검색
-
-
[신소재 신기술(59)] 질화갈륨-마그네슘 초격자, 새로운 합성법으로 탄생
- 과학자들이 질화갈륨(GaN)과 금속 마그네슘(Mg)을 가열해서 초격자가 형성되는 것을 발견했다. 일본 나고야 대학 연구팀은 질화갈륨과 마그네숨 간의 열 반응을 통해 톡특한 조격자 구조가 형성되는 것을 실험 과정 중에 우연히 발견했다고 PHYS가 보도했다. 이는 벌크 반도체에 2차원 금속층이 삽입되는 현상이 최초로 확인된 사례이다. 초격자는 인공적으로 만들어진 주기적인 구조를 가진 물질로, 고성능 트랜지스터, 레이저 다이오드, 광검출기 등 다양한 분야에 활용된다. 연구팀은 최첨단 분석 기술을 통해 물질을 정밀하게 관찰해 반도체 도핑 및 탄성 변형 공학에 대한 새로운 통찰력을 얻었으며, 연구 결과는 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 질화갈륨(GaN)은 높은 전력 밀도와 빠른 작동 주파수를 요구하는 분야에서 기존 실리콘 반도체를 대체할 것으로 기대되는 광대역 갭 반도체 물질이다. GaN의 이러한 특징은 LED레이저 다이오드, 전력 전자 장치(전기 자동차 및 고속 충전기의 핵심 부품 포함) 등 다양한 분야에서 활용 가치가 높다. GaN 기반 장치의 성능 향상은 에너지 절약 사회 실현과 탄소 중립 미래를 실현하는 데 기여할 수 있다. 반도체에는 p형 및 n형이라는 두 가지 필수적이고 상호 보완적인 전기 전도 유형이 존재한다. p형 반도체는 주로 양전하를 운반하는 자유 캐리어인 정공을 특징으로 하며, n형 반도체는 자유 전자를 통해 전기를 전도한다. 반도체는 도핑이라는 과정을 통해 p형 또는 n형 전도성을 획득한다. 도핑은 순수 반도체 물질에 특정 불순물(도펀트)을 의도적으로 도입하여 전기적 및 광학적 특성을 크게 변화시키는 것을 의미한다. GaN 반도체 분야에서 p형 전도성을 생성하는 것으로 알려진 유일한 원소는 Mg이다. 그러나 Mg 도핑의 성공 이후 35년이나 지났음에도 불구하고, GaN에서 Mg 도핑의 전체 메커니즘, 특히 Mg의 용해도 한계 및 분리 거동은 여전히 명확하지 않다. 이러한 불확실성은 광전자 및 전자 분야에서의 최적화를 제한한다. 이 연구의 제1 저자인 지아 왕과 그의 동료들은 p형 GaN의 전도도를 개선하기 위해 GaN 웨이퍼에 증착된 금속 Mg 박막을 패턴화하고 고온에서 가열하는 어닐링이라는 기존 공정을 수행하는 실험을 진행했다. '어닐링(Annealing)'은 금속이나 유리 등의 재료를 가열한 후 천천히 식혀 내부 응집력을 제거하고 재료의 성질을 변화시키는 열처리 과정을 말한다. 금속을 가열하고 천천히 식히면 재료의 결정 구조를 변화시켜 강도, 경도, 내식성 등의 특징을 개선할 수 있다. 왕 연구원은 "GaN은 이온 결합과 공유 결합이 혼합된 광대역 갭 반도체이고 Mg는 금속 결합을 특징으로 하는 금속이지만, 이 두 이질적인 물질은 동일한 결정 구조를 가지고 있으며 육각형 GaN과 육각형 Mg의 격자 차이가 무시할 정도로 적다는 것은 놀랍도록 자연스러운 우연"이라고 말했다. 이어 "우리는 GaN과 Mg사이의 완벽한 격자 일치가 구조를 만드는 데 필요한 에너지를 크게 줄여 이러한 초격자의 자발적인 형성에 중요한 역할을 한다고 생각한다"라고 설명했다. 연구팀은 최첨단 전자 현미경 이미징을 사용해 GaN 및 Mg 층이 번갈아 나타나는 초격자의 자발적인 형성을 관찰했다. GaN과 Mg는 물리적 특성이 크게 다른 물질이므로 이처럼 초격자가 자발적으로 형성된 것은 매우 특이한 현상이다. 연구팀은 이 독특한 삽입 거동을 '틈새 삽입(interstitial intercalation)'이라고 명명하고, 이것이 모재에 압축 변형을 유발한다는 것을 밝혀냈다. 특히 Mg 층이 삽입된 GaN은 20GPa 이상의 높은 응력을 견뎌냈다. 이는 대기압의 20만배에 해당하며, 박막 물질에서 기록된 가장 높은 압축 변형이다. 이는 실리콘 필름에서 일반적으로 발견되는 압축 응력(0.1~2GPa)보다 훨씬 크다. 전자 박막은 이러한 변형으로 인해 전자 및 자기 특성에 상당한 변화를 겪을 수 있다. 연구팀은 변형된 방향을 따라 정공 수송을 통한 GaN의 전기 전도도가 크게 향상되었음을 발견했다. 한편, 이 연구는 'GaN 기술의 요람'으로 알려진 나고야 대학에서 이루어졌다는 데 의미가 있다. 이번 연구의 교신 저자인 아마노 히로시와 나고야 대학의 아카사키 이사무는 1980년대 후반에 Mg가 도핑된 GaN을 사용해 최초의 청색 LED를 개발했다. 이들의 공헌은 2014년 노벨 물리학상 수상으로 이어졌다. 이번 연구에서는 2차원 Mg 도핑의 새로운 메커니즘을 밝혀냄으로써 III-질화물 반도체 연구 분야의 잠재적으로 새로운 길을 열 것으로 기대된다. 왕 연구원은 "마그네슘이 삽입된 GaN 초격자 구조의 발견과 2D-Mg 도핑의 새로운 메커니즘 규명은 질화 3족 반도체 연구 분야의 선구적인 업적을 기릴 수 있는 어렵게 얻은 기회"라고 말했다. 노벨상 수상 후 10년 만에 Mg 도핑의 기술을 발전시킨 왕 연구원은 "이 시기적절한 발견이 이 분야의 새로운 길을 열고 더 많은 기초 연구에 영감을 줄 수 있는 '자연의 진정한 선물'"이라고 밝혔다. 이 연구에는 나고야 대학에서 지아 왕, 카이 웬타오, 순 루, 에미 카노, 비랩 사르카, 와타나베 히로타카, 이카라시 노부유키, 혼다 요시오, 아마노 히로시 등이 참여했다. 외에도 메이지 대학교의 연구진과 오사카 대학교의 나카지마 마코토 교수가 이끄는 광학 그룹이 이 연구의 다른 공저자로 참여했다.
-
- 포커스온
-
[신소재 신기술(59)] 질화갈륨-마그네슘 초격자, 새로운 합성법으로 탄생
-
-
[신소재 신기술(56)] 탄소 포집 혁신, 전기 스펀지로 CO₂ 직접 흡수
- 이산화탄소(CO²)가 그 어느 때보다 빠르게 대기 중에 축적되고 있는 가운데 영국 과학자들이 전기 스펀지로 공기 중에서 직접 탄소를 포집하는 기술을 개발했다. 미국 국립해양대기청(NOAA)에 따르면 NOAA의 글로벌모니터링연구소가 마우나 로아 대기 관측소에서 측정한 이산화탄소 수준은 지난 5월 427ppm으로 급상승하며 동월 기준 최고치를 기록했다. 매년 5월은 이산화탄소가 북반구에서 가장 높은 수준에 도달하는 달이다. 이번 측정 수치는 2023년 5월에 비해 2.9ppm 증가한 것이며 NOAA의 50년 기록 중 5번째로 큰 폭의 증가이기도 하다. 2023년의 3.0ppm 증가를 고려하면, NOAA가 측정을 시작한 이래 2022~2024년까지 2년 동안의 상승폭으로도 최고 기록이다. 이처럼 이산화탄소의 축적이 역대급인 가운데 에너지가 적게 느는 혁신적인 공기중 직접 탄소 포집 기술이 개발돼 주목을 끌고 있다. 케임브리지 대학 연구원들은 충전된 활성탄을 사용해 기존 방법보다 더 효과적으로 공기 중 이산화탄소를 직접 흡수할 수 있는 저에너지 탄소 포집 기술을 개발했다고 사이테크데일리가 9일(현지시간) 보도했다. 연구팀은 가정용 정수 필터에 일반적으로 사용되는 활성탄에 에너지를 공급하기 위해 배터리 충전 기술을 적용했다. 연구팀은 활성탄 '스폰지'를 CO₂와 가역적인 결합을 형성하는 이온을 충전함으로써, 이 충전된 물질이 공기에서 직접 CO₂를 성공적으로 포집할 수 있다는 사실을 발견했다. 연구를 주도한 유수프 하미드 화학과(Yusuf Hamied Department of Chemistry)의 알렉산더 포스 박사는 “대기 중 탄소 배출을 포집하는 것은 최후의 수단이지만 기후 위기의 심각성을 고려할 때 반드시 탐구해야 할 사항”이라고 말했다. 공기 직접 탄소 포집(DAC) 기술 스폰지와 같은 재료를 사용해 이산화탄소를 제거하는 공기 직접 탄소 포집(DAC) 기술은 탄소 포집을 위한 잠재적인 접근 방법 중 하나다. 그러나 현재의 접근 방식은 비용이 많이 들고 고온과 천연 가스 사용이 필요하며 안정성 부족 등의 단점이 잇다. 포스 박사는 "대기로부터 탄소 포집을 위해 다공성 물질을 사용하는 몇가지 유망한 연구가 진행됐다"며 "활성탄은 저렴하고 안정적이며 대량으로 생산되기 때문에 우리는 활성탄이 옵션이 될 수 있는 지 확인하고 싶었다"고 설명했다. 또한 충전된 활성탄 스폰지는 포집된 CO₂를 제거해 저장할 때 기존 방법보다 훨씬 낮은 온도를 필요로 하기 때문에 현재의 탄소 포집 방법보다 더 에너지 효율적일 수 있다. 연구 결과는 '네이처(Nature)' 저널에 게재됐다. 포스 박사는 "우리가 가장 시급하게 해야 할 일은 전 세계적으로 탄소 배출량을 줄이는 것이지만, 온실가스 순배출 제로를 달성하고 기후 변화의 최악의 영향을 제한하기 위해서는 온실가스 제거도 필요하다. 현실적으로 우리는 할 수 있는 모든 일을 해야 한다"고 말했다. 탄소 포집에서 활성탄의 역할 활성탄은 정수기 필터와 같은 많은 정제 응용 분야에서 사용되지만 일반적으로 공기 중에서 탄소를 흡수하고 보관하지는 못한다. 포스 박사 팀은 활성탄을 배터리처럼 충전할 수 있다면 탄소 포집의 적절한 재료가 될 수 있다고 제안했다. 연구팀은 활성탄을 수산화물이라는 화합물로 충전하면 이산화탄소와 가역 결합을 형성하기 때문에 탄소 포집에 적합할 것이라는 가설을 세웠다. 배터리를 충전할 때는 충전된 이온이 배터리 전극 중 하나에 삽입된다. 이후 연구팀은 배터리와 유사한 충전 프로세스를 사용해 저렴한 활성탄 천을 수산화물 이온으로 충전했다. 이 과정에서 천은 본질적으로 배터리의 전극과 같은 역할을 하며 수산화물 이온이 활성탄의 작은 기공에 축적된다. 충전 과정이 끝나면 활성탄을 배터리에서 제거해 세척해서 말린다. 연구팀은 충전된 활성탄 스폰지 테스트 결과 수산화물의 결합 메커니즘 덕분에 공기 중에서 직접 이산화탄소를 성공적으로 포집할 수 있는 것을 확인했다. 포스 박사는 "이것은 배터리와 같은 프로세스를 사용해 새로운 재료를 만드는 방법"이라면서 "CO₂ 포집 속도는 기존 방법과 비슷하다. 이 방법이 유망하다고 보는 것은 에너지를 훨씬 더 적게 사용한다는 점이다"라고 설명했다. 저온에서 수산화물-CO₂ 역전 포집된 CO₂를 정제하고 저장할 수 있도록 활성탄에서 탄소를 회수하기 위해서는 활성탄을 가열해 수산화물-CO₂를 역전시켜야 한다. 대기로부터 CO₂를 포집하는 데 현재 사용되는 대부분의 재료에서는 900°C와 같은 높은 온도까지 가열해야 하며 종종 천연 가스를 사용해야 한다. 그러나 케임브리지 팀이 개발한 충전된 활성탄 스폰지는 90~100°C만 가열하면 되며 이는 재생 에너지로 달성할 수 있는 온도다. 재료는 저항 가열을 통해 가열되며, 이는 본질적으로 재료를 안팎으로 가열해 프로세스를 더 빠르고 에너지 효율적으로 만든다. 하지만 아직 재료의 한계도 있다. 포스 박사는 "우리는 현재 포집할 수 있는 이산화탄소의 양을 늘리는 데 노력하고 있으며, 특히 성능이 저하되는 습한 조건에서 이산화탄소의 포집 양을 늘이기 위해 더욱 애쓰고 있다"고 말했다. 연구원들은 이 접근 방식이 탄소 포집 분야를 넘어 활용될 수 있다고 말했다. 기공과 활성탄에 삽입된 이온을 미세 조정해서 다양한 분자를 포집할 수 있기 때문이다.
-
- 포커스온
-
[신소재 신기술(56)] 탄소 포집 혁신, 전기 스펀지로 CO₂ 직접 흡수
-
-
서울 아파트, 2분기 9억원 초과 거래 비중 절반 넘어
- 서울 아파트값이 최근 강세를 보이는 가운데 올해 2분기 들어 9억원 초과 아파트 거래 비중이 절반을 넘어섰다. 2분기 들어 100억원이 넘는 초고가 아파트도 4건이 거래되는 등 고가주택 거래도 눈에 띄는 점이다. 6일 국토교통부 실거래가시스템에 따르면 5일 현재까지 신고된 2분기 서울 아파트 매매 거래량 총 7450건 가운데 9억원 초과 거래는 3885건으로 52.1%를 차지했다. 이에 비해 9억원 이하 거래는 3565건으로 47.9%에 그쳤다. 서울 아파트 금액대별 거래 비중은 지난해 9억원 이하 주택을 대상으로 한 특례보금자리론 출시 이후 9억원 이하 거래 비중이 전체 거래의 절반이 넘었다. 특히 특례보금자리론 지원이 6억원 이하로 축소됐던 지난해 4분기에는 6억원 이하 거래가 크게 늘면서 9억원 이하 비중이 56.3%까지 치솟기도 했다. 올해 1분기에도 특례보금자리론의 바통을 이어받은 신생아 특례대출 출시로 9억원 이하 거래 비중이 절반이 넘는 51.8%를 차지했으나 2분기 들어 절반 이하로 감소한 것이다. 금액대별로는 9억원 초과∼15억원 이하 거래 비중이 올해 1분기 30.3%에서 2분기 들어 33.3%로 늘었다. 또 15억원 초과 거래 비중은 17.9%에서 18.8%로 증가했다. 반면 6억원 이하 거래 비중은 올해 1분기 24.4%에서 2분기에는 21.1%로, 6억원 초과∼9억원 이하는 27.4%에서 26.7%로 각각 줄었다. 정책자금 지원 대상이 아닌 9억원 초과 거래가 증가한 것에 대해 전문가들은 최근 시중은행의 주택담보대출 금리가 연 3∼4%대로 안정되면서 전반적인 매수심리가 회복된 것으로 보고 있다. 국토부 실거래가시스템에 따르면 올해 1∼2월 2000건 대에 그쳤던 서울 아파트 매매 거래량은 3월 들어 4210건으로 증가했고, 4월에도 4352건을 기록하며 2021년 7월(4796건) 이후 2년8개월 만에 최대를 기록했다. 거래량이 늘면서 아파트값 상승세도 지속되고 있다. 한국부동산원에 따르면 지난주 서울 아파트값은 0.06% 올라 10주 연속 상승했고, 오름폭도 작년 10월 말(0.07%) 이후 7개월 만에 가장 높았다. 특히 고가 아파트가 밀집한 서초(0.11%), 강남(0.09%), 송파구(0908%) 등 강남권과 젊은층이 선호하는 마포(0.08%)·용산(0.09%)·성동구(0.19%) 등 인기 도심지역의 가격 상승폭이 컸다. 최근 정치권을 중심으로 1주택자 종합부동산세 폐지 또는 완화 등 중산층을 겨냥한 감세 움직임이 확산하는 것도 '똘똘한 한 채' 선호를 높이며 고가 아파트의 매수세 증가로 이어지고 있다는 지적이다. 부동산R114 윤지해 리서치팀장은 "빌라 기피 현상으로 신혼부부들이 신생아 대출이나 생애최초 주택구입자금 등 정책 대출을 지원받아 아파트 매매·전세로 이동하는 분위기"라며 "실질금리가 작년보다 떨어지고. 부동산 세제 완화 가능성도 제기되면서 9억원 초과 아파트 거래가 살아난 것으로 보인다"고 말했다. 한편, 100억원대를 넘는 초고가 아파트 거래도 늘었다. 2분기 들어 현재까지 매매 신고를 한 100억원 이상 초고가 아파트는 총 4건이(해제거래 제외)다. 올해 1분기와 작년 4분기의 각각 1건은 물론이고, 아파트값이 강세였던 작년 3분기 3건보다도 많은 것이다. 트로트 가수 장윤정 부부가 소유했던 용산구 한남동 나인원한남 244.34㎡와 한남더힐 전용 240㎡가 각각 120억원에 거래됐고, 성동구 성수동1가 아크로서울포레스트 전용 200.67㎡가 109억원, 나인원한남 206.89㎡가 103억원에 각각 매각됐다. 어반에셋매니지먼트 정성진 대표는 "초고가 주택은 '그들만의 리그'로 대출 제한이나 금리의 영향을 거의 받지 않는다"며 "최근 집값이 상승세를 보이면서 여유자금이 있는 사람들의 고가주택 매수 움직임이 활발하다"고 말했다.
-
- 경제
-
서울 아파트, 2분기 9억원 초과 거래 비중 절반 넘어
-
-
[신소재 신기술(54)] 무산소 공정으로 고품질 그래핀 대량 생산 가능
- 북미 과학자들이 무산소 공정을 활용해 '꿈의 소재'로 불리는 그래핀의 대량 생산 길을 열었다. 미국 콜럼비아 대학교 대학원 엔지니어링의 혼(Hone) 연구소가 국립표준기술연구소(NIST), 캐나다 몬트리올 대학교 연구원들과 함께 '무산소 화학 지상 증착(OF-CVD)' 기술을 개발해 고품질 그래핀의 대량 생산을 가능하게 했다고 아조나노와 인디펜던스 등 다수 외신이 보도했다. 이 기술은 고품질 그래핀 샘플을 대규모로 생산할 수 있으며, 산소와 그래핀 품질 간의 직접적인 상관관계를 밝히고 미량 산소가 그래핀의 성장 속도에 어떤 영향을 미치는지 보여준다고 그래핀은 탄소 원자 단일층으로 이루어진 물질로 2004년 처음 발견됐다. '21세기 경이로운 소재'로 꼽히는 그래핀은 전기 전도성과 강도가 매우 뛰어나 에너지 저장부터 의료 기기, 전자 제품에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 혁신을 가져올 수 있는 물질로 알려져 있다. 하지만 현재까지 그래핀은 제조 과정에서 불순물이 발생하고 대량생산이 어려워 산업 활용에 한계가 있었다. 특히 산소 존재는 그래핀 성장 속도에 영향을 미치고 불순물을 발생시켜 산업적 활용을 저해하는 주요 원인이었다. 연구팀은 산소를 거의 완전히 제가한 상태에서 그래핀을 화학 기상 증착(CVD)방식으로 합성하는 새로운 방법을 개발했다. 연구팀은 "산소 제거를 통한 고품질 그래핀 합성 재현 기능성 확보는 대량 생산으로 나아가는 중요한 이정표"라고 말했다. 기존 그래핀 제조 방법은 두 가지였다. 첫번째는 박리 그래핀 방식이다. 연필 심과 동일한 재료인 흑연 샘플에서 가정용 테이프를 사용해 흑연 막을 벗겨내는 '스카치 테이프(박리 그래핀)' 방법은 매우 순수한 그래핀을 얻을 수 있지만 대량 생산에는 적합하지 않다. 두 번째는 CVD 성장 방식으로 알려져 있다. 15년 전 개발된 CVD 방식은 대량 생산이 가능하지만 산소 존재로 인해 품질이 균일하지 않았고, 성장 속도 저하 문제 등이 있었다. CVD 방식은 메탄과 같은 탄소 함유 가스가 구리 표면위로 통과한다. 가스의 온도가 메탄 조직과 탄소 원자가 재구성되어 벌집 모양의 단일 그래핀 층을 형성하는 지점까지 올라가면 그래핀이 합성된다. CVD 성장을 확장하면 cm(센티미터) 혹은 m(미터) 크기의 그래핀 샘플을 생산하는 것이 가능하다. 그러나 문제는 산소였다. 연구팀은 산소로 인해 공정이 훼손되는 문제를 해결하기 위해 산소 제어를 통한 그래핀 합성 프로세스를 개선했다. 공동 저자인 몬트리올의 리차드 마텔(Richard Martel)과 피에르 레베스크(Pierre Levesque)는 이전에 미세한 농도의 산소가 성장을 방해하고 심지어 그래핀을 제거할 수 있다는 사실을 입증했다. 약 6년 전, GSAS'19의 크리스토퍼 디마르코는 증착 과정에서 첨가되는 산소의 양을 정밀하게 제어할 수 있는 CVD 성장 시스템을 설계하고 구축했다. 디마르코의 연구는 현재 박사 과정 중인 싱저우 얀(Xingzhou Yan)과 제이콥 아몬트리(Jacob Amontree)가 수행해 성장 시스템을 개선했다. 이들은 미량의 산소가 제거되었을 때 CVD 성장이 일관되게 더 빨라진다는 사실을 발견했다. 또한 산소가 없는 CVD 그래핀 성장의 동역학을 조사하고 간단한 모델을 사용하여 온도와 가스 압력 등 다양한 매개변수에 따라 성장 속도를 예측할 수 있음을 발견했다. OF-CVD로 성장한 샘플의 품질은 박리 그래핀의 품질과 거의 동일한 것으로 나타났다. 컬럼비아 대학교 물리학과 교수들과 협력으로 생산된 그래핀은 자기장이 존재할 때 분수 양자 홀 효과에 대한 강력한 증거를 제공했다. 개선된 공정을 통해 빠르고 안정적으로 성장하는 고품질 그래핀을 얻을 수 있었으며, 이는 향후 그래핀 대량 활용 가능성을 열어준다. 이번 연구 결과는 학술지 '네이처(Nature)'에 '산소 없는 화학 기상 증착을 통한 재현 가능한 그래핀 합성'이라는 제목으로 게재됐다.
-
- 포커스온
-
[신소재 신기술(54)] 무산소 공정으로 고품질 그래핀 대량 생산 가능
-
-
중국 의료진, "돼지 간 인간 이식 후 정상 회복"…세계 첫 성공사례 가능성↑
- 중국의 71세 남성이 유전자 변형 돼지로부터 간 이식 수술을 받은 후 상당 기간 정상적으로 작동하고 있어 세계 최초의 성공사례가 될 가능성에 대한 기대가 높아지고 있다고 네이처 온라인판이 전했다. 간 이식을 주도한 안후이 의과대학 제1부속병원 외과의인 쑨베이청은 이 남성이 "매우 잘 지내고 있다"고 말했다. 수술에 대한 자세한 내용을 공개하지는 않았지만, 의료진은 수술을 명백한 성공이라고 판단하며 고무돼 있다고 전했다. 이에 미국 인디애나 대학교 의과대학의 이식 외과의인 버신 에커는 "매우 흥미로운 소식"이라고 말했다. 이번에 시행된 71세 남성 환자는 간 우엽에서 큰 종양이 발견됐고, 이는 아직 다른 장기로 전이되지 않았다. 쑨베이청에 따르면 검사 결과 간 기능이 너무 나빠서 절제 등의 수술로 좋은 결과를 얻을 수 없었고, 절제해도 좌엽만으로는 살 수 없는 '매우 위험한' 상태였다. 의료진은 가족의 동의를 받고 병원 윤리 및 이식 위원회로부터 승인을 받아 돼지 간을 이식하기로 했다. 5월 중순, 8시간에 걸친 수술에서 외과 의사팀은 환자의 우엽을 제거하고, 이를 11개월 된 32kg 무게의 소형 돼지의 간 514g으로 대체했다. 돼지 간은 이식 후 거부 증세를 방지하기 위해 쿤밍 윈난 농업대학교에서 10가지 유전자 변형을 거쳤다. 연구팀은 인간 면역체계가 공격하는 돼지 세포 표면의 당 생성에 관여하는 유전자 3개를 비활성화하고, 인간 단백질을 발현하는 유전자 7개를 추가했다. 쑨베이청은 돼지 간 검사에서 돼지 거대세포 바이러스의 존재를 발견하지 못했다고 말했다. 이 바이러스는 수술 후 2개월 만에 사망한 돼지 심장 이식 환자가 일으킨 합병증을 유발했었다. 의료진이 이식된 돼지 간에 혈류를 연결하자, 담즙이 즉시 분비됐다. 담즙 생산량은 첫날 10mL(밀리리터)에서 13일 차에 200~300mL로 증가했다. 건강한 사람은 하루 최소 400mL의 담즙을 분비한다. 의료진은 12일차에 실시한 생검을 포함해 장기가 거부되는 징후를 본 적이 없다고 말했다. 정상적인 간 기능을 회복한 것으로 보였다는 것이다. 보스턴 소재 매사추세츠 종합병원의 이식 감염병 전문가인 제이 피시먼은 "매우 긍정적인 결과"라고 진단했다. "일반적으로 장기가 거부반응을 보인다면 그 정도의 좋은 징후는 보이지 않는다"는 것이다. 그러나 만성 거부의 징후가 나중에 나타날 수는 있다고 지적했다. 쑨베이청은 환자에 대한 수술 후 10일차 검사에서 "아직 간이 성장하는 징후를 보이지는 않았지만, 여전히 낙관적"이라고 말했다. 그는 궁극적으로 환자의 좌엽이 완전한 간 기능을 수행할 만큼 충분히 커질 수 있도록, 돼지 간이 그 중간 다리 역할을 하게 되기를 희망한다고 기대했다. 한편, 2022년 초부터 외과의들은 돼지 심장, 신장, 흉선을 4명의 환자에게 이식했다. 3명은 이식을 받은 지 몇 달 만에 사망했고, 의료진은 그들의 사망이 이식에 의한 것인지는 판단하기 어렵다고 말했다. 지난 4월 중순에 수술을 받은 한 뇌사 환자는 현재 생존해 있다. 일련의 경험을 통해 의료진은 ‘한 종에서 다른 종으로 장기를 옮기는’ 이종이식의 가능성을 타진할 수 있었다. 임상의들은 이 기술이 언젠가는 기증 장기를 기다리다가 사망하는 수많은 환자들에게 장기를 공급할 수 있을 것으로 희망하고 있다. 올들어 특히 간 이종이식이 급증했다. 2024년 1월 미국 의료팀은 임상적으로 사망한 뇌사 환자의 신체에 유전자 변형 돼지 간을 이식했다. 지난 3월에는 중국 시안 공군의대 시징병원 이식외과의 커펑 더우 의료팀이 그 환자의 가족과 합의해 10일 동안 게놈 편집된 돼지 간을 이식했다. 이식 후 거부 증상은 나타나지 않았다. 그리고 5월 초 중국의 또 다른 의료팀이 돼지의 신장과 간을 뇌사자에게 이식한 바 있다. 한편, 미국에서 유전자 변형 돼지 심장과 신장을 인간에게 이식한 사례가 다수 있었다. 2021년 미국에서 최초의 돼지 심장 이식 환자(57·남성)가 2개월 만에 사망했다. 이듬해인 2022년 미국에서 두 번째 돼지 심장 이식 환자(58·남성)가 이식 후 6주 만에 사망했다. 현재까지 돼지 심장 이식의 장기적인 생존 기록은 없다. 2024년 3월 16일 미국 매세추세츠 종합병원에서 릭 슬레이먼(62) 씨가 처음으로 유전자 변형 돼지 신장 이식 수술을 받았다. 그는 약 7주 후인 지난 5월 11일 사망했다. 현재 54세의 여성 리사 피사노 씨가 지난 4월 유전자 변형 돼지 신장 이식 수술을 받고 치료 중에 있다. 심부전과 신부전을 동시에 앓고 있었던 피사노 씨는 지난 4월 12일 유전자 변형 돼지 신장을 이식받은 두 번째 환자가 됐다. 피사노 씨는 그에 앞서 지난 4월 4일 뉴욕대 랭곤 헬스(NYU Langone) 센터에서 심장 보조장치를 이식받았고, 8일 뒤인 4월 12일 유전자 변형된 돼지 신장과 함께 흉선(thymus gland) 이식 수술도 받았다. 뉴욕대 랭곤 헬스 센터는 지난 4월 24일 피사노 씨에게 세계 최초로 기계 심장 보조 장치와 유전자 편집 돼지 신장을 동시에 이식하는 혁신적인 수술을 성공적으로 완료했다고 발표했다.
-
- IT/바이오
-
중국 의료진, "돼지 간 인간 이식 후 정상 회복"…세계 첫 성공사례 가능성↑
-
-
[신소재 신기술(52)] 공기 중 물 추출 기술, 글로벌 물 부족 해결할까?
- 공기에서 물을 추출하는 영화 같은 기술이 개발됐다. 습도가 거의 없는 지역에서도 공기에서 깨끗한 물을 추출할 수 있는 시스템이 개발됐다고 과학 기술 전문매체 인터레스팅엔지니얼링이 보도했다. 기후 변화로 인해 강수 패턴이 변화하고, 가뭄과 같은 극단적인 날씨 현상이 빈번해지면서 물 자원이 불 안정해지고 있다. 강수량의 변동성이 커져 물 부족 문제가 악화되고 있는 것. 유엔식량농업기구(FAO)에 따르면 전 세계 인구의 절반이 적어도 한 달에 한 번은 물 부족에 직면하고 있다. 2025년에는 전 세계 18억 명의 사람들이 절대적인 물 부족 상황에 직면할 것으로 예상되고 있다. 기후 변화로 인한 극심한 홍수도 이용 가능한 수자원을 오염시킬 수가 있다. 영화 '스타워즈'에서 영감 받은 공기 중에서 물을 생성하는 혁신적인 기술은 기후 변화로 초래되는 여러 불확실한 상황에서 깨끗하고 안전한 물을 공급하는 데 도움이 될 수 있다. 공기에서 물 생성 원리는? 공기로부터 믈을 생성하는 원리는 간단해 냉각방식과 가열 방식 두 가지가 있다. 공기 중의 습도는 수증기의 결과이며, 이를 추출하면 깨끗한 물을 얻을 수 있다. 냉각 방식에서는 습한 공기가 이슬점까지 냉각되어 수증기가 액체로 응축된다. 가열 방식은 흡습성 물질을 사용해 공기 중의 습기를 흡수한 후 가열해 수분을 방출하는 방식이다. 두 가지 기술 모두 확장이 쉽고, 재생 가능한 에너지로 전력을 공급받을 수 있으므로 고립된 섬이나 외딴 지역에 물을 공급하기가 용이하다. 2016년 가뭄에 직면한 케냐의 학생 베스 코이기(Beth Koigi)는 인근 강에서 깨끗한 물을 공급받을 수 있는 정수 솔루션을 찾기 시작했다. 그러던 중 냉각식 공기-물 발전기를 개발했다. 그녀는 지역사회가 깨끗한 물을 이용할 수 있도록 돕기 위해 마지크워터(Majik Water)를 설립했다. 마지크 워터는 비정부기구(NGO)와 협력하여 가정, 병원, 지역사회를 위한 확장 가능한 솔루션을 제공하고 있다. 가장 큰 설비는 24시간 동안 500리터의 물을 생산할 수 있다. 그러나 비용을 고려할 때 장기적인 해결책은 아니다. 고비용 문제 해결이 관건 아라비아해 남부 케랄라 주의 학생이었던 스왑닐 슈리바스타브(Swapnil Shrivastav)도 비슷한 경우다. 2016년 코지코데 시의 가뭄으로 하루에 물 공급량이 2통으로 줄어든 뒤, 그는 3년 후인 2019년 인도의 실리콘밸리인 벵갈루루에 '우라부 랩스(Uravu Labs)'를 설립했다. 물 생성을 위해 가열 방법을 사용하는 우라부 랩스는 단 12시간 만에 2000리터의 물을 공급할 수 있다,. 그러나 생산한 물을 지역 사회에 전달하는 비용이 지나치게 높았다. 게다가 인도에서 NGO 지원을 찾을 수 없었다. 그로 인해 우라브 랩스는 현재 호텔 산업에 물을 공급하고 있다. 이 회사는 자사의 장치를 배포해 깨끗한 물을 만들고 데이터 센터의 물 소비량을 95% 줄이려고 한다. 그러나 공기로부터 물을 얻는 시스템은 비용 절감 뿐만 아니라 글로벌 물 부족 문제를 해결하기 위해 열 교환기, 흡습성 재료, 응축기 등의 구성 요소에서 혁신을 이루어야 한다. 이에 전문가들은 이 시스템의 채택을 늘리기 위해 정부 지원과 환경 규제도 도움이 될 수 있다고 지적했다. 수질 정화 기술도 개발해야 한편으로는 공기 중에 존재하는 다양한 오염 물질을 효과적으로 제거하고, 추출된 물을 안전하게 식수로 공급하는 기술 개발이 필요하다. 공기에서 물을 추출하는 기술은 상당한 에너지를 필요로 한다. 이는 기술의 실용성과 지속 가능성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 특히 태양 에너지나 풍력과 같은 재생 에너지를 사용하지 않고 기존 전력망에 의존해 물을 추출한다면 에너지 생산 과정에서 발생하는 온실 가스 배출량의 문제가 발생한다. 또한 물 사용 방식에 대한 근본적인 변화를 요구하기 때문에 물 자원 소유권과 관리, 기술 개발 등 사회적 논쟁을 불러 일으킬 수 있다.
-
- IT/바이오
-
[신소재 신기술(52)] 공기 중 물 추출 기술, 글로벌 물 부족 해결할까?
-
-
[먹을까? 말까?(18)] 석류, 알츠하이머 예방⋯혈액응고 방해도
- 석류가 알츠하이머병을 예방하고 치료하는 효과도 있는 것으로 밝혀졌다. 덴마크 코펜하겐 대학교가 주도한 연구에서 석류, 베리류(라즈베리, 딸기,블랙베리 등), 호두 등 견과류에서 발견되는 자연 발생 물질인 유로리틴A(urolithin A)가 알츠하이머병의 기억력과 치료 측면을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 연구 결과가 나왔다고 어스닷컴과 사이언스얼럿 등 다수 외신이 보도했다. 풍부한 영양과 항산화 특성으로 잘 알려진 석류에는 유로리틴A가 풍부하게 함유돼 있다. 이 화합물은 기억력을 향상하고 알츠하이머병 증상을 완화시킬 가능성이 있음을 보여줬다. 코펜하겐 대학의 세포 및 분자 의학과 교수인 빌헬름 보어는 "알츠하이머병에 걸린 쥐 모델을 대상으로 한 연구에 따르면 석류에서 자연적으로 발생하는 물질인 유로리틴A가 기억력 문제와 치매를 완화할 수 있다"고 말했다. 유로리틴A는 인간의 노화 과정을 늦추는 물질로도 알려져 있다. 미국 국립 노화 연구소 소장을 역임한 보어 교수는 이 발견이 치료가 어렵기로 악명 높은 치매 관리에 유망하다고 말했다. 연구자들은 이미 근육 치료에서 고무적인 결과를 얻었으며, 현재 알츠하이머병에 대한 인간 대상 임상시험을 계획하고 있다. 미토파지를 통한 뇌 기능 향상 연구팀은 이전 연구에서 니코틴아마이드 리보사이드(NAD 보충제)가 알츠하이머와 파킨슨병과 같은 신경 퇴행성 질환을 퇴치하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 확인했다. 이 분자는 뇌에서 손상된 미토콘드리아를 제거하는 데 도움이 된다. 보어 교수는 "신경 퇴행성 질환을 앓는 많은 환자는 미토파지(mitophagy)로 알려진 미토콘드리아 기능 장애를 경험하며, 이는 뇌가 약한 미토콘드리아를 제거하는 능력을 방해한다. 이러한 약한 미토콘드리아를 제거하기 위해 미토파지 과정을 자극하면 매우 긍정적인 결과를 얻을 수 있다"고 설명했다. 연구팀은 NAD 보충제와 유사한 유로리틴 A가 뇌에서 약한 미토콘드리아를 효과적으로 제거해 뇌 기능을 개선한다는 사실을 발견했다. 유로리틴A의 잠재적 효능은? 기억력을 개선하고 알츠하이머 증상을 완화하는 데 필요한 유로리틴A는 얼마나 먹어야 하는지 정확한 복용량은 아직 불확실하다. 보어 교수는 “아직 정학한 복용량을 결정할 수는 없지만 하루에 석류 1개가 제공하는 양보다 많을 가능성이 높다. 다행히도 유로리틴A는 알약 형태로도 판매되고 있으며, 현재 적절한 복용량을 파악하기 위해 노력하고 있다”고 말했다. 전문가들은 또한 요로결석 예방제로서 우루리틴 A의 잠재력을 탐구하고 있다. 이들은 천연 물질을 사용하면 부작용 위험이 줄어든다는 장점에 주목했다. 보어 교수는 "NAD 보충제에 대한 연구 결과 심각한 부작용은 나타나지 않았으며, 유로리틴 A에 대한 지식은 제한적이지만 근육 질환에 대한 초기 임상 시험은 효과적이었다. 다음 단계는 알츠하이머병에 미치는 영향을 연구하는 것이다"라고 말했다. 그는 "천연 물질을 사용하면 부작용이 즐어든다"면서 "알츠하이머 위험을 낮추기 위해 무언가를 섭취하는 것을 옹호하려면 심각한 부작용이 없어야 한다"고 덧붙였다. 이 연구는 알츠하이머와의 싸움에서 중요한 진전을 이루었으며, 천연 물질의 힘을 통해 새로운 희망을 제시한다. 유로리틴A의 잠재적 효능을 발견한 것은 석류의 놀라운 치료 효능을 강조하며 석류가 단순한 영양소 이상의 의미를 지니고 있음을 보여준다. 이 연구는 '알츠하이머 및 치매(Alzheimer s & Dementia)' 저널에 게재됐다. 석류 섭취시 주의할 점 석류는 건강에 좋은 과일로 알려져 있지만 과다 섭취시 다음과 같은 점에 주의;해야 한다. 석류는 천연 당분이 풍부하게 함유되어 있어 과다 섭취시 혈당 상승과 비만, 당뇨병 발병 위험을 높일 수 있다. 특히 당뇨병 환자는 주의가 필요하다. 또한 탄닌 성분이 풍부해 과다 섭취시 설사를 유발할 수 있다. 석류는 산성이 강하기 때문에 과다 섭취 시 치아 표면을 손상시키고 충치를 유발할 수 있다. 석류를 섭취한 후에는 충분히 물로 입을 헹구는 것이 권장된다. 일부 사람들은 석류에 알레르기 반응을 보이기도 한다. 가려움증, 발진, 호흡 곤란 등의 증상이 나타날 수 있으며 석류를 처음 섭취하는 경우 소량으로부터 시작해 알레르기 반응이 나타나는지 확인하는 것이 중요하다. 또한 석류는 혈액 응고를 방해하는 성분을 함유하고 있어 혈액 응고 장애가 있는 사람은 석류 섭취를 제한해야 할 수도 있다. 즉, 석류는 CYP3A4 효소를 저해하는 성분을 함유하고 있어 특정 약물(예: 항혈전제, 면역억제제)의 효과를 감소시킬 수 있다. 약물을 복용하는 경우, 석류 섭취 전에 의사와 상담하는 것이 좋다.
-
- 생활경제
-
[먹을까? 말까?(18)] 석류, 알츠하이머 예방⋯혈액응고 방해도
-
-
[신소재 신기술(51)] '영원한 전자제품' 약속하는 실내 태양전지 기술 등장
- 스웨덴 태양전지 전문회사 익제거(Exeger)가 실내의 약한 빛에서도 작동되는 혁신적인 태양전지 제품을 내놓았다고 인디펜던스가 최근 보도했다. 익제거의 광전지 소재 파워포일(Powerfoyle)은 헤드폰에서 테블릿에 이르기까지 다양한 장치에 통합할 수 있어 일회용 배터리와 케이블이 필요하지 않다. 북극에 가까운 곳에 위치한 스웨덴은 겨울철에 빛이 부족하다는 점이 익제거의 공동 설립자 조반니 필리(Giovanni Fili)가 태양을 넘어 태양광 전지의 유일한 동력원으로 눈을 돌리게 된 이유 중 하나였다. 그의 획기적인 기술은 직사광선부터 촛불에 이르기까지 거의 모든 광원에서 전기를 얻을 수 있다. 달빛으로도 전력을 생산할 수 있지만, 실제로 사용하기까지는 시간이 좀 걸린다고 이 매체는 덧붙였다. 스톡홀름 북쪽 변두리에 있는 한 공장에서는 6초마다 한 장당 수천 유로에 달하는 일급 비밀 프린터가 시트를 뿜어내고 있다. 각 시트에는 108개의 소형 태양 전지가 들어 있으며, 곧 키보드에서 헤드폰에 이르기까지 일상적인 기기에 적용될 것이다. 익제거의 파워포일 태양광 전지는 기존의 유리로 덮인 패널과는 완전히 다른 구조를 가지고 있으며, 전도체 역할을 하는 은 선을 제거했다. 또한 부분적인 그림자에 민감하지 않아 광전지 패널의 효율성을 크게 저하시키는 문제를 개선했다. 이 특허받은 재질은 거의 모든 재질로 변형되어 헤드셋, 스피 등 다양한 제품에 완벽하게 통합될 수 있으며 방수, 방진, 내충격성을 제공한다. 필리는 인디펜던스와의 인터뷰에서 "거의 칠흑같이 어두운 해저의 해조류처럼, 우리는 아주 적은 광자를 효율적으로 사용할 수 있다"고 말했다. 그가 입고 있는 티셔츠에는 회사의 기술이 전 세계 문제를 동시에 해결할 수 있는 "세상을바꾸는 기술"이라고 적혀 있었다고 이 매체는 전했다. 익제거는 현재까지 헤드폰, 무선 스피커, 자전거 헬멧 등 7개의 제품에 파워포일 태양광 전지를 적용했으며, 6개 제품의 추가 출시를 발표했다. 아디다스, 필립스, 3M 등이 익제거의 교객이며, 로지텍과 애플도 논의 중인 것으로 알려졌다. 익제거는 특히 일회용 배터리 사용을 대폭 줄이거나 완전히 없앨 수 있단느 점을 강조하고 있다. 이는 특히 스마트 홈 분야의 혁신을 가져올 수 있다. 실제로 TV 리모컨만 해도 매년 31억 개의 일회용배터리가 버려지고 있으며, 익제거의 기술은 폐배터리 오염 등의 문제를 해결하는 데 기여할 수 있다. 이 회사의 파워포일은 다양하고 내구성이 뛰어나 노트북이나 스마트폰과 같은 고전력 장치를 제외하고는 거의 모든 전자기기에 적용될 수 있다. 또한 기존 배터리의 사용 시간을 50~100% 늘릴 수 있다. 또한 익제거는 가끔 사용하는 사용자라면 전혀 충전할 필요가 없는 태양광 전지 태블릿 커버 개발도 진행하고 있다. 미국 경제매체 포브스는 필리를 아마존 창업자 제프 베이조스, 마이크로소프트(MS) 창업자 빌 게이츠, 전기 자동차 테슬라의 최고경영자(CEO) 일론 머스크와 동일한 인물에 비유하기도 했다. 한편, 익제거의 태양광 전지 기술은 태양전지를 생산하는 프린터와 마찬가지로 철저히 비밀로 유지되고 있다. 현재 스톡홀름 공장에서 매분당 수천개씩 인쇄되고 있는 파워포일의 용도조차도 일반에게 아직 공개되지 않고 있다. 필리는 "이것은 정말 엄청난 일이다. 우리는 세계 최대의 키보드 및 마우스 공급 업체와 계약을 확보했으며, 이미 세계 유수 기업 및 브랜드와 파트너십을 맺었다"고 밝혀 키보드 제품이 사용도리 것임을 암시했다. 그는 "우리 손주들은 케이블이 있었다고 웃을 것"이라면서 "이 기술은 세계를 장악할 것"이라며 자신감을 드러냈다.
-
- IT/바이오
-
[신소재 신기술(51)] '영원한 전자제품' 약속하는 실내 태양전지 기술 등장
-
-
[먹을까? 말까?(17)] 녹차, 콜레스테롤 감소 효과⋯과다 섭취시 부작용도
- 녹차가 건강에 좋다는 사실은 잘 알려져있다. 특히 녹차에는 콜레스테롤을 낮추는 효과가 있다. 녹차는 다른 전통차와 함께 다양한 폴리페놀의 원천이다. 녹차 잎의 폴리페놀은 우리 몸의 활성 산소를 제거하는 항산화제를 제공한다. 녹차 잎은 수용성 폴리페놀을 30~40% 함유하고 있다. 이는 다른 차 종류에 비해 매우 높은 수치이며, 녹차 특유의 맛과 건강상의 이점에 중요한 역햘을 한다. 식품 전문 매체 이팅웰에 따르면 일부 연구에서는 녹차 섭취와 흔히 '나쁜 콜레스테롤'로 알려진 LDL 콜레스테롤의 감소 사이의 연관성이 있음을 발견했다. 또 다른 연구에서는 기타 만성 질환이 있는 집단의 콜레스테롤 수치를 구체적으로 조사한 결과 녹차를 식단에 추가하면 콜리스테롤 완화 이점이 있음을 확인했다. LDL 콜레스테롤 감소 효과 2023년의 한 연구에서는 하루 3잔의 녹차를 마신 제2형 당뇨병 및 신장병(신장 질환) 환자의 총 콜레스테롤 수치가 감소한 것으로 나타났다. 해당 연구 참가자들은 녹차를 식사 전에 마셨다. 그러나 식단의 다른 요인은 통제되지 않았기 때문에 녹차 자체가 콜레스테롤 감소에 영향을 미쳤는지, 아니면 다른 식단 변화가 콜레스테롤 감소에 긍정적인 영향을 미쳤는지 확인할 수 없었다고 한다. 그럼에도 불구하고 녹차는 총 콜레스테롤을 낮추는 잠재적인 효과가 있는 것으로 나타났다. 메타 분석에도 비슷한 결과가 나왔다. 녹차를 섭취하면 총 콜레스테롤과 LDL 콜레스테롤을 낮추는 데 상당한 도움이 될 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 그러나 이 연구에서는 녹차를 얼마나 마셔야 콜레스테롤 수치가 낮아지는 지 정확한 복용량을 결정하지 못하는 한계가 있었다. 심플리 디바인 뉴트리션(Simply Divine Nutrition)의 소유주인 브룩 베어드(RDN, 미국 등록된 영양사)는 콜레스테롤 수치를 낮추는 데 필요한 최적의 녹차 복용량은 명확하게 정의되어 있지 않다고 말했다. 베어드는 "나이, 건강 상태, 전반적인 식습관이나 생활 방식과 같은 개인적 요인에 따라 달라질 수 있다"고 설명했다. 또한 녹차가 콜레스테롤에 미치는 영향을 조사한 많은 연구에서 녹차 추출물과 녹차를 혼합해 음료로 사용한다는 점도 중요하다. 녹차의 카테킨 성분 주목 대부분의 연구에서는 콜레스테롤 수치에 가장 큰 영향을 미치는 녹차의 화합물인 카테킨을 주목하고 있다. 카테킨은 녹차 폴리페놀의 약 70%를 차지하며, 항산화와 항암 효과가 뛰어나다. 카테킨은 녹차에서 발견되는 플라보노이드(항산화제의 일종)다. 녹차에서 가장 잘 알려진 카테킨 중 하나는 '에피갈로카테킨 갈레이트(EGCG)'다. EGCG는 많은 연구를 통해 콜레스테롤을 낮추는 데 매우 효과적인 것으로 밝혀졌다. 그밖에 플라보놀(Flavonols)은 녹차 폴리페놀의 약 30%를 차지하며, 항염증 및 항바이러스 효과가 있다. 대표적인 플라보놀로는 퀘세르틴(quercetin)과 캠페롤(kaempferol) 등이 있다. 플라보노이드(Flavanoids)는 녹차 폴리페놀의 일부를 차지하며, 항산화 및 항혈전 효과가 있다.녹차의 폴리페놀은 체내 활성산소를 제거하고 세포 손상을 막아 노화 방지, 면역력 강화, 암 예방 등에 도움을 준다. 또 녹차는 동맥에 플라크 형성을 유발하는 LDL의 산화를 예방하는 것 외에도 장에서 지질 흡수를 억제해 콜레스테롤 수치를 낮추는 데 도움이 된다는 연구 결과도 있다. 녹차의 부작용은? 녹차를 많이 마시는 것이 콜레스테롤 수치를 낮추는 데 도움이 될 수 있지만 아직 더 많은 연구가 필요하다. 녹차에는 카페인도 함유되어 있어 과도하게 섭취하면 부작용을 일으킬 수 있다. 카페인이 함유된 차를 지나치게 많이 섭취하면 두통이나 불면증, 과민성, 현기증, 불안과 같은 부작용이 나타날 수 있다. 과도한 카페인 섭취는 경우에 따라 위장 증상을 유발할 수도 있다. 하지만 녹차의 총 카페인 함량은 커피 등 다른 카페인 음료에 비래 낮은 편이다. 녹차 1잔에는 약 30mg의 카페인이 포함되어 있으며, 일반 커피 1잔에는 100mg의 카페인이 들어 있다. 그밖에 다른 차, 특히 허브로 만든 차도 의도하지 않은 부작용을 일으킬 수 있다. 허브 차는 혈액 희석제, 소염제, 항경련제, 아스피린, 혈압약, 당뇨병 치료제와 같은 일부 약물의 작용을 방해할 수 있다. 따라서 복용중인 약물과 함께 보충제 또는 차를 마실 경우 의사와 함께 검토하는 것이 중요하다. 또한 설탕이 과도하게 첨가된 녹차는 피하는 것이 좋다.
-
- 생활경제
-
[먹을까? 말까?(17)] 녹차, 콜레스테롤 감소 효과⋯과다 섭취시 부작용도
-
-
[퓨처 Eyes(37)] 양자 컴퓨팅, 초순수 실리콘 개발로 큰 도약
- 과학자들이 실리콘 동위원소 제거를 통해 정제된 초순수 실리콘을 만들어 양자 컴퓨팅 구현에 한 발 더 다가섰다. 최근 영국과 호주의 과학자들이 고성능 큐비트 장치를 구성할 수 있는 초순수 실리콘을 생산해 양자 컴퓨팅 발전에 새로운 가능성을 열었다고 어스닷컴과 인디펜던스 등 다수의 외신이 보도했다. 이번 연구는 호주 멜버른 대학교와 영국 맨체스터 대학교의 첨단 전자 재료 그룹이 주도했다. 실리콘은 전자 제품과 컴퓨팅에서 매우 중요한 소재로, 반도체 기술의 동의어처럼 사용된다. '실리콘 밸리'라는 지명도 실리콘의 중요성을 반영한다. 실리콘은 다양한 조건에서 전기를 전도하도록 만들 수 있으며, 지각에서 두 번째로 풍부한 원소로 쉽게 구할 수 있는 장점이 있다. 지난 수십 년 동안 실리콘은 컴퓨터의 엄청난 확장을 촉진했지만, 실리콘의 순도 문제는 슈퍼컴퓨터 등 고급 시스템에서 제한 요소로 작용했다. 실리콘은 자연 상태에서 실리콘-28(Si-28), 실리콘-29(Si-29), 실리콘-30(Si-30) 등 세 가지 안정적인 동위원소로 존재한다. Si-28은 전체 실리콘의 약 92.23%를 차지하며, Si-29는 약 4.67%, 희귀한 Si-30은 약 3.10%를 차지한다. 이번 연구의 공동 감독자인 데이비드 제이미슨 교수는 "자연적으로 발생하는 실리콘은 대부분 Si-28이지만, 약 4.5% 존재하는 동위원소 Si-29가 문제를 일으킨다"고 지적했다. 그는 "실리콘-29는 각 원자의 핵에 여분의 중성자가 있어 작은 불량 자석처럼 작용해 양자 일관성을 파괴하고 컴퓨팅 오류를 일으킨다"고 설명했다. 연구팀은 이온 주입기를 사용해 컴퓨터 칩에 Si-28 빔을 발사해 Si-29의 불순물을 제거했다. 그 결과 Si-29 함량이 4.5%에서 0.0002%로 감소했다. 제이미슨 교수는 "이온 주입기를 조정해 실리콘을 이 수준으로 순수하게 정제할 수 있다"고 밝혔다. 이번 연구를 주도한 리처드 커리 교수는 "이 획기적인 발전으로 양자 컴퓨팅을 구축하는 작업이 상당히 가속화될 것"이라고 말했다. 커리 교수는 "우리는 실리콘 기반 양자 컴퓨터를 구성하는 데 필요한 중요한 ‘벽돌’을 효과적으로 만들었다"라고 비유하면서, "이 기술은 인류를 변화시킬 잠재력을 가진 기술(양자 컴퓨팅)을 실현 가능하게 만드는 중요한 단계"라고 덧붙였다. 이번 발견은 과학 학술지 커뮤니케이션 머티리얼스-네이처에 게재됐다. 양자 컴퓨터는 큐비트 수가 많을수록 더 강력하지만, 오류에 더 취약하다. 양자 컴퓨팅의 구성 요소인 큐비트는 매우 민감하여 안정적인 환경이 필요하기 때문이다. 온도 변화 등 환경의 아주 미세한 변화도 컴퓨터 오류를 일으킬 수 있다. 다시 말하면, 양자 컴퓨터는 양자 물리학의 무한한 영역을 활용해 일반 컴퓨터가 할 수 없는 일을 수행할 수 있다. 그러나 정보를 처리하고 저장하는 양자 비트(큐비트)는 미세한 온도 변동이나 실리콘 불순물과 같은 사소한 간섭으로 인해 '일관성'을 잃을 수 있다. 그로 인해 오늘날 과학자들이 사용하는 양자 컴퓨터는 절대 온도(-273도)에 가까운 냉장고에 넣어 두는 경우에만 오류 없이 작동할 수 있다. 큐비트는 중첩과 얽힘 같은 고유한 특성을 가지며, 이를 통해 많은 계산을 병렬로 수행할 수 있다. 하지만 큐비트는 환경에 매우 민감하여 쉽게 양자 상태를 잃을 수 있다. 이를 디코히어런스라고 한다. 이러한 취약성 때문에 양자 오류 수정 기술이 필요하다. 실리콘은 기존 컴퓨팅의 기반이 되는 물질로, 연구자들은 실리콘이 확장 가능한 양자 컴퓨터의 해답이 될 것으로 기대하고 있다. 천연 실리콘의 동위원소 문제를 해결한 멜버른 대학교의 과학자들은 Si-29와 Si-30의 원자를 제거하여 양자 컴퓨터에 적합한 고품질의 초순수 실리콘을 만들어냈다. 슈퍼 컴퓨터를 능가하는 양자 컴퓨터는 단 30개의 큐비트로 작동된다. 이 프로젝트에서 실험을 수행한 라비 아차리아 박사는 "고품질 실리콘 큐비트를 생성하는 능력은 지금까지 사용된 실리콘의 순도에 의해 제한되었다. 우리가 보여준 획기적인 순도는 이 문제를 해결한다"고 설명했다. 제이미슨 교수는 "우리의 기술은 인공지능, 보안 데이터, 통신, 백신 및 의약품 설계, 에너지 사용, 물류 및 제조 등 사회 전반에 걸쳐 획기적인 변화를 약속하는 안정적인 양자 컴퓨터로 가는 길을 열어준다"고 밝혔다. 그는 "이제 우리는 매우 순수한 실리콘-28을 생산할 수 있게 됐다. 다음 단계는 많은 큐비트에 대해 동시에 양자 일관성을 유지할 수 있음을 입증하는 것이다. 큐비트가 30개에 불과한 양자 컴퓨터는 일부 응용 분야에서 오늘날의 슈퍼컴퓨터 성능을 능가할 것"이라고 덧붙였다. 새로운 의약품 설계나 정확한 일기 예보는 오늘날의 슈퍼 컴퓨터로는 계산이 너무 어려운 영역이다. 커리 교수는 "대규모 데이터를 처리할 수 있는 능력을 재고할 수 있는 기술을 통해 우리는 기후 변화의 영향을 해결하고, 보안 통신과 백신 설계 등 의료 문제를 해결하는 등 복잡한 현실 문제에 대한 솔루션을 찾을 수 있을 것"이라고 말했다. 이번 연구 성과는 1917년 어니스트 러더퍼드의 '원자 쪼개기' 발견, 1948년 '더 베이비'의 전자 저장 프로그램 컴퓨팅 최초 시연 등 맨체스터 대학교의 과학 혁신 역사와 맞물려 중요한 이정표가 될 것으로 보인다. 연구팀은 이번에 발견한 초순수 실리콘이 큐비트가 많은 양자 컴퓨터가 더 오랫동안 안정적으로 작동하는 데 도움이 될 것이며, 다음 단계는 이를 테스트하는 것이라고 말했다.
-
- 포커스온
-
[퓨처 Eyes(37)] 양자 컴퓨팅, 초순수 실리콘 개발로 큰 도약
-
-
[먹을까? 말까?(14)] 사과사이다 식초, 체중 조절 효과…치아 애나멜 침식·식도 손상 등 부작용
- 사과 사이다 식초가 체중 조절 효과가 있지만 과도하게 섭취할 경우 치아 에나멜(법랑질)을 침식하고 목을 상하게 하는 것으로 밝혀졌다고 씨넷이 전했다. 식초는 기원전 5000년 이상 전부터 사용되어 온 오랜 역사를 가진 식품으로 보존료, 향미제, 피클이나 장아찌 등의 절임 재료, 약으로 사용됐다. 특히 이집트, 중국, 그리스 등에서 건강 유지 보조제로 활용됐다. 사과 사이다 식초란? 사과 사이다 식초(Apple Cider Vinegar)는 사과 주스를 발효시켜 만든 식초의 한 종류다. 사과사이다 식초는 사과와 설탕, 효모를 혼합하여 발효시켜 만든다. 먼저 사과를 갈아 주스를 만들고, 이 주스를 효모와 함께 발효시켜 알코올로 변환한다. 그 후, 박테리아를 이용해 이 알코올을 초산으로 변환시키면 사과 사이다 식초가 완성된다. 발효 과정에서 효모가 설탕을 분해하여 알코올을 생성하고, 그 후 박테리아가 알코올을 아세트산으로 변환시켜 사과 사이다 식초 특유의 독특한 냄새와 맛이 형성된다. 이 아세트 산은 건강에 도움이 되는 다양한 성분을 함유하고 있다. 사과 사이다 식초는 특유의 신맛과 강한 향을 가지고 있으며, 여러 용도로 사용된다. 일반적으로 요리에 사용되며, 샐러드 드레싱이나 소스를 만들때 자주 들어간다. 또한, 건강 보조제로도 인기가 많아, 일부 사람들은 체중 감량, 혈당 조절, 소화 개선 등을 위해 소량을 물에 희석해 마시기도 한다. 뿐만 아니라, 피부 관리나 머리카락 세정 등 미용 목적으로도 사용된다. 사과 사이다 식초는 여과해서 저온 살균처리한 투명한 제품과 미생물 덩어리가 남아있는 탁한 제품의 생 사과 사이다 식초 두 가지 종류가 있다. 식초 병 바닥에 모이는 흐린 침전물은 박테리아와 효모의 조합인 '모체'다. 일부에서는 모체에 미량의 건강한 박테리아와 프로바이오틱스가 함유되어 있어 건강상의 이점을 제공하는 것으로 추정하고 있다. 사과사이다 식초는 항균 및 항산화 특성을 가지고 있으며, 일부 연구에서는 미생물 덩어리가 건강에 도움이 되는 프로바이오틱스를 함유하고 있다고 추측한다. 사과 사이다 식초의 잠재적 이점 아직 더 많은 연구가 필요하지만, 일부 연구 결과에 따르면 사과 사이다 식초는 특정 건강 문제 개선과 체중 조절에 도움이 될 수 있다. 사과 사이다 식초는 체중 감량, 제2형 당뇨병, 혈당 및 콜레스테롤 조절에 도움이 될 수 있으며 음식에서 유해한 박테리아의 번식을 예방할 수 있다. ◇혈당 조절 및 당뇨 관리 미국 질병통제예방센터에 따르면 당뇨병 환자의 최대 95%가 제2형 당뇨병을 앓고 있다고 한다. 제2형 당뇨병은 인슐린 저항성 또는 인슐린 생성 부족으로 인해 발생한다. 연구에 따르면 사과 사이다 식초는 인슐린 반응을 개선하고 식후 혈당 수치를 낮출 수 있다고 한다. 잠들기 전에 사과 사이다 식초를 섭취하면 기상 후 공복 혈당도 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 당뇨병, 특히 당뇨병 치료제를 복용하고 있는 경우 사과 사이다 식초를 섭취하기 전에 반드시 의사와 상담하는 것이 좋다. ◇ 유해균 제거 효과 식초는 천연 살균제로 알려져 있으며 스태피로코쿠스균, 칸디다균과 같은 미생물을 제거하는 데 효과적이다. 사과 사이다 식초의 아세트산은 대장균, 노로바이러스 등의 번식을 억제하여 식중독을 예방하는 데 도움이 된다. 식초는 대장균과 노로바이러스가 음식에서 자라는 것을 방지할 수 있기 때문에 한국에서 인기 있는 보존제로 사용된다. 대장균은 섭취 시 식중독을 일으킬 수 있지만 사과 사이다 식초의 아세트산 살균 효과로 식중독을 예방할 수 있다. ◇ 체중 감소 사과사이다 식초는 식전 또는 식사 중 섭취 시 포만감을 증가시켜 체중 조절에 도움이 된다는 연구 결과가 있다. 연구에 따르면 식사와 함께 사과사이다 식초를 섭취한 사람들은 하루 200~275kcal 정도 더 적게 섭취한 것으로 나타났다. 3개월 동안 하루 1~2큰술의 사과사이다 식초를 섭취한 사람들은 최대 3.7파운드(약 1.7kg)의 체중 감소와 체지방 감소 효과를 보였다. ◇ 콜레스테롤 수치 개선 높은 콜레스터롤과 중성지방(트리글리세리드) 수치는 심장질환의 위험을 증가시킬 수 있다. 하루 최대 30ml의 사과사이다 식초를 저칼로리 식단과 함께 섭취하면 총 콜레스테롤과 중성지방 수치를 낮추는 동시에 HDL '좋은' 콜레스터롤 수치를 높이는 데 도움이 될 수 있다. 제2형 당뇨병 환자도 식단에 14.17g(0.5온스)의 사과 사이다 식초를 추가하면 총 콜레스테롤과 중성지방 수치에 긍정적인 결과를 볼 수 있다. 사과 사이다 식초 부작용 사과 사이다 식초는 이점이 있지만 메스꺼움이나 구토를 유발하는 등 잠재적인 부작용도 있다. 게다가 식초의 높은 산성도는 치아 에나멜을 침식할 수 있다. 한번 벗겨진 치아 에나멜은 복구되지 않는다. 또한 식초를 희석하지 않고 마시는 경우 식도 또는 인후에 손상을 입힐 수 있다. 또한 저칼륨혈증(칼륨 수치 저하)을 유발할 수 있다. 이뇨제, 인슐린 및 기타 약물과 상호작용할 수 있다. 사과 사이다 식초를 물이나 주스에 타서 마시면 목과 치아 손상 위험도 줄일 수 있다. 1~2스푼을 물이나 주스에 섞어 마시면 배탈을 완화시킬 수도 있다. 사과 사이다 식초 복용량 사과 사이다 식초의 복용량은 사용 목적에 따라 다르다. 권장량은 일반적으로 2티스푼에서 2테이블스푼이다. 사과 사이다 식초를 마시고 싶다면 물이나 좋아하는 주스나 차에 희석하여 마시면 된다. 드레싱이나 마요네즈를 직접 만들 때 섞어 먹을 수도 있다. 피부 트러블을 위해 목욕에 한두 컵을 넣을 수도 있다. 사과사이다 식초 한 스푼과 물 한 컵을 섞은 다음 거즈나 면을 용액에 적셔 습포를 만들에서 사용할 수 있다. 사과 사이다 식초를 헤어 린스로 사용하려면 물 한 컵에 최대 2큰술을 섞은 다음 샴푸 후 모발에 부어준 뒤. 5분 정도 기다렸다가 헹구어 준다. 사과 사이다 식초는 두피를 자극할 수 있으므로 약하게 희석해서 사용하는 것이 좋다. 일부 연구에서 사과 사이다 식초의 효능이 밝혀졌지만, 사과 사이다 식초의 효능이 얼마나 유익한지 확실히 증명하려면 더 많은 연구가 필요하다. 다른 자연 요법과 마찬가지로 사과 사이다 식초를 복용하기 전에 의사와 상담하고 피부에 사용하기 전에 피부 테스트를 해야 한다. 여기서 있는 사과 식초 사이다에 대한 내용은 교육 및 정보 제공 목적으로만 제공되며 건강 또는 의학적 조언이 아니다. 건강 상태나 건강 목표에 대해 궁금한 점이 있으면 반드시 의사나 기타 자격을 갖춘 의료 전문가와 상담해야 한다.
-
- 생활경제
-
[먹을까? 말까?(14)] 사과사이다 식초, 체중 조절 효과…치아 애나멜 침식·식도 손상 등 부작용
-
-
[퓨처 Eyes(36)] 세계 최대 탄소 제거 공장, 아이슬란드에서 가동 시작
- 세계 최대 탄소 포집 공장 '매머드'가 아이슬란드에서 가동을 시작했다. 아이슬란드 헬리셰이디에 위치한 세계 최대 규모의 이산화탄소 제거 시설 '매머드(Mammoth)'가 가동을 시작했다고 더 버지, CNN, 패스트컴퍼니 등 다수 외신들이 보도했다. 매머드는 스위스 기후 기술 기업 클라임웍스(Climeworks)가 아이슬란드에 설립한 두 번째 상업용 '직접 공기 포집(DAC, Direct Air Capture)' 플랜트로, 2021년 가동을 시작한 이전 모델인 오르카(Orca)보다 10배 향상된 처리 능력을 갖추고 있다. 직접 공기 포집은 대기 중에서 직접적으로 이산화탄소를 포집하는 기술로, 화학 물질을 사용하여 공기로부터 탄소를 제거한 후 땅속 깊은 곳에 안전하게 저장하거나 재활용 또는 고체 제품으로 전환하는 방식으로 운영된다. 매머드는 클라임웍스가 운영하며, JP모건 체이스, 마이크로소프트, 스트라이프(Stripe), 쇼피파이(Shopify) 등 글로벌 기업들이 탄소 중립 실현을 위해 투자와 운영에 참여하고 있다. 아이슬란드에서 클라임웍스의 DAC 시설은 공기를 빨아들이는 팬이 달린 모듈식 '수집기 컨테이너'로 구성되어 있다. 이 발전소의 컨테이너 크기의 상자 안에는 팬이 이산화탄소(CO₂)를 직접 포집(DAC)하는 필터를 통해 외부 공기를 끌어들인다. 전체 작업은 아이슬란드의 풍부하고 깨끗한 지열 에너지로 구동된다. 외부에서 팬으로 끌어들인 이 공기는 이산화탄소를 흡수하는 특수 필터를 통과한다. 필터가 완전히 포화 상태가 되면 섭씨 약 100도(화씨 212도)까지 가열하여 이산화탄소를 방출한다. 클라임웍스는 포집된 탄소를 지하로 운반해 자연적으로 돌로 변형시켜 탄소를 영구적으로 가둘 계획이다. 이러한 CO₂ 격리 과정을 위해 클라임웍스는 아이슬란드 기업인 카브픽스(Carbfix)와 파트너십을 체결했다. CO₂를 포집한 후 카브픽스가 이를 물에 녹여 지하 깊은 곳으로 펌핑하면 현무암 암석과 자연적으로 반응해 대기 중으로 다시 유출되는 것을 방지한다. 이들은 CO₂를 물과 혼합한 다음 그 슬러리(고체와 액체의 혼합물 또는 미세한 고체입자가 물 속에 현탁된 현탁액)를 지하 깊은 곳으로 펌핑하여 결국 단단한 암석이 되게 한다. 화석 연료를 계속 사용함에 따라 DAC와 같은 차세대 기후 솔루션은 정부와 민간 기업에게 더 많은 관심을 받고 있다. CNN에 따르면 지구를 온난화시키는 대기 중 이산화탄소 농도는 2023년 사상 최고치를 기록했다 DAC 기술은 대기 중에 축적된 온실가스 배출을 제거해 기후 변화에 대응할 수 있는 방법 중 하나로 여겨지지만, 실질적인 영향을 미칠 만큼 규모를 확대할 수 있는지 여전히 검증 과정에 있다. DAC와 같은 탄소 제거 기술은 비용이 많이 들고, 에너지를 많이 소비한다는 비판을 받아왔다 국제환경법센터의 화석 경제 프로그램 디렉터인 릴리 푸어(Lili Fuhr)는 탄소 포집 기술에 대해 "불확실성과 생태학적 위험으로 가득 차 있다"고 말했다. 최근 가동된 매머드는 현재 가동 중인 DAC 공장 중 가장 큰 규모다. 하지만 큰 틀에서 보면 현재 진행 중인 다른 프로젝트에 비하면 상대적으로 작은 규모다. 아이슬란드에서의 클라임웍스의 운영은 이 기술이 작동할 수 있다는 것을 전 세계에 보여주기 위한 것이었다. 이제 미국 시장 성장에 발맞춰 이 초기 성공 사례를 재현할 수 있을지가 관건이라고 더 버지는 지적했다. 2017년 클라임웍스는 공기 중에서 이산화탄소를 빨아들여 탄산음료와 온실에서 사용하는 제품으로 판매한 최초의 기업이 되었다. 클라임웍스는 4년 후인 2021년에는 아이슬란드에 이산화탄소 포집 공장 오르카(Orca)를 설립해 마이크로소프트를 비롯한 고객을 위해 이산화탄소를 포집하고 지하에 영구적으로 격리하기 시작했다. 오르카는 지금까지 운영 중인 DAC 플랜트 중 가장 큰 규모였다. 매머드가 완전히 가동되면 오르카의 10배에 가까운 연간 약 3만6000톤의 이산화탄소를 포집할 수 있게 된다. 그러나 2022년 마이크로소프트에서만 약 1300만 톤의 이산화탄소를 배출한 것을 고려하면 클라임웍스의 탄소 제거량은 여전히 많은 양은 아니다. 클라임웍스는 2022년 6월부터 매머드 건설을 시작했으며, 세계 최대 규모의 플랜트라고 밝혔다. 공기에서 탄소를 포집하는 기계의 진공 부품인 72개의 '컬렉터 컨테이너'를 위한 공간이 있는 모듈식 설계로, 서로 쌓아 올려 쉽게 이동할 수 있다. 현재 12개가 설치되어 있으며 앞으로 몇 달 동안 더 추가될 예정이다. 앞서 ㅅ밝혔듯이 매머드는 최대 용량으로 연간 3만6000톤의 탄소를 대기에서 끌어낼 수 있을 것으로 클라임웍스는 예상했다. 이는 약 7800대의 가스 구동 자동차를 1년 동안 도로에서 퇴출시키는 것과 같은 효과다. 클라임웍스는 제거된 탄소 1톤당 정확한 비용은 밝히지 않았지만, 톤당 1000달러에 가까운 것으로 시사했다. 이는 이 기술을 저렴하고 실용적으로 만드는 데 중요한 임계값으로 널리 알려져 있다. 클라임웍스의 공동 설립자이자 공동 CEO인 얀 뷔르츠바허는 공장 규모를 확대하고 비용을 낮추면서 2030년까지 톤당 300~350달러에 이르고 2050년경에는 톤당 100달러를 달성하는 것이 목표라고 CNN에 말했다. 에든버러 대학교의 탄소 포집 및 저장 교수인 스튜어트 하젤딘은 "이 새로운 공장은 기후 변화와의 싸움에서 중요한 단계"라고 말했다. 탄소 오염을 포집하는 장비의 규모가 커질 것이라는 설명이다. 하젤딘은 그러나 이는 여전히 필요한 것의 극히 일부에 불과하다고 경고했다. 국제에너지기구에 따르면 전 세계의 모든 탄소 제거 장비는 연간 약 0.01만 미터톤의 탄소만 제거할 수 있다. 이는 2030년까지 세계 기후 목표를 달성하기 위해 필요한 연간 7000만 톤 제거와는 거리가 멀다. 한편, 매머드는 아직 진행 중인 프로젝트다. 현재 매머드에는 12개의 모듈형 컨테이너만 설치되어 있으며, 클라임웍스는 올해 안에 60개를 더 설치해 공사를 완료할 계획이라고 밝혔다. 클라임웍스 외에 다른 기업들도 대기 중 이산화탄소를 제거하기 위해 다양한 기술적 접근 방식을 취하고 있다. 2020년에 설립된 미국 기후 기술 스타트업인 헤어룸(Heirloom)은 암석 가루를 사용해 탄소를 빨아들인다. 헤어룸은 이산화탄소를 석회암과 같은 자연 광물에 결합시켜 영구적으로 저장하는 탄소 광화 기술을 사용한다. 헤어룸의 기술은 다른 '직접 공기 포집' 기술보다 저렴하도록 설계됐다. 이는 탄소 제거 기술을 더 저렴하고 확장 가능하게 만들 수 있음을 의미한다. 일부 연구자들은 많은 양의 에너지를 사용하지 않고도 CO₂를 포집해 저장할 수 있는 패시브 시스템을 연구하고 있다.
-
- 포커스온
-
[퓨처 Eyes(36)] 세계 최대 탄소 제거 공장, 아이슬란드에서 가동 시작
-
-
세계 최초 돼지 신장 이식 환자 사망
- 세계 최초로 유전자 변형 돼지 신장을 이식한 미국 남성 리처드 릭 슬레이먼이 7주만에 향년 62세로 사망했다. 과학 전문매체 뉴아틀라스는 13일(현지시간) 유전자 변형 돼지 신장을 최초로 이식받은 인간 수혜자가 안타깝게도 세상을 떠났음에도 불구하고 여전히 의학적 이정표이자 성공으로 간주되고 있다며 이같이 보도했다. 슬레이먼 씨가 획기적인 수술을 받았던 매사추세츠 종합병원(MGH)의 수술팀은 성명을 통해 그의 사망이 신부전의 결과로 간주되지 않는다고 밝혔다. 병원 측은 지난 11일 성명을 통해 "매사츄세츠 종합병원 이식팀은 릭 슬레이먼 씨의 갑작스러운 사망에 깊은 슬픔을 느낀다"고 말했다. 그러면서 "우리는 그것이 그의 최근 이식의 결과라는 징후를 발견하지 못했다. 슬레이먼 씨는 전 세계 수많은 이식 환자들에게 희망의 등불로 영원히 기억될 것이며, 우리는 이종 이식 분야를 발전시키기 위한 그의 신뢰와 의지에 깊이 감사드린다"고 표했다. 슬레이먼 씨는 지난 3월 16일 유전자 변형 돼지 신장 이식 수술을 받았다. 그는 새 신장을 이식받은 지 며칠 만에 걸어 다닐 수 있었고, 약 2년 동안 신장의 기능을 유지할 수 있을 것으로 예상됐다. 슬레이먼은 7년 간의 투석 끝에 2018년 같은 병원에서 인간 신장 이식 수술을 받았으나 5년만에 신장이 망가져 투석 치료를 재개했다. 그는 2018년 인간 신장 이식의 합병증으로 인해 지난해 신장을 제거한 후 지난 3월 돼지 신장을 이식한 뒤 일주일에 세 번씩 받던 투석 치료도 중단할 수 있었다. 슬레이먼은 말기 신장 질환을 앓고 있었으며 울혈성 심부전증도 앓고 있었다. 병원 측에 따르면, 신장은 매사추세츠 주 케임브리지의 이제네시스(eGenesis)가 인간 수혜자에게 해로운 유전자를 제거하고 특정 인간 유전자를 추가하여 호환성을 향상시키기 위해 유전자 편집된 돼지로부터 제공되었다고 한다. 회사는 또한 인간을 감염시킬 가능성이 있는 돼지 고유의 레트로바이러스를 비활성화했다. 사인은 아직 발표되지 않았지만, 그의 가족은 성명을 통해 이 획기적인 수술이 이종 이식의 발전에 긍정적인 결과를 가져왔다고 말했다. 미국에서는 약 9만 명이 신장 이식 대기자 명단에 올라 있으며, 이 중 상당수는 이식을 받기 전에 사망한다. 슬레이먼의 가족은 성명에서 "릭은 이식 후 이식을 받은 이유 중 하나가 생존을 위해 이식이 필요한 수천 명의 사람들에게 희망을 주기 위해서였다고 말했다"면서 "릭은 그 목표를 달성했으며 그의 희망과 낙관주의는 영원히 지속될 것이다. 그는 모든 환자, 연구자, 의료 전문가에게 영감을 주는 유산이 될 것"이라고 밝혔다. 이제네시스도 5월 11일 소셜 미디어에 "슬레이먼 씨는 진정한 선구자였다"며 "그의 용기는 신부전으로 고통받는 현재와 미래의 환자들을 위한 길을 개척하는 데 도움이 되었다"는 글을 게재했다. 슬레이먼의 가족은 이 획기적인 '생명 연장' 수술이 사랑하는 가족과 발전하는 이종 이식 분야 모두를 위한 선물이라고 주장했다. 그의 가족은 "우리 가족은 사랑하는 릭이 갑자기 세상을 떠난 것에 대해 깊은 슬픔을 느끼지만, 그가 많은 사람들에게 영감을 주었다는 사실에 큰 위안을 삼고 있다"면서 "전 세계 수백만 명의 사람들이 릭의 이야기를 알게 되었다. 우리는 그가 보여준 낙관주의에 위로를 받았으며 지금도 여전히 위로를 받고 있다"고 전했다. 또한 수술을 집도한 전담팀에 "이종 이식을 이끈 그들의 엄청난 노력 덕분에 우리 가족은 릭과 함께 7주를 더 보낼 수 있었고, 그 기간 동안의 추억은 우리의 마음과 정신에 남을 것"이라며 감사를 표했다. MGH 팀도 이에 공감하며 "슬레이먼 씨의 가족과 사랑하는 사람들이 그를 아는 모든 이들에게 관대함과 친절함으로 감동을 주었던 특별한 사람을 기억하며 진심으로 애도를 표한다"라고 전했다. 슬레이먼 씨의 신장 이식 수술은 세 번째로 진행된 이종 이식(Xenotransplant)이며, 돼지 장기를 살아있는 인간에게 이식하는 시술이었다. 이에 앞서 2021년 미국에서 최초의 돼지 심장 이식 환자(57·남성)가 2개월 만에 사망했다. 이듬해인 2022년 미국에서 두 번째 돼지 심장 이식 환자(58·남성)가 이식 후 6주 만에 사망했다. 현재까지 돼지 심장 이식의 장기적인 생존 기록은 없다. 현재 54세의 여성 리사 피사노 씨가 지난 4월 유전자 변형 돼지 신장 이식 수술을 받고 치료 중에 있다. 유전자 변형 기술은 돼지의 DNA를 정확하게 수정해 인체가 동물 기관을 이물질로 인식하고 거부하는 것을 방지한다. 지난 4월 12일, 심부전과 신부전을 동시에 앓고 있는 뉴저지 여성 리사 피사노 씨가 유전자 변형 돼지 신장을 이식받은 두 번째 수혜자가 되었다. 피사노 씨는 그에 앞서 지난 4월 4일 뉴욕대 랭곤 헬스(NYU Langone) 센터에서 심장 보조장치를 이식받았고, 8일 뒤인 4월 12일 유전자 변형된 돼지 신장과 함께 흉선(thymus gland) 이식 수술도 받았다. 뉴욕대 랭곤 헬스 센터는 지난 4월 24일 피사노 씨에게 세계 최초로 기계 심장 보조 장치와 유전자 편집 돼지 신장을 동시에 이식하는 혁신적인 수술을 성공적으로 완료했다고 발표했다.
-
- 생활경제
-
세계 최초 돼지 신장 이식 환자 사망
-
-
[신소재 신기술(46)] 머리카락만큼 얇고 소리 75% 차단하는 '방음 커튼'
- 아파트 등 공동주택이 늘어나면서 한밤중에 들려오는 소리에 잠을 못 이루는 사람이 많다. 반대로 너무 예민해서 자신이 내는 소리에 옆방이나 옆집 사람이 잠 못 이루는 것을 걱정하는 경우도 있다. 머리카락만큼 얇지만 소리를 75% 차단하는 방음 커튼이 미국에서 개발돼 층간 소음 등 소음 문제 해결에 희소식을 전하고 있다. 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 요엘 핀크(Joel Fink) 등 연구팀은 머리카락처럼 가는 직물에 스피커 기술을 접목해 조용한 공간을 만들 수 있는 방음 커튼을 개발했다고 발표했다. 방음 실크, 노이즈 캔슬링 기능 과학 전문 매체 기가진(Gigazine)에 따르면 MIT가 개발한 '방음 실크(soundproof silk)'는 두 가지 방식으로 조용한 공간을 조성하고 소음을 억제한다. 첫 번째는 소리에 반응해 음파를 발생시켜 소음을 상쇄하는 노이즈 캔슬링(noise-canceling) 기능이다. 직물에 노이즈 캔슬링 기능을 부여하는 기술은 직물을 마이크로 만드는 데 사용되는 기술을 응용한 것이다. 이전 연구에서는 진동을 받으면 전기 신호를 방출하는 압전 섬유를 직물에 꿰매어 직물 마이크를 제작했다. 반면 방음 실크는 압전 섬유에 전기 신호를 통과시켜 소리를 생성했다. 연구팀은 심지어 방음 실크를 원형 프레임에 부착해 바흐 음악을 재생하는 스피커로 사용하는 데도 성공했다. 이 직물은 소음과 반대 위상의 음파를 방출해 소리를 상쇄시켜 소음 제거 방음 실크를 구현했다. MIT의 그레이스 양(Grace Yang) 연구원은 이번 연구에 대해 "직물을 이용해 소리를 낼 수도 있지만 우리가 사는 세상은 이미 소음으로 가득 차 있기 때문에 소리를 내는 것보다 침묵을 만드는 것이 더 가치 있다고 생각했다"고 설명했다. 그러나 이 소음 제거 기능은 헤드폰과 귀 사이의 공간과 같은 좁은 공간에서만 작동하며 큰 방과 같은 넓은 공간에서는 작동하지 않는다. 직물에 진동 제어 기능 삽입 따라서 연구팀은 방음 실크에 두 번째 기능을 삽입했다. 섬유의 진동을 제어하고 직물이 움직이지 않도록 해 소리가 직물을 통과하지 못하게 한 것이다. 예를 들어, 아파트에서 이웃이 한밤중에 소음을 낼 경우 소음으로 인해 벽이 진동해 방 안에 소리가 발생하기 때문에 소리가 다음 아파트로 전달된다. 연구팀은 직물을 가만히 잡고 있을 때 방음 실크가 거울처럼 작동해 소리를 반사하고, 소리가 직물을 통해 청취자에게 전달되는 것을 막는다는 것을 발견했다. 이러한 방음 효과는 방과 같은 넓은 공간에서도 작동한다. 실제로 연구팀은 위의 그림 왼쪽 하단의 '직접 억제 모드'와 함께 소음 제거 기능을 테스트했을 때 최대 65데시벨, 즉 사람이 큰 소리로 말하는 것과 같은 음량의 소리를 줄일 수 있다는 것을 발견했다. 또한 직물의 진동을 억제하는 '진동 억제 모드'(오른쪽 하단)는 최대 75%까지 소음 전달을 줄일 수 있었다. 연구팀은 앞으로 다중 주파수를 차단할 수 있는 직물을 연구하고 압전 섬유 개수, 봉제 방법 및 인가 전압을 변경하여 방음 성능을 더욱 향상시킬 계획이다. 연구팀은 "이 특수 커튼을 통해 '역위상을 통한 소리의 상쇄와 '직물의 진동을 억제해 소리를 반사하는 것'이 가능하다"고 밝혔다. 이번 연구 내용은 2024년 4월 1일자 과학저널 '언드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 게재됐다.
-
- 포커스온
-
[신소재 신기술(46)] 머리카락만큼 얇고 소리 75% 차단하는 '방음 커튼'
-
-
마이크로소프트, 나무 태워 탄소 포집⋯스웨덴 파트너와 330만 톤 탄소 제거 계약 체결
- 마이크로소프트(MS)가 나무를 연료로 하는 발전소에서 이산화탄소를 포집하는 방식의 기후 변화 대응 전략을 두 배 이상 크게 강화하고 있다. 마이크로소프트가 스웨덴의 에너지 회사인 스톡홀름 엑서지(Stockholm Exergi)와 스톡홀름에 위치한 바이오매스 발전소에서 333만 톤의 탄소를 포집한다는 계약을 체결했다고 ICT 전문 매체 더버지가 전했다. 이는 현재까지 발표된 이 부문 최대 규모의 거래다. 포집하는 양은 휘발유 자동차 79만 대가 1년 동안 운행해 방출하는 탄소의 양과 맞먹는다. 이는 마이크로소프트가 2030년까지 회사가 생산할 것으로 예상되는 것보다 더 많은 탄소를 포집한다는 의미다. 마이크로소프트는 2050년까지 창립 이래 지금까지 배출한 만큼의 탄소를 대기에서 없애겠다는 기후 경영 목표를 수립한 바 있다. 이번 계약은 회사의 장기 목표 달성에도 크게 기여할 것이라는 기대다. 그러나 이에 대한 비판 여론도 만만치 않다. 나무 연료 발전소가 실제로 기후 변화 대응에 적절한 것인지, 아니면 상황을 오히려 악화시킬 것인지에 대해서는 아직 판단을 내리기 어렵다는 것이다. 생물다양성센터(Centre for Biological Diversity)와 세계 3대 환경보호단체 중 하나인 ‘지구의 벗(Friends of the Earth International)’ 등 저명한 환경 단체들은 이에 대해 ‘잘못된 해결책’이라고 비판했다. 지난 2018년에는 약 800명의 과학자들이 유럽의회에 바이오에너지를 위한 목재 사용 지원을 중단하라는 서한에 서명하기도 했다. 엑서지는 스톡홀름에서 산림 바이오매스라고도 알려진 산림 폐기물의 목재 펠릿과 잔여물을 사용해 발전소를 운영하고 있다. 지지자들은 이론적으로 발전소가 나무를 태워 방출하는 탄소를 포집하고, 나무는 탄소를 흡수하며 다시 자라나므로 탄소 중립 에너지원이라고 주장한다. 유럽연합 집행위원회도 바이오매스 연소가 유럽과 미국 전역의 산림 벌채와 관련되어 있음에도 불구하고 가장 큰 재생에너지원이라고 간주하고 있다. 마이크로소프트와 엑서지는 발전소에 장비를 추가, 탄소가 대기 중으로 배출되기 전에 대부분을 포집한다는 계획이다. 그렇게 하면 오히려 탄소의 마이너스 배출까지도 가능하다는 주장이다. 즉, 방출하는 총량보다 더 많은 탄소를 대기에서 제거한다는 것이다. 탄소 마이너스 배출 기술은 최근 여러 기업들이 연구와 채택을 진행하고 있다. 그러나 많은 연구 결과에 따르면 ‘탄소 포집 바이오에너지(BECCS)’에 대한 수학적인 계산은 정확하게 이루어지지 않는 것으로 나타났다. 굴뚝에서 탄소를 제거하는 장치는 탄소를 100% 포집할 수 없다. 또 숲을 개간하고 연료로 사용하기 위해 목재를 운반하는 과정에서 추가 배출이 발생한다. BECCS는 결국 탄소 중립이 아니며 실제로는 대기에 온실가스의 주범인 탄소 오염을 더한다는 사실이 밝혀졌다. 마이크로스프트는 이에 대해 공식적인 반응은 보이지 않고 있다. 회사는 작년 덴마크 에너지 회사인 오스테드(Ørsted)와 덴마크의 나무 연료 발전소에서 276만 톤의 탄소를 포집하는 또 다른 계약을 체결했다. 스톡홀름에서 이 발전소의 탄소 포집 장치의 건설은 엑서지가 다른 계약과 함께 정부 지원으로 충분한 추가 자금을 확보한다면, 내년에 시작될 예정이다. 그러면 계약에서 합의된 333만 톤의 탄소를 모두 제거하는 데 10년이 걸릴 것이다. 엑서지는 마이크로소프트와의 계약을 자사의 탄소 포집 기술에 대한 인증이라고 의미 부여했다. 회사는 “이번 계약은 우리 프로젝트의 중요성은 물론 품질 및 지속 가능성을 강하게 시사하고 있다”라고 말했다.
-
- 경제
-
마이크로소프트, 나무 태워 탄소 포집⋯스웨덴 파트너와 330만 톤 탄소 제거 계약 체결
-
-
일론 머스크의 바이오 스타트업 뉴럴링크, 뇌 임플란트 첫 오작동
- 일론 머스크(Elon Musk)의 스타트업인 뉴럴링크(Neuralink)가 최근 인간에게 임플란트(이식)한 바이오 칩 일부가 오작동, 뇌에서 캡처할 수 있는 데이터의 양이 줄어들었다는 사실을 밝혔다고 CNBC 등 외신이 보도했다. 뉴럴링크는 신체 마비 환자가 자신의 생각만으로 외부 장치, 즉 컴퓨터 커서를 제어할 수 있는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 구축했다. 뉴럴링크의 웹사이트에 따르면 링크(Link)라고 불리는 이 회사의 시스템은 인간의 머리카락보다 가는 64개의 ‘실’에 1024개의 전극을 사용하여 신경 신호를 기록한다. 임플란트는 두개골에서 잘라낸 비슷한 크기의 구멍에 심어진 4분의 1 크기의 작은 퍽(puck) 같은 용기 안에 프로세싱 칩, 배터리, 통신 기능 등을 삽입한다. 퍽은 64개의 실을 가지고 있는데, 각각은 16개의 전극을 갖는다. 마지막 몇 mm의 실을 뇌의 운동 피질에 삽입하는데, 여기서 전극은 사람의 의도를 추론하기 위해 해독될 수 있는 신경 신호를 읽고 중계한다. 지난 1월, 뉴럴링크는 안전성을 테스트하기 위한 연구의 일환으로 29세 환자 놀랜드 아르보(Noland Arbaugh)에게 이 장치를 이식했다. 회사는 아르보가 3월에 BCI를 사용하는 동안 라이브 비디오를 스트리밍했으며, 뉴럴링크는 4월 블로그 게시물에서 “수술이 매우 잘 진행됐다"고 밝힌 바 있다. 그러나 뉴럴링크는 최근 블로그 게시물에서 ”이후 몇 주 동안 아르보의 뇌에서 수많은 실이 오작동해 명령을 수행하지 못했다“고 적었다. 이는 유효 전극 수가 크게 줄어들어 링크가 커서를 움직이는 속도와 정확성 측정 능력이 떨어졌음을 의미한다. 뉴럴링크는 뇌 조직에서 얼마나 많은 양의 실이 용도 폐기되었는지 공개하지 않았다. 다만 임플란트의 성능이 저하되었음에도 불구하고 뉴럴링크는 아르보가 체스를 두는 모습을 실시간으로 시연할 수 있었으며, 이는 BCI 기술의 도약을 의미하는 것으로 해석됐다. 회사 측은 환자를 대상으로 한 첫 번째 테스트였기 때문에 어려움은 예상됐던 일이었다고 밝히고, 이 문제는 해결될 것이며 향후 임플란트가 더 많은 데이터를 가져오고 환자에게 더 큰 기능과 혜택을 제공할 수 있을 것이라고 자신했다. 블로그 게시물에서는 또 오작동에 대한 해결 방법으로, 회사가 녹음 알고리즘을 수정하고 사용자 인터페이스를 향상했으며 신호를 커서 움직임으로 변환하는 기술을 개선하는 데 주력했다고 소개했다. 뉴럴링크는 한때 임플란트한 시스템의 제거까지도 고려한 것으로 알려졌으나, 월스트리트저널에 따르면 발생한 문제가 아르보의 안전에 직접적인 위험을 초래하지 않았기 때문에 실행되지는 않았다. 뉴럴링크도 이 부분을 블로그 게시물에 언급했다. 뉴럴링크는 아르보가 뇌 조직에서 일부 실이 제거됐지만 주중에는 하루 약 8시간 동안 회사의 BCI 시스템을 사용하고 있으며 주말에는 하루 최대 10시간까지 사용하고 있다고 말했다. 아르보도 블로그에서 링크가 "명품 과부하"와 같으며, 링크가 "세계와 다시 연결하는 데 도움이 되었다”고 말했다. 한편 BCI 시스템을 구축하는 경쟁사는 뉴럴링크 외에도 여럿 존재하는 것으로 알려졌다. 이 기술은 사실 수십 년 전부터 학문적으로 탐구되어 왔다. 뉴럴링크의 경우 미국 식품의약국(FDA)의 기술 상용화 승인을 받기 전에 안전성과 효능 테스트를 거쳐야 한다. 회사는 FDA에 발생한 오작동 문제를 해결하고, 두 명의 환자에 대한 추가 이식을 희망했다고 부연했다. 올해 말까지 10명에게 시스템을 이식한다는 계획이다.
-
- IT/바이오
-
일론 머스크의 바이오 스타트업 뉴럴링크, 뇌 임플란트 첫 오작동
-
-
일론 머스크 "잔인한 AI 막고 인류에게 유익하게 개발해야"
- 일론 머스크 테슬라와 스페이스X 최고경영자(CEO)가 인공지능(AI)의 미래 위험성을 경고하며 인류에게 유익한 방식으로 AI 개발할 필요성을 강조했다. 머스크는 6일(현지시간) 미국 로스앤젤레스(LA)에서 열린 제27회 밀컨 글로벌 콘퍼런스에서 마이클 밀컨 회장과 대담을 통해 이 주제에 대해 발언하며 "생물학적 지능의 비중이 점차 줄어들고, 거의 모든 지능이 디지털 형태로 전환될 것"이라고 전망했다. AI, 인류에게 유익한 방식으로 구축해야 이날 머스크는 AI가 잔인해지지 않도록 하는 것이 중요하다고 거듭 강조했다. 그는 "(인간의) 생물학적(biological) 지능의 비중은 갈수록 점점 작아지고 있다"며 "결국은 생물학적인 지능의 비율은 1% 미만이 되고, 거의 모든 지능은 디지털이 될 것"이라고 내다봤다. 머스크는 "그렇다면 AI가 우리에게 어떤 역할을 할 수 있을까? 모르겠다"며 우려했다. 다만 그는 "우리는 AI가 잔인하기를 원하지는 않는다"며 "그래서 나는 우리가 AI를 인류에게 유익한 방식으로 구축하는 것이 매우 중요하다고 생각한다"고 말했다. 이어 "AI는 가장 진실을 추구해야 하며 사실이 아닌 것을 말하도록 가르쳐서는 안 된다고 덧붙였다. 그는 정치적으로 올바르지 않더라도 진실이라고 믿는 것을 말해야 한다"고 밝혔다. 머스크는 영화 '2001 스페이스 오디세이'(1968)에서 인공지능 컴퓨터 할(HAL)이 우주비행사들을 죽인 이유를 거론하며, "HAL이 거짓말을 강요당했기 때문"이라고 설명했다. 그는 "우리는 AI에게 거짓말을 하게 만들어서는 안 된다"고 거듭 강조했다. AI가 우주 탐사에 얼마나 도움이 될 수 있는지에 대한 질문에 머스크는 "우주 탐사는 AI가 거의 활용되지 않는 분야 중 하나"라며, "스페이스X는 기본적으로 AI를 사용하지 않고 있으며, AI 사용에 반대하는 것이 아니라 아직 적절한 사용처를 찾지 못했다"고 답했다. 머스크는 스페이스X를 통해 화성 탐사용 우주선 개발을 진행 중이다. 그는 인류가 지구 외 다른 행성에서 거주하는 다중 행성(multiplanetary) 문명을 형성해야 한다고 주장했다. 머스크는 "우리 은하계의 어떤 문명이 백만 년 동안 지속될 수 있다면, 광속보다 훨씬 낮은 속도로도 은하 전체를 탐험하고 식민지화할 수 있을 것"이라고 설명하며, "지금까지 외계인의 증거가 없다는 사실은 모든 문명이 위태롭고 희귀하다는 것을 의미할 수 있다"고 말했다. 이어 그는 "인류 문명을 광활한 어둠 속의 작은 촛불로 보고, 다중 행성 문명을 이루지 못하면 결국 공룡처럼 자멸하거나 운석 등 대규모 재난에 의해 멸망할 위험이 있다"고 경고했다. 정부 규제 비판과 출산 장려 머스크는 이날 정부 규제에 대한 비판의 목소리를 높였다. 그는 "사람은 죽지만, 법규는 영원히 지속될 수 있다"며 "시간이 지남에 따라 법과 규정이 점점 더 많아지고 규제 기관이 늘어나 결국 모든 것이 불법이 될 수 있다"고 지적했다. 그는 더 나아가 "역사적으로 규제를 제거하는 주된 방법은 전쟁이었지만, 이제는 전쟁을 원하지 않기 때문에 법과 규제를 적극적으로 청산하는 프로세스가 필요하다"고 주장했다. 머스크는 또한 문명의 지속 가능성에 대한 걱정을 표현하며, 특히 저출산 문제를 지적했다. 그는 "저출산은 문명의 지속 가능성에 큰 위협이 될 수 있으며, 이 추세가 계속된다면 문명은 폭발적으로 멸망하기보다는 점차 쇠퇴해 갈 것"이라고 경고했다. 밀컨 연구소의 회장은 머스크의 주장에 동의하며, 한국의 출산율이 과거 6명에서 현재는 0.72명으로 급격히 감소한 사례를 언급하며 이 문제의 심각성을 강조했다. 미국의 이민 정책에 대해서는 강경한 입장을 표명했다. 그는 "합법적 이민 절차가 길고 복잡하며, 친구 중에는 아직 영주권을 받지 못한 사람들도 있다"고 언급했다. 그러면서 "미국 남쪽 국경을 넘는 것은 상대적으로 쉬워, 직접 국경을 방문해 그 상황을 목격했다"고 말했다.
-
- IT/바이오
-
일론 머스크 "잔인한 AI 막고 인류에게 유익하게 개발해야"
-
-
[신소재 신기술(42)] 플라스틱 폐기물 90% 분해하는 혁신 기술
- 과학자들은 우리 시대 가장 심각한 환경 문제 중 하나인 플라스틱 오염을 해결하기 위한 독창적인 방법을 제시했다. 미국 캘리포니아 대학교 연구팀이 플라스틱을 먹는 매우 강한 포자가 함유된 플라스틱이 매립지에서 스스로 분해되는 기술을 개발했다고 네이처닷컴과 BBC, 뉴아틀라스 등 다수 외신이 집중 조명했다. 이 연구에서는 고온 용융 압출을 사용해 폴리머 분해 박테리아의 포자를 열가소성 폴리우레탄에 통합하는 바이오 복합재 제작을 시연했다. 플라스틱의 한 종류인 폴리우레탄은 강도와 탄성이 뛰어나 휴대폰 케이스부터 운동화까지 모든 제품에 사용되지만 재활용이 까다로워 주로 매립된다. 플라스틱에 첨가되는 박테리아의 종류는 식품 첨가물 및 프로바이오틱스로 널리 사용되는 고초균(枯草菌)으로 영문으로는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)로 불린다. 고초균은 토양과 발효식품 등 다양한 환경에서 발견되는 세균이다. 또한 바실러스 서브틸리스 포자로 채워진 열가소성 폴리우레탄의 전반적인 인장 특성이 크게 개선되어 인성이 매우 향상됐다. 캘리포니아대학교 샌디에이고 라호야 캠퍼스의 김한솔 연구원은 "자연에서 플라스틱 오염을 완화할 수 있다는 희망이 있다"고 말했다. 공동 연구원 존 포코르스키는 "우리의 공정은 소재를 더욱 견고하게 만들어 플라스틱의 수명을 연장한다"고 말했다. 그는 "그리고 이 공정이 완료되면 폐기 방법에 관계없이 환경으로부터 플라스틱을 제거할 수 있다"고 설명했다. 포코르스키 연구원은 "이 플라스틱은 현재 실험실에서 연구 중이지만 제조업체의 도움을 받으면 몇 년 안에 실제 환경에 적용될 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 플라스틱은 강하고 다양한 용도로 사용되는 소재지만, 이러한 장점은 폐기 처리를 어렵게 만드는 요인이기도 하다. 플라스틱은 분해되는 데 수십 년 또는 수백 년이 걸리기 때문에 엄청난 양의 플라스틱 쓰레기가 매립지와 바다를 오염시키고 있는 실정이다. 연구팀은 플라스틱에 플라스틱 분해 박테리아 포자를 넣어 매립지에 폐기될 때 활성화되도록 만들었다. 이를 통해 5개월 만에 플라스틱 물질의 90%가 생분해되는 것이 확인됐다. 게다가 '플라스틱 분해 박테리아 포자'를 넣은 플라스틱은 실제로 사용하는 동안 일반 플라스틱보다 더욱 견고하고 강했다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 플라스틱을 분해하는 능력을 갖춘 박테리아를 발견하고, 이 과정을 담당하는 효소를 분리하여 효율성을 높였다. 이를 통해 효소와 박테리아로 플라스틱을 처리하는 더 효율적인 재활용 시설이 구축될 수 있다. 하지만 재활용 시설로 옮겨지지 않는 플라스틱은 어떻게 될까. 앞서 지적했듯이 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 신발, 스포츠 용품, 휴대폰 케이스, 자동차 부품 등을 만드는데 일반적으로 사용되는 견고한 플라스틱 유형이지만 현재 재활용이 불가능하다. 연구팀은 TPU 폐기 처리를 위해 플라스틱 분해 박테리아 바실러스 서브틸리스의 포자를 플라스틱 자체에 직접 넣는 새로운 방법을 연구했다. 또한 연구팀은 포자를 넣은 플라스틱 제품이 너무 일찍 분해되지 않고, 정상적인 기간 동안 사용한 뒤 매립지나 자연 환경에서 폐기될 때만 생분해가 시작되도록 설계했다. 내열성 미생물로 온도 한계 극복 먼저 극복해야 할 문제는 플라스틱 제조에 사용되는 높은 온도였다. 플라스틱 가공시 사용되는 고온으로 인해 대부분의 박테리아 포자가 죽는다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 내열성 미생물을 유전공학적으로 제작했으며, 플라스틱 가공 온도인 135°C(275°F)에서 변형된 박테리아의 96~100%가 생존하는 것을 확인했다. 변형되지 않은 박테리아의 경우 생존율은 겨우 20%에 불과했다. 다음으로 연구팀은 박테리아가 플라스틱을 얼마나 잘 분해하는지 테스트했다. 이 과정은 토양의 영양분과 수분에 의해 시작된다. 플라스틱 무게의 최대 1% 농도에서 박테리아는 퇴비에 묻힌 후 5개월 이내에 플라스틱 물질의 90% 이상을 분해했다. 이 새로운 플라스틱은 사용 중 강도가 약화될 것으로 추정했지만, 실제로는 그 반대 효과가 나타났다. 포자를 넣어 만든 플라스틱은 일반 폴리우레탄(TPU)보다 최대 37% 더 강하고 인장 강도가 최대 30% 더 높은 것으로 나타났다. 연구팀은 포자가 강화 충전재 역할을 하는 것으로 추정했다. 연구팀은 이 기술은 확장 가능성이 높으며, 사용 중 더욱 견고하고 강하면서 재활용이 불가능한 TPU를 폐기 처리하는 새로운 방법을 열 수 있다고 말했다. 이를 다른 몇 가지 방법과 함께 사용한다면 플라스틱 오염 문제 해결에 진전을 이룰 수 있을 것으로 보인다. 플라스틱의 약 80%가 재활용되지 않고 매립지나 자연 환경에 축적되고 있는 실정다. 또한 폴리우레탄(PU)은 세계에서 6번째로 많이 생산되는 플라스틱이지만 재활용을 위한 거버넌스는 없다. PU 폐기물은 수지 식별 코드의 카테고리 7(PETE, HDPE, PVC, LDPE, PP, PS 이외의 기타 플라스틱)에 따라 잠재적으로 수거될 수 있지만, 미국에서는 일반적으로 이 카테고리의 플라스틱 중 0.3%만이 재활용되고 있다. 플라스틱 분해 과정에 박테리아 포자를 결합시킨 것은 산업 공정에서 재생 가능한 폴리머 충전재로서 살아있는 세포를 도입할 수 있는 흥미로운 기회를 제공했다는 평가를 받고 있다. 연구진은 잠재적으로 확장 가능한 이 기술이 재활용할 수 없는 TPU를 폐기하는 새로운 방법을 제시하는 동시에 사용 중에 더 튼튼하고 강하게 만들 수 있다고 말했다. 이 기술을 다른 몇 가지 방법과 결합하면 플라스틱 오염 문제를 해결하는 데 어느 정도 진전을 이룰 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구는 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 저널에 발표됐다.
-
- 포커스온
-
[신소재 신기술(42)] 플라스틱 폐기물 90% 분해하는 혁신 기술
-
-
미국 최초의 나트륨 이온 배터리 공장, 미시간주 홀랜드에 건설
- 미국 최초의 나트륨 이온 배터리 공장이 미시간주 홀랜드에 건설됐다고 클린테크니카가 최근 보도했다. 리튬 이온 배터리는 2000년대 초반부터 재생 에너지 전환의 주력원이 되어왔지만 현재 에너지 저장 시징은 나트륨 이온 배터리를 주목하고 있다. 연구원들은 공급망 문제를 야기할 수 있는 기존 리튬 이온 배터리와 달리 높은 성능을 제공하는 새로운 나트륨 이온 배터리를 연구해왔다. 미국 스타트업 나트론 에너지(Natron Energy)는 지난 4월 29일 미시간 주 홀랜드에 위치한 공장 가동을 시작하면서 미국 최초의 상업용 규모 나트륨 이온 배터리 생산을 시작했다. 이 새로운 공장은 리튬 이온 배터리 공장을 개조했다. Natron은 이 공장을 통해 연간 600메가와트 규모의 나트륨 이온 배터리를 생산할 예정이다. 600메가와트는 1시간 동안 테슬라 모델 3과 같은 전기차를 약 1만800대를 충전할 수 있는 규모다. 이는 각 차량의 배터리 용량이 50kw이고 충전 효율이 90% 일 때의 계산 결과다. 다만, 이 공장은 초기에 급격히 증가하는 데이터 센터의 에너지 저장 요구를 충족시킬 예정이다. 나트론은 특히 인공지능 기술의 폭발적인 성장이 미국 데이터 센터에서 24시간 전력 공급 및 에너지 저장에 대한 더 큰 수요를 유발할 것으로 예상한다. 나트론은 홀랜드 공장이 향후 기가와트 규모 공장의 모델이 될 것으로 예상하며, 오프로드 산업용 차량, EV 고속 충전소 및 통신 분야 등 추가 시장을 목표로 하고 있다. 미 정부, 나트륨 이온 배터리 개발 지원 미국 에너지부(DOE)가 나트론의 새로운 나트륨 이온 배터리 공장 건설에 기여했다. 2020년 9월, 나트은 고위험 고수익 프로젝트 지원을 위한 에너지부 ARPA-E 사무소로부터 1990만 달러(약 274억원)의 지원금을 받았다. 이 지원금은 새로운 공장 건설을 목표로 하며, 6개월 동안 지속적인 생산 및 판매를 통해 공급망 및 제품의 완전한 위험 제거를 목표로 한다. ARPA-E는 회사의 8킬로와트 50볼트 배터리 트레이가 주로 데이터 센터의 최대 부하량 관리 및 비상 백업 전력 공급을 위해 설계되었지만, EV 고속 충전소 및 그리드 규모 저장과 같은 신흥 시장도 타겟으로 하고 있다고 말했다. ARPA-E는 또한 "나트론의 트레이는 기존 제품에 비해 데이터 센터 운영자에게 최대 2배 높은 출력 밀도와 10배 긴 수명주기를 제공하며 우수한 안전 성능을 보유하고 있다"고 덧붙였다. 은백색 금속 원소인 나트륨(라틴어 natrium에서 유래된 화학 기호 Na)의 지속 가능성 요인은 나트륨 이온 배터리에 대한 관심을 끌고 있다. 하지만 미래의 배터리로 주목받아온 나트륨 이온 배터리는 최근 몇 년 전까지도 쉽게 구현되지 못했다. 나트륨은 리튬보다 훨씬 풍부하지만 무게도 훨씬 무겁다. 전기차용 에너지 저장 측면에서 리튬은 주행 거리 면에서 나트륨보다 유리하다. 반면 나트륨과 리튬 간의 화학적 친밀감은 배터리 연구에 도움이 된다. '피직스 매거진(Physics Magazine)'은 지난 주 "나트륨은 주기율표에서 리튬 바로 아래에 위치하여 화학적 특성이 매우 유사하다"고 설명했다. 나트륨 이온 배터리의 과제 나트륨 이온 배터리는 아직 초기 개발 단계이지만, 리튬 이온 배터리의 단점을 보완할 수 있는 차세대 배터리 기술로 주목받고 있다. 특히 대규모 에너지 저장 시스템(ESS), 저가형 전기 자동차, 항공 우주 분야 등에 활용될 가능성이 높다. 리튬 이온 배터리는 충전과 방전 과정에서 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하지만 나트륨 이온 배터리는 나트륨 이온이 음극과 양극 사이를 이동하는 것이 차이점이다. 나트륨 이온 배터리를 리튬보다 풍부하고 저렴하다. 또한 우수한 저온 성능(영하 20°C에서도 90% 이상의 용량 유지)을 제공하고 안전성이 높다. 반면 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 높아 휴대폰, 노트북 등 소형 전자 기기에 적합하다. 단, 고온에서 성능 저하 및 안전 문제가 발생할 수 있다. 나트륨 이온 배터리는 에너지 말도가 낮으며 아직 초기 개발 단계라서 상용화에 시간이 걸릴 수 있다. 게다가 나트륨 이온을 전달하는데 적합한 전해질과 음극 재료 개발이 필요하다. 향후 지속적인 연구개발을 통해 나트륨 이온 배터리의 에너지 밀도를 높이고 상용화에 필요한 기술을 개발한다면 리튬 이온 배터리의 강력한 경쟁자가 될 것으로 예상된다.
-
- 산업
-
미국 최초의 나트륨 이온 배터리 공장, 미시간주 홀랜드에 건설
-
-
[퓨처 Eyes(34)] 펭귄처럼 헤엄치는 수중 로봇, 쿼드로인 2세대 출시
- 인간 형태를 닮은 휴머노이드 로봇, 하늘을 나는 드론이 농업에 활용되며 속속 출시되는 가운데, 펭귄의 유영 방식을 모방한 수중 로봇이 공개됐다. 독일 수중 기술 기업 에보로직스(EvoLogics)는 최근 펭귄의 유영 방식을 모방한 개선된 수중 자율 운항체(AUV) 쿼드로인(Quadroin) 2세대를 출시했다고 뉴아틀라스가 보도했다. 에보로직스는 독일 베를린에 본사를 둔 수중 로봇 공학 기업으로, 혁신적이고 고성능의 수중 로봇, 데이터 네트워크, 센서 기술 개발에 주력하고 있다. 2005년 설립된 이 회사는 해양 연구, 오프쇼어 산업, 국방 분야에서 활용되는 다양한 제품과 솔루션을 제공하며 전 세계적인 명성을 얻었다. 쿼드로인은 2020년 에볼로지스가 헬름홀츠 센터 헤레온(Helmholtz-Zentrum Hereon) 연구소의 부르카르트 바셰크(Burkard Baschek) 교수와 협력하여 개발한 핑귄(PingGuin) 실험 AUV의 후속 제품이다. 핑귄의 디자인은 이 회사의 창업자인 루돌프 바나쉬(Rudolf Bannasch) 박사의 아델리(Adelie) 펭귄 운동 연구를 기반으로 구현됐다. 저항을 최소화하도록 설계된 쿼드로인은 최대 10노트(Knot)의 속도를 달성해 에너지 효율성을 극대화하고 다양한 현장 배치를 가능하게 한다. 노트는 해양에서 배의 속도를 나타내는 단위로, 1시간에 1해리(1.85km)를 가는 속도를 의미한다. 따라서 10노트는 1시간에 18.5km의 거리를 이동하는 속도에 해당한다. 일반적으로 선박의 느린 속도는 5노트 미만이며, 보통 속도는 5~10노트, 빠른 속도는 10노트 이상으로 분류된다. 물론 선박의 종류, 엔진 성능, 해양 환경 등에 따라 10노트의 속도는 느리거나 빠르게 느껴질 수 있다. 예를 들어 소형 요트의 경우 10노트는 상당히 빠른 속도이지만, 대형 컨테이너 선의 경우 10노트는 비교적 느린 속도에 해당한다. 펭귄 모방 수중 로봇 퀘드로인 사실 펭귄 모방 수중 로봇의 개념은 2009년까지 거슬러 올라간다. 당시 에보로직스는 독일 전기 자동화 기업 페스토(Festo)와 협력하여 펭귄과 유사한 아쿠아펭귄(AquaPenguin) 시연용 모델을 개발했다. 실제 쿼드로인은 2021년 5월 처음 공개되었는데, 펭귄의 유영 방식을 모방하여 제작되었으며, 헬름홀츠 센터 헤레온 연구소의 MUM(Modifiable Underwater Mothership) 프로젝트에 활용되고 있다. 이 프로젝트에서 쿼드로인은 다양한 센서를 탑재하고 무리를 지어 해류 데이터를 수집했다. 탑재된 센서는 수심별 온도, 압력, 용존 산소량, 전기 전도도, 형광 등을 정밀하게 측정할 수 있다. 다른 AUV와 마찬가지로 쿼드로인은 선박이나 해안에서 투입된 후 사전 프로그래밍된 수중 경로를 따라 자율적으로 이동하며 데이터를 수집한다. 수집된 데이터는 쿼드로인이 수면으로 올라갈 때 무선 전송되거나 기지로 돌아와 직접 다운로드받을 수 있다. 쿼드로인은 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 또는 옵션인 이리듐 위성 모듈을 통해 전송한다. 이 두 시스템과 탑재된 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS)은 쿼드로인이 수면에 올라올 때 자동으로 뒤집히는 아치형 다기능 안테나를 사용한다. 추가적인 장점으로 안테나에는 빨간색과 초록색 LED 점멸등이 장착되어 사용자가 로봇을 회수할 때 쉽게 찾을 수 있도록 한다. 에보로직스 대표는 "새로운 쿼드로인이 올해 4분기에 양산에 돌입할 예정이며, 상업 고객들에게는 요청 시 가격 정보를 제공한다"고 밝혔다. 쿼드로인 활용 방안 쿼드로인은 다양한 해양 생물의 행동과 서식지를 관찰하고 데이터를 수집하는 데 활용될 수 있다. 이를 통해 해양 생태계에 대한 이해를 높이고 효과적인 보호 전략을 수립하는 데 기여할 수 있다. 또한, 해양 환경을 효과적으로 모니터링하는 데에도 활용될 수 있다. 쿼드로인은 수온, 염도, 용존 산소량 등 해양 환경 변수를 정밀하게 측정하고 실시간으로 데이터를 전송할 수 있다. 이를 통해 해양 오염, 기후 변화 등 해양 환경 문제를 파악하고 해결책을 모색하는 데 도움이 될 수 있다. 쿼드로인은 해저 지형을 정밀하게 측량하고 3D 모델을 구축하는 데 활용될 수 있다. 그로 인해 해양 자원 탐사, 해저 케이블 및 파이프라인 설치, 해양 구조 작업 등에 크게 활용될 수 있다. 또한, 쿼드로인은 해저 석유 및 가스 매장지를 효율적으로 탐색하고 개발 계획을 수립하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 오프쇼어 에너지 개발의 효율성을 높이고 환경 영향을 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 쿼드로인은 해저 사고 현장을 탐사하고 생존자를 구조하는 데 활용될 수 있으며, 해저 침몰선 및 잔해물을 탐색하고 인양하는 데에도 활용될 수 있다. 해양 국방 분야에도 활용 쿼드로인은 적군 함정 및 해양 활동을 정밀하게 정찰하고 정보를 수집하는 데 활용될 수 있으며, 이는 해상 작전의 효율성을 획기적으로 높이고 적의 위협을 사전에 예측하는 데 크게 기여할 수 있다. 또한, 쿼드로인은 해저 지뢰를 효과적으로 탐지하고 제거하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 해상 통로의 안전을 확보하고 군함 및 상선의 안전을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 쿼드로인은 해저 침몰선을 탐색하고 인양하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 해양 역사 연구를 체계적으로 수행하고 침몰선에서 귀중한 유물을 발견하는 데 기여할 수 있다. 최근 미국 농업 분야에서는 드론과 인공지능(AI) 로봇 등 첨단 기술 도입이 활발하게 이루어지고 있다. 드론, 레이저 제초기, 로봇 손 등은 농작물 재배 및 가공 과정의 일부를 자동화할 수 있으며, AI 기반 시스템의 활용은 미래 농업의 새로운 가능성을 열어주고 있다. 수중 로봇 기술의 발전과 더불어 쿼드로인 또한 다양한 분야에서 활용될 것으로 전망된다. 하늘을 나는 드론이 다방면에서 활용되고 있는 것처럼, 쿼드로인 2세대는 아직 개발 초기 단계이지만, 앞으로 해양 분야뿐만 아니라 국방, 농업, 과학 연구, 레저 및 관광, 교육 등 다양한 분야에 새로운 변화를 가져올 것으로 기대된다. 한편 해양 강국인 한국은 한국해양과학기술원(KIOST), 한국해양연구원(KORDI), 한국과학기술원(KAIST), 포항공과대학교(POSTECH), 한화오션, HD현대중공업, 삼성중공업 등을 중심으로 자율 운항, 인공지능, 센서 기술, 통신기술, 로봇 공학 등의 핵심기술을 보유하고 있다. 특히 정부는 '해양 4.0' 산업 육성을 위해 수중 로봇 개발을 핵심 전략 분야로 지정하고 적극적으로 지원하고 있다.
-
- 포커스온
-
[퓨처 Eyes(34)] 펭귄처럼 헤엄치는 수중 로봇, 쿼드로인 2세대 출시
검색 결과가 없습니다.