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[신소재 신기술(221) 유기·무기 결합한 차세대 하이브리드 소재 개발⋯방사선 검출 속도 획기적 향상
- 미국 오클라호마대학교 연구진이 기존 통념을 뒤집는 새로운 하이브리드 소재를 개발해 고속 방사선 검출 기술의 지평을 넓혔다. 오클라호마대는 최근 유기·무기 성분을 결합한 층상(2D) 할라이드 페로브스카이트 기반의 신소재를 설계해, 방사선에 노출될 때 나타나는 발광 효율과 속도를 크게 개선했다고 밝혔다고 웹사이트 PHYS.org가 최근 보도했다. 연구 결과는 미국화학회 학술지인 「저널 오브 아메리칸 케미컬 소사이어티(Journal of the American Chemical Society)」에 게재됐다. 페로브스카이트는 특정한 원자 배열을 지닌 결정성 물질로, 태양전지와 광전자소자 분야에서 주목받아 왔다. 그간 연구는 주로 무기 구조에서 나타나는 특성에 집중돼 왔으나, 이번 연구는 하이브리드 구조 속 유기 성분의 역할에 주목했다는 점에서 차별화된다. 연구팀은 유기 분자인 '스틸벤(stilbene)'을 맞춤형 층상 페로브스카이트 구조에 도입했다. 그 결과, 단독 유기 분자 대비 최대 5배 높은 발광 효율을 달성했다. 특히 유기 성분에서 발생하는 발광은 무기 성분보다 반응 속도가 빠르다는 특성을 지녀, 고에너지 방사선 검출에 유리한 것으로 평가된다. 논문 제1저자인 무함마드 S. 무함마드(화학·생화학과 대학원생)는 "무기와 유기 구조를 하나의 하이브리드 소재로 결합함으로써 각각의 강점을 동시에 활용할 수 있었다"며 "고속 방사선 검출에는 빠른 섬광(scintillation) 특성이 필수적인데, 유기 구조가 이를 제공한다"고 설명했다. 공동 저자이자 책임 연구자인 바이람 사파로프 교수는 "유기와 무기 구조의 발광 특성은 근본적으로 다르며, 특정 응용 분야에서는 발광 수명과 속도가 핵심 변수"라며 "이번 설계 전략을 통해 유기 성분의 발광 효율을 최대 5배까지 끌어올릴 수 있었다"고 밝혔다. 이 소재는 안정성 측면에서도 강점을 보였다. 다수의 방사선 검출 소재는 환경 노출 시 성능 저하를 막기 위해 보호용 캡슐화가 필요하지만, 이번에 개발된 하이브리드 소재는 별도의 보호 장치 없이 공기 중에서 1년 이상 안정성을 유지한 것으로 확인됐다. 연구진은 해당 소재가 현재 상용 고속 방사선 검출기와 견줄 만한 성능을 보인다고 평가했다. 향후 발광 효율을 추가로 개선할 경우, 기존 최첨단 검출기를 능가할 가능성도 제기된다. 이번 연구는 무기 구조 중심이던 페로브스카이트 연구 패러다임을 확장해, 유기 성분의 기능적 잠재력을 체계적으로 입증했다는 점에서 의미를 갖는다. 고속 중성자, 엑스선, 감마선 검출 등 다양한 분야에서 응용 가능성이 주목된다.
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[신소재 신기술(221) 유기·무기 결합한 차세대 하이브리드 소재 개발⋯방사선 검출 속도 획기적 향상
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[기후의 역습(196)] 서남극 빙하의 역설, 탄소 흡수 공식이 무너진다
- 기후 변화의 최전선인 남극에서, 빙하가 녹아내리면 해조류가 늘어나 탄소를 흡수할 것이라는 인류의 낙관적인 가설이 붕괴됐다. 빙하가 품었던 철분이 오히려 생태계에서 일종의 소화 불량을 일으키며, 지구가 스스로를 치유하는 능력을 상실하고 있다는 충격적인 연구 결과가 발표됐다고 사이테크데일리가 2일(현지시간) 보도했다. 지구가 인류에게 보내는 경고는 때로 우리의 상식을 뒤엎는 정교한 '부메랑'이 되어 돌아온 것이다. 상식을 뒤엎은 '철분의 배신' 학술지 '네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)'에 2일 게재된 독일 올덴부르크 대학과 미국 컬럼비아 대학 공동 연구팀의 논문에 따르면, 서남극 빙하(WAIS)의 후퇴는 남극해의 탄소 흡수 능력을 오히려 저하시키는 것으로 나타났다. 전통적으로 과학계는 빙하가 녹아 바다로 흘러갈 때, 그 속에 포함된 철분(Iron)이 영양분 역할을 하여 해조류(알지)의 증식을 돕는다고 믿어왔다. 해조류가 광합성을 통해 대기 중의 이산화탄소를 흡수하면 지구가 냉각되는 선순환 구조, 즉 '철분 시비 효과(Iron Fertilization)'가 작동할 것이라 기대한 것이다. 그러나 연구팀이 남극해 수심 5km 아래에서 채취한 퇴적물을 분석한 결과는 전혀 달랐다. 빙하가 대거 붕괴하며 철분 농도가 정점에 달했던 과거 온난기에도 해조류의 생산성은 오히려 정체되거나 감소했다. 원인은 철분의 '양'이 아니라 '질(화학적 형태)'에 있었다. 고대 암석의 풍화, '생물학적 불능'을 낳다 연구를 주도한 토르벤 스트루브(Torben Struve) 박사는 이 역설적인 현상의 열쇠로 '풍화된 철분'을 지목했다. 서남극 빙하 아래 잠들어 있던 고대 암석들이 오랜 세월 물리적·화학적 변형을 거치며 생성된 철분은 용해도가 극히 낮았다. 바람에 날린 먼지(Dust)는 빙하기 시절 육지에서 날아온 철분은 생물이 흡수하기 쉬운 형태였다. 그러나 빙하 유래 철분(Iceberg Iron)은 빙하가 암석을 긁으며 배출한 철분은 고도로 풍화되어 해조류가 영양분으로 섭취하기 어려운 '그림의 떡'과 같은 상태였다. 즉, 빙하가 녹아내릴수록 바다에는 '먹을 수 없는 식량'만 가득 차게 되는 셈이다. 이는 서남극 빙하가 얇아지고 붕괴되는 현재의 추세가 지구의 탄소 정화 능력을 심각하게 훼손할 수 있음을 시사한다. 13만 년 전의 거울, 오늘날의 경고 연구팀은 약 13만 년 전, 지금과 기온이 비슷했던 '마지막 간빙기'를 주목했다. 당시에도 서남극 빙하는 대규모로 후퇴했으며, 그 과정에서 쏟아져 나온 막대한 양의 풍화된 퇴적물이 남극해를 뒤덮었다. 컬럼비아 기후대학원의 지젤라 윈클러(Gisela Winckler) 교수는 "바다의 탄소 흡수 능력은 고정된 상수가 아니다"라며, "빙하에서 유래한 철분이 생물학적으로 이용 불가능하다는 사실은 남극해의 탄소 순환 모델을 근본적으로 재수정해야 함을 의미한다"고 강조했다. 이는 현대 기후 위기 대응 전략에도 상당한 파장을 던진다. 인위적으로 철분을 살포해 해양 탄소 흡수를 늘리려던 공학적 대안들이, 빙하 붕괴라는 자연적 변수 앞에서 무용지물이 될 수 있기 때문이다. [에디터 시각] 무너지는 지구의 자정 작용 이번 연구는 기후 변화가 단순히 '온도가 오르는 현상'을 넘어, 지구가 수만 년간 유지해 온 '피드백 시스템(Feedback System)' 자체를 망가뜨리고 있음을 보여준다. 서남극 빙하의 용해는 해수면 상승이라는 물리적 위협뿐만 아니라, 탄소 흡수 저하라는 화학적 재앙으로 이어지는 '이중 압박'을 가하고 있다. 빙하가 얇아질수록 더 많은 고대 암석이 노출되고, 더 많은 '불량 철분'이 공급되는 악순환. 기후의 역습은 우리가 예상치 못한 곳에서, 우리가 가장 믿었던 메커니즘을 무너뜨리며 다가오고 있다.
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- ESGC
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[기후의 역습(196)] 서남극 빙하의 역설, 탄소 흡수 공식이 무너진다
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[ESGC] 미세플라스틱 오염, 수질 생태계 파괴의 주범⋯'톱다운' 방식으로 녹조 부추겨
- 전 세계 해안과 호수를 뒤덮으며 수생 생태계를 위협하는 유해 조류 대발생(HABs)의 주요 원인 중 하나로 석유계 미세플라스틱이 지목되었다. 최근 UC센디에이고투데이에 따르면 그간 녹조와 적조의 주원인은 지표면에서 유입된 영양염류 과다(부영양화)로 인식되어 왔으나, 미세플라스틱이 상위 포식자를 사멸시켜 조류 증식을 억제하지 못하게 만드는 이른바 '톱다운(Top-down)' 효과를 유발한다는 사실이 새롭게 밝혀졌다. 미국 캘리포니아 대학교 샌디에이고(UC San Diego) 생태·행동·진화학과 및 화학·생화학과 공동 연구진은 최근 국제 학술지 '커뮤니케이션즈 서스테이너빌리티(Communications Sustainability)'에 게재한 논문을 통해 이 같은 연구 결과를 발표했다. 미세플라스틱, 조류 천적인 '동물성 플랑크톤' 사멸시켜 연구진은 30개의 실험용 연못 생태계를 조성하고, 3개월간 기존 석유계 폴리우레탄 플라스틱과 새롭게 개발된 생분해성 플라스틱이 수생 생태계에 미치는 영향을 정밀 비교했다. 실험 결과, 석유계 플라스틱이 투입된 수조에서는 조류를 섭식하는 미세 수생 동물인 '동물성 플랑크톤'의 개체 수가 급격히 감소했다. 조류를 통제할 천적이 사라지자 수조 내 조류 농도는 단기간에 폭발적으로 상승했다. 반면, 생분해성 소재를 사용한 수조에서는 동물성 플랑크톤 및 미생물 공동체에 미치는 영향이 현저히 적은 것으로 나타났다. '영양 과다' 넘어선 '생태계 불균형'의 위험성 기존 학설은 강물이 유입되면서 질소와 인 같은 영양분이 과잉 공급되어 조류가 급증하는 '바텀업(Bottom-up)' 방식에 주목해 왔다. 그러나 이번 연구는 미세플라스틱이 생태계 먹이사슬의 균형을 무너뜨려 조류 증식을 방조한다는 새로운 경로를 입증했다는 점에서 학술적 가치가 높다. 논문의 제1저자인 스콧 모튼 연구원은 "석유계 플라스틱은 동물성 플랑크톤의 번식력을 저하시키거나 즉각적인 사멸을 유도하는 강한 독성을 보였다"며 "이러한 연쇄 반응이 결국 녹조 대발생으로 이어진다"고 설명했다. 현재 호주 남부 지역에서는 수천 마일에 걸친 독성 조류 발생으로 수천 마리의 해양 생물이 폐사하고, 공중보건 위험으로 인해 해변과 호수가 폐쇄되는 등 피해가 잇따르고 있다. 연구진은 이러한 광범위한 환경 재앙의 배후에 플라스틱 오염이 자리 잡고 있을 가능성을 시사했다. 친환경 경제 전환의 시급성⋯"살아있는 플라스틱" 연구 가속 연구에 참여한 마이클 버카트 교수는 지난 10년간 서프보드, 신발, 휴대폰 케이스 등에 적용 가능한 생분해성 플라스틱을 개발해 왔다. 그는 "인간이 만든 모든 물건이 지구에 영향을 미치지만, 우리의 목표는 생태계와 인체에 미치는 위해성을 최소화하는 것"이라고 강조했다. 연구진은 이번 결과를 바탕으로 수명이 다하면 내부의 박테리아 포자가 소재를 스스로 분해하는 일명 '살아있는 플라스틱(Living Plastic)' 등 차세대 친환경 소재에 대한 연구를 이어가고 있다. 전문가들은 미세플라스틱이 인체의 혈액과 뇌, 폐 등 주요 장기에서도 발견되는 등 보건 위기가 고조되는 상황에서, 석유계 플라스틱 경제에서 생분해성 경제로의 조속한 전환만이 수생 생태계의 비가역적 파괴를 막을 수 있는 유일한 대안이라고 입을 모으고 있다.
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- ESGC
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[ESGC] 미세플라스틱 오염, 수질 생태계 파괴의 주범⋯'톱다운' 방식으로 녹조 부추겨
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[퓨처 Eyes(119)] 우주가 '꿀'처럼 끈적하다고?⋯암흑에너지 미스터리, '점성'으로 푼다
- 인류는 오랫동안 우주를 '텅 빈 무대'로 여겨왔다. 별과 은하, 행성이라는 배우들이 연기하는 동안, 그 배경이 되는 공간(Space)은 아무런 저항도, 성질도 없는 완벽한 '진공(Vacuum)'이라고 믿었다. 하지만 이 견고한 믿음에 균열이 생기고 있다. 최근 학계에서는 "우주가 텅 빈 진공이 아니라, 꿀처럼 끈적거리는 '점성 유체(Viscous Fluid)'와 같다면 어떨까?"라는 도발적인 질문이 제기됐다. 이는 단순히 우주의 상태를 묘사하는 수사가 아니다. 현대 우주론이 직면한 최대 난제인 '암흑 에너지'의 오차를 수학적으로 해결하려는 정교한 물리학적 시도다. 흔들리는 우주론의 기둥, '람다(Λ)CDM' 이 가설을 이해하려면 먼저 현대 우주론의 뼈대인 '람다-콜드 다크 매터(ΛCDM)' 모형이 왜 위기를 맞았는지 알아야 한다. 천문학자들은 우주가 가속 팽창하는 이유를 설명하기 위해 '암흑 에너지(Dark Energy)'라는 개념을 도입했다. ΛCDM 모형에서 암흑 에너지는 우주 어디서나, 언제나 일정한 값을 갖는 '우주 상수(Cosmological Constant, 람다·Λ)'로 정의된다. 즉, 우주를 밀어내는 힘이 시간과 공간에 상관없이 불변한다는 전제다. 그러나 최근 관측 기술이 비약적으로 발전하며 이 전제가 흔들리고 있다. 지난해 미국 애리조나의 '다크 에너지 분광기기(DESI)'와 칠레의 관측 데이터는 은하들이 멀어지는 속도가 기존 표준 모형의 예측과 미세하게 어긋난다는 사실을 포착했다. 이는 암흑 에너지가 불변의 상수가 아니라, 시간이 흐름에 따라 그 힘이 약해지거나 변할 수 있다는 '변동성'을 시사한다. 기존 방정식으로는 풀리지 않는 오차, 이른바 '우주론적 불일치'가 발생한 것이다. 공간이 '물'이 아니라 '꿀'이라면? 이 난제를 해결하기 위해 인도 공과대학(IIT) 조드푸르 캠퍼스의 무함마드 굴람 쿠와자 칸 연구원은 최근 논문 사전 공개 사이트 '아카이브(arXiv)'를 통해 "우주 공간 자체를 '점성(Viscosity)'을 가진 유체로 취급하자"는 파격적인 해법을 내놓았다. 점성은 유체가 흐름에 저항하는 성질이다. 맹물은 점성이 낮아 콸콸 흐르지만, 꿀은 점성이 높아 끈적하게 흐른다. 칸 연구원의 주장은 우주 공간이 맹물이 아니라 꿀에 가깝다는 것이다. 물론 우주 공간에 실제 꿀이 차 있다는 뜻은 아니다. 우주가 팽창(신장)할 때, 공간 자체가 팽창을 방해하려는 미세한 '저항(Drag)'을 갖고 있다는 물리적 가정이다. 이 '우주적 저항'을 방정식에 대입하면, DESI가 관측한 암흑 에너지의 이상 징후들이 놀랍도록 정교하게 설명된다. 표준 모형이 풀지 못한 오차를 '공간의 끈적임'이라는 변수 하나로 맞춰낸 셈이다. 진공의 소리, '공간 포논'의 등장 그렇다면 텅 빈 공간에서 어떻게 '끈적임'이 발생할까? 연구진은 이를 설명하기 위해 고체 물리학의 개념인 '포논(Phonons·음향양자)'을 우주 공간으로 확장했다. 물리학에서 포논은 결정(Crystal) 내부 원자들의 집단적인 진동을 입자처럼 취급하는 개념이다. 연구진은 우주 공간(진공)을 일종의 매질로 보고, 우주가 팽창할 때 공간 자체에서 '공간 포논(Spatial Phonons)'이라는 미세한 진동이 발생한다고 가정했다. 비유하자면 이렇다. 고요한 호수(우주)가 갑자기 넓어진다고 상상해 보자. 물이 늘어나면서 내부에서는 출렁거리는 파동(포논)이 생긴다. 이 파동은 물이 매끄럽게 퍼져나가는 것을 방해하며 서로 부딪히고 섞인다(Sloshing). 이 과정에서 발생하는 압력이 바로 팽창을 억제하는 '점성 저항'으로 작용한다. 즉, 암흑 에너지가 우주를 밖으로 밀어내려 할 때, 공간 내부의 포논들이 끈적하게 달라붙으며 그 속도를 미세하게 늦추는 것이다. 이 '밀고 당기는(Push and Pull)' 균형이 우리가 관측하는 우주 팽창 속도의 미세한 변화를 만들어낸다는 것이 이번 가설의 핵심이다. 우주를 바라보는 관점의 전환 만약 이 가설이 동료 검증(Peer Review)을 통과하고 정설로 인정받는다면, 그 파장은 단순히 천문학 교과서를 바꾸는 데 그치지 않는다. 우리가 우주선 궤도를 계산하거나 중력파를 해석할 때 기본값으로 두었던 '저항 0'의 진공 상태가 수정되어야 하기 때문이다. 초정밀 심우주 항법이나 위성 운용 계산에서 그동안 '무시해도 되었던 항(Term)'들이 유의미한 변수로 부상할 수 있다. 우주는 더 이상 텅 빈 무대가 아니라, 그 자체로 물리적 성질을 가진 역동적인 실체로 격상된다. 물론 신중론도 만만치 않다. 라이브 사이언스(Live Science) 등 외신은 "이 점성이 우주의 본질적인 특성인지, 아니면 현재 우리의 측정 장비나 방식이 가진 한계 때문에 나타난 착시인지 아직 불분명하다"고 지적했다. 진실은 곧 밝혀질 전망이다. 유럽우주국(ESA)이 쏘어 올린 '유클리드(Euclid)' 우주망원경과 향후 이어질 DESI의 정밀 데이터가 이 가설의 심판관이 될 것이다. 확실한 것은 하나다. "우주는 비어 있다"는 오랜 상식이 더 이상 자명하지 않다는 점이다. 관측 데이터와 이론 사이의 틈새에서 피어난 이 '끈적한 우주' 가설은, 우리가 광활한 어둠을 이해하는 방식이 근본적으로 바뀌어야 할 때가 왔음을 시사한다. 답은 아직 없다. 하지만 질문의 전제를 의심하는 순간, 과학은 언제나 한 걸음 더 나아갔다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(119)] 우주가 '꿀'처럼 끈적하다고?⋯암흑에너지 미스터리, '점성'으로 푼다
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[우주의 속삭임(172)] 달 앞·뒤면은 왜 다른가⋯중국 시료가 밝힌 '거대 충돌'의 흔적
- 달의 앞면과 뒷면이 뚜렷하게 다른 이유가 거대한 충돌 사건에서 비롯됐을 가능성이 제기됐다. 중국이 처음으로 회수한 달 뒷면 시료가 수십 년간 이어진 '달 비대칭성' 논쟁에 중요한 단서를 제공하고 있다. 13일(현지시간) 사이언스얼럿에 따르면 중국과학원(CAS)은 중국의 창어(嫦娥) 6호 임무를 통해 지구로 옮겨진 달 뒷면 토양 시료를 분석한 결과, 달 양반구의 근본적인 차이가 과거 발생한 초대형 충돌로 인해 달 내부 조성 자체가 달라졌기 때문일 수 있다는 결론에 도달했다고 밝혔다. 이는 운석 충돌이 단순히 표면에 흔적을 남기는 데 그치지 않고, 천체 내부 구조와 화학 조성까지 장기적으로 변화시킬 수 있음을 보여주는 사례로 평가된다. 달의 앞면과 뒷면이 왜 이렇게 다른지는 1959년 옛 소련의 루나 3호가 달 뒷면을 처음 촬영한 이후 줄곧 과학계의 수수께끼였다. 지구를 향한 앞면에는 넓고 평탄한 어두운 현무암 평원이 분포하는 반면, 뒷면은 색조가 밝고 크고 작은 충돌 분화구로 빽빽하게 뒤덮여 있다. 이 같은 차이를 설명하기 위해 여러 가설이 제기됐으며, 그중 하나가 태양계에서 가장 큰 충돌 분화구로 알려진 '남극-에이트켄 분지(South Pole–Aitken Basin)'와의 연관성이다. 이 분지는 달 표면의 약 4분의 1을 차지할 정도로 거대하다. 그러나 지금까지는 달 뒷면에서 직접 채취한 시료가 없어 가설을 검증하는 데 한계가 있었다. 이런 상황에서 창어 6호 임무는 결정적인 전환점이 됐다. 이 임무는 인류 역사상 처음으로 달 뒷면의 토양을 채취해 지구로 가져오는 데 성공했다. 2024년 시료 캡슐이 지구에 착륙한 이후, 과학자들은 본격적인 분석에 착수했다. 이번 연구에서 행성과학자 톈헝치(田恒齊)가 이끄는 연구진은 남극-에이트켄 분지에서 채취한 현무암 시료에 포함된 칼륨과 철의 동위원소 조성을 집중 분석했다. 연구진은 이 결과를 아폴로 계획과 중국의 창어 5호 임무를 통해 확보된 달 앞면 시료의 동위원소 데이터와 비교했다. 동위원소는 중성자 수가 달라 질량은 다르지만 화학적 성질은 같은 원소를 의미한다. 분석 결과, 달 앞면 시료에서는 상대적으로 가벼운 철·칼륨 동위원소의 비중이 높았던 반면, 달 뒷면 시료에서는 무거운 동위원소 비율이 뚜렷하게 높게 나타났다. 연구진은 이러한 차이가 화산 활동만으로는 설명될 수 없다고 판단했다. 특히 칼륨 동위원소의 변화 양상은 일반적인 마그마 과정과 부합하지 않는다는 것이다. 연구진은 남극-에이트켄 분지를 형성한 거대 충돌 당시 발생한 극심한 열이 달 맨틀 깊숙한 곳까지 영향을 미쳤고, 이 과정에서 가벼운 동위원소가 우선적으로 증발하면서 내부 조성이 달라졌을 가능성이 크다고 설명했다. 논문은 "칼륨 동위원소 조성은 달 뒷면 맨틀이 앞면보다 더 무거운 동위원소 특성을 지니고 있음을 보여주며, 이는 남극-에이트켄 분지를 만든 충돌로 인한 칼륨 증발의 결과일 가능성이 가장 크다"고 밝혔다. 이어 "이 연구는 대규모 충돌이 행성의 맨틀과 지각 조성을 형성하는 핵심 요인임을 시사한다"고 덧붙였다. 이 충돌은 단순히 표면을 파낸 데 그치지 않고, 달 맨틀 깊은 곳까지 화학적 흔적을 남겼을 가능성이 있다. 연구진은 이로 인해 반구 규모의 맨틀 대류가 유도됐을 가능성도 배제하지 않고 있다. 다만 이를 확인하기 위해서는 달 뒷면의 다른 지역에서 추가 시료 확보가 필요하다고 밝혔다. 이미 달 역사상 가장 큰 충돌이 달의 모습을 영구적으로 바꿨다는 점은 잘 알려져 있다. 이번 연구는 그 영향이 표면을 넘어 달 내부 화학 조성에까지 깊게 각인돼 있음을 보여준다. 시간의 흐름으로도 지워지지 않는 '화학적 상처'가 달 안쪽에 남아 있다는 의미다. 이번 연구 결과는 학술지 미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS)에 게재됐다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(172)] 달 앞·뒤면은 왜 다른가⋯중국 시료가 밝힌 '거대 충돌'의 흔적
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[신소재 신기술(215)] 문어처럼 변신하는 신소재 등장⋯색·질감 동시에 바꾼다
- 미국 스탠퍼드대 연구진이 문어처럼 색과 표면 질감을 빠르게 바꾸는 신소재를 개발했다. 이 소재는 물을 흡수하면 수초 만에 표면이 부풀어 오르며 미세한 요철과 색상 패턴을 만들어내는 것이 특징으로, 위장 기술과 로보틱스, 웨어러블 디스플레이, 나노 바이오공학 등 다양한 분야로의 응용 가능성이 제시된다. 7일(현지시간) 스탠퍼드리포트에 따르면, 스탠퍼드대학교 공대 연구팀은 전자빔 리소그래피와 수분 흡수 시 팽창하는 고분자 필름을 결합해, 사람 머리카락보다 미세한 해상도의 질감과 색상 패턴을 구현하는 데 성공했다. 필름은 건조 상태에서는 평평하지만 물이 닿는 즉시 설계된 형태로 솟아오르며, 용매를 사용하면 다시 원래 상태로 되돌릴 수 있어 가역성이 뛰어나다. 해당 내용은 같은날 국제 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 논문 제1저자인 시다르트 도시는 "문어와 갑오징어는 미크론 수준에서 몸의 형태를 바꾸며 시각·촉각적 인상을 동시에 조절한다"며 "이번 기술은 소재의 지형(topography)과 그에 따른 시각적 특성을 같은 해상도에서 동적으로 제어할 수 있게 했다"고 설명했다. 공동 교신저자인 니컬러스 멜로시 교수는 "이처럼 부드럽고 팽윤 가능한 소재를 나노스케일에서 정밀 패터닝할 수 있는 시스템은 전례가 없다"며 폭넓은 응용 가능성을 강조했다. 연구팀은 전자빔 조사로 고분자 필름의 흡수도를 국부적으로 조절해, 물을 흡수할 때 영역별로 서로 다른 높이와 질감이 나타나도록 설계했다. 이 과정은 우연한 관찰에서 출발했다. 기존 실험에서 전자현미경으로 관찰한 필름이 이후 다른 색으로 변하는 현상을 확인했고, 이를 계기로 전자빔을 '형태 제어 도구'로 활용할 수 있음을 발견했다고 설명했다. 응용 시연도 다양하다. 연구진은 요세미티 국립공원의 엘 캐피탄 암벽을 나노스케일로 복제해, 물을 더하면 암벽 형상이 표면 위로 떠오르는 모습을 구현했다. 또 빛의 산란을 조절하는 미세 질감을 설계해 광택에서 무광까지 다양한 표면 마감을 만들었으며, 얇은 금속층을 결합해 파브리–페로 공진 구조를 구성함으로써 팽윤 정도에 따라 색상이 바뀌는 효과도 입증했다. 여러 필름을 적층한 장치에서는 색과 질감을 동시에 독립 제어하는 것도 가능했다. 연구진은 향후 컴퓨터 비전과 신경망을 결합해, 주변 배경을 인식하고 팽윤 정도를 자동으로 조절하는 '실시간 위장' 시스템으로 발전시키겠다는 계획이다. 이 밖에도 미세 질감 변화를 활용한 마찰 제어, 소형 로봇의 주행·부착 성능 향상, 세포 반응을 조절하는 바이오공학 응용, 예술 전시 등으로의 확장이 기대된다. 멜로시 교수는 "연성 소재의 물성을 미크론 단위로 정밀 제어하는 길이 열렸다"며 "시각적 표현을 넘어 기능적 표면을 설계하는 새로운 가능성이 본격적으로 펼쳐질 것"이라고 전망했다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(215)] 문어처럼 변신하는 신소재 등장⋯색·질감 동시에 바꾼다
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[ESGC] 미세플라스틱, 바다의 탄소 흡수 능력 약화
- 미세플라스틱이 바다의 탄소 흡수 능력까지 훼손하는 것으로 밝혀졌다. 전 세계 바다가 지구 온난화를 완화하는 핵심 역할을 해왔지만, 미세플라스틱의 급속한 확산이 이 같은 자연적 완충 기능을 약화시키고 있다는 연구 결과가 나왔다고 웹사이트 Phys.org가 지난 5일(현지시간)가 보도했다. 해양에 축적된 미세플라스틱이 이산화탄소(CO₂) 흡수 과정을 방해하며, 장기적으로는 기후 변화 대응 능력을 저하시킬 수 있다는 경고다. 아랍에미리트(UAE) 샤르자대 연구진이 국제 학술지 '저널 오브 해저더스 머티리얼즈: 플라스틱스(Journal of Hazardous Materials: Plastics)'에 게재한 연구에 따르면, 크기 5㎜ 이하의 미세플라스틱은 해양 생태계의 '생물학적 탄소 펌프(biological carbon pump)' 기능을 약화시키는 것으로 나타났다. 생물학적 탄소 펌프는 대기 중 CO₂를 해양 생물의 광합성과 먹이사슬을 통해 심해로 이동시키는 핵심 메커니즘으로, 지구 온도 조절에 결정적인 역할을 한다. 연구진은 미세플라스틱이 식물성 플랑크톤의 광합성을 저해하고, 동물성 플랑크톤의 대사 기능을 약화시켜 탄소 순환을 교란한다고 분석했다. 특히 미세플라스틱 표면에 형성되는 미생물 군집인 '플라스티스피어(plastisphere)'가 온실가스를 추가로 배출할 가능성도 제기됐다. 연구진은 일부 플라스틱이 분해되는 과정에서 메탄(CH₄)과 아산화질소(N₂O) 등 강력한 온실가스를 방출할 수 있다고 설명했다. 샤르자대 통합수자원처리기술학과의 이산울라 오바이둘라 부교수는 "해양은 지구 최대의 탄소 흡수원으로, 인류가 배출한 이산화탄소의 약 25%를 흡수해왔다"며 "미세플라스틱은 이 자연 방어막을 내부에서부터 약화시키는 보이지 않는 위협"이라고 지적했다. 미세플라스틱의 확산 속도는 이미 위험 수위를 넘어섰다는 평가다. 유엔환경계획(UNEP)에 따르면 전 세계 연간 플라스틱 생산량은 4억 톤을 넘어섰으며, 이 중 절반 이상이 일회용 제품이다. 지금까지 인류가 생산한 플라스틱 총량은 약 83억 톤에 달하며, 이 가운데 약 80%가 매립되거나 자연환경으로 유입된 것으로 추정된다. 재활용 비율은 9%에 불과하다. 해양 환경에 유입된 플라스틱은 파도, 자외선, 마찰 등에 의해 미세플라스틱으로 쪼개지며, 현재 바다에는 최소 수천만 톤 규모의 미세플라스틱이 축적된 것으로 추산된다. 최근 연구에서는 해수 1세제곱미터(㎥)당 수천 개에서 수만 개의 미세플라스틱 입자가 검출되는 해역도 보고됐다. 연구진은 이번 분석을 위해 2010년부터 2025년까지 발표된 관련 연구 89편을 종합 검토했다. 기존 연구가 미세플라스틱의 분포나 제거 기술에 집중해왔다면, 이번 연구는 기후 변화와의 연계성에 초점을 맞췄다는 점에서 의미가 있다. 논문 공동 저자인 스콧 채프먼 교수는 "미세플라스틱과 기후 변화는 별개의 문제가 아니라, 서로를 증폭시키는 구조적 위험"이라며 "플라스틱 오염을 줄이는 것이 곧 지구 온난화 대응의 일부가 되고 있다"고 강조했다. 연구진은 미세플라스틱 문제 해결을 위해 일회용 플라스틱 사용 감축, 폐기물 관리 체계 개선, 생분해성 소재 개발 확대와 함께, 미세플라스틱이 해양 탄소 순환과 수온, 산성화에 미치는 영향을 정량적으로 규명하는 연구가 시급하다고 제언했다. 오바이둘라 교수는 "미세플라스틱의 현재 영향이 미미해 보일 수 있지만, 축적 속도를 고려하면 미래의 기후·생태 위기는 훨씬 커질 수 있다"며 "이는 단순한 환경 문제가 아니라, 인류의 지속가능성을 좌우할 글로벌 과제"라고 말했다.
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- ESGC
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[ESGC] 미세플라스틱, 바다의 탄소 흡수 능력 약화
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[우주의 속삭임(169)] 블랙홀 주변 시공간 흔들림 첫 포착⋯아인슈타인 예측 100년 만에 실증
- 천문학자들이 회전하는 블랙홀 인근에서 시공간 자체가 흔들리는 현상을 처음으로 직접 관측했다고 사이테크데일리가 보도했다. 별이 블랙홀에 의해 파괴되는 극적인 순간에 포착된 이번 발견은 아인슈타인의 일반상대성이론이 예측한 핵심 효과를 실증적으로 확인한 사례로 평가된다. 이번 연구는 관측이 극히 어려운 우주 현상을 추적해온 과학자들에게 중요한 돌파구로 받아들여지고 있다. 중국과 영국 공동 연구팀은 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 게재한 논문을 통해, 빠르게 회전하는 블랙홀이 만들어내는 시공간의 소용돌이 왜곡을 최초로 직접 검출했다고 밝혔다. 회전 블랙홀이 시공간을 끌어당기는 '프레임 드래깅' 이 현상은 '렌즈–시링 프리세션(Lense–Thirring precession)'으로 불리며, 일반적으로 '프레임 드래깅(frame-dragging)'으로 알려져 있다. 회전하는 블랙홀이 주변 시공간을 비틀어 끌어당기면서 인근의 물질과 천체 궤도가 서서히 흔들리는 효과를 뜻한다. 연구는 중국과학원 산하 국가천문대가 주도했으며, 영국 카디프대 연구진이 참여했다. 연구팀은 초대질량 블랙홀에 접근했다가 파괴된 별의 흔적을 관측한 '조석파괴사건(TDE)' 천체인 AT2020afhd를 집중 연구했다. 별의 붕괴가 드러낸 회전 원반과 제트의 동조 흔들림 별이 블랙홀의 강력한 중력에 찢겨나가면서 잔해는 블랙홀 주변에 빠르게 회전하는 원반을 형성했고, 동시에 물질이 빛의 속도에 가까운 속도로 분출되는 강력한 제트가 방출됐다. 연구진은 X선과 전파 신호에서 반복적으로 나타나는 패턴을 분석한 결과, 원반과 제트가 함께 흔들리는 '공동 프리세션' 현상을 확인했다. 이 흔들림은 약 20일 주기로 반복됐으며, 이는 회전 블랙홀이 시공간을 비틀어 만드는 프레임 드래깅 효과의 명확한 관측 신호로 해석됐다. 한 세기 전 예측, 관측으로 입증되다 이 효과의 개념은 1913년 알베르트 아인슈타인이 처음 제시했고, 1918년 렌즈와 시링이 수학적으로 정식화했다. 이번 관측은 일반상대성이론의 주요 예측을 실증적으로 확인하는 동시에, 블랙홀의 회전 속도와 물질 유입 과정, 제트 생성 메커니즘을 연구할 새로운 방법을 제시한다는 점에서 의미가 크다. 공동 저자인 카디프대 코시모 인세라(Cosimo Inserra) 박사는 "이번 연구는 회전하는 블랙홀이 시공간을 끌어당긴다는 프레임 드래깅 현상에 대해 지금까지 가장 설득력 있는 증거를 제시했다"며 "100년 넘게 이론으로만 존재하던 예측을 실제 관측으로 확인했다는 점에서 물리학자들에게 큰 성과"라고 평가했다. 그는 또 "AT2020afhd는 기존에 연구된 조석파괴사건과 달리 단기적인 전파 신호 변동을 보였고, 이는 단순한 에너지 방출로 설명되지 않았다"며 "이 점이 시공간 왜곡 효과를 확신하게 만든 결정적 단서였다"고 설명했다. X선·전파 망원경으로 포착한 시공간의 흔들림 연구진은 프레임 드래깅 신호를 포착하기 위해 닐 게럴스 스위프트 천문대(Swift)의 X선 자료와 미국 칼 G.얀스키 초대형전파망원경(VLA)의 전파 관측 데이터를 종합 분석했다. 여기에 전자기 분광 분석을 통해 블랙홀 주변 물질의 구조와 성질을 규명함으로써, 관측된 현상이 이론적 예측과 부합함을 확인했다. 인세라 박사는 "회전하는 블랙홀이 시공간을 끌어당기는 과정을 실제로 관측함으로써, 그 물리적 작동 메커니즘을 이해하기 시작했다"며 "이는 회전하는 전하가 자기장을 만드는 것처럼, 거대한 질량을 가진 회전 천체가 중력자기장(gravitomagnetic field)을 형성해 주변 천체의 운동에 영향을 미친다는 사실을 보여준다"고 설명했다. 연구진은 이번 성과가 블랙홀 물리학의 이해를 한 단계 끌어올리는 동시에, 우주에서 일어나는 극한 현상을 탐구할 새로운 관측 창을 열 것으로 기대하고 있다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(169)] 블랙홀 주변 시공간 흔들림 첫 포착⋯아인슈타인 예측 100년 만에 실증
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딥시크, '효율성 개선' AI훈련법 논문 발표⋯차세대모델 기대
- 1년 전 '가성비' 인공지능(AI) 모델로 시장에 충격을 줬던 중국 스타트업 딥시크가 최근 더 효율적인 AI 훈련법을 다룬 연구결과를 발표했다. 2일(현지시간) 블룸버그통신 등 외신들에 따르면 창업자 량원펑을 포함한 딥시크 연구진은 최근 오픈소스 플랫폼 허깅페이스 등을 통해 이른바 '다양체-제약(Manifold-Constrained) 초연결' 프레임워크 관련 논문을 공개했다. 이 연구는 AI 훈련상의 불안정성 및 제한된 확장성 등의 문제를 다뤘으며 새로운 방법에는 '효율성 확보를 위한 엄격한 인프라 최적화' 등이 포함됐다. 이는 AI 학습 과정의 불안정성을 낮추고 인프라 효율을 높여 대규모 모델 구축에 필요한 비용과 에너지를 절감하는 데 초점을 맞춘 기술이다. 업계에서는 이번 논문이 딥시크의 차세대 플래그십 모델 출시를 예고하는 신호로 해석하고 있다. 블룸버그는 딥시크가 과거에 주요 AI 모델 발표를 앞두고 이처럼 연구 결과를 내놓았다고 설명했다. 이어 딥시크가 1년 전 미국 빅테크(거대 기술기업)들보다 적은 비용으로 개발한 'R1' 모델을 내놓았으며 다음달 춘제(春節·중국 설) 연휴께 공개될 것으로 전망되는 'R2' 모델에 대한 기대가 커지고 있다고 전했다. 미국이 AI 모델 개발에 필수적인 엔비디아 첨단 반도체 등의 중국 유입을 제한하는 가운데 중국 AI업계는 오픈AI 등 미국 업체들과 경쟁하기 위해 비전통적 방식 등을 시도하는 상황이다. 이같은 상황에서 딥시크의 행보는 제약을 기술 혁신으로 돌파하려는 중국 AI 업계의 전략을 상징적으로 보여준다는 평가다. 블룸버그인텔리전스는 "딥시크의 차세대 모델이 글로벌 AI 시장을 다시 한번 흔들 잠재력이 있다"고 진단했다.
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딥시크, '효율성 개선' AI훈련법 논문 발표⋯차세대모델 기대
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[먹을까? 말까?(127)] 차 한 잔의 과학, 심혈관·대사 건강 지키는 근거 늘었다
- 차(茶)가 심혈관 질환과 암, 노화 억제 등 다양한 건강 위험을 낮추는 데 기여할 수 있다는 연구 결과가 나왔다고 사이테크데일리가 1일(현지시간) 보도했다. 다만 효과는 차의 종류와 섭취량, 가공 여부에 따라 달라질 수 있어 주의가 필요하다는 분석이다. 최근 중국 연구진이 식물성 음료 연구 학술지 '베버리지 플랜트 리서치(Beverage Plant Research)'에 게재한 종합 리뷰 논문에 따르면, 차 섭취는 다수의 코호트 연구와 임상시험에서 심혈관 건강과 대사 기능 개선과 가장 일관된 연관성을 보였다. 정기적으로 차를 마시는 사람일수록 심혈관질환(CVD), 비만, 제2형 당뇨병 위험이 낮았으며, 일부 암에 대해서도 보호 효과 가능성이 관찰됐다. 연구진은 또한 차 섭취가 인지 기능 저하 속도를 늦추고, 노화에 따른 근육 감소를 완화하며, 항염·항균 작용을 보일 가능성도 시사된다고 밝혔다. 다만 이들 효과는 아직 장기 추적 임상시험이 충분하지 않아 추가 검증이 필요하다고 덧붙였다. 섭취량 역시 중요한 변수로 지목됐다. 38개 전향적 코호트 자료를 종합한 메타분석 결과, 하루 1.5~3잔 수준의 '적정 섭취'가 심혈관 사망률 감소와 가장 뚜렷한 연관성을 보였고, 전체 사망률은 하루 약 2잔에서 가장 낮아지는 경향을 나타냈다. 다만 모든 차 제품이 동일한 건강 효과를 지니는 것은 아니다. 연구진은 병에 담긴 가공 차나 버블티에는 설탕, 인공감미료, 보존제가 포함되는 경우가 많아, 우려낸 차와 동일한 건강 효과를 기대하기 어렵다고 지적했다. 차는 카멜리아 시넨시스(Camellia sinensis) 잎에서 만들어지며, 폴리페놀과 카테킨 등 항산화 성분이 풍부하다. 특히 녹차는 혈압과 LDL 콜레스테롤을 낮추는 등 심혈관 보호 효과가 비교적 명확하게 관찰됐다. 반면 홍차, 우롱차, 백차에 대해서는 비교 연구가 상대적으로 부족하다는 점도 이번 리뷰에서 지적됐다. 체중과 대사 건강과 관련해서는 과체중·비만 집단에서 효과가 두드러졌다. 일부 무작위 대조시험에서는 하루 4잔 내외의 녹차 섭취가 체중 감소와 산화 스트레스 완화에 기여한 것으로 보고됐다. 제2형 당뇨병 위험 역시 차 섭취량이 많을수록 낮아지는 경향이 관찰됐으나, 이미 당뇨병을 앓는 환자에게서 혈당 조절 효과는 일관되지 않았다. 암 예방 효과에 대해서는 동물 실험에서는 강한 신호가 나타났으나, 인체 연구에서는 암 종류와 개인 특성에 따라 결과가 엇갈렸다. 다만 구강암, 여성 폐암, 대장암 등 일부 암에서 위험 감소 신호가 보고됐다고 연구진은 전했다. 뇌 건강 측면에서는 차를 자주 마시는 사람이 인지 장애를 겪을 가능성이 낮다는 관찰 연구 결과가 다수 제시됐다. 차에 포함된 아미노산인 테아닌(theanine)이 스트레스 완화와 정서 안정에 기여할 수 있다는 점도 간접적인 보호 요인으로 거론됐다. 노년층 근감소증과 관련해서도 녹차 추출물이 악력 유지와 근육 감소 억제에 도움을 줬다는 초기 임상 결과가 소개됐다. 다만 연구진은 운동과 단백질 섭취를 병행할 때 효과가 더 뚜렷하다고 설명했다. 한편 장기적으로는 잔류 농약, 중금속, 미세플라스틱 등 오염물질 노출 가능성과 철분·칼슘 흡수 저해 문제도 고려해야 할 요소로 지적됐다. 특히 채식 위주의 식단을 따르거나 특정 영양소 섭취가 제한된 사람은 주의가 필요하다는 설명이다. 연구진은 "차의 건강상 이점은 분명하지만, 가공된 형태보다는 전통적인 방식으로 우려낸 차를 적정량 섭취하는 것이 바람직하다"며 "차 종류별 장기 효과와 안전성에 대한 추가 연구가 향후 정책과 소비자 가이드라인 정립에 도움이 될 것"이라고 밝혔다. ◇ 참고문헌: Mingchuan Yang, Li Zhou, Zhipeng Kan, Zhoupin Fu, Xiangchun Zhang 및 Chung S. Yang 공저, '차 섭취의 유익한 건강 효과 및 잠재적 건강 우려 사항: 검토', 2025년 11월 13일, Beverage Plant Research. DOI: 10.48130/bpr-0025-0036
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(127)] 차 한 잔의 과학, 심혈관·대사 건강 지키는 근거 늘었다
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[먹을까? 말까? (125)] 비타민 C, 초미세먼지로 인한 폐 손상 완화 가능성 제시
- 비타민 C가 초미세먼지로 인한 폐 손상을 일부 완화하는 데 기여할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 대기 중 초미세먼지(PM2.5)는 입자 지름이 2.5마이크로미터(㎛) 이하로, 천식과 폐암 등 각종 호흡기 질환과의 연관성이 지적돼 온 대표적인 대기오염 물질이다. 22일(현지시간) 사이언스얼럿에 따르면 호주 시드니공과대학(UTS) 연구진은 수컷 생쥐와 실험실에서 배양한 인간 폐 조직을 대상으로 미세먼지에 노출된 조직에 비타민 C를 투여하는 실험을 진행한 결과, 비타민 C가 공기 오염이 유발하는 주요 세포 손상을 일부 억제하는 효과를 보였다고 밝혔다. 연구에 따르면 비타민 C는 세포 내 에너지 생성에 핵심적인 미토콘드리아의 손실을 줄이고, 염증 반응을 완화했으며, 불안정한 활성 분자로 인해 발생하는 산화 스트레스로부터 세포를 보호하는 데 기여했다. 산화 스트레스는 세포 기능 이상과 조직 손상의 주요 원인으로 알려져 있다. 비타민 C는 대표적인 항산화 물질로, 연구진은 이러한 특성이 미세먼지로 인한 생체 손상을 완화할 수 있을지에 주목해 실험을 설계했다. 연구를 주도한 쉬 바이(徐白) 박사과정 연구원은 논문에서 "항산화 비타민 C 보충은 낮은 수준의 PM2.5 노출로 인한 부정적 영향을 완화하는 데 효과적이었으며, 고위험군에 대한 보조적 예방 수단으로 고려될 수 있다"고 밝혔다. 다만 연구진은 이번 결과가 동물 실험과 배양 조직을 기반으로 한 만큼, 실제 생활 환경에 있는 인간에게도 동일한 보호 효과가 나타나는지는 추가 검증이 필요하다고 강조했다. 실험에서 사용된 미세먼지 농도와 비타민 C 투여량은 정밀하게 조절된 조건으로, 일반인의 일상적 노출 환경과는 차이가 있을 수 있다는 점도 한계로 지적됐다. UTS 분자생물학자인 브라이언 올리버 교수는 "허용 범위 내에서 비교적 높은 용량의 비타민 C 섭취가 도움이 될 가능성을 시사한다"면서도 "개인의 건강 상태에 따라 적정 섭취량은 달라질 수 있는 만큼, 보충제 복용 전에는 반드시 의료 전문가와 상담할 필요가 있다"고 말했다. PM2.5는 교통 혼잡, 산불, 황사와 같은 자연·인위적 요인으로 발생하며, 최근 들어 인체에 미치는 유해성이 점차 명확해지고 있다. 연구진은 이번 실험을 통해 비교적 낮은 농도의 미세먼지라도 세포 수준에서는 심각한 손상을 초래할 수 있다는 점이 확인됐다고 설명했다. 실제로 실험에 사용된 미세먼지 농도는 선진국 다수 지역에서 관측되는 수준과 유사한 것으로 알려졌다. 연구진은 근본적으로는 대기 질 개선을 위한 정책적·사회적 노력이 병행돼야 한다는 점을 분명히 하면서도, 당장 노출을 피하기 어려운 상황에서는 비타민 C 섭취가 잠재적인 보완책이 될 수 있다고 평가했다. 올리버 교수는 "수억 명이 영향을 받는 전 지구적 문제에 대해 저비용의 예방 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다"며 "미세먼지는 안전한 노출 기준이 존재하지 않으며, 특히 산불 등으로 인해 폐 염증과 각종 만성 호흡기 질환을 유발할 수 있다는 사실이 다시 한번 확인됐다"고 말했다. 이번 연구 결과는 학술지 '국제 환경 저널(Environment International)'에 게재됐다.
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[먹을까? 말까? (125)] 비타민 C, 초미세먼지로 인한 폐 손상 완화 가능성 제시
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[우주의 속삭임(165)] 유로파 얼음 아래 포착된 '거미 지형'⋯외계 생명 단서 될까
- 캡션 NASA JPL의 저온 글러브 박스 안에서 유로파 과립 얼음 모사체에 액체 물을 흘려보내 만들어낸 작은 수지상 "실험실 별". 사진 제공=로렌 맥케온 교수 목성의 위성 유로파(Europa) 표면에서 거대한 거미 모양의 특이 지형이 포착돼 과학자들의 관심을 끌고 있다. 해당 구조는 유로파의 얼음 지각 아래에서 물이 분출하며 형성된 흔적일 가능성이 제기되면서, 외계 생명체 존재 가능성과 직결된 중요한 단서로 주목받고 있다. 아일랜드 연구진을 중심으로 한 국제 행성과학자들은 최근 유로파 표면에서 거미 또는 방사형 별 모양을 닮은 독특한 지형을 분석하고, 이를 '다만 알라(Damhán Alla)'로 명명했다. 아일랜드어로 '거미'를 뜻하는 이 표현은 문학적으로는 '벽의 악령'이라는 의미도 지닌다. 해당 내용에 대해서는 퓨처리즘, 웹사이트 PHYS.org등 다수 외신이 보도했다. 이번 연구와 명명 작업을 이끈 과학자들은 트리니티 칼리지 더블린 졸업생이자 센트럴 플로리다 대학교 물리학과 교수인 로렌 맥키온을 중심으로, 트리니티 칼리지 졸업생인 제니퍼 스컬리 박사, NASA 제트 추진 연구소(JPL), 브라운 대학교, 행성 과학 연구소 소속 연구원들이 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 '행성과학 저널(The Planetary Science Journal)'에 게재됐다. 연구진은 다만 알라와 유사한 지형들이 유로파의 얼음 지각 아래에서 염분을 포함한 물이 대규모로 분출되며 생긴 '빙하성 상처'일 가능성이 크다고 분석했다. 화성의 '거미 지형'은 계절적 드라이아이스 층 아래에서 빠져나오는 가스에 의해 먼지와 모래가 침식될 때 형성되지만, 맥키운 교수 연구팀은 유로파 마난난 크레이터의 '별 모양 지형'이 충돌 이후에 형성되었을 수 있다고 추정했다. 즉, 충돌로 인해 깨진 얼음 사이로 얼음 껍질 내부의 액체 염수가 밀려나와 지구 호수 별과 유사한 패턴을 형성했을 가능성이 있다는 것이다. 논문의 주저자인 로런 맥키온 미국 센트럴플로리다대 물리학 교수는 "이 같은 표면 구조는 얼음 아래에서 어떤 활동이 벌어지고 있는지를 보여주는 중요한 단서"라며 "현재 목성으로 이동 중인 NASA의 유로파 클리퍼 탐사선이 이와 유사한 지형을 추가로 관측한다면, 지표 바로 아래에 염수 웅덩이나 해양이 존재한다는 가설을 더욱 강하게 뒷받침할 수 있을 것"이라고 설명했다. 유로파는 목성의 4대 갈릴레이 위성 가운데 가장 작지만, 두꺼운 얼음층 아래에 염분을 포함한 액체 바다가 존재할 가능성이 높아 태양계 내 외계 생명체 탐사의 최우선 후보로 꼽혀왔다. 다만 알라는 1989년부터 2003년까지 임무를 수행한 NASA의 갈릴레오 탐사선이 유로파를 11차례 근접 비행하는 과정에서 처음 관측됐다. 연구진은 지름 약 1㎞에 이르는 다만 알라를 지구의 '레이크 스타(lake star)' 또는 '아이스 스타(ice star)' 현상과 비교했다. 레이크 스타는 눈 덮인 얼어붙은 호수에서 얼음에 작은 구멍이 생기며 물이 분출돼 방사형 가지 무늬를 형성하는 현상으로, 과학적으로는 '수지상(dendritic) 구조'로 불린다. 연구진은 유로파에서도 유사한 수지상 패턴이 관측된 점에 주목하며, 이는 얼음 지각이 외부 충격 등으로 갈라진 뒤 염분을 포함한 물이 분출됐음을 시사한다고 분석했다. 이는 유로파 표면 바로 아래에 소규모 물 저장층이 존재하거나, 더 깊은 곳에 광범위한 해양이 자리하고 있을 가능성을 뒷받침한다. 맥키온 교수는 "지구의 레이크 스타는 흔하면서도 매우 아름다운 자연 현상"이라며 "이와 유사한 구조가 유로파에서 발견됐다는 사실은, 유로파뿐 아니라 태양계의 다른 얼음 위성들에서 벌어지는 내부 과정을 엿볼 수 있는 창을 열어준다"고 말했다. 유로파의 얼음 지형에 대한 관측은 지금까지 갈릴레오 탐사선이 촬영한 이미지에만 국한되어 있었다. 맥키온 교수 연구팀은 2030년 목성계에 도착 예정인 NASA의 유로파 클리퍼 탐사선이 제공할 고해상도 이미지를 통해 얼음 지형에 대한 더 자세한 연구를 진행할 것으로 기대하고 있다. 이번 연구는 향후 유로파 클리퍼 탐사 결과와 맞물려, 얼음 위성 내부 해양과 외계 생명 가능성에 대한 과학적 이해를 한층 끌어올릴 것으로 기대된다. ◇ 참고 문헌: Lauren E. Mc Keown 외, 유로파 마난난 분화구 거미 지형의 지구 유사체로서의 호수별, 행성과학 저널 (2025). DOI: 10.3847/psj/ae18a0
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[우주의 속삭임(165)] 유로파 얼음 아래 포착된 '거미 지형'⋯외계 생명 단서 될까
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[기후의 역습(185)] 위성 데이터로 본 빙하의 변화⋯지구 온난화가 속도와 시점을 바꾼다
- 전 세계 빙하의 이동과 융해 양상이 지구 온난화로 인해 기존과 다른 국면에 접어들고 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 항공우주국(나사·NASA) 연구진은 수백만 장의 위성 자료를 분석한 결과 대기 온난화가 빙하의 계절적 이동 속도와 시점을 증폭·변형시켜 해수면 상승 위험을 키울 수 있다고 경고했다. 이번 연구는 향후 빙하 소실과 해수면 상승 위험을 예측하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 평가된다. 더쿨다운(TCD)에 따르면 NASA 제트추진연구소(JPL) 연구진은 최근 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 발표한 논문에서 전 세계 빙하가 계절별 기온 변화에 어떻게 반응하는지를 분석했다. 연구진은 수백만 장에 달하는 위성 이미지를 활용해 빙하 이동 속도의 변화를 장기간 추적했다. 분석 결과, 빙하는 여름철 기온 상승기에 이동 속도가 빨라지고 겨울철에는 둔화되는 뚜렷한 계절 주기를 보였다. 이러한 현상은 매년 반복되지만, 장기적으로는 전 지구적 기온 상승이 누적되면서 빙하 규모가 해마다 줄어들고 있는 것으로 나타났다. 이는 해수면 상승의 주요 원인 중 하나로 작용하고 있다. 연구진은 "자료 분석 결과, 향후 대기 온난화가 전 세계 빙하의 계절적 이동 특성을 더욱 증폭시키고, 그 시점을 변화시킬 가능성이 있다"고 밝혔다. 다시 말해, 빙하가 녹고 움직이는 방식 자체가 기존과 다른 국면으로 전환될 수 있다는 의미다. 빙하 융해는 해안 지역에 직간접적인 영향을 미친다. 빙하가 녹아 해수면이 상승하면 저지대 해안 지역은 침수 위험에 노출되고, 폭풍 해일 시 피해 규모도 커질 수 있다. 염분을 포함한 해수가 농경지로 유입될 경우 토양과 작물에 악영향을 미쳐 식량 생산에도 부담으로 작용한다. 또한 해수면 상승은 식수 오염과 위생 문제 등 공중보건 위험을 동반할 수 있다. 생태계 영향 역시 크다. 극지방 빙하와 해빙에 의존해 살아가는 야생 동물들은 서식지 축소로 생존 위협을 받고 있다. 특히 북극권의 생태계는 기온 변화에 민감해 빙하 감소의 영향을 직접적으로 받는 지역으로 꼽힌다. 빙하 융해와 해수면 상승을 완화하기 위한 방안으로는 다양한 기술적 접근이 논의되고 있다. 일부 연구자들은 빙하가 바다로 흘러드는 것을 막기 위해 해저에 대형 차단 구조물을 설치하는 방안 등 이른바 '급진적 기술 해법'을 제안하고 있다. 다만 이러한 방법은 기술적·환경적 검증이 충분히 이뤄지지 않았다는 한계가 있다. 전문가들은 궁극적인 해결책은 화석연료 사용을 줄이고 에너지 전환을 가속화하는 데 있다고 지적한다. 동시에 해안 지역 사회는 해수면 상승에 대비해 주거지 고도 조정, 사구와 습지 등 자연 방재 기능 보존, 지역 차원의 위험 인식 제고 등 적응 전략을 병행할 필요가 있다는 평가다. 이번 연구는 빙하가 단순히 줄어드는 현상을 넘어, 시간과 속도의 변화라는 동적 특성을 함께 고려해야 한다는 점을 부각했다는 점에서 의미가 있다. 기후 변화가 빙하의 물리적 거동을 어떻게 바꾸는지를 이해하는 것이 향후 기후 리스크 관리의 핵심 과제로 떠오르고 있다.
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- ESGC
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[기후의 역습(185)] 위성 데이터로 본 빙하의 변화⋯지구 온난화가 속도와 시점을 바꾼다
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[우주의 속삭임(163)] 웹 망원경, 우주 탄생 7억 년 초신성 포착⋯관측 사상 최고령 기록
- 미 항공우주국(나사·NASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)과 국제 공동 연구진이 우주 탄생 후 불과 7억3000만 년 만에 발생한 초신성 폭발을 포착했다. NASA는 지난 9일(현지시간), 약 130억 년 전 별의 폭발로 발생한 감마선 폭발(GRB)을 관측하는 데 성공했다고 발표했다. 웹 망원경은 이 초신성이 속한 모(母)은하까지 직접 확인하며 관측 성과의 완성도를 높였다. 감마선 폭발은 매우 드문 현상이다. 몇 초 동안 지속되는 폭발은 두 개의 중성자별, 또는 중성자별과 블랙홀의 충돌로 인해 발생할 수 있다. 약 10초 동안 지속되는 이번 폭발처럼 더 긴 폭발은 거대한 별의 폭발적인 죽음과 자주 연관된다고 NASA는 설명했다. 이번 기록은 기존 최고령 초신성 관측 기록이던 우주 나이 18억 년 시점을 10억 년 이상 앞당긴 성과다. 인류가 직접 관측한 초신성 가운데 가장 오래된 천체로 공식 기록될 전망이다. NASA는 해당 감마선 폭발이 관측 영상의 중앙 확대 영역에 붉은 점 형태로 포착됐다고 설명했다. 공동 연구진인 앤드루 레번(네덜란드 네이메헌 라드바우드 대학교와 영국 워릭 대학교의 교수) 박사는 "우주의 나이가 지금의 5% 수준이던 시기에도 개별 별을 직접 관측할 수 있음을 입증한 사례"라며 "지난 50년간 첫 10억 년 이내 시기를 포착한 감마선 폭발은 극히 드문데, 이번 사례는 그중에서도 특히 희귀하다"고 평가했다. 해당 연구는 최근 국제학술지 '천문학 및 천체물리학 저널'에 두 편의 새로운 논문으로 게재됐다. 감마선 폭발은 일반적으로 몇 초에서 몇 분 동안 지속되는 반면, 초신성은 몇 주에 걸쳐 빠르게 밝아진 후 천천히 어두워진다. 이와 대조적으로, 이 초신성은 몇 달에 걸쳐 밝아졌다. 우주 역사 초기에 폭발했기 때문에, 수십억 년에 걸쳐 우주가 팽창하면서 그 빛도 늘어난 것이다. 추가 분석 결과, 이번 약 130억 년 전 초신성은 현대 우주에서 관측되는 초신성과 물리적 특성이 거의 동일한 것으로 확인됐다. 초기 우주의 별들은 중원소 함량이 적고, 질량이 크며, 수명이 짧았을 것으로 예상돼 폭발 양상에도 큰 차이가 있을 것이라는 기존 가설과는 다른 결과다. 연구에 참여한 나이얼 탠비어 박사는 "선입견 없이 접근했는데, 웹 망원경은 이 초신성이 오늘날의 초신성과 놀라울 정도로 똑같다는 사실을 보여줬다"고 밝혔다. 이번 관측은 국제 관측망의 정교한 협업을 통해 17시간 만에 완성됐다. 먼저 NASA의 닐 게럴스 스위프트 관측소가 X선 위치를 포착했고, 스페인 카나리아 제도의 북유럽광학망원경이 초원거리 가능성을 제기했다. 이어 칠레의 유럽남방천문대 초대형망원경(VLT)이 빅뱅 이후 7억3000만 년 시점이라는 연령 추정에 성공했다. 연구진은 조기 우주의 감마선 폭발과 그 배후 은하를 추가로 관측하기 위해 웹 망원경의 추가 관측 시간도 배정받은 상태다. 레번 박사는 "초신성의 잔광은 해당 은하의 성분과 진화를 해독할 수 있는 일종의 '우주 지문' 역할을 하게 될 것"이라며 "초기 우주 은하 형성의 실체에 한 걸음 더 다가설 수 있을 것"이라고 전망했다.
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[우주의 속삭임(163)] 웹 망원경, 우주 탄생 7억 년 초신성 포착⋯관측 사상 최고령 기록
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[우주의 속삭임(161)] 소행성 베누 시료서 생명 핵심 성분 검출⋯NASA, 태양계 기원 새 단서 확보
- 미국 항공우주국(나사·NASA)은 2일(현지시간) 소행성 베누(Bennu)에서 채취한 시료 분석을 통해 생명 기원의 핵심 단서가 될 수 있는 당류와 미지의 유기 고분자 물질, 그리고 초신성 기원의 성간 먼지가 대량으로 포함돼 있다는 사실을 새롭게 확인했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처 지오사이언스(Nature Geoscience)와 네이처 아스트로노미(Nature Astronomy)에 3편의 논문으로 동시에 공개됐다. NASA의 소행성 탐사선 오시리스-렉스(OSIRIS-REx)가 지구로 전달한 베누 시료에서는 생명체에 필수적인 당 성분인 리보스(ribose)와 포도당(glucose)이 검출됐다. 일본 도호쿠대 후루카와 요시히로 교수 연구진은 5탄당 리보스와 함께, 외계 물질에서 처음으로 6탄당 포도당이 발견됐다고 밝혔다. 이들 당류는 생명 존재 자체를 의미하지는 않지만, DNA와 RNA, 단백질 형성의 기본 요소가 태양계 전반에 광범위하게 존재했음을 시사하는 결정적 증거로 평가된다. 리보스는 RNA의 핵심 구성 성분으로, 정보 전달과 생화학 반응을 담당하는 분자의 골격을 이룬다. 앞서 DNA와 RNA를 구성하는 5종의 핵염기와 인산염이 이미 베누 시료에서 확인된 가운데, 이번 리보스 검출로 RNA를 형성하는 모든 기본 요소가 베누에 존재했다는 사실이 입증됐다. 연구진은 베누 시료에서 디옥시리보스가 발견되지 않은 점에 주목하며, 초기 태양계 환경에서는 DNA보다 RNA가 생명 기원의 핵심 분자로 작용했을 가능성이 크다는 'RNA 월드(RNA World)' 가설을 뒷받침한다고 설명했다. 또 베누 시료에서는 생명체의 주요 에너지원으로 사용되는 포도당도 확인됐다. 이는 현재의 생명체 에너지 대사에 필수적인 물질이 생명 탄생 이전의 태양계 환경에도 이미 존재했음을 의미한다. 두 번째 논문에서는 베누 시료에서 지금까지 한 번도 보고된 적 없는 '껌(gum)'과 유사한 고분자 유기물질이 발견됐다는 사실이 공개됐다. 미국 NASA 에임스연구센터의 스콧 샌퍼드 박사와 UC버클리의 잭 게인스포스 박사가 주도한 이 연구에 따르면, 해당 물질은 질소와 산소가 풍부한 고분자 구조를 지닌 유기물로, 초기 태양계에서 베누의 모천체가 가열되는 과정에서 형성된 것으로 추정된다. 이 물질은 한때 부드럽고 유연했으나 현재는 굳어진 상태로, 얼음과 광물 입자 표면에 층층이 침착돼 있었다. 연구진은 이 유기물이 생명 발생에 필요한 화학 반응의 전구 물질 역할을 했을 가능성에 주목하고 있다. 샌퍼드 박사는 "이 물질은 태양계 형성 초기, 극히 이른 시점에 일어난 물질 변화의 흔적으로 보인다"며 "말 그대로 '시작의 시작'에 해당하는 사건을 보여준다"고 설명했다. 전자현미경과 X선 분광 분석 결과, 이 물질은 지구의 폴리우레탄과 유사한 화학 구조를 일부 지닌 것으로 나타났다. 다만 일정한 규칙성을 갖는 인공 고분자와 달리, 베누의 유기물은 불규칙적이고 복합적인 결합 구조를 띠는 것으로 확인됐다. 연구진은 이를 '우주 플라스틱(space plastic)'에 비견하며, 향후 추가 분석을 통해 보다 정밀한 화학적 기원을 규명할 계획이다. 세 번째 논문에서는 베누 시료에서 태양계 형성 이전 별에서 생성된 '성간 입자(presolar grains)'가 다량 포함돼 있다는 점이 새롭게 밝혀졌다. NASA 존슨우주센터의 응우옌 앤 박사 연구팀은 베누 시료에서 초신성 폭발로 만들어진 먼지의 비율이 기존에 분석된 어떤 우주 암석보다 최대 6배 이상 높다고 보고했다. 이는 베누의 모천체가 초신성 잔해가 특히 풍부한 원시 원반 영역에서 형성됐음을 시사한다. 동시에 베누의 모천체는 과거 물에 의한 광범위한 변질 작용을 겪었음에도 불구하고, 일부 영역에서는 초기 상태가 거의 보존된 성간 물질과 유기물이 함께 남아 있었던 것으로 확인됐다. 응우옌 박사는 "수용성 변질에 쉽게 파괴되는 성간 규산염과 유기물이 동시에 보존됐다는 점은 매우 이례적"이라며 "베누의 시료가 태양계 형성 당시 물질의 다양성을 고스란히 보여준다"고 강조했다. 이번 연구는 태양계 초기 물질 순환, 생명 기원 물질의 우주적 분포, 그리고 생명 탄생의 조건을 입체적으로 재구성할 수 있는 결정적 단서를 제공했다는 평가를 받는다. NASA는 베누 시료 분석이 향후 다른 천체 탐사와 외계 생명 탐색 연구의 과학적 기준점이 될 것으로 기대하고 있다. 오시리스-렉스 임무는 NASA 고다드우주비행센터가 총괄 관리했으며, 애리조나대가 과학을 주도했다. 우주선 제작과 운용은 록히드마틴이 맡았고, 항법은 고다드와 키네틱스 에어로스페이스가 담당했다. 시료 보관·분석은 NASA 존슨우주센터에서 이뤄지고 있으며, 캐나다우주국(CSA), 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 등 국제 협력도 함께 진행되고 있다.
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[우주의 속삭임(161)] 소행성 베누 시료서 생명 핵심 성분 검출⋯NASA, 태양계 기원 새 단서 확보
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[우주의 속삭임(160)] "달에서 자라는 첫 식물"⋯우주 농업, 인류 생존의 실험실로
- 인류가 달이나 화성 등 우주에서 직접 식물을 재배하며 생존할 날이 현실로 다가오고 있다. 호주 멜버른대학교 연구진이 주도하고 미 항공우주국(나사·NASA) 등 7개 우주기관이 참여한 국제 공동연구팀이 달과 화성에서의 장기적 인간 거주를 위한 식물 생명유지 기술의 청사진을 제시했다고 웹사이트 Phys.org가 27일(현지시간) 전했다. 이 연구는 NASA의 아르테미스(Artemis) 달 탐사 프로그램과 호주 연구위원회 산하 '플랜츠 포 스페이스(P4S, 2024~2030)' 프로젝트의 일환으로 수행됐다. 해당 내용은 국제 학술지 뉴 파이톨로지스트(New Phytologist) 최신호에 게재됐다. [미니해설] "우주 농업은 인류 생존의 실험실" 인류의 우주 탐사는 더 이상 로켓과 금속 구조물만의 영역이 아니다. 이제 우주 개척의 핵심은 '식물'이다. 호주 멜버른대학교가 이끄는 국제 연구팀은 NASA, 유럽우주국(ESA), 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 등 7개 우주기관과 손잡고 달과 화성에서 인류가 장기간 생존하기 위한 '식물 기반 생명유지시스템(BLSS)' 개발 로드맵을 발표했다. "식물은 우주 속 인간의 생명선" 연구진은 이번 논문에서, 단순히 식량을 재배하는 수준을 넘어 식물이 인간 생명유지의 전 과정을 담당하는 생태적 인프라로서의 역할을 수행해야 한다고 강조했다. 식물은 산소를 공급하고, 물을 정화하며, 폐기물을 재활용하고, 의약품과 바이오소재를 생산하며, 우주인들의 심리적 안정까지 돕는 '다기능 생명체'이기 때문이다. 멜버른대 디지털농업·식품·와인(DAFW) 연구그룹의 루크 포운틴(Luke Fountain) 박사는 "우주에서 식물을 기르는 일은 단순한 농업이 아니라, 지구 밖 인류 문명의 지속가능성을 실험하는 과정"이라고 설명했다. BLSS 지수 도입…"우주 작물의 생명유지 기여도 평가" 이번 연구의 핵심은 NASA의 작물 평가 체계를 확장한 'BLSS 준비 수준(Bioregenerative Life Support System Readiness Level)' 개념이다. 이는 식물이 우주 거주지 내에서 공기·물·영양분 재활용 기능을 얼마나 효율적으로 수행하는지 평가하는 지표로, 향후 달·화성 기지 설계의 기준으로 활용될 예정이다. 연구진은 "우주에서의 식물은 단순한 '식량'이 아니라 생명유지의 축"이라며 "이 시스템이 완성되면 인간은 자급자족 가능한 우주 생태계를 구축할 수 있게 된다"고 밝혔다. 중력 없는 공간, 식물 생존의 난제 그러나 우주 농업은 결코 쉽지 않다. 미세중력 상태에서는 수분과 영양분의 흐름이 지연되며, 대류 현상이 거의 일어나지 않아 열전달과 공기 순환이 제대로 이루어지지 않는다. 이로 인해 뿌리 발달이 저해되고 생육 속도가 크게 떨어진다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 식물이 중력 자극에 어떻게 반응하는지(Gravitropism) 를 분석하고, 미세·부분 중력 환경에서도 최적의 성장 조건을 모사하는 실험을 지속하고 있다. 2027년, "달에서 첫 식물 자란다" NASA는 오는 2027년 아르테미스 III(Artemis III) 임무에서 'LEAF(Lunar Effect on Agricultural Flora)' 실험을 실시해, 달 표면의 온도·방사선·중력 조건에서 세 가지 속성의 식물을 재배할 예정이다. 일주일간의 실험이 끝나면 약 500g의 식물 샘플이 지구로 귀환해, 호주 P4S 연구진이 유전자 발현 및 방사선 반응을 분석한다. 포운틴 박사는 "이는 인류가 달에서 생명체를 재배하는 최초의 역사적 순간이 될 것"이라며 "달·화성 기지 내 생태계 구축의 첫 발걸음"이라고 평가했다. AI와 '디지털 트윈'이 만드는 미래의 우주 농장 연구진은 오믹스(omics) 기술과 인공지능(AI)을 결합해 식물의 '디지털 트윈(Digital Twin)'을 구축하고 있다. 이는 실제 식물의 생리적 반응과 우주인의 감각적 피드백을 동시에 모사해, 식물의 성장과 식품 품질을 실시간으로 최적화하는 시스템이다. 이 기술은 우주인의 미각 피로(Menu Fatigue)를 완화하고, 장기 임무 중 심리적 만족도를 유지하는 데도 활용될 전망이다. "우주 연구, 지구의 지속가능 농업으로 이어진다" 이번 프로젝트의 궁극적 목표는 우주 생존에 머무르지 않는다. 연구진은 "극한 환경에서의 식물 재배 경험은 지구의 사막화 지역, 극지, 기후 위기 지역에서의 농업 혁신으로 직결될 것"이라고 설명했다. 기후변화로 인한 식량난과 환경오염 문제를 해결하는 데에도 이 연구가 응용될 수 있다는 것이다. 포운틴 박사는 "식물은 인류의 가장 오래된 동반자이자, 우리가 다른 행성으로 나아가기 위한 가장 확실한 희망"이라며 "지구와 우주를 잇는 '생명의 연결고리' 역할을 하게 될 것"이라고 말했다.
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[우주의 속삭임(160)] "달에서 자라는 첫 식물"⋯우주 농업, 인류 생존의 실험실로
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[기후의 역습(182)]美 해안 유해시설 5,500곳, 해수면 상승으로 홍수 위험
- 기후 변화로 인한 해수면 상승이 향후 수십 년 내 미국 내 수천 곳의 유해 산업시설에 심각한 홍수 위험을 초래할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 20일(현지시간) abc뉴스에 따르면 미국 캘리포니아대 로스앤젤레스(UCLA) 연구진은 이날 국제 학술지 '네이처(Nature)'에 게재한 논문에서, 온실가스 배출이 높은 시나리오를 적용할 경우 2100년까지 미국 전역의 5500곳 이상 유해시설이 '100년에 한 번' 규모의 홍수에 노출될 위험이 있다고 밝혔다. 이들 시설은 하·폐수 처리장, 석유·가스 정제소, 유독 폐기물 처리장, 방위산업 관련 부지 등으로 구성돼 있다. 연구진은 "이 가운데 3800곳은 2050년 이전에도 침수될 가능성이 있다"고 경고했다. 조사 대상은 미국 23개 연안 주와 푸에르토리코의 약 5만 개 산업·오염 시설이었다. 가장 위험이 높은 주로는 플로리다, 뉴저지, 캘리포니아, 루이지애나, 뉴욕, 매사추세츠, 텍사스 등 7개 주가 꼽혔다. 전체 위험 시설의 약 80%가 이들 지역에 집중돼 있다. 연구를 이끈 라라 커싱 UCLA 교수는 "허리케인 카트리나(2005), 하비(2017)처럼 대형 폭풍으로 산업시설이 침수돼 독성 화학물질이 유출된 사례가 이미 있었다"며 "기후 변화로 이런 사건이 더 자주 발생할 가능성이 크다"고 지적했다. 특히 저지대 해안에 밀집한 석유 정제 및 저장시설은 원유 유출뿐 아니라 화학물질 확산 위험이 높아, 공공보건과 인근 지역사회에 심각한 피해를 줄 수 있다는 것이다. 연구팀은 또 사회적 취약계층일수록 홍수 위험 지역 근처에 거주하는 비율이 높다고 분석했다. 저소득층, 유색인종, 차량 접근성이 낮은 지역일수록 유해 시설 인근에 집중돼 있어, 해수면 상승이 불평등을 심화시킬 수 있다고 지적했다. 미국 연방정부의 '제5차 국가기후평가'에 따르면, 2050년까지 미 해안의 평균 해수면은 8~12인치(약 20~30cm), 멕시코만 서부 지역은 최대 16인치(약 40cm)까지 상승할 전망이다. 커싱 교수는 "과거 배출로 인한 해수면 상승의 상당 부분은 이미 되돌릴 수 없지만, 온실가스 감축과 대비책 마련을 통해 최악의 결과는 피할 수 있다"며 "기존 오염 부지의 정화 계획과 토지 이용 정책, 재난 대응 체계를 강화해야 한다"고 강조했다. 공동 연구자인 레이철 모렐로-프로시 UC버클리 교수는 "기후 변화에 대한 회복력을 높이기 위해 취약 지역 사회가 필수 정보와 자원에 접근할 수 있도록 정책적 지원이 절실하다"고 말했다. 연구팀은 지구 온난화 배출량을 줄이면 세기말까지 위험에 처한 지역이 약 300곳 줄어들 것이라고 밝혔다. https://abcnews.go.com/US/thousands-toxic-sites-us-risk-flooding-coming-decades/story?id=127635958
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[기후의 역습(182)]美 해안 유해시설 5,500곳, 해수면 상승으로 홍수 위험
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[우주의 속삭임(155)] 화성 뒤덮은 '검은 줄무늬'의 정체⋯50년 만에 밝혀지다
- 화성 곳곳의 사면을 가로지르는 수백만 개의 검은 줄무늬(slope streaks)에 대한 새로운 해석이 제시되면서 1970년대 이후 이어져온 미스터리가 풀리고 있다. 13일(현지시간) 라이브사이언스, 스페이스닷컴에 따르면 스위스 베른대학의 행성과학자 발렌틴 비켈(Valentin Bickel) 연구팀은 대다수의 신규 줄무늬가 계절풍이 먼지층을 불안정하게 만들면서 발생한 사면 붕괴라고 제시했다. 미국 항공우주국(나사NASA)의 화성정찰궤도선(MRO) 자료를 정밀 분석한 결과, 그동안 과학계가 가정해온 '물 기반 붕괴' 가설은 사실과 거리가 있는 것으로 나타났다. 1970년대 처음 발견된 화성의 검은 줄무늬는 오랫동안 '얼음이 녹아 발생한 사면 붕괴의 흔적'으로 여겨졌다. 하지만 지난 5월에 발표된 한 연구에서는 이들이 물과 무관한 '건조한 붕괴(dry landslides)'에 의해 형성된다는 사실을 확인했다. 비켈 교수 연구팀은 2006~2024년 사이 촬영된 9만 장의 화성궤도 이미지에서 약 210만 개의 줄무늬 이미지를 분석해, 건조한 붕괴의 배경으로 계절적 바람과 먼지의 이동을 지목했다. 이번 논문은 지난 6일 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 발표됐다. 비켈은 지난 5월 발표된 연구의 공동 저자이기도 하다. 대표적 사례로 꼽히는 아폴리나리스 몬스(Apollinaris Mons) 지역의 '바코드형' 줄무늬는 인근 소행성 충돌로 형성된 것으로 추정돼 운석 충돌 가설이 주목받기도 했으나, 이번 분석은 이러한 충돌 사례가 극히 예외적이라는 점을 분명히 했다. 유럽우주국(ESA) 우주선은 2023년 크리스마스 무렵 거대한 사화산인 아폴리나리스 몬스의 바코드 형 무늬를 포착했다. 그는 "운석 충돌이나 화성 지진(marsquake)이 줄무늬 생성의 원인이 되는 경우는 0.1% 미만"이라며 "전체적인 규모에서는 거의 영향이 없다"고 설명했다. 연구진은 개선된 딥러닝 알고리즘을 사용하여 화성 표면의 변화를 모니터링하도록 설계된 MRO의 컨텍스트 카메라( CTX )가 촬영한 이미지 아카이브 전체를 분석했다. 연구는 화성 줄무늬가 5개 권역(아마조니스, 올림푸스 몬스 아우레올, 타르시스, 아라비아, 엘리시움)에 집중돼 있으며, 이 지역에서는 특정 계절에 바람이 '먼지 이동 임계값(dust mobilization threshold)'을 넘을 만큼 강해진다고 지적한다. 이 시기에 붕괴가 잇따라 발생하며 새로운 줄무늬가 만들어진다는 것이다. 비켈은 "이는 화성에서 고속 바람이 먼지를 휘몰아 '먼지 악마(dust devil)'를 일으키는 과정과 유사하다"고 설명했다. 줄무늬 생성 메커니즘이 오랫동안 파악되지 않았던 이유도 드러났다. 연구에 따르면, 줄무늬가 만들어지기 가장 적절한 환경은 일출·일몰 직전의 어스름 시간대로, 실제 관측이 사실상 어려웠기 때문이다. 연간 생성 속도에 대한 추정도 나왔다. 현재 화성 표면에는 약 160만 개의 줄무늬가 존재하는 것으로 알려져 있으며, 기존 줄무늬 1개당 매년 0.05개가 새로 생겨 연간 약 8만 개가 추가되는 것으로 분석됐다. 줄무늬는 수십 년 동안 유지되는 것으로 보이지만, 관측 자료가 충분치 않아 정확한 수명은 명확히 밝혀지지 않았다. 줄무늬가 화성 표면의 0.1% 미만을 덮고 있음에도 과학자들이 주목하는 이유가 있다. 연구는 줄무늬가 화성 대기 먼지 공급의 최대 단일 기여 요인일 가능성을 제기했다. 이는 향후 화성 탐사와 더 나아가 인간 거주 가능성 평가에서도 중요한 변수로 떠오를 전망이다. 유럽우주국(ESA) 엑소마스(ExoMars) 탐사선 프로젝트 과학자 콜린 윌슨은 "이번 연구는 현재 화성에서 일어나는 동적 변화를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다"며 "장기적이고 연속적인 전 행성 규모 관측이 앞으로의 화성 탐사의 핵심 목표가 될 것"이라고 말했다.
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[우주의 속삭임(155)] 화성 뒤덮은 '검은 줄무늬'의 정체⋯50년 만에 밝혀지다
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[먹을까? 말까?(122)] 전 세계 아동·청소년 고혈압 20년 새 두 배⋯"조기 발견·생활습관 개선이 관건"
- 초가공식품 섭취 등이 늘어나면서 전 세계 아동·청소년의 고혈압(고혈압증) 발생률이 지난 20년 사이 거의 두 배로 증가한 것으로 나타났다. 성인기 심혈관질환 위험을 높이는 주요 요인이 어린 시절부터 누적될 수 있다는 점에서 우려가 커지고 있다. 중국 저장대 의대 공중보건대학의 쑹페이거 연구원은 13일(현지시간) 국제학술지 랜싯 아동·청소년 건강(The Lancet Child & Adolescent Health)에 발표한 논문에서 "2000년 전 세계 소년의 3.4%, 소녀의 3%가 고혈압을 갖고 있었으나 2020년에는 각각 6.5%, 5.8%로 증가했다"고 밝혔다. 고혈압을 보유한 아동은 향후 성인기에 심장질환에 걸릴 가능성이 높아진다. 하버드 의대와 베스 이스라엘 디코니스 메디컬센터의 장밍위 교수는 "심장질환은 미국의 사망 원인 1위"라며 "어린 시절 혈압 이상은 장기적인 위험 신호"라고 설명했다. 쑹 연구원은 "고혈압은 조기에 개입할 수 있는 위험요인"이라며 "정확한 측정, 조기 발견, 건강한 체중·영양을 중심으로 한 생활습관 개선을 통해 합병증 발생 전에 개입할 수 있다"고 CNN에 이메일로 밝혔다. 전문가들은 아동 고혈압 증가의 배경으로 비만 확대, 초가공식품과 고염식 섭취, 수면 부족, 스트레스, 운동량 감소, 유전 요인 등을 꼽는다. 장 교수는 "환경오염 물질도 새로운 위험요인으로 부각되고 있다"고 덧붙였다. 실제로 그는 출생 전 '영원한 화학물질(PFAS)' 노출과 고혈압 간 연관성을 보여주는 연구의 공동저자로 참여한 바 있다. 쑹 연구원은 "문제의 핵심은 고혈압이 조기에 잘 발견되지 않는다는 점"이라며 "가정과 의료기관에서의 혈압 측정 결과가 다를 수 있어 '가면(假面) 고혈압'이 누락되는 경우가 많다"고 설명했다. 연구팀이 21개국 96개 연구 자료를 분석한 결과, 가면 고혈압이 가장 흔한 유형으로 나타났다. 그는 "진료실 측정만으로는 놓칠 가능성이 커 보다 지속적이고 확장 가능한 감시 체계가 필요하다"고 강조했다. 아동 고혈압의 예방과 관리와 관련해 미국 소아 영양 전문가 질 캐슬은 "압박이나 음식 제한보다 가족 전체가 함께 건강한 행동을 늘리는 방식이 효과적"이라며 "식품을 '좋다·나쁘다'로 구분하기보다 영양이 풍부한 식품을 자연스럽게 중심에 두는 것이 바람직하다"고 조언했다. 전문가들은 "아동 고혈압은 충분히 수정 가능한 위험요인"이라며 "조기 선별, 균형 잡힌 식사, 규칙적 활동, 건강한 체중 유지가 핵심"이라고 강조했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(122)] 전 세계 아동·청소년 고혈압 20년 새 두 배⋯"조기 발견·생활습관 개선이 관건"
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[퓨처 Eyes(110)] 탄화규소(SiC) 양자 센서, '다이아몬드' 한계 넘어 생체 내부 측정 길 열어
- 인류는 오랫동안 '평균'의 세계에 의지해 왔다. 거대한 원자들의 집단적 움직임을 측정하는 고전 물리학의 눈으로는, 숲 전체의 웅성거림은 들을 수 있어도 나뭇잎 하나하나의 속삭임을 포착할 수는 없었다. 하지만 이제 과학은 원자 하나, 전자 하나의 미시 세계를 직접 들여다보는 새로운 눈을 갖게 됐다. 바로 '양자 기술'이다. 양자 기술은 크게 세 갈래로 나뉜다. 상상을 초월하는 연산 능력의 '양자 컴퓨팅', 도청 불가능한 통신을 구현하는 '양자 통신', 그리고 감각의 한계를 뛰어넘는 '양자 센싱'이다. 이 중 가장 먼저 우리 곁에 다가와 상용화의 문을 두드리고 있는 분야가 바로 양자 센싱이다. 기술 성숙도(TRL)가 6~7단계에 이르러, 이미 시장 진입을 눈앞에 두고 있다. 뇌 질환 조기 진단…상용화 임박한 '꿈의 센서' 양자 센싱이란 '양자 얽힘'이나 '중첩'처럼 원자 크기에서만 나타나는 미묘하고 섬세한 현상을 이용해 세상을 측정하는 기술이다. 기존 센서가 수백만 명의 군중이 내는 함성(고전 물리)을 측정했다면, 양자 센서는 그 군중 속 단 한 사람의 목소리(양자)를 정확히 골라 듣는 것과 같다. 이 '단 하나의 목소리'를 들을 수 있게 되면서 열리는 가능성은 경이롭다. 인공위성(GPS) 없이도 완벽하게 위치를 파악하는 내비게이션, 전파 방해나 교란이 불가능한 군사 유도 시스템, 그리고 쓰나미나 화산 활동을 미리 감지하는 정밀한 지각 변동 모니터링이 가능해진다. 특히 의학계의 기대는 폭발적이다. 알츠하이머나 파킨슨병과 같은 뇌 질환은 극도로 미약한 신경 자기장 신호의 변화로 시작된다. 양자 센서는 이 변화를 분자 단위에서 감지하여 질병의 조기 진단을 가능하게 할 수 있다. 현재 이 분야의 선두주자는 '다이아몬드 NV 센터'라 불리는 센서다. 인공 다이아몬드 격자 구조의 미세한 결함을 이용하는 이 센서는 복잡한 냉각 장치 없이 상온에서 작동한다는 강력한 이점을 가졌다. 보쉬, Qnami 등 유수의 기업들이 이 기술의 상용화에 뛰어들었다. '다이아몬드'의 아킬레스건, 생명체엔 '독'이 된 녹색광 하지만 이 강력한 '다이아몬드 센서'에게도 치명적인 아킬레스건이 있었다. 바로 살아있는 생명체, 즉 '생체 내(in vivo)' 환경에 적용하기 어렵다는 점이다. 최근 네이처 머티리얼스(Nature Materials)에 게재된 한 논문은 이 문제를 정면으로 파고들었다. 연구진은 "다이아몬드 NV 센터는 녹색광(532nm)으로만 효율적으로 작동될 수 있는데, 물과 유기 분자는 이 녹색광을 매우 효율적으로 흡수해버린다"고 지적했다. 이는 마치 잠자는 아기(세포)의 상태를 관찰하기 위해 눈앞에 환한 건설용 탐조등(녹색광)을 비추는 것과 같다. 탐조등 불빛 때문에 아기가 깨어나고(가열) 관찰 자체가 불가능해지는(형광 간섭) 것이다. 연구진은 "이러한 고유한 특성은 회피할 수 없으며, 따라서 대체 솔루션을 찾기 위한 긴급한 탐색이 필요했다"고 연구의 배경을 밝혔다. 연구진은 '탄화규소(SiC)'에서 그 해답을 찾았다. SiC는 이미 반도체 웨이퍼 기술로 널리 쓰이는 생체 친화적 소재다. 결정적으로 SiC 내부의 '이중공극'이라는 결함은 다이아몬드와 달리 '근적외선' 영역에서 작동한다. 이 근적외선은 인체 조직이나 물에 거의 흡수되지 않고 통과하는, 이른바 '제2의 생물학적 창(second biological window)'으로 불리는 황금 대역이다. 아기에게 아무런 방해를 주지 않는 정교한 '야간 투시경'을 찾은 셈이다. 해답은 '탄화규소', 알켄 코팅으로 '산화' 문제 해결 하지만 SiC에도 난관은 있었다. SiC 표면은 공기 중에 노출되면 쉽게 산화(녹)되어 'a-SiO2'라는 막을 형성한다. 문제는 이 과정이 무작위적(stochastic)으로 일어나 센서의 정밀도를 망가뜨리는 수많은 불순물(탄소 클러스터)을 만든다는 점이다. 연구진은 "이러한 (결함) 중심의 확률론적 특성은 양자 응용에 부적합하다"고 분석했다. 이는 마치 완벽하게 조율된 오케스트라의 연주(양자 신호) 도중, 무작위로 불협화음(산화막 결함)이 끼어드는 것과 같았다. 초정밀 양자 센서를 작동시키기엔 치명적인 환경이었다. 여기서 연구진의 독창적인 통찰력이 빛을 발한다. 이들은 산화라는 '급진적으로 다른 표면 처리' 방식을 고안했다. 바로 '알켄(alkene)'이라는 유기 분자 사슬로 SiC 표면을 정밀하게 코팅하는 것이다. 이는 단순히 바닥을 청소하는 수준을 넘어, 물과 오염물질이 애초에 스며들 수 없는 '초박막 특수 방수 코팅'을 표면에 정밀하게 시공한 셈이다. 그 결과는 놀라웠다. 연구팀은 "알켄으로 종결된 SiC 표면이 이중공극 스핀 양자 센서에 이상적인 환경을 제공한다"는 사실을 발견했다. 이 알켄 코팅은 물 분자를 밀어내는 소수성 보호막 역할을 하여 센서의 안정성을 극대화했다. 연구진은 Gd-DO3A라는 단일 분자를 감지하는 실험을 통해, 이 새로운 SiC 센서가 기존 산화막 처리 방식 대비 "예측된 우월성을 입증한다"고 강조했다. 민감도는 다이아몬드 센서에 필적하면서도, 생체 적용이라는 핵심 난제를 해결한 것이다. 100억 달러 시장 선점 경쟁…AI와 결합하는 양자 센싱 이 기초 과학의 성과는 산업계의 거대한 흐름과 맞물려 있다. 디지타임스에 따르면, 글로벌 양자 센서 시장은 2030년 약 14억 2000만 달러(약 2조 947억원)에 이를 전망이며, 맥킨지는 2035년까지 최대 100억 달러(약 14조 7420억 원) 규모로 성장할 것으로 예측했다. 구글의 모태에서 분사한 샌드박스AQ(SandboxAQ)는 이미 1조 원에 가까운 투자를 유치하며 의료 및 내비게이션용 양자 센싱 향상에 AI를 접목하고 있다. 미 국방부 역시 연간 9억 달러에 가까운 예산을 이 분야에 쏟아붓고 있다. 이는 양자 센싱이 단순한 기술 경쟁을 넘어, 미래 산업과 국가 안보의 패권을 좌우할 '전략 기술'임을 방증한다. 이제 원자 하나하나의 속삭임을 듣는 시대가 열리고 있다. 이번 SiC 양자 센서의 개발은 '알츠하이머 정복'이나 '신약 개발'처럼 인류의 숙원이던 생명 현상의 비밀에 다가갈 가장 정교한 '현미경'을 손에 쥐었음을 의미한다. 상상에 머물던 나노 단위의 생체 탐험이 비로소 현실의 영역으로 들어오고 있다.
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[퓨처 Eyes(110)] 탄화규소(SiC) 양자 센서, '다이아몬드' 한계 넘어 생체 내부 측정 길 열어
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