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애플워치 美 판매 가능⋯미국 항소법원, 수입금지 일시 중단 명령
- 애플이 특허권 침해 분쟁과 관련해 미국 수입이 중단됐던 애플워치를 계속 판매할 수 있게 됐다 27일(현지시간) 로이터통신 등 다수 외신들에 따르면 이날 미국 연방순회항소법원은 소송이 진행되는 동안 국제무역위원회(ITC)의 애플워치 수입 금지 명령을 일시 중단하라고 명령했다. 연방항소법원은 판결문에서 애플의 ITC 수입금지 명령에 대한 항소 절차가 진행되는 동안 애플워치 수입금지 조치가 당분간 중단될 것이라고 밝혔다. 법원은 이날 ITC가 애플의 요청에 답변을 제출할 수 있는 시한을 2024년 1월 10일까지로 정했다. 시장에서는 애플이 법정 싸움에서 일단 큰 승리를 거둔 것으로 평가했다. 웨드부시증권 애널리스트 댄 아이브스는 "이번 특허권 분쟁과 관련된 법적 문제들을 고려할 때 많은 사람들이 예상하지 못했던 애플의 큰 승리"라며 "마시모는 이제 큰 싸움을 앞두고 있다"고 말했다. 문제가 된 제품은 혈중 산소 측정 기술이 포함된 애플워치 시리즈 9과 울트라 2였다. 더 저렴한 애플워치 SE는 해당 기능이 없어 영향받지 않았다. 이에 앞서 미국 정부는 특허권 침해 분쟁으로 일부 애플워치 기종의 수입을 금지한 ITC 결정을 지난 26일 수용했다. 애플은 이 결정에 곧바로 항소했다. ITC는 지난 10월 애플이 의료기술 업체 마시모사의 혈액 산소포화도 센서 관련 특허 등 2건의 특허를 침해했다며 애플워치 9와 애플워치 울트라 2 수입 금지 결정을 내렸다. 마시모사는 애플이 2020년부터 애플워치에 적용해온 맥박 산소포화도 측정 기능이 자사 특허를 침해했다며 2021년 소송을 냈다. 애플워치가 속해 있는 '애플 웨어러블' 부문은 지난 9월 끝난 2023 회계연도 기간 398억 달러(약 51조6200억원)의 매출을 기록했다. 한편 항소법원 결정 이후 마시모사의 주가는 이날 뉴욕증시에서 4% 넘게 떨어졌다. 애플은 1% 미만의 하락세를 보였다.
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- IT/바이오
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애플워치 美 판매 가능⋯미국 항소법원, 수입금지 일시 중단 명령
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빙하 침식으로 사라진 지구 지각, 깊은 바다에서 재발견
- "지구는 어떻게 형성되었을까", "지구에는 물이 얼마나 있었을까"와 같은 질문들은 전 세계 과학자들에게 끊임없이 제기되는 수수께끼 같은 문제들이다. 이러한 질문들은 지구의 과거에 대한 깊은 탐구와 이해를 요구한다. 우주 영상과 같은 첨단 기술은 지구 표면에 남아 있는 물의 흔적과 같은 미스터리를 해결하는 데 큰 도움을 주고 있다. 이러한 기술을 통해 과학자들은 지구의 역사와 진화에 대한 새로운 정보를 발견하고 있다. 그런데 한 세기가 넘도록 전문가들을 당혹스럽게 만들었던 또 다른 미스터리는 ‘대부정합’으로 알려졌으며 지질학적 기록에서 누락 된 지각의 큰 판을 언급했다. 지질학적 기록에서 누락된 지각의 큰 판을 언급하는 ‘대부정합’은 한 세기 이상 전문가들을 혼란스럽게 만들었던 또 다른 수수께끼다. 영국의 인디펜던트 온라인 뉴스판 인디100(indy100)은 대부정합이 사라진 것이 '눈덩이 지구'로 알려진 시기에 발생한 심각한 빙하 침식 때문일 수 있다는 새로운 연구 결과를 보도했다. 이 시기는 행성 전체가 거의 얼음으로 뒤덮였던 고대 지구의 상태를 나타낸다. 연구 결과에 따르면, 이전에 형성된 암석이 침식되면서 그 나이가 급격하게 변하고, 이 과정에서 더 젊은 암석으로 대체될 때 퇴적 기록에서 발생하는 공백이 생기게 된다. 이 현상은 암석층의 연속성이 끊어진 것으로 볼 수 있으며, 지질학적 기록의 중요한 부분이다. 이러한 현상은 1869년 애리조나주의 그랜드캐니언에서 처음 관찰됐다. 전문가들은 암석층 사이에 나타나는 연대의 급격한 변화에 주목했고, 이러한 현상이 전 세계 여러 곳에서 반복적으로 나타나는 것을 발견했다. 이러한 현상을 '대부정합(The Great Unconformity)'이라고 명명했다. 한 연구의 저자는 빙하 침식으로 인해 전 세계적으로 평균 3~5km(2~3마일) 두께의 암석이 벗겨져 지질학적 기록에서 누락된 것으로 추정할 수 있다고 주장했다. 이러한 발견은 지구의 과거를 이해하는 데 있어 중요한 단서를 제공하며, 지질학적 연구에 있어 중대한 의미를 가지고 있다. 이를 통해 과학자들은 지구의 역사와 지질학적 변화를 더욱 정확하게 파악할 수 있게 됐다. 이번 연구의 주요 저자인 버클리 지구연대학 센터의 브렌힌 켈러(Brenhin Keller) 박사는 암석 손실의 규모가 엄청나다고 설명하며 동료들과 함께 10억㎢(2억 입방 마일)의 선캄브리아기 물질이 누락되었거나 존재할 것으로 예상했다. 그들의 이론은 전문가들이 원래 생각했던 것보다 현생대가 시작되기 전에 훨씬 더 많은 침식이 발생했음을 시사한다. 연구팀은 그 시대의 결정이 하프늄과 산소의 동위원소(아이소타입)를 가지고 있음을 증거로 제시했다. 이러한 동위원소는 오래된 암석에서 침식되어 저온에서 퇴적된 것과 일치한다. 또한, 7억 년 미만의 소행성 분화구가 많고 그보다 오래된 소행성 분화구는 두 개만 존재하는 이유임을 시사한다. 암석의 현재 위치에 관해서는 퇴적암을 침식한 빙하가 바다로 휩쓸어 갔다는 주장도 있다.
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- 산업
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빙하 침식으로 사라진 지구 지각, 깊은 바다에서 재발견
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애플워치, 신제품 출시 3개월 만에 미국내 판매 금지
- 미국 정부가 26일(현지시간) 특허권 침해 분쟁으로 일부 애플워치 기종의 수입을 금지한 미국 국제무역위원회(ITC) 결정을 수용하기로 했다. 애플은 이번 결정에 곧바로 항소했다. 미국무역대표부(USTR)는 이날 "심사숙고 끝에 캐서린 타이 대표는 ITC 결정을 뒤집지 않기로 결정했고, ITC 결정은 26일 최종 확정됐다"고 밝혔다. 미국 행정부는 ITC 결정이 자국의 이익에 반한다고 판단할 경우 이 같은 결정을 거부할 수 있다. 거부권을 행사하지 않는 것이 관례지만 2013년 ITC가 애플이 삼성전자의 스마트폰 특허를 침해했다고 보고 아이폰과 아이패드 수입 금지 결정을 내리자 버락 오바마 당시 대통령이 거부한 전례가 있다. 다만 이번 결정과 관련해 백악관은 과거 삼성전자와 분쟁 사례와 비교하지 않겠다는 입장을 밝혔다. ITC는 지난 10월 마시모사의 의료 기술인 혈액 산소포화도 센서 관련 특허 등 2건의 특허를 침해했다며 애플워치 9와 애플워치 울트라 2 수입 금지 결정을 내렸다. 마시모사는 애플이 2020년부터 애플워치에 적용해온 맥박 산소포화도 측정 기능이 자사 특허를 침해했다며 2021년 소송을 제기했다. 미국 정부가 거부권을 행사하지 않으면서 ITC 결정은 확정됐으나, 애플이 항소하면서 법정 싸움이 펼쳐질 예정이다. 애플은 이날 연방 항소법원에 항소장을 제출했다. 성명을 통해서는 "ITC 결정에 강력히 반대한다"며 "미국 내에서 가능한 한 빨리 애플워치 9와 애플워치 울트라 2를 고객들에게 돌려주기 위해 필요한 모든 조치를 취할 것"이라고 밝혔다. 애플워치는 2014년 처음 공개한 애플의 주력 제품 중 하나다. 특히, 애플워치 시리즈9와 울트라 2는 지난 9월 출시된 신제품으로 3개월여 만에 판매가 중단되는 것이다. 애플은 2020년 애플워치 시리즈6부터 혈중 산소 측정 기능을 탑재해 왔다. 이 두 모델만 판매가 중단된 것은 매년 신제품이 출시되면서 이전 모델은 단종됐기 때문이다. 다만 애플워치 시리즈9와 울트라 2의 판매 중단에도 이들 제품보다 저렴한 애플워치 SE의 판매는 계속된다. 애플워치 SE에는 혈중 산소 측정 기능이 없다. 또 미국 내에서 판매는 되지 않아도 우리나라를 비롯해 미국 이외의 나라에서 이들 제품 판매는 지속된다. 아울러 미국으로의 수입 금지 결정으로 미국에서도 아마존이나 베스트바이 등에서는 재고가 없어질 때까지 판매가 된다고 미국 현지 매체는 전했다. 애플워치가 애플 전체 매출에서 차지하는 정확한 비율은 알려져 있지 않다. 다만 지난 3분기(7∼9월) 애플워치를 포함하는 웨어러블, 홈 및 액세서리 부문 매출은 93억 달러(약 12조574억원)를 기록했다.
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애플워치, 신제품 출시 3개월 만에 미국내 판매 금지
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무알코올 맥주, 알코올 함량 낮으면 식중독 위험 높다
- 알코올 성분이 부족한 무알코올 맥주는 식중독 위험이 증가할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 프랑스 의학 전문 사이트 뿌르꾸와독퇴르(pourquoidocteur)는 코넬 대학의 연구 결과를 인용해 무알코올 또는 저알코올 맥주에 알코올이 부족하면 음료 내에 병원균과 박테리아가 번성할 수 있는 환경이 조성될 가능성이 있다고 소개했다. 무알코올 맥주는 도수 1% 미만인 비알코올 음료와 알코올이 포함되지 않은 도수 0%의 무알코올 음료를 통칭해서 부르는 말이다. 이 연구 결과는 '식품 보호 저널(Journal of Food Protection) '에 발표됐다. 연구에 따르면, 무알코올 맥주는 알코올이 없음에도 불구하고 건강에 위험을 초래할 수 있는 것으로 나타났다. 연구자들은 제조 및 보관 과정 중에 알코올이 부재한 상태에서 식인성 박테리아와 병원균이 번식할 수 있는 환경이 조성될 수 있음을 발견했다. 박테리아에 더 취약한 무알코올 맥주 무알코올 맥주의 맛을 향상시키기 위해 양조업자는 종종 홉과 같은 풍미 재료를 음료에 첨가한다. 그러나 이러한 과정 또한 병원균의 증식 가능성이 있다. 그럼에도 불구하고, 코넬 대학의 연구원들은 알코올 및 전통적인 맥주와 관련된 다른 요소인 낮은 산소 공급 또는 낮은 pH 등이 발달을 촉진할 수 있다고 말했다. 무알코올 맥주와 관련된 위험을 이해하기 위해 과학자들은 E-박테리아를 도입하는 실험을 수행했다. 무알코올 맥주 샘플에는 대장균 O157 :H7, 살모넬라 엔테리카, 그리고 리스테리아 모노사이토제네스와 같은 병원균을 두 가지 다른 온도(3.8도와 13도)에서 두 달 동안 보관했다. 후속 분석 결과, 병원균은 무알코올 맥주에서 생존 및 번식이 가능함을 확인했다. 구체적으로, 대장균 O157:H7과 살모넬라 엔테리카를 13도에서 보관할 경우 번식이 두 배로 증가했다. 반면 리스테리아균은 어떠한 온도와 조건에서도 감지되지 않았다. 연구를 주도한 랜디 워로보 교수는 "알코올을 제거하면, 그것은 더 이상 전통적인 맥주가 아니다"라며 "우리는 알코올 부재 시에도 식인성 병원균이 발생할 수 있다고 예상했다. 이 시점에서, 무알코올 맥주를 식품으로 취급하고 제품의 안전성을 확인하기 위해 모든 매개변수를 검토해야 한다"라고 지적했다. 무알콜 맥주, 제조 및 보관 방법 주의 이러한 우려를 고려하여, 연구원들은 무알코올 맥주를 안전하게 제조하기 위해 특수 처리 과정을 권장하고 있다. 연구자들은 "저알코올 및 무알코올 맥주는 상업적인 무균 상태를 유지하기 위해 저온 살균 처리가 필요하며, 멸균 여과와 방부제 추가도 미생물 위험을 줄이는 추가 단계로 고려되어야 한다"라고 설명했다. 또한, 이러한 맥주를 제공하는 데 사용되는 장비를 정기적으로 청소하고 소독하여 가능한 식품 병원균을 제거하는 것 역시 중요하다. 워로보 교수는 "멕주에 알코올이 없으면 식인성 병원균에 대한 안전장치가 부족해진다"며, "알코올이 제공하는 이러한 방어 기능이 없으면 제조업체는 원재료에서 병원균이 통합될 가능성을 고려해야 한다"라고 강조했다.
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- 생활경제
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무알코올 맥주, 알코올 함량 낮으면 식중독 위험 높다
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폐암 환자 30%, 손가락 곤봉증 겪는다
- 폐암 환자 중에서 약 30%가 손가락 끝이 두꺼워지는 '곤봉증'을 겪는다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 폐암은 폐에서 발생하는 암으로, 주로 기관지의 점막 상피에서 발생하는 것으로 알려져 있다. 이 암의 증상에는 지속적인 기침, 가래, 가슴 통증 등이 포함되지만, 암이 상당히 진행되어도 특별한 증상이 나타나지 않을 수 있다. 폐암의 또 다른 주목할만한 징후는 손가락 끝에 나타나는 이상 현상인 '곤봉증'이다. 프랑스 의학 전문 매체 '푸어꾸아뚜쿠뚜(pourquoidocteur)'에 따르면, 샴로스 테스트를 통해 폐암 환자들이 손가락 끝에 나타나는 병리학적 특징적인 증상을 포함하여 다양한 방식으로 증상이 나타날 수 있다고 보고했다. 이는 폐암 진단 및 조기 발견에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 폐암은 증상이 나타나기까지 상당한 시간이 걸릴 수 있다. 이는 폐에 신경 말단이 없어 초기에는 별다른 증상이 나타나지 않기 때문이다. 하지만 종양이 흉막과 같은 주변 기관으로 퍼질 경우 심한 통증을 수반할 수 있다. '샴로스 테스트' 또는 '윈도우 테스트'라고 알려진 검사는 폐암 환자의 약 35%에서 나타나는 곤봉 징후를 감지하는 간단하고 효과적인 방법이다. 이 검사를 통해 의사들은 폐 종양의 존재를 나타낼 수 있는 손톱의 변화를 찾을 수 있다. 곤봉화는 손가락 끝과 손톱이 비정상적으로 두꺼워지는 것을 특징으로 한다. 이 증상은 폐 종양으로 인한 만성 저산소증과 관련이 있을 수 있다. 이러한 징후가 있는 환자 중 약 1/3은 폐암 진단을 받는다고 알려져 있다. 손가락 곤봉화 징후를 확인하기 위해서는 손으로 하트 모양을 만들 때처럼 검지와 엄지의 첫 번째 지골을 서로 붙여야 한다. 건강한 사람의 경우, 큐티클 수준에서 두 손톱 사이에 작은 다이아몬드 모양의 공간이 존재한다. 이 공간이 없으면 '곤봉화' 증상이 있을 수 있으며, 이는 클럽 모양으로 손톱이 변형되는 것을 의미한다. 이러한 이상 현상은 손톱 밑부분을 부드럽게 만들고 손톱 주위의 피부를 윤기 있게 한다. 시간이 지날수록 손톱이 비정상적으로 구부러지고 손가락 끝이 점차 부어오를 수 있다. 이러한 징후가 보이면 의사와 상담하여 폐암 위험을 배제하는 것이 중요하다. 종양이 의심되면 진단을 위해 다양한 검사를 통해 정확한 진단을 받아야 한다. 곤봉화 증상을 통해 폐암을 조기에 발견할 수 있는 경우도 있지만, 이 증상이 모든 폐암 환자에게 나타나는 것은 아니므로, 다른 질병 징후에도 주의를 기울여야 한다. 특히 피로, 체중 감소, 식욕 부진, 장기간 지속되는 발열, 두통, 신경계 장애 등의 증상에 유의해야 한다. 곤봉화 증상을 감지하는 샴로스 테스트는 폐암 환자에게 흔히 나타나는 징후를 확인하는 데 도움이 되는 도구이지만, 이 증상 자체가 폐암 진단을 확정하는 것은 아니다. 따라서 이러한 징후가 나타날 경우, 폐암의 가능성을 배제하기 위해 주의 깊은 의학적 상담이 필요하다. 특히 흡연자의 경우, 이러한 경고 신호를 조기에 발견하고 적극적으로 대처하는 것이 중요하다. 이는 심각한 건강 이상을 예방하고 관리하는 데 큰 도움이 될 수 있다. 서울대학교 의학정보에 따르면, 폐암 초기에는 증상이 나타나지 않는 경우가 많으며, 약 15%의 환자가 무증상 상태에서 폐암 진단을 받는다고 한다. 폐암의 초기 치료 방법은 폐암의 유형(비소세포 폐암 또는 소세포 폐암), 질병의 단계, 그리고 환자의 전반적인 건강 상태에 따라 달라질 수 있다. 비소세포 폐암의 경우 초기 단계에서는 수술적 절제와 항암 치료가 치유에 가장 중요한 요소로 간주된다. 반면, 소세포 폐암의 경우 대부분의 환자가 진단 시 이미 전이된 상태이므로, 항암 치료가 치료의 핵심이다. 이러한 정보는 폐암의 조기 발견과 적절한 치료 계획 수립에 중요한 역할을 할 수 있다. 특히 폐암의 가장 흔한 증상은 바로 기침이다. 특히 흡연자나 과거 흡연 경험이 있는 사람들이 새롭게 기침이 발생하거나 지속되면 폐암을 의심해 볼 필요가 있다. 폐암의 주요 원인 중 하나는 흡연으로, 폐암 발생의 약 90%가 흡연과 관련이 있다고 추정된다. 또한 간접흡연, 폐섬유증, 석면, 라돈, 크롬 등도 폐암의 위험 요소로 간주된다. 폐암 예방을 위해서는 금연이 가장 중요하며, 간접 흡연도 가능한 한 피하는 것이 좋다. 이러한 조치는 폐암 발생 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
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폐암 환자 30%, 손가락 곤봉증 겪는다
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전기화학 기술, 가축 분뇨에서 친환경 자원 생산
- 환경 오염을 주범으로 여겨지는 가축 분뇨에서 친환경적으로 전기를 생산하는 기술이 개발됐다. 매년 전 세계 축산농가에서 30억톤 이상의 동물 배설물이 발생하고 있다. 이는 미국 엠파이어 스테이트 빌딩 9000개 이상에 해당하는 양이다. 모든 분뇨는 수질을 악화시키며 유독한 연기와 온실가스를 방출한다. 그러나 저렴한 전기를 이용해 동물 배설물을 재활용하고 귀중한 화학물질을 회수할 수 있는 기술이 개발돼 환경 오염을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에서는 '네이처 서스테이너빌리티(Nature Sustainability)'에 발표된 연구를 소개했다. 이 연구는 전기를 이용하여 동물 배설물에서 유기 영양소를 분해하고, 동시에 가치 있는 화학물질을 회수하는 새로운 방법을 제시한다. 초기 예측에 따르면, 이 방법으로 얻어지는 화학물질의 경제적 가치가 기술 구현 비용을 상회할 것으로 예상된다. 이는 농부들에게 수익성이 높은 선택지가 될 수 있음을 시사한다. 클락슨 대학의 김태영 화학자는 이번 연구에는 참여하지 않았지만 "풍력, 태양열 발전소에서 발생하는 값싸고 재생가능한 전기를 결합하면 거름이 풍부한 시골 농업 지역에서도 찬환경 전기가 생산될 수 있다"고 말했다. 많은 축산업자들은 이미 동물 배설물을 재활용하기 위해 노력하고 있다. 이들은 배설물을 분뇨 라군(연못)에 저장하여, 바닥에 침전된 암모니아가 풍부한 고형물을 준설하여 비료로 재사용한다. 또한, 남은 유기 화합물을 미생물이 메탄으로 분해하게 하여 이를 수집, 태워 전기를 생산할 수 있다. 이러한 방식은 지속 가능한 에너지와 농업 사이의 상호 작용을 보여주는 예이다. 그럼에도 불구하고, 엄청난 양의 암모니아와 기타 화합물이 자연환경으로 방출되어 해조류가 번성하고 물고기가 죽게 되는 환경오염이 발생한다. 이에 최근 몇 년 동안 몇몇 연구팀에서는 분뇨 라군에서 암모니아와 기타 귀중한 화학물질을 포착하기 위한 전기화학적 방법을 탐색하기 시작했다. 예를 들어, 2021년 실험실 연구에서 김태영 교수와 그의 동료들은 전류를 사용해 막을 통해 양으로 하전된 암모늄 이온을 유도하여 비료 전구체를 농축하고 쉽게 복구할 수 있는 배터리 유형 설정을 보고했다. 그러나 멤브레인(두께가 얇은 막) 설정은 운영하기 어렵고 확장하는 데 비용이 많이 들 수 있다. 위스콘신 매디슨 대학교 환경 엔지니어인 모한 킨(Mohan Qin)과 동료 송진이 이끄는 연구팀은 2단계 접근 방식을 채택해 멤브레인을 없앨 수 있는 가능성을 확인했다. 두 단계 모두 KNiHCF(칼륨·니켈·헥사시아노철산염)라는 배터리 전극 재료를 사용한다. KNiHCF는 이온이 들어오고 나갈 수 있는 간격이 있는 층 구조를 가지고 있다. 연구원들은 KNiHCF의 층 간격이 나트륨이나 칼슘과 같이 분뇨에서 일반적이지만 가치는 떨어지는 이온 대신 암모늄 및 칼륨 이온을 끌어들이는 데 이상적이라는 것을 발견했다. 연구진은 이후 이온으로 채워진 KNiHCF 전극을 폐수 용액에서 제거하고, 이를 이온 전도성 전해질을 첨가한 깨끗한 물이 담긴 두 번째 용기에 두 번째 전극과 함께 배치했다. 전압을 가하면 전자가 두 번째 전극으로 흘러 들어갔고, 이로 인해 KNiHCF 전극에서 양전하를 띤 암모늄 및 칼륨 이온을 용액으로 끌어당겨 농축하고 쉽게 복구할 수 있는 음전하가 생성됐다. 이 설정에는 보너스가 있다. 두 번째 전극의 음전하는 용액의 물과 산소를 유발하여 수소 가스나 과산화수소로 반응했는데, 두 가지 모두 회수된 암모니아 및 칼륨과 함께 판매될 수 있는 귀중한 화학물질이다. 연구팀은 KNiHCF 전극은 반복적으로 사용하면 성능이 저하되는데, 이 문제는 이미 해결 방안을 찾았다고 밝혔다. 연구원들은 또한 1000마리의 젖소가 있는 낙농장의 폐기물을 확장하고 관리하기 위한 설정의 잠재력을 평가하기 위한 분석을 수행했다. 그들은 전기 가격이 미국 평균인 킬로와트시(kWh)당 약 0.08달러(약 100원)로 책정될 경우 해당 운영에서 연간 최대 20만달러(약 2억6320만원)의 이익을 창출할 수 있을 만큼 귀중한 화학 물질을 생성할 수 있다는 사실을 발견했다. 송진 연구원은 재생 가능 전력이 일부 농촌 지역의 전기 비용을 2030년까지 kWh당 약 0.03달러(약 39원)로 낮출 수 있을 것으로 예상했다. 풍력이나 태양열 발전소는 종종 전력망이 처리할 수 있는 것보다 더 많은 전기를 생산하므로 엔지니어는 전력을 버리거나 터빈을 꺼야 했다. 이에 송진은 "풍력, 태양광과 결합할 수 있다면, 가격이 저렴할 때만 전기를 사용하도록 설계할 수 있다"고 말했다. 모한 킨은 "전체 공정이 얼마나 효율적인지 고려할 때, 전기화학적 처리는 거름에 있는 암모니아의 거의 70%를 포착하고 비슷한 양만큼 농장에서 배출되는 암모니아를 줄일 수 있다"며 "이것은 오래된 (가축 분뇨)문제를 처리하는 매우 간단하고 효율적인 방법"이라고 주장했다.
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전기화학 기술, 가축 분뇨에서 친환경 자원 생산
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커피 찌꺼기로 알츠하이머·파킨슨병 예방할 수 있을까?
- 미국 텍사스 대학교 엘패소 캠퍼스의 연구팀이 커피 찌꺼기에서 추출한 물질이 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환의 예방과 치료 가능성을 제시하는 연구 결과를 발표했다. 과학 전문지 사이테크데일리(SciTechDaily)는 이 연구팀이 커피 찌꺼기에서 추출한 카페산을 기반으로 한 탄소 양자점(CQDs)이 신경퇴행성 질환을 예방하거나 치료할 수 있는 가능성을 발견했다고 보도했다. 연구팀은 커피 찌꺼기에서 추출한 카페산을 기반으로 한 '탄소 양자점(Carbon Quantum Dots, CQDs)'의 효능을 연구했다. CQDs는 활성산소를 제거하고, 아밀로이드 단백질 조각의 응집을 억제하는 데 효과적인 것으로 나타났다. 활성산소는 세포 손상과 노화를 촉진하는 원인으로 알려져 있으며, 아밀로이드 단백질 조각은 알츠하이머병의 주요 원인 중 하나로 지목되고 있다. 이번 연구는 화학 및 생화학과의 박사 과정 학생인 조티시 쿠마르(Jyotish Kumar)가 주도했고, 같은 학과의 마헤시 나라얀(Mahesh Narayan) 박사가 지도했다. 연구팀은 CQDs가 시험관 실험, 세포주 및 파킨슨병 동물 모델에서 신경 보호 효과를 갖는다는 것을 발견했다. 쿠마르는 "CQDs는 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있는 능력을 가지고 있어, 뇌 내 세포에도 효과가 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다. 이러한 특성은 CQDs가 신경퇴행성 질환의 치료제로서 큰 잠재력을 가질 수 있음을 시사한다. 연구팀은 아직 동물 실험 단계에 있지만, 향후 임상 시험을 통해 CQDs가 신경퇴행성 질환 치료제로 개발될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 녹색 화학으로 평가받는 CQDs 추출 공정 연구팀이 CQDs를 추출하는 공정은 녹색 화학으로 평가받고 있다. 커피 찌꺼기는 풍부하고 저렴한 재료로, 기존의 화학 공정에서 사용되는 원료에 비해 환경적 영향이 적다. 또한, 공정 과정이 간단하고, 유해한 화학 물질을 사용하지 않는다. 에너지 소비가 적어 환경에 미치는 부정적인 영향도 적다. 연구팀은 커피 찌꺼기를 200도에서 4시간 동안 가열하는 방법으로 카페산의 탄소 구조를 재조정하여 CQDs를 형성했다. 이 방법은 기존의 복잡한 화학 공정을 대체할 수 있는 간단하고 효율적인 방법으로, 원료의 안정적인 공급과 환경 친화적인 공정의 이점을 제공한다. 현재 연구팀은 CQDs의 효능과 안전성을 더욱 면밀히 평가하기 위해 추가 연구를 진행 중이다. 향후 임상 시험을 통해 CQDs가 신경퇴행성 질환 치료제로서의 가능성을 탐색할 예정이며, 이러한 연구는 의학 분야에서의 새로운 치료 옵션을 제시할 것으로 기대된다.
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커피 찌꺼기로 알츠하이머·파킨슨병 예방할 수 있을까?
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겨울철 인슐린 수치 잡는 5가지
- 인슐린은 이자에서 분비되는 호르몬 단백질로, 탄수화물 대사를 조절하는 중요한 역할을 한다. 이 호르몬은 혈중의 당 수치를 낮추는 기능을 하며, 이러한 특성으로 인해 당뇨병 환자들에게 필수적인 대증 치료약으로 사용된다. 하지만, 계절의 변화에 따라 우리 몸의 인슐린 수치 역시 변화가 발생할 수 있다. 특히 겨울철에는 혈당 수치가 급격히 상승할 가능성이 있으므로, 당뇨병 환자들은 이 시기에 특히 주의를 기울여 인슐린 수치를 잘 관리해야 한다. 인도 매체 인디아에 따르면, 당뇨병은 이미 1백만 명이 넘는 사람들이 가지고 있는 대사질환으로 전 세계를 휩쓴 전염병과 같다. 겨울철에 당뇨병 수치가 급증하는 현상은 여러 요인에 기인한다. 기온이 낮아지면서 사람들이 활동량을 줄이고, 운동량도 감소하는 경향이 있다. 또한 겨울에는 따뜻하고 편안한 음식을 선호하는 경향이 있어, 고칼로리 음식 섭취가 증가할 수 있다. 극심한 추위는 혈당 수치에 영향을 미치며, 때로는 잘못된 혈당 수치 판독을 초래할 수도 있다. 추운 환경은 혈관을 수축시키고 산소 공급을 감소시킬 수 있어, 당뇨병 관리에 어려움을 겪을 수 있다. 겨울의 추위와 짧은 낮 시간은 사람들을 더 무기력하게 만들 수 있으며, 특히 겨울철 위안 식품은 고칼로리일 가능성이 높아 혈당 수치를 높일 위험이 있다. 따라서 당뇨병 관리는 계절 변화와 생활 방식의 변화에 따라 달라질 수 있으며, 겨울철에는 이러한 요소들을 고려하여 철저한 관리가 필요하다. 운동을 건너뛰고, 식습관 변화와 칼로리 섭취 증가는 신체의 혈당 수치를 상승시킬 수 있는 주요 원인 중 하나이다. 따라서 겨울에도 활동적인 생활을 유지해야 하는 것이 중요하며 절대로 운동을 건너뛰면 안 된다. 겨울이 되면 사람들은 스트레스를 받고 고칼로리 식사를 하게 되기 때문에 매일 최소 20분 이상 운동이나 요가를 하는 것이 필요하다. 또한, 혈당 수치를 정기적으로 체크하는 것이 중요하다. 추운 날씨로 인해 산소 공급 부족 등으로 혈당 측정값에 영향을 줄 수 있으므로, 매일 체온을 확인하고 정상 범위인지 확인하는 것도 필요하다. 이와 함께, 신체가 적절하게 활동할 수 있도록 신체적 활동을 유지하고, 정기적인 건강 검진을 받는 것도 중요하다. 연휴 기간 동안 간식에 대한 유혹이 클 수 있지만, 때때로 간식을 자제하는 것이 인슐린 수치를 조절하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 겨울철에는 잎이 많은 채소, 비트 뿌리, 당근 등 건강한 겨울 요리를 식단에 추가하는 것이 좋다. 또한, 몸을 따뜻하게 유지해야 한다. 추운 날씨에 노출되면 신체에 스트레스를 줄 수 있기 때문에, 밖으로 나갈 때는 옷을 충분히 입고, 집 안의 난방 상태를 점검해야 한다. 명상, 심호흡 운동 등의 활동에 참여하거나 사랑하는 사람과 좋은 시간을 보내 스트레스를 줄여보는 것도 좋다. 명상이나 심호흡 운동 등의 활동에 참여하거나, 사랑하는 사람들과 함께 시간을 보내며 스트레스를 줄이는 것도 건강한 겨울을 보내는 데 도움이 될 수 있다. 이러한 활동은 몸과 마음의 건강을 유지하고, 추운 계절에 발생할 수 있는 건강 문제를 예방하는 데 중요한 역할을 할 것이다.
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- 생활경제
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겨울철 인슐린 수치 잡는 5가지
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수면무호흡증, 코골이·식은땀·야뇨증 동반
- 잠 자는 동안 코를 골면 수면무호흡증을 앓고 있을 가능성이 높다. 미국 매체 CNN은 수면무호흡증은 잠자는 동안 호흡이 10초 이상 중단되는 질환으로, 뇌 부피 축소, 뇌의 백질 통신 경로 손상, 심지어는 사망 위험이 3배 더 높아질 수 있다고 최근 보도했다. 미국 수면 의학회(American Academy of Sleep Medicine)에 따르면, 수면 무호흡증을 방치하면 고혈압, 심장병, 제2형 당뇨병, 우울증, 심지어 조기 사망의 위험이 증가할 수 있다. 코골이가 심할수록 수면 무호흡증이 있을 가능성이 높지만, 주변 사람들이 이를 알려주지 않는 한 이 질병을 의식하지 못할 수 있다. 그렇기 때문에 가족과 친구들에게 코골이를 알리고 전문가의 도움을 받도록 장려하는 것이 중요하다. 하지만 코골이가 심하다고 해서 모두 수면무호흡증을 앓고 있는 것은 아니다. 특히 여성의 경우 코골이 증상이 나타나지 않는 경우가 많다고 서던캘리포니아 대학교 케크 의과대학(the University of Southern California’s Keck School of Medicine)의 수면 전문가이자 호흡기 전문의인 라지 다스굽타(Raj Dasgupta) 박사는 말했다. 다스굽타 박사에 따르면 코골이 외에도 잠 자는 동안 다음과 같은 증상이 나타난다면 수면 무호흡증을 의심해볼 필요가 있다. 수면 중 식은땀 수면 중에 땀을 흘리는 이유는 다양하다. 기후 변화로 인해 여름철 기온이 높아진 것도 원인 중 하나다. 또한, 특정 약물, 암, 갑상선 문제, 감염, 갱년기 증상 등도 밤에 식은땀을 유발할 수 있다. 그런데 폐쇄성 수면 무호흡증(OSA)이 있는 사람들의 약 30%가 밤에 식은땀을 흘린다고 한다. 다스굽타 박사는 "수면 무호흡증 환자는 잠자는 동안 충분한 산소를 공급받지 못해 교감신경이 활성화되고, 그 결과 식은땀을 흘리게 된다"고 말했다. 실제로 연구에 따르면 폐쇄성 수면 무호흡증 환자 중 식은땀을 흘리는 사람은 그렇지 않은 사람보다 산소 수치가 매우 낮을 가능성이 더 높은 것으로 나타났다. 따라서 밤에 땀을 흘리는 증상이 있다면 수면 무호흡증을 의심해볼 필요가 있다. 이 질병은 방치할 경우 심혈관 질환, 당뇨병, 뇌졸중 등 심각한 질환으로 이어질 수 있다. 야뇨증 많은 사람들이 밤에 소변을 보기 위해 일어나는 경험이 있다. 이는 알코올 과잉, 당뇨병, 부종, 고혈압, 특정 약물, 임신, 전립선 문제, 잠자리에 들기 전에 너무 많은 수분을 섭취하는 등 다양한 원인으로 발생할 수 있다. 하지만 밤에 적어도 두 번 소변을 보기 위해 일어나는 것, 즉 야뇨증은 수면 무호흡증의 징후일 수도 있다. 다스굽타 박사는 "수면 무호흡증 환자의 약 50%가 야뇨증을 앓고 있으며, 수면 장애 치료가 야뇨증을 줄인다는 연구 결과가 있다"고 말했다. 그는 "야뇨증은 1차 진료실에서 수면 무호흡증을 선별하는 설문지에서 일반적으로 묻지 않는 증상"이라며 "야뇨증이 있는 경우 수면 무호흡증을 의심해볼 필요가 있다"고 조언했다. 이갈이 잠자는 동안 이를 갈거나 이를 악무는 것을 '이갈이'라고 한다. 이갈이는 스트레스, 불안, 우울증, 치아 교정, 약물 부작용 등 다양한 원인으로 발생할 수 있다. 하지만 이갈이는 폐쇄성 수면 무호흡증의 징후일 수도 있다. 다스굽타 박사는 "기도가 막히면 입과 턱의 근육이 막힌 기도를 뚫기 위해 움직이면서 이갈이가 발생할 수 있다"고 말했다. 실제로 연구에 따르면 수면 무호흡증 환자의 약 85%가 이갈이를 앓고 있는 것으로 나타났다. 다스굽타 박사는 "이갈이는 치아 마모, 턱관절 장애, 두통, 피로 등 다양한 문제를 유발할 수 있다"며 "이갈이가 있는 경우 수면 무호흡증을 의심해볼 필요가 있다"고 말했다. 아침 두통 최근 연구에 따르면 폐쇄성 수면무호흡증은 아침 두통의 원인이 될 수도 있다는 사실이 밝혀졌다. 다스굽타 박사는 "OSA 환자의 약 70%가 아침 두통을 경험한다"고 이야기하며 "수면무호흡증으로 인한 두통은 일반적으로 매일 또는 일주일 중 거의 매일 발생하며 아침에 일어난 후 몇 시간 동안 지속된다"고 말했다 그는 "두통의 원인은 잘 확립되어 있지 않지만, 산소 부족, 혈관 수축, 염증 등이 원인으로 추측되고 있다"라고 덧붙였다. 연구에 따르면 수면무호흡증으로 인한 두통은 메스꺼움이나 빛과 소리에 대한 민감성 증가로 이어지지 않는 것으로 보인다. 대신, 2015년 6월 연구에 따르면 이마 양쪽에 약 30분 동안 지속되는 압박감으로 나타나는 것으로 나타났다. 우울증·피로 및 불면증 수면무호흡증으로 인해 다양한 증상이 나타날 수 있는데, 그 중 일부는 정신 건강 문제나 기타 수면 문제로 오인될 수 있다. 다스굽타 박사는 "수면은 생각하고, 반응하고, 기억하고, 문제를 해결하는 능력에 영향을 미친다"며 "따라서 수면 무호흡증은 정신 건강 문제, 브레인 포그, 기타 수면 문제의 증상과 유사할 수 있다"고 말했다. 특히 다스굽타 박사는 "여성은 불면증, 피로, 우울증과 같은 비정형적 증상을 과소 보고하는 경향이 있다"며 "이는 수면무호흡증을 진단하고 치료하는 데 어려움을 줄 수 있다"고 설명했다. 수면무호흡증은 다양한 증상을 유발하는 질환으로, 방치할 경우 심각한 질환으로 이어질 수 있다. 따라서 코골이, 수면 중 호흡 중단, 아침 두통, 낮 동안의 졸음, 집중력 저하, 기억력 저하, 우울증, 불안 등의 증상이 나타난다면 병원을 방문하여 검사를 받는 것이 중요하다.
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수면무호흡증, 코골이·식은땀·야뇨증 동반
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구리 화학 발견으로 값싼 약품 개발 길 열렸다
- 최근 구리 화학의 발견이 값싼 약품 개발의 새로운 가능성을 열었다. 이제 단 3달러의 비용으로 항암제에 사용될 수 있는 화학 물질을 제조할 수 있게 됐다. 구리는 이미 의학 분야에서 감염과 싸우는 나노 입자 및 임플란트의 형태로 사용되고 있다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스는 미국 캘리포니아대학교 로스앤젤레스(UCLA)의 과학자들이 개발한 새로운 방법으로 간단하고 저렴한 약품 생산이 가능하다고 보도했다. 이 방법은 산소의 한 형태인 오존을 시약으로 사용하고 금속을 촉매로 활용한다. 과학자들은 이를 통해 유기 분자의 탄소-탄소 결합을 끊는데 성공했다. 오존은 이 결합을 알켄, 즉 탄화수소로 분해하고, 구리 촉매는 깨진 결합을 질소와 결합시켜 탄소-질소 결합을 형성한다. 이 결합은 아민이라고 알려진 분자를 형성하게 되는데, 이것이 바로 항암제와 같은 값싼 약품 생산에 필수적인 요소다. 아미노탈알케닐화로 알려진 이 공정은 전통적으로 아민을 생성하는 데 사용되는 다른 유사한 촉매와는 달리 풍부하고 저렴한 금속을 잘 활용하면 된다. 아미노탈알케닐화라고 알려진 이 새로운 공정은 기존의 아민 생성 방법과는 다르다. 이 공정은 전통적으로 사용되는 비싼 금속 촉매 대신에 저렴하고 풍부한 금속을 효과적으로 활용한다. 권오현 유기화학 교수는 이 공정에 대해 설명하면서 "이전에는 이런 방법이 없었다"고 강조했다. 그는 "전통적인 금속 촉매 반응에서는 백금, 은, 금, 팔라듐과 같은 고가의 금속이나 로듐, 루테늄, 이리듐과 같은 귀금속을 사용했지만, 우리는 세계에서 가장 풍부한 비금속 중 하나인 산소와 구리를 사용하고 있다"고 밝혔다. 이러한 접근 방식은 아민을 생성하는 데 필요한 자원과 비용을 크게 줄일 수 있는 가능성을 보여준다. 아민은 의약품과 비료, 농약 생산에 널리 사용되는 중요한 화학물질이다. 이는 식물과 동물에서 발견되는 분자와 강력한 상호 작용을 하며, 암페타민과 도파민과 같은 약물에서도 발견되는 구성 요소다. 이번 연구를 통해 연구팀은 호르몬, 제약 시약, 펩타이드, 뉴클레오시드 등을 아민으로 변형하는 데 성공했다. 이것은 이 새로운 방법이 다양한 분야에 활용될 수 있음을 보여준다. 하지만 권 교수에게 있어서 가장 큰 장점은 훨씬 저렴한 의약품 생산 가능성일 것이다. 일부 항암제에 사용되는 화학물질은 제조 비용이 그램당 약 3200달러(약 412만원)에 달하지만, 연구팀은 그램당 약 3달러(약 3860원)의 비용으로 동일한 약물 분자를 생산할 수 있었다. 기존 12단계 공정 대신 3단계만 사용 연구팀은 항암 c-Jun N-말단 키나제 억제제를 생산하기 위해 기존의 12단계 공정 대신 단 3단계의 화학 과정만을 사용했다. 또한, 이들은 또 다른 실험에서 아데노신이라는 신경 전달 물질과 DNA 구성 요소를 N6-메틸아데노신 아민으로 전환하는 과정을 한 단계만 거쳐서 수행했다. 이 아민은 세포의 유전자 발현, 질병 과정 및 발달에 중요한 역할을 하며, 현재 생산 비용은 그램당 약 103달러(약 13만2,600원)다. 구리는 현재 파운드당 4달러(약 5150원) 미만으로 풍부하게 구할 수 있기 때문에, 과학자들은 은 이 새로운 방법이 아민 기반 의약품과 다른 유기 물질의 생산 비용을 대폭 절감할 수 있기를 기대한다. 한편, 한국원자력연구원(원장 주한규)의 양성자과학연구단은 지난 7월 치료용 방사성동위원소 구리-67(Cu-67)을 고품질로 대량생산할 수 있는 분석법을 개발해 주목을 받았다. 방사성의약품은 방사성동위원소를 포함하여 질병의 진단과 치료에 사용된다. 구리-67은 진단용 감마선과 암세포를 사멸시키는 치료용 베타선을 방출하는 동위원소로, 동시에 진단과 치료가 가능하며, 기존 동위원소보다 반감기가 짧아(2.5일) 체내 피폭 위험도 적다. 이러한 특성으로 인해 구리-67은 높은 활용 가능성을 가지고 있다고 평가된다. 방사성의약품은 암세포에서 발현하는 특정한 단백질을 표적으로 하여 정상세포에는 영향을 주지 않고 암세포만 선택적으로 제거할 수 있다. 이로 인해 강력한 치료 효과와 함께 높은 안전성을 제공한다. 다만, 구리-67은 다른 핵종과 달리 방출하는 감마선 스펙트럼이 불순물인 갈륨-67(이하 Ga-67)과 정확히 겹쳐 물리적인 측정법으로는 이 두 핵종을 구분할 수 없었다. 이에 양성자과학연구단 입자빔이용연구부 박준규 박사 연구팀은 두 핵종의 감마선 방출강도 뿐만 아니라 반감기 차이(Cu-67은 2.5일, Ga-67은 3.2일)까지 고려한 새로운 해석적 분리방법을 제시했다. 연구팀은 구리-67과 Ga-67 각각의 감마선 세기 합이 전체 감마선 세기와 같다는 점과 감마선 방출 강도 비율, 반감기 차이를 이용했다. 이를 통해 화학적 분리 과정 없이도 구리-67의 정확한 핵자료를 얻을 수 있었다. 한국원자력의학원의 김희진, 김정영 연구원은 "구리-67은 방사능 강도가 낮고 담체가 없는(carrier-free) 방사성동위원소로, 이로 인해 효과적인 암 치료가 가능하다"고 말했다. 이 연구팀은 2025년 경주 양성자가속기를 활용해 고품질 구리-67을 본격적으로 대량 생산할 예정이다.
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- IT/바이오
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구리 화학 발견으로 값싼 약품 개발 길 열렸다
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커피 하루 두 잔, 간 건강에 도움 줄까?
- 커피가 비알콜성 지방간 질환(NAFLD)의 위험을 줄이는 데 있어 보완적인 역할을 하는 것으로 나타났다고 인도 매체 인디안 익스프레스(Indian Express)가 최근 보도했다. NAFLD는 과도한 알코올 섭취와 관련없이 간에 지방이 축적되는 질환으로 알려져 있다. 인도 아폴로 병원(Apollo Hospitals)의 프리엉커 라헛기(Priyanka Rohatgi) 박사의 연구 결과에 따르면, 커피 섭취는 NAFLD 발병 위험을 줄이는 데 효과적이며, 간 건강에 다양한 이점을 제공하는 것으로 나타났다. 간은 신체의 여러 대사 과정을 담당하는 중요한 기관이며, NAFLD의 발병과 진행에는 부적절한 식단, 비만, 좌식 생활과 같은 요인이 영향을 미칠 수 있다. 이러한 상황에서 커피는 간 기능에 긍정적인 영향을 미치고 NAFLD의 예방에 도움을 줄 수 있는 여러 메커니즘을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 커피의 주요 성분 중 하나인 카페인은 중추 신경계를 자극하고 지방 대사를 촉진하는 효소를 활성화시켜 지방 분해를 강화한다. 이는 간 세포 내 지방 축적을 방지하고 NAFLD의 진행을 억제하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 카페인은 담즙 생성을 자극하여 지방 소화를 촉진하고 체외 배설을 증진시켜 간 부담을 경감시킨다. 그러나 커피의 간 건강에 미치는 이점을 카페인만으로 설명하기에는 부족하다. 커피 콩에는 항산화제가 풍부하게 함유되어 있으며, 특히 클로로겐산과 폴리페놀은 강력한 항염증과 항산화 특성을 가지고 있다. 이러한 화합물은 활성 산소를 제거하여 간 조직의 산화 스트레스와 염증을 줄여준다. 이와 더불어 이러한 항산화제는 인슐린 민감성을 조절하고, NAFLD의 일반적인 전구체인 인슐린 저항성을 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다. 이러한 다양한 메커니즘을 통해 커피는 NAFLD 예방과 관련하여 간 건강에 긍정적인 영향을 미치고 있다. 이 연구에 따르면 커피의 효과는 섭취량에 따라 변할 수 있다. 하루에 두 세 잔의 커피를 마시면 NAFLD 발병률이 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 개인의 생리학적 반응은 다를 수 있으며, 과도한 카페인 섭취는 심박수 증가나 불안과 같은 부작용을 유발할 수 있어 적절한 섭취가 중요하다. NAFLD 예방 효과 외에도, 정기적인 커피 섭취는 간경화 및 간암 발병 위험을 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 간경화는 간 조직이 되돌릴 수 없는 손상을 입는 간 질환의 후기 단계이며, 커피의 항염증 및 항산화 효과는 간암 발생 위험 감소에도 기여할 수 있다. 그러나 커피에 첨가하는 설탕의 양을 조절하는 것이 중요하며, 특히 기저 질환이 있는 경우 카페인이 약물과 상호작용할 수 있으므로 의료 전문가와 상담하는 것이 권장된다. 커피와 간 건강 사이의 상관관계에 대한 연구는 현재도 계속 진행 중이다. 이러한 연구들은 새로운 간 질환 치료 방법을 찾는 데 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 과학자들이 이 복잡한 관계를 더 깊이 연구함에 따라, 커피가 단순히 아침 기분을 좋게 하는 음료를 넘어서 간 건강을 보호하는 역할을 할 수 있다는 새로운 가능성이 드러날 것으로 보인다.
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- IT/바이오
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커피 하루 두 잔, 간 건강에 도움 줄까?
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박테리아, 암세포 DNA 파괴 화합물의 합성 과정 밝혀내
- 미국 플로리다주 주피터에 위치한 허버트 베르트하임 UF 스크립스 생물의학 혁신 및 기술 연구소의 연구팀이 암을 포함한 인간의 질병과의 싸움에 도움이 될 수 있는 새로운 효소를 발견했다고 과학 전문매체 싸이테크데일리가 최근 보도했다. 연구팀이 발견한 '보조 인자 없는 산소 분해 효소'는 박테리아에서 유래되며, 공기 중의 산소를 획득해 화합물에 통합하는 독특한 특성을 보인다. 이러한 과정을 통해 유기체는 방어 물질을 합성하고, 감염이나 침입자에 대항하는 생존적 장점을 갖게 된다. 연구팀에 따르면, 발견된 보조 인자 없는 산소 분해 효소인 TnmJ와 TnmK2는 항생제 및 항암 화합물인 티안시마이신 A의 효능에 대한 의문을 해결하는 데 중요한 역할을 한다. 연구원 춘귀(Chun Gui)와 에드워드 칼크루터(Edward Kalkreuter)는 이러한 발견이 암 치료 및 항생제 개발에 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다고 전했다. 2016년 처음 발견된 티안시마이신 A는 암세포의 DNA를 끊어 죽이는 효과가 있는 화합물로 바이러스나 다른 세균을 죽이는 데에도 효과적이다. 현재 암 표적 항체 치료제 개발에 중요한 요소로 주목받고 있으며, 이 치료제는 항체와 약물을 결합해 암세포에 결합한 후 약물을 방출하여 암세포를 제거한다. 티안시마이신 A는 종양 크기를 크게 줄이는 효과를 나타내며, 쥐를 대상으로 한 실험에서 암 치료제로의 개발 가능성을 시사했다. 이 화합물은 토양에 서식하는 박테리아에서 발견되었으며, 세 개의 탄소-탄소 결합을 끊어 DNA를 손상시키고 탄소-산소로 결합으로 대체하여 DNA를 파괴해 암세포를 파괴할 수 있게 했다. 허버트 베르트하임 UF 스크립스 생물의학 혁신 및 기술 연구소는 천연 제품 컬렉션에서 발견된 다양한 화합물을 연구하고 있으며, 이를 통해 화학적 다양성이 진화한 이유와 그 유용성에 대한 탐구를 진행하고 있다. 이는 앞으로 더 많은 혁신적인 발견을 기대할 수 있게 하는 연구 분야로 주목받고 있다. 세계 최대의 미생물 천연 컬렉션 중 하나인 이 연구소의 천연물 발견 센터를 이끄는 벤 센 박사는 "신약 발견의 역사에 대한 박테리아 화학물질의 기여는 놀랍다"고 말했다. 센 박사는 "시중에 판매되는 FDA 승인 항생제 및 항암제의 거의 절반이 천연 제품이거나 천연 제품이라는 사실을 아는 사람은 거의 없다"고 말했다. 그는 "자연은 이러한 복잡한 천연 제품을 만드는 최고의 화학자다. 우리는 매혹적인 화학과 효소학을 이해하기 위해 현대 게놈 기술과 계산 도구를 적용하고 있으며 이는 전례 없는 속도로 발전하고 있다. 이 효소는 최근의 흥미로운 사례다"라고 설명했다.
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박테리아, 암세포 DNA 파괴 화합물의 합성 과정 밝혀내
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전기차 배터리 니켈 기반 음극, 충전 수명 연장 길 열렸다
- 전기자동차(EV) 배터리의 수명을 연장하고 안전한 배터리를 만들 수 있는 새로운 기준이 제시됐다. 현재 전기차 배터리 시장에서 리튬이온 배터리가 가장 널리 사용되고 있지만, 화재 위험과 비싼 비용 문제로 어려움을 겪고 있는 상황이다. 최근 이 분야의 연구가 진전을 보이고 있다. 야후 뉴스에 따르면, 텍사스 대학교(UT) 오스틴캠퍼스 연구팀은 전기자동차용 배터리에서 사용되는 니켈 기반 음극의 균열 원인을 확인했다고 보도했다. 이 발견은 배터리의 충전 수명을 연장하고 더 안전한 배터리를 제작하는 데 중요한 발전으로 평가된다. 니켈 기반 음극은 배터리의 주요 부품 중 하나로, 사이언스다이렉트(ScienceDirect)에 따르면, 사이클 수명에 대한 의문이 있지만 높은 용량과 밀도를 제공하는 것으로 알려져 있다. 전기자동차 배터리의 수명을 단축시키는 음극 균열 문제는 오랜 기간 사용으로 인한 마모로 인해 발생하는 것으로 여겨져 왔다. 이 문제는 대부분의 업계 전문가들에 의해 '필연적'인 현상으로 인식되어 왔다. 그러나 UT 연구팀은 이러한 균열이 전해질과 음극 사이의 반응과 더 밀접한 관련이 있다는 새로운 발견을 했다. 이 발견은 파워 팩의 유용성을 확장하고, 더 나은 화학적 구성을 가진 배터리를 개발하는 데 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 보인다. 연구팀의 책임자 아루무감 만티람(Arumugam Manthiram)은 "이 분야의 전반적인 이해에 오류가 있었으며, 우리는 이러한 오해를 바로잡고 전해질에 더 많은 주목을 기울여야 함을 보여주고 싶다"고 말했다. 이러한 연구 결과는 배터리의 안전성을 향상시키고, 이미 성장하고 있는 전기자동차 부문의 확장에 기여할 수 있는 새로운 검사 방법과 업계 노력의 일부로서 중요한 의미를 가진다. 리튬 이온 배터리에서 충전 및 방전 과정 중에 리튬 이온은 양극과 음극 사이를 오가며 이동한다. 미국 에너지부에 따르면, 이 이온들은 전해질이라고 불리는 용액(액체 또는 고체 형태일 수 있음)을 통해 이동한다. UT 연구팀이 최근에 발견한 문제의 핵심은 바로 이 전해질과 관련된 것이다. 연구팀 책임자 아루무감 만티람은 실험실 보고서에서 "전해질이 음극 표면과 반응하여 균열 형성을 증가시킨다는 사실을 발견했다"고 밝혔다. UT 팀은 배터리 작동 중에 가역적인 균열이 발생한다고 보고했는데, 이 보고서에 따르면 전해질은 이러한 균열로 침투하여 음극에서 산소를 제거하고 균열을 고정시킨다. 배터리 전문가들은 리튬 이온 배터리에서 발생하는 문제를 이해하기 쉽게 설명하기 위해 이 과정을 강둑이 침식되는 강에 비유했다. 이들의 견해에 따르면, 전해질이 음극 표면에 미치는 영향이 배터리 열화의 주요 원인으로 지목되고 있다. 이번 발견을 통해, 연구팀은 이제 더 많은 배터리 전문가들이 균열 문제 해결을 위해 전해질과 음극 간의 상호작용에 초점을 맞추기를 기대하고 있다. 실제로, 새로운 양극재를 개발하는 것보다 기존 양극재의 문제를 해결하는 것이 더 효과적일 수 있다는 의견이 제시됐다. 또한, 전 세계의 연구소에서는 최적의 배터리 성능을 달성하기 위해 다양한 금속 혼합을 탐구하고 있다. 이러한 연구에는 철이나 공기와 같은 일반적인 요소들도 포함되어 있으며, 이는 전기자동차 배터리의 성능과 안정성 향상을 위한 중요한 연구 분야로 자리잡고 있다. UT 연구원인 스티븐 리(Steven Lee)는 전해질 사용의 개선이 배터리 수명 연장에 중요한 역할을 할 수 있다고 강조했다. 리는 "상업적인 측면에서 보면, 입증되지 않은 이국적인 구조 수정 방법에 의존하는 것보다 더 나은 전해질을 사용하는 것이 훨씬 더 확장성이 뛰어나다"고 밝혔다. 그는 이어 "우리의 접근법은 배터리 수명을 연장하기 위한 더 쉬운 해법을 제공할 수 있는 새로운 관점으로 배터리 커뮤니티를 교육하는 것"이라고 덧붙였다. 한편, 전문가들은 전기차 사용의 증가와 함께 배터리 안정성이 중요한 경쟁 요소가 될 것으로 전망하고 있다. 이에 따라, 한국은 2023년 9월 여의도 전경련회관 콘퍼런스센터에서 전기차 및 에너지저장시스템(ESS) 화재의 원인 분석과 예방, 진압에 관한 기술 세미나를 개최했다. 전기차 화재의 주요 원인으로는 노화에 따른 성능 저하, 주행 중 배터리의 충격 및 손상 등이 꼽힌다. 대부분의 전기차 화재는 충전 완료 후 2시간에서 5시간 사이에 발생하는데, 특히 셀 간 전압 차를 조정하는 셀밸런싱 과정에서 문제가 발생할 가능성이 높다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전기차 충전 기술 기업 차지인의 최영석 대표는 "전기차를 장기간 사용할 경우 화재 발생 위험이 있으므로 노화되고 손상된 배터리를 식별하는 기술이 필요하다"고 강조했다.
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- 산업
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전기차 배터리 니켈 기반 음극, 충전 수명 연장 길 열렸다
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호주 기업, 수소 없이도 700°C 열과 전기 생산 기술 특허
- 기업 활동 중 발생하는 이산화탄소를 최소화하고, 불가피하게 발생하는 이산화탄소에 대해서는 탄소 배출권을 구매하여 실질적인 탄소 배출량을 '0'으로 만드는 '탄소제로' 전략이 주목받고 있다. 이제는 석유 자원이 풍부한 국가들도 이러한 탄소제로 움직임에 동참하며 청정에너지 개발에 적극적으로 나서고 있다. 미국의 경제 전문 매체 포브스는 텍사스주가 세계에서 두 번째로 석유 자원이 풍부함에도 불구하고 호주로부터 수소열 에너지를 도입하려는 배경을 최근 분석했다. 포브스에 따르면, 텍사스주는 기존의 석유나 천연가스 대신 탄소 배출이 적은 청정 에너지 소스에 주목하고 있다. 특히 수소는 청정 에너지로 분류되며, 자동차 엔진에서 연소되거나 전기로 변환될 때 탄소를 배출하지 않는다. 하지만, 높은 온도에서는 산화질소나 질소산화물을 방출할 수 있다. 수소의 생산 방식에 따라 그 환경적 영향이 달라질 수 있다. 메탄을 사용해 제조되는 청색 수소는 비용이 저렴하지만 환경적으로 깨끗하다고 볼 수 없다. 반면, 물을 전기분해하여 만드는 녹색 수소는 비용이 더 들지만 환경에 더 친화적이다. 호주 기업, 뉴멕시코주에 신규 공장 건설 뉴멕시코주는 연소 과정 없이 수소를 열 에너지로 전환하는 새로운 기술을 보유하고 있어, 호주로부터의 수소 도입을 통해 이를 열 에너지로 변환하고자 한다. 이 기술은 중공업에서 바로 사용하거나 거의 모든 전기 응용 분야에서 전기로 변환할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 특히, 연소 과정이 없다는 점은 석탄을 태워 열을 생성하고 전기를 생산하는 전통적인 발전소의 복잡한 기계적 단계를 건너뛸 수 있음을 의미한다. 이러한 접근은 나쁜 탄소 배출을 크게 줄일 수 있는 방법으로, 환경 보호와 지속 가능한 에너지 사용을 위한 중요한 전략 중 하나이다. 호주에 본사를 둔 스타 사이언티픽(Star Scientific)은 2024년 뉴멕시코주 앨버커키에서 새로운 공장 건설을 시작할 계획이라고 발표했다. 이 프로젝트에는 약 1억 달러(약 1297억원)가 투자될 예정이며, 공장은 최대 50에이커 규모의 부지에 10개의 건물로 구성될 예정이다. 이 공장은 연구부터 관리까지 다양한 부서를 아우르며 약 200명의 직원을 고용할 것으로 기대된다. 이번 투자는 뉴멕시코주의 미셸 루잔-그리샴(Michelle Lujan-Grisham) 주지사와 스타 사이언티픽의 글로벌 그룹 회장인 앤드류 호바스(Andrew Horvath)가 지난달 시드니에서 만난 자리에서 발표됐다. 실험 시연서 713°C까지 치솟아 이 회사는 핵융합 연구 중에 흥미로운 발견을 했다. 수소 가스와 산소 가스가 결합하여 물을 형성하도록 촉진하는 동시에 반응에서 상당한 양의 열을 방출하는 새로운 촉매를 발견했다. 이 과정은 물리학이 아닌 화학 반응에 속하며, 두 개의 수소 원자가 헬륨으로 융합되어 핵 에너지를 방출하는 과정과 유사하다. 이러한 원리는 수소 폭탄의 작동 원리를 연상시킨다. 실험실에서 수행된 시연에서는 수소와 산소 유입 파이프를 사용했다. 이 실험에서 온도는 단 몇 분 만에 713°C까지 급상승했으며, 촉매가 뜨거워지며 주황색으로 변하는 현상이 관찰됐다. 이러한 높은 온도는 연소 과정 없이도 일부 산업 공정에 필요한 열을 제공할 수 있어 공정을 단순화하는 데 기여할 수 있다. 이 촉매는 회사의 비밀로 유지되고 있으며, 이미 특허를 받았다. 이 과정은 '헤로(HERO, Hydrogen Energy Release Optimiser)'라고 명명되었으며, 이는 '수소 에너지 방출 최적화'라는 의미를 담고 있다. 이 새로운 기술을 사용하면 집과 사무실의 난방에 최대 700°C까지 필요한 온도를 조절할 수 있다. 또한, 이 과정을 통해 물을 가열하여 증기를 만들고, 그 증기로 터빈을 구동하여 전기를 생산할 수도 있다. 이러한 과정은 석탄 화력 발전소에서 일어나는 과정과 유사하지만, 석탄 연소로 인한 무거운 탄소 배출이 없다는 점에서 차이가 있다. 스타 사이언티픽에 따르면, 기존 발전소에서 석탄 연소 보일러를 이들의 HERO 공정으로 교체하면 탄소 배출량을 크게 줄일 수 있다. 만약 유입되는 수소가 그린수소라면, 전 과정에서 탄소 배출이 전혀 발생하지 않는다. 하지만, 물을 수소와 산소로 전기분해하는 과정은 상당한 에너지를 소모하는 비효율적인 방법일 수 있다. 청색 수소를 사용하는 경우, HERO의 전체 수명에 대한 이점은 명확하지 않다. 이는 청색 수소 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소가 탄소 포집 및 저장(CCS)을 통해 시스템에서 제거되어야 하기 때문이다. 이러한 점들을 고려할 때, HERO 기술의 환경적 이점은 사용되는 수소의 종류에 크게 의존한다고 볼 수 있다. HERO, 수소 연료전지와 장점 공유돼야 수소 연료 전지는 양극과 음극을 갖추고 있으며, 배터리의 작동 원리와 유사한 방식으로 전기를 생산한다. 이 시스템은 고가의 백금 촉매를 사용하는 것이 일반적이다. 연료 전지는 전기와 열을 동시에 생산하지만, 대부분의 경우 열은 크게 활용되지 않는다. HERO는 특히 전력 공급이 작은 것으로 알려진 부문(약 9%)에서 이점을 가져야 한다. 리스타드 에너지(Rystad Energy)의 분석에 따르면, 산업 연소라 불리는 분야(15%)는 전기화를 통해 해결할 수 있으며, 이는 배터리를 사용하는 것이 가능하다. 연료 전지와 HERO는 이러한 분야에서 기회를 포착해야 한다. 연료 전지의 에너지 변환 효율은 약 65%로, 석탄 화력 발전소의 34%와 비교했을 때 상대적으로 높은 편이다. HERO의 효율성은 특정 애플리케이션에서 매우 중요하며, 성능, 비용과 내구성이 입증되면, 운송, 상업 및 주거용 건물의 난방, 가역 그리드 시스템 등 다양한 분야에서 전력이나 열을 공급하는 데 유용하게 사용될 수 있다. 스타 사이언티픽은 HERO에 대해 매우 낙관적이며, 이 기술이 시멘트 공장과 같은 산업 공정에서 필요한 열을 충분히 발생시킬 수 있으며, 장거리 운송이나 화석 연료를 사용하는 중공업 공정과 같이 탈탄소화하기 어려운 부문에서도 유용하게 적용될 수 있다고 강조하고 있다. 이는 탄소 배출을 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있는 혁신으로 평가받고 있다. 뉴멕시코주 주지사 사무실에 따르면 호주의 스타 사이언티픽은 올해 뉴멕시코주에 성공적으로 유치된 싱가포르, 대만, 독일 기업들에 이어 가장 최근에 합류한 국제 기업이다. 제임스 케네이(James Kenney) 뉴멕시코 환경부 장관은 “회사는 수소에 대한 주지사의 낙관적인 접근 방식과 기후 변화 대응에 대한 우리 주의 낙관적인 접근 방식에 매료됐다“고 말했다. 바이오테크, 혁신적인 수소 생산 스타 사이언티픽은 뉴멕시코주에 기반을 둔 수소를 생산하고 판매하는 바이오테크(BayoTech)의 혁신적인 방식에 깊은 인상을 받은 것으로 전해졌다. 바이오테크는 화학 공장 및 정유소에 수소를 공급하는 기존의 대규모 중앙 집중식 공장들보다 더 저렴하고 탄소 배출량이 적은 수소를 생산한다. 이 회사는 깨끗한 천연가스 또는 바이오메탄 소스를 원료로 사용하여 수소를 제조하고 있다. 바이오테크는 지난 11월 2일 미주리주 웬츠빌에 새 수소 허브를 완공했다고 밝혔다. 이 허브는 연간 350톤의 수소를 생산할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 이 수소는 연료전지와 산업 공정에 사용될 예정이다. 또 바이오테크는 니콜라(Nikola) 수소 연료 전지로 구동되는 전기 세미 트럭과 뉴 플라이어(New Flyer) 연료전지 버스를 시연했다. 아울러 니콜라와의 파트너십을 통해 니콜라 연료전지 트럭 50대를 구매할 계획을 발표했다. 이러한 발전은 수소 에너지와 관련된 기술의 발전뿐만 아니라, 수소 기반 교통 수단의 상업적 활용 가능성을 더욱 확장시키는 중요한 진전을 나타낸다. 바이오테크의 이번 발표와 계획은 미래의 친환경 교통 수단에 대한 투자와 연구의 중요성을 강조하며, 지속 가능한 에너지 솔루션에 대한 지역 사회와 산업계의 관심을 끌고 있다.
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호주 기업, 수소 없이도 700°C 열과 전기 생산 기술 특허
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마리화나, 심장마비‧심부전‧뇌졸중 위험 높여
- 마리화나를 피우는 노인들이 심장마비와 뇌졸중의 위험이 더 높았다는 연구결과가 나왔다. 담배 외에도 마리화나를 간접흡연 하면 심혈관 계통에 부정적인 영향을 줄 수 있다는 사실은 이미 5년전 캘리포니아대 연구팀에 의해 밝혀졌다. 이번 연구에는 담배를 피우지 않아도 마리화나를 피우는 노인들은 입원 시 심장마비와 뇌졸중의 위험이 더 높았고, 매일 마리화나를 피우는 사람들은 심부전 발병 가능성이 34% 더 높았다는 결과가 나왔다. 미국 CNN은 필라델피아에서 열린 미국 심장 협회의 연구 결과를 인용해 마리화나 사용이 심혈관 질환 발생 위험을 증가시킬 수 있다고 보도했다. 이러한 발견은 마리화나의 장기적인 건강 영향에 대한 이해를 높이고, 이와 관련된 더 많은 연구의 필요성을 강조한다. 미국심장협회(AHA) 권장 사항에 따르면, 마리화나는 심장, 폐, 혈관에 잠재적인 해를 끼칠 수 있으므로 관련 제품을 포함한 대마초 등 모든 물질의 흡연이나 흡입을 삼가야 한다. 콜로라도 대학 스캑스 약학대학의 임상 약학 및 물리 의학/재활학과 교수인 페이지는 "대마초 사용에 관한 최신 연구에 따르면 대마초를 흡연하고 흡입하면 담배를 흡입하는 효과와 유사한 혈중 일산화탄소헤모글로빈(일산화탄소, 유독 가스), 타르(일부 연소된 가연성 물질)의 농도가 증가하는 것으로 나타났다"고 주장했다. 대마초를 흡연하고 흡입하는 이 두 가지 행위가 심장 근육 질환, 흉통, 심장 박동 장애, 심장마비 및 기타 다양한 심각한 상태에 이르게 한다. 미국 노년층, 마리화나 사용 2배 증가 2020년 연구에 따르면 현재 마리화나를 피우거나 식용 제품을 사용하는 65세 이상 미국 노인의 수가 2015년에서 2018년 사이에 2배 증가했다. 2023년 연구에 따르면 지난달 65세 이상 노년층 사이에서 폭음과 마리화나 사용이 450% 급증했다. 마리화나 사용자 10명 중 약 3명은 '대마초 사용 장애'라고 불리는 대마초 의존증을 앓고 있다. 미국 국립 약물 남용 연구소(National Institute on Drug Abuse)에 따르면, 이는 금연 후 나타나는 음식에 대한 갈망, 식욕 부진, 과민성, 불안, 기분 변화 및 수면 장애 등과 유사한 증상을 포함한다. 특히 마리화나 사용은 일상 생활에 방해가 되더라도 중단하지 못하는 경우 중독으로 간주된다. 이와 관련된 연구 중 하나에서는 담배를 피우지 않으면서 대마초 사용 장애가 있는 65세 이상 성인들의 병원 기록을 분석했다. 이 연구에서는 노인들이 65세 이후에 다양한 만성 질환을 겪으며, 이러한 질환들이 마리화나의 부정적인 영향을 더욱 악화시키는 것으로 나타났다. 필라델피아 나사렛 병원의 레지던트 의사이자 이 연구의 수석 저자인 아빌래쉬 먼달(Avilash Mondal)은 "우리 연구의 독특한 점은 대마초와 담배를 함께 사용하는 경우가 있기 때문에 담배를 사용하는 환자가 제외됐다"며 "그로 인해 대마초 사용과 심혈관 결과를 구체적으로 조사할 수 있었다"고 설명했다. 연구팀은 대마초 남용으로 병원에 입원한 8535명의 성인과 마리화나를 사용하지 않은 1000만 명 이상의 노인을 비교했다. 이 비교를 통해 대마초를 사용하는 성인들이 입원 중 주요 심장 또는 뇌 문제가 발생할 위험이 20% 더 높다는 사실을 발견했다. 또한, 연구 결과에서는 고혈압(130/80mmHg 이상)과 높은 콜레스테롤 수치가 대마초 사용자들에게서 주요 심장 및 뇌 질환의 발병을 예측하는 중요한 요인으로 나타났다. 이는 마리화나 사용과 심혈관 건강 간의 연관성을 더욱 명확히 하는 중요한 발견이다. 페이지 교수는 대마초 사용과 혈압과의 관계에 대해 중요한 발견을 공유했다. 그는 "급성 대마초 사용 시 혈압이 감소할 수 있으며, 특히 흡입 또는 흡연 방식으로 섭취할 경우 이 현상이 더욱 두드러진다"고 말했다. 그는 "그러나 흥미로운 점은 매우 오랜 기간 동안 매일 대마초를 사용한 개인을 살펴보면 실제로 혈압 상승과 관련이 있다는 것이며, 이는 또한 수많은 다른 심혈관 질환의 위험 요소이기도 하다"라고 설명했다. 심부전 발생 위험 34% 높아 이어진 연구에서는 대마초 사용이 심부전 발병 위험에 미치는 영향을 조사했다. 이 연구는 약 4년 동안 평균 54세의 성인 약 16만 명을 추적하며 진행되었다. AHA에 따르면, 심부전은 심장이 완전히 작동을 멈추는 것이 아니라, 산소가 풍부한 혈액을 제대로 내보내지 못하는 상태를 의미한다. 연구 결과에 따르면, 매일 마리화나를 사용한다고 보고한 사람들은 마리화나를 전혀 사용하지 않았다고 보고한 사람들에 비해 심부전 발병 위험이 34% 더 높았다는 것을 밝혀냈다. 연령, 성별, 흡연 이력은 심부전 위험에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났지만, 연구자들은 참가자들이 마리화나를 피우는 방식(흡연 또는 흡입)에 대해서는 구체적으로 파악할 수 없었다. 이러한 발견은 대마초 사용과 심혈관 건강 간의 연관성을 더욱 명확히 하는 데 중요한 기여를 한다. 올해 초 발표된 연구에 따르면, 매일 마리화나를 사용하는 사람들이 전혀 사용하지 않는 사람들에 비해 관상동맥 질환(CAD)의 위험이 최대 1/3까지 증가할 수 있다. 관상동맥 질환은 심장에 혈액을 공급하는 동맥벽에 플라크가 쌓여 발생하는 질환이다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면, 죽상경화증으로도 알려진 이 질환은 가장 흔한 심장 질환 중 하나다. 이번 심부전 연구의 주요 저자인 볼티모어 메드스타 헬스(Medstar Health)의 레지던트 의사 야쿠부 베네-알하산(Yakubu Bene-Alhasan) 박사는 "이전 연구들이 마리화나 사용과 관상동맥 질환, 심부전, 심방세동 등의 심혈관 질환 사이의 연관성을 보여준다"고 언급했다. 이러한 연구 결과는 마리화나의 건강 영향, 특히 심혈관 위험에 대한 더 깊은 이해를 위해 추가 연구가 필요하다는 것을 잘 보여준다. 이는 연구자들에게 마리화나의 장기적인 영향을 더욱 면밀히 조사하도록 장려하는 중요한 근거가 된다.
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마리화나, 심장마비‧심부전‧뇌졸중 위험 높여
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영국, 세계 최초 유전자 편집기술 이용 치료승인
- 영국 의약품·건강관리 규제기구(MHRA)는 16일(현지시간) 심각한 겸상적혈구병을 앓고 있는 환자들에 대한 유전자 치료법을 세계 최초로 승인했다. MHRA는 유전자 편집기술 크리스퍼(CRISPR)를 사용하여 허가된 최초의 의약품 카스거비(Casgevy)를 승인했다고 밝혔다. 카스거비에 사용된 유전자 가위 기술은 2020년 노벨 화학상을 수상했다. MHRA는 12세 이상 겸상적혈구질환 및 지중해빈혈 환자를 위한 치료제를 승인했다. 카스거비는 버텍스 파마슈틱컬스와 CRISPR 테라퓨틱스가 개발했다. 현재까지는 매우 불쾌한 부작용을 수반하며, 매우 힘든 절차인 골수이식만이 유일한 치료법이었다. 유니버시티 칼리지 런던의 헬렌 오닐 박사는 "인생을 변화시키는 치료법의 미래는 CRISPR 기반 기술에 있다"고 말했다. 오닐 박사는 성명에서 "겸상적혈구병이나 지중해빈혈과 관련, '치료'라는 말을 사용하는 것은 지금까지 없었다"며 MHRA의 유전자 치료 승인을 "역사상 긍정적인 순간"이라고 말했다. 겸상적혈구병과 지중해빈혈은 산소를 운반하는 적혈구 단백질 헤모글로빈을 운반하는 유전자의 실수로 발생한다. 아프리카나 카리브해 배경을 가진 사람들에게 특히 흔한 겸상적혈구 환자의 경우 유전적 돌연변이로 인해 세포가 초승달 모양이 되어 혈류를 차단하고 극심한 통증, 장기 손상, 뇌졸중 및 기타 문제를 일으킬 수 있다. 지중해빈혈 환자의 경우 유전적 돌연변이로 심각한 빈혈이 발생할 수 있으며, 환자는 일반적으로 몇 주에 한 번씩 수혈을 받아야 하며 평생 동안 주사와 약물 치료를 받아야 한다. 지중해빈혈은 주로 남아시아, 동남아시아 및 중동계 사람들에게 영향을 미친다. 카스거비는 환자의 골수 줄기세포에 문제가 있는 유전자를 표적으로 삼아 신체가 제대로 기능하는 헤모글로빈을 만들 수 있도록 해준다. 의사들은 환자의 골수에서 줄기세포를 채취한 후 유전자 편집기술을 사용해 문제를 바로 잡은 후 다시 환자에게 주입한다. 유전자 치료는 그러나 비용이 비싸 치료가 가장 필요한 사람이라 해도 치료받기가 쉽지 않다는 우려가 제기됐다. 버텍스 파파슈티컬스는 아직 가격을 정해지지 않았으며 가능한 한 빨리 환자들이 치료받을 수 있도록 보장하기 위해 보건 당국과 협력하고 있다고 말했다. 한편 미 식품의약국(FDA)도 현재 카스거비 승인 여부를 검토하고 있다. 카스거비의 사용승인은 12월 8일까지 FDA가 결정을 내릴 것으로 예상되며 유럽연합에서도 검토중이다. 버텍스는 미국과 유럽에서 카스거비를 투여받을 수 있는 환자가 3만2000명에 달할 것으로 추산하고 있다.
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영국, 세계 최초 유전자 편집기술 이용 치료승인
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美 캘텍, 바이러스만큼 작고 강력한 3D 프린팅 금속 개발
- 독감 바이러스보다 작고 내결함성이 크게 향상된 새로운 3D 프린팅 금속이 개발됐다. 현재의 3D 프린터는 완성된 모형의 품질이 기존 제품보다 떨어진다는 단점이 있었다. 과학기술 전문매체 톰스하드웨어(tom’s HARDWARE)는 최근 미국 캘리포니아 공과대학교(캘텍, Caltech) 연구자들이 독감 바이러스만큼 작은 금속재료로 3D 프린팅에 성공한 사례를 소개했다. 캘텍의 제조 방법에 따르면 150나노미터(독감 바이러스와 비슷한 크기)의 작은 금속재료를 비슷한 크기의 기존 재료보다 3~5배 더 견고하게 만들 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이 방법으로 금속을 3D 프린팅하는 것이 좋은 이유는 무엇일까. 작은 규모의 재료 제조는 원자 수준에서 복잡한 미세 구조를 가지며, 이는 큰 금속 물체에서 심각한 결함을 일으킬 수 있다. 그러나 나노 규모에서는 상황이 달라진다. 완벽하고 결함이 없는 나노 기둥은 자체적인 접촉으로 인해 무너질 수 있지만, 결함이 많은 나노 기둥은 오히려 결함에 대한 내성이 크게 향상된다. 이번 연구 논문의 주 저자인 웬싱 창(Wenxin Zhang)에 따르면, 나노 구조물 내부의 기공은 전체 구조를 약화시키기보다는 결함을 거의 즉시 중단시킬 수 있다. 이는 무엇을 의미할까. 나노 규모에서 물리학의 법칙이 매우 독특해지며, 이 분야의 기술 발전에 따라 우리는 이러한 비정상적이고 모순적인 현상을 더 자주 목격하게 될 것이다. 더 중요한 것은, 이러한 발견이 나노 크기의 센서, 열 교환기 등과 같이 매우 유용한 다양한 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다는 점이다. 비록 기술적으로는 3D 프린팅의 일종이지만, 캘텍 연구소에서 사용되는 나노 스케일 재료의 특수 제작 과정은 소비자용 최고의 3D 프린터에서 구현하기는 거의 불가능할 것이다. 이 과정은 매우 복잡하며, 감광성 혼합물을 만드는 것부터 시작해, 이 혼합물을 레이저로 경화시키고, 니켈 이온이 함유된 용액을 주입하며, 물질을 굽고, 부품에서 화학적으로 산소 원자를 제거하는 단계를 포함한다. 3D 프린팅은 평면의 문자나 그림을 인쇄하는 것이 아니라, 입체적인 형태를 만들어내는 과정이다. 이 기술은 3차원 공간에 실제 사물을 생성하여 의료, 생활용품, 자동차 부품 등 다양한 물건을 제작할 수 있다. 3D 프린터에는 잉크 대신 플라스틱, 나일론, 금속과 같이 입체 도형을 만드는 데 사용되는 재료가 들어 있다. 이러한 재료를 활용하는 기술의 발전으로 이제는 고무, 종이, 콘크리트, 심지어 음식까지 다양한 재료를 이용한 3D 인쇄가 연구되고 있다. 한편, 한국의 정형외과용 임플란트 기업 오스테오닉이 자체 기술로 개발한 3D 프린팅 척추 임플란트 제품인 ‘지니아 3D 프린티드 케이지(ZINNIA 3D Printed Cage)’를 최근 출시했다. 이 제품은 인체 친화적인 티타늄 파우더로 3D 프린팅되어 척추 퇴행성 질환, 디스크 손상 또는 탈출 등의 치료에 사용되는 추간체 유합 보형재다. '지니아 3D 프린티드 케이지'는 인체 뼈의 해면골 구조를 모방한 다공성 설계로, 기존의 추간 유합 보형재와 달리 뼈 형성을 조기에 촉진하는 ‘생체 모방 다공성 스캐폴드’가 특징이다.
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- 생활경제
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美 캘텍, 바이러스만큼 작고 강력한 3D 프린팅 금속 개발
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규칙적인 운동, 뇌 기능 향상·치매 위험 감소
- 치매는 기억력, 인지력, 언어 능력 등이 점차 저하되는 질환이다. 치매의 원인은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만 노화와 유전적 요인, 생활 방식, 환경적 요인 등이 복합적으로 작용하는 것이라고 외신 '사이콜러지 투데이(PSYCHOLOGY TODAY)'가 전했다. 치매를 예방하거나 지연하기 위해서는 '건강한 생활 습관'이 중요하다. 규칙적인 운동과 건강한 식습관, 스트레스 관리, 충분한 수면, 정서적 안정 등을 유지하는 것이 치매 예방의 지름길로 꼽힌다. 특히 운동은 치매 예방과 지연에 가장 효과적인 생활 방식으로 알려져 있다. 운동은 뇌의 혈류량을 증가시키고, 뇌세포의 성장과 재생을 촉진하며, 뇌세포 사이의 연결을 강화한다. 또한, 염증을 줄이고, 스트레스를 완화하며, 우울증을 예방하는 데 도움이 된다. 치매 예방과 지연에 도움이 되는 운동은 크게 유산소 운동과 근력 운동으로 나눌 수 있다. 유산소 운동은 심박수를 높이고 호흡을 가쁘게 하는 운동으로, 걷기, 달리기, 자전거 타기, 수영 등이 대표적이다. 유산소 운동은 뇌의 혈류량을 증가시켜 뇌세포에 영양분과 산소를 공급하고, 뇌 기능을 향상시키는 데 도움이 된다. 근력 운동은 근육에 저항을 가하는 운동으로, 스쿼트, 런지, 푸시업, 팔굽혀펴기 등이 대표적이다. 근력 운동은 뇌의 신경세포를 활성화하고, 뇌의 새로운 연결을 형성하는 데 도움이 된다. 치매 예방과 지연을 위해서는 일주일에 최소 150분의 중강도의 유산소 운동을 하는 것이 권장된다. 또한, 일주일에 최소 2회 이상의 근력 운동을 권장하고 있다. 특히, 고령자나 기저질환이 있는 경우는 운동을 시작하기 전에 반드시 전문가와 상담과 지도를 받는 것이 안전하다. 치매는 완치가 어려운 질환이지만, 건강한 생활 방식을 유지함으로써 발병 위험을 낮추고 진행을 지연시킬 수 있다. 그 중에서도 운동은 치매 예방과 지연에 가장 효과적인 생활 방식으로 알려져 있다. 따라서, 치매 예방을 위해 규칙적인 운동을 실천하는 것이 중요하다. 세계보건기구(WHO)는 특히 노인에게 근력 운동을 권장한다. 근력 운동은 뇌의 신경세포를 활성화하고, 뇌의 새로운 연결 형성에 기여하기 때문이다. 우리나라는 2023년 기준 65세 이상 인구 비율이 전체 인구의 16.5%에 달하는 고령 사회이다. 이는 치매 예방이 더욱 중요한 사안임을 의미한다. 한국 정부 역시 치매 예방을 위해 다양한 정책을 추진하고 있다. 2021년에는 '치매국가책임제'와 함께 5대 추진 전략을 발표하여 적극적인 대응을 하고 있다. 여기에는 치매 예방 및 조기 발견, 치매 환자와 가족에 대한 지원, 치매 친화적 사회 조성, 치매 연구 및 인프라 구축, 국제 협력 강화 등이 포함되어 있다. 정부는 치매 예방 교육과 홍보를 강화하고, 치매 조기 발견을 위한 검진 사업을 확대하고 있다. 또한, 치매 환자와 가족에게 필요한 지원을 강화하고, 치매 친화적 사회를 조성하기 위해 노력하고 있다. 또 보건복지부는 최근 환자의 인격을 폄하하는 뜻을 담은 '어리석다'는 의미의 한자어인 '치매(癡呆)'를 '인지증' 혹은 '인지저하증'으로 개명하는 방안을 추진중이다. 그러나 의료계의 반발에 부딪혀 먼저 행정 용어만 변경하는 쪽으로 가닥을 잡고 있는 것으로 알려졌다. 치매 예방은 개인의 책임만이 아닌, 정부와 사회 전체의 책임과 노력이 필요한 중대한 과제로 여겨지고 있다.
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규칙적인 운동, 뇌 기능 향상·치매 위험 감소
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운동 병행한 지중해식 식단, 복부내장지방 감소 탁월
- 중년 남녀의 제일 큰 고민이라고 하면 단연 뱃살을 꼽을 수 있다. 나이가 들면서 근육량은 줄어들고 지방이 쌓이면서 뱃살 때문에 다이어트에 대한 고민이 깊어진다. 최근 CNN은 지중해식 식단과 일주일에 여섯 번의 단순한 운동만으로도 뱃살을 효과적으로 줄일 수 있는 방법을 소개했다. 이 방법은 특히 근육량이 감소하는 노년층에게 큰 도움이 될 것으로 보인다. CNN에 따르면, 지중해식 식단을 지키며 꾸준한 운동을 한 이들은 근육량이 증가하고, 체지방이 상당히 감소했으며, 무려 3년 동안 이러한 효과가 지속될 수 있었다고 한다. 의학 전문가 데이비드 카츠(David Katz) 박사는 "지중해식 다이어트와 운동이 단순히 체중 감소를 넘어, 신체 구성의 변화를 가져온다"고 밝혔다. 그의 설명에 따르면, 이 방법은 신체에서 체지방을 줄이는 동시에 근육으로의 재분배를 이루게 한다. 이 연구는 스페인에서 심혈관 질환 위험을 줄이기 위해 8년간 진행됐다. 연구는 55세에서 75세의 남녀 6874명을 대상으로 23개 연구 센터에서 이루어졌다. 참여자는 6874명으로 모두 비만 또는 과체중이었으며 대사 증후군(고혈압, 고혈당, 이상한 콜레스테롤 및 허리 주위 지방 과다)을 가지고 있었다. 이번 연구 결과는 '자마 네트워크 오픈(JAMA Network Open)' 저널에 게재되었으며, 특히 내장 복부 지방에 초점을 맞춰 1521명의 참여자를 대상으로 1년과 3년 동안의 변화를 살펴봤다. 그룹의 절반은 칼로리가 30% 감소된 지중해식을 따르도록 요청 받았고 설탕, 비스킷, 정제된 빵과 시리얼, 버터, 크림, 가공육, 그리고 설탕이 첨가된 음료의 섭취를 제한했다. 게다가, 개입 그룹은 첫 해 동안 자기 감시와 목표 설정 방법에 대한 훈련과 함께 훈련된 영양사들로부터 도움을 받았다. 같은 그룹은 또한 시간이 지남에 따라 유산소 운동을 하루에 45분 이상 걷기 운동과 함께 노화에 중요한 힘, 유연성, 균형을 개선하도록 요청받았다. 카츠 박사는 "칼로리 소비를 줄이고 운동을 추가하면 체중 감량에 큰 도움이 된다. 특히, 근육을 보호하고 강화하기 위해 저항 훈련을 포함하는 것이 바람직하다. 이상적인 목표는 지방을 줄이면서 근육을 유지하는 것"이라고 강조했다. 나머지 참가자들은 1년에 두 번 그룹 세션에서 일반적인 조언을 받고 연구를 위한 대조군 역할을 했다. 1년이 경과한 후, 저열량의 지중해식 다이어트와 운동 프로그램을 실시한 참가자 그룹은 체지방을 상당히 감소시켰다. 이와 대조적으로, 일반적인 건강 조언만을 받았던 대조군은 체지방 감소가 덜 했으나, 그 감소량은 3년 동안 일정하게 유지되었다. 한편, 지중해식 다이어트와 운동 프로그램을 받았던 참가자 그룹은 초기에 체지방 감소가 있었으나, 2년과 3년 사이에는 다시 약간 증가하는 경향을 보였다. 하지만 연구 결과 중재 그룹의 참가자들은 내장지방이 줄었으며, 대조 그룹은 변화가 없었다고 나타났다. 연구자들은 두 그룹의 참가자들 모두 근육량이 증가했지만, 중재 그룹은 근육량 증가에 더해 지방량도 크게 줄어 "더 바람직한 신체 구성"을 가졌다고 설명했다. 이 연구에서 눈여겨볼 만한 결과 중 하나는 참가자들의 전체 체지방외에도 복부내장지방이 줄어든 점이다. 이러한 변화는 단순히 외관상의 문제를 넘어, 당뇨병이나 심장병, 뇌졸중 같은 만성질환의 위험도를 감소시켜준다. 카츠 박사에 따르면, 내장복부지방은 복부 근육 뒤, 주요 장기 주위에 위치해 있다. 내장복부지방은 체지방의 약 10%를 차지하는 것이 건강에 이롭다. 그러나 이 비율이 높아질 경우, 다양한 만성 질환의 원인이 될 수 있다고 강조했다. 하버드 의과대학의 월터 윌렛(Walter Willett) 박사는 최근 스페인에서 진행된 건강 연구에 대해 "이 연구가 우리의 대사 상태를 근본적으로 변화시키는 데 중요한 역할을 할 것"이라고 평가했다. 캘리포니아 스탠포드 예방 연구 센터의 크리스토퍼 가드너 의학 연구 교수는 "3년 동안의 연구 결과, 통계적으로 의미 있는 차이가 나타나는 것이 인상적"이라고 평가했다. 또한 이번 연구를 통해, 수상 경력이 있는 지중해식 식단이 당뇨병, 높은 콜레스테롤, 치매, 기억력 손실, 우울증, 그리고 유방암 위험을 줄이는 데 효과적이라는 것이 확인됐다. 이 식단은 단순한 다이어트 방법이 아니라, 건강한 식사 습관을 들이는 라이프스타일로 여겨지며, 뼈 건강, 심장 건강 증진, 그리고 수명 연장에도 기여할 수 있다고 알려져 있다. 지중해식 식단 이 식단은 주로 식물 기반의 식품으로 구성되어 있으며, 대부분의 식사가 과일, 채소, 통곡물, 콩, 씨앗을 중심으로 이루어진다. 또한 견과류와 엑스트라 버진 올리브 오일도 중요한 역할을 한다. 버터와 같은 일부 지방은 거의 사용되지 않거나 전혀 사용되지 않으며, 설탕과 정제된 식품은 일부 특별한 상황에서만 사용된다. 적게 들어가는 붉은 고기는 주로 음식의 풍미를 내는 용도로 사용되며, 오메가-3이 풍부한 물고기의 섭취가 권장된다. 달걀과 유제품, 그리고 가능한 한 적은 양의 가금류를 섭취하는 것이 일반적이다, 이는 전통적인 서양식 식습관보다 훨씬 적은 양이다. 지중해식 식단은 식사와 함께 사회적 상호작용과 운동을 강조한다. 친구나 가족과 함께 식사하는 시간을 가지고, 식사 시간 동안 서로 대화를 나누며, 좋아하는 음식을 천천히 즐기는 것, 그리고 꾸준한 운동이 이 식단의 일부로 포함된다. 한편, 중년기에 체지방이 증가하는 주요 이유 중 하나는 대사 속도의 감소로 인해 기초 대사량이 줄어들기 때문이다. 또한, 탄수화물 중심의 식단 역시 문제가 될 수 있으며, 과다한 탄수화물 섭취는 지방의 증가로 이어질 수 있다. 충분한 운동이 이루어지지 않는 것도 체지방 증가의 원인 중 하나이며, 하루에 적어도 30분 이상의 유산소 운동을 권장한다. 호르몬 변화도 체지방의 증가에 영향을 미칠 수 있으며, 여성은 에스트로겐, 남성은 테스토스테론의 분비가 줄어들 수 있다. 마지막으로, 근육량의 감소 역시 체지방이 증가하는 요소 중 하나이다.
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운동 병행한 지중해식 식단, 복부내장지방 감소 탁월
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MIT, 태양광 발전으로 수소 효율성 향상
- 수소를 공해 없이 보다 효율적으로 생산할 새로운 방법이 연구되고 있다. 매사추세츠 공과대학(MIT)의 엔지니어들은 태양열을 이용하여 물을 분해하고, 이 과정에서 온실가스를 배출하지 않는 수소를 효율적으로 생산하는 '태양열화학수소' 시스템을 개발했다고 산업 전문매체 '오일프라이스(Oil Price)'가 보도했다. 기존의 태양열 열화학 수소 생산 시스템은 효율성이 낮았지만, MIT의 설계는 수소 생산에 태양열을 최대 40%까지 활용할 수 있다. '솔라 에너지 저널(Solar Energy Journal)'에 게재된 이 신기술은 태양열을 활용해 물을 분해하고, 그 과정에서 나온 수소를 청정 연료로 사용할 수 있는 시스템이다. 이렇게 생산된 수소는 장거리 트럭, 선박, 항공기의 연료로 사용될 수 있으며, 온실가스가 전혀 배출되지 않는다. 현재 대부분의 수소 생산 방법은 천연가스나 다른 화석 연료를 사용하는데, 이는 환경에 해를 끼치는 '회색' 에너지원에 가깝다. 그러나 태양열화학수소는 오로지 재생 가능한 태양 에너지만을 사용하여 수소를 생산하므로, 환경에 해롭지 않다. 기존의 태양열화학수소 시스템은 태양광의 약 7%만 수소 생산에 활용할 수 있었고, 이로 인해 효율이 낮고 비용이 높았다는 단점이 있었다. MIT 연구팀은 새로운 설계 방법을 도입하여 태양열의 최대 40%를 수소 생산에 활용할 수 있도록 개선시켰다. 이번 연구를 주도한 아흐메드 고니엠(Ahmed Ghoniem) 교수는 "미래의 주요 연료인 수소를 저렴하게 대량 생산할 방법을 찾아야 한다"고 말했다. 그는 "2030년까지 킬로그램당 1달러로 수소를 생산하는 것이 목표다. 경제성을 개선하려면 효율성을 높이고 수집한 태양 에너지의 대부분을 수소 생산에 활용해야 한다"고 덧붙였다. MIT의 새로운 시스템은 집중형 태양열 발전소(CSP) 방식을 사용하며, 여러 거울을 이용해 태양광을 한 곳에 모아 열을 생성한다. 이렇게 모아진 열은 수소를 생산하는데 사용된다. 이 시스템의 핵심은 2단계의 열화학 반응 과정이다. 첫번째 단계에서는 금속이 증기 형태의 물에 노출되며, 이 금속은 증기에서 산소를 제거하고 수소를 추출한다. 이 과정은 '산화'라고 하며, 물과 반응하여 금속이 산화되는 것과 유사하지만, 이 과정은 훨씬 빠르게 진행된다. 수소가 한 번 분리되고 나면, 산화된 금속은 진공 상태에서 재가열되어 원래 상태로 복원된다. 이 과정에서 금속은 산소를 잃게 되고, 다시 물 증기와 반응하여 추가적인 수소를 생산하게 된다. 이러한 과정을 수없이 반복해 수소를 생산하는 것이다. 이 시스템의 구조는 원형 트랙을 따라 달리는 상자 모양의 원자로 열차와 비슷하게 구성되어 있다. 이 원형 트랙은 태양열을 집중하는 CSP 타워 주변에 배치되어 있으며, 각 원자로는 높은 온도에서 산소를 제거하고, 증기와 반응하여 수소를 생산하는 산화환원 과정을 거친다. 원자로는 먼저 아주 뜨거운 스테이션을 통과하며, 금속은 최대 1500도의 태양열에 노출된다. 이 때 금속은 고온에서 산소를 빠르게 잃고, 이후 약 1000도 정도의 스테이션으로 이동해 증기와 반응하여 수소를 생산한다. 그러나, 이 시스템은 반응기가 냉각되는 과정에서 발생하는 열을 어떻게 효과적으로 관리하고 재활용할 것인지에 대한 과제를 안고 있다. 열 재활용 없이는 시스템의 전체 효율성이 떨어져 실제로 사용하기 어렵게 된다. 또 다른 과제는 금속을 녹을 제거할 수 있도록 에너지 효율적인 진공 상태를 유지하는 것이다. 초기 프로토타입에서는 기계식 펌프를 이용하여 진공을 생성했으나, 이 방법은 대량의 수소를 생산할 때 에너지 소비가 많고 비용이 높았다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해, 시스템 내에서 발생하는 열을 대부분 회수하는 방안을 마련했다. 원형 트랙의 원자로는 열을 상호 교환할 수 있도록 설계되었으며, 이를 통해 뜨거운 반응기는 냉각되고, 차가운 반응기는 가열되어 시스템 내의 열을 보존한다. 또한, 연구팀은 에너지 소비를 줄이기 위해 첫번째 원자로 열차 주위를 돌면서 반대 방향으로 움직이는 두 번째 원자로 세트를 추가 설치했다. 이 새로운 궤도의 원자로는 보다 낮은 온도에서 작동하며, 기계식 펌프의 도움 없이도 내부 궤도의 높은 온도에서 발생하는 산소를 제거하는 데 사용된다. 외부 반응기는 에너지 집약적인 진공 펌프 없이도 내부 반응기에서 산소를 흡수하여 금속의 원래 상태로 복원하는 데 효과적이다. 두 세트의 반응기는 연속적으로 운영되어, 순수한 수소와 산소를 분리하여 생성한다. 연구팀은 이러한 개념 설계에 대해 상세한 시뮬레이션을 수행했고, 그 결과 태양열을 이용한 열화학 수소 생산 효율이 이전의 7%에서 40%로 크게 향상될 수 있었다. 고니엠 교수는 "시스템의 에너지 효율을 극대화하고 비용을 최소화하기 위해 우리는 모든 에너지 소스와 그 활용 방법을 고려해야 한다"며, "이 새로운 설계를 통해 태양에서 발생하는 열의 대부분을 활용할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 태양열의 40%를 수소 생산에 활용할 수 있다"고 설명했다. 연구팀은 내년에 에너지부 연구소의 집중형 태양광 발전 시설에서 테스트할 프로토타입 시스템을 구축할 계획이다. 한편, 한국의 DGIST(대구경북과학기술원)와 단국대학교 연구팀은 친환경적인 양자점을 활용하여 세계 최고 수준의 태양광 수소 생산 기술을 개발했다. 이 기술은 양자점의 물성을 조절하여 광전기화학 소자에 적용, 태양광을 효과적으로 수소 생산에 활용하는 방법을 제공한다. 연구팀은 합성된 친환경 양자점을 광전기화학 소자에 적용하여 태양광 에너지의 전 영역을 효율적으로 이용, 수소를 생산할 수 있었다. 이 연구 결과는 '카본 에너지'라는 학술지에 게재됐다.
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MIT, 태양광 발전으로 수소 효율성 향상
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