네시아, 멕시코, 슬로베니아라고 적었다. 마슬린 교수는 이들 국가는 적도에 상대적으로 가깝고 저지대 산이 있어 만년설이 지구 온난화에 더 취약하기 때문에 "논리적으로 타당하다"고 말했다. 커크햄 박사와 잭슨 박사는 "상당한 지역 차이는 있지만 최신 예측에 따르면 배출 경로에 따라 2100년까지 전 세계 빙하의 20~80%가 손실될 것으로 나타났다"고 말했다. 그들은 "이 손실의 일부가 이미 고정되어 있다"고 하더라도 CO₂ 배출량을 빠르게 낮추면 다른 빙하 퇴적물을 절약할 수 있으며 "이는 생계와 에너지, 물 및 식량 안보에 막대한 이익을 가져다 줄 것"이라고 말했다. 멕시코 등 빙하 손실 위기 국가로 거론 다음은 빙하 손실로 인해 위협받는 다른 국가들이다. 인도네시아는 적도에 가까워 빙하가 상대적으로 낮은 고도에 위치한다. 이는 기후 변화로 인해 더욱 취약해질 수 있음을 의미한다. 멕시코는 19세기 이후 70% 이상의 빙하를 잃었다. 이 추세가 지속된다면 멕시코의 많은 산맥에서 빙하가 사라질 수 있다. 슬로베니아는 알프스 산맥에 위치한 작은 나라다. 이 나라는 빙하 손실로 인해 특히 심각한 영향을 받을 가능성이 높다. 빙하는 슬로베니아의 물 공급과 관광 산업에 중요한 역할을 한다. 빙하 손실을 막기 위해서는 지구 온난화를 늦추는 것이 필수적이다. 이를 위해서는 온실 가스 배출량을 줄이고 재생 가능한 에너지원으로 전환해야 한다. 개인과 기업, 정부는 모두 이러한 탄소 제로 운동에 참여해야 한다. 베네수엘라 빙하 손실은 우리에게 기후 변화의 심각성을 경고하는 신호다. 지금 행동하지 않으면 다른 많은 빙하와 그에 의존하는 공동체를 잃게 될 것이다.
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[기후의 역습(3)] 베네수엘라, 기후 변화로 빙하 모두 사라진 최초 국가
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