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지중해 환경 지킴이 로봇, 카탈루냐 항구 폐기물‧탄화수소 흡입
- 지중해 연안 카탈루냐 항구에 환경 지킴이 로봇이 탄생해 대량의 폐기물과 탄화수소를 효율적으로 제거하며 바다를 지키고 있다. 프랑스 매체 디펜던스에 따르면, 에밀리앙 페롱(Emilien Pérron)을 비롯한 세 명의 전문가들이 'DPOL'이라는 이름의 오염 제거 로봇을 개발해 지중해 환경 오염과 맞서고 있다. 프랑스 친환경 기업 에코폴(EKKOPOL)이 제작한 이 로봇은 주로 탄화수소와 플라스틱 같은 부유 폐기물 수거에 효과적으로 사용되고 있다. 현재 100대 이상의 로봇이 프랑스의 프로방스-알프-코트다쥐르(PACA) 지역에서 활약 중이며, 이 기술을 남프랑스 루시용 지역을 비롯해 오크시타니아와 스페인 항구 등으로 확장할 계획이다. 로봇 'DPOL'은 실제로 환경을 지키는데 기여하고 있다. 개발자 에밀리앙 피에론(Emilien Pierron)은 비너스(Vénus) 항구에 이 로봇을 배치한 결과, 단 몇 시간 만에 800리터의 다양한 종류의 폐기물이 로봇에 의해 회수되었다고 밝혔다. 이러한 활약으로 지중해의 환경 보호에 큰 도움을 주고 있다. 에코폴에서 개발한 'DPOL' 로봇은 이미 세계 여러 항구에서 그 효과를 입증하며 긍정적인 반응을 얻고 있다. 코르시카, 코트 다쥐르, 이탈리아, 심지어 키프로스의 50여 개 항구에서 활발하게 활약하고 있는 이 로봇은 해양을 오염시키는 부유 폐기물 제거의 새로운 방법을 제시하고 있다. DPOL은 부유하는 폐기물을 효과적으로 수집하기 위해 강한 전류를 생성하는 기술로, 마치 진공청소기처럼 움직이지 않고도 쓰레기를 빨아들여 그물에 저장한다. 이 장비는 전자 기기가 포함되어 있지 않고, 비용도 4000유로(약 570만원)로 저렴해 작은 항구에도 쉽게 설치하여 사용할 수 있다. 최근 환경 오염에 대한 관심이 높아짐에 따라 DPOL과 같은 친환경적인 오염 제거 기술에 대한 수요도 크게 증가하고 있다. 이러한 기술의 도입과 활용이 확대됨에 따라, 항구 주변의 부유 폐기물이 효과적으로 관리되어 해양 생태계의 보호와 오염 예방에 크게 기여할 것으로 전망된다.
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- 생활경제
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지중해 환경 지킴이 로봇, 카탈루냐 항구 폐기물‧탄화수소 흡입
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플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제
- 플라스틱을 먹는 효소가 개발이 활성화돼 폐플라스틱 처리에 힘을 보탤 전망이다. 환경오염 주범으로 꼽히는 지구를 뒤덮은 폐플라스틱을 재활용하기 위해 수 많은 연구팀들은 다양한 해결책을 찾고 있다. 특히, 벌집나방 애벌레와 같은 생물학적 자원 활용은 소각이나 매립보다 환경친화적으로 플라스틱을 처리하는 유용한 도구가 될 수 있다. 미국 생화학·분자 생물학 매거진 'ASBMB 투데이'에 따르면, 스페인 생물학자 페데리카 베르토치니(Federica Bertocchini)는 약 10년 전 벌집나방의 애벌레가 플라스틱의 일종인 폴리에틸렌을 먹어 치운다는 사실을 발견했다. 폴리에틸렌은 플라스틱 용기 등을 만드는 데 흔하게 이용되지만, 잘 분해 되지 않는 특성이 있어 폐기가 어렵다는 단점이 있다. 최근 과학자들은 매립지나 자동차폐차장 등을 찾아다니면서 플라스틱을 분해할 수 있는 유기체를 찾고 있다. 이를 채취해 플라스틱의 구성 요소를 회수하는 효율적인 방법을 찾길 기대하고 있는 것. 이후 새로운 재료를 조합해 ‘무한 재활용’이 가능하도록 한다는 계획이다. 영국 포츠머스대 효소혁신센터 존 맥기한(John McGeehan)은 "놀랍게도 전 세계의 수백 개 그룹과 수천 명의 과학자들이 이 문제를 연구하고 있다"고 설명했다. 폐플라스틱, 환경오염 주범 플라스틱은 1950년대 들어 본격적으로 생산됐고 생산량도 급증했다. 매년 약 4억6000만 톤에 가까운 플라스틱이 생산되는 것으로 추정된다. 하지만 이렇게 생산된 플라스틱은 아쉽게도 소각하거나 매립지에 묻히고 있다. 플라스틱은 지구상의 심해나 극지방을 비롯해 비를 타고 내려오거나, 심지어 태반이나 모유, 사람의 혈액에서도 흔적이 보고 되는 등 우리 눈에 보이지 않는 구석구석까지 침투했다. 이처럼 플라스틱은 건강과 환경 문제와 직접 연결되어 있다. 그럼에도 수요는 줄어들지 않고 있으며, 생산량은 오는 2050년까지 10억 톤을 넘길 것으로 예상된다. 플라스틱은 가볍고, 형태를 잡기 쉬운 특성 때문에 이를 대체할 마땅한 소재가 없기 때문이다. 현실적으로 모든 플라스틱을 교체하거나 재활용할 수 없다는 점에서 차선책은 덜 만드는 것이다. 또 약 9%에 불과한 전 세계 플라스틱 재활용률을 높이는 것이 과제다. 하지만, 재활용 과정에서 유해한 화학물질을 흡수할 수 있으며, 수천 가지의 플라스틱 유형에는 각각 고유한 구성과 화학 첨가물이나 착색제가 들어 있어 대다수는 재활용할 수 없는 것이 문제다. 효소 재활용 회사 버치 바이오사이언스(Birch Biosciences) 공동 창립자이자 합성 생물학자인 요한 커스(Johan Kers)는 "우리는 심각한 플라스틱 순환성 문제를 안고 있다"며 "알루미늄과 종이 등은 재활용할 수 있지만 플라스틱 재활용은 힘들다"고 지적했다. '자연'에서 착안한 '효소' 주목 캘리포니아대학교 버클리 캠퍼스 고분자 과학자 팅 쉬(Ting Xu)는 "효소를 통한 접근법은 폐플라스틱을 폐기물의 원천이 아닌 귀중한 자원으로 전환시킬 수 있다"고 설명했다. 이미 1970년대에 플라스틱을 먹는 효소에 대한 연구가 시작됐다. 그러다가 2016년 일본 과학자팀이 사이언스 학술지에 플라스틱을 먹는 획기적인 박테리아의 새로운 변종에 대한 논문을 발표하면서 효소 연구에 다시 불을 지폈다. 교토공과대학 미생물학자 코헤이 오다(Kohei Oda)가 이끄는 연구팀은 이데오넬라 사카이엔시스(Ideonella sakaiensis) 201-F6이라고 불리는 미생물이 음료수병과 섬유에 널리 사용되는 폴리에스터인 PET 플라스틱을 주요 에너지와 식품 공급원으로 사용한다는 사실을 발견했다. 그 이후로 과학자들은 독일 라이프치히 묘지의 퇴비 더미, 그리스 하니아(Chania) 해변 등 전 세계 여러 장소에서 플라스틱을 먹는 미생물을 발견했다. 그리고 바다, 북극 툰드라 표토, 사바나 및 다양한 숲을 포함한 환경에서 자유롭게 떠다니는 DNA에서 발견된 2억 개 이상의 유전자에 대한 대규모 분석을 통해 플라스틱 분해 가능성이 있는 3만 개의 다양한 효소가 있다는 것을 찾아냈다. 맥기한은 콜로라도를 포함해 다른 지역의 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)의 동료들과 함께 이데오넬라 사카이엔시스의 플라스틱 섭취 능력을 담당하는 두 가지 효소를 조작해 성능을 높이고 연결해 플라스틱을 분해할 수 있는 효소 칵테일을 만들었다. 그 결과 이전보다 6배 더 빠르게 PET를 분해할 수 있었다. 최근 과학자들은 인공지능(AI)을 사용해 플라스틱을 더 빠르게 해중합[해중합은 유색 페트(PET)병이나 폴리에스터 섬유 등 플라스틱 분자를 화학적으로 분해하는 기술]하고, 표적 기질에 대해 덜 까다롭고, 더 높은 온도를 견딜 수 있는 효소를 찾아내고 있다. 초기 데이터에 따르면 생물학적 효소를 이용한 재활용은 플라스틱을 새로 만드는 것보다 탄소 배출량이 더 적은 것으로 알려졌다. 탄소와 산소가 얽혀 있는 PET 재활용 플라스틱은 생물학적 재활용에 가장 적합하다. 영국 포츠머스 대학교의 분자 생물물리학자 앤디 픽포드(Andy Pickford)는 이 물질이 '일종의 아킬레스건'이라고 말했다. PET은 탄소가 산소와 얽혀 있다. 직물과 음료수병에서 흔히 발견되며 매년 생성되는 플라스틱의 약 5분의 1을 차지하는 PET는 생물학적 재활용 업체들 사이에서 인기 있는 대상이자 상업적으로 이용 가능한 제품이기도 하다. 실제로 프랑스 회사 카르비오(Carbios)는 연간 5만 톤의 PET 폐기물을 재활용하는 것을 목표로 2025년 프랑스 북부에 바이오 재활용 공장을 열 계획이다. 호주에 본사를 둔 삼사라에코(Samsara Eco)는 2024년 멜버른에 PET에 초점을 맞춘 2만 톤 규모의 재활용을 계획하고 있다. 플라스틱 유형을 연구하고 있는 픽퍼드(Pickford)는 "PET와 유사한 화학적 구성을 가진 폴리아미드와 폴리우레탄도 본질적으로 효소에 의해 분해되기 쉬워 효소 재활용의 유망한 대상"이라고 말했다. 삼사라에코는 합성 폴리아미드의 일종인 나일론을 연구하고 있다. 지난 5월 버려진 옷으로 '세계 최초의 무한 재활용' 나일론-폴리에스테르 의류를 생산하기 위해 인기 운동복 브랜드 룰루레몬(Lululemon)과 다년간의 파트너십을 발표했다. 아직은 연구가 미진하지만 연구원들은 폴리우레탄을 분해하는 미생물에 대해서도 연구 중이다. '슈퍼웜' 유충 활용 기술 향상 효소 재활용은 순수 탄소 골격을 가진 플라스틱의 경우 전망은 흐리다. 비닐봉지를 만드는 데 사용되는 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 제품은 기름기가 많아 투입된 효소를 붙잡을 수 없기 때문이다. 그런데 페데리카 베르토치니는 데메트라(Demetra)와 세레스(Ceres)라는 이름을 붙인 왁스 벌레 타액에서 플라스틱 분해 효소를 확인했다. 이 효소는 탄소 골격에 산소를 주입해 실온에서 몇 시간 내에 폴리에틸렌을 분해하는 것으로 나타났다. 폴리스티렌을 연구하는 호주 퀸즈랜드 대학교의 미생물학자 크리스 린케(Chris Rinke) 박사는 '슈퍼웜(Superworm)'이라고 불리는 미국왕딱지벌레(Zophobas morio) 유충을 발견했다. 플라스틱을 기계적으로 작은 조각으로 파쇄하고 산소 원자를 투입해 '노화'한 다음 특수 기술을 사용해 해당 조각을 해중화하는 두 가지 과정을 통해 폴리스티렌을 분해한다. 린케 박사는 "곤충에서 발견되는 효소가 열쇠를 쥐고 있을 수 있다"고 말했다. 반면, 일부 전문가들은 생물학적 재활용 전망에 대해 낙관적이지 않다. 픽포드는 "아직 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC와 같은 폴리올레핀이 대규모 효소 재활용을 위한 현실적인 목표가 될 것이라고 확신하지 못했다"며 "이런 경우 재활용이 가능한 새로운 플라스틱을 만드는 방향으로 전환하는 것이 더 현실적"이라고 말했다. 한국의 경우, 2020년 포스텍의 차형준 교수 팀은 '산맴돌이거저리(Plesiophthalmus davidis)'라고 불리는 검은 딱정벌레의 유충에서 폴리스티렌 소화 능력을 부여한 장내 세균인 '세라티아 폰티콜라(Serratia Fonticola)'에 대해 보고했다. 또 다른 그룹은 PLA를 포함한 특정 유형의 생분해성 플라스틱을 분해할 수 있는 두 가지 저온 적응성 곰팡이 균주[고산 토양과 북극 해안에서 분리된 라크네룰라(Lachnellula)와 네오데브리에시아(Neodevriesia)]를 발견했다고 보고했다. 하지만 효소를 활용하는 프로세스를 확장하는 것이 얼마나 쉬울지, 그리고 확장된 환경이 어떤 모습일지는 불분명하다. 한편, UN은 오는 2024년 세계 최초의 글로벌 플라스틱 오염 조약을 만들 예정이다. 플라스틱 오염을 억제하는 것을 목표로 하며, 특히 재활용을 더 쉽게 하기 위해 플라스틱 제품의 생산 과 설계에 대한 새로운 규칙을 도입할 것으로 예상된다. 다음 해에는 워싱턴과 캘리포니아, EU에서 플라스틱 용기와 음료수병 재료의 25%를 재활용 플라스틱으로 규정하는 법률이 시행될 예정이다. 그러나 추가적인 변화와 인센티브가 없다면 이러한 노력은 물거품이 될 수도 있다는 지적이다. 화석 연료의 저렴한 가격으로 인해 순수 플라스틱이 저렴하게 유지되는 한 생물학적 효소 활용은 비용 면에서 경쟁력이 없기 때문이다. 맥기한은 "과거 석유 및 가스 산업이 혜택을 누렸던 방식으로 PET 또는 기타 생분해성 공정에 인센티브를 부여해야 한다"며 "생물학적 재활용 기술이 향상되면 새로운 플라스틱과 경쟁할 수 있을 만큼 비용면에서 효율적일 것"이라고 강조했다. 그럼에도 그는 "효소가 전체 플라스틱 문제를 해결하지 못하지만 이제 막 첫 걸음을 뗐다"며 향후 발전에 기대감을 드러냈다.
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- IT/바이오
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플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제
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장수효과 입증된 '스페르미딘' 대체 뭐길래
- 건강한 삶을 추구하는 인간의 노력이 계속되는 가운데, '슈퍼 푸드'가 최근 건강 트렌드의 중심에 섰다. 지난 몇 년 동안, 학자들은 구기자 열매, 퀴노아, 밀순 등을 주요 슈퍼 푸드로 지목했지만, 이들의 실제 효능이 모두 입증된 것은 아니다. 그러나 통곡류와 빵, 사과 등에 함유된 '스페르미딘'의 경우는 이야기가 다르다. 주로 정액에서 발견되는 이 화합물은 폴리아민 중 하나로 알려져 있으며, 노화한 쥐를 이용한 실험에서 학습 능력의 향상과 수명 연장과의 관련성이 확인되었다. 폴리아민은 단백질과 핵산 합성이 활발한 조직에서 많이 발견되며, 종양 지표로도 사용된다. 독일 일간지 VNP의 보도에 따르면, 인스브루크 대학의 연구에서 '스페르미딘'이 풍부한 식단을 섭취한 참가자들의 사망률이 낮았음이 확인됐다. 이 대학의 연구팀은 20년 이상 800명 이상의 참가자를 대상으로 실험하여 인체 세포의 노화 과정과 관련된 연구 결과를 밝혀냈다. 폴리아민은 세포가 스스로 정화하며 젊어지는 '자가포식'을 촉진하는 물질이다. 그러나 나이가 들면서 이 과정의 효율성이 감소하고, 세포 내에 침전물이 축적되어 치매, 당뇨병, 종양 등의 질병을 유발할 수 있다. 하지만 '스페르미딘'은 자가포식 과정에 긍정적으로 작용한다. 스페르미딘을 음식을 통해 충분히 섭취하면, 세포는 이를 인지하게 되고 자가정화 과정이 재개되어 질병 유발 침전물로부터 세포를 보호하며 노화를 지연시킨다. '스페르미딘'의 인지 능력 개선에 대한 긍정적인 효과는 처음으로 늙은 쥐의 실험에서 확인됐다. 스페르미딘을 함유한 음식과 물을 섭취한 쥐들은 다른 쥐들에 비해 기억력 테스트에서 뛰어난 성과를 보였다. 이러한 결과는 파리와 사람에서도 동일하게 나타났다. 폴리아민의 전체적인 효과는 추가적인 연구가 필요하겠지만, VNP에 따르면 '스페르미딘'의 긍정적인 효과는 명백해 보인다. 스페르미딘은 밀 배아, 건조 대두, 호박씨에서 특히 농도가 높게 측정되었으며, 버섯과 완두콩에도 풍부하게 함유돼 있다.
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장수효과 입증된 '스페르미딘' 대체 뭐길래
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건강수명 늘리는 장수의 식단, 당신도 따라할 수 있다
- 최근 효모를 활용한 실험에서 식단을 조절함으로써 건강한 노화 예방 효과를 볼 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 과학기술 전문매체 사이테크데일리(SciTechDaily)에 따르면, 웰컴트러스트(Wellcome Trust)와 영국 생명공학연구위원회(BBSRC)의 지원을 받은 영국 바브라함 연구소(Babraham Institute)의 과학자들이 효모를 기반으로 한 노화 예방 연구를 수행하고 결과를 발표했다. 바브라함 연구소의 존 하우슬리(Jon Houseley) 박사와 그의 연구팀은 식단의 조절을 통해 건강한 노화를 추구할 수 있으며, 건강 저하가 노화 과정에서 필연적인 것이 아니라는 점을 확인했다. 과학자들은 오랜 시간 동안 의도적으로 칼로리 섭취를 줄임으로써 노화와 관련된 건강 문제를 감소시키고 수명을 연장할 수 있다는 것을 알고 있었다. 생쥐를 대상으로 한 연구에서는 이러한 효과를 얻기 위해서는 평생 동안 식단을 조절해야 한다는 것을 발견했다. 효모 식단으로 칼로리 제한 그러나 하우슬리 박사의 최근 효모 연구는 칼로리 제한 대신 다른 방법으로 수명 주기 내내 건강을 향상시킬 방법을 발견했다. 도롯타 호카이(Dorottya Horkai) 수석 연구원은 “어린 시절의 식단 조절이 효모를 건강한 상태로 이끌 수 있음을 확인했다”고 전하며, "칼로리 제한 없이 다른 종류의 식사를 통해 효모의 노화와 세포 피로감을 줄일 수 있었다"고 덧붙였다. 연구팀은 평상시 포도당이 풍부한 식단에서 효모를 길렀던 것을 갈락토오스(단순 단당류 중 하나로, 생물체 내에선 주로 유당의 형태로 발견) 기반의 식단으로 전환했다. 실험 결과 일반적으로 노화와 함께 나타나는 다양한 분자 변화가 관찰되지 않았다. 갈락토오스에서 성장한 효모 세포는 노화 후에도 젊은 세포와 유사한 건강 상태를 보였고, 수명은 늘어나지 않았으나, 노화로 인한 건강 저하 기간이 크게 감소했다. 지속적인 올바른 식단 유지가 중요 중요한 점은, 식단 변화의 효과는 주로 세포가 어린 단계에서 발현되며, 늙은 효모 세포에서는 크게 차이가 나타나지 않는다는 것이다. 효모와 인간 사이의 젊음의 정의를 해석하는 것은 복잡할 수 있으나, 여러 연구들이 공통적으로 지적하는 것은, 건강한 삶을 유지하기 위해선 어릴 때부터 올바른 식단이 중요하다는 점이다. 효모 세포의 노화 과정은 동물이나 인간의 노화 메커니즘과 유사하므로 이상적인 연구로 간주된다. 이러한 효모 연구는 더 많은 연구가 필요하겠지만, 극단적인 칼로리 제한보다는 식단 조절을 통한 건강한 노화 추구가 바람직할 것으로 보인다.
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건강수명 늘리는 장수의 식단, 당신도 따라할 수 있다
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