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[신소재 신기술(220)]"구리보다 3배 빠르다"⋯UCLA, AI 반도체 열 관리 바꿀 '초전도체급' 신소재 발견
- 인공지능(AI) 열풍으로 반도체 집적도가 극한에 달하며 '발열과의 전쟁'이 한창인 가운데, 기존 금속의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 신소재가 등장했다. 100년 넘게 방열 소재의 표준이었던 구리와 은을 대체할 강력한 후보의 등장에 산업계의 이목이 쏠리고 있다. 금속 열전도 한계치 400W/mK의 벽을 깨다 최근 캘리포니아대 로스앤젤레스(UCLA) 새뮤얼리 공과대학 용지에 후(Yongjie Hu) 교수팀은 국제 학술지 '사이언스(Science)'를 통해 금속성 '세타(θ)상 탄탈럼 나이트라이드(tantalum nitride)'가 상온에서 약 1,100W/mK(미터 켈빈)의 경이로운 열전도율을 기록했다고 발표했다. 이는 현재 전자기기 냉각의 핵심 소재인 구리(약 401W/mK)나 은보다 3배 가까이 높은 수치다. 그동안 학계와 산업계에서는 구리와 은을 금속 열전도의 '물리적 상한선'으로 간주해 왔다. '전자-포논' 상호작용 통제…열 전달의 고속도로 구축 연구팀이 발견한 신소재의 핵심 비결은 내부 입자 간의 상호작용 제어에 있다. 일반적인 금속에서는 열을 나르는 '전자'와 격자 진동인 '포논(Phonon)'이 서로 충돌하며 저항을 만들어낸다. 이 충돌이 열 흐름을 방해해 에너지 손실을 일으키는 것이다. 그러나 세타상 탄탈럼 나이트라이드는 전자와 포논 간의 상호작용이 매우 약하게 설계되어 있어, 열이 저항 없이 마치 고속도로를 달리는 차처럼 빠르게 전달된다. 연구팀은 싱크로트론 X선 산란 분석과 초고속 광학 분광 기법을 통해 이 메커니즘을 입증하는 데 성공했다. 구리 의존도 높은 AI 산업의 '구원투수' 될까 이번 연구 결과는 특히 발열 제어가 곧 성능인 AI 반도체와 데이터센터 시장에 시사하는 바가 크다. 현재 구리는 글로벌 방열판 시장의 약 30%를 차지하는 핵심 소재지만, AI 가속기와 고성능 스마트폰의 발열 밀도가 급격히 높아지면서 냉각 성능이 임계점에 도달했다는 지적이 끊이지 않았다. 연구를 이끈 용지에 후 교수는 "AI 기술의 비약적 발전으로 냉각 수요가 폭증하면서 기존 금속은 성능 한계에 직면했다"며, "반도체 칩과 AI 가속기 분야에서 구리에 대한 글로벌 의존도가 커지는 상황인 만큼, 이를 대체할 신소재의 확보는 산업적 필연"이라고 강조했다. 항공우주부터 양자컴퓨터까지…산업 전반 확산 기대 업계에서는 이 신소재가 차세대 히트싱크(방열판) 시장뿐만 아니라 고온 환경이 지속되는 항공우주 시스템, 정밀한 온도 제어가 필수적인 양자컴퓨터 분야에서도 '게임 체인저' 역할을 할 것으로 내다보고 있다. 전문가들은 "이번 UCLA의 발견은 수십 년간 정체되어 있던 금속 열전도 기술의 패러다임을 바꿀 것"이라며, 향후 양산 공정 최적화와 비용 효율성이 확보된다면 차세대 열 관리 솔루션의 표준이 바뀔 수 있다고 평가했다.
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[신소재 신기술(220)]"구리보다 3배 빠르다"⋯UCLA, AI 반도체 열 관리 바꿀 '초전도체급' 신소재 발견
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[기후의 역습(182)]美 해안 유해시설 5,500곳, 해수면 상승으로 홍수 위험
- 기후 변화로 인한 해수면 상승이 향후 수십 년 내 미국 내 수천 곳의 유해 산업시설에 심각한 홍수 위험을 초래할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 20일(현지시간) abc뉴스에 따르면 미국 캘리포니아대 로스앤젤레스(UCLA) 연구진은 이날 국제 학술지 '네이처(Nature)'에 게재한 논문에서, 온실가스 배출이 높은 시나리오를 적용할 경우 2100년까지 미국 전역의 5500곳 이상 유해시설이 '100년에 한 번' 규모의 홍수에 노출될 위험이 있다고 밝혔다. 이들 시설은 하·폐수 처리장, 석유·가스 정제소, 유독 폐기물 처리장, 방위산업 관련 부지 등으로 구성돼 있다. 연구진은 "이 가운데 3800곳은 2050년 이전에도 침수될 가능성이 있다"고 경고했다. 조사 대상은 미국 23개 연안 주와 푸에르토리코의 약 5만 개 산업·오염 시설이었다. 가장 위험이 높은 주로는 플로리다, 뉴저지, 캘리포니아, 루이지애나, 뉴욕, 매사추세츠, 텍사스 등 7개 주가 꼽혔다. 전체 위험 시설의 약 80%가 이들 지역에 집중돼 있다. 연구를 이끈 라라 커싱 UCLA 교수는 "허리케인 카트리나(2005), 하비(2017)처럼 대형 폭풍으로 산업시설이 침수돼 독성 화학물질이 유출된 사례가 이미 있었다"며 "기후 변화로 이런 사건이 더 자주 발생할 가능성이 크다"고 지적했다. 특히 저지대 해안에 밀집한 석유 정제 및 저장시설은 원유 유출뿐 아니라 화학물질 확산 위험이 높아, 공공보건과 인근 지역사회에 심각한 피해를 줄 수 있다는 것이다. 연구팀은 또 사회적 취약계층일수록 홍수 위험 지역 근처에 거주하는 비율이 높다고 분석했다. 저소득층, 유색인종, 차량 접근성이 낮은 지역일수록 유해 시설 인근에 집중돼 있어, 해수면 상승이 불평등을 심화시킬 수 있다고 지적했다. 미국 연방정부의 '제5차 국가기후평가'에 따르면, 2050년까지 미 해안의 평균 해수면은 8~12인치(약 20~30cm), 멕시코만 서부 지역은 최대 16인치(약 40cm)까지 상승할 전망이다. 커싱 교수는 "과거 배출로 인한 해수면 상승의 상당 부분은 이미 되돌릴 수 없지만, 온실가스 감축과 대비책 마련을 통해 최악의 결과는 피할 수 있다"며 "기존 오염 부지의 정화 계획과 토지 이용 정책, 재난 대응 체계를 강화해야 한다"고 강조했다. 공동 연구자인 레이철 모렐로-프로시 UC버클리 교수는 "기후 변화에 대한 회복력을 높이기 위해 취약 지역 사회가 필수 정보와 자원에 접근할 수 있도록 정책적 지원이 절실하다"고 말했다. 연구팀은 지구 온난화 배출량을 줄이면 세기말까지 위험에 처한 지역이 약 300곳 줄어들 것이라고 밝혔다. https://abcnews.go.com/US/thousands-toxic-sites-us-risk-flooding-coming-decades/story?id=127635958
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[기후의 역습(182)]美 해안 유해시설 5,500곳, 해수면 상승으로 홍수 위험
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[우주의 속삭임(135)] 왜행성 세레스, 과거 생명체 서식 가능성⋯NASA "화학 에너지 원천 확인"
- 미국 항공우주국(NASA)이 20일(현지시간) 화성과 목성 사이 소행성대에 위치한 왜행성 세레스(Ceres)가 과거 생명체가 살 수 있는 환경을 갖췄을 가능성을 뒷받침하는 새로운 연구 결과를 공개했다. 현재는 얼어붙은 차가운 천체지만, 내부의 화학 반응에서 발생한 에너지가 오랜 시간 유지되면서 미생물 생존에 필요한 조건을 제공했을 수 있다는 분석이다. NASA는 20일(현지시간) 국제 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 게재한 논문을 통해 "세레스 내부의 열·화학 모델 분석 결과 약 25억 년 전 세레스의 지하 해양에 변성암에서 기원한 열수(熱水)가 꾸준히 공급됐을 가능성이 확인됐다"고 밝혔다. 이 열수에는 미생물 대사에 필요한 가스 성분이 녹아 있어, 당시 세레스의 지하 환경이 생명체 서식에 유리했을 수 있다는 설명이다. 세레스는 지름 약 940km의 왜행성으로, 2018년 종료된 NASA의 탐사선 '던(Dawn)' 미션에 의해 표면의 밝은 반사 영역이 소금 성분이라는 사실이 처음 확인됐다. 2020년에는 지하에 거대한 염수층이 존재했음을 입증한 데 이어, 표면과 내부에서 탄소 화합물이 발견되면서 생명체 서식 가능성 연구가 본격화됐다. 이번 연구는 세레스 내부의 방사성 붕괴로 발생한 열이 지하 해양을 장기간 따뜻하게 유지시켰다는 점을 새롭게 부각했다. 연구 책임자인 샘 쿠빌(미 애리조나주립대 연구원)은 "지구에서 심해 열수와 바닷물이 만나 미생물의 먹잇감이 풍부해지는 것과 비슷한 과정이 세레스 내부에서도 일어났을 가능성이 있다"며 "이 결과는 세레스의 과거 환경에 대한 이해를 넓히는 중요한 단서"라고 말했다. 현재 세레스는 내부 방사성 붕괴열이 거의 소진되면서 지하수가 대부분 얼어붙었고, 일부 남은 액체는 고농도의 염수 상태로 변한 것으로 추정된다. 연구진은 세레스가 형성된 후 약 5억~20억 년 사이에 생명체가 서식할 가능성이 가장 높았을 것으로 보고 있다. 전문가들은 이번 발견이 세레스뿐 아니라 태양계 외곽의 다른 얼음 위성 연구에도 시사점을 준다고 평가한다. 유로파, 엔셀라두스처럼 행성의 중력에 의해 내부 열을 유지하는 천체들과 달리, 세레스처럼 내부 가열이 거의 없는 소형 천체도 과거 한때 생명체에 유리한 조건을 형성했을 가능성이 크다는 것이다. 세레스 탐사를 이끈 NASA 제트추진연구소(JPL)의 관계자는 "던 미션의 축적된 데이터를 기반으로 한 이번 연구는 태양계 내 미생물 생존 가능성을 이해하는 데 중요한 전환점이 될 것"이라고 말했다.
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[우주의 속삭임(135)] 왜행성 세레스, 과거 생명체 서식 가능성⋯NASA "화학 에너지 원천 확인"
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[신소재 신기술(179)] 이산화탄소를 시멘트로⋯친환경 건설을 향한 새로운 전환점
- 이산화탄소를 오염물질로만 여겨온 기존 인식에 도전하는 획기적인 연구 결과가 나왔다. 10일(현지시간) 어스닷컴에 따르면 미국 미시간대학교를 중심으로 UC 데이비스와 UCLA 연구진이 참여한 공동 연구팀은 이산화탄소(CO₂)를 금속 옥살레이트(metal oxalates)로 전환해 시멘트 제조 원료로 활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스 화학과 조교수이자 이 연구의 공동 주저자인 헤수스 벨라스케스는 "금속 옥살산염은 아직 충분히 탐구되지 않은 분야로, 대체 시멘트 재료, 합성 전구체, 심지어 이산화탄소 저장 솔루션으로 활용될 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 미국 에너지부(DOE)가 후원하는 '탄소 순환 종결 센터(Center for Closing the Carbon Cycle, 4C)'의 일환으로 수행됐다. 4C의 주요 목표는 대기 중 배출되는 이산화탄소를 포집해 활용 가능한 물질로 전환하는 실용적인 방안을 찾는 데 있다. 연구팀은 시멘트의 주원료인 포틀랜드 시멘트 제조 과정에서 대규모 이산화탄소가 배출된다는 점에 주목, 발상을 전환해 이산화탄소를 투입해 새로운 시멘트 성분을 만들어내는 방식으로 접근했다. 팀은 이산화탄소를 금속 이온과 결합시켜 금속 옥살레이트 형태의 고체를 생성한 뒤, 이를 시멘트 제조에 활용할 수 있다는 점에서 의미 있는 진전을 이뤘다. 특히 이번 연구의 핵심은 극미량의 납(lead)을 촉매로 활용하면서도 높은 반응 효율을 달성했다는 데 있다. 기존 기술은 다량의 납을 필요로 해 환경과 건강에 대한 부담이 컸다. 연구팀은 고분자 물질을 이용해 납의 화학적 환경을 정밀 제어함으로써 필요한 납의 양을 "10억 분의 1(ppb)' 수준으로 낮췄다. 이는 상업용 재료에 존재하는 불순물 수준에 불과해 산업적 확장 가능성을 높인 성과다. 미시간대 찰스 맥크로리(Charls McCrory) 교수는 "이번 연구는 이산화탄소라는 가치 없는 폐기물을 고부가가치 재료로 '업사이클링'하는 혁신적인 사례"라며 "이산화탄소를 단순히 매립하거나 제거하는 것을 넘어 건설 자재로 활용함으로써 실질적인 기후 대응 수단으로 삼을 수 있다"고 강조했다. 실제로 이 기술은 두 개의 전극을 활용한 전기화학 반응으로 작동된다. 한쪽 전극은 이산화탄소를 옥살레이트 이온으로 환원시키고, 다른 금속 전극에서는 금속 이온이 방출되어 옥살레이트와 결합해 고체 금속 옥살레이트를 생성한다. 이 고체는 침전 후 수거돼 시멘트 제조에 사용될 수 있다. UC 데이비스의 공동저자 헤수스 벨라스케스(Jesus Velasquez) 박사는 "금속 옥살레이트는 아직 충분히 연구되지 않은 영역으로, 시멘트 대체재는 물론 이산화탄소 저장 소재로도 잠재력을 가진다"고 평가했다. 공동저자인 아나스타샤 알렉산드로바(Anastassia Alexandrova) UCLA 교수는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 촉매 역할을 하는 납의 메커니즘을 이론적으로 검증했다. 그녀는 "산업계에서 유용한 촉매는 종종 우연히 발견되며, 이번 연구처럼 극미량의 불순물이 핵심적인 역할을 하는 사례는 앞으로도 더 많을 것"이라고 내다봤다. 무엇보다 이산화탄소를 고체화해 안정적으로 저장할 수 있다는 점은 환경적으로도 주목할만하다. "이것은 단순한 포집을 넘어 실제로 유용한 고체 재료를 만들어낸다는 점에서 기후 변화 대응에 실질적인 효과를 갖는다"고 맥크로리 교수는 설명했다. 연구팀은 향후 산업화 가능성을 염두에 두고 최종 생산물의 품질과 수율을 높이기 위한 최적화 작업을 지속할 계획이다. "아직 갈 길은 멀었지만, 납 함량을 ppb 수준으로 낮춘 것은 친환경 확장을 위한 중요한 이정표"라며 "상업적 스케일로의 확대 가능성은 충분하다"고 덧븉였다. 이 연구 결과는 국제 과학 저널 '첨단 재료(Advanced Materials, 어드밴스트 머티리얼)'에 정식 게재됐다.
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[신소재 신기술(179)] 이산화탄소를 시멘트로⋯친환경 건설을 향한 새로운 전환점
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[우주의 속삭임(113)] 은하에서 쏟아진 '유령 입자'⋯중성미자 생성 메커니즘의 새 해석
- 남극 얼음속에 묻힌 입자 망원경이 우리 우주의 가장 수수께끼 같은 입자인 '중성미자(neutrino)'에 대한 새로운 단서를 포착했다. 미국 UCLA와 일본 오사카대, 도쿄대 카블리 우주물리수학연구소(Kavli IPMU) 등 국제 공동 연구진은 오징어 은하로도 불리는 '은하 NGC 1068'에서 유래한 고에너지 중성미자 신호를 분석해 기존 이론과는 다른 생성 경로를 제안했다고 UCLA 매거진이 지난 7일(현지시간) 보도했다. 중성미자는 전기적으로 중성이며, 물질과 거의 상호 작용하지 않아 '유령입자'로 불린다. 이러한 특성 탓에 우주의 기원을 밝히는 열쇠로 주목받고 있지만, 감지 자체가 극도로 어렵다. 이에 따라 연구진은 남극 빙하 1㎦ 깊숙이 5160개의 센서를 설치한 아이스큐브 중성미자 관측소(IceCube Neutrino Observatory)를 활용해 이 입자를 추적해왔다. UCLA의 물리 및 천문학 교수이자 카블리 IPMU의 선임 연구원인 알렉산더 쿠센코(Alexander Kusenko)는 "우리는 빛을 사용하여 별을 보는 망원경을 가지고 있지만 이러한 천체 물리학 시스템 중 상당수는 중성미자를 방출한다"고 말했다. 남극 입자 망원경에 대해 쿠센코 교수는 "중성미자를 보려면 다른 유형의 망원경이 필요하며, 이것이 바로 남극에 있는 망원경이다"라고 설명했다. NGC 1068에서 이번에 감지된 중성미자는 놀랍도록 강한 신호를 보였지만, 통상 함께 나타나야할 고에너지 감마선의 발산은 에상보다 훨씬 약했다. 일반적으로 활동성 은하핵(AGN)에서는 양성자와 광자의 충돌로 중성미자와 감마선이 동시에 생성되는데, NGC 1068에서는 이러한 상관관계가 깨진 것이다. 연구진은 새로운 논문에서 이 현상의 원인을 중성자 붕괴로 설명했다. 해당 은하 중심에서 방출된 제트가 자외선 광자와 충돌하며 헬륨 원자핵이 분해되고, 이 과정에서 방출된 중성자가 붕괴하며 중성미자를 생성한다는 것이다. 이때 발생하는 전자도 감마선을 만들지만, 그 세기는 매우 약해 관측 결과와 부합한다. 논문 제1저자인 야스다 고이치로 UCLA 박사과정 연구원은 "수소는 양성자 하나로 이뤄져 광자와 충돌하면 강한 감마선과 중성미자를 동시에 만든다. 반면, 헬륨에는 중성자가 있어 감마선 없이도 중성미자를 생성할 수 있다"며 NGC 1068에서 관측되는 중성미자의 기원은 헬륨일 가능성이 가장 높다고 밝혔다. 이 새로운 이론은 NGC 1068뿐 아니라 우주 곳곳에 존재하는 유사한 은하에도 적용될 수 있어, 향후 관측 자료를 통해 검증이 가능하다. 특히 이러한 은하들에서 감마선이 약하다는 이유로 간과됐던 중성미자 신호들이 실제로는 존재했을 가능성을 제기한다. 연구에 참여한 이노우에 요시유키 오사카대 교수는 "이 모델은 기존 코로나(corona, 은하 코로나는 주로 X선이나 자외선 파장에서 탐지되며 수백만~수천만도의 온도를 가진 플라즈마로 구성됨)이론을 넘어선 새로운 시각을 제시한다"며 "향후 다양한 은하에서의 중성미자 검출이 이 가설을 검증할 것"이라고 말했다. 한편, 중성미자 천문학은 아직 초기 단계에 머물러 있으나, 이번 연구는 은하 중심에 존재하는 초대질량 블랙홀 주변의 극한 환경을 이해하는 데 중요한 실마리를 제공한다. 공동저자인 쿠센코 UCLA 교수는 "과학에 대한 투자는 당장은 눈에 띄지 않더라도 수십 년 후 인류 삶을 바꿀 큰 변화를 이끌 수 있다"고 강조했다. 이번 연구 결과는 세계적인 물리학 저널 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)에 게재됐으며, 공개된 논문은 arXiv에서도 확인할 수 있다. 미국 에너지부, 세계 최초 국제 연구센터 이니셔티브(WPI), 일본 과학진흥협회에서 이번 연구를 지원했다. ◇ 참고 문헌: Koichiro Yasuda 외, '활성 은하핵 NGC 1068 제트의 베타 붕괴에서 발생하는 중성미자와 감마선', Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.151005 . arXiv : DOI: 10.48550/arxiv.2405.05247
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[우주의 속삭임(113)] 은하에서 쏟아진 '유령 입자'⋯중성미자 생성 메커니즘의 새 해석
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[기후의 역습(113)] "기후변화, LA 산불 영향 미쳐" UCLA 연구 결과 발표
- 미국 캘리포니아주 로스앤젤레스(LA) 지역에서 발생한 대형 산불이 기후변화로 인해 규모가 커지고 강도가 강해졌다는 연구 결과가 발표됐다. UCLA(캘리포니아대학교 로스앤젤레스) 과학자들은 최근 분석에서 지구온난화를 유발하는 화석연료로 인한 오염이 이번 산불의 연료 역할을 했으며, 이로 인해 산불의 크기와 강도가 증가했다고 밝혔다고 CNN과 BBC 등 다수 외신이 전했다. 지난 7일 서부 LA 서부 해변과 동부 내륙에서 각각 발생한 대형 산불로 최고 25명이 사망했고, 1만2000채 이상의 건물이 잿더미로 변했다. 16일(현지시간) 캘리포니아 산림·소방국과 LA 카운티에 따르면 서부 해변에서 진행 중인 '팰리세이즈 산불'의 진압률이 22%, 동부 내륙 '이튼 산불'의 진압률이 55%를 기록했다. 두 산불의 피해 면적은 각각 96㎢(여의도 면적의 약 33배), 57.1㎢에 달한다. 열흘째 이어지고 있는 산불의 피해 면적은 나흘째 같은 수치를 유지하고 있다. 현재 이들 두 지역에는 소방 인력이 각각 5천여명, 3천여명이 투입돼 진화 작업을 이어가고 있다. 애큐웨더(AccuWeather)의 예비 추산에 따르면 피해 규모는 최대 1500억달러(약 177조 원)에 달할 것으로 예상된다. 이는 미국 역사상 가장 큰 산불 피해액이다. 캐런 베이스 LA 시장은 지난 15일 "아직 위험에서 벗어나지 못했다"고 밝혔다. 기후변화가 산불에 25% 추가 연료 제공 전문가들은 강풍과 가뭄 외에도 기후변화가 이번 산불의 근본적인 원인이라고 지적했다. 캘리포니아를 포함한 미국 서부 지역은 수십 년간 가뭄을 겪었으며, 최근 몇 년간 건조기와 우기가 반복되는 현상으로 인해 산불에 취약한 환경이 조성됐다. 미국 국립해양대기청(NOAA)은 "기온 상승, 가뭄 장기화, 대기 건조 등 기후변화는 미국 서부 지역의 산불 위험과 규모를 증가시키는 주요 원인"이라고 밝혔다. 연구에 따르면 기후변화는 이번 산불에서 약 25%의 추가 연료를 제공한 것으로 분석됐다. 연구진은 기후변화가 없더라도 산불은 발생했을 가능성이 높지만, 현재보다 "규모가 작고 강도가 약했을 것"이라고 강조했다. 이는 기후변화가 산불 통제 가능성을 약화시켰는지에 대한 논의로 이어질 수 있다며, 이번 연구를 심화 연구의 출발점으로 제시했다. "12건의 산불, 60제곱마일 이상 소실" 2024년 1월 7일, 10년에 한 번 오는 강한 산타아나 바람이 남부 캘리포니아의 건조한 지형을 강타하면서 산불이 시작됐다. 이후 LA 지역에서는 12건의 산불이 발생해 60제곱마일(약 155㎢) 이상의 면적이 소실됐고, 주택과 상업시설 등 1만2000개 이상의 건물이 불에 탔다. 이 중 이튼(Eaton) 지역과 팰리세이즈(Palisades) 산불은 캘리포니아 역사상 가장 파괴적인 산불 1위와 2위로 기록됐다. 16일(현지시간) 캘리포니아 산림·소방국 당국은 피해 지역 일대에 여전히 남아 있을 위험을 고려해 주만 8만2400명에 대피 명령을, 9만400명에게 대피 준비 경고를 계속 발령중이다. 특히 지대가 높은 펠리세이즈 산불 지역에서는 불에 그을린 지반의 약화로 일부 산사태가 일어날 수 있다고 경고했다. "극단적 날씨 변화가 산불 원인" 지목 연구진은 이번 산불의 주요 원인으로 비정상적인 날씨 패턴을 지목했다. 최근 몇 년간 겨울철 강수량이 평년 대비 두 배 이상 많아 잔디와 관목이 평소보다 무성하게 자랐다. 그러나 지난 여름 이후 비가 거의 내리지 않으면서 초목이 급격히 건조됐고, 이는 산불의 연료를 크게 증가시켰다. 특히 2024년 5월부터 2025년 1월까지 LA 강수량은 0.29인치(약 7.3mm)에 불과해, 1962~1963년 이후 두 번째로 건조한 시기로 기록됐다. 연구진은 이러한 극단적 가뭄과 강수 패턴의 변화를 '기후변화로 인한 날씨 급변 현상(Weather Whiplash)'으로 설명하며, 이는 산불과 홍수 같은 재난의 가능성과 심각성을 더욱 악화시킨다고 경고했다. 기후변화와 산불, 새로운 도전에 직면 산불은 화재 발생 내내 '악마의 바람'으로 불린 강한 산타아나 바람의 영향으로 더욱 확산됐다. 연구에 따르면 이번 산타아나 바람은 극히 이례적이었으나, 기후변화와 직접적인 연관성은 발견되지 않았다. 다만 연구진은 기후변화가 산불의 규모와 강도를 키운 만큼, 향후 고위험 지역 개발 제한, 주택 방화 예방 조치 강화, 산불 위험 시기의 적극적인 진압 전략 등이 필요하다고 강조했다. 1월은 남부 캘리포니아에서 두 번째로 강수량이 많은 달로 알려져 있지만, 올해는 이례적으로 건조한 상태가 지속되고 있다. 2월에도 강수량이 평년보다 적을 것으로 예상되면서 산불 발생 가능성은 여전히 높다. UCLA 연구진은 기후변화가 산불의 심각성을 키우는 중요한 요인으로 작용하고 있음을 다시 한번 강조하며, 산불 예방과 기후 변화 대응의 필요성을 촉구했다.
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[기후의 역습(113)] "기후변화, LA 산불 영향 미쳐" UCLA 연구 결과 발표
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[먹을까? 말까?(54)] 마누카 꿀, 유방암 세포 성장 84% 억제⋯천연 항암치료 가능성 제시
- 호주와 뉴질랜드 특산물인 마누카 꿀이 유방암 세포 성장을 억제하는 것으로 나타났다. 미국 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스(UCLA) 연구팀의 예비 연구 결과, 마누카 꿀이 유방암 세포 성장을 84% 억제하는 효과를 보였다고 메디컬 익스프레스와 뉴아틀라스 등 다수 외신이 전했다. 특히 마누카 꿀은 에스트로겐 수용체 양성 유방암 세포에 대한 억제 효과가 뛰어났으며, 건강한 세포에는 영향을 미치지 않았다. 이번 연구는 마누카 꿀이 기존 항암 치료의 부작용을 줄이고, 새로운 천연 항암치료제 개발의 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 마누카 꿀은 뉴질랜드와 호주 남동부에서 자생하는 마누카 나무의 꽃에서 채취한 꿀로 항균, 항산화, 치유 효과 등이 있는 것으로 알려져 있다. UCLA 연구팀은 이번 연구를 통해 마누카 꿀이 유방암 예방 및 치료에도 도움이 될 수 있다는 가능성을 확인했다. 연구팀은 실험실에서 에스트로겐 수용체 양성 유방암 세포와 삼중 음성 유방암 세포를 배양하고, 마누카 꿀 또는 탈수 마누카 꿀 분말을 처리했다. 그 결과 에스트로겐 수용체 양성 유방암 세포에서 꿀의 농도에 따라 암세포 증식이 억제되는 것을 관찰했다. 또한 마누카 꿀을 항에스트로겐 치료제인 티옥시펜과 함께 사용했을 때, 암세포 증식 억제 효과가 더욱 강력하게 나타났다. 동물 실험에서도 마누카 꿀은 인간 유방암 세포를 이식한 쥐의 종양 성장을 억제하는 효과를 보였다. 특히 건강한 세포에는 영향을 미치지 않으면서 종양 성장을 84%까지 억제하는 결과를 나타냈다. 이번 연구는 마누카 꿀이 유방암 치료에 새로운 가능성을 제시했다는 점에서 주목할 만하다. 하지만 아직 예비 연구 단계이며, 추가적인 연구를 통해 안전성과 효능을 검증해야 한다. 해당 연구는 학술지 '뉴트리언트(Nutrients)'에 게재됐다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(54)] 마누카 꿀, 유방암 세포 성장 84% 억제⋯천연 항암치료 가능성 제시
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[퓨처 Eyes(44)] 바다를 이용한 탄소 포집, 지구 온난화 해결의 새로운 희망
- 지구 온난화 문제가 심화되는 가운데, 바다의 이산화탄소 제거 기술을 모방한 혁신적인 탄소 포집 기술이 개발돼 주목받고 있다. 탄소 포집 기술은 대기 중의 이산화탄소를 포집하여 저장하거나 활용하는 기술로, 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 배출량을 줄이는 데 중요한 역할을 한다. 해양의 탄소 흡수 방식을 모방한 탄소 직접 제거(CDR) 기술을 선도하는 에쿼틱 테크놀로지(Equatic Technology)는 캐나다 퀘벡주에 세계 최대 규모의 CDR 플랜트를 건설 중이다. 이 플랜트는 연간 10만 9500톤의 이산화탄소를 처리하고 3600톤의 녹색 수소를 생산할 예정이며, 이는 CDR 기술을 상업적 규모로 구현한 최초의 사례로 평가받는다고 비즈니스 인사이더가 전했다. CDR 기술은 대기 중 탄소를 직접 제거하는 기술로, 탄소 포집 기술 중 하나이다. 미국 UCLA 연구팀이 설립한 스타트업인 에쿼틱 테크놀로지는 로스앤젤레스와 싱가포르에서 이미 시범 공장을 운영하며 기술력을 입증한 바 있다. 이들의 핵심 기술은 바닷물에 전류를 흘려 탄소를 고체 형태로 저장하고, 부산물로 생성되는 녹색 수소를 판매하거나 시설 운영에 활용하는 것이다. 이 기술은 전기화학적 과정을 통해 이산화탄소를 탄산염 광물로 변환하여 영구적으로 저장하는 방식이다. 이는 탄소를 제거하는 동시에 에너지원을 생산하는 친환경적인 접근 방식으로, 지구 온난화 완화와 에너지 문제 해결에 동시에 기여할 수 있다. 바다, 매년 25% 탄소 제거 바다는 인간이 배출한 탄소를 가장 많이 흡수하는 곳 중 하나로, 매년 배출되는 탄소의 최대 25%를 제거한다. 바다는 대기 중 이산화탄소를 흡수하여 해양 생물의 광합성에 활용하거나 심해에 저장하는 역할을 한다. 연구에 따르면 바다가 탄소를 흡수하는 과정을 복제하면 지구 대기에서 수십억 톤의 이산화탄소를 제거하는 데 도움이 될 수 있다. 세계은행에 따르면 2020년 전 세계 평균 이산화탄소 배출량은 1인당 4.3메트릭톤(9500파운드, 약 4309kg)이었다. 인간 활동으로 인한 이산화탄소 배출량 증가는 지구 온난화를 가속화시키는 주요 원인이다. 온실가스를 줄이는 것만으로는 지구 온난화를 더 이상 막을 수 없기 때문에 탄소 포집과 저장은 기후 변화를 완화하는 중요한 도구가 될 수 있다. 탄소 제거 비용 톤당 100달러 목표 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술은 발전소나 산업 시설에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 지하 깊은 곳에 저장하는 기술이다. 에쿼틱의 퀘벡 플랜트는 바닷물에 전류를 흘려 물을 수소와 산소로 분리하고, 이 과정에서 생산된 산과 염기를 통해 탄소를 고체 형태로 저장한다. 이때 생성된 약알칼리성 슬러리는 냉각탑을 통해 대기 중 탄소를 추가로 흡수하는 데 사용된다. 이러한 과정을 통해 대기 중 이산화탄소 농도를 낮추고, 지구 온난화를 완화하는 효과를 기대할 수 있다. 에쿼틱 테크놀로지는 싱가포르에도 대규모 공장을 건설 중이다. 싱가포르 공장은 해수 담수화 플랜트에서 얻은 고농도 염수를 전해질로 사용해 전기 분해를 통해 산소와 수소를 생성하고, 탄소는 단단한 미네랄 형태로 저장한다. 이는 용존 및 대기 중 이산화탄소를 최소 1만 년 이상 안전하게 저장하며, 바다의 자연적인 탄소 저장 능력을 활성화하고 확장하는 효과를 가져온다. 에쿼틱 테크놀로지는 탄소 제거 비용을 톤당 100달러까지 낮추는 것을 목표로 한다. 이는 수소 판매를 통한 수익 창출로 가능할 것으로 예상되며, 대규모 탄소 제거를 현실화하고 지구 온난화 문제 해결에 기여할 수 있는 혁신적인 접근 방법이다. 탄소 제거 비용 절감은 탄소 포집 기술의 상용화를 위한 중요한 과제이다. 현재 탄소 제거 비용은 가장 비싼 기술인 직접 공기 포집(DAC)이 톤당 200~700달러가 소요된다. 반면, 생물 에너지 탄소 포집 및 저장(BECCS)은 톤당 15~80달러로 비교적 저렴한 편이다. 직접 공기 포집(DAC)은 대기 중 이산화탄소를 직접 포집하는 기술이며, 생물 에너지 탄소 포집 및 저장(BECCS)은 바이오매스 에너지 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 저장하는 기술이다. 해양 생태계 영향 추가 연구 필요 물론 대규모 탄소 제거 기술이 해양 생물에 미칠 수 있는 영향에 대한 우려도 존재한다. 하지만 에쿼틱 테크놀로지는 해수 필터 설치와 엄격한 국제 표준 준수를 통해 해양 생태계에 미치는 영향을 최소화하고, 탄소 제거량을 투명하게 측정할 계획이다. 탄소 포집 기술의 환경 영향 평가는 기술 개발 과정에서 반드시 고려해야 할 중요한 요소이다. 에쿼틱의 혁신적인 해양 탄소 포집 기술은 지구 온난화 문제 해결에 새로운 지평을 열고, 지속 가능한 미래를 위한 중요한 발걸음이 될 것으로 기대된다. 탄소 포집 기술의 발전은 기후 변화 대응에 있어서 중요한 역할을 할 것이며, 에쿼틱 테크놀로지의 노력은 이러한 변화의 선두에 있다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(44)] 바다를 이용한 탄소 포집, 지구 온난화 해결의 새로운 희망
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줄자 다리를 사용해 빠르게 기어오르는 등산 로봇 등장
- 줄자 다리를 이용해 스마트하고 독특한 방법으로 금속 구조물을 올라갈 수 있는 새로운 바퀴 달린 로봇이 등장해 주목된다고 온라인 매체 뉴아틀라스가 전했다. 이 로봇은 줄자로 거리를 측정해 길이를 늘리거나 줄이면서 이동할 수 있는 팔다리로 만들어졌다. 기능이 개선되면 타워, 다리, 발전소, 선박과 같은 구조물이나 제품을 검사하거나 수리하는 용도로 발전할 가능성이 농후하다는 진단이다. 수직으로 곧추선 금속 표면 위로 오르내릴 수 있는 로봇은 다수 등장했지만, 이들 대부분은 진공 시스템과 바퀴의 조합, 또는 자석 발을 가진 다리들을 사용한다. 그러나 이 로봇들은 느리게 움직이고 기계적으로 복잡하며 상대적으로 작은 장애물들을 통과하지 못한다는 단점이 있었다. 이런 단점을 개선해 새로 선보인 로봇은 EEWOC(Extended-reach Enhanced Wheeled Orb for Climbing), 즉 기어오르는 확장 가능한 바퀴 구조로 설계됐다. 팔다리에 줄자가 들어가 늘이거나 줄일 수 있는 것. 로봇 프로토타입은 UCLA 로봇 공학 및 메커니즘 연구소(RoMeLa)의 저스틴 콴, 밍장 주, 데니스 홍 연구팀이 개발, 국제 디자인 엔지니어링 기술 컨퍼런스에서 발표됐다. 로봇은 땅이나 금속 등 수평 표면에 있을 때는 두 개의 바퀴로 굴러간다. 그러나 가파른 경사면을 오르게 되면 EEWOC는 EEMMa(이동 및 조작을 위한 탄력적 확장 메커니즘)로 개발된 팔다리를 수직으로 뻗는다. 이 장치는 로봇의 몸 안에 전동 스풀이 탑재된 줄자 구조다. 줄자는 로봇의 외부로 뻗어나가 거꾸로 된 U자 모양을 만들고, 다시 아래로 내려가 로봇의 꼭대기에 고정된다. 그리고 이동하고자 하는 곳에 전자석이 장착된 도구(엔드 이펙터)를 보내 고정시키고 줄자를 당겨 이동하게 된다. 작동 원리는 어렵지 않다. 상상하자면 세계적으로 흥행한 영화 ‘인디애나 존스’에서 존스 박사가 채찍을 던져 끝을 고정시키고 타잔처럼 이동하는 모습과 유사하다. EEMMMa 장치는 줄자를 늘리면서 시작한다. 그러면 줄자가 늘어나 사지가 길어지고(최대 1.2m 길이), 자석이 달린 엔드 이펙터는 역 U자 상단에 위치해 부착된다. 로봇은 줄자를 다시 스풀에 감으면서 본체를 이동한다. 이 같은 작업을 반복 수행해 경사진 어떤 방향이든 줄자 최대 거리 이내에서 표면 또는 공간 이동이 가능하다. 엔드 이펙터에는 브레이크가 포함돼 있어 로봇 본체의 이동을 조정할 수 있도록 해 원하는 이동 목표 지점에 대한 접근성을 높였다. 구형으로 만들어진 로봇의 지름은 260mm이고, 무게는 2.1kg에 불과하다. 로봇은 또한 초당 0.24m의 최대 등반 속도를 낸다. 이는 지금까지 만들어진 로봇 가운데 가장 빠른 등반 로봇 중 하나다. 연구팀은 다양한 방향으로 이동할 수 있는 발전된 EEMMMa 장치를 로봇에 적용할 방침이다. 그렇게 되면 전후좌우 가리지 않고 이동하는 것이 가능하다고. 연구팀은 나아가 나무나 콘크리트 벽과 같은 표면에서도 이동할 수 있는 비자성 EEMMMa 개발도 구상하고 있다.
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- IT/바이오
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줄자 다리를 사용해 빠르게 기어오르는 등산 로봇 등장
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임신 중 타이레놀 복용, "자폐증이나 지적 장애와 관련 없어"
- 타이레놀은 해열진통제로 널리 복용되는 유명 브랜드다. 타이레놀의 주요 성분은 아세트아미노펜이다. 이 약물은 효과가 뚜렷하지만, 이로 인한 부작용에 대한 논란도 많다. 임신 중 타이레놀의 활성 성분인 아세트아미노펜을 복용해도 괜찮을까? 최신 연구에 따르면 임신 중 아세트아미노펜 복용은 어린이의 자폐증, ADHD(주의력 결핍 과잉행동장애) 또는 지적 장애 위험 증가와는 관련이 없다는 결과가 나왔다고 CNN이 보도했다. 이 연구는 JAMA(The Journal of the American Medical Association) 저널 최신호에 발표됐다. 새로운 연구는 임신 중 아세트아미노펜 사용이 자폐증, ADHD 및 지적 장애의 위험을 증가시킨다는 최근 연구 논문 및 주장을 반박한 것으로 의미가 크다는 평가다. 이 연구는 스웨덴 카롤린스카 연구소(Karolinska Institute)와 드렉셀 대학교(Drexel University)가 수행한 것으로, 1995~2019년 사이 스웨덴에서 태어난 약 250만 명의 어린이의 출생 전 및 의료 기록을 분석한 것이다. 임신 중 아세트아미노펜을 복용한 상황에서 태어난 어린이와 노출되지 않은 어린이를 비교한 통계 분석 결과, 노출된 그룹에서 자폐증, ADHD 및 지적 장애의 위험이 ‘약간’ 증가한 것으로 나타났다. 그러나 친부모가 동일한 형제자매 분석에서는 임신 중 아세트아미노펜 사용이 관련된 자폐증, ADHD 또는 지적 장애의 위험을 증가시키는 증거는 나타나지 않았다. 연구는 형제자매가 유전적, 환경적 요인을 공유하기 때문에 임상시험에서 잘 못된 결과를 도출할 가능성이 있는 혼란스러운 변수 중 일부가 제거된다고 밝혔다. 듀크대학교 소아과 에릭 브레너 박사는 친부모가 동일한 형제 대조군은 같은 공간에서 성장할 가능성이 높으며, 비슷한 식습관을 갖고 유사한 환경에서 생활하므로, 연구 과정에서 환경 요인을 더 잘 제어할 수 있다고 밝힌다. 브레너는 특히 이번 연구가 분석 대상 참가자 수가 많다는 점, 형제자매 분석을 같이 수행했다는 점 등을 강점으로 꼽았다. 브레너는 이 연구가 아세트아미노펜 사용과 자폐증 및 ADHD를 포함한 신경발달 장애 사이의 연관성을 발견하지 못한 ‘매우 잘 설계된 연구’라고 평가하고, “모든 약물은 항상 산부인과 의사와 상담해 신중하게 사용해야 하지만, 아세트아미노펜은 안전한 것으로 보인다”고 말했다. 미국 식품의약국(FDA)과 유럽 의약청(EMA: European Medicines Agency)은 아세트아미노펜이 임신 중에 위험을 거의 주지 않는다고 보지만, 국제 과학자 및 의사 그룹은 지난 2021년 예방 조치를 촉구하며, 임신한 사람들은 아세트아미노펜을 사용하지 않는 것이 좋다고 권고한 바 있다. 임신 중 아세트아미노펜 사용이 ADHD 및 기타 신경발달 장애의 위험 증가와 관련이 있다는 수많은 의학적 연구가 논문에 명시되어 있다는 것이다. 이는 종래와 상반된 주장으로 의학계에 혼란과 논란을 불러 일으켰다. 이로 인해 잘못된 결과 도출도 종종 발생했다. 예컨대, 유전성이 강한 신경발달 장애가 있는 부모는 임신 중에 아세트아미노펜과 같은 진통제를 사용할 가능성이 더 높고, 이런 관계로 인해 임신 중에 아세트아미노펜에 노출된 어린이는 신경발달 장애가 발생할 가능성이 더 높은 것처럼 보일 수 있지만, 실제로 위험 증가는 유전적 요인으로 인한 것으로 보고 있다. 또한 형제자매 분석 연구에서는 아스피린, 기타 NSAID (비스테로이드성 항염증제) 및 아편유사제와 같은 다른 진통제가 신경발달 장애의 위험 증가와 관련이 없다는 사실도 발견했다. 각각의 진통제는 선천적 결함과 관련이 있었다. 이번 연구에서 아스피린 사용은 오히려 신경발달 장애의 위험을 줄이는 것과 관련이 있었다. 다만 이 결과는 초기 연구이며, 더 많은 분석이 필요하다는 지적이다. 브레너는 현재 임신 중 일상적 아스피린 사용은 권장되지 않는다며, 산모들은 산부인과 의사와 아스피린 사용에 관해 논의하는 것이 바람직하다고 말했다. FDA는 아스피린과 이부프로펜을 포함한 NSAI(비스테로이드성 항염증제)를 임신 3기에는 사용하지 말 것을 권장하고 있다. 이러한 약물은 태아의 혈관을 조기에 닫을 우려가 있기 때문이다. 연구에 참여하지 않은 UCLA 얄다 아프샤르 산부인과 교수는 임신 중 처방약과 일반의약품의 사용 또는 중단에 대해 의료 전문가와 상담할 것을 권고하며, 이 연구는 건강을 최적화하기 위해 아세트아미노펜을 복용해야 하는 임산부에게 도움이 될 것이라고 부연했다.
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- IT/바이오
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임신 중 타이레놀 복용, "자폐증이나 지적 장애와 관련 없어"
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유방암, 환경적 요인으로 위험도 상승
- 환경적 요소, 특히 일부 화학 물질의 영향이 유방암 발병 위험을 증가시킬 가능성이 높다는 연구 결과가 나왔다. 유방암은 전 세계 여성들 사이에서 암 관련 사망의 주요 원인 중 하나로, 가장 흔하게 발병하는 암 유형 중 하나이다. 특히 미국에서는 여성의 평생 유방암 발병 위험이 폐암에 비해 두 배 가량 높다고 알려져 있다. 의료 전문 매체인 '뉴스 메디컬(NEWS MEDICAL)'은 미국 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스(UCLA) 연구 자료를 인용해 젊은 여성들 사이에서 유방암 발병률이 증가하고 있다고 보도했. 특히 20세에서 49세 사이의 여성들에서 유방암으로 인한 사망률이 다른 암들에 비해 두 배에 이른다는 연구 결과도 나타났다. 유방암 발병 위험을 높이는 요인으로는 유전, 나이, 비만, 흡연, 과도한 음주, 운동 부족 등이 꼽힌다. 이와 함께 환경적 요인도 중요한 역할을 할 수 있다는 연구 결과가 제시되고 있다. 이러한 환경적 요인은 특히 화학 물질의 영향에 주목하여 추가적인 연구가 필요함을 시사한다. 유방암 발생과 연관된 환경적 요인들 중에서 주목받는 몇 가지는 다음과 같다. 첫째, 방사선 노출은 유방암 발생의 주요 환경적 요인으로 꼽히며, 특히 젊은 나이에 방사선에 노출될 경우 유방암 위험이 증가할 수 있다. 이는 의료적 방사선 노출뿐만 아니라, 일상 환경에서의 노출도 포함될 수 있다. 둘째, 호르몬의 영향도 중요한 역할을 한다. 특히 에스트로겐과 프로게스테론은 유방암 세포의 성장과 증식을 촉진할 수 있으며, 폐경 후 호르몬 대체 요법을 받는 여성들에서 유방암 발병 위험이 높아질 수 있다. 셋째, 일부 화학 물질이 유방암 발생과 연관될 수 있다. 여기에는 디클로로디페닐트리클로로에탄(DDE), 폴리염화비페닐(PCB), 비스페놀 A(BPA), 프탈레이트 등이 포함된다. 이러한 화학 물질은 식품, 음료, 공기, 물, 토양 등 다양한 경로를 통해 인체에 노출되며, 장기간 노출될 경우 유방암 발병 위험을 증가시킬 수 있다. 또한 최근 연구에서는 유방암 발병과 관련된 화학 물질을 식별하기 위한 혁신적인 방법론이 개발되고 있다. 이러한 발전은 유방암 예방 정책의 수립과 화학 물질 노출 감소 전략 개발에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 최근 UCLA 연구팀은 '환경 보건 전망(Environmental Health Perspectives)'에 발표한 연구에서 유방암 위험과 연관된 화학 물질을 성공적으로 식별했다. 이 연구팀은 국제암연구소(IARC)의 연구 논문과 미국 환경보호청(EPA)의 톡스캐스트(ToxCast) 데이터베이스를 활용해 유방 종양을 유발하고, 프로게스테론 또는 에스트라디올의 합성을 촉진하며, 에스트로겐 수용체를 활성화하는 능력을 가진 화학 물질을 체외 실험을 통해 식별했다. 이 연구 결과로 총 921개의 화학 물질이 유방암 위험과 연관되어 있음이 밝혀졌으며, 이 중 279개는 프로게스테론 또는 에스트로겐 신호 전달을 촉진하는 핵심적인 특성을 지닌 것으로 확인됐다. 이러한 연구는 유방암 발병 위험 요인을 보다 명확하게 이해하고, 효과적인 예방 및 감소 전략을 개발하는 데 중요한 단서를 제공한다. 또한, 유전독성, 에스트로겐 수용체의 작용제, 스테로이드원성과 같은 다른 주요 특성도 이러한 화학 물질에서 풍부하게 나타났다. 이번 연구 결과는 잠재적인 유방암 물질을 식별하는 데 있어 주요 특성 프레임워크의 중요성을 강조한다. 주요 특성 프레임워크는 알려진 인체 발암물질에 대한 주요 특성 목록을 개발하여 생물학적 영향을 문서화하고 잠재적으로 발암 가능성이 있는 다른 화학 물질을 식별하기 위한 프레임워크를 제공한다. 문서화된 주요 특성에는 유전 독성, 세포 증식 증가, 세포 신호 변경, 염증, 후성유전학적 변형 및 면역 억제가 포함된다. 이러한 주요 특성 중 하나 이상의 존재는 잠재적인 발암 활성을 나타낸다. 이번 연구에서 조사된 화학물질은 내분비활성과 유전독성에 따라 유방암 관련 노출을 기준으로 분류되었으며, 2007년 유방암물질 목록은 유방암과 관련된 내분비 신호전달 경로를 활성화하는 화학 물질을 포함하도록 업데이트되었다. 유방암 관련 내분비 경로를 활성화하는 등 생물학적 효과를 나타내는 유방암 물질의 비율도 연구에서 스크리닝된 모든 화학 물질의 비율로 계산됐다. 이번 연구는 체외 실험을 통해 진행되었기 때문에, 실제 인간의 유방암 위험을 완벽하게 반영하지 못할 수 있다는 한계점을 가지고 있다. 또한, 연구에 사용된 화학 물질의 범위가 제한적이었기 때문에, 유방암 위험과 관련된 화학 물질의 전체적인 스펙트럼을 파악하는 데에는 다소 부족할 수 있다. 향후 연구에서는 보다 다양한 화학 물질을 대상으로 체내 실험을 진행하고, 유방암 발생과 관련된 화학 물질의 종류와 그 영향을 더 정밀하게 조사할 필요가 있다. 이를 통해 유방암 위험과 관련된 화학 물질에 대한 보다 광범위한 이해를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 이 연구 결과가 유방암 위험 감소를 위한 정책 수립과 화학약품 노출을 줄이는 방안 개발에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대한다고 밝혔다.
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- IT/바이오
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유방암, 환경적 요인으로 위험도 상승
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구리 화학 발견으로 값싼 약품 개발 길 열렸다
- 최근 구리 화학의 발견이 값싼 약품 개발의 새로운 가능성을 열었다. 이제 단 3달러의 비용으로 항암제에 사용될 수 있는 화학 물질을 제조할 수 있게 됐다. 구리는 이미 의학 분야에서 감염과 싸우는 나노 입자 및 임플란트의 형태로 사용되고 있다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스는 미국 캘리포니아대학교 로스앤젤레스(UCLA)의 과학자들이 개발한 새로운 방법으로 간단하고 저렴한 약품 생산이 가능하다고 보도했다. 이 방법은 산소의 한 형태인 오존을 시약으로 사용하고 금속을 촉매로 활용한다. 과학자들은 이를 통해 유기 분자의 탄소-탄소 결합을 끊는데 성공했다. 오존은 이 결합을 알켄, 즉 탄화수소로 분해하고, 구리 촉매는 깨진 결합을 질소와 결합시켜 탄소-질소 결합을 형성한다. 이 결합은 아민이라고 알려진 분자를 형성하게 되는데, 이것이 바로 항암제와 같은 값싼 약품 생산에 필수적인 요소다. 아미노탈알케닐화로 알려진 이 공정은 전통적으로 아민을 생성하는 데 사용되는 다른 유사한 촉매와는 달리 풍부하고 저렴한 금속을 잘 활용하면 된다. 아미노탈알케닐화라고 알려진 이 새로운 공정은 기존의 아민 생성 방법과는 다르다. 이 공정은 전통적으로 사용되는 비싼 금속 촉매 대신에 저렴하고 풍부한 금속을 효과적으로 활용한다. 권오현 유기화학 교수는 이 공정에 대해 설명하면서 "이전에는 이런 방법이 없었다"고 강조했다. 그는 "전통적인 금속 촉매 반응에서는 백금, 은, 금, 팔라듐과 같은 고가의 금속이나 로듐, 루테늄, 이리듐과 같은 귀금속을 사용했지만, 우리는 세계에서 가장 풍부한 비금속 중 하나인 산소와 구리를 사용하고 있다"고 밝혔다. 이러한 접근 방식은 아민을 생성하는 데 필요한 자원과 비용을 크게 줄일 수 있는 가능성을 보여준다. 아민은 의약품과 비료, 농약 생산에 널리 사용되는 중요한 화학물질이다. 이는 식물과 동물에서 발견되는 분자와 강력한 상호 작용을 하며, 암페타민과 도파민과 같은 약물에서도 발견되는 구성 요소다. 이번 연구를 통해 연구팀은 호르몬, 제약 시약, 펩타이드, 뉴클레오시드 등을 아민으로 변형하는 데 성공했다. 이것은 이 새로운 방법이 다양한 분야에 활용될 수 있음을 보여준다. 하지만 권 교수에게 있어서 가장 큰 장점은 훨씬 저렴한 의약품 생산 가능성일 것이다. 일부 항암제에 사용되는 화학물질은 제조 비용이 그램당 약 3200달러(약 412만원)에 달하지만, 연구팀은 그램당 약 3달러(약 3860원)의 비용으로 동일한 약물 분자를 생산할 수 있었다. 기존 12단계 공정 대신 3단계만 사용 연구팀은 항암 c-Jun N-말단 키나제 억제제를 생산하기 위해 기존의 12단계 공정 대신 단 3단계의 화학 과정만을 사용했다. 또한, 이들은 또 다른 실험에서 아데노신이라는 신경 전달 물질과 DNA 구성 요소를 N6-메틸아데노신 아민으로 전환하는 과정을 한 단계만 거쳐서 수행했다. 이 아민은 세포의 유전자 발현, 질병 과정 및 발달에 중요한 역할을 하며, 현재 생산 비용은 그램당 약 103달러(약 13만2,600원)다. 구리는 현재 파운드당 4달러(약 5150원) 미만으로 풍부하게 구할 수 있기 때문에, 과학자들은 은 이 새로운 방법이 아민 기반 의약품과 다른 유기 물질의 생산 비용을 대폭 절감할 수 있기를 기대한다. 한편, 한국원자력연구원(원장 주한규)의 양성자과학연구단은 지난 7월 치료용 방사성동위원소 구리-67(Cu-67)을 고품질로 대량생산할 수 있는 분석법을 개발해 주목을 받았다. 방사성의약품은 방사성동위원소를 포함하여 질병의 진단과 치료에 사용된다. 구리-67은 진단용 감마선과 암세포를 사멸시키는 치료용 베타선을 방출하는 동위원소로, 동시에 진단과 치료가 가능하며, 기존 동위원소보다 반감기가 짧아(2.5일) 체내 피폭 위험도 적다. 이러한 특성으로 인해 구리-67은 높은 활용 가능성을 가지고 있다고 평가된다. 방사성의약품은 암세포에서 발현하는 특정한 단백질을 표적으로 하여 정상세포에는 영향을 주지 않고 암세포만 선택적으로 제거할 수 있다. 이로 인해 강력한 치료 효과와 함께 높은 안전성을 제공한다. 다만, 구리-67은 다른 핵종과 달리 방출하는 감마선 스펙트럼이 불순물인 갈륨-67(이하 Ga-67)과 정확히 겹쳐 물리적인 측정법으로는 이 두 핵종을 구분할 수 없었다. 이에 양성자과학연구단 입자빔이용연구부 박준규 박사 연구팀은 두 핵종의 감마선 방출강도 뿐만 아니라 반감기 차이(Cu-67은 2.5일, Ga-67은 3.2일)까지 고려한 새로운 해석적 분리방법을 제시했다. 연구팀은 구리-67과 Ga-67 각각의 감마선 세기 합이 전체 감마선 세기와 같다는 점과 감마선 방출 강도 비율, 반감기 차이를 이용했다. 이를 통해 화학적 분리 과정 없이도 구리-67의 정확한 핵자료를 얻을 수 있었다. 한국원자력의학원의 김희진, 김정영 연구원은 "구리-67은 방사능 강도가 낮고 담체가 없는(carrier-free) 방사성동위원소로, 이로 인해 효과적인 암 치료가 가능하다"고 말했다. 이 연구팀은 2025년 경주 양성자가속기를 활용해 고품질 구리-67을 본격적으로 대량 생산할 예정이다.
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구리 화학 발견으로 값싼 약품 개발 길 열렸다
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