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플라스틱 테이크아웃 용기 사용, 심부전 위험 13% 증가 가능성 제기
- 플라스틱 테이크아웃 용기에 담긴 음식을 먹으면 조기 사망할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 중국 연구진의 새로운 연구 결과에 따르면, 플라스틱 용기 사용이 장내 염증을 유발하고 순환계에 손상을 미쳐 심부전 위험을 높일 수 있다는 경고가 나왔다고 데일리메일이 전했다. 미세 플라스틱은 플라스틱 입자가 쪼개진 것으로 크기가 최대 5mm에 이른다. 그보다 더 작은 입자는 나노 플라스틱(1㎛ 미만)이라고 부른다. 이들 미세 플라스틱과 나노 플라스틱은 우리의 혈액 속으로 들어가 뇌와 장기에 축적돼 건강에 악영향을 미치고 있다. 이전 연구에서 이들 미세 플라스틱은 우리가 먹는 음식, 마시는 물, 호흡하는 공기로 스며들어 뇌에 축적되어 치매를 일으키고, 심장병뿐만 아니라 여러 형태의 암과 관련 있는 것으로 나타났다. 미국 뉴멕시코대학 연구진이 최근 학술지 '네이터 메디신'에 게재한 연구에 따르면 뇌 샘플에서 신장이나 간 샘플보다 더 높은 농도의 미세플라스틱이 검출됐다. CNN은 지난 2월 3일 나노 플라스틱은 주요 장기의 개별 세포와 조직을 침범함으로써 세포 과정을 방해하고 비스페놀, 프탈레이트, 난연제, 중금속, 과불화 및 폴리불화 물질(PFAS)와 같은 내분비계 장애 화학물질을 침전시킬 가능성이 있다고 짚었다. 내분비학회에 따르면 내분비 교란 물질은 인간의 생식 기관에 영향을 미쳐 생식기 및 싱식 기관의 기형은 물론 여성 불임과 정자수 감소를 초래한다. 중국 연구진은 이번 연구에서 3000명을 대상으로 플라스틱 용기 사용 빈도와 심부전 및 관련 위험 요소(고혈압, 부정맥, 심근경색, 심장 질환 등) 유무를 조사했다. 그 결과, 플라스틱 노출이 높은 경우 심부전 발생 위험이 13% 증가하는 것으로 나타났다. 특히 73세 이상 노년층은 18% 증가해 더욱 취약한 것으로 분석됐다. 여성의 경우 14% 증가하여 남성(11%)보다 높은 위험도를 보였다. 도시 거주자는 플라스틱 노출로 인한 심부전 위험이 농촌 거주자보다 7배 높은 것으로 나타났는데, 이는 도시 지역의 테이크 아웃 및 플라스틱 사용률이 높은 환경 때문으로 추정된다. 연구 대상은 평균 연령 73세의 성인 3179명(여성 55%)으로, 2/3가 농촌 지역에 거주하고 있었다. 참가자의 절반 이상이 고혈압을 앓고 있었으며, 20%는 관상동맥 질환, 5%는 부정맥, 3%는 심근경색을 경험한 적이 있었다. 1%는 울혈성 심부전 진단을 받았으며, 나머지는 기존 심장 질환이 없는 상태였다. 참가자들은 플라스틱 제품 사용에 대한 12개의 질문으로 구성된 설문 조사에 참여했으며, 질문에는 쇼핑백, 티백, 도시락, 테이크아웃 용기, 식기와 같은 플라스틱 품목을 사용했는지가 포함됐다. 연구진은 연령, 성별, 민족 등 요인을 고려하여 분석을 진행했다. 실험쥐를 대상으로 한 추가 연구에서는 플라스틱 용기에 담긴 물에 3개월 동안 노출시킨 결과, 장내 유해 세균 증가와 염증 및 산화 스트레스와 관련된 장내 미생물 대사 물질 변화가 관찰됐다. 또한, 심장 근육 조직 손상이 확인되었는데, 연구진은 장내 염증이 혈류를 통해 심장으로 이동하여 손상을 일으킨 것으로 추정했다. 연구진은 "고온의 음식을 플라스틱 용기에 담는 것을 피하고, 일상생활에서 플라스틱 제품 사용을 줄이며, 적절한 플라스틱 오염 방지 대책을 시행하는 것이 중요하다"고 강조했다. 이번 연구는 플라스틱 노출과 심장 손상 간의 상관관계를 보여주지만, 직접적인 인과관계를 밝히지는 못했다는 한계점을 가진다. 연구진은 향후 연구를 통해 장기적인 미세 플라스틱 노출과 심장 손상의 정확한 메커니즘을 규명할 필요가 있다고 밝혔다. 해당 연구는 '생태독성학 및 환경안전(Ecotoxicology and Environmental Safety)' 저널에 게재됐다.
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- ESGC
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플라스틱 테이크아웃 용기 사용, 심부전 위험 13% 증가 가능성 제기
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[신소재 신기술(153)] 방사선 치료의 혁신, 암 정밀 타격 기술 개발⋯부작용 없이 종양 제거
- 건강한 조직은 살리면서 방사선으로 종양을 정확하게 표적으로 삼는 혁신적인 암 치료법이 개발됐다. 미국 캘리포니아대학교 샌프란시스코 캠퍼스(UCSF) 연구진이 건강한 조직 손상 없이 종양만을 정확히 표적 하는 혁신적인 암 치료법을 개발해 주목받고 있다고 사이테크데일리가 전했다. 이 치료법은 KRAS 표적 약물을 이용해 암세포를 표지한 뒤, 방사성 항체를 부착하여 종양을 제거하는 방식이다. 쥐 실험에서 기존 방사선 치료의 일반적인 부작용 없이 종양을 효과적으로 제거하는 성과를 거두었다. KRAS 표적 약물 치료, 암 치료의 새로운 가능성 제시 'KRAS 표적 약물 치료'는 암세포 성장의 주요 원인 중 하나인 KRAS 단백질의 변이를 직접 겨냥하여 암을 치료하는 방법이다. KRAS는 세포 성장과 분화를 조절하는 단백질로, 돌연변이가 발생하면 암세포가 비정상적으로 빠르게 증식할 수 있다. 특히 폐암, 췌장암, 대장암 등 다양한 암에서 KRAS 돌연변이가 발견된다. KRAS는 RAS 단백질 패밀리에 속하며, 정상적인 상태에서는 세포 성장 신호를 조절하는 역할을 한다. 그러나 돌연변이가 생기면 KRAS는 계속 활성화된 상태를 유지하며, 세포가 통제 없이 증식하게 된다. 과거에는 KRAS 단백질의 표면이 비교적 매끄러워 약물이 결합하기 어렵다는 이유로 '약물 개발이 불가능한(target undruggable)' 단백질로 여겨졌다. 그러나 2013년 이후, KRAS G12C 변이를 겨냥하는 약물들이 개발되면서 본격적인 치료 가능성이 열렸다. 정밀 방사선 치료-암 치료의 획기적 진전 방사선은 종양을 파괴하는 강력한 수단이지만, 기존 방사선 치료는 암세포와 정상 세포를 구분하지 못해 심각한 부작용을 유발해왔다. 이에 UCSF 연구진은 방사선 치료의 정확성을 극대화할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 연구진이 제안한 접근법은 암세포를 표지하는 특수 약물과 방사성 항체를 결합해 암세포를 직접 표적화하는 방식이다. 쥐를 대상으로 한 실험에서 이 치료법은 무기력증이나 체중 감소와 같은 방사선 치료의 대표적인 부작용 없이 방광 및 폐 종양을 효과적으로 제거하는 결과를 보였다. 찰리 크레이크 UCSF 제약화학과 교수이자 연구 공동 교신저자는 캔서 리서치(Cancer Research) 저널을 통해 "이 방법은 일석이조의 효과를 제공한다"며 "종양이 내성을 갖기 전에 효과적으로 제거할 가능성이 있다"고 설명했다. 암 치료제, '분자 깃발'로 변신하다 이번 연구의 토대는 10년 전 UCSF의 케반 쇼캇 박사가 암을 유발하는 주요 단백질인 KRAS를 표적화하는 방법을 발견하면서 마련됐다. KRAS 단백질이 돌연변이를 일으키면 세포가 통제되지 않은 상태로 증식하게 되며, 이는 전체 암의 약 3분의 1에서 발견된다. 쇼캇 박사의 연구를 바탕으로 암 KRAS에 결합하는 약물이 개발되었지만, 이 약물은 종양 크기를 수개월간 줄이는 데 그쳤으며, 이후 종양이 다시 성장하는 한계를 보였다. 그러나 크레이크 박사는 KRAS 표적 약물이 암세포를 면역 체계에 더 잘 노출시킬 가능성에 주목했다. 그는 "KRAS 약물이 암세포에 대한 영구적인 깃발 역할을 할 수 있을 것이라고 초기에 가정했다"고 밝혔다. 정밀 치료를 위한 방사선 활용 2022년, 크레이크 박사와 쇼캇 박사를 포함한 UCSF 연구팀은 이 가설을 실험적으로 입증하는 데 성공했다. 연구진은 KRAS에 결합한 약물을 이용해 면역 세포를 끌어들이는 항체를 설계했지만, 이 접근법은 면역 체계가 자체적으로 암을 제거할 수 있는 충분한 능력을 필요로 했기 때문에 실질적인 치료 효과를 내지 못했다. 이에 연구진은 방사선학 전문가인 마이크 에반스 UCSF 교수와 협력하여 보다 직접적인 암세포 제거 방안을 모색했다. 원자 수준의 방사선, 암세포를 정밀 타격 연구진은 기존과 마찬가지로 KRAS 표적 약물을 활용해 암세포를 식별했지만, 이번에는 항체에 방사성 물질을 탑재하는 전략을 도입했다. 이 접근법은 쥐의 폐암을 치료하는 데 높은 효과를 보였으며, 최소한의 부작용만을 동반했다. 에반스 박사는 "방사선은 암세포 제거에 매우 효과적이며, 이 방법을 통해 방사선을 종양에만 선택적으로 전달할 수 있음을 확인했다"고 강조했다. 크레이크 박사 또한 "이 접근법의 강점은 매우 안전한 방사선량을 계산할 수 있다는 점"이라며 "기존 외부 방사선 치료와 달리 필요한 만큼의 방사선만을 종양에 전달할 수 있다"고 설명했다. 맞춤형 치료로 더 많은 환자에게 적용 가능성 이 치료법을 보다 많은 환자에게 적용하려면, 연구진은 개별 환자의 KRAS 발현 방식에 최적화된 항체를 추가 개발해야 한다. 이에 UCSF 연구진은 이 기술이 실질적으로 효과를 발휘할 수 있다는 자체 증거를 바탕으로 연구를 지속하고 있다. UCSF 세포 및 분자약리학 조교수인 클리멘트 베르바 박사는 저온 전자현미경을 이용해 '방사선 샌드위치' 구조를 원자 수준에서 시각화함으로써 보다 정밀한 항체 개발에 필요한 기초 데이터를 제공했다. 베르바 박사는 "KRAS 펩타이드에 결합된 약물은 눈에 띄게 두드러지며, 항체가 이를 강하게 붙잡는다"면서 "이 기술은 맞춤형 방사선 치료의 중요한 전환점이 될 것이며, 향후 암 치료의 새로운 패러다임을 열어갈 것"이라고 평가했다.
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- 생활경제
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[신소재 신기술(153)] 방사선 치료의 혁신, 암 정밀 타격 기술 개발⋯부작용 없이 종양 제거
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[먹을까? 말까?(91)] 요구르트 주 2회 섭취, 특정 대장암 위험 20% 감소 효과
- 하버드 의대 연구진이 요구르트 섭취와 특정 대장암 발병 위험 감소 사이의 연관성을 밝혀낸 연구 결과를 발표했다. 이 연구는 젊은 층의 대장암 발병률 증가 추세에 대한 우려가 커지는 가운데 나왔으며, 장내 세균과 대장암의 상관관계에 대한 새로운 시각을 제시한다. 12일(현지시간) 데일리 메일에 따르면 대장암은 미국에서 2010년부터 2030년까지 발병률이 거의 두 배로 증가할 것으로 예상될 정도로 젊은 층에서 급증하고 있다. 전문가들은 그 원인을 찾기 위해 노력하고 있으며, 장내 유해 세균에 대한 평생 노출이 대장암 세포 성장을 자극한다는 이론이 유력하게 거론되고 있다. 이러한 상황에서 하버드 대학 연구진은 일주일에 최소 2회 요구르트를 섭취하는 사람들이 세균으로 인해 발생하는 대장암 위험을 20%까지 낮출 수 있다는 사실을 발견했다. 연구진은 섬유질 소화를 돕고 감염을 막는 역할을 하는 유익균인 비피도박테리움으로 인해 발생하는 대장암 종양에 주목했다. 과도한 비피도박테리움은 대장 염증을 유발하여 세포를 손상시키고 비정상적인 성장을 초래해 암을 유발할 수 있다. 연구진은 요구르트와 같은 발효 식품에 함유된 건강한 세균(비피도박테리움 포함)이 장내 유해 세균의 양을 줄여 세균으로 인한 대장암 위험을 감소시킬 수 있다고 본다. 학술지 '장 미생물(Gut Microbes)'에 발표된 이번 연구는 간호사 건강 연구(NHS) 및 의료 전문가 후속 연구(HPFS) 데이터베이스의 13만 2056명의 의료 종사자의 건강 데이터를 분석했다. 환자의 평균 연령은 60~65세였으며, 환자의 3분의 2는 여성이었다. NHS 참가자는 1976년부터 2016년까지, HPFS 참가자는 1986년부터 2016년까지 추적 관찰됐다. 참가자들은 매주 섭취하는 일반 및 가향 요구르트의 양을 포함하여 식단 및 생활 방식 요인에 대한 정기적인 설문지를 작성했다. 연구팀은 3079명의 환자가 대장암으로 진단받았으며, 종양 조직 샘플을 채취하여 세균을 조사했다. 1121건의 사례에서 세균 정보를 찾을 수 있었다. 1121건 중 31%의 종양(346건)에서 비피도박테리움 양성 반응이 나타났다. 요구르트 섭취는 비세균 대장암 위험에 아무런 차이를 만들지 못했지만, 주당 최소 2회 섭취는 비피도박테리움 양성 대장암 위험을 20% 낮추는 것으로 나타났다. 그러나 연구 결과, 유전적 요인, 비만, 화학 물질 노출과 같은 다른 요인으로 인해 발생하는 대장암 위험 감소와 요구르트 섭취 사이의 연관성은 발견되지 않았다. 매사추세츠 종합 병원의 임상 및 중개 역학 부서 책임자인 앤드류 T. 찬 박사는 "이번 논문은 식단, 장내 미생물군, 대장암 위험 사이의 연관성을 보여주는 증거가 늘어나는 데 기여한다"며 "젊은 층의 대장암 위험에 있어 이러한 요인들의 특정 역할을 조사할 수 있는 추가적인 통로를 제공한다"고 말했다. 미국 암 학회는 올해 15만 4000명 이상의 미국인이 대장암에 걸릴 것이며, 5만 3000명 미만이 사망할 것으로 추정한다. 영국에서는 매년 4만 4000명이 진단을 받고 약 1만 6800명이 사망한다. 존스 홉킨스 대학의 최근 연구 결과에 따르면, 세균은 가족력이 없는 대장암 환자의 절반 이상에게서 중요한 역할을 할 수 있는 것으로 나타났다. 브리검 여성 병원의 공동 수석 저자이자 병리학자인 도모타카 우가이 박사는 "요구르트와 기타 발효 유제품이 위장 건강에 유익하다는 것은 오랫동안 믿어져 왔다"며 "이번 새로운 연구 결과는 이러한 보호 효과가 비피도박테리움 양성 종양에 특이적일 수 있음을 시사한다"고 말했다. 전문가들은 요구르트가 특정 대장암 위험을 정확히 어떻게 낮추는지 확인하기 위한 추가 연구가 필요하다고 말했지만, 요구르트의 건강한 세균이 비피도박테리움을 포함하여 장내 미생물군의 세균을 변화시킬 수 있다고 추측했다. 요구르트에는 건강한 소화를 촉진하는 것으로 밝혀진 여러 형태의 활성 세균으로 구성된 프로바이오틱스가 함유되어 있다. 프로바이오틱스는 장내 건강한 세균의 균형을 맞추는 것 외에도 장 염증을 줄여 암세포 형성 위험을 낮추는 것으로 밝혀졌다. 요구르트의 프로바이오틱스는 대변을 더 부드럽게 만들어 변비를 줄이는 데 도움이 될 수도 있다. 이는 대변이 대장에 머무는 시간을 줄여 유해 세균이 퍼질 가능성을 줄인다. 한편, 이번 연구의 한 가지 단점은 주로 50~60세 사이의 환자에게 초점을 맞추어 조기 발병 대장암에 대한 데이터가 제한적이라는 점이다. 브리검 여성 병원 분자 병리학 역학 프로그램 책임자인 슈지 오기노 박사는 "이번 연구는 요구르트의 잠재적 이점에 대한 독특한 증거를 제공한다"며 "우리 연구실의 접근 방식은 장기적인 식단 및 기타 노출을 특정 세균 종의 존재 유무와 같은 조직의 가능한 주요 차이점과 연결하려고 노력하는 것이다. 이러한 종류의 조사 작업은 식단과 건강 결과 사이의 연관성에 대한 증거의 강도를 높일 수 있다"고 말했다.
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[먹을까? 말까?(91)] 요구르트 주 2회 섭취, 특정 대장암 위험 20% 감소 효과
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[퓨처 Eyes(71)] 노화의 시계를 멈추는 열쇠?
- "노화는 그저 멈출 수 없는 마모 과정일 뿐일까?" 영국 킹스 칼리지 런던 연구진은 크로마틴이 노화로 인한 손상에도 놀라운 회복력을 보인다는 획기적인 발견을 발표하며, 이 묵묵부답의 질문에 강렬한 물음표를 던졌다. 크로마틴은 DNA와 단백질의 복합체로, 세포의 유전 정보를 담고 있는 핵심 물질이다. 이 연구 결과는 노화 과정에 대한 기존의 통념을 뒤집고, 노화 방지 치료의 새로운 가능성을 제시하며, 노화의 비밀을 풀 수 있는 열쇠를 우리 손에 쥐여주고 있다고 사이테크 데일리와 뉴스 메디컬 등 다수 외신들이 최근 보도했다. 크로마틴은 진핵세포에서 발견되는 DNA와 히스톤 단백질로 구성된 복합체로, 우리 몸의 모든 세포 안에 존재하며 유전 정보를 담고 있다. 쉽게 설명하면 DNA는 마치 책 속의 내용과 같고, 크로마틴은 책을 정리해 놓은 책장과 같다고 볼 수 있다. 크로마틴, 노화의 마모에도 강하다 연구진은 '노화는 필연적인 마모 과정'이라는 기존의 통념에 의문을 제기했다. 노화가 진행됨에 따라 단백질은 변형되고 손상되며, 이는 다양한 질병으로 이어질 수 있다. 하지만 이번 연구 결과, 크로마틴은 이러한 단백질 손상에도 불구하고 놀라운 회복력을 보이는 것으로 나타났다. 킹스 칼리지 런던의 루이스 게라 박사는 "여러 실험 결과, 크로마틴이 이러한 '마모'의 존재를 상당히 잘 견뎌낸다는 사실이 밝혀졌다"며 놀라움을 금치못했다. 마치 굳건한 성벽처럼, 외부의 공격에도 쉽게 무너지지 않는 크로마틴의 모습은 노화에 대한 우리의 기존 관념을 완전히 뒤흔드는 것이었다. 크로마틴은 DNA 구조를 설정하는 핵심적인 역할을 한다. 게라 박사는 "이는 DNA 구조를 설정하는 크로마틴이 우리가 생각했던 것보다 더 강력하다는 것을 시사한다"며, 크로마틴의 중요성을 강조했다. 크로마틴은 마치 오래된 컴퓨터와 같다. 최신 부품은 없더라도 기본적인 기능은 유지되는 것처럼, 크로마틴 역시 손상된 부분을 수리하거나 교체할 때까지 기능적 무결성을 유지할 수 있다는 것이다. 아무리 오래되고 낡은 컴퓨터라도 핵심 부품인 코어가 제대로 작동한다면 기본적인 기능은 수행할 수 있는 것처럼, 크로마틴 역시 DNA 구조의 핵심 역할을 수행하며 세포의 생명 유지를 가능하게 한다. 단백질 노화의 미스터리 연구진은 단백질이 노화 과정에서 변형되지만, 크로마틴 전체 구조는 유지되는 현상을 발견했다. 단백질은 수명 동안 늘어나고 왜곡되거나 녹슬기와 유사한 과정을 겪는다. 이러한 손상은 단백질에 자연적으로 발생하는 화학적 변화인 번역 후 변형(Post-Translational Modification, PTM)을 초래한다. PTM은 단백질이 만들어진 후에도 다양한 화학적 변화를 겪는 것을 의미하며, 단백질의 기능과 수명을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 연구팀은 이러한 PTM을 포함하는 인공적으로 노화된 크로마틴을 구축하여 실험했다. 그 결과, 노화 관련 PTM으로 인해 단백질에 극심한 국소적 변화가 일어났음에도 불구하고 크로마틴의 전반적인 구조와 무결성은 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 하지만, 크로마틴과 상호 작용하는 효소들이 노화된 크로마틴을 인식하지 못하고 기능을 상실하는 새로운 취약점 또한 발견됐다. 마치 견고한 성벽에도 예상치 못한 균열이 존재하는 것처럼, 크로마틴 역시 완벽한 존재는 아니었던 것이다. 게라 박사는 "하지만 우리가 확대해서 우리가 도입한 이 노화된 부위를 직접 표적으로 삼는 생화학적 과정을 조사했을 때, 우리는 엄청난 효과를 보았다"며, 효소 상호 작용의 중요성을 강조했다. 미래 노화 방지 치료의 실마리 이번 연구 결과는 미래 노화 방지 치료에 중요한 시사점을 던져준다. 크로마틴의 회복력과 취약점에 대한 이해는 맞춤형 노화 방지 치료의 개발로 이어질 수 있다. 게라 박사는 "이는 신체의 특정 부분의 기능적 무결성이 결함이 있는 부분을 수리하거나 교체할 때까지 유지될 수 있음을 의미할 수 있다"며, 개인 맞춤형 치료 시대의 가능성을 열었다. 마치 환자 개개인의 특성에 맞춰 맞춤형 약을 처방하는 것처럼, 크로마틴 연구는 개인의 노화 정도와 취약점을 파악하여 그에 맞는 맞춤형 치료법을 개발하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 단백질과 같은 노화된 생체 분자를 화학적으로 구성하고, 마모로 인해 크로마틴 및 기타 복잡한 세포 구성 요소의 기능이 돌이킬 수 없을 정도로 방해받는 '전환점'을 식별하기 위한 연구를 진행하고 있다. 이러한 연구는 미래 세대 약사들이 더욱 효과적인 노화 방지 치료법을 개발하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 게라 박사는 "이는 DNA 구조를 설정하는 크로마틴이 우리가 생각했던 것보다 더 강력하다는 것을 시사한다"고 말하며, 크로마틴 연구가 노화 방지 치료의 새로운 지평을 열어줄 것이라는 기대감을 표현했다. 킹스 칼리지 런던 연구진의 이번 연구는 노화 과정에 대한 우리의 이해를 넓히고, 노화 방지 치료의 새로운 가능성을 제시했다. 마치 노화라는 미로의 지도를 새롭게 그린 것과 같다. 크로마틴 연구는 앞으로 더욱 활발하게 진행될 것이며, 개인 맞춤형 노화 방지 치료 시대를 앞당기는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
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[퓨처 Eyes(71)] 노화의 시계를 멈추는 열쇠?
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우주 '유령 입자'의 놀라운 에너지, 심해 탐사로 밝혀내
- 천문학자들이 지중해 심해에 건설중인 거대한 센서 네트워크를 활용해 역대 최고 에너지의 우주 '유령 입자'를 검출하는 데 성공했다. 해당 연구에 대해서는 CNN, 뉴욕타임스, 네이터닷컴 등 다수 외신이 심층적으로 다루었다. 이 입자는 공식 명칭 '중성미자(Nutiino)'로, 이전에 검출된 수백 개의 중성미자보다 30배나 높은 에너지를 지닌 것으로 확인됐다. 우주에서 날아오는 이 작고 강렬한 입자들은 물질과 상호작용없이 통과하는 특성 때문에 '유령 입자'로 불린다. 질량이 거의 없는 중성미자는 별, 행성, 은하 전체를 포함한 극한 환경을 통과하면도 구조를 유지한다. 전 세계 360명 이상의 과학자들이 참여한 KM3NeT 협력단의 중성미자 분석 결과는 12일 과학 저널 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 공동 저자인 로사 코닐리오네 KM3NeT 부대변인 겸 이탈리아 국립핵물리연구소 연구원은 "중성미자는 특별한 우주 메신저로, 가장 강력한 현상과 관련된 메커니즘에 대한 독특한 정보를 제공하며 우주의 가장 먼 곳까지 탐험할 수 있게 해 준다"고 밝혔다. 이번에 검출된 기록적인 중성미자는 KM3-230213A로 명명됐으며 2200억 전자볼트의 에너지를 가지고 있었다. 연구진에 따르면 이 엄청난 에너지는 스위스 제네바 인근 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대 강입자 충돌기(LHC)가 입자를 빛의 속도에 가깝게 가속시키는 능력보다 약 3만 배나 강력한 것이다. 전하를 띠지 않는 중성미자는 고에너지 양성자가 우주를 창조한 빅뱅에서 남은 복사선의 광자와 결합할 때 생성될 수 있다. 이 입자들은 우주를 거의 빛의 속도로 이동한다. KM3NeT 공동 저자인 브래드 K. 깁슨 박사는 이메일을 통해 CNN에 "이 단일 중성미자의 에너지는 우라늄 원자 하나, 또는 열 개, 심지어 백만 개의 원자를 쪼개서 방출되는 에너지와 맞먹는다고 생각하면 된다"며 "이 작은 중성미자 하나가 10억 개의 우라늄 원자를 쪼개서 방출되는 에너지만큼의 에너지를 가지고 있었다. 핵분열로 생성되는 에너지와 비교하면 정말 엄청난 숫자"라고 설명했다. 이 입자는 우주에서 그렇게 높은 에너지의 중성미자가 생성될 수 있다는 최초의 증거를 제공한다. 연구진은 이 중성미자가 우리 은하 너머에서 왔다고 믿지만, 정확한 기원 지점은 아직 밝혀내지 못했다. 초거대 블랙홀, 감마선 폭발, 초신성 잔해와 같은 극한 환경에서 중성미자가 생성되어 우주를 가로질러 날아왔을 가능성이 제기된다. 공동 저자인 파스칼 코일 KM3NeT 대변인 겸 프랑스 국립과학연구센터-마르세유 입자물리센터 연구원은 이번 획기적인 발견은 중성미자 천문학의 새로운 장을 열었을 뿐만 아니라 우주를 관측할 새로운 창을 열었다고 말했다. 코일은 "KM3NeT은 검출된 중성미자가 극한의 천체 물리학적 현상에서 비롯될 수 있는 에너지와 감도의 범위를 탐색하기 시작했다"고 덧붙였다. 중성미자, 얼음이나 물과 상호작용 중성미자는 주변 환경과 상호작용을 잘 하지 않기 때문에 검출하기 어렵지만, 물이나 얼음과는 상호작용한다. 중성미자가 검출기와 직접 상호작용하면 얼음에 박히거나 물에 떠 있는 인근 디지털 광학 센서 네트워크가 감지할 수 있는 푸르스름한 빛을 방출한다. 예를 들어 남극의 아이스큐브 중성미자 관측소는 남극 얼음에 박힌 5000개 이상의 센서 그리드를 포함한다. 2011년부터 운영된 이 검출기는 수백 개의 중성미자를 발견했으며, 과학자들은 그 중 일부를 블레이저나 활동 은하의 밝은 핵과 같이 우주적 근원으로 그 일부를 추적할 수 있었다. 국제 연구팀은 2010년대 초 심해에서 중성미자를 포착할 수 있는 1 입방킬로미터 중성미자 망원경(KM3NeT)으로 알려진 검출기 네트워크 아이디어를 구상했고, 2015년에 네트워크 설치가 시작됐다. KM3NeT은 2023년 2월 13일, 이 입자가 두 검출기 중 하나를 밝혔을 때 기록적인 검출에 성공했다. 두 개의 검출기 중 하나인 ARCA(심해 우주선 연구)는 수심 3450m에 위치하고, ORCA(심해 우주선 진동 연구)는 지중해 해저 수심 2450m에 위치한다. 이탈리아 카포 파세로 인근 시칠리아 해안에 있는 ARCA 검출기는 고에너지 중성미자를 포착하도록 설계됐고, 프랑스 남동부 툴롱 근처에 있는 ORCA는 저에너지 중성미자 탐색에 전념한다. 해저에 고정된 센서 그리드를 포함하는 KM3NeT은 아직 건설 중이지만, 고에너지 중성미자를 포착하기에 충분한 검출기가 배치됐다고 연구진은 밝혔다. ARCA 검출기는 계획된 구성 요소의 10%만 작동 중이었을 때 입자가 망원경 전체를 거의 수평으로 통과하며 활성 센서의 3분의 1 이상에서 신호를 발생시켰다. 검출기는 하전 입자에 의해 생성된 2만8000개 이상의 빛 광자를 기록했다. 미스터리하고 강력한 기원 이 중성미자 내의 에너지가 일상적인 물체에 대한 이해를 위해 전환된다면 0.04줄, 즉 1m 높이에서 떨어진 탁구공의 에너지에 해당한다고 공동 저자인 아르트 헤이보어 KM3NeT 물리학 코디네이터 겸 네덜란드 국립 아원자 물리학 연구소(NIKHEF) 및 암스테르담 대학 교수는 말했다. 그 양은 작은 LED 전구를 약 1초 동안 켤 수 있는 정도라고 그는 말했다. 헤이보어는 이메일을 통해 "일상적인 물체에 대해서는 큰 에너지가 아니지만, 일상 세계와의 그런 유추가 가능하다는 사실 자체가 놀랍다. 이 모든 에너지는 단일 기본 입자 안에 담겨 있었다"고 설명했다. 연구진에 따르면 입자 규모에서 중성미자는 가시광선 광자 에너지의 약 10억 배에서 1억 배에 해당하는 초고에너지로 간주됐다. 지구에서 중성미자를 검출하면 연구원들은 근원지를 추적할 수 있다. 이 입자들이 어디에서 오는지 이해하는 것은 오랫동안 광선이 지구 대기에 충돌할 때 중성미자의 주요 원천으로 여겨져 온 미스터리한 광선인 우주선(Cosmic Ray)의 기원에 대해 더 많은 것을 밝힐 수 있다. 우주에서 가장 강력한 입자인 우주선(cosmic ray)은 우주에서 지구로 쏟아진다. 이 광선은 대부분 양성자나 원자핵으로 구성되어 있으며, 광선을 생성하는 것이 거대 강입자 충돌기의 능력을 능가하는 매우 강력한 입자 가속기이기 때문에 우주 전역으로 방출된다. 중성미자는 우주선이 이디에서 오는지, 무엇이 우주 전역으로 발사하는 지 천문학자들에게 알려줄 수 있다. 연구진은 감마선 폭발이나 138억년 전 빅뱅에서 남은 복사인 우주 마이크로파 배경의 광자와 우주선 상호 작용과 같이 강력한 무엇인가가 이번에 새로 발견된 중성미자를 방출했다고 추정한다. 연구 기간 동안 연구진은 중성미자를 생성했을 가능성이 있는 12개의 잠재적 블레이저를 확인하기도 했다. 블레이저는 검출기에서 수집한 데이터와 감마선, X선, 전파 망원경의 교차 참조 데이터를 기반으로 입자가 이동한 것으로 추정되는 방향과 일치한다. 하지만 더 많은 연구가 필요하다.
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- 포커스온
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우주 '유령 입자'의 놀라운 에너지, 심해 탐사로 밝혀내
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트럼프, 플라스틱 빨대 사용 재개 선언⋯"종이 빨대는 효과 없어"
- 도널드 트럼프 미국 대통령이 플라스틱 빨대 사용을 재추진하는 행정명령에 서명하며, 바이든 행정부의 연방 정부 내 일회용 플라스틱 사용 단계적 금지 정책을 뒤집었다. 트럼프는 10일(현지시간) "종이 빨대는 효과가 없다"며 "우리는 다시 플라스틱 빨대로 돌아갈 것"이라고 밝혔다고 독립매체 인디펜던트, 미국의 소리, 더 힐 등 다수 외신이 전했다. 바이든 행정부의 플라스틱 규제 철회⋯트럼프의 행정명령 트럼프의 이번 결정은 바이든 행정부가 추진했던 연방 정부의 일회용 플라스틱 사용 감축 정책을 정면으로 겨냥한 것이다. 바이든 행정부는 연방 시설 내 플라스틱 빨대, 식기류, 포장재 등의 사용을 2027년까지 음식 서비스, 행사, 포장 부문에서 금지하고, 2035년까지 연방 운영 전반에서 단계적으로 중단하는 목표를 설정한 바 있다. 트럼프는 종이 빨대가 환경 보호의 대안으로 제시되었으나, 실제로는 사용이 불편하다는 점을 지적했다. 그는 지난 주말 자신의 소셜 미디어 '트루스 소셜(Truth Social)'을 통해 "입안에서 녹아내리는 빨대는 역겹다"며 바이든 정책을 "폐기된(dead) 정책"이라고 비판했다. 앞서 트럼프는 2019년 대선 캠페인 당시 트럼프 브랜드의 재사용 가능한 플라스틱 빨대(10개들이 15달러)를 판매하며 종이 빨대 사용 규제를 강하게 반대해왔다. 이번 행정명령 역시 플라스틱 사용 규제에 반대하는 기업과 소비자들의 요구를 반영한 것으로 풀이된다. 플라스틱은 석유와 가스를 사용해 생산된다. 환경 단체 반발⋯"플라스틱 오염, 지구적 위기" 트럼프의 결정에 대해 환경 단체들은 즉각 반발하고 나섰다. 미국 해양 보호 단체 오세아나(Oceana)의 플라스틱 캠페인 디렉터 크리스티 레빗(Christy Leavitt)은 "트럼프 전 대통령은 일회용 플라스틱 문제에서 잘못된 방향으로 가고 있다"며 "지구는 플라스틱 오염 위기에 직면해 있으며, 이는 해양 생태계와 전 지구적 환경에 심각한 위협이 되고 있다"고 경고했다. 더 힐은 2023년 연구를 인용해 코팅이나 방수에 주로 사용되는 PFAS(영원한 화합물질)로 알려진 화합물은 독성이 있으며, 종이와 대나무를 포함한 거의 모든 유형의 빨대에서 발견됐다고 지적했다. 플라스틱 빨대는 해양 쓰레기 중 일부에 불과하지만, 전체적으로 일회용 플라스틱 포장재, 물병, 테이크아웃 용기, 쇼핑백 등과 함께 심각한 환경 오염을 초래하는 주요 요인으로 지목되고 있다. 유엔에 따르면 매년 전 세계에서 400만 톤 이상의 플라스틱 폐기물이 바다로 유입되며, 이는 분해되는 과정에서 미세 플라스틱으로 변해 해양 생물과 인간 건강에도 악영향을 미친다. 미국 환경 단체 '스트로우스 터틀 아일랜드 복원 네트워크(Straws Turtle Island Restoration Network)'는 "미국에서 하루에 3억 9000만 개의 빨대가 사용되며, 이는 200년 이상 분해되지 않고 해양 생태계에 심각한 위협을 가한다"고 밝혔다. 플라스틱 산업계 환영⋯"빨대는 시작일 뿐" 한편, 플라스틱 업계는 트럼프의 결정을 적극 지지하고 있다. 미국 플라스틱 산업 협회(Plastics Industry Association)의 대표 맷 시홀름(Matt Seaholm)은 "우리는 '다시 플라스틱(Back to Plastic)' 캠페인을 전면적으로 지지한다"며 "빨대 문제는 시작에 불과하며, 더 많은 제품에서 플라스틱 규제를 완화해야 한다"고 주장했다. 플라스틱 규제 둘러싼 논쟁 심화 전망 현재 전 세계적으로 플라스틱 오염 문제를 해결하기 위한 논의가 진행 중이다. 지난해 말 한국에서 열린 유엔(UN) 회의에서는 전 세계 100개국 이상이 플라스틱 생산량 제한과 재활용 촉진을 포함한 국제 협약 체결을 추진했으나, 최종 합의에는 이르지 못했다. 미국, 중국, 독일 등 주요 플라스틱 생산국들은 협상 과정에서 자국 산업 보호와 환경 규제 간 균형을 맞추는 방안을 모색하고 있다. 미국 플라스틱 제조업체들은 바이든 행정부가 제시한 재활용 중심 정책을 유지할 것을 촉구하고 있으며, 트럼프가 플라스틱 규제 완화를 주도하는 것이 환경 정책의 흐름과 맞지 않는다는 비판도 제기되고 있다. 트럼프 전 대통령의 이번 행정명령은 단순한 정책 변경이 아니라 환경 보호 정책과 산업 이익 간의 갈등을 보여주는 대표적 사례로 평가된다. 앞으로 플라스틱 사용 규제에 대한 논쟁은 더욱 심화될 것으로 보인다.
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- ESGC
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트럼프, 플라스틱 빨대 사용 재개 선언⋯"종이 빨대는 효과 없어"
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[먹을까? 말까?(90)] 해독 주스, 정말 건강에 좋을까?
- 해독주스는 오랫동안 우리 몸의 독소를 해독하고 건강에 도움이 된다고 알려져왔다. '주스 클렌즈(Juice Clense)'라고도 불리는 해독주스는 과일이나 채소의 착즙 주스만을 일정 기간 음용하면서 체내의 독성물질을 몸 밖으로 배출하는 디톡스 요법이다. 말 그대로 '주스로 깨끗하게 하다'라는 의미를 가지고 있는 해독주스는 정말 건강에 도움이 될까. 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀은 섬유질이 거의 없는 주스만 먹는 식단은 단 3일만이라도 염증과 인지 저하와 관련된 구강 및 장 박테리아에 변화를 가져온다는 것을 발견했다고 메디컬익스프레스, 어스닷컴 등 다수 외신이 전했다. 이러한 변화는 염증과 인지 기능 저하와 관련이 있어 주스의 장기적인 영향에 대한 우려를 불러일으킨다. 주스가 비타민과 항산화제를 제공하지만, 장 건강에 중요한 역할을 하는 섬유질이 부족하다는 점도 문제점으로 지적된다. 해당 연구는 학술지 '뉴트리언트(Nutrients)'에 게재됐다. 연구팀은 해독주스가 인체에 어떤 영향을 미치는 지 확인하기 위해 건강한 성인 그룹 3팀을 대상으로 연구를 진행했다. 한 그룹은 주스만 섭취했으며, 두 번째 그룹은 주스와 통곡물을 함께 섭취했고, 세 번째 그룹은 식물 기반 통곡물만 섭취했다. 팀은 유전자 염기서열 분석 기술을 사용해 박테리아의 변화를 분석하기 위해 식단 전, 식단 중간, 식단 후에 타액, 뺨 면봉과 대변 샘플을 수집했다. 연구 결과 주스만 마신 그룹은 염증 및 장 투과성과 관련된 박테리아가 가장 크게 증가한 반면 식물성 식품만 섭취한 그룹은 유익한 미생물 변화가 관찰됐다. 주스와 통곡물을 섭취한 그룹은 일부 박테리아 변화가 있었지만 주스만 마신 그룹보다는 변화가 더뎠다. 이 연구는 주스 전용 식단이 실제로 건강을 지원하는지, 아니면 장과 입안의 세균의 미묘한 균형을 깨뜨리는지 확인하는 것을 목표로 했다. 많은 사람들이 주스를 몸을 깨끗하게 하는 자연적인 방법이라고 생각하지만, 연구 결과는 그 반대일 수 있음을 시사한다. 노스웨스턴 대학교 파인버그 의대의 오셔통합건강센터 소장이자 노스웨스턴 의대 의사인 수석 저자 멜린다 링(Melinda Ring)박사는 "대부분의 사람들은 주스를 건강한 해독으로 생각하지만 이 연구는 현실을 직시할 필요성이 있음을 보여준다"고 말했다. 링 박사는 "섬유질이 거의 없는 주스를 많이 섭취하면 미생물 군집 불균형이 발생해 염증과 장 건강 악화와 같은 부정적인 결과를 초래할 수 있다"고 설명했다. 해독주스와 마이크로바이옴 불균형 연구 결과, 주스만 전적으로 섭취한 그룹에서 염증 및 장 투과성과 관련된 세균이 가장 많이 증가한 것으로 나타났다. 반면, 식물 기반 통곡물 식품 그룹은 더 유익한 미생물 변화를 보였다. 주스와 통곡물 식품을 함께 섭취한 그룹에서도 일부 세균 변화가 나타났지만, 주스 전용 그룹에서 관찰된 변화보다는 덜 심각했다. 멜린다 링 박사는 "대부분의 사람들은 주스를 건강한 해독으로 생각하지만, 이 연구는 현실 점검을 제공한다. 섬유질이 거의 없는 많은 양의 주스를 섭취하면 염증 및 장 건강 감소와 같은 부정적인 결과를 초래할 수 있는 마이크로바이옴 불균형을 초래할 수 있다"고 말했다. 장 건강에서 섬유질의 역할 주스 클렌즈의 가장 큰 문제점 중 하나는 섬유질 제거이다. 과일과 채소를 주스로 만들 때 대부분의 섬유질이 제거된다. 섬유질은 장내 유익한 세균의 먹이가 되어 부티레이트와 같은 항염증 화합물을 생성하도록 돕는다. 섬유질이 없으면 당을 좋아하는 세균이 증식하고 주스의 높은 당 함량이 이들의 성장을 부추긴다. 이러한 불균형은 유해 세균이 유익한 세균보다 많아지게 해 장내 세균 불균형을 초래할 수 있다. 시간이 지남에 따라 이는 소화 문제, 면역력 약화, 심지어 정신 건강 문제의 위험을 증가시킬 수 있다. 이 연구는 또한 섬유질 섭취 감소가 신진대사에 부정적인 영향을 미쳐 신체가 혈당과 에너지 수준을 조절하는 것을 더 어렵게 만들 수 있음을 시사한다. 구강 마이크로바이옴의 빠른 변화 이 연구는 장내 세균은 비교적 안정적으로 유지되는 반면, 구강 마이크로바이옴은 주스 전용 식단에 빠르게 반응한다는 것을 보여주었다. 연구진은 유익한 '페르미쿠테스(Firmicutes·비만세포)' 세균의 감소와 염증과 관련된 프로테오박테리아(Proteobacteria)의 증가를 관찰했다. 링 박사는 "이는 식단 선택이 건강 관련 세균 집단에 얼마나 빨리 영향을 미칠 수 있는지를 강조한다. 구강 마이크로바이옴은 식단 영향의 빠른 바로미터인 것으로 보인다"고 말했다. 구강 세균의 변화는 주스가 구강과 인후의 염증에 기여할 수 있음을 시사하며, 이는 전반적인 건강에 영향을 미칠 수 있다. 파괴된 구강 마이크로바이옴은 잇몸 질환, 충치, 심지어 심혈관 문제와 같은 질환과 관련이 있다. 추가 연구의 필요성 이 연구는 해독주스의 잠재적 위험을 강조하지만, 다양한 식단이 마이크로바이옴에 어떤 영향을 미치는지, 특히 어린이의 경우 더 많은 연구가 필요하다. 많은 사람들이 과일 전체를 주스로 대체하면 동일한 이점을 제공한다고 여긴다. 그러나 이 연구는 주스가 장과 구강 내 세균에 미치는 영향 때문에 적절한 대체품이 아닐 수 있음을 시사한다. 연구의 제1 저자이자 로마 산 라파엘레 대학 식품 미생물학 교수인 마리아 루이사 사보 사르다로(Maria Luisa Savo Sardaro)는 "주스 식단의 영양 성분, 특히 당과 탄수화물 수준은 장과 구강 모두에서 미생물 역동성을 형성하는 데 핵심적인 역할을 하며 신중하게 고려해야 한다"고 말했다. 향후 연구에서는 주스에 섬유질을 다시 추가하거나 통곡물 식품과 함께 섭취하는 것이 이러한 영향을 완화하는 데 도움이 될 수 있는지 탐구할 수 있다. 주스 클렌즈의 장기적인 결과를 이해하는 것은 진정으로 건강을 지원하는 식단 지침을 만드는 데 필수적이다. 해독주스를 더 건강하게 만드는 방법 이 연구에서 제기된 우려에도 불구하고 주스를 즐기는 사람들이 주스를 완전히 끊을 필요는 없다. 대신, 더 건강하게 만들기 위한 조치를 취할 수 있다. 한 가지 방법은 주스 대신 블렌딩하는 것이다. 블렌딩은 섬유질을 유지하면서도 과일과 채소에 함유된 비타민과 항산화제를 전달한다. 주스를 선호하는 사람들의 경우, 통곡물 식품과 함께 섭취하면 그 영향을 균형 있게 조절하는 데 도움이 될 수 있다. 주스와 함께 섬유질이 풍부한 음식을 섭취하면 유해한 세균 변화를 예방하고 보다 안정적인 마이크로바이옴을 지원할 수 있다. 당분이 적은 채소를 선택하고 치아씨나 아마씨와 같은 재료를 첨가하는 것도 섬유질 섭취를 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 링 박사는 "주스를 좋아한다면 섬유질을 그대로 유지하기 위해 블렌딩하는 것을 고려하거나 마이크로바이옴에 대한 영향을 균형 있게 조절하기 위해 주스를 통곡물 식품과 함께 섭취하는 것을 고려하라"고 조언했다. 장기적인 건강을 위해서는 주스 클렌즈에 의존하기보다, 과일과 채소 전체를 포함하는 균형 잡힌 식단을 유지하는 것이 더 바람직하다. 이번 연구 결과는 섬유질의 중요성을 강조하며, 식단이 신체 내 미생물 균형에 얼마나 빠르게 영향을 미칠 수 있는지를 보여준다.
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[먹을까? 말까?(90)] 해독 주스, 정말 건강에 좋을까?
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[퓨처 Eyes(70)] 두 아빠 쥐의 탄생⋯생명 과학의 새 지평 열다
- 2025년 새해 벽두 과학계는 '두 아빠 사이에서 태어난 쥐'라는 놀라운 소식을 접하며 경탄을 금치 못했다. 한때 공상 과학 소설 속 장면으로 여겨졌던 일이 현실로 성큼 다가온 것이다. 이 획기적인 연구는 베이징에 있는 중국과학원의 리 지쿤(Zhi-Kun Li) 박사와 그의 연구팀에 의해 주도됐으며 과학전문 매체 사이언스얼럿과 MIT 테크놀로지 리뷰(MIT Technology) 등에 의해 상세히 보도됐다. 두 매체의 보도에 따르면 이 연구는 정밀한 줄기세포 공학 기술과 크리스퍼(CRISPER) 유전자 편집 기술을 통해 생물학적 엄마 없이 두 아빠를 가진 쥐를 탄생시키고, 성체로 성장시키는데 성공했다. 크리스퍼 유전자 편집 기술은 DNA를 자르고 붙이는 기술로, 특정 유전자를 수정하는 데 사용된다. 과거 유사한 시도들이 번번이 실패로 끝난 것을 감안하면, 이번 성과는 그 의미가 남다르다. 이전 연구자들은 수컷 줄기세포로부터 난자를 생성하는 데 어려움을 겪었고, 설령 성공하더라도 모성 유전 물질의 부재로 인해 새끼들이 심각한 발달 장애를 겪거나 끝내 생존하지 못했다. 하지만 리 지쿤 박사 팀은 '각인'된 유전자를 표적화하는 새로운 접근 방식을 통해 이러한 문제들을 말끔히 해결했다. 각인(Imprinting)이란 특정 유전자가 어느 부모에게서 왔는지에 따라 다르게 발현되는 현상을 말한다. 리 박사 팀은 배아 발달에 핵심적인 것으로 알려진 20개의 각인 유전자를 CRISPR 기술로 정교하게 편집하여 두 아빠를 둔 쥐의 탄생을 현실로 만들었다. 각인 유전자는 부모 중 누구에게서 왔는지에 따라 발현 여부가 결정되는 유전자를 말한다. 사이언스 얼럿은 이 연구가 "줄기세포 및 재생 의학 연구의 여러 가지 제한점을 해결하는 데 도움이 될 것"이라는 중국과학원 웨이 리(Wei Li) 연구원의 말을 인용하며, 이 연구의 중요성을 재차 강조했다. 난관 극복, 새로운 가능성 제시 두 아빠 쥐의 탄생 과정이 순탄하지만은 않았다. 이번 연구는 아빠가 둘인 생쥐를 만들려는 이전 연구를 바탕으로 했다. 1980년대 영국 과학자들은 정자 세포의 DNA가 포함된 핵을 수정란 세포에 주입하려는 시도를 했다. 그 결과 배아는 난자의 세포질에 두 수컷의 DNA와 암컷의 소량의 DNA를 가지고 있었다. 그러나 이 배아를 대리모 쥐의 자궁으로 이식했을 때 어느 배아도 건강하게 태어나지 않았다. MIT 테크놀로지 리뷰는 이는 부계와 모계 유전체에서 모두 각인된 유전자가 발달에 필요하기 때문인 것으로 보인다고 짚었다. 리 박사 팀은 유전자 편집을 이용해 각인된 유전자를 완전히 제거하는 다른 접근 방식을 취했다. 약 200개의 쥐 유전자가 각인되어 있지만 연구팀은 배아 발달에 중요한 것으로 알려진 20개의 유전자에 초점을 맞춘 것. 팀은 실험실에서 줄기 세포를 수집하기 위해 정자 DNA로 세포를 배양했다. 그런 다음 CRISPR를 사용하여 표적으로 삼은 20개의 각인된 유전자를 파괴했다. 유전자 편집된 세포는 다른 정자 세포와 함께 핵이 제거된 난자 세포에 주입됐다. 그 결과 두 마리 수컷 쥐의 DNA가 있는 배아 세포가 탄생했다. 이 세포는 태반을 만드는 데 필요한 세포를 제공하는 연구에 사용되는 일종의 '배아 껍질'에 주입됐다. 그 결과 생성된 배아는 암컷 쥐의 자궁으로 이식됐다. 일부 배아는 살아 있는 새끼로 발달했고, 심지어 성체가 될 때까지 살아 남았다. 연구팀은 더 나아가 두 아빠 쥐를 만드는 두 번째 접근 방식을 발견했다. 이는 일본 오사카 대학의 카츠히코 하야시(Katsujiko Hayashi) 팀의 연구를 바탕으로 했다. 이 팀은 몇년 전 수컷 쥐의 꼬리에서 세포를 채취해 미성숙 난자로 만드는 방법을 발견했다. 이 난자는 정자와 수정돼 양부계 배아를 만들 수 있었다. 하야시는 그 배아는 번식 능력을 가져, 성체가 자신의 자손을 가질 수 있다고 말했다. MIT 테크놀로지 리뷰에 따르면, 중국과학원 연구팀은 164개의 유전자 편집된 배아를 이식했지만, 살아있는 새끼는 고작 7마리밖에 태어나지 않았다. 게다가 태어난 새끼들도 정상적인 쥐보다 크게 자라거나 장기가 비대해지는 등 몇 가지 문제점을 드러냈다. 수명도 일반 쥐보다 짧았고, 불임이라는 문제도 안고 있었다. 이러한 결과는 여전히 해결해야 할 과제가 산적해 있음을 보여준다. 리 지쿤 박사 역시 "각인 유전자에 대한 추가적인 수정은 생존 가능한 배우자를 생산할 수 있는 건강한 두 아빠 쥐의 생성을 촉진하고 각인 관련 질병에 대한 새로운 치료 전략으로 이어질 수 있다"고 말하며, 앞으로 연구가 더 필요함을 시사했다. 그럼에도 불구하고 두 아빠를 둔 쥐의 탄생은 생명 과학 연구에 지대한 의미를 갖는다. 펜실베이니아 대학의 발달 생물학자 코타로 사사키(Kotaro Sasaki)는 "흥미로운 연구"라며, 리 박사 팀이 "일련의 각인 결함을 피할 수 있었을 뿐만 아니라, 두 수컷의 DNA를 사용하여 쥐를 만드는 두 번째 방법을 발견했다"는 점을 높이 평가했다. 이 연구 결과는 학술지 '셀 스템 셀(Cell Stem Cell)'에 게재됐다. 각인 현상에 대한 새로운 통찰력 두 아빠 쥐 연구는 각인 현상에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있다는 점에서 더욱 주목받고 있다. 이전 연구에서는 두 엄마 쥐가 더 작고 오래 사는 것으로 밝혀진 반면, 이번 연구에서는 두 아빠 쥐가 과도하게 성장하고 더 빨리 죽는다는 사실이 새롭게 밝혀졌다. 코타로 사사키는 "아마도 부계 각인된 유전자는 성장을 지원하고 모계 유전자는 성장을 제한하며, 동물이 건강한 크기에 도달하려면 둘 다 필요할 것"이라고 추측했다. 물론, 이 연구 결과를 인간에게 적용하기까지에는 넘어야 할 산이 많다. 리 지쿤 박사는 "인간의 20개 각인된 유전자를 편집하는 것은 용납할 수 없으며, 건강하거나 생존 가능하지 않은 개체를 생산하는 것은 단순히 선택 사항이 아니다"라고 분명히 선을 그었다. 코타로 사사키 역시 "연구팀이 사용한 많은 실험실 기술 절차가 인간 세포에는 확립되지 않았고, 인간 유전자를 제거하면 예측할 수 없는 건강상의 결과를 초래할 수 있다"며 인간에게 적용하는 데에는 많은 어려움이 있을 것이라고 지적했다. 생명 과학의 새로운 지평 두 아빠를 둔 쥐의 탄생은 생명 과학 연구의 새로운 장을 열었으며, 앞으로 각인 현상과 유전 질환에 대한 이해를 넓히는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 비록 인간에게 직접 적용하기에는 아직 많은 과제가 남아 있지만, 이 연구가 제시하는 가능성은 무궁무진하며, 미래 생명 과학 발전에 중요한 토대가 될 것이다. 두 아빠 쥐의 탄생은 분명 획기적인 사건이지만, 아직 넘어야 할 산이 많다. 특히 인간에게 적용하기 위해서는 윤리적인 문제와 기술적인 난관을 극복해야 한다. 하지만 이 연구가 각인 현상에 대한 새로운 통찰력을 제공하고, 유전 질환 치료에 새로운 가능성을 제시했다는 점은 높이 평가할 만하다. 전문가들은 앞으로 두 아빠 사이에서 태어난 쥐 연구가 생명 과학 발전에 어떤 영향을 미칠지 주목할 필요가 있다고 지적한다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(70)] 두 아빠 쥐의 탄생⋯생명 과학의 새 지평 열다
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인체 장기 내 미세 플라스틱 축적 심화, 뇌 조직에서 고농도 검출
- 미세플라스틱이 인체 내 뇌 조직에서 다른 장기보다 더 많이 발견돼 충격을 주고 있다. 미국 뉴멕시코대학 연구진의 최근 연구에 따르면, 인체 내 미세플라스틱 축적이 심화되고 있으며, 특히 뇌 조직에서 높은 농도의 미세플라스틱이 검출돼 우려가 커지고 있다고 과학전문매체 사이언스얼럿과 abc뉴스 등 다수 외신이 4일(현지시간) 보도했다. 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 게재된 이번 연구는 지난해 수거된 뇌 조직 샘플이 약 10년 전 수거된 유사 샘플보다 훨씬 더 많은 미세플라스틱을 함유하고 있음을 보여준다. 이는 미세한 합성 입자가 시간이 지남에 따라 인체의 주요 기관에 축적된다는 사실을 시사한다. 뉴멕시코대 보건과학자 알렉산더 니하트(Alexander Nihart)와 연구진은 뇌 샘플에서 신장 및 간 샘플보다 더 높은 농도의 미세플라스틱이 검출됐음을 확인했다. 뉴멕시코대 건강과학센터, 오클라호마주립대, 듀크대, 콜롬비아 라 유니버시다드 델 발레엔칼리의 연구원들은 47구의 시체에서 뇌, 간, 신장 샘플을 분석했다. 연구 결과에 따르면 뇌 조직에서 발견된 미세플라스틱의 평균 양은 1g당 4800마이크로 그램이었다. 이는 표준 플라스틱 숟가락 하나와 맞먹는 양이다. 연구에 따르면 사람의 혈류 내에 이 정도의 미세플라스틱이 존재할 경우 어떤 구체적인 건강 위험이 초래될지는 아직 알수 없다고 한다. 1950년부터 2019년까지 약 90억 톤의 플라스틱이 생산되었으며, 이 물질들은 시간이 지나면서 미세한 조각으로 분해돼 전 세계적으로 확산되고 있다. 플라스틱이 작은 조각으로 떨어져나간 미세플라스틱은 크기가 최대 5mm에 달하며, 나노플라스틱은 그보다 더 작은 크기로 10억분의 1미터 단위로 측정한다. 연구진은 논문에서 "인위적으로 생성된 미세플라스틱과 나노플라스틱의 환경 내 농도는 지난 반세기 동안 기하급수적으로 증가했다"고 밝혔다. 연구에 따르면 플라스틱 용기부터 바닥재, 의료기기에 이르기까지 모든 것에서 발견되는 가장 흔한 플라스틱인 폴리에틸렌이 뇌 샘플에서 발견된 미세 플라스틱의 75%를 차지했다. 미세플라스틱, 뇌 보호막도 침투 인체 조직에 축적된 플라스틱 입자의 장기적인 영향과 잠재적 누적 효과는 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 우려할 만한 연구 결과들이 속속 제시되고 있다. 미발표 연구에서는 태반 내 미세플라스틱이 조산과 연관된 것으로 나타났으며, 쥐를 대상으로 한 연구에서는 미세플라스틱이 뇌 혈관을 막는 데 영향을 미칠 수 있다는 결과도 보고됐다. 또 다른 연구에서는 흔히 사용되는 플라스틱 첨가제 노출이 수백만 건의 사망과 관련이 있다는 사실이 밝혀졌다. 니하트 연구진은 2016년과 2024년 부검을 통해 확보한 52개의 인체 조직 샘플을 분석한 결과, 모든 샘플에서 플라스틱 입자가 검출됐다고 밝혔다. 간과 신장 샘플의 플라스틱 양은 유사했으나, 뇌 샘플에서는 최대 30배 높은 농도의 플라스틱이 발견됐다. 이는 간과 신장이 체내 노폐물을 걸러내고 분해하는 역할을 수행하면서 순환하는 입자와의 접촉이 많아질 수 있다는 점을 고려할 때 뜻밖의 결과다. 특히, 뇌에는 유해 물질을 차단하는 혈액뇌관문이 존재함에도 불구하고 미세플라스틱이 축적된 사실이 확인돼 충격을 주고 있다. 치매 환자 뇌에서 플라스틱 농도 더 높아 연구진은 1997년부터 2013년까지 확보한 초기 뇌 샘플 데이터와 비교한 결과, 시간이 지남에 따라 플라스틱 농도가 증가하는 명확한 추세를 발견했다. 이는 환경 내 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도의 급격한 증가가 인체 내에서도 반영되고 있음을 시사한다. 분석된 조직의 플라스틱 농도는 연령, 인종, 사망 원인과 무관했지만, 치매 진단을 받은 사람들의 샘플에서는 그렇지 않은 사람들보다 높은 농도의 플라스틱이 검출됐다. 연구진은 "뇌 조직 위축, 혈액뇌관문 손상, 노폐물 제거 기능 저하는 치매의 주요 특징이며, 이는 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도를 증가시킬 수 있다"고 설명했다. 다만, 플라스틱 물질 축적이 건강 악화에 직접적으로 영향을 미치는지는 아직 확실하지 않다고 덧붙였다. 니하트 연구진은 미세플라스틱의 건강 영향을 규명하기 위한 추가 연구가 필요하다는 점을 강조하며, 이에 대한 연구자들의 관심이 더욱 필요하다고 촉구했다. 한편, 플라스틱 생산량은 지속적으로 증가하고 있으며, 인간은 일상적으로 플라스틱 조각을 흡수하고 있다. 영국 엑서터대 글로벌 개발 연구원 아담 하니에(Adam Hanieh)는 "플라스틱은 석유와 가스로부터 추출된 석유화학 제품"이라며, 2040년에는 플라스틱이 석유 수요 증가의 95%를 차지할 것으로 예상된다고 경고했다.
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- ESGC
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인체 장기 내 미세 플라스틱 축적 심화, 뇌 조직에서 고농도 검출
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[우주의 속삭임(95)] 맨틀 속 숨겨진 초대륙, 지구 역동성 비밀 밝히나
- 우리 행성 지구는 겉보기와는 달리 그 내부에서 끊임없이 역동적인 활동이 일어난다. 특히 지구의 얇은 지각과 액체 상태의 외핵 사이에 위치한 맨틀은 지구 전체 부피의 80% 이상을 차지하며, 그 비밀스러운 활동은 오래전부터 과학자들의 호기심을 자극해 왔다. 최근 CNN은 "지구 내부에 숨겨진 2개의 초대륙"에 대한 새로운 연구 결과를 보도하며 맨틀에 대한 우리의 이해를 한 단계 끌어올렸다. 맨틀, 단순한 공간 그 이상 맨틀은 지구 전체 부피의 약 84%를 차지하는 곳으로, 오랫동안 과학자들은 이곳이 '걸쭉한 캐러멜'과 같은 균일한 물질로 이루어져 있다고 믿었다. 하지만 실제 맨틀은 '초콜릿 칩이 박힌 쿠키'처럼 거대한 혼합되지 않은 영역들을 포함하고 있으며, 이 영역들이 지구의 역동성에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀지고 있다. 특히 주목받는 것은 지각 아래 깊숙이 자리 잡은 두 개의 거대한 '초대륙'이다. 하나는 아프리카 대륙 아래에, 다른 하나는 태평양 아래에 숨겨져 있는 이 초대륙들은 맨틀 깊숙한 곳에서 '닻'과 같은 역할을 하며 맨틀 전체의 움직임에 영향을 미칠 것으로 추정된다. 새로운 연구 결과는 이 초대륙들이 기존에 생각했던 것보다 훨씬 더 오래되었을 가능성을 제시하며, 맨틀이 단순히 잘 섞인 공간이 아님을 보여준다. 이러한 숨겨진 구조들은 판의 움직임을 포함한 맨틀 활동을 조절하며, 이는 우리가 경험하는 지진이나 화산 활동과도 밀접한 관련이 있다. 애리조나 주립 대학의 클레어 리처드슨 박사는 "이러한 발견은 맨틀 대류와 판 구조론, 그리고 결과적으로 우리가 지표면에서 경험하는 지진 및 화산 활동과 같은 현상에 대한 더 나은 이해에 기여할 것"이라고 말하며 이번 연구의 중요성을 강조했다. 지진파를 이용한 심층부 탐사 연구자들은 지진파가 맨틀 내부를 통과하면서 속도나 감쇠(에너지 손실)가 어떻게 변하는지를 분석하여 초대륙의 비밀을 밝혀냈다. 지진파는 맨틀 내부의 밀도, 온도, 구성 물질에 따라 속도가 달라지는데, 초대륙은 주변보다 밀도가 낮고 온도가 높아 지진파의 속도를 느리게 만든다. 또한, 지진파의 감쇠 정도를 통해 맨틀 물질의 나이를 추정할 수 있다. 광물 결정 크기가 작을수록 파동 에너지를 더 많이 흡수하여 감쇠가 크게 일어나는데, 초대륙에서는 감쇠가 적게 일어나는 것으로 보아 주변보다 훨씬 오래된 물질로 이루어져 있음을 알 수 있다. 즉, 초대륙은 주변 맨틀보다 더 단단하고 안정적인 구조라는 의미다. 위트레흐트 대학의 아르웬 데우스 교수는 "우리는 지진파가 느려진다는 것만 알았다"라며 과거 연구의 한계를 지적하며, "이번 연구를 통해 초대륙이 맨틀 대류에 적극적으로 참여하는지, 아니면 단순히 '밀집된 더미'처럼 그 자리에 머물고 있는지에 대한 의문이 풀릴 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 오래된 닻, 판 구조론의 새로운 열쇠 이번 연구 결과는 판 구조론에 대한 우리의 이해를 근본적으로 바꿀 수 있다. 초대륙이 맨틀 내부에서 '오래된 닻' 역할을 한다면, 이는 판의 움직임이 단순히 맨틀 대류에 의해 결정되는 것이 아니라 초대륙과 같은 고정된 구조에 의해서도 영향을 받을 수 있다는 것을 의미한다. 탈라베라-소자 박사는 "우리 연구는 LLSVP(큰 저속도 전단 영역)가 오래 지속되는 특징이며, 적어도 5억년 이상, 아마도 더 오래되었을 가능성을 지적한다"라며, "이는 그들이 핵-맨틀 경계의 바닥에서 닻 역할을 하며 맨틀 대류에서 살아남았다는 것을 의미하며, 맨틀이 잘 혼합되지 않았다는 것을 시사한다"라고 말했다. 또한, 초대륙은 지구 화학적 원소의 저장소일 가능성도 제기되고 있다. 특정 화산의 용암에서 발견되는 지구 생성 초기부터 존재했던 화학 원소들이 초대륙에 저장되어 있다가 분출될 수 있다는 것이다. 이는 초대륙이 단순한 암석 덩어리가 아니라 지구 화학 순환에 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 데우스 교수는 "이러한 LLSVP는 오랫동안 그곳에 있었다. 그들이 10억 년 동안 그곳에 있었다면 40억 년 동안 그곳에 있었을 수도 있다. 그들은 이러한 화학적 원시 원소가 위치할 수 있는 숨겨진 저장소일 가능성이 크다. 우리는 지금 그것을 증명할 수는 없지만 지구 화학자들이 이것을 조사할 수 있다"라고 말하며 앞으로의 연구에 대한 기대감을 나타냈다. 미래를 향한 발걸음 맨틀 내부에 숨겨진 초대륙의 발견은 지구의 역동성을 이해하는 데 중요한 발걸음이다. 이번 연구 결과는 맨틀 대류와 판 구조론에 대한 우리의 이해를 넓혀줄 뿐만 아니라, 지진이나 화산 활동과 같은 자연 현상을 예측하고 대비하는 데에도 기여할 수 있을 것이다. 리처드슨 박사는 "이 모델은 많은 지진학자들이 지구 내부의 다른 물리적, 화학적 특성을 이해하는 데 사용하는 측정에 궁극적으로 영향을 미치는 지진 에너지를 약화시키는 지구의 영역을 매핑한다"라며 이번 연구가 지진학 연구에 미칠 영향을 강조했다. 맨틀은 아직 풀리지 않은 수많은 비밀을 간직하고 있다. 하지만 과학자들의 끊임없는 노력과 새로운 기술 개발을 통해 우리는 지구 내부의 미스터리를 하나씩 풀어갈 수 있을 것이다. 해당 연구는 학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.
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[우주의 속삭임(95)] 맨틀 속 숨겨진 초대륙, 지구 역동성 비밀 밝히나
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[신소재 신기술(150)] 세포 독성 없는 항균·항염 나노 꽃, '꿈의 상처 치료제'로
- 카네이션을 닮은 나노 구조체가 상처 치유를 돕는 밴드 형태로 개발되어 주목받고 있다. 미국화학회(ACS)의 응용 생체 재료 저널(ACS Applied Bio Materials)에 발표된 연구 결과에 따르면, 이탈리아 제노아 대학 연구팀이 개발한 나노 꽃(nanoflower) 코팅 드레싱은 실험실 시험에서 항생, 항염증 효과와 생체 적합성 특성을 나타냈다. 해당 연구에 대해서는 전문 사이트 Phys, 팝 사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 연구팀은 넓은 표면적을 가진 카네이션을 닮은 나노 꽃에 주목했다. 넓은 표면적은 수많은 상처 치유 약물 분자를 담을 수 있는 공간을 제공하기 때문이다. 연구팀은 구리 인산염과 탄닌산, 두 가지 폴리페놀 기반 재료를 활용하여 새로운 나노 구조를 설계했다. 이 시약들은 뛰어난 항염 및 항생 효과로 잘 알려져 있다. 혼합된 시약을 식염수에 넣으면 구리 인산염-탄닌산 화합물이 자체 조립되면서 꽃 모양의 구조로 자란다. 연구진은 이렇게 만들어진 나노 꽃을 전기 방사 나노 섬유 직물 조각에 조심스럽게 부착했다. 연구팀은 "페놀 구조가 풍부한 천연 화합물인 폴리페놀은 항산화, 항염, 항균 및 항암 특성으로 널리 주목받고 있으며, 생물 의학 분야에서 매우 유용하게 쓰인다"고 설명했다. 이어 "경제적이고 환경 친화적인 전략을 사용한 폴리페놀 기반 재료의 합성은 더욱 중요해지고 있다"고 강조했다. 탄닌산과 인산구리(II)로 만들어진 이 나노 꽃 밴드는 감염 및 염증 치료에 유망한 후보 물질로 평가받는다. 나노 꽃은 스스로 조립되는 미세 구조체로, 넓은 표면적을 가지고 있어 약물 분자를 부착할 공간이 충분하므로 약물 전달에 특히 적합하다. 이번 연구에서 파테메 아흐마드푸르, 피에르 프란체스코 페라리 연구진은 인산구리(II)와 탄닌산의 항생 및 항염증 특성에 주목하여 이 두 물질을 나노 꽃 재료로 선택했다. 생리 식염수 용액에서 나노 꽃을 성장시킨 후, 생체 모방 구조체를 전기 방사된 나노 섬유 직물 스트립에 부착했다. 실험 결과, 나노 꽃 코팅 밴드는 배양된 다양한 세균(대장균, 녹농균, 황색포도상구균 포함)과 항생제 내성 생물막을 비활성화하고, 활성 산소종을 제거했으며, 실험실에서 배양한 인체 세포에 손상을 주지 않는 것으로 나타났다. 아흐마드푸르와 페라리는 "나노 꽃 코팅 밴드는 감염 퇴치와 상처 치유 촉진을 위한 자연적이고 비용 효율적이며 고효율적인 해결책을 제시함으로써 획기적인 발전을 이루었으며, 치료 기준을 재정의할 가능성이 있다"고 평가했다. 연구팀은 대장균(E. coli), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)을 포함한 유해 세균 배양액에 나노 꽃 붕대 샘플을 넣었다. 2025년 1월 31일 발표된 내용에 따르면, 나노 꽃으로 덮인 원단은 세균을 '불활성화'했을 뿐만 아니라 항생제 내성 바이오필름까지 억제했으며, 실험실에서 배양한 인간 세포를 보호하는 효과를 보였다. 연구팀은 "새로운 나노 꽃 기반 접근법은 비용 효율적일 뿐만 아니라 매우 효율적이어서 상처 치유를 가속화하고 감염과 싸우는 더 나은 수단을 제공한다"고 밝혔다. 나노 꽃의 잠재적 이점은 의학에만 국한되지 않는다. 2024년 10월 '어드밴스트 머티리얼(Advanced Materials)'에 발표된 또 다른 연구에서는 나노 꽃이 실시간 이미징, 폐수 정화, 심지어 마이크로 로봇 공학에도 사용될 수 있다고 제시했다. 이번 연구 결과는 상처 치료 분야에 새로운 패러다임을 제시할 가능성이 엿보인다. 기존 항생제 내성 문제와 상처 치유 지연 문제를 동시에 해결할 수 있는 혁신적인 접근 방식이기 때문이다. 특히 자연 소재인 폴리페놀을 활용하여 생체 적합성을 높인 점은 향후 임상 적용에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다.
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[신소재 신기술(150)] 세포 독성 없는 항균·항염 나노 꽃, '꿈의 상처 치료제'로
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[퓨처 Eyes(68)] 양자 컴퓨터, '슈뢰딩거의 고양이' 품다
- "어제의 꿈은 오늘의 희망이고, 내일의 현실이다." 20세기 초, 양자역학의 태동과 함께 등장한 '슈뢰딩거의 고양이'는 과학자들에게 끊임없는 탐구의 대상이었다. 죽어있는 동시에 살아있는 고양이라니! 이 기묘한 역설 속에 숨겨진 양자 세계의 비밀은 오랫동안 미지의 영역으로 남아있었다. 그러나 이제, 그 베일이 벗겨지려 한다. 호주 뉴사우스웨일스 대학교(UNSW) 연구팀이 안티몬 원자를 이용하여 양자 컴퓨터의 고질적인 문제였던 오류 발생 가능성을 획기적으로 줄이는 기술을 개발했기 때문이다. '슈뢰딩거의 고양이'를 현실 세계로 불러낸 이 연구는 양자 컴퓨터 개발에 있어 중대한 돌파구를 마련했으며, 인류에게 새로운 미래를 선사할 혁신의 씨앗이 될 것으로 기대된다. 지난 14일(현지시간) 네이처 피직스 저널에 게재된 이 연구는 1세기 넘게 과학계를 괴롭혀 온 양자역학의 난제인 '슈뢰딩거의 고양이'의 비밀을 밝히는 동시에, 양자 컴퓨팅의 가장 큰 걸림돌 중 하나였던 오류 수정 문제에 대한 새로운 해결책을 제시했다는 점에서 학계의 비상한 관심을 모으고 있다. 슈뢰딩거의 고양이, 현실이 되다 '슈뢰딩거의 고양이'는 양자역학의 불가사의한 특징을 설명하는 대표적인 사고 실험이다. 상자 속 고양이의 생사가 방사성 원자의 붕괴 여부에 따라 결정되는 이 실험에서, 양자역학적으로 고양이는 관찰되기 전까지 살아있는 상태와 죽은 상태가 중첩된 상태로 존재한다. 양자역학의 원리를 설명하기 위해 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 1935년에 고안한 사고 실험인 슈뢰딩거의 고양이는 양자역학의 해석이 가진 불완전함을 드러내기 위해 설계됐다. 이 실험의 원리는 다음과 같다. 상상 속의 밀폐된 상자 안에 고양이 한 마리가 들어 있다. 상자 안에는 방사성 물질과 연결된 독가스 장치가 함께 들어 있다. 방사성 물질은 1시간 내에 50% 확률로 붕괴할 수 있으며, 붕괴가 발생하면 독가스가 방출되어 고양이는 죽는다. 반대로 붕괴가 일어나지 않으면 고양이는 살아남는다. 이 실험의 핵심은 상자를 열기 전까지는 고양이가 살아 있는지, 죽어 있는지 알 수 없다는 점이다. 양자역학에 따르면, 상자를 열어보기 전까지 고양이는 살아 있는 상태와 죽어 있는 상태가 동시에 중첩되어 존재한다. 즉, 고양이는 동시에 살아 있으면서 죽어 있는 것이다. 슈뢰딩거는 이 사고 실험을 통해 양자역학의 '중첩' 개념에 의문을 제기했다. 거시세계에서 우리가 관찰할 수 있는 현실에서는 고양이가 죽었거나 살아 있거나 둘 중 하나의 상태만 존재한다. 중첩된 두 상태가 동시에 존재한다는 양자역학적 해석은 직관적으로 받아들이기 어렵기 때문이다. 연구팀은 안티몬 원자의 핵 스핀을 이용하여 이러한 '슈뢰딩거 고양이' 상태를 실제로 구현했다. 안드레아 모렐로 UNSW 교수는 "누구도 동시에 죽고 사는 상태의 실제 고양이를 본 적은 없지만, 슈뢰딩거의 고양이라는 비유는 큰 차이가 있는 양자 상태의 중첩을 설명하는 데 사용된다"고 설명했다. 안티몬(Sb, 원자번호 51)은 주기율표 15족에 속하는 준금속 원료로, 금속성과 비금속성을 모두 가진 독특한 특성이 있다. 기존 양자 컴퓨터는 '큐비트'라는 양자 정보 단위를 사용한다. 큐비트는 0 또는 1의 두 가지 상태를 갖는데, 외부 환경의 영향으로 쉽게 오류가 발생하는 문제점이 있었다. 하지만 안티몬 원자는 8개의 서로 다른 스핀 방향을 가질 수 있어 큐비트보다 훨씬 더 안정적인 양자 정보 저장 및 처리가 가능하다. 논문의 주 저자인 시 유(Xi Yu)는 "안티몬 원자는 '7개의 목숨'을 가진 슈뢰딩거 고양이와 같다"며 "0에서 1로 상태를 바꾸려면 7번의 연속적인 오류가 발생해야 하므로 양자 정보를 안전하게 보호할 수 있다"고 강조했다. 실리콘, 양자 컴퓨팅의 날개를 달다 연구팀은 안티몬 원자를 실리콘 양자 칩에 내장하여 양자 상태를 정밀하게 제어하는 데 성공했다. 다니엘 홈스 UNSW 박사는 "실리콘 기반 기술은 기존 컴퓨터 칩 제작 방식과 유사하게 확장될 수 있어 양자 컴퓨팅의 실용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 기대했다. 실리콘 기반 기술의 활용은 양자 컴퓨팅의 확장성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 기존 반도체 산업의 인프라를 활용할 수 있다는 점에서 양자 컴퓨터의 대량 생산 및 상용화 가능성을 높일 수 있기 때문이다. 좀 더 자세히 설명하면, 현재 양자 컴퓨터 개발에는 극저온 환경 유지, 복잡한 제어 시스템 구축 등 까다로운 조건들이 필요하다. 하지만 기존 반도체 제조 공정을 활용하면 양자 컴퓨터를 보다 쉽게 제작할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 위에 큐비트를 생성하고 제어하는 기술을 통해 대량 생산이 가능해지고, 이는 곧 양자 컴퓨터의 생산 비용 절감과 상용화 시기를 앞당길 수 있다는 것을 의미한다. 뿐만 아니라 실리콘은 이미 우리 주변의 전자 기기에 널리 사용되는 소재이기 때문에 안정성과 내구성이 검증되었다. 이러한 실리콘의 특징은 양자 컴퓨터의 안정적인 작동과 수명 연장에도 기여할 수 있다. 결과적으로 실리콘 기반 기술은 양자 컴퓨터를 연구실 밖으로 꺼내 우리 생활 속으로 가져올 수 있는 중요한 열쇠가 될 것으로 기대된다. 모렐로 교수는 "이번 연구는 양자 오류 감지 및 수정이라는 양자 컴퓨팅의 '성배'를 향한 중요한 발걸음"이라며 "앞으로 오류 수정 기술을 더욱 발전시켜 실용적인 양자 컴퓨터 개발에 박차를 가할 것"이라고 밝혔다. 이번 연구는 UNSW 시드니, 멜버른 대학교, 샌디아 국립 연구소, NASA 에임스 연구센터, 캘거리 대학교 등 다양한 기관의 국제 협력을 통해 이루어졌다. 모렐로 교수는 이를 "상호 보완적인 전문성을 갖춘 세계적 팀 간의 개방적 국경 협업의 훌륭한 사례"라고 평가했다. 양자 컴퓨터, 새로운 세상을 열다 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터와 달리 '큐비트'라는 양자 정보 단위를 사용한다. 큐비트는 0과 1의 값을 동시에 가질 수 있는 '중첩' 상태를 통해 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 연산을 수행할 수 있다. 다만 큐비트는 외부 환경에 민감하게 반응하여 오류가 발생하기 쉽다는 단점이 있다. 이번 연구에서 UNSW 연구팀은 안티몬 원자의 핵 스핀을 이용하여 큐비트를 구성했다. 안티몬 원자는 핵 스핀이 8개의 다른 방향을 가질 수 있어 0과 1뿐만 아니라 그 사이의 6개 값을 추가로 저장할 수 있다. UNSW의 양자 정보 연구원 벤자민 빌헬름은 "기존 큐비트는 스핀 업(1)과 스핀 다운(0) 두 가지 상태만 가지므로 스핀 방향이 바뀌면 0이 1로, 혹은 1이 0으로 바뀌는 오류가 발생한다"며 "그러나 안티몬 원자는 8개의 상태를 가지므로 하나의 오류가 발생하더라도 정보가 즉시 손상되지 않는다"고 덧붙였다. 안티몬 원자, 큐비트의 수호자 연구팀은 이러한 안티몬 원자의 특성을 "마치 고양이가 목숨이 아홉 개인 것처럼, 한 번의 작은 긁힘으로는 죽일 수 없다"는 속담에 비유하며 "우리의 비유적인 '고양이'는 목숨이 일곱 개나 된다. 0을 1로 바꾸려면 7개의 연속적인 오류가 발생해야 한다"고 설명했다. 안드레아 모렐로 교수는 "단일 또는 몇 개의 오류가 발생하더라도 정보가 즉시 스크램블되지 않는다"며 "오류가 발생하면 즉시 감지하고 추가 오류가 누적되기 전에 수정할 수 있다. 슈뢰딩거의 고양이 비유를 계속하자면 마치 우리 고양이가 얼굴에 큰 긁힘을 입고 집에 오는 것을 본 것과 같다. 고양이는 죽지는 않았지만 싸움에 휘말렸다는 것을 알 수 있다. 우리는 다시 싸움이 일어나 고양이가 더 다치기 전에 누가 싸움을 일으켰는지 찾아낼 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 양자 컴퓨터의 오류 감지 및 수정 기술 개발에 중요한 발판을 마련했다는 평가를 받는다. 앞으로 더욱 안정적인 양자 컴퓨터 개발을 통해 의학, 재료 과학, 인공 지능 등 다양한 분야에서 혁신적인 발전이 이루어질 것으로 기대된다. 특히 신약 개발, 암 치료, 인공지능 개발 등 복잡한 문제 해결에 획기적인 전환점을 가져올 수 있을 것으로 전망된다. 양자 컴퓨터, 인류의 미래를 밝히다 이번 연구는 마치 판도라의 상자를 여는 열쇠처럼, 양자 컴퓨팅 시대의 문을 활짝 열었다. 안티몬 원자를 이용한 오류 수정 기술은 양자 컴퓨터 개발의 핵심 과제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 더욱 안정적이고 효율적인 양자 컴퓨터의 등장은 과학 기술 분야는 물론, 인류의 삶 전반에 걸쳐 혁명적인 변화를 가져올 것이다. 어쩌면 머지않아 우리는 양자 컴퓨터가 만들어낼 놀라운 미래를 직접 경험하게 될지도 모른다.
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[퓨처 Eyes(68)] 양자 컴퓨터, '슈뢰딩거의 고양이' 품다
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EU, PFAS(영원한 화학물질) 규제 본격화…소비자 제품 사용 금지 추진
- 유럽연합(EU)이 환경과 건강에 악영향을 미칠 수 있는 PFAS(퍼플루오로알킬 및 폴리플루오로알킬 물질)의 소비자 제품 사용 금지를 본격 추진한다. EU 환경 담당 집행위원 제시카 로스월은 20일(현지시간) 로이터와의 인터뷰에서 "소비자 제품에서 PFAS 사용을 금지하는 방안을 검토 중"이라며 "이는 인간과 환경에 중요한 문제일 뿐 아니라 산업계가 PFAS를 단계적으로 줄여나가는 데도 도움을 줄 것"이라고 밝혔다. PFAS(Per-and Polyfluoroalkyl Substances)는 퍼플루오로알킬 및 폴리플루오로알킬 화합물을 통칭하는 화학 물질군이다. 이들은 약 4700종 이상의 화합물로 구성되어 있으며, 높은 내구성과 비분해성으로 인해 '영원한 화학물질(Forever Chemicals)'로 불린다. PFAS는 열, 물, 오염물질에 강한 내성을 지니고 있어 쉽게 분해되지 않는다. 또한 물과 기름을 모두 방어하는 특성이 있어 다양한 산업과 소비자 제품에 사용된다. 높은 온도에도 견딜 수 있고 부식에 강한 특성 덕분에 PFAS는 화장품, 코팅 프라이팬, 항공기, 풍력 터빈 등 수천 가지 제품에 사용된다. 그러나 환경에서 분해되지 않아 생태계와 음용수, 인체에 축적될 가능성이 커 심각한 우려를 낳고 있다. 규제 세부안 마련⋯"산업계 필수 사용 사례는 예외 검토 중" 미국 환경보호국(EPA)에 따르면 PFAS에 장기간 노출되면 전립선암, 신장암, 고환암 위험이 증가하고, 어린이의 발달 지연, 여성의 생식력 감소, 신체 호르몬 균형이 깨질 수 있다. 특히 PFAS는 장내 미생물의 섬세한 균형을 파괴해 염증을 유발하고, 이는 대장암과 같은 질병 발생 위험을 높이는 것으로 밝혀졌다. 덴마크, 독일, 네덜란드, 노르웨이, 스웨덴은 2년 전부터 PFAS의 광범위한 금지를 지지해 왔지만, EU의 공식 제안은 이르면 내년에나 나올 전망이다. 의료용 흡입기와 전기차용 반도체 같은 필수 산업 분야에서 PFAS 사용이 예외적으로 허용될 가능성을 검토 중이기 때문이다. EU 화학물질청(ECHA)은 금지 대상의 범위를 구체화하기 위해 기업 및 업계 단체로부터 수천 건의 의견을 수렴하고 있다. 자동차, 청정 에너지, 플라스틱 산업 등 다양한 분야의 단체들은 일부 PFAS, 특히 방수 의류나 태양광 패널에 쓰이는 플루오로폴리머에 대한 예외 적용을 요청하고 있다. PFAS 관련 소송 증가⋯기업 리스크 확대 PFAS는 신장 기능에도 심각한 영향을 미치는 것으로 드러났다. 미국 남부캘리포니아 대학교(USC) 연구팀의 4년간 추적 관찰 결과, PFAS 노출은 신장 기능을 최대 50%까지 감소시키는 것으로 나타났다. 신장 기능 감소는 노폐물 여과 기능 저하로 이어져 체내 독성 물질 축적, 주요 장기 기능 손상 등을 유발할 수 있다. 또한 미국 노스이스턴 대학교 연구팀은 PFAS가 면역 체계를 약화시켜 감염에 대한 저항성을 떨어뜨린다는 사실을 밝혀냈다. 이는 면역력 저하로 인한 각종 감염성 질환, 만성 염증성 질환 발병 위험 증가로 이어질 수 있다. PFAS가 간 손상, 저체중 출산, 고환암 등 건강 문제와 관련 있다는 연구 결과가 나오면서 기업들의 소송 위험도 커지고 있다. 미국에서는 화학물질로 인한 수질 오염 소송으로 3M과 케모어스(Chemours) 등 기업들이 110억 달러(약 14조 원) 이상의 합의금을 지불했다. 유럽에서도 환경오염과 건강 피해를 축소하거나 은폐한 기업들을 대상으로 한 소송이 확산될 가능성이 크다는 분석이 나온다. 환경법 전문 로펌 클라이언트어스(ClientEarth)의 헬렌 뒤구이 변호사는 "PFAS와 관련된 기업들의 행동을 주시하고 있으며, 필요할 경우 법적 조치를 취할 것"이라고 밝혔다. EU의 PFAS 규제가 본격화되면 관련 산업계와 소비자 제품에 적잖은 변화를 가져올 것으로 보인다. PFAS 사용 금지와 규제 강화가 어떻게 진행될지 귀추가 주목된다.
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- ESGC
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EU, PFAS(영원한 화학물질) 규제 본격화…소비자 제품 사용 금지 추진
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[퓨처 Eyes(67)] 우주 농업, 달에서 희망을 싹틔우다
- 인류의 우주 진출이 가속화되면서, 우주에서의 식량 생산은 중요한 과제로 떠올랐다. 나사(NASA)는 달과 화성으로 향하는 미래의 우주 임무에서 우주인들이 신선한 식물을 포함한 영양가 있는 농산물을 섭취할 수 있는 방법을 검토하고 있다. 밀봉된 식품 포장은 시간이 지남에 따라 맛이 변하고 비타민이 분해되어 건강에 문제가 될 수 있다. 비타민C가 부족하면 우주인들은 괴혈병에 걸릴 수 있고, 비타민 결핍은 다른 여러 건강 문제를 일으길 수 있다고 나사는 설명했다. 또한 우주에 지구의 식물을 가져가는 것은 우주 개척자들에게 심리적 웰빙에 좋으며, 우주인의 장기 임무에서 건강을 유지하는 데 중요하다고 나사는 덧붙였다. 현재 지구 저궤도를 돌고 있는 국제 우주 정거장에는 우주인들이 다양한 동결 건조 식품이나 미리 포장된 식품을 정기적으로 공급받아 식단을 충족하고 있다. 나사는 무중력 상태에서 상추와 토마토, 무와 같은 식물을 재배하는 방법을 실험하고 있다. 이를 통해 우주 비행이 식물 유전학, 물 사용과 식품의 풍미 등에 어떤 영향을 미치는지를 연구하고 있는 것이다. 더 나아가 햇빛이나 지구 중력이 없는 심우주의 폐쇄된 환경에서 어떻게 식물을 생산할 수 있을 것인가?에 초점을 맞추고 있다. 그러면, 달과 화성 중 어디가 농작물 재배에 더 적합할까? 최근 연구 결과는 우리의 예상을 뒤엎고 달의 손을 들어주었다고 스페이스닷컴이 최근 보도했다. 달 vs 화성, 작물 성장의 승자는? 북애리조나대학교의 연구 조교 로라 리는 "흥미로운 점은 달에서 작물이 화성에서보다 더 잘 자랐다는 점입니다. 우리는 반대일 것이라고 예상했죠."라고 밝혔다. 2024년 미국 지구물리학연합(AGU) 가을 학술대회에서 발표된 이 연구는 달과 화성의 토양 조건이 작물 성장에 미치는 영향을 비교 분석한 최초의 실험 중 하나다. 연구 결과는 달 토양의 구조적 특징이 작물 생장에 더 유리함을 보여준다. 화성 토양은 질소가 풍부하지만, 점토처럼 밀도가 높아 뿌리 호흡에 필수적인 산소 공급을 제한한다. 반면, 달의 표면을 덮고 있는 흙과 암석 부스러기인 레골리스(regolith)는 상대적으로 느슨한 구조로 뿌리 성장에 더 적합한 환경을 제공한다. 마치 지구의 밭을 갈아 토양에 공기를 공급해주는 것과 같은 효과를 기대할 수 있다. 폐수 비료, 우주 농업의 해결사? 척박한 우주 환경에서 비료는 작물 재배의 필수 요소다. 하지만 지구에서 비료를 운송하는 것은 막대한 비용이 소요된다. 이에 대한 대안으로, 연구진은 우주인의 폐수에서 추출한 미생물을 열처리하여 만든 비료인 밀오르가나이트(Milorganite)를 사용했다. 폐기물을 재활용하여 비료를 생산한다는 점에서 지속 가능한 우주 농업 시스템 구축에 필요한 아이디어지만, 아직까지는 해결해야 할 과제가 남아있다. 화성에서 밀오르가나이트를 사용한 옥수수 재배 실험 결과는 그다지 성공적이지 못했다. 지구에서 흔히 사용하는 질소 비료를 사용했을 때보다 옥수수 생존율이 현저히 낮았다. 이는 인간 폐수를 활용한 비료 생산 기술을 더욱 발전시켜야 할 필요성을 보여준다. 효율적인 폐기물 처리 시스템과 작물 생장에 최적화된 비료 생산 기술 개발, 그리고 옥수수 외에도 다양한 작물의 생장 특성을 연구하여 우주 환경에 적합한 작물을 선별하는 것은 우주 농업의 핵심 과제다. 다양한 작물, 우주 농업의 미래를 밝히다 연구진은 옥수수 외에도 브로콜리, 호박, 콩, 알팔파 등 다양한 작물을 대상으로 실험을 진행 중이다. 특히, 알팔파는 달과 화성 토양 모두에서 높은 생존율을 보이며 미래 우주 농업의 핵심 작물로 떠올랐다. 알팔파는 질소 고정 능력이 뛰어나 토양을 비옥하게 만드는 효과가 있다. 또한, 단백질 함량이 높아 영양학적으로도 우수하며, 가축 사료로도 활용 가능하다. 영화 '마션(The Martian)'에서 화성에 홀로 남겨진 식물학자이자 기계공학자인 주인공 마크 와트니(맷 데이먼 분)가 화성에서 생존하기 위해 감자를 재배했던 장면처럼, 감자는 향후 연구에서 다룰 중요한 작물 중 하나다. 감자는 탄수화물 함량이 높고 재배가 용이하여 우주 식량 자원으로서 큰 잠재력을 지니고 있다. 달, 자급자족 시대 앞당길까? 2019년 발표된 연구에 따르면, 화성이 자급자족 가능해지기까지는 약 100년이 소요될 것으로 예상된다. 반면, 나사의 연구에 따르면 달은 몇십 년 안에 자급자족이 가능할 수도 있다. 지구와의 거리가 짧아 물자 수송이 용이하다는 점이 달의 큰 장점이다. 하지만, 달에는 대기가 없어 소행성 충돌이나 태양 복사에 대한 대비책 마련이 필요하다. 화성은 방사선, 극저온, 독성 물질인 과염소산염 등 극복해야 할 환경적 난관이 많다. 특히, 토양의 유기물 부족은 작물 재배에 큰 어려움을 야기한다. 우주 농업, 지구 농업의 미래를 밝히다 우주 농업 연구는 단순히 우주 탐사를 위한 기술 개발을 넘어 지구 농업의 혁신에도 기여할 수 있다. 극한 환경에서 작물을 재배하는 기술은 기후 변화와 토지 황폐화 등으로 어려움을 겪는 지구 농업에 새로운 해결책을 제시할 수 있다. 예를 들어, 우주 농업 기술은 사막화 지역이나 척박한 토양에서의 작물 재배에 응용될 수 있다. 이번 연구는 인류의 우주 진출과 지속 가능한 미래를 위한 중요한 발걸음이다. 달과 화성의 토양 특성을 정확히 이해하고, 이에 맞는 작물 재배 기술을 개발하는 것은 우주 농업 성공의 핵심 열쇠다. 앞으로 더욱 활발한 연구를 통해 우주에서 인류가 자립할 수 있는 기반을 마련해야 한다. 특히, 우주 환경의 극심한 온도 변화, 방사선, 낮은 중력 등에 대응하기 위한 인공 환경 제어 기술 개발과 인력 부족 문제를 해결하고 효율성을 높이기 위한 자동화된 농작물 재배 시스템 구축도 중요한 과제다. 끊임없는 연구 개발과 투자를 통해 우주 농업의 꿈을 현실로 만들어 나가야 한다.
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[퓨처 Eyes(67)] 우주 농업, 달에서 희망을 싹틔우다
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[먹을까? 말까?(88)] 미국 FDA, 식품 첨가물 '적색 3호' 금지⋯35년 만에 화장품 금지 사례 이어져
- 미국 식품의약국(FDA)은 15일(현지시간) 식품 첨가물로 사용되던 염료 '적색 3호(FD&C Red No. 3)'를 금지한다고 발표했다. 이는 해당 물질이 화장품에서 발암 가능성으로 인해 금지된 지 약 35년 만에 식품에도 적용된 조치다. '적색 3호(Red Dye No. 3)', '적색 3(Red Dye 3)', '에리스로신(erythrosine)'이라고도 불리는 FD&C 적색 3호는 특정 음식과 음료에 밝은 체리색 붉은색을 부여하는 합성 식품 염료로, 특정 캔디, 케이크 및 컵 케이크, 쿠키, 냉동 디저트, 프로스팅 및 아이싱, 섭취 약물에서 발견된다. 다른 색소 첨가제와 마찬가지로 FDA의 승인을 받아야 하며 소량만 사용된다. FDA는 제조업체가 식품에 첨가할 때 'FD&C 적색 3호'를 성분표에 기재하도록 규정하고 있다. FDA는 이번 조치가 2022년 시민단체들의 청원을 수용한 결과라고 밝혔다. 해당 청원은 사탕, 스낵 케이크, 마라스키노 체리 등에서 적색 3호의 사용을 금지할 것을 요구하는 내용을 담고 있었다. FDA는 일부 연구에서 적색 3호가 실험실 쥐에게 암을 유발했다는 결과를 근거로 제시하며, '딜레이니 수정(Delaney Clause)'이라는 연방법 조항에 따라 금지 조치를 내렸다고 설명했다. 이 조항은 인간 또는 동물에게 암을 유발할 가능성이 확인된 첨가물의 사용을 금지하도록 규정하고 있다. 딜레이니 수정은 뉴욕 상원의원인 제임스 딜레이니가 제안한 것으로 미국 식품 의약국 화장품 법에서 사람에게 암을 일으키거나 또는 시험 후 동물에 암을 일으키는 화학적 첨가물은 식품에 쓸 수 없다는 조항이다. 적색 3호, 식품 및 약물 첨가물 목록에서 제외 적색 3호는 에리트로신(Erythrosine)으로도 알려져 있으며, 이번 조치로 인해 식품, 건강 보조식품, 경구 약물 등에서 사용이 전면 금지됐다. FDA는 1990년에 화장품 및 외부용 약물에 적색 3호 사용을 금지했으나, 당시 인간에게 미치는 영향이 불확실하다는 이유로 식품과 경구 약물에 대한 금지 조치는 시행하지 않았다. FDA 인간식품 부국장 짐 존스(Jim Jones)는 이번 결정에 대해 "실험실 수컷 쥐에게 적색 3호가 암을 유발했다는 연구 결과가 있다"며 "하지만 해당 물질이 인간에게도 같은 영향을 미친다는 과학적 근거는 아직 없다"고 밝혔다. 제조업체, 단계적 제거 의무화 식품 제조업체는 2027년 1월까지, 경구 약물 제조업체는 2028년 1월까지 적색 3호를 제품에서 제거해야 한다. 미국 내에서 제조되지 않은 수입 제품 역시 이 기준을 충족해야 한다. 소비자 옹호 단체들은 이번 결정을 긍정적으로 평가했다. 미국 과학공익센터(CSPI)의 피터 루리(Peter Lurie) 박사는 "이번 결정은 환영할 만하지만 너무 늦었다"고 지적하며, "립스틱에는 금지된 적색 3호가 사탕에는 허용된 이중 기준을 제거한 것"이라고 말했다. 한편, 식품 제조업체들이 이번 금지 조치에 대해 법적 대응을 할 가능성도 제기되고 있다. FDA 국장 로버트 칼리프(Robert Califf) 박사는 지난해 12월 의회 청문회에서 "법정에서 승소하려면 충분한 과학적 증거가 필요하다"며 이번 조치의 법적 논란 가능성을 시사한 바 있다. 의회와 시민단체의 지속적 요구⋯결국 금지로 이어져 수년간 소비자 단체와 건강 옹호자들은 FDA에 적색 3호 사용 금지를 촉구해왔다. 2022년 CSPI가 주도한 청원을 비롯해 지난해에는 약 20명의 의회 의원이 FDA에 해당 물질을 금지할 것을 요구하는 서한을 보냈다. 이번 금지 조치는 FDA가 기존의 연구 결과와 시민사회의 요구를 종합적으로 반영한 사례로 평가된다. 다만, FDA의 결정이 향후 관련 업계와의 법적 공방으로 이어질 가능성도 배제할 수 없다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(88)] 미국 FDA, 식품 첨가물 '적색 3호' 금지⋯35년 만에 화장품 금지 사례 이어져
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[먹을까? 말까?(87)] 엘더베리 주스, 체중 관리와 대사 건강 개선에 도움
- 엘더베리 주스가 체중 관리와 대사 건강 개선에 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다고 사이테크데일리가 전했다. 블루베리와 생김새와 맛이 비슷한 엘더베리는 유럽딱총나무(Sambucus nigra)의 열매다. 엘더베리는 주로 유럽과 북미에서 자라는 나무로, 품종이 다양하며 성분도 여러 가지다. 히포크라테스가 '기적의 열매'라고 불렀던 엘더베리에는 비타민, 탄닌, 아미노산, 카로틴, 안토시아닌 등이 함유되어 있다. 미국 워싱턴 주립대학교 연구팀은 '뉴트리언츠(Nutrients)' 저널에 발표한 임상 실험에서 엘더베리 주스 섭취가 장내 미생물군에 유익한 변화를 가져오고, 포도당 내성을 개선하며, 지방 산화를 증가시키는 것으로 나타났다고 밝혔다. 연구팀은 과체중 성인 18명을 대상으로 무작위 위약 대조 임상 실험을 진행했다. 참가자들은 표준화된 식단을 유지하면서 엘더베리 주스 또는 유사한 색상과 맛을 가진 위약을 1주일 동안 매일 350ml씩 섭취했다. 그 결과, 엘더베리 주스를 섭취한 참가자들은 유익한 장내 세균(퍼미큐티스, 액티노박테리아 등)이 증가하고 해로운 세균(박테로이데테스 등)이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 혈당 수치가 평균 24% 감소하고 인슐린 수치도 9% 줄어들어 포도당 처리 능력이 향상됐다. 안토시아닌 성분, 지방 분해 도와 엘더베리 주스는 신체의 지방 연소 능력을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 엘더베리 주스를 섭취한 참가자들은 고탄수화물 식사 후, 그리고 운동 중 지방산 분해가 증가하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이러한 긍정적인 효과가 엘더베리에 풍부하게 함유된 안토시아닌 때문이라고 설명했다. 안토시아닌은 항염, 항당뇨, 항균 효과 등 다양한 건강상 이점을 가진 식물성 생리 활성 물질이다. 연구팀은 엘더베리의 생리 활성 성분을 체중 관리 및 장 건강 개선을 위한 보충제 또는 다른 용도로 사용하는 것에 대한 특허를 출원했다. 또한 추가 연구를 통해 엘더베리 주스의 장기적인 효과와 다양한 집단에 대한 효능을 확인할 계획이다. 이번 연구는 미국 농무부 국립식량농업연구소(NIFA)의 지원을 받아 수행됐다. 콜로라도 주립대학교, 노스캐롤라이나 주립대학교, 버몬트 대학교의 연구진도 연구에 참여했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(87)] 엘더베리 주스, 체중 관리와 대사 건강 개선에 도움
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패스트푸드부터 유기농까지…플라스틱 오염, 식탁 전반에 확산
- 눈에 보이지 않는 미세 플라스틱이 우리가 먹는 식품을 심하게 오염시키고 더 나아가 인체의 건강에 위해를 가하고 있는 것으로 확인됐다. 2025년을 앞두고 미국 전역의 소비자들은 대장균, 리스테리아균, 살모넬라균 발병과 관련된 여러 식품 리콜로 타격을 입었다. 작년 9월, 슬라이스 델리 육류와 관련된 치명적인 리스테리아균 발병으로 인해 보어스 헤드(Boar's Head)는 버지니아 주 재럿에 있는 공장을 무기한 폐쇄해야 했다. 11월에는 스프라우트(Sprouts), 트레이더 조스(Trader Joe's), 웨그먼스(Wegmans) 및 기타 소매업체에서 판매된 봉지 당근이 치명적인 대장균 발병으로 인해 리콜됐다. 그리고 최근에는 월마트에서 판매된 브라가 프레쉬의 브로콜리(Marketside Broccoli Florets)가 리콜됐다. 리스테리아 모노사이토게네스균에 오염될 가능성 때문이었다. 불행히도 소비자들에게는 박테리아만이 그들의 음식을 괴롭히는 것은 아니다. 독립 연구 그룹인 플라스틱리스트(PlasticList)의 최근 연구에 따르면 플라스틱 오염이 우리가 먹는 식품에 만연되어 있다고 뉴스위크 등 외신이 전했다. 플라스틱 오염 리스트는 증류수나 이유식부터 햄버거와 시중에서 판매하는 쌀에 이르기까지 약 300개의 식품을 테스트한 결과, 플라스틱을 더 유연하고 내구성 있게 만드는 데 사용되는 화학 물질인 프탈레이트가 높은 수준으로 검출되었다고 밝혔다. 프탈레이트는 버거킹의 치킨 너겟과 웬디스 햄버거를 포함한 패스트푸드 메뉴에서 특히 많이 검출되었다. 놀랍게도, 더 고품질의 건강한 식품을 제공한다고 자부하는 패스트 캐주얼 체인점에서 플라스틱 오염이 유난히 높게 나타났다. 쉐이크쉑(Shake Shack)의 치즈버거는 스위트그린(Sweetgreen)의 치킨 페스토 파마 샐러드(Chicken Pesto Parm Salad)와 함께 가장 많이 플라스틱에 오염된 패스트푸드 중 하나였다. 또 유기농 식품에서 플라스틱 오염이 높은 수준으로 검출됐다. 홀푸드(Whole Foods) 유기농 롱 그레인 백미, 홀푸드 유기농 파스타 스파게티, 홀푸드 뼈 없는 쇠고기 립아이 스테이크(목초지 사육) 등 일상 필수품도 마찬가지였다. 미국에서 음료의 경우, 프탈레이트 수치가 가장 높은 것은 맥도날드 바닐라 셰이크(1회 제공량당 <4,500나노그램)였다. 홀푸드 모짜렐라 스트링 치즈 저수분 부분 탈지유(1회 제공량당 <280나노그램)는 모든 유제품 중에서 가장 높은 수치를 보였다. 전자레인지 크래프트 맥앤치즈(1회 제공량당 <700나노그램)는 조리식품 부문에서 1위를 차지했다. 그리고 홀푸드 콜드 스모키드 애틀랜틱 연어(1회 제공량당 <570나노그램)는 해산물 중에서 가장 오염이 심했다. 미세 플라스틱은 인체 건강에 특히 해롭다. 또 세포와 조직에 축적돼 신체의 내분비계와 면역 체계를 방해할 수도 있다. 특히 프탈레이트는 유방암, 생식력 감소, 비만, 천식 및 생식 문제를 일으킨다. 베이 지역에서 실시된 이 연구와 관련, 연구진은 이 결과는 "소수의 제품 샘플에서 얻은 특정 시점의 결과를 보여준다. 테스트 방법이 다양하기 때문에 실제 제품 내용물을 완전히 반영하지 않을 수도 있다"고 밝혔다.
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- 생활경제
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패스트푸드부터 유기농까지…플라스틱 오염, 식탁 전반에 확산
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[신소재 신기술(146)] 국내 연구진, 고체 내 전자의 양자 기하학 첫 측정⋯양자역학 새 지평 열다
- 국내 연구진이 포함된 국제 공동 연구팀이 고체 내에서 움직이는 단일 전자의 기하학적 '형태'를 최초로 즉정하는 데 성공했다. 이번 연구는 결정질 고체의 양자적 거동을 연구하는 새로운 방법을 제시하는 획기적인 성과로 평가된다고 사이언스 얼럿이 5일(현지시간) 전했다. 과학자들은 전자의 에너지와 운동을 계산하는 방법을 알고 있었지만, 전자의 양자 모양을 이해하는 것은 지금까지 이론적으로만 가능했다고 인터레스팅엔지니어링은 지적했다. 미국 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 리카르도 코인(Riccardo Comin) 물리학과 교수는 "우리는 이전에는 얻을 수 없었던 새로운 정보를 얻는 방법을 개발했다"고 밝혔다. 이번 연구는 MIT에서 박사후 연구원으로 재직했으며 현재 코넬 대학교에 있는 강민구 박사와 서울대학교 김선제 교수가 주도했다. 물리학에서 물질은 고전 물리학으로 설명되는 방식으로 주로 이해된다. 그러나 입자 간 상호 작용이나 측정이 이루어지는 근본적인 수준에서는 고전 물리학과 달리 양자역학의 원리에 따라 움직인다. 전자는 입자와 파동, 두 가지로 행동할 수 있다. 전자를 입자라고 부르지만, 이는 작은 콩과 같은 이미지를 연상시키기 쉽다. 그러나 전자의 크기와 그 양자적 특성은 파동의 형태로 설명하는 게 훨씬 더 정확하다. 물리학자들은 전자의 파동적 측면을 설명하기 위해 파동함수를 사용한다. 파동함수는 특정 위치에서 특정 상태의 입자가 존재할 확률을 기술하는 수학적 모델로, 전자의 양자적 특성을 표현한다. 이러한 파동함수의 일부 특징은 기하학적 형태로 해석될 수 있으며, 이는 곡선이나 구와 같이 무한한 방향으로 회전하는 구조를 갖는다. 원자 격자 내 전자의 양자 기하학은 클라인 병이나 뫼비우스 띠처럼 복잡한 형태로 나타나기도 한다. 연구 저자들은 "지금까지의 파동함수의 양자 기하학은 이론적으로만 추론될 수 있었거나 전혀 추론될 수 없었다"고 말했다. 그들은 그러나 "물리학자들이 양자 컴퓨터부터 고급 전자 기기 및 장치에 이르기까지 모든 것에 잠재적으로 적용할 수 있는 양자 물질은 점점 더 많이 발견함에 따라 이 속성은 점점 더 중요해지고 있다"라고 덧붙였다. 고체 내 전자의 복잡한 양자 기하학의 일부를 결정하는 것은 물리학자들이 간접적으로 추론하는 방식에 의존해왔다. 강민구 박사와 김선진 교수 연구팀은 전자의 양자 기하학을 직접 측정하기 위해 '양자 기하학적 텐서(QGT)'라는 물리량을 활용했다. QGT는 2차원 홀로그램이 3차원 공간의 정보를 인코딩하는 것과 유사하게, 양자 상태의 전체 기하학적 정보를 담고 있다. 연구팀은 '각도 분해 광전자 분광법(ARPES)'을 사용해 전자의 양자 기하학을 측정했다. 이 기술은 물질에 광자를 조사해 전자를 방출시키고, 전자의 편광, 스핀, 방출 각도 등 다양한 특성을 분석하는 방식이다. 이번 연구는 코발트-주석 합금 단결정을 대상으로 진행했다. 이 물질은 '카고메 금속(kagome metal)'으로 알려져 있으며, 연구팀은 앞선 연구에서도 동일한 물질의 특성을 조사한 바 있다. 연구 결과 고체 내에서 QGT를 최초로 측정했으며, 이를 통해 금속 내 전자의 나머지 양자 기하학적 특성을 유추할 수 있었다. 연구팀은 이 결과를 이론적으로 도출된 양자기하학과 비교해 즉접 측정과 추론 방식의 유효성을 검증했다. 팀은 이번 기술이 코발트-주석 합금뿐 아니라 다양한 재료에 적용 가능하다고 밝혔다. 특히, 초전도성이 발견되지 않은 물질에서 초전도성을 발견하는 등 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다. 익명을 요한 한 전문가는 '양자역학의 기하학적 해석은 최근 응집물질 물리학 분야에서 많은 진전을 이루는 데 중요한 역할을 했다"며 "연구팀은 양자 상태의 기하학적 특성을 근본적으로 규명하는 QGT에 실험적으로 접근하는 방법을 개촉했다"고 평가했다. 그는 이어 "이번 연구에서 개발된 방법은 간단하고, 다양한 고체 재료에 적용할 수 있어 새로운 양자 현상에 대한 기하학적 이해를 이끌어낼 잠재력이ㅐ 크다"고 덧붙였다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 피직스(Nature Physics)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(146)] 국내 연구진, 고체 내 전자의 양자 기하학 첫 측정⋯양자역학 새 지평 열다
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[기후의 역습(109)] 개인이 할 수 있는 2025년 기후변화 대응 전략 7가지
- 기후 변화를 늦추는 것은 인류의 최우선 과제지만, 개인의 소소한 기후 행동이 더해지면 기후 변화의 원인이 되는 배출을 줄이는 데 큰 도움이 될 수 있다. 2024년 1년 동안 역대 처음으로 섭씨 1.5도의 임계치가 깨지면서 세계적으로 배출을 줄여야 할 시급성이 부각됐다. 기후 변화를 억제하는 데 필요한 대부분의 작업은 재생 에너지 확대에서 석유, 가스, 석탄 생산 중단에 이르기까지 개인의 권한을 넘어선다. 그러나 개인의 행동도 기후 변화를 늦추는 데 기여할 수 있다. 하지만 어디서부터 시작해야 할지 알기 어려울 때가 많다. 어떤 단계가 실제로 의미 있는 변화를 가져올 수 있을까. BBC가 2025년 더 지속 가능한 삶을 위해 취할 수 있는 가장 영향력 있는 몇 가지 행동을 모아 전했다. 식물성 식품을 더 많이 먹는 것부터 비행기 타는 횟수를 줄이는 것, 중고 의류를 더 많이 사는 것 등 일곱 가지가 제시됐다. 식물성 식단으로 탄소 배출 절감 2033년까지 청록색 지구에는 소가 약 20억 마리, 돼지 10억 마리, 가금류 320억 마리, 양 약 30억 마리 등 동물이 약 380억 마리 살고 있을 것이다. 이들은 살아가면서 강력한 온실가스인 메탄과 아산화질소를 방출한다. 이 온실가스 분자들은 이산화탄소보다 각각 28배와 265배 더 강한 지구 온난화 효과를 일으킨다. 이들을 유지하는 데 필요한 막대한 양의 땅과 물은 말할 것도 없을 것이다. 과학계는 지구 온난화에서 구하기 위해 사람이 행동을 바꿀 수 있는 가장 좋은 방법 중 하나가 '고기를 덜 먹는 것'이라는 데 동의하고 있다. 영국의 한 연구에 따르면, 채식주의자의 식단에서의 탄소 배출은 가장 강한 육식주의자 식단의 25%에 불과하다. 채식주의자와 비건 모두 잡식주의자보다 물 사용량이 현저히 낮고 생물 다양성에 미치는 피해도 적다. 2022년 BBC 어스는 이를 시험하기로 결정하고 일주일 동안 식단에서의 탄소 배출량을 추적했다. 추적 결과 채식주의 식단이 항상 그런 것은 아니었지만 실제로 탄소 배출량이 낮았다. 탄소 배출량은 매일 발생하는 음식 쓰레기와 사용하는 조리 방법도 적지 않은 영향을 미쳤다. 비행기 대신 기차 이용 미국에서 교통수단은 가장 큰 이산화탄소 배출원이다. 총 탄소 배출량의 거의 3분의 1을 차지하며 전 세계 배출량의 16%를 차지한다. 인프라 변화는 교통으로 인한 배출량을 줄이는 데 중요한 역할을 하지만, 개인의 행동 역시 이 부문의 배출을 줄이는 데 기여할 수 있다. 비행기 탑승을 줄이는 것은 지속 가능한 삶을 사는 가장 좋은 방법 중 하나다. 두 명 이상이 함께 기차, 버스 또는 자동차를 이용하면 km 또는 마일당 탄소 배출량이 항상 낮다. 그리고 비행기 탑승을 줄이면 집에서 더 가까운 곳으로 여행할 수 있어 탄소 배출을 훨신 줄일 수 있다. BBC 작가 마틸다 웰린은 런던과 스웨덴 간 비행기 여행을 장거리 자전거 여행으로 대체한 결과에 대해 “비행기보다 비용이 많이 들고 시간이 훨씬 더 오래 걸렸지만, 잊을 수 없는 여행을 경험했고 인간의 속도로 세상을 보는 것을 즐겼다”고 밝혔다. 그녀는 자동차와 기차 여행도 자전거로 대체할 준비가 되었다고 덧붙였다. 화석연료 자동차를 사용하는 경우 제조에 필요한 에너지와 소재가 적은 소형차를 선택하면 배출을 줄일 수 있으며, 전기 자동차는 기후에 전반적으로 순이익이 된다. 어떤 자동차를 사용하든 운전을 줄이는 것만으로도 큰 영향을 미칠 수 있다. 특히 도보나 자전거로 이동할 수 있는 짧은 거리의 경우 건강에도 도움이 된다. 가능하다면 자동차를 완전히 없애는 것도 좋은 방법이다. 의류 구매 줄이기 패션은 지구 온난화에 큰 영향을 미친다. 항공과 운송을 합친 것보다 많은 탄소를 배출한다. 전 세계 배출량의 8~10%를 차지한다. 환경 비영리 단체인 엘렌 맥아더 재단에 따르면, 매초 쓰레기 트럭 한 대에 해당하는 옷이 소각되거나 매립지에 묻힌다. 옷장을 더 지속 가능하게 만들려면 어떻게 해야 할까. 가장 좋은 방법은 새 옷을 덜 사는 것이다. 특히 지속 불가능한 소재로 만든 패스트 패션 아이템은 기피하는 것이 좋다. 옷을 사는 대신, 빌리거나 기존 옷장을 업사이클하거나, 온라인 플랫폼을 통해 중고품으로 바꿀 수 있다. 중고 또는 업사이클 의류는 미국 평균 옷장의 9%에 불과하지만, 미국 패션 부문의 다른 어떤 채널보다 빠르게 성장하고 있으며, 향후 10년 내에 거의 900억 달러 시장이 될 것으로 예상된다. 지속가능한 단백질 사료 사용 반려동물과 사는 것이 그다지 환경 친화적인 것은 아니다. 반려묘의 경우 일생 동안 3톤 이상의 탄소를 발생한다. 휘발유 자동차를 1만 2070km 운전하는 것과 동일하다. 동물의 탄소 누적 발생을 줄이는 방법이 있다. 한 가지 옵션은 사료를 보다 지속 가능한 단백질로 전환하는 것이다. 사료 재료로 생선을 사용하면 배출량은 양고기와 소고기 재료의 4분의 1에 불과하다. 또 다른 대체 단백질은 곤충이다. 곤충은 음식물 쓰레기를 분해하는 동물이다. 개 배변을 담는 봉투도 재활용 재료로 전환한다. 난방의 열원 대체 화석연료가 여전히 전 세계 난방 에너지 수요의 60%를 충당하고 있다. 이 부문의 배출은 재생 에너지의 사용 증가에도 불구하고 여전히 늘고 있다. 열원을 대체하는 것이 매우 중요한 과제다. 브뤼셀에서는 지하의 하수 시스템을 활용해 도시의 건물을 난방했다. 캐나다 밴쿠버에서 진행된 유사한 프로젝트는 폴스크릭 교외의 주택을 덥히는 데 도움이 된다. 데이터 센터와 인체 자체도 화석연료 기반 난방을 줄이는 데 활용할 수 있는 다른 잠재적인 에너지원이다. 이들은 대단위 프로젝트이지만 개인을 위한 저탄소 옵션도 등장하고 있다. 열펌프는 현재 태양광 에너지와 함께 집을 난방하는 가장 탄소 효율적인 방법 중 하나다. 분석에 따르면, 열펌프 설치 비용은 국제적으로 낮아지고 있다. 여전히 초기 설치 비용이 많이 들지만, 30개국에서 열펌프에 대한 재정적 인센티브를 제공하고 있다. 국제에너지기구(IEA)는 2030년까지 열펌프가 전 세계 탄소 배출량을 최소 5억 톤, 즉 현재 유럽의 모든 자동차의 연간 탄소 배출량과 동일한 수준으로 줄일 수 있다고 추정한다. 가스 보일러에 의존하는 가정은 수리를 통해 난방 효율성을 개선하고 에너지 비용을 줄일 수 있다. 단열재, 통풍 차단 장치, 두꺼운 커튼 등이 그것이다. 친환경적 연금 투자 돈을 저축하고, 투자하고, 지출하는 방식을 올바로 선택하면 기후에 놀라울 정도로 큰 변화를 가져올 수 있다. 은행은 화석연료의 주요 자금 조달자이다. 은행의 이런 정책에 불만이 있다면 신용 조합이나 건축 조합으로 돈을 옮기는 것을 고려할 수 있다. 이들은 투자 방식 때문에 화석연료에 자금을 지원할 가능성이 낮다. 연금은 지출을 더 녹색으로 만들 수 있는 가장 직접적인 방법 중 하나다. 연금 기금은 총자산이 56조 달러 이상으로, 자본 시장의 세계 최대 투자자다. 그러나 대부분의 사람들은 연금이 어떻게 투자되는지조차 모른다. 첫 번째 단계는 연금 제공자에게 지속 가능성을 위해 어디에 투자하고 있는지를 묻는 것이다. 일회용 플라스틱 사용 줄이기 남극 해빙, 가장 깊은 해구의 동물 내부, 우리의 음식과 식수에서 미세 플라스틱이 발견됐다. 생활에의 침투는 점점 더 심화되고 있다. 플라스틱 생산량은 2050년까지 최소 두 배로 늘어날 것으로 예상된다. 미국의 플라스틱 폐기물은 1960년 이후 지속적으로 증가했다. 현재 속도로 플라스틱 소비를 계속한다면 2050년까지 석유 생산량의 20%를 차지할 수 있다. 플라스틱의 99% 이상은 화석연료에서 얻은 화학 물질로 만들어진다. 플라스틱을 완전히 없애는 것은 어렵지만 소비를 줄이기 위한 조치는 취할 수 있다. 이는 건강에도 도움이 된다. 야채 등 상품 포장지를 플라스틱에서 재활용 봉지로 바꾸는 것이 대표적인 사례다. 플라스틱 식기는 재활용하기 어렵다. 운반 케이스에 들어 있는 휴대용 식기 키트를 가지고 다니면 지속 가능하다. 빨대도 종이로 대체되고 있지만 종이 빨대가 반드시 환경에 더 좋은 것은 아니다. 재사용 가능한 빨대가 더 바람직한 솔루션이다.
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- ESGC
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[기후의 역습(109)] 개인이 할 수 있는 2025년 기후변화 대응 전략 7가지
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우주쓰레기-케슬러 증후군이 위협적인 이유는?
- 현재 약 1만 3000개의 위성이 우주를 질주하며 지구를 초속 10km의 맹렬한 속도로 지구 궤도를 돌고 있다. 이는 전투기보다 14배 이상 빠른 것이다. 지난 세기 동안 인류가 이룩한 과학적 진보를 보여주는 매우 인상적인 업적이지만, 우주 쓰레기라는 적지 않게 큰 문제를 야기하고 있다. 이로 인한 케슬러 증후군(Kessler Syndrome)이 우려되고 있다고 IFL사이언스가 전했다. 이는 너무 많은 물체를 우주로 보내면 충돌 가능성이 높아지고, 그 결과 다시 더 많은 우주 쓰레기가 생성되며, 미래의 충돌 가능성이 높아진다는 생각을 말한다. 이는 본질적으로 도미노 효과이며, 일부 과학자들은 우리가 돌이킬 수 없는 임계 질량에 도달할 수 있다고 주장한다. 저궤도에 축적되는 우주 쓰레기 이 개념은 70년대에 미국의 천체물리학자 돈 케슬러가 처음 제안했다. 그 이후 지구의 저궤도에는 점점 더 많은 쓰레기가 쌓였다. 지난 2024년 9월 발표된 유럽우주국(ESA)의 최신 수치에 따르면 현재 지구를 돌고 있는 활성 위성은 1만 개가 넘고, 수명이 다하거나 파괴되어 작동하지 않는 위성은 3000개가 넘는다. 수치에서 짐작할 수 있듯이 많은 우주 물질이 사용 기한이 지난 후에도 대기에 남아 문제를 악화시키고, 특히 저궤도(LEO)에 축적되고 있다. 최근 몇 년 동안 우주로 발사된 위성의 수도 크게 증가했다. 스페이스X가 저궤도 위성 인터넷 서비스인 스타링크 프로젝트로 6800개 이상의 위성을 발사했다. 우려하는 과학자 연합(Union of Concerned Scientists)에 따르면 2022년에만 추가로 2000개가 우주로 발사됐다. 1cm 우주 쓰레기 타격, 치명적 텍사스 오스틴 대학의 모리바 자 교수는 2023년 팟캐스트에서 "몇 년 전에는 한 달에 한 번 발사하는 것도 빈번한 것으로 인식됐다. 그런데 지금은 일주일 평균 12개 이상의 위성을 발사하고 있다"며 "이 속도대로라면 이렇게 많은 위성을 자주 발사하는 것이 어떤 의도치 않은 결과를 가져올지 알 수 없다"라고 우려했다. 인간이 개발한 우주 기술의 발전은 지구를 도는 수백만 개의 미세 유성체에 더해진다. 요컨대, 지구의 천체 고속도로가 매우 혼잡해지고 있는 것이다. 그런데 속도를 방정식에 포함시키면 물체의 엄청난 수는 더 큰 문제가 된다. 1cm의 페인트 얼룩은 무해한 것으로 보일 수 있지만, 우주에 떠 있을 때는 강력한 타격을 줄 수 있다. 나사(NASA)에 따르면, 지구에서 시속 60마일(97km)로 움직이는 250kg 물체(돼지 한 마리 정도)와 같은 양의 피해를 입힐 수 있다. 우주 비행사가 우주 쓰레기와 충돌하면 치명적일 수 있다. 또 지구에서 살아가는 인간의 삶의 방식을 바꿀 수 있고, 지구로 돌아가는 우주선을 위협할 수도 있다. 위성은 항해에서 통신에 이르기까지 모든 면에서 중요한 역할을 한다. '순환 우주 경제' 모색해야 그렇다면 이에 대해 어떤 조치를 취할 수 있을가. 많은 과학자들은 '순환 우주 경제'를 요구하고 있다. 재사용 및 재활용이 가능한 우주 기술로 전환하고 폐기된 우주 쓰레기를 보다 책임감 있게 수거하거나 완벽히 폐기하는 방법이 포함된다. 한 가지 예로 국제우주정거장(ISS)에 있는 우주 비행사가 시험하는 나무 위성을 사용하는 방법이 있다. 한편 ESA와 같은 기관은 미래 우주 임무에서 생산될 쓰레기의 양을 줄이고 현재 유통 중인 일부 파편을 제거해 현실에서 발생할 수 있는 악몽 같은 시나리오를 막기 위한 자체 프로그램을 시작하고 있다.
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우주쓰레기-케슬러 증후군이 위협적인 이유는?
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