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[먹을까, 말까(131)]'영원한 화학 물질'의 저주⋯몸속 노화 앞당기는 PFAS의 실체
- 프라이팬의 눌음 방지 코팅, 패스트푸드 포장지, 우비 등 방수 재킷, 청소용 세제 등 우리가 매일 접하는 평범한 생활용품들이 '영원한 화학 물질(Forever Chemicals)'이라 불리는 독성 물질을 품고 있다는 사실이 잇따른 연구를 통해 드러나고 있다. 지난 2월 25일 노화 분야 국제 학술지 '프론티어스 인 에이징(Frontiers in Aging)'에 발표된 새 연구는 이 문제를 한층 더 심각하게 다룬다. 연구에 참여한 326명 중 무려 95%의 혈액에서 PFAS(과불화알킬 및 폴리불화알킬 물질) 성분이 검출된 것이다. 이미 광범위한 노출이 진행되고 있다는 뜻이다. PFAS란 무엇인가⋯왜 '영원한' 화학 물질인가 PFAS는 1950~60년대에 개발된 합성 화학 물질군으로, 물·기름·열·부식에 강한 특성 덕분에 수십 년간 산업계와 소비재 시장에서 폭넓게 활용되어 왔다. 문제는 이름 그대로 자연계에서 분해되지 않는다는 점이다. 토양과 수원에 축적되고, 먹이사슬을 타고 올라와 결국 인간의 혈류에 안착한다. 과학전문매체 사이언스 얼럿은 26일(현지시간) 모든 PFAS에 공통적으로 존재하는 견고한 탄소-불소 골격 때문에 이들이 분해되는 데 최대 천 년이 걸릴 것으로 예상된다고 전했다. 또한 업계는 분자 구조를 약간만 변형하여 유사한 결과를 가져오는 완전히 새로운 PFAS를 만들어 기존 국제 규제를 우회할 수 있으며, 1만2000여 종의 변종이 여전히 시중에 유통되고 있다고 우려했다. 중국 상하이 교통대 과학자들이 진행한 이번 연구는 11종의 PFAS 중 특히 과불화노난산(PFNA)과 과불화옥탄술폰아미드(PFOSA) 두 물질에 주목했다. 이 두 성분의 혈중 농도가 높을수록 생물학적 노화, 즉 실제 나이보다 세포와 장기가 더 빠르게 늙어가는 현상이 뚜렷이 관찰됐다. 왜 중년 남성이 가장 취약한가 연구팀이 1999~2000년에 수집된 전국 대표 표본 데이터를 분석한 결과, 50~64세 중년 남성 집단에서 PFAS로 인한 가속 노화 효과가 가장 두드러졌다. 상하이교통대 의대의 리샹웨이(Xiangwei Li) 교수는 그 이유로 생활 습관을 지목했다. "흡연과 같은 생활 습관 요인이 노화 지표에 강하게 영향을 미치는데, 남성의 경우 이런 요인들이 오염 물질의 유해 효과를 복합적으로 증폭시킬 가능성이 높다"는 설명이다. 공동 저자인 쉬야첸(Ya-Qian Xu) 박사는 생물학적 맥락을 더했다. 중년은 신체가 노화 관련 스트레스 요인에 민감해지는 '취약한 생물학적 창(sensitive biological window)'이기 때문에, 이 시기의 화학 물질 노출이 다른 연령대보다 훨씬 강한 반응을 유발할 수 있다는 것이다. 규제의 공백-유럽은 움직이는데, 한국은? 국제 사회의 반응은 엇갈린다. 프랑스는 의류와 화장품에 PFAS 사용을 이미 전면 금지했으며, 유럽연합(EU)도 유사한 규제 도입을 검토 중이다. 반면 미국과 한국 등 많은 나라에서는 여전히 제도적 공백이 크다. 연구팀은 개인 차원의 위험 감소 방법으로 포장 식품 소비를 줄이고, 패스트푸드 용기를 전자레인지에 돌리는 행위를 피할 것을 권고했다. 열이 가해질수록 포장재에서 PFAS가 더 많이 용출될 수 있기 때문이다. 복합 오염의 시대, 연구는 이제 시작 리샹웨이 교수팀은 후속 연구로 PFAS가 다른 환경 오염 물질과 상호작용할 때 발생하는 누적 건강 위험을 모델링하는 작업에 착수했다. 현실에서 사람들은 하나의 화학 물질이 아니라 수십 종의 오염 물질에 동시에 노출되기 때문이다. 수십 년간 편의를 위해 용인해온 화학 물질들이 우리 몸속에서 시계를 빠르게 돌리고 있다. '영원한 화학 물질'의 저주는 아직 끝나지 않았다.
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- 생활경제
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[먹을까, 말까(131)]'영원한 화학 물질'의 저주⋯몸속 노화 앞당기는 PFAS의 실체
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[우주의 속삭임(179)] '달, 강한 자기장' 논쟁 50년 만에 종결⋯아폴로 달 암석 재분석
- 달의 자기장이 과거에 강했는지, 아니면 미약했는지를 둘러싼 50년 논쟁이 옥스퍼드대학교 과학자들의 새로운 분석으로 매듭지어졌다. 영국 옥스퍼드대 지구과학과 연구진은 26일(현지시간) 아폴로 임무로 채집된 달 암석을 재검토한 결과, 초기 달에는 지구보다 강한 자기장이 존재한 시기가 있었지만 그것은 극히 짧은 예외적 현상이었으며, 대부분의 기간에는 약한 자기장이 유지됐다는 결론에 도달했다고 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 「네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)」에 게재됐다. 달의 자기장은 달 내부에 '다이너모(dynamo)'라 불리는 자기장 생성 메커니즘이 작동했는지 여부와 직결된다. 이는 달 내부 구조와 열 진화, 형성 역사 전반을 이해하는 핵심 단서다. 그동안 일부 아폴로 암석에서는 매우 강한 고(古)자기 신호가 검출돼 "초기 달에 강력한 자기장이 존재했다"는 주장이 제기됐다. 반면 달의 작은 핵과 빠른 냉각 속도를 고려하면 장기간 강한 자기장이 유지되기 어렵다는 반론도 꾸준히 제기돼왔다. 연구진은 이번 분석을 통해 양측 주장이 모두 일정 부분 타당하다는 절충적 해석을 제시했다. 달 형성 이후 약 35억~40억 년 전, 특정 시기에는 지구보다 더 강한 자기장이 형성됐지만, 이는 매우 단속적이고 일시적인 사건이었다는 것이다. 대부분의 시간 동안 달의 자기장은 약한 상태였으며, 강한 자기장은 예외적 화산 활동과 연계된 현상이었다는 설명이다. 핵심 단서는 고(高)티타늄 현무암이다. 연구진은 달 내부 깊은 곳의 티타늄이 풍부한 물질이 용융되면서 일시적으로 강력한 자기장을 생성했을 가능성에 주목했다. 고티타늄 암석의 형성과 강한 자기장 기록이 맞물려 있다는 점에서, 달 내부의 화산 활동이 단속적 다이너모를 촉발했을 것으로 추정했다. 그러나 과거 해석에는 '표본 편향'이 작용했을 가능성이 크다는 점도 드러났다. 아폴로 임무는 비교적 평탄한 '마레(Mare)' 지역에 착륙했는데, 이 지역은 고티타늄 현무암이 풍부하다. 우주비행사들이 상대적으로 이들 암석을 많이 채집하면서, 지구로 가져온 표본 역시 강한 자기장 신호를 보존한 암석 비중이 과도하게 높아졌다. 그 결과 달이 오랜 기간 강한 자기장을 유지했다는 해석이 힘을 얻었다는 것이다. 연구진이 개발한 모델은 이러한 표본 편향을 정량적으로 검증했다. 만약 달 표면에서 무작위로 암석을 채집했다면, 강한 자기장 사건을 기록한 표본을 확보할 확률은 극히 낮았을 것이라는 결론이다. 공동저자인 존 웨이드 옥스퍼드대 부교수는 "만약 외계인이 지구에 단 여섯 번만 착륙했다면, 평탄한 지역을 택했을 가능성이 높고, 그 역시 표본 편향을 겪었을 것"이라며 "아폴로가 마레 지역에 집중한 것은 우연이었고, 착륙지가 달랐다면 우리는 달이 줄곧 약한 자기장만 가졌다고 결론 내렸을지도 모른다"고 설명했다. 이번 연구는 달 자기장 형성사를 '강하거나 약하거나'의 이분법에서 벗어나, 단속적으로 강해졌다가 약해지는 '간헐적 다이너모' 모델로 재정립했다는 점에서 의미가 크다. 이는 달 내부의 열·화학적 진화 과정을 새롭게 조명하는 단서가 될 전망이다. 앞으로의 관건은 검증이다. 공동저자인 사이먼 스티븐슨 박사는 "어떤 유형의 암석이 어떤 자기장 세기를 보존하는지 예측할 수 있게 됐다"며 "향후 아르테미스 임무는 이 가설을 시험하고 달 자기장 역사를 더욱 정밀하게 밝힐 기회를 제공할 것"이라고 말했다. 아폴로가 남긴 표본은 인류가 달을 이해하는 토대가 됐다. 그리고 반세기 만에, 그 표본을 다시 들여다본 과학은 달 내부의 숨은 역사를 한층 더 선명하게 드러냈다. 이번 연구는 달 탐사의 과거와 미래가 하나의 과학적 연속선 위에 있음을 보여주는 상징적 사례로 평가된다.
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[우주의 속삭임(179)] '달, 강한 자기장' 논쟁 50년 만에 종결⋯아폴로 달 암석 재분석
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[ESGC] 전립선암 종양 90%서 미세플라스틱 검출
- 미국에서 수술로 적출한 전립선암 종양 대부분에서 미세플라스틱이 검출됐다는 연구 결과가 나왔다. 암 조직에서의 농도는 인접한 정상 조직보다 현저히 높아, 환경 중 플라스틱 노출이 암 발생과 연관될 가능성에 대한 경고 신호가 제기되고 있다. NBC뉴스, 사이언스데일리 등 다수 외신에 따르면 미국 뉴욕대학교 랑곤헬스(NYU Langone Health) 연구진은 전립선 절제 수술을 받은 65세 남성 환자 10명의 조직을 분석한 결과, 종양 샘플의 90%에서 미세플라스틱 입자를 확인했다고 밝혔다. 비암성 전립선 조직에서도 미세플라스틱이 70% 검출됐지만, 농도는 종양 조직이 평균 약 2.5배 높았다. 암 조직에서는 조직 1g당 약 40마이크로그램(㎍), 정상 조직에서는 16마이크로그램 수준이었다. 이번 연구는 NYU 랑곤헬스의 펄머터 암센터(Perlmutter Cancer Center)와 환경위해성연구센터(Center for the Investigation of Environmental Hazards)가 공동 수행했다. 연구진은 음식 용기·포장재·화장품 등 일상 제품에서 발생하는 미세플라스틱이 체내로 유입돼 전립선암 발생에 영향을 미칠 수 있는지를 탐색하기 위해 이번 조사를 진행했다. 미세플라스틱은 열·마찰·화학적 변형 과정에서 분해된 미세한 플라스틱 입자로, 호흡·섭취·피부 접촉을 통해 인체에 들어올 수 있다. 앞선 연구에서는 주요 장기, 체액, 태반 등에서도 검출된 바 있으나, 전립선암 조직과 직접 비교한 연구는 서구권에서 이번이 처음이라는 것이 연구진의 설명이다. 연구 책임자인 스테이시 로엡(Stacy Loeb) 교수는 NBC뉴스에서 종양 조직에서 더 높은 농도가 검출된 것은 "매우 놀랍고 우려스러운 결과"라면서 "이번 파일럿 연구는 미세플라스틱 노출이 전립선암의 잠재적 위험 요인일 수 있음을 보여주는 중요한 단서"라고 밝혔다. 다만 "환자 수가 적은 만큼 대규모 연구를 통해 추가 검증이 필요하다"고 덧붙였다. 연구진은 분석 과정에서 오염 가능성을 최소화하기 위해 플라스틱 실험 도구를 알루미늄·면 소재 등으로 대체하고, 미세플라스틱 전용 청정 실험실에서 검사를 진행했다. 12종의 주요 플라스틱 분자를 대상으로 입자의 양·화학 조성·구조적 특성을 정밀 측정했다. 공동 저자인 비토리오 알베르가모(Vittorio Albergamo) 교수는 "미세플라스틱이 전립선 조직 내에서 만성 염증 반응을 유발해 세포 손상과 유전자 변이를 촉진할 가능성을 가설로 검증할 계획"이라고 밝혔다. 만성 염증은 암 발생의 주요 기전 중 하나로 지목돼 왔다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 미국 남성 8명 중 1명은 평생 한 번 이상 전립선암 진단을 받는다. 이번 연구 결과는 오는 26일 미국임상종양학회(ASCO) 비뇨기암 심포지엄에서 발표될 예정이다. 플라스틱 오염이 인체 건강에 미치는 영향이 점차 구체적 수치로 드러나면서, 환경 규제와 노출 저감 정책의 필요성도 다시 부각되고 있다. 다만 연구진은 "직접적 인과관계를 단정하기에는 아직 이르다"며 과학적 검증의 연속성을 강조했다.
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- ESGC
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[ESGC] 전립선암 종양 90%서 미세플라스틱 검출
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[ESGC] 美 해역 심해에 버려진 '유독성 드럼통' 2만7천 개⋯50년 만에 화학물질 유출 확인
- 미국 정부 기관과 기업이 수십 년 전 심해에 투기한 독성 화학 폐기물이 현재까지 해저 생태계를 변화시키고 있다는 연구 결과가 나왔다고 어스닷컴이 보도했다. 녹슨 드럼통 주변에서 확인된 백색(브루사이트) 고리는 강알칼리성 화학물질이 유출되며 형성된 흔적으로, 해저 퇴적층과 미생물 군집에 장기적 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 미국 스크립스 해양연구소(Scripps Institution of Oceanography) 연구진은 로스앤젤레스 인근 샌피드로 분지(San Pedro Basin) 약 58제곱마일(약 150㎢) 해역을 대상으로 심해 조사를 실시했다. 무인 잠수정이 음향 탐지와 카메라를 활용해 해저를 정밀 스캔한 결과, 이 일대에서 7만4천여 개의 잔해 목표물이 확인됐고, 이 가운데 약 2만7천 개가 드럼통 형태로 파악됐다. 연구진은 일부 드럼통 주변 퇴적층에서 어두운 진흙과 대비되는 흰색 경화 고리와 분말 흔적을 발견했다. 퇴적 코어를 채취해 분석한 결과, 이 백색 고리는 강알칼리성 폐기물이 유출되며 형성된 것으로 확인됐다. 퇴적층의 산성·알칼리성을 나타내는 pH 수치는 약 12에 달해, 일반 해수(pH 약 8)보다 훨씬 높은 수준이었다. 해수 속 마그네슘은 이 강염기성과 반응해 퇴적물을 단단한 테두리 형태로 굳혔다. 특히 수산화마그네슘 광물인 브루사이트(brucite)가 형성되며 고리를 장기간 유지시키는 역할을 했다. 연구진은 이 광물이 매우 느린 속도로 용해되기 때문에, 해당 지역의 알칼리성 환경이 수천 년간 지속될 가능성도 있다고 추정했다. 미생물 생태계 변화도 뚜렷했다. 백색 고리 인접 퇴적층에서는 유전자 물질이 거의 검출되지 않았으며, 통상적인 해저 미생물 군집과는 전혀 다른 조성이 나타났다. 강알칼리 환경에서 생존하는 알칼리성 세균이 우세를 차지했고, 미생물 다양성은 현저히 감소했다. 연구진은 이러한 변화가 질소와 황의 순환 과정에 영향을 미쳐 해저 저서 생물에도 파급될 수 있다고 지적했다. 한편, 그동안 드럼통 내용물로 의심됐던 살충제 DDT는 이번 분석에서 새로운 유출원으로 확인되지 않았다. DDT는 1972년 미국에서 사용이 금지됐으나 해저 퇴적층 전반에 걸쳐 높은 농도로 남아 있었으며, 드럼통과의 거리와는 무관한 분포를 보였다. 미 환경보호청(EPA) 기록에 따르면 1930년대부터 1970년대 초반까지 남부 캘리포니아 연안에는 최소 14곳의 심해 투기 지점이 운영됐다. 정유 부산물, 화학 폐기물, 저준위 방사성 물질, 군사용 폭발물 등이 포함된 것으로 전해진다. 당시 사용된 얇은 강철 드럼은 장기 해저 보관을 전제로 제작되지 않아 현재 대부분 부식된 상태다. 연구진은 약 3분의 1에 해당하는 드럼통 주변에서 백색 고리가 관찰됐다고 밝혔다. 이는 일부 드럼이 이미 내용물을 유출했음을 시사한다. 다만 어떤 드럼이 여전히 밀봉 상태인지, 어떤 물질이 추가로 확산됐는지는 명확히 파악되지 않았다. 특히 퇴적층 내 금속이 용출돼 어류와 패류 등 먹이사슬로 이동했는지 여부는 아직 확인되지 않았다. 정화 작업 역시 난제로 남아 있다. 수심 약 900미터(3,000피트)에 이르는 해역에서의 작업은 로봇 장비에 의존해야 하며, 부주의한 조치는 오히려 부식된 화학물질을 더 넓게 확산시킬 위험이 있다. EPA는 추가 조사와 시료 채취를 진행 중이나, 전체 폐기물의 성분과 양에 대한 완전한 목록은 아직 확보하지 못한 상태다. 이번 연구는 국제학술지 'PNAS Nexus'에 게재됐다. 녹슨 드럼과 그 주변의 백색 고리는 과거 산업 폐기물 투기가 해저 화학 환경을 장기적으로 재편하고 있음을 보여주는 상징적 증거로 평가된다. 연구진은 정밀 지도화와 신중한 표본 채취가 필요하다고 강조하면서도, 개입에 따른 위험과 방치의 비용을 함께 고려해야 한다고 지적했다.
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[ESGC] 美 해역 심해에 버려진 '유독성 드럼통' 2만7천 개⋯50년 만에 화학물질 유출 확인
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[신소재 신기술(221) 유기·무기 결합한 차세대 하이브리드 소재 개발⋯방사선 검출 속도 획기적 향상
- 미국 오클라호마대학교 연구진이 기존 통념을 뒤집는 새로운 하이브리드 소재를 개발해 고속 방사선 검출 기술의 지평을 넓혔다. 오클라호마대는 최근 유기·무기 성분을 결합한 층상(2D) 할라이드 페로브스카이트 기반의 신소재를 설계해, 방사선에 노출될 때 나타나는 발광 효율과 속도를 크게 개선했다고 밝혔다고 웹사이트 PHYS.org가 최근 보도했다. 연구 결과는 미국화학회 학술지인 「저널 오브 아메리칸 케미컬 소사이어티(Journal of the American Chemical Society)」에 게재됐다. 페로브스카이트는 특정한 원자 배열을 지닌 결정성 물질로, 태양전지와 광전자소자 분야에서 주목받아 왔다. 그간 연구는 주로 무기 구조에서 나타나는 특성에 집중돼 왔으나, 이번 연구는 하이브리드 구조 속 유기 성분의 역할에 주목했다는 점에서 차별화된다. 연구팀은 유기 분자인 '스틸벤(stilbene)'을 맞춤형 층상 페로브스카이트 구조에 도입했다. 그 결과, 단독 유기 분자 대비 최대 5배 높은 발광 효율을 달성했다. 특히 유기 성분에서 발생하는 발광은 무기 성분보다 반응 속도가 빠르다는 특성을 지녀, 고에너지 방사선 검출에 유리한 것으로 평가된다. 논문 제1저자인 무함마드 S. 무함마드(화학·생화학과 대학원생)는 "무기와 유기 구조를 하나의 하이브리드 소재로 결합함으로써 각각의 강점을 동시에 활용할 수 있었다"며 "고속 방사선 검출에는 빠른 섬광(scintillation) 특성이 필수적인데, 유기 구조가 이를 제공한다"고 설명했다. 공동 저자이자 책임 연구자인 바이람 사파로프 교수는 "유기와 무기 구조의 발광 특성은 근본적으로 다르며, 특정 응용 분야에서는 발광 수명과 속도가 핵심 변수"라며 "이번 설계 전략을 통해 유기 성분의 발광 효율을 최대 5배까지 끌어올릴 수 있었다"고 밝혔다. 이 소재는 안정성 측면에서도 강점을 보였다. 다수의 방사선 검출 소재는 환경 노출 시 성능 저하를 막기 위해 보호용 캡슐화가 필요하지만, 이번에 개발된 하이브리드 소재는 별도의 보호 장치 없이 공기 중에서 1년 이상 안정성을 유지한 것으로 확인됐다. 연구진은 해당 소재가 현재 상용 고속 방사선 검출기와 견줄 만한 성능을 보인다고 평가했다. 향후 발광 효율을 추가로 개선할 경우, 기존 최첨단 검출기를 능가할 가능성도 제기된다. 이번 연구는 무기 구조 중심이던 페로브스카이트 연구 패러다임을 확장해, 유기 성분의 기능적 잠재력을 체계적으로 입증했다는 점에서 의미를 갖는다. 고속 중성자, 엑스선, 감마선 검출 등 다양한 분야에서 응용 가능성이 주목된다.
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[신소재 신기술(221) 유기·무기 결합한 차세대 하이브리드 소재 개발⋯방사선 검출 속도 획기적 향상
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[단독] 헝가리 '괴드 스캔들' 확산⋯삼성SDI 배터리공장 판결 놓고 외교통상장관 발언 논란
- 헝가리 괴드(Göd) 지역의 삼성SDI 배터리 공장을 둘러싼 환경 논란이 확산되는 가운데, 쿠리아(Kúria·헝가리 대법원)의 관련 결정 공개 시점과 시야르토 페테르 외교통상장관의 발언 경위가 새로운 쟁점으로 부상했다고 현지매체 hvg가 10일(현지시간) 보도했다. 헝가리 대법원은 삼성SDI 괴드 공장의 통합환경사용허가와 관련한 결정을 지난 2월 3일 선고했으나, 해당 사실은 일주일 뒤인 2월 10일에야 공식 홈페이지를 통해 공개됐다. 대법원은 이번 결정에서 공장의 허가를 '유효'하다고 판단한 것이 아니라, 이를 취소했던 부다페스트 인근 법원의 판결을 파기하고 사건을 환송했다. 이에 따라 하급심 법원은 재심리를 진행하게 됐다. 그러나 시야르토 외교통상장관은 정부 측 방송 프로그램에 출연해 "쿠리아가 금요일 결정으로 공장의 환경허가를 유효하다고 인정했다"고 언급하며, 관련 보도가 이를 다루지 않았다고 지적했다. 다만 대법원 공지에 따르면 실제 선고일은 2월 3일로 확인된다. 또한 결정문은 당일 당사자들만 열람 가능했던 것으로 알려져, 일반에 공개되기 전까지 외부에서 이를 확인하기는 어려웠던 상황이었다. 이에 따라 장관이 공개 이전에 해당 결정을 인지했는지, 또 결정 내용을 정확히 전달했는지에 대해 의문이 제기되고 있다. 대법원 홈페이지에는 공지 게시 시각이 명시돼 있지 않아, 장관 발언과의 시간적 선후 관계는 분명히 확인되지 않고 있다. 이번 논란은 앞서 현지 언론 보도를 통해 괴드 공장 내 일부 공정에서 발암 물질이 기준치를 크게 초과한 농도로 검출됐다는 의혹이 제기되면서 불거졌다. 보도에 따르면 관련 사실이 충분히 공론화되지 않았으며, 정부가 이를 인지하고도 공장 가동을 중단하지 않았다는 비판이 제기됐다. 야당 측은 공장 운영과 관련한 정부 책임론을 제기하며 장관 사퇴를 요구하고 있다. 일부 정치권 인사들은 형사책임 가능성까지 언급하고 있다. 대법원은 이번 결정으로 기존 취소 판결을 무효화하고 사건을 하급심으로 돌려보냈으나, 공장은 현재까지 정상 가동을 이어가고 있는 것으로 전해졌다. 이번 사안은 환경 안전 문제와 사법 절차의 투명성, 그리고 정부 고위 인사의 발언 정확성이라는 세 가지 쟁점을 동시에 안고 있어 향후 정치·사회적 파장이 이어질 것으로 보인다.
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[단독] 헝가리 '괴드 스캔들' 확산⋯삼성SDI 배터리공장 판결 놓고 외교통상장관 발언 논란
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[ESGC] 미세플라스틱, 바다의 탄소 흡수 능력 약화
- 미세플라스틱이 바다의 탄소 흡수 능력까지 훼손하는 것으로 밝혀졌다. 전 세계 바다가 지구 온난화를 완화하는 핵심 역할을 해왔지만, 미세플라스틱의 급속한 확산이 이 같은 자연적 완충 기능을 약화시키고 있다는 연구 결과가 나왔다고 웹사이트 Phys.org가 지난 5일(현지시간)가 보도했다. 해양에 축적된 미세플라스틱이 이산화탄소(CO₂) 흡수 과정을 방해하며, 장기적으로는 기후 변화 대응 능력을 저하시킬 수 있다는 경고다. 아랍에미리트(UAE) 샤르자대 연구진이 국제 학술지 '저널 오브 해저더스 머티리얼즈: 플라스틱스(Journal of Hazardous Materials: Plastics)'에 게재한 연구에 따르면, 크기 5㎜ 이하의 미세플라스틱은 해양 생태계의 '생물학적 탄소 펌프(biological carbon pump)' 기능을 약화시키는 것으로 나타났다. 생물학적 탄소 펌프는 대기 중 CO₂를 해양 생물의 광합성과 먹이사슬을 통해 심해로 이동시키는 핵심 메커니즘으로, 지구 온도 조절에 결정적인 역할을 한다. 연구진은 미세플라스틱이 식물성 플랑크톤의 광합성을 저해하고, 동물성 플랑크톤의 대사 기능을 약화시켜 탄소 순환을 교란한다고 분석했다. 특히 미세플라스틱 표면에 형성되는 미생물 군집인 '플라스티스피어(plastisphere)'가 온실가스를 추가로 배출할 가능성도 제기됐다. 연구진은 일부 플라스틱이 분해되는 과정에서 메탄(CH₄)과 아산화질소(N₂O) 등 강력한 온실가스를 방출할 수 있다고 설명했다. 샤르자대 통합수자원처리기술학과의 이산울라 오바이둘라 부교수는 "해양은 지구 최대의 탄소 흡수원으로, 인류가 배출한 이산화탄소의 약 25%를 흡수해왔다"며 "미세플라스틱은 이 자연 방어막을 내부에서부터 약화시키는 보이지 않는 위협"이라고 지적했다. 미세플라스틱의 확산 속도는 이미 위험 수위를 넘어섰다는 평가다. 유엔환경계획(UNEP)에 따르면 전 세계 연간 플라스틱 생산량은 4억 톤을 넘어섰으며, 이 중 절반 이상이 일회용 제품이다. 지금까지 인류가 생산한 플라스틱 총량은 약 83억 톤에 달하며, 이 가운데 약 80%가 매립되거나 자연환경으로 유입된 것으로 추정된다. 재활용 비율은 9%에 불과하다. 해양 환경에 유입된 플라스틱은 파도, 자외선, 마찰 등에 의해 미세플라스틱으로 쪼개지며, 현재 바다에는 최소 수천만 톤 규모의 미세플라스틱이 축적된 것으로 추산된다. 최근 연구에서는 해수 1세제곱미터(㎥)당 수천 개에서 수만 개의 미세플라스틱 입자가 검출되는 해역도 보고됐다. 연구진은 이번 분석을 위해 2010년부터 2025년까지 발표된 관련 연구 89편을 종합 검토했다. 기존 연구가 미세플라스틱의 분포나 제거 기술에 집중해왔다면, 이번 연구는 기후 변화와의 연계성에 초점을 맞췄다는 점에서 의미가 있다. 논문 공동 저자인 스콧 채프먼 교수는 "미세플라스틱과 기후 변화는 별개의 문제가 아니라, 서로를 증폭시키는 구조적 위험"이라며 "플라스틱 오염을 줄이는 것이 곧 지구 온난화 대응의 일부가 되고 있다"고 강조했다. 연구진은 미세플라스틱 문제 해결을 위해 일회용 플라스틱 사용 감축, 폐기물 관리 체계 개선, 생분해성 소재 개발 확대와 함께, 미세플라스틱이 해양 탄소 순환과 수온, 산성화에 미치는 영향을 정량적으로 규명하는 연구가 시급하다고 제언했다. 오바이둘라 교수는 "미세플라스틱의 현재 영향이 미미해 보일 수 있지만, 축적 속도를 고려하면 미래의 기후·생태 위기는 훨씬 커질 수 있다"며 "이는 단순한 환경 문제가 아니라, 인류의 지속가능성을 좌우할 글로벌 과제"라고 말했다.
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[ESGC] 미세플라스틱, 바다의 탄소 흡수 능력 약화
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[우주의 속삭임(169)] 블랙홀 주변 시공간 흔들림 첫 포착⋯아인슈타인 예측 100년 만에 실증
- 천문학자들이 회전하는 블랙홀 인근에서 시공간 자체가 흔들리는 현상을 처음으로 직접 관측했다고 사이테크데일리가 보도했다. 별이 블랙홀에 의해 파괴되는 극적인 순간에 포착된 이번 발견은 아인슈타인의 일반상대성이론이 예측한 핵심 효과를 실증적으로 확인한 사례로 평가된다. 이번 연구는 관측이 극히 어려운 우주 현상을 추적해온 과학자들에게 중요한 돌파구로 받아들여지고 있다. 중국과 영국 공동 연구팀은 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 게재한 논문을 통해, 빠르게 회전하는 블랙홀이 만들어내는 시공간의 소용돌이 왜곡을 최초로 직접 검출했다고 밝혔다. 회전 블랙홀이 시공간을 끌어당기는 '프레임 드래깅' 이 현상은 '렌즈–시링 프리세션(Lense–Thirring precession)'으로 불리며, 일반적으로 '프레임 드래깅(frame-dragging)'으로 알려져 있다. 회전하는 블랙홀이 주변 시공간을 비틀어 끌어당기면서 인근의 물질과 천체 궤도가 서서히 흔들리는 효과를 뜻한다. 연구는 중국과학원 산하 국가천문대가 주도했으며, 영국 카디프대 연구진이 참여했다. 연구팀은 초대질량 블랙홀에 접근했다가 파괴된 별의 흔적을 관측한 '조석파괴사건(TDE)' 천체인 AT2020afhd를 집중 연구했다. 별의 붕괴가 드러낸 회전 원반과 제트의 동조 흔들림 별이 블랙홀의 강력한 중력에 찢겨나가면서 잔해는 블랙홀 주변에 빠르게 회전하는 원반을 형성했고, 동시에 물질이 빛의 속도에 가까운 속도로 분출되는 강력한 제트가 방출됐다. 연구진은 X선과 전파 신호에서 반복적으로 나타나는 패턴을 분석한 결과, 원반과 제트가 함께 흔들리는 '공동 프리세션' 현상을 확인했다. 이 흔들림은 약 20일 주기로 반복됐으며, 이는 회전 블랙홀이 시공간을 비틀어 만드는 프레임 드래깅 효과의 명확한 관측 신호로 해석됐다. 한 세기 전 예측, 관측으로 입증되다 이 효과의 개념은 1913년 알베르트 아인슈타인이 처음 제시했고, 1918년 렌즈와 시링이 수학적으로 정식화했다. 이번 관측은 일반상대성이론의 주요 예측을 실증적으로 확인하는 동시에, 블랙홀의 회전 속도와 물질 유입 과정, 제트 생성 메커니즘을 연구할 새로운 방법을 제시한다는 점에서 의미가 크다. 공동 저자인 카디프대 코시모 인세라(Cosimo Inserra) 박사는 "이번 연구는 회전하는 블랙홀이 시공간을 끌어당긴다는 프레임 드래깅 현상에 대해 지금까지 가장 설득력 있는 증거를 제시했다"며 "100년 넘게 이론으로만 존재하던 예측을 실제 관측으로 확인했다는 점에서 물리학자들에게 큰 성과"라고 평가했다. 그는 또 "AT2020afhd는 기존에 연구된 조석파괴사건과 달리 단기적인 전파 신호 변동을 보였고, 이는 단순한 에너지 방출로 설명되지 않았다"며 "이 점이 시공간 왜곡 효과를 확신하게 만든 결정적 단서였다"고 설명했다. X선·전파 망원경으로 포착한 시공간의 흔들림 연구진은 프레임 드래깅 신호를 포착하기 위해 닐 게럴스 스위프트 천문대(Swift)의 X선 자료와 미국 칼 G.얀스키 초대형전파망원경(VLA)의 전파 관측 데이터를 종합 분석했다. 여기에 전자기 분광 분석을 통해 블랙홀 주변 물질의 구조와 성질을 규명함으로써, 관측된 현상이 이론적 예측과 부합함을 확인했다. 인세라 박사는 "회전하는 블랙홀이 시공간을 끌어당기는 과정을 실제로 관측함으로써, 그 물리적 작동 메커니즘을 이해하기 시작했다"며 "이는 회전하는 전하가 자기장을 만드는 것처럼, 거대한 질량을 가진 회전 천체가 중력자기장(gravitomagnetic field)을 형성해 주변 천체의 운동에 영향을 미친다는 사실을 보여준다"고 설명했다. 연구진은 이번 성과가 블랙홀 물리학의 이해를 한 단계 끌어올리는 동시에, 우주에서 일어나는 극한 현상을 탐구할 새로운 관측 창을 열 것으로 기대하고 있다.
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[우주의 속삭임(169)] 블랙홀 주변 시공간 흔들림 첫 포착⋯아인슈타인 예측 100년 만에 실증
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[ESGC] 미세플라스틱, 혈관 침투해 심장병 가속⋯수컷에서만 치명적 영향
- 미세플라스틱이 혈관 깊숙이 침투해 심혈관 질환을 촉진할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 특히 동일한 조건에서 수컷에서만 동맥경화가 현저히 악화되는 성별 차이가 관찰돼, 미세플라스틱의 인체 영향에 대한 새로운 경고 신호로 받아들여지고 있다. 미국 캘리포니아대 리버사이드(UCR) 의과대학 연구진은 일상적으로 노출될 수 있는 수준의 미세플라스틱이 동맥경화를 가속화할 수 있음을 동물실험을 통해 확인했다고 사이테크데일리가 지난 28일(현지시간) 보도했다. 연구진은 포장재·의류·플라스틱 제품에서 발생하는 미세플라스틱이 단순히 체내에 존재하는 데 그치지 않고, 혈관 내피세포 기능을 직접 교란해 죽상동맥경화의 진행을 촉발할 가능성이 있다고 설명했다. 해단 내용은 최근 국제학술지 국제 환경 저널(Environment International)에 게재됐다. 연구를 이끈 장청청 저우 교수는 "심혈관 연구 전반에서 남녀 간 반응 차이가 반복적으로 관찰돼 왔는데, 이번 결과도 그 연장선에 있다"며 "정확한 기전은 추가 규명이 필요하지만, 성염색체 차이와 에스트로겐의 보호 효과 등이 영향을 미쳤을 가능성이 있다"고 말했다. 환경 전반에 확산된 미세플라스틱 미세플라스틱은 이미 음식, 식수, 공기 전반에 퍼져 있으며, 최근에는 인체 내부에서도 검출되고 있다. 실제로 일부 임상 연구에서는 동맥경화 플라크(죽상반) 내부에서 미세플라스틱이 발견됐고, 체내 농도가 높을수록 심혈관 질환 위험이 증가하는 경향이 보고된 바 있다. 다만, 이 입자들이 질환을 유발하는 원인인지, 아니면 질병 과정에 동반되는 부산물인지는 명확히 밝혀지지 않았다. 저우 교수는 "미세플라스틱 노출을 완전히 피하는 것은 사실상 불가능하다"면서도 "일회용 플라스틱 사용을 줄이고, 플라스틱 용기 사용을 최소화하며, 고도로 가공된 식품 섭취를 줄이는 것이 현재로서는 현실적인 대응책"이라고 강조했다. 동물실험으로 확인된 성별 차이 연구진은 동맥경화 연구에 널리 활용되는 LDL 수용체 결핍 생쥐(LDLR 결손 생쥐)를 대상으로 실험을 진행했다. 수컷과 암컷 모두 비교적 건강한 사람의 식단에 해당하는 저지방·저콜레스테롤 사료를 제공받았으며, 9주간 체중 1㎏당 하루 10㎎의 미세플라스틱에 노출됐다. 이는 오염된 음식과 물을 통해 사람이 접할 수 있는 수준을 반영한 양이다. 그 결과, 수컷 생쥐에서는 동맥경화가 급격히 악화됐다. 심장과 연결된 대동맥 기시부의 플라크 면적은 63% 증가했고, 상흉부에서 갈라지는 완두동맥에서는 무려 624%까지 늘어났다. 반면 동일한 조건에 노출된 암컷 생쥐에서는 유의미한 변화가 관찰되지 않았다. 주목할 점은 미세플라스틱 노출이 체중 증가나 혈중 콜레스테롤 상승을 유발하지 않았다는 사실이다. 실험 개체들은 전반적으로 마른 체형을 유지했고, 혈중 지질 수치도 변화가 없었다. 이는 비만이나 고지혈증 같은 전통적 위험 요인과 무관하게 혈관 손상이 발생했음을 시사한다. 혈관 내피세포 기능 교란 확인 연구진은 단일세포 RNA 시퀀싱 분석을 통해, 미세플라스틱이 혈관을 보호하는 내피세포의 유전자 발현을 교란한다는 점을 확인했다. 내피세포는 혈관 내부를 덮고 염증 조절과 혈류 유지에 핵심적인 역할을 하는데, 미세플라스틱 노출 시 이 세포들이 가장 큰 영향을 받은 것으로 나타났다. 형광 표지된 미세플라스틱을 이용한 실험에서는 입자가 실제로 죽상반 내부와 내피층에 축적되는 모습도 관찰됐다. 이는 최근 인체 연구에서 보고된 결과와도 일치한다. 더 나아가 쥐와 인간의 내피세포 모두에서 플라크 형성을 촉진하는 유전자 활성화가 확인돼, 종을 초월한 공통 반응 가능성도 제기됐다. 인체 영향 규명은 과제 연구진은 이번 결과가 미세플라스틱과 심혈관 질환의 인과관계를 뒷받침하는 강력한 실험적 증거 중 하나라고 평가하면서도, 사람에게 동일한 현상이 나타나는지 확인하려면 추가 연구가 필요하다고 밝혔다. 특히 미세플라스틱의 크기·종류별 차이, 남녀 간 취약성 차이의 분자적 기전 규명이 향후 과제로 꼽힌다. 저우 교수는 "전 세계적으로 미세플라스틱 오염이 증가하는 상황에서, 심혈관 질환을 포함한 인체 영향에 대한 이해는 더 이상 미룰 수 없는 과제"라며 "이번 연구가 미세플라스틱을 단순한 환경 문제가 아닌 공중보건 문제로 인식하는 계기가 되길 바란다"고 말했다.
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[ESGC] 미세플라스틱, 혈관 침투해 심장병 가속⋯수컷에서만 치명적 영향
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[우주의 속삭임(167)] 제임스웹 망원경, 레몬 모양의 '탄소 대기' 외계행성 포착
- 미국 항공우주국(나사·NASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 활용한 관측에서, 기존 행성 형성 이론으로는 설명하기 어려운 레몬 모양의 긴 타원형을 가진 특이한 외계행성이 포착됐다. 이 행성은 대기 성분부터 형성 과정까지 기존의 천문학적 상식을 근본적으로 흔드는 사례로 평가된다. 문제의 천체는 공식 명칭이 PSR J2322-2650b인 외계행성으로, 질량은 목성과 비슷하지만 대기 구성은 전례를 찾기 힘들다고 NASA는 설명했다. 헬륨과 탄소가 주성분인 이 행성의 대기에는 그을음 형태의 탄소 구름이 떠다니는 것으로 추정되며, 행성 내부 깊은 곳에서는 탄소가 응결돼 다이아몬드가 형성될 가능성도 제기됐다. 관련 연구 결과는 2025년 12월 18일(현지시간) 학술지 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)에 게재됐다. 연구에 참여한 미국 카네기 지구·행성과학연구소의 피터 가오 박사는 "관측 데이터를 처음 확인했을 때 연구진 모두가 당혹감을 감추지 못했다"며 "기존 예측과는 전혀 다른 결과였다"고 밝혔다. 이 외계행성은 매우 특이하게도 맥동하는 중성자별인 '펄서(pulsar)' 주위를 공전하고 있다. 펄서는 초고속으로 자전하며 규칙적인 전자기파를 방출하는 천체로, 태양과 비슷한 질량을 지녔지만 크기는 도시 규모에 불과하다. 강력한 중력과 방사선 환경 탓에 펄서 주변에서 행성이 존재하는 사례는 극히 드물다. 이 펄서는 주로 감마선과 고에너지 입자를 방출해 적외선 관측에 거의 영향을 주지 않기 때문에, 연구진은 중심 천체의 간섭 없이 행성 자체의 대기를 정밀 분석할 수 있었다. 스탠퍼드대 박사과정 연구원 마야 벨레즈네이는 NASA 성명에서 "모항성은 보이지 않으면서 행성만 빛을 받아 드러나는 독특한 조건 덕분에 매우 깨끗한 스펙트럼을 확보할 수 있었다"고 설명했다. 관측 결과 독특한 레몬 모양의 행성만큼 대기의 구성 또한 특이한 것으로 밝혀졌다. 표면 온도가 섭씨 약2070도(화씨 3700도)에 달하는 이 행성은 태양계에서 가장 뜨거운 금성(약 460~470도씨)보다 온도가 약 4배 더 높다. 분석 결과, 행성 대기에서는 물(H₂O), 메탄(CH₄), 이산화탄소(CO₂)와 같은 일반적인 분자 대신 C₂, C₃ 형태의 분자 탄소가 검출됐다. 시카고대학의 외계행성 과학자이자 이번 연구의 주 저자인 마이클 장 교수는 "이 정도 고온 환경에서는 산소나 질소가 조금이라도 존재할 경우 탄소가 결합해 다른 분자를 형성해야 하는데, 이 행성의 대기에는 그런 흔적이 거의 없다"고 밝혔다. 이 행성은 모항성으로부터 불과 약 160만㎞ 떨어진 초근접 궤도를 돌고 있으며, 공전 주기는 단 7.8시간에 불과하다. 강력한 중력 영향으로 행성의 형태는 구형이 아닌 레몬 모양으로 늘어져 있는 것으로 추정된다. 학계에서는 이 시스템을 '블랙 위도우(black widow)' 계열로 분류하지만, 일반적인 사례와는 성격이 다르다고 보고 있다. 블랙 위도우 계열은 강력한 펄서가 동반 천체를 점차 증발시키는 구조를 뜻하지만, 이 경우 동반체는 항성이 아닌 행성으로 분류된다. 국제천문연맹(IAU)은 질량이 목성의 13배 이하인 천체가 항성이나 항성 잔해를 공전할 경우 행성으로 규정한다. 현재까지 발견된 약 6000개의 외계행성 가운데 펄서를 공전하는 가스형 행성은 PSR J2322-2650b가 유일하다. 형성 기원 역시 미스터리다. 시카고대 장 교수는 "일반적인 행성처럼 형성됐다고 보기엔 대기 조성이 지나치게 이질적이고, 블랙 위도우 계열처럼 항성 외피가 벗겨진 결과로 보기도 어렵다"며 "알려진 어떤 형성 메커니즘으로도 설명되지 않는다"고 말했다. 공동 연구자인 스탠퍼드대의 로저 로마니 교수는 "행성 내부에서 탄소와 산소 혼합물이 결정화되면서 순수 탄소 결정이 상층으로 떠올라 헬륨과 섞였을 가능성"을 제시하면서도 "산소와 질소가 배제된 이유는 여전히 풀리지 않은 수수께끼"라고 밝혔다. 이번 발견은 제임스 웹 우주망원경의 고감도 적외선 관측 능력이 아니었다면 불가능했을 것이라는 평가다. NASA는 웹 망원경이 향후 외계행성 연구뿐 아니라 우주의 기원과 구조를 밝히는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대하고 있다.
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[우주의 속삭임(167)] 제임스웹 망원경, 레몬 모양의 '탄소 대기' 외계행성 포착
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[ESGC] 남극 토착 곤충에서도 미세플라스틱 검출
- 남극에 서식하는 유일한 토착 곤충이 미세플라스틱에 오염됐다는 다소 충격적인 연구 결과가 나왔다. 미국 켄터키대학교 마틴-개튼 농업·식품·환경대학을 중심으로 한 국제 공동연구팀이 남극의 유일한 토착 곤충이자 지구 최남단 곤충인 벨지카 안타르티카(Belgica antarctica) 유충에서 미세플라스틱 섭취 흔적을 확인했다. 해당 내용에 대해서는 웹사이트 Phys.org, 과학 전문 매체 기즈모도, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 9일(현지시간) 보도했다. 연구 결과는 국제 학술지 '전체 환경 과학(Science of the Total Environment, STOTEN)'에 발표됐다. 야생 상태의 남극 곤충 내부에서 플라스틱 조각이 발견된 것은 이번이 처음이다. 일명 '남극 깔다구'로 불리는 벨지카 안타르티카는 벨기에 남극 탐험대(1897-1899)가 첫 표본을 수집했다. 이 곤충은 남극의 극한 환경에 적응하기 위해 날개가 없다. 성체가 되기까지 2년이 걸린다. 이는 곤충 세계에서는 이례적으로 긴 시간이다. 연구를 주도한 잭 데블린 박사는 2020년 박사 과정 당시 플라스틱 오염을 다룬 다큐멘터리를 접한 뒤 연구 아이디어를 떠올렸다고 밝혔다. 그는 "플라스틱이 전 지구적 환경에서 발견되고 있다면 남극도 예외일 수 없다는 문제의식에서 출발했다"고 설명했다. 극한 환경에 적응한 '폴리-익스트리모파일'…그러나 미세플라스틱 영향은 비켜가지 못해 벨지카 안타르티카는 쌀 한 톨 길이의 작은 파리류로, 남극 반도 일대의 이끼·조류가 자라는 습윤 지대에서 최대 1㎡당 4만 마리 가까이 서식하며 유기물 분해와 토양 영양 순환을 담당하는 핵심 종이다. 극저온, 건조, 고염분, 자외선 등 극한 조건을 버티는 특성으로 '폴리-익스트리모파일(poly-extremophile)'로 불린다. 연구팀은 이 곤충의 유충을 대상으로 10일 동안 다양한 농도의 미세플라스틱 노출 실험을 진행했다. 연구 결과 생존률과 기초 대사량은 변화가 없었으나, 고농도 노출군에서는 지방 축적량 감소가 확인됐다. 탄수화물·단백질 수치는 유지된 반면 에너지 비축 기능에 미세한 영향이 나타난 것이다. 연구진은 "저온 환경에서의 느린 섭식 속도와 복잡한 자연 토양 구조가 플라스틱 섭취량을 제한했을 가능성이 있다"며 장기 노출 연구의 필요성을 제기했다. 야생 개체에서도 미세플라스틱 검출…수량은 적었지만 분명한 '경고 신호' 연구팀은 2023년 남극반도 서부 연안에서 13개 섬, 20개 지점의 유충을 채집해 해부·분석했다. 이탈리아 모데나·레조에밀리아대학교와 엘레트라(Elettra) 싱크로트론 연구센터와의 협업을 통해 지름 4마이크로미터 수준의 미세 입자까지 판별 가능한 화학적 분석을 실시한 결과, 총 40개체 중 2개체에서 미세플라스틱 파편이 확인됐다. 발견된 미세플라스틱 수량은 적었지만 연구진은 이를 "오염이 생태계 내부로 유입되고 있음을 보여주는 초기 신호"라고 평가했다. 데블린 박사는 "지금은 전 지구 평균보다 낮은 오염 수준이 유지되고 있으나, 장기간에 걸친 노출이 유충의 2년 성장주기 전반에 영향을 줄 가능성은 배제할 수 없다"고 말했다. 토착 생태계는 아직 초기 단계 피해 수준…그러나 확산 속도는 '전 지구적' 벨지카 안타르티카는 육상 포식자가 없기 때문에 미세플라스틱이 먹이사슬 상단으로 전이될 가능성은 제한적이다. 그럼에도 연구진은 기후 변화로 인한 온난화·건조화가 지속될 경우, 미세플라스틱 노출이 복합적 스트레스로 작용할 수 있다고 지적했다. 남극 대륙에서 이미 신설 연구기지, 선박 이동, 해류·바람을 통한 장거리 이동 등으로 플라스틱이 유입되고 있다는 기존 연구도 이를 뒷받침한다. 데블린 박사는 "남극이 마지막 남은 청정지대로 여겨졌지만, 이번 사례는 인간 활동의 영향이 사실상 지구 끝자락까지 도달했음을 보여준다"며 "단순하고 비교적 폐쇄적인 남극 생태계는 오염 확산의 조기 감지에 중요한 역할을 할 것"이라고 강조했다. 연구팀은 앞으로 남극 토양에서의 미세플라스틱 농도 변화를 지속적으로 모니터링하고, 벨지카 안타르티카를 포함한 토양 생물들을 대상으로 장기·복합 스트레스 실험을 확대할 계획이다.
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[ESGC] 남극 토착 곤충에서도 미세플라스틱 검출
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[퓨처 Eyes(114)] 미·일 "우주 존재의 비밀, '유령 입자'가 쥐고 있다"
- 우리는 왜 존재하는가? 철학적인 질문처럼 들리지만, 이는 현대 물리학이 풀지 못한 가장 거대한 수수께끼 중 하나다. 약 138억 년 전, 우주가 '빅뱅(Big Bang)'으로 처음 탄생했을 때를 상상해 보자. 물리학의 기본 법칙인 '표준모형(Standard Model)'에 따르면, 우주가 시작될 때 물질(Matter)과 그와 반대되는 성질을 가진 반물질(Antimatter)은 정확히 똑같은 양이 만들어졌어야 한다. 물질과 반물질은 만나면 서로를 파괴하며 빛(에너지)으로 변해 사라진다. 이를 '쌍소멸'이라고 한다. 만약 이론대로라면 태초의 우주는 물질과 반물질이 서로 부딪쳐 모조리 사라지고, 텅 빈 공간에 빛만 가득했어야 한다. 별도, 지구도, 우리 인간도 존재할 수 없어야 했다. 하지만 지금 우리는 엄연히 존재한다. 이는 태초에 반물질보다 물질이 아주 조금 더 많이 살아남았다는 증거다. 도대체 무엇이 이 미세한 불균형을 만들어 우리를 존재하게 했을까? 과학자들은 그 답을 '유령 입자'라 불리는 중성미자(Neutrino)에서 찾고 있다. 138억 년 전, 우주를 살린 '반칙' 물리학자들은 이 미스터리를 풀기 위해 자연계의 완벽한 균형이 깨진 순간, 즉 'CP 대칭성 깨짐(CP Violation)'이라는 현상에 주목한다. 쉽게 말해, 자연이 물질과 반물질을 대할 때 미묘하게 '차별 대우'를 했다는 것이다. 최근 전 세계 물리학계가 주목할 만한 연구 결과가 나왔다. 미국의 '노바(NOvA)' 실험팀과 일본의 'T2K' 실험팀이 지난 16년 동안 축적한 데이터를 하나로 합쳐 분석한 것이다. 이들은 각각 미국 페르미 연구소와 일본 J-PARC 가속기에서 중성미자 빔을 쏘아 수백 킬로미터 떨어진 검출기에서 이를 포착해 왔다. 두 거대 실험 그룹의 연합 작전은 마치 흐릿했던 두 장의 사진을 겹쳐 선명한 한 장의 사진을 만드는 것과 같다. 연구팀은 중성미자가 비행하는 동안 성질이 변하는 '진동(Oscillation)' 현상을 역사상 가장 정밀한 수준으로 분석했다. 이 분석은 중성미자와 그 반대인 반중성미자가 서로 다르게 행동하는지, 즉 우주가 물질을 편애한 결정적 증거가 있는지를 확인하는 과정이다. 캘리포니아 공과대학(Caltech)의 라이언 패터슨 교수는 "이번 통합 분석은 중성미자에서 대칭성 위반이 일어나는지, 만약 그렇다면 그 정도가 얼마나 되는지 밝혀내는 중요한 이정표"라고 설명했다. 딸기맛이 초콜릿맛으로? 기묘한 '변신' 그렇다면 '중성미자'란 도대체 무엇일까? 지금 이 순간에도 당신의 엄지손가락 면적에만 초당 약 100조 개의 중성미자가 지나가고 있다. 하지만 이 입자는 전하(전기적 성질)가 없고 질량이 거의 '0'에 가까월 다른 물질과 거의 반응하지 않는다. 벽도, 지구도, 우리 몸도 그냥 통과해버려 '유령 입자'라는 별명이 붙었다. 이 유령 입자의 가장 기이한 특징은 변신 능력이다. 중성미자는 전자(Electron Neutrino), 뮤온(Muon), 타우(Tau)라는 세 가지 '맛(Flavor)'을 가지고 있다. (물리학자들은 중성미자의 종류를 구별하기 위해 '맛'이라는 재미있는 표현을 쓴다.) 그런데 이 녀석들은 우주 공간을 날아가는 도중에 맛을 바꾼다. 미국 시카고 인근에 있는 에너지부 산하 페르미 국립 가속기 연구소(Fermilab)에서 쏜 '뮤온 중성미자'가 800km 떨어진 미네소타의 검출기에 도착할 때는 '전자 중성미자'로 변해 있는 식이다. 캘리포니아 공과대학은 이를 아주 쉽게 비유했다. "가게에서 딸기맛 아이스크림을 사서 집으로 걸어가는 동안, 아이스크림이 저절로 초콜릿 맛이나 바닐라 맛으로 변하는 것과 같다." 이번 미·일 공동 연구팀은 이 '변신 과정(중성미자 진동)'을 정밀하게 추적해 중성미자의 질량 차이를 2% 오차 범위 내로 좁히는 데 성공했다. 이는 역대 가장 정밀한 측정값이다. 이 정밀한 데이터는 중성미자가 물질과 반물질 사이의 균형을 깬 주범이라는 '심증'을 '물증'으로 바꾸는 데 필수적인 지도 역할을 한다. 교과서와 다른 신호…'새 물리학' 예고 이번 연구가 흥미로운 또 다른 이유는 현재 인류가 알고 있는 물리학의 정석인 '표준모형'을 넘어설 가능성을 보여줬기 때문이다. 표준모형은 우주를 구성하는 기본 입자와 힘을 설명하는 아주 훌륭한 이론이지만, 중력이나 암흑물질을 설명하지 못하는 등 완벽하지 않다. 연구팀은 중성미자의 전하 반경과 '약한 상호작용(Weak Force)' 데이터를 분석하는 과정에서 기묘한 현상을 발견했다. 중성미자의 전하 반경은 표준모형의 예측과 일치했지만, 약한 상호작용의 결합 변수들이 예상과는 다르게 뒤바뀐 듯한 패턴을 보인 것이다. 이탈리아 국립 핵물리 연구소의 프란체스카 도르데이 박사는 "아직 단정하기는 이르지만, 이는 표준모형 너머의 새로운 물리학(New Physics)이 존재할 수 있음을 암시하는 흥미로운 신호"라고 밝혔다. 이는 마치 완벽해 보이던 퍼즐 조각 중 하나가 기존의 그림과는 맞지 않는 모양을 하고 있는 것과 같다. 과학자들은 이 어긋난 조각이 우리가 아직 알지 못하는 미지의 우주 법칙, 혹은 암흑물질의 비밀을 푸는 열쇠가 될 수 있다고 기대하고 있다. 지하 1km 실험실의 '유령 사냥' 중성미자 연구는 이제 막 걸음마를 뗐을 뿐이다. 과학자들은 더 확실한 증거를 찾기 위해 차세대 실험을 준비 중이다. 미국은 거대 심층 지하 중성미자 실험인 'DUNE'을, 일본은 기존보다 훨씬 거대한 '하이퍼 카미오칸데(Hyper-Kamiokande)'를 건설하고 있다. 이 시설들이 2028년경 본격 가동되면, 우리는 중성미자가 물질과 반물질을 차별하는 결정적 순간을 포착할 수 있을지도 모른다. 독일 막스플랑크 연구소에 따르면, 우리가 눈으로 보고 만질 수 있는 물질은 우주 전체의 5%에 불과하다. 나머지 95%는 정체를 알 수 없는 암흑물질과 암흑에너지다. 중성미자는 이 95%의 미지 세계와 우리를 연결해 줄 유일한 통로일 수 있다. 138억 년 전, 우주가 한 줌의 빛으로 사라지지 않고 별과 은하, 그리고 당신을 만들어낸 그 기적 같은 '우연'의 비밀. 인류는 이제 그 비밀을 쥔 '유령'의 꼬리를 잡기 위해 지하 깊은 곳 거대 실험실에서 우주의 가장 작은 입자와 숨바꼭질을 하고 있다.
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[퓨처 Eyes(114)] 미·일 "우주 존재의 비밀, '유령 입자'가 쥐고 있다"
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[우주의 속삭임(161)] 소행성 베누 시료서 생명 핵심 성분 검출⋯NASA, 태양계 기원 새 단서 확보
- 미국 항공우주국(나사·NASA)은 2일(현지시간) 소행성 베누(Bennu)에서 채취한 시료 분석을 통해 생명 기원의 핵심 단서가 될 수 있는 당류와 미지의 유기 고분자 물질, 그리고 초신성 기원의 성간 먼지가 대량으로 포함돼 있다는 사실을 새롭게 확인했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)와 네이처 아스트로노미(Nature Astronomy)에 3편의 논문으로 동시에 공개됐다. NASA의 소행성 탐사선 오시리스-렉스(OSIRIS-REx)가 지구로 전달한 베누 시료에서는 생명체에 필수적인 당 성분인 리보스(ribose)와 포도당(glucose)이 검출됐다. 일본 도호쿠대 후루카와 요시히로 교수 연구진은 5탄당 리보스와 함께, 외계 물질에서 처음으로 6탄당 포도당이 발견됐다고 밝혔다. 이들 당류는 생명 존재 자체를 의미하지는 않지만, DNA와 RNA, 단백질 형성의 기본 요소가 태양계 전반에 광범위하게 존재했음을 시사하는 결정적 증거로 평가된다. 리보스는 RNA의 핵심 구성 성분으로, 정보 전달과 생화학 반응을 담당하는 분자의 골격을 이룬다. 앞서 DNA와 RNA를 구성하는 5종의 핵염기와 인산염이 이미 베누 시료에서 확인된 가운데, 이번 리보스 검출로 RNA를 형성하는 모든 기본 요소가 베누에 존재했다는 사실이 입증됐다. 연구진은 베누 시료에서 디옥시리보스가 발견되지 않은 점에 주목하며, 초기 태양계 환경에서는 DNA보다 RNA가 생명 기원의 핵심 분자로 작용했을 가능성이 크다는 'RNA 월드(RNA World)' 가설을 뒷받침한다고 설명했다. 또 베누 시료에서는 생명체의 주요 에너지원으로 사용되는 포도당도 확인됐다. 이는 현재의 생명체 에너지 대사에 필수적인 물질이 생명 탄생 이전의 태양계 환경에도 이미 존재했음을 의미한다. 두 번째 논문에서는 베누 시료에서 지금까지 한 번도 보고된 적 없는 '껌(gum)'과 유사한 고분자 유기물질이 발견됐다는 사실이 공개됐다. 미국 NASA 에임스연구센터의 스콧 샌퍼드 박사와 UC버클리의 잭 게인스포스 박사가 주도한 이 연구에 따르면, 해당 물질은 질소와 산소가 풍부한 고분자 구조를 지닌 유기물로, 초기 태양계에서 베누의 모천체가 가열되는 과정에서 형성된 것으로 추정된다. 이 물질은 한때 부드럽고 유연했으나 현재는 굳어진 상태로, 얼음과 광물 입자 표면에 층층이 침착돼 있었다. 연구진은 이 유기물이 생명 발생에 필요한 화학 반응의 전구 물질 역할을 했을 가능성에 주목하고 있다. 샌퍼드 박사는 "이 물질은 태양계 형성 초기, 극히 이른 시점에 일어난 물질 변화의 흔적으로 보인다"며 "말 그대로 '시작의 시작'에 해당하는 사건을 보여준다"고 설명했다. 전자현미경과 X선 분광 분석 결과, 이 물질은 지구의 폴리우레탄과 유사한 화학 구조를 일부 지닌 것으로 나타났다. 다만 일정한 규칙성을 갖는 인공 고분자와 달리, 베누의 유기물은 불규칙적이고 복합적인 결합 구조를 띠는 것으로 확인됐다. 연구진은 이를 '우주 플라스틱(space plastic)'에 비견하며, 향후 추가 분석을 통해 보다 정밀한 화학적 기원을 규명할 계획이다. 세 번째 논문에서는 베누 시료에서 태양계 형성 이전 별에서 생성된 '성간 입자(presolar grains)'가 다량 포함돼 있다는 점이 새롭게 밝혀졌다. NASA 존슨우주센터의 응우옌 앤 박사 연구팀은 베누 시료에서 초신성 폭발로 만들어진 먼지의 비율이 기존에 분석된 어떤 우주 암석보다 최대 6배 이상 높다고 보고했다. 이는 베누의 모천체가 초신성 잔해가 특히 풍부한 원시 원반 영역에서 형성됐음을 시사한다. 동시에 베누의 모천체는 과거 물에 의한 광범위한 변질 작용을 겪었음에도 불구하고, 일부 영역에서는 초기 상태가 거의 보존된 성간 물질과 유기물이 함께 남아 있었던 것으로 확인됐다. 응우옌 박사는 "수용성 변질에 쉽게 파괴되는 성간 규산염과 유기물이 동시에 보존됐다는 점은 매우 이례적"이라며 "베누의 시료가 태양계 형성 당시 물질의 다양성을 고스란히 보여준다"고 강조했다. 이번 연구는 태양계 초기 물질 순환, 생명 기원 물질의 우주적 분포, 그리고 생명 탄생의 조건을 입체적으로 재구성할 수 있는 결정적 단서를 제공했다는 평가를 받는다. NASA는 베누 시료 분석이 향후 다른 천체 탐사와 외계 생명 탐색 연구의 과학적 기준점이 될 것으로 기대하고 있다. 오시리스-렉스 임무는 NASA 고다드우주비행센터가 총괄 관리했으며, 애리조나대가 과학을 주도했다. 우주선 제작과 운용은 록히드마틴이 맡았고, 항법은 고다드와 키네틱스 에어로스페이스가 담당했다. 시료 보관·분석은 NASA 존슨우주센터에서 이뤄지고 있으며, 캐나다우주국(CSA), 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 등 국제 협력도 함께 진행되고 있다.
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[우주의 속삭임(161)] 소행성 베누 시료서 생명 핵심 성분 검출⋯NASA, 태양계 기원 새 단서 확보
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[신소재 신기술(207)] AI, 33억만년 된 암석에서 지구 최초의 생명 흔적 발견
- 과학자들이 인공지능(AI)을 활용한 분석으로 약 33억년 된 암석에서 '지구 생명'의 가장 오래된 화학 흔적을 확인했다. 지구에서 생명이 언제 시작됐는지에 대한 오랜 질문에 새로운 답이 제시된 것이다. 미국 카네기과학연구소 연구팀이 남아프리카공화국 음푸말랑가(Mpumalanga) 지역의 '요제프스달 처트(Josefsdal Chert)'에서 약 33억 3천만 년 전(3.33 Ga) 형성된 암석 속 탄소 잔류물에서 현재까지 확인된 가장 이른 생명 화학 흔적을 검출했다고 사이언스얼럿이 전했다. 연구팀은 정교한 분광 분석법을 활용해 각 시료에 갇힌 화학적 파편을 분리해냈다. 이후 '랜덤 포레스트(random forest)'라 불리는 특정 유형의 기계 학습 모델을 적용했다. 이 모델은 수백 개의 의사 결정 트리를 구축해 데이터를 분류하고 잠재된 생태학적·분류학적 패턴을 추출한다. 수십억 년 된 암석에서 생물학적 흔적을 식별하기 위해 이 유형의 데이터와 지도형 기계 학습을 결합한 연구는 이번이 처음이다. 이번 연구는 인공지능(AI) 기반 분석을 활용해, 생명 활동이 남긴 미세한 유기 패턴을 기존 방법보다 높은 신뢰도로 판별해낸 것이 특징이다. 생명체가 남긴 흔적은 시간이 흐를수록 지질 변화로 손실되는데, 이를 '화학적 메아리(chemical echoes)'라고 한다. 로버트 헤이즌(Robert Hazen) 카네기연구소 연구원은 "AI가 처음으로 이 미세한 신호를 신뢰도 높게 해석할 수 있게 됐다"고 설명했다. 고대 탄소가 보여준 생명 흔적…AI가 '생물 기원' 판별 연구팀은 먼저 생물 기원의 유기물에서 공통적으로 나타나는 미세한 화학 패턴을 정의한 뒤, 이를 학습한 머신러닝 모델을 구축했다. 이후 현대 생물에서부터 고대 스트로마톨라이트, 흑색 처트, 탄소 잔류물 등 총 406개 표본을 열분해-기체크로마토그래피-질량분석(Py-GC-MS)으로 분석했다. Py-GC-MS는 시료를 가열해 유기물을 조각으로 분해하고, 이 조각들을 분리한 후 질량 특징을 측정하는 과정이다. 헤이즌 연구원은 "컴퓨터에 수천 개의 퍼즐 조각을 보여주고 원래 그림이 꽃인지, 운석인지 묻는 것과 같다"면서 "개별 분자에 집중하기 보다는 화학적 패턴을 찾았는데, 그 패턴은 다른 우주에서도 동일할 수 있다"고 설명했다. AI 모델은 이들 데이터를 바탕으로 약 90% 이상의 정확도로 생물·비생물을 구분했다. 샘플의 연대는 현재부터 약 38억년 전까지 다양했으며, 여기에는 약 37억년 전의 그린란드 탄소와 호주 사막의 35억 년 된 스트로마톨라이트가 포함됐다. 약 5억 년 미만의 비교적 젊은 표본들은 강렬하고 명확한 생물학적 특징을 나타냈다. 반면 표본이 오래될수록 지질학적 과정으로 인해 화학적 세부 정보가 사라지면서 생물학적 신호가 더욱 희미해졌다. 그 결과 가장 오래된 '생물 신호 양성' 표본이 33억 3천만 년 전의 요제프스달 처트에서 나왔다. 광합성의 기원도 8억 년 앞당겨 연구팀은 생명 화학 흔적뿐 아니라, 25억 2천만~23억 년 전 암석에서 광합성의 증거도 확인했다. 이는 기존에 알려진 광합성 등장 시점보다 8억 년 이상 빠르다. 캐나다·남아프리카의 고대 암석에서 포착된 이 패턴은, 초기 광합성 생물들이 이미 지구 곳곳에 분포했음을 시사한다. "지구 생명의 기원을 다시 그릴 시점" 연구팀은 "33억 년 전이면 이미 생명이 지구에 널리 퍼져 있었다고 판단할 수 있다"며 "AI 기반 분석은 그동안 불확실했던 고대 생명 흔적을 해석하는 새로운 기준점을 제시한다"고 강조했다. 고대 생명의 흔적은 시간이 지날수록 지질 변형으로 사라지지만, 이번 연구는 생체 분자의 남은 '패턴'만으로도 생명 기원을 추적할 수 있음을 입증했다. 헤이즌 연구원은 "지구에서 가장 오래된 암석들은 여전히 이야기를 들려주고 있다"며 "AI 분석은 그 속삭임을 들을 수 있게 해주는 새로운 도구"라고 말했다. 이번 연구는 미 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.
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[신소재 신기술(207)] AI, 33억만년 된 암석에서 지구 최초의 생명 흔적 발견
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[우주의 속삭임(154)] 토성 위성 '엔셀라두스', 북극에서도 열 누출 확인
- 토성의 작은 위성 엔셀라두스(Enceladus)가 남극뿐 아니라 북극에서도 열을 방출하고 있는 것으로 확인됐다. 과학전문매체 IFL사이언스와 사이언스 데일리에 따르면 미국 항공우주국(NASA)의 카시니(Cassini) 탐사선 자료를 재분석한 결과, 위성 내부 바다의 열 방출이 일시적 현상이 아닌 '지속적 존재'일 가능성을 크게 높였다. 이는 태양계 외곽에서 생명체 존재 가능성을 가늠할 수 있는 중요한 단서로 평가된다. 엔셀라두스는 직경 500km 남짓한 얼음 위성으로, 2005년 카시니 탐사선이 남극 지역에서 얼음 입자와 수증기를 우주로 뿜어내는 거대한 간헐천('호랑이 줄무늬' 지역)을 관측하면서 주목받았다. 이후 위성 내부에 액체 상태의 바다가 존재한다는 사실이 밝혀지며, 유로파(Europa)와 함께 태양계 내 '생명체 탐사 1순위'로 부상했다. 미국 남서연구소(Southwest Research Institute)의 조지나 마일스 박사 연구팀은 2005년과 2015년 두 차례 카시니의 북극 관측 데이터를 재분석한 결과, 엔셀라두스 북극이 예상보다 섭씨 7도 가량 더 따뜻하다는 사실을 확인했다. 연구진은 "계절과 관계없이 일정한 추가 열이 포착된 것은 내부에서 에너지가 꾸준히 생성되고 있다는 뜻"이라며 "남극과 북극 양쪽에서 열이 방출된다면, 엔셀라두스가 장기적인 '열평형(thermal balance)' 상태에 있다는 강력한 증거"라고 설명했다. 실제 분석에 따르면 북극 지역의 열 손실량은 제곱미터당 약 46밀리와트로, 전체적으로 약 1.7GW에 달한다. 남극에서 이미 관측된 19GW와 합치면 총 54GW 규모로, 이 수치는 내부에서 생성된 열에너지(약 50~55GW)와 거의 일치한다. 옥스퍼드대 칼리 하워트 박사는 "전 지구적 열 손실량을 계산함으로써 엔셀라두스의 '에너지 자급 가능성'을 확인했다"며 "이는 생명 유지에 필요한 안정적 환경이 장기간 지속될 수 있음을 의미한다"고 강조했다. 열평형 상태는 곧 내부 바다가 단기간의 용융 현상이 아니라 수천만 년 이상 이어져 왔음을 뜻한다. 과거 일부 학자는 엔셀라두스가 토성과 다른 위성들의 인력에 의해 '조석가열(tidal heating)'로 녹았다가 다시 얼 수 있다고 주장했지만, 이번 발견은 그런 주장이 설득력을 잃게 만들었다. 엔셀라두스 내부의 바다는 얼음층 20~28km 아래에 존재하며, 인산염과 복잡한 유기물질이 검출된 바 있다. 이로 인해 '생명체의 화학적 조건'을 충족할 가능성이 크다는 평가를 받아왔다. 이번 연구는 그 조건이 일시적이지 않고 지속 가능할 수 있음을 뒷받침한다는 점에서 의미가 크다. 한편, 최근 발표된 또 다른 연구는 엔셀라두스가 우주로 방출하는 얼음 입자의 양을 정밀 계산해 '얼음 손실률이 기존 추정보다 20~40% 낮다'는 결과를 내놓았다. 텍사스대 연구팀은 초대형 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션(DSMC 모델)을 통해 100개 이상의 간헐천 분출구에서 나오는 물질의 밀도와 속도를 재구성했으며, 이를 통해 분출 속도와 온도를 처음으로 제시했다. 엔셀라두스의 크기는 지름 500km에 불과하지만, 내부 바다에서 분출되는 수증기와 얼음이 토성의 고리 중 하나를 형성할 정도로 강력한 에너지를 보여준다. 텍사스대 아르노 마이유 연구원은 "엔셀라두스의 분출은 마치 화산이 용암 대신 얼음과 수증기를 우주로 뿜어내는 것과 같다"며 "이 현상은 지하 바다의 성분을 직접 탐사할 수 있는 '우주의 창'을 열어준다"고 말했다. 이처럼 엔셀라두스는 '얼음 밑의 바다'가 얼마나 오래, 어떤 조건에서 유지되는지를 밝힐 수 있는 결정적 관측 대상이다. 과학자들은 이번 연구가 향후 '엔셀라두스 샘플 귀환 탐사(Enceladus Sample Return Mission)' 계획의 과학적 근거를 강화할 것으로 기대하고 있다. 태양으로부터 멀리 떨어진 차가운 위성의 표면 아래, 수십억 년 동안 열과 물을 품고 있는 이 작은 천체는 "지구 밖 생명체 탐사의 최전선"으로 다시 떠올랐다. 지구 이외의 바다, 그리고 그 안의 생명을 향한 인류의 탐색은 지금, 토성의 얼음 달 위에서 새로운 장을 맞이하고 있다.
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[우주의 속삭임(154)] 토성 위성 '엔셀라두스', 북극에서도 열 누출 확인
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'플라스토포비아' 번지는 미국⋯미세플라스틱, 공포인가 과학인가
- 미국 사회가 '플라스토포비아(Plastophobia)'에 빠져들고 있다. 일상용품과 식품 포장재 속에 존재하는 미세플라스틱이 새로운 공중보건의 위협으로 떠오르며, 한때 농약과 화학물질이 차지했던 '공공의 적' 자리를 대신하고 있다. 미세플라스틱은 크기가 0.1~5000마이크로미터(㎛), 나노플라스틱은 1~100나노미터(㎚·0.001~0.1㎛)의 미세한 플라스틱 입자를 말한다. 사람 머리카락의 굵기(약 70~100㎛)와 비교하면 극도로 작다. 일부는 의도적으로 생산되지만 대부분은 플라스틱 제품이 사용 과정이나 환경에서 분해될 때 생성된다. 전통적으로는 인체에 대한 노출량, 체내 흡수 경로, 질병과의 연관성 등이 과학적으로 입증돼야 보건 경고가 내려졌으나, SNS 시대에는 과학적 근거보다 감정적 확산이 먼저 이뤄지고 있다. '틱톡'과 같은 플랫폼을 통해 미세플라스틱 공포가 급속히 확산된 것도 이런 맥락에서다. [미니해설] 과학이 밝히는 '미세플라스틱 논란'의 실체…"공포 앞선 과학, 증거는 아직 부족" 지난 10월 15일, 유럽식품안전청(EFSA)은 '식품 접촉재에서의 미세플라스틱 방출'에 관한 122편의 연구를 검토한 보고서를 발표했다. EFSA는 대부분의 연구가 샘플 준비 과정, 실험 조건, 분석 기법의 한계로 인해 신뢰할 수 없는 결과를 도출했다고 지적했다. 보고서는 "불확실성이 크지만 실제 방출량은 다수의 연구에서 제시된 수치보다 훨씬 낮다"며 "현재로서는 식품 용기에서 사용 중 방출되는 미세플라스틱 양을 추정할 충분한 근거가 없다"고 밝혔다. 그 원인으로 EFSA는 두 가지를 들었다. 첫째, 분석 장비가 플라스틱 입자와 비플라스틱 입자(첨가제·안료 등)를 구분하지 못해 '잘못된 검출'이 발생했다는 점이다. 둘째, 실험실 공기나 장비에서 나온 오염물질이 시료를 오염시켜 결과를 왜곡시켰다는 것이다. 특히 티백 관련 연구에서 보고된 '한 개 티백당 수백만 개의 미세플라스틱 방출'이라는 결과는 비플라스틱 입자를 포함한 과대계산이었다는 비판도 제기됐다. EFSA는 "티백에서 보고된 높은 입자 수치는 과도하게 부풀려진 결과일 가능성이 높다"고 명시했다. 또 EFSA는 "해양 오염 문제가 곧 식품 포장재 문제로 이어진다고 단정할 수 없다"고 강조했다. 미세플라스틱은 플라스틱 구조 내부(매트릭스)에 결합되어 있어, 자연 상태에서 쉽게 분리되거나 '이동(migration)'하지 않는다. 현실적으로 플라스틱 병을 하루 수백 번 열고 닫지 않는 한, 마찰에 의한 방출은 극히 미미하다는 것이다. 그러나 미국 과학 및 건강위원회는 10일(현지시간) 건강 영향에 관한 연구 역시 아직은 단편적이라고 지적했다. 생식 독성 측면에서 일부 쥐·생쥐 실험에서 정자 수 감소나 난소 이상이 보고됐지만, 인체 연구는 전무하다는 것. 건강위원회 측은 호흡기 영향은 비교적 연구가 많지만, 미세플라스틱이 폐 깊숙이 침투한다는 사실만 확인됐을 뿐 실제 질병 유발 여부는 불확실하다고 덧붙였다. 아울러 결장암·폐암과의 연관성도 데이터가 존재하지 않으며, 단 한 건의 인간 연구(2024년 뉴잉글랜드의학저널)에서 혈관 내 플라스틱이 심혈관질환과 연관 가능성을 시사했지만 임상적 의미는 아직 명확하지 않다고 전했다. 소화기계 영향에 대한 동물실험에서는 미세플라스틱이 장내 미생물 다양성을 감소시키고 산성도를 높이는 경향이 관찰됐다. 그러나 연구 규모가 작고, 인체 적용 가능성을 판단하기엔 근거가 부족하다. 과학계의 결론은 명확하다. "미세플라스틱 오염은 분명한 환경 문제지만, 인체 건강에 미치는 영향에 대해선 아직 확증이 없다." 플라스틱 쓰레기가 해양 생태계에 미치는 영향은 실재하며, 7500만~1억9900만 톤에 달하는 폐플라스틱이 바다에 떠다닌다는 추정도 있다. 그러나 공포가 과학을 앞서서는 안 된다. 환경단체와 정치권이 '새로운 공중보건 위기'로 단정하기 전에, 보다 정교한 분석 기술과 장기적인 노출 연구가 선행돼야 한다는 지적이 나온다. 미세플라스틱 논란은 결국 우리 사회가 '감정의 시대'에서 '증거의 시대'로 다시 돌아올 수 있는가를 시험하는 문제다. 과학의 냉정한 검증이, 공포보다 앞서야 한다.
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'플라스토포비아' 번지는 미국⋯미세플라스틱, 공포인가 과학인가
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[ESGC] 스코틀랜드 해변에 떠밀린 대형 상어, 위 속에서 플라스틱 발견
- 스코틀랜드 북동부 모레이 해안에서 발견된 대형 바스킹상어(Basking shark)가 플라스틱을 삼킨 채 죽은 것으로 확인됐다. 현지 해양 생물 연구단체 '샤크 앤 스케이트 스코틀랜드(Shark and Skate Scotland)'는 최근 포트고든(Portgordon) 인근 해안에 길이 4m가 넘는 바스킹상어 한 마리가 떠밀려온 채 발견됐으며, 부검(해부 검사) 결과 위 속에서 플라스틱 조각이 발견됐다고 지난 5일(현지시간) 밝혔다. 전문가들은 이 상어의 위에서 약 3㎝ 크기의 비닐 또는 플라스틱 조각을 확인했지만, 직접적인 사인은 밝혀지지 않았다고 설명했다. 단체 측은 "이 종은 하루에도 막대한 양의 해수를 거르며 먹이를 섭취하기 때문에, 플라스틱 조각을 삼킨 사실 자체는 놀라운 일이 아니다"라면서도 "이러한 오염이 해양 생태계 전반에 미치는 잠재적 영향을 무시할 수 없다"고 지적했다. 바스킹상어는 세계에서 고래상어 다음으로 큰 어종으로, 매년 5월부터 10월 사이 스코틀랜드 서해안으로 몰려들어 플랑크톤을 먹으며 번식한다. 이번에 발견된 개체는 아직 성장 단계의 어린 수컷으로, 성체 크기에 도달하지 않은 상태였다고 연구진은 전했다. 샤크 앤 스케이트 스코틀랜드는 이번 사례 외에도 최근 몇 주 사이 북동부 해안에서 청상아리(Blue shark)와 뱀상어(Porbeagle shark)가 잇따라 해변에 떠밀려온 사실을 확인했다. 다만 "세 건의 사례가 서로 관련되어 있다는 근거는 없다"며 "이들 세 종은 스코틀랜드 연안에서 비교적 흔히 발견된다"고 덧붙였다. 단체는 또한 최근 멸종위기종인 플래퍼 스케이트(Flapper skate, 홍어의 일종)가 사체로 발견되거나 생포 상태로 좌초된 사례도 보고됐다며, "이 같은 대형 상어 및 가오리류는 연중 영국 연안에 서식하지만 일반적으로 사람의 눈에 잘 띄지 않는다"고 밝혔다. 한편, 스코틀랜드 해역에서는 해양 포유류의 좌초 사례 역시 급증하고 있다. 스코틀랜드 명문 글래스고대학교 연구진에 따르면 지난 30년간 고래·돌고래·쇠돌고래 등의 해안 좌초 건수가 연평균 100건에서 300건 이상으로 세 배 가까이 늘었다. 1992년부터 2022년까지 총 5140건의 좌초 사례가 보고됐으며, 이 중 상당수가 밍크고래나 혹등고래 등 여과섭식종(濾過攝食種)으로 확인됐다. 연구진은 그 원인으로 해양 소음, 화학물질, 플라스틱 오염, 어업용 로프나 그물에 의한 얽힘 등을 지목했다. 이번 바스킹상어 사례는 해양 오염이 표층 생태계뿐 아니라 심해 생물까지 위협하고 있음을 보여주는 또 하나의 경고로 받아들여지고 있다. 해양 전문가들은 "대형 해양 생물들이 플라스틱 오염에 직접 노출되는 빈도가 높아지고 있다"며 "이 현상은 단순한 개체 문제를 넘어 해양 생태계의 구조적 위기를 예고한다"고 경고했다. BBC는 실제로 2018년 발표된 또다른 연구에 따르면 세계에서 가장 깊은 곳에 사는 해양 생물 일부는 최소 40년 동안 플라스틱을 먹이로 삼아온 것으로 나타났다고 전했다. 서부 헤브리디스 제도 인근 2000m 심해에서 채집된 불가사리·뱀불가사리 등 심해 생물의 체내에서 8종 이상의 플라스틱 잔류물이 검출됐다. 데일리메일은 가장 중요한 점은, 전문가들은 바다에 미세 플라스틱이 축적되면 돌상어와 같이 번식 속도가 느린 대형 종에 해로운 영향을 미칠 수 있다고 경고했다고 전했다. 엑서터대 연구자들은 2004년 최고치를 기록한 이후로 돌상어 목격 사례가 '현저히 감소했다'고 보고했다. 바스킹상어 스코틀랜드의 설립자이자 소유자인 셰인 와식은 "바다에 플라스틱이 늘어나는 것과 같은 현대적 문제가 있는데, 플라스틱은 분해되어 먹이가 있는 곳에 축적될 수 있다"고 설명했다. 아직은 상어가 얼마나 많은 미세 플라스틱을 섭취하는지 명확하게 밝혀지지 않았지만, 그는 '상어에게 영향을 미칠 위험이 분명히 있다'고 말했다.
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[ESGC] 스코틀랜드 해변에 떠밀린 대형 상어, 위 속에서 플라스틱 발견
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[먹을까? 말까?(120)] 인공감미료 '수크랄로스', 체내서 DNA 손상 물질 생성 확인
- 인공감미료 수크랄로스가 인체 내에서 DNA를 손상시킬 수 있는 물질을 생성한다는 연구 결과가 나왔다. 일부 시판 제품에서도 소량의 해당 물질이 검출돼 안전성 논란이 확산할 전망이다. 28일(현지시간) 어스닷컴에 따르면 노스캐롤라이나주립대(NCSU)와 노스캐롤라이나대(UNC) 공동연구팀은 실험실 환경에서 사람 장(腸) 조직과 인체 세포를 활용해 수크랄로스 섭취 후 생성되는 부산물의 영향을 조사했다. 연구 결과, 수크랄로스-6-아세테이트(sucralose-6-acetate)가 DNA 절단 및 염색체 이상을 유발하는 '유전독성(genotoxic)' 물질로 확인됐다. 논문 교신저자인 수전 시프먼 교수는 "수크랄로스-6-아세테이트는 인간 DNA를 손상시킬 수 있는 물질로 판단된다"고 밝혔다. 연구진은 해당 물질이 장 점막 장벽의 전기저항을 낮춰 투과성을 높였으며, 염증 반응 증가와 약물대사 효소 저해 신호도 확인했다고 설명했다. 수크랄로스-6-아세테이트는 수크랄로스 제조 과정 또는 인체 대사 과정에서 생성되는 불순물로, 연구팀은 일부 제품에서 0.67% 수준의 잔류량을 확인했다고 밝혔다. 동물실험에서는 지방조직에 잔류하는 정황도 포착됐다. 시프먼은 "시중에서 판매되는 수크랄로스에서 섭취 및 대사되기 전에도 미량의 수크랄로스-6-아세테이트가 검출될 수 있다는 사실을 발견했다"고 말했다. 동물실험에서 수크랄로스를 투여받은 쥐는 아세틸화 대사산물을 생성하고, 투여 중단 후에도 지방에 수크랄로스가 잔류하는 것으로 나타났다. 해당 대사물에는 소변과 대변에서 검출된 수크랄로스-6-아세테이트가 포함됐다. 실험 결과 해당 화합물은 DNA 가닥 파열을 유발하는 염색체 손상 유발 물질(클라스토제닉)로 확인됐다. 염색체 손상을 검출하는 별도의 미세핵 검사에서도 동일한 효과가 확인됐다. 미세핵은 염색체가 손상될 때 형성되는 작은 DNA 함유체이다. 실험 결과 노출 후 미세핵 수가 증가한 것으로 나타났다. 유럽 규제기관들은 유전독성 물질에 대해 1인당 하루 0.15㎍(마이크로그램) 수준의 노출 한도 기준을 적용하고 있다. 연구팀은 "수크랄로스로 감미한 음료 한 잔만으로도 이 기준을 초과할 수 있다"며 추가 관리가 필요하다고 주장했다. 다만 이번 결과는 세포 및 조직 기반 실험에 국한된 것으로, 인체 전체 노출 수준과 장기적 영향은 추가 검증이 요구된다. 미국 식품의약국(FDA)은 1998년 수크랄로스를 승인했으나, 당시 심사자료에는 수크랄로스-6-아세테이트에 대한 최신 분자독성학적 평가가 포함되지 않았다. 전문가들은 "정밀 분석 기술 발전에 따라 기존 안전성 평가가 재검토될 가능성이 있다"며 "장기간 섭취자 대상 역학조사 및 실제 노출량 추적 연구가 필요하다"고 지적했다. 이번 연구는 국제학술지 '독성학 및 환경보건 저널 Part B(Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B)'에 게재됐다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(120)] 인공감미료 '수크랄로스', 체내서 DNA 손상 물질 생성 확인
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[ESCG] 미세플라스틱 섭취를 줄이는 방법은?
- 눈에 잘 보이지 않는 아주 작은 입자인 미세플라스틱을 생활속 실천으로 인체 흡수를 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 5mm미만인 미세플라스틱과 1~1000나노미터 크기의 입자인 나노플라스틱은 수돗물, 조리 도구, 포장재는 물론 계란과 고기, 채소에 이르기까지 다양한 경로를 통해 인체로 유입된다. 최근 연구들은 이러한 입자들의 실제 노출 수준이 예상보다 훨씬 크다는 사실을 보여주고 있다. 전문가들은 "완전히 피할 수는 없지만, 생활 속 작은 실천으로 섭취량을 줄일 수 있다"고 강조한다. 워싱턴 대학과 시애틀 어린이 연구소의 소아과 교수이자 환경 및 직업 건강 과학 겸임 교수인 쉴라 사티아나라야나는 BBC와의 인터뷰에서 "집 안에는 정말 쉽게 해결할 수 있는 쉬운 문제들이 많다"고 말했다. 음식 속 스며든 미세플라스틱 입자들 미세플라스틱은 과일과 채소, 꿀, 빵, 유제품, 달걀, 생선과 육류에 이르기까지 거의 모든 식품에서 발견된다. 식물은 토양을 통해, 가축은 사료와 물을 통해 이를 흡수한다. 가공 단계에서도 플라스틱 설비와 포장재로 인해 추가 오염이 발생한다. 109개국을 대상으로 한 한 연구에 따르면, 2018년 사람들이 일반적으로 소비한 이러한 플라스틱의 양은 1990년보다 6배 이상 많았다. 사티아나라야나 교수는 "이전에 산업 지역이었던 땅에 농사를 짓고 토양이 오염되면, 그 작물들이 토양에 오염 물질을 축적할 가능성이 있다"고 지적했다. 작물을 수확한 후에는 가공 과정에서 오염될 가능성이 훨씬 더 커진다. 그는 "공장에서는 효율성을 높이고 제품 처리량을 높이기 위해 엄청난 양의 플라스틱을 사용한다"고 말했다. 일부 식품은 세척을 통해 오염도를 낮출 수 있다. 호주 연구에 따르면 쌀 1인분에는 평균 3~4mg, 즉석 조리 쌀에는 최대 13mg의 미세플라스틱이 포함돼 있었으나, 조리 전 쌀을 헹구면 20~40%가량 줄일 수 있었다. 고기와 생선도 철저한 세척으로 일정 부분 미세플라스틱 함유량을 감소시킬 수 있다. 반면 소금처럼 가공 과정에서 이미 오염된 식품은 세척이 불가능하다. 물과 음료, 숨은 위험 병에 든 생수는 또 다른 주요 경로다. 단순히 뚜껑을 열고 닫는 과정에서 리터당 평균 553개의 미세플라스틱이 생성된다는 연구도 있다. 수돗물 역시 영국, 미국, 일본 등 여러 나라에서 조사한 모든 시료에서 미세플라스틱이 검출됐다. 물론 수돗물 속의 미세플라스틱은 끓여서 마시면 약 80% 정도 걸러낼 수 있다는 연구 결과도 있다. 뉴욕주 컬럼비아 대학 연구원들이 수돗물을 끓이면 물에 존재하는 가장 일반적인 세 가지 플라스틱 화합물(폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌)의 최소 80% 이상을 분해할 수 있음을 밝혀냈다. 그럼에도 전문가들은 안전이 보장된 지역에서는 생수보다 수돗물을 마시고, 정수기를 활용할 것을 권장한다. 활성탄 필터만으로도 최대 90%까지 걸러낼 수 있다. 그러나 여기에 플라스틱 성분이 들어간 티백을 사용하면 상황은 달라진다. 티백 하나에서 수십억 개의 미세·나노플라스틱이 방출되기 때문이다. 조리·보관 과정에서 미세플라스틱 노출 포장재와 주방 도구도 빼놓을 수 없다. 플라스틱 포장을 뜯는 행위만으로도 다량의 입자가 발생하며, 재사용 용기는 세척 횟수가 늘어날수록 방출량이 증가한다. 도마와 손상된 코팅 팬, 믹서기와 볼 등에서도 사용 과정에서 수백에서 수백만 개의 입자가 발생한다. 특히 열은 방출을 가속한다. 한 연구에서는 플라스틱 용기를 전자레인지에 3분간 가열했을 때, 단 1㎠의 표면에서 최대 422만 개의 미세플라스틱과 21억 개의 나노플라스틱이 방출되는 것으로 나타났다. 냉장 보관에서도 수개월에 걸쳐 수백만~수십억 개의 입자가 흘러나올 수 있다. 뜨거운 음료를 일회용 플라스틱 컵에 담는 것도 위험하다. 섭씨 50도의 물을 담았을 때 가장 많은 미세플라스틱이 검출됐으며, 주 1~2회 사용만으로도 연간 최대 7만3000여 개의 입자를 섭취할 수 있다는 추정치가 제시됐다. 소금, 지방, 산, 열은 플라스틱을 더 빨리 분해한다. 예를 들어 소금물이 담긴 플라스틱 볼은 맹물보다 세 배 많은 입자를 방출했다. 또한 기름진 음식일수록 플라스틱에서 용출된 첨가제가 더 많이 검출됐다. 설거지 과정서도 노출 식사 후 설거지 과정에서도 미세플라스틱은 새어 나온다. 일회용 주방 스펀지는 마모될수록 최대 그램당 650만 개의 미세플라스틱 입자를 방출할 수 있으며, 세제와 합쳐 사용하면 방출량은 더 늘어난다. 스펀지의 단단한 면은 특히 고위험군으로 지목된다. 전문가들은 △쌀·채소·생선 등은 조리 전 충분히 세척할 것, △생수 대신 수돗물과 정수기를 활용할 것, △플라스틱 포장재와 일회용 용기 사용을 최소화할 것, △손상된 조리 도구와 도마는 교체할 것을 권고한다. 개인 실천 넘어 구조적 대응 필요 전문가들은 "플라스틱은 저렴하고 유용하지만 과잉 사용이 문제”라며 “개인의 습관 변화와 더불어, 전 세계적인 플라스틱 감축 노력과 정책적 대응이 병행돼야 한다"고 강조한다. 세계자연기금(WWF)은 "환경 속 플라스틱 파편을 90% 줄이면 인체 섭취량도 절반으로 줄일 수 있다"고 분석한다. 보이지 않는 미세플라스틱은 이미 우리의 몸속으로 들어오고 있다. 그러나 개인의 작은 실천과 사회적 변화를 통해 그 양을 줄여나간다면, 인류는 보다 안전하고 건강한 식탁을 지켜낼 수 있을 것이다.
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[ESCG] 미세플라스틱 섭취를 줄이는 방법은?
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