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화학 인포그래픽 : 미세플라스틱으로 이온 전지를 만들다

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화학 인포그래픽 : 미세플라스틱으로 이온 전지를 만들다

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퇴치 어려운 '항생제 내성균' 치료 단서 속속 발견

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퇴치 어려운 '항생제 내성균' 치료 단서 속속 발견

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<관심 분야>
화학, 생명과학

<과학적 주요 내용>
- 카바페넴 내성 아시네토박터바우마니균은 카바페넴계 항생제에 내성을 나타내는 아시네토박터바우마니균이 분리된 것으로 이 균에 감염 되었을 시 폐렴 등 감염 부위에 따라 다양한 증상이 나타난다.
- 콜리스틴은 일본 후쿠시마현 토양 내에서 발견된 항생물질로 주로 그람음성균에 대해 효과가 있다고 알려져 있지만 진균이나 그양성균에게도 효과가 있는 항생물질이다. 콜리스틴은 외용제나 주사제로 사용되고 있다.
테트라사이클린은 방선균의 배양액에서 얻어지는 향균성 항생물질이다. 테트라사이클린은 세포의 리보솜에 결합하여 세균의 성장과 증식을 방해하도록 단백질의 합성을 저해한다.

콜리스틴과 테트라사이클린을 조합한 치료제가 카바페넴 내성 아시네토박터바우마니균을 이 균에 감염된 사람의 사망률을 낮추었다.

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국내 연구팀, 사망률 낮추는 항생제 조합 확인...해외선 신 항생물질 발견

여러 종류의 강력한 항생제에도 죽지 않아 일명 '슈퍼박테리아'라고 불리는 항생제 내성균을 무찌를 단서가 속속 나오고 있다. 슈퍼박테리아는 주변 환자에게 전파 위험이 높지만 이렇다 할 치료법이 없어 의료진의 골칫거리였다. 감염자는 일반 병실 입원이 제한되는 원인이 돼, 환자와 보호자에게도 시름거리다.

28일 의학계에 따르면 최근 슈퍼박테리아의 새로운 치료전략들이 나와 주목을 받고 있다.

백경란 삼성서울병원 감염내과 교수 연구팀은 카르바페넴계 항생제에 내성을 가지는 카파페넴 내성 아시네토박터바우마니균(CRAB) 균혈증에 효과가 있는 항생제 조합을 확인했다. 28일 발행된 '대한의학회지(JKMS)' 최신호에 게재된 연구 결과에 따르면 항생물질인 콜리스틴과 테트라사이클린을 조합한 치료제는 CARB 환자의 감염 후 30일 사망률을 낮췄다.

주로 병실에서 전파되는 CRAB는 치료가 가장 까다로운 항생제 내성균으로 꼽힌다. 앞서 콜리스틴과 테트라사이클린의 조합이 이 균에 효과를 보일 수 있다는 연구 결과가 나왔지만 실제 효과를 평가한 임상 연구는 거의 이뤄지지 않았었다. 연구팀은 "단일 병원에서 5년간 108명의 환자를 추적 조사한 결과 이 조합으로 치료를 받은 환자들만이 사망률이 통계적으로 유의미하게 감소했다"고 설명했다.

연구팀은 조사 대상 중 적절한 항생제를 투여받은 환자의 수가 상대적으로 적었다는 점을 연구의 한계점으로 꼽았다. 특히 테트라사이클린이 항생제 내성균에 보이는 효과에 대해 추가 연구가 필요하다고 덧붙였다.

강력한 항생제 내성균에 대항할 수 있는 가능성이 높은 새로운 항생물질도 최근 발견됐다. 마르쿠스 와인가스 네덜란드 위트레흐트대 교수 연구팀은 이전에 연구되지 않았던 세균에서 분리된 항생물질인 '클로비박틴'이 내성균을 죽일 수 있다는 연구 결과를 지난 23일 국제학술지 '셀'에 발표했다.

미국 노스캐롤라이나의 모래 토양에서 발견된 클로비박틴은 기존 항생제와는 다른 메커니즘으로 항생제 내성균을 죽이는 것으로 확인됐다. 내성균을 둘러싼 세포벽을 구성하는 분자들을 표적으로 삼아 세포벽의 합성을 막는 방식이다. 분석 결과 클로비박틴은 세균의 외부를 둘러싸고 있는 세포벽의 필수 구성 물질인 전구체 3가지를 표적으로 삼아 세균을 죽이는 것으로 나타났다.

연구를 이끈 와인가스 교수는 "클로비박틴은 세균의 표면에만 존재하는 피로인산염에 결합하기 때문에 사람의 세포에 독성을 갖지 않는다"며 "낮은 위험성으로 항생제 내성균을 죽이는 개선된 치료법에 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.

여러 항생제에 내성을 가진 슈퍼박테리아는 입원 환자의 목숨을 위협하는 요주의 균이다. 세계보건기구(WHO)는 항생제 내성균에 감염돼 적절한 감염병 치료를 받지 못해 사망하는 환자의 수가 2050년에는 연간 1000만 명에 이를 것으로 추산한다.

병실에서 가장 흔하게 발견되는 항생제 내성균 중 하나인 카바페넴 내성 장내세균(CRE)은 올들어 국내 환자가 폭증했다. 지난해 대전에서 감염증 건수가 전년대비 70% 증가했다. 광주에서도 전년도보다 감염증 신고 건수가 39% 늘었다.

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퇴치 어려운 '항생제 내성균' 치료 단서 속속 발견

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거의 모든 항생제에 강력한 저항력을 가진 항생제 내성균을 표현한 이미지. 게티이미지뱅크 제공여러 종류의 강력한 항생제에도 죽지 않아 일명 '슈퍼박테리아'라고 불리는 항생제 내성균을 무찌를 단서가 속속 나오고 ...

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대부분의 세포독성 항암제는 정상세포에

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대부분의 세포독성 항암제는 정상세포에 비해 빠르게 분화하는 암세포를 직접 공격하여 항암효과를 내지만, 암세포 외에도 골수, 모근 등 분화속도가 빠른 정상세포를 공격해 부작용을 유발한다.

면역항암제는 특정 단백질이 충분히 발현되지 않으면 효과가 낮으며 면역기능이 활성화되어 자가면역질환과 유사한 부작용을 일으킬 수 있다.

여기서 각각의 항암제가 가진 장점들만 모아놓은 것이 표적항암제 ADC이다.

하지만 ADC는 암세포 표면에 존재하는 특정부분을 인식하여 결합하는 특성 때문에 사용하고자 하는 약제가 표적으로 삼는 특정 단백질이 확인된 암세포만을 치료할 수 있다는 한계가 있다.

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30714 유예경 주제 탐구 요약본 제출합니다! 

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30714 유예경 주제 탐구 요약본 제출합니다! 

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평소 의공학에 관심이 높아 ‘나노 입자의 약물전달시스템’을 관심키워드로 표적항암제에 대해 탐구함. 탐구를 통해 ADC에 다양한 물질을 탑재함으로써 더 좋은 새로운 개념의 치료제 개발이 가능할 것이라고 생각하여 표적항암제와 생체결합영역의 생화학과 유기화학으로 확장하여 학습하고자함.

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(제목)

지구 온난화→수온 상승→산호초 백화 현상, 자연과 인간의 공존 생각해야..

(관심동기)

평소 환경 분야에 관심이 많아 해양의 산성화가 심각한 문제가 되고 있음은 인지하고 있었지만 정확히 어떤 악영향을 미치는지 알지 못해 궁금증을 갖고 탐구해보게 되었다.

(과학적 주요개념+전문가 의견)

백화현상이란 형형색색 빛깔의 산호초가 색을 잃고 하얗게 변하는 것을 뜻하는데 지구온난화로 인해 급격히 오른수온으로 스트레스를 받은 산호초가 백화현상을 일으키게 된다. 이에 많은 전문가들은 이런 과정들이 지속되면 산호초가 죽음을 맞게 될 가능성이 더욱 커지게 된다고 전한다.

이렇게 전 세계 산호초의 9%를 차지하는 카리브해의 산호는 현재 80%정도 사라진 상태이며 이는 해양 산성화때문이다. 산업 혁명으로 발생한 이산화탄소의 1/3이 바다에 흡수되어 바닷물의 ph가 낮아지면 해양산성화가 일어난다. 바닷물에 녹아 있는 이산화탄소의 일부는 물과 반응하여 탄산을 만들고 탄산은 차례로 이온화하여 수소이온과 탄산수소 이온, 탄산 이온을 만든다. 이때 탄산이온은 칼슘 이온과 반응하여 산호나 바다달팽이 등 해양 생물의 골격을 이루는 탄산칼슘을 만드는데 사용된다. 하지만 바닷물이 산성화되면 수소이온과 탄산 이온이 반응하여 탄산수소이온을 만드는 반응이 우세해져 바다 생물이 껍질이나 뼈대를 만드는데 필요한 탄산 이온이 부족해진다.

(알게 된 점)

위에서 나타난 해양의 산성화로 해양 생태계에 심각한 영향을 미친다는 것을 알게 되었다.

(나의 의견)

바닷속 산호가 사라지는 것은 단순한 일이 아니라 생태계 전반에 큰 영향을 끼칠 수 있는 중요한 일이라고 생각했다. 이는 모두 인간활동이 초래한 결과이며 이를 조금이라도 막기 위해서는 자연과 인간의 공존의 의미를 되새기는 것이 중요하다고 생각했다.

(나의 행동)

지구 온난화로 인한 지구 생태계의 피해를 최소화시키기 위해 일상 속에서 친환경적인 삶을 목표로 실천하고 장려해야겠다 ㅎㅎ!!!

(참고)

https://www.dailyt.co.kr/newsView/dlt202308220001

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방사능 제독 방법은 언제 개발되는가

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방사능 제독 방법은 언제 개발되는가

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1. 관심 키워드: 방사능

[동기] 최근 이슈가 되고 있는 일본의 후쿠시마 오염수 방류에 대한 기사와 뉴스들을 접하면서 ‘많은 오염수들을 처리할수 있는 방법이 과연 방류밖애 없을까?’ 라는 의문을 가지게 됨

1. 과학적 주요개념: 원래 안정한 원자는 햑과 전자가 안정하게 균형을 이루고 있다. 하지만 방사성 물질은 원자핵에에너지를 가하거나, 생성될 때부터 불안정한 생태를 지님으로서 발생한다. 원자핵이 들뜬 상태가 되면 핵종이 바뀌지 않고 낮은 상태에서 변환되면 방출되는 것이 감마선이다. 그리고 알파 붕괴라고 하는 알파 입자를 방출하며 다른 핵종으로 변할 수 있는데 이때 방출되는 것이 알파선이다. 또 원자핵에서 양성자가 중성자로, 중성자가 양성자로 변하면서 전자나 양전자를 방출하며 다른 핵종으러 바뀌는 베타 붕괴가 있는데 이때 나오는 것이 베타선이다. 이렇게 방사선 물질이 붕괴하며 안정한 물질로 변화, 양이 반으로 줄어든는 기간을 반감기라고 한다.

1. 전문가의 의견: 정용훈 한국과학기술원 원자력및양자공학과 교수는 후쿠시마 오염수에 포함된 삼중수소의 농도는리터당 1500베크렐 수준이고 이를 바닷물과 희석하면 리터당 1베크렐이 된다며 “이는 우리나라 강물의 삼중수소농도와 같다”고 말했다. “양으로 따지면 후쿠시마에 저장된 삼중수소는 총 2.2g, 우리 동해 바다에 내리는 비에 포함된 삼중수소는 연간 5g이다”며 역시 후쿠시마 오염수에 포함된 삼중수소가 우리 바다와 인체에 영향을 미칠 수없다고 설명했다. 후쿠시마 앞바다에서 잡힌 해산물 역시 과학적으로는 인체에 무해할 것이라고 주장했다. 서경석한국방사성폐기물학회 부회장 겸 한국원자력연구원 책임연구원은 오염수 방류 2년 후 리터당 1000만분의 1베크렐 농도의 삼중수소가 제주도 해역에 유입된 후 10년 후에는 리터당 100만분의 1베크렐 내외로 수렴한다.이는 분석기기로도 검출하기 힘든 수준의 농도라고 부연했다.

1. 나의 의견: 아무리 큰 문제가 없을 것이라며 방류를 긍정적으로 보는 전문가의 의견을 들어도 후쿠시마가 폭발했을당시 사람들이 왜그렇게 심각성을 가졌었는지 생각해 보았으면 좋겠다. 아직도 후쿠시마 지역은 방사능에 오염되어 동식물은 물론 주변 지역 사람들에게도 영향을 끼치고 있다. 현재는 방사능을 제독하는 극적인 방법이 개발된것은 아니지만 현 과학 기술을 통해 방사능 오염 지역이 더 넓혀지지 않도록 하는 것이 가장 안전한 방법라고 생각한다.

1. 나의 행동: 8월 24일부터 오염수를 방류하겠다는 일본으로 인해 이제는 오염지역이 더 넓혀져 나갈 것이다. 오염수의 경로 현황을 자주 찾아보고 이 문제에 대한 새로운 이슈들을 보며 방사능을 제독하는 기술을 개발하고 싶다는생각이 들었다.

1. 참고: https://www.sedaily.com/NewsView/29S0Z11T9U , http://www.hnews.kr/news/view.php?no=59215

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[제목] ‘제로 칼로리

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[제목] ‘제로 칼로리’ 음료는 정말 ‘0kcal’일까? (http://www.sisaweek.com/news/articleView.html?idxno=200875)

[관심분야] 식품공학 연구원

[과학적 주요개념] 냄새나 맛을 느끼는 수용체 단백질은 수소결합을 이용하여 냄새나 맛 분자의 존재를 느낄 수 있다. 그런데 수용체의 냄새 분자나 맛 분자의 수가 별로 없어도 아주 강하게 결합하면 우리의 수용체는 강한 맛과 냄새를 느낄수가 있다. 이런 원리로 인공감미료 분자가 단맛 수용체와 강한 수소결합을 하여 아주 강한 단맛을 느끼게 한다. 극소량의 인공감미료를 이용하여 강한 단맛을 내게 되는 것이다.

[알게된 점] 수업 시간에 배웠던 수소결합의 강한 결합을 형성하는 성질을 이용하여 냄새 분자나 맛 분자의 존재를 느낄수 있는 것을 새롭게 알게 되었다. 그리고 제로 칼로리 음료는 엄밀히 말하면 제로 칼로리가 아니었다. 국내 식품의약품안전처가 발표한 식품 표시 기준을 보면 식품 100ml 당 열량이 4kcal 미만이거나 1회 제공량이 5kcal 미만이라면 제로칼로리로 표시할 수 있어서 제로 칼로리라고 부르는 것이었다.

[전문가 의견] 제로 칼로리 음식을 과다 섭취 시 문제가 될 수 있는데 세계보건기구(WHO) 산하 국제 암연구소(IARC)가최근 식음료에 설탕 대신 쓰이는 인공감미료 아스파탐을 발암 가능 물질(2B)로 분류되었다. 강백원 식품의약품안전처대변인은 “국제 식품 첨가물 전문가 위원회에 따르면 체중 70kg성인의 경우 아스파탐 2.8g을 평행 매일 섭취해도 안전하다는 기준이 있다”라며 “우리나라는 평균 이 기준의 0.12%를 섭취하는 수준이라 다른 나라와 비교했을 때 상당히 낮다”라고 말했다.

[나의 행동] 세계보건기구(WHO)에서 인공감미료 중 하나인 아스파탐을 발암 물질로 지정하여 제로 칼로리 식품이 인체에 유해함에 대한 기사를 접했다. 하지만 제로칼로리 음료에는 매우 적은 양의 인공감미료가 포함되어 있고 매일 콜라33캔 이상 마셔야 인체에 해를 끼친다는 사실을 알게 되었다. 인공감미료의 적은 양이 인체에 끼치는 위험성이 작더라도 과하면 부작용 생길 수 있음을 인지하고 소비해야겠다.

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과학 시민으로 공존이란

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과학 시민으로 공존이란

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1. 관심 키워드: 대기오염 취약계층을 위한 의료 서비스, 재난 불평등 해소

2. [공감]관심 동기 및 알게 된 내용:

관심동기-‘과학시민과 사회참여’ 교과서에서 재난불평등에 대해 공부하면서 대기 오염의 영향이 차별적임을 인식한 후 이를 해소하기 위한 기술에 관심을 갖게되어 위와 같은 키워드를 중심으로 탐구하는 동기가 되었다.

알게된 내용-급증하는 대기오염 속에서 호흡기 질환 환자들이 겪는 어려움을 깨닫고 우리나라의 대기오염 취약계층이 안전하게 숨쉴 수 있도록 하는 기술의 필연성을 인지하게 되었다. 또한 천식환자들이 휴대하는 흡입기에 모바일 센서를 부착하여 위치 정보 분석을 통해  의사가 환자의 상태를 파악하고 증상을 완화시킬 수 있는 피드백을 줄 수 있는 ‘천식 환자 위치 추적 관리 서비스’에 대해 새롭게 알게 되었다.

3. [행동]공존을 위한 나의 실천 계획:

대기오염 취약계층이 보다 편하게 생활할 수 있도록 돕는 추가적인 기술을 생각해보았다. 환절기 및 황사, 미세먼지에 민감하게 반응하는 비염 환자들을 위한 스마트 비염 개선 마스크이다. 이 마스크는 스마트폰 어플리케이션과 연동되며 어플리케이션은 봄철에는 지역별 꽃가루 농도 지도를 제공하고 지역별 미세먼지 농도는 상시 제공한다. 마스크 안쪽에는 습도 감지 센서와 바이러스 감지 바이오 센서를 부착하여 콧물이나 재치기 감지를 통해 비염의 심각성을 판단할 수 있고 비염 이외에 또다른 호흡기 질환을 감지할 수 있어 그에 따른 대안(병원 방문, 항히스타민제 복용 등)을 어플리케이션을 통해 제공함으로써 증상의 심화를 막는다. 또한 마스크에 부착된 필터는 위치 서비스를 이용해 지역에 따라 변화된 공기질에 따라 미세먼지 차단율이 변하여 공기질이 상대적으로 좋은 곳에서는 숨쉬기 편하도록하고 공기질이 상대적으로 나쁜 곳에서는 필터 능력을 강화한다. 이처럼 대기오염 취약계층을 위한 기술을 직접 고안해 보았는데 추후에는 위와 관련된 심화된 학습을 진행 후 직접 제작을 시도해보고자 한다.

4. 관련도서, 관련 검색싸이트 등

초미세먼지와 취약계층 분포로 살펴보는 초미세먼지 취약지역 현황,인천연구원, https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2020/04/21/2020042104476.html,
만성 폐쇄성 폐질환 환자의 미세먼지 대처법은?, 미세먼지 100문 100답, 네이버 지식백과

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(수정) 치명적 화학무기 사린가스, 바이오 전자 코로 잡는다.

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(수정) 치명적 화학무기 사린가스, 바이오 전자 코로 잡는다.

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관심분야 및 동기 :  요즘 전국적으로 대만발 미상의 소포가 무작위로 발송되거나 무차별 칼부림 사건과 위협이 계속되면서 테러 관련 위험이 높아지고 있다. 지난 1995년에는 일본의 지하철에서 불특정 다수를 노린 사린가스 테러가 일어나기도 했던 것처럼 화학 대량 살상 무기로 인한 피해에 대비하는 것 또한 필요하다. 이러한 상황에서 사린가스 등의 가스를 감지해 낼 수 있는 바이오 전자 코가 새롭게 개발되어 의생명 및 의공학 분야로의 진로를 희망하는 학생으로서 관심을 갖고 조사하게 되었다.

과학적 주요 개념: 바이오 전자 코는 냄새를 구성하는 화학물질을 정량적으로 분석하는 장치이며 기체의 화학성분을 분석하는 장치를 응용해 만든다. ‘바이오’란 단어가 앞에 붙은 이유는 사람의 후각 수용체 단백질을 사용했기 때문이다. 연구진은 사린 가스와 결합하는 후각 수용체 단백질인 hOR2T7을 그래핀 판에 끼워 넣었다. 그래핀은 탄소 원자가 육각형 벌집 모양으로 연결된 판형 물질이다. 구리보다 전류가 1000배나 잘 흐른다. 후각 수용체에 독가스 분자가 결합하면 그래핀에 흐르는 전류가 바뀌어 독가스를 감지할 수 있다. 이번 연구에서는 실험실에서 다루기 위험한 사린 가스 대신 구조가 유사하지만 독성이 적은 ‘디메틸 메틸포스포네이트(DMMP)’로 센서 성능을 측정했다.

알게된 점: 진로탐구 시간에 날숨측정을 통해 질병을 진단하는 가스센서에 대해 조사하고 설명하면서 가스센서에 관심을 가지게 되었다. 이번 조사를 통해서는 가스센서 종류 중 바이오 가스센서에 대해 새롭게 알게 되었으며 가스센서에 후각 수용체 단백질을 사용할 수 있다는 것이 참신하게 다가왔다. 또한 진로탐구 시간에 조사했던 것과는 다르게 그래핀이 적용된 가스센서를 살펴보면서 가스센서에 그래핀을 사용할 수 있으며 센서의 기능에 더 효과적임을 알게되었다.

전문가 의견: “바이오 전자코는 방독면에 결합해 군인이 사린 가스 피해를 입지 않게 할 수 있다”며 “드론에 탑재하면 오염지역을 탐색하고 실시간으로 군 지휘소에 전송할 수 있다”고 말했다. 이전에도 후각 수용체로 DMMP를 검출했지만, 액체 상태로만 가능했다. 연구진은 이번에 그래핀과 후각 수용체를 결합시켜 공기 중의 DMMP도 감지할 수 있었다. 특히 전투 현장처럼 연기가 있어도 센서가 독가스를 검출했다고 연구진은 밝혔다.

나의 의견:  바이오 센서에 대한 조사를 통해서 가스센서 이외에도 미각센서 등이 개발되고 있음을 알게 되었는데 재난 대비나 군사용 사용 이외에도 추후 이러한 센서들이 사람에게도 적용될 수 있다면 감각을 상실한 환자들에게도 큰 도움을 줄 수 있을 것이라고 예상한다.

나의 행동: 진로탐구 시간과 이번 활동을 거쳐 가스센서에 대해 탐구해보면서 가스센서에 대한 관심과 흥미를 높이는 계기가 되어 추후 가스센서 분야에 대한 연구를 진행해보고자 한다. 특히 바이오 센서에 매력을 느껴 바이오 센서에 대해 더 심화적으로 공부한 후 감각을 상실해서 생활에 어려움을 겪는 사람들을 위한 센서를 제작해서 사람들의 생활을 보다 편리하게 하고 감각을 느끼지 못해 처하는 위험에서 벗어날 수 있도록 돕고 싶다.

참고: [사이언스카페] 치명적 화학무기 사린가스, 바이오 전자 코로 잡는다, 조선일보 이영완 과학전문기자, ACS Sensors(2023), DOI: https://doi.org/10.1021/acssensors.3c00744

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▣ 나의 의견 및 행동

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▣ 나의 의견 및 행동

ADC가 세포독성 약물에 결합하여 표적항암제로서의 역할을 할 뿐만 아니라, 또 다른 물질과 결합하느냐에 따라서 ADC기술은 정말 다양한 질병 치료를 위해 활용될 수 있을것이라고 생각한다. 이와 관련하여 생체접합(바이오컨쥬게이션)에 대해 공부하고, 다양한 질병의 치료분야에서 창의성을 발휘하고 싶다고 생각했다.

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▣ 전문가 의견

(1) 케이엠디바이오 김명훈 대표, “PCSN 플랫폼, ADC보다 효과 좋고 잘 팔릴 것”

케이엠디바이오가 보유한 PCSN(Protein Corona Shield Nano particles) 플랫폼은 ADC와는 달리, 글루타티온(GSH)과 높은 결합력을 지닌 GST 단백질을 연결고리(링커)로 사용해 체내에서 매우 안정적으로 결합 상태를 유지할 수 있다. 이 플랫폼은 다공성 실리카 나노입자(MSN) 내에 페이로드를 담지하고, MSN 표면에 표적 단백질(HER2 안티바디)를 부착해 목표 암 조직 내로 다량의 페이로드를 전달한다. 그간 ADC의 가장 큰 단점으로 꼽혀 온 항체와 세포 독성 약물을 연결하는 화학적 링커의 불안정성을 해결한 차세대 약물 전달 복합체이다.

김명훈 대표 : 현재 전 세계에서 300개가 넘는 ADC 파이프라인이 개발 중일 정도로 ADC가 각광받지만, 경쟁적으로 개발되는 만큼 ADC의 사업성은 높지 않다고 판단했다. 이에 ADC의 차세대 기술로 항체 유사체와 나노입자를 결합한 ACNP(항체 접합 나노입자)에 주목했다. ACNP는 ADC보다 다량의 약제(페이로드)를 나노입자 안에 듬뿍 담아 목표 암세포로 전달하고, 목표 암세포 내에서 약제의 안정적인 유리가 장점이다.

출처 : 바이오타임즈(http://www.biotimes.co.kr)

(2) 어떤 물질을 심느냐에 따라서 ADC 기술에 활용도는 무궁무진하다. ADC 자체도 좋은 기술이지만 앞으로는 다양한 물질을 탑재함으로써 더 좋은 새로운 개념의 치료제 개발이 가능할 것이다라고 전문가들이 내다 보고 있다.

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- 제목 ; 10명 중 7명 “질병 치료 위한 의료용 대마 사용 긍정”
- 관심분야 ; 의료
- 과학적 주요 개념

-      대마초에는 테트라히드로칸나비놀(tetrahydrocannabinol, THC), 칸나비디올(cannabidiol, CBD), 칸나비놀(cannabinol, CBN) 등의 칸나비노이드*가 약 60여 종이 포함되어 있다.

-      테트라히드로칸나비놀(tetrahydrocannabinol, THC) 향정신성 효과가 가장 큰 물질로서, THC를 많이 함유한 대마초일수록 인체에 미치는 위험성이 크다. THC는 특정 뇌세포 수용체에 작용하여 뇌의 일부분을 지나치게 활성화시킴으로써 환각작용을 나타낸다.

-      칸나비디올(cannabidiol, CBD)은 대마의 일종인 햄프(Hemp)에서 추출한 성분으로 정확한 원인은 밝혀지지 않았으나 통증, 기분 및 정신 기능에 영향을 미치는 뇌의 화학 물질 분해를 막아서 뇌에 영향을 미치는 것으로 예상한다. 또한 칸나비디올은 THC(delta-9-tetrahydrocannabinol)의 정신 활성(환각) 효과 중 일부를 차단할 수 있다.
국내에 대체할 치료제가 없는 희귀, 난치성 치료를 위해서 자가 치료 목적으로 해외에서 의약품으로 허가받은 대마 성분 의약품*을 수입하여 사용할 수 있도록 하고 있다. (통증, 강직, 구토, 식욕부진, 뇌전증 발작 증상을 보이는 일부 특정 질환에 국한하여 일부 효과가 인정되면서 공식적으로 대마성분 의약품으로 인정받고 사용되게 됨에 따라 의료용 대마로 불리우게 되었다)

-      알게된내용

-      의료마약으로 마약성분 없는 CBD 제품 활용되고 있으며, 통증완화, 수면문제 해결 등에 활용되고 있다는 점을 알게되었다

-      국내, CBD 산업육성 기반과 대마의 무분별한 사용과 중독을 차단할 적절한 관리책 필요하다는 점을 알게되었다
- 대마에 관해서는 산업 진흥과 마약 규제라는 제도적 모순이 존재하는 미국의 기사를 보고 적절한 의료용 대마 관리책의 필요성을 느낌.

-  전문가 의견

-        세계보건기구(WHO) 약물의존성 전문가위원회도 대마의 화학요법(항암치료)으로 인한 메스꺼움·구토 통증, 수면장애, 다발성경화증과 관련된 뇌전증(간질)과 경련 등의 질병 치료 효과에 과학적인 증거가 충분한 것으로 조사됐다. 또 대마에 함유된 CBD는 의존성을 나타내지 않아 남용 위험성도 없는 것으로 확인됐다.

-      대마 성분 특히 향정신성 화학작용이 있는 THC는 여전히 오락용 대마로 오용될 가능성이 있는 만큼 THC 성분이 다량 포함되어 있는 제품에 대해서는 꼭 필요한 환자에게만 처방될 수 있도록 철저한 관리가 요구된다. THC 성분의 향정신성 부작용이 담배 등 흔한 여타 기호품에 비해 중독성이나 위해가 적다는 주장도 있지만 굳이 백해무익하다는 담배와 비교해서 THC 성분을 비롯한 심지어 대마초까지 허용할 근거로 삼을 이유는 없다. 더불어 대마를 대하는 그 사회의 통념과 상식도 고려해야 한다. 사회적 통념과 상식은 그 나라의 역사와 문화 등 의학적 근거 이상의 인문사회적인 관점도 포함되어야 한다는 것이다.

참고문헌

https://www.munhwa.com/news/view.html?no=2023081801039907275001

https://www.nongmin.com/article/20230819500096

https://www.namok.or.kr/webzine/201910/sub1.php

https://terms.naver.com/entry.naver?docId=6194093&cid=59913&categoryId=59913

https://www.sedaily.com/NewsView/29KMJ2I22Z

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동물대체시험,인체 모사 오가노이드

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1.관심분야 및 동기
진로희망:동물의료연구
관심동기:동물대체시험법은 기존의 동물실험 대신 사람 유사체 모델,장기칩,오가노이드 등 다양한 신기술을 활용한다.즉 동물을 희생시키지 않고도 사람에게서 효과나 안전성을 가늠할 수 있는 방안을 찾는 것을 뜻한다.반려동물에 대한 사람들의 관심이 높아지는 만큼,동물실험에 대해서도 관심을 가질 필요가 있다고 생각해 동물대체시험에 대해 조사하게 되었다.

2.과학적 주요개념 2가지
1)오가노이드(장기유사체)
오가노이드(organoid)란 인간의 폐,간,심장 등 특정 장기를 실제와 근접하게 재현한 3차원 유사 장기로,줄기세포를 3차원으로 배양해 재조합하면 오가노이드를 만들 수 있다.

2)오간온어칩(장기칩)
세포생물학 분야에서 단일 세포 내 수준 연구부터,장기 기능의 모사에 이르기까지 세포를 제어할 수 있도록 하는 미세공학 세포배양 플랫폼 기술이다.

3.새로 알게된 점
관련 기사를 읽어보며 동물대체시험의 기본 원칙인 3R에 대해 알게 되었다.실험동물의 수를 줄이고(reduction),실험동물의 스트레스를 최소화하고(refinement),되도록이면 대체하자(replacement)라는 뜻이다.뿐만 아니라 동물실험의 고통의 강도를 A~E등급으로 나누는데,현재 해외 국가와 비교했을 때,우리나라에서 실시되는 동물실험 중 E등급 실험이 가장 많다는 점이 안타까웠다.

4.관련 전문가 의견

KIST 최낙원 박사는 “사람과 동물은 진화 단계에서부터 근본적으로 존재하는 생리·병리학적 차이가 있기 때문에 동물시험 결과를 인체에 적용하는 데에는 한계가 있다"면서 "오가노이드는 사람의 줄기세포를 이용해 인체 특정 장기의 기능을 모사한 것으로 인체적용과정에서 발생할 수 있는 위험을 크게 줄일 수 있다”고 말했다. 이어 그는 “다만 오가노이드가 동물시험을 완벽하게 대체하기 위해서는 오가노이드 제작 기술에 대한 표준화가 먼저 이루어져야 한다” 고 설명했다.

지난 2일 여의도 국회의원회관에서 열린 ‘2030 화학안전과 동물복지 실현을 위한 토론회’에서 국회 환경노동위원회 이수진 의원은 “우리나라는 비동물실험을 위한 전문성 부족, 동물대체시험에 대한 인식과 제도상의 한계로 아직 동물실험을 줄이는 효과로는 이어지지 못하고 있다”고 전했다.

5.나의 의견

앞으로도 인간에게 필요한 일상용품에 임상실험이 필수적으로 이루어질 것이기 때문에,동물대체시험에 대한 연구가 더 적극적으로 이루어져야한다고 생각한다.이와 동시에 동물의 권리에 대해 좀 더 관심을 가질 필요가 있다고 생각했다.대체시험법에 대한 연구가 활발해지면서,동물 복지에 대한 사람들의 인식이 더 높아질 것이라고 생각한다.

6.나의 계획

국내에서 반려동물에 대한 선호도가 높아지는 만큼,동물대체시험에 대한 다양한 해외 연구 사례를 조사하여 강아지,고양이 등에도 대체 장기를 적용하여 동물의 질병 치료에도 활용이 가능한지 알아보고 싶다.
참고 자료
http://news.sookmyung.ac.kr/news/articleView.html?idxno=11659
https://www.hankyung.com/it/article/202111112994i

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기자명 이원림∙박재현 기자

입력 2023.03.27

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샴푸, 로션, 손소독제, 향수... 일상에서 흔히 볼 수 있는 물건들엔 한 가지 공통점이 있다. 모두 '동물실험'으로 그 효과가 증명됐단 것이다. 동물을 대상으로 행해지는 동물실험은 생필품, 의약품, 음식 첨가물의 효능 및 안전성을 검증한다. 그러나 동물권에 대한 논의가 활발해지며 동물실험은 윤리성 문제에 직면했다. 이와 함께 동물대체시험의 필요성도 함께 제기되고 있다. 지난해 9월 환경부는 오는 2030년까지 독성시험의 60퍼센트를 동물대체시험으로 진행하겠다고 발표했다. 실험동물이 사라질 수 있을까? 동물실험을 완전히 대체할 수 있는 방법은 있는 걸까? 이에 답하려면 우선 동물실험의 현황과 동물대체시험법의 종류를 알아봐야 한다.

동물에겐 고통, 이젠 '대체'할 때
동물실험은 질병 및 독성 연구, 신약 연구 등을 위해 동물에게 시행되는 과학 실험을 의미한다. 동물실험은 인간에게 해가 될 수 있는 약품, 화학 제품 성분을 미리 파악하고 부작용을 검토하고자 실시된다. 실험에서 연구자들은 동물에게 대상 물질을 투약한 뒤 부작용을 관찰한다. 동물실험이 이뤄지는 대표적 이유는 동물과 사람 간 유전자 유사성이 높기 때문이다. 국제학술지 '네이처(Nature)'에 따르면 동물실험으로 가장 많이 희생되는 쥐의 유전자는 인간과 약 80퍼센트 유사하다. 동물실험은 화학 제품 독성을 검사할 때 시행되기도 한다. 독성 물질의 치사량은 주로 '중간 치사량'으로 알아낸다. 이는 피실험동물의 절반이 죽게 되는 물질의 용량을 뜻한다. 중간 치사량은 물질 간 독성을 비교할 수 있는 지표다. 해당 실험에선 동물에게 점점 더 많은 양의 시험 물질을 투약해 독성 정도를 밝혀낸다. 농림축산검역본부가 지난 2021년 발표한 자료에 따르면 국내에서 488만 마리가 넘는 동물이 실험에 동원되고 있다. 2008년 관련 수치를 집계하기 시작한 이후 최대치다. 동물실험 계획서 심의 건수도 2017년 2만 8506건, 2019년 3만 9244건, 2021년 4만 8533건으로 매년 약 1만 건씩 증가 중이다.

동물실험은 동물들에게 치명적인 고통을 준다. 동물실험에선 고통의 정도를 가장 낮은 A등급부터 가장 높은 E등급까지로 나눈다. A등급 실험은 생물 개체를 사용하지 않거나 세균 등을 이용하는 경우로 별도 심의 및 승인 절차가 이뤄지지 않는다. E등급 실험은 *척추동물을 대상으로 경감하기 어려운 고통 및 억압을 가한다. 동물실험 시엔 마취제나 진통제가 사용되지 않는 경우가 많아 동물은 경련, 영구적 신경 손상 등 증상을 겪거나 죽음에 이른다. 우리나라에서 실시되는 동물실험 중엔 E등급 실험이 가장 많다. 2021년 기준 E등급 실험에 동원된 동물 수는 약 218만 마리로, 전체의 44.7퍼센트를 차지했다. 해당 비율은 캐나다(1.8퍼센트), 유럽연합(11퍼센트) 등 해외 다른 국가에 비교했을 때 높은 수치다.

동물권 논의가 활성화되며 동물대체시험의 필요성이 대두됐다. 실험동물이 받는 고통이 알려지고 생명 존중 사상이 퍼지자 동물대체시험법이 대안으로 거론되기 시작했다. 동물대체시험법은 동물이 불필요하게 실험에 동원되는 경우를 줄이고자 개발된 새로운 시험 방식을 통칭한다. 1959년 영국 동물학자 윌리엄 러셀(William Russell)과 미생물학자 렉스 버치(Rex Burch)는 저서 「인도적인 실험 기법의 원리」에서 동물대체시험 원칙을 정의했다. 이들은 실험 과정에서 동물을 대체(Replacement)하거나, 동물 수를 줄이거나(Reduction), 동물의 고통을 경감하는(Refinement) '3R' 원칙을 제안했다.

3R, 바꾸고 줄이고 덜자
3R은 국제적으로 인정받는 동물대체시험 기본 원칙이다. 3R은 1999년 이탈리아 볼로냐(Bologna)에서 개최된 세계회의에서 채택됐다. 이에 대부분의 국가에선 동물을 사용하는 연구, 실험, 교육에 3R을 적용하기 시작했다. 미국 식품의약국은 1월 '동물실험대체법'을 제정해 동물실험자료 없이 신약 개발이 가능하단 규정을 마련하기도 했다. 우리나라에서도 동물실험 계획을 심의할 때 3R을 가장 먼저 고려한다. 동물대체시험법 기술 개발도 활발히 이뤄지는 중이다. 2009년 설립된 한국동물대체시험법검증센터를 중심으로 현재 3개 기관이 동물대체시험법을 개발하고 있다. 농촌진흥청은 농약, 식품의약품안전처은 화장품, 환경부는 화학물질 독성과 관련한 대체시험법을 연구한다.

대표적인 대체시험법 중 하나인 '유세포 분석을 이용한 국소림프절시험법(이하 국소림프절시험법)'은 실험에 이용되는 동물 수를 줄이고 고통을 완화할 수 있다. 2018년 OECD 표준 대체시험법으로 채택된 국소림프절시험법은 화장품 독성을 검사할 때 주로 활용된다. 국소림프절시험법은 동물에게서 적출한 림프절을 관찰해 피부 면역 반응을 확인하는 방법이다. 림프절은 몸 속 여러 유해 물질을 제거하는 면역기관이다. 해당 시험엔 쥐나 기니피그 등 소동물이 동원되지만 기존 방식보다 시험 기간이 3분의 1가량 줄어들어 동물의 고통이 감소한다. 약 일주일간 이뤄지는 해당 시험을 진행하려면 최소 4마리의 설치류가 필요하다. 연구자는 시험하고 싶은 물질을 동물 피부에 반복적으로 접촉시켜 알레르기 반응을 평가한다. 이후 동물에게 시험 물질을 도포한 뒤 피부가 붉게 변하는 홍반 증상을 관찰하면 된다.

실험동물을 이용하지 않는 방식으론 '인체각막유사 상피모델을 이용한 안자극시험법(이하 안자극시험법)' '인체피부모델을 이용한 피부자극시험법(이하 피부자극시험법)'이 있다. 2019년 OECD 표준으로 인증받은 안자극시험법은 각막이식수술 후 남은 조직을 배양해 만든 3차원 모델을 활용한다. 해당 모델은 실제 인체 각막 구조와 유사하다. 안자극시험법은 토끼 눈을 이용하던 기존 방식을 대신해 화학물질 자극성을 평가한다. 2021년 OECD 표준으로 등록된 피부자극시험법은 피부 가장 바깥에 있는 인체표피조직에서 유래한 피부각질세포로 3차원 모델을 만든다. 연구자는 물질로 인한 피부 모델 손상 정도를 세포 생존율로 측정해 화학 물질의 피부 자극 가능성을 평가한다. 피부자극시험법은 토끼 피부 대신 각질세포를 이용해 인체와 생리학적으로 유사한 결과를 도출한다.

한계 있지만 꾸준히 발전 중
현재까지 상용화된 동물대체시험법은 실효성과 인식 면에서 한계가 있다. 해당 방법으론 다양한 질병의 원인을 추적하기 어렵다. 박재학 서울대 수의학과 교수는 "신체 기관이 복합적으로 상호작용하는 질병엔 대체법 활용도가 떨어진다"며 "대체법으로 원인을 규명할 수 있는 질병은 전체의 0.01퍼센트에 그친다"고 설명했다. 실제로 고혈압, 당뇨병과 같이 폐, 심장 등 여러 기관에 복합적으로 영향을 미치는 질병은 대체법으로 연구하기 어렵다. 동물대체시험을 둘러싼 부정적 인식도 문제다. 국제 동물 보호 단체인 한국HSI의 서보라미 정책국장은 "화장품 개발엔 안자극시험법, 피부자극시험법이 보편적으로 활용된다"면서도 "신약 개발, 수술 치료 등 인간의 생사와 연결된 분야에선 아직 대체시험법을 향한 불신이 존재한다"고 말했다.

최근 동물대체시험법의 한계를 극복하기 위해 첨단 기술을 바탕으로 한 연구가 전개되고 있다. 대표적인 예로 '오가노이드(Organoid)'가 있다. 오가노이드는 인간의 폐, 간, 심장 등 특정 장기를 실제와 근접하게 재현한 3차원 유사 장기다. 줄기세포를 3차원으로 배양해 재조합하면 오가노이드를 만들 수 있다. 줄기세포는 여러 종류의 신체조직으로 분화할 수 있는 능력을 가진 세포다. 폐, 간 등 신체조직 내 줄기세포가 결합해 제작된 오가노이드는 실제 우리 몸속 장기와 유사하게 기능할 수 있다. 오가노이드를 활용한 '오간온어칩 (Organ-on-a Chip)' 기술은 몸속에서 발생하는 각종 현상을 작은 칩에 구현한 것이다. 박 교수는 "하나의 칩에 뇌, 심장, 폐 등 여러 인공장기를 모아 재조합하면 우리 몸의 전체적인 상호작용을 확인할 수 있다"며 "신약 개발 시 오가노이드가 임상실험을 대신할 수 있다"고 말했다. 오가노이드는 현재 기술력으론 실제 장기를 완벽히 대체할 순 없으나 유망한 대체시험법으로 각광받고 있다.

'초소형 대체 모델'과 '컴퓨터 시뮬레이션' 또한 대표적인 차세대 동물대체시험법이다. 초소형 대체 모델은 쥐, 토끼 대신 하등동물인 제브라피쉬, 물벼룩을 사용해 피해를 최소화할 수 있다. 제브라피쉬는 뇌, 뼈 등의 기관을 갖고 있어 인간과 유사하며 체외수정을 한다. 따라서 임상 연구를 위해 유전자를 제거하거나 억제하기 쉽다. 컴퓨터 시뮬레이션 연구는 기존에 축적된 동물실험 데이터를 최대한으로 적용해 독성을 예측한다. 해당 연구는 기계학습 알고리즘을 이용해 예측값과 결과의 관계를 해석한다. 기계학습 알고리즘은 기존 데이터를 사용해 다양한 문제 해결의 성능을 높인다.

오는 4월 24일은 세계 실험동물의 날이다. 해당 기념일은 동물 실험에 반대하는 움직임을 공식화하고자 만들어졌다. 우리나라에선 2020년 12월 '동물대체시험법 활성화를 위한 법안' 발의 후 동물대체시험법에 대한 관심이 높아졌다. 동물대체시험법 논의는 동물 복지와도 직결된다. 박재학 서울대 수의학과 교수는 "대체시험법에 관심을 갖는다면 동물에 대한 감수성을 높일 수 있다"며 "동물을 향한 우리의 잔인성을 묵인하지 말아야 한다"고 말했다. 동물대체시험법이 어떻게 발전해나갈지 앞으로의 미래를 지켜보자.

*척추동물: 등뼈를 가지고 있는 동물로 포유류, 파충류 등이 이에 속함.

참고문헌
이형석, 김정기.(2018). EU에서 동물복지와 실험동물 보호에 관한 연구, 법학논총, 25(2), 207-235
백경희, 강병우.(2018). 우리나라 동물실험절차에 대한 법제의 검토, 과학기술과 법, 9(2), 95-118
최훈, 「동물윤리 대논쟁」, 사월의 책, 2019
안전성평가연구소.(2020). 안전성평가연구소 이슈리포트, (2)

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샴푸, 로션, 손소독제, 향수... 일상에서 흔히 볼 수 있는 물건들엔 한 가지 공통점이 있다. 모두 '동물실험'으로 그 효과가 증명됐단 것이다. 동물을 대상으로 행해지는 동물실험은 생필품, 의약품, 음식 첨가물의 효능 및 안전성을 검증한다. 그러나 동물권에 대한 논의가 활발해지며 동물실험은 윤리성 문제에 직면했다. 이와 함께 동물대체시험의 필요성도 함께 제기되고 있다. 지난해 9월 환경부는 오는 2030년까지 독성시험의 60퍼센트를 동물대체시험으로 진행하겠다고 발표했다. 실험동물이 사라질 수 있을까? 동물실험을 완전히 대체할 수 있는 방법은 있는 걸까? 이에 답하려면 우선 동물실험의 현황과 동물대체시험법의 종류를 알아봐야 한다.

동물에겐 고통, 이젠 '대체'할 때
동물실험은 질병 및 독성 연구, 신약 연구 등을 위해 동물에게 시행되는 과학 실험을 의미한다. 동물실험은 인간에게 해가 될 수 있는 약품, 화학 제품 성분을 미리 파악하고 부작용을 검토하고자 실시된다. 실험에서 연구자들은 동물에게 대상 물질을 투약한 뒤 부작용을 관찰한다. 동물실험이 이뤄지는 대표적 이유는 동물과 사람 간 유전자 유사성이 높기 때문이다. 국제학술지 '네이처(Nature)'에 따르면 동물실험으로 가장 많이 희생되는 쥐의 유전자는 인간과 약 80퍼센트 유사하다. 동물실험은 화학 제품 독성을 검사할 때 시행되기도 한다. 독성 물질의 치사량은 주로 '중간 치사량'으로 알아낸다. 이는 피실험동물의 절반이 죽게 되는 물질의 용량을 뜻한다. 중간 치사량은 물질 간 독성을 비교할 수 있는 지표다. 해당 실험에선 동물에게 점점 더 많은 양의 시험 물질을 투약해 독성 정도를 밝혀낸다. 농림축산검역본부가 지난 2021년 발표한 자료에 따르면 국내에서 488만 마리가 넘는 동물이 실험에 동원되고 있다. 2008년 관련 수치를 집계하기 시작한 이후 최대치다. 동물실험 계획서 심의 건수도 2017년 2만 8506건, 2019년 3만 9244건, 2021년 4만 8533건으로 매년 약 1만 건씩 증가 중이다.

동물실험은 동물들에게 치명적인 고통을 준다. 동물실험에선 고통의 정도를 가장 낮은 A등급부터 가장 높은 E등급까지로 나눈다. A등급 실험은 생물 개체를 사용하지 않거나 세균 등을 이용하는 경우로 별도 심의 및 승인 절차가 이뤄지지 않는다. E등급 실험은 *척추동물을 대상으로 경감하기 어려운 고통 및 억압을 가한다. 동물실험 시엔 마취제나 진통제가 사용되지 않는 경우가 많아 동물은 경련, 영구적 신경 손상 등 증상을 겪거나 죽음에 이른다. 우리나라에서 실시되는 동물실험 중엔 E등급 실험이 가장 많다. 2021년 기준 E등급 실험에 동원된 동물 수는 약 218만 마리로, 전체의 44.7퍼센트를 차지했다. 해당 비율은 캐나다(1.8퍼센트), 유럽연합(11퍼센트) 등 해외 다른 국가에 비교했을 때 높은 수치다.

동물권 논의가 활성화되며 동물대체시험의 필요성이 대두됐다. 실험동물이 받는 고통이 알려지고 생명 존중 사상이 퍼지자 동물대체시험법이 대안으로 거론되기 시작했다. 동물대체시험법은 동물이 불필요하게 실험에 동원되는 경우를 줄이고자 개발된 새로운 시험 방식을 통칭한다. 1959년 영국 동물학자 윌리엄 러셀(William Russell)과 미생물학자 렉스 버치(Rex Burch)는 저서 「인도적인 실험 기법의 원리」에서 동물대체시험 원칙을 정의했다. 이들은 실험 과정에서 동물을 대체(Replacement)하거나, 동물 수를 줄이거나(Reduction), 동물의 고통을 경감하는(Refinement) '3R' 원칙을 제안했다.

3R, 바꾸고 줄이고 덜자
3R은 국제적으로 인정받는 동물대체시험 기본 원칙이다. 3R은 1999년 이탈리아 볼로냐(Bologna)에서 개최된 세계회의에서 채택됐다. 이에 대부분의 국가에선 동물을 사용하는 연구, 실험, 교육에 3R을 적용하기 시작했다. 미국 식품의약국은 1월 '동물실험대체법'을 제정해 동물실험자료 없이 신약 개발이 가능하단 규정을 마련하기도 했다. 우리나라에서도 동물실험 계획을 심의할 때 3R을 가장 먼저 고려한다. 동물대체시험법 기술 개발도 활발히 이뤄지는 중이다. 2009년 설립된 한국동물대체시험법검증센터를 중심으로 현재 3개 기관이 동물대체시험법을 개발하고 있다. 농촌진흥청은 농약, 식품의약품안전처은 화장품, 환경부는 화학물질 독성과 관련한 대체시험법을 연구한다.

대표적인 대체시험법 중 하나인 '유세포 분석을 이용한 국소림프절시험법(이하 국소림프절시험법)'은 실험에 이용되는 동물 수를 줄이고 고통을 완화할 수 있다. 2018년 OECD 표준 대체시험법으로 채택된 국소림프절시험법은 화장품 독성을 검사할 때 주로 활용된다. 국소림프절시험법은 동물에게서 적출한 림프절을 관찰해 피부 면역 반응을 확인하는 방법이다. 림프절은 몸 속 여러 유해 물질을 제거하는 면역기관이다. 해당 시험엔 쥐나 기니피그 등 소동물이 동원되지만 기존 방식보다 시험 기간이 3분의 1가량 줄어들어 동물의 고통이 감소한다. 약 일주일간 이뤄지는 해당 시험을 진행하려면 최소 4마리의 설치류가 필요하다. 연구자는 시험하고 싶은 물질을 동물 피부에 반복적으로 접촉시켜 알레르기 반응을 평가한다. 이후 동물에게 시험 물질을 도포한 뒤 피부가 붉게 변하는 홍반 증상을 관찰하면 된다.

실험동물을 이용하지 않는 방식으론 '인체각막유사 상피모델을 이용한 안자극시험법(이하 안자극시험법)' '인체피부모델을 이용한 피부자극시험법(이하 피부자극시험법)'이 있다. 2019년 OECD 표준으로 인증받은 안자극시험법은 각막이식수술 후 남은 조직을 배양해 만든 3차원 모델을 활용한다. 해당 모델은 실제 인체 각막 구조와 유사하다. 안자극시험법은 토끼 눈을 이용하던 기존 방식을 대신해 화학물질 자극성을 평가한다. 2021년 OECD 표준으로 등록된 피부자극시험법은 피부 가장 바깥에 있는 인체표피조직에서 유래한 피부각질세포로 3차원 모델을 만든다. 연구자는 물질로 인한 피부 모델 손상 정도를 세포 생존율로 측정해 화학 물질의 피부 자극 가능성을 평가한다. 피부자극시험법은 토끼 피부 대신 각질세포를 이용해 인체와 생리학적으로 유사한 결과를 도출한다.

한계 있지만 꾸준히 발전 중
현재까지 상용화된 동물대체시험법은 실효성과 인식 면에서 한계가 있다. 해당 방법으론 다양한 질병의 원인을 추적하기 어렵다. 박재학 서울대 수의학과 교수는 "신체 기관이 복합적으로 상호작용하는 질병엔 대체법 활용도가 떨어진다"며 "대체법으로 원인을 규명할 수 있는 질병은 전체의 0.01퍼센트에 그친다"고 설명했다. 실제로 고혈압, 당뇨병과 같이 폐, 심장 등 여러 기관에 복합적으로 영향을 미치는 질병은 대체법으로 연구하기 어렵다. 동물대체시험을 둘러싼 부정적 인식도 문제다. 국제 동물 보호 단체인 한국HSI의 서보라미 정책국장은 "화장품 개발엔 안자극시험법, 피부자극시험법이 보편적으로 활용된다"면서도 "신약 개발, 수술 치료 등 인간의 생사와 연결된 분야에선 아직 대체시험법을 향한 불신이 존재한다"고 말했다.

최근 동물대체시험법의 한계를 극복하기 위해 첨단 기술을 바탕으로 한 연구가 전개되고 있다. 대표적인 예로 '오가노이드(Organoid)'가 있다. 오가노이드는 인간의 폐, 간, 심장 등 특정 장기를 실제와 근접하게 재현한 3차원 유사 장기다. 줄기세포를 3차원으로 배양해 재조합하면 오가노이드를 만들 수 있다. 줄기세포는 여러 종류의 신체조직으로 분화할 수 있는 능력을 가진 세포다. 폐, 간 등 신체조직 내 줄기세포가 결합해 제작된 오가노이드는 실제 우리 몸속 장기와 유사하게 기능할 수 있다. 오가노이드를 활용한 '오간온어칩 (Organ-on-a Chip)' 기술은 몸속에서 발생하는 각종 현상을 작은 칩에 구현한 것이다. 박 교수는 "하나의 칩에 뇌, 심장, 폐 등 여러 인공장기를 모아 재조합하면 우리 몸의 전체적인 상호작용을 확인할 수 있다"며 "신약 개발 시 오가노이드가 임상실험을 대신할 수 있다"고 말했다. 오가노이드는 현재 기술력으론 실제 장기를 완벽히 대체할 순 없으나 유망한 대체시험법으로 각광받고 있다.

'초소형 대체 모델'과 '컴퓨터 시뮬레이션' 또한 대표적인 차세대 동물대체시험법이다. 초소형 대체 모델은 쥐, 토끼 대신 하등동물인 제브라피쉬, 물벼룩을 사용해 피해를 최소화할 수 있다. 제브라피쉬는 뇌, 뼈 등의 기관을 갖고 있어 인간과 유사하며 체외수정을 한다. 따라서 임상 연구를 위해 유전자를 제거하거나 억제하기 쉽다. 컴퓨터 시뮬레이션 연구는 기존에 축적된 동물실험 데이터를 최대한으로 적용해 독성을 예측한다. 해당 연구는 기계학습 알고리즘을 이용해 예측값과 결과의 관계를 해석한다. 기계학습 알고리즘은 기존 데이터를 사용해 다양한 문제 해결의 성능을 높인다.

오는 4월 24일은 세계 실험동물의 날이다. 해당 기념일은 동물 실험에 반대하는 움직임을 공식화하고자 만들어졌다. 우리나라에선 2020년 12월 '동물대체시험법 활성화를 위한 법안' 발의 후 동물대체시험법에 대한 관심이 높아졌다. 동물대체시험법 논의는 동물 복지와도 직결된다. 박재학 서울대 수의학과 교수는 "대체시험법에 관심을 갖는다면 동물에 대한 감수성을 높일 수 있다"며 "동물을 향한 우리의 잔인성을 묵인하지 말아야 한다"고 말했다. 동물대체시험법이 어떻게 발전해나갈지 앞으로의 미래를 지켜보자.

*척추동물: 등뼈를 가지고 있는 동물로 포유류, 파충류 등이 이에 속함.

참고문헌
이형석, 김정기.(2018). EU에서 동물복지와 실험동물 보호에 관한 연구, 법학논총, 25(2), 207-235
백경희, 강병우.(2018). 우리나라 동물실험절차에 대한 법제의 검토, 과학기술과 법, 9(2), 95-118
최훈, 「동물윤리 대논쟁」, 사월의 책, 2019
안전성평가연구소.(2020). 안전성평가연구소 이슈리포트, (2)

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동물대체시험법, 기술이 보호하는 동물권

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샴푸, 로션, 손소독제, 향수... 일상에서 흔히 볼 수 있는 물건들엔 한 가지 공통점이 있다. 모두 '동물실험'으로 그 효과가 증명됐단 것이다. 동물을 대상으로 행해지는 동물실험은 생필품, 의약품, 음식 첨가물의 효능 및 안전성을 검증한다. 그러나 동물권에 대한 논의가 활발해지며 동물실험은 윤리성 문제에 직면했다. 이와 함께 동물대체시험의 필요성도 함께 제기되고 있다.

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방사선 취소합니다...ㅎㅎ

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방사선 취소합니다...ㅎㅎ

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'▣ 탐구 동기 및 관심분야

나노 입자의 약물 전달 시스템에대한 자율활동 탐구를 통해 나노 기술분야와 의생명과학 분야의 융합으로 생체 내 부작용이 적으면서 몸 속 특정 세포를 표적하여 치료하는데에 관심이 생긴 나는 항체와 약물을 연결한 ‘ADC‘키워드와 표적항암제에 호기심을 느껴 탐구를 진행하게 되었다.

▣ 과학적 주요 개념

(1) 바이오컨주게이션(생체 결합)이란 : 자율활동 탐구를 통해 바이오메디컬 공학의 핵심적인 기술중에 하나인 약물-항체 결합, 항체-probe결합 등에 필요한 생물학적 수식 기술 (bioconjugation)을 학습하고 유기화학의 기본에서 응용하여 타깃 약물, 항체, DNA/RNA 기타 다양한 생분자의 결합 방법을 전체적으로 배우는 이론 학문이다. 생체결합체는 생명공학, 의학, 나노기술 분야에서 생체분자의 검출, 분석 또는 표적화 및 추적에 사용됩니다.

(2) 항체란 : 면역계에 의해 생성되는 단백질로 바이러스나 박테리아와 같은 몸 속의 유해한 요소를 공격한다. 표적 특이성을 갖고 있다.

(3) 단일 클론 항체란 : 단 하나의 항원 결정기에만 항체 반응을 하는 순수한 항체로, 항암제에 이 항체를 결합하여 사용하면 정상적인 세포는 손상하지 않고 치료하는 효과를 거둘 수 있다.

▣ 알게된 점

(1) ADC란?: ADC는 암세포에 정확하게 도달해 공격하는 약물 기술로, 단일클론 항체의 특이성과 세포독성약물의 효능을 결합한 표적 암 치료법이다. ADC는 크게 암세포 표면에 있는 특정 표적 항원에 결합하는 항체(Antibody)와 세포를 죽이는 약물(Payload), 항체와 약물을 연결하는 링커(Linker)로 구성된다

(2) 기존 항암제와 ADC의 차별점

기존 화학 요법과 비교해 효능을 높이고 약물 독성을 줄이면서 정상 조직 손상을 줄일 수 있다는 점에서 차세대 항암 치료제로 불린다. ADC는 기존 세포독성항암제, 표적치료제, 면역항암제에의 장점을 가지고, 단점은 뺐다.

기존 세포독성항암제는 암세포가 정상세포 대비 빠르게 성장하는 특성을 이용해 세포가 분열할 때 DNA합성 중간에 끼어들어가서 브레이크를 걸거나 세포 분열에 필요한 대사물질에 붙어서 세포 분열을 못하게 방해하는 원리이다. 하지만 암세포들이 일반적으로 빨리 분열하기 때문에 더 손상을 많이 받을 뿐, 정상적으로 빨리 분열하는 정상세포도 손상을 받아 부작용을 초래한다.

표적항암제는 암세포가 특징적으로 가지고 있는 분자를 표적으로 하여그 효과를 나타낼 수 있도록 만들어져 세포독성항암제와 비교해 내약성은 좋아졌지만, 내성이 발생하는 문제가 있었다.

면역항암제는 10~20%의 환자가 완치를 나타낼 만큼 혁신적이었지만, 특성 수준 이상의 면역 표지자가 있어야 효과를 볼수 있다는 것이 문제였다.

정리하자면, 세포독성은 항암 효력이 높지만 암세포 선택성이 굉장히 떨어진다. 표적치료제는 암세포 선택성이 높은 반면 치료 효과는 상대적으로 덜하다. 이를 보완하기 위해 세포독성항암제, 표적치료제 장점만 취하는 컨셉이 ADC다.

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제목: 후쿠시마 오염수(방사능) 방류
관심 분야: 방사능
과학적 주요 개념: 후쿠시마 원자력 발전소 사고는 동일본 대지진과 쓰나미로 인해 발생한 원자력 발전소 사고,
알게 된 점: 24일 방류 시작, 오염수 방류에 반대하고 있는 나라는 중국과 러시아 정도다,  대한민국 대통령은 국제원자력기구(IAEA) 점검을 신뢰함
전문가 의견: 후쿠시마 오염수를 방류해도 국내에 미치는 영향은 미미할 것이라는 의견 ,일본이 방류하기 직전 오염수의 양 등에 대해 정확한 데이터를 확인하고, 관련 정보를 꾸준히 제공 받는 게 중요,
나의 의견: 전문가들의 이야기를 들었지만 불안함이 있는 것은 여전하다. 또한 후쿠시마 사고 직후에도 그랬고 지금까지 진정성 있는 사과 한마디 없는 것에 대해 안타까움
나의 행동:
참고: 영화:후쿠시마 50
드라마: 태양을 덮다, 더 데이스
관련 기업: 도쿄전력,먹어서 응원하자!

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치명적 화학무기 사린가스, 바이오 전자 코로 잡는다.

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치명적 화학무기 사린가스, 바이오 전자 코로 잡는다.

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관심분야 및 동기 :  요즘 전국적으로 대만발 미상의 소포가 무작위로 발송되거나 무차별 칼부림 사건과 위협이 계속되면서 테러 관련 위험이 높아지고 있다. 지난 1995년에는 일본의 지하철에서 불특정 다수를 노린 사린가스 테러가 일어나기도 했던 것처럼 화학 대량 살상 무기로 인한 피해에 대비하는 것 또한 필요하다. 이러한 상황에서 사린가스 등의 가스를 감지해 낼 수 있는 바이오 전자 코가 새롭게 개발되어 의생명 및 의공학 분야로의 진로를 희망하는 학생으로서 관심을 갖고 조사하게 되었다.
과학적 주요 개념 (2개이상): 바이오 전자 코는 냄새를 구성하는 화학물질을 정량적으로 분석하는 장치이며 기체의 화학성분을 분석하는 장치를 응용해 만든다. ‘바이오’란 단어가 앞에 붙은 이유는 사람의 후각 수용체 단백질을 사용했기 때문이다. 연구진은 사린 가스와 결합하는 후각 수용체 단백질인 hOR2T7을 그래핀 판에 끼워 넣었다. 그래핀은 탄소 원자가 육각형 벌집 모양으로 연결된 판형 물질이다. 구리보다 전류가 1000배나 잘 흐른다. 후각 수용체에 독가스 분자가 결합하면 그래핀에 흐르는 전류가 바뀌어 독가스를 감지할 수 있다. 이번 연구에서는 실험실에서 다루기 위험한 사린 가스 대신 구조가 유사하지만 독성이 적은 ‘디메틸 메틸포스포네이트(DMMP)’로 센서 성능을 측정했다.
알게된 점: 진로탐구 시간에 날숨측정을 통해 질병을 진단하는 가스센서에 대해 조사하고 설명하면서 가스센서에 관심을 가지게 되었다. 이번 조사를 통해서는 가스센서 종류 중 바이오 가스센서에 대해 새롭게 알게 되었으며 가스센서에 후각 수용체 단백질을 사용할 수 있다는 것이 참신하게 다가왔다. 또한 진로탐구 시간에 조사했던 것과는 다르게 그래핀이 적용된 가스센서를 살펴보면서 가스센서에 그래핀을 사용할 수 있으며 센서의 기능에 더 효과적임을 알게되었다.
전문가 의견: “바이오 전자코는 방독면에 결합해 군인이 사린 가스 피해를 입지 않게 할 수 있다”며 “드론에 탑재하면 오염지역을 탐색하고 실시간으로 군 지휘소에 전송할 수 있다”고 말했다. 이전에도 후각 수용체로 DMMP를 검출했지만, 액체 상태로만 가능했다. 연구진은 이번에 그래핀과 후각 수용체를 결합시켜 공기 중의 DMMP도 감지할 수 있었다. 특히 전투 현장처럼 연기가 있어도 센서가 독가스를 검출했다고 연구진은 밝혔다.
나의 의견:  이러한 바이오 센서를 기반으로 가스센서 이외에도 미각센서 등이 개발되고 있음을 알게 되었는데 재난 대비나 군사용 사용이외에도 추후 이러한 센서들이 사람에게도 적용될 수 있다면 감각을 상실한 환자들에게도 큰 도움을 줄 수 있을 것이라고 예상했다.
나의 행동:
참고:

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[2학기 수행]생활 속 과학 키워드 찾기(최신 기사 추천) 1. 인포그래픽(40점) 2. 과학기사PMI작성(40점)-8.22일(담벼락) 8.31(인포그래픽패들렛올리기) 이후 수업시간에 과학PMI작성

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[2학기 수행]생활 속 과학 키워드 찾기(최신 기사 추천) 1. 인포그래픽(40점) 2. 과학기사PMI작성(40점)-8.22일(담벼락) 8.31(인포그래픽패들렛올리기) 이후 수업시간에 과학PMI작성

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핵심 내용 요소(같은 주제를 인포그래픽으로 표현하고+기사문으로 설명하고)
[제목] 기사문제목, 요약 변형가능
[관심분야] 진로희망 혹은 관심 동기
[과학적 주요개념] 2개 포함
[알게 된 점] 사실적 내용
[전문가 의견] 2개 이하 - 관련 다른 의견, 근거주장
[나의 의견] 2개 이하
[나의 행동] 앞으로의 실천 계획, 진로 계획, 연구 계획 등
[참고]도서(책표지사진 '도서명(저자)'), 참고문헌, 참고싸이트)

1. 인포그래픽: B4 1장,가로, 망고보드/미리캔버스 등 가능
2. 기사문(인포그래픽 설명글): A4 1장 첨부

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방사선의료장비의 방사선 30714 유예경(미완)

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[2학기 수행]생활 속 과학 키워드 찾기(최신 기사 추천) 1. 인포그래픽(40점) 2. 과학기사작성(40점)

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[2학기 수행]생활 속 과학 키워드 찾기(최신 기사 추천) 1. 인포그래픽(40점) 2. 과학기사작성(40점)

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핵심 내용 요소(같은 주제를 인포그래픽으로 표현하고+기사문으로 설명하고)
[제목] 기사문제목, 요약 변형가능
[관심분야] 진로희망 혹은 관심 동기
[과학적 주요개념] 2개 포함
[알게 된 점] 사실적 내용
[전문가 의견] 2개 이하 - 관련 다른 의견, 근거주장
[나의 의견] 2개 이하
[나의 행동] 앞으로의 실천 계획, 진로 계획, 연구 계획 등
[참고]도서(책표지사진 '도서명(저자)'), 참고문헌, 참고싸이트)

1. 인포그래픽: B4 1장,가로, 망고보드/미리캔버스 등 가능
2. 기사문(인포그래픽 설명글): A4 1장 첨부

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과학 시민으로 공존이란?

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과학 시민으로 공존이란?

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1. 관심 키워드 : 지속가능성, 순환경제

2. 관심 동기 및 알게된 내용 : 환경과 인간의 공존을 위해 우리 사회가 실천할 수 있는 방안 중 자원의 순환성에 중심을 둔 순환경제에 관심을 갖고 자세히 탐구함. 순환경제는 생산-소비-폐기의 선형적 흐름을 가진 경제구조가 아니라 경제계에 투입된 물질이 폐기되지 않고 유용한 자원으로 반복 사용되는 시스템으로 일상 생활에서 배출되는 쓰레기를 줄여 지구 환경의 지속가능성에 기여함을 알게됨.

3. 공존을 위한 나의 실천 계획 : 우유팩의 별도 분리배출 플라스틱 재질에 따른 재활용 가능 여부 등 재활용에대한 정확한 정보를 숙지하고 실천할 것이다.

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1. 관심 키워드 : 모두를 위한 기

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1. 관심 키워드 : 모두를 위한 기술

2. [공감] 관심 동기 및 알게 된 내용 :
웨어러블(wearable) 로봇은 장애를 갖게 된 사람들의 재활 치료 목적이 시작이었지만, 현재 산업 현장이나 재난 현장 등에서 근력 증강을 통해 도움을 줄 수 있는 기술이 되었다. 이렇게 장애인을 위했던 '따뜻한 기술'이 궁극적으로 우리를 더 편안하게 생활할 수 있도록 하는 또하나의 기술이 되거나 응용되어 '모두를 위한 기술'로 나아갈 수 있다는 점을 알게 되었다. 이번 시간을 통해 장애인들의 시선으로 주변을 돌아보고자 하는 마음가짐을 가지게 되었으며 이로써 발견한 문제점들을 고쳐나가며 '장애가 무의미한 세상'으로 나아가며 비장애인들을 위한 기술 또한 발전할 것이라고 생각하였고, 이러한 점이 인상깊어 키워드를 설정하게 되었다.

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과학 시민으로 공존이란(7.21일까지 작성)

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과학 시민으로 공존이란(7.21일까지 작성)

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1. 관심 키워드:

2. [공감]관심 동기 및 알게 된 내용:

3. [행동]공존을 위한 나의 실천 계획:

4. 관련도서, 관련 검색싸이트 등

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나에게 과학 시민이란...

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@@과학시민과 사회참여_교과서 전체_4.3

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'자유자재 변환' 고체산화물 전지 나왔다

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'자유자재 변환' 고체산화물 전지 나왔다

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[관심분야]  기후위기와 인간의 공존을 위한 지속 가능한 에너지의 종류와 지금 개발 중인 신재생에너지에 대해 탐구하던 중 고체산화물연료전지(SOFC)가 단점을 보완하고 새롭게 개발되었다는 소식에 관심을 갖고 자세히 탐구하게 되었다.

[과학적주요개념] 연료전지 - 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시키어 전기에너지를 발생시키는 장치이다. 지속적으로 연료와 산소의 공급을 받아서 화학반응을 통해 지속적으로 전기를 공급한다.
고체산화물 연료전지 (SOFC) - 연료를 산화하여 직접 전기를 생산하는 전기화학적 변환장치로서 사용하는 전해질에 따라 구분한다. 600~1000℃의 고온에서 작동된다. 고체 연료전지의 공기극에서는 신호가 전선으로 전달된 전자와 환원반응에 의해 산소이온이 되어 고체산화물 전해질 내부로 이동하며, 연료극에서 수소는 산소이온과 산화반응을 통해 열과 물을 생성하며, 탄화수소 연료의 경우 이산화탄소 또는 일산화탄소를 만든다. 그리고 전자 e-가 회로를 통해 양극으로 이동하여 전류를 흐르게 한다.

[알게된점] 가역 고체산화물 전지는 산소이온을 투과시킬 수 있는 고체산화물을 존해질로 사용하는 세라믹 전지다. 가역 고체산화물전지는 생산과 저장을 동시에하는 기술이지만 수전해 운전중 공기극에서 발생하는 산소기체를 원활리 배출하지 못해 전지 전체 성능과 안정성을 저해하는 요인이된다. 이 단점을 나노 구조 세라믹전극촉매를 개발해서 성능과 안전성을 향상시키고 쉽게 파괴되는 기존 전극의 문제점을 보완해 더 효율적인 고체산화물전지를 알게되었다.

[전문가의견] 장점은 고온에서 작동하기 때문에 고가의 전극촉매 없이도 반응을 가속화시킬수 있다.
단점은 모든 구성품이 고체로 되어있어 연료와 공기가 새지 않게 밀봉하는것이 어렵다. 작동온도가 고온에서 운전하므로 시동과 정지의 절차가 복잡하고 초기 작동하는데 시간이 많이 소요된다.

[참고]
http://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=101471

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에너지연, 나노 구조 전극세라믹 전극촉매 개발
기존 전극 문제점 보완

한국에너지기술연구원(원장 이창근) 연료전지연구실 이승복 박사 연구진이 필요에 따라 수소로부터 전기를, 전력으로부터 수소를 생산하는 가역 고체산화물 전지의 성능과 내구성을 높이는 신개념 전극촉매를 개발했다고 17일 밝혔다. (왼쪽부터)임탁형 책임연구원, 김혜성 선임연구원, 이승복 책임연구원, 조동우 선임기술원, 홍종은 책임연구원. [사진=에너지연 제공]

국내 연구진이 전극 미세조직 최적화를 통해 고온 연료전지·수전해 장치 수명향상의 새 지평을 열었다. 향후 가역 고체산화물 연료전지의 성능과 내구성 향상을 위한 중요한 연구 결과로 활용될 것으로 기대된다.
한국에너지기술연구원(원장 이창근) 연료전지연구실 이승복 박사 연구진이 필요에 따라 수소로부터 전기를, 전력으로부터 수소를 생산하는 가역 고체산화물 전지의 성능과 내구성을 높이는 신개념 전극촉매를 개발했다고 17일 밝혔다.

가역 고체산화물 전지는 산소 이온을 투과시킬 수 있는 고체산화물을 전해질로 사용하는 세라믹 전지다. 전기 생산 연료전지 모드와 수소 생산 수전해 모드의 양방향 운전이 가능하다.

가역 고체산화물 전지는 생산과 저장을 동시에 하는 탁월한 기술이다. 하지만 수전해 운전 중 공기극에서 발생하는 산소기체를 원활히 배출하지 못해 전지 전체 성능과 안정성을 저해하는 요인이 된다.

기존 고체산화물 전지(a) 구조와 신개념 나노 공기극 촉매 적용 가역 고체산화물 전지(b) 비교. [사진=에너지연 제공]

연구진은 열린 기공에서만 산소가 발생되고 닫힌 기공에선 산소발생을 차단할 수 있는 나노 구조 세라믹 전극촉매를 개발했다. 가역 고체산화물 전지의 성능과 안정성을 향상시키고 쉽게 파괴되는 기존 전극의 문제점을 성공적으로 보완한 것이다.
또 연구진은 초음파분무 습식침투법 공정과 글리신 착화제를 활용한 공기극 촉매 용액 조성 최적화를 통해 공기극에 50nm(나노미터)를 균질하게 형성하는데 성공했다. 이를 통해 연료전지와 수전해 운전에서 모두 고체산화물 전지 대비 50% 이상 향상된 세계 최고 수준 전극 성능을 확보했다.

연구책임자인 이승복 박사는 "나노구조 공기극 기술은 고체산화물 연료전지와 수전해 전지에 모두 적용될 수 있는 기술이다"며 "향후 가역 고체산화물 전지 성능 향상을 위한 연구 결과로 활용될 것이다"고 밝혔다.

연구결과는 촉매·소재 분야 학술지 'Applied Catalysis B: Environmental'에 게재됐으며, 오프라인에는 9월 15일에 최종 게재될 예정이다.

[참고자료]
논문명 : Designing the nano-scale architecture of the air electrode for high-performance and robust reversible solid oxide cells.

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한국에너지기술연구원(원장 이창근) 연료전지연구실 이승복 박사 연구진이 필요에 따라 수소로부터 전기를, 전력으로부터 수소를 생산하는 가역 고체산화물 전지의 성능과 내구성을 높이는 신개념 전극촉매를 개발했다고 17일 밝혔다. (왼쪽부터)임탁형 책임연구원, 김혜성 선임연구원, 이승복 책임연구원, 조동우 선임기술원, 홍종은 책임연구원. [사진=에너지연 제공]

국내 연구진이 전극 미세조직 최적화를 통해 고온 연료전지·수전해 장치 수명향상의 새 지평을 열었다. 향후 가역 고체산화물 연료전지의 성능과 내구성 향상을 위한 중요한 연구 결과로 활용될 것으로 기대된다.

기존 고체산화물 전지(a) 구조와 신개념 나노 공기극 촉매 적용 가역 고체산화물 전지(b) 비교. [사진=에너지연 제공]

연구진은 열린 기공에서만 산소가 발생되고 닫힌 기공에선 산소발생을 차단할 수 있는 나노 구조 세라믹 전극촉매를 개발했다. 가역 고체산화물 전지의 성능과 안정성을 향상시키고 쉽게 파괴되는 기존 전극의 문제점을 성공적으로 보완한 것이다.

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'자유자재 변환' 고체산화물 전지 나왔다

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국내 연구진이 전극 미세조직 최적화를 통해 고온 연료전지·수전해 장치 수명향상의 새 지평을 열었다. 향후 가역 고체산화물 연료전지의 성능과 내구성 향상을 위한 중요한 연구 결과로 활용될 것으로 기대된다.한국에너지기술연구원(원장 이창근) 연료전지연구실 이승복 박사 연구진이 필요에 따라 수소로부터 전기를, 전력으로부터 수소를 생산하는 가역 고체산화물 전지의 성능과 내구성을 높이는 신개념 전극촉매를 개발했다고 17일 밝혔다.가역 고체산화물 전지는 산소 이온을 투과시킬 수 있는 고체산화물을 전해질로 사용하는 세라믹 전지다.

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‘추천 영상의 목록을 만드는 알고리즘’과 ‘그 목록에서 순위를 결정하는 알고리즘’으로 운영되는 유튜브 추천 알고리즘 / 한국언론진흥재단 ‘유튜브 추천 알고리즘과 저널리즘’ 캡처

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'넷플릭스는 어떻게 내가 동성애자인 걸 나보다 먼저 알았을까?'

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'넷플릭스는 어떻게 내가 동성애자인 걸 나보다 먼저 알았을까?'

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*기사의 제목은 '[유튜브 알고리즘의 비밀①] 나를 유혹하는 ‘유튜브 AI’의 원리' (시사위크, 이민지 기자, 2021.08.13) 입니다.

(관심분야) 인공지능, 컴퓨터공학, 프로그래밍,,,,
chat gpt의 등장으로 이쪽 계열에 관심을 갖게되었다. 수행평가를 준비하면서 자료조사 잘 하는 법 등을 가끔 검색해보곤하였는데, 꽤 많은 사람들이 chat gpt를 활용한다는 사실을 알게 되었고 이러한 계기로 chat gpt에 본격 관심과 흥미를 느끼기 시작하면서 chat gpt의 원리와 활용법 등을 검색해보곤 하였다. 나와 같은 학생들이 보고서를 작성하기 위해 chat gpt의 활용할 뿐 아니라 이제는 심지어 회사 업무에도 적극 활용하려 노력하고 있다는 것을 알게 되었고 나도 이 chat gpt를 잘 활용해보고 싶은 욕심에서 인공지능, 프로그래밍 같은 계열에 대한 관심으로까지 연결되었다.

(과학적 주요개념)
1. 알고리즘(Algorithm)은 사전적 정의로 어떠한 문제를 해결하기 위해 정한 절차 또는 규칙 모음을 말한다. 현실 속에서 알고리즘은 주로 사용자의 이용 기록과 각종 개인 정보를 토대로 이용자에게 맞춤형 콘텐츠나 광고를 보여주는 시스템으로 사용되고 있다. 지난 2019년 한국언론진흥재단은 서울대와 카이스트 공학 전문가들의 도움을 받아 ‘유튜브 추천 알고리즘과 저널리즘’ 보고서를 발간, 유튜브 추천 알고리즘 원리를 담아냈다.
‘유튜브 추천 알고리즘과 저널리즘’ 보고서는 구글의 연구자들이 발표한 논문에 근거해 유튜브 추천 알고리즘이 ‘추천 영상의 목록을 만드는 알고리즘’과 ‘그 목록에서 순위를 결정하는 알고리즘’으로 구성돼 운영되고 있다고 설명했다.
먼저 ‘추천 영상의 목록을 만드는 알고리즘’은 이름 그대로 여러 데이트들을 토대로 이용자가 흥미를 가질만한 콘텐츠의 목록을 만드는 역할을 하는 알고리즘을 뜻한다. 여기에는 △현재 재생되고 있는 영상과 비슷한 주제의 콘텐츠 △사용자가 이전에 길게 시청한 영상 △이용자가 검색했던 키워드 △거주지와 같은 이용자의 인구 통계학적 정보 등이 활용된다. 개개인의 데이터뿐 아니라 유튜브를 방문하는 매일 3,000만명 이상의 사용자들 이용 내역을 활용해 맞춤 콘텐츠를 제공하고 있는 셈이다. '그 목록에서 순위를 결정하는 알고리즘’은 사용자의 반응을 예측해 추천 영상 목록의 순위를 정하는 작업을 말한다. △콘텐츠의 조회 수 △영상을 본 이용자들의 시청 시간 △‘좋아요’ 수 등을 토대로 추천 영상별 점수를 매기게 되며, 이때 ‘조회 수’에 비해 ‘시청 시간’이 많은 비중을 차지하게 된다. 이는 클릭만을 노리고 제목과 섬네일을 자극적으로 포장한 영상을 걸러내기 위함인 것으로 알려진다.

2. '암시적 편향(Implict bias)’ 또한 고려된다. ‘암시적 편향’이란 사용자들이 맨 위 추천 영상을 선택하는 것이 자신의 선호를 반영한 행동이 아닌, 단순 상단에 있기 때문에 클릭하게 되는 것을 뜻한다. 암시적 편향 현상이 커질수록 알고리즘이 사용자의 선호를 학습할 수 있는 기회를 잃게 되고, 결국 개인화되지 못하기 때문에 이용자가 상단 콘텐츠를 클릭한 것보다 하단으로 내려가 누른 영상에 점수를 더 주는 방식으로 이를 보완하고 있다.

(알게 된 점) 알고리즘의 개념과 우리 생활 속에서 사용되는 알고리즘 중 유튜브 추천 알고리즘을 대표예시로  유튜브 추천 알고리즘이 어떻게 운영되고 있는 지 알게 되었다. 유튜브 추천 알고리즘을 구성하는 ‘추천 영상의 목록을 만드는 알고리즘’과 ‘그 목록에서 순위를 결정하는 알고리즘’이 무엇인지 알게 되었으며, 이 알고리즘들이 어떤 데이터를 수집하여 이용하지 알게되었다.

(전문가 의견) 한국언론진흥재단은 “유튜브의 추천 알고리즘은 이용자를 오래 체류시키는 것이 주요 목표”라며 “이 과정에서 추천 알고리즘은 이용자 개인의 선호에 알맞은 영상과 다른 이용자들이 관심을 보이는 영상을 추천한다”고 말했다. 이어 “이는 유튜브의 수익을 극대화하기 위함”이라며 “그 과정에서 추천 알고리즘이 영상의 내용, 영상이 조회 수를 얻은 배경, 영상이 개개인과 사회에 미칠 파급력을 충분히 고려할 수 있는지는 의문으로 남는다”고 의구심을 내비쳤다.

(나의 의견)
유튜브가 알고리즘을 영업상 공개하지 않는다는 사실을 이 기사를 통해 처음 알게 되었는데, 알고리즘이 정확히 어떤 원리나 기준으로 이용자에게 영상 콘텐츠를 추천하는지 정확히 밝히지 않는다면 우리는 어떤 유튜브 알고리즘이 생성된 것인지 알 수 없고, 이처럼 알고리즘의 불투명성이 증가된다면 더 큰 확증편향을 불러올 수 있고 생각한다. 자신의 견해에 도움이 되는 정보만 선택적으로 취하고, 믿고 싶지 않은 정보는 외면하는 것을 넘어 가짜뉴스까지 믿게 될  수 있을 것이다.

(나의 행동)
기사 내에서는 유튜브 알고리즘으로 한정되어서 추천 알고리즘에 대한 부정적인 내용이라 아쉬웠다. 알고리즘의 종류나 더 다양한 활용예시, 활용되고 있는 분야에 대해 알아보고 싶다.

(참고) http://www.sisaweek.com/news/articleView.html?idxno=146472

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1.관심 키워드: 풍요의 역설 ‘먹다

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1.관심 키워드: 풍요의 역설 ‘먹다 버릴 지구는 없다’

2.[공감]관심 동기 및 알게 된 내용 : 음식물 쓰레기가 상하거나 곰팡이 핀 음식만을 의미하는 것이 아니라 아직 유통기한이 지나지 않는 음식들도 음식물 쓰레기통에 버려지는 사실이 아이러니했다. 우리나라 마트에서도 처분되는 음식물의 양이 10t 정도 되는데, 버려지는 음식들을 보면서 배고픔에 굶주리는 케냐의 유목민이 생각났고 버려지는 음식물을 어떻게해결할 방법이 없는지 영상을 보면서 계속 생각해 보았다. ’식품의 제조, 유통, 소비, 폐기까지 전 과정에서 발생하는 온실가스 배출량이 전 세계적으로 인위적으로 배출되는 양의 1/3 정도에 달한다‘는 사실이 충격적이었다. 영상을 보면서 버려지는 음식물의 양을 정확한 수치로 표현하고 비유를 통해 설명했는데 영상을 보는 내내 마음 구석에 찝찝함을 느꼈다. 식품공학 연구원이 되어 유전자 변형 작물의 개발을 통해 식량난을 해결하겠다고 생각하였다. 하지만 영상 시청 후 오히려버려지는 음식들이 문제가 되고 있고 처리하는 데에도 많은 양의 온실가스가 배출됨을 인지하였다. 버려지는 음식물 처리 문제에도 관심을 갖고 이를 해결할 수 있는 방법이 무엇이 있는지 생각해 보는 계기가 되었다.

3.[행동]공존을 위한 나의 실천 계획 : 마트에 가서 유통기한이 임박하여 세일하는 음식들을 자주 구매했는데 이런 행동도 버려지는 음식물을  처리하는 데에 참여하고 있는 행동이었다. 평소 버려지는 많은 양의 음식물 쓰레기를 접할 수 있는 곳이 학교 급식실이었다. 점심시간마다 쟁반에서 버려지는 음식들을 보면서 맛있는 급식을 만들어 주신 조리사님과영양사 선생님께 죄책감을 가졌는데 영상 시청 후 이를 해결해야 함을 인지하였다. 바로 실천할 수 있는 행동은 급식을’먹을 수 있는 만큼 받고 다 먹기‘였고 많은 양의 음식물 쓰레기가 버려지는 것을 학생들에게 알리기 위해 문제 상황을 담은 인포그래픽을 제작하여 급식실에 붙인다. 학생들도 버려지는 음식물 쓰레기 문제에 경각심을 갖고 책임감 있게 급식을 받는 행동을 이끌 수 있을 것 같다.

4.관련도서, 검색 싸이트: kBS 환경 스페셜 중 ‘먹다 버릴 지구는 없다’ (https://youtu.be/jSiCUO6mZOc)

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딥마인드, 새로운 정렬 알고리즘 발견

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딥마인드, 새로운 정렬 알고리즘 발견

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[관심분야]
IT / 프로그래밍 / 웹 개발
프로그래밍에 정말 흔히 쓰이는 언어인 C++의 정렬 알고리즘이 10년 만에 개선되었다는 점이 흥미로웠고, AI를 사용해 알고리즘을 발견한 것에 대해 더 자세히 탐구해 보고 싶었다.
​
[과학적 주요 개념]
1. 정렬 알고리즘
컴퓨터 알고리즘은 주어진 문제를 해결하기 위해 컴퓨터가 수행 가능한 일련의 명령들을 순서적으로 구성한 절차나 방법을 말한다. 특히 정렬 알고리즘은 데이터를 오름차순 또는 내림차순으로 재구성하는 방법이다.​
​
2. 강화 학습(Reinforcement learning), 심층 강화 학습(deep reinforcement learning)
강화는 시행착오를 통해 학습하는 방법이다. 이러한 강화를 바탕으로 강화 학습은 실수와 보상을 통해 학습을 하여 목표를 찾아가는 알고리즘이다. 기존의 신경망들이 라벨(정답)이 있는 데이터를 통해서 가중치와 편향을 학습하는 것과 비슷하게 보상(Reward)이라는 개념을 사용하여 가중치와 편향을 학습하는 것이다. 목적은 최적의 행동양식 또는 정책을 학습하는 것이 목적이다.
심층 강화 학습이란 ​머신러닝 기법 중 하나로 자율적 에이전트가 강화 학습의 시행착오 알고리즘과 누적 보상 함수를 이용해 신경망 디자인을 가속화하는 방식을 일컫는다.
​
[알게 된 점]
딥러닝 방식 중 하나인 강화 학습과, 심층 강화 학습에 대해 알게되었다. 알고리즘을 개선하려는 시도가 이어져 왔지만 기존의 심층 학습 인공지능은 이미 사용된 예제 영역 내에서만 문제를 발견한다는 한계를 지니고, 심층 강화 학습 인공지능인 알파데브를 통해 데이터에 없는 문제를 찾아내 알고리즘을 최적화했다는 것을 알게 되었다.
​
[전문가 의견]
딥마인드 연구원들은 먼저 알파데브를 데이터 크기별로 숫자를 정렬하는 작업에 적용했다. 처음에는 한 번에 3~5개의 숫자만 정렬하는 알고리즘으로 작게 시작했다. 작지만 더 긴 목록을 정렬하는 알고리즘에 사용되기 때문에 중요하다. ​알파데브는 데이터 값을 비교하거나 위치를 이동하고, 프로그램의 다른 부분으로 점프하는 유형의 작업을 수행할 수 있다. 데이터 목록을 완벽하게 정렬할 때까지 과정을 반복한다. ​신경망은 정확성뿐만 아니라 속도에 대해서도 프로그램을 평가하고 보상했다. 연구팀은 총 명령 수 또는 처리 시간을 기준으로 속도를 평가하도록 시스템을 훈련시켰다. 그 결과 알파데브는 인간 개발 알고리즘보다 4~71% 시간을 절약했다.
​
아르만도 솔라 레자마 MIT 교수는 "이 접근법의 강점은 훈련 예제의 지침 없이도 인공지능이 보상 신호를 기반으로 효율적인 프로그램 생성 방법을 학습할 수 있다는 사실"이라고 평가하며 “알고리즘 개선에 인간 전문가의 개입을 최소화하면서도 고성능 프로그램을 만드는 것을 가능하게 하는 큰 진전”이라고 덧붙였다.
​
[나의 의견]
이미 수십 년 동안 최적화되어 온 알고리즘을 인공지능의 발견으로 기존보다 더욱 빠른 처리 속도로 향상시킬 수 있다는 것이 매우 유의미하다고 생각한다. 심층 강화 학습을 통한 인공지능의 알고리즘의 개발이 더욱 활성화되길 바란다.
​
[나의 행동]
프로그래밍 언어를 잘 이해할 수 있도록 알고리즘에 대해 자세히 공부해 보고 싶다. 또한 심층 강화 학습을 통해 해결할 수 있는 문제나 개선할 수 있는 점이 무엇이 있는지 더 알아보고 싶다.

[참고]

1. https://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=151590
2. http://www.itdaily.kr/news/articleView.html?idxno=214547​

3. https://davinci-ai.tistory.com/31

4. https://www.ciokorea.com/insider/37106
5.  https://www.danbinews.com/news/articleView.html?idxno=23706

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7일 네이처 통해 공개...새 AI '알파데브'로 더 빠르고 효율적인 정렬 알고리즘 찾아

(사진=딥마인드)

딥마인드가 새로운 AI '알파데브(AlphaDev)'를 사용해 더 빠른 정렬 알고리즘(sorting algorithm)을 발견했다. AI가 전에 없던 새로운 알고리즘을 발견해 인간의 기술 수준을 뛰어넘을 수 있다는 것을 보여준 점에서 주목된다.

딥마인드 연구진은 7일(현지시간) 네이처에 강화학습 기반의 새로운 AI '알파데브'가 기존보다 빠르고 효율적인 새 정렬 알고리즘을 발견했다고 발표했다.

연구진은 알파데브가 발견한 새 정렬 알고리즘을 프로그래밍 언어인 C++의 표준 라이브러리에 기본 알고리즘으로 추가했다. 지난 10여년 동안 새 알고리즘 추가는 이번이 처음이다.

컴퓨터 알고리즘은 주어진 문제를 해결하기 위해 컴퓨터가 수행 가능한 일련의 명령들을 순서적으로 구성한 절차나 방법을 말한다. 특히 정렬 알고리즘은 데이터를 오름차순 또는 내림차순으로 재구성하는 방법이다. 정렬과 같이 매일 수조 번씩 수행되는 기본 알고리즘은 성능을 최대한 높이는 것이 무엇보다 중요하지만 더 이상 개선하기 어려운 한계에 이른 것으로 여겨져 왔다.

기존 정렬 알고리즘(a)과 '알파데브'가 발견한 정렬 알고리즘(b) 비교 (사진=네이처)

알파데브는 바둑, 체스 등의 게임 방법을 스스로 배운 AI인 '알파제로(AlphazZero)'처럼 더 나은 알고리즘을 찾는 과정을 게임에 적용해 스스로 플레이하면서 학습하고 점수를 최대화할 수 있는 옵션을 발견한다. 인간이 플레이하는 게임에 대해 훈련되지 않았기 때문에 알파데브는 인간이 생각하지 못한 게임에 대한 접근 방식을 발견할 수 있다.

알파데브는 발견한 옵션으로 알고리즘을 만들고, 더 효율적인 정렬을 찾아내면 보상을 받거나 그렇지 않으면 패널티를 받는 강화학습을 기반으로 설계됐다. 한정된 영역이지만 알파데브는 게임을 통해 기존 알고리즘을 능가하는 새로운 정렬 알고리즘을 발견해 낸 것이다.

알파데브가 발견한 새로운 저렬 알고리즘 (사진=딥마인드)

알파데브는 기존 방식에 비해 짧은 시퀀스를 정렬하는 경우 70%, 25만개 이상의 시퀀스에 대해 약 1.7% 효율성을 높이는 알고리즘을 발견했다. 사용자가 정렬 요청을 하면 알파데브의 알고리즘이 결과를 더 빠르게 정렬하는 데 도움이 될 수 있다. 대규모로 사용하면 막대한 시간과 에너지를 절약할 수 있다.

이 접근 방식은 프로그래밍과 매우 관련이 있다. 대규모 언어 모델(LLM)은 학습 데이터를 통해 인간의 예를 많이 보았기 때문에 효과적인 코드를 작성한다. 하지만 그 때문에 인간이 이전에 해보지 못한 새로운 것을 개발하기는 어렵다. 정렬과 같이 잘 알려진 알고리즘을 최적화하려는 경우 기존 인간 코드를 기반으로 하기 때문에 기껏해야 동등한 성능을 얻을 수 있을 뿐이다.

아르만도 솔라 레자마 MIT 교수는 "이 접근법의 강점은 훈련 예제의 지침 없이도 인공지능이 보상 신호를 기반으로 효율적인 프로그램 생성 방법을 학습할 수 있다는 사실"이라고 평가하며 "알고리즘 개선에 인간 전문가의 개입을 최소화하면서도 고성능 프로그램을 만드는 것을 가능하게 하는 큰 진전"이라고 덧붙였다.

박찬 기자 cpark@aitimes.com

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(사진=딥마인드)

기존 정렬 알고리즘(a)과 '알파데브'가 발견한 정렬 알고리즘(b) 비교 (사진=네이처)

알파데브가 발견한 새로운 저렬 알고리즘 (사진=딥마인드)

박찬 기자 cpark@aitimes.com

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딥마인드, 새로운 AI 정렬 알고리즘 발견...10여년 만의 진전

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딥마인드가 새로운 AI '알파데브(AlphaDev)'를 사용해 더 빠른 정렬 알고리즘(sorting algorithm)을 발견했다. AI가 전에 없던 새로운 알고리즘을 발견해 인간의 기술 수준을 뛰어넘을 수 있다는 것을 보여준 점에서 주목된다.딥마인드 연구진은 7일(현지시간) 네이처에 강화학습 기반의 새로운 AI '알파데브'가 기존보다 빠르고 효율적인 새 정렬 알고리즘을 발견했다고 발표했다.연구진은 알파데브가 발견한 새 정렬 알고리즘을 프로그래밍 언어인 C++의 표준 라이브러리에 기본 알고리즘으로 추가했다.

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”천연발효 미생물의 구성과 발효 산물

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”천연발효 미생물의 구성과 발효 산물“

-관심분야: 제과제빵
-과학적 주요개념 2가지: 자연에 존재하는 유산균과 천연효모의 공생관계로 발효과 일어나는 천연발효종이 만들어지는데 발효 과정에서 유산균은 맥아당과 공생하는 효모의 대사작용의 산물인 아미노산을 이용해 유기산(젖산 등), 이산화탄소, 에틸알코올을 생성한다. 효모와 유산균의 배양물은 반복적인 먹이 공급과 배양을 통해 균형을 이뤄가면서 공생관계를 형성해간다. 효모는 유산균이 만든 포도당을 이용해 이산화탄소를 발생시키고 빵을 부풀리는 역할을 하며, 젖산은 반죽의 pH, 산도를 낮춰 구워진 빵속의 전분을 팽윤시키고 보습력을 높여주는 노화 지연 효과를 준다. 천연발효종을 첨가한 반죽은 80% 정도는 헤테로 발효성 유산균이, 나머지 20%는 자연효모(Wild yeast)가 반죽을 팽창시키는 이산화탄소 생성에 기여한다. 그리고 발효과정에서 생성되는 알코올과 유기산이 풍미에 기여하게 된다. 사워도우(천연발효종)배양물은 그 자체의 산도과 항생 물질의 작용으로 다른 종류의 효모와 세균의 번식을 억제하는 능력 때문에 안정적이다. 그 결과 다양한 종류의 사워도 빵들이 상대적으로 부패와 곰팡이에 저항성이 있는 경향이 있다. 사워도 빵은 노화도 상대적으로 늦은 편이다.

-알게 된 내용: 기사를 찾아보면서 천연효모와 유산균의 공생관계에서 사워도우(천연발효종)가 일반 빵에 비해 산화제, 환원제, 유화제, 향료 등을 넣지 않고도 발효과정 중 발생한 유익한 산물들이 전반적인 빵 품질을 높이는 것을 알았고 이스트를 이용해 만든 빵과는 달리 유산균, 유기산, 젖산 등 다양한 미생물들이 생성돼 천연발효종만의 독특한 향과 이름과 같이 신맛이 나는 것이 신기했다.

-앞으로 행동 계획
-링크: http://www.foodnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=74447

https://ko.m.wikipedia.org/wiki/%EC%82%AC%EC%9B%8C%EB%8F%84

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르샤틀리에 원리 궁것질

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르샤틀리에 원리 궁것질

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생체 내 완충 작용 궁것질 

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생체 내 완충 작용 궁것질 

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생체 내 완충 작용 궁것질

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빅아이디어 2차 수정(pH 대소문자 수정)

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빅아이디어 2차 수정(pH 대소문자 수정)

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생체 내 완충 작용의 사본의 사본

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30705 김지민 염의 가수분해

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30713  유아현_결합 에너지와 반응엔탈피의 사본의 사본의 사본의 사본

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빅아이디어 1차 수정(궁것질 정답 삽입)

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빅아이디어 1차 수정(궁것질 정답 삽입)

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생체 내 완충 작용의 사본

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발표자료

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30705 김지민 염의 가수분해

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제목 없는 프레젠테이션

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30713  유아현_결합 에너지와 반응엔탈피의 사본의 사본

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30708 박민서 완충용액-공통이온효과

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30708 박민서 완충용액-공통이온효과

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제목 없는 프레젠테이션

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이것만 들으면 삼투현상 마스터?!

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내가 가아아아장 부족한 과목. 과탐 

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내가 가아아아장 부족한 과목. 과탐 너무 어렵따. ㅜㅅㅜ
인팁
누워서 뒹굴뒹굴, 노래들으면서 감성타귀, 아무생각 안 하기, 전화전화전화 근데 내가 조와하는 사람이랑.
벽 느껴도 포기하지 말고 꾸준히 하기!! 저 대학 가고 싶어요ㅜㅜ 한 번으로 끝내게 해쥬세여…

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307 화학2프로젝트 주제(빅아이디어전문가& ‘궁것질-궁금한 것 질문하기’)

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1.2. 흥미로운데 어렵다

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1.
2. 흥미로운데 어렵다
3. isfp
4. 그림, 십자수, 노래 듣기, 잠
5. 하루 1번 이상 웃기

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30713  유아현_결합 에너지와 반응엔탈피

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분자 간 상호 작용(쌍극자 힘, 분산력)

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분자 간 상호 작용(쌍극자 힘, 분산력)

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30720 최하민 분자 간 상호 작용(쌍극자 힘, 분산력)

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1.

2.

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1.
2.별로 하기 싫다
3.isfp
4. 고구마 말랭이, 집
5.뿌듯할 일 100개 만들기

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30705 김지민 염의 가수분해

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미세플라스틱이 리튬이온전지 음극 소재로 탈바꿈했다

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미세플라스틱이 리튬이온전지 음극 소재로 탈바꿈했다

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[관심분야]
화학, 화학공학, 친환경

[동기]
화학 관련 도서에서 리튬 이온 전지에 관한 내용을 읽고 전지 소재가 활발히 개발 중이라는 것을 알게 되었다. 최근 환경 문제가 많이 이슈되면서 친환경에 대한 관심이 생겼는데 '순환 경제'를 실천할 수 있는 리튬 이온 전지 개발에 관한 기사가 눈에 띄게 되었다.

[과학적 주요개념]
리튬 이온 전지는 양극, 음극, 분리막, 전해질로 구성되어 있다. 전극 물질은 리튬 이온이 쉽게 들락거릴 수 있는 공간을 포함하는 결정 구조를 지녀야하며 산화환원이 될 수 있는 금속 이온이 포함되어 있어야 한다.
전구체(Precursor)란 어떤 화학반응을 통해 A라는 물질을 만들 때, 최종 물질인 A가 되기 바로 이전 단계의 물질을 의미한다. 즉 배터리에서의 전구체란 양극재가 되기 이전, 양극재의 원료가 되는 물질을 뜻한다.
전기 응집 방법을 사용할 경우 기존 화학적 침전 방식에 비해 화학물질의 사용과 발생하는 슬러지의 양을 줄일 수 있다. 전기응집에서는 금속 성분이 서서히 용출되어 소모되는 전극이 사용되며, 용출된 금속 이온은 응집제의 역할을 하며 오염물질과 함께 침전된다.

[알게된 점]
연구팀은 철 전극을 이용한 전기 응집을 통해 수중 분산된 미세플라스틱을 포집했다. 형성된 철·미세플라스틱 응집체는 자성을 띠고 있어 외부 자기장을 이용하면 빠르고 높은 효율로 물에서 분리할 수 있다. 포집한 폐기물인 철·미세플라스틱 응집체는 열처리를 하면 리튬이온전지용 음극 소재로 재활용할 수 있다.

[전문가 의견]
전기 응집 방법의 한계 : 전기응집 반응이 오래 지속되면 전극 위에 여러 물질이 침전되어 오염물질 제거 효율이 감소하고 에너지 사용량이 증가할 수 있다. 이러한 전극 부동 태화 현상을 해결하는 것이 현재의 가장 시급한 과제이다.
최진섭 인하대 화학공학과 교수는 “환경과 에너지 문제는 인류가 당면한 중요한 이슈”라며 “이번 연구성과가 환경 문제와 에너지 문제를 동시에 해결하는 중요한 계기가 되길 기대한다”라고 밝혔다.

[나의 의견]
해양 동아리 활동을 하면서 미세플라스틱으로 인한 해양오염의 심각성을 인식하고 미세플라스틱을 수거할 수 있는 기술이 개발되었으면 좋겠다고 생각했었다. 이 기술은 해양오염 문제 해결에 기여할 뿐만 아니라 요즘 활발히 연구되고 있는 리튬 전지 소재 기술을 융합하여 순환경제적이고 효율적인 면모를 보여주고 있다. 이 기술이 상용화 될 수 있을 만큼 완성도가 있고 경제적일지는 잘 모르겠지만 추후에 이 기술이 활발히 진행된다면 내가 바라는 '친환경적인 화학기술'의 이상적인 모습이 되지 않을까 싶다.

[나의 행동]
화학 관련 이슈들을 찾아보면서 생각보다 아주 많은 연구와 개발이 진행되고 있다는 것을 알게 되었다. 나도 환경에 이로운 영향을 줄 수 있는 화학기술을 개발하는 연구를 진행해보고 싶다는 생각이 들었다. 따라서 다양한 환경, 화학 이슈들을 접하면서 새로운 기술들에 대해 파악하는 것이 필요하다고 느꼈다.

[참고]
https://m.dongascience.com/news.php?idx=55257
https://ygkblog.tistory.com/40
https://inside.lgensol.com/2022/03/%EC%96%91%EA%B7%B9%EC%9E%AC-%EC%A0%9C%EC%A1%B0%EC%9D%98-%ED%95%B5%EC%8B%AC-%EC%A0%84%EA%B5%AC%EC%B2%B4/

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미세플라스틱이 리튬이온전지 음극 소재로 탈바꿈했다

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최진섭 인하대 화학공학과 교수(앞줄 오른쪽에서 두 번째)연구팀. 인하대 제공 국내 연구진이 심각한 환경문제 중 하나로 꼽히는 미세플라스틱을 재활용해 리튬이온전지용음극 소재를 개발하는 데 성공했다. 환경 문제해결…

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제곧내

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1. 체육입시생
2. 과학.. 재미없다
3. enfp
4. 체육, 악기 다루는 거, 노래 부르는 거
5. 111111111111111111111111111111111

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1.
2. 원래는 사랑했다가 점점 싫어지는 존재
3. istp
4. 잠, 돈, 피아노, 그림 등...
5. 원래 등급보다 2등급 올려보기

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나로 말할 것 같은면 ~

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나로 말할 것 같은면 ~

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2. 흥미있는것, 안질리는것
3. ISFP-T
4. 뮤지컬, 침대, 녹차라떼, 세상구경
5. 처음 시작은 2부터

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1. 나를 표현하는 이미지
공주가 되고싶은 리액션 많은 붕어

2. 나에게 과학이란
문과 성향인 나에게 이과를 가고싶게 만든 과목이다. 1학년 땐 과학이 너무 재밌었지만 점점.. 너무 어려워져서 흥미를 잃어간다.. 하지만 열심히 해볼 것이다.

3. 나의 MBTI
INFP

4. 내가 좋아하는 것들
갬성있는거. 노래든 사진이든 여행이든 소품이든 감성있는거 좋아한다. 동물들도 좋아하고 자연 속을 걷는 것을 좋아한다. 친구들과 노래방 가는것을 좋아하고 악기 연주 하는 것도 좋아한다. 그리고 엔시티 드림을 좋아해용

5. 나의 결심
올해는 순공 12시간 도전해보겠다... 글구 재수는 없다!!

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나는 이가림이고 생일은 5월 24일이다.
나에게 과학이란 수능을 보기 위해 공부하는 과목이다
나의 MBTI는 INFP 이고
내가 좋아하는 것들은 맛있는 음식과 아기이며
2023 나의 결심은 현역으로 대학 가기이다

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2. 흥미롭다
3. infj
4. '톰하디'
5. 후회없이 1년 보내기