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美 텍사스 주립대 "한의학, 심장마비 후 합병증 감소"
- 약 2년 전 심근경색으로 인한 갑작스러운 심장마비로 위독한 상황에 처했던 J씨(남·60대)는 2개월여의 치료 후 건강을 회복하고 퇴원했다. 그는 이후 한의원을 방문하여 체질 분석과 침술, 한약 치료를 받았고, 이러한 방법들이 자신에게 큰 도움이 되었다고 전했다. 최근 한의학이 심장마비, 뇌졸중, 사망 등의 심각한 합병증을 감소시키는 데 효과가 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 텍사스 주립대 사우스웨스턴 메디컬 센터(UT Southwestern Medical Center) 연구팀은 STEMI 후 주요 심장 및 뇌혈관 합병증의 위험을 감소시키는지 확인하기 위해 중국 전통 의학인 통심락캡슐(tongxinluo capsule, 通心絡膠囊)에 대한 최초의 서양식 임상 시험 중 하나를 수행했다. 미국 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 한의학 치료 효과가 최대 1년까지 지속됐으며 이를 통해 한의학 치료법에 대해 더 연구하고 개선할 수 있는 길을 열었다고 평가했다. 해당 매체는 또한 ST분절 상승 급성심근경색증(STEMI)이 관상동맥의 완전 또는 거의 완전한 폐쇄로 인해 발생하는 가장 치명적인 심장마비 유형이라고 설명했다. STEMI는 몇 시간 내에 심장에 영구적인 손상을 일으킬 수 있으며, 추가적인 심장마비, 부정맥, 심부전, 뇌졸중의 위험을 증가시킨다고 알려져 있다. 이번 연구의 공동 저자 중 한 명인 에릭 피터슨(Eric Peterson)은 “현재 사용되는 많은 약물은 자연 요법이나 가정 요법 연구를 통해 처음으로 인식됐다”며 “우리는 이러한 장점을 가져온 전통 한의학의 정확한 활성 성분과 작용 메커니즘을 알지 못하지만, 이 치료법을 탐구하고 개선해야 한다는 점을 시사한다”고 말했다. '심장의 네트워크를 연다'는 뜻의 통심락캡슐은 중국에서 심장마비나 뇌졸중을 앓은 환자를 치료하는 전통적인 치료법으로 오랫동안 사용되어 왔다. 1996년 중국 국가식품의약국은 세포 및 동물 모델에서 유용한 결과를 바탕으로 협심증과 뇌졸중에 대한 통심락 캡슐 사용을 승인했다. 이 약은 인삼, 거머리, 전갈, 매미, 지네, 바퀴벌레, 백단향, 유향 등의 약초와 동물 추출물을 혼합한 것이다. 연구팀은 중국 내 124개 임상 센터에서 지난 2019~2020년 사이에 STEMI를 앓은 환자 3777명을 모집했다. 이들은 심장마비 발생 후 몇 시간 내에 관상동맥 혈전을 외과적 또는 화학적으로 제거해 치료를 받았다. 이후 1년 동안 아스피린과 같은 표준 치료법이나 베타 차단제와 같은 약물 외에도 환자의 절반이 무작위로 통심락캡슐을 투여받았다. 나머지 절반은 통심락캡슐과 모양, 냄새, 맛이 비슷한 위약을 복용했다. 연구진은 1년에 걸쳐 주요 부작용인 심장 사망, 반복적인 심장 공격, 뇌졸중 및 심장 혈류를 복원하기 위한 응급 수술을 결합한 주요 부정맥이 발생한 빈도를 추적했다. 그들은 30일째에 위약군에 비해 통심락캡슐을 복용한 환자의 주요심뇌혈관사건(MACCE)가 약 30% 더 낮다는 것을 발견했다. 임상 치료 후에도 효과는 1년 동안 지속됐다. 통심락캡슐을 복용한 환자들은 심장병 사망 위험이 25% 감소하는 등 MACCE의 개별 구성 요소에 대한 위험도 더 낮았으며, 통심락캡슐의 주요 부작용도 관찰되지 않았다. 이번 연구의 공동 저자 잉 시안(Ying Xian) 신경학과 종신 부교수는 "많은 약물이 전통 중국 의학이 보여준 만큼의 인상적인 효과를 얻지 못했다"라며 "통심락캡슐은 추가적인 연구를 통해 그 가치를 입증할 필요가 있다"고 말했다. 통심락캡슐에는 다양한 성분이 포함되어 있어, 추가 연구는 이 성분들 중 어떤 것이 심장 공격 후 합병증의 위험을 줄이는 데 기여하는지 밝히는 데 중점을 둘 것으로 예상된다. 전통 의학이 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받기 위해서는 연구 결과가 다른 인구집단에서도 재현될 필요가 있다.
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- 생활경제
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美 텍사스 주립대 "한의학, 심장마비 후 합병증 감소"
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미국 FDA, 음료수 첨가제 브롬화 식물성 오일 사용 금지 제안
- 미국 식품의약국(FDA)이 음료수 첨가제로 사용되는 브롬화 식물성 오일(BVO, brominated vegetable oil)의 전국적 사용을 허용하는 기존 규정을 철회할 것을 제안했다고 CNN이 보도했다. 이 제안은 캘리포니아 주에서 브롬화 식물성 오일 사용을 금지하는 식품 안전법이 통과된 후 나온 것으로, 미국 내에서는 처음으로 이 성분을 금지한 조치다. 이 첨가물은 이미 유럽과 일본에서 금지되어 있다. 개빈 뉴섬 캘리포니아 주지사는 지난 10월 8일 브롬화 식물성 오일을 포함해 4가지 식품 첨가물을 금지하는 법에 서명했으며, 이 법은 2027년까지 시행되지 않을 예정이다. 캘리포니아주에서 금지된 나머지 식품 첨가물은 적색염료 3호, 프로필파라벤, 브롬산 칼륨 등이다. 미국 FDA의 제임스 존스 식품 부차관은 "국립보건원과 협력하여 수행된 연구 결과에 기반하여, FDA는 브로민화 식물성 오일이 식품에서 의도적으로 사용될 때 인간 건강에 유해한 영향을 미치지 않는다는 결론을 도출했다"고 밝혔다. 브롬화 식물성 오일은 시트러스 맛 음료에서 유화제로 사용되며, 이는 향료가 음료에서 분리되거나 윗부분에 떠다니는 것을 방지하는 데 쓰인다. 또한, 브롬은 화염 억제제로 흔히 사용되는 성분이다. 환경연구와 소비자 건강, 유해 화학 물질과 오염물질에 중점을 둔 비영리기관인 환경워킹그룹(EWG)의 '잇웰가이드(Eat Well Guide)'에 따르면, 주로 음료수에 사용되는 브롬화 식물성 오일을 포함하는 제품이 수십 가지에 달할 수 있다. 이 성분이 포함된 제품의 수가 상대적으로 적은 이유는 과거 FDA의 규제 때문이다. 존스 부차관은 "1970년에 FDA는 브롬화 식물성 오일을 더 이상 '일반적으로 안전하다'고 인정하지 않고, 식품 첨가물 규정 하에 그 사용을 감독하기 시작했다"고 말했다. 그는 "수년에 걸쳐 많은 음료 제조업체들이 제품을 재구성하여 BVO를 대체할 수 있는 다른 성분으로 교체했으며, 현재 미국에서 판매되는 음료 중 일부만이 BVO를 포함하고 있다"고 말했다. 브롬화 식물성 오일은 신경계 손상, 두통, 피부와 점막 자극, 피로, 근육 조정 손실, 기억 상실 등의 건강 위험과 연관되어 있다. 이 성분은 시간이 지나 체내에 축적될 수도 있다. 미국 FDA가 이 결정을 내린 데에는 동물 실험에서 진행된 연구가 주요 역할을 했다. 이 연구에서 관찰된 부정적인 건강 영향은 현실적인 인간 노출 수준에서 나타났다. 갑상선에 독성 영향을 미치는 것을 포함해 혈압, 심박수, 체온 및 신진대사 조절에 중요한 호르몬 생성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. '잇웰가이드'의 스콧 페이버 정부 문제 담당 부사장은 "오늘의 발표로 모든 사람들이 BVO가 없는 제품에 접근할 수 있게 될 것"이라고 말했다. 존스 부차관은 "이번 제안은 FDA가 식품 첨가물의 안전한 사용에 대한 지속적인 과학적 근거를 조사하고 필요한 규제 조치를 취하는 접근 방식을 보여주는 예"라고 말했다. 브롬화 식물성 오일 금지에 대한 최종 결정은 아직 내려지지 않았으며, 2024년 1월 17일까지의 의견 수렴과 검토 과정을 거친 후에 결정될 예정이다. 그전까지 이 오일 사용을 피하고 싶다면 제품 구매전 성분 목록을 확인하는 것이 좋다.
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미국 FDA, 음료수 첨가제 브롬화 식물성 오일 사용 금지 제안
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암 조기 진단 위한 새로운 혈액 검사 개발
- 암을 조기 발견할 수 있는 저렴하고도 새로운 혈액 검사 방법 개발됐다. 대부분의 암은 증상이 나타나기 전까지 진단되지 않고, 증상이 나타난 시점에는 이미 질병이 널리 퍼져 치료가 어려운 경우가 많다. 바이오마커(biomarker)는 암을 감지하는 데 사용되지만, 일부는 증상이 나타난 후 혹은 특정 암 유형에만 감지가 가능하다. 그러나 이제 빠르고 저렴한 새로운 혈액 검사가 개발되어 증상이 나타나기 전에 암을 발견하는 것이 가능해졌다. 이로 인해 암 진단 방법에 혁신이 일어날 것으로 기대된다. 미국 매체 뉴아틀라스에 따르면, 뉴욕시 록펠러대학교의 연구팀은 다양한 암의 조기 발견 가능성을 보여주는 암세포에서 생산되는 주요 단백질을 검출하는 매우 정밀한 혈액 검사를 개발했다. 검사 비용은 약 3달러로 저렴한 비용으로 눈길을 끌었다. 'LINE-1 ORF1p'는 과학계에서 주목받고 있는 비교적 새로운 바이오마커 단백질이다. 바이오마커는 단백질이나 DNA, RNA, 대사 물질 등을 활용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표로 사용된다. 'LINE-1(Long interspersed element-1)'은 모든 인간 세포에서 발견되는 레트로트랜스포존(retrotransposon)으로 바이러스와 유사한 특성을 가지며, 게놈의 새로운 위치에 자신을 복사해 붙여넣는 메커니즘을 통해 복제된다. 레트로트랜스포존은 DNA의 일부분이 유전체 내의 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 수 있는 전이인자(transposable element) 중 하나다. '오픈 리딩 프레임 1 프로틴(ORF1p)'은 식도암, 결장암, 폐암, 유방암, 전립선암, 난소암, 자궁암, 췌장암, 두부암, 머리와 목 등의 가장 흔하고 치명적인 암 중 많은 암에서 높은 수준으로 생산되는 단백질이다. 이번 연구의 공동 저자인 존 라카바(John LaCava) 박사는 "트랜스포존은 주로 정자와 난자, 배아 형성 과정에서 활성화되므로 트랜스포존이 비병리학적으로 활성화될 수도 있다. 하지만 그렇지 않은 경우, 이러한 '점핑 유전자'는 게놈 내에서 침묵 상태를 유지하며, 그 활동이 세포에 스트레스와 손상을 유발하기 때문이다"라고 말했다. 대부분의 경우 신체는 LINE-1을 통제한다. 하지만 LINE-1이 ORF1p를 생성하고 표출할 때, 이는 뭔가 잘못되었을 수 있는 신호일 수 있다. 라카바는 "LINE-1이 표출되지 않도록 하고 ORF1p를 생성하는 것을 방지하는 메커니즘이 있으므로 전사체를 제어할 수 없는 건강하지 못한 세포에 대한 대용으로 이 단백질을 사용할 수 있다"며 "건강한 사람의 혈액에서 ORF1p가 검출되어서는 안 된다"고 지적했다. 암세포는 질병 초기부터 ORF1p를 생산하는 것으로 알려져 있으므로 이를 정확하게 탐지하는 방법을 개발하는 것은 암을 초기 단계에서 발견할 수 있음을 의미한다. 연구팀은 혈장 내에서 ORF1p를 검출하기 위한 빠르고 저렴한 검사를 개발했다. ORF1p는 기존 임상 실험실 방법의 검출 한계보다 훨씬 낮은 농도에서 발견되기 때문에 연구팀은 소량의 혈청, 혈장 또는 뇌척수액에서 바이오마커를 측정하기 위한 미세분자 기반 검출 기술인 시모아(Simoa)를 사용했다. 이들은 라마에서 파생되고, 조작된 맞춤형 나노바디 시약을 사용하여 ORF1p 단백질을 검출하고 포획했다. 라카바는 "우리는 대장암에서 ORF1p와 다른 단백질의 분자적 연관성을 포착하고 설명하려는 임무의 일환으로 이러한 시약을 개발했다"고 말했다. 연구팀은 대부분의 대장암에 LINE-1 단백질이 풍부하게 발견된다는 것을 인지하고 있었으며, 이 단백질이 형성하는 상호 작용이 암의 성장에 도움을 주면서 정상 세포 기능의 조절을 방해할 수 있다고 추측했다. LINE-1 입자를 분리함으로써 이러한 상호 작용을 자세히 관찰할 수 있었다는 것이 라카바의 설명이다. 연구팀은 새롭게 개발된 분석 방법을 이용하여 다양한 암 유형을 가진 환자들과 암이 없는 것으로 알려진 400명 이상의 '건강한 대조군' 개인들을 조사했다. 대조군의 약 99%에서는 혈장 ORF1p가 검출되지 않았다. 하지만 ORF1p가 검출된 5명 중 가장 높은 수치를 보인 한 환자는 6개월 후에 진행성 전립선암이 발견됐다. 연구에 포함된 초기 단계의 8명의 난소암 환자 중 4명에서 ORF1p에 대해 양성 반응이 나타났는데, 이는 바이오마커가 초기 질병을 나타내는 지표가 될 수 있음을 시사한다. 전반적으로 연구팀은 이 검사가 난소암, 위식도암, 대장암 환자의 혈액 샘플에서 매우 정확하게 ORF1p를 검출한다는 사실을 발견했다. 검사 비용은 3달러(약 3940원) 미만이며, 결과는 2시간 이내에 나온다. 이 검사는 암 진단뿐만 아니라 암 치료의 효과성을 평가하는 데에도 유용하게 사용될 수 있다. 치료가 성공적일 경우, 환자의 ORF1p 수준이 감소해야 한다. 연구팀은 위식도암 치료를 받는 19명의 환자를 연구한 결과, 치료에 반응한 13명의 환자에서 ORF1p 수준이 검출 한계 아래로 떨어지는 것을 관찰했다. 연구팀은 이 검사가 조기 경보 시스템으로 일상적인 건강 관리에 통합될 것으로 기대하고 있다. 라카바는 "건강한 시기에는 ORF1p 수준을 측정하여 기준점을 설정할 수 있을 것"이라고 말했다. 그는 "이후 의사는 ORF1p 수준의 변화를 관찰할 것이며, 이는 건강 상태에 변화가 있음을 나타낼 수 있다. ORF1p 수준의 약간의 변동은 정상일 수 있지만, 지속적인 상승은 심층적인 조사가 필요한 이유가 될 있다"고 말했다. 더욱 광범위한 연구 대상 집단을 사용한 추가 연구는 이 검사의 효과를 더욱 확실하게 검증하고, 세포암 이외의 다른 암 유형을 감지할 수 있는지 확인하기 위해 필요하다. 또한 순환 중인 ORF1p의 정상 기준 수준이 무엇인지와 이 수준에 영향을 주는 요인들을 이해하기 위한 추가 연구가 요구된다. 한편, 한국의 아이엠비디엑스는 최첨단 유전자 분석 기술을 바탕으로 한 알파리퀴드 플랫폼을 개발해 활용 중이다. 이는 인공지능(AI) 초정밀 유전자 검사법을 활용해 암 조기진단부터 진행성 암의 재발 예측과 치료 프로파일링 서비스를 제공한다. 암세포에서 혈액으로 방출된 DNA 조각인 '순환 종양 DNA(ctDNA, circulating-tumor DNA)'를 검출하고 차세대 염기서열 분석(NGS)을 통해 DNA 정보를 스캔해 유전자변이를 분석한다. 이 간편한 혈액검사는 비침습적 검사법으로 출혈이나 감염 등의 부작용이나 방사선 노출 위험이 없다. 기존 검사로는 발견하기 어려운 1cm 미만의 작은 종양도 검출할 수 있는 것으로 알려졌다.
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암 조기 진단 위한 새로운 혈액 검사 개발
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영국 해군, '군수물자' 드론 항공모함 착륙 후 본토 복귀 첫 성공
- 드론의 활용 범위가 점점 넓어지고 있다. 드론은 이제 군수 물자를 배송하는 수준까지 발전했다. 최근 영국 해군이 운영하는 항공모함에 드론이 최초로 착륙해 드론의 미래 운용 방향에 관심이 모아지고 있다. 미국의 매체 '인사이더'에 따르면, 2023년 9월 드론이 영국의 항공모함 'HMS 프린스 오브 웨일스'에 화물(군수물자)을 배달하고 영국 본토로 복귀하는 첫 번째 테스트를 성공적으로 마쳤다. 이를 바탕으로 영국 해군은 항공모함 타격단에 드론을 통합하여 선박 간 보급품 전송을 용이하게 하는 한편, 유인 헬리콥터가 다른 전술 임무, 예를 들어 잠수함과 수상함으로부터 항공모함 그룹을 보호하는 작업에 집중할 수 있도록 계획하고 있다. HMS 항공모함 사령관 리차드 휴잇(Richard Hewitt) 대령은 최근의 드론 테스트를 '환상적인 이정표'로 칭하며, 이번 드론 비행이 항공모함 항공 분야에서 중대한 역할을 수행하고 있음을 시사한다고 밝혔다. 이번 테스트에 사용된 드론은 영국의 W오토노머스시스템즈(W Autonomous Systems)가 제작한 단거리 이착륙 모델이다. 약 100kg 화물을 1000km 이동 성공 이 드론은 최대 220파운드(약 99.8kg)의 화물을 약 620마일(약 997.8km) 거리까지 운반할 수 있는 능력을 지니고 있다. 회사 측에 따르면, 이 드론은 최대 12시간 동안 공중에 머무를 수 있으며, 원격 조종사의 조작 없이도 작동할 수 있는 자동 조종 시스템을 탑재하고 있다. 또 드론의 이착륙을 위해서는 약 500~600피트(최대 약 183미터)의 공간이 필요한 것으로 알려졌다. 이는 항공모함과 같은 상대적으로 짧은 활주로에서도 드론이 작동할 수 있음을 의미한다. 실제로 HMS 항공모함의 전체 길이는 900피트(약 274미터)를 조금 넘는다. 휴잇 대령은 영국 해군의 보도 자료에서 이번 테스트에 대해 언급하며, "이러한 자율 드론의 운용은 미래의 영국 해군 항공모함 타격 그룹의 표준이 될 것"이라고 말했다. 이어 "현재 영국해군항공대(Fleet Air Arm)의 중추인 F-35 라이트닝 제트기, 해군 멀린 및 와일드캣 헬리콥터와 함께 승무원 없는 항공기를 안전하게 운용하기 위한 중요한 단계"라고 밝혔다. HMS 항공모함에서 테스트를 주도한 애쉬 로프터스(Ash Loftus) 중령은 "항공모함 항공은 해전의 가장 어려운 측면 중 하나이며, 이번 테스트의 성공은 영국 해군의 18개월 간의 작업에 대한 노력의 증거"라고 말했다. HMS 항공모함은 이번 드론 테스트 외에도 다른 목적으로 드론을 시험한 장소였다. 2021년 영국 해군은 승무원이 탑승하는 제트기와 미사일 방어 훈련에 도움이 되는 드론 시스템을 시험했다. 그 당시의 테스트 종료 후, 영국 해군 항공 시험·평가 책임자는 "지금은 해상 항공과 함대 공군의 미래에 있어서 매우 흥미로운 시기다"라고 말했다. 서방 국가들의 군대는 드론을 함대에 통합하는 데 점점 더 중점을 두고 있다. 터키 해군은 드론 비행단을 위해 특별히 설계된 세계 최초의 항공모함인 TCG아나돌루(TCG Anadolu)를 곧 도입할 예정이다. 이 항공모함은 주로 짧은 활주로에서 이륙 가능한 헬리콥터와 경비행기를 수용할 수 있는 규모로, 길이 약 232미터, 폭 32미터에 달하며 1개 대대 약 1400명의 병력을 실을 수 있다. 미국 공군, 6세대 '드론 윙맨' 개발 중 현재 미국 공군과 해군도 유인 항공기와 함께 다양한 역할을 수행할 수 있는 무인 항공기 함대의 개발을 계획하고 있다. 미국 공군의 차세대 항공 우위 프로그램(Next Aircraft Dominance Program)은 6세대 항공기 제품군에 속하는 '드론 윙맨'을 개발 중이다. 이 드론은 조종사가 조종하는 비행기와 함께 비행할 수 있도록 설계됐다. 공군은 또한 협력 전투기의 개발에도 착수했다. 이 프로젝트에 관여하는 관계자들은 조종사들이 이 협력 전투기를 통해 작업 범위를 확장하고 임무 수행 시의 작업량을 줄일 수 있게 될 것이라고 언급했다. 미 해군은 수년 동안 선박에서 소형 드론을 운용해 왔다. MQ-8B과 MQ-8C 무인 헬리콥터와 같은 이들 드론은 주로 호위함과 연안 전투함에서 활용되며 주로 정보와 감시, 정찰 임무를 수행한다. 미국 해군은 현재 항공모함용 MQ-25 Stingray(스팅레이) 공중급유 드론 개발에도 착수한 상태다. 이 MQ-25는 현재 F/A-18 전투기가 수행하는 항공모함 공중급유 임무를 대체할 뿐만 아니라, 미래에는 정보 수집과 같은 추가적인 역할을 맡을 가능성도 열려 있다. 오는 2026년에 배치될 예정인 스팅레이(Stingray)는 최초의 특수 목적으로 제작된 항공모함 기반 드론이 될 것으로 예상된다. 게다가 미 해군은 2045년까지 항공모함 함대의 60%를 무인화하는 것을 목표로 하고 있다. 유인 항공기 및 헬리콥터와 함께 항공모함 작전에 무인 항공기를 통합하는 것은 큰 도전이 될 것으로 보인다. 항공 전문가이자 저널리스트인 알렉스 홀링스(Alex Hollings)는 "해군 항공은 특히 항공모함 착륙과 관련해 오류가 발생할 여지가 거의 또는 전혀 없는 엄격한 작업이다"라며 "착륙 갑판이 때때로 파도로 인해 최대 30피트(약 9.1m)까지 기울어지기 때문에 항공모함 착륙은 일반 항공기에 심각한 손상을 입힐 만큼 단단하며 밤이나 악천후에만 상황이 더욱 악화된다"고 지적했다. 항공 전문가이자 저널리스트인 알렉스 홀링스는 이와 관련하여 "해군 항공, 특히 항공모함 착륙은 오류의 여지가 거의 없어야 하는 엄격한 작업이다"라고 언급했다. 그는 또한 "파도로 인해 항공모함의 착륙 갑판이 때때로 최대 30피트(약 9.1미터)까지 기울어질 수 있기 때문에, 밤이나 악천후의 항공모함의 착륙은 일반 항공기에 심각한 손상을 입힐 수 있는 위험한 작업이다"라고 설명했다. 베트남 전쟁 중 해군 조종사들은 날아오는 지대공 미사일 공격에 대응할 때보다 밤 시간대의 항공모함 착륙 직전에 더 높은 심박수를 기록했다고 한다. 이는 항공모함 착륙의 어려움과 긴장감을 보여주는 사례다. 한편, 원격제어가 가능한 무인 비행장치인 '드론'은 항공교통, 건설, 물류, 농업, 에너지, 방위산업 등 다양한 분야에서 그 쓰임새가 지속적으로 확장되고 있으며, 이에 따라 첨단 기술의 발전과 함께 더욱 진화하고 있다. 한국 드론 시장 전망 우리나라 국토교통부의 ‘2023년 국정감사 제출자료’에 따르면 전 세계 드론산업 시장규모는 2020년 225억달러(약 29조5200억원), 2025년 390.2억달러(약 51조1942억원), 2030년 557.7억달러(약 75조7635원) 수준으로 성장할 전망이다. 우리나라 국토교통부가 2023년 국정감사에 제출한 자료에 따르면, 전 세계 드론 산업의 시장 규모는 2020년에 약 225억 달러(약 29조 5200억 원)였으며, 2025년에는 약 390.2억 달러(약 51조 1942억 원), 2030년에는 약 557.7억 달러(약 75조 7635억 원)로 성장할 것으로 전망된다. 국내 드론시장 규모도 지속적으로 성장할 것으로 예측되고 있다. 2020년 4945억원이었던 시장이 2025년 약 1조392억원, 2030년 약 1조4997억원으로 커질 것으로 예상된다.
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영국 해군, '군수물자' 드론 항공모함 착륙 후 본토 복귀 첫 성공
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[퓨처 Eyes(9)] 인간 피부와 유사한 '로봇 스킨' 개발
- 로봇 기술이 급속도로 발전하면서 인간의 피부와 매우 유사한 로봇용 '스킨'이 개발됐다. 기술 전문매체 테크X플로어는 지난 10월 26일(현지시간) 캐나다의 브리티시컬럼비아대학교(UBC) 엔지니어들이 인간 피부와 거의 흡사한 획기적인 '로봇 스킨'을 개발했다고 전했다. UBC와 혼다의 연구팀은 이 '로봇 스킨'을 공동 개발했다. 이 스킨은 스마트하고, 신축성이 있으며 고감도의 특성을 가지고 있다. 이러한 성질로 인해 로봇공학과 보철 분야에서 광범위한 응용이 가능할 것으로 보인다. 연구팀은 이 새로운 센서 스킨이 의수나 로봇 팔 표면에 적용될 경우, 촉각 자극에 민첩하게 반응해 부드러운 과일 조각 같은 것을 손상시키지 않고 들어올 릴 수 있다고 설명했다. 또 이 센서는 인간의 피부처럼 부드럽게 촉각이 전달되어 로봇과 사람 간의 보다 안전하고 자연스러운 상호작용이 가능하다고 덧붙였다. UBC 응용과학부 전기·컴퓨터 공학 박사 과정에서 이 센서 개발에 참여한 연구 저자인 미르자 사퀴브 사와르(Mirza Saquib Sarwar) 박사는 "우리 센서는 여러 유형의 힘을 감지할 수 있어 의수나 로봇 팔이 촉각 자극에 민첩하고 정확하게 반응할 수 있다. 예를 들어, 로봇 팔은 달걀이나 물컵과 같이 깨지기 쉬운 물체를 부딪히거나 떨어뜨리지 않고 안정적으로 잡을 수 있다"고 밝혔다. 로봇 스킨 센서 관련 연구 논문은 '사이언티픽 리포트 저널(Scientific Reports Journal)'에 게재됐다. 실리콘 고무로 기계에 촉감 부여 이 로봇 스킨 센서는 주로 영화에서 보이는 피부 특수 효과를 만들 때 사용되는 실리콘 고무로 만들어졌다. 연구팀이 독특하게 디자인한 이 센서는 사람의 피부처럼 유연하게 구부러지며 주름지게도 할 수 있다. UBC의 첨단 재료·공정 공학 연구소(AMPEL)의 전기·컴퓨터 공학 교수이자 이 연구의 수석 연구 저자인 존 매든 박사는 "우리 센서는 터치스크린처럼 약한 전기장을 사용하여 멀리 떨어진 곳에서도 물체를 감지한다. 하지만 이 센서는 터치스크린과 달리 유연하고 표면 안팎으로 가해지는 힘을 감지할 수 있다. 사람과 접촉하는 로봇에 이 기술을 채택하는 것이 핵심적인 요소"라고 설명했다. UBC 연구팀은 휴머노이드 로봇 분야에서 오랜 연구 경험이 있는 혼다의 프론티어 로보틱스 연구 기관과 협력하여 이 기술을 개발했다. 혼다는 1980년대부터 이족보행 인간형 로봇인 '아시모(Asimo)'를 비롯하여 보행 보조 장치와 새로운 혼다 아바타 로봇 등 다양한 휴머노이드 로봇을 개발해왔다. 혼다가 2030년대 실용화를 목표로 개발 중인 원격 조작 로봇 '혼다 아바타로봇'은 2022년 3월 국제로봇전에서 처음 공개됐다. 이 아바타 로봇은 가상현실(VR) HMD(헤드 마운트 디스플레이)와 글러브를 착용한 사용자가 원격으로 조종할 수 있는 휴머노이드 로봇이다. 이 로봇의 주요 특징은 혼다의 이족보행 로봇 '아시모'의 기술을 기반으로, 자율 기능을 인공지능(AI)이 지원하는 원격조종 기술에 도입한 것이다. 아바타 로봇은 AI 데이터를 기반으로 사용자의 의도를 파악하고 실행한다. 예를 들어, 사용자가 로봇에게 물이 담긴 컵을 들게 하면, 로봇은 사용자의 손 움직임을 분석하여 '물을 안전하게 붓고 싶다'는 의도를 인식하고 실행한다. 혼다의 이 아바타 로봇은 AI와 로보틱스 기술을 활용하여, 섬세한 동작과 강력한 힘을 동시에 구현한다. 로봇은 작은 물체를 섬세하게 집거나 단단한 뚜껑을 여는 것 같은 강력한 동작도 수행할 수 있다고 한다. 프론티어 로보틱스의 수석 엔지니어이자 로봇 스킨 연구의 수석 저자 중 한 명인 이시자키 류스케(Ishizaki Ryusuke) 씨는 "매든 박사의 연구팀은 유연한 센서 분야에서 높은 전문성을 가지고 있다. 이런 전문 팀과 함께 작업해 로봇용 촉각 센서를 개발할 수 있어 매우 기쁘다"고 말했다. 로봇 스킨의 실용성과 확장 가능성 연구팀은 이 새로운 센서의 제작이 간단하며, 넓은 영역을 커버할 수 있고 대량 생산에도 적합하다고 설명했다. 매든 박사는 센서와 인텔리전스의 결합을 통해 기계의 기능이 향상되어, 사람들이 기계와 더 자연스럽게 상호작용할 수 있게 되었다고 말했다. 그러나 그는 아직도 달성해야 할 많은 것이 있다고 덧붙였다. 그는 "사람의 피부는 로봇 센서 기술보다 100배 더 많은 감지 지점을 가지고 있으며, 이를 통해 다양한 작업을 수행할 수 있다. 센서가 온도와 손상을 포함하여 피부와 유사한 능력을 가지게 되면, 로봇은 어떤 신호에 주의를 기울이고 어떻게 반응해야 하는지 더 스마트하게 판단할 수 있을 것"이라고 말했다. 매든 박사는 센서 기술과 인공지능이 함께 발전해 나가야 하며, 이를 통해 더욱 지능적이고 인간다운 로봇이 탄생할 것으로 기대했다. 인공지능과 결합된 로봇 기술은 인간의 다양한 능력을 앞으로 어떻게 구현할 수 있는지에 대한 호기심을 더욱 자극하고 있다.
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[퓨처 Eyes(9)] 인간 피부와 유사한 '로봇 스킨' 개발
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중국, 1200km 장거리 양자 순간이동 실험 성공
- 중국 과학원이 약 1200km 떨어진 지역 간의 양자 순간이동 실험에 성공해, 보안 체계에 새로운 패러다임을 가져올 전망이다. 미국의 과학기술 전문 매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'는 중국 과학원이 양자 통신 위성 '묵자(墨子·Micius)'를 활용하여 1200km 이상되는 거리에서 양자 정보를 순간이동 시키는 데 성공했다고 최근 보도했다. 중국은 독자 개발한 세계 첫 양자위성 '묵자'호를 지난해 8월16일 오전 1시 40분 간쑤(甘肅)성 주취안(酒泉) 위성 발사 센터에서 창정(長征) 2-D 로켓에 탑재해 발사했다. 이 연구의 교신 저자인 치앙 슈(Qiang Zhou) 교수는 "고속 양자 순간이동을 실험실 밖에서 실현하기 위해서는 많은 어려움이 있다"며 "이번 실험 결과는 미래 양자 인터넷 발전을 위한 중요한 이정표가 될 것"이라고 말했다. 양자 순간이동 시스템에서의 주요 실험적 과제는 벨 상태 측정(BSM)을 실행하는 것이다. 양자 순간이동이 성공적으로 이루어지고 BSM의 효율성이 향상되려면, 광섬유를 통해 장거리로 전송된 후, 찰리가 앨리스와 밥의 광자를 구별하지 못하게 해야 한다. 과학자들은 해킹이나 도청이 불가능한 양자 암호통신인 정보를 한 곳에서 다른 곳으로 빛보다 빨리 옮기는 '원격전송'을 찰리와 앨리스, 밥으로 설명했다. 앨리스의 정보를 밥에게 주면 밥과 친한 찰리가 앨리스처럼 변한다. 결국 앨리스가 찰리를 거쳐 전송된다는 것. 엄격히 말하면 원격전송은 '양자 정보'만 전송하는 것이다. 연구팀은 광자의 경로 길이 차이와 편광의 신속한 안정화를 위한 효과적인 피드백 시스템을 성공적으로 개발했다. 또한 연구팀은 얽힌 광자 쌍을 생성하기 위해 섬유 피그테일 주기적 극화 리튬 니오베이트 도파관의 단일 조각을 사용했다. 이를 바탕으로, 순간이동 시스템에 사용될 500MHz의 반복률을 가진 고품질의 양자 얽힘 광원이 개발됐다. 양자 순간이동은 광자의 양자 얽힘 상태를 활용하여 양자정보를 한 위치에서 사라지게 하고 동시에 다른 위치에서 나타나게 하는 전송 방법이다. 이러한 양자광학 기반의 고속 양자 순간이동을 위해서는 많은 이벤트를 수집할 수 있는 강력한 광자 센서가 필요하다. 리싱 유(Lixing You) 교수가 이끄는 팀은, 포톤 기술회사(Photon Technology Co., LTD)와 협력하여 고성능 초전도 나노와이어 단일 광자 검출기를 실험에 활용했다. 효율이 뛰어나고 노이즈가 거의 없는 이 검출기의 장점을 활용하여 고효율 BSM과 양자 상태 분석을 구현한 것이다. 연구팀은 양자 상태 단층 촬영과 미끼 상태 방법을 함께 사용하여 순간이동 충실도를 계산했는데, 이는 고전적 한계(66.7%)를 훨씬 초과하여 고속 대도시 양자 순간이동이 달성됐음을 확인했다. 이번 'UESTC 제1위의 대도시 양자인터넷' 프로젝트는 앞으로 통합 양자 광원, 양자 중계기, 양자 정보 노드 등을 결합하여 '고속, 고충실도, 다중 사용자, 장거리'를 지원하는 양자 인터넷 인프라를 개발할 계획이다. 연구팀은 이렇게 개발된 인프라가 양자 인터넷의 실질적인 활용을 더욱 가속화하는 데 기여할 것이라고 예상하고 있다. 양자통신은 정보 보안의 새로운 패러다임을 제시하는 차세대 통신 방법으로 주목받고 있다. 전파를 사용하는 대신, 레이저를 통해 암호화된 광자를 전송한다. 광자, 즉 빛의 최소 단위는 조작되면 속성이 변경되어 중간에서 정보의 도청이나 간섭이 발생하면 암호 키가 손상되어 원본 내용을 복원할 수 없게 된다. 이러한 특성으로 인해 양자통신은 정보 보안이 중요한 금융, 군사 통신 등의 핵심 기술로 주목받고 있다. 지상에서의 양자통신은 광섬유를 통해 이루어진다. 우주에서는 광섬유 설치가 어렵기 때문에 과학자들은 양자 순간이동 기술에 주목하고 있다. 중국의 연구팀은 묵자호 위성을 이용하여 양자 순간이동의 최장 거리 기록을 갱신했다. 묵자호는 중국의 칭하이, 우루무치, 운남 성에 위치한 지상국들과 통신했다. 이번 실험에서는 약 1203km 떨어진 칭하이와 운남성 간의 양자통신에 성공했다.
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- 산업
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중국, 1200km 장거리 양자 순간이동 실험 성공
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드론, 카메라·GPS 없이 조종 가능한 신기술 개발
- 4차 산업 혁명의 핵심 기술로 주목받는 '드론'은 원격으로 조작 가능한 무인 항공기를 말한다. 일반적으로 조종기를 통해 드론에 신호를 보내어 모터를 제어하고 비행하도록 한다. 기존 드론 기술은 위치 파악을 위해 GPS나 카메라에 크게 의존하고 있으며, 날씨의 영향을 많이 받고 있다. 또 드론이 외진 지역에서 작동할 때 다운타임(downtime, 시스템을 이용할 수 없는 시간)을 최소화하기 위해서는 유도 솔루션 기술이 필요하다. 최근 드론의 이같은 단점을 해결할 수 있는 새로운 기술이 개발됐다. 미국 기술전문매체 '인터레스팅엔지니어링(InterestingEngineering)'은 일본 도쿄대학교 연구팀과 통신사 NTT가 자율주행 드론의 무선주파수인식(RIFD, Radio-Frequency IDentification) 기반의 유도 시스템을 개발, 카메라와 GPS 없이도 정확한 비행이 가능하게 됐다고 전했다. RIFD란 무선인식이라고도 하며, 반도체 칩이 내장된 태그(Tag), 라벨(Label), 카드(Card) 등에 저장된 데이터를 무선주파수를 이용하여 먼 거리에서 비접촉으로 읽어내는 인식시스템이다. 이를 드론에 적용함으로써 기존의 방식과는 달리 GPS나 카메라에 의존하지 않고도 드론을 정확하게 조종할 수 있다는 것이 연구팀의 주장이다. RFID 태그 기반 작동 원리 개선 RFID 태그 시스템은 무선 송수신용 안테나를 내장한 리더(Reader)와 필요한 정보를 저장하고 교환하는 태그, 유·무선 통신망으로 연결된 서버로 구성된다. 일본의 연구팀은 이 RFID 태그 시스템을 드론에 적용하여, 드론이 주어진 작업을 자율적으로 수행할 수 있도록 했다. 밀리미터파 주파수를 사용한 통신 방식 덕분에, 드론은 몇 마일이나 떨어진 거리에서도 RFID 태그와 통신이 가능하다. 연구팀은 기존의 RFID 태그가 단거리에서만 작동하는 한계를 극복하기 위해 태그의 반사 성능을 개선했다. 태그가 더 넓은 각도에서 신호를 수신하고 전송할 수 있도록 모서리 반사판을 추가함으로써, RFID 태그의 작동 범위와 효율성을 향상시켰다. GPS 의존 한계 극복 GPS만 사용한다면 드론 비행에 한계가 있다. 드론이 복잡한 도시 환경에서도 효과적으로 작동할 수 있도록, 연구팀은 밀리미터파 RFID 기술의 한계를 극복하고 더욱 정밀하게 작동하는 신호 처리 파이프라인을 개발하는 데 중점을 두었다. 일각에서는 연구팀이 GPS 기술을 활용했다고 주장할 수도 있다. 이에 연구원들은 GPS를 기반으로 한 기술은 드론과 착륙 지점에 각각 GPS 모듈이 필요하다고 지적했다. GPS 모듈은 설치와 유지 관리 비용이 상승하며, 착륙 포트에 지속적인 전원 공급도 필요하게 된다, 이는 특히 외진 지역에서는 큰 제약이 될 수 있다. RFID 태그는 배터리가 필요 없이 전 세계 어디에서든 작동이 가능하다. RFID 태그는 외부 영향을 최소화하며, 손상되지 않는 한 원격지에서도 수년 동안 작동이 유지될 수 있다. 연구팀은 이런 RFID 기술의 활용은 드론 인프라 구축 과정에서도 원격 지역에서 의료 서비스를 제공하거나 재난 대응이 가능하다고 주장했다. 한편, 한국의 제이마플은 지난 2023년 9월 GPS가 고장나거나 재밍 공격으로 인해 작동하지 않는 상황에서도 드론이 정상적으로 비행할 수 있는 항법 시스템을 개발해 비행 시험에 성공했다. 제이마플은 라이다(LiDAR)를 활용한 기술(L-GPS)만으로 드론이 50~150m 고도에서 1.2km의 거리를 성공적으로 비행했다. 이 시스템은 지면의 3차원 정보를 정확하게 측정할 수 있어, 낮과 밤 모두 드론의 위치를 정확하게 파악하고 안정적인 비행을 지원한다. 또한, 야외나 산지 등 다양한 환경에서도 드론의 정확한 비행이 가능하도록 도와준다. RFID 태그 기술과 라이다(LiDAR)를 활용한 기술 적용 등 드론의 한계를 극복할 수 있는 기술이 속속 개발돼 드론의 활용 영역을 더욱 넓혀주고 있다.
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드론, 카메라·GPS 없이 조종 가능한 신기술 개발
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LG화학, 1500℃서 20분 견디는 '배터리 열폭주 지연 소재' 개발
- LG화학은 섭씨 1500도 화염에서도 20분 이상 손상되지 않고 견디는 배터리 열폭주 지연 소재를 LX하우시스와 공동 개발했다고 27일 밝혔다. 양사가 공동 개발한 '특수 난연 열가소성 연속 섬유 복합소재(특수 난연 CFT)' 강한 불길과 높은 압력에서도 기존 복합소재보다 14배 이상 긴 시간 견딜 수 있는 것으로 나타났다. LG화학 자체 테스트(Torch Test)에서 1.6㎜ 두께의 얇은 특수 난연 CFT에 1500℃ 이상의 열과 압력을 가했을 때 20분이 지나도 녹아 흘러내리거나 구멍이 생기지 않았다. 이는 업계 최고 수준의 화염 차단 성능이라고 LG화학은 설명했다. LX하우시스는 LG화학이 지난해 개발한 열폭주 지연 소재를 테이프 형태로 만들어 적층하는 제조 공법으로 화염 차단 성능을 높였다. 특수 난연 CFT에는 LG화학의 열폭주 지연 소재 기술과 LX하우시스의 열가소성 복합소재(CFT, Continuous Fiber Thermoplastics) 제조 기술이 적용됐다. LG화학이 지난해 개발한 열폭주 지연 소재는 1000℃ 이상에서 당시 세계 최장시간인 10분 이상 화염을 차단하는 성능을 나타냈다. LX하우시스는 LG화학의 소재를 테이프 형태로 만들어 적층하는 제조 공법을 사용해 차단 성능을 더욱 향상시켰다. 이번에 개발된 특수 난연 CFT는 단단하고 힘에 의한 변형이 작아(고강성) 전기차 배터리 부품 중 크기가 큰 배터리팩 상단과 하단 커버 등에 적용될 수 있다. 특히 전기차 화재 발생 시 불길이 퍼지는 것을 효과적으로 지연시켜 운전자의 대피와 화재 진압에 필요한 시간을 확보하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 앞서 LG화학이 개발한 열폭주 지연 소재는 세밀한 성형이 가능해 배터리 모듈에 주로 쓰이는 만큼 올해 개발한 두 소재가 함께 활용되면 전기차 배터리 화재 시 불길이 퍼지는 것을 이중 차단할 수 있다는 회사 측의 설명이다. 전기차 배터리 화재의 주요 원인인 열폭주는 다양한 원인으로 배터리 셀에 스트레스가 가해지며 열이 발생하는 현상이다. 열폭주 현상은 전기차의 대중화를 늦추는 요소 중 하나로, 전기차·배터리 고객사의 페인 포인트(Pain point, 어려운 지점)로 꼽혀왔다. LG화학과 LX하우시스는 기존 플라스틱만으로는 견디기 어려웠던 열폭주의 열과 압력을 특수 난연 CFT 개발로 해결했다. LG화학은 지난 2009년부터 열폭주 지연 소재에 대한 연구개발을 이어왔다. 지난해에는 소재 개발을 완료하고 양산 체계를 구축했다. 신재명 LG화학 엔지니어링소재사업부 마케팅부문 담당은 "전기차 배터리 열폭주 지연 소재와 글래스매트, CFT 등 토탈 솔루션 라인업을 갖추게 된 것을 자랑스럽게 생각한다"며 "전기차 운전자의 일상을 더 안전하게 지키는 동시에 고객의 페인 포인트를 해소할 수 있도록 연구개발을 이어갈 것"이라고 말했다.
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- 산업
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LG화학, 1500℃서 20분 견디는 '배터리 열폭주 지연 소재' 개발
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고혈압 방치하면 치매 위험 40% 이상 상승
- '소리 없는 죽음의 악마'라고 불리는 고혈압. 고혈압은 대부분 증상이 나타나지 않아 특별한 주의가 필요한 질병이다. 주로 중장년층에서 발견되는 경우가 많지만, 최근에는 젊은 층에서도 고혈압 환자가 늘고 있다. 고혈압을 제때 관리하지 못하면 치매 발병 위험을 증가시킨다는 연구 결과가 나왔다. 싱가포르 매체 '더 스트레이츠 타임스(The Straits Times)'는 '미국 의학 협회 저널(Journal of the American Medical Association)' 기고를 인용, 고혈압을 제대로 관리하지 못하는 사람들은 치매에 걸릴 위험이 42%나 더 높고 약물 치료를 받아 고혈압을 관리하는 사람들은 일반인과 비슷한 치매 발병률을 보였다고 전했다. 이 연구는 교텍푸아트(Khoo Teck Puat) 병원의 노인 내과 전문의 레이첼 청(Rachel Cheong) 박사가 주도했다. 이 연구는 싱가포르를 포함한 15개국, 60~110세의 3만4519명을 대상으로 17개의 연구 결과를 종합하여 진행됐다. 연구 참가자 중 초기에는 치매 환자가 없었다. 연구 결과 고혈압 약물을 복용하는 경우, 복용하지 않는 사람들에 비해 치매 발병 위험이 감소한다는 결론이 도출됐다. 이는 나이와 관계없이 모든 고령자에게 적용된다. 이 저널은 "지속적인 고혈압 치료가 노년기 치매 예방에 중요한 역할을 한다"고 분석했다. 청 박사는 "이 연구는 고혈압 환자는 나이에 상관없이 치료를 받아야 하며, 치료를 받지 않을 경우 치매 발병 위험이 크게 증가함을 보여준다"고 설명했다. 심장·혈관 센터의 전문 의사인 임춘핀 박사는 이번 연구가 "치매 예방에 있어 혈압 관리의 중요성을 확인시켜주었다"고 말했다. 그는 이전의 많은 연구에서도 고혈압 치료가 혈관성 치매나 알츠하이머병의 발병 위험을 감소시킬 수 있다는 것이 확인됐다고 설명했다. 임 박사는 고혈압이 동맥경화나 혈관 차단과 같은 현상의 발생과 밀접한 연관이 있으며, 고혈압은 시간이 흐를수록 뇌의 작은 혈관들을 손상시키고, 사고와 기억을 담당하는 뇌 부분에 영향을 줄 수 있음을 밝혔다. 이는 결국 치매로 이어질 수 있다고. 또한, 임 박사는 "이번 연구는 고혈압 치료를 받는 환자들의 치매 발병 위험이 건강한 사람의 치매 발병 위험과 비슷하다는 것을 보여주었으며, 이는 혈압 관리의 중요성을 입증한다"고 강조했다. 보건부 지침에서는 모든 연령층의 정상 혈압을 130/85mmHg로 정의하고 있다. 임 박사는 "80세 미만인 경우, 혈압은 140/90mmHg 이하로 유지되어야 하며, 80세 이상인 경우에는 150/90mmHg 이하로 유지하는 것이 좋다"고 조언했다. 그는 또 "신장이나 심장 질환을 가진 사람들은 목표 혈압을 더 낮게 유지해야 한다"고 덧붙였다. 아울러 인터넷의 다양한 건강 보고서와 동영상에 대해서도 주의를 당부했다. 그는 "이들 자료는 충분한 과학적 근거나 임상 연구에 기반하지 않을 수 있으며, 추천 혈압 기준이 주요 국제 지침과 일치하지 않을 수 있다"고 경고했다. 임 박사는 고혈압이 치매뿐만 아니라 뇌졸중이나 심장마비를 포함한 심혈관 질환의 사망 위험도 높인다고 경고했다. 또한 혈압이 지나치게 낮아질 경우도 주의해야 한다. 너무 낮은 혈압은 주요 장기로의 혈액 공급을 감소시킬 수 있으며, 이 중에서도 '뇌'는 저혈압의 영향을 가장 먼저 받는 장기 중 하나다. 저혈압으로 인해 현기증이나 졸음 같은 증상을 경험할 수 있다는 것. 한편, 고혈압의 위험인자는 조절 가능한 것과 불가능한 것으로 구분할 수 있다. 고령과 가족력 등은 조절이 불가능한 위험인자에 속한다. 반면 스트레스, 운동 부족, 비만, 당뇨병 등은 관리와 조절이 가능한 위험인자로 분류된다. 혈압 조절을 위해선 소금을 적게 섭취하고, 탄수화물은 줄이며 단백질 섭취를 늘리는 식단 관리가 필요하다. 더불어 꾸준한 유산소 운동과 체중 관리도 중요하다. 특히 술과 담배는 최대한 소비를 줄이거나 완전히 끊어야 한다. 이런 방법들로도 혈압이 개선되지 않을 경우, 의사의 지시에 따라 적절한 약물 치료를 받아야 한다.
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- 생활경제
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고혈압 방치하면 치매 위험 40% 이상 상승
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붉은 고기 섭취, 제2형 당뇨병 위험 62% 증가
- 소고기와 돼지고기 등 붉은 고기를 자주 섭취하면 제2형 당뇨병 위험이 62% 증가한다는 연구 결과가 발표됐다고 피플이 최근 보도했다. 미국 하버드대 T.H.찬 공중보건대학원 샤오 구 박사팀은 최근 '미국임상영양학회지'(American Journal of Clinical Nutrition)에서 미국인 21만6695명의 건강 데이터를 최대 36년간 추적 조사한 연구에서 붉은 고기와 제2형 당뇨병 위험사이의 강한 연관성을 확인했다며 이같이 밝혔다. 연구팀은 이전 연구에서도 붉은 육류 섭취와 제2형 당뇨병 위험의 연관성은 발견됐지만 장기간 추적 관찰을 통해 제2형 당뇨병 발병 사례를 분석한 이번 연구 결과는 연관성에 대한 확실한 증거를 제시하는 것이라고 말했다. 붉은 고기 대신 식물성 단백질을 먹으면 당뇨병 위험을 줄일 수 있다고 덧붙였다. 이 연구에서 연구팀은 간호사 건강 연구(NHS), NHSⅡ, 건강 전문가 추적 연구(HPFS) 등에 참여한 21만6695명의 건강 데이터를 분석했다. 최대 36년 동안 2~4년마다 설문조사를 통해 참가자들의 음식 섭취 빈도 등을 조사했다. 연구팀은 이를 통해 가공이나 비가공 붉은 고기 섭취가 제2형 당뇨병 발병 위험과 관련이 깊다는 결론을 얻었다. 참가자 중에서 2만2761명이 제2형 당뇨병 진단을 받았다. 특히 붉은 고기를 많이 섭취한 참가자는 적게 먹은 참가자에 비해 질병 발병 위험이 62% 더 높은 것으로 나타났다. 그 중에서 가공된 붉은 고기를 매일 추가 섭취한 사람들은 제2형 당뇨병 발병 위험이 46% 더 높았으며, 가공되지 않은 붉은 고기를 매일 추가로 섭취한 경우 발병 위험은 24% 높아지는 것으로 조사됐다. 연구의 공동 저자인 월터 윌렛(Walter Willett) 교수는 "최적의 건강과 웰빙을 원하는 사람들은 일주일에 한 번 정도의 붉은 고기 섭취가 합리적일 것"이라고 말했다. 견과류나 콩류 대체 권장 이번 연구에서는 또 하루에 섭취하는 붉은 고기의 양을 식물성 단백질이나 다른 단백질 공급원으로 대체할 때의 잠재적 효과도 살펴보았다. 붉은 고기를 견과류와 콩류로 대체한 경우 제2형 당뇨병 발병 위험이 30% 낮아졌으며, 유제품으로 대체하면 22% 낮아진 것으로 확인됐다. 연구팀은 붉은 고기 소비를 줄이는 것은 잠재적으로 온실가스 배출을 줄이는데 도움이 될 수 있다고 언급했다. 미국 질병 통제 및 예방 센터(Centers for Disease Control and Prevention)에 따르면 3700만 명 이상의 당뇨병 환자 중 90%에서 95%가 제2형 당뇨병을 가지고 있다. 이 연구 결과는 해당 질병과 관련된 위험 요소를 이해하는 데 도움을 줄 수 있음을 시사한다. 한국도 당뇨병 환자 증가 추세 한국도 당뇨병 환자가 증가하고 있다. 우리나라는 붉은 고기 소비가 많은 나라 중 하나이다. 한국농촌경제연구원에 따르면, 국민 1인당 연간 붉은 고기 소비량은 2022년 기준 약 5.3kg으로, 세계 평균인 2.5kg을 크게 상회한다. 이러한 붉은 고기 소비 증가는 제2형 당뇨병 발생 위험을 높이는 요인으로 작용할 수 있다. 세계보건기구(WHO)는 붉은 고기와 가공육을 과도하게 섭취하면 암, 심혈관 질환, 당뇨병 등 다양한 질병의 위험을 높일 수 있다고 경고하고 있다. 우리나라의 제2형 당뇨병 환자 수는 2023년 기준 464만 명으로, 성인 인구의 약 10명 중 1명꼴이다. 이는 2010년 219만 명에 비해 약 2배 증가한 수치이다. 제2형 당뇨병은 인슐린 저항성으로 인해 혈당이 높아지는 질환이다. 인슐린 저항성은 과체중, 비만, 운동 부족, 흡연, 스트레스 등 다양한 요인으로 인해 발생할 수 있다. 이번 연구 결과는 붉은 고기 섭취가 제2형 당뇨병의 위험을 증가시킬 수 있다는 것을 다시 한번 확인시켜 주었다. 따라서 건강을 위해 붉은 고기 섭취량을 줄이고, 견과류나 콩류, 유제품 등 식물성 단백질 공급원으로 대체하는 것이 중요하다.
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붉은 고기 섭취, 제2형 당뇨병 위험 62% 증가
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[퓨처 Eyes(7)] 미래 전력의 핵심 드론
- 드론, 혹은 무인항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)는 미래 군사 전력의 중심으로 빠르게 부상하고 있다. 러시아-우크라이나 전쟁과 이스라엘-하마스 전쟁에서 드론은 현대전의 새로운 양상을 보여주고 있다. 드론은 군사적 용도로 처음 활용되기 시작했다. 제2차 세계대전 후에는 낡은 유인 항공기를 공중 표적용 무인기로 재활용해 오늘날 무인 항공기에 가까운 형태가 탄생했다. 드론의 역사는 오래되었으며, 미국 국방장관실에 따르면 1930년대 세계 1차 대전 중 영국이 사용한 '드론드 페어리 퀸(Droned Fairy Queen)'에서 시작되었다고 한다. 이후 1990년대부터 드론의 군사적 가치가 높아져 활발한 연구와 개발이 이루어지기 시작했다. 많은 군사전문가들은 무인 체계가 미래 군사 전력의 중심이 될 것이라 예상하고 있다. 이제 드론 연구개발은 군사과학기술의 주요 경쟁 분야로 자리잡았으며, 스텔스, 무장, 전략·전술 감시, 항모 수직 이착륙, 초음속 등의 다양한 기술이 연구되고 있다. 드론은 항공우주산업에서 빠르게 성장하고 있는 분야로, 그 활용 가능성이 매우 다양한 분야로 확장될 것으로 기대되고 있다. 드론의 종류 드론은 다양한 목적과 기능에 따라 여러 종류로 분류될 수 있다. 먼저 취미용 드론이 있다. 중국 드론 전문 제조사 DJI 제품인 DJI 매빅(DJI Mavic)과 DJI 팬텀(DJI Phantom)은 일반 소비자가 주로 사용하는 드론으로, 사진이나 동영상 촬영, 비행을 즐기기 위해 사용된다. 접이식 드론 DJI 매빅은 출시 초기 뛰어난 성능과 휴대성으로 호평받았다. 드론 전문가가 경기에 임해 챔피언 등을 결정하는 드론 레이싱에 사용되는 경쟁용 드론은 고속 드론으로 설계됐다. 상업용 드론은 농업, 부동산 촬영, 건설 현장 모니터링 등 상업적인 용도로 사용된다. 산업용 드론은 전력선 점검이나 파이프라인 점검 등 특정 산업 분야에서 사용되는 드론이다. 연구용 드론은 과학 연구나 환경 모니터링 등의 목적으로 사용된다. 군사용 드론은 군사적인 용도로 사용된다. 미국의 MQ-9 리퍼(Reaper)와 노스롭 그루먼이 제조한 RQ-4 글로벌 호크(RQ4 Global Hawk) 등은 정찰, 감시, 공격 등의 역할을 한다. 수송 드론은 작은 화물을 운반하는데 사용될 수 있는 드론이다. 앞으로 물류와 배송 분야에서의 활용이 기대된다. 수중 드론은 물 아래에서 작동하는 드론으로, 주로 해양 연구나 수중 탐사에 사용된다. 이 외에도 많은 특수 목적을 가진 드론들이 있다. 군사용 드론 군사용으로 사용되는 드론에는 아주 다양한 종류가 있다. MQ-9리퍼는 주로 미국 공군(USAF)을 위해 GA-ASI(General Atomics Aeronautical Systems)에서 개발한 원격 제어 또는 자율 비행 작동이 가능한 무인 항공기다. 장기 체공과 고고도 감시를 위해 설계된 최초의 헌터 킬러 UAV이다. USAF는 2021년 5월 현재 300대 이상의 MQ-9 리퍼를 운용했다. 북한이 사용하는 것으로 추정되는 드론의 폭탄 위력이 매우 강력하다는 연구 결과도 나왔다. 경찰대 공공안전학과 박사과정 손현종 연구원은 최근 학술지 '경찰학 연구'에 게재된 '국가중요시설 드론 테러에 대한 리스크(위험성) 평가 연구' 논문에서 이같이 지적했다. 연구에 따르면, 북한이 중동국가에 도입해 개조해서 활용중인 것으로 알려진 드론이 탑재할 수 있는 C4 폭탄의 위력은 미군의 '벙커 버스터' 두 개에 필적하는 수준이다. 농업용으로 사용되는 민간용 드론도 테러용으로 개조하면 큰 폭발력을 가질 수 있으며, 이에 대한 적절한 대비가 필요하다는 지적이다. 지난 13일 러시아 일간 이즈베스티야는 러시아는 우크라이나에 대한 특별 군사 작전을 진행하며, 해상 드론에 대한 공격에 대응하기 위해 해군 특수 헬기부대를 구성하고 있다고 보도했다. 국방부 소식통에 따르면 러시아 해군은 해상 드론을 탐색하고 파괴하는 임무를 수행하기 위해 Ka-27·29 헬기와 Mi-8 헬기 등을 포함하는 특수 헬기부대를 편성했다. Ka-29 전투 헬기는 7.62㎜ 구경의 이동식 기관총을 탑재하고 있고, 필요에 따라 23㎜ 구경 GSh-23L 기관포도 장착할 수 있다. Ka-27 다목적 헬기는 대잠수함 전투 및 탐색·구조 작업에 사용될 수 있으며, 유도 미사일 등 다양한 무기로 무장되어 있다. Mi-8 헬기는 다양한 개조 과정을 거쳐 현재 러시아 해군과 육군에서 운용되고 있으며, 7.62㎜ 또는 12.7㎜ 기관총 등이 탑재되어 있다. 특수 헬기부대의 첫 번째 부대원들은 이미 훈련을 마치고 흑해에서 전투 임무를 수행 중이다. 또한 헬기 조종사들은 낮과 밤, 기상 상황에 관계없이 해상 드론을 탐색하고 파괴할 수 있는 전술을 개발하기 시작했다. 반잠수식 드론, 레이더 탐지 회피 일반적으로 무인 보트나 반잠수식 드론은 수면에서 식별하기 어렵고 레이더를 통한 탐지도 쉽지 않다. 이 때문에 우크라이나군은 흑해 주변의 러시아 해군 기지나 주요 항만 시설을 공격하기 위해 해상 드론을 지속적으로 사용하고 있다. 지난달인 9월 초, 러시아는 크림대교를 공격하려던 우크라이나의 무인 드론 보트 3대를 성공적으로 파괴했다고 발표했다. 그에 앞서 지난 8월, 우크라이나군은 흑해의 주요 러시아 수출항인 노보로시스크의 해군 기지를 해상 드론으로 공격해 러시아 군함에 손상을 입혔다고 주장했다. 또한 우크라이나는 지난 7월, 300㎏의 폭발물을 싣고 시속 80㎞로 이동할 수 있는 새로운 해상 드론을 처음으로 공개했다. 이에 러시아는 흑해에 드론 파괴용 첫 특수 헬기부대를 배치했다. 앞으로 태평양함대를 포함한 다른 함대에도 이를 확대할 계획이다. 러시아의 군사전문가 드미트리 볼텐코프는 "헬기들은 드론을 탐색하기 위해 오랜 시간 공중에 머물 수 있으며, 드론을 발견하면 장착 화기로 즉시 파괴할 수 있다"고 설명했다. 그는 "앞으로 러시아의 모든 함대는 드론 공격에 대비해야 한다"고 덧붙였다. 지난 17일 합참은 하마스가 이스라엘을 공격할 때 드론으로 분리 장벽에 설치된 각종 감시, 통신, 사격통제 체계를 파괴한 후 침투했다면서 북한과의 연계 가능성을 제기했다. 이처럼 드론은 공중과 지상뿐만 아니라 해상과 수중에서도 활약하며 전쟁의 영역을 확장하고 있다. 전문가들은 "드론의 잠재적 위험성이 매우 크다"고 경고하며, 적절한 대응 방안이 필요하다고 강조했다.
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[퓨처 Eyes(7)] 미래 전력의 핵심 드론
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'뇌 청소'로 알츠하이머병 예방 가능할까?
- 일본 후생노동성이 지난 9월 하순, 알츠하이머병 진행을 완화시킨다는 신약의 제조 판매를 승인, 관련 연구가 활발히 진행 중이다. 프레지던트 일본어판에서 소개된 오차노미즈 대학의 마오우치 히로시 박사의 뇌신경과학 연구에 따르면, 젊은 사람들은 알츠하이머병에 걸릴 확률이 상대적으로 낮은 것으로 나타났다. 이는 뇌의 '청소 시스템'과 관련이 있는 것으로 보인다. 뇌는 활동하면서 노폐물을 생성한다. 그 중 베타 아밀로이드나 타우와 같은 단백질은 뇌에서 노폐물로 분류되며, 이러한 단백질의 축적이 알츠하이머병과 관련이 있다. 이 단백질이 뇌에서 비정상적으로 축적되면 뇌의 손상을 일으키고, 기억력이나 공간 인지 능력에 문제를 일으킬 수 있다. 뇌를 '청소'하는 데 중요한 역할을 하는 것은 뇌척수액으로, 이 액체는 뇌 속을 순환하며 타우 등의 노폐물을 제거한다. 뇌 연구를 통해 뇌의 노폐물 제거가 알츠하이머병 예방에 중요한 역할을 할 수 있음이 제시되고 있다. '뇌 청소' 수면과 체내 시계가 관건 최근 연구에서 뇌의 '청소' 작업이 깊은 수면 중에 이루어지며, 체내 시계와 밀접한 연관이 있다는 사실이 밝혀졌다. 2016년 미국 MIT의 연구에 따르면, 초당 40회 점멸하는 빛을 노출시킴으로써 뇌의 노폐물 제거가 촉진되었고, 알츠하이머병 실험용 쥐에서 인지 기능의 개선이 확인됐다. 이후 연구에서도 빛 외에도 소리 자극이 뇌 '청소'에 효과적이라는 결과가 나왔다. 뇌파, 특히 감마파의 활용이 주목받고 있다. 감마파는 인지 기능과 관련이 있으며, 알츠하이머병 환자에서는 감마파가 감소하는 경향을 보이고 있다. 초당 40번의 빛이나 소리 자극을 통해 뇌파의 활동을 조절하면, 인지 기능의 개선이 이루어질 수 있을 것으로 보인다. 이러한 방법은 비교적 간단하게 적용될 수 있어 인간에 대한 치료법으로의 가능성이 열려 있으나, 분명한 효과를 확인하기에는 더 많은 연구가 필요하다. 2023년에 발표된 연구에서는 해당 방법이 알츠하이머병의 개선에 큰 효과를 보이지 않았다고도 하여, 이 주제는 뇌 과학 분야에서 활발히 논의되고 있는 이슈 중 하나다. 수면과 운동도 뇌 건강에 중요 미국 보스턴 대학의 연구에 따르면, 깜빡이는 빛 외에도 시각 자극만으로도 뇌의 노폐물을 제거할 수 있다고 한다. 연구에서는 체크무늬 패턴을 16초 동안 보여준 뒤 16초 동안은 어두워지는 패턴을 1시간 동안 반복했고, 이로 인해 뇌척수액의 유입이 증가했다. 이러한 결과는 반복적인 시각 자극이 뇌 혈류를 증가시켜, 뇌의 노폐물을 제거하는 데 도움이 된 것으로 보인다. 또한, 뇌의 건강과 노폐물 제거에는 수면 뿐만 아니라 운동도 큰 영향을 미친다. 운동을 통해 뇌 내의 혈류가 활발해지고, 뇌 속 물의 흐름이 개선되어 뇌의 기능이 향상될 수 있다. 최근 미국 샌디에이고 대학의 연구팀은 동공 팽창을 통해 알츠하이머병의 조기 진단이 가능하다는 연구 결과를 발표했다. 연구에 따르면, 증상 발현 이전에도 동공 움직임을 통해 알츠하이머 병의 유전적 위험성을 파악할 수 있다. 이는 알츠하이머 환자의 뇌 변화가 동공의 운동에 직접적인 영향을 주기 때문이다. 이런 연구를 바탕으로 알츠하이머병 예방과 뇌 건강 향상에 도움이 될 실질적인 방법들이 개발되기를 기대한다.
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- 생활경제
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'뇌 청소'로 알츠하이머병 예방 가능할까?
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美 대형은행, 고금리로 돈방석...고객은 이자 부담 가중
- 미국 대형은행들이 높은 이자율로 큰 이익을 얻고 있는 반면 고객들은 이자 부담에 허덕이고 있는 것으로 나타났다. 야후 파이낸스는 16일 JP모건 체이스, 씨티그룹과 웰스 파고는 높은 이자율로 인해 더 많은 이자 수익을 올렸으며, 이로 인해 3분기에 실적이 모두 상승했다고 보도했다. 대형 은행들은 높은 이자를 통해 대출에서 더 많은 돈을 벌어들이며, 동시에 소규모 경쟁 은행들보다 예금 이자를 적게 지불함으로써 이러한 높은 이자율을 활용하고 있다. 이런 이점은 은행이 대출에서 얻는 이익과 예금 이자 지불 간의 차이를 나타내는 주요 지표인 순이자 수익에서 잘 드러나고 있다. 이 수치는 전년 동기와 비교했을 때 세 은행 모두 상당한 폭으로 증가했다. 이들 대출 기관의 총 대출액은 500억 달러(약 67조7300억 원)로, 작년 같은 기간보다 18% 증가했다. JP모건과 웰스파고는 연간 순이자 수익에 대한 가이던스를 상향 조정하기도 했다. 소비자, 지출 감소 추세 그러나 일부 대출자들이 어려움을 겪고 있다는 신호도 뚜렷하다. JP모건, 씨티그룹, 웰스파고 등의 대형은행들은 손실 상각 대출 규모가 크게 증가했다고 밝혔다. 이들 은행의 손실 상각 총액은 39억 8000만 달러(약 5조 3921억 원)에 달해, 전 분기 대비 31%, 전년 동기 대비로는 무려 105% 증가한 것으로 확인됐다. 이는 팬데믹 초기인 2020년 2분기 이후로 가장 큰 금액이다. 씨티그룹의 제인 프레이저 CEO는 미국 소비자들이 소비를 줄이고 있다고 경고했다. 프레이저는 발표 자료에서 "소비자들이 지출을 줄이며 보다 신중한 소비 패턴을 보이고 있다"고 말했다. 특히, 신용 점수가 낮은 고객들 사이에서는 소비 약세가 두드러지게 나타나고 있으며, 이런 경향은 부유한 고객층의 지출 증가로 상쇄되고 있다. 씨티는 올해 말까지 신용 카드 손실이 코로나19 이전 수준에 도달할 것으로 예상하고 있다. 웰스파고 찰리 샤프 CEO는 경제가 회복세를 유지하고 있지만 "대출 잔액이 감소하고 상각이 완만하게 악화되는 등 경기 둔화의 영향이 나타나고 있다"고 말했다. 상업용 부동산 손실 커 웰스파고는 대손상각으로 8억 5000만 달러(약 1조1512억 원), 그리고 소비자 대출 부문에서는 6억 2200만 달러(약 8425억 원)의 손실을 기록했다고 발표했다. 이에 따라 은행은 3분기부터 4분기까지의 순이자 이익이 3% 감소할 것으로 전망하고 있다. 마이크 산토마시모 최고재무책임자(CFO)는 "특히 상업용 부동산 분야에서 웰스파고의 약점이 드러나고 있으며, 시간이 흐르면 이 부분에서의 손실도 점차 회복될 것으로 보인다"고 설명했다. JP모건의 제이미 다이먼 CEO는 소비자와 기업이 "현재로서는 대체로 안정적인 상황에 있다"고 평가했지만, 인플레이션 위험과 함께 소비자들이 과도한 현금을 소비하고 있는 상황에서 금리 상승 가능성이 커지고 있다고 지적했다. 그는 또한 우크라이나와 이스라엘 간의 전쟁이 에너지와 식량 시장, 그리고 세계 무역과 지정학적 관계에도 미칠 영향에 대해 언급했다. 그는 "현재의 세계 정세는 수십 년 만에 가장 위험한 상황일 수 있다"고 경고했다. 은행 "신용 비용 상승 예상" 다이먼 CEO는 은행이 현재 순이자 수익과 신용 비용에서 평균 이상의 수익을 기록하고 있으며, 시간이 흐르면 이러한 상황이 정상화될 것이라는 점을 인정했다. 그는 이와 관련해 은행 내에서 언제 정상화될지에 대한 '격렬한 토론'이 진행 중이라고 밝혔다. 그는 "저는 개인적으로 CFO 제레미 바넘보다 조금 더 빠른 시점에 상황이 정상화될 것으로 보고 있다"라고 덧붙였다. S&P 글로벌 마켓 인텔리전스의 네이선 스토발 책임자는 다이먼 CEO가 "조심스러운 입장을 취하고 있다"고 언급했으며, 이러한 발언은 지난 13일 야후 파이낸스와의 인터뷰에서 나왔다고 전했다. 그는 은행이 신용 비용 상승을 예상하고 있으며, 앞으로 더 어려운 시기가 올 수 있음을 인지하고 준비하고 있다고 덧붙였다. 지역 은행인 PNC의 사례를 통해, 소규모 대출 기관이 금리 상승에 어려움을 겪고 있는 것이 확인됐다. PNC의 수익과 매출은 작년 동기에 비해 감소했고, 순이자 수익 또한 줄었다. PNC은 4분기 순이자 수익이 3분기보다 더 감소할 것으로 예상하고 있다.
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- 경제
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美 대형은행, 고금리로 돈방석...고객은 이자 부담 가중
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[퓨처 Eyes(6)] SF가 현실로? 금속도 자가 치유한다
- 금속이 자체적으로 균열을 복구하는 모습이 관찰됐다. 10일(현지시간) 과학 전문 매체 '사이테크데일리'에 따르면, 텍사스 A&M대학교 마이클 뎀코비츠 박사가 예측했던 금속의 자가 치유 현상이 올여름에 발견되어 세계 과학자들을 충격에 빠뜨렸다. 연구 과정에서 아주 작은 백금 조각에 지속적인 스트레칭을 가하자 미세한 균열이 형성됐다. 항공기 사고나 교각 붕괴 등으로 이어지는 '금속의 피로' 현상의 균열 성장을 살펴보기 위해 설계된 이 실험은 처음에는 과학자들의 예상대로 진행됐다. 견고한 금속은 외부의 힘이 반복해서 작용하면 눈에 보이지 않는 미세한 균열이 발생하고, 마침내 부러지게 된다. 그러나 실험도중 예기치 않게, 균열이 더 이상 커지지 않고 오히려 줄어들기 시작하는 금속이 스스로를 '치유 복구'하는 모습이 관찰됐다. 금속의 피로 현상은 교각이나 건축물이 망가지거나, 항공기의 부품 파손 등 기계가 손상되는 주요 원인으로 꼽힌다. 그로 인해 학계는 금속 피로 현상을 스스로 복구하는 소재 개발에 집중해왔다. 미국 샌디아 국립연구소(SNL)의 연구팀은 올 여름 나노 결정질 금속의 균열 실험 중 놀라운 금속 자가치유 현상을 발견했다. 그 결과는 국제 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 금속의 이런 자가 복구 능력은 지금까지 공상 과학 소설에서나 나올 법한 이야기로 여겨졌다. 하지만, 텍사스 A&M 대학의 재료 과학 및 공학부 교수이자 이 연구의 공동 저자인 마이클 뎀코비츠 박사는 그런 가정을 뒤엎는 놀라운 발견을 했다. '금속 피로 복구' 10년 전 예측이 현실로 뎀코비츠 박사와 그의 팀은 10년 전 매사추세츠 공과대학의 조교수 시절 이미 금속의 자가 치유 현상을 예상했다. 당시 뎀코비츠 교수는 일정 조건이 갖춰지면 비록 나노 수준이지만 금속의 균열 복구가 이론적으로 가능하다고 주장했다. 뎀코비츠 박사는 "처음엔 금속의 치유나 복구를 목표로 한 것은 아니다. 저의 제자 구오샹 쉬가 골절에 관한 시뮬레이션을 진행 중이었다"며 회상했다. 이어 "우연히 시뮬레이션에서 금속의 자연 치유 현상을 발견, 이에 대한 추가 연구를 시작하기로 결정했다"고 덧붙였다. 2013년 당시의 연구 결과도 이번만큼이나 눈길을 끌었다. 특수 전자현미경인 투과형 전자 현미경기술이 발달하면서 금속의 나노 스케일 피로 균열 관찰이 가능해진 점도 이 현상을 발견하는 데 도움이 됐다. 뎀코비츠 박사의 공동 연구팀은 금속 피로현상 조사 과정에서 백금의 자가치유 능력을 발견했다. 뎀코비츠 박사는 "진공 상태의 백금 조각에 나노 스케일의 균열을 내고 이를 초당 200회 당겨 군열 변화를 관찰했다며 실험 시작 40분 뒤 백금 표면의 균열이 복구됐다"고 설명했다. 그는 "당시 나와 우리 팀, 동료들까지도 모두 이 이론에 대해 의구심을 가지고 있었다"고 회상했다. 그렇지만, 그의 시뮬레이션은 이후 몇 년 간 여러 연구자들에게 검증되며 확장되어왔다. 뎀코비츠 박사는 "다른 연구자들도 같은 결과를 시뮬레이션에서 확인해, 우리의 모델링에 오류가 없다는 것이 확실해졌다"면서도 "그럼에도 불구하고, 지금까지 실제 실험은 이루어지지 않았다"고 덧붙였다. 2013년의 모델과 최근의 실험에서는 둘다 나노 단위로 결정 구조나 입자 크기가 측정되는 나노결정 금속이 사용됐다. 이 단위는 100만분의 1밀리미터(mm)를 의미한다. 뎀코비츠 박사에 따르면, 이러한 나노결정 금속은 엔지니어링에서는 널리 활용되지 않지만 대다수의 금속을 이 형태로 제작할 수 있다. 뎀코비츠는 나노 결정 금속의 작은 입자 크기 때문에 더 많은 미세 구조적 특징이 있어, 균열 사이의 상호작용이 쉽게 일어난다고 설명했다. 이는 자가 치유 연구를 용이하게 했다. 두 연구에서 모두 입자 경계의 이동 방향이 균열의 치유에 영향을 미친다는 공통점을 발견했다. 뎀코비츠 박사는 이런 특징이 다양한 금속과 합금에서도 확인될 수 있으며, 조절이 가능하다고 말했다. 진공 환경에서 실험 성공 뎀코비츠 박사는 "현재 연구의 주요 성과는 이론적 예측이 단순히 '도면 상의 아이디어'에서 벗어나 실제로 가능하다는 것을 입증한 것"이라고 강조했다. 그는 "아직 우리는 자가 치유를 위한 미세 구조의 최적화 작업에 발을 들이지도 않았다. 어떤 구조적 변화가 금속의 자가 치유를 더욱 촉진시킬지를 파악하는 것은 앞으로의 연구에서의 큰 도전"이라고 말했다. 이 연구의 발전 가능성은 매우 광범위하다. 뎀코비츠는 입자 크기의 더 큰 일반적인 금속에서도 이런 자가 치유 과정이 일어날 수 있을 것이라고 지적하면서, 그에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 밝혔다. 2013년의 이론과 최근 실험 사이의 주요 연결점은 둘 다 외부 물질이 혼입되지 않는 진공 상태에서 이루어졌다. 외부 요소는 금속의 균열 표면이 재결합하거나 냉간 용접 과정을 방해할 수 있기 때문이다. 이런 제한사항에도 불구하고, 이 기술은 우주선 혹은 외부 대기로부터 보호되는 내부 균열처럼 특정 환경에서는 유용하게 활용될 수 있다. 10년이 흐른 지금, 뎀코비츠의 금속 자가치유 초기 이론은 샌디아 국립연구소의 실험을 통해 그 가치가 입증됐다. 이번 연구를 통해, 뎀코비츠는 최근에 관찰된 결과가 그의 초기 시뮬레이션 모델과 일치함을 확인할 수 있었다. 뎀코비츠 박사는 "이 실험은 진정으로 놀랍다. 이론적 측면에서도 의미가 크다"고 말했다. 그는 "물질의 복잡한 특성으로 인해 자신있게 새로운 현상을 예측하는 것은 종종 매우 어려운 일이다. 이번 발견은 물질의 반응에 대한 우리의 이론적 접근이 옳은 방향을 향하고 있다는 확신을 갖게 해준다"고 말했다. '퓨처 아이즈(Future Eyes)'는 지금까지 경험하지 못한 혁신 기술이 어떻게 새로운 세상을 창조하는지 탐색한다. 애플의 아이폰은 휴대폰 산업의 판도를 바꾸었으며, 오픈AI의 챗GPT는 AI의 유행을 일으키며 우리의 일상과 기업 환경에 변화를 가져왔다. 메타버스부터 플라잉카, 휴머노이드 로봇, 양자 컴퓨팅, 핵 융합에 이르기까지, 이 시리즈는 혁신적인 기술과 그것이 우리 생활에 미치는 영향을 짚어본다.
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[퓨처 Eyes(6)] SF가 현실로? 금속도 자가 치유한다
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AI 탑재 드론, 생명을 구하다
- 최근 드론(무선전파 유도에 의해 비행 및 조종이 가능한 무인 항공기) 기술이 발전하면서 넓은 농지에 농약을 뿌리고, 적을 탐색하고 공격하거나, 사람을 찾고 도로의 상황을 전달하는 등 다양한 분야에서 이용되고 있다. 최근 독일에서는 드론에 인공지능(AI)를 탑재해 호수에 빠진 사람을 구하는 일까지 성공해 '팔방미인' 다운 면모를 보여 화제가 되고 있다. 독일 매체 제이트온라인(ZEIT ONLINE)에 따르면, 인공지능을 탑재한 드론이 독일 브란덴부르크 작센(Brandenburg-Saxon) 국경 인근 파트비처 호수에서 진행된 '레스큐플라이(RescueFly)' 연구 프로젝트 시연에 성공했다고 전했다. 이 프로젝트는 AI를 탑재한 드론이 긴급 신고, 드론 사용, 구조 임무 종료까지 전 과정을 시연했다. 자동화된 드론의 센서가 호수에 빠진 사람을 시뮬레이션해 이를 감지하고 식별한 후 긴급 신고 후, 인명구조를 위해 자동으로 이륙했다. 특히 이 드론은 사고 현장으로 향하는 경로를 미리 계산해 날아갔다. 인명구조 비상 시연 과정에서 드론은 최대 200g에 달하는 구조용 부유체를 물에 빠진 피해자 위로 정확하게 떨어뜨렸다. '레스튜브(Restube)'라고 불리는 이 제품은 물에 닿으면 자동으로 팽창해 익수자를 위한 수영 보조 장치 역할을 한다. 그런 다음 드론은 구조대원을 피해 현장으로 정확하게 안내할 수 있도록 조난 중인 사람 위에 오랫동안 머물렀다. 이후 격납고로 돌아온 드론은 카메라의 로터 영상과 기타 데이터를 이용해 손상 여부를 확인했다. 레스큐플라이 컨소시엄의 요아킴 본 베스텐(Joachim von Beesten) 대표는 "모든 구조 작업에서 시간이 가장 중요하다"며 "수상 사고의 경우 응급 신고와 위치 결정에 종종 어려움을 겪는 경우가 있다"고 토로했다. 파트비처 호수에 배치된 것과 같은 종류의 드론은 통제 센터에 긴급 신고가 접수되자마자 즉시 투입이 가능했다. 이번 프로젝트는 소방대와 구조 서비스에 큰 도움이 될 것이라는 게 루사티아(Lausitz) 통제 센터 프랑크 피츠너(Frank Fitzner)의 설명이다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 익사는 사고사 원인 중 세 번째로 많으며, 전 세계 부상 관련 사망 중 7%를 차지한다. 강이나 호수는 여전히 인간을 위협하는 가장 큰 위험 요소다. 올해 독일에서 수영으로 인한 사망자 수는 작년보다 소폭 감소했다. 독일인명구조협회(German Life Saving Society)에 따르면 9월 중순까지 익사자는 263명으로 지난해 같은 기간보다 41명이 줄었다. 그럼에도 불구하고, 독일 응급 시스템을 구축하는데 핵심적인 역할을 한 비욘 슈타이거(Björn Steiger) 재단에서는 독일의 응급 치료를 위한 기본 조건에 대해 비판했다. 재단 설립자 우테(Ute)와 지그프리드 슈타이거(Sigfried Steiger)의 아들인 피에르 에릭 슈타이거(Pierre-Enric Steiger)는 "오늘날 환자를 위한 응급 치료에 있어서 우리는 기본적으로 50년 전으로 돌아갔다"고 지적하며 "세계 최고의 장비를 갖춘 차량과 인력을 보유하고 있음에도 너무 많은 규정 때문에 더 이상 일을 할 수 없게 만들었다"고 주장했다. 통일된 구조, 통일된 사양 및 통일된 품질 관리가 필요하다는 것이 그의 설명이다. 한편, 한국도로공사에서는 AI드론을 활용해 교통법규를 위반하는 차량을 집중단속 했다. 그동안 드론 영상을 분석해 사람이 직접 판별했지만, 데이터베이스를 활용해 자동으로 적발되는 시스템이 최근 도입됐다. 농업 분야에서도 드론과 AI기술을 접목해 작물 상태를 실시간으로 모니터링해서 병충해 조기 예방 등에 적용하고 있다. 또 작물이 자라는 대상 지역의 지형과 토양 조건을 분석하는데도 드론이 활용되고 있다.
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- IT/바이오
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AI 탑재 드론, 생명을 구하다
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호주-캐나다 팀, 유해 광산 폐기물을 '건강한 토양' 변환
- 호주와 캐나다의 과학 엔지니어링 팀은 유해 광산 폐기물을 작물이 자랄 수 있는 건강한 토양으로 변환하는 방법을 찾아냈다. 캐나다 매체 굿뉴스네트워크는 호주와 캐나다 팀이 최근 광산 폐기물을 건강한 토양으로 변환해 이미 옥수수와 수수를 재배하는 데 사용하고 있다며 이같이 보도했다. '테일링(Tailings, 우리 말로 '광산 덤프' 또는 '광미'로 해석)'은 채굴한 광물에서 유용한 금속을 분리한 후 남은 광산 폐기물에 대한 공식 산업 용어다. 일반적으로 중금속에 의해 독성이 있고 그로 인해 다른 어떤 것에도 사용할 수 없는 테일링은 지하수나 농지를 오염시키지 않도록 저장시설에 보관된다. 퀸즈랜드 대학과 사스카처완 대학의 팀은 수천억 달러의 광산 폐기물 저장비용을 절약하고 시설들이 고장나거나 버려질 때 발생하는 재앙을 막으려는 목적으로 미생물을 이용해 테일링을 건강한 토양으로 변환할 수 있는 방법을 연구했다. 퀸즈랜드 대학의 롱빈 황(Longbin Huang) 교수는 "'테일링'에는 식물을 재배하기 위한 생물학적인 친화적인 특성이 없다. 뿌리와 물이 폐기물을 관통할 수 없으며, '테일링'의 용해성 염류와 금속은 식물과 토양 미생물을 죽일 수 있다"며 "자연이 천천히 '테일링'을 비옥한 토양으로 바꾸도록 기다린다면 수천 년이 걸릴 수 있다"고 설명했다. 황 교수 팀은 캐나다 광원(CLS, Canadian Light Source)을 사용하여 '테일링'을 토양 미생물을 이용해 식물을 재배하기 위한 환경으로 변화되는 과정을 가속화하는 방법을 발견했다. CLS는 원형 입자 가속기의 한 종류인 거대한 싱크로트론(synchrotron, 빛을 생성하고 그 빛을 이용하여 물질의 성질을 연구하는 장치)으로, 일련의 자석의 배열을 통해 하전 입자(전자)가 거의 빛의 속도에 도달할 때까지 가속화시키는 방식으로 작동한다. 과학자들은 CLS의 싱크로트론 빛을 사용하여 유기-광물 인터페이스를 개발하고 광미를 활성화할 수 있는 방법에 대한 자세한 메커니즘을 시각화할 수 있었다. 황 교수는 "우리는 SM 빔라인을 사용해 즉각적인 인터페이스와 광물의 변화, 유기물과 상호 작용하는 방식을 나노미터 규모로 밝혀야 했다"고 말했다. 그는 "시설 접근과 빔라인 직원 전문가들의 의견은 우리가 양질의 데이터를 수집해 신뢰할 수 있는 과학적 증거를 확보하는데 매우 중요했다"고 덧붙였다. 데이터를 통해 과학자들은 테일링에 식물 껍질을 첨가한 후에 광산 폐기물을 토양 미생물로 재식립하는 데 성공할 수 있었다. 이러한 토양 미생물은 일부 잔류 유기물과 광물을 소비해 토양 입자로 집합시킨다. 황 교수는 "토양 파편에는 미생물 활동이 있는 표면이 있으며, 밀집된 광산 폐기물에서 기공성을 형성하여 가스와 물에서 뿌리와 미생물이 생존할 수 있게 된다. 그로 인해 광산 폐기물의 죽은 광물 매트릭스가 식물이 자랄수 있게 하는 토양과 유사하게 된다"고 말했다. 황 교수 팀은 토양, 피톤치드, 광산 폐기물과 미생물을 사용해 한 번에 장벽을 넘는 방법을 제공했다. 데이터를 분석한 과학자들은 식물을 심은 후의 광산 토양에서 미생물이 성공적으로 재정착되었다는 것을 발견했다. 이 토양 미생물들은 특정 잔류물과 미네랄을 분해하며, 이 과정에서 토양 입자들을 뭉치게 만든다. 황 교수는 "토양 부스러기에는 미생물 활성 표면이 있어 일반 토양과 마찬가지로 가스, 물, 뿌리 및 미생물이 생존할 수 있는 다공성 구조를 광미에 형성한다"고 설명했다. 그는 "이렇게 변화된 광미는 기본적으로 식물이 자랄 수 있게 해주는 토양과 같은 매개체가 된다"고 말했다. 그는 "이 과정이 12개월 안에 이루어질 수 있으며 과도한 경작, 비료 남용이나 기후 변화로 인해 손상된 토양을 복원하는 데에도 사용될 수 있다"고 덧붙였다.
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- 생활경제
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호주-캐나다 팀, 유해 광산 폐기물을 '건강한 토양' 변환
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'역백신', 제1형 당뇨병·크론병 등 자가면역 질병 치료
- 제1형 당뇨병과 크론병 등 자가 면역질환을 역백신으로 치료하는 연구가 진행중이다. 중추신경계의 탈수초성 질환(demyelinating disease 신경세포의 축삭을 둘러싸고 있는 절연물질인 수초가 탈락되는 질병) 중 가장 흔한 유형인 다발성 경화증과 췌장에서 인슐린이 분비되지 않아 발생하는 제1형 당뇨병, 만성 염증성 장질환인 크론병을 정복할 수 있는 날이 코앞에 다가왔다. 과학기술 전문 매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)’에 따르면, 시카고대학 프리츠커 분자공대(PME Pritzker Molecular Engineering) 연구팀이 '역백신(inverse vaccine)'을 개발해 자가면역 반응을 제거할 수 있음을 증명했다. 일반적인 백신은 인간의 면역 체계가 바이러스나 박테리아를 공격해야 할 적으로 인식하도록 만들지만, ‘역백신’은 한 분자에 대한 면역 체계 기억을 제거하는 정반대의 역할을 하도록 했다. 면역 체계 기억을 제거하는 것은 전염병의 경우 바람직하지 않지만 다발성 경화증, 제1형 당뇨병, 류머티즘성 관절염 또는 면역 체계가 사람의 건강한 조직을 공격하는 크론병에서 나타나는 자가면역 반응을 멈출 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다. 최근 국제학술지 네이처 생명의학공학(Nature Biomedical Engineering)에 발표된 논문을 살펴보면, 역백신은 자연 과정에 의해 죽는 세포에 대한 자가면역 반응을 예방하기 위해 간이 자연적으로 세포 분해 생성물을 '공격 금지'로 표시하는 방식을 활용한다. PME 연구팀은 우리 몸의 간이 면역 체계가 공격하는 항원(면역 체계가 공격하는 분자)을 친구로 인식하는 노화된 세포 조각과 유사한 분자와 결합해, 이 백신이 어떻게 다발성 경화증과 유사한 질병과 관련된 자가면역 반응을 성공적으로 막을 수 있는지 보여줬다. 이번 논문의 주 저자인 제프리 허벨(Jeffrey Hubbell) 교수는 "이 연구에서 가장 흥미로운 점은 이미 염증이 진행 중임에도 다발성 경화증과 같은 질병을 치료할 수 있다는 것이며, 이는 실제 상황에서 더 유용하다"고 강조했다. 역백신으로 면역력 억제 면역 체계의 T세포(세포성 면역을 담당하는 림프구의 일종) 역할은 바이러스, 박테리아, 암 등 원치 않는 세포와 분자를 신체의 이물질로 인식해 제거하는 것이다. 그러나 T세포는 건강한 세포를 이물질로 인식하는 실수를 할 수 있다. 예를 들어, 크론병 환자의 경우 면역 체계는 소장 세포를, 다발성 경화증 환자의 경우에는 신경 주변의 보호 코팅인 미엘린을 공격한다. 허벨 교수와 그의 동료들은 면역 반응이 몸 전체의 모든 손상된 세포에 대해 발생하지 않도록 하는 메커니즘을 가지고 있다는 것을 주목했다. 이러한 현상은 간에서 일어나는 말초 면역 관용(Peripheral Immune Tolerance)으로 알려져 있다. 그들은 최근 몇 년 동안 N-아세틸갈락토사민(pGal)으로 알려진 당으로 분자를 태깅하면 이 과정을 모방하여 분자를 간으로 보내서 분자에 대한 내성이 생길 수 있다는 사실을 발견했다. 이 연구는 면역계의 작동 원리를 이해하는 데 크게 기여했으며, 미래의 의학적 치료법 개발에 중요한 토대를 제공한다. 허벨은 "우리가 원하는 분자를 pGal에 부착할 수 있고 면역 체계가 이를 견딜 수 있도록 가르칠 것"이라며 "백신처럼 면역력을 높이는 대신 역백신을 사용하면 매우 구체적인 방식으로 면역력을 억제할 수 있다"고 주장했다. 연구팀은 미엘린 단백질을 pGal에 연결하고 새로운 역백신의 효과를 테스트한 결과, 면역 체계가 미엘린 공격을 중단하고 신경이 다시 올바르게 기능하도록 하며 동물의 질병 증상을 완화시킬 수 있음을 발견했다. 일련의 다른 실험을 통해 과학자들은 동일한 접근 방식이 지속적인 면역 반응을 최소화하는데 도움이 된다는 것을 보여줬다. 제1상 안전임상시험 수행 허벨은 "오늘날 자가면역 질환은 일반적으로 면역 체계를 광범위하게 억누르는 약물로 치료되는데, 이는 매우 효과적일 수 있지만 감염을 막기 위해 필요한 면역 반응도 차단하므로 많은 부작용이 발생할 수 있다":고 지적했다. 대신 역백신으로 환자를 치료할 수 있다면 훨씬 더 구체적이고 부작용도 줄어들 수 있다는 설명이다. 허벨의 pGal 화합물을 사람을 대상을 하기 위해선 더 많은 연구가 필요하지만, 밀, 보리, 호밀 섭취와 관련된 자가면역 질환인 복강병 환자를 대상으로 초기 제1상 안전임상시험이 이미 수행됐다. 현재 다발성 경화증에서 임상시험이 진행 중이다.
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'역백신', 제1형 당뇨병·크론병 등 자가면역 질병 치료
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암 예방 식단 6가지…"야채·과일·통곡물 섭취"
- 야채와 과일, 통곡물 등이 암을 예방하는 식품으로 다시 한 번 확인됐다. 폭스 뉴스는 "최근 암의 발병에는 여러 가지 위험 요인이 있다. 성별이나 나이, 가족력과 같은 일부 요소는 우리가 통제할 수 없지만 올바른 영양 섭취는 암 발병 위험을 감소시킨다"며 균형잡힌 식단의 중요성을 강조했다. 플로리다 마이애미 비치의 마운트 시나이 메디컬 센터(Mount Sinai Medical Center)의 여성 산부인과 의학 센터 이사 겸 암 연구 위원회 공동 의장인 브라이언 슬로모비츠 박사는 "비만률이 높아지고 있고 계속 증가하는 추세다. 이는 많은 암의 위험 요소"라며 "건강하고 균형잡힌 식단은 이러한 암을 줄이는 데 도움이 된다"고 말했다. 워싱턴주 케너윅(Kennewick)에서 암환자와 생존자들과 함께 작업하는 등록 영양사이자 암 영양 전문가인 니콜 앤드류스는 암 발병 위험을 줄이기 위해 채식 위주의 식품을 주식으로 하라고 조언했다. 그녀는 "과일, 야채, 통곡물, 견과류나 씨앗류를 풍부하게 섭취하는 식이요법이 좋다"고 설명했다. 앤드류스는 "이러한 식품에는 필수 비타민, 미네랄, 섬유질 및 항상화제가 함유되어 있어 다양한 유형의 암 발병을 감소시킨다"고 설명했다. 식물성 식품 위주 식단 앤드류스는 "식물성 식품 위주의 식단은 암 위험 감소뿐만 아니라 전반적으로 건강에 필요한 영양소를 공급한다"며 "이런 식이요법은 암 예방과 암 생존자의 건강에 장기적으로 긍정적인 효과를 줄 수 있다"고 말했다. 또 "식물성 식품에는 비타민, 미네랄, 섬유질, 파이토케미컬(산화 스트레스와 염증 방지)과 항산화제(조직의 유해한 손상 예방)와 같은 건강을 지키는 영양소들이 풍부하게 들어있다"고 지적했다. 그녀는 이러한 성분들은 세포 사멸(해로운 세포 제거), DNA 복구, 호르몬 조절 및 염증 반응 등의 메커니즘을 통해 암세포 생성을 억제한다고 설명했다. 방사선 종양학 전문의이자 어드밴스헬스(AdventHealth, 재림교회의 비영리 의료 시스템)의 수명의학 전문가인 엠버 오르만 박사는 "식물 중심의 식이요법과 운동 등의 건강한 라이프스타일을 함께 실천하면 암을 최대 40%를 예방할 수 있다"고 말했다. 그는 "강력한 항암 효과를 가진 식품에는 진한 녹색 잎 채소, 십자화 채소, 버섯, 두유 및 대두 제품, 베리, 껍질이 있는 사과, 생강, 마늘, 우코린, 그라운드 플랙스, 그리고 레몬이 있다"고 설명했다. 그는 "가능하면 현지에서 재배된 유기농 식품을 선택하는 것이 좋다"면서, 암 위험을 감소시키기 위해 반드시 고기를 피하거나 완전한 채식을 할 필요는 없다고도 말했다. 가공육과 알코올 배제 오르만 박사는 "식물성 식단은 가공육과 알코올 음료를 제외한 모든 음식을 포함한다"며, "식사나 간식의 3분의 2는 야채, 과일, 통곡물, 콩류, 견과류 또는 씨앗을 중심으로 구성되어야 한다. 나머지 3분의 1은 유제품, 계란, 저지방 동물성 단백질, 건강한 지방과 절제된 양의 디저트로 구성되는 것이 좋다"고 설명했다. 그는 환자에게 동물성 제품을 '조미료'라고 여기면서 식물 섭취를 늘리라고 조언했다. 그는 "대부분의 환자들은 최소 80%의 식물로 구성된 식단을 섭취한다"고 말했다. 앤드류스는 가공되지 않은 육류 중심의 닭고기, 칠면조, 생선, 해산물 및 식물성 단백질과 같은 저지방 단백질 공급원을 선호하고 붉은 색 육류 소비를 줄이는 것은 여러 가지 암 예방에 도움이 된다고 말했다. 암 예방 단백질 식품 앤드류스가 추천한 암을 예방하는 단백질 식품은 다음과 같다. 1). 육류, 가금류 및 달걀: 소고기, 양고기, 염소고기, 돼지고기 등심, 껍질을 벗기지 않은 닭고기 및 칠면조, 메추라기, 오리, 강화 오메가-3 달걀의 살코기, 생선 및 해산물: 연어, 참치, 대구, 새우, 고등어, 랍스터, 메기, 게, 저지방 유제품: 요구르트, 우유, 치즈 및 코티지 치즈 2). 콩류: 콩, 완두콩, 렌즈콩(렌틸콩), 현미, 통밀, 퀴노아, 귀리와 같은 통곡물은 섬유질이 풍부해 소화를 돕고 암 예방의 핵심 요소인 건강한 체중을 유지하는 데 도움이 된다. 또한 통곡물의 섬유질은 혈당 수치를 조절하고 인슐린 저항성을 감소시켜 결장직장암과 같은 특정 암의 위험을 낮출 수 있다. 정제된 곡물보다 통곡물을 선택하면 암 위험을 줄일 수 있다. 또 전반적인 건강을 개선하는 데 도움이 되는 풍부한 영양소와 보호 화합물을 우리 몸에 제공할 수 있다. 섬유질 섭취 증대 앤드류스는 암 위험 감소 다이어트 계획의 일환으로 매일 30g의 섬유질 섭취를 권했다. 섬유질 섭취를 늘리기 위한 팁은 다음과 같다. 1). 아침 식사로 고섬유질 시리얼 또는 오트밀 섭취가 좋다. 2). 백미와 파스타를 현미나 통밀 파스타와 같은 통곡물로 바꾼다. 3). 콩이나 렌틸콩과 같은 콩류로 만든 수프, 스튜, 샐러드 등을 섭취한다. 4). 가공 된 스낵 대신 과일, 채소와 견과류를 섭취한다. 5). 아티초크, 치아씨드, 완두콩, 아보카도, 퀴노아, 라즈베리, 배, 보리 등 다양한 고섬유질 식품을 식사에 포함시킨다. 앤드류스는 "섬유질이 풍부한 음식을 식단에 포함시키면 일일 섬유질 섭취에 크게 기여하고 암 위험을 낮추는 데 도움이 될 수 있다"며, 단 "알코올 섭취는 구강암, 인후암, 식도암, 간암, 유방암 및 결장직장암을 포함한 다양한 유형의 암 위험 증가와 밀접한 관련이 있다"고 경고했다. 또 "알코올은 DNA를 손상시키고 염증을 촉진하며 신체가 필수 영양소를 흡수하는 능력을 방해할 수 있으며, 발암에 기여한다"며 많은 여성들이 알코올 관련 질환으로 사망하고 있다는 연구 결과가 나왔다고 전했다. 안드류스는 암 발병 위험을 줄이고 더 건강한 생활을 유지하기 위해 알코올 음료를 무알코올 음료로 대체할 것을 권장했다. 알코올 대체 추천 음료로는 1). 감귤류 또는 허브가 함유된 탄산수, 2). 카모마일 또는 페퍼민트와 같은 허브 차, 3). 신선한 과일 스무디, 4). 아이스 녹차 레모네이드, 5). 코코넛 워터, 6). 레몬을 곁들인 무가당 아이스티, 7). 수제 과일 주스나 과일 물 등이 있다. 앤드류스는 이러한 음료는 갈증을 해소할 뿐만 아니라 알코올 섭취와 관련된 잠재적인 암 위험 없이 수분과 필수 영양소를 제공하며, 일일 나트륨 섭취량을 2400mg 이하로 줄이는 효과가 있다고 말했다. 나트륨 섭취 감소 또 과도한 나트륨 섭취는 위벽을 손상시키고 위암 발병 가능성을 높일 수 있다. 나트륨을 줄이는 세 가지 실용적인 팁은 첫째 식품 라벨을 주의 깊게 읽고 '저염' 또는 '소금 무첨가'라고 표시된 제품을 선택한다, 둘째 나트륨 함량이 높은 가공 식품이나 포장 식품을 제한하고 과일과 채소, 저지방 단백질과 같은 신선한 식품을 우선시한다, 셋째 소금 대신 허브, 향신료, 마늘, 레몬, 식초와 같은 천연 양념을 사용해 식사하는 게 좋다. 앤드류스는 "이러한 전략을 채택함으로써 일일 나트륨 섭취량을 크게 줄이고 위암 위험을 줄일 수 있다"면서 "핵심은 점진적으로 건강한 식습관을 통합하는 것으로 일상생활에서 지속적으로 실천하는 것이 좋다"고 말했다. 전문가들은 "그러나 개인마다 건강상태나 몸의 상태가 다르기 때문에 종합적인 건강 관리를 통해 암에 대한 위험을 최소화하는 것이 중요하다"고 조언했다.
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암 예방 식단 6가지…"야채·과일·통곡물 섭취"
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효율성 높은 리튬 배터리, 문제점은 무엇?
- 알카라인, 니켈수소, 리튬 등 여러 종류의 배터리가 시장에 나와 있지만, 리튬이온 배터리가 가장 인기 있고 널리 사용되는 것으로 알려져 있다. 리튬 배터리는 고에너지 밀도와 오래 지속되는 수명 때문에 휴대용 장치에 주로 선호되지만, 최근에는 높은 생산 비용과 화재 위험 등이 문제점으로 부각되고 있다. IT 전문 매체 슬래시기어(Slash Gear)는 영국 패러데이 연구소(Faraday Institution) 비아트리체 브라우닝(Beatrice Browning) 박사를 인용, 리튬이온 배터리의 경우 리튬 이온이 전극 안팎으로 순환할 때 발생하는 전극 구조가 손상되면 배터리 수명이 단축될 수 있다고 보도했다. 또한 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)의 연구에 따르면, 온도와 충전상태(SoC), 부하 프로필 등의 외부 스트레스 요인이 배터리 성능 저하에 영향을 미쳤으며 시간이 지남에 따라 용량이 감소하는 모습을 보였다. 뉴어크 일렉트로닉스(Newark Electronics)는 배터리를 사용하지 않아도 지속적인 방전으로 인해 노화될 수 있음을 확인했다. 또 제조 결함과 같은 여러 제어 불가능한 이유로 치명적인 결과를 초래할 수도 있다고 지적했다. 배터리는 과충전 혹은 부적절한 전압 사용으로 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제는 잠재적으로 위험을 수반한다. 실제로 2019년 뉴저지와 2021년 캘리포니아에서는 애플 배터리의 부풀림 이슈 때문에 집단소송이 제기됐다. 물론, 애플 외에도 리튬이온 배터리를 사용하는 많은 다른 전자 제품 회사들이 같은 문제를 겪고 있다. 에너지 효율성과 가벼운 특성으로 오늘날 많은 자동차 제조업체에서 선택하고 있는 리튬이온 배터리는 여전히 화재의 위험이 있다. 미국 환경보호국(Environmental Protection Agency)에 따르면 2013년부터 2020년까지 미국의 64개 지자체 폐기물 시설에서 240건 이상의 리튬이온 배터리 화재가 발생했다. 특히, 2016년에는 삼성이 설계 결함으로 갤럭시 노트7 라인 생산을 영구 중단하는 등 미국 내 190만 대의 갤럭시 노트7을 리콜했다. 더 큰 문제는 리튬 배터리를 처분하는 방법에 여전히 제한이 있다는 점이다. 이러한 배터리는 화재 위험이 있어 운송 과정에서부터 실제 폐기물 처리 장소에 도착해서도 문제를 일으킬 수 있다. 미국 환경보호국은 리튬이온 배터리 단자를 테이프로 감싸고 플라스틱 봉지에 보관하는 것을 권장하고 있다. 슬래시기어는 "리튬을 재활용하는 새로운 방법이 발견되었지만, 가정용 배터리 제품을 적절히 처분하는 것은 많은 노력이 필요하다”며 “모든 사람이 인증된 전자 제품 재활용업자에 가는 시간과 여력이 있지는 않다"고 지적했다. 또한, 비싼 생산 비용도 걸림돌이다. 미국환경보호국에 따르면, 2021년 기준 리튬 배터리의 가격은 1kWh 당 약 132달러(약 17만5810원) 정도로 다른 배터리에 비해 높다. 리튬이온 배터리는 여전히 많은 종류의 전자 제품에서 최고의 선택이지만, 미래에는 보다 더 효율적인 배터리 구성 요소가 필요하다. 이에 업계에서는 리튬 기반 배터리보다 빠르게 충전되는 알루미늄 이온 배터리와 같은 새로운 배터리 기술을 개발하고 있다.
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효율성 높은 리튬 배터리, 문제점은 무엇?
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스위스 연구지원회사(BTRY), 전고체 배터리 시장 진출
- 스위스 연방재료 과학기술연구소(EMPA)가 혁신적인 배터리 기술로 전고체 배터리 시장에 진출한다. 금속산업 및 광업 전문 매체인 '마이닝(MINING)'에 따르면, EMPA는 전고체 배터리 시장 진입을 목표로 새 회사 'BTRY'를 설립할 예정이다. 이 매체에 따르면, '전고체 배터리(solid state battery)'는 기존 리튬 이온 배터리와 달리 1분 이내의 빠른 충전과 방전이 가능하고 수명이 10배 이상 지속된다. 게다가 온도 변화에도 안정적인 성능을 보인다. 또한 전고체 배터리는 인화성이 없어 안전하다. 기존의 리튬 이온 셀은 부주의하게 취급하거나 손상될 경우 유독한 가스가 방출되거나, 진화가 어려운 위력적인 화재가 발생하기도 했다. 전고체 배터리의 한 예로 박막 배터리(Thin Film battery)가 있다. 이는 반도체 공정기술인 진공증착 방식을 사용해 얇은 기판 위에 양극재, 고체 전해질, 음극재를 순차적으로 적층하여 제작하는 2차 전지를 지칭한다. 고비용으로 대량 생산 난항 박막 배터리는 두께가 단지 0.15mm로, 종이처럼 휘어지는 특성을 가지고 있다. 기존 전지에 비해 고온에서의 안정성이 우수하며, 수명도 매우 길다. 그러나 단위 부피당 충전 용량은 리튬 이온 배터리보다 낮고, 제조 비용은 3배 이상 더 비싸기 때문에 대량 생산에 어려움이 있다. 마이닝에 따르면 BTRY의 책임 연구원인 압데살렘 아리비아(Abdessalem Aribia)와 모리츠 푸셔(Moritz Futscher)가 개발한 이 새로운 배터리는 에너지 저장 용량을 늘리는데 성공했다. 푸셔 연구원은 "박막 배터리 제조 시 사용되는 박막셀의 생산 방법은 현재 반도체 칩과 유리 코팅 제작 기술을 활용하므로, 새로 개발한 박막 배터리의 제조에 큰 어려움이 없을 것"이라고 설명했다. 박막 배터리 저장 용량 향상 박막 배터리는 고정밀 제조 방식을 사용을 하는데 독성 용매가 필요하지 않은 환경 친화적인 장점을 가지고 있으나 아직까지 대량 생산 하기엔 원가 대비 효율성이 낮은 부분이 있다. 이에 아리비아 연구원은 "스마트폰이나 스마트워치처럼 배터리 전체를 구동하는 것이 아니라 일부만을 담당하는 제품에 적합하다"고 밝혔다. BTRY사의 연구원들은 박막 배터리의 에너지 저장 용량 향상을 기반으로 원가 대비 효율성을 개선해 대량 상용화를 목표로 연구에 더욱 매진할 계획이다.
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스위스 연구지원회사(BTRY), 전고체 배터리 시장 진출
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