의학 드라마를 보면 수술 장면에서 종종 음악을 트는 것을 볼 수 있다. 수술에 참여하는 의료진의 안정감을 높이기 위해서라고 생각할 수 있지만, 이렇게 수술장에서 음악을 틀어놓는 것은 환자에게도 도움이 될 수 있다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다. 인도 마우라나 아자드 의대, 록나약 병원, 미국 밴더빌트대 의대, 템플대 음대 공동 연구팀은 수술 중 음악 치료를 시행하면 마취제를 덜 사용하게 될 뿐만 아니라 환자의 스트레스 반응을 감소시켜 수술 후 회복 속도를 높일 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘음악과 의학’ 10월 27일 자에 실렸다. 연구팀은 전신 마취 상태에서 시행된 복강경 담낭절제술을 받는 환자들을 두 집단으로 나눠 음악 치료 효과를 측정했다. 그 결과, 음악 치료를 받은 수술 환자는 그렇지 않은 사람들보다 마취제 투여량이 눈에 띄게 줄었다. 마취제 사용이 줄다 보니 환자들이 수술 후 마취에서 더 편안하게 깨어나고 회복하는 것이 관찰됐다. 이와 함께 수술 전후로 스트레스 호르몬으로 알려진 코르티솔 수치가 음악 치료를 받지 않은 사람들에 비해 현저하게 감소해 회복 속도도 더 빠른 것으로 조사됐다. 마취 상태에서 환자는 소리를 인식하지 못한다고 알려졌지만, 치료적 의도로 전달된 소리는 치유를 촉진하고 수술 스트레스를 줄이며 회복을 개선할 수 있는 것으로 보인다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 수술 중 음악이 뇌에 미치는 영향을 정확하게 파악하기 위해 다중 모드 뇌파(EEG) 측정과 환자 수술 경과, 의료진에 미치는 영향 등 수술 전후 음향 환경에 대한 포괄적 추가 연구를 진행할 예정이라고 밝혔다. 연구를 이끈 탄비 고엘 마우라나 아자드 의대 교수는 “수술 중 음악을 들려줘 마취 상태에서도 환자의 신경계를 활성화함으로써 신체가 가장 취약한 상황에서 신경 내분비 스트레스 반응을 완화한 것”이라며 “이번 연구 결과는 수술실에서 음악은 단순히 배경 음악 이상의 의미를 가지며, 마취와 수술 효과를 높이기 위한 새로운 방법을 제시했다”고 말했다. 웬디 매기 템플대 음악치료학과 박사는 “이번 연구는 환자가 선호하는 음악의 신경학적 효과가 행동적 이점으로 이어진다는 점에 대한 실증적 증거를 더한 것”이라며 “뇌 손상 후 의식 장애가 있는 환자에게 선호 음악을 들려주면 각성과 인지 기능을 향상한다는 연구도 있는 만큼 환자에 대한 음악의 신경학적 효과와 회복 지원에 관한 연구가 계속 이어지기를 기대한다”고 말했다.

심야 시간대에 TV나 스마트폰 화면, 형광등에서 나오는 빛에 노출되면 심혈관질환 위험이 커질 수 있다는 해외 연구 결과가 나왔다. 지난 24일(현지시간) 호주 플린더스대 수면건강연구소 소속 대니얼 윈드레드 박사 연구팀은 영국 바이오뱅크(UK Biobank)에 등록된 참가자 8만 8905명을 2013년부터 2022년까지 9년간 추적 관찰한 결과 이같이 드러났다고 밝혔다. 연구진은 선별된 참가자들의 손목에 일주일간 조도 센서를 채우고, 매일 오전 0시 30분과 6시 사이 심야 시간대에 측정된 빛의 조도를 분석했다. 연구진은 참가자들을 이 조도에 따라 ▲A그룹(중앙값 0.62㏓·럭스) ▲B그룹(2.48㏓) ▲C그룹(16.37㏓) ▲D그룹(105.30㏓) 등 네 집단으로 분류했다. 이를 알기 쉽게 표현하자면 A그룹은 보름달이 뜬 밤하늘 수준, B그룹은 야간 비상구 유도등 수준, C그룹은 침실 간접조명 수준, D그룹은 TV나 스마트폰 화면 수준의 밝기에 노출된 것이다. 연구진은 이후 영국 국민보건서비스(NHS) 데이터에서 참가자들의 심근경색, 심부전, 심방세동, 뇌졸중 발생 기록을 살펴봤다. 분석 결과, 심야 시간대 빛에 가장 많이 노출된 D그룹은 A그룹보다 심혈관질환 위험이 유의미하게 크게 나타났다. 구체적으로는 심부전 56%, 심근경색 47%, 관상동맥질환 32%, 심방세동 32%, 뇌졸중 28%씩 발병 위험성이 컸다. 이러한 연관성은 심혈관질환에 영향을 주는 것으로 알려진 신체 활동량, 흡연, 알코올 섭취, 식단, 수면 시간, 사회·경제적 지위, 유전 등 요인을 조정하더라도 변함이 없었다. 일부 질환은 성별 또는 연령별로 발병 위험에 차이가 있었다. 관상동맥질환의 경우 밤에 밝은 빛에 노출된 여성이 동일 조건의 남성보다 발병 위험이 컸다. 또 60세 이하 연령층에서 야간 빛 노출에 따른 심부전·심방세동 발병 위험이 비교적 크게 늘어났다. 연구진은 이러한 결과를 바탕으로 야간 빛 노출을 피하는 것이 심혈관질환 위험을 줄이는 좋은 전략이 될 수 있을 것으로 내다봤다. 그러나 야간 조명과 심혈관질환 위험 증가 사이의 구체적인 인과 관계는 이번 연구에서 자세히 입증되지 않았다. 참가자 대다수가 백인 고학력·고소득자라는 점, 문제가 된 빛의 광원이 무엇인지 알 수 없다는 점도 한계로 지목됐다. 다만 연구진은 “야간의 빛 노출이 멜라토닌 분비를 억제해 혈압 및 혈당 조절, 혈액 응고 등 대사 과정이 어지럽혀져 심장에 부담을 줄 수 있다”고 설명했다. 멜라토닌은 수면-각성 상태 조절 등 생체리듬을 관장하는 호르몬이다. 연구를 이끈 윈드레드 박사는 “커튼을 완전히 닫고, 조명은 어둡게 하고, 잠들기 전에는 TV나 스마트폰 화면을 피하는 게 심혈관 건강을 지키는 간단하고 효과적인 방법”이라고 강조했다. 이번 연구 결과는 미국의학협회 저널 네트워크 오픈(JAMA Network Open)에 실렸다.

두꺼비는 외모는 별로지만, 우리에게 친숙한 동물로 ‘콩쥐팥쥐’나 ‘은혜 갚은 두꺼비’에서 사람을 돕고 은혜를 갚을 줄 아는 착한 동물로 묘사된다. 우리에게 매우 친숙한 만큼 두꺼비 역시 아시아에서 기원한 것으로 생각하기 쉽지만, 최근 중국, 미국, 영국, 태국 등 국제 과학자팀은 두꺼비의 기원이 의외로 남미라는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 전 세계에 있는 600종의 두꺼비 가운데 122종의 두꺼비 유전 정보를 수집한 후 이를 비교해 이들이 어떻게 공통 조상에서 갈라져 진화했는지 조사했다. 두꺼비가 어떤 경로로 남극을 제외한 다섯 개 대륙으로 퍼져 나갔는지 분석한 결과 최초의 두꺼비는 공룡이 사라지고 나서 얼마 지나지 않은 시기인 6100만 년 전 남미에서 처음 등장했던 것으로 밝혀졌다. 이 결과가 과학자들에게 놀라운 이유는 당시에 이미 대륙이 분리되어 있어 신대륙에서 쉽게 구대륙으로 건너갈 수 없었기 때문이다. 바닷물에서 오래 살 수 없는 두꺼비가 먼바다를 헤엄쳐 가기도 힘들고 추위에 약한 탓에 베링 해협을 건너기도 쉽지 않다. 아직은 설명하기 힘든 대목이지만, 아무튼 어떤 방법으로 건너갔든 간에 유라시아 대륙으로 건너간 두꺼비는 이곳에서 큰 성공을 거두며 번성했다. 과학자들은 두꺼비의 성공 비결이 독 덕분이라고 보고 있다. 크고 상대적으로 느린 양서류지만, 독 때문에 다른 포식자들이 쉽게 잡아먹을 수 없기 때문이다. 하지만 기본적으로 양서류이기 때문에 포식자에는 강해도 수질 오염에는 매우 취약하다. 환경 오염과 서식지 파괴로 인해 대부분의 지역에서 두꺼비는 다른 양서류처럼 개체 수 감소와 멸종 위기로 내몰리고 있다. 두꺼비는 전래동화만이 아니라 사실 생태계에서도 매우 중요한 역할을 하는 양서류이다. 모기 같은 해충을 포함해 곤충의 개체 수를 조절하기 때문이다. 그러면서도 사람에게 독으로 피해를 주지 않는 만큼 동화처럼 실제로 사람을 돕는 생물이기도 하다. 이제는 우리 인간이 두꺼비에 은혜를 갚아야 할 때가 아닐까?

프랑스 황제 나폴레옹은 1812년 6월 24일 14개국 50만 명의 병사를 이끌고 러시아 제국을 침공했다. 나폴레옹의 예상과는 달리 러시아의 완강한 저항으로 10월 말부터 후퇴하기 시작했고, 12월이 되면서 군대의 극히 일부만 살아남았다. 이 전쟁의 완패로 나폴레옹의 몰락이 시작한 것으로 보인다. 많은 역사 문헌은 나폴레옹 군의 실패가 기아, 추위, 그리고 발진티푸스의 유행 때문이라고 기록했다. 그러나, 프랑스 파리 시테대, 파스퇴르 연구소, 엑스 마르세유대, 에스토니아 타르투대 게놈 연구소, 영국 케임브리지대 동물학과 공동 연구팀은 당시 사망한 병사들의 치아에서 DNA를 채취해 분석했지만, 기존에 알려진 것과 달리 발진티푸스의 흔적은 전혀 발견하지 못했다고 26일 밝혔다. 연구팀은 대신 장티푸스와 재귀열을 유발하는 것으로 알려진 병원체 2종을 확인했으며, 이것이 나폴레옹 군대의 러시아 침공을 무위로 돌린 원인일 것이라고 추정했다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘커런트 바이올로지’ 10월 25일 자에 실렸다. 수 세기 동안 역사가들은 나폴레옹 군대의 몰락에 이바지한 요인들에 대해 설왕설래했다. 당시 종군 의사와 장교들의 기록에 따르면 군대에서 흔했던 전염병인 발진티푸스를 의심했다. 나폴레옹 병사들의 유해에서 발진티푸스의 주요 매개체인 몸니(body louse)가 발견된 것과 발진티푸스를 일으키는 박테리아인 리케차의 DNA가 발견된 것은 이런 추정을 강화했다. 이에 연구팀은 고대 DNA를 분석할 수 있는 새로운 분석 기술을 바탕으로 발진티푸스가 나폴레옹 군대 몰락의 진짜 원인인지 알아보기 위해 러시아 원정에서 사망한 것으로 알려진 나폴레옹 군 병사의 표본을 재분석했다. 연구팀은 리투아니아 빌뉴스의 대규모 공동묘지에 묻힌 병사 13명의 치아에서 DNA를 추출하고 염기서열을 분석했다. 리투아니아 빌뉴스는 프랑스군이 러시아에서 퇴각한 경로에 있었다. 연구팀은 모든 환경 오염을 제거해 세균성 병원체에서 나온 DNA 조각을 분리하고 식별했다. 그 결과, 발진티푸스 병원체 대신 장티푸스 원인균인 살모넬라 엔테리카와 재귀열을 일으키는 보렐리아 리큐렌티스의 흔적을 발견했다. 이 병원균들도 발진티푸스처럼 몸니를 통해 전염된다. 재귀열 감염 환자는 급작스러운 발열, 오한, 두통, 근육통, 관절통, 구토감, 발진 등이 발생한다. 발열은 40도 이상까지 오르기도 하는 질병이다. 연구팀은 1차 세계대전 당시 특히 유행했던 참호열병의 원인균인 바르토넬라 퀸타나는 검출하지 못했다. 연구팀은 이런 결과가 염기서열 분석기술 변화 때문이라고 설명했다. 초기 연구들은 폴리머라아제 연쇄 반응인 PCR에 의존했는데, 오래된 DNA들은 PCR로 검출하지 못할 정도로 작은 조각들로 분해되기 때문에 결과를 검출하지 못한 것도 많다. 연구팀은 나폴레옹 병사들에서 발견된 보렐리아 리큐렌티스 균주는 2000년 전 철기 시대의 고대 영국에서 존재했던 것과 같은 계통에 속한다는 점도 발견했다. 연구를 이끈 니콜라스 라스코반 파스퇴르 연구소 미생물 고유전체학 연구실장은 “이번 연구는 현재 기술로 200년 동안 묻혀 있거나 잘못 알려진 것을 탐지하고 진단해 낼 수 있다는 점을 보여줬다”며 “이번 기술을 통해 다양한 전염병의 역사를 밝혀낼 수 있을 것”이라고 말했다.

학생들이나 뭔가를 배우는 사람들이 바라는 바는 새로 배운 것을 잘 기억하는 것이다. 그래서, 서점가는 물론 온라인에서도 기억술에 관한 내용들은 사람들의 눈길을 끈다. 이런 상황에서 뇌 과학자들이 새로운 사실을 배워서 잘 기억할 수 있는 방법을 찾아냈다. 이탈리아 트렌토대 마음·뇌 과학 연구센터 연구팀은 학습 중 뇌 특정 영역에서 나타나는 활동의 질이 새로 학습한 내용을 성공적으로 습득하는 것과 밀접한 관계를 갖는다고 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경 과학 저널’ 10월 20일 자에 실렸다. 사람들이 개인적 경험을 더 쉽게 기억한다는 사실은 잘 알려졌지만, 비인격적 정보를 학습하는 데 관여하는 뇌 영역과 전략은 불분명하다. 이에 연구팀은 29명의 성인 남녀를 대상으로 ‘왕좌의 게임’ 같은 판타지 작품을 바탕으로 한 세 개의 가상 문명에 대한 120개의 허구적 사실을 학습하고 외우도록 했다. 연구팀은 학습 과제를 수행하는 동안 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 뇌의 활성화 부위를 촬영했다. 또, 이틀이 지난 뒤 연구팀은 기억력 테스트를 통해 어떤 사실을 더 잘 기억하는지 평가했다. 연구 결과, 학습 과정에서 장소와 인물에 대한 의미론적 정보에 민감한 특정 영역들이 활발하게 움직이는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 개인적 경험과 관련된 정보를 학습하고 기억할 때 활성화되는 부위와 새로운 정보를 기억할 때 활성화되는 부위는 차이를 보였다. 연구를 이끈 스콧 페어홀 트렌토대 교수(인지과학)는 “이번 연구 결과는 세계에 관한 새로운 사실을 학습하는 메커니즘과 우리 삶에서 일어난 일을 기억하는 데 관여하는 뇌 메커니즘과 부분적으로 다르며 서로 다른 구조에 의존한다는 것을 보여준다”고 말했다. 한편, 캐나다 맥길대 심리학과 연구팀은 서로 다른 스토리텔링 전략이 뇌가 그 경험을 기억으로 저장하고 나중에 회상하는 방식에 영향을 미친다는 연구 결과를 뇌신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경 과학 저널’ 10월 20일 자에 발표했다. 연구팀은 같은 핵심 사건을 바탕으로 하지만 서로 다른 방식으로 구성된 이야기를 만들었다. 하나는 핵심 사건을 경험하는 동안 개인의 감정과 해석을 묘사하는 세부 사항을 포함하고, 다른 하나에는 핵심 사건에 대한 개인의 구체적 관찰과 같은 지각적 세부 사항을 포함했다. 연구팀은 35명의 성인 남녀에게 각각의 이야기를 들려주며 신경 영상을 촬영했다. 그 결과, 서로 다른 유형의 이야기를 들을 때 활성화되는 뇌신경 네트워크는 차이를 보였으며, 그 차이에 따라 이야기 핵심 요소를 얼마나 잘 기억하는지 예측할 수 있었다. 연구팀은 사람들이 사건에 대해 듣는 방식에 따라 기억을 형성하는 방식이 달라진다고 밝혔다. 연구를 이끈 시그니 셀던 맥길대 교수(행동 신경학)는 “노년층은 경험한 사건을 기억할 때 개념적 기억 체계를 더 많이 활용하고, 젊은 층은 지각적 기억 체계를 선호하는 것처럼 개인과 집단은 서로 다른 기억 체계를 선호한다”며 “기억력을 향상하기 위해서는 연령대별로 정보를 맞춤화하는 것이 필요하다”고 설명했다.

행복을 명확히 정의하기는 쉽지 않다. 행복 같은 긍정적 마음 상태가 건강에도 도움이 된다는 연구가 많다. 행복한 사람들이 규칙적으로 운동하고 건강에 좋은 음식을 섭취하고, 흡연이나 음주 같은 건강에 해로운 행동을 피하는 경향 때문이라는 분석이다. 이런 상황에서 루마니아 “1918년 12월 1일” 알바율리아대 회계학과, 루리우 해티가누 의약학대 의학부, 파키스탄 수학·통계 과학 연구센터 공동 연구팀은 123개국 데이터를 바탕으로 만성 질환 사망률이 감소하는 ‘행복 임계점’을 규명하고, 행복이 공중보건의 영역이라는 사실을 확인했다고 24일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘최신 의학’ 10월 21일 자에 실렸다. 2021년 코로나19 팬데믹 상황에서도 전체 사망의 약 75%가 심장병, 암, 천식, 당뇨 등 만성질환, 비전염성 질병(NCD)으로 나타났다. 이는 유전적, 환경적, 행동적 요인이거나 이들의 복합 결과로 파악된다. 연구팀은 NCD 위험에 다른 요인이 있는지 주목했다. 연구팀은 123개국을 대상으로 2006년부터 2021년까지 반복적으로 관찰한 ‘균형 패널’을 분석했다. 연구팀은 변수 간 비선형적 관계를 포착하기 위한 ‘패널 평활 전이 회귀 모델’(PSTR)을 이용해 알코올 소비량, 비만 유병률, 도시화율, 초미세먼지(PM2.5) 노출, 보건 의료비 지출, 1인당 GDP, 거버넌스 품질을 통제 변수로 하고, 국가별 삶의 질 지수가 30~70세 국민의 만성 및 NCD 사망률에 미치는 영향을 조사했다. 그 결과, 주관적 웰빙을 의미하는 행복은 삶의 질 척도에서 10점 만점에 2.7이라는 최소 임계점을 넘어야 인구 건강 자산으로 기능한다. 10점 만점에서 0은 최악의 삶, 10점은 최상의 삶을 뜻한다. 최소 임계점을 넘어서면 행복도가 높아질수록 NCD 질환 사망률이 감소하는 것으로 나타났다. 최소 임계점인 2.7점은 개인이나 국가적으로 행복감이 극도로 낮은 상태다. 연구팀에 따르면 이 상태는 ‘겨우 버티는’ 정도다. 이 기준점을 넘어서 국가 전체 행복이 1% 증가할 때마다 해당 국가의 30~70세 NCD 사망률은 약 0.43% 감소하는 것으로 나타났다. 최소 임계점인 2.7을 초과한 국가는 그 이하 국가들에 비해 1인당 의료비 지출이 높고, 사회 안전망도 견고하고, 거버넌스도 안정적으로 나타났다. 123개국 평균 삶의 질 척도는 5.45점이었으며, 최저는 2.18점, 최고는 7.97점으로 나타났다. 연구팀에 따르면 건강과 행복은 상호 밀접한 관계를 보였다. 정부가 비만 예방 확대, 알코올 소비 규제 강화로 건강한 생활을 장려하고, 대기질 기준을 강화해 환경을 개선하고, 1인당 보건 의료비 지출을 늘리면 삶의 질 척도는 2.7 이상으로 오르게 된다는 것이다. 이울리아 크리스티나 루가 루마니아 알바율리아대 교수는 “행복은 아무리 지나쳐도 문제가 되지 않는다”며 “한계점 2.7점에 못 미쳤을 때는 행복이 소폭 개선되더라도 NCD 사망률의 측정 가능한 감소로 이어지지 않는다”고 말했다.

당뇨병 환자가 나에게 맞는 주치의를 정해 꾸준히 진료받으면 의료비를 절감할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 정해둔 의사에게 지속해 진료받는 것이 치료 효율과 비용 절감 모두에 도움이 된다는 뜻이다. 이번 연구로 정부가 추진 중인 주치의 제도에도 힘이 실릴 전망이다. 가톨릭대 서울성모병원 가정의학과 이재호·신현영 교수 연구팀은 한국의료패널 자료를 분석한 결과, 2019~2022년 당뇨병 환자 6144명 가운데 의사와 의료기관을 모두 정해둔 환자는 그렇지 않은 환자보다 의료비가 평균 13.1% 낮았다고 24일 밝혔다. 이번 연구는 국제학술지 BMC 헬스 서비스 리서치(BMC Health Services Research) 10월호에 게재됐다. 연구팀은 환자가 아프거나 건강 상담이 필요할 때 정기적으로 찾는 주치의 또는 의료기관을 ‘상용치료원’으로 정의하고, 환자를 ▲정해둔 의사·의료기관 모두 없음 ▲의료기관만 있음 ▲의사·의료기관 모두 있음(고품질·저품질로 세분화)으로 구분해 비교했다. 코로나19 시기 의료비 변화율을 보면, 의사·의료기관 모두 없는 환자는 의료비가 55.4% 증가했고, 의료기관만 정해둔 환자는 35.6% 늘었다. 반면 의사와 의료기관을 모두 정해둔 환자는 3.6% 증가에 그쳤다. 전담 의사를 둔 환자가 위기 상황에서도 의료비 상승을 억제했다는 의미다. 정밀 분석 결과, 고품질 주치의를 둔 환자는 의사·의료기관 모두 없는 환자보다 의료비가 평균 13.1% 낮았다. 단순히 병원을 정해두는 것보다, 특정 의사와 꾸준히 관계를 유지하며 포괄적인 진료를 받는 것이 비용 절감에 더 효과적이었다. 연구팀은 “코로나19로 병원 접근성이 떨어졌을 때도 주치의를 둔 환자는 원격진료와 전자처방전을 통해 혈당을 안정적으로 관리할 수 있었다”며 “그 결과 예방 가능한 입원과 응급실 이용이 줄어든 것으로 보인다”고 설명했다. 이재호 교수는 “나에게 맞는 주치의를 둔 당뇨병 환자는 치료 경과가 더 좋고, 의료비 부담도 줄어드는 것으로 확인됐다”며 “주치의 제도 도입의 필요성을 보여주는 결과”라고 말했다. 신현영 교수는 “정부가 추진 중인 주치의 시범사업이 의사와 환자 모두에게 도움이 되는 포괄적 건강관리 모델로 정착된다면, 초고령화 시대의 건강 노화 실현에 중요한 기반이 될 것”이라고 강조했다.

젊었을 때 심혈관 건강을 꾸준히 관리하면 중년 이후 심뇌혈관질환과 신장질환 발생 위험을 크게 낮출 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 연세대 의대 예방의학교실 이호규·하경화 교수, 강남세브란스병원 신장내과 지종현 교수 연구팀은 30대에 심혈관 건강을 높은 수준으로 유지한 사람은 중년 이후 심뇌혈관질환과 신장질환 발생 위험이 최대 70% 이상 감소했다고 24일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 미국의사협회저널 심장학(JAMA Cardiology)에 게재됐다. 연구팀은 국민건강보험공단 빅데이터를 활용해 2002~2004년 국가건강검진에 참여한 30세 성인 24만 1924명을 분석했다. 연구팀은 심혈관 건강 점수를 신체활동, 흡연, 체질량지수(BMI), 혈압, 혈당, 혈중 지질 등 6개 항목으로 산정하고, 30세부터 40세까지 10년간의 점수를 누적해 5분위로 구분한 뒤 평균 9.2년간 추적 관찰했다. 그 결과 심혈관 건강 누적 점수가 상위 20%인 집단의 심뇌혈관질환 위험은 하위 20%보다 73% 낮았고, 신장질환 위험은 75% 낮았다. 상위 그룹의 연간 심뇌혈관·신장질환 발생률은 각각 0.05%에 불과했다. 심혈관 건강을 더 높은 수준으로, 더 오랫동안 유지할수록 예방 효과는 더욱 뚜렷하게 나타났다. 심근경색과 뇌졸중, 만성 콩팥병 등 주요 만성질환은 고혈압·당뇨병·이상지질혈증 같은 공통된 위험 요인에서 비롯된다. 이러한 요인은 젊었을 때부터 누적돼 중년기 이후 질병으로 이어지는 경향이 있다. 기존 연구가 주로 중년 이후의 건강 상태에 초점을 맞춘 것과 달리, 이번 연구는 젊은 시기의 누적 건강 수준이 중년기 질환 위험을 결정짓는 핵심 요인임을 처음으로 입증했다는 점에서 의미가 있다. 이호규 교수는 “젊은 성인기의 건강 습관과 생리적 지표를 종합적으로 평가하고 장기간 추적한 결과, 심혈관 건강의 누적 효과를 실증적으로 확인했다”며 “질병 예방 전략은 장년기 이후 치료 중심에서 벗어나 생애주기 전반에 걸친 건강관리로 전환해야 한다”고 강조했다.

서강대학교 전자공학과 강석주 교수 연구팀이 인공지능(AI) 분야 세계 최고 권위 학회인 ‘NeurIPS(Neural Information Processing Systems) 2025’에 논문을 채택하며 AI 경량화 기술의 새로운 지평을 열었다. AI 및 머신러닝 분야의 발전을 선도하는 NeurIPS 학회는 오는 11월 30일부터 미국 샌디에이고와 멕시코시티에서 개최될 예정이다. 이번에 채택된 논문은 ‘QSCA: Quantization with Self-Compensating Auxiliary for Monocular Depth Estimation’이다. 이 연구는 단일 카메라(monocular)만으로 사물과의 거리를 정확히 측정하는 핵심 기술(monocular depth estimation)의 경량화 모델에 특화된 새로운 양자화(quantization) 프레임워크를 제안했다. 연구팀은 기존의 AI 경량화 기술이 이미지 분류(image classification)나 언어 모델링(language modeling) 등 비교적 기초적인 작업에 주로 최적화되어, 자율주행, 로보틱스 등에 필수적인 깊이 측정과 같은 심화 작업에서는 성능 하락이 극심하다는 문제를 지적했다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 ‘Self-Compensating Auxiliary (SCA) 모듈’을 개발했다. QSCA 기술은 AI 모델을 작게 만드는 양자화 과정에서 발생하는 블록 단위의 오차를 스스로 보상해주는 SCA 모듈을 적용한다. 특히, 양자화 민감도가 높은 블록에만 선택적으로 SCA 모듈을 추가함으로써 기술적 부하(overhead)는 낮추면서도 모델의 성능 하락은 효과적으로 억제하는 데 성공했다. 연구팀은 적은 양의 학습 데이터만을 사용하여 양자화 모델과 원본 모델 간의 오차를 최소화하도록 SCA 모듈을 학습시켰으며, 이를 통해 높은 정확도를 유지하면서도 모델의 효율성을 극대화했다. 강석주 교수는 “QSCA는 기존 양자화 방법의 한계를 넘어선, monocular depth estimation 모델에 특화된 획기적 기술”이라며, “자율주행, 로보틱스 등 미래 핵심 산업의 발전에 중요한 기여를 할 것”이라고 강조했다. 제안된 QSCA 기술은 AI 모델을 더욱 작고 효율적으로 만들어 실제 산업 현장 적용을 크게 앞당길 것으로 기대된다. 특히, 높은 정확도를 유지하면서도 기기의 연산 부담을 줄일 수 있어 자율주행차, 로봇, 증강현실(AR/VR) 등에서 기술 상용화를 가속화하는 핵심 역할을 할 전망이다. 연구에 참여한 양진철 연구원은 “이번 개발로 AI 모델 경량화 기술이 더욱 폭넓게 활용될 수 있는 기술적 토대가 마련됐다”라고 덧붙였다. 본 연구는 과학기술정보통신부 및 정보통신기획평가원의 대학ICT연구센터사업과 차세대지능형반도체기술개발 사업의 지원을 받아 수행되었다.

똑같은 크기의 원을 가운데 두고 그 둘레를 한 쪽은 큰 원으로 둘러싸고, 다른 쪽은 작은 원으로 둘러싸게 그린 뒤, 가운데 원이 더 크게 보이는 쪽이 어디냐고 묻는다면 작은 원으로 둘러싸인 원을 고른다. 바로 ‘에빙하우스 착시 현상’이다. 착시 현상은 우리의 지각이 외부 세계를 그대로 비추는 거울이 아니라 뇌가 만들어 내는 교묘한 구성물이라는 사실을 알려주는 대표적 사례다. 그렇다면 동물들도 사람처럼 착시 현상을 일으킬까. 오스트리아 빈 대학 행동·인지 생물학과, 빈 수의대 콘라드 로렌츠 동물학 연구소 공동 연구팀은 사람과 마찬가지로 물고기와 새들도 착시 현상에 속는다고 24일 밝혔다. 이 연구 결과는 심리 과학 분야 국제 학술지 ‘최신 심리학’ 10월 20일 자에 실렸다. 심리학자와 뇌 과학자들이 착시 현상에 관심을 갖는 이유는 뇌가 감각 정보를 어떻게 조합하는지 이해하는 데 중요한 단서가 되기 때문이다. 지각에 문제가 생기면 복잡한 환경을 이해하기 위해 뇌가 사용하는 지름길과 전략을 파악할 수 있다. 앞서 언급한 에빙하우스 착시는 특정 상황이나 장면에 관해 세부 사항에 집중하기 전에 전체적으로 해석하려는 ‘전체 처리’ 경향에서 나타난다. 문제는 모든 동물이 인간과 같은 감각을 갖고 있지 않기 때문에, 종(種)간 착시 현상을 비교함으로써 공통된 패턴은 진화적 뿌리가 같은지, 차이는 특정 생태적 틈새에 대한 적응을 드러내는지 알 수 있다. 이에 연구팀은 전혀 다른 시각 인식 체계를 가진 구피 물고기와 목도리 비둘기를 대상으로 착시 실험을 했다. 구피는 예측 불가능한 포식자로 가득한 열대 지역 얕은 개울에서 서식한다. 복잡한 환경에서는 단번에 상대적 크기를 판단하는 능력이 필요하다. 목도리 비둘기는 땅에 흩어진 작은 씨앗을 쪼아먹는 데 시간을 보내는 새로, 전체 장면을 파악하기보다 정밀함과 미세한 세부 사항에 대한 주의력이 필요하다. 연구팀은 에빙하우스 착시에서처럼 먹이를 원으로 사용했다. 또, 연구팀은 구피에게는 작은 원이나 큰 원으로 둘러싸인 배열 안에 먹이를 놓았고, 목도리 비둘기에게는 기장 씨앗을 유사한 배열로 제시했다. 그 결과, 구피는 사람처럼 일관되게 착시 현상에 속았다. 연구팀은 구피가 작은 원들에 둘러싸여 있는 먹잇감만 고르는 것을 관찰했다. 그러나 목도리 비둘기는 착시 현상을 보이는 개체가 있는가 하면, 정반대의 모습을 보이기도 했지만, 전반적으로는 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 비둘기들은 주변 맥락에 덜 영향을 받고 세부 사항에 집중하는 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 레오니다 푸사니 빈 대학 교수(동물 행동학)는 “이번 연구를 보면 지각은 현상을 정확하게 파악하기 위한 것이 아니라 주어진 환경에서 효과적으로 적응하기 위한 방식이라는 것을 알 수 있다”며 “착시 현상을 통해 인간은 뇌의 창의적 지름길을 파악할 수 있으며, 동물에게는 종의 생활 방식에 따라 생태적 압력이 지각에 미치는 영향을 이해할 수 있게 해준다”고 말했다.

코로나19 예방을 위해 개발된 메신저 리보핵산(mRNA) 백신이 특정 암 환자의 생존율을 높일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. mRNA 백신이 면역 체계를 활성화해 암세포 공격력을 높인 것으로 분석된다. 미국 텍사스대 MD 앤더슨 암센터와 플로리다대 의대 공동 연구팀이 암 환자 1000명 이상의 의료 기록을 분석한 결과, 암 치료 시작 전후 100일 이내에 코로나19 백신을 접종한 그룹은 그렇지 않은 환자 그룹보다 3년 후 생존율이 2배 가까이 높게 나타났다. 특히 코로나19 mRNA 백신을 접종한 폐암 환자 그룹의 평균 생존 기간은 37.3개월로, 백신을 맞지 않은 그룹의 20.6개월보다 약 17개월 더 길었다. 또 피부암의 일종인 흑색종 환자 중 백신을 접종한 그룹은 연구가 끝날 때까지 대다수가 생존해 평균 생존 기간을 계산할 수 없었다. 반면 백신을 맞지 않은 흑색종 환자들의 평균 생존 기간은 26.67개월에 그쳤다. 연구팀은 mRNA 백신이 인체 면역 체계를 활성화하는 과정에서 암세포 공격 능력을 강화해 이러한 현상이 나타난 것으로 봤다. mRNA 백신이 체내에 주입되면 항바이러스 반응을 담당하는 물질인 ‘제1형 인터페론’이 급증한다. 이 사이토카인(면역반응 조절 물질)은 우리 몸의 면역 체계를 활성화하고, 활성화된 면역 세포들은 종양 항원을 인식해 암세포를 공격하는 T세포를 유도한다. 연구를 이끈 애덤 그리핀 박사는 “코로나19 mRNA 백신이 환자의 면역계를 활성화해 암세포를 제거하게 한다는 것이 드러났다”며 “면역관문억제제와 함께 사용하면 백신이 강력한 항종양 면역반응을 일으켜 생존율을 크게 높인다”고 밝혔다. 이번 연구는 널리 보급된 코로나19 백신이 암 치료의 새로운 열쇠가 될 수 있음을 시사한다. 복잡한 제조 과정이 필요한 암 백신과 달리, mRNA 백신을 활용해 저비용으로 암 치료 효과를 높일 수 있는 새로운 길로 주목받고 있다. 미국 옥스퍼드대 종양 면역학자 브누아 반덴엔데 교수는 “이 정도 생존율 향상은 매우 놀랍다”며 “코로나19 백신이 값비싼 맞춤형 암 백신을 보완하는 저비용 치료 수단이 될 수 있다”라고 평가했다. 코로나19 mRNA 백신이 암 환자 생존율을 높인다는 명확한 인과관계가 아직 드러나지 않은 만큼, 연구팀은 이를 규명하기 위한 임상시험을 설계 중인 것으로 알려졌다. 해당 연구 결과는 지난 20일(현지시간) 독일 베를린에서 열린 유럽종양학회 학술대회(ESMO Congress 2025)에서 발표됐으며 22일 국제학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.

1300년 전 만들어진 것으로 추정되는 ‘성찬식용 빵’이 발견돼 고고학계의 큰 주목을 받고 있다. 20일(현지시간) 예루살렘 포스트 등에 따르면, 튀르키예 토프라크테페(Topraktepe) 유적지에서 불에 탄 빵덩어리 5개가 발견됐다. 발굴팀은 이 빵들이 7세기에서 8세기쯤 만들어진 것으로 추정하며 발굴지에서 발견된 유물 중 가장 잘 보존된 물품이라고 밝혔다. 무려 1300년간 제 모습을 간직한 채 땅속에 파묻혀 있던 것이다. 발굴에 참여한 한 고고학자는 “이 빵은 단순한 식품이 아니라, 당시 사람들에게 신앙심을 일상적으로 전하는 물질이었다”며 “기도와 예배가 아닌 ‘빵’이라는 생존의 상징에 신앙이 스며있다는 점이 흥미롭다”라고 설명했다. 특히 빵 덩어리 중 하나에는 곡식 뿌리는 예수의 모습과 ‘축복을 주신 예수께 감사를 드린다’는 문구가 고대 그리스어로 적혀 있었다. 다른 빵 덩어리에는 십자가 문양이 새겨져 있었는데, 이는 중세 십자군의 갑옷에 사용된 상징으로 전해진다. 발굴된 빵 덩어리들은 초기 비잔틴 시대의 종교 문화를 엿볼 수 있는 중요한 유물이 될 것으로 평가된다. 전문가들은 예수가 곡식을 뿌리는 모습이 새겨진 이유에 대해 “복음을 전파하는 모습을 씨뿌리기에 비유한 것”이라면서 “당시 농업과 종교가 밀접한 연관성이 있었던 것이며 농촌 지역에서는 예수를 ‘우리와 함께 일하는 존재’로 받아들였다는 것”이라고 부연했다. 현재 연구팀은 이 빵의 재료를 분석 중이며 당시 사용된 예배당이나 제단의 흔적을 찾기 위해 추가 발굴을 진행 중이다.

뇌졸중을 겪은 사람 중 학력이 높을수록 인지 기능이 더 빠르게 저하된다는 연구 결과가 나왔다. 미국 미시간대 연구팀이 최근 미국의사협회지(JAMA Network Open)에 발표한 연구 결과에 따르면 대학 이상의 교육을 받은 사람들은 고졸 미만의 사람들에 비해 뇌졸중 후 실행 기능의 급격한 저하에 직면할 가능성이 있다. 연구팀은 1971년 1월부터 2019년 12월 사이 실시된 4개의 미국 코호트 연구 데이터를 토대로 뇌졸중 경험자 총 2019명의 교육 수준과 인지 기능 저하 간의 연관성을 분석했다. 연구 참여 시점에 치매 진단을 받은 사람은 연구 대상에서 제외됐다. 추적 기간 동안 1876명은 허혈성 뇌졸중을, 143명은 출혈성 뇌졸중을 겪었다. 연구팀은 데이터를 통합해 인지 기능을 ▲전반적 인지 기능 ▲ 실행 기능 ▲기억력 등으로 나누고 고졸 미만, 고졸, 대학 중퇴, 대졸 이상의 학력별로 뇌졸중 후 인지 기능 저하의 변화를 분석했다. 그 결과 뇌졸중 발병 직후 대졸 이상인 사람은 고졸 미만인 사람보다 전반적 인지 기능 점수가 1.09점 높았다. 기억력 점수는 0.99점 높았으며, 실행 기능 점수는 1.81점 높았다. 그러나 뇌졸중 이후 추적 기간 동안에는 교육 수준이 높은 사람일수록 실행 기능 저하 속도가 더 빠른 것으로 나타났다. 구체적으로는 대졸자는 고졸 미만 그룹 대비 매년 0.44점 더 빠르게, 대학 중퇴자는 매년 0.30점 더 빠르게 실행 기능이 감소했다. 대졸자의 경우 1.8점의 초기 우위가 불과 4년 반 만에 거의 사라지는 것이다. 연구팀은 애초 교육 수준이 높은 사람들이 뇌졸중 후 뇌 기능 저하가 더 느릴 것이라고 예상했으나, 몇 년에 걸친 추적 기간 동안 인지 기능이 급격히 저하되는 경향이 있음을 확인했다. 해당 연구를 진행한 미시간대 신경학과 멜라니 스프링어 교수는 “이번 연구 결과는 교육 수준이 높은 사람이 뇌졸중 후에도 어느 정도까지는 높은 인지 능력을 유지할 수 있음을 시사한다”면서도 “그러나 뇌 손상의 정도가 임계치를 넘어서면 교육 수준이 더 이상 완충 역할을 하지 못해 인지 기능이 저하될 수 있다”고 설명했다. 논문 책임 저자인 미시간대 내과 및 신경학과 교수 데보라 레빈 박사는 “현재로서는 뇌졸중 후의 인지 기능 저하나 치매를 예방하거나 늦출 수 있는 치료법이 존재하지 않는다”며 “이번 연구는 인지 기능 저하의 원인과 인지 저하 위험이 높은 환자군을 이해하고 새로운 가설을 세우는 데 도움이 될 것”이라고 전했다.

매일 앉아 있는 시간을 30분만 줄여도 신체가 에너지원인 지방과 탄수화물을 효율적으로 전환해 사용하는 능력인 ‘대사 유연성’이 향상될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 특히 신체 활동이 부족하고 당뇨병, 심혈관 질환 위험이 큰 사람들에게 특히 도움이 될 수 있다는 분석이다. 20일(현지시간) 뉴욕포스트 등 외신에 따르면 핀란드 투르쿠대학교 연구팀은 대사 증후군이 있는 성인 64명을 대상으로 좌식 생활이 건강에 영향을 미치는 영향을 분석했다. 대사증후군은 고혈당, 고혈압, 고지혈증, 비만 등 여러 질환이 한꺼번에 나타나는 상태를 가리킨다. 연구진은 일부 참가자에게는 운동하는 대신 일상생활 속에서 서 있는 시간과 움직이는 시간을 늘려 하루에 앉아 있는 시간을 한 시간 줄이도록 했다. 나머지 참가자는 운동하거나 신체 활동 시간을 늘리지 않고 평소의 좌식 생활을 유지하도록 했다. 참가자들의 좌식 시간과 신체 활동을 6개월간 관찰한 결과 앉아서 보내는 시간을 하루 최소 30분 이상 줄인 사람은 좌식 생활을 유지한 사람들에 비해 가벼운 강도의 운동 중 지방 연소와 대사 유연성이 향상된 것으로 나타났다. 또한 서 있는 시간이 늘어날수록 대사 유연성도 더 크게 개선됐다. 투르크대학교의 타루 가스웨이트 연구원에 따르면 대사 유연성이 저하되면 에너지원인 탄수화물과 지방을 효율적으로 사용하지 못해 혈당과 지질 수치가 상승하게 된다. 가스웨이트 연구원은 “이번 연구 결과는 좌식 생활을 줄이고 통화할 때 일어나거나 짧은 산책을 하는 등 가벼운 일상 활동을 늘리는 것만으로도 대사 건강을 개선하고, 생활 습관에 따른 질환을 예방하는 데 도움이 될 수 있음을 보여준다”고 말했다. 가스웨이트는 주로 신체 활동이 적고 이미 과체중이며 질병 위험이 큰 사람들이 좌식 시간을 줄였을 때 나타나는 효과가 더 컸다며 “주당 2시간 30분의 중강도 신체 활동을 하면 더 큰 효과를 얻을 수 있다”고 말했다.

걷기는 큰 비용도 들지 않고 손쉽게 할 수 있는 대표적인 운동이다. 그렇지만, 실제로 건강상 효과를 위해서는 얼마나 걸어야 하는지에 대해 명확하지 않다. 노인 여성의 경우, 하루 4000보 이상만 걸어도 심장 질환 발생 가능성과 사망률을 낮출 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 하버드대 의대, 매사추세츠 브리검 종합 병원, 브리검 여성병원 공동 연구팀은 일주일에 하루 또는 이틀만 4000보를 걷는 노인 여성들은 걷기를 하지 않거나 4000보 이하로 걷는 여성들에 비해 심혈관 질환 발병률과 사망률이 획기적으로 줄일 수 있다고 23일 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘영국 스포츠 의학 저널’ 10월 22일 자에 실렸다. 스마트 기기로 걸음 수를 쉽게 측정할 수 있게 되면서 매일 걸음 수는 중요한 운동 지표가 됐다. 이런 신체 활동은 신체 회복과 유지를 촉진하고, 나이가 들수록 더욱 중요하다. 이에 연구팀은 ‘브리검 여성 병원 여성 건강 연구’에 참여한 심혈관 질환이나 암이 없는 평균 71.8세의 고령 여성 1만 3574명을 대상으로 일주일 동안 걸음 수와 이후 10년간 사망률, 심혈관 질환 발생률을 비교했다. 연구팀은 실험 대상 여성들에게 2011년부터 2015년 사이에 일주일 동안 활동 정도를 측정할 수 있는 가속도계(액티그라프 GT3X+)를 착용하고 매일 걸음 수를 측정하고, 이후 10년 동안 사망률, 심혈관 질환 발병률을 추적 조사했다. 그 결과, 주당 1~2일 4000걸음을 걸은 사람은 하루도 4000걸음을 달성하지 못한 사람들에 비해 사망 위험은 26%, 심혈관 질환 위험은 27% 낮았다. 또, 주당 3일 이상 4000걸음을 달성한 사람은 사망 위험이 40%까지 줄었다. 그렇지만, 심혈관 질환 위험은 4000걸음 이상만 걸으면 모두 비슷하게 나타났다. 연구팀에 따르면 걸음 수가 많을수록 위험 감소 효과는 더 크게 나타났고, 위험 감소 효과가 일정 수준에 도달하는 시점까지 효과가 지속됐다. 특히 건강상 이점은 특정 역치에 도달하는 시점까지 효과가 지속됐다고 밝혔다. 일주일 내내 꾸준히 걸었든, 며칠 동안 산발적으로 걸었든 비슷한 총 걸음 수를 가진 여성들은 비슷한 건강상 이점을 보였다. 연구를 이끈 이민 리 하버드대 의대 교수(역학)는 “최근에는 사람들의 활동량이 줄어들고, 노년층은 특히 활동량이 가장 낮은 계층에 해당한다”라며 “이번 연구에서 확인한 것처럼 노년 여성들에게 일주일에 한 번 최소 4000보만 걷게 할 수 있다면 사망률과 심혈관 질환 위험을 획기적으로 낮출 수 있을 것”이라고 말했다.

잠든 상태에서 무의식적으로 성적 행동을 하는 ‘섹솜니아(sexsomnia)’ 증상이 생각보다 훨씬 흔하게 발생한다는 연구 결과가 나왔다. 영국 더 선에 따르면 노르웨이 베르겐대학 연구진이 성인 1002명을 대상으로 실시한 설문조사에서 응답자의 약 11%가 섹솜니아를 경험했다고 답했다. 이 중 6%는 최근 3개월 내에 해당 행동을 경험했다고 밝혔다. 섹솜니아는 수면 중 무의식 상태에서 성적 행동을 보이는 수면 장애의 일종이다. 자위행위나 애무, 실제 성관계 시도 등의 증상을 보이지만 깨어난 후에는 그 사실을 전혀 기억하지 못한다. 의학 전문가들은 이 질환을 몽유병과 유사한 형태로 분류하고 있다. 연구 결과 가장 흔한 행동은 자위행위로 전체 응답자의 5%가 경험했다고 답했다. 상대방을 만지거나 애무하는 행동은 4%로 뒤를 이었으며, 실제 성관계로 이어진 경우는 2% 미만으로 나타났다. 일부는 수면 중 갑작스러운 오르가슴이나 신음을 경험한 것으로 조사됐다. 연구팀은 섹솜니아가 생각보다 흔하게 발생하며 현재까지 보고된 사례보다 훨씬 많은 사람이 겪고 있을 가능성이 크다고 설명했다. 또한 일부 사례는 범죄로 이어질 수 있다며 주의를 당부했다. 조사에 따르면 여성보다 남성이 이를 경험할 확률이 높았다. 스트레스나 피로, 불규칙한 수면 패턴 등이 주요 원인으로 분석됐다. 베르겐대학 수면의학 전문의 라르스 요한센 교수는 “섹솜니아는 단순한 성적인 꿈이 아닌 신체적 행위로 이어지기 때문에 타인에게 큰 심리적 충격을 줄 수 있다”며 “스트레스 관리와 규칙적인 수면 패턴 유지가 가장 효과적인 예방법”이라고 설명했다. 영국과 캐나다 등에서는 섹솜니아가 법적 쟁점이 되기도 했다. 일부 성폭행 사건 피의자들이 “수면 중 무의식 상태에서 일어난 일”이라고 주장해 무죄 판결을 받은 사례도 있는 것으로 밝혀졌다. 요한센 교수는 “섹솜니아는 단순히 웃어넘길 일이 아니며, 심리적·신체적으로 자신뿐만 아니라 타인에게도 좋지 못한 영향을 미치는 질환이라는 사실을 인식해야 한다”고 강조했다.

미국 미시간 앤아버대 환경·지속 가능 학부, 미네소타대 환경 연구소 공동 연구팀은 미국에서 매년 1100만t 이상 육류가 소비되고 있으며, 이를 탄소 배출로 계산한다면 미국 내 화석 연료 사용으로 배출되는 양에 버금간다고 22일 밝혔다. 이 연구 결과는 기후학 분야 국제 학술지 ‘네이처 기후 변화’ 10월 21일 자에 실렸다. 육류와 유제품 소비는 온실가스 배출에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려졌다. 그렇지만 복잡한 공급망 때문에 도시와 농촌 지역에 각각 미치는 영향을 구분하기 어렵다. 특히 전통적 탄소 배출량 계산 방식은 국가 평균에 의존하기 때문에 지역적 차이도 알기 어렵게 한다. 이에 연구팀은 미국 도시 3531곳의 ‘탄소 발굽’(carbon hoofprint)을 계산하기 위해 소고기, 닭고기, 돼지고기 소비로 인한 온실가스 배출량을 정량화하고 지도로 만들었다. 탄소 발굽은 육류 소비로 인해 배출되는 모든 탄소 발생량(탄소 발자국)을 의미한다. 연구팀은 도시의 육류 소비와 사료, 가축, 가공육을 생산하는 특정 농촌 지역을 연결하는 고해상도 모델을 구축했다. 조사 결과 도시에서 매년 1100만t의 육류가 소비되고 있으며 이에 따라 발생하는 탄소 배출량은 3억 2900만t으로 나타났다. 이는 영국 연간 총 탄소 배출량인 3억 500만t이나 이탈리아의 3억 1300만t을 초과하고, 미국 국내 화석 연료 연소량 3억 3400만t과 비슷한 수준이다. 특히 뉴욕, 로스앤젤레스, 시카고 세 도시에서만 연간 320만t의 육류를 소비하고 있는 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 벤저민 골드스타인 미시간 앤아버대 교수는 “도시의 육류 공급망은 수백 개 카운티를 포함해 수천 ㎞에 걸쳐 연결돼 있다”며 “도시에서 음식물 쓰레기를 줄이고 소고기나 돼지고기에서 가금류나 식물성 단백질로 식단을 전환하면 도시의 탄소 발굽을 최소 14%, 최대 51%까지 줄일 수 있을 것”이라고 말했다.

‘모든 결과에는 반드시 선행하는 원인이 있다’는 ‘인과성’은 물리학에서 매우 중요하다. 모든 물리 법칙이 성립할 수 있고, 실험과 관찰로 현상을 이해하고 예측할 수 있는 것도 인과성 덕분이다. SF에서 자주 사용되는 소재인 시간 여행이 불가능한 것도 인과성 원칙 때문이라 할 수 있다. 그런데 과학자들이 양자 컴퓨터 성능을 높이기 위해, 마치 시간을 역행하는 것처럼 보이게 하는 방법을 개발해 눈길을 끈다. 구글 퀀텀 인공지능(AI)과 협력 연구단은 정보가 뒤섞이는 현상인 ‘스크램블링’을 되돌리는 방식으로 양자 회로를 조작하는 것이 양자 컴퓨터의 성능을 향상하는 열쇠라고 밝혔다. 협력 연구단에는 구글 연구소, 미국 캘리포니아 버클리대, 엔비디아(NVDIA), 캘리포니아 공과대, 하버드대, 항공우주국(NASA) 에임스 연구센터, 매사추세츠공과대(MIT), 캐나다 국립 첨단 연구소, 독일 막스 플랑크 복잡계 물리학 연구소 등 23개 연구기관과 대학의 물리학자, 화학자, 수학자, 컴퓨터 공학자 등이 참여했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 23일 자에 실렸다. 양자 컴퓨팅의 오랜 목표 중 하나는 특정 작업에서 기존 컴퓨터를 월등하게 능가하는 ‘양자 우위’를 달성할 수 있는 양자 컴퓨터를 구축하는 것이다. 이런 목표를 달성하기 위해서는 진짜 양자 효과와 고전적 잡음을 구별하는 등 여러 문제를 극복해야 한다. 진짜 양자 효과는 양자역학 고유 원리에 의해 발생하는 양자 중첩과 양자 얽힘으로 나타나는 신호이고, 고전적 잡음은 주변 환경과 불필요한 상호작용으로 양자 시스템이 망가지거나 의도치 않은 변화를 일으키면서 나타나는 현상이다. 연구팀은 시간을 거꾸로 되짚어 가는 것처럼 보이는 프로토콜을 사용해 초전도 양자 프로세서의 다(多)입자 양자 시스템 내에서 양자 정보가 어떻게 확산하는지를 보여 주는 고차 ‘시간-역순 상관자’(OTOCs)를 측정했다. OTOCs는 양자 시스템에서 정보가 얼마나 빠르게, 얼마나 멀리 퍼져나가는지 측정하는 방법으로 시간을 거꾸로 돌리는 듯한 조작이 포함된다. 물에 잉크 한 방울을 떨어뜨려 퍼지게 한 다음, 퍼진 잉크를 다시 한 방울로 되돌리는 방법을 써서 잉크가 얼마나 잘 퍼졌는지를 거꾸로 확인하는 것과 비슷하다. 아주 작은 수준에서의 작동 원리를 파악함으로써 시스템의 미시적 특성을 파악할 수 있는 만큼, 양자 컴퓨터를 이해하고 기존 컴퓨터 능력을 뛰어넘는 성능을 입증하는 데 사용할 수 있는 도구가 될 수 있다. 시스템에 교란을 가하고, 그 교란이 파급되도록 한 다음 시스템을 거꾸로 돌려 정보의 뒤섞임을 되돌림으로써 시스템 전체에 대한 정보를 얻는 것이다. 실험을 통한 관측량이 충분히 긴 시간 척도에서도 양자 효과가 남아 있기 때문에, 확산과 역전 동역학에 걸쳐 프로세서의 상당 부분을 표본화(샘플링)할 수 있다는 점을 연구팀이 발견했다. 이번 연구를 총괄한 하르무트 네벤 구글 퀀텀 AI 책임자는 “OTOCs 측정은 고전적 컴퓨팅으로는 접근할 수 없는 양자 시스템의 미시적 특성을 알 수 있게 해줄 뿐만 아니라, 이런 다입자 측정은 양자 우위 시연의 한 요소로 사용할 수 있길 기대한다”며 “이번 연구는 ‘개념 증명 모델’이지만, 실제 물리 시스템에서도 적용될 수 있을 것”이라고 말했다.

중국 연구진이 인공지능(AI)과 6G 통신에 활용할 수 있는 초고속 아날로그 컴퓨팅 칩을 개발했다. 이 기술이 발전하면 엔비디아 그래픽처리장치(GPU)보다 최대 1000배 빠른 연산 속도를 낼 수 있다는 전망이 나왔다. 22일 홍콩 매체 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 베이징대 쑨중 교수 연구팀은 저항성 메모리(ReRAM) 기술을 적용한 아날로그 행렬 연산 장치를 만들고 연구 결과를 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’(Nature Electronics)에 발표했다. 연구진은 이 장치가 디지털 프로세서와 같은 정밀도를 유지하면서도 처리량은 1000배, 에너지 효율은 100배 높다고 설명했다. 기존 GPU가 가진 전력 소모와 데이터 병목 문제를 근본적으로 줄일 수 있다는 것이다. “세기의 난제 해결”…디지털 한계 넘어선 아날로그 접근 쑨 교수팀은 “정밀성과 확장성을 함께 확보하는 일은 오랫동안 아날로그 컴퓨팅의 병목이었다”며 “이번 연구는 그 난제를 풀 방법을 제시한다”고 밝혔다. 연구진이 만든 장치는 저항성 물질의 전기 저항값을 조절해 데이터를 저장하고 연산을 동시에 수행한다. 메모리와 연산을 분리하지 않아 데이터 이동에 걸리는 시간과 전력을 크게 줄였다. 논문에 따르면 이 장치는 중간 규모 행렬 방정식(32×32~128×128)을 해결할 때 이미 엔비디아 H100 GPU보다 높은 효율을 보였다. 연구팀은 전기회로망을 더 정교하게 설계하면 성능이 한층 향상될 것으로 예상했다. “AI·6G·자연 시뮬레이션에 활용 가능”BBC와 블룸버그 등 외신은 이번 성과가 AI 대형 모델 학습과 6G 통신 신호 처리, 복잡한 기후 시뮬레이션처럼 연속적 계산이 필요한 분야의 돌파구가 될 수 있다고 평가했다. 연구진은 “AI와 통신 분야는 실시간으로 엄청난 양의 데이터를 처리해야 하는데, 디지털 방식은 속도와 에너지 소비에서 한계에 부딪히고 있다”며 “아날로그 칩은 이 문제를 해결할 대안이 될 수 있다”고 말했다. “GPU 대체까지는 갈 길 멀다”전문가들은 대량생산과 신뢰성 확보, 노이즈 제어가 상용화의 관건이라고 본다. 시장조사기관 트렌드포스는 “이번 성과는 연구실 수준의 기술 시연에 가깝다”며 “GPU를 실제로 대체하려면 산업용 검증과 공정 통합이 필요하다”고 분석했다. 2023년 중국 칭화대 연구진도 엔비디아 A100보다 3000배 빠르고 전력소모가 400만배 낮은 광전자 아날로그 칩을 발표한 바 있다. 이번 성과는 중국 내 차세대 컴퓨팅 기술 경쟁이 한층 가속화되고 있음을 보여준다. “디지털 중심 패러다임 흔들릴 수도”전문가들은 이번 연구가 디지털 반도체 중심 체계의 전환 신호가 될 수 있다고 본다. AI·6G·국방 분야는 초저전력·고처리량 연산 기술이 국가 경쟁력을 좌우하기 때문이다. 국내 반도체 업계 관계자는 “아날로그 연산 기술이 다시 부상하고 있다”며 “한국도 저항성 메모리 기반 연산소자와 AI용 비메모리 칩 개발을 병행해야 한다”고 말했다.

중국 연구진이 인공지능(AI)과 6G 통신에 활용할 수 있는 초고속 아날로그 컴퓨팅 칩을 개발했다. 이 기술이 발전하면 엔비디아 그래픽처리장치(GPU)보다 최대 1000배 빠른 연산 속도를 낼 수 있다는 전망이 나왔다. 22일 홍콩 매체 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 베이징대 쑨중 교수 연구팀은 저항성 메모리(ReRAM) 기술을 적용한 아날로그 행렬 연산 장치를 만들고 연구 결과를 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’(Nature Electronics)에 발표했다. 연구진은 이 장치가 디지털 프로세서와 같은 정밀도를 유지하면서도 처리량은 1000배, 에너지 효율은 100배 높다고 설명했다. 기존 GPU가 가진 전력 소모와 데이터 병목 문제를 근본적으로 줄일 수 있다는 것이다. “세기의 난제 해결”…디지털 한계 넘어선 아날로그 접근 쑨 교수팀은 “정밀성과 확장성을 함께 확보하는 일은 오랫동안 아날로그 컴퓨팅의 병목이었다”며 “이번 연구는 그 난제를 풀 방법을 제시한다”고 밝혔다. 연구진이 만든 장치는 저항성 물질의 전기 저항값을 조절해 데이터를 저장하고 연산을 동시에 수행한다. 메모리와 연산을 분리하지 않아 데이터 이동에 걸리는 시간과 전력을 크게 줄였다. 논문에 따르면 이 장치는 중간 규모 행렬 방정식(32×32~128×128)을 해결할 때 이미 엔비디아 H100 GPU보다 높은 효율을 보였다. 연구팀은 전기회로망을 더 정교하게 설계하면 성능이 한층 향상될 것으로 예상했다. “AI·6G·자연 시뮬레이션에 활용 가능”BBC와 블룸버그 등 외신은 이번 성과가 AI 대형 모델 학습과 6G 통신 신호 처리, 복잡한 기후 시뮬레이션처럼 연속적 계산이 필요한 분야의 돌파구가 될 수 있다고 평가했다. 연구진은 “AI와 통신 분야는 실시간으로 엄청난 양의 데이터를 처리해야 하는데, 디지털 방식은 속도와 에너지 소비에서 한계에 부딪히고 있다”며 “아날로그 칩은 이 문제를 해결할 대안이 될 수 있다”고 말했다. “GPU 대체까지는 갈 길 멀다”전문가들은 대량생산과 신뢰성 확보, 노이즈 제어가 상용화의 관건이라고 본다. 시장조사기관 트렌드포스는 “이번 성과는 연구실 수준의 기술 시연에 가깝다”며 “GPU를 실제로 대체하려면 산업용 검증과 공정 통합이 필요하다”고 분석했다. 2023년 중국 칭화대 연구진도 엔비디아 A100보다 3000배 빠르고 전력소모가 400만배 낮은 광전자 아날로그 칩을 발표한 바 있다. 이번 성과는 중국 내 차세대 컴퓨팅 기술 경쟁이 한층 가속화되고 있음을 보여준다. “디지털 중심 패러다임 흔들릴 수도”전문가들은 이번 연구가 디지털 반도체 중심 체계의 전환 신호가 될 수 있다고 본다. AI·6G·국방 분야는 초저전력·고처리량 연산 기술이 국가 경쟁력을 좌우하기 때문이다. 국내 반도체 업계 관계자는 “아날로그 연산 기술이 다시 부상하고 있다”며 “한국도 저항성 메모리 기반 연산소자와 AI용 비메모리 칩 개발을 병행해야 한다”고 말했다.