• [우주의 속삭임(117)] 태양계 형성의 실마리, 초기 목성은 현재보다 2배 컸다

  목성이 형성 초기에는 지금보다 훨씬 큰 규모였으며 자기장도 최대 50배 강력했다는 연구 결과가 나왔다. 이 발견은 태양계 전체의 기원과 구조를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다. 미국 캘리포니아공과대학(칼텍, Caltech) 행성과학 교수 콘스탄틴 바티긴와 미시간 대학교 물리천문학 교수인 프레드 C. 애덤스가 이끄는 연구팀은 5월 20일자 '네이처 천문학(Nature Astronomy)'에 발표한 논문에서 목성의 초기 상태를 역산한 계산 결과를 공개했다. 칼텍은 홈페이지를 통해 "목성은 예전에는 현재 크기의 두 배였고 훨씬 더 강한 자기장을 가지고 있었다"고 밝혔다. 흔히 우리 태양계의 '설계자'라고 불리는 목성의 중력은 다른 행성들의 궤도를 형성하고, 그 행성들이 형성된 가스와 먼지 원반을 조각하는 데 중요한 역할을 했다. 논문에 따르면, 태양계의 최초 고체 물질이 생성된 지 380만 년 후, 즉 태양 주위의 물질 원반(원시행성상 성운으로 알려짐)이 소멸하는 중요한 시점에 목성은 지금보다 반지름이 두 배 가까이 컸으며, 자기장은 현재보다 최소 50배 강했다. 연구진은 기존 행성 형성 모델에서 자주 활용되는 가스 축적 속도 등 가정에서 벗어나, 목성의 내측 위성인 아말테아(Amalthea)와 테베(Thebe)의 공전 궤도 기울기를 분석하는 방식으로 접근했다. 이 위성들은 목성의 네 개의 큰 갈릴레이 위성 중 가장 작은 이오보다 목성에 더 가까이 공전한다. 즉, 이들 소형 위성은 목성에 가깝고 공전 궤도가 약간 기울어져 있는데, 이는 태양계 초기부터 거의 변하지 않았을 것으로 추정된다. 이를 통해 연구진은 목성의 원시적 크기와 자기장을 재구성할 수 있었다. 계산 결과 당시 목성은 현재보다 부피가 2000개 이상의 지구를 담을 수 있을 정도로 거대했다. 현재는 약 1321개의 지구를 수용할 수 있는 크기다. 바티긴 교수는 "우리가 어디서 왔는지를 이해하는 것이 궁극적인 목표이며, 이를 위해서는 행성 형성 초기 단계를 파악하는 것이 필수적"이라며 "이번 연구는 목성뿐 아니라 태양계 전체의 형성과 진화를 이해하는 데 중요한 진전을 의미한다"고 말했다. 애덤스는 과거가 오늘날 태양계에 남긴 놀라은 흔적을 강조했다. 그는 "45억 년이 지난 지금도 목성의 초기 물리적 상태를 재구성할 수 있는 충분한 단서가 남아 있다는 것은 놀라운 일이다"라고 말했다. 이번 연구는 초기 목성의 거대한 질량과 자기장이 태양계 전체 구조에 어떤 영향을 미쳤는지에 대해서는 직접 언급하지 않았지만, 목성의 형성과 초기 진화가 태양계의 형성에 '중추적인 역할'을 했다는 점을 강조했다. 해당 논문 제목은 '목성의 원시 물리적 상태 결정(Determination of Jupiter's Primordial Physical State)'이다. 칼텍, 데이비드 및 루실 패커드 재단, 국립과학재단, 미시간대학교, 미시간대학교 이론물리센터가 연구비를 지원했다.

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  2025-05-26

• [ESGC] 가정용 식기세척기, 미세플라스틱 오염의 또 다른 원인

  플라스틱 용기나 조리도구를 식기세척기로 세척하는 일상적인 행위가 미세플라스틱 오염을 유발할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 호주 퀸즐랜드대 환경보건과학연합센터(Queensland Alliance for Environmental Health Sciences)의 엘비스 오코포(Dr. Elvis Okoffo) 박사 연구팀은 식기세척기가 그간 간과되어 온 미세플라스틱 배출원임을 밝혀냈다고 지난 20일(현지시간) 발표했다. 웹사이트 PHYS.org에 따르면 이번 연구는 플라스틱 용기와 식기를 가정용 식기세척기로 세척할 때, 나노 수준에서 미세한 플라스틱 입자들이 다량 방출된다는 사실을 규명했다. 이 입자들은 세척 과정에서 발생하는 고온(최대 70℃), 화학적 세제, 마찰 등에 의해 용기 표면에서 떨어져 나와 배수구를 통해 하수로 유입된다. 최근 'ACS 수자원 과학저널(ACS ES&T Water)'에 게재된 이번 연구에 따르면, 가정용 식기세척기에서 일반적인 플라스틱 용기를 가득 채워 한 번 세척할 경우 약 92만 개의 미세 및 나노 플라스틱 입자가 하수로 유출된다. 이는 가구당 연간 약 3,300만 개에 달하는 수치다. 이 입자들의 전체 질량은 인당 연간 약 6밀리그램으로, 쌀 한 톨 무게의 4분의 1에 해당한다. 오코포 박사는 "비록 질량으로 따지면 그 양은 적을 수 있으나, 수치상 방출되는 입자 수는 결코 무시할 수 없는 수준"이라며 "플라스틱의 사용과 세척, 폐기 전 과정에 대한 보다 세심한 주의가 필요하다"고 강조했다. 그는 이어 "강이나, 토양, 바다 등 환경에 유입되는 플라스틱은 생태계와 인체 건강에 장기적인 위해가 될 수 있다"고 덧붙였다. 호주에서는 약 58%의 가정이 식기세척기를 정기적으로 사용하고 있다. 이에 연구팀은 향후 세척기 내부에 미세플라스틱을 걸러낼 수 있는 필터나 포집 장치를 내장하는 기술 개발이 필요하다고 제언했다. 더불어 플라스틱 제조업체들에게도 세척기 내 사용에 적합한 내구성 높은 소재 개발이 요구된다고 덧붙였다. 오코포 박사는 "오염이 환경에 유입되기 전에 차단하는 것이, 사후에 복잡하고 비용이 큰 대응책을 마련하는 것보다 훨씬 효과적"이라며 "수많은 가정에서의 작은 변화가 결국은 전 지구적 플라스틱 오염 부담을 줄이는 데 기여할 수 있다"고 강조했다. 이번 연구는 인간 활동이 유발하는 '보이지 않는 오염'에 대해 다시 한 번 경각심을 일깨우며, 일상의 습관이 지구 환경에 미치는 영향을 돌아보게 만든다. ◇ 참고 문헌: 엘비스 D. 오코포 외, 기계식 식기 세척 중 플라스틱 제품에서 마이크로 및 나노 크기의 입자 방출, ACS ES&T Water (2025). DOI: 10.1021/acsestwater.4c00768

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  2025-05-23

• [기후의 역습(140)] 열대우림, 사상 최대 속도로 파괴⋯"기후정책 일관성 없으면 되돌릴 수 없어"

  세계 열대우림이 2024년 한 해 동안 사상 최악의 속도로 파괴된 것으로 나타났다. 위성 분석 결과, 브라질 아마존을 비롯한 주요 열대우림에서 총 6만7000㎢의 원시림이 사라진 것으로 추산된다. 이는 아일랜드 전체 면적에 맞먹는 수준이며, 분당 축구장 18개 규모가 파괴된 셈이다. 이번 분석을 주도한 미국 메릴랜드대학교 GLAD 연구소의 매슈 핸슨(Matthew Hansen) 교수는 "이러한 데이터는 매우 충격적이며, 일부 지역은 사바나화(savannisation)의 길로 접어든 듯하다"고 평가했다. 그는 "이는 아직 이론 수준이지만 점점 가능성이 커지고 있다"며 "산림 파괴를 억제하려면 단기 성과보다 지속적이고 일관된 정책이 필요하다"고 경고했다. 해당 내용에 대해서는 BBC, 배런스 등 다수 외신이 심도있게 다뤘다. 기후변화로 아마존 열대림 화재 확산 가속화 이번 파괴의 주요 원인은 화재였다. 농업 개간이 아닌 화재가 열대림 파괴의 주원인으로 부상한 것은 이번이 처음이다. 특히 2023~2024년 아마존 지역은 사상 최악의 가뭄을 겪으며 대규모 화재가 빈발했다. 많은 화재는 경작지 조성을 위한 인위적 방화로 시작됐지만, 엘니뇨 현상과 기후변화가 결합해 화재 확산을 가속화했다. 이번 산림 손실로 인해 약 31억 톤의 이산화탄소가 배출된 것으로 추산된다. 이는 유럽연합(EU) 전체 연간 배출량과 맞먹는 규모다. 전문가들은 "지금의 흐름은 단일 해의 예외적 현상이 아니라, 더 빈번하고 격렬한 열대 화재가 반복되는 새로운 국면"이라고 평가했다. 동남아시아, '화재 금지' 정책으로 원시림 회복 추세 반면 동남아시아에서는 긍정적 신호도 관측됐다. 인도네시아의 경우 2024년 열대 원시림 손실 면적이 전년 대비 11% 줄었으며, 이는 정부와 지역 사회가 함께 '화재 금지' 정책을 적극 이행한 결과라는 분석이 나왔다. 글로벌 포레스트 워치(Global Forest Watch)의 공동 책임자 엘리자베스 골드먼은 "인도네시아는 2024년 데이터에서 주목할 만한 개선 사례"라고 평가했다. 유엔 산림 프로그램(UNREDD)의 가브리엘 라바테는 "정치적 의지가 성공의 핵심"이라며 "정책 일관성이 없다면 어떤 노력도 무의미하다"고 지적했다. 실제 브라질은 한때 산림 보호 성과를 거뒀지만, 2014년 정부 정책 변화 이후 다시 파괴가 급증했다. 핸슨 교수는 "환경 보전을 원한다면, 단발성 승리가 아니라 '항상, 영원히' 이겨야 한다"고 강조했다. 연구진은 오는 11월 아마존에서 열리는 유엔기후변화협약 당사국총회(COP30)를 전환점으로 보고 있다. 이번 총회에서는 열대우림을 보전한 국가에 금전적 인센티브를 제공하는 방안이 논의될 전망이다. 세계자원연구소(WRI)의 로드 테일러는 "지금은 나무를 베어내는 것이 더 수익성이 높은 구조"라며, "이를 뒤집는 혁신적 정책이 필요하다"고 강조했다.

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  2025-05-22

• [기후의 역습(139)] 기후 변화가 수면 무호흡증 악화시킨다⋯온도 상승 시 유병률 최대 3배 증가 전망

  기후 변화로 인한 기온 상승이 폐쇄성 수면무호흡증(Obstructive Sleep Apnea, OSA)의 심각도를 높인다는 연구 결과가 나왔다. 이는 지구 온난화가 인체 건강에 미치는 영향을 실증적으로 보여주는 최신 대구모 분석으로, 향후 전 세계적 질병 부감 증가에 대한 우려도 함께 제기됐다. 뉴스메디컬에 따르면 호주 플린더스대학교(Flinders University) 산하 수면건강연구소의 바스티앙 르샤 박사(Bastien Lechat) 연구팀이 주도한 이번 연구는 최근 미국흉부학회(ATS) 국제학술대회(2025 ATS International Conference)에서 발표됐다. 연구팀은 "기후변화 시나리오에 따라 향후 75년 이내 대부분의 국가에서 OSA로 인한 사회적 부담이 두 배 이상 증가할 수 있다"고 경고했다. 11만 명 대상 분석⋯기온 상승시 수면무호흡증 발현 45% 증가 연구팀은 전세계 11만 6000여 명의 사용자 데이터를 포함한 상용 수면센서 기반 데이터 베이스를 활용해, 각 개인당 평균 500회 가량의 반복 측정 결과를 확보했다. 해당 센서는 매트릭스 하단에 설치되며 OSA의 중증도를 추정할 수 있도록 임상적으로 검증된 장비다. 일르 통해 연구진은 하루 평균 외부 기온과 수면 중 OSA 발생 빈도를 비교 분석했으며, 그 결과 기온이 높을수록 OSA 발생 확률이 45% 증가하는 것으로 나타났다. 특히 유럽 거주자에게서 온도 상승에 따른 OSA 증가율이 미국이나 호주에 비해 더 높게 나타났다. 르샤 박사는 "기온과 OSA 중증도 사이의 연관성이 이 정도로 클 줄 예상하지 못했다"며 "기후 변화가 개인의 건강을 넘어 사회 전체에 심대한 영향을 미칠 수 있다는 점에서 매주 주목할만한 결과"라고 말했다. 온난화 2도 이상이면 OSA 부담 3배⋯이미 100% 이상 증가 추정 연구팀은 이번 분석을 토대로 기온 상승이 가져올 OSA의 사회경제적 부담도 모델링했다. 장애보정수명(DALY), 생산성 손실, 건강보험 지출 등 여러 지표를 활용해 시나리오별 질병 부담을 산출한 결과, 온도 상승폭이 2도 이상일 경우 2100년까지 OSA 부담이 1.5~3배 증가할 수 있는 것으로 예측됐다. 또한, 연구진은 2000년 이후 현재까지 OSA 질병 부담이 기후변화로 인해 이미 50~100% 증가했을 가능성도 제기했다. 특히 OSA가 진단 및 치료되지 않은 채 방치되는 경우가 많은 현실을 고려할 때, 이러한 온난화 효과는 더욱 증폭될 수 있다는 경고도 함께 나왔다. "조기 진단·치료 체계 강화 시급…기후변화 대응 건강전략 필요" 르샤 박사는 "수면무호흡증의 상당 부분이 아직 진단되지 않았다는 점은 기후변화에 따른 건강 피해를 과소평가하게 만드는 요인"이라며 "진단율과 치료 접근성을 높이면 OSA로 인한 건강·생산성 손실을 상당 부분 완화할 수 있다"고 강조했다. 연구팀은 향후 OSA와 기온 간의 생리학적 연계 메커니즘에 대한 추가 연구와 함께, 기온 상승의 영향을 완화하기 위한 환경·의료적 개입 전략을 개발할 계획이다. 이번 연구는 기후변화가 호흡기 및 심혈관질환뿐 아니라 수면장애에까지 광범위하게 영향을 미친다는 점을 뒷받침하는 대표적인 국제 다기관 연구로 평가된다.

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  2025-05-21

• AI, 설득도 넘본다⋯GPT-4, 인간보다 64% 더 효과적

  인공지능(AI)가 토론에서 인간보다 설득력이 훨씬 뛰어나는 연구 결과가 발표됐다. 일상적으로 온라인에서 수많은 논쟁이 벌어지지만, 실제로 상대방의 생각을 바꾸는 경우는 드물다. 그러나 최근 연구에 따르면, 대규모 언어모델(LLM)이 인간보다 더 설득력 있는 주장을 펼칠 수 있다는 결과가 나왔다. 미국과 유럽의 여러 대학 연구진이 공동으로 수행한 이번 연구에서는 AI 스타트업 오픈AI(OpenAI)의 GPT-4가 인간보다 우수한 설득 능력을 보였으며, 특히 상대방의 개인정보를 바탕으로 주장을 조정했을 때 그 효과가 더욱 두드러졌다고 밝혔다. 해당 내용에 대해서는 학술지 네이처, 영국 일간지 가디언, 미국 일간지 워싱턴 포스트, MIT 테크놀로지 리뷰 등 다수 외신이 보도했다. 이 논문은 국제 학술지 '네이처 휴먼 비헤이비어(Nature Human Behavior)'에 게재됐다. 연구진은 미국에 거주하는 성인 900명을 모집해 성별, 나이, 인종, 교육 수준, 직업, 정치 성향 등의 개인정보를 수집한 후, 참가자들에게 찬반이 갈릴 수 있는 30개 사회적·정치적 주제를 무작위로 배정해 토론을 진행하게 했다. 참가자는 인간 혹은 GPT-4와 10분간 찬반 토론을 벌였으며, 일부 경우에는 상대의 개인정보를 사전에 제공받았다. 개인정보 활용시 인간보다 설득 능력 64%↑ 그 결과 GPT-4는 전반적인 주제에서 인간과 동등하거나 더 나은 설득력을 보였다. 특히 GPT-4가 상대방의 개인정보를 활용할 수 있었던 경우, 단순한 설득력에서 인간보다 64% 더 효과적인 것으로 나타났다. 반면, 인간이 개인정보를 기반으로 설득을 시도했을 때는 오히려 일반적인 경우보다 설득력이 약간 낮아지는 경향이 나타났다. 연구에 참여한 이탈리아 브루노 케슬러 재단(Fondazione Bruno Kessler)의 물리학자 리카르도 갈로티(Riccardo Gallotti)는 "AI가 최소한의 개인 정보를 가지고도 정교하고 전략적인 설득 논리를 구성할 수 있다는 점에서, 인공지능 기반 허위정보 캠페인에 대한 경각심이 필요하다"고 지적했다. 그는 "자동화된 AI 계정들이 여론을 조직적으로 움직이는 수준에 이르렀다"며 정책 입안자들과 온라인 플랫폼의 대응을 촉구했다. 참가자들은 토론 후 자신이 논쟁한 상대가 인간인지 AI인지에 대한 인식을 공유했다. 흥미롭게도, 참가자들이 상대가 AI라고 인식했을 때 의견 변화가 더 두드러졌으며, 연구진은 이러한 반응의 원인에 대해서는 추가 연구가 필요하다고 밝혔다. 참가자들이 'AI라면 져도 괜찮다'는 심리에서 의견을 바꾼 것인지, 아니면 의견이 바뀌었기 때문에 '상대는 AI였을 것'이라고 인식한 것인지 명확하지 않다는 것이다. "GPT-4 여론 조작 잠재력" 경고 이번 연구는 LLM이 단순히 정보를 제공하는 수준을 넘어, 여론을 형성하거나 설득하는 역할까지 수행할 수 있다는 점을 부각시킨다. 갈로티 박사는 "AI가 개인화된 반론을 자동 생성해 허위정보에 노출된 이들에게 맞춤형 교육을 제공하는 등 긍정적 활용 가능성도 있다"며 "다만 이러한 기술이 악용될 소지가 큰 만큼, 관련 위협을 완화하기 위한 추가 연구가 시급하다"고 강조했다. 미국 다트머스대학의 연구원 알렉시스 팔머(Alexis Palmer)는 "우리는 사람 간 설득과정의 심리에는 익숙하지만, AI와의 상호작용에서 어떤 심리가 작동하는지는 거의 알려진 바가 없다"며 "AI가 인간처럼 말을 흉내 내는 것만으로도 동일한 설득 결과를 유도할 수 있는가, 아니면 인간만이 줄 수 있는 설득 요소가 있는가 하는 것이 앞으로의 핵심 질문"이라고 말했다.

  • IT/바이오

  2025-05-21

• [기후의 역습(138)] 히말라야 빙하 붕괴 임박⋯"인류는 '살얼음판' 위에 있다"

  이 기사는 히말라야 빙하 융해가 가져올 지구촌 생태계 붕괴 위기, 특히 아시아 20억 인구의 삶에 대한 중대한 영향을 다루고 있다. 기후위기에 대한 실효성 있는 국제적 대응이 시급한 이유다.

  • ESGC

  2025-05-20

• [ESGC] 지구 지각 속 '청정 수소' 17만 년치 잠자다⋯전 세계에 숨은 에너지 금맥

  지구 지각 속에 존재하는 천연 수소가 인류에게 최대 17만 년간 사용할 수 있는 청정 에너지를 제공할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 18일(현지시간) 과학기술 전문매체 사이테크 데일리에 따르면 영국 옥스퍼드대, 더럼대, 캐나다 토론토대 등 국제 공동연구진은 수소가 지하에 자연적으로 생성·축적되는 조건을 규명하고, 이를 산업적으로 탐사할 수 있는 전략을 제시했다. 이번 연구는 세계적 학술지 네이처 리뷰스 지구 및 환경(Nature Reviews Earth & Environment)에 5월 13일자로 발표됐다. 연구진은 "지구의 대륙 지각은 수백만 년에 걸쳐 수소를 생성하고 있으며, 이 중 상당량이 특정 암석층에 축적돼 아직 사용되지 않은 채 존재한다"고 밝혔다. 특히 이번 연구는 수소가 포획되는 암석 유형, 온도, 유체, 지질학적 역사 등을 바탕으로 '탐사 레시피'를 체계화해 업계가 천연 수소를 산업적으로 추출할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 주목된다. 수소는 비료와 정유, 철강 등 산업 전반에서 이미 1350억 달러 규모로 활용되고 있으며, 향후 청정 에너지 전환의 핵심 축으로 시장 규모가 2050년까지 1조 달러에 이를 것으로 전망된다. 하지만 현재 생산되는 대부분의 수소는 화석연료에서 나오며, 이 과정에서 전 세계 탄소배출의 2.4%를 유발하고 있다. 이에 따라 태양광·풍력 기반 수전해나 탄소포집 기술이 대안으로 떠오르고 있지만, 아직 경제성이 부족하다는 한계가 있다. 반면, 천연 수소는 탄소 배출 없이 지구 내부에서 자연 생성되며, 기존 석유·가스 시추 기술을 응용할 수 있어 상업화 가능성이 높다는 평가다. 연구 공동저자인 더럼대 존 글루야스 교수는 "헬륨 탐사 경험에서 얻은 지질학적 탐사 원칙을 수소에도 적용할 수 있다"고 강조했다. 또 토론토대 바버라 셔우드 롤러 교수는 "지하 미생물이 수소를 소비할 수 있어, 미생물이 없는 환경을 탐색 대상으로 삼아야 한다"고 지적했다. 옥스퍼드대 지구과학과 크리스 볼런타인 교수는 "수소 탐사는 정확한 지질 조건의 조합이 필요한데, 이는 마치 수플레 요리와 같다"며, "이 레시피가 상업적으로 반복 가능할 경우, 저탄소 청정수소의 새로운 전환점이 될 수 있다"고 말했다. 연구진은 이번 발견을 바탕으로 천연 수소 탐사 전문 기업 '스노우폭스 디스커버리(Snowfox Discovery Ltd.)'를 설립해 본격적인 상용화에 나설 계획이다. ◇ 참고 문헌: '대륙 지각의 천연 수소 자원 축적' 작성자 크리스 발렌타인(Chris J. Ballentine), 루타 카롤리테, 안란 쳉, 바바라 셔우드 랄라, 존 글루야스, 마이클 데일리, 2025년 5월 13일, Nature Reviews 지구 및 환경. DOI: 10.1038/s43017-025-00670-1

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  2025-05-19

• [신소재 신기술(176)] MIT·하버드 연구팀, AI로 단일 세포 수준 단백질 위치 예측⋯질병 진단·신약 개발 새 길

  미국 MIT, 하버드대, 브로드연구소 공동 연구팀이 인공지능(AI)을 활용해 인간 세포 내 거의 모든 단백질의 위치를 예측할 수 있는 신기술을 개발했다. 이 기술은 단백질 이상 분포가 원인이 되는 알츠하이머병, 낭포성 섬유증, 암 등 다양한 질환 진단과 신약 개발에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다. 15일(현지시간) MIT뉴스에 따르면 이번 연구는 단일 세포 수준에서 단백질 위치를 예측할 수 있는 AI 기반 모델 'PUPS(Protein localization Using Protein and cell representationS)'를 중심으로 소개됐다. 해당 연구는 15일 국제 학술지 네이처 메서즈(Nature Methods)'에 게재됐다. 단일 세포 내 단백질 분포 예측⋯기존 한계 돌파 단백질은 세포 내 위치에 따라 기능이 달라지며, 잘못된 위치에 존재할 경우 각종 질병을 유발할 수 있다. 하지만 인간 세포 하나에 존재하는 단백질과 그 변이 수는 7만여 개에 달하며, 실험실에서 이들을 일일이 검출하는 데는 시간과 비용이 과도하게 소요된다. 기존의 AI 기반 예측 모델들은 훈련 데이터로 활용된 단백질 및 세포에 국한된 분석만 가능하거나, 세포 단위 평균치만을 예측하는 데 그쳤다. 이에 반해 PUPS는 개별 단백질 서열 정보와 세포 염색 이미지를 결합해, 실험에 사용된 적이 없는 단백질과 세포에서도 단일 세포 수준의 위치 예측이 가능하다는 점에서 큰 진전을 이뤘다. 단백질 언어모델+영상 AI 결합⋯미지 영역 탐색 PUPS는 두 개의 AI 모델을 결합한 형태로 구성됐다. 첫 번째는 단백질 서열 기반 언어모델로, 아미노산 서열을 통해 3차원 구조와 세포 내 위치 결정에 영향을 미치는 특성을 분석한다. 두 번째는 '이미지 인페인팅(image inpainting)' 기법을 적용한 컴퓨터 비전 모델로, 세포의 핵, 미세소관, 소포체 등 세 가지 염색 이미지를 바탕으로 세포의 형태, 스트레스 상태 등 전반적 특성을 파악한다. 연구진은 이 두 모델이 생성한 정보 표현을 통합해 특정 단백질이 어느 세포 소기관에 위치할지를 시각적으로 예측하는 시스템을 구현했다. 사용자 입장에서는 아미노산 서열과 세포 염색 이미지를 입력하면, 단백질이 존재할 것으로 예상되는 세포 부위를 이미지로 출력받을 수 있다. 단백질-세포 간 조합 없이도 예측 가능⋯신규 치료 타깃 발굴 기대 PUPS의 강점은 기존 데이터에 포함되지 않은 단백질과 세포 간 조합에도 적용할 수 있다는 점이다. 이를 위해 연구진은 모델 학습 시 단백질의 위치를 예측하는 주된 작업 외에, 단백질이 속한 소기관의 이름을 직접 추론하도록 하는 ‘부가 학습 과제’를 부여해 정확도를 높였다. 공동 제1저자인 MIT 시스템생물학 대학원생 Yitong Tseo는 "이전에는 단백질에 직접 염색 시약을 붙이고 실험을 해야만 위치를 알 수 있었지만, 이제는 연구실 벤치에 손대지 않고도 그 과정을 컴퓨터에서 선별적으로 예측할 수 있다"며, 실험 설계의 효율성을 크게 높일 수 있다고 밝혔다. 실제 세포 실험으로 검증…"기존 AI보다 오차 작아" 연구팀은 PUPS의 예측 결과가 실제 단백질 위치와 얼마나 일치하는지를 검증하기 위해 실험실 실험을 병행했다. 비교 대상이 된 기존 AI 모델보다 평균적으로 오차가 적은 것으로 나타났다. 향후 연구진은 PUPS가 단일 단백질이 아닌 다중 단백질 상호작용을 반영할 수 있도록 모델을 확장할 계획이며, 궁극적으로는 배양 세포를 넘어 실제 조직 단위의 예측으로 발전시킬 수 있도록 연구를 지속할 방침이다. 이번 연구는 브로드연구소 산하 에릭 앤 웬디 슈미트 센터와 미국 국립보건원(NIH), 국립과학재단(NSF), 해군연구청(ONR), 에너지부(DOE) 등 주요 기관의 지원을 받아 진행됐다.

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  2025-05-17

• [신소재 신기술(175)] 세계 최초 '1인 맞춤형 유전자 치료' 성공⋯미국 신생아, 정밀의학 새 지평 열어

  미국 펜실베이니아주에서 태어난 한 신생아가 세계 최초로 '1인 전용' 유전자 치료를 받은 사례로 기록되며, 정밀의학의 새로운 지평을 열었다고 USA투데이가 15일(현지시간) 보도했다. 펜실베이니아대학교 병원에서 태어난 KJ 멀둔(KJ Muldoon)은 출생 직후부터 이상 증세를 보였다. 임신 35주, 예정일보다 약 5주 이르게 태어난 그는 팔을 들어올리면 경직되고, 다시 내릴 때는 이상한 떨림이 동반됐다. 의료진은 이례적인 증상을 포착하고 정밀 검사를 진행한 끝에, 혈중 암모니아 수치가 극단적으로 높다는 사실을 확인했다. 이후 KJ는 병원 맞은편에 위치한 필라델피아 아동병원(Children’s Hospital of Philadelphia)으로 긴급 이송됐으며, 의료진은 그의 몸이 단백질 대사 과정에서 생성되는 암모니아를 제대로 배출하지 못하는 희귀 유전 질환을 앓고 있다고 진단했다. 해당 질환은 암모니아가 체내에 축적돼 뇌를 포함한 주요 장기에 치명적인 손상을 입힐 수 있다. 'n-of-1(단일환자 맞춤형)' 치료법, 차세대 정밀의학의 상징적 모델 간주 이에 따라 KJ는 기존 의료계에 전례가 없는 실험적 치료를 받게 됐다. 바로 특정 환자 한 명을 위해 설계된 '단일 환자 맞춤형 유전자 치료(n-of-1 therapy)'였다. 치료 방식은 유전자를 교정하는 명령을 담은 나노 크기의 지질입자 수십억 개를 간세포에 주기적으로 주입하는 것이다. 이를 통해 간세포가 CPS1(Carbonyl Phosphate Synthetase 1)이라는 효소를 생산하도록 유전적 결함을 일부 복구해, 암모니아 분해 기능을 회복하는 데 성공했다. KJ는 생후 3개월 동안 매달 해당 치료를 받아왔으며, 현재 그의 암모니아 수치는 정상 범위에 근접한 것으로 알려졌다. 다만 의료진은 아직 '완치'라는 표현을 쓰기에는 이르다는 입장이다. 어머니 니콜(34)은 "출생 당시 의료진이 제시한 최선의 시나리오는 그저 고통을 덜어주는 것이 전부였다"며 "지금은 또래 아이들과 동일한 발달 단계를 밟아가는 모습을 보며 놀라움을 금치 못하고 있다"고 말했다. '간세포 유전자 편집' 기술로 'CPS1 결핍증' 극복 이번 치료는 KJ가 태어나기 전부터 펜실베이니아대학교 소속 심장학자 키란 무수누루(Kiran Musunuru) 박사 연구팀이 준비해온 접근법을 기반으로 한다. 무수누루 박사는 간세포 유전자 교정을 핵심으로 하는 정밀 치료법을 개발해왔으며, 관련 기술은 그가 공동 창립한 바이오기업을 통해 구현됐다. 치료의 핵심은 '간세포 유전자 편집(Gene Editing of Hepatocytes)' 기술이다. 인간의 간은 단백질을 에너지로 전환하는 과정에서 암모니아를 분해하는 기능을 수행하는데, 이때 필수적인 효소가 바로 CPS1이다. 이 효소는 간세포 내 특정 유전자에 의해 생성되며, 해당 유전자에 결함이 있을 경우 체내 암모니아가 축적돼 중증 대사성 질환으로 발전한다. KJ는 CPS1 유전자에 결함이 있는 채로 태어났으며, 이는 'CPS1 결핍증' 또는 '요소회로 장애(Urea Cycle Disorder, UCD)'로 분류되는 희귀 질환이다. 이 질환은 신생아기 발현 시 수 시간 내 의식 저하, 경련, 뇌 손상 등으로 이어질 수 있다. 지질 나노입자 활용⋯윤리적 논란도 적어 의료진은 이 유전적 결함을 교정하기 위해 지질 나노입자(Lipid Nanoparticle, LNP)를 활용했다. 이 입자에는 CPS1 유전자의 정상 설계도를 담은 전령 RNA(mRNA) 또는 CRISPR 유전자가위 시스템이 포함돼 있으며, 이를 간세포에 전달해 유전자 기능을 복구하는 방식이다. 이 치료는 체세포 유전자 치료(somatic gene therapy)의 일환으로, 생식세포나 수정란을 건드리지 않고 환자 본인의 특정 조직 세포만을 대상으로 하기 때문에 윤리적 논란도 상대적으로 적다. 세계 최초 인간 대상 임상 적용 해당 기술은 지금까지 동물실험 또는 실험실 단계에 머물러 있었으며, 인간을 대상으로 한 임상 적용은 이번이 세계 최초다. 특히 단 한 명의 유전형을 위해 개발된 치료법이라는 점에서, 희귀 질환 환자를 위한 정밀의학(personalized medicine)의 상징적인 사례로 평가된다. 무수누루 박사팀의 치료법은 기존의 유전자 대체요법(gene replacement therapy)보다 훨씬 정밀하며, 특정 유전자의 기능만을 선택적으로 조절할 수 있는 장점을 갖는다. 치료 효과가 장기적으로 유지된다면, 평생 지속 가능한 치료로 발전할 가능성도 제기된다. 이러한 방식은 향후 요소회로 결손(UCD)은 물론, 페닐케톤뇨증(PKU), 윌슨병 등 특정 효소 결핍에 기반한 다양한 간 유전 질환에도 응용될 수 있을 것으로 전망된다. 정밀 유전자 편집 기술의 발전은 이제 '한 사람을 위한 치료'가 이론을 넘어 실현 가능한 영역으로 진입했음을 보여준다. 의학계는 이번 KJ 사례가 향후 희귀 유전 질환 치료의 새로운 청사진이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 다만 장기적인 안정성과 부작용 여부에 대한 지속적 추적이 필요하다는 점에서, 해당 치료법의 보편화까지는 다소 시간이 걸릴 것으로 보인다.

  • IT/바이오

  2025-05-16

• [기후의 역습(137)] 2020년 이후 출생 아동 절반, '역대급' 기후 극단현상에 노출

  극심한 더위와 가뭄, 산불 등 기후변화로 인한 인류의 장기적 영향이 구체화되고 있다. 최근 국제학술지 네이처(Nature)에 게재된 연구에 따르면, 2020년 이후 태어난 전 세계 아동의 절반 이상이 생애 전례 없는 수준의 기후 극단현상에 직면할 가능성이 높다고 경고했다. 14일(현지시간) 세계경제포럼에 따르면 해당 연구는 산업화 이전 대비 지구 평균기온 상승폭을 1.5도 이내로 억제하더라도, 폭염·가뭄·산불 등 극단적 기후 사건의 평생 노출 빈도는 이전 세대와 비교해 현저히 증가할 것으로 분석했다. 예를 들어, 브뤼셀을 사례로 든 분석에서는 2020년생이 일생 동안 겪게 될 폭염 횟수가 11회에 달할 것으로 추산됐으며, 이는 동일 조건에서 산업화 이전 세대의 3배 수준이다. 연구진은 이러한 노출을 "산업화 이전 기후에서는 1만 분의 1 확률로만 발생하는 정도의 이례적 현상"이라고 정의했다. 특히 사회경제적 취약계층일수록 이 같은 위험에 더욱 크게 노출될 가능성이 높은 것으로 나타났다. 하와이, 기후위기 대응 위해 숙박·크루즈 관광세 인상 추진 한편, 미국 하와이주는 기후변화 대응 재원을 마련하기 위해 '그린 피(Green Fee)' 법안을 통과시켰다. 이 법안은 숙박세를 인상해 기후재난 복구와 환경보호 예산으로 활용하는 내용을 담고 있으며, 현재 주지사의 최종 서명만을 남겨두고 있다. 해당 법안에 따르면, 호텔·리조트·에어비앤비 등 단기 숙박시설에는 기존 숙박세에 0.75%의 추가 세율이 부과된다. 또한 하와이 항구에 정박하는 크루즈 선박에는 최대 11%의 세율이 적용되며, 이는 선박이 머무는 기간에 따라 차등 계산된다. 조시 그린 하와이 주지사는 "하와이는 기후위기에 대응하는 새로운 기준을 제시하고 있다"며, 법안 서명 마감일인 7월 9일 이전에 최종 결정을 내릴 예정이다. 기타 주요 자연·기후 관련 최근 이슈 우리나라도 지난 3월 봄 철 지속된 건조한 날씨로 산청과 의성에서 산불이 발생해 천문학적인 재산 피해를 입었다. 3월 21일 발화해 3월 31일 진화된 산청 산불은 연기가 멀리까지 타고 번져 진주시, 사천시, 광양시 등에서 탄내가 진동하고 미세먼지 농도가 치솟는 등 간접적인 피해를 입었다. 의성 산불은 3월 22일 의성군 3곳에서 동시 다발적으로 발생한 초대형 산불로, 28명이 사망하고 32명이 부상을 입었으며, 3만6674명의 이재민이 발생했다. 두 지역 모두 최근 수년 째 이어진 봄철 극심한 가뭄과 3월 고온건조한 환경 조성으로 인한 기후위기의 증거로 거론됐다. 로이터통신에 따르면 유럽연합(EU)의 지속가능성 보고 기준 변경안이 시행될 경우, 유럽 기업들이 기후 관련 소송에 더 많이 노출될 수 있다는 우려가 법학자들 사이에서 제기됐다. 노후 인공위성의 환경 악영향에 대한 우려도 커지고 있다. 지구물리학 연구 대기 저널(Journal of Geophysical Research Atmospheres)에 발표된 연구에 따르면, 궤도상에서 연소되는 위성은 오존 회복에 악영향을 줄 수 있으며 대기 오염 물질을 방출할 가능성이 있다. 국제기상연구단체인 세계기상기여연구소(World Weather Attribution·WWA)에 따르면 지난 4월 미국 중부 미시시피 계곡에서 발생한 4일간의 홍수성 폭풍은 인간이 유발한 기후변화로 인해 강도가 9% 더 높아지고, 발생 가능성은 40% 증가한 것으로 나타났다. 네이처 보고서에 따르면 기후변화로 유발된 산불로 인한 미세먼지 지난 15년간 미국에서 약 1만5000 명의 조기 사망 원인으로 작용했으며, 수십억 달러 규모의 경제적 손실을 야기했다는 연구 결과도 발표됐다. 피해는 캘리포니아, 오리건, 워싱턴주에 집중됐다. 이처럼 기후·환경 이슈 대응의 시급성이 날로 강조되는 가운데, 개인과 국가 뿐만 아니라 국제사회가 다양한 제도적·기술적으로 힘을 모야야 할 때다.

  • ESGC

  2025-05-16