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[기후의 역습(93)] AI, 역사적 기후 극단 현상 발견
- 인공지능(AI)으로 지구의 극한 기온을 분석한 연구 결과가 나왔다. 전 세계에는 3만 개가 넘는 기상 관측소가 있다. 관측소는 매일 기온, 강수량 및 기타 기상 관련 지표를 측정한다. 이 자료는 기상학자들이 월별 및 연간 기후 정보를 생성하기 위해 분석해야 할 엄청난 양의 데이터이다. 기상학자들이 최근 기상 데이터 세트에 AI 기술을 적용해 유럽의 극한 기온을 분석했다. 이를 기존의 분석과 비교한 결과 일치도가 탁월한 것으로 나타났다. 나아가 AI 분석은 과거에 알려지지 않은 기후 극한 현상도 추가로 발견했다고 PHYS가 전했다. 기상학자들의 이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈에 게재됐다. 기후 변화로 인해 일부 지역에서는 비가 더 많이 내리거나 더위의 극한도 증가하고 있다. 현재 전 세계 육지 면적의 30% 이상이 매년 2-시그마 통계 수준을 넘는 월별 기온을 기록하고 있으며, 이는 1950년의 약 1%에서 대폭 증가한 수치다. 기온을 분석하는 데 있어 중요한 문제는 일부 기상 관측소의 데이터가 부족하다는 것이다. 유인 기상 관측소는 손상되거나, 관측자가 바뀌거나 교체되지 않는 등 연속성이 떨어진다. 관측 기술은 이전 계측과 상관관계가 있어야 하는데, 예컨대 아프리카와 극지방 등의 지역은 충분한 정보를 제공하지 않는다. 함부르크 소재 독일 기후 컴퓨팅 센터의 연구팀은 극한 기온이 AI의 신경망 기술을 적용하기에 적합한 영역이라고 판단했다. 연구팀은 전 세계 다른 곳보다 더 오래 전부터 기상 관측소가 밀집된 유럽에 초점을 맞췄다. 연구진은 AI를 사용해 유럽의 기후 극한 상황에 대한 기상 관측치를 재구성했다. 유럽의 기온 관측소는 밀도가 높기 때문에 기존의 통계적 방법은 효과적일 수 있다. 한 관측소에 온도계가 없어도 인근의 관측소를 통해 예측할 수 있기 때문이다. 관심 지점에서 인근 관측소까지의 거리와 함께 측정된 값을 사용해 관심 위치의 온도를 예측하는 방법이며, 계산에서 거리나 각도에 가중치를 부여해 산정한다. 그러나 근처 관측소의 데이터가 부족하거나 누락되면 성능이 떨어진다는 문제가 있다. 연구팀이 적용한 AI 방법론은 지난 몇 년 동안 누락된 기후 정보를 적정 가중치를 적용해 재구성하고 불확실성을 정량화해 빈 데이터 공간을 채우는 것이었다. 그 결과 기존의 통계 방법에 의한 채우기보다 성능이 우수한 것으로 나타났다. 연구팀이 사용한 AI 모델은 CMIP6 아카이브(결합 모델 상호 비교 프로젝트: 과거 기후, 현재 기후 및 미래 기후를 계산하는 대기와 해양을 결합한 기후 모델의 글로벌 협업)의 지구 시스템 모델을 사용, 과거 시뮬레이션을 통해 훈련을 받고 비교했다. 연구팀은 CRAI(기후 재구성 AI)라고 부르는 딥러닝 기술이 따뜻한 날(일일 최고 기온이 90번째 백분위수보다 높은 날의 비율), 시원한 날(일일 최고 기온이 10번째 백분위수보다 낮은 날의 비율)을 계산하는 데 여러 기존의 방법보다 성능이 뛰어나다는 것을 발견했다. 따뜻한 밤과 시원한 밤에 대해서도 마찬가지였다. 연구진은 또 이를 유럽 도메인의 HadEX3 데이터 세트에 있는 모든 필드를 재구성하는 데 적용했다. HadEX3는 1901~2018년까지 격자로 구분한 지구 표면의 극한 기온과 강수량에 대한 80개 이상의 지수로 구성되어 있다. 여기에서도 AI 기술은 과거의 극단적인 기상을 재구성하고, 소위 '재분석 데이터 세트'에서 다루지 않은 시간 간격에 걸친 공간적 추세를 드러내는 능력을 보여주었다. 기후 재분석은 기후 모델과 사용 가능한 관측치를 함께 활용해 관측 데이터베이스의 격차를 메워주었다. CRAI는 1929년의 한파와 1911년의 폭염 등 이전에는 알려지지 않았던 유럽의 극단적인 기상 상황도 밝혀냈다. 연구팀은 "우리의 연구는 이 접근법을 글로벌 규모 또는 데이터가 부족한 지역에 적용해야 할 필요성과 장점을 모두 보여준다"라며 "실제로 우리의 AI 기반 재구성은 특히 데이터 부족이 심한 지역에서 기존 통계적 방법보다 더 높은 정확도를 보여주었다"라고 셜명했다. 연구팀은 이러한 CRAI 모델을 학습하면 더 많은 양의 정보를 활용할 때 정확도가 향상될 것이라고 덧붙였다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(93)] AI, 역사적 기후 극단 현상 발견
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[먹을까? 말까?(81)]"끓인 물 마시면 미세 플라스틱 걱정 뚝?"⋯간단한 방법으로 식수 오염 줄인다
- 물을 끓여서 마시면 미세 플라스틱을 현저히 낮출 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 식수에서 미세 플라스틱을 아주 간단하게 제거할 수 있는 방법이 공개됐다. 바로 끓인 물이다. 생수에서 미세 플라스틱이 발견됐다는 보도가 나온 후 물을 마실 때마다 '이 물은 과연 안전할까?'라고 끝없이 되묻게 된다. 미세 플라스틱은 특히 음식과 물을 통해 우리 몸속 깊숙이 침투하여 건강에 대한 우려를 높이고 있기 때문이다. 중국 광저우 의과대학과 지난 대학의 연구진은 최근 물에서 미세 플라스틱을 제거하는 간단하고 효과적인 방법을 발견했다고 사이언스얼라트가 보도했다. 연구진은 연수와 경수(미네랄 함량이 높은 물)를 사용하여 실험을 진행했다. 지난 2월 발표된 논문에서 연구진은 "중앙 집중식 정수 시스템을 통과하는 나노/미세 플라스틱(NMP)은 식수를 통해 인체에 잠재적인 건강 위험을 초래할 수 있어 전 세계적으로 우려가 커지고 있다"고 밝혔다. 물 끓이면 나노 플라스틱 최대 90% 제거 연구진은 물에 나노 플라스틱과 미세 플라스틱을 넣고 끓인 후 침전물을 걸러내는 방식으로 실험을 진행했다. 그 결과, 물의 종류에 따라 효과는 다르지만, 끓이고 거르는 과정을 통해 최대 90%의 나노 플라스틱이 제거되는 것으로 나타났다. 나노 플라스틱은 크기가 1마이크로미터(㎛) 미만인 아주 작은 플라스틱 입자를 말한다. 눈에 보이지 않을 정도로 너무 작아서 '눈에 보이지 않는 플라스틱'이라고도 부른다. 바다나 강에 버려진 플라스틱 쓰레기, 플라스틱 미세 섬유 등이 햇빛과 바람, 파도 등에 의해 작게 분해되어 나노 플라스틱이 된다. 미세 플라스틱은 나노 플라스틱보다 큰 약 5mm 미만으로 쪼개진 플라스틱 조각을 말한다. 미세 플라스틱과 나노 플라스틱은 뇌와 혈액, 생식기 등 인체 곳곳에서 발견되어 건강에 악영향을 미치고 있다. 광저우 의과대학의 생물의학 엔지니어 유지민과 연구진은 "이 간단한 물을 끓이는 전략은 가정의 수돗물에서 NMP를 '제거'할 수 있으며, 식수를 통한 인체 NMP 섭취를 무해하게 줄일 수 있는 잠재력이 있다"고 설명했다. 경수, 가열 시 석회질 생성으로 미세 플라스틱 제거 효과 높아 특히 경수는 가열하면 자연적으로 석회질(탄산칼슘)이 생성되어 미세 플라스틱 제거 효과가 더 높은 것으로 나타났다. 주방에서 물을 끓이는 주전자나 전기 포트(주전자)에 하얗게 남아 있는 석회질은 온도 변화에 따라 용액에서 탄산칼슘이 빠져나오면서 플라스틱 표면에 형성되는데, 이 과정에서 플라스틱 조각들이 석회질에 효과적으로 갇히게 된다. 연구진은 "실험 결과, 끓일 때 물의 경도가 증가할수록 나노 플라스틱 침전 효율이 증가하는 것으로 나타났다"며 "예를 들어 탄산칼슘 농도가 80mg/L일 때 34%였던 침전 효율은 180mg/L과 300mg/L에서 각각 84%와 90%로 증가했다"고 밝혔다. 탄산칼슘이 적게 용해된 연수에서도 약 25%의 NMP가 물에서 제거되었다. 연구진은 석회질이 붙은 플라스틱 조각들은 차를 거르는 데 사용하는 스테인리스 스틸 망과 같은 간단한 필터를 통해 제거할 수 있다고 설명했다. 끓인 물 마시기, 미세 플라스틱 노출 줄이는 현실적 전략⋯"일상생활 속 실천 중요" 과거 연구에서는 식수에서 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 미세 플라스틱 조각들이 검출된 바 있다. 이는 우리가 모르는 사이에 매일 다양하게 많은 양을 섭취하고 있는 것들이다. 연구진은 끓인 물 전략을 최종적으로 검증하기 위해 더 많은 나노 플라스틱 입자를 추가했으며, 그 결과 효과적으로 입자 수가 감소하는 것을 확인했다. 연구진은 "끓인 물을 마시는 것은 전 세계적으로 NMP 노출을 줄이는 현실적인 장기 전략"이라며 "끓인 물을 마시는 것은 지역적 전통으로 여겨지며 일부 지역에서만 행해지고 있다"고 지적했다. 플라스틱이 전 세계를 뒤덮고 있는 가운데, 연구진은 끓인 물을 마시는 것이 더욱 널리 보편화되기를 희망하고 있다. 미세 플라스틱, 장내 미생물 변화 및 항생제 내성과 연관⋯추가 연구 필요 아직 플라스틱이 우리 몸에 정확히 어떤 손상을 주는지 확실하지 않지만, 건강에 해롭다는 것은 분명하다. 플라스틱은 이미 장내 미생물 변화 및 신체의 항생제 내성과 연관된 것으로 밝혀졌다. 이번 연구를 진행한 연구진은 끓인 물이 인체 내 인공 물질 유입을 막고, 미세 플라스틱의 부정적인 영향에 대응할 수 있는 방법에 대한 추가 연구가 필요하다고 강조했다. 연구진은 "이번 연구 결과는 인간의 NMP 노출을 줄이는 매우 실현 가능한 전략을 입증했으며, 더 많은 샘플을 사용한 추가 연구의 기반을 마련했다"고 밝혔다. 이 연구는 환경 과학 및 기술 레터(Environmental Science & Technology Letters)에 게재됐다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(81)]"끓인 물 마시면 미세 플라스틱 걱정 뚝?"⋯간단한 방법으로 식수 오염 줄인다
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[퓨처 Eyes(60)] 우주에서 자란 줄기세포, 노화와 질병 치료에 새 길 열다
- 우주는 더 이상 단순한 탐험의 공간이 아니다. 국제우주정거장(ISS)과 민간 우주 임무에서 진행된 줄기세포 실험에서 의료 과학의 판도를 바꿀 혁신적인 결과가 나왔다. ISS의 미세중력 환경에서 배양된 줄기세포가 지구에서는 실현할 수 없었던 뛰어난 능력을 발휘한 것이다. 미국 플로리다 메이요 클리닉과 세다스-사이나이 연구진은 이번 실험 결과가 질병 치료와 재생의학 연구에 새로운 지평을 열 것이라고 최근 발표했다. 우주에서는 줄기세포가 스스로 3차원 구형 배열을 형성했다는 점이 연구진에게 가장 큰 놀라움을 안겨 주었다. 지구의 중력 때문에 평면 배양 접시 위에서만 자라던 줄기세포가 우주의 미세중력 아래에서는 스스로 진화하듯 3차원 조직 구조를 만들어 낸 것이다. 이는 인체 조직에 가까운 구조로, 면역 조절과 염증 완화 능력을 크게 향상시켰다. 플로리다 메이요 클리닉의 아바 주바이르 박사는 "우리는 세포가 3차원으로 자라리라고는 기대하지 않았다. 그러나 미세중력 환경은 세포가 자연스럽게 구형 배열을 형성하도록 했다. 이는 지구에서는 불가능했던 현상"이라고 설명했다. 이처럼 우주의 미세중력은 줄기세포의 자가 조립 능력을 활성화하며, 새로운 의료 혁신의 가능성을 열어주었다. 이번 연구는 NPJ 마이크로그래비티(NPJ Microgravity)에 게재됐으며, 우주 환경을 활용한 줄기세포 연구가 새로운 의료 혁신을 가져올 것으로 기대된다. [미니해설] 우주 실험이 밝혀낸 줄기세포의 비밀⋯불로장생의 꿈 '성큼' 줄기세포는 손상된 조직을 복원하거나 질병 치료에 사용될 수 있는 '만능 세포'로, 재생의학의 핵심이다. 일본의 야마나카 신야(山中 伸弥) 박사가 2012년 노벨 생리학·의학상을 수상한 연구를 통해, 일반 세포를 줄기세포로 변환하는 기술이 세상에 알려졌다. 그는 Sox와 POU 유전자를 포함한 4가지 인자를 활용해 줄기세포를 유도했다. 줄기세포는 그 자체로 현대 의학의 혁신적인 가능성을 품고 있다. 복제와 분화 능력은 조직 재생과 질병 치료의 핵심 자원으로 평가받는다. 그러나 기존 기술은 여전히 복잡한 한계를 지니고 있다. 이런 상황에서 우주에서 진행된 줄기세포 배양 실험은 재샌의학 분야에 새로운 방향을 제시하며 주목받고 있다. 미세중력, 줄기세포 배양의 최적 환경 미세중력은 중력이 거의 없는 상태를 말한다. '무중력' 이라고도 불리지만, 중력이 완전히 없는 것은 아니고 지구 표면 중력의 100만분의 1 정도로 매우 작은 중력만 존재하는 환경이다. 지구 궤도를 도는 우주정거장에서는 지구 중력의 영향을 거의 받지 안항 미세중력 환경이 조성된다. 우주 환경에서 줄기세포를 배양하는 일은 간단하지 않았다. 미세중력 상태에서는 액체가 접시 밖으로 흘러나갈 위험이 있었기 때문이다. 하지만 연구진은 96웰 플레이트의 액체 표면 장력을 활용해 세포를 고정하는 기술을 개발하여, 성공적으로 배양 과정을 진행할 수 있었다. 아룬 샤르마 세다스-사이나이 연구소 박사는 "표면 장력을 활용한 이번 기술은 실험 성공의 핵심이었다. 맞춤형 장비 없이도 우주 실험을 가능하게 한 중요한 성과였다"라고 말했다. 우주에서의 새로운 가능성: 노화 관련 질환 치료 미세중력 환경은 줄기세포가 더 자연스러운 성장 상태를 유지하며, 면역 조절 능력과 염증 완화 효과를 향상시키는 데 기여했다. 이는 단순한 발견을 넘어, 줄기세포의 응용 가능성을 확장하는 중요한 과학적 단서를 제공한다. 연구진은 미세중력 환경에서 줄기세포를 대량으로 제조할 방법을 모색 중이다. 이는 줄기세포 기술의 상업적 생산과 재생의학 응용을 위한 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다. 이번 연구는 노화 관련 질환의 치료에 새로운 전환점을 마련했다. 줄기세포는 뇌졸중, 암, 치매와 같은 질환 치료에서 중요한 역할을 할 가능성을 보여주었다. 또한, 우주 환경에서 배양된 줄기세포는 지구로 돌아온 뒤에도 복제 안정성과 확장 능력을 유지하며 의료 응용 가능성을 높였다. 클라이브 스벤슨 세다스-사이나이 연구소 교수는 "우리가 수행한 연구는 시작에 불과하다. 우주에서 제조된 줄기세포는 재생의학을 혁신할 독특한 특성을 갖고 있다"고 말했다. 우주 시대의 의료 혁명: '불로장생'의 가능성 이번 연구 결과는 단순한 과학적 발견을 넘어, 재생의학의 새로운 장을 열었다. 우주라는 실험실은 줄기세포 기술의 대량 생산과 상업적 생산 가능성을 제시하며, 인류의 오랜 꿈인 '불로장생'을 현실로 만들 가능성을 보여준다. 우주에서 시작된 줄기세포 연구는 더 이상 공상과학의 영역이 아니다. 미세중력이라는 우주의 독특한 환경은 질병 치료와 장기 이식 기술에 혁신적인 변화를 가져올 것이다. 미래의 어느 날, 우리는 줄기세포 기술 덕분에 질병의 고통에서 벗어나 건강하게 오래 사는 꿈을 이룰지도 모른다. 그리고 그 꿈을 현실로 만들 열쇠는 바로 우주에서 진화한 작은 세포들이 쥐고 있을 것이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(60)] 우주에서 자란 줄기세포, 노화와 질병 치료에 새 길 열다
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[기후의 역습(91)] 기후 변화로 인한 산불, 새로운 치매 원인으로 급부상
- 기후가 더 따뜻하고 건조해지면서 산불 발생이 빈번해지고 지역적으로도 대폭 확대되고 있다. 이로 인해 수천만 명이 치매 위험에 처할 수 있다는 연구가 발표돼 주목받는다고 데일리메일이 전했다. 펜실베이니아 대학교와 캘리포니아의 카이저 퍼머넌트 공동 연구진의 분석 결과 산불로 인한 대기 오염에 노출된 사람들은 단 3년 동안의 노출만으로 치매에 걸릴 위험이 18% 더 높아지는 것으로 나타났다. 산불이 아닌 산업용 제조 또는 자동차 등의 오염에 노출된 사람들은 치매 위험이 1% 더 높아졌을 뿐이다. 초미세먼지(PM2.5)로 알려진 오염 물질에 장기간 노출되는 것이 치매에 걸릴 위험을 높인다는 사실은 이미 알려져 있다. 그러나 산불로 인해 생성되는 미세한 오염 물질(재, 일산화탄소 및 이산화탄소, 포름알데히드, 휘발성 화합물, 기타 발암 물질)이 사람들의 뇌에 어떤 영향을 미치는지는 알려진 바가 적다. 연구진은 2008~2019년까지 캘리포니아에서 평균 3년 동안 산불 오염에 노출된 120만 명의 의료 기록을 분석했다. 캘리포니아 산림 화재 보호국(CAL FIRE)에 따르면 그동안 9만 157건의 산불이 발생했으며, 약 8만 1000명이 치매 진단을 받았다. PM2.5는 지름 2.5마이크로미터 미만의 초미세먼지로 흡입을 통해 폐로 들어갈 만큼 작다. 연구진은 이 입자가 혈류로 들어가 몸 전체를 순환하면서 뇌의 보호 장벽을 관통한다고 추정했다. 그리고 이것이 뇌의 악화를 가속화하고 치매로 이어질 수 있다고 결론지었다. 이 연구는 알츠하이머병, 루이소체 치매, 혈관성 치매, 전두측두형 치매, 파킨슨 치매 및 불특정 치매 진단을 두루 분석하고 있다. PM2.5는 가스, 디젤, 목재, 제조 및 정유 공장의 연소 등으로 발생하지만, 산불로 인해 방출되는 것이 더욱 해롭다고 연구진은 밝히고 있다. 2020년 65세 이상의 미국인 700만 명이 치매를 앓고 있었고, 2019년 70세 이상의 성인 중 치매를 앓고 있는 비율은 10%였다. 현재 추세가 계속된다면 2030년까지 900만 명 이상의 미국인이 치매를 앓고, 2040년까지 그 숫자는 1200만 명까지 늘어난다. 그러나 이번 연구는 다른 결과를 보여 준다. 산불이 흔해짐에 따라 치매 진단이 더욱 늘어날 것이라는 예측이다. 연구진은 이에 대한 추가 연구가 반드시 필요하다고 주장했다. 또 소수 민족과 빈곤 지역 주민 등 취약한 인구 집단에 대해서는 대기 오염을 완화하기 위한 노력이 배가되어야 한다고 지적했다. 한편 메릴랜드 대학 연구진에 따르면 전국적으로 산불로 인해 소실된 면적은 2001~2023년까지 매년 약 5.4%씩 증가했다. 이로 인해 PM2.5의 발생도 크게 늘었다. PM2.5의 과도한 증가는 뇌세포의 방어 시스템을 무력화해 세포 손상, DNA 돌연변이 및 세포 기능 장애로 이어질 수 있다. 또한 심장병, 암 및 알츠하이머병 발생 위험을 높인다. 연구진은 또 산불로 발생하는 PM2.5가 뇌의 건강한 균형을 유지하고 감염과 싸우며 뇌에서 유해물질을 제거하는 면역 세포를 과도하게 활성화시킬 수 있다고 말했다. 과도한 활성화는 뇌와 척수에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 나아가 세포독성 인자를 대량으로 생성해 건강한 세포를 손상시키거나 죽인다. 연구진은 PM2.5의 과도한 노출은 신체의 정상적인 대사를 방해해 간접적으로 치매를 유발함은 물론, 혈전, 과도한 출혈, 뇌혈관 기능 장애 및 뇌졸중의 위험을 증가시킬 수 있다고 지적했다. 이는 치매의 근본적인 위험 요인이 될 수 있다. 연구에 따르면 2018년 산불로 인한 경제적 피해는 막대했으며, 그중 의료비도 약 1490억 달러에 달했다.
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[기후의 역습(91)] 기후 변화로 인한 산불, 새로운 치매 원인으로 급부상
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[먹을까? 말까?(80)] 저녁 늦게 먹으면 혈당 수치 높아진다⋯UOC·컬럼비아대 연구 결과 발표
- 오후 5시 이후에 많은 양의 식사를 하면 혈당 수치가 올라가 건강에 좋지 않은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 스페인 카탈루냐 오베르타 대학교(UOC)와 미국 컬럼비아 대학교의 공동 연구 결과, 저녁 늦게 식사를 하는 것이 혈당 수치를 높여 건강에 심각한 영향을 미칠 수 있다는 것이 밝혀졌다. '당뇨병과 영양(Nutrition & Diabetes)'에 게재된 이 연구에 따르면, 일일 칼로리 섭취량의 45% 이상을 오후 5시 이후에 섭취하는 경우, 개인의 체중이나 체지방과 관계 없이 혈당 수치가 증가하는 것으로 나타났다. 컬럼비아 대학교 어빙 메디컬 센터에서 진행한 이 연구는 UOC 건강과학부의 다이애나 디아즈 리졸로 박사가 이끌었다. 리졸로 박사는 "장기간 고혈당 상태를 유지하면 제2형 당뇨병 발병 위험 증가, 혈관 손상으로 인한 심혈관 질환 위험 증가, 만성 염증 악화 등 심각한 건강 문제를 야기할 수 있다"고 경고했다. 기존에는 저녁 식사 시간이 늦어질 경우 체중 증가가 주된 문제로 여겨졌다. 이는 야간에는 공복감과 포만감을 조절하는 호르몬 변화로 인해 가공식품 섭취량 증가 등 잘못된 식습관을 선택하는 경향이 있기 때문이다. 그러나 이번 연구는 하루 총 칼로리 섭취량, 체중, 체지방과 관계없이 식사 시간 자체가 혈당 대사에 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 보여준다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 늦은 식사 vs 이른 식사 연구팀은 과체중 또는 비만이며 전당뇨병 또는 제2형 당뇨병을 가진 50~70세 참가자 26명을 대상으로 혈당 내성 수준을 비교 분석했다. 참가자들은 일일 칼로리 대부분을 저녁 이전에 섭취하는 '이른 식사 그룹'과 오후 5시 이후에 45% 이상 섭취하는 '늦은 식사 그룹'으로 나뉘었다. 두 그룹은 동일한 양의 칼로리와 음식을 섭취했지만, 섭취 시간에 차이를 두었다. 참가자들은 모바일 앱을 사용하여 실시간으로 식사를 기록했다. 연구 결과 늦은 식사 그룹은 체중이나 식단 구성과 관계없이 혈당 내성이 더 낮은 것으로 나타났다. 또한 저녁 시간대에 더 많은 양의 탄수화물과 지방을 섭취하는 경향을 보였다. 리졸로 박사는 "야간에는 인슐린 분비가 감소하고, 낮과 밤의 주기에 따라 세포의 인슐린 민감성이 떨어지기 때문에 신체의 포도당 대사 능력이 제한된다"고 설명했다. 올바른 식사 시간의 중요성 이번 연구는 건강과 식사 시간의 연관성에 대한 중요한 발견을 제시했다. 리졸로 박사는 "지금까지 영양학적 측면에서 개인의 결정은 '얼마나 먹는가'와 '어떤 음식을 선택하는가'라는 두 가지 질문에 기반했지만, 이번 연구를 통해 '언제 먹는가'라는 새로운 요소가 심혈관 대사 건강에 중요한 영향을 미친다는 시실이 밝혀졌다"고 강조했다. 연구 결과를 바탕으로 리졸로 박사는 "햇빛이 있는 시간대에 주로 식사를 하고, 하루 중 가장 많은 칼로리를 아침과 점심에 섭취하고, 저녁 식사는 가볍게 하는 것이 좋다"고 조언했다. 특히 야간에는 가공식품, 패스트푸드, 탄수화물 함량이 높은 음식을 피할 것을 권고했다.
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[먹을까? 말까?(80)] 저녁 늦게 먹으면 혈당 수치 높아진다⋯UOC·컬럼비아대 연구 결과 발표
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[퓨처 Eyes(59)] 햇빛 먹는 동물? 광합성 동물 세포 탄생!
- 햇빛을 받아 에너지를 만드는 동물, 상상이나 해봤는가? '광합성을 하는 동물'은 마치 SF 영화 속 이야기 같지만, 이제 현실이 되고 있다. 일본 도쿄대학교 마츠나가 사치히로 교수 연구팀은 동물 세포에 조류(藻類)의 엽록체를 이식해 광합성을 가능하게 하는 혁신적인 기술을 개발했다. 이는 동물과 식물의 생물학적 경계를 허물며 의학, 식량 생산, 환경 개선 등 다양한 분야에서 획기적인 변화를 예고한다. 50년 넘는 난제, 마침내 해결! 광합성은 햇빛, 물, 이산화탄소를 이용해 산소와 포도당을 생성하는 과정으로, 지구 생태계를 유지하는 핵심이다. 식물, 조류, 일부 박테리아가 광합성을 통해 스스로 영양분을 만들고 산소를 생성한다. 이는 동물의 생존에 필수적인 요소다. 동물 세포에 광합성 기능을 도입하려는 시도는 1970년대부터 있었지만, 동물 세포가 엽록체를 이물질로 인식하고 파괴하는 면역 반응 때문에 번번이 실패했다. 마츠나가 교수 연구팀은 이러한 난제를 해결하기 위해 동물 세포의 고온 환경(37℃)에서도 생존 가능한 홍조류(紅藻類)인 시아니디오시존 메롤래(Cyanidiochyzon merolae) 엽록체를 선택하고, 동물 세포가 엽록체를 '먹이'로 섭취하도록 유도해 면역 반응을 우회하는 전략을 사용했다. 이 홍조류는 이탈리아의 화산 온천에서 자라고 37℃ 이상의 온도에서 광합성을 할 수 있었다. 연구팀은 이 엽록체를 동물 세포에 강제로 주입하는 대신 배양액에 첨가한 다음 중국 햄스터 난소 세포에 먹였다. 동물 세포, 엽록체와 공존하며 광합성하다! 그 결과, 동물 세포는 엽록체를 파괴하지 않고 최대 48시간 동안 공존하며 광합성 초기 반응을 성공적으로 나타냈다. 뿐만 아니라 엽록체로부터 추가적인 에너지를 공급받아 성장 속도가 증가하는 현상도 확인됐다. 연구팀은 이틀간의 공동 배양 직후 세포의 1%가 "엽록체가 풍부해졌다"고 밝혔다. 이는 엽록체를 7개 이상 흡수했다는 의미다. 추가로 20%의 세포는 엽록체가 1개에서 3개 사이인 것으로 밝혀졌다. 중요한 것은 이들 엽록체가 이틀 동안 더 활동했으며, 이 기간 동안 숙주 세포가 빠른 속도로 성장했다는 점이다. 이는 엽록체가 잠재적으로 탄소 공급원으로 작용하면서 광합성이 실제로 일어나고 있음을 나타난다고 IFL 사이언스가 전했다. 마츠나가 교수는 "50년 동안 모든 생물학 연구자들이 포기했던 일을 해냈다는 사실에 놀랐다"며 이번 연구 성과에 대한 소감을 밝혔다. 생물학의 경계를 허물다 연구팀은 이러한 동물-식물 잡종 세포를 영어의 식물(plant)과 동물(animal)을 합성한 신조어인 '플래니멀(planimal)' 세포라고 이름을 붙였다. 이 기술은 동물 세포가 스스로 에너지를 생성하는 가능성을 열며 생명과학의 패러다임을 바꾸고 있다. 엽록체를 통해 공급받은 에너지로 동물 세포의 성장 속도가 증가하는 현상이 확인되면서, 자율적인 에너지 생산 시스템 구축에 대한 기대감이 높아지고 있다. 의학·식량·환경, 응용의 무한 가능성 이번 기술은 바이오산업의 여러 분야에서 실질적인 변화를 가져올 것으로 예상된다. 먼저, 의료 분야에서는 심장병 환자의 손상된 심장에 광합성 세포를 이식하여 빛으로 산소를 공급, 회복을 돕는 치료법이 개발될 수 있다. 또한, 산소 공급의 한계를 극복해 대형 조직 배양 및 이식 기술을 크게 발전시킬 수 있다. 식량 생산 분야에서는 배양육 생산에 광합성 동물 세포를 활용하여 외부 산소 공급 없이 자체적으로 산소를 생성, 생산 비용을 절감하고 효율성을 극대화할 수 있다. 이는 지속 가능한 식량 생산의 돌파구가 될 전망이다. 환경 문제 해결에도 기여할 수 있다. 광합성 동물 세포는 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하는 기능을 통해 탄소 배출 감소와 환경 복원에 기여할 수 있으며, 탄소 중립 목표를 추구하는 기업들에게 획기적인 솔루션을 제공할 수 있다. 남은 과제와 미래 전망 물론 아직 넘어야 할 산도 있다. 추가 관찰 결과 이 이식된 엽록체는 2일 후에 분해되기 시작해 4일째 완전히 파괴됐다. 이 기술을 완성하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하지만, 연구팀은 "이미 합성 생물학 기반 접근법이 인공 광합성 동물 세포를 만드는 데 기초가 될 수 있다"며 이번 연구 성과에 대해 기대감을 드러냈다. 그럼에도 불구하고 광합성 기능을 안정적으로 유지하려면 엽록체의 장기 생존 및 효율적인 공생 메커니즘 구축이 필수적이다. 또한, 이 기술이 대규모로 활용되기 위해서는 사회적 수용성과 윤리적 검토도 병행되어야 한다. 광합성 동물 세포 기술은 생명공학의 새로운 문을 열며, 지속 가능한 미래를 위한 혁신적인 도구로 자리매김할 전망이다. 이 기술이 의학, 식량, 환경 등 다양한 분야에서 어떠한 변화를 가져올지, 앞으로의 발전이 더욱 기대된다. 이번 연구는 단순한 학문적 성과를 넘어, 미래 바이오산업의 초석이 될 기술적 기반을 제공했다는 점에서 주목할 만하다. "동물이 햇빛을 먹는다"는 발상이 이제는 더 이상 SF 영화 속 이야기가 아닌, 현실로 다가오고 있는 것이다. 이 연구 결과는 '일본 학술원 회보 B(proceedings of tje Japan Academy, Series B)' 저널에 게재됐다.
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- IT/바이오
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[퓨처 Eyes(59)] 햇빛 먹는 동물? 광합성 동물 세포 탄생!
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MZ세대 대장암 급증 이유는?…"식단이 문제, 확 바꿔야"
- MZ 세대를 중심으로 한 젊은 층의 대장암 진단이 급증, 의사들을 당혹스럽게 하고 있다. 분석 결과, 지난 30년 동안 25~49세의 젊은 층의 치명적인 대장암 발병이 52%나 급증한 것으로 나타났다. 이에 따라 세계 최고의 대장암 전문가 3명이 이 같은 추세에 대한 흥미로운 설명을 내놓아 주목된다고 영국 데일리메일이 전했다. 예일대 의대 위장병 전문의인 미셸 휴즈 박사는 현실적으로 가장 걱정되는 대장암 원인으로 미세 화학 물질을 언급했다. 젊은 층의 대장암 증가는 식품 용기에서 과일과 채소에 이르기까지 일상 용품에 들어 있는 미세한 화학 물질 사용이 증가한데 따른 것일 가능성이 크다는 것이다. 장내 박테리아의 건강한 균형을 방해하는 화학 오염 물질과 공기 중 미립자 등 미세 화학 물질은 의학적으로 내분비 교란 요소로 알려져 있는데, 이로 인해 염증과 스트레스가 발생해 암으로 이어질 수 있다는 설명이다. 휴즈 박사는 "1950년 이후 태어난 사람들은 평생 더 많은 환경 변화와 오염 물질에 노출되었기 때문에 더 위험할 수 있다"고 부연했다. 전문가들이 더 우려하는 내분비 교란 화학 물질의 한 예는 살충제이다. 살충제는 과일과 채소 재배 과정에서 피해를 줄이거나 수확량을 늘리기 위해 사용되는 독성 화학 물질이다. 암과 사회의 프론티어(Frontiers in Cancer and Society) 저널에 발표된 한 연구에 따르면 농업에 사용되는 살충제에 노출되면 특정 암 위험을 증가시킬 위험이 담배 연기만큼 높을 수 있다고 지적했다. 잡초와 해충을 없애는 데 사용되는 제초제나 살충제는 과일과 채소에 잔류할 수 있기 때문에 사람은 소량씩 장기적으로 이를 섭취할 수 있다. 살충제와 암 발병 연관성 시사 콜로라도의 로키 비스타 대학교 연구진은 영국에서 사용되는 농업용 제초제 다이클로로아세트산과 글리포세이트를 포함해 69가지 살충제를 조사하고 다양한 화학 물질에 노출되었을 때의 해로움에 대해 경고했다. 연구진은 농업 비중이 크고 살충제에 많이 노출된 지역에서 대장암 발병률이 증가한다는 것을 발견했다. 결과에 따르면 제초제와 살충제 노출은 비호지킨 림프종, 백혈병 및 방광암, 대장암, 폐암 및 췌장암의 발병과 관련이 있는 것으로 나타났다. 다만 살충제와 암 사이의 연관성만을 지적할 뿐 살충제가 암을 유발한다는 확실한 증거는 제시하지 않았다. 그러나 살충제는 신경계 장애, 호르몬 장애, DNA 손상 및 염증을 유발하고, 결국 암 위험도 증가시킬 수 있다. 초가공식품 섭취도 암 발병 위험 높여 전문가들은 또한 암 발병률 증가가 열악한 식단 때문이라고 말한다. 설탕이 들어간 음료, 감자칩, 과자와 같은 초가공 식품(UPF)을 대량으로 섭취하면 여러 유형의 암 발병 위험이 높아진다. UPF가 가득한 식단은 체중 증가를 촉진하여 암 위험을 증가시킨다. 건강한 소화 시스템에 필수적인 섬유질은 매우 부족하다. 그래서 인기 다이어트 앱 조(Zoe)를 만든 영양학자이자 교수인 팀 스펙터는 뉴스위크지와의 인터뷰에서 과일, 채소, 통곡물, 견과류와 같은 섬유질이 풍부한 음식을 섭취하는 것이 중요하다고 말했다. 그는 대장암으로부터 자신을 보호하기 위해서는 나쁜 것을 피해야 할 뿐 아니라 신체에 도움이 되는' 음식을 섭취하는 것도 중요하다고 설명했다. 스펙터 교수는 섬유질이 배변을 조절하고 유해 물질이 대장과 접촉하는 것을 줄이는 데 도움이 된다고 강조했다. 진단 기술 개발로 대장암 진단 늘어 비 생물학적 요인도 대장암 증가에 영향을 미칠 수 있다. 대장암에 대한 인식이 높아지고 진단 기술이 개선돼 MZ 세대가 대장암 진단을 받는 숫자가 늘어나게 된 것도 한 요인이다. 논리적으로, 젊은 사람들의 대장암 지식이 깊어질수록 검진을 받을 확률도 높아진다. 그러나 대장암에 기인한 배변 습관의 변화, 대변 혈액, 피로, 복통 등의 증상을 여전히 과민성대장증후군(IBS) 등 여타 질환으로 오인하는 경우가 많다는 경고도 있다. 따라서 모든 연령대가 대장암의 경고 신호를 인식하고 의료 지원을 받아야 할 것이라는 지적이다.
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- 생활경제
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MZ세대 대장암 급증 이유는?…"식단이 문제, 확 바꿔야"
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[퓨처 Eyes(58)] 인듐 셀레나이드, 초저에너지 시대 연다
- 스마트폰 배터리를 하루 종일 써도 용량이 남는 시대가 올까? 꿈만 같은 이야기가 현실로 다가오고 있다. 인도과학연구소(IISc), 미국 펜실베이니아대학교 공과대학, 매사추세츠공과대학(MIT)의 공동 연구팀이 쏘아 올린 '인듐 셀레나이드(In2Se3)'라는 혁신의 씨앗 덕분이다. 이 소재는 마법처럼 전기적 충격만으로도 기존 메모리보다 10억배나 작은 에너지로 데이터를 저장한다. 미래 메모리 저장 장치의 판도를 뒤흔들 게임 체인저가 등장한 것이다. 기존 메모리, 에너지 소비량 높아⋯인듐 셀레나이드는 '깃털'처럼 가볍다 지금까지 메모리 저장 장치의 주역은 위상변화 메모리(PCM)였다. CD, DVD, 블루레이 등에 널리 쓰이는 이 기술은 특정 물질을 800℃ 이상의 고온으로 녹였다가 급속 냉각하는 방식으로 데이터를 저장했다. 이 과정에서 막대한 전력을 소비하는 게 단점이다. "PCM이 널리 쓰이지 못하는 가장 큰 이유 중 하나는 높은 에너지 소비 때문이다" 펜실베이니아 공과대학의 재료 과학 및 공학(MSE) 분야의 스리니바사 라마누잔 석좌교수 리테시 아가왈의 말처럼 에너지 효율은 메모리 기술의 아킬레스 건이었다. 하지만 인듐 셀레나이드는 이러한 문제에 명쾌한 해답을 제시한다. 전기 충격만으로, 아주 작은 에너지로 데이터를 저장하는 혁신적인 기술이라 메모리 시장의 패러다임을 바꿀 잠재력이 있다. 전류 한 방에 '유리 상태'로 변신!⋯2D 층상 구조가 빚어낸 마법 연구팀은 인듐 셀레나이드 나노선에 전류를 흘려보내는 실험을 진행했다. 그런데 놀랍게도, 전류를 통과시키자 결정 구조가 순식간에 유리 상태로 변했다고 한다. 논문 제1저자인 펜실베이니아 공과대학의 전 박사과정 학생인 가우라브 모디는 "처음에는 소재가 손상된 줄 알았다"며 당시의 놀라움을 감추지 못했다. 일반적으로 아몰화(결정 구조가 무질서한 비결정질 상태로 변하는 현상)를 유도하려면 강력한 전기 펄스를 가해야 한다. 하지만 인듐 셀레나이드는 연속적인 전류만으로 유리 상태로 변한다. 신기하지 않은가? 이 현상의 비밀은 인듐 셀레나이드의 독특한 구조에 숨겨져 있다. 2D 층상 구조, 강유전체성, 압전성, 이 세 가지 요소가 절묘한 조화를 이루며 혁신을 가능하게 했다. 2D 층상 구조 덕분에 전류가 층 사이를 통과하면, 층들이 서로 미끄러지며 특정 쌍극자 모멘트를 가진 도메인을 형성한다. 이 도메인 사이의 결함이 충돌하면서 결정 구조가 붕괴되고, 마침내 유리 상태로 변한다. 아가왈 석좌교수는 IISc의 나노 과학 및 공학 센터(CeNSE)의 파반 누칼라(Pavan NuKALA) 조교수와 박사과정 학생인 숩함 파라테(Shubham Parate)와 협력해 전자 현미경으로 이 과정을 원자 단위에서 마이크로미터 길이까지 면밀히 추적했다. '도메인 경계 충돌'로 에너지 절감⋯스마트 기기 배터리 혁명 이끈다 연구팀은 연속 전류가 재료의 2D 층과 평행하게 흐르면 층이 서로 다른 방향으로 미끄러진다는 것을 발견했다. 파반 누칼라 교수는 이 과정을 도메인 경계가 전기장에 의해 움직이며 서로 충돌하는 현상으로 설명했다. 이는 연쇄 반응을 일으켜 결국 전체 물질을 유리 상태로 바꿔 놓는다. 놀랍게도 이 과정에서 소비되는 에너지는 극히 적다. 연구팀의 파라테 박사과정 학생은 "전자 현미경으로 다양한 길이 척도에서 이 모든 요소들이 함께 살아나 작용하는 놀라운 현상을 관찰했다"고 말했다. 이 기술은 스마트폰, 컴퓨터 등 다양한 전자 기기에 적용되어 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 저전력 메모리 기술은 기기 사용 시간을 획기적으로 늘리고 전력 소모를 줄여, 배터리 걱정 없는 세상을 열어줄 것으로 기대된다. 인듐 셀레나이드, 미래를 향한 '퀀텀 점프'⋯에너지 절감, 그 이상의 가치를 향해 인듐 셀레나이드의 저에너지 아몰화 기술은 에너지 절감에 크게 기여할 것으로 기대된다. 데이터 저장 효율을 극대화하여 스마트 기기 사용 경험을 혁신적으로 개선할 것이다. 인듐 셀레나이드가 이끌어갈 미래는 더욱 빠르고, 가볍고, 오래가는 스마트 기기로 가득할 것으로 기대된다. 하지만 상용화까지는 몇 가지 과제가 남아 있다. 예를 들어 아몰화된 인듐 셀레나이드의 안정성을 높이고, 데이터 저장 용량을 늘리는 연구가 필요하다. 또한 기존의 메모리 생산 공정에 적용할 수 있는 기술 개발도 중요하다. 연구팀은 이러한 과제들을 해결하기 위해 후속 연구를 진행하고 있으며, 인듐 셀레나이드 기반 메모리 기술이 가까운 미래에 상용화될 수 있을 것으로 전망했다. 이 혁신의 물결은 이제 막 시작됐다. 이번 논문은 지난 11월 6일 학술지 네이처에 게재됐다.
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[퓨처 Eyes(58)] 인듐 셀레나이드, 초저에너지 시대 연다
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[먹을까? 말까?(78)] 정제된 씨앗 기름, 오메가 3·6의 보고인가? 논란의 진실
- 최근 미국 대선 이후 씨앗 기름에 대한 논쟁이 재점화되면서, 사실과 허구를 분리하는 것이 중요해졌다. 미국 정치인이자 환경운동가인 로버트 F. 케네디 주니어는 옥수수, 해바라기, 콩, 쌀겨 등에서 추출한 정제유가 당뇨병, 비만, 만성 질환 증가의 원인이라고 주장하며 논란을 일으켰다. 정제유 혹은 '종자유'라고도 알려진 씨앗 기름은 한국뿐만아니라 인도 등 세계 여러나라에서도 널리 사용되고 있다. 인도 맥스병원 심장과학과 발비르 싱 박사는 최근 인디언 익스프레스와의 인터뷰에서 "씨앗 기름은 가장 저렴한 요리 재료 중 하나이며, 그로 인해 기득권의 공격을 받기 쉽다. 중요한 것은 현재까지 이들이 우리에게 해를 끼칠 수 있다는 과학적 증거는 없다는 것이다"라고 말했다. 씨앗 기름이란 무엇인가? '씨앗 기름'은 해바라기씨, 호박씨, 참깨, 아마씨 등 다양한 씨앗에서 추출한 기름이다. 일반적으로 식용유로 사용되며, 참기름처럼 종류에 따라 독특한 향과 맛을 지니고 있다. 대부분 오메가-6 지방산이 많고 오메가-3 지방산이 적다. 이상적인 오메가 6/오메가 3 지방산 비율은 1:1 또는 2:1이다. 오메가-6는 신체에 필요하지만 스스로 생산할 수 없는 다중 불포화 지방산으로, 음식을 통해 섭취해야 한다. 오메가-6는 체내 나쁜 콜레스테롤 수치를 낮추고 혈액 순환을 원활하게 하여 심장병, 뇌졸중 등의 위험을 낮추는 데 기여할 수 있다. 씨앗 기름 논란의 핵심은? 비판론자들은 정제유가 오메가-3 지방산에 비해 오메가-6 지방산 함량이 높아 체내 염증을 증가시킬 수 있다고 주장한다. 오메가-6는 열을 가하면 독소로 빠르게 분해되기 때문이다. 하지만 실제로는 손상을 일으킬 정도의 큰 불균형은 존재하지 않는다. 오메가-6는 자방산 함량이 높아 과다 섭취할 경우 염증을 유발할 수 있다. 그러나 연구 결과 이와 관련된 염증 수준이 해로운 것으로 나타나지는 않았다고 인디언 익스프레스는 전했다. 또한 오메가-6는 버터와 같은 포화 동물성 지방보다 건강에 유익하다. 정제유의 올바른 사용법은? 이상적으로 모든 씨앗 기름은 올리브 오일처럼 냉압착 방식으로 추출해야 한다. 씨앗을 가공하거나 정제하여 고온 조리에 더 잘 견디도록 만들면(높은 발연점), 일부 항산화제와 미량 영양소가 손실된다. 따라서 냉압착 및 비정제 겨자 기름, 해바라기씨 기름, 심지어 올리브 오일보다 포화 지방 함량이 절반 이하인 유채씨(카놀라유) 기름도 심장 건강에 좋은 선택이다. 포장마차나 식당처럼 불포화 기름을 포함해 어떤 기름(올리브 오일 포함)이든 고온에서 반복적으로 가열하는 것은 건강에 좋지 않다. 가정에서 씨앗 기름으로 요리하는 것은 문제가 되지 않는다. 씨앗 기름은 다른 식용유와 마찬가지로 칼로리가 높다. 과다 섭취 시 체중 증가로 이어질 수 있으므로 적정량을 섭취하는 것이 중요하다. 또한 불포화지방산 함량이 높아 산화되기 쉽다. 산화된 기름은 건강에 해로울 수 있으므로, 직사광선을 피하고 서늘한 곳에 보관해야 한다. 씨앗에 알레르기가 있는 경우, 씨앗 기름 섭취 시 알레르기 반응이 나타날 수 있다. 씨앗 알레르기가 있다면 씨앗 기름 섭취를 피하거나 주의해야 한다. 씨앗 기름과 심장 건강과의 관계는? 씨앗 기름이 심장 건강에 결정적인 요인은 아니다. 가공식품이나 포장 식품에 함유된 설탕, 옥수수 시럽, 나트륨 섭취를 줄이는 것이 더 중요하다. 모든 가공식품과 초가공식품을 식단에서 배제시키는 것이 건강에 더 도움이 될 수 있다. 지방/기름 1g은 9kcal를 생성한다. 즉, 기름 한 숟가락(5g)은 45kcal를 생성한다. 따라서 기름을 적게 사용고 볶음, 굽기, 그릴에서 굽기(grilling) 등 조리 방법을 다양하게 바꾸는 것이 좋다. 오메가-6 지방산은 적정량 섭취 시 건강에 도움이 되지만, 과다 섭취할 경우 염증 반응을 일으킬 수 있다. 따라서, 오메가-3 지방산과 오메가-6 지방산의 균형 있는 섭취가 중요하다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(78)] 정제된 씨앗 기름, 오메가 3·6의 보고인가? 논란의 진실
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[먹을까? 말까?(77)] 피스타치오, 노년기 시력 개선에 효과
- 견과류 피스타치오를 매일 섭취하면 노년기 시력이 개선 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 매사추세츠주의 터프츠대학교 연구진은 식단에 견과류 2온스(약 57g)를 추가하면 루테인 수치가 높아져서 눈 건강이 상당히 개선될 수 있다고 밝혔다고 데일리 메일이 온라인 판에 게재했다. 연구팀은 40~70세 성인 36명을 대상으로 절반으로 나누어서 12주간 피스타치오 섭취 효과를 분석한 결과, 매일 피스타치오 섭취 그룹에서 눈 건강에 중요한 황반 색소 밀도가 유의미하게 증가한 것을 확인했다. 연구팀은 피스타치오에 풍부한 루테인, 제아잔틴, 비타민 E 등의 항산화제가 망막을 유해한 청색광으로부터 보호하고 세포 손상을 예방하여 시력 개선 효과를 가져온 것으로 분석했다. 황반 색소는 눈의 황반에 존재하는 색소로, 자외선으로부터 눈을 보호하고 시력 유지에 중요한 역할을 한다. 피스타치오는 이 외에도 심혈관 건강에 도움이 되는 불포화지방산, 소화기 건강과 포만감 유지에 도움을 주는 식이섬유, 근육 형성 및 유지에 필요한 단백질, 면역 체계 강화와 뇌 기능에 중요한 비타민 B6, 혈압 조절에 도움이 되는 칼륨 등 다양한 영양소를 함유하고 있다. 연구팀은 "피스타치오는 눈 건강뿐만 아니라 전반적인 건강 증진에도 도움이 될 수 있는 영양 간식"이라며, "하루 한 줌 정도 섭취하는 것이 적당하다"고 권고했다. 다만, 견과류 알레르기가 있는 사람은 섭취를 피해야 하며, 과다 섭취 시 체중 증가 가능성이 있으므로 적정량을 섭취하는 것이 중요하다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(77)] 피스타치오, 노년기 시력 개선에 효과
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[먹을까? 말까?(76)] 수돗물 속 '영원한 화학물질', 젊은층 질병 급증의 원인?
- 최근 미국에서 수돗물, 식품 포장재, 샴푸 등 일상생활에 널리 사용되는 제품에 함유된 과불화화합물(PFAS)이 젊은층의 질병 급증과 관련이 있다는 연구 결과가 잇따라 발표되면서 사회적 불안감이 고조되고 있다. 자연적으로 잘 분해되지 않아 이른바 '영원한 화학물질'로 불리는 PFAS는 체내 및 환경에서 분해되지 않고 축적되는 특성을 지니고 있으며, 1940년대부터 제품의 방수, 방유, 방오 기능을 위해 널리 사용되어 왔다. 그러나 최근 연구를 통해 면역체계 약화, 임신 합병증, 신장암, 고환암 등 다양한 건강 문제와의 연관성이 속속 드러나면서 PFAS의 심각성이 부각되고 있다고 영국 매체 데일리 메일이 온라인 판에서 전했다. 미국 환경보호국(EPA)에 따르면 PFAS에 장기간 노출되면 전립선암, 신장암, 고환암 위험이 증가하고, 어린이의 발달 지연, 여성의 생식력 감소, 신체 호르몬 균형이 깨질 수 있다. 장내 미생물 균형 파괴, 염증 유발 특히 PFAS는 장내 미생물의 섬세한 균형을 파괴해 염증을 유발하고, 이는 대장암과 같은 질병 발생 위험을 높이는 것으로 밝혀졌다. 미국 남부캘리포니아 대학교(USC) 연구팀이 20세 전후의 건강한 성인 78명을 대상으로 진행안 연구 결과, PFAS가 높은 사람들은 장내 염증을 억제하는 박테리아인 '라크노스피라(Lachnospiraceae)' 수치가 현저하게 낮게 나타났다. 이는 PFAS가 장내 미생물 구성을 변화시켜 염증성 장 질환, 대장암 등의 발병 위험을 높일 수 있음을 시사한다. 신장 기능 저하, 면역력 약화 PFAS는 신장 기능에도 심각한 영향을 미치는 것으로 드러났다. USC 연구팀의 4년간 추적 관찰 결과, PFAS 노출은 신장 기능을 최대 50%까지 감소시키는 것으로 나타났다. 신장 기능 감소는 노폐물 여과 기능 저하로 이어져 체내 독성 물질 축적, 주요 장기 기능 손상 등을 유발할 수 있다. 또한 노스이스턴 대학교 연구팀은 PFAS가 면역 체계를 약화시켜 감염에 대한 저항성을 떨어뜨린다는 사실을 밝혀냈다. 이는 면역력 저하로 인한 각종 감염성 질환, 만성 염증성 질환 발병 위험 증가로 이어질 수 있다. 미국, PFAS 규제 강화…식수 오염 심각성 인지 미국에서는 PFAS 오염 문제의 심각성을 인지하고 규제 강화에 나서고 있다. 2024년 연구 결과에 따르면, 7000만 명 이상의 미국인이 PFAS로 오염된 식수에 노출된 것으로 추정된다. 이에 따라 미국 환경보호청(EPA)은 2025년까지 모든 공공 상수도 시스템에 PFAS 검사 및 제한 조치를 의무화하는 법안을 마련했다. 유럽연합(EU)는 2025년부터 PFAS 1만종 이상의 사용을 제한하는 규제를 시행할 예정이다. PFAS 노출 경로 다양⋯생활속 경각심 필요 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 PFAS는 수돗물뿐만 아니라 PFAS 공장 인근에서 생산된 식품, 오염된 물에서 잡힌 생선, 토양 및 먼지 등 다양한 경로를 통해 인체에 흡수될 수 있다. 특히 소방관들은 화재 진압용 거품에 포함된 PFAS에 직접적으로 노출되어 대장암 발병 위험이 높은 것으로 알려져 있다. 이번 연구 결과는 과학 저널인 '종합환경과학'에 게재됐다. SUC의 제스 굿리치 교수는 가디언과의 인터뷰에서 "이러한 대사성 질환과 함께 당뇨병이나 만성 신장 질환의 위험이 높아지며, 이는 미국에서 가장 빠르게 증가하는 사망 원인 중 하나이므로 정말 중요한 문제"라고 지적했다. 국내 상황 및 대책 마련 시급 한국은 현재 PFAS에 대한 구체적인 법적 규제가 마련되지 않고, 다만 먹는 물 수질 기준으로 PFOA(퍼플루오르옥탄산)와 PFOS(과불화옥탄술폰산)에 대한 기준(0.07㎍/L)만 설정되어 있다. 국내에서도 PFAS에 대한 우려가 커지고 있는만큼, 국민 건강을 보호하기 위한 적극적인 대책 마련에 나서야 할 것이다. PFAS 노출 경로를 파악하고, 오염원 관리, 규제 강화, 대체 물질 개발 등 다각적인 노력을 통해 국민 건강을 지켜야 할 것이다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(76)] 수돗물 속 '영원한 화학물질', 젊은층 질병 급증의 원인?
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[퓨처 Eyes(57)] 세포도 웨어러블 입는 시대⋯"생체 전자장치의 혁명"
- 웨어러블 기술이 스마트워치나 피트니스 트래커를 넘어 세포 단위까지 진화하고 있다. MIT 연구진은 최근 개별 세포의 전기적, 대사 활동을 측정하고 조절할 수 있는 혁신적인 세포용 웨어러블 장치를 개발했다고 밝혔다. 빛에 반응하는 부드러운 고분자 '아조벤젠'으로 만들어진 이 장치는 빛의 세기와 방향에 따라 세포를 감싸거나 펼쳐지며 세포 활동을 제어한다. 마치 세포에 옷을 입히고, 빛으로 그 옷을 조종하여 세포의 활동을 제어하는 것과 같다. 세포용 웨어러블의 구조와 기술적 혁신 MIT 연구진이 개발한 세포용 웨어러블 장치는 부드러운 고분자인 '아조벤젠'으로 만들어져 있다. 아조벤젠은 빛을 받으면 말리는 성질을 가지고 있어, 이를 통해 세포의 다양한 부위를 감싸는 방식으로 작동한다. 연구팀은 빛의 세기와 방향을 조절함으로써 장치의 말림과 세포와의 접촉 방식을 정밀하게 제어할 수 있다. 이를 통해 이 장치는 세포를 손상시키지 않으면서도 꼭 맞게 감싸는 기술을 구현할 수 있었다. 또한, 최근의 합성 생물학적 연구와 세포 외부 반응 시스템(cell-free synthetic biology)을 기반으로 한 기술들은 웨어러블 장치의 가능성을 크게 확장하고 있다. 합성 생물학은 생체 시스템을 제어할 수 있는 전례 없는 가능성을 열어주었고, 다양한 생물학적 회로와 센서를 설계할 수 있는 기반을 마련했다. 특히, 세포 외부 반응 시스템은 세포를 직접 사용하지 않으면서도 유전자 회로를 활용해 원하는 반응을 이끌어낼 수 있다는 점에서 기존의 생체 웨어러블 기술의 한계를 극복할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 무선 작동과 생체 적합성 이 장치는 배터리가 필요 없으며, 몸 안에서 자유롭게 부유하는 형태로 존재한다. 외부에서 빛을 조사하여 비침습적으로 장치를 작동시킬 수 있어, 신체 내부 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. MIT 연구진은 수많은 실험을 통해 이 장치가 신경세포와 상호작용하면서도 세포에 손상을 주지 않고 생체 적합성을 유지할 수 있음을 입증했다. 또한, 이러한 웨어러블 시스템에는 유전자 회로를 포함한 다양한 센서를 사용해 세포 내부와 외부의 다양한 분자들을 탐지하고 반응할 수 있도록 설계할 수 있다. 이러한 점에서 이 기술은 매우 혁신적이다. 신경 질환 치료의 잠재성 세포용 웨어러블 장치는 특히 신경계 질환, 예를 들어 다발성 경화증(MS)과 같은 질환의 치료에서 그 가능성을 높이 평가받고 있다. 다발성 경화증 환자는 신경을 보호하는 '미엘린'이라는 층이 손상되는데, MIT 연구진의 장치는 이 손상된 축삭을 감싸 합성 미엘린의 역할을 수행할 수 있다. 연구팀의 주저자인 데블리나 사카르는 "이 기술은 세포 수준에서 작동하는 합성 미엘린을 통해 다발성 경화증 환자들의 신경 기능을 회복시키는 데 도움을 줄 수 있다"고 말했다. 이 장치가 단순한 실험적 기술을 넘어, 신경계 질환을 치료할 수 있는 실질적 도구가 될 가능성을 가지고 있는 것이다. 생체 전자장치의 미래와 윤리적 과제 MIT 연구팀은 세포용 웨어러블 장치가 합성 미엘린 역할뿐만 아니라 다양한 광전기 물질과 결합해 세포를 자극하는 데 사용할 수 있음을 보여주었다. 예를 들어, 장치 위에 원자 수준의 얇은 재료를 덮어 패턴화하면, 여전히 말려서 미세 튜브 형태를 만들 수 있다. 이는 장치가 다양한 신호(전기적, 광학적, 열적 신호 등)를 세포에 전달할 수 있는 플랫폼으로서 사용될 가능성을 열어주고 있다. 이러한 기술은 신경과학 연구뿐만 아니라 인공지능 기술과의 결합을 통해 인간의 뇌 연구와 질병 치료의 새로운 가능성을 제시할 수 있다. 그러나 이러한 기술이 인체에 도입되는 만큼 윤리적 고민 역시 동반된다. 비록 비침습적 방식이라 할지라도 인체 내부에 장치를 설치하는 것에 대한 프라이버시 문제와 인체에 미칠 장기적 영향에 대한 우려가 존재한다. 펜실베이니아 대학교의 플라비아 비탈레 교수는 "이 기술은 세포 수준에서 신경세포와 상호작용하는 전례 없는 해상도를 보여준다. 하지만 그 사용에는 윤리적 고려가 필요하다"고 말했다. 기술의 발전과 함께 그에 따른 책임과 윤리적 기준을 마련하는 것이 중요하다. 미래의 신경과학과 의학의 패러다임 변화 세포 자체가 장치를 착용하는 시대가 도래하고 있다. 이러한 세포용 웨어러블 장치는 신경계 질환 치료의 새로운 장을 열어줄 뿐만 아니라, 생체 전자장치가 인체와 어떻게 상호작용하고 우리의 건강을 관리할 수 있을지를 새롭게 정의할 것이다. 이 혁신적인 기술은 단순한 상상이 아니라, 이제 곧 우리의 현실로 다가오고 있다. 우리는 이 혁신이 인체와 어떻게 공존할 수 있을지를 탐구하고, 그에 따른 윤리적 과제를 함께 고민해야 할 것이다. 데블리나 사카르 교수는 "우리가 보여준 이 기술의 가능성은 앞으로의 연구와 응용에 있어 엄청난 잠재력을 가지고 있다"고 말했다. 지금 우리는 미래 과학의 첫걸음을 내딛고 있는 것이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(57)] 세포도 웨어러블 입는 시대⋯"생체 전자장치의 혁명"
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구글, AI 생성 텍스트에 워터마킹 도구 오픈소스로 공개
- 구글(Google)은 자사의 씬스ID(SynthID) 텍스트 워터마킹 기술이 AI 생성 텍스트를 더 쉽게 식별할 수 있도록 만든 도구로, 이제 구글의 생성형 AI 도구인 'Google Responsible Generative AI Toolkit' 통해 오픈소스로 제공된다고 X(옛 트위터)를 통해 발표했다. 구글 딥마인드(DeepMind)의 연구개발 담당 부사장 푸시밋 콜리(Pushmeet Kohli)는 MIT 테크놀로지 리뷰에서 "이제 다른 생성형 AI 개발자들도 이 기술을 사용함으로써 출력되는 텍스트들이 대규모언어모델(LLM)에서 나왔는지의 여부를 감지할 수 있게 될 것"이라며 "더 많은 개발자들이 책임 있는 AI를 구축하기 쉬워졌다"고 밝혔다. LLM이 정치적 허위 정보를 퍼뜨리고, 동의받지 않은 성적 콘텐츠를 생성하며, 기타 악의적인 목적으로 사용됨에 따라, 워터마크는 점점 더 중요한 도구가 되고 있다. 캘리포니아주 정부는 이미 AI 워터마킹을 의무화하는 법안을 검토하고 있으며, 중국 정부는 지난해부터 이를 의무화하기 시작했다. 그러나 이 도구는 여전히 개발 또는 적용이 진행 중이다. 지난 8월에 발표된 씬스ID는 이미지, 오디오, 동영상, 텍스트가 생성될 때, 보이지 않는 워터마크를 추가함으로써 AI가 생성한 출력임을 감지할 수 있도록 지원한다. 구글은 씬스ID의 텍스트 버전이 인간은 감지할 수 없지만 소프트웨어는 감지할 수 있는 방식으로 작동한다고 말했다. 생성형 AI로 인한 텍스트 출력의 개연성을 약간 낮출 것으로 예상된다. 구글은 이미 자사의 생성형 AI 모델인 제미나이(Gemini) 챗봇에 이 시스템이 통합됐다고 밝혔다. 또 통합된 시스템이 워터마킹 시스템의 오랜 문제였던 생성 텍스트의 품질, 정확성, 창의성 또는 속도를 손상시키지 않는다고 주장했다. 구글은 세 문장 정도의 짧은 텍스트뿐만 아니라 잘라내거나 의역되거나 수정된 텍스트에서도 작동할 수 있다고 설명했다. 그러나 짧은 텍스트, 다시 작성되거나 번역된 콘텐츠, 심지어 사실에 입각한 질문에 대한 답변에는 판별에 다소의 어려움을 겪는다고 부연했다. 구글은 지난 5월 블로그 게시물에서 "씬스ID는 AI가 생성한 콘텐츠를 식별하기 위한 만병통치약은 아니다"라고 적었다. "그러나 이는 보다 신뢰할 수 있는 AI 식별 도구를 개발하기 위한 중요한 구성 요소이며, 수백만 명의 이용자들이 AI가 생성한 콘텐츠와 상호 작용하는 방식에 대해 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있다"고 덧붙였다.
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- IT/바이오
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구글, AI 생성 텍스트에 워터마킹 도구 오픈소스로 공개
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[신소재 신기술(122)]MRI, AI 모델 학습으로 뇌 이상 진단 정확도 높인다
- 미국 과학자들이 뇌의 이상을 진단하는 MRI(자기공명영상)의 정확도를 높이는 머신러닝 모델을 개발했다. 캘리포니아대 샌프란시스코(UCSF) 연구팀이 인공지능(AI)을 활용하여 3T MRI 화질을 7T MRI 수준으로 향상시키는 기술을 개발했다고 뉴로사이언스닷컴 뉴스가 전했다. 이 연구는 지난 7일 제27회 의료영상 컴퓨팅 및 컴퓨터 지원 개입 국제 학술대회(MICCAI)에서 발표됐다. 수석 연구 저자인 UCSF 신경과 조교수인 레자 아바시아슬(Reza Abbasi-Asl)은 "저희 논문은 낮은 품질의 이미지에서 고품질 MRI를 합성하는 머신러닝 모델을 소개한다. 이 AI 시스템이 외상성 뇌 손상에서 MRI로 포착한 뇌 이상을 시각화하고 식별하는 방법을 보여준다"고 설명했다. 저품질 MRI 영상의 고품질화 3T MRI와 7T MRI의 가장 큰 차이점은 자기장의 세기이다. 숫자가 높을수록 자기장이 강하다는 것을 의미하며, 이는 영상의 해상도와 선명도에 직접적인 영향을 미친다. 7T MRI는 3T MRI보다 두 배 이상 강력한 자기장을 사용하기 때문에 더욱 선명하고 상세한 이미지를 얻을 수 있다. 연구팀은 경도 외상성 뇌 손상(TBI) 환자의 3T MRI 영상 데이터를 사용하여 AI 모델을 학습시켰다. 이 모델은 3T MRI 영상을 기반으로 7T MRI와 유사한 고품질 영상을 생성하며, 뇌 병변의 경계를 더욱 선명하게 보여주어 진단 정확도를 높이는 데 기여할 수 있다. 참고로, 미국에서 대부분의 임상 MRI는 1.5T 또는 3T MRI 시스템으로 수행된다. 미국국립보건원(NIH)은 2022년 전 세계적으로 진단 영상에 사용되는 7T MRI는 약 100대에 불과하다고 밝혔다. 신경 퇴행성 진단 활용 기대 연구 결과, 합성된 7T MRI 영상은 실제 7T MRI와 비슷한 수준의 해상도를 보였으며, 뇌 병변의 경계를 더욱 명확하게 구분하고 미세 출혈을 더 잘 포착하는 것으로 나타났다. 특히, 백질 병변 내 다양한 특징을 더욱 세밀하게 보여주어 다발성 경화증과 같은 신경 퇴행성 질환 진단에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이 기술은 뇌의 해부학적 구조를 세밀하게 관찰해야 하는 TBI 및 다발성 경화증 환자의 진단 및 치료에 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다. 하지만 연구팀은 "AI 기반 합성 기술이 임상 현장에 적용되기 위해서는 광범위한 검증이 필요하다"며 "향후 모델 결과에 대한 임상적 평가, 모델 생성 영상에 대한 임상 등급 평가, 모델의 불확실성 정량화 등 추가 연구가 필요하다"고 밝혔다. 이번 연구는 AI 기술이 저사양 영상 장비의 한계를 극복하고 의료 영상의 품질을 향상시키는 데 기여할 수 있음을 보여주는 사례로, 의료 분야에서 AI 기술의 활용 가능성을 더욱 확대할 것으로 기대된다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(122)]MRI, AI 모델 학습으로 뇌 이상 진단 정확도 높인다
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스페이스X, 스타십 5차 발사 성공⋯화성 탐사 새 역사 쓰나
- 일론 머스크가 이끄는 우주기업 스페이스X의 달·화성 탐사용 대형 우주선 '스타십(Starship)'이 13일(현지시간) 5번째 지구궤도 시험 비행에 성공했다. 특히 이번 시험비행에서는 '젓가락 팔' 기술을 이용해 로켓을 회수하는 데 성공, '스타십' 개발에 새로운 이정표를 세웠다. 해당 내용에 대해서는 스페이스닷컴. 아르스 테크니카 등 다수 외신이 자세하게 다루었다. 이날 오전 7시 25분(미 중부시간) 텍사스주 남부 보카치카 해변의 우주발사시설 '스타베이스'에서 발사된 '스타십'은 약 3분 만에 1단 로켓 추진체인 '슈퍼 헤비'와 분리됐다. 이후 약 7분 만에 '슈퍼 헤비'는 우주에서 지구로 돌아와 수직 착륙하는 데 성공했다. 이로써 스페이스X는 그동안 목표로 내걸었던 '슈퍼헤비 로켓 재활용'이 실현 가능해졌다. 스페이스X는 이 모든 과정을 온라인으로 생중계했다. '젓가락 팔' 기술 첫 시도⋯로켓 회수 성공 이번 시험비행에서 가장 주목할 만한 점은 발사탑의 '젓가락 팔'을 이용해 '슈퍼 헤비' 로켓을 회수하는 기술을 처음으로 시도했다는 것이다. '슈퍼 헤비'는 지상의 발사탑 쪽으로 근접하면서 엔진 역추진을 통해 속도를 줄였고, '젓가락 팔'은 마치 거대한 로봇팔처럼 '슈퍼 헤비'를 붙잡아 발사대에 안착시켰다. 스페이스X는 이 기술을 통해 로켓 재활용 및 비용 절감 효과를 기대하고 있다. 젓가락 팔로 로켓을 잡는 것만이 이번 비행의 유일한 목표는 아니었다. 스페이스X는 또한 높이 50m(165피트)의 우주선 2단부, 또는 간단히 우주선이라고 부라는 스타십의 상부 스테이지를 우주로 보내 인도양에 추락시켜 지구로 돌아오는 것을 목표로 삼았다. 2단부 우주선, 75분 비행후 지구 귀환 성공 슈퍼 헤비가 분리돼 젓가락 팔에 착지되는 동안 두 번째 목표였던 스타십의 2단부인 우주선도 약 75분동안 계획된 비행에 성공했다. 스타십 우주선은 시속 2만6225㎞ 안팎으로 고도 210㎞에 도달해 예정된 지구 궤도 항로를 비행한 뒤 발사 40여분간 지난 시점부터 고도를 낮추며 대기권에 재진입해 인도양 해역 목표 입수 지역에 착수(스플래시 다운), 폭발 없이 비행을 마쳤다. 앞서 스페이스X는 지난 6월 4차 시험 비행에서 스타십 상단 재진입에 이미 성공한 적이 있지만, 당시에는 기체가 많이 파괴됐었다. 이번 5번째 스타십 비행은 우주비행사가 탑승하거나 화물이 적재되지 않은 무인 비행이었다. 스페이스X는 지난해 4월과 11월, 올해 3월과 6월 등 네 차례에 걸쳐 스타십의 지구궤도 시험 비행을 시도했지만 모두 성공한 것은 아니었다. 지난해 두 차례 시험비행에서는 우주선이 발사 후 각각 4분, 10분 만에 폭발했다. 3번째 비행에서는 스타십이 약 48분 동안 비항하며 예정된 궤도에 도달했지만 목표 지점에 낙하하는 데 실패한 채 실종됐다. 지난 6월에 실시된 4차 비행에서는 스타십이 예정된 비행에는 성공했지만, 대기권에 재진입하는 과정에 기체가 심하게 손상됐다. 한편, 슈퍼헤비 로켓은 정상적으로 작동할 경우 추진력이 1700만 파운드에 달해 역대 가장 강력한 로켓으로 평가된다. 미국 항공우주국(나사·NASA)이 보유한 발사체 중 가장 힘이 센 '우주 발사 시스템(SLS·추진력 880만 파운드)'보다 2배 더 강력하다. 스페이스X는 앞으로 2단 우주선까지 완벽하게 회수해 재활용하는 것을 목표로 하고 있다. 머스크 CEO는 비행이 끝난 후 엑스(X·옛 트위터)에 "스타십이 목표 지점에 정확히 착륙했다"며 "두 가지 목표 중 하나가 달성됐다"고 밝혔다. 또한 "오늘 인류가 여러 행성에서 살수 있도록 하는데 중요한 진전을 이루었다"고 평가했다. 스페이스X는 인류가 달과 화성에 정착하게 하기 위해 스타십을 개발하고 있다. 나사는 이 우주선을 달에 인류를 보내려고 하는 '아르테미스' 프로젝트 3단계 임무에도 사용할 계획이다.
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스페이스X, 스타십 5차 발사 성공⋯화성 탐사 새 역사 쓰나
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[먹을까? 말까?(69)] 카페인, 혈관 건강 개선 효과⋯심혈관 질환 위험 낮출 수도
- 커피나 차 등에 함유된 카페인이 혈관 개선 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 옥스포드 대학교 출판부에서 발행하는 학술지 '류마티스학(Rheumatology)'에 10월 9일 게재된 연구에 따르면, 카페인 섭취 증가가 심혈관 건강 개선에 도움이 될 수 있는 것으로 나타났다고 사이테크데일리가 전했다. 혈관 손상으로 인해 발생하는 심혈관 질환은 심근경색, 뇌졸중 등 주요 사망 원인 중 하나다. 특히 루푸스, 류마티스 관절염과 같은 염증성 류마티스 질환 환자들은 심혈관 질환 위험이 더욱 높다. 이탈리아 사피엔자 대학교 로마 캠퍼스 연구팀은 염증성 류마티스 질환 환자 31명을 대상으로 7일간의 식습관 설문 조사와 혈액 검사를 진행했다. 그 결과 카페인을 섭취한 환자들은 혈관 내피 세포의 건강 상태가 더 좋은 것으로 나타났다. 혈관 내피 세포는 혈관 내벽을 구성하는 주요 세포층으로, 혈관 재생과 성장에 관여한다. 연구팀은 커피, 차, 코코아에 함유된 카페인이 혈관 내피 전구 세포를 활성화시켜 혈관 내벽 재생을 돕는다고 설명했다. 혈관 내피 전구 세포는 혈관 내피를 재생하고 혈관 성장에 관여하는 세포다. 카페인의 심혈관 건강 개선 효과 추가 연구 필요 카페인은 각성 효과 외에도 체내에서 면역 세포 표면의 수용체와 결합하여 항염증 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 그밖에 기름진 생선과 달걀에 풍부한 비타민 D와 당근이나 야채에 함유된 비타민 A, 고도 불포화 지방산이 풍부하고 나트륨이 적은 식단은 염증을 완화시키는데 효과가 있다. 연구 책임자인 풀비아 체카렐리(Fulvia Ceccarelli)는 "이번 연구는 환자들에게 식습관이 질병 관리에 중요한 역할을 한다는 정보를 제공하기 위한 것"이라며, "커피 섭취가 질병 경과에 미치는 실질적인 영향을 평가하기 위해서는 장기적인 추적 연구가 필요하다"고 덧붙였다. ◇ 참고 「카페인은 내피 전구세포 생존을 촉진하여 전신성 홍반성 루푸스 내피 기능 장애를 개선한다」 Valeria Orefice, Ful비아 세카렐리, 크리스티아나 바바티, 조르지아 부온쿠오레, 카멜로 피론, 크리스티아노 알레산드리 및 파브리지오 콘티, 2024년 10월 9일, 류마티스학(Rheumatology). DOI: 10.1093/류마티스학/keae453
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(69)] 카페인, 혈관 건강 개선 효과⋯심혈관 질환 위험 낮출 수도
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강력한 태양 폭풍으로 오로라 남하⋯캘리포니아·앨라배마도 관측 가능
- 미국 국립기상청 우주 기상 예측 센터에 따르면, 강력한 태양 폭풍으로 인해 오로라가 10일(현지시간) 저녁에 평소에 나타나던 지역보다 훨씬 남쪽인 앨라배마와 북부 캘리포니아 등지에서도 나타날 것으로 보인다고 CNN 등 외신이 전했다. 허리케인과 유사하게 태양 폭풍은 레벨 1~5 단계로 분류되는데, 이번 폭풍은 레벨 4로 분류돼 대단히 강력한 것으로 예측됐으며 이로 인해 통신, 전력망 및 위성 운영을 방해할 수도 있다. 태양 폭풍은 현지시간 10일 오전 지구에 도달하며, 이는 11일까지 지속될 가능성이 높다고 센터는 밝혔다. 시속 400만km 이상의 속도로 지구를 향하는 폭풍의 강도와 전체 특성은 지구에서 160만km떨어진 궤도를 도는 심우주 기후관측소(Deep Space Climate Observatory)와 'Advanced Composition Explorer' 위성 관측을 통해 밝혀진다. 우주 기상 예측 센터는 이 위성이 폭풍의 속도와 자기 강도를 측정할 것이며, 폭풍은 우주 관측소에 도착한 후 15~30분 지나 지구에 도착할 것으로 예상했다. X급 플레어로 알려진 가장 강렬한 태양 플레어(태양 표면에서 일어나는 폭발)가 이번 주 태양에서 방출되었으며, 이 플레어는 8일의 코로나 질량 방출과 일치했다. 코로나 질량 분출은 태양의 외기권인 코로나에서 방출되는 플라스마와 자기장이라고 하는 이온화된 가스의 큰 구름이다. 강력한 폭발이 지구로 향하면 지자기 폭풍 또는 지구 자기장의 교란을 일으킬 수 있다. 이번 폭발은 대단히 강력한 것으로 측정됐다. 우주 기상 예측 센터에 따르면 지자기 폭풍은 지구 근처 궤도와 통신망 등 지구 표면의 인프라에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 센터는 연방 비상관리청, 북미 전력망 및 위성 운영자들에게 교란 및 일시적 중단에 대비할 것을 통보했다. 역사적으로 레벨 4단계의 태양 폭풍은 흔하게 발생하지만, 지난 5월 10일 발생한 레벨 5단계 또는 극심한 지자기 폭풍은 매우 드물다. 센터는 이번 태양 폭풍이 5단계가 될 확률이 25%라고 말했다. ◆ 태양 활동의 증가 태양이 올해 예상되는 11년 주기의 정점인 태양 극대기에 가까워짐에 따라, 태양 활동은 더욱 활발해지고 있다. 전문가들은 불타는 태양에서 점점 더 강렬한 태양 플레어가 분출되는 것을 관찰했다. 태양 활동이 증가하면 지구의 극지방에서는 춤추는 오로라가 발생한다. 북극의 경우 이를 북극광 또는 오로라 보레알리스라고 하며, 남극은 남극광 또는 오로라 오스트랄리스라고 한다. 코로나 질량 분출로 인해 활성화된 입자가 지구 자기장에 도달하면 대기 중의 가스와 상호 작용해 하늘에 다양한 색상의 빛을 생성한다. 이 오로라는 최고의 관광 상품이기도 하다. 예측 센터 관계자는 눈에 보이는 오로라가 동부 및 중부 주와 중서부 남부에서 나타날 가능성이 높다고 판단하고 있다. 그러나 태양 폭풍이 지난 5월처럼 전 세계적인 오로라 현상을 일으킬지는 아직 알 수 없다고 밝혔다. 이번 태양 폭풍이 5단계로 올라가면 미국의 남부 주와 전 세계의 다른 지역에서도 오로라를 볼 수 있다. 미국 해양대기청(NOAA)은 센터의 오로라 대시보드를 이용해 내가 거주하는 지역에서 오로라를 볼 수 있을 것인지 확인할 것을 권했다. 대시보드는 지속적으로 업데이트되며 정보가 제공된 후 몇 분 이내에 오로라가 나타날 수 있는 위치를 보여준다. ◆ GPS 교란 가능성 NOAA는 이번 태양 폭풍이 5월의 폭풍 수준을 능가할 것으로는 생각하지 않는다고 말했다. 지난해 이전에 지구를 강타했던 마지막 5단계 폭풍은 2003년으로, 스웨덴에서 정전이 발생했고 남아프리카에서는 변압기가 손상됐다. 지난 5월의 지자기 폭풍에서는 농기구 회사인 존 디어(John Deere)가 정밀 농업에 GPS를 사용하는 일부 고객이 교란을 겪었다고 보고했다. 그러나 대부분의 전력망과 위성은 적절한 관리로 문제를 일으키지 않았다. 전문가들은 태양 활동의 급증에 따라 신중한 모니터링을 이어가고 있다. 이번주 태양의 코로나 질량 분출 속도는 지금까지 이 태양 주기에서 측정된 가장 빠른 속도였다고 한다. 물론 이것이 '태양 활동의 최고점이 지금 발생하고 있다'는 의미는 아니다. 이전 태양 주기에서는 가장 큰 폭풍 중 일부가 최고점 이후에 발생할 수 있다는 것을 보여주고 있다. 센터는 "우리는 지금 태양 극대기의 중심에 있다. 정점에 도달했는지 아직 모른다. 올해 어느 시점이 될 수도 있고 내년 초가 될 수도 있다. 심지어 2026년 초까지 태양 주기 활동이 계속될 것이다"라며 지속적인 관심과 추적이 있어야 할 것이라고 지적했다.
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강력한 태양 폭풍으로 오로라 남하⋯캘리포니아·앨라배마도 관측 가능
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[신소재 신기술(118)] 충격파를 눈으로 볼 수 있는 획기적인 고분자 기술
- 초음속 항공기에서 나는 소닉 붐과 유사한 충격파를 눈으로 볼 수 있는 획기적인 기술이 미국에서 개발됐다. 사진=픽사베이 파동의 한 종류인 충격파를 눈으로 볼 수 있는 획기적인 기술이 개발됐다. 미국 국립표준기술연구소(NIST), 서던 미시시피 대학교, 애리조나 주립대학교, 렌슬러 폴리테크닉 연구소, 그리고 미국 육군 공병대의 연구진들이 고속 충격 시 발생하는 충격파를 시각화할 수 있는 혁신적인 고분자(폴리머·Polymer) 소재를 개발했다고 NIST가 7일(현지시간) 발표했다. 이 획기적인 기술은 뇌 손상 연구, 첨단 제조, 우주 탐사 등 다양한 분야에서 소재가 에너지를 흡수하고 극한 환경에 반응하는 방식에 대한 이해를 혁신적으로 증진시킬 것으로 기대된다. 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재된 이 연구는 기계적 힘을 받으면 빛을 내는 분자 메카노포어(mechanophore)를 포함하는 고분자가 고속 발사체 충돌에 대한 반응을 시각적으로 기록하는 방법을 보여준다. 특히 이 메카노포어는 이전에는 접근이 불가능했던 소재 내부의 변형을 포착하는 데 성공했다. 연구진은 분자 수준의 반응과 첨단 이미징 기술을 결합해 초음속 항공기의 소닉붐과 유사하게 재료 내에서 음속보다 빠르게 이동하는 음향파인 마하 콘(Mach cone)의 형성을 시각화할 수 있었다. NIST 재료 과학 및 공학 부서의 연구원인 폴레트 센텔라스(Polette Centellas)는 "이 고분자는 충격중에 에너지가 재료를 통해 어떻게 이동하는지 '볼 수 있게' 해준다"며 "이는 우주선 차폐에서부터 첨단 보호 장비에 이르기까지 극한 조건을 더 잘 견딜 수 있는 재료를 설계할 수 있는 새로운 가능성을 열어준다"고 말했다. 이 연구는 고분자에서 이전에 충분히 탐구되지 않았던 에너지 소산 메커니즘인 충격파 감쇠를 밝혀냈다. 전통적으로 재료의 에너지 흡수는 주로 재료가 구부러지거나 파손되는 소성 변형을 통해 발생한다고 여겨졌다. 그러나 이 연구는 고속 충격에서 충격파가 에너지 소산에 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다. 이번 발견은 고속 충격 관리가 중요한 국방에서 의료에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 내수성이 더욱 뛰어나고 강한 소재를 개발하는 데 혁신을 가져올 것으로 기대된다.
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[신소재 신기술(118)] 충격파를 눈으로 볼 수 있는 획기적인 고분자 기술
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[기후의 역습(65)] 줄어들던 북극 오존 회복세 돌아서나⋯지난 3월 최고 기록 경신
- 북극의 오존 농도는 2024년 3월에 월평균 기준 역대 최고 기록을 경신했다고 나사(NASA)가 지구관측 홈페이지를 통해 발표했다. 2023~2024년 겨울 내내 상층 대기를 교란한 대규모 기상 변화로 인해 관측 위성 기록상 다른 어느 때보다 더 많은 오존이 북극의 성층권으로 이동해 장기간 머물렀다. 관측은 나사와 리즈 대학교(University of Leeds) 연구팀이 수행했으며, 그 결과는 9월 지구물리학 연구지(Geophysical Research Letters)에 게재했다. 연구팀은 "1970년대 이후 북극 오존 수준이 그리 높지 않았다는 점을 감안할 때,지난 3월의 기록적인 최고치는 미래의 북극 오존층에 대한 긍정적인 징조로 간주될 수 있다"라고 썼다. 지난해 12월에서 2024년 3월 사이에 대규모 지구 파동이 대기를 통해 위쪽으로 전파돼 북극 주변을 순환하는 성층권 제트기류를 늦추었다. 그렇게 되면 중위도의 공기가 극지방으로 모이면서 오존을 북극 성층권으로 보낸다. 연구팀을 이끈 나사 고다드 우주비행센터의 폴 뉴먼 박사는 “오존 유입 외에 염소와 같은 다른 물질에 의한 오존 고갈도 거의 없었다”며 "북반구에서 모처럼 매우 역동적이고 활동적인 겨울이었다"라고 말했다. 성층권 오존이 많으면 지구 생명체에게는 긍정적인 영향을 미친다. 성층권 오존층은 자연적인 자외선 차단제다. 태양으로부터 쏟아지는 유해한 자외선(UV)을 흡수하기 때문이다. 연구팀은 지난 4~7월 사이에 북극의 UV 지수가 6~7%, 북반구 중위도의 UV 지수가 2~6% 수준 낮았다고 산출했다. UV 방사선이 적어지면 식물 DNA 손상이 줄어들고 인간과 동물의 백내장, 피부암, 면역 체계 억제 위험이 낮아진다. 올해 3월의 상황은 성층권 오존 농도가 극히 낮은 수준으로 떨어졌던 지난 2020년 3월과는 극명한 대조를 이룬다. 위의 지도는 2020년 3월(왼쪽)과 2024년 3월(오른쪽)의 북극 오존 농도를 보여주는데, 두 사진은 엄청난 양의 오존 변화를 나타낸다. 월평균은 나사 오존 감시팀에서 계산했다. 오존 구멍이 매년 형성되는 남극 대륙과 달리 북극의 오존은 농도가 매우 가변적이며 대류권과 성층권 날씨의 연간 변화에 큰 영향을 받는다. 이미지를 보면 2023년 12월 말부터 2024년 3월 초까지의 강파 현상으로 인해 오존 농도는 크게 증가했다. 오존 수치는 3월에 정점을 찍은 후 평균 이상으로 유지되었다. 5~8월도 월평균 오존 농도의 신기록을 수립했다. 네 달 연속 높은 오존 수준을 기록했던 것이다. 뉴먼은 "이는 진정 특별한 북반구의 여름이다"라고 말했다. 연구팀은 그러나 비정상적인 성층권 날씨의 원인에 대해서는 명확한 답을 찾지 못했다. 다만 다양한 시나리오의 가정 아래 분석했다. 예를 들어 기후 변화의 영향은 정량화하기 어렵다. 기상 요인이 있을 수 있지만 명확하지는 않다. 엘니뇨와 준 2년 주기 진동과 같은 더 큰 대기 패턴도 있지만, 그 영향은 크지 않았을 것으로 보인다. 연구팀은 북극 오존 수준의 핵심 결정 요인인 성층권 날씨 외에도, ‘장기적인 추세’가 오존 농도를 기록적인 최고치로 끌어올렸을 가능성이 있다고 판단했다. 1987년 몬트리올 의정서가 채택돼 오존을 고갈시키는 염화불화탄소(CFC) 등의 생산과 사용을 단계적으로 중단한 이후 오존 수준은 천천히 회복되는 추세였다. 연구팀은 2024년 3월의 높은 오존 수준은 예상했던 범위 내에 있었다고 지적했다. 고다드 화학-기후 모델인 GEOSCCM은 2025년까지 기록적인 최고치를 기록할 가능성이 8분의 1이라고 추정했었다. 앞으로 또 다른 신기록도 기대된다. 그러나 CFC는 수십 년 동안 대기에 계속 머무르기 때문에 북극 오존은 적어도 2045년까지는 1980년 수준으로 회복되지 못할 것으로 예상된다. 역설적이지만 성층권의 온실가스 농도가 높아지면 오존 회복도 빨라진다. 이번 오존 최고 기록이 오존층 파괴 물질이 감소하고 온실가스가 증가한 결과일 가능성도 높다. 이번 최고 기록은 미래를 예측할 수 있는 충분한 전조라고 연구팀은 강조했다.
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[기후의 역습(65)] 줄어들던 북극 오존 회복세 돌아서나⋯지난 3월 최고 기록 경신
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[먹을까? 말까?(64)]파인애플, 매일 먹어도 괜찮을까? 과다 섭취시 나타나는 부작용
- 파인애플은 비타민C가 풍부하며, 소화를 돕는 브로멜라인 효소를 함유하고 있으며 항염 특성을 지닌 건강에 유익한 열대성 과일이다. 파인애플을 매일 섭취하면 우리 몸에 어떤 영향을 미칠까. 식품 전문 매체 이팅웰에 따르면 파인애플을 규칙적으로 섭취하면 다음과 같은 건강상의 이점을 누릴 수 있다. 단백질 소화 촉진 파인애플은 브로멜라인이라는 효소가 함유되어 있어 소화를 촉진시킨다. 뉴트리션 바이 메건(Nutrition by Megan)의 영양학 박사이자 공인 영양사인 메건 허프(Megan Huff)는 "브로멜라인은 단백질을 더 작은 펩타이드와 아미노산으로 분해해 우리 몸이 동물성 단백질을 더 쉽게 흡수할 수 있도록 한다"고 설명했다. 또한 브로멜라인은 소화 촉진 외에도 항염증 및 항암 작용도 한다. 면역체계 강화 미국 필라델피아의 영양학자인 줄리 리히트만(Julie Lichtman) 영양사는 "파인애플 한 컵에 일일 권장 섭취량의 88%에 달하는 강력한 비타민C를 함유한 면역력 강화 식품"이라고 말했다. 참고로 비타민C 일일 권장량은 성인 기준 100mg이다. 비타민C는 신체의 방어력을 약화시킬 수 있는 자유 라디칼로 인한 손상으로부터 세포를 보호하여 면역 체계를 강화하는 데 중요한 역할을 하는 필수 항산화제다. 파인애플은 비타민C 외에도 비타민 B군, 칼륨, 마그네슘 등 다양한 영양소의 공급원이기도 하다. 혈당 개선 효과 파인애플은 필수영양소인 망간이 함유되어 있어 혈당 개선에 도움을 줄 수 있다. 망간은 탄수화물과 지방 대사에 중요한 역할을 하여 혈당 수치를 안정적으로 유지하는 데 기여한다. 그러나 파인애플에는 천연 당분이 함유되어 있으므로, 특히 당뇨병이나 인슐린 민감성이 있는 사람은 혈당 안정에 도움이 되는 그릭 요거트나 연어와 같은 단백질 또는 건강한 지방과 함께 섭취하는 것이 좋다. 염증 감소 효과 파인애플에는 플라보노이드, 비타민C, 브로멜라인, 베타카로틴과 같은 항산화물질이 풍부해 우리 몸의 염증을 감소시키는 효과가 있다. 이러한 항산화물질은 산화 스트레스와 염증을 유발할 수 있는 자유 라디칼을 중화하여 심장병이나 암과 같은 만성 질환의 발병 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 자유 라디칼은 짝은 이루지 않은 전자를 가진 원자 또는 분자로 매우 불안정하여 다른 분자로부터 전자를 빼앗거나 다른 분자와 결합하려는 성질이 강하다. 그 과정에서 세포막, 단백질, DNA 등을 공격해 세포나 조직을 손상시킬 수 있다. 그러나 자유 라디칼은 인체에 해로운 영향을 미칠 수도 있지만, 면역 체계에서 세균이나 바이러스를 제거하는 데 중요한 역할을 한다. 또한 적적한 수준의 자유 라디칼은 세포 신호 전달과 같은 생리적인 기능에도 관여하고 있어 단순히 '우리 몸에 좋다' 혹은 '나쁘다'라고 정의하기는 어렵다. 파인애플의 영양 파인애플은 다양한 필수 영양소를 제공하는 저칼로리 과일이다. 한끼에 해당하는 반컵 분량에는 41칼로리와 11g의 탄수화물이 들어 있다. 또한 비타민C 40mg, 식이섬유 1mg, 나트륨 1mg, 총 당 8g, 칼륨 90mg, 망간 1mg 등이 함유되어 있다. 파인애플은 비타민C가 특히 풍부해 반컵에 일일 권장 섭취량의 거의 절반을 제공하므로 면역 기능과 피부 건강에 도움이 될 수 있다. 파인애플 섭취시 주의 사항 파인애플은 영양가 있는 과일이지만 모든 사람에게 적합한 것은 아니다. 일부 사람들은 파인애플에 알레르기 반응을 보일 수 있다. 알레르기 반응 중에는 입과 목의 가려움, 붓기 같은 가벼은 증상에서 심각한 증상까지 다양하다. 게다가 파인애플의 높은 산도는 민감한 위를 자극하거나 산성 역류 및 위식도 역류성 질환(GERD)을 악화시킬 수도 있다. 또한 파인애플에 들어 있는 효소인 브로멜라인은 혈액 응고 방지제 등 특정 약물과 상호 작용해 출혈 위험을 높일 수 있다. 따라서 민감한 위나 특정 질환이 있는 사람은 파인애플을 적당히 섭취하는 것이 좋다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(64)]파인애플, 매일 먹어도 괜찮을까? 과다 섭취시 나타나는 부작용
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