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대서양 순환, '기후 시스템 붕괴' 위기 임박
- 대서양 해류 시스템이 기후 체계와 인류에게 중대한 위협이 될 수 있는 분기점에 접근하고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 영국의 일간지 가디언은 지난 8일 지구의 기후를 안정시키는 데 중요한 역할을 하는 해류 시스템의 기능 상실이 예상보다 빠를 수 있으며, 이에 대응하기 어려울 수 있다는 과학계의 경고를 전했다. 이 연구를 진행한 과학자들은 해당 시스템이 붕괴의 길로 접어들면 회복이 어려울 것이라는 점에 대한 연구 결과에 놀랐다고 전하면서도, 정확히 언제 그러한 상황이 발생할지는 아직 명확히 알 수 없다고 말했다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션과 역사적 데이터를 활용하여, 지구의 기후 조절에 결정적인 역할을 하는 ‘대서양 자오선 역전 순환(AMOC·Atlantic Meridional Overturning Circulation)’의 붕괴 가능성을 조기에 감지할 수 있는 지표를 개발하는 데 성공했다. AMOC은 대기 날씨의 변화와 온도 및 염분의 열염분 변화에 의해 구동되는 대서양의 표면 수준 및 심층 해류 시스템이다. 이러한 해류는 주요 해류의 흐름을 포함하는 지구 열염분 순환 의 절반을 집합적으로 구성한다. 대표적인 해수 순환으로는 북반구에서는 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)이 있고, 남반구에 '남극 역전 순환'(Antarctic overturning circulation)이 있다. 둘 다 기후 시스템에서 매우 중요한 역할을 한다. 연구팀은 이미 AMOC이 1만 년 이상 일어나지 않았던 급격한 변화를 향해 가고 있으며, 이는 전 세계 많은 지역에 심각한 영향을 미칠 수 있다는 사실을 발견했다. 걸프 해류와 다른 강력한 해류의 일부를 포함하는 AMOC은 열대 지방에서 북극권으로 열, 탄소 및 영양분을 운반하는 해양 컨베이어 벨트로서, 열과 탄소가 식어 심해로 가라앉는 역할을 한다. 이러한 소용돌이는 지구에 에너지를 분배하고 인간이 초래한 지구 온난화의 영향을 조절하는 데 도움이 된다. 하지만, 그린란드의 빙하와 북극 빙하가 예상보다 빠르게 녹아 바다로 담수를 쏟아 붓고 남쪽에서 더 염도가 높고 따뜻한 물이 가라앉는 것을 방해하면서 시스템이 침식되고 있다. 과학자들은 적은 양이라도 담수의 유입량이 늘어나면 AMOC의 전면적인 붕괴와 이에 따른 전 세계 기후 패턴과 생태계 교란, 식량안보 문제를 불러올 수 있는 '티핑포인트(극적인 전환점)로 작용할 수 있다고 우려한다. 영국 엑서터대학의 팀 렌튼 교수는 북대서양으로의 추가 담수 유입이 심각한 우려를 불러일으키는 상황이라고 지적하며, AMOC의 부분적 붕괴만으로도 영국, 서유럽, 북미의 일부 지역, 그리고 사헬 지역(아프리카 사하라 사막 남쪽의 가장자리)에 광범위한 영향을 미칠 수 있다고 분석했다. AMOC는 지구 기후 시스템 내에서 일단 변화가 시작되면 되돌릴 수 없는 중대한 하위 시스템으로 간주되어 왔으며, 일부 연구에서는 그 붕괴가 2025년에 발생할 수 있다고 예상하기도 했다. 해양에서는 극지방의 차가운 물이 깊은 곳으로 가라앉아 저위도 지역으로 이동하는 심해 해류 순환이 발생한다. 이러한 해수 순환은 열, 탄소, 산소, 영양분의 공급뿐만 아니라 해수면 높이와 전 세계 기후 시스템의 변화에도 중요한 역할을 한다. 붕괴가 임박했다는 추측을 불러일으킨 이전 연구에 따르면 AMOC은 1950년 이후 15% 하락했으며 1000년 만에 가장 약한 상태다. 지금까지는 그 정도가 얼마나 심각할지에 대한 합의가 이루어지지 않았다. 작년에 해수면 온도 변화를 기반으로 한 한 연구에서는 티핑 포인트가 2025년에서 2095년 사이에 발생할 수 있다고 제안했다. 그러나 영국 기상청은 21세기에 AMOC의 크고 급격한 변화는 "매우 드물다"고 말했다. 학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에 게재된 새로운 논문은 케이프타운과 부에노스아이레스 사이의 대서양 남단의 염분 수준에서 경고 신호를 찾음으로써 새로운 국면을 맞이했다. 지구 기후의 컴퓨터 모델에서 2000년 동안의 변화를 시뮬레이션한 결과, 그동안의 느린 감소가 100년 이내에 갑자기 붕괴되어 재앙적인 결과를 초래할 수 있음을 발견했다. 이 논문은 이러한 급격한 변화가 가능한지에 대한 "명확한 해답"을 제공했다고 지적했다. 논문의 주요 저자인 위트레흐트 대학 르네 반 웨스틴(Utrecht University의 René van Westen)은 "이것은 지금까지 기후 체계와 인류에게 나쁜 소식이다. AMOC 티핑은 이론적인 개념에 불과했고 티핑은 모든 추가적인 피드백과 함께 전체 기후 체계가 고려되는 즉시 사라질 것이라고 생각할 수 있다"고 우려했다. 또한 아목 붕괴의 결과 중 일부를 지도화했다. 일부 지역에서는 대서양의 해수면이 1미터 상승해 많은 해안 도시가 침수될 것이며, 아마존의 우기와 건기가 뒤바뀌면서 이미 약해진 열대우림이 한계점을 넘어설 가능성이 있다. 연구팀은 전 세계의 기온은 훨씬 더 불규칙하게 변동할 것으로 예측했다. 즉, 남반구는 더 따뜻해질 것이며, 유럽은 기온이 급격히 낮아지고 강우량이 줄어들 것이다. 현재의 온난화 추세와 비교하면 지금보다 10배나 빠른 속도로 변화가 일어나 적응이 거의 불가능할 것이라고 전망했다. 웨스틴은 "우리가 놀란 것은 티핑이 일어나는 속도였다"라며 "이는 엄청난 일이 될 것이다"라고 말했다. 그는 이러한 현상이 내년에 일어날지 아니면 다음 세기에 일어날지 아직 데이터가 충분하지 않지만, 일단 발생하면 인류의 시간 척도에서 돌이킬 수 없는 변화가 일어날 것이라고 우려했다. 웨스틴은 "우리는 그 방향으로 나아가고 있다. 그건 좀 무서운 일이다"라며 "우리는 기후 변화를 훨씬 더 심각하게 받아들여야 한다"고 강조했다. 실제로 2023년에 아마존 열대우림에 발생한 심각한 가뭄은 기후 변화의 파괴적인 효과를 분명히 드러냈다. 이러한 가뭄의 발생 빈도는 지구 온난화로 인해 30배 증가한 것으로 분석됐다. 이번 가뭄으로 인해, 지구상에서 가장 중요한 탄소 저장소 중 하나인 아마존 열대우림의 수많은 나무들이 죽어나가면서 대규모의 이산화탄소를 방출했고, 이는 지구 온도의 추가 상승을 초래할 위험이 있다.
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대서양 순환, '기후 시스템 붕괴' 위기 임박
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자전거 타면 전립선암 35% 감소 효과
- 남성의 경우 자전거를 타면 전립선에 부정적인 영향을 준다는 주장이 있다. 이는 자전거를 타게 되면 전립선 부분이 압박을 받아서 발생한다는 내용인데, 최근의 연구 결과에 따르면 오히려 자전거를 타거나 조깅, 수영과 같은 운동을 더 많이 하면 전립선암 발병 가능성을 크게 낮출 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 글로벌사이클링네트워크(globalcyclingnetwork)는 1년 동안 체력이 3% 향상된 남성은 체력이 감소된 남성에 비해 전립선암 발병 가능성이 35% 낮았다는 연구 결과를 보도했다. 2024년 1월 30일 영국 스포츠 의학 저널에 발표된 이 연구는 스웨덴 스포츠 및 건강 과학대학교에서 수행됐으며 5만7652명의 남성으로부터 얻은 데이터를 기반으로 한다. 이러한 결과는 연구자들이 남성들의 심폐 체력을 향상시키도록 장려하고자 하는 동기를 부여했다. 연구자들은 이러한 결과가 "일반 대중이 자신의 만성호흡부전(CRF)을 증가시키거나 적절한 체력 수준을 달성하는 데 도움을 줄 수 있는 중요한 역할을 한다"고 강조했다. 이번 연구의 공동 저자인 케이트 볼람(Kate Bolam) 박사는 이러한 연구 결과를 고려할 때, 남성들은 "일주일 동안 추가할 수 있는 즐거운 활동을 생각해보며 심박수를 높일 수 있는 활동을 선택해야 한다"고 설명했다. 연구진은 각 참가자에 대해 최소 두 번의 심폐 체력 테스트 결과, 신체 활동 수준, 키, 체질량 지수(BMI), 생활 방식 및 인지된 건강 상태를 분석했다. 연간 심폐 체력 측정치는 최대한 열심히 운동하는 동안 신체가 사용하는 산소량을 나타내는 지표로 사용된다. 평균 7년 동안의 추적 관찰 기간 동안, 연구에 참가한 남성 중 592명이 전립선암으로 진단됐으며, 46명이 해당 질병으로 인해 사망했다. 연구진은 매년 3%씩 체력이 증가한 사람들은 질병에 걸릴 확률이 35% 낮았지만, 질병에 걸릴 경우 사망할 가능성은 낮아지지 않았다고 관찰했다. 이는 운동을 전립선 암의 위험 감소와 연관시키는 첫 번째 결정적인 연구다. 실제로, 이전의 보고서들은 심혈관 건강이 더 좋은 남성들에게서 전립선암의 위험이 약간 증가한다는 것을 발견했다. 과학자들은 이것이 자전거를 타는 사람들이 암 검진을 받을 가능성이 높기 때문이며, 이는 진단율이 인위적으로 더 높다는 것을 의미한다. 영국 전립선암 연구 부국장인 사이먼 그리브슨(Simon Grieveson)은 새로운 연구를 발표하면서 "이것은 운동과 전립선암에 걸릴 가능성이 낮다는 것을 보여주는 이전의 연구들에 더해진 흥미로운 연구다"라고 말했다. 규칙적인 운동과 균형 잡힌 식사는 모든 남성의 건강과 웰빙에 도움이 되지만, 신체 활동이 전립선암 발병 또는 사망 위험을 줄일 수 있는지에 대해서는 아직 확실하지 않다. 세계 암 연구 기금(World Cancer Research Fund)의 건강 정보 및 홍보 매니저 매트 램버트는 "높은 수준의 심폐 건강은 건강과 장수에 중요하지만, 특정 질병으로부터 보호할 수도 있다는 것은 널리 알려져 있다"고 말했다. 그는 "이 연구는 건강과 관련된 위험 요소가 전립선암 발병 위험을 줄이는 데 어떤 역할을 하는지에 대한 추가적인 증거를 제공한다"라고 덧붙였다. 30~60분의 자전거 타기는 일반적으로 전립선 건강에 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나 오랜 시간 동안 자전거를 타면 전립선 건강에 문제가 발생할 수 있고, 전립선염을 유발할 수도 있다. 자전거를 탈 때 오랜 시간 앉아 있으면 안장이 회음부를 압박하여 혈액순환이 나빠질 수 있고, 심한 경우 신경에 손상을 입힐 수 있다. 그러므로 적절한 휴식이 반드시 필요하다.
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- 생활경제
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자전거 타면 전립선암 35% 감소 효과
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수영·자전거 타기로 전립선암 발병 30% 감소
- 남성이 조깅과 자전거 타기, 수영을 많이 하면 전립선암 발병 가능성을 3분의 1 이상 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 전립선암은 세포 성장이 빠르고 주위 조직을 침범하여 생명까지 위협하는 악성종양으로 알려져 있다. 영국 매체 데일리메일은 연간 심폐 능력을 3% 이상 향상 시킨 사람들은 질병에 걸릴 위험이 35% 낮았다며 이같이 보도했다. 연구팀은 5만7652명의 남성을 대상으로 신체 활동 수준, 키, 체질량 지수(BMI)에 대한 데이터와 생활 방식, 그리고 인지된 건강에 대한 정보와 최소 두 가지 심폐 능력 테스트 결과를 분석했다. 연간 심폐 능력 측정치는 가능한 한 열심히 운동하는 동안 신체가 사용하는 산소량으로 표현되었으며, 매년 3% 이상 증가했는지, 3% 이상 감소했는지, 안정적으로 유지되는지에 따라 그룹으로 나뉘었다. 그런 다음 그들을 낮음, 중간, 높음 호흡 건강 그룹으로 나누어 심폐 능력 변화가 질병에 걸릴 확률과 사망 확률에 어떤 영향을 미치는지 확인했다. 연구팀에 따르면, 평균 7년의 추적 기간 동안 592명의 남성이 전립선암 진단을 받았고 46명이 이 질병으로 사망한 것으로 나타났다. BMJ의 연구 결과를 살펴보면, 매년 3%씩 체력이 향상된 사람들은 체력이 감소한 사람들에 비해 암 발병 가능성이 35% 더 낮았다. 전립선암은 영국 남성에게 가장 흔한 암으로, 남성 8명 중 1명이 일생 동안 전립선암 진단을 받는다. 이는 영국 남성의 12.5%에 해당한다. 영국 전립선암 연구의 책임자인 사이먼 그리브슨(Simon Grieveson)은 "이 연구는 운동이 전립선암 발생 가능성을 낮출 수 있다는 기존 연구에 추가된 흥미로운 내용이다"라며 "규칙적인 운동과 균형 잡힌 식사는 모든 남성의 일반적인 건강과 복지에 도움이 되지만, 실제로 신체적 활동이 전립선암 발생 또는 사망 위험을 감소시킬 수 있는지에 대해 정확히 알지 못한다"고 설명했다. 세계 암 연구 기금의 매트 램버트(Matt Lambert)는 "높은 수준의 심폐 체력을 갖는 것은 우리의 건강과 장수에 중요하지만 특정 질병으로부터 보호할 수도 있다는 것은 널리 알려져 있다"며 "이 통찰력 있는 연구는 건강과 관련된 여러 위험 요소들이 남성의 전립선암 발병 위험을 어떻게 감소시킬 수 있는지에 대한 증거를 더해준다"고 설명했다. 대체로 전립선에 좋지 않은 음식으로는 기름기가 많은 육류, 소시지, 햄, 패스트푸드, 우유, 치즈 등이 포함될 수 있다. 또한 건강한 식재료를 사용했더라도 조미료를 과도하게 사용하면 전립선에 좋지 않다. 나트륨 과다 섭취는 체수분 과부하를 초래해 전립선에 부정적 영향을 미칠 수 있다. 술 역시 악영향을 끼치는 음식 중 하나로, 알코올은 전립선 내 염증을 유발하고 호르몬 수준을 변화시킬 수 있어 과음은 절대 피해야 한다. 전립선 건강을 고려할 때는 토마토, 브로콜리, 견과류를 적극적으로 섭취하는 것이 좋다. 더불어, 운동은 당연히 함께 이뤄져야 한다. 하루에 30분 이상의 빠른 걷기나 달리기와 같은 운동이 필요하다.
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수영·자전거 타기로 전립선암 발병 30% 감소
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포도, 매일 먹으면 건강에 이로운 이유
- 당뇨병 환자와 체중 감량 희망자 사이에서 포도 섭취에 대한 우려가 있음에도 불구하고, 포도가 건강에 미치는 긍정적인 영향이 주목받고 있다. 전문가들은 포도가 심장 건강을 지원하고, 에너지와 수분 공급을 증가시키는 등 여러 건강상의 이점을 제공한다고 강조하고 있다. 이에 따라, 당뇨병 환자조차도 적절한 섭취를 통해 포도의 혜택을 누릴 수 있다는 의견이 힘을 얻고 있다. 미국의 식품 전문 매체 '이팅웰(EatingWell)'은 영양사들과 함께 포도의 장점을 소개했다. 샤우 심플 스웹스의 창립자이자 영양사인 엘리자베스 샤우는 "포도는 균형 잡힌 건강한 식단의 일부로 확실히 포함될 수 있는 과일"이라고 강조했다. 하지만, 포도를 매일 또는 자주 섭취할 경우의 영향에 대해서도 논의가 이루어지고 있다. 마이애미의 스포츠 영양사 록사나 에사니(Roxana Ehsani)는 "포도는 필수 탄수화물, 수분, 비타민, 미네랄, 항산화제 및 폴리페놀을 함유하고 있으며, 이 중 대부분의 에너지는 뇌의 주요 에너지원인 탄수화물에서 비롯된다"고 설명했다. 이러한 성분들은 포도가 다양한 건강상의 이점을 제공할 수 있는 이유를 뒷받침한다. 미국 농무부(USDA)의 ’심품 데이터 센터(FoodData Central)‘의 자료에 따르면, 포도 1컵에는 칼로리 104kcal, 탄수화물 27g, 식이섬유 1.5g, 총 설탕 23g, 단백질 1g, 총 지방 0g, 포화지방 0g, 나트륨 3mg, 칼륨 288mg(일일 권장량의 8%), 비타민 C 5mg(일일 권장량의 6%), 비타민 K 22μg(일일 권장량의 18%) 등의 영양소를 제공한다. 신선한 포도는 약 82%의 높은 수분 함량을 자랑하며, 이는 일일 수분 섭취에 크게 기여한다. 포도를 통한 섬유질과 필수 비타민, 미네랄의 섭취는 대부분의 사람들이 충족하지 못하는 영양소 섭취 목표(10명 중 1명 미만 달성)에 도움을 줄 수 있다. 포도를 일일 과일 섭취의 일환으로 포함시킴으로써, 위에서 언급한 탄수화물로부터 에너지를 얻는 것뿐만 아니라, 정기적으로 식단에 포함시킬 때 건강상의 다양한 혜택을 기대할 수 있다. 포도에 함유된 영양소는 다음과 같다. 항산화제 섭취 증가 다양한 색상의 포도는 만성 염증, 당뇨병, 일부 암 종류 및 심장 질환 예방에 도움이 될 수 있는 폴리페놀과 안토시아닌 같은 항산화제를 함유하고 있다. 이들 성분은 장 건강을 증진하고 혈액 순환을 개선하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 사이언스에 따르면 특히 검은색 콩코드 포도와 보라색 포도는 빨간색이나 녹색 포도에 비해 더 높은 총 항산화 능력을 가지고 있는 것으로 나타났다. 그럼에도 불구하고, 모든 종류의 포도는 우수한 항산화제 공급원으로서 그 가치가 인정되고 있다. 뇌와 심장 건강 향상 포도는 뇌와 심장 건강에 기여할 수 있다. 항산화제는 시간이 흐름에 따라 심장과 혈관에 미치는 손상을 줄이는 데 중요한 역할을 하며, 이는 신체 내 자유 라디칼과의 전투를 돕는다. 2021년 12월 '푸드 케미스트리 엑스(Food Chemistry X)' 저널에 게재된 연구에 따르면, 포도 섭취는 심장 질환 및 고혈압의 위험을 감소시키는 데 도움이 되는 것으로 나타났다. 이 연구는 포도를 '기능성 식품'으로 분류했다. 이는 포도가 건강 증진 및 특정 건강 문제를 위한 의료 영양 요법의 일부로 고려될 수 있음을 의미한다. 즉, 포도는 고혈압 환자의 치료에 도움이 될 수 있는 식품으로 사용될 수 있다. 건강한 혈관은 뇌로의 적절한 산소 공급을 보장하는 데 필수적이다. 한 연구에 따르면, 인지 기능 저하와 기억 상실의 초기 증상을 보이는 사람들이 하루에 2¼컵의 포도를 섭취했을 때, 그 증상이 개선되었다고 한다. 이러한 결과는 포도가 뇌 건강에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 비타민과 미네랄 공급원 포도는 짙은 녹색 잎채소에서 주로 찾아볼 수 있는 비타민 K의 우수한 공급원이다. 이 비타민은 혈액 응고와 뼈 건강 유지에 중요한 역할을 하여 건강에 기여한다. 또한 포도에는 심장 건강과 건강한 근육 기능을 촉진하는 데 도움이 되는 것으로 밝혀진 칼륨이 포함되어 있다. 참고로 포도 1컵에는 중간 크기 바나나 3분의 2 정도의 칼륨이 들어 있다.또 약간의 면역 체계를 지원하는 비타민 C를 얻을 수 있다. 수면의 질 향상에 기여 포도는 숙면을 도울 수 있다. 멜라토닌은 우리 몸의 수면 주기를 조절하는 주요 호르몬으로, 낮 시간 동안 점차 증가하여 밤에 최고조에 이르며, 이는 취침 시간이 다가오고 있음을 신체에 알린다. 멜라토닌은 타트 체리와 타트 체리 주스, 계란, 고지방 생선, 키위, 견과류 등 특정 음식과 음료에 자연적으로 존재한다. 포도 역시 이러한 멜라토닌을 함유하고 있어, 숙면을 취하는 데 도움을 줄 수 있다. 알레르기나 과민증, 포도 섭취 주의 포도의 장점은 많지만 알레르기나 과민증 진단을 받은 사람들은 포도 섭취를 피해야 한다. 특히 5세 미만의 어린이에게 포도 한 알을 다 주는 것은 질식 위험을 높일 수 있으므로 주의가 필요하다. 미국인을 위한 2020~2025 식생활 지침에 따르면, 필수 비타민을 섭취하기 위해 성인은 일일 과일 섭취량으로 2~2½컵을 목표로 설정하는 것이 좋다. 포도에는 자연적으로 발생하는 당분이 포함되어 있으며 첨가된 설탕은 전혀 없다. 또 포도에는 섬유질 형태의 탄수화물이 들어 있다. 그렇지만, 당뇨병 전증이나 당뇨병 환자에게 섭취 시 주의가 필요할 수 있다. 이러한 경우, 공인 당뇨병 교육자와 상담하여 식단에 포도를 어떻게 포함시킬 수 있을지 조언을 구하는 것이 좋다. 알레르기가 없다면, 포도를 건강한 식단의 일부로 적절히 포함시키는 것이 당뇨병 예방에 도움이 될 수 있다. 포도는 수분 함량이 높고 칼로리가 상대적으로 낮아(컵당 약 104칼로리) 체중 관리에 유리하며, 섬유질(컵당 약 1.5g) 또한 포함되어 있어 포만감을 제공한다. 포도는 때때로 당분 함량이 높다는 이유로 부정적인 평가를 받기도 하지만, 실제로는 영양가가 풍부한 과일로, 건강한 식단에 포함시킬 수 있다. 포도 섭취는 뇌와 심장 건강을 지원하며, 포도가 제공하는 비타민과 미네랄은 면역력과 뼈 건강을 강화하는 데 기여할 수 있다. 또한, 포도의 탄수화물과 높은 수분 함량은 에너지를 증가시키는 효과적이고 경제적인 방법이다.
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포도, 매일 먹으면 건강에 이로운 이유
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중앙대, 그린수소 생산 혁명 루테늄 촉매 개발
- 수소경제 시대를 앞두고 친환경적인 수소 생산 기술 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 이 가운데 최근 중앙대학교 첨단재료공학과 연구팀이 차세대 수소 전극 촉매로 주목받는 루테늄 촉매의 성능을 획기적으로 향상시킨 연구 결과를 발표했다. 미국 과학 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 중앙대학교 첨단재료공학과 장해성 교수 연구팀이 아연으로 도핑한 루테늄 산화물(SA Zn-RuO2) 촉매를 개발했다고 지난 21일(현지시간) 자세히 소개했다. 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 안정성과 반응성이 향상된 것이다. 수소는 화석연료 대체 에너지원으로 각광받고 있지만, 현재까지 주로 천연가스 개질을 통해 생산되는 '회색 수소'는 환경오염 문제를 해결하지 못하고 있다. 반면, 물과 전기를 이용하여 생산되는 '녹색 수소'는 온실가스 배출 없이 순수한 수소를 확보할 수 있는 친환경 에너지원으로 각국 정부와 기업들의 핵심 투자 분야로 떠오르고 있다. 하지만 현재 녹색 수소 생산 기술은 아직 초기 단계에 머물러 있다. 가장 큰 걸림돌은 산성 전해수를 이용하는 '양극 산화반응(OER)' 촉매의 효율성과 안정성이 부족하기 때문이다. 이 때문에 경제적인 녹색 수소 생산량을 늘리기 어려운 상황이다. 루테늄 촉매로 획기적인 성능 향상 연구팀은 기존 상용 루테늄 촉매에 아연(Zn) 원자를 도핑하는 기술을 개발하여 기존 촉매에 비해 훨씬 높은 반응성과 안정성을 확보했다. 기존 루테늄 촉매는 전류밀도를 높이면 빠르게 성능이 저하되는 반면, 연구팀이 개발한 촉매는 높은 전류밀도에서도 지속적으로 안정적인 수소 생산을 가능하게 한다. 뿐만 아니라, 이 신소재 촉매는 이리듐(Ir)과 같은 귀금속 대신 상대적으로 저렴한 루테늄을 사용함으로써 녹색 수소 생산 비용을 크게 낮출 수 있는 장점도 지니고 있다. 결과적으로 연구팀의 성과는 녹색 수소 경제 실현에 한 걸음 더 다가선 중요한 결과라 할 수 있다. 차세대 전극 촉매의 길을 여는 돌파구 연구팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 더욱 효율적이고 안정적인 차세대 촉매 개발에 힘을 쏟을 계획이다. 이를 통해 친환경 수소 생산 기술 발전을 촉진하고 우리나라 수소경제 선두 국가 진출에 밑바탕을 마련할 것으로 기대된다. 연구팀은 기존 루테늄(RuO2) 촉매에 단일 아연(Zn) 원자를 도핑하고 산소 공백을 도입하는 이중 기술을 개발하여 안정성과 활성을 동시에 높이는 데 성공했다. 'SA Zn-RuO2(단일 아연 도핑 루테늄 산화물)' 촉매라고 명명한 신소재는 산소 공백과 Zn-O-Ru(아연 산소 루테늄) 결합을 통해 기존 촉매의 한계를 효과적으로 극복했다. SA Zn-RuO2 촉매는 유기 골격 구조물을 루테늄과 아연 원자로 가열하여 합성하는데, 이 과정에서 산소 공백과 Zn-O-Ru 결합이 형성된다. 이러한 결합은 두 가지 방식으로 촉매를 안정화한다. 첫째, Ru-O 결합을 강화하여 촉매 구조를 지탱한다. 루테늄-산소 결함은 촉매의 구조적 안정성을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 루테늄-산소 결합이 강하면 촉매가 쉽게 분해되는 것을 방지할 수 있다. 둘째, 아연 원자로부터 전자를 공급하여 산화 과정에서 루테늄의 과도한 산화를 막는다. 또한 향상된 전자 환경은 반응 물질이 촉매 표면에 흡착하는 데 필요한 에너지를 낮춰 반응 속도를 증진시킨다. 장 교수는 연구 배경에 대해 "산성 전해수를 이용하는 수소 생산 기술에서 효율적이고 저렴한 대체 촉매 개발 필요성에 따라 연구를 시작했다"고 밝혔다. 그는 "이번 연구를 통해 단일 아연 도핑과 산소 공백 도입이라는 이중 기술을 통해 산성 환경에서 안정성과 활성을 균형 있게 높이는 전략을 제안한다"고 덧붙였다. 수소 생산 비용 절감 장 교수 연구팀의 실험 결과 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 과전위가 57mV 낮고, 43시간 동안 안정적으로 작동하는 것으로 나타났다. 과전위는 촉매가 반응을 일으키는 데 필요한 전기 에너지의 양으로, 과전위가 낮을수록 효율이 높아진다. 즉, 아연 도핑 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 더 적은 에너지를 사용하여 수소를 생산할 수 있다는 의미이다. 또한, 아연 도핑 루테늄 산화물 촉매는 43시간 동안 안정적으로 작동하는 것으로 나타났는데, 이는 기존 루테늄 산화물 촉매의 수명에 비해 크게 향상된 것이다. 연구팀은 "아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 비용 효율적이고 활성 및 내산성 전기 촉매의 개발에 영향을 미칠 가능성이 있다"며 "이는 수소 생산 비용을 절감하고 녹색 수소 생산을 향상시켜 청정 에너지원으로의 전환과 지속 가능한 기술의 발전에 도움이 될 것"이라고 기대했다. 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매의 개발은 지속 가능한 수소 생산에 새로운 돌파구를 마련했다는 평가를 받고 있다. 기존 루테늄 산화물 촉매는 안정성 문제가 있어 실용화 가능성이 낮다는 지적을 받아왔다. 하지만 이번에 개발된 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 안정성과 반응성이 모두 향상돼 상용화에 한 걸음 더 가까워졌다. 연구팀은 "향후 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매의 성능을 개선하고 대량 생산 기술을 개발해 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 이 연구는 지난 1월 '에너지 화학 저널(Journal of Energy Chemistry)' 88권에 발표됐다.
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중앙대, 그린수소 생산 혁명 루테늄 촉매 개발
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다이어트와 근육량 증가 위한 효과적인 운동 루틴
- 새해를 맞이하여, 건강과 웰빙을 위한 운동을 시작하는 사람들이 점차 증가하고 있다. 체중 조절, 근육량 증가, 심혈관 건강 증진 등, 다양한 목표를 실현하기 위한 첫걸음으로 운동이 필수적인 선택이 되고 있다. 하지만 효과적인 운동 루틴을 설계하기 위해서는 주간 운동 횟수에 대한 명확한 이해가 선행되어야 한다. 미국의 건강 전문 매체 '잇 디스, 낫 댓(Eat This, Not That)'에 따르면, 전문 트레이너 타일러 리드(Tyler Read)는 개인의 목표와 체력 수준, 운동 유형에 따라 적절한 운동 빈도가 달라질 수 있다고 밝혔다. 일반적으로 성인에게 권장되는 것은 주당 최소 150분의 중간 강도 유산소 운동 혹은 75분의 고강도 유산소 운동, 그리고 주 2회 이상의 근력 운동이다. 체중 감량과 근육량 증가는 모두 건강한 신체 구축에 있어 중대한 목표들이다. 이 두 목표를 동시에 달성하기란 간단치 않다는 점을 주목할 필요가 있다. 체중을 줄이기 위해서는 칼로리 소모를 증가시켜야 하며, 근육량을 늘리기 위해서는 근육에 손상을 주고 이를 통한 회복 과정을 통해 근육을 강화시켜야 한다. 이러한 명확한 이해를 바탕으로 한 효율적인 운동 계획은 새해 건강 목표 달성의 핵심이 될 수 있다. 체중 감량을 위한 운동 체중 감량을 위한 핵심 전략은 칼로리 소모를 극대화하는 것이다. 이를 위한 방법은 크게 두 가지로 나뉜다. 첫째, 유산소 운동을 통한 직접적인 칼로리 소모, 둘째, 근육량 증가를 통해 기초 대사량을 상승시키는 것이다. 유산소 운동은 칼로리 소모에 효과적인 운동 방식으로 널리 알려져 있다. 달리기, 자전거 타기, 수영, 에어로빅 등과 같은 다양한 유산소 운동은 신체의 대사 활동을 촉진하며, 이는 궁극적으로 칼로리 소모를 증가시킨다. 한편, 근육량의 증가는 기초 대사량을 높여 하루 동안의 칼로리 소모량을 증가시킨다. 따라서 체중 감량을 목표로 한다면, 유산소 운동뿐만 아니라 근력 운동도 병행하는 것이 바람직하다. 근력 운동 근력 운동은 근육의 발달과 강화에 필수적인 운동 방식이다. 근육을 효과적으로 만들기 위해서는 근육에 약간의 손상을 주어야 하는데, 이는 근육 섬유의 재생과 성장을 촉진한다. 근육 손상을 일으키는 다양한 방법 중에서도 저항 운동이 가장 효과적인 방법으로 꼽힌다. 저항 운동에는 역도, 맨몸 운동, 웨이트 트레이닝 등 다양한 형태가 있으며, 이러한 운동을 통해 근육에 적절한 자극을 주면 근육이 손상되고 이후 회복 과정에서 근육이 성장하며 강화된다. 따라서 근력 운동은 단순히 근육을 만드는 것을 넘어서, 건강한 신체 구조와 기능을 유지하는 데 있어 중요한 역할을 한다. 전략적인 운동 루틴 체중 감량과 근육량 증가라는 두 목표를 동시에 달성하기 위한 운동 루틴은 전략적인 접근이 필요하다. 권장되는 방법으로는, 일주일에 3~5일 동안 30~60분간 중등도 이상의 강도로 유산소 운동을 실시하는 것이다. 이러한 유산소 운동은 러닝머신, 사이클, 수영 등 다양한 활동으로 구성될 수 있다. 근력 운동의 경우, 일주일에 2~3일, 각 운동을 1~2세트씩, 8~12회 반복하는 루틴이 권장된다. 이는 헬스장이나 집에서 손쉽게 실시할 수 있는 운동들로 구성되어 있으며, 근육의 성장과 강화에 중점을 둔다. 특히 운동 초보자의 경우, 일주일에 2~3일, 20~30분 동안 가벼운 운동으로 시작하여, 점차 운동 강도와 시간을 늘려나가는 것이 바람직하다. 무엇보다 운동 전후의 충분한 스트레칭은 부상 방지에 있어 중요하므로 이를 게을리하지 말아야 한다. 운동과 식단 관리 병행 체중 감량과 근육량 증가를 위한 목표를 달성하기 위해서는 운동뿐만 아니라 식단 관리도 매우 중요하다. 체중 감량을 위해서는 전반적인 칼로리 섭취를 줄이는 것이 필수적이며, 근육의 손상을 최소화하고 회복을 촉진하기 위해서는 단백질 섭취를 늘리는 것이 중요하다. 체중 감량과 근육량 증가는 동시에 이루기 어려운 목표일 수 있지만, 꾸준한 노력을 통해 원하는 결과를 얻을 수 있다. 이 과정에서 일관된 운동 루틴과 영양가 있는 식단을 병행한다면, 더욱 효과적인 결과를 기대할 수 있다. 운동은 단순히 체중 관리에만 도움이 되는 것이 아니라, 다양한 건강상의 이점을 제공한다. 이는 칼로리 소모와 체지방 감소에 기여할 뿐만 아니라, 심혈관 건강 개선, 만성 질환 위험 감소, 정신 건강 향상에도 중요한 역할을 한다. 따라서 건강한 생활을 유지하고자 한다면, 일주일에 적어도 몇 번의 운동을 규칙적으로 실시하는 것이 권장된다.
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다이어트와 근육량 증가 위한 효과적인 운동 루틴
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[퓨처 Eyes(21)] 붉은털원숭이 복제 성공, 의학 연구의 '게임 체인저' 될까?
- 중국 과학아카데미 연구팀이 처음으로 붉은털원숭이(레서스원숭이·Rhesus monkey) 복제에 성공했다고 영국 BBC가 보도했다. 이 종은 인간과 유사한 생리학적 특징으로 의학 연구에 널리 활용된다. 이번 성과는 의약 개발 속도를 획기적으로 늘릴 수 있는 잠재력을 지니고 있어 주목받는다. 중국 연구팀은 유전적으로 동일한 개체로부터 얻은 결과는 실험의 신뢰성을 높일 수 있기 때문에 붉은털원숭이 복제를 통해 신약 실험의 효율을 극대화할 수 있다고 기대하고 있다. 기존 붉은털원숭이 복제 시도는 출산으로 이어지지 않거나 탄생 후 몇 시간 만에 태아 사망 등으로 실패했던 반면, 이번에 복제된 원숭이는 2년 이상 건강하게 성장함으로써 연구팀은 안정적인 기술 확보를 입증했다. 붉은털원숭이 복제는 1996년 대리모를 통해서 태어난 '복제 양' 돌리(Dolly) 성공 이후 역사상 두 번째 유명한 동물 복제로 또 다른 시각을 제시한다. 그러나 돌리는 최초로 복제된 동물은 아니다. 1902년 스위스의 한스 스페만이 도룡뇽을 복제했던 것을 최초의 복제 실험으로 보고 있다. 발생생물 분야에 중요한 발전을 이룬 스페만은 도룡뇽의 수정란이 첫 번째 세포 분열을 시작할 때, 미세한 루프를 이용해 수정란을 두 개의 별도 세포로 분리했다. 이외에도 1952년 미국의 브릭스와 킹의 개구리 복제, 면양 복제(1986년), 소와 돼지 복제(1989) 등 다양한 사례가 있다. 다만, 복제양 돌리는 생식세포를 통한 복제가 아니라 체세포를 활용해 복제에 성공한 첫 사례로 유명하다. 이후 2001년에는 세계 최초의 복제 고양이 카피 캣(Copy Cat)이 탄생했다. 텍사스 A&M 대학교의 연구자들이 체세포 핵 이식 방식을 이용하여 카피 캣을 만들었다. 2003년, 이탈리아에서 체세포 핵 이식 방식으로 복제된 최초의 말 프로메테아(Prometea)가 태어났다. 프로메테아는 복제된 동물이 자신의 복제 원본으로부터 탄생한 첫 사례이기도 하다. 또한 2005년, 서울대학교 황우석 박사 연구팀에 의해 복제된 최초의 개 스너피(Snuppy)가 태어났다. 아프가니스탄 하운드에서 복제된 스너피는 체세포 핵 이식 방식을 이용해 과학계의 큰 주목을 받았다. 그 밖에 소와 돼지 복제도 다수 이루어졌다. 특히 돼지는 의학 연구에 매우 중요한 동물로, 인간과 비슷한 생리적 특성을 가지고 있다. 복제 돼지는 장기 이식 연구, 약물 테스트, 유전병 연구 등에 활용되고 있다. 중국 연구팀은 핵심 세포 재프로그래밍 기술을 통해 붉은털원숭이 배아를 형성한 뒤 대리모에게 이식하는 과정을 거쳐 복제 과정을 완료했다. 이는 돌리 양 복제 기술과 유사한 방법이지만, 인간과 더 큰 유전적 유사성을 지닌 붉은털원숭이 복제 성공으로 의료 연구 영역에 획기적인 파급 효과를 낼 수 있다. 중국 과학아카데미의 대학 루 팔롱(Lu Falong)박사는 BBC 뉴스와의 인터뷰에서 "(복제 원숭이) 성공적인 결과에 모두가 기뻐했다"고 밝혔다. 붉은털원숭이는 아프가니스탄부터 인도, 태국, 베트남, 중국에 이르는 광범위한 지역에서 야생 서식하며 감염과 면역 연구 실험에 주로 활용된다. 2018년 중국과학원은 마카크 원숭이(긴꼬리원숭이) 복제에 처음으로 성공했으나, 의료 연구에서는 인간과의 유전적 유사성 때문에 붉은털원숭이가 더 선호된다. 그동안 성체 세포를 이용한 포유류 복제 기술은 여러 한계를 드러냈다. 대다수의 복제 시도에서 유전자 재프로그래밍 과정 중 오류가 발생하고, 태어난 복제 개체의 수가 적으며 건강한 복제 개체는 더욱 드문 상황으로, 대부분의 포유류에서 성공률은 1~3%에 불과했다. 특히 붉은털원숭이의 경우 이러한 복제는 더 어려운 과제로 여겨졌으며, 연구팀이 2년에 걸친 노력 끝에 처음으로 복제에 성공하기 전까지는 태어나서 생존한 복제 개체가 없었다. 앞서 중국 과학원은 2018년 긴꼬리원숭이 복제에 성공했으나 생존율이 낮았다. 체세포 핵이식(SCNT)로 알려진 표준복제기술(체세포의 핵을 핵이 제거된 난자로 이식하는 기술)은 일반적으로 복제된 배아의 출생율과 생존율이 극이 낮다. 당 연구자들은 109개의 긴꼬리원숭이 복제배아를 생산하고 그 중 21마리의 대리모원숭이에게 이식했다. 그 중 단 2마리만 살아남았으나 성체가 되기까지 생존하지 못했다. 연구팀은 실패한 붉은털원숭이 복제 시도에서 태반이 복제 과정 중 제대로 재프로그래밍되지 않아 정상적인 발달이 이루어지지 않았다는 사실을 발견했다. 배아의 성장에 필수적인 산소와 영양분 공급에 중요한 역할을 하는 태반이 제 기능을 하지 못했기 때문에 복제가 성공하지 못했던 것. 이에 연구팀은 복제 배아의 외부층, 즉 정상적으로 태반으로 발달하지 않는 부분만을 활용해 복제 과정에서의 문제를 해결했다. 연구팀은 동물의 몸통으로 발달하는 내부 세포를 제거하고, 이를 정상적인 태반이 발달할 것으로 예상되는 비복제 배아의 외부층에 주입했다. 이 방법을 통해 연구팀은 총 113개의 배아를 사용하여 11개를 이식했으며, 이 과정에서 2번의 임신과 붉은털원숭이 1마리의 정상 출산으로 이어졌다. 연구팀은 태어난 원숭이에게, 복제기술 '영양포 대체(trophoblast replacement)'에서 따온 '레트로(ReTro)'라는 이름을 붙였다. 레트로는 수컷 원숭이로 2년 이상 생존하고 있다. 다른 대리모는 쌍둥이를 임신했으나 106일만에 사망했다. 이 연구는 지난 1월 17일 학술지 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에 개재됐다. 네이처는 "복제된 배아에 건강한 태반을 제공하는 방법은 영장류 연구와 관련된 더 많은 연구의 길을 열어 줄 수 있다"고 평가했다. 복제팀의 루 팔롱 박사는 BBC 뉴스와의 인터뷰에서 붉은털원숭이 복제 연구의 핵심 목표에 대해 설명했다. 그는 "연구팀의 주된 목적은 더 많은 복제 원숭이를 성공적으로 얻는 동시에 실험에 사용되는 배아의 수를 줄이는 것"이라고 밝혔다. 또한, 그는 이 연구가 모든 윤리적 허가를 받고 진행되었다고 강조했다. 루 박사는 이어서 "연구 과정에서 모든 동물 실험 절차는 중국 과학 아카데미 상하이 생물과학 연구소 및 CAS(Center for Advanced Study) 뇌과학 및 인공 지능 기술 우수 센터 신경과학 연구소의 동물 사용 및 관리 위원회의 엄격한 지침을 따랐으며, 이 프로토콜은 CAS 동물 사용 및 관리 위원회의 승인을 받았다"고 말했다. 이러한 발언은 연구팀이 동물 실험의 윤리적 기준을 준수하고, 과학적 연구에서의 동물 복지를 중시하고 있음을 나타낸다. 과학자들은 이러한 복제 원숭이가 우울증, 불안증과 같은 인간의 정신 질환 연구뿐 아니라 약물 평가 프로젝트를 위한 모델로 사용될 가능성이 있다고 기대했다. 상하이 중국과학원 신경과학연구소 무밍 푸(Mu-ming Poo) 소장은 "약물 테스트에 사용할 수 있는 유전적으로 균일한 원숭이를 대량 생산할 수 있다"고 말했다. 반면, 동물 복지 단체들은 이번 성과에 대해 깊은 우려를 표명했다. 포유류의 경우 자연 번식은 부모로부터 유전자의 혼합을 통해 다양성이 유지되는 반면, 복제는 유전적으로 동일한 개체를 만드는 기술이다. 이에 일부 동물 복지 단체들은 유전자 다양성 저하, 윤리적 문제 등을 우려하며 동물 복제 기술 개발에 반대 입장을 견지하고 있다. 영국 왕립동물학대방지협회(RSPCA)는 최근 이루어진 원숭이 복제 연구에 대해 심각한 우려를 나타냈다. RSPCA의 대변인은 "현재의 연구는 당장에 응용될 수 있는 단계가 아니며, 인간 환자에게 혜택을 줄 것으로 기대되지만, 실제로 이 기술이 의학적으로 적용되기까지는 상당한 시간이 소요될 것"이라고 지적했다. 또한, "이 기술 개발 과정에서 더 많은 동물 '모델'이 필요할 것으로 예상된다"고 덧붙였다. 그는 "RSPCA는 이러한 실험 과정에서 겪는 동물들의 고통과 스트레스, 그리고 낮은 성공률에 대해 깊은 우려를 표명한다"며, "영장류는 단순한 연구 도구가 아니라 고도의 지능과 감정을 지닌 존재임을 인식해야 한다"고 강조했다. 이는 동물 복제 연구가 직면한 윤리적 문제와 동물 복지에 대한 중요성을 부각시킨다. 런던 프랜시스 크릭 연구소의 로빈 러벨-뱃지 교수는 환자 이익이 동물 고통을 능가할 때 동물 연구를 강력하게 지지한다는 입장을 밝히면서도 유사한 우려를 표명했다. 러벨-뱃지 교수는 "유전적으로 동일한 동물을 사용함으로써 실험에서의 변수를 최소화할 수 있다는 점은 분명하다. 그러나 이러한 접근법이 실제로 가치가 있는지에 대해서는 심도 있는 고민이 필요하다"고 지적했다. 또한 그는 "한 마리의 유아를 탄생시키기 위해 많은 배아를 사용하고 다수의 대리모에게 이식한 시도가 상당히 많았다"며, 연구 과정에서의 동물 사용량과 실험의 효율성에 대해 우려했다. 러벨-뱃지 교수는 이 연구에서 단 한 마리의 유아만 탄생했다는 사실을 문제삼았다. 그는 "단 한 번의 성공 사례만으로는 이 기술의 성공률에 대한 명확한 결론을 내리기 어렵다. 이 기술의 신뢰성과 효율성을 입증하기 위해서는 더 많은 성공 사례가 필요하다"고 강조했다. 이러한 입장은 동물 실험의 윤리적 측면과 실험의 효율성 사이에서 고려해야 할 중요한 요소들을 드러내고 있다. 최근 붉은털원숭이의 복제 성공은 의료 연구의 효율성 증대와 질병 치료법 개발의 속도를 높이는 데 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대되지만, 동시에 동물 복지와 윤리적 문제에 대한 논란을 야기할 것으로 예상된다. 이에 따라 과학의 발전과 동물 복지, 윤리적 가치 사이에서 균형을 찾기 위한 지속적인 논의가 필요할 것으로 보인다.
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[퓨처 Eyes(21)] 붉은털원숭이 복제 성공, 의학 연구의 '게임 체인저' 될까?
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흙 속 미생물로 구동되는 환경친화적 연료 전지 개발
- 미국 노스웨스턴대학교 연구팀이 흙 속 미생물을 이용하여 구동되는 혁신적인 연료 전지를 개발했다. 이 연료 전지는 기존 배터리에 비해 환경적 부담을 대폭 줄일 수 있는 특징을 지니고 있다. 특히, 이 연료 전지는 독성 화학물질을 포함하지 않으며, 환경에 유해한 공급망 문제도 해결했다는 점에서 주목받고 있다. 미국의 과학기술 전문 매체 스터디 파인즈(StudyFinds) 보도에 따르면, 노스웨스턴 연구팀이 개발한 이 연료 전지는 습한 토양과 건조한 토양 조건 모두에서 효율적으로 작동하여 다양한 농업 환경에 적용될 수 있다. 연구팀은 이 기술이 정밀 농업과 녹색 인프라를 위한 지하 센서의 전원 공급원으로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 정밀 농업은 토양의 수분, 영양분, 병충해 등 다양한 정보를 수집하여 농작물 관리를 최적화하는 데 기여하며, 녹색 인프라는 도시의 열섬 현상 완화 및 수질 개선과 같은 환경적 목적을 위해 조성되는 녹지 공간을 의미한다. 이 연료 전지의 상용화가 이루어질 경우, 농업과 환경 분야에 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 농민들은 이 기술을 통해 토양 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 되며, 도시에서는 녹지 공간을 더 효과적으로 관리할 수 있게 될 전망이다. 이러한 혁신적인 기술은 탄소중립을 지향하는 현재의 환경 추세 속에서 매우 중요한 의미를 갖는다. 연구팀은 이 새로운 연료 전지를 토양 수분 측정과 야생 동물 추적 센서에 적용하여 실험을 진행했다. 실험 결과, 두 센서 모두 기존 배터리로 구동되는 센서들보다 성능이 뛰어난 것으로 나타났다. 특히 야생 동물 추적 센서의 경우, 접촉 감지 기능이 중요한데, 이 연료 전지를 사용한 센서는 기존 배터리를 사용하는 센서보다 120% 더 긴 작동 시간을 보였다. 또한, 이 연료 전지는 습한 토양과 건조한 토양 조건 모두에서 효과적으로 작동하는 것으로 확인됐다. 이는 다양한 농업 환경에서의 안정적인 사용 가능성을 시사한다. 연구팀은 이 연구와 관련된 모든 설계, 튜토리얼, 시뮬레이션 도구를 공개적으로 제공함으로써 오픈 소스 방식을 채택했다. 이러한 접근 방식은 해당 분야에서의 추가적인 혁신과 응용을 촉진할 것으로 기대된다. 연구팀의 빌 옌(Bill Yen)은 "사물 인터넷(IoT) 장치의 수가 지속적으로 증가하고 있으며, 이러한 장치가 수조 개에 달하는 미래를 고려할 때 환경에 해로운 리튬, 중금속 및 독소로 모든 장치를 제작하는 것은 불가능하다"고 지적했다. 그는 이어 "분산형 장치 네트워크에 에너지를 공급하기 위한 대체 에너지원을 찾아야 한다"며, "특수한 미생물을 활용해 토양을 분해하고 낮은 에너지로 센서에 전력을 공급하는 토양 미생물 연료 전지를 발견했다"고 설명했다. 옌은 또한 "유기 탄소가 있는 토양을 미생물이 분해할 수 있다면, 이 연료 전지는 잠재적으로 무한히 지속될 수 있다"며, 이 기술의 잠재적 지속 가능성을 강조했다. 미생물 연료 전지(MFC)는 양극, 음극 및 전해질을 갖춘 배터리처럼 작동한다. 하지만 화학 물질 대신 토양에서 자연적으로 발견되는 박테리아를 사용해 유기물이 분해되는 과정에서 전자를 방출하고, 이 전자들이 양극에서 음극으로 흘러 전기 회로를 형성하여 전력을 생성한다. 옌은 "야생, 농장, 습지 등에 센서를 설치하려면 일반적으로 배터리를 사용하거나 태양 에너지를 활용해야 한다"고 말했다. 그는 또한 "태양 전지판은 먼지에 덮여 있거나 태양이 없는 경우에는 작동하지 않으며, 많은 공간을 차지하고 더러운 환경에서는 효과적으로 작동하지 않는다"고 지적했다. 그는 이어 "배터리 역시 전력 공급이 제한적이라는 문제가 있다"며, "농부들이 100에이커(약 40만4600㎡, 12만평)에 달하는 농장을 돌아다니며 배터리를 주기적으로 교체하거나 태양 전지판을 청소하는 일은 현실적이지 않다"고 말했다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 MFC 기술이 더욱 중요하게 여겨지고 있다. 한편, 미생물 연료 전지는 100년 넘게 알려져 왔지만 습도가 낮은 조건에서의 성능 저하문제로 인해 그 활용 범위가 제한적이었다. 이 문제를 해결하기 위해 옌과 그의 팀은 다양한 디자인을 시험해보았고, 결국 독특한 수직 구조를 가진 디자인에서 성공을 거두었다. 탄소 펠트로 제작된 양극은 수평으로 배치되어 있으며, 전도성 금속 음극은 수직으로 설치되어 일관된 수분과 산소 공급이 가능하게 한다. 연구팀은 또한 분쟁 광물과 복잡한 공급망을 배제하고, 토양 기반 미생물 연료 전지의 완전히 생분해 가능한 버전을 개발할 계획이라고 밝혔다. 이번 연구는 미생물 연료 전지의 실용성을 크게 향상시킨 것으로 평가되며, 습한 토양은 물론 건조한 토양에서도 효과적으로 작동한다는 점이 입증됐다. 이에 따라, 다양한 농업 환경에서 사물 인터넷 센서에 전력을 공급하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 이 연구는 학술지 '인터랙티브, 모바일, 웨어러블 및 유비쿼터스 기술에 관한 컴퓨팅 기계 협회(Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies)' 저널에 최근 게재됐다.
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- IT/바이오
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흙 속 미생물로 구동되는 환경친화적 연료 전지 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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만성 염증에 효과적인 2가지 성분의 항염증 음료
- 홍차와 모닝커피, 토마토, 올리브유, 견과류 등은 만성 염증 감소에 도움을 줄 수 있다. 염증은 신체적, 정신적 불편함을 초래할 수 있으며, 만성 염증은 특히 더 큰 불편함을 야기한다. 만성 염증의 증상으로는 만성 피로, 면역력 약화, 눈 건조, 소화 불량, 인지 능력 저하 등이 있다. 미국의 식품 전문 매체 '이팅웰(EatingWell)'은 지난해 10월 국제 학술지 '뉴트리언츠(Nutrients)'에 발표된 항염증 식단에 대해 최근 상세 보도했다. 이팅웰에 따르면, 홍차와 모닝커피는 대표적인 항염증 음료다. 또한 토마토, 올리브유, 견과류도 항염증 효과가 있다. 이러한 최근 연구는 항염증 식단이 여드름이나 장미증과 같은 피부 문제에 도움이 될 수 있다고 한다. 또한, 베리류, 짙은 색의 잎채소, 견과류 버터(너트 버터·nut butter:견과류를 곱게 갈아서 만든 버터), 콩과 식물, 생선 등 항염증 영양소가 풍부한 식품에 관한 여러 연구 결과도 있다. 이 매체는 아침과 저녁 식사에 맛있고 영양가 있는 식품과 음료를 추가함으로써 건강한 습관을 유지하는 데 도움이 될 것이라고 강조했다. 위장병 전문의인 윌 벌서위츠(Will Bulsiewicz) 박사는 장 건강과 항염증 효과를 위해 모닝커피에 향신료를 섞을 것을 권장한다. 매일 밤 마시는 한 잔의 홍차는 염증 감소에 효과적일 뿐만 아니라, 장 건강 유지에도 도움이 될 수 있다. 홍차는 플라보노이드를 함유하고 있어 자체적으로 항염증 효과를 가지고 있다. 비록 홍차 자체가 화려하진 않지만, 그 효능은 주목할 만하다는 것. 홍차의 맛과 영양을 한층 더 향상시키는 방법 중 하나는 향신료를 추가하는 것이다. 주로 사용되는 향신료로는 호박 향신료 시즈닝이 있으며, 이는 계피, 육두구, 생강, 정향 등이 혼합된 것이다. 사용자의 취향에 따라 홍차에 계피가루나 생강가루를 추가할 수도 있다. 이러한 향신료들은 항산화제와 소화 촉진 효과가 있어 염증 감소에 도움을 준다. 단, 뜨거운 음식과 음료는 특정 피부 상태를 가진 사람들에게 염증을 야기할 수 있으므로, 주의해야 한다. 같은 효과를 얻기 위해 향신료를 첨가한 블랙 아이스티를 선택할 수도 있다. 만성염증 감소를 위해서는 항산화 성분이 풍부한 과일과 채소를 섭취하는 것이 좋다. 비타민 C의 섭취와 충분한 수분 섭취도 도움이 된다. 특히, 꾸준한 항산화제 섭취는 염증 감소에 더욱 효과적일 수 있다. 그러나 과도한 활성산소는 세포 변형, 다양한 질병, 심지어 암을 유발할 수 있어 주의가 필요하다. 염증에 도움이 되는 음식으로는 토마토, 색이 짙은 잎채소인 시금치, 강황, 마늘, 양파, 브로콜리, 블루베리, 계피, 녹차, 아보카도, 올리브유, 견과류 등의 식품이 있다.
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만성 염증에 효과적인 2가지 성분의 항염증 음료
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애플워치 '수입금지 불복소송' 패소로 미국 수입 다시 금지
- 애플이 애플워치의 특허권 침해와 관련한 당국의 수입 금지 명령에 반발해 제기한 소송에서 패소해 해당 제품의 미국 수입이 다시 불가능해졌다. 17일(현지시간) 로이터 통신 등 외신들에 따르면 미 연방순회항소법원은 애플워치 일부 기종 수입을 금지한 당국의 결정에 이의를 제기하는 애플의 주장을 기각하고 앞서 항소심 심리가 진행되는 동안 효력을 일시적으로 막았던 수입 금지 명령을 되살렸다. 이에 따라 해당 기종인 애플워치 시리즈9과 울트라2는 오는 18일 오후 5시부터 수입이 금지된다. 앞서 미 국제무역위원회(ITC)는 지난해 10월 애플이 의료기술 업체 마시모의 혈중 산소 측정 기술 특허를 침해했다고 판단해 해당 기술이 들어간 애플워치의 미국 수입 금지를 결정했다. 조 바이든 대통령은 이에 대해 거부권을 행사하지 않고 지난달 26일 법원의 결정을 확정했다. 애플은 곧바로 법원에 항소했고, 항소심이 진행되는 동안 수입 금지 명령을 일시적으로 막아달라고 요청했다. 법원이 이 긴급 요청을 받아들이면서 애플워치 해당 기종은 다음날인 12월 27일부터 판매가 재개됐다. 하지만 법원이 이날 다시 수입 금지 명령을 발효시키면서 애플은 해당 제품을 미국에서 다시 판매할 수 없게 됐다. 다만 법원 문서에 따르면 지난 12일 미국 세관국경보호국(CBP)은 애플이 제출한 해당 기종들의 변경 설계안이 ITC의 규제를 위반하지 않는다며 이들 제품의 새로운 버전은 수입할 수 있다고 결정했다. 애플 측은 아직 이 애플워치 변경안에 관해 공개적으로 밝히지 않았지만 업계에서는 '맥박 산소 측정법'(pulse oximetry)으로 알려진 문제의 기술을 제거한 것으로 추정했다. 시장에서는 애플이 이런 변경된 제품으로 판매를 재개할 것으로 보고 있다. 이날 뉴욕증시에서 애플 주가는 이날 하락세를 지속했으며 올해 들어 이날까지 5.13% 하락했다.
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- IT/바이오
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애플워치 '수입금지 불복소송' 패소로 미국 수입 다시 금지
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아마추어 천문학자, 초신성 폭발 후 블랙홀 형성 목격
- 최근 아마추어 천문학자가 초신성의 폭발 과정에서 블랙홀의 형성을 관측했다. '초신성(超新星, supernova)'은 일반적인 별의 폭발인 신성(nova)보다 훨씬 더 강력한 에너지를 방출하는 별의 폭발 현상이다. 이 폭발은 매우 밝게 빛나며, 폭발적인 방사선을 방출한다. 폭발의 밝기는 수 주에서 수 개월 동안 지속되며, 때로는 은하 전체의 밝기에 필적할 정도다. 미국의 과학 전문 매체 코스모스 매거진은 이스라엘 와이즈만 연구소(Weizmann Institute of Science)의 핑첸(Ping Chen) 연구원이 이 과정을 실시간으로 처음으로 관측했다고 보도했다. 네이처지에 발표된 이 연구에 따르면, 아마추어 천문학자의 발견과 연구팀의 적절한 타이밍, 그리고 별의 연구 협력이 결합하여, 초신성 폭발이 블랙홀이나 유사한 천체를 형성하는 직접적인 증거를 제시했다. 핑첸은 이 연구의 중요성을 강조하며, "우리의 연구는 가능한 모든 증거를 모아 퍼즐을 풀어나가는 것과 같다. 이 모든 조각들이 모여 진실을 이룬다"고 말했다. 이 발견의 시작점은 남아프리카의 아마추어 천문학자 베르토 모나드가 약 7600만 광년 떨어진 NGC 157 은하의 나선팔에서 새롭게 발견한 밝은 물체, SN 2022jli의 관측에서 비롯된다. 하늘에서 갑자기 나타난 새로운 밝은 물체는 종종 초신성의 출현을 나타낸다. 이러한 현상이 발견되면, 천문학자들은 추가 관측을 통해 물체의 정확한 위치와 다른 정보를 파악하고 빠르게 망원경을 해당 물체에 맞춘다. 초신성은 예측하기 어렵고 짧은 기간 동안만 관측할 수 있어 연구가 어렵다. 초신성은 별의 수명이 다할 때 강력하게 폭발하는 현상으로, 별의 자체 중력에 의해 붕괴되면서 발생한다. 이 폭발은 별이 다시 어두워질 때까지 은하계 전체만큼 밝아질 수 있다. 블랙홀과 중성자별은 별의 붕괴로 인해 형성되는 초밀도 물체다. 과학자들은 이들이 초신성 이후에 형성될 것으로 확신하지만, 초신성 폭발에서 이러한 소형 물체가 형성되는 전체 과정을 직접적으로 관측한 적은 없었다. 그러나 최근의 연구와 관측을 통해 이 단계가 직접 확인될 수 있게 됐다. SN 2022jli는 일반적인 우주 규칙을 따르는 것이 아닌 평범하지 않은 패턴을 보였다. 처음에는 밝게 빛났으나 점차 어두워졌고, 발견된 후 약 한 달이 지난 시점에서 다시 밝아지는 현상을 나타냈다. 이후 200일 동안 약 12일 간격으로 주기적인 밝기 변화를 경험했다. 벨파스트 퀸스 대학의 토마스 무어 교수는 이와 관련하여 "SN 2022jli의 데이터 분석 결과, 반복적으로 밝아지고 어두워지는 패턴이 명확하게 관찰되었다"고 말했다. 무어 교수는 "이러한 주기적인 변화가 초신성 광 곡선에서 감지된 것은 이번이 처음"이라고 설명했다. 이 연구는 2023년 천체물리학 저널인 '아스트로피지컬 저널(Astrophysical Journal)'에 실렸다. 연구팀은 이러한 특이한 패턴이 초신성 폭발을 겪은 후 살아남은 두 번째 별의 영향 때문일 것으로 추측하고 있다. 그들은 이 두 번째 별이 소형 물체의 존재를 간접적으로 드러내고 있다고 설명했다. 연구팀은 블랙홀이나 중성자별이 동반성 별의 풍부한 대기에서 수소를 흡수할 것이라는 가설을 세웠다. 이러한 흡수 현상, 즉 '강착'은 연구원들이 관찰한 주기적인 변화의 원인으로, 많은 에너지를 방출하는 파동 형태로 나타난다. 연구원들은 "SN 2022jli가 보여준 독특한 특성들은 이 시스템에서 일어나는 현상이 매우 드물다는 것을 시사하며, 이는 초신성 폭발을 겪고도 살아남는 결합된 이중 별계의 드문 존재로 설명될 수 있다"고 밝혔다. 또한, "SN 2022jli의 사례는 초신성 폭발과 그 이후 소형 천체 형성 사이의 직접적인 연결고리를 제시한다"고 네이처 저널에 기고했다. 한편, 2018년에는 중국, 미국, 독일의 연구진이 초신성 폭발 과정에 대한 중요한 정보를 얻기 위해 초신성 잔해물 간의 상대적 거리 측정에 성공했다. 이들은 잔해물 주변의 밝은 별들을 기준점으로 사용하여 측정의 정확도를 높였으며, 이러한 연구는 별의 진화와 소멸 과정을 이해하는 데 큰 도움이 되고 있다.
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아마추어 천문학자, 초신성 폭발 후 블랙홀 형성 목격
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애플, 중국시장서 경쟁 심화에 아이폰 가격 5% 인하
- 애플은 15일(현지시간) 경쟁이 격화하고 있는 중국 스마트폰시장에서 아이폰의 소매가격을 최대 500위안(70달러) 인하했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 애플은 자사 중국어웹사이트에 일부 아이폰 가격을 5% 인하했다고 밝혔다. 춘절(春節) 이벤트라는 명분을 내세운 이번 판촉활동은 2월중순 연휴에 대비해 1월18~21일 나흘간 이루어질 예정이다. 최신 아이폰15 시리즈는 중국에서 판매추세가 기존 모델보다도 훨씬 나쁜 상황이다. 화웨이(華為)와 샤오미(小米) 등 중국의 경쟁업체가 경쟁력있는 모델을 내놓고 있을 뿐만 아니라 미국정부의 중국 앱 제한에 대항해 중국의 일부 기업과 정부부문도 애플단말기 사용을 제한하고 있다. 미국 제프리스는 지난 7일 발표한 조사에서 아이폰의 중국 판매대수가 올들어 일주일만에 지난해와 비교해 30% 감소했다고 밝혔다. 핀두오두오(拼多多) 등 중국 전자상거래 플랫폼에서는 연초부터 아이폰15와 아이폰15프로의 가격이 16%나 내리고 있다. 시장조사회사 카나리스의 선임부사장 니콜 벤은 애플이 중국을 시작으로 전세계적으로 판촉활동을 벌이고 있으며 가격인하는 놀랍지는 않다고 지적했다. 경쟁이 격화하고 있으며 애플의 애호가들간에 교체매수에 소극적인 자세가 확산되고 있다는 견해를 나타냈다. 그는 "화웨이가 부활하고 있다는 점은 분명하다. 일부 중국인들은 애국심에 이끌려 화웨이의 이용을 재개할 지도 모른다"고 덧붙였다. 카나리스는 올해 애플의 판매에 대해 전세계에서는 보합세를 보이겠지만 중국에서는 소폭 감소할 것으로 예상하고 있다. 한편 애플은 스마트워치 최신기종인 '시리즈9'와 '울트라2'에서 혈중산소농도 계측기능을 제외한다. 이는 의료기기제조업체 마시모와의 특허분쟁으로 미국내에서 판매중지 조치를 회피하기 위한 목적이다. 마시모는 이날 미국 미국 세관국경보호국(CPB)이 12일 애플측의 변경조치를 승인했다고 밝혔다. 세관당국은 애플의 변경으로 미국 국제무역위원회(ITC)가 결정한 판매중지의 범위에서 제외된다고 판단했다. 이에 따라 '시리즈9와 '울트라2'는 판매를 계속할 수 있을 것으로 보인다.
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애플, 중국시장서 경쟁 심화에 아이폰 가격 5% 인하
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치매 위험 높이는 일상의 나쁜 습관은?
- 치매는 노인병이다. 기억 상실과 언어 및 문제 해결 능력의 저하가 일반적으로 65세 이상 인구에게 영향을 미치고 정상적인 삶을 영위할 수 있는 능력을 앗아간다. 유전적 요인은 통제할 수 없지만, 생활 습관과 같은 통제 가능한 요인들이 치매 위험을 높일 수 있다. 미국 매체 뉴욕포스트(NewYorkPost)는 최근 치매 위험을 증가시키는 나쁜 습관에 대해 소개했다. 카라라 트리트먼트, 웰니스 & 스파의 심리학자 블레어 스틸 박사는 "치매는 판단력과 기억력 상실 등 최소한 두 가지 이상의 뇌 기능 손상을 특징으로 하는 질환"이라고 설명하며, "건망증, 제한된 사회적 능력, 일상생활에 지장을 주는 사고 장애 등이 치매의 주요 증상"이라고 말했다. 스틸 박사에 따르면, 치매 예방의 핵심은 규칙적인 운동, 특히 유산소 운동이 중요하다고 한다. 그는 "활동적이지 않은 생활방식은 뇌 건강에 부정적 영향을 미치며, (뇌는) 사용하지 않으면 기능이 저하된다"고 강조했다. 나이가 60세에 접어드는 사람들에게는 주의가 필요하다. 특히 앉아서 생활하는 습관을 버리고, 규칙적으로 몸을 움직이는 것이 중요하다. 계속해서 활동적인 생활을 유지함으로써 치매 위험을 낮출 수 있다는 것이 전문가들의 조언이다. 또한, 고립된 생활도 치매의 위험 요인 중 하나로 지적된다. 스틸 박사는 "우리가 소셜 미디어에서 많은 시간을 보내더라도, 직접적인 대인 관계가 부족하면 스트레스와 혈압 상승 등의 문제를 유발할 수 있다"고 말했다. 나쁜 수면 습관도 치매의 주요 원인 중 하나이다. 스틸 박사는 "정기적으로 밤에 충분한 휴식을 취하는 것이 중요하며, 이를 방해하는 요소가 있다면, 나이에 상관없이 적극적으로 해결하는 것이 필요하다"고 강조했다. 그는 또 "잠자리에 들기 전 화면과 밝은 조명을 피하고, 수면 중에 휴대전화를 만지지 않는 것이 도움이 된다"고 조언했다. 스트레스는 알츠하이머 협회에서 지적한 치매의 주요 원인 중 하나로, 시간이 지남에 따라 코티솔의 지속적인 분비로 인해 기억력에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 이에 대응하기 위해 신체 운동, 취미 활동, 가족 및 친구들과의 시간, 심지어 좋아하는 TV 프로그램 시청까지 다양한 스트레스 해소 방법이 필요하다. 스틸 박사는 "유연한 사고방식을 유지하고, 노년층에게 흔히 볼 수 있는 고집스러운 태도를 피하는 것이 중요하다"고 조언한다. 또한, 음주 습관에 대해서도 주의가 요구된다. 알츠하이머 협회에 따르면, 일부 치매 유형은 장기간의 음주 습관으로 인해 발생할 수 있다고 한다. 치매가 모든 환자에게 신체적 쇠약을 가져오는 것은 아니지만, 요리나 청구서 지불과 같은 일상적인 일이 어려움을 겪을 수 있다. 치매 예방을 위한 마지막 요소는 바로 식습관이다. 미국 식단에서 매우 인기 있는 가공 식품은 성인 치매 유발과 관련이 있다고 전문가들은 지적하고 있다. 전문가들은 붉은 고기, 유제품, 튀긴 음식 등의 섭취를 줄이고 뇌 건강을 개선하기 위해 친환경적이고 자연스러운 식단을 권장하고 있다. 예를 들어, 많은 유명인들에게 사랑받는 지중해식 다이어트는 치매 위험을 약 4분의 1로 감소시키는 것으로 알려져 있다. CNN에 따르면, 지중해식 식단과 규칙적인 운동을 병행한 사람들은 근육량 증가, 체지방 감소 등의 긍정적인 효과를 경험했으며, 이러한 효과가 최대 3년간 지속될 수 있다고 한다. 지중해식 식단은 주로 식물성 식품으로 구성되어 있으며, 과일, 채소, 통곡물, 콩류, 씨앗류를 주식으로 삼는 것이 특징이다. 이와 함께 견과류와 엑스트라 버진 올리브 오일의 사용도 이 식단에서 중요한 부분을 차지한다. 버터와 같은 일부 지방의 사용은 최소화되거나 전혀 사용되지 않으며, 설탕이나 정제된 식품의 사용은 특별한 경우에만 제한적으로 이루어진다. 이러한 식단 구성은 건강한 생활을 위한 바람직한 선택으로 여겨지고 있다.
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- 생활경제
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애플워치 美 판매 가능⋯미국 항소법원, 수입금지 일시 중단 명령
- 애플이 특허권 침해 분쟁과 관련해 미국 수입이 중단됐던 애플워치를 계속 판매할 수 있게 됐다 27일(현지시간) 로이터통신 등 다수 외신들에 따르면 이날 미국 연방순회항소법원은 소송이 진행되는 동안 국제무역위원회(ITC)의 애플워치 수입 금지 명령을 일시 중단하라고 명령했다. 연방항소법원은 판결문에서 애플의 ITC 수입금지 명령에 대한 항소 절차가 진행되는 동안 애플워치 수입금지 조치가 당분간 중단될 것이라고 밝혔다. 법원은 이날 ITC가 애플의 요청에 답변을 제출할 수 있는 시한을 2024년 1월 10일까지로 정했다. 시장에서는 애플이 법정 싸움에서 일단 큰 승리를 거둔 것으로 평가했다. 웨드부시증권 애널리스트 댄 아이브스는 "이번 특허권 분쟁과 관련된 법적 문제들을 고려할 때 많은 사람들이 예상하지 못했던 애플의 큰 승리"라며 "마시모는 이제 큰 싸움을 앞두고 있다"고 말했다. 문제가 된 제품은 혈중 산소 측정 기술이 포함된 애플워치 시리즈 9과 울트라 2였다. 더 저렴한 애플워치 SE는 해당 기능이 없어 영향받지 않았다. 이에 앞서 미국 정부는 특허권 침해 분쟁으로 일부 애플워치 기종의 수입을 금지한 ITC 결정을 지난 26일 수용했다. 애플은 이 결정에 곧바로 항소했다. ITC는 지난 10월 애플이 의료기술 업체 마시모사의 혈액 산소포화도 센서 관련 특허 등 2건의 특허를 침해했다며 애플워치 9와 애플워치 울트라 2 수입 금지 결정을 내렸다. 마시모사는 애플이 2020년부터 애플워치에 적용해온 맥박 산소포화도 측정 기능이 자사 특허를 침해했다며 2021년 소송을 냈다. 애플워치가 속해 있는 '애플 웨어러블' 부문은 지난 9월 끝난 2023 회계연도 기간 398억 달러(약 51조6200억원)의 매출을 기록했다. 한편 항소법원 결정 이후 마시모사의 주가는 이날 뉴욕증시에서 4% 넘게 떨어졌다. 애플은 1% 미만의 하락세를 보였다.
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- IT/바이오
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애플워치 美 판매 가능⋯미국 항소법원, 수입금지 일시 중단 명령
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빙하 침식으로 사라진 지구 지각, 깊은 바다에서 재발견
- "지구는 어떻게 형성되었을까", "지구에는 물이 얼마나 있었을까"와 같은 질문들은 전 세계 과학자들에게 끊임없이 제기되는 수수께끼 같은 문제들이다. 이러한 질문들은 지구의 과거에 대한 깊은 탐구와 이해를 요구한다. 우주 영상과 같은 첨단 기술은 지구 표면에 남아 있는 물의 흔적과 같은 미스터리를 해결하는 데 큰 도움을 주고 있다. 이러한 기술을 통해 과학자들은 지구의 역사와 진화에 대한 새로운 정보를 발견하고 있다. 그런데 한 세기가 넘도록 전문가들을 당혹스럽게 만들었던 또 다른 미스터리는 ‘대부정합’으로 알려졌으며 지질학적 기록에서 누락 된 지각의 큰 판을 언급했다. 지질학적 기록에서 누락된 지각의 큰 판을 언급하는 ‘대부정합’은 한 세기 이상 전문가들을 혼란스럽게 만들었던 또 다른 수수께끼다. 영국의 인디펜던트 온라인 뉴스판 인디100(indy100)은 대부정합이 사라진 것이 '눈덩이 지구'로 알려진 시기에 발생한 심각한 빙하 침식 때문일 수 있다는 새로운 연구 결과를 보도했다. 이 시기는 행성 전체가 거의 얼음으로 뒤덮였던 고대 지구의 상태를 나타낸다. 연구 결과에 따르면, 이전에 형성된 암석이 침식되면서 그 나이가 급격하게 변하고, 이 과정에서 더 젊은 암석으로 대체될 때 퇴적 기록에서 발생하는 공백이 생기게 된다. 이 현상은 암석층의 연속성이 끊어진 것으로 볼 수 있으며, 지질학적 기록의 중요한 부분이다. 이러한 현상은 1869년 애리조나주의 그랜드캐니언에서 처음 관찰됐다. 전문가들은 암석층 사이에 나타나는 연대의 급격한 변화에 주목했고, 이러한 현상이 전 세계 여러 곳에서 반복적으로 나타나는 것을 발견했다. 이러한 현상을 '대부정합(The Great Unconformity)'이라고 명명했다. 한 연구의 저자는 빙하 침식으로 인해 전 세계적으로 평균 3~5km(2~3마일) 두께의 암석이 벗겨져 지질학적 기록에서 누락된 것으로 추정할 수 있다고 주장했다. 이러한 발견은 지구의 과거를 이해하는 데 있어 중요한 단서를 제공하며, 지질학적 연구에 있어 중대한 의미를 가지고 있다. 이를 통해 과학자들은 지구의 역사와 지질학적 변화를 더욱 정확하게 파악할 수 있게 됐다. 이번 연구의 주요 저자인 버클리 지구연대학 센터의 브렌힌 켈러(Brenhin Keller) 박사는 암석 손실의 규모가 엄청나다고 설명하며 동료들과 함께 10억㎢(2억 입방 마일)의 선캄브리아기 물질이 누락되었거나 존재할 것으로 예상했다. 그들의 이론은 전문가들이 원래 생각했던 것보다 현생대가 시작되기 전에 훨씬 더 많은 침식이 발생했음을 시사한다. 연구팀은 그 시대의 결정이 하프늄과 산소의 동위원소(아이소타입)를 가지고 있음을 증거로 제시했다. 이러한 동위원소는 오래된 암석에서 침식되어 저온에서 퇴적된 것과 일치한다. 또한, 7억 년 미만의 소행성 분화구가 많고 그보다 오래된 소행성 분화구는 두 개만 존재하는 이유임을 시사한다. 암석의 현재 위치에 관해서는 퇴적암을 침식한 빙하가 바다로 휩쓸어 갔다는 주장도 있다.
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- 산업
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빙하 침식으로 사라진 지구 지각, 깊은 바다에서 재발견
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애플워치, 신제품 출시 3개월 만에 미국내 판매 금지
- 미국 정부가 26일(현지시간) 특허권 침해 분쟁으로 일부 애플워치 기종의 수입을 금지한 미국 국제무역위원회(ITC) 결정을 수용하기로 했다. 애플은 이번 결정에 곧바로 항소했다. 미국무역대표부(USTR)는 이날 "심사숙고 끝에 캐서린 타이 대표는 ITC 결정을 뒤집지 않기로 결정했고, ITC 결정은 26일 최종 확정됐다"고 밝혔다. 미국 행정부는 ITC 결정이 자국의 이익에 반한다고 판단할 경우 이 같은 결정을 거부할 수 있다. 거부권을 행사하지 않는 것이 관례지만 2013년 ITC가 애플이 삼성전자의 스마트폰 특허를 침해했다고 보고 아이폰과 아이패드 수입 금지 결정을 내리자 버락 오바마 당시 대통령이 거부한 전례가 있다. 다만 이번 결정과 관련해 백악관은 과거 삼성전자와 분쟁 사례와 비교하지 않겠다는 입장을 밝혔다. ITC는 지난 10월 마시모사의 의료 기술인 혈액 산소포화도 센서 관련 특허 등 2건의 특허를 침해했다며 애플워치 9와 애플워치 울트라 2 수입 금지 결정을 내렸다. 마시모사는 애플이 2020년부터 애플워치에 적용해온 맥박 산소포화도 측정 기능이 자사 특허를 침해했다며 2021년 소송을 제기했다. 미국 정부가 거부권을 행사하지 않으면서 ITC 결정은 확정됐으나, 애플이 항소하면서 법정 싸움이 펼쳐질 예정이다. 애플은 이날 연방 항소법원에 항소장을 제출했다. 성명을 통해서는 "ITC 결정에 강력히 반대한다"며 "미국 내에서 가능한 한 빨리 애플워치 9와 애플워치 울트라 2를 고객들에게 돌려주기 위해 필요한 모든 조치를 취할 것"이라고 밝혔다. 애플워치는 2014년 처음 공개한 애플의 주력 제품 중 하나다. 특히, 애플워치 시리즈9와 울트라 2는 지난 9월 출시된 신제품으로 3개월여 만에 판매가 중단되는 것이다. 애플은 2020년 애플워치 시리즈6부터 혈중 산소 측정 기능을 탑재해 왔다. 이 두 모델만 판매가 중단된 것은 매년 신제품이 출시되면서 이전 모델은 단종됐기 때문이다. 다만 애플워치 시리즈9와 울트라 2의 판매 중단에도 이들 제품보다 저렴한 애플워치 SE의 판매는 계속된다. 애플워치 SE에는 혈중 산소 측정 기능이 없다. 또 미국 내에서 판매는 되지 않아도 우리나라를 비롯해 미국 이외의 나라에서 이들 제품 판매는 지속된다. 아울러 미국으로의 수입 금지 결정으로 미국에서도 아마존이나 베스트바이 등에서는 재고가 없어질 때까지 판매가 된다고 미국 현지 매체는 전했다. 애플워치가 애플 전체 매출에서 차지하는 정확한 비율은 알려져 있지 않다. 다만 지난 3분기(7∼9월) 애플워치를 포함하는 웨어러블, 홈 및 액세서리 부문 매출은 93억 달러(약 12조574억원)를 기록했다.
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애플워치, 신제품 출시 3개월 만에 미국내 판매 금지
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무알코올 맥주, 알코올 함량 낮으면 식중독 위험 높다
- 알코올 성분이 부족한 무알코올 맥주는 식중독 위험이 증가할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 프랑스 의학 전문 사이트 뿌르꾸와독퇴르(pourquoidocteur)는 코넬 대학의 연구 결과를 인용해 무알코올 또는 저알코올 맥주에 알코올이 부족하면 음료 내에 병원균과 박테리아가 번성할 수 있는 환경이 조성될 가능성이 있다고 소개했다. 무알코올 맥주는 도수 1% 미만인 비알코올 음료와 알코올이 포함되지 않은 도수 0%의 무알코올 음료를 통칭해서 부르는 말이다. 이 연구 결과는 '식품 보호 저널(Journal of Food Protection) '에 발표됐다. 연구에 따르면, 무알코올 맥주는 알코올이 없음에도 불구하고 건강에 위험을 초래할 수 있는 것으로 나타났다. 연구자들은 제조 및 보관 과정 중에 알코올이 부재한 상태에서 식인성 박테리아와 병원균이 번식할 수 있는 환경이 조성될 수 있음을 발견했다. 박테리아에 더 취약한 무알코올 맥주 무알코올 맥주의 맛을 향상시키기 위해 양조업자는 종종 홉과 같은 풍미 재료를 음료에 첨가한다. 그러나 이러한 과정 또한 병원균의 증식 가능성이 있다. 그럼에도 불구하고, 코넬 대학의 연구원들은 알코올 및 전통적인 맥주와 관련된 다른 요소인 낮은 산소 공급 또는 낮은 pH 등이 발달을 촉진할 수 있다고 말했다. 무알코올 맥주와 관련된 위험을 이해하기 위해 과학자들은 E-박테리아를 도입하는 실험을 수행했다. 무알코올 맥주 샘플에는 대장균 O157 :H7, 살모넬라 엔테리카, 그리고 리스테리아 모노사이토제네스와 같은 병원균을 두 가지 다른 온도(3.8도와 13도)에서 두 달 동안 보관했다. 후속 분석 결과, 병원균은 무알코올 맥주에서 생존 및 번식이 가능함을 확인했다. 구체적으로, 대장균 O157:H7과 살모넬라 엔테리카를 13도에서 보관할 경우 번식이 두 배로 증가했다. 반면 리스테리아균은 어떠한 온도와 조건에서도 감지되지 않았다. 연구를 주도한 랜디 워로보 교수는 "알코올을 제거하면, 그것은 더 이상 전통적인 맥주가 아니다"라며 "우리는 알코올 부재 시에도 식인성 병원균이 발생할 수 있다고 예상했다. 이 시점에서, 무알코올 맥주를 식품으로 취급하고 제품의 안전성을 확인하기 위해 모든 매개변수를 검토해야 한다"라고 지적했다. 무알콜 맥주, 제조 및 보관 방법 주의 이러한 우려를 고려하여, 연구원들은 무알코올 맥주를 안전하게 제조하기 위해 특수 처리 과정을 권장하고 있다. 연구자들은 "저알코올 및 무알코올 맥주는 상업적인 무균 상태를 유지하기 위해 저온 살균 처리가 필요하며, 멸균 여과와 방부제 추가도 미생물 위험을 줄이는 추가 단계로 고려되어야 한다"라고 설명했다. 또한, 이러한 맥주를 제공하는 데 사용되는 장비를 정기적으로 청소하고 소독하여 가능한 식품 병원균을 제거하는 것 역시 중요하다. 워로보 교수는 "멕주에 알코올이 없으면 식인성 병원균에 대한 안전장치가 부족해진다"며, "알코올이 제공하는 이러한 방어 기능이 없으면 제조업체는 원재료에서 병원균이 통합될 가능성을 고려해야 한다"라고 강조했다.
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무알코올 맥주, 알코올 함량 낮으면 식중독 위험 높다
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폐암 환자 30%, 손가락 곤봉증 겪는다
- 폐암 환자 중에서 약 30%가 손가락 끝이 두꺼워지는 '곤봉증'을 겪는다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 폐암은 폐에서 발생하는 암으로, 주로 기관지의 점막 상피에서 발생하는 것으로 알려져 있다. 이 암의 증상에는 지속적인 기침, 가래, 가슴 통증 등이 포함되지만, 암이 상당히 진행되어도 특별한 증상이 나타나지 않을 수 있다. 폐암의 또 다른 주목할만한 징후는 손가락 끝에 나타나는 이상 현상인 '곤봉증'이다. 프랑스 의학 전문 매체 '푸어꾸아뚜쿠뚜(pourquoidocteur)'에 따르면, 샴로스 테스트를 통해 폐암 환자들이 손가락 끝에 나타나는 병리학적 특징적인 증상을 포함하여 다양한 방식으로 증상이 나타날 수 있다고 보고했다. 이는 폐암 진단 및 조기 발견에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 폐암은 증상이 나타나기까지 상당한 시간이 걸릴 수 있다. 이는 폐에 신경 말단이 없어 초기에는 별다른 증상이 나타나지 않기 때문이다. 하지만 종양이 흉막과 같은 주변 기관으로 퍼질 경우 심한 통증을 수반할 수 있다. '샴로스 테스트' 또는 '윈도우 테스트'라고 알려진 검사는 폐암 환자의 약 35%에서 나타나는 곤봉 징후를 감지하는 간단하고 효과적인 방법이다. 이 검사를 통해 의사들은 폐 종양의 존재를 나타낼 수 있는 손톱의 변화를 찾을 수 있다. 곤봉화는 손가락 끝과 손톱이 비정상적으로 두꺼워지는 것을 특징으로 한다. 이 증상은 폐 종양으로 인한 만성 저산소증과 관련이 있을 수 있다. 이러한 징후가 있는 환자 중 약 1/3은 폐암 진단을 받는다고 알려져 있다. 손가락 곤봉화 징후를 확인하기 위해서는 손으로 하트 모양을 만들 때처럼 검지와 엄지의 첫 번째 지골을 서로 붙여야 한다. 건강한 사람의 경우, 큐티클 수준에서 두 손톱 사이에 작은 다이아몬드 모양의 공간이 존재한다. 이 공간이 없으면 '곤봉화' 증상이 있을 수 있으며, 이는 클럽 모양으로 손톱이 변형되는 것을 의미한다. 이러한 이상 현상은 손톱 밑부분을 부드럽게 만들고 손톱 주위의 피부를 윤기 있게 한다. 시간이 지날수록 손톱이 비정상적으로 구부러지고 손가락 끝이 점차 부어오를 수 있다. 이러한 징후가 보이면 의사와 상담하여 폐암 위험을 배제하는 것이 중요하다. 종양이 의심되면 진단을 위해 다양한 검사를 통해 정확한 진단을 받아야 한다. 곤봉화 증상을 통해 폐암을 조기에 발견할 수 있는 경우도 있지만, 이 증상이 모든 폐암 환자에게 나타나는 것은 아니므로, 다른 질병 징후에도 주의를 기울여야 한다. 특히 피로, 체중 감소, 식욕 부진, 장기간 지속되는 발열, 두통, 신경계 장애 등의 증상에 유의해야 한다. 곤봉화 증상을 감지하는 샴로스 테스트는 폐암 환자에게 흔히 나타나는 징후를 확인하는 데 도움이 되는 도구이지만, 이 증상 자체가 폐암 진단을 확정하는 것은 아니다. 따라서 이러한 징후가 나타날 경우, 폐암의 가능성을 배제하기 위해 주의 깊은 의학적 상담이 필요하다. 특히 흡연자의 경우, 이러한 경고 신호를 조기에 발견하고 적극적으로 대처하는 것이 중요하다. 이는 심각한 건강 이상을 예방하고 관리하는 데 큰 도움이 될 수 있다. 서울대학교 의학정보에 따르면, 폐암 초기에는 증상이 나타나지 않는 경우가 많으며, 약 15%의 환자가 무증상 상태에서 폐암 진단을 받는다고 한다. 폐암의 초기 치료 방법은 폐암의 유형(비소세포 폐암 또는 소세포 폐암), 질병의 단계, 그리고 환자의 전반적인 건강 상태에 따라 달라질 수 있다. 비소세포 폐암의 경우 초기 단계에서는 수술적 절제와 항암 치료가 치유에 가장 중요한 요소로 간주된다. 반면, 소세포 폐암의 경우 대부분의 환자가 진단 시 이미 전이된 상태이므로, 항암 치료가 치료의 핵심이다. 이러한 정보는 폐암의 조기 발견과 적절한 치료 계획 수립에 중요한 역할을 할 수 있다. 특히 폐암의 가장 흔한 증상은 바로 기침이다. 특히 흡연자나 과거 흡연 경험이 있는 사람들이 새롭게 기침이 발생하거나 지속되면 폐암을 의심해 볼 필요가 있다. 폐암의 주요 원인 중 하나는 흡연으로, 폐암 발생의 약 90%가 흡연과 관련이 있다고 추정된다. 또한 간접흡연, 폐섬유증, 석면, 라돈, 크롬 등도 폐암의 위험 요소로 간주된다. 폐암 예방을 위해서는 금연이 가장 중요하며, 간접 흡연도 가능한 한 피하는 것이 좋다. 이러한 조치는 폐암 발생 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
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폐암 환자 30%, 손가락 곤봉증 겪는다
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전기화학 기술, 가축 분뇨에서 친환경 자원 생산
- 환경 오염을 주범으로 여겨지는 가축 분뇨에서 친환경적으로 전기를 생산하는 기술이 개발됐다. 매년 전 세계 축산농가에서 30억톤 이상의 동물 배설물이 발생하고 있다. 이는 미국 엠파이어 스테이트 빌딩 9000개 이상에 해당하는 양이다. 모든 분뇨는 수질을 악화시키며 유독한 연기와 온실가스를 방출한다. 그러나 저렴한 전기를 이용해 동물 배설물을 재활용하고 귀중한 화학물질을 회수할 수 있는 기술이 개발돼 환경 오염을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에서는 '네이처 서스테이너빌리티(Nature Sustainability)'에 발표된 연구를 소개했다. 이 연구는 전기를 이용하여 동물 배설물에서 유기 영양소를 분해하고, 동시에 가치 있는 화학물질을 회수하는 새로운 방법을 제시한다. 초기 예측에 따르면, 이 방법으로 얻어지는 화학물질의 경제적 가치가 기술 구현 비용을 상회할 것으로 예상된다. 이는 농부들에게 수익성이 높은 선택지가 될 수 있음을 시사한다. 클락슨 대학의 김태영 화학자는 이번 연구에는 참여하지 않았지만 "풍력, 태양열 발전소에서 발생하는 값싸고 재생가능한 전기를 결합하면 거름이 풍부한 시골 농업 지역에서도 찬환경 전기가 생산될 수 있다"고 말했다. 많은 축산업자들은 이미 동물 배설물을 재활용하기 위해 노력하고 있다. 이들은 배설물을 분뇨 라군(연못)에 저장하여, 바닥에 침전된 암모니아가 풍부한 고형물을 준설하여 비료로 재사용한다. 또한, 남은 유기 화합물을 미생물이 메탄으로 분해하게 하여 이를 수집, 태워 전기를 생산할 수 있다. 이러한 방식은 지속 가능한 에너지와 농업 사이의 상호 작용을 보여주는 예이다. 그럼에도 불구하고, 엄청난 양의 암모니아와 기타 화합물이 자연환경으로 방출되어 해조류가 번성하고 물고기가 죽게 되는 환경오염이 발생한다. 이에 최근 몇 년 동안 몇몇 연구팀에서는 분뇨 라군에서 암모니아와 기타 귀중한 화학물질을 포착하기 위한 전기화학적 방법을 탐색하기 시작했다. 예를 들어, 2021년 실험실 연구에서 김태영 교수와 그의 동료들은 전류를 사용해 막을 통해 양으로 하전된 암모늄 이온을 유도하여 비료 전구체를 농축하고 쉽게 복구할 수 있는 배터리 유형 설정을 보고했다. 그러나 멤브레인(두께가 얇은 막) 설정은 운영하기 어렵고 확장하는 데 비용이 많이 들 수 있다. 위스콘신 매디슨 대학교 환경 엔지니어인 모한 킨(Mohan Qin)과 동료 송진이 이끄는 연구팀은 2단계 접근 방식을 채택해 멤브레인을 없앨 수 있는 가능성을 확인했다. 두 단계 모두 KNiHCF(칼륨·니켈·헥사시아노철산염)라는 배터리 전극 재료를 사용한다. KNiHCF는 이온이 들어오고 나갈 수 있는 간격이 있는 층 구조를 가지고 있다. 연구원들은 KNiHCF의 층 간격이 나트륨이나 칼슘과 같이 분뇨에서 일반적이지만 가치는 떨어지는 이온 대신 암모늄 및 칼륨 이온을 끌어들이는 데 이상적이라는 것을 발견했다. 연구진은 이후 이온으로 채워진 KNiHCF 전극을 폐수 용액에서 제거하고, 이를 이온 전도성 전해질을 첨가한 깨끗한 물이 담긴 두 번째 용기에 두 번째 전극과 함께 배치했다. 전압을 가하면 전자가 두 번째 전극으로 흘러 들어갔고, 이로 인해 KNiHCF 전극에서 양전하를 띤 암모늄 및 칼륨 이온을 용액으로 끌어당겨 농축하고 쉽게 복구할 수 있는 음전하가 생성됐다. 이 설정에는 보너스가 있다. 두 번째 전극의 음전하는 용액의 물과 산소를 유발하여 수소 가스나 과산화수소로 반응했는데, 두 가지 모두 회수된 암모니아 및 칼륨과 함께 판매될 수 있는 귀중한 화학물질이다. 연구팀은 KNiHCF 전극은 반복적으로 사용하면 성능이 저하되는데, 이 문제는 이미 해결 방안을 찾았다고 밝혔다. 연구원들은 또한 1000마리의 젖소가 있는 낙농장의 폐기물을 확장하고 관리하기 위한 설정의 잠재력을 평가하기 위한 분석을 수행했다. 그들은 전기 가격이 미국 평균인 킬로와트시(kWh)당 약 0.08달러(약 100원)로 책정될 경우 해당 운영에서 연간 최대 20만달러(약 2억6320만원)의 이익을 창출할 수 있을 만큼 귀중한 화학 물질을 생성할 수 있다는 사실을 발견했다. 송진 연구원은 재생 가능 전력이 일부 농촌 지역의 전기 비용을 2030년까지 kWh당 약 0.03달러(약 39원)로 낮출 수 있을 것으로 예상했다. 풍력이나 태양열 발전소는 종종 전력망이 처리할 수 있는 것보다 더 많은 전기를 생산하므로 엔지니어는 전력을 버리거나 터빈을 꺼야 했다. 이에 송진은 "풍력, 태양광과 결합할 수 있다면, 가격이 저렴할 때만 전기를 사용하도록 설계할 수 있다"고 말했다. 모한 킨은 "전체 공정이 얼마나 효율적인지 고려할 때, 전기화학적 처리는 거름에 있는 암모니아의 거의 70%를 포착하고 비슷한 양만큼 농장에서 배출되는 암모니아를 줄일 수 있다"며 "이것은 오래된 (가축 분뇨)문제를 처리하는 매우 간단하고 효율적인 방법"이라고 주장했다.
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