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생수 속 나노플라스틱, 리터당 수천 개…체내 침범 우려
- 연구원들이 생수 속에서 이전 추정치보다 10~100배 더 많은 플라스틱 조각이 포함되어 있다는 사실을 발견했다고 CNN이 8일(현지시간) 보도했다. 미국 컬럼비아 대학의 연구원들은 생수에 있는 나노입자의 화학 구조를 보고, 계산하고, 분석할 수 있는 새로운 기술을 제시했다. 새로운 연구에 따르면, 표준 크기 생수 2개에 해당하는 1리터의 물에는 7가지 유형의 플라스틱에서 평균 24만 개의 플라스틱 입자가 포함되어 있으며, 이 중 90%는 나노플라스틱이고 나머지는 마이크로플라스틱인 것으로 확인됐다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 저널에 이날 발표됐다. 나노 입자는 너무 작아서 현미경으로 볼 수 없다. 전문가들은 인간 머리카락 평균 너비의 1000분의 1인 나노플라스틱은 너무 작기 때문에 소화관이나 폐 조직을 통해 혈류로 이동하여 잠재적으로 유해한 합성 화학 물질을 몸 전체와 세포에 퍼트릴 수 있다고 지적했다. 미세 플라스틱은 0.2인치(5mm) 미만에서 2만5000분의 1인치(1마이크로미터)에 이르는 폴리머 조각이다. 그보다 더 작은 것은 10억분의 1미터 단위로 측정해야 하는 나노 플라스틱이다. 이 연구를 주도한 연구팀은 미국에서 판매되는 인기 생수 브랜드 3곳의 실제 플라스틱 조각 수가 리터당 300개가 아니라 11만 개에서 37만 개 사이라는 사실을 발견했다. 단, 저자들은 어떤 브랜드의 생수를 연구했는지는 언급하지 않았다. 공동 저자이자 환경 화학자인 컬럼비아 대학교 라몬트-도허티 지구 천문대의 부교수인 베이잔 얀(Beizhan Yan)은 "이 새로운 기술은 실제로 물속에서 수백만 개의 나노 입자를 볼 수 있었으며, 이는 무기 나노 입자, 유기 입자 및 우리가 연구한 7가지 주요 플라스틱 유형이 아닌 다른 플라스틱 입자일 수 있다"고 말했다. 이 연구는 나노 플라스틱이 인간 건강에 미치는 잠재적 위험을 탐구하는 새로운 방향을 제시했다. '건강한 아기, 밝은 미래'라는 비영리단체의 연합체에서 일하는 연구 책임자 제인 헐리한은 이 연구에 직접 참여하지는 않았지만, 나노 플라스틱의 인간 건강에 대한 잠재적 위험을 더 깊이 이해하기 위한 추가적인 연구가 필요하다고 강조했다. 이 단체는 아기들이 신경독성 화학물질에 노출되는 것을 줄이기 위해 노력하는 과학자들과 기부자들로 구성되어 있다. 헐리한은 "이 연구는 미세 플라스틱 입자에 대한 광범위한 인체 노출이 거의 연구되지 않은 위험을 초래할 수 있음을 시사한다"고 말했다. 그녀는 "특히 영유아가 이러한 위험에 가장 크게 노출될 수 있는데, 그 이유는 영유아의 발달이 더디기 때문"이라고 덧붙였다. 펜실베이니아주립대 베렌드 캠퍼스의 지속가능성 책임자인 셰리 '샘' 메이슨(Sherri 'Sam' Mason)은 이 연구에 참여하지 않았지만, "이 연구는 인상적이며, 투입된 노력이 매우 심오하다. 나는 이를 획기적이라고 부르고 싶다"라고 평가했다. 이 새로운 발견은 수돗물 유해 물질 노출을 줄이기 위해 유리나 스테인리스 스틸 용기에 담긴 수돗물을 마시라는 오랜 전문가의 조언을 강조한다고 메이슨은 말했다. 이러한 조언은 플라스틱으로 포장된 다른 음식과 음료에도 적용된다고 그녀는 덧붙였다. 메이슨은 9개국 11개 브랜드에서 판매되는 생수 샘플의 93%에서 마이크로플라스틱과 나노 플라스틱의 존재를 처음으로 발견한 2018년 연구의 공동 저자였다. 과거 연구에서 메이슨은 오염된 물 1리터에 인간의 머리카락보다 넓은 평균 10개의 플라스틱 입자와 300개의 작은 입자가 포함되어 있음을 발견했다. 그러나 5년 전인 2018년 기술로는 그 작은 입자를 분석하거나 더 많은 것이 있는지 알아낼 방법이 없었다. 메이슨은 "우리가 나노플라스틱의 존재를 몰랐던 것은 아니다. (당시) 우리는 그것들을 분석할 수 없었다"라고 설명했다. 나노 플라스틱, 인간 건강 위협 전문가들은 나노 플라스틱이 인류 건강에 가장 큰 위협을 주는 플라스틱 오염 유형 중 하나로 지목하고 있다. 이는 나노 플라스틱의 미세 입자가 주요 기관의 세포와 조직을 침입해 세포 활동을 방해하고, 비스페놀, 프탈레이트, 난연제, 과불소화 물질(PFAS), 중금속 등의 내분비 교란 화학물질을 축적할 수 있기 때문이다. 러트거스 대학교 어니스트 마리오 약학대학의 독성학 박사이자 약리학 부교수인 피오피 스태플튼(Phoebe Stapleton) 박사는 쥐를 대상으로 한 연구에서 임신한 쥐가 플라스틱 입자를 섭취하거나 흡입한 후 24시간 만에 그들의 태아의 뇌, 심장, 간, 신장 및 폐에서 플라스틱 화학물질을 발견했다고 보고했다. 스태플튼 박사는 "이 시점에서 인간 태반에서 마이크로플라스틱과 나노 플라스틱이 발견됐다"고 말했다. 그는 "인간의 폐 조직과 인간의 대변, 인간의 혈액에서 (미세 플라스틱이) 발견됐다"고 덧붙였다. 생수에서 나노입자를 식별하는 새로운 연구 방법은 라만 분광법의 개선된 형태에 기반을 두고 있다. 이 기술은 분자가 빛에 반응하여 진동하는 방식을 측정함으로써 세포의 화학적 구성을 분석한다. 이 기술의 공동 발명자이자 컬럼비아 대학교 화학과 교수인 웨이 민(Wei Min) 교수는 “이 변형된 라만 분광법, 자극 라만 산란 현미경(SRS)은 두 번째 레이저를 추가해 이전에는 감지하기 어려웠던 나노입자를 여러 자릿수로 증폭된 신호를 통해 탐지할 수 있다"고 말했다. 민 교수는 2008년 SRS를 공동 개발했다. 민 교수는 "이 연구는 자극 라만 산란 현미경을 나노플라스틱 세계에 적용한 최초의 연구"라고 말했다. SRS는 이미지를 획기적으로 향상시킴으로써 기존 기술에서 몇 시간이 걸리던 나노 입자의 이미지를 마이크로초 단위로 명확하게 식별하고 캡처할 수 있으며, 촬영 대상 조직에 손상을 주지 않고도 이미지를 캡처할 수 있다. 해당 연구에서 개발된 알고리즘은 출판 당시 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 그리고 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한 일곱 가지 주요 플라스틱 유형을 식별할 수 있었다. 컬럼비아 대학교 화학 박사과정 학생이자 이 연구의 수석 저자인 나이신 치안(Naixin Qian)은 "다른 연구들을 통해 우리는 생수에 존재하는 대부분의 미세 플라스틱이 주로 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 병에서 누출된 것으로 추정했다"고 말했다. 다양한 유형의 플라스틱 존재 연구팀의 발견에 따르면, 플라스틱 물병 안에는 예상과 달리 다양한 유형의 플라스틱이 존재하며, 각 플라스틱 유형마다 입자 크기가 다르다. 연구팀은 "PET 플라스틱 입자는 크기가 컸지만, 다른 플라스틱 입자는 200나노미터에 불과해 훨씬 더 작았다"고 밝혔다. 연구에 따르면, PET 입자는 병 뚜껑을 반복적으로 여닫거나, 병이 파손되거나, 자동차 안에서 높은 온도에 노출될 때 부서질 수 있는 것으로 밝혀졌다. 컬럼비아 대학교 연구팀은 앞으로 생수에 떠다니는 나노 플라스틱의 출처를 더 깊이 연구할 계획이다. 이들은 나노 플라스틱이 제조 과정 중 오염된 원수에서 유래했을 가능성을 조사하고 있다. 한편, '건강한 아기, 밝은 미래' 재단의 헐리안은 과학이 이와 같은 문제를 탐구하는 동안 사람들이 플라스틱 노출을 줄이기 위해 취할 수 있는 조치들에 대해서도 밝혔다. 그녀는 "플라스틱 용기에 담긴 음식과 음료 섭취를 피하고, 천연 직물로 만든 옷을 입으며, 천연 소재의 소비자 제품을 구매하는 것이 좋다. 일상에서 플라스틱 사용을 줄이고 대안을 찾는 것이 중요하다"고 말했다.
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생수 속 나노플라스틱, 리터당 수천 개…체내 침범 우려
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실리콘밸리 억만장자, 폴리스타틴 요법으로 노화 방지 도전
- 노령화 사회로 접어들면서 건강하게 젊어지는 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 미국의 경제 매체 비즈니스 인사이더(Business Insider)는 최근 실리콘밸리의 억만장자 벤처캐피탈리스트인 브라이언 존슨(Bryan Johnson)이 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받지 않은 유전자 치료를 받고 있다고 보도했다. 46세인 존슨은 지난 9월 카리브해의 외딴 섬을 방문해 생명공학 스타트업 미니서클(Minicircle)이 제안한 폴리스타틴 요법을 받았다고 인스타그램에 밝혔다. 폴리스타틴 요법이란? 폴리스타틴은 근육량을 늘리고 염증을 줄이는 데 도움이 되는 인체 단백질 기반의 치료법이다. 이 요법의 평균 비용은 한 번에 2만5000달러(약 3247만원)에 달한다. 그러나 이 치료법은 FDA의 승인을 받지 않았으며, 몇몇 과학자들은 그 효과에 대해 확신하지 못하고 있다. 미니서클은 억만장자 피터 틸(Peter Thiel)과 오픈AI CEO 샘 알트만(Sam Altman)의 지원을 받고 있다. 하지만 이 치료법은 FDA의 승인을 받지 않았으며, 일부 과학자들은 그 효과에 대해 확실하지 않다는 입장을 보이고 있다. 생명공학 스타트업 미니서클은 억만장자 피터 틸(Peter Thiel)과 오픈AI의 CEO 샘 올트먼(Sam Altman)의 지원을 받고 있다. 존슨은 노화 방지에 수백만 달러를 투자하고 있는 것으로 알려져 있지만, 미니서클의 공동 설립자는 언론매체와의 인터뷰에서 회사가 존슨에게 비용을 청구하지 않을 것이라고 말했다. 그는 '프로젝트 블루프린트(Project Blueprint)'라는 이름의 노화 방지 프로그램에 참여하고 있다. 이 프로그램은 다양한 보충제, 비건 식단, 그리고 최근에 추가된 유전자 치료 등을 포함하고 있다. 존슨은 프로젝트 블루프린트의 의사 팀이 28세의 피부, 37세의 심장, 18세의 폐활량을 갖도록 도왔다고 말했다. 물론 이러한 주장은 독립적으로 검증되지 않았다고 비즈니스 인사이더는 전했다. 노화 방지 프로젝트 참여 존슨의 노화 방지 프로젝트는 크게 다음과 같은 세 가지 요소로 구성된다. 첫째, 영양제와 식단으로 존슨은 매일 아침 100알이 넘는 영양제를 섭취하고, 채소 위주의 비건 식단을 고수하고 있다. 아침 식단에는 스퍼미딘(스페르미딘), 아미노산, 크레아틴, 콜라겐 등이 포함된 그린 자이언트라는 음료와 슈퍼 베지, 너티 푸딩이라는 음식이 포함되어 있다. 둘째, 운동으로 존슨은 매일 1시간씩 3단계로 나누어 운동을 하고 있다. 저강도 운동은 스트레칭과 자세 교정을 위한 것이고, 중강도 운동은 근력 운동, 고강도 운동으로는 히트(HIIT) 프로그램이나 크로스핏 운동 등이 포함된다. 셋째, 유전자 치료로 존슨은 지난 9월에 FDA의 승인을 받지 않은 폴리스타틴 요법을 받았다. 폴리스타틴은 근육량을 늘리고 염증을 줄이는 데 도움이 되는 인체 단백질이다. 한편, 존슨은 자신의 노화 방지 프로젝트가 성공적이라고 주장하고 있다. 그는 2년 만에 노화 속도가 31세로 늦춰졌다고 말했다. 존슨의 심혈관 염증 수치인 고감도 CRP 검사 결과는 18세의 수준이고, 골밀도와 테스토스테론 수치도 20대 초반을 기록하고 있다. 피부 나이 역시 본인의 생체 나이보다 22세가량 젊다. 그러나 존슨의 주장은 독립적이고 객관적으로 검증되지 않았으며, '생물학적 나이'가 정확히 무엇인지에 대한 격렬한 논쟁이 있다. 전문가 찬반 의견 팽팽 존슨의 노화 방지 프로젝트에 대한 전문가들의 의견은 엇갈리고 있다. 긍정적인 평가를 내리는 전문가들은 존슨의 프로젝트가 노화 방지 분야에 새로운 돌파구를 마련할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 노화생물학자인 제럴드 루이스 박사는 "존슨의 프로젝트는 영양제, 식단, 운동의 조화를 통해 노화 속도를 늦추는 데 효과적일 것으로 보인다"고 말했다. 반면, 부정적인 평가를 내리는 전문가들은 존슨의 프로젝트가 위험할 수 있다고 우려하고 있다. 노화생물학자인 폴 포스 박사는 "존슨의 프로젝트는 단기적으로는 효과적일 수 있지만, 장기적으로는 부작용을 초래할 수도 있다"고 말했다. 포스 박사는 "폴리스타틴 요법은 아직 임상 시험 단계에 있으며, 장기적인 안전성은 아직 검증되지 않았다"며 "특히 면역 체계에 영향을 미칠 수 있는 유전자 치료는 신중하게 고려해야 한다"고 말했다. 존슨은 이러한 우려에 대해 "나는 내 건강을 위해 최선을 다하고 있다"며 "나의 프로젝트가 성공한다면, 노화 방지 분야에 새로운 돌파구를 마련할 수 있을 것"이라고 말했다. 한편, 존슨은 2005년 결제처리회사인 브레인트리(Btriatree)를 설립했으며 2013년에 페이팔에 매각해 대부분의 자산을 모았다. 존슨은 또한 초기 단계의 과학 기술 기업에 투자하는 벤처 캐피탈 회사인 OS펀드(OS Fund)의 창립자이자 CEO이다. OS Fund는 2017년 설립된 이후, 100개 이상의 기업에 투자했다.
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실리콘밸리 억만장자, 폴리스타틴 요법으로 노화 방지 도전
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KOTC, 가스탱커 설계·건조계획 제출…현대중공업 수주 유력
- 쿠웨이트 오일 탱커 컴퍼니(KOTC)는 가스 유조선 3척과 초대형 원유 유조선 1척의 설계 및 건조 계획을 세계적으로 유명한 조선소와 조선 회사에 공식 제안했다고 현지 일간지 알안바(Al-Anba)가 2일(현지시간) 보도했다. 이 매체에 따르면 가스 유조선 3척의 설계도는 한국의 현대중공업, 중국의 상하이 와가오차오 선박 회사, 일본의 미쓰비시 중공업, 일본의 가와사키 중공업 등 주요 기업에 제출됐다. 또한, 초대형 원유운반선의 설계, 건조, 인도 제안은 현대중공업, 상하이 와가오차오 선박회사, 보하이 중공업으로 확대됐다. 이 유조선 프로젝트는 KOTC의 4단계 함대 현대화 계획의 시작점으로, 액화 가스 유조선 3척과 실질적인 원유 유조선 1척, 그리고 석유 제품 유조선 4척을 포함한다. 소식통은 이 4단계 계획은 최근의 국제 조선업계의 경기 침체로 인해 촉발됐다고 전했다. KOTC는 장기적인 전략적 범위와 마케팅 요구사항에 부합하는 최적의 크기와 품질을 갖춘 선박을 유지하기 위해 노력하고 있다. 이러한 노력은 목표 생산량을 달성하기 위해 더욱 맞춤화될 것으로 보인다. KOTC는 쿠웨이트 국영 석유 회사인 쿠웨이트 석유 공사(Kuwait Petroleum Corporation, KPC)의 자회사로, 주로 석유 및 가스 제품의 해상 운송을 담당한다. 1957년 4월 설립된 KOTC는 세계 각지로의 석유 제품 운송을 위해 다양한 종류의 유조선을 운영하고 있다. KOTC의 운영은 세계 해운 기준 및 환경 보호 규정을 엄격히 준수하며, 안전하고 효율적인 선박 운영을 위해 최신 기술과 관리 방법을 채택하고 있다. 이 회사는 지속적으로 선박을 현대화하고 확장하여 국제 시장에서의 경쟁력을 강화하고 있으며, 석유 및 가스 운송 분야에서의 지속 가능한 발전을 추구하고 있다. KOTC는 또한 석유 제품의 저장과 항만 관리 서비스도 제공한다. 한편, HD한국조선해양은 계열사인 HD현대중공업, 현대삼호중공업, 현대미포조선을 합쳐 지난해 총 223억2000만달러를 수주해 목표치였던 157억4000만달러를 41.9% 초과 달성했다. HD한국조선해양은 지난해 초 유럽 선사와 국내 HMM으로부터 메탄올 추진 컨테이너선 12척과 7척을 각각 수주한 것을 시작으로 지난 7월에는 세계 최대 규모 액화이산화탄소운반선 2척을, 9월에는 초대형 암모니아 운반선(VLAC) 등을 계약하는 성과를 나타냈다.
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KOTC, 가스탱커 설계·건조계획 제출…현대중공업 수주 유력
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미국 과학자, 남극서 150만년 전 얼음 탐사
- 미국 과학자들이 남극에서 약 150만년 전에 형성된 얼음을 탐사하고 있다. 이들은 과거의 기후와 생태계 비밀을 탐구하며, 특히 대기 중 온실가스 농도가 높았던 시기를 연구하는 것을 목표로 하고 있다. 미국 방송매체 CBS뉴스는 미국 과학자들은 기후변화 이해에 도움이 될 수 있는 가장 오래된 얼음 샘플을 찾고 있다고 보도했다. 남극 대륙은 지구에서 가장 건조하고 추운 곳으로, 강한 바람이 불기로 유명하다. 한국, 미국, 유럽, 호주 등 여러 나라의 과학자들이 남극에 연구기지를 설립하고 이곳의 신비를 탐구하고 있다. 이번 남극 탐험은 미국 대학과 과학 기관이 연방 자금을 지원받는 협력 단체인 콜덱스(COLDEX)의 일환으로 진행되고 있다. 콜덱스 팀들은 남극 근처에서 7주 동안 화장실 없이 샤워도 하지 못하고 얼음 위에서 캠핑하며 연구를 수행한다. 연구팀이 남극에서 수집한 얼음 샘플을 통해 미국 과학자들은 수십만 년 전의 기후 상태에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 콜덱스의 에드 브룩(Ed Brook) 이사는 "얼음 연구는 인간이 지구 환경에 어떠한 영향을 미치고 있는지를 명확하게 보여주는 중요한 역할을 한다"고 말했다. 이러한 연구를 통해 과거 기후 변화의 패턴을 이해함으로써 현재와 미래의 기후 변화에 대한 이해를 높일 수 있다. 얼음 트랩 온실가스의 기포 확인 눈이 내리면서 남극의 얼음 속에 작은 기포들이 갇히게 되는데, 이 지역의 추운 날씨로 인해 눈이 녹지 않고 얼음으로 변환되어 층을 이룬다. 이 얼음 속에 갇힌 기포들은 과거 온실가스의 수준을 담고 있어, 과학자들은 이를 분석하여 과거의 기후 변화를 재구성할 수 있다. 콜덱스의 현장 연구 책임자 피터 네프(Peter Neff)는 "빙하 코어에서 얻은 정보가 지구 기후의 작동 원리를 이해하는데 매우 중요하다"고 강조했다. 현재까지 발견된 가장 오래된 빙하 코어는 약 80만 년 전의 것으로, 이를 분석함으로써 과학자들은 기후 변화의 주요 원인인 이산화탄소 수준의 변화를 확인할 수 있었다. 특히 산업 혁명 이후 이산화탄소 수준이 급격히 증가하여 지구 온난화를 가속화시키고 있음을 알 수 있다. 빙하서 온실가스 수준 높았던 시기 탐사 콜덱스의 주요 목표는 현재의 80만년 전으로 거슬러 올라가는 빙하 코어 기록을 150만년 전으로 확장하여, 과거에 대기 중 온실가스 수준이 더 높았던, 지구가 지금보다 더 따뜻했던 시기를 연구하는 것이다. 브룩 이사는 "과거를 연구한다고 해서 현재의 상황과 똑같은 결과를 얻을 것이라고 주장하는 것은 아니다"라며, "우리가 찾고 있는 것은 지구의 기후 시스템이 따뜻한 날씨에서 어떻게 작동하는지에 대한 다양한 가능성들이다"라고 설명했다. 콜덱스 팀은 150만년 동안 잘 보존된 얼음층이 형성될 가능성이 높은 남극 대륙의 특정 지점을 식별하는 데 수년이 걸릴 수 있다. 일단 얼음층이 확인되면, 연구팀은 드릴을 사용하여 얼음 코어를 추출할 계획이다. 얼음 샘플은 녹지 않도록 온도 조절이 가능한 포장재에 담겨 미국 콜로라도의 국립 과학 재단 아이스 코어 시설로 운송될 예정이다. 만약 콜덱스의 임무가 성공한다면, 발견된 얼음 샘플은 콜덱스 현장 연구원인 사라 샤클레톤(Sarah Shackleton)이 근무하는 프린스턴 대학을 비롯한 여러 대학 연구실로 전송될 예정이다. 또한, 가장 오래된 얼음 탐사 임무는 미국 과학자들만의 도전이 아니다. 다른 여러 국가의 팀들도 남극 대륙에서 같은 목표를 가지고 자체적인 탐사 임무를 수행하고 있다. 유럽과 호주의 연구 팀들은 남극 대륙의 다양한 지역에서 시추 작업을 진행 중이다. 이들 중 먼저 얼음 샘플을 발견하는 팀은 국제적인 주목을 받을 것으로 예상된다.
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미국 과학자, 남극서 150만년 전 얼음 탐사
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대만, 국가별 반도체 시장 점유율 1위⋯한국 2위·일본 3위
- 대만이 올해 글로벌 반도체 시장에서 1위를 차지했다. 한국은 2위로 기록됐으며 그 뒤를 이어 일본이 3위, 미국과 중국이 각각 4위와 5위에 이름을 올렸다. 27일(현지시간) 인사이드몽키는 칩 산업에서의 시장 점유율을 기준으로 한 반도체 시장의 상위 국가 순위를 발표했다. 1위에 오른 대만은 전 세계 반도체 생산량의 60% 이상을 담당하고 있다. 물론, 모든 국가의 정확한 시장 점유율 수치는 공개되지 않았지만, 쉽허브(ShipHub)와 피터슨 국제시장연구소(Peterson Institute for International Markets) 등을 참고하여 작성된 이 목록은 세계적으로 최고의 반도체 제조 국가를 나타내는 중요한 정보다. 또한, 각 국가의 제조 공장 수도 함께 고려해 이 순위가 세워졌음을 밝히고 있다. 칩 산업 시장 점유율 상위 7개 국가를 소개한다. 1. 대만 (반도체 칩 제조 공장 수: 77개) 대만은 전 세계 반도체의 생산량 중 60% 이상을 공급하고 있다. 그 중에서도 90% 이상을 최고 수준의 반도체를 생산하고 있다. 가장 주목받는 기업은 대만반도체제조회사(TSMC, Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation)로, 시가총액 5349억 7000만 달러로 평가되어 전 세계에서 11번째로 가치 있는 기업 중 하나다. TSMC는 세계 반도체 시장에서 약 54%의 점유율을 보유하고 있다. 주요 고객으로는 애플, 퀄컴, 엔비디아 등 대규모 기업이 포함된다. 또한, TSMC는 팬데믹으로 인한 공급망 문제에 대응하기 위해 미국 애리조나주에 새로운 반도체 생산 공장을 설립함으로써 반도체 공급망의 탄력성을 향상시키는 전략적인 조치를 취하여 위기를 성공적으로 극복했다. 2. 한국(제조 공장 수: 15개) 2022년 한국은 총 반도체 수출액이 1292억 달러에 달해 세계 반도체 시장 점유율 2위 자리를 유지했다. 이 중 메모리반도체 수출액은 738억 달러다. 한국은 세계 D램 시장 점유율의 73%, NAND 플래시 시장의 51%를 점유하고 있는 업계 거대 기업인 삼성전자와 SK하이닉스를 중심으로 메모리 칩 제조 분야의 선두 주자로 두각을 나타내고 있다. 3. 일본(제조 공장 수: 102개) 스페리컬 인사이트(Spherical Insights)에 따르면 일본의 반도체 시장 규모는 2022년 428억 6000만 달러에 달했으며, 2022년부터 2032년까지 9.64%의 연평균 성장률을 기록할 것으로 예상된다. 1980년대에 일본은 전 세계 반도체 생산량의 50% 이상을 차지하며 세계 제1의 반도체 생산국으로 우뚝 섰다. 현재 일본의 반도체 시장 점유율은 감소했지만 메모리, 센서, 전력 반도체와 같은 분야에서 상당한 시장 입지와 경쟁력을 유지하고 있다. 로이터 통신의 보도에 따르면 일본은 첨단 칩 제조 분야에서 선도적인 위치를 되찾기 위해 소니 그룹과 NEC와 같은 기술 대기업이 주도하는 반도체 벤처에 5억 달러를 투자하는 등 새로운 산업 전략을 적극적으로 추진하고 있다. 4. 미국(제조 공장 수: 76개) 2022년 전 세계 반도체 매출은 5740억 달러에 이르렀고, 미국 반도체 기업의 매출은 총 2750억 달러로 전 세계 시장 점유율의 약 48%에 달한다. 오랫동안 칩 제조는 동남아시아와 중국에 주로 집중되어 왔으며, 원활한 공급망 운영 기간 동안 기업들은 이 지역 외부에 새로운 공장을 설립하는 동기가 거의 없었다. 그러나 팬데믹 기간 동안 칩 생산 및 유통 문제로 인해 상황이 변하면서, 기업들은 미국 내에 새로운 생산 시설을 탐색하고 팹 위치를 재고하게 됐다. 또한, 반도체 칩 보조금의 가용성은 업계에서 잠재적인 새로운 공장 위치를 검토할 때 중요한 고려 사항으로 부각됐다. 실제로 인텔은 오하이오에 세계 최대의 칩 제조 단지를 구축하기 위해 최대 1000억 달러의 상당한 투자를 계획하고 있다. 이러한 노력은 스마트폰부터 자동차까지 다양한 산업에 영향을 미치는 세계적인 반도체 부족 현상에 대응하여 생산 능력을 강화하는 데 목표를 두고 있다. 미국 정부는 2022년 8월에 통과된 반도체 지원법(CHIPS Act)에 따라, 5년간 총 527억 달러를 반도체 산업에 지원할 계획이다. 이 중 390억 달러는 반도체 생산 설비 투자에 대한 보조금으로, 나머지 132억 달러는 연구개발(R&D)에 대한 지원금으로 사용될 예정이다. 보조금은 미국 내 반도체 생산 설비 투자를 하는 기업에 대해 최대 25%의 비용을 지원하는 방식으로 운영된다. 또한, 반도체 연구개발을 수행하는 기업에 대해서는 최대 50%의 비용을 지원한다. 5. 중국(제조 공장 수: 70개) 중국은 여전히 규모가 큰 반도체 시장 중 하나로, 2022년 매출은 전년 대비 6.2% 감소한 총 1804억 달러를 기록했다. 인공 지능과 양자 컴퓨팅 분야에서 글로벌 선두를 차지하기 위해 노력하고 있는 중국은 그 목표를 달성하기 위해 꾸준한 반도체 공급에 많은 자금을 지원하고 있다. 그러나 미국의 반도체 수출 제재로 인해 중국의 반도체 공급에 심각한 압박이 가해지고 있는 실정이다. 이런 어려움에도 불구하고, 중국 최고의 반도체 기업 중 하나인 SMIC(Semiconductor Manufacturing International Corp.)은 2022년 전년 대비 34% 증가한 72억 달러의 기록적인 매출을 달성했다. 미국의 반도체 수출 제한은 중국의 반도체 계획에 대한 중요한 제동요인으로 작용했다. 그 목표는 중국의 AI 개발 계획을 제한하고 칩 제조 과정에 변화를 주는 것이었다. 이러한 제재는 미국 기업뿐만 아니라 네덜란드, 일본과 같은 동맹국에도 영향을 미쳐 중국에 기계, 도구 및 인력을 공급하지 못하도록 제한했다. 6. 독일(제조 공장 수 : 20개) 독일은 세계 반도체 시장 선두 국가 목록에서 6위를 차지했다. 독일은 유럽 반도체 산업에서 핵심적인 역할을 담당하며, 칩 생산 부문에서 전 세계 최고의 위치를 차지하고 있다. 독일에는 전체 가치 사슬에 걸쳐 재료, 부품 및 장비와 관련된 주요 장치 제조업체 및 공급업체가 놀라울 정도로 집중되어 있다. 이러한 매력으로 인텔 등 많은 주요 글로벌 기업이 독일에 진출하고 있다. GTAI(German Trade & Invest)에 따르면, 미국의 대표적인 반도체 기업 중 하나인 인텔은 2022년 3월에 마그데부르크를 새로운 유럽 반도체 생산 시설의 장소로 공식 발표했다. 인텔은 2023년 6월에 독일 정부와 수정된 계약을 체결하여 초기 투자를 170억 유로에서 300억 유로 이상으로 확대했다. 이 프로젝트는 독일뿐만 아니라 유럽 전체에서 사상 최대 규모의 외국 직접 기업 투자 사례로 기록됐다. 한편, 보쉬(Bosch)와 같은 다른 기업은 드레스덴의 생산 시설에 10억 유로를 투자할 예정이다. 이 공장은 2018년에 공개된 개념인 유럽 최초의 완전 디지털화된 반도체 생산 시설이라는 명칭을 사용한다. 7. 싱가포르 (제조 공장 수: 22개) 싱가포르는 세계 반도체 시장 점유율 약 11%를 차지하고 있다. 이 나라에는 300개 이상의 반도체 관련 회사가 위치하며, 세계 최대의 웨이퍼 파운드리 중 세 곳을 포함해 업계 거대 기업인 TSMC와 글로벌 파운드리(Globalfoundries, GF) 등이 존재한다. 2021년에는 글로벌파운드리가 생산 시설을 확장하기 위해 40억 달러를 투자한 바 있다. 더불어, 최근 9월 23일에는 글로벌파운드리스가 싱가포르에서 가장 현대적인 반도체 시설을 공식으로 개장하여 연간 웨이퍼 생산량을 45만 장(300mm)으로 증가시키고, GF 싱가포르의 전체 생산 능력을 연간 약 150만 웨이퍼(300mm)로 확대했다. 그밖에 영국(제조 공장 수 12개)이 8위를 차지했다. 영국은 2030년까지 전 세계 반도체 산업 규모가 1조 달러를 돌파할 것으로 예상하고 있다. 향후 20년 동안 핵심 강점을 활용하여 신흥 반도체 기술 분야에서 선도적인 위치를 확보하는 것을 목표로 하고 있다. 9위에 오른 말레이시아(제조 공장 수: 7)는 세계 시장의 7%를 점유하고 있으며 2022년 미국 반도체 무역의 23%에 크게 기여했다. 특히 말레이시아는 집적 회로 설계, 웨이퍼 제조, 반도체 기계 및 장비 제조를 포괄하는 업계의 프런트엔드 측면에 전략적으로 초점을 맞추고 있다. 네덜란드 10위⋯이스라엘 11위 10위를 기록한 네덜란드((제조 공장 수: 4)는 반도체 산업에서 급격하게 성장해 글로벌 리더로 자리매김하고 있다. 2017년 반도체 산업은 자국내 모든 상장 기업의 경제적 가치에 5%를 기여했다. 2022년까지 이 수치는 24%로 급증해 2760억 유로에 달했다. 네덜란드 반도체 업계의 주요 업체로는 ASML, NXP 세미컨덕터스, ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)가 있다. 대표 기업인 ASML은 반도체 생산에 필수적인 기계 제조 전문 기업으로, 첨단 반도체 생산 역량을 세계적으로 인정받는 독창적이고 앞선 기술이다. 이러한 반도체는 위성, 의료 기기, 특히 현대 군사 기술에 응용된다. 그 뒤를 이어 이스라엘(제조 공장 수: 4)이 11위를 차지했다. 이스라엘의 반도체 부문은 1960년대부터 풍부한 역사를 자랑하며, 반도체 혁신의 세계적인 진원지로 발전했다. 인텔, IBM, 브로드컴(Broadcom)과 같은 유명한 국제 거대 기업들이 미국 내에 연구 개발(R&D) 센터를 설립했다. 2020년 이스라엘 반도체 부문은 350억 달러의 인상적인 수익을 창출하여 경제적 중요성을 입증했으며, 국가 최고의 수출 부문 중 하나로 입지를 굳혔다. 타워 세미컨덕터(Tower Semiconductor), 멜라녹스(Mellanox), 모빌아이(Mobileye)와 같은 현지 기업도 중추적인 역할을 했다. 12위에 오른 오스트리아(제조 공장수 3)는 3개의 반도체 제조 공장을 보유하고 있다. 이러한 팹 시설은 잘츠부르크 근처에 위치한 인피니언 테크놀로지스(Infineon Technologies), EV 그룹과 비엔나에 위치한 IMS 나노패브리케이션(IMS nanofabrication)이라는 두 주요 회사가 소유하고 있다.
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대만, 국가별 반도체 시장 점유율 1위⋯한국 2위·일본 3위
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중국 BYD(비야디), 헝가리에 유럽 첫 전기차 공장 건설
- 중국의 전기차 선두업체 비야디(比亞迪·BYD)가 22일(이하 현지시간) 헝가리에 전기차 공장을 설립한다고 밝혔다. 이날 IT 전문 매체 테크 익스플로어에 따르면 헝가리 외무장관은 세계 최대 전기 자동차 제조업체 중 하나인 중국의 BYD가 헝가리에 유럽 최초의 전기차 생산 공장을 설립할 예정이며, 이는 전기차 제조의 글로벌 허브가 되기 위한 중부 유럽 국가 노력의 최신 단계라고 밝혔다. 페테르 치자르토(Péter Szijjártó) 헝가리 외무장관은 자신의 페이스북 페이지에 올린 성명에서 BYD가 헝가리 남부 도시 세게드 인근에 공장을 건설할 예정이며, 이 지역에 수천 개의 일자리를 제공할 것으로 기대된다고 말했다. 세게드는 헝가리와 세르비아 국경 근처에 위치하고 있으며, 헝가리 정부가 중국의 '일대일로' 글로벌 무역 이니셔티브의 일환으로 중국과 공동으로 개발한 철도 회랑을 지나고 있다. 그는 이 프로젝트가 "헝가리 경제 역사상 가장 큰 투자 중 하나가 될 것"이라고 말하며, 정부가 공장 건설을 위해 BYD에 재정적 인센티브를 제공할 것이며, 자세한 내용은 추후 공개될 것이라고 덧붙였다. 연합뉴스가 전한 AFP 통신에 따르면 비야디 유럽 사무소는 이날 공식 X(구 '트위터') 계정을 통해 "BYD는 헝가리 세게드에 첫 승용차 공장을 지을 예정"이라며 "유럽에서 녹색 모빌리티를 향한 중요한 발걸음을 내딛게 됐다"고 게재했다. 앞서 파이낸셜타임스(FT)는 복수의 소식통을 인용해 비야디가 수십억 유로(1유로=약 1430원)를 들여 헝가리 세게드에서 전기차와 배터리 제조를 추진하고 있다고 보도했다. 헝가리에서 이미 전기버스 공장을 가동 중인 비야디는 2030년까지 유럽 전기차 시장의 10%를 차지하는 것을 목표로 하고 있다. 전기차 생산 분야에서 테슬라의 최대 글로벌 라이벌인 BYD는 이미 헝가리 북서부 도시인 코마롬에 전기 버스 제조 공장을 운영하고 있다. 하지만 세게드 공장은 중국 자동차 제조업체가 유럽에서 처음으로 건설하는 주요 소비자용 전기차 생산 시설이 될 것이다. 오르반 빅토르 헝가리 총리는 전날 기자회견에서 "대규모 투자에 따라 세게드 인근 남부 지역에서 고용 증가를 기대한다"고 말했다. 오르반 총리는 지난달 중국 선전 비야디 본사를 찾아 왕촨푸 회장을 만났다. 치자르토 외무장관은 이 공장 건설이 "헝가리 경제의 입지를 더욱 강화하고, 장기적인 경제 성장의 토대를 더욱 강화하며, 글로벌 전기 자동차 전환에서 헝가리의 입지를 더욱 강화할 것"이라고 말했다. 테크 익스플러어는 '헝가리는 최근 몇 년 동안 각국 정부가 전기차로의 전환을 통해 온실가스 배출을 제한하려는 노력을 기울이고 있는 가운데 리튬 이온 배터리 제조의 글로벌 허브가 되기 위해 노력해 왔다'며 '한국의 삼성, 중국의 CATL 및 기타 기업들이 헝가리 곳곳에 공장을 건설하면서 환경에 미칠 영향을 우려하는 일부 지역 주민과 환경 단체의 반발을 불러일으키고 있다'고 전했다. 약 9000개의 일자리를 창출할 것으로 예상되는 데브레첸의 100GWh 배터리 공장은 지금까지 헝가리에서 가장 큰 규모의 전기차 배터리 공장으로, 독일 자동차 제조업체인 아우디, BMW, 메르세데스-벤츠 등 헝가리에 진출한 외국 자동차 제조업체가 배터리 구동 차량으로 전환하는 데 도움을 주기 위한 정부 전략의 일환이다. 세게드 시장인 라즐로 보츠카는 세게드의 "지리적 위치와 물류 개발"이 이 공장을 유치하는 데 도움이 되었다고 말했다. 그는 300헥타르(약 90만 평)에 달하는 미래 공장 부지에 대한 준비가 이미 시작되었다고 말했다. 치자르토 외무장관은 BYD가 헝가리에 공장을 설립하기로 결정한 것은 회사와 헝가리 정부 간의 224차례에 걸친 협상 끝에 이루어진 것이라고 말했다. 그는 "이번 투자는 헝가리가 기술 혁명의 선두주자라는 사실을 강조하는 것이다"라고 말했다.
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- 산업
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중국 BYD(비야디), 헝가리에 유럽 첫 전기차 공장 건설
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[퓨처 Eyes(15)] 20m 미만 소형 입자 가속기, 의료·반도체 혁신 예고
- 미국 텍사스대학교(UT) 오스틴 캠퍼스 연구원들이 전자 에너지가 높고 공간도 적게 차지하는 소형 입자 가속기를 개발했다. '입자 가속기'는 우주를 구성하는 기본 입자들의 속성과 상호작용을 연구하는 데 필수적인 장치다. 현대 물리학의 중심에 서 있는 이 기술은 반도체 응용 분야, 의료 영상 및 치료, 재료, 에너지 및 의학 연구에 큰 잠재력을 가지고 있다는 평가다. 특히 기존 가속기는 수 킬로미터에 달하는 넓은 공간을 차지해 가격이 비싸고 소수의 국립연구소와 대학에서만 사용할 수 있었다. 미국 과학 기술 매체 사이테크데일리에 따르면, UT 연구팀이 개발한 소형 입자 가속기는 길이 20m 미만으로, 기존 가속기보다 훨씬 콤팩트하다. 또한, 100억 전자볼트(10 GeV)의 에너지를 가진 전자빔을 생성할 수 있어, 기존 가속기와 동일한 수준의 성능을 갖는다. 현재 미국 내에서 이와 같은 높은 전자 에너지 수준에 도달할 수 있는 가속기는 단 두 대에 불과하며, 둘 다 길이가 약 3km에 달한다. 이 연구의 공동 저자인 비요른 마누엘 헤겔리히(Bjorn "Manuel" Hegelich) UT 물리학 부교수는 "우리는 이제 이러한 에너지 수준에 매우 가까운 거리, 약 10cm 내에서 전자 빔에 도달할 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 입자 가속기 기술의 발전에 중요한 진전을 의미하며, 향후 다양한 과학적, 의료적 응용에 사용될 수 있다. 헤겔리히 교수는 저널 '극한에서의 물질과 방사선(Matter and Radiation at Extremes)'에서 "우리의 가속기는 우주 장치의 방사선 내성 테스트, 새로운 반도체 칩의 3D 내부 구조 이미지화, 심지어 혁신적인 암 치료법과 고급 의료 영상 기술 개발에 활용될 수 있다"고 말했다. 또한, 이 가속기는 X선 자유 전자 레이저 구동에도 사용될 수 있다. 이 레이저는 원자나 분자 수준에서 일어나는 프로세스를 슬로우 모션으로 촬영하는 데 이용 가능하다. 가속기 기술의 혁신 '소형 입자 가속기' 입자 가속기는 원자와 같은 작은 입자들을 매우 높은 속도로 가속시켜, 이들을 서로 충돌시키거나 특정 표적에 충돌시킴으로써 그 속성을 탐구한다. 이러한 과정을 통해 과학자들은 입자들과 이를 구성하는 힘에 대해 깊이 있게 연구할 수 있다. 입자 가속기는 주로 하전 입자의 속도를 증가시키는 데 사용된다. 양성자, 원자핵, 전자와 같은 양전하나 음전하를 지닌 입자들이 이에 해당한다. 이 입자들은 때때로 빛의 속도에 근접한 속도로 가속된다. 입자가 표적 물질이나 다른 입자와 충돌할 때, 다양한 현상이 발생한다. 충돌로 인해 에너지가 방출되고, 핵 반응이 일어나며, 입자가 산란되고 새로운 입자가 생성된다. 예를 들어, 중성자와 같은 다른 입자들이 이러한 충돌에서 생겨날 수 있다. 이 과정을 통해 과학자들은 원자, 원자핵, 핵자를 결합하는 힘과 '하이그스 보손(Higgs boson)'과 같은 특별한 입자들의 성질을 연구할 수 있다. 하이그스 보손, 우주 기본 입자의 질량 부여하는 '신의 입자' '하이그스 보손'은 기본 입자 물리학의 중요한 개념 중 하나로, 입자들이 질량을 갖게 되는 메커니즘을 설명하는 데 핵심적인 역할을 한다. 이 입자는 1964년 물리학자 피터 하이그스와 다른 몇몇 이론 물리학자들에 의해 처음으로 제안됐다. 2012년 유럽입자물리연구소(CERN)의 대형 강입자 충돌기(LHC)에서 처음 발견됐다. 하이그스 보손은 매우 무거운 입자로, 질량은 약 125GeV이다. 이는 약 125억 전자볼트와 같다. 하이그스 보손은 또한 매우 불안정한 입자로, 평균 수명은 약 1.56x10¯²²초로 추정된다. 이는 하이그스 보손이 생성된 직후 거의 즉시 다른 입자들로 붕괴한다는 것을 의미한다. 하이그스 보손의 발견은 물리학 연구에 새로운 동력을 불어넣었다. 이로 인해 피터 하이그스와 프랑수아 앵글레르는 2013년 노벨 물리학상을 수상했다. 이 발견은 우주의 근본적인 성질에 대한 이해를 크게 향상시켰으며, 여전히 많은 연구가 진행 중이다. 입자 가속기 활용 분야 입자 가속기는 우주의 기원과 구조, 물질의 기본 구성 요소, 자연법칙 등을 연구하는 데 사용된다. 입자 가속기를 이용하여 새로운 입자를 발견하거나, 기존 입자의 성질을 연구할 수 있다. 또한 입자 가속기는 생물학, 의학, 재료과학, 나노기술 등 다양한 분야의 응용과학 연구에 활용된다. 입자 가속기를 이용하여 새로운 약물이나 치료법을 개발하거나, 새로운 재료나 소재를 개발할 수 있다. 예를 들어, 암 치료를 위한 정밀 방사선 요법이나 새로운 재료의 연구에 활용될 수 있다. 종양을 제거하거나 염증을 치료하는 방사선 치료를 수행할 수 있다. 입자 가속기를 사용하여 의료용 동위원소를 생산할 수도 있다. 의료용 동위원소는 암 진단, 치료, 방사선 치료 등 다양한 의학 분야에서 사용된다. 입자 가속기는 반도체 제조, 금속 재료 연구, 환경 오염 측정 등 산업 분야에도 다양한 용도로 활용되고 있다. 입자 가속기를 이용하여 반도체의 미세 회로를 제조할 수 있다. 또 식품이나 의약품을 살균하거나, 디스플레이 등을 제조할 수 있다. 아울러 새로운 물리학 이론을 탐구할 수 있다. 표준 모델 이외의 이론, 예를 들어 초대칭성, 여분의 차원, 양자 중력 이론 등을 실험적으로 탐구하는 것이 다음 세대 가속기의 중요한 목표 중 하나가 될 것이다. 또한 대규모 입자 가속기 프로젝트는 국제적 협력을 필요로 한다. 이러한 협력은 물리학뿐만 아니라 정치적, 경제적, 교육적 측면에서도 광범위한 영향을 미칠 것으로 보인다. 웨이크필드 레이저 가속기 웨이크필드 레이저 가속기는 1979년에 처음으로 개념이 제시된 이후 괄목할 만한 발전을 거듭해왔다. 이 기술은 강력한 레이저를 헬륨 가스에 충돌시켜 플라즈마 상태로 가열하고, 이 과정에서 고에너지 전자 빔이 가스의 전자를 밀어내며 파동을 생성한다. 지난 수십 년간 여러 연구 그룹이 이 기술을 발전시켜 더욱 강력한 버전을 개발했다. 헤겔리히 교수와 그의 연구팀은 나노기술을 이용해 주요 발전을 이루었다. 부가적인 레이저가 가스 셀 내의 금속판과 충돌하면, 금속 나노입자들이 흘러나와 파동에서 전자로 에너지 전달을 증가시키는 역할을 한다. 이 과정은 보트가 호수를 가로질러 나아가며 남기는 항적과 유사하며, 전자는 서퍼가 파도를 타는 것처럼 이 플라즈마 파동을 타고 이동한다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 웨이크필드 레이저 가속기 기술의 효율성과 성능을 높이는 데 크게 기여하고 있다. 앞으로도 이 분야의 연구와 개발에 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 헤겔리히 교수는 웨이크필드 가속기의 원리를 비유를 통해 설명했다. 그는 "웨이크 서핑을 하려면 큰 파도에 들어가기 어렵기 때문에 서퍼들은 제트 스키에 끌려들어간다"고 비유했다. 이어서 "우리 가속기에서는 제트 스키와 유사한 역할을 하는 것이 적절한 시간과 위치에서 전자를 방출하는 나노입자이다. 이를 통해 파도 위에 더 많은 전자를 끌어들여 가속하는 것이 우리의 '비밀 소스'"라고 부연했다. 이 실험을 위해 연구팀은 세계에서 가장 강력한 펄스 레이저 중 하나인 '텍사스 페타와트 레이저(Texas Petawatt Laser)'를 사용했다. 이 레이저는 UT에 설치되어 있으며, 매시간 한 번씩 초강력 빛 펄스를 발사한다. 단일 페타와트 레이저 펄스의 전력은 미국 전력의 약 1000배에 달하지만, 지속 시간은 150펨토초에 불과하다. 이는 번개 방전의 10억분의 1도 안 되는 짧은 시간이다. 웨이크필드 레이저 가속기는 강력한 레이저를 헬륨 가스에 충돌시켜 플라즈마 상태로 가열하고, 이 과정에서 고에너지 전자 빔이 가스의 전자를 밀어내며 파동을 생성한다. 전자는 이 플라즈마 파동을 타고 이동하면서 에너지를 얻게 된다. 헤겔리히 교수와 그의 연구팀은 나노기술을 이용해 주요 발전을 이루었다. 부가적인 레이저가 가스 셀 내의 금속판과 충돌하면, 금속 나노입자들이 흘러나와 파동에서 전자로 에너지 전달을 증가시키는 역할을 한다. 소형 입자 가속기 연구의 의미와 전망 UT 연구팀의 이번 연구는 소형 입자 가속기 기술의 발전에 중요한 진전을 이루었다는 점에서 의미가 있다. 소형 입자 가속기는 기존 가속기의 단점인 비용과 공간 제약을 극복할 수 있어 다양한 분야에서 활용될 가능성이 높다. 연구팀은 향후 현재 개발중인 소형 입자 가속기를 테이블 위에 올려 놓고 초당 수천 번 반복적으로 발사할 수 있는 레이저로 시스템을 구동하여 기존 가속기보다 훨씬 더 콤팩트하고 훨씬 더 넓은 환경에서 사용할 수 있는 가속기를 만드는 것을 목표로 하고 있다. 한편 현재 세계 각국은 입자 가속기의 성능을 향상시키기 위한 연구에 박차를 가하고 있다. 유럽입자물리연구소(CERN)는 현재 운영 중인 대형 강입자 충돌기(LHC)의 성능을 개선하기 위한 작업을 진행하고 있다. 또한, 미국, 중국, 일본 등에서도 새로운 입자 가속기의 건설을 추진하고 있다. 이러한 노력을 통해 입자 가속기는 우주와 물질의 기본 법칙을 이해하고 새로운 기술을 개발하는 데 더욱 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
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[퓨처 Eyes(15)] 20m 미만 소형 입자 가속기, 의료·반도체 혁신 예고
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플라스틱 폐기물, 새우 등 해양 소형생물 번식에 악영향
- 플라스틱 폐기물이 해양으로 유입되면서 해양 생물의 번식에 악영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 가벼운 쓰레기의 경우 조류를 따라 전 세계 해안에 도착하면서 또 다른 해양 환경오염까지 유발하는 등 악순환이 이어지고 있는 상황이다. 해외 매체 인콰이어러(inquirer)는 최근 영국 포츠머스 대학의 연구팀이 플라스틱 폐기물이 새우 등 작은 해양생물의 번식을 방해한다는 사실을 발견했다고 보도했다. 생태 독성학자인 알렉스 포드(Alex Ford)와 그의 동료들은 특정 종에 대해 몇 가지 화학 첨가물을 테스트했는데, 플라스틱 폐기물에 포함된 화학 첨가물이 갑각류의 행동을 변화시켜 교미 성공률을 감소시키고 있다는 것을 발견했다. 인콰이어러는 인정하지 않을 수도 있지만 인류의 부주의가 환경 오염과 자연의 경로 왜곡을 야기하고 있다고 지적했다. 이 매체는 적극적인 조치가 취해지지 않으면, 우리 생태계의 상당 부분이 심각한 위험에 처할 수 있다고 경고했다. 플라스틱 폐기물, 갑각류 정자수 감소시켜 플라스틱 폐기물이 해양 생태계에 미치는 영향에 대한 연구에서, 작은 갑각류의 정자 수 감소가 관찰됐다. 대부분은 상어와 같은 대형 동물이 해양 생태계에 가장 큰 영향을 미친다고 생각하는데, 새우 등 소형 갑각류는 해양 먹이사슬에서 중요한 역할을 하며, 그들의 손상은 전체 먹이사슬에 영향을 미칠 수 있다. 알렉스 포드는 “이 생물들은 유럽 해안에서 흔히 발견되며, 물고기와 새 등의 먹이의 상당 부분을 차지한다”며 “예를 들어, 고래는 보통 크릴을 주식으로 하는데 만약 이들이 손상되면 전체 먹이사슬에 영향을 미칠 것”이라고 강조했다. 바로 이 점이 환경 독성학자인 비데미 그린-오조(Bidemi Green-Ojo)와 그의 동료들이 '에치노가마루스마리누스(Echinogammarus marinus)라고 불리는 작은 갑각류 종을 플라스틱에서 발견되는 4가지 화학 첨가물에 노출시킨 이유다. 그린 오조는 “이 네 가지 첨가제가 인체 건강에 미치는 위험에 대해 잘 알고 있기 때문에 이를 선택했다”며 "우리가 조사한 두 가지 화학물질(DBP와 DEHP)은 규제를 받고 있으며 유럽에서는 제품에 사용이 허용되지 않는다“고 말했다. 이어 "다른 두 화학물질은 현재 제한이 없으며 많은 가정용품에서 발견된다"며 "우리는 이러한 화학물질이 수중 짝짓기 행동에 미치는 영향을 테스트하고 싶었다"고 연구 배경을 설명했다. 테스트된 화학물질 중 3개는 영국의 지표수와 지하수에서 검출된 상위 30개 화학물질에 포함되어 있다. 이 물질들은 바다 생물의 행동에 영향을 미치며, 특히 짝짓기 성공률 감소에 기여할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 샘플 화학 물질 중 두 가지인 디부틸 프탈레이트(DBP)와 트리페닐 인산염(TPHP)은 갑각류의 정자 수를 감소시켰다. 알렉스 포드는 연구팀이 실험한 동물들이 환경에서 일반적으로 발견되는 것보다 높은 농도의 화학물질에 노출되었다고 말했다. 그는 이러한 화학물질들이 정자 수에 영향을 미칠 수 있음을 지적했다. 오랜 기간 동안 또는 생활사의 중요한 단계에서 노출된 새우에 대한 추가 실험을 통해 이러한 영향이 더 명확해질 수 있음을 나타냈다. 독도 괭이갈매기 미세플라스틱 오염 한편, 한국의 독도 괭이갈매기 깃털도 미세플라스틱에 오염된 것으로 밝혀져 충격을 안겨줬다. 국제학술지 해양오염학회지 11월호에 실린 '한국 괭이갈매기 깃털에서 미세플라스틱 검출 첫 보고' 논문에 따르면 5㎜ 미만의 미세플라스틱 170ｇ, 73개가 검출됐다. 경희대 한국조류연구소 연구진은 작년 6월 독도와 울릉도에서 괭이갈매기 17마리를 포획한 후 가슴깃을 떼어내 과산화수소수로 처리한 뒤 적외선분광기로 검사했다. 포획한 괭이갈매기의 몸무게는 평균 490ｇ으로, 몸무게의 2%를 미세플라스틱이 차지하고 있었다. 종류별로는 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)이 각각 26개와 21개로 가장 많이 나왔다. 폴리스타이렌(PS)도 10개, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등도 16개 발견됐다. 체내에 축적된 미세플라스틱이 소화기관에 악영향을 주며, 깃털에 붙은 미세플라스틱은 유기오염물질이나 독성화학물질과 흡착해 건강을 해칠 수 있다. 미세플라스틱이 깃털을 둘러싼 기름막을 흡수하면 방수성과 보온성을 저해해 생존력을 떨어트릴 수 있다.
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- 생활경제
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플라스틱 폐기물, 새우 등 해양 소형생물 번식에 악영향
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GH파워, 그린 수소 생산 원자로 개발
- 캐나다 기업이 재활용 알루미늄 캔을 활용해 그린 수소를 생산하는 원자로를 선보였다. 수소는 지구 전체 에너지 구성의 90%를 차지하는 중요한 자원이지만, 현재 대부분 화석 연료에서 추출되어 환경에 큰 부담을 주고 있다. 전 세계적으로 재생 가능 에너지를 활용하여 생산한 그린 수소에 대한 관심이 증가하고 있다. 그린 수소는 탄소 배출이 없는 친환경 에너지원으로서 미래의 에너지원으로 각광받고 있다. 그러나 기존의 그린 수소 생산 방식은 높은 비용과 낮은 효율성이라는 문제를 안고 있었다. 이에 대한 해결책으로, 캐나다에서 새로운 원자로 설계가 개발되어 이 분야에서 큰 주목을 받고 있다. 최근 에너지 전문 매체 오일프라이스(OILPRICE)의 보도에 따르면, 캐나다 기업 지에이치 파워(GH Power)가 개발한 원자로는 재활용 알루미늄과 물만을 사용하여 수소, 알루미나, 열을 생산하는 방식해 주목받고 있다. GH파워의 원자로는 기존의 그린 수소 생산 방식보다 비용이 60% 저렴하고 효율성이 85% 높다는 장점이 있다. 이 혁신적인 원자로 설계는 모듈식으로 제작되어, 소규모 설비에서부터 대규모 발전소까지 확장 가능하다. 이는 그린 수소 시장의 확장에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. GH 파워는 현재 온타리오주 해밀턴에 2MW 규모의 실증 상업용 원자로를 건설 중이며, 이는 내년 2분기부터 수익을 창출할 것으로 예상된다. 또한, 회사는 북미와 유럽에서 대규모 수소 발전소 건설하기 위해 우량 전략 파트너와 협력 관계를 구축하고 있다. GH 파워는 캐나다와 독일 정부가 후원하는 독일의 RWTH 아헨 대학교(RWTH Aachen University)와의 협력을 통해 이 기술을 개발했고, 녹색 기술 보조금을 받는 등 세계적으로 기술력을 인정받았다. GH 파워의 기술은 재활용 알루미늄을 원자로에서 열을 발생시키는 연료로 사용하며, 물은 알루미늄과 반응하여 수소와 산화알루미늄을 생성한다. 이렇게 생성된 수소는 연료로 사용되거나 다른 화합물의 제조에 활용될 수 있다. 또한, 산화알루미늄은 재활용되어 다시 원자로에서 연료로 사용될 수 있어, 자원 순환을 통한 지속 가능한 생산 체계를 구축하는 데 중요한 역할을 한다. 저비용 수소 GH 파워의 원자로 기술은 기존 화석 연료와의 가격 경쟁력을 갖춘 점에서 혁신적이다. 현재 전기 분해를 통해 생산되는 녹색 수소는 천연 가스에서 추출된 수소보다 약 3배 비싼 반면, GH 파워의 기술은 기존 전기 분해 방법으로 생산하는 것보다 이미 60% 저렴한 비용으로 수소를 생산할 수 있다. 이 원자로는 두 가지 중요한 녹색 출력물을 생산한다. 첫 번째는 발열이며, 이 열은 수소 생산뿐만 아니라 지역난방이나 산업용 열원으로도 활용될 수 있다. 두 번째는 녹색 알루미나로, 기존의 알루미나 생산 공정이 염산을 사용하여 알루미늄을 추출하는 방식에서 발생하는 염산 누출과 대기 오염 문제를 해결한다. GH 파워의 기술은 물과 재활용 알루미늄을 주요 원료로 하여, kg당 약 1.50달러(약 1960원)의 저렴한 비용으로 수소를 생산한다. 이는 기존의 염산 침출 및 가수분해 공정에 비해 약 85% 저렴한 비용으로, 수소 생산의 경제성을 크게 높인다. 27MW 규모의 발전소는 연간 약 120만 톤의 탄소 상쇄를 생산할 수 있는데, 이는 탄소 상쇄 비용이 톤당 40달러(약 5만2300원)에서 80달러(약 10만4600원) 사이인 것을 고려할 때, 상당한 탄소 상쇄 수익 잠재력을 의미한다. 수소 산업은 아직 초기 단계에 있지만, 급속한 성장세를 보이고 있다. 글로벌 시장조사기관 리서치앤마켓(Research and Markets)의 보고에 따르면, 수소 산업의 시장 규모는 2022년 1230억달러(약 160조 7610억원)에서 2030년에는 5580억달러(729조 3060억원)로 성장할 것으로 예측되며, 이는 연평균 11.4%의 성장률을 의미한다. 수소 산업의 주목받는 기업들 수소 산업은 다양한 분야의 기업들이 진출하고 있다. 그 중에서도 주목할 만한 기업으로는 다음과 같은 기업들이 있다. 에어 프로덕츠 앤 케미칼스(Air Products and Chemicals, Inc.)는 산업용 가스 부문에서 확고한 입지를 구축한 기업으로, 현재 수소 시장에서 상당한 발전을 이루고 있다. 발라드 파워 시스템즈(Ballard Power Systems Inc.)는 연료 전지 산업의 선구자로, 첨단 양성자 교환막(PEM) 기술로 잘 알려져 있다. 쉘(Shell)은 전통적인 석유 메이저에서 다각화된 에너지 회사로 전환한 기업으로, 수소 이니셔티브에 대한 그들의 진출은 지속 가능성과 혁신을 향한 광범위한 변화를 반영하는 중요한 부분이다. BP는 과거 회사명을 '브리티시 페트롤리움(British Petroleum)'에서 '비욘드 페트롤리움(Beyond Petroleum)'으로 리브랜딩을 통해 변화를 상징한다. 이러한 기업들은 모두 그린 수소 생산 분야에서 혁신적인 기술과 비즈니스 모델을 개발하고 있으며, 향후 이 시장의 성장을 주도할 것으로 기대된다. 한국의 수소 기업들 한국원자력연구원(KAERI)은 한국 최초의 원자로를 개발한 연구기관으로, 다양한 원자력 기술을 연구하고 개발하고 있다. 한국원자력연구원은 재활용 알루미늄과 물을 사용하여 수소를 생산하는 원자로 개발을 추진하고 있다. 이 원자로는 지에이치 파워의 원자로와 마찬가지로 두 가지 녹색 출력물인 발열과 녹색 알루미나를 생산한다. 한국원자력연구원의 원자로는 현재 개발 초기 단계에 있으며, 2025년경 실증 상업용 원자로를 건설할 계획이다. 이외에도 한국에는 수소 생산을 위한 다양한 기술을 개발하고 있는 기업들이 있다. 대표적으로 현대자동차, SK그룹, 포스코 등이 있다. 현대자동차는 수소연료전지 자동차를 생산하는 기업으로, 수소 생산 기술 개발에도 적극적으로 투자하고 있다. SK그룹은 수소 생산, 저장, 운송, 활용 등 수소 산업의 전 분야에 진출하고 있으며 포스코는 풍력, 태양광 등 재생 에너지를 활용한 수소 생산 기술을 개발하고 있다. 수소 산업, 투자의 기회 될까 수소 산업은 빠른 성장이 기대되는 산업인 만큼, 투자의 기회가 될 수 있다는 분석도 나온다. 실제로, 수소 산업 관련 기업의 주가는 최근 들어 상승세를 보이고 있다. 그러나, 수소 산업은 아직 초기 단계인 만큼, 투자 시에는 신중한 접근이 필요하다는 지적도 있다. 수소 생산, 저장, 운송, 활용 등 다양한 분야에서 기술 개발이 진행 중이며, 시장이 성숙하기까지는 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 또한, 수소 산업은 정부의 정책에 영향을 받는 산업이기도 하다. 정부의 정책 변화에 따라 시장의 성장 속도나 방향이 달라질 수 있기 때문에, 투자 시에는 정부 정책을 면밀히 살펴볼 필요가 있다. 수소 산업은 미래 에너지원으로서 주목받고 있으며, 그 성장 잠재력이 높은 산업이다. 그러나 수소 산업은 아직 초기 단계에 있기 때문에, 이 분야에 대한 투자는 신중한 접근이 필요하다.
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GH파워, 그린 수소 생산 원자로 개발
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체코 스타트업, 반려동물용 배양육 유럽 최초 승인
- 체코의 스타트업 베네 미트 테크놀로지스(Bene Meat Technologies)가 반려동물용 배양육에 대한 유럽연합(EU)의 승인을 획득했다. 이는 유럽에서 반려동물 사료용 배양육에 대한 최초의 승인 사례이다. 일본 매체 와이어드(WIRED)는 최근 베네 미트는 살아 있는 동물로부터 세포를 채취하여 깨끗한 환경에서 배양함으로써 고기를 생산하는 기술을 개발했다고 전했다. 이 과정에서 세포는 공기와 영양분을 공급받으며 성장한다. 반려동물 사료부터 인간용 배양육 생산 베네 미트는 현재 개와 고양이용 반려동물 사료 생산에 주력하며 상업 생산을 위한 준비를 진행 중이다. 미국의 바이오크래프트 펫 뉴트리션(BioCraft Pet Nutrition)도 이와 유사한 단계에 있으며, 미국 식품의약국(FDA)과 협의를 진행 중이다. 로만 크리츠 베네 미트의 CEO는 "현재 5개의 해외 사료 제조업체와의 협상을 진행하고 있으며, 이들과의 합의에 도달하는 것이 다음 목표다"라고 밝혔다. 베네 미트는 기본 배양육을 제조업체에 공급할 계획이며, 이들은 이를 더 개선하고 다른 재료와 혼합하여 최종 제품을 상용화할 계획이다. 크리츠 CEO는 "현재 시중의 많은 반려동물 사료는 도축 과정에서 나오는 부산물로 만들어지며, 실제 고기 함량이 매우 낮다. 우리의 제품은 고급 애완동물 사료 브랜드의 가격과 비슷할 것으로 예상한다"라고 덧붙였다. 이어서 베네 미트는 인간용 배양육 생산을 목표로 하고 있으며, 이를 위해서는 제품의 질감과 모양을 최종 다진 고기와 유사하게 조정하는 것이 중요하다. 크리츠 CEO는 "언젠가는 3D 프린터를 사용하여 배양육을 실제 스테이크처럼 보이게 할 수 있겠지만, 비용과 사업 확장 방법을 고려할 때 아직 갈 길이 멀다"라고 말했다. 배양육의 윤리·환경적 장점 베네 미트의 배양육 생산은 동물 사육과 도축이 필요하지 않다는 윤리적 이점이 있다. 또한, 생산에 필요한 에너지 소모가 적어 환경적 장점도 있다. 크리츠 CEO는 "배양육 생산이 소 사육보다 환경에 더 큰 영향을 미친다고 생각하지 않는다. 세포는 증식을 통해 스스로 열을 생산한다. 공기와 영양만 있으면 된다. 오늘날 거의 사용되지 않는 유기 원료는 배양액의 영양 공급원으로 사용할 수 있다. 그렇지 않으면 버려질 물건들이 재사용된다"라고 말했다. 체코, 배양육 개발 경쟁 가열 베네 미트가 반려동물 사료용 배양육을 생산하기 시작한 데 이어, 또 다른 체코 기업인 뮤어이(Mewery)도 돼지고기 버거 등 세 가지 배양육 프로토타입을 개발했다고 밝혔다. 뮤어이는 미세조류(Microalgiers)를 이용한 배양법을 사용하고 있다. 이 회사는 2026년에 첫 식용 배양육의 시범 판매를 시작할 계획이며, 이는 고급 육류 및 고급 야채 제품과 동일한 가격대로 제공될 것으로 예상된다. 뮤어이의 설립자인 로우먼 라오스(Roman Rouse)는 "우리는 일정량의 배양육을 생산할 수 있다는 것을 입증했으며, 앞으로 제품을 다양화하는 방법뿐만 아니라 더 많은 양을 생산하기 위한 핵심 조건도 알고 있다"라고 말했다. 이 회사는 제품 개발을 돕기 위해 미슐랭 스타 세프 등을 접촉한 것 외에도 다양한 식품 전문가를 초대하는 것을 고려하고 있다. 라오스는 배양육 산업의 성공 열쇠는 배지의 저렴한 비용이라고 말했다. 그는 "미세조수류는 일반적으로 사용 가능한 배양 방법보다 저렴한 비용으로 제품을 제공하는 데 사용할 수 있다"라고 말했다. 미국, 식용 배양육 판매 허가 첫발 미국 농무부(USDA)는 식당과 상점에 배양육을 제공하는 두 개의 스타트업을 승인했다. 캘리포니아에 본사를 둔 업사이드 푸드(Upside Foods)와 굿 미트(Good Meat)는 살아있는 닭 세포에서 배양한 닭고기를 판매할 예정이다. 이 배양육은 양조장의 발효 탱크와 유사한 대형 스테인리스 탱크에서 성장되며, 세포는 살아 있는 닭, 깃털, 수정란, 심지어 특수 유전자 은행에서도 채취할 수 있어 동물 도살이 필요 없다. 업사이드 푸드는 '롤러 병'이라 불리는 방법으로 얇은 조직을 배양하는 기술을 사용한다. 이 방법은 비용이 많이 들고, 소량의 고기를 생산하는 데 몇 시간의 노동이 필요하다. 반면, 굿 미트는 '유체 흐름 배양' 기술을 사용하여, 롤러 병 방법보다 효율적이고 대량 생산에 더 적합한 방법을 개발했다. 두 회사는 아직 구체적인 출시 일정을 발표하지 않았지만, 2023년 말까지 제품을 출시할 계획이다. 한국 배양육 시장 우리나라는 CJ제일제당, 신세계푸드, 풀무원 등이 배양육 개발에 뛰어들었다. CJ제일제당은 2024년까지 배양육 상용화를 목표로 하고 있다. CJ제일제당은 2023년 5월에 미국의 배양육 스타트업인 '비욘드 미트'와 합작법인을 설립했으며, 이를 통해 배양육 기술을 확보하고 있다. 신세계푸드는 2025년까지 배양육 햄버거를 출시할 계획으로 2022년 12월에 미국의 배양육 스타트업인 'JUST'와 파트너십을 체결했으며, 이를 통해 배양육 기술을 도입하고 있다. 풀무원은 배양육을 활용한 라면, 냉동식품 등을 개발하고 있다. 풀무원은 2022년 10월 미국의 배양육 스타트업인 '멤피스 미트(Memphis Meats)'와 업무협약을 체결했으며, 이를 통해 배양육 기술을 연구하고 있다. 배양육은 동물 사육과 도축을 필요로 하지 않기 때문에 윤리적, 환경적 이점이 있다. 또 육류 생산에 필요한 물과 에너지를 줄일 수 있다. 전 세계적으로 배양육 개발이 활발히 진행되고 있어 향후 몇 년 안에 배양육이 대중에게 보급될 것으로 예상된다.
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체코 스타트업, 반려동물용 배양육 유럽 최초 승인
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식중독 예방 위해 설계된 전자 코 'E-노즈' 개발
- 일반적으로 마약 탐지, 주인 인식, 매몰된 사람 구조와 같은 활동에서 뛰어난 후각을 발휘하는 동물로 개를 떠올리곤 한다. 이 때문에 냄새를 잘 맡는 사람을 종종 '개코'라고 부른다. 하지만 이제는 '개코'가 아닌 'AI 코(AI Nose)'라는 용어를 사용해야 할 시대가 올 것으로 보인다. 인공지능(AI)의 발전으로 인해, 사람의 코를 대체할 수 있는 이 'AI 코'는 다양한 냄새를 구분하도록 훈련되고 있기 때문이다. 미국 BBC에 따르면, 사람의 코에는 약 400개의 후각 수용체가 있어 약 1조 종류의 냄새를 감지할 수 있다고 한다. 그러나 이러한 수준의 감각을 과학적 장비로 복제하는 것은 어려운 과제다. 그럼에도 불구하고, 최근 AI의 발전 덕분에 최신 전자 코(특정 냄새를 감지하고 보고할 수 있는 첨단 센서)의 처리 속도와 정확도가 급속도로 향상되고 있다. 그들의 지지자들은 식품 안전을 변화시킬 수 있다고 말한다. 센시파이(Sensifi)라고 불리는 'E-노즈(e-nose)'의 공동 개발자이자 이스라엘 네게브 벤 구리온 대학교의 화학 교수인 라즈 젤리넥(Raz Jelinek) 교수는 "잠재적으로 치명적인 식인성 박테리아의 일반적인 유형인 살모넬라와 대장균은 고유한 전자적 특성을 가지고 있다"고 설명했다. E 노즈에는 탄소 나노입자로 코팅된 전극이 포함되어 있어, 박테리아가 내뿜는 냄새나 휘발성 유기화합물(VOC)을 감지한다. 서로 다른 종류의 박테리아는 서로 다른 VOC 지문을 생성하며 이는 다시 Sensifi 기계에서 서로 다른 전기 신호를 생성한다. 그런 다음 AI 소프트웨어 시스템에 의해 기록되어 계속 증가하는 데이터베이스와 비교하여 이를 확인하고 사용자에게 알린다. 올해 초 출시된 Sensifi는 식품 산업의 감염과의 전쟁을 변화시킬 수 있기를 희망하고 있다. 모디 펠레드(Modi Peled) CEO는 "대부분의 경우 식품 생산업체가 현재 테스트를 위해 샘플을 실험실로 보낸 다음 결과가 나올 때까지 며칠을 기다려야 한다"며 "하지만 E-노즈는 식품 회사가 직접 현장에서 사용할 수 있으며 1시간 이내에 결과를 제공한다"고 말했다. 펠레드는 "식품 산업의 테스트 방법은 40~50년 동안 동일하게 유지됐다"라며 "지금까지 AI는 실제로 이 시장의 테스트 부문에 진출하지 못했다"고 지적했다. 식중독은 전 세계적으로 여전히 심각한 문제로 남아 있다. 미국에서는 매년 4800만 명, 즉 6명 중 1명이 식중독으로 인해 병에 걸리며, 이 중 12만8000명이 입원했고, 3000명이 사망했다. 영국에서는 매년 240만 건의 식중독 사례가 발생하고, 약 180명이 사망하는 것으로 추산되고 있다. 펠레드는 "사람들은 고기, 가금류, 생선이 주범이라고 말하지만, 지난 5~10년 동안 미국 식품 산업의 가장 큰 암살자는 바로 로메인 상추다”라며 “식품 시장이 산업화될수록 병원균에 더 취약해질 것"이라고 주장했다. 독일 회사인 NTT 데이터 비즈니스 솔루션(NTT Data Business Solutions)는 현재 개발 중인 E 노즈를 구동하는 AI를 훈련하는데 커피를 통해 도움이 되는 새로운 방법을 가지고 있다. 한 테스트에서 기술자들은 AI 센서 옆에 인스턴트 커피 가루를 놓는 데 3일을 보냈다. 그런 다음 AI는 좋은 커피, 나쁜 커피(식초를 곁들인 커피), 커피가 전혀 없는 세 가지 옵션 중 하나를 식별해야 했다. 회사의 혁신 관리자인 안드리안 코츠르(Adrian Kostrz)는 "냄새는 단순한 가스가 아니라 독특한 가스 조합이다"라며 "그리고 냄새가 나는 방식에 변화나 아주 작은 차이가 있는 경우가 많다"고 말했다. NTT의 센서는 3D 프린팅된 인간 코의 플라스틱 모델에 장착된다. 신선하고 상태가 좋을 때 어떤 냄새가 나는지 알 수 있도록 커피와 기타 식품으로 AI를 훈련하고 있으며, 이를 "냄새의 기준값"이라고 회사는 말한다. 아이디어는 NTT의 E-노즈가 전염병의 냄새를 맡는 것뿐만 아니라 식품의 신선도 여부에도 사용될 수 있다는 것이다. 이는 슈퍼마켓이나 카페에서 유통기한이 없는 물건이 있을 때 무엇을 먼저 팔아야 할지 알 수 있도록 도와줄 것으로 기대된다. 코츠르는 "악취의 기준값을 아는 것은 식품 산업이 그에 따라 생산, 저장, 수확 및 공정을 조정하는 데 도움이 될 것이다"라고 말했다. 그러나 일부 AI 전문가들은 최신 E-노즈가 잘 작동하지만, 식품업체들이 비용 문제로 인해 발을 빼게 될 가능성이 높아 큰 수요를 발생할 가능성은 낮다고 말한다. 미국에 본사를 둔 이 회사의 설립자이자 수석 디자이너인 빈센트 피터스(Vincent Peters)는 "피킹부터 보관, 배송까지 전 세계 소형 감지기 네트워크를 구축하는 것에 대해 이야기하고 있다면 이것이 비즈니스 모델에 어떤 영향을 미칠지 고려해야 한다"고 말했다. 한편, 샌프란시스코에 본사를 둔 도미노 데이터 랩(Domino Data Lab)의 동료 AI 전문가인 크젤 칼쏜(Kjell Carlsson)은 "E-이 노스가 작업 중인 각 시설에 대해 복잡한 미세 조정이 필요할 것이다"라며 "이것은 새로운 기술을 수용하는 것으로 알려지지 않은 업계에서 매우 어려운 작업이다"라고 꼬집었다. 이러한 지적에도 불구하고, 뉴질랜드의 센티안 바이오(Scentian Bio)라는 회사는 곤충의 더듬이를 모방해 바이오센서이를 개발했다. 이를 통해 곤충 단백질을 복제하고 이를 냄새 센서에 포함시킨 것이다. 이는 개 코보다 수천 배 더 민감하다는 설명이다.
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- IT/바이오
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식중독 예방 위해 설계된 전자 코 'E-노즈' 개발
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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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친환경 배터리 재활용 기술로 알루미늄‧리튬 대량 회수
- 스웨덴 샬머스 대학의 연구팀이 전기차 폐배터리 셀로부터 알루미늄 100%와 리튬 98%를 회수할 수 있는 친환경 배터리 재활용 기술을 개발했다고 광업·금속산업 전문지 마이닝 닷컴(MINING.COM)이 보도했다. 이 연구팀은 식물에서 추출한 옥살산이라는 유기 화합물을 이용해 폐자동차 배터리에서 알루미늄과 리튬을 우선적으로 추출했다. 이후 순차적으로 코발트, 니켈, 망간 등 다른 금속도 회수했다. 이번 연구의 주재료인 옥살산은 일반적으로 시금치나 루바브에서 발견되는 유기화합물로 기존의 무기 화학물질에 비해 독성이 낮고 환경에 미치는 영향이 낮다. 한국에서는 익숙하지 않은 채소인 루바브의 세모꼴 이파리는 옥살산이 과다 함유돼 식용으로 사용하지 못하는 것으로 알려졌다. '세퍼레이션 앤드 퓨러퍼케이션 테크널러지(Separation and Purification Technology)' 저널에 실린 논문에 따르면 이 기술은 폐리튬이온 배터리의 내용물을 고체 미립자로 분쇄하는 것으로 시작한다. 여과 과정을 거친 그 결과, 투명한 액체인 옥살산에 용해된 미세하게 분쇄된 흑색 분말이 생성되면서 각종 금속을 회수하는 원리다. 연구원들은 온도와 농도, 시간의 미세한 조절을 통해 옥살산을 활용해 리튬과 코발트 등을 회수하는 새롭고 획기적인 방법을 발견한 것. 수석 연구원 마르티나 페트라니코바(Martina Petranikova)는 "무기 화학 물질에 대한 대안이 절실히 필요하다. 현재 공정에서 가장 큰 장애물 중 하나는 알루미늄과 같은 잔류 물질의 제거다. 이 새로운 방법은 재활용 산업에 혁신적인 대안을 제시하며, 전기차 폐배터리 개발을 방해하는 문제를 해결하는 데 큰 도움이 될 것"이라고 설명했다. 연구원들이 개발한 이 방법은 '습식 제련'이라고 불리며, 전통적인 습식 야금 공정과는 다르다. 습식 야금에서는 전기차 배터리 셀의 모든 금속이 무기산에 용해된다. 그러나 이 새로운 방법에서는 '불순물'로 분류되는 알루미늄과 구리 같은 재료가 제거된 후에, 코발트, 니켈, 망간, 리튬과 같은 귀금속이 분리 회수된다. 기존 방법은 알루미늄과 구리의 잔여량은 적지만, 여러 번의 정제 과정이 필요하며 이 과정에서 리튬의 손실이 발생할 수 있다. 새롭게 개발된 방법은, 일반적인 순서와는 반대로 리튬과 알루미늄을 먼저 회수함으로써 새 배터리 제조에 필요한 귀중한 금속의 낭비를 줄일 수 있다. 이 과정에서 생성되는 검은색 물질의 여과 과정은 마치 커피 추출을 연상시킨다. 여과 과정을 통해 알루미늄과 리튬이 액체 상태로 분리되며, 다른 금속들은 '고체' 상태로 남게 된다. 그 다음 단계는 알루미늄과 리튬을 분리하는 것이다. 논문의 수석 저자인 레아 루케트(Léa Rouquette)는 "각 금속이 매우 다른 특성을 가지고 있어서 분리 작업은 그리 어렵지 않을 것이라 생각한다. 우리의 방법은 배터리 재활용 분야에서 새로운 가능성을 열고 있으며, 더 깊게 연구할 가치가 있다"라고 말했다. 페트라니코바 수석연구원은 "확장 가능한 방법이기 때문에 앞으로 몇 년 동안 이 분야에서 널리 사용될 것으로 기대한다"고 덧붙였다. 한국 배터리 재활용 기술 시장 전망 전기차의 보급이 확대됨에 따라 한국의 배터리 재활용 시장도 성장세가 예상된다. 정부는 2030년까지 배터리 재활용률을 90%로 끌어올리려는 목표를 세우고 있으며, 이를 향한 기술 개발이 활발히 진행 중이다. 포스코케미칼, LG화학, SK이노베이션 등 주요 기업들이 친환경 배터리 재활용 기술 개발에 투자하고 있다. 특히 포스코케미칼은 리튬이온 배터리에서 리튬을 효과적으로 회수하는 새로운 기술을 연구하고 있다. 이 기술은 리튬이온 배터리의 양극재로부터 리튬을 효율적으로 추출하며, 기존 방법에 비해 리튬의 손실을 줄이는데 초점을 맞추고 있다. 또 포스코케미칼은 최근 스웨덴의 리튬 이온 배터리 재활용 회사인 노르드볼트와 양극재 리사이클링 기술 개발에 관한 협약을 맺었다. LG화학은 리튬이온 배터리로부터 코발트와 니켈을 더 효율적으로 회수하기 위한 기술을 연구 중이다. 이 기술은 배터리의 양극재와 음극재를 분리해 코발트와 니켈을 회수하는 과정을 포함하며, 이를 통해 기존 방법에 비해 코발트와 니켈의 회수율을 향상시킬 수 있다. SK이노베이션은 리튬, 코발트, 니켈, 망간을 리튬이온 배터리로부터 회수하는 새로운 기술을 개발하고 있다. 이 기술은 배터리를 고온에서 처리하여 이들 금속을 추출하는 방식으로, 기존 공정보다 에너지 효율이 높다. 한국의 친환경 배터리 재활용 기술은 국제적으로도 주목받고 있는 분야다. 지속적인 기술 개발이 활발하게 진행됨에 따라, 한국은 전기차 배터리 재활용 분야에서 세계적인 선두 위치를 차지할 것으로 예상된다.
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친환경 배터리 재활용 기술로 알루미늄‧리튬 대량 회수
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뇌, 수면 중에도 언어자극에 반응
- 잠자는 동안에도 사람의 뇌는 언어 자극에 반응한다는 연구 결과가 공개됐다. 프랑스 의학 전문매체 메디컬 익스프레스에 따르면, 파리 뇌 연구소(Paris Brain Institute)와 파리 피티에 살페트리에르 대학 병원(Pitié-Salpêtrière University Hospital)의 연구팀은 수면 중에도 단어를 듣고 이해할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 이 연구는 국제 학술지 '네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)'에 게재되었다. 연구자들은 수면 중인 사람의 뇌가 주변 환경의 언어 자극에 반응하며, 이는 수면의 정의와 구분에 대한 새로운 의문을 제기했다. 지금까지 수면은 신체와 정신이 완전히 휴식을 취하는 상태로 여겨졌다. 하지만 이번 연구로 인해 수면과 각성 상태 사이의 경계가 생각보다 모호하다는 것이 드러났다. 연구팀은 잠자는 동안 사람들이 언어 정보를 인식하고 이에 물리적 반응을 보이며, 이런 현상이 수면의 다양한 단계에서 일어난다고 밝혔다. 이러한 발견은 잠자는 동안에도 외부 세계와의 연결이 일시적으로 유지된다는 증거가 될 수 있으며, 수면 연구에 새로운 지평을 열어줄 것으로 전망된다. 수면과 각성 경계 모호 이번 연구에서의 새로운 발견은 잠자는 동안의 정신 활동 변화에 대한 이해를 깊게 하고, 잠자는 사람과의 표준화된 의사소통 프로토콜을 개발하는 데 기여할 수 있음을 보여준다. 이를 통해 정상 수면과 병리 수면의 기초를 이해하는 새로운 도구와 방법이 곧 나올 것으로 예상된다. "수면은 일상적으로 경험하는 것이지만, 실제로는 매우 복잡한 현상"이라며 피티에 살페트리에르 대학 병원의 라이오닐 나카체(Lionel Naccache) 박사는 "각성과 수면 사이에는 명확한 경계가 없으며, 다양한 의식 상태가 혼재해 있다."고 설명했다. 수면 연구에서는 각성 상태와 수면 사이의 다양한 뇌 활동을 파악하는 것이 중요하다. 연구 팀은 이러한 중간 상태의 뇌 메커니즘을 이해하려고 노력하고 있으며, 이것이 몽유병이나 수면 마비, 환각 등의 수면 장애와 관련이 있을 수 있음을 발견했다. 연구자들은 뇌파검사 등의 기존 방법으로는 잠자는 동안의 정신 활동을 완벽하게 이해할 수 없다고 지적하며, 수면 중인 사람의 실제 경험과 더 잘 맞는 새로운 연구 방법의 개발이 필요하다고 강조했다. 이런 방법은 수면과 각성의 다양한 단계를 더 정확하게 구분하고 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 무의식과 명쾌함 사이의 놀이 이번 연구에서 연구자들은 수면 장애가 없는 22명과 기면증을 가진 27명을 대상으로 연구를 진행했다. 기면증 환자들은 주로 낮에 통제할 수 없는 졸음을 겪으며, 자각몽을 자주 경험하는 것으로 알려져 있다. 이러한 환자들은 꿈 속에서 자신이 잠들어 있다는 것을 인식하며, 때로는 꿈의 내용을 스스로 조절할 수도 있다. 델핀 오디에뜨(Delphine Oudiette) 박사는 "기면증 환자들은 REM 수면 단계로 빠르게 들어갈 수 있기 때문에, 수면 중 의식의 변화를 연구하기에 적합한 대상이다"라고 설명했다. 연구 과정에서 참가자들은 낮잠을 취하게 했고, '어휘 결정' 테스트를 통해 언어 자극에 대한 반응을 관찰했다. 이 테스트에서 연구자들은 참가자들에게 실제 단어와 가상의 단어를 들려주었으며, 참가자들은 이에 반응하여 각 단어를 구분했다. 이와 같은 실험을 통해 연구자들은 참가자들의 수면 패턴, 뇌 활동, 심장 박동 등을 종합적으로 분석했다. 그 결과, 대부분의 참가자들, 기면증 여부와 상관없이 잠든 상태에서도 언어 자극에 적절하게 반응했으며, 특히 자각몽을 꾸는 경우 이러한 현상이 더 자주 발생했다고 이자벨 아눌프(Isabelle Arnulf) 박사는 밝혔다. 수면의 단절에 도전 연구자들은 생리학적 및 행동적 데이터와 참가자들의 주관적 보고를 종합적으로 분석함으로써 수면 중에 환경과의 상호작용이 언제 가능한지를 예측할 수 있었다. 이러한 상호작용의 가능성은 뇌 활동의 증가와 풍부한 인지 활동과 연관되어 있었다. 라이오넬 나카체 박사는 "자각몽을 경험하는 사람들은 말에 반응하고, 꿈에서 깨어났을 때 그 경험을 더 잘 기억하는 것으로 나타났다. 이러한 사람들은 내부 세계, 그리고 때로는 외부 세계에 대한 더 높은 인식을 가지고 있는 것으로 보인다"고 설명했다. 추가 연구를 통해 이러한 상호작용의 빈도가 수면의 질이나 학습 능력, 또는 특정 수면 장애와 어떤 관련이 있는지 알아볼 필요가 있다. 델핀 오디에뜨 박사는 "자기뇌파검사와 같은 첨단 신경 영상 기술을 사용하면, 수면 중의 뇌 활동과 행동을 더 정확하게 이해할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 이번 연구에서 얻은 새로운 데이터는 우리의 수면에 대한 이해를 깊게 하며, 수면이 단순한 휴식 상태가 아니라 활발한 인지 활동이 이루어지는 중요한 시간임을 재조명할 수 있을 것으로 보인다.
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뇌, 수면 중에도 언어자극에 반응
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MS, 의료 지원 AI 도구 공개
- 마이크로소프트(MS)는 10일(현지시간) 의료 서비스용 인공지능(AI) 제품을 공개했다. MS는 미국 네바다주 라스베이거스에서 열린 헬스케어(HLTH) 2023 콘퍼런스에서 데이터 및 분석 플랫폼인 자사의 패브릭(Fabric) 내에 새로운 의료 서비스 전용 도구를 추가했다고 밝혔다. 이 도구는 전자 의료 기록과 이미지, 연구실 시스템, 의료 기기, 클레임 시스템 등 모든 정보를 결합해 의료 기관이 데이터를 표준화하고 손쉽게 이용할 수 있도록 지원한다. MS는 새로운 도구가 의료진이 데이터를 하나씩 검색하는 '시간 소모적인' 프로세스를 제거하는 데 도움이 될 수 있으므로 의료 제공자가 치료에 집중할 수 있다고 설명했다. 세계경제포럼(World Economic Forum)에 따르면 병원에서는 연간 50페타바이트(petabyte, pb)의 고립된 데이터를 생성한다. 이는 약 100억 개의 음악 파일에 해당한다. 많은 귀중한 통찰력이 담겨 있는 이 데이터의 97%는 사용되지 않는다. MS는 이 모든 데이터를 잘 활용하는 것이 환자의 삶과 의료 여정에 의미 있는 변화를 가져올 수 있는 임상과 운영상의 혁신을 여는 열쇠라고 강조했다. 의료용 패브릭은 시카고 통합 학술의료시스템인 노스웨스턴 메디슨(Northwestern Medicine)을 비롯해 캐나다의 아서 헬스(Arthur Health), 싱가포르 최대 공공 의료기관 네트워크인 싱헬스(SingHealth) 등 일부 의료 기관에서 시범 사용해 오고 있다. 노스웨스턴 메디슨의 최고정보책임자인 더그 킹(Doug King)은 "MS 기술은 우리가 살고 있는 방법과 환자를 돌보는 방법을 바꿀 것"이라며 더 많은 환자들을 진료하는 데 도움이 될 것으로 기대했다. MS는 또 환자 진료에 도움을 주는 생성형 AI 챗봇인 '애저(Azure) AI 헬스봇'도 출시할 예정이라고 밝혔다. 이 AI 챗봇은 미 식품의약국(FDA)과 같은 외부 기관의 데이터뿐만 아니라 의료 기관 자체 내부 데이터로부터 정보를 추출할 수 있다. 리니샤 바즈 MS 건강 및 생명 과학의 수석 제품 관리자는 챗봇을 사용하여 조직 내 직원이 특정 질병을 치료하는 방법, 내부 프로토콜 및 프로세스와 같은 질문을 할 수 있다고 말했다. 또 환자도 환자 포털 내에서 챗봇을 사용하여 자신의 증상과 의학 용어에 대해 명확하게 질문할 수 있다고 덧붙였다. 바즈는 언론 브리핑에서 "정말 중요한 것은 이 프로세스에 가드레일과 안전장치를 구축했다는 점"이라고 말했다. MS는 임상 문서와 메모 등과 같은 다양한 비정형 데이터 원본에서 중요한 의료 정보에 레이블을 지정하고 추출할 수 있는 '의료용 텍스트 분석(Text Analytics for health)'이라는 또 다른 솔루션을 발표했다. 바즈는 이 도구가 영어 외에 스페인어, 프랑스어, 이탈리아어, 독일어, 포르투갈어, 히브리어로도 출시될 예정이라고 전했다. 이를 통해 의료진이 특정 질병을 어떻게 치료하는지 내부 프로토콜과 프로세스에 대해 질문해 답을 얻을 수 있고, 환자들도 자신의 증상과 의료 용어에 대해 명확한 질문을 할 수도 있다고 MS는 설명했다. MS는 이와 함께 의사, 간호사 등이 더 많은 정보를 기반으로 의사 결정을 내리는 데 도움을 주는 '애저 AI 헬스 인사이트(Azure AI Health Insights)' 모델도 공개했다. 이 모델은 생성형 AI를 사용해 의료진에게 환자의 의료 기록에 대한 개요를 제공하고, 복잡한 의학 용어로 된 보고서를 환자가 더 잘 이해할 수 있는 언어로 풀어준다. 또 여러 보고서에서 발생할 수 있는 오류와 불일치를 식별해 의료진을 지원한다고 MS는 설명했다. 바즈는 "애저 AI에 포함된 마이크로소프트의 새로운 의료 서비스 도구가 환자 경험을 개선하고 임상의가 더 나은 치료를 제공하는 데 집중할 수 있도록 도울 것"이라고 말했다. MS 측은 새로운 솔루션은 10일부터 미리 보기로 사용할 수 있다고 밝혔다.
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MS, 의료 지원 AI 도구 공개
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플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제
- 플라스틱을 먹는 효소가 개발이 활성화돼 폐플라스틱 처리에 힘을 보탤 전망이다. 환경오염 주범으로 꼽히는 지구를 뒤덮은 폐플라스틱을 재활용하기 위해 수 많은 연구팀들은 다양한 해결책을 찾고 있다. 특히, 벌집나방 애벌레와 같은 생물학적 자원 활용은 소각이나 매립보다 환경친화적으로 플라스틱을 처리하는 유용한 도구가 될 수 있다. 미국 생화학·분자 생물학 매거진 'ASBMB 투데이'에 따르면, 스페인 생물학자 페데리카 베르토치니(Federica Bertocchini)는 약 10년 전 벌집나방의 애벌레가 플라스틱의 일종인 폴리에틸렌을 먹어 치운다는 사실을 발견했다. 폴리에틸렌은 플라스틱 용기 등을 만드는 데 흔하게 이용되지만, 잘 분해 되지 않는 특성이 있어 폐기가 어렵다는 단점이 있다. 최근 과학자들은 매립지나 자동차폐차장 등을 찾아다니면서 플라스틱을 분해할 수 있는 유기체를 찾고 있다. 이를 채취해 플라스틱의 구성 요소를 회수하는 효율적인 방법을 찾길 기대하고 있는 것. 이후 새로운 재료를 조합해 ‘무한 재활용’이 가능하도록 한다는 계획이다. 영국 포츠머스대 효소혁신센터 존 맥기한(John McGeehan)은 "놀랍게도 전 세계의 수백 개 그룹과 수천 명의 과학자들이 이 문제를 연구하고 있다"고 설명했다. 폐플라스틱, 환경오염 주범 플라스틱은 1950년대 들어 본격적으로 생산됐고 생산량도 급증했다. 매년 약 4억6000만 톤에 가까운 플라스틱이 생산되는 것으로 추정된다. 하지만 이렇게 생산된 플라스틱은 아쉽게도 소각하거나 매립지에 묻히고 있다. 플라스틱은 지구상의 심해나 극지방을 비롯해 비를 타고 내려오거나, 심지어 태반이나 모유, 사람의 혈액에서도 흔적이 보고 되는 등 우리 눈에 보이지 않는 구석구석까지 침투했다. 이처럼 플라스틱은 건강과 환경 문제와 직접 연결되어 있다. 그럼에도 수요는 줄어들지 않고 있으며, 생산량은 오는 2050년까지 10억 톤을 넘길 것으로 예상된다. 플라스틱은 가볍고, 형태를 잡기 쉬운 특성 때문에 이를 대체할 마땅한 소재가 없기 때문이다. 현실적으로 모든 플라스틱을 교체하거나 재활용할 수 없다는 점에서 차선책은 덜 만드는 것이다. 또 약 9%에 불과한 전 세계 플라스틱 재활용률을 높이는 것이 과제다. 하지만, 재활용 과정에서 유해한 화학물질을 흡수할 수 있으며, 수천 가지의 플라스틱 유형에는 각각 고유한 구성과 화학 첨가물이나 착색제가 들어 있어 대다수는 재활용할 수 없는 것이 문제다. 효소 재활용 회사 버치 바이오사이언스(Birch Biosciences) 공동 창립자이자 합성 생물학자인 요한 커스(Johan Kers)는 "우리는 심각한 플라스틱 순환성 문제를 안고 있다"며 "알루미늄과 종이 등은 재활용할 수 있지만 플라스틱 재활용은 힘들다"고 지적했다. '자연'에서 착안한 '효소' 주목 캘리포니아대학교 버클리 캠퍼스 고분자 과학자 팅 쉬(Ting Xu)는 "효소를 통한 접근법은 폐플라스틱을 폐기물의 원천이 아닌 귀중한 자원으로 전환시킬 수 있다"고 설명했다. 이미 1970년대에 플라스틱을 먹는 효소에 대한 연구가 시작됐다. 그러다가 2016년 일본 과학자팀이 사이언스 학술지에 플라스틱을 먹는 획기적인 박테리아의 새로운 변종에 대한 논문을 발표하면서 효소 연구에 다시 불을 지폈다. 교토공과대학 미생물학자 코헤이 오다(Kohei Oda)가 이끄는 연구팀은 이데오넬라 사카이엔시스(Ideonella sakaiensis) 201-F6이라고 불리는 미생물이 음료수병과 섬유에 널리 사용되는 폴리에스터인 PET 플라스틱을 주요 에너지와 식품 공급원으로 사용한다는 사실을 발견했다. 그 이후로 과학자들은 독일 라이프치히 묘지의 퇴비 더미, 그리스 하니아(Chania) 해변 등 전 세계 여러 장소에서 플라스틱을 먹는 미생물을 발견했다. 그리고 바다, 북극 툰드라 표토, 사바나 및 다양한 숲을 포함한 환경에서 자유롭게 떠다니는 DNA에서 발견된 2억 개 이상의 유전자에 대한 대규모 분석을 통해 플라스틱 분해 가능성이 있는 3만 개의 다양한 효소가 있다는 것을 찾아냈다. 맥기한은 콜로라도를 포함해 다른 지역의 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)의 동료들과 함께 이데오넬라 사카이엔시스의 플라스틱 섭취 능력을 담당하는 두 가지 효소를 조작해 성능을 높이고 연결해 플라스틱을 분해할 수 있는 효소 칵테일을 만들었다. 그 결과 이전보다 6배 더 빠르게 PET를 분해할 수 있었다. 최근 과학자들은 인공지능(AI)을 사용해 플라스틱을 더 빠르게 해중합[해중합은 유색 페트(PET)병이나 폴리에스터 섬유 등 플라스틱 분자를 화학적으로 분해하는 기술]하고, 표적 기질에 대해 덜 까다롭고, 더 높은 온도를 견딜 수 있는 효소를 찾아내고 있다. 초기 데이터에 따르면 생물학적 효소를 이용한 재활용은 플라스틱을 새로 만드는 것보다 탄소 배출량이 더 적은 것으로 알려졌다. 탄소와 산소가 얽혀 있는 PET 재활용 플라스틱은 생물학적 재활용에 가장 적합하다. 영국 포츠머스 대학교의 분자 생물물리학자 앤디 픽포드(Andy Pickford)는 이 물질이 '일종의 아킬레스건'이라고 말했다. PET은 탄소가 산소와 얽혀 있다. 직물과 음료수병에서 흔히 발견되며 매년 생성되는 플라스틱의 약 5분의 1을 차지하는 PET는 생물학적 재활용 업체들 사이에서 인기 있는 대상이자 상업적으로 이용 가능한 제품이기도 하다. 실제로 프랑스 회사 카르비오(Carbios)는 연간 5만 톤의 PET 폐기물을 재활용하는 것을 목표로 2025년 프랑스 북부에 바이오 재활용 공장을 열 계획이다. 호주에 본사를 둔 삼사라에코(Samsara Eco)는 2024년 멜버른에 PET에 초점을 맞춘 2만 톤 규모의 재활용을 계획하고 있다. 플라스틱 유형을 연구하고 있는 픽퍼드(Pickford)는 "PET와 유사한 화학적 구성을 가진 폴리아미드와 폴리우레탄도 본질적으로 효소에 의해 분해되기 쉬워 효소 재활용의 유망한 대상"이라고 말했다. 삼사라에코는 합성 폴리아미드의 일종인 나일론을 연구하고 있다. 지난 5월 버려진 옷으로 '세계 최초의 무한 재활용' 나일론-폴리에스테르 의류를 생산하기 위해 인기 운동복 브랜드 룰루레몬(Lululemon)과 다년간의 파트너십을 발표했다. 아직은 연구가 미진하지만 연구원들은 폴리우레탄을 분해하는 미생물에 대해서도 연구 중이다. '슈퍼웜' 유충 활용 기술 향상 효소 재활용은 순수 탄소 골격을 가진 플라스틱의 경우 전망은 흐리다. 비닐봉지를 만드는 데 사용되는 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 제품은 기름기가 많아 투입된 효소를 붙잡을 수 없기 때문이다. 그런데 페데리카 베르토치니는 데메트라(Demetra)와 세레스(Ceres)라는 이름을 붙인 왁스 벌레 타액에서 플라스틱 분해 효소를 확인했다. 이 효소는 탄소 골격에 산소를 주입해 실온에서 몇 시간 내에 폴리에틸렌을 분해하는 것으로 나타났다. 폴리스티렌을 연구하는 호주 퀸즈랜드 대학교의 미생물학자 크리스 린케(Chris Rinke) 박사는 '슈퍼웜(Superworm)'이라고 불리는 미국왕딱지벌레(Zophobas morio) 유충을 발견했다. 플라스틱을 기계적으로 작은 조각으로 파쇄하고 산소 원자를 투입해 '노화'한 다음 특수 기술을 사용해 해당 조각을 해중화하는 두 가지 과정을 통해 폴리스티렌을 분해한다. 린케 박사는 "곤충에서 발견되는 효소가 열쇠를 쥐고 있을 수 있다"고 말했다. 반면, 일부 전문가들은 생물학적 재활용 전망에 대해 낙관적이지 않다. 픽포드는 "아직 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC와 같은 폴리올레핀이 대규모 효소 재활용을 위한 현실적인 목표가 될 것이라고 확신하지 못했다"며 "이런 경우 재활용이 가능한 새로운 플라스틱을 만드는 방향으로 전환하는 것이 더 현실적"이라고 말했다. 한국의 경우, 2020년 포스텍의 차형준 교수 팀은 '산맴돌이거저리(Plesiophthalmus davidis)'라고 불리는 검은 딱정벌레의 유충에서 폴리스티렌 소화 능력을 부여한 장내 세균인 '세라티아 폰티콜라(Serratia Fonticola)'에 대해 보고했다. 또 다른 그룹은 PLA를 포함한 특정 유형의 생분해성 플라스틱을 분해할 수 있는 두 가지 저온 적응성 곰팡이 균주[고산 토양과 북극 해안에서 분리된 라크네룰라(Lachnellula)와 네오데브리에시아(Neodevriesia)]를 발견했다고 보고했다. 하지만 효소를 활용하는 프로세스를 확장하는 것이 얼마나 쉬울지, 그리고 확장된 환경이 어떤 모습일지는 불분명하다. 한편, UN은 오는 2024년 세계 최초의 글로벌 플라스틱 오염 조약을 만들 예정이다. 플라스틱 오염을 억제하는 것을 목표로 하며, 특히 재활용을 더 쉽게 하기 위해 플라스틱 제품의 생산 과 설계에 대한 새로운 규칙을 도입할 것으로 예상된다. 다음 해에는 워싱턴과 캘리포니아, EU에서 플라스틱 용기와 음료수병 재료의 25%를 재활용 플라스틱으로 규정하는 법률이 시행될 예정이다. 그러나 추가적인 변화와 인센티브가 없다면 이러한 노력은 물거품이 될 수도 있다는 지적이다. 화석 연료의 저렴한 가격으로 인해 순수 플라스틱이 저렴하게 유지되는 한 생물학적 효소 활용은 비용 면에서 경쟁력이 없기 때문이다. 맥기한은 "과거 석유 및 가스 산업이 혜택을 누렸던 방식으로 PET 또는 기타 생분해성 공정에 인센티브를 부여해야 한다"며 "생물학적 재활용 기술이 향상되면 새로운 플라스틱과 경쟁할 수 있을 만큼 비용면에서 효율적일 것"이라고 강조했다. 그럼에도 그는 "효소가 전체 플라스틱 문제를 해결하지 못하지만 이제 막 첫 걸음을 뗐다"며 향후 발전에 기대감을 드러냈다.
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플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제
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美, 핵무기 비축량 테스트 위해 새 슈퍼컴 설치
- 미국 로스알라모스 국립 연구소(LANL)가 '크로스로드(Crossroads)'라는 새로운 슈퍼컴퓨터를 설치 중임이 밝혀졌다. 이 슈퍼컴퓨터는 핵무기 재고 검사 시뮬레이션을 위한 것으로, 미국 과학 기술 전문매체 '인터레스팅 엔지니어링'에 소개되었다. 핵무기 재고 검사는 핵무기를 보유하고 있는 국가들이 핵무기의 수량과 형태를 확인하고 관리하기 위해 수행하는 프로세스이다. 슈퍼컴퓨터는 과학 연구, 기상 예측, 의료 연구, 우주 탐사, 그래픽 렌더링 등 다양한 고성능 컴퓨팅 작업에 활용되며, 특히 핵무기 시뮬레이션에 사용될 경우 핵무기의 수량과 형태를 실제로 테스트하지 않고도 확인할 수 있다. 크로스로드는 고급 기술 시스템(ATS)의 세 번째 버전으로, 첫 번째 '트리니티(ATS-1)'는 LANL에, 두 번째 '시에라(ATS-2)'는 로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)에 설치됐다. 트리니티 시스템은 41.46 페타플롭스의 연산 능력을 갖추고 있으며, 2015년에 설치됐다. 크로스로드 시스템은 휴렛 팩커드(Hewlett Packard)에서 공급되었으며, 올해 6월 설치 작업이 시작됐다. 슈퍼컴퓨터의 연산능력은 주로 페타플롭스(PetaFLOPS·PF)로 측정되며, 1페타플롭스는 초당 1000조 번의 연산을 의미한다. 최근에는 미국과 중국 같은 슈퍼컴퓨터 선도국에서 초당 100경 번의 연산을 수행할 수 있는 슈퍼컴퓨터가 소개되었다. 이렇게 큰 연산능력은 페타플롭스의 1000배인 1엑사플롭스로 표현된다. 우리나라의 한국과학기술정보연구원(KISTI)도 슈퍼컴퓨터 개발에 열을 올리고 있으며, 내년에는 600페타플롭스 성능의 슈퍼컴퓨터 6호기를 가동 예정이다. 이 성능은 올해 5월 기준 세계 2위에 해당한다. 다만 LANL의 새로운 슈퍼컴퓨터는 연산능력에만 중점을 둔 것이 아니다. 시스템의 그래픽 처리 장치(GPU) 대신 메모리 크기와 접근에 중점을 두어, 시뮬레이션 중 발생할 수 있는 다양한 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 초기 테스트 결과에 따르면 크로스로드는 기존의 트리니티 시스템보다 4배에서 8배 이상의 효율성을 보일 것으로 예상된다. 이는 고대역폭 메모리(HBM)의 적용 덕분으로, HBM은 데이터 처리 속도를 크게 향상시키는 고속 메모리 기술이다. 이처럼 슈퍼컴퓨터의 성능 향상은 과학 및 연구 분야의 혁신을 주도하는 핵심 요소로 여겨지며, 국가의 연구 능력을 상징하는 중요한 지표로도 간주된다. 미국뿐만 아니라 우리나라를 포함한 전 세계 여러 국가들이 이러한 슈퍼컴퓨터 기술의 발전과 성능 경쟁에 힘을 기울이고 있다.
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