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[퓨처 Eyes(58)] 인듐 셀레나이드, 초저에너지 시대 연다
- 스마트폰 배터리를 하루 종일 써도 용량이 남는 시대가 올까? 꿈만 같은 이야기가 현실로 다가오고 있다. 인도과학연구소(IISc), 미국 펜실베이니아대학교 공과대학, 매사추세츠공과대학(MIT)의 공동 연구팀이 쏘아 올린 '인듐 셀레나이드(In2Se3)'라는 혁신의 씨앗 덕분이다. 이 소재는 마법처럼 전기적 충격만으로도 기존 메모리보다 10억배나 작은 에너지로 데이터를 저장한다. 미래 메모리 저장 장치의 판도를 뒤흔들 게임 체인저가 등장한 것이다. 기존 메모리, 에너지 소비량 높아⋯인듐 셀레나이드는 '깃털'처럼 가볍다 지금까지 메모리 저장 장치의 주역은 위상변화 메모리(PCM)였다. CD, DVD, 블루레이 등에 널리 쓰이는 이 기술은 특정 물질을 800℃ 이상의 고온으로 녹였다가 급속 냉각하는 방식으로 데이터를 저장했다. 이 과정에서 막대한 전력을 소비하는 게 단점이다. "PCM이 널리 쓰이지 못하는 가장 큰 이유 중 하나는 높은 에너지 소비 때문이다" 펜실베이니아 공과대학의 재료 과학 및 공학(MSE) 분야의 스리니바사 라마누잔 석좌교수 리테시 아가왈의 말처럼 에너지 효율은 메모리 기술의 아킬레스 건이었다. 하지만 인듐 셀레나이드는 이러한 문제에 명쾌한 해답을 제시한다. 전기 충격만으로, 아주 작은 에너지로 데이터를 저장하는 혁신적인 기술이라 메모리 시장의 패러다임을 바꿀 잠재력이 있다. 전류 한 방에 '유리 상태'로 변신!⋯2D 층상 구조가 빚어낸 마법 연구팀은 인듐 셀레나이드 나노선에 전류를 흘려보내는 실험을 진행했다. 그런데 놀랍게도, 전류를 통과시키자 결정 구조가 순식간에 유리 상태로 변했다고 한다. 논문 제1저자인 펜실베이니아 공과대학의 전 박사과정 학생인 가우라브 모디는 "처음에는 소재가 손상된 줄 알았다"며 당시의 놀라움을 감추지 못했다. 일반적으로 아몰화(결정 구조가 무질서한 비결정질 상태로 변하는 현상)를 유도하려면 강력한 전기 펄스를 가해야 한다. 하지만 인듐 셀레나이드는 연속적인 전류만으로 유리 상태로 변한다. 신기하지 않은가? 이 현상의 비밀은 인듐 셀레나이드의 독특한 구조에 숨겨져 있다. 2D 층상 구조, 강유전체성, 압전성, 이 세 가지 요소가 절묘한 조화를 이루며 혁신을 가능하게 했다. 2D 층상 구조 덕분에 전류가 층 사이를 통과하면, 층들이 서로 미끄러지며 특정 쌍극자 모멘트를 가진 도메인을 형성한다. 이 도메인 사이의 결함이 충돌하면서 결정 구조가 붕괴되고, 마침내 유리 상태로 변한다. 아가왈 석좌교수는 IISc의 나노 과학 및 공학 센터(CeNSE)의 파반 누칼라(Pavan NuKALA) 조교수와 박사과정 학생인 숩함 파라테(Shubham Parate)와 협력해 전자 현미경으로 이 과정을 원자 단위에서 마이크로미터 길이까지 면밀히 추적했다. '도메인 경계 충돌'로 에너지 절감⋯스마트 기기 배터리 혁명 이끈다 연구팀은 연속 전류가 재료의 2D 층과 평행하게 흐르면 층이 서로 다른 방향으로 미끄러진다는 것을 발견했다. 파반 누칼라 교수는 이 과정을 도메인 경계가 전기장에 의해 움직이며 서로 충돌하는 현상으로 설명했다. 이는 연쇄 반응을 일으켜 결국 전체 물질을 유리 상태로 바꿔 놓는다. 놀랍게도 이 과정에서 소비되는 에너지는 극히 적다. 연구팀의 파라테 박사과정 학생은 "전자 현미경으로 다양한 길이 척도에서 이 모든 요소들이 함께 살아나 작용하는 놀라운 현상을 관찰했다"고 말했다. 이 기술은 스마트폰, 컴퓨터 등 다양한 전자 기기에 적용되어 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 저전력 메모리 기술은 기기 사용 시간을 획기적으로 늘리고 전력 소모를 줄여, 배터리 걱정 없는 세상을 열어줄 것으로 기대된다. 인듐 셀레나이드, 미래를 향한 '퀀텀 점프'⋯에너지 절감, 그 이상의 가치를 향해 인듐 셀레나이드의 저에너지 아몰화 기술은 에너지 절감에 크게 기여할 것으로 기대된다. 데이터 저장 효율을 극대화하여 스마트 기기 사용 경험을 혁신적으로 개선할 것이다. 인듐 셀레나이드가 이끌어갈 미래는 더욱 빠르고, 가볍고, 오래가는 스마트 기기로 가득할 것으로 기대된다. 하지만 상용화까지는 몇 가지 과제가 남아 있다. 예를 들어 아몰화된 인듐 셀레나이드의 안정성을 높이고, 데이터 저장 용량을 늘리는 연구가 필요하다. 또한 기존의 메모리 생산 공정에 적용할 수 있는 기술 개발도 중요하다. 연구팀은 이러한 과제들을 해결하기 위해 후속 연구를 진행하고 있으며, 인듐 셀레나이드 기반 메모리 기술이 가까운 미래에 상용화될 수 있을 것으로 전망했다. 이 혁신의 물결은 이제 막 시작됐다. 이번 논문은 지난 11월 6일 학술지 네이처에 게재됐다.
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[퓨처 Eyes(58)] 인듐 셀레나이드, 초저에너지 시대 연다
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혼다, 또 다시 대규모 엔진 결함 조사…140만 대 '멈춤' 위험
- 미국 고속도로 교통안전국(NHTSA)이 11일(현지시간) 혼다와 아큐라 차량 140만대의 엔진 결함 조사에 착수하며 혼다가 도다시 품질 논란에 휩싸였다. NHTSA는 2016년부터 2020년 사이 생산된 혼다 파일럿, 아큐라 MDX, 혼다 오디세이, 아큐라 TLX, 혼다 리지라인 등 주요 모델에 탑재된 3.5리터 V6 엔진의 커넥팅 로드 베어링(엔젠 부품의 마찰을 줄이는 역할) 결함 가능성을 조사 중이라고 발표했다. 해당 결함은 엔진이 갑작스럽게 멈추게 할 수 있으며, 이는 중대한 사고로 이어질 위험이 있다. 특히, 이번 조사 대상 차량들이 2023년 11월 혼다가 동일한 문제로 리콜한 25만대의 차량에 포함되지 않는다는 점에서 혼다의 리콜 조치가 미흡했을 가능성이 제기되고 있다. 이에 따라 품질 관리 시스템에 대한 비판이 커지고 있는 상황이다. NHTSA는 이번 조사를 통해 결함의 심각성을 확인하고, 추가 리콜 필요성을 검토할 계획이다. 혼다 측은 "교통안전국과 적극 협력하여 조사에 성실히 임하겠다"는 입장을 밝혔다. [미니 해설] 연이은 리콜 사태…흔들리는 소비자 신뢰, '안전' 최우선 과제 이번 엔진 결함 조사는 지난 10월 조향 장치 결함으로 170만대를 리콜한 데 이은 것으로, 혼다의 브랜드 이미지에 큰 타격을 입힐 것으로 예상된다. 특히 주행 중 갑작스러운 엔진 멈춤은 운전자와 탑승자의 안전을 심각하게 위협하는 치명적인 결함이다. 이러한 결함이 반복적으로 발생하면서 혼다 차량의 안전성에 대한 소비자들의 불안감이 커지고 있다. 전문가들은 혼다가 글로벌 시장에서 경쟁력을 유지하기 위해서는 근본적인 품질 관리 시스템 개선과 함께 신속하고 투명한 정보 공개를 통해 소비자 신뢰 회복에 주력해야 한다고 지적한다. 국내 시장 영향은? 혼다코리아 "예의 주시하며 모니터링 강화" 국내에서도 혼다 차량의 엔진 결함 가능성에 대한 우려가 커지고 있다. 혼다코리아는 현재까지 국내 판매 차량에서 동일함 결함 사례는 보고되지 않았지만, 미국 본사의 조사 결과를 예의 주시하며 모니터링을 강화하고 있다고 밝혔다. 혼다코리아는 향후 리콜 등 필요한 조치가 발생할 경우 신속하게 대응할 계획이며, 소비자들은 공식 서비스센터를 통해 차량 상태를 점검받을 수 있다. 이번 사태는 혼다에게 품질 경영의 중요성을 다시 한 번 일깨워주는 계기가 될 것으로 보인다. 소비자 안전을 최우선 가치로 삼고, 철저한 품질 관리와 책임감 있는 대응을 통해 신뢰를 회복해야 할 것이다.
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혼다, 또 다시 대규모 엔진 결함 조사…140만 대 '멈춤' 위험
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'파업 한달' 보잉, 비용 절감 위해 10% 감원 나서
- 미국 항공기 제조 업체 보잉이 자사 노동조합의 한 달째 파업을 이어가는 상황에서도 대규모 정리해고 계획을 발표했다. 13일(현지시간) 로이터통신 등 외신들에 따르면 보잉은 비용 절감을 위해 1만7000명 규모의 감원을 실시할 예정이라고 밝혔다. 이는 보잉의 전 세계 직원의 10% 수준이다. 보잉의 차세대 주력 항공기인 777X 기종의 첫 인도 역시 2026년으로 1년 연기될 것으로 보인다. 보잉사측은 개발 및 테스트 문제와 노조 파업으로 인한 작업 중단 등을 이유로 들었다. 3만3000여 명의 보잉 기계공 노조원들은 지난달 13일 임금 인상 등을 요구하며 16년 만의 파업에 돌입했다. 한 달간 지속된 파업으로 737맥스·767·777 등 여객기 생산이 중단되면서 부품사 및 고객사들 역시 운영에 큰 차질을 빚고 있는 것으로 알려졌다. 보잉의 실적은 연초부터 이어진 기체 결함 안전사고로 인해 악화일로를 걷고 있다. 이달 23일 실적 발표에 앞서 보잉은 3분기 주당 3.37달러의 순손실을 냈을 것으로 예상된다. 2분기(2.90달러)보다 손실 폭이 확대된 셈이다. 보잉은 올 상반기에도 70억 달러 이상의 현금흐름상 손실을 기록했다. 실적 악화에 보잉의 신용등급은 추락할 위기에 직면했다. 글로벌 신용평가사인 스탠더드앤드푸어스(S&P)는 이달 8일 보잉에 대해 재무적 위험이 커지고 있다며 '부정적 관찰 대상'에 올린다고 밝혔다. 보잉의 현재 신용등급은 'BBB-'로 한 단계 하향될 경우 투자 부적격 등급으로 떨어진다. 로이터는 전문가들을 인용해 보잉이 현 등급을 유지하기 위해 100억~150억 달러의 자금을 조달해야 할 것이라고 전했다.
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'파업 한달' 보잉, 비용 절감 위해 10% 감원 나서
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GM, 브레이크 경고 결함으로 45만 대 리콜…'안전 또 비상'
- 제너럴 모터스(GM)가 브레이크 경고등 결함으로 45만 대에 달하는 트럭과 SUV를 리콜한다. 올해 들어 두 번째 대규모 리콜이다. 21일(현지시간) GM은 브레이크 액 부족 시 경고등이 작동하지 않을 수 있는 결함이 발견돼 2023~2024년형 쉐보레 실버라도, GMC 시에라, 타호, 서버번, 캐딜락 에스컬레이드 등 45만 대를 리콜한다고 밝혔다. 미국 도로교통안전국(NHTSA)은 해당 차량의 전자 브레이크 제어 모듈 소프트웨어 오류로 브레이크 액이 부족해도 경고등이 켜지지 않을 수 있다고 설명했다. 이로 인해 운전자는 브레이크 성능 저하를 사전에 인지하지 못하고 사고 위험에 노출될 수 있다. GM은 해당 결함이 브레이크 제어 소프트웨어와 캘리브레이션 불일치에서 비롯된 것으로 추정하고 있다. 이번 리콜은 무선 소프트웨어 업데이트를 통해 진행될 예정이다. GM 측은 "고객 안전을 최우선으로 생각하며 문제 해결을 위해 최선을 다하겠다"고 밝혔다. GM은 지난 3월에도 테일게이트 결함으로 80만 대의 픽업트럭을 리콜한 바 있다. 연이은 대규모 리콜로 GM의 품질 관리에 대한 우려가 커지고 있다. 한편, GM은 이번 리콜과 별개로 소프트웨어 문제로 신형 트럭 라인의 판매를 일시 중단했다.
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GM, 브레이크 경고 결함으로 45만 대 리콜…'안전 또 비상'
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[신소재 신기술(111)] 휴스턴 공대 개발 웨어러블 센서, 눈 움직임으로 뇌손상 진단
- 휴스턴 대학교(HU) 공학팀이 눈의 움직임을 검사해 뇌 질환이나 뇌 손상을 진단하는 웨어러블 센서를 개발했다고 메디컬익스프레스가 전했다. 많은 뇌 질환은 종종 다른 증상이 발현되기 전에 눈 이상으로 나타난다. 눈은 시인들의 표현과 같이 단순히 '영혼을 들여다보는 창'만은 아니다. 인간의 생활을 위해 가장 필요하고 소중한 눈은 또한 뇌의 연장선이며, 뇌 관련 질환의 조기 경고 신호와 그 원인에 대한 정보를 제공할 수 있다. 눈을 검사하면 뇌에 가해지는 신체적, 정신적 충격의 진행과 증상을 추적하는 데 도움이 될 수도 있다. 연구진은 현재의 시선 추적 시스템에는 결함이 있으며, 충분한 양의 데이터를 제공하지 못한다고 지적했다. 게다가 얼굴과 목에 여러 개의 전극이 부착돼 부피가 크고 비싸며 출력이 약하다. 기계공학과 류재현 교수의 UH 연구실에서 박사 후(포스트 닥터) 연구원인 김남인 박사의 도움을 받아 개발한 이 새로운 센서는 비침습적이고 편안하게 착용할 수 있으며 안전하다. 따라서 휴대용 디스플레이 및 컴퓨팅 장치와 결합하면 안구 움직임을 쉽게 지속적으로 측정하고 관찰할 수 있다. 개발된 센서는 특히 매끈하고 유연하며, 구부러지거나 움직일 때 전기를 생성하는 매우 얇은 수정과 같은 필름으로 만들어졌다. 이는 '압전 효과'라는 현상이며, 특정 물질이 적용된 기계적 응력에 반응하여 전하를 생성할 수 있다. 관자놀이 부위에 있는 상단, 중간 및 하단 센서 또는 변환기의 출력 전압은 식별 가능한 전압 패턴을 생성한다. 류 교수는 연구 결과가 실린 국제 학술지 '어드밴스드 헬스케어 머티리얼스(Advanced Healthcare Materials)'에서 "활력 징후 및 생체 의학 매개변수를 관찰하기 위한 피부 부착형 웨어러블 센서는 개인 건강관리 및 휴대용 진단 시스템에서 매우 중요한 구성 요소"라고 보고했다. 이어 "그 중에서도 박막 압전 센서는 저렴한 비용으로 쉽게 제작할 수 있고, 다양한 크기, 경량, 뛰어난 기계적 유연성과 안정성, 빠른 반응 속도, 높은 감도, 높은 신호 대 잡음비, 우수한 장기 안정성과 내구성이라는 고유한 장점을 제공한다"라고 강조했다. 류 교수는 "새로운 센서는 착용하기 쉽고 뇌-눈 관계 연구에 사용해 뇌의 기능적 무결성을 평가할 수 있다"라고 부연했다. 눈 깜박임 패턴에 대한 안과적 평가는 뇌졸중, 다발성 경화증, 파킨슨병 및 알츠하이머병과 같은 질환의 조기 진단에 사용되었다. 또한 안구와 윗 눈꺼풀 조절은 뇌 기능에 영향을 받기 때문에 눈의 움직임은 다양한 뇌 질환과 밀접하게 연관되어 있다. 이전 연구에서는 주의력 결핍 과잉 행동 장애가 있는 어린이의 비정상적인 눈 깜박임 속도와 깜박임 조절을 측정했으며, 자발적인 깜박임은 뇌의 도파민 시스템의 무결성을 측정하는 척도였다. 눈 및 눈의 근육과 관련된 뇌의 운동 뉴런도 자폐증과 관련이 있다. 류 교수는 "우리가 새로 개발한 '유연한 압전 눈 움직임 센서 어레이(F-PEMSA: flexible piezoelectric eye movement sensor array)'가 ADHD(주의력결핍 과다행동장애), 자폐증, 알츠하이머병, 파킨슨병과 같은 뇌 질환 상태뿐만 아니라 뇌진탕 후 증후군 및 외상 후 스트레스 장애와 같은 외상성 뇌 손상의 후유증에 관한 많은 임상 연구에 사용될 수 있다고 생각한다. 잠재적으로 조기에 정확한 진단과 개인화된 치료법의 개발 방향을 제시할 수 있다고 믿는다"고 말했다.
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[신소재 신기술(111)] 휴스턴 공대 개발 웨어러블 센서, 눈 움직임으로 뇌손상 진단
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[기후의 역습(59)] 폭염, 임신 합병증 위험 높인다…유산 등 주의해야
- 임신 중이거나 출산 직후의 임산부는 지구 온난화로 인해 더 큰 위험에 처해 있다. 그 위험은 고열로 인한 질병의 위험을 훨씬 넘어선다고 CBS뉴스가 보도했다. 연구에 따르면 극심한 더위는 임산부는 물론 태아의 생명까지 위협한다. 임산부는 바이러스를 비롯한 환경 조건에 더욱 취약하다. 위협 중 하나는 모기에서 비롯된다. 모기는 여러 가지 질병을 옮기는 매개체다. 고열을 일으키는 바이러스성 감염병인 서나일열이나 신경계에 괴사를 일으키는 동부 말뇌염(EEE) 등 일부 질병은 드물게 발병하지만 증세는 심각하며 일반 대중, 특히 임산부에게 치명적이다. 주로 열대 기후에서 발견되는 오로푸치열(일명 나무늘보열)과 지카 바이러스 등도 임신 중인 여성에게 특히 위험할 수 있다. 위험은 앞으로 더 확대될 가능성이 크다. 지구 온난화 때문이다. 기온 상승으로 인해 모기가 활동하는 기간이 더 오래 지속되고 있으며, 이로 인해 특히 취약 계층에 대한 위험이 확대되고 있다. 미 의과대학협회는 웹사이트에서 "기후 변화는 여성에게 더 큰 피해를 준다"며 "극심한 날씨는 임신 합병증, 폭력 증가, 피할 수 없는 오염 및 더위 노출 등의 피해를 일으킨다"고 지적했다. 모기 물림에 의한 임신부 감염은 태아에게 더 심각한 위협이 될 수 있다. 미 질병통제예방센터(CDC)는 서나일, 지카, 오로푸치 바이러스가 모두 임신한 여성에게 위험을 초래하며, 후자 두 가지가 더욱 위험하다고 경고했다. 다만 미국에서 주로 감염되는 서나일열은 태아에게 전염될 수 있지만, 위험은 낮은 것으로 알려져 있다. 반면 오로푸치열은 태아의 사산 또는 선천적 결함을 일으킬 위험이 상대적으로 높다. 올해 브라질, 볼리비아, 페루, 콜롬비아, 쿠바에서 오로푸치열 감염 사례가 8000건 이상 보고되었고, 플로리다에서 최소 30건, 뉴욕에서 1건이 확인됐다. 이들 모두 여행으로 인한 감염이었다. CDC에 따르면 태아 사망이나 선천적 이상과 관련된 수직 전염(자궁에서 아기로 바이러스가 직접 전파되는 것) 사례가 올해 5건 보고되었다. 지카 바이러스는 특정 선천적 결함을 유발하는 것으로도 알려져 있는데, 2015년과 2016년 라틴 아메리카 전역에서 대규모 발병이 있었다. 모기 발생일이 많을수록 질병 확산 위험은 비례해 커진다. 전 세계는 이미 기후 변화의 영향권에 들어가 있다. 세계보건기구(WHO)는 유아 사망의 주요 원인인 조산이 더운 기간에 급증한다고 밝혔다. 또 일 최저 기온이 섭씨 23.9도를 넘으면 유아 사망률이 최대 22.4% 증가하는 것으로 나타났다고 지적했다. 연구 결과 전문가들은 고온이 조산과 사산을 일으키는 주 요인임을 밝혀냈다. 또한 고온과 산불로 인한 대기 오염이 고혈압, 저체중 출산 및 조산의 가능성을 높인다는 사실도 규명했다. WHO는 특히 태아의 뇌와 폐 발달에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 말했다. 지난 2020년 약 3300만 건의 출산을 분석한 다수의 연구에서도 같은 결과가 나왔다. 관련된 58개의 연구 중 84%가 대기 오염 노출과 부정적인 출산 결과 사이에 유의미한 연관성이 있는 것으로 나타났다. 고열 상태를 살펴본 10개 연구 중 9개는 임신 중 고열에 노출되는 것이 부정적인 출산 결과와 깊은 관계가 있었다. 또 임신성 당뇨병 및 기타 임신 합병증 사이에도 연관성이 높았다. 극심한 더위는 의학적 질환뿐 아니라 임산부 사망의 주요 원인 중 하나인 살인의 피해를 증가시킬 수 있다. 더위는 폭력 범죄와 살인 증가율을 높인다. 이는 미국에서 임산부 사망의 주요 원인 중 하나다. 제4차 국가기후평가에 따르면 고온은 살인을 포함한 공격적인 행동의 증가로 이어질 수 있다. 폭력 범죄는 더울 때 발생할 가능성이 높아진다. 특히 임신 중인 여성이 위험할 수 있다. 2022년 하버드 대학교 연구팀은 미국에서 임산부의 주요 사망 원인이 살인이라는 연구 결과를 발표하기도 했다. 연구팀은 "임산부의 살인 사망은 고혈압, 출혈 또는 패혈증으로 인한 것보다 더 많다"고 말했다. 2009~2019년까지 임산부 살인의 68%가 총기로 인한 것이었다. 또 다른 연구에 따르면 2020년 코로나19 대유행이 시작되면서 임산부 살인이 크게 늘었다. 연구에 따르면 2022년 10만 명의 산아당 살인이 약 5.23건 발생했으며, 사건의 80%가 총기였다. 임산부 살인 위험은 비임산부보다 35% 더 높았다. 최근 몇 년 동안 이미 역대 기록을 경신한 토네이도, 허리케인, 홍수는 의료 서비스 이용을 차단하고 있다. 불안전한 운전 환경과 손상된 인프라로 인해 도로가 차단되고 이동이 위험하거나 불가능해질 수 있다. 누군가 진통을 겪고 있거나 응급 상황을 겪고 있다면 이러한 접근성 부족은 치명적일 수 있다. 미국 산부인과 전문대학은 성명을 통해 "기후 변화는 여성의 긴급한 건강 문제이자 공중 보건이 해결해야 할 핵심 과제"라고 발표했다. 의료 전문가 단체는 "기후 변화는 여성의 건강에 불균형적인 영향을 미치고 건강 불평등을 더욱 악화시킨다"며 "이는 모두에게 영향을 미치는 긴급한 의료 우선순위"라고 강조했다. 전문가들은 지구 온난화 억제와 함께 온실가스가 여성 건강에 미치는 영향에 대한 깊은 연구를 통해 포괄적인 기후, 의료 및 인프라 정책 변경이 필요하다고 지적했다.
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[기후의 역습(59)] 폭염, 임신 합병증 위험 높인다…유산 등 주의해야
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[기후의 역습(48)] 빙하에 보존된 고대 바이러스 게놈, 기후 변화 적응 방식 드러내
- 빙하 속에 보존된 바이러스가 지난 4만여 년 동안 지구의 기후 변화에 어떻게 적응했는지를 밝히는 연구가 발표돼 관심을 끈다고 더컨버세이션이 전했다. 전문가들은 인간이 초래한 기후 변화로 어떤 일이 벌어질지 예측하기 위해 지구 역사를 탐구하고 있다. 빙하는 그런 점에서 가장 유력한 연구 대상이다. 거대한 얼음은 자연의 냉동고 역할을 하며, 바이러스를 포함한 과거 기후와 생태계에 대한 자세한 기록을 보관하고 있기 때문이다. 미국 오하이오 주립대의 론니 탐슨, 버지니아 리치 교수 등 미생물학자와 고기후학자로 구성된 연구팀은 세계의 지붕으로 불리는 티베트 고원의 굴리야(Guliya) 빙하에서 채취한 얼음 코어(사진)에 보관된 바이러스와 환경 간의 상호 작용을 조사하고 있다. 굴리야 빙하의 바이러스는 수년 전 발견됐고, 전문가들은 이들과 환경의 관계를 탐구하고 있다. 연구팀은 고대 바이러스 군집의 유전체를 빙하에 보존된 특정 기후 조건과 연결함으로써, 이 바이러스가 지난 4만 1000년 동안 지구의 변화하는 기후에 어떻게 적응했는지에 대한 정보를 제공하고 있다고 밝혔다. 연구팀은 메타게놈(채취한 샘플에 존재하는 미생물의 총 유전적 내용을 포착하는 유전체 모음)을 사용해 굴리야 빙하 내의 9개의 서로 다른 시간대에서 바이러스 유전체를 재구성했다. 시간대는 3개의 주요 한냉-온난화 주기에 걸쳐 구성됐으며, 시간대별 바이러스 군집은 다른 기후 조건에 대응해 어떻게 변화했는지 분석할 수 있는 기회를 제공했다. 연구팀은 분석을 통해 1705개 바이러스 종에 해당하는 유전체를 복구, 알려진 빙하 보존 고대 바이러스를 50배 이상 확장했다. 연구팀이 이 방법을 통해 발견한 바이러스 종 가운데 25%만이 지금까지 글로벌 데이터 세트에서 포착된 약 1000개의 메타게놈에서 식별된 바이러스와 유사했다. 겹치는 바이러스 종의 대부분이 티베트 고원의 굴리야 빙하에서도 나왔다. 이는 일부 바이러스가 굴리야 빙하에서 유래되었음을 시사하지만, 상대적으로 데이터베이스에 빙하 바이러스가 부족하다는 것도 보여주는 결과다. 분석 결과 연구팀은 빙하 바이러스 군집이 추운 기후와 따뜻한 기후 기간 사이에 상당히 다르다는 사실을 발견했다. 빙하에서 가장 뚜렷한 바이러스 종 군집은 약 1만 1500년 전에 나타났으며, 이는 마지막 빙하기에서 홀로세로의 전환과 일치했다. 이는 추운 기간과 따뜻한 기간 동안의 독특한 기후 조건이 바이러스 군집의 구성에 큰 영향을 미쳤음을 시사한다. 연구팀은 이러한 영향이 다른 지역의 바이러스가 바람 패턴의 변화에 의해 날아와 빙하의 온도 변화 영향을 받았기 때문일 가능성이 높다고 보고 있다. 연구팀은 한 단계 더 나아가 바이러스가 숙주와 어떻게 상호 작용하는지도 확인했다. 이를 위해 컴퓨터 모델을 사용하여 바이러스 게놈을 발견된 다른 미생물 게놈과 비교했다. 그 결과 바이러스가 빙하에서 일반적으로 발견되는 박테리아 계통인 플라보박테리움을 지속적으로 감염시킨다는 것을 발견했다. 또한 굴리야 빙하의 바이러스는 숙주의 유전자 신진대사를 조작해야 한다는 사실도 알게 되었다. 바이러스 게놈 내에는 비타민, 아미노산, 탄수화물의 합성 및 분해를 포함한 대사와 관련된 50개의 보조 대사 유전자가 인코딩되어 있었다. 이러한 유전자 중 일부는 연구된 9개의 시간 간격 전체에 걸쳐 풍부했다. 이는 미생물 숙주가 빙하 표면의 혹독한 환경에 대처하고 바이러스의 적합성을 개선하는 데 도움이 된다는 것을 시사한다. 따라서 바이러스는 세포를 감염시키고 죽일 뿐만 아니라 감염 중에 숙주의 적합성을 변경해 빙하의 극한 환경에서 생존 능력에도 영향을 미칠 수 있다. 연구 결과는 바이러스 형태의 생명체가 수만 년 동안 기후 변화에 어떻게 반응했는지에 대한 새로운 관점을 제공한다. 이 상호 작용을 이해하면 바이러스학과 기후 과학 모두에서 미래 연구를 위한 기회가 제공된다. 고대 바이러스가 과거 기후 변화에 어떻게 반응했는지 연구함으로써 학계는 바이러스가 지속적인 글로벌 기후 변화에 어떻게 적응하는지에 대한 귀중한 정보를 얻을 수 있다. 연구팀은 "빙하층의 미생물과 생태계에 대한 정보를 시간에 따라 포착함으로써 지구 기후의 역사와 생명체의 연관성을 풀어낼 수 있다. 특히 빙하 얼음이 빠르게 감소하고 있는 현 상황에서 매우 중요하다"고 지적했다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(48)] 빙하에 보존된 고대 바이러스 게놈, 기후 변화 적응 방식 드러내
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두 희귀 유전병, 대사-면역 결함 밀접한 연관성 드러나
- 대사와 면역의 두 가지 유전적인 질병이 지금까지 알려진 것보다 더 많은 공통점을 가지고 있다는 최신 연구 결과가 나왔다고 메디컬익스프레스가 전했다. 미국 테네시주 밴더빌트 대학 연구진이 수행한 이 연구 결과는 사이언스의 자매 학술지 '사이언스 면역학(Science Immunology)' 저널에 발표됐다. 연구 결과는 면역 체계 T 세포(세포의 면역을 담당하는 림프구의 일종)의 기능에 매우 중요한 '새로운 대사 유전자 세트'를 가리키며, 이러한 대사 또는 면역 장애를 가진 환자들의 치료를 개선할 가능성을 높였다는 평가다. 이 연구는 선천적인 신진대사 오류(세포가 음식을 에너지로 전환하는 과정의 장애)와 선천적인 면역 오류(면역 체계 기능에 영향을 미치는 장애)를 일으키는 유전자들을 조사 분석한 결과다. 현재까지 이러한 희귀하고 복잡한 질병들은 여전히 명쾌하게 규명되지 않았다. 밴더빌트 대학 의료센터의 제프리 러스멜 및 앤드류 패터슨 박사는 "이전에는 대사와 면역이라는 두 질병 목록에 모두 들어가 있는 공통 유전자는 소수에 불과했다. 이번 연구 결과 우리는 더 많은 유전자가 중복돼 있다는 사실을 발견했다“고 말했다. 또한 "우리의 연구는 선천적인 신진대사의 오류와 관련된 많은 유전자들이 돌연변이가 발생할 때 T 세포 기능에도 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여 주었다"고 밝혔다. 연구 결과에 따르면 선천적 신진대사 이상이 있는 환자는 치료에 영향을 미칠 수 있는 면역 결함도 있을 수 있다. 반대로 대사 결함은 선천적 면역 결함이 있는 환자의 증상에 영향을 미칠 수 있다. 러스멜 교수는 "아직 규명해야 할 것이 훨씬 많지만, 이러한 연관성들은 다른 치료법들을 시사할 수 있다”며 “이 질병들은 다른 범주라기 보다는 연속선의 일부다. 그들 사이에는 회색 지대가 있으며, 이 둘을 교차하는 새로운 종류의 선천적 면역 대사 오류가 발생할 수 있다”고 설명했다. 패터슨과 연구팀은 유전자 편집 기술 크리스퍼(CRISPR: 유전자가위) 접근법을 사용해 면역 결함이 있는 대사 유전자의 선천적 결함과 대사 결함이 있는 면역 유전자의 선천적 결함을 검사했다. 또한 각 세트에서 면역 및 대사 결함이 있는 유전자를 추가로 분석했다. 기계론적 영향을 더 주의 깊게 조사하기 위해서였다. 연구팀의 목표는 대사 경로가 T 세포 기능을 조절하는 방식을 발견하고, 면역 매개 질환에 대한 표적 치료법을 개발하는 것이었다. 패터슨은 "우리가 한 일은 추가 조사를 위한 기반을 마련하는 것"이라고 말했다. 그는 "우리가 연구한 두 가지 사례는 새로운 생물학과 새로운 메커니즘을 가리키고 있으며, T 세포 기능에서 그들의 역할을 분석하기 위해 수백 개의 다른 유전자를 식별하고 확인한 것“이라고 설명했다. 이 연구 결과는 모두가 이용할 수 있도록 공개됐다.
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- IT/바이오
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두 희귀 유전병, 대사-면역 결함 밀접한 연관성 드러나
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[신소재 신기술(93)] 미국 버팔로대학, 세계 최고 성능 초전도체 와이어 개발…에너지 혁신 앞당겨
- 미국에서 세계 최고 성능의 초전도체 와이어가 개발됐다. 미국 버팔로 대학교 화학생물공학과 아미트 고얄 교수 연구팀이 세계 최고 성능의 초전도(HTS) 와이어 개발에 성공했다고 Phys. org, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 전했다. 이번에 개발된 와이어는 섭씨 영하 268도에서 영하 196도 사이의 온도에서 작동한다. 이는 다른 초전도체의 작동 온도인 절대 영도보다는 높지만 여전히 극저온 환경이다. HTS 와이어는 전력 손실 없이 전기를 전송할 수 있어 미래 에너지 시스템의 핵심 요소로 주목받고 있다. 해상 풍력 발전소의 전력 출력을 두 배로 높이고, 초전도 자기에너지 저장 시스템을 구축하는 등 에너지 인프라 분야에서 다양한 활용이 기대된다. 또한, 최근에는 핵융합 원자로, 차세대 이미징 및 분광 기술에도 적용되고 있다. HTS 와이어는 비교적 높은 온도에서 작동하는 장점이 있지만, 제조 비용이 높다는 단점이 있었다. 버팔로 대학교 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 기존의 이온 빔 보조 증착(IBAD) 기술과 나노기둥 결함 기술을 결합한 새로운 방식을 개발했다. 나노기둥 결함 기술은 절연 또는 초전도 물질을 초전도체에 통합하여 더 높은 초전류 흐름을 가능하게 하는 기술이다. 연구팀은 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO) 와이어에 펄스 레이저 증착 시스템을 사용하여 HTS 필름을 제작했다. 또한 캐나다 맥마스터 대학교와 이탈리아 살레르노 대학교와의 협력을 통해 원자 해상도 현미경 및 초전도 특성 측정을 수행했다. 이번에 개발된 HTS 와이어는 5 켈빈(-268℃)에서 77 켈빈(-196℃)까지 모든 자기장 및 온도에서 최고의 임계 전류 밀도와 고정력을 달성했다. 특히, 4.2 켈빈에서 외부 자기장 없이 제곱센티미터당 1억 9000만 암페어의 전류를 전달했으며, 7 테슬라의 자기장에서는 제곱센티미터당 9000만 암페어를 전달했다. 또한, 상용 핵융합 반응 온도인 20 켈빈에서는 외부 자기장 없이 제곱센티미터당 1억 5000만 암페어, 7 테슬라 자기장에서는 제곱센티미터당 6000만 암페어 이상의 전류를 전달하는 데 성공했다. 이러한 성과는 0.2 마이크론 두께의 HTS 필름으로 달성되었다는 점에서 더욱 주목할 만하다. 일반적으로 이 정도의 전류를 전달하려면 10배 더 두꺼운 HTS 와이어가 필요하다. 이 연구의 책임 저자인 아미트 고얄 박사는 "이러한 결과는 산업이 상업용 코팅 도체의 가격 대비 성능 지표를 크게 개선하기 위해 증착 및 제조 조건을 더욱 최적화하는 데 도움이 될 것"이라면서 "가격 대비 성능 지표를 더욱 유리하게 만드는 것은 초전도체의 수많은 대규모 예상 응용 분야를 완전히 실현하는 데 필요하다"고 말했다. 이번 연구는 학술지 '네이처 커뮤니케이션'에 게재됐다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(93)] 미국 버팔로대학, 세계 최고 성능 초전도체 와이어 개발…에너지 혁신 앞당겨
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[퓨처 Eyes(46)] 3D 프린팅 심장 반창고, 손상된 인체 조직 대체·복구 가능성 열어
- 심장에 붙일 수 있는 반창고가 3D 프린팅으로 제작돼 새로운 질병 치료의 길을 열었다. 미국 콜로라도 볼더 대학교(CU Boulder) 연구팀이 펜실베니아 연구팀과 공동으로 인체 조직의 강도와 신축성을 모두 갖춘 3D 프린팅 소재 개발에 성공했다고 CU볼더 투데이, 기술 전문 매체 인터레스팅 엔지니어링 등이 전했다. 가까운 미래에는 생명유지에 필수적인 기관인 심장의 결함이나 손상을 접착형 밴드를 통해 간단히 치료할 수도 있을 것으로 에상된다. 연구팀은 산화 환원 촉진을 통과한 광노출 후 연속 강화(CLEAR)라는 새로운 3D 프린팅 방법을 개발했다. 이 소재는 심장 박동을 견딜만큼 탄력적이면서도 관절에 가해지는 압력을 견딜만큼 강하다. 특히 환자 맞춤형으로 제작할 수 있어 다양한 의료 분야에 활용될 수 있다. 이번 연구 결과는 지난 2일 과학 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다. 차세대 바이오 소재 연구팀은 이 기술이 심장에 약물을 직접 전달하는 내부 붕대, 연골 패치, 무바늘봉합 등 차세대 바이오 소재 개발의 토대가 될 것으로 기대한다. 연구 책임자인 제이슨 버딕 CU 볼더 바이오프론티어 연구소 교수는 "심장 조직과 연골 조직은 스스로 복구하는 능력이 매우 제한적이라는 점에서 비슷하다. 한 번 손상되면 회복이 어렵다"며 "더 탄력적인 소재를 개발해 복구 과정을 돕는다면 환자들에게 큰 도움을 줄 수 있다"고 말했다. 기존의 의료용 기기는 주로 몰딩이나 주조 방식으로 제작되어 대량 생산에는 적합하지만, 환자별 맞춤형 제작에는 한계가 있었다. 최근 3D 프린팅 기술은 다양한 형태와 구조의 소재로 제작할 수 있어 의료 분야에 새로운 가능성을 열고 있다. 3D 프린팅은 살아 있는 세포를 포함한 다양한 재료를 사용해 물체를 층층이 쌓아 물체를 만드는 기술이다. 특히 하이드로젤(콘택트렌즈 소재)은 인공 조직, 장기 임플란트 제[작에 유망한 소재로 주목받았지만, 기존 3D 프린팅 하이드로젤은 의료 분야에 필요한 강도와 유연성이 부족해 늘어나면서 쉽게 찢어지거나, 압력에 의해 깨지거나, 너무 뻣뻣해서 조직에 맞게 성형하기 어렵다는 문제점이 있었다. 이에 버딕은 기존 3D 프린팅에 대해 "심장에 딱딱한 플라스틱을 붙였다고 상상해 보자. 심장이 뛰는 동안 변형되지 않고 그냥 부러질 것"이라고 설명했다. 새로운 3D 공정은 습한 조직에 붙을 수 있는 견고하고 유연한 소재를 생산해, 기존 프린팅의 문제점을 해결했다. 연구팀은 기존 하이드로젤의 한계를 극복하기 위해 'CLEAR'라는 새로운 3D 프린팅 방법을 개발하여 긴 분자들을 얽히게 만들었다. CLEAR(Continuous-curing after Light Exposure Aided by Redox initiation)는 3D 프린팅 소재에 긴 분자를 얽어 넣어 작동하는 방식이다. 이렇게 제작된 소재는 기존의 DLP(Digital Light Processing, 디지털 광원 처리) 방식으로 제작된 소재보다 훨씬 강하고 동물 조직 및 장기에 잘 부착되는 것으로 나타났다. 장기에 부착 가능한 3D 프린팅 소재 연구팀은 강도와 탄성을 모두 갖춘 3D 프린팅 하이드로젤을 개발하기 위해 벌레의 움직임에서 영감을 얻었다. 벌레는 서로 얽히고 풀리는 과정을 반복하며 3차원 '웜 블롭(worm blob)'을 형성하는데, 이는 고체와 액체의 특성을 모두 가지고 있다. 새롭게 개발된 소재는 엄격한 인장 및 하중 지지 테스트를 거쳤다. 그 중에는 샘플 위에 자전거를 놓는 다소 특이한 절차도 포함됐다. 연구팀은 이러한 테스트를 통해 개발된 소재가 기존 소재보다 월등히 높은 강도와 탄성을 지녔음을 입증했다. 팀은 이 소재가 표준 3D 프린팅 공정을 사용해 만든 소재보다 엄청나게 튼튼하다는 것을 발견했다. 특히 이 소재는 동물 조직과 장기에 대한 호환성과 접착력도 입증했다. 공동 제1저자이자 버딕 연구소의 연구원인 맷 데이비슨은 "이제 우리는 조직을 기계적으로 지지할 만큼 강한 소재를 3D로 인쇄할 수 있다. 이전에는 한 번도 해 본 적이 없다"고 말했다. 연구팀은 이 기술이 심장 결함 복구, 조직 재생 약물 전달, 탈출된 디스크 고정, 수술 부위 봉합 등 다양한 의료 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 특히, 이 기술은 개인 맞춤형 의료 기기 제작에 혁신을 가져올 것으로 예상된다. 또한 이 방법은 경화 과정에 추가 에너지가 필요하지 않아 친환경적이며, 의료 분야뿐만 아니라 연구 및 제조 분야에도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 버딕의 연구팀은 예비 특허를 출원했으며, 이들 물질에 대한 조직 반응을 조사하기 위해 추가 연구를 곧 수행할 예정이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(46)] 3D 프린팅 심장 반창고, 손상된 인체 조직 대체·복구 가능성 열어
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[신소재 신기술(91)] 노스웨스턴대 연구팀, 연골 재생 신소재 개발 성공
- 연골을 성공적으로 재생하는 새로운 생리활성 소재가 개발됐다. 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀은 손상된 무릎 연골을 재생하는 새로운 생체 활성 물질을 개발하고, 대형 동물 모델을 이용한 실험에서 성공적인 결과를 얻었다고 메디컬 익스프레스가 전했다. 위의 사진에 보이는 것처럼 연구팀이 개발한 물질은 젤리처럼 보이지만, 실제로는 연골의 자연 환경을 모방하는 복잡한 분자 구성 요소들로 이루어진 네트워크다. 나노섬유는 분홍색, 히알루론산은 보라색으로 표시되어 있다. 연구팀은 새로운 생체 재료 물질을 동물 모델인 양의 손상된 무릎 연골에 적용한 결과, 6개월 이내에 새로운 연골이 생성되는 것을 확인했다. 새로 생성된 연골은 통증 없는 기계적 탄력성을 가능하게 하는 천연 생체 고분자인 콜라겐 II와 프로테오글리칸을 포함하고 있었다. 팀은 이번 연구 결과가 앞으로 무릎 전치환술을 예방하고, 골관절염과 같은 퇴행성 질환이나 스포츠 관련 부상 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 해당 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다. 연골 재생 복구 유도 기대 연구를 이끈 노스웨스턴 대학교의 사무엘 스텁 교수는 "연골은 우리 관절의 중요한 구성 요소"라며 "연골이 손상되거나 시간이 지남에 따라 분해되면 사람들의 전반적인 건강과 이동성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 문제는 성인의 연골은 자연적으로 치유되는 능력이 없다는 것이다. 우리의 새로운 치료법은 자연적으로 재생되지 않는 조직의 복구를 유도할 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 스텁 교수 연구팀이 최근 발표한 '춤추는 분자'를 사용해 인간 연골 세포를 활성화시키고 조직 매트릭스를 구축하는 단백질 생산을 촉진하는 연구 결과에 이어 진행됐다. 새로운 연구에서는 '춤추는 분자' 대신 스텁 교수 연구실에서 개발된 하이브리드 생체 재료를 사용했다. 이 새로운 생체 재료는 연골 성장 및 유지에 필수적인 단백질인 TGFb-1에 결합하는 생체 활성 펩타이드와 연골 및 관절의 윤활 활액에 존재하는 천연 다당류인 히알루론산으로 구성되어 있다. 스텁 교수 연구팀은 생체 활성 펩타이드와 화학적으로 변형된 히알루론산 입자를 통합하여 나노 섬유가 연골의 자연 구조를 모방하는 다발로 자가 조직화되도록 유도했다. 목표는 신체 자체 세포가 연골 조직을 재생할 수 있도록 매력적인 골격을 만드는 것이었다. 나노 섬유의 생체 활성 신호를 사용하여 이 물질은 비계를 채우는 세포에 의한 연골 복구를 촉진한다. 슬개골 결함 있는 양 실험 연구팀은 이 물질의 연골 성장 촉진 효과를 평가하기 위해 슬개골에 연골 결함이 있는 양을 대상으로 실험했다. 양의 슬개골은 인간의 무릎과 유사한 복잡한 관절이다. 스텁 교수에 따르면 양 모델 실험은 매우 중요하다. 양의 연골은 인간과 마찬가지로 완고하고 재생하기가 매우 어렵다. 양의 슬개골과 인간의 무릎은 또한 체중 부하, 크기 및 기계적 부하와 유사하다. 이 연구에서 연구진은 걸쭉한 페이스트 같은 물질을 연골의 결함 부위에 주입했고, 이 물질은 고무 같은 매트릭스로 변형됐다. 스캐폴드(Scaffold)가 분해되면서 결함 부위를 채우기 위해 새로운 연골이 자랐을 뿐만 아니라 복구된 조직은 대조군에 비해 품질이 지속적으로 더 높았다. 스텁 교수는 미래에 이 새로운 물질이 개방형 관절 수술 또는 관절경 수술에 적용될 수 있다고 예상한다. 현재 표준 치료법은 미세 골절 수술로, 외과의사가 기저 뼈에 작은 골절을 만들어 새로운 연골 성장을 유도하는 것이다. 스텁 교수는 "미세 골절 접근 방식의 주요 문제점은 기능적인 관절을 위해 필요한 히알라인(유리질) 연골이 아니라 귀에 있는 연골과 같은 섬유 연골이 형성되는 경우가 많다는 것이다. 유리질 연골을 재생함으로써 우리의 접근 방식은 마모에 대한 저항력을 높여야 하며, 장기적으로 이동성 저하와 관절 통증 문제를 해결하고 동시에 대형 하드웨어를 사용한 관절 재건 필요성을 피할 수 있어야 한다"고 말했다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(91)] 노스웨스턴대 연구팀, 연골 재생 신소재 개발 성공
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테슬라, 차량 후드 열림 결함으로 185만대 리콜
- 미국 전기차업체 테슬라가 차량 후드가 열리는 문제를 해결하기 위해 미국에서 185만대에 대해 리콜을 실시했다. 30일(현지시간) 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 도로교통안전국(NHTSA)는 테슬라가 일부 차량의 소프트웨어가 차량 후드가 열린 상태를 감지하지 못하는 문제를 확인하고 잠재적으로 해당 문제가 발생할 수 있는 차량 약 185만대를 리콜했다고 밝혔다. NHTSA는 "래치가 풀린 후드는 완전히 열릴 수 있어 운전자의 시야를 막고 충돌 위험을 높인다"고 지적했다. 테슬라 측은 리콜 대상 차량 중 1%에 결함이 있는 것으로 추정하고 있다. 테슬라는 이 문제를 해결하기 위해 소프트웨어 업데이트를 무선 통신(OTA) 방식으로 무료 배포했다. 테슬라의 리콜 보고서에 따르면 회사 측은 지난 3월 하순 중국에서 모델3와 모델Y의 후드가 저절로 열리는 현상에 대한 고객 불만을 접수하고 조사에 착수했으며 조사 결과 래치 스위치 변형으로 인해 후드가 열린 상태를 운전자에게 알리지 못하는 문제를 확인했다. 테슬라는 알 수 없는 이유로 유럽과 북미 시장보다 중국에서 이 문제가 발생하는 비율이 더 높았다고 전했다. 이후 회사 측은 지난 6월 후드 래치의 스위치 변형을 검사하는 연구를 시작했으며 안전을 위해 이 문제의 영향을 받는 차량을 자발적으로 리콜하기로 결정했다고 설명했다. 이달 20일 기준으로 해당 문제와 관련해 미국에서 3건의 보증 청구 또는 현장 신고를 확인했으며, 이 문제와 관련한 충돌이나 부상, 사망 사고는 인지한 바가 없다고 회사 측은 밝혔다. 이날 뉴욕증시에서 테슬라는 전장보다 4% 이상 하락했다.
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- 산업
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테슬라, 차량 후드 열림 결함으로 185만대 리콜
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세계 최초로 인간 면역체계 완전히 갖춘 쥐 모델 개발
- 미국 텍사스대 과학자들이 완전하고 기능적인 인간 면역체계를 가진 쥐 모델 개발에 성공했다. 이 모델은 또한 특정 항체 반응을 생성할 수 있는 인간과 유사한 장내 미생물군을 가지고 있는 것으로 보고됐다고 메디컬 익스프레스와 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 8일(현지시간) 보도했다. 샌안토니오에 있는 텍사스 대학교 건강 과학센터의 과학자들이 개발한 이 인간화된 쥐는 TruHuX(진정한 인간, 또는 THX)라는 이름을 가지고 있다. 텍사스 대학교 롱 의과대학 미생물학, 면역학 및 분자유전학과의 파울로 카살리(Paolo Casali) 교수 연구팀은 면역학 및 미생물학 분야에서 50년 이상의 경력을 지닌 연구자로, 항체 반응의 분자 유전학 및 후성유전학 분야의 전문가다. 연구팀은 기존 인간 모델의 한계를 극복하기 위해 완전히 발달하고 기능하는 인간 면역 체계를 가진 인간화된 쥐 모델 개발을 목표로 했다. 쥐는 크기가 작고, 취급이 용이하며, 인간과 많은 면역 요소 및 생물학적 특성을 공유하고, 유전적 변형이 용이하기 때문에 생물학 및 생물 의학 연구에 널리 사용된다. 그러나 1600개 이상의 쥐 면역 반응 유전자 중 상당수는 인간 유전자와 일치하지 않아 인간 면역 반응 예측에 차이 또는 결함을 초래한다. 이러한 이유로 인간 면역 반응을 정확하게 재현하는 '인간화된 쥐' 모델 개발이 중요한 과제로 떠올랐다. 본 연구는 2024년 8월 '네이처 이뮤놀로지(Nature Immunology)' 저널에 게재될 예정이다. 탯줄 혈액서 분리한 인간 줄기세포 쥐 심장에 주입 연구팀에 따르면 이 TruHuX 쥐 모델에는 림프절, 생식 중심, 흉선 인간 상피 세포, 인간 T 림프구와 B 림프구, 기억 B 림프구, 그리고 인간에서 발견되는 것과 동일한 고도로 특이한 항체와 자가항체를 생성하는 형질 세포가 포함되어 있다. 1980년대에 인간 HIV 감염 및 면역 반응 모델링을 위해 처음으로 인간화된 쥐가 개발됐다. 이후 면역결핍 쥐에 인간 말초 림프구, 조혈모세포 또는 다른 인간 세포를 주입하는 방식으로 인간화된 쥐가 계속 개발되어 왔다. 그러나 기존 모델들은 완전히 기능하는 인간 면역 체계를 갖추지 못하고, 수명이 짧으며, 효과적인 면역 반응을 나타내지 못했다. 이로 인해 인간 면역 치료제 개발, 인간 질병 모델링 또는 인간 백신 개발에 적합하지 않았다. 카살리 교수 연구팀은 탯줄 혈액에서 분리한 인간 줄기세포를 면역결핍 NSG W41 돌연변이 쥐의 심장(좌심실)에 주입하는 방식으로 연구를 시작했다. 몇 주 후, 이식된 줄기세포가 안정화되면 쥐에게 17β-에스트라디올(E2)을 투여하여 호르몬 조절을 진행했다. 에스트로겐은 인체에서 가장 강력하고 풍부한 형태의 여성 호르몬이다. 에스트로겐을 통한 호르몬 조절은 이전 연구 결과에 근거하여 진행되었다. 이는 에스트로겐이 인간 줄기세포 생존율을 높이고, B 림프구 분화와 바이러스 및 박테리아에 대한 항체 생성을 촉진한다는 점을 시사한다. 카실리 박사는 "에스트로겐 활성을 중요하게 활용하여 인간 줄기세포와 인간 면역세포 분화 및 항체 반응을 지원함으로써 THX 쥐는 인간 면역계 연구, 인간 백신 개발 및 치료제 테스트를 위한 플랫폼을 제공한다"고 말했다. 이렇게 개발된 TruHuX(THX) 쥐는 림프절, 배중심, 흉선 상피 세포, 인간 T 및 B 림프구, 기억 B 림프구 및 형질 세포를 포함해 완전히 발달하고 기능하는 인간 면역 체계를 갖추고 있다. 프리스테인 주입시 루푸스 발현 THX 쥐는 실모넬라 편모 단백질 및 화이자 COVID-19 mRNA 백신 접종 후 각각 살모넬라 티피뮤리움 및 SARS-CoV-2 바이러스 스파이크 S1 RBD에 대한 성숙한 중화 항체 반응을 나타냈다. 또한 염증 반응을 유발하는 기름인 프리스테인 주입 후 전신성 호반성 루푸스 자가면역 질환을 발병할 수 있다. 카실리는 이 새로운 발견이 암 체크포인트 억제제와 같은 면역치료제, 인간 박테리아 및 바이러스 백신 개발, 다양한 인간 질병의 모델링 등 인간 생체 내 실험에 새로운 길을 열었다고 설명했다. 또한 이 새로운 접근 방식이 면역학 및 미생물학 연구에서 비인간 영장류 사용을 대체할 수 있다는 낙관적인 전망을 내놓고 있다. 에스트로겐과 면역 체계에 대한 이전 연구가 부족했기 때문에 카실리 교수는 이번 발견이 해당 주제에 대한 추가 연구를 촉진하기를 기대하고 있다. 카실리 교수는 "THX 쥐는 에스트로겐 활동을 활용해 인간 줄기세포 및 면역세포 분화와 항체 반응을 지원함으로써 인간 면역 체계 연구, 인간 백신 개발 및 치료제 테스트를 위한 플랫폼을 제공한다"고 말했다. 연구팀은 현재 THX 쥐 모델을 사용하여 전신 및 국소 수준에서 SARS-CoV-2(COVID-19)에 대한 생체 내 인간 면역 반응, 인간 기억 B 림프구, 생성을 위한 핵 수용체 RORα 의존성, RORα 발현 및 조절 장애로 이어지는 사건을 조사하고 있다. 연구팀은 또한 인간 형질세포 생성을 매개하는 후성유전학 요인과 메커니즘을 탐구하고 있다. 형질세포는 박테리아, 바시리스 또는 암세포에 대한 항체를 초당 수천개씩 만드는 일종의 세포 공장이다.
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- IT/바이오
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세계 최초로 인간 면역체계 완전히 갖춘 쥐 모델 개발
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테슬라, 사이버트럭 2만3000여대 또 리콜⋯와이퍼∙짐칸 부품 결함 이유
- 테슬라가 와이퍼 등 일부 부품 결함을 이유로 전기 픽업트럭 '사이버트럭' 2만3000여대에 대해 리콜(회수∙무상수리)키로 했다. 25일(현지시간) 로이터통신 등 외신들에 따르면 테슬라는 앞유리 와이퍼와 짐칸 트림부품에 결함이 발견돼 사이버트럭을 리콜한다고 발표했다. 와이퍼 결함은 1만1688대, 짐칸 트림부품 결함은 1만1383대다. 미국 도로교통안전국(NHTSA)은 "테슬라의 사이버트럭 앞 유리창 와이퍼와 짐칸의 트림 부품에 결함이 발견됐다"면서 "일부 차량 앞 유리 와이퍼 모터 컨트롤러가 전기 과부하로 작동이 멈출 수 있으며 와이퍼가 작동하지 않으면 가시성이 저하돼 충돌 위험이 높아질 수 있다"고 지적했다. NHTSA는 또 짐칸 트림 부품과 관련해서는 "주행 중 풀리거나 떨어져 나갈 수 있다"며 "그럴 경우 다른 운전자들에게 위험을 초래해 부상이나 충돌 위험을 증가시킬 수 있다"고 설명했다. 리콜 대상은 작년부터 최근까지 인도된 사이버트럭 각각 1만1000대 등 모두 2만3000여대다. 이번 리콜은 사이버트럭이 지난해 11월 30일 처음 주문 고객에게 인도되기 시작한 이후 세 번째와 네 번째다. 테슬라는 앞서 지난 4월에는 가속 페달 패드 문제로 사이버트럭 약 4000대를 리콜한 바 있다. 지난 2월에는 경고등 계기판의 글자 크기가 규정보다 작은 문제를 시정하기 위해 모델S와 모델Y 등 219만대를 리콜했는데 이 리콜에도 사이버트럭이 포함됐다.
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- 산업
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테슬라, 사이버트럭 2만3000여대 또 리콜⋯와이퍼∙짐칸 부품 결함 이유
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[신소재 신기술(62)] '기적의 소재'로 만든 태양광 패널, 에너지 혁명 앞당긴다
- '기적의 소재'로 불리는 페로브스카이트 실리콘 소재로 태양광 패널의 효율을 30% 이상 높이는 신기록을 수립했다. 세계 최대 태양광 패널 제조업체인 중국 롱기(Longi)그린에너지기술(주)의 연구원들은 직렬형 페로브스카이트-실리콘 태양전지를 사용하여 34.6%의 전력 변환 효율을 달성했다고 인디펜던트가 보도했다. 이 새로운 기록은 또한 대부분의 상용 태양광 패널에서 볼 수 있는 표준 실리콘 태양전지의 기록보다 7% 이상 더 효율적이다. 페로브스카이트는 배터리부터 통신, 재생에너지에 이르기까지 모든 분야를 크게 향상시킬 수 있는 잠재력으로 인해 차세대 태양광 소재로 주목받고 있다. 현재의 실리콘 태양전지 패널이 물리적 한계에 도달함에 따라 연구자들은 이제 태양 에너지를 더 잘 활용할 수 있는 차세대 직렬 전지를 찾고 있는 것. 페로브스카이트 실리콘 전지의 이론적 효율 한계는 43%로 표준 실리콘 전지의 한계인 29%를 훨씬 초과한다. 페로브스카이트 태양전지는 용액 공정을 통해 저온에서 제조 가능해 생산 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한 짧은 시간 내에 실리콘 태양전지에 근접하는 효율성을 달성했으며, 이론적으로는 더 높은 효율을 달성할 수 있는 잠재력이 있다. 또한 유연하고 가벼운 특성으로 건물 외벽이나 창문, 휴대용 기기 등 다양한 분야에서 활용할 수 있다. 최신 페로브스카이트-실리콘 태양전지 기록은 지난 3년 동안 태양전지 효율성 부문에서 세계 기록을 16번이나 깬 롱기(Longi)의 일련의 혁신에 이은 것이다. 회사 측은 중국 상하이에서 열린 제17회 국제 태양광 발전 및 스마트 에너지 컨퍼런스(SNEC)에서 사우디 에너지 기업인 ACWA 파워(Power)와 협력해 글로벌 에너지를 변화시키기 위한 새로운 '랜드마크' 계약과 함께 이번 신기록을 발표했다. 인디펜던트는 롱기는 현재 이 기술을 상용화하는 과정에 있는 여러 회사 중 하나이지만 신기술에 대해 더 자세한 내용은 공개되지 않았다고 전했다. 롱기는 성명에서 "전자 수송층의 박막 증착 공정 최적화, 고효율 결함 패시베이션 재료 개발 및 사용, 고품질 계면 패시베이션 구조 설계를 통해 신기록을 달성했다"고 밝혔다. 페로브스카이트에 대한 또 다른 업체로 영국의 옥스포드 PV는 독일에 생산 시설을 설립해, 올해 페로브스카이트 기반 태양전지 제품을 첫 고객에게 전달할 수 있기를 기대하고 있다. 한편, 페로브스카이트는 수분과 열, 빛 등 외부 환경에 취약해 장기적인 안정성 확보가 필요하다는 단점이 있다. 또한 대부분의 페로브스카이트 태양전지는 납을 함유하고 있어 환경과 건강 문제를 야기할 수 있다. 게다가 대면적화 기술 개발 및 상용화가 아직 미흡한 단계에 있다. 과학자들은 페로브스카이트의 이러한 문제를 해결하기 위해 관련 연구를 활발히 진행하고 있다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(62)] '기적의 소재'로 만든 태양광 패널, 에너지 혁명 앞당긴다
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미국 EV스타트업 피스커, 재무구조 악화에 결국 파산신청
- 미국 전기자동차(EV) 스타트업 피스커가 18일(현지시간) 첫 EV를 내놓은 지 약 1년 만에 파산을 신청했다. 월스트리트저널 등 외신들에 따르면 피스커는 이날 재무구조 악화로 델라웨어 파산법원에 미연방파산법11조에 근거한 파산보호를 신청했다. 피스커는 유일한 EV제품인 스포트유틸리티차량(SUV) 오션의 생산을 수개월전부터 중단한 상태다. 법원에 제출한 파산보호 신청서에는 피스커의 자산은 5억~10억 달러이며 부채는 1억~5억 달러라고 기재돼 있다. 피스커는 신종코로나바이러스감염증(코로나19) 위기시 기업인수목적회사(SPAC) 붐을 이용해 아폴로 글로벌 매니지먼트가 지원하던 SPAC과 합병해 지난 2020년 뉴욕증시에 상장했다. EV업계는 전반적으로 판매둔화 역풍에 직면하고 있지만 피스커의 좌초는 스스로 자초한 측면이 크다. SUV 오션 생산은 예정대로 지난해에 이루어졌지만 당초 크루즈컨트롤 등 기본적인 기능이 없었다. 고객들에게 무선에 의한 소프트웨어 경신으로 다음해 약속한 기능을 제공하겠다고 밝혔다. 피스커는 소프트웨어 결함으로 수개월간 생산지연이 발생했고, 이후 실적전망을 자주 하향수정했다. 피스커는 올해 3월 '대형 자동차 메이커'와 투자나 공동 개발 제휴의 가능성을 협상하고 있다고 말했지만 최종적으로 합의에는 이르지는 못했다. 외신은 소식통을 인용해 피스커가 닛산 자동차와 협상 중이라고 보도했다. EV스타트업 중 피스커이외에 로즈타운 모터스, 프로테라 등도 파산에 몰리고 있다. 피스커는 덴마크 출신 자동차 디자이너 헨리크 피스커가 설립한 전기차 스타트업이다. 그는 애스턴 마틴, BMW 등의 다수 프리미엄 스포츠카 디자인에 관여해 명성을 얻었다. 이에 앞서 피스커는 지난 2월 실적 발표에서 매출이 2억7300만 달러(약 3600억 원)이며, 약 10억 달러(약 1조3000억 원) 규모의 채무를 지고 있다고 실적을 밝혔다. 이후 파산설이 나돌던 가운데 주요 자동차 제조업체와의 투자 유치 논의가 결렬됐다는 소식에 주가가 급락해 지난 3월 뉴욕증시에서 상장 폐지됐다. 피스커는 SUV 전기차 '오션'을 선보였으며 내년 중 좀 더 저렴한 크로스오버 모델 '피어'를 출시한다는 계획이었다. 하지만 피스커가 지난해 생산한 오션도 제동장치 문제와 차량 출입문 결함 등으로 규제당국이 조사에 나선 상태다. 오션은 지난해 1만대 이상이 생산됐지만 고객 인도량은 절반에 못 미쳤다.
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- IT/바이오
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미국 EV스타트업 피스커, 재무구조 악화에 결국 파산신청
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MIT 휴대용 손톱 스캐너 포인트체크, 암 환자 입원 50% 감소
- 매년 미국에서만 백만 명이 암 진단을 받아 화학요법 치료를 받는다. 암은 전 세계적으로 여전히 주요 사망 원인이며, 2020년에는 1000만 명이 사망했다. 미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 연구진이 암 치료를 개선하기 위한 한 가지 해결책을 찾아냈다. 암 환자가 백혈구 수를 추적할 수 있는 휴대용 모니터 포인트체크(PointCheck)를 개발했다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 보도에 따르면 포인트체크는 지문 스캐너와 유사한 것으로, 이를 활용함으로써 암 환자 입원을 50%를 줄일 수 있다. 휴대용 모니터를 개발한 기관은 MIT 류코랩(Leuko Labs)이다. 류코랩은 수 년 전 스페인 마드리드-MIT M+ 비전 컨소시엄(MIT linQ)에서 시작됐다. 류코랩은 연구자와 MIT 교수진을 연결함으로써 암 치료를 위한 솔루션을 개발하는 ‘의료 기업가 정신’ 육성을 목표로 하고 있다. 이에 따라 류코랩은 암 치료를 위한 프로젝트를 진행해 왔다. 백혈구 수를 모니터링하는 유일한 방법은 혈액 채취를 통한 것이지만 정기적인 검사가 필요해 불편하다. 암 환자는 대략 21일마다 화학 치료를 받는다. 그러나 화학 치료는 백혈구 수를 낮추고 감염에 대한 취약성을 높인다. 위험성이 높다는 의미다. 류코랩 창업자 카를로스 카스트로-곤잘레스는 “화학 치료를 받는 암 환자 6명 중 1명은 백혈구 수치가 매우 낮아져 감염 위험이 높아진다”라며 "불행히도 감염은 암 환자의 사망으로 이어질 수 있으며, 이는 암 자체보다는 치료 과정에서 발생한 것이기 때문에 더 불행한 것“이라고 지적했다. 화학 치료를 받는 암 환자에게 발생하는 많은 감염은 백혈구 수를 모니터링하는 것만으로도 예방할 수 있다. 그러나 현재는 치료 전후에 백혈구 수준을 정확하게 평가할 수 있는 시스템이 부족하다. 류코랩이 개발한 포인트체크는 환자가 백혈구 수를 자주 확인할 수 있도록 함으로써 화학 치료의 정확성을 높일 수 있는 비침습적 솔루션이다. 포인트체크는 손톱을 통해 백혈구 수를 확인한다. 이 시스템은 피부를 통해 관찰할 수 있고 소형 렌즈를 통과해 흐르는 백혈구 수를 계산할 수 있는 광학 장치다. 손톱 밑 부분의 모세혈관은 매우 좁고 피부에 가깝기 때문에 백혈구가 하나씩 통과해야 하므로 쉽게 감지할 수 있다고 한다. MIT는 이 장치가 정확한 백혈구 수치를 제공하지는 못하지만, 가장 일반적인 유형의 백혈구가 위험한 수준을 넘는지, 또는 그 미만인지를 측정할 수 있다고 밝혔다. 류코랩은 앞으로 이 시스템을 활용해 다른 혈액 성분 측정 기능도 추가한다는 계획이다. 그러나 우선 미 식품의약국(FDA) 승인 절차를 거쳐야 한다. 현재 포인트체크는 조사용 장치로 등록돼 있다. 류코랩은 지난 4년 동안 제품을 개발해 왔으며, 올해 FDA에 제출할 수 있는 연구 결과를 얻었다. 지금까지의 연구 결과는 충분한 가능성을 보여주었다. 사이언티픽 리포트에 발표된 연구에 따르면 포인트체크는 95% 정확도를 나타냈다. 임상 시험에서는 포인트체크의 활용 결과 많은 암 환자가 더 높은 용량의 화학 치료를 견딜 수 있다는 점이 드러났다. 이로써 암 치료를 받고 있는 전 세계 수백만 환자에게 긍정적인 영향을 미칠 수 있으리라는 기대다.
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- IT/바이오
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MIT 휴대용 손톱 스캐너 포인트체크, 암 환자 입원 50% 감소
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AI 통한 채용, 인간 선택보다 공평할까?
- 인공지능(AI) 혁명은 사람들의 직업은 물론 개인 삶 모두로 파고 들고 있다. 채용 역시 마찬가지다. 예술가들은 저작권 침해나 작업의 대체를 두려워한다. 기업과 경영진은 공급망 관리, 고객 서비스, 제품 개발, 인적자원(HR) 관리 등 다양한 분야에서 AI를 활용한 효율성 제고를 꾀하고 있다. 지금까지의 추세로 볼 때 거의 모든 사업 분야와 운영은 어떤 형태로든 AI를 도입해야 한다는 압박을 피할 수 없게 될 것이다. 그러나 AI의 본질과 그 결과물의 기반이 되는 데이터는 인간의 편견이 내재된다. 그렇다면 채용 및 고용에서 AI를 사용하는 것은 어떨까. 채용 분야에서는 이미 이력서 검토를 자동화하고 구직자의 비디오 인터뷰를 평가하기 위해 AI를 널리 도입하고 있다. 채용 분야의 AI는 인간의 편견을 없애고 의사 결정의 공정성과 일관성을 강화함으로써, 채용 과정의 객관성과 효율성을 약속한다. 과연 그럴까. 그러나 뉴질랜드 매시 대학교와 호주 퀸즐랜드 대학교 분석팀의 연구에 따르면 AI는 채용 과정에서 미묘하게, 때로는 노골적으로 편견을 심화시킬 수 있는 것으로 나타났다고 더컨버세이션이 전했다. 또한 HR 전문가의 참여는 이러한 역효과를 완화하기보다는 악화시킬 수 있다. 이는 사람이 AI를 관리할 수 있다는 믿음에 혼란을 가져온다. 인간의 편견 확대 채용에 AI를 사용하는 이유 중 하나는 더 객관적이고 일관성을 꾀하기 위함이다. 그러나 여러 연구에 따르면 AI 기술은 실제로 편향될 가능성이 매우 높다. 이는 AI가 훈련에 사용된 데이터 세트로 학습하기 때문이다. 데이터에 결함이 있으면 AI도 결과적으로 결함을 보인다. 그런데 데이터는 인간의 편견이 상당히 포함되며, AI를 지원하는 인간이 만든 알고리즘으로 인해 더욱 악화될 수 있다. 22명의 HR 전문가와의 인터뷰에서는 채용에서 두 가지 일반적인 편견이 확인된다. '고정관념 편향'과 '나와 비슷한 편향'이다. 고정관념 편향은 특정 그룹에 대한 고정관념(예컨대 같은 성별의 후보자 선호)의 영향을 받아 의사 결정이 이루어질 때 발생하며, 이는 성 불평등으로 이어진다. 나와 비슷한 편향은 채용 담당자가 자신과 비슷한 배경이나 관심사를 공유하는 후보자를 선호할 때 발생한다. 채용 과정의 공정성에 상당한 영향을 미칠 수 있는 이러한 편향은 과거 채용 데이터에 내재되어 AI 시스템을 훈련하는 데 사용된다. 이로 인해 편향된 AI가 발생하는 것이다. 따라서 과거 채용 관행이 특정 계층이나 인물을 선호했다면 AI도 계속 그렇게 할 것이다. AI 알고리즘도 이러한 편향을 완화하는 것이 어렵다. 이러한 편향의 지속성은 인간과 AI 주도 채용 과정 모두에서 공정성을 보장하기 위해 신중한 계획과 모니터링이 필요함을 강조한다. 인간의 지원 가능성 조사는 HR 전문가뿐만 아니라 17명의 AI 개발자도 인터뷰했다. 채용 편향을 완화하는 AI 채용 시스템을 개발하는 방법을 조사하고자 함이었다. 인터뷰를 바탕으로, 분석팀은 HR 전문가와 AI 프로그래머가 데이터 세트를 살펴보고 알고리즘을 개발하면서 정보를 교환하고 선입견에 의문을 제기하는 모델을 개발했다. 그러나 조사 결과에 따르면 이러한 모델을 구현하는 데는 어려움이 따른다. 이는 HR 전문가와 AI 개발자 간에 존재하는 교육적, 전문적, 인구통계적 차이 때문이다. 이러한 차이는 효과적인 의사소통, 협력, 심지어 서로에 대한 이해까지 방해한다. HR 전문가는 전통적으로 사람 관리와 조직 행동을 중시하는 반면, AI 개발자는 데이터 과학과 기술에 능숙하다. 이처럼 서로 다른 배경은 함께 일할 때 오해와 불일치로 이어질 수 있다. 이는 특히 자원이 제한적이고 전문가 네트워크가 다양하지 않은 소규모 국가에서 문제가 된다. HR과 AI 연결 기업과 HR 업계가 AI 기반 채용의 편향 문제를 해결하려면 몇 가지 변경 사항이 필요하다. 첫째, 정보 시스템 개발과 AI에 초점을 맞춘 HR 전문가를 위한 체계적인 교육 프로그램을 구현하는 것이 중요하다. 이 교육에서는 AI의 기본, AI 시스템의 편향 파악, 편향을 완화하기 위한 전략을 다루어야 한다. 또한 HR 전문가와 AI 개발자 간의 협업을 촉진하는 것도 중요하다. 기업은 HR 및 AI 전문가를 모두 포함하는 팀을 만들어야 한다. 이를 통해 의사소통 차이를 해소하고 팀을 조정할 수 있다. 나아가 문화적으로 관련성 있는 데이터 세트를 개발하는 것은 AI 시스템의 편견을 줄이는 데 필수다. HR 전문가와 AI 개발자는 AI 기반 채용 과정에 사용되는 데이터가 다양한 그룹을 대표하도록 협력해야 한다. 이를 통해 보다 공평한 채용을 기할 수 있다. 마지막으로, 국가는 채용에 AI를 사용하는 규정과 윤리 기준을 만들어야 한다. 조직은 AI 기반 의사 결정 과정에서 투명성과 책임감을 높이는 정책을 구현해야 한다. 이러한 단계를 거치면 HR 전문가와 AI 개발자의 강점을 모두 포괄하는 보다 공정한 채용 시스템을 만들 수 있다.
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- IT/바이오
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AI 통한 채용, 인간 선택보다 공평할까?
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미국, 자동차 연비 규제강화 기존안보다 크게 후퇴
- 미국 정부는 당초 제시한 자동차 연비 규제강화안에서 대폭 후퇴한 최종안을 발표했다. 10일(현지시간) 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 운수부 도로교통안전국(NHTSA)는 자동차업계의 강한 요구를 받아들여 ‘기업별 평균연비기준(CAFE)’ 최종안에서 2031년까지 승용차와 소형트럭은 갤런당 현행 39.1마일에서 약 50.4마일로 연비기준치를 상향조정했다. 이는 2026년 시점에서 의무화되고 있는 49마일을 약간 웃도는 정도에 불과하며 2032년까지 58마일로 정한 당초안보다 크게 후퇴했다. 기존안은 CAFE 기준치를 2027년부터 2032년까지 승용차는 매년 2%, 소형 트럭은 매년 4% 개선하는 내용을 담고 있었다. 소형 트럭은 2027년과 2028년이 개선 의무 없음, 2029년부터 2031년까지는 매년 2% 개선에 그쳤다. NHTSA가 당초안 발표시 기준 미달인 경우 2032년까지 5년간 140억 달러로 시산했던 업계에 부과되는 벌금 총액도 18억3000만 달러로 감소될 것으로 추산됐다. 당초안은 달성 불가능하고 벌금 부담으로 인해 자동차 가격의 극적인 상승을 가져올 것이라고 경고했던 자동차 업계는 이번 최종안을 환영했다. 11월 대통령 선거에서 재선을 목표로 하는 조 바이든 미국 대통령으로서도 당초안에 반발하던 업계와 노동조합의 지지를 얻기 위해 기준안을 재검토한 것으로 분석된다.
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- 산업
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미국, 자동차 연비 규제강화 기존안보다 크게 후퇴
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[신소재 신기술(47)] ETH 취리히, 그래핀 내 전자 소용돌이 최초 감지
- 스위스 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 연구팀이 최초로 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀에서 전자 소용돌이를 직접 검출하는 데 성공했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 14일(현지시간) 보도했다. 금속 와이어와 같은 일반적인 전기 도체를 배터리에 연결하면 도체 내의 전자는 배터리가 생성하는 전기장에 의해 가속된다. 전자는 이동하는 동안 전선의 불순물 원자 또는 결정 격자의 빈 공간과 자주 충돌해 운동 에너지의 일부를 격자 진동으로 변환한다. 이 과정에서 손실되는 에너지는 예를 들어 백열전구를 만질 때 느낄 수 있는 열로 변환된다. 격자 불순물과의 충돌은 자주 발생하지만 전자 간의 충돌은 훨씬 드물다. 그러나 벌집 모양 격자로 배열된 탄소 원자 단일층인 그래핀을 일반적인 철 또는 구리 와이어 대신 사용하면 상황이 달라진다. 그래핀에서 불순물 충돌은 드물고 전자 간 충돌이 주요 역할을 한다. 이 경우 전자는 점성 액체처럼 행동한다. 따라서 잘 알려진 흐름 현상인 소용돌이(와류)가 그래핀 층에서 발생해야 한다. ETH 취리히의 크리스티안 데겐(Christian Degen) 연구원은 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀의 전자 소용돌이를 처음으로 직접 감지하는 데 성공했다고 '사이언스(Science)' 저널에 보고했다. 고감도 양자 감지 현미경 데겐과 그의 동료 연구원들은 제작 과정에서 폭 1㎛(마이크로미터) 너비의 전도성 그래핀 스트립에 부착한 작은 원형 디스크에 형성된 소용돌이를 연구했다. 디스크의 직경은 1.2㎛에서 3㎛사이였다. 이론적 계산에 따르면 작은 디스크에서는 전자 소용돌이가 형성되지만 큰 디스크에서는 형성되지 않아야 한다. 소용돌이를 가시화하기 위해 연구팀은 그래핀 내부에 흐르는 전자가 생성하는 미세한 자기장을 측정했다. 이를 위해 연구팀은 다이아몬드 바늘 끝에 질소-공동 센터(Nitrogen-vacancy center, NV 센터)가 내장된 양자 자기장 센서를 사용했다. 원자 결함인 NV 센터는 외부 자기장에 따라 에너지 레벨이 변하는 양자 물체처럼 작동한다. 레이저 빔과 마이크로웨이브 펄스를 사용하면 센터의 양자 상태를 자기장에 최대 감도를 갖도록 준비할 수 있다. 연구원들은 레이저를 사용해 양자 상태를 판독함으로써 이러한 자기장의 세기를 매우 정확하게 측정할 수 있었다. 데겐 연구팀의 박사 과정 학생이었던 마리우스 팜은 "다이아몬드 바늘의 크기가 작고 그래핀 층과의 거리가 약 70나노미터에 불과하기 때문에 100나노미터 미만의 해상도로 전자 전류를 볼 수 있었다"고 말했다. 이 분해능은 소용돌이를 관찰하기에 충분하다. 소용돌이 흐름 방향 반전 관찰 연구팀은 측정에서 더 작은 디스크에서 예상되는 소용돌이의 특징적인 징후, 즉 흐름 방향의 반전을 관찰했다. 일반(확산) 전자 수송에서는 스트립과 디스크의 전자가 같은 방향으로 흐르지만, 소용돌이의 경우 디스크 내부의 흐름 방향이 반전된다. 계산에서 예측한 대로 더 큰 디스크에서는 소용돌이가 관찰되지 않았다. 팜은 "매우 민감한 센서와 높은 공간 분해능 덕분에 그래핀을 냉각할 필요도 없었고 상온에서 실험을 수행할 수 있었다"고 말했다. 또한, 연구팀은 전자 와류뿐만 아니라 정공 캐리어에 의해 형성된 와류도 감지했다. 그래핀 아래에서 전압을 가함으로써, 연구원들은 전류 흐름이 더 이상 전자가 아닌 정공이라고도 하는 누락된 전자에 의해 전달되도록 자유 전자의 수를 변경했다. 전자와 정공이 모두 작고 균형 잡힌 농도가 있는 전하 중립점에서만 와류가 완전히 사라졌다. 팜은 "현재 전자 소용돌이의 탐지는 기초 연구이며 아직 미해결 과제가 많이 남아 있다"고 말했다. 연구팀은 전자와 그래핀의 경계면과의 충돌이 흐름 패턴에 어떤 영향을 미치는지, 더 작은 구조에서 어떤 효과가 발생하는지 추가 연구를 진행할 계획이다. 출처: Marius L. Palm 외, '상온에서 그래핀의 전류 소용돌이 관찰', Science (2024). DOI: 10.1126/science.adj2167
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