• 일상용품 속 안전한 '고분자', 유해물질 방출 '새로운 위협'

  일상샐활 속 각종 제품에 광범위하게 사용되는 화학 물질에 대한 안전성 논란이 끊이지 않는 가운데, 그간 인체에 무해하다고 여겨졌던 고분자(폴리머·polymer) 화합물이 유해 물질을 방출하는 '트로이 목마' 역할을 할 수 있다는 충격적인 연구 결과가 발표되어 파장이 예상된다. 미국 독성물질관리법(TSCA) 및 유럽연합의 REACH 규제 등 주요 유해 물질 규제에서조차 예외로 취급될 만큼 안전성이 강조되어 온 고분자는, 분자 크기가 커 인체에 흡수되지 않아 건강상 위험이 없다는 것이 과학계의 통념이었다. 그러나 국제 학술지 '네이처 지속가능성(Nature Sustainability)'에 게재된 획기적인 동료 평가(peer-review) 연구 논문은 일부 고분자 난연제가 분해되어 인체에 유해한 화학 물질로 변질될 수 있다는 사실을 밝혀내며 기존의 학설을 정면으로 반박했다고 과학 전문매체 사이테크데일리가 4일(현지시간) 보도했다. 논문의 수석 저자인 중국 광둥성에 있는 지난(Jinan)대학교의 다 첸(Da Chen) 박사는 "이번 연구는 고분자가 유해 화학 물질의 '트로이 목마'가 될 수 있음을 시사한다"며 "본래 비활성 상태의 거대 분자로 제품에 첨가되지만, 시간이 지나면서 분해되어 유해한 부산물에 우리를 노출시킬 수 있다"고 경고했다. '무독성' 대체재로 개발된 폴리머 난연제, 유해 물질 방출⋯제브라피시 실험 통해 독성 확인 연구팀은 기존 난연제의 유해성을 대체하기 위해 '무독성'으로 개발된 두 종류의 폴리머 브롬화 난연제((polymeric brominated flame retardants, polyBFRs)를 대상으로 심층 연구를 진행했다. 실험 결과, 두 종류의 polyBFRs 모두 수십 종의 작은 분자로 분해되는 것으로 확인됐다. 특히 제브라피시를 이용한 독성 실험에서, 이들 작은 분자들이 미토콘드리아 기능 장애를 유발하고 발달 및 심혈관에 심각한 손상을 초래할 수 있는 잠재력이 있다는 사실이 입증됐다. 토양·공기·먼지 등 환경 전반에 유해 물질 검출⋯전자 폐기물 재활용 시설 인근 농도 '최고' 더욱 심각한 문제는, 연구진이 환경 오염 실태를 조사하는 과정에서 이들 고분자 분해 물질이 토양, 공기, 먼지 등 환경 전반에 광범위하게 퍼져 있음을 확인했다는 점이다. 특히 전자 폐기물 재활용 시설 인근 지역에서 가장 높은 농도로 검출됐으며, 이들 시설에서 멀어질수록 농도가 점차 감소하는 경향을 보였다. 이는 전자 제품에 사용된 polyBFRs가 유해한 분해 물질을 환경으로 방출하고, 인간과 야생 동물이 이에 노출되어 심각한 피해를 입을 수 있음을 시사하는 충격적인 결과다. 논문의 공동 저자인 캐나다 토론토대학교의 미리아 다이아몬드 교수는 "전자 제품에 polyBFRs가 광범위하게 사용될 경우, 제품 생산, 가정 내 사용, 폐기 및 재활용 등 전 과정에서 유해 물질 노출이 발생할 수 있다"고 지적하며 "화학 산업계가 생산량을 공개하지 않고 있지만, 생산량이 매우 높을 것으로 추정되는 만큼, 오염 가능성과 그로 인한 인간 및 야생 동물에 대한 심각한 피해가 매우 우려스럽다"고 강조했다. 이번 연구 결과는 기존의 안전성 평가 기준에 허점을 드러내며, 고분자 화합물에 대한 보다 엄격한 규제와 심층적인 안전성 검증의 필요성을 제기하는 중요한 계기가 될 것으로 보인다. ◇ 참조: 「고분자 난연제 분해의 환경적 영향」 작성자: Xiaotu Liu, Yinran Xiong, Xiao Gou, Lei Zhao, Shanquan Wang, Yanhong Wei, Xiaoyun Fan, Yang Yu, Arlene Blum, Lydia Jahl, Miriam L. Diamond, Yiping Du, Zhuyi Zhang, Shuxin Jiang, Xiaowei Zhang, Ting Wu 및 Da Chen, 3 March 2025, 네이처 자속가능성(Nature Sustainability). DOI: 10.1038/s41893-025-01513-z

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  2025-03-06

• [2조 달러 클럽 눈앞] TSMC, 반도체 거물로 우뚝 서다

  대만 반도체 제조 회사 TSMC. 이 이름은 이제 단순한 반도체 업체를 넘어 세계 경제를 움직이는 핵심 동력으로 통한다. 글로벌 디지털 환경이 폭발적으로 성장하는 가운데, TSMC는 혁신의 중심에서 거대한 성장을 견인해 왔다. 현재 시가총액은 9800억 달러(약 1432조 5640억 원)에 육박하며, 글로벌 파운드리(반도체 위탁생산) 시장의 64%를 장악하는 압도적인 존재감을 자랑한다. 엔비디아, 애플 등 기술 공룡들의 최첨단 제품 이면에는 늘 TSMC의 기술력이 자리하며, 스트리밍 서비스부터 혁신적인 의료 기술에 이르기까지, 그 영향력은 전 산업 분야에 깊숙이 스며들어 있다. 미래는 더욱 밝게 점쳐진다. 인공지능(AI) 시대의 본격적인 개막과 함께 AI 칩 시장은 향후 10년간 연평균 35%의 폭발적인 성장이 예상된다. 이는 곧 TSMC에게 거대한 기회가 될 것임을 의미한다. 실제로 업계 분석가들은 이러한 성장세가 현실화될 경우, TSMC의 매출이 5년 안에 900억 달러(약 131조 5620억 원)에서 무려 2250억 달러(약 328조 9050억 원)로 수직 상승할 수 있다고 전망한다. 이 놀라운 성장 잠재력은 TSMC를 꿈의 2조 달러(약 2923조 6000억 원) 클럽 기업 반열에 올려놓을 가능성을 시사한다. 경쟁자를 압도하는 기술 리더십, 2나노미터 시대를 열다 경쟁 환경 또한 TSMC의 독주를 뒷받침하고 있다. 최대 경쟁사인 삼성전자가 2나노미터 기술 경쟁에서 주춤하는 사이, TSMC는 이미 2025년 2나노미터 양산 체제 구축을 목전에 두고 있다. 이것은 단순한 기술적 우위를 넘어, TSMC가 반도체 산업의 패권을 더욱 공고히 하는 결정적 발판이 될 것이다. 머지않아 TSMC의 공장에서는 이전 세대 칩을 월등히 능가하는 효율과 속도를 자랑하는 2나노미터 칩들이 쏟아져 나올 것이며, 이는 TSMC의 압도적인 기술 리더십을 전 세계에 다시 한번 각인시키는 계기가 될 전망이다. 일본매체 모토패덕은 "TSMC는 기술 산업에서 혁신과 기회의 시너지 효과를 완벽하게 보여준다. TSMC의 최첨단 제조 시설의 분주한 복도를 따라 혁신의 교향곡이 울려 퍼진다. 이곳에서 미세 칩, 즉 작지만 강력한 동력원이 탄생하여 대만 반도체 제조 회사(TSMC)를 전례 없는 성장 영역으로 이끌고 있다"고 진단했다. 모토패덕의 이러한 묘사는 TSMC가 가진 혁신 DNA와 미래 성장 가능성을 함축적으로 보여준다. 불안한 시장 속에서도 빛나는 투자처, TSMC 최근 기술주를 중심으로 시장 변동성이 확대되고 있지만, 오히려 투자자들은 TSMC에서 안정적인 투자 가치를 발견하고 있다. TSMC의 선견지명적인 전략과 흔들림 없는 혁신 DNA는 불확실성이 커지는 시장 상황 속에서도 오히려 더욱 빛을 발하며, 2조 달러 기업으로 도약할 가능성을 한층 더 높이고 있다. 만약 TSMC가 시가총액 2조 달러를 달성한다면, 이는 단순한 숫자적 성과를 넘어 TSMC의 탁월한 비전과 리더십이 빚어낸 기념비적인 성공 사례로 기록될 것이다. 모토패덕은 TSMC의 성장 스토리에 대해 "TSMC의 이야기는 단순히 숫자와 성장에 대한 기록이 아니다. 혁신이 기회를 만났을 때 어떤 무한한 가능성이 펼쳐질 수 있는지 보여주는 드라마와 같다"고 분석했다. TSMC의 성장 스토리는 단순한 기업 성공담을 넘어, 기술 혁신이 가져올 미래 가능성에 대한 기대감을 높이는 서사시와 같다는 것. TSMC, 혁신의 지평을 끝없이 넓히다 TSMC의 혁신은 단순한 매출 증대나 시장 점유율 확대로 그 의미가 국한되지 않는다. TSMC는 반도체 기술 자체의 영역을 쉼 없이 확장하고 있다. 최첨단 게임 콘솔부터 복잡한 인공지능 알고리즘, 미래 자동차와 헬스케어 산업에 이르기까지, TSMC의 칩은 상상 속의 첨단 기술을 현실로 구현하는 핵심 엔진 역할을 수행하고 있다. TSMC, 압도적인 시장 지배력의 원천은? 그렇다면 TSMC는 어떻게 이토록 압도적인 시장 지배력을 구축할 수 있었을까? 그 비결은 바로 끊임없는 기술 혁신과 최고의 품질을 향한 끈질긴 집념에 있다. 2025년 2나노미터 공정 도입은 이러한 TSMC의 핵심 경쟁력을 명확하게 보여주는 대표적 사례다. 글로벌 파운드리 시장의 64%를 점유하는 경이로운 시장 점유율은 TSMC의 뛰어난 기술력과 흔들림 없는 고객 신뢰를 입증하는 가장 확실한 증거다. TSMC 투자, 미래를 위한 현명한 선택될까? 투자 전문가들은 TSMC 투자에 대해 다음과 같은 조언을 제시한다. 첫째, 미래 기술 트렌드에 대한 지속적인 관심이 필요하다. AI, 자율주행, 헬스케어 등 미래 기술 혁신은 TSMC의 성장 잠재력과 직결되므로, 이러한 분야의 발전 추이를 꾸준히 주시하고 TSMC의 성장 가능성을 면밀히 분석해야 한다. 둘째, 투자 포트폴리오를 다각화하여 위험을 관리해야 한다. TSMC는 분명 매력적인 투자처이지만, 투자 포트폴리오를 분산하여 위험을 관리하는 것은 필수적이다. 기술주 외에도 다양한 자산에 분산 투자하여 투자 안정성을 확보하는 전략이 요구된다. 셋째, 변동성이 큰 기술 시장의 특성을 고려하여 시장 상황을 꾸준히 모니터링해야 한다. 거시 경제 지표와 산업 동향을 꼼꼼하게 분석하고, 신중한 투자 결정을 내리는 자세가 필요하다. 주요 산업 전망과 TSMC vs 삼성 주요 산업 전망에 따르면, 향후 5년간 AI 칩 시장은 연평균 35% 성장하고, 이에 따라 TSMC 매출은 연평균 20% 성장할 것으로 예측된다. TSMC와 삼성의 경쟁 구도를 살펴보면, 기술력 측면에서 TSMC는 2나노미터 기술 경쟁에서 삼성을 앞서나가며, 뛰어난 정밀성과 생산 확장 능력을 입증했다는 평가를 받고 있다. 시장 가치 측면에서 TSMC의 시가총액은 9,800억 달러에 육박하며, 이제 2조 달러 클럽 가입 가능성을 현실로 만들 수 있을지 전 세계의 이목이 집중되고 있다. TSMC 투자는 다음과 같은 장점을 지닌다. 타의 추종을 불허하는 최첨단 공정 기술 리더십, 글로벌 기술 업계 리더들과의 견고한 파트너십, 그리고 파운드리 시장에서의 압도적인 시장 점유율은 TSMC 투자의 매력을 더하는 요소다. 하지만 단점도 존재한다. 잠재적인 공급망 불안정 리스크와 지정학적 리스크는 투자자들이 간과할 수 없는 부분이다. TSMC는 단순한 반도체 제조업체를 넘어, 혁신 DNA를 바탕으로 기술 산업의 미래를 개척하는 선구자 역할을 자임하고 있다. 끊임없는 혁신과 공고한 시장 지배력을 토대로 TSMC는 2조 달러 클럽 가입이라는 야심찬 목표를 향해 순항하고 있다. TSMC의 미래 성장 가능성에 주목하고, 장기적인 안목으로 투자 전략을 구체화해야 할 시점이다.

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  2025-03-05

• [기후의 역습(121)] 남극 빙하 녹으며 '지구 심장' 남극 순환류 멈추나…전 지구적 재앙 우려

  남극 주변을 도는 지구 최대 해류, '남극 순환류(ACC)'가 빙하 용해로 인해 속도를 잃을 위기에 처했다. 이는 걸프 해류의 5배, 아마존 강의 100배에 달하는 막강한 해류로, 지구 기후 조절과 해양 생태계 유지의 핵심 동력이다. 호주 멜버른대학교 연구팀은 최근 발표한 연구에서 지구 온난화로 남극 빙하에서 흘러나온 차가운 담수가 해수의 염도를 낮추면서 남극 순환류의 속도가 2050년까지 최대 20% 감소할 수 있다고 경고했다. 이는 단순한 해류 약화를 넘어 지구 전체에 심대한 영향을 미칠 수 있는 중대한 변화라고 과학 전문 매체 컨버세이션이 전했다. 기후 변화로 남극 얼음 녹아 염도·밀도 변화 남극 대륙을 서쪽에서 동쪽으로 흐르는 남극 순환류(ACC)는 전 세계 기후와 해양 순환을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 최근 기후 변화로 남극의 얼음이 녹으면서 엄청난 양의 담수가 남극해로 흘러들어 염도와 밀도가 변하고 있다. 이러한 변화는 ACC를 포함한 해류의 움직임에 영향을 미치며, ACC는 대서양, 태평양, 인도양에 열, 영양소, 이산화탄소를 분배하는 글로벌 해양 컨베이어 벨트의 중요한 원동력 역할을 한다. 연구팀은 슈퍼컴퓨터와 해류, 열 전달 등 다양한 요소에 대한 고해상도 해양 및 해빙 시뮬레이션을 통해 온도, 염도, 바람 조건 변화가 해류에 미치는 영향을 심층적으로 분석했다. 분석 결과, 남극 대륙을 감싸는 남극 순환류(ACC)는 전 세계 기후 및 해양 순환의 핵심 조절자로서, 빙하 용해로 인한 담수 유입은 ACC의 움직임을 급격히 변화시키며 전 지구적 해양 컨베이어 벨트 기능 약화를 초래할 수 있음이 밝혀졌다. 비샤크다타 가옌 멜버른대학교 부교수는 "남극 순환류는 매우 복잡하고 정밀한 균형을 유지하고 있다"며 "이 '엔진'이 멈추면 기후 변동성 심화, 극단적 기상 현상 증가, 해양의 탄소 흡수 기능 약화 등 심각한 결과를 초래해 지구 온난화를 가속화할 수 있다"고 우려했다. '지구 심장' 남극 순환류, 생태계 및 기후 조절의 핵심 남극 순환류는 따뜻한 해수의 유입을 막아 빙상을 보호하고, 남방 큰 다시마 같은 외래종 확산을 억제하며, 지구 기후 시스템을 안정화하는 핵심 역할을 수행한다. 그러나 접근이 어려운 지리적 특성으로 인해 다른 해류에 비해 연구가 미진한 상황이다. 연구팀은 슈퍼컴퓨터 '가디(GADI)'와 고해상도 기후 시뮬레이터, 'ACCESS-OM2-01' 모델을 활용해 남극 순환류를 정밀하게 분석했다. 이 모델은 소용돌이 같은 미세한 해류 움직임까지 포착해 미래 변화를 더욱 정확히 예측할 수 있도록 돕는다. 시뮬레이션 결과, 남극 빙하 용해수는 심해로 흘러들어 해양 밀도 구조를 변화시키고, 이는 해양 온난화 효과를 상쇄하며 2050년까지 해류 속도를 최대 20%까지 감소시킬 수 있음이 확인됐다. 해양 생태계 파괴, 해수면 상승⋯전 지구적 재앙 초래 가능성 남극 순환류 약화는 해양 생태계 파괴, 생물 다양성 감소, 어업 생산성 저하를 초래할 수 있다. 또한, 외래종 유입을 촉진하고 따뜻한 해수의 남극 유입을 증가시켜 빙붕 용해를 가속화, 해수면 상승을 심화시킬 수 있다. 이는 기후 패턴 변화, 해양의 탄소 흡수 능력 감소 등 전 지구적인 재앙으로 이어질 수 있다. 연구팀은 온실가스 감축 노력을 통해 남극 빙하 용해를 늦추고, 남극해 장기 연구를 통해 변화를 면밀히 관찰해야 한다고 강조한다. 국제적 협력을 통해 기후 변화가 해양에 미치는 영향을 최소화해야 한다는 것이다. 이 연구는 환경 과학 분야 국제 학술지, '환경 연구 레터스(Environmental Research Letters)'에 게재됐다. 이번 연구 결과는 위도 간 온도 차이로 인해 대류가 가속화될 수 있다는 기존 연구와 상반되는 결과이며, 얼음 용해가 해류 속도 감소에 주요 원인임을 분명히 했다.

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  2025-03-05

• [신소재 신기술(159)] 중국 유비테크, 세계 최초 다중 휴머노이드 로봇 협업 기술 개발

  중국의 로봇 기업 유비테크(UBTech)가 세계 최초로 다중 휴머노이드 로봇 협업 기술 개발에 성공했다고 발표했다. 3일(현지시간) 인터레스팅엔지니어링에 따르면 유비테크는 중국 지리자동차(Geely) 산하 프리미엄 전기차 브랜드 지커(Zeekr)의 5G 스마트 공장에서 여러 대의 워커 S1 휴머노이드 로봇을 활용하여 다양한 시나리오와 작업을 수행하는 데 성공했다. 유비테크가 이날 유튜브에 공개한 영상에 따르면, '브레인넷(BrainNet)'이라는 혁신적인 프레임워크를 기반으로 워커 S1 로봇들은 지커 스마트 공장에서 복잡한 작업을 협력하여 수행한다. 이는 로봇 공학 분야의 중요한 진전으로, 다양한 환경에서 고급 협업 및 적응력을 보여주는 사례다. 유비테크는 올해 1월 산업 현장에 워커 S 휴머노이드 로봇을 500~1000대 규모로 양산한다는 계획을 밝힌 바 있다. 군집 지능으로 진화하는 휴머노이드 로봇 유비테크의 브레인넷 프레임워크는 클라우드-디바이스 추론 노드와 스킬 노드를 연결하여 '슈퍼 브레인'과 '지능형 서브 브레인'을 형성하는 군집 지능 시스템을 통해 효과적인 로봇 협업을 가능하게 한다. 슈퍼 브레인은 대규모 추론 멀티모달 모델을 기반으로 지능형 하이브리드 의사 결정을 통해 복잡한 생산 라인 활동을 처리한다. 트랜스포머 모델 기반의 지능형 서브 브레인은 다중 로봇 제어 및 교차 분야 융합 인식을 결합하여 동시 분산 학습을 통해 스킬 전송 및 생성 속도를 높인다. 유비테크는 이러한 기술을 통해 휴머노이드 로봇이 단일 작업을 넘어 협력적인 작업을 수행할 수 있으며, 생산 라인에서의 팀워크를 보장한다고 설명했다. 이는 지능형 제조 발전과 산업 현장의 효율성 향상에 기여할 것으로 기대된다. 세계 최초 휴머노이드 로봇용 대규모 추론 멀티모달 모델 개발 유비테크는 복잡한 생산 라인의 의사 결정 요구 사항을 충족하기 위해 세계 최초로 휴머노이드 로봇용 대규모 추론 멀티모달 모델을 개발했다. 슈퍼 브레인의 핵심인 이 AI 시스템은 브레인넷의 지속적인 자기 진화를 가능하게 하고 군집 지능의 잠재력을 극대화한다. 중국 인공지능(AI) 스타트업 딥시크-R1(DeepSeek-R1) 딥 러닝 기술로 개발된 이 모델은 대규모 데이터를 처리하여 로봇에 인간과 같은 상식 추론 능력을 부여한다. 이를 통해 자율적인 작업 일정 계획, 분류 및 조정이 가능해져 다중 로봇 협업을 최적화한다. 유비테크의 멀티모달 추론 모델은 여러 자동차 공장에서 워커 S 로봇을 활용한 실제 훈련을 통해 수집한 고품질 산업 데이터 세트로 학습되었다. 유비테크는 "멀티모달 기능을 통합하고 RAG(Retrieval-Augmented Generation·대형 언어모델이 외부 데이터 베이스를 참조해 답변 정확성을 높이는 기술) 기술을 활용하여 다양한 워크스테이션에서 의사 결정 정확도, 일반화 및 대규모 산업 배치를 위한 확장성을 크게 향상시켰다"고 밝혔다. AI 기반 공장 자동화 유비테크의 휴머노이드 로봇은 단일 에이전트 자율성에서 군집 지능으로 진화하는 '실전 훈련 2.0' 단계에 진입했다. 현재 지커 5G 지능형 공장에서는 수십 대의 워커 S1 로봇이 최종 조립, SPS 계측, 품질 검사, 차량 조립 등 주요 생산 영역에서 작업하고 있다. 이 로봇들은 분류, 처리, 정밀 조립 작업을 협력하여 수행하며 산업 환경에서 완벽한 다중 로봇 협업을 보여준다. 워커 S1 로봇은 지능형 하이브리드 의사 결정 및 순수 비전 기반 인식을 사용하여 동적 대상을 모니터링하고 협업 분류에서 분류 작업을 최적화한다. 또한, 클라우드-디바이스 의사 결정을 위해 멀티모달 추론 모델을 의미론적 VSLAM 내비게이션 및 민첩한 조작과 통합하며, 집단 매핑 및 공유 지능을 기반으로 군집 협업을 수행한다.

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  2025-03-04

• [우주의 속삭임(101)] 지구 궤도가 빙하 촉발⋯다음 빙하기 1만1천년 후 도래

  지구의 궤도가 빙하기 주기와 연관성이 있으며 다음 빙하기는 1만1000년 후에 도래한다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 캘리포니아 대학교(UC) 산타바바라 캠퍼스와 영국 카디프 대학을 포함한 국제연구팀은 지구 궤도의 미세한 변화가 수천 년에 걸쳐 지구 기후에 변화를 일으킨다는 새로운 해석을 바탕으로 이러한 예측을 제시했다고 과학전문 웹사이트 PHYS가 전했다. 해당 연구 결과는 과학 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다. 연구팀은 지난 100만 년 동안의 기후 변화 기록을 분석해 북반구 육지 빙상 크기 변화와 심해 온도 변화를 지구 궤도의 형태, 자전축의 기울기와 같은 작은 주기적 변화와 일치시켰다. 이를 통해 빙하기와 간빙기 사이의 기후 변화 시기에 대한 예측 가능한 패턴을 발견했다. 연구 공동 저자인 UC 산타바바라 지구과학과 로레인 리시키에 교수는 "지난 100만 년 동안 지구 기후가 빙하기와 현재와 같은 온화한 간빙기 사이를 오가는 시기에 대한 예측 가능한 패턴을 발견했다"며 "지구 궤도 변화의 한 유형은 빙하기의 종말론을, 다른 유형은 빙하기의 복귀를 야기했다"고 설명했다. 영국 카디프대학의 스티븐 바커 교수는 "기후 기록에서 다양한 궤도 매개변수의 명확한 흔적을 발견하게 되어 놀랐다"며, "이러한 패턴이 이전에는 발견되지 않았다는 것이 믿기 어려울 정도"라고 덧붙였다. 연구팀은 인간의 온실가스 배출이 없는 자연적인 패턴을 기준으로 현재 안정적인 안빙기 중간에 있으며, 다음 빙하기는 약 1만년 후에 시작될 것으로 예측했다. 팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 향후 1만년~2만년 동안 지구 자연 기후의 기준선을 구축하고, 기후 모델 시뮬레이션과 결합하여 인간이 만든 기후 변화의 절대적인 영향력을 정량화할 계획이다. 바커 교수는 "이제 우리는 이러한 긴 시간 척도에서 기후가 대체로 예측하능하다는 것을 알게 되었으므로 과거 변화를 활용하여 미래에 발생할 수 있는 일을 알려줄 수 있다"며 "이는 온실 가스 배출에 대한 현재의 결정을 더 잘 알리는 데 필수적이며, 미래 기후 변화를 결정할 것"이라고 강조했다. 연구 결과는 스티븐 바커 외 연구진의 논문 "플라이스토세 10만 년 빙하기 주기에서 세차운동, 기울기, 이심률의 뚜렷한 역할(Distinct roles for precession, obliquity and eccentricity in Pleistocene 100kyr glacial cycles)'을 통해 확인할 수 있다.

  • 포커스온

  2025-03-04

• [우주의 속삭임(100)] 화성의 붉은색, 냉수 속 철 산화물 '페리하이드라이트' 때문일 가능성 제기

  화성을 상징하는 붉은 색은 건조 광물인 '적철석' 이 아닌, 물이 풍부한 철광물인 페리하이드라이트(ferrihydrite) 때문이라는 의견이 제기됐다. 화성은 특유의 붉은색으로 인해 오랜 기간 '붉은 행성'으로 불렸다. 최근 과학계는 이 독특한 색채의 기원을 밝혀낼 잠재적 단서를 발견해, 기존의 통념을 뒤집는 새로운 이론을 제시했다. 화성의 먼지는 산화철을 포함한 다양한 광물이 뒤섞인 것으로 알려져 있다. 새로운 연구에 따르면 산화철 중 하나인 물이 풍부한 페리하이드라이트가 화성의 붉은 색의 원인이라고 미국 항공우주국(나사·NASA)은 설명했다. 미국 브라운 대학교 지구·환경·행성 과학부의 박사후 연구원인 주저자 애덤 발란티나스는 "화성이 왜 붉은지에 대한 근본적인 질문은 아마도 수천 년에서 수백 년 동안 이어져 왔다"고 말했다. 발란티나스는 "저희 분석에 따르면 페리하이드라이트는 먼지의 모든 곳에 있으며 아마도 암석 형성에도 있을 것이다. 페리하이드라이트가 화성이 붉은 이유라고 생각한 것은 처음은 아니지만, 관찰 데이터와 새로운 실험 방법을 사용해 실험실에서 화성 먼지를 만들어 테스트할 수 있다"고 설명했다. 화성은 지구 가까이에 위치한 거리 상의 이점과 수십년 동안 탐사선을 보냄으로써 태양계에서 가장 광범위하게 연구된 행성 중 하나다. 궤도선과 착륙선은 화성의 붉은색이 행성을 뒤덮은 먼지 속 산화된 철 광물에서 비롯된다는 자료를 제공해 왔다. 과거 화성 암석 속 철은 물 또는 물과 대기 중 산소와 반응하여 지구에서 녹이 형성되는 것과 유사한 방식으로 산화철을 생성했다. 수십억 년에 걸쳐 산화철은 먼지로 분해되어 화성의 바람에 의해 이동하며 행성 전체에 퇴적되었고, 이는 현재에도 먼지 회오리와 대규모 먼지 폭풍을 일으키고 있다. 미국 브라운대학교 연구팀이 시뮬레이션된 화성 먼지를 보여주는 실험실 샘플. 황토색은 철분이 풍부한 페리히드라이트의 특징으로, 화성의 고대 물 활동과 환경 조건에 대한 중요한 통찰력을 제공하는 광물이다. 이 미세 분말 혼합물은 페리히드라이트와 현무암으로 구성되어 있으며 입자 크기가 1마이크로미터(머리카락 지름의 1/100) 미만이다(샘플 규모: 가로 1인치). 사진=애덤 발란티나스 그동안 우주선의 관측에만 의존한 화성 산화철 분석에서는 물의 흔적이 감지되지 않아 연구자들은 산화철이 적철석(hematite)일 것이라는 가설을 세웠다. 철광석의 주요 구성 성분인 건조 광물 적철석은 수십억 년에 걸쳐 화성 대기와의 반응을 통해 형성되었을 것으로 추정됐다. 이는 적철석이 화성 표면에 호수와 강이 존재했던 것으로 추정되는 시기 이후에 형성되었음을 의미했다. 그러나 브라운대학교 연구팀은 다수의 탐사 임무에서 수집된 자료와 모사된 화성 먼지를 결합한 새로운 연구 결과는 적철석이 아닌 냉수 환경에서 형성되는 광물인 페리하이드라이트(ferrihydrite)가 붉은색의 원인일 수 있다는 가능성을 제시했다. 이는 수백만 년 전 화성의 환경과 잠재적 거주 가능성에 대한 과학적 이해를 변화시킬 수 있음을 시사한다. 해당 연구 결과는 지난 25일 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 발표됐다. 연구를 주도한 애덤 발란티나스 박사후 연구원은 "화성은 여전히 붉은 행성이다. 다만, 화성이 왜 붉은색인지에 대한 우리의 이해가 변화했을 뿐이다"라고 밝혔다. 지구 실험실서 화성 먼지 재연 연구팀은 유럽우주국(ESA)의 화성 익스프레스 궤도선과 엑소마스 미량 가스 궤도선, 그리고 NASA의 화성 정찰 궤도선과 큐리오시티, 패스파인더, 오퍼튜니티 로버에서 수집된 자료를 활용했다. 미량 가스 궤도선의 CaSSIS 컬러 카메라는 화성 먼지 입자의 정확한 크기와 구성을 밝혀 연구자들이 지구에서 자체적으로 먼지를 제작할 수 있도록 했다. 연구진은 다양한 유형의 산화철을 사용하여 실험실에서 자체적인 화성 먼지를 만들었다. 모사된 먼지는 특수 분쇄기를 통해 화성의 먼지와 동일한 크기의 입자로 제작됐으며, 두께는 사람 머리카락의 1/100에 해당한다. 연구팀은 화성 궤도를 돌며 행성을 연구하는 궤도선에서 사용하는 기술과 유사한 X선 기계와 반사 분광계를 사용하여 먼지를 분석했다. 이후 실험실 자료와 우주선 자료를 비교했다. 발란티나스 연구원은 화성 익스프레스의 OMEGA 반사 분광계는 화성의 먼지가 가장 많은 지역에서도 물이 풍부한 광물의 증거를 보여주었으며, CaSSIS 자료는 실험실 시료와 비교했을 때 적철석이 아닌 페리하이드라이트가 화성 먼지와 가장 잘 일치한다는 것을 보여줬다고 밝혔다. CaSSIS 카메라 개발을 주도한 스위스 베른 대학교 물리학 연구소의 니콜라스 토마스 교수는 "우리는 현무암과 혼합된 페리하이드라이트가 화성에서 우주선이 관측한 광물과 가장 잘 일치한다는 것을 발견했다"고 말했다. 미량 가스 궤도선 자료를 사용하여 스위스 베른 대학교에서 연구를 시작한 발란티나스 연구원은 "주요 시사점은 페리하이드라이트가 표면에 물이 존재했을 때만 형성될 수 있기 때문에 화성이 우리가 이전에 생각했던 것보다 더 일찍 녹슬었다는 것이다. 또한 페리하이드라이트는 현재 화성의 조건에서도 안정적으로 유지된다"고 밝혔다. 물이 풍부했던 과거 화성 발란티나스 연구원은 화성의 붉은색에 대한 미스터리가 수천 년 동안 지속되어 왔다고 말했다. 유럽우주국(ESA)에 따르면 로마인들은 화성의 색이 피를 연상시킨다는 이유로 전쟁의 신의 이름을 따서 화성이라고 명명했으며, 이집트인들은 화성을 '헤르 데셰르(Her Desher)', 즉 "붉은 것"이라고 불렀다. 발란티나스 연구원은 화성의 색이 물이 없는 형태의 녹인 적철석이 아닌 페리하이드라이트와 같은 물을 함유한 녹슨 광물 때문일 수 있다는 사실이 연구진을 놀라게 했다고 말했다. 하지만 이는 화성의 지질학적, 기후학적 역사에 대한 흥미로운 단서를 제공한다고 그는 덧붙였다. 발란티나스는 "물이 함유된 녹이 화성 표면 대부분을 덮고 있다는 것은 화성의 고대 과거에 액체 상태의 물이 이전에 생각했던 것보다 더 광범위하게 존재했을 수 있음을 시사한다. 이는 화성이 한때 액체 상태의 물이 존재했던 환경을 가지고 있었음을 의미하며, 물은 생명체의 필수 조건이다. 우리 연구는 화성에서 페리하이드라이트 형성에 산소(대기 또는 다른 출처에서)와 철과 반응할 수 있는 물이 모두 필요했음을 보여준다"고 말했다. 페리하이드라이트, 30억년 전 생성 가능성 이번 연구는 광물이 정확히 언제 형성되었는지 밝히는 데 초점을 맞추지는 않았다. 하지만 페리하이드라이트는 냉수에서 형성되기 때문에 수백만 년 전 화성이 더 따뜻하고 습했던 시기가 아닌 약 30억 년 전에 생성되었을 가능성이 있다. 발란티나스는 "이 시기는 화성에서 격렬한 화산 활동이 일어나 얼음이 녹는 현상과 물과 암석 사이의 상호작용을 촉발하여 페리하이드라이트 형성에 유리한 조건을 제공했을 가능성이 높은 시기였다. 이 시기는 화성이 초기 습한 상태에서 현재의 사막 환경으로 전환되는 시기와 일치한다"고 말했다. 페리하이드라이트는 먼지뿐만 아니라 화성 암석층에도 존재할 가능성이 있다. 이를 확인하는 가장 좋은 방법은 붉은 행성에서 암석과 먼지 실제 표본을 확보하는 것이다. 퍼시비어런스 로버는 이미 암석과 먼지를 포함하는 여러 표본을 수집했으며, NASA와 ESA는 화성 표본 귀환 프로그램(Mars Sample Return program)을 통해 2030년대 초까지 지구로 가져오는 것을 목표로 하고 있다. ESA의 미량 가스 궤도선 및 화성 익스프레스 프로젝트 과학자인 콜린 윌슨은 "이 귀중한 표본을 실험실로 가져오면 먼지에 페리하이드라이트가 얼마나 포함되어 있는지, 그리고 이것이 화성의 물의 역사와 생명체 존재 가능성에 대한 우리의 이해에 어떤 의미를 갖는지 정확히 측정할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 한편 이번 연구 결과는 발란티나스 연구원과 동료들에게 먼지 폭풍을 통해 화성 전체로 퍼져나가기 전 페리하이드라이트의 원래 생성 위치와 페리하이드라이트가 형성되었을 때 화성 대기의 정확한 화학적 구성 성분 등 새로운 미스터리를 안겨주었다. 호건 교수는 먼지가 언제 어디서 형성되었는지 이해하는 것은 과학자들이 초기 지구와 유사한 행성의 대기가 어떻게 진화했는지에 대한 통찰력을 얻는 데 도움이 될 수 있다고 말했다. 호건 교수는 "페리하이드라이트는 눈이 녹거나 따뜻한 기후에서 짧은 기간 동안 강렬한 강우로 인해 단기간에 많은 물이 이동하는 지구의 토양에서 매우 흔하게 발견된다. 우리는 또한 (큐리오시티 로버가 탐사하고 있는 화성의) 게일 분화구의 호수 퇴적물에서도 페리하이드라이트의 증거를 발견했다. 이 퍼즐을 풀 수 있는 가장 좋은 방법은 화성 먼지 표본을 지구의 실험실로 가져오는 것이다"라고 덧붙였다.

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  2025-02-28

• [신소재 신기술(158)] 반도체 나노플레이트 약점 활용 나노스케일 조립 기술 혁신

  카드뮴 셀레나이드(CdSe) 나노플레이트의 취약점을 활용한 혁신적인 반도체 나노스케일(구조체) 조립 기술이 개발됐다. 카드뮴 셀레나이드 나노판은 혁신적인 전자 소재 개발의 유망한 기반으로 주목받고 있다. 특히, 이 나노판은 원자 몇 개 두께에 불과한 초박형 구조로 뛰어난 광학적 특성을 제공해 전 세계 연구자들의 관심을 끌고 있다. 독일 헬름홀츠 드레스덴-로젠도르프 센터(HZDR), 드레스덴 공과대학교(TU Dresden), 라이프니츠 고체 및 재료 연구소 드레스덴(IFW) 공동 연구팀은 카드뮴 셀레나이드 나노판의 체계적인 생산을 위한 중요한 진전을 이루었다고 웹사이트 PHYS가 전했다. 카드뮴 셀레나이드 나노판은 빛이나 공기에 노출될 경우 표면 산화 또는 구조 변화가 발생해 광학적 특성이 저하될 수 있는 취약점이 있다. 특히 고온이나 습도가 높은 환경에서는 광학적 안정성이 더욱 떨어질 수 있다. 또한 제조 과정이 어려워 균일한 형태와 크기의 카드뮴 셀레나이드 나노판을 대량 생산하는 것은 기술적으로 힘들다. 게다가 카드뮴 셀레이트 나노판의 표면을 안정화하거나 다른 물질과 결합하는 과정에서도 어려움이 발생할 수 있다. 연구팀은 학술지 '스몰(Small)'에 카드뮴 셀레나이드 나노판 구조와 기능 간의 상호 작용에 대한 기초적인 통찰력을 얻었다고 발표했다. 연구에 따르면 카드뮴 기반 나노판은 근적외선(NIR)과 특정 상호 작용을 통해 빛을 흡수, 반사, 방출하거나 다른 광학적 특성을 나타내는 2차원 물질 개발에 적합하다. 이러한 스펙트럼 범위는 다양한 기술 분야에서 활용될 수 있다. 예를 들어, 의료 진단에서는 NIR 빛이 가시광선보다 조직에서 산란이 적어 조직 내부를 더 깊이 관찰할 수 있다. 통신 기술에서는 고효율 광섬유 시스템에 NIR 물질이 사용되며, 태양 에너지 분야에서는 광전지 효율을 높일 수 있다. HZDR 이온빔 물리학 및 재료 연구소의 리코 프리드리히 박사 겸 드레스덴 공과대학교 이론 화학과 교수는 "원하는 광학적 및 전자적 특성을 나타내도록 물질을 특정하게 변형하는 능력은 이러한 모든 응용 분야에서 매우 중요하다"고 말했다. 드레스덴 공과대학교 물리 화학과의 알렉산더 아이히뮐러 교수는 "과거에는 나노 화학 합성이 시행착오를 통해 물질을 혼합하는 것에 가까웠기 때문에 어려움이 있었다"고 덧붙였다. 두 과학자는 공동으로 협력해 이번 연구 프로젝트를 이끌었다. 정밀한 나노 입자 생산을 위한 양이온 교환 여기서 특별한 과제는 나노 구조체의 폭과 길이를 변경하지 않고 원자층의 수와 조성을 특정하게 제어하여 두께를 조절하는 것이다. 이러한 복잡한 나노 입자 합성은 재료 연구의 핵심 과제이다. 양이온 교환은 이러한 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 했다. 이 방법에서는 나노 입자의 특정 양이온(양전하를 띤 이온)을 다른 이온으로 체계적으로 대체한다. 아이히뮐러 교수는 "이 과정은 조성과 구조를 정밀하게 제어하여 기존 합성 방법으로는 얻을 수 없는 특성을 가진 입자를 생산할 수 있게 한다. 그러나 이 반응의 정확한 작동 방식과 시작점에 대해서는 알려진 것이 거의 없다"고 설명했다. 이번 프로젝트에서 연구팀은 활성 모서리가 중요한 역할을 하는 나노판에 초점을 맞췄다. 이러한 모서리는 화학적으로 특히 반응성이 높아 판들을 조직화된 구조로 결합할 수 있다. 이러한 효과를 더 잘 이해하기 위해 연구팀은 정교한 합성 방법, 원자 분해능 (전자)현미경, 광범위한 컴퓨터 시뮬레이션을 결합했다. 나노 입자의 활성 모서리와 결함은 화학적 반응성뿐만 아니라 광학적 및 전자적 특성으로도 흥미롭다. 이러한 위치는 종종 전하 운반체의 농도가 높아 운반체의 이동과 빛의 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 프리드리히 박사는 "단일 원자 또는 이온을 교환하는 능력과 결합하여 단일 원자 촉매에서 이러한 결함을 활용하여 개별 원자의 높은 반응성과 선택성을 활용하여 화학 공정의 효율성을 높일 수 있다"고 설명했다. 이러한 결함의 정밀한 제어는 나노 물질의 NIR 활성에도 중요하다. 이는 근적외선이 흡수, 방출 또는 산란되는 방식에 영향을 미쳐 광학적 특성을 체계적으로 최적화할 수 있는 방법을 제공한다. 나노 구조체 연결, 자기 조직화를 향한 발걸음 이 연구의 또 다른 결과는 활성 모서리를 통해 나노판을 체계적으로 연결하여 입자를 정렬되거나 자기 조직화된 구조로 결합할 수 있다는 것이다. 미래 응용 분야에서는 이러한 조직화를 활용하여 NIR 활성 센서 또는 새로운 유형의 전자 부품과 같은 통합 기능을 갖춘 복잡한 재료를 생산할 수 있다. 실제로 이러한 재료는 센서 및 태양 전지의 효율성을 높이거나 새로운 데이터 전송 방법을 용이하게 할 수 있다. 동시에 이 연구는 촉매 또는 양자 재료와 같은 나노 과학의 다른 분야에 대한 기초적인 통찰력을 제공한다. 연구팀의 이번 발견은 최첨단 합성, 실험 및 이론적 방법의 조합 덕분에 가능했다. 연구자들은 나노 입자의 구조를 정밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 활성 모서리의 역할을 자세히 조사할 수 있었다. 원자 결함 분포 및 조성 분석 실험은 재료 특성에 대한 포괄적인 이해를 얻기 위해 이론적 모델링과 결합됐다. ◇ 참고: 볼로디미르 샴라옌코 외, 반도체 나노판의 취약점: 격리된 결함에서 방향성 나노 스케일 어셈블리로, 스몰 (2024). DOI: 10.1002/smll.202411112

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  2025-02-28

• 아마존, 자체 개발 첫 양자컴 칩 '오셀롯' 공개⋯구글·MS 이어 경쟁 가속화

  세계 최대 전자상거래 업체 아마존이 자체 개발한 양자컴퓨팅 칩을 27일(현지시간) 공개했다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 아마존은 이날 '오셀롯(Ocelot)'이라는 이름의 첫 양자컴퓨팅 칩을 선보이며 "효율적인 대규모 시스템 구축을 향한 발걸음을 내디뎠다"고 밝혔다. 클라우드 서비스 1위 업체인 아마존의 이번 칩 발표는 클라우드 경쟁 업체인 구글과 마이크로소프트(MS)가 자체 칩을 잇달아 발표한 가운데 나왔다. 구글은 앞서 지난해 12월 양자 칩 '윌로우(Willow)'를, MS는 지난 19일 모양이 변해도 본질이 변하지 않는 '위상초전도체'를 사용한 '마요라나(Majorana) 1'을 발표했다. 아마존이 이에 가세하면서 양자컴퓨터 개발을 향한 대형 기술 기업 간 경쟁이 가속할 전망이다. 아마존 클라우드 서비스(AWS)의 양자 하드웨어 책임자인 오스카 페인터는 "5년 전에는 '양자컴퓨터를 만들 수 있을 것 같다'였지만, 오늘은 '우리는 양자컴퓨터를 만들 것이다'라고 확신을 갖고 있다"고 말했다. 전기적 진동을 만드는 장치인 '오실레이터(oscillator)'에서 따온 오셀롯은 오스카 페인터가 교수로 있는 캘리포니아 공대 연구팀에 의해 개발됐다. 양자컴퓨터는 0 또는 1의 '비트'로 정보를 처리하는 일반 컴퓨터와 달리 0과 1이 동시에 존재하는 중첩, 얽힘 상태인 '큐비트'를 활용한다. 이를 통해 기존 컴퓨터보다 훨씬 더 많은 계산을 빠르게 처리할 수 있다. 다만 큐비트는 미세한 온도 변화나 진동, 전자기 간섭 등이 계산 과정에 오류를 초래할 수 있다는 단점 때문에 상용화까지는 수십 년이 걸릴 것으로 전망됐다. 아마존의 오셀롯은 고양이가 한 번에 두 개 상태에 있을 수 있다고 가정한 '슈뢰딩거 고양이' 실험의 이름을 딴 '캣 큐비트'(cat qubit)를 기반으로 한다. 이 실험은 상자 안에 갇힌 고양이가 방사성 물질 붕괴에 따라 상자를 열어 확인할 때까지 '죽은 상태'와 '살아있는 상태'를 동시에 가지게 된다는 것이다. 이를 이용해 일반적인 큐비트는 0과 1 두 가지 중 하나를 가질 수 있지만, 캣 큐비트는 0과 1을 동시에 가질 수 있고 중첩된 상태로 존재한다. 오셀롯 칩 1개에는 데이터를 저장하는 5개 큐비트와 이를 안정화하는 회로, 데이터 큐비트의 오류를 감지하는 4개의 추가 큐비트로 구성된다. 칩 하나에 큐비트가 100만개 이상 탑재되는 시기를 '양자컴 상용화' 시작으로 보는데, 구글 윌로우는 105개, MS의 마요라나 1은 8개의 큐비트가 탑재돼 있다. 아마존은 오셀롯의 아키텍처가 양자컴퓨터와 관련된 부품 제작 비용을 90%까지 절감할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 기대했다. 오스카 페인터는 "실용적인 양자컴퓨터는 10년에서 20년 이내에 등장할 것으로 예상한다"며 "10년이라는 예상은 다소 공격적인 전망"이라고 덧붙였다.

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  2025-02-28

• [퓨처 Eyes(73)] 시간의 미스터리, 양자 세계에서 새로운 해답을 찾다

  시간은 과연 한 방향으로만 흐르는 것일까? 철학자와 과학자들이 오랫동안 탐구해온 이 질문에 대한 새로운 단서가 발견됐다. 영국 서리대학교(University of Surrey)의 최신 연구는 시간이 단순히 미래로만 향하는 선형적 흐름이 아닐 가능성을 제시하며, 기존의 통념을 흔들고 있다. 우리는 과거에서 미래로 흐르는 '시간의 화살'에 익숙하다. 현실 세계에서는 깨진 유리잔이 원래대로 돌아가지 않고, 엎질러진 물이나 우유가 저절로 컵에 다시 담기는 일은 결코 일어나지 않는다. 그러나 양자 세계에서는 상황이 달라진다. 물리학의 기본 방정식은 시간이 거꾸로 흘러도 동일하게 작동하는 대칭성을 갖는다. 즉, 시간이 앞으로 흐르든 뒤로 흐르든 법칙 자체는 변하지 않는다는 것이다. 서리대학교의 안드레아 로코 물리학 박사는 "엎질러진 우유가 테이블 위로 퍼지는 과정을 보면 시간이 앞으로 흐른다는 것을 알 수 있다. 하지만 영화처럼 되감아 보면 즉시 뭔가 잘 못 됐다는 것을 알 수 있다. 우유가 다시 유리 잔에 모일 것이라고 믿기 때문이다"라며 우리의 직관과 물리학 법칙 사이의 괴리를 지적했다. 이는 우리가 경험하는 거시 세계와 양자 세계 사이에는 분명한 간극이 존재한다는 것을 보여준다. 양자, 시간의 방향을 묻다 연구팀은 '개방 양자 시스템'이라는 개념에 주목했다. 양자 시스템(아원자 세계)이 주변 환경과 상호 작용하는 방식을 연구하는 분야다. 그들은 우리가 왜 시간을 한 방향으로만 인지하는 지, 그리고 이러한 인식이 양자 역학의 법칙에서 비롯되는 것인지, 아니면 환경과의 상호 작용의 결과인지 탐구했다. 연구팀은 환경을 외부 요인으로 취급하고 양자 시스템 자체에만 집중해 문제를 단순화했다. 그들은 우주 전체와 같은 환경이 너무 커서 에너지와 정보가 그 안으로 흩어져 다시는 시스템으로 돌아오지 않는다고 가정했다. 이러한 모델을 통해 시간이 이론적으로 양방향으로 흐를 수 있음에도 불구하고 양자 세계에서 시간의 방향이 어떻게 나타나는 지 탐구할 수 있었다. 이는 마치 우리가 우주라는 거대한 영화의 한 장면을 보고 있는 것과 같다고 볼 수 있다. 시간, 두 갈래 길에서 방황하다 놀랍게도 연구 결과는 기존의 통념을 완전히 뒤집었다. 환경과의 상호작용을 고려하더라도, 개방 양자 시스템을 설명하는 방정식은 시간이 앞으로 움직이든 뒤로 움직이든 동일하게 작용했다. 이는 시간이 반드시 한 방향으로만 흐른다는 가설이 절대적인 것이 아닐수도 있음을 시사한다. 토마스 구프 박사후 연구원은 "개방 양자 시스템을 설명하는 방정식에 표준적인 단순화 가정을 적용한 후에도 방정식이 시스템이 시간상 앞으로 움직이든 뒤로 움직이든 동일하게 작용했다는 것이 놀라웠다"며 뜻밖의 연구 결과가 나왔음을 강조했다. 이는 우리가 흔히 생각하는 '시간의 화살' 개념에 대한 근본적인 질문을 던지는 것이다. 시간이란 단순히 과거에서 미래로 흐르는 단일한 개념이 아닐 수 있다는 것을 시사한다. 이번 연구 결과는 학술지 '사이언티픽 리포트(Scientic Reports)'에 게재됐다. 기억 커널, 시간 대칭의 열쇠 연구팀은 또 '기억 커널' 이라는 현상이 방정식의 시간 대칭을 유지한다는 사실을 발견했다. 이 커널은 양자 시스템의 진화 방식의 기본이며, 시간이 양방향으로 흐를 가능성을 설명할 수 있다. 즉, 과거의 정보가 현재의 시스템에 양향을 미치는 방식으로 시간이 흐를 수 있다는 것이다. 연구진은 '메모리 커널(memory kernel)' 이라 불리는 방정식의 핵심 부분이 시간에 대해 대칭적이라는 것을 발견했다. 또한 시간 불연속 요소가 발견되어 시간 대칭성을 유지하는 것으로 나타났다. 로코 박사는 "우리의 연구 결과는, 우리의 일반적인 경험은 시간이 한 방향으로만 움직인다고 말하지만, 우리는 반대 방향이 똑같이 가능했을 것이라는 점을 알지 못했던 것을 시사한다"며 이번 연구의 의의를 밝혔다. 이는 우리가 시간의 흐름을 단선적으로만 인식하는 것이 사실은 착각일 수 있음을 시사한다. 시간은 어쩌면 우리가 생각하는 것보다 훨씬 더 복잡하고 다중적인 개념일지도 모른다. 시간의 비밀, 우주론의 난제를 풀 열쇠 이번 연구는 기간과 물리학 전반에 대한 우리의 이해에 심오한 의미를 갖는다. 시간이 불가역적인 화살로 인식되는 것은 고유한 물리 법칙 때문이 아니라 환경과의 상호 작용 방식과 관련이 있을 수 있음을 시사한다. 즉, 우리가 시간을 인지하는 방식은 우리가 속한 환경에 의해 규정될 수 있다는 것이다. 이러한 발견은 우주론의 오랜 질문, 예를 들어 우주의 시작이나 블랙홀의 맥락에서 시간의 본질과 같은 질문에 새로운 시각을 제공할 수 있다. 또한 아인슈타인의 일반 상대성 이론과 양자 역학을 통합하려는 물리학 분야인 양자 중력 이론에도 영향을 미칠 수 있다. 이 연구는 거시적 세계에서 우리가 경험하는 단방향적 시간의 흐름이 양자 세계에서는 양방향으로 가능할 수 있음을 시사하며, 양자역학, 우주론, 그리고 물리학의 근본 법칙에 대한 이해에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 안드레아 로코 박사는 "우리의 일상적인 경험은 시간이 한 방향으로만 흐른다고 말하지만, 사실 반대 방향도 똑같이 가능했다는 것을 우리가 모르고 있었을 뿐"이라고 설명했다. 이 연구는 시간의 화살표가 우리가 생각했던 것만큼 고정적이지 않을 수 있다는 가능성을 제시하며, 물리학의 가장 큰 미스터리 중 하나에 대한 새로운 시각을 제공한다. 시간은 단순한 흐름이 아니라 훨씬 더 복잡하고 다차원적인 현상일 수 있다. 이번 연구는 시간의 비밀을 풀고 우주의 미스터리를 밝히는 데 중요한 발걸음이 될 것이다.

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  2025-02-27

• 개발도상국 도시 빈곤층, 플라스틱 연료 사용 급증⋯독성 물질 배출로 건강 위협

  전 세계적으로 조리 연료로서의 플라스틱 연소가 심각한 문제로 대두되고 있다. 특히 개발도상국 도시 빈곤층에서 가스나 전기 등 에너지원을 확보하지 못하거나, 전통적인 연료인 목재조차 부족한 상황에서 플라스틱을 난방 및 조리 연료로 사용하는 사례가 급증하고 있다. 이는 독성 물질 배출로 인해 수백만 명의 건강을 위협하는 위험한 관행으로 지적된다. 급격한 도시화로 에너지 수요는 증가하는 반면, 저렴하고 청정한 연료 대안을 지원하는 정책은 여전히 미흡한 실정이다. 아프리카, 아시아, 라틴아메리카 등 인구 밀집 지역에서는 청정 에너지원을 감당할 수 없는 인구가 상당수를 차지하는 등 심각한 에너지 소비 패턴이 나타나고 있다. 제한된 선택지 속에서 많은 가정은 가용 가능한 모든 가연성 물질에 의존하며, 이는 오염과 질병의 악순환을 심화시킨다. 도시화, 위기 심화시켜 개발도상국의 급속한 도시화는 플라스틱 연소 위기를 더욱 심화시키고 있다. 과거 농촌 지역에서 쉽게 구할 수 있었던 목재나 숯 같은 전통적인 연료는 급속히 팽창하는 도시 내에서 점점 희소해지고 있다. 반면, 부적절한 폐기물 관리로 인해 플라스틱 폐기물이 과잉 공급되고 있으며, 이는 위험하지만 쉽게 구할 수 있는 연료원으로 인식되고 있다. 호주 커틴대학교 연구진이 주도한 새로운 연구는 플라스틱 연료 문제의 심각성을 부각하며, 플라스틱 연료 사용을 억제하기 위한 긴급 조치를 촉구하고 있다고 어스닷컴이 25일(현지시간) 보도했다. 플라스틱 연소, 건강 위협 연구를 주도한 비샬 바라드와즈 박사는 플라스틱 연소로 인해 수백만 명이 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있는 독성 물질에 노출된다고 경고했다. 바라드와즈 박사는 "플라스틱 연소는 다이옥신, 퓨란, 중금속과 같은 유해 화학 물질을 공기 중에 방출하며, 이는 폐 질환과 같은 여러 건강 문제와 복지 문제를 야기할 수 있다"고 지적했다. 특히 실내에서 더 많은 시간을 보내는 여성과 어린이에게 위험이 더욱 심각하지만, 그 영향은 광범위하게 확산되어 인근 지역과 도시 전체에 영향을 미칠 수 있다. 이번 연구는 플라스틱 연소 문제의 규모를 강조하며 다양한 지역의 충격적인 통계를 제시했다. 바라드와즈 박사는 "설문 조사에서 나이지리아 가구의 13%가 조리 연료로 쓰레기를 사용한다고 보고했으며, 인도네시아의 토양 및 식품 샘플에서는 플라스틱 연소와 관련된 위험한 수준의 독성 물질이 검출됐다"고 밝혔다. 플라스틱 소비 추세 심화 이 문제는 빈곤과 불평등으로 이미 어려움을 겪고 있는 수백만 명에게 영향을 미친다는 점에서 더욱 심각하다. 더욱이 도시 인구 규모가 급격히 늘어날수록 플라스틱 소비 또한 기하급수적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 바라드와즈 박사는 "2050년까지 전 세계 인구의 3분의 2가 도시에 거주하게 될 것이며, 이미 많은 도시가 폐기물 수거와 같은 기본적인 서비스를 제공하는 데 어려움을 겪고 있다"고 설명했다. 그는 "2060년까지 전 세계 플라스틱 소비량이 3배로 증가하고, 개발도상국의 급속하고 무분별한 도시화로 인해 불평등이 심화될 것을 고려하면 이는 더욱 심각한 문제가 될 것이다"라고 경고했다. 다각적인 접근 방식으로 문제 해결해야 페타 애쉬워스 교수에 따르면 이 위기를 해결하기 위해서는 다각적인 접근 방식이 필요하다. 효과적인 정부 개입이 필수적이지만, 현재 정책은 플라스틱 연소로 가장 큰 영향을 받는 지역 사회의 요구를 제대로 고려하지 못하는 경우가 많다. 애쉬워스 교수는 "많은 정부가 슬럼가와 같이 소외된 지역에 집중되어 있기 때문에 이 문제를 효과적으로 해결하지 못하고 있다. 사람들이 따뜻하게 지내고 음식을 조리할 다른 선택지가 없다면 플라스틱 연소 금지는 도움이 되지 않을 수 있다"고 지적했다. 대신, 연구는 취약 계층에게 대체 에너지원을 제공하는 실용적이고 포용적인 해결책의 필요성을 강조한다. 애쉬워스 교수는 "문제 해결을 위한 가능한 방법으로는 빈곤층 가구가 감당할 수 있도록 청정 연료에 대한 보조금 지급, 슬럼가에 플라스틱이 쌓이는 것을 방지하기 위한 폐기물 관리 개선, 플라스틱 연소의 위험성에 대한 지역 사회 교육 캠페인, 저소득 지역에 맞춘 저비용 혁신적인 조리 솔루션 등이 있다"고 말했다. 앞으로 나아갈수록, 이 위기의 전체 규모를 파악하고 현실적인 해결책을 개발하기 위해서는 종합적인 연구와 협력적인 노력이 필수적이라는 점이 분명해진다. 플라스틱 연소의 파급 효과 플라스틱 연소 위기는 개발도상국에서 가장 두드러지지만, 그 영향은 직접적인 영향을 받는 지역 사회를 훨씬 넘어선다. 공기 중으로 방출되는 독성 오염 물질은 전 세계적인 대기 오염에 영향을 미친다. 이는 호흡기 질환과 환경 오염을 심화시킬 수 있다. 국제기구, 정책 입안자, 연구진은 지속 가능하고 장기적인 해결책을 개발하기 위해 협력해야 한다. 전 세계적인 폐기물 관리 정책 강화, 대체 에너지 기술 투자, 국경을 넘나드는 협력 촉진은 위기 완화를 위한 중요한 단계가 될 것이다. 더욱 도시화된 미래로 나아가는 세상에서, 명확한 과제는 대담하고 즉각적인 조치가 없다면 수백만 명이 이 침묵의 위기의 결과로 계속 고통받을 것이라는 점이다. 본 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 시티즈(Nature Cities)'에 게재됐다.

  • ESGC

  2025-02-26