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인공지능, 기후변화 대처하는 식물 설계에 활용
- 과학자들이 인공지능(AI)을 활용해 기후 변화에 견딜 수 있는 식물을 설계하고 있다. 인공지능은 과학자들이 기후변화와 싸우고 지구 온도 상승을 억제하기 위해 식물을 개량하는 데 도움을 주고 있다고 웹사이트 피지스(phys. org)와 어스닷컴 등이 전했다. 기후변화 패널(IPCC)은 기후변화와 지구 온도 상승을 제한하기 위해서는 대기 중 이산화탄소를 제거하는 것이 필수적이라고 밝혔다. 미국 캘리포니아 라호야에 위치한 생명과학연구기관 솔크 연구소(Salk Institute) 과학자들은 기후 변화에 대응하기 위해 식물의 뿌리 시스템을 최적화해서 더 많은 이산화탄소를 더 오랜 기간 저장할 수 있는 식물의 자연적인 이산화탄소 흡수 능력 활용에 주목했다. 이 연구소의 '식물 활용 이니셔티브(Harnessing Plants Initiative)' 소속 과학자들은 기후변화 완화 식물을 설계하기 위해 'SLEAP'이라는 첨단 연구 도구를 사용하고 있다. 인공지능 SLEAP, 뿌리 성장 특징 추적 SLEAP은 사용하기 쉬운 인공지능 소프트웨어로서 다양한 뿌리 성장 특징을 추적한다. 솔크의 펠로우인 탈모 페레이라(Talmo Pereira)가 개발한 SLEAP은 당초 실험실에서 동물의 이동을 추적하기 위해 설계됐다. 페레이라는 현재 식물 과학자인 동료 연구원 볼프강 부쉬(Wolfgang Busch) 교수와 협력해 SLEAP을 식물에 적용하고 있다. 최근 '식물 게놈연구(Plant Phenomics)' 저널에 발표된 연구에서 부쉬 박사와 페레이라는 SLEAP을 사용해 식물 뿌리 형태 분석을 위한 새로운 프로토콜을 선보였다. 이 프로토콜은 뿌리가 얼마나 깊고 넓게 자라고, 뿌리 시스템이 얼마나 커지는 등 이전에는 측정하기 어려웠던 기타 물리적 특징을 분석한다. SLEAP을 식물에 적용한 결과 연구원들은 현재까지 가장 광범위한 식물 뿌리 시스템 형태 카탈로그를 구축할 수 있었다. 더욱이, 이러한 물리적 뿌리 시스템 특징을 추적하면 과학자들이 해당 특징과 관련된 유전자를 찾는 데 도움이 되며, 여러 뿌리 특징이 동일한 유전자에 의해 결정되는지 아니면 독립적으로 결정되는지를 판단할 수 있다. 이를 통해 솔크 연구팀은 식물 설계에 가장 유익한 유전자를 결정할 수 있다. 페레이라는 "이번 협업은 솔크 연구소의 과학이 특별하고 영향력 있는 이유를 실제로 보여주는 좋은 예"라고 말했다. 그는 "우리는 단순히 다른 분야의 지식을 '빌려오는' 것이 아니라, 더 큰 성과를 창출하기 위해 서로 동등한 위치에서 연구하고 있다"고 전했다. SLEAP을 사용하기 전에는 식물과 동물 모두의 물리적 특징을 추적하는 데 많은 노동이 필요했으며 이는 과학적 과정을 지연시켰다. 이전에는 연구원들이 식물 이미지를 분석하기 위해서는 이미지에서 식물 부분과 그렇지 않은 부분을 프레임 단위, 부분 단위, 픽셀 단위로 수작업으로 표시해야 했다. 그래야만 이전의 AI 모델을 적용해 이미지를 처리하고 식물 구조에 대한 데이터를 수집할 수 있었다. SLEAP의 독특한 점은 컴퓨터 시각(컴퓨터가 이미지를 이해하는 능력)과 딥 러닝(AI가 인간 뇌처럼 배우고 작업하도록 컴퓨터를 훈련하는 방법)을 모두 활용한다는 점이다. 이러한 조합을 통해 연구원들은 픽셀 단위로 이동하지 않고도 이미지를 처리할 수 있으며, 중간에 노동 집약적인 단계를 건너뛰고 이미지 입력에서 정의된 식물 특징으로 바로 넘어갈 수 있다. 부쉬 연구실의 생물정보학 분석가인 엘리자베스 베리건(Elizabeth Berrigan) 제1 저자는 "우리는 다양한 식물 유형에서 검증된 강력한 프로토콜을 개발했다. 이 프로토콜은 분석 시간과 인적 오류를 줄이고 접근성과 사용 편의성이 크며 실제 SLEAP 소프트웨어를 변경할 필요가 없었다"고 말했다. SLEAP의 기본 기술을 수정하지 않고 연구원들은 슬립 루트(sleap-roots)라는 SLEAP용 다운로드 가능한 도구킷을 개발했다. 슬립 루트는 오픈 소스 소프트웨어로 무료로 사용 가능하다. 슬립 루트를 사용하면 SLEAP는 뿌리 깊이, 질량, 성장 각도와 같은 뿌리 시스템의 생물학적 특성을 처리할 수 있다. 연구팀은 슬립 루트(sleap-roots) 패키지를 다양한 식물에서 테스트했다. 여기에는 대두, 쌀, 카놀라와 같은 농작물뿐만 아니라 모델 식물 종인 아라비도프시스 탈리아나(Arabidopsis thaliana)도 포함된다. 깊은 뿌리 시스템을 만드는 유전자 이해 높여 다양한 식물에서 시험한 결과 이 새로운 SLEAP 기반 방법은 기존 방법보다 1.5배 빠르게 주석을 달고, AI 모델을 10배 빠르게 훈련하고, 새로운 데이터에 대한 식물 구조를 10배 빠르게 예측하며, 모두 동일하거나 더 나은 정확도를 제공했다. 이러한 표형 데이터(예: 식물의 뿌리 시스템이 유난히 깊게 자라는 것)는 대규모 게놈 시퀀싱 노력과 함께 많은 숫자의 작물 품종에서 유전형 데이터를 밝히는 데 사용해 특히 깊은 뿌리 시스템을 만드는 유전자를 이해할 수 있다. 표형과 유전형을 연결하는 이 단계는 솔크 연구소의 목표인 더 많은 이산화탄소를 더 오랫동안 유지하는 식물을 만드는 데 중요하다. 이러한 식물은 더 깊고 더 강력한 뿌리 시스템을 설계해야 한다. 이 정확하고 효율적인 소프트웨어를 구현하면 식물 활용 이니셔티브는 원하는 표형을 표적 유전자에 아주 쉽고 획기적인 속도로 연결할 수 있다. 솔크의 식물 과학 부문 헤스 의장인 부쉬 박사는 "우리는 현재까지 가장 광범위한 식물 뿌리 시스템 형태 카탈로그를 만들 수 있었다. 이는 기후 변화와 싸우는 탄소 포집 식물을 만드는 연구를 실제로 가속화하고 있다"라고 말했다. 부쉬 박사는 "SLEAP은 탈모의 전문적인 소프트웨어 설계 덕분에 적용하고 사용하기 매우 쉬웠으며 앞으로 제 연구실에서 필수적인 도구가 될 것이다"라고 말했다. 페레이라가 SLEAP과 슬립 루트(sleap-roots)를 만들 때 접근성과 재현성을 가장 중요하게 고려했다. 연구원들은 NASA 과학자들과 토론을 시작하여 슬립 루트를 사용해 지구에서 탄소 포집 식물을 안내할 뿐만 아니라 우주에서 식물을 연구하는 데 도움이 되기를 기대한다. 솔크 연구소에서는 이미 SLEAP를 사용해 3D 데이터를 분석하는 새로운 도전에 착수하고 있다. SLEAP 및 슬립루트(sleap-roots)를 개선하고 확장하며 공유하는 노력은 앞으로 수년 동안 계속될 것이다. 솔크 연구소의 식물 활용 이니셔티브에서의 활용은 식물 설계를 가속화하고 연구소가 기후 변화에 대응하는 데 도움이 되고 있다.
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인공지능, 기후변화 대처하는 식물 설계에 활용
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[우주의 속삭임(1)] 은하계에서 가장 큰 항성 블랙홀 발견
- 천문학자들이 은하계에서 가장 큰 항성 블랙홀을 발견했으며, 그 질량은 무려 태양의 33배에 달하는 것으로 밝혀졌다고 PHYS가 전했다. 파리 천문대 국립과학연구센터(CNRS)의 천문학자 파스콸 파누조는 '가이아 BH3'라는 이름의 이 블랙홀은 유럽 우주국의 가이아(Gaia) 미션에서 수집한 데이터에서 우연히 발견되었다고 밝혔다. 가이아는 독수리자리 방향으로 지구에서 2000광년 떨어진 BH3에 위치해 있다. 가이아 망원경은 하늘에 있는 별들의 정확한 위치를 알려준다. 그 덕분에 천문학자들은 별들의 궤도를 특성화하고 '가이아 BH3' 블랙홀의 존재 확인은 물론 질량까지 측정하는 데 성공했다. 지상 망원경을 통해 추가로 관측한 결과, '가이아 BH3' 블랙홀은 이미 은하계에서 발견된 기존의 항성 블랙홀보다 질량이 훨씬 더 큰 블랙홀이라는 것이 확인됐다. 파누조는 "지금까지 발견되지 않은 채 숨어 있던 거대 질량 블랙홀을 발견할 것이라고는 아무도 예상하지 못했다. 이것은 일생에 단 한 번 있을 수 있는 놀라운 발견이었다“라고 말했다. 이 블랙홀은 자신만의 궤도를 운항하는 동반성에서 '흔들리는' 움직임을 발견하면서 나타났다고 한다. 항성 블랙홀은 생애 마지막에 거대한 별이 붕괴하면서 생성되며, 아직 생성 여부가 알려지지 않은 초거대 질량 블랙홀보다는 규모가 작다. 이들 초거대 질량 블랙홀들은 이미 중력파를 통해 먼 은하계에서 발견되었다. '가이아 BH3'는 비활성(휴면) 블랙홀이며 너무 멀리 떨어져 있고 X선을 방출하지 않아 감지하기 어려웠다고 한다. 가이아 망원경은 종래 은하수에서 처음 두 개의 비활성 블랙홀(가이아 BH1 및 가이아 BH2)을 식별한 바 있다. 가이아는 지난 10년 동안 지구에서 150만km 떨어진 곳에서 은하계를 관측해 왔으며, 2022년에는 18억 개가 넘는 별의 위치와 움직임을 보여주는 3D 지도도 제작했다.
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[우주의 속삭임(1)] 은하계에서 가장 큰 항성 블랙홀 발견
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"미국, 다음 주 삼성전자 반도체 보조금 발표"…60억~70억 달러 추정
- 미국 정부가 반도체지원법에 따라 대만 TSMC에 보조금 66억달러(약 8조9000억원)를 지원한다고 발표한 가운데 삼성전자에 대한 미국 정부의 보조금 규모가 TSMC 다음이 될 것이라고 연합뉴스가 8일(현지시간) 로이터통신을 인용해 9일 보도했다. 한 소식통은 이 매체에 삼성전자의 보조금 규모가 미국 반도체업체 인텔과 대만의 TSMC에 이어 세번째로 큰 규모가 될 것이라고 전했다. 다른 2명의 소식통은 미국 정부가 다음 주에 삼성전자에 대한 60억(약 8조1234억원)~70억달러(약 9조4773억원) 사이의 반도체법 보조금을 발표할 것이라고 말했다고 로이터통신은 보도했다. 소식통에 따르면, 지나 러먼도 상무부 장관이 공개할 보조금은 삼성이 지난 2021년 발표한 텍사스주 테일러시에 짓고 있는 170억 달러(약23조 163억원) 규모의 칩 제조 공장 한 곳과 또 다른 공장 한 곳, 첨단 패키징 시설, 연구개발센터 등 테일러에 4개 시설을 건설하는 데 사용될 예정이다. 대만의 TSMC는 8일 보조금으로 66억 달러(약 8조 9357억원)를 지급받았다. 투자 규모는 250억 달러(약 33조 8475억원)에서 650억 달러(약 88조 35억원)로 확대하고 2030년까지 세 번째 애리조나 공장을 추가하기로 미 정부와 합의했다. 미 상무부는 이날 TSMC에 반도체법 보조금 66억달러를 지원할 예정이라고 발표했다. 반도체 보조금과 관련한 TSMC의 투자 금액도 기존 400억 달러(약 54조1640억원)에서 650억달러로 늘어났다. 투자 금액 대비 보조금 비율은 10.1% 정도이다. TSMC는 반도체법상 보조금과 별도로 투자금에 대한 일부 세액 공제 혜택도 받을 것으로 알려졌다. 월스트리트저널(WSJ)은 지난 5일 삼성전자는 텍사스주 테일러에 170억달러를 투자해 반도체 공장을 건설 중이며 15일에 추가 투자 계획을 발표할 예정이라고 보도했다. 추가 투자 규모까지 포함해 삼성전자의 텍사스주 공장 관련 전체 투자 금액은 440억달러(약 59조 5584억원)가 될 전망이다. 외신은 여기에는 텍사스주 테일러의 새 반도체 공장, 패키징 시설, 연구개발(R&D) 센터에 더해 알려지지 않은 장소에 대한 투자도 포함된다고 전했다. 미국 의회는 지난 2022년 자국내 반도체 생산을 증가시키기 위해 연구 및 제조 분야에 527억 달러(약 71조 3600억원)의 보조금을 제공하는 '반도체 및 과학 법안'을 통과시켰다. 더불어, 의회는 이 보조금 외에도 정부 대출에 750억 달러(약 101조 5575억원)의 권한을 추가로 승인했다. 하지만 삼성은 별도의 대출 지원을 받지 않을 예정이라는 소식이 전해졌다. 미국 반도체산업협회(SIA)에 따르면, 반도체 법안의 주된 목적은 글로벌 시장 내에서 미국의 반도체 제조 분야 점유율이 1990년의 37%에서 2020년에는 12%로 하락한 상태를 개선해 자국내 제조 비율을 증가시키고, 이로 인해 중국 및 대만에 대한 의존도를 감소시키는 것이다. 이날 연합뉴스는 블룸버그통신을 인용해 삼성전자에 이어 미국 반도체 업체인 마이크론도 수주 내 수십억달러의 지원을 받을 것으로 전망된다고 전했다. 한편, 디지타임스는 8일(현지시간) 삼성전자의 첨단 패키징 사업부인 AVP가 엔비디아의 주문을 받았다고 보도했다. 외신에 따르면 AVP는 엔비디아의 차세대 그래픽 카드용으로 인터포저와 2.5D 패키징(I-Cube) 솔루션을 공급할 것으로 예상된다. 이번 주문 확보는 삼성이 TSMC와의 치열한 경쟁 속에서 고급 패키징 기술력을 인정받은 것으로 평가된다. 인터포저는 다수의 칩을 연결하는 다이 간 연결(Interconnect) 기판으로, 칩 사이의 데이터 전송 속도를 높이고 전력 소비를 줄이는 데 도움이 된다. 2.5D 패키징은 인터포저 위에 칩을 쌓아 3D 구조를 만드는 기술로, 더욱 높은 성능과 효율성을 제공한다.
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"미국, 다음 주 삼성전자 반도체 보조금 발표"…60억~70억 달러 추정
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NASA도 관측하지 못하는 소행성 포착 가능 '3톤 초대형 디지털 카메라' 완성
- 세계 최대의 디지털 카메라가 미 캘리포니아주에 소재한 에너지부 산하 국립 스탠포드 선형 가속기 센터(SLAC)에서 제작됐다고 비즈니스인사이더가 전했다. SLAC의 과학자와 엔지니어들은 20년에 걸쳐 대략 1억 6800만달러(약 2273억원)의 비용을 들여 이 거대한 카메라를 제작했다고 한다. SUV 차량 크기로, LSST(Legacy Survey of Space and Time)라고 명명된 이 카메라의 무게는 무려 3톤(6200파운드)에 달하며 전면 렌즈 폭은 150cm(5피트)를 넘는다. LSST 카메라는 앞으로 남녘 하늘 전체를 10년간 디지털로 측량하고, 밤마다 전체를 스캔해, 사상 최대 규모의 천문 영화를 제작하는 임무를 담당하게 된다. 프로젝트를 이끈 애런 루드먼(Aaron Roodman)은 비즈니스인사이더와의 인터뷰에서 "우주의 많은 부분을 볼 수 있을 것"이라고 기대했다. LSST는 다양한 용도로도 활용된다. 카메라는 도시를 파괴할 수 있는 크기의 대형 소행성도 추적하고 그 결과를 나사(NASA)와 공유함으로써 지구를 위협할 수 있는 우주 암석을 식별할 수 있도록 지원한다. 이는 우주 과학의 주요 목표다. 카메라는 또한 우주를 가득 채우고 있는 신비한 암흑 에너지와 암흑 물질을 조사하는 역할도 담당한다. 완성된 카메라는 안데스 산맥에 위치한 칠레의 루빈 천문대(Rubin Observatory)에 설치될 예정이다. 설치는 올해 말에 완료된다. LSST 카메라 렌즈는 3200MP(메가픽셀)의 선명도로 사진을 제공하게 된다. 1MP는 100만 픽셀이다. 초고화질 또는 4K TV는 약 8MP이다. 따라서 LSST 카메라의 이미지를 전체 해상도로 표시하려면 수백 대의 울트라 HDTV가 필요하다. 이 정도의 선명도라면 25km 떨어진 곳에서도 골프공을 식별해 낼 수 있다. LSST는 매일 밤 약 1000장의 이미지를 촬영하고 이를 결합해 며칠 밤마다 남쪽 하늘 전체에 대한 매우 상세한 이미지 한 장을 만들어낸다. 10년에 걸쳐 수만 장의 이미지를 생성하게 되며, 이를 통해 연구자들은 3D 영화라고 불리는 우주 파노라마를 얻게 된다. 이 카메라를 사용하면 200억 개가 넘는 은하계의 변화를 관찰하고 움직임과 변화 방식을 모두 추적할 수 있게 된다. 다른 천체 카메라와 달리 LSST는 회전할 필요가 전혀 없다. 렌즈가 포함하는 범위가 워낙 넓기 때문에 남쪽 하늘 전체를 담을 수 있다. 이런 넓은 범위는 지금까지 감지되지 않았던 은하계 인근의 소행성까지도 관측할 수 있게 해준다. LSST는 또한 하늘에 새로운 물질이 발견될 때마다 천문학자들에게 알리도록 설계됐다. 이를 통해 천문학자들은 빛의 모든 파장에서 새로운 초신성, 블랙홀 합병 및 기타 천문학 현상을 관찰하고, 이러한 동적 현상에 대한 다량의 데이터를 수집할 수 있다. 카메라가 작동하면 새로운 유형의 우주 물체와 이벤트도 발견할 가능성이 높다. 10년에 걸친 은하의 변화를 추적함으로써 우주가 어떻게 진화했는지에 대한 새로운 분석 데이터도 제공할 것이라는 기대다. 이는 암흑 에너지와 암흑 물질을 이해하는 열쇠다. 암흑 에너지는 '우주를 더욱 빠르게 팽창시키는 신비한 힘'을 의미한다. 암흑 물질은 공간을 차지하고 질량이 있지만, 빛과 상호작용하지 않는 물질의 일종이다. 암흑 에너지와 물질이 함께 우주의 대부분을 구성하고 있는데, 그것이 무엇인지는 전혀 알려지지 않았다. LSST가 그 단서를 찾는 데 도움이 될 수 있다고 한다. 루드먼은 "하나의 은하계를 보면 아무 것도 알 수 없지만 수억 개의 은하계를 보면 수십억 개의 은하계를 파악할 수 있으며, 전체 하늘의 패턴을 알 수 있다"면서 "우주에 물질이 어떻게 분포되어 있는지 알 수 있게 될 것"이라고 기대했다.
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NASA도 관측하지 못하는 소행성 포착 가능 '3톤 초대형 디지털 카메라' 완성
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[신소재 신기술(25)] 이스라엘 스타트업, 염분 토양서 자라는 작물 개발
- 이스라엘 농업기술 스타트업 살리크롭(SaliCrop)이 염분 토양에서 자라는 토마토와 벼 등 작물을 개발했다. · 염분이 가득한 토양은 전 세계적으로 20억 에이커 이상에 영향을 미쳐 작물 수확량을 감소시키고 있다. 20억 에이커는 한국 면적의 약 80.8배에 해당하는 크기로, 세계에서 두 번째로 큰 나라인 캐나다의 국토 면적과 유사하다. 비즈니스 인사이더는 지난 3월 30일 이스라엘의 한 연구소에서는 실험실에서 해수를 이용하여 토마토, 알팔파, 양파, 쌀 등 농작물을 재배하는 연구를 진행하고 있다고 보도했다. 이 농작물들은 GMO(유전자 변형 생물체)가 아니며, 식물 분자생물학자이자 살리크롭의 공동 설립자인 리샤 고드볼레(Ṛcā Godbole)의 아이디어로 개발됐다. 살리크롭은 지난 4년 동안 스페인 남부에서 혹독한 가뭄으로 인해 작물이 효율적으로 자라지 못하는 심각한 염화(토양의 염분 농도가 상승하는 현상)가 발생한 토양에서 토마토 씨앗 강화 기술을 테스트해왔다. 살리크롭의 최고경영자 카미트 오론은 자사의 씨앗을 사용한 스페인 토마토 농부들은 작물 수확량이 10%에서 17%로 증가했으며 헥타르당 1600달러(약 215만원)의 추가 수익을 올렸다고 말했다. 스페인은 심각한 염화 문제를 겪고 있는 전 세계 많은 지역 중 하나다. 수년간 지속된 관개, 지구 온난화, 해수면 상승으로 인해 전 세계 관개 농지의 20~50%가 너무 염분이 많아 효과적으로 작물을 재배하기 어렵다. 이로 인해 전 세계 경제는 매년 약 270억 달러(약 36조 2907억원)의 농작물 손실을 입고 있는 것으로 추산된다. 한편, 유엔은 2050년까지 세계 인구가 약 100억 명에 달할 것으로 예상하고 있다. 오론 CEO는 "어떻게 하면 황페화된 토지에서 더 많은 식량을 재배할 수 있을까? 이것이 살리크롭 설립의 주요 질문이자 동기였다"고 말했다. 고드볼레는 농업 기술자인 샤론 데비르(Sharon Devir)와 함께 기후 변화로 빠르게 변화하는 세토양 등으로 어려움에 직면한 전 세계의 농부들을 돕고 잠재적으로 수십억 명의 사람들의 기아를 방지하기 위한 목표로 살리 크롭을 설립했다. 염분 토양서 토마토 재배 성공 살리크롭의 과학자들은 염분이 더 높은 토양과 뜨거운 온도와 같은 변화하는 환경에서도 자랄 수 있는 회복력 있는 강한 작물을 개발하고 있다. 염분은 모든 토양에서 자연적으로 발생하지만, 너무 많은 염분은 식물이 물과 영양소를 흡수하는 것을 어렵게 만들어 성장이 둔화되고 작물 수확량이 감소하며 궁극적으로 세계 식량 생산을 위협할 수 있다. 전 세계적으로 15억 명 이상의 사람들이 작물을 효과적으로 재배하기에는 너무 오염된 토양에서 살고 있다. 지구 온난화로 인해 상황은 악화될 것으로 예상된다. 인도에서는 이미 44%의 토지가 염분이 많고, 연구원들은 2050년까지 인도의 50%가 염화의 영향을 받을 것으로 추정하고 있다. 전 세계적으로 더 높은 평균 기온은 토양의 증발을 가속화해 특히 건조한 지역에서 토양 내의 염분을 농축시킨다. 예를 들면 일본 도쿄의 경우 3월 31일 기온이 28.1℃까지 올라가 3월 중 가장 높은 기온을 기록했다. 일본기상청에 따르면 이날 한때 도쿄 도심은 28.1도까지 올라가 3월 기온으로는 1876년 시작된 관측 통계 이후 최고치였다. 정전 3월 중 최고 기온은 2013년 3월 10일의 25.3도였다. 또한 해수면 상승으로 인한 홍수는 또한 해안 농지에 특히 위협을 초래한다. 왜냐하면 토양과 지하수에 더 많은 염분을 퇴적시키기 때문이다. 부적절한 관개 관행, 예를 들어 불충분한 물 사용, 염분이 많은 물 사용 및 적절한 배수 유지하지 않기 때문에 염분이 많은 토양이 발생할 수도 있다. 살리크롭은 스페인을 비롯해 이탈리아, 그리스, 모로코, 세네갈, 인도, 케냐, 미국 등 다양한 국가에서 옥수수, 콩, 밀, 쌀, 토마토 등 다양한 작물에 대한 기술을 테스트했다. 회사는 이 기술이 작물 손실을 최대 50% 줄일 수 있다고 주장했다. 이 회사는 2025년까지 100만에이커(4046km²)의 농지에서 자사의 기술을 사용할 계획이다. 일부 비평가들은 살리크롭의 기술이 아직 초기 단계로 장기적인 효과와 안정성이 검증되지 않았다고 지적했다. 또한 GMO기술에 대한 우려도 재기했다. 한편, 스타벅스는 지난해 10월 기후변화의 영향을 견딜 수 있는 여섯 가지 새로운 커피 씨앗을 개발했다고 밝혔다. 커피도 바나나나 다른 많은 농작물처럼, 질병을 비롯해 가뭄 등 극심한 기후 위기로 위협받고 있다. 스타벅스가 개발한 아라비카 씨앗은 잎 녹병에 저항력을 갖는 것으로 시험 결과 더 짧은 기간에 더 많은 수확량을 얻는 것으로 나타났다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(25)] 이스라엘 스타트업, 염분 토양서 자라는 작물 개발
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행성 잡아먹는 행성 확인…천문학자, 쌍둥이별 8% 증거 포착
- 천문학자들이 행성을 잡아 먹는 행성의 증거를 발견했다. 쌍둥이별 12개 중 1개는 행성을 삼킨 행성일 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 과학 기술 전문매체 스페이스닷컴과 과학 기술 웹사이트 사이키(Phys.org) 등 다수 외신은 20일(현지시간) 국제 연구팀 아스트로3D(ASTRO 3D)의 천문학자들은 적어도 12개의 별 중 1개에서 행성을 잡아 먹는 증거를 발견했다고 보도했다. 이번 연구 결과는 이날 학술 저널 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 이전 연구에서는 적색 거성 등 별의 마지막 단계에서 행성 삼킴 현상이 확인됐다. 또 다른 증거는 별이 때때로 행성을 삼킬 수 있음을 시사했지만, 얼마나 자주 발생할 수 있는지에 대해서는 확실하지 않았다. 국제 연구팀은 행성 삼킴에 대해 더 많은 것을 밝히기 위해 동시에 태어난 동일한 구성을 가진 쌍둥이 별을 연구했다. 쌍둥이 별은 동일한 가스와 먼지로 이루어진 모성 구름에서 태어났기 때문에 사실상 동일한 구성을 가져야 한다. 그러나 연구 결과 약 8%가 성분이 다르게 나타났다. 이처럼 소위 '공동 출생' 별 사이의 주요 화학적 차이는 한 별이 다른 별을 삼켰다는 신호일 수 있다. 연구팀은 유럽 우주국의 가이아 위성을 사용해 91개의 쌍둥이 별을 식별했다. 이 별들은 백만 천문 단위(AU) 미만으로 서로 상대적으로 가깝게 위치하며 공동 출생일 가능성이 높다. 천문 단위인 AU는 태양과 지구 사이의 평균 거리로, 약 9300만 마일(1억 5000만 킬로미터)에 해당한다. 분자가 가열되면 분자는 그 분자가 구성하는 원소에 해당하는 고유한 빛 파장 스펙트럼을 방출한다. 따라서 먼 별에서 오는 빛을 분석하는 과학자들은 별 분자가 매우 높은 온도에 노출되면 별의 원소 구성을 추론할 수 있다. 아스트로 3D 연구진이 이끄는 연구팀은 쌍둥이별(쌍성) 중 하나가 행성이나 행성 물질을 삼키고 있기 때문에 차이가 발생한다는 사실을 발견했다. 과학자들은 칠레에 있는 유럽남방천문대의 초대형 망원경, 칠레에 있는 6.5m 마젤란 망원경, 미국 하와이에 있는 10m 켁(Keck) 망원경을 사용해 이 공동 출생 별에서 나오는 빛을 분석했다. 연구팀은 이 쌍성 중 약 8%, 즉 12쌍 중 1쌍에서 행성을 삼킨 흔적을 보이는 별이 있다는 것을 발견했다. 이는 쌍둥이 별과 비교했을 때 화학적 구성이 달랐다는 뜻이다. 호주의 모내시 대학교 아스트로 3D 연구원이자 논문의 수석 저자인 팬 리우 박사는 "우리는 함께 여행하는 쌍둥이 별을 관찰했다. 그들은 동일한 분자 구름에서 태어났기 때문에 동일해야 한다"라고 설명했다. 리우 박사는 "매우 정밀한 분석 덕분에 쌍둥이별 간의 화학적 차이를 확인할 수 있었다. 이는 별 중 하나가 행성이나 행성 물질을 삼켜 그 구성이 바뀌었다는 매우 강력한 증거를 제공한다"고 말했다. 행성 삼킴 현상은 연구팀이 조사한 91쌍의 쌍성 중 약 8%에서 나타났다. 이 연구가 설득력있는 이유는 별이 적색거성과 같은 마지막 단계의 별이 아니라 주계열성이라고 불리는 생애 전성기에 있었다는 것이다. 리우 박사는 "이것은 별이 매우 거대한 공이 될 때 후기 단계의 별이 주변 행성을 삼킬 수 있다는 이전 연구와는 다르다"고 말했다. 이 발견은 행성계의 장기 진화 연구에 광범위한 영향을 미친다. 공동 저자이자 호주국립대학교(ANU)의 ASTRO 3D 연구원인 유안 센 팅 부교수는 "천문학자들은 이런 종류의 사건은 불가능하다고 여겼다. 그러나 우리 연구의 관측을 통해 그 발생 빈도는 높지 않지만 실제로 가능하다는 것을 알 수 있다. 이것은 행성 진화 이론가들이 연구할 수 있는 새로운 창을 열었다"고 말했다. 이 연구는 가이아 천체망원경 위성으로 확인된 모든 밝은 항성의 전체 샘플을 분광학적으로 관측하는 대규모 협력 프로젝트인 C3PO(Complete Census of Co-moving Pairs of Objects) 프로그램의 일부로, 팬 리우, 유안 센 팅, 데이비드 용 부교수(ANU의 ASTRO 3D 소속)가 공동으로 이끌고 있다. ASTRO 3D 책임자인 엠마 라이언-웨버 교수는 "이번에 발표된 연구 결과는 ASTRO 3D의 핵심 연구 주제인 우주의 화학적 진화에 대한 큰 그림에 기여한다. 특히 화학 원소의 분포와 별에 의해 소비되는 것을 포함한 그 이후의 여정을 밝혀준다"고 말했다. 호주 스윈번 공과대학교, 아일랜드 코크 대학교, 카네기 천문대, 오하이오 주립대학교, 미국 다트머스 대학교, 헝가리의 콘콜리 천문대, 막스 플랑크 천문학 연구소의 과학자들이 이 연구에 참여했다. 별들이 행성을 삼키고 있는지, 아니면 항성계가 탄생하면서 남겨진 행성의 구성 요소를 삼키고 있는 것인지는 여전히 불확실하다. 연구팀은 두 가지 모두가 해당될 가능성이 있다고 말했다.
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행성 잡아먹는 행성 확인…천문학자, 쌍둥이별 8% 증거 포착
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엔비디아, 차세대 AI칩 'B200'·인공지능 플랫폼 'GR00T' 공개
- 미국 인공지능(AI) 반도체 기업 엔비디아가 새로운 인공지능 플랫폼과 차세대 AI칩을 공개했다. 엔비디아는 18일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이 SAP 센터에서 개발자 콘퍼런스 'GTC(GPU Technology Conference) 2024'를 열고 새 인공지능 플랫폼 'GR00T'와 새 인공지능 AI칩 'B200'을 공개했다. 'B200'은 엔비디아의 호퍼 아키텍처를 기반으로 한 최신 AI 칩, H100을 능가하는 차세대 AI 칩으로 평가된다. 엔비디아는 새로운 플랫폼 '블랙웰(Blackwell)'을 통해 H100에 비해 최대 30배 향상된 성능을 제공한다고 밝혔다. 또한, 비용과 에너지 소비는 H100 대비 최대 25분의 1로 대폭 줄였다고 설명했다. 젠슨 황 CEO는 "호퍼는 매우 인상적이었으나, 우리는 더 큰 규모의 GPU를 추구한다"며 '블랙웰' 플랫폼을 소개하면서 "블랙웰은 단순한 플랫폼이 아니다"라고 말했다. 그는 이어 "엔비디아는 지난 30년 동안 딥러닝, AI와 같은 혁신적인 기술을 실현하기 위해 가속 컴퓨팅을 추구해왔다. 생성형 AI는 우리 시대를 정의하는 기술이며, Blackwell GPU는 이 새로운 산업 혁명을 주도할 엔진으로서, 세계에서 가장 혁신적인 기업들과 협력하여 모든 산업 분야에서 AI의 잠재력을 실현할 것"이라고 강조했다. 블랙웰은 게임 이론과 통계학을 전공한 수학자이자 흑인으로는 최초로 미국국립과학원에 입회한 데이비드 헤롤드 블랙웰을 기리기 위해 붙여진 이름이다. 이 새로운 아키텍처는 2년 전 출시된 엔비디아 호퍼(Hopper) 아키텍처의 후속 기술이다. 블랙웰은 최대 10조 개의 파라미터로 확장되는 모델에 대한 AI 훈련과 실시간 거대 언어모델(LLM) 추론을 지원한다. 'B200' 가격은 아직 공개되지 않았다. 새 인공지능 플랫폼 'GR00T' 공개 또 이사악(Isaac)과 제트슨(Jetson)과 같은 기존 프로그램을 통해 로봇 산업 혁신을 주도하는 데 앞장서온 엔비디아는 새 인공지능플랫폼 GR00T를 통해 휴머노이드 로봇 개발 경쟁에 본격적으로 참여할 예정이라고 테크크런치가 전했다. 'GR00T'는 1X 테크놀로지, 아지리리티 로보틱스, 앱트로닉, 보스톤 다이나믹스, 피겨 에이아이, 푸리에 인텔리전스, 샌추어리 에이아이, 유니트리 로보틱스, 엑스펭 로보틱스 등 최근 주목받고 있는 다수의 휴머노이드 로봇 제조업체를 지원할 예정이며, 테슬라와 같은 몇몇 예외를 제외하고는 현재 대부분의 주요 휴머노이드 로봇 제작사를 포함하고 있다. 인공지능 칩 제조업체 선두주자인 엔비디아는 최근 개최된 GTC 개발자 컨퍼런스에서 젠슨 황(Jensen Huang) 최고경영자(CEO)는 "일반적인 휴머노이드 로봇을 위한 기반 모델 구축은 오늘날 인공지능 분야에서 해결해야 할 가장 흥미로운 문제 중 하나"라고 말했다. 휴머노이드 로봇은 현재 로봇 산업에서 가장 활발하게 논의되고 있는 주제 중 하나이며 많은 투자 유치와 동시에 큰 회의감도 불러오고 있다. 아지리리티 로보틱스의 공동 설립자이자 최고 로봇 책임자인 조나단 허스트(Jonathan Hurst)는 "디지트(Digit)와 같은 인간 중심 로봇은 앞으로 노동 시장을 완전히 변화시킬 수 있다. 최신 인공지능은 로봇 개발을 촉진하여 로봇이 일상 생활의 모든 영역에서 사람들을 도울 수 있도록 길을 열어줄 것"이라며 협력에 대한 긍정적인 입장을 밝혔다. 샌추어리 에이아이의 공동 설립자이자 최고경영자인 조디 로즈(Geordie Rose) 역시 "실체 인공지능은 인류가 직면한 가장 큰 과제 중 일부를 해결하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 현재 우리의 상상력을 뛰어넘는 혁신을 창출할 수도 있다. 이처럼 중요한 기술은 폐쇄적인 환경에서 개발되어서는 안 되며, 엔비디아와 같은 장기적인 파트너와의 협력이 중요하다"라고 전했다. 엔비디아는 GR00T 와 함께 새로운 하드웨어 '제트슨 토르(Jetson Thor)'도 출시했다. 제트슨 토르는 시뮬레이션 워크플로, 생성 인공지능 모델 등을 실행하기 위해 특별히 설계된 휴머노이드 로봇용 컴퓨터다. 또한 엔비디아는 이번 GTC 컨퍼런스에서 휴머노이드 로봇뿐만 아니라 로봇 팔 조작을 위한 '아이작 매니퓰레이터(Isaac Manipulator)'와 이동용 로봇을 위한 멀티 카메라 3D 서라운드 시각 기능을 갖춘 '아이작 퍼셉터(Isaac Perceptor)' 등 두 개의 중요 프로그램을 발표했다. 이번 발표를 통해 엔비디아는 휴머노이드 로봇과 모바일 매니퓰레이터 시장에서 적극적인 참여와 기여를 목표로 하고 있음을 분명히 했다. 이 두 분야에서의 시장 점유율 경쟁은 앞으로 몇 년간 더욱 치열해질 것으로 보인다.
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엔비디아, 차세대 AI칩 'B200'·인공지능 플랫폼 'GR00T' 공개
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외신 "삼성, 칩 생산에 MUF 기술 도입 계획"…삼성, 부인
- 삼성전자가 SK하이닉스가 사용하는 반도체 제조 기술을 도입할 계획이라는 외신 보도를 부인했다. 연합뉴스는 로이터통신을 인용해 인공지능(AI) 붐에 따른 수요 급증에 대응해 반도체 업계의 고성능 반도체 경쟁이 가열되는 가운데, 삼성전자가 경쟁사인 SK하이닉스가 사용하는 반도체 제조 기술을 도입할 계획이라고 13일 보도했다. 로이터통신은 여러 익명 소식통을 인용해 삼성전자가 최근 '몰디드 언더필(MUF)' 기술과 관련된 반도체 제조 장비를 구매 주문했다고 전했다. 하지만 삼성전자는 반도체 칩 생산에 '매스 리플로우(MR)-MUF' 기술을 도입할 계획이 없다며 이 보도를 부인했다. AI 시장의 확대로 고대역폭 메모리(HBM)에 대한 수요가 증가함에 따라, 삼성전자는 이 분야에서 SK하이닉스나 마이크론과는 달리 선두 업체인 엔비디아와 HBM 칩 공급 계약을 체결하지 못한 상황이다. 이에 로이터는 애널리스트들을 인용해, 삼성전자가 경쟁에서 뒤처진 이유 중 하나로 비전도성 필름(NCF) 방식을 고수하고 있음에 따른 생산상의 문제점을 지적했다. HBM(High Bandwidth Memory) 칩은 고대역폭 메모리 기술로, 특히 고성능 컴퓨팅, 서버, 그래픽 처리 장치(GPU) 등에서 데이터 처리 속도를 향상시키기 위해 설계된 반도체 메모리다. HBM은 기존의 DDR(Dual Data Rate) 메모리보다 더 많은 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 것이 특징이며, 이를 통해 시스템의 전반적인 성능을 크게 개선할 수 있다. HBM 기술은 여러 개의 메모리 레이어를 수직으로 적층하여 3D 패키징을 구현한다. 이러한 구조는 메모리 칩 사이의 거리를 단축시켜 데이터 전송 속도를 높이고, 전력 소모를 줄이며, 공간 효율성을 개선하는 장점이 있다. HBM 메모리는 그래픽 카드나 고성능 컴퓨팅 분야에서 요구되는 고대역폭과 낮은 전력 소모 요구 사항을 충족시키기 위해 널리 사용되고 있다. 반대로, SK하이닉스는 NCF 방식의 문제점을 해결하기 위해 MR-MUF 방식으로 전환했으며, 결과적으로 엔비디아에 HBM3 칩을 공급하는 성과를 이루었다. 현재 시장에서는 삼성전자의 HBM3 칩 수율이 약 10∼20% 정도인 반면, SK하이닉스의 수율은 60∼70%에 달한다고 추산된다. 삼성전자는 MUF 재료 공급을 위해 일본의 나가세 등 관련 업체와 협상 중인 것으로 알려졌다. 한 소식통에 따르면, 삼성전자가 추가적인 테스트를 진행해야 하기 때문에 MUF를 사용한 고성능 칩의 대량 생산이 내년까지는 어려울 것으로 예상했다. 또 다른 소식통은 삼성전자의 HBM3 칩이 엔비디아에 공급되기 위한 과정을 아직 통과하지 못했다고 밝혔다. 소식통에 따르면 삼성전자가 HBM 칩 생산에 기존 NCF 기술과 MUF 기술을 모두 사용할 계획이라고 전하기도 했다. 한편, MUF(Molded Underfill) 기술은 반도체 칩과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 사용되는 고급 패키징 기술이다. 이 기술은 반도체 칩을 기판에 장착한 후, 칩과 기판 사이의 미세한 공간에 특정 물질을 주입하여 경화시키는 과정을 포함한다. MUF 기술은 칩의 열 관리를 개선하고, 기계적 강도를 증가시키며, 전기적 성능을 향상시키는 데 도움을 준다. 또한, 이 기술은 칩의 신뢰성을 높이고, 고밀도 패키징이 요구되는 반도체 제품에서 특히 유용하게 사용된다. NCF(Non-Conductive Film) 기술은 반도체 칩과 기판 사이의 연결 공정에서 사용되는 비전도성 필름을 말한다. 이 기술은 반도체 칩의 미세한 배선 패턴과 기판 사이를 연결할 때 사용되는데, 특히 고밀도 패키징 어셈블리에서 중요한 역할을 한다. NCF는 전기적으로는 비전도성이면서 열적, 기계적 성질을 개선해주어 칩의 신뢰성과 성능을 높이는 데 기여한다. 플립 칩(Flip-chip) 기술과 같은 패키징 공정에서 사용되며, 칩과 기판 사이의 미세한 불균일을 채우고, 열 확산을 도와주며, 기계적인 스트레스를 줄여주는 역할을 한다.
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외신 "삼성, 칩 생산에 MUF 기술 도입 계획"…삼성, 부인
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삼성 갤럭시S24, 머스크의 X와 협력해 우주서 사진 촬영 후 전송
- 삼성전자는 최신 스마트폰 갤럭시 S24 스마트폰의 카메라 성능을 시험하기 위해 이 기기를 우주로 보내 지구 사진을 찍어 테스트하기로 결정했으며, 미국 내 X(구 '트위터') 일부 사용자는 한정된 기간 동안 해당 사진에 독점 접근 권한이 있다. 폭스 비즈니스는 2일(현지시간) 전자 제품 대기업 삼성과 일론 머스크의 소셜 미디어 플랫폼 X는 프로모션을 진행하여 특정 조건을 충족하는 사용자에게 3월 말까지 미국 내 라스베이가스, 그랜드 캐년, 시에라 네바다, 로스앤젤레스 등의 지역을 갤럭시 S24 울트라의 줌 기능을 사용하여 촬영한 150장의 이미지 중 하나를 요청할 수 있는 권한을 부여했다고 보도했다. 이 매체에 따르면, X 사용자는 @SamsungMobileUS의 게시물에 참여하기만 하면 갤럭시 S24로 촬영한 항공 이미지를 답장으로 받을 수 있다. 더 많은 사용자가 참여할수록 더 많은 사진을 볼 수 있다. 삼성전자는 새로운 스마트폰을 상업용 근거리 우주 업체인 센트 인투 스페이스(Sent into Space)가 특수 설계한 우주선 4대에 실어 대기권 외부로 보냈다. 이 우주선은 공기보다 가벼운 수소로 채워진 성층권 풍선 캐노피를 사용하여 발사됐다. 삼성전자 대변인은 FOX 비즈니스에 X가 이 휴대폰을 우주로 보내 기능을 테스트하는 데 도움을 주었지만, 스페이스X 설립자인 일론 머스크가 소유한 이 소셜 미디어 회사가 이 프로젝트에 어떻게 도움을 주었는지는 구체적으로 밝히지 않았다. 사진 촬영을 위해 코어 비행 컴퓨터를 중심으로 한 경량 탄소섬유 골격이 사용됐으며, 맞춤 제작된 3D 프린팅 마운트를 사용하여 다양한 각도와 방향으로 여러 대의 휴대폰을 지원할 수 있었다. 각 우주선은 지상 12만피트(약 36.5km) 이상 상승하여 비행 시간 동안 모든 휴대폰이 사진을 촬영했다. 팀은 우주선을 지상으로 되돌릴 준비가 되면 가스를 빼고고 낙하산을 펼쳤다. 각 우주선은 시속 약 5마일의 속도로 외딴 곳에 착륙하여 회수됐다. 한편, 삼성 갤럭시 S24 카메라는 높은 화질과 다양한 기능을 제공하여 스마트폰 카메라 시장에서 선두를 유지하고 있다. 특히 2억 화소 메인 카메라, 향상된 야간 촬영, AI 기반 자동 촬영, 향상된 줌 기능 등이 주요 강점으로 꼽힌다. 갤럭시 S24 울트라 모델은 2억 화소 메인 카메라를 탑재하여 기존 모델 대비 4배 높은 화질의 사진 촬영이 가능하다. 또한 인공지능(AI)이 촬영 환경을 분석하여 최적의 설정을 자동으로 적용해주는 "신 옵티마이저(Scene Optimizer)" 기능을 제공한다. AI 기반 야간 모드가 더욱 발전해 어두운 환경에서도 밝고 선명한 사진 촬영이 가능하다. 갤럭시 S24 울트라 모델은 10배 잠망경 렌즈를 탑재하여 최대 100배 줌 기능을 제공한다. 아울러 전문가 모드를 통해 ISO, 조리개, 셔터 속도 등 다양한 설정을 직접 조절하여 원하는 사진을 촬영할 수 있다.
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삼성 갤럭시S24, 머스크의 X와 협력해 우주서 사진 촬영 후 전송
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NASA, 화성 시뮬레이션 참가자 모집...1년간 고립 생활과 엄격한 규율의 대가는 얼마?
- 미 항공우주국(NASA·나사)가 화성 탐사 준비 차원에서 시뮬레이션 프로그램 참가자를 모집한다. 미국 경제매체 비즈니스 인사이더는 17일(현지시간) NASA는 시뮬레이션된 화성 서식지 CHAPEA에서 1년 동안 생활할 수 있는 4명의 2차 지원자를 모집하고 있다고 보도했다. 'CHAPEA(Crew Health and Performance Exploration Analog)'라는 이 프로그램은 2025년 봄부터 1년간 텍사스 휴스턴에 지어진 3D 프린팅 화성 거주 모형 '마스 듸 알파(Mars Dune Alpha)'에서 4명의 참가자가 화성 탐사선 승무원처럼 생활하는 시뮬레이션이다. 현재 이 프로그램의 1차 참가자인 4인 승무원은 지난해 7월부터 이 구조물에서 생활하고 있다. 채소 재배, 모래 상자에서 '마스워크' 시뮬레이션, 국제우주정거장에서 수행한 것과 같은 과학 실험 감독, 엄격한 운동 요법 등을 준수하고 있다. CHAPEA는 실제 화성 탐사 환경을 시뮬레이션하여 미래 화성 탐사를 위한 과학적 데이터를 수집하는 역할을 한다. 3D 프린팅 기술로 제작된 1700평방피트(약 158평) 규모의 구조물로 내부 시설은 화성 거주 환경을 최대한 재현했다. 아울러 식량 재배, 과학 실험, 운동 등을 위한 다양한 공간이 있으며 화성 탐사선 승무원의 생활 패턴을 모방한 엄격한 일상 규칙을 준수해야 한다. 선정 기준은 만 30~55세의 건강하고 의욕적인 미국 시민/영주권자, 영어 구사 능력, 금연 여부이다. 과학, 기술, 공학, 수학(STEM) 분야 석사 학위와 해당 분야 2년 경력 또는 제트기 조종사 경력 1000시간 이상을 보유해야 한다. 또한 과거 범죄 이력 없는 깨끗한 신분, 정신 건강 검사, 의료 검사 통과가 필수이다. 이 프로그램은 참가자에게 극한의 고립, 엄격한 일상, 제한된 소통 등 도전적인 환경을 제공한다. 1년간 가공 식품만 섭취해야 하고 가족/친구와의 소통은 최대 2주간 제한된다. 매달 혈액, 소변, 대변, 타액 검사는 물론 소셜 미디어 사용 제한, 외부와의 통신 시 20분 지연도 겪어야 한다. 게다가 음식 알레르기, 식단 제한, 위장 장애, 특정 약물 복용 시 참가 자격을 박탈한다. NASA는 이 프로그램 참가 수당에 대해 정확한 금액을 밝히지 않았지만 다른 유사 프로그램 참가 수당 수준이라고만 밝혔다. 지원 마감은 4월 2일(현지 시간 기준)이며 자세한 내용은 NASA 홈페이지 확인 가능하다.
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NASA, 화성 시뮬레이션 참가자 모집...1년간 고립 생활과 엄격한 규율의 대가는 얼마?
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美 MIT, 액체 금속 이용한 고속 3D 프린팅 기술 개발
- 미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 연구진이 액체 금속을 사용해 대형 알루미늄 부품을 몇 분 만에 제작할 수 있는 새로운 3D 프린팅 기술을 개발했다고 미국 기술 전문 매체 엔가젯(Engadget)이 최근 보도했다. 액체 금속을 활용한 이 3D 프린팅 기술은 기존 금속 3D 프린팅 기술에 비해 상당한 시간 단축이 가능하며, 대형 알루미늄 부품을 빠르게 제작할 수 있다. 이 기술은 이미 테이블 다리와 의자 프레임 등 가구 부품 제작에 사용되고 있다. '액체 금속 프린팅(Liquid Metal Printing, LMP)'으로 불리는 이 기술은 용융된 알루미늄을 미리 정의된 경로를 따라 작은 유리 비드 층 위로 분사하는 방식으로 작동한다. 이 유리 비드들은 알루미늄이 빠르게 굳어지며 3D 구조를 형성하도록 한다. 연구팀은 이 기술이 기존 금속 제조 공정보다 최소 10배 더 빠르다고 밝혔다. 그러나, 해상도가 낮은 한계로 인해 복잡한 형상의 부품 제작보다는 저해상도의 부품 제작에 더 적합하다는 설명이다. 연구팀은 저해상도 한계가 미세한 디테일이 필수적이지 않은 더 큰 구조물의 구성 요소 제작에는 심각한 문제가 되지 않을 것이라고 말했다. 이러한 구성 요소에는 가구 부품뿐만 아니라 건설 및 산업 디자인 부품도 포함된다. 예를 들어, 액체 금속 프린팅 기술을 통해 테이블 다리 등과 같은 가구 부품을 몇 분 만에 제작할 수 있다. 이와 함께, 건물이나 공장 구조에 필요한 대형 알루미늄 부품의 제작도 가능하다. 이 기술이 아직 초기 단계임에도 불구하고, 금속 제조 분야에서 혁신적인 가능성을 제시하고 있다는 평가를 받고 있다. 액체 금속 프린팅의 한계 액체 금속 프린팅으로 제작된 부품은 해상도가 낮음에도 불구하고 높은 내구성을 지니며 추가 가공을 견딜 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 이 기술로 제작된 제품이 기존의 와이어 아크 적층 제조 방식으로 제작된 제품보다 내구성이 뛰어나다고 보고했다. 또한, 연구팀은 빠른 속도와 높은 해상도가 동시에 필요한 작업에 대해 액체 금속 프린팅 기술을 다른 기술과 결합하는 것을 권장했다. 이 기술은 알루미늄 외에도 다양한 금속에 적용 가능하다. 연구팀은 알루미늄을 선택한 주된 이유로 건축 분야에서의 인기와 재활용 용이성을 들었다. 연구팀은 가열 과정의 일관성을 향상시키고, 금속의 고착 문제를 방지하며, 용융 금속의 흐름을 더 정밀하게 제어하기 위해 이 기술을 지속적으로 개선하는 작업을 계획하고 있다. 특히, 더 큰 노즐 직경으로 인해 불규칙한 인쇄를 일으키는 문제를 해결하는 것도 연구 과제 중 하나다. 연구팀은 이 기술이 금속 제조 분야에서 중대한 변화를 일으킬 수 있는 '게임 체인저'가 될 것으로 기대하고 있다. 최근 몇 년 동안 3D 프린팅 기술은 눈에 띄게 발전했다. 과학자들은 신체에 삽입되어 손상된 조직을 복구하고 청소할 수 있는 작은 3D 프린터를 개발했다. 또한 인간 심장의 작동 가능한 부분을 3D 프린팅하는 데 성공했다. 액체 금속 인쇄 기술이 상용화되면 기존 금속 제조 방식보다 부품을 훨씬 빠르고 효율적으로 제작할 수 있는 가능성을 열게 된다. 이는 제조업체의 생산성을 크게 향상시키고, 제품 비용을 절감하는 데 기여할 것으로 예상된다. 한국의 액체 금속 3D 프린팅 현황 그렇다면 한국의 액체 금속 3D 프린팅 기술은 어느 단계까지 왔을까. 국내 액체 금속 3D 프린팅 기술에 대한대표적인 연구기관으로는 한국과학기술원(KAIST), 한국생산기술연구원(KITECH), 한국전자통신연구원(ETRI) 등이 있다. KAIST에서는 액체 금속을 활용한 3D 프린팅용 합금 개발에 주력하고 있다. 이 합금은 기존의 금속 프린팅 합금에 비해 내구성과 인장 강도가 뛰어난 것으로 평가되어, 건설, 자동차, 항공우주 등의 분야에서의 응용 가능성이 기대된다. KITECH에서는 액체 금속 프린팅 기술을 통해 자동차 부품 제작에 관한 연구를 수행 중이다. 이 연구는 자동차 부품의 제조 공정 단축과 품질 개선을 목표로 하고 있다. 한국전자통신연구원의 경우, 인공지능(AI)을 적용한 3D 프린팅 시스템 개발에 착수했다. 이 시스템은 AI를 활용해 3D 프린팅 공정을 최적화하고, 부품 제조의 효율성 및 품질을 향상시키는 데 중점을 두고 있다. 이러한 연구 개발 노력을 바탕으로, 한국에서의 액체 금속 인쇄 기술 상용화 가능성이 점점 더 커지고 있다.
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美 MIT, 액체 금속 이용한 고속 3D 프린팅 기술 개발
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포스코이앤씨, AI탑재 드론으로 외벽 균열 탐지 솔루션 '포스비전' 개발
- 포스코이앤씨가 드론을 사용해 불과 0.3mm의 미세한 균열을 파악할 수 있는 혁신적인 아파트 외벽 관리 솔루션을 개발했다. 포스코이앤씨는 23일 고화질 영상 장비를 탑재한 드론으로 아파트 외벽을 촬영해 균열을 식별하는 인공지능(AI) 균열 관리 솔루션 '포스-비전'(POS-VISION)을 개발했다고 밝혔다. 아파트 외벽에 발생한 폭 0.3mm의 미세한 균열까지 탐지할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 이는 공동주택 하자 판정 기준에서 0.3mm 이상의 균열을 하자로 간주하는 점을 감안한 것이다. 이 시스템은 균열뿐만 아니라 창호 코킹의 불량, 콘크리트 파손 등 다양한 외벽 품질 문제도 감지할 수 있다. 또한, 포스코이앤씨는 이 드론 기반 탐지 기술을 아파트 외에도 고속도로 슬래브 공사, 화력 발전소의 저탄장 공사 등 9개의 다양한 프로젝트에 적용하여 보다 신속한 보수 작업을 수행하는 데에 큰 성과를 거두었다고 밝혔다. 포스코이앤씨는 정밀도를 더욱 향상시키는 동시에 모든 건설 현장에 이 기술을 광범위하게 적용함으로써, 구조물의 건설 품질을 철저히 관리하겠다는 전략을 세웠다. 이 회사는 "최근 사회적으로 주목받는 외벽 품질 결함으로 인한 누수, 철근 노출 등의 문제를 사전에 방지하고, 더 높은 완성도를 자랑하는 아파트를 공급하는 데 기여할 수 있는 혁신적인 기술"이라고 밝혔다. 한편, 드론은 최근 건설 현장의 다양한 분야에서 활용되고 있다. 먼저 드론은 건설 현장의 전반적인 모습을 촬영해 프로젝트의 진행 상황을 실시간으로 모니터링하는 데 사용된다. 이를 통해 프로젝트 관리자는 현장 상황을 쉽게 파악하고 관리할 수 있다. 또한 드론은 고해상도 카메라와 센서를 이용해 정밀한 3D 맵(map, 지도)을 생성할 수 있다. 이는 건설 전 토지의 상태 파악, 계획 수립, 그리고 건설 후 변화의 측정에 유용하다. 게다가 드론은 건설 현장의 안전 검사를 수행하는 데 사용될 수 있으며, 특히 높은 곳이나 접근하기 어려운 지역에서 유용하다. 드론을 사용하여 위험한 지역을 원격으로 조사하고, 잠재적인 안전 문제를 식별할 수 있다. 그밖에 건설 현장의 장비와 자재를 드론을 사용하여 추적하고 관리할 수 있다. 이는 로지스틱스와 인벤토리 관리를 최적화하는 데 도움이 될 수 있다. 앞서 언급한 포스코이앤씨의 예처럼, 드론은 외벽 균열 검사, 콘크리트의 질 점검, 구조물의 안정성 평가 등 품질 관리에도 활용되는 등 향후 다양한 분야에서 쓰임새가 더 커질 전망이다.
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- 산업
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포스코이앤씨, AI탑재 드론으로 외벽 균열 탐지 솔루션 '포스비전' 개발
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지구와 닮은 행성, 73광년 거리서 발견⋯가장 젊은 행성
- 지구와 닮은 행성이 73광년 거리에서 발견돼 천문학자들을 흥분시키고 있다. 이번에 새롭게 발견된 행성은 미국 항공우주국(NASA·나사)의 천체 탐사 위성 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)에 의해 감지됐다. TESS 위성은 태양계를 넘어서는 광대한 우주 공간에서 다수의 거대 행성들을 탐지해 왔다. 그 중에는 이번 발견을 포함해 같은 행성계 내에 위치한 두 개의 다른 행성들도 포함되어 있다. 영국 매체 인디펜던트(independent)는 나사의 TESS 위성이 발견한 HD 63433d로 명명된 이 신비한 행성이 지금까지 발견된 지구 크기 행성들 중에서 가장 젊고 가장 인접한 위치에 있다고 전했다. 이번 지구형 행성 발견의 의미는 매우 크다. 연구진은 이 행성의 근접성이 지구과학에 중대한 발견을 이끌어낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이번 연구의 공동 책임자 중 한 명인 위스콘신 매디슨 대학의 멜린다 소아레스-푸르타도(Melinda Soares-Furtado) 연구원은 "우리는 지구의 초기 모습을 닮은 이 신세계를 면밀히 관찰할 기회를 가질 것"이라며, "이 행성이 초기 지구의 특성을 갖고 있을 가능성이 있어, 그 가치가 매우 크다"고 말했다. 연구진은 이 행성에 대한 면밀한 관찰을 통해 내부적인 가스 배출 여부와 자기장 작동 메커니즘 등을 파악할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 소아레스-푸르타도 박사는 이 발견의 중요성을 강조하며, "이것은 우리 태양계와 가까운 공간에서 일어나는 매우 흥미로운 현상"이라고 말했다. 그러면서 "이렇게 가까이 있는 복잡한 천체 시스템이 우리에게 어떤 정보를 제공할 수 있을지, 또한 이 젊은 별 그룹에 속한 다른 유사한 별들 중에서 행성을 찾는 연구가 어떻게 우리의 지식을 확장하는데 도움이 될 수 있을지에 대해 깊이 고민하고 있다"고 전했다. 그러나 이 행성과 지구 간의 유사점은 한계가 있다. 이 행성은 별에 대해 조석 고정 상태로 존재하여, 항상 같은 면만을 향하고 있는 것으로 추정된다. 이로 인해 한쪽 면의 온도는 1260℃(화씨 2300도)에 이를 수 있으며, 이는 지표면이 용암으로 뒤덮여 있을 수 있음을 의미한다. 이 신비로운 행성은 HD 63433이라는 별 주변에서 발견된 세 번째 행성으로, 이에 따라 명명되었다. 이 행성은 우리의 태양과 크기와 종류가 유사하나, 연령 면에서 훨씬 젊은 특징을 지니고 있다. 게다가 불과 73광년 거리에 위치한 HD 63433d행성은 쌍안경을 통해서도 관찰이 가능하다는 점이 놀라움을 자아낸다. 이 행성은 지구의 크기와 유사하며, 지름은 지구의 1.1배 정도이다. 이 행성이 공전하는 별은 태양의 크기의 91%, 질량의 99%에 달해 태양과 상당히 유사한 특성을 보인다. 이번 행성 발견은 천문학 저널에 'TESS 젊은 외계 행성 탐사(THYME)'라는 제목의 논문으로 소개됐다. 이 연구는 천문학계에 새로운 지평을 열며, 우주에 대한 인류의 지식 확장에 중요한 기여를 하고 있다.
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지구와 닮은 행성, 73광년 거리서 발견⋯가장 젊은 행성
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합금의 한계를 뛰어넘는 레이저 제작 금속
- 미국 에너지부(DOE)의 오크리지 국립 연구소(ORNL) 연구팀은 레이저 기반 적층 제조(AM)를 사용하여 더 강하고 파손 가능성이 적은 고엔트로피 합금을 개발했다. 적층 제조는 금속 분말을 레이저나 열 등으로 녹여서 원하는 모양의 구조물을 만드는 공정으로, 3D 프린팅이라고도 한다. 미국의 과학기술 전문 매체인 사이테크데일리(SciTechDaily)에 따르면 연구원들은 다섯 가지 이상의 원소를 일정 비율로 혼합하여 고엔트로피 합금(HEA)이라는 내구성 있는 합금을 개발했다. 고엔트로피 합금은 심각한 마모 저항성, 극한의 온도와 방사선, 높은 응력을 견딜 수 있는 특성으로 인해 다양한 산업 분야의 사용이 기대된다. 그러나 기존의 3D 프린팅으로 만든 고엔트로피 합금은 강도는 높지만 연성이 부족해 성형하기 어렵고 하중이 가해질 때 쉽게 파손될 수 있다는 단점이 있다. 이는 합금의 응용 범위를 제한하는 문제점 중 하나다. 새로운 고엔트로피 합금의 특징 연구팀은 레이저 기반 적층 제조 공정을 활용하여 나노미터 두께의 나노 라멜라 구조를 가진 새로운 고엔트로피 합금을 개발했다. 이 나노 라멜라는 서로 다른 결정 구조를 가지고 있어 고강도를 제공한다. 또한, 이 판들의 명확한 가장자리는 일정 정도의 어느 정도의 미끄러짐을 허용하여 합금에 연성을 제공한다. 이것은 나노 라멜라가 여러 층으로 쌓인 판 구조와 유사하다는 것을 의미한다. 이러한 층과 층 사이에는 서로 다른 원소들이 포함되어 있다. 이 구조 덕분에 각 층이 서러 잘 붙어 강도가 높아지고, 판의 가장자리가 미끄러짐을 통해 연성이 향상되는 것이다. 새로운 고엔트로피 합금의 성능 새로운 고엔트로피 합금은 기존의 3D 프린팅 고엔트로피 합금에 비해 강도가 1.3배, 연성이 2배 이상 향상됐다. 이는 고엔트로피 합금의 한계를 극복하여 다양한 산업 분야에서 활용 가능성을 높일 것으로 기대된다. 연구팀은 오크리지 국립 연구소에 있는 파쇄 중성자 소스(Spallation Neutron Source)와 고급 광자 소스(Advanced Photon Source)를 활용하여 나노 라멜라의 구조와 특성을 분석했다. 파쇄 중성자 소스는 핵분열을 통해 생성된 중성자를 이용하여 물질의 내부 구조를 연구하는 장비이다. 반면, 고급 광자 소스는 고에너지의 광자를 사용하여 물질의 구조와 특성을 조사하는 장비다. 연구팀은 이러한 장비를 사용해 나노 라멜라의 두께와 결정 구조를 측정하고, 나노 라멜라가 합금의 강도와 연성에 미치는 영향을 연구했다. 연구 결과 나노 라멜라의 두께가 100나노미터(nm) 미만인 경우 강도가 가장 높고, 나노 라멜라의 결정 구조가 서로 다른 경우 연성이 가장 높다는 것을 발견했다. 고엔트로피 합금 응용 분야 연구팀은 이번 연구를 통해 레이저 기반 AM을 사용하여 고엔트로피 합금의 강도와 연성을 동시에 향상시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 이는 고엔트로피 합금의 한계를 극복하여 다양한 산업 분야에서 활용 가능성을 높일 것으로 기대된다. 예를 들어, 새로운 고엔트로피 합금은 더 안전하고 연료 효율적인 차량, 더 강력하고 더 오래 지속되는 기계를 생산하는 데 사용될 수 있다. 새로운 고엔트로피 합금은 △더 가볍고 강한 항공기 및 우주선 제작, △더 안전하고 연료 효율적인 자동차 제작, △더 내구성이 뛰어난 풍력 터빈 및 태양광 패널 제작, △더 강하고 내식성이 뛰어난 의료 기기 제작 등에서 활용될 수 있다.
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- 산업
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합금의 한계를 뛰어넘는 레이저 제작 금속
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레이저 가공 HEA, 3D 프린팅으로 강도·연성 향상
- 최근 레이저와 3D 프린팅 기술을 활용해 강도가 높고 유연성을 갖춘 새로운 형태의 합금을 개발하는 데 성공했다. 합금이란, 기본 금속에 다른 금속을 섞어 고온에서 녹인 후 식혀 만들어진, 원래 금속과는 다른 성질을 가진 새로운 금속 물질을 말한다. 이러한 합금을 제작하는 주된 목적은 기계적 성질을 개선하고, 부족한 특성을 보완하여 금속의 기능을 증진시키기 위함이다. 과학기술 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 레이저 기반 적층 제조 방식을 이용하여 더 강력하고 파손 가능성이 낮은 고엔트로피 합금(HEA)을 만드는 방법을 소개했다. '고엔트로피 합금(HEA:High entropy alloys)'은 기존의 합금 제조 방식과 비교했을 때 뛰어난 강도와 내구성을 제공하며, 합금의 적용 범위를 확장시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. HEA는 심각한 마모, 극한의 온도, 방사선 및 높은 압력과 관련된 응용 분야에서 사용가능하다. 3D 프린팅, 또는 적층 가공(AM)으로 알려진 기술을 사용해 만들 수 있는 합금은 일반적으로 연성이 부족하다는 단점을 가지고 있다. 이는 3D 프린팅을 통해 제작된 고엔트로피 합금이 형태를 유지하는 데 어려움을 겪고, 하중을 받을 때 충분히 변형되거나 늘어나지 않아 쉽게 파손될 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 최근 과학자들은 레이저 기반의 적층 가공 방식을 사용하여, 이러한 연성 문제를 개선한 더욱 강하고 연성이 뛰어난 고엔트로피 합금을 개발하는 데 성공했다. 이들은 이러한 성능 향상의 기본 메커니즘을 더 깊이 이해하기 위해 중성자와 X선 산란, 그리고 전자 현미경과 같은 고급 분석 기술을 활용했다. 이러한 연구 결과는 3D 프린팅 합금의 사용 범위를 확장하고, 그것이 적용될 수 있는 산업 분야를 다양화하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 특히, 연성과 강도가 모두 향상된 새로운 형태의 합금은 더욱 까다로운 응용 분야에서도 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 잠재적인 산업 응용과 에너지 효율성 산업계는 미래에 제조 과정에서 더욱 강력하고 형태를 쉽게 잡을 수 있는 고엔트로피 합금을 사용 가능할 것으로 기대하고 있다. 이러한 HEA를 산업 응용 분야에 사용하기 위해서는 가벼우면서도 복잡한 형태의 HEA 부품에 대한 높은 내구성, 신뢰성, 그리고 파손 저항성이 요구된다. 새로운 합금은 더 안전하고 연료 효율적인 차량의 제조, 더 강한 제품의 생산, 그리고 더 오래 지속되는 기계의 개발을 가능하게 하여, 소비자와 산업계 모두에 혜택을 가져올 것으로 기대된다. 또한, 레이저를 사용하여 분말 합금을 고체 금속 형태로 융합하는 레이저 기반의 적층 가공 방식은 에너지 효율성이 매우 높다는 점에서, 새로운 유형의 HEA 생산에 있어 매력적인 방법으로 여겨진다. 이는 에너지 소비를 줄이면서도 고품질의 합금 부품을 생산할 수 있는 방법으로, 지속 가능한 제조 및 공정 효율성 측면에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 나노 라멜라 구조와 기계적 특성 레이저 기반 적층 가공 공정은 나노미터 두께의 나노 라멜라(얇은 판층) 구조를 생산할 수 있다. 이 공정은 높은 강도를 제공하면서도, 나노 라멜라의 뚜렷한 가장자리가 일정 수준의 미끄러짐(연성)을 허용하여 유연성을 보장한다. 이러한 나노 라멜라는 평균 약 150나노미터 두께의 면심 입방체(FCC) 결정 구조와 평균 약 65나노미터 두께의 체심 입방체(BCC) 결정 구조의 교차 층으로 구성된다. 개발된 새로운 고엔트로피 합금은 약 1.3기가파스칼(인장강도 단위)의 높은 항복 강도를 나타내며, 이는 가장 강한 티타늄 합금의 강도를 능가하는 수준이다. 또한, 이 HEA는 약 14%의 연신율을 제공하는데, 이는 동일한 항복 강도를 가진 다른 AM 금속 합금보다 높은 수치다. 연신율은 재료가 파손되지 않고 얼마나 많은 굽힘을 견딜 수 있는지를 나타내는 지표로, 재료의 유연성과 내구성을 측정하는 중요한 요소다. HEA 첨단 연구기술 및 시설 한편, 미국 테네시주에 위치한 오크리지 국립연구소(ORNL: Oak Ridge National Laboratory)의 연구원들은 에너지부(DOE) 산하 과학 사용자 시설인 파쇄 중성자원(Spallation Neutron Source)을 통해 변형 상태에서 HEA 샘플의 내부 기계적 부하 분배를 조사할 수 있었다. 이 시설의 중성자 데이터는 합금 내부의 상세한 구조적 정보를 제공함으로써 HEA의 기계적 특성에 대한 깊은 이해를 가능하게 했다. 또한, 연구팀은 ORNL 내의 다른 DOE 과학 사용자 시설인 나노입자 재료 과학(Nanophase Materials Sciences) 센터에 위치한 원자 프로브 장비를 활용하여, 교대로 층을 이루는 나노 라멜라 구조 및 미세 구조의 상세한 3D 이미지를 캡처했다. 이와 별개로, 미국 일리노이주에 위치한 시카고 아르곤 국립연구소(Argonne National Laboratory)의 첨단방사광가속기(Advanced Photon Source)는 어닐링 과정을 거친 다양한 HEA 샘플의 단계를 연구하는 데 사용되었다. 이 시설에서의 X선 회절 분석은 합금의 열처리 과정이 그 성질에 어떻게 영향을 미치는지를 평가하는 데 중요한 역할을 했다. 미국 내 첨단 연구기술 및 시설의 활용은 HEA의 개발과 응용에 있어 중요한 도약점을 제공하며, 합금의 구조적 및 기계적 특성에 대한 포괄적인 이해를 가능하게 한다. 이러한 첨단 연구는 HEA의 미래 적용 가능성을 확장하고, 재료 과학 분야에서의 혁신적 발전을 촉진할 것으로 기대된다. 연구소들의 고도화된 기술과 시설은 재료의 기본 구조부터 그 성능에 이르기까지 광범위한 분석을 허용함으로써, 합금의 특성을 극대화하고 다양한 산업 분야에 적용할 수 있는 새로운 기회를 열어준다.
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레이저 가공 HEA, 3D 프린팅으로 강도·연성 향상
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[퓨처 EYES(19)] CES 2024에서 가장 인상 깊은 8가지 제품은?
- 세계 최대 가전·정보기술(IT) 전시회 '소비자가전쇼(CES) 2024'가 9일(현지시간) 미국 네바다주 라스베이거스 컨벤션센터(LVCC)에서 개막됐다. 미 소비자가전협회(CTA)가 주관하는 CES는 IT와 가전을 넘어 인공지능(AI)·이동통신·반도체·자동차 등을 총망라한 기술 전시회다. 전 세계 기술 업계가 한자리에 모이는 'CES 2024'에서는 투명 TV, AI가 탑재된 집사 로봇, 하늘을 나는 자동차, 정신 건강을 이롭게 하는 마음을 들여다보는 거울까지 등장해 미래 기술의 진면목을 확인할 수 있었다. 특히, 지난해 전 세계적으로 열풍을 몰고 온 AI 기술이 전면에 등장하면서 AI기술이 적용된 집사 로봇, AI 반려 로봇, AI가 피부 관리 방법을 알려주고 제품도 추천하는 뷰티 앱 등 다양한 AI 장착 제품을 선보였다. CTA 설립 100년째를 맞아 열린 'CES 2024'의 키워드는 AI·모빌리티·헬스케어·지속가능성이다. 개리 샤피로 CTA 회장은 "AI가 CES의 중심에 설 것"이라고 예고하기도 했다. 'CES 2024'를 통해 선보인 미래 기술 8가지를 소개한다. 1. 투명 TV 미국 기술 전문매체 ZD넷은 9일 CES 첫째 날의 키워드는 '투명'이었는데, 삼성과 LG가 선보인 두 개의 새로운 투명 TV 덕분이라고 전했다. 센트럴홀에 자리잡은 LG전자는 세계 최초의 무선 투명 올레드 TV인 'LG 시그니처 올레드 T'를 선보였다. 화면이 앞뒤로 자유자재로 움직이는 가운데 차광막이 올라갔다 내려가며 투명 모드로 전환되었고, 이를 통해 화면 뒤 참관객들의 모습이 보였다. 무선 투명 올레드 TV를 소개한 오혜원 HE브랜드커뮤니케이션담당 상무는 "고객의 삶에서 실제로 어떤 경험을 줄 수 있을지 고민했다"며 "이는 단순히 기술적인 혁신을 보여주는 데서 그치는 게 아니라 올해 하반기나 늦어도 4분기에는 출시될 예정"이라고 말했다. 삼성전자는 지난 7일 열린 '삼성 퍼스트 룩 2024' 행사에서 'AI 스크린 시대'를 선도할 'NQ8 AI 3세대' 프로세서와 이를 탑재한 2024년형 네오(Neo) QLED 8K TV(QN900D)를 공개했다. 'NQ8 AI 3세대' 프로세서는 AI 시스템온칩(SoC) 기술의 집대성으로, 기존 모델보다 8배 많은 512개의 뉴럴 네트워크와 2배 빠른 신경망 처리 장치(NPU)를 탑재하여 삼성 TV 프로세서 중 가장 강력한 성능을 제공한다. 2024년형 네오 QLED 8K는 이 프로세서를 기반으로, 저화질 콘텐츠를 8K 화질로 향상시키고, AI 딥러닝을 통해 스포츠 종목을 자동 감지하여 공의 움직임을 부드럽게 보정하며 영상 왜곡을 최소화한다. 이 기술은 화면에서 나오는 다양한 소리 중에서 음성만 분리해 대화 내용을 더 명확하게 전달할 수 있다. 특히 삼성전자는 세계 최초로 선보인 투명 마이크로 LED를 공개해 참관객들의 시선을 시로잡았다. 삼성전자는 기존 투명 LCD와 투명 OLED, 투명 마이크로 LED를 비교하며 기존 투명 디스플레이의 한계를 극복한 차별성을 부각했다. 육안으로 확인되는 현저히 높은 투과율을 통해 현재 유리로 사용되는 모든 공간을 디스플레이화 할 수 있는 가능성을 보여주었다. 하지만 삼성 측은 투명 마이크로 LED의 상용화 시점은 정해지지 않았다고 밝혔다. 2. 로레알 뷰티 지니어스 프랑스 뷰티 기업 로레알은 AI가 피부 관리 방법을 알려주고 제품도 추천해주는 뷰티 앱을 선보였다. 콜라스 이에로니무스 최고경영자(CEO)는 'CES 2024' 기조연설을 통해 자사의 생성형 AI를 활용한 뷰티 앱 '뷰티 지니어스(Beauty Genius)'를 공개했다. CES에서 로레알이 기조연설을 한 것은 화장품 기업으로는 처음이다. 뷰티 지니어스는 AI가 피부 관리에 관한 개인화된 맞춤형 제안을 해주는 뷰티 비서다. 이용자는 이 앱을 실행해 AI와 대화하며 맞춤형 피부 관리법과 제품을 제안받을 수 있다. AI가 이용자가 업데이트한 사진을 토대로 피부 건조 정도를 파악하고 현재의 피부 상태에 알맞은 제품을 제안하는 방식이다. 이에로니무스 CEO는 "우리는 10년 전부터 디지털 혁명에 적극 참여하고 있으며, 2018년부터 AI 기술을 개발해 오고 있다"고 설명했다. 로레알은 적외선으로 머리를 말릴 수 있는 헤어드라이어 '에어라이트 프로'(AirLight Pro)도 공개했다. 에어라이트 프로는 강력한 열과 공기를 이용해 머리카락을 건조하는 기존 헤어드라이어와 차별된다. 열을 줄이면서 공기 흐름을 최대화하는 강력한 모터를 이용한다는 점에서 다이슨의 초음속 헤어드라이어와 비슷하다. 여기에 적외선을 더했다. 3. AI 반려 로봇 삼성전자와 LG전자는 '집사 로봇'으로 AI 컴패니언(Companion·반려) 로봇 '볼리'와 '스마트홈 AI에이전트'를 선보였다. 삼성전자의 공 모양 '집사 로봇' 볼리는 지속적으로 사용자의 패턴을 학습해 진화한다. 일상 속 크고 작은 귀찮음과 불편함을 해소해주고 사용자가 외출 중에는 집을 모니터링하고 홈 케어를 돕는다. 또 자율 주행을 통해 사용자가 부르면 오고, 별도의 컨트롤러 없이 음성으로 명령을 수행한다. 볼리는 세계 최초 원·근접 투사가 모두 가능한 듀얼렌즈 기술 기반의 프로젝터를 탑재해 벽, 천장, 바닥 어디든 최적의 화면을 제공할 수 있도록 렌즈를 전환해 사용자에게 필요한 정보나 영상 콘텐츠를 어디에서나 볼 수 있고, 사용자의 얼굴 각도를 인식해 정확한 화면을 제공할 수 있다. 삼성전자는 볼리가 멀티 디바이스 경험, 돌봄, 다양한 사용성을 제공한다고 설명했다. 먼저 볼리는 앞뒤에 탑재된 카메라로 스마트싱스와 연동된 기기를 자동으로 인식·연결해 쉽고 빠르게 사물인터넷(IoT) 환경을 설정하고 집을 안전하게 관리하는 집사 역할을 수행한다. 집 안을 이동하며 공간을 인식, 맵을 스스로 완성하고 가전과 여러 기기를 스마트싱스(SmartThings)와 자동으로 연동해 쉽게 제품을 관리하고 제어할 수 있도록 돕는다. 사용자의 패턴을 학습하고 이를 루틴화해 사용자가 별도로 조작하지 않아도 사용자의 일과와 상황에 맞게 동작하도록 설정해준다. 평소 기상 시간에 맞춰 음악을 재생하고 커튼을 열고 당일 날씨나 일정을 사용자 근처의 벽이나 바닥 등에 화면을 투사해주는 식이다. 또 사용자를 대신해 가족과 반려동물을 돌봐주는 역할도 한다. 고령인 가족의 디지털 도우미 역할을 하며 건강 상태를 확인하거나 가족과의 소통 수단이 돼 준다. 시야 밖에 있는 아이나 반려동물을 모니터링해 이상 상황이 발생할 경우 사용자에게 알려주고 필요한 조치를 할 수 있게 도와주기도 한다. 요리를 할 때는 볼리를 활용해 전화를 쉽게 걸고 받을 수 있고, 게임을 하거나 영화를 시청 중일 때는 사용자를 대신해 현관 밖의 방문객을 확인해 준다. 재택근무 시에는 보조 스크린으로서 업무를 도와주는 AI 어시스턴트 역할을 할 수 있다고 삼성전자는 전했다. LG전자 '스마트홈 AI에이전트'는 두 다리에 달린 바퀴와 자율 주행 기술로 집안 곳곳을 자유롭게 이동하며 집안일에 도움을 주고 사용자와 소통한다. LG전자는 스마트홈 AI 에이전트를 '가사 해방을 통한 삶의 가치 제고'를 실현할 만능 가사생활도우미라고 소개했다. 4. 소니의 '공간 콘텐츠 창작 시스템' 가상현실 헤드셋 일본업체 소니가 가상현실(VR) 헤드셋을 착용한 채로 3차원(3D) 모델을 만들 수 있는 이른바 '공간 콘텐츠 창작' 시스템을 새롭게 선보였다. 요시다 겐이치로(吉田憲一郞) 소니 최고경영자(CEO)는 이 장비가 플레이스테이션(PS) VR처럼 게임용이라기보다는 3D를 활용하는 전문가용이라면서, 물리적 공간 위에 가상의 물체를 덮어씌우는 식으로 창작 공간을 확장할 수 있다고 소개했다. 사용자가 헤드셋 상의 4K 화질 유기발광다이오드(OLED) 화면을 보면서, 포인팅 컨트롤러 및 반지 모양 기기를 양손에 들고 실시간으로 가상 물체를 창작할 수 있다는 것이다. 키보드 등 기존 입력기기도 창작에 사용 가능하다. 헤드셋에는 카메라와 센서가 총 6개 달려있고 헤드셋 앞면을 젖힐 수 있는 만큼 사용자가 헤드셋을 완전히 벗지 않고도 실제와 가상을 오가며 작업할 수 있다. 5. 항공모빌리티, 슈퍼널-차세대 AAM 'S-A2' 현대차그룹 미래항공모빌리티(AAM) 독립법인인 슈퍼널은 차세대 기체 'S-A2'의 실물 모형을 처음 공개했다. S-A2는 현대차그룹이 2028년 상용화를 목표로 개발 중인 eVTOL(전기 수직 이착륙기)로, 2020년 CES에서 선보인 첫 비전 콘셉트 'S-A1' 이후 4년 만에 공개된 후속 모델이다. 슈퍼널은 CES 참관객들이 항공 모빌리티를 보다 가깝게 느낄 수 있도록 부스와 야외에 체험시설을 마련하고, 항공 모빌리티의 상용화를 위해 전방위적인 협력을 구축하겠다는 의지도 밝혔다. S-A2는 전장 10ｍ·전폭 15ｍ로, 조종사 포함 5명이 탑승할 수 있도록 설계됐다. 기체는 총 8개의 로터가 장착된 주(主) 날개와 슈퍼널 로고를 본뜬 V자 꼬리 날개, 승객 탑승 공간으로 이뤄졌다. 특히 기체에는 '틸트 로터'(Tilt-Rotor) 추진 방식이 적용됐다. 회전 날개인 로터가 상황에 따라 상하 90도로 꺾이는 구조로, 이착륙 시에는 양력을 얻기 위해 로터가 수직 방향을 향하다가 순항 시에는 전방을 향해 전환되는 것이 특징이다. 수직 이착륙 시 8개의 로터 중 전방 4개는 위로, 후방 4개는 아래로 기울어지는 구조는 슈퍼널이 업계 최초로 도입했다. 이 같은 추진 방식은 수직 비행을 위한 별도의 로터가 필요하지 않아 설계 복잡성을 줄이고, 기체 무게를 크게 낮추는 효과가 있다. 슈퍼널은 여러 개의 로터를 독립적으로 구동하는 분산 전기추진(DEP)을 적용해 하나의 로터가 문제가 생겨도 안전하게 이착륙할 수 있도록 했다. S-A2 기체는 특히 안정성이 강조됐다. 로터와 배터리 제어기, 전력 분배 시스템, 비행 제어 컴퓨터 등 모든 주요 장치에는 비상 상황에 대비한 다중화 설계가 적용됐다. 슈퍼널의 기체는 기존 항공기의 문법을 따르지 않고 자동차 디자인 프로세스를 접목했다. 자연의 원리를 재해석한 '기술 모방' 철학을 적용했다는 설명이다. 캐빈은 조종석과 4인 승객석을 분리해 수하물을 적재할 수 있는 공간을 확보했다. 인체공학적으로 조형된 시트는 수직 비행 시 충격을 완화하도록 설계됐다. 시트 사이에는 자동차와 같은 센터 콘솔이 적용됐다. S-A2의 승객 좌석은 2인석이나 화물칸으로 자유자재로 변형도 가능하다. 6. 정신 건강을 위한 거울 바라코다의 'BMind 스마트 미러'는 AI와 자연어 처리(NLP)를 결합하여 표정, 제스처, 톤을 통해 거울을 바라보는 사람의 감정을 분석한다. 그런 다음 사용자의 현재 기분에 맞춰 기분을 개선하고 스트레스를 더 잘 관리할 수 있도록 광선 치료 세션, 안내 명상, 자기 확언을 제공한다. 7. 필립의 손바닥 인식 스마트 잠금 장치 필립스 스마트 잠금 장치는 비접촉식 기술로 손바닥을 자물쇠의 스캐너 앞에 몇 인치만 갖다 대면 손바닥의 개별 정맥 패턴을 스캔한다. 사용자는 최대 50가지의 다양한 Palm ID 옵션을 추가할 수 있다. 스마트 잠금장치는 와이파이(Wi-Fi)를 사용하여 연결하므로 별도의 허브를 구입할 필요가 없다. 또한, 아마존 AI 비서 알렉사 및 구글 어시스턴트와도 호환된다. 8. 심박수 측정하는 젠하이저의 이어버드 젠하이저는 CES에서 세 가지 새로운 이어버드를 선보였다. 그중에서도 가장 눈에 띄는 제품은 젠하이저 모멘텀 스포츠다. 이 이어버드는 심박수 센서와 체온 센서라는 뛰어난 기능 덕분에 피트니스에 최적화되어 있다. 두 센서 모두 애플워치, 건강 앱인 스트라바(Strava) 등과 같은 피트니스 트래커, 앱 및 구독과 통합되므로 운동을 원활하게 추적할 수 있다.
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[퓨처 EYES(19)] CES 2024에서 가장 인상 깊은 8가지 제품은?
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생쥐용 VR 고글 개발, 뇌 연구의 새로운 장을 열다
- 생쥐를 위한 새로운 가상현실(VR) 고글이 개발됐다. 이 고글은 기존 VR 시스템이 가진 단점을 개선하여, 생쥐가 가상 환경에 완전히 몰입할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 생쥐의 뇌 활동 패턴을 보다 정확하게 관찰할 수 있을 것으로 기대된다. 과학 전문매체 아이에프엘 사이언스(IFL SCIENCE)에 따르면 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀이 새로운 VR 고글을 개발했다. 이 고글은 생쥐의 행동을 뇌 회로와 함께 연구하는데 사용될 예정이다. 기존의 VR 시스템은 컴퓨터 화면을 사용하여 생쥐가 화면 주변을 볼 수 있었으나, 3D 깊이를 제대로 전달하지 못하는 등의 제약이 있었다. 또한, 머리 위 위협을 시뮬레이션하는 데에도 한계가 있었다. 새로운 VR 고글은 이러한 문제점들을 해결하여 생쥐의 행동과 뇌 활동 연구에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 연구팀이 개발한 생쥐용 미니어처 VR 고글은 각 눈에 하나씩 두 세트의 렌즈와 스크린으로 구성되어 있다. 이 렌즈와 스크린은 트레드밀 위의 생쥐의 얼굴 가까이에 배치되어 각 눈에 180도 시야를 제공한다. 생쥐 맞춤형 VR 시스템의 이름은 iMRRSIV(Miniature Rodent Stereo Illumination VR, 미니어처 설치류 입체 조명 VR)이다. 인간 VR 헤드셋과 달리 이 고글은 실제로 생쥐의 머리를 감싸지 않는다. 각 눈에 하나씩 두 세트의 렌즈와 스크린을 런닝머신에 있는 동물의 얼굴 가까이에 배치하여 각 눈에 180도 시야를 제공한다. 보다 전통적인 VR 시스템을 사용하여 몇 가지 흥미로운 통찰력을 얻었지만 쥐는 화면 주변을 볼 수 있으며 이로 인해 훈련이 더 어려워졌다. iMRRSIV는 큰 발전을 이루었다. 새로 개발된 고글을 사용하면 연구 대상인 생쥐들이 가상 환경을 자유롭게 탐색할 수 있다. 연구자들은 이를 통해 생쥐가 가상 환경에서 어떤 행동을 하는지 관찰함으로써, 생쥐의 뇌 작동 방식을 이해할 수 있다. 이 고글은 실험실에서 생쥐들의 행동을 뇌 회로와 연계하여 연구하는 데 사용된다. 기존의 VR 시스템은 생쥐가 주변 실험실 환경을 볼 수 있었지만, 새로운 VR 고글은 생쥐의 시야를 완전히 차단하여 더욱 깊은 몰입을 가능하게 한다. 이로 인해 d연구자들은 뇌의 활동 패턴을 보다 정확하게 관찰할 수 있게 됐다. 논문 수석 저자인 돔 핑케(Dom Pinke)는 "지금까지 실험실에서는 동물을 둘러싸기 위해 대형 컴퓨터나 프로젝션 스크린을 사용해 왔다. 인간에게 이것은 거실에서 TV를 보는 것과 같다. 여전히 소파와 벽이 보인다"라며 기존 VR의 단점을 설명했다. 그는 "우리는 여전히 개선 작업을 하고 있지만 우리 고글은 작고 상대적으로 저렴하며 사용자 친화적이기도 하다. 이를 통해 VR 기술을 다른 연구실에서도 더 많이 이용할 수 있게 될 것이다"라고 말했다. 예를 들어, 연구팀은 이 고글을 활용하여 생쥐가 포식자로부터 도망치는 행동을 연구했다. 연구팀은 생쥐용 VR 고글을 사용하여 머리 위의 위협을 시뮬레이션하며 실험에서 혁신적인 결과를 얻었다. 연구팀은 고글을 통해 생쥐의 시야 위에 어두운 원반을 투사하여 포식자를 시뮬레이션했다. 원반이 커질수록, 생쥐들은 도망치거나 얼어붙는 두 가지 다른 반응을 보였다. 돔 핑케는 "쥐의 시야는 새처럼 상공에 있는 포식자를 감지하는 데 매우 민감하다"면서 "이것은 학습된 행동이 아니라 쥐의 뇌에 각인된 행동이다"라고 말했다. 이 연구는 생쥐의 뇌에서 이러한 반응을 조절하는 신경 회로를 연구하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 연구는 생쥐의 본능적 반응과 생존 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것으로 기대된다. 이러한 혁신적인 접근법은 생쥐의 뇌가 다양한 상황에 어떻게 반응하는지를 이해하는 데 큰 도움이 될 뿐만 아니라, 뇌 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 새로운 시각을 제공한다. 연구진은 앞으로 생쥐가 포식자에 의한 위협이 아닌 상황에서의 뇌 활동을 연구할 예정이다. 또한, 이 고글을 활용하여 뇌의 작동 원리를 더 깊이 연구하고, 다양한 동물을 대상으로 한 실험에도 활용할 계획이다. 이러한 혁신적인 연구는 VR 기술이 생물학과 뇌과학 연구에 미치는 긍정적인 영향을 보여주며, 이 분야의 접근성을 향상시킬 수 있는 가능성을 제시한다. 공동 제1저자인 존 이사(John Issa)는 "미래에는 쥐가 먹이가 아니라 포식자인 상황을 살펴보고 싶다"고 말했다. 그는 "예를 들어 파리를 쫓는 동안 뇌 활동을 관찰할 수 있다. 그 활동에는 많은 깊이 인식과 거리 추정이 포함된다. 이것이 바로 우리가 포착할 수 있는 것들이다"라고 말했다. 이 연구는 저널 '뉴런(Neuron)'에 게재됐다.
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생쥐용 VR 고글 개발, 뇌 연구의 새로운 장을 열다
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[퓨처 Eyes(15)] 20m 미만 소형 입자 가속기, 의료·반도체 혁신 예고
- 미국 텍사스대학교(UT) 오스틴 캠퍼스 연구원들이 전자 에너지가 높고 공간도 적게 차지하는 소형 입자 가속기를 개발했다. '입자 가속기'는 우주를 구성하는 기본 입자들의 속성과 상호작용을 연구하는 데 필수적인 장치다. 현대 물리학의 중심에 서 있는 이 기술은 반도체 응용 분야, 의료 영상 및 치료, 재료, 에너지 및 의학 연구에 큰 잠재력을 가지고 있다는 평가다. 특히 기존 가속기는 수 킬로미터에 달하는 넓은 공간을 차지해 가격이 비싸고 소수의 국립연구소와 대학에서만 사용할 수 있었다. 미국 과학 기술 매체 사이테크데일리에 따르면, UT 연구팀이 개발한 소형 입자 가속기는 길이 20m 미만으로, 기존 가속기보다 훨씬 콤팩트하다. 또한, 100억 전자볼트(10 GeV)의 에너지를 가진 전자빔을 생성할 수 있어, 기존 가속기와 동일한 수준의 성능을 갖는다. 현재 미국 내에서 이와 같은 높은 전자 에너지 수준에 도달할 수 있는 가속기는 단 두 대에 불과하며, 둘 다 길이가 약 3km에 달한다. 이 연구의 공동 저자인 비요른 마누엘 헤겔리히(Bjorn "Manuel" Hegelich) UT 물리학 부교수는 "우리는 이제 이러한 에너지 수준에 매우 가까운 거리, 약 10cm 내에서 전자 빔에 도달할 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 입자 가속기 기술의 발전에 중요한 진전을 의미하며, 향후 다양한 과학적, 의료적 응용에 사용될 수 있다. 헤겔리히 교수는 저널 '극한에서의 물질과 방사선(Matter and Radiation at Extremes)'에서 "우리의 가속기는 우주 장치의 방사선 내성 테스트, 새로운 반도체 칩의 3D 내부 구조 이미지화, 심지어 혁신적인 암 치료법과 고급 의료 영상 기술 개발에 활용될 수 있다"고 말했다. 또한, 이 가속기는 X선 자유 전자 레이저 구동에도 사용될 수 있다. 이 레이저는 원자나 분자 수준에서 일어나는 프로세스를 슬로우 모션으로 촬영하는 데 이용 가능하다. 가속기 기술의 혁신 '소형 입자 가속기' 입자 가속기는 원자와 같은 작은 입자들을 매우 높은 속도로 가속시켜, 이들을 서로 충돌시키거나 특정 표적에 충돌시킴으로써 그 속성을 탐구한다. 이러한 과정을 통해 과학자들은 입자들과 이를 구성하는 힘에 대해 깊이 있게 연구할 수 있다. 입자 가속기는 주로 하전 입자의 속도를 증가시키는 데 사용된다. 양성자, 원자핵, 전자와 같은 양전하나 음전하를 지닌 입자들이 이에 해당한다. 이 입자들은 때때로 빛의 속도에 근접한 속도로 가속된다. 입자가 표적 물질이나 다른 입자와 충돌할 때, 다양한 현상이 발생한다. 충돌로 인해 에너지가 방출되고, 핵 반응이 일어나며, 입자가 산란되고 새로운 입자가 생성된다. 예를 들어, 중성자와 같은 다른 입자들이 이러한 충돌에서 생겨날 수 있다. 이 과정을 통해 과학자들은 원자, 원자핵, 핵자를 결합하는 힘과 '하이그스 보손(Higgs boson)'과 같은 특별한 입자들의 성질을 연구할 수 있다. 하이그스 보손, 우주 기본 입자의 질량 부여하는 '신의 입자' '하이그스 보손'은 기본 입자 물리학의 중요한 개념 중 하나로, 입자들이 질량을 갖게 되는 메커니즘을 설명하는 데 핵심적인 역할을 한다. 이 입자는 1964년 물리학자 피터 하이그스와 다른 몇몇 이론 물리학자들에 의해 처음으로 제안됐다. 2012년 유럽입자물리연구소(CERN)의 대형 강입자 충돌기(LHC)에서 처음 발견됐다. 하이그스 보손은 매우 무거운 입자로, 질량은 약 125GeV이다. 이는 약 125억 전자볼트와 같다. 하이그스 보손은 또한 매우 불안정한 입자로, 평균 수명은 약 1.56x10¯²²초로 추정된다. 이는 하이그스 보손이 생성된 직후 거의 즉시 다른 입자들로 붕괴한다는 것을 의미한다. 하이그스 보손의 발견은 물리학 연구에 새로운 동력을 불어넣었다. 이로 인해 피터 하이그스와 프랑수아 앵글레르는 2013년 노벨 물리학상을 수상했다. 이 발견은 우주의 근본적인 성질에 대한 이해를 크게 향상시켰으며, 여전히 많은 연구가 진행 중이다. 입자 가속기 활용 분야 입자 가속기는 우주의 기원과 구조, 물질의 기본 구성 요소, 자연법칙 등을 연구하는 데 사용된다. 입자 가속기를 이용하여 새로운 입자를 발견하거나, 기존 입자의 성질을 연구할 수 있다. 또한 입자 가속기는 생물학, 의학, 재료과학, 나노기술 등 다양한 분야의 응용과학 연구에 활용된다. 입자 가속기를 이용하여 새로운 약물이나 치료법을 개발하거나, 새로운 재료나 소재를 개발할 수 있다. 예를 들어, 암 치료를 위한 정밀 방사선 요법이나 새로운 재료의 연구에 활용될 수 있다. 종양을 제거하거나 염증을 치료하는 방사선 치료를 수행할 수 있다. 입자 가속기를 사용하여 의료용 동위원소를 생산할 수도 있다. 의료용 동위원소는 암 진단, 치료, 방사선 치료 등 다양한 의학 분야에서 사용된다. 입자 가속기는 반도체 제조, 금속 재료 연구, 환경 오염 측정 등 산업 분야에도 다양한 용도로 활용되고 있다. 입자 가속기를 이용하여 반도체의 미세 회로를 제조할 수 있다. 또 식품이나 의약품을 살균하거나, 디스플레이 등을 제조할 수 있다. 아울러 새로운 물리학 이론을 탐구할 수 있다. 표준 모델 이외의 이론, 예를 들어 초대칭성, 여분의 차원, 양자 중력 이론 등을 실험적으로 탐구하는 것이 다음 세대 가속기의 중요한 목표 중 하나가 될 것이다. 또한 대규모 입자 가속기 프로젝트는 국제적 협력을 필요로 한다. 이러한 협력은 물리학뿐만 아니라 정치적, 경제적, 교육적 측면에서도 광범위한 영향을 미칠 것으로 보인다. 웨이크필드 레이저 가속기 웨이크필드 레이저 가속기는 1979년에 처음으로 개념이 제시된 이후 괄목할 만한 발전을 거듭해왔다. 이 기술은 강력한 레이저를 헬륨 가스에 충돌시켜 플라즈마 상태로 가열하고, 이 과정에서 고에너지 전자 빔이 가스의 전자를 밀어내며 파동을 생성한다. 지난 수십 년간 여러 연구 그룹이 이 기술을 발전시켜 더욱 강력한 버전을 개발했다. 헤겔리히 교수와 그의 연구팀은 나노기술을 이용해 주요 발전을 이루었다. 부가적인 레이저가 가스 셀 내의 금속판과 충돌하면, 금속 나노입자들이 흘러나와 파동에서 전자로 에너지 전달을 증가시키는 역할을 한다. 이 과정은 보트가 호수를 가로질러 나아가며 남기는 항적과 유사하며, 전자는 서퍼가 파도를 타는 것처럼 이 플라즈마 파동을 타고 이동한다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 웨이크필드 레이저 가속기 기술의 효율성과 성능을 높이는 데 크게 기여하고 있다. 앞으로도 이 분야의 연구와 개발에 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 헤겔리히 교수는 웨이크필드 가속기의 원리를 비유를 통해 설명했다. 그는 "웨이크 서핑을 하려면 큰 파도에 들어가기 어렵기 때문에 서퍼들은 제트 스키에 끌려들어간다"고 비유했다. 이어서 "우리 가속기에서는 제트 스키와 유사한 역할을 하는 것이 적절한 시간과 위치에서 전자를 방출하는 나노입자이다. 이를 통해 파도 위에 더 많은 전자를 끌어들여 가속하는 것이 우리의 '비밀 소스'"라고 부연했다. 이 실험을 위해 연구팀은 세계에서 가장 강력한 펄스 레이저 중 하나인 '텍사스 페타와트 레이저(Texas Petawatt Laser)'를 사용했다. 이 레이저는 UT에 설치되어 있으며, 매시간 한 번씩 초강력 빛 펄스를 발사한다. 단일 페타와트 레이저 펄스의 전력은 미국 전력의 약 1000배에 달하지만, 지속 시간은 150펨토초에 불과하다. 이는 번개 방전의 10억분의 1도 안 되는 짧은 시간이다. 웨이크필드 레이저 가속기는 강력한 레이저를 헬륨 가스에 충돌시켜 플라즈마 상태로 가열하고, 이 과정에서 고에너지 전자 빔이 가스의 전자를 밀어내며 파동을 생성한다. 전자는 이 플라즈마 파동을 타고 이동하면서 에너지를 얻게 된다. 헤겔리히 교수와 그의 연구팀은 나노기술을 이용해 주요 발전을 이루었다. 부가적인 레이저가 가스 셀 내의 금속판과 충돌하면, 금속 나노입자들이 흘러나와 파동에서 전자로 에너지 전달을 증가시키는 역할을 한다. 소형 입자 가속기 연구의 의미와 전망 UT 연구팀의 이번 연구는 소형 입자 가속기 기술의 발전에 중요한 진전을 이루었다는 점에서 의미가 있다. 소형 입자 가속기는 기존 가속기의 단점인 비용과 공간 제약을 극복할 수 있어 다양한 분야에서 활용될 가능성이 높다. 연구팀은 향후 현재 개발중인 소형 입자 가속기를 테이블 위에 올려 놓고 초당 수천 번 반복적으로 발사할 수 있는 레이저로 시스템을 구동하여 기존 가속기보다 훨씬 더 콤팩트하고 훨씬 더 넓은 환경에서 사용할 수 있는 가속기를 만드는 것을 목표로 하고 있다. 한편 현재 세계 각국은 입자 가속기의 성능을 향상시키기 위한 연구에 박차를 가하고 있다. 유럽입자물리연구소(CERN)는 현재 운영 중인 대형 강입자 충돌기(LHC)의 성능을 개선하기 위한 작업을 진행하고 있다. 또한, 미국, 중국, 일본 등에서도 새로운 입자 가속기의 건설을 추진하고 있다. 이러한 노력을 통해 입자 가속기는 우주와 물질의 기본 법칙을 이해하고 새로운 기술을 개발하는 데 더욱 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
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체코 스타트업, 반려동물용 배양육 유럽 최초 승인
- 체코의 스타트업 베네 미트 테크놀로지스(Bene Meat Technologies)가 반려동물용 배양육에 대한 유럽연합(EU)의 승인을 획득했다. 이는 유럽에서 반려동물 사료용 배양육에 대한 최초의 승인 사례이다. 일본 매체 와이어드(WIRED)는 최근 베네 미트는 살아 있는 동물로부터 세포를 채취하여 깨끗한 환경에서 배양함으로써 고기를 생산하는 기술을 개발했다고 전했다. 이 과정에서 세포는 공기와 영양분을 공급받으며 성장한다. 반려동물 사료부터 인간용 배양육 생산 베네 미트는 현재 개와 고양이용 반려동물 사료 생산에 주력하며 상업 생산을 위한 준비를 진행 중이다. 미국의 바이오크래프트 펫 뉴트리션(BioCraft Pet Nutrition)도 이와 유사한 단계에 있으며, 미국 식품의약국(FDA)과 협의를 진행 중이다. 로만 크리츠 베네 미트의 CEO는 "현재 5개의 해외 사료 제조업체와의 협상을 진행하고 있으며, 이들과의 합의에 도달하는 것이 다음 목표다"라고 밝혔다. 베네 미트는 기본 배양육을 제조업체에 공급할 계획이며, 이들은 이를 더 개선하고 다른 재료와 혼합하여 최종 제품을 상용화할 계획이다. 크리츠 CEO는 "현재 시중의 많은 반려동물 사료는 도축 과정에서 나오는 부산물로 만들어지며, 실제 고기 함량이 매우 낮다. 우리의 제품은 고급 애완동물 사료 브랜드의 가격과 비슷할 것으로 예상한다"라고 덧붙였다. 이어서 베네 미트는 인간용 배양육 생산을 목표로 하고 있으며, 이를 위해서는 제품의 질감과 모양을 최종 다진 고기와 유사하게 조정하는 것이 중요하다. 크리츠 CEO는 "언젠가는 3D 프린터를 사용하여 배양육을 실제 스테이크처럼 보이게 할 수 있겠지만, 비용과 사업 확장 방법을 고려할 때 아직 갈 길이 멀다"라고 말했다. 배양육의 윤리·환경적 장점 베네 미트의 배양육 생산은 동물 사육과 도축이 필요하지 않다는 윤리적 이점이 있다. 또한, 생산에 필요한 에너지 소모가 적어 환경적 장점도 있다. 크리츠 CEO는 "배양육 생산이 소 사육보다 환경에 더 큰 영향을 미친다고 생각하지 않는다. 세포는 증식을 통해 스스로 열을 생산한다. 공기와 영양만 있으면 된다. 오늘날 거의 사용되지 않는 유기 원료는 배양액의 영양 공급원으로 사용할 수 있다. 그렇지 않으면 버려질 물건들이 재사용된다"라고 말했다. 체코, 배양육 개발 경쟁 가열 베네 미트가 반려동물 사료용 배양육을 생산하기 시작한 데 이어, 또 다른 체코 기업인 뮤어이(Mewery)도 돼지고기 버거 등 세 가지 배양육 프로토타입을 개발했다고 밝혔다. 뮤어이는 미세조류(Microalgiers)를 이용한 배양법을 사용하고 있다. 이 회사는 2026년에 첫 식용 배양육의 시범 판매를 시작할 계획이며, 이는 고급 육류 및 고급 야채 제품과 동일한 가격대로 제공될 것으로 예상된다. 뮤어이의 설립자인 로우먼 라오스(Roman Rouse)는 "우리는 일정량의 배양육을 생산할 수 있다는 것을 입증했으며, 앞으로 제품을 다양화하는 방법뿐만 아니라 더 많은 양을 생산하기 위한 핵심 조건도 알고 있다"라고 말했다. 이 회사는 제품 개발을 돕기 위해 미슐랭 스타 세프 등을 접촉한 것 외에도 다양한 식품 전문가를 초대하는 것을 고려하고 있다. 라오스는 배양육 산업의 성공 열쇠는 배지의 저렴한 비용이라고 말했다. 그는 "미세조수류는 일반적으로 사용 가능한 배양 방법보다 저렴한 비용으로 제품을 제공하는 데 사용할 수 있다"라고 말했다. 미국, 식용 배양육 판매 허가 첫발 미국 농무부(USDA)는 식당과 상점에 배양육을 제공하는 두 개의 스타트업을 승인했다. 캘리포니아에 본사를 둔 업사이드 푸드(Upside Foods)와 굿 미트(Good Meat)는 살아있는 닭 세포에서 배양한 닭고기를 판매할 예정이다. 이 배양육은 양조장의 발효 탱크와 유사한 대형 스테인리스 탱크에서 성장되며, 세포는 살아 있는 닭, 깃털, 수정란, 심지어 특수 유전자 은행에서도 채취할 수 있어 동물 도살이 필요 없다. 업사이드 푸드는 '롤러 병'이라 불리는 방법으로 얇은 조직을 배양하는 기술을 사용한다. 이 방법은 비용이 많이 들고, 소량의 고기를 생산하는 데 몇 시간의 노동이 필요하다. 반면, 굿 미트는 '유체 흐름 배양' 기술을 사용하여, 롤러 병 방법보다 효율적이고 대량 생산에 더 적합한 방법을 개발했다. 두 회사는 아직 구체적인 출시 일정을 발표하지 않았지만, 2023년 말까지 제품을 출시할 계획이다. 한국 배양육 시장 우리나라는 CJ제일제당, 신세계푸드, 풀무원 등이 배양육 개발에 뛰어들었다. CJ제일제당은 2024년까지 배양육 상용화를 목표로 하고 있다. CJ제일제당은 2023년 5월에 미국의 배양육 스타트업인 '비욘드 미트'와 합작법인을 설립했으며, 이를 통해 배양육 기술을 확보하고 있다. 신세계푸드는 2025년까지 배양육 햄버거를 출시할 계획으로 2022년 12월에 미국의 배양육 스타트업인 'JUST'와 파트너십을 체결했으며, 이를 통해 배양육 기술을 도입하고 있다. 풀무원은 배양육을 활용한 라면, 냉동식품 등을 개발하고 있다. 풀무원은 2022년 10월 미국의 배양육 스타트업인 '멤피스 미트(Memphis Meats)'와 업무협약을 체결했으며, 이를 통해 배양육 기술을 연구하고 있다. 배양육은 동물 사육과 도축을 필요로 하지 않기 때문에 윤리적, 환경적 이점이 있다. 또 육류 생산에 필요한 물과 에너지를 줄일 수 있다. 전 세계적으로 배양육 개발이 활발히 진행되고 있어 향후 몇 년 안에 배양육이 대중에게 보급될 것으로 예상된다.
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체코 스타트업, 반려동물용 배양육 유럽 최초 승인
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식중독 예방 위해 설계된 전자 코 'E-노즈' 개발
- 일반적으로 마약 탐지, 주인 인식, 매몰된 사람 구조와 같은 활동에서 뛰어난 후각을 발휘하는 동물로 개를 떠올리곤 한다. 이 때문에 냄새를 잘 맡는 사람을 종종 '개코'라고 부른다. 하지만 이제는 '개코'가 아닌 'AI 코(AI Nose)'라는 용어를 사용해야 할 시대가 올 것으로 보인다. 인공지능(AI)의 발전으로 인해, 사람의 코를 대체할 수 있는 이 'AI 코'는 다양한 냄새를 구분하도록 훈련되고 있기 때문이다. 미국 BBC에 따르면, 사람의 코에는 약 400개의 후각 수용체가 있어 약 1조 종류의 냄새를 감지할 수 있다고 한다. 그러나 이러한 수준의 감각을 과학적 장비로 복제하는 것은 어려운 과제다. 그럼에도 불구하고, 최근 AI의 발전 덕분에 최신 전자 코(특정 냄새를 감지하고 보고할 수 있는 첨단 센서)의 처리 속도와 정확도가 급속도로 향상되고 있다. 그들의 지지자들은 식품 안전을 변화시킬 수 있다고 말한다. 센시파이(Sensifi)라고 불리는 'E-노즈(e-nose)'의 공동 개발자이자 이스라엘 네게브 벤 구리온 대학교의 화학 교수인 라즈 젤리넥(Raz Jelinek) 교수는 "잠재적으로 치명적인 식인성 박테리아의 일반적인 유형인 살모넬라와 대장균은 고유한 전자적 특성을 가지고 있다"고 설명했다. E 노즈에는 탄소 나노입자로 코팅된 전극이 포함되어 있어, 박테리아가 내뿜는 냄새나 휘발성 유기화합물(VOC)을 감지한다. 서로 다른 종류의 박테리아는 서로 다른 VOC 지문을 생성하며 이는 다시 Sensifi 기계에서 서로 다른 전기 신호를 생성한다. 그런 다음 AI 소프트웨어 시스템에 의해 기록되어 계속 증가하는 데이터베이스와 비교하여 이를 확인하고 사용자에게 알린다. 올해 초 출시된 Sensifi는 식품 산업의 감염과의 전쟁을 변화시킬 수 있기를 희망하고 있다. 모디 펠레드(Modi Peled) CEO는 "대부분의 경우 식품 생산업체가 현재 테스트를 위해 샘플을 실험실로 보낸 다음 결과가 나올 때까지 며칠을 기다려야 한다"며 "하지만 E-노즈는 식품 회사가 직접 현장에서 사용할 수 있으며 1시간 이내에 결과를 제공한다"고 말했다. 펠레드는 "식품 산업의 테스트 방법은 40~50년 동안 동일하게 유지됐다"라며 "지금까지 AI는 실제로 이 시장의 테스트 부문에 진출하지 못했다"고 지적했다. 식중독은 전 세계적으로 여전히 심각한 문제로 남아 있다. 미국에서는 매년 4800만 명, 즉 6명 중 1명이 식중독으로 인해 병에 걸리며, 이 중 12만8000명이 입원했고, 3000명이 사망했다. 영국에서는 매년 240만 건의 식중독 사례가 발생하고, 약 180명이 사망하는 것으로 추산되고 있다. 펠레드는 "사람들은 고기, 가금류, 생선이 주범이라고 말하지만, 지난 5~10년 동안 미국 식품 산업의 가장 큰 암살자는 바로 로메인 상추다”라며 “식품 시장이 산업화될수록 병원균에 더 취약해질 것"이라고 주장했다. 독일 회사인 NTT 데이터 비즈니스 솔루션(NTT Data Business Solutions)는 현재 개발 중인 E 노즈를 구동하는 AI를 훈련하는데 커피를 통해 도움이 되는 새로운 방법을 가지고 있다. 한 테스트에서 기술자들은 AI 센서 옆에 인스턴트 커피 가루를 놓는 데 3일을 보냈다. 그런 다음 AI는 좋은 커피, 나쁜 커피(식초를 곁들인 커피), 커피가 전혀 없는 세 가지 옵션 중 하나를 식별해야 했다. 회사의 혁신 관리자인 안드리안 코츠르(Adrian Kostrz)는 "냄새는 단순한 가스가 아니라 독특한 가스 조합이다"라며 "그리고 냄새가 나는 방식에 변화나 아주 작은 차이가 있는 경우가 많다"고 말했다. NTT의 센서는 3D 프린팅된 인간 코의 플라스틱 모델에 장착된다. 신선하고 상태가 좋을 때 어떤 냄새가 나는지 알 수 있도록 커피와 기타 식품으로 AI를 훈련하고 있으며, 이를 "냄새의 기준값"이라고 회사는 말한다. 아이디어는 NTT의 E-노즈가 전염병의 냄새를 맡는 것뿐만 아니라 식품의 신선도 여부에도 사용될 수 있다는 것이다. 이는 슈퍼마켓이나 카페에서 유통기한이 없는 물건이 있을 때 무엇을 먼저 팔아야 할지 알 수 있도록 도와줄 것으로 기대된다. 코츠르는 "악취의 기준값을 아는 것은 식품 산업이 그에 따라 생산, 저장, 수확 및 공정을 조정하는 데 도움이 될 것이다"라고 말했다. 그러나 일부 AI 전문가들은 최신 E-노즈가 잘 작동하지만, 식품업체들이 비용 문제로 인해 발을 빼게 될 가능성이 높아 큰 수요를 발생할 가능성은 낮다고 말한다. 미국에 본사를 둔 이 회사의 설립자이자 수석 디자이너인 빈센트 피터스(Vincent Peters)는 "피킹부터 보관, 배송까지 전 세계 소형 감지기 네트워크를 구축하는 것에 대해 이야기하고 있다면 이것이 비즈니스 모델에 어떤 영향을 미칠지 고려해야 한다"고 말했다. 한편, 샌프란시스코에 본사를 둔 도미노 데이터 랩(Domino Data Lab)의 동료 AI 전문가인 크젤 칼쏜(Kjell Carlsson)은 "E-이 노스가 작업 중인 각 시설에 대해 복잡한 미세 조정이 필요할 것이다"라며 "이것은 새로운 기술을 수용하는 것으로 알려지지 않은 업계에서 매우 어려운 작업이다"라고 꼬집었다. 이러한 지적에도 불구하고, 뉴질랜드의 센티안 바이오(Scentian Bio)라는 회사는 곤충의 더듬이를 모방해 바이오센서이를 개발했다. 이를 통해 곤충 단백질을 복제하고 이를 냄새 센서에 포함시킨 것이다. 이는 개 코보다 수천 배 더 민감하다는 설명이다.
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식중독 예방 위해 설계된 전자 코 'E-노즈' 개발
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