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대서양 순환, '기후 시스템 붕괴' 위기 임박
- 대서양 해류 시스템이 기후 체계와 인류에게 중대한 위협이 될 수 있는 분기점에 접근하고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 영국의 일간지 가디언은 지난 8일 지구의 기후를 안정시키는 데 중요한 역할을 하는 해류 시스템의 기능 상실이 예상보다 빠를 수 있으며, 이에 대응하기 어려울 수 있다는 과학계의 경고를 전했다. 이 연구를 진행한 과학자들은 해당 시스템이 붕괴의 길로 접어들면 회복이 어려울 것이라는 점에 대한 연구 결과에 놀랐다고 전하면서도, 정확히 언제 그러한 상황이 발생할지는 아직 명확히 알 수 없다고 말했다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션과 역사적 데이터를 활용하여, 지구의 기후 조절에 결정적인 역할을 하는 ‘대서양 자오선 역전 순환(AMOC·Atlantic Meridional Overturning Circulation)’의 붕괴 가능성을 조기에 감지할 수 있는 지표를 개발하는 데 성공했다. AMOC은 대기 날씨의 변화와 온도 및 염분의 열염분 변화에 의해 구동되는 대서양의 표면 수준 및 심층 해류 시스템이다. 이러한 해류는 주요 해류의 흐름을 포함하는 지구 열염분 순환 의 절반을 집합적으로 구성한다. 대표적인 해수 순환으로는 북반구에서는 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)이 있고, 남반구에 '남극 역전 순환'(Antarctic overturning circulation)이 있다. 둘 다 기후 시스템에서 매우 중요한 역할을 한다. 연구팀은 이미 AMOC이 1만 년 이상 일어나지 않았던 급격한 변화를 향해 가고 있으며, 이는 전 세계 많은 지역에 심각한 영향을 미칠 수 있다는 사실을 발견했다. 걸프 해류와 다른 강력한 해류의 일부를 포함하는 AMOC은 열대 지방에서 북극권으로 열, 탄소 및 영양분을 운반하는 해양 컨베이어 벨트로서, 열과 탄소가 식어 심해로 가라앉는 역할을 한다. 이러한 소용돌이는 지구에 에너지를 분배하고 인간이 초래한 지구 온난화의 영향을 조절하는 데 도움이 된다. 하지만, 그린란드의 빙하와 북극 빙하가 예상보다 빠르게 녹아 바다로 담수를 쏟아 붓고 남쪽에서 더 염도가 높고 따뜻한 물이 가라앉는 것을 방해하면서 시스템이 침식되고 있다. 과학자들은 적은 양이라도 담수의 유입량이 늘어나면 AMOC의 전면적인 붕괴와 이에 따른 전 세계 기후 패턴과 생태계 교란, 식량안보 문제를 불러올 수 있는 '티핑포인트(극적인 전환점)로 작용할 수 있다고 우려한다. 영국 엑서터대학의 팀 렌튼 교수는 북대서양으로의 추가 담수 유입이 심각한 우려를 불러일으키는 상황이라고 지적하며, AMOC의 부분적 붕괴만으로도 영국, 서유럽, 북미의 일부 지역, 그리고 사헬 지역(아프리카 사하라 사막 남쪽의 가장자리)에 광범위한 영향을 미칠 수 있다고 분석했다. AMOC는 지구 기후 시스템 내에서 일단 변화가 시작되면 되돌릴 수 없는 중대한 하위 시스템으로 간주되어 왔으며, 일부 연구에서는 그 붕괴가 2025년에 발생할 수 있다고 예상하기도 했다. 해양에서는 극지방의 차가운 물이 깊은 곳으로 가라앉아 저위도 지역으로 이동하는 심해 해류 순환이 발생한다. 이러한 해수 순환은 열, 탄소, 산소, 영양분의 공급뿐만 아니라 해수면 높이와 전 세계 기후 시스템의 변화에도 중요한 역할을 한다. 붕괴가 임박했다는 추측을 불러일으킨 이전 연구에 따르면 AMOC은 1950년 이후 15% 하락했으며 1000년 만에 가장 약한 상태다. 지금까지는 그 정도가 얼마나 심각할지에 대한 합의가 이루어지지 않았다. 작년에 해수면 온도 변화를 기반으로 한 한 연구에서는 티핑 포인트가 2025년에서 2095년 사이에 발생할 수 있다고 제안했다. 그러나 영국 기상청은 21세기에 AMOC의 크고 급격한 변화는 "매우 드물다"고 말했다. 학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에 게재된 새로운 논문은 케이프타운과 부에노스아이레스 사이의 대서양 남단의 염분 수준에서 경고 신호를 찾음으로써 새로운 국면을 맞이했다. 지구 기후의 컴퓨터 모델에서 2000년 동안의 변화를 시뮬레이션한 결과, 그동안의 느린 감소가 100년 이내에 갑자기 붕괴되어 재앙적인 결과를 초래할 수 있음을 발견했다. 이 논문은 이러한 급격한 변화가 가능한지에 대한 "명확한 해답"을 제공했다고 지적했다. 논문의 주요 저자인 위트레흐트 대학 르네 반 웨스틴(Utrecht University의 René van Westen)은 "이것은 지금까지 기후 체계와 인류에게 나쁜 소식이다. AMOC 티핑은 이론적인 개념에 불과했고 티핑은 모든 추가적인 피드백과 함께 전체 기후 체계가 고려되는 즉시 사라질 것이라고 생각할 수 있다"고 우려했다. 또한 아목 붕괴의 결과 중 일부를 지도화했다. 일부 지역에서는 대서양의 해수면이 1미터 상승해 많은 해안 도시가 침수될 것이며, 아마존의 우기와 건기가 뒤바뀌면서 이미 약해진 열대우림이 한계점을 넘어설 가능성이 있다. 연구팀은 전 세계의 기온은 훨씬 더 불규칙하게 변동할 것으로 예측했다. 즉, 남반구는 더 따뜻해질 것이며, 유럽은 기온이 급격히 낮아지고 강우량이 줄어들 것이다. 현재의 온난화 추세와 비교하면 지금보다 10배나 빠른 속도로 변화가 일어나 적응이 거의 불가능할 것이라고 전망했다. 웨스틴은 "우리가 놀란 것은 티핑이 일어나는 속도였다"라며 "이는 엄청난 일이 될 것이다"라고 말했다. 그는 이러한 현상이 내년에 일어날지 아니면 다음 세기에 일어날지 아직 데이터가 충분하지 않지만, 일단 발생하면 인류의 시간 척도에서 돌이킬 수 없는 변화가 일어날 것이라고 우려했다. 웨스틴은 "우리는 그 방향으로 나아가고 있다. 그건 좀 무서운 일이다"라며 "우리는 기후 변화를 훨씬 더 심각하게 받아들여야 한다"고 강조했다. 실제로 2023년에 아마존 열대우림에 발생한 심각한 가뭄은 기후 변화의 파괴적인 효과를 분명히 드러냈다. 이러한 가뭄의 발생 빈도는 지구 온난화로 인해 30배 증가한 것으로 분석됐다. 이번 가뭄으로 인해, 지구상에서 가장 중요한 탄소 저장소 중 하나인 아마존 열대우림의 수많은 나무들이 죽어나가면서 대규모의 이산화탄소를 방출했고, 이는 지구 온도의 추가 상승을 초래할 위험이 있다.
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- 산업
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대서양 순환, '기후 시스템 붕괴' 위기 임박
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단식, 염증 예방 효과 입증
- 단식은 염증 감소에 도움이 될 수 있다는 연구결과가 발표됐다. 케임브리지의 과학자들은 단식이 많은 만성 질환의 근본 원인인 염증을 감소시키는 데 유용한 새로운 방법을 제시할 수 있다는 것을 발견했다. 이는 신체 면역 체계의 잠재적으로 해로운 부작용을 줄일 수 있는 가능성을 나타낸다. 미국 건강 의학 매체 메디컬익스프레스(MedicalXpress)는 단식이 아라키돈산이라고 알려진 혈액 내의 화학 물질 수치를 증가시키는 방식으로 염증을 억제한다는 연구 논문을 소개했다. 이 연구는 'NLRP3 인플라마솜의 아라키돈산 억제가 단식의 항염 효과를 설명하는 메커니즘'이라는 제목으로 국제 저명 학술지 '셀 리포트(Cell Reports)'에 실렸다. 연구원들은 아스피린과 같은 약물의 유익한 효과 일부를 설명하는 데 이 연구가 도움이 될 수도 있다고 지적했다. 과학자들은 오랫동안 고칼로리 서구식 식단이 비만, 제2형 당뇨병, 심장병 등 만성 염증과 관련된 질병의 위험을 증가시킬 수 있다는 사실을 인식해 왔다. 이러한 식단은 우리의 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 염증은 우리 몸이 부상이나 감염에 대응하는 자연스러운 방식이다. 그러나 이 반응은 인플라마솜(염증 조절 복합체)을 포함한 여러 메커니즘을 통해 촉발될 수 있으며, 이는 세포 내에서 경보 역할을 하여 신체가 손상을 감지하고 염증을 유발하여 보호하도록 한다. 그러나 인플라마솜은 의도치 않게 염증을 유발할 수 있으며, 그 중 하나의 기능은 원하지 않는 세포를 제거하고 세포 내용물을 방출하여 염증을 유발하는 것이다. 케임브리지 대학교 의과대학의 클레어 브라이언트(Clare Bryant) 교수는 많은 인간 질병에서 만성 염증의 원인과 특히 인플라마솜의 역할에 대한 깊은 관심을 표했다. 브라이언트 교수는 "최근 몇 년 동안 드러난 바에 따르면, NLRP3 인플라마솜은 비만, 죽상동맥경화증, 알츠하이머병, 파킨슨병과 같은 다양한 주요 질병뿐만 아니라 서구 세계에서 노년층에게 흔한 여러 질병에서 매우 중요한 역할을 한다는 것이다"라고 말했다. 단식이 염증 감소에 도움을 줄 수 있다는 것은 알려져 있지만, 그 이유는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 이러한 질문에 답하기 위해, 브라이언트 교수의 연구팀은 케임브리지 대학교와 미국 국립 보건원과 함께 24시간 동안 단식한 후 500kcal의 식사를 한 사람과 단식하지 않고 500kcal의 식사를 한 21명의 참가자들의 혈액 샘플을 분석하는 연구를 진행했다. 연구팀은 칼로리 섭취를 제한할 때 아라키돈산(일종의 다불포화지방산)이라는 지질 수치가 상승한다는 것을 발견했다. 지질은 에너지 저장, 세포 간 정보 전달 등 우리 몸에서 중요한 기능을 수행하는 분자다. 참가자들이 식사를 재개하자 아라키돈산 수치가 감소하는 현상도 관찰했다. 이 연구진은 아라키돈산이 면역 세포의 NLRP3 인플라마좀 활동을 억제한다는 사실을 실험실에서의 연구를 통해 발견했다. 이러한 발견은 연구팀에게 큰 놀라움을 주었는데, 이전에는 아라키돈산이 염증을 감소시키는 것이 아니라 증가시킨다고 추정했기 때문이다. 하지만 단식은 모든 사람에게 적합한 것은 아니다. 특히 당뇨병 환자나 저혈당증 환자는 단식을 하지 않도록 주의해야 한다. 그러므로 단식을 시작 하기 전 의사와 상담하는 것이 중요하다. 한편, 간헐적 단식은 건강 유지에 도움을 줄 수 있다. 우리 몸은 주로 포도당을 주요 에너지 원으로 활용하지만, 음식 섭취가 없는 긴 시간 동안에는 지방 조직에 저장된 지방산을 에너지로 사용하기 시작한다. 이는 간헐적 단식이 몸을 지방 사용에 더 효율적인 상태로 전환시키는 주요 효과 중 하나다. 이 방법은 또한 인슐린 저항성 개선에도 효과적이다. 단식을 함으로써 인슐린 분비가 쉬어 혈당 조절에 필요한 인슐린의 양이 감소하므로, 공복 상태에서도 혈당 조절이 필요 없게 되고, 이는 인슐린 민감도를 향상시켜 인슐린 저항성을 개선할 수 있다고 알려져 있다. 단식 시 주의해야 할 사항도 있다. 의료 전문가들은 단식이 근육 손상을 초래할 수 있기 때문에, 충분한 단백질 섭취와 함께 근력 운동을 병행할 것을 권장하고 있다.
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- 생활경제
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단식, 염증 예방 효과 입증
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[퓨처 Eyes(23)] 우주에서 인간을 돕는 로봇, 현실이 되다?
- 미국 항공우주국(NASA·나사)은 우주에서 사용할 휴머노이드 로봇을 연구하고 있다. 나사는 앞으로 수십 년 이내에 인간 우주비행사를 달로 보내고, 달 궤도에 우주 정거장을 건설하고, 달 표면에 영구 기지를 건설하고, 우주 비행사를 화성에 보낼 계획이다. 아울러 심우주 탐사와 외계 거주지를 개발하기 위한 연구의 일환으로 로봇 팔과 멀티 다기능 그리퍼 등도 속속 개발되고 있다. 나사가 연구중인 휴머노이드 로봇 '발키리'는 높이 188cm, 무게 136kg이다. 북유럽 신화에 나오는 여성의 이름을 딴 우주 개발용 휴머노이드 로봇 발키리는 텍사스 휴스턴에 있는 존슨 우주 센터에서 실험 중이다. 나사에 따르면 발키리는 자연재해가 발생한 지역과 같은 '열화되거나 손상된 인체 공학적 환경'에서 작동하도록 설계됐다. 과학자들은 발키리와 같은 휴머노이드 로봇은 언젠가 우주에서 작동할 수 있을 것으로 전망했다. 휴머노이드(humanoid·인간형 로봇)는 일반적으로 인간과 마찬가지로 몸통, 머리, 두 팔, 두 다리를 가지고 있다. 휴머노이드 로봇은 사람의 동작을 모방하거나 일정한 작업을 수행하는 데 사용될 수 있다. 휴머노이드 로봇은 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 서비스 분야에서는 응대, 안내, 보조 및 도움을 제공하여 인간의 업무 효율성을 높이고 고객 만족도를 향상시킨다. 또한, 제조업이나 건설 현장과 같은 위험하거나 인간이 작업하기 어려운 환경에서도 활용되어 안전성을 높이고 생산성을 향상시킨다. 인간과의 자연스러운 상호작용 역시 휴머노이드 로봇의 주요 장점이다. 의료 분야에서는 환자 돌봄이나 재활 치료, 교육 분야에서는 맞춤형 학습 환경 제공, 엔터테인먼트 분야에서는 몰입형 경험을 제공한다. 또한 우주 탐사 분야에서 휴머노이드 로봇은 위험한 환경에서 인간 대신 작업을 수행하는 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 로이터에 따르면 엔지니어들은 올바른 소프트웨어를 활용해 휴머노이드가 인간과 동일한 수준의 인지 능력, 작업 수행 능력, 사회적 상호작용 능력을 달성하도록 돕고 있다. 여기에는 인간과 동일한 언어 사용, 문제 해결 능력, 감정 표현 능력 등을 포함하며, 휴머노이드가 컴퓨터, 스마트폰, 생산 도구, 의료 기기 등 다양한 도구와 장비를 사용할 수 있게 될 것으로 예상된다. 나사의 덱스트로스 로봇공학팀(Dexterous Robotics Team·숙련된 로봇공학팀)의 리더인 숀 아지미(Sean Azimi)에 따르면 휴머노이드는 태양 전지판을 청소하거나 우주선 외부의 결함 있는 장비를 검사하는 것과 같은 우주에서 위험한 작업을 수행할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 아지미는 "우리는 휴머노이드로 인간 우주 비행사를 대체하려는 것이 아니다. 지루하고 더럽고 위험한 일에서 해방시켜 그들이 더 발전된 활동에 집중할 수 있도록 하는 것"이라고 말했다. 또한 나사는 텍사스 오스틴에 본사를 둔 로봇 회사인 앱트로닉(Aptronic)과 파트너십을 맺고 지상용으로 개발된 휴머노이드가 향후 우주에서 어떤 작업을 도울 수 있는지에 대해서도 연구하고 있다. 아폴로 휴머노이드 앱트로닉의 휴머노이드 '아폴로'는 지상의 창고 및 제조 공장에서 상품을 옮기고, 팔레트를 쌓고, 기타 공급망 관련 작업을 수행할 수 있을 것으로 기대된다. 아폴로는 빠르면 2025년 초에 기업에서 사용할 수 있을 것으로 예상된다. 닉 페인(Nick Payne) 앱트로닉 최고기술책임자는 아폴로가 인간과 비교했을 때 내구성과 기타 측면에서 강점을 가지고 있다고 말했다. 페인은 "우리는 이 시스템을 하루 22시간 온라인 상태로 유지하는 것을 목표로 하고 있다"라고 말했다. 그는 "아폴로에는 교체 가능한 배터리가 있어서 4시간 동안 작업하고 배터리를 교체한 다음 계속 작업할 수 있다"라고 설명했다. 제프 카르데나스(Jeff Cardenas) 앱트로닉 최고경영자(CEO)는 새로운 소프트웨어의 개발로 아폴로의 역량이 향상됨에 따라 가능성은 무한하다고 말했다. 카르데나스 CEO는 "우리는 창고와 제조 현장으로 시작했지만 소매, 배송, 심지어 비정형 공간이라고 불리는 구조화되지 않은 공간으로 확장하고 있다"라며 아폴로의 활동 영역이 다양한 분야로 확장가능하다고 설명했다. 나사의 아지미(Azimi) 연구원은 앞으로 몇 년 안에 비정형 영역인 우주에 로봇에 포함될 수 있을 것으로 예상했다. 그는 "아폴로와 같은 로봇은 모듈성을 염두에 두고 설계되어 많은 응용 분야에 적용할 수 있다"라고 말했다. 이어 "나사가 알아내려고 노력하는 것은 바로 이 부분이다. 중요한 부족 부분은 무엇인지, 지상 시스템을 우주로 가져가고 우주에서 작동할 수 있다는 확신을 갖기 위해 미래에 어디에 투자해야 합니까?"라고 되물었다. 멀티 모드 그리퍼 개발 테크 익스플로어에 따르면 하버드 존 A. 폴슨 공학 및 응용과학 대학(SEAS)의 연구원 그룹이 탄력 있고 자율적인 심우주 및 외계 거주지를 개발하기 위한 연구의 일환으로 지난 4년 동안 로봇 팔과 그리퍼 개발을 진행했다. 회복력 있는 외계 서식지 연구소(RETHi)는 퍼듀 대학교가 주도하며, SEAS, 코네티컷 대학교, 샌안토니오 텍사스 대학교와 협력하고 있다. 이 연구소의 목표는 "예상되는 장애와 예상치 못한 장애에 적응하고 흡수하며 신속하게 복구할 수 있는 탄력적인 심우주 서식지를 설계하고 운영하는 것"이다. SEAS의 로봇공학 선임 연구원인 저스틴 워펠은 자율 로봇이 서식지의 손상된 부품을 수리하거나 교체할 수 있는 기술을 개발하는 팀을 이끌고 있다. 워펠은 "임무 수행 중에 운석이 서식지를 침범했는데 승무원이 수리할 수 없다면 어떻게 될까요?"라고 반문했다. 그는 "또는 우주비행사들이 근무하는 시간 중에 이런 일이 발생하면 우주비행사들은 다른 긴급 상황으로 바빠질 수 있다. 일상적인 상황에서도 마찬가지로, 필터 교체부터 청소까지 우주비행사의 소중한 시간을 빼앗는 정기적인 유지보수 작업이 많이 있다. 이는 로봇이 이러한 작업을 수행한다는 것을 의미한다"고 설명했다. 2019년에 프로젝트가 시작된 이래, 로버트 우드, 해리 루이스 및 말린 맥그라스 SEAS 공학 및 응용과학 교수를 포함한 워펠과 그의 팀은 새로운 로봇 팔과 그리퍼, 인간과 로봇의 협업을 개선하는 새로운 시스템, 로봇 친화적인 장비를 설계하는 새로운 방법을 개발해 왔다. 심우주 거주지용 다기능 도구 개발 인공지능(AI) 기반의 습관 형성 앱인 '스마트햅(SmartHab)'을 위한 로봇을 설계할 때 가장 큰 과제 중 하나는 심우주 거주에 필요한 다기능성이다. 자동차나 창고 건설에 사용되는 로봇과 같은 대부분의 산업용 로봇은 고도로 전문화되어 있으며 몇 가지 특정 작업만 수행한다. 하지만 심우주 거주지에는 수십 대의 특수 로봇을 설치할 공간이 없다. 대신 한 대 또는 몇 대의 다기능 로봇이 긴급 수리를 비롯한 다양한 작업을 수행할 수 있어야 한다. 이를 위한 한 가지 프로젝트는 다양한 유형의 물체를 다양한 방식으로 잡을 수 있도록 모양을 바꿀 수 있는 '멀티 모드 그리퍼'를 개발하는 것이었다. 우드는 "사람의 손은 높은 정밀도가 필요하거나 큰 힘을 필요로 하거나 규정 준수를 통해 이점을 얻을 수 있는 등 다양한 기능에 적응할 수 있다"고 말했다. 그는 멀티 모드 그리퍼에 대해 "이 디자인은 이와 유사한 적응형 동작을 포착하여 하나의 그리퍼로 가능한 작업의 범위를 늘리려고 시도한다"고 설명했다. IEEE에 게재된 논문에서 워펠과 하버드 디자인 대학원(HGSD) 및 한국 부산대학교의 공동 연구진이 포함된 연구팀은 손가락의 관절 수를 변경할 수 있도록 재구성할 수 있는 소위 '가위 링크'로 만든 손가락이 달린 그리퍼를 개발했다. 이 그리퍼에는 세 가지 모드가 있다. 첫 번째 모드에서는 손가락이 짧고 구부러지지 않아서 물체를 강력하고 안전하게 잡을 수 있다. 두 번째 모드에서는 손가락에 관절이 생겨 그리퍼가 손으로 조작할 수 있어 물체를 놓지 않고도 이동하고 회전할 수 있다. 마지막 모드에서는 관절이 두 개 더 추가되어 손가락이 물체의 모양에 수동적으로 적응하고 접촉 압력을 분산할 수 있어 불규칙한 모양이나 섬세한 물체를 잡을 때 유용하다. 이처럼 미래 우주 탐사에 필요한 휴머노이드 로봇과, 로봇 팔, 멀티 다기능 그리퍼 등이 속속 개발되고 있다. 그리퍼 관련 논문은 부산대학교의 권정한, SEAS 대학원생인 데이비드 봄바라와 클락 티플, HGSD의 이준행과 척 호버만, 그리고 우드가 공동 저자로 참여했다.
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[퓨처 Eyes(23)] 우주에서 인간을 돕는 로봇, 현실이 되다?
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'물의 행성' 97광년 너머 발견⋯지구형 행성 탐사 '이정표'
- 허블 우주 망원경(HST)이 60억 년 전에 형성된 외계행성을 둘러싼 물이 풍부한 대기를 감지했다. 포브스는 최근 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'를 인용해 이 외계행성 'GJ 9827d'은 태양계에서 불과 97광년 떨어져 있다며 이같이 보도했다. 미국 항공우주국(NASA·나사)에 따르면 외계행성 GJ 9827d는 지름이 지구의 약 2배이며 태양계의 해왕성 및 금성과 유사하다. 현재까지 대기에서 수증기가 감지된 가장 작은 외계행성이다. 지구형 행성은 태양계 내에서 지구와 비슷한 크기와 구조를 가진 행성을 말한다. 이러한 행성들은 지구와 우사한 특징을 가지고 있을 수 있으며, 물이나 기체로 된 대기를 포함한 환경을 가질 수 있다. 지구형 행성은 일반적으로 '금성형'과 '지구형'으로 분류된다. 이러한 행성들은 지구와 비슷한 크기와 질량을 가지며, 가스나 암석으로 이루어진 지표를 가지고 잇을 가능성이 크다. 이러한 지구형 행성 중에서 지구와 가장 비슷한 특성을 가진 것으로는 금성이 유명하다. 지구형 행성 특징 규명에 접근 물고기자리 방향의 외계행성 GJ 9827d에서 물을 발견한 것은 획기적인 사건이다. 물고기자리는 천문학에서 중요한 별자리 중 하나로 우리 은하의 방향을 나타내는 방향 지시자로도 사용된다. 물고기자리에는 명확한 주요 별이 많이 없지만, 여러 개의 밝은 별들이 모여 있는 모양이 물고기의 형상을 형성한다. 이번 연구 결과를 발표한 천문학자 팀 중 한 명인 독일 막스플랑크 천문연구소의 외계행성 대기물리학 부서를 총괄하는 로라 클라이드버그(Laura Klydeberg)는 보도자료를 통해 "진정한 지구형 행성의 특징에 한 발짝 더 다가서게 됐다"고 말했다. 이번 수증기 검출로 은하계에 존재하는 물이 풍부한 행성에 대한 이해가 비약적으로 발전할 수 있을 것으로 보인다. 행성에 물이 있는지 여부는 생명체 존재 가능성을 판단하는 데 매우 중요한 요소로 여겨지기 때문이다. 미국과 중국, 인도 등 우주 강국이 달 남극 탐사에 집중하는 것도 바로 물이 있기 때문이다. 연구팀 중 한 명인 캐나다 몬트리올대 트로티에 외계행성연구소(iREx)의 비욘 베네케는 "물이 풍부한 대기를 가진 행성이 태양계 외곽 항성계에 실제로 존재할 수 있다는 것을 대기 탐지를 통해 직접적으로 증명한 것은 이번이 처음일 것"이라고 말했다. 베케네는 "이는 암석성 행성의 대기 보유율과 다양성을 규명하는 데 있어 중요한 진전이다"라고 평가했다. 이번 연구 결과를 담은 논문은 '천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)'에 게재됐다. 고온다습한 행성 GJ 9827d는 주별(주로 별자리를 의미함)에 가깝기 때문에 금성처럼 고온다습한 행성일 가능성이 있다. 하지만 행성 대기의 주성분이 물인지, 아니면 수소를 많이 함유한 희박한 대기인지는 아직 밝혀지지 않았다. GJ 9827d에 대해 문제가 되는 것은 그 나이와 주별과의 근접성이다. 형성된 지 60억 년이 지났기 때문에 주별의 강력한 복사로 인해 초기부터 존재했던 수소의 대부분을 잃어버렸을 것으로 추정된다. 베케네는 "비교적 작은 행성을 조사하다 보면 어느 순간 행성에서 수소가 사라지고 이산화탄소를 주성분으로 하는 금성에 더 가까운 대기를 갖게 되는 전환점이 있을 것"이라고 설명했다. 절반은 물, 나머지 절반은 암석 추정 또 다른 가능성은 GJ 9827d가 수증기를 포함한 수소가 풍부한 외계행성(슈퍼지구보다 크고 해왕성형 행성보다 작은 외계행성)으로 수증기가 풍부한 외곽 가스층(수소와 헬륨으로 구성된 외곽 가스층)을 여전히 보유하고 있을 가능성이 있다. 그밖에 또 다른 가능성으로는 목성의 위성인 유로파의 온도를 높인 것과 같은 천체일 수도 있다. 유로파의 얼음 껍질 아래에는 지구의 두 배에 달하는 물이 존재한다. 베게네는 "GJ 9827d는 반은 물이고 반은 암석인 행성일 수 있다"고 지적했다. 그는 "작은 암석질 본체 위쪽에는 다량의 수증기가 있을 것"이라고 덧붙였다. 만약 GJ 9827d에 물이 풍부한 대기가 남아있다면, 주성(개별적인 하나의 별)에서 멀리 떨어진 곳에서 형성된 후 주성 근처로 이동한 것이 분명하다. 연구팀은 최근 제임스 웹 우주망원경(JWST)으로 GJ 9827d를 관측해 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 클라이드버그는 "이 관측 데이터로 무엇이 밝혀질지 눈으로 확인할 수 있기를 매우 고대하고 있다"고 말했다. 그는 "물의 행성 문제를 완전히 해결할 수 있기를 바란다"고 기대했다. 한편, 나사는 지난 1월 31일 태양보다 작고 차가운 적색 왜성을 도는 지구 질량 1.5배의 '슈퍼 지구'를 발견했다고 공식 발표했다. 나사에 따르면 'TOI-715 b'로 명명된 이 행성은 잠재적으로 생명체 거주 가능한 행성으로 추정된다. 발견 과정은 NASA 주관 트랜짓 엑소플래닛 서베이 위성(TESS)을 통해 이루어졌다. 나사는 발표문을 통해 "추가 조사가 필요한 '슈퍼지구'는 천문학적 기준으로 볼 때 우리와 상당히 가까운 137광년 떨어진 작고 붉은 별을 돌고 있다"면서 "동일한 항성계 내에 지구 크기의 두 번째 행성이 있을 수도 있다"고 설명했다. 이처럼 우주 과학의 발달로 슈퍼 지구 혹은 물이 존재하는 지구와 유사한 별의 존재가 속속 밝혀지고 있다.
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'물의 행성' 97광년 너머 발견⋯지구형 행성 탐사 '이정표'
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우주에서 기른 양상추, 식중독 위험 높아
- 우주 무중력 환경에서 재배한 상추가 지구에서보다 대장균 등 세균에 감염되기 쉬워 식중독 위험이 놓다는 충격적인 연구 결과가 발표됐다. 미국 델라웨어 대학 연구팀은 우주 공간에서 자란 상추가 지구의 상추보다 대장균과 살모넬라 같은 박테리아 감염에 더 취약하다고 발표했다고 포브스 재팬(Forbes JAPAN)이 최근 보도했다. 지난 1월 9일 학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'와 'npj 극미세중력(npj Microgravity)'에 게재된 이 연구는 국제우주정거장(ISS)의 무중력 환경을 모방한 조건에서 재배한 상추가 박테리아에 감염되기 쉽다는 것을 보여주었다. 상추는 지금까지 ISS의 수경재배실에서 3년 이상 재배되어 우주비행사들의 식량으로 사용되어 왔다. 하지만 연구진은 식중독이 발생하면 임무가 중단될 수 있다고 우려하고 있다. 델라웨어대 연구팀은 ISS의 무중력 환경을 모방한 조건에서 양상추를 재배했다. 그 결과 식물이 숨을 쉬기 위해 잎과 줄기에 있는 기공은 박테리아와 같은 스트레스 요인을 감지하면 보통 식물을 보호하기 위해 닫힌다는 것을 발견했다. 그러나 미세중력 시뮬레이션을 통해 상추에 박테리아를 넣었을 때 잎채소는 기공을 닫는 대신 크게 열어놓는 것으로 나타났다. 델라웨어대 식물토양과학과 졸업생이자 논문의 주저자인 노아 토트라인(Noah Totline)은 "스트레스라고 생각되는 것을 주었음에도 불구하고 (상추의 기공이) 열려 있었다는 것은 정말 예상치 못한 일이었다"고 말했다. 연구팀은 결국 살모넬라균이 지구상의 일반적인 조건보다 극미세중력 조건에서 잎 조직에 더 쉽게 침투할 수 있다는 것을 발견했다. 델라웨어대학교 생명공학연구소의 미생물 식품안전학 교수인 칼리 쿠니엘(Kari Knier)은 "우리는 현재 ISS에 살고 있는 사람들과 미래에 우주정거장에서 살게 될 사람들을 위해 우주에서의 위험을 줄여야 한다"고 말했다. 그는 "우리는 우주에서 재배되는 식물과 인간 병원균의 상호작용을 더 잘 이해할 필요가 있다"고 덧붙였다. 연구팀에 따르면 가까운 미래에 더 많은 사람들이 우주에서 생활하게 될 것이지만, 수경재배로 상추를 재배하는 것은 비교적 쉬운 일로 여겨진다. 쿠니엘 교수는 "이 위험을 줄이기 위해 멸균된 종자를 사용하는 것이 한 가지 대책으로 생각된다. 하지만 미생물이 우주 재배 공간에도 존재하고, 식물에 부착될 가능성도 있다"고 지적했다. 이번 연구 결과는 우주에서 식량을 생산하는 데 있어 새로운 과제를 제시한다. 무중력 환경에서 식물이 박테리아에 감염되기 쉽다는 사실은 우주 식량 생산의 안전성을 높이기 위한 새로운 기술 개발이 필요하다는 것을 의미한다. 연구팀은 앞으로 우주 환경에서 식물의 면역 체계를 강화하는 방법, 우주 재배 공간의 미생물 오염을 줄이는 방법 등에 대한 연구를 진행할 계획이다.
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- 산업
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우주에서 기른 양상추, 식중독 위험 높아
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달의 축소, NASA 달 탐사에 미치는 영향은?
- 달이 지속적으로 수축하는 현상이 미래 달 탐사에 영향을 미칠 것이라는 주장이 제기됐다. 미국 매체 크론 등 다수 외신은 미 항공우주국(나사·NASA)는 달이 줄어들고 있다는 사실을 수년 전부터 알고 있었다고 전했다. 과학자들은 2019년 달이 지난 수억 년 동안 약 46m(약 150피트) 정도 줄어들었다고 추정했다. 워싱턴 스미소니언 연구소의 최근 연구에 따르면 달의 내부는 냉각되고 있으며, 부서지기 쉬운 지각에 균열이 생겨 한 조각이 다른 조각 위로 미끄러지는 '추력 단층'이 발생하여 달 지진을 유발할 수 있다. 이는 적어도 5년 전까지만 해도 과학계에서 통용되던 상식이었다. 비즈니스 인사이더는 동료 심사를 거친 행성 과학 저널(Planetary Science Journal)에 발표된 새로운 연구에 따르면 달의 추력 단층 중 일부는 NASA의 유인탐사선 계획인 아르테미스 III 임무를 위한 잠재적 착륙 지점 근처에 있으며 장기적인 달 정착에 문제가 될 수 있다고 전했다. 달 남극의 위험 아르테미스III 임무는 물 얼음을 포함한 중요한 자원이 있는 달 남극 근처에 우주 비행사를 착륙시키는 것을 목표로 하고 있다. 1972년 이후 인간이 달 표면에 발을 디딘 것은 아르테미스호가 처음이다. NASA 보도 자료에 따르면 달 남극에서는 작은 진동에도 산사태가 발생할 수 있으며, 이는 우주 비행사에게 위험할 수 있다. 달 축소 관련 논문의 수석 저자인 스미소니언의 톰 와터스(Tom Watters)는 뉴스위크와의 인터뷰에서 "아르테미스 3호와 같은 단기 임무는 강하고 얕은 월진이 드물기 때문에 위험할 것 같지 않다"고 말했다. 하지만 NASA가 2030년까지 실현할 것으로 예상하는 장기적인 달 정착 계획에는 더 큰 위험이 있다. NASA의 오리온 달 탐사선 프로그램 책임자는 2022년 BBC와의 인터뷰에서 "우리는 사람들을 달 표면으로 내려보낼 것이고, 그들은 달 표면에서 살면서 탐구할 것"이라고 말했다. 지구의 지진보다 더 강할 수 있는 달의 지진 달은 시간이 지날수록 계속해서 줄어들고 있으면서 새로운 단층이 생겨날 가능성이 높아지고 있다. 또한 단층이 생기면 달의 지진(월진)이 발생할 수 있다. 와터스와 다른 연구자들은 달 남극의 섀클턴 분화구 벽을 따라 지진이 산사태를 일으킬 수 있다고 예측하는 모델을 만들었다. 이 연구의 공동 저자인 니콜라스 슈머는 소행성과 혜성 또한 달 표면을 파괴했다고 성명에서 말했다. 슈머는 "느슨한 퇴적물로 인해 흔들림과 산사태가 발생할 가능성이 매우 높다"고 말했다. 연구팀은 미끄러지는 추력 단층이 1969년과 1977년 사이에 일련의 달 지진을 일으켰다고 추정했다. 당시 아폴로 우주비행사들은 임무 수행 중 달에 지진계를 설치해 지진을 감지했다. 와터스는 CNN에 "이러한 지진은 지구 기준으로는 비교적 가벼운 수준이었지만(가장 큰 지진은 규모 5.0), 달의 낮은 중력으로 인해 더 심하게 느껴졌다고 말했다. 과학자들은 달에 영구적인 기지를 설치할 때 단층의 위치와 안정성을 반드시 고려해야 한다고 강조했다. 단층 위에 기지를 설치하면 지진 발생 시 큰 위험에 처할 수 있기 때문이다. 유인 달탐사선 아르테미스 임무 연기 한편, NASA는 지난 1월 9일(현지시간) 보도자료를 통해 유인 탐사선으로 달 궤도를 도는 아르테미스 프로그램 2단계 계획(아르테미스Ⅱ)을 2025년 9월로, 우주비행사를 달에 착륙시키는 3단계(아르테미스Ⅲ) 계획을 2026년 9월로 연기한다고 밝혔다. 민간 우주 기업 아스트로보틱의 달 착륙선 페레그린이 지구에서 발사된 직후 연료 누출로 인해 달 탐사 임무를 포기해야 하는 상황이 발생하자 NASA는 이 같은 결정을 내렸다. 당초 NASA는 아르테미스Ⅱ 임무로 올해 11월 우주비행사 4명을 태운 탐사선을 달 궤도에 보냈다가 지구로 귀환시키고, 내년에는 이들을 달에 착륙시키는 아르테미스Ⅲ 임무에 들어갈 계획이었다. 하지만 이번 발표에 따라 아르테미스의 단계별 추진 일정은 약 1년씩 늦춰지게 됐다. NASA는 2022년 12월에 진행된 아르테미스 1단계에서 무인 우주선 오리온의 달 궤도 비행 임무에서 여러 문제가 발생했다고 밝혔다. 해당 팀은 배터리 문제와 공기 환기, 그리고 온도 제어를 담당하는 회로 구성 요소에 관한 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다. 당시 NASA는 우주비행사를 모방한 마네킹을 태워 달 궤도를 비행하는 임무를 수행했다. 무인우주선 오리온은 우주발사시스템(SLS) 로켓에 실려 발사되어 25일 만에 성공적으로 지구에 귀환했지만, 이러한 문제들로 우주비행사의 안전을 보장하기 위해 추가적인 보완이 필요하다고 NASA가 설명했다. 달 탐사는 새로운 가능성을 제공하지만 동시에 위험과 불확실성이 가득한 곳이다. 아르테미스 III 임무를 성공적으로 수행하고 달 남극에 안전하게 정착하기 위해서는 달의 축소와 월진을 대비한 과학적 연구, 기술 개발, 그리고 철저한 준비가 필요하다.
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- 산업
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달의 축소, NASA 달 탐사에 미치는 영향은?
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NASA, 137광년 떨어진 '슈퍼지구' 발견⋯거주 가능성 높아
- 미 항공우주국(NASA·나사)은 태양보다 작고 차가운 적색 왜성을 도는 지구 질량 1.5배의 '슈퍼 지구'를 발견했다고 NDTV가 4일(현지시간) 보도했다. NASA에 따르면 이는 잠재적으로 생명체 거주 가능한 행성으로 추정되며, TOI-715 b로 명명됐다. 발견 과정은 NASA 주관 트랜짓 엑소플래닛 서베이 위성(TESS)을 통해 이루어졌다. NASA는 지난 1월 31일 공식 발표문을 통해 "추가 조사가 필요한 '슈퍼지구'는 천문학적 기준으로 볼때 우리와 상당히 가까운 137광년 떨어진 작고 붉은 별을 돌고 있다"면서 "동일한 항성계 내에 지구 크기의 두 번째 행성이 있을 수도 있다"고 설명했다. 행성 TOI-715 b는 지구보다 1.5배 크고, 모항성을 19일(1년=19일)만에 도는 짧고 낯선 공전 주기를 갖고 있다. 행성 b는 모항성 주위의 '보존적' 거주 가능 영역 내에서 궤도를 돌고 있다. 하지만 NASA는 행성 표면에 액체 물이 존재하기 위해서는 적절한 대기 등 다른 여러 요소가 필요하다고 강조했다. 생명체 거주 가능 영역은 좀 더 엄격한 기준을 적용하며, 현재 관측 결과만으로는 정확한 판단을 내리기 어렵다는 입장이다. 또한 같은 항성계 내에 TOI-715 b보다 약간 더 작은 또 다른 지구 크기의 행성이 존재할 수도 있다고 덧붙였다. TOI-715 b가 도는 별은 적색 왜성이다. 적색 왜성은 태양보다 작고 차가운 별 종류로, 이러한 별 주변에서는 암석 행성이 가깝게 붙으면서도 생명체 거주 가능 영역 내에 머물 수 있다는 특징이 있다. 또한 짧은 공전 주기 덕분에 우주 망원경을 통한 관측 기회가 많아 연구에 유리하다. NASA는 "만약 이 태양계에서 지구 크기의 두 번째 행성이 확인된다면, 지금까지 TESS가 발견한 행성 중 가장 작은 거주 가능 영역의 행성이 될 것"이라면서 "이번 발견은 또한 거주 가능 영역에서 지구 크기의 행성을 발견함으로써 TESS에 대한 초기 예상을 뛰어넘었다"고 평가했다. 하지만 NASA는 앞으로 제임스 웹 우주 망원경을 활용해 TOI-715 b의 대기 등 다양한 특성을 조사해야 정확한 평가가 가능하다고 설명했다. NASA에 따르면 거주 가능 행성으로 추정되는 '슈퍼 지구'는 영국 버밍엄 대학교의 조지나 드랜스필드(Georgina Dransfield)가 이끄는 국제 과학자팀이 발견했다. 이 연구은 2024년 1월 '황도 남극 근처의 M4 항성인 TOI-715가 주관하는 1.55 R⊕ 거주 가능 영역 행성' 발견에 관한 논문을 "왕립 천문학회 월간지"에 발표했다. 이 행성을 확인하는 데 사용된 국제적인 시설에는 제미니-사우스, 라스 쿰브레스 천문대 망원경, ExTrA 망원경, 스페쿨루스 네트워크, 트랩피스트-사우스 망원경 등이 포함된다. 이번 발견은 인류의 지구 외 생명체 탐사 노력에 중요한 발걸음이며, 향후 지속적인 연구를 통해 TOI-715 b의 생명체 거주 가능성 여부를 밝혀낼 수 있을 것으로 기대된다.
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NASA, 137광년 떨어진 '슈퍼지구' 발견⋯거주 가능성 높아
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UNIST, 실시간 변형 가능 메타 물질 개발
- 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 실시간으로 모양과 성질을 바꿀 수 있는 물질을 개발했다. 5일 UNIST 발표에 따르면, 신소재공학과 김지윤 교수와 제1저자 최준규 연구원 등 연구팀은 세계 최초로 실시간으로 물질의 모양과 특성을 조절할 수 있는 메타 물질을 개발했다. 기존 메타 물질은 설계된 모양과 특성을 바꿀 수 없거나 제한적으로만 변화할 수 있었지만, 이번 연구에서 개발된 메타 물질은 실시간으로 적재적소에 사용할 수 있다는 점이 특징이다. 메타 물질은 자연에 존재하는 물질과는 달리 특별한 물리적 특성을 가지도록 설계된 인공 물질이다. 예를 들어, 젤리와 같은 일반적인 물질은 세로 방향으로 누르면 가로가 늘어나지만, 메타 물질은 세로 방향으로 눌러도 가로가 줄어들 수 있다. 이러한 특성은 건축, 항공, 로봇 등 다양한 분야에서 응용될 수 있다. 다시 말하면, '메타 물질'은 일반적인 물질과는 다르게 극미세한 구조나 특수한 물성을 가진 물질을 지칭하는 용어다. 이러한 물질은 전자파 등의 에너지를 특별한 방식으로 상호 작용하거나 제어할 수 있는 특성을 갖고 있다. 최근의 연구에서는 메타 물질을 사용하여 광학 장치, 플렉서블 전자기기, 에너지 효율적인 소자 등의 다양한 응용 분야에서 혁신적인 기술이 개발되고 있다. 메타 물질은 주로 나노 기술이나 메타물질 공학을 통해 디자인되며, 다양한 형태와 특성을 갖추고 있다. UINST 연구팀은 메타 물질의 기본 단위 구조인 메타 픽셀에 액체 또는 고체로 변하게 만드는 녹는 점이 낮은 합금을 융합했다. 이어 융합된 합금의 상태가 변화하는 것을 픽셀 단위로 조절하면서 메타 물질의 다양한 성질을 구현했다. 또한, 융합된 합금을 활용하여 디지털 패턴의 정보(0=액체, 1=고체)를 표현하며, 사용자는 실시간으로 디지털 패턴 명령어를 입력할 수 있도록 설계됐다. 입력된 디지털 패턴을 통해 메타 물질의 모양, 강도, 변형 비율 등이 실시간으로 조절된다. 연구팀은 개발한 메타 물질의 활용하여 '적응형 충격 에너지 흡수 물질'을 시연했다. 이 물질은 예측하지 못한 상황에서 발생하는 충격에 따라 성질을 적절히 변형하고, 보호하는 대상에 전달되는 힘을 최소화해 손상이나 부상의 가능성을 줄였다. 연구팀은 또 메타 물질을 원하는 장소와 시간에 힘을 전달할 수 있는 '힘 전달 재료'로 성공적으로 활용했다. 김지윤 교수는 "개발한 메타 물질은 기존의 다양한 디지털 기술과 기기뿐만 아니라 딥러닝 등 인공지능 기술과도 원활하게 호환될 수 있다"며 "스스로 학습하고 주변 환경에 적응할 수 있는 혁신적인 신소재의 첫걸음이 될 것"이라고 말했다. 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'에 표지 논문으로 선정돼 지난달 25일 정식 출판됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 한국재료연구원 지원을 받았다.
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UNIST, 실시간 변형 가능 메타 물질 개발
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미지의 RNA 조각 '오벨리스크', 인간 장과 입에서 발견
- 과학자들이 인간의 장과 입 안에 존재하는 박테리아를 감염시키는 새로운 유형의 RNA 조각인 '오벨리스크'를 발견했다고 과학 학술지 네이처(Nature)가 최근 보도했다. 논문의 공동 저자이자 캘리포니아 스탠퍼드 대학교의 생화학자인 이반 젤루데프((Ivan Zheludev)와 그의 연구팀은 새로 발견된 납작한 원으로 이루어진 납작한 원 모양의 RNA에 '오벨리스크'라는 이름을 붙였다. 저자들의 분석에 따르면 이 원은 막대 모양의 구조로 접혀 있다. 표준 생명체로 간주하기에는 너무 작은 이 유전 물질 조각은 세포가 읽을 수 있는 정보를 전달하는 가장 작은 요소 중 하나이며, 이들이 암호화하는 염기서열은 과학계에서 처음 밝혀진 것이라고 네이처는 전했다. 젤루데프와 그의 연구팀은 바이로이드(viroids, 바이러스와 비슷한 작은 RNA)의 특징적인 원형 구조를 이용해 인간 대변의 RNA 데이터베이스에서 유사한 요소를 검색했다. 그 결과, 연구팀은 오벨리스크를 발견했다. 이 연구는 지난 1월 21일 '바이오아카이브(bioRxiv)' 프리프린트 서버에 게시됐으며, 아직 동료 심사를 거치지 않았다. 바이오아카이브는 생물학 분야의 프리프린트 서버로 과학자들이 아직 동료 검토를 거치지 않은 연구 결과를 공유하고 논의할 수 있는 플랫폼이다. 채플힐 노스캐롤라이나 대학의 세포 및 발달 생물학자 마크 페이퍼는 이 연구에 참여하지는 않았지만 "이 연구를 통해 과학적 발견이 가져다주는 기쁨에 대한 감각을 다시금 되살렸다고 말했다. 그는 "세상은 새로운 것들로 가득하다. 그리고 일단 찾기 시작하면 찾을 수 있다"고 했다. 납작한 원은 이전에도 바이러스와 비슷하지만 훨씬 작은 RNA로 만들어진 구조물인 '바이로이드'의 형태로 관찰된 적이 있다. 바이로이드는 1970년대에 처음 발견되었는데, 그 중 일부는 식물에 질병을 일으키는 것으로 밝혀졌다. 곧이어 과학자들은 인간에게 감염을 일으킬 수 있는 유사한 요소를 발견했다. 지난 5년 동안 다양한 동물과 곰팡이에서 바이러스와 유사한 요소가 발견됐다는 연구 결과가 속속 보고되었으며, 작년 논문에서는 이러한 요소가 박테리아에도 존재할 수 있다는 첫 번째 힌트를 제공했다. 오벨리스크는 많은 바이로이드와 동일한 모양을 갖고 있지만 유전자 서열은 매우 다르다. 즉, 서로 별개이지만 관련된 그룹을 구성하고 있음을 의미한다. 후속 검색 결과 모든 대륙의 사람들로부터 채취한 대변 샘플에서 수많은 오벨리스크가 발견됐다. 연구팀은 대부분 북미 지역 출신인 472명의 개인으로부터 수집한 장내 미생물군 샘플 중 약 10%에서 오벨리스크에 대한 증거를 발견했다. 오벨리스크가 인간의 건강에 어떤 영향을 미치는지는 아직 알려져 있지 않다. 연구팀은 오벨리스크 계열을 발견한 일반적인 구강 박테리아 스트렙토코커스 상귀니스(Streptococcus sanguinis)에서 그 해답을 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 마르케즈-몰린스와 부코비치는 S. 상귀니스는 성장하기 쉽기 때문에 과학자들이 이 박테리아를 사용하여 오벨리스크의 복제 방식, 박테리아에 미치는 영향, 단백질의 기능에 대한 의문을 해결할 수 있을 것이라고 가정하고 있다. 이러한 실험을 통해 생명의 기원에 대한 진실을 밝혀낼 수도 있다고 네이처는 전했다. 부코비치는 일부 과학자들은 바이로이드와 그 친척들이 작고 단순하며 자기복제 능력이 있기 때문에 지구상의 모든 생명체의 선구자라고 추측하고 있다고 말했다. 과학자들은 오벨리스크를 처음 발견했지만, 오벨리스크는 처음부터 우리를 형성했을지도 모른다는 분석도 있다. 향후 연구에서는 오벨리스크의 기능과 인간 건강에 미치는 영향에 대한 보다 자세한 조사가 필요하다. 젤루데프 연구원은 "오벨리스크는 생명체의 기본적인 구성 요소에 대한 새로운 통찰력을 제공한다. 이는 생명의 기원과 진화에 대한 우리의 이해를 크게 바꿀 수 있는 흥미로운 발견이다"라고 말했다.
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미지의 RNA 조각 '오벨리스크', 인간 장과 입에서 발견
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[퓨처 Eyes(22)] 초전도체 온-오프 스위치 개발, 혁신적 전력·통신 기술 기대
- 미국 과학자들이 온-오프 스위치가 있는 획기적인 초전도체 발견해 에너지 소비 감소의 길을 열었다. 최근 사이테크데일리 보도에 따르면, 워싱턴 대학교와 미국 에너지부(DOE) 산하 아르곤 국립연구소의 물리학자들이 온-오프 스위치 기능을 갖춘 새로운 초전도체를 발견했다. 초전도체는 특정 온도 아래에서 전기 저항이 완전히 사라지는 물질이다. 이 특징은 실제로는 매우 낮은 온도, 즉 절대 온도에 가까운 온도에서 유지되는데, 이를 초전도 상태라고 한다. 초전도체는 일반적으로 금속, 합금, 반도체 등 다양한 물질로 만들어질 수 있으며, 소수의 원자 또는 분자 구조에서 유래하는 특정한 전자-전자 상호작용이 초전도 상태를 유발한다. 따라서 초전도는 물질이 전류를 제로 저항으로 전달할 수 있는 양자역학적 상태로, 완벽한 전기 전송 효율을 가능하게 한다. 초전도체는 자기공명영상(MRI), 입자 가속기, 핵융합 반응로, 자기부상열차(마그레브 열차)와 같은 다양한 첨단 기술에서 강력한 전자석으로 활용된다. 또한, 초전도체는 양자 컴퓨팅 분야에서도 중요한 역할을 한다. 이 연구팀은 외부 자극에 반응하여 조절 가능한 독특한 특성을 지닌 초전도 물질을 개발, 에너지 효율적인 컴퓨팅과 양자 기술 발전에 기여할 수 있는 가능성을 제시했다. 이러한 발견은 첨단 연구 기법을 활용하여 이루어졌으며, 초전도 특성을 미증유의 방식으로 제어할 수 있는 능력을 통해 다양한 산업 응용 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 해당 물질은 향후 산업용 전자제품에서 초전도 회로로의 응용 가능성을 지니고 있다. 연구팀은 고급 광자 소스를 사용해 이 물질의 희귀한 특성을 검증함으로써 효율적인 대규모 컴퓨팅을 위한 새로운 길을 열었다. 산업용 컴퓨팅에 대한 수요가 증가함에 따라, 이에 대응하는 하드웨어의 크기와 에너지 소비의 증가는 주요 과제로 남아 있다. 이러한 문제에 대한 해결책 중 하나로, 에너지 소비를 크게 줄일 수 있는 초전도 소재의 개발이 주목받고 있다. 거대한 데이터 센터를 운영하는 서버의 온도를 대폭 낮춤으로써, 에너지 효율성을 극대화하여 대규모 컴퓨팅 작업을 수행할 수 있는 가능성을 제시했다. 초전도체란 무엇인가? 초전도체는 저항이 완전히 사라지는 특별한 물질을 말한다. 일반적인 전도체에서는 전기가 흐를 때 내부의 불순물이나 결정 구조 때문에 전자가 충돌하며 에너지를 손실하게 되는데, 이를 전기 저항이라고 한다. 이 저항으로 인해 전기 에너지가 열로 변환되어 손실된다. 그러나 초전도체는 특정 온도(임계 온도) 이하에서 전기 저항이 사라져 전기가 전혀 손실 없이 흐를 수 있게 한다. 초전도 현상은 1911년 헤이케 캄링 온네스에 의해 처음 발견되었으며, 이후 다양한 물질에서 초전도 현상이 관찰됐다. 초전도체는 그 특성으로 인해 많은 고급 기술과 응용 분야에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 초전도체를 이용하면 에너지 손실 없이 전기를 전송할 수 있으며, 매우 강력한 자기장을 생성할 수 있어 자기공명영상(MRI) 장비나 입자 가속기, 초전도 자석 등에 활용된다. 초전도체를 만드는 데 필요한 임계 온도는 물질에 따라 다르며, 초기에 발견된 초전도체는 극저온에서만 초전도 현상을 보였다. 그러나 1986년에 발견된 고온 초전도체는 비교적 높은 온도에서도 초전도 현상을 나타내 연구와 응용의 범위를 크게 확장시켰다. 고온 초전도체의 발견 이후, 상온에서 초전도 현상을 나타내는 물질을 찾기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 오늘날의 전자제품은 반도체 트랜지스터를 사용하여 전류를 빠르게 켜고 끄는 방식으로 정보 처리에 사용되는 2진법과 0진법을 생성한다. 이러한 전류는 전기 저항이 유한한 물질을 통과해야 하므로 에너지의 일부가 열로 낭비된다. 이것이 바로 시간이 지남에 따라 컴퓨터가 뜨거워지는 이유다. 초전도에 필요한 낮은 온도(보통 화씨 영하 200도 이상)로 인해 이러한 소재는 휴대용 장치에 사용하기에는 실용적이지 않다. 하지만 산업적 규모에서는 유용할 수 있다. 워싱턴 대학교의 슈아 산체스가 이끄는 연구팀은 뛰어난 조정 능력을 가진 특이한 초전도 물질을 조사했다. 이 결정은 철, 코발트, 비소 원자로 이루어진 초전도 층 사이에 강자성 유로피움 원자가 평평한 시트를 끼워 만든 결정이다. 산체스에 따르면 자연에서 강자성과 초전도를 함께 발견하는 것은 극히 드문 일이며, 일반적으로 한 단계가 다른 단계를 압도하기 때문이다. 산체스는 "초전도 층이 주변 유로피움 원자의 자기장에 의해 뚫리기 때문에 실제로는 매우 불편한 상황"이라며 "이것은 초전도를 약화시키고 전기 저항을 유한하게 만든다"고 말했다. 초전도 기술의 도전과 혁신 산체스는 아르곤에 있는 DOE 과학부 사용자 시설인 미국 최고의 X-선 광원 중 하나인 APS(Advanced Photon Source)에서 1년간 레지던트로 근무했다. 그곳에서 그는 DOE의 과학 대학원생 연구 프로그램의 지원을 받았다. 산체스는 APS 빔라인 4-ID 및 6-ID의 물리학자들과 협력하여 복잡한 물질의 미세한 세부 사항을 조사할 수 있는 포괄적인 특성화 플랫폼을 개발했다. 산체스와 공동 연구자들은 X-선 기술을 조합해 결정에 자기장을 가하면 '유로피움 자기장 선(europium magnetic field line)'이 초전도 층과 평행하도록 방향을 바꿀 수 있다는 것을 보여줄 수 있었다. 이렇게 하면 길항 효과가 제거되고 저항이 0인 상태가 나타난다. 과학자들은 전기적 측정과 X-선 산란 기술을 사용하여 물질의 거동을 제어할 수 있음을 확인할 수 있었다. 논문의 공동 저자인 아르곤의 필립 라이언은 "초전도를 제어하는 독립적인 파라미터의 특성은 이 효과를 제어하는 완전한 방법을 계획할 수 있다는 점에서 매우 매력적"라고 말했다. 라이언은 "이 잠재력은 양자 장치의 전계 감도를 조절할 수 있는 능력을 포함하여 몇 가지 흥미로운 아이디어를 제시한다"고 설명했다. 그런 다음 연구팀은 결정에 응력을 가하여 흥미로운 결과를 얻었다. 연구팀은 자기장의 방향을 바꾸지 않고도 자성을 극복할 수 있을 정도로 초전도가 증가하거나 자기장의 방향을 바꾸어도 더 이상 제로 저항 상태를 만들 수 없을 정도로 약화될 수 있음을 발견했다. 이 추가 매개변수를 통해 자성에 대한 소재의 민감도를 제어하고 맞춤 설정할 수 있다. 산체스는 "이 물질은 여러 위상 간의 경쟁이 치열하고, 작은 응력이나 자기장을 가하면 한 위상을 다른 위상보다 높여서 초전도를 켜고 끌 수 있기 때문에 흥미롭다"고 말했다. 그는 "대부분의 초전도체는 쉽게 전환할 수 없다"고 강조했다. '전기의 고속도로' 초전도체 전기가 물을 통과하는 것처럼, 초전도체는 전기가 저항 없이 흐르도록 하는 '전기의 고속도로'라고 비유할 수 있다. 마찰 없이 움직이는 완벽한 롤러 스케이트처럼, 초전도체는 에너지 손실 없이 전기를 전달한다. 초전도체의 주요 특징은 다음과 같다. 초전도체는 전기 저항이 0이기 때문에 전류가 손실 없이 흐를 수 있다. 또한 초전도체는 외부 자기장을 완전히 배척하는 마이스너 효과를 나타내며, 외부 자기장에 반대되는 방향의 자기장을 형성하는 반자성을 띠고 있다. 앞으로 활용 분야가 다양한 초전도체는 전기 저항이 없기 때문에 전기를 손실 없이 먼 거리까지 효율적으로 송전하는 데 사용될 수 있다. 초전도체를 활용한 MRI 기계는 강력한 자기장을 생성하여 인체 내부를 상세히 이미징할 수 있는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 초전도체를 사용한 마그레브 열차는 마찰이 없어 고속으로 운행될 수 있는 가능성을 제시한다. 마그레브 열차는 자기 부상 기술을 사용하여 레일과 접촉 없이 운행하는 열차다. '마그레브(Maglev)'는 '자기부상(Magnetic Levitation)'의 줄임말로, 강력한 자석을 사용하여 열차를 공중에 띄워 마찰을 거의 없애고 이동한다. 이 기술 덕분에 마그레브 열차는 기존의 바퀴를 사용하는 철도 시스템보다 훨씬 더 높은 속도로 운행할 수 있으며, 소음과 진동이 현저히 줄어들어 매우 부드럽고 조용한 탑승 경험을 제공한다. 마그레브 열차는 전기를 사용하여 강력한 전자기장을 생성하고, 이 전자기장이 열차를 들어 올리고, 추진하며, 안내하는 데 사용된다. 세계 여러 나라에서 이 기술을 연구하고 개발해 왔으며, 중국의 상하이 마그레브 열차와 일본의 초고속 마그레브 열차 시스템 등이 실제 운영되고 있는 대표적인 예다. 상하이 마그레브는 공항과 도심을 연결하는 노선으로 사용되며, 시속 430km에 달하는 속도로 운행된다. 양자 컴퓨팅 분야에서는 초전도체가 초전도 비트(큐비트·qubit)의 생성에 필수적인 역할을 한다. 큐비트 또는 퀀텀 비트는 양자 정보시스템에서 사용되는 최소 정보 단위로 0이나 1 뿐만 아니라 0과 1 어느 쪽도 확정 지을수 없는 상태까지 표현가능하다. 비록 초전도체 기술이 개발 초기 단계에 있지만, 이 기술은 미래 사회에 중대한 변화를 가져올 수 있는 높은 잠재력을 지니고 있다. 참조: '스트레인 전환 가능한 전계 유도 초전도' 작성자: Joshua J. Sanchez, Gilberto Fabbris, 최용성, Jonathan M. DeStefano, Elliott Rosenberg, Yue Shi, Paul Malinowski, Yina Huang, Igor I. Mazin, 김종우, 주준호 및 Philip J. Ryan, 2023년 11월 24일, 사이언스 어드밴시스. DOI: 10.1126/sciadv.adj5200
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(22)] 초전도체 온-오프 스위치 개발, 혁신적 전력·통신 기술 기대
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그린란드 빙상, 40년 새 얼음 1조 톤 사라져
- 지구 온난화의 심각한 영향으로 기후가 극단적으로 변하면서 그린란드의 빙하가 급격히 녹고 있다는 우려가 커지고 있다. 최근 인도의 인디아 투데이 보도에 따르면, 미국 항공우주국(나사·NASA) 제트 추진 연구소는 권위 있는 과학 저널 '네이처(Nature)'에 발표한 논문을 통해 그린란드 빙하가 지난 40년간 약 1조 1400억 톤의 얼음을 상실했다고 밝혔다. 이는 이전 추정치보다 약 21%나 더 많은 수치이다. 연구팀은 1985년부터 2022년까지의 위성 자료를 분석해 그린란드에 있는 207개 빙하 중 179개가 현저하게 후퇴한 사실을 확인했다. 이러한 현상은 주로 해수면 아래 위치한 피요르드 주변 빙하에서 나타났다. 피요르드는 빙하가 녹아 형성된 좁고 긴 만으로, 그린란드에서는 빙하 시대에 생성된 피요르드가 빙하의 후퇴로 인해 영향을 받고 있다. 빙하가 물러가면서 피요르드 입구를 막고 있던 얼음이 사라지게 되고, 이로 인해 피요르드 내부의 얼음이 바다로 더욱 빠르게 흘러나가는 현상이 발생하고 있다. 이번 연구에서 밝혀진 1조 1400억 톤의 추가 얼음 손실은 이전 국제 빙하 질량 균형 상호 비교 프로젝트(IMBIE)에서 언급되지 않았던 부분이다. 이 얼음은 이미 바닷물에 잠겨 있거나 떠 있는 상태에서 분리되어 떨어져 나간 것으로, 직접적으로 해수면 상승에 기여하지는 않지만, 담수가 대량으로 바다로 유입되는 현상을 의미한다. 이러한 현상은 대서양 자오선 전복 순환(AMOC)에 영향을 줄 가능성이 있다. AMOC는 전 세계 해양 순환의 핵심 부분으로서, 전 지구적인 기후 패턴과 생태계에 중대한 영향을 끼칠 수 있다. 연구팀은 또한 2000년 이후에 뚜렷한 빙하 후퇴가 시작되어, 21세기에 들어서면서 빙하의 후퇴 속도가 지속적으로 증가하고 있다는 점을 강조했다. 특히 자카리아 이스트롬(Zachariae Isstrom) 빙하가 지난 연구 기간 동안 가장 심각한 손실을 겪었으며, 야콥스하운 이스브라에(Jakobshavn Isbrae)와 훔볼트 글래처(Humboldt Gletscher) 빙하가 이를 뒤따랐다. 카주타프 세르미아(Qajuuttap Sermia) 빙하만이 성장세를 보였으나, 전반적인 얼음 손실량에 비추어 볼 때 이러한 증가는 미미한 것이다. 연구팀은 얼음의 전면부에서 계절적 변화가 가장 큰 빙하와 전반적으로 가장 큰 후퇴를 보인 빙하 사이에 상관관계가 있음을 발견했다. 이는 여름철 온난화에 가장 민감한 빙하가 기후 변화의 영향을 가장 크게 받는다는 사실을 시사한다. 나사 제트 추진 연구소의 빙하학자 알렉스 가드너(Alex Gardner)는 "이 연구는 기후 변화가 지구의 극지방에 미치는 광범위한 영향을 이해하기 위해서는 지속적인 관측과 연구가 절실히 필요함을 보여준다"라고 강조했다. 이번 연구 결과는 그린란드 빙하가 기후 변화로 인한 심각한 위협에 직면해 있음을 다시 한번 확인시켜 준다. 빙하의 지속적인 후퇴는 해수면 상승을 가속화할 뿐만 아니라, 전 세계 기후 시스템에도 광범위한 영향을 끼칠 수 있다. 따라서 지구 온난화에 대응하기 위한 적극적인 조치가 시급히 요구된다.
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- 생활경제
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그린란드 빙상, 40년 새 얼음 1조 톤 사라져
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새와 벌의 시각으로 세상을 담는 카메라 개발
- 자연환경 속 동물의 움직임을 기존의 조명 조건에서보다 더욱 빠르고 정교하게 포착할 수 있는 새로운 카메라 시스템이 개발되어 주목받고 있다. 미국의 IT 전문 매체인 아르스테크니카(arstechnica)는 동물이 인식하는 색상을 실시간으로 모션 캡처하며 표현할 수 있는 이 혁신적인 기술에 대해 상세히 보도했다. 이 연구는 생물학회지 '플로스 바이올로지(PLoS Biology)'에 최근 게재됐다. 연구 논문의 공동 저자이자 조지 메이슨 대학교의 생물학자인 다니엘 핸리는 “현대 감각 생태학 기술을 활용함으로써, 우리는 동물이 정적인 장면을 어떻게 인식할 수 있는지를 유추할 수 있게 되었다”고 밝혔다. 핸리 박사는 이어 “하지만 동물들은 움직이는 대상, 예를 들어 음식을 감지하며 중요한 판단을 내리는 경우가 많다”며, 이러한 동적인 상황에서의 동물의 시각을 포착할 수 있는 새로운 하드웨어와 소프트웨어 도구의 중요성을 강조했다. 이 기술은 생태학자와 영화 제작자들에게 동물이 인식하는 색상을 동작으로 포착하고 표현할 수 있는 새로운 방법을 제공한다. 연구팀에 따르면, 다양한 동물 종들은 자신들의 특별한 생태학적 필요성에 맞추어 자외선부터 적외선에 이르기까지 다양한 파장에 민감한 고유한 광수용체를 가지고 있다. 연구팀은 일부 동물들은 편광을 인식하는 능력까지 보유하고 있어, 각 종마다 색상을 다르게 인식하는 특징을 가진다고 설명했다. 꿀벌과 새와 같은 동물은 사람의 눈에는 보이지 않는 자외선에 대해 민감한 반응을 보인다. 인간의 눈과 상업용 카메라들은 이러한 빛의 변화를 포착할 능력이 없어, 많은 시각적 정보가 아직까지도 미개척 상태로 남아 있다. 해당 연구 논문은 현존하는 가시광선 이미지 생성 기술로는 동물이 움직임 속에서 식별하는 색상을 정확히 정량화하기 어렵다고 지적한다. 이는 동물이 색상의 외관과 신호를 통해 주변 환경과 소통하며 탐색하는 과정이 복잡하기 때문이다. 예를 들어, 기존의 분광 광도법은 대상으로부터 반사된 빛을 기반으로 특정 동물의 광수용체가 빛을 어떻게 인지하는지를 유추하는 방식이지만, 이 방법은 시간이 많이 소요되며 공간적, 시간적 정보의 상당 부분을 잃게 된다. 다중 스펙트럼 촬영 기법은 자외선 및 적외선을 포함한 다양한 파장에 걸쳐 여러 장의 사진을 찍어 이를 서로 다른 색상 채널로 합치는 방식으로, 카메라에 독립적인 색상 측정 값을 제공한다. 이 기법은 공간 정보의 정확도를 향상시키기 위해 어느 정도 타협을 하며, 동물의 신호를 연구하는 데 유용하지만 정지한 대상에 대해서만 유효하여 시간에 관한 정보가 결여되어 있다. 연구진은 "동물이 복잡한 형태의 신호를 제공하고 인식하는 과정에서 그림자와 하이라이트의 생성이 한계로 작용한다"며, "이러한 신호는 변화하는 조명 조건과 유리한 관측 지점에 따라 달라지며, 배경, 조명, 그리고 동적 신호 간의 상호작용에 관한 정보는 상당히 제한적이다"라고 지적했다. 그럼에도 불구하고, 이들은 자연 환경에서 생물이 색상을 활용하고 인식하는 방법의 중요한 부분을 이룬다고 말했다. 이에 따라, 연구팀은 자연 환경에서 동물이 식별하는 시각적 신호의 복잡성을 전체적으로 포착할 수 있는 고해상도 동물 관찰 비디오를 생성하는 카메라 시스템 개발에 착수했다. 이들은 기존의 다중 스펙트럼 촬영 기법을 새로운 하드웨어 및 소프트웨어 설계와 통합하여 이를 실현하고자 했다. 이 카메라는 파란색, 녹색, 빨간색, 그리고 자외선(UV)을 포함한 네 가지 색상 채널을 사용해 비디오를 동시에 촬영한다. 이 데이터가 '지각 단위'로 처리될 때, 다양한 동물이 보유한 광수용체에 대한 정보를 바탕으로 이들이 다양한 장면을 어떻게 인식하는지를 보여주는 정확한 비디오를 생성할 수 있다. 이 시스템은 인지된 색상을 92%의 정확도로 식별한다. 카메라는 시장에서 구입할 수 있으며, 관련 소프트웨어는 오픈 소스로 제공되어 누구나 자유롭게 사용하고 개발할 수 있다. 예를 들어, 연구진 중 한 명인 핸리가 자외선 차단제를 바른 상태에서의 실험에서, 그의 밝은 피부는 인간의 눈과 꿀벌의 시각에서 유사하게 보인다. 이는 피부의 반사율이 긴 파장에서 점차 증가하기 때문이다. 사람은 자외선 차단제를 흰색으로 보지만, 자외선을 흡수하는 꿀벌의 눈에는 노란색으로 보인다. 꿀벌의 자외선 광수용체는 자외선 차단제를 바른 부위에서 빛을 거의 감지하지 못하지만, 파란색과 녹색에 민감한 광수용체는 여전히 충분한 빛을 포착한다. 결과적으로 꿀벌의 시각에서는 파란색의 강도가 감소하고, 녹색 및 빨간색 픽셀 값이 증가하여 노란색이 형성된다. 핸리와 그의 연구팀은 새로 개발한 시스템의 정확도가 기존 다중 스펙트럼 사진 기법과 매우 비슷함을 강조하면서도, 특정 신호를 포착하는 데 있어서 기존 방법으로는 어려울 수 있는 부분에서 약간의 정확도 저하가 있을 수 있다는 것을 인정했다. 이는 다중 스펙트럼 사진이 여전히 특정 연구 분야에서 연구자들의 필요를 충족시킬 수 있음을 의미하며, 이 분야에서의 연구는 아직도 많은 가능성을 내포하고 있다. 이러한 정확도의 미세한 절충은 움직이는 동물에서 인식된 색상을 기록하고자 하는 연구자들에게 중요한 가치를 제공한다. 이는 연구자들이 자신들의 데이터 세트의 신뢰도와 특정 사례에 가장 적합한 방법론을 선택하는 데 있어, 정보에 기반한 결정을 내릴 수 있는 기회를 제공한다는 점에서 저자들이 기대하는 부분이다.
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새와 벌의 시각으로 세상을 담는 카메라 개발
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신비한 천체, 블랙홀일까 중성자별일까?
- 최근 천문학자들이 발견한 신비한 천체가 블랙홀인지 중성자별인지 논란이 되고 있다. 천문학자들은 최근 지구에서 약 4만 광년 떨어진 천체인 콜드웰 73(NGC 1851)에서 빠르게 회전하는 밀리초 펄서를 발견했다. 이 펄서는 태양 질량의 약 3.887배에 달하는 동반 천체를 가지고 있는데, 이는 태양 질량의 2배보다 큰 중성자별보다 무겁고, 태양 질량의 5배보다 작은 블랙홀보다 가볍다. 이러한 천체는 블랙홀 질량 간격에 위치하는 것으로 알려져 있으며, 태양 질량의 2~5배 사이의 질량을 가진 천체는 중성자별과 블랙홀 중 어느 것으로 분류될지 명확하지 않은 상태이다. 과학 전문 매체 유니버스투데이(universetoday)는 최근 남아프리카의 전파천문대 미어캣(MeerKAT, TRAPUM 프로젝트) 망원경을 사용하여 천문학자들이 'NGC 1851'이라는 구상성단 내에 위치한 PSR J0514-4002E라는 특별한 천체를 발견했다고 보도했다. 나사에 따르면 콜드웰 73(NGC 1851)은 1826년 스코틀랜드 천문학자 제임스 던롭(James Dunlop)이 발견했다. 콜드웰 73은 콜롬바 별자리 방향으로 지구에서 약 4만 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 이 조밀한 구상성단은 쌍안경을 통해 발견할 수 있으며, 흐릿한 빛 조각처럼 보인다. 소형 망원경은 성단의 조밀한 중심에서 멀리 떨어져 있는 성단의 개별 별 중 일부를 분해할 수 있다. 콜드웰 73은 겨울에는 북반구의 적도 위도에서, 여름에는 남반구에서 가장 쉽게 볼 수 있다. 과학 저널 '사이언스(Science)'에 실린 연구에 따르면, 이 천체는 편심 이진 밀리초 펄서로, 펄서와 동반 천체의 총 질량은 약 3.887 ± 0.004 태양 질량으로, 이는 블랙홀의 질량 격차에 위치해 있다. 이 연구의 주요 저자는 맥스 플랑크 전파천문학 연구소(Max Planck Institute for Radio Astronomy)의 이완 바르(Ewan Barr)이며, 논문 제목은 '중성자별과 블랙홀 사이의 질량 간격에 컴팩트한 물체가 있는 쌍성계의 펄서'다. 바르와 그의 팀은 초신성 폭발의 결과로 생성된 빠르게 회전하는 중성자별인 밀리초 펄서의 궤도를 도는 컴팩트한 물체를 발견했다. 펄서는 극에서 전자기 에너지 빔을 방출하며 회전한다. 지구와 펄서가 정확히 맞춰져 있을 때, 우리는 펄서의 깜박임을 관찰할 수 있으며, 이로 인해 펄서는 우주의 등대로 불리게 된다. 밀리초 펄서는 초당 1~10밀리초의 회전 주기를 가지며, 이는 분당 6만회에서 6000회 사이의 회전 속도를 의미한다. 이 연구에서, 천문학자들은 펄서의 정밀한 타이밍 분석을 통해 펄서와 블랙홀로 구성된 이진(쌍성계) 시스템 내에 있는 다른 물체를 감지했다. 그들은 아직 펄서와 블랙홀로 구성된 이진 시스템을 발견하지 못했지만, 그러한 발견을 간절히 원하고 있다. 이러한 이진 시스템은 블랙홀 연구에 새로운 접근법을 제공할 수 있으며, 아인슈타인의 일반상대성이론을 새롭게 검증할 기회를 마련할 수 있다. 이 경우 동반체는 작은 블랙홀이 아니라 무거운 중성자별다. 맨체스터 대학의 천체물리학 교수이자 공동 저자인 벤 스태퍼스(Ben Stappers)는 "펄서-블랙홀 시스템은 중력 이론을 시험하는 데 중요한 대상이 될 것이며, 무거운 중성자별은 고밀도 핵물리학에 대한 새로운 통찰을 제공할 것"이라고 말했다. 중성자별은 거대한 별이 초신성으로 붕괴한 후 남은 극도로 밀도가 높은 천체다. 다른 별의 물질과 상호작용하면서 질량을 증가시키고, 더욱 붕괴될 가능성이 있다. 그러나 천문학자들은 중성자별이 붕괴하여 어떤 상태로 변화하는지 확실히 알지 못한다. 그것이 블랙홀로 변할 수도 있는데, 이는 바로 블랙홀 질량 격차를 연구하는 데 중요한 포인트다. 과학자들은 중성자별이 붕괴하려면 태양 질량의 약 2.2배가 되어야 한다고 추정한다. 이것이 붕괴가 발생하는 데 필요한 임계값이다. 그러나 이론과 관찰 모두 이러한 붕괴된 중성자별이 태양보다 5배 더 큰 블랙홀을 생성할 수 있음을 보여준다. 이로 인해 블랙홀 질량 격차가 발생한다. 과학자들은 중성자별이 블랙홀로 붕괴하기 위한 임계 질량이 태양 질량의 약 2.2배라고 추정한다. 이는 붕괴가 발생하기 위해 필요한 임계값이다. 그러나 이론과 관측 모두에서, 이러한 붕괴 과정이 태양 질량보다 5배 더 큰 블랙홀을 형성할 수 있다는 것이 확인됐다. 이는 블랙홀 질량 격차의 원인이다. 그러나 질량 격차에 존재하는 물체의 정체에 대해서는 확실한 결론이 없다. 관측 결과에 따르면, 해당 구역에는 분명히 어떤 물체가 존재하지만, 그 본질을 명확히 식별하기 어렵다. 연구자들은 이 동반체가 두 중성자별의 합병 결과일 가능성을 제시했다. 만약 동반성이 거대한 중성자별일 경우, 이는 펄서일 가능성이 있다. 그러나 연구진은 어떠한 맥동도 감지하지 못했다. 이 쌍성계 내 물체의 기원은 해당 물체가 무엇인지에 대한 해석을 가능하게 한다. 천체물리학자들은 쌍성계의 진화에 대해 상세한 모델을 개발했으며, 이 모델들은 물질의 전달이 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다. 저자들은 더 낮은 질량의 초기 동반 물체가 펄서에 질량을 전달했다고 여긴다. 이러한 유형의 상호 작용은 별이 촘촘하게 밀집되어 있는 쌍성계 물체가 있는 구상 성단에서 발생할 가능성이 더 높다. 펄서는 또한 매우 빠르게 회전하는데, 이는 동반성으로부터 질량을 얻었다는 또 다른 징후다. 연구팀은 펄서의 초기 동반 물체가 비교적 낮은 질량이었으며, 이 물체로부터 펄서가 질량을 획득했다고 추정한다. 이런 종류의 상호 작용은 별들이 밀집하여 있는 구상 성단 내의 쌍성계에서 발생할 확률이 높다. 펄서의 매우 빠른 회전 속도도, 동반성으로부터 질량을 얻었다는 추가적인 증거를 제공한다. MPIA의 공동 저자 아루니마 듀타(Arunima Dutta)는 "이 쌍성의 진정한 성질을 규명하는 것은 중성자별, 블랙홀, 블랙홀 질량 격차에 숨겨진 모든 가능성에 대한 우리의 이해를 한 단계 발전시킬 것"이라고 말했다.
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- 생활경제
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신비한 천체, 블랙홀일까 중성자별일까?
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유방암, 환경적 요인으로 위험도 상승
- 환경적 요소, 특히 일부 화학 물질의 영향이 유방암 발병 위험을 증가시킬 가능성이 높다는 연구 결과가 나왔다. 유방암은 전 세계 여성들 사이에서 암 관련 사망의 주요 원인 중 하나로, 가장 흔하게 발병하는 암 유형 중 하나이다. 특히 미국에서는 여성의 평생 유방암 발병 위험이 폐암에 비해 두 배 가량 높다고 알려져 있다. 의료 전문 매체인 '뉴스 메디컬(NEWS MEDICAL)'은 미국 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스(UCLA) 연구 자료를 인용해 젊은 여성들 사이에서 유방암 발병률이 증가하고 있다고 보도했. 특히 20세에서 49세 사이의 여성들에서 유방암으로 인한 사망률이 다른 암들에 비해 두 배에 이른다는 연구 결과도 나타났다. 유방암 발병 위험을 높이는 요인으로는 유전, 나이, 비만, 흡연, 과도한 음주, 운동 부족 등이 꼽힌다. 이와 함께 환경적 요인도 중요한 역할을 할 수 있다는 연구 결과가 제시되고 있다. 이러한 환경적 요인은 특히 화학 물질의 영향에 주목하여 추가적인 연구가 필요함을 시사한다. 유방암 발생과 연관된 환경적 요인들 중에서 주목받는 몇 가지는 다음과 같다. 첫째, 방사선 노출은 유방암 발생의 주요 환경적 요인으로 꼽히며, 특히 젊은 나이에 방사선에 노출될 경우 유방암 위험이 증가할 수 있다. 이는 의료적 방사선 노출뿐만 아니라, 일상 환경에서의 노출도 포함될 수 있다. 둘째, 호르몬의 영향도 중요한 역할을 한다. 특히 에스트로겐과 프로게스테론은 유방암 세포의 성장과 증식을 촉진할 수 있으며, 폐경 후 호르몬 대체 요법을 받는 여성들에서 유방암 발병 위험이 높아질 수 있다. 셋째, 일부 화학 물질이 유방암 발생과 연관될 수 있다. 여기에는 디클로로디페닐트리클로로에탄(DDE), 폴리염화비페닐(PCB), 비스페놀 A(BPA), 프탈레이트 등이 포함된다. 이러한 화학 물질은 식품, 음료, 공기, 물, 토양 등 다양한 경로를 통해 인체에 노출되며, 장기간 노출될 경우 유방암 발병 위험을 증가시킬 수 있다. 또한 최근 연구에서는 유방암 발병과 관련된 화학 물질을 식별하기 위한 혁신적인 방법론이 개발되고 있다. 이러한 발전은 유방암 예방 정책의 수립과 화학 물질 노출 감소 전략 개발에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 최근 UCLA 연구팀은 '환경 보건 전망(Environmental Health Perspectives)'에 발표한 연구에서 유방암 위험과 연관된 화학 물질을 성공적으로 식별했다. 이 연구팀은 국제암연구소(IARC)의 연구 논문과 미국 환경보호청(EPA)의 톡스캐스트(ToxCast) 데이터베이스를 활용해 유방 종양을 유발하고, 프로게스테론 또는 에스트라디올의 합성을 촉진하며, 에스트로겐 수용체를 활성화하는 능력을 가진 화학 물질을 체외 실험을 통해 식별했다. 이 연구 결과로 총 921개의 화학 물질이 유방암 위험과 연관되어 있음이 밝혀졌으며, 이 중 279개는 프로게스테론 또는 에스트로겐 신호 전달을 촉진하는 핵심적인 특성을 지닌 것으로 확인됐다. 이러한 연구는 유방암 발병 위험 요인을 보다 명확하게 이해하고, 효과적인 예방 및 감소 전략을 개발하는 데 중요한 단서를 제공한다. 또한, 유전독성, 에스트로겐 수용체의 작용제, 스테로이드원성과 같은 다른 주요 특성도 이러한 화학 물질에서 풍부하게 나타났다. 이번 연구 결과는 잠재적인 유방암 물질을 식별하는 데 있어 주요 특성 프레임워크의 중요성을 강조한다. 주요 특성 프레임워크는 알려진 인체 발암물질에 대한 주요 특성 목록을 개발하여 생물학적 영향을 문서화하고 잠재적으로 발암 가능성이 있는 다른 화학 물질을 식별하기 위한 프레임워크를 제공한다. 문서화된 주요 특성에는 유전 독성, 세포 증식 증가, 세포 신호 변경, 염증, 후성유전학적 변형 및 면역 억제가 포함된다. 이러한 주요 특성 중 하나 이상의 존재는 잠재적인 발암 활성을 나타낸다. 이번 연구에서 조사된 화학물질은 내분비활성과 유전독성에 따라 유방암 관련 노출을 기준으로 분류되었으며, 2007년 유방암물질 목록은 유방암과 관련된 내분비 신호전달 경로를 활성화하는 화학 물질을 포함하도록 업데이트되었다. 유방암 관련 내분비 경로를 활성화하는 등 생물학적 효과를 나타내는 유방암 물질의 비율도 연구에서 스크리닝된 모든 화학 물질의 비율로 계산됐다. 이번 연구는 체외 실험을 통해 진행되었기 때문에, 실제 인간의 유방암 위험을 완벽하게 반영하지 못할 수 있다는 한계점을 가지고 있다. 또한, 연구에 사용된 화학 물질의 범위가 제한적이었기 때문에, 유방암 위험과 관련된 화학 물질의 전체적인 스펙트럼을 파악하는 데에는 다소 부족할 수 있다. 향후 연구에서는 보다 다양한 화학 물질을 대상으로 체내 실험을 진행하고, 유방암 발생과 관련된 화학 물질의 종류와 그 영향을 더 정밀하게 조사할 필요가 있다. 이를 통해 유방암 위험과 관련된 화학 물질에 대한 보다 광범위한 이해를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 이 연구 결과가 유방암 위험 감소를 위한 정책 수립과 화학약품 노출을 줄이는 방안 개발에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대한다고 밝혔다.
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유방암, 환경적 요인으로 위험도 상승
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디지털집현전 출시, 105개 공공기관 지식정보 통합 제공
- 국가 차원의 지식정보 자원을 한데 모아 쉽고 편리하게 검색하고 활용할 수 있게 된다. 과학기술정보통신부와 한국지능정보사회진흥원은 22일 공공기관들이 보유한 다양한 지식정보를 통합 검색할 수 있는 '디지털 집현전' 대국민 서비스를 시작한다고 공식 발표했다. 국가기관이나 공공기관들이 논문, 보고서 등의 고품질 지식정보를 대량으로 생성하고 공개하고 있음에도 불구하고, 그동안 이들 정보가 각기 다른 사이트에 분산되어 제공되어 왔다. 이로 인해 사용자들이 정보 접근에 어려움을 겪는 상황이었다. 이에 따라 과기정통부는 국회, 법원, 정부 출연 연구원 등 105개의 공공사이트와 2억 4000만 건에 달하는 지식정보(메타데이터)를 통합한 디지털 집현전 플랫폼을 구축했다. 이 플랫폼은 단순한 통합 검색 기능을 넘어, 인공지능(AI)을 활용한 사용자 맞춤형 추천 검색 기능도 제공한다. 이를 위해 누적된 데이터를 활용해 추천 모델을 지속적으로 재학습시켜 추천 결과의 정밀도를 향상시키는 작업에 집중했다. 이러한 통합 플랫폼은 국가 지식정보의 접근성을 높이고, 사용자 경험을 개선하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 과기정통부는 네이버와 구글 등 주요 민간 검색 포털에서 디지털 집현전의 지식 정보가 우선적으로 노출될 수 있도록 검색 엔진 최적화 작업을 실시했다. 또한, 정보통신 접근성 인증을 획득하고 수어 서비스를 제공함으로써 장애인을 비롯한 정보 취약 계층의 접근성을 대폭 강화했다고 과기정통부는 밝혔다. 검색 서비스 외에도, 기업이나 개인이 국가 지식정보를 활용하여 혁신적인 서비스를 개발할 수 있도록, 디지털 집현전을 통해 메타데이터를 희망 수요자들에게 개방할 계획이다. 송상훈 과기정통부 정보통신정책관은 "디지털 집현전을 통해 국민들이 고품질의 지식정보를 쉽고 편리하게 이용할 수 있도록 사용자의 피드백을 반영하여 서비스를 지속적으로 개선해 나갈 것"이라고 전했다. 그는 이어 "연계 사이트의 확장을 통해 국가 지식정보 통합 플랫폼으로서의 국민 만족도를 높여 나갈 것"이라고 덧붙였다. 한편, 과기정통부는 서비스 개시에 맞춰 디지털집현전을 통해 검색 미션 온라인 이벤트를 진행한다. 아울러 주요 기관 홈페이지, 유튜브, 서울역 광고판 등을 이용해 보다 많은 국민이 디지털집현전을 이용할 수 있도록 홍보할 계획이다.
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디지털집현전 출시, 105개 공공기관 지식정보 통합 제공
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지구와 닮은 행성, 73광년 거리서 발견⋯가장 젊은 행성
- 지구와 닮은 행성이 73광년 거리에서 발견돼 천문학자들을 흥분시키고 있다. 이번에 새롭게 발견된 행성은 미국 항공우주국(NASA·나사)의 천체 탐사 위성 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)에 의해 감지됐다. TESS 위성은 태양계를 넘어서는 광대한 우주 공간에서 다수의 거대 행성들을 탐지해 왔다. 그 중에는 이번 발견을 포함해 같은 행성계 내에 위치한 두 개의 다른 행성들도 포함되어 있다. 영국 매체 인디펜던트(independent)는 나사의 TESS 위성이 발견한 HD 63433d로 명명된 이 신비한 행성이 지금까지 발견된 지구 크기 행성들 중에서 가장 젊고 가장 인접한 위치에 있다고 전했다. 이번 지구형 행성 발견의 의미는 매우 크다. 연구진은 이 행성의 근접성이 지구과학에 중대한 발견을 이끌어낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이번 연구의 공동 책임자 중 한 명인 위스콘신 매디슨 대학의 멜린다 소아레스-푸르타도(Melinda Soares-Furtado) 연구원은 "우리는 지구의 초기 모습을 닮은 이 신세계를 면밀히 관찰할 기회를 가질 것"이라며, "이 행성이 초기 지구의 특성을 갖고 있을 가능성이 있어, 그 가치가 매우 크다"고 말했다. 연구진은 이 행성에 대한 면밀한 관찰을 통해 내부적인 가스 배출 여부와 자기장 작동 메커니즘 등을 파악할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 소아레스-푸르타도 박사는 이 발견의 중요성을 강조하며, "이것은 우리 태양계와 가까운 공간에서 일어나는 매우 흥미로운 현상"이라고 말했다. 그러면서 "이렇게 가까이 있는 복잡한 천체 시스템이 우리에게 어떤 정보를 제공할 수 있을지, 또한 이 젊은 별 그룹에 속한 다른 유사한 별들 중에서 행성을 찾는 연구가 어떻게 우리의 지식을 확장하는데 도움이 될 수 있을지에 대해 깊이 고민하고 있다"고 전했다. 그러나 이 행성과 지구 간의 유사점은 한계가 있다. 이 행성은 별에 대해 조석 고정 상태로 존재하여, 항상 같은 면만을 향하고 있는 것으로 추정된다. 이로 인해 한쪽 면의 온도는 1260℃(화씨 2300도)에 이를 수 있으며, 이는 지표면이 용암으로 뒤덮여 있을 수 있음을 의미한다. 이 신비로운 행성은 HD 63433이라는 별 주변에서 발견된 세 번째 행성으로, 이에 따라 명명되었다. 이 행성은 우리의 태양과 크기와 종류가 유사하나, 연령 면에서 훨씬 젊은 특징을 지니고 있다. 게다가 불과 73광년 거리에 위치한 HD 63433d행성은 쌍안경을 통해서도 관찰이 가능하다는 점이 놀라움을 자아낸다. 이 행성은 지구의 크기와 유사하며, 지름은 지구의 1.1배 정도이다. 이 행성이 공전하는 별은 태양의 크기의 91%, 질량의 99%에 달해 태양과 상당히 유사한 특성을 보인다. 이번 행성 발견은 천문학 저널에 'TESS 젊은 외계 행성 탐사(THYME)'라는 제목의 논문으로 소개됐다. 이 연구는 천문학계에 새로운 지평을 열며, 우주에 대한 인류의 지식 확장에 중요한 기여를 하고 있다.
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지구와 닮은 행성, 73광년 거리서 발견⋯가장 젊은 행성
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장기 코로나 환자, 면역 체계 혼란으로 만성 증상 지속
- 장기 코로나 환자는 면역 체계의 혼란으로 인해 만성 증상이 지속되는 것으로 나타났다. 장기 코로나(COVID) 환자의 혈액 샘플을 분석한 결과, 장기 코로나 환자는 세포독성 T 세포의 감소, 항체의 증가, 염증 조직으로 이동하는 CD4 T 세포의 증가 등 면역 조절 장애와 전신 염증의 증거를 보였다. 이러한 이상 증상은 장기 코로나 환자의 특징적인 증상인 피로, 근육통, 호흡곤란 등을 악화시킬 수 있다. 미국 의학 전문지 뉴스 메디컬(NEWS MEDICAL)의 보도에 따르면, 미국 하버드 의대 연구팀은 네이처 이뮤놀로지(Nature Immunology)에 발표한 논문에서 장기 코로나 환자의 혈액 샘플을 사용하여 SARS-CoV-2에 대한 면역을 조사한 결과, 장기 코로나 환자는 완전히 회복된 코로나19 환자와 비교하여 면역 조절 장애와 전신 염증의 증거를 보였다. 연구팀은 혈청학적 분석과 '오믹스' 접근법을 사용하여 장기 코로나의 임상 증상이 있거나 없는 환자의 혈액 샘플을 분석했다. 혈청학적 분석은 혈액에서 항체의 양을 측정하는 방법으로, 장기 코로나 환자는 SARS-CoV-2에 대한 항체가 증가한 것으로 나타났다. 이는 장기 코로나 환자가 SARS-CoV-2에 대한 면역 반응을 보이지만, 이 반응이 제대로 조절되지 못하고 있다는 것을 의미한다. '오믹스' 접근법은 유전체, 단백질체, 대사체 등 다양한 생물학적 데이터를 분석하는 방법으로, 연구팀은 이 방법을 사용하여 장기 코로나 환자의 면역 세포의 표현형을 분석했다. 그 결과, 장기 코로나 환자는 다음과 같은 면역 이상을 보였다. 세포독성 T 세포의 수가 현저히 낮았다. 세포독성 T 세포는 바이러스에 감염된 세포를 찾아서 파괴하는 역할을 하는데, 장기 코로나 환자는 이 세포의 수가 부족하여 바이러스 감염 세포를 제대로 제거하지 못하는 것으로 보인다. B 세포 및 T 세포의 반응이 잘못 조정되었다. B 세포는 항체를 생성하는 역할을 하는데, 장기 코로나 환자의 B 세포는 과도하게 활성화되어 오히려 염증을 악화시킬 수 있다. T 세포도 마찬가지로 과도하게 활성화되어 면역 조절 장애를 일으킬 수 있다 또한 남성 장기 코로나 환자와 여성 장기 코로나 환자 사이에 다음과 같은 차이가 발견되었다. 남성 장기 코로나 환자는 여성 장기 코로나 환자보다 세포독성 T 세포의 수가 더 많았다. 세포독성 T 세포는 바이러스에 감염된 세포를 찾아서 파괴하는 역할을 하는데, 남성 장기 코로나 환자는 이 세포의 수가 더 많아서 바이러스 감염 세포를 더 효과적으로 제거할 수 있는 것으로 보인다. 남성 장기 코로나 환자는 여성 장기 코로나 환자보다 염증 조직에 대한 세포 용해 마커 및 귀환 수용체를 발현하는 말단 분화 효과기 기억 도우미 및 세포독성 T 세포의 빈도가 더 높았다. 이러한 세포는 염증을 일으키는 역할을 하는데, 남성 장기 코로나 환자는 이 세포의 수가 더 많아서 염증이 더 심한 것으로 보인다. 연구팀은 이러한 결과가 여성 장기 코로나 환자의 면역 체계가 남성 장기 코로나 환자의 면역 체계보다 과도한 염증을 일으키는 경향이 있음을 나타낸다고 설명했다. 과도한 염증은 장기 코로나의 특징적인 증상인 피로, 근육통, 호흡곤란 등을 악화시킬 수 있다. 연구팀은 "이번 연구 결과는 장기 코로나 환자가 T 세포 및 기타 면역 세포에서 상당한 면역 관련 변화와 표현형 변화를 보이며, 이는 장기 코로나와 관련된 지속적이고 광범위한 증상의 기계적 기반이 될 수 있음을 강조했다"고 말했다. 이어 "B 세포와 T 세포를 포함하는 체액성 면역과 세포 적응 면역 사이의 혼선에 대한 잘못된 의사 소통 또는 오류는 염증, 면역 조절 장애 및 장기 코로나의 특징적인 임상 증상에 기여할 수 있다"고 설명했다. 연구팀은 향후 장기 코로나 환자의 면역 체계를 조절하는 방법을 개발하기 위한 연구를 진행할 계획이다. 이 연구 결과는 장기 코로나의 원인과 치료법을 개발하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
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장기 코로나 환자, 면역 체계 혼란으로 만성 증상 지속
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유방암 유발 화학 물질 921종 확인
- 미국 환경보호국(EPA)의 연구진이 유방암 유발 가능성이 있는 화학 물질을 조사한 결과, 총 921개의 화학 물질이 유방암을 유발할 수 있는 것으로 밝혀졌다고 미국 의료전문지 뉴스 메디컬(NEWS MEDICAL)이 최근 보도했다. 이 연구는 국제암연구소(IARC)의 논문과 미국 환경보호국의 톡스캐스트(ToxCast) 데이터베이스를 활용하여 실시됐다. 톡스캐스트는 화학 물질의 독성 및 유해성을 평가하기 위한 데이터베이스로, 10만여 종의 화학 물질에 대한 정보와 다양한 독성 특성에 대한 실험 결과를 포함하고 있다. 이 연구는 유방 종양 유발, 프로게스테론 및 에스트라디올 합성 자극, 에스트로겐 수용체 활성화 능력을 가진 화학 물질을 체외 실험에서 식별하는 데 중점을 뒀다. 연구진은 실험실에서 세포나 조직을 배양하는 체외 실험을 통해 화학 물질의 유방암 유발 가능성을 조사했다. 톡스캐스트 데이터베이스에 등록된 화학 물질들을 사용하여 세포 배양 실험을 진행했으며, 이를 통해 화학 물질이 유방 종양을 유발하고, 프로게스테론 및 에스트라디올의 합성을 자극하며, 에스트로겐 수용체를 활성화하는 능력을 평가했다. 연구 결과, 프로게스테론 또는 에스트라디올 신호 전달을 자극하는 주요 특성을 가진 279개의 유방암 물질과 642개의 기타 화학 물질이 보고됐다. 이는 유방암을 유발할 수 있는 화학 물질이 수백 가지에 달한다는 것을 시사한다. 이들 화학 물질은 유전 독성 및 내분비 활성 강도와 같은 주요 특성에 따라 분류되었으며, 이러한 주요 특성은 이러한 화학 물질의 유방 종양 유도 활성을 예측하는 능력에 대해 평가됐다. 유전 독성 등 유방암 유발 가능 유전 독성, 에스트로겐 수용체의 작용제, 스테로이드원성 등의 특성을 가진 화학 물질은 유방암을 유발할 가능성이 높다. 유전 독성은 DNA를 손상시키는 성질을 말하는데 DNA가 손상되면 세포 분열이 비정상적으로 일어나고, 이는 암으로 이어질 수 있다. 에스트로겐 수용체의 작용제는 에스트로겐과 유사한 작용을 하는 화학 물질로 에스트로겐은 여성의 생식 기능에 중요한 역할을 하는 호르몬이지만, 과도하게 노출되면 유방암을 유발할 수 있다. 스테로이드원성은 스테로이드와 유사한 작용을 하는 화학 물질로 에스트로겐, 프로게스테론, 안드로겐 등의 호르몬을 포함하는 물질이다. 스테로이드원성 화학 물질은 호르몬의 합성을 증가시켜 유방암을 유발할 수 있다. 연구팀은 이번 연구를 통해 유방 종양을 유발할 수 있는 총 921개의 설치류 유방암 물질 또는 화학 물질을 확인했다. 유방암 예방 방법 이 실험 결과는 인간에게도 유방암 위험을 초래할 수 있음을 시사한다. 먼저 유방암의 발생에는 유전적 요인뿐만 아니라 환경적 요인도 중요한 역할을 한다. 둘째, 유방암 위험을 낮추기 위해서는 유방암을 유발할 수 있는 화학 물질에 대한 노출을 줄이는 것이 중요하다. 셋째, 주요 특성 프레임워크는 잠재적인 유방암 물질을 식별하는 데 효과적인 도구가 될 수 있다. 넷째, 연구진은 이번 연구 결과를 바탕으로 유방암 위험을 낮추기 위한 정책과 전략을 수립하는 데 도움이 되기를 기대한다고 밝혔다. 유방암을 예방하기 위해 건강한 식단을 유지하고, 규칙적인 운동을 하는 것이 중요하다. 또 적정 체중을 유지하며, 술은 적당히 마시거나 피하는 것이 좋다. 금연과 정기적으로 유방암 검진을 받는 것도 중요하다. 유방암을 유발할 수 있는 화학 물질에 대한 노출을 줄이기 위해, 유기농 식품 섭취와 실내 공기 질 관리에도 주의를 기울일 필요가 있다. 유방암은 여성에게 흔한 암 중 하나로, 이러한 예방 조치는 유방암 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
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유방암 유발 화학 물질 921종 확인
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하버드대 연구팀, 고체 배터리 재충전 10분대로 단축
- 미국 스타트업이 가격이 저렴하면서도 충전 시간을 획기적으로 줄인 전기자동차(EV)용 전고체 배터리를 개발했다. 현대 사회에서 탄소 중립을 향한 움직임이 활발해지면서, 전세계 에너지 기업들은 화석 연료에 대한 의존도를 줄이는 데 집중하고 있다. 이러한 상황에서 전기차용 배터리의 중요성이 더욱 강조되고 있으며, 특히 환경 친화적이고 에너지 효율이 높은 전고체 배터리 개발이 업계의 중요한 과제로 부상했다. 기술 전문 매체 클린테크니카(cleantechnica)는 최근 하버드 대학의 스핀오프 기업인 아덴 에너지(Adden Energy)가 충전 시간을 10분대로 낮춘 새로운 전고체 배터리를 개발했다고 보도했다. 이 배터리는 최대 6000사이클 동안 사용 가능하며, 재충전 시간은 단 10분에 불과하다. 이는 연료 탱크를 채우는 시간과 유사하다고 한다. 비용에 대한 구체적인 언급은 없었으나, 이 회사의 배터리는 수명이 길어 전기차의 제조 비용을 줄이는 데 크게 기여할 것으로 전망된다. 새로운 고체 에너지 저장 기술은 기존 리튬 이온 배터리의 액체를 폴리머, 첨단 세라믹 또는 기타 고체 재료로 대체하는 차세대 기술이다. 리튬 이온이 고체를 통과해 이동하게 하는 것은 어려운 기술이지만, 그로 인해 더 긴 사용 범위와 더 빠른 충전 시간을 제공한다. 새로운 고체 에너지 저장 기술은 기존 리튬 이온 배터리에서 사용되는 액체 전해질을 폴리머, 첨단 세라믹, 또는 다른 고체 재료로 대체하는 혁신적인 접근법이다. 리튬 이온이 고체를 통과해 이동하는 것은 기술적으로 어려운 과제이지만, 이를 통해 배터리의 사용 가능 범위를 확장하고 충전 시간을 단축할 수 있다. 아덴 에너지는 여러 고체 배터리 혁신 기업 중 하나로, 이온 이동의 장애를 극복하는 데 중점을 두고 있다. 특히 이 회사는 리튬 이온 배터리의 양극에서 발생하는 수상돌기 문제에 대한 강력한 해결책을 제시했다. 덴드라이트(일종의 수지상의 골격을 형성한 결정)는 리튬 이온 배터리의 양극에서 발생하는 작은 양치류의 돌기처럼 생긴 현상으로, 배터리 성능을 저하시키고 화재 위험을 증가시키는 요인이다. 2018년, 아덴 에너지는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 황화물 기반의 고체 전해질 연구 결과를 발표하며 고체 배터리 분야에서 중요한 발전을 이루었다. 아덴 에너지는 "우리 논문의 목표는 LGPS와 LSPS라는 두 가지 유형의 결정질 황화물 고체 전해질의 미세 구조를 조절하고 수정함으로써 전압 안정성을 향상시킬 수 있다는 점을 입증하는 것이다"라며 두 가지 유형의 결정질 황화물 고체 전해질에 대해 밝혔다. 더 나아가, 회사는 "황화물 고체 전해질의 미세 구조와 성능 간의 기본 메커니즘을 밝히는 것이 중요하다"며 "이는 미래 재료 및 배터리 셀 설계에 대한 지침이 될 수 있다"고 기대했다. 덴드라이트 현상은 과거에는 주로 액체 전해질을 사용하는 배터리에서만 관찰되었지만, 최근 연구에 따르면 고체 배터리에서도 문제가 될 수 있음이 밝혀졌다. 이 문제를 해결하기 위한 여러 방법이 연구되고 있는 가운데, 하버드 대학 SEAS(John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)의 재료과학 부교수 신 리(Xin Li) 팀은 이 현상을 완전히 멈추는 데 성공했다. 하버드 대학의 언론 담당자 레아 버로우스(Leah Burrows)는 리 팀의 새로운 연구에 대해 "연구팀은 리튬화 반응을 제어하고 균일한 리튬 금속층의 도금을 촉진하기 위해 양극에 마이크론 크기의 실리콘 입자를 사용하여 덴드라이트 형성을 방지했다"고 설명했다. 버로우스는 "이 코팅된 입자가 전류 밀도가 균일하게 분포되는 표면을 만들어 덴드라이트의 성장을 막는다"고 설명했다. 또한, "이런 설계 덕분에 도금과 박리 과정이 평평한 표면에서 더 빠르게 일어날 수 있어 배터리를 약 10분 만에 재충전할 수 있다"고 덧붙였다. 리 부교수는 "우리의 설계에서 리튬 금속이 실리콘 입자를 감싸는 것은 초콜릿 트러플에 있는 헤이즐넛 코어를 단단한 초콜릿 껍질이 감싸는 것과 유사하다"라고 비유했다. 이 혁신적인 새 배터리는 현재 상업적 생산을 위한 확장 단계에 있다. 연구팀은 우표 크기의 파우치 셀을 사용하여 이번 실험을 진행했다. 이는 일반적인 대학 연구실에서 만들어진 배터리보다 10~20배 정도 크며, 실제 사용 환경에서의 데이터 수집에 충분한 크기라고 할 수 있다. 버로우스는 이 배터리의 내구성에 대해서도 언급했다. 그녀는 "배터리가 6000사이클을 거친 후에도 초기 용량의 80%를 유지하며, 이는 현재 시장에 나와 있는 다른 파우치 셀 배터리보다 우수한 성능을 나타낸다"고 말했다. 한편, 아덴 에너지는 2022년에 하버드 대학교의 기술개발실(Office of Technology Development)로부터 이 기술에 대한 독점 라이선스를 획득했다. 또한, 회사는 515만 달러(한화 약 68억원)의 시드 자금을 조달하는 데 성공했다. 이 자금은 창업 아이템을 구체화하고 개발하여 시제품을 생산하는 과정에 사용될 예정이다. 회사 측은 라이선스 획득과 벤처 자금 조달을 통해 하버드 대학의 실험실 프로토타입을 상업적 규모로 확장할 수 있게 되었다고 설명했다. 이를 통해 아덴 에너지는 전기자동차(EV) 시장에 빠르게 충전되고 안정적인 고체 리튬-금속 배터리를 제공할 수 있게 될 것으로 기대된다. 아덴 에너지는 2022년에 손바닥 크기의 파우치 셀을 개발하는 것을 첫 단계로 삼고, 향후 3~5년 이내에 전기자동차(EV)용 풀사이즈의 전고체 배터리 개발을 목표로 하고 있다. 이 회사는 2030년 이전에 이러한 배터리를 시장에 출시될 것으로 예상하고 있다. 리 부교수는 전기차의 중요성에 대해 강조하며, "전기차가 말 그대로 도로 위의 1%에 불과한 단순한 고급 패션 아이템으로 여겨져서는 안 된다"고 말했다. 그는 "청정에너지 미래를 향해 나아가기 위해서는 전기차가 일반 대중에게도 접근 가능해야 한다"고 강조했다. 그는 또한 "만약 전기차 배터리가 3년에서 5년만 지속된다면, 미국은 중고차 시장을 갖지 못할 것"이라고 지적했다. 이어 "기술은 모든 사람이 접근할 수 있어야 하며, 우리가 하고 있는 것처럼 배터리 수명을 연장하는 것은 그 과정에서 매우 중요한 부분이다"라고 덧붙였다.
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바이두 주가 10% 폭락…AI 챗봇 '어니' 중국군 연계 보도에 투자심리 위축
- 중국 최대 검색업체 바이두(Baidu·百度)의 인공지능(AI) 챗봇 '어니(Ernie)'와 중국군과의 연계 가능성에 관한 보도가 나온 후, 바이두의 주가가 15일 홍콩 증시에서 10% 급락했다고 연합뉴스가 블룸버그를 인용하여 보도했다. 이날 홍콩 증시에서 바이두 주가는 1년여 만에 최대 폭으로 떨어졌다. 주가 폭락의 배경으로는, 홍콩 증시 거래자들 사이에서 인민해방군 전략지원군과 바이두 '어니 봇' 간의 물리적 연결 구축에 관한 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)의 보도가 거론됐다. 그러면서 현재 지정학적 긴장을 고려할 때 미국이 인민해방군과 바이두의 협업을 축소하고자 제재 부과를 고려할 수 있다는 우려가 커졌다고 전했다. 싱가포르 투자은행 UOB 케이히안 홍콩법인의 스티븐 렁은 언론 인터뷰에서 "중국군과의 연계에 대한 보도 이후 바이두에 대한 제재 가능성에 대해 사람들이 우려하고 있다"고 말했다. 그는 "사람들은 미국 정부가 바이두에 대해 조치를 취할까봐 두려워하고 있다"고 했다. 또한 그는 "미중 간의 지속적인 긴장과 중국에 대한 전반적인 부정적인 심리로 인해 투자자들이 보도의 사실 여부에 관계없이 주식을 매도하고 있다"고 설명했다. 이전에 SCMP는 지난 12일 오후 중국 과학자들이 챗GPT와 같은 기술을 활용하여 실험적인 군사 AI 개발에 참여하고 있다고 보도했다. 보도에 따르면, 인민해방군 전략지원군은 바이두의 '어니'와 아이플라이테크(iFlyTek)의 '스파크(Spark)'를 활용한 자체 AI 시스템을 실험 중이라고 한다. SCMP는 중국군의 AI 프로젝트에 관한 논문이 지난달 중국어 저널에 실렸으며, 중국군이 공개적으로 상업적 거대언어모델 사용을 확인한 것은 이번이 처음이라고 보도했다. 이에 바이두는 다음 날인 13일 성명에서 "해당 연구 기관과의 연관성이나 파트너십이 전혀 없다"고 밝혔다. 또한 '해당 연구 프로젝트에 대해 모르며, 바이두의 거대언어모델(LLM)이 사용되었다면, 그것은 온라인에서 공개적으로 이용 가능한 버전일 것이라고 말했다. 바이두는 지난해 3월 중국 대형 기술기업 중 처음으로 AI 챗봇 '어니'를 출시했다. 같은 해 10월에는 '어니 4.0'을 발표하며 '이 챗봇의 일반적인 능력이 (오픈AI의 생성형 챗봇 챗GPT) GPT-4에 결코 뒤지지 않는다'고 강조했다. '어니'는 'Enhanced Representation through kNowledge Integration'의 약자로, 이는 지식 통합을 통해 향상된 표현을 제공한다는 의미를 담고 있다. 이 챗봇은 대규모 언어 모델을 기반으로 하며, 자연스러운 대화, 정보 검색, 텍스트 생성 등 다양한 기능을 수행할 수 있다. 어니봇은 주로 중국어 사용자를 대상으로 하며, 중국 내에서의 AI 기술 발전과 챗봇의 활용 가능성을 보여주는 예로 평가받고 있다. 미국은 현재 중국과 반도체 제재로 힘겨루기를 하고 있다. 미국의 중국에 대한 반도체 제재는 중국의 기술력 향상과 군사력 증강에 대한 우려를 반영한 조치다. 바이든 미국 대통령은 2021년 6월 미국 기업이 방위 산업이나 감시 기술 부문과 연계됐다고 의심되는 수십 개 중국 기업에 투자하는 것을 금지하는 행정명령을 발표한 바 있다. 지난 4일 연합뉴스가 전한 로이터통신에 따르면 미국 하원 중국특위 지도부가 조 바이든 행정부에 중국 인터넷 연결 모듈 제조업체 퀙텔(Quectel)을 중국 군사 업체 명단에 추가하는 방안을 검토할 것을 요청했다. 미국 재무부 명단에 포함되면 미국 기업들이 해당 업체의 상장 증권 매매를 할 수 없게 된다. 미국 하원 중국특위의 공화당 소속 마이크 갤러거 위원장과 라자 크리슈나무르티 민주당 간사는 이날 공개된 서한에서 퀙텔은 세계 최대의 무선통신 사물인터넷 모듈 공급업체로 현재 미국 내에서 시장 점유율을 높이고 있다면서 이 업체가 중국 군사 산업 기반에 기여할 수도 있다는 것을 시사하는 상당한 증거가 있다고 밝혔다. 이에 대해 퀙텔의 최고영업책임자 노르베르트 무러는 "우리 제품은 민간 목적으로만 설계됐고 미국의 국가 안보를 위협하지 않는다"면서 근거 없는 주장이라고 반박했다. 지난해 8월 갤러거 위원장과 크리슈나무르티 간사는 중국산 무선통신 모듈을 사용하면 중국에서 원격으로 미국 의료 장비와 자동차, 농기구에 접근, 통제할 수도 있다고 주장했다.
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바이두 주가 10% 폭락…AI 챗봇 '어니' 중국군 연계 보도에 투자심리 위축
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