• [우주의 속삭임(167)] 제임스웹 망원경, 레몬 모양의 '탄소 대기' 외계행성 포착

  미국 항공우주국(나사·NASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 활용한 관측에서, 기존 행성 형성 이론으로는 설명하기 어려운 레몬 모양의 긴 타원형을 가진 특이한 외계행성이 포착됐다. 이 행성은 대기 성분부터 형성 과정까지 기존의 천문학적 상식을 근본적으로 흔드는 사례로 평가된다. 문제의 천체는 공식 명칭이 PSR J2322-2650b인 외계행성으로, 질량은 목성과 비슷하지만 대기 구성은 전례를 찾기 힘들다고 NASA는 설명했다. 헬륨과 탄소가 주성분인 이 행성의 대기에는 그을음 형태의 탄소 구름이 떠다니는 것으로 추정되며, 행성 내부 깊은 곳에서는 탄소가 응결돼 다이아몬드가 형성될 가능성도 제기됐다. 관련 연구 결과는 2025년 12월 18일(현지시간) 학술지 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)에 게재됐다. 연구에 참여한 미국 카네기 지구·행성과학연구소의 피터 가오 박사는 "관측 데이터를 처음 확인했을 때 연구진 모두가 당혹감을 감추지 못했다"며 "기존 예측과는 전혀 다른 결과였다"고 밝혔다. 이 외계행성은 매우 특이하게도 맥동하는 중성자별인 '펄서(pulsar)' 주위를 공전하고 있다. 펄서는 초고속으로 자전하며 규칙적인 전자기파를 방출하는 천체로, 태양과 비슷한 질량을 지녔지만 크기는 도시 규모에 불과하다. 강력한 중력과 방사선 환경 탓에 펄서 주변에서 행성이 존재하는 사례는 극히 드물다. 이 펄서는 주로 감마선과 고에너지 입자를 방출해 적외선 관측에 거의 영향을 주지 않기 때문에, 연구진은 중심 천체의 간섭 없이 행성 자체의 대기를 정밀 분석할 수 있었다. 스탠퍼드대 박사과정 연구원 마야 벨레즈네이는 NASA 성명에서 "모항성은 보이지 않으면서 행성만 빛을 받아 드러나는 독특한 조건 덕분에 매우 깨끗한 스펙트럼을 확보할 수 있었다"고 설명했다. 관측 결과 독특한 레몬 모양의 행성만큼 대기의 구성 또한 특이한 것으로 밝혀졌다. 표면 온도가 섭씨 약2070도(화씨 3700도)에 달하는 이 행성은 태양계에서 가장 뜨거운 금성(약 460~470도씨)보다 온도가 약 4배 더 높다. 분석 결과, 행성 대기에서는 물(H₂O), 메탄(CH₄), 이산화탄소(CO₂)와 같은 일반적인 분자 대신 C₂, C₃ 형태의 분자 탄소가 검출됐다. 시카고대학의 외계행성 과학자이자 이번 연구의 주 저자인 마이클 장 교수는 "이 정도 고온 환경에서는 산소나 질소가 조금이라도 존재할 경우 탄소가 결합해 다른 분자를 형성해야 하는데, 이 행성의 대기에는 그런 흔적이 거의 없다"고 밝혔다. 이 행성은 모항성으로부터 불과 약 160만㎞ 떨어진 초근접 궤도를 돌고 있으며, 공전 주기는 단 7.8시간에 불과하다. 강력한 중력 영향으로 행성의 형태는 구형이 아닌 레몬 모양으로 늘어져 있는 것으로 추정된다. 학계에서는 이 시스템을 '블랙 위도우(black widow)' 계열로 분류하지만, 일반적인 사례와는 성격이 다르다고 보고 있다. 블랙 위도우 계열은 강력한 펄서가 동반 천체를 점차 증발시키는 구조를 뜻하지만, 이 경우 동반체는 항성이 아닌 행성으로 분류된다. 국제천문연맹(IAU)은 질량이 목성의 13배 이하인 천체가 항성이나 항성 잔해를 공전할 경우 행성으로 규정한다. 현재까지 발견된 약 6000개의 외계행성 가운데 펄서를 공전하는 가스형 행성은 PSR J2322-2650b가 유일하다. 형성 기원 역시 미스터리다. 시카고대 장 교수는 "일반적인 행성처럼 형성됐다고 보기엔 대기 조성이 지나치게 이질적이고, 블랙 위도우 계열처럼 항성 외피가 벗겨진 결과로 보기도 어렵다"며 "알려진 어떤 형성 메커니즘으로도 설명되지 않는다"고 말했다. 공동 연구자인 스탠퍼드대의 로저 로마니 교수는 "행성 내부에서 탄소와 산소 혼합물이 결정화되면서 순수 탄소 결정이 상층으로 떠올라 헬륨과 섞였을 가능성"을 제시하면서도 "산소와 질소가 배제된 이유는 여전히 풀리지 않은 수수께끼"라고 밝혔다. 이번 발견은 제임스 웹 우주망원경의 고감도 적외선 관측 능력이 아니었다면 불가능했을 것이라는 평가다. NASA는 웹 망원경이 향후 외계행성 연구뿐 아니라 우주의 기원과 구조를 밝히는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대하고 있다.

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  2025-12-22

• [기후의 역습(188)] 미국 CO₂ 배출 '초정밀 지도' 공개⋯연방 통계 공백 속 과학의 역주행

  미국에서 지구 온난화의 원인으로 주목되는 CO₂ 배출 지역에 대한 초정밀 지도가 공개됐다. 미국 북애리조나대 정보·컴퓨팅·사이버시스템학부(SICCS)의 케빈 거니 교수 연구팀은 미국 내 화석연료 연소로 발생하는 모든 CO₂ 배출원을 고해상도로 집계한 데이터베이스 '벌컨(Vulcan)'의 네 번째 버전을 발표했다고 기즈모도가 보도했다. 기후변화 대응의 출발점은 정확한 측정이다. 측정할 수 없는 것은 관리할 수 없다는 점에서, 미국의 이산화탄소(CO₂) 배출량을 추적하는 과학적 노력은 정책 변화 속에서도 핵심적 의미를 지닌다. 해당 내용은 지난 17일(현지시간) 학술지 '네이처 사이언티픽 데이터(Nature Scientific Data)'에 게재됐다. 이번 자료에는 2022년을 기준으로 한 미국 내 화석연료 CO₂ 배출 집중 지역 지도가 포함됐다. 거니 교수는 "미국 납세자들은 이 데이터에 접근할 권리가 있다"며 "미 환경보호청(EPA)의 온실가스 보고 프로그램을 종료하려는 규정 개정이 추진되는 상황에서, 이러한 독립적 데이터의 중요성은 그 어느 때보다 커졌다"고 밝혔다. 벌컨 프로젝트는 지난 20여 년간 다수의 정부 기관 지원을 받아 진행돼 왔으며, 북미 탄소 예산의 정량화, 배출원과 흡수원의 식별, 초고해상도 화석연료 CO₂ 관측을 위한 과학적·기술적 수요 충족을 목표로 한다. 연구진이 공개한 지도에 따르면, 2022년 미국 내 배출량 상위 지역은 동부 연안과 텍사스주 댈러스 등 인구 밀집 지역과 대도시권에 집중돼 있으며, 전반적으로 인구가 많은 미국 동부 지역의 배출 강도가 서부보다 현저히 높았다. 다만 이 지도는 벌컨 데이터의 일부를 시각화한 개요 수준에 불과하다. 공동저자인 파울록 다스 연구원은 "벌컨의 실제 데이터는 수 테라바이트에 달하며, 고성능 컴퓨팅 환경이 필요하다"며 "도시 블록 단위, 도로 구간, 개별 공장과 발전소 수준까지 CO₂ 배출을 포착하는 전례 없는 해상도를 갖췄다"고 설명했다. 이 같은 연구는 연방 차원의 배출 보고 체계가 약화될 가능성 속에서 대안적 역할을 할 수 있다는 점에서도 주목된다. EPA는 지난해 9월, 연간 CO₂ 환산 기준 2만5000t 이상을 배출하는 시설에 대해 의무 보고를 요구해온 '온실가스 보고 프로그램(GHGRP)'을 종료하는 방안을 제안했다. EPA는 이를 통해 기업의 규제 비용을 최대 24억 달러 절감하면서도 청정대기법상 의무는 이행할 수 있다고 주장하고 있다. GHGRP는 약 1만3000개 시설을 대상으로 하며, 미국 전체 온실가스 배출량의 85~90%를 포괄하는 핵심 제도다. 이 제안은 여야를 가리지 않고 일정 수준의 반발을 불러왔으나, 실제 폐지 여부는 여전히 불투명하다. 만약 연방 정부 차원의 배출 추적에 중대한 공백이 생길 경우, 벌컨과 같은 학술 기반 데이터가 이를 보완할 수 있을 것으로 기대된다. 거니 교수는 "과학 연구 예산 삭감과 연방 데이터 보고에 대한 위협 속에서도, 기후변화와 환경의 질을 이해하는 데 필수적인 데이터를 계속 생산하고 공개할 것"이라며 연구 지속 의지를 강조했다.

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  2025-12-20

• [우주의 속삭임(166)] NASA, 25광년 거리 우주 충돌 첫관측

  허블우주망원경이 지구에서 25광년 떨어진 포말하우트 항성계에서 미행성 간 대규모 충돌 현장을 직접 포착했다. 태양계가 형성되던 초기에는 소행성과 미행성, 혜성 등이 무질서하게 충돌하며 지구와 달, 내행성들을 잇따라 강타하는 격동의 시기가 있었던 것으로 과학자들은 보고 있다. 이러한 '우주적 충돌의 시대'가 다른 항성계에서도 실제로 벌어지고 있음을 보여주는 결정적 관측 결과가 처음으로 확인됐다. 미 항공우주국(나사·NASA)은 허블우주망원경을 통해 지구에서 약 25광년 떨어진 포말하우트(Fomalhaut) 항성계에서 대규모 천체 충돌로 생성된 것으로 보이는 거대한 잔해 구름을 직접 포착했다고 18일(현지시간) 밝혔다. 외계 행성계에서 이 같은 파괴적 충돌 장면이 관측된 것은 이번이 처음이다. 연구를 주도한 미국 캘리포니아대 버클리 캠퍼스의 폴 칼라스 교수는 "외계 행성계에서 이전 관측에는 존재하지 않던 빛의 점이 갑자기 나타나는 장면을 목격한 것은 처음"이라며 "이는 두 개의 거대한 미행성이 충돌해 형성된 전례 없는 규모의 잔해 구름을 직접 본 것"이라고 설명했다. 포말하우트는 남쪽물고기자리(Piscis Austrinus) 방향에 위치한 밝은 항성으로, 태양보다 질량과 광도가 크며 여러 겹의 먼지 원반으로 둘러싸여 있다. 2008년 허블망원경 관측을 통해 이 항성계에서는 가시광선으로 관측된 최초의 외계 행성 후보 '포말하우트 b'가 보고됐지만, 이후 연구 결과 이는 실제 행성이 아니라 미행성 충돌로 생성된 먼지 구름인 것으로 드러났다. 연구진은 이를 'cs1'으로 명명했다. 칼라스 교수 팀은 1993년 젊은 항성 포말하우트를 처음 연구하기 시작했으며, 행성(중심 별의 강한 인력의 영향으로 타원 궤도를 기리며 중심 별의 주위를 도는 천체, 스스로 빛을 내지 못하고 중심 별의 빛을 받아 반사한다) 탄생의 잔해물을 추적하던 중 허블우주망원경으로 이 항성 주위에 해당 물질의 원반을 발견했다. 이후 2008년 칼라스는 소위 이 행성 형성 초기 단계의 원반 안에서 밝은 점을 발견했는데, 이는 처음에는 행성으로 여겨졌다. 그런데, 이번 새로운 연구에 따르면 행성 후보 포말하우트 b(cs1)는 실제로 격렬한 소행성체들 간의 충돌로 인해 휘저어진 먼지 구름이다. 최근 허블의 추가 관측 과정에서 연구진은 cs1과 유사한 또 다른 빛의 점을 발견했고, 이를 'cs2'로 명명했다. 두 잔해 구름은 포말하우트 외곽 먼지 원반의 안쪽 경계 부근에서 서로 가까운 위치에 자리 잡고 있어 과학적 의문을 낳고 있다. 충돌이 무작위로 발생한다면 서로 무관한 위치에서 관측돼야 하지만, 두 사건이 지리적으로 인접해 있다는 점에서 체계적인 원인이 존재할 가능성이 제기된다. 2004년과 2023년에 관측된 현상의 밝기를 통해 관련된 천체들이 지름 약 60km(37마일) 이상이라는 사실이 밝혀졌다. 이는 각각의 천체가 6600만 년 전 지구에 충돌하여 공룡을 비롯한 모든 동식물 종의 75%를 멸종시킨 소행성 칙술루브 충돌체 보다 최소 네 배 이상 크다는 것을 의미한다. 멕시코 유카탄 반도에 있는 칙술루브 충돌구는 직경 약 180km, 깊이 약 20km의 운석 충돌구로 6600만년 전 이 충돌이 공룡을 포함한 생물종의 약 75%를 멸종시킨 K-Pg 대멸종 원인의 정설로 받아들여지고 있다. 더욱 이례적인 점은 충돌 빈도다. 기존 이론에 따르면 이 정도 규모의 충돌은 10만 년에 한 번꼴로 발생하는 것이 일반적이다. 그러나 포말하우트 항성계에서는 불과 20년 사이 두 차례나 관측됐다. 칼라스 교수는 "수천 년에 걸친 행성계의 역사를 빠르게 재생한다면, 이 시스템은 끊임없이 충돌이 일어나는 불꽃처럼 보일 것"이라고 설명했다. 이번 관측은 행성계 진화 연구에도 중요한 단서를 제공한다. 영국 케임브리지대의 마크 와이엇 교수는 "이 관측을 통해 충돌한 미행성의 크기와 개수를 추정할 수 있다"며 "cs1과 cs2를 만든 미행성은 지름 약 60㎞ 규모이며, 포말하우트 항성계에는 이와 유사한 천체가 약 3억 개 존재하는 것으로 추산된다"고 밝혔다. 그는 "이번 관측의 흥미로운 점은 충돌하는 천체의 크기와 원반 내에 존재하는 소행성의 개수를 추정할 수 있다는 것이다. 이는 다른 어떤 방법으로는 얻기가 거의 불가능한 정보"라고 설명했다. 다만 이러한 잔해 구름은 향후 외계 행성 직접 관측에 혼선을 줄 수 있다는 점에서 경고적 의미도 지닌다. cs1과 cs2는 별빛을 반사하는 방식이 실제 행성과 매우 유사해 차세대 우주망원경이 이를 행성으로 오인할 가능성이 있기 때문이다. 칼라스 교수는 "큰 먼지 구름은 수년간 행성처럼 보일 수 있다"며 "이는 반사광 기반 외계 행성 탐사에 중요한 주의점"이라고 지적했다. 연구팀은 향후 3년간 허블망원경으로 cs2의 밝기와 형태, 궤도 변화를 추적할 계획이다. 또한 제임스 웹 우주망원경(JWST)의 근적외선 카메라(NIRCam)를 활용해 먼지 입자의 크기와 성분, 물 얼음 포함 여부 등을 분석할 예정이다. 가시광선을 관측하는 허블과 적외선을 관측하는 웹망원경의 결합 관측은 포말하우트 항성계의 빠른 진화 과정을 입체적으로 규명하는 데 핵심 역할을 할 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 18일자 국제학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다.

  • 포커스온

  2025-12-19

• [기후의 역습(187)] 기후변화가 가른 번식의 길⋯남극 황제펭귄 새끼 70% 사라졌다

  기후변화로 남극 빙붕 붕괴와 대형 빙산 이동이 잦아지면서 황제펭귄 번식에 직접적인 타격이 발생했다. 극지연구소는 19일 남극 로스해 쿨먼섬에서 황제펭귄 새끼 개체 수가 지난해보다 약 70% 감소했다고 밝혔다. 쿨먼섬은 로스해 최대 황제펭귄 번식지로, 새끼 수가 지난해 2만2000 마리에서 올해 6700마리로 급감했다. 연구진은 난센 빙붕에서 분리된 대형 빙산이 번식지와 바다를 잇는 통로를 장기간 차단해 어미 펭귄의 먹이 공급이 어려워진 것이 주요 원인이라고 설명했다. 극지연구소는 이번 사례가 기후변화로 인한 빙붕 붕괴가 남극 생태계 전반에 구조적 위험을 초래할 수 있음을 보여준다고 밝혔다. [미니해설] 황제펭귄 새끼, 거대빙산에 막혀 개체수 70% 급감 남극 황제펭귄 번식지에서 벌어진 새끼 개체 수 급감 사태는 기후변화가 남극 생태계에 미치는 영향이 더 이상 '장기적 위험'이 아니라 '현재 진행형 위기'임을 보여준다. 19일 극지연구소에 따르면 남극 로스해 쿨먼섬에서 황제펭귄 새끼 수는 지난해 2만2000마리에서 올해 약 6700마리로, 1년 전보다 70% 가까이 줄었다. 단일 번식지에서 이 정도 규모의 감소가 관측된 것은 매우 이례적인 일이다. 이번 사태의 직접적인 원인은 대형 빙산이다. 김종우·김유민 연구원은 지난달 현장에서 길이 약 14㎞, 축구장 5000개 넓이의 거대 빙산이 번식지와 바다를 잇는 주요 출입구를 막은 것을 확인했다. 위성 자료 분석 결과 이 빙산은 지난 3월 난센 빙붕에서 분리돼 북상했고 7월 말 황제펭귄 번식지 앞바다를 가로막았다. 문제는 이 빙산이 단순한 '지형 변화'에 그치지 않았다는 점이다. 황제펭귄의 번식 주기와 정확히 맞물리며 치명적인 결과를 낳았다. 황제펭귄은 남극의 혹독한 겨울인 6월 산란을 한 뒤, 수컷이 알을 품고 암컷은 먹이를 구하러 바다로 나간다. 암컷은 약 2~3개월 뒤 부화 시기에 맞춰 돌아와 새끼에게 먹이를 공급해야 한다. 그러나 이번에는 빙산이 주요 이동 경로를 차단하면서 상당수 어미가 번식지로 돌아오지 못한 것으로 추정된다. 드론 촬영 영상에는 빙산 절벽 앞에서 장기간 체류한 황제펭귄 성체와 다량의 배설 흔적이 확인됐다. 연구를 총괄한 김정훈 박사는 살아남은 약 30%의 새끼는 어미가 우회 경로를 통해 먹이를 공급한 경우로 보고 있다. 하지만 이러한 '우회 생존'은 모든 개체에게 가능한 선택지가 아니다. 장거리 이동은 에너지 소모를 크게 늘리고, 이는 번식 성공률 저하로 이어질 수밖에 없다. 더 근본적인 문제는 빙산 발생 자체가 기후변화와 깊이 연관돼 있다는 점이다. 남극 주변 빙붕은 해수 온도 상승과 해빙 증가로 점점 불안정해지고 있다. 빙붕 붕괴는 단발성 사건이 아니라, 앞으로 더 빈번해질 가능성이 크다. 위성 자료를 분석한 박진구 박사는 난센 빙붕에서 분리된 빙산의 이동 경로가 다른 주요 황제펭귄 서식지 인근도 지나고 있다며, 비슷한 피해가 재현될 가능성이 있다고 경고했다. 황제펭귄은 해빙 안정성에 크게 의존하는 종이다. 번식지 접근로가 조금만 변해도 생존에 직접적인 영향을 받는다. 이는 기후변화가 특정 종의 '서식 조건'을 서서히 악화시키는 단계를 넘어, 번식 자체를 무너뜨릴 수 있음을 보여준다. 로스해는 세계 최대 규모의 해양보호구역으로, 황제펭귄뿐 아니라 고래, 물범, 크릴 등 남극 생태계의 핵심 종이 밀집해 있다. 극지연구소는 2017년부터 위성·항공 원격탐사와 현장 조사를 병행해 생태 변화를 추적하고 있으며, 이번 사례를 국제기구인 남극해양생물자원보존위원회(CCAMLR)에 공식 보고할 계획이다. 신형철 극지연구소 소장은 "이번 사태는 기후변화가 남극 생태계에 어떤 방식으로든 '예외 없이' 영향을 미칠 수 있음을 보여주는 사례"라며 "빙붕 붕괴와 같은 물리적 변화가 생물다양성에 미치는 연쇄 효과를 국제사회가 보다 심각하게 인식해야 한다"고 강조했다.

  • ESGC

  2025-12-19

• [신소재 신기술(212)] 미국 연구진, 인체 이동 가능한 초소형 로봇 개발

  미국 연구진이 인체 내부를 이동할 수 있을 만큼 작은 초미세 로봇을 개발해 차세대 의료기술의 새로운 가능성을 제시했다. 펜실베이니아대와 미시간대 공동 연구팀은 컴퓨터와 센서, 추진 장치를 모두 내장한 서브밀리미터(sub-millimeter) 크기의 마이크로 로봇을 구현하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 워싱턴포스트와 퓨처리즘, 스터디파인즈 등 주요 외신을 통해 소개됐다. 이번에 개발된 로봇은 소금 한 알보다 작은 단세포 생물 수준의 크기로, 실제 나노미터 단위에는 이르지 않지만 스스로 주변 환경을 감지하고 판단해 움직일 수 있는 '자율형 초소형 로봇'이라는 점에서 기술적 의미가 크다. 폭이 210~340마이크로미터(약 짚신벌레 1마리, 또는 사람 머리카락 두 가닥을 나란히 놓은 크기)에 불과한 이 로봇에는 초소형 프로세서와 온도 센서, 메모리, 통신 장치, 추진 시스템이 집적돼 있다. 구동에 필요한 전력은 약 100나노와트로, 일부 미생물의 에너지 소비량과 비슷한 수준이다. 기존 마이크로 로봇은 외부 자기장이나 원격 장비에 의존하거나, 사전에 입력된 제한된 동작만 수행하는 경우가 대부분이었다. 이로 인해 주변 환경을 인식하고 상황에 맞게 반응하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 제약을 극복하기 위해 로봇 내부에 연산·판단 기능을 직접 탑재해 자율성을 확보했다. 제작 과정 역시 기존 반도체 공정을 활용했다. 1㎜ 크기의 칩 하나에 약 100개의 로봇을 집적할 수 있으며, 각 로봇에는 태양전지를 통한 에너지 수집 장치와 온도 감지 센서, 움직임 제어 회로, 무선 프로그래밍을 위한 광 수신기가 포함돼 있다. 외부는 유리와 유사한 보호층으로 밀봉돼 액체 환경에서도 안정적으로 작동한다. 연구팀은 실험을 통해 이 로봇이 단세포 생물의 행동을 모방해 자율적으로 움직일 수 있음을 입증했다. 로봇은 온도 구배가 없는 환경에서는 제자리 회전을 하다가, 주변 온도가 낮아지면 탐색 운동으로 전환해 따뜻한 영역을 찾아 이동했다. 이후 온도 조건이 바뀌자 이동 방향을 조정하는 등 실시간 센서 입력에 따라 행동을 바꾸는 모습을 보였다. 이는 사전에 정해진 동작이 아니라 환경 변화에 능동적으로 반응한다는 점을 보여준다. 초소형 로봇에 명령을 전달하기 위해 연구진은 발광다이오드(LED)를 활용한 광통신 방식을 적용했다. 이를 통해 로봇에 전력을 공급하는 동시에 프로그래밍과 데이터 송수신이 가능하다. 로봇의 연산 속도는 최신 노트북에 비해 현저히 느리지만, 온도 변화 등 환경 신호를 감지하고 반응하는 데는 충분한 성능을 갖췄다는 설명이다. 연구 성과는 국제 학술지 사이언스 로보틱스(Science Robotics) 최신호에 게재됐다. 공동 저자인 마크 미스킨 펜실베이니아대 교수는 "감지와 판단, 행동을 모두 수행하는 최초의 초소형 로봇"이라고 평가했다. 또 다른 공동 저자인 데이비드 블라우 미시간대 교수는 "아직은 실험 단계지만, 10년 안에 실질적인 활용 사례가 등장할 가능성도 있다"고 내다봤다. 연구진은 이 기술이 향후 인체 내부에서 조직을 복구하거나 외과적 접근이 어려운 부위에 약물을 전달하는 등 의료 분야에서 혁신적인 응용으로 이어질 수 있을 것으로 기대하고 있다. 다음 목표는 초미세 로봇 간의 상호 통신이다. 블라우 교수는 "로봇들이 서로 정보를 교환하며 협력하는 단계가 차세대 기술 도약의 분기점이 될 것"이라고 말했다.

  • IT/바이오

  2025-12-16

• [기후의 역습(185)] 위성 데이터로 본 빙하의 변화⋯지구 온난화가 속도와 시점을 바꾼다

  전 세계 빙하의 이동과 융해 양상이 지구 온난화로 인해 기존과 다른 국면에 접어들고 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 항공우주국(나사·NASA) 연구진은 수백만 장의 위성 자료를 분석한 결과 대기 온난화가 빙하의 계절적 이동 속도와 시점을 증폭·변형시켜 해수면 상승 위험을 키울 수 있다고 경고했다. 이번 연구는 향후 빙하 소실과 해수면 상승 위험을 예측하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 평가된다. 더쿨다운(TCD)에 따르면 NASA 제트추진연구소(JPL) 연구진은 최근 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 발표한 논문에서 전 세계 빙하가 계절별 기온 변화에 어떻게 반응하는지를 분석했다. 연구진은 수백만 장에 달하는 위성 이미지를 활용해 빙하 이동 속도의 변화를 장기간 추적했다. 분석 결과, 빙하는 여름철 기온 상승기에 이동 속도가 빨라지고 겨울철에는 둔화되는 뚜렷한 계절 주기를 보였다. 이러한 현상은 매년 반복되지만, 장기적으로는 전 지구적 기온 상승이 누적되면서 빙하 규모가 해마다 줄어들고 있는 것으로 나타났다. 이는 해수면 상승의 주요 원인 중 하나로 작용하고 있다. 연구진은 "자료 분석 결과, 향후 대기 온난화가 전 세계 빙하의 계절적 이동 특성을 더욱 증폭시키고, 그 시점을 변화시킬 가능성이 있다"고 밝혔다. 다시 말해, 빙하가 녹고 움직이는 방식 자체가 기존과 다른 국면으로 전환될 수 있다는 의미다. 빙하 융해는 해안 지역에 직간접적인 영향을 미친다. 빙하가 녹아 해수면이 상승하면 저지대 해안 지역은 침수 위험에 노출되고, 폭풍 해일 시 피해 규모도 커질 수 있다. 염분을 포함한 해수가 농경지로 유입될 경우 토양과 작물에 악영향을 미쳐 식량 생산에도 부담으로 작용한다. 또한 해수면 상승은 식수 오염과 위생 문제 등 공중보건 위험을 동반할 수 있다. 생태계 영향 역시 크다. 극지방 빙하와 해빙에 의존해 살아가는 야생 동물들은 서식지 축소로 생존 위협을 받고 있다. 특히 북극권의 생태계는 기온 변화에 민감해 빙하 감소의 영향을 직접적으로 받는 지역으로 꼽힌다. 빙하 융해와 해수면 상승을 완화하기 위한 방안으로는 다양한 기술적 접근이 논의되고 있다. 일부 연구자들은 빙하가 바다로 흘러드는 것을 막기 위해 해저에 대형 차단 구조물을 설치하는 방안 등 이른바 '급진적 기술 해법'을 제안하고 있다. 다만 이러한 방법은 기술적·환경적 검증이 충분히 이뤄지지 않았다는 한계가 있다. 전문가들은 궁극적인 해결책은 화석연료 사용을 줄이고 에너지 전환을 가속화하는 데 있다고 지적한다. 동시에 해안 지역 사회는 해수면 상승에 대비해 주거지 고도 조정, 사구와 습지 등 자연 방재 기능 보존, 지역 차원의 위험 인식 제고 등 적응 전략을 병행할 필요가 있다는 평가다. 이번 연구는 빙하가 단순히 줄어드는 현상을 넘어, 시간과 속도의 변화라는 동적 특성을 함께 고려해야 한다는 점을 부각했다는 점에서 의미가 있다. 기후 변화가 빙하의 물리적 거동을 어떻게 바꾸는지를 이해하는 것이 향후 기후 리스크 관리의 핵심 과제로 떠오르고 있다.

  • ESGC

  2025-12-15

• [우주의 속삭임(164)] 화성에 가면 더 빨리 늙는다?⋯상대성이론이 만든 '시간의 차이'

  화성의 시간은 지구보다 빨리 간다는 연구 결과가 발표돼 통신·항법 체계의 재설계가 필요하다는 지적이 나왔다. 인류가 화성 탐사와 유인 거주를 본격적으로 논의하는 가운데, 화성에서의 시간 흐름이 지구와 다르게 작동한다는 미국 국립표준기술연구소(NIST)의 연구 결과가 다시 주목받고 있다고 과학기술 전문 매체 뉴아틀라스가 보도했다. 상대성이론에 따르면 화성에 머무는 사람은 지구에 있을 때보다 매일 약 477마이크로초(100만분의 1초) 만큼 더 빠르게 나이를 먹는 것으로 계산된다. 단위로는 미미해 보이지만, 장기간 누적될 경우 무시할 수 없는 차이를 만든다. 이 같은 현상은 알베르트 아인슈타인의 상대성이론에서 비롯된다. 상대성이론은 시간과 공간이 분리된 절대적 개념이 아니라 관측자의 위치와 속도, 그리고 중력 환경에 따라 달라진다는 점을 설명한다. 특히 시간은 공간과 결합된 네 번째 차원으로, 어떻게 흐르는지는 관측자의 조건에 따라 달라진다. 이른바 '시간 지연(time dilation)' 현상은 오랫동안 공상과학의 소재로 다뤄졌지만, 이미 현대 기술에서 실질적인 문제로 작용하고 있다. 대표적인 사례가 위성항법시스템(GPS)이다. GPS 위성은 지구 표면보다 약 2만 km 상공을 초속 4km 이상으로 이동하는데, 이 속도로 인해 위성 시계는 지상 시계보다 하루 약 7마이크로초 느리게 간다. 여기에 중력 효과가 더해진다. 상대성이론에 따르면 중력이 강할수록 시간은 느리게 흐른다. 지구보다 중력이 약한 궤도 상에서는 오히려 시간이 빨라지며, GPS 위성은 이 효과로 하루 약 45마이크로초를 '얻는다'. 두 효과를 합산하면 위성 시계는 지상보다 하루 38마이크로초 빠르게 움직인다. 이러한 차이를 보정하지 않으면 위치 계산 오차가 하루 수 km에 달해, GPS는 사실상 작동할 수 없게 된다. 인류의 활동 무대가 지구 궤도를 넘어 우주로 확장되면서 시간 보정 문제는 더욱 복잡해지고 있다. 미국 항공우주국(나사·NASA)과 관련 연구진은 이미 달에서의 시간 체계를 별도로 정의할 필요성을 제기해 왔다. 달에서는 시간이 지구보다 하루 약 56마이크로초 빠르게 흐르는 것으로 계산된다. 화성의 경우 상황은 한층 더 복잡하다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)의 닐 애슈비와 비주나트 파틀라 연구진은 화성에서의 시간 흐름을 정밀 계산한 결과, 화성의 시간은 평균적으로 지구보다 하루 477마이크로초 빠르며, 연중 최대 266마이크로초의 변동 폭이 발생한다고 밝혔다. 이는 화성이 달과 달리 태양을 중심으로 한 타원 궤도를 따라 움직이며, 공전 속도가 일정하지 않기 때문이다. 여기에 화성 자체의 중력과 궤도 흔들림까지 고려해야 해 계산은 '4체 문제'로 확장되며 난도가 크게 높아진다. 문제는 이러한 시간 차이가 단순한 이론적 논의에 그치지 않는다는 점이다. 화성 탐사선과 기지, 위성, 통신망이 유기적으로 연결되는 이른바 '태양계 인터넷' 환경에서는 시간 오차가 곧 통신 오류와 데이터 손실로 이어질 수 있다. 연구진은 화성 환경에서는 고정된 보정값이 아닌 상시 변화하는 동적 시간 보정 체계가 필요하다고 지적한다. 애슈비 연구원은 "화성에서 시간이 어떻게 흐르는지를 처음으로 명확히 파악했다는 점에서 의미가 크다"며 "시간은 상대성이론의 핵심 요소로, 단순해 보이지만 실제 계산과 적용은 매우 복잡하다"고 설명했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '천문학 저널(The Astronomical Journal)'에 게재됐다. 인류가 화성 정착을 현실적인 목표로 삼는 시점에서, '시간'이라는 기본 단위마저 새롭게 정의해야 할 필요성이 점차 분명해지고 있다.

  • 포커스온

  2025-12-14

• [신소재 신기술(211)] 열은 차단하고 시야는 유지⋯차세대 투명 창호 단열 소재 개발

  미국 콜로라도대 볼더(CU Boulder) 연구진이 건물의 에너지 효율을 크게 높일 수 있는 투명 창호용 단열 신소재를 개발했다. 11일(현지시간) CU 볼더 투데이에 따르면 이 소재는 열 이동을 효과적으로 차단하면서도 시야를 거의 방해하지 않는 것이 특징으로, 전 세계 건물 에너지 소비 구조를 개선할 수 있는 기술로 평가된다. 이번 연구를 주도한 CU 볼더 물리학과 연구진은 해당 소재를 '메조다공성 광학 투명 단열재(Mesoporous Optically Clear Heat Insulator, MOCHI)'로 명명했다. 모치(MOCHI)는 얇은 시트 또는 판 형태로 제작돼 기존 창문 내부에 부착할 수 있으며, 현재는 실험실 단계에 머물러 있으나 내구성이 높고 투명도가 매우 우수한 것으로 확인됐다. 연구 책임자인 이반 스말류크(Ivan Smalyukh) 교수는 "벽은 단열재를 두껍게 쌓을 수 있지만, 창문은 투명해야 한다는 근본적인 제약이 있다"며 "투명성과 단열 성능을 동시에 만족시키는 소재를 찾는 일은 매우 어렵다"고 설명했다. 연구 결과는 12월 11일 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다. 국제에너지기구(IEA) 등에 따르면 주거용 주택부터 초고층 오피스 빌딩에 이르기까지 건물은 전 세계 에너지 소비의 약 40%를 차지한다. 특히 창문은 겨울철에는 열 손실의 주요 경로가 되고, 여름철에는 외부 열을 내부로 유입시키는 취약 지점으로 작용한다. 연구진은 MOCHI를 통해 이러한 열 교환을 근본적으로 줄이는 것을 목표로 했다. MOCHI의 핵심은 실리콘 젤 내부에 형성된 초미세 공기 구조에 있다. 이 소재는 사람 머리카락 굵기보다 훨씬 작은 수많은 기공에 공기를 가두는 구조로, 전체 부피의 90% 이상이 공기로 채워져 있다. 연구진에 따르면 두께 5밀리미터의 MOCHI 시트만으로도 손바닥 위에서 불꽃의 열을 차단할 수 있을 정도의 단열 성능을 보였다. 열 전달은 일반적으로 기체 분자 간 충돌을 통해 이뤄지는데, MOCHI 내부의 기공은 너무 작아 분자들이 자유롭게 충돌하지 못한다. 대신 분자들은 기공의 벽에 부딪히며 에너지 전달이 크게 제한된다. 그 결과 열 흐름이 효과적으로 억제된다. 동시에 이 소재는 입사광의 약 0.2%만 반사해, 시각적 투명성을 유지한다. MOCHI는 기존의 고성능 단열재로 활용돼 온 에어로젤(aerogel)과 유사한 개념을 갖지만, 구조적 차별성이 있다. 에어로젤은 기공이 무작위로 분포돼 빛을 산란시키는 경우가 많아 시야가 흐려지는 반면, MOCHI는 기공 구조를 정밀하게 제어해 빛 투과성을 대폭 개선했다. 제조 과정에서는 계면활성제 분자가 실처럼 응집된 구조를 형성한 뒤, 그 외부를 실리콘 분자가 감싸도록 유도한다. 이후 계면활성제 구조를 공기로 치환하면, 실리콘으로 둘러싸인 초미세 공기 통로 네트워크가 완성된다. 연구진은 이를 "공기로 채워진 미세 관이 얽힌 구조"라고 설명했다. 연구진은 이 소재가 창호 단열뿐 아니라 태양열 포집 장치 등에도 활용될 수 있을 것으로 보고 있다. 햇빛의 열을 가두면서도 투과된 빛을 활용해 건물 난방이나 온수 공급에 적용할 수 있다는 설명이다. 다만 상용화까지는 시간이 필요할 전망이다. 현재 MOCHI는 공정이 복잡해 실험실에서만 소량 생산되고 있다. 그러나 사용되는 원재료가 비교적 저렴하고, 제조 공정 역시 단순화가 가능하다는 점에서 장기적으로는 상업적 활용 가능성이 크다는 평가다. 연구진은 "에너지를 낭비하지 않으면서도 쾌적한 실내 환경을 유지하는 것이 목표"라며 "MOCHI는 투명성과 단열이라는 두 가지 요구를 동시에 충족하는 새로운 대안이 될 수 있다"고 밝혔다. 이번 연구에는 아밋 바르드와지, 블레즈 플뢰리, 엘도 아브라함, 이태우 박사후연구원 등이 공동 참여했으며, 보흐단 세뉴크, 얀 바르트 텐 호버, 블라디슬라프 체르파크 전 박사후연구원도 공저자로 이름을 올렸다.

  • 산업

  2025-12-12

• [ESGC] 남극 토착 곤충에서도 미세플라스틱 검출

  남극에 서식하는 유일한 토착 곤충이 미세플라스틱에 오염됐다는 다소 충격적인 연구 결과가 나왔다. 미국 켄터키대학교 마틴-개튼 농업·식품·환경대학을 중심으로 한 국제 공동연구팀이 남극의 유일한 토착 곤충이자 지구 최남단 곤충인 벨지카 안타르티카(Belgica antarctica) 유충에서 미세플라스틱 섭취 흔적을 확인했다. 해당 내용에 대해서는 웹사이트 Phys.org, 과학 전문 매체 기즈모도, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 9일(현지시간) 보도했다. 연구 결과는 국제 학술지 '전체 환경 과학(Science of the Total Environment, STOTEN)'에 발표됐다. 야생 상태의 남극 곤충 내부에서 플라스틱 조각이 발견된 것은 이번이 처음이다. 일명 '남극 깔다구'로 불리는 벨지카 안타르티카는 벨기에 남극 탐험대(1897-1899)가 첫 표본을 수집했다. 이 곤충은 남극의 극한 환경에 적응하기 위해 날개가 없다. 성체가 되기까지 2년이 걸린다. 이는 곤충 세계에서는 이례적으로 긴 시간이다. 연구를 주도한 잭 데블린 박사는 2020년 박사 과정 당시 플라스틱 오염을 다룬 다큐멘터리를 접한 뒤 연구 아이디어를 떠올렸다고 밝혔다. 그는 "플라스틱이 전 지구적 환경에서 발견되고 있다면 남극도 예외일 수 없다는 문제의식에서 출발했다"고 설명했다. 극한 환경에 적응한 '폴리-익스트리모파일'…그러나 미세플라스틱 영향은 비켜가지 못해 벨지카 안타르티카는 쌀 한 톨 길이의 작은 파리류로, 남극 반도 일대의 이끼·조류가 자라는 습윤 지대에서 최대 1㎡당 4만 마리 가까이 서식하며 유기물 분해와 토양 영양 순환을 담당하는 핵심 종이다. 극저온, 건조, 고염분, 자외선 등 극한 조건을 버티는 특성으로 '폴리-익스트리모파일(poly-extremophile)'로 불린다. 연구팀은 이 곤충의 유충을 대상으로 10일 동안 다양한 농도의 미세플라스틱 노출 실험을 진행했다. 연구 결과 생존률과 기초 대사량은 변화가 없었으나, 고농도 노출군에서는 지방 축적량 감소가 확인됐다. 탄수화물·단백질 수치는 유지된 반면 에너지 비축 기능에 미세한 영향이 나타난 것이다. 연구진은 "저온 환경에서의 느린 섭식 속도와 복잡한 자연 토양 구조가 플라스틱 섭취량을 제한했을 가능성이 있다"며 장기 노출 연구의 필요성을 제기했다. 야생 개체에서도 미세플라스틱 검출…수량은 적었지만 분명한 '경고 신호' 연구팀은 2023년 남극반도 서부 연안에서 13개 섬, 20개 지점의 유충을 채집해 해부·분석했다. 이탈리아 모데나·레조에밀리아대학교와 엘레트라(Elettra) 싱크로트론 연구센터와의 협업을 통해 지름 4마이크로미터 수준의 미세 입자까지 판별 가능한 화학적 분석을 실시한 결과, 총 40개체 중 2개체에서 미세플라스틱 파편이 확인됐다. 발견된 미세플라스틱 수량은 적었지만 연구진은 이를 "오염이 생태계 내부로 유입되고 있음을 보여주는 초기 신호"라고 평가했다. 데블린 박사는 "지금은 전 지구 평균보다 낮은 오염 수준이 유지되고 있으나, 장기간에 걸친 노출이 유충의 2년 성장주기 전반에 영향을 줄 가능성은 배제할 수 없다"고 말했다. 토착 생태계는 아직 초기 단계 피해 수준…그러나 확산 속도는 '전 지구적' 벨지카 안타르티카는 육상 포식자가 없기 때문에 미세플라스틱이 먹이사슬 상단으로 전이될 가능성은 제한적이다. 그럼에도 연구진은 기후 변화로 인한 온난화·건조화가 지속될 경우, 미세플라스틱 노출이 복합적 스트레스로 작용할 수 있다고 지적했다. 남극 대륙에서 이미 신설 연구기지, 선박 이동, 해류·바람을 통한 장거리 이동 등으로 플라스틱이 유입되고 있다는 기존 연구도 이를 뒷받침한다. 데블린 박사는 "남극이 마지막 남은 청정지대로 여겨졌지만, 이번 사례는 인간 활동의 영향이 사실상 지구 끝자락까지 도달했음을 보여준다"며 "단순하고 비교적 폐쇄적인 남극 생태계는 오염 확산의 조기 감지에 중요한 역할을 할 것"이라고 강조했다. 연구팀은 앞으로 남극 토양에서의 미세플라스틱 농도 변화를 지속적으로 모니터링하고, 벨지카 안타르티카를 포함한 토양 생물들을 대상으로 장기·복합 스트레스 실험을 확대할 계획이다.

  • ESGC

  2025-12-12

• [우주의 속삭임(163)] 웹 망원경, 우주 탄생 7억 년 초신성 포착⋯관측 사상 최고령 기록

  미 항공우주국(나사·NASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)과 국제 공동 연구진이 우주 탄생 후 불과 7억3000만 년 만에 발생한 초신성 폭발을 포착했다. NASA는 지난 9일(현지시간), 약 130억 년 전 별의 폭발로 발생한 감마선 폭발(GRB)을 관측하는 데 성공했다고 발표했다. 웹 망원경은 이 초신성이 속한 모(母)은하까지 직접 확인하며 관측 성과의 완성도를 높였다. 감마선 폭발은 매우 드문 현상이다. 몇 초 동안 지속되는 폭발은 두 개의 중성자별, 또는 중성자별과 블랙홀의 충돌로 인해 발생할 수 있다. 약 10초 동안 지속되는 이번 폭발처럼 더 긴 폭발은 거대한 별의 폭발적인 죽음과 자주 연관된다고 NASA는 설명했다. 이번 기록은 기존 최고령 초신성 관측 기록이던 우주 나이 18억 년 시점을 10억 년 이상 앞당긴 성과다. 인류가 직접 관측한 초신성 가운데 가장 오래된 천체로 공식 기록될 전망이다. NASA는 해당 감마선 폭발이 관측 영상의 중앙 확대 영역에 붉은 점 형태로 포착됐다고 설명했다. 공동 연구진인 앤드루 레번(네덜란드 네이메헌 라드바우드 대학교와 영국 워릭 대학교의 교수) 박사는 "우주의 나이가 지금의 5% 수준이던 시기에도 개별 별을 직접 관측할 수 있음을 입증한 사례"라며 "지난 50년간 첫 10억 년 이내 시기를 포착한 감마선 폭발은 극히 드문데, 이번 사례는 그중에서도 특히 희귀하다"고 평가했다. 해당 연구는 최근 국제학술지 '천문학 및 천체물리학 저널'에 두 편의 새로운 논문으로 게재됐다. 감마선 폭발은 일반적으로 몇 초에서 몇 분 동안 지속되는 반면, 초신성은 몇 주에 걸쳐 빠르게 밝아진 후 천천히 어두워진다. 이와 대조적으로, 이 초신성은 몇 달에 걸쳐 밝아졌다. 우주 역사 초기에 폭발했기 때문에, 수십억 년에 걸쳐 우주가 팽창하면서 그 빛도 늘어난 것이다. 추가 분석 결과, 이번 약 130억 년 전 초신성은 현대 우주에서 관측되는 초신성과 물리적 특성이 거의 동일한 것으로 확인됐다. 초기 우주의 별들은 중원소 함량이 적고, 질량이 크며, 수명이 짧았을 것으로 예상돼 폭발 양상에도 큰 차이가 있을 것이라는 기존 가설과는 다른 결과다. 연구에 참여한 나이얼 탠비어 박사는 "선입견 없이 접근했는데, 웹 망원경은 이 초신성이 오늘날의 초신성과 놀라울 정도로 똑같다는 사실을 보여줬다"고 밝혔다. 이번 관측은 국제 관측망의 정교한 협업을 통해 17시간 만에 완성됐다. 먼저 NASA의 닐 게럴스 스위프트 관측소가 X선 위치를 포착했고, 스페인 카나리아 제도의 북유럽광학망원경이 초원거리 가능성을 제기했다. 이어 칠레의 유럽남방천문대 초대형망원경(VLT)이 빅뱅 이후 7억3000만 년 시점이라는 연령 추정에 성공했다. 연구진은 조기 우주의 감마선 폭발과 그 배후 은하를 추가로 관측하기 위해 웹 망원경의 추가 관측 시간도 배정받은 상태다. 레번 박사는 "초신성의 잔광은 해당 은하의 성분과 진화를 해독할 수 있는 일종의 '우주 지문' 역할을 하게 될 것"이라며 "초기 우주 은하 형성의 실체에 한 걸음 더 다가설 수 있을 것"이라고 전망했다.

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  2025-12-11