• [우주의 속삭임(151)] 초거대 블랙홀, 10조개 태양빛에 해당하는 우주적 폭발

  초거대 블랙홀이 거대한 별을 집어삼키며 지금까지 기록된 것 중 가장 강력한 우주 폭발을 일으켰다는 연구 결과가 나왔다. 미국 캘리포니아공과대학(Caltech) 천문학 연구진은 4일(현지시간) 학술지 네이처 애스트로노미(Nature Astronomy) 에 발표한 논문에서, 질량이 태양의 5억 배에 달하는 초대형 블랙홀이 태양보다 최소 30배 큰 별을 삼키며 태양 10조 개의 밝기에 해당하는 섬광(flaring)을 방출했다고 밝혔다. 블랙홀 플레어(black hole flare)로 불리는 이 폭발은 지금까지 관측된 블랙홀 섬광 가운데 가장 거대하고, 가장 먼 거리(약 100억 광년)에서 포착된 사례로 평가된다. 이 초거대 블랙홀은 지구에서 약 110억 광년 떨어진 먼 은하계에 존재하는 태양 질량의 약 3억 배에 달하는 블랙홀에 의해 생성됐다. 1광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리로, 5.9조 마일(9.5조 km)이다. 태양 질량의 30~200배로 추정되는 이 별은 가스 흐름으로 변해 뜨겁게 달아오르며 빛나다가 사라졌다. 연구를 이끈 매슈 그레이엄 교수는 "이런 규모의 현상은 천만 분의 일 확률로 발생하는 매우 희귀한 사건"이라며 "폭발의 지속 시간과 에너지 규모를 고려할 때, 블랙홀 섬광이 가장 유력한 설명"이라고 말했다. 그레이엄 교수는 블랙홀이 근처의 별, 가스, 먼지, 기타 물질을 삼키는 것은 드문 일이 아니지만, 그렇게 거대한 플레어 현상은 극히 드물다고 말했다. 그는 이번 폭발의 최고조는 지금까지 관찰된 어떤 블랙홀 플레어보다 30배 더 밝았다고 덧붙였다. 해당 현상은 2018년 칼텍이 운영하는 팔로마 천문대에서 세 개의 지상 망원경이 수행한 광역 관측 프로젝트 중 처음 포착됐다. 당시에는 단순히 '특이하게 밝은 천체'로 분류됐으나, 2023년 재분석 과정에서 그 거리가 100억 광년 이상임이 확인되며 연구진을 놀라게 했다. 폭발은 7년 이상 지속되고 있으며 현재도 진행 중인 것으로 추정된다. 연구진은 별이 블랙홀의 중력장에 휘말려 궤도를 벗어나면서 파괴됐을 가능성이 크다고 분석했다. /플레어는 여전히 진행중이지만 밝기가 점차 약해지고 있으며, 전체 과정이 완료되는 데 약 11년이 걸릴 것으로 예상된다. 이번 발견은 블랙홀의 성장 과정과 은하 중심부의 동역학을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 그레이엄 교수는 "예전에는 대부분의 은하 중심 블랙홀이 조용히 존재한다고 생각했지만, 이제 그 주변이 훨씬 역동적이며 복잡한 환경임이 드러나고 있다"고 설명했다. 연구진은 이번 폭발이 앞으로 수년간 지상 망원경으로 관측 가능할 것으로 보고, 에너지 방출 메커니즘과 잔류 물질의 거동을 지속적으로 추적할 계획이다.

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  2025-11-05

• [신소재 신기술(205)] 케블라보다 강한 방탄섬유 개발⋯탄소나노튜브 결합 '초고강도 신소재' 등장

  수십년 간 방탄복과 장갑차의 핵심 소재로 사용돼 온 케블라(Kevlar) 보다 더 강하고 유연한 소재가 개발됐다. 중국 베이징대 진장(靳章) 교수 연구팀이 케블라보다 강하고 유연하며, 총탄 저지 능력이 월등한 복합 신소재 섬유를 개발했다. 이번에 개발된 '초고강도 아라미드 복합섬유'는 기존 케블라에 사용되는 방향족 폴리아미드(아미드) 구조에 탄소나노튜브(Carbon Nanotube)를 결합한 형태다. 연구팀은 이 두 소재를 단순히 혼합하는 대신 고분자 사슬과 탄소나노튜브를 직선적이고 평행하게 정렬시키는 '다단 신장(stretching)' 공정을 적용해 결합력을 극대화했다. 이 정렬 구조 덕분에 충격 시 섬유 내부 사슬이 미끄러지지 않아 훨씬 많은 에너지를 흡수할 수 있다. 연구팀은 "이번 연구는 초고강도와 초고인성을 동시에 구현한 아라미드 섬유 제작의 새로운 전략을 제시했다"며 "섬유 내 분자 정렬과 나노 결합 구조가 강도 향상의 핵심"이라고 밝혔다. 해당 연구는 국제 학술지 매터(Matter)에 게재됐다. 연구 내용은 웹사이트 PHYS와 과학기술 전문매체 뉴사이언티스트 등이 다루었다. 실험 결과, 새 소재의 '동적 강도(dynamic strength)'는 기존 아라미드 섬유보다 현저히 높았으며, 에너지 흡수 능력은 706.1메가줄/㎥로 기존 최고 기록을 두 배 이상 뛰어넘었다. 특히 두께 1.8mm의 이 섬유 시트는 총탄을 막아낼 만큼의 높은 방호력을 보였으며, 동일 두께의 케블라 섬유보다 약 3배 더 강한 것으로 평가됐다. 향후 방탄복, 헬멧, 군요 차량은 물론 항공우주용 보호소재로의 응용 가능성이 높다고 연구팀은 전망했다. 한편, 케블라는 1973년 미국 듀폰(DuPont)사가 아라미드 섬유의 상용화에 성공해 개발한 내열성 합성섬유다. 강철보다 5배 강한 인장력을 지녀 수십 년간 방호용 섬유의 표준으로 사용돼 왔다. 아라미드(Aramid)는 미국 듀폰의 케블라, 일본 테이진(帝人)의 트와론, 한국 코오롱의 헤라크론 등 소수의 기업만이 독점기술을 보유한 기술집약적 소재다. 현존하는 섬유 중 가장 강한 소재인 아라미드는 섭씨 500도(℃)에도 연소되지 않는 뛰어난 내열성과 화학약품에 대한 내약품성을 지닌다. 그러나 섬유를 더 강하게 만들면 취성이 커지는 한계가 있어 '강도와 인성의 동시 확보'는 오랜 숙제로 남아 있었다. 이번 연구는 그 난제를 해결한 것으로 평가된다. 과학계는 이번 성과가 "케블라 이후 50년 만의 혁신"이라며, 초경량·초내구 방호소재 시대의 개막을 예고했다. ◇ 참고 문헌: Jiajun Luo 외, 동적 강도 최대 10 GPa 및 동적 인성 최대 700 MJ m−3를 갖는 아라미드 섬유, Matter (2025). DOI: 10.1016/j.matt.2025.102496

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  2025-11-04

• [먹을까? 말까?(121)] 호르몬 피임약, 유방암 위험 높일 수 있어⋯JAMA 연구 경고

  호르몬 피임제가 여성의 유방암 발병 위험을 높일 수 있다는 연구 결과가 새롭게 제시됐다. 의학 학술지 자마 온콜로지(JAMA Oncology)에 최근 게재된 연구에 따르면, 에스트로겐과 프로게스틴을 함께 사용하는 복합형 피임제 또는 프로게스틴 단독 피임제를 복용한 여성은 그렇지 않은 여성보다 유방암 발병 가능성이 더 높았다. 연구진은 다수의 여성 참여자를 대상으로 복용 이력과 병력을 분석한 결과, 복합 피임약 복용군은 약 12%, 프로게스틴 단독 피임약(특히 데소게스트렐) 복용군은 약 21% 높은 유방암 위험을 보였다고 밝혔다. 다만, 이 같은 상대적 위험 증가에도 불구하고 실제 발병률의 절대적 상승 폭은 크지 않다고 연구진은 설명했다. 예를들어 플로스 메디신(PLOS Medicine)에 발표된 또 다른 연구에 따르면, 16~39세 여성 10만 명 중 호르몬 피임제를 사용하는 경우의 추가 발병 건수는 '미미한 수준'으로 평가됐다. 전문가들은 "호르몬 피임제는 원치 않는 임신을 방지하고 생리 주기를 조절하며 난소암·자궁내막암 위험을 낮추는 긍정적 효과도 있다"며 "피임 목적과 개인 건강상태를 종합적으로 고려해 의사와 충분히 상담하는 것이 중요하다"고 조언했다. [미니해설] 피임과 유방암, 다시 불거진 논쟁 호르몬 피임제가 여성의 유방암 발병률을 높인다는 연구 결과가 잇따라 발표되면서, 여성 건강 관리의 균형점을 둘러싼 논의가 다시 주목받고 있다. 최근 자마 온콜로지(JAMA Oncology)에 게재된 연구는 "호르몬 피임제 사용 여성이 미사용 여성보다 유방암에 걸릴 확률이 통계적으로 높다"는 사실을 대규모 데이터 분석을 통해 확인했다. 연구는 여성들의 피임약 복용 이력과 병력 기록을 비교·분석했다. 그 결과, 에스트로겐과 프로게스틴을 혼합한 복합형 피임약 사용자는 12%, 프로게스틴 단독 피임약(특히 데소게스트렐 성분)은 21%의 상대적 위험 증가를 보였다. 이는 피임약이 호르몬 수치를 인위적으로 조절함으로써 유방세포의 성장 신호를 자극할 가능성이 있다는 기존 의학적 추론과 일치한다. "위험 증가 맞지만, 절대적 위험은 낮아" 다만, 연구진은 "상대적 위험 증가는 존재하더라도, 실제 발병률의 절대적 증가는 미미하다"고 강조했다. 실제 플로스 메디신(PLOS Medicine)에 실린 또 다른 연구는 16~39세 여성 10만 명당 추가 발생 건수가 극히 적다고 지적했다. 즉, 호르몬 피임제 복용으로 인한 유방암 위험이 '모든 여성에게 일률적으로 적용될 수 있는 수준'은 아니라는 것이다. 의료계는 이 같은 결과를 해석할 때 '위험-편익 균형(risk-benefit balance)'을 고려해야 한다고 입을 모은다. 호르몬 피임제는 원치 않는 임신을 예방하고, 생리불순 조절·자궁내막증 완화·난소암·자궁내막암 예방 등 다양한 의학적 장점이 있기 때문이다. 호르몬 피임제의 주요 부작용 연구진은 피임약의 이점 외에도 몇 가지 부작용이 지속적으로 보고되고 있다고 덧붙였다. 구역감: 에스트로겐 함량이 높은 피임약 복용 초기에 흔하며, 식후 복용이나 취침 전 복용 시 완화된다. 기분 변화: 호르몬이 뇌 신경전달물질에 영향을 미쳐 일부 여성은 불안·우울·예민함을 호소하지만, 반대로 안정감을 느끼는 경우도 있다. 유방 압통: 초기 복용 시 유방이 부풀거나 통증을 느낄 수 있으나 대부분 수주 내에 사라진다. 부정출혈(스포팅): 복용 초기 2~3개월간 자궁내막이 적응하는 과정에서 일시적으로 발생한다. 두통: 호르몬 변화에 민감한 여성은 편두통이 나타날 수 있으며, 복용 중단 또는 약 변경으로 완화되기도 한다. 전문가 "개인 맞춤 상담 필수" 전문가들은 호르몬 피임제 사용을 무조건적으로 배제할 필요는 없다고 강조한다. 특히 장기 복용보다는 단기간 피임 목적의 사용이 비교적 안전하며, 장기 복용이 필요한 경우 정기적인 유방검사와 혈중 호르몬 수치 모니터링이 권장된다. 전문가들은 피임약 외에도 여러 비(非)호르몬 기반 피임 방법이 있다고 조언한다. 예를 들어, 구리 자궁내장치(IUD)나 콘돔, 또는 주기적 배란 관찰법 등은 호르몬 영향이 없어 유방암 위험 요인과 무관하다. 최근에는 저용량·국소형 호르몬 피임제나 피부 패치형 피임 시스템 등 부작용을 최소화한 신제품 개발도 활발히 진행 중이다. 여성 건강의 핵심은 '정보 접근과 자율성' 의학계는 이번 연구를 계기로 여성들이 자신의 건강 결정을 ‘정확한 정보’에 기반해 내릴 수 있도록 돕는 정책적 지원이 필요하다고 지적한다. 호르몬 피임제는 전 세계 1억 명 이상의 여성이 사용하는 약물로, 그 사회적 영향이 크다. 따라서 단일 연구 결과에 따른 공포보다, 객관적 데이터와 개인별 상황에 따른 맞춤형 선택이 더 중요하다는 것이 전문가들의 공통된 견해다. 이번 연구는 호르몬 피임제의 잠재적 부작용을 재조명했다는 점에서 의미가 크다. 그러나 의학계는 이를 "위험 경고"가 아니라 건강한 경각심 제고의 계기로 보는 것이 바람직하다고 강조한다. 피임제는 의학적 편의와 위험 사이의 미묘한 균형 위에서 작동한다. 중요한 것은 단일 연구의 결과보다 각 여성의 연령, 병력, 가족력, 복용 기간 등을 종합적으로 고려한 의료적 판단이다. 전문가들은 "의사의 상담 아래 복용하고, 정기적인 검진을 병행한다면 호르몬 피임제는 여전히 유용한 선택지로 남을 것"이라고 입을 모았다.

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  2025-11-03

• [글로벌 핫이슈] AI 거장 제프리 힌턴 "기술기업, 이윤 위해 인간 노동 대체 불가피"

  '인공지능(AI)의 대부(Godfather of AI)'로 불리는 제프리 힌턴(Geoffrey Hinton)이 "AI 혁명은 인간의 노동을 대체하지 않고서는 경제적으로 지속될 수 없다"고 경고했다. 힌턴은 지난 10월 31일(현지시간) 블룸버그와의 인터뷰에서 "기술기업이 돈을 벌기 위해서는 인간의 노동을 반드시 더 저렴한 것으로 대체해야 한다(Not might. Not could. Have to)"며 "AI가 인간의 일을 보조한다는 미화된 서사는 현실의 경제 논리와 맞지 않는다"고 지적했다. 현재 마이크로소프트, 메타, 알파벳(구글 모회사), 아마존 등 주요 글로벌 기술기업은 올해 3600억 달러(약 515조원)에서 내년 AI 관련 설비 투자에만 4200억 달러(약 580조원)를 투입할 것으로 예상된다. 이는 올해보다 17% 늘어난 규모로, 힌턴은 "이 정도의 투자를 회수하려면 자동화 이외의 선택지는 없다"고 분석했다. 이번 발언은 그가 지난 9월 파이낸셜 타임스와의 인터뷰에서 "AI가 대규모 실업과 엄청난 수입 증가를 가져올 것"이라며 자본부의 체제의 영향이라고 말한 것과 일맥 상통한다고 포천은 짚었다. 오픈AI(OpenAI)는 엔비디아·브로드컴·오라클과 약 1조달러 규모의 인프라 파트너십을 체결한 바 있다. 기업인 마리오 나우팔은 "이건 단순히 챗봇을 위한 인프라가 아니라, 대규모 노동 대체를 위한 기반"이라고 평가했다. 실제로 챗GPT 출시 이후 전 세계 일자리 공고는 약 30% 감소했다. 아마존은 '효율성 개선'이라는 명목으로 지난주 1만4000명을 감원했으며, 대부분 중간 관리자급이었다. 앤디 재시 CEO는 "AI의 광범위한 도입으로 인력이 줄어들 것"이라고 내부 메모를 통해 밝혔다. 힌턴은 "AI는 핵무기와 달리 선한 목적에도 활용될 수 있다"며 "의료와 교육 분야에서 사회가 올바르게 조직된다면 막대한 이익을 가져올 수 있다"고 말했다. 그러나 그는 "그 혜택이 인간 전체의 번영으로 이어지려면 사회적 재편이 필수적"이라고 강조했다. AI 혁명이 생산성을 폭발적으로 높이는 동시에 소비 기반인 노동시장을 약화시키는 '일자리 없는 성장(Jobless Growth)'으로 이어질 수 있다는 우려도 커지고 있다. 힌턴은 "향후 3년간 지식노동의 20~30%가 사라질 가능성이 있다"며 "특히 초급 분석가, 코더, 디자이너 등의 업무는 이미 AI가 대체 중이며, 중간관리직의 역할도 점차 줄어들 것"이라고 내다봤다. 전문가들은 이러한 흐름이 기업 구조 자체를 바꿔놓을 것으로 보고 있다. 인간은 AI의 산출물을 검수하고 윤리적 책임을 지는 'AI 편집자(AI editor)'로 전환되는 반면, 실제 의사결정과 생산 과정은 알고리즘이 주도하는 형태로 재편될 수 있다는 전망이다. 힌턴은 "AI는 인류가 만들어낸 가장 강력한 도구이지만, 그 통제권이 소수 기업의 이윤 논리에 종속된다면 결과는 불평등의 심화일 것"이라며 "AI가 진정한 진보가 되려면 기술이 아닌 사회 시스템의 혁신이 선행돼야 한다"고 경고했다. 한편, 제프리 힌턴은 인공 신경망 연구로 유명한 영국-캐나다 컴퓨터 과학자, 인지 과학자, 인지 심리학자로 'AI의 대부'로 불린다. 2024년 그는 "인공 신경망을 이용한 머신 러닝을 가능하게 하는 기초적인 발견과 발명"으로 존 홉필드와 함께 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 노벨살 수상 바로 1년 전인 힌턴은 2023년 "AI의 위험에 대해 자유롭게 이야기하고 싶었다"며 10년 동안 부사장겸 엔지니어링 펠로우로 일했던 구글에서 공개적으로 사임했다.

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  2025-11-03

• [신소재 신기술(204)] 망막 임플란트로 시력 복원 현실화

  PRIMA 망막 임플란트는 빛을 전기 신호로 바꿔 시신경을 자극함으로써 실명 환자에게 부분적 시력을 회복시켜주는 장치다. 이번 임상 결과는 황반변성 치료의 한계를 넘어선 '시력 복원' 가능성을 실증한 첫 성과로, 의료공학의 새로운 전기를 예고하고 있다.

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  2025-10-31

• [퓨처 Eyes(108)] MIT, '초소형 분자 실험실'로 원자핵 내부 첫 탐사 성공

  우주가 텅 비어있지 않은 것은 기적에 가깝다. 138억 년 전 빅뱅(Big Bang) 직후, 세상은 물질과 그 거울상인 반물질로 똑같이 나뉘어 있었다. 이 둘은 만나면 빛을 내며 쌍소멸(雙消滅)하는 운명이었다. 만약 이론대로 이들이 완벽한 대칭을 이뤘다면, 우주는 텅 빈 빛으로만 가득 찼어야 한다. 하지만 '무언가'가 그 균형을 깼고, 물질만 남아 지금의 우주와 우리가 존재하게 됐다. 현대 물리학의 가장 큰 수수께끼인 이 '대칭 위반'의 증거를 찾기 위해 미국 매사추세츠 공과대학교(MIT) 연구진이 원자핵 내부의 비밀을 직접 들여다볼 수 있는 획기적인 길을 열었다. 이는 원자 자신의 전자를 '소통 수단(communicator)'으로 활용하는 혁신적인 접근법으로, 수 킬로미터에 달하는 거대한 입자 가속기 대신, 분자(molecule) 자체를 '초소형 정밀 실험실'로 활용하는 새로운 기술이다. 연구팀은 이 방법을 통해 원자 자신의 전자가 핵 내부를 탐사하고 그 정보를 밖으로 가져오도록 하는 데 성공했다. 핵물리학 분야의 중대한 진전이라는 평가다. 현대 물리학의 근간인 '표준 모형(Standard Model)'은 물리학자들이 가진 '우주 규칙서'에 비유할 수 있다. 그러나 이 규칙서의 첫 장부터 '왜 물질만 남았는지'를 설명하지 못하는 치명적인 오류가 있는 셈이다. 과학자들은 이 완벽해야 할 저울을 한쪽(물질)으로 기울게 한 '보이지 않는 손', 즉 '기본 대칭 위반(violation of fundamental symmetries)'의 추가 근원을 찾고 있다. 그리고 그 강력한 증거가 특정 원자의 핵 내부에 숨어있을 것으로 추정해왔다. 문제는 원자핵 내부를 정밀하게 관측하는 것이 극도로 어렵다는 점이다. 역사적으로, 이 미시 세계를 탐구하기 위해 인류는 수 킬로미터에 걸쳐 퍼져 있는 거대한 '입자 가속기'에 의존해왔다. 입자 가속기는 전자나 양성자 같은 입자들을 빛에 가까운 속도로 가속시켜 목표물인 원자핵에 강력하게 충돌시킨다. 이 충격으로 원자핵이 산산조각 날 때 나오는 파편들을 분석해 내부 구조를 역추적하는 방식이다. 거대 가속기 대체할 '분자 실험실' 그러나 미국 매사추세츠 공과대(MIT) 연구팀은 이러한 패러다임을 전환하는 접근법을 택했다. 연구팀은 지난 10월 23일 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 발표한 논문에서, 원자핵을 부수는 대신 '분자' 환경을 이용해 원자핵 내부를 '탐색'하는 방법을 고안했다. 이는 분자 중심의 접근법을 사용하여 핵 구조를 직접 탐사하는 더 접근하기 쉬운 방법이다. 연구팀이 사용한 물질은 '플루오린화 라듐(Radium monofluoride, RaF)'이라는 특수 분자다. 연구팀은 라듐(Radium) 원자와 플루오린(Fluorine) 원자를 화학적으로 결합시켰다. 연구팀은 이 분자 구조 내에서 라듐 원자 궤도를 도는 전자의 에너지 수준을 세심하게 측정했다. 이 설정은 사실상 소형 입자 충돌기를 모방한 것으로, 전자를 가두고 전자가 때때로 핵을 뚫고 들어가 그 구성 요소와 상호작용하는지 확인할 수 있게 해준다. 핵심은 원자가 분자라는 더 큰 구조물 내부에 갇히면, 그 궤도를 도는 전자들 역시 분자 내부의 강력한 전기장으로부터 막대한 영향을 받는다는 점이다. 논문의 공동 저자인 실비우-마리안 우드레스쿠 박사는 "이 방사성 원자(라듐)를 분자 내부에 넣으면, 그 전자가 경험하는 내부 전기장은 우리가 실험실에서 인공적으로 생성하고 적용할 수 있는 전기장보다 몇 차수나 더 크다"라며 "이 구성은 어떤 면에서 분자가 거대한 입자 충돌기처럼 작동하여 라듐의 핵을 탐사할 더 나은 기회를 제공한다"고 설명했다. 이 강력한 내부 전기장은 라듐 원자의 전자들을 사실상 '압착'시키는 효과를 낸다. 이렇게 행동반경이 좁아진 전자들은 원자핵 주변을 맴돌다가, 핵 내부로 잠시 '스며들어갈' 확률이 극적으로 높아진다. 핵 정보 빼내 온 '전령 전자' 연구팀은 이렇게 생성한 플루오린화 라듐 분자를 포획해 냉각시킨 뒤, 진공 챔버를 통해 조심스럽게 이동시키며 분자와 상호작용하도록 맞춤 제작한 레이저 빛을 쏘였다. 이 레이저를 통해 라듐 전자의 에너지 상태를 정밀하게 측정한 결과, 예상치와 미세한 '에너지 변화(shift)'가 있음을 감지했다. 이 에너지 변화는 비록 분자를 들뜬 상태로 만드는 데 사용된 레이저 광자 에너지의 약 100만분의 1에 불과할 정도로 극히 미미했다. 그러나 이 '미묘한 불일치'야말로, 전자가 핵 외부가 아닌 '핵 내부'로 분명히 진입했으며, 그 안의 양성자 및 중성자들과 상호작용했다는 결정적인 증거가 됐다. 핵을 방문하고 빠져나온 전자가 핵 내부의 중요 정보를 전달하는 에너지 변화를 회수하여 외부 세계로 전달하는 '전령(messenger)' 역할을 충실히 수행한 것이다. 논문의 제1 저자인 셰인 윌킨스 박사는 "우리는 핵과 핵 외부 전자 간의 상호작용이 어떤 모습인지 이미 알고 있다"라며 "이 전자 에너지를 매우 정밀하게 측정했을 때, 전자가 핵 외부에서만 상호작용한다고 가정한 예상치와 정확히 일치하지 않았다. 이는 그 차이가 반드시 핵 내부에서의 전자 상호작용 때문임을 말해준다"고 설명했다. 우주 비밀의 열쇠, '배 모양' 라듐 핵 그렇다면 연구팀은 왜 수많은 원소 중에 하필 '라듐'을 선택했을까? 대부분의 원자핵은 완벽한 '공 모양'이라 대칭이 깨진 신호를 찾기 어렵다. 하지만 라듐의 핵은 럭비공처럼 한쪽이 더 불룩한 비대칭 '배(pear) 모양'을 하고 있다. 이론가들은 바로 이 독특한 기하학적 구조가, 우리가 찾고 있는 미세한 '대칭 위반' 신호를 수백 배 이상 '증폭'시켜 관측 가능한 수준으로 만들어줄 특별한 실험실이라고 예측해왔다. 논문의 공동 저자인 로널드 페르난도 가르시아 루이스 MIT 부교수는 "라듐 핵은 전하와 질량이 비대칭이라는 매우 이례적인 특성 때문에, 이러한 대칭성 깨짐을 증폭시키는 역할을 할 것으로 예측한다"고 말했다. 그의 연구 그룹은 이 라듐 핵에서 대칭 위반의 징후를 찾기 위한 방법 개발에 주력해왔다. 물론 라듐 핵을 탐사하는 데는 여러 가지 어려움이 따른다. 라듐은 자연 방사성 원소이며 반감기(수명)가 짧다. 연구팀은 플루오린화 라듐을 소량만 생산할 수 있었기 때문에, 관련 상호작용을 포착하기 위해서는 극도로 민감한 측정 기술이 필수였다. "핵 내부 지도 그릴 것"…물질-반물질 수수께끼 풀린다 이번 성공으로 연구팀은 원자핵 내부의 '자기 분포(magnetic distribution)'를 측정할 수 있는 길을 열었다. 원자핵 속의 양성자와 중성자는 각각 작은 자석처럼 행동하는데, 이 자석들의 방향이 핵 내부의 공간 배열에 따라 어떻게 달라지는지(어떻게 정렬되어 있는지) 상세히 규명할 수 있게 됐다. 가르시아 루이스 교수는 "우리는 이제 핵 내부를 들여다볼 수 있다는 증거를 가졌다"라며 "이는 배터리의 전기장을 측정하는 것과 같다. 사람들은 배터리 외부의 전기장은 측정할 수 있지만, 배터리 내부를 측정하는 것은 훨씬 더 어렵다. 그리고 우리가 지금 할 수 있는 일이 바로 그것"이라고 이번 성과의 의미를 비유했다. 연구팀의 다음 목표는 핵 내부의 힘 분포를 매핑하기 위해, 이 플루오린화 라듐 분자들을 더 낮은 온도로 냉각시키고, '배 모양' 핵의 방향을 원하는 대로 정밀하게 제어하는 기술을 확립하는 것이다. 현재는 분자 속의 라듐 핵이 무작위 방향으로 있지만, 그 방향을 통제할 수 있으면 더 정밀한 측정으로 핵 내부의 힘 분포를 상세히 규명하고, 마침내 우주론의 난제인 기본 대칭 위반의 증거를 탐색할 수 있다. 가르시아 루이스 교수는 "라듐 함유 분자는 자연의 기본 대칭 위반을 탐색하는 데 매우 민감한 시스템이 될 것으로 예측한다"며 "(우리는) 이제 그 탐색을 수행할 방법을 가졌다"고 말했다. 연구팀은 앞으로 이 새로운 방법으로 라듐의 특성을 더 탐구하여, 우리 우주의 구조에 대한 새로운 진실을 밝혀낼 수 있을 것으로 기대한다. 이 연구는 미국 에너지부(U.S. Department of Energy)의 지원을 받았다.

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  2025-10-30

• [기후의 역습(176)] 기후 대응 부재, 연간 수백만 명 목숨 위협⋯"폭염 사망 23% 급증"

  세계보건기구(WHO)와 국제 연구진이 29일(현지시간) 공동 발간한 '랜싯 카운트다운 2025' 보고서는 기후변화가 이미 전 세계에서 심각한 보건 피해를 초래하고 있다고 경고했다. 화석연료 의존과 적응 부족이 지속되면서 기후 관련 사망이 빠르게 늘고, 보건 시스템과 경제에도 막대한 부담을 주고 있다는 분석이다. 보고서에 따르면 1990년대 대비 폭염으로 인한 사망률은 23% 증가했다. 지난 2024년 한 해 동안 평균적으로 1인당 16일의 위험한 고온에 노출됐으며, 영유아와 노년층은 20일 이상 폭염을 겪은 것으로 조사됐다. 이는 지난 20년간 4배 이상 증가한 수치이다. 폭염 관련 연간 사망자는 약 54만6000명으로 집계됐다. 가뭄과 열파로 인한 식량 불안도 확대됐다. 2023년에는 추가로 1억2400만 명이 중등도 이상의 식량 부족 위험에 처했다. 또한 폭염으로 인한 노동 손실은 2024년에만 6400억 노동 시간에 달했고, 이에 따른 생산성 손실은 미화 1조900억 달러 규모로 추산됐다. 고령층 폭염 사망에 따른 비용 역시 2610억 달러로 평가됐다. 한편 각국 정부의 화석연료 보조금은 2023년 9560억 달러에 달해, 기후 취약국 지원을 위해 국제사회가 약속한 재정의 3배를 넘는 것으로 나타났다. 일부 국가는 보건 예산 전체보다 많은 금액을 화석연료에 지원한 것으로 드러났다. 보고서는 기후 대응이 곧 건강 보호라는 점을 강조했다. 석탄발 전력 감축만으로도 2010~2022년 매년 16만 건의 조기 사망을 줄인 것으로 분석됐다. 재생에너지 발전 비중은 사상 최고치인 12%에 도달했고, 관련 일자리는 1600만 개 이상 창출됐다. 의료 분야에서도 온실가스 배출을 1년 새 16% 줄이는 등 변화가 진행 중이다. WHO 건강 증진 및 질병 예방·관리 담당 사무차장보 제레미 패러 박사는 이번 결과가 "기후 위기가 곧 건강 위기"임을 다시 확인하는 것이라고 말했다. 패러 박사는 "기후 변화 대응은 우리 시대의 가장 큰 건강 기회이기도 하다. 더 깨끗한 공기, 더 건강한 식단, 그리고 회복력 있는 보건 시스템은 수백만 명의 생명을 구하고 현재와 미래 세대를 보호할 수 있다"고 강조했다. 각국에 대해 ▲화석연료 단계적 폐지 ▲기후적응형 보건체계 구축 ▲오염 저감과 건강한 식단 확대 등 건강 중심의 기후 정책 전환을 촉구했다. 유니버시티 칼리지 런던의 랜싯 카운트다운(Lancet Countdown) 대표이사인 마리나 로마넬로 박사는 "우리는 이미 기후 재앙을 피할 해결책을 가지고 있으며, 전 세계 지역 사회와 지방 정부는 진전이 가능하다는 것을 증명하고 있다. 청정 에너지 성장부터 도시 적응에 이르기까지, 실질적인 건강상의 이점을 제공하는 조치들이 진행 중이지만, 우리는 이러한 추진력을 유지해야 한다"고 말했다. 로마넬로 박사는 "화석 연료를 단계적으로 폐지하고 청정 재생 에너지와 효율적인 에너지 사용을 확대하는 것이 기후 변화를 늦추고 생명을 보호하는 가장 강력한 수단이다. 동시에, 더 건강하고 기후 친화적인 식단과 지속 가능한 농업 시스템으로 전환하면 오염, 온실가스, 삼림 벌채를 대폭 줄여 연간 천만 명 이상의 생명을 구할 수 있다"고 덧붙였다. 세계는 내년 브라질 베렘에서 개최될 제30차 기후변화협약 당사국총회(COP30)를 앞두고 있다. WHO는 COP30 특별보고서를 통해 건강 불평등 완화와 기후 회복력을 아우르는 글로벌 행동 계획을 제안할 예정이다.

  • ESGC

  2025-10-30

• [신소재 신기술(203)] 비정질 소재도 '마찰발광' 구현⋯차세대 안전 소재 부상

  기계적 자극으로 빛을 내는 '마찰발광(ML·Mechanoluminescence)' 기술이 결정 구조에 의존하지 않는 비정질(非結晶) 물질에서도 구현될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 향후 산업 안전, 기계 설비 진단, 차세대 센서 분야에 응용될 수 있는 기반 기술로 평가된다. 오키나와과학기술대학원(OIST) 연구진은 광발광 특성으로 알려진 화학 화합물을 이용해 결정 구조가 없는 얇은 구리 복합체 필름을 제작하고, 접촉·분리, 비틀기, 마찰 등 다양한 기계적 자극을 가했을 때 발광 현상이 나타나는 것을 확인했다고 웹사이트 PHYS, 미라지뉴스 등이 28일(현지시간) 보도했다. 해당 내용은 국제 학술지 케미컬 사이언스(Chemical Science)에 발표됐다. 일반적으로 마찰발광은 결정체를 부수거나 파괴하는 과정에서 발생한다. 그러나 결정이 파쇄되면 발광 특성도 상실되는 한계가 지적돼 왔다. 이에 비해 비정질 소재는 구조적 제약이 적고 충격에도 안정성이 높아 실제 산업 적용 가능성을 넓힌다는 평가가 나온다. 연구를 이끈 줄리아 쿠스누트디노바 OIST 교수는 "결정 기반 발광 물질은 구조에 크게 의존해 설계가 복잡하고, 파손 시 성능이 빠르게 악화된다"며 "비정질 소재는 더 오래 지속되는 발광 구현에 유리하다"고 설명했다. 연구진은 비정질 필름을 보호 플라스틱으로 코팅한 상태에서도 비파괴적 발광이 유지되는 것을 확인했다. 마찰 과정에서 필름과 주변 기체 분자가 부분적으로 전기장을 띠며 들뜸 현상이 발생하고, 이 에너지가 발광으로 이어진다는 분석이다. 논문의 제1저자인 아유무 카리마타 박사는 "결정 파쇄 과정이 반드시 필요한 것이 아님을 증명했다"며 "결정 공학 설계 없이도 기계 자극 반응형 발광 소재를 구현할 수 있어 소재 과학의 가능성이 크게 확장된다"고 말했다. 연구진은 향후 유연 디스플레이, 구조물 균열 감지 센서, 야간 안전 장비 등 다양한 분야 적용성이 높을 것으로 전망했다.

  • 산업

  2025-10-29

• [신소재 신기술(202)] 표고버섯으로 구동되는 컴퓨터 메모리⋯'생체 기반 반도체' 가능성 열렸다

  미국 오하이오주립대 과학자들이 표고버섯(Lentinula edodes)에서 자라는 균사체(mycelium)를 활용해 정보 저장 기능을 갖춘 컴퓨터 메모리 소자를 구현했다. 기존 실리콘 기반 메모리와 유사한 성능을 확보하면서도 저비용·고확장성과 친환경성을 갖춘 차세대 기술로 주목받는다. 연구팀은 버섯의 뿌리 역할을 하는 균사체 구조가 전기·화학 신호로 정보를 전달하는 신경망과 유사하다는 점에 착안했다. 균사체 조직을 건조해 회로에 연결한 뒤 전류를 흘려보내자, 이전의 전기적 상태를 기억하는 '멤리스터(memristor)' 특성이 나타났다. 이는 뇌 신경세포 사이의 시냅스 역할을 모사할 수 있는 핵심 기술이다. 해당 연구에 대해서는 오하이오 스테이트 뉴스, 사이언스 얼럿, IFL사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 연구팀은 새로운 멤리스터의 성능을 연구하기 위해 표고버섯과 양송이버섯 샘플을 배양했다. 배양을 완료한 뒤 장기 생존 가능성을 확보하기 이해 탈수 과정을 거친 후, 특수 전기 회로에 연결하고 다양한 전압과 주파수에 연결했다. 연구 결과에 따르면 '머쉬리스터(mushristor)'로 불린 이 소자는 초당 약 5850회(약 170마이크로초 간격)의 신호 전환 성능을 보여, 상용 저속 메모리와 비슷한 수준을 기록했다. 오하이오주립대 소속 연구자 존 라로코(John LaRocco) 박사는 "생물학적 신경활동과 유사한 방식으로 작동하는 칩은 대기전력 소모가 작아 경제적 이점이 크다"고 설명했다. 정확도는 약 90%로, 버섯을 사용한 특이한 시스템으로서는 놀라운 수치였지만 실용적인 저장 장치를 만들기 위해서는 개선해야 할 부분이 있음을 보여줬다. 연구팀은 내구성과 방사선 저항성이 뛰어난 표고버섯 종을 선택해, 페트리 접시에서 균사체를 성장시킨 뒤 자연 건조 과정을 거쳐 소자로 활용했다. 다만 전압이 높을수록 성능 저하가 나타나 추가 균사체를 병렬 연결해 보완하는 방식으로 실험을 이어갔다. 라로코 박사는 "균사체(곰팡이) 전자공학은 새로운 개념은 아니지만, 지속 가능한 컴퓨팅 시스템 개발에 이상적인 후보로 부상했다"고 말했다. 균사체 메모리스터는 생분해성으로, 기존 메모리스터나 반도체보다 제조 비용이 저렴해 전기 낭비를 최소화하기 때문이다. 기존 반도체는 종종 고가의 희토류 광물과 데이터 센터의 막대한 에너지를 필요로 한다. 그는 "균사체를 컴퓨팅 기판으로 활용한 연구는 직관적이지 않은 환경에서 이전에도 시도된 바 있으나, 우리의 연구는 이러한 메모리스티브 시스템 중 하나를 한계까지 끌어올리려 시도한 것"이라고 설명했다. 이번 기술이 즉각 대중용 컴퓨팅 장비에 적용되기에는 한계가 있으나, 연구진은 개인용 장치부터 항공우주 분야까지 다양한 응용 가능성을 제시했다. 표고버섯은 방사선에 강한 것으로 알려져 있다. 이에 연구팀은 표고버섯으로 만든 장치는 우주 탐사에 적합할 것이라고 말했다. 라로코 박사는 "필요한 것은 퇴비 더미와 간단한 전자장비 정도"라며 "균류 기반 컴퓨팅 연구는 지금 당장도 시작할 수 있는 영역"이라고 말했다. 유기 멤리스터는 아직 초기 개발 단계에 있지만 연구진은 논문에서 "컴퓨팅의 미래는 균류(fungal)일 수 있다"고 표현했다. 이번 연구 성과는 미국 공공과학 도서관 온라인 학술지 '플로스 원(PLOS One)'에 게재됐다.

  • IT/바이오

  2025-10-28

• [ESGC] 해양 플라스틱, 사라지지 않았다⋯'표면→심해' 오가는 오염 순환 밝혀져

  전 세계 과학자들이 오랜 기간 의문을 가져왔던 "바다 속 플라스틱은 어디로 가는가"에 대한 답이 조금씩 드러나고 있다. 해양 표면에서 발견되는 플라스틱 양은 유입량에 비해 지나치게 적다는 이른바 '실종된 플라스틱(missing plastic)' 문제를 두고, 국제 연구진이 새로운 해석을 제시했다. 영국 런던 퀸 메리 대학 지리 및 환경 과학과의 과학자들은 부력이 있는 플라스틱이 수중을 통해 어떻게 가라앉는지 보여주는 간단한 모델을 개발했으며, 바다 표면에서 플라스틱 폐기물을 제거하는 데 100년 이상 걸릴 수 있다고 예측했다. 최근 발표된 연구에 따르면, 바다에 떠다니는 플라스틱은 단순히 해안선으로 밀려오거나 표면에서 부유한 채 남는 것이 아니다. 태양광, 파도, 미생물에 의해 수십 년에 걸쳐 서서히 분해되며 미세 플라스틱으로 변한 뒤, 해양 유기물 입자인 '마린 스노우(marine snow)'와 결합해 심해로 천천히 가라앉는다. 다시 부유층으로 떠오르는 과정까지 반복되며, 바다는 사실상 플라스틱을 위아래로 순환시키는 '자연 오염 컨베이어벨트' 역할을 수행하고 있다는 것이다. 마린 스노우(marine snow)는 바다에 있는 눈(snow)으로 비유된다. 즉, 사멸한 플랑크톤과 기타 유기 입자로 이루어진 작고 끈적거리는 조각들이 뭉쳐서 천천히 가라앉으며, 미세 플라스틱처럼 달라붙은 조각들을 깊은 바다로 운반한다. 연구팀은 컴퓨터 모델링을 통해 플라스틱의 장기 분해 과정, 해수 중 입자와의 결합, 해류 이동 등을 종합적으로 분석했다. 그 결과, 바다에 유입된 부유성 플라스틱의 약 10%는 100년이 지나도 여전히 수면 근처에 남아 있을 가능성이 높은 것으로 나타났다. 나머지는 미세화와 침강 과정을 거쳐 심해로 이동하지만, 이 또한 극도로 느린 속도로 진행된다. 연구는 또 하나의 우려를 지적했다. 미세 플라스틱이 마린 스노우와 대량 결합할 경우, 탄소와 영양분을 심해로 운반하는 해양 '생물학적 펌프' 기능을 저해할 수 있다는 것이다. 이는 해양 생태계뿐 아니라 지구 기후 조절 기능까지 영향을 미칠 잠재적 위험 요소로 꼽힌다. 전문가들은 플라스틱 오염이 단순 청소나 수거로 해결될 문제가 아니라고 강조하고 있다. 이미 수십 년 전 바다로 유입된 플라스틱이 지금도 미세 플라스틱을 생성하며 새로운 오염원을 제공하고 있기 때문이다. 생산·사용·폐기 전 과정에 걸친 구조적 감축 없이는 해양 오염이 수 세대 동안 지속될 것이라는 게 연구진의 진단이다. 연구팀은 "해양은 결국 모든 것을 연결한다"며 "오늘 떠다니는 플라스틱은 언젠가 심해로 가라앉고, 다시 형태를 바꿔 우리 앞에 나타날 것"이라고 경고했다. 런던 퀸 메리 대학 지리학 및 환경 과학과의 논문 주저자인 난 우 박사는 "사람들은 바다 속 플라스틱이 그냥 가라앉거나 사라진다고 생각하는 경우가 많다. 하지만 저희 모델은 대부분의 크고 부력이 있는 플라스틱이 수면에서 천천히 분해되어 수십 년에 걸쳐 더 작은 입자로 분해된다는 것을 보여준다. 이 작은 조각들은 바다의 눈과 함께 해저에 도달할 수 있지만, 이 과정에는 시간이 걸린다. 100년이 지난 후에도 원래 플라스틱의 약 10%가 여전히 수면에서 발견될 수 있다"고 지적했다. 런던 퀸 메리 대학교 지리 및 환경 과학과의 공동 저자이자 프로젝트 책임자인 케이트 스펜서 교수는 "이 연구는 미세하고 끈적끈적한 부유 퇴적물이 미세 플라스틱의 이동과 이동을 조절하는 데 얼마나 중요한지를 보여주는 저희의 광범위한 연구의 일환이다. 또한 미세 플라스틱 오염은 세대를 거쳐 이어지는 문제이며, 우리가 내일 당장 플라스틱 오염을 막더라도 우리 후손들은 여전히 바다를 정화하기 위해 노력할 것임을 시사한다"고 말했다. 이번 연구는 지난 23일 영국 왕립학회 학술지(Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences)에 게재됐다.

  • ESGC

  2025-10-27