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2016년 12월 31일 토요일

2016년 한 해 정리



 나이가 들수록 세월이 빨리 간다고 했는데, 지금 제가 그런 상황인 것 같습니다. 크게 성취한 것은 없는데 역시 시간은 순식간에 지나가는 것 같습니다. 그래도 개인적으로 2016년은 변화가 있는 한해이긴 했습니다.


 일단 블로그는 과거보다 비중이 줄었습니다. 아무래도 다른 하는 일이 많아지다보니 블로그에만 집중하기 어려운 부분이 있었던 것이죠. 여기에다 네이버 서비스가 다변화 되면서 블로그 유입 인구가 과거보다 줄어들었습니다. 작년에는 하루 8000명 정도였다면 지금은 5000명 정도인데, 여전히 아주 많은 숫자이지만, 과거보다는 줄어든 셈이죠.


 다만 다른 할 일이 많다보니 여기에 신경이 쓰이지는 않고 있습니다. 사실 그보다는 여전히 많은 분들이 방문해 주시니 감사히 여기고 있습니다. 5000명으로 방문자가 줄었네 보다는 5000명이나 되는 분이 방문해 주시고 있다는 점을 감사해야 하는 게 맞겠죠. 더구나 블로그의 주제가 과학 쪽으로 확실하게 쏠리면서 독자가 빠져나갈 수 있는데도 그렇다는 것은 긍정적으로 생각해야 하는 부분 같습니다.


 블로그 쏟는 시간 대신 많은 시간을 쏟는 부분은 연구 쪽입니다.


 2016년은 연구에 있어서는 대박을 터트리지는 못해도 연구가 본 궤도로 접어드는 것 같은 한 해 였습니다. 올해 10편 정도 논문을 쓰기로 결심했는데, 실제로 비슷한 성과를 거뒀습니다. 다만 게재가 확정되었거나 게재된 논문은 5편 정도입니다. SCI 논문 3편과 SCIE 논문 2편이고 각각 1저자 3편과 교신 저자 2편인데 모두 IF 5점 이하이지만, 과거보다는 확실히 게재 논문 자체가 늘어나면서 (아직은 영어가 여전히 부족하지만) 논문 쓰기도 더 익숙해지는 것 같습니다.


 11월에서 12월 사이에도 벌써 논문 2편을 새로 써서 투고한 상태이고 지금도 새로 쓰고 있는데, 내년에도 비슷한 속도로 논문을 써서 5년, 10년 후에는 순환기 /소화기/ 내분비 역학(epidemiology) 분야에서 어느 정도 인지도 있는 연구자가 되기를 희망해 봅니다. 아마도 쉽지는 않겠지만 말이죠.


 개인저으로는 R과 데이터 과학 부분의 전문가를 바라보고 있지만, 역시 쉽지는 않은 것 같습니다. 통계학 자체가 어려운데다 R도 쉬운게 아니라서 실력이 빠르게 늘지는 못하고 있습니다. 여기에 유전체 부분 데이터도 다뤄보려고 책을 사서 보는데, 이건 더 쉽지 않겠다는 느낌입니다. 이것저것 책만 많이 사고 공부는 많이 못했던 것 같습니다. 참고로 올해 산 책 다 합치면 100만원 넘을 것 같습니다. 대부분 통계/R/유전체학 관련 서적입니다. 책 쓰는데 참고하기 위해 영양학 관련 서적도 좀 구매했구요.


 올해 큰 변화 중 하나는 바로 첫 단행본을 집필했다는 점입니다. 여기에 대한 이야기는 따로 할 예정이지만, 아무튼 독특한 경험 가운데 하나였던 것 같습니다. 짧은 시간 이내로 집필을 마치고 수정을 하느라 아쉬운 점도 많지만 처음부터 잘하긴 어려운 만큼 계속해서 새로운 책을 집필하면서 개선시켜 나가는 쪽으로 생각하고 있습니다.


 앞으로 어떻게 될지는 모르겠지만, 2017년에도 지금처럼 계속 일을 진행시켜나가야 하겠죠. 목표는 다 다르겠지만, 이 글을 읽으시는 분들 모두 올해 잘 마무리 하시고 2017년에 목표한 일이 잘 이뤄지시기 기원합니다.


 

우주 이야기 610 - 비교적 가까운 거리에서 발견된 여러 개의 고리를 지닌 별




(Structures detected in the disk of HIP 73145. Left: The features under discussion are denoted with semi-transparent rings and labeled B1, B2, B3E, and B3W. The black mask covers the area that is too close to the coronagraph and the large negative ADI artifacts. Right: Intensity of all pixels in the image to the left plotted versus their radial separation from the center. The dark blue line is formed by applying a 100 point wide running mean to all pixel intensities after sorting according to their distance to the center. The light-blue shaded area represents the standard deviation across 100 neighboring points at each separation. The two major features B1 and B2 are easily identified. The B3 feature is less obvious, as it is close to the inner edge of the usable area and not circular. Credit: Feldt et al., 2016. )​



 과학자들이 지구에서 400광년 정도 떨어진 어린 별 주변에서 다수의 고리 구조를 확인했습니다. 막스 플랑크 천문학 연구소의 마르쿠스 펠트 (Markus Feldt of the Max Planck Institute for Astronomy)와 그의 동료들은 유럽 남방 천문대의 관측 장치인 Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE)를 이용해서 HIP 73145 (HD 131835) 주변에서 최소한 3개의 고리를 발견한 것입니다.


 HIP 73145는 태어난지 1500만년 정도 된 어린 별로 그 주변에 있는 가스와 먼지의 고리는 물론 원시행성계 원반을 이야기합니다. 최근 과학자들은 이 원시 행성계 원반에서 적어도 3개의 간극을 발견했습니다. 전체 원반의 반지름은 96AU 정도인데, 66AU에 빈 공간이 있고 35AU와 45AU 구간에도 역시 빈 공간이 있다는 것입니다.


 HIP 73145 자체는 태양 지름의 1.38배 정도 되는 별로 태양보다 약간 큽니다. 고리의 거리와 크기를 감안하면 이 위치에서 큰 행성이나 혹은 카이퍼 벨트 같은 천체군이 형성되는 과정인 것으로 추정할 수 있습니다. 행성이나 기타 천체가 형성되면서 가스와 먼지를 흡수해 빈틈이 생기는 것이죠. 물론 35AU보다 더 안쪽에도 새로운 행성이 형성되는 중일 수도 있습니다. 다만 현재 관측 기기의 한계로 이를 관측하기는 어렵습니다.


 이번 관측은 유럽 남방 천문대의 SpHere INfrared survey for Exoplanets (SHINE) 캠페인의 일환으로 진행되었으며 가스와 먼지 관측이 용이한 0.95-1.35마이크로미터 파장에서 관측이 이뤄졌습니다. 앞으로 관측 기술이 발전하면 더 세밀한 관측이 가능해지면서 지구 정도 궤도에서 지구형 행성이 형성되는 과정을 직접 관측할 수 있을 것으로 생각됩니다.


 참고


 SPHERE/SHINE reveals concentric rings in the debris disk of HIP 73145, arXiv:1612.07621 [astro-ph.SR] arxiv.org/abs/1612.07621

 http://phys.org/news/2016-12-debris-disk-young-nearby-star.html#jCp

드론 모선을 구상하는 아마존





(A diagram of the proposed system, featuring an aerial fulfillment center (302), its drones (312) and a shuttle (350), Each airship would be stocked with an inventory of commonly-ordered goods, along with a fleet of unmanned aerial vehicles (UAVs). Credit: Amazon)​
 아마존의 현재 진행 중인 드론 배송 시스템과 결합할 수 있는 새로운 공중 모선을 계획하고 있다는 소식입니다. 이는 미 특허청 (United States Patent and Trademark Office)​에 아마존 테크놀로지사 명의로 등록된 새로운 특허 신청을 통해서 밝혀졌습니다.


 아마존은 드론을 이용한 신속 자율 배송에 큰 기대를 걸고 있지만, 드론을 이용한 배송에는 여러 가지 해결해야 할 문제점이 있습니다. 대표적인 문제 가운데 하나는 드론의 비행 거리가 대부분 짧아서 장거리 배송이 어렵다는 점입니다.


  "airborne fulfillment centers" (AFCs)라고 불리는 드론 모선은 거대한 비행선으로 13,716 m 상공에 다수의 드론 및 화물을 적재한 움직이는 드론 물류 센터라고 할 수 있습니다. 이를 대도시 상공에 띄어놓으면 아주 빠른 속도로 활강해서 물건을 배송하고 다시 지상 물류 센터로 집결하는 방식인 것입니다.


  물론 특허가 모두 제품이 되는 것은 아니지만, 구상 자체는 흥미롭다고 할 수 있습니다. 다만 이런 거대 드론 모선을 실제로 띄우는 일은 물류 산업과 전자 상거래의 거인인 아마존도 쉽지 않을 것입니다. 보통 상업화가 쉽지 않은 기술의 특허를 신청하는 이유는 미래에 있을지도 모르는 특허 소송에서 자신을 방어하는 목적이라는 점을 생각하면 납득은 되긴 하지만 말이죠.
  만약 가능하기만 하다면 거의 하늘에서 택배가 지상으로 강하하는 셈이므로 글자 그대로 총알 배송이 가능할 것입니다. (참고로 강하할 때는 위의 그림처럼 날개를 이용해 글라이더 방식으로 내려오기 때문에 배터리를 소모하지 않습니다) 물론 거대 비행선을 하늘에 띄우고 안정적으로 유지하는 일이 생각보다 쉽지 않기 때문에 무조건 낙관적으로 생각할 수는 없지만, 가능성이 0%라면 아예 특허 신청도 안했을테니 혹시 모르는 일이죠.


 아무튼 이런 창의적인 아이디어가 자꾸 나오고 새로운 시도를 계속한다는 것 자체가 끊임없는 도전을 하는 기업이라는 증거일 것입니다.



 참고



2016년 12월 30일 금요일

무인 드론 군단을 구상중인 DARPA





DARPA (미국 방위 고등연구계획국)​이 100대 이상의 드론을 자율적으로 움직이는 군단 (swarm)을 개발하는 연구과제를 선정했습니다. OFFensive Swarm-Enabled Tactics (OFFSET) 프로그램이라고 명명된 이 프로젝트는 100대 이상의 지상 혹은 공중 드론을 이용해서 정찰 및 수색, 전투 등 다양한 임무를 수행하기 위한 것입니다.
 현재 다양한 공중 드론과 원격 조종 로봇들이 지상, 바다, 공중에서 임무를 수행하고 있지만, 대부분 원격으로 조종하는 것으로써 이를 조종해서 임무를 수행하는데 상당히 많은 인력이 투입되고 있습니다. DARPA가 원하는 것은 한 대의 로봇이 이니라 로봇 군단을 컨트롤 할 수 있는 방법입니다.
 이는 마치 게임에서 그룹 유닛을 컨트롤 하는 방식과 유사한데, 실제로 필드 테스트를 하기 전 네트워크 가상 환경을 만든 후 여기서 다양한 유닛을 컨트롤하는 방식을 개발할 것이라고 합니다. 일종의 전략 게임과 비슷한 방식이죠. 물론 가상 환경에서 인공지능에 의해 작동하는 드론들이 적절하게 움직일 수 있는 알고리즘 개발이 우선적인 목표입니다. 실제 목표는 진짜 환경에서 움직일 수 있는 드론 군단을 개발하는 것이기 때문입니다. 이를 이용해서 적을 수색하고 전투를 벌이는 것은 그 다음 이야기입니다.
 오프셋 프로그램이 얼마나 빨리 결과물을 내놓을 수 있을지는 모르겠지만, 다수의 로봇을 인간이 통제하는 상황이 온다면 미래전의 모습을 크게 바꿔놓을 수 있을 것입니다. 한 명의 병사보다 다수의 드론을 배치할 수 있을 테니까요.

 다만 오프셋 프로젝트는 아직 개념 구상 단계로 프로젝트가 순항한다고 해도 결과물을 내놓기 까지는 꽤 시간이 걸릴 것으로 보입니다. 과연 SF 영화나 게임에서보는 것 같은 미래전이 현실이 될 것인지 궁금합니다.


 참고


태양계 이야기 578 - 생생하게 포착된 토성의 북극



(Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)


 카시니 탐사선은 앞서 몇 차례 소개드린 것과 같이 2017년 임무 종료 직전에 마지막 임무 단계에 접어들었습니다. 현재는 토성의 F 고리 안쪽으로 들어와 토성의 극지방과 고리를 상세하게 관측 중입니다. 위의 사진은 다소 앞서 시점인 2016년 9월 9일 촬영된 것으로 마침 햇살을 받아서 명확하게 보이는 토성의 북반구가 촬여되어 있습니다. 


 이 사진에서 목성보다는 선명하지 않지만, 토성의 표면의 줄무늬가 비교적 선명하게 드러나있으며 무엇보다 토성 대기의 가장 큰 미스터리인 거대 육각 구름의 모습이 선명하게 나타나 있습니다. 지구보다 더 큰 이 거대한 육각 구름은 목성의 유명한 대적점과 함께 태양계 대기 현상의 가장 신비한 장면 가운데 하나라고 하겠습니다. 


 자세히보면 육각형 구름 내부와 그 주변에 마치 작은 점처럼 보이는 소용돌이의 모습도 같이 보이고 있습니다. 토성의 크기를 고려하면 이 작은 점들은 엄청난 크기의 소용돌이 폭풍이라고 할 수 있습니다. 토성의 빠른 자전과 여러 층의 가스로 되어 있는 대기 구조 덕분에 상층 대기에는 계속해서 빠른 바람과 폭풍이 불면서 이런 신비로운 모습을 만들고 있는 것으로 생각됩니다. 


 이 촬영은 근적외선 영역 파장인 728nm 에서 이뤄졌으며 우리가 보통 보는 가시광 사진에서는 볼 수 없는 토성 대기의 디테일이 잘 살아있습니다. 촬영 거리는 120만km이고 픽셀당 74km 수준 해상도입니다. 이제 카시니의 탐사가 마지막 단계로 접어듬에 따라 당분간 이런 영상을 촬영할 기회가 없기 때문에 더 귀하게 보이는 사진인 것 같습니다. 


 참고 


120만년 전에도 이쑤시개를 사용했을까?




 인류와 그 조상 그룹이 언제 이쑤시개를 사용해서 이빨 사이의 음식물 찌거기를 제거했는지는 확실치 않습니다. 작은 나뭇가지나 뼈조각을 쪼개서 사용했을 가능성이 높은데, 화석화되기가 매우 어렵고 작은 조각이 발견된다해도 이쑤시개 용도였는지 확인하기 난감하기 때문입니다. 


 최근 스페인 북부에서 발견된 120만년 전의 호미닌(hominin)의 치아 화석은 어쩌면 이 시기에 이미 이쑤시개와 비슷한 것이 사용되었을 가능성을 제기하고 있습니다. 카렌 하디(Karen Hardy. She's with the Catalan Institute for Research and Advanced Studies and the Universtat Autonoma de Barcelona in Spain)를 비롯한 연구자들은 이 화석 이빨의 형태와 치석 등의 형태를 면밀히 검토해 이들이 주기적으로 이쑤시개로 찌거기를 제거해왔다는 가설을 제시했습니다. 


 다른 동물과 마찬가지로 인간의 뼈 가운데 가장 단단하고 화석으로 남기 쉬운 부분은 이빨입니다. 비록 이빨에 들어있는 정보는 제한적이긴 하지만, 크기에 비해서 매우 중요한 정보가 담긴 부분이기도 합니다. 특히 무엇을 어떻게 먹고 살았는지에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있습니다. 


 당시 유럽으로 건너온 초기 호미닌은 호모 에렉투스와 근연종인 호모 에르가스터 (Homo ergasther)일 가능성이 높습니다. 이 이빨의 주인공인 호미닌은 아직 불을 이용해서 음식물을 요리하지는 않았던 것으로 보입니다. 이빨에 거친 음식을 먹었던 흔적이 남아있기 때문입니다. 하지만 이쑤시개를 사용해서 찌거기를 제거할 수 있는 지능을 지녔을 수 있습니다. 


 다만 앞으로 이것이 확실히 이쑤시개의 증거가 맞는지를 검증할 필요는 있을 것입니다. 이전 연구에서 가장 오래된 이쑤시개 사용의 증거는 4.9만년 전 네안데르탈인의 화석에서 발견되었습니다. 이쑤시개의 사용은 대단하지 않아보이지만, 사실 인간과 그 근연종 이외에 다른 동물에서 이를 사용한 증거를 찾을 수 없습니다. 이쑤시개의 사용은 현생 인류를 향해 나아가는 호미닌이 증거 가운데 하나였을 것입니다. 


 참고 


Karen Hardy et al. Diet and environment 1.2 million years ago revealed through analysis of dental calculus from Europe's oldest hominin at Sima del Elefante, Spain, The Science of Nature (2016). DOI: 10.1007/s00114-016-1420-x 

2016년 12월 29일 목요일

카비레이크 + 옵테인 SSD 곧 출시된다



(레노보 T570)


 예상보다 빠르게 3D Xpoint 를 사용한 옵테인 SSD 탑재 노트북이 등장할 것 같습니다. 아난드텍에 의하면 2017년에 나올 씽크패드 라인업에 옵테인 SSD를 캐쉬로 사용하는 제품군이 대거 등장할 것이라고 합니다. 단 DIMM은 아니고 M.2 2242 폼펙터를 사용하는 NVMe PCIe SSD이라고 하네요. 용량은 16GB가 기본이고 64GB 까지 늘릴 수 있는 것으로 보이지만, 아마도 가격 문제로 16GB가 대세가 될 것으로 보입니다. 


 아무리 옵테인이 빠르다고해도 16GB라면 너무 작은 용량이 아닌가 생각할 수 있는데, 그렇기 때문에 단독 드라이브가 아니라 하드디스크 캐시로 사용한다고 합니다. 1TB HDD와 함께 사용해서 용량과 체감 속도 두 마리 토끼를 잡는 방식입니다. 과거 낸드 기반의 SSD도 비슷한 방식으로 사용되었기 때문에 새로운 방식은 아니라고 할 수 있습니다. 적용 모델은 ThinkPad T470p, L470, L570, T470, T570 이라고 하네요. 


 옵테인 SSD는 128Gb 다이를 사용해서 한 개나 혹은 두 개의 다이만 들어있는 매우 작은 M.2 폼펙터의 SSD로 장착될 것입니다. 속도는 기존의 SSD와 DRAM 사이 중간 정도지만, 캐쉬로 사용되므로 모든 어플리케이션이 아니라 자주 사용되는 운영체제 파일이나 혹은 웹브라우저 같은 소프트웨어가 될 것입니다. 16GB는 매우 작은 용량이지만, 낸드 플래시와는 달리 내구성은 걱정하지 않아도 될 것이라고 하네요. 옵테인 SSD는 카비레이크 CPU 및 200시리즈 칩셋과 함께 나올 것입니다. 


 실제 물건이 나와봐야 평가가 가능하겠지만, 아무튼 낸드 플래시를 대신할 차세대 비휘발성 메모리 시시장에 인텔이 먼저 뛰어든 점은 분명해 보입니다. 아직 낸드 플래시 대비 가격도 비싸고 초기 기술이라 성능도 획기적이진 않겠지만, 낸드 플래시의 한계가 분명한 만큼 차세대 비휘발성 메모리가 필요하다는 점은 의문의 여지가 없어 보입니다. 


 과연 옵테인 SSD의 성능이 어느정도일지, 그리고 가격은 어느 정도 할지 꽤 궁금해지는 소식이 아닐 수 없습니다. 내년에는 초기 3D 크로스포인트 기술의 모습이 선명하게 드러날 것으로 기대됩니다. 


 참고 



우주 이야기 609 - 외계인에게 메세지 남기기



 외계인 찾기는 사실 과학과 비과학의 경계를 아슬아슬하게 넘는 분야로 여겨집니다. 물론 과학자들은 단순한 미생물을 포함해서 외계 생명체를 찾고 있고 우리와 비슷하거나 더 진보된 기술을 가진 외계인이 존재할 가능성은 항상 열려있습니다. 문제는 그것을 과학적으로 증명하는 일이죠. 증명하기 힘든 일을 오랜 세월 연구한다는 것은 과학자들에게 매우 곤혹스런 일입니다.  


 지난 수십 년간 SETI를 비롯한 여러 단체와 과학자들이 외계인으로 신호로 의심될만한 신호를 찾기 위해 노력했지만, 결론적으로 믿을 만한 신호를 검출하는데 실패했습니다. 하지만 반대로 과연 우리가 신호를 외계인에게 보내기 위해서 노력했는지 질문해볼 필요도 있습니다. 


 지구에서 통신에 사용되는 주파수나 TV 및 라디오 방송에 사용되는 전파는 출력이 약해서 사실 태양계 저편에서도 수신하기가 어렵습니다. 앞서 나사의 딥 스페이스 네트워크에서 설명했듯이 거대한 안테나를 이용해서 한 방향으로 강력한 전파를 보낸다고 해도 거리에 따라 전파가 크게 퍼지기 때문입니다. 




 이 점을 고려하면 우리가 의도적으로 신호를 보낸다고 해도 사실 외계 행성에 있는 과학자가 이를 알아채기는 쉽지 않습니다. 우리가 사용한 전파를 저 멀리 우주에서 우연히 검출하는 일은 더 어렵다는 이야기죠. 


 이런 이유에서 지금까지 주변 별을 향해 다양한 전파 메세지가 방출되었습니다. SETI는 이 작업을 좀 더 효율적으로 진행하기 위해서 METI (Messaging Extra Terrestrial Intelligence) 라는 별도의 기구를 설립했습니다. 연간 100만 달러 정도의 예산을 들여 저 멀리 다른 행성에 Hello라는 메세지를 보내는 것이 목적입니다. 


 저널 Nature Physics에는 이 방법의 타당성과 위험성을 분석한 논문이 실렸습니다. 일단 우리가 보내는 신호 시스템 - 주로 0/1 을 이용하는 이진법 - 을 과연 외계인이 이해할 수 있는지부터 시작해서 이것이 위험하지 않을지에 대한 논쟁이 있기 때문입니다. 


 특히 영화에서 자주 등장하는 공격적인 외계인이 지구를 침공하지 않을까 걱정하는 의견이 있습니다. 사실 그 정도 문명이 발달한 외계인이 굳이 지구를 정복할 이유가 있는지는 다소 의문이긴 하지만, 우리가 외계 문명에 대해서 아는 것이 없다보니 걱정이 되는 건 사실이겠죠. 


 다만 METI가 본격화되더라도 역시 외계인이 수신할 수 있을 정도의 신호를 보내는 일은 쉽지 않을 것입니다. 과거 제안되었던 100억W 급 SETI 비콘처럼 강력한 수신기를 사용한다고 해도 수십에서 수백 광년 떨어진 별에서는 반딧불 에너지만도 못한 약한 신호가 될 것이기 때문입니다. 


 아무튼 외계인을 직접 우리가 만나기 전까진 이런 논쟁은 계속될 것으로 예상됩니다. 


 참고 


Mark Buchanan. Searching for trouble?, Nature Physics (2016). DOI: 10.1038/nphys3852
Douglas A. Vakoch. In defence of METI, Nature Physics (2016). DOI: 10.1038/nphys3897





미국 연간 의료비 지출은 2.1조 달러 - 당뇨가 지출 1위



(Animated GIF revealing trends in personal health spending in the US from 1997 to 2013. Credit: IHME)​
 전 세계에서 가장 많은 의료비를 지출하고 있는 미국의 의료비 지출 규모가 2013년에 2.1조 달러에 달했던 것으로 조사되었습니다. 1996년의 1.2조 달러 대비 9000억 달러가 증가한 셈인데, GDP 및 인구 증가 대비 의료비 지출 증가 속도가 다소 빠른 점은 미국 뿐 아니라 모든 선진국에서 나타나는 현상이라서 특별할 것은 없는 내용입니다.
 다만 액수가 엄청난 데, 연구팀은 사실 약국에서 처방전 없이 구입하는 약품이나 개인이 지출하는 집계되지 않은 추가 비용이 대략 3000억 달러에 이를 것으로 보고 있습니다. 그러면 총 의료비 지출 규모는 실제로는 2.4조 달러입니다. 이는 WHO 통계인 GDP의 17%보다는 다소 낮은 편입니다. 물론 그래도 엄청난 비용이고 다른 나라 대비 더 많은 비용을 지출하는 것은 변함이 없습니다.
 선진국은 물론 신흥국에서도 평균 수명이 크게 증가하면서 인구 노령화가 진행되고 있고 이로 인해 점차 의료비 지출이 증가하는 추세인 점은 여러 나라에서 공통된 추세입니다. 특히 미국은 선진국 가운데는 드물게 국가 의료보험 시스템 대신 민간 보험이 차지하는 비중이 크고 비용을 통제할 수단이 마땅치 않아서 의료비가 비싼 것으로 유명합니다.

 이번 연구는 워싱턴 대학의 보건 계량학 및 평가 연구소의 요셉 딜리만 교수 (Dr. Joseph Dieleman, lead author of the paper and Assistant Professor at the Institute for Health Metrics and Evaluation (IHME) at the University of Washington) 가 이끈 것으로 1996년에서 2013년 사이 미국에서 지출된 의료비를 155개 질환별로 분석한 것입니다. 조사 기간 중 지출된 총 의료비는 30조 달러에 달했으며 전체 항목 가운데 1위는 당뇨였습니다. (아래는 순위)

1. Diabetes - $101.4 billion
2. Ischemic heart disease - $88.1 billion
3. Low back and neck pain - $87.6 billion
4. Hypertension - $83.9 billion
5. Injuries from falls - $76.3 billion
6. Depressive disorders - $71.1 billion
7. Oral-related problems - $66.4 billion
8. Vision and hearing problems - $59 billion
9. Skin-related problems, such as cellulitis and acne - $55.7 billion
10. Pregnancy and postpartum care - $55.6 billion

​ 참고로 155개 질환으로 나눴을 때는 당뇨가 1위이지만, 질환군으로 봤을 때는 심혈관 질환이 2311억 달러로 1위입니다. 여기에는 허혈성 심장 질환 (IHD)이외에 고혈압, 고지혈증 등이 포함됩니다. 암의 경우 여러 진단별로 나눠져서 전체 순위는 생각보다 높지 않은데, 모든 암에 지출되는 비용 역시 생각보다는 작아서 1154억 달러 입니다. 물론 전체 비중은 높지 않아도 연간 139조원에 해당하는 돈이 투입되는 셈이니 엄청난 규모입니다.


 이번 연구에서는 85세 이상 초고령 여성의 경우 연간 31,000달러, 남성의 경우 24,000달러의 의료비를 지출한 것으로 나타났습니다. 이는 간병비가 물론 포함된 것이긴 하지만 미국에서 편안하게 장수하기 위해서는 돈이 좀 많아야 한다는 것을 보여주는 통계이기도 합니다. 미국도 점차 기대 수명이 증가하고 있고 시간이 갈수록 노령 인구가 증가하고 있어 이로 인한 비용 증가는 피할 수 없을 것으로 보입니다. 사실 이미 미국에서 의료비 증가 문제는 심각한 사회 이슈 가운데 하나입니다. 오마바 케어를 둘러싼 논쟁 역시 그 연장 선상에서 볼 수 있죠.


  한국의 경우 의료 종사자들의 불만이 많기는 하지만, 국가의 통제를 통해서 의료비 증가를 효과적으로 억제해왔습니다. 다만 노령화 추세는 더 빠르게 진행되고 있어 앞으로 의료비를 비롯한 노인 부양비용 증가가 역시 큰 문제가 될 것으로 예상됩니다.
   참고







2016년 12월 28일 수요일

세계에서 가장 얇은 다이아몬드 나노와이어



(This animation shows molecular building blocks joining the tip of a growing nanowire. Each block consists of a diamondoid -- the smallest possible bit of diamond -- attached to sulfur and copper atoms (yellow and brown spheres). Like LEGO blocks, they only fit together in certain ways that are determined by their size and shape. The copper and sulfur atoms form a conductive wire in the middle, and the diamondoids form an insulating outer shell. Credit: SLAC National Accelerator Laboratory)​

(Fuzzy white clusters of nanowires on a lab bench, with a penny for scale. Assembled with the help of diamondoids, the microscopic nanowires can be seen with the naked eye because the strong mutual attraction between their diamondoid shells makes them clump together, in this case by the millions. At top right, an image made with a scanning electron microscope shows nanowire clusters magnified 10,000 times. Credit: SEM image by Hao Yan/SIMES; photo by SLAC National Accelerator Laboratory )​


 과학자들이 탄소 원자 3개 두께에 불과한 다이아몬드 나노와이어 개발에 성공했습니다. 미 국립 가속기 연구소 및 스탠포드 대학의 연구자들은 탄소 원자를 마치 레고 블럭처럼 연결해서 긴 섬유형태로 제조했습니다. (위의 개념도) 연구팀에 의하면 작은 탄소 원자를 매우 정교하게 원하는 방향으로 조립할 수 있다고 합니다.


 탄소는 여러 가지 특징을 가진 소재로 특히 탄소 나노튜브처럼 극미세 탄소 구조물은 전기를 잘 통하기 때문에 미래 반도체 및 전자 소재로 각광을 받고 있습니다. 하지만 이를 원하는 모양으로 제조해서 우리가 원하는 기능을 하게 하는 일은 매우 어려웠습니다.


 연구팀은 구리와 황 원자로 이뤄진 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물을 거푸집과 비슷하게 사용해서 탄소 원자들을 결합하는 방식을 사용했습니다. 이 방법은 갑자기 튀어나온 것이 아니라 연구팀이 오래전부터 연구해왔던 방법의 연장 선상에 있습니다. 흥미로운 사실은 이렇게 칼코게나이드를 거푸집으로 탄소 원자를 가까이 다가가게 만들면 반데르 발스 힘에 의해 가까워지면서 쉽게 조립이 된다는 점입니다.  


  이렇게 개발된 다이아몬드 나노와이어는 초미세 회로는 물론 다양한 전자 기기에 활용될 수 있는 가능성이 있습니다. 물론 실제 상용화까지 이르는 길은 간단하지는 않을 것입니다. 블로그를 통해서 소개드리는 수많은 기술이나 방법들은 이전에 나왔던 모든 연구들과 비슷하게 일부만 상용화 되기 때문이죠. 하지만 상용화되는 극히 일부 기술이 세상을 바꿀수도 있습니다.


 나노 스케일의 초미세 탄소 기반 소재는 차세대 반도체 및 전자 소재로 주목받은지 오래지만 아직 상용화까지는 갈 길이 먼 상태입니다. 머지 않은 미래에 실제로 제품화에 성공할 수 있을지 궁금합니다.


 참고


   Hybrid metal-organic chalcogenide nanowires with electrically conductive inorganic core through diamondoid–directed assembly, Nature Materialsnature.com/articles/doi:10.1038/nmat4823                                         

http://phys.org/news/2016-12-world-smallest-diamonds-wires-atoms.html#jCp

배우 캐리 피셔 별세 - 포스와 영원히 함께 하길


 
 영화 스타워즈의 레아 공주역으로 가장 잘 알려진 여배우 캐리 피셔(Carrie Fisher)가 비행기 안에서 발생한 심장 마비로 숨을 거뒀다는 소식입니다. 당시 비행기에 탑승한 의사가 응급 심폐 소생술을 한 후 로널드 레이건 UCLA 의료 센터로 급히 이송했으나 결국 깨어나지 못했다고 합니다. 올해 60세인 점을 감안하면 너무 빠른 임종입니다. 


 고인은 1975년 영화계에 첫 발을 들여놓기 전부터 연극과 TV에서 배우로 활약했으며 1977년 개봉한 스타워즈에서 독특한 머리 모양을 한 레아 공주 역으로 나와 일약 스타가 되었습니다. 다만 당시 레아 공주의 이미지가 너무 강했는지, 이후에도 많은 영화 및 TV 프로에 출연했지만 우리에게는 레아 공주로 영원히 기억된 배우이기도 했습니다. 


 이점은 해리슨 포드를 제외한 다른 스타워즈 출신 배우들도 비슷했던 것 같습니다. 마크 해일 역시 제다이 기사 루크 스카이워커의 이미지가 매우 강해서 다른 배역은 뭐가 있는지도 잘 기억나지 않으니까요. 그만큼 스타워즈는 시대를 풍미했던 작품이었습니다. 


 그런만큼 새 스타워즈 시리즈에 고인이 출연한 것은 매우 다행한 일이기도 했습니다. 비록 이제는 나이가 많이 들었지만, 마크 헤일과 해리슨 포드, 캐리 피셔가 다시 등장한 것만으로 관객들은 오리지널 3부작 스타워즈의 향수를 다시 느낄 수 있었습니다. 


 이번 불행한 사고로 인해 2017년 개봉 예정인 스타워즈 에피소드 8이 마지막 출연작이 된 점은 매우 슬픈 일입니다. (불행 중 다행인 점은 영화 촬영을 이미 다 마무리했다고 하네요) 많은 팬들이 레아 공주의 마지막을 기념하는 작품을 보지 않을까 생각되네요. 


 오래 사셔서 스타워즈 개봉 50주년, 60주년에 그 때 그 시절의 이야기를 해주시길 바랬는데, 이렇게 되서 매우 안타깝습니다. 많은 팬들은 그녀가 저 세상에서도 포스와 함께 하기를 빌고 있습니다. 이제 포스와 함께 영원히 평안하시기 바랍니다.   

살아있는 세포 내부를 들여다볼 수 있는 초음파



(A new nanoscale ultrasound technique for imaging live cells could rival the optical super-resolution techniques which won the 2014 Nobel Prize for Chemistry.(Credit: University of Nottingham))


 초음파는 환자의 몸에 상처나 손상을 입히지 않고 실시간으로 내부 장기를 보는데 널리 활용되고 있습니다. 특히 심장처럼 계속 움직이는 장기를 들여다보고 수축 이완 능력을 평가할 수 있을 뿐 아니라 피의 흐름 역시 측정할 수 있다는 점에서 여러 모로 유용합니다. 더 나아가 최근에는 초미세 구조까지 초음파로 파악하려는 연구가 진행중입니다. 


 노팅햄 대학의 연구팀은 살아있는 세포 내부를 볼 수 있는 초음파 영상 기술을 개발했습니다. 연구팀이 개발한 sub-optical phonon (sound) imaging 기술은 2014년 노벨 화학상을 수상했던 STED 같은 미세 현미경 기술과 견줄만하면서 세포에 아무 손상없이 실시간으로 세포내 소기관을 볼 수 있다고 합니다. 


 STED나 비슷한 방법은 모두 형광 물질을 사용하기 때문에 그 자체가 세포에 독성이 있을 수 있으며 세포의 반응을 바꿀 수 있는 가능성을 내포하고 있습니다. 하지만 초음파는 아무 손상없이 내부를 실시간으로 들여다볼 수 있다는 점이 큰 장점입니다. 그러나 빛의 파장보다 더 짧은 초음파를 세포 하나에 집중시키는 일은 대단히 어려운 일이었습니다. 


 노팅햄 대학의 연구팀은 이 한계를 극복하고 최초로 세포의 초음파 이미지를 얻는 데 성공했습니다. (사진) 과거 다른 초음파 기반 이미징 기술처럼 앞으로 기술을 개선한다면 세포 생물학 연구나 조직 연구에 있어 새로운 가능성을 제시할 수 있을 것으로 기대됩니다. 


 참고


 Fernando Pérez-Cota et al. High resolution 3D imaging of living cells with sub-optical wavelength phonons, Scientific Reports (2016). DOI: 10.1038/srep39326 





숨쉬는 것만으로 암 진단이 가능할까?



(Credit: American Chemical Society)


 간단히 숨을 들이쉬는 것만으로 진단을 내리는 기기는 이미 보급되어 있습니다. 음주 단속에 사용하는 측정 장치나 헬리코박터 파일로리 감염을 확인하는 요소호기 검사 등이 그것이죠. 여기서 더 나아가서 폐암의 조기 진단 목적으로 사용하려는 연구도 진행 중에 있습니다. 앞서 포스트에서 소개한 바 있죠. 




 이 진단 기법은 암세포가 만드는 물질이 폐를 통해 나오는 것을 검출하는 방식입니다. 물론 확진을 위해서 정밀검사가 필요하지만, 일단 의심 환자를 걸러내기만해도 조기 진단 목적으로 사용이 가능한 것입니다. 아직은 연구 단계지만, 폐암 등 조기 진단이 어려운 암종에 대한 새로운 조기 진단 방법으로 기대를 모으고 있습니다. 


 14개 기관이 협력한 국제 과학자팀은 한 가지 기기로 환자의 내쉬는 공기를 분석해서 최대 17개의 질환을 진단하는 장치를 개발했습니다. 이는 내쉬는 공기에 들어있는 13종의 휘발성 유기물질 (volatile organic compounds, VOCs)를 파악해서 폐암은 물론 췌장암, 신장암, 파킨슨 병 등 여러 질환을 진단하는 것입니다. 


 이미 확진된 환자 1404명을 대상으로 한 테스트에서 이 장치는 86%라는 비교적 양호한 진단률을 보였습니다. 물론 아직 상용화를 위해서는 더 많은 연구가 필요하지만, 심각한 질병의 조기 진단율을 더 높일 수 있는 새로운 기술이 개발될 가능성이 있습니다. 


 흥미로운 사실은 13가지 VOCs를 분석해서 진단을 내리기 위해 인공 지능을 적용했다는 사실입니다. 점차 인공 지능이 의료 부분에서도 적용을 늘려나가고 있는데, 이 역시 그런 사례 가운데 하나입니다. 아마도 인공 지능이 발전한다고 해서 의사가 필요없어지지는 않을 것입니다. 그보다는 의사들에게 더 좋은 진단 툴을 제공할 것으로 기대되고 있습니다. 


 참고 


 Diagnosis and Classification of 17 Diseases from 1404 Subjects via Pattern Analysis of Exhaled Molecules, ACS Nano, Article ASAP, pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.6b04930

2016년 12월 27일 화요일

우주 이야기 608 - 별이 탄생하는 은하를 관측한 ALMA와 VLA



(Radio/Optical combination images of distant galaxies as seen with NSF's Very Large Array and NASA's Hubble Space Telescope. Their distances from Earth are indicated in the top set of images. Below, the same images, without labels. Credit: K. Trisupatsilp, NRAO/AUI/NSF, NASA.)


 우주 초기에는 은하의 모습이 현재와 달랐습니다. 당시에는 가스는 많은 반면 별은 별로 없었고 여기 저기서 새로운 별이 빠른 속도로 태어났습니다. 이 과정을 거쳐 우리가 아는 현대적인 은하가 생겨난 것이죠. 과학자들은 은하의 진화를 연구하고 우주의 역사를 재구성하기 위해 멀리 떨어진 은하를 관측합니다. 100억 광년 떨어진 은하란 100억 년 전의 은하의 모습이나 다를 바 없으니까요. 


 미국 국립 과학 재단의 Karl G. Jansky Very Large Array (VLA)와 세계 최대의 전파 망원경인 AMLA는 가스와 먼지가 많은 초기 은하의 모습을 포착해 관측하는 임무를 수행하고 있습니다. 물론 허블 우주 망원경 역시 초기 은하 관측에 많은 기여를 했지만, 가시광 파장에서 볼 수 있는 이미지에는 한계가 있기 때문입니다. 


 가스를 뚫고 여기서 나오는 에너지를 파악하기 위해서는 파장이 긴 전파 망원경이 훨씬 유리합니다. 국제 과학자팀은 가스층을 뚫고 은하 안쪽에서 나오는 파장을 분석해 새로운 별이 활발하게 생성되는 은하의 모습을 연구할 수 있었습니다. 우리 은하에서는 1년에 태양 질량 정도의 별이 새로 생긴다면 이런 은하에서는 수백에서 수천배의 속도로 별이 생성됩니다.  


 당시 생성된 별 가운데 우주에서 가장 흔한 별인 적색왜성은 아직도 우리 주변에 흔하게 존재합니다. 다만 태양 같은 경우 46억년 정도 되는 나이를 지닌 별로 사실 이 시기가 아닌 좀 더 나중에 생성된 어린 별이라고 할 수 있습니다. 이런 점을 생각하면 사실 태양계에서 생명이 탄생하기 오래 전 다른 행성계에서 생명체가 탄생했다 사라진 것은 아닌지 하는 생각이 드는 게 사실입니다. 상상이지만 이들 중 일부는 다른 별로 이주할 수 있는 수준의 문명을 발전시켜 지금 우리 은하 어딘가에서 살고 있는지도 모릅니다.  



 참고 


W. Rujopakarn et al. VLA AND ALMA IMAGING OF INTENSE GALAXY-WIDE STAR FORMATION IN∼ 2 GALAXIES, The Astrophysical Journal (2016). DOI: 10.3847/0004-637X/833/1/12 , arxiv.org/abs/1607.07710 




열을 전기로 바꾸는 소재



(Scanning transmission electron microscope image of a nickel-platinum composite material created at The Ohio State University. At left, the image is overlaid with false-color maps of elements in the material, including platinum (red), nickel (green) and oxygen (blue). Credit: Imaging by Isabel Boona, OSU Center for Electron Microscopy and Analysis; Left image prepared by Renee Ripley. Courtesy of The Ohio State University. )​
 현재의 발전소나 내연 기관은 열에너지 -> 운동에너지 -> 전기 에너지 형태로 전기를 생산합니다. 하지만 이 과정에서 대부분의 열에너지는 운동에너지나 전기에너지로 전환되기 보다는 폐열의 형태로 버려집니다. 그리고 이 열을 처리하기 위해서 별도의 냉각장치가 필요합니다. 사실 우리는 열에너지를 매우 비효율적으로 사용하고 있습니다.
 따라서 많은 연구자들이 버려지는 폐열을 이용한 발전 방식을 연구해왔지만, 현재까지는 난방용 등 다른 용도로 쓰는 것 이외에 비용 효과적인 폐열 사용 방식은 거의 없다고 해도 과언이 아닙니다. 이 열에너지를 회수하기 위해서 많은 시도가 이뤄지는 부분이 바로 열전효과를 이용한 것입니다. 
 독일의 물리학자 제벡(seebeck)은 1821년 서로 다른 두 금속을 붙이고 회로를 만든 다음 양쪽의 온도를 다르게 하면 전기가 흐른다는 사실을 발견했습니다. 이 효과를 제벡 효과라고 부르며 실제 우리 주변 전자기기에 알게 모르게 이를 이용한 장치가 들어가 있습니다. 하지만 얻어지는 전기의 양의 얼마되지 않다보니 실제로 발전용으로 사용하는 경우는 매우 제한적입니다.
 만약 열에너지를 효과적으로 전기에너지로 변형시킬 수 있는 물질이 있다면 아주 쉽게 폐열을 전기로 전환해 발전기나 내연 기관의 효율을 높일 수 있습니다. 더구나 움직이는 부분도 없기 때문에 오랜 시간 반영구적으로 사용이 가능합니다. 이런 이유로 쉽지는 않지만, 많은 과학자들이 더 효과적인 열에너지 전환 물질 개발에 매달리고 있습니다.
 오하이오 주립대학의 연구팀은 2012년 니켈과 백금을 이용한 나노 입자의 얇은 필름으로 열에너지를 전기로 바꾸는 물질을 저널 네이처에 발표한 바 있습니다. 이 물질의 에너지 전환 효율은 나쁘지 않았지만, 얻어지는 전력이 나노볼트 단위로 매우 낮은 문제가 있습니다.
 연구팀은 백금 나노 입자를 니켈 합금 전체에 분포시키는 새로운 방법으로 이전보다 10배 이상의 전압을 확보할 수 있는 방법을 개발했습니다. 여전히 상용화를 위해서 갈 길은 멀지만, 열기전력을 이용한 사용 발전 시스템 개발에 한 단계 더 가까이 간 것으로 평가할 수 있습니다.
 많은 주목을 받지는 못하지만, 차세대 열전소자 개발은 여러 분야에서 새로운 혁신을 불러일으킬 것입니다. 앞으로 좋은 소식이 들리기를 기대해 보겠습니다.
 참고

Stephen R. Boona et al. Observation of spin Seebeck contribution to the transverse thermopower in Ni-Pt and MnBi-Au bulk nanocomposites, Nature Communications (2016). DOI: 10.1038/ncomms13714
C. M. Jaworski et al. Giant spin Seebeck effect in a non-magnetic material, Nature (2012). DOI: 10.1038/nature11221


한계를 뛰어넘는 초고해상도 현미경



(With MINFLUX microscopy one can, for the first time, separate molecules optically which are only a few nanometers apart from each other. On the left, a schematic of the fluorescing molecules is presented. Whereas the ultra-high resolution PALM/STORM microscopy at the same molecular brightness (right) delivers a diffuse image of the molecules (here in a simulation under ideal technical conditions), the position of the individual molecules can be easily discerned with the practically realized MINFLUX (middle). Credit: MPI f. Biophysical Chemistry/ K. Gwosch )​
 과학자들이 분해능을 1nm 까지 낮춘 새로운 현미경을 개발했습니다. MINFLUX라고 불리는 이 새로운 방식은 아베 한계 (Abbe limit)라고 알려진 광학 현미경의 한계를 뛰어넘는 새로운 형광 현미경 방식인 STED를 개발한 스테판 헬(Stefan Hell at the Max Planck Institute )이 이끄는 연구팀에 의해 개발되었습니다. 스테판 헬은 STED를 개발한 업적으로 노벨 화학상을 받은 과학자입니다. 공동 수상한 에릭 베치그 (Eric Betzig)는 PALM/STORM란 다른 방법으로 초미세 현미경을 개발했습니다.
 STED와 PALM/STORM, 그리고 스테판 헬에 대해서는 이전에 헬의 연구소에서 일했던 국내 과학자가 쓴 네이버 캐스트를 참조하면 좋을 것 같습니다.


 광학 현미경은 빛의 파장의 절반 이상의 해상도를 가질 수 없습니다. 따라서 가장 짧은 푸른 색 파장의 절반인 200nm가 그 분해능의 한계입니다. 독일의 에른스트 아베는 이를 발견해 1873년에 발표했고 이는 아베 한계로 알려져 왔습니다.


 스테판 헬은 세포내 소기관과 더 작은 미세 구조를 관찰하기 위해서 레이저와 형광 방식을 이용한 새로운 방법을 개발했습니다. 레이저를 발사해 물질을 들뜬 상태로 만들고 다시 레이저를 발사해 중심부를 제외한 다른 부위의 들뜬 상태를 없애 가운데 있는 물질만 확인하는 방식입니다. STED와 더불어 많이 사용되는 PALM/STORM는 개발 분자의 형광을 끄고 켜는 방식으로 매우 미세한 구조를 확인할 수 있습니다.


 헬과 젊은 과학자들이 개발한 MINFLUX (MINimal emission FLUXes)는 이 두 가지 방식의 장점을 결합해 1nm까지 해상도를 높임과 동시에 처리 속도를 100배 정도 더 빠르게 해서 실시간으로 분자와 세포의 변화를 확인할 수 있게 만든 획기적인 방식입니다. 실제로 이들은 대장균 내부에 있는 30S ribosome의 이미지를 실시간으로 확인했습니다 (아래 사진)

(With MINFLUX it is possible to follow many much faster movements than possible with STED or PALM/STORM microscopy. It is therefore possible to make the movements of fluorescence labeled molecules visible in a living cell. Left: Movement pattern of 30S ribosomes (parts of protein factories, colored) in an E. coli bacterium (black-white). Right: Movement pattern of a single 30S ribosome (green) shown enlarged. Credit: MPI f. Biophysical Chemistry/ Y. Eilers )
 스테판 헬은 이미 상당한 명성을 얻은 과학자이지만, 여기서 안주하지 않고 계속해서 새로운 연구를 이끌고 있다는 점에서 여러 모로 존경할만한 연구자입니다. 특히 네이버 캐스트에서 감명 깊게 읽은 부분은 연구원들에게 행복한지를 물어봤다는 점입니다. 자신이 즐겁고 행복하게 할 수 있는 연구야 말로 정말 오랜 시간 꾸준히 할 수 있고 성과도 거둘 수 있다는 이야기는 상당히 공감되는 내용입니다.
 참고
​Nanometer resolution imaging and tracking of fluorescent molecules with minimal photon fluxes. Science,  22 Dec 2016: DOI: 10.1126/science.aak9913                                        

  http://phys.org/news/2016-12-ultimate-resolution-limit-fluorescence-microscopy.html#jCp