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'바이오플라스틱' 환경 문제의 해답인가, 새로운 문제의 시작인가?
- 생분해성 혹은 식물 기반의 바이오 플라스틱은 급성장하고 있지만 여전히 기후 및 화학 물질에 대한 우려가 제기됐다. 환경건강뉴스(EHN)은 지난 11일(현지시간) 바이오 플라스틱은 미국 멕시칸 푸드 프랜차이즈 치폴레의 퇴비화 가능한 부리또 그릇부터 코카콜라의 식물성 병, 슈퍼마켓의 불투명한 농산물 봉투에 이르기까지, 식품 산업 전반에 걸쳐 확산되고 있다며 이같이 보도했다. 바이오 플라스틱은 그 외에도 자동차 쿠션, 전자제품, 의류, 건축 자재 등에도 사용되고 있다. EHN에서 소개한 바이오 플라스틱의 정의와 장점과 단점을 다음과 같이 정리했다. 전 세계 바이오 플라스틱 산업은 2023년 87억 달러(약 11조 4031억원)에서 2030년 310억 달러(약 40조 6317억 원)로 급성장세를 보이고 있다. 이는 전통적인 플라스틱 산업보다 빠른 성장률이다. 바이오 플라스틱은 전체 플라스틱 시장의 1%에 불과하지만, 일각에서는 바이오 플라스틱이 플라스틱의 지속 가능한 미래라고 선전하고 있다. 오는 4월, 플라스틱 오염 문제에 대한 해결책을 모색하기 위해 개최되는 국제 조약 회담을 앞두고 있는 대표단 중 일부는 바이오 플라스틱을 조약의 대안 및 대체품으로 포함시키려는 움직임을 보이고 있다. 유럽 바이오플라스틱 협회는 웹사이트에서 "바이오플라스틱이 플라스틱의 진화를 주도하고 있다"고 주장하며 바이오플라스틱의 장점으로 기존 플라스틱에 비해 '탄소 중립성'과 특정 조건에서의 생분해성을 꼽았다. 그러나 바이오 플라스틱이 분해 속도가 빠르고, 더 안전한 소재일 뿐만 아니라 탄소 발자국이 적다는 주장은 과장된 면이 있다. 전문가들은 바이오 플라스틱이 다양한 해결책 중 하나가 될 잠재력을 가지고 있음을 인정하면서도, 제품의 수명 종료 시 관리 및 화학적 안전성을 설계에 포함시키고, 기업의 그린워싱을 방지할 수 있는 더 강력한 표준과 규제의 필요성을 강조했다. 그린워싱(Greenwashing)은 기업이나 조직이 자신들의 제품, 서비스, 정책이 환경에 미치는 영향이 실제보다 훨씬 친환경적이거나 지속 가능하다는 인상을 주기 위해 마케팅 전략이나 홍보 활동을 하는 행위를 말한다. 이러한 행위는 대중에게 오해를 불러일으키거나 잘못된 정보를 제공하여, 실제로는 환경에 해를 끼칠 수 있는 제품이나 서비스를 친환경적인 것처럼 포장하는 것을 포함할 수 있다. 바이오 플라스틱 폐기물 규제 없어 노르웨이 과학기술연구소의 마틴 와그너 생물학 부교수는 바이오 기반 플라스틱을 안전한 방법으로 제조할 수 있다면, 물론 이는 매우 큰 전제이지만, 우려되는 화학 물질을 배제하고, 나노 및 미세 플라스틱의 생성을 최소화하는 방식으로 생산될 경우, 바이오 기반 플라스틱이 해결책의 한 부분이 될 수 있다고 말했다. 와그너의 연구에 따르면, 환경에 우호적인 것으로 여겨지는 퇴비화 가능한 그릇과 식물 기반 음료수 병이 전통적 플라스틱 제품에서 발견되는 것과 같은 수준의 건강에 해로운 화학 물질을 방출할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 또한, 생분해성 바이오 플라스틱이 플라스틱 쓰레기 문제를 근본적으로 해결하지 못한다는 지적도 있다. 바이오 플라스틱은 사용 후 적절한 관리가 필요함에도 불구하고, 바이오 플라스틱 폐기물을 산업적으로 퇴비화하거나 안전하게 관리할 수 있는 인프라나 규정이 아직 충분히 마련되지 않았다. 그로 인해 과학자들과 플라스틱을 지지하는 이들은 플라스틱 사용을 줄이는 것이 플라스틱 위기에 대응하는 가장 핵심적인 해법이라고 강조했다. 특히, 일회용 바이오플라스틱의 사용이 문제를 야기한다고 우려를 표명했다. 플라스틱 재사용을 지지하는 단체인 업스트림(Upstream)의 전무이사 크리스탈 드리스바흐 전무이사는 "지구에서 자원을 수십억 번 채취하고 제조해 단 한 번 사용한 뒤 버리는 행위 자체가 문제의 본질이다"라고 말함으로써, 지속 가능성에 대한 근본적인 접근 필요성을 강조했다. 바이오 플라스틱의 오해 바이오 플라스틱은 생분해성 또는 바이오 기반과 같은 용어가 명확하지 않아 많은 오해를 불러일으킨다는 지적이 있다. 해양 생물학 교수이자 플리머스 대학교 해양 연구소의 리처드 톰슨 소장은 "냉소적인 시각으로 보면 바이오플라스틱은 혼란을 일으키기 위해 의도적으로 만들어진 용어라고 생각한다"고 꼬집었다. 많은 사람들이 모든 바이오 플라스틱이 환경에서 생분해되거나 분해된다고 잘못 알고 있다는 지적이다. 또한 많은 사람들이 바이오 플라스틱이 식물 기반이라고 생각하지만, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)와 같이 화석 연료로만 만들어진 제품도 있다. 업계에서는 PBAT와 같은 물질을 바이오 플라스틱이라고 부르는데, 이는 화학 결합의 유형과 환경 조건에 따라 식물 기반 바이오 플라스틱과 마찬가지로 분해되도록 설계됐기 때문이다. 또한 업계에서는 바이오 플라스틱을 주로 생분해성 플라스틱과 비생분해성 플라스틱으로 나누며, 이들 각각의 범주 안에서 식물 기반 플라스틱과 화석 연료 기반 플라스틱을 동일한 그룹으로 분류하는 경향이 있다. 전 세계적으로 생산되는 플라스틱은 대체로 이 두 범주로 구분된다. 퇴비화 가능한 바이오 플라스틱은 업계 표준에 따라 산업 퇴비화 시설에서 12주 이내에 완전히 분해될 수 있는 생분해성 바이오플라스틱의 특정 부류에 속한다. 다른 한편으로, 비생분해성 바이오 플라스틱에는 사탕수수, 사탕무, 당밀, 또는 옥수수 등에서 추출된 바이오 기반의 폴리에틸렌(바이오-PE), 바이오 기반 폴리에틸렌 테레프탈레이트(바이오-PET), 폴리아미드(나일론) 등이 포함된다. 이 바이오 플라스틱들은 사탕수수 등 천연 자원에서 추출되었음에도 불구하고, 기존의 화석 연료 기반 플라스틱과 유사한 기능성을 제공하도록 설계됐다. 가장 흔히 사용되는 생분해성 바이오플라스틱 중 하나는 폴리락트산(PLA)으로, 옥수수와 같은 전분 기반의 폴리에스테르로 제조된다. 또한, 셀룰로오스 기반의 바이오 플라스틱 섬유도 이 범주에 포함되며, 농업 부산물, 해조류, 효모, 박테리아에서 추출한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)와 폴리부틸렌숙신산염(PBS)으로 제작된 바이오플라스틱도 동일한 범주 안에 속한다. '3세대' 바이오플라스틱은 농업 폐기물, 음식물 쓰레기, 다시마, 스위치그래스, 폐유, 박테리아, 목재 폐기물 등 다양한 원료를 활용하여 제작되며, 식량 작물을 사용하지 않기 때문에 보다 지속 가능한 대안으로 간주된다. 이러한 3세대 바이오플라스틱 제품들은 이미 시장에 출시되어 있지만, PLA나 바이오 폴리아미드를 사용한 제품들의 규모에는 아직 미치지 못하고 있다. 바이오 플라스틱 사용 용도는? 플라스틱 산업 협회의 지속 가능성 담당 매니저 헤더 노츠는 일회용 바이오 플라스틱 음료 용기, 퇴비화 가능한 식품 서비스 용기, 소매 포장, 그리고 기타 식품 산업 관련 제품이 바이오 플라스틱 사용의 약 43%를 차지한다고 말했다. 그중에서도 PLA와 바이오 PET의 사용이 가장 많다. 노츠에 따르면, 생분해성 멀치 필름 및 기타 농업용 제품이 주로 PLA와 PHA로 제조되어 전체 바이오 플라스틱 사용량의 약 21%를 차지한다. 또한, 안경, 섬유, 컵, 아이폰 케이스, 커피 포드 등의 소비재들은 전체 사용량의 13%를 차지하며, 이들 제품은 생분해성 및 비생분해성 다양한 바이오 플라스틱으로 제작된다. 자동차 산업도 바이오 플라스틱의 또 다른 중요한 소비자 군이다. 자동차 쿠션, 대시보드, 범퍼, 배터리 커버 및 기타 부품들이 점점 더 바이오 기반의 폴리아미드 및 바이오 PP로 제작되고 있다. 바이오 플라스틱의 사용은 또한 건축 및 건설, 전자, 코팅 산업에서도 확장되고 있지만, 상대적으로 더 적은 비율을 차지한다. 대규모 바이오 플라스틱 제조업체들은 대부분 화석 연료 기반 플라스틱을 생산하는 대형 석유화학 회사의 내부 사업부이거나, 이러한 대기업에서 독립한 분사 회사들이다. 그럼에도 불구하고, 어떤 회사가 시장에서 선도적인 위치를 차지하고 있는지에 대해서는 재무 분석가들 사이에 의견이 분분하다. 예를 들어, 인사이더 몽키는 바이오 플라스틱 부문이 전체 시가총액에서 차지하는 비중이 비록 작지만, 전체 시가총액 기준으로 BASF SE, 다우, 라이온델바젤 인더스트리, LG화학, 셀라니즈를 상위 5대 제조업체로 지목했다. 반면, 다른 분석가들은 석유화학 기업에 인수되었거나, 석유화학 기업과의 합작 투자를 통해 성장한 기업들을 시장의 선두 주자로 보는 경향이 있다. 이러한 기업으로는 네덜란드 암스테르담에 본사를 둔 다국적 식품 및 바이오케미컬 기업 코비온(Corbion), 영국 옥스퍼드에 본사를 둔 바이오플라스틱 생산 및 개발회사 바이옴 바이오플라스틱(Biome Bioplastics), 텐마크 코펜하겐의 플랜틱(Plantic), 미국 미시건 주의 네이처웍스(NatureWorks), 태국 방콕에 본사를 둔 바이오플라스틱 및 바이오케미컬 회사 PTT MCC바이오케미(PTT MCC Biochem) 등이 포함된다. 환경과 건강에 미치는 영향 바이오플라스틱은 전통적인 플라스틱과 유사한 제조 공정을 거쳐 생산된다. 이 폴리머는 최소한 부분적으로 식물 재료에서 추출한 화학 물질을 기반으로 하며, 때로는 화석 연료에서 완전히 추출한 화학 물질로 구성된다. 제품의 유연성, 내구성, 색상 및 기타 특성을 조정하기 위해 다양한 화학적 충전재, 첨가제 및 염료가 첨가된다. 세계자연기금(WWF)의 플라스틱 폐기물 및 사업 책임자인 에린 사이먼 부사장은 바이오 플라스틱이 여전히 독성 화학 물질을 포함할 수 있다고 말했다. 사이먼은 “PET를 제조할 때, 오래된 탄소 또는 새로운 탄소를 사용하더라도, 궁극적으로 같은 제품을 만들기 때문에 많은 가공 화학 물질이 여전히 필요하다”며, 바이오 플라스틱 생산 과정에서도 화학 물질의 사용이 불가피함을 지적했다. 와그너의 2020년 연구에 따르면 PLA, PBAT, PHA, PBS, 바이오 PE 및 바이오 PET로 만든 43개의 일상적인 바이오 플라스틱 제품이 기존 제품과 마찬가지로 독성이 있는 것으로 나타났다. 이 중 3분의 2가 환경 내 다양한 생명체에 유해할 가능성이 있는 것으로 나타났으며, 42%는 DNA 손상을 유발할 수 있는 자유 라디칼을 생성하는 화학물질의 존재로 인해 산화 스트레스를 일으키는 것으로 조사됐다. 또한, 4분의 1의 샘플에서는 호르몬 교란 특성이 관찰됐다. 분석된 개별 바이오 플라스틱 샘플에는 평균적으로 1000개에서 최대 2만965개에 이르는 다양한 화학적 특성이 포함되어 있었다. 연구를 주도한 와그너는 "이런 종류의 연구를 진행하면서 가장 충격적인 발견은 개별적인 플라스틱 제품에 엄청나게 많은 화학 물질이 존재한다는 사실이었다"고 말했다. 이 연구 과정에서 발견된 다수의 화학 물질들 중 상당수는 특정되지 않았지만, 와그너는 프탈레이트 같은 '자주 지목되는 화학물질들'은 검출되지 않았다고 말했다. 그는 "바이오플라스틱을 기능적으로 제조하는 데 쓰이는 화학물질들에 대한 우리의 이해가 상당히 제한적임을 발견했다. 폴리머의 화학 구조가 다르기 때문에, 사용되는 첨가제 역시 다를 가능성이 있다"고 밝혔다. 바이오 플라스틱과 기후 변화 바이오플라스틱을 옹호하는 주요 주장 중 하나는 이들이 이론상으로 재생 가능한 자원에서 탄소를 추출할 때 순 이산화탄소 배출량이 증가하지 않으므로, 전체 수명주기 동안 전통적 플라스틱에 비해 훨씬 적은 온실가스를 배출한다는 것이다. 예컨대, 유럽 바이오플라스틱 협회는 전 세계적으로 화석 연료 기반의 폴리에틸렌 수요를 바이오 PE로 대체할 경우, 연간 약 8000만 톤의 이산화탄소 배출을 절감하여 마치 매년 2000만 번의 항공 여행을 줄인 것과 동등한 효과를 가져올 수 있다고 주장한다. 2017년 진행된 연구에서는 미국 내 기존 플라스틱을 옥수수 기반의 PLA로 대체할 경우, 미국 플라스틱 산업에서 발생하는 온실가스 배출량을 25% 감소시킬 수 있을 것으로 추정했다. 이 연구는 또한 화학 산업이 재생 가능 에너지 및 스위치그래스와 같은 더 지속 가능한 원료로 전환함으로써 더 큰 탄소 배출 감소 효과를 달성할 수 있다고 제시했다. 앞서 설명했듯이 바이오 플라스틱 샘플에는 평균적으로 1,000개에서 최대 2만965개에 이르는 다양한 화학적 특성이 포함되어 있음이 밝혀졌다. 드레이스바흐는 세라믹, 스테인리스 스틸, 유리로 만든 재사용 가능한 용기는 수명 기간 동안 일회용 바이오 플라스틱보다 이산화탄소 배출량이 3~10배 적다고 말했다. 하지만 바이오플라스틱이 가져올 수 있는 이산화탄소 절감의 잠재적 이점은, 비료와 살충제의 사용 증가, 그리고 옥수수나 사탕수수 같은 원료의 생산을 위한 토지 개간과 산림 태우기로 인해 일부 상쇄될 수 있다. 또한, 생분해성 플라스틱이 매립지에 매립될 경우, 분해 과정에서 메탄 같은 강력한 온실가스가 배출되어 환경에 또 다른 부담을 줄 수 있다. 바이오 플라스틱 폐기물 규정은? 생분해성 바이오플라스틱의 폐기물 관리는 생분해성을 정의하는 명확한 규정이 부재하기 때문에 복잡한 과제로 남아있다. 업계 자발적 기준에 따르면, 생분해성 제품은 대부분 6개월 이내에 자연적으로 분해되어야 하지만, 생분해성이라고 표시된 일부 제품은 완전히 분해되기까지 수년이 걸릴 수 있다. 예를 들어, 한 연구에 따르면 토양에 묻힌 생분해성 비닐봉지가 3년 후에도 여전히 분해되지 않은 채 발견됐다. 이러한 물질이 퇴비 시설에 매립되면 오염 물질이 되어 걸러내야 한다. 톰슨에 따르면, 재활용 시설에서도 이런 종류의 폐기물은 전체 재활용 플라스틱의 품질을 저하시킬 수 있어 기피 대상이다. 게다가 많은 지역에서는 산업 퇴비화 시설이나 도로변 수거 시설이 부족해, 퇴비화 가능한 포장재와 운반 용기가 결국 매립지나 소각장으로 향하는 경우가 많다. 퇴비화되지 않는 플라스틱이 퇴비화 가능한 플라스틱으로 잘못 인식되는 경우가 빈번하여, 라벨링이 명확하지 않을 때 혼란이 가중된다. 미국 퇴비화 위원회의 린다 노리스-월트 부국장은 이러한 문제를 “그린워싱, 모조품, 짝퉁”이라고 지칭했다. 다수의 퇴비화 업체들이 이러한 재료로 인해 퇴비화 가능한 식품 포장을 기피하며, 이는 업체의 수익성에 부정적인 영향을 미친다. 노리스-월트는 이 문제를 두 가지 주요 요인으로 설명했다. 첫 번째는 처리 과정에서 발생하는 노동력 문제이며, 두 번째는 최종 퇴비 제품의 품질 저하로 인해 농장, 조경업체, 골프장 등의 시장에 미치는 영향이다. 따라서, 바이오플라스틱은 퇴비를 오염시키는 원인이 될 수 있다. 생분해성 인스티튜트(BPI)와 유럽의 대응 기관인 OK컴포스트(OK Compost)는 퇴비화 업체들의 우려에 대응하기 위하여 퇴비화 가능한 포장을 위한 자발적 인증 표준을 마련했다. 이 인증을 획득하기 위해서는 바이오플라스틱 제조업체가 제품의 분해 속도를 증명하는 ASTM 기준을 만족시켜야 하며, PFAS(영구적 화학 물질)를 포함하지 않고, 일반적인 토양 생태독성 테스트를 통과해야 한다. 그러나 노리스-월트는 이러한 인증 프로그램이 퇴비 중 미세 플라스틱 문제를 충분히 고려하지 않는다고 지적했다. 이에도 불구하고, 미국 퇴비화 위원회의 최근 조사 결과, 조사 대상 173개 퇴비업체 중 오직 46개 업체만이 퇴비화 가능한 식품 포장의 사용을 허용하는 것으로 나타났다. 혁신을 위한 기회 전문가들은 바이오플라스틱이 여러 어려움에도 불구하고, 화학적 안전성과 수명이 제품 설계에 주요 고려사항으로 포함될 경우, 농업용 멀치 필름과 같은 특정한 용도에 대해 적합한 대안이 될 수 있다고 지적했다. 린 프로덕션 액션의 마크 로시 전무이사는 플라스틱 사용이 필수적인 상황에서는 바이오플라스틱의 활용을 고려해야 한다고 말했다. 그는 "모든 재료에는 잠재적 문제가 존재한다. 우리는 이러한 재료를 인간의 건강과 안전을 고려하여 어떻게 최적화할 수 있을까?"라고 의문을 제기했다. 플라스틱 산업 내에서 바이오플라스틱은 특정 시장에서의 성장 가능성을 가지고 있지만, 광범위한 대체재로는 여겨지지 않는다. 로시는 바이오플라스틱이 대규모로 기존 플라스틱을 대체할 수 있는 해법이 아니라고 명확히 했다. 다시마나 농업 폐기물로 제작된 차세대 바이오플라스틱은 식량 작물을 원료로 사용함으로써 발생하는 환경적 문제를 어느 정도 해결했으나, 여전히 독성 문제에 대한 해결책을 마련해야 한다는 지적이 있다. 클린 프로덕션 액션은 제조업체들이 자사 제품에서 수천 가지의 유해 화학물질을 식별하고 제거할 수 있도록 돕기 위해, 일회용 식품 포장과 재사용 가능한 용기에 적용할 수 있는 독립적인 표준인 그린스크린(GreenScreen)을 개발했다. 주요 PLA 제조업체 중 하나인 네이처웍스(NatureWorks)는 그린스크린 평가를 통해 자사의 원료가 유해 화학물질을 포함하지 않음을 공식적으로 인증받았다. 그러나 업계 전반에 걸친 변화를 이끌기 위해서는 더 많은 제조업체들이 이러한 제품 인증 과정을 통과해 한다. 노리스-발트는 캘리포니아나 콜로라도에서 시행된 것과 같은 엄격한 라벨링 기준과 법률의 존재가 퇴비화 가능한 바이오플라스틱이 실제로 산업 퇴비화 시설로 올바르게 전달되기 위해 필수적이라고 강조했다. 그녀는 "실수든 의도적이든 시리얼을 퇴비화할 수 있다고 잘못 표시하는 비양심적 기업들에 대해 소송을 제기하는 것만으로도 이러한 오해를 빠르게 중단시킬 수 있다. 여기서 중요한 것은 법의 집행이다"라고 말했다. 전 세계적으로 전문가들은 바이오플라스틱이 현재 직면한 플라스틱 오염 문제에 대응하기 위한 국제적 합의에서 중요한 역할을 하고 있음에 동의하며, 이러한 재료는 기존 플라스틱과는 다르게 관리되어야 한다는 점에 대해 합의했다. 톰슨은 단순히 대안이나 대체재를 찾는 것 이상이 필요하다고 말했다. 그는 "우리가 직면한 문제를 해결할 뿐만 아니라 더 우수한 성능을 제공할 수 있음이 입증된 대안과 대체재가 필요하다"고 강조했다. 톰슨과 와그너가 활동하는 국제적 단체인 '효과적인 글로벌 플라스틱 조약을 위한 과학자 연합'은 플라스틱이 화학물질을 적게 포함하도록 재설계되고, 재료 회수를 간소화할 인센티브를 조약에 포함시키길 바란다. 와그너는 "업계가 1만가지의 화학 물질을 포함하지 않는 제품을 설계하길 바란다"고 말해, 제품 설계 시 화학물질 사용을 대폭 줄이는 것을 목표로 하고 있음을 밝혔다.
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'바이오플라스틱' 환경 문제의 해답인가, 새로운 문제의 시작인가?
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휴메인, SK텔레콤 손잡고 웨어러블 'AI Pin' 한국 시장 진출 본격화
- 웨어러블 AI 스타트업 휴메인(Humane)이 한국 최대 이동통신사 SK텔레콤과 손잡고 혁신적인 웨어러블 기기 'Ai Pin'을 한국 시장에 출시한다고 발표했다. 미국의 기술 전문 매체 테크크런치(TechCrunch)는 27일(현지시간) 휴메인은 원래 미국 시장 진출을 계획하고 있었으나, SK텔레콤과의 전략적 제휴를 통해 한국 시장에 먼저 발을 들이기로 결정했다고 보도했다. 이번 파트너십은 단순한 MVNO(모바일 가상 네트워크 운영자) 관계를 넘어서, 휴메인의 'CosmOS' 운영 체제의 라이선스 제공을 포함하며, 한국 시장에 맞춘 새로운 구독 서비스 개발과 앱이 필요 없는 OS 및 생태계를 위한 수익 창출 방안에 대한 협력이 진행될 예정이다. MVNO(Mobile Virtual Network Operator)는 자체 네트워크 구축 없이 기존 통신 사업자의 네트워크를 임대해 서비스를 제공하는 가상 이동통신 사업자를 의미한다. MVNO는 통신 사업자에게는 초기 투자 없이 새로운 시장에 진출하고 고객을 확보할 기회를, 소비자에게는 다양한 요금제 및 서비스 선택권을 제공한다. SK텔레콤은 이번 파트너십을 통해 자사의 인공지능 서비스를 강화하고 새로운 수익 창출 기회를 모색할 것으로 기대하고 있다. 휴메인의 'CosmOS' 운영 체제의 라이선싱을 통해, SK텔레콤은 차세대 웨어러블 시장에서의 선두 주자로 자리매김하고, 미래 기술을 선도하는 기업으로의 이미지를 강화할 수 있을 것으로 보인다. 휴메인은 SK텔레콤의 넓은 네트워크와 인프라를 활용해 'Ai Pin'의 생산과 판매를 더욱 효율적으로 진행할 수 있게 되며, 한국 시장에서의 사업 확장에 따른 기회를 넓힐 수 있을 것이다. 이와 더불어, SK텔레콤과의 협력을 통해 브랜드 인지도와 신뢰성을 증진시킬 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 이번 파트너십은 양사에게 일정한 도전과제도 제시한다. SK텔레콤은 휴메인의 'CosmOS' 운영 체제에 대한 기술적 불확실성, 초기 투자 비용의 부담, 그리고 새로운 사업 모델을 구축해야 하는 등의 문제에 직면할 가능성이 있다. 이러한 도전과제는 향후 양사가 협력을 통해 해결해 나가야 할 과제로 남아 있다. 휴메인은 SK텔레콤에 대한 의존도 증가, 기술 공유에 따른 잠재적 위험, 그리고 수익 분배 협상에서 불리한 위치에 처할 가능성 등의 문제에 직면할 수 있다. 이처럼 SK텔레콤과 휴메인 간의 파트너십은 양사에게 동시에 기회와 도전을 제공한다. 성공적인 협력을 이루기 위해서는 양사 간의 상호 신뢰와 긴밀한 협력을 바탕으로 장점을 최대한 활용하고, 단점을 최소화하기 위한 지속적인 노력이 요구된다. 'Ai Pin'의 한국 시장 출시 일정은 아직 확정되지 않았다. 미국에서의 출시 지연을 고려할 때, 한국 출시 시점은 신중하게 고려될 필요가 있다. 미국 실리콘밸리에 위치한 AI 스타트업 휴메인은 지난해 11월 옷깃에 붙여 사용하는 웨어러블 AI 기기인 'AI 핀’을 출시했다. AI 핀은 명함 크기의 기기로, 옷에 핀으로 고정하여 사용할 수 있다. 지난 11월 9일 공개된 이 AI 핀은 카메라와 센서를 사용하여 주변 환경을 스캔하고 다양한 질문에 답했다. 주로 음성 명령으로 작동되지만, 사용자의 손바닥에 아이콘이나 텍스트를 투사할 수 있는 작은 프로젝터도 탑재되어 있다. 휴메인은 2018년, 전 애플 임원인 임란 초드리와 베사니 본조르노 부부가 스마트폰을 대체하기 위해 공동 설립한 스타트업이다. 초드리는 애플에서 아이폰의 스와이프 언락 기능 개발에 참여한 것으로 알려져 있으며, 본조르노는 첫 아이패드의 발매에 기여한 소프트웨어 엔지니어이다. AI 핀은 혁신적인 기능으로 주목받고 있지만, 일부 전문가들은 카메라가 프라이버시를 침해할 수 있다는 우려를 제기했다. 이에 대해 휴메인은 사용 중임을 나타내는 '트러스트 라이트' 기능을 탑재하고 있으며, 마이크는 아마존이나 구글의 AI 어시스턴트(비서)와 마찬가지로 항상 켜져 있지 않으며 수동으로 활성화해야 한다고 설명했다. AI 핀은 출시 직후부터 다수의 투자자로부터 자금을 유치했다. 투자자로는 오픈AI의 전 CEO 샘 올트먼, 타이거 글로벌, 퀄컴 벤처 등이 포함된다. 웨어러블 컴퓨팅 시장은 진입 장벽이 높고 여러 도전에 직면해 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 메타의 VR 헤드셋은 사용 가능한 장치가 제한적이며, 구글의 '구글 글래스'는 카메라를 통한 개인정보 침해 문제로 실패한 사례 중 하나로 지적된다. 휴메인이 웨어러블 AI 기기 시장에서 성공을 거두려면, 사용자의 프라이버시 침해 문제를 해결하고 사용 편리성을 높이는 등의 과제를 안고 있다.
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휴메인, SK텔레콤 손잡고 웨어러블 'AI Pin' 한국 시장 진출 본격화
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청소년 정신 건강 악화, 팬데믹 이후 항우울제 처방 급증
- 팬데믹 미후 청소년의 정신 건강 악화로 인해 항우울제 처방이 증가하고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 방송매체 CNN은 26일(현지시간) 미국 소아과 저널 발표를 인용해 코로나19 팬데믹 이후 많은 젊은이들이 정신 건강이 좋지 않다고 보도했다. 연구 결과에 따르면 청소년은 같은 기간 동안 항우울제 처방 비율이 무려 60% 이상 급증했다. 연구팀은 2016년부터 2022년까지 미국 12개 주의 약국에서 처방받은 항우울제 데이터를 분석했다. 12~25세 청소년의 항우울제 처방 비율은 팬데믹 이전에도 이미 증가하고 있었지만, 코로나19가 발생한 이후인 2020년 3월 미국에서 항우울제 처방 비율이 거의 64% 빠르게 증가했다. 특히 12~17세 여성 청소년의 경우 2020년 3월 이후 조제율이 130% 더 빠르게 증가했고, 18~25세 여성 젊은 성인의 경우 그 비율이 60%나 급증했다. 반면에 남성 청소년의 항우울제 조제율에는 본질적으로 변화가 없었고, 놀랍게도 감소한 것으로 나타났다. 이 연구의 제1저자인 카오핑 추아 박사는 "성별에 따른 차이가 가장 눈에 띄었다"라고 이번 연구 결과에 대해 말했다. 추아 박사는 미시간대학교 공중보건대학의 일차 진료 소아과 의사이자 소아과 조교수다. 추아 박사는 12~17세 여성 청소년의 경우, 2020년 3월 이후 처방률이 130% 증가했다고 말했다. 18~25세 여성의 경우 그 비율이 60%나 급증했다. 추아 박사는 "이와는 대조적으로, 2020년 3월 이후 남성 청소년의 항우울제 조제율은 본질적으로 변화가 없었고, 남성 청소년의 항우울제 조제율은 놀랍게도 감소했다"라고 덧붙였다. 이전에 전국적으로 팬데믹 이후 조제율의 변화를 평가한 연구는 몇 건 있었지만, 청소년과 청년층에 한정하여 2020년 이후의 데이터를 분석한 연구는 이번 연구가 처음이다. 추아 박사와 공동 논문 저자들은 2016년부터 2022년까지 IQVIA 종단 처방 데이터베이스를 사용하여 월별 항우울증 처방률이 66.3% 증가했으며, 이는 팬데믹 기간과 그 이후에 급증한 추세라는 사실을 발견했다. IQVIA 데이터베이스는 소매 약국 데이터를 기반으로 한 장기 환자 처방 데이터베이스다. 매사추세츠 종합병원의 아동 및 청소년 정신과 의사이자 직원을 지원하는 기업용 정신 건강 관리 플랫폼인 모던 헬스(Modern Health)의 최고 의료 책임자인 네하 쇼하리 박사는 이번 연구에 참여하지 않았지만 "팬데믹 2년째에 청소년의 정신 건강 악화로 인한 응급실 방문이 증가했으며, 특히 여성 청소년의 자살 시도나 자해로 인한 방문이 증가했다"라고 말했다. 논문 저자들은 이번 연구 결과를 완전히 설명할 수는 없었다. 하지만, 쇼하리 박사는 청소년의 정신 건강이 악화되는 상황에서 "항우울제는 우울증과 같은 중등도에서 중증의 정신 건강 상태에 대한 치료 과정의 일부인 경우가 많기 때문에 항우울제 처방률도 비슷한 추세를 보일 것"이라고 말했다. 또한, 정신 건강에 대한 인식이 높아짐에 따라 약물에 대한 낙인이 줄어들면서 더 많은 젊은이들이 도움을 구하게 되었고, 팬데믹 기간 동안 원격 의료의 증가로 인해 항우울제 처방을 받고 유지하는 것이 더 쉬워졌다는 지적도 있다. 이 외에도 여성 청소년의 항우울제 처방이 증가하는 반면 남성 청소년은 오히려 감소하는 추세이다. 하지만 이것이 남성 청소년의 정신 건강이 좋아졌다는 뜻은 아니다. 추아 박사는 남성 청소년이나 청년들 사이의 조사 결과의 차이는 정신 건강이 개선되었다는 것을 증명하는 것이 아니라 남성이 정신 건강 시스템에서 점점 더 멀어지고 있음을 가리킬 수 있으며, 이는 "정말 우려스러운 가능성"이라고 말했다. 전문가들은 약물의 필요성이나 사용에 대해 낙인을 찍지 말 것을 당부했다. 추아는 항우울제 사용은 흔한 일이며, "항우울제가 필요하다면 복용하는 것을 이상하게 생각해서는 안 된다"고 말했다. 추아 박사는 "이러한 약물은 많은 경우에 매우 효과적"이라며 "사람들이 조금 더 정상적으로 느끼고 삶의 고비와 저점을 견딜 수 있게 해준다. 사람들의 삶의 질, 기분, 자해율이 많이 개선된다"고 덧붙였다. 쇼하리 박사는 어떤 경우에는 항우울제가 생명을 구할 수도 있다고 말했다. 하지만 항우울제는 가볍게 시작할 수 있는 약이 아니다. 잠재적인 부작용은 일반적으로 2주 정도 내에 완화되며, 완화되지 않는 경우 의료진은 다른 약물을 추천할 수 있다. 추아 박사는 이러한 위험성을 고려할 때 "부모는 자녀가 정신 건강에 문제가 있을 때 항우울제의 장단점에 대해 솔직하게 논의하고, 어느 쪽이든 무조건 중단하거나 강요하지 않아야 한다"고 말했다.
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- 생활경제
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청소년 정신 건강 악화, 팬데믹 이후 항우울제 처방 급증
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오말리주맙, 어린이 알레르기 반응에 효과적
- 오말리주맙(omalizumab)이 다중 식품 알레르기가 있는 어린이의 알레르기 반응 위험을 줄이는 데 효과적이라는 연구 결과가 발표됐다. 미국 건강 의학 매체 메디컬익스프레스(MedicalXpress) 지난 25일(현지시간) 스탠퍼드 의대 과학자들이 주도한 새로운 연구에 따르면, 오말리주맙을 정기적으로 사용하면 실수로 알레르기가 있는 음식을 소량 섭취했을 때 호흡곤란 등 심각한 알레르기 반응을 예방할 수 있다고 보도했다. 이 연구 결과는 '뉴잉글랜드 의학 저널(New England Journal of Medicine)'에 발표될 예정이다. 원래 미국 식품의약국(FDA)에 의해 알레르기성 천식 및 만성 두드러기 치료 목적으로 승인된 오말리주맙은 다양한 알레르기 질환을 유발하는 항체와 결합하여 이를 비활성화한다. 최근 수집된 데이터를 토대로, FDA는 지난 16일 오말리주맙을 식품 알레르기 반응의 위험 감소를 위한 치료제로 추가 승인했다. 이번 연구에서 참가자 전원은 땅콩을 포함해 적어도 두 가지 이상의 식품에 대해 심각한 알레르기를 가지고 있었다. 오말리주맙 주사를 4개월 동안 1~2개월 간격으로 맞은 후, 118명의 참가자 중 약 3분의 2가 알레르기 유발 식품을 소량이라도 안전하게 섭취할 수 있게 됐다. 특히, 참가자 중 38.4%는 6세 미만의 어린이로, 우발적으로 알레르기 유발 식품을 섭취할 위험이 높은 연령대에 속했다. 알레르기는 흔한 질병 식품 알레르기는 미국에서 어린이의 약 8%, 성인의 10%가 겪고 있는 흔한 질병이다. 심각한 알레르기를 가진 사람들에게는 알레르기 유발 식품을 완전히 피하는 것이 권장되지만, 땅콩, 우유, 계란, 밀 등의 일반적인 알레르기 유발 식품은 많은 곳에 숨어 있어, 파티 참석이나 레스토랑에서 식사하는 등의 일상 활동이 어려워질 수 있다. 이번 연구의 수석 저자이자 의학 및 소아과 부교수인 샤론 친트라자(Sharon Chinthrajah) 박사는 "식품 알레르기는 우발적 노출에 의한 알레르기 반응 위협을 포함하여, 심각한 사회적 및 심리적 영향을 미치며, 일부는 생명을 위협할 수도 있다"고 말했다. 그녀는 또한 "가족들이 알레르기 유발 식품을 피하기 위해 더 비싼 식품을 구매해야 하는 경제적 부담도 직면하게 된다"고 지적했다. 현재 가장 널리 사용되는 식품 알레르기 치료 방법인 경구 면역요법은 의사의 감독 하에 알레르기 유발 식품을 점차적으로 섭취하게 함으로써 내성을 키우는 방식이다. 하지만 이 방법은 알레르기 반응을 유발할 수 있으며, 알레르기 물질에 대한 감작 감소에는 수개월에서 수년이 소요될 수 있다. 특히 여러 식품 알레르기를 가진 환자들의 경우, 보통 한 번에 한 가지 알레르기만 치료받게 되므로, 치료 과정이 길어질 수 있다는 단점이 있다. 이러한 배경에서, 친트라자 박사는 단순한 주의를 넘어서 식품 알레르기 환자들에게 더 넓은 선택권을 제공할 수 있는 치료법의 필요성을 강조했다. 오말리주맙은 모든 유형의 면역글로불린 E(IgE)에 결합하여 이를 비활성화시키는 항체 주사제로, 혈액 및 신체의 면역 세포 내에 존재하는 알레르기 유발 분자를 대상으로 한다. 이 항체는 다양한 식품 알레르기 유발 물질에 대한 동시 완화 효과를 제공할 가능성이 있다. 주사로 심각한 반응 억제 본 연구는 세 가지 이상의 식품 알레르기를 가진 177명의 어린이가 참여했으며, 이 중 38%가 1~5세, 37%가 6~11세, 나머지 24%는 12세 이상이었다. 참가자들의 심각한 식품 알레르기는 피부 찌르기 검사와 식품 도전을 통해 확인됐으며, 땅콩 단백질 100밀리그램 미만과 다른 식품 300밀리그램 미만에 대한 반응을 보였다. 참가자들 중 3분의 2는 무작위로 오말리주맙 주사를 맞았고, 나머지 3분의 1은 외관상으로는 약제와 같으나 실제로는 효과가 없는 플라시보 주사를 맞았다. 주사는 16주 동안 진행되었으며, 약물의 투여량은 각 참가자의 체중과 IgE 수치를 기반으로 결정됐다. 투여량에 따라 2주 또는 4주 간격으로 주사가 이루어졌다. 참가자들은 16주와 20주 사이에 재검사를 받아, 각 알레르기 유발 식품을 얼마나 안전하게 견딜 수 있는지를 확인했다. 재검사 결과, 오말리주맙을 받은 79명의 환자(66.9%)가 땅콩 2~3알에 해당하는 600mg 이상의 땅콩 단백질을 견뎌냈다. 반면, 플라시보 그룹에서는 단 4명(6.8%)만이 같은 양을 견딜 수 있었다. 다른 식품 알레르기 유발 물질에 대한 반응도 유사한 비율로 개선됐다. 오말리주맙을 복용한 환자들 중 약 80%는 적어도 하나의 알레르기 유발 식품을 알레르기 반응 없이 소량 섭취할 수 있었으며, 69%는 두 가지, 47%는 세 가지 알레르기 유발 식품을 각각 소량 섭취할 수 있었다. 오말리주맙은 대체로 안전했으며, 주사 부위에서 경미한 반응이 일부 발생한 것을 제외하고는 다른 부작용이 보고되지 않았다. 이는 1세 이상 어린이를 대상으로 한 오말리주맙의 안전성을 평가한 최초의 연구이다. 연구팀은 오말리주맙이 식품 알레르기 환자들에게 어떠한 혜택을 제공할 수 있는지 더 깊이 이해하기 위해 추가 연구가 필요하다고 지적했다. 친트라자 박사는 "환자들이 이 약을 얼마나 장기간 복용해야 하는지, 우리가 면역 체계에 영구적인 변화를 일으켰는지, 그리고 어떤 요인들이 가장 강한 반응을 나타낼 환자를 예측할 수 있을지에 대해서는 아직 명확히 알지 못한다"고 말했다. 이와 관련하여, 연구팀은 환자들이 알레르기 유발 식품에 대해 의미 있는 내성을 개발했을 때 필요한 모니터링 유형을 포함하여, 이러한 질문들에 대한 답을 찾기 위한 추가 연구를 계획하고 있다. 친트라자 박사는 다수의 식품 알레르기 환자들이 천식, 알레르기성 비염(꽃가루, 곰팡이, 반려동물 또는 집먼지진드기 등의 환경적 요인에 대한 알레르기 반응), 습진 등 오말리주맙으로 치료할 수 있는 기타 알레르기 질환을 함께 겪고 있다고 설명했다. 그는 "이 약물은 의료 시설에서 손쉽게 적용할 수 있는 치료법이며, 이미 많은 알레르기 전문가들이 다양한 알레르기 질환 치료에 이를 활용하고 있다"고 말했다.
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- IT/바이오
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오말리주맙, 어린이 알레르기 반응에 효과적
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[신기술 신소재(4)] 혁신적인 비독성 고품질 산화그래핀 생산 기술 개발
- 스웨덴 과학자들이 가장 일반적인 방법으로 생산되는 물질에 비해 결함이 훨씬 적은 그래핀 산화물을 합성하는 새로운 방법을 발견했다. 과학전문 매체 싸이키ORG는 지난 20일 스웨덴 우메오 대학 연구팀 그래핀 산화물 합성에 새로운 비독성 방법을 개발하여 기존 주요 방법보다 결함이 현저히 적은 물질을 얻는데 성공했다고 보도했다. 이전에는 유사한 품질의 그래핀 산화물을 얻기 위해서는 매우 독성이 강한 발연 질산을 사용하는 위험한 방법밖에 없었다. 그래핀 산화물은 일반적으로 산소를 제거하여 그래핀을 제조하는데 사용된다. 하지만 그래핀 산화물에 구멍이 존재하면 그래핀으로 전환될 때도 구멍이 생기게 된다. 따라서 그래핀 산화물의 품질은 매우 중요하다. 우메오 대학의 알렉산드르 탈리진(Alexandr Talyzin)박사와 그의 연구팀은 안전하게 고품질 그래핀 산화물을 만드는 방법을 발견했다. 이 연구 결과는 '카본(Carbon)' 저널에 게재됐다. 첨단 나노소재인 그래핀은 유연성, 높은 기계적 강도, 전도성 등 뛰어난 특성으로 인해 경이로운 물질로 불린다. 하지만 모든 그래핀 특성은 결함에 영향을 받는다. 그래핀 산화물로부터 제조된 그래핀은 기대보다 훨씬 낮은 기계적 특성과 전도성을 보인다. 많은 연구에 따르면 가장 많이 사용되는 '험머스(Hummers)' 방법으로 합성하면 항상 많은 결함이 생기는 것으로 나타났다. 험머스 방법은 그래핀 옥사이드(GO, graphene oxide) 제조에 널리 활용되는 대표적인 화학적 합성 기술이다. 1958년 윌리엄 험머스(William S. Hummers)와 리처드 오프만(Richard E. Offeman)에 의해 처음 소개된 이 방법은 강력한 산화제를 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시켜 그래핀 옥사이드를 생산하는 과정으로 이루어진다. 기존 방법들에 비해 안전성이 높고, 합성 속도가 빠르며, 환경 친화적이라는 장점을 지녀 대량 생산에 적합하며 널리 활용되고 있다. 구체적인 합성 과정에서는 황산(H2SO4)을 주요 용매로 사용하고 칼륨 퍼망가네이트(KMnO4)를 산화제로 활용한다. 엄격하게 조절된 온도 조건에서 반응을 진행하여 그래파이트를 산화시키고 그래핀 옥사이드를 생성한다. 이렇게 얻어진 그래핀 옥사이드는 물과 같은 용매에 분산될 수 있으며, 이를 통해 다양한 응용 분야와 연구에 활용될 수 있다. 특히 전자 소자, 에너지 저장 장치, 복합 재료 등 여러 분야에서 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드의 활용도가 높아지고 있다. 훨씬 오래된 '브로디(Brodie)' 방법은 거의 구멍이 없는 그래핀 산화물을 제공하지만 아직 어떤 기업도 이 유형의 그래핀 산화물을 생산하지 않고 상업적으로 이용하지 못하고 있다. 탈리진은 "단순히 너무 위험하고 산업 생산에 적합하지 않다"고 말했다. 브로디 방법은 그래핀 옥사이드 합성에 활용되는 고전적인 화학적 방법이다. 1859년 벤저민 콜린스 브로디(Benjamin Collins Brodie)에 의해 처음 소개된 이 방법은 험머스 방법과는 차별화된 접근 방식을 통해 그래핀 옥사이드를 제조한다. 브로디 방법의 핵심은 강력한 산화제인 질산(HNO3)과 염소산(KClO3)을 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시키는 과정이다. 험머스 방법에 비해 긴 반응 시간과 낮은 온도 조건을 특징으로 하며, 이를 통해 높은 수준의 산화와 기능화를 가진 그래핀 옥사이드를 얻을 수 있다. 장점으로는 브로디 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드는 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드보다 높은 수준의 산화와 기능화 수준을 가진다. 이는 특정 응용 분야에서 유용할 수 있다. 또한 브로디 방법은 고도로 산화된 그래핀 옥사이드의 제조에 특히 적합하다. 반면, 브로디 방법의 단점은 긴 반응 시간과 위험한 산화제 사용 등이 있다. 험머스 방법에 비해 반응 시간이 길어 대량 생산에 적합하지 않다. 반응 조건을 엄격하게 제어해야 원하는 결과를 얻을 수 있다. 아울러 질산과 염소산은 위험한 산화제이며 취급에 주의가 필요하다. 브로디 방법은 주로 연구 목적으로 사용된다. 특히 고도로 산화된 그래핀 옥사이드가 필요한 경우 선택적으로 사용되고 있다. 이번 연구팀은 험머스 방법의 산(H2SO4)과 브로디 방법의 산화제(염소산 칼륨)를 결합하여 브로디 방법과 동일하게 결함이 적은 그래핀 산화물을 제조할 수 있는 새로운 방법을 발견했다. 하지만 합성 과정은 험머스 산화만큼 간단하다. 탈리진은 "이 방법은 연구팀의 바르토스 구르제다(Bartosz Gurzeda) 연구원의 이름을 따서 구르제다(Gurzeda) 방법으로 명명되어야 한다"라고 주장했다. 탈리진은 결함 없는 그래핀 산화물이 필요한 경우 구르제다 방법이 험머스 방법만큼 널리 사용될 가능성이 높다고 여긴다. 이 방법은 산소 그룹을 제거하여 그래핀을 만들거나 가스 보호 코팅, 반투과성 막, 센서 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있다. 최근 10여 년 동안 그래핀 산화물 자체의 응용 분야에 대한 관심도 높아지고 있다. 층층 구조의 그래핀 산화물 재료는 해수에서 간단한 여과를 통해 식수를 생산하거나 톨루엔과 같은 유해한 유기 오염 물질을 차단하면서 물만 통과시키는 반투과성 보호 코팅 제작을 위한 막 응용 분야에서 집중적으로 연구되고 있다. 탈리진은 "저희는 연구 커뮤니티가 이 새로운 그래핀 산화물을 응용 분야에 적용하여 시험하고 차이를 확인하기를 바란다. 그래핀 산화물은 하나의 물질이 아니라 다양한 특성을 가진 물질 그룹이며 무한한 새로운 응용 가능성을 제공한다"고 말했다. 한편, 그래핀은 탄소 원자가 단원자층 두께의 이차원 결정 격자를 이루며 구성된, 탁월한 특성을 지닌 신소재다. 그래핀은 동일 두께의 다이아몬드보다 강하며, 존재하는 재료 중 최고 수준의 강도를 자랑한다. 약 130GPa의 인장 강도를 가지고 있으며, 얇음에도 불구하고 압도적인 강도를 유지한다. 또한 그래핀은 탁월한 전기 전도성을 지니고 있어, 전자가 거의 무저항으로 빠르게 이동할 수 있다. 이는 그래핀을 전자 소자, 전도성 잉크, 투명 전극 등에 유용하게 활용할 수 있게 한다. 그래핀은 압도적인 열 전도성을 가지고 있어, 열을 매우 효율적으로 전달한다. 이 특성으로 그래핀은 열 관리 분야의 핵심 소재로 주목받고 있다. 그래핀은 놀라운 유연성과 높은 신축성을 동시에 지닌다. 이러한 특징은 그래핀을 플렉서블 전자기기나 착용 가능한 웨어러블 기술에 이상적인 소재로 꼽힌다. 아울러 그래핀은 극도로 높은 투명성을 가지고 있으며, 약 97.7%의 빛을 투과시킨다. 이는 터치스크린, 라이트 패널, 심지어 태양 전지판 등의 응용 분야에서 획기적인 가능성을 제시한다. 그래핀은 뛰어난 화학적 안정성을 지니고 있어, 대부분의 환경에서 산화되거나 분해되지 않는다. 이는 다양한 화학적, 생물학적 환경에서 안심하고 활용할 수 있게 한다. 이러한 그래핀의 탁월한 특성들은 전자, 에너지, 복합 재료, 바이오메디컬 분야 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 핵심 동력이 될 것이다.
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- 포커스온
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[신기술 신소재(4)] 혁신적인 비독성 고품질 산화그래핀 생산 기술 개발
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포스코퓨처엠, 흑연 100% 국산화 도전⋯수입 원료 활용 검토
- 포스코퓨처엠은 흑연의 국내 생산을 촉진하기 위해 다양한 원료 수입을 포함한 여러 방안을 모색하고 있다고 밝혔다. 김준형 포스코퓨처엠 사장은 15일 서울 서초구 JW메리어트 호텔에서 열린 한국배터리산업협회 이사회 및 총회에서 기자들과의 만남에서, 흑연의 국내 생산화가 시급한 과제임을 강조하며, 이 분야에서 포스코퓨처엠이 중요한 역할을 해야 한다고 말했다. 이차전지 음극재의 주요 원료는 천연흑연과 인조흑연으로 구분된다. 포스코퓨처엠은 국내에서 유일하게 이차전지 음극재를 생산하는 기업으로, 세종에 위치한 공장에서 천연흑연 기반의 음극재를 생산하고 있다. 지난해 중국의 흑연 수출 통제 조치가 시행되면서, 중국에 의존하던 흑연 수입 구조의 문제가 드러났다. 이에 포스코퓨처엠은 포스코인터내셔널을 통해 중국 외의 지역인 마다가스카르와 탄자니아 등에서 천연흑연 원료를 확보하고 있음을 밝혔다. 중국은 지난해 10월 20일, 이차전지 음극재의 핵심 원료인 구상흑연을 포함한 고민감성 흑연을 수출 통제 대상에 추가함으로써, 국내외 배터리 및 관련 산업계에 긴장감을 고조시켰다. 중국 상무부와 해관총서(세관)가 발표한 '흑연 관련 항목 임시 수출 통제 조치의 개선 및 조정에 관한 공고'에 따르면, 이러한 수출 통제 조치는 지난해 12월 1일부터 시행되었다. 공고에는 기존에 통제 대상이었던 인조흑연뿐만 아니라, 이차전지 음극재에 사용되는 고순도 천연흑연도 통제 대상에 추가했다고 명시하고 있다. 지난해 1월부터 9월까지의 기간 동안, 우리나라가 중국으로부터 수입한 흑연 제품의 의존도는 천연흑연의 경우 97.7%, 인조흑연은 94.3%에 달했다. 이러한 상황에서 김 사장의 발언은 중국에 대한 천연흑연 수입 의존도를 줄이고 수입처 다변화를 추진하려는 의도로 해석된다. 또한, 포스코퓨처엠은 포항에 위치한 공장에서 국내 유일의 인조흑연 생산을 담당하고 있다. 이 공장에서는 포스코 제철 공정에서 발생하는 부산물인 콜타르를 사용하여 원재료부터 최종 제품까지의 전 과정을 국내에서 완성, 국산화를 실현하고 있다. 최근 미국의 인플레이션 감축법(IRA)과 유럽연합(EU)의 핵심 원자재법(CRMA) 등 글로벌 공급망 강화 조치가 잇따르는 가운데, 포스코퓨처엠의 인조흑연 음극재 공장은 국가적인 공급망 강화에 있어 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 지난해 중국이 흑연 수출통제를 시작했을 때, 포스코퓨처엠이 국내에서 인조흑연을 100% 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있음이 크게 주목받았다. 포스코퓨처엠은 현재 연간 8000톤 규모의 인조흑연을 생산하고 있으며, 이를 올해 안에 1만8000톤까지 증대할 예정이다. 또한, 2025년 말까지 총 4000억 원을 추가 투자해 현재 생산 규모를 2배 이상으로 확장할 계획임을 발표했다. 또 김 사장은 장인화 신임 회장 후보 내정 이후 그룹 차원의 이차전지 투자 축소 가능성에 대한 질문에 대해, 그와 관련된 어떤 정보도 듣지 못했으며 신임 회장 후보와도 만난 적이 없고 어떠한 지침도 받지 않았다고 답변했다. 한편, 김 사장은 올해 포스코퓨처엠의 과제로는 인조흑연 생산 확대와 함께 리튬인산철(LFP) 생산 준비를 꼽았다. 특히, LFP 양극재의 양산 시점에 대해 김 사장은 이 문제가 단순하지 않으며, 국내에서의 투자가 어려워 글로벌 시장으로 확장을 고려해야 하는지에 대해 심각한 고민 중이라고 말했다. LFP 양극재는 리튬 이온 배터리의 한 종류로 사용되는 양극 소재다. 이 소재는 리튬 이온, 철(Fe), 인산염(PO₄)으로 구성되어 있다. LFP 배터리는 열에 안정적으로 고온에서 화재나 폭발 위험이 낮다. 일반적으로 다른 리튬 이온 배터리 소재보다 더 긴 수명을 갖는다. 그러나 LFP 배터리는 에너지 밀도가 다른 리튬 이온 배터리 소재보다 낮은 편이므로, 같은 양의 에너지를 저장하기 위해 더 큰 무게나 부피가 필요할 수 있다는 단점이 있다. 이는 전기차의 주행 거리에 영향을 미칠 수 있다. 김 사장은 하이니켈 단결정 양극재의 공급에 대해서 "지난해 고객의 요구 사항을 충족시키는 것이 우리의 의무임을 깊이 깨달았다. 품질과 수량 면에서 많은 교훈을 얻었다"고 말했다. 그는 이어서 "올해는 계획에 따라 생산이 원활하게 진행될 것으로 확신한다"고 덧붙였다. 하이니켈 단결정 양극재는 리튬 이온 배터리의 양극재 중 하나로, 니켈의 함량이 높은 단결정 구조를 가진 소재를 말한다. '하이니켈(High-Nickel)'은 니켈(Ni) 함량이 높다는 것을 의미하며, 이는 배터리의 에너지 밀도를 높여주는 주요 요소 중 하나다. 니켈의 비율이 높을수록 배터리는 더 많은 에너지를 저장할 수 있게 되어, 전기차의 주행 거리를 증가시킬 수 있다. 단결정 양극재는 결정 구조가 단일한 형태로 되어 있어, 다결정 양극재에 비해 화학적, 물리적 안정성이 더 높다. 이러한 단결정 구조는 배터리의 수명을 연장하고, 고온에서의 성능 저하를 줄이는 데 도움을 준다. 특히, 고온에서의 안정성과 장기적인 성능 유지가 중요한 전기차 배터리에 적합한 소재로 평가된다. 하이니켈 단결정 양극재는 고성능 전기차 배터리에 필요한 높은 에너지 밀도와 우수한 안정성을 제공하는 핵심 소재 중 하나로, 배터리 산업에서 중요한 역할을 하고 있다. 그러나, 니켈 함량이 높아질수록 코발트(Co)와 같은 다른 금속의 비율을 줄여야 하기 때문에, 소재의 가격과 공급망, 환경적 영향 등 여러 측면에서의 고려가 필요하다. 김 사장은 "고객들이 단결정 양극재를 선호하고 있어, 포항과 광양의 생산 시설에서 이를 준비하고 있다. 고객의 요구에 부응하는 공급을 할 계획이다. 현재 생산 수율도 목표에 도달하고 있다"고 밝혔다.
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포스코퓨처엠, 흑연 100% 국산화 도전⋯수입 원료 활용 검토
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DNA 테스트, 받기 전에 꼭 알아야 할 사항
- 영국에서 약 690만 명의 DNA 데이터 유출 사건이 발생하며, 재택 DNA 테스트 서비스의 안전성 문제가 크게 부각됐다. 이는 최근 몇 년 간 이러한 서비스 이용자가 증가하는 추세와 맞물려 있다. BBC는 13일(현지시간) 최근 발생한 유전자 데이터 해킹 사건은 DNA 테스트의 안전성에 대한 우려를 불러 일으키고 있다고 보도했다. 이 매체에 따르면 2023년 10월, 해커가 DNA 검사 서비스 제공회사 23andMe의 시스템을 해킹해 약 690만 명의 사용자 데이터를 탈취했다. 유출된 데이터에는 사용자의 민족성 추정치, 지리적 위치, 가계도 정보 및 기타 개인 정보가 포함되어 있었다. 해커 골렘이 작성한 것으로 추정되는 게시물은 "맞춤형 인종 그룹, 개별화된 데이터 세트, 정확한 출신 추정치, 하플로그룹 세부 정보, 표현형 정보, 사진, 수백 명의 잠재적 친척에 대한 링크, 그리고 가장 중요한 원시 데이터 프로필"을 판매한다고 제안했다. 골렘의 게실물은 100개의 프로필을 1000달러(약 133만원)에 제공하는 것부터 10만 개의 프로필을 10만 달러(약 1억3376만원)에 제공하는 것까지 단계별로 가격이 책정되어 있었다. 또한 "세계 최고의 비즈니스 거물부터 음모론에서 자주 언급되는 왕조에 이르기까지 수백만 명의 DNA 프로필이 제공된다"고 설명했으나 해당 게시물은 이후 삭제됐다. 이 사건은 유전자 데이터 유출의 심각한 위험성을 드러내는 예로, 유전자 데이터에는 건강 정보와 유전적 질병의 위험성 등 매우 민감한 정보가 포함되어 있어, 유출 시 큰 피해를 야기할 수 있다. 유출된 정보는 신원 도용, 차별, 사기 등에 사용될 수 있으며, 특히 건강 정보는 고용, 보험 가입, 대출 승인 등에 부정적 영향을 미칠 수 있다. DNA 테스트를 고려하기 전에 이러한 위험성을 인지하고 신중하게 결정해야 한다. DNA 테스트 제공 회사의 데이터 보안 정책을 면밀히 검토하고, 데이터 유출의 가능성을 인지하는 것은 물론, 해당 회사가 어떠한 방식으로 사용자의 데이터를 활용하는지 확인해야 한다. 더불어, DNA 테스트 결과에 대한 동의를 철회할 수 있는 절차 역시 사전에 파악해 두는 것이 중요하다. DNA 테스트는 개인의 건강과 조상에 관한 중요한 정보를 제공할 수 있는 반면, 데이터 유출로 인한 위험성도 반드시 고려해야 한다. 충분한 정보를 수집하고, 장단점을 꼼꼼히 비교하여 본인에게 적합한지 여부를 판단하는 과정이 중요하다. IDC의 분석가 웨스 맥도날드(Wes McDonald)는 "DNA 테스트는 매력적인 기술이나 데이터 보안 문제는 반드시 해결해야 할 중요한 도전과제다"라고 말했다. 테크 칼럼니스트 제임스 웩(James Shep)은 "DNA 테스트는 개인정보 보호 측면에서의 위험을 내포하고 있으므로, 테스트를 받기 앞서 장단점을 신중히 비교하는 것이 필수적"이라고 조언했다. 사이버 보안 전문 업체 엠시소프트(Emsisoft)의 위협 분석가인 브렛 캘로우(Brett Callow)는 데이터 유출의 불가피성을 지적하며 유전 정보의 민감성을 강조했다. 캘로우는 "데이터 침해는 늘 일어난다. 유전 정보는 매우 특별한 종류의 데이터로, 비밀번호나 신용 카드 번호, 은행 정보는 해킹 당한 후에 변경이 가능하지만, DNA 서열은 그렇지 않다. DNA 데이터가 한 번 유출되면, 그에 대해 취할 수 있는 조치가 사실상 없다"고 말했다. 23andMe의 데이터 유출 사건을 계기로, 23andMe는 모든 사용자에게 2단계 인증을 의무화했다. 이는 경쟁사인 안세스트리(Ancestry)와 마이헤리티지(MyHeritage)에도 영향을 미쳐 이들 역시 2단계 인증을 필수로 도입했다. 또한, 미국 연방거래위원회(FTC)는 DNA 데이터의 보안을 강화하기 위한 조치들을 취하고 있다. DNA 테스트가 점점 더 대중화될 가능성이 높아짐에 따라, 데이터 보안 기술의 발전과 법적 규제의 강화가 필요하다. 개인은 DNA 테스트를 받기 전에, 정보 보호 측면에서의 위험성을 심사숙고해야 한다.
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- IT/바이오
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DNA 테스트, 받기 전에 꼭 알아야 할 사항
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5분 충전 EV 배터리, 전기차 대중화 앞당긴다
- 5분 만에 충전이 완료되는 전기자동차(EV) 배터리가 개발됐다. 미국 코넬 대학의 연구원들이 반복되는 '충전 및 방전' 주기를 통해 안정적인 성능을 제공하면서도 5분 이내에 충전할 수 있는 리튬 배터리를 개발했다고 미국 경제매체 패스트컴퍼니(fastcompany)가 지난 1월 25일(현지시간) 보도했다. 리튬이온 배터리는 가벼움, 높은 에너지 효율, 긴 수명 등의 특성으로 인해 전기 자동차에 광범위하게 적용되고 있다. 배터리의 충전 시간은 그 크기와 사용되는 충전기의 종류에 따라 달라진다. 예를 들어, 급속 충전기를 사용하면 전기 자동차를 약 30분 내에 충전할 수 있는 반면, 가정용 '레벨 1' 충전기를 사용할 경우 충전 완료까지 40시간 이상이 소요될 수 있다. 전기자동차 충전 업체 그래비티(Gravity)는 자사의 충전기를 통해 약 200마일 주행 가능한 전기자동차를 단 5분 만에 충전할 수 있다고 주장했다. 그러나 모든 전기자동차가 이러한 고속 충전기의 전력을 처리할 수 있도록 설계된 것은 아니다. 그러나 리튬이온 배터리는 여러 장점에도 불구하고, 충전 시간이 길게 소요되며 전류 급증 처리의 제한점을 가지고 있다. 인듐 양극재 사용 연구팀은 터치스크린과 태양광 패널에 주로 사용되는 인듐이라는 금속이 배터리의 충전 속도와 저장 능력 향상에 기여할 수 있다는 것을 발견했다. 이들이 개발한 배터리는 인듐을 양극 재료로 사용한다. 이는 기존의 리튬이온 배터리 양극이 주로 구리 호일에 코팅된 흑연을 사용하는 것과 대비된다. 충전 시간이 단 5분으로 단축될 경우, 운전자는 한 번의 충전으로 전기 자동차가 얼마나 멀리 갈 수 있는지에 대한 우려를 덜게 된다. 5분 충전 EV 배터리 프로젝트를 주도한 코넬대 공과대학 학장이자 공과대 교수인 린든 아처(Lynden Archer)는 "전기 자동차 배터리를 단 5분 만에 충전할 수 있다면, 300마일 이상 주행 가능한 큰 배터리의 필요성이 감소하게 됨을 의미한다"고 설명했다. 그는 이는 비용 절감 및 전기 자동차의 보다 넓은 채택을 가능하게 하여, 전기 자동차 시장에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다고 강조했다. 인듐을 사용한 양극은 특정 단점도 가지고 있다. 인듐은 상대적으로 무거운 물질이며, 전기 자동차 제조업체들은 더 가벼운 소재를 선호한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 연구 개발은 미래에 더 많은 고속 충전 가능한 배터리의 개발로 이어질 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 연구팀은 인듐과 동일한 특성을 지니면서도 더 가벼운 금속을 찾을 가능성에 대해 말했다. 아처 교수는 특정 금속 합금이 연구 대상은 아니었지만, 원하는 특성을 지닌 재료가 존재할 수 있음을 시사했다. 그는 이를 통해 더 빠른 충전 속도를 달성하는 더 우수한 배터리 양극을 설계할 수 있는 일반적인 원리의 존재를 긍정적으로 평가했다. 아처의 발언은 기술의 발전 가능성을 강조하며, 최첨단 기술보다 더 우수한 성능을 달성할 수 있는 미래 배터리 기술에 대한 기대감을 나타낸다. 한편, 중국은 배터리 충전 기술의 발전보다는 배터리 교체 방식에 더 중점을 두고 있는 것으로 나타났다. 최근에는 세계에서 가장 큰 배터리 제조업체인 CATL이 중국 최대의 차량 공유 서비스 제공업체인 디디추싱과 함께 배터리 교체 기술에 관한 합작 벤처를 설립했다. 이 협력을 통해 교환소에서 단 5분 만에 배터리를 교체할 수 있는 시스템을 제공한다는 계획이다. 배터리 수명과 성능을 향상시키는 데는 기술적 개발뿐만 아니라, 일상적인 관리 방법도 중요하다. 배터리를 극단적인 고온이나 저온에 노출시키지 않는 것, 충전량을 20%에서 80% 사이로 유지하는 것, 그리고 느린 충전 속도를 선택하고 구속된 상태에서 주행하는 것이 배터리 상태를 유지하고 수명을 연장하는 데 도움이 될 수 있다고 알려져 있다. 이러한 관리 방법은 배터리의 효율적 사용과 지속 가능성을 높이는 데 기여할 수 있다.
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5분 충전 EV 배터리, 전기차 대중화 앞당긴다
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KAIST, 웨어러블 로봇 제어 센서 마이크로니들 개발
- 한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 땀, 각질 등 피부 상태에 영향을 받지 않고 장기간 안정적으로 작동하는 웨어러블 로봇 제어용 근전도 센서를 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구는 노인, 뇌졸중 환자, 외상 환자 등의 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇의 제어 성능을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대된다. KAIST에 따르면 전기및전자공학부 정재웅 교수와 기계공학과 김정 교수 연구팀이 피부 상태에 영향받지 않는 고품질 전기 생리 신호 측정이 가능한 신축·접착성 마이크로니들(Microneedle·머리카락과 굵기와 유사한 수준의 미세한 바늘로 구성된 패치) 센서를 개발했다. 연구팀은 부드러운 실리콘 중합체 기판에 마이크로니들을 집적해 신축·접착성 마이크로니들 센서를 제작했다. 마이크로니들은 피부의 각질층을 투과해 피부 접촉 저항을 효과적으로 낮춰 땀, 이물질로 오염된 피부에서도 고품질의 전기 생리 신호를 받을 수 있다. 마이크로니들 센서는 미세한 바늘 모양의 장치로, 주로 생체 신호를 측정하거나 피부를 통한 약물 전달에 사용된다. 이 기술은 의료 분야에서 매우 유용하며, 특히 통증을 최소화하면서도 효과적인 약물 전달이나 신체 상태 모니터링이 가능한 방법으로 주목받고 있다. 이 바늘들은 일반적인 주사 바늘에 비해 훨씬 작기 때문에, 사용 시 통증이 거의 없거나 전혀 없는 것이 큰 장점이다. 다양한 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇이 사람의 움직임 의도를 인식하기 위해서는 몸에서 발생하는 근전도를 정확하게 측정하는 웨어러블 전기 생리 센서가 필요하다. 기존 센서들은 오래 쓰면 신호 품질이 떨어지거나 피부의 털, 각질, 땀 등의 영향을 많이 받는다. 이러한 단점은 장시간 신뢰성 높은 웨어러블 로봇 제어를 힘들게 한다. 연구팀은 사람의 움직임으로 인한 피부 늘어남에 맞춰 편안한 착용감과 함께 동작 잡음을 최소화하기 위해 부드러운 실리콘 중합체 기판을 활용, 마이크로니들을 집적해 신축·접착성 마이크로니들 센서를 제작했다. 단단한 마이크로니들이 저항이 큰 피부의 각질층을 투과해 피부 접촉 저항을 효과적으로 낮춰 털, 각질, 땀, 이물질로 피부가 오염돼도 고품질의 전기 생리 신호를 받을 수 있다. 연구팀은 실험을 통해 마이크로니들 센서 패치를 사용했을 때 피부 상태, 신체 움직임의 크기나 종류와 상관없이 안정적인 근전도 센싱을 기반으로 한 동작 의도 인식을 통해 웨어러블 로봇이 사용자의 동작을 효과적으로 보조할 수 있음을 확인했다. 한편, 마이크로니들 센서는 다양한 재료로 제작될 수 있으며, 이들은 각각의 특성에 따라 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 피부 아래로 약물을 전달하는 경우에는 약물이 포함된 마이크로니들이 사용될 수 있으며, 신체의 생체 신호를 측정하는 경우에는 전기 신호를 감지할 수 있는 재료로 제작된 마이크로니들이 사용된다. 마이크로니들 센서 기술은 현재 다양한 의료 분야뿐만 아니라, 웨어러블 기기, 건강 모니터링 시스템 등에서도 활발히 연구되고 있으며, 미래 의료 기술의 중요한 부분으로 여겨지고 있다. 정재웅 교수는 "이번에 개발된 신축성이 뛰어나고 접착력을 갖춘 마이크로니들 센서는 피부 상태에 영향을 받지 않는 안정적인 근전도 센싱을 통해 보다 정확하고 안정적인 웨어러블 로봇 제어를 가능하게 함으로써, 로봇을 활용하는 환자의 재활을 용이하게 할 수 있다"고 말했다. 이 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 최지난 17일 게재됐다. 이 연구는 웨어러블 로봇 기술의 발전에 중요한 기여를 했으며, 향후 재활 치료와 관련된 기술 개발에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.
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KAIST, 웨어러블 로봇 제어 센서 마이크로니들 개발
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탄수화물, 건강에 이로울까? 해로울까?
- 탄수화물은 건강에 이로운 측면과 단점을 모두 가지고 있다. 적절한 양의 탄수화물 섭취는 건강에 유익하나, 과도한 섭취는 당뇨병과 같은 인슐린 저항성을 기반으로 한 대사 증후군을 유발할 수 있다. 탄수화물은 포도당, 맥아당(엿당), 유당(젖당), 과당, 자당(설탕) 등의 당류 유도체를 포함하며, 화학적으로는 탄소, 수소, 산소가 결합해 이루어진 천연 고분자 화합물과 유기화합물이다. 일상에서 빵이나 밥을 통해 에너지원으로 섭취되는 탄수화물은, 과도하게 섭취될 경우 2형 당뇨병 등 대사 증후군의 원인이 될 수 있다. 미국 식품 전문 매체 '이팅웰(EatingWell)'은 탄수화물의 장단점과 건강한 식단에 탄수화물을 포함하는 방법에 대해 소개했다. 우리 몸의 주요 에너지원 탄수화물은 우리 몸에 필수적인 에너지원이며 중요한 연료 역할을 한다. 인디애나폴리스에 위치한 원 팟 웰리스(One Pot Wellness)의 완 나 천(Wan Na Chun) 박사는 탄수화물이 세포에 포도당을 공급하며, 이 포도당이 에너지로 변환되어 신체 기능과 신진대사를 지원한다고 설명했다. 탄수화물 섭취를 줄이면 집중력 저하가 나타날 수 있다. 실제로 2018년 '소아 위장병학 및 영양저널(Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition)'의 리뷰에 따르면, 신체의 휴식 중 포도당 소비량의 약 20~25%가 두뇌에 에너지를 공급하는 데 사용된다고 한다. 특히 통곡물이나 섬유질이 많은 식품과 같은 복합 탄수화물은 뇌에 유익하다. 이러한 탄수화물은 안정적인 혈당 수준을 유지하며, 이는 지속적인 집중력과 정신력을 증진시킬 수 있다. 반면, 사탕과 같은 정제된 탄수화물에 지나치게 의존하면 혈당 수준이 급격히 변동할 수 있으며, 이러한 변화가 자주 발생하면 인지능력 저하가 심해지는 '브레인 포그(brain fog, 뇌 흐림)'와 같은 문제가 발생할 수 있다. 세로토닌 생성 촉진 탄수화물은 신체의 주요 에너지원으로, 특히 운동선수나 활동적인 사람들에게 중요하다. 다양한 연구에 따르면, 운동 후 탄수화물 섭취는 근육의 글리코겐 회복과 운동 성능 향상에 중요한 역할을 한다. 또한, 탄수화물이 세로토닌 생성을 촉진하여 기분을 좋게 만든다는 주장이 있다. 일부 연구에서는 저탄수화물 식단이 우울증, 불안, 분노 증가와 관련이 있다는 사실을 발견했다. 특정 종류의 탄수화물 섭취는 콜레스테롤 감소에도 도움이 된다. 연구에 따르면, 수용성 섬유질(귀리, 보리, 콩류 등에 풍부한 섬유질)을 하루에 5~10g 더 섭취하면 나쁜 LDL 콜레스테롤이 5% 감소할 수 있다고 한다. 보건복지부의 발표에 따르면 통곡물을 더 많이 섭취하는 사람들은 LDL 콜레스테롤이 낮고 좋은 HDL 콜레스테롤이 높은 경향이 있다. 오트밀, 퀴노아, 통밀빵, 옥수수, 채소, 과일, 콩 등과 같은 통곡물은 탄수화물뿐만 아니라, 소화에 중요한 섬유질의 좋은 공급원이다. 당뇨병 환자, 인슐린 능력 저하 그러나 당뇨병 전단계나 당뇨병 환자는 탄수화물 섭취에 특별한 주의를 기울여야 한다. 천 박사는 당뇨병 환자가 인슐린, 혈당 수치를 조절하는 주요 호르몬의 처리 및 활용 능력이 저하될 수 있다고 설명했다. 이러한 혈당 상승을 방지하기 위해서는 섬유질 섭취를 늘리고 탄수화물을 단백질 및 지방과 함께 섭취하는 것이 중요하다. 천 박사는 또한 다낭성 난소 증후군(PCOS)을 가진 사람들이 인슐린 저항성을 경험할 수 있기 때문에 탄수화물 섭취에 주의해야 한다고 말했다. 이는 잠재적인 건강 위험을 최소화하는 데 도움이 된다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 미국인을 위한 식생활 지침에서는 첨가당을 전체 칼로리 섭취량의 10% 이하로 제한하는 것이 권장된다. 과일, 채소, 콩류, 무가당 유제품 등 영양이 풍부한 식품을 섭취함으로써 복합 탄수화물을 섭취하고 정제된 탄수화물 및 첨가 설탕을 줄일 수 있다. 또한, 흰 빵을 통곡물 빵으로 대체하고 귀리를 선택하는 것도 좋은 방법이다. 첨가당을 과다 섭취하는 것은 건강에 좋지 않다. 주로 케이크, 쿠키, 사탕, 가당 음료, 가당 요구르트 등의 식품에 많이 포함되어 있다. 반면, 과일과 같은 식품에 자연적으로 존재하는 설탕은 첨가된 설탕과 달리 건강에 덜 해로울 수 있다. 탄수화물은 때때로 부정적인 평가를 받지만, 실제로는 건강에 다양한 이점을 제공한다. 당뇨병이나 다낭성 난소 증후군이 있는 경우에는 탄수화물 섭취에 주의를 기울여야 하지만, 이것이 탄수화물을 완전히 배제해야 한다는 의미는 아니다. 통곡물과 섬유질을 더 많이 섭취하는 것은 포만감, 소화 촉진, 심장 건강 개선 및 에너지 수준 유지에 도움이 된다.
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- 생활경제
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탄수화물, 건강에 이로울까? 해로울까?
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합금의 한계를 뛰어넘는 레이저 제작 금속
- 미국 에너지부(DOE)의 오크리지 국립 연구소(ORNL) 연구팀은 레이저 기반 적층 제조(AM)를 사용하여 더 강하고 파손 가능성이 적은 고엔트로피 합금을 개발했다. 적층 제조는 금속 분말을 레이저나 열 등으로 녹여서 원하는 모양의 구조물을 만드는 공정으로, 3D 프린팅이라고도 한다. 미국의 과학기술 전문 매체인 사이테크데일리(SciTechDaily)에 따르면 연구원들은 다섯 가지 이상의 원소를 일정 비율로 혼합하여 고엔트로피 합금(HEA)이라는 내구성 있는 합금을 개발했다. 고엔트로피 합금은 심각한 마모 저항성, 극한의 온도와 방사선, 높은 응력을 견딜 수 있는 특성으로 인해 다양한 산업 분야의 사용이 기대된다. 그러나 기존의 3D 프린팅으로 만든 고엔트로피 합금은 강도는 높지만 연성이 부족해 성형하기 어렵고 하중이 가해질 때 쉽게 파손될 수 있다는 단점이 있다. 이는 합금의 응용 범위를 제한하는 문제점 중 하나다. 새로운 고엔트로피 합금의 특징 연구팀은 레이저 기반 적층 제조 공정을 활용하여 나노미터 두께의 나노 라멜라 구조를 가진 새로운 고엔트로피 합금을 개발했다. 이 나노 라멜라는 서로 다른 결정 구조를 가지고 있어 고강도를 제공한다. 또한, 이 판들의 명확한 가장자리는 일정 정도의 어느 정도의 미끄러짐을 허용하여 합금에 연성을 제공한다. 이것은 나노 라멜라가 여러 층으로 쌓인 판 구조와 유사하다는 것을 의미한다. 이러한 층과 층 사이에는 서로 다른 원소들이 포함되어 있다. 이 구조 덕분에 각 층이 서러 잘 붙어 강도가 높아지고, 판의 가장자리가 미끄러짐을 통해 연성이 향상되는 것이다. 새로운 고엔트로피 합금의 성능 새로운 고엔트로피 합금은 기존의 3D 프린팅 고엔트로피 합금에 비해 강도가 1.3배, 연성이 2배 이상 향상됐다. 이는 고엔트로피 합금의 한계를 극복하여 다양한 산업 분야에서 활용 가능성을 높일 것으로 기대된다. 연구팀은 오크리지 국립 연구소에 있는 파쇄 중성자 소스(Spallation Neutron Source)와 고급 광자 소스(Advanced Photon Source)를 활용하여 나노 라멜라의 구조와 특성을 분석했다. 파쇄 중성자 소스는 핵분열을 통해 생성된 중성자를 이용하여 물질의 내부 구조를 연구하는 장비이다. 반면, 고급 광자 소스는 고에너지의 광자를 사용하여 물질의 구조와 특성을 조사하는 장비다. 연구팀은 이러한 장비를 사용해 나노 라멜라의 두께와 결정 구조를 측정하고, 나노 라멜라가 합금의 강도와 연성에 미치는 영향을 연구했다. 연구 결과 나노 라멜라의 두께가 100나노미터(nm) 미만인 경우 강도가 가장 높고, 나노 라멜라의 결정 구조가 서로 다른 경우 연성이 가장 높다는 것을 발견했다. 고엔트로피 합금 응용 분야 연구팀은 이번 연구를 통해 레이저 기반 AM을 사용하여 고엔트로피 합금의 강도와 연성을 동시에 향상시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 이는 고엔트로피 합금의 한계를 극복하여 다양한 산업 분야에서 활용 가능성을 높일 것으로 기대된다. 예를 들어, 새로운 고엔트로피 합금은 더 안전하고 연료 효율적인 차량, 더 강력하고 더 오래 지속되는 기계를 생산하는 데 사용될 수 있다. 새로운 고엔트로피 합금은 △더 가볍고 강한 항공기 및 우주선 제작, △더 안전하고 연료 효율적인 자동차 제작, △더 내구성이 뛰어난 풍력 터빈 및 태양광 패널 제작, △더 강하고 내식성이 뛰어난 의료 기기 제작 등에서 활용될 수 있다.
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합금의 한계를 뛰어넘는 레이저 제작 금속
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레이저 가공 HEA, 3D 프린팅으로 강도·연성 향상
- 최근 레이저와 3D 프린팅 기술을 활용해 강도가 높고 유연성을 갖춘 새로운 형태의 합금을 개발하는 데 성공했다. 합금이란, 기본 금속에 다른 금속을 섞어 고온에서 녹인 후 식혀 만들어진, 원래 금속과는 다른 성질을 가진 새로운 금속 물질을 말한다. 이러한 합금을 제작하는 주된 목적은 기계적 성질을 개선하고, 부족한 특성을 보완하여 금속의 기능을 증진시키기 위함이다. 과학기술 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 레이저 기반 적층 제조 방식을 이용하여 더 강력하고 파손 가능성이 낮은 고엔트로피 합금(HEA)을 만드는 방법을 소개했다. '고엔트로피 합금(HEA:High entropy alloys)'은 기존의 합금 제조 방식과 비교했을 때 뛰어난 강도와 내구성을 제공하며, 합금의 적용 범위를 확장시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. HEA는 심각한 마모, 극한의 온도, 방사선 및 높은 압력과 관련된 응용 분야에서 사용가능하다. 3D 프린팅, 또는 적층 가공(AM)으로 알려진 기술을 사용해 만들 수 있는 합금은 일반적으로 연성이 부족하다는 단점을 가지고 있다. 이는 3D 프린팅을 통해 제작된 고엔트로피 합금이 형태를 유지하는 데 어려움을 겪고, 하중을 받을 때 충분히 변형되거나 늘어나지 않아 쉽게 파손될 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 최근 과학자들은 레이저 기반의 적층 가공 방식을 사용하여, 이러한 연성 문제를 개선한 더욱 강하고 연성이 뛰어난 고엔트로피 합금을 개발하는 데 성공했다. 이들은 이러한 성능 향상의 기본 메커니즘을 더 깊이 이해하기 위해 중성자와 X선 산란, 그리고 전자 현미경과 같은 고급 분석 기술을 활용했다. 이러한 연구 결과는 3D 프린팅 합금의 사용 범위를 확장하고, 그것이 적용될 수 있는 산업 분야를 다양화하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 특히, 연성과 강도가 모두 향상된 새로운 형태의 합금은 더욱 까다로운 응용 분야에서도 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 잠재적인 산업 응용과 에너지 효율성 산업계는 미래에 제조 과정에서 더욱 강력하고 형태를 쉽게 잡을 수 있는 고엔트로피 합금을 사용 가능할 것으로 기대하고 있다. 이러한 HEA를 산업 응용 분야에 사용하기 위해서는 가벼우면서도 복잡한 형태의 HEA 부품에 대한 높은 내구성, 신뢰성, 그리고 파손 저항성이 요구된다. 새로운 합금은 더 안전하고 연료 효율적인 차량의 제조, 더 강한 제품의 생산, 그리고 더 오래 지속되는 기계의 개발을 가능하게 하여, 소비자와 산업계 모두에 혜택을 가져올 것으로 기대된다. 또한, 레이저를 사용하여 분말 합금을 고체 금속 형태로 융합하는 레이저 기반의 적층 가공 방식은 에너지 효율성이 매우 높다는 점에서, 새로운 유형의 HEA 생산에 있어 매력적인 방법으로 여겨진다. 이는 에너지 소비를 줄이면서도 고품질의 합금 부품을 생산할 수 있는 방법으로, 지속 가능한 제조 및 공정 효율성 측면에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 나노 라멜라 구조와 기계적 특성 레이저 기반 적층 가공 공정은 나노미터 두께의 나노 라멜라(얇은 판층) 구조를 생산할 수 있다. 이 공정은 높은 강도를 제공하면서도, 나노 라멜라의 뚜렷한 가장자리가 일정 수준의 미끄러짐(연성)을 허용하여 유연성을 보장한다. 이러한 나노 라멜라는 평균 약 150나노미터 두께의 면심 입방체(FCC) 결정 구조와 평균 약 65나노미터 두께의 체심 입방체(BCC) 결정 구조의 교차 층으로 구성된다. 개발된 새로운 고엔트로피 합금은 약 1.3기가파스칼(인장강도 단위)의 높은 항복 강도를 나타내며, 이는 가장 강한 티타늄 합금의 강도를 능가하는 수준이다. 또한, 이 HEA는 약 14%의 연신율을 제공하는데, 이는 동일한 항복 강도를 가진 다른 AM 금속 합금보다 높은 수치다. 연신율은 재료가 파손되지 않고 얼마나 많은 굽힘을 견딜 수 있는지를 나타내는 지표로, 재료의 유연성과 내구성을 측정하는 중요한 요소다. HEA 첨단 연구기술 및 시설 한편, 미국 테네시주에 위치한 오크리지 국립연구소(ORNL: Oak Ridge National Laboratory)의 연구원들은 에너지부(DOE) 산하 과학 사용자 시설인 파쇄 중성자원(Spallation Neutron Source)을 통해 변형 상태에서 HEA 샘플의 내부 기계적 부하 분배를 조사할 수 있었다. 이 시설의 중성자 데이터는 합금 내부의 상세한 구조적 정보를 제공함으로써 HEA의 기계적 특성에 대한 깊은 이해를 가능하게 했다. 또한, 연구팀은 ORNL 내의 다른 DOE 과학 사용자 시설인 나노입자 재료 과학(Nanophase Materials Sciences) 센터에 위치한 원자 프로브 장비를 활용하여, 교대로 층을 이루는 나노 라멜라 구조 및 미세 구조의 상세한 3D 이미지를 캡처했다. 이와 별개로, 미국 일리노이주에 위치한 시카고 아르곤 국립연구소(Argonne National Laboratory)의 첨단방사광가속기(Advanced Photon Source)는 어닐링 과정을 거친 다양한 HEA 샘플의 단계를 연구하는 데 사용되었다. 이 시설에서의 X선 회절 분석은 합금의 열처리 과정이 그 성질에 어떻게 영향을 미치는지를 평가하는 데 중요한 역할을 했다. 미국 내 첨단 연구기술 및 시설의 활용은 HEA의 개발과 응용에 있어 중요한 도약점을 제공하며, 합금의 구조적 및 기계적 특성에 대한 포괄적인 이해를 가능하게 한다. 이러한 첨단 연구는 HEA의 미래 적용 가능성을 확장하고, 재료 과학 분야에서의 혁신적 발전을 촉진할 것으로 기대된다. 연구소들의 고도화된 기술과 시설은 재료의 기본 구조부터 그 성능에 이르기까지 광범위한 분석을 허용함으로써, 합금의 특성을 극대화하고 다양한 산업 분야에 적용할 수 있는 새로운 기회를 열어준다.
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레이저 가공 HEA, 3D 프린팅으로 강도·연성 향상
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그래핀 반도체, 실리콘 한계 뛰어넘다
- 미국 조지아 공대 연구팀이 그래핀을 이용해 새로운 반도체 소재를 개발했다. 이 소재는 기존 실리콘 반도체의 한계를 뛰어넘는 뛰어난 성능을 가지고 있어, 차세대 반도체로 주목받고 있다. 미국 IT 전문지인 톰스하드웨어(tom'sHARDWARE)에 따르면, 조지아 연구팀은 탄화규소 웨이퍼에 그래핀을 성장시켜 에피택셜 그래핀을 만들었다. 에피택셜 그래핀은 탄화규소와 화학적으로 결합해 반도체의 특성을 보이는데, 기존 그래핀이 가지고 있던 밴드갭(Band Gap) 문제를 해결했다는 점에서 혁신적이다. 에피택셜 그래핀은 다른 물질의 표면에 그래핀 결정을 갖도록 성장시킨 것을 말한다. 밴드갭은 전자가 전도대에서 고체 내의 다른 에너지 준위로 이동할 수 있는 에너지 차이를 의미한다. 밴드갭이 없는 그래핀은 전류가 자유롭게 흐르기 때문에 반도체로 사용하기 어렵다. 연구팀이 개발한 에피택셜 그래핀은 밴드갭을 조절할 수 있어, 기존 실리콘 반도체보다 더 빠르고 효율적인 컴퓨팅을 구현할 수 있다. 또한, 양자 컴퓨팅에 필요한 전자의 양자 역학적 파동 특성을 활용할 수 있어, 양자 컴퓨팅의 발전에도 기여할 것으로 기대된다. 그래핀의 뛰어난 특성 그래핀은 탄소 원자가 육각형 벌집 모양으로 연결된 2차원 물질로, 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 강도는 강철의 200배에 달하는 등 뛰어난 전기적, 기계적 특성을 가지고 있다. 이러한 특성으로 인해 그래핀은 반도체, 센서, 광전자 등 다양한 분야에서 차세대 소재로 주목받아 왔다. 그러나 그래핀은 전류 흐름을 조절하기 어려운 밴드갭이 없는 것이 단점으로 지적되어 왔다. 밴드갭은 전자가 전도대에서 고체 내의 다른 에너지 준위로 이동할 수 있는 에너지 차이를 의미한다. 밴드갭이 없는 그래핀은 전류가 자유롭게 흐르기 때문에 반도체로 사용하기 어렵다. 에피택셜 그래핀의 의미 이번 연구에서 조지아대 연구팀은 특수 용광로를 이용해 탄화규소 웨이퍼 표면에 에피택셜 그래핀을 성장시켜 밴드갭 문제를 해결했다. 에피택셜 그래핀은 다른 물질의 표면에 그래핀 결정을 갖도록 성장시킨 것을 말한다. 에피택셜 그래핀이 제대로 만들어지면 탄화규소와 화학적으로 결합해 반도체의 특성을 보인다. 연구팀은 에피택셜 그래핀으로 반도체를 제작한 결과, 실리콘보다 전자 이동성이 10~20배 높은 것으로 나타났다. 이는 그래핀 반도체가 기존 실리콘 반도체보다 더 빠르고 효율적인 컴퓨팅을 구현할 수 있음을 의미한다. 또한, 연구팀은 에피택셜 그래핀이 양자 컴퓨팅에 필요한 전자의 양자 역학적 파동 특성을 활용할 수 있다고 설명했다. 양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨팅보다 훨씬 빠른 연산이 가능한 차세대 컴퓨팅 기술이다. 이번 연구는 그래핀을 실리콘을 대체할 차세대 반도체 소재로 만드는 데 중요한 진전을 이룬 것으로 평가받고 있다. 그래핀 반도체의 상용화 가능성 그래핀 반도체는 아직 상용화되지는 않았지만, 이번 연구를 통해 실리콘을 대체할 차세대 반도체 소재로의 가능성을 한층 높였다는 평가를 받고 있다. 연구팀은 앞으로 에피택셜 그래핀의 성능을 더욱 개선하고, 대량 생산 기술을 개발하기 위해 노력할 계획이라고 밝혔다. 그래핀 반도체가 실질적으로 상용화되기 위해서는 대량 생산 기술의 개발이 무엇보다 중요하다. 연구팀의 노력과 더불어 관련 산업의 투자가 확대된다면, 그래핀 반도체는 머지않아 우리 생활 속에서 만나볼 수 있을 것으로 기대된다.
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그래핀 반도체, 실리콘 한계 뛰어넘다
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2024년 생산성 향상을 위한 7가지 전략
- 새해가 시작되면 많은 사람들이 삶의 질을 향상시키기 위해 여러 가지 계획을 세우곤 한다. 2024년은 윤년으로서 2월이 29일까지 있어, 전체적으로 8784시간이라는 시간이 주어진다. 이는 평년보다 24시간 더 많은 것으로, 이 추가된 '보너스 시간'을 어떻게 효과적으로 사용할 수 있을지 고민하기도 한다. 이에 대해 미국의 비즈니스 전문지 '엔트레프레너(Entrepreneur)'에서는 시간 관리 전문가이자 팟캐스터, 베스트셀러 작가인 로라 반더캄(Laura Vanderkam)이 제공한 2024년을 최대한 생산적으로 보낼 수 있는 몇 가지 실용적인 조언을 소개했다. 반터캅이 조언한 효율적인 시간 관리로 삶의 질을 높일 수 있는 7가지 꿀팁은 다음과 같다. 1. 시간 추적 시간 관리를 시작하는 첫 단계는 자신이 시간을 어떻게 사용하는지를 파악하는 것이다. 이를 통해 시간 관리에서 개선이 필요한 부분을 발견할 수 있다. 이와 관련하여 반더캄은 일주일 동안 매일 오전 5시부터 오후 4시 30분까지 자신의 시간 사용 방법을 기록해보는 것을 권장했다. 이러한 방법으로 하루를 전체적으로 들여다보고, 어떤 시간대에 어떤 활동을 하는지 명확하게 파악할 수 있다. 2. 더 하고 싶은 일 셀프체크 시간 추적을 마친 후, 자신이 시간을 어떻게 사용하는지 명확히 알 수 있다. 이 과정에서 중요한 것은 시간을 낭비했다고 자책하기보다는, 잘하고 있는 부분을 발견하고 자신에게 긍정적인 피드백을 주는 것이다. 이어서 자신이 더 많은 시간을 보내고 싶은 활동이 무엇인지 자기 자신에게 물어보는 것이 좋다. 자신이 좋아하는 일이나 의미 있는 일에 더 많은 시간을 할애함으로써 시간 낭비를 줄이고, 더욱 생산적인 삶을 영위할 수 있다. 3. 다음 주 계획은 금요일에 작성 효율적인 시간 관리를 위해서는 시간을 어떻게 보내는지를 면밀히 파악하고, 시간 낭비를 줄일 수 있는 방법을 찾는 것이 필수적이다. 이를 위해, 일주일 동안 자신이 시간을 어떻게 사용하는지 추적하고, 잘하고 있는 일과 더 많은 시간을 할애하고 싶은 일을 파악하는 것이 중요하다. 이러한 정보를 바탕으로, 다음 주의 일정을 금요일 오후에 세우면 좋다. 금요일 오후는 새로운 일을 시작하기에는 부담스러운 시간이지만, 앞으로 무엇을 해야 할지 생각하기에는 좋은 시간이다. 조금의 시간을 할애해 다음 주의 계획을 세우면, 낭비되는 시간을 훨씬 더 생산적으로 바꿀 수 있는 기회가 된다. 4. 충분한 수면 시간 확보 시간을 효율적으로 사용하기 위해서는 충분한 수면 시간을 확보하는 것이 중요하다 반더캄은 수천 건의 시간 기록 분석을 통해 대부분의 사람들이 충분한 수면을 취하지 못한다는 사실을 발견했다. 그녀는 충분한 수면을 확보하기 위해 우선 일어나야 하는 시간을 결정하고, 필요한 수면 시간을 역산하는 방법을 권장한다. 일정한 수면 시간을 유지하는 것은 다음 날의 업무에 지각하지 않고, 집중력을 유지하는 데 도움이 되며, 이는 효과적인 시간 관리의 핵심 요소 중 하나이다. 수면 시간이 일정하다는 것은, 다음 날 업무에 지각하지 않고, 졸음 없이 집중력을 유지할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 충분한 수면을 취하는 것은 시간 관리의 중요한 요소라고 할 수 있다. 5. 가장 어려운 일, 먼저 처리 복잡한 일을 우선적으로 처리하는 것이 효과적이다. 사람들은 일반적으로 작고 쉬운 일을 먼저 처리하고, 복잡하고 더 어려운 일을 나중으로 미루는 경향이 있다. 하지만 이 전략은 생산적이지 않다. 작은 일은 비교적 쉽게 처리할 수 있기 때문에, 이를 먼저 처리하면 성취감을 느낄 수 있지만, 큰 일을 처리할 때 필요한 집중력과 에너지를 소진하게 된다. 그러나 이러한 접근 방식은 생산성 면에서 최적의 방법이 아니다. 작은 일은 상대적으로 쉽게 처리할 수 있어 빠른 성취감을 주지만, 더 큰 과제를 수행할 때 필요한 집중력과 에너지를 미리 소모하게 되는 단점이 있다. 반대로, 어려운 과제를 먼저 해결하면 처음에는 도전을 겪을 수 있지만, 이를 해결하고 완료했을 때의 성취감은 훨씬 크다. 또한, 복잡한 일을 먼저 처리하면 오후에 에너지가 감소했을 때 남은 작은 일들을 처리하는 데 에너지를 사용할 수 있다. 6. 할 일 목록은 짧게 작성 많은 사람들이 하루나 일주일 안에 완수하기 어려운 길고 포괄적인 할 일 목록을 작성한다. 하지만 너무 포괄적인 할 일 목록은 오히려 생산성을 떨어뜨릴 수 있다. 이는 완수하지 못한 목록에 대한 좌절감으로 인해 결국 아무것도 하지 않게 될 수 있기 때문이다. 반더캄은 달성 가능하고 짧은 할 일 목록을 만드는 것을 권장한다. 이러한 방식은 집중력을 높이고, 더 많은 일을 완수할 수 있게 한다. 또한, 반더캄은 기존의 할 일 목록과 함께 '성취 목록'을 작성할 것을 제안한다. 성취 목록은 자신이 완료한 일들을 기록하는 것으로, 자신의 성취를 돌아보고 긍정적인 감정을 느끼는 데 도움이 된다. 이는 또한 상사나 동료에게 보여줄 수 있는 실적 목록으로도 활용할 수 있다. 7. 기대할 만한 일 계획할 것 옥스퍼드 대학의 연구에 따르면, 행복한 근로자는 13% 더 생산적인 것으로 나타났다. 로라 반더캄은 이러한 결과에 대해 놀라지 않았다. 그녀는 "자신의 삶에 관심을 갖는 것이 궁극적인 자기 관리라고 믿기 때문"이라고 말했다. 반더캄은 금요일에 다음 주 계획을 세울 때 진정으로 기대할 만한 일이 있는지 확인하라고 조언했다. 이는 직업적이든 개인적이든, 우리를 더 활기차고 흥분되게 만드는 것이라면 무엇이든 가능하다. 이처럼 반더캄의 시간 관리 7가지 전략은 2024년을 더욱 생산적이고 만족스러운 해로 만드는 데 도움이 될 수 있다. 시간 추적, 자기 평가, 목표 설정, 우선순위 정하기, 루틴 만들기, 긍정적인 태도 유지 등은 생산성을 높이는 데 중요한 요소다. 반더캄은 "생산성은 시간을 많이 사용하는 것이 아니라 잘 사용하는 것"이라고 말했다. 그녀의 실용적인 7가지 제안을 활용하여 계획을 세우면, 2024년을 가장 생산적인 해로 만들 수 있을 것이다.
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- 생활경제
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2024년 생산성 향상을 위한 7가지 전략
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도시바, 코발트 대체 신형 리튬이온배터리 개발
- 도시바가 코발트를 사용하지 않는 새로운 형태의 이차전지를 개발하는 데 성공했다. 일본 매체 이타임스(eetimes)는 도시바가 코발트를 사용하지 않는 5V급 고전위 양극재를 활용한 새로운 리튬이온 이차전지를 개발했다고 최근 보도했다. 코발트는 지각에서 주로 화합물 형태로 존재하며, 철운석에서 소량의 합금 형태로 발견된다. 코발트는 특히 배터리의 양극재 원료로 사용되며, 중국이 이를 가장 많이 생산하는 것으로 알려져 있다. 이러한 상황 속에서 일본의 도시바가 코발트를 사용하지 않는 신형 리튬이온 배터리 개발에 성공한 것은 주목할 만한 사건이다. 도시바는 오는 2028년 이 기술을 상용화해 미래 자동차 애플리케이션으로 확장하는 것을 목표로 하고 있다. 이 리튬이온 이차전지의 시제품은 3V 이상의 출력전압, 5분 만에 80%까지 충전할 수 있는 고속 충전 성능, 60°C의 고온에서 우수한 수명 특성을 보여준다고 회사 측은 밝혔다. 이러한 이차전지 개발 배경은 탄소 중립 달성을 위해 산업 장비와 상용차의 전기화가 시급한 상황이기 때문이다. 승용차와 달리, 버스, 트럭, 중장비와 같은 상용차량은 긴 운행 시간과 열악한 환경에서 사용된다. 기존의 리튬이온 배터리는 충전 시간이 짧다는 단점이 있고, 열악한 환경에서 수명이 단축되어 상용차의 전기화 요건을 만족시키기 어렵다. 또한, 기존의 리튬 이온 배터리는 재료 공급망에서도 문제를 가지고 있다. 코발트와 같은 희귀 금속은 수요 증가, 생산국의 불균형, 채굴 및 정제 과정에서의 환경적 문제로 인해 공급 부족과 비용 변동의 문제에 직면해 왔다. 이로 인해 세계 각국은 양극재의 코발트 사용을 줄이려고 노력하고 있다. 이러한 상황 속에서, 코발트를 사용하지 않는 5V급 고전위 양극재에 대한 관심이 높아지고 있다. 리튬 이온 배터리의 전압은 양극과 음극 사이의 전위차에 의해 결정되므로, 높은 양극 전위는 전압을 증가시키고 전력 성능을 향상시키는 데 기여할 수 있다. 그러나 높은 전극 전위는 실제로 몇 가지 문제를 야기한다. 이는 전해질과 반응하여 가스를 생성하는 것뿐만 아니라, 금속 이온이 양극에서 전해질로 용해되는 현상을 포함한다. 전해질의 내산화성을 개선하려는 시도들이 있었지만, 가스 생성을 억제하고 리튬 이온의 전도성을 유지하는 것 사이의 상충관계로 인해 이러한 문제를 해결하기 어려웠다. 5V급 고전위 음극 전해질 분해 메커니즘 밝혀 도시바는 5V급 고전위 양극이 전해질을 분해하는 메커니즘을 분석했다. 연구에서는 전해액이 음극 입자의 표면에서 분해되어 가스를 발생시키고, 음극에서 용출된 금속 이온이 음극 표면에 작용하여 가스 발생을 증가시키는 것을 발견했다. 이 연구를 바탕으로, 도시바는 양극의 입자 표면을 변형시켜 금속의 용출을 줄이는 기술과 음극 표면에서 용출된 이온을 중화하는 기술을 개발했다. 이 두 가지 기술의 결합을 통해, 기존 전해질을 사용하면서도 5V급 고전위 양극에서 발생하는 가스 문제를 크게 줄일 수 있었다. 니오븀-티타늄 산화물 양극과 결합 도시바는 이 음극을 니오븀-티타늄 산화물 양극과 결합하여 리튬 이온 이차전지를 개발했다. 산화물 음극은 수명이 길고 안전성이 높아 빠르게 충전할 수 있는 특징이 있어, 도시바는 이를 'SCiB'로 상품화했지만, 전위가 높기 때문에 배터리의 전압이 낮다는 단점이 있다. 이번 연구에서는 고전위 5V급 고전위 양극과 조합하여 양극과 음극의 전위차를 증가시켜 배터리 전압을 향상시켰다. 충방전 사이클 테스트에서의 도시바의 성능 시연은 흥미로운 결과를 보였다. 가스 발생 억제 기술이 적용되지 않은 배터리에서는 가스 발생으로 인한 팽창이 관찰되었으나, 가스 발생 억제 기술이 적용된 배터리에서는 팽창이 전혀 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 새로운 기술의 효과성을 입증하는 것으로 볼 수 있다. 평균 출력 전압이 3.15V인 이 배터리는 기존 SCiB보다 높은 전압을 제공한다. 또한, 이 배터리는 5분 만에 80%까지 급속 충전이 가능한 성능을 보유하고 있다고 한다. 고온 환경에서의 내구성 또한 뛰어나, 60°C의 환경에서 100회의 충방전 후에도 용량 유지율이 99.2%에 달했다. 도시바 나노소재 및 프론티어 연구소 R&D센터의 선임연구원 하라다 야스히로(原田康弘)는 "5V급 고전위 양극을 가진 기존 전해액을 사용하는 배터리로서는 탁월한 성능"이라며 고온 내구성에 대한 자신감을 드러냈다. 도시바는 이 기술을 2028년 실용화하는 것을 목표로 하고 있으며, 향후 용량을 더욱 늘리기 위해 검증을 실시할 예정이다.
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도시바, 코발트 대체 신형 리튬이온배터리 개발
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블레이드 없는 '허니콤' 풍력 터빈, 효율성·안전성 높여
- 스코틀랜드 글래스고의 캐트릭 테크놀로지스(Katrick Technologies)는 재생 에너지 분야의 판도를 바꾸고 있는 벌집 모양의 풍력 터빈을 개발했다. 야후는 캐트릭 테크놀로지스가 비록 스타트업이지만 이미 풍력 터빈 기술에 상당한 영향을 미치고 있다고 최근 보도했다. 이 회사는 더 푸른 지구를 위한 친환경 개념에 대한 에너지 연구와 개발을 수행함으로써 혁신적인 엔지니어링 기술에 중점을 두고 있다. 상단에 회전식 팬이 있는 대형 풍력 터빈인 기존 풍력 터빈은 설치 및 유지 관리 비용이 많이 들고, 상당한 규모의 땅도 필요하다는 단점이 있다. 이 회사의 새로운 벌집 모양(허니콤)의 풍력 터빈은 그 해결책이 될 수 있다. 이 터빈은 훨씬 더 컴팩트해 기존 건물이나 유사한 구조물에 설치할 수 있는 기능을 갖춘 도시 지역에 더 적합하다. 이 벌집 모양의 터빈은 구식 팬 디자인의 일반적인 회전 대신 '진동 날개꼴'을 활용해 바람을 포착한다. 이러한 에어로포일을 사용하면 훨씬 더 낮은 수준의 바람도 포착할 수 있으므로 더욱 지속 가능한 에너지가 생성된다. 캐트릭은 날개 형태의 에어로포일이 바람의 운동 에너지를 기계적 진동으로 변환하고 이를 전기로 변환하는 과정을 설명하고 있다. 이를 간단하게 표현하면, 에어로포일은 바람의 움직임을 감지하고 그 움직임을 에너지로 전환하는 역할을 한다. 대부분의 블레이드 없는 풍력 터빈 설계는 다른 건물 유형과 달리 조류 충돌로 인한 문제가 더 이상 발생하지 않도록 되어 있다는 것을 의미한다. 캐트릭의 터빈은 육각형 팬과 유사한 디자인으로, 진동 날개 부분은 벌집 모양으로 제한된 범위에서 느리게 움직인다. 회사는 아직 새와 관련된 안전성에 대한 언급을 하지 않았지만, 일반인들도 동물과 파편의 유입을 방지하기 위해 이러한 터빈 주변에 간단하게 격자를 배치할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 디자인은 더욱 컴팩트하며 비용을 절감하고 제조업체에 따라 "시각적으로 어색하지 않고", "환경과 야생 동물에 미치는 영향을 최소화하는", "설치 공간이 적고" 오래 지속된다는 설명이다. 2015년 MIT 테크놀로지 리뷰(Technology Review) 등에서 블레이드 없는 터빈을 만드는 데 드는 비용과 설치 공간이 상대적으로 저렴하지만, 기능 측면에서는 비용 대비 효율성이 낮고 에너지 생성 잠재력이 낮다는 비판도 있었다. 이 특정 설계에서는 수직으로 구축된 기존 풍력 터빈과 동일한 전력을 생성하기 위해 훨씬 더 많은 수평 공간이 필요할 수 있다. 캐트릭은 자사 웹사이트에서 "단지 1km의 패널 하나로 매년 8만대의 테슬라 90kW 차량을 충전하거나 760가구에 전력을 공급할 수 있다"라고 밝혔다. 어쨌든 더 작고 간단하며 안전한 디자인의 장점이 단점보다 더 많을 수 있다. 에너지 인더스트리 리뷰(Energy Industry Review)에서는 "이 설계가 재생 에너지 생성 방식에 혁명을 일으킬 수 있다"고 평가했다. 텍사스의 에어로마인(Aeromain) 또한 작고 효율적인 풍력 터빈을 개발하고 있다. 이 풍력 터빈 설계는 경주용 자동차를 모델로 하여 태양광 패널과 함께 작동한다. 이 두 모델 모두 활발히 개발 중이다. 한편, 한국에서는 풍력발전 비용 상승에 대한 우려가 커지자, 기술 개발 보다는 풍력발전이 가장 비용 효율적인 에너지원이라는 점을 강조하고 나섰다. 박경일 한국풍력산업협회 회장은 지난 2023년 12월 7일 한국풍력산업협회가 '2023 세계 풍력의 날'을 기념해 파라스파라 서울에서 개최된 풍력발전 심포지엄에서 "풍력에너지는 경제성이 높고, 대규모 공급이 가능한 에너지원으로 에너지 안보 확보, 탄소국경세 대응, RE100 달성 등 국가와 국내 기업들이 당면한 문제를 해결하기 위한 가장 효과적인 수단"이라고 말했다. 그는 이어 "풍력발전은 향후 전반적으로 비용의 하락이 가능한 에너지원"이라고 덧붙였다.
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블레이드 없는 '허니콤' 풍력 터빈, 효율성·안전성 높여
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美 MIT, 미생물 비료 코팅 개발…재생농업 촉진
- 미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 화학자들은 지속 가능한 대안으로 질소 고정 박테리아를 사용해 화학 비료의 탄소 배출량을 줄이고 있다. 과학 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 MIT 화학 엔지니어들이 박테리아 세포의 성장이나 기능을 방해하지 않으면서 세포를 손상으로부터 보호하는 금속-유기 코팅을 개발해 종자 발아율을 크게 향상시켰다고 보도했다. 이러한 혁신은 미생물 비료의 접근성을 높이고 재생 농업을 촉진할 수 있다. 이 코팅은 박테리아 세포의 표면에 금속과 폴리페놀로 구성된 삼각형 모양의 구조를 형성한다. 이러한 구조는 박테리아 세포를 둘러싸고 보호막을 형성하여 열이나 습도, 건조 등의 손상으로부터 박테리아 세포를 보호해주어 미생물 비료의 안정성을 향상시킬 수 있다. 화학 비료 생산은 전 세계 온실 가스 배출량의 약 1.5%를 차지한다. MIT 화학자들은 일부 화학 비료를 보다 지속 가능한 공급원인 박테리아로 대체하여 탄소 발자국을 줄이는 데 도움이 되기를 기대하고 있다. 질소 가스를 암모니아로 전환할 수 있는 박테리아는 식물에 필요한 영양분을 제공할 뿐만 아니라 토양을 재생하고 해충으로부터 식물을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 그러나 이러한 박테리아는 열과 습도에 민감하기 때문에 대량 생산해서 농장으로 배송하기가 어렵다. 박테리아 민감성 극복 이러한 장애물을 극복하기 위해 MIT 화학 엔지니어들은 박테리아 세포의 성장이나 기능을 방해하지 않으면서 손상으로부터 세포를 보호하는 금속-유기 코팅을 개발했다. 새로운 연구에서 MIT 연구진은 이러한 코팅 박테리아가 옥수수와 청경채와 같은 채소를 포함한 다양한 종자의 발아율을 향상시킨다는 사실을 발견했다. 코팅된 박테리아로 처리한 씨앗은 코팅되지 않은 신선한 미생물로 처리한 씨앗에 비해 발아율이 150% 증가했다. 연구를 주도한 MIT 화학 공학과 아리엘 퍼스트(Ariel Furst) 박사는 "이 코팅은 농부들이 미생물을 비료로 배치하는 것을 훨씬 쉽게 만들 수 있다. 건조 공정으로부터 박테리아를 보호하고, 액체가 아닌 건조 분말이기 때문에 훨씬 더 쉽고 더 적은 비용으로 유통할 수 있다. 또한 섭씨 55.55도(화씨 132도)까지 견딜 수 있으므로 이러한 미생물을 냉장 보관을 사용할 필요가 없다"라고 말했다. 연구진은 이 기술은 화학 비료 사용을 줄여 환경 오염을 감소시킬 수 있고 토양의 영양분을 보충하고 토양을 건강하게 유지하는 데 도움이 될 수 있어 농업의 지속 가능성을 높이기를 기대한다. 이번 연구는 최근 '미국 화학학회지 Au'에 게재됐다. 미생물 보호 코팅 화학 비료는 공기 중의 질소와 수소를 결합하여 암모니아를 만드는 데 매우 높은 압력을 사용하는 에너지 집약적인 하버-보쉬 공정을 통해 제조된다. 화학 비료의 또 다른 단점으로는 이 과정에서 상당한 탄소 발자국이 발생한다는 점 외에도 장기간 사용하면 결국 토양의 영양분이 고갈된다는 것이다. 토양을 복원하기 위해 일부 농부들은 작물 순환과 퇴비화 등 다양한 전략을 사용해 토양을 건강하게 유지하는 '재생 농업'으로 전환하고 있다. 질소 가스를 암모니아로 전환하는 질소 고정 박테리아가 이러한 접근 방식에 도움이 될 수 있다. 퍼스트 박사는 열과 동결 건조로부터 미생물을 보호하기 위해 이전에 소화관으로 전달되는 치료용 박테리아를 보호하는 등 다른 용도로 미생물을 캡슐화하기 위해 개발한 금속-페놀 네트워크(MPN)라는 코팅을 적용하기로 결정했다. 이 코팅에는 금속과 폴리페놀이라는 두 가지 유기 화합물 성분이 포함되어 있어 스스로 조립되어 보호막을 형성할 수 있다. 철, 망간, 알루미늄, 아연 등 코팅에 사용되는 금속은 식품첨가물로서 안전한 것으로 간주된다. 식물에서 흔히 발견되는 폴리페놀은 탄닌과 오트 등의 분자를 포함한다. 퍼스트 박사는 "우리는 그 자체로 효능이 있는 것으로 알려진 천연 식품 등급의 화합물을 사용하여 미생물을 보호하는 작은 갑옷을 만들고 있다라고 말했다. 이 연구를 위해 연구팀은 12가지 MPN을 만들어 유해한 곰팡이와 기타 해충으로부터 식물을 보호하는 질소 고정 박테리아인 슈도모나스 클로로라피스를 캡슐화하는 데 사용했다. 연구진은 모든 코팅이 최대 섭씨 50도(화씨 122도)의 온도와 최대 48%의 상대 습도로부터 박테리아를 보호한다는 사실을 발견했다. 또한 코팅은 동결 건조 과정에서도 미생물의 생존을 유지했다. 종자 발아 향상 연구팀은 망간과 에피갈로카테킨 갈레이트(EGCG)라는 폴리페놀의 조합인 가장 효과적인 MPN으로 코팅된 미생물을 사용하여 실험용 접시에서 종자 발아를 돕는 능력을 테스트했다. 또 연구팀은 코팅된 미생물을 접시에 넣기 전에 50°C로 가열한 후 코팅되지 않은 신선한 미생물과 동결 건조된 코팅되지 않은 미생물을 비교했다. 연구 결과 코팅된 미생물은 발아율을 150% 향상 시켰다. 퍼스트 박사는 "기술을 개발할 때는 의도적으로 저렴하고 접근하기 쉽도록 설계해야 하는데, 이 기술이 바로 그런 기술이다. 이 기술은 재생 농업의 대중화에 도움이 될 것이다라고 말했다. 퍼스트 박사는 이 기술을 상용화하기 위해 세이아 바이오(Seia Bio)라는 회사를 설립했다. 세이아 바이오는 현재 이 코팅을 적용한 미생물 비료를 농업 현장에 적용하는 데 대한 연구를 진행하고 있다.
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美 MIT, 미생물 비료 코팅 개발…재생농업 촉진
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루테늄 나노 입자로 녹색 수소 생산 비용 절감
- 최근 전 세계적으로 탄소 중립을 위한 노력이 활발해지면서, 녹색 수소의 중요성이 더욱 커지고 있다. 녹색 수소는 태양광, 풍력 등 재생 가능 에너지를 이용해 물을 전기분해하여 생산한 수소로, 생산 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는 친환경 에너지원이다. 그러나 기존의 녹색 수소 생산 기술은 백금이나 이리듐과 같은 귀금속을 촉매로 사용하기 때문에 생산 비용이 높아, 대규모 생산과 활용에 어려움이 있었다. 이에 따라, 저렴한 촉매를 사용하여 녹색 수소 생산 비용을 낮추기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 에너지 전문매체 오일프라이스(OILPRICE)에 따르면 이탈리아의 이노바티브 테크놀로지 연구소(Istituto Italiano di Tecnologia, IIT)와 스핀오프 기업 비디멘션즈(BeDimensions)는 작은 루테늄 입자와 태양열 전해조를 이용한 녹색 수소 생산 기술을 개발했다고 발표했다. 기존의 녹색 수소 생산 방법은 백금이나 이리듐과 같은 귀금속을 촉매로 사용하기 때문에 생산 비용이 높다는 단점이 있다. 반면, 이번에 개발된 기술은 루테늄만을 사용하기 때문에 생산 비용이 크게 낮아질 것으로 기대된다. IIT와 비디멘션즈의 연구진은 루테늄 나노 입자를 전해조 음극의 활성상으로 사용해 전체 전해조의 효율성을 향상시켰다. 루테늄 나노 입자는 백금과 유사한 촉매 작용을 하지만 가격은 백금의 약 3분의 1로 저렴하다. 따라서 킬로와트당 40mg의 루테늄만을 사용하면 기존의 양이온 교환막(Proton Exchange Membrane,PEM) 전해조에 비해 생산 비용을 약 75% 절감할 것으로 예상된다. 녹색 수소 생산이 중요한 이유 녹색 수소는 태양광, 풍력 등 재생 가능 에너지를 이용해 물을 전기분해하여 생산한 수소를 말한다. 화석 연료를 이용해 생산한 수소(회색 수소, 파란 수소)와 달리 생산 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는다. 녹색 수소는 탄소 중립 사회로의 전환을 위한 핵심 에너지원으로 주목받고 있다. 수소는 연료전지, 연료 저장, 화학 공정 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 이번에 개발된 기술은 녹색 수소 생산 비용을 낮추는 데 기여할 것으로 기대된다. 이는 녹색 수소의 대규모 생산과 활용을 앞당기는 데 도움이 될 것으로 보인다. 에너지 단위당 수소 생산량은? IIT와 비디멘션즈의 연구진은 이번 기술이 기존의 양이온 교환막 전해조에 비해 에너지 단위당 수소 생산량이 높다고 밝혔지만, 구체적인 수치는 언급하지 않았다. 에너지 단위당 수소 생산량은 녹색 수소 생산 비용의 중요한 요소 중 하나다. 따라서 이 기술이 상용화될 경우 에너지 단위당 수소 생산량이 얼마나 되는지 확인하는 것이 중요하다. 루테늄 공급량은 충분할까? 루테늄은 백금 추출의 부산물로 얻어지기 때문에 연간 생산량이 백금의 7분의 1 수준이다. 따라서 이번에 개발된 기술이 상용화될 경우 루테늄의 수요가 증가할 것으로 예상된다. 루테늄의 수요 증가에 따라 가격이 상승할 가능성도 있다. 따라서 루테늄의 공급과 수요를 고려해 기술의 경제성을 평가하는 것이 필요하다. 한국, 루테늄 개발 사업 추진 한국도 루테늄 개발을 위해 노력하고 있다. 과학기술정보통신부 산하 한국과학기술연구원(KIST)은 2021년부터 루테늄의 효율적인 추출 및 정제 기술 개발을 추진하고 있다. 이 기술이 개발되면 루테늄의 생산량과 품질을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 한국수소산업진흥협회는 루테늄의 국내 자급률을 높이기 위한 연구개발(R&D) 사업을 추진하고 있다. 이 사업을 통해 루테늄의 국내 생산 기술을 개발하고, 루테늄의 수요를 창출하기 위한 노력을 기울이고 있다. 이러한 기술 개발을 통해 우리나라도 녹색 수소 생산 비용을 낮추고, 루테늄의 국산화를 추진할 수 있을 것으로 기대된다. 이번에 개발된 기술은 녹색 수소 생산 비용을 크게 낮추는 데 기여할 것으로 기대된다. 이는 녹색 수소의 대규모 생산과 활용을 앞당기는 데 도움이 될 것으로 보인다. 그러나 에너지 단위당 수소 생산량과 루테늄 공급 문제 등은 추가적인 연구와 개발이 필요하다.
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루테늄 나노 입자로 녹색 수소 생산 비용 절감
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생쥐용 VR 고글 개발, 뇌 연구의 새로운 장을 열다
- 생쥐를 위한 새로운 가상현실(VR) 고글이 개발됐다. 이 고글은 기존 VR 시스템이 가진 단점을 개선하여, 생쥐가 가상 환경에 완전히 몰입할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 생쥐의 뇌 활동 패턴을 보다 정확하게 관찰할 수 있을 것으로 기대된다. 과학 전문매체 아이에프엘 사이언스(IFL SCIENCE)에 따르면 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀이 새로운 VR 고글을 개발했다. 이 고글은 생쥐의 행동을 뇌 회로와 함께 연구하는데 사용될 예정이다. 기존의 VR 시스템은 컴퓨터 화면을 사용하여 생쥐가 화면 주변을 볼 수 있었으나, 3D 깊이를 제대로 전달하지 못하는 등의 제약이 있었다. 또한, 머리 위 위협을 시뮬레이션하는 데에도 한계가 있었다. 새로운 VR 고글은 이러한 문제점들을 해결하여 생쥐의 행동과 뇌 활동 연구에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 연구팀이 개발한 생쥐용 미니어처 VR 고글은 각 눈에 하나씩 두 세트의 렌즈와 스크린으로 구성되어 있다. 이 렌즈와 스크린은 트레드밀 위의 생쥐의 얼굴 가까이에 배치되어 각 눈에 180도 시야를 제공한다. 생쥐 맞춤형 VR 시스템의 이름은 iMRRSIV(Miniature Rodent Stereo Illumination VR, 미니어처 설치류 입체 조명 VR)이다. 인간 VR 헤드셋과 달리 이 고글은 실제로 생쥐의 머리를 감싸지 않는다. 각 눈에 하나씩 두 세트의 렌즈와 스크린을 런닝머신에 있는 동물의 얼굴 가까이에 배치하여 각 눈에 180도 시야를 제공한다. 보다 전통적인 VR 시스템을 사용하여 몇 가지 흥미로운 통찰력을 얻었지만 쥐는 화면 주변을 볼 수 있으며 이로 인해 훈련이 더 어려워졌다. iMRRSIV는 큰 발전을 이루었다. 새로 개발된 고글을 사용하면 연구 대상인 생쥐들이 가상 환경을 자유롭게 탐색할 수 있다. 연구자들은 이를 통해 생쥐가 가상 환경에서 어떤 행동을 하는지 관찰함으로써, 생쥐의 뇌 작동 방식을 이해할 수 있다. 이 고글은 실험실에서 생쥐들의 행동을 뇌 회로와 연계하여 연구하는 데 사용된다. 기존의 VR 시스템은 생쥐가 주변 실험실 환경을 볼 수 있었지만, 새로운 VR 고글은 생쥐의 시야를 완전히 차단하여 더욱 깊은 몰입을 가능하게 한다. 이로 인해 d연구자들은 뇌의 활동 패턴을 보다 정확하게 관찰할 수 있게 됐다. 논문 수석 저자인 돔 핑케(Dom Pinke)는 "지금까지 실험실에서는 동물을 둘러싸기 위해 대형 컴퓨터나 프로젝션 스크린을 사용해 왔다. 인간에게 이것은 거실에서 TV를 보는 것과 같다. 여전히 소파와 벽이 보인다"라며 기존 VR의 단점을 설명했다. 그는 "우리는 여전히 개선 작업을 하고 있지만 우리 고글은 작고 상대적으로 저렴하며 사용자 친화적이기도 하다. 이를 통해 VR 기술을 다른 연구실에서도 더 많이 이용할 수 있게 될 것이다"라고 말했다. 예를 들어, 연구팀은 이 고글을 활용하여 생쥐가 포식자로부터 도망치는 행동을 연구했다. 연구팀은 생쥐용 VR 고글을 사용하여 머리 위의 위협을 시뮬레이션하며 실험에서 혁신적인 결과를 얻었다. 연구팀은 고글을 통해 생쥐의 시야 위에 어두운 원반을 투사하여 포식자를 시뮬레이션했다. 원반이 커질수록, 생쥐들은 도망치거나 얼어붙는 두 가지 다른 반응을 보였다. 돔 핑케는 "쥐의 시야는 새처럼 상공에 있는 포식자를 감지하는 데 매우 민감하다"면서 "이것은 학습된 행동이 아니라 쥐의 뇌에 각인된 행동이다"라고 말했다. 이 연구는 생쥐의 뇌에서 이러한 반응을 조절하는 신경 회로를 연구하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 연구는 생쥐의 본능적 반응과 생존 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것으로 기대된다. 이러한 혁신적인 접근법은 생쥐의 뇌가 다양한 상황에 어떻게 반응하는지를 이해하는 데 큰 도움이 될 뿐만 아니라, 뇌 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 새로운 시각을 제공한다. 연구진은 앞으로 생쥐가 포식자에 의한 위협이 아닌 상황에서의 뇌 활동을 연구할 예정이다. 또한, 이 고글을 활용하여 뇌의 작동 원리를 더 깊이 연구하고, 다양한 동물을 대상으로 한 실험에도 활용할 계획이다. 이러한 혁신적인 연구는 VR 기술이 생물학과 뇌과학 연구에 미치는 긍정적인 영향을 보여주며, 이 분야의 접근성을 향상시킬 수 있는 가능성을 제시한다. 공동 제1저자인 존 이사(John Issa)는 "미래에는 쥐가 먹이가 아니라 포식자인 상황을 살펴보고 싶다"고 말했다. 그는 "예를 들어 파리를 쫓는 동안 뇌 활동을 관찰할 수 있다. 그 활동에는 많은 깊이 인식과 거리 추정이 포함된다. 이것이 바로 우리가 포착할 수 있는 것들이다"라고 말했다. 이 연구는 저널 '뉴런(Neuron)'에 게재됐다.
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생쥐용 VR 고글 개발, 뇌 연구의 새로운 장을 열다
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티르제파타이드, 체중 감량 효과 '탁월'…지속력은 '관건'
- 체중 감량은 모든 연령과 성별에 걸쳐 폭넓은 관심을 받는 주제다. 최근에는 약물 복용을 통한 체중 감량 방법이 인기를 끌고 있다. 미국 매체 비즈니스 인사이더(Business Insider)는 최근에 비만 치료제로 승인된 티르제파타이드(Tirzepatide)에 대한 연구 결과를 보도했다. 이 연구에 따르면, 티르제파타이드는 체중 감량에 효과적이었으나, 약물 중단 후에는 체중의 상당 부분을 다시 회복하는 경향이 있었다. 미국 웨일 코넬 의과대학(Weill Cornell Medicine) 연구팀이 670명의 비만 성인을 대상으로 실시한 임상시험에서, 티르제파타이드 복용자들은 평균 50파운드(약 22.7kg)의 체중 감량을 경험했다. 그러나 이 약을 중단한 사람들은 1년 후 평균 14파운드(약 6.4kg)가 다시 증가한 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면, 티르제파타이드는 식욕을 억제하고 포만감을 증가시키는 데 효과적인 것으로 나타났다. 이 약물은 식후 장에서 자연스럽게 분비되는 GLP-1과 GIP 호르몬을 모방하여 인슐린의 분비를 촉진하며, 위장의 비움 속도를 늦추고 뇌의 GLP-1 수용체와 상호작용하여 포만감을 주는 신호를 보내 식욕을 감소시킨다. 즉, 티르제파타이드는 칼로리 섭취를 줄이고 신진대사를 개선함으로써 체중 감량에 도움을 준다. 하지만 연구 결과에 따르면, 티르제파타이드가 체중 감량에 효과적이긴 하지만, 약물 중단 시 체중이 빠르게 증가하는 경향이 있다. 이는 GLP-1 호르몬 수치가 감소하면서 식욕이 증가하고 체중이 다시 늘어날 가능성이 있음을 시사한다. 티르제파타이드와 유사한 성분의 다른 약물들 역시 비슷한 결과를 보였다. 세마글루타이드(Semaglutide)는 체중 감량에 효과적이지만, 약 복용을 중단하면 감량한 체중의 약 70%를 다시 회복하는 것으로 나타났다. 이러한 비만 치료제들은 체중 감량에는 효과적이나, 지속성이 부족한 것이 주요 단점으로 지적되고 있다. 이에 따라, 의료 전문가들은 이러한 치료제를 장기적으로 복용해야 하는 환자들에게 주의를 촉구하고 있다. 또한, 비만 치료제는 부작용, 비용, 부족 현상 등 다양한 장애물에 직면해 있어 환자들이 장기적으로 복용하기 어려운 상황이다. 또한, 비만 치료제는 부작용, 높은 비용, 공급 부족 등 다양한 문제로 인해 환자들이 장기적으로 복용하기 어려운 상황에 직면해 있다. 연구팀은 "티르제파타이드와 같은 비만 치료제가 체중 감량에는 효과적일 수 있지만, 장기적인 효과를 달성하기 위해서는 다른 치료 방법과의 병행이 필요하다"고 강조했다. 체중 감량 유지 위해 생활 습관 개선 티르제파타이드를 통한 체중 감량 후 체중을 유지하기 위해서는 다음과 같은 생활 습관 개선이 필요하다. 규칙적인 운동은 체중 감량과 유지에 필수적이다. 일주일에 적어도 150분 동안의 중등도 강도 운동을 실시하는 것이 좋으며, 건강한 식단 유지도 중요하다. 과일, 채소, 통곡물, 저지방 단백질을 충분히 섭취하고, 가공식품, 패스트푸드, 탄산음료 등은 가능한 한 피해야 한다. 충분한 수면은 식욕 증가와 체중 증가를 막는 데 중요하다. 성인은 하루에 7~8시간의 수면을 취하는 것이 권장된다. 또한, 스트레스는 식욕과 체중 증가를 촉진할 수 있으므로 스트레스 관리 방법을 찾는 것이 중요하다. 티르제파타이드는 체중 감량에 효과적이지만, 약물 중단 시 체중이 빠르게 증가할 수 있다. 따라서 체중 감량을 지속적으로 유지하기 위해서는 약물 치료와 더불어 규칙적인 운동, 건강한 식단, 충분한 수면, 그리고 스트레스 관리와 같은 생활 습관의 개선이 필수적이다. 한편, 지난 11월 8일 미국 식품의약국(FDA)은 메이저제약업체 일라이릴리의 당뇨병치료제인 '문자로(Mounjaro)'를 성인용 다이어트약으로 승인했다. 일라이릴리가 만든 제2형 당뇨병 치료용 티르제파타이드 주사제인 문자로는 지난해 5월 제2형 당뇨병 치료제로 신약승인을 받았지만 임상시험에서 비만 치료제로도 효과가 있는 것으로 확인됐다. 지난해 출시 이후 이미 다이어트약으로 인기를 끌었다. 일라이릴리는 올해말 젭바운드(Zepbound)라는 상표명으로 이 다이어트약을 출시할 계획이다. 젭바운드는 체질량지수(BMI)가 30 이상이거나, 고혈압 등 체중관련 합병증이 있는 BMI 27 이상 성인에게 사용할 수 있도록 승인됐다. 젭바운드는 출시 가격이 한 달치 1060달러(약 139만원)로 책정될 것으로 알려졌다. 같은 성분인 문자로 가격 1023달러(134만원)보다 조금 더 비싸다.
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티르제파타이드, 체중 감량 효과 '탁월'…지속력은 '관건'
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