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275원짜리 당뇨약 메트포르민, 암 발생과 인지 저하 등 노화 방지 가능성 제기
- 275원(20센트)짜리 당뇨병 약이 더 오래 살 수 있는 노화방지의 열쇠가 될 수 있다는 지적이 나와 주목된다. 미국 노화연구연맹(American Federation for Aging Research)은 현재 가장 일반적인 제2형 당뇨병 치료제인 메트포르민(Metformin)이 심장병, 암, 인지 저하와 같은 노화 관련 질병을 예방할 수 있는지의 여부를 실험하고 있다고 영국 매체 데일리메일이 전했다. 연구팀은 혈액 내에서 순환하는 포도당의 양을 줄이도록 고안된 메트포르민 약물의 항염증 특성이 노화를 방지하는 효과를 나타낼 가능성이 높다고 판단하고 있다. 바이오해커(생명과학 연구를 통해 유익한 결과물을 만들기 위해 활동하는 생명공학 활동가)들은 그간 수천 달러에 달하는 고가의 노화 방지 치료법을 제안해 왔지만, 저렴한 메트포르민이 수명을 연장할 수 있는 더 쉬운 방법이 될 수 있다는 지적이다. 노화연구연맹 연구진은 이에 따라 미국 전역의 14개 기관에서 6년간 메트포르민을 이용한 전국적 노화 추적 실험 프로젝트(TAME)를 진행하고 있다. 실험의 중심 기관은 노스캐롤라이나에 있는 웨이크 포레스트 대학교 의과대학이다. 연구팀은 메트포르민을 복용하는 사람들이 심장병, 암, 치매 등 노화 관련 만성질환의 발달 지연이나 진행 여부를 테스트하기 위해 65~79세 사이의 환자 3000명 이상을 모집할 계획이라고 밝혔다. TAME 연구팀은 메트포르민이 동물의 노화를 지연시킬 수 있다는 연구 결과가 이미 나왔다며, 메트포르민이 인간의 다양한 노화 관련 질환의 기초가 되는 근본적인 요인에 영향을 줄 수도 있다는 점에 주목하고 있다. 연구팀은 이 프로젝트가 유의미한 결과를 보일 경우, 보험 적용 시 하루 1달러 정도의 저렴한 메트포르민으로 노화를 치료할 수 있음을 의미한다고 밝혔다. 프로젝트의 목표는 FDA(미 식품의약국)로부터 메트포르민을 노화 완화 약품으로 승인을 받는 것이다. 노화연구연맹의 수석 과학 고문인 스티븐 오스타드 박사는 NPR과의 인터뷰에서 메트포르민이 사람의 수명을 연장시킬 가능성이 매우 높다고 기대했다. 메트포르민은 1950년대 프랑스에서 제2형 당뇨병 치료로 처음 사용되었으며, 1990년대 미국에서 FDA의 승인을 받았다. 일반적으로 매우 효과적이고 가격이 저렴해 세계보건기구(WHO)에서는 전 세계의 팔수의약품으로 추천하고 있다. 그 이후 이루어진 최근 연구에서는 메트포르민이 체중 감소와 장기간의 코로나19 위험 감소를 포함한 다양한 이점이 있다는 결과 발표가 이어졌다. 메트포르민이 체중 감소를 가져오는 메커니즘은 확실하지 않지만 의사들은 몇 가지 이론을 내세우고 있다. 메트포르민은 혈액 내에서 순환하는 포도당의 양을 감소시키기 때문에, 과잉 포도당이 지방으로 저장되는 양을 감소시킬 수 있다는 것이다. 또한 식욕을 억제해 체중 감소로 이어질 수 있는 배고픔 신호를 줄이는 것으로 나타났다. 결국 이는 혈장 포도당을 감소시키고 글루카곤 유사 펩티드 1(GLP-1)의 수준을 증가시킨다는 것이다. GLP-1은 식욕을 조절하는 뇌 영역에 영향을 미치게 되는데, 약한 식욕은 칼로리 섭취량 감소로 이어져 결국 체중 감소로 연결된다. GLP-1은 또한 체중 조절 역할을 하는 지방 세포에서 생성되는 호르몬인 렙틴에 대한 신체의 민감도를 증가시키는 것으로도 알려져 있다. 국립 암 연구소 저널의 메타 분석에서도 메트포르민이 결장암, 방광암, 혈액암을 포함한 여러 암의 위험을 감소시키는 것으로 나타났다. 인간과 노화 측면에서 영국의 한 연구에서는 메트포르민을 복용하는 제2형 당뇨병 환자에게서 치매 위험과 인지 저하가 더 낮은 것으로 나타났다. 그러나 오스타드 박사는 많은 증거가 관찰에 불과함을 지적하며, TAME 임상시험에서 효과가 어떻게 나타나는지 정확하게 알아낼 것이라고 기대했다. 메트포르민은 연령 관련 질병을 완화할 수 있다고 보고, 연구자들은 현재 TAME 실험을 위한 자금을 모금하고 있다.
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275원짜리 당뇨약 메트포르민, 암 발생과 인지 저하 등 노화 방지 가능성 제기
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[신소재 신기술(36)] 완두콩 크기 뇌 임플란트 장치 개발
- 미국 라이스 대학 엔지니어들은 인간 환자에게 시연된 가장 작은 이식형 뇌 자극기를 개발했다. 이 완두콩 크기의 뇌 임플란트 장치는 '오버 브레인 테라퓨틱(DOT, Digitally programmable Over-brain Therapeutic)'이라고 불리며, 경추막(두개골 바닥에 연결된 보호막)을 통해 뇌를 자극하는데 사용된다고 사이테크데일리가 22일(현지시간) 보도했다. 제이콥 로빈슨의 라이스 연구실과 신경 공학회사 모티프 뉴로테크(Motif Neurotech), 임상의 사미르 셰스(Sameer Sheth) 박사와 수닐 셰스(Sunil Sheth) 박사가 공동으로 개발한 혁신적인 장치 DOT는 선구적인 자기전기 전력 전송 기술 덕분에 외부 송신기를 통해 무선으로 전력을 공급받을 수 있다. 이 장치는 두개골 바닥에 부착된 보호막을 통해 뇌 자극에 사용될 수 있어 의료 분야에 큰 가능성을 보여주고 있다. 디지털 프로그래밍이 가능한 DOT 장치는 현재의 신경 자극 기반 치료법보다 환자의 자율성과 접근성이 뛰어나고 다른 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)보다 덜 침습적인 치료 대안을 제공함으로써 약물 내성 우울증 및 기타 정신과적 또는 신경학적 장애 치료에 혁명을 일으킬 수 있다. 이 연구는 최근 '사이언스 어드밴시즈(Science Advances)' 저널에 게재됐다. 이 뇌 임플란트 장치의 폭은 9mm(밀리미터)이며 14.5v(볼트)의 자극을 전달할 수 있다. 라이스 바이오테크 런치 패드를 통해 설립된 스타트업 모티프 뉴로테크의 설립자이자 CEO인 로빈슨은 "우리의 뇌 임플란트는 이 자기 전기 효과를 통해 모든 에너지를 얻는다"고 말했다. 모티프 뉴로테크는 신경 장애 치료법을 혁신할 수 있는 BCI의 잠재력을 연구하는 여러 신경공학 회사 중 하나다. 로빈슨은 "신경 자극은 약물 부작용과 효능 부족으로 적절한 치료 옵션이 없는 사람들이 많은 정신 건강 분야에서 치료를 가능하게 하는 핵심 기술"이라고 말했다. 연구팀은 이 장치를 인간 환자에게 일시적으로 테스트하여 운동 피질(운동을 담당하는 뇌 부분)을 자극하고 손의 움직임 반응을 생성하는 데 사용했다. 그 다음 연구팀은 돼지를 대상으로 30일 동안 이 장치가 뇌와 안정적으로 상호작용하는 것을 보여주었다. 향후에는 우울증이나 다른 질환을 가진 환자의 실행 기능을 향상시킬 수 있도록 이 장치를 전두엽피질과 같은 뇌의 다른 부위 위에 삽입할 수도 있다. 기존 삽입형 뇌 자극 기술은 피부 아래 다른 부위에 삽입되어야 하는 상대적으로 큰 배터리로 구동되며, 긴 전선을 통해 자극 장치에 연결된다. 이러한 설계상의 한계로 인해 더 많은 수술이 필요하며, 개인에게 더 많은 하드웨어 삽입 부담, 전선 파손 또는 고장 위험, 그리고 향후 배터리 교체 수술이 필요했다. 라이스대학 연구팀은 외부 송신기를 사용하여 무선으로 장치에 전원을 공급함으로써 배터리를 아예 없앴다. 임상 테스트 및 향후 연구 방향 우즈 박사는 "이전에는 이 정도 크기의 임플란트에는 무선 전력 전송이 불가능했기 때문에 경막을 통해 뇌를 자극하는 데 필요한 신호의 품질과 강도가 불가능했다"고 설명했다. 로빈슨 박사는 이 기술을 집에서 편안하게 사용할 수 있을 것으로 기대했다. 의사가 치료를 처방하고 장치 사용에 대한 지침을 제공하지만, 환자가 치료 방법을 완전히 통제할 수 있다는 것. 로빈슨은 "환자가 집에서 모자를 쓰거나 웨어러블을 착용하여 임플란트에 전원을 공급하고 통신하고, 아이폰이나 스마트워치에서 '이동'을 누르면 임플란트의 전기 자극이 뇌 내부의 신경 네트워크를 활성화할 것"이라고 설명했다. 이 장치를 이식하려면 뇌의 뼈에 장치를 삽입하는 최소 침습 30분의 시술이 필요하다. 임플란트와 절개 부위는 거의 보이지 않으며 환자는 수술 당일 퇴원해서 집으로 돌아갈 수 있다. 베일러 의과대학의 교수이자 연구 부의장, 맥에어 장학생, 컬렌 재단 신경외과 기부 석좌인 셰스 박사는 "심장 박동조율기는 심장 치료의 매우 일상적인 부분"이라면서 "신경 및 정신 질환의 경우 무섭고 침습적일 것 같은 뇌심부자극술(DBS)이 이에 해당한다"고 비유했다. 셰스 박사는 "DBS는 실제로 상당히 안전한 시술이지만 여전히 뇌 수술이며, 그 위험성으로 인해 이를 기꺼이 받아들이고 혜택을 받을 수 있는 사람의 수가 매우 제한적이다. 그래서 이런 기술이 필요한 것이다. 외래 수술 센터에서 피부 수술에 지나지 않는 30분 정도의 간단한 뇌 임플란트 시술은 DBS보다 훨씬 더 많은 사람들이 받아들일 가능성이 높다라고 설명했다. 그는 "따라서 이 치료법이 더 침습적인 대안만큼 효과적이라는 것을 보여줄 수 있다면 정신 건강에 훨씬 더 큰 영향을 미칠 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 예를 들어 간질과 같은 일부 질환의 경우 장치를 영구적으로 또는 대부분의 시간 동안 착용해야 할 수도 있지만, 우울증이나 강박증과 같은 장애의 경우 하루에 단 몇 분의 자극만으로도 표적 신경 네트워크의 기능에 원하는 변화를 가져올 수 있다. 로빈슨은 다음 단계에 대해 연구 측면에서 "임플란트 네트워크를 만들고, 자극하고 기록할 수 있는 임플란트를 만들어 자신의 뇌 신호를 기반으로 적응형 개인 맞춤형 치료를 제공할 수 있다는 아이디어에 정말 관심이 있다"고 말했다. 한편, 모티프 뉴로테크는 치료법 개발의 관점에서 사람을 대상으로 한 장기 임상시험에 대한 미 식품의약국(FDA) 승인을 받기 위한 절차를 진행 중이다. 이 연구는 로버트 및 제니스 맥네어 재단, 맥네어 의학 연구소, DARPA 및 국립과학재단의 일부 지원을 받았다. ※ 출처: "미니어처 배터리 없는 경막외 피질 자극기" Joshua E. Woods, Amanda L. Singer, Fatima Alrashdan, Wendy Tan, Chunfeng Tan, Sunil A. Sheth, Sameer A. Sheth 및 Jacob T. Robinson, 2024년 4월 12일, Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.adn0858
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[신소재 신기술(36)] 완두콩 크기 뇌 임플란트 장치 개발
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AI로 파킨슨병 치료제 설계 속도 10배 향상
- 인공지능(AI) 기술을 사용하여 파킨슨병 치료제 설계 속도가 대폭 향상될 것으로 전망된다. 케임브리지 대학의 연구팀은 AI 기술을 활용, 파킨슨병을 일으키는 주요 원인 단백질인 알파-시누클레인의 응집을 차단하는 화합물을 식별하고 확인하는 시간과 비용을 크게 줄이는 데 성공했다고 메디컬익스프레스가 전했다. 팀은 기계 학습 기술을 사용해 수백만 개의 화합물 라이브러리를 신속하게 선별, 파킨슨병 실험을 위한 5개의 화합물을 찾아냈다. 파킨슨병으로 전 세계 600만 명 이상이 고통받고 있으며, 그 수는 2040년까지 3배까지 증가할 것으로 예상된다. 현재 파킨슨병에 대한 확실한 치료법은 없다. 파킨슨병을 치료하기 위한 약물을 환자에게 실험하기 전, 약물 후보에 대한 대규모 라이브러리를 검색하고 식별하는 과정은 엄청난 시간과 비용이 소요되며 거의 성공하지 못한다. 연구팀은 기계 학습을 사용해 후보 화합물 초기 검색 속도를 10배 높이고 비용을 1000분의 1로 줄일 수 있었다고 한다. 이는 파킨슨병에 대한 가능한 치료법이 더 빨리 설계될 수 있음을 의미한다. 연구 결과는 '네이처 캐미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology)' 저널에 실렸다. 파킨슨병은 전 세계적으로 가장 빠르게 증가하는 신경계 질환이다. 영국의 경우 생존한 사람 37명 중 1명이 파킨슨병 진단을 받는다. 파킨슨병은 운동 장애 외에도 위장관계, 신경계, 수면 패턴, 인지 기능에도 영향을 미칠 수 있으며 결과적으로 삶의 질 저하 및 심각한 장애를 유발할 수 있다. 단백질은 신체 세포에서 중요한 역할을 하지만, 파킨슨병에 걸리면 이 단백질이 잘못 변형되고 신경 세포의 죽음을 초래한다. 단백질 사슬이 잘못 접히면 알츠하이머치매 다음으로 흔한 퇴행성 치매인 루이소체치매를 일으킬 수 있다. 비정상적인 루이소체 클러스터가 형성되면, 뇌세포 내에 축적돼 뇌가 제대로 기능하지 못하게 된다. 연구팀은 보고서에서 "파킨슨병에 대한 가능한 치료법을 찾는 한 가지 방법은 질병과 밀접하게 관련된 단백질인 알파-시누클레인의 응집을 억제할 수 있는 분자를 식별하는 것"이라면서 "그러나 이는 시간이 많이 소요되는 과정이며, 추가 실험을 위한 주요 후보 분자를 식별하는 데만 몇 달 또는 몇 년이 걸릴 수 있다"고 지적했다. 파킨슨병에 대한 임상 시험이 현재 진행되고 있지만, 치료제에 대한 규제 당국의 승인은 부진하다. 파킨슨병을 일으키는 분자종을 직접 표적으로 삼지 못하기 때문이라고 한다. 분자를 직접 겨냥하지 못하는 것은 파킨슨병 연구의 핵심 장애물이다. 이는 효과적인 파킨슨병 치료법의 개발을 심각하게 방해한다. 케임브리지 연구팀은 수백만 개의 화합물이 들어 있는 화학 라이브러리를 검색해 아밀로이드 응집체에 결합하는 분자를 식별하고 증식을 차단하는 기계 학습 방법을 개발했다. 팀은 가장 강력한 응집 억제제를 선택하기 위해 소수의 최상위 화합물을 실험적으로 테스트했다. 이 실험에서 얻은 분석 정보는 기계 학습 모델에 반복적으로 재입력됐다. 몇 번을 반복한 끝에 매우 강력한 화합물이 확인됐다. 초기 선별에서 얻은 지식을 기계 학습 모델로 계속 반복 교육함으로써 더 강력한 화합물을 찾을 수 있게 된 것이다. 보고서는 "기계 학습은 약물 발견 과정에 실질적인 영향을 미쳤다. 가장 유망한 후보 물질을 식별하는 전체 과정의 속도를 끌어올리고 있다“면서 "이는 파킨슨병뿐 아니라 여러 신경계 치료제 발견에도 적용될 수 있음을 의미한다. 시간과 비용이 크게 절감되면서 많은 것이 가능해졌다”고 부연했다.
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AI로 파킨슨병 치료제 설계 속도 10배 향상
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TSMC 전망 하향 조정에 반도체 주식 급락세...글로벌 불확실성 심화
- 글로벌 불확실성과 TSMC의 성장 전망 하향 조정으로 인해 전 세계 반도체 주식 시장이 급락세를 보이고 있다. 이번 주 초까지 급등했던 칩 관련 주가는 투자자들의 이익 실현으로 인해 하락세를 걷고 있다고 닛케이 아시아가 20일(현지시간) 보도했다. 이스라엘의 이란 보복 공격 소식과 함께 TSMC의 성장 전망 하향 조정이 전해지면서 19일 도쿄, 서울 등 아시아 시장에서 칩 관련 주가가 급락했다. 미국 필라델피아 반도체 지수(SOX)도 지난 18일 약 2개월 만에 최저치를 기록했고, 19일 오전 현재 하락세를 보이고 있다. TSMC 주가 하락, 시장 정서 악화 1~3월 기간 TSMC의 실적이 시장 기대치를 뛰어넘었음에도 불구하고, 성장 전망 하향 조정으로 인해 TSMC 주가 하락이 이어졌다. 이는 다른 업계 주식에도 영향을 미쳐 미국 증시는 5%, 대만 증시는 7% 하락했다. TSMC가 올해 글로벌 로직 반도체 산업 전망을 10% 이상에서 10% 성장으로 하향 조정한 것이 반도체 주가 하락의 주요 원인으로 분석된다. 이러한 변화는 전기차, 컴퓨터, 스마트폰 등에 사용되는 칩 수요 회복에 대한 우려를 증폭시켰다. 리소나자산운용의 수석 펀드 매니저 토다 코지는 "시장은 TSMC의 강력한 분기별 실적이 대부분의 가격에 반영됐다"고 지적하며 시장 상황을 분석했다. 이와이코스모 증권의 수석 애널리스트 카이즈요 사이토는 "AI 분야의 성장으로 인해 칩주가 주목받고 있었던 상황에서 전망에 대한 미묘한 우려조차 큰 매도세를 촉발했다"고 강조했다. AI 칩주 주목도 감소 한편, 최근 AI 칩주에 대한 투자자들의 관심이 감소하고 있다. 이는 AI 붐의 핵심 동인인 엔비디아와 경쟁사인 AMD의 주가가 3월 초부터 상승세가 둔화된 데 따른 것이다. 투자자들은 엔비디아용 반도체를 만드는 TSMC와 TSMC에 장비를 공급하는 일본 기업에 더욱 주목하고 있다. 반면, 메모리 칩 제조업체들은 이익을 얻고 있다. 마이크론 테크놀로지는 엔비디아의 AI 그래픽 처리 장치에 사용되는 고대역폭 메모리(HBM)의 2024년 공급량을 모두 매진했으며 2025년 공급량도 대부분 판매했다고 밝혔다. 단기 투자자들의 이익 실현 최근의 칩주 시장 침체는 부분적으로 단기 투자자들이 단기적인 이익을 얻기 위해 매도한 결과라고 분석된다. 페이스북 모회사인 메타 플랫폼, 마이크로소프트, 알파벳, SK하이닉스 및 아드반테스트를 포함한 주요 업계 업체들은 다음 주 분기별 결과를 발표할 예정이다.
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TSMC 전망 하향 조정에 반도체 주식 급락세...글로벌 불확실성 심화
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보스턴 다이내믹스, 은퇴 아틀라스 후속 '획기적인' 휴머노이드 로봇 공개
- 테크크런치의 추측이 맞았다. 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics)가 1세대 유압식 휴머노이드 로봇 아틀라스(Atlas)를 중단한 것은 '2보 전진을 위한 1보 후퇴'였다. 보스턴 다이내믹스가 공상과학 또는 공포 영화에서나 나올 법한 기상천외의 움직임을 보여주는 아틀라스 휴머노이드 로봇의 새 버전을 공개했다고 메일온라인이 18일(현지시간) 전했다. 미국 매사추세츠에 본사를 둔 보스턴 다이내믹스는 최근 후속 휴머노이드 로봇 홍보 영상을 공개했는데, 영상은 로봇이 머리 뒤로 다리를 당겨 일어서는, '엑소시스트'와 같은 공포 영화에서 나오는 모습을 보여주었다고 한다. 새 아틀라스 버전은 춤과 파쿠르(장애물 통과)로 유명했던 종래의 아틀라스 로봇과 달리 인체가 할 수 없는 방식으로 구부러지고 움직일 수 있는 관절을 자랑한다. 회사는 최신형 휴머노이드 로봇도 판매할 계획이지만, 가격은 아직 공개되지 않았다. 우선 내년부터 현대차 공장에 투입돼 첫 작업을 시작할 예정이다. 공개된 영상 클립에서 새로운 아틀라스는 허리와 목을 180도 회전하며 바닥에서 부드럽게 일어나는 모습을 보인다. 카메라가 달린 머리는 360도 회전이 가능하다. 종래의 유압 방식을 전기 구동으로 바꾸었다. 과거의 유압식 아틀라스는 관절에 유압 액츄에이터가 있어서 가압 유체를 펌핑함으로써 강력한 점핑과 이동이 가능했었다. 그러나 매끄럽지 않고, 로봇이 각 관절을 약 20도 정도만 움직일 수 있었다. 인간의 팔꿈치는 약 130~153도 정도 구부릴 수 있다. 새로운 아틀라스는 더 넓은 동작 범위를 제공한다. 모든 관절이 360도로 회전할 수 있으며, 더 다양한 방법으로 로봇이 물체를 잡고 운반할 수 있다. 제조, 조립라인 사이의 부품 운반에 투입하기에 제격이라는 주장이다. 특히 다양한 모양과 크기의 부품을 운반할 수 있으며, 부피가 크거나 모양이 특이한 제품의 운반도 가능하다고 한다. 특히 인간이 가능한 동작 범위에 제약을 받지 않고, 가장 효율적인 방식으로 움직이도록 설계됐다. 업계에서는 아틀라스 첫 모델이 출시된 지 11년 만의 변신이 '괄목할 발전'이라고 평가했다. 회사의 로버트 플레이터 CEO는 보스턴글로브와의 인터뷰에서 "새로운 아틀라스 출시로 보스턴 다이내믹스는 휴머노이드 로봇의 기준을 새로 세웠다"고 자신했다. 한편 보스턴 다이내믹스 이후 여러 회사가 휴머노이드 로봇 분야에 뛰어들었다. 테슬라는 지난 2월 옵티머스 로봇이 부드러운 걸음걸이로 공장을 돌아다니는 영상을 공유했다. 지난해 10월 아마존은 창고에 휴머노이드 로봇을 사용할 계획임을 발표했다. 내년 현대차 공장 테스트가 순조롭게 진행되면 보스턴 다이내믹스는 다른 제조사로 사업을 확장할 예정이다. 아틀라스는 개를 형상화한 스팟(Spot)과 상자 하역 전문 스트레치(Stretch)에 이은 세 번째 상업용 로봇이다. 스팟은 2019년에 출시되었으며 2021년 뉴욕 경찰에 공급됐다. 뉴욕 경찰은 위험한 구조 임무에 스팟을 사용할 계획이었지만, 이 계획은 과도한 경찰 군사화라는 우려가 제기되자 무산됐다. 스트레치는 2021년 출시됐다.
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보스턴 다이내믹스, 은퇴 아틀라스 후속 '획기적인' 휴머노이드 로봇 공개
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[먹을까? 말까?(5)] 정크푸드 다이어트, 청소년기 뇌에 치명적인 영향⋯장기적인 손상 초래
- 미국 서던 캘리포니아 대학교(USC) 연구원들은 청소년기의 정크푸드(고지방 설탕) 식단은 나중에 식습관 개선에도 불구하고 지속적인 기억 장애를 유발할 수 있다는 점을 발견했다. 정크푸드는 열량은 높고 영양가는 낮은 식품을 말한다. 대표적인 정크푸드로는 패스트푸드(햄버거, 치킨, 피자 등)와 인스턴트식품(라면, 컵라면, 과자 등) 탄산음료(콜라, 사이다, 에너지 드링크) 등이 있다. 고지방, 단 음식을 먹은 쥐를 대상으로 한 USC의 새로운 연구에 따르면 십대의 정크푸드로 가득 찬 식단이 오랫동안 뇌의 기억력을 방해할 수 있다는 가능성이 제기됐다고 USC 투데이, 사이테크데일리, 뉴아틀라스 등 다수 외신이 조명했다. 이번 연구는 장과 뇌 사이에 중요한 연관성이 있음을 시사한다. USC 도른사이프 문과대학의 생물과학 교수인 스콧 카노스키는 "이 논문뿐만 아니라 최근의 다른 연구에서도 알 수 있듯이, 쥐들이 정크푸드를 먹고 자란 경우 이러한 기억력 장애가 사라지지 않는다는 것을 알 수 있다"며 "이러한 효과는 안타깝게도 성인이 되어서도 지속된다"고 설명했다. 이 연구는 '뇌, 행동 및 면역(Brain, Behavior, and Immunity)' 저널 5월호에 게재됐다. 카노스키 박사와 수석 저자이자 박사후 연구원인 애나 헤이즈는 이전 연구에서 잘못된 식습관과 알츠하이머병 사이의 연관성이 밝혀졌다는 점을 고려했다. 알츠하이머병을 앓고 있는 사람들은 기억력과 학습, 주의력, 각성, 불수의적 근육 운동과 같은 기능에 필수적인 아세틸콜린이라는 신경전달물질의 뇌 수치가 낮은 경향이 있다. 연구팀은 특히 뇌가 한창 발달하는 청소년기에, 지방과 설탕이 많은 서구식 식단을 섭취하는 것이 젊은이들에게 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 주목했다. 연구팀은 정크푸드 식단이 쥐의 아세틸콜린 수치에 미치는 영향을 추적하고 기억력 테스트를 통해 식단과 기억력 사이의 중요한 관계에 대해 면밀히 관찰했다. 연구팀은 기억력을 테스트하기 위해 지방과 설탕이 많은 식단을 섭취한 쥐 그룹과 통제그룹인 대조군 쥐의 아세틸콜린 수치를 추적했다. 연구팀은 사후에 쥐의 뇌를 검사해 아세틸콜린 수치에 장애가 있는지 확인했다. 기억력 테스트는 쥐에게 다양한 위치에서 새로운 물체를 탐색하게 하는 것이 포함됐다. 연구팀은 첫 번째 실험을 마친 뒤 며칠 후, 새로운 물체 하나를 추가한 것을 제외하고는 거의 동일한 환경에 쥐를 다시 투입했다. 정크푸드를 먹은 쥐들은 이전에 어떤 물체를 어디서 보았는지 기억하지 못하는 징후를 보인 반면, 대조군의 쥐들은 익숙해 하는 모습을 보였다. 논문의 수석 저자인 헤이즈는 "아세틸콜린 신호는 과거의 사건을 기억할 수 있는 인간의 '에피소드 기억'과 유사하게 쥐가 사건을 인코딩하고 기억하는 데 도움이 되는 메커니즘"이라며 "지방과 설탕이 많이 든 음식을 먹고 자란 동물에게는 이러한 신호가 일어나지 않는 것 같다"라고 설명했다. 카노스키 박사는 청소년기는 뇌 발달에 중요한 변화가 일어나는 매우 민감한 시기라고 강조했다. 그는 "카산드라나 운명론자처럼 들리지 않게 이 말을 어떻게 해야 할지 모르겠다"며 "하지만 안타깝게도 성인이 되면 더 쉽게 되돌릴 수 있는 것들도 어린 시절에 일어나면 되돌릴 수 없는 경우가 있다"고 말했다. 카노스키 연구팀은 또 다른 연구에서 정크푸드 식단으로 자란 쥐의 기억력 손상이 아세틸콜린 방출을 유도하는 약물로 회복될 수 있는지 여부를 조사했다고 말했다. 연구팀은 PNU-282987과 카르비콜이라는 두 가지 약물을 사용했으며, 알츠하이머병으로 손상된 기억을 관장하는 뇌 영역 해마에 직접 투여한 결과 쥐의 기억력이 회복되는 것을 확인했다. 카노스키 박사는 그러나 특별한 의학적 개입 없이도 청소년기의 정크푸드 식단으로 인한 기억력 문제를 어떻게 되돌릴 수 있는지 알기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다고 말했다. 이 연구는 미국 국립 당뇨병 및 소화기 및 신장 질환 연구소 보조금 DK123423(SEK, AAF), 미국 국립 당뇨병 및 소화기 및 신장 질환 연구소 보조금 DK104897(SEK), 박사 후 과정 Ruth L.. Kirschstein 국립 연구 서비스 상 국립 노화 연구소 F32AG077932(AMRH), 국립 과학 재단 대학원 연구 펠로우십(LT 및 KSS에 별도 수여), 퀘벡 연구 기금 박사 후 펠로우십 315201(LDS) 및 다양성 증진을 위한 알츠하이머 협회 연구 펠로우십 AARFD-22-972811(LDS)에서 지원했다.
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[먹을까? 말까?(5)] 정크푸드 다이어트, 청소년기 뇌에 치명적인 영향⋯장기적인 손상 초래
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[퓨처 Eyes(32)] 무중력 흑연 플랫폼, 자기부상 열차 기술의 미래를 열다?
- 일본 오키나와 과학 기술 연구소(OIST) 양자 기계 연구팀은 흑연과 자석을 활용해 공중에 떠있는 '무중력' 흑연 플랫폼을 선보였다. 과학 전문 웹사이트 피지스(Phys. org)와 뉴아틀라스, 퓨처리즘 등 다수 외신은 "OIST 연구팀은 물리적 접촉이나 기계적 지지대 없이도 안정적으로 매달릴 수 있는 공중 부양 소재 개발에 힘쓰고 있다"며 이번 연구에 대해 집중 조명했다. 공중 부양 소재는 물리적 접촉이나 기계적 지지 없이도 자유롭게 공중에 떠 있는 특성을 지닌 물질을 일컫는다. 가장 흔히 접하는 공중 부양 현상은 자기력에 의해 발생한다. 초전도체나 반자성 물질(자기장에 밀리는 성질)과 같은 물체를 자석 위에 부유시켜 첨단 과학 센서와 일상 용품을 개발할 수 있다는 것이다. 본 연구실 책임자인 제이슨 트왐리(Jason Twamley) 교수는 국제 협력 기관과 함께 흑연과 자석을 활용한 진공 부상 플랫폼을 설계했다. 특기할 만한 점은 이 '부상 플랫폼(플로팅 플랫폼)'이 외부 전원 공급 없이 작동하며, 초고감도 센서 개발을 위한 매우 정밀하고 효율적인 측정 환경을 제공한다는 것이다. 본 연구 결과는 권위있는 학술지 '응용물리학 레터(Applied Physics Letters)'에 게재되었다. '반자성' 물질에 외부 자기장을 가하면 이 물질은 반대 방향의 자기장을 생성하여 반발력을 일으켜 자기장을 밀어낸다. 따라서 반자성 재료로 만든 물체는 강한 자기장 위에 떠 있을 수 있다. 예를 들어 자기부상열차에서는 강력한 초전도 자석이 반자성 물질로 강한 자기장을 만들어 중력을 거스르는 것처럼 보이는 공중부양을 실현한다. 연필심에서 추출되는 흑연(결정질 탄소)은 강력한 자기 반발력(높은 반자성)을 지닌다. 연구팀은 미세한 흑연 구슬 분말을 전기 절연성이 있는 실리카로 화학 코팅한 후 왁스와 혼합하여 그리드(격자) 패턴으로 배열된 자석 위에 부상시키는 1㎠ 크기의 얇은 정사각형 플랫폼을 제작했다. 이 과정에서 흑연은 반자성을 유지하지만 절연은 부양에 필요한 에너지 손실을 방지한다. 테스트 결과 실리카 코팅 흑연 플랫폼은 북극과 남극이 번갈아가며 자석으로 구성된 표면 위에서 장시간 공중에 떠 있을 수 있었다. 연구팀은 이 공중 부양 플랫폼 시스템은 힘, 가속도 및 중력을 측정하는 새로운 유형의 센서로 이어질 수 있다고 밝혔다. 더 정밀한 양자 센서를 위해 또 다른 버전은 피드백 자력을 사용해 플랫폼의 수직 움직임을 지속적으로 수정하고 플랫폼의 운동 에너지를 줄이기 위해 냉각시킨다. 그러나 여기서 단점은 외부 전원이 필요하다는 것이다. 외부 전력 공급 없이 작동하는 자력 부상 플랫폼 구현에는 몇 가지 기술적인 과제가 있다. 가장 큰 어려움은 '와류 감쇠(eddy damping)'로, 이는 진동 시스템이 시간 경과에 따라 외부 힘으로 인해 에너지를 손실하는 현상을 의미한다. 흑연과 같은 전도성 물질이 강력한 자기장을 통과할 때 발생하는 전류 흐름은 에너지 손실을 초래하며, 이는 첨단 센서 개발에 자력 부상 기술을 활용하는 데 있어 주요한 걸림돌이 된다. 이에 OIST 연구원들은 에너지 손실 없이 부유하고 진동할 수 있는 플랫폼, 즉 한 번 가동되면 추가적인 에너지 투입 없이도 장시간 지속적으로 진동을 유지할 수 있는 플랫폼을 설계하기 시작했다. 앞서 지적한 것처럼 이러한 '마찰 없는' 플랫폼은 힘, 가속도, 중력 측정을 위한 새로운 유형의 센서 개발뿐 아니라 다양한 분야에 활용될 수 있는 잠재력을 지닌다. 와류 감쇠 문제를 해결한다고 해도 진동 플랫폼의 운동 에너지 최소화라는 또 다른 과제가 남아 있다. 이 에너지 수준을 낮추는 것은 다음과 같은 두 가지 이유로 중요하다. 먼저, 플랫폼을 센서로 활용할 때 더욱 민감한 측정을 가능하게 한다. 다음으로, 양자 효과가 지배적인 양자 영역으로 진입하여 운동 에너지를 냉각시키면 정밀 측정의 새로운 가능성을 열 수 있다. 따라서 진정한 마찰 없는 자립형 플로팅 플랫폼을 구현하기 위해서는 와류 감쇠와 운동 에너지 문제를 모두 해결해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 흑연 기반의 새로운 물질 개발에 힘썼다. 화학적 변형을 통해 흑연을 전기 절연체로 변환함으로써 에너지 손실을 최소화하면서도 진공 상태에서 물질의 부상을 가능하게 했다. 과학자들은 실험 환경에서 플랫폼의 움직임을 지속적으로 추적하고 분석했다. 이러한 실시간 데이터를 활용하여 피드백 자기장을 적용하여 플랫폼의 진동을 감쇠시킴으로써 플랫폼의 운동을 냉각하고 속도를 크게 감소시켰다. 트왐리 교수는 "열은 진동을 야기하지만, 지속적인 모니터링과 시스템에 실시간 피드백을 제공함으로써 이러한 진동을 줄일 수 있다고 설명했다. 피드백은 시스템의 감쇠 속도, 즉 에너지 손실 속도를 조절하기 때문에 적극적인 감쇠 제어를 통해 시스템의 운동 에너지를 감소시켜 효과적으로 냉각할 수 있다"고 밝혔다. 트왐리 교수는 또한 "충분히 냉각된다면 이 공중 부상 플랫폼은 지금까지 개발된 가장 민감한 원자 중력계보다 더 뛰어난 성능을 발휘할 수 있다"고 강조했다. 이어 "원자 중력계는 원자의 움직임을 이용하여 중력을 정밀하게 측정하는 최첨단 장치이다. 이러한 수준의 정밀도를 달성하기 위해서는 진동, 자기장, 전기 노이즈와 같은 외부 간섭으로부터 플랫폼을 격리하는 엄격한 엔지니어링이 필요하다. 현재 진행 중인 연구는 이러한 시스템을 개선하여 이 기술의 잠재력을 최대한 발휘하는 데 초점을 맞추고 있다"고 덧붙였다.
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[퓨처 Eyes(32)] 무중력 흑연 플랫폼, 자기부상 열차 기술의 미래를 열다?
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무중력 상태서 소행성 탐사 가능한 3족 소형 로봇 개발
- 소행성이나 위성 등 무중력 또는 저중력 환경에서 탐사할 수 있는 세 발 달린 소형 로봇이 개발됐다고 우주항공 전문 매체 스페이스닷컴이 전했다. 스페이스호퍼(SpaceHopper)라는 이름의 이 로봇은 행성 등 우주 탐험과 관측에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 스페이스호퍼는 스위스 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 학생 연구 프로젝트로 2년 6개월 동안 진행된 결과 도출된 성과다. 최근 연구팀은 유럽우주국의 포물선 비행 동안, 모의 무중력 환경에서 로봇을 테스트했다. 로봇은 3개의 발을 이용해 깡충깡충 뛰며(호핑) 표면을 이동한다. 로봇의 이동 방식이 스페이스호퍼라는 이름의 유래인 셈이다. 로봇은 각 모서리에 관절이 있는 다리가 달린 삼각형의 몸체로 구성되어 있다. 세 개의 다리에는 각각 무릎과 엉덩이 관절이 있다. 관절을 이용해 로봇의 발이 표면을 밀어내고 지면을 차서 스스로를 밀고 나아가면서 지정된 지역 내에 착륙하는 것을 제어할 수 있다. 스페이스호퍼는 중력이 거의 또는 전혀 없는 소행성이나 달과 같은 비교적 작은 천체들을 탐험하도록 특별히 설계됐다. 연구팀은 "(소행성들은) 미래에 인류에게 유용하게 쓰일 수 있는 귀중한 광물 자원을 포함하고 있을 것이며, 개발된 로봇은 이런 탐사에 활용될 수 있다"면서 "행성 또는 위성 탐사는 또한 우주에 대한 지식을 풍부하게 할 것"이라고 기대했다. 물론 천체 탐사에 어려움은 많다. 기본적으로 중력이 거의 없는 환경에서는 우주선의 바퀴와 그 바퀴가 지나가는 표면 사이에 견인력이 없다. 우주선이 통과할 수 있는 대기도 거의 없다. 스페이스호퍼가 바퀴 대신 위 또는 옆으로 이동하기 위해 '톡톡' 짧게 튀도록 개발된 이유도 거기에 있다. 유럽우주국의 포물선 비행은 연구팀이 스페이스호퍼를 배치할 수 있는 저중력 상태에서의 모의 실험을 충실히 수행할 수 있도록 지원했다. 모의실험 중 촬영된 비디오는 스페이스호퍼가 약 30번에 걸쳐 발생했던 무중력 상태에서 각각 약 20~25초 동안 세 다리를 발로 차면서 작동하는 모습을 보여주었다. 연구팀은 "실험은 성공적이었다. 로봇은 세 다리를 사용해 자세를 바로잡고 특정 방향으로 점프할 수 있음을 보여주었다"고 밝혔다.
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무중력 상태서 소행성 탐사 가능한 3족 소형 로봇 개발
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[신소재 신기술(32)] 획기적인 '종이 기반' 배터리 개발⋯"식물에서 영감 얻어"
- 일본에서 희귀 금속이 필요 없는 종이 기반의 물로 활성화되는 배터리가 개발됐다. 일본 도호쿠대학(東北大學)의 재료연구소(AIMR) 연구진은 GPS 센서나 맥박 산소 측정기 센서에 사용할 수 있는 종이 기반의 고성능 마그네슘-공기(Mg-air) 배터리를 개발했다고 오일 프라이스가 14일(현지시간) 보도했다. 이변 연구는 종이의 재활용성과 가벼운 특성을 활용해 보다 환경 친화적인 에너지원으로 발전할 수 있는 가능성을 제시했다. 연구 보고서 논문 '희귀 금속이 없는 고성능 물 활성화 종이 배터리: 웨어러블 센싱 장치를 위한 일회용 에너지원'은 'RSC 인터페이스 응용(RSC Applied Interfaces)' 저널에 게재됐다. 종이는 지난 2000년 동안 인류 문명의 필수품이었다. 종이는 일반적으로 중국 후한 시대 105년 경에 채륜이 발명했다고 알려져 있다. 하지만 최근 중국에서 기원전 2세기 경으로 거슬러 올라가는 종이가 발견되기도 해 종이의 정확한 기원은 알 수가 없다. 글 쓰기를 통해 그동안 인류 역사를 기록해온 종이가 이제는 배터리에 활용돼 친환경적인 미래를 여는 중요한 역할을 하게 됐다. 가볍고 얇은 종이 기반 디바이스는 금속이나 플라스틱 소재에 대한 의존도를 낮추는 동시에 폐기하기도 더 쉽다. 이 연구의 교신 저자인 히로시 야부(Hiroshi Yabu) 교수는 "우리는 식물의 호흡 메커니즘에서 이 장치에 대한 영감을 얻었다"고 말했다. 야부 교수는 "광합성은 배터리의 충전 및 방전 과정과 유사하다. 식물이 태양 에너지를 이용해 땅의 물에서 설탕을, 공기에서 이산화탄소를 합성하는 것처럼, 우리 배터리는 마그네슘을 기질로 활용해 산소와 물에서 전력을 생성한다"고 설명했다. 연구팀은 배터리를 제작하기 위해 마그네슘 호일을 종이에 접착하고 음극 촉매와 가스 확산층을 종이 반대편에 직접 추가했다. 종이 배터리는 1.8V(볼트)의 개방 회로 전압, 100mA/cm²의 1.0V 전류 밀도, 103mA/cm²의 최대 출력을 달성했다. 야부 교수는 " 이 배터리는 인상적인 성능 결과를 보여줬을 뿐 아니라 독성 물질을 사용하지 않고 엄격한 평가를 통과한 탄소 음극과 안료 전기 촉매를 사용해서 작동한다"라고 덧붙였다. 연구팀은 맥박 산소 측정기 센서와 GPS 센서에서 이 배터리를 테스트해 웨어러블 디바이스에 대한 다용도성을 입증했다.
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[신소재 신기술(32)] 획기적인 '종이 기반' 배터리 개발⋯"식물에서 영감 얻어"
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샘 올트먼, 글로벌 AI 인프라 확장 협력 논의
- 샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)가 인공지능(AI) 인프라 확장을 위해 각국의 정부 및 민간 리더들과 전략적 협력을 통해 AI 기술 개발에 필요한 핵심 자원의 공동 확보를 추진하고 있다. 11일 연합뉴스는 10일(현지시간) 블룸버그통신을 인용해 이같이 보도했다. 올트먼은 이번 주 아랍에미리트(UAE)에서 투자자들과 정부 관리들을 만나 대규모 AI 인프라 구축을 위한 민간 부문과 국가의 협력 방안을 논의한 것으로 전해졌다. 그는 이전에 서방 국가 관계자들과도 같은 주제에 대해 의견을 나누었으며, 곧 미국 워싱턴에서도 관련 회의를 개최할 계획이다. 최근에는 지나 러몬도 미국 상무부 장관과도 만났다. 또한 올트먼은 반도체 벤처 기업들을 지원하기 위해 전 세계 투자자들로부터 수십억 달러를 모으는 계획을 추진 중이다. 이 자금은 반도체 제조 공장 네트워크 구축에 할당될 예정이다. 그는 에너지 및 데이터센터의 용량 확대를 위해 혁신적인 에너지원의 필요성을 강조하며, 저렴한 태양광 발전이나 핵융합 기술이 AI 개발을 가속화할 수 있다고 제언했다. 파이낸셜타임스(FT)는 최근 AI 개발이 급속도로 진행됨에 따라, 전통적인 평가 방식으로 새로운 AI 모델의 안전성이나 정확성을 제대로 평가하기 어려운 상황이라고 전했다. AI 도구를 개발하고 테스트하고 투자하는 사람들 사이에서는 현재 널리 사용되는 평가 기준이 새 모델의 성능이나 안전성을 측정하는 데 적합하지 않다는 의견이 제기되고 있다. 익명을 요구한 관계자들에 따르면, 최신 AI 모델의 복잡성에 비해 전통적인 평가 도구는 너무 단순하고 이러한 복잡성을 충분히 반영하지 못한다고 지적한다. 에이단 고메즈 인공지능 스타트업 코헤어의 설립자이자 최고경영자(CEO)는 "공개된 평가 기준은 유효 기간이 있음을 인식해야 한다. 이는 평가 대상 모델에 적합한 경우에만 유용하며, 과거에는 이 유효 기간이 몇 년이었지만 현재는 몇 달로 단축되었다"고 밝혔다. 그는 또한 "기존 평가 기준을 초월하는 새로운 AI 시스템의 등장이 일상화되고 있다. 이로 인해 과거의 평가 방식은 더 이상 적용되지 않게 된다"고 설명했다. 마이크로소프트의 코드 저장소인 깃허브의 최고 법률 책임자 셸리 맥킨리는 "사람들은 신뢰할 수 없는 기술을 사용하지 않을 것이며, 신뢰할 수 있는 제품을 제공하는 것은 기업의 책임"이라고 강조했다.
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샘 올트먼, 글로벌 AI 인프라 확장 협력 논의
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소아 면역학자가 밝히는 땅콩 알레르기에 관한 10가지 놀라운 사실
- 땅콩 알레르기는 땅콩에 노출되면 발생하는 심각한 알레르기 반응이다. 경우에 따라 혈압 저하, 빠른 맥박, 의식 상실 등의 반응이 나타나는 땅콩 알레르기는 가장 흔한 음식 알레르기 중 하나이며 모든 연령대의 사람들에게 영향을 미칠 수 있다. 식품 알레르기 연구 및 교육(FARE: Food Allergy Research and Education)에 따르면, 미국 내 600만 명 이상에 땅콩 알레르기가 있다고 보고됐으며, 이들 환자 중 약 160만 명이 어린이와 청소년이다. 땅콩 알레르기가 그 만큼 미국인들에게 광범위하다는 얘기다. 전 세계적으로도 땅콩 알레르기를 갖고 있는 인구가 적지 않다. 캘리포니아의 소아 및 성인 알레르기 전문의이자 면역학자인 라니 마스카티아(Rani Maskatia) 박사는 땅콩 알레르기에 의한 사망과 같은 소식은 소비자들이 자신의 생명을 구할 수도 있는 최첨단 치료법을 회피하고 있음을 상기시켜 준다고 폭스뉴스 인터뷰에서 말했다. 미국 식품의약국(FDA)는 땅콩, 유제품, 기타 식품에 대한 반응의 심각성을 줄이기 위해 알레르기 약물을 승인했다. 식품 알레르기 검사 및 치료를 제공하는 클리닉 네트워크인 LFAC(Latitude Food Allergy Care)의 의료 책임자이기도 한 마스카티아는 땅콩 알레르기에 관한 10가지 놀라운 사실을 폭스뉴스를 통해 전했다. 1. 땅콩 알레르기는 면역체계 반응으로 인해 발생 땅콩 알레르기는 면역체계가 땅콩이 가지고 있는 주요 단백질에 마치 해로운 침입자인 것처럼 반응할 때 발생한다고 한다. 면역 체계가 단백질과 싸워 광범위한 증상을 일으키며, 때로는 피부, 위장, 호흡기 또는 심혈관 등 신체의 여러 시스템에 영향을 미친다는 것이다. 2. 땅콩 알레르기가 확산되는 이유는 불분명 땅콩 알레르기 사례는 최근 들어 꾸준히 증가하고 있다. 그녀는 땅콩 알레르기는 환경 변화부터 세대에 따른 식단 변화에 이르기까지 다양하게 기인하며, 심지어 어린 아이들에게 땅콩 기반 식품을 피하라는 수십 년 동안의 구태의연한 권장 사항까지 우리 사회의 많은 변수로 인해 발생할 수 있다고 한다. 3. 우발적인 섭취로 인해 땅콩 알레르기 발생 높아진 인식에도 불구하고 땅콩 알레르기는 계속해서 발생하고 있다. 특정 음식에 땅콩이 포함되어 있지 않더라도, 우발적 교차 접촉에 의해 알레르기 반응을 일으킬 수 있다. 4. 다양한 땅콩 알레르기 증상 땅콩에 대한 알레르기 반응은 경미한 불편함부터 심각하게 생명을 위협하는 아나필락시스(anaphylaxis)까지 광범위한 증상으로 나타날 수 있다. 증상에는 두드러기, 피부 발진 또는 부기, 가려움 또는 목이나 입의 따끔거림, 콧물, 충혈되고 눈물이 나는 눈, 혀 또는 입술의 붓기, 눈 붓기, 코 막힘, 위경련 또는 복통, 설사, 메스꺼움, 나아가 구토, 호흡 곤란, 윙윙거림 등이 있다. 5. 아나필락시스 위험에 노출 땅콩 알레르기는 생명을 위협할 수 있는 알레르기 반응인 아나필락시스와 관련된 가장 흔하지만 심각한 증상이다. 아나필락시스는 피부가 창백해지거나 푸르스름한 색조를 띠게 되거나, 목 수축, 숨가쁨, 호흡 곤란, 현기증, 빈맥 등의 징후를 보인다. 사망률은 높지 않지만 아나필락시스가 발생하면 즉시 치료를 받는 것이 중요하다. 땅콩 알레르기가 있는 모든 사람은 2개의 에피네프린 자동 주사기를 휴대하는 것이 좋으며, 대응 시간을 최소화하기 위해 긴급 아나필락시스 대책을 갖고 있어야 한다. 6. 유아기부터 검사와 진단 가능 생후 4개월 정도의 어린 아기도 땅콩 알레르기 검사를 받을 수 있다. 혈액 검사와 피부 검사를 통해 진단 정확도를 높일 수 있다. 혈액 검사를 통해 환자가 민감하게 반응하는 땅콩의 단백질을 구별할 수 있다는 것이다. 7. 모든 견과류에 해당하지는 않아 땅콩은 콩과 식물이므로 호두, 아몬드, 헤이즐넛, 캐슈넛과 같은 다른 종의 견과류를 먹어도 안전한 경우가 많다. 그러나 땅콩과 견과류, 씨앗 모두에 알레르기가 있을 수도 있으므로 알레르기 전문의와 함께 임상 평가를 받는 것이 좋으며, 임상 평가를 통해 알레르기가 없는 음식을 섭취하여 식단의 다양성을 꾀하고, 알레르기가 있는 음식에 대한 위험을 줄여야 한다. 8. 식품 이외의 품목에도 알레르기 반응 나타날 수 있어 땅콩 단백질은 비타민, 약물, 피부 연고, 화장품, 자외선 차단제, 공예 재료, 장난감 속 재료, 애완동물 사료, 새 사료, 심지어 개미 미끼나 쥐덫에도 존재할 수 있다. 9. 시간 지나면 알레르기 사라질 가능성 땅콩 알레르기가 사라졌다고 의심된다면 알레르기 전문의와의 후속 테스트를 진행한다. 알레르기 전문의가 혈액 검사와 피부 검사를 통해 알레르기가 없어졌을 수 있다고 판단하는 경우 경구 음식 도전이 권장될 수 있다. 경구 음식 섭취는 숙련된 임상의의 감독 하에 환자가 3~4시간에 걸쳐 의심되는 알레르기 항원을 소량 섭취하는 단계별 과정이다. 반대로, 땅콩 알레르기는 심각하거나 생명을 위협하는 반응을 보일 수 있기 때문에 의심되는 반응이 있을 때 임상 진단을 받지 못하면 심각한 건강 및 안전 위험이 발생할 수 있다. 10. 땅콩 알레르기는 치료 가능 땅콩 알레르기는 치료가 가능하다. 경구 면역요법(OIT)이라는 치료법이 권장된다. 이 치료법이 단일 또는 다중 식품 알레르기에 약 85% 효과적이며 모든 연령대에 안전하다. OIT는 시간이 지나면서 환자를 점점 더 많은 양의 알레르기 항원에 지속적으로 노출시키게 되는데, 신체는 점차 알레르기 항원에 적응하게 된다. 결국 식이 제한이 줄어들며 예기치 않은 노출로 인한 위협에 대한 보호가 강화된다. 팔포지아(Palforzia)는 땅콩 알레르기 치료용으로 FDA 승인을 받은 약물이다. FDA는 최근 땅콩 알레르기를 포함한 모든 음식 알레르기 치료용으로 졸레어(Omalizumab)도 승인했다. 향후 10년 안에 땅콩 알레르기가 있는 사람들을 위한 치료 옵션이 더 많아질 것으로 예상된다.
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소아 면역학자가 밝히는 땅콩 알레르기에 관한 10가지 놀라운 사실
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[신소재 신기술(29)] 물 엔진, 역사적 첫 작동! 수소 엔진 능가하는 성능 기록
- 역사상 최초로 움직이는 물 엔진(Water engine·수력 엔진)이 오스트리아에서 개발됐다. 오스트리아의 레이싱 기업 AVL 레이스텍(AVL Racetech)은 물을 주입하는 분사 시스템을 통해 강력한 수소 연소 엔진을 개발했다고 에코뉴스가 전했다. 최근 수소는 경제의 탈탄소화 과정에서 주목받는 대안 에너지원으로 부상하고 있다. 수소 생산에 대한 투자는 전 세계적으로 증가하고 있으며, 스페인의 경우 2022년 1분기에 세계 신규 수소 프로젝트의 20%를 차지했다. 하지만 기존 수소 연소 엔진은 출력 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 AVL 레이스텍은 헝가리의 훔브다(HUMDA) 연구소와 협력해 혁신적인 수소 연소 엔진을 개발했다. 이 엔진은 물 분사 시스템을 통해 기존 수소 연소 엔진의 문제점을 개선했다. 이 수소 연소 엔진은 더 나아가 레이싱카에 사용될 가능성도 있다. 물 분사 시스템 통한 성능 향상 AVL 레이스텍은 기존의 물 주입 방식인 PFI(포트 액체 분사)를 사용해 엔진의 공기 흡입 시스템에 물을 주입했다. 이를 통해 부품 손상을 유발할 수 있는 조기 점화를 방지하고 안정적인 연소를 촉진한다. 회사 측은 이는 '린번 엔진(lean-burn engine)'의 잠재적인 단점을 보완할 수 있다고 설명했다. 린번 엔진은 공연비(공기와 연료의 비율)가 일반적인 엔진보다 훨씬 높다. 이는 엔진이 연료 대비 더 많은 양의 공기를 사용해 연소시키는 것을 의미하며, 결과적으로 연료 효율이 개선되고 배출가스 중 일부 오염 물질의 양이 줄어든다. 린번 방식은 특히 질소산화물(NOx) 같은 오염물질의 배출을 줄이는 데 효과적일 수 있으며, 이는 환경에 미치는 부정적 영향을 감소시키는 데 도움이 된다. 하지만 이 기술은 연소 과정에서 고온이 발생할 수 있어, 질소산화물의 생성을 억제하기 위한 추가적인 기술이나 장치가 필요할 수 있다. 린번 엔진은 주로 가솔린 엔진에 적용되지만, 디젤 엔진에서도 유사한 원리의 연소 방식이 사용된다. 수소 연소 엔진의 미래 물 주입 방식인 PFI분사와 같은 개선을 통해 분당 3000~4000회 회전에서 410hp(마력)과 500Nm(뉴터 미터)의 토크를 내는 2리터 수소 엔진이 탄생했다. 이 엔진 리터당 약 205마력(리터당 150kW)의 특정 출력 밀도를 달성했다. 실제 테스트 결과 이 엔진은 하이 레벨 모터 레이싱 대회에서도 경쟁력을 갖출 것으로 예상된다. 모터스포츠 AVL 디렉터이자 전 프로 레이싱 드라이버인 엘렌 로어(Ellen Lohr)는 "H2 레이싱 엔진으로 얻은 결과는 이 기술로 매우 경쟁력 있는 패키지를 제공할 수 있다는 것을 확인시켜 주었다"고 설명했다. AVL 레이스텍은 이번 개발을 통해 모터스포츠의 지속 가능성 확보에도 기여하고자 한다. 이 수소 연소 엔진은 레이싱뿐만 아니라 일반 자동차의 탈탄소화 전환에도 활용될 수 있으며, 수소 에너지의 자동차 산업 활용 가능성을 한층 더 높였다. 이처럼 수소의 잠재력은 지금까지 우리가 가지고 있었던 자동차의 수소 개념을 바꾸고 있다.
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[신소재 신기술(29)] 물 엔진, 역사적 첫 작동! 수소 엔진 능가하는 성능 기록
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중국 eHNAG, 자율 주행 eVTOL 항공기 양산 인가 획득
- 중국 항공 모빌리티 선두 주자인 이항 인텔리전트(亿航智能·eHANG)가 당국으로부터 자율 주행 수직 이착륙기(eVTOL) 생산 인가를 받았다. 중국 민간항공국(CAAC)은 eHANG에게 EH216-S 자율 주행 전동 수직 이착륙기(eVTOL)의 대규모 양산을 위한 생산 인가증을 발급했다고 항공 전문매체 ain 온라인판이 지난 7일(현지시간) 보도했다. 이날 광저우에서 열린 행사에서 발표된 이번 승인으로, eHANG은 지난해 10월 13일 세계 최초로 형식 인증을 획득한 지 6개월 만에 생산 인가까지 획득했다. 생산 인가는 항공기 제작에 사용되는 원자재부터 자체 및 공급업체 생산 관리 프로세스, 품질 관리 프로세스, EH216-S 인도 전 테스트, 애프터 서비스 유지 보수 및 정비 작업까지 eHANG의 품질 관리 시스템을 기반으로 한다. 인증 과정에서 중국민간항공국 중남부 지역 관리국의 검토팀은 eHANG의 제조 인프라 및 절차 모든 측면을 검토 평가했다. 평가는 조직 관리, 설계 문서 관리, 인원 역량 및 자격, 공급업체 관리, 생산 프로세스 관리, 검사 및 시험 등 19개 주제를 포함했다. eHANG은 현재 운푸에 위치한 주요 공장에서 생산 속도를 안정적으로 증가시킬 계획이다. 또한 운영 개시를 지원하기 위해 고객과의 파트너십 협력을 강화하고 있다. 중국 도시에서 상업 항공 증가 예상 eHANG은 운영자 교육 및 절차 개발을 통해 다양한 중국 지역에서 2인승 항공기 상업 항공을 지원하고 있다. 민간항공국과 협력하여 2분기에 상업 운영을 위한 규제 기준을 마련하고 있다. 2024년 동안 eHANG은 지방 정부 기관과 협력하여 eVTOL 공중 택시 서비스를 도시 대중교통 시스템에 통합하기 위한 버티포트 네트워크를 구축할 계획이다. 관광객을 위한 관광 비행도 EH216-S의 초기 활용 사례가 될 것으로 보인다. 중국에서 이 항공기의 표준 가격은 단 33만4000달러(약 4억5200만원)이다. eHANG은 2023년 본사가 위치한 광저우를 비롯해 선전과 허페이에서 비행 시연 프로그램을 진행했다. CAAC가 항공기 운항허가증을 발급한 후 선전 오베이 리조트와 광저우 지우롱 호수 공원, 허페이 루오강 중앙 공원에 있는 도심 항공 모빌리티(UAM) 운영 센터에서 소규모로 첫 상업 비행을 실시한 것. 지난해 10월, 허페이 시 정부는 도시의 저공경제를 발전시키기 위해 eHANG과 전략적 협력 협약을 체결했다. 시 정부는 최대 1억 달러(약 1354억원)의 재정 지원을 약속했다. 광저우 당국도 유사한 이니셔티브를 지원하는 계획을 승인했다. 중국 정부, 저공경제 우선 정책 민간항공국은 지난 3월 29일 기자 회견에서 초기 eVTOL 사용 사례를 촉진하고 항공 교통 관리 인프라를 개발하기 위해 여러 UAM 데모 사이트 구축을 지원할 계획이라고 발표했다. 이 기관에 따르면 중국의 저공 경제는 2025년까지 1조 5000억 위안(2120억 달러, 약 280조5450억원) 이상의 가치가 있으며, 2035년에는 3조 5000억 위안(약 654조6050억원)으로 증가할 것으로 예상된다. '저공경제(低空经济)'란, '유·무인 항공기의 저공비행을 기반으로 여객, 화물 운송 서비스를 제공하고 유관 분야와 융복합 연계 발전하는 경제 형태'를 의미한다. 코트라는 지난 3월 28일 발간된 보고서 '융복합 발전이 진행중인 중국 저공경제산업'을 통해 "최근 중국 광저우 등지에서 전동 수직 이착륙기(eVTOL, 드론택시)의 상업 비행 테스트가 성공함으로써 중국 저공경제 산업은 큰 발전 동력을 얻은 것으로 판단된다"고 평가했다. 2024년 1월 중국 국무원에서 발표된 드론 비행관리 임시조례(无人驾驶航空器飞行管理暂行条例)에 따르면, 드론을 중심으로 한 저공경제가 미래 전략산업이자 유망 발전 분야로 손꼽히고 있음을 확인할 수 있다. 코트라 관계자는 "이러한 저공경제는 지속해서 물류, 농업, 교통, 관광 등 유관 산업 분야에 영향을 끼치고 있으며 새로운 산업발전 영역을 마련하고 있다. 일반적으로 중국 저공경제를 구성하고 있는 주요 분야로는 저공 제조산업, 저공비행 산업, 저공 인프라산업, 종합 서비스산업으로 구성된다"고 설명했다. 중국 정부 중앙위원회와 국무원은 지난해 eVTOL 및 기타 무인 항공기를 이용한 항공 서비스를 전략적 우선 순위로 확정했다. 중국의 약 20개 성에서 2024년 저고도 경제 개발 계획을 발표했으며, 올해는 보다 구체적인 정책 이니셔티브를 도입할 것으로 예상된다. 후아지 후(Huazhi Hu) eHang의 설립자이자 회장 겸 최고경영자(CEO)는 "이번 생산 인증서 발급은 EH216-S의 대량 생산의 문을 여는 것으로, 상업 운항으로 나아가는 중요한 단계"라고 말했다. 후아지 CEO는 "오늘부로 EH216-S는 CAAC로부터 형식 인증서, 생산 인증서 및 감항 인증서를 확보했다. 이 모든 주목할 만한 성과는 CAAC의 전문가 팀과 eHang 팀의 협업과 끊임없는 노력에 힘입은 것이며, 항공기 설계, 제조, 품질 관리, 지속적인 감항성 및 기타 분야에서 우리의 집단적 혁신, 지혜, 전문성을 반영한 결과"라고 덧붙였다. 한편, 중국은 수년 전부터 국가 정책적 차원에서 저공경제 발전을 적극 추진하고 있다. 정책 지원이 되는 분야는 교통 플랫폼 구축, 도서 물류‧운송, 스마트 항공, 관광산업 등 광범위하며 특히 광둥성 차원에서 추진 중인 저공경제 시범구 조직 및 비행활동 심의 프로세스 효율화 정책 등이 있다. 한편, 중국은 수년 전부터 국가 정책적 차원에서 저공경제 발전을 적극 추진하고 있다. 정책 지원이 되는 분야는 교통 플랫폼 구축, 도서 물류‧운송, 스마트 항공, 관광산업 등 광범위하며 특히 광둥성 차원에서 추진 중인 저공경제 시범구 조직 및 비행활동 심의 프로세스 효율화 정책 등이 있다. eHANG은 2014년 설립된 기업으로 도심항공교통(UAM) 과학기술 글로벌 선두 업체다. 무인 자울주행 항공기 시스템 및, 물류, 운동, 스마트시티 관리 등 컨설팅 서비스를 제공하고 있다.
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중국 eHNAG, 자율 주행 eVTOL 항공기 양산 인가 획득
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스마트폰 앱으로 초기 전두측두엽 치매(FTD) 발견 및 치료 길 열었다
- UC샌프란시스코(University of California in San Francisco) 연구팀이 모바일 앱을 통한 인지 테스트를 실시해 유전적으로는 전두측두엽 치매(FTD)의 가능성을 보이지만 증상으로 나타나지는 않은 사람들에게서 FTD의 초기 징후를 감지할 수 있다는 사실을 발견했다고 의학 전문지 메디컬익스프레스가 전했다. 테스트는 병원에서 수행되는 신경심리학적 실험 수준과 맞먹는 결과를 도출했다. 이에 따라 중년층에 종종 나타나는 신경 장애인 FTD 환자들이 스마트폰 앱을 이용한 임상 시험에 다수 참여할 것으로 기대된다. 이 연구 결과는 '미국의학협회저널(JAMA:Journal of the American Medical Association)'에 실렸다. 연구팀은 현재 30개 이상의 FTD 임상 시험이 진행 중이거나 계획 단계에 있다고 밝혔다. 새로운 모바일 기술이 작업을 가속화할 것이라는 기대다. UC샌프란시스코의 임상 신경심리학자인 애덤 스테파로니(Adam Staffaroni) 교수는 "이 앱을 통해 FTD 치료 효과를 모니터링할 수 있으며, 임상 시험 현장에 대한 직접 방문을 대체할 수 있다"고 강조했다. FTD는 60세 미만에서 발생하는 치매의 가장 큰 원인이며, 30%는 유전적 요인에 기인한다. FTD에는 크게 세 가지 형태로 나뉜다. 가장 흔한 것은 극적인 성격 변화인데, 이는 공감 부족, 무관심, 충동성, 강박적인 식사, 사회적으로나 성적으로 부적절한 행동으로 나타날 수 있다. 또 다른 하나는 움직임에 영향을 미친다. 세 번째는 할리우드 스타 브루스 윌리스의 사례처럼 말하기, 언어 및 이해력에 영향을 미친다. 드문 경우지만 FTD는 시각적 창의성의 폭발을 유발하기도 한다. 알츠하이머병과 마찬가지로 FTD는 초기, 혹은 증상이 나타나기 전에 치료하는 것이 가장 효과적이다. UC샌프란시스코의 신경학과 교수인 애덤 박서(Adam Boxer)는 대부분의 FTD 환자의 경우 정신 질환으로 오인되기 때문에 상대적으로 늦게 진단된다고 지적한다. UC샌프란시스코 의대 알츠하이머병 및 전두측두엽 치매 임상 시험 프로그램 책임자이기도 한 박서 교수는 의사가 진단하기 훨씬 전부터 가족들은 환자가 FTD를 앓고 있다고 의심하는 경우가 많다고 밝히고 있다. 연구팀은 ALLFTD(전두측두엽 변성) 센터와 UC샌프란시스코에서 진행 중인 연구에 등록한 평균 연령 54세의 참가자 360명을 추적 관찰했다. 이들의 약 90%가 질병 발병 단계로 분류됐다. FTD 증세가 없거나 아직 증상이 보이지 않는 유전자 보유자가 60%, 질병의 초기 징후자가 20%, 증상 발현자 21%가 포함됐다. 연구팀은 스마트폰 앱 플랫폼을 개발한 소프트웨어 회사 데이터큐브드헬스(Datacubed Health)와 협력해 임상 계획 및 우선 순위 지정, 방해 요소 필터링 및 충동 제어와 같은 실행 기능 테스트를 보완했다. 실험 경과 FTD가 진행됨에 따라 실행 기능을 담당하는 뇌 부분이 축소되는 특징을 보였다. 음성 녹음 및 신체 움직임을 포함해 스마트폰 앱에서 수집한 다량의 데이터를 통해 연구팀은 궁극적으로 증상의 조기 진단 및 모니터링에 도움이 될 수 있는 새로운 테스트 기능도 개발할 수 있었다. 이 테스트는 언어 측면 뿐만 아니라 걷기, 균형, 느린 움직임에 대한 테스트도 포함된다. 연구팀은 이번 결과로 치명적인 질병인 FTD의 진행을 늦출 수 있는 치료법을 찾는 데 더 가까워졌다고 밝혔다. 유전자 운반체에서 비정상적인 단백질 생산을 증가시키거나 감소시키는 유전자 치료법 등이 가능해졌다는 것이다. 스태파로니 교수는 질병 초기 단계에서의 치료 효과 측정이 부족한 현 시점에서 스마트폰이 유망한 치료법에 대한 새로운 시도를 촉진할 수 있을 것이라고 전망했다.
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스마트폰 앱으로 초기 전두측두엽 치매(FTD) 발견 및 치료 길 열었다
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삼성전자, 1분기 실적 '역대급' 6조6천억원 영업이익…5분기 만에 매출 70조원대
- 삼성전자가 메모리 반도체 시장의 회복과 갤럭시 S24 판매 호조 덕분에 2024년 1분기에 예상을 뛰어넘는 '깜짝 실적(어닝 서프라이즈)'을 올렸다고 발표했다. 삼성전자는 올해 1분기 연결 기준 영업이익이 6조6000억원으로 지난해 같은 기간보다 931.25% 증가한 것으로 잠정 집계됐다고 5일 공시했다. 이는 삼성전자의 지난해 전체 연간 영업이익(6조 5700억 원)을 초과하는 금액이다. 매출액은 71조 원으로 전년 동기 대비 11.37% 상승했다. 삼성전자의 분기별 매출이 70조 원을 넘은 것은 2022년 4분기(70조4646억원) 이후 처음이다. 이번 실적은 시장 예상을 20% 이상 크게 웃도는 수준이다. 최근 1개월 내에 보고서를 낸 18개 증권사의 평균 예측치를 토대로 한 연합인포맥스의 집계에 따르면, 삼성전자의 1분기 매출은 전년 동기 대비 12.88% 증가한 71조 9541억 원, 영업이익은 755.3% 증가한 5조 4756억 원으로 예상됐었다. 올해 초에는 영업이익이 4조원 대 중반을 기록할 것으로 보였으나, 메모리 감산으로 인한 가격 상승 등의 시장 상황이 개선되면서 최근 예측이 상향 조정됐다. 삼성전자의 부문별 성과는 구체적으로 발표되지 않았지만, 증권업계 분석에 따르면 삼성전자의 디바이스솔루션(DS) 부문이 7000억원에서 1조 원 사이의 영업이익을 기록, 2022년 4분기 이후 5분기 만에 흑자로 전환한 것으로 추정된다. SK증권은 DS 부문 영업이익을 1조원으로, 모바일경험(MX)·네트워크와 디스플레이(SDC)는 각각 3조7000억원, 3000억원으로 예상했다. 유진투자증권은 DS 부문의 영업이익을 9000억 원, SDC 부문을 3000억 원, MX와 네트워크를 3조 8000억 원, 영상디스플레이(VD)와 소비자가전(CE)을 3천억 원, 하만을 1천억 원으로 예측했다. 현대차증권은 DS 부문을 7000억 원, SDC 부문을 3500억 원, MX와 네트워크 부문을 3조 9000억 원, VD와 가전 부문을 3800억 원으로 추산했다. 이번 DS 부문의 성공은 D램과 낸드 가격 상승에 따른 것으로, 고부가가치 제품의 집중 판매 전략이 주효했다고 보인다. 삼성전자 메모리사업부의 김재준 부사장은 지난해 4분기 실적 발표에서 생성형 인공지능(AI)에 대응하는 고대역폭 메모리(HBM) 서버와 SSD 수요 증가에 적극 대응하여 수익성 개선에 집중하겠다고 언급한 바 있다. 한동희 SK증권 연구원은 메모리 부문의 수익성 중심 전략과 낸드 가격의 기저 효과로 인해 1분기 가격 상승이 예상을 뛰어넘을 것이라고 전망했다. 이에 따라 재고평가손실 충당금 환입의 효과가 크게 나타날 것으로 기대된다. 모바일 사업 분야에서도 인공지능(AI) 기능을 탑재한 갤럭시 S24의 뛰어난 판매 성과와 함께 스마트폰 출하량 증가로 수익성이 향상된 것으로 파악된다. 지난해 4분기에 영업 손실 500억 원을 기록했던 영상디스플레이(VD) 및 생활가전(DA) 사업부는 프리미엄 TV 및 고부가가치 가전제품의 판매 확대를 통해 수익성이 약간 개선되었다고 볼 수 있다. 이러한 상황에서 메모리 가격의 상승 추세가 지속되면서 삼성전자의 실적 개선 추세가 앞으로도 이어질 것으로 보인다. 대만의 시장조사업체 트렌드포스에 따르면, 1분기 D램의 평균 판매가격(ASP)이 전 분기 대비 최대 20% 상승한 뒤, 2분기에는 3%에서 8% 사이로 추가 상승할 것으로 전망된다. 낸드 가격 역시 1분기에 23%에서 28% 상승한 후, 2분기에는 13%에서 18% 상승할 것으로 예상된다. 연합인포맥스가 집계한 바에 따르면, 삼성전자의 2분기 영업이익 예상치는 전년 동기 대비 약 10배 증가한 7조 3634억 원에 달한다. 또한, 2분기 매출 전망치는 전년 동기 대비 20.73% 증가한 72조4469억 원으로 추정된다. HBM 수요 증가로 실적 개선 기대 HBM(고대역폭 메모리)의 수요 증가가 실적 개선에 기여할 것으로 예상된다. 생성형 AI 서비스의 확장에 힘입어 그래픽 처리 장치(GPU)와 신경망 처리 장치(NPU)의 출하량이 증가하면서, HBM 시장은 2026년까지 빠른 성장세를 유지할 것으로 보인다. 삼성전자는 업계에서 처음으로 D램 칩을 12단까지 쌓는 5세대 HBM, HBM3E를 올해 상반기부터 생산할 계획이며, 올해 HBM 출하량을 지난해 대비 최대 2.9배 증가시킬 예정이다. 김광진 한화투자증권 연구원은 "경쟁사와의 HBM 개발 로드맵 차이를 줄이는 것이 중요하다"며 "삼성전자가 여전히 후발 주자이긴 하지만, 과거 대비 경쟁사와의 기술 격차가 줄어든 것은 긍정적인 신호"라고 평가했다. 파운드리 사업 역시 수주 증가와 수율 개선에 힘입어 4분기에는 흑자 전환될 것으로 전망된다. 대신증권의 신석환 연구원은 "지난해 파운드리 사업이 큰 적자를 기록했지만, 올해는 최대 수주 기록과 함께 하반기 흑자 전환이 기대된다"며 "하반기 HBM 공급 확대와 레거시 제품에 대한 수요 증가로 인해 실적 성장이 예상보다 빠를 것"이라고 내다봤다. 엎서 인공지능(AI) 칩 선두주자인 미국 반도체 기업 엔비디아의 젠슨 황 최고경영자(CEO)는 지난 3월 19일 엔비디아의 연례 개발자 회의인 'GTC 2024' 둘째날 삼성이 아직 HBM3E의 양산에 대해 발표하지 않았음에도 삼성의 HBM이 현재 검증 단계를 거치고 있다고 확인했다. 젠슨 황 CEO는 삼성의 12단 HBM3E 디스플레이 옆에 '젠슨 승인'이라고 서명까지 해 삼성의 HBM3E가 검증 과정을 통과할 가능성이 높다는 추측을 불러일으켰다. 황 CEO는 '삼성의 HBM을 사용하고 있느냐'라는 질문에 "아직 사용하고 있지 않다"면서도 "현재 테스트하고(qualifying) 있으며 기대가 크다"고 말했다. HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 크게 높인 제품으로 고성능 컴퓨팅 시스템에 사용되는 차세대 메모리 기술이다. 방대한 데이터를 신속하고 끊임없이 처리해야 하는 생성 AI를 구동하려면 HBM과 같은 고성능 메모리가 반드시 필요한 것으로 알려져 있다.
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삼성전자, 1분기 실적 '역대급' 6조6천억원 영업이익…5분기 만에 매출 70조원대
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[퓨처 Eyes(30)] 한국형 인공태양, 1억도 플라즈마 세계 신기록 수립
- 한국 핵융합에너지연구원(핵융합연·KFE) 연구팀은 인공태양 연구에서 획기적인 성과를 달성하며 과학 역사에 찬란한 족적을 남겼다. 바로 1억도 플라즈마를 48초간 유지하는 놀라운 기록을 세운 것이다. 이는 핵융합 에너지 실현이라는 꿈에 한 발짝 더 다가선 뜻깊은 성과이다. KSTAR(한국 초전도 토카막 핵융합 연구장치)라는 인공태양 핵융합로를 활용한 이번 연구는 한국 과학자들의 탁월한 기술력을 여실히 보여준다. 1억도라는 극한의 온도를 48초간 유지하는 것은 쉬운 일이 아니다. 이는 핵융합 에너지 개발 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 자랑하는 한국 과학의 위상을 더욱 굳건히 하는 계기가 되었다. 토카막(Tokamak)은 태양처럼 핵융합 반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 핵융합장치다. 플라즈마를 구속하는 D자 모양의 초전도 자석으로 자기장을 만들어 플라즈마가 도넛 모양의 진공용기 내에서 안정적인 상태를 유지하도록 제어한다. 1억도 플라즈마 48초간 유지 KFE는 한국의 '인공태양'으로 불리는 KSTAR가 최근 실험에서 핵심 부품을 업그레이드해 태양 중심핵 온도의 7배에 해당하는 1억도의 플라즈마를 48초 동안 연속 운전하는데 성공했다고 지난 3월 27일 밝혔다. 이는 2022년 기록했던 30초를 크게 뛰어넘는 놀라운 발전이며, 핵융합 기술의 지속적인 진보를 보여주는 명확한 증거이다. 플라즈마는 높은 온도에서 전자와 양이온이 분리되어 형성되는, 전기적으로 중성인 기체 상태이다. 이는 태양과 별의 뜨거운 심장부에서 발견되는 특별한 물질 상태이며, 핵융합 반응의 필수적인 요소이다. KSTAR는 한국 초전도 토카막 첨단연구의 정식 명칭으로, 2022년에 1억도 플라즈마를 30초간 유지하는 기록을 세웠다. 텅스텐 디버터로 안정성 향상 2023년 12월 31일부터 3개월간 진행된 최근 테스트에서 KSTAR은 텅스텐 디버터를 사용해 플라즈마의 안정성을 크게 향상시키고 유지 시간을 48초까지 늘리는 데 성공했다. 이는 이전 기록 30초를 크게 뛰어넘는 성과다. 또한 저감속 모드보다 안정적인 고성능 플라즈마 운전 모드인 'H 모드(H-mode)'를 102초 동안 장시간 유지하며 기록을 경신했다. H-모드는 토카막형 핵융합 장치 운전시 특정 조건 하에서 플라즈마의 가둠 성능이 약 2배 증가하는 현상이다. 이는 핵융합 연구 분야에서 획기적인 진보를 의미하며, 미래 에너지 문제 해결에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 1억도 운전을 추진한 고성능시나리오연구팀 한현선 박사는 "1억도 초고온 이온 플라즈마(High-Ti shot) 운전을 기존 30초에서 48초간 유지 달성하며 우리의 운전 방식이 40초대에서도 유효함을 확인했다. 지난해에는 플라즈마를 충분히 가열하고 유지할 파워가 부족해 실험이 어려웠다. 이번에는 중성자빔 가열장치의 성능 향상이 48초 유지의 바탕이 됐다"며 1억도 플라즈마의 장시간 운전은 초고온 플라즈마에 대한 이해를 높일 수 있는 자료이자 향후 핵융합 발전로에 쓰일 새로운 운전 모드 연구의 기반이 된다고 말했다. 텅스텐 재질 디버터(divertor)의 도입이 이러한 획기적인 성과를 가능하게 했다. 디버터는 핵융합 반응에서 발생하는 열과 불순물을 제거해 플라즈마 오염을 최소화하고 주변 장벽을 보호하는 역할을 한다. 텅스텐은 기존 탄소 재질보다 녹는점이 훨씬 높아 열 부하에 대한 내구성이 뛰어나다. 실험 결과, 텅스텐 디버터는 동일한 열 부하 상황에서 표면 온도 상승률이 25% 감소했다. KSTAR 연구 본부 고성능시나리오팀 김현석 선임연구원은 "디버터는 플라즈마의 열속이 집중되는 부분이다. 이번 테스트를 준비하면서 KSTAR처럼 토카막 내벽을 텅스텐으로 교체한 해외 융합 장치들의 사례를 토대로 KSTAR의 새로은 텅스텐 환경이 기본 카본 환경과 크게 다르지 않을 것으로 에상했다. 하지만 초기 실험에서 무언가 달랐다"고 전했다. 김 연구원은 "초기에 토카막 내벽 온도가 잘 안 올라갔다. 디버터는 소재만 바뀐 게 아니라 아랫부분의 구조(형상)도 기존 직선형에서 고래꼬리 형태로 바뀌었다. 형상과 소재 두 가지 요인이 복합적으로 작용해서 플라즈마 성질이 바뀌었는데, 바뀐 형태에서 어떻게 해야 좋은 성능을 발휘할 수 있을지 고민했다. 샷이 발생하면 과거의 형상을 만드는 것에서 시작해서 플라즈마 성능을 잠시 유지하고 안정이 되면 바뀐 디버터 형상으로 바꾸어 유리하는 전략으로 운전하며 기존 성능을 재현할 수 있엇다"고 설명했다. 핵융합은 두 개의 가벼운 원자핵이 합쳐져 더 무거운 원자핵을 만들면서 엄청난 양의 에너지를 방출하는 과정이다. 모든 금속 중 가장 높은 녹는점(3422°C)을 자랑하는 텅스텐은 핵융합 반응의 극한 환경에서도 흔들림 없이 자리한다. 또한 낮은 불순물 형성은 플라즈마 오염을 최소화하여 핵융합 반응의 순도를 높이는 데 기여한다. 프랑스에 건설 중인 ITER 실험로는 핵융합 에너지의 실현 가능성을 검증하는 국제 핵융합 연구의 중심 무대이다. 텅스텐 다이버터를 사용하는 ITER 실험로는 내년 첫 플라즈마 생성을 목표로 하고 있다. KSTAR의 이번 성과는 ITER 실험로의 성공적인 운영에 중요한 데이터를 제공할 것으로 기대된다. 한국핵융합연구소 소장은 이번 성과가 미래 핵융합 발전 시설 개발에 필요한 핵심 기술 확보에 중요한 발걸음이라고 강조했다. 연구팀은 앞으로 ITER 운영 및 미래 핵융합 발전 시설에 필수적인 핵심 기술 확보에 집중할 계획이다. 연구팀은 '토카막'이라 불리는 도넛 모양의 핵융합로 안에 뜨거운 플라즈마를 가두어 물을 가열하고 터빈과 발전기를 사용하여 생성된 증기를 전기로 전환함으로써 반응에서 순 양의 에너지를 획득할 수 있기를 희망한다. 토카막 융합로의 다양한 성과 한편, 전 세계 다른 토카막 핵융합로 또한 최근 몇 년 동안 중대한 성과를 거두었다. 지난해에는 중국 과학자들이 실험용 첨단 초전도 토카막 내부에 플라즈마를 403초 동안 유지하는 데 성공했다. 또한 영국은 JET(Joint European Torus) 장치를 사용해 핵융합 에너지 세계 기록을 수립했다. 뉴사이언티스트에 따르면 단 5초 동안이지만 약 1만 2000가구에 전력을 공급할 수 있는 69메가줄의 에너지를 생산했다. 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소는 재래형 토카막 설계와는 크게 다른 레이저 기반 핵융합로인 내셔널 이그니션 퍼실리티(National Ignition Facility)에서 투입한 에너지의 두 배를 얻었다고 주장했다. 하지만 이러한 모든 연구 결과가 핵분열 원자로를 완전히 대체할 수 있는 핵융합 에너지 혁명으로 이어질지 여부는 아직 불확실하다. 위에서 언급한 것처럼 프랑스 남부 생폴레즈듀랑스 카다라쉬에 다국적 거대 핵융합 연구 시설 'ITER(국제핵융합실험로·International Thermonuclear Experimental Reactor)'가 건설되고 있다. ITER 총 사업 기간은 2007~2042년으로 건설과 운영, 방사능감쇄, 해체 등 4단계를 포함한다. 총건설비는 약 117.7억유 한국을 비롯해 중국, 인도, 일본, 유럽연합(EU·29개국) 등 35개국이 참여하는 이 프로젝트는 핵융합 에너지 상용화의 가능성을 판단하는 중요한 단계이며, 현재까지 건설된 토카막 핵융합로 중 가장 큰 규모를 자랑한다. 2007년 설립된 ITER는 2025년 완공 예정이다. 현재 우리가 사용하는 화석 연료 대신 안전하고 지속 가능한 에너지원 개발 가능성을 가진 ITER는 완공 후 핵융합 실험을 통해 핵융합 에너지의 실현 가능성을 평가할 계획이다. 프랑스의 ITER 시설이 완공되면 인공태양으로 불리는 핵융합에너지에 대한 실용성과 타당성 등에 대한 중요한 답변을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(30)] 한국형 인공태양, 1억도 플라즈마 세계 신기록 수립
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유전자 편집 기술에 AI 활용해 목재 산업 혁신
- 미국의 과학자들은 환경에 미치는 영향을 줄이면서 종이 생산을 개선하는 데 도움이 될 수 있는 나무를 개발하기 위해 유전자 편집 기술에 인공지능(AI)을 활용했다. 미국 노스캐롤라이나 주립대 연구팀은 크리스퍼(CRISPR)이라는 유전자 편집 도구를 사용해 174개의 변형된 나무 계통을 만들어 냈다고 과학 전문매체 더쿨다운이 지난 3월 30일(현지시간) 전했다. 이번 연구의 목적은 종이 생산 효율을 높이고 환경 영향을 줄이는데 있다. 나무의 약 25%는 리그닌이라는 물질로 구성되어 있다. 리그닌은 나무가 더 높게 자라고 햇빛을 더 많이 받는 데 중요한 역할을 하지만, 종이 산업에서는 제품의 질을 떨어뜨리기 때문에 제거해야 한다. 노스캐롤라이나 주립대 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 리그닌이 적은 나무를 만드는 방법을 연구했다. 연구팀은 포플러 나무에서 이상적인 표본을 만들기 위해 변형할 수 있는 유전자를 식별하는 예측 기계 학습 모델을 사용했다. 단일 유전자 편집은 리그닌 함량을 줄이는데 실패했다. 이는 CRISPR을 사용해 다중 유전자 변경을 수행하면 리그닌 함량을 줄어들어 제지 생산에 효과적이라는 것을 나타낸다. 연구팀은 또한 나무에서 리그닌이 감소되면 펄프 생산과 관련된 온실가스를 최대 20%까지 줄일수 있다고 설명했다. 연구팀은 CRISPR이라는 유전자 프로그래밍 기술을 사용하여 마침내 174개의 리그닌 변형 나무 계통을 만들어 냈다. 이 나무들은 6개월 동안 온실에서 재배되었으며 야생 나무와 비교해 목표 특성이 개선됐다. 리그닌 함량은 최대 29% 감소했고, 셀룰로오스-리그닌 비율은 최대 228% 증가했다. 연구 공동 저자인 노스캐롤라이나 주립대 산림 생물공학자인 잭 왕(Jack Wang) 박사는 "이 연구는 분명히 기존 연구의 한계를 뛰어넘는 성과"라고 말했다. 이 연구는 지난해 7월 '사이언스(Science)' 저널에 발표됐다. 변형된 나무 중 많은 나무들은 생장 속도가 느렸지만 과학자들은 CRISPR으로 변형된 목재가 섬유 생산 효율을 높일 것으로 예상하고 있다. 또한 리그닌 함량이 적으면 제거하는 데 필요한 에너지와 화학 물질의 양이 줄어 환경 오염을 줄일 수 있다. 이번 연구는 농업 생산성을 높이고 인간과 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 기여하는 여러 혁신 중 하나다. 예를 들어, 프랑스의 한 스타트업은 공기 정화 능력이 기존 식물의 30배 이상인 식물을 개발하고 있으며, 이는 도시 대기 오염 문제에 도움이 될 수 있다. 또한 과학자들은 농작물이 기온 상승에 적응하도록 돕는 혁신적인 방법을 찾고 있다. 한 연구팀은 가뭄에 더 잘 견디는 밀을 개발했다. 이스라엘의 농업기술 스타트업 살리코프는 최근 지구 온난화로 인한 극심한 가뭄으로 토양의 염분농도가 극단적으로 높아지고 있는 스페인에서 염분 토양에서도 잘 자랄수 있는 토마토와 알팔파 등을 재배하는 기술을 테스트하고 있다. 오염을 줄이면 지구 온난화를 억제하는 데 도움이 되며, 이는 극한 기후 현상으로부터 지역 사회를 보호하고 기후 재앙으로부터 식량 공급을 보호하는 데 중요하다.
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- IT/바이오
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유전자 편집 기술에 AI 활용해 목재 산업 혁신
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[신소재 신기술(25)] 이스라엘 스타트업, 염분 토양서 자라는 작물 개발
- 이스라엘 농업기술 스타트업 살리크롭(SaliCrop)이 염분 토양에서 자라는 토마토와 벼 등 작물을 개발했다. · 염분이 가득한 토양은 전 세계적으로 20억 에이커 이상에 영향을 미쳐 작물 수확량을 감소시키고 있다. 20억 에이커는 한국 면적의 약 80.8배에 해당하는 크기로, 세계에서 두 번째로 큰 나라인 캐나다의 국토 면적과 유사하다. 비즈니스 인사이더는 지난 3월 30일 이스라엘의 한 연구소에서는 실험실에서 해수를 이용하여 토마토, 알팔파, 양파, 쌀 등 농작물을 재배하는 연구를 진행하고 있다고 보도했다. 이 농작물들은 GMO(유전자 변형 생물체)가 아니며, 식물 분자생물학자이자 살리크롭의 공동 설립자인 리샤 고드볼레(Ṛcā Godbole)의 아이디어로 개발됐다. 살리크롭은 지난 4년 동안 스페인 남부에서 혹독한 가뭄으로 인해 작물이 효율적으로 자라지 못하는 심각한 염화(토양의 염분 농도가 상승하는 현상)가 발생한 토양에서 토마토 씨앗 강화 기술을 테스트해왔다. 살리크롭의 최고경영자 카미트 오론은 자사의 씨앗을 사용한 스페인 토마토 농부들은 작물 수확량이 10%에서 17%로 증가했으며 헥타르당 1600달러(약 215만원)의 추가 수익을 올렸다고 말했다. 스페인은 심각한 염화 문제를 겪고 있는 전 세계 많은 지역 중 하나다. 수년간 지속된 관개, 지구 온난화, 해수면 상승으로 인해 전 세계 관개 농지의 20~50%가 너무 염분이 많아 효과적으로 작물을 재배하기 어렵다. 이로 인해 전 세계 경제는 매년 약 270억 달러(약 36조 2907억원)의 농작물 손실을 입고 있는 것으로 추산된다. 한편, 유엔은 2050년까지 세계 인구가 약 100억 명에 달할 것으로 예상하고 있다. 오론 CEO는 "어떻게 하면 황페화된 토지에서 더 많은 식량을 재배할 수 있을까? 이것이 살리크롭 설립의 주요 질문이자 동기였다"고 말했다. 고드볼레는 농업 기술자인 샤론 데비르(Sharon Devir)와 함께 기후 변화로 빠르게 변화하는 세토양 등으로 어려움에 직면한 전 세계의 농부들을 돕고 잠재적으로 수십억 명의 사람들의 기아를 방지하기 위한 목표로 살리 크롭을 설립했다. 염분 토양서 토마토 재배 성공 살리크롭의 과학자들은 염분이 더 높은 토양과 뜨거운 온도와 같은 변화하는 환경에서도 자랄 수 있는 회복력 있는 강한 작물을 개발하고 있다. 염분은 모든 토양에서 자연적으로 발생하지만, 너무 많은 염분은 식물이 물과 영양소를 흡수하는 것을 어렵게 만들어 성장이 둔화되고 작물 수확량이 감소하며 궁극적으로 세계 식량 생산을 위협할 수 있다. 전 세계적으로 15억 명 이상의 사람들이 작물을 효과적으로 재배하기에는 너무 오염된 토양에서 살고 있다. 지구 온난화로 인해 상황은 악화될 것으로 예상된다. 인도에서는 이미 44%의 토지가 염분이 많고, 연구원들은 2050년까지 인도의 50%가 염화의 영향을 받을 것으로 추정하고 있다. 전 세계적으로 더 높은 평균 기온은 토양의 증발을 가속화해 특히 건조한 지역에서 토양 내의 염분을 농축시킨다. 예를 들면 일본 도쿄의 경우 3월 31일 기온이 28.1℃까지 올라가 3월 중 가장 높은 기온을 기록했다. 일본기상청에 따르면 이날 한때 도쿄 도심은 28.1도까지 올라가 3월 기온으로는 1876년 시작된 관측 통계 이후 최고치였다. 정전 3월 중 최고 기온은 2013년 3월 10일의 25.3도였다. 또한 해수면 상승으로 인한 홍수는 또한 해안 농지에 특히 위협을 초래한다. 왜냐하면 토양과 지하수에 더 많은 염분을 퇴적시키기 때문이다. 부적절한 관개 관행, 예를 들어 불충분한 물 사용, 염분이 많은 물 사용 및 적절한 배수 유지하지 않기 때문에 염분이 많은 토양이 발생할 수도 있다. 살리크롭은 스페인을 비롯해 이탈리아, 그리스, 모로코, 세네갈, 인도, 케냐, 미국 등 다양한 국가에서 옥수수, 콩, 밀, 쌀, 토마토 등 다양한 작물에 대한 기술을 테스트했다. 회사는 이 기술이 작물 손실을 최대 50% 줄일 수 있다고 주장했다. 이 회사는 2025년까지 100만에이커(4046km²)의 농지에서 자사의 기술을 사용할 계획이다. 일부 비평가들은 살리크롭의 기술이 아직 초기 단계로 장기적인 효과와 안정성이 검증되지 않았다고 지적했다. 또한 GMO기술에 대한 우려도 재기했다. 한편, 스타벅스는 지난해 10월 기후변화의 영향을 견딜 수 있는 여섯 가지 새로운 커피 씨앗을 개발했다고 밝혔다. 커피도 바나나나 다른 많은 농작물처럼, 질병을 비롯해 가뭄 등 극심한 기후 위기로 위협받고 있다. 스타벅스가 개발한 아라비카 씨앗은 잎 녹병에 저항력을 갖는 것으로 시험 결과 더 짧은 기간에 더 많은 수확량을 얻는 것으로 나타났다.
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[신소재 신기술(25)] 이스라엘 스타트업, 염분 토양서 자라는 작물 개발
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[신소재 신기술(24)] 제트제로(JetZero), 획기적인 혼합 날개 시연기 시험 비행 승인 획득
- 미국 캘리포니아에 본사를 둔 제트제로(JetZero)의 비행기 몸체와 날개가 혼합된 디자인의 혼합 날개 시연기가 미국 연방항공국(FAA)의 테스트 비행 시작 승인을 받았다. 여객기의 기본 모양은 수십 년 동안 크게 변하지 않았지만, 급진적인 새로운 모양들이 선보이고 있다. 뉴아틀라스는 27일(현지시간) 제트제로의 혼합날개(블렌디드 윙·blended wing) 시연기가 FAA 승인을 받아 시험 비행을 시작했다고 발표했다고 전했다. 혼합 날개 비행기는 동체와 날개가 함께 혼합되어 일반 여객기와 하늘을 나는 날개 사이의 교차점이 날렵한 모양으로 만들어진 것을 말한다. 제트제로는 기본적으로 양력 표면인 공기역학적인 디자인인 자사의 혼합 날개가 일반 제트기보다 연비가 크게 향상돼 50% 적게 사용한다고 주장했다. 연비 절감은 운영 비용 절감으로 이어져 장거리 대륙횡단 노선도 개설될 수 있다. 이 개념이 배터리 전기, 수소 또는 암모니아 연료와 같은 청정 항공 파워트레인과 결합된다면, 훨씬 더 큰 이점이 있을 수 있다. 게다가 혼합 날개 디자인은 화물과 승객을 위한 훨씬 더 많은 공간을 제공한다. 에비에이션위크에 따르면 제트제로는 자사의 항공기 구조가 승객 1인당 기존 항공기 보다 가볍다고 설명했다. 제트제로의 혼합날개 비행기는 최대 250명을 태울수 있도록 설계됐다. 지난해 제트제로는 2030년까지 자사의 블렌디드 윙 여객기를 취항시키기 위해 미 공군, 미 항공우주국(나사·NASA), FAA와 협력하고 있다고 발표했다. 또한 작년 8월에는 2027년까지 시제품을 제작하기 위해 미 공군과 계약했다. 한편, 세계 최대 항공기 제조업체들은 넷제로를 실현하기 위해 혁신적인 차세대 비즈니스 및 여객기를 개발하고 있다. 유럽의 에어버스는 기류 저항을 극복하기 위해 모양이 변형되는 날개 디자인 등 급진적인 형태의 날개인 엑스트라 퍼포먼스 윙(Extra Performance Wing) 개발을 진행하고 있다. 미국의 보잉은 NASA와 협력해 기존의 날개보다 훨씬 길고 날씬한 날개를 받치는 트러스 구조를 사용하는 실험 항공기 X-66A 개발에 참여하고 있다. 이는 항공기의 연료 효율을 획기적으로 향상시켜 2050년까지 탄소 중립을 달성하겠다는 항공 업계의 지속 가능성 목표를 실현하기 위함이다.
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[신소재 신기술(24)] 제트제로(JetZero), 획기적인 혼합 날개 시연기 시험 비행 승인 획득
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지구 온난화로 극지방 얼음 녹아 지구 자전 속도 변화
- 기후 변화로 극지방 얼음이 녹으면서 지구의 자전 속도에 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다. CNN은 지난 27일(현지시간) 앞으로 몇 년 안에 1초를 잃는 음의 윤초 현상이 나타나게 될 것이라며 북극의 얼음이 녹으면 자구의 자전 속도가 바뀌고 그로 인해 시간 자체가 바뀐다는 새로운 연구가 나왔다고 보도했다. 이날 학술 저널 '네이처(Nature)' 저널에 발표된 연구에 따르면 지구 온난화의 영향으로 윤초가 나타날 가능성이 크다. 보고서는 북극 얼음이 녹으면서 윤초가 3년 늦어져 2026년에서 2029년으로 늦춰진다고 밝혔다. 하루를 결정하는 시간과 분은 지구의 자전에 의해 결정된다. 그러나 그 회전은 일정하지 않아서, 지구 표면과 중심의 핵에서 일어나는 현상에 따라 조금씩 변할 수 있다. 거의 눈에 띄지 않는 이같은 시간의 변화는 세계의 시계를 때때로 '윤초(1초를 더하거나 빼는 것)'로 조정해야 함을 의미하며, 이는 컴퓨팅 시스템에 큰 영향을 미칠 수 있다. 실제로 2017년은 365일하고도 1초가 더 있는 해였다. 한국 시간으로 2017년 1월 1일에 1초가 추가됐다. 세계협정시(UTC)는 세슘 원자의 진동수를 기준으로 측정하기 때문에 오차(3000년에 1초)가 거의 없다. 원자시에 따르면 하루는 정확히 8만6400초다. 그런데 온난화 영향으로 인류는 처음으로 1초를 빼야할 위기에 처한 것. 1972년부터 26초의 윤초가 추가됐고 2017년 1월에 추가된 윤초는 27번째였다. 지금까지 음의 윤초가 실시된 적은 없다. 사상 첫 '음의 윤초' 도입할 수도 1972년부터 지금까지 윤초로 인해 27초가 추가됐으며 오랜 기간 둔화 추세를 보인 끝에 지구 중심 핵의 변화로 인해 지구의 자전 속도가 이제 빨라지고 있다. 그로 인해 음의 윤초를 실시해야 할 때가 다가온다는 지적이다. 프랑스 국제 도량형국 시간 부서의 일원인 파트리샤 타벨라(Patrizia Tavella)는 연구에 첨부된 글에서 "음의 윤초는 추가되거나 테스트된 적이 없으므로 이로 인해 발생할 수 있는 문제는 전례가 없다"라고 적었다. 캘리포니아 대학교 샌디에고 지구물리학 교수이자 이번 연구의 저자인 던컨 애그뉴(Duncan Agnew)는 "지구 시간을 측정하는 과정에서 예상되는 변화들을 파악하는 것은 지구 온난화가 미치는 영향을 이해하는 데 달려 있다"고 말했다. 1960년대 후반부터 전 세계는 세계협정시(UTC)를 사용해 시간대를 설정하기 시작했다. UTC는 원자시계의 정확성에 기반하지만 지구의 자전 속도도 반영한다. 그러나 지구 자전의 불규칙성으로 인해 UTC와 지구 자전 기반의 시간 차이에 미묘한 차이가 발생한다. 이 차이를 조정하기 위해 때때로 '윤초'를 추가해야 한다. 장기적으로 보면, 지구의 자전 속도 변화는 주로 해저의 조수 마찰에 의해 영향을 받아 왔으며 이는 자전 속도의 저하로 이어졌다. 애그뉴 교수는 최근 인간이 화석 연료 사용으로 인한 열이 북극 얼음이 녹는 것에 커다란 영향을 미쳤으며, 이 현상은 지구의 자전 속도에 중대한 영향을 미치고 있다고 지적했다. 얼음이 바다로 녹아내리면, 이 녹은 물이 극지방에서 적도 쪽으로 이동하면서 지구의 자전 속도가 더욱 느려진다는 설명이다. 그는 극지방의 얼음이 녹는 현상이 지구의 회전에 전례 없는 방식으로 영향을 미쳤다며 "인간 활동이 지구의 자전을 변화시킬 수 있다는 사실이 정말 놀랍다"고 말했다. 그러나 보고서에 따르면 얼음이 녹아 지구의 자전 속도가 느려질 수 있지만 지구의 핵과 같은 다른 요소도 세계의 시간 측정에 영향을 미치고 있다. 이는 지구 자전 속도 변화의 복합적인 원인을 시사한다. 지구의 핵, 외부 지각과 독립적으로 회전 액체상태인 지구의 핵은 단단한 외부 지각과 독립적으로 회전한다. 애그뉴는 지구 핵의 회전 속도가 느려지면 단단한 지각의 속도가 상대적으로 증가해 전체적인 추진력이 유지된다고 설명했다.그리고 이것이 바로 현재 발생하고 있는 현상이라고 지적했다. 지구 표면 아래 약 2897km(약 1800마일)에서 발생하는 현상에 대해서는 거의 알려진 바가 거의 없으며 핵의 회전 속도 변화 원인 역시 분명하지 않다. 애그뉴는 이에 대해 "근본적으로 예측이 불가능하다"고 말했다. 연구 결과 분명한 것은 극지방의 얼음이 녹는 것이 지구 자전 속도를 늦추는 영향에도 불구하고 전반적인 지구의 자전 속도는 빨라지고 있다는 것이다. 이는 세계가 음의 윤초, 즉 1초를 제거해야 하는 상황에 처음으로 직면해야 할 수도 있음을 의미한다. 1초는 짧은 시간처럼 보일 수 있지만 증권 거래와 같은 민감한 활동을 위해 설계된 컴퓨팅 시스템은 1000분의 1초까지의 정확성을 요구한다. 대부분의 컴퓨터 시스템은 1초를 추가할 수 있는 소프트웨어가 있지만 1초를 제거할 수 있는 기능을 갖춘 시스템은 드물다. 음의 윤초가 도입되면 많은 시스템이 새로운 프로그래밍을 필요로 하게 되며, 이는 오류를 유발할 가능성이 있다. 애그뉴 교수는 "지구의 자전 속도가 윤초를 제거해야 할 정도로 빨라질 것이라고 예상한 사람은 거의 없다"고 말했다. 콜로라도 대학교 볼더 빙하학자인 스캄보스(Scambos) 박사는 이 연구에서 주목할 점으로 "지난 10년 간 지구의 핵 변화가 극지방의 증가하는 얼음 손실 추세보다 더욱 두드러진 경향을 보이고 있다"고 지적했다. 애그뉴는 "얼음이 지금처럼 많이 녹아 지구의 자전 변화가 실제로 측정할 수 있는 수준에 이르렀으면 '이건 정말 심각한 문제다'라고 느껴질 것"이라고 말했다. 극소용돌이 궤도 변화 한편, 지난 27일 라이브사이언스에 따르면 3월 초, 대기권의 기습적인 온난화로 인해 북극의 극소용돌이의 궤도가 변경됐다. 이는 최근 발생한 가장 극단적인 대기권 변화 중 하나로 기록됐다. 라이브사이언스는 차가운 공기를 담은 극소용돌이가 잘못된 방향으로 회전하고 있으며, 이로 인해 발생하는 '오존 급증'이 전 세계 기상 패턴에 영향을 미칠 수 있다고 전했다. 과거, 북극을 둘러싼 차가운 공기의 회전 덩어리인 극소용돌이의 붕괴는 미국의 전역에 걸쳐 극심한 추위와 폭풍을 초래했다. 극소용돌이의 방향이 갑자기 바뀌면서 북극 상공에서는 기록적인 '오존 증가' 현상이 관측됐다. 극소용돌이는 주로 겨울철에 가장 두드러지며 지표면에서 약 50km(약 30마일) 위까지 대기의 두 번째 층인 성층권까지 확장된다. 영국 기상청에 따르면, 이 소용돌이는 시계 반대 방향으로 회전하며 최대 풍속은 약 250km/h로, 5등급 허리케인과 비슷한 속도다. 유사한 극소용돌이 현상은 남반구의 겨울 동안에 남극 주변에서 발생한다. 기상청은 극소용돌이는 때때로 일시적으로 방향을 바꾼다고 설명했다. 이러한 현상은 갑작스러운 성층권 온난화(SSW)에 의해 발생할 수 있으며, 이때 성층권의 온도가 화씨 90도(섭씨 50도)만큼 상승할 수 있으며 짧게는 며칠, 몇 주 또는 길게는 몇 달 동안 지속될 수 있다. 음의 윤초 도입에 앞서 지속 가능한 방식으로 온실 가스 배출을 줄이고, 기후 변화에 대응하기 위한 국제적인 노력이 더욱 시급한 때라고 할 수 있다.
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