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2025-04-12 (토)

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[신소재 신기술(167)] 빛으로 유방암만 골라 제거…부작용 줄인 '스마트 폭탄' 美서 개발

미국 과학자들이 빛을 이용해 공격적인 유방암 세포만 선택적으로 파괴하는 신개념 치료법을 개발했다. 피부나 정상 장기에는 거의 영향을 주지 않아 기존 광역학 치료보다 부작용이 크게 줄어든 점이 특징이다. 미시간주립대학교(MSU)와 캘리포니아대학교 리버사이드(UC 리버사이드) 공동연구팀은 최근 암세포에 선택적으로 흡수되고, 빛에 반응해 세포를 파괴하는 '사이아닌-카보레인 염(cyanine-carborane salt)' 계열의 차세대 광역학 치료제 후보를 개발했다고 사이테크데일리가 보도했다. 사이아닌 카보레인 염은 빛에 반응하고 암세포에 선택적으로 흡수되는 새로운 화합물이다. 연구 결과는 독일 화학회 국제학술지 '앙게반테 케미 인터내셔널 에디션(Angewandte Chemie International Edition)'에 게재됐다. 이번 연구는 생화학자 소피아 런트(Sophia Lunt) 교수와 화학공학자 리처드 런트(Richard Lunt) 교수 부부 연구진이 주도했으며, UC 리버사이드의 화학자 빈센트 라발로(Vincent Lavallo) 교수와 협력해 진행됐다. 이들이 개발한 신소재는 기존 광역학 치료(PDT, photodynamic therapy)의 한계를 극복한 것이 핵심이다. PDT는 암세포 내에 축적된 광민감성 물질을 빛으로 활성화해 암세포를 파괴하는 방식이다. 그러나 기존 승인된 치료물질은 체내에 오래 남아 일상생활에 불편을 주며, 햇빛 노출 시 피부 화상을 유발하는 부작용도 있었다. 연구진은 이 같은 문제를 해결하기 위해, 근적외선에 반응하면서도 암세포에만 선택적으로 흡수되는 사이아닌-카보레인 염을 설계했다. 근적외선은 눈에는 보이지 않지만 인체 조직을 깊이 통과할 수 있어, 피부나 장기 깊숙한 암세포까지 타격이 가능하다. MSU 박사후연구원 힐리아나 메데이로스(Hyllana Medeiros)는 "전통적 광역학 치료를 받은 환자는 치료 후 수개월간 햇빛을 피해야 하는 부담이 있었지만, 새 물질은 부작용이 대폭 줄어들어 환자의 삶의 질 향상에 기여할 수 있다"고 설명했다. 광역학 치료(PDT)는 광민감제(빛에 반응하는 약물)를 주입하고, 특정 파장 빛을 쬐어 암세포만 선택적으로 파괴하는 치료 방식이다. 실제 이번 연구에서 해당 물질을 적용한 생쥐의 전이성 유방암 종양은 효과적으로 제거됐으며, 정상 세포에는 거의 영향을 주지 않았다. 이 같은 정밀 타격성 덕분에 '스마트 폭탄(smart bomb)'이라는 별칭도 붙었다. 연구 제1저자인 아미르 로샨자데(Amir Roshanzadeh) 박사과정생은 "이번 기술은 전이성 유방암뿐 아니라 향후 다양한 암종에도 확장 가능성이 있다"며 "정밀 약물전달 플랫폼으로의 발전도 기대된다"고 말했다. 리처드 런트 교수는 "이 같은 성과는 암생물학, 화학, 소재공학 등 서로 다른 분야의 과학자들이 협업할 때 가능하다"며 "학제간 융합연구가 미래 의학 혁신의 열쇠"라고 강조했다.
- IT/바이오
2025-04-09 18:35:00
[먹을까? 말까?(97)] "검은콩·블루베리, 미세플라스틱 해독 효과"⋯짙은 색 과일·채소 주목

미세플라스틱이 인체에 미치는 유해성을 줄이는데 특정 식품이 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 중국 과학자들이 주도한 국제 연구팀은 최근 발표한 논문에서 블루베리나 흑미, 검은콩 등 짙은 색을 띠는 채소와 과일이 미세플라스틱에 의한 세포 손상을 완화할 수 있다고 밝혔다. 해당 내용에 대해서는 영국 일간지 데일리메일이 7일(현지시간) 온라인판에 게재했다. 연구팀은 '안토시아닌(anthocyanin)'이라는 천연 항산화 물질을 주목했다. 블루베리, 블랙베리, 검은콩, 자색고구마, 흑미, 석류, 적포도 등에 풍부한 안토시아닌은 직물의 짙은 자색, 붉은색, 남색 등을 만들어내는 수용성 색소로, 인체내 활성산소를 제거하는 항산화 작용을 한다. 이번 연구는 총 89편의 기존 논문을 종합 검토한 문헌 리뷰 형태로, 미국 학술지 'Journal of Pharmaceutical Analysis(약물분석저널)'에 게재됐다. 미세플라스틱, 호르몬 교란부터 불임까지 유발 미세플라스틱은 식품, 물, 의류, 생활용품 등에 널리 퍼져 있으며, 이미 대부분의 인체 내에 축적되어 있다는 연구 결과들이 나오고 있다. 이 물질은 체내에 들어오면 세포 속으로 침투해 DNA 손상, 호르몬 불균형, 염증 반응을 유발하고, 그 결과 대사 장애, 심혈관 질환, 심지어 생식 능력 저하로까지 이어질 수 있다. 미세플라스틱은 특히 산화 스트레스(oxidative stress)를 유발하는 주범으로 지목된다. 이는 활성산소가 과다하게 생성되어 세포를 손상시키는 현상으로, 만성 염증과 노화, 암, 심장병 등 각종 질환과 관련이 깊다. '짙은 색일수록 항산화 성분 높아' 연구팀은 실섬실 실험과ㅑ 동물 실험을 중심으로 안토시아닌이 미세플라스틱이 유발하는 세포 손상을 어떻게 완화하는 지 검토했다. 예를 들어, 한 실험에서는 검은콩과 흑미에 많은 '시아니딘 3-글루코사이드(Cyanidin-3-glucoside, C3G)'라는 성분을 쥐에게 투여한 결과, 정자 수가 증가하고 고환 조직 손상이 완화된 것으로 나타났다. 또한 석류와 붉은 사과에 풍부한 '시아니딘 3, 5디글루코사이드(Cyanidin-3,5-diglucoside)'는 실험실에서 남성호르몬 생성세포에 작용해, 미세플라스틱 유사 물질로 유발된 산화 스트레스를 줄이고 테스토스테론 분비를 회복시켰다. 여성 생식 건강에 긍정적 영향을 미쳤다는 동물 실험 및 세포 실험 결과도 함께 인용됐다. 블루베리 하루 1컵 섭취 권장 다만 이번 연구는 대부분 동물이나 세포를 대상으로 한 기초 연구로, 사람에게도 동일한 효과가 나타나는 지 확인하기 위해서는 추가 임상 연구가 필요하다는 점을 연구진은 명확히 했다. 안토시아닌의 구체적인 일일 섭취 권장량은 명시되지 않았지만, 기존 연구에서는 약 50mg 즉 블루베리 한 컵 분량이 유익한 수준으로 제시됐다. 미국 통계에 따르면, 현재 평균적인 식단에서 섭취하는 안토시아닌의 양은 이에 미치지 못하는 것으로 분석된다. 이에 전문가들은 블루베리, 크랜베리, 자색 양배추, 붉은 포도, 아사이베리 등 자색·남색·적색 식품을 식단에 꾸준히 포함시킬 것을 권장하고 있다. 미세플라스틱 노출 줄이기 위한 실천법도 병행해야 전문가들은 안토시아닌 섭취 외에도 플라스틱 포장 식품 구입 최소화, 전자레인지용 플라스틱 용기 사용 금지, 일회용 플라스틱 도구 사용 자제, 플라스틱 도마나 조리기구의 대체 사용 등을 통해 미세플라스틱 노출 자체를 줄이는 것이 중요하다고 조언한다. 연구에 참여하지 않은 미국 통합의학 전문의 앙젤로 팔코네 박사는 "과일과 채소의 색이 짙고 선명할수록 안토시아닌 함량이 높은 경향이 있다"며, "딸기류는 물론, 자색 옥수수, 흑미, 붉은 고구마도 우수한 공급원"이라고 덧붙였다.
- 생활경제
2025-04-09 11:33:00
우주 파편, 위기인가? ESA "1cm 이상 파편 120만개 넘어"

지구 저궤도에 1cm 이상의 파편이 무려 120만개가 떠도는 것으로 나타났다. 유럽우주국(ESA)은 4월 1일(현지시간) 제9차 유럽 우주 파편 콘퍼런스에서 다큐멘터리 '우주 파편: 위기인가?'를 공개하며 우주 환경의 심각성을 경고했다. 현재 지구 저궤도에는 약 4만 개의 우주 물체가 추적되고 있으며, 이 중 1cm 이상 파편은 120만 개 이상으로 추정된다. 충돌 위험은 급증하고 있으며, 일부 고도대에서는 파편 밀도가 실제 운용 위성과 맞먹는 수준이다. ESA는 파편 증가를 막기 위해 위성 임무 종료 후 궤도 이탈 조치를 강화하고, 적극적인 파편 제거 조치가 필요하다고 밝혔다. [미니해설] "120백만 개의 파편, 충돌은 시간문제" 유럽우주국이 본 우주 쓰레기 위기 4월 1일, 독일 다름슈타트에서 열린 제9차 유럽 우주 파편 콘퍼런스에서 유럽우주국(ESA)은 단편 다큐멘터리 '우주 파편: 위기인가?( Space Debris: Is it a Crisis?)'를 공개하며, 우주 환경의 지속 가능성에 대한 심각한 우려를 표명했다. ESA는 2025년판 '우주 환경 보고서'를 통해 우주 파편의 급증 추세와 충돌 가능성, 그리고 대응책에 대해 상세히 설명했다. 우주는 더 이상 무한하지 않다 ESA는 지구 저궤도를 "유한한 자원"으로 규정했다. 보고서에 따르면, 현재 우주에서 추적 가능한 물체는 약 4만 개에 달하며, 이 중 실제 운영 중인 위성은 약 1만 1000개다. 그러나 1cm 이상 크기의 파편은 120만 개, 10cm 이상은 5만 개 이상으로 추정된다. 이는 충돌 시 위성을 치명적으로 파괴할 수 있는 수준이다. 더 혼잡해진 지구 저궤도 특히 통신 위성들이 밀집해 있는 550km 고도에서는 실제 위성과 동일한 규모의 파편이 존재해, 충돌 가능성이 실질적인 위협으로 부상하고 있다. ESA의 파편 모델링 도구인 MASTER에 따르면 고도 약 550km의 저지구 궤도 범위에서는 현재 활성 위성의 수와 동일한 규모의 파편이 충돌 위협을 가하고 있는 것으로 나타났다. ESA는 이를 '케슬러 증후군(Kessler Syndrome)'으로 경고했다. 케슬러 증후군은 우주 파편 간의 연쇄 충돌이 발생해 특정 고도가 아예 쓸 수 없게 되는 상황을 뜻한다. 2024년, 파편 3천개 추가⋯폭발·충돌 여전히 발생 2024년 한 해 동안만도 여러 건의 주요 파편화(fragmentation) 사건이 발생했으며, 이로 인해 추적 대상 우주 파편이 3000개 이상 추가됐다. ESA는 이러한 상황을 막기 위해 위성과 로켓이 임무 종료 후 남은 연료 및 배터리를 사전에 제거하는 '수동화(passivation)' 조치가 필수라고 강조했다. 재진입 추세는 긍정적, 하지만 해결책은 아니다 다행히 최근 몇 년간 위성 및 로켓의 재진입 횟수는 증가하고 있다. 2024년에는 하루 평균 3건 이상으로, 사상 처음으로 통제된 재진입이 비통제 재진입을 넘어섰다. ESA는 특히 상업 부문에서 파편 저감 지침 준수율이 높아지고 있다고 평가했다. 기존에는 임무 종료 후 25년 이내 궤도 이탈이 기준이었으나, ESA는 2023년부터 자체적으로 5년 이내 이탈 기준을 도입했다. 현재 이 5년 기준에 부합하는 사례는 80%를 넘고 있으며, 국제 기준으로도 확산이 기대된다. 앞으로 몇 년 동안 재진입에 계속 영향을 미칠 수 있는 또다른 요인은 현재 태양 주기의 정점으로 인해 발생한 높은 수준의 태양 활동이다. 이 강렬한 우주 날씨 현상인 태양 활동은 종종 대기 저항을 증가시켜 재진입 시간을 가속화한다. 그러나, 제거 없이 충돌 막을 수는 없다 ESA는 보고서를 통해 "신규 발사가 없더라도, 기존 파편의 충돌·폭발로 인한 추가 파편 발생 속도가 자연 대기권 재진입보다 빠르다"며, 우주 쓰레기 자체를 적극 제거하는 '적극적 파편 제거(ADR, Active Debris Removal)' 없이는 상황을 통제할 수 없다고 강조했다. 현재 태양 활동이 활발해 대기 저항이 증가하면서 위성의 궤도 이탈과 재진입 속도가 다소 빨라진 측면도 있다. 하지만 이는 일시적인 외부 요인일 뿐, 장기적인 해결책이 될 수 없다는 것이 ESA의 판단이다. 위기는 이미 시작됐다 인간의 우주 에 대한 미래의 열망은 달 탐사와 화성 탐사 등으로 향하고 있다. 인간 우주 탐험가가 통과하기에 안전한 저궤도를 유지하는 것 외에도 지구와 달 사이의 공간인 지구-달 공간을 깨끗하게 유지하는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 지구-달 사이는 강력한 중력과 두꺼운 대기가 없어 궤도에서 점차적으로 잔해물을 제거할 수 없기 때문에 깨끗한 상태를 유지하는 것이 중요하다. ESA는 "지금 우리가 내리는 선택이 미래 세대의 우주 이용 가능성에 직접적인 영향을 줄 것"이라며, 단순한 기술 문제가 아닌 '우주 환경 윤리'의 문제임을 강조했다. 보고서는 민간 기업, 정부, 국제기구가 협력해 새로운 파편 저감 조치를 시행하고, 기술적·정책적 대응을 병행해야 한다고 제언했다.
- ESGC
2025-04-02 13:35:00
[먹을까? 말까? (95)] 사무실 커피 머신 커피, 심혈관 건강에 악영향 줄 수 있어

스웨덴 과학자들의 연구 결과, 사무실 커피 머신에서 추출한 커피가 심혈관 건강에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 있는 것으로 나타났다. 스웨덴 웁살라대학(Uppsala University)과 찰머스공과대학(Chalmers University of Technology) 연구팀이 진행한 연구에 따르면, 사무실 커피 머신으로 추출한 커피에서 LDL 콜레스테롤(저밀도 지단백 콜레스테롤)을 높이는 성분인 '카페스톨(cafestol)'과 '카웨올(kahweol)'이 상대적으로 높은 농도로 검출됐다. 해당 연구에 대해서는 과학 전문매체 사이테크 데일리와 미국 일간지 폭스뉴스가 심층 보도했다. 커피 머신과 추출 방법에 따라 카페스톨과 카웨올과 같은 유해한 디테르펜의 양이 크게 달라질 수 있으며, 커피를 자주 마시는 사람은 자신도 모르게 LDL 콜레스테롤 수치가 높아질 수 있다. 끓인 커피에는 콜레스테롤을 높이는 디테르펜인 카페스톨과 카웨올이 많이 들어 있다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다. 반면 종이 필터를 사용하는 드립 필터 커피 메이커는 이들 물질을 매우 효과적으로 제거한다. 연구진은 스웨덴 내 다양한 직장에 설치된 14종의 사무실용 커피 머신에서 추출한 커피와 종이 필터 또는 프렌치 프레스 방식으로 추출한 일반 커피의 성분을 비교 분석했다. 사용된 커피는 5가지 일반 브랜드의 분쇄 커피였다. 그 결과, 일반적인 종이 필터를 사용하는 가정용 드립 방식에 비해 대부분의 사무실 커피 머신이 필터링 성능이 떨어져 LDL 콜레스테롤을 높이는 유해 성분이 다량 검출된 것으로 확인됐다. 머신 종류에 따라 성분 농도 차이 커 이번 연구에서 가장 일반적인 커피 머신 유형인 브루잉 머신은 디테르펜 농도가 가장 높은 커피를 생산했다. 연구진은 페큘레이터 커피, 에스프레소, 프렌치 프레스 커피, 끓인 커피, 패브릭 필터를 통해 부은 끓인 커피를 비교 분석했다. 끓인 커피에는 한 잔당 가장 높은 수준의 디테르펜이 함유되어 있었다. 일부 에스프레소 샘플에도 높은 수치가 포함되어 있었지만, 그 수치는 큰 편차를 보였다. 연구 책임자인 데이비드 이그만(David Iggman) 박사는 "커피 추출 과정에서 필터링이 콜레스테롤 수치를 높이는 물질의 함량을 결정하는 핵심 요소"라며 "모든 커피 머신이 이러한 성분을 제대로 걸러내지는 못했다"고 밝혔다. 특히 머신 종류에 따라 성분 농도 차이가 크게 나타났으며, 같은 머신에서도 시기에 따라 농도 변화가 있었다고 덧붙였다. 연구팀은 커피 머신의 필터 청소 방식도 성분 농도에 영향을 줄 수 있다고 지적했다. 금속 필터를 반복적으로 청소하면 필터의 구멍이 마모되어 유해 성분 제거 능력이 떨어질 수 있다는 설명이다. 필터링 잘 된 '드립 커피'가 최선의 선택 이그먼 박사는 "대부분의 커피 샘플에는 커피를 마신 사람들의 LDL 콜레스테롤 수치와 향후 심혈관 질환 위험에 영향을 미칠 수 있는 수치가 포함되어 있었다. 매일 많은 양의 커피를 섭취하는 사람들에게는 가급적 필터링이 잘된 드립 방식의 커피를 마시는 것이 바람직하다"며 "이번 연구로 인해 커피 섭취 습관과 심혈관 건강과의 연관성에 대한 관심이 높아지기를 기대한다"고 강조했다. 이번 연구는 국제 학술지 '영양, 대사 및 심혈관 질환(Nutrition, Metabolism & Cardiovascular Diseases)'에 게재됐다. ◇ 참고 문헌: 『사무실 커피 머신과 기존 부루잉 방법의 카페스톨(Cafestol) 및 카웨올(kahweol) 농도 비교Cafestol and kahweol concentrations in workplace machine coffee compared with conventional brewing methods』 Erik Orrje, Rikard Fristedt, Fredrik Rosqvist, Rikard Landberg and David Iggman, 2025년 2월 20일, 학술지 "영양, 대사 및 심혈관 질환(Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases)". DOI: 10.1016/j.numecd.2025.103933
- 생활경제
2025-03-31 10:05:00
[우주의 속삭임(108)] 화성에서 긴 탄소 분자 사슬 발견, 고대 생명체 존재 가능성 시사

화성에서 최대 12개의 탄소 원자로 이루어진 사슬이 고대 호수 바닥으로 추정되는 지역에서 발견되어, 고대 생명체 존재 가능성을 더욱 높이고 있다. NASA의 큐리오시티 로버에 탑재된 샘플링 장비가 이번 발견을 이끌었으며, 국제 연구팀이 지구 실험실에서 결과를 검증했다고 과학 전문매체 사이언스 얼럿이 25일(현지시간) 보도했다. 이번 연구는 프랑스 국립과학연구센터(CNRS)의 분석화학자 카롤린 프라이시네(Caroline Freissinet) 박사가 주도했다. 발견된 탄소 화합물 자체는 비생물학적 과정을 통해 생성되었을 가능성도 있지만, 수십억 년 전에 형성되었을 수 있는 긴 유기 분자를 화성 표면에서 식별할 수 있는 로버의 능력을 입증한다. 프라이시네 박사는 인터뷰에서 "깨지기 쉬운 선형 분자가 형성된 지 37억 년이 지난 후에도 화성 표면에 여전히 존재한다는 사실은 새로운 가능성을 제시한다. 수십억 년 전 지구에 생명체가 나타났을 때 화성에 생명체가 존재했다면, 오늘날에도 그 고대 생명체의 화학적 흔적을 발견할 수 있을 것이다"라고 설명했다. 화성 탐사선 큐리오시티의 주요 목표는 화성에 생명체가 존재했는지, 혹은 존재 가능성이 있었는지를 알려줄 단서를 수집하는 것이다. 게일 크레이터(분화구)의 퇴적암을 탐사하는 동안 큐리오시티는 염소 및 황 함유 유기 화합물과 질산염 등 다양한 흥미로운 퇴적물을 발견했으며, 이는 고대 암석에서 더 복잡한 생명체 지표가 발견될 수 있다는 가능성을 시사한다. 연구진은 컴벌랜드(Cumberland)라는 이암(머드스톤) 퇴적물에서 채취한 광물 샘플을 분석하기 위해 화학적 증강제를 사용하는 실험 절차를 이용했다. 실험 조건은 기체 크로마토그래피-질량 분석법을 위해 온도를 약 850°C(1,562°F)까지 올릴 때 연소 위험을 제한하기 위해 분자 산소를 제거하는 방식이었다. 분석 결과, 현재까지 화성에서 발견된 가장 긴 탄소 사슬 중 일부인 데케인(C10H22), 운데케인(C11H24), 도데케인(C12H26) 형태의 포화 탄화수소 사슬이 미량 검출됐다. 연구진은 실험실 조건에서 다양한 분석 실험을 수행하여, 샘플에 함께 존재했던 벤조산을 포함한 다른 유기 화합물로부터 화성과 유사한 광물 조건이 어떻게 탄소 사슬을 생성할 수 있는지 밝혔다. 어떤 경우든, 샘플 분석과 실험실 연구 모두 화성 머드스톤에 상당한 길이의 탄소 분자 사슬이 존재함을 강력하게 시사한다. 프라이시네 박사는 "검출된 분자는 10개, 11개, 12개의 선형 탄소 사슬로, 알케인 또는 탄화수소로 알려져 있다"며, "이는 최대 6개의 탄소로 구성된 원형 고리인 방향족 분자를 검출한 이전 결과와는 상당히 다르다. 원형 고리는 선형 분자보다 더 안정적이다"라고 덧붙였다. 만약 이 화합물이 실제로 암석에 존재했다면, 생명체의 도움 없이 수소와 일산화탄소와 같은 더 간단한 분자로부터 '생성'되었을 가능성이 있다. 그러나 생물학적 징후일 수 있는 더 복잡한 화합물의 분해를 포함한 다른 가능성을 고려해 볼 수도 있다. 예를 들어, 우리 몸에는 퇴적암에 보존될 수 있는 종류의 카르복실산이 풍부하게 존재한다. 연구진은 "비록 비생물학적 과정이 이러한 산을 형성할 수 있지만, 이들은 지구 및 어쩌면 화성의 보편적인 생화학적 산물로 간주된다"고 말했다. 이 연구는 미국 국립과학원 회보(PNAS)에 게재됐다.
- 포커스온
2025-03-26 09:32:00
[기후의 역습(127)] 마지막 빙하기 이후 해수면은 얼마나 상승했을까?

지구 온난화로 극지방 빙하가 녹아내려 해수면 상승 경고가 이어지는 가운데, 과학자들이 마지막 빙하기 이후 해수면이 얼마나 상승했을지 주목하고 있다. 지층에 새겨진 과거의 기록을 바탕으로 현재와 미래를 대비할 수 있기 때문이다. 끊임없이 변화하는 지구의 역동적인 힘은 수천년에 걸쳐 격렬하고 점진적인 방식으로 지각 변동, 균열, 재형성을 반복해왔다. 빙하는 사라지고 나타났으며, 해수면 상승과 저하는 육지를 삼켰다가 다시 드러내기를 반복했다. 이러한 과정 속에서 해수면은 상승과 하락을 거듭하며 해안선을 형성하고 때로는 광대한 영역을 수몰시키며 지층 속에 고유의 기록을 남겼다. 네덜란드 공동 연구팀은 최근 국제 학술지 '네이처'를 통해 약 1만 1700년 전 홀로세 초기 해수면 상승에 대한 드물고 상세한 분석 결과를 제시했다. 네덜란드 선박을 위한 광학 시스템 델테어즈(Deltares), 위트레흐트 대학교(Utrecht University), 네덜란드 왕립 해양 연구소(NIOZ)의 연구진이 주도한 이 연구는 과거 빙상의 놀라운 융해 속도를 밝히고, 현대 기후 위기와 섬뜩한 유사점을 제시하고 있다. 해당 연구에 대해서는 어스 닷컴이 보도했다. 북해, 해수면 상승으로 육지 수몰 한때 북해는 바다가 아닌 광활하고 거주 가능한 땅이었다. 그곳에는 강, 숲, 초기 인류 정착지가 있었다. 현재 북해 해저에 잠겨 퇴적층 속에 보존된 도거랜드(Doggerland)는 과거 해수면 상승으로 인해 수몰된 것으로 알려져 왔으나, 정확히 얼마나 빠른 속도로, 해수면이 얼마나 많이 상승했는지는 불확실했다. 연구팀은 해저에서 채취한 고대 이탄층과 시추공 샘플을 분석하여 놀라운 정밀도로 해수면 변화를 재구성했다. 연구 결과에 따르면 해수면은 꾸준히 상승한 것이 아니라, 특히 두 차례의 급격한 상승을 통해 극적인 방식으로 지형을 변화시켰다. 끊임없이 변화하는 지구 마지막 빙하기의 종말은 전 지구적 변화를 촉발했다. 기온이 상승하면서 북미와 유럽을 덮었던 거대한 빙하가 녹기 시작했다. 이 융해수는 일부는 천천히 바다로 흘러들어갔지만, 때로는 막대한 양이 한꺼번에 방출되기도 했다. 이번 연구에서는 약 1만300년과 8300년에 두 차례의 주요 급격한 해수면 상승이 있었음을 확인했다. 이 기간 동안 해수면은 100년 당 1m가 넘는 속도로 상승했는데, 이는 미래 최악의 시나리오 예측과 유사한 수준이다. 해수면의 이러한 급격한 상승의 한 가지 원인은 북미의 거대한 빙하호였던 아가사-오자브웨이 호수의 갑작스런 방류 사건이었다. 빙하 댐이 붕괴되면서 엄청난 양의 담수가 바다로 쏟어져 들어갔다. 이는 역사상 가장 빠른 해수면 상승 중 하나로 기록됐다. 이는 해안선을 재편하고, 정착지를 수몰시키며, 정착민이 다른 지역으로 이주할 수 밖에 없는 상황을 만들었다. 고대 해수면 상승 지도 작성 고대 해수면을 재구성하는 것은 쉬운 일이 아니다. 연구팀은 북해에서 88개의 해수면 데이터 포인트를 수집하고, 빙상 무게 감소 후 지반이 천천히 융기하는 현상인 빙하성 동위 평형 조정 효과를 제거했다. 그 결과 얼마나 많은 물이 바다로 흘러들어갔고, 얼마나 빠르게 이 과정이 진행되었는지에 대한 훨씬 더 명확한 그림을 얻을 수 있었다. 1만1000년전부터 3000년 전 사이의 해수면 상승에 대한 이전 추정치는 32m에서 55m사이였다. 이번 연구는 이전 추정치를 수정해 총 상승폭을 38m로 좁혔다. 이 업데이트된 수치는 지구 기후 시스템이 급격한 온난화에 어떻게 반응하는지에 대한 중요한 통찰력을 제공한다. 또 하나의 중요한 발견은 해수가 따뜻해지면서 팽창하는 열팽창 효과의 역할이었다. 지배적인 요인은 아니었지만, 이 과정은 여전히 전체 해수면 상승에 기여한다. 도거랜드, 수중 유적지로 변모 도거랜드는 불과 수천 년 만에 정착민이 번성했던 환경에서 수중 유적으로 변모했다. 숲은 사라지고, 강은 바다와 합쳐졌다. 전체 공동체가 파괴되거나 이주했다. 홀로세 초기 해수면 상승의 최고 속도는 연간 거의 9mm에 달했는데, 이는 현대 기후 예측을 주시하는 사람들에게 우려스러운 수치이다. 그린란드와 남극 대륙의 빙상은 이미 빠른 속도로 녹고 있다. 해수면은 상승하고 있으며, 과거 급격한 변화를 일으켰던 조건들이 또다시 나타나고 있다. 해수면 상승에 대한 과거로부터의 경고 델테어즈의 지질학자이자 이 연구의 주 저자인 마르크 히즈마 박사는 이번 연구 결과의 중요성에 대해 "이번 획기적인 연구를 통해 우리는 마지막 빙하기 이후 해수면 상승에 대한 더 나은 이해를 향한 중요한 발걸음을 내딛었다"고 말했다. 그는 "북해 지역의 상세한 데이터를 활용함으로써 우리는 빙상, 기후, 해수면 사이의 복잡한 상호 작용을 더 잘 풀어나갈 수 있다. 이는 과학자와 정책 입안자 모두에게 통찰력을 제공하여 현재 기후 변화의 영향에 더 잘 대비할 수 있도록 돕는다"고 덧붙였다. 기후 변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 현재 추세가 지속된다면 2300년까지 해수면이 수 미터 상승할 수 있다고 경고했다. 일부 예측에서는 100년당 1m 이상 상승할 수 있다고 제시하는데, 이는 마지막 빙하기 이후 고대 세계가 경험했던 수준과 비슷하다. 고대 세계와의 가장 큰 차이점은 오늘날의 해안선에는 도시, 산업 시설, 그리고 수십억 명의 사람들이 거주하고 있다는 것이다. 그로 인한 위험 부담은 훨씬 더 크다. 도거랜드가 주는 교훈 현대 위성은 놀라운 정확도로 해수면 상승을 추적할 수 있다. 그러나 우리의 모든 기술에도 불구하고 지구 자체에 저장된 심층적인 기록을 대체할 수는 없다. 해저에는 인간의 기록 보관소와는 비교할 수 없는 기억, 즉 기후, 빙하, 물에 대한 오랜 역사가 담겨 있다. 도거랜드에서 얻은 데이터는 단순한 숫자와 그래프 그 이상이다. 더 이상 존재하지 않는 세계로부터의 메시지이다. 그것은 빙하가 너무 빨리 녹고, 해수면 상승이 통제되지 않고, 지구가 방해물을 거의 고려하지 않고 스스로를 재형성할 때 어떤 일이 일어나는지를 알려준다. 이 연구는 과거에 대한 것일 뿐만 아니라, 우리의 미래를 엿볼 수 있는 기회를 제공한다. 과거에 일어났던 일은 다시 일어날 수 있다. 유일한 차이점은 우리가 그 메시지에 귀를 기울일 것인지 여부이다.
- ESGC
2025-03-24 11:38:00
[신소재 신기술(162)] 국내 연구진, 박테리아 이용한 친환경 플라스틱 생산 기술 개발

국내 연구진이 최근 박테리아를 활용해 기존 플라스틱 생산 방식의 한계를 극복하고 친환경적인 폴리머 생산 가능성을 제시하는 연구 결과를 발표해 학계의 주목을 받고 있다. 플라스틱은 현대 사회에 필수적인 소재이지만, 생산 과정에서 화학 연료 기반 화학 물질 사용으로 인한 환경 문제와 폐기할 때 자연적으로 분해되지 않아 발생하는 환경 오염 문제가 지속적으로 제기되어 왔다. 이러한 가운데, 한국과학기술원(KAIST)의 생물분자공학자이자 공동저자인 이상엽 박사 연구팀은 포도당만을 연료로 사용해 유용한 폴리머를 생산할 수 있도록 박테리아는 유전자 조작하는 데 성공했다. 연구팀이 개발한 시스템은 박테리아가 특이한 영양 조건이 직면했을 때 사용하는 효소를 기반으로 하며, 다양한 종류의 폴리머를 생산할 수 있도록 조절이 가능하다. 해당 연구에 대해서는 과학기술 전문매체 아르스 테크니카, 네이처닷컴, PHYS.org 등 다수 매체가 17일(현지시간) 보도했다. 네이처 닷컴에 따르면, 매년 전세계적으로 약 4억 톤의 분해 불가능한 석유 기반 플라스틱 폐기물과 미세 플라스틱이 생산되어 야생동물과 인간의 건강을 위협하고 지구를 오염시키고 있다. 탄소 과잉 상태를 활용한 폴리머 합성 메커니즘 연구진은 박테리아 세포가 폴리하이드록시알카노에이트(PHA·폴리에스테르)를 생성하는 시스템에 주목했다. PHA는 박테리아 세포가 탄소원과 에너지를 충분히 공급받지만, 성장과 분열에 필요한 특정 영양소가 부족할 때 생성되는 화학 물질이다. 이러한 환경에서 박테리아 세포는 탄소 원자를 포함하는 작은 분자들을 연결하여 거대한 폴리머를 형성한다. 이후 영양 조건이 개선되면, 박테리아는 이 폴리머를 분해하여 개별 분자들을 에너지원으로 활용할 수 있다. 이 시스템의 핵심적인 특징은 폴리머를 구성하는 단량체의 종류에 크게 구애받지 않는다는 점이다. 지금까지 150가지 이상의 다양한 작은 분자들이 PHA에 통합될 수 있음이 확인됐다. 폴리머를 합성하는 효소인 PHA 합성 효소는 분자가 에스터 결합을 형성할 수 있는지 여부와 세포 내 생화학 반응의 중간체로 흔히 사용되는 코엔자임 A에 결합될 수 있는지 여부만을 중요하게 고려하는 것으로 나타났다. 일반적으로 PHA 합성 효소는 산소 원자를 통해 분자들을 연결하지만, 아미노산에서 발견되는 것과 같이 질소 원자를 통해 연결되는 유사한 화학 결합을 형성하는 것도 가능하다. 그러나 이러한 반응을 촉매하는 효소는 지금까지 알려진 바가 없었다. 이에 연구진은 기존 효소들이 통상적으로 수행하지 않는 반응을 유도할 수 있는지 실험하기로 결정했다. 연구진은 클로스트리디움(Clostridium) 속 박테리아에서 유래한 효소를 활용했는데, 이 효소는 다양한 화학 물질과 상호작용하는 것으로 알려져 있다. 실험 결과, 이 효소는 아미노산을 코엔자임 A에 비교적 효과적으로 결합시켰다. 아미노산들을 서로 연결하기 위해 연구진은 슈도모나스(Pseudomonas) 속 박테리아에서 유래한 효소에 네 가지 돌연변이를 도입하여 반응 물질의 범위를 넓혔다. 시험관 내 실험에서 이 시스템은 성공적으로 작동하여 아미노산들이 폴리머 형태로 연결되는 것을 확인했다. 세포 내 발현 및 생산량 증대 노력 다음 과제는 이 시스템이 실제 세포 내에서도 작동하는 지 확인하는 것이었다. 불행히도 사용된 두 효소 중 하나가 대장균(E. coli)에 약한 독성을 나타내 성장을 저해하는 것으로 밝혀졌다. 이에 연구팀은 해당 단백질을 내성적으로 발현하는 대장균 균주를 개발했다. 이 두 단백질을 모두 발현시킨 결과, 세포는 소량의 아미노산 폴리머를 생산했다. 배지에 특정 아미노산을 과량으로 첨가하면, 생성되는 폴리머에 해당 아미노산의 함량이 높아지는 경향을 보였다. 하지만 박테리아 무게 대비 폴리머 생산량은 다소 낮은 수준이었다. 연구팀은 "이러한 [아미노산]들은 적절한 탄소원으로부터 세포 내에서 생성될 경우 폴리머에 보다 효율적으로 통합될 수 있을 것"이라고 판단했다. 이에 특정 아미노산(라이신) 생산에 필요한 유전자 복제본을 추가적으로 도입했다. 그 결과 더 많은 폴리머가 생산됐으며, 폴리머 내 라이신 함량 비율도 높아졌다. 생성된 폴리머 대부분에는 에스터 결합을 형성할 수 있는 젖산이 상당량 포함되어 있었다. 젖산은 포도당 대사 과정의 잠재적 산물 중 하나이므로 세포 내에 자연적으로 많이 존재한다. 이에 연구팀은 젖산 생성의 주요 효소를 암호화하는 유전자를 제거해 폴리머에 통합되는 젖산의 양을 현저히 줄였다. 연구진은 다양한 조건에서 실험을 진행하여 두 가지 다른 아미노산 단량체의 혼합물로 이루어진 폴리머를 만들 수 있음을 입증했으며, 혼합물에 비아미노산 물질을 통합하는 데에도 성공했다. 대장균 균주에 몇 가지 추가적인 효소를 도입함으로써 박테리아 무게 대비 폴리머 생산량을 50% 이상으로 끌어올렸다. 또한, 중합 반응을 담당하는 효소에 돌연변이를 도입하여 특정 아미노산이 생성되는 폴리머에 선택적으로 더 많이 통합되도록 조절할 수 있음을 확인했다. 다양한 물성 조절 및 생분해 가능성 제시 연구팀이 개발한 시스템은 매우 유연하여 광범위한 학 물질을 폴리머에 통합할 수 있다는 점이 가장 큰 특성이다. 이는 생성되는 플라스틱의 다양한 물성을 조절할 수 있도록 해줄 것으로 기대된다. 또한, 효소를 통해 결합이 형성되었으므로 생성된 폴리머는 거의 확실하게 생분해될 가능성이 높다. 다만 몇가지 한계점도 존재한다. 폴리머에 통합되는 물질을 완전히 통제할 수는 없다는 것이다. 특정 아미노산 또는 기타 화학 물질의 혼합 비율을 높일 수는 있지만, 효소가 세포 내 대사 과정에서 생성되는 임의의 하학 물질을 어느 정도 수준으로 통합하는 것을 완전히 막을 수는 ㅇ첪다. 또한 생산된 폴리머를 제조 공정에 적용하기 전에 다른 세포 구성 성분으로 정제해야 하는 문제와 대규모 산업 생산에 비해 생산 속도가 느리다는 점도 해결해야 할 과제다. 비록 이 기술이 당장 전 세계 플라스틱 생산을 대체할 수 있는 수준은 아니지만, 생물 기반 제조의 잠재력을 훌륭하게 보여주는 연구 결과라는 평가를 받고 있다. 본 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 케미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology)' 2025년 3월 18일 자 온라인판에 게재됐다. ◇ 참고 문헌: Tong Un Chae et al, Biosynthesis of poly(ester amide)s in engineered Escherichia coli, Nature Chemical Biology (2025). DOI: 10.1038/s41589-025-01842-2
- ESGC
2025-03-18 14:25:00
알파벳, 사이버보안 위즈 300억 달러에 매수 협상 진행

미국 구글 모회사 알파벳이 사이버보안회사의 스타트업 위즈(Wiz)를 약 300억 달러(약 43조원)에 매수하기 위한 교섭을 진행하고 있는 것으로 알려졌다. 로이터통신은 17일(현지시간) 정통한 소식통을 인용해 이같이 보도했다. 이 소식통은 현재까지 합의가 이루어지지 않고 있으며 매수가 실현되지 않을 가능성도 있다고 전했다. 지난해 5월 자금조달시에 위즈의 평가액은 120억 달러였다. 알파벳의 이번 매수액 규모는 규제당국이 독점금지법 저촉여부를 판단할 가능성이 높다고 전문가들은 지적했다. 만약 매수가 성공한다면 알파벳은 사이버보안업계에 진입해 지난해 연간 430억 달러를 넘는 매출액을 올린 클라우드 인프라스트럭처 부문을 확대할 수 있게 되는 계기를 마련한다. 클라우드와 위즈는 로이터의 매수관련 질의에 즉시 응답하지 않았다. 알파벳은 지난해도 위즈를 230억 달러에 매수하는 방향으로 협의를 진행했다. 하지만 위즈는 협의를 중단하고 기업공개(IPO)로 눈을 돌렸다. 위즈는 인공지능(AI)를 활용한 클라우드 기반의 사이버보안 솔루션을 제공하고 있으며 도입기업은 클라우드 플랫폼상의 중대한 리스크를 특정해 제거할 수 있게 된다. 알파벳은 지난해 온라인 비즈니스를 위한 종합적인 마케팅, 판매 및 고객 서비스 솔루션을 제공하는 플랫폼인 미국 허브스팟 매수를 목표를 했지만 포기했다.
- IT/바이오
2025-03-18 08:57:00
[신소재 신기술(161)] 나노겔, 요로 감염 퇴치 위한 혁신적인 기술 개발

과학자들이 나노겔(nanogel)을 사용해 항생제를 감염된 방광세포에 직접 전달함으로써 완치가 어려운 재발성 요로 감염(UTI)을 퇴치할 수 있는 혁신적인 방법을 찾아냈다. 미국 콜로라도대학교 안슈츠 메디컬 캠퍼스(Anschutz Medical Campus)의 연구진이 요로 감염(UTI) 치료를 위해 항생제를 보다 효과적으로 전달하는 새로운 방법을 개발했다고 사이테크데일리가 16일(현지시간) 보도했다. 이들의 연구는 나노겔과 특수 펩타이드(작은 단백질)를 결합하여 항생제인 겐타마이신을 유해 세균이 숨어 있는 방광 세포 내로 직접 운반하는 방식이다. 국제 학술지 '나노메디슨(Nanomedicine)'에 게재된 이번 연구 결과에 따르면, 이 방법은 동물 모델에서 매우 효과적으로 나타나 방광 내 세균을 90% 이상 제거하는 것으로 확인됐다. 논문의 수석 저자인 콜로라도대학교 의과대학 면역학 및 미생물학과 부교수인 마이클 슈어 박사는 "이번 연구를 통해 이 기술이 실현 가능할 뿐만 아니라 향후 임상적으로 매우 효과적일 수 있으며, 궁극적으로 재발성 감염의 완치를 향해 나아갈 수 있음을 입증했다"고 말했다. 연구진은 나노겔이 기존의 항생제 전달 방식에 비해 감염된 세포 내로 약 36% 더 많은 겐타마이신을 전달할 수 있다는 사실을 발견했다. 또한 이 기술은 건강한 세포에 최소한의 손상만을 일으켜 안전성이 높은 것으로 나타났다. 더욱 빠르고 정밀한 약물 전달 연구진은 또한 나노겔이 약물을 신속하게 방출하여 방광 내 세균을 더욱 빠르고 효율적으로 사멸시킨다는 사실을 확인했다. 논문의 공동 저자인 콜로라도대학교 치과대학 두개안면생물학과 부교수이자 고분자 기반 생체 재료 개발을 연구하는 데바타 나이어 박사는 "우리는 이 새로운 접근 방식이 약물을 감염된 세포에 직접 전달함으로써 감염을 정확하게 표적화하고 제거하여 더욱 효과적인 치료법을 제공할 수 있다고 믿는다. 이 방법은 부작용을 최소화하고 항생제 내성 위험을 줄인다. 반면, 현재의 항생제는 효과를 보기 위해 장기간 또는 반복적인 치료가 필요할 수 있으며, 이는 내성을 유발하고 특히 신장과 같은 기관에 해로운 부작용을 일으킬 수 있다"고 설명했다. 요로 감염 넘어 더 넓은 의학적 잠재력 연구진은 이 나노겔 기반 약물 전달 방법이 요로 감염 외에도 더 넓은 범위의 의학 분야에 적용될 수 있다고 밝혔다. 예를 들어, 나노겔을 이용한 치료법 투여 개념은 치주 질환 치료의 잠재적인 접근 방식으로 콜로라도대학교 치과대학에서 처음 고안됐다. 이번 연구는 콜로라도대학교 안슈츠 메디컬 캠퍼스 내 여러 단과대학의 전문가들이 협력하여 진행됐다. 나노겔은 치과대학 나이어 박사의 고분자 연구실에서 개발되었으며, 펩타이드는 콜로라도대학교 Skaggs 약학 및 제약과학대학의 드미트리 심버그 박사 연구실에서 연구되고 특성이 분석됐다. 나노겔(Nanogel)은 나노미터(1~100nm) 크기의 입자로 이루어진 하이드로겔(hydrogel)이다. 즉, 물 분자를 포함하는 3차원 가교망 구조를 가진 나노 크기의 젤을 의미한다. 나노겔은 고분자로 이루어져 있으며, 주로 의료, 약물 전달, 화장품, 바이오센서, 환경 정화 등의 다양한 분야에서 활용된다. 논문의 주 저자인 움베르토 에스코베도 박사는 고분자 화학, 약리학, 미생물학, 비뇨부인과학을 융합하여 표적 약물 전달 시스템을 개발했다. 임상의사이자 비뇨부인과 전문의인 마샤 K. 게스 박사는 슈어 박사 연구실과 협력하여 이 접근 방식을 인간에게 적용할 가능성을 극대화하는 방식으로 개발하고 테스트했다. 감염 치료의 미래 슈어 박사는 "이는 의약품 전달 분야의 흥미로운 발전이며 많은 사람들의 삶의 질을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 요로 감염은 흔하고 비용이 많이 들 뿐만 아니라 쇠약하게 만들고 고통받는 사람들의 삶의 질을 심각하게 저하시킨다. 더욱 효과적이고 지속적인 치료법 개발을 위한 연구 발전은 전반적인 건강과 웰빙을 향상시키는 데 중요한 단계"라고 강조했다. 나노겔은 차세대 스마트 약물 전달 시스템 및 맞춤형 치료 기술에서 중요한 역할을 하며, 특히 암 치료, 백신 전달, 유전자 치료 분야에서 주목받고 있다. 또한 친환경 소재로서 환경오염 문제 해결에도 기여할 것으로 기대된다. ◇ 참고 문헌: Humberto D. Escobedo, Nicholas Zawadzki, James K.A. Till, Andres Vazquez-Torres, Guankui Wang, Dmitri Simberg, David J. Orlicky, Joshua Johnson, Marsha K. Guess, Devatha P. Nair and Michael J. Schurr, 2025년 2월 28일, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. DOI: 10.1016/j.nano.2025.102812
- 생활경제
2025-03-17 17:39:00
[신소재 신기술(160)] 플라스틱, 4시간만에 94% 재활용⋯공기 중 습기가 비결

지구촌 플라스틱 문제 해결에 청신호가 켜졌다. 미국 노스웨스턴대학교 연구팀이 공기 중 습기를 이용해 플라스틱 폐기물을 분해하는 혁신적인 신기술을 개발했다고 발표했다. 이 신기술은 기존 플라스틱 재활용 방식에 비해 안전하고 경제적이며 지속가능한 것으로 플라스틱 순환 경제 구축에 크게 기여할 것으로 전망된다. 새로운 기술은 공기 중의 미량의 습기만으로 플라스틱 폐기물을 효율적으로 재활용하는 간편한 방법이다. 연구팀은 폴리에스터 계열 플라스틱 중 가장 널리 사용되는 페트(PET)의 결합을 끊는 저렴한 촉매를 개발했다. 이 촉매를 활용해 분해된 PET는 공기중의 미량의 수분에 노출되는 것만으로 플라스틱의 기본 구성 단위인 단량체로 전환된다. 연구팀은 이 단량체를 재활용하거나 고부가가치물질로 업사이클링할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 해당 연구에 대해서는 전문매체 쿨다운, 인터레스팅엔지니어링,웹사이트 PHYS.org 등 다수 매체가 다루었다. 연구의 공동 교신 저자인 노스웨스턴 대학 조교수인 요시 크라티쉬 연구원은 보도자료를 통해 "본 연구의 가장 획기적인 성과는 플라스틱 분해에 공기 중 습기를 활용하여 매우 깨끗하고 선택적인 공정을 달성했다는 점"이라고 말했다. 크라티쉬 연구원은 "미국은 1인당 플라스틱 오염국 1위이며, 우리는 그 플라스틱의 5%만 재활용한다"면서 "다양한 유형의 플라스틱 폐기물을 처리할 수 있는 더 나은 기술이 절실히 필요하다. 오늘날 우리가 가진 대부분의 기술은 플라스틱 병을 녹여서 품질이 낮은 제품으로 다운사이클한다"고 밝혔다. 이어 "우리 연구에서 특히 흥미로운 점은 공기 중의 수분을 이용해 플라스틱을 분해하여 매우 깨끗하고 선택적인 공정을 달성했다는 것이다. PET의 기본 구성 요소인 단량체를 회수함으로써 재활용하거나 더 가치 있는 재료로 업사이클할 수도 있다"고 강조했다. 플라스틱 지속 가능한 해결책 제시 연구팀은 플라스틱 폐기물을 분해하기 위해 몰리브덴 촉매와 활성탄을 사용했다. 이 두 물질은 모두 저렴하고 풍부하며 무독성이라는 장점을 지닌다. 실험 과정은 다음과 같다. 먼저 PET 플라스틱과 촉매, 활성탄을 혼합한 후 가열한다. 폴리에스터 플라스틱은 화학 결합으로 연결된 반복 단위의 거대 분자(폴리머)로 구성되어 있다. 가열 과정을 통해 이 화학 결합이 단시간내 끊어지는 것이다. 다음으로 연구진은 분해된 물질을 공기에 노출시켰다. 놀랍게도 분해된 물질은 극소량의 습기만으로 폴리에스터의 고부가가치 전구체인 테레프탈산(TPA)으로 변환됐다. 부산물은 상업적 가치가 있는 산업용 화학물질인 아세트알데히드뿐이었다. 이는 쉽게 제거할 수 있다. 연구의 제1 저자인 나빈 말라크 연구원은 "상대적으로 건조한 환경에서도 대기 중에는 평균 1만~1만5000㎦의 물이 존재한다"며 "대기 중 습기를 활용함으로써 대량의 용매를 제거하고 에너지 투입량을 줄이며, 공격적인 화학 물질 사용을 피할 수 있어 더욱 깨끗하고 환경 친화적인 공정이 가능하다"고 설명했다. 크라티쉬 연구원은 시스템이 완벽하게 작동했지만, 과도한 양의 물을 첨가했을 때 기능이 오히려 저하됐다고 밝혔다. 이는 폐플라스틱 분해에 적절한 균형 유지가 중요하며, 결국 자연적인 공기 중 습도가 플라스틱 폐기물 분해에 최적의 양을 제공했다는 것이다. 심각한 플라스틱 오염 문제 PET 플라스틱은 식품 포장재 및 음료 용기에 광범위하게 사용되며, 전 세계 플라스틱 소비량의 12%를 차지한다. 자연 분해가 잘 안 돼 플라스틱 오염의 주범으로 꼽힌다. 사용 후 매립되거나 미세 플라스틱 또는 나노 플라스틱으로 분해되어 토양과 하수, 수로를 오염시킨다. 플라스틱 재활용은 중요한 연구 분야이지만, 기존 방식은 고온, 고에너지 소비, 유해 용매 사용 등 극단적인 조건에 의존하며 독성 부산물을 생성하는 경우가 많다. 더욱이 백금, 팔라듐과 같은 촉매는 고가이며 독성이 있어 더욱 유해한 폐기물을 생성한다. 반응 완료 후에는 재활용 물질을 용매로부터 분리해야 하는데, 이 과정 또한 시간과 에너지가 많이 소모된다. 크라티쉬 연구원은 "용매 대신 공기 중 수증기를 사용했다. 이것은 플라스틱 재활용 문제를 해결하는 훨씬 더 우아한 방법"이라고 강조했다. 빠르고 효율적인 공정 새로운 공정은 빠르고 효율적이다. 단 4시간 만에 가능한 TPA의 94%를 회수한다. 개발된 촉매는 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 재활용이 가능하며, 반복 사용에도 효과를 유지한다. 또한 이 방법은 혼합 플라스틱에도 적용 가능하도록 설계되어 선택적으로 재활용 할 수 있다. 이러한 선택성은 재활용 산업에 상당한 경제적 이점을 제공하는 전처리 분류의 필요성을 없애준다. 실제 플라스틱 병, 의류, 혼합 플라스틱 폐기물 등 실제 재료에 대한 테스트에서도 이 공정은 매우 효과적이었으며, 색깔있는 플라스틱까지 순수하고 투명한 무색의 TPA로 분해됐다. 연구팀은 향후 산업적 응용을 위해 공정 규모를 확대해 대량의 플라스틱 폐기물을 효율적으로 관리할 수 있도록 노력할 계획이다. 이번 연구 결과는 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발행하는 학술지 '그린 케미스트리(Green Chemistry)'에 최근 게재됐다.
- ESGC
2025-03-14 09:55:00
[우주의 속삭임(103)] 은하 중심부의 신비한 현상, '새로운 형태의 암흑물질' 존재 가능성 시사

우리 은하 중심부에서 관측된 미스터리한 현상이 기존 이론과는 다른 형태의 암흑물질 존재를 암시할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 암흑물질은 우주 질량의 약 85%를 차지하는 것으로 추정되지만, 아직 직접 관측된 적이 없어 현대 과학의 최대 난제 중 하나로 남아 있다. 이번 연구는 과학자들이 오랫동안 추적해 온 암흑물질의 실체에 한 걸음 더 다가섰음을 보여준다. 영국 킹스칼리지 런던 연구팀은 은하 중심부에서 발생하는 설명되지 않는 화학 반응의 원인이 기존 이론과는 다른 새로운 암흑물질 후보일 가능성을 제기했다. 이에 대해서 PHYS.org와 스페이스닷컴 등 주요 외신은 10일(현지시간) 심층적으로 보도했다. 스페이스닷컴에 따르면, 연구팀이 제안한 새로운 암흑물질 후보는 기존 가설보다 가벼우면서 자기 소멸성을 가진다. 즉, 두 개의 암흑물질 입자가 충돌하면 서로를 소멸시키며, 이 과정에서 음전하를 띤 전자와 양전하를 띤 양전자가 생성된다. 이 과정에서 발생한 전자와 양전자의 홍수는 은하 중심부의 밀도가 높은 가스에서 중성 원자로부터 전자를 떼어내는 데 필요한 에너지를 제공한다. 이를 '이온화'라고 하며, 이 과정이 은하 중심 분자영역(CMZ)에 이온화된 가스가 풍부한 이유를 설명할 수 있다. 암흑물질의 소멸은 흔치 않지만, 암흑물질이 밀집해 있을 것으로 추정되는 은하 중심부에서는 더 자주 발생할 가능성이 크다. 이번 연구의 주요 저자인 킹스칼리지 런던의 박사후 연구원 샴 발라지(Shyam Balaji) 박사는 "우리 은하 중심부에는 수십 년간 미스터리로 남아 있던 거대한 양전하를 띤 수소 구름이 존재한다. 일반적으로 수소 기체는 중성이므로, 음전하를 띤 전자를 제거할 만큼 충분한 에너지를 공급하는 원천이 무엇인지가 오랫동안 의문이었다"고 설명했다. 그는 이어 "은하 중심부에서 방출되는 에너지 신호는 지속적이고 강력한 에너지원이 존재함을 시사하며, 이는 기존 모델에서 고려했던 것보다 훨씬 가벼운 형태의 암흑물질에서 비롯될 가능성이 있다"고 덧붙였다. 암흑물질은 빛과 거의 상호작용하지 않거나, 상호작용하더라도 너무 약하고 드물어 과학자들이 직접 관측하지 못했다. 이에 따라 암흑물질이 전자, 양성자, 중성자 등 중입자(바리온·baryon)로 구성되지 않았을 것이라는 결론이 도출됐다. 중입자는 원자보다 작은 아원자의 한 종류로, 별, 행성, 달을 비롯해 우리가 일상에서 보는 모든 사물을 이루는 원자의 기본 구성 요소다. 암흑물질에 대한 가장 유력한 이론은 약하게 상호작용하는 무거운 입자(WIMP·Weakly Interacting Massive Particle)가 후보라는 가설이었다. 그러나 이번 연구는 WIMP보다 훨씬 낮은 질량을 가진 새로운 유형의 암흑물질 가능성을 제시했다. 밀집된 CMZ에서 생성된 양전자는 주변 수소 분자와 상호작용해 전자를 떼어내기 전에 멀리 이동하거나 탈출하기 어렵다. 따라서 이온화 과정은 CMZ에서 특히 효율적으로 이루어진다. 발라지 박사는 "이 모델이 해결하는 가장 큰 문제는 CMZ의 과도한 이온화"라며 "이온화 가스를 형성하는 일반적인 원인 중 하나인 우주선(우주 방사선)은 현재 관측된 높은 수준의 이온화를 설명하기에 충분하지 않은 것으로 보인다"고 말했다. 현재 암흑물질의 주요 후보는 다양한 질량을 가진 '악시온(axion)'과 '악시온 유사 입자'다. 연구진은 이 저질량 암흑물질 입자들이 서로 충돌해 '소멸(annihilation)' 과정을 거치면서 새로운 전하 입자를 생성할 가능성을 제기했다. 이 새로 생성된 전하 입자들이 수소 기체를 이온화할 수 있다는 것이다. 기존 이온화 이론은 우주선을 통한 에너지원에 의존해 왔다. 그러나 CMZ에서 관측된 에너지 신호는 우주선만으로는 충분히 설명되지 않았으며, 기존 WIMP 모델로는 이러한 현상이 발생할 수 없는 것으로 나타났다. 이에 연구진은 암흑물질 소멸로 발생하는 에너지원이 기존 우주선보다 느리고, WIMP보다 질량이 작다는 결론을 도출했다. 우주선은 빛의 속도에 가까운 속도로 이동하는 하전 입자지만, 연구팀에 따르면 CMZ의 이온화 신호는 기존의 많은 암흑물질 후보보다 가볍고 느리게 움직이는 근원을 가리키는 것으로 보인다. 또한, 우주선이 CMZ의 이온화 가스를 형성했다면 감마선과 관련된 방출이 동반되어야 한다. 하지만 이러한 감마선 방출은 CMZ 연구에서 관측되지 않았다. 발라지 박사는 "만약 암흑물질이 CMZ의 이온화에 기여한다면, 우리는 암흑물질을 직접 볼 수는 없지만 은하계 가스에 미치는 미묘한 화학적 영향을 관찰함으로써 그 존재를 감지할 수 있다"고 설명했다. 한편, 은하 중심에서 관측된 희미한 감마선 빛은 양전자와 이온화 과정과 연관이 있을 가능성도 제기됐다. 발라지 박사는 "이온화와 감마선 방출 사이의 직접적인 연관성을 발견한다면 암흑물질의 존재를 입증하는 강력한 증거가 될 것"이라면서도 "현재로서는 이 두 신호 사이에 어느 정도 상관관계가 있지만, 이를 확실한 증거로 판단하기 위해서는 더 많은 데이터가 필요하다"고 말했다. 그는 이어 "암흑물질 탐색은 현대 물리학에서 가장 중요한 과제 중 하나지만, 현재 대부분의 실험은 지구에서 암흑물질이 오기를 기다리는 방식으로 이루어지고 있다"며 "CMZ의 기체를 활용한 연구를 통해 우리는 보다 직접적인 근원에 접근할 수 있으며, 분석 결과 암흑물질이 기존 예상보다 훨씬 가벼울 가능성이 있음을 시사한다"고 강조했다. 또한 "우리 은하 중심부의 관측을 통해 CMZ 내 수소 기체가 암흑물질의 본질을 밝힐 중요한 단서를 제공하고 있다"고 덧붙였다. 이번 연구는 은하 중심의 다른 미스터리와도 연관될 가능성이 있다. 예를 들어, 은하 중심에서 관측된 특정 X선 방출선인 '511keV 방출선'이 동일한 저질량 암흑물질이 충돌해 전하 입자를 생성하는 과정에서 발생했을 가능성이 제기됐다. 또한, 암흑물질 소멸 모델은 양전자와 전자가 결합해 '양전자늄' 상태를 형성한 뒤 X선 형태로 붕괴하는 과정이 CMZ의 특이한 빛 방출을 설명할 수도 있다. 발라지는 "서브 GeV 암흑물질에 의해 생성된 이온화 속도는 기존 감마선 및 우주 마이크로파 배경(CMB) 관측과 모순되지 않으며, 기존 제약 조건에 완벽히 부합한다"고 밝혔다. 이 연구는 10일 학술지 '피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)'에 게재됐다.
- 포커스온
2025-03-11 14:21:00
[신소재 신기술(157)] 세포 노화 역전의 열쇠, 'AP2A1' 단백질 규명

늙지 않고 영원한 젊음을 유지할 수 있을까? 주름 제거 또는 피부 탄력 증진을 통해 영원한 젊음을 약속하는 다양한 제품이 시중에 출시되고 있다. 그런데 세포 수준에서 시간을 되돌릴 수 있는 방법이 있다면 어떨까? 일본 과학자들이 세포 노화의 열쇠가 되는 'AP2A1' 단백질을 규명해 젊음 지속 가능성 기대감을 높이고 있다. 오사카대학교 연구팀은 학술지 '세포 신호(Celluar Signaling)'에 발표한 연구에서 세포의 '젊음'과 '노화' 상태를 전환하는 핵심 단백질을 규명했다고 밝혔다. 연구 결과 노화 세포에서 AP2A1 발현을 억제하면 세포가 회춘하고, 젊은 세포에서 AP2A1 세포가 과발현하면 노화가 촉진되는 것으로 나타났다고 과학 전문 매체 뉴로사이언스와 어스 닷컴이 최근 보도했다. 인간의 몸은 세포가 점차 덜 활동적이 되면서 자연스럽게 노화라고 알려진 상태로 전환된다. 나이가 들면서 노화 세포는 여러 장기에 축적된다. 이러한 노화 세포는 젊은 세포보다 현저히 크며, 세포의 이동 및 환경 과의 상호 작용을 돕는 구조적인 요소인 스트레스 섬유(stress fiber)가 더 커지고 두꺼워지는 조직 변화를 보인다. 노화 세포, 특히 구조적 스트레스 섬유에서 주로 발견되는 AP2A1은 세포 노화를 이해하는 열쇠가 될 수 있다. 이 단백질은 세포 접착력을 강화하고 노화 세포의 구조적 확장에 기여하는 '인테그린 β1'과 상호작용한다. 이번 연구는 스트레스 섬유가 세포 크기 및 노화에 미치는 영향에 대한 새로운 통찰력을 제공한다. AP2A1은 노화의 바이오마커이자 노화 과정의 속도를 늦추거나 역전시키는 치료법의 표적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 연구의 주저자인 피라완 찬타초티쿨은 "노화 세포가 어떻게 거대한 크기를 유지하는 지 아직 명확히 밝혀지지 않았다"며 "흥미로운 단서는 스트레스 섬유가 젊은 세포보다 노화 세포에서 훨씬 두껍다는 점이며, 이는 섬유 내 단백질이 (노화 세포의) 크기를 유지하는 데 도움을 준다는 것을 시사한다"고 설명했다. 연구진은 이러한 가능성을 탐색하기 위해 섬유아세포(피부의 구고적 및 기계적 특성을 생성하고 유지하는 세포) 및 상피세포를 포함한 노화세포의 스트레스 섬유에서 상향 조절되는 단백질인 AP2A1(어댑터 단백질 복합체 2, 알파 1 서브 유닛)을 조사했다. 이어 연구진은 노화 유사 행동에 미치는 영향을 확인하기 위해 노화 세포에서 AP2A1 발현을 제거하고, 젊은 세포에서 AP2A1을 과발현시켰다. 선임 저자인 데구치 신지는 "결과는 매우 흥미로웠다"며 "노화 세포에서 AP2A1을 억제하면 노화가 역전되고 세포 회춘이 촉진되었으며, 젊은 세포에서 AP2A1을 과발현시키면 노화가 진행됐다"고 설명했다. 또한 연구진은 AP2A1이 세포가 주변의 콜라겐 매트릭스에 부착하도록 돕는 단백질인 인테그린 β1과 밀접하게 연관되어 있으며, AP2A1과 인테그린 β1 모두 세포 내에서 스트레스 섬유를 따라 이동한다는 것을 발견했다. 더불어 인테그린 β1은 섬유아세포에서 세포-기질 접착력을 강화했으며, 이는 노화 세포의 특징인 융기되거나 세포가 두꺼워진 구조의 원인을 설명할 수 있다. 찬타초티쿨은 "이번 연구 결과는 노화 세포가 확장된 스트레스 섬유를 따라 AP2A1과 인테그린 β1 이동을 통해 세포외 기질에 대한 접착력을 향상시켜 커다란 크기를 유지한다는 것을 시사한다"고 설명했다. AP2A1 발현이 노화 세포의 노화 징후와 밀접하게 관련되어 있다는 점을 고려할 때, 이는 세포 노화의 마커로 횔용될 수 있다. 또한 연구진의 연구는 노화와 관련된 질병의 새로운 표적을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
- 생활경제
2025-02-26 10:05:00
바라카 원전 추가 비용 정산 분쟁⋯한전·한수원 이견, 국제 분쟁 비화 우려

한국이 해외에서 처음 수주한 아랍에미리트(UAE) 바라카 원전 건설 과정에서 발생한 1조4000억원(10억 달러)대 추가 비용 처리 문제를 두고, 한국전력(한전)과 자회사 한국수력원자력(한수원) 간 이견이 좁혀지지 않아 국제 분쟁으로 비화될 우려가 커지고 있다. 김동철 한전 사장과 황주호 한수원 사장은 최근 비공개 협의를 진행했으나, 한수원은 10억 달러 상당의 추가 공사비 정산을 발주처인 UAE와 '팀코리아' 차원에서 먼저 받아야 한다고 주장하는 반면, 한전은 UAE 측에서 추가 비용을 선수령한 후 내부 분배를 논의하자는 입장을 내세우고 있다. 지난 19일 김동철 사장이 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회에서 한수원의 추가 정산 요청을 "받아들일 수 없는 일"이라며 유감을 표명한 후, 한수원 내부에서는 계약상 정산권 미인정 시 국제 분쟁 전환을 위한 실무 준비에 돌입한 것으로 알려졌다. 양사는 OSS 계약에 따라 이견이 조정되지 않을 경우 런던국제중재법원(LCIA)을 통한 법적 해결에 나설 예정이며, 추가 비용 미정산 시 한수원은 향후 1조4000억원의 손실 및 법적 배임 책임까지 우려하고 있다. 바라카 원전은 총 4기로 구성된 대형 프로젝트로, 최종 정산 결과가 한전의 해외 원전 사업 수익률에 중대한 영향을 미칠 전망이다. [미니해설] 한전·한수원, UAE 바라카 원전 정산 이견 한국이 해외에서 처음 수주한 아랍에미리트(UAE) 바라카 원전은 총 4기로 구성된 대형 프로젝트로, 수주 금액이 약 20조원에 달하는 만큼 그 파급력과 중요성이 매우 크다. UAE 원자력 공사(ENEC)는 2009년 12월 한전의 APR-1400을 선정했다. 이는 아랍에미리트의 첫번째 원자력 발전소로 4기에 200억달러(당시 약 20조원) 규모였으며 2017년 전기 공급을 시작하는 것으로 계획됐다. 현재 바라카 원전은 연간 40TWh(테라와이트)를 생산하고 있으며 이는 UAE 전기 수요의 약 25%에 해당한다. ENEC는 바라카 원자력 발전소는 매년 최대 2240만톤의 탄소 배출을 방지하며, 이는 도로에서 480만대의 자동차를 제거하는 것과 맞먹는 양이라고 밝혔다. 수주 금액 20조원 대형프로젝트 바라카 원전은 지난해 마지막 4호기까지 상업 운전에 들어가고 나서 프로젝트가 마무리돼 주계약자인 한전과 시운전에 해당하는 운영지원용역(OSS)을 맡은 한수원 등 여러 협력사 간 최종 정산 작업이 진행 중이다. 그러나 건설 과정 중 예상치 못했던 1조4000억원대 추가 건설 비용 처리 문제로 인해, 주계약자인 한국전력(한전)과 자회사 한국수력원자력(한수원) 간 이견이 심화되면서 향후 국제 분쟁으로 전환될 가능성이 제기되고 있다. 한수원은 지난해 1월 발주사인 UAE와 한전 등의 귀책으로 인한 공기 지연, 일련의 추가 작업 지시 등을 근거로 10억달러 규모의 추가 비용 정산을 정식으로 요구하는 '클레임'을 제기했다. 최근 김동철 한전 사장과 황주호 한수원 사장은 비공개로 만나 추가 비용 처리 문제를 논의했으나, 구체적 해결 방안은 도출되지 않은 채 양사 실무진 간 협의만 이어지고 있는 것으로 전해졌다. 한수원은 추가 공사비 10억 달러(약 1조4000억원)의 정산을 발주처인 UAE와 '팀코리아' 차원에서 먼저 받아야 한다고 주장하는 반면, 한전은 우선 UAE 측으로부터 추가 비용을 선수령한 후 내부적으로 비용 분배를 논의하자는 입장을 내세워 양측의 입장 차이가 더욱 부각되고 있다. 한수원은 자사가 한전의 100% 지분 자회사임에도 불구하고, 독립 법인체로서 OSS(운영지원용역) 계약에 따른 서비스 제공에 대해 정당한 비용 정산이 이루어져야 한다고 주장한다. 이에 대해 한전은 '팀코리아'라는 명분 아래 발주처와의 협상을 우선 진행해 추가 비용을 확보한 후, 그 금액을 협력사 간에 분배하는 것이 타당하다는 논리를 펴고 있다. 이러한 입장 대립은 지난 19일 김동철 한전 사장이 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회에서 한수원의 추가 정산 청구를 "받아들일 수 없는 일"이라며 유감을 표명한 이후, 한수원 내부에서 법적 대응 및 국제 분쟁 전환 준비가 가속화되는 계기로 작용하고 있다. 국제 분쟁 대비 전문 로펌 선임 양사는 이미 OSS 계약에 따라, 이견이 클레임 단계에서 조정되지 않을 경우 런던국제중재법원(LCIA)을 통한 법적 해결에 나설 것임을 명시해 두었으며, 각 사는 국제 분쟁에 대비해 전문 로펌을 선임한 상태다. 한수원은 추가 비용 미정산 시 향후 1조4000억원의 손실을 자체 부담해야 할 뿐만 아니라, 배임 책임 등의 법적 문제까지 야기될 수 있음을 우려하고 있다. 반면, 한전은 발주처인 UAE로부터 추가 공사비 정산을 받지 못할 경우 해당 비용을 재무제표에 반영해야 하는 부담과, 이로 인한 해외 원전 사업 전체의 수익성 악화 가능성을 염려하고 있다. 이번 갈등은 단순한 추가 비용 분담 문제를 넘어, 바라카 원전 프로젝트에서 발생한 공사 지연 및 추가 작업 지시 등으로 인한 비용 초과의 주된 원인을 누가 감내할 것인가에 관한 근본적 쟁점으로 확대되고 있다. 수주 당시 계약서에 포함되지 않았던 변수들이 추가 비용 초과의 주요 원인으로 지목되면서, 발주처와 주계약자, 협력사 간 책임 소재 및 정산 방식에 대한 논의가 치열하게 벌어지고 있다. 한수원은 그간 수년에 걸쳐 충분한 증빙 자료를 제출해 왔으며, 추가 요청 시에도 이를 보완할 준비가 되어 있다고 주장하는 반면, 한전은 UAE 측과의 협상을 통해 먼저 추가 비용을 확보해야 한다는 입장을 고수하고 있다. 해외 원전 사업 주요 선례 가능성 높아 업계 관계자들은 이번 분쟁이 한전과 한수원 간의 협력 체계 및 역할 분담에 대한 근본적 재검토를 요구하는 신호탄으로 작용할 것이라고 본다. 바라카 원전은 한국의 해외 원전 사업에서 중요한 선례가 될 가능성이 높으며, 최종 정산 결과에 따라 향후 해외 수주 프로젝트의 수익률 관리와 리스크 분담 구조에 중대한 영향을 미칠 전망이다. 실제로 지난해 상반기까지 바라카 원전의 누적 매출 이익률이 1%대에 머무르고 있어, 추가 비용이 정산되지 않을 경우 누적 이익률이 마이너스로 전환될 위험도 내포하고 있다. 또한, 이번 갈등이 국제 중재 절차로 전환될 경우, 런던국제중재법원(LCIA)의 판결이 한국 기업의 국제 경쟁력과 향후 프로젝트 수행에 미치는 영향 역시 주목해야 할 요소다. 법적 분쟁으로 인한 지연과 추가 비용 부담은 유사 프로젝트에서 계약 조건 재검토와 리스크 관리 체계 강화의 필요성을 부각시킬 전망이다. 전문가들은 "양측 간 합의가 이루어지지 않을 경우, 국제 중재를 통한 법적 판결에 따라 결정될 수밖에 없는 상황"이라며, 신속하고 객관적인 해결 방안 마련이 시급하다고 지적한다. 한편, 지난 19일 연합뉴스 보도 이후 한전은 성명서를 통해 "한수원이 발주처와의 협상과 무관하게 자사에 먼저 비용 지급을 요구하는 것은 부당하며, UAE 측에 추가 비용 청구 후 팀코리아 차원에서 정산하는 것이 순리"라는 입장을 밝혔다. 이에 대해 한수원은 "이미 충분한 증빙 자료를 제출해 왔으며, 정당한 추가 비용 정산은 독립 계약상 당연한 절차"라고 반박하면서, 이번 문제의 지연이 향후 해외 원전 사업 전반에 미칠 부정적 파장을 우려하고 있다. 이와 같이 바라카 원전 추가 비용 정산 문제는 한국전력과 한국수력원자력 간의 역할 분담, 책임 소재, 그리고 해외 원전 사업의 수익성 및 리스크 관리에 대한 근본적 재검토를 요구하는 사안으로, 국제 분쟁 전환 시 국내외 투자자와 협력사의 신뢰에 심각한 영향을 미칠 것으로 전망된다.
- 산업
2025-02-24 14:57:00
[신소재 신기술(156)] 일반 암석을 탄소 포집 암석으로 변모시키는 신기술 개발

미국 스탠퍼드 대학교 화학과의 유슈안 첸 연구원이 매트 카난 교수옆에서 일반 암석이 굥정을 가해 CO₂ 포집 물질로 전환시킨 결과물을 들고 있다. 사진 출처=빌 리바드 / 프레코트 에너지 연구소 기후 변화로 지구가 몸살을 앓고 있는 가운데 일반 암석을 탄소를 포집하는 물질로 전환하는 혁신적인 신기술이 개발됐다. 인류 활동으로 대기 중에 배출되는 온실가스 중 이산화탄소(CO₂)는 지구 온난화의 주요 원인으로 지목된다. 이에 따라 전문가들은 화석 연료 사용량의 감축과 대기 중 이산화탄소를 적극적으로 제거하는 개술 개발의 필요성을 강조해왔다. 하지만 기존 탄소 포집 기술은 비용이 많이 들고 에너지 소모량이 많으며, 탄소 저장 솔루션 확보가 필수적이라는 한계점을 지니고 있다. 이런 가운데 미국 스탠퍼드 대학교 연구진은 암석을 활용한 혁신적인 탄소 포집 전략을 제시했다고 과학기술 전문 매체 기즈모도가 23일(현지시간) 보도했다. 스탠퍼드 대학교 매튜 카난(Mattew Kanan)과 유쉬안 첸 (Yuxuan Chen) 화학과 연구진은 열을 이용해 광물을 CO₂를 영구적으로 흡수하는 물질로 전환하는 공정을 개발했다. 지난 19일 학술지 '네이처(Nature)'에 발표된 연구 결과에 따르면, 이 공정은 실용적이고 저렴하며 일반적인 농업 관행의 요구 사항을 충족시켜 일석이조의 효과를 기대할 수 있다. 카난 교수는 "지구에는 대기 중 CO₂를 제거할 수 있는 광물이 무한정 존재하지만 인간의 온실 가스 배출을 상쇄시키기에는 반응 속도가 충분하지 않다"며 "이번 연구는 확장 가능한 방식으로 이러한 문제를 해결했다"고 밝혔다. 수십년 동안 과학자들은 암석의 자연적인 CO₂ 흡수 과정인 풍화 작용을 가속화하는 방법을 연구해왔다. 카난 교수와 첸 연구원은 풍화 속도가 느린 일반 규산염 광물을 풍화 속도가 빠른 광물로 전환함으로써 이 문제를 해결했다. 첸 연구원은 "단순한 이온 교환 반응을 통해 비활성 규산염 광물을 활성화하는 새로운 화학 반응을 구상했다"며 "이처럼 효과가 좋을 줄은 예상하지 못했다"고 설명했다. 이온은 전하를 띤 원자 또는 원자 그룹을 의미한다. 연두팀은 시멘트 생산 과정에서 영감을 얻었다. 시멘트 생산에서는 가마를 사용하여 석회석(퇴적암)을 산화칼슘이라는 반응성 화합물로 전환한 후 모래와 혼합한다. 연구진은 이 과정을 재현하되, 모래 대신 규산마그네숨이라는 물질을 사용했다. 규산마그네슘은 열을 가하면 이온 교환을 통해 산화마그네슘과 규산칼숨으로 전환되는 두 가지 광물을 포함한다. 이 광물들은 풍화 속도가 빠르다. 카난 교수는 "이 공정은 승수 역할을 한다"며 "반응성 광물인 산화칼슘과 비활성 규산마그네슘을 사용하여 두 가지 반응성 광물을 생성한다"고 설명했다. 연구진은 실험을 통해 습윤 규산칼슘과 산화마그네슘을 공기에 노출시킨 결과, 수 주에서 수개월 내에 풍화 작용의 결과물인 탄산염 광물로 전환되는 것을 확인했다. 카난 교수는 "산화마그네슘과 규산칼슘을 넓은 토지에 살포하여 대기 중 CO₂를 제거할 수 있다"며 "현재 시험 중인 흥미로운 응용 분야 중 하나는 농업 토양에 첨가하는 것"이라고 밝혔다. 이 방법은 토양이 너무 산성일 때 탄산칼슘을 첨가하는 농부들에게도 실용적일 수 있다. 이 과정을 석회 처리라고 한다. 카난 교수는 "이 제품을 첨가하면 두 광물 성분이 모두 알칼리성이므로 석회 처리가 필요하지 않다"며 "또한 규산칼슘이 풍화되면서 식물이 흡수할 수 있는 형태의 규소를 토양에 방출하여 작물 수확량과 회복력을 향상시킬 수 있다"고 설명했다. "이상적으로는 농부들이 농업 생산성과 토양 건강에 유익한 이 광물에 비용을 지불하고, 탄소 제거는 부가적인 효과로 얻을 수 있을 것이다." 약 1톤의 산화마그네슘과 규산칼슘은 대기 중 CO₂ 1톤을 흡수할 수 있으며, 이 추정치는 다른 탄소 포집 기술에 사용되는 에너지의 절반 미만을 사용하는 가마에서 배출되는 CO₂를 포함한다. 그러나 이 솔루션을 효과적인 수준으로 확장하려면 매년 수백만 톤의 산화마그네슘과 규산칼슘이 필요하다. 첸 연구원은 감람석이나 사문석과 같은 규산마그네슘의 천연 매장량 추정치가 정확하다면 인간이 배출한 모든 대기 중 CO₂를 제거하고도 남을 만큼 충분할 것이라고 지적했다. 또한 규산염은 광산 폐기물에서 회수할 수도 있다. 카난 교수는 "사람들은 이미 연간 수십억 톤의 시멘트를 생산하는 방법을 알고 있으며, 시멘트 가마는 수십 년 동안 작동한다"며 "이러한 학습과 설계를 활용하면 실험실 발견에서 의미 있는 규모의 탄소 제거로 이동하는 명확한 경로가 있다"고 강조했다.
- ESGC
2025-02-24 11:36:00
[신소재 신기술(153)] 방사선 치료의 혁신, 암 정밀 타격 기술 개발…부작용 없이 종양 제거

건강한 조직은 살리면서 방사선으로 종양을 정확하게 표적으로 삼는 혁신적인 암 치료법이 개발됐다. 미국 캘리포니아대학교 샌프란시스코 캠퍼스(UCSF) 연구진이 건강한 조직 손상 없이 종양만을 정확히 표적 하는 혁신적인 암 치료법을 개발해 주목받고 있다고 사이테크데일리가 전했다. 이 치료법은 KRAS 표적 약물을 이용해 암세포를 표지한 뒤, 방사성 항체를 부착하여 종양을 제거하는 방식이다. 쥐 실험에서 기존 방사선 치료의 일반적인 부작용 없이 종양을 효과적으로 제거하는 성과를 거두었다. KRAS 표적 약물 치료, 암 치료의 새로운 가능성 제시 'KRAS 표적 약물 치료'는 암세포 성장의 주요 원인 중 하나인 KRAS 단백질의 변이를 직접 겨냥하여 암을 치료하는 방법이다. KRAS는 세포 성장과 분화를 조절하는 단백질로, 돌연변이가 발생하면 암세포가 비정상적으로 빠르게 증식할 수 있다. 특히 폐암, 췌장암, 대장암 등 다양한 암에서 KRAS 돌연변이가 발견된다. KRAS는 RAS 단백질 패밀리에 속하며, 정상적인 상태에서는 세포 성장 신호를 조절하는 역할을 한다. 그러나 돌연변이가 생기면 KRAS는 계속 활성화된 상태를 유지하며, 세포가 통제 없이 증식하게 된다. 과거에는 KRAS 단백질의 표면이 비교적 매끄러워 약물이 결합하기 어렵다는 이유로 '약물 개발이 불가능한(target undruggable)' 단백질로 여겨졌다. 그러나 2013년 이후, KRAS G12C 변이를 겨냥하는 약물들이 개발되면서 본격적인 치료 가능성이 열렸다. 정밀 방사선 치료-암 치료의 획기적 진전 방사선은 종양을 파괴하는 강력한 수단이지만, 기존 방사선 치료는 암세포와 정상 세포를 구분하지 못해 심각한 부작용을 유발해왔다. 이에 UCSF 연구진은 방사선 치료의 정확성을 극대화할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 연구진이 제안한 접근법은 암세포를 표지하는 특수 약물과 방사성 항체를 결합해 암세포를 직접 표적화하는 방식이다. 쥐를 대상으로 한 실험에서 이 치료법은 무기력증이나 체중 감소와 같은 방사선 치료의 대표적인 부작용 없이 방광 및 폐 종양을 효과적으로 제거하는 결과를 보였다. 찰리 크레이크 UCSF 제약화학과 교수이자 연구 공동 교신저자는 캔서 리서치(Cancer Research) 저널을 통해 "이 방법은 일석이조의 효과를 제공한다"며 "종양이 내성을 갖기 전에 효과적으로 제거할 가능성이 있다"고 설명했다. 암 치료제, '분자 깃발'로 변신하다 이번 연구의 토대는 10년 전 UCSF의 케반 쇼캇 박사가 암을 유발하는 주요 단백질인 KRAS를 표적화하는 방법을 발견하면서 마련됐다. KRAS 단백질이 돌연변이를 일으키면 세포가 통제되지 않은 상태로 증식하게 되며, 이는 전체 암의 약 3분의 1에서 발견된다. 쇼캇 박사의 연구를 바탕으로 암 KRAS에 결합하는 약물이 개발되었지만, 이 약물은 종양 크기를 수개월간 줄이는 데 그쳤으며, 이후 종양이 다시 성장하는 한계를 보였다. 그러나 크레이크 박사는 KRAS 표적 약물이 암세포를 면역 체계에 더 잘 노출시킬 가능성에 주목했다. 그는 "KRAS 약물이 암세포에 대한 영구적인 깃발 역할을 할 수 있을 것이라고 초기에 가정했다"고 밝혔다. 정밀 치료를 위한 방사선 활용 2022년, 크레이크 박사와 쇼캇 박사를 포함한 UCSF 연구팀은 이 가설을 실험적으로 입증하는 데 성공했다. 연구진은 KRAS에 결합한 약물을 이용해 면역 세포를 끌어들이는 항체를 설계했지만, 이 접근법은 면역 체계가 자체적으로 암을 제거할 수 있는 충분한 능력을 필요로 했기 때문에 실질적인 치료 효과를 내지 못했다. 이에 연구진은 방사선학 전문가인 마이크 에반스 UCSF 교수와 협력하여 보다 직접적인 암세포 제거 방안을 모색했다. 원자 수준의 방사선, 암세포를 정밀 타격 연구진은 기존과 마찬가지로 KRAS 표적 약물을 활용해 암세포를 식별했지만, 이번에는 항체에 방사성 물질을 탑재하는 전략을 도입했다. 이 접근법은 쥐의 폐암을 치료하는 데 높은 효과를 보였으며, 최소한의 부작용만을 동반했다. 에반스 박사는 "방사선은 암세포 제거에 매우 효과적이며, 이 방법을 통해 방사선을 종양에만 선택적으로 전달할 수 있음을 확인했다"고 강조했다. 크레이크 박사 또한 "이 접근법의 강점은 매우 안전한 방사선량을 계산할 수 있다는 점"이라며 "기존 외부 방사선 치료와 달리 필요한 만큼의 방사선만을 종양에 전달할 수 있다"고 설명했다. 맞춤형 치료로 더 많은 환자에게 적용 가능성 이 치료법을 보다 많은 환자에게 적용하려면, 연구진은 개별 환자의 KRAS 발현 방식에 최적화된 항체를 추가 개발해야 한다. 이에 UCSF 연구진은 이 기술이 실질적으로 효과를 발휘할 수 있다는 자체 증거를 바탕으로 연구를 지속하고 있다. UCSF 세포 및 분자약리학 조교수인 클리멘트 베르바 박사는 저온 전자현미경을 이용해 '방사선 샌드위치' 구조를 원자 수준에서 시각화함으로써 보다 정밀한 항체 개발에 필요한 기초 데이터를 제공했다. 베르바 박사는 "KRAS 펩타이드에 결합된 약물은 눈에 띄게 두드러지며, 항체가 이를 강하게 붙잡는다"면서 "이 기술은 맞춤형 방사선 치료의 중요한 전환점이 될 것이며, 향후 암 치료의 새로운 패러다임을 열어갈 것"이라고 평가했다.
- 생활경제
2025-02-17 09:32:00
[신소재 신기술(151)] 척수 전기 자극 치료, 척수근위축증 환자 신경 기능 회복시켜

유전성 신경근육 질환인 척수근위축증(SMA)으로 인한 신경 기능 점진적 상실의 근본원인을 표적화하는 새로운 비약물, 최소 침습 치료법이 개발됐다. 미국 피츠버그 의과대학 연구팀이 개발한 감각 척수 신경에 전기 자극을 가하는 이 치료법은 척수 내 기능적으로 감자고 있든 운동 뉴런 신경을 점진적으로 재활성화시켜 SMA 성인 환자의 다리 근력과 보행 능력을 향상시킬 수 있다고 메디컬익스프레스가 전했다. 이번 연구 결과는 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 발표됐다. SMA 환자 3명을 대상으로 한 파일럿 임상 실험의 초기 결과에 따르면 한 달간의 규칙적인 신경 자극 세션 후 모든 참가자의 운동 뉴런 기능이 개선됐고, 피로가 감소했으며, 근력과 보행 능력이 향상된 것으로 나타났다. 중증의 심각도와 관계 없이 모든 참가자에게서 개선이 관찰됐다. 이 연구는 신경 기술을 사용해 신경 회로의 퇴화를 역전시키고 인간 신경퇴행성 질환에서 세포 기능을 회복시킬 수 있음을 보여주는 최초의 사례다. 피츠버그 대학 신경외과 부교수이자 공동 교신저자인 마르코 카포그로소(Marco Capogrosso) 박사는 "신경퇴행에 대응하려면 두 가지가 필요하다. 뉴런의 파괴를 막고 생존한 뉴런의 기능을 회복하는 것이다. 이번 연구에서 우리는 신경 세포 기능 장애의 근본 원인을 치료하는 접근법을 제시했으며, 기존 신경 보호 치료법을 신경 세포 기능 장애를 역전시키는 새로운 접근법으로 보완했다"고 말했다. SMA는 뇌와 척수에서 근육으로 신호를 전달하여 움직임을 조절하는 신경 세포인 운동 뉴런의 점진적으로 파괴와 기능 저하로 나타나는 유전적 신경퇴행성 질환이다. 이로인해 근육이 쇠퇴하게 되는 데 특히 다리, 엉덩이, 어깨, 때로는 호흡과 삼키기에 관련된 근육이 쇠퇴한다. 치료법은 아직 없다. 시간이 지남에 따라 운동 뉴런의 손실은 점진적인 근력 약화를 유발하며 걷기, 계단 오르기, 의자에서 일어서기 어려움 등 다양한 운동 장애를 초래한다. SMA에 대한 치료법은 없지만, 지난 10년 동안 여러 가지 유망한 신경 보호 치료법이 개발됐다. 여기에는 유전자 대체 요법과 약물이 포함되며, 둘 다 뉴런 세포 사멸을 예방하고 질병 진행을 늦추지만 역전시키지 않는 운동 뉴런 지원 단백질의 생성을 자극한다. 연구에 따르면 SMA의 운동 장애는 광범위한 운동 뉴런 파괴 이전에 나타나며, 척수 신경 회로의 기저 기능 장애가 질병 발병 및 증상 발달에 기여할 수 있음을 시사한다. 공동 저자인 컬럼비아 대학교의 조지 멘티스(George Mentis) 박사의 SMA 동물 모델에 대한 이전 연구에 따르면, 생존한 운동 뉴런은 피부와 근육에서 중추 신경계로 정보를 되돌려 보내는 섬유인 감각 신경으로부터 더 적은 자극 입력을 받는다. 따라서 신경 피드백의 이러한 결손을 보상하는 것은 신경계와 근육 간의 소통을 개선하고 근육 운동을 돕고 근육 소모와 싸울 수 있다. 피츠버그 연구진은 표적화된 경막외 전기 자극 치료법을 사용하여 운동 뉴런에 대한 감각 입력을 증폭시키고 퇴화된 신경 회로를 활성화함으로써 손실된 신경 세포 기능을 회복할 수 있다는 가설을 세웠다. 이러한 세포 변화는 결과적으로 운동 능력의 기능적 개선으로 이어질 수 있다. 피츠버그 연구는 SMA(3형 또는 4형 SMA)의 경미한 형태를 가진 성인 3명을 등록한 파일럿 임상 실험의 일환으로 수행됐다. 29일간의 연구 기간 동안 참가자들은 촉수 양쪽에 있는 허리 부위에 삽입된 두 개의 척수 자극(SCS) 전극을 이식 받았으며, 자극은 전적으로 감각 신경근으로 향하게 했다. 테스트 세션은 각각 4시간 동안 진행됐으며, 자극 장치가 제거될 때까지 총 19세션 동안 주 5회 실시됐다. 연구진은 자극이 의도한 대로 작동하고 척수 운동 뉴런을 활성화하는 지 확인한 후 근력 및 피로도, 보행 변화, 운동 범위 및 보행 거리, 운동 뉴런 기능 등을 측정하기 위한 다양한 검사를 수행했다. 공동 교신 저자인 엘비라 피론디니(Elvira Pirondini) 박사는 "SMA는 진행성 질환이기 때문에 환자들은 시간이 지남에 따라 상태가 좋아질 것이라고 기대하지 않는다. 그러나 우리 연구에서는 그렇지 않았다. 4주간의 치료 기간 동안 연구 참가자들은 여러 임상 실험 결과에서 개선을 보였으며 일상 생활 활동이 향상됐다. 예를 들어, 연구가 끝날 무렵 한 환자는 피로를 느끼지 않고 집에서 실험실까지 걸어갈 수 있었다고 보고했다"고 말했다. 모든 참가자는 '6분 걷기 검사' 점수(근육 지구력과 피로도를 측정하는 척도)가 최소 20m 이상 증가했는데, 이는 SCS의 도움 없이 유사한 운동 요법 3개월 동안 평균 1.4m 개선된 것과 SMA 특이적 신경 보호 약물 요법 15개월 후 중간값 20m 증가한 것과 비교된다. 이러한 기능적 이득은 전기적 충격을 생성하여 근육으로 전달하는 운동 뉴런의 능력을 향상시키는 등 개선된 신경 기능에 반영다. 공동 교신 저자인 로버트 프리드랜더(Robert Friedlander) 박사는 "이번 연구 결과는 적절한 세포 표적이 향후 연구 과정에서 확인되는 한, 이 신경 자극 접근법이 SMA 외에 ALS나 헌팅턴병과 같은 다른 신경퇴행성 질환을 치료하는 데 광범위하게 적용될 수 있음을 시사한다"고 말했다. 연구진은 "우리는 SMA 환자와 계속 협력하여 척수 전기 자극의 장기적인 효능과 안전성을 테스트하기 위한 또 다른 임상 시험을 시작하기를 희망한다"고 밝혔다. ◇참고 도서: 척수근위축증 환자의 경막외 척수 자극에 대한 최초의 인간 연구, 네이처 메디신 (2025). DOI: 10.1038/s41591-024-03484-8.
- 생활경제
2025-02-10 12:58:00
[먹을까? 말까?(90)] 해독 주스, 정말 건강에 좋을까?

해독주스는 오랫동안 우리 몸의 독소를 해독하고 건강에 도움이 된다고 알려져왔다. '주스 클렌즈(Juice Clense)'라고도 불리는 해독주스는 과일이나 채소의 착즙 주스만을 일정 기간 음용하면서 체내의 독성물질을 몸 밖으로 배출하는 디톡스 요법이다. 말 그대로 '주스로 깨끗하게 하다'라는 의미를 가지고 있는 해독주스는 정말 건강에 도움이 될까. 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀은 섬유질이 거의 없는 주스만 먹는 식단은 단 3일만이라도 염증과 인지 저하와 관련된 구강 및 장 박테리아에 변화를 가져온다는 것을 발견했다고 메디컬익스프레스, 어스닷컴 등 다수 외신이 전했다. 이러한 변화는 염증과 인지 기능 저하와 관련이 있어 주스의 장기적인 영향에 대한 우려를 불러일으킨다. 주스가 비타민과 항산화제를 제공하지만, 장 건강에 중요한 역할을 하는 섬유질이 부족하다는 점도 문제점으로 지적된다. 해당 연구는 학술지 '뉴트리언트(Nutrients)'에 게재됐다. 연구팀은 해독주스가 인체에 어떤 영향을 미치는 지 확인하기 위해 건강한 성인 그룹 3팀을 대상으로 연구를 진행했다. 한 그룹은 주스만 섭취했으며, 두 번째 그룹은 주스와 통곡물을 함께 섭취했고, 세 번째 그룹은 식물 기반 통곡물만 섭취했다. 팀은 유전자 염기서열 분석 기술을 사용해 박테리아의 변화를 분석하기 위해 식단 전, 식단 중간, 식단 후에 타액, 뺨 면봉과 대변 샘플을 수집했다. 연구 결과 주스만 마신 그룹은 염증 및 장 투과성과 관련된 박테리아가 가장 크게 증가한 반면 식물성 식품만 섭취한 그룹은 유익한 미생물 변화가 관찰됐다. 주스와 통곡물을 섭취한 그룹은 일부 박테리아 변화가 있었지만 주스만 마신 그룹보다는 변화가 더뎠다. 이 연구는 주스 전용 식단이 실제로 건강을 지원하는지, 아니면 장과 입안의 세균의 미묘한 균형을 깨뜨리는지 확인하는 것을 목표로 했다. 많은 사람들이 주스를 몸을 깨끗하게 하는 자연적인 방법이라고 생각하지만, 연구 결과는 그 반대일 수 있음을 시사한다. 노스웨스턴 대학교 파인버그 의대의 오셔통합건강센터 소장이자 노스웨스턴 의대 의사인 수석 저자 멜린다 링(Melinda Ring)박사는 "대부분의 사람들은 주스를 건강한 해독으로 생각하지만 이 연구는 현실을 직시할 필요성이 있음을 보여준다"고 말했다. 링 박사는 "섬유질이 거의 없는 주스를 많이 섭취하면 미생물 군집 불균형이 발생해 염증과 장 건강 악화와 같은 부정적인 결과를 초래할 수 있다"고 설명했다. 해독주스와 마이크로바이옴 불균형 연구 결과, 주스만 전적으로 섭취한 그룹에서 염증 및 장 투과성과 관련된 세균이 가장 많이 증가한 것으로 나타났다. 반면, 식물 기반 통곡물 식품 그룹은 더 유익한 미생물 변화를 보였다. 주스와 통곡물 식품을 함께 섭취한 그룹에서도 일부 세균 변화가 나타났지만, 주스 전용 그룹에서 관찰된 변화보다는 덜 심각했다. 멜린다 링 박사는 "대부분의 사람들은 주스를 건강한 해독으로 생각하지만, 이 연구는 현실 점검을 제공한다. 섬유질이 거의 없는 많은 양의 주스를 섭취하면 염증 및 장 건강 감소와 같은 부정적인 결과를 초래할 수 있는 마이크로바이옴 불균형을 초래할 수 있다"고 말했다. 장 건강에서 섬유질의 역할 주스 클렌즈의 가장 큰 문제점 중 하나는 섬유질 제거이다. 과일과 채소를 주스로 만들 때 대부분의 섬유질이 제거된다. 섬유질은 장내 유익한 세균의 먹이가 되어 부티레이트와 같은 항염증 화합물을 생성하도록 돕는다. 섬유질이 없으면 당을 좋아하는 세균이 증식하고 주스의 높은 당 함량이 이들의 성장을 부추긴다. 이러한 불균형은 유해 세균이 유익한 세균보다 많아지게 해 장내 세균 불균형을 초래할 수 있다. 시간이 지남에 따라 이는 소화 문제, 면역력 약화, 심지어 정신 건강 문제의 위험을 증가시킬 수 있다. 이 연구는 또한 섬유질 섭취 감소가 신진대사에 부정적인 영향을 미쳐 신체가 혈당과 에너지 수준을 조절하는 것을 더 어렵게 만들 수 있음을 시사한다. 구강 마이크로바이옴의 빠른 변화 이 연구는 장내 세균은 비교적 안정적으로 유지되는 반면, 구강 마이크로바이옴은 주스 전용 식단에 빠르게 반응한다는 것을 보여주었다. 연구진은 유익한 '페르미쿠테스(Firmicutes·비만세포)' 세균의 감소와 염증과 관련된 프로테오박테리아(Proteobacteria)의 증가를 관찰했다. 링 박사는 "이는 식단 선택이 건강 관련 세균 집단에 얼마나 빨리 영향을 미칠 수 있는지를 강조한다. 구강 마이크로바이옴은 식단 영향의 빠른 바로미터인 것으로 보인다"고 말했다. 구강 세균의 변화는 주스가 구강과 인후의 염증에 기여할 수 있음을 시사하며, 이는 전반적인 건강에 영향을 미칠 수 있다. 파괴된 구강 마이크로바이옴은 잇몸 질환, 충치, 심지어 심혈관 문제와 같은 질환과 관련이 있다. 추가 연구의 필요성 이 연구는 해독주스의 잠재적 위험을 강조하지만, 다양한 식단이 마이크로바이옴에 어떤 영향을 미치는지, 특히 어린이의 경우 더 많은 연구가 필요하다. 많은 사람들이 과일 전체를 주스로 대체하면 동일한 이점을 제공한다고 여긴다. 그러나 이 연구는 주스가 장과 구강 내 세균에 미치는 영향 때문에 적절한 대체품이 아닐 수 있음을 시사한다. 연구의 제1 저자이자 로마 산 라파엘레 대학 식품 미생물학 교수인 마리아 루이사 사보 사르다로(Maria Luisa Savo Sardaro)는 "주스 식단의 영양 성분, 특히 당과 탄수화물 수준은 장과 구강 모두에서 미생물 역동성을 형성하는 데 핵심적인 역할을 하며 신중하게 고려해야 한다"고 말했다. 향후 연구에서는 주스에 섬유질을 다시 추가하거나 통곡물 식품과 함께 섭취하는 것이 이러한 영향을 완화하는 데 도움이 될 수 있는지 탐구할 수 있다. 주스 클렌즈의 장기적인 결과를 이해하는 것은 진정으로 건강을 지원하는 식단 지침을 만드는 데 필수적이다. 해독주스를 더 건강하게 만드는 방법 이 연구에서 제기된 우려에도 불구하고 주스를 즐기는 사람들이 주스를 완전히 끊을 필요는 없다. 대신, 더 건강하게 만들기 위한 조치를 취할 수 있다. 한 가지 방법은 주스 대신 블렌딩하는 것이다. 블렌딩은 섬유질을 유지하면서도 과일과 채소에 함유된 비타민과 항산화제를 전달한다. 주스를 선호하는 사람들의 경우, 통곡물 식품과 함께 섭취하면 그 영향을 균형 있게 조절하는 데 도움이 될 수 있다. 주스와 함께 섬유질이 풍부한 음식을 섭취하면 유해한 세균 변화를 예방하고 보다 안정적인 마이크로바이옴을 지원할 수 있다. 당분이 적은 채소를 선택하고 치아씨나 아마씨와 같은 재료를 첨가하는 것도 섬유질 섭취를 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 링 박사는 "주스를 좋아한다면 섬유질을 그대로 유지하기 위해 블렌딩하는 것을 고려하거나 마이크로바이옴에 대한 영향을 균형 있게 조절하기 위해 주스를 통곡물 식품과 함께 섭취하는 것을 고려하라"고 조언했다. 장기적인 건강을 위해서는 주스 클렌즈에 의존하기보다, 과일과 채소 전체를 포함하는 균형 잡힌 식단을 유지하는 것이 더 바람직하다. 이번 연구 결과는 섬유질의 중요성을 강조하며, 식단이 신체 내 미생물 균형에 얼마나 빠르게 영향을 미칠 수 있는지를 보여준다.
- 생활경제
2025-02-07 14:58:00
[퓨처 Eyes(70)] 두 아빠 쥐의 탄생⋯생명 과학의 새 지평 열다

2025년 새해 벽두 과학계는 '두 아빠 사이에서 태어난 쥐'라는 놀라운 소식을 접하며 경탄을 금치 못했다. 한때 공상 과학 소설 속 장면으로 여겨졌던 일이 현실로 성큼 다가온 것이다. 이 획기적인 연구는 베이징에 있는 중국과학원의 리 지쿤(Zhi-Kun Li) 박사와 그의 연구팀에 의해 주도됐으며 과학전문 매체 사이언스얼럿과 MIT 테크놀로지 리뷰(MIT Technology) 등에 의해 상세히 보도됐다. 두 매체의 보도에 따르면 이 연구는 정밀한 줄기세포 공학 기술과 크리스퍼(CRISPER) 유전자 편집 기술을 통해 생물학적 엄마 없이 두 아빠를 가진 쥐를 탄생시키고, 성체로 성장시키는데 성공했다. 크리스퍼 유전자 편집 기술은 DNA를 자르고 붙이는 기술로, 특정 유전자를 수정하는 데 사용된다. 과거 유사한 시도들이 번번이 실패로 끝난 것을 감안하면, 이번 성과는 그 의미가 남다르다. 이전 연구자들은 수컷 줄기세포로부터 난자를 생성하는 데 어려움을 겪었고, 설령 성공하더라도 모성 유전 물질의 부재로 인해 새끼들이 심각한 발달 장애를 겪거나 끝내 생존하지 못했다. 하지만 리 지쿤 박사 팀은 '각인'된 유전자를 표적화하는 새로운 접근 방식을 통해 이러한 문제들을 말끔히 해결했다. 각인(Imprinting)이란 특정 유전자가 어느 부모에게서 왔는지에 따라 다르게 발현되는 현상을 말한다. 리 박사 팀은 배아 발달에 핵심적인 것으로 알려진 20개의 각인 유전자를 CRISPR 기술로 정교하게 편집하여 두 아빠를 둔 쥐의 탄생을 현실로 만들었다. 각인 유전자는 부모 중 누구에게서 왔는지에 따라 발현 여부가 결정되는 유전자를 말한다. 사이언스 얼럿은 이 연구가 "줄기세포 및 재생 의학 연구의 여러 가지 제한점을 해결하는 데 도움이 될 것"이라는 중국과학원 웨이 리(Wei Li) 연구원의 말을 인용하며, 이 연구의 중요성을 재차 강조했다. 난관 극복, 새로운 가능성 제시 두 아빠 쥐의 탄생 과정이 순탄하지만은 않았다. 이번 연구는 아빠가 둘인 생쥐를 만들려는 이전 연구를 바탕으로 했다. 1980년대 영국 과학자들은 정자 세포의 DNA가 포함된 핵을 수정란 세포에 주입하려는 시도를 했다. 그 결과 배아는 난자의 세포질에 두 수컷의 DNA와 암컷의 소량의 DNA를 가지고 있었다. 그러나 이 배아를 대리모 쥐의 자궁으로 이식했을 때 어느 배아도 건강하게 태어나지 않았다. MIT 테크놀로지 리뷰는 이는 부계와 모계 유전체에서 모두 각인된 유전자가 발달에 필요하기 때문인 것으로 보인다고 짚었다. 리 박사 팀은 유전자 편집을 이용해 각인된 유전자를 완전히 제거하는 다른 접근 방식을 취했다. 약 200개의 쥐 유전자가 각인되어 있지만 연구팀은 배아 발달에 중요한 것으로 알려진 20개의 유전자에 초점을 맞춘 것. 팀은 실험실에서 줄기 세포를 수집하기 위해 정자 DNA로 세포를 배양했다. 그런 다음 CRISPR를 사용하여 표적으로 삼은 20개의 각인된 유전자를 파괴했다. 유전자 편집된 세포는 다른 정자 세포와 함께 핵이 제거된 난자 세포에 주입됐다. 그 결과 두 마리 수컷 쥐의 DNA가 있는 배아 세포가 탄생했다. 이 세포는 태반을 만드는 데 필요한 세포를 제공하는 연구에 사용되는 일종의 '배아 껍질'에 주입됐다. 그 결과 생성된 배아는 암컷 쥐의 자궁으로 이식됐다. 일부 배아는 살아 있는 새끼로 발달했고, 심지어 성체가 될 때까지 살아 남았다. 연구팀은 더 나아가 두 아빠 쥐를 만드는 두 번째 접근 방식을 발견했다. 이는 일본 오사카 대학의 카츠히코 하야시(Katsujiko Hayashi) 팀의 연구를 바탕으로 했다. 이 팀은 몇년 전 수컷 쥐의 꼬리에서 세포를 채취해 미성숙 난자로 만드는 방법을 발견했다. 이 난자는 정자와 수정돼 양부계 배아를 만들 수 있었다. 하야시는 그 배아는 번식 능력을 가져, 성체가 자신의 자손을 가질 수 있다고 말했다. MIT 테크놀로지 리뷰에 따르면, 중국과학원 연구팀은 164개의 유전자 편집된 배아를 이식했지만, 살아있는 새끼는 고작 7마리밖에 태어나지 않았다. 게다가 태어난 새끼들도 정상적인 쥐보다 크게 자라거나 장기가 비대해지는 등 몇 가지 문제점을 드러냈다. 수명도 일반 쥐보다 짧았고, 불임이라는 문제도 안고 있었다. 이러한 결과는 여전히 해결해야 할 과제가 산적해 있음을 보여준다. 리 지쿤 박사 역시 "각인 유전자에 대한 추가적인 수정은 생존 가능한 배우자를 생산할 수 있는 건강한 두 아빠 쥐의 생성을 촉진하고 각인 관련 질병에 대한 새로운 치료 전략으로 이어질 수 있다"고 말하며, 앞으로 연구가 더 필요함을 시사했다. 그럼에도 불구하고 두 아빠를 둔 쥐의 탄생은 생명 과학 연구에 지대한 의미를 갖는다. 펜실베이니아 대학의 발달 생물학자 코타로 사사키(Kotaro Sasaki)는 "흥미로운 연구"라며, 리 박사 팀이 "일련의 각인 결함을 피할 수 있었을 뿐만 아니라, 두 수컷의 DNA를 사용하여 쥐를 만드는 두 번째 방법을 발견했다"는 점을 높이 평가했다. 이 연구 결과는 학술지 '셀 스템 셀(Cell Stem Cell)'에 게재됐다. 각인 현상에 대한 새로운 통찰력 두 아빠 쥐 연구는 각인 현상에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있다는 점에서 더욱 주목받고 있다. 이전 연구에서는 두 엄마 쥐가 더 작고 오래 사는 것으로 밝혀진 반면, 이번 연구에서는 두 아빠 쥐가 과도하게 성장하고 더 빨리 죽는다는 사실이 새롭게 밝혀졌다. 코타로 사사키는 "아마도 부계 각인된 유전자는 성장을 지원하고 모계 유전자는 성장을 제한하며, 동물이 건강한 크기에 도달하려면 둘 다 필요할 것"이라고 추측했다. 물론, 이 연구 결과를 인간에게 적용하기까지에는 넘어야 할 산이 많다. 리 지쿤 박사는 "인간의 20개 각인된 유전자를 편집하는 것은 용납할 수 없으며, 건강하거나 생존 가능하지 않은 개체를 생산하는 것은 단순히 선택 사항이 아니다"라고 분명히 선을 그었다. 코타로 사사키 역시 "연구팀이 사용한 많은 실험실 기술 절차가 인간 세포에는 확립되지 않았고, 인간 유전자를 제거하면 예측할 수 없는 건강상의 결과를 초래할 수 있다"며 인간에게 적용하는 데에는 많은 어려움이 있을 것이라고 지적했다. 생명 과학의 새로운 지평 두 아빠를 둔 쥐의 탄생은 생명 과학 연구의 새로운 장을 열었으며, 앞으로 각인 현상과 유전 질환에 대한 이해를 넓히는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 비록 인간에게 직접 적용하기에는 아직 많은 과제가 남아 있지만, 이 연구가 제시하는 가능성은 무궁무진하며, 미래 생명 과학 발전에 중요한 토대가 될 것이다. 두 아빠 쥐의 탄생은 분명 획기적인 사건이지만, 아직 넘어야 할 산이 많다. 특히 인간에게 적용하기 위해서는 윤리적인 문제와 기술적인 난관을 극복해야 한다. 하지만 이 연구가 각인 현상에 대한 새로운 통찰력을 제공하고, 유전 질환 치료에 새로운 가능성을 제시했다는 점은 높이 평가할 만하다. 전문가들은 앞으로 두 아빠 사이에서 태어난 쥐 연구가 생명 과학 발전에 어떤 영향을 미칠지 주목할 필요가 있다고 지적한다.
- 포커스온
2025-02-06 14:03:00
인체 장기 내 미세 플라스틱 축적 심화, 뇌 조직에서 고농도 검출

미세플라스틱이 인체 내 뇌 조직에서 다른 장기보다 더 많이 발견돼 충격을 주고 있다. 미국 뉴멕시코대학 연구진의 최근 연구에 따르면, 인체 내 미세플라스틱 축적이 심화되고 있으며, 특히 뇌 조직에서 높은 농도의 미세플라스틱이 검출돼 우려가 커지고 있다고 과학전문매체 사이언스얼럿과 abc뉴스 등 다수 외신이 4일(현지시간) 보도했다. 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 게재된 이번 연구는 지난해 수거된 뇌 조직 샘플이 약 10년 전 수거된 유사 샘플보다 훨씬 더 많은 미세플라스틱을 함유하고 있음을 보여준다. 이는 미세한 합성 입자가 시간이 지남에 따라 인체의 주요 기관에 축적된다는 사실을 시사한다. 뉴멕시코대 보건과학자 알렉산더 니하트(Alexander Nihart)와 연구진은 뇌 샘플에서 신장 및 간 샘플보다 더 높은 농도의 미세플라스틱이 검출됐음을 확인했다. 뉴멕시코대 건강과학센터, 오클라호마주립대, 듀크대, 콜롬비아 라 유니버시다드 델 발레엔칼리의 연구원들은 47구의 시체에서 뇌, 간, 신장 샘플을 분석했다. 연구 결과에 따르면 뇌 조직에서 발견된 미세플라스틱의 평균 양은 1g당 4800마이크로 그램이었다. 이는 표준 플라스틱 숟가락 하나와 맞먹는 양이다. 연구에 따르면 사람의 혈류 내에 이 정도의 미세플라스틱이 존재할 경우 어떤 구체적인 건강 위험이 초래될지는 아직 알수 없다고 한다. 1950년부터 2019년까지 약 90억 톤의 플라스틱이 생산되었으며, 이 물질들은 시간이 지나면서 미세한 조각으로 분해돼 전 세계적으로 확산되고 있다. 플라스틱이 작은 조각으로 떨어져나간 미세플라스틱은 크기가 최대 5mm에 달하며, 나노플라스틱은 그보다 더 작은 크기로 10억분의 1미터 단위로 측정한다. 연구진은 논문에서 "인위적으로 생성된 미세플라스틱과 나노플라스틱의 환경 내 농도는 지난 반세기 동안 기하급수적으로 증가했다"고 밝혔다. 연구에 따르면 플라스틱 용기부터 바닥재, 의료기기에 이르기까지 모든 것에서 발견되는 가장 흔한 플라스틱인 폴리에틸렌이 뇌 샘플에서 발견된 미세 플라스틱의 75%를 차지했다. 미세플라스틱, 뇌 보호막도 침투 인체 조직에 축적된 플라스틱 입자의 장기적인 영향과 잠재적 누적 효과는 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 우려할 만한 연구 결과들이 속속 제시되고 있다. 미발표 연구에서는 태반 내 미세플라스틱이 조산과 연관된 것으로 나타났으며, 쥐를 대상으로 한 연구에서는 미세플라스틱이 뇌 혈관을 막는 데 영향을 미칠 수 있다는 결과도 보고됐다. 또 다른 연구에서는 흔히 사용되는 플라스틱 첨가제 노출이 수백만 건의 사망과 관련이 있다는 사실이 밝혀졌다. 니하트 연구진은 2016년과 2024년 부검을 통해 확보한 52개의 인체 조직 샘플을 분석한 결과, 모든 샘플에서 플라스틱 입자가 검출됐다고 밝혔다. 간과 신장 샘플의 플라스틱 양은 유사했으나, 뇌 샘플에서는 최대 30배 높은 농도의 플라스틱이 발견됐다. 이는 간과 신장이 체내 노폐물을 걸러내고 분해하는 역할을 수행하면서 순환하는 입자와의 접촉이 많아질 수 있다는 점을 고려할 때 뜻밖의 결과다. 특히, 뇌에는 유해 물질을 차단하는 혈액뇌관문이 존재함에도 불구하고 미세플라스틱이 축적된 사실이 확인돼 충격을 주고 있다. 치매 환자 뇌에서 플라스틱 농도 더 높아 연구진은 1997년부터 2013년까지 확보한 초기 뇌 샘플 데이터와 비교한 결과, 시간이 지남에 따라 플라스틱 농도가 증가하는 명확한 추세를 발견했다. 이는 환경 내 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도의 급격한 증가가 인체 내에서도 반영되고 있음을 시사한다. 분석된 조직의 플라스틱 농도는 연령, 인종, 사망 원인과 무관했지만, 치매 진단을 받은 사람들의 샘플에서는 그렇지 않은 사람들보다 높은 농도의 플라스틱이 검출됐다. 연구진은 "뇌 조직 위축, 혈액뇌관문 손상, 노폐물 제거 기능 저하는 치매의 주요 특징이며, 이는 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도를 증가시킬 수 있다"고 설명했다. 다만, 플라스틱 물질 축적이 건강 악화에 직접적으로 영향을 미치는지는 아직 확실하지 않다고 덧붙였다. 니하트 연구진은 미세플라스틱의 건강 영향을 규명하기 위한 추가 연구가 필요하다는 점을 강조하며, 이에 대한 연구자들의 관심이 더욱 필요하다고 촉구했다. 한편, 플라스틱 생산량은 지속적으로 증가하고 있으며, 인간은 일상적으로 플라스틱 조각을 흡수하고 있다. 영국 엑서터대 글로벌 개발 연구원 아담 하니에(Adam Hanieh)는 "플라스틱은 석유와 가스로부터 추출된 석유화학 제품"이라며, 2040년에는 플라스틱이 석유 수요 증가의 95%를 차지할 것으로 예상된다고 경고했다.
- ESGC
2025-02-05 15:36:00
[기후의 역습(117)] 기후 변화로 대도시 쥐 개체수 증가

기후 변화로 인한 기온 상승이 전 세계적인 도시 쥐 개체수 증가를 부추기고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 리치먼드 대학교 연구팀이 세계적인 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 게재한 새로운 연구에 따르면 기후 변화로 인해 전 세계적으로 도시 쥐가 증가하고 있는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 온실가스 배출로 인해 2100년까지 도시 지역의 기온이 1.9도에서 4.4도까지 상승할 것으로 예상된다. 논문의 주저자인 리치먼드 대학교 생물학과 조너선 리치먼드 교수는 ABC 뉴스와의 인터뷰에서 "기온 상승은 겨울철 쥐의 생존율을 높이고, 먹이 섭취량 증가는 번식 횟수 증가로 이어져 개체수 증가를 가속화할 수 있다"고 설명했다. 리치먼드 교수는 또한 식물 감소, 인구 밀집, 쥐 방제 자원 부족 등이 북미 지역 여러 도시에서 쥐가 번성하는 데 기여하고 있다고 분석했다. 16개 도시 데이터 분석 결과⋯일부 도시에서는 개체수 감소 추세 보여 이번 연구는 전 세계 16개 도시의 공공 민원 및 조사 데이터를 분석한 결과, 대부분의 지역에서 쥐 개체수 증가 추세가 나타났음을 확인했다. 다만, 일부 도시에서는 쥐 개체수 관리에 성공적인 모습을 보였다. 미국 워싱턴 D.C.의 경우 쥐 개체수가 뉴욕시보다 1.5배 빠르게 증가하고 있는데, 이는 뉴욕시가 쥐 방지를 위한 효과적인 조치를 취하고 있기 때문으로 분석된다. 반면, 뉴올리언스와 일본의 도쿄는 강력한 쥐 방제팀과 시민 신고 시스템을 통해 쥐 개체수를 감소시키는 데 성공했다. 리치먼드 교수는 개체수가 감소하는 도시들이 일반적인 추세에서 벗어난 사례일 수 있다고 언급하면서, 도쿄의 경우 시민들이 소셜 미디어에 쥐 목격 사례를 공유하며 기업의 위생 관리를 압박하는 '공개 망신(name and shame)' 방식이 효과를 거두고 있다고 덧붙였다. 쥐 매개 질병 및 정신 건강 문제 야기⋯"통합 해충 관리 전략 필요" 쥐 개체수 증가는 다양한 문제를 야기한다. 리치먼드 교수는 "쥐는 50개 이상의 인수공통 병원균을 옮긴다"고 지적했다. 그는 "쥐는 사람들이 이러한 병원균과 그로 인한 질병에 걸릴 가능성이 매우 큰 매개체"라고 강조했다. 뉴욕시의 '쥐 황제(rat czar)'로 불리는 캐슬린 코라디 시 전역 쥐 방지 책임자는 쥐가 정신 건강에도 악영향을 미친다고 지적했다. 그는 "매일 쥐를 경험하는 것은 우울증 위험을 5배 이상 증가시킨다는 연구 결과가 있다"며 "저소득층 등에서 그 영향이 더욱 심각하게 나타난다"고 설명했다. "음식물 쓰레기 안전하게 처리해야 쥐 방지" 전문가들은 쥐 개체수 관리가 도시의 책임일 뿐 아니라 시민들의 참여 또한 중요하다고 강조했다. 리치먼드 교수는 "시민들은 자신의 주변에 쥐가 서식할 수 있는 환경을 만들지 않고, 음식물 쓰레기를 안전하게 처리하며, 쓰레기를 용기에 담아 버리는 등 일상생활에서 쥐 방지를 위해 노력해야 한다"고 말했다. 코라디 책임자는 음식물 쓰레기를 퇴비화하거나 처리하는 것이 쥐의 먹이 접근성을 차단하는 데 큰 도움이 된다고 덧붙였다. 뉴욕시는 쓰레기 용기 사용 확대와 시민 교육을 통해 쥐 문제에 적극적으로 대응하고 있으며, 시민들에게 쥐 없는 쾌적한 환경을 만드는 방법을 교육하는 '래트 팩(Rat Pack)' 프로그램을 운영하고 있다. 리치먼드 교수는 도시가 따뜻해짐에 따라 이러한 노력을 확대해야 한다고 경고하며 "덫과 살충제에만 의존하는 방식에서 벗어나 통합 해충 관리 개념을 도입해야 한다"고 강조했다. 그는 "살충제 미끼를 사용하는 대신 쥐가 서식할 수 있는 환경을 제거하는 데 집중해야 한다"고 덧붙였다.
- ESGC
2025-02-04 08:58:00

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