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2016년 2월 29일 월요일

왜 탄수화물이나 지방에 중독될까?



(Credit: Maliz Ong/public domain )
 탄수화물 중독이라는 이야기는 수십년 전만 해도 생소하게 들렸지만, 현재는 친숙하게 다가오는 개념입니다. 사실 니코틴이나 알코올 중독 이상으로 흔해졌기 때문입니다. 현대인의 입맛은 패스트푸드 같은 고지방 고열량 식사에 길들여져 있습니다. 그리고 단순히 길들여진 정도가 아니라 이것 없이는 도저히 못살겠다는 사람들도 적지 않습니다.
 과거 인류가 다른 동물들과 마찬가지로 자연 상태에 살 때 달거나 기름진 음식을 선호하는 특징은 분명 생존과 직결된 문제였을 것입니다. 충분한 열량을 확보하는지는 죽느냐 사느냐의 문제였고, 이런 열량이 많은 음식을 먹으면 뇌에 보상을 해주는 것이 당연한 상황이었습니다. 문제는 고열량 식품이 넘처나는 시대에는 이것이 독이 되고 있다는 것이죠. 비만은 물론 당뇨, 고혈압, 심혈관 질환 등 상당히 심각한 보건 문제가 되고 있습니다.  
 사실 단음식, 기름진 음식은 굳이 먹지 않아도 살 수 있는 것입니다. 하지만 우리는 이것을 먹을 때 쾌감을 느끼게 됩니다. 그리고 그 보상이 과도하게 작용해서 도저히 식탐을 멈출 수 없는 경우가 발생합니다. 보통 이런 경우 그 개인의 잘못으로 치부하는 경향이 있지만, 이것은 단지 개인만의 책임이라고 보기는 어렵습니다. 왜냐하면 중독과 보상이 이뤄지는 생물학적 이유가 분명있기 때문입니다.


 이 메카니즘을 더 상세히 규명하기 위해 캐나다 캘가리 대학과 브리티쉬 컬럼비아 대학(University of Calgary and the University of British Columbia)의 연구자들은 쥐를 이용한 신경 모델을 연구했습니다.


 뇌의 중독에 큰 영향을 미치는 부위로 뇌의 변연계(limbic system)에 있는 중변연 도파민 시스템(mesolimbic dopaminergic system)의 역할은 그전부터 알려져 있습니다. 이 시스템은 인간에게 쾌감을 줘서 반복행동을 하게 만드는 역할을 합니다. 다시 말해 중독 행동과 연관이 있습니다.


 이 시스템에서 복측 피개 영역 (ventral tegmental area (VTA))의 도파민 신경은 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 약물 중독 뿐 아니라 도박 중독같은 행위 중독도 여기에 관련이 있습니다. 어떤 행동이나 물질에 노출되면 쾌감을 줘서 반복해서 행동을 하게 하고 하지 못하면 금단 증상을 일으키는 것과 연관성이 있다는 것이죠.
 연구팀은 고지방/고당분 식이를 한 쥐에서 이 도파민 신경세포(dopamin neuron)의 흥분은 24시간 정도 지속되는 것으로 나타났습니다. 그 시간이 지나고 나면 다시 이전과 같은 쾌감을 얻기 위해 비슷한 음식을 찾게되는 것이죠. 동시에 이 신경이 이런 음식에 노출되면 글루타메이트(glutamate)가 분비되는 장소가 증가하는 것으로 나타났습니다. 그리고 이 작용은 인슐린과 경쟁하는 관계에 놓이는 것으로 보입니다.
 앞으로 더 상세한 메카니즘을 밝혀야 하겠지만, 이와 같은 연구가 앞으로 비만 치료에서 중요한 기전을 밝힐수도 있습니다. 탄수화물 중독을 비롯해서 달고 기름진 음식에 중독되 쉽게 벗어나지 못하는 사람들의 행동을 교정하는 약물치료가 가능할 수 있기 때문입니다.
 물론 강한 의지로 이런 음식을 끊을 수도 있지만, 그렇지 못하는 비만 환자를 위해 안전하고 효과적인 억제 약물이 개발될 필요가 있을 것입니다. 더 나아가 행위 중독 및 약물 중독의 치료까지 응용범위를 넓힐 수 있는 연구 결과가 나오기를 기대해 봅니다.
 참고

​Consumption of palatable food primes food approach behavior by rapidly increasing synaptic density in the VTA. PNAS 2016 ; published ahead of print February 16, 2016, DOI: 10.1073/pnas.1515724113


최초의 다세포 동물 해면이 등장한 것은 적어도 6억 4,000만년 전?



(사진은 그리스에서 판매용을 전시된 해면. 출처: wikipedia)
 최초의 다세포 동물이 어떤 것인지는 아직도 논란이 있는 주제입니다. 아마도 완전한 다세포 동물이 아니라 단세포의 군체에서 다세포 동물이 탄생했을 것인데, 단단한 뼈 같은 구조물이 없는 원시적인 동물의 화석은 매우 남기가 어렵기 때문에 과거를 추적하는데 어려움이 있는 것입니다. 물론 적어도 6억 년 이상 오래된 흔적 자체가 남기 어렵다는 문제도 있습니다.


 해면 동물(sea sponge)은 오래전부터 최초의 다세포 동물에 가까운 원시적인 생물체로 여겨져왔습니다. 사실 지금도 일부 군체 동물의 특징을 가지고 있기 때문에 일부에서는 단세포 동물에서 다세포 동물로 진화하는 과정에서 측면으로 빠졌다는 의미의 측생동물이라는 명칭도 존재합니다.


 과학자들은 해면 동물이 적어도 캄브리아기 이전에 등장했다는 사실은 알고 있습니다. 하지만 정확히 어느 시점에 등장했는지 알려주는 화석은 찾기 어렵습니다. 아주 오래전 해면의 화석은 암석화된 것으로 보이기 때문입니다.


 MIT 대학의 로저 소먼스(Roger Summons) 교수는 20년 동안 해면의 흔적으로 생각되는 24-isopropylcholestane (24-ipc)이라는 물질을 추적했습니다. 이 물질은 캄브리아기 및 그 이전시기 지층에서 높은 밀도로 발견되는데, 이 물질을 생성하는 동물 - 예를 들어 해면 - 의 흔적으로 생각되고 있습니다.


 문제는 24-ipc를 생산할 수 있는게 해면 만이 아니라는 점입니다. 단세포 조류(algae) 역시 이 물질을 생산할 수 있습니다. (참고로 이 물질은 콜레스테롤의 변형이라고 볼 수 있다고 합니다.) 그렇다면 오래된 암석에 있는 24-ipc가 고대 해면의 흔적인지 조류의 흔적인지 판단하기 어려울 수밖에 없습니다. 전자는 가장 오래된 다세포 동물이라면 후자는 훨씬 오래전부터 지구에 있었던 단세포 생물이기 때문입니다.


 MIT의 연구자들은 식물, 곰팡이, 조류, 동물을 포함한 30종의 생명체의 DNA를 분석해서 24-ipc를 생산하는 유전자의 진화를 연구했습니다. 그 결과 해면 동물이 조류보다 더 먼저 이 물질을 생산했다는 증거를 발견했습니다.
 24-ipc가 고농도로 발견된 암석은 캄브리아기 대폭발보다 1억년 앞선 6억 4,000만년 전에 발견되므로 이는 해면 동물의 조상이 이미 이 시기에 번성하고 있었다는 간접적인 증거로 생각됩니다.
 물론 현재 화석상의 기록이 어쩔 수 없이 불완전하기 때문에 최초의 다세포 동물이 어떤 것인지 알아내기는 쉽지 않겠지만, 과학자들은 해면 동물이 역시 가장 초기에 나타난 그룹이라는 사실을 다시 확인한 셈입니다. 결국 스폰지밥의 조상이 가장 역사가 길다는 것이죠.
 참고


David A. Gold et al. Sterol and genomic analyses validate the sponge biomarker hypothesis,Proceedings of the National Academy of Sciences (2016). DOI: 10.1073/pnas.1512614113                                        

  http://phys.org/news/2016-02-title-earth-animal-sea-sponges.html#jCp   

비누 방울 위에도 뜰 수 있는 초막박 태양 전지



(The MIT team has achieved the thinnest and lightest complete solar cells ever made, they say. To demonstrate just how thin and lightweight the cells are, the researchers draped a working cell on top of a soap bubble, without popping the bubble. Credit: Joel Jean and Anna Osherov )​
 태양 전지는 이미 여러 분야에서 사용되고 있으며, 점차 친환경 에너지가 강조되는 추세를 감안하면 앞으로는 더 많이 사용될 것입니다. 그런 만큼 미래 시장성을 보고 과잉투자가 이뤄지기도 했지만, 미래 대세 에너지 가운데 하나라는 사실을 부정할 사람은 많지 않을 것입니다. 현재까지 많은 기술투자가 이뤄져 패널 단가도 많이 하락했고 에너지 효율도 올라가고 있습니다.
 하지만 현재의 태양광 패널은 무겁고 딱딱하다는 한계를 가지고 있습니다. 종이처럼 가볍고 쉽게 구부릴 수 있는 플렉서블 태양 전지를 개발할 수 있다면 여러 분야에서 활용도가 높을 것입니다. 예를 들어 휴대용 기기에 탑재할 수도 있고 최근 각광을 받는 무인기의 날개에 설치해서 지상으로 오랜 시간 착륙할 필요가 없는 고고도 무인기 제작도 수월해질 것입니다.
 MIT의 블라디미르 불로빅 교수(MIT professor Vladimir Bulović)가 이끄는 연구팀은 비누 방울 위에도 뜰 수 있는 초박막 태양 전지를 개발하는데 성공했습니다. 이 태양 전지 자체의 효율은 사실 높지 않지만 워낙 가벼워서 같은 무게의 실리콘 기반 태양전지 대비 400배의 에너지 생산이 가능합니다.
 연구팀은 유기물 태양전지(organic solar cell) 방식의 초박막 태양전지를 연구했습니다. 이들은 약한 유기물 태양전지를 보호하는 박막으로 플라스틱인 파릴렌(parylene)을 선택했습니다. 그리고 DBP라는 물질을 태양광을 흡수하는 층의 용도로 사용했습니다. 유기 태양전지층은 증기 침착 기술 ( vapor deposition techniques)을 이용해서 기존 태양전지 두께의 1/1000로 만들 수 있습니다.  


 파릴렌은 현재도 의료기기나 혹은 전자 회로를 보호할 목적으로 코팅되는 물질로 아주 얇게 만들 수 있습니다. 따라서 전체 무게를 크게 줄일 수 있습니다. 연구팀에 의하면 두께가 80nm까지 얇아질 수 있다고 하네요. 그 결과 이 박막 태양 전지는 사진처럼 비누 거품 위에도 뜰 수가 있습니다. 물론 플렉서블한 특징도 가지고 있습니다.


 연구팀에 의하면 유리로된 커버를 지닌 기존의 태양전지 패널이 1kg 당 15W의 전력을 생산한다면 이 박막 전지는 1g 당 6W의 전력을 생산한다고 합니다. 그리고 매우 얇기 때문에 풍선이나 비행선, 비행기의 날개에 무리를 주지 않고 설치하기에 적합합니다. 심지어 의류나 천에 부착할수도 있을 것입니다.


 물론 상용화까지는 많은 단계가 남아 있지만, 기술적으로는 이미 사용되는 재료와 기술을 사용하므로 상용화가 크게 어렵지는 않을 것이라는 게 연구팀의 생각입니다.
 최근 경량 플렉서블 태양전지가 하나씩 선보이고 있는데, 과연 종이는 물론 그보다 더 가벼운 태양전지가 실제로 나올 수 있을지 궁금하네요.
 참고
  Joel Jean et al. In situ vapor-deposited parylene substrates for ultra-thin, lightweight organic solar cells, Organic Electronics (2016). DOI: 10.1016/j.orgel.2016.01.022                                        

  http://phys.org/news/2016-02-ultrathin-flexible-photovoltaic-cells.html#jCp

2016년 2월 28일 일요일

우주 이야기 444 - 블랙홀, 그리고 보이드


(A slab cut from the cube generated by the Illustris simulation. It shows the distribution of dark matter, with a width and height of 350 million light-years and a thickness of 300000 light years. Galaxies are found in the small, white, high-density dots. Credit: Markus Haider / Illustris collaboration)


 우주는 큰 구조로 보면 매우 특이한 구성을 하고 있습니다. 은하가 분포된 지역은 얼마 되지 않고 사실상 대부분이 빈공간이기 때문입니다. 우주는 마치 큰 거품들이 뭉친 것 같은 구조로 보이드(Void)라고 불리는 빈공간과 은하들이 뭉쳐서 존재하는 두 지역으로 나눌 수 있습니다. 물론 보이드에도 은하가 소수 존재하지만,사실상 거의 대부분 빈공간입니다. 


 최근 오스트리아, 독일, 미국 등의 천문학자 팀은 보이드와 은하가 있는 지역의 물질 분포를 조사했습니다. 


 참고로 COBE, WMAP, Flanck 같은 우주 배경 복사 관측 위성의 데이터에 따르면 우리가 아는 형태의 물질(바리온(Baryon)이라고 불리는)은 우주의 겨우 4.9%만을 차지할 뿐입니다. 나머지 26.8%는 보이지 않는 암흑 물질이며 2/3 가 넘는 68/3%는 정체를 알 수 없는 암흑에너지로 구성되어 있습니다. 


 연구팀은 3억 5천만년 정도 되는 크기의 가상 우주를 시뮬레이션했습니다. 이 우주는 빅뱅 이후 1200만년 후부터를 시뮬레이션했는데, 그 결과 50%의 물질은 은하 속에 존재하고 나머지 44%는 은하가 있는 우주의 그물인 필라멘트 구조에 존재하며 6%만이 보이드 내부에 존재하는 것으로 나타났다고 합니다. 


 하지만 실제로 관측된 바에 의하면 보이드 내에 물질은 전체 물질의 20%나 됩니다. 이 모순을 해결할 수 있는 가설 가운데 하나는 블랙홀에 의한 물질 이동입니다. 


 은하 중심 블랙홀은 막대한 물질을 흡수한 후 제트의 형태로 외부로 방출하게 됩니다. 이 물질의 방출은 상당한 양의 물질을 보이드 쪽으로 이동시키는 것으로 추정됩니다.


 연구팀의 리더인 마커스 하이더 박사(Dr Markus Haider of the Institute of Astro- and Particle Physics at the University of Innsbruck in Austria)는 은하 중심 블랙홀이 우주의 가장 외로운 장소인 보이드로 물질을 보내는 역할을 하는 것이 이 모델에서 확인되었다고 설명했습니다. 뜻밖에도 블랙홀이 우주의 물질 분포에 큰 영향을 미치고 있다는 것입니다. 


 사실 물질의 대부분은 우주 전체의 부피의 1/500에 불과한 은하에 몰려 있습니다. 그리고 나머지 상당 부분은 텅빈 공간입니다. 그러나 이런 텅빈 공간도 사실은 미세하게나마 물질이 존재하고 간혹 은하도 볼 수 있습니다. 과연 이런 외로운 공간에서 살아가는 외계인은 어떤 생각을 하고 있을지도 궁금하네요. 


 참고 


 The new work appears in "Large-scale mass distribution in the Illustris simulation", M. Haider, D. Steinhauser, M. Vogelsberger, S. Genel, V. Springel, P. Torrey, and L. Hernquist, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Oxford University Press, in press. mnras.oxfordjournals.org/lookup/doi/10.1093/mnras/stw077 

우주 이야기 443 - IBEX가 확인한 태양풍과 성간 자기장




((Artist concept) Far beyond the orbit of Neptune, the solar wind and the interstellar medium interact to create a region known as the inner heliosheath, bounded on the inside by the termination shock, and on the outside by the heliopause. Credit: NASA/IBEX/Adler Planetarium)


 나사의 IBEX (Interstellar Boundary Explorer)는 지난 2008년 발사된 위성으로 지구 주변 궤도에서 데이터를 수집하지만, 사실은 우주 저편에서 오는 입자와 태양풍의 흐름을 측정하는 목적으로 개발된 위성입니다. IBEX는 기존의 이론에서는 예측하지 못했던 여러 가지 흥미로운 사실을 관측했는데, 그중에는 IBEX ribbon이라고 불리는 입자의 흐름이 있습니다. 


 태양에서는 강력한 입자의 흐름인 태양풍이 나옵니다. 당연히 태양풍의 흐름은 태양에서 멀어지면 약해지게 됩니다. 어느 순간에는 태양에서 나온 입자들이 힘이 매우 약해지는 Termination shock가 오고 이 다음 부위에서는 태양풍의 흐름이 0에 가까워지는 Heliopause에 도달하게 됩니다. 이 밖은 성간 입자의 흐름이 지배하고 있습니다. 


 하지만 IBEX는 실제로는 이런 이론보다 더 복잡한 현상을 발견했습니다. 리본이라는 명칭은 사실은 태양에서 나온 입자의 흐름이 마치 리본처럼 밖으로 나와있다는 것입니다. 사우스웨스트 연구소의 과학자 에릭 저스테인(Eric Zirnstein, a space scientist at the Southwest Research Institute in San Antonio)과 그의 동료들은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 이와 같은 리본의 존재가 왜 생기는지 규명했습니다. 


(This simulation shows the origin of ribbon particles of different energies or speeds outside the heliopause (labeled HP). The IBEX ribbon particles interact with the interstellar magnetic field (labeled ISMF) and travel inwards toward Earth, collectively giving the impression of a ribbon spanning across the sky. Credits: SwRI/Zirnstein


(The IBEX ribbon is a relatively narrow strip of particles flying in towards the sun from outside the heliosphere. A new study corroborates the idea that particles from outside the heliosphere that form the IBEX ribbon actually originate at the sun – and reveals information about the distant interstellar magnetic field. Credits: SwRI


 연구팀에 의하면 태양에서 나온 일부 양성자 (즉 수소 원자핵) 는 태양풍과 성간 물질의 중간 경계에서 전자를 획득해 전하가 0인 상태가 될 수 있습니다. 그러면 성간 자기장의 영향을 받지 않고 아주 쉽게 성간 자기장으로 돌입할 수 있게 됩니다. 


 다시 여기서 전자를 잃고 전하를 띄는 양성자가 되면 성간 물질에 합류할 수도 있지만, 경우에 따라서는 다시 전자를 얻어 이번에는 반대 방향으로 태양권안으로 진입할수도 있습니다. 이와 같은 물질 교환은 IBEX에서 리본처럼 관측되었다는 것이 이들의 주장입니다. 


 이와 같은 가설은 더 검증이 필요하겠지만, 한가지 확실한 것은 태양풍과 주변의 은하의 성간 물질과 자기장의 반응이 위의 모식도처럼 단순하지 않다는 것입니다. 실제로 물질 교환과 자기장의 작용은 매우 복잡하게 일어나게 됩니다. 그리고 이런 작용은 아마 다른 별에서도 비슷하게 일어날 것입니다.


 태양은 우리가 근처에서 관측이 가능한 유일한 별입니다. 그런만큼 우리는 태양에 대해서 더 많은 연구를 진행해야 할 것입니다. 


 참고 


E. J. Zirnstein et al. LOCAL INTERSTELLAR MAGNETIC FIELD DETERMINED FROM THE RIBBON , The Astrophysical Journal (2016). DOI: 10.3847/2041-8205/818/1/L18 


2016년 2월 27일 토요일

미 육군 안전한 탄환 개발한다?



(Diagram of the Limited range bullet (Credit: US Army/US Patent Office/Brian Kim/Mark Minisi/Stephen McFarlane))


 안전한 탄환이라는 이야기는 다소 모순된 이야기지 같지만, 미 육군 무장 연구 개발부 (US Army Armament Research, Development, and Engineering Center (ARDEC))의 연구자들은 실제로 그런 것을 개발 중에 있습니다. 


 ARDEC의 연구자인 브라이언 킴, 마크 미니시, 스티븐 맥파렌(Brian Kim, Mark Minisi, and Stephen McFarlane)이 새로 제출한 특허에 의하면 .50 구경에 호환되는 이 새로운 총탄은 일정 거리 이상을 날아가면 탄환이 녹으면서 모양이 변하는 독특한 시스템을 가지고 있습니다. 


 그 덕분에 탄환이 설정된 유효 사거리를 날아가고 나면 공기역학적인 성질이 변하면서 속도와 운동에너지를 잃어 살상력을 잃게 되는 것입니다. 뒤집어 말하면 유효 사거리가 줄어든다는 이야기지만, 대신 이렇게 날아간 총알이 민간인을 살상하게될 가능성을 줄인다는 의미이기도 합니다. 


 연구팀은 M33 및 M8 탄환을 이렇게 독특하게 바꿀 수 있다고 설명하면서 이와 같은 기술이 5.56mm에서 155mm 까지의 모든 탄환과 포탄에 응용될 수 있다고 설명했습니다.


 사실 멀리 날아간 총알이 의도하지 않은 피해를 주는 일을 막기 위한 포탄은 이미 존재합니다. 예를 들어 대공포의 경우 일정 거리 이상을 날아가 표적을 맞추지 못하면 다시 지상으로 떨어져 아군이나 민간이에 피해를 주지 않도록 폭발하도록 설정되어 있습니다. 도심에서 공중으로 발사한 20mm, 30mm 대공포가 인구 밀집한 지상으로 떨어지면 안되기 때문이죠. 


 하지만 작은 총알 하나에 각각의 신관을 넣을 수는 없는 일이기 때문에 미 육군의 연구자들은 이러한 새로운 탄환을 개발한 것입니다. 


 과연 이 탄환이 실제로 널리 사용될지는 알 수 없지만, 이런 무기를 개발한다는 것 자체가 미국이 민주 국가이기 때문에 가능한 일이 아닌가 생각합니다. 


 참고 


곤충용 센서 개발



(Coconut rhinoceros beetle with miniature radio transmitter glued to its back. Credit: Jacy Moore)


 과학자들은 동물들의 이동을 연구하기 위해서 여러 가지 센서와 태그를 동물의 몸에 부착합니다. 예를 들어 고양이나 개의 몸에 '몸캠'을 붙이는 것 같은 방식으로 야생 동물의 생태를 연구하는 것이죠. 또는 센세를 이용해서 동물의 이동을 추적하거나 개체수를 조사합니다. 


 보통 이런 센서를 달 수 있는 동물은 어느 정도 크기가 되야 하지만, 최근에는 아주 작아서 곤충에도 달 수 있는 형태의 센서가 등장했습니다. 괌 대학의 곤충학자인 오브리 무어(Aubrey Moore, a University of Guam entomologist)와 그 동료들은 2007년 괌에 등장해 야자나무 열매에 큰 피해를 주는 해충인 코코넛 코뿔소 딱정벌레 (Coconut rhinoceros beetle)에 전파 신호를 내는 센서 태그를 붙이는 연구를 진행했습니다. 


 이 곤충의 성체는 야자열매에 손상을 주는데, 그 유충은 야자나무가 아니라 죽은 나무 조직을 먹고 사는 특징이 있습니다. 하지만 구체적으로 어디에서 번식을 하는지는 확실치 않은 부분이 있었습니다. 당연히 이 벌레를 잡아다가 고문을 해도 어디서 번식을 하는지 실토(?)할리가 없기 때문에 과학자들은 대신 센서를 붙이는 대안을 개발한 것입니다. 


 센서를 붙인 코코넛 코뿔소 딱정벌레를 방사한 후 이들의 위치를 추적한 과학자들이 이 곤충들이 죽은 코코넛 나무에 새로운 둥지를 만든다는 사실을 알아냈습니다. 특히 무어 박사에 의하면 이 곤충들이 2015년 태풍으로 죽은 나무에 둥지를 만드는 것 같다고 합니다. 따라서 이런 대형 태풍이 지나간 후에는 이 곤충들이 번식하기 좋은 환경이 생기는 셈입니다. 

 동시에 이번 연구에서는 이 곤충이 페로몬 함정에 잘 빠진다는 사실을 같이 알아냈습니다. 이는 이후 해충 방제 목적으로도 사용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 


 아무튼 이 작은 곤충에 식별 번호에 센서까지 붙이는 걸 보면 - 물론 일종의 스파이를 심는 목적 - 대단하다는 생각입니다. 


 참고 


삼성전자 256GB UFS 내장 메모리 양산




(출처: 삼성전자)
 삼성전자가 업계 최고 용량과 속도를 지닌 256GB 용량의 UFS(Universal Flash Storage) 양산을 발표했습니다. USF는 스마트폰에 많이 사용된 eMMC 보다 더 빠른 규격으로 최신의 eMMC 5.1 메모리와 비교해도 UFS 2.0 규격의 삼성 256GB 메모리의 속도가 월등히 빠릅니다.
 이 제품은 삼성의 30nm 공정 3D V-NAND 기술로 개발된 것으로 독자 컨트롤러를 탑재 속도를 크게 끌어올린 것이 특징입니다. 순차 읽기 속도는 850 MB/s로 SATA III SSD 보다 더 빠르며 순차 쓰기 속도 역시 260MB/s로 비슷한 크기의 microSD 메모리를 생각하면 엄청나게 빠른 편입니다. 4K 랜덤 속도 역시 읽기/쓰기 45k/ 40k IOPS 로 고성능 SSD대비 낮을 뿐 이전세대 UFS 메모리나 eMMC 대비 몇 배나 빠른 속도를 보여주고 있습니다.


 이와 같은 높은 밀도와 속도는 앞으로 UFS 기반 제품이 스마트폰, 태블릿은 물론 노트북이나 다른 제품에도 응용될 여지를 열어주고 있습니다.


 더 흥미로운 것은 앞으로의 로드맵입니다. 이전에 삼성전자에서 밝힌 로드맵에 의하면 2-lane UFS 2.0의 최대 읽기 속도는 1.2 GB/s 입니다. 이미 여기에 근접하는 제품이 등장한 셈이죠. 하지만 2018년 이후에는 이보다 속도가 2배 빠른 UFS 4.0이 등장해 최대 2.4GB/s라는 읽기 속도를 지원할 수 있습니다. 이는 PCIe 기반 SSD가 부럽지 않은 속도입니다.
 현재의 기술 발전 속도를 보면 수년 후에는 1TB 급 용량의 1GB/s 이상의 읽기 속도를 지닌 UFS 기반 메모리가 나올지 모릅니다. 스마트폰에 탑재된다고 생각하면 엄청난 용량과 속도죠. 하지만 언제나 그렇듯이 미래에는 이런 고용량 스토리지도 부족한 날이 올지도 모릅니다. 아마 그때는 스마트폰으로 8K 영상을 보거나 찍고 있을지도 모르는 일이기 때문이죠.   
 참고
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공룡도 골절과 상처에 시달렸다.



(Credit: PLOS ONE)



 현대의 동물들이 그렇듯이 공룡 역시 평온한 삶만 살아간 것이 아니었습니다. 고생물학자들은 공룡의 화석에서 수많은 골절과 외상의 흔적을 찾아냈습니다. 최근 필 센터(Phil Senter)를 비롯한 고생물학자들이 1942년에 발견된 공룡 딜로포사우루스(Dilophosaurus wetherilli)의 화석에서 적어도 8개의 뼈 이상을 찾아냈습니다. 


 이 공룡은 머리에 독특한 벼슬이 있는 공룡으로 몸길이는 6m 정도 되는 수각류 공룡입니다. 1억 9천만년에서 1억 8,300만년 전 쥐라기 초기에 번성한 원시적인 육식 공룡으로 상대적으로 빈약한 이빨과 두개골 골격으로 봤을때 큰 공룡을 사냥하기보다는 작은 먹이를 잡아 먹었던 것으로 보는 견해가 있습니다. 하지만 사실 이것도 결코 쉬운 일은 아니었을 것입니다. 


 딜로포사우루스의 화석을 분석한 고생물학자들은 이 공룡에서 

 - 좌측 견갑골(어깨뼈) 골절
 - 좌측 요골 골절
 - 좌측 척골 감염
 - 좌측 엄지 손톱 감염 손상 2 곳
 - 우측 상완골 골절 및 osteodysplasia 2곳

 등을 발견했습니다. 


 이 점을 미뤄보면 이 공룡이 여러 번 골절과 감염, 그리고 외상의 위험에 노출되어 있었다는 것을 알 수 있습니다. 온몸이 성한 데가 없는 것 같지만, 사실 당시에는 이런 식의 골절이나 외상은 매우 흔했을 것입니다. 새끼일때 위험에 노출되거나 혹은 성체가 되었을때도 다른 육식 공룡이나 같은 종끼리 싸움을 벌이는 경우가 적지 않았을 것이니까요. 


 연구팀은 이 공룡이 가진 대부분의 외상이 한 번의 큰 싸움에서 비롯되었을 가능성이 높다고 보고 있습니다. 아직 다 자라기 전에 다른 육식 공룡에 잡아먹힐 뻔 했는지 혹은 큰 사냥감을 노리다가 한 번 치명적인 외상을 입었는지는 알 수 없지만, 이런 육식 공룡이 크게 다칠 정도면 꽤 큰 충격을 입었던 것 같습니다. 당시 육식 공룡의 삶도 결코 편하지 않았던 것이죠. 


 1억 9천만년 전 쥐라기 공룡도 오늘의 우리처럼 험난한 삶을 살았지만, 그럼에도 이 외상에서 회복되었다는 점은 흥미롭습니다. 공룡이 죽은 것은 외상 때문이 아니라 다른 이유였으며 최소한 몇 달 이상 회복한 증거가 있기 때문입니다. 


 비록 시련은 겪었지만, 이 화석의 주인공은 1억 9천만년 전 쥐라기의 세상에서 다시 일어나 삶을 누렸던 것입니다. 어쩌면 쥐라기나 지금이 삶이란 이런 것일지도 모르겠습니다. 


 참고 


 Phil Senter et al. Record-Breaking Pain: The Largest Number and Variety of Forelimb Bone Maladies in a Theropod Dinosaur, PLOS ONE (2016). DOI: 10.1371/journal.pone.0149140 


2016년 2월 26일 금요일

침팬치 아담은 백만년 전에 등장?



(Credit: University of Leicester )​
 Y 염색체는 X 염색체와는 달리 아버지에게서 아들에게만 전달됩니다. 이런 특징 때문에 Y 염색체는 수컷의 진화는 물론 계통적으로 어떻게 갈라졌는지를 연구할 수 있는 좋은 방법입니다. 여기에 대응되는 개념은 미토콘드리아로 미토콘드리아 DNA (mtDNA)는 어머니에서 딸과 아들에게 전파되기 때문에 모계 계통을 추적하는데 도움을 주게 됩니다.
 이와 관련된 연구는 이미 인간에서 널리 시행되었지만, ​이번에는 인간과 가까운 관계인 고릴라, 침팬치, 보노보, 오랑우탄에서 Y 염색체 관련 연구 결과가 발표되었습니다.
 이 연구를 이끈 영국 레스터 대학의 마크 조블링 교수 (Professor Mark Jobling from the University of Leicester's Department of Genetics)에 의하면 'Y 염색체 아담'이라고 부를 수 있는 모든 침팬치의 아버지가 등장한 것은 100만년 전이라고 합니다.
(부연 설명을 하면 Y 염색체는 아들에게만 전달되므로 만약 딸만 가진 아버지라면 Y 염색체는 후대로 전달되지 않게 됩니다. 이와 같은 일이 반복되면 실제로 조상 아버지가 수천명에 달해도 수십만년 후까지 Y 염색체를 전달하는 운좋은 케이스는 매우 드물게 됩니다. 수천 세대에 걸쳐 아들이 예외없이 하나 이상의 아들을 낳는 경우의 수 이니까요.
 그러나 아무리 극단적인 경우라도 조상 할아버지가 반드시 있기 때문에 최종적으로 하나의 Y 염색체가 나오는 순간이 등장합니다. 이것이 Y 염색체 아담의 개념입니다.
 ​물론 오랜 세월이 흐르면서 Y 염색체에도 변이가 일어나기는 하지만, DNA에 변화가 오는 정도를 역으로 추산하면 언제 이들이 공통 조상을 지녔는지를 추정 가능합니다. 상염색체의 경우 두 쌍의 염색체가 서로 교환되므로 이와 같은 추적은 불가능합니다.)

 흥미로운 것은 고릴라의 경우 10만년 전에 아담이 존재했다는 것입니다. 이것은 수컷 고릴라 중 일부만이 암컷을 거느리는 특징과 부합됩니다. 반면 침팬치는 더 다양한 경우의 수가 존재합니다. 인류의 경우는 15-20만년 전, 인류가 태동하던 시절 Y 염색체 아담이 존재한 것으로 알려져 있습니다.
 이번 연구에서는 수컷이 다수의 암컷을 거느리는 시스템과 비교적 자유로운 짝짓기가 일어나는 침팬치와 Y 염색체의 전달 정도가 크게 다르다는 것이 명확히 나타났습니다. 어느 쪽이 더 유리한지는 단순히 비교하기는 어렵지만, Y 염색체의 유전적 다양성은 침팬치가 훨씬 높다고 말할 수 있을 것 같습니다.
 참고
 Pille Hallast et al. Great-ape Y-Chromosome and mitochondrial DNA phylogenies reflect sub-species structure and patterns of mating and dispersal, Genome Research (2016). DOI: 10.1101/gr.198754.115                                        

  http://phys.org/news/2016-02-ancient-chimpanzee-adam-million-years.html#jCp

우주 이야기 442 - 펄서를 이용해서 중력파를 찾아낸다?



(Gravitational waves are ripples in space-time, represented by the green grid, produced by accelerating bodies such as interacting supermassive black holes. These waves affect the time it takes for radio signals from pulsars to arrive at Earth. Credit: David Champion )​
 LIGO의 중력파 검출 이후 다른 중력파 검증 프로그램은 중단된 것이 아니라 오히려 더 활기를 띄고 있습니다. 중력파 검출을 확실히 검증하는 것은 물론 더 나아가 중력파 천문학의 가능성이 있기 때문입니다. LIGO와의 별도의 중력파 검증 프로그램인 ​NANOGrav(North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves) 역시 마찬가지입니다.
 나노그라브는 새로운 중력파 검출 장치를 건설하는 대신 현재 있는 전파 망원경을 이용해서 지구 주변에 있을 것으로 생각되는 저주파 미세 중력파를 검증하는 프로젝트입니다.
 Astrophysical Journal Letters에 이 프로젝트에 관한 논문을 발표한 나사 제트 추진 연구소의 스티븐 테일러(Stephen Taylor)에 의하면 충분한 수의 펄서를 관측하면 이 저주파 중력파를 검증할 가능성이 있다고 합니다. 아이디어는 간단합니다.
 중력파는 블랙홀의 충돌과 같이 강력한 중력이 작용하는 과정에서 발생할 수 있습니다. 우주에서 가장 큰 블랙홀이 은하 중심에 있다는 점을 생각하면 사실 가장 강력한 중력파가 발생할 수 있는 장소 역시 은하 중심입니다.


 두 개의 은하가 서로 충돌하게 되면 두 개의 거대 질량 블랙홀이 서로 만나게 됩니다. 이 때 태양 질량의 수백만배에 달하는 거대 질량 블랙홀이 충돌하면서 강력한 중력파가 형성됩니다. 이 중력파는 거미줄을 타고 출렁임이 퍼지는 것처럼 우주 전체로 퍼지게 됩니다. 하지만 지구에서 먼 위치에서 발생하는 경우가 대부분이고 공간의 흔들림 자체가 매우 미세한데다 파장이 길어서 관측이 더 까다롭습니다.
 빠른 속도로 회전하는 중성자별인 펄서는 1초 동안 수백번 신호를 내놓을 수 있습니다. 그런데 이 신호가 오는 과정에서 중력파에 의한 공간의 출렁임을 통과하게 됩니다. (위의 개념도) 여러 장소에서 오는 밀리미터 펄서를 동시에 측정할 수 있다면 이 미세한 변화를 감지할 가능성이 있습니다. 비록 그 차이는 매우 작지만, 현재의 기술로도 10만분의 1초의 변화를 측정할 수 있기 때문입니다.
 나노헤르츠 중력파 (Nanohertz gravitational waves) 검증을 위한 나노그라브는 이미 54개의 전파 망원경이 참여하고 있습니다. 하지만 관측 범위를 모든 하늘로 넓히기 위해선 더 많은 전파 망원경의 참여가 필요하다고 합니다.
 이렇게 미세한 중력파 검증이 가능해지면, 역으로 거대 질량 블랙홀의 접근과 충돌에 대한 정보를 알 수 있게 될 것입니다. 이는 새로운 형태의 중력파 천문학의 가능성을 내포하는 것입니다.
 아직은 시작단계지만, 앞으로 중력파 검출 기술이 계속 발달하면 우리는 천문학의 새로운 시대에 접어들게 될 것입니다.
 참고
  
"Are We There Yet? Time to Detection of Nanohertz Gravitational Waves Based on Pulsar-Timing Array Limits," S. R. Taylor et al., 2016 Mar. 1, Astrophysical Journal Letters. iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8205/819/1/L6, preprint: arxiv.org/abs/1511.05564
"Interpreting the Recent Upper Limit on the Gravitational Wave Background from the Parkes Pulsar Timing Array," The NANOGrav Collaboration, 2016. preprint: arxiv.org/abs/1602.06301