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2024-11-23 (토)

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[신소재 신기술(106)] 스탠퍼드대, 식용 색소로 투명 쥐 만드는 기술 개발 성공

미국 과학자들이 식용 색소를 이용해 생쥐 피부를 투명하게 만드는 실험에 성공했다. 스탠퍼드대 재료과학 및 공학 궈쑹 홍(Guosong Hong) 교수 팀은 9월 5일 과학 저널 '사이언스(Science)'에서 '타르트라진(Tartrazine)' 또는 '황색 5호(FD&C Yellow #5)'로 알려진 노란색 식용 색소를 통해 생쥐의 복부 피부와 두개골 등 생물학적 조직을 일시적으로 투명하게 만드는 데 성공했다고 밝혔다. 투명망토는 공상 과학과 판타지 영화의 소재로 곧잘 등장하지만, 식용 염료를 활용해 쥐의 피부를 투명하게 만들어 낸 것은 이번이 처음이다. 여기서 '투명'이라는 개념은 좀 다르다. 일반적으로 투명망토는 인체의 내부까지 투명해져서 육안으로 사람이 안 보이는 것을 의미한다. 하지만 연구팀이 개발한 식용 염료를 바르면 피부만 투명해지고 그안의 혈관과 근육, 뼈 등 내부 구조가 고스란히 드러나 관찰하기에 적합해진다. 연구팀은 특정 탄산음료와 과자에 독특한 주황색을 부여하는 식용 색소인 황색 5호를 사용해 쥐의 피부를 완전히 투명하게 하는 것을 입증했다. 이는 가역적이고 잠재적으로 무독성인 연구 방법으로, 의학과 과학 영상 분야에 혁신을 가져올 수 있다. 해당 연구 내용에 대해서는 영국 일간지 가디언과 과학 전문매체 퍼퓰러사이언스 등 다수 외신이 전했다. 지금까지 연구팀은 이 새로운 발견을 통해 쥐의 복부 내 장기를 관찰하고, 설치류 두개골 주변의 맥동하는 혈류를 살펴보고, 현미경을 통해 근육 조직을 매우 선명하게 볼 수 있었다. 추가적인 연구를 통해 이 방법은 새로운 과학적 발견을 촉진하고, 현미경 기술을 발전시키며, 의료 진단 전략과 치료법을 개선하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 원리는 간단, 색소 바르면 피부 투명해져 쥐의 피부를 투명하게 하는 방법은 간단하다. 황색 5호 용액을 쥐의 피부에 몇 분 동안 마사지하거나 미세 바늘을 사용하면 투명('가시광선의 적색 영역에서 완전한 광학적 투명성')한 피부가 된다. 색소를 씻어내면 피부는 자연스럽고 불투명한 상태로 되돌아간다. 스탠포드 대학교의 공동수석연구 저자이자 생물공학자인 궈쑹 홍 박사는 "피부와 같은 생물학적 조직은 빛이 통과할 때 산란되기 때문에 일반적으로 투명하지 않다"며 "동물의 살은 주로 물과 지방 등 다양한 물질로 이루어진 매트릭스이며, 이 두 종류의 화합물은 서로 다른 각도로 빛을 굴절시킨다고 설명했다. 빛은 한 물질에서 다른 물질로 이동할 때 속도가 변하며 휘어지는 굴절과 흩어지는 산란 현상을 일으킨다. 우리가 물체의 속을 볼 수 없는 것은 바로 산란현상 때문이다. 연구팀은 다양한 색소가 조직 내 빛의 이동 방식을 어떻게 변화시키는 지 모델링하여 일시적으로 피부를 투명하게 하는 이 방법을 개발했다. 팀은 황색 5호와 다른 몇 가지 색소를 투명성 향상 후보로 선정한 후, 실리카 입자와 혼합된 액체, 살아있는 닭의 가슴살, 살아 있는 생쥐와 기타 쥐의 조직 샘플 등을 테스트해 색소가 얼마나 빠르고 깊게 퍼지는 지 측정했다. 또한 이 색소를 다른 광학 현미경 기술과 결합해 황색 5호가 기존 기술을 향상시키는데 사용될 수 있음을 보여줬다. 마지막으로 연구팀은 설치류 실험 대상에서 단기 및 장기적인 영향을 조사하고 쥐가 소변과 대변을 통해 이들 색소를 얼마나 빨리 배출하는 지 추적해 초기 독성 분석을 수행했다. 연구팀은 황색 5호가 24시간 내에 몸을 통과하고 염증이나 자극을 거의 일으키지 않으며 "최소한의 전신 독성"을 나타낸다고 밝혔다. 인체 적용 시기 상조 그러나 이 방법은 아직 완전하지 않다. 예를 들어 살아 있는 생쥐 몸통 전체를 투명하게 만들거나 인간 복부의 내부를 즉시 볼 수 있게 해주지는 못한다. 황색 5호는 조직에 제한적으로 침투할 수 있기 때문에, 표적 전달력과 최적 농도에 대한 정확한 이해 없이는 인간의 살과 같은 덜 투과적인 피부를 통해 내부의 이미지를 얻는 데 유용하지 않을 수 있다. 또한 색소가 광자 산란을 줄이지만 완전히 제거하지는 못한다. 사용되는 조직이 두꺼울수록 이미지는 더 어둡고 선명도가 떨어진다. 게다가 초기 독성 평가는 긍정적이지만, 황색 5호 색소가 장기적으로도 무해하다고 확신할 수 없다. 이는 추가 연구를 통해 풀어야할 과제다. 이에 홍 교수는 추가적인 안정성 연구가 필요하다고 강조하며 "인체 피부에 이를 시도하는 것은 권장하지 않는다. 특히 국소적으로 적용될 때 색소 분자의 인체 독성은 완전히 평가되지 않았다"고 강조했다. 향후 추가 연구를 통해 황색 5호가 인체에 국소적으로 안전하게 사용될 수 있다면 피부암 조기 발견, 혈관을 찾기 어려운 사람들의 혈액 채취 용이성, 레이저 문신 제거 속도 향상, 광열 암 치료 효과 증대 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 전망된다.
- IT/바이오
2024-09-06
정부, 가계부채 증가세 억제에 총력...필요시 추가 대책 시행

정부는 최근 가계대출 증가세에 대한 우려를 표하며, 가계부채 관리 강화 기조를 유지하고 필요시 추가 대책을 시행하겠다고 밝혔다. 또한, 가계대출 정책에 대한 혼란을 해소하기 위해 은행권의 자율적인 관리를 강조했다. 김병환 금융위원장은 6일 거시경제·금융현안 간담회 후 브리핑에서 "정부의 가계부채 관리 강화 기조에는 어떠한 변화도 없다"고 강조하며, 최근 주택시장 과열로 가계대출이 급증하고 있는 상황에 대한 우려를 표했다. 김 위원장은 "가계대출 증가세를 억제해야 거시경제와 주택시장 안정을 도모할 수 있다"며, "은행권의 자율적인 대출 관리 노력을 존중하지만, 투기적 수요를 제한하는 등 상황에 맞는 관리가 필요하다"고 밝혔다. 이번 간담회는 최근 금융당국의 대출금리 인상 비판과 은행들의 대출 규제 강화로 인해 발생한 혼란을 해소하기 위해 마련됐다. 최근 이복현 금융감독원장이 은행권의 대출금리 인상을 비판하고서 은행들이 대출 규제를 내놓자 이로 인한 실수요자 피해를 재차 지적하면서 불거진 혼란을 수습하는 모양새다. 정부는 가계대출 관리의 중요성을 강조하면서도, 획일적인 통제보다는 은행의 자율적인 리스크 관리를 통해 투기 수요를 억제하는 방향으로 정책을 추진할 계획이다. 이날 간담회에는 최상목 경제부총리, 박상우 국토교통부 장관, 이복현 금융감독원장, 박춘섭 대통령실 경제수석 비서관 등이 참석했다. 김 위원장은 이번에 은행권의 자율적인 관리 조치도 갭투자, 다주택자 대출 등 투기적 성격의 대출은 최대한 관리하려는 취지로 이해한다면서, 정부가 획일적 기준을 정할 경우 개별적이고 구체적 사정을 고려하기 어려워 오히려 국민의 불편이 더 커질 수 있다고 강조했다. 이어 차주들의 사정을 가장 잘 아는 은행들이 현장의 창구에서 합리적인 방식으로 고객 불편도 잘 해소해 나갈 것이라고 기대한다고 전했다. 그러면서 "우리 정부가 가진 가계부채에 대한 일관된 입장은 가계부채 비율을 안정적으로 낮춰 거시경제와 금융시장의 안정을 달성하겠다는 것"이라며 "가계부채 부담이 누적되면 거시경제에 부담을 줄 뿐만 아니라, 주택시장 과열과 금융시장 불안 등 악순환을 유발하게 된다"고 거듭 강조했다. 김 위원장은 "정부의 노력에도 불구하고 주택시장이 계속해서 과열되고 가계부채가 빠르게 증가할 경우 준비해 두고 있는 추가적인 관리 수단들을 적기에, 그리고 과감하게 시행할 것"이라고 말했다. 그는 추가적인 대책에 대해 "모든 가능성을 열어두고 검토하겠지만, 기본적으로 DSR을 기준으로 상환 능력에 맞는 대출을 받도록 하는 원칙을 강화하고 내실화하는 방향으로 대책을 마련하고 있다"고 설명했다. 또한 "대출 증가 추세는 상황에 따라 달라질 수 있기 때문에, 필요한 시점에 신속하게 대응할 것"이라고 덧붙였다. 이어 "8월 은행권 대출은 상당히 큰 폭으로 증가할 것으로 예상되지만, 9월에는 증가세가 둔화될 것으로 보인다"고 전망했다. 또한 "4월 이후 가계 대출 증가의 주요 원인 중 하나는 정책자금이었기 때문에, 최근 정책모기지 금리를 인상했고 앞으로 정책 자금 관리를 강화할 계획"이라고 밝혔다. 마지막으로 김 위원장은 은행 등 금융회사들이 책임감을 가지고 대출 관리에 힘써달라고 한 뒤, 국민들에게도 감당하기 어려운 대출을 받아 무리하게 주택을 구입하지 않도록 당부했다.
- 경제
2024-09-06
[기후의 역습(53)] 기후 변화로 알래스카에 재앙적 산사태와 쓰나미 발생

지난달 알래스카 슈워드 근처의 케나이 피오르드 국립공원에서 원격 산사태로 인해 쓰나미가 발생했다고 알래스카 퍼블릭 미디어가 전했다. 부상자나 사망자는 없는 것으로 알려졌지만, 파도로 인해 산책로가 피해를 입었으며, 공원 관리국 캠핑장 장비가 일부 훼손된 것으로 알려졌다. 국립공원 관리국에 따르면, 지난달 초 일어난 산사태는 슈워드에서 남서쪽으로 약 32km 떨어진 페데르센 석호의 상부를 타격해 약 17m 높이의 파도를 일으켰다. 이 파도는 산등성이를 넘어 석호 하부로 밀려들어 약 1m 높이로 해안을 강타했다. 알래스카 국립공원 관리국의 지질학자인 채드 헐츠 박사는 물의 경사는 불안정했으며, 산사태와 쓰나미는 예상됐던 일이었다고 말했다. 헐츠는 "한 주 동안 무려 380mm에 달하는 심각한 비가 내려 산이 무너지는 사태로 이어졌다“고 설명했다. 미 지질조사국(USGS)의 예비 추정에 따르면 산사태로 약 200만 입방미터의 암석과 잔해가 쏟아졌다. 이로 인해 이 지역이 황폐해졌으며, 초목이 파묻히고 인프라가 손상됐다. 위성이 촬영한 이미지에 따르면 이곳의 지형이 크게 변한 것으로 나타났다. 헐츠에 따르면 이 지역에서는 지난 몇 년 동안 여러 차례 산사태가 발생했으며, 빈번한 폭우와 함께 빙하가 녹아 얇아지면서 산사태는 더욱 빈발하고 있다고 우려했다. 수십 년 동안 진행되어 온 빙하의 후퇴가 환경적인 취약성을 초래한 결과였다. 빙하가 녹으면 알래스카 남부의 피오르드를 따라 늘어선 깎아지른 절벽과 같은 가파른 지형의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 빙하가 후퇴함에 따라 경사면이 산사태에 취약해지기 때문이다. 페데르센 빙하는 지난 40년 동안 상당한 후퇴를 보인 케나이 피오르드 국립공원의 세 개의 호수 종착 빙하 중 하나다. 전문가들은 1984년부터 2021년까지의 영상 이미지를 분석한 결과, 그 기간 동안 페데르센 빙하가 3.2km나 후퇴했다는 것을 발견했다. 한편, 공원 관리국은 페데르센 방문객에게 또 다른 산사태나 쓰나미 가능성에 대비해 예방 조치를 취할 것을 권고했다.
- 포커스온
2024-09-06
100년 전통 유럽 최대 가전 전시회 'IFA 2024' 6일 개막…한국 기업 127곳 참가

유럽 최대 규모의 가전 전시회인 'IFA 2024'가 6일(현지시간) 독일 베를린에서 개최된다. 올해로 100주년을 맞이한 이번 IFA에는 139개국 2200여 개 기업과 단체가 참여하며, 18만 명 이상의 관람객이 방문할 것으로 예상된다. '모두를 위한 혁신'을 주제로 10일까지 진행되는 이번 행사에서는 인공지능(AI), 지속가능성, 연결성, 피트니스 및 디지털 건강, 콘텐츠 제작 등 5가지 핵심 분야에 초점을 맞춘다. 미국 청소기업체 샤크닌자 CEO, 중국 스마트폰업체 아너 CEO, 튀르키예 가전업체 베스텔 CEO 등 글로벌 기업 리더들의 기조연설도 예정되어 있다. 특히 개막 전날에는 올라프 숄츠 독일 총리의 기조연설과 캐나다 출신 록스타 브라이언 애덤스의 축하 공연 등 다채로운 행사가 펼쳐진다. 한국에서는 삼성전자, LG전자를 비롯해 127개 기업 및 단체가 참가하여 기술력을 선보일 예정이다. 한국, 127개 기업·단체 참가⋯혁신 기술력 과시 'IFA 2024'에는 삼성전자, LG전자를 비롯하여 KT, 바디프랜드, 쿠쿠전자 등 국내 127개 기업 및 단체가 참여하여 한국의 혁신 기술력을 세계에 선보인다. 특히 글로벌 TV 시장 1위 삼성전자와 생활가전 분야 세계 1위 LG전자는 인공지능(AI) 가전을 통합하는 'AI 홈' 솔루션을 선보이며 치열한 기술 경쟁을 펼칠 것으로 예상된다. 한국, 'IFA 넥스트' 혁신 파트너 국가 선정 올해 한국은 스타트업과 혁신 기업의 첨단 기술을 소개하는 'IFA 넥스트'의 혁신 파트너 국가로 선정됐다. 한국관에서는 AI, 디지털 헬스, IoT, 가전 등 다양한 분야에서 잠재력 있는 국내 스타트업과 중소기업 20곳을 소개하며 유럽 시장 진출을 지원할 계획이다. 한편, 유럽 시장 공략에 적극적인 중국은 역대 최대 규모인 1300여 개 업체가 참가할 것으로 예상되며, 글로벌 시장에서의 영향력 확대를 노리고 있다. 삼성전자, IFA서 AI 연결 강조⋯업계 최대 규모 전시 삼성전자는 IFA 2024에서 '모두를 위한 AI'를 주제로 전시관을 운영한다고 5일 밝혔다. 업계 최대 규모인 6017㎡의 전시 공간에서는 스마트싱스를 기반으로 한 서비스와 영상디스플레이, 생활가전, 모바일 등 다양한 최신 AI 제품을 전시한다. 삼성전자 전시관은 보안, 지속가능성, 편리한 연결 및 제어, 안전과 건강, 기업 간 거래(B2B) 솔루션 등 다양한 주제로 구성됐다. 초연결 시대의 핵심 요소인 '보안'을 테마로 한 공간에서는 기기 간 안전한 연결을 지원하는 '삼성 녹스 매트릭스'와 정보 보호 솔루션인 '삼성 녹스 볼트'를 선보인다. 또한, 외부인의 무단 접속을 감지하여 차단하는 '리셋 보호' 기술도 만나볼 수 있다. 에너지 절감을 중시하는 유럽 소비자들을 위해 마련된 '지속가능성' 공간에서는 피크 시간대 에너지 절약을 돕는 '플렉스 커넥트' 등을 소개한다. 또한, 테슬라와 협력하여 개발한 에너지 관리 서비스 '스마트싱스 에너지'도 선보인다. 이 서비스는 태양광 발전량, 잔여 에너지, 전기차 배터리 충전 상태 등을 확인하고 관리할 수 있는 기능을 제공한다. '편리한 연결 및 제어' 공간에서는 구매한 제품을 자동으로 스마트싱스에 연결하는 '캄 온보딩', 집안 상태를 한눈에 파악하고 제어하는 '맵뷰', 스마트폰으로 리모컨 기능을 대체하는 '퀵리모트' 등을 체험할 수 있다. '안전과 건강' 공간에서는 돌봄이 필요한 가족의 일상을 지원하는 '패밀리 케어' 서비스와 갤럭시 링을 활용하여 수면 상태를 확인하고 가전 설정을 최적화하는 기능을 시연한다. 'B2B 솔루션' 공간에서는 스마트싱스를 기업용으로 확장한 '스마트싱스 프로'를 통해 호텔, 매장, 사무실 등 상업 공간에서 가전과 IoT 기기를 연동하는 모습을 보여준다. 유럽 소비자를 겨냥한 에너지 리더십 공간도 따로 구성해 에너지 소비량을 줄인 제품과 서비스를 소개한다. 또 여행을 테마로 한 전시 공간에서 갤럭시Z 폴드6, Z 플립6의 다양한 AI 기능을 선보인다. IFA 프레스 콘퍼런스에서 공개한 신규 코파일럿+ PC '갤럭시 북5 프로 360'도 체험할 수 있다. LG전자, '고효율' 강점으로 유럽 시장 공략 LG전자는 'IFA 2024'에서 유럽 에너지 관련 제품 지침인 ErP 최고 에너지 등급 기준을 뛰어넘는 혁신적인 가전 신제품들을 선보일 예정이다. 이번에 공개되는 LG 드럼 세탁기 신제품은 유럽의 가장 높은 에너지 효율 등급인 A보다 약 55% 뛰어난 효율을 자랑하며, AI DD 모터를 탑재하여 세탁물 엉킴을 방지하고 에너지 소비를 줄여 옷감 손상을 최소화한다. LG 냉장고 신제품은 A 등급보다 약 25% 높은 효율과 LG전자 동급 모델 중 최저 소음인 29㏈의 저소음을 강점으로 내세우고 있다. 건조기 신제품은 에너지 효율 등급 A+++보다 효율을 26% 더 높였으며, 유럽 시장에 출시된 건조기 제품 중 에너지 소비량이 가장 적다. 식기세척기 신제품 또한 LG전자의 핵심 부품인 인버터 DD를 적용하여 A 등급보다 효율을 20% 높였다. 새롭게 선보이는 LG 인스타뷰 AI 오븐은 에너지 효율 등급 A++을 충족하며, 오븐 내부 카메라가 식재료를 인식하여 다양한 맞춤형 레시피를 추천하는 '고메 AI' 기술도 탑재했다. 세탁기와 냉장고는 최고 등급이 A 등급인 새로운 규격을, 건조기, 식기세척기 등은 알파벳에 '+'를 붙이는 기존 규격을 따랐다. 유럽은 에너지 위기를 극복하고 러시아산 화석연료 의존도를 줄이기 위해 '리파워EU' 정책을 추진하고 있다. 이로 인해 에너지 효율이 높은 가전제품에 대한 수요가 증가하고 있다. 이러한 시장 변화에 발맞춰 LG전자는 인버터 모터, 컴프레서 등 핵심 부품 기술력을 바탕으로 에너지 효율을 획기적으로 개선한 제품을 앞세워 유럽 시장을 적극적으로 공략할 계획이다. LG전자는 이번 IFA에서 에너지 고효율 가전뿐만 아니라 가정에서 에너지를 효율적으로 관리하고 절약할 수 있는 '스마트 그린 홈' 솔루션도 함께 공개한다. 류재철 LG전자 H&A사업본부장 사장은 "AI 기술을 활용하여 에너지 고효율 가전 개발에 지속적으로 힘쓰고, 유럽 시장에서의 입지를 더욱 강화해 나갈 것"이라고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-09-05
[신소재 신기술(105)] 세계 최고 슈퍼컴퓨터, 칼슘-48 자기적 특성 규명…10년 논쟁 종결

세계에서 가장 강력한 슈퍼 컴퓨터인 '프론티어'가 10년 동안 과학자들의 논쟁의 중심에 섰던 칼슘-48 퍼즐을 해독했다. 미국 오크리지 국립연구소(ORNL)의 핵물리학 연구팀은 세계 최고 슈퍼컴퓨터 프론티어를 활용해 칼슘-48 원자핵의 자기적 특성을 규명하는 데 성공했다고 과학전문 매체 인터레스팅엔지니어링이 4일(현지시간) 보도했다. 이는 1980년대부터 지속되어온 핵물리학계의 논쟁을 종식시키는 중요한 성과로 평가된다. 칼슘-48, '이중 마법' 핵으로 안정성 높아 칼슘-48은 20개의 양성자와 28개의 중성자로 이루어진 '이중 마법' 핵으로 매우 안정적인 구조를 가지고 있다. 이러한 특성 대문에 핵물리학 연구에 이상적인 물질로 꼽힌다. 하지만 칼슘-48의 자기적 특성은 오랜 기간 동안 논쟁의 대상이었다. 양성자와 전자빔을 사용한 초기 실험에서는 자기 전이 강도가 4제곱 마그네톤으로 측정되었으나 2022년 감마선을 이용한 실험에서는 이 값이 두 배나 높게 나타났기 때문이다. 여기서 '핵 마그네톤'은 원자핵의 자기적 특성을 나타내는 기본 단위다. 쉽게 말해, 핵 마그네톤은 원자핵이 얼마나 강한 자석처럼 행동하는 지를 나타내는 척도라고 할 수 있다. 따라서 4제곱 마그네톤은 칼슘-48 원자핵이 특정 에너지 상태 변화를 겪을 때, 자기장의 세기가 핵 마그네톤 단위로 4의 제곱만큼 변한다는 것을 의미한다. 수퍼컴퓨터 '프론티어' 활용, 10년 논쟁 종식 ORNL 연구팀은 초당 퀸틸리언(quintillion, 100경) 이상의 계산을 수행할 수 있는 세계 최초의 엑사스케일 컴퓨터인 '프론티어' 슈퍼컴퓨터를 활용해 칼슘-48의 자기 전이 강도를 시뮬레이션했다. 그 결과 감마선 실험 결과와 일치하는 값을 얻어냄으로써 오랜 논쟁에 종지부를 찍었다. 또한 이 연구는 핵 내부의 핵자 쌍(양성자와 중성자)의 복잡한 상호작용과 핵이 주변 환경과 상호작용하는 방식을 설명하는 연속 효과에 대한 새로운 통찰력을 제공했다. 초신성 연구에도 영향 이번 연구는 핵물리학뿐만 아니라 천체물리학에도 중요한 의미를 갖는다. 칼슘-48은 초신성 폭발 과정에 풍부하게 생성되는 데, 이 때 중성미자가 물질과 상호작용하는 방식을 이해하는 데 핵심적인 역할을 하기 때문이다. 연구의 제 1저자인 비자야 아차리아는 "칼슘-48의 자기 전이 강도를 설명하는 물리학은 중성미자가 물질과 상호작용하는 방식도 설명한다"고 말했다. 칼슘-48의 자기 전이 강도에 대한 정확한 이해는 초신성 폭발과정과 우주 형성 과정에 대한 이해를 높이는 데 기여할 것으로 기대된다. ORNL 핵천체물리학자 라파엘 힉스는 "이번 연구는 핵의 생성 원리를 밝히는 데 중요한 걸음이며, 별과 행성의 생성부터 원소의 풍바함까지 우주를 형성하는 과정을 더 잘 이해하게 해 줄것"이라고 말했다.
- IT/바이오
2024-09-05
[우주의 속삭임(51)] 토성 고리, 6개월 후에 못본다

가스 행성 토성의 고리는 태양계에서 가장 매혹적이고 상징적인 천체적 특징이다. 17세기에 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이가 고대 망원경으로 처음 발견했다. 다만 망원경의 성능적 한계로 인해 토성의 모습을 '귀'가 달린 것처럼 비유했다. 그 이후 최첨단 연구와 관찰을 통해 학계는 토성 고리의 복잡한 수수께끼를 풀고 고리의 구성과 이를 형성하는 역동적인 과정을 밝혀냈다. 빠르게 다가오는 중요한 우주적 사건이 곧 토성에 대한 우리의 시각을 극적으로 바꿀 것이라고 한다. 2025년 3월이 되면 토성의 장엄한 고리는 지구서는 사실상 보이지 않게 될 것이라고 지구 및 천체 물리학을 다루는 어스닷컴이 전했다. 물론 고리가 물리적으로 사라지는 것은 아니다. 보이지 않는 현상은 토성의 축이 기울어져 고리가 우리 시야에 가장자리로 위치하기 때문에 발생한다는 것이다. 이는 역설적으로 천문학자와 관찰자 모두에게 독특한 천체 변화를 목격할 수 있는 희귀한 기회를 제공한다. 이 현상은 토성이 태양을 공전하는 데 걸리는 시간인 29.5년마다 반복되는 이벤트다. 2025년 3월 이후에는 토성의 축 기울기의 변동으로 고리가 다시 관측자의 시야에 들어오고, 2025년 11월에 다시 사라지게 된다. 천문학자들은 이는 결국 일종의 숨바꼭질을 하면서 천체 게임을 하는 것이라고 말했다. 토성의 고리는 대부분 얼음 입자, 암석 파편, 우주 먼지로 구성되어 있다. 고리를 구성하는 입자는 모래 크기의 작은 먼지에서 버스, 집이나 학교만큼 거대한 덩어리까지 다양하다. 이러한 혼합으로 고리가 흥미로운 모습을 갖게 된다. 토성의 고리는 견고한 하나의 구조가 아니다. A, B, C 고리와 보기 어려운 희미한 D, E, F, G 고리를 포함한 여러 개로 구성되어 있다. 이러한 부분은 A와 B 고리 사이의 '카시니 분할'과 같은 틈새로 구분되어 있으며, 너비는 약 4800km이다. 고리의 모양과 구성은 주로 토성의 많은 위성과의 중력적 상호 작용에 의해 형성된다. 위성 중 일부는 고리의 가장자리 근처에 매달려 있으며 중력으로 고리 입자를 끌어당겨 고리 모양을 유지하는 데 도움을 준다. 토성의 고리가 어떻게 생겨났는지는 천문학자들 사이에서 여전히 뜨거운 주제다. 파괴된 토성의 위성, 토성의 강한 중력에 의해 찢어진 혜성의 잔재, 40억 년 전 토성이 형성될 때 남은 물질 등 수많은 이론이 제안됐다. 새로운 이론이 계속 등장하고 있다. 나사(NASA), 유럽우주국(ESA), 이탈리아우주국(ASI)이 토성과 위성들을 탐사할 목적으로 공동 발사한 카시니-하위헌스(Cassini-Huygens) 임무는 많은 성과를 가져다 주었다. 우주선의 탐사는 2004년 토성에 도착하면서 시작되어 2017년에 마무리된 13년간 이루어졌다. 카시니-하위헌스 임무는 활동 내내 토성과 복잡한 위성 및 고리 시스템에 대한 귀중한 정보를 제공했다. 가장 멋진 발견 중 하나는 고리의 틈새, 특히 A와 B 고리 사이의 눈에 띄는 공간인 카시니를 발견한 것이었다. 이 공간은 토성의 위성의 중력에 의해 형성되어 고리 시스템이 실제로 얼마나 역동적이고 끊임없이 변화하는지를 보여준다. 우주선은 또 많은 위성에 대한 더 깊은 지식을 제공, 위성의 고유한 구성과 지질학적 특징을 알려주었다. 예를 들어 토성의 얼음 위성 중 하나인 엔셀라두스에는 수증기와 유기 물질을 뿜어내는 간헐천이 있어 지하 바다의 가능성을 암시한다. 토성은 고리 외에 최소 145개에 달하는 위성이 있으며, 각각 고유한 특성을 갖고 있다. 태양계에서 두 번째로 큰 위성인 타이탄은 두꺼운 대기와 흥미로운 표면으로 주목받고 있다. 타이탄은 목성보다 약하지만 지구보다는 강한 자기장을 가지고 있어 토성과의 복잡한 상호 자기작용을 나타낸다. 향후 진행될 드래곤플라이 탐사 임무는 타이탄에서 생명체의 흔적을 찾을 계획이다. 엔셀라두스에서는 생명체에 필수적인 구성 요소가 존재한다는 것을 발견했다. 토성은 망원경이나 고성능 쌍안경을 가진 관찰자들에게 여전히 매혹적인 대상이다. 무수한 얼음 입자와 암석 파편으로 구성된 고리는 특히 태양계의 신비다. 토성의 고리가 내년 3월 사라지기까지 천체 관찰자는 고리를 달리 관찰할 독특한 기회를 얻게 될 것이다.
- IT/바이오
2024-09-05
[퓨처 Eyes(49)] 신개념 하이드로겔, 초기 관절염 치료 및 진행 억제 가능성 제시

중국 과학자들이 관절염 치료의 새로운 지평을 열 혁신적인 생체 재료 개발에 성공했다. 이번 연구는 퇴행성 관절염으로 고통받는 전 세계 수억 명 환자들에게 새로운 희망을 제시할 것으로 기대된다. 관절염은 뼈 사이의 완충 역할을 하는 연골이 점차 파괴되면서 발생하는 질환이다. 연골 손상은 윤활 감소와 마찰 증가를 초래하여 결국 관절에 돌이킬 수 없는 손상을 입힌다. 특히 성인의 연골은 자연적으로 치유되지 않아 치료가 어려운 난제로 꼽혀왔다. 관절염, 삶의 질 저하시키는 질환 세계보건기구(WHO)에 따르면, 전 세계 관절염 환자 수는 꾸준히 증가하여 1990년부터 2019년까지 113% 증가한 5억 2800만 명에 달한다. 인구 고령화와 현대인의 생활 방식 변화가 관절염 증가세를 부추기고 있다. 국내에서도 관절염 문제는 심각하다. 국민건강보험공단 통계에 따르면, 무릎 관절염 환자 수는 지난해 기준 4년간 6.7% 증가했다. 특히 60대 이상 노년층에서 무릎 관절염 발병률이 높게 나타났다. 무릎 관절염은 초기에는 간헐적인 통증으로 시작되지만, 방치할 경우 심각한 통증, 다리 변형, 보행 장애까지 이어질 수 있다. 손상된 연골, 정밀하게 치료한다 이번에 중국 연구팀이 개발한 기술은 '하이드로겔 마이크로스피어(HMS)'와 항체를 결합하여 연골 윤활을 회복시키는 획기적인 치료법이다. 홍콩 매체 사우스차이나 모닝 포스트(SCMP)에 따르면 상하이 고등 연구소와 창사 샹야 국립 병원 연구팀은 손상된 조직 복구에 널리 사용되는 '하이드로겔 마이크로스피어'를 활용하여 관절염 치료의 새로운 접근법을 제시했다. 이번 연구 결과는 첨단 소재 분야 학술지 '어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 게재됐다. 이 혁신적인 마이크로스피어는 천연 단백질에서 추출한 젤라틴 메타크릴레이트와 합성 고분자인 폴리(설포베타인 메타크릴레이트)를 결합하여 만들어졌다. 이 두 물질의 조합은 세포 성장과 수분 공급에 이상적인 환경을 제공한다. 연구팀은 나아가 손상된 연골에 결합하고 마이크로스피어에 부착되는 표적 항체를 개발하여 치료 효과를 극대화했다. 이 새로운 치료법은 기존 생체 윤활제와 달리 염증 부위를 정확하게 표적하여 치료할 수 있다는 장점을 가진다. '하이드로겔 마이크로스피어'는 작고 균일한 구형의 하이드로겔 입자이다. 쉽게 말해, 아주 작은 크기의 물을 많이 머금을 수 있는 3차원 젤리 공을 떠올리면 된다. 크기는 일반적으로 마이크로미터(㎛) 단위로 매우 작다. 구조는 3차원 망상구조를 가진 친수성 또는 양친매성 고분자 사슬이 가교되어 형성된다. 쉽게 비유하자면, HMS는 작은 스펀지처럼 물을 흡수하여 촉촉함을 유지하고, 필요한 물질을 머금고 있다가 서서히 방출하는 역할을 한다. 이러한 특성 덕분에 약물 전달, 조직 공학, 세포 배양 등 의료 분야에서 다양하게 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 쥐 실험 통해 초기 골관절염 치료 효과 입증 연구팀은 개발한 생체 물질을 쥐에게 주입하여 초기 골관절염 치료 효과를 검증했다. 그 결과, 이 치료법은 골관절염 증상을 완화하고 추가적인 관절 손상을 예방하는 데 효과적인 것으로 나타났다. 특히, 새로운 생체 재료는 표준 식염수 주입과 비교했을 때 마찰을 줄이고 관절 윤활을 개선하는 측면에서 기존 치료법보다 뛰어난 성능을 보였다. 보고에 따르면 마찰 계수는 표준 식염수 주입에 비해 '3분의 1' 이상 감소했다. 이번 연구는 특히 초기 단계 관절염 치료에 대한 유망한 접근 방식을 제시한다. 표적 윤활 제공과 추가적인 관절 손상 예방을 통해 관절염 치료의 새로운 패러다임을 열 것으로 기대된다. 연구팀은 "개발된 주입형 표적 윤활 HMS와 정밀 표적 윤활 HMS는 특히 초기 단계의 골관절염 진행을 늦추는 데 유망하고 편리한 기술"이라고 강조했다. 관절염 치료의 새 지평 열리나 앞서 미국 노스웨스턴대학교 연구팀은 손상된 무릎 연골을 재생하는 새로운 생체 활성 물질을 개발하고, 양을 이용한 실험에서 성공적인 결과를 얻었다. 이 새로운 생체 재료는 연골 성장 및 유지에 필수적인 단백질인 TGFb-1에 결합하는 생체 활성 펩타이드와 연골 및 관절의 윤활 활액에 존재하는 천연 다당류인 히알루론산으로 구성되어 있다. 노스웨스턴 연구팀은 새로운 생체 재료 물질을 동물 모델인 양의 손상된 무릎 연골에 적용한 결과, 6개월 이내에 새로운 연골이 생성되는 것을 확인했다. 새로 생성된 연골은 통증 없는 기계적 탄력성을 가능하게 하는 천연 생체 고분자인 콜라겐 II와 프로테오글리칸을 포함하고 있었다. 해당 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다. 관절은 일단 망가지면 자연적으로 재생되지 않아 그동안 치료의 한계가 있었다. 그러나 이처럼 연골을 재생시키기 위한 전 세계 과학자들의 노력이 합쳐지면 관절염 치료를 더욱 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-09-05
[기후의 역습(52)] 기후 변화, 한국 김치 산업에 '적신호'

기후 변화가 한국의 대표 음식인 김치 재료인 배추 재배를 위협하고 있다고 인도의 영자 매체 위온(WION)이 전했다. 현지의 농부, 김치 제조업체, 전문가에 따르면 기온 상승으로 인해 배추를 비롯한 농산물의 수확이 감소하고 있으며 품질에도 문제가 발생하고 있다는 것. 한국의 김치에 대해 외국의 언론에서까지 우려의 목소리를 내고 있어 주목된다. 그만큼 한국의 김치가 국제화되었으며 외국의 음식 문화에 깊이 뿌리내렸음을 의미한다. 보도에서 전하는 내용도 심층적이다. 배추는 비교적 서늘한 기후에서 잘 자라며 여름철에는 기온이 섭씨 25도 이하인 산악 지역에서 '고랭지 배추'라는 이름으로 주로 재배된다. 날씨가 따뜻해질수록 산악 지대에서도 배추를 재배하기에 부적합해진다. 고랭지 배추를 전문적으로 재배하는 강릉의 안반데기 배추 작황이 좋지 않은 것도 이러한 기후 변화 때문이다. 한국도 기후 변화로 기온이 상승하고 있어 언젠가는 한국에서 배추를 전혀 재배할 수 없게 될 수 있다고 전문가는 우려한다. 김치의 본고장 한국에서 재료를 구하지 못하는 사태가 발생할 가능성이 제기된 것이다. 이영규 식물 병리학자 겸 바이러스학 박사는 "이러한 최악의 시나리오가 실현되지 않기를 바랄 뿐"이라고 말했다. 동시에 "배추는 시원한 기후를 선호하고 미세기후 및 좁은 범위의 온도에 적응한다. 배추 재배의 최적 온도는 섭씨 18~21도이다"라고 설명했다. 고춧가루와 섞여 매콤하게 발효된 김치는 파, 오이, 무와 같은 다양한 야채로 만들 수 있지만, 배추김치는 여전히 김치 애호가들에게 가장 인기가 많다. 기후 변화로 더워진 기온은 국내외 상업적으로 농부와 김치 제조업체에 이미 영향을 미치기 시작했다. 농림수산식품부의 이하연 김치 마스터는 기온 상승이 배추 재배에 미치는 영향에 대해 "배추의 심이 알차게 맺히지 않아 부실해지고, 뿌리도 물러진다"고 말했다. 그는 "이런 상황이 계속된다면 세계 음식 문화에 기여한 바가 절대적으로 큰 배추김치를 여름에는 포기해야 할 수도 있다"고 우려했다. 정부 통계 자료에 따르면 작년에 재배된 배추 면적은 20년 전의 절반에도 미치지 못했다. 배추 재배 면적은 이 기간 동안 8796헥타르(2600만 평)에서 3995헥타르(1200만 평)으로 격감했다. 전문가들은 배추 생산량 감소를 여름철에 재배하기 어려운 높은 기온, 예측할 수 없는 폭우, 해충 등의 복합적 요인 때문이라고 진단했다. 농촌진흥청은 현 추세라면 2090년까지 배추 재배가 사라질 것으로 예측하고 있다. 한국의 김치 산업은 이미 중국의 저가 제품으로 위협받고 있다. 기후 변화는 상황을 악화시킬 수 있다. 정부는 가격 상승과 공급 부족을 조절하기 위해 상황에 맞추어 물량을 조절할 수 있는 저장고를 도입해 활용하고 있다. 농학계는 따뜻한 기후, 예측할 수 없는 비, 감염에 강한 개량 품종을 개발하기 위해 노력하고 있다. 그러나 개량종 재배가 비용은 물론 기존의 품질과 맛을 유지할지에 대해서는 우려의 목소리도 나온다.
- 산업
2024-09-05
[우주의 속삭임(50)] 목성 위성 '가니메데' 고대 소행성 충돌로 자전축 이동

목성의 최대 위성인 가니메데가 과거 거대한 소행성 충돌로 자전축이 이동했다는 연구 결과가 나왔다. 목성은 태양계의 다섯번째이자 가장 큰 행성이다. 목성은 95개의 자연위성을 가지고 있으며 갈릴레이 위성으로 알려져 있는 이오, 유로파,가니메데, 칼리스토가 가장 큰 네 개의 위성이다. 최근 과학 학술지 '사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)'에 게재된 연구에 따르면, 약 40억년 전 가니메데에 충돌한 소행성은 지구에서 공룡 멸종을 초래한 소행성보다 20배 이상 컸던 것으로 추정된다. 이 충돌로 인해 가니메데 표면에는 거대한 고랑 지형이 형성되었으며, 위성의 자전축까지 변화시켰다는 것이 연구팀의 설명이다. 해당 내용에 대해서는 영국 일간지 가디언을 비롯해 뉴스위크, 기즈모도 등 다수 외신이 조명했다. 일본 고베 대학의 히라타 나오유키 연구원은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 가니메데 표면의 고랑 구조를 형성할 수 있는 소행성의 크기를 추정했다. 그 결과, 충돌 당시 생성된 임시 크레이터는 지름이 약 1400~1600km에 달했으며, 이는 가니메데의 자전축을 현재 위치로 이동시킬만큼 강력한 충돌이었음을 시사한다. 히라타 연구원은 "이 거대 충돌은 가니메데의 초기 진화에 상당한 영향을 미쳤을 것"이라며, "앞으로 얼음 위성의 내부 진화를 적용한 추가 연구가 필요하다"고 밝혔다. 한편, 유럽우주국(ESA)의 목성 얼음 위성 탐사선 '주스(JUICE)'가 2031년 목성계에 도착 후 2034년 가니메데를 6개월간 관측할 예정이다. 이를 통해 가니메데의 지질학적 역사는 물론, 생명체 존재 가능성에 대한 단서를 찾을 수 있을 것으로 기대된다. 가니메데와 유로파는 얼음 표면 아래 바다가 존재할 가능성이 제기되어 왔으며, 2021년에는 가니메데 대기에서 수증기가 발견되기도 했다. '주스' 미션은 이러한 얼음 위성들의 비밀을 밝히고, 태양계 내 생명체 존재 가능성을 탐색하는 중요한 역할을 수행 할 것이다.
- IT/바이오
2024-09-04
[기후의 역습(51)] NASA, 남극 해저 탐사 로봇 개발⋯해수면 상승 예측 정확도 높인다

과학자들이 로봇으로 기후 변화로 예상보다 빨리 녹는 남극 빙붕 탐사에 나선다. 미국 항공우주국(나사·NASA) 산하 제트추진연구소(JPL)는 남극 빙붕 아래 심해를 탐사할 수 있는 자율주행 로봇을 개발 중이다. 이 로봇은 인간이 접근하기 어려운 극한 환경에서 빙하 해빙 속도와 해수면 상승 영향 등을 파악하는 데 활용될 예정이다. 나사는 홈페이지를 통해 '아이스노드(IceNode)' 프로젝트를 통해 인간이 접근하기 어려운 험지인 빙붕의 녹는 속도를 측정하기 위해 자율주행 로봇 함대 구축을 구상하고 있다고 밝혔다. 남극 대륙이 완전히 녹으면 전 세계 해수면이 약 60m(약 200피트) 상승할 것으로 추정된다. 남극 빙상의 녹는 속도는 해수면 상승 예측에서 가장 큰 불확실성 중 하나다. 기온이 따뜻해지면 표면이 녹는 것처럼 얼음도 아래에서 순환하는 따뜻한 바닷물과 접촉하면 녹는다. 바닷물 속의 빙하가 녹는 속도는 그동안 과학자들이 직접 관측하지 못해서 간과해왔던 부분이다. 나사는 "해수면 상승을 예측하는 컴퓨터 모델을 개선하기 위해서 과학자들은 특히 육지에서 뻗어나온 수마일 길이의 떠다니는 얼음판인 빙붕 아래에서 녹는 더 정확한 속도가 필요하다"면서 "빙붕(ice shleves)은 해수면 상승에 직접적으로 기여하지는 않지만 빙상(ice sheets)이 바다로 흘러들어가는 속도를 크게 낮춘다"고 설명했다. '아이스노드' 프로젝트, 알래스카 첫 실험 성공 아이스노드의 엔지니어들은 우주 탐사용 로봇 설계에 대한 전문성을 활용해 길이 약 2.4m(약 8피트), 지름 25cm(10인치)의 자율로봇 차량을 개발하고 있다. 이 차량은 한쪽 끝에서 튀어나와 로봇을 얼음 아랫면에 부착하는 3개 다리의 랜딩 기어가 있다. 로봇에는 어떠한 형태의 추진력이 없으며, 대신 해류 모델의 정보를 사용하는 새로운 소프트웨어의 도움으로 자율적으로 위치를 잡을 수 있다. JPL 연구팀은 지난 3월 알래스카 북부 보퍼트 해에서 원통형 로봇을 수심 30m까지 내려 더이터를 수집하는 데 성공했다. 당시 보퍼트 기온은 섭씨 영하 45도(화씨 영하 50도)로 인간과 로봇 모두에게 도전이었다. 이는 '아이스노드' 프로젝트의 첫 번째 단계로, 궁극적으로는 남극 빙붕에 로봇들을 부착해 장기간 데이터를 수집하는 게 목표다. 로봇의 센서는 따뜻하고 짠 바닷물이 얼마나 빨리 순환해 얼음을 녹이는 지, 그리고 더 차갑고 신선한 녹을 물이 얼마나 빨리 가라앉는지 측정할 것이다. 남극 빙붕 해빙, 해수면 상승 가속 우려 최근 연구들은 남극 빙하가 예상보다 빠르게 녹고 있음을 시사하며, 해수면 상승 예측이 과소 평가됐음을 제기했다. 남극 빙상 전체가 녹을 경우 해수면은 약 60m 상승해 해안 도시들을 위협할 수 있다. 과학자들은 특히 빙하 유출을 막는 '코르크' 역할을 하는 빙붕의 해빙 메커니즘을 이해하는 데 주력하고 있다. 아이스노드 로봇 함대는 최대 1년 동안 운영되며, 계절적 변동을 포함한 데이터를 지속적으로 수집한다. 그런 다음 로봇은 얼음에서 분리되어 위성을 통해 데이터를 전송한다. JPL 로봇 공학자이자 아이스노드의 수석 연구원인 폴 글릭은 "이 로봇은 지구상에서 가장 접근하기 어려운 곳에 과학 장비를 가져다주는 플랫폼"이라며 "어려운 문제에 대한 안전하고 비교적 저렴한 솔루션이 되도록 고안됐다"고 설명했다. 이번 로봇 개발은 접근 불가능한 지역의 데이터 수집을 가능하게 해 해수면 상승 예측 정확도를 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2024-09-04
[먹을까? 말까(57)] 술을 마시면 정말 솔직해질까?

우리 말 중에 '취중진담(醉中眞談)'이라는 속담이 있다. 술에 취한 상태에서 자신의 진실된 마음을 말한다는 뜻이다. 서양의 오래된 라틴어 속담에도 '와인 속에 진실이 있다(veritas in vino)'는 말이 있다. 이처럼 동서양을 막론하고 술은 일종의 진실을 밝히는 약처럼 여겨져 왔다. 그렇다면 술이 정말로 사람들을 더 정직하게 만들까? 이에 대해 전문가들은 술의 영향은 복잡하며 단순하게 '예' 또는 '아니오'로 답할 수 없다고 말했다고 라이브사이언스는 전했다. 술은 사람들이 마음 속에 있는 것을 더 쉽게 말하게 만들지만, 항상 솔직하게 하는 것은 아니다. 술에 취하면 평소에는 하지 않을 말이나 행동을 할 수 있지만 술이 깨면 후회할 수도 있다. 연구 결과에 따르면 술은 사람들을 외향적으로 만들어 솔직하게 말할 가능성을 높인다. 하지만 동시에 감정을 증폭시켜 충동적인 발언이나 후회할 행동으로 이어질 수도 있다. 이는 술이 뇌의 전두엽 피질과 편도체 기능을 억제하기 때문이다. 전두엽 피질은 행동을 조절하고 충동을 통제하는 역할을 하며, 편도체는 두려움과 불안을 유발하여 사회적으로 부적절한 행동을 억제하는 역할을 한다. 술은 이러한 뇌 부위의 기능을 억제해 사람들이 충동적으로 행동하고 평소에는 하지 않을 말을 하게 만들 수 있다. 예를 들어, 2017년 임상심리과학 저널에 실린 한 연구에서는 미국과 영국의 연방 법적 음주운전 단속 기준인 혈중 알코올 농도 0.09%에 도달할 정도로 보드카 레모네이드를 마신 후 참가자들의 성격이 어떻게 변했는지를 조사했다. 외부 관찰자들은 음주 후 참가자들의 성격에서 가장 큰 변화는 훨씬 더 외향적이 되었다는 점이라고 지적했다. 이 연구에서 알코올이 진실의 혈청인지 여부는 조사하지 않았지만, 사회적 환경에서 더 편안함을 느끼는 사람이 솔직해질 가능성이 더 높다는 것은 당연한 일이다. 미국 국립알코올남용 및 알코올 중독 연구소 역학 및 생물통계학 부서의 아론 화이트 박사는 "알코올은 우리가 마음 속에 있는 것을 무엇이든 말할 가능성을 높인다"고 말했다. 알코올은 사람들이 자신의 껍질을 벗는데 도움이 되므로 마음속 생각을 말하는데 도움이 될 수 있다는 것. 하지만 화이트는 "알코올이 감정에 미치는 영향으로 인해 그런 생각을 더 변덕스럽게 만들 수 있다"고 지적했다. 즉, 술은 사람들이 솔직하게 말할 가능성을 높이지만 동시에 감정 기복을 심하게 만들고 충동적인 행동을 유발할 수 있다. 따라서 술이 진실을 밝히는 약이라는 말은 과학적으로 뒷받침되지 않는다.
- 생활경제
2024-09-04
[신소재 신기술(104)] 빛으로 암 쫓는다⋯새 광기반 기술, 전립선암 조기 발견 정확도 90%

영국에서 빛을 활용해 전립선암을 90%의 정확도로 조기 진단하는 기술이 개발됐다. 의학 전문매체 메디컬 익스프레스는 2일(현지시간) 영국 애스턴 대학교 연구팀이 새로운 광기반 기술로 암을 더 빠르고, 저렴하며, 덜 고통스럽게 진단할 수 있는 기술 개발의 첫 걸음을 내디뎠다며 이같이 보도했다. 애스턴대 광기술연구소의 이고르 메글린스키 교수 연구 팀은 빛을 기반으로 탈수된 혈액 내 결정체를 분석하는 새로운 방법을 개발했다. 이 연구는 「3D 뮬러 매트릭스 이미징 접근법을 사용한 혈액막의 다결정 미세구조에 대한 통찰력」이라는 제목의 논문으로 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 저널에 게재됐다. 메글린스키 교수는 새로운 편광 기반 이미지 재구성 기술을 사용해 건조 혈액 샘플의 다결정 구조를 분석했다. 암 초기 단계에 단백질 모양 변화 연구팀은 건강한 지원자, 전립선암 환자, 공격적인 암세포를 가진 환자 등 세 그룹으로 나뉜 크기가 동일한 그룹에서 108개의 혈액 도말 샘플을 분석했다. 암과 같은 질병 초기 단계에서는 혈액 내 단백질의 모양과 결합 방식이 변화하는데, 연구팀은 이러한 단백질의 3차 구조 또는 고유한 3D 모양의 변화와 4차 구조(여러 단백질이 결합되는 방식) 변화를 이용해 세포를 감지하고 분류했다. 이 기술을 통해 팀은 건조 혈액 도말 표본을 상세하게 분석해 건강한 표본과 암 표본 간의 중요한 차이를 식별할 수 있었다. 메글린스키 교수는 "이번 연구는 액체 생검 분야에 획기적인 기술을 도입해 비침습적이고 신뢰할 수 있으며 효율적인 진단 방법을 위한 노력에 부합한다"고 말했다. 이 연구 결과는 조기 진단 및 암 분류 모두에서 90%의 정확도를 보였다. 이는 기존 스크리닝 검사 방법보다 훨씬 높은 수치이다. 또한 조직 생검보다 혈액 샘플을 사용하기 때문에 환자에게 덜 침습적이고 위험성이 낮다. 메글린스키는 "이러한 높은 정확도와 비침습적인 특성은 액체 생검 기술의 중요한 발전을 의미한다"며 "암 진단, 조기 발견, 환자 분류, 모니터링 분야에 혁신을 가져와 종양학 분야와 환자 치료를 크게 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있다"고 기대했다.
- IT/바이오
2024-09-03
[먹을까? 말까?(56)]육식 다이어트, 심장 질환과 치매 유발

고기, 달걀, 유제품과 같은 동물성 식품만 섭취하는 육식 식단이 심장병과 치매를 유발할 수 있다는 우려가 제기됐다. 최근 영국과 미국 등에서는 틱톡과 같은 소셜 미디어 웹사이트를 통해 스테이크와 달걀, 버터 등 동물성 식품만 먹는다는 다이어트 방법을 홍보하는 계정이 넘쳐나면서 '육식 다이어트' 열풍이 불고 있다. 그러나 영국 의사인 루피 아우질라(Rupy Aujla) 박사는 그의 팟캐스트 '더 닥터스 키친(The Doctor’s Kitchen)'에서 육식 다이어트와 또 다른 제한 식단인 케토 식단이 심장 질환과 치매를 유발할 수 있음을 경고했다고 영국 일간 매체 익스프레스와 데일리 메일 등 다수 외신이 전했다. 아우질라 박사는 영국 공공의료서비스인 NHS의 일반의로 활동하고 있다. 케토 다이어트는 탄수화물을 극도로 제한하고 지방 섭취를 늘려 체내에 '케토시스(Ketosis)' 상태를 유도하는 식이요법이다. 사람의 몸은 일반적으로 탄수화물을 분해해 얻은 포도당을 에너지원으로 사용한다. 탄수화물 섭취가 극도로 제한되면, 몸은 대체 에너지원으로 지방을 분해하기 시작한다. 이 과정에서 간에서 케톤체라는 물질이 생성되고, 이 케톤체를 에너지원으로 사용하는 상태를 케토시스라고 한다. 아우질라 박사는 이러한 식단을 하는 쥐를 대상으로 한 최근 연구에 근거해 "케토나 욱식 식단을 장기 고수하는 것은 염증과 노화를 촉진할 수 있다는 것을 발견했다"고 설명했다. 연구진은 심장과 신장 같은 주요 장기에서 노화 세포가 축적돼 전신 염증과 독성이 나타나는 변화를 관찰했다. 이들은 육식 식단이 "심장 섬유증을 촉진하고 미토콘드리아 기능을 조절하지 못한다"는 우려스러운 연구 결과가 나왔다고 강조했다. 가장 놀라운 발견은 이 식단을 고수하는 사람들 대부분이 콜레스테롤 수치가 상승한 것이다. 아우질라는 "사람들이 심혈관 질환과 심지어 치매의 위험에 처해질 수 있다는 점에서 우려되는 부분"이라고 지적했다. 그는 "이러한 식단을 섭취하는 사람들에 대한 장기적인 연구가 없다는 점을 고려할 때 이것은 불을 가지고 노는 것이라고 생각한다"며 육식 식단 고수를 불장난에 비유했다. 그러면서도 아우질라는 육식 식단의 긍정적인 측면으로 탄수화물을 제거함으로써 포도당 조절 개선 등의 이점을 인정했다. 그는 "단기적인 식단으로서 진정한 과민증을 가진 사람들과 같은 특정 상황에 처한 사람들에게 실제로 치료 효과를 제공할 수 있다"고 말했다. 전문가들은 "장기간 케토 다이어트를 지속할 경우 신장 결석, 골다공증, 간 기능 이상 등 건강 문제가 발생할 수 있다"며 따라서 케토 다이어트를 시작하기 전에 의사 또는 영양사와 상담을 통해 자신의 건강 상태에 맞는 식단을 계획하고, 부작용 발생 시 즉시 전문가의 도움을 받는 것이 중요하다고 강조했다.
- 생활경제
2024-09-03
[우주의 속삭임(48)] NASA, 지구 '양극성 전기장' 세계 최초 발견

미국 항공우주국(나사·NASA)이 최근 인듀어런스(Endurance) 임무를 통해 지구의 양극성 전기장을 밝혀냈다. 이는 지구의 대기 역학을 이해하고 다른 생명체가 살 수 있는 행성을 탐사하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 나사는 홈페이지를 통해 국제 연구팀이 NASA의 준궤도 로켓 관측을 통해 지구의 중력 및 자기장과 함께 근본적인 역할을 하는 것으로 추정되는 '양극성 전기장'을 세계 최초로 측정하는 데 성공했다고 밝혔다. 과학전문매체 사이테크데일리, 라이브사이언스 등은 지구 양극성 전기장에 대해 중점적으로 다루었다. 60여 년 전 처음 감지된 뒤 가설로 제시된 이 전기장은 지구 극지방에서 끊임없이 우주로 방출되는 하전 입자의 흐름인 '극풍(Polar Wind)'의 주요 원동력이다. '양극성 전기장'은 지구의 상층 대기, 즉 극지방에서 발생하는 약한 전기장이다. 이 전기장은 대기 중의 이온과 전자의 움직임에 영향을 주어 극풍이라는 현상을 일으킨다. 극풍은 대기 중의 하전 입자들이 지구의 자기력선을 따라 우주 공간으로 빠져나가는 현상이다. 이 전기장은 양방향 즉 '양극성'인데, 이는 두 방향으로 모두 작동하기 때문이다. 이온은 중력에 의해 가라앉을 때 전자를 아래로 당긴다. 동시에 전자는 이온이 우주로 탈출하려고 할때 이온을 더 높은 높이로 들어올린다. 나사는 "양극성 장은 상층 대기의 대전된 입자를 원래 도달할 수 있는 높이보다 더 높은 곳까지 끌어 올리며 아직 탐구되지 않는 방식으로 우리 지구의 진화에 영향을 미쳤을 수 있다"고 설명했다. 양극성 전기장은 지구의 중력 및 자기장처럼 지구의 근본적인 특성 중 하나로 여겨지지만 그 존재를 직접 측정하기는 매우 어려웠다. 나사는 최근 인듀어런스 임무를 통해 처음으로 양극성 자기장의 존재를 확인하고 그 강도를 측정하는 데 성공했다. 이를 통해 과학자들은 지구 대기의 탈출 과정과 이온층의 형성 과정을 더 잘 이해할 수 있게 됐다. 앞서 과학자들은 이 전기장이 고도 약 250km(약 150마일)에서 대기 중의 원자가 음전하(-)를 띤 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리되기 시작한다는 가설을 세웠다. 전자는 엄청나게 가벼워서 에너지를 조금만 가해도 우주로 날아갈 수 있다. 반면, 이온은 전자보다 최소 1836배 무겁고 땅을 향해 가라앉는 경향이 있다. 중력만 작용한다면 한 번 분리된 두 개체군은 시간이 지남에 따라 서로 멀어질 것이다. 하지만 전자와 이온은 서로 반대 전하를 띠고 있기 때문에 전기장에 형성되어 전하가 분리되는 것을 방지하고 중력의 영향을 일부 상쇄한다. 이 전기장은 상층 대기의 하전 입자들을 더 높은 고도로 끌어 올려 지구의 진화 과정에 아직 밝혀지지 않은 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 아원자 규모에서 생성되는 가설의 전기장은 매우 약해서 수백마일 이상에서만 그 효과가 느껴질 것으로 예상됐다. 수십년 동안 이 전기장을 감지하는 것은 기존 기술의 한계를 넘어서는 일이었다. 글린 콜린슨과 그의 팀은 2016년 지구의 양극장을 측정할 수 있는 새로운 기기를 발명하기 시작했다. 나사의 인듀어런스는 2022년 5월 11일 발사돼 약 768km(약 477.23마일) 고도에 도달한 뒤 19분 후 그린란드해에 낙하했다. 인듀어런스는 양극성 자기장 데이터를 수집한 약 518km(322마일) 고도 범위에서 0.55볼트에 불과한 전위 변화를 측정했다. 멜린랜드 주에 있는 나사 고다드 우주빙행센터의 인두어런스 수석연구원이자 이 논문의 주저자인 글린 콜린슨은 "0.55볼트는 거의 아무 것도 아니며 시계 배터리 정도에 불과하다"면서 "하지만 이 정도면 극지방의 바람을 설명하기에 적당한 양이다"라고 설명했다. 극풍에서 가장 풍부한 입자인 수소 이온은 이 전기장에서 중력보다 10.6배 강한 외력을 경험한다. 나사 고다드의 지구력 프로젝트 과학자이자 논문의 공동 저자인 알렉스 글로서는 "이는 중력에 대항하기에 충분하며, 실제로 초음속으로 우주로 발사하기에 충분하다"고 말했다. 콜린슨은 "이것은 마치 대기를 우주로 들어올리는 컨베이어 벨트와 같다"고 덧붙였다. 연구팀은 이번 발견을 통해 지구 대기의 복잡한 움직임과 진화 과정을 이해하고, 지구 역사뿐 아니라 다른 행성의 비밀을 밝히고 생명체 존재 가능성을 판단하는 중요한 단서를 얻을 수 있을 것으로 전망했다. 이번 연구 결과는 2024년 8월 28일 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-09-02
[신소재 신기술(103)] AI 분석 통해 '자폐증 코드 해독' 획기적인 진전

인공지능(AI) 분석을 통해 자폐증을 진단하는 방법이 개발돼 주목된다. 이 방법을 통해 자폐증 환자 가족들은 장기간의 불확실성을 겪지 않고 조기 치료가 가능해질 것이라고 영국 데일리메일이 전했다. 새로운 AI 분석은 뇌의 생물학적 활동을 통해 자폐증의 유전적 마커를 89~95%의 정확도로 식별할 수 있다고 한다. 새로운 자폐증 진단 방법은 자기공명영상(MRI)을 통한 표준 뇌 매핑으로 시작, AI 도구를 통해 스캔을 다시 분석함으로써 자폐증을 나타낼 수 있는 뇌 내 단백질, 영양소 및 기타 과정의 움직임을 감지한다. 자폐증은 전통적으로 언어 구사 등 사람의 일상 행동 과정을 진행한 의료진에 의해 진단된다. 그리고 자폐증은 강력한 유전적 기반을 가지고 있다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 현재 자폐증은 36명의 아동 중 1명 꼴로 나타나고 있다. 이는 미국에서만 매년 9만 명 이상의 아동이 자폐증을 앓고 있음을 의미한다. 그러나 자폐증은 발견하기 어렵기로 악명이 높으며, 자폐증을 앓고 있는 대다수의 어린이는 5세가 될 때까지 진단을 받지 못하고 명확한 행동 징후를 보인다. 설상가상으로 식별 과정에는 일반적으로 수년간의 불확실성, 수십 번의 병원 방문, 언어 검사, 관찰 인터뷰 등을 포함한 다양한 검사가 수반되어 어린이와 가족에게 스트레스가 될 수 있다. 연구진은 이 새로운 진단 기법을 통해 의사들이 자폐증을 유발하는 보다 구체적인 유전자를 찾아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 자폐증이 뇌의 성장과 작동 방식을 변화시키는 실제 생물학적 경로를 밝혀내는 것이다. 연구진은 이 방법이 "자폐증 코드를 해독한다"고 밝혔다. 그러나 이 방법이 언제쯤 상업적으로 사용될지에 대해서는 언급하지 않았다. 세인트루이스의 워싱턴 대학 방사선과 신지니 쿤두 박사는 대학원생 연구원 시절, 이 새로운 기계 학습 AI 도구와 수학적 뇌 모델링 기술을 개발했다. 뇌에서 생물학적 물질이 수송되는 방식을 따서 '수송 기반 형태 측정법'이라고 명명된 이 기술은 유전 코드의 핵심 부분과 연결된 패턴을 식별하는 데 중점을 두고 있다. '복제 수 변이(CNV)'라고 불리는 유전자 코드의 염기서열은 삭제되거나 복제된 DNA 세그먼트를 보여준다. 이러한 변화는 과거 연구에서 자폐증과 관련이 있는 것으로 나타났다. 그러나 뇌 형태와의 연관성, 즉 회백질이나 백질과 같은 다양한 유형의 뇌 조직이 뇌에서 어떻게 배열되는지는 잘 알려져 있지 않다. CNV가 뇌 조직 형태와 어떻게 관련이 있는지 알아내는 것은 자폐증의 생물학적 기초를 이해하는 데 중요한 첫 단계가 된다. 쿤두 교수와 UC 샌프란시스코 연구진은 이 같은 연구 결과를 '사이언스 어드밴시스' 저널에 발표했다. 연구에는 자폐증과 관련된 유전적 변이가 알려진 피험자 집단인 비영리 시몬스 그룹의 참여자들이 핵심 데이터를 제공했다. 연구진은 결과를 흐리게 할 수 있는 변수를 줄이기 위해 시몬스 그룹과의 유사성(예: 동일 연령, 성별, 비언어적 IQ)을 기반으로 다른 의료 또는 임상 환경에서 '대조군' 환자'를 모집했다. MRI 스캔 등 의료 데이터를 처리하는 대부분의 기존 머신러닝 방법은 해당 데이터에 숨겨진 많은 생물학적 과정에 대한 수학적 모델을 통합하지 않는다. 과거의 AI 모델은 대신 다양한 환자의 건강 데이터에서 비정상 또는 통계적 이상을 식별하기 위한 패턴만 찾았다. 그러나 이번에 개발한 '수송 기반 형태 계측법'은 연구진이 CNV 및 자폐증과 관련된 결실 또는 중복을 넘어 뇌 구조 내의 훨씬 더 뚜렷한 생물학적 변이를 구별할 수 있다. 연구진은 모든 의료 데이터의 90%가 유사한 영상에서 나온다는 점을 감안할 때, 이 방법이 새로운 유용한 자폐증 정보를 도출하는 데 도움이 될 것으로 기대했다.
- IT/바이오
2024-09-02
[신소재 신기술(102)] 국내 연구진, 플라스틱 생산 미생물 개발⋯석유 기반 플라스틱 대체 가능성 열어

국내 연구진이 석유 기반 플라스틱 산업의 대안으로 생분해성 플라스틱을 생산하는 미생물 개발에 성공했다. 한국과학기술원(KAIST) 연구팀은 플라스틱의 강성과 열 안정성을 높이는 고리형 구조의 폴리머를 생산하는 박테리아를 개발했다. 해당 기술에 대해서는 인터레스팅엔지니어링과 물리학org, 사이테크 데일리 등 다수 외신이 조명했다. 외신에서는 "한국 연구진이 개발한 새로운 '살아있는 플라스틱'은 버려지면 스스로 파괴된다"고 호평했다. 연구를 주도한 KAIST 화학 및 생물분자 연구 책임자인 이상엽 교수는 "(플라스틱) 바이오 제조는 기후 변화와 세계적인 플라스틱 위기를 완화하는 데 중요한 역할을 할 것"이라며 "미래를 위한 더 나은 환경을 보장하기 위해 국제적인 협력을 통해 바이오 기반 제조를 촉진해야 한다"고 강조했다. 일반적으로 고리형 분자는 미생물에 독성을 나타내기 때문에 연구진은 독특한 대사 경로를 설계했다. 이를 통해 대장균은 폴리머를 합성할 뿐만 아니라 폴리머와 그 전구체의 축적을 견딜 수 있게 되었다. 결과적으로 생성된 폴리머는 생분해성이며 약물 전달 시스템과 같은 생물 의학 분야에 유용하게 활용될 수 있는 물리적 특성을 가지고 있다. 최초의 미생물을 이용한 방향족 및 지방족 폴리머 생산 포장과 산업 분야에서 사용되는 대부분의 플라스틱(PET, 폴리스티렌 등)은 고리 모양의 '방향족' 구조를 포함하고 있다. 이전 연구에서는 미생물을 이용하여 방향족 및 지방족(비고리형) 단량체가 혼합된 폴리머를 생산하는 데 성공했지만, 이번 연구는 미생물이 방향족 측쇄(곁가지)를 가진 단량체로만 구성된 폴리머를 생산한 최초의 사례다. 이를 위해 연구팀은 다양한 미생물의 효소를 통합하여 새로운 대사 경로를 만들었고, 이를 통해 박테리아가 페닐락테이트라는 방향족 단량체를 생산할 수 있도록 했다. 그런 다음 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하여 이러한 페닐락테이트 단량체를 완전한 방향족 폴리머로 효율적으로 조립할 수 있는 폴리머라제 효소를 설계했다. 이상엽 교수는 보도 자료에서 "이 효소는 자연에 존재하는 어떤 효소보다 폴리머를 더 효율적으로 합성할 수 있다"고 설명했다. 산업용 생산을 위한 규모 확대 연구팀은 박테리아의 대사 경로와 폴리머라제 효소를 개선한 후, 6.6리터(1.7갤런) 발효조에서 미생물을 배양하여 실험 규모를 확대했다. 최적화된 균주는 리터당 12.3g의 폴리머(폴리-D-페닐락테이트)를 성공적으로 생산했다. 그러나 상용화를 위해서는 이 수율을 리터당 최소 100g까지 높이는 것을 목표로 하고 있다. 이 교수는 "그 특성에 근거해 우리는 이 폴리머가 특히 약물 전달에 적합할 것이라고 생각한다"며 "주로 분자량이 낮기 때문에 PET만큼 강하지는 않다"고 말했다. 향후 연구진은 다양한 화학적 및 물리적 특성을 가진 추가적인 방향족 단량체 및 폴리머를 개발할 계획이다. 특히 산업용으로 필요한 더 높은 분자량을 가진 폴리머 개발에 주력할 예정이다. 또한 대규모 생산을 가능하게 하기 위해 공정 최적화 작업도 계속 진행할 계획이다. 이상엽 교수는 "수율을 높이기 위해 더 많은 노력을 기울이면 이 방법을 더 큰 규모로 상용화할 수 있을 것"이라며 "생산 공정의 효율성뿐만 아니라 회수 공정도 개선해 생산된 폴리머를 경제적으로 정제할 수 있도록 노력하고 있다"고 밝혔다. 이 연구는 지난 8월 21일 생명공학 분야의 최신 동향과 미래 전망에 대한 리뷰 논문을 주로 다루는 학술지 '트렌드 인 바이오테크놀로지(Trends in Biotechnology)'에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-08-31
[신소재 신기술(101)] 버섯 곰팡이 전기 자극으로 바이오하이브리드 로봇 제어

코넬 대학교 연구진이 곰팡이 균사체를 배양해 여기서 나오는 전기 신호를 활용, 일반 로봇보다 환경에 더 잘 반응하는 '바이오 하이브리드' 로봇 제어 방법을 새로 발견했다고 테크익스플로러가 전했다. 로봇 제조에 시간과 기술, 재료 정도가 필요했다면, 이제는 곰팡이까지 더해질 수 있게 됐다. 로봇 제어 기술 개발은 코넬 대학교 롭 셰퍼드 교수가 이끄는 유기로봇연구실의 아난드 미슈라 박사팀이 주도했으며, 「곰팡이 균사의 전기 생리학적 측정을 통해 매개되는 로봇의 감각 운동 제어」라는 제목의 논문은 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 발표했다. 셰퍼드 교수는 "이 연구는 곰팡이가 내는 생체 전기를 사용해 로봇에 환경 감지 및 명령 신호를 제공, 자율성 수준을 향상시키는 첫 번째 성과"라며 "로봇의 전자 장치에 균사체를 배양함으로써, 바이오 하이브리드 로봇이 환경을 감지하고 이에 대응할 수 있도록 할 수 있었다. 이번에는 입력원으로 빛을 사용했지만, 미래에는 화학 물질이 될 것이다. 개발할 미래 로봇은 작물에서 토양의 화학적 성질을 감지하고 비료를 뿌릴 시기를 결정할 수 있을 것"이라고 말했다. 엔지니어들은 로봇을 설계하면서 동물계에서 많은 단서를 얻었다. 동물이 움직이는 방식을 모방하고, 환경을 감지하고, 심지어 땀을 통해 내부 온도를 조절하는 기계를 만들었다. 일부 로봇은 근육 조직 세포와 같은 살아있는 조직을 통합했지만, 이러한 복잡한 생물학적 로봇 시스템은 기능적으로 유지하기 어렵다. 로봇의 성능과 기능을 살리는 작업은 쉽지 않다. 균사체는 버섯의 지하 식물체이며, 여러 가지 장점이 있다. 혹독한 환경에서도 자랄 수 있다. 또 화학적 및 생물학적 신호를 감지하고 여러 입력에 반응할 수 있다. 미슈라 박사는 "기존의 수동 센서는 한 가지 목적으로만 사용되지만 살아있는 시스템은 촉각에 반응하고, 빛에 반응하고, 열에 반응하고, 신호와 같은 알려지지 않은 것에도 반응한다"면서 "미래 로봇 제작은 예상치 못한 환경에서 어떻게 작동할 수 있을까에 초점이 맞추어질 것이다. 우리 연구팀이 찾아낸 ‘살아있는 시스템’을 활용하면 알려지지 않은 입력이 들어와도 로봇이 그에 반응할 것"이라고 밝혔다. 그러나 버섯과 로봇의 통합에는 기술에 대한 지식 이상이 필요하다. 기계나 전자공학뿐 아니라 균류학, 신경 생물학, 신호 처리에 대한 배경 지식 등도 요구된다. 이 모든 분야가 모여야 시스템을 구축할 수 있다. 그래서 연구팀은 신경 생물학 및 행동 분야(브루스 존슨 연구원)의 자문을 구해 균사체 막의 뉴런과 같은 이온 채널로 전달되는 전기 신호를 기록하는 방법을 배웠다. 농업 및 생명 과학 대학의 통합 식물 과학부(캐시 호지 박사)는 균류에 전극을 붙일 때 우려되는 오염을 방지하기 위해 깨끗한 균사체 배양 방법을 전달했다. 미슈라가 개발한 시스템은 △ 진동과 전자기 간섭을 차단하고 균사체의 전기 생리학적 활동을 실시간으로 정확하게 기록하고 처리하는 전기 인터페이스 △ 일종의 신경 회로인 중앙 패턴 생성기에서 영감을 받은 컨트롤러로 구성되어 있다. 기본적으로 이 시스템은 원시 전기 신호를 읽고, 이를 처리하고, 균사체의 리드미컬한 스파이크를 식별한 다음, 해당 정보를 디지털 제어 신호로 변환해 로봇의 액추에이터로 전송한다. 이를 바탕으로 연구팀은 거미 모양의 소프트 로봇과 바퀴 달린 로봇 등 두 가지 바이오 하이브리드 로봇을 제작했다. 개발된 로봇은 세 가지 실험을 완료했다. 첫 번째 실험에서 로봇은 균사체 신호에서 자연스럽고 연속적으로 급증하는 스파이크에 대한 응답으로 걷고 구르는 동작을 시연했다. 그런 다음 연구팀은 자외선으로 로봇을 자극하여 보행 패턴을 변화시켜 균사체가 환경에 반응하는 능력을 입증했다. 세 번째로 연구팀은 균사체의 원래 신호를 완전히 무시할 수 있었다. 이는 로봇 공학과 균류학 분야를 훨씬 넘어섬을 의미한다고 연구팀은 전했다. 신호를 받아들이면 무슨 일이 일어나고 있는지도 이해할 수 있다는 점에서, 이는 로봇을 제어하는 것만이 아니라 생명체와 진정한 연결을 만드는 것이라는 지적이다. 사람이 시각화할 수 없는 신호를 로봇은 시각화하고 있다는 것이다. 한편, 이 연구에는 이탈리아 피렌체 대학교의 김재석 연구원도 참여했다.
- IT/바이오
2024-08-30
자동차·반도체 '먹구름'…7월 산업생산·소비 동반 부진, 3개월째 '마이너스' 늪

한국의 7월 산업 생산성이 3개월 연속 감소했다. 소매판매도감소해 국내 경기 침체를 시사했다. 하지만 설비투자는 두 자릿수대 증가율을 기록하면서 견조한 흐름을 나타냈다. 30일 통계청이 발표한 '7월 산업활동동향'에 따르면 지난달 전(全)산업 생산지수(계절조정·농림어업 제외)는 112.7(2020년=100)로 전월보다 0.4% 감소했다. 전산업생산은 4월 1.4% 증가했지만 5월(-0.8%)과 6월(-0.1%)에 이어 석 달째 감소세를 이어갔다. 3개월 연속 감소는 2022년 8~10월 이후로 21개월 만이다. 통계청 공미숙 경제동향통계심의관은 "산업생산이 3개월 연속으로 감소세를 보이고 있지만, 작년 같은 달과 비교하면증가추세"라며 "산업 부문은 안정적인 흐름을 보이고 있다"고 평가했다. 부문별로 보면 광공업 생산이 지난 6월보다 3.6% 감소했다. 이는 지난 2022년 12월(-3.7%) 이후 19개월 만의 최대 감소폭이다. 광공업의 대부분을 차지하는 제조업 생산은 반도체와 자동차 모두 위축되면서 3.8% 줄었다. 자동차 생산이 14.4% 감소면서 2020년 5월(-24%) 이후로 50개월 만에 가장 큰 감소폭을 기록했다. 공미숙 심의관은 "자동사 부품사의 파업, 라인 보수공사 등의 영향으로 생산이 줄었다"고 말했다. 현대모비스 협력업체 및 기아차 광주공장 협력사 등이 부분파업에 나섰고, 한국GM 부평공장의 생산시설 보수공사까지 진행되면서 7월 국내 완성차업체 생산량은 29만910대(한국자동차모빌리티산업협회 집계)로 30만대를 넘지 못했다. 반도체는 전월보다 8.0% 줄었다. 6월 반도체 생산호조에 따른 기저효과가 반영된 것으로, 통계청은 인공지능(AI)·정보기술(IT) 업황 자체는 견조하다고 진단했다. 그밖에 서비스업 생산이 0.7% 늘었다. 금융·보험(-1.3%), 숙박 및 음식점업(-2.8%), 예술·스포츠·여가(-1.3%)는 감소했고, 정보통신(4.5%), 운수·창고(3.1%)에서 늘었다. 공공행정 생산은 6.0% 증가했다. 재화소비 동향을 보여주는 소매 판매는 1.9% 감소했다. 4월(-0.6%)·5월(-0.2%) 감소에서 6월(1.0%) 잠시 반등했던 소매판매가 한 달 만에 다시 감소세로 돌아서면서 불안정한 모습을 보였다. 차량연료 등 비내구재(-1.6%), 승용차를 비롯한 내구재(-2.3%), 오락·취미·경기용품 등 준내구재(-2.1%) 모두 판매가 감소했다. 설비투자는 10.1% 증가해 두 달 연속 늘었다. 운송장비 투자가 50.5% 급증하면서 전체 투자 증가를 주도했다. 건설기성(불면)은 1.7% 줄었다. 건축(0.9%)에서 공사실적이 늘었지만, 토목(-8.9%)에서 감소했다. 향후 건설 경기를 예고하는 건설수주(경상)는 1년 전보다 토목(83.5%)을 중심으로 28.4% 증가했다. 현재 경기를 보여주는 동행지수 순환변동치는 98.4로 전월보다 0.6포인트 하락하면서 5개월째 마이너스를 기록했다. 미래 경기 흐름을 예측하는 선행지수 순환변동치는 100.6으로 전월 수준을 유지하며 변화가 없었다.
- 경제
2024-08-30
[기후의 역습(48)] 빙하에 보존된 고대 바이러스 게놈, 기후 변화 적응 방식 드러내

빙하 속에 보존된 바이러스가 지난 4만여 년 동안 지구의 기후 변화에 어떻게 적응했는지를 밝히는 연구가 발표돼 관심을 끈다고 더컨버세이션이 전했다. 전문가들은 인간이 초래한 기후 변화로 어떤 일이 벌어질지 예측하기 위해 지구 역사를 탐구하고 있다. 빙하는 그런 점에서 가장 유력한 연구 대상이다. 거대한 얼음은 자연의 냉동고 역할을 하며, 바이러스를 포함한 과거 기후와 생태계에 대한 자세한 기록을 보관하고 있기 때문이다. 미국 오하이오 주립대의 론니 탐슨, 버지니아 리치 교수 등 미생물학자와 고기후학자로 구성된 연구팀은 세계의 지붕으로 불리는 티베트 고원의 굴리야(Guliya) 빙하에서 채취한 얼음 코어(사진)에 보관된 바이러스와 환경 간의 상호 작용을 조사하고 있다. 굴리야 빙하의 바이러스는 수년 전 발견됐고, 전문가들은 이들과 환경의 관계를 탐구하고 있다. 연구팀은 고대 바이러스 군집의 유전체를 빙하에 보존된 특정 기후 조건과 연결함으로써, 이 바이러스가 지난 4만 1000년 동안 지구의 변화하는 기후에 어떻게 적응했는지에 대한 정보를 제공하고 있다고 밝혔다. 연구팀은 메타게놈(채취한 샘플에 존재하는 미생물의 총 유전적 내용을 포착하는 유전체 모음)을 사용해 굴리야 빙하 내의 9개의 서로 다른 시간대에서 바이러스 유전체를 재구성했다. 시간대는 3개의 주요 한냉-온난화 주기에 걸쳐 구성됐으며, 시간대별 바이러스 군집은 다른 기후 조건에 대응해 어떻게 변화했는지 분석할 수 있는 기회를 제공했다. 연구팀은 분석을 통해 1705개 바이러스 종에 해당하는 유전체를 복구, 알려진 빙하 보존 고대 바이러스를 50배 이상 확장했다. 연구팀이 이 방법을 통해 발견한 바이러스 종 가운데 25%만이 지금까지 글로벌 데이터 세트에서 포착된 약 1000개의 메타게놈에서 식별된 바이러스와 유사했다. 겹치는 바이러스 종의 대부분이 티베트 고원의 굴리야 빙하에서도 나왔다. 이는 일부 바이러스가 굴리야 빙하에서 유래되었음을 시사하지만, 상대적으로 데이터베이스에 빙하 바이러스가 부족하다는 것도 보여주는 결과다. 분석 결과 연구팀은 빙하 바이러스 군집이 추운 기후와 따뜻한 기후 기간 사이에 상당히 다르다는 사실을 발견했다. 빙하에서 가장 뚜렷한 바이러스 종 군집은 약 1만 1500년 전에 나타났으며, 이는 마지막 빙하기에서 홀로세로의 전환과 일치했다. 이는 추운 기간과 따뜻한 기간 동안의 독특한 기후 조건이 바이러스 군집의 구성에 큰 영향을 미쳤음을 시사한다. 연구팀은 이러한 영향이 다른 지역의 바이러스가 바람 패턴의 변화에 의해 날아와 빙하의 온도 변화 영향을 받았기 때문일 가능성이 높다고 보고 있다. 연구팀은 한 단계 더 나아가 바이러스가 숙주와 어떻게 상호 작용하는지도 확인했다. 이를 위해 컴퓨터 모델을 사용하여 바이러스 게놈을 발견된 다른 미생물 게놈과 비교했다. 그 결과 바이러스가 빙하에서 일반적으로 발견되는 박테리아 계통인 플라보박테리움을 지속적으로 감염시킨다는 것을 발견했다. 또한 굴리야 빙하의 바이러스는 숙주의 유전자 신진대사를 조작해야 한다는 사실도 알게 되었다. 바이러스 게놈 내에는 비타민, 아미노산, 탄수화물의 합성 및 분해를 포함한 대사와 관련된 50개의 보조 대사 유전자가 인코딩되어 있었다. 이러한 유전자 중 일부는 연구된 9개의 시간 간격 전체에 걸쳐 풍부했다. 이는 미생물 숙주가 빙하 표면의 혹독한 환경에 대처하고 바이러스의 적합성을 개선하는 데 도움이 된다는 것을 시사한다. 따라서 바이러스는 세포를 감염시키고 죽일 뿐만 아니라 감염 중에 숙주의 적합성을 변경해 빙하의 극한 환경에서 생존 능력에도 영향을 미칠 수 있다. 연구 결과는 바이러스 형태의 생명체가 수만 년 동안 기후 변화에 어떻게 반응했는지에 대한 새로운 관점을 제공한다. 이 상호 작용을 이해하면 바이러스학과 기후 과학 모두에서 미래 연구를 위한 기회가 제공된다. 고대 바이러스가 과거 기후 변화에 어떻게 반응했는지 연구함으로써 학계는 바이러스가 지속적인 글로벌 기후 변화에 어떻게 적응하는지에 대한 귀중한 정보를 얻을 수 있다. 연구팀은 "빙하층의 미생물과 생태계에 대한 정보를 시간에 따라 포착함으로써 지구 기후의 역사와 생명체의 연관성을 풀어낼 수 있다. 특히 빙하 얼음이 빠르게 감소하고 있는 현 상황에서 매우 중요하다"고 지적했다.
- 포커스온
2024-08-30
합병증 발생 92%, 가장 위험한 성형 수술 1위는?

완벽하게 아름다운 얼굴을 위해 쌍꺼풀 수술과 코를 높이는 등의 성형수술은 이제 일반인들도 쉽게 이용하고 있다. 물론 미(美)의 기준은 주관적인 것으로 객관화하기는 어렵다. 남들과 다른, 남보다 예쁜 모습을 갖추기 위해 성형수술은 점점 세분화되는 추세로 아름다운 다리, 애플힙, 필러 주입, 눈동자의 색깔을 바꾸는 수술 등 정말 다양하다. 그러나 부작용과 합병증 등으로 아름다움을 추구하는 데는 엄청난 비용이 들 수 있다. 미국 안경 처방업체 오버나이트 글래시스(Overnight Glasses)가 주도한 연구에서 눈동자의 색깔을 변화시키는 수술이 합병증 발병 92%로 가장 위함한 수술로 꼽혔다고 스터디파인즈가 전했다. 동양인들의 눈동자는 대개 검은색에 가깝다. 반면 서양인의 눈은 초록빛이나 푸른 빛이 돌아 에메랄드나 사파이어 보석에 빗대기도 한다. 연구에 따르면 눈동자 색깔 변경 수술은 합병증이 무려 92.30%로 가장 위험한 성형 수술 1위로 꼽혔다. 아직 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받지 못한 이 시술은 시력 상실, 녹내장, 각막 손상을 포함한 상당한 위험을 안고 있다. 홍채 이식이나 레이저 색소 제거, 각막 문신 등이 포함된 이 수술은 회복 시간이 1~8주까지 다양하고, 평균 비용은 1만2000달러(약 1600만원)에 달한다. 연구원들은 눈동자 색채 변경 시술을 두고 "말 그대로 시력을 가지고 도박을 하고 있다"고 꼬집었다. 눈동자에서 멜라닌 색소가 많으면 갈색을 띠고, 멜라닌 색소가 거의 없으면 푸른 색을 띤다. 눈동자에서 멜라닌 색소를 제거하는 수술 결과가 푸른색 눈동자를 갖게되는 것은 아니라고 전문가들은 경고했다. 미국 안과학회(AAO)는 2024년 눈 색깔을 바꾸는 수술의 위험성에 대해 경고했다고 클리블랜드 클리닉은 전했다. 위험 척도에서 두 번째로 높은 수술은 허벅지 리프트로 합병증 발생률이 78%였다. 다리를 조각하는 것을 목표로 하는 이 수술은 혈전, 감염, 피부 감각 변화 등의 위험이 있다. 엉덩이를 높여주는 인기 있는 수술인 브라질 버트 리프트(BBL)는 합병증 발병률 37.94%로 3위를 차지했다. 브라질 버트 리프트는 지방 색전증 및 기타 심각한 합병증 때문에 다른 시술보다 위험 순위가 높게 평가됐다. 4위는 바디 리프트로 합병증 발병률은 42%였다. 전신을 개선하기 위해 고안된 바디 리프트 바용은 1만5000달러(약 2000만원)로 목록 중에서 가장 비싼 수술이다. 종종 '점심시간 시술'로 여겨지는 주입형 필러는 합병증 발병률이 64.61%로 5위를 차지했다. 회복 시간은 1~2일로 짧지만 알레르기 반응과 비대칭과 같은 합병증 빈도는 우려스럽다는 것. 유방 축소 수술은 38%로 6위를 차지했다. 이 연구에서 유방 축소 수술은 유방 확대 수술보다 합병증 발병 위험이 두 배로 높았다. 유방 확대 수술은 14.40%의 합병증 발생률로 8위에 올랐다. 그 밖에 엉덩이 임플란트(butt implants 21.60%) 7위, 팔 리프트(상완성형술, 21.00%) 9위, 유방 리프트(10.40%)가 10위를 차지했다. 컬러 콘택트렌즈는 레이저 수술이나 염색 주사를 하지 않고도 눈동자의 색깔을 바꿀 수 있다. 이러한 콘택트렌즈도 각막을 긁거나 눈을 감염시킬 수 있으므로 사용에 주의해야 한다.
- 생활경제
2024-08-29

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