매년 전년도 기술발전을 분석하여 파급효과가 클 것으로 예상되는 10대 유망기술을 발표한 결과, 개인별 맞춤형 정보제공을 가능하게 하는 '소셜 색인(social indexing)', '지능형 변압기(smart transformer)', 신체동작을 이용해 컴퓨터를 제어하는 '동작 인터페이스(gestural interface)', '암 유전체학(cancer genomics)', '합성세포(synthetic cells)' 등이 선정
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1. 개요

□ ‘테크놀로지 리뷰(Technology Review)*‘紙는 매년 전년도 기술 발전을 분석하고, 파급효과가 클 10대 유망기술(Emerging Technology)을 선정·발표

* MIT 소유의 테크놀로지 리뷰社가 발행하고 있는 기술관련 잡지

2. 10대 유망기술

소셜 색인 (Social Indexing)

○ 개인별 맞춤형 정보제공을 가능하게 하는 온라인 서비스 기술

- 사용자 뿐 아니라 지인의 정보 및 취향을 다수의 웹사이트로부터 효과적으로 수집

※ 사용자가 뉴스, 사진 등에 연결된 특정 버튼(‘like’ 버튼)을 클릭하면, 해당 내용에 관한 정보(링크)는 사용자의 지인과 공유하게 됨

○ 이러한 기능이 수 억 이상의 사용자와 결합하게 되면 관심사를 지인에게 알리는 것뿐 아니라, 강력한 자료수집 도구로 활용 가능

준동형 암호화 (Homomorphic Encryption)

○ 수학적 연산을 이용하여 암호화된 데이터와 암호화되지 않은 데이터간의 의사소통을 가능하게 하는 기술

- 클라우딩 컴퓨팅*을 통해, 암호화되어 서버에 저장된 데이터는 복호화(암호 해독)하기 전에는 그 내용을 알 수 없었던 문제 해결

* Clouding Computing : 구름과 같이 무형의 형태로 존재하는 컴퓨팅 자원을 자신이 원하는 만큼 사용한다는 의미로, 이용자의 모든 정보를 인터넷 상의 서버에 저장하고, 이 정보를 각종 IT기기를 통해 언제 어디서든 이용

○ 암호화된 데이터를 해독하지 않고 보존한 상태에서도 내용을 분석할 수 있게 되어 클라우딩 컴퓨팅의 보안을 강화

※ 예 : 고용인들의 이메일내용을 암호화하여 클라우드 서버에 저장하였을 때, 개개의 이메일을 열어보지 않고도 분석을 수행하여 직원간 협력실태 등의 정보 산출 가능

지능형 변압기 (Smart Transformer)

○ 전력 수요·공급의 변화에 실시간 대응이 가능하며, 교류 뿐만 아니라 직류도 제어할 수 있는 지능형 소형 변압기

- 중앙발전소에서 소비자에게 전력을 전달하는 1:N 방식이 아닌 N:N 방식의 전력 전달을 위한 지능형 변압기 기술

○ 태양전지판이나 전기자동차를 전력망에 연결하여 소규모의 재생에너지 활용을 용이하게 하여 화석연료 의존도를 낮추는데 기여

- 전력망으로 하여금 다수의 전기차를 충전할 수 있게 하며, 주택가의 태양전지판에서 생산된 잉여 전기 활용을 가능케 함

클라우드 스트리밍 (Cloud Streaming)

○ 고성능 소프트웨어의 처리결과를 모바일 기기에 실시간전송하기 위해 필요한 비디오 스트림 압축 기술

- 높은 연산능력을 필요로 하는 그래픽 소프트웨어를 서버에서 구동하고 그 결과를 비디오 스트림의 형태로 모바일 기기에 전송

○ 인터넷이 연결된 스마트폰, 태블릿 등의 모바일 기기에서도 복잡한 영상 편집이나 그래픽 어플리케이션 구동을 가능하게 함

※ 예 : 스마트폰으로 영화를 볼 때 DVD 플레이어와 같이 되감기, 빨리감기 실시간으로 가능

동작 인터페이스 (Gestural Interface)

○ 신체의 동작을 이용해 컴퓨터를 제어하는 기술

–신체의 3차원 움직임을 인식해 TV 또는 자동차에 장착된 컴퓨터를 제어할 수 있는 기술

–헬멧이나 글러브 없이 사용하는 3D TV 버추얼 시스템을 개발 중이며, 호주에서는 항공교통 모니터링 시스템에 사용 중

충돌방지 코드 (Crash-Proof Code)

○ 정형기법*을 소프트웨어 검증에 적용하여 안정성을 강화하는 기술

* formal methods : 원래는 하드웨어 논리회로 검사를 위해서 개발된 방법으로, 개발하려고 하는 하드웨어나 소프트웨어에 요구되어지는 사항이 수학적·논리적 측면에서 올바르게 만족되었는지 증명하는 검사 방법

- 스마트폰, 자동차, 전자기기 등의 프로세서에 사용되는 핵심 운영 시스템의 대부분은 정형기법을 통해 검증 가능

○ 자동차 및 의료장비 등 안정적 운영이 매우 중요한 부문에서 소프트웨어 오류로 인한 참사 및 위험을 방지하는데 기여

암 유전체학 (Cancer Genomics)

○ 암환자의 정상 세포와 암조직 세포의 DNA를 비교해 암과 관련된 수만 개의 돌연변이 정보를 분석하는 기술

○ 환자의 예후(질병의 경과)예측과 치료방법 선택에 관한 정보 제공

- 돌연변이에 따른 치료방법의 효과에 대한 정보를 제공함으로써 약물의 선택, 약 개발을 포함한 치료법 발전에 활용

※ 예 : ’08년 Washington대학의 연구에서는 골수암 환자의 치료에 전통적 화학요법보다 골수이식이 효과적임을 제시하였고, 최근에는 유방암에 대한 다양한 치료제의 효과분석 연구가 수행되고 있으며, 의사 및 환자에 대한 상업적 서비스를 준비하는 회사도 등장

염색체분리 (Separating Chromosomes)

○ 한 쌍씩 존재하는 염색체를 분리한 후 단일 염색체별 유전정보를 분석함으로써 유전자 정보가 어떤 염색체에 귀속하는지 알아낼 수 있는 기술

- 기존 방법은 부모로부터 받은 한 쌍의 염색체가 갖는 유전 정보가 하나로 통합·분석됨으로써 특정 유전정보의 귀속성 파악이 어려움

※ 이에 비해 Stanford 대학 연구팀은 미세 유동칩을 이용해 염색체 쌍을 단일 가닥으로 분리하고 각각의 유전정보를 분석하는 기술을 개발

○ 질병과 관련된 돌연변이의 염색체 정보를 정확히 분석함으로써 개인별 맞춤의학에 필요한 정보 확보 가능

※ 이 기술을 활용하면, 특정 질병과 관련된 돌연변이가 복수 개 존재할 때 이들이 한 쌍의 염색체 중 동일 염색체에 존재하는 것인지, 혹은 다른 염색체에 존재하는 것인지 분석 가능

고체 배터리(Solid-State Battery)

○ 기존 전해질액을 불연성의 얇은 막으로 대체하여 기존 배터리 시스템을 절반 이하 크기로 줄일 수 있는 고체 배터리 기술

- 기존 리튬-이온 배터리에서 큰 부피를 차지하던 냉각기 등의 부품제거가 가능하고, 배터리 크기와 제조비용을 절반 이하로 감소시킴

- 가연성 전해질액 문제, 음극의 용해성 등 기존 리튬-이온 배터리의 단점을 해결함으로써 배터리의 안전성 확보

○ 고체 배터리 기술은 안전성이 확보된 소형, 저가의 전기자동차를 가능하게 할 전망

합성세포(Synthetic Cells)

○ 컴퓨터로 편집된 세포의 전체 유전정보를 이용해 화학적으로 유전체*를 합성한 후 다른 수용세포**에 삽입함으로써 특정세포를 인공적으로 만드는 기술

* 한 생물체가 지닌 모든 유전정보의 집합체를 뜻하는 말로, 인간의 경우 23쌍의 염색체 중 1세트의 염색체군(23개 염색체)을 이름

** 자신의 염색체가 제거되고, 인공적으로 합성된 염색체를 외부로부터 받아들여 세포질과 세포막 등을 제공하는 세포

○ 합성세포 기술이 발전하면 최소세포(minimal cell)* 설계 가능

* 생명체를 위해 필요한 가장 기본적인 유전체만을 포함하는 세포

- 이러한 최소세포는 바이오연료, 백신을 포함 신약, 산업물질 등을 효율적으로 생산하는 세포 합성에 적용 가능

 

<별첨>

Technology Review에서 발표한 10대기술(2003~2010)

2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010
Wireless Sensor Networks	Universal Translation	Airborne Networks	Nanomedicine	Peer-to-Peer Video	Cellulolytic enzymes	Intelligent Software Assistant	Real-Time Search
Injectable Tissue Engineering	Synthetic Biology	Quantum wires	Nano-bio mechanics	Mobile Augmented Reality	Connectomics	HashCache	Social TV
Nano Solar Cells	Nanowires	Silicon Photonics	Epigenetics	Neuron Control	Atomic magnetometers	Software-defined Networking	Mobile 3-D
Mechatronics	Bayesian Machine Learning	Metabolomics	Comparative interactomics	Single-Cell Analysis	Surprise modeling	Travelling- wave reactor	Green Concrete
Grid Computing	T-Rays	Magnetic-resonance Force Microscopy	Diffusion tensor imaging	Nanohealing	Probabilistic chips	Liquid Battery	Engineered Stem Cells
Molecular Imaging	Distributed Storage	Universal Memory	Cognitive radio	Metamaterials	Reality mining	$100 Genome	Implantable Electronics
Nanoimprint Lithography	RNA Interference	Bacterial Factories	Pervasive wireless	Optical Antennas	Offline web applications	Paper Diagnostics	Solar Fuel
Software Assurance	Power Grid Control	Enviromatics	Universal authentication	Compressive Sensing	Graphene transistors	Racetrack Memory	Dual-Action Antibodies
Glycomics	Microfluidic Optical Fibers	Cell-phone Viruses	Nuclear reprogramming	Personalized Medical Monitors	Nanoradio	Nanopiezoelectronics	Light-Trapping Photovoltaics
Quantum Cryptography	Personal Genomics	Biomechatronics	Stretchable silicon	Quantum-Dot Solar Power	Wireless power	Biological Machines	Cloud Programming

* 도표 등과 관련된 상세 내용은 첨부파일을 참조하시길 바랍니다.
* * 본 자료는 국가과학기술위원회와 KISTI 정보분석본부, KISTEP 정책기획실 등에서 분석한 내용을 바탕으로 한 것입니다.

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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과학자들은 어떤 상황에서 인간과 동물의 세포결합을 허가할 수 있는가에 대한 논쟁과 이와 관련한 윤리적인 문제를 해결하기 위한 논쟁에서 주도권을 잡을 필요가 있다. 지난 달 영국에서는 인간수정 및 배아발생에 관한 법률 개정안이 제출되었다. 이 개정안은 1990년 이 법안이 처음으로 발효된 이후 이루어진 수정분야의 기술 발전을 반영하려고 하고 있다. 이 법률 개정 권고안에서 인간과 비인간물질을 결합하여 이루어지는 배아연구에 대한 새로운 규정은 이 연구에 대한 대중들의 우려를 담고 있다. 줄기세포의 기초연구와 임상연구로의 전환과정에서 인간과 동물세포결합 연구는 인간의 난자와 배아의 사용을 궁극적으로 줄일 수 있다는 주장에 대한 논란이 가중되고 있다. 인간의 세포를 이용한 이종간 연구에서 무엇이 윤리적이고 안전한 것인가에 대한 경계를 결정하도록 돕는 가장 중요한 역할은 현재의 과학자 들의 몫이다. 문제는 대중적인 지지와 최우선적인 생명의학연구의 연기라는 두가지 문제를 어떻게 해결할 것인가이다.

영국에서는 개별 개인, 생물종에서 얻은 세포물질이나 유전물질을 결합하는 연구에 대해 확실하게 통제하고 있지 않다. 이번 법률개정안 권고에서는 치료용 복제의 목적으로 기증된 인간난자의 핵치환 문제를 논리적으로 허용을 하고 있으며 동물과 인간의 물질을 결합하는 연구에 대해서는 좀더 강력한 허가과정을 거쳐야 한다는 내용을 담고 있다. 문제는 세부사항에 있으며 세포치환치료에 대한 연구를 하는 과학자들에게 정책적인 함의를 주게 될 것이다. 이 권고안은 인간-동물융합 실험은 수년동안 생명의학연구분야에서 다양하게 사용되었다는 사실을 인지하고 있을 뿐 아니라 (예를 들어 인간의 세포를 실험쥐에 삽입하는 암이식모델이 사용되어 왔다), 대중들이 이러한 시도에 대해 우려하고 있다는 사실을 인지하고 있다. 이 권고안의 특정한 언어의 부재는과학자들이 채워야할 규정상 간극을 보여주고 있다. 어떻게 연구자들이 자체적으로 신속하게 합의에 도달하여 정책결정에 영향을 줄 것인가 그리고 어떻게 연구자들이 안전과 윤리적인 우려에 대한 균형잡힌 연구를 촉진할 수 있는가의 문제이다.

미국에서 국립보건연구소 (National Institutes of Health)는 동물배아와 인간배아줄기세포를 이식하는 연구에 대해 지원하지 않고 있다. 캐나다에서 이러한 연구제한은 인간의 성체줄기세포를 동물배아에 이식하는 분야까지 확대적용되고 있다. 2005년에 미국 국립과학아카데미 (National Academy of Sciences)는 인간배아줄기세포를 비인간 영장류 배반포에 이식하거나 이를 인간배반포에 이식하는 것 뿐 아니라 인간배아줄기세포에 사용할 동물의 배양에 대해 반대하는 성명서를 발표한 바 있다. 현재 이러한 가이드라인은 논리적이지만 인간세포결합이나 인간세포와 다른 생물종의 결합에 대한 필수적인 장래성있는 연구에 대해서는 고려하지 않고 있다. 이러한 연구는 인간의 유전물질과 다른 생물종 간의 결합이나 태아기의 개별생물종 간의 세포결합 (동물에서 인간으로, 인간에서 동물로, 또는 인간에서 인간으로의)이나 인간에서 동물로의 조직이식을 포함하고 있다.

이 논쟁의 한가지 문제는 현재 동물난자 (인간난자의 공급가능성이 적기 때문에) 와 동물 또는 인간의 핵을 결합하는 연구에 대한 영국의 제한에 대한 것이다. 이들 ‘핵 재프로그램 (nuclear reprogramming)’ 실험은 성체세포로 전환이 가능한 난자가 줄기세포의 거대한 능력으로 변화하는 요소를 찾아내는 것을 목표로 하고 있다. 이들 실험을 통해서 줄기세포를 만들어내고 유전적으로 면역학적으로 환자에게 알맞는 조직을 만들어낼 수 있으며 인간배아줄기세포를 만들어내는데 있어서 인간의 난자와 배아의 필요성을 줄일 수 있다. 이러한 연구를 통해 안전상의 위험을 최소화하지 않으면 실험결과로 초기에 발생하는 배아가 인간의 존엄성을 무시할 수 있기 때문에 이 연구를 허가해야 한다는 강력한 주장이 대두되고 있다.

인간줄기세포를 비인간 영장류모델에 접목하는 문제는 또 다른 중요한 문제이다. 동물모델을 통해서 인간세포주에 대한 테스트가 이루어지지 않으면 인간에서 세포치환치료의 임상실험을 수행하는데 위험이 존재하기 때문에 이러한 문제는 더욱 중요하다. 인간신경세포를 동물의 뇌에 이식하는 것이 한 예가 될 수 있다. 카르포위츠 (Karpowicz)의 도발적인 주장은 (네이쳐 메디슨,10, 331?335; 2004) 인간에게 줄수 있는 혜택과 윤리적인 문제 사이의 균형에 대한 중요한 문제를 제기하고 있다: 즉, 어떻게 이식된 세포가 숙주에서 결합하는가; 어떤 단계에서 어떤 조직과 기관이 이식되어야 하는가; 이러한 세포이식이 숙주동물에서 정자나 난자생산을 변화시킬 수 있는가; 그리고 신경세포이식에 있어서 숙주동물에서 인간의 기능이나 행위가 이전될 수 있는 위험이 존재하는가의 여부 등이다. 이러한 결과가 가져올 수 있는 위험은 일반적으로 무시되어왔다고 카르포위츠는 주장하고 있다.

이러한 연구에 대한 논의는 모두 인간과 동물의 물질을 결합하는 문제에 집중하고 있으며 그 결과는 매우 중요한 기여를 할 수 있다. 하지만 이종결합의 위험으로 인해 연구는 각기 다르게 규제되어야 한다. 과학자들은 어떻게 실험이 이루어지고 어느부분에서 합의를 이루어야 하는지 그리고 어디에 중요한 위험요소가 존재하고 윤리적인 문제가 존재하는가에 대한 권고안을 제공해야 한다. 과학자들은 인간세포와 배아를 사용하는 이종연구를 정의하는 다양한 연구계획안을 통해 각 연구의 혜택과 윤리적인 문제 그리고 그에 따른 위험성을 찾아내야 한다. 이들은 대중들과 규제당국에 대해 확실하고 포괄적인 권고안을 주장해야 한다. 만일 과학자들이 이러한 일을 하지 못한다면 윤리적이고 위험을 동반하는 다른 연구에 대한 규제와 연구비 제한이라는 위험을 감수해야 한다. 최악의 경우 과학자들은 위험과 혜택의 균형을 이룬 다양한 이종연구전체에 대한 금지에 직면할 수 있다.

<네이쳐>지에 실린 사설은 지난달 영국당국이 새롭게 개정된 인간수정 및 배아발생에 관한 법률 개정안을 둘러싼 다양한 논란과 과학자들의 역할에 대해 논의하고 있다. 특히 배아줄기세포연구와 이종결합연구에 대한 대중들과 정책결정자들의 우려에 대해 과학계가 어떤 역할을 할 것인가에 대한 논의를 하고 있다. 현재 배아줄기세포와 이종결합연구는 극도로 논란을 일으키고 있는 분야이며 미국과 캐나다 등지에서는 이러한 연구자체에 대한 정부연구지원비 제공을 금지하고 있다. 하지만 영국의 경우 이러한 연구에 대한 지원을 유연하게 결정하고 있으며 현재 복잡한 논란을 반영한 개정법안에 대한 권고안을 제공하고 있다. 이 문제는 궁극적으로 과학계 뿐 아니라 각 국가의 연구지원과 연관된 정책결정 및 대중들의 의견과 연관되어 있다. 이러한 의미에서 영국의 개정안 제안서와 네이쳐의 사설은 유럽국가 및 여타 국가에서 줄기세포연구 및 이종결합연구에 대한 규정을 결정하는데 큰 영향을 미칠 것으로 보인다.

원문파일은 지난달 영국 인간수정 및 배아발생당국이 발표한 다음의 법률개정안 제안서 원문이다.

Review of the Human Fertilisation and Embryology Act
http://www.dh.gov.uk/assetRoot/04/14/13/15/04141315.pdf

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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최근 연방정부의 나사에 대한 예산삭감은 여러 가지 분야에 큰 타격을 주고 있다. 이미 나사 예산삭감으로 지금까지 우주개발분야에 기초적인 아이디어를 제공해왔던 싱크탱크 연구소인 나사의 <고등개념연구소(Institute for Advanced Concept, Niac)>에 대한 연구지원금이 중단되어 미래 우주탐사를 위한 아이디어 공장의 폐쇄가 불가피하게 된 바 있다(이에 대한 자세한 기사는 GTB2007030885참조). 우주기지에 대한 연구예산이 2억 달러로 줄어들어 2007년에 수행되는 우주기지 연구가 중단되고 앞으로 1~2년은 연기되는 결과를 가져왔다(이에 대한 기사는 BBC뉴스 2006년 7월 28일자http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/5224038.stm기사참조). 이와 함께 타격을 입는 분야는 지구의 기후변화를 관측할 수 있는 관측연구 프로젝트이다. 나사에 대한 예산삭감은 지구의 기후를 이해하고 관측할 수 있는 능력을 급속도로 약화시키고 있다고 금년 초에 <국립연구위원회(National Research Council, NRC)>가 편찬한 보고서는 지적하고 있다.

만일 현재 상황이 지속된다면 2015년까지 미국의 지구관측위성 프로젝트는 거의 절반으로 줄어들게 될 것이며 과학적 연구시스템 자체가 붕괴될 수 있는 위기에 처할 것이라고 이 보고서는 지적했다. NRC는 이러한 손실은 과학자들이 지구기상시스템에 대한 관측 자료를 수집하는데 큰 피해를 줄 것이며 이러한 변화는 결국 정확한 기상자료를 제공하지 못함으로써 직접적으로 질병 발생이나 수자원의 오염과 같은 인간보건에 영향을 미칠 것이라고 경고하고 있다. 지구기상관측 프로그램은 온도와 오존, 해양풍, 수분 증발량 및 태양복사열(solar radiation)에 대한 측정을 수행하고 있다. 이 프로그램을 위해 좀더 경제적이지만 정확도가 낮은 방식으로 대체된다면 엘니뇨나 허리케인 그리고 해안지역의 기상변화를 정확하게 예측하지 못하는 결과를 가져올 것이라고 이 보고서는 지적하고 있다.

지구관측능력의 감소에 대한 우려는 지구온난화가 전세계적으로 어떻게 영향을 주고 있는가에 대한 <지구온난화에 대한 정부간 패널(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)>의 보고서가 한창 발표되는 와중에 제기되고 있다. 이번 NRC 연구의 공동저자인 뉴햄프셔 대학(University of New Hampshire)의 <지구, 해양 및 우주 연구센터(Institute for the Study of Earth, Ocean and Space)>의 소장인 베리엔 무어(Berrien Moore)는 “우리는 지구의 기후를 이해할 필요가 있으며 어떻게 변화하는가를 알아내어야 한다. 지구관측능력을 약화시키는 것은 현명한 조치가 아니다”라고 말했다. 일련의 관측 프로젝트의 연기와 취소, 인공위성과 장비의 노후화, 그리고 새로운 프로젝트에 대한 지원 취소로 인해 우주에서 지구를 관측하는 프로그램은 붕괴되고 있다고 보고서는 주장했다. 이 NRC 보고서는 100명의 미국 과학자들과 정책결정자들이 위원회를 구성하여 조사한 결과이다. NRC는 나사와 <국립 해양 및 대기관리소(National Oceanic and Atmospheric Administration, Noaa), 그리고 <미국 지질조사단(US Geological Survey)>의 요청으로 우주에서 지구를 관측하는 연구프로그램의 상황과 연구 우선성에 대한 평가를 수행하였다.

지구의 변화를 알아보는데 있어서 인공위성은 필수적인 도구이다. 인공위성을 통한 관측은 과학자들이 다른 방법으로는 측정 불가능한 부분을 연구할 수 있도록 한다. 최근 IPCC 기후과학보고서의 주저자이며 캘리포니아 대학 샌디에이고(UC San Diego)의 스크립스 해양연구소(Scripps Institution of Oceanography)의 리처드 섬머빌(Richard Somerville)은 “어떻게 기후가 변화하는가에 대한 우리의 지식은 인공위성의 원거리 관측에 의존하고 있다. 해양의 얼음이 축소되고 있는가에 대해 인공위성 없이 어떻게 알아낼 수 있는가? 극지역은 거대한 지역으로 그 지역에서 배를 타고 변화를 측정할 수 없다”고 말했다. “기후변화뿐 아니라 인공위성은 기후시스템의 기본적인 움직임에 대한 정보를 제공하고 지금까지 거의 알 수 없었던 구름의 역할이나 연무입자의 역할을 이해할 수 있는 기본적인 자료를 제공하였다”고 섬머빌은 덧붙였다.

NRC 보고서는 앞으로 10년 동안 17개의 새로운 인공위성이 발사되어야 한다고 권고하고 있다. 이러한 숫자는 비용이나 준비내용 그리고 중요한 과학적인 질문이나 정책상의 문제를 해결할 수 있는 잠재성에 근거하여 100개의 신청된 프로젝트 중에서 선별한 것이다. 이 새로운 인공위성은 2010년에서 2020년 사이에 발사될 것이며, 각 임무의 비용은 6500만 달러에서 6억 5000만 달러 사이일 것이다. 각 인공위성은 지구의 움직임에 대한 통합적인 그림을 만드는데 도움이 되는 측정을 실시할 것이다. 이러한 자료들은 연구자들이 기후 시스템의 변화와 기후변화에 대한 감시 및 기후예측에 도움이 될 것이다. 일부 새로운 프로젝트는 인간의 건강에 대한 위험을 감시하는 데에 직접적인 도움이 될 것으로 보인다. 예를 들어 한 프로젝트는 매개자를 통해 발생하는 질병을 예측할 수 있는 토양의 습기를 관측하는 연구가 될 것이다. 이들 권고 프로젝트들은 나사가 지구과학에 대해 8년 전에 할당한 예산에 근거하여 선택한 것이라고 NRC는 결론내리고 있다.

이번 보고서의 공동 저자 중에 한 명인 <대기연구에 대한 대학기업(University of Corporation for Atmospheric Research)>의 리처드 앤테스(Richard Anthes)는 “이들 프로젝트는 충분히 지원이 가능하다. 전체 프로그램을 실행하는데 필요한 비용은 미국 시민이 매년 한 사람당 2달러씩 부담하면 되는 것”이라고 말했다. 권고 프로젝트 중에서 부시 대통령의 2008년도 예산안에 편성된 것은 아무 것도 없다.

NRC 보고서는 이들 프로젝트의 규모 축소에 대해 우려하고 있다. 권고 프로젝트 중에서 가장 우선적인 것은 <국립 극지궤도비행 환경인공위성 시스템(National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System, NPOESS)>으로, 이 위성 시스템의 첫 번째 발사는 3년 뒤로 미루어졌다. 그리고 이 시스템의 장비는 그 숫자나 질적인 면에서 줄어들었다. 제외된 장비 중 하나는 <원뿔형 스캐닝 초극단파 이미저/사운더(Conical Scanning Microwave Imager/Sounder, CMIS)로, 기후예측을 위해 대기조건에 대한 자료를 수집하는데 사용되는 장비이다. 이 장비의 이중 측정방법은 지상관측에서 발생하는 대기의 왜곡현상을 바로잡는데 도움이 되는 것이다. CMIS는 비용이 덜 드고 덜 정확한 장비로 대체되었으며 이에 대해 미시건 대학의 대기, 해양 및 우주과학 교수인 크리스토퍼 러프(Christopher Ruf)는 비판하고 있다. 그 결과 이 장비는 화상도가 좋지 않고 대기왜곡현상을 교정할 수도 없게 되었다.

NRC 보고서는 지구관측 시스템에 대한 지원 실패는 나사 내부에서 지구과학 일반에 대한 지원감소와 연관되는 현상이라고 지적했다. 예산 안에서 나사의 지구과학예산은 증가하고 있는 것으로 나타났다. 하지만 NRC는 실제로 그 비용이 줄어들고 있다는 사실을 밝혀내었다. 2000년 이후 예산은 약 1/3 정도로 줄어들었다고 베리엔 무어는 계산했다. 부시 대통령의 2008년 나사예산안에 지구과학 예산은 지난해 할당량보다 약 3280만 달러가 증가했지만 NRC의 보고서는 이 액수가 지구의 강우량을 측정하는 목적으로 고안된 예정보다 지체되고 있는 <전세계 강우량 측정(Global Precipitation Measurement, GPM)> 인공위성과 같은 이미 승인된 임무의 유일한 생명줄이 되고 있다고 보고 있다. 현재 예산은 NRC가 미래에 권고하고 있는 프로젝트를 지원하는데 전체적으로 알맞지 않는 예산이라고 이번 보고서는 주장하고 있다. 콜로라도 주립대학의 대기과학자인 스콧 데닝(Scott Denning)은 “지금부터 10년 뒤에 우리는 훨씬 질이 떨어진 지구관측 시스템을 갖게 될 것”이라고 말했다.

지난 미국의회 청문회에서 국제우주정거장의 완성과 다른 프로젝트를 만족시키기 위한 나사의 노력에 대한 우려가 있었다. 나사의 국장인 마이크 그리핀(Mike Griffin)은 지난 3월에 고다드 우주심포지엄에서 NRC의 연구에 대해 답변했다. 그는 만일 1990년부터 본다면 나사의 지구과학관련 예산은 실제로 증가했으며 비행기술이나 우주비행기술 연구분야는 줄어들었다고 주장했다. 그는 NRC가 주장하는 좀더 많은 예산을 지구과학에 편성하라는 요구는 “뻔뻔스러운 권고안”이라고 비난했다. 앤텐스 박사는 “2000년 수준의 예산에서 얼마나 지구관측이 우리 지구에게 중요한가를 연구하는 것에 대해 예산증액을 요구하는 것은 뻔뻔한 일이 아니다”라고 말했다.

NRC는 지구과학예산이 2000년도 예산보다 훨씬 낮은 수준이며 2008년도에 증가된 대통령의 예산안 보다도 적은 상태로 남게 될 것이라고 지적했다. 대통령의 예산안을 가지고 예측해보면 2010년 이후 지구과학에 대한 예산은 지속적으로 줄어들 것이다. 무어 박사는 “2012년까지 우리는 20년 동안 가장 낮은 상태의 예산을 편성받게 될 것”이라고 말했다. 그는 새로운 인공위성 프로젝트를 위해 NRC가 상정한 예산은 지구를 관측하고 프로젝트를 유지하는데 들어가는 최소비용이라고 믿고 있다. 이에 대한 논란은 계속될 것으로 보인다. 미 하원은 7월에 예산권고안을 발표하게 될 것이다.

원문은 NRC가 발표한 보고서의 요약본이다(원문 파일의 크기상 전체원본을 보기를 원한다면http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=11820&page=369에서 다운로드 받을 수 있다).
 

 * yesKISTI 참조

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
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2003년 10월 노벨상 선정위원회는 “인체에 무해하고 정확한 방식으로 인체 장기의 영상을 얻는 발견이 의학 진단과 연구에 획기적인 전기를 마련했다”며 미국의 폴 로터버와 영국의 피터 맨스필드 박사를 노벨 생리의학상 수상자로 선정했다. 이들이 발명한 것은 바로 자기공명영상장치(MRI, Magnetic Resonance Imaging)다.사실 눈으로 볼 수 없는 것을 보게 해주는 도구의 발전은 의학 발전에 결정적인 역할을 해 왔다. 1590년 얀센이 발명한 현미경은 세포를 관찰하도록 했고, 1895년 뢴트겐이 발명한 X선은 사람의 몸을 직접 들여다볼 수 있게 했으며, 1933년 에른스트 루스카와 막스 크놀의 전자현미경은 바이러스와 분자 세계까지 관찰할 수 있는 길을 열었다. 그리고 마침내 1973년 폴 로터버와 피터 맨스필드에 의해 MRI가 개발됐다. 사람의 몸을 구석구석 살피는 MRI의 원리는 무엇일까?MRI는 핵자기공명(NMR, Nuclear Magnetic Resonance)이라는 물리학적 원리를 영상화한 기술이다. MRI는 우리 몸의 70%나 차지하는 물분자(H2O)를 이루는 수소원자를 이용한다. 예를 들어 에탄올(CH3CH2OH)을 NMR로 분석한다고 해 보자. 에탄올에는 세 가지 종류의 수소(H)가 있다. 탄소(C)와 3개 결합한 수소(CH3-), 2개 결합한 수소(-CH2-), 그리고 산소(O)와 1개 결합한 수소(-OH)가 그것이다.이들 수소의 원자핵은 양성자라 불리는 아주 작은 입자(수소 원자 지름의 10만분의 1 정도)인데, 양성자는 (+1)의 양전하를 가지고 지구가 자전하듯 회전하기 때문에 미니자석 같은 성질을 나타낸다. 그러니까 에탄올에는 양성자라는 미니 자석이 세 개, 두 개, 한 개 순서로 배열되어 있는 셈이다. 그런데 자석은 자기장을 형성해 같은 극끼리는 밀고 다른 극끼리는 당기는 식으로 서로 힘을 미친다. 따라서 에탄올의 수소들은 다른 수소들이 만들어내는 자기장을 감지하게 된다. 세 가지 환경이 다른 수소가 감지하는 자기장은 약간씩 다르게 되고, 이 미세한 자기장의 차이를 검출하면 각각 수소의 환경을 조사할 수 있다.여기서 로터버 박사는 NMR의 적용 범위를 분자 크기에서 cm단위로 확장해 몸속의 물을 구성하는 수소를 조사하면 인체 내부를 들여다 볼 수 있지 않을까 생각했다. 인체는 부위와 조직에 따라 물의 분포가 약간씩 다르기 때문이다. 이를 테면 근육과 뼈는 물의 함량이 크게 다르다. 또 종양과 같이 문제가 발생한 부위는 정상 조직과 물의 함량이 달라진다. 따라서 MRI를 통해 근육, 뼈, 뇌, 척수 등의 물의 함량을 조사하면 신체 내부를 들여다볼 수 있다.MRI에 장착된 고감도 자기센서는 신체의 조직의 물이 만드는 미약한 자기장을 감지한다. 이를 내부 코일로 증폭시켜 위치와 세기를 등고선처럼 나타낸다. 컴퓨터를 이용해 이 등고선처럼 표시된 것을 영상화한다.X선을 이용한 ‘단층영상’(CT)이나 인체에 흡수된 방사능 동위원소가 붕괴되는 현상을 측정하는 ‘핵의학영상’은 인체 위험성 때문에 반복 촬영으로 방사선 피폭이 허용량을 초과할 때는 진단의 유용성에 따라 전문가가 결정하는 문제가 따른다. 반면 MRI는 자석에서 나오는 자기장을 이용해 검사로 인한 통증이나 부작용, 유해성이 없다는 장점이 있다.더 나아가 CT는 횡단면만 촬영이 가능하지만 MRI는 종?횡단면을 모두 찍을 수 있어 뇌질환이나 허리뼈, 근육, 연골, 인대, 혈관처럼 수분이 많은 곳을 선명하게 찍어낼 수 있다. 실제로 MRI는 의대 해부학 시간에 돋보기로 관찰하던 귀 안의 세반고리관이나 달팽이관(2~3mm)도 살펴볼 수 있다.과학자들은 MRI의 정확도를 높이기 위한 연구를 계속해 왔다. MRI 기계의 자기장을 높여 정확도를 올리는 방법도 있지만 보다 효과적인 것은 조영제를 바꾸는 것이다. 조영제란 MRI를 찍기 전에 주사해 원하는 부위의 영상을 선명하게 보이게 하는 역할을 하는 시약이다. 세포를 현미경으로 관찰하기 전 아세트산카민이나 메틸렌블루 등의 염색약으로 염색하면 보다 쉽게 관찰할 수 있는 것과 같은 이치다.이 가운데 최근 국내 연구팀이 개발한 조영제가 주목받고 있다. 서울대 화학생물공학부 현택환 교수와 성균관대 삼성서울병원 이정희 교수팀은 0.7mm 크기의 암세포를 찾아내는 고해상도 영상을 촬영하는데 성공해 독일화학회지 ‘안게반테 케미’ 5월호의 표지논문을 장식했다. 0.7mm 크기는 현재까지 가장 정교한 수준이다.현 교수팀이 개발한 방법은 산화망간 나노입자로 만든 조영제를 이용한다. 새 조영제는 세포 안에 흡수가 잘 되고, 독성이 없으며, 표면에 약제 등을 부착할 수 있는 장점이 있다. 연구팀이 개발한 조영제를 쥐의 정맥에 주사한 뒤 MRI로 뇌, 간, 신장, 척추 등을 촬영하자 해부를 통해 만든 것처럼 선명한 영상을 얻을 수 있었다.게다가 그동안 촬영하기 힘들었던 뇌까지 MRI로 또렷한 영상을 얻는 것이 가능해졌다. 이번에 개발한 조영제가 뇌의 보호 장벽인 ‘혈뇌장벽’도 통과해 뇌 속 깊은 곳까지 침투하기 때문이다. 정확도가 높아진 만큼 치명적인 질병을 조기에 발견할 수 있게 된 셈이다.MRI는 1980년대 초 처음 사용된 뒤로 2002년 약 2만2000개의 장치가 전세계적으로 사용되고 있다. MRI로 촬영되는 영상도 매년 6000만건이 넘는 것으로 추산된다. 새로운 MRI 조영제의 개발로 알츠하이머병, 파킨슨병, 간질처럼 뇌에서 진행되던 질병도 훤히 들여다 볼 날이 머지않아 보인다. 사람의 몸속은 물론 마음속까지 꿰뚫어볼 수 있는 MRI가 등장할 날도 상상해 볼 수 있지 않을까? (글 : 서금영 과학칼럼니스트)

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줄기세포 연구자들은 처음으로 성체원숭이로부터 배아를 복제하는데 성공했으며 이와 같은 성공은 인간배아복제에 있어서 좀 더 효율적인 기술을 제공할 수 있을 것으로 알려지고 있다. 미국의 연구진들은 10세의 짧은 꼬리원숭이(macaque)의 숫놈에서 수십 개의 배아를 복제하는데 성공했다고 과학지인 <네이처>지에 보고했다. 이번 성공은 좀 더 쉽게 인간배아를 복제할 수 있는 기술을 개발한 것으로 볼 수 있다. 이번 연구는 당뇨병이나 파킨슨씨병과 같은 질병을 치료하는데 있어서 조직을 이식하는데 몸의 저항 없이 받아들이는 기술을 개발하는데 도움이 될 것이다. 이 미국 연구자들은 복제된 원숭이의 배아에서 줄기세포를 추출하여 실험실에서 심장과 신경세포로 발전되도록 연구를 수행할 수 있었다고 밝혔다.

다른 과학자들은 이번 연구를 연구 발전으로 보고 환영하였다. 영국 런던 근처의 밀 힐(Mill Hill)의 국립의학연구소(National Institute for Medical Research)의 줄기세포연구자인 로빈 로벨-배지(Robin Lovell-Badge)는 “비록 이번 연구가 출판되지 않았지만 잠재적으로 매우 중요하다. 지금까지 원숭이 배아 복제의 어려움에 대한 우려가 있었다”고 밝혔다. 이러한 문제는 배아줄기세포를 기반으로 새로운 의학적 치료를 개발하는 연구를 수행한 과학자들에게 엄청난 난관이었다. 줄기세포를 얻기 위해 복제를 사용하는 것은 동물의 성체세포의 DNA를 떼어 난자의 자체적인 유전물질을 제거하고 대신 삽입하는 방식이다. 이 난자는 초기 배아로 성숙하여 줄기세포를 추출할 수 있다.

줄기세포는 일종의 마스터 세포로 초기 배아에서 얻을 수 있으며 잠재적으로 인간의 모든 기관으로 발전할 수 있다. 여러 가지 형태의 줄기세포가 존재하지만 가장 유용한 줄기세포는 배아에서 얻을 수 있다고 과학자들은 생각해왔다. 배아전단계에서 복제를 통해 만들어진 배아는 연구과정에서 파괴된다. 이러한 줄기세포는 다른 조직으로 발전하여 그 유전형질이 동일한 제공자에게 사용될 수 있다. 이번 경우는 짧은꼬리 원숭이 숫놈이었다. 줄기세포는 신체에서 다른 기관으로 발전될 수 있는 세포이기 때문에 과학자들은 미래에 이식용 장기로 개발되어 당뇨병과 같은 퇴행성 질환을 앓고 있는 환자들에게 제공될 수 있으며 이 과정에서 환자의 몸이 가져올 수 있는 저항성을 막을 수 있다고 믿고 있다. 인간복제는 지금까지 기술적인 문제와 황우석 사건으로 어려움을 겪어왔다. 2004년 한국의 연구진은 최초로 인간배아를 복제하여 줄기세포를 추출하는데 성공했다고 발표했다. 하지만 이 연구는 주저자였던 황우석이 연구데이터를 조작한 것으로 드러났다. 현재 이간배아복제의 예로 발표된 것은 영국의 뉴캐슬 대학의 연구진이 수행한 것 뿐이다. 하지만 이 복제된 배아는 며칠 동안만 살아남았으며 줄기세포를 생산해내지 못했다.

원숭이 배아복제를 이룬 기술은 체세포핵치환 기술(somatic cell nuclear transfer, SCNT)로 불리고 있다. 이 기술은 복제양 돌리를 만드는데 사용한 것과 동일한 과정이다. 하지만 주저자인 쇼크라트 미탈리포프(Shoukhrat Mitalipov) 박사는 제공된 난자를 복제과정에서 다루는 새로운 방법을 개발한 것으로 알려졌다. 난자에서 DNA를 제거하기 위해 과학자들은 유전물질을 착색하거나 이미징 기술을 이용하여 자외선에 노출시키기도 한다. 하지만 미탈리코프 박사와 연구진은 이러한 과정에서 난자가 손상될 가능성이 있다고 생각했다. 대신 이들은 조명기술 (illumination technique)을 사용하여 효과적으로 세포의 핵을 제거할 수 있었다. 라 불리는 새로운 기술은 빛을 편광시켜 현미경으로 실시간으로 세포를 시각화할 수 있었다. 과학자들은 이 기술이 복제기술을 통한 과정에서 생존율을 증진시키는데 기여했다고 보고 있다.

영국의 노스이스트 잉글랜드줄기세포연구소(North-East England Stem Cell Institute, NESCI)의 앨리슨 머독(Alison Murdoch) 교수와 매리 허버트(Mary Herbert) 박사는 이번 연구가 “원숭이에 있어서 핵 재프로그램 과정에 대한 믿을 수 있는 결과를 보여주었다”고 발표했다. 이들은 성명서에서 “이번 연구는 환자 특화 줄기세포를 개발하는데 한발 더 다가선 흥분되는 발전으로 파킨슨씨나 운동신경질환, 헌팅턴질환, 낭포성 섬유증과 같은 난치병 환자들의 치료를 가능하게 할 수 있다. 원숭이 모델을 통해서 미탈리코프 박사와 연구진은 인간의 치료용 핵치환의 가능성을 실현시킬 수 있게 되었다”고 발표했다. 영국 에딘버러 대학의 스코틀랜드 재생의학연구소(Scottish Centre for Regenerative Medicine)의 디렉터인 이언 윌머트(Ian Wilmut) 교수는 “환자의 유전물질을 가지고 복제를 성공하는 것은 질병의 유전적인 비정상성을 볼 수 있도록 한다”고 말했다. 복제양 돌리를 창조한 윌머트 교수는 “이번 논문의 방법은 이러한 연구목표를 이루는데 중요한 도움이 될 수 있다”고 말했다.

하지만 모든 사람들이 이번 연구결과를 환영하는 것은 아니다. 재생산 윤리에 대한 논평(Comment on Reproductive Ethics, Core)이라는 캠페인 그룹의 디렉터인 조세핀 퀸터베일(Josephine Quintavalle)은 “복제는 복제된 세포가 안전하다는 것을 보여주는 한 가지 방법일 뿐”이라고 말했다. 그녀는 복제는 배아주기세포를 만들 수 있는 방법일 뿐 아니라 다른 방법인 제대혈을 이용한 방법도 있다고 지적했다. 이번 연구를 수행한 연구자들은 약 100여 개의 복제된 배아를 약 50마리의 대리모인 암원숭이에 착상시켰다고 밝혔다. 하지만 이러한 노력은 성공하지 못했다. 하지만 이번 연구의 연구자는 이러한 결과는 운이 없었을 뿐이라고 말했다. 예를 들어 복제양 돌리는 277여 차례에 걸친 시도 끝에 만들어진 것이다. 미칼리포프 박사는 오레건 국립 영장류 연구센터(Oregon National Primate Research Center)와 오레건 줄기세포센터(Oregon Stem Cell Center) 소속이다.

참고자료는 네이처 지에 발표된 연구논문 원문이다.

* yesKISTI 참조

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영국 정부에 대해 영국의 재계를 대표하는 영국산업연합(Confederation of British Industry, CBI)은 지구온난화의 문제를 해결하기 위한 정책수행의 속도를 높일 것을 주장했다. CBI는 영국 정부는 2050년까지 온실가스배출량을 80%까지 줄이는 목표를 달성하기 위해서는 지구온난화의 문제를 해결하기 위한 노력의 속도를 더욱 증가시켜야 한다고 주장했다. 이러한 성명서는 현재 폴란드에서 유럽의 지도자들이 지구온난화에 대한 협약을 위한 논의를 하는 가운데 발표된 것이다. 런던에서 열리고 있는 CBI의 지구온난화회의에서 CBI의 사무총장인 리처드 램버트(Richard Lambert)는 전세계 경제위기는 지구온난화에 대한 정책수행에 대한 변명의 원인이 될 수 없다고 밝혔다. 

그는 정부에 대해 야심 찬 온실가스배출량 감소와 투자를 위한 프레임워크 수행을 함께 진행할 수 있는 리더십이 필요하다고 말했다. 이러한 정책추진의 실패는 탄소배출량의 감소와 영국의 에너지공급의 확보 기회를 잃는 결과를 가져올 것이라고 말했다. 그는 “우리는 전세계적인 경제위기를 탓하며 지구온난화에 대한 노력을 중단할 수는 없다. 지금부터 우리는 유럽연합의 지구온난화 합의안을 지켜야 할 필요가 있다. 그렇지 않으면 우리는 저탄소경제로 이행할 수 있는 기회를 놓치게 될 것이다. 만일 정부가 공약한 2050년까지 탄소배출량을 80%까지 줄이는 목표는 매우 야심 찬 것으로, 새로운 정부의 부서인 에너지 및 지구온난화부의 설립은 매우 긍정적인 출발이었다. 하지만 우리는 정부가 야심에서 실제 활동으로 전환할 필요가 있다. 만일 정부가 투자를 위해 적절한 프레임워크를 수행하게 된다면 영국의 재계는 새로운 녹색기술을 개발하고 발전시켜 그 효율성을 높이고 가격을 낮추는 이니셔티브를 받아들일 수 있다. 이러한 조치가 빨리 일어날수록 우리는 녹색일자리를 창출하고 영국의 미래의 부를 건설하고 지구온난화 목표를 달성할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 

CBI의 지구온난화 위원회(CBI Climate Change Board)의 의장이며 알카텔-루센트(Alcatel-Lucent)사의 사장인 벤 베어바엔(Ben Verwaayen)은 재계는 그린정책을 경제위기상황에서 일종의 부담으로 받아들여서는 안 된다고 주장했다. 대신 일종의 기회로 삼아야 한다고 말했다. 그는 “친환경 활동은 특히 이러한 경제불황의 상황에서 사치가 될 수 없다. 이것은 매우 중요한 문제로, 재계와 창조적인 사고방식을 위한 중요한 기회이다. 대공황은 도로와 다리의 건설로 해결되었으며 현재 경제위기는 에너지와 그 적용분야에서 녹색 혁신을 통해 해결될 수 있을 것”이라고 말했다. 
이 회의에서 CBI는 정부의 온실가스배출감소 진행상황을 보여주는 <지구온난화 트래커(Climate Change Tracker) designtimesp=25847 designtimesp=27395>를 발표했다. 이 트래커는 어떻게 정부가 네 가지 분야인 에너지, 건설, 수송 및 산업분야에서 정책을 진행하고 있는가를 볼 수 있다. 하지만 이 트래커는 정부가 미래 온실가스배출량 감소 목표를 달성하기 위해서는 장기적인 야심과 단기적인 조치를 알맞게 수행해야 한다고 결론내리고 있다. 이번에 발표된 <지구온난화 트래커 designtimesp=25848 designtimesp=27396>보고서의 주장을 살펴보면 다음과 같다: 

에너지 
- CBI는 정부에 대해 어떻게 원자력 발전소 건설지역을 선택할 것인가에 대한 의견참고 과정이 필요하다고 주장했다. 정부는 원자력개발국 (Nuclear Development Authority)을 설립하여 차세대 원자력 발전소건설을 지원하고 이와 연관된 개발법을 발표했다. 
- 정부는 기업들이 자체적인 탄소배출허가량을 매매할 수 있는 탄소배출교역시스템(Carbon Trading Scheme, ETS)의 경매의 제 3단계 세부사항을 완결시킬 필요가 있다. 
- CBI는 300개의 새로운 내륙 및 근해 풍력발전소에 대한 허가는 재생에너지 전략의 일부분으로 필요하다고 주장했다. 
- 정부는 탄소포집 및 저장기술의 확대를 위한 부가적인 지원이 필요하다. 

건설 
- 더 많은 주택의 단열처리를 위한 에너지 공급을 확대할 수 있는 인센티브가 필요하다. 
- 무탄소의 정의에 대한 합의가 이루어지지 않으면 개발자들과 재계는 새로운 건설에 어려움을 겪게 될 것이다. 

교통 및 수송 
- 자동차에서 배출되는 오염물질의 감소를 위한 노력과 전기자동차 개발 지원은 환영할 만한 정책이다. 
- 탄소교역계획에서의 항공 및 항만분야의 포함은 환영할만한 정책이지만 항공분야의 탄소배출량을 줄이기 위한 항공교통통제 개혁이 필요하다. 
- 대안적인 연료개발은 현재 큰 진척이 없다. 정부는 바이오연료에 대한 지속가능성의 기준을 결정해야 한다. 

산업계 
- 기업에 대해 비이산화탄소 배출량의 감소를 위한 인센티브를 제공함으로써 산업계의 에너지효율성 목표를 달성할 수 있도록 해야 한다. 

이번 회의에 참가한 CBI 대표들은 정부나 야당인 보수당이 이미 설정된 탄소배출량 감소목표를 달성하기 위한 정책을 강력하게 추진하지 못할 것이라고 생각하고 있다. 하지만 대부분의 대표들은 기업 자체적으로 탄소배출량 감소목표를 달성할 수 있다고 믿고 있다. 이러한 CBI의 입장변화는 놀라운 것이다. 몇 년 전에 CIB의 의장이었던 디그비 존스(Digby Jones)는 정부의 장관들에게 녹색정책을 추진하기 위해서 영국의 재계를 희생시키지 말 것을 경고한 바 있다. 하지만 이번 CBI의 입장은 완전히 변화되었다. 

하지만 사의 사장인 필립 그린(Philip Green)은 녹색정책의 환상에 반대하는 입장이다. 그는 “아직도 CBI 위원회의 대부분 회원들은 지구온난화의 문제해결을 위한 정책적인 규모를 정확하게 이해하지 못하고 있다”고 주장했다. 다른 대표자들은 투자자들은 높은 투자회수비를 기대하고 있기 때문에 지구온난화의 문제를 해결하기 위해 필요한 장기적인 정책을 추진하기 어려울 것이라고 주장했다. 지구온난화부의 장관인 에드 밀리밴드(Ed Miliband)와 야당인 보수당의 야당예비내각인 그레그 클라크(Greg Clarke)는 이 회의에서 노동당과 보수당은 모두 지구온난화의 문제를 해결하기 위한 의무적인 목표에 필요한 탄소배출량 감소를 달성할 수 있다고 주장했다. 

* www.ndsl.kr (GTB 참조)

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-------------------------------------------------------------------------- 이 기사의 저작권은 인터넷 과학신문 '사이언스타임즈'에 있습니다. 기사 원문 : http://www.sciencetimes.co.kr/?p=173343&cat=36&post_type=news&paged=1 -------------------------------------------------------------------------- 중국의 과학자들이 22년 전 복제양 둘리에게 사용했던 체세포핵치환(SCNT, somatic-cell nuclear transfer) 기법으로 원숭이를 복제하는데 성공했다고 ‘로이터’, ‘AP’, ‘뉴욕타임즈’ 등 세계 언론이 일제히 보도했다. 원숭이를 복제한 곳은 중국 상하이에 소재한 중국과학원 신경과학연구소(Chinese Academy of Sciences Institute of Neuroscience)다. 이곳 연구진은 “체세포핵치환 방식으로 원숭이 두 마리를 복제했다”고 25일 발표했다. 복제 원숭이들은 각각 ‘종종(Zhong Zhong)’. ‘화화(Hua Hua)’라는 이름을 붙였다. 중국의 공식 명칭인 중화인민공화국(中華人民共和國)에서 중화(中華)라는 부분을 강조한 이름이다. 관련 논문은 24일 과학저널 ‘셀(Cell)’ 지에 게재됐다.   둘리 이후 22년 만에 영장류 복제에 성공   이번 연구는 신경과학연구소(CAS)의 영장류 연구 책임자인 치앙 선 박사가 이끌었다. 그는 언론과의 인터뷰를 통해 “2주 전에 복제 원숭이 ‘종종’과 ‘화화’가 태어났으며, 현재 두 원숭이 모두 정상적으로 잘 자라고 있다.”고 밝혔다. 체세포핵치환(SCNT)이란 난자의 핵을 제거한 후, 체세포 핵을 이식해 복제하는 체세포 복제기술이다. 체세포와 난자를 이용해 생존 가능한 배아를 만드는 실험적인 방법이다. 이 기술은 핵이 제거된 난자를 얻는 방법과, 체세포로부터 핵을 이식하는 방법으로 구성된다. 이 기술이 처음 개발된 때는 1962년이다. 당시 케임브리지대학 존 거든(John Gurdon) 교수는 올챙이의 장 세포에서 얻은 핵을 개구리의 핵이 제거된 난자에 이식해, 핵을 얻은 올챙이와 유전적으로 동일한 개구리를 탄생시켰다는 내용의 논문을 발표했다. 최초의 체세포 핵 치환이자, 세포의 역분화 가능성을 증명한 논문이다. 포유동물에서 처음 체세포핵치환이 성공한 것은 1997년이다. 영국 로슬린연구소의 아이언 월머트 박사팀은 2월과 7월 복제 양 ‘돌리’와 ‘폴리’를 각각 등장시켰다. 타임지 등 주요 언론을 통해 20세기 최대 사건으로 기록된 연구 결과다. 이후 같은 방식으로 개, 고양이, 양, 돼지, 쥐 등의 많은 포유동물들이 복제됐다. 1999년 당시 서울대 황우석 교수 팀이 개발한 ‘영롱이’도 그 중 하나다. 영장류 복제도 시도됐다. 황우석 박사와 공동연구를 한 바 있던 피츠버그대 제럴드 새튼(Gerald P. Schatten) 교수는 이후 독자 연구를 통해 수정란 분할(embryo splitting)이란 단순한 방식으로 1999년 벵골원숭이 ‘테트라(Tetra)’를 탄생시켰다. 그러나 새로 탄생한 쌍둥이가 서로 닮지 않았으며 4대까지만 번식하는 등의 설명하기 힘든 의문을 불러일으켰고, 결국 새튼 교수는 영장류의 복제 과정에서 세포분열에 필수적인 단백질이 손실돼 복제가 불가능하다는 논문을 발표함으로 논란을 종식시켰다.   “이번 연구 결과로 불치병 연구 가능해져”   그러나 이번 신경과학연구소의 복제 원숭이는 수정란 분할과 같은 오래된 방식이 아니라 기술이 입증된 체세포핵치환 방식으로 이루어졌으며, 다른 포유류 복제 사례에서 보듯 논란을 불러일으킬 가능성이 크지않은 상황이다. 이번 연구를 이끈 치앙 선 박사는 25일 ‘사이언스 데일리’와의 인터뷰를 통해 “그동안 생물학계에서 영장류와 관련 풀리지 않는 많은 의문이 제기돼왔다.”며 “이번 연구결과로 영장류 연구에 큰 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 그는 또 “영장류 복제 연구를 통해 유전자로 인한 뇌질환, 암, 면역 및 대사 관련 불치병을 치료할 수 있는 길이 열렸다.”며 , “이번 연구 결과가 향후 사람을 대상으로 한 새로운 치료방식을 개발하는데 도움을 줄 수 있기를 바란다.”고 말했다. 그동안 원숭이 복제 과정에서 가장 큰 난제는 복제 수정란이 자궁에 착상하기 전 단계인 ‘배반포기’까지 제대로 발달하지 않는다는 점이었다. CAS 연구진은 복제 수정란의 발달을 활성화하는 환경을 만들어 주면 이런 문제를 해결할 수 있으리라고 생각했다. 가능한 실제 수정란과 유사한 복제 수정란을 제작했다. 그리고 핵을 제거한 원숭이 난자에 넣어 줄 체세포 핵을 원숭이 성체가 아니라 태아로부터 분리해 넣어주었다. 또 배반포기까지 복제 수정란이 잘 발달하도록 여러 화학물질을 처리하는 방식으로 촉진했다. 연구진은 논문을 통해 이런 방식으로 연구진은 총 109개의 복제 수정란을 만들고, 이를 21마리의 원숭이 대리모에 나눠 착상시켜 6마리의 대리모가 임신하는데 성공했고 이 중 2마리가 새끼를 낳았다고 밝혔다. 새끼 원숭이 두 마리는 체세포를 제공한 태아와 유전적으로 일치하는 것으로 나타났다. 치앙 선 박사는 “그동안 다양한 방식으로 체세포핵치환을 시도했으나 실제로 성공한 것은 오직 하나뿐이었다.”며 “많은 실패를 통해 성공을 거둘 수 있었다.”고 강조했다. 선 박사는 또 “이번 연구가 논란을 불러일으킬 사람을 대상으로 한 연구와 철저하게 차별화된 가운데 진행됐다.”고 말했다. 그러나 영장류 연구가 사람을 대상으로 한 연구와 밀접하게 연계돼 있어 윤리 논란을 불러일으킬 여지는 계속 남아 있다. 그동안 인간핵치환 배아줄기세포 연구는 영장류처럼 배반포 형성에 문제가 발생하는 등 기술적 문제와 함께 윤리 문제가 제기되면서 제약을 받아왔다. 그러나 사람과 가장 유사한 유전자 속성을 지닌 영장류 복제가 이루어지면서 논란을 불러일으킬 가능성을 안고 있다. 원숭이 복제가 사람의 인공 난자를 만들 수 있는 길을 열어 놓으면서 또 다른 논란을 불러일으킬 여지를 남겨놓고 있다. 이번 연구는 중국학술원(Chinese Academy of Sciences,) 등 중국 정부의 거국적인 지원 하에 이루어졌다. ------------------------------------------- 사이언스타임즈 이강봉 객원기자 저작권자 ⓒScienceTimes -------------------------------------------      

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Team tracks real-time molecular motions

28 Jun 2021 | Source: Universität Würzburg

The efficiency of solar cells can be significantly increased with a certain physical effect.

Researchers from the Fritz Haber Institute (FHI) in Berlin, the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg and the Julius-Maximilians-Universität Würzburg have provided important new insights into a key process for the development of more efficient solar cells and other light-based technologies, called singlet exciton fission. They have managed to track how molecules of a promising material, single crystals comprised of pentacene molecules, move in real time as singlet fission takes place, showing that a collective motion of molecules may be the origin of the fast timescales connected to this process.
 

Subtle details dictate the efficiency

Energy generation in light-based technologies relies on the ability of materials to convert light into electrical power and vice-versa. Certain organic molecular solids have the peculiar ability to significantly increase the solar to electrical power conversion efficiency, thanks to a process called singlet exciton fission (SEF). In this process two electron hole pairs, which are called excitons, are generated by the absorption of one light quantum (a photon). Because of the pronounced technological implications, it is no wonder that tremendous research efforts have been dedicated to understand how SEF really works.

The efficiency and speed of the SEF process are related to the way molecules arrange themselves in the material. Despite hundreds of studies on the topic, however, there had been no way to observe in real time how exactly the molecules move in order to facilitate the SEF event. Understanding this bit of the puzzle is essential to optimize SEF materials and further increase their efficiency.

Snapshots of the atomic structure

In a study published in Sciences Advances today, researchers from the FHI, the MPSD and the chair of Experimental Physics VI at Julius-Maximilians-Universität Würzburg have managed to track how molecules in a crystalline material build from pentacene molecules move during the SEF process, using an experimental technique called “femtosecond electron diffraction”. Such a technique can capture snapshots of the atomic structure in real-time as the SEF process unfolds. In order to be able to capture these snapshots in pentacene, a material which only contains small and light atoms, the measurements had to reach an exceptional stability and resolution.

“We have brought such experiments to a point where they can treat these materials, which is very exciting for chemistry, biology and materials science. These measurements have revealed that truly collective molecular motions accompany the SEF process in pentacene. Specifically, an ultrafast delocalized oscillation of pentacene molecules has been identified, which facilitates efficient energy and charge transfer across large distances”, says Heinrich Schwoerer from MPSD.

Molecules sliding with respect to each other

Thanks to state-of-the-art theory, the team could reveal the molecular motions involved in the initial excitation event and how these motions trigger more complex molecular motions involving many molecules of the crystal. “Our theory analysis could resolve very complex molecular motions. We could identify a dominant one that involves molecules sliding with respect to each other, and that can only be triggered through the coupling of electronic excitations to other more localized molecular motions, that then, in turn, couple to this key motion also observed in experiment ”, says Mariana Rossi from MPSD.

These collective atomic motions observed by the team involved in the project may well be the key to explain how the two excitons generated from the SEF process can separate, which is a prerequisite to harvest their charges in a solar energy device. “Simply put, our picture is that these molecular motions efficiently neutralize the forces that keep the two excitons together right after they have been generated, providing a possible explanation about the origin of the ultrafast timescales related to the fission, and thereby facilitate the high efficiency of solar to electrical energy conversion”, says Hélène Seiler, a postdoctoral fellow at the FHI in the group of Ralph Ernstorfer.

"Beyond providing important insights into the SEF process, this work shows that it is possible to reveal the atomic motion in more complex, functional organic materials, which are delicate and composed of light atoms" says Sebastian Hammer from the University of Würzburg.

Publication

H. Seiler, M. Krynski, D. Zahn, S. Hammer, Y. W. Windsor, T. Vasileiadis, J. Pflaum, R. Ernstorfer, M. Rossi, H. Schwoerer, Nuclear dynamics of singlet exciton fission in pentacene single crystals. Science Advances 7, eabg0869 (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abb0052

Contact

Sebastian Hammer
WG Pflaum
Chair of Experimental Physics 6
T: +49 931 31-85896
sebastian.hammer@physik.uni-wuerzburg.de


Source: Universität Würzburg
출처 : https://www.research-in-germany.org/news/2021/6/2021-06-28_Team_tracks_real-time_molecular_motions.html

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전기는 언제나 우리 주변에 있습니다. 전기는 우리의 삶을 더 편하게, 안전하게 더욱 즐겁게 해주지만 우리들 중 대부분은 인식하지 못하고 있죠. 그렇지만 너무 많은 전기가 있는 것이 아닐까요? 현대 문명의 기반이 되는 것이 우리들을 천천히 죽이고 있는 것은 아닐까요? 더 자세히 들어가기 전에 전기란 무엇이고 어떻게 우리에게 영향을 미치는지 알아봅시다 전기는 전하의 흐름입니다. 이 움직임은 전기장과 자기장을 생성하여 공간으로 퍼져나가며 에너지를 전달합니다 우리는 이러한 현상을 전자기방사(복사)라 부릅니다. '방사선(Radiation)'이라는 단어는 사람들을 긴장하게 만듭니다. 하지만 '방사'는 단지 내뿜는다는 의미입니다. 마치 집에 있는 라디에이터가 '적외 방사'의 형태로 열을 내뿜는 것처럼요 전자기 스펙트럼의 다른 영역은 다른 종류의 방사에 해당합니다. 그리고 그것들 대부분은 완전히 무해합니다. 몇몇 종류는 위험할 수도 있지만요. 매우 짧은 파장을 갖고 있는 자외선, X선이나 감마선은 원자 주변의 전자를 튕겨낼 수 있을 정도로 강력합니다. 이런 현상은 화상이나 유전적 손상을 입힙니다. 이것이 많은 사람들이 '방사선'이란 단어를 들을 때 떠올리는 것입니다. 전자기파 스펙트럼의 나머지 영역들은 가시광선에서부터 적외선, 마이크로파, 전파에 이르는 긴 파장을 가진 전자기파들의 넓은 범위를 포함합니다. 인간 기술로 만들어진 물건들에서는 이 같은 긴 파장의 전자기파가 방사됩니다. 핸드폰, 와이파이 공유기, 전력선, 그리고 가전제품같은 것들에서 말이죠. 이 전자기파는 우리 몸의 분자를 손상시키지 않습니다. 그럼에도 특정한 전자기파는 근육과 신경을 자극하거나 피부의 털을 떨리게 할 수 있습니다. 이런 것들은 특정 수준을 넘으면 얼얼한 느낌을 줄수 있습니다. 어떤 전자기파는 음식을 조리하는데 매우 유용하지요 전자레인지에서 쓰는 마이크로파는 물 분자들을 이리저리 움직여서 음식의 온도를 높입니다. 이는 우리에게 항상 일어납니다. 예를들어 해변에서 느끼는 기분좋은 따듯함은 태양으로 부터 방사되는 적외선이 여러분의 피부를 따뜻하게 하는 것 입니다. 우리는 일반적으로 무해한 전자기파의 방출원에 자연스럽게 둘러싸여있고 항상 그래왔습니다. 그러나 산업혁명 이후, 우리는 더 많은 전자기파들을 우리 삶에 마주하게 되었습니다. 이러한 것들이 위험하냐고 묻는 질문에, 대중의 관심이 처음으로 향한 것은 1979년, 전력선 주변 주민들의 백혈병 발병에 대한 연구였습니다. 그러나 이 연구는 금방 신뢰를 잃었습니다. 상관관계가 설명될 수 없었고 어느 인과관계도 확인되지 않았습니다. 하지만 한번 이러한 주장이 제기된 이후에는 전자기파가 위험하다는 관념이 지속되었습니다. 그리고 이런 잠재적인 위험에 대한 수많은 연구들에서는 위협을 마치 실재하는 것처럼 묘사합니다. 많은 사람들이 휴대전화나 가전제품으로부터의 전자파에 대한 민감성을 주장하고 있습니다. 이들은 두통이나 메스꺼움, 피부반응 등의 증상을 호소합니다. 그러나 이들은 단기적인 영향에 대해 보고된 효과들일 뿐입니다. 일부 연구는 사람들을 더 불안하게 만드는 결과를 제시합니다. 사람들이 휴대전화를 사용할 때 많이 영향을 받는 뇌의 측면과 뇌 종양의 관계 같은 내용입니다. 과학자들은 이미 전자기파 노출의 즉각적인 영향에 대해서는 잘 알고 있습니다. 예를 들어 과학자들은 X선이 세포의 DNA에 즉각적인 손상을 입히지만 전파에서는 그렇지 않는다는 점을 압니다. 질문은 오히려 다음과 같을 것입니다. 우리가 지속적으로 노출되어 있는 약한 종류의 전자기파들이 아직 밝혀지지 않은 메커니즘에 의해 장기적으로 유해한가? 이것에 대한 해답은 처음 생각했던것 보다 훨씬 어렵습니다. 여기에는 각기 다른 기관에서 보고한 수천 개의 1차적인 자료, 보고서, 성명서들이 있습니다. 그래서 저희는 많은 부분을 검토하였습니다. 저희의 조사 내용은 동영상 설명을 통해 확인하실수 있습니다. 이 문제에 대한 토론은 과학계가 어떻게 소통을 해야되는가에 대한 좋은 예와 안 좋은 예를 보여줍니다. 전자기파에 대한 공포를 확산시킨, 자주 인용된 연구 자료들은 매우 논란이 많은 것이었습니다. 예를 들어, 설문조사나 자발적 보고에 기반한 인구 연구 같은 것들이 있었습니다. 이게 무슨 의미냐면, 예를 들어, 이러한 연구에서는 뇌종양 환자에게 최근 몇 년간 휴대전화를 얼마나 많이 사용했다고 생각하는지 묻는 것입니다. 문제는 사람들의 대답은 신뢰하기 어렵다는 것입니다. 사람들은 기억을 잘못하기도 할 뿐더러, 쉽게 주변의 영향을 받습니다. 더군다나 연구나 대중 매체의 보고서는 그들의 의견에 부합하거나 가장 흥미로운 결과만을 선별할 수도 있습니다. 예를 들어, 휴대전화의 전자기파 방출과 생쥐나 들쥐의 암 발병에 대한 연구결과는 언뜻 봤을 때 연관성을 제시하는 것처럼 보입니다. 그러나 어떤 이유에서인지, 오직 수컷 들쥐만 영향을 받았고 생쥐는 전혀 영향을 받지 않았습니다. 그러나 이 연구는 휴대전화의 전자파 방출이 암을 유발하는 것을 증명한 것처럼 보도되었습니다. 불행히도 이 같은 보도의 문제는 긍정적 또는 부정적인 결과를 낸 연구 양쪽에 대해서 발생하였습니다. 이 논란의 다른 측면은 세계보건기구가 공식적으로 전파 영역대를 '인체 발암성 가능 물질'로 분류하였다는 것입니다. 하지만 실제로 이것은 우리가 찾지못한 전자기파가 암을 유발할수도 있다는 몇몇 약한 증거가 있기는 하지만 증명되지는 않았고 앞으로 연구되어야 한다는 의미입니다. 따라서 무엇이 큰 그림인지 정리해 봅시다. 전체적으로 인간에 대한 연구에서 제한치 미만의 전자기파 노출이 건강 문제를 일으킨다는 일관적인 증거는 없습니다. 통계적인 연관성은 좀 있을수 있지만 대부분 근거가 빈약하고 앞뒤가 맞지 않습니다. 그리고 만일 명확한 인과관계가 있었다면 지금쯤이면 우리가 가지고 있는 데이터로 확실한 결과가 나왔어야 합니다. 결론적으로, 현재 상태에서는 노트북이나, 휴대전화, 텔레비전으로부터의 전자파를 걱정해야 하는지에 대한 답은 '아니다 ' 입니다. 걱정할 필요 없습니다. 그렇다면 전자기파가 그들에게 해를 입힌다고 주장하는 사람들은 어떻게 된 것일까요? 연구는 이들이 '노시보 효과'를 겪고 있을 것이라고 보여줍니다. 만약 당신이 두통을 겪고 있고 노트북을 끄자마자 좀 나아진것을 느꼈다면 당신은 이 두가지가 연관성이 있다고 생각하게 됩니다. 한번 이런 의심을 하게 된다면, 약한 전자기파 노출이 당신을 해한다는 생각 자체가 당신을 해하는 진짜 원인이 될 수 있습니다. 이런 사람들을 무시하는 것은 쉽기에 그들 대부분은 사람들이 심각하게 받아들이지 않는다고 느끼기에 상황을 더욱 악화시키지요. 이들은 도움을 받아야합니다. 그러나 이들에게 지금까지는 안전 제한치 미만의 전류가 인간에게 미치는 부정적인 효과가 존재한다는 명확한 증거가 없음을 알게 하는 것이 중요합니다. 우리가 살고 있는 주목경제(attention economy)세상 속에서 증명되지 않은 위험에 대해 이야기하는 것은 확실히 우리에게 해를 미치는 요소들을 간과하게 합니다. 딱 하나만 예를 들자면 대기 오염은 매년 420만의 조기 사망과 연관되어 있고 우리가 당장 개선할 수 있는 문제입니다. 해서, 사람들이 안전하게 느끼도록 , 그리고 확신을 심어주기 위해 이미 진행되는 몇몇 장기 연구들이 있습니다. 예를들어 Cosmos 연구는 휴대전화 사용에 대한 가능한 건강 영향을 평가하기 위해서 정확하게 통화의 기간이나 빈도를 측정합니다. 하지만 이러한 장기 연구의 결과를 기다리는 동안 우리가 관심을 가져야할 더 많은 문제들이 있습니다. 예를들어 당신의 건강에 어떤 장비나 네트워킹이 영향을 미치는지 보다는 다른 방식으로 어떤 유해함을 끼치는지 고려하는겁니다. 온라인으로 구매를 할때, 사진을 공유하고, 유튜브 비디오를 보고 우리는 우리의 계정이나 암호의 자국을 인터넷에 남깁니다. 전파는 우리를 다치지는 않게 합니다만, 우리의 자료를 악용하려는 사람들은 우리를 다치게 합니다. 만약 노출된다면, 해커는 당신의 암호를 갖게됩니다. 그리고 다른 곳에서 같은 방식으로 로그인한다면, 이들은 쉽게 다른 계정으로 잠입합니다. 그렇기에 우리는 Dashlane을 사용합니다. 이는 어떤 장치, 운영체제, 브라우저에서든 안전하게 해주는 어플리케이션중 하나입니다. 아주 강력하고 유일한 암호를 만들어주고 그럼에도 한번의 클릭으로 이를 바꿀수도 있게 합니다. Dashlane 은 위협에 대해 경고를 보내주기도 합니다. 또한 모든 장비에서의 VPN을 지원합니다. 따라서 전 세계 어디서나 집에서 Wi-fi를 쓰듯 인터넷에 안전하게 접속할 수 있습니다. 왜냐면 우리는 당신이 멋진일을 하기 원하기 때문이지요

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