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2024-11-22 (금)

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미세 플라스틱, 인간과 개 고환 조직에서도 발견⋯생식 기능 저하 우려

미세 플라스틱이 인간 태반과 생쥐의 뇌뿐만 아니라 인간과 개의 생식기에서도 발견됐다. 미국 뉴멕시코주 앨버커키에 있는 뉴멕시코대학(UNM) 연구팀은 인간과 개의 고환 조직에서 미세 플라스틱을 다량 검출했다고 밝혀 미세 플라스틱이 인간의 생식 건강에 미칠 수 있는 영향에 대한 우려가 커지고 있다. 앞서 수행된 연구에서 미세 플라스틱은 인간의 태반과 장기, 생쥐의 뇌에서도 검출됐다. 지난 4월 10일 '환경 건강 관점(Environmental Health Perspectives)'에 발표된 연구 중 하나는 건강한 쥐에게 폴리스티렌 마이크로스피어(polystyrene microspheres)를 4~8주 동안 먹이는 실험이었다. 이후 과학자들은 폴리스티렌 마이크로스피어를 섭취한 쥐의 경우 뇌, 간, 신장 등의 조직에서 미세 플라스틱 조각이 검출된 것을 확인했다. 또한 미세 플라스틱을 먹은 쥐에게서 담석증 형성이 가속화됐다는 연구 결과도 나왔다. 세계보건기구(WHO)에 따르면, 미세 플라스틱은 일반적으로 크기가 5mm 이하인 불용성 고체 고분자 입자를 말한다. 그보다 더 작은 1㎛(마이크로미터) 이하의 입자는 일반적으로 미세 플라스틱이 아닌 나노 플라스틱으로 불린다. UNM 간호대학 교수인 샤오중 '존' 유(Xiaozhong 'John' Yu) 박사가 이끄는 연구팀은 '독성 과학(Toxicological Sciences)' 저널에 발표한 새로운 논문에서 사람 23명과 개 47마리의 고환에서 12종의 미세 플라스틱을 발견했다고 보고했다. 유 박사는 "우리 연구에서는 모든 인간과 개의 고환에 미세플라스틱이 존재한다는 사실이 밝혀졌다"고 말했다. 연구팀은 새로운 분석 방법을 사용해 조직 검체에서 미세 플라스틱의 양을 정량화할 수 있었으며, 특정 플라스틱 종류와 개의 정자 수 감소 간의 상관관계를 밝혀냈다. 인체 생식계에 미치는 다양한 환경 요인을 연구하는 유 박사는 최근 들어 중금속, 농약, 내분비계 교란 물질 등이 전 세계적으로 사람들의 정자 수 및 질적 저하에 관련이 있다고 말했다. 유 박사는 인간 태반에서 미세 플라스틱 존재를 입증한 매튜 캠펜 박사(뉴멕시코 대학교 약대 교수)와의 대화를 통해 미세 플라스틱의 인체 검출에 다른 원인이 있을지도 모른다는 의문을 갖게 됐다고 한다. 이를 계기로 유 박사는 캠펜 박사의 연구실에서 태반 연구에 사용했던 것과 동일한 실험 방법을 사용해 연구를 설계했다. 연구팀은 뉴멕시코 검시관 사무소로부터 익명 처리된 인체 조직(7년 보관 후 폐기)을 입수했으며, 개 조직은 앨버커키시 동물 보호소와 중성화 수술을 시행하는 사설 동물 병원에서 제공했다. 연구팀은 시료를 화학적으로 처리해 지방과 단백질을 분해하고 각 시료를 초원심 분리기로 회전시켜 플라스틱 덩어리를 얻었다. 그런 다음 금속 컵에 담긴 플라스틱 펠릿을 섭씨 600도까지 가열했다. 연구팀은 질량 분석기를 사용해 특정 온도에서 다양한 종류의 플라스틱이 연소할 때 배출되는 가스를 분석했다. 개의 경우 고환 조직에서 미세 플라스틱의 평균 농도는 1g당 122.63μg(마이크로그램, 1g의 백만분의 1)였다. 인체 조직에서는 329.44μg/g으로 개보다 거의 3배 높았다. 이는 캠펜 박사가 태반 조직에서 발견한 미세 플라스틱 평균 농도보다도 훨씬 높았다. 유 박사는 "처음에는 미세 플라스틱이 생식 기관에 침투할 수 있을지 의문이 들었다"라면서도 "개에 대한 결과를 처음 받았을 때 저도 놀랐다. 인간에 대한 결과를 받았을 때는 더욱 놀랐다"고 말했다. 폴리에틸렌(PE) 최다 검출 연구팀에 따르면 인간과 개의 조직에서 가장 흔하게 발견되는 폴리머는 폴리에틸렌(PE)이었다. 이는 플라스틱 가방과 병 제조에 사용된다. 개에게는 산업, 도시 및 가정용 배관과 여러 다른 용도로 사용되는 PVC가 그 뒤를 이어 검출됐다. 유 박사는 연구팀은 화학적으로 보존된 인간 시료에서는 정자 수를 세어볼 수 없었지만, 개의 경우 시료의 정자 수를 셀 수 있었으며, 조직 내 PVC 농도가 높을수록 정자 수가 적다는 상관관계를 발견했다고 말했다. 하지만 PE 조직 농도와는 관련성이 없었다. 그는 "플라스틱 종류에 따라 잠재적인 기능과 상관관계가 있을 수 있다"며 "PVC는 정자 생성을 방해하는 많은 화학물질을 방출할 수 있으며, 내분비계 교란을 일으키는 화학물질을 포함하고 있다"고 말했다. 이 연구는 몇 가지 이유로 인간과 개의 조직을 비교했는데, 그 중 하나는 개가 사람과 함께 살고 환경을 공유하기 때문이다. 또한 개와 사람은 생물학적 특징도 일부 공유하고 있다. 유 박사는 "쥐나 다른 동물에 비해 개는 인간에 더 가깝다"고 말했다. 이어 "생리적으로 그들의 정자 생성은 인간에 더 가깝고 농도도 인간과 더 유사하다"면서 개의 정자 수도 감소하는 것으로 보인다고 전했다. 그는 "개와 인간이 정자 수 감소에 기여하는 공통적인 환경 요인을 공유하고 있는 것 같다"고 부연했다. 미세플라스틱은 플라스틱이 햇빛의 자외선에 노출되어 매립지에서 분해될 때 발생한다. 바람에 날리거나 인근 수로로 운반될 수 있으며, 일부 조각은 나노미터(10억 분의 1미터) 단위로 측정될 정도로 매우 작다. 매년 강과 바다호 흟러드는 플라스틱 폐기물은 800만톤에 달하는 것으로 알려졌다. 전 세계적으로 플라스틱 사용이 계속 증가함에 따라 플라스틱은 이제 환경에 어디에나 존재한다. 심지어 남극 대륙의 크릴 새우에도 미세 플라스틱이 발견됐다. 유 박사는 OMI 부검 시료에 포함된 남성의 평균 연령이 35세로, 플라스틱 유통량이 적었던 수십 년 전부터 플라스틱에 노출되기 시작했다는 점에 주목했다. 그는 "그 어느 때보다 많은 플라스틱이 환경에 존재하는 지금이 젊은 세대에게 더 큰 악 영향을 미칠까 우려스럽다"고 말했다. 그는 이번 연구 결과가 미세 플라스틱이 고환의 정자 생산에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 이해하기 위한 추가 연구의 길을 제시한다고 말했다. 유 박사는 "아직 밝혀지지 않은 것이 많다. 우리는 잠재적인 장기적인 영향이 무엇인지 살펴볼 필요가 있다"면서 "미세 플라스틱이 정자 감소에 기여하는 요인 중 하나인 걸까요?"라고 반문했다. 유 박사는 "우리는 사람들을 겁주고 싶지 않다"며 이번 연구 결과에 대해 사람들이 당황하지 않기를 바란다고 밝혔다. 그는 "우리는 과학적으로 데이터를 제공하고 사람들에게 미세 플라스틱이 많다는 사실을 알리고 싶다. 우리는 플라스틱 노출을 피하고, 생활 방식을 바꾸고, 행동을 바꾸기 위해 스스로 선택할 수 있다"며 플라스틱의 폐해를 줄이자고 강조했다.
- 생활경제
2024-05-21
[우주의 속삭임(9)] 허블 망원경, 태양과 같은 별의 탄생 포착

나사(NASA)의 허블 우주 망원경이 반사 성운에 있는 변광성 HP 타우(Tau)를 포함, 세 개의 별의 이미지를 포착했다고 과학 전문매체 사이테크데일리가 전했다 아직 핵융합 과정을 거치지 않은 '티 타우리 별(T Tauri stars)'들은 먼지와 가스 구름의 잔재에 둘러싸여 있으며, 별 형성과 원형 행성 발달의 초기 단계를 형성하고 있다. ‘티 타우리 별’은 정식 항성이 되기 직전, 별의 생성 및 진화 단계를 말한다. 젊은 별 또는 아기별이라고도 표현한다. 그리고 변광성은 시간에 따라 밝기가 변하는 별이다. 나사의 허블 우주 망원경이 포착한 새로운 별 이미지에서는 반짝이는 우주의 정동석(돌맹이 안에 보석이 박혀 있는 결정)을 닮은 세 개의 별이 반사 성운의 빈 공간에서 밝게 빛나고 있다. 이 삼중성계는 변광성 HP 타우, HP 타우 G2, 그리고 HP 타우 G3로 구성되어 있다. HP 타우는 아직 핵융합을 시작하지 않았지만, 수소로 핵분열하는 태양과 비슷한 별로 진화하기 시작하는 티 타우리 별로 알려져 있다. 티 타우리 별들은 일반적으로 나이가 1000만 년에 미치지 못한다. 이에 비해, 지구가 속해 있는 태양계의 태양은 나이가 무려 46억 년에 달한다. 이들 젊은 별들은 종종 그들이 형성된 먼지와 가스 구름에 싸여 있는 것으로 발견된다. 모든 변광성과 마찬가지로 HP 타우의 밝기도 시간에 따라 변한다. 티 타우리 별은 밝기가 주기적으로 변하거나 무작위적으로 변하는 것으로 알려져 있다. 무작위적인 변화는 별 주변에 강하게 밀착한 먼지와 가스 원반의 불안정성, 별 위로 떨어져 소모되는 원반의 물질, 별 표면의 플레어와 같은 성장 중인 어린 별의 혼돈스러운 특성으로 인해 발생할 수 있다. 주기적인 변화는 거대한 흑점이 시야에 들어오고 나가면서 회전하기 때문일 수 있다. 가스와 먼지 구름은 별 주위를 휘감으며 반사된 빛으로 빛난다. 반사 성운은 그 자체로는 눈에 보이는 빛(가시광선)을 방출하지 않지만, 근처 별에서 나오는 빛이 가스와 먼지에 반사되면서 빛나게 된다. 마치 자동차 전조등 불빛으로 비춰지는 안개처럼 빛나는 것이다. HP 타우는 황소자리 방향으로 약 550광년 떨어져 있다. 허블 망원경은 수백만 년에 걸쳐 행성으로 합쳐지는 별 주변의 물질 원반인 '원시 행성 원반'에 대한 조사의 일환으로 HP 타우를 연구했다고 한다.
- IT/바이오
2024-05-21
[우주의 속삭임(8)] 천문학자, 폭신폭신한 솜사탕 같은 밀도의 외계 행성 발견

지구에서 1200광년 떨어진 곳에 푹신푹신한 솜사탕과 비슷한 밀도를 가진 거대한 외계 행성이 발견됐다. 이는 미국 MIT(메사추세츠공대), 벨기에 리에주 대학교의 천문학자들이 발견했으며, 그 결과는 네이처 '천문학저널'에 발표됐다. MIT 홈페이지에 실린 연구 요약 게시글에 따르면, 태양계 외부에 위치하는 ‘WASP-193b’라는 이름의 새로운 행성은 태양계에서 가장 큰 행성인 목성보다 50% 더 크지만 밀도는 10분의 1 정도로 매우 낮기 때문에 질량은 7배나 작다고 한다. 밀도만 보면 솜사탕과 비슷할 정도로 매우 낮은 수준이다. 이 행성은 해왕성과 유사한 더 작은 행성으로 10년 전에 발견된 케플러 51d에 이어 현재까지 발견된 행성 가운데 두 번째로 가볍다. 크기와 밀도의 특징으로 인해 WASP-193b는 현재까지 발견된 5400개 이상의 행성 중에서도 매우 특이한 존재로 기록됐다. 연구팀원인 MIT 칼리드 바르카우이 박사는 "이렇게 작은 밀도를 지닌 거대한 물체를 발견하는 것은 매우 드문 일이다"라면서 "지난 15년 동안 미스터리였던 푹신푹신한 목성이라고 불리는 행성 종류가 있는데, 이번 행성은 여기에 속한 행성 중에서도 매우 극단적인 사례"라고 말했다. 이 행성 자체가 '우주의 미스터리'라는 것이다. MIT의 줄리앙 드 위트 박사도 "이 행성은 너무 가벼워서 고체 물질이라고 생각하기가 어렵다. 솜사탕에 가까운 이유는 공기가 많기 때문이며 기본적으로 푹신푹신하다"고 설명했다. 드 위트는 "행성의 대기가 두텁고 클수록 더 많은 빛이 통과할 수 있기 때문에 이번에 발견된 이 행성이 천체의 대기를 연구하는 최고의 로제타스톤이 될 것”이라며, 제임스 웹 우주 망원경을 통해 대기의 특성을 측정하고 푹신한 행성의 신비가 풀리기를 기대했다. 안달루시아 천체물리학 연구소는 "이 행성을 현재까지의 모든 천체 형성 이론의 어디에 위치시켜야 할지를 모르겠다. 고전적인 진화 모델로는 이 행성이 어떻게 형성되었는지 설명할 수 없다. 관찰을 더 잰행해야 행성의 진화 과정을 알 수 있을 것”이라고 밝혔다. 연구팀은 "WASP-193b가 태양계의 태양과 같이 자신이 속한 항성을 6.25일마다 공전하고 있는데, 행성의 대부분은 수소와 헬륨으로 이루어져 있을 것으로 추정한다. 이들 가스가 대기를 엄청나게 부풀렸을 가능성이 높지만, 그 이유는 알 수 없다"고 부연했다. 새로운 행성은 행성 광각 탐색(WASP)에 의해 발견됐다. 이는 북반구와 남반구에 각각 하나씩, 두 개의 로봇 관측소를 운영하는 학술 기관의 국제 협력 프로그램이다. 각 관측소는 일련의 광각 카메라를 사용해 하늘 전체에 걸쳐 있는 수천 개의 별의 밝기를 측정한다. 발견된 행성은 지난 2006년부터 지속적으로 관측해 왔던 것으로 크기와 밀도 등이 이번에 최종적으로 밝혀지게 됐다. 연구팀은 이 행성이 극도로 가볍다는 사실을 최종 확인했다. 팀이 계산한 질량은 목성의 약 0.14배였다. 그리고 질량으로 계산한 밀도는 입방센티미터당 약 0.059g으로 나타났다. 대조적으로 목성은 입방센티미터당 약 1.33g이며 지구는 입방센티미터당 5.51g이다. 그리고 솜사탕의 실제 밀도는 입방센티미터당 약 0.05g이다. 발견된 행성이 거의 솜사탕에 가깝다는 의미다. 과학자들은 솜사탕과 같은 밀도를 지닌 독특한 종류의 외계 행성을 '슈퍼퍼프(Super-Puffs)'라는 용어를 사용해 지칭한다. 나사(NASA)는 태양계에는 그런 행성이 존재하지 않는다고 밝혔다. 한편 2019년 천문학자들은 다른 푹신한 외계 행성인 WASP-107b 발견 사실을 발표했다. 당시 발견된 WASP-107b의 크기는 목성과 비슷했지만, 질량은 10분의 1에 불과했다.
- IT/바이오
2024-05-17
[먹을까? 말까?(14)] 사과사이다 식초, 체중 조절 효과…치아 애나멜 침식·식도 손상 등 부작용

사과 사이다 식초가 체중 조절 효과가 있지만 과도하게 섭취할 경우 치아 에나멜(법랑질)을 침식하고 목을 상하게 하는 것으로 밝혀졌다고 씨넷이 전했다. 식초는 기원전 5000년 이상 전부터 사용되어 온 오랜 역사를 가진 식품으로 보존료, 향미제, 피클이나 장아찌 등의 절임 재료, 약으로 사용됐다. 특히 이집트, 중국, 그리스 등에서 건강 유지 보조제로 활용됐다. 사과 사이다 식초란? 사과 사이다 식초(Apple Cider Vinegar)는 사과 주스를 발효시켜 만든 식초의 한 종류다. 사과사이다 식초는 사과와 설탕, 효모를 혼합하여 발효시켜 만든다. 먼저 사과를 갈아 주스를 만들고, 이 주스를 효모와 함께 발효시켜 알코올로 변환한다. 그 후, 박테리아를 이용해 이 알코올을 초산으로 변환시키면 사과 사이다 식초가 완성된다. 발효 과정에서 효모가 설탕을 분해하여 알코올을 생성하고, 그 후 박테리아가 알코올을 아세트산으로 변환시켜 사과 사이다 식초 특유의 독특한 냄새와 맛이 형성된다. 이 아세트 산은 건강에 도움이 되는 다양한 성분을 함유하고 있다. 사과 사이다 식초는 특유의 신맛과 강한 향을 가지고 있으며, 여러 용도로 사용된다. 일반적으로 요리에 사용되며, 샐러드 드레싱이나 소스를 만들때 자주 들어간다. 또한, 건강 보조제로도 인기가 많아, 일부 사람들은 체중 감량, 혈당 조절, 소화 개선 등을 위해 소량을 물에 희석해 마시기도 한다. 뿐만 아니라, 피부 관리나 머리카락 세정 등 미용 목적으로도 사용된다. 사과 사이다 식초는 여과해서 저온 살균처리한 투명한 제품과 미생물 덩어리가 남아있는 탁한 제품의 생 사과 사이다 식초 두 가지 종류가 있다. 식초 병 바닥에 모이는 흐린 침전물은 박테리아와 효모의 조합인 '모체'다. 일부에서는 모체에 미량의 건강한 박테리아와 프로바이오틱스가 함유되어 있어 건강상의 이점을 제공하는 것으로 추정하고 있다. 사과사이다 식초는 항균 및 항산화 특성을 가지고 있으며, 일부 연구에서는 미생물 덩어리가 건강에 도움이 되는 프로바이오틱스를 함유하고 있다고 추측한다. 사과 사이다 식초의 잠재적 이점 아직 더 많은 연구가 필요하지만, 일부 연구 결과에 따르면 사과 사이다 식초는 특정 건강 문제 개선과 체중 조절에 도움이 될 수 있다. 사과 사이다 식초는 체중 감량, 제2형 당뇨병, 혈당 및 콜레스테롤 조절에 도움이 될 수 있으며 음식에서 유해한 박테리아의 번식을 예방할 수 있다. ◇혈당 조절 및 당뇨 관리 미국 질병통제예방센터에 따르면 당뇨병 환자의 최대 95%가 제2형 당뇨병을 앓고 있다고 한다. 제2형 당뇨병은 인슐린 저항성 또는 인슐린 생성 부족으로 인해 발생한다. 연구에 따르면 사과 사이다 식초는 인슐린 반응을 개선하고 식후 혈당 수치를 낮출 수 있다고 한다. 잠들기 전에 사과 사이다 식초를 섭취하면 기상 후 공복 혈당도 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 당뇨병, 특히 당뇨병 치료제를 복용하고 있는 경우 사과 사이다 식초를 섭취하기 전에 반드시 의사와 상담하는 것이 좋다. ◇ 유해균 제거 효과 식초는 천연 살균제로 알려져 있으며 스태피로코쿠스균, 칸디다균과 같은 미생물을 제거하는 데 효과적이다. 사과 사이다 식초의 아세트산은 대장균, 노로바이러스 등의 번식을 억제하여 식중독을 예방하는 데 도움이 된다. 식초는 대장균과 노로바이러스가 음식에서 자라는 것을 방지할 수 있기 때문에 한국에서 인기 있는 보존제로 사용된다. 대장균은 섭취 시 식중독을 일으킬 수 있지만 사과 사이다 식초의 아세트산 살균 효과로 식중독을 예방할 수 있다. ◇ 체중 감소 사과사이다 식초는 식전 또는 식사 중 섭취 시 포만감을 증가시켜 체중 조절에 도움이 된다는 연구 결과가 있다. 연구에 따르면 식사와 함께 사과사이다 식초를 섭취한 사람들은 하루 200~275kcal 정도 더 적게 섭취한 것으로 나타났다. 3개월 동안 하루 1~2큰술의 사과사이다 식초를 섭취한 사람들은 최대 3.7파운드(약 1.7kg)의 체중 감소와 체지방 감소 효과를 보였다. ◇ 콜레스테롤 수치 개선 높은 콜레스터롤과 중성지방(트리글리세리드) 수치는 심장질환의 위험을 증가시킬 수 있다. 하루 최대 30ml의 사과사이다 식초를 저칼로리 식단과 함께 섭취하면 총 콜레스테롤과 중성지방 수치를 낮추는 동시에 HDL '좋은' 콜레스터롤 수치를 높이는 데 도움이 될 수 있다. 제2형 당뇨병 환자도 식단에 14.17g(0.5온스)의 사과 사이다 식초를 추가하면 총 콜레스테롤과 중성지방 수치에 긍정적인 결과를 볼 수 있다. 사과 사이다 식초 부작용 사과 사이다 식초는 이점이 있지만 메스꺼움이나 구토를 유발하는 등 잠재적인 부작용도 있다. 게다가 식초의 높은 산성도는 치아 에나멜을 침식할 수 있다. 한번 벗겨진 치아 에나멜은 복구되지 않는다. 또한 식초를 희석하지 않고 마시는 경우 식도 또는 인후에 손상을 입힐 수 있다. 또한 저칼륨혈증(칼륨 수치 저하)을 유발할 수 있다. 이뇨제, 인슐린 및 기타 약물과 상호작용할 수 있다. 사과 사이다 식초를 물이나 주스에 타서 마시면 목과 치아 손상 위험도 줄일 수 있다. 1~2스푼을 물이나 주스에 섞어 마시면 배탈을 완화시킬 수도 있다. 사과 사이다 식초 복용량 사과 사이다 식초의 복용량은 사용 목적에 따라 다르다. 권장량은 일반적으로 2티스푼에서 2테이블스푼이다. 사과 사이다 식초를 마시고 싶다면 물이나 좋아하는 주스나 차에 희석하여 마시면 된다. 드레싱이나 마요네즈를 직접 만들 때 섞어 먹을 수도 있다. 피부 트러블을 위해 목욕에 한두 컵을 넣을 수도 있다. 사과사이다 식초 한 스푼과 물 한 컵을 섞은 다음 거즈나 면을 용액에 적셔 습포를 만들에서 사용할 수 있다. 사과 사이다 식초를 헤어 린스로 사용하려면 물 한 컵에 최대 2큰술을 섞은 다음 샴푸 후 모발에 부어준 뒤. 5분 정도 기다렸다가 헹구어 준다. 사과 사이다 식초는 두피를 자극할 수 있으므로 약하게 희석해서 사용하는 것이 좋다. 일부 연구에서 사과 사이다 식초의 효능이 밝혀졌지만, 사과 사이다 식초의 효능이 얼마나 유익한지 확실히 증명하려면 더 많은 연구가 필요하다. 다른 자연 요법과 마찬가지로 사과 사이다 식초를 복용하기 전에 의사와 상담하고 피부에 사용하기 전에 피부 테스트를 해야 한다. 여기서 있는 사과 식초 사이다에 대한 내용은 교육 및 정보 제공 목적으로만 제공되며 건강 또는 의학적 조언이 아니다. 건강 상태나 건강 목표에 대해 궁금한 점이 있으면 반드시 의사나 기타 자격을 갖춘 의료 전문가와 상담해야 한다.
- 생활경제
2024-05-17
[신소재 신기술(47)] ETH 취리히, 그래핀 내 전자 소용돌이 최초 감지

스위스 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 연구팀이 최초로 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀에서 전자 소용돌이를 직접 검출하는 데 성공했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 14일(현지시간) 보도했다. 금속 와이어와 같은 일반적인 전기 도체를 배터리에 연결하면 도체 내의 전자는 배터리가 생성하는 전기장에 의해 가속된다. 전자는 이동하는 동안 전선의 불순물 원자 또는 결정 격자의 빈 공간과 자주 충돌해 운동 에너지의 일부를 격자 진동으로 변환한다. 이 과정에서 손실되는 에너지는 예를 들어 백열전구를 만질 때 느낄 수 있는 열로 변환된다. 격자 불순물과의 충돌은 자주 발생하지만 전자 간의 충돌은 훨씬 드물다. 그러나 벌집 모양 격자로 배열된 탄소 원자 단일층인 그래핀을 일반적인 철 또는 구리 와이어 대신 사용하면 상황이 달라진다. 그래핀에서 불순물 충돌은 드물고 전자 간 충돌이 주요 역할을 한다. 이 경우 전자는 점성 액체처럼 행동한다. 따라서 잘 알려진 흐름 현상인 소용돌이(와류)가 그래핀 층에서 발생해야 한다. ETH 취리히의 크리스티안 데겐(Christian Degen) 연구원은 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀의 전자 소용돌이를 처음으로 직접 감지하는 데 성공했다고 '사이언스(Science)' 저널에 보고했다. 고감도 양자 감지 현미경 데겐과 그의 동료 연구원들은 제작 과정에서 폭 1㎛(마이크로미터) 너비의 전도성 그래핀 스트립에 부착한 작은 원형 디스크에 형성된 소용돌이를 연구했다. 디스크의 직경은 1.2㎛에서 3㎛사이였다. 이론적 계산에 따르면 작은 디스크에서는 전자 소용돌이가 형성되지만 큰 디스크에서는 형성되지 않아야 한다. 소용돌이를 가시화하기 위해 연구팀은 그래핀 내부에 흐르는 전자가 생성하는 미세한 자기장을 측정했다. 이를 위해 연구팀은 다이아몬드 바늘 끝에 질소-공동 센터(Nitrogen-vacancy center, NV 센터)가 내장된 양자 자기장 센서를 사용했다. 원자 결함인 NV 센터는 외부 자기장에 따라 에너지 레벨이 변하는 양자 물체처럼 작동한다. 레이저 빔과 마이크로웨이브 펄스를 사용하면 센터의 양자 상태를 자기장에 최대 감도를 갖도록 준비할 수 있다. 연구원들은 레이저를 사용해 양자 상태를 판독함으로써 이러한 자기장의 세기를 매우 정확하게 측정할 수 있었다. 데겐 연구팀의 박사 과정 학생이었던 마리우스 팜은 "다이아몬드 바늘의 크기가 작고 그래핀 층과의 거리가 약 70나노미터에 불과하기 때문에 100나노미터 미만의 해상도로 전자 전류를 볼 수 있었다"고 말했다. 이 분해능은 소용돌이를 관찰하기에 충분하다. 소용돌이 흐름 방향 반전 관찰 연구팀은 측정에서 더 작은 디스크에서 예상되는 소용돌이의 특징적인 징후, 즉 흐름 방향의 반전을 관찰했다. 일반(확산) 전자 수송에서는 스트립과 디스크의 전자가 같은 방향으로 흐르지만, 소용돌이의 경우 디스크 내부의 흐름 방향이 반전된다. 계산에서 예측한 대로 더 큰 디스크에서는 소용돌이가 관찰되지 않았다. 팜은 "매우 민감한 센서와 높은 공간 분해능 덕분에 그래핀을 냉각할 필요도 없었고 상온에서 실험을 수행할 수 있었다"고 말했다. 또한, 연구팀은 전자 와류뿐만 아니라 정공 캐리어에 의해 형성된 와류도 감지했다. 그래핀 아래에서 전압을 가함으로써, 연구원들은 전류 흐름이 더 이상 전자가 아닌 정공이라고도 하는 누락된 전자에 의해 전달되도록 자유 전자의 수를 변경했다. 전자와 정공이 모두 작고 균형 잡힌 농도가 있는 전하 중립점에서만 와류가 완전히 사라졌다. 팜은 "현재 전자 소용돌이의 탐지는 기초 연구이며 아직 미해결 과제가 많이 남아 있다"고 말했다. 연구팀은 전자와 그래핀의 경계면과의 충돌이 흐름 패턴에 어떤 영향을 미치는지, 더 작은 구조에서 어떤 효과가 발생하는지 추가 연구를 진행할 계획이다. 출처: Marius L. Palm 외, '상온에서 그래핀의 전류 소용돌이 관찰', Science (2024). DOI: 10.1126/science.adj2167
- IT/바이오
2024-05-16
[기후의 역습(3)] 베네수엘라, 기후 변화로 빙하 모두 사라진 최초 국가

남미 국가 베네수엘라가 기후 변화로 빙하가 모두 사라진 최초의 국가로 기록될 전망이다. 베네수엘라는 최근 남아있던 훔볼트(Humboldt) 빙하가 더 이상 빙하로 분류되지 않게 되면서, 현대 역사상 최초로 모든 빙하를 잃게 된 나라가 될 위기에 처했다고 영국 방송매체 BBC가 9일(현지시간) 보도했다. 국제 빙권 기후 연구 기구 (ICCI)는 남미의 안데스 산맥에 위치한 베네수엘라 유일의 빙하였던 훔볼트 빙하가 "빙하라고 분류하기에는 너무 작아졌다"고 밝혔다. 과학 옹호 단체인 국제 빙권 기후 이니셔티브(ICCI)는 남미 국가에 유일하게 남아 있는 안데스 산맥의 훔볼트 또는 라 코로나(La Corona)빙하가 "빙하로 분류하기에는 너무 작아졌다" 고 소셜미디어 X(구 '트위터')에서 말했다. 베네수엘라는 지난 1세기 동안 최소 6개의 다른 빙하를 잃었다. 저지대는 연중 기온이 섭씨 28도인 열대 기후에 속하지만 고원 지역은 연중 섭씨 8도로 빙하가 남아 있었다. 기후 변화로 얼음 손실 증가 기후 변화로 인해 지구 평균 기온이 상승함에 따라 얼음 손실이 증가하고 있으며, 이는 전 세계 해수면 상승에 기여하고 있다. 영국 더럼 대학의 빙하학자인 캐롤라인 클레이슨 박사는 "2000년대 이후 베네수엘라 마지막 빙하에는 얼음 덮개가 많지 않았다"면서 "이제 더 이상 얼음이 추가되지 않는 빙원으로 재분류됐다"고 설명했다. 콜롬비아 로스 안데스 대학 연구원들은 3월 AFP 통신에 빙하가 450헥타르(여의도 면적의 약 54% 크기)에서 겨우 2헥타르로 줄어들었다고 전했다. 2헥타르는 표준 축구장(0.714㏊) 크기로 따지만 역 2개에 해당한다. 이 대학의 루이스 다니엘 람비 생태학자는 가디언지에 빙하가 현재 그보다 더 줄어들었다고 말했다. 미 랑공우주국(나사·NASA)에 따르면 훔볼트 빙하는 1910년 10㎢의 면적에 걸쳐 있었다. 2018년 나사는 이 빙하 지역은 1%만 남아 있으며, 베네수엘라의 마지막 다년생 얼음인 훔볼트 빙하가 계속해서 후퇴하고 있나는 것은 베네수엘라에서 곧 빙하가 사라질 수 있음을 의미한다고 경고했다. 빙하로 인정받기 위해 필요한 최소 얼음 크기에 대한 세계 표준은 없지만, 미국 지질 조사국(US Geological Survey)은 일반적으로 인정되는 지침이 약 10헥타르라고 밝혔다. 2020년 발표된 한 연구는 훔볼트 빙하가 2015년과 2016년 사이에 10헥타르 이하로 줄어들었다고 지적했다. 하지만 NASA는 2018년에도 이를 베네수엘라 마지막 빙하로 간주했다. ICCI와 국제 통합 산악 개발 센터의 빙하학자인 제임스 커크햄 박사와 미리엄 잭슨 박사는 "빙하학자들은 빙하를 자체 무게로 인해 변형되는 얼음 덩어리로 인정한다"고 설명했다. 그들은 BBC와의 공동 성명에서 "빙하학자들은 종종 0.1km² [10헥타르]의 기준을 일반적인 정의로 사용하지만, 그 크기 이상의 얼음 덩어리라 할지라도 여전히 자체 무게로 인해 인식한다"고 말했다. 그들은 최근 몇 년 동안 훔볼트 빙하에 접근하는 데 문제가 있어, 이로 인해 측정값 공개가 지연되었을 가능성이 있다고 말했다. 유니버시티 칼리지 런던의 지구 시스템 과학 교수인 마크 마스린 교수는 "훔볼트 빙하와 같은 빙원(축구장 약 2개의 넓이)은 '빙하가 아니다'"라고 말했다. 그는 "빙하는 골짜기를 채우는 얼음이다. 이것이 빙하의 정의다. 따라서 저는 베네수엘라는 빙하가 전혀 없다고 말하고 싶다다"고 밝혔다. 열 담요로 빙하 보호 프로젝트 발표 지난해 12월 베네수엘라 정부는 해빙 과정을 막거나 역전시키기 위해 남은 얼음을 열 담요로 덮는다는 프로젝트를 발표했다. 그러나 스페인 신문 엘 파이스(El Pais)에 따르면 이러한 조치는 현지 기후 과학자들로부터 비판을 불러일으켰다. 그들은 덮개가 분해되면서 주변 서식지를 플라스틱 입자로 오염시킬 수 있다고 경고했다. 마스린 교수는 산악 빙하 손실은 "직접적으로 되돌릴 수 없는" 것이라고 말했다. 여름철을 견디기 위해서는 햇빛을 반사하고 주변 공기를 시원하게 유지할 수 있을 만큼 충분한 얼음이 필요하기 때문이다. 그는 "일단 빙하가 사라지면 햇빛이 땅을 가열하고 훨씬 더 따뜻하게 만들어 실제로 여름철에 얼음을 다시 형성할 가능성이 훨씬 낮아진다"라고 말했다. 베네수엘라 빙하 손실은 단순히 환경적 손실 그 이상을 의미한다. 빙하는 수력 발전, 관개 및 식수 공급을 포함해 지역 사회에 중요한 물의 공급원을 제공한다. 빙하가 사라지면 이러한 공동체는 물 부족과 가뭄에 더 취약해질 수 있다. 베네수엘라는 빙하 손실의 영향을 가장 먼저 경험하는 나라가 될 수 있지만 혼자가 아닐 것이다. 극한 기후 연구원인 막시밀리아노 헤레라(Maximiiliano Herrera)는 X에 빙하가 사라질 가능성이 있는 다음 국가는 인도네시아, 멕시코, 슬로베니아라고 적었다. 마슬린 교수는 이들 국가는 적도에 상대적으로 가깝고 저지대 산이 있어 만년설이 지구 온난화에 더 취약하기 때문에 "논리적으로 타당하다"고 말했다. 커크햄 박사와 잭슨 박사는 "상당한 지역 차이는 있지만 최신 예측에 따르면 배출 경로에 따라 2100년까지 전 세계 빙하의 20~80%가 손실될 것으로 나타났다"고 말했다. 그들은 "이 손실의 일부가 이미 고정되어 있다"고 하더라도 CO₂ 배출량을 빠르게 낮추면 다른 빙하 퇴적물을 절약할 수 있으며 "이는 생계와 에너지, 물 및 식량 안보에 막대한 이익을 가져다 줄 것"이라고 말했다. 멕시코 등 빙하 손실 위기 국가로 거론 다음은 빙하 손실로 인해 위협받는 다른 국가들이다. 인도네시아는 적도에 가까워 빙하가 상대적으로 낮은 고도에 위치한다. 이는 기후 변화로 인해 더욱 취약해질 수 있음을 의미한다. 멕시코는 19세기 이후 70% 이상의 빙하를 잃었다. 이 추세가 지속된다면 멕시코의 많은 산맥에서 빙하가 사라질 수 있다. 슬로베니아는 알프스 산맥에 위치한 작은 나라다. 이 나라는 빙하 손실로 인해 특히 심각한 영향을 받을 가능성이 높다. 빙하는 슬로베니아의 물 공급과 관광 산업에 중요한 역할을 한다. 빙하 손실을 막기 위해서는 지구 온난화를 늦추는 것이 필수적이다. 이를 위해서는 온실 가스 배출량을 줄이고 재생 가능한 에너지원으로 전환해야 한다. 개인과 기업, 정부는 모두 이러한 탄소 제로 운동에 참여해야 한다. 베네수엘라 빙하 손실은 우리에게 기후 변화의 심각성을 경고하는 신호다. 지금 행동하지 않으면 다른 많은 빙하와 그에 의존하는 공동체를 잃게 될 것이다.
- 생활경제
2024-05-10
"시각 민감도 검사만 제대로 해도 최대 12년 전에 치매 예측"

눈은 인간의 뇌 건강에 대해 많은 것을 알려준다. 시력 문제는 인지 저하의 가장 초기 징후일 수 있다. 최신 연구에 따르면 시각 민감도 상실 정도를 측정해 치매 진단 최대 12년 전에 이를 예측할 수 있는 것으로 나타났다고 컨버세이션이 전했다. 연구는 영국 노퍽에 거주하는 8623명의 건강한 사람들을 대상으로 수년 동안 추적 관찰됐다. 연구가 끝날 무렵 537명의 참가자가 치매에 걸렸다. 연구팀은 이들이 치매 진단을 받기 전에 어떤 일이 벌어졌는지를 추적했다. 연구 착수 당시 팀은 참가자들에게 시각 민감도 테스트를 받도록 요청했다. 움직이는 점들로 이루어진 필드에 삼각형이 형성되는 것을 보면 즉시 버튼을 누르는 테스트다. 녹내장 진단 시 받는 시야각 테스트와 같은 원리다. 치매에 걸린 사람은 걸리지 않은 사람에 비해 화면에서 이 삼각형을 보는 속도가 훨씬 느렸다. 치매를 일으키는 가장 흔한 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머병을 유발하는 독성 아밀로이드 플라크는 기억 기능보다 '먼저' 시신경과 연결되는 뇌 영역에 영향을 미칠 수 있다. 그렇기 때문에 시각 민감도 저하는 인지 저하의 초기 지표일 수 있다. 따라서 시력 검사를 통해 기억력 검사보다 먼저 치매를 발견할 수 있다는 것이다. 알츠하이머병에서 영향을 받는 시각 부문은 물체의 윤곽을 보는 능력(대조 민감도)과 특정 색상을 구별할 수 있는 능력(청록색 스펙트럼을 보는 능력은 치매 초기에 영향을 받음) 등 몇 가지가 있는데, 이들 능력의 감퇴는 사람들이 즉시 인식하지 못한다. 알츠하이머병의 중요한 또 다른 초기 징후는 산만한 자극이 더 쉽게 주의를 끄는 것처럼 보이는 안구 운동의 '억제 제어'의 결함이다. 알츠하이머 환자는 주의를 산만하게 하는 자극을 무시하는 데 문제가 있는 것으로 보이는데, 이는 안구 운동 조절 문제로 나타날 수 있다. 주의를 산만하게 하는 자극을 피하는 것이 더 어려워지면 운전 사고 등의 위험이 높아질 수 있다. 현재 러프버러 대학교에서 이를 연구하고 있다. 치매 환자가 새로운 사람의 얼굴을 시각적으로 정상인과 같이 처리하지 못하는 경향이 있다는 여러 증거가 있다. 즉, 그들은 대화 상대의 얼굴을 스캔하는 일반적인 패턴을 따르지 않는다. 건강한 사람의 경우 상대방의 얼굴을 볼 때 눈에서 코로, 다시 입으로 진행된다. 그 과정을 통해 얼굴을 각인하고 기억한다. 그러나 치매 환자들은 다르다. 치매 환자는 때로 길을 잃은 것처럼 보일 수 있는데, 이는 그들이 방금 만난 사람들의 얼굴을 포함해 주변 환경을 스캔하기 위해 의도적으로 눈을 움직이지 않기 때문이다. 시각적 민감도가 기억력과 관련이 있기 때문에, 연구팀은 현재 안구 운동을 더 많이 하는 것이 기억력 향상에 도움이 되는 지의 여부도 테스트하고 있다. 일부 과거 연구에서는 안구 운동이 기억력을 향상시킬 수 있다고 주장했다. 이는 TV를 더 많이 시청하고 책을 많이 읽는 사람들이 그렇지 않은 사람들보다 기억력이 더 좋고 치매 위험이 더 낮다는 사실을 뒷받침한다. TV를 보거나 책을 읽는 동안 우리의 눈은 페이지와 TV 화면 상하좌우로 움직인다. 다른 연구에서는 왼쪽에서 오른쪽으로, 그리고 오른쪽에서 왼쪽으로 빠르게 수행되는 안구 움직임(초당 2번의 안구 움직임)이 자서전적 기억(인생 이야기)을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 그러나 일부 연구에 따르면 안구 운동의 유익한 효과는 오른손잡이에게만 도움이 된다고 하지만 그 근거는 제시되지 않았다. 그러나 안구 운동을 이용한 고령자들의 기억 문제 치료는 아직 많이 이루어지지 않았다. 또한 안구 운동의 가능성에도 불구하고, 안구 운동 결함을 의료계에서 이용하는 것은 일반적이지 않다. 시선 추적 기술에 대한 접근도 비용이 많이 들고 사전 교육이 필요해 쉽지 않다. 저렴하고 사용하기 쉬운 안구 추적기가 등장할 때까지는 안구 운동을 초기 알츠하이머병의 진단 도구로 사용하는 것은 당분간 어려울 것이라는 지적이다.
- IT/바이오
2024-05-09
[우주의 속삭임(5)] '지구의 쌍둥이' 금성에서 물이 사라진 이유는?

행성을 연구하는 콜로라도대학 볼더 캠퍼스(University of Colorado Boulder)의 과학자들이 뜨겁고 사람이 살 수 없는 지구의 이웃 금성이 건조해진 이유를 밝혀 냈다고 PHYS가 보도했다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용해 행성 대기의 수소 원자가 ‘해리성 재결합(dissociative recombination)’이라고 알려진 화학반응을 통해 우주로 수분을 날려버렸다는 사실을 발견했다. 이로 인해 금성은 과거의 추정치에 비해 매일 약 두 배의 물을 잃게 됐다고 한다. ‘해리’는 전자의 충돌에 의해 분자가 작게 분해되는 현상이며 해리성 재결합은 그 역작용을 말한다. 이번 연구 결과로 은하계 전역의 수많은 행성에서 물이 어떤 현상을 일으키는지 설명할 수 있다는 평가다. 이 연구 결과는 최신 '네이처' 저널에 발표됐다. 지구상의 모든 물을 토스트에 잼을 바르듯 지구 전체에 뿌리면 약 3km 깊이의 물 층이 생긴다. 같은 방식을 금성에 적용하면 금성은 발가락이 젖을 정도인 3cm 정도가 된다. 연구팀원이었던 대기 및 우주 물리학 연구소(LASP) 연구원 마이클 채핀 박사에 따르면 금성은 크기와 질량이 지구와 같지만, 물은 지구보다 10만 배 적다고 한다. 연구팀은 컴퓨터 모델을 사용해 금성을 거대한 화학 실험실로 가정하고 행성의 소용돌이치는 대기에서 발생하는 다양한 반응을 관측했다. 관측에서 금성 대기층에 있는 HCO+(수소, 탄소, 산소 각각의 원자 하나로 구성된 이온)라는 분자가 금성의 물 상실의 원인일 수 있다는 결과가 나왔다. 연구팀원인 LASP 에린 캔지 박사는 ”이번 발견을 통해 한때 지구와 거의 동일한 것으로 보였던 금성이 오늘날 이처럼 마른 이유에 대한 새로운 힌트를 제시했다“고 말했다. 캔지는 금성이 과거에도 사막이었던 것은 아니라고 지적했다. 과학자들은 수십억 년 전 금성이 형성될 때 금성에도 지구만큼 많은 물이 있었을 것으로 추정하고 있다. 그러나 어느 순간 재앙이 닥쳤다. 금성 대기의 이산화탄소 구름은 태양계에서 가장 강력한 온실효과를 일으켰고, 결국 표면 온도를 섭씨 480도까지 올렸다. 그 과정에서 금성의 모든 물은 증발했고 대부분 우주로 날아갔다. 그러나 당시의 증발은 금성이 오늘날처럼 완전히 건조한 이유나 계속해서 우주로 물을 상실하는 이유는 설명해 주지 못한다. 물병에 담긴 물을 버려도 여전히 일부 물기는 남아 있는데, 금성의 경우 지금은 남은 물방울도 거의 모두 사라졌다. 새로운 연구에 따르면 그 범인은 바로 HCO+라는 것이다. 연구팀은 금성의 상층 대기에서 물이 이산화탄소와 혼합되어 HCO+ 분자를 형성한다고 설명했다. 이전 연구에서도 연구원들은 HCO+가 화성이 많은 양의 물을 잃는 원인일 수 있다고 발표한 바 있다. 금성에서 HCO+는 대기에서 지속적으로 생성되지만, 오랫동안 잔존하지 못한다. 대기 중의 전자는 이러한 HCO+ 이온을 찾아 재결합하여 원자들을 분리한다. 그 과정에서 수소 원자는 우주로 빠르게 빠져나갈 가능성이 높아진다. 즉, 금성에서 물의 두 가지 구성 요소인 수소와 산소 중 하나인 수소를 빼앗아 가는 것이다. 물이 줄어들 수밖에 없는 상황이다. 연구팀은 금성의 건조 상태를 확실하게 설명할 수 있는 유일한 방법은 금성이 대기에 예상보다 많은 양의 HCO+를 보유하고 있는지의 여부라고 판단한다. 아직 금성 주변에서 HCO+의 양을 관측한 사례는 없다. 이번 연구 결과가 사실임이 증명되려면 HCO+가 실제로 금성 대기에서 가장 풍부한 이온이라는 것을 증명하는 것이라고 채핀은 말했다. 화성으로 향했던 우주 미션은 또 다른 변화를 맞이하고 있다. 최근 몇 년 동안 점점 더 많은 우주 프로젝트가 금성을 목표로 하고 있다. 나사(NASA)가 계획한 비활성 가스, 화학 및 이미징에 대한 금성 대기 조사(다빈치, DAVINCI) 임무는 탐사선을 금성의 대기를 통해 금성 표면에 착륙시키는 것이다. 캔지는 "금성에 대한 프로젝트는 많지 않았지만 새로 계획된 임무들은 수십 년의 경험을 활용해 극한의 행성 대기, 진화 및 생명체 거주 가능성을 탐구할 것”이라고 기대했다.
- IT/바이오
2024-05-08
향유고래, 음성 알파벳 발견⋯인간 언어와 유사한 신호로 의사소통

과학자들이 인공지능(AI)에 사용되는 머신러닝 기술을 통해 향유고래(sperm whale)의 의사소통 과정을 일부 밝혀냈다. 미국 매사추세츠공대(MIT) 컴퓨터 과학 및 인공지능 연구소(CSAIL)와 국제 향유고래 언어 연구 덴체인 프로젝트 CETI(Cetacean Translation Initiative)의 연구원들은 최근 알고리즘을 사용해 '향유고래 음성 알파벳'을 해독함으로써 인간의 음성학 및 다른 동물 종의 의사소통 시스템과 유사한 향유고래 의사소통의 정교한 구조를 밝혀냈다고 MIT뉴스와 테크크런치 등 다수 외신이 7일(이하 현지시간) 보도했다. 향유고래는 이빨고래 중에서 가장 큰 종으로 몸길이는 수컷 17~21m, 암컷 18m에 달하며 몸무게는 수컷 35~74t, 암컷 20~36t이다. 머리에 밀랍으로 가득찬 경랍기관이 있으며 거대한 사각형 머리가 특징이다. 제이컵 앤드리아 교수팀은 7일 과학 저널 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에서 카리브해에 서식하는 향유고래의 소리를 분석, 짧은 클릭 소리인 코다(coda, 악곡 종결부)가 대화와 맥락에 따라 구조가 크게 달라지는 것을 발견했다고 밝혔다. 이 연구는 다양한 언어적 기능을 수행하는 일련의 클릭음인 코다에 대해 다룬다. 도미니카 향유고래 프로젝트를 통해 관찰된 동부 카리브해 향유고래과에서 수집된 약 9000개의 코다는 이 생물의 복잡한 의사소통 시스템을 밝혀내는 데 중요한 출발점이었다. 연구팀은 지난해 6월 세상을 떠난 선구적인 해양 생물학자 로저 페인의 연구를 참고했다. 페인의 가장 영향력 있는 연구는 혹등고래의 노래에 관한 것이었다. 페인은 1971년 과학 기사인 '혹등고래의 노래'에서 고래가 노래하는 방법을 기록했다. 그의 작업은 나중에 '고래 구하기' 운동을 촉진했다. 연구팀은 카리브해 동부의 작은 섬 도미니카 해안에서 연구원 셰인 게로가 수집한 8719개의 향유고래 코다 데이터 세트를 분석하기 위해 머신러닝 솔루션을 배포했다. 이들은 연구자들이 '리듬', '템포', '루바토', '장식'이라고 부르는 다양한 요소가 상호 작용하여 구별 가능한 방대한 코다를 형성하는 '향유고래 음성 알파벳'이라는 것을 발견했다. 연구팀은" 향유고래가 다양한 클릭 소리와 리듬을 만들고 이를 조합, 변조할 수 있다"며 "이를 활용한 의사소통 체계가 이전에 생각했던 것보다 더 복잡하고 정보전달 능력도 뛰어난 것으로 나타났다"고 말했다. 이 실험은 동부 카리브해의 고래류에 부착된 음향 바이오 로깅 태그(특히 'D-태그'라고 불리는)를 사용하여 수행됐다. 이 태그는 고래의 발성 패턴의 복잡한 세부 사항을 포착했다. 새로운 시각화 및 데이터 분석 기술을 개발함으로써 CSAIL 연구진은 향유고래 개체가 같은 코다를 반복하는 것뿐만 아니라 오랫동안 다양한 코다 패턴을 낼 수 있다는 사실을 발견했다. 연구팀은 향유고래는 클릭 소리 중 코다로 불리는 부분을 통해 자기 신원을 알리는 것으로 밝혀졌지만 의사소통 시스템에 대해서는 밝혀진 게 거의 없다고 말했다. 이들은 이 연구에서 향유고래 자료가 가장 많은 도미니카 향유고래 프로젝트(Dominica Sperm Whale Project) 데이터 가운데 카리브해 동부에 서식하는 향유고래 60여 마리가 다른 개체와 사이에서 내는 소리를 녹음한 데이터를 분석했다. 이 과정에서 향유고래가 다양한 클릭 소리와 리듬을 만들고 이를 조합, 변조할 수 있으며, 클릭 소리 순서의 구조와 조합이 개체 간 대화 맥락에 따라 달라진다는 사실을 발견했다. 다니엘라 루스(Daniela Rus) CSAIL의 책임자이자 MIT의 전기공학 및 컴퓨터과학(EECS) 교수는 "우리는 기존의 실측 데이터 없이 향유고래 통신의 신비를 해독하기 위해 미지의 세계로 모험을 떠난다"라고 말했다. 루스 교수는 "머신러닝을 사용하는 것은 고래의 통신 특징을 파악하고 다음에 무엇을 말할지 예측하는 데 중요하다. 우리의 연구 결과는 구조화된 정보 콘텐츠가 존재한다는 것을 나타내며, 복잡한 의사소통은 인간에게만 있다는 많은 언어학자들의 통념에 도전하는 것이다. 이는 다른 종들도 지금까지 밝혀지지 않은 수준의 의사소통 복잡성을 가지고 있으며, 행동과 깊은 관련이 있음을 보여주는 한 걸음이다라고 말했다. 그는 이어 "우리의 다음 단계는 이러한 커뮤니케이션의 의미를 해독하고 말하는 내용과 집단 행동 사이의 사회적 수준의 상관관계를 탐구하는 것"이라고 덧붙였다.
- IT/바이오
2024-05-08
[신소재 신기술(44)] 혈액뇌장벽 관통 나노입자 개발

혈액 뇌 장벽을 뚫는 나노입자가 개발돼 유방암과 뇌 전이 치료의 새로운 가능성을 열었다. 미국 마이애미 대학교 밀러 의과대학 실베스터 종합 암 센터의 연구원들은 혈액뇌장벽을 관통할 수 있는 나노입자를 개발했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 6일(현지시간) 보도했다. 연구원들의 목표는 한 번의 치료로 원발성 유방암 종양과 뇌 전이를 죽이는 것이다. 이 연구는 실험실 연구에서 유방암과 뇌종양을 줄일 수 있음을 보여준다. 이차 종양이라고 불리는 '뇌 전이'는 유방암, 폐암, 대장암과 같은 고형 종양에서 가장 흔하게 발생하며 예후가 좋지 않은 경우가 많다. 암이 뇌에 침범하면 뇌와 신체의 나머지 부분을 분리하는 거의 뚫을 수 없는 막인 혈액 뇌 장벽으로 인해 치료가 어려울 수 있다. 이 연구를 주도한 실베스터의 생화학 및 분자생물학 부교수이자 기술 및 혁신 부책임자인 샨타 다르 박사는 연구팀이 개발한 나노 입자가 향후 원발 종양을 동시에 치료하는 추가적인 이점과 함께 전이를 치료하는 데 사용될 수 있다고 말했다. 다르 박사는 이번 논문의 시니어 저자이기도 하다. 이 연구 논문은 지난 5월 6일 미국 국립과학원 회보에 게재됐다. 연구팀은 전임상 연구에서 세포의 에너지 생산 중심인 미토콘드리아를 표적으로 하는 두 가지 전구 약물을 입자에 탑재해 유방암과 뇌종양을 축소할 수 있음을 보여주었다. 다르 박사는 "저는 항상 나노 의학이 미래라고 말한다. 물론 우리는 이미 그 미래에 와 있다"며 나노 입자를 제형에 사용하는 상용화된 코로나19 백신을 언급했다. 그러면서 "나노 의학은 암 치료제의 미래이기도 하다"라고 덧붙였다. 이 새로운 방법은 다르 연구팀이 이전에 개발한 생분해성 폴리머로 만든 나노 입자와 암의 에너지원을 겨냥하여 연구실에서 개발한 두 가지 약물을 결합해서 사용한다. 암세포는 건강한 세포와 다른 형태의 신진대사를 하는 경우가 많기 때문에 대사를 억제하면 다른 조직을 해치지 않고 종양을 죽이는 효과적인 방법이 될 수 있다. 이러한 약물 중 하나는 고전적인 화학 요법 약물인 시스플라틴의 변형 버전으로, 빠르게 성장하는 세포의 DNA를 손상시켜 암세포의 성장을 효과적으로 중단시킴으로써 암세포를 죽인다. 그러나 종양 세포는 DNA를 복구해 때때로 시스플라틴 내성을 일으킬 수 있다. 다르 박사팀은 약물의 표적을 염색체와 게놈을 구성하는 DNA인 핵 DNA에서 미토콘드리아 DNA로 바꾸도록 수정했다. 미토콘드리아는 세포의 에너지원이며 훨씬 작은 자체 게놈을 포함하고 있으며, 암 치료 목적상 중요한 것은 큰 게놈과 동일한 DNA 복구 메커니즘을 가지고 있지 않다는 점이다. 암세포는 성장과 증식을 유지하기 위해 다양한 에너지원을 전환할 수 있기 때문에 연구팀은 산화적 인산화로 알려진 에너지 생성 과정을 공격하는 변형 시스플라틴을 키나아제로 알려진 미토콘드리아 단백질을 표적으로 하고 다른 종류의 에너지 생성인 해당 작용을 억제하는 또 다른 약물인 Mito-DCA와 결합하여 개발했다. 다르 박사는 뇌에 접근할 수 있는 나노입자를 개발하는 것은 먼 길이라고 말했다. 그녀는 평생 동안 나노 입자를 연구해 왔으며, 다양한 형태의 폴리머를 연구하는 이전 프로젝트에서, 전임상 연구에서 일부 나노 입자가 뇌에 도달하는 것을 발견했다. 다르의 연구팀은 이러한 폴리머를 더욱 연마하여 혈액-뇌 장벽과 미토콘드리아의 외막을 모두 통과할 수 있는 나노 입자를 개발했다. 다르 박사는 "이 사실을 알아내기까지 많은 우여곡절이 있었으며, 이 입자가 혈액뇌장벽을 통과하는 메커니즘을 이해하기 위해 여전히 노력하고 있다"고 말했다. 그런 다음 연구팀은 전임상 연구에서 특수 약물이 탑재된 나노 입자를 테스트한 결과 유방 종양과 뇌에 종양을 형성하기 위해 주입된 유방암 세포를 모두 축소시키는 효과가 있다는 사실을 발견했다. 나노 입자-약물 조합은 또한 실험실 연구에서 무독성이며 생존 기간을 크게 연장하는 것으로 나타났다. 연구팀은 향후 환자 유래 암세포를 사용해 인간의 뇌 전이를 더 가깝게 재현하기 위해 실험실에서 이 방법을 테스트할 계획이다. 또한 특히 공격적인 뇌암인 교모세포종의 실험실 모델에서 이 약물을 테스트할 예정이다. 다르 박사의 연구실에서 근무하는 마이애미 대학교 박사 과정 학생이자 이번 연구의 공동 제1저자인 아카시 아쇼칸은 "저는 고분자 화학에 관심이 많고, 이를 의료 목적으로 사용하는 것이 정말 매력적이다"라고 말했다.
- 포커스온
2024-05-08
일론 머스크 "잔인한 AI 막고 인류에게 유익하게 개발해야"

일론 머스크 테슬라와 스페이스X 최고경영자(CEO)가 인공지능(AI)의 미래 위험성을 경고하며 인류에게 유익한 방식으로 AI 개발할 필요성을 강조했다. 머스크는 6일(현지시간) 미국 로스앤젤레스(LA)에서 열린 제27회 밀컨 글로벌 콘퍼런스에서 마이클 밀컨 회장과 대담을 통해 이 주제에 대해 발언하며 "생물학적 지능의 비중이 점차 줄어들고, 거의 모든 지능이 디지털 형태로 전환될 것"이라고 전망했다. AI, 인류에게 유익한 방식으로 구축해야 이날 머스크는 AI가 잔인해지지 않도록 하는 것이 중요하다고 거듭 강조했다. 그는 "(인간의) 생물학적(biological) 지능의 비중은 갈수록 점점 작아지고 있다"며 "결국은 생물학적인 지능의 비율은 1% 미만이 되고, 거의 모든 지능은 디지털이 될 것"이라고 내다봤다. 머스크는 "그렇다면 AI가 우리에게 어떤 역할을 할 수 있을까? 모르겠다"며 우려했다. 다만 그는 "우리는 AI가 잔인하기를 원하지는 않는다"며 "그래서 나는 우리가 AI를 인류에게 유익한 방식으로 구축하는 것이 매우 중요하다고 생각한다"고 말했다. 이어 "AI는 가장 진실을 추구해야 하며 사실이 아닌 것을 말하도록 가르쳐서는 안 된다고 덧붙였다. 그는 정치적으로 올바르지 않더라도 진실이라고 믿는 것을 말해야 한다"고 밝혔다. 머스크는 영화 '2001 스페이스 오디세이'(1968)에서 인공지능 컴퓨터 할(HAL)이 우주비행사들을 죽인 이유를 거론하며, "HAL이 거짓말을 강요당했기 때문"이라고 설명했다. 그는 "우리는 AI에게 거짓말을 하게 만들어서는 안 된다"고 거듭 강조했다. AI가 우주 탐사에 얼마나 도움이 될 수 있는지에 대한 질문에 머스크는 "우주 탐사는 AI가 거의 활용되지 않는 분야 중 하나"라며, "스페이스X는 기본적으로 AI를 사용하지 않고 있으며, AI 사용에 반대하는 것이 아니라 아직 적절한 사용처를 찾지 못했다"고 답했다. 머스크는 스페이스X를 통해 화성 탐사용 우주선 개발을 진행 중이다. 그는 인류가 지구 외 다른 행성에서 거주하는 다중 행성(multiplanetary) 문명을 형성해야 한다고 주장했다. 머스크는 "우리 은하계의 어떤 문명이 백만 년 동안 지속될 수 있다면, 광속보다 훨씬 낮은 속도로도 은하 전체를 탐험하고 식민지화할 수 있을 것"이라고 설명하며, "지금까지 외계인의 증거가 없다는 사실은 모든 문명이 위태롭고 희귀하다는 것을 의미할 수 있다"고 말했다. 이어 그는 "인류 문명을 광활한 어둠 속의 작은 촛불로 보고, 다중 행성 문명을 이루지 못하면 결국 공룡처럼 자멸하거나 운석 등 대규모 재난에 의해 멸망할 위험이 있다"고 경고했다. 정부 규제 비판과 출산 장려 머스크는 이날 정부 규제에 대한 비판의 목소리를 높였다. 그는 "사람은 죽지만, 법규는 영원히 지속될 수 있다"며 "시간이 지남에 따라 법과 규정이 점점 더 많아지고 규제 기관이 늘어나 결국 모든 것이 불법이 될 수 있다"고 지적했다. 그는 더 나아가 "역사적으로 규제를 제거하는 주된 방법은 전쟁이었지만, 이제는 전쟁을 원하지 않기 때문에 법과 규제를 적극적으로 청산하는 프로세스가 필요하다"고 주장했다. 머스크는 또한 문명의 지속 가능성에 대한 걱정을 표현하며, 특히 저출산 문제를 지적했다. 그는 "저출산은 문명의 지속 가능성에 큰 위협이 될 수 있으며, 이 추세가 계속된다면 문명은 폭발적으로 멸망하기보다는 점차 쇠퇴해 갈 것"이라고 경고했다. 밀컨 연구소의 회장은 머스크의 주장에 동의하며, 한국의 출산율이 과거 6명에서 현재는 0.72명으로 급격히 감소한 사례를 언급하며 이 문제의 심각성을 강조했다. 미국의 이민 정책에 대해서는 강경한 입장을 표명했다. 그는 "합법적 이민 절차가 길고 복잡하며, 친구 중에는 아직 영주권을 받지 못한 사람들도 있다"고 언급했다. 그러면서 "미국 남쪽 국경을 넘는 것은 상대적으로 쉬워, 직접 국경을 방문해 그 상황을 목격했다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-05-07
2027년 생성형 AI 기술 창출 법조 시장 500억 달러 규모

챗GPT를 비롯한 생성형 AI가 전 산업 영역과 생활까지 급속히 확산되면서 법조 분야에도 큰 시장을 형성할 것이라는 보고서가 발간돼 주목된다. 분석 회사인 가트너에 따르면 생성형 AI의 급속한 채용으로 오는 2027년까지 AI가 만들어 내는 글로벌 법률 시장 가치가 500억 달러(약 67조 8750억원)에 이를 것으로 예상된다고 디지털 데이터 분석 미디어 CDO트렌드가 전했다. 법률 부문은 최근 기술 중심의 효율성을 추구하고 있다. 이에 따라 가장 먼저 지출 관리, 전자 청구서, 계약 수명주기 관리, 법적 문제 관리 및 처리 부문이 크게 성장하면서 시장 확대를 주도할 것으로 보인다. 가트너 보고서에 따르면 생성형 AI를 이러한 애플리케이션에 통합하면 법률 부문에서의 구매 및 채택이 가속화될 것으로 예상된다. 가트너의 법률, 위험 및 규정 부문 연구 책임자인 크리스 오디트는 "생성형 AI는 법률 분야에 더 많은 자동화를 제공할 수 있는 엄청난 가능성을 갖고 있다"라고 말했다. 그는 "생성형 AI 기술 개발 가속화는 물론 오픈AI의 챗GPT 및 구글 바드 등 소비자 대응 플랫폼의 확산으로 인해 법률에서의 사용 사례가 빠르게 증가하고, 결과적으로 법률에서 활용할 도구의 개발과 애플리케이션 수가 증가하는 시장 조건이 조성될 것"이라고 밝혔다. 생성형 AI는 법무 영역에서 수임료를 비롯한 지불 구조를 획기적으로 바꿀 힘을 갖고 있다. 예를 들어, 법무와 관련된 여러 업무가 부분적으로라도 AI로 생성될 경우, 지불이 청구되는 시간의 산정을 계산하고 추적하는 것이 어려워진다. 또 업무 수행에 필요한 법률 서비스 포트폴리오, 사내 및 외부 변호사 비용, 일반 변호사와 전문 변호사의 비율, 사내 인력 요구 사항 모두에 생성형 AI 플랫폼이 성공적으로 접목되도록 하려면 큰 변화가 필요할 수 있다. 오디트는 "새로운 기술은 법률 조직이 비즈니스를 수행하는 방식을 근본적으로 바꿀 수 있으며, 생성형 AI는 이를 수행할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있다"고 말했다. 법조계 리더는 비즈니스 요구 사항을 충족하고 향후 예산 압박을 피하기 위해 새롭고 발전하는 법률 기술을 채택하는 것을 적극 검토해야 한다. 오디트는 "다양한 산업계 비즈니스에서 AI를 적용한 자동화를 추구하고 있고 법률 부문도 예외는 아니다. 법조계에서 다양한 업무에 이를 적용하지 않으면 경쟁에서 밀릴 수 있다“고 지적했다. 변호사의 변론이나 판사의 판결, 검사의 기소 등에 기계학습을 적용한 생성형 AI 활용도 폭 넓게 논의되고 있다. 그러나 아직 여기까지는 시기상조라는 의견이 다수다. 이해관계가 복잡하게 얽혀있는 데다 양형을 로봇에게 맡길 수 없다는 윤리적인 논란도 있기 때문이다. 다만 보조 기능으로서 생성형 AI를 활용할 시기는 점차 도래하고 있다는 진단이다.
- IT/바이오
2024-05-07
[먹을까? 말까?(11)] 생강, 항산화와 항염증 효과⋯혈액 응고 방해

생강이 혈액 응고를 방해하는 효과가 있는 것으로 나타났다. 생강은 알싸한 매운 맛과 톡 쏘는 향이 특징이다. 생강은 생선의 비린내와 돼지고기나 닭고기 등의 잡내를 잡아 준다. 또한 각종 음식에 풍미를 더해 주고 향신료, 약재 등 다양한 용도로 사용되는 다재다능한 식재료다. 아시아가 원산인 다년생 초본인 생강은 땅속 줄기를 이용해 식용이나 약용으로 재배한다. 생강의 땅속 줄기는 괴경으로 불리며 식용이나 약용으로 사용된다. 생강은 차로 마시거나 수정과, 쿠키나 케이크, 푸딩과 같은 디저트에도 사용된다. 땅속 줄기 뿐만 아니라 초록색의 생강 잎은 차나 양념으로 사용된다. 또한 생강은 항산화 및 항염증 효과가 있다. 생강은 3000년 이상 여러 나라의 전통 의학에서 두통, 메스꺼움, 구토, 생리통, 설사, 감기 등을 치료하는 데 사용되어 왔다. 최근 연구에 따르면 생강은 콜레스테롤과 혈압을 낮추고 혈당을 조절하여 심장을 보호하는 데 도움이 될 수 있다고 한다. 그러나 생강 섭취가 오히려 혈압이나 혈당 강하제, 항부정맥제 등의 약효를 방해하는 것으로 나타났다. 생강은 특정 약물과 상호작용할 수 있으며, 혈압이나 혈당 강하제를 복용 중이라면 생강 섭취에 특히 주의해야 한다. 생강은 혈액 희석 효과가 있어, 혈액 응고 과정을 방해할 수 있기 때문에 수술 환자 등에게는 권하지 않는다. 이팅웰이 소개한 건강 전문가들이 말하는 '생강이 약물에 영향을 미치는 4가지 방법'을 정리했다. 1. 혈액 희석제 생강에 함유된 항산화 화합물(진저롤, 쇼가올, 징기베렌, 비사보렌)은 생강의 향을 내는 성분으로 혈액 희석 효과도 있다. 미네소타 대학교 의료 센터의 임상 약사인 하비 응고-해밀턴 약학 박사(RPh)는 이러한 화합물은 트롬복산이라는 물질을 방해할 수 있다고 설명했다. 응고-해밀턴 박사는 "트롬복산은 혈소판이라고 하는 작은 혈액 세포에서 생성된다. 출혈이 발생하면 트롬복산은 혈소판이 서로 뭉쳐서 부상 부위에 혈전을 형성하도록 유도한다"고 설명했다. 이 물질은 또한 혈관을 수축시켜 부상 부위로 가는 혈류를 감소시킨다. 생강의 항산화 화합물은 트롬복산을 방해해 자연적인 혈액 응고 과정을 방해할 수 있으므로 출혈의 위험이 증가한다. 즉, 생강과 생강 보충제는 혈액 희석 효과가 있을 수 있으며 와파린(쿠마딘), 아스피린, 클로피도그렐(플라빅스), 리바록사반(자렐토)과 같은 혈액 희석제와 함께 복용하면 출혈 위험이 높아질 수 있다. 2. 당뇨병 치료제 생강은 제2형 당뇨병 환자의 공복 혈당 수치를 낮추고 인슐린 감수성과 A1C 수치를 개선하는 것으로 보고됐다. 하지만 이미 메트포르민이나 인슐린과 같은 혈당 강하제를 복용 중인 경우 생강을 추가하면 혈당 수치가 더 낮아질 수 있다. 응고-해밀턴 박사는 생강에 존재하는 화합물이 탄수화물 분해를 담당하는 효소를 방해해 당뇨병 약물의 효과를 악화시킬 수 있다고 말했다. 아울러 생강을 과도하게 섭취하면 저혈당을 유발할 수 있다. 3. 항부정맥제 응고-해밀턴 박사는 부정맥이 있거나 비정상적인 심장 박동이 있는 경우 생강이 아미오다론(파세론, 코다론)과 같은 항부정맥제와 상호작용할 수 있다고 말했다. 심장 세포에는 심장의 수축 능력을 지원하는 칼슘 채널이 있다. 생강에 존재하는 화합물은 칼슘이 심장 세포로 들어가는 것을 차단해 잠재적으로 혈압을 낮출 수 있다. 4. 혈압 약물 생강은 혈압 약물의 효과를 향상시킬 수 있다. 반면, 생강은 체내 혈압과 체액 수치를 조절하는 호르몬인 안지오텐신을 방해할 수 있다. 장기적으로는 혈관을 이완시켜 저혈압을 유발할 수 있다. 생강 1일 섭취량은? 생강은 위에서 언급한 약물과 상호 작용할 뿐만 아니라, 함께 복용하면 약물의 효과를 증폭시킬 수 있다. 따라서 생강을 먹거나 생강 보충제를 약물과 함께 복용한 뒤 발한(땀이 분비되는 현상), 떨림, 긴장, 불안, 현기증과 같은 부작용이 나타나면 즉시 의사의 도움을 받아야 한다. 그렇다면 하루에 생강을 얼마나 섭취하는 것이 안전할까. 식품 영양 관련 기업 엔타이어리 너리시드(EntirelyNourished)의 예방 심장학 영양사인 미셸 루텐스타인(Michele Routhenstein, M.S., RD, CDCES)은 생강을 소량 함유한 식품을 섭취하는 것은 일반적으로 안전하며 심각한 약물 상호작용을 일으킬 가능성은 거의 없다고 말했다. 기저 질환이 없는 한, 천연 생강 뿌리를 매일 최대 4g까지 섭취하는 것은 안전한 것으로 간주된다. 루텐스타인은 "이 양은 가루 생강 2티스푼 또는 강판에 간 생강 4티스푼에 해당하는 양"이라고 말했다. 그러나 응고-해밀턴 박사는 생강 뿌리를 다량 섭취하면 메스꺼움, 경련, 복부 팽만감, 설사, 속쓰림, 입이나 목의 자극을 유발하여 위장 시스템을 자극할 수 있다고 말했다. 피드몬트 헬스케어(Piedmont Healthcare)의 임상 영양사 메건 허프(Megan Huff, RDN)는 천연 생강은 초밥이나 포크볼에 곁들이거나 요리할 때 가루 생강을 사용하는 등 적당히 섭취하는 것이 가장 좋다고 말했다. 앞에서 거론한 약물을 복용하고 있는 경우, 특히 생강 보충제를 함께 복용하려는 경우 자신에게 적합한 생강의 양이 얼마인지 의사와 상담하는 것이 좋다. 허프는 "건강 상태와 복용 중인 약물에 따라 개인마다 (생강 보충제) 복용량이 다를 수 있다"고 말했다. 생강 보충제를 피해야 하는 경우 생강 알레르기가 있거나, 출혈 장애, 수술 중인 사람은 생강 보충제를 피해야 한다. 또한 위장이 민감하거나 소화기 질환을 앓은 적이 있는 경우에도 생강 보충제를 제한하는 것이 좋다. 생강에는 혈액 희석 성분이 있으므로 출혈 장애가 있거나 혈액 희석제를 복용 중인 경우 의사와 상의해야 한다. 생강과 같은 특정 식이 보충제는 수술 전, 수술 중, 수술 후에 사용되는 마취제 및 약물과 상호작용할 수 있으므로 의사가 수술 예정일 2~3주 전에 생강 보충제 복용을 중단할 것을 권고할 수 있다. 생강 보충제는 어린이에 대한 안전성과 효과에 대한 연구가 제한적이므로 어린이에게 권장되지 않는다.
- 생활경제
2024-05-07
[기후의 역습(1)] 남극 얼음에 거대한 구멍 뚫린 이유, 50년 만에 규명

남극 웨들해(Antarctic Weddell Sea)의 해빙에는 때로 거대한 구멍이 만들어지거나 틈이 벌어져 어둡고 차가운 바닷물이 드러난다. 이 구멍을 폴리냐(Polynyas)라고 부른다. 웨들해 근처에는 깊이 1000m에 달하는 물에 잠긴 봉우리 모드 라이즈(Maud Rise)가 있다. 지난 1974년 이 근처에서 폴리냐가 처음 발견됐다. 그래서 이 폴리냐는 ‘모드 라이즈 폴리냐’라고 명명됐다. 모드 라이즈 폴리냐가 어떻게 생성됐는지는 수수께끼였다. 구멍이 매년 드러나지 않기 때문에 과학자들은 구멍을 생성하는 데 필요한 특정 조건을 파악하기 어려웠던 것이다. 수십 년 동안의 연구 결과 마침내 그 퍼즐의 마지막 조각이 맞춰졌다고 과학전문 매체 사이언스얼러트가 전했다. 모드 라이즈 폴라냐는 2016년과 2017년에 다시 나타났다. 이 시기 이후 몇 년 동안 과학자들의 궁금증에 대한 실마리가 나타났다. 위성 이미지, 부유하는 관측기구, 센서가 장착된 물개, 컴퓨터 모델링 등을 조합해 여러 단서가 도출됐던 것이다. 그 중 결정적인 것은 바람이 끌어당기는 해류가 형성하는 에크만 나선(Ekman spiral)이라는 현상이다. 바람이 일정한 방향으로 계속 불면 표면 해수는 일정한 각도로 움직이고, 해수의 움직임은 아래로 전달돼 하층 해수를 이동시킨다. 위와 아래의 흐름이 다르기 때문에 위에서 내려다 보면 흐름이 나선형을 보인다. 이를 에크만 나선이라고 하며, 그 해류의 흐름을 에크만 수송이라 부른다. 해수의 흐름과 용승(에크만 수송으로 표층에서 발산하는 해수를 채우기 위해 하층에서 상층으로 해수가 이동하는 현상) 등에 지대한 영향을 미친다. 폴리냐는 해안 가까이에서는 흔히 볼 수 있는 현상이며, 물개나 고래와 같은 해양 포유류가 숨을 쉬기 위한 창문으로도 사용된다. 그러나 바다로부터 멀리 떨어질수록 보기 힘들다. 모드 라이즈 폴리냐 얼음 구멍은 반세기 전 위성 이미지에서 처음 발견됐다. 1974년 첫 발견 당시에는 구멍의 사이즈가 뉴질랜드와 맞먹을 정도였다. 1975년과 1976년에도 보였지만, 그 이후에는 거의 발견되지 않았다. 그러다가 2016년과 2017년 웨들해 주변에서 다시 강하게 나타났던 것. 2017년의 모드 라이즈 폴리냐는 1970년대 이후 가장 크고 오래 지속된 사례였다. 당연히 과학자들의 관심을 끌었고 연구 대상이 됐다. 연구 결과 한 가지 주요인은 2016년과 2017년에 특히 강했던 웨들해 주변의 순환 해류였다. 그 결과 따뜻하고 특히 염도가 높은 물이 용승했다는 것이다. 연구팀의 스웨덴 예테보리 대학 해양학자 파비앙 로케는 용승은 해빙이 어떻게 녹을 수 있는지를 설명해 준다고 설명한다. 해빙이 녹으면 표면의 물은 신선해지기 때문에, 폴리냐가 지속되기 위해서는 어딘가에서 추가로 소금이 유입되어야 한다는 것이다. 용승이 일어나게 된 원인이 여기에서 설명이 된다. 소금은 물의 빙점을 크게 낮춘다. 따라서 폴리냐의 바닷물이 특히 염도가 높으면 구멍의 지속적으로 유지되는 것이 설명된다. 그래서 팀은 데이터와 바다의 계산 모델을 다시 살펴보고 추가 소금이 어디서 왔는지 알아냈다. 연구팀은 웨들 해류가 모드 라이즈 주위를 흐르면서 생성된 난류 소용돌이가 모드 라이즈의 상층부까지 운반해 준다는 것을 확인했다. 여기에서 에크만 운송이 이어진다. 에크만 운송은 바람이 바다 표면 위로 불어 항력을 생성할 때 발생한다. 물은 옆으로 방향이 바뀌어 나사처럼 나선형을 만든다. 물의 최상층이 바람에 의해 발산하게 되고 그 자리를 대체하기 위해 아래에서 물이 올라오게 된다. 염도가 높은 물의 용승이다. 모드 라이즈 폴리냐는 용승으로 솟아오르는 물이 모드 라이즈 주변에 떠다니는 소금을 축적함으로써 빙점을 낮추고 구멍이 얼어붙는 것을 방지한다. 이 해답은 과학자들이 기후 변화에 대한 심각한 우려 사항인 남극 해빙에 어떤 일이 일어날지 예측하는 데 도움이 될 수 있다. 기후학자들은 이미 남극의 겨울 바람이 더 강해지고 더 빈번해질 것이라고 예측하고 있으며, 이로 인해 앞으로 몇 년 동안 더 자주 거대한 폴리냐가 나타날 수 있다고 예상한다. 결과적으로 이는 세계 해양에 영향을 미치게 된다. 캘리포니아 주립대 샌디에이고 캠퍼스의 기후학자 새라 길리는 폴리냐는 형성된 후 수년 동안 물속에 남아 있을 수 있고, 물이 이동하는 방식과 해류가 대륙을 향해 열을 전달하는 방식을 바꿀 수 있다고 지적했다. 결국 여기서 형성된 물은 전 세계 바다로 퍼져 막대한 영향을 미칠 수 있다는 것이다.
- 포커스온
2024-05-03
[신소재 신기술(41)] 극한의 강도와 인성 가진 혁신적인 합금

미국 버클리 국립연구소 과학자들은 원자 수준에서 합금 결정의 꼬임이나 굽힘으로 인해 극한의 온도에서도 균열이 발생하지 않는 특별한 금속 합금을 발견했다. 과학 전문매체 사이테크데일리는 지난 4월 29일(현지시간) 로렌스 버클리 국립연구소와 UC 버클리의 연구원들이 개발한 신소재에 대해 거의 불가능에 가까운 강도와 인성으로 재료 과학자들에게 충격을 주는 혁신적인 새로운 합금이라고 전했다. 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 하프늄으로 구성된 금속 합금은 지금까지 거의 달성하기 불가능해 보였던 극한의 고온과 저온 모두에서 놀라운 강도와 인성을 보여주었다고 한다. 여기서 강도는 재료가 원래 모양에서 영구적으로 변형되기 전에 견딜 수 있는 힘의 양으로 정의되며, 인성은 파단(균열)에 대한 저항력을 의미한다. 광범위한 조건에서 굽힘과 파단에 대한 합금의 복원력은 더 높은 효율로 작동할 수 있는 차세대 엔진을 위한 새로운 종류의 재료에 대한 문을 열 수 있다고 평가된다. 이전에는 이러한 특성을 동시에 달성하는 것이 거의 불가능하다고 여겨졌다. 이 연구는 로버트 리치(Robert Ritchie) 박사가 이끄는 로렌스 버클리 국립연구소(Berkeley Lab)와 UC 버클리 팀과 디란 아펠리안(Diran Apelian) 교수가 이끄는 UC 어바인 팀, 엔리케 라베르니아(Enrique Lavernia) 교수가 이끄는 텍사스 A&M 대학교 팀의 협력으로 진행됐다. 이 연구는 최근 '사이언스(Science)' 저널에 게재됐다. 이 합금의 특징은 넓은 온도 범위에서 강도과 파손에 대한 놀라운 저항성을 가지고 있다는 것이다. 이는 차세대 엔진을 위한 새로운 소재 개발에 혁신을 가져올 수 있는 가능성을 열어준다. 새로운 금속 합금 RHEA/RMEA 연구팀은 이 합금의 놀라운 특성을 발견하고 원자 구조에서 발생하는 상호 작용으로 인해 이러한 특성이 어떻게 발생하는지 밝혀냈다. 이들은 특히 RHEA/RMEA(Refractory High or Medium Entropy Alloys)라고 불리는 새로운 금속 합금 계열에 속하는 합금에 집중했다. 리치 연구실의 박사 과정 학생인 제1저자 데이비드 쿡(David Cook)은 "열을 전기 또는 추력으로 변환하는 효율은 연료가 연소되는 온도에 따라 결정되며, 온도가 높을수록 더 좋다. 그러나 작동 온도는 이를 견뎌야 하는 구조 재료에 의해 제한된다"고 설명했다. 쿡 연구원은 "우리는 현재 고온에서 사용하는 재료를 더욱 최적화할 수 있는 새로운 금속 재료가 절실히 필요하다. 이 합금이 바로 그 가능성을 보여주는 것"이라고 덧붙였다. 기존 RMEA의 한계 돌파한 뛰어난 인성 대부분의 상업용 또는 산업용 응용 분야에서 사용되는 금속은 하나의 주요 금속에 소량의 다른 원소를 혼합하여 만든 합금이지만, RHEA/RMEA는 매우 높은 녹는점을 가진 금속 원소를 거의 동일한 비율로 혼합해서 만든다. 이로 인해 RHEA/RMEA는 과학자들이 아직 밝혀내지 못한 독특한 특성을 가지고 있다. 리치 박사 팀은 고온 응용 분야의 잠재력으로 인해 수년 동안 이러한 합금을 연구해 왔다. 해당 논문의 공동 저자인 푸닛 쿠마르(Punit Kumar)박사는 "저희 팀은 이전에 RHEA/RMEA에 대한 연구를 진행했으며 이러한 재료가 매우 강하지만 일반적으로 극도로 낮은 인성을 가지고 있다는 것을 발견했다. 따라서 이 합금이 예외적으로 높은 인성을 보이는 것을 발견했을 때 매우 놀랐다"고 말했다. 극한의 온도에서도 강도와 인성 유지 쿡에 따르면 대부분의 RMEA는 파단 인성이 10MPa√m 미만으로, 기록상 가장 부서지기 쉬운 금속 중 하나다. 골절에 견디도록 특별히 설계된 최고의 극저온 강은 이 소재보다 약 20배 더 강하다. 하지만 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 하프늄(Nb45Ta25Ti15Hf15) RMEA 합금은 상온에서 일반적인 RMEA보다 25배 이상의 강도를 기록하여 극저온 강철을 능가할 수 있었다. 연구팀은 -196°C(액체 질소 온도), 25°C(실온), 800°C, 950°C 및 1200°C의 총 5가지 온도에서 새로운 합금의 강도와 인성을 평가했다. 마지막 온도인 1200°C는 태양 표면 온도의 약 1/5에 해당한다. 마침내 연구팀은 합금이 추위에서는 가장 강도가 높고 온도가 상승함에 따라 다소 약해졌지만 여전히 넓은 범위에서 인상적인 수치를 자랑한다는 것을 발견했다. 인성은 기존 균열에 얼마나 많은 힘이 필요한지 계산해서 산출되며 모든 온도에서 높았다. 원자 배열의 비밀 풀기 거의 모든 금속 합금은 결정질이며, 이는 재료 내부의 원자가 반복 단위로 배열되어 있음을 의미한다. 그러나 완벽한 결정은 없으며 모두 결함을 포함하고 있다. 가장 눈에 띄는 결함은 결정 내 원자의 미완성 평면인 전위라고 불리는 결함이다. 금속에 힘이 가해지면 모양 변화를 수용하기 위해 많은 전위가 움직이게 된다. 예를 들어 알루미늄으로 만든 종이 클립을 구부리면 종이 클립 내부의 전위가 움직이면서 모양이 변한다. 그러나 낮은 온도에서는 전위의 움직임이 더 어려워지고, 그 결과 많은 재료가 저온에서 전위가 움직이지 못해 부서지기 쉽다. 타이타닉의 강철 선체가 빙산에 부딪혔을 때 부서진 것도 바로 이 때문이다. 녹는 온도가 높은 원소와 그 합금은 이러한 현상을 극한으로 끌어올려 800°C까지 부서지기 쉽다. 하지만 이 RMEA는 액체 질소(-196°C)와 같은 낮은 온도에서도 잘 깨지지 않는 특성을 보이고 있다. 공동 연구자인 앤드류 마이너와 연구팀은 이 놀라운 금속 내부 특성을 이해하기 위해 버클리 랩 분자 파운드리의 일부인 국립 전자 현미경 센터의 4차원 주사 투과 전자 현미경(4D-STEM)과 주사 투과 전자 현미경(STEM)을 사용해 응력을 받은 샘플과 구부러지지 않고 금이 가지 않은 대조 샘플을 분석했다. 전자 현미경 데이터에 따르면 합금의 특이한 인성은 '꼬임 밴드(kink band)'라는 희귀 결함의 예상치 못한 부작용에서 비롯된 것으로 밝혀졌다. 꼬임 밴드는 가해진 힘으로 인해 결정 조각이 스스로 붕괴되어 갑작스럽게 구부러질 때 결정에 형성된다. 연구팀은 이전 연구를 통해 RMEA에서 꼬임 밴드가 쉽게 형성된다는 사실을 알고 있었지만 연화 효과가 격자를 통해 균열이 퍼지기 쉽게 만들어 재료의 강도를 낮출 것이라고 가정했다. 하지만 실제로는 그렇지 않았다. 쿡은 "우리는 원자 사이에 날카로운 균열이 있는 경우 꼬임 밴드가 실제로 손상을 멀리 분산시켜 균열의 전파에 저항하여 균열을 방지하고 매우 높은 파괴 인성을 이끌어 낸다는 것을 처음으로 보여주었다"라고 말했다. 한편, 리치는 "기계 엔지니어는 실제 세계에서 사용하기 전에 재료의 성능에 대한 깊은 이해가 당연히 필요하기 때문에 Nb45Ta25Ti15Hf15 합금을 제트기 터빈이나 스페이스X 로켓 노즐과 같은 것을 만들기 전에 훨씬 더 근본적인 연구와 엔지니어링 테스트를 거쳐야 한다"고 지적했다.
- 포커스온
2024-05-02
왜 쓰레기를 화산에 던져서 태워버릴 수 없을까

쓰레기를 용암이 끓고 있는 화산에 던져서 태우지 않는 이유는 무엇일까. 화산의 용암이 일부 쓰레기를 태울 정도로 뜨거운 것은 사실이다. 지난 2018년 하와이 빅아일랜드에서 킬라우에아 화산이 폭발했을 때, 용암류는 섭씨 1100도 이상이었다. 이는 금성 표면보다 더 뜨거운 온도다. 암석을 충분히 녹일 정도로 높은 온도였다. 쓰레기를 태우는 폐기물 소각로의 온도가 섭씨 1000~1200도임을 감안하면, 화산의 용암류로도 쓰레기를 태울 수 있을 것이라는 짐작을 하게 된다. 그러나 야후 테크에 실린 정보에 따르면 실제는 그렇지 않다. 모든 화산 용암이 그렇게 높은 온도인 것은 아니다. 하와이에서의 킬라우에아 화산 폭발은 현무암이라고 불리는 일종의 용암을 생성한다. 현무암은 다른 화산에서 분출되는 용암보다 훨씬 뜨겁고 더 유동적이다. 워싱턴주의 세인트 헬렌스 산에서 분출한 화산 등 일반적인 화산의 경우 현무암보다 더 두꺼운 데이사이트 용암(석영안산암 화산암)이다. 세인트 헬렌스 산에서 2004~2008년까지 분출된 화산은 표면 온도가 섭씨 704도 미만의 용암 돔을 생성했다. 다시 말해 쓰레기를 완전히 태울 충분한 고온이 형성되지 않는다는 의미다. 온도 외에도, 화산에서 쓰레기를 태울 수 없는 이유가 몇 가지 더 있다. 첫 번째로, 섭씨 1100도 온도의 용암은 음식물 찌꺼기, 종이, 플라스틱, 유리 및 일부 금속 등을 녹일 수는 있지만, 강철, 니켈 등 특수한 일부 물질들은 녹이지 못한다. 둘째, 지구에는 쓰레기를 버릴 수 있는 용암 호수나 용암으로 가득 찬 그릇 모양의 분화구가 있는 화산이 많지 않다. 지구상에 있는 수천 개의 화산 중, 과학자들이 발견한 활화산 용암 호수는 남극의 킬라우에아, 에레부스 산, 콩고민주공화국의 니라공고 등을 포함해 8개에 불과하다. 대부분의 활화산은 세인트 헬렌스 산과 같이 바위와 냉각된 용암으로 채워진 분화구이거나 오레곤주의 크레이터 호수처럼 물로 채워진 분화구들이다. 세 번째는 활성 용암 호수라 해도 이곳에 쓰레기를 버리는 것은 매우 위험하다는 사실이다. 용암 호수는 냉각된 용암의 지각으로 덮여 있지만, 그 지각 바로 아래는 용암이 녹아 있어 온도가 매우 높다. 암석이나 다른 물질들이 용암 호수의 표면으로 떨어지면 지각이 깨지고, 밑에 있는 용암의 흐름을 방해해 폭발을 일으키게 된다. 2015년 킬라우에아에서 이런 사태가 일어났다. 분화구 가장자리의 암석 덩어리가 용암 호수로 떨어져 큰 폭발을 일으켰고, 암석과 용암이 분화구 위로 분출됐다. 사람이 용암 호수에 쓰레기를 버린다면 불타 오르는 쓰레기와 폭발하는 용암을 피해 도망치는 방법을 고안해야 할 것이다. 화산에 쓰레기 버리면 유독가스 방출 용암 호수에 쓰레기를 안전하게 버릴 수 있다고 가정한다면 어떻게 될까. 플라스틱, 쓰레기, 그리고 금속이 연소되면 많은 유독 가스가 방출된다. 화산은 이미 황, 염소, 그리고 이산화탄소 등 수많은 유독 가스를 배출하고 있다. 유황 가스는 ‘보그(vog)’라고 부르는 산성 안개를 생성한다. 이는 식물을 죽이고 근처에 거주하는 사람들에게 호흡기 질환을 일으킬 수 있다. 이처럼 위험한 화산 가스에 쓰레기를 태울 때 발생하는 다른 가스가 섞이면 화산 근처의 사람과 식물에 더욱 해로울 것이다. 마지막으로, 많은 원주민 공동체는 화산을 신성한 장소로 여긴다. 예를 들어, 킬라우에아에 있는 할레마우마우 분화구는 하와이 원주민이 섬기는 불의 여신 펠레의 고향으로 여겨지고 있으며, 분화구 주변은 하와이 원주민에게는 신성한 지역이다. 화산에 쓰레기를 버리는 것은 그들에게는 큰 모욕이 될 것이다.
- IT/바이오
2024-04-30
인공감미료 네오탐, 장벽 손상 가능성 밝혀져

차세대 인공감미료 중 하나인 네오탐(neotame)이 사람의 장을 손상시키고 질병을 유발할 수 있다는 새로운 연구 결과가 나와 주목된다고 의학 매체 메디컬익스프레스가 전했다. 네오탐은 아스파탐을 개선한 것으로 단맛이 설탕의 7000~1만 배나 강한 인공감미료다. 이 연구는 네오탐이 건강했던 장내 세균을 병들게 하고 장벽을 침범해 과민성 대장 증후군과 패혈증 등 다양한 건강 문제를 야기할 수 있음을 보여준다. 연구는 또한 장벽의 일부를 형성하는 상피 세포층의 파괴를 유발할 가능성을 알려주는 첫 번째 성과이기도 하다. 이번 연구는 영국 케임브리지 소재 공립 종합대학인 앵글리아러스킨대학(ARU) 연구팀이 수행했으며, 결과는 '프런티어 인 뉴트리션(Frontiers in Nutrition)' 저널에 실렸다. 이 연구에는 방글라데시의 자한기르나가르 대학도 참여했다. 연구 결과는 다소 충격적이다. 네오탐이 직접적으로 장 상피 세포의 사망을 유발함으로써 직접적으로 장을 손상시킬 수 있으며, 장에서 흔히 발견되는 박테리아를 병들게 해 간접적으로 장을 손상시킬 수 있다는 것이다. 실험실 연구에서는 음료, 식품 및 츄잉껌 등에서 발견되는 네오탐에 이.콜리(E.coli: Escherichia coli) 및 이.파이칼리스(E.faecalis: Enterocococcus faecalis)가 노출된 후, ▲생물막 형성 ▲병든 박테리아에 의한 세포 부착 ▲병든 박테리아 침입 증가 등 다양한 병원성 반응이 확인됐다. 이.콜리나 이.파이칼리스 등은 장내 감염을 일으키는 세균의 일종이다. 최신 인공감미료 중 일부는 설탕에 비해 1000배 이상 달콤한 맛을 가지고 있어 음식과 음료에 첨가하는 양을 줄인다. 비록 사용되는 양은 적지만, 상피-미생물군 관계에 대한 네오탐의 영향은 장 건강을 악화시킬 가능성이 있으며, 이는 다시 과민성 대장 질환 또는 인슐린 저항성과 같은 대사 및 염증성 질환으로 이어질 수 있다. 네오탐에 대한 이 새로운 연구는 가장 널리 사용되는 인공감미료 중 일부인 사카린, 수크랄로스, 아스파탐이 내장에 손상을 일으킬 수 있다는 사실을 발견한 과거 연구 결과의 연장선상에서 이루어진 것이다. 이전 연구도 ARU 하보비 칙저 박사팀이 수행했다. 인공감미료는 당 섭취를 줄여 줌으로써 체중 감량을 돕고 혈당 저항성과 제2형 당뇨병을 앓고 있는 사람을 도울 수 있다는 점에서 널리 사용되어 왔다. 그러나 이번에 발표된 새로운 연구는 최근 개발된 일부 인공감미료의 독성 유발 효과 또는 악영향에 대한 추가 연구가 필요함을 시사한다. 연구팀을 이끈 칙저 박사는 "사카린, 수크랄로스 및 아스파탐과 같은 감미료가 인체 건강에 미치는 좋지 않은 영향에 대한 인식이 증가하고 있다. 이는 장벽에 발생할 수 있는 손상과 장에서 형성되는 '좋은 박테리아'에 대한 손상을 보여준다“고 말했다. 그는 또 "이는 설사, 장염, 심지어 박테리아가 혈류로 들어갈 경우 패혈증과 같은 감염 등 심각한 건강 문제로 이어질 수 있다. 그러므로 최신 감미료에 대한 추가 연구는 중요하다"고 강조하고 "장 미생물군에서 일어나는 병원성 영향을 이해하는 것은 중요하다. 일반적인 식품 첨가물을 더 광범위하게 이해하고 건강에 부정적인 영향을 미치는 분자 메커니즘을 더 잘 이해할 필요가 있음을 보여준다"고 부연했다.
- IT/바이오
2024-04-29
[신소재 신기술(39)] 식염수로 폐전자제품서 희토류 광물 회수

미국 에너지부 산하 태평양 북서부 국립연구소(Pacific Northwest National Laboratory) 연구원들은 폐전자제품에서 망간, 마그네슘, 디스프로슘, 네오디뮴 등 주요 희토류를 선택적으로 회수하는 방법을 개발했다고 마이닝닷컴이 전했다. 연구팀은 간단한 혼합염 수용액과 금속 특성에 대한 지식을 활용하여 연속 흐름 반응로(챔버)에서 이러한 미네랄을 분리할 수 있었다. 두 개의 보완 연구 기사에 자세히 설명되어 있고 시애틀에서 열린 2024 재료 연구 학회(MRS) 춘계 회의에서 발표된 이 방법은 두 개의 서로 다른 액체가 지속적으로 함께 흐르는 화학 반응 챔버에 배치되었을 때 서로 다른 금속의 거동을 기반으로 합니다. 연구팀은 금속이 시간이 지남에 따라 서로 다른 속도로 고체를 형성하는 경향을 이용하여 금속을 분리하고 정제했습니다. 이 방법은 2024년 시애틀에서 열린 재료 연구 학회(MRS) 봄 회의 발표와 함께 두 편의 연구 논문에 상세히 설명되어 있으며, 두 개의 서로 다른 액체가 지속적으로 함께 연속 흐름 반응로(챔버)에서 다른 금속들의 행동을 기반으로 한다. 연구팀은 금속들이 서로 다른 속도로 고체를 형성하는 경향을 이용하여 광물을 분리 및 정제했다. 이 그룹은 2024년 2월에 처음으로 두 가지 필수 희토류 원소인 네오디뮴과 디스프로슘을 혼합 액체에서 성공적으로 분리했다고 보고했다. 기존 분리 방법에 일반적으로 필요한 30시간에 비해 4시간 만에 반응 챔버에서 두 개의 분리되고 정제된 고체가 형성되었다. 두 가지 중요한 광물은 무엇보다도 컴퓨터 하드 드라이브와 풍력 터빈에서 발견되는 영구 자석을 제조하는 데 사용된다. 지금까지 매우 유사한 특성을 가진 이러한 요소를 분리하는 것은 어려운 일이었다. 전자 폐기물에서 이를 경제적으로 회수할 수 있는 능력은 이러한 주요 광물의 새로운 시장과 공급원을 열 수 있다. 이 두 가지 중요 광물은 컴퓨터 하드 드라이브와 풍력 터빈 등에 사용되는 영구 자석 제조에 사용된다. 지금까지는 성질이 매우 유사한 이러한 원소들을 분리하는 것은 어려운 과제였다. 전자 폐기물에서 이들을 경제적으로 회수할 수 있는 능력은 이러한 중요 광물의 새로운 시장과 공급원을 열 수 있다. 마그네슘 공급원인 광산 폐기물과 염수 전자 폐기물에서 광물을 회수하는 것이 이 분리 기술의 유일한 응용 분야는 아니다. 연구팀은 바닷물은 물론 광산 폐기물과 염호 염수로부터 마그네슘을 회수하는 방법을 연구하고 있다. 수석 연구원 친푸 왕(Qingpu Wang)은 보도자료에서 “다음으로 더 많은 양의 제품을 효율적으로 회수하기 위해 원자로 설계를 수정하고 있다”고 말했다. 왕과 그의 동료 엘리아스 나쿠지(Elias Nakouzi)는 보완 기술을 사용해 용해된 리튬 이온 배터리 폐기물을 모방한 용액에서 거의 순수한 망간(>96%)을 회수할 수 있음을 보여주었다. 배터리용 망간은 전 세계적으로 소수의 회사에서 생산되며 주로 음극 또는 배터리의 음극 또는 음극에 사용된다. 본 연구에서 연구팀은 젤 기반 시스템을 사용하여 샘플 내 금속의 다양한 이동 및 반응 속도를 기반으로 물질을 분리했다. 나쿠지는 "이 프로세스의 장점은 간단하다는 것이다"라고 말했다. 그는 "고비용 또는 특수 재료에 의존하는 대신 우리는 이온 거동의 기본 원리를 다시 생각했다. 그리고 거기에서 영감을 얻었다"라고 설명했다. 연구팀은 연구 범위를 확대하고 중요 미네랄과 희토류 원소의 안정적인 국내 공급망을 제공하기 위해 환경 친화적인 새로운 분리 기술을 개발하는 PNNL의 새로운 이니셔티브인 '비평형 수송 구동 분리(NETS, Non-Equilibrium Transport Driven Separations)'를 통해 프로세스를 확장시킬 예정이다. 나쿠지는 "이 접근 방식은 복합적인 공급 흐름과 다양한 화학 성질로부터의 화학 분리와 관련하여 폭넓게 적용될 것으로 예상되며, 이는 더욱 지속 가능한 재료 추출 및 처리를 가능하게 할 것으로 기대한다"라고 말했다.
- 포커스온
2024-04-29
[우주의 속삭임(3)] 화성 잉카시티에서 거미 수백 마리 위성 사진에 포착?

화성에서 거미 이미지가 위성 사진에 포착됐다. 그러나 거미 공포증이 있는 사람들이 이를 두려워할 필요는 없다. 유럽우주국(ESA)이 포착한 이 거미 이미지는 실제로는 화성에서 이산화탄소 가스의 분출을 보여주는 이미지라고 과학 전문 매체 라이브사이언스가 전했다. 거미 이미지는 화성의 남극 지역에 있는 잉카시티(Inca City)로 알려진 지층에서 발견되었다. ESA의 마스 익스프레스(Mars Express) 궤도선과 엑소마스 가스 추적(ExoMars Trace Gas) 궤도선이 찍은 이 사진은 매우 작은 다리를 가진 새끼 거미들이 옹기종기 모여 있는, 다수의 점들의 어두운 무리를 보여주고 있다. 이 지층은 실제로는 폭이 50m~1km 정도인 가스 채널이다. 지층은 화성이 봄을 맞이하는 동안 남반구에서 날씨가 따뜻해지면, 이산화탄소가 다량 포함된 얼음층이 녹을 때 발생한다. 따뜻한 기온으로 인해 가장 낮은 층에 있는 얼음이 가스로 변해 승화하는 것이다. 가스가 팽창하고 상승하면서 얼음층에서 폭발하고, 단단한 표면의 어두운 먼지를 운반한다. 이 먼지는 얼음에서 간헐적으로 분출되어 최상층으로 쏟아져 지표면에 내려앉으면서, 작은 다리가 달린 거미 모양의 패턴을 만든다. ESA에 따르면, 어떤 곳에서는 폭발은 1m 두께의 얼음을 뚫고 솟아오른다. 잉카시티는 앵거스투스 미로(Angustus Labyrinthus)로도 알려져 있다. 잉카시티는 한때 석화된 사구 또는 고대 화성 빙하의 잔재로 여겨졌던 선형의 폐허 같은 능선 때문에 붙여진 이름이다. 이 능선이 높은 퇴적물 벽을 남겼을 것으로 추정된다. 그러나 2002년 화성 궤도선은 잉카시티가 대략 86km 폭의 원형 지형의 일부임을 밝혀 냈다. 이 지형은 오래된 충돌 분화구일 수도 있는데, 이는 기하학적 능선이 퇴각한 우주 암석에 부딪힌 후 금이 가고 가열된 화성의 지각을 통해 솟아오른 마그마 침입일 수도 있음을 시사한다. 이 분화구는 퇴적물로 채워졌을 것이며, 퇴적물은 이후 침식되어 고대 유적을 연상시키는 마그마 층을 부분적으로 드러냈다.
- IT/바이오
2024-04-29
5대 금융 1분기 순익 16.7% 폭락…홍콩 ELS 배상 여파 불확실성 심화

5대 금융지주의 올해 1분기 순이익이 전년 동기 대비 16.7% 감소했다. 고금리 환경 속에서 영업이익은 증가세를 유지했으나, 홍콩 H지수 주가연계증권(ELS)의 대규모 손실에 대한 자율 배상으로 인해 일회성 비용이 증가해 순이익 감소로 이어졌다는 분석이다. 26일 금융권에 따르면 5대 금융지주(KB·신한·하나·우리·NH)의 올해 1분기 순이익은 4조8803억원으로 집계됐다. 전년 동기(5조8597억원)와 비교해 16.7% 급감했다. 올해 1분기 리딩지주는 신한금융으로 1조3215억원의 순이익을 냈다. 그 뒤를 이어 KB금융(1조491억원), 하나금융(1조340억원), 우리금융(8245억원), NH농협금융(6512억원) 순으로 나타났다. 올해 1분기 금융지주의 실적 감소를 주도한 주요 요인은 H지수 ELS 손실 자율 배상이었다. 이는 금융지주 핵심 계열사인 은행들이 H지수 ELS 손실 배상 비용을 1분기 충당부채에 반영하면서 발생한 대규모 일회성 비용에 기인한다. 5대 은행은 올해 1분기 H지수 ELS 배상과 관련해 약 1조 6650억원의 충당부채를 형성했다. 은행별로는, H지수 ELS를 가장 많이 판매했던 KB국민은행이 8620억원으로 제일 많았다. 이어 NH농협은행(3416억원) 신한은행(2740억원), 하나은행(1799억원) 순이었다. H지수 ELS 판매액이 가장 적은 우리은행의 경우, 관련 비용이 75억원에 그쳤다. H지수 ELS 손실로 인한 비용 증가는 5대 금융지주의 올해 1분기 영업외손실을 1조6962억원으로 끌어올렸다. 한편, 5대 금융지주은 고금리가 지속되는 가운데 대출 자산이 늘면서 전체 영업이익은 늘었다. 5대 금융지주의 1분기 영업이익은 8조6163억원으로 전년 동기(8조1645억원) 대비 5.5% 늘었다. 금융지주별로 보면, KB금융의 1분기 영업이익은 2조3554억원으로, 전년 동기(2조1400억원) 대비 10.1% 증가했다. 신한금융 영업이익도 전년 동기대비 17.8% 증가한 2조682억원이었다. 하나금융의 경우 전년 동기 대비 2.9% 증가한 1조5631억원의 영업 이익을 냈다. 반면, 우리금융과 NH농협금융은 상대적으로 부진한 실적을 냈다. 우리금융의 1분기 영업이익은 1조1492억원으로 전년 동기(1조2520억원) 대비 8.2% 즐었다. NH농협금융 또한 전년 동기 대비 1.1% 감소해 1조4804억원이었다. 우리금융 관계자는 "고금리 기조 매크로 불확실성에 대비해 충당금 전입액을 늘린 영향"이라고 설명했다.
- 경제
2024-04-26

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