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2024-11-22 (금)

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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.
- 생활경제
2024-07-09
[신소재 신기술(72)] 새로운 에어로젤, 100% 태양 반사율과 뛰어난 복사냉각 효과 달성

중국 과학자들이 젤라틴과 DNA로 이루어진 새로운 생분해성 에어로젤을 개발해 태양 반사율 100%를 달성했다. 에어로젤은 90% 이상 공기로 이루어진 매우 가벼운 고체 물질이다. 세상에서 가장 가벼운 고체 중 하나인 에어로젤은 공기보다 약간 무거운 정도이며, 뛰어난 단열성을 지녀 극한의 온도에서도 열 전달을 효과적으로 막을 수 있다. 최근 중국 쓰촨대학 연구팀은 젤라틴과 DNA로 구성된 에어로젤을 개발해 태양 반사율 104%와 뛰어난 복사 냉각 효과를 달성했다고 인터레스팅 엔지니어링이 보도했다. 미국 과학진흥협회(AAAS)의 공식 성명에 따르면, 이 에어로젤은 생분해성이며 탁월한 복사 냉각 효과를 제공한다. 연구팀은 새러운 에어로젤은 가시광선 영역에서 104%의 반사율을 달성했으며, 이는 광 발광 효과에 의한 것이라고 밝혔다. 에어로젤의 발광은 젤라틴과 DNA가 촘촘하게 연결된 네트워크에서 비롯되며, 이는 발색단들을 함께 모아 시스템의 비복사 전이를 억제하는 데 기여한다. 이 냉각 소재는 특수한 층상 디자인과 빛에 노출될 때 독특하게 빛나는 방식으로 인해 많은 태양광을 반사할 수 있다. 또한 생분해성일 뿐만 아니라 수리와 재활용이 가능해 기존 냉각 소재에 대한 친황경적인 대안을 제시한다. 바이오매스 원료의 냉각 소재 특히, 이 소재는 바이오매스 원료를 사용하여 '워터 용접'이라는 공정으로 제작됐다. 높은 태양 복사 조건에서 주변 온도를 섭씨 16도까지 낮출 수 있으며, 수리와 생분해가 가능하다. 이 연구의 제1저자인 지안웬 마(Jian-Wen Ma)는 젤라틴과 DNA는 구조적으로 균일한 에어로젤을 얻기 위해 동결 건조 공정을 통해 졸-겔 방식으로 설계됐다고 말했다. 마 연구원은 "에어로젤의 다층 구조는 햇빛의 다중 산란/반사를 허용하여 태양 반사율을 효과적으로 향상시킨다"고 말했다. 이 새로운 접근 방식은 에너지 소비가 많고 온실가스 배출량이 많은 기존 냉각 시스템의 문제를 극복하는 것을 목표로 한다. 바이오폴리머 기반 소재를 사용하여 장기적인 안정성과 최소한의 환경 영향을 제공한다. 냉각 소재는 맑음, 흐림 등 다양한 기상 조건에서 테스트에 성공했다. 또한 이 바이오매스 에어로젤은 자연 환경에서 미생물에 의해 생분해될 수 있으며, 고온 용해-재겔화-동결 건조 과정을 통해 재활용할 수 있다. 과학자들은 현재 에어로젤의 잠재적인 실용적인 응용 분야를 모색하고 있으며, 다양한 산업 분야에서의 활용 가능성을 긍정적으로 전망하고 있다. 이 연구는 지난 7월 4일 저널 '사이언스(Science)'에 게재됐다.
- 포커스온
2024-07-08
[퓨처 Eyes(42)] 인간 뇌세포 로봇, 현실로…중국, 뇌-칩 융합 로봇 '메타복' 개발 성공

중국 연구진이 인공 칩 위에서 배양한 뇌세포를 로봇에 연결하여 로봇을 제어하는 획기적인 시스템인 '메타복(MetaBOC)' 개발에 성공했다고 사우스차이나모닝포스트(SCMP)와 뉴아틀라스, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 보도했다. 이는 인간의 뇌와 기계를 연결하는 '뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)' 기술의 새로운 지평을 열었을 뿐만 아니라, 인공지능(AI)과 생물학적 지능의 융합 가능성을 보여주는 중요한 성과로 기록됐다. 메타복은 뇌세포를 이용하여 로봇을 제어하고 학습시키는 시스템으로, 인간의 뇌 기능을 모방하는 인공지능 개발에 한 걸음 더 다가섰다는 평가를 받는다. 텐진대학교와 남방과학기술대학교 연구팀이 개발한 메타복은 뇌-칩 생체 컴퓨터와 다른 전자 장치의 인터페이스 역할을 수행한다. 즉, 인공적으로 배양된 뇌 오가노이드(미니 뇌)가 전기 신호를 통해 외부 환경을 인지하고, 로봇을 제어해 특정 작업을 수행하도록 돕는 것이다. 이는 인간의 뇌세포를 인공 신체에 이식하는 것을 목표로 하는 '바이오 컴퓨팅' 분야의 혁신적인 발전을 의미한다. 바이오 컴퓨팅은 생물학적 시스템, 즉 뇌세포를 이용하여 정보를 처리하고 계산하는 기술이다. 기존의 실리콘 기반 컴퓨터와 달리, 바이오 컴퓨터는 뇌세포의 벙렬 처리 능력과 에너지 효율성을 활용하여 복잡한 문제를 해결할 수 있다. 메타복은 이러한 바이오 컴퓨팅 기술을 로봇 제어에 적용함으로써, 로봇의 학습 능력과 지능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기능성을 제시했다. 브레인 온 칩 기술, 로봇 학습 능력 향상:인간 뇌 기능 모방 연구팀은 '브레인 온 칩(Brain-on-chip)' 기술을 활용해 로봇의 학습 능력을 획기적으로 향상시켰다. 브레인 온 칩은 작은 칩 위에 살아있는 뇌세포를 배양하고, 이를 통해 뇌의 복잡한 구조와 기능을 연구하는 기술이다. 연구팀은 이 기술을 통해 로봇이 물체를 잡고 장애물을 피하는 등 다양한 작업을 수행하도록 훈련시키는 데 성공했다. 특히, 뇌세포를 3차원 구형 오가노이드 형태로 배양해 더욱 복잡한 신경 연결을 형성하도록 유도했다. 또한 저강도 집속 초음파(LIFU) 자극을 통해 뇌 오가노이드의 지능적 기반을 강화해 뇌세포가 더욱 효과적으로 학습하고 정보를 처리할 수 있도록 했다. 이러한 기술적 진보는 로봇이 인간의 뇌처럼 학습하고 문제를 해결하는 능력을 갖추는 데 기여할 것으로 기대된다. 인공지능과 생물학적 지능의 융합: 새로운 지능 시스템의 탄생 메타복 시스템의 가장 큰 특징은 인공지능 알고리즘을 활용하여 뇌세포의 생물학적 지능과 효과적으로 소통한다는 점이다. 이러한 인공지능과 생물학적 지능의 융합은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 새로운 가능성을 제시하며, 인간과 기계의 상호 작용 방식을 혁신적으로 변화시킬 잠재력을 가지고 있다. 인공지능은 데이터 학습을 통해 스스로 문제 해결 능력을 향상시키는 반면, 생물학적 지능은 직관, 창의성, 감정 등 인간 고유의 능력을 발휘한다. 메타복 시스템은 이 두 가지 지능을 결합하여 새로운 형태의 지능 시스템을 구축하는 것을 목표로 한다. 이러한 시스템은 기존의 인공지능이나 인간의 지능만으로는 해결할 수 없는 복잡한 문제를 해결하는 데 활용될 수 있다. 시뮬레이션 환경에서의 로봇 학습: 안전하고 효율적인 학습 환경 제공 메타복 시스템을 통해 뇌 오가노이드는 시뮬레이션 환경에서 로봇을 제어하고, 장애물 회피, 목표 추적, 물체 파지 등의 작업을 학습하는 데 성공했다. 시물레이션 환경에서의 학습은 실제 뇌세포 손상 없이 효율적인 학습을 가능하게 하며, 다양한 시나리오에서의 학습을 통해 로봇의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 시뮬레이션 기반 학습은 로봇이 실제 환경에 배치되기 전에 다양한 상황에 대한 경험을 쌓을 수 있도록 하며, 로봇의 안전성과 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다. 또한, 시뮬레이션 환경에서의 학습 데이터를 분석하여 로봇의 성능을 개선하고 새로운 기능을 추가하는 데 활용할 수 있다. 윤리적 문제와 기술적 과제: 인간 존엄성과 안전성 확보 하지만 이러한 뇌-칩 인터페이스 기술은 윤리적인 문제를 야기할 수 있다. 접시에서 배양되는 뇌세포는 과연 의식이 있는 것인가. 인공지능 또한 의식이 있다고 봐야 하는가. 생물학적 지능과 실리콘 기반 지능의 윤리는 다르다고 봐야 하는가 등의 의문을 제기한다. 이러한 시스템이 의식을 발달시킨다고 가정해 보면, 실제로 이 시스템으로 테스트 하는 것이 윤리적으로 옳은 일인지, 아닌지를 결정해야 할 수도 있다. 인공 뇌세포를 이용한 로봇 제어가 인간의 존엄성을 침해할 수 있다는 우려와 함께 뇌세포의 생존 유지 및 시스템 안정성 확보 등 해결해야 할 과제도 많다. 또한 뇌-칩 인터페이스 기술이 발전함에 따라 인공지능과 인간 지능의 경계가 모호해지면서 철학적인 논쟁도 불가피할 것으로 보인다. 따라서 메타복 시스템과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 개발 과정에서는 윤리적 문제와 기술적 과제를 충분히 고려해야 한다. 인공 뇌세포 사용에 대한 명확한 윤리적 지침을 마련하고, 뇌세포의 안전한 관리 및 시스템의 안정성 확보를 위한 기술 개발에 힘써야 한다. 또한 인공지능과 인간 지능의 한계에 대한 사회적 논의를 통해 기술 발전에 따른 잠재적 문제점을 예방하고 해결 방안을 모색해야 한다. 미래 사회 변화의 촉매제: 의료, 로봇 공학, 인공지능 분야의 혁신 그럼에도 불구하고, 이번 연구는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 발전 가능성을 보여주는 중요한 성과다. 앞으로 메타복 시스템과 같은 기술은 의료, 로봇공학, 인공지능 등 다양한 분야에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대된다. 예를 들어, 뇌졸중이나 착수 손상 환자의 제활 치료, 인공지능 로봇 개발, 뇌 질환 연구 등에 활용될 수 있다. 특히, 메타복 시스템은 인간의 뇌 기능을 모방하는 인공지능 개발에 새로운 가능성을 제시한다. 인간의 뇌는 정교한 정보 처리 시스템으로, 현재의 인공지능 기술로는 완벽하게 모방하기 어렵다. 하지만 메타복 시스템과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 통해 인간의 뇌 기능을 더욱 심층적으로 이해하고 이를 인공지능 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 인간과 기계의 융합이라는 새로운 시대를 앞당기는 중요한 발걸음이 될 것이다. 앞으로 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술이 어떻게 발전하고 우리 사회에 어떤 영향을 미칠지 주목된다.
- 포커스온
2024-07-04
[바이오] 영양소 기반 나노의학으로 암 치료 효율 높여

국제 연구진이 영양소를 활용해 암세포에서 휴면 중인 대사 경로를 재활성화함으로써 암을 치료하는 새로운 방법을 개발했다고 과학 전문 매체 사이테크데일리가 전했다. 연구팀은 나노의약 형태로 전달되는, 널리 사용되는 아미노산인 티로신을 활용해 피부암의 심각한 형태인 흑색종의 신진대사를 변화시킴으로써 암 성장을 억제했다고 한다. 이 연구는 중국 상하이 소재 국립 푸단대학교의 웬보 부 교수와 호주 시드니 공과대학의 다용 진 교수가 주도해 수행했으며 연구 결과는 권위 있는 학술 저널인 '네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)' 최신호에 게재됐다. 호주는 세계에서 피부암 발병률이 가장 높은 나라다. 이번에 개발된 새로운 접근법은 현재의 치료법과 결합해 흑색종을 더 온전하게 치료할 수 있다고 보고서는 밝혔다. 이 기술은 또한 다른 유형의 암을 치료할 가능성도 있다. 티로신 나노셀의 개발 티로신은 살아있는 유기체에서 생물학적 이용 가능성이 제한되어 있다. 그러나 연구진은 새로운 나노 기술을 사용해 티로신을 암 세포막에 유인되고 쉽게 분해돼 흡수를 촉진하는 나노미셀이라는 작은 입자로 포장했다. 연구팀은 그 후 실험실에서 쥐와 인간에서 채취한 흑색종 세포를 대상으로 개발된 치료법을 테스트했다. 그 결과 티로신 나노미셀이 휴면 대사 경로를 재활성화하고 멜라닌 합성을 유발하며 종양 성장을 억제한다는 사실을 발견했다. 진 교수는 "통제되지 않은 급속한 성장은 암세포와 정상 세포를 구별하는 핵심 특징이다. 암세포에서는 일부 대사 경로가 과활성화되고, 일부 대사 경로는 억제돼 급속한 확산에 필요한 환경이 조성된다"고 설명했다. 그는 또 "과거에 유방암에서 에스트로겐 합성을 방해하는 아로마타제 억제제와 다양한 암에서 대사 과정을 표적으로 하는 HK2 억제제 등 몇 가지 대사 기반 암 약물이 개발되었지만, 이러한 약물은 과도하게 활성화되는 대사 경로를 억제함으로써 작용한다"고 말했다. 부 교수는 "우리의 연구는 휴면 중인 대사 경로를 재활성화함으로써 암 성장을 멈출 수 있다는 사실을 처음으로 보여준 결과다. 이는 안전하고 쉽게 이용 가능하며 내약성이 좋은 아미노산, 설탕, 비타민 등 간단한 영양소를 사용해 시행할 수 있다"고 의미를 부여했다. 다양한 유형의 암은 다양한 영양소에 반응한다. 흑색종 세포는 멜라닌을 생성하는 피부 세포인 멜라닌 세포에서 발생한다. 티로신은 멜라닌 생성에 필요하며 멜라닌 생성을 자극할 수 있으므로 흑색종에 효과가 있다. 멜라닌 합성의 재활성화는 흑색종 세포가 당분을 에너지로 변환하는 과정인 대사 과정을 감소시키도록 하며, 이는 항암 효과의 메커니즘으로 여겨진다. 흑색종 세포는 또한 열 스트레스에 취약하다. 연구진은 티로신 나노미셀 치료와 근적외선 레이저 치료를 결합함으로써 테스트 6일 후에 생쥐의 흑색종을 박멸했으며, 연구 기간 동안 재발하지 않았다는 사실도 확인했다. 이번 연구 결과는 암 치료를 위한 나노의학 부문에서 새로운 진전을 이루었음을 시사한다는 평가다.
- IT/바이오
2024-07-03
미국 2분기 차량 판매, 1% 성장 '주춤'…고금리·경기침체 그림자 드리워

미국 주요 자동차 제조사들이 고금리 기조와 차량 가격 상승, 경기 전망 불투명성 등 악재 속에 2분기 실적 성장세가 둔화된 것으로 분석됐다. 2일(현지시간) 뉴욕타임스(NYT)에 따르면 시장조사기관 콕스오토모티브는 2분기 미국 신차 및 트럭 판매량이 416만대로 전년 동기 대비 1% 증가에 그칠 것으로 전망했다. 이는 1분기 5% 판매 성장률에 비해 현저히 둔화된 수치이다. 또한, 상반기 누적 판매량은 전년 동기 대비 3% 증가한 790만대 수준으로 예상되며, 올해 전체 판매량은 1590만대로 전년 대비 소폭 증가하겠으나 코로나19 팬데믹 이전 수준인 1700만대에는 미치지 못할 것으로 예측됐다. 콕스오토모티브는 5월 미국 내 신차 평균 가격이 4만8389달러로 2022년 말 5만 달러에 육박했다고 밝혔다. 더불어, 미국 연방준비제도(Fed)의 고금리 정책이 장기화되는 가운데 지난달 신차 대출 평균 금리가 10%까지 치솟아 24년 만에 최고치를 기록했다고 전했다. 콕스오토모티브 수석 이코노미스트 조너선 스모크는 "시장 불확실성이 심화되면서 성장세 둔화가 연말까지 지속될 것"이라며 "상반기 판매 호조를 이어가기 어려울 수 있으나, 매출 급감으로 이어지지는 않을 것"이라고 진단했다. 뿐만 아니라, 미국 차량 딜러들에게 판매 관리 시스템을 제공하는 CDK(소프트웨어업체)가 랜섬 웨어 공격을 받아 딜러들의 영업 활동에 차질이 발생한 점도 악재로 작용했다는 분석이다. CDK판매재고관리 시스템은 지난 6월 19일 랜섬웨어(시스템 접근을 제한하는 악성 소프트웨어) 공격을 받아 업무에 차질을 빚었으며, 현재도 완전히 복구되지 않은 것으로 알려졌다. 시장조사기관 JD파워는 이번 사이버 공격으로 미국 전체 자동차 딜러의 6월 판매량이; 전년 동기 대비 7% 이상 감소했을 것으로 추산했다. 제너럴모터스(GM)는 2분기 미국 내 차량 및 소형 트럭 판매량이 69만6000여대로 전년 동기 대비 0.6% 증가했다고 밝혔다. GM 측은 2020년 4분기 이후 최고 분기 실적을 달성했으며, 특히 전기차 판매량은 전년 동기 대비 40% 가까이 늘어 2만2000대에 육박했다고 강조했다. 그러나 GM의 상반기 판매량은 130만대로 전년 동기 대비 소폭 감소했다. 도요타는 2분기 미국 시장에서 전년 동기 대비 9% 증가한 62만1000여대를 판매했으나, 1분기 20% 성장률에는 미치지 못했다. 현대자동차의 2분기 판매량은 전년 동기 대비 2.2% 증가한 21만4000여대였으며, 기아차의 상반기 매출은 2% 감소한 38만6000여대였다. 현대차는 3일 올해 1~6월 미국 시장에서 고급 브랜드 제네시스를 포함해 43만1344대를 판매한 것으로 집계됐다고 밝혔다. 이 기간 제네시스 판매량은 3만1821대로 , 역대 상반기 최대 기록이다. 현대차의 이번 실적은 상반기 기준으로 작년에 세운 정전 최대 판매 대수(42만5847대보다 1.3% 증가한 수치이다. 기아는 이 기간 미국에서 전년 동기 대비 2.0% 감소한 36만6460대를 판매했다. 모델별 판매량은 전기차 아이오닉 5가 17% 늘었고, 싼타페 하이브리드(90% 증가), 투싼 하이브리드(28%증가), 팰리세이드(57%증가) 등이 역대 6월 최고 판매량을 기록하며 호실적을 이끌었다. 회사 측은 하이브리드 자동차 판매량은 39% 증가했으며, 하이브리드와 전기차 등 친환경차 판매량이 전체 소매 판매의 26%를 차지했다고 밝혔다. 스텔란티스의 2분기 판매량은 전년 동기 대비 21% 감소한 34만5000대에 그쳐 미국내 판매량에서 일본 혼다와 한국의 현대자동차와 기아차에 뒤쳐졌다. 전기자동차 제조업체 테슬라는 2분기 글로벌 시장 인도 실적이 44만3965대로 시장 예상치를 상회하면서 주가가 급등했다. 그러나 이는 전년 동기 대비 4.8% 감소한 수치로, 2개 분기 연속 인도량이 감소하는 추세를 보였다. 테슬라는 2일(현지시간) 지난 2분기(4∼6월) 차량 인도량이 44만 3,956대라고 발표했다. 이는 전년 동기 대비 4.8% 감소한 수치로, 1분기에 이어 두 분기 연속 판매량이 줄어든 것이다. 테슬라가 두 분기 연속 판매량 감소를 기록한 것은 판매량을 공개하기 시작한 이후 처음이다. 올해 상반기 누적 판매량 역시 전년 동기 대비 6.6% 감소한 83만 766대로, 처음으로 마이너스 성장을 기록했다. 이러한 판매량 감소는 전 세계적인 전기차 수요 둔화와 경쟁 심화로 테슬라에 대한 수요가 줄어들고 있기 때문으로 풀이된다. 특히, 테슬라는 다른 완성차 업체와 달리 신형 모델 출시가 지연되면서 판매 부진을 겪고 있는 것으로 보인다. 테슬라는 미국 시장 매출을 별도로 공개하지 않았으나, 콕스오토모티브는 2분기 미국 시장 판매량이 전년 동기 대비 16% 감소한 17만5000대로 추산했다. GM, 혼다 등은 경쟁사들이 전기차 신모델을 출시하면서 올해 미국 전기차 시장에서 테슬라의 점유율은 50% 아래로 떨어질 것이라는 전망도 제기되고 있다.
- 산업
2024-07-03
[신소재 신기술(69)] AI, 당 분석으로 암 조기 진단 새지평 열다

스웨덴 예테보리 대학교 연구원들이 당 분석을 통해 암 발견 가능성을 획기적으로 높인 인공지능(AI) 모델을 개발했다. 세포 내 당 분자 구조인 글리칸을 활용하는 이 AI 모델은 현재의 반수동 방식보다 빠르고 정확하게 암 관련 이상을 감지한다고 메디컬 익스프레스가 지난 1일(현지시간) 보도했다. 글리칸(Glycan)은 탄수화물의 일종으로 당 분자(단당류)들이 사슬처럼 연결되어 있는 중합체다. 글리칸은 다양한 생물학적 기능을 수행하는데, 특히 세포 표면에 존재하는 당단백질이나 당지질의 구성 성분으로 매우 중요하다. 글리칸은 질량 분석법으로 측정 가능하며, 암의 종류를 나타내는 지표로 활용될 수 있다. 암 세포는 다른 글리칸 패턴을 가지고 있기 때문에 글리칸 분석은 암 진단 및 치료에 활용될 수 있다. 그러나 질량 분석 데이터는 글리칸 조각으로부터 구조를 파악하기 위해 전문가의 세심한 분석이 필요하며, 샘플 당 수 시간에서 수 일이 소요될 수 있다. 샘플 분석 작업은 마치 수년간의 경험을 통해 습득된 탐정 작업과 유사하기 때문이다. 따라서 수많은 샘플을 분석해야 하는 암 진단 등 글리칸 분석 활용에 있어 이 과정은 종종 병목 현상을 초래했다. 이에 예테보리 대학 연구팀은 샘플 분석 작업을 자동화하는 AI 모델인 '캔디크런치(Candycrunch)'를 개발했다. 이 모델은 테스트당 불과 몇 초만에 분석 작업을 해결하는 것으로 확인됐다. 연구 결과는 '네이처 메소드(Nature Methods)' 저널에 게재됐다. AI 모델 캔디크런치는 50만 개 이상의 다양한 조각화 및 관련 당 분자 구조 예시 데이터베이스를 통해 훈련됐다. 예테보리 대학교의 다니엘 보야르(Daniel Bojar) 생물정보학 부교수는 "캔디크런치는 샘플 내 정확한 당 구조를 90% 정도 계산할 수 있다"고 밝혔다. 이는 곧 AI 모델이 DNA, RNA 또는 단백질과 같은 다른 생물학적 서열 분석과 동일한 수준의 정확도에 도달할 수 있음을 의미한다. 이 AI 모델은 빠르고 정확안 답변을 제공하기 때문에 암 진단과 예후를 위한 글리칸 기반 바이오마커 발견을 더욱 가속화할 수 있다. 보야르 교수는 "가장 큰 병목 현상을 자동화함으로써 글리칸 분석이 생물학 및 임상 연구에서 더 큰 역할을 할 것으로 기대한다"고 말했다. AI 모델인 캔디크런치는 농도가 낮아 사람들이 분석할 때 놓치기 쉬운 구조도 식별할 수 있어 새로운 글리칸 기반 바이오마커 발견에 도움을 줄 수 있다는 평가다.
- 포커스온
2024-07-03
FDA, 일라이릴리의 초기 알츠하이머 치료제 '도나네맙' 승인

미국 식품의약국(FDA)은 2일(현지시간) 미국 제약사 일라이릴리의 초기 알츠하이머병 치료제 '도나네맙(Donanemab)'을 승인했다고 밝혔다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 FDA는 지난 3월 도나네맙에 대한 승인 여부 결정을 미루고 자문위를 통해 안전성과 효능을 논의하기로 한 지 약 4개월 만에 도나네맙을 승인했다. 이에 따라 FDA의 승인을 받은 알츠하이머 치료약은 바이오젠과 일본 협력사 에자이가 내놓은 레켐비(Leqembi)에 이어 도나네맙이 두번째다. '키순라(Kisunla)'라는 상표명의 도나네맙은 치매의 원인으로 알려진 뇌 신경세포의 단백질 베타 아밀로이드의 응집(plaque·플라크)을 억제해 인지능력 저하를 늦추는 약이다. 도나네맙은 임상실험 결과 레켐비보다 효과가 좋고 2주마다 투여해야 하는 레켐비와 달리 한 달에 한 번 투여하면 된다는 장점이 있다는 평가가 나온다. 알츠하이머병 초기 환자 1736명을 대상으로 진행된 임상 3상 시험에서 위약보다 인지능력 저하를 35% 늦추는 것으로 나타났다. 알츠하이머 협회에 따르면 약 700만명의 미국인이 알츠하이머 증세를 보이고 있으며 65세 이상 사망 원인 중 다섯 번째로 높다. 미국에서 알츠하이머 환자는 2050년까지 약 1300만 명으로 증가할 것으로 예상된다. 도나네맙은 바이오젠과 일본 협력사 에자이가 내놓은 레켐비와 진검 승부를 펼치게 됐다. 레켐비는 지난해 여름 FDA 승인 뒤 이미 보급이 시작됐다. 도나네맙과 레켐비는 알츠하이머 치료제 개발 30년 역사의 결과물이다. 두 약품 성분은 모두 단일 클론 항체로 알츠하이머 환자들의 뇌에서 특징적으로 나타나는 독성 아밀로이드 플라크를 제거하는 역할을 한다. 알츠하이머를 치료하지는 못하지만 초기 단계에서 진행을 늦추는 역할을 한다. 그렇지만 도나네맙과 레켐비 모두 치명적인 부작용 위험도 있다. 뇌가 부풀어 오르는 뇌부종, 뇌 안에서 피가 나는 뇌출혈 위험성이 있다. 일라이릴리는 GLP-1 계열의 당뇨병 치료제 모운자로, 이 성분을 기초로 한 비만 치료제 젭바운드와 함께 알츠하이머 약까지 갖추게 됐다. 일라이릴리는 시가총액이 8157억달러로 전 세계 10위다. 제약사로는 시총 기준 세계 최대 업체다.
- IT/바이오
2024-07-03
[신소재 신기술(68)] MIT 생체공학 다리, 신경계 직접 연결로 생체 모방 보행 가능

미국 메사추세츠 공과대학교(MIT) 연구팀은 두뇌의 신경계와 완전히 연결된 새로운 생체공학적 인공다리(의족)를 개발해, 절단 환자들에게 자연스러운 보행 능력을 회복하는 데 성공했다고 발표했다. 해당 연구에 대해서 CNN과 네이처닷컴 등 다수 외신이 1일(현지시간) 보도했다. 이번 연구는 절단 환자들의 삶을 획기적으로 변화시킬 수 있는 잠재력을 지닌 것으로 평가받고 있다. 연구에 참여한 절단 환자들은 기존의 인공다리 사용보다 보행 속도가 월등하게 향상되었으며, 일반인들의 보행과 비슷한 수준으로 걸을 수 있었다. 테스트에 참여한 매사추세추 출신의 47세인 남성은 "다리가 절단된 것 같지 않았다"며 "제 인생에 가장 행복한 순간이었다"고 말했다. 이 연구의 책임 연구원이자 수석 저자인 MIT의 양 바이오닉스 센터의 공동 책임자 휴 허(Huge Herr) 박사는 "이 의족은 인간의 신경계에 의해 완전히 제어되어 자연스러운 보행 속도와 보행 패턴을 보여주는 최초의 생체공학 다리"라고 설명했다. 허 박사는 "마치 팔다리가 살과 뼈로 만들어진 것처럼 자연스럽게 느껴진다. 뇌가 정상적인 감각을 느끼기 때문에 중뇌가 사지가 절단된 사실을 인지하지 못하는 것 같다"고 말했다. 최근 인공다리는 기능적 측면에서 상당한 발전을 이루고 있지만, 여전히 자연스러운 보행을 제공하는 데는 한계가 있었다. 기존 인공 다리는 센서와 알고리즘을 사용하여 움직임을 제어하지만 신경계와의 직접적인 연결이 부족해 불편함과 불안정성을 유발할 수 있다. MIT 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 신경계와 연결된 생체공학적 인공다리를 개발했다. 이 인공다리는 절단된 근육과 뇌 사이의 신호 전달을 유지하는 새로운 근육 연결 기법인 'AMI(agonist-antagonist myoneural interface, 길항근 근신경 인터스페이스)'를 사용해 절단 수술을 실시했다. 이후 절단 부위와 인공 다리 사이에 센서를 장착해 뇌로부터 오는 전기 신호를 전달하는 방식으로 의족이 자신의 위치와 움직임을 인식하고 이 정보를 다시 환저에게 보내 '몸의 위치 감각(proprioception)'을 가능하게 했다. 허 박사는 보철물이 인간의 신경계 보다는 로봇 알고리즘에 의해 제어되는 추세를 관찰한 후 이 프로젝트에 착수했다. 신경보철물은 제건된 절단 부위와 생체 다리 사이에 배치된 센서를 사용해 뇌에서 전기 신호를 전송한다. 이를 통해 보철물이 위치와 움직임을 감지하고 이 정보를 환자에게 다시 보내어 고유한 감각을 느낄 수 있다. 고유 감각은 뇌가 공간에서 자기 움직임과 위치를 감지하는 능력이다. 허 박사는 "우리는 인간의 몸을 제건하고 싶다"며 "우리는 재건하고 사람들이 원하는 것을 둘려주고 싶다. 우리는 그저 점점 더 호화로운 로봇 도구나 장치를 만들고 싶지 않다"고 말했다. 연구팀은 인터스페이스를 테스트 하기 위해 14명의 참가자를 두 그룹으로 나누어 생체의료용 의족을 착용하게 했다. 7명은 AMI 수술을 받았고, 7명은 수술을 받지 않았다. 연구 결과에 따르면 AMI 절단 수술을 받은 사람들은 경사로, 계단, 방해가 되는 경사로 등 다양한 난코스를 포함한 실제 환경을 더 잘 탐색하는 것으로 나타났다. 연구팀은 AMI 수술과 신경 제어 인공다리를 사용한 7명의 절단 환자를 대상으로 연구를 진행했다. 연구 결과 참가자들의 보행 속도는 기존 인공 다리를 사용할 때보다 41% 향상되었으며, 절단을 겪지 않은 일반 사람들의 보행 능력과 유사한 수준에 도달했다. 연구 결과는 지난 1일 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 게재됐으며, 특수 절단 수술(AMI)과 신경 제어 인공 다리를 사용한 참가자들의 보행 속도가 향상되었음을 보여줬다. 연구팀은 인공 다리 제어에 실제 몸의 위치 감각의 18%만 사용되었을 가능성이 있다고 밝혀 향후 더 큰 기능을 발휘할 수 있음을 시사했다. 이번 연구는 신경계를 이용해 자연스러운 보행 속도와 걸음걸이 패턴을 보여준 최초의 사례라는 점에서 큰 의의를 지닌다. 또한 AMI 수술과 신경 제어 바이오닉 다리가 절단 환자들의 삶의 질을 크게 향상시킬 수 있다는 가능성을 제시했다. 책임 연구원인 휴 허 박사는 절단 환자가 인공 다리를 착용하는 데 따른 불편감을 최소화하기 위해 다양한 속도에 맞게 조절이 가능하다고 강조했다. 휴 허 박사는 인공 다리 분야의 선구적인 연구로 유명한 인물이다. 그는 1982년 등반 사고로 양쪽 다리를 절단한 후 인공 다리 기술 개발에 헌신하며 절단 환자들의 삶의 질을 개선하는 데 앞장서고 있다. 허 박사는 인공 다리가 단순히 걷는 기능을 넘어 자연스럽고 편안한 보행을 가능하게 하는 데 초점을 맞추고 있다. 허 박사에 따르면 AMI 신경 보철물은 일반인에게 제공되지는 않지만, 전 세계에서 약 60명에게 AMI 수술을 시행했다. 한편, 연방 의료 연구 및 품질 기관에서 발표한 2018년 보고서에 따르면 미국인 190만 명이 사지가 절단된 채 살아가고 있다. 이는 알려진 위험 요인인 당뇨병 발병률 증가로 인해 2050년까지 두 배로 증가할 것으로 예상된다. 현재 미국에서 절단 환자의 절반 이상이 인공 다리 처방을 받지 못하고 있으며, 보험 적용 범위 문제 등으로 인해 최신 기술을 갖춘 인공 다리 사용이 어려운 실정이다. MIT 연구팀은 향후 5년 안에 신경 제어 인공 다리를 상용화할 계획으로, 이 기술이 절단 환자들의 사회 복귀에도 도움이 될 것으로 기대하고 있다.
- IT/바이오
2024-07-02
[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.
- 포커스온
2024-07-01
SK, 2026년까지 AI·반도체 투자에 80조원 확보⋯"'AI 밸류체인 리더십' 강화해야"

SK 그룹은 사업 구조 재조정을 시작으로, 2026년까지 80조원의 자금을 확보하여 인공지능(AI)과 반도체를 포함한 미래 성장 분야에 투자할 계획이다. 그룹은 '큰 파도(Big Wave)'에 미리 대응하여 가치 사슬 및 기본적인 체질 변화를 통해 미래 성장 기회를 확보하고, 자사의 경영 철학인 'SKMS'(SK Management System)을 기반으로 운영 개선 등 경영 기초를 강화할 예정이다. 최태원 회장, 최재원 수석부회장, 최창원 수펙스추구협의회 의장을 비롯한 주요 계열사 CEO 20여 명은 지난 28∼29일 경기 이천 SKMS연구소에서 열린 경영 전략 회의에서 이러한 전략적 방향성을 공유하고 논의했다. 최 회장과 최 수석부회장은 화상으로 회의에 참여하였으며, 최윤정 SK바이오팜 사업개발본부장(부사장)도 처음으로 회의에 참석했다. 이번 회의에서 SK 경영진은 상반기 동안 다양한 태스크포스(TF) 활동을 통해 밸류체인 재조정 등을 추진한 결과를 공유했으며, 각 사는 이를 바탕으로 올해 하반기부터 사별 이사회에서 구체적인 실행 계획을 추진할 계획이다. 미국 출장 중인 최 회장은 화상으로 참석, 최근 그룹의 포트폴리오 조정과 관련하여 "'새로운 트랜지션(전환) 시대'를 맞아 선제적이고 근본적인 변화가 필요하다"고 강조했다. 최 회장은 "지금 미국에서는 AI 말고는 할 얘기가 없다고 할 정도로 AI 관련 변화의 바람이 거세다"며 "그룹 보유 역량을 활용해 AI 서비스부터 인프라까지 'AI 밸류체인 리더십'을 강화해야 한다"고 밝혔다. 최 회장은 SK가 강점을 가진 에너지 솔루션 분야도 글로벌 시장에서 AI 못지 않은 성장 기회를 확보할 수 있을 것으로 전망했다. SK그룹은 현재 '다가올 미래'인 배터리 사업을 담당하는 SK온을 살리기 위한 다양한 시나리오를 고민 중이다. 최 회장은 이어 "그린·화학·바이오 사업 부문은 시장 변화와 기술 경쟁력 등을 면밀히 따져서 선택과 집중, 그리고 내실 경영을 통해 '질적 성장'을 추구해야 한다"고 당부했다. 최창원 의장은 "우리에게는 질적 성장 등 선명한 목표가 있고 꾸준히 노력하면 이루지 못할 것이 없다"면서 "각 사별로 진행 중인 '운영 개선' 등에 속도를 내서 시장에 기대와 신뢰로 보답해야 한다"고 말했다. 최 의장은 특히 사업 재조정 과정에서 컴플라이언스(준법) 등 기본과 원칙을 철저히 준수해야 하고, 이해관계자들과의 적극적이고 진정한 소통이 중요하다는 점 등을 강조했다. SK 경영진은 이 회의에서 2026년까지 수익성 개선, 사업 구조 최적화, 시너지 강화 등을 통해 80조원의 자금을 확보하기로 하였습니다. 이 자금은 AI와 반도체 등 미래 성장 분야 투자와 주주 환원에 할당될 예정이다. 또한, 3년 내 운영 개선을 통해 30조원의 잉여 현금 흐름을 창출하여 부채 비율을 100% 이하로 관리하는 것도 목표로 포함됐다. SK그룹은 작년 10조원의 적자를 올해 흑자로 전환하고, 2026년 세전 이익 목표는 40조원대로 설정했다. 또한, SK그룹은 AI 반도체를 필두로 한 고대역폭 메모리(HBM)와 같은 AI 관련 사업부터 AI 데이터 센터와 개인용 AI 비서(PAA) 등 AI 밸류체인을 세밀하게 정교화하여 글로벌 경쟁력을 강화하겠다는 방침이다. 이와 관련하여 SK하이닉스는 앞으로 5년간 총 103조원을 투자해 반도체 사업 경쟁력을 강화할 계획이며, 이 중 약 80%인 82조원을 HBM 등 AI 관련 사업에 투자할 예정이다. SK텔레콤과 SK브로드밴드는 AI 데이터 센터 사업에 5년간 3조4천억원을 투자할 계획이다. 이번 회의에서는 계열사 간 AI와 반도체 밸류체인의 시너지 강화를 위해 7월 1일부로 '반도체위원회'를 수펙스추구협의회에 신설하기로 했다. 위원장은 SK하이닉스의 곽노정 사장이 맡게 될 예정이다. 참석한 CEO들은 중복 투자 해소 등을 위해 전체 계열사 수를 '관리 가능한 범위'로 조정할 필요성에 공감하며, 각 계열사가 내부 절차를 거쳐 단계적으로 추진하기로 했다. 현재 SK그룹은 총 219개의 계열사를 보유하고 있으며, 이를 통해 우량 자산을 내재화하고 미래 성장 사업 간 시너지를 극대화할 계획이다. 1박 2일간 20여 시간에 걸친 열띤 토론 끝에 SK 경영진은 SKMS와 수펙스추구 정신의 회복과 실천이 이 시점에서 중요하다는 공감을 나누었다. CEO들은 "도전적인 경영 환경을 극복하고 미래에 대비하기 위해 전 구성원이 'Back to the Basic' 정신 하에 합심해야 한다"며, "최고 경영진부터 SKMS의 핵심인 'VWBE'(Voluntarily, Willingly Brain Engagement·자발적·의욕적 두뇌 활용) 정신과 겸손한 자세로 솔선수범하는 리더십을 발휘하자"고 다짐했다. 이를 위해 8월 이천포럼과 10월 CEO 세미나에서 SKMS를 주요 토론 주제로 채택하고, 각 계열사의 실천 활동을 강화하겠다고 했다. 또한, SK그룹은 구성원들이 SKMS 정신을 실천하면서 업무에 집중할 수 있도록 근무 방식을 고도화할 계획이며, 이는 유연 근무 시스템, '해피 프라이데이', 재택 근무 등으로 이루어질 것이다. SK그룹 관계자는 "다가오는 큰 기회에 대비하기 위해 성장의 기반을 충분히 마련하자는 것이 이 회의의 핵심과 결론"이라며, "미래를 위한 투자 활동은 SK 기업 가치 제고 뿐만 아니라 국가 경제에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대한다"라고 말했다.
- IT/바이오
2024-06-30
[우주의 속삭임(20)] 소행성 베누 샘플서 생명체 구성요소인 인산염 발견

미국 항공우주국(나사·NASA)의 소행성 연구 우주 탐사선 오시리스-렉스(OSIRIS-REx)가 소행성 베누(Bennu)로부터 채취한 4.3온스(121.6g)의 샘플을 분석한 결과 생명체의 구성 요소인 인산염이 발견됐다. 나사는 공식 홈페이지에서 "오시리스-렉스 샘플 분석팀은 소행성 베누가 우리 태양계를 형성하는 성분들을 함유하고 있음을 발견했다"고 밝혔다. 베누의 먼지에는 생명체에 필수적인 구성 요소인 탄소와 질소, 유기 화합물이 풍부한 것으로 나타났다는 것. 지구로 가져온 베누 샘플에는 또한 마그네슘-나트륨 인산염이 포함돼 연구팀을 놀라게 했다. 이는 베누 우주선이 수집한 원격탐사 데이터에서는 나타나지 않았었다. 점토 광물, 특히 사문석(뱀 문양의 돌)이 대부분인 이 샘플은 지구 지각 아래층 맨틀 물질이 물과 만나는 지구의 대양 중간 능선에서 발견되는 암석과 유사한 유형이다. 지구로부터 떨어져 나갔을 가능성을 시사하는 대목이다. 이는 점토 형성에 그치지 않고 탄산염, 산화철, 황화철 등 다양한 광물을 만들었다. 그 중에서도 가장 놀라운 발견은 수용성 인산염의 존재였다. 인산염은 오늘날 지구상에 알려진 모든 생명체의 생화학 구성 요소다. 지난 2020년 JAXA(일본우주항공연구개발기구)의 하야부사2 임무에서 채취한 소행성 류구(Ryugu) 샘플에서도 유사한 인산염이 발견됐었다. 그러나 베누 샘플에서 검출된 마그네슘-나트륨 인산염은 어떤 운석 샘플에서도 유례가 없을 정도로 순도가 탁월하다. 연구진은 이것이 베누의 역사에 대한 귀중한 단서를 제공한다고 지적했다. 연구진의 단테 로레타 애리조나 대학 박사는 "베누 샘플에서 나타난 각종 원소, 특히 인산염의 존재와 상태는 과거 소행성에 물이 존재했음을 암시한다"며 “베누는 과거 한때 습한 행성이었을 수 있지만, 이는 추가 조사가 필요하다"고 말했다. 나사의 제이슨 드워킨 박사도 오시리스-렉스가 과거에는 습했으며 질소와 탄소가 풍부했을 것으로 추정되는 원시 소행성 베누 샘플을 가져왔다"고 밝혔다. 베누는 물이 존재한 역사가 있었을 가능성에도 불구하고, 화학적으로 원소 비율이 태양과 매우 유사한 원시 소행성으로 남아 있다. 로레타는 "가져온 샘플의 구성에서 45억 년 이상 전 우리 태양계 초기 모습을 엿볼 수 있다. 이 샘플은 생성된 이래 녹거나 재응고되지 않은 원래의 상태를 유지하면서 고대의 기원을 보여준다"고 의미를 부여했다. 연구진은 샘플을 통해 소행성 베누에 탄소와 질소가 풍부하다는 사실을 확인했다. 이 원소들은 베누의 물질이 탄생한 환경과 함께, 단순한 원소가 복잡한 분자로 변환하는 화학적 과정을 이해하는 데 매우 중요하다. 지구상의 생명체의 기원을 밝히는 기초를 마련할 가능성도 있다. 태양계 형성의 복잡한 과정과 지구에 생명체가 출현한 프리바이오틱 화학을 밝히는 열쇠를 쥐고 있다는 것이다. 향후 수 개월 안에 미국과 전 세계의 연구소가 휴스턴에 있는 나사의 존슨 우주센터로부터 베누 샘플의 일부를 제공받게 된다. 베누 샘플 분석이 활발해지고, 더 많은 연구 결과가 발표될 것이라는 기대다. 2016년 9월 발사된 오시리스-렉스 우주선은 지구 근처 소행성 베누로 이동해 베누 표면에서 암석과 먼지 샘플을 수집했고 2023년 9월 이 샘플을 지구로 가져왔다. 나사의 고다드 우주 비행센터가 오시리스-렉스 임무를 관리했다. 이 임무는 국제적인 협력 아래 이루어졌으며 CSA(캐나다 우주국), JAXA 등이 함께했다.
- IT/바이오
2024-06-28
[기후의 역습(19)] 건물을 더욱 친환경적으로 만드는 것이 중요한 이유

도시 소음에는 건설 노동자들이 새 건물을 건설하면서 드릴로 뚫고, 망치질하고, 땅을 파는 소음이 포함돼 있다. 전 세계는 매 5일마다 파리 크기 정도의 건축물을 건설하고 있다. 문제는 건물을 건설하고 운영하는 방식이 지속가능하지 않다는 데 있다. 유엔환경계획(UNEP)의 최근 보고서에 따르면 2022년 건물 운영 및 건설로 인한 에너지 관련 탄소 배출량은 10기가톤으로 증가해 역대 최고치를 기록했다. 이는 전 세계 탄소 배출량의 37%에 해당한다. UNEP의 기후 완화 책임자인 루스 쿠토(Ruth Coutto)는 UNEP 공식 홈페이지에 게재한 글에서 “가정, 사무실 및 기타 건물의 탄소 배출을 줄이는 것은 파리 협정의 목표를 달성하고 기후 재앙을 피하는 데 필수적”이라며, 건물 탄소 배출을 줄이는 것이 기후 변화에 대응하기 위한 글로벌 노력의 핵심이 되어야 한다고 강조했다. 홈페이지에 실린 쿠토의 게시글을 요약해 소개한다. 사람들이 살고, 자고, 일하고, 노는 장소인 건물은 탄소의 주요 공급원이다. 이 온실가스는 지구의 대기에 열을 가두어 지구를 달구면서 기후 변화를 주도한다. 건물이 탄소 배출의 주요 원인이 되는 이유는 두 가지가 있다. 첫째, 건물은 난방, 냉방, 조명을 위해 막대한 양의 에너지를 사용한다. UNEP의 건물 및 건설에 대한 글로벌 현황 보고서에 따르면 2022년 건축 부문은 전 세계 전력 소비의 34%를 차지했다. 많은 국가에서 에너지는 연소 시 탄소를 방출하는 석탄이나 석유와 같은 화석연료로 만들어진다. 둘째, 건물은 강철, 시멘트, 알루미늄, 유리로 가득 차 있다. 이들을 제작, 운반, 설치하는 데 많은 에너지가 필요하고, 여기서 다량의 탄소가 배출된다. 여전히 건물 부문의 탈탄소화 길은 멀다. 전 세계 건축 부문 배출은 여전히 증가하고 있으며 보고서는 2021년에서 2022년 사이에 배출이 1% 증가할 것이라고 밝혔다. 별것 아닌 것처럼 보이지만 이는 전 세계 도로에 자동차 1000만 대를 추가하는 것과 같다. 2022년 건물에 사용된 에너지의 6%만이 재생 가능한 에너지원에서 나왔다. 이는 국제에너지기구(IEA)가 구상한 '2030년까지 18%' 목표와는 거리가 멀다. 따라서 건물을 더욱 친환경적으로 만드는 것은 매우 긴급한 현안이다. 2050년까지 존재할 건물의 절반은 아직 건설되지 않은 상태다. 세상이 건물을 짓고 사용하는 방식을 바꾸지 않는 한, 기후 변화에 의미 있게 대처할 가능성은 거의 없을 것이며, 이는 특히 극단적인 날씨로 이어질 것이다. 이는 지구가 감당할 수 없다. 이것이 바로 탄소 배출이 거의 없는 건물이 2030년까지 새로운 표준이 되어야 하는 이유다. 이는 UNEP가 주도하는 건축 부문의 배출을 억제하기 위한 국제적 노력인 건물 혁신(Buildings Breakthrough)의 주요 목표 중 하나다. 인류는 건축 부문 전반에서 발생하는 배출을 모두 줄여야 한다. 운영에서 탄소 배출을 줄이려면 건물의 효율성을 높이고 난방 및 냉방 등에 사용되는 에너지량을 줄여야 한다. 새 건물에 대한 더 높은 에너지 성능 표준 채택, 기존 건물의 개조, 보다 효율적인 기기 사용, 더 나은 에너지 계획 및 시스템 통합이 필요하다. 재생 에너지 사용도 늘려야 한다. 그런 점에서 인류는 건물을 기후 친화적으로 만드는 데 지출하는 투자도 늘려야 한다. 건물 및 건설의 탈탄소 구조에 대한 투자는 2850억 달러에 달했지만, 목표에는 미치지 못했다. 2023년에는 투자가 오히려 소폭 감소했다. UNEP는 탄소 발생 회피, 구조 전환 및 개선이라는 세 가지 솔루션을 제안한다. 먼저 건축 자재를 재사용하고, 더 적은 자재로 건물을 짓고, 보다 순환적인 접근 방식으로 기존 건물의 용도를 변경함으로써 탄소 배출을 회피할 수 있다. 둘째, 목재나 대나무 등 재생 및 지속 가능한 바이오 기반 건축 자재로 전환하는 것이 중요하다. 셋째, 콘크리트, 강철, 알루미늄 등 기존 건축 자재의 탄소 배출을 개선하고 줄여야 한다. 제조 과정에서 재생 에너지를 사용하면 가능하다. 이러한 모든 조치를 결합하면 2050년까지 건물 및 건설 부문에서 탄소 배출 순 제로 달성이 가능해진다. 정부 및 지자체의 역할도 중요하다. 정부는 건물과 건설에 대한 기후 행동 로드맵을 개발하고 시행할 수 있다. 전 세계 161개 국가가 아직 이 작업을 수행하지 않았다. 탈탄소화 구축 투자를 장려하고 지속 가능한 관행과 재료를 통해 탄소를 줄이기 위한 정책을 개발할 수 있다. 또한 오래된 건물의 개조를 촉진할 수도 있다. 국제 협력도 강화해야 한다. 그러면 국가는 건물 부문의 지속 가능한 전환을 달성하고 더 광범위하게는 기후 변화에 관한 파리 협약의 목표를 달성하는 데 결정적인 역할을 할 수 있다.
- 경제
2024-06-28
한·미·일 3국, 공급망과 첨단기술 협력·공조강화 합의

한국과 미국, 일본의 산업장관이 26일(현지시간) 인도·태평양 지역의 안보 증진을 위해 공급망과 첨단기술 등 전략 부문에서의 협력을 한층 더 강화하기로 했다. 안덕근 산업통상자원부 장관과 지나 러몬도 미 상무장관, 사이토 켄 일본 경제산업상이 이날 미국 워싱턴 D.C.에서 만나 한미일 첫 산업장관회의를 갖고 공급망 문제 및 역내 경제 안보 등 통상 현안에 대해 논의했다. 이번 회의는 지난해 8월 한미일 정상이 캠프 데이비드 회의에서 산업장관회의 정례화를 합의한 데 따라 개최됐다. 이들 장관들은 회의를 마친 뒤 공동 선언문을 통해, "3국의 공동 목표는 3자 메커니즘을 활용해 핵심·신흥 기술의 발전을 촉진하고 경제안보와 회복력을 강화하는 것"이라고 밝혔다. 이들은 이어 "반도체와 배터리 등 핵심 분야에서 공급망 회복력 강화를 위한 협력이 최우선 과제"라며 "'회복력 있고 신뢰할 수 있는 공급망에 관한 원칙'인 투명성, 다변화, 안보, 지속가능성, 신뢰성, 안전성 원칙을 증진하고자 한다"고 설명했다. 한·미·일 장관들은 △ 첨단 기술 수출 통제 공조 강화 △ 첨단 산업 기술 관련 공동 연구 및 혁신을 위한 민간 파트너십 증진 △ 국제 표준 개발 및 인공지능(AI)의 안전한 사용을 위한 노력 제고 △ 핵심 광물 협력 확대 △ 인도태평양 경제 프레임워크(IPEF) 이행 지원 협력 등에도 합의했다. 이에 앞서 러몬도 장관은 회의 시작 전 "한미일 산업장관이 한자리에 모인 것은 이번이 처음"이라며 "이번 회의가 역사적이라는 것은 의심의 여지가 없을 것"이라고 강조했다. 러몬도 장관은 "이번 회의를 통해 3국의 관계는 새로운 지평으로 넘어가야 한다"면서 "우리는 반도체를 비롯해 바이오산업, 퀀텀, 인공지능(AI), 로봇공학, 첨단 제조업 등에서 협력을 배가하고 있다"고 말했다. 이어 "지금은 우리 3국이 이 같은 핵심 및 첨단 기술의 발전에 있어 어느 때보다 긴밀히 공조해야 할 때"라며 "공급망 보호에 있어 공조 또한 강화하고 우리 공동의 경제 안보에 있어서도 협력해야 한다"고 덧붙였다. 안 장관은 "한미일은 캠프 데이비드 정신에 따라 3국 공조에 기반해 한층 호혜적이고 강건한 제도적 협력의 프레임을 쌓을 수 있다"며 "첨단 기술과 혁신에 있어서는 한국과 미국, 일본보다 더 나은 파트너를 찾을 수 없다"고 밝혔다. 안 장관은 "한미일 3국은 자유와 인권, 규칙에 의한 통치라는 공동의 가치를 공유하고 있으며, 변화하는 정세 속에서 공급망 위기를 극복하기 위해 잘 대비돼 있다"면서 "한미일 3국은 경제 안보 및 다른 도전에 대해 완전히 인지하고 있으며 공조를 강화할 것"이라고 강조했다. 사이토 산업상은 "우리 부에서는 공급망과 경제 안보 문제를 다룰 별도의 조직을 발족할 계획"이라며 "3국 공조가 강화하기를 희망한다"고 말했다. 이번 회의를 계기로 3국 경제협력을 민간으로 확장하기 위해 한국경제인연합회(한경협)와 미국 상공회의소, 일본 게이단렌(經團連·경제단체연합회) 주도의 '한미일 재계회의'도 발족했다. 이들 3개 단체는 또 산업계의 실질적인 공조 토대 마련을 위한 양해각서를 체결했다.
- 경제
2024-06-27
국내 1천대 기업, R&D 투자 8% 증가한 72.5조…삼성전자, 전체 1/3 압도적 투자

국내 연구개발(R&D) 투자 상위 1000대 기업이 지난해 72조5000억 원을 투자한 것으로 나타났다. 삼성전자의 투자액은 전체의 32.9%를 차지하며 가장 큰 비중을 기록했다. 23일 산업통상자원부와 한국산업기술지원이 발표한 '2023년 국내 R&D 투자 상위 1000대 기업의 R&D 투자 조사 결과'에 따르면 지난해 1000대 기업의 R&D 투자는 72조5000억 원으로 전년보다 8.7% 증가했다. 1000대 기업의 매출액은 2.8% 감소했으나 투자액이 늘며 비중은 4.4%로 전년보다 0.5%포인트(P) 증가했다. 투자규모 상위 10대 기업이 45조5000억 원, 50대 기업이 56조6000억 원을 투자한 것으로 조사됐다. 1조원 이상 투자한 기업은 삼성전자, 현대차, 에스케이하이닉스, LG전자 등 9개 기업이며 삼성전자 투자액은 2~10위 기업을 합친 21조6000억 원보다 많은 23조9000억 원으로 전체 대비 32.9%를 기록했다. 1000대 기업에는 대기업 171개, 중견기업이 491개, 중소기업이 338개를 각각 차지했다. 중견기업 중에서는 엔씨소프트의 투자액이 17위(4671억원)로 나타났다. 이 밖에 한국한공우주산업(4088억원)이 19위를 차지했다. 중견기업은 지난 2014년(407개) 대비 84개 늘었다. 상위 100대 기업 내 33개 중견기업이 포함됐을 정도로 점차 혁신 생태계 내에 주도적 역할을 하는 것으로 분석된다. 중소기업 중에서는 리가켐바이오사이언스의 투자액이 797억원으로 69위에 올랐다. 국내 1000대 기업은 R&D 투자를 지난 10년간 연평균 6.6% 이상 확대해 왔으나 2022년 기준 글로벌 R&D 투자 상위 2500대 기업 중 우리나라 기업은 47개에 불과했다. 미국(827개), 중국(679개), 일본(229개), 독일(113개) 등 주요국뿐만 아니라 대만(77개)에도 뒤진 9위를 기록했으며 50위 권에는 삼성전자(7위)만 포함됐다. 이민우 산업부 산업기술융합정책관은 "기업 R&D 투자 증가는 산업기술 혁신을 견인했으나 글로벌 기업과 비교 시 국내 기업의 R&D 투자액은 매우 적은 편"이라며 "민간이 투자하기 어려운 차세대 기술, 도전·혁신 분야에 대해서는 정부의 마중물 투자가 필요하다"고 말했다.
- 산업
2024-06-24
후각 능력 탁월한 꿀벌, 폐암 조기 진단 가능성 제시

꿀벌이 폐암 조기 진단에 도움이 될 수 있다는 사실이 미시간 주립대학교(MSU) 연구진의 연구 결과 밝혀졌다. MSU는 연구 보고서 요약 글을 홈페이지에 게재했다. 이 소식은 폭스뉴스, 로이터 등 외신들도 주요 뉴스로 전했다. 홈페이지 게시글에 따르면 입에서 나오는 냄새를 꿀벌의 감각과 연결해 폐암을 조기 진단함으로써 인간의 생명을 구하는 새로운 방법이 될 수 있다는 것이다. MSU 연구진은 꿀벌이 인간이 호흡할 때 폐암과 관련된 화학 물질을 감지할 수 있다는 사실을 발견했다. 꿀벌이 82%의 높은 성공률로 인간 폐암 바이오마커를 탐지할 수 있었다는 것이다. 이 연구 결과는 '바이오센서&바이오일렉트로닉스' 저널에 발표됐다. 연구진은 "이번 연구 결과는 꿀벌의 후각 시스템이 인간의 폐암을 감지하는 생물학적 센서로 사용될 수 있음을 알려 주었다"고 밝혔다. 연구팀원인 MSU의 디베이트 사하 교수는 "곤충은 개와 마찬가지로 놀라운 후각을 가지고 있음이 확인됐다"고 말했다. 연구진은 꿀벌이 건강한 사람의 호흡과 폐암 환자의 호흡에서 화학 물질을 구별할 수 있는지의 여부를 확인하기 위해 폐암 환자의 호흡에서 검출되는 6가지 화합물과 건강한 사람의 호흡 화합물을 구별하는 발법론을 고안했다. 이를 통해 연구진은 약 20마리의 벌을 대상으로 건강한 인간 호흡 혼합물과 폐암 환자의 혼합 화합물 감응을 테스트했다. 연구진은 각각의 꿀벌의 활동을 측정하기 위해 뇌에 작은 전극을 부착했다. 그 후 암 환자와 정상인의 호흡을 꿀벌의 더듬이에 전달해 꿀벌 뇌의 신경 신호를 기록했다. 그 결과 꿀벌의 신경 반응에 변화가 발생했음을 확인했다. 연구팀은 꿀벌이 폐암을 나타내는 화합물이 비록 소량이라도 이를 탐지할 수 있다는 사실을 발견했다. 사하 교수는 "꿀벌은 매우 작은 농도의 화합물도 감지할 수 있었다. 호흡 혼합물의 화학적 농도의 미세한 변화를 10억 분의 1까지 구분할 수 있었다. 이는 매우 강력한 실험 결과였다"라고 강조했다. 꿀벌은 특히 합성 폐암 환자의 호흡과 건강한 사람의 호흡의 차이를 명확히 구분해 냈다. 연구진은 게시글에서 이 연구가 인간의 호흡을 테스트해 폐암의 여부를 알아낼 수 있는 '꿀벌 뇌 기반 센서'의 개발로 이어지기를 희망한다고 썼다. 꿀벌은 특히 암세포를 발견할 뿐만 아니라 다양한 유형의 폐암 세포주를 구별하는 능력도 갖고 있었다. 연구진은 "꿀벌 뇌 센서가 특정 암을 신속하게 진단하고 정확한 치료를 받을 수 있을 것이며, 궁극적으로 미래 암 치료 부문에 큰 영향을 미칠 것“이라고 강조했다. 폐암은 전 세계적으로 암 중에서도 높은 비중을 차지하며, 사망의 주 원인이기도 하다. 폐암연구재단(Lung Cancer Research Foundation)에 따르면 2024년 미국에서는 약 23만 5580명이 폐암 진단을 받을 것으로 예상된다. 흡연은 폐암 발생의 주요 위험 요인이며 폐암 사망의 80%를 차지한다. 고위험 폐암을 조기에 발견하면 사망 확률을 최대 20%까지 줄일 수 있다.
- IT/바이오
2024-06-19
[신소재 신기술(59)] 질화갈륨-마그네슘 초격자, 새로운 합성법으로 탄생

과학자들이 질화갈륨(GaN)과 금속 마그네슘(Mg)을 가열해서 초격자가 형성되는 것을 발견했다. 일본 나고야 대학 연구팀은 질화갈륨과 마그네숨 간의 열 반응을 통해 톡특한 조격자 구조가 형성되는 것을 실험 과정 중에 우연히 발견했다고 PHYS가 보도했다. 이는 벌크 반도체에 2차원 금속층이 삽입되는 현상이 최초로 확인된 사례이다. 초격자는 인공적으로 만들어진 주기적인 구조를 가진 물질로, 고성능 트랜지스터, 레이저 다이오드, 광검출기 등 다양한 분야에 활용된다. 연구팀은 최첨단 분석 기술을 통해 물질을 정밀하게 관찰해 반도체 도핑 및 탄성 변형 공학에 대한 새로운 통찰력을 얻었으며, 연구 결과는 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 질화갈륨(GaN)은 높은 전력 밀도와 빠른 작동 주파수를 요구하는 분야에서 기존 실리콘 반도체를 대체할 것으로 기대되는 광대역 갭 반도체 물질이다. GaN의 이러한 특징은 LED레이저 다이오드, 전력 전자 장치(전기 자동차 및 고속 충전기의 핵심 부품 포함) 등 다양한 분야에서 활용 가치가 높다. GaN 기반 장치의 성능 향상은 에너지 절약 사회 실현과 탄소 중립 미래를 실현하는 데 기여할 수 있다. 반도체에는 p형 및 n형이라는 두 가지 필수적이고 상호 보완적인 전기 전도 유형이 존재한다. p형 반도체는 주로 양전하를 운반하는 자유 캐리어인 정공을 특징으로 하며, n형 반도체는 자유 전자를 통해 전기를 전도한다. 반도체는 도핑이라는 과정을 통해 p형 또는 n형 전도성을 획득한다. 도핑은 순수 반도체 물질에 특정 불순물(도펀트)을 의도적으로 도입하여 전기적 및 광학적 특성을 크게 변화시키는 것을 의미한다. GaN 반도체 분야에서 p형 전도성을 생성하는 것으로 알려진 유일한 원소는 Mg이다. 그러나 Mg 도핑의 성공 이후 35년이나 지났음에도 불구하고, GaN에서 Mg 도핑의 전체 메커니즘, 특히 Mg의 용해도 한계 및 분리 거동은 여전히 명확하지 않다. 이러한 불확실성은 광전자 및 전자 분야에서의 최적화를 제한한다. 이 연구의 제1 저자인 지아 왕과 그의 동료들은 p형 GaN의 전도도를 개선하기 위해 GaN 웨이퍼에 증착된 금속 Mg 박막을 패턴화하고 고온에서 가열하는 어닐링이라는 기존 공정을 수행하는 실험을 진행했다. '어닐링(Annealing)'은 금속이나 유리 등의 재료를 가열한 후 천천히 식혀 내부 응집력을 제거하고 재료의 성질을 변화시키는 열처리 과정을 말한다. 금속을 가열하고 천천히 식히면 재료의 결정 구조를 변화시켜 강도, 경도, 내식성 등의 특징을 개선할 수 있다. 왕 연구원은 "GaN은 이온 결합과 공유 결합이 혼합된 광대역 갭 반도체이고 Mg는 금속 결합을 특징으로 하는 금속이지만, 이 두 이질적인 물질은 동일한 결정 구조를 가지고 있으며 육각형 GaN과 육각형 Mg의 격자 차이가 무시할 정도로 적다는 것은 놀랍도록 자연스러운 우연"이라고 말했다. 이어 "우리는 GaN과 Mg사이의 완벽한 격자 일치가 구조를 만드는 데 필요한 에너지를 크게 줄여 이러한 초격자의 자발적인 형성에 중요한 역할을 한다고 생각한다"라고 설명했다. 연구팀은 최첨단 전자 현미경 이미징을 사용해 GaN 및 Mg 층이 번갈아 나타나는 초격자의 자발적인 형성을 관찰했다. GaN과 Mg는 물리적 특성이 크게 다른 물질이므로 이처럼 초격자가 자발적으로 형성된 것은 매우 특이한 현상이다. 연구팀은 이 독특한 삽입 거동을 '틈새 삽입(interstitial intercalation)'이라고 명명하고, 이것이 모재에 압축 변형을 유발한다는 것을 밝혀냈다. 특히 Mg 층이 삽입된 GaN은 20GPa 이상의 높은 응력을 견뎌냈다. 이는 대기압의 20만배에 해당하며, 박막 물질에서 기록된 가장 높은 압축 변형이다. 이는 실리콘 필름에서 일반적으로 발견되는 압축 응력(0.1~2GPa)보다 훨씬 크다. 전자 박막은 이러한 변형으로 인해 전자 및 자기 특성에 상당한 변화를 겪을 수 있다. 연구팀은 변형된 방향을 따라 정공 수송을 통한 GaN의 전기 전도도가 크게 향상되었음을 발견했다. 한편, 이 연구는 'GaN 기술의 요람'으로 알려진 나고야 대학에서 이루어졌다는 데 의미가 있다. 이번 연구의 교신 저자인 아마노 히로시와 나고야 대학의 아카사키 이사무는 1980년대 후반에 Mg가 도핑된 GaN을 사용해 최초의 청색 LED를 개발했다. 이들의 공헌은 2014년 노벨 물리학상 수상으로 이어졌다. 이번 연구에서는 2차원 Mg 도핑의 새로운 메커니즘을 밝혀냄으로써 III-질화물 반도체 연구 분야의 잠재적으로 새로운 길을 열 것으로 기대된다. 왕 연구원은 "마그네슘이 삽입된 GaN 초격자 구조의 발견과 2D-Mg 도핑의 새로운 메커니즘 규명은 질화 3족 반도체 연구 분야의 선구적인 업적을 기릴 수 있는 어렵게 얻은 기회"라고 말했다. 노벨상 수상 후 10년 만에 Mg 도핑의 기술을 발전시킨 왕 연구원은 "이 시기적절한 발견이 이 분야의 새로운 길을 열고 더 많은 기초 연구에 영감을 줄 수 있는 '자연의 진정한 선물'"이라고 밝혔다. 이 연구에는 나고야 대학에서 지아 왕, 카이 웬타오, 순 루, 에미 카노, 비랩 사르카, 와타나베 히로타카, 이카라시 노부유키, 혼다 요시오, 아마노 히로시 등이 참여했다. 외에도 메이지 대학교의 연구진과 오사카 대학교의 나카지마 마코토 교수가 이끄는 광학 그룹이 이 연구의 다른 공저자로 참여했다.
- 포커스온
2024-06-14
[퓨처 Eyes(39)] 유전자 편집 기술 eePASSIGE, 인간 세포 치료 효율 극대화

혁신적인 유전자 편집 기술이 최근 개발돼 낭포성 섬유증 등 수백, 수천 개의 돌연변이 유형으로 발생하는 난치성 유전 질환 치료에 새로운 가능성을 제시했다. 기존 유전자 편집 기술은 제한적인 범위 내에서만 변화를 줄 수 있었지만, 이번에 개발된 신기술은 건강한 유전자 복사본을 원래 위치에 직접 삽입해 치료 효과를 극대화할 수 있다. 미국 매사추세츠 공과대학(MIT)과 하버드 브로드 연구소 연구팀은 인간 세포에서 전체 유전자를 삽입하거나 대체할 수 있는 획기적인 유전자 편집 시스템인 'eePASSIGE'를 개발했다. 해당 내용은 네이처와 PHYS등 다수 외신이 지난 10일(현지시간) 집중 조명했다. 이번 연구는 브로드 연구소의 데이비드 리우(David Liu) 박사가 이끌었으며, 단일 유전자 치료법 개발에 중요한 발판을 마련할 것으로 전망된다. 'eePASSIGE'로 명명된 이 프라임 편집 시스템은 기존 유사 방식보다 몇 배 더 효율적인 유전자 전체 치료를 가능하게 하여, 유전 질환 치료의 새 지평을 열 것으로 기대된다. 이 신기술은 최대 100~200개 염기쌍까지 다양한 변화를 유도하는 프라임 편집과 함께 개발된 재조합 효소를 활용한다. 이 재조합 효소는 수천 염기쌍에 달하는 큰 DNA 조각을 유전자(게놈)의 특정 위치에 효율적으로 삽입할 수 있다. 다시 말하면, eePASSIGE는 기존의 유전자 편집 기술보다 훨씬 더 효율적이고 정확하게 유전자를 조작할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 특히 기존 기술에서는 어려웠던 대규모 유전자 편집이 가능해, 수천 염기쌍 길이의 대규모 유전자 삽입도 가능하다. 따라서 이 기술은 낭포성 섬유증처럼 수백 또는 수천 개의 돌연변이 유형 중 하나에 의해 발생하는 질병 치료에 혁신적인 변화를 가져올 수 있다. eePASSIGE는 또 다른 유전자 편집 기술에 비해 오류율이 낮아 정확하게 원하는 유전자 변형을 일으킬 수 있다. 게다가 손상된 유전자를 교체하거나 정상적인 유전자를 삽입하는 방식으로 다양한 유전자 질횐을 치료할 수 있는 잠재력이 있다. 이번 연구 결과는 유전자 편집 기술이 단순히 유전자 일부를 수정하는 것을 넘어 전체 유전자를 효과적으로 치료하는 단계로 진입했음을 보여준다. 이는 난치성 유전 질환 치료에 새로운 희망을 제시하며, 향후 유전자 치료 분야의 발전을 가속화할 것으로 보인다. 연구 결과는 저명한 학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)'에 게재되어 학계의 주목을 받고 있다. 유전자 편집 기술 유전자 편집은 살아있는 유기체의 DNA를 직접 수정하여 질병을 치료하거나 원하는 특성을 부여하는 기술로, 유전자 보강과 유전자 치료라는 두 가지 방식으로 구현된다. 1970년대 시작된 유전자 조작 기술은 '유전자 가위' 크리스퍼(CRISPER)의 등장과 함께 혁명적인 발전을 이루었다. 특히 3세대 유전자 가위인 크리스퍼-Cas9는 DNA를 정교하게 자르고 붙이는 기술로, 생명과학 분야의 '게임 체인저'로 평가받는다. CRISPER-Cas9는 Cas9 단백질과 CRISPR RNA를 이용해 특정 DNA 부위를 정확하게 절단하고, 원하는 유전자를 삽입하거나 삭제할 수 있다. 이 기술은 유전 질환 치료, 농작물 개량 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 크리스퍼-Cas9 이전에도 다양한 유전자 편집 기술이 개발되었다. 2009년에서 2010년 사이에 개발된 '탈렌(TALENs)'은 염기 서열을 인식하는 단백질을 사용하여 DNA를 절단하고 변형하는 기술이다. 또한, '징크 핑거(ZFN)' 기술은 인간 게놈 유전자의 3%에서 발견되는 아연 집게 단백질을 이용하여 DNA를 인식하고 절단한다. 최근에는 CRISPR-Cas9 기술을 변형하여 DNA 염기 서열을 직접 변형하는 '베이스 편집' 기술도 등장했다. 유전자 가위 크리스퍼(CRISPER) 지난 10년 동안 크리스퍼(CRISPER)는 DNA를 쉽고 정확하게 편집할 수 있는 능력으로 생물의학계와 생명과학계에 큰 반향을 일으켰다. 크리스퍼는 인체의 DNA 조각이나 그 화학(소위 후생 유전학)을 정확하게 수정할 수 있으므로 생명의학 과학에서 임상 용도로 사용할 수 있는 잠재적인 도구가 된다. 스탠포드 대학교 생명공학부 부교수이자 사라판 ChEM-H연구소의 스탠리 치 교수는 "크리스퍼는 단순한 도구가 아니다. 기초 과학, 의학, 환경 분야의 오랜 난제를 해결할 수 있는 학문이자 원동력이 되고 있다"고 설명했다. 치 교수는 "최근 미국 식품의약국(FDA)이 겸상 적혈구 빈혈과 베타 지중해빈혈을 치료하는 최초의 크리스퍼 약물인 캐스게비(Casgevy)를 승인한 것은 다른 질병에 대한 안전성과 잠재력을 말해준다"고 부연했다. 캐스게비는 2021년 10월 FDA로부터 승인된 암 치료제로 특정 유형의 혈액암 치료에 사용되고 있다. '겸상 적혈구 빈혈'은 적혈구에 있는 돌연변이가 있는 질병이다. 일반적으로 잦은 수혈이나 일치하는 기증자의 골수 이식 외에는 치료법이 없다. 이는 비용이 많이 들고 환자의 전반적인 건강에 해를 끼친다. 크리스퍼를 사용하면 일회성 치료를 수행해 돌연변이를 영구적으로 교정하는 것이 가능하다. 크리스퍼를 사용해 잠재적으로 치료를 고려할 수 있는 유전병은 8000가지가 넘는다. 현재 크리스퍼는 설정하는 데 몇 주 밖에 걸리지 않으며, 설정 비용은 수 백달러가 조금 넘는다. 연구진은 유전자 편집 기술의 효율성을 높이기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 기존 프라임 편집 기술은 수십 염기쌍까지 변화를 유발하는 데 효과적이었지만, 수천 염기쌍에 이르는 전체 유전자를 원래 위치에 삽입하는 데에는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 머지않아 유전자 편집 기술은 더욱 정교하고 효율적인 도구로 발전할 것으로 전망된다. eePASSIGE 유전자 편집 기술 이번 연구는 유전자 질환 치료에 있어 돌연변이 유형에 상관없이 치료 가능성을 높이고, 주변 DNA 서열을 보존하여 유전자 발현 조절을 정확하게 유도할 수 있다. 앞서 2021년 리우 박사 연구팀은 이러한 목표 달성을 위한 중요한 단계를 발표했다. 연구팀은 '트위핀(twinPE)'이라는 프라임 접근 방식을 개발해 게놈에 재조합 효소 '착륙 지점'을 설치하고, 천연 재조합 효소인 Bxb1을 사용하여 새로운 DNA를 프라임 편집된 표적 위치에 삽입하는 방법을 제시했다. 하지만 PASSIGE(prime-editing-assisted site-specific integrase gene editing)라고 불리는 이 기술은 일부 유전자 질환 치료에만 효과적이며 대부분의 질환 치료에는 적용하기 어려운 한계가 있었다. 따라서 이번 연구에서는 PASSIGE의 편집 효율을 높이는 데 초점을 맞췄다. 연구 결과, 재조합 효소 Bxb1이 PASSIGE의 효율성을 제한하는 요인임을 확인했다. 연구팀은 실험실에서 더 효율적인 Bxb1 변형체를 빠르게 진화시키기 위해 이전에 개발한 PACE(phage-assisted continuous evolution) 도구를 사용했다. 개발된 새로운 변형체(eeBxb1)는 'PASSIGE' 시스템을 개선해 실험 쥐 및 인간 세포에서 평균 30%의 유전자 크기 통합할 수 있게 했다. eePASSIGE 기술을 적용한 이 수치는 기존 기술의 4배, 최근 발표된 PASTE라는 다른 방법보다 약 16배 더 효율적이다. 연구팀은 "eePASSIGE와 개조된 바이러스 유사 입자(eVLPs)와 같은 전달 시스템을 결합해 유전자 편집제의 치료 전달을 제한하는 기존 장애물을 극복하기 위한 연구를 진행하고 있다"고 말했다. 이러한 노력은 유전자 질환 치료에 있어 새로운 가능성을 열 수 있다. 향후 임상 연구를 통해 안전성과 효능을 검증해야 하는 것이 과제다. 이번 연구는 유전자 편집 기술의 발전을 보여주는 중요한 성과다. eePASSIGE 시스템은 다양한 유전자 질환 치료에 효과적인 새로운 치료법 개발에 기여할 수 있으며, 향후 지속적인 연구를 통해 더욱 안전하고 효과적인 유전자 치료법 개발이 기대된다. 하지만 동시에 유전자 편집 기술의 윤리적 문제 또한 해결해야 할 중요한 과제다. 유전자 편집 기술은 인간 유전자를 영구적으로 변화시킬 수 있는 강력한 도구다. 따라서 이 기술을 사용하기 전에 신중한 윤리적 논의와 규제가 필요하다. 또한 유전자 편집 기술의 오남용 가능성도 고려해야 한다. 지속적인 연구와 사회적 논의를 통해 유전자 편집 기술을 안전하고 책임감 있는 방식으로 활용해 인류 건강 증진에 기여해야 할 것이다.
- 포커스온
2024-06-13
빌 게이츠의 테라파워, 첫 소형원자로(SMR) 착공…SK도 투자

마이크로소프트(MS) 창업자 빌 게이츠가 설립한 차세대 소형모듈원자로(SMR) 기업 테라파워가 미국 내 첫 SMR 건설에 착수했다. 11일 SK㈜와 AP 통신 등에 따르면 테라파워는 10일(현지시간) 미국 와이오밍주 케머러에서 착공식을 열고 4세대 SMR 원자로인 '나트륨'을 포함해 전력 생산 장비 등 기타 제반 공사에 본격적으로 시작했다. 이날 착공식에는 빌 게이츠 테라파워 창업자와 크리스 르베크 테라파워 최고경영자(CEO), 유정준 SK온 부회장 겸 SK아메리카스 대표, 김무환 SK㈜ 그린부문장 등이 참석했다. 테라파워는 지난 3월 미 규제당국인 원자력규제위원회(NRC)에 나트륨 원자로 건설 허가를 신청했다. 승인되면 상업용원자로로 운영될 예정이다. 이날 시작된 공사는 NRC의 승인이 내려지면 가능한 한 빨리 원자로를 건설할 수 있도록 부지를 준비하는 작업이라고 AP가 전했다. 테라파워의 나트륨 원자로는 냉각재로 물이 아닌 액체 나트륨을 사용하는 것이 특징이다. 액체 나트륨은 끓는 점이 880℃로 물(100℃)보다 높아 더 많은 열을 흡수하면서 발전 출력을 높일 수 있는 등의 장점이 있다. 러시아는 나트륨 냉각 원자로 개발에 앞장서고 있다. 이런 기술은 세계적으로 수십 년 전부터 사용됐지만, 미국은 그동안 상업용 발전소로 전통적인 수랭식 원자로만 계속 건설해 왔다. 게이츠는 기공식에서 이 차세대 발전소에 대해 "우리는 곧 미국 에너지의 미래를 움직일 것"이라고 기대했다. 그는 "이것은 안전하고 풍부한 탄소 제로 에너지를 향한 큰 진전이다. 우리의 경제와 기후 목표를 달성하기 위해 우리는 더 풍부한 청정에너지가 필요하다"고 말했다. NCR에 따르면 와이오밍 프로젝트는 기업이 미국에서 첨단 원자로를 상업발전소로 가동하려고 시도한 것은 약 40년 만에 처음이다. 테라파워의 이번 프로젝트에는 최대 40억달러(약 5조5000억원)의 비용이 들 것으로 예상되며, 그중 절반은 미 에너지부(DOE)에서 지원할 예정이다. 테라파워의 SMR 실증단지는 세계적인 투자자 워런 버핏이 소유한 전력회사 파시피콥의 석탄화력발전소 부지 내에 약 25만가구가 동시에 사용할 수 있는 용량인 345㎿(메가와트)급 단지로 구축된다. 테라파워는 2030년까지 SMR 실증단지를 완공하고 상업운전까지 돌입하는 것을 목표로 하고 있다. 기존 화력발전소를 대체해 지역 주민들에게 전력을 공급할 계획이다. 이번에 건설되는 345㎿ 원자로는 최대 500㎿까지 생산할 수 있으며, 이는 최대 40만가구에 전력을 공급할 수 있는 양이다. 앞서 SK㈜와 SK이노베이션은 2022년 테라파워에 2억5000만달러(당시 약 3000억원)를 투자해 선도 투자자 지위를 확보하고 있다. 실증 사업이 성공적으로 진행될 경우 SK는 테라파워와 함께 아시아 사업 진출을 주도할 것으로 전망된다. SMR은 기존 원전에서 발전 용량과 크기를 줄인 소형 원전으로, 부지 규모가 작고 안정성이 높아 도시와 산업단지 등 전력 수요처 인근에 구축하기 유리하다. 원자로는 지구 온난화의 주범인 온실 가스를 배출하지 않고 작동한다. 또 소형 원전인만큼 건설 시간과 비용 모두 기존 원전 대비 대폭 줄일 수 있어 미국과 한국, 프랑스, 러시아, 중국 등 원전 기술 강국들이 SMR 개발과 상용화를 서두르고 있다. 최근에는 인공지능(AI) 산업의 급격한 성장으로 전 세계에서 전력 수요가 폭발적으로 증가하면서 SMR이 이를 해결할 유력한 방안으로 주목받고 있다. 세계경제포럼(WEF)은 2040년까지 SMR 시장이 연평균 22%씩 성장할 것으로 내다봤으며, 영국 국가원자력연구원(NNL)은 2035년 SMR 시장 규모가 약 400조∼600조원 수준에 달할 것으로 전망하기도 했다. 한편, 빌 게이츠는 민간 부문에서 탄소 연료를 쓰지 않는 안전하고 풍부한 청정에너지를 생산한다는 목표로 2008년 테라파워를 공동 설립했다. 테라파워는 원자로 냉각재로 물을 사용하지 않는 비경수형 원전 시대를 주도하고 있다. 경수형인 3세대는 고온의 핵연료를 식혀주는 냉각재로 물을 사용하지만, 4세대 비경수형 원자로는 물 대신 액체금속, 가스 등을 사용한다. 원자로는 높은 온도에서 작동될수록 발전 효율이 높아지고 경제성도 나아진다. 물을 사용하지 않는 4세대는 이전 세대보다 월등히 높은 온도에서 가동이 가능하다. 물을 사용하지 않아 유사시 오염수가 발생할 우려도 없다. 챗 GPT 개발사인 오픈AI의 샘 올트먼 CEO도 소형도듈원전 개발사인 오클로에 투자했다. 오클로는 현재 가동중인 원전은 없고, 2027년 첫 원전가동을 목표로 하고 있다. 오클로는 올트먼이 향후 AI가동을 위해 급격히 늘어날 것으로 예상되는 전력 수요에 대비해 투자한 회사 중 하나다. 김무환 SK㈜ 부문장은 "테라파워는 탄탄한 기술력을 바탕으로 미국 정부, 민간기업 등과의 파트너십을 통해 상업화에 빠르게 다가서고 있다"며 "향후 테라파워와의 협력을 통해 아시아 지역에서 다양한 사업 기회를 발굴할 것"이라고 말했다.
- 산업
2024-06-11
[먹을까? 말까?(21)] 저칼로리 감미료, 심장마비·뇌졸중 발병 위험 2배 증가

껌이나 치약 등 저당식품에 흠히 사용되는 저칼로리 감미료 자일리톨(Xylitol)이 심장마비와 뇌졸중 위험을 증가시킨다는 연구 결과가 나왔다. 미국 오하이오주 클리블랜드 클리닉의 최근 연구에 따르면 자일리톨을 많이 섭취하면 심장 마비, 뇌졸중, 사망 위험 등이 최대 두 배 가까이 높아질 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔다고 CNN와 워싱턴 타임스 등 다수 외신이 보도했다. '유럽 심장학 저널(European Heart Journal)'에 발표된 이번 연구는 향후 3년 내 심장 마비, 뇌졸중, 사망 위험을 예측할 수 있는 새로운 혈액 성분을 찾는 과정에서 발견됐다. 이 연구의 수석 저자이자 클리블랜드 클리닉 레너 연구소의 심혈관 진단 및 예방 센터 소장인 스탠리 헤이젠 박사는 "건강한 지원자에게 자일리톨이 든 음료를 마시게 한 결과 수치가 1000배까지 올라갔다"고 말했다. 헤이젠 박사는 "설탕을 먹으면 포도당 수치가 10%에서 최대 20%까지 올라갈 수 있지만 1000배 가까이 올라가는 것은 아니다"라고 말했다. 혈전 발생의 위험 연구팀은 2004년과 2011년 사이에 수집된 심장 질환 위험을 평가 중이던 1157명의 혈약 샘플과 추가로 고위험군에 속할 수 있는 2100여명의 혈액 샘플을 분석했다. 연구 결과, 자일리톨을 포함한 여러 알코올 당류가 심혈관 기능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이 연구팀은 2023년 스테비아, 몽크푸르트, 케토 환원당 제품에서 벌크당으로 사용되는 에리스리톨(Erythritol)이라는 또 다른 저칼로리 감미료에서도 비슷한 결과를 발견했다. 두 논문에서 발표된 추가 실험과 동물 연구에 따르면 에리스리톨과 자일리톨은 혈소판을 더 쉽게 응고시키는 것으로 밝혀졌다. 떨어져 나온 혈전은 심장으로 이동해 심장마비를 유발하거나 뇌로 이동해 뇌졸중을 일으킬 수 있다는 것. 콜로라도주 덴버의 국립유대인 건강의 심혈관 예방 및 책임자인 앤드류 프리먼 박사는 응고 활동을 줄이는 것은 심장 전문의가 사용하는 주요 치료법이기 때문에 혈소판의 추가 응고는 나쁜 신호라고 말했다. 그는 이번 연구에 참여하지는 않았다. 미국심장협회(AHA)의 최근 연구에 따르면 2050년까지 미국 성인의 약 61%가 샘혈관 질환을 앓을 것으로 예측했다. 자일리톨이란 무엇인가? 자일리톨은 콜리플라워, 가지, 양상추, 버섯, 시금치, 자두, 라즈베리, 딸기 등의 식품에서 자연적으로 발견되는 탄수화물인 당 알코올이다. 그러나 이런 천연 공급원에서 발견되는 자일리톨은 극소량에 불과하다. 상업용으로 활용되는 자일리톨은 옥수수 속대, 자작나무, 또는 유전자 조작 박테리아로 만들어진다. 설탕만큼 달콤하면서도 칼로리는 절반 이하인 자일리톨은 무설탕 껌, 가글 민트, 치약, 구장청결제, 기침 시럽, 츄어블 비타민에 흔히 사용된다. 사탕, 제과류, 케이크 믹스, 바베큐 소스, 케첩, 땅콩버터, 푸딩, 팬케이크 시럽 등에 대량으로 첨가되는 경우도 많다. 헤이젠 박사는 "일반적인 표시량의 9g인 자일리톨을 함유한 당뇨 쿠키 1개에 해당하는 양을 과일로 섭취하려면 말 그대로 1톤의 과일이 필요하다"며 천연 자일리톨의 양은 아주 극소량에 불과하다고 설명했다. 그는 "자일리톨은 소위 천연 감미료로 판매되고 있으며, 혈당 수치를 급상승시키지 않기 때문에 저탄수화물 및 케토 친화적인 제품으로도 판매되고 있다"고 말했다. 헤이젠 박사는 또한 많은 전문 협회에서도 비만, 당뇨병 또는 당뇨병 전증 환자의 혈당 조절을 개선하기 위해 설탕 대용품으로 자일리톨을 권장하고 있다고 덧붙였다. 그러나 연구팀은 혈액 내 자일리톨의 수치가 가장 높은 집단은 가장 낮은 집단에 비해 심장 마비와 뇌졸중, 사망 위험이 거의 2배가 높았다고 보고했다. 뉴욕 마운트 시나이 퍼스터 심장병원의 심장전문의 매튜 토레이 박사는 자일리톨에 대한 새로운 연구에 대해 "샐생활에서 흔히 마시는 음료에 소량의 자일리톨을 섭취한 후에도 혈소판 행동의 차이가 관찰됐다"고 말했다. 그는 이번 연구에는 참여하지 않았다. 마운트 시나이 아이칸 의과대학의 조교수이기도 한 토메이 박사는 "이 실험은 흥미롭지만 이것만으로는 혈소판 이상이 자일리톨과 임상적 연관성을 설명할 수 없다"고 말했다. 이번 연구는 자일리톨 섭취와 심혈관 질환 간의 연관성을 완전히 입증하지는 못했지만, 감미료의 안전성에 대한 추가 연구 필요성을 제기했다는 평가를 받고 있다.
- 생활경제
2024-06-07
누벨칼레도니 고사리, 지구상 가장 큰 게놈으로 기네스 등재

태평양의 외딴 섬에서만 자라는 작은 양치류가 지구상 존재하는 유기체 가운데 가장 큰 게놈을 보유, 기네스 세계 기록에 선정됐다고 사이언스얼라트가 전했다. 남태평양의 누벨칼레도니(영어명 뉴칼레도니아)에 서식하는 양치류(Tmesipteris oblanceolata)의 일종인 고사리가 그 주인공으로, 이 양치류는 세포액에 인간보다 무려 50배 이상 많은 DNA를 가지고 있는 것으로 나타났다. 연구팀의 분석에 따르면 폭이 1mm에 불과한 고사리 세포 중 하나의 DNA를 실처럼 풀면 길이가 106m까지 늘어난다. 이 DNA를 똑바로 세우면 런던의 명물 빅벤 타워(높이 96m)보다 더 높이 올라간다. 양치류의 게놈 무게는 무려 160기가염기쌍(Gbp)에 달했는데, 염기쌍(bp)은 DNA 길이를 측정하는 수치다. 즉 염기쌍은 수소 결합에 의해 서로 결합되는 2개의 핵염기로 이루어진 두 가닥 핵산의 기본 단위다. 종전까지 최장 기록 보유자는 일본의 혼슈가 원산지이며, 영국의 정원 등에서도 발견되는 화초인 파리 자포니카(Paris japonica)였다. 이번에 발견된 고사리 게놈은 이보다 7% 더 길다고 한다. 인간 게놈은 상대적으로 작은 3.1Gbps이다. 인간 DNA를 풀어낸다면 길이는 약 2m 정도 된다. 연구를 주도한 영국 왕립식물원 큐(Royal Botanic Gardens Kew) 연구원인 일리아 리치는 "이 분야에서는 이미 생물학적인 한계에 도달했다고 생각했지만, 발견된 고사리의 DNA가 파리 자포니카보다 더 큰 것을 확인하고 한계를 확장할 수 있었다"고 말했다. 키가 5~10cm까지 자라는 이 양치류는 프랑스령 태평양 지역인 뉴칼레도니아에서만 발견된다. 연구팀은 2023년 본섬인 그랑테르(Grand Terre)를 여행하고 현지 과학자들과 협력해 연구를 진행하고 '아이사이언스(iScience)' 저널에 결과를 게재했다. 인간의 몸에는 30조 개 이상의 세포가 있는 것으로 추정된다. 각 세포 안에는 DNA를 포함하는 핵이 존재한다. 이는 유기체가 어떻게 생존하는지 알려주는 지침서라고 할 수 있다. 유기체의 모든 DNA를 게놈이라고 한다. 지금까지 과학자들은 약 2만 종의 유기체의 게놈 크기를 추정했다. 숫자는 많아 보이지만, 사실 이는 지구상에 존재하는 생명체의 극히 일부에 불과하다. 동물 중에서는 표범 폐어(렁피시: 폐를 가진 물고기)의 DNA가 130Gbp로 가장 크다. 식물은 가장 큰 게놈을 가지고 있지만 믿기 어려울 정도로 작은 게놈을 가진 경우도 있다. 육식성 식물 겐리세아 속에서 가장 큰 종인 겐리세아 아우레오(Genlisea aurea)의 게놈은 0.06Gbp에 불과하다. 그러나 게놈의 길고 짧음에 비례해 우위가 나뉘는 것은 아니다. 모든 연구 결과는 거대한 게놈을 갖는 것이 오히려 단점이라는 사실을 보이고 있다. DNA가 많을수록 DNA를 모두 집어넣어야 할 세포의 크기는 커져야 한다. 식물의 경우 세포가 크다는 것은 잎의 구멍이 더 커야 한다는 것을 의미하며, 이는 잎이 천천히 자랄 수 있다는 것을 뜻한다. 또한 DNA의 새로운 복제가 더 까다로워 생식 능력이 제한된다. 이는 가장 거대한 게놈이 환경에 쉽게 적응하지 못하고 경쟁에 효과적으로 맞서 싸울 수 없는, 느리게 자라는 다년생 식물에서 발견된다는 것을 의미한다. 따라서 게놈 크기는 식물이 기후 변화, 토지 이용 변화 및 인간으로 인한 기타 환경 문제에 대응하는 방식에 영향을 미칠 수 있다. 그러나 DNA가 유기체에서 실제로 어떻게 기능하는지 이해하기는 어렵다. 현재까지는 이번에 발견된 양치류처럼 거대한 게놈에서 DNA가 어떤 역할을 하는지 알 수 없다. 일부 학계에서는 이를 '정크 DNA(아무런 유전 정보를 갖고 있지 않은 쓰레기 DNA)'라고 무시하지만, 기능을 갖고 있는데 과학이 찾아내지 못했을 가능성도 크다. 따라서 이번 발견은 새로운 단계로의 출발을 의미한다고 아이오와 주립대 식물학자 조너선 웬델은 지적했다.
- IT/바이오
2024-06-04

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