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2024-11-22 (금)

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[우주의 속삭임(81)] 소행성이 지구에 충동할 확률은 얼마나 될까?

소행성(또는 혜성)이 지구에 충돌할 가능성은 얼마나 될까. 확률은 희박하지만 그렇다고 일어나지 않으리라는 보장은 없다. 이와 관련된 각종 연구와 보고서를 살펴보면, 사람의 일평생 동안, 피해를 입을 만큼의 큰 충돌은 거의 없다고 보아도 무방할 듯하다. 사람들은 우주 암석을 비롯한 소행성이 언제든 지구에 진입해 충돌할 수 있다는 사실을 알고 있다. 충돌은 항상 일어나기 때문이다. 지난달 22일에는 소행성 하나가 동태평양 상공의 지구 대기에 진입해 타버렸다. 사람들이 이 소식을 접하지 못했던 것은 행성의 너비가 약 1m에 불과했고 금방 타 없어졌기 때문이다. '2024 UQ'로 알려진 이 소행성이 언론에 보도된 유일한 이유는 'A11dc6D'로도 이름 붙여진 이 물체가 사전에 발견되어서다. 소행성이 지구와 진입하는 일은 드물지만, '2024 UQ'는 올해 세 번째였기 때문에 큰 관심을 끌지 못하고 그냥 지나갔다. 훨씬 더 많은 소행성이 예고 없이 지구에 도착한다. 소행성으로 간주될 수 있는 최소 크기는 정해진 것이 없다. 이 때문에 오리온자리 유성우나 황소자리 유성우와 같은 최근의 유성우에서 빛의 쇼를 만들어낸 모든 혜성의 조각이 이 범주에 포함될 수 있다. 소행성이 지구 표면에 충돌하지 않고 대기에만 부딪힌 후 타버리는 경우도 많지만, 지구와 충돌하는 경우도 흔하다. 올해 예측된 소행성 세 개 중 첫 번째인 소행성 '2024 BX1'은 착륙 지점에서 가장 가까운 독일 마을의 이름을 따서 리벡 운석이라는 이름이 지어졌다. 운석 파편 약 200개가 수집되었고, 파편의 총 질량은 탄산음료 한 병보다 적었지만, 많은 양이 지구에 충돌했다. 위험한 소행성이 지구에 충돌할 가능성을 계산하는 방법은 두 가지가 있다. 하나는 궤도를 따라 지구에 가까이 오는 모든 물체를 관찰하고, 그중 하나가 지구와 충돌할 가능성을 계산하는 것이다. 이러한 소행성의 경로는 혼란스러운 요소가 있어 완벽한 계산은 불가능에 가깝다. 이론적으로 소행성이 서로를 강타해 궤도 또는 방향을 바꿔 2029년이나 2036년에 지구에 충돌할 수도 있지만, 그 가능성은 매우 낮다. 공룡을 죽일 정도의 소행성(대략 10km) 크기의 물체가 태양계 내부를 돌며 몇 세기 안에 지구에 충돌할 가능성이 있다면, 학계는 당연히 그 존재와 위험성을 파악하고 있다. 국지적으로 피해를 줄 만큼 큰 물체의 경우 위험이 더 크다. 며칠 전 지름 100m 소행성이 지구를 약 540만km 떨어진 거리에서 지나갔다. 이는 달보다 14배 더 먼 거리다. 이 정도 규모가 지구와 충돌하면 도시를 파괴한다. 이 소행성은 올해 발견한 것으로 '2024 VQ4'로 명명됐다. 그 후 '2023 WK3' 소행성이 더 먼 거리에서 지구를 지나갔는데, 이 소행성은 2024 VQ4보다 거의 3배 더 크다. 나사(NASA)는 태양계 내부에 이 정도 크기의 소행성이 약 2만 5000개 있다고 추정하고 있는데, 천문학계는 그 중 약 40%를 발견했다. 파악된 소행성 모두 큰 위험을 초래하지 않았지만, 발견되지 않은 소행성들도 안전할 것이라고 확신할 수는 없다. 지난 2013년, 사망자는 없었지만 1500명이 다칠 만큼 극심한 폭발이 있었던 첼랴빈스크 소행성 충돌은 충격이었다. 따라서 앞으로 수십 년 안에 그런 일이 다시 일어날 가능성 자체는 있을 것으로 추론하는 것이 합리적이다. 첼랴빈스크보다 더 큰 경우는 1908년의 통구스카 대폭발 사건뿐이었다. 그런 사건이 1세기에 한 번 일어나는지, 1000년에 한 번 일어나는지는 알 수 없지만, 이보다 흔하게 일어날 가능성은 매우 희박하다. 지구는 약 6억 년 전 동물이 출현한 이래 적어도 5번의 대량 멸종을 겪었다. 그 중 마지막 멸종은 화산이 아니라 소행성에서 비롯된 것으로 보인다. 이를 근거로 계산하면 이런 일이 해마다 일어날 확률을 약 6억 분의 1로 추정된다. 앞으로 1세기가 지나도 그 확률은 여전히 100만 분의 1을 크게 밑돈다. 한편, 소행성 탐지와 추적 만이 전 세계 우주 기관이 하는 전부는 아니다. 나사와 같은 우주 기관은 필요한 경우 지구로 들어오는 소행성의 방향을 바꾸는 방법을 테스트하고 있다. 2022년 나사의 DART 임무는 소행성의 궤도를 변경하기 위해 이중 소행성계에서 충돌첼르 충돌시켰다. 이 시도는 성공적이었다. 중국도 2030년까지 소행성을 편향시키는 자체 임무를 개발하고 있다.
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2024-11-22
[기후의 역습(86)] 175년 만에 두 번째로 따뜻했던 10월, 지구 온난화 심각성 더해져

지난 10월은 NOAA(미국 국립해양대기청)이 175년 동안 기록한 지구 기후 데이터 기준, 두 번째로 따뜻한 10월로 기록됐다. 비정상적으로 따뜻한 달을 경험했다고 NOAA가 공식 홈페이지를 통해 밝혔다. NOAA의 국가 환경정보센터(National Centers for Environmental Information)에 따르면, 지난 10월이 기록적으로 온화한 달로 추가되면서 2024년은 거의 확실하게 기후 기록이 시작된 이래 지구 역사상 가장 따뜻한 해가 될 것으로 예상된다. 10월의 평균 지구 온도는 지난 20세기 평균인 섭씨 14.0도보다 1.32도나 더 높은 15.32도로 측정돼 세계 기록상 역대 두 번째로 따뜻한 10월을 나타냈다. 역대 가장 더웠던 10월은 지난해 기록됐는데, 올해와의 차이는 불과 섭씨 0.05도밖에 나지 않았다. 지역별로 북미는 역대 가장 뜨거운 10월을 기록했고, 남미와 오세아니아는 각각 두 번째 따뜻한 10월을 기록했다. 연초부터 10월 말까지 연간 기준 지구 표면 온도는 20세기 평균보다 섭씨 1.28도 높아 역대 최고로 뜨거운 기간이었던 것으로 관측됐다. 아프리카, 유럽, 북미, 오세아니아, 남미가 모두 연간 평균 가장 온도가 높았던 것으로 기록됐다. NCEI(국립 환경정보센터)의 글로벌 연간 기온 전망(Global Annual Temperature Outlook)에서도 2024년 기온이 기록상 가장 따뜻한 해가 될 확률이 99%를 넘는다고 밝혔다. 최고 기온 기록과 함께 관련된 기후 관련 사건도 주목받았다. 지난 10월은 역대 동월 기준 가장 작은 해빙(바다 위 얼음) 면적 기록을 세웠다. 10월의 전 세계 해빙 면적은 46년 만에 가장 작았다. 1991~2020년 평균보다 125만 퍙빙마일이나 적었다. 북극 해빙 면적은 평균 이하(60만 평방마일)로 기록상 4번째로 낮았고, 남극 해빙 면적도 평균 이하(65만 평방마일)로 기록상 2번째로 낮았다. 전 세계적으로 11개의 열대성 저기압이 발생했다. 대서양 유역에서는 10월에 5개의 열대성 저기압을 발생했는데, 그중 허리케인 밀턴은 최고 레벨인 5등급 폭풍으로 정점을 찍고 탬파베이 바로 남쪽에 상륙해 큰 피해를 남겼다. 올들어 10월 말까지 전 세계적으로 70개의 폭풍이 발생했는데, 이는 장기간에 걸친 평균보다는 6개 적은 수치였다.
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2024-11-19
[퓨처 Eyes(57)] 세포도 웨어러블 입는 시대…"생체 전자장치의 혁명"

웨어러블 기술이 스마트워치나 피트니스 트래커를 넘어 세포 단위까지 진화하고 있다. MIT 연구진은 최근 개별 세포의 전기적, 대사 활동을 측정하고 조절할 수 있는 혁신적인 세포용 웨어러블 장치를 개발했다고 밝혔다. 빛에 반응하는 부드러운 고분자 '아조벤젠'으로 만들어진 이 장치는 빛의 세기와 방향에 따라 세포를 감싸거나 펼쳐지며 세포 활동을 제어한다. 마치 세포에 옷을 입히고, 빛으로 그 옷을 조종하여 세포의 활동을 제어하는 것과 같다. 세포용 웨어러블의 구조와 기술적 혁신 MIT 연구진이 개발한 세포용 웨어러블 장치는 부드러운 고분자인 '아조벤젠'으로 만들어져 있다. 아조벤젠은 빛을 받으면 말리는 성질을 가지고 있어, 이를 통해 세포의 다양한 부위를 감싸는 방식으로 작동한다. 연구팀은 빛의 세기와 방향을 조절함으로써 장치의 말림과 세포와의 접촉 방식을 정밀하게 제어할 수 있다. 이를 통해 이 장치는 세포를 손상시키지 않으면서도 꼭 맞게 감싸는 기술을 구현할 수 있었다. 또한, 최근의 합성 생물학적 연구와 세포 외부 반응 시스템(cell-free synthetic biology)을 기반으로 한 기술들은 웨어러블 장치의 가능성을 크게 확장하고 있다. 합성 생물학은 생체 시스템을 제어할 수 있는 전례 없는 가능성을 열어주었고, 다양한 생물학적 회로와 센서를 설계할 수 있는 기반을 마련했다. 특히, 세포 외부 반응 시스템은 세포를 직접 사용하지 않으면서도 유전자 회로를 활용해 원하는 반응을 이끌어낼 수 있다는 점에서 기존의 생체 웨어러블 기술의 한계를 극복할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 무선 작동과 생체 적합성 이 장치는 배터리가 필요 없으며, 몸 안에서 자유롭게 부유하는 형태로 존재한다. 외부에서 빛을 조사하여 비침습적으로 장치를 작동시킬 수 있어, 신체 내부 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. MIT 연구진은 수많은 실험을 통해 이 장치가 신경세포와 상호작용하면서도 세포에 손상을 주지 않고 생체 적합성을 유지할 수 있음을 입증했다. 또한, 이러한 웨어러블 시스템에는 유전자 회로를 포함한 다양한 센서를 사용해 세포 내부와 외부의 다양한 분자들을 탐지하고 반응할 수 있도록 설계할 수 있다. 이러한 점에서 이 기술은 매우 혁신적이다. 신경 질환 치료의 잠재성 세포용 웨어러블 장치는 특히 신경계 질환, 예를 들어 다발성 경화증(MS)과 같은 질환의 치료에서 그 가능성을 높이 평가받고 있다. 다발성 경화증 환자는 신경을 보호하는 '미엘린'이라는 층이 손상되는데, MIT 연구진의 장치는 이 손상된 축삭을 감싸 합성 미엘린의 역할을 수행할 수 있다. 연구팀의 주저자인 데블리나 사카르는 "이 기술은 세포 수준에서 작동하는 합성 미엘린을 통해 다발성 경화증 환자들의 신경 기능을 회복시키는 데 도움을 줄 수 있다"고 말했다. 이 장치가 단순한 실험적 기술을 넘어, 신경계 질환을 치료할 수 있는 실질적 도구가 될 가능성을 가지고 있는 것이다. 생체 전자장치의 미래와 윤리적 과제 MIT 연구팀은 세포용 웨어러블 장치가 합성 미엘린 역할뿐만 아니라 다양한 광전기 물질과 결합해 세포를 자극하는 데 사용할 수 있음을 보여주었다. 예를 들어, 장치 위에 원자 수준의 얇은 재료를 덮어 패턴화하면, 여전히 말려서 미세 튜브 형태를 만들 수 있다. 이는 장치가 다양한 신호(전기적, 광학적, 열적 신호 등)를 세포에 전달할 수 있는 플랫폼으로서 사용될 가능성을 열어주고 있다. 이러한 기술은 신경과학 연구뿐만 아니라 인공지능 기술과의 결합을 통해 인간의 뇌 연구와 질병 치료의 새로운 가능성을 제시할 수 있다. 그러나 이러한 기술이 인체에 도입되는 만큼 윤리적 고민 역시 동반된다. 비록 비침습적 방식이라 할지라도 인체 내부에 장치를 설치하는 것에 대한 프라이버시 문제와 인체에 미칠 장기적 영향에 대한 우려가 존재한다. 펜실베이니아 대학교의 플라비아 비탈레 교수는 "이 기술은 세포 수준에서 신경세포와 상호작용하는 전례 없는 해상도를 보여준다. 하지만 그 사용에는 윤리적 고려가 필요하다"고 말했다. 기술의 발전과 함께 그에 따른 책임과 윤리적 기준을 마련하는 것이 중요하다. 미래의 신경과학과 의학의 패러다임 변화 세포 자체가 장치를 착용하는 시대가 도래하고 있다. 이러한 세포용 웨어러블 장치는 신경계 질환 치료의 새로운 장을 열어줄 뿐만 아니라, 생체 전자장치가 인체와 어떻게 상호작용하고 우리의 건강을 관리할 수 있을지를 새롭게 정의할 것이다. 이 혁신적인 기술은 단순한 상상이 아니라, 이제 곧 우리의 현실로 다가오고 있다. 우리는 이 혁신이 인체와 어떻게 공존할 수 있을지를 탐구하고, 그에 따른 윤리적 과제를 함께 고민해야 할 것이다. 데블리나 사카르 교수는 "우리가 보여준 이 기술의 가능성은 앞으로의 연구와 응용에 있어 엄청난 잠재력을 가지고 있다"고 말했다. 지금 우리는 미래 과학의 첫걸음을 내딛고 있는 것이다.
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2024-11-07
[기후의 역습(81)] 스페인 홍수, "기후변화가 부른 재앙이다"

엄청난 피해를 입히는 단일한 기상 사건이 기후 변화로 인해 발생했다고 단정하는 사례는 거의 존재하지 않는다. 그러나 최근 벌어진 스페인의 홍수에 대해 다수의 전문가들이 이런 관행을 깨고 "스페인의 최악의 홍수는 기후 변화로 인한 기온 상승이 악화의 주된 역할을 했다"고 지적하고 나섰다고 BBC가 전했다. 발렌시아 등 스페인 남동부 지역에 현지 시간으로 지난달 29일 기록적인 폭우가 내렸다. 기습 폭우로 최소 205명이 사망한 것으로 집계되면서 이같은 대참사를 야기한 원인에 이목이 쏠리고 있는 것. 스페인 기상청에 따르면 당시 발렌시아 치바에서는 10월 29일 새벽부터 8시간 동안 1㎡당 491L의 비가 내렸다. 기상청에 따르면 이는 일반적으로 이 지역의 1년치 강수량이다. 임페리얼칼리지 런던의 프리데리케 오토 박사는 BBC와의 인터뷰에서 "스페인에서의 이런 폭발적인 폭우는 의심할 여지 없이 기후 변화로 인해 심화된 결과다"라고 단언했다. 오토 박사는 온난화의 원인과 영향을 연구하는 국제 과학자 그룹을 이끌고 있다. 그는 "화석 연료 연소로 인한 온난화가 섭씨 1도씩 올라갈 때마다 대기는 더 많은 수분을 보유하게 되며, 결과적으로 더 많은 폭우가 쏟아질 수 있다"는 것이다. 기상학자들은 스페인에서 일어난 이번 집중호우의 주요 원인이 가을과 겨울에 스페인을 강타하는 자연적인 기상 현상일 가능성이 높다고 말했다. '고타 프리아(gota fría)' 또는 콜드 드롭(차가운 물방울)이라고 불리는 이 기상 현상은 지난 몇 년 동안 극도로 뜨거운 상황에 놓여 있는 지중해의 따뜻한 바닷물 위로 차가운 공기가 내려오는 것을 보여준다. 그러면 바다 표면의 뜨겁고 습한 공기가 빠르게 상승해 높게 우똑 솟은 비구름이 되어 해안으로 날아와 많은 양의 비를 내린다. 연구진은 기후 변화가 이 구름이 운반하는 비의 양에 직접적인 영향을 미쳤다고 지적했다. 지구 온난화로 인해 기온이 섭씨 1도씩 상승할 때마다 비가 7%씩 증가한다는 것이다. 문제는 지표면이다. 비가 내리면 땅이 그 비를 상당량 흡수하게 된다. 그런데 유럽의 대부분 지역은 포장 도로로 덮여 있다. 게다가 이런 곳은 온도도 높다. 비가 내리기 시작하면 물을 많이 흡수할 수 없는 곳, 온도가 주변보다 높은 곳에 비가 더 강하게 내린다. 리즈 대학교의 마크 스미스 교수는 "강수량이 극심하게 증가하는 것 외에도 여름이 더 더워져 토양이 구워지고, 물을 흡수하는 능력이 떨어지게 된다"고 말했다. "그러면 더 많은 물이 강으로 유입되면서 강수 강도 증가에 더해 직접적인 효과가 증폭된다"는 것이다. 학자들 사이에서는 지구 온난화로 인해 폭풍의 움직임이 더 느려지고, 이로 인해 폭풍으로 내리는 강우량이 더 심해지는지에 대한 논쟁도 있다. 올해는 이런 유형의 폭풍과 폭풍이 가져올 수 있는 파괴에 대한 증거도 보았다. 지난 9월 폭풍 보리스는 중부 유럽의 여러 국가를 강타해 수많은 사상자와 막대한 피해를 남겼고, 이는 지중해의 고온으로 더 심해졌다. 전문가들은 이런 재해가 발생할 가능성이 기후 변화로 인해 두 배나 더 높다고 말했다. 스페인에서는 정확한 기상 예보가 부족해 적절한 조치를 취하지 못했다는 비판도 제기됐다. 다만 기상학자들은 빠르게 움직이는 강렬한 뇌우의 경로를 예측하는 것은 매우 어려운 일이라고 지적했다. 예보는 안전 조치를 취하는 데 도움이 되지만 많은 비가 내리는 정확한 위치를 미리 알기 어려워 예보가 쉽지 않다는 것이다. 스페인의 홍수가 부각시킨 한 가지 문제는 현재의 인프라로는 극심한 홍수에 대처할 수 없다는 사실이다. 현재의 도로와 다리, 거리는 지금의 기후가 아니라 지난 세기의 기후에 맞추어 건설된 것이기 때문에 새로운 접근이 필요하다는 지적이다.
- 포커스온
2024-11-04
[퓨처 Eyes(56)] 전기 농업, 식량 위기 극복할 미래 농업의 혁신

햇빛 없이도 식물을 키운다? 마치 공상과학 영화에서나 나올 법한 이야기지만, 현실이 될 날이 머지않았다. 광합성은 지구 생명체의 근원이지만 에너지 효율은 겨우 1%에 불과하다. 이 비효율을 극복하고 미래 식량 위기를 해결할 혁신적인 기술이 바로 '전기 농업(electro-agriculture)'이다. 최근 생명공학 학술지 줄(Joule)에 발표된 논문에서 생명공학자들은 전기 농업이라는 새로운 식량 생산 패러다임을 선보였다. 태양 에너지를 이용해 CO₂를 식물의 먹이로 바꾸는 이 기술은, 햇빛에 의존하는 광합성을 대체하며 농업에 필요한 토지는 94%로 감소해 농업의 미래를 뒤흔들 잠재력을 지녔다. 광합성을 대체하는 전기 농업 캘리포니아 리버사이드 대학교의 생물공학자 로버트 진커슨(Robert Jinkerson) 교수와 워싱턴대학교 세인트루이스 캠퍼스의 전기화학자인 펑 지아오(Feng Jiao) 교수는 새로운 전기 농업 기술을 통해 농작물이 빛이 없는 환경에서도 자랄 수 있는 가능성을 제안했다. 농업의 혁신을 가져올 수 있다고 확신하는 진커슨은 "더 이상 햇빛을 필요로 하지 않는다면, 우리는 농업을 환경으로부터 완전히 분리해 통제된 실내 환경에서 식량을 재배할 수 있다"고 강조한다. 이는 농업이 더 이상 기후나 조건에 영향을 받지 않고 언제 어디서든 필요한 식량을 생산할 수 있음을 의미한다. 전기 농업은 단순히 빛을 대체하는 것 이상의 의미를 갖는다. 진커슨 교수의 연구팀은 태양광 패널을 통해 태양 에너지를 흡수하고, 이 에너지를 CO₂와 물 사이의 화학 반응에 활용해 아세트산염을 생성한다. 이 아세트산염은 식물이 에너지와 탄소 공급원으로 사용하게 된다. 진커슨 교수는 "우리는 식물의 발아 과정에서 사용되는 대사 경로를 다시 활성화시켜, 식물이 광합성 없이 아세트산염만으로도 자랄 수 있도록 연구하고 있다"고 덧붙였다. 현재 토마토와 상추를 대상으로 실험 중이며, 향후 고구마나 곡물 등 주요 작물로도 확장할 계획이다. 이 기술이 상용화될 경우, 전통 농업에서 발생하는 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있다. 펑 자오 교수는 "현재 약 4%의 에너지 효율을 달성했으며, 이는 기존 광합성의 4배 수준이다. 이 방식이 더 효율적이기 때문에 식량 생산에 따른 CO₂ 배출량을 크게 감소시킬 수 있을 것"이라고 전망했다. 이는 농업의 환경적 부담을 대폭 줄일 뿐만 아니라, 식량 생산의 새로운 장을 열 수 있음을 의미한다. 빛 없도 농사를 지을 수 있는 전기 농업은 우주에서의 까다로운 식량 생산 문제도 해결할 수 있다. 기존 농업은 심각한 삼림 벌채로 이어지는 경우가 많은 데, 이는 생물다양성 손실과 기후 변화의 주요 원인이 되도 한다. 전기 농업은 작물 생산에 필요한 토지의 양을 대폭 줄임으로써 토지 개간에 따른 생태적 피해의 일부를 회복시킬 수 있다. 아울러 수로를 오염시키고 수생태계에 영향을 미칠 수 있는 비료와 살충제에 대한 의존도를 낮추므로 지속 가능한 식량 생산에 대한 유망한 대안을 제시한다. 전기 자극을 통한 수확량 증대 전기 농업의 또 다른 중요한 연구는 전기를 이용해 농작물의 성장을 촉진하는 방법이다. 이 기술은 19세기 말에서 20세기 초에 잠시 유행했던 '전기 재배(electroculture)'의 현대적 버전으로 볼 수 있다. 당시에는 전기를 식물에 직접 적용해 수확량을 늘리거나 해충을 제거하려는 시도가 있었으나, 명확한 과학적 근거 없이 실패한 사례들이 많았다. 하지만 오늘날 연구자들은 더 정교한 방법으로 전기를 농업에 적용하고 있다. 미국 앨라배마주의 오크우드 대학교 생화학자인 알렉산더 볼코프(Alexander Volkov) 교수는 저온 플라즈마(Cold Plasma)를 이용해 씨앗을 자극하는 연구를 진행 중이다. 이 연구에서는 식물의 수확량이 20~75% 증가한 결과를 얻었으며, 감자의 경우 수확량이 40%까지 늘어났다. 볼코프 교수는 "우리는 씨앗을 플라즈마로 1분 미만 처리했을 때, 수확량이 눈에 띄게 증가하는 것을 확인했다. 양배추 수확량도 75% 증가했으며, 맛도 더 달았다"라고 밝혔다. 씨앗의 플라즈마 처리는 농업 분야에 떠오르는 기술로, ㅊ플라즈마를 이용해 씨앗의 발아율을 높이고 생장을 촉진하는 기술이다. 플라즈마는 고체, 액체, 기체 상태 다음의 제4의 물질로, 이온, 전자, 중성 입자 등으로 구성된 이온화된 기체이다. 플라즈마는 씨앗 껍질의 표면을 변화시켜 물 흡수율을 높이고, 발아에 필요한 효소 활성을 증가시켜 발아율을 향상시킨다. 또한 플라즈마는 씨앗 내부의 생화학적 반응을 촉진해 뿌리와 씨앗의 생장을 촉진한다. 게다가 플라즈마는 씨앗 표면의 박테리아, 곰팡이 등 병원균을 살균해 씨앗의 건강을 증진시킨다. 저온 플라즈마는 단순히 씨앗의 수확량을 증가시키는 것뿐만 아니라 씨앗이 발아할 때 환경 스트레스를 덜 받게 만들어 준다. 셰튼홀 대학교의 호세 로페즈(Jose Lopez) 교수는 "씨앗이 처음 발아할 때는 외부 환경의 스트레스에 매우 취약하다. 플라즈마는 씨앗의 껍질을 미세하게 구멍을 내어. 씨앗이 물과 양분을 더 쉽게 흡수할 수 있도록 돋븐다"고 설명했다. 그 결과 플라즈마로 처리된 씨앗은 처리되지 않은 씨앗보다 훨씬 더 빠르게 자란다. 전기 농업의 미래 전기 농업을 도입한다면 자연 서식지의 점진적인 복원이 용이해지고, 생물 다양성이 향상되며 탄소 발자국을 줄일 수 있다. 이처럼 엄청난 잠재력에도 불구하고, 전기 농업은 여전히 해결해야 할 과제가 남아 있다. 핵심 문제로는 태양열 화학 반응기의 초기 설치 비용과 유지 관리, 그리고 대규모 실내 농업시설을 지원하는 데 필요한 인프라를 꼽을 수 있다. 또한 아세트산을 주요 에너지 원으로 사용할 때 식물 생리학에 미치는 장기적인 영향을 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하다. 진커슨은 "식물의 경우, 식물이 이런 방식으로 성장하도록 진화하지 않았기 때문에 아세트산염을 탄소원으로 활용하도록 하는 연구 개발 단계에 있다"고 말했다. 그는 "하지만 버섯과 효모, 해조류는 현재 이런 방식으로 재배할 수 있으므로 이러한 응용 분야가 먼저 상용화되고 식물은 나중에 상용화될 것으로 생각한다"고 덧붙였다. 전기 농업이 성공한다면 식량 생산 자체에 혁명을 일으킬 수 있는 환경 친화적이고 공간 효율적인 방법이 될 수 있다.
- 포커스온
2024-10-31
유엔, 세계 기온 금세기 중 섭씨 3.1도까지 치명적 상승 경고

유엔이 새 보고서를 공식 홈페이지에 공개하고, “현재보다 더 적극적이고 공격적인 행동이 없는 한 지구 온난화는 금세기 중 예상을 크게 뛰어넘는 섭씨 3.1도까지 치솟을 것”이라고 경고했다. 현재의 탄소 배출 감축 추세나 전 세계 국가들이 공약한 정책 시나리오만으로는 치솟는 온난화를 막을 수 없다는 의미다. 유엔에 따르면 이는 전 세계에 '대재앙'이 될 것이며, 기후 변화로 인해 폭염과 홍수를 포함한 극심한 기상 이변은 심각하게 증가할 것으로 예상된다. 유엔은 이 정도 수준의 온난화가 진행되면 사람들이 실외에서 일하는 것은 거의 불가능하거나 극히 어려울 것이라고 지적했다. 물론 3.1도라는 숫자는 완전히 새로운 것은 아니다. 유엔의 기온 상승 예측은 지난 3년 동안 본질적으로는 동일하게 유지되었다. 새 보고서는 "현재 정책을 계속하면 금세기 지구 온난화가 최대 섭씨 3.1도 범위( 1.9~3.8도)가 될 것으로 추산된다"고 한다. 그런데 이 수치는 지난 2021년 IPCC(기후 변화에 관한 정부간 협의체) 최신 보고서의 예측과 일치한다. 보고서는 ‘탄소 배출량이 더 높을 경우’ 금세기 동안 최대 섭씨 3.6도의 온난화가 이루어질 것이라고 예상했다. 유엔의 새 보고서는 세계 각국이 탄소 감축을 선언하며 약속한 정책을 그대로 실행에 옮긴다면 기온이 2.6~2.8도까지 상승할 것이라고 한다. 그리고 각국이 계획을 실행하고, 나아가 기존의 순 제로 공약을 따른다면 상승을 1.9도로 제한할 수 있다고 한다. 물론 1.9도 상승조차도 지구촌에는 재앙이 된다. 현재 지구 온도는 1.1도 오른 상태고, 이 정도 수준에서만도 극한 기상 현상과 해수면 상승 등 여러 측면에서 심각한 영향을 느끼고 있다. 기온 상승에 대한 예측이 변하지 않고 높게 유지되는 것은 유엔을 좌절시키는 것 중 하나다. 국가들이 최근 2년 동안 열린 '유엔 기후변화협약 당사국 총회' COP27과 COP28에서 이구동성으로 약속했지만 현장에서의 조치는 매우 느렸다. 유엔 보고서는 지구 온도 상승을 섭씨 1.5도 이하로 유지하기 위한 노력을 기울인다는 파리 협정의 목표가 현재 매우 심각한 위기에 처해 있다고 인식하고 있다. 이제 몇 주 후면 아제르바이잔에서 COP29가 개최된다. 이 보고서가 발표된 타이밍은 의미심장하다. COP29에서 국가들은 내년 봄까지 새로운 탄소 감축 계획을 내놓기로 최종 합의한다. 합의는 내년부터 2035년까지 10년 동안을 기한으로 할 것이다. 학계는 그때까지 탄소 배출 곡선이 꺾이지 않으면 섭씨 3도 안팎 또는 그 이상의 기온 상승 가능성이 높음을 알고 있다. 유엔 보고서에는 또 탄소 배출량을 늘릴 수 있는 새로운 요소가 담겼다. 2023년 항공 여행 붐으로 인해 항공으로 인한 탄소 배출이 2022년 대비 19.5% 증가했으며, 항공 여행은 코로나19 대유행 이전 수준에 가까워졌다. 도로 교통 배출량도 물론이지만, 기온이 상승으로 인해 더 많은 에어컨을 사용한 것도 탄소 배출 증가의 주요인으로 지목됐다. 열파로 인해 가정과 사무실을 식히기 위한 에너지 수요가 증가한 것이다. 가뭄으로 인한 수력 발전 감소도 문제가 됐다. 에너지 부족을 화석연료로 채우게 된 것. 친환경인 전기자동차와 히트펌프도 역설적으로 탄소 배출을 유발한 측면도 있었다. 전력 수요의 증가로 인해 에너지원을 화석연료로 충당했다는 지적이다.
- 포커스온
2024-10-29
[기후의 역습(76)] 사하라 사막, 기습 폭우로 호수 생성…1년 이상 유지될 듯

사하라 사막의 세브카 엘 멜라(Sebkha el Melah) 호수가 기습 폭우로 일시적이나마 물로 채워졌다. 이는 사하라 사막의 과거가 푸르렀음을 보여주는 것이며, 전문가들이 기후 변화를 연구하는 데 도움이 된다고 사이테크데일리가 전했다. ◇ 고대의 녹색 사하라 약 1만1000~5000년 전 아프리카 습윤기 동안에는 사하라 사막이 오늘날보다 더욱 습하고 푸르렀다. 지질학 및 고고학적 증거에 따르면, 광활한 모래 언덕으로 뒤덮인 사하라 사막은 당시 초목과 습지, 심지어 큰 호수가 있었던 것으로 보인다. 지난 9월, 열대성 저기압이 북아프리카 일부 지역에 폭우를 몰고온 후 고대의 녹색 사하라 흔적이 잠시 다시 나타났다. 폭풍으로 흘러내린 물은 평상시에는 건조했던 사막의 몇몇 호수를 물로 채웠다. ◇ 세브카 엘 멜라 호수의 위성 이미지 나사(NASA)의 랜드샛 9호 위성은 9월 29일 이미지 장비(OLI-2)를 사용해 알제리의 세브카 엘 멜라 호수 중 하나의 이미지를 포착했다. 우가르타 산맥을 따라 위치한 이 호수는 9월 중순에 물이 채워지기 시작했다. 그전에는 호수 바닥이 소금으로 뒤덮인 모습이었다. 10월 16일 현재, 물은 호수의 191㎢면적을 덮고 있으며, 깊이는 2.2m로, 세브카 엘 멜라 호수 전체의 약 3분의 1이 채워졌다. 이는 기제작된 호수의 3D 지도와 위성 이미지 및 데이터를 바탕으로 한 호수의 수심 측량 결과 밝혀졌다. 2000년 6월 이후 이 호수에 물을 채운 것은 2008년과 2014년 두 번이었다. ◇ 담수의 희소성과 중요성 사하라 사막의 호수가 물로 채워지는 것은 '희귀하고 거의 기록되지 않은 일시적인 현상'이다. 이 지역에는 지상 기반 기상 관측소가 거의 없고, 연구원들은 나사의 위성 데이터 검색과 유럽 중기기상예보센터의 강우량 데이터를 사용해 호수를 물로 채우는 데 필요한 기상 조건을 연구해 왔다. 2000년 이후 세브카 엘 멜라 유역에 영향을 미친 수백 건의 강우 중 물을 채우기 시작할 만큼의 충분한 경우는 단 6번 뿐이었다. 이 모두는 열대성 저기압과 관련이 깊었는데, 습한 열대 공기가 산 위로 밀려 올라가는 지형으로 인해 특히 많은 비가 내렸다. 위성 관측에 따르면 세브카 엘 멜라흐의 경우 지질의 특성상 물로 채워지면 계속 고여 있을 수 있다. 지난 2008년에는 호수가 채워진 후 4년 만인 2012년에 완전히 말랐다. 앞으로 비가 더 내리지 않는다면 현재 2.2m 깊이의 호수 물이 완전히 증발하는 데 약 1년이 걸릴 것으로 보인다. ◇ 사막 호수 담수에 대한 역사적 관점 사하라가 아프리카 습윤기 동안 매우 습했다는 증거에도 불구하고, 얼마나 습했는가는 여전히 논쟁이다. 따라서 세브카 엘 멜라흐는 중요한 연구 대상인데, 이는 과거 강수 패턴에 대한 단서를 제공하는 거대한 '우량계' 역할을 하기 때문이다. 일부 학자들은 사하라 사막이 실제로는 고기후 전문가들이 생각하는 것만큼 비가 많이 내리지 않았으며, 따라서 그리 푸르지 않았을 것이라고도 추정한다. 사하라 사막의 호수에 채워진 물이 마르는 데 걸리는 시간을 감안할 때, 고대 사하라는 빈번한 강우 없이도 수 년 또는 수십 년 동안 호수가 부분적으로라도 채워질 만큼 물이 흔했을 수 있다는 추정이다. ◇ 사하라에 대한 기후 예측과 불확실성 고기후학자들은 밀란코비치 주기라고 불리는 작은 궤도 변화가 아프리카 습윤기의 주요 동인이었을 것이라고 인식한다. 그 이유는 밀란코비치 주기가 태양 복사의 분포에 약간의 변화를 일으키고, 북아프리카 몬순의 강도와 위치에 변화를 일으켰기 때문이다. 그런데 온실가스 배출과 기후 변화의 영향이 밀란코비치 주기의 순환적 효과에 더해지면서 사하라 사막이 앞으로 수 세기 또는 수천 년 동안 호수에 물이 차고 주변이 녹색으로 변할지도 모른다. 누구도 확신할 수 없는 미래다. 기후 변화에 관한 정부간 패널(IPCC)의 예측에 따르면 지구 온도가 상승함에 따라 사하라의 일부 지역은 강수량이 늘어날 수 있다. 그러나 예측의 불확실성은 예측된 변화보다 크다. 사하라에서 무슨 일이 일어날지는 매우 불확실하지만, 지속적인 변화의 관측은 사하라의 미래를 이해하는 데 도움이 될 것이라는 지적이다.
- 포커스온
2024-10-24
소더비, 휴머노이드 아티스트 로봇 '아이다'가 그린 예술 작품 세계 첫 경매

소더비(Sotheby)가 이달 말 휴머노이드 로봇이 만든 예술 작품을 경매장에서 처음으로 경매에 내놓는다고 CBS뉴스가 전했다. 인공지능(AI) 기술로 움직이는 로봇 아티스트가 만든 작품이 세계적으로 유명한 경매 시장에 오르는 것이다. 휴머노이드 로봇 아티스트 아이다(Ai-Da)는 현대 컴퓨팅의 선구자로 인정받는 수학자이자 컴퓨터 과학자 앨런 튜링(Alan Turing)의 초상화 'AI갓(AI God)'을 소더비가 '디지털 아트의 날'이라고 부르는 경매에 출품한다. 튜링은 또한 현재 '인공지능(AI)'에 대한 가장 초기의 개념을 제공한 것으로도 알려져 있다. 출품되는 작품은 아이다가 올해 제작했으며, 'A'라는 서명이 달려 있다. 크기는 64 x 90.5인치로 혼합 미디어 페인팅이다. 소더비 웹사이트의 경매 상품 목록에 따르면 이 작품은 12만 달러에서 18만 달러 사이에 판매될 것으로 추산된다. 경매는 10월 31일에 시작된다. 아이다 로봇은 단발머리 여성의 모습으로 영국의 미술상이자 갤러리 주인인 아이단 멜러가 제작한 프로젝트이다. 로봇은 눈에 장착된 카메라, AI 알고리즘 및 로봇 팔을 사용해 그림을 그린다. 멜러는 "이 작품은 다른 AI가 만든 작품과 차별화된다. 이는 휴머노이드 로봇 아이다가 실제로 만들었기 때문"이라며 "이런 유형의 로봇 작품이 경매에 나온 것은 이번이 처음"이라고 말했다. 그는 또 이번 소더비 경매가 AI가 사회와 예술계에 본격 출현했음을 강조한다고 덧붙였다. 멜러는 인터뷰에서 "엄청난 수의 로봇이 등장하면서 많은 혁신이 일어나고 있으며, 결국 로봇은 모든 종류의 다양한 작업을 수행하게 될 것이다. 예술 역시 기술로 인해 사회에서 일어나는 놀라운 변화가 적용되는 영역이다"라고 설명했다. 작품 판매 수익금은 개발 및 운영 비용이 많이 드는 아이다 프로젝트에 재투자될 계획이다. 소더비의 NFT 및 디지털 아트 책임자인 미셸 부한나는 "아이다가 그린 초상화는 오늘날 저마다의 방식으로 예술 창작의 경계를 넓혀주는 최첨단 작품의 대열에 합류했다는 점에서 의미가 크다. 이 작품은 21세기에 끊임없이 진화하는 예술 제작의 가능성을 경험하고 작품을 감상할 수 있는 방법을 넓힌다"고 밝혔다. 그러나 예술 시장에서 AI가 만든 작품의 가치를 평가하는 것은 어렵다. 인간 예술가의 작품의 시장 가치를 결정하는 것보다 훨씬 더 어려울 수 있다.
- IT/바이오
2024-10-23
[우주의 속삭임(73)] 지구에 떨어지는 운석, 대부분 '같은 곳'에서 왔다?

밤하늘을 가로지며 떨어지는 유성은 늘 보는 사람들을 매료시킨다. 그렇다면 지구에 도달해 밤하늘을 환하게 밝히는 유성은 과연 어디에서 왔을까? 우리 말에 유성과 별똥별이 있다. 일반적으로 비슷한 의미로 혼동하기 쉽지만 유성과 별똥별은 엄밀히 말하면 다른 뜻이다. 우주 공간을 돌아다니는 아주 작은 먼지나 돌멩이를 유성체라고 한다. 유성체가 지구 대기권으로 진입하면서 공기와의 마찰로 인해 빛을 내는 현상을 유성이라고 한다. 유성체가 대기 중에서 완전히 타지 않고 지표면까지 떨어진 것을 운석, 우리말로는 별똥별이라고 부른다. 매년 약 1만7000개의 유성이 지구 대기권에 진입하며, 그중 일부는 지표면에까지 도달한다. 과학자들은 이러한 운석을 통해 우주의 비밀을 탐구한다. 운석의 기원은 달이나 화성 등 다양하지만 대부분은 소행성에서 유래한다고 PHYS가 전했다. 최근 네이처(Nature)지에 발표된 두 연구는 이러한 운석의 기원을 더욱 명확히 밝혀냈다. 체코 카렐 대학교의 미로슬라프 브로즈(Miroslav Brož)와 유럽 남방 천문대의 미카엘 마셋(Michaël Marsset)이 이끄는 연구팀은 대부분의 운석이 소수의 소행성, 심지어는 특정 소행성에서 비롯되었다고 밝혔다. 이는 지구와 태양계 역사를 형성한 사건들에 대한 이해를 넓히는 데 기여한다. 이번 연구 결과는 학술지 네이처(Nature)에 게재됐다. 운석이란 무엇인가? 앞서 설명했듯이 유성이 지구 표면에 도달하면 '운석(meteorite)'이라고 부른다. 운석은 크게 석질운석, 철질운석, 석철질 운석 세 가지로 나뉜다. 석질운석 중 가장 흔한 종류는 '콘드라이트(chondrites)'로, 용융된 액체 방울 형태의 구형 입자를 포함하며 전체 운석의 85%를 차지한다. 대부분은 '일반 콘드라이트'로 철 함량과 광물 성분에 따라 H, L, LL의 세 가지 유형으로 나뉜다. '탄소질 콘드라이트(Carbonaceous chondrites)'는 점토 광물에 다량의 물과 아미노산 같은 유기물을 함유하고 있으며, 용융되지 않는 태양계 초기의 먼지 샘플이다. 반면 '아콘드라이트(achondrites)'는 콘드라이트와 달리 구형 입자가 없으며, 행성체에서 용융 과정을 거쳤다. 운석의 주요 공급원 '소행성대' 태양 주위를 공전하는 작은 천체인 소행성은 운석의 주요 공급원이다. 행성처럼 태양 주위를 돌지만, 행성보다 훨씬 작고 모양도 불규칙적인 경우가 많다. 대부분의 소행성은 화성과 목성 궤도 사이에 있는 '소행성대(Asteriod belt)'에 모여있으며, 목성의 중력에 의해 궤도를 돌고 있다. 목성과의 상호작용은 소행성 궤도를 교란시켜 충돌을 유발하고, 그 결과 발생한 파편들이 모여 '돌무더기 소행성'을 형성한다. 최근 하야부사와 오시리스-렉스 탐사선은 이러한 소행성에서 샘플을 채취해 지구로 가져왔다. 과학자들은 이룰 통해 특정 소행성 유형과 지구에 떨어지는 운석 사이의 연관성을 확인했다. 석질운석과 S형 소행성은 소행성대 안쪽에, 탄소질 콘드라이트와 유사한 C형 소행성은 바깥쪽에 분포한다. 소행성 '코로니스'와 '마살리아' 이번의 새로운 두 연구는 일반 콘드라이트 유형의 기원을 특정 소행성군, 특히 '코로니스'와 '마살리아' 소행성군으로 추적했다. 이는 운석 궤적 분석, 개별 소행성 관측, 모체 궤도 진화 모델링 등의 복잡한 과정을 통해 이루어졌다. 브로즈가 주도한 연구에 따르면 일반 콘드라이트는 3000만년 전에 발생한 지름 30km 이상의 소행성 충돌에서 비롯된 것으로 밝혀졌다. 상세한 컴퓨터 모델링에 따르면 코로니스와 마살리아 소행성군은 적절한 크기의 천체를 가지고 있으며 지구에 운석을 공급할 수 있는 위치에 있다. 특히 코로니스 소행성군의 '코로니스'와 '카린'은 H 콘드라이트의 주요 공급원일 가능성이 높으며 마살리아(L)와 플로라(LL) 계열은 L- 및 LL- 콘드라이트의 주요 공급원이다. 마셋이 주도한 연구는 마살리아에서 발견된 L 콘드라이트 운석의 기원에 대해 자세히 설명한다. 연구팀은 화성과 목성 사이의 소행성대에서 분자의 지문이 될 수 있는 특징적인 빛의 세기인 분광 데이터를 수집했다. 그 결과 지구에 있는 L 콘드라이트 운석의 구성이 마살리아 소행성 계열의 운석과 매우 유사하다는 사실이 밝혀졌다. 그런 다음 과학자들은 컴퓨터 모델링을 사용하여 약 4억 7000만 년 전에 발생한 소행성 충돌이 마살리아 소행성군을 형성했음을 보여주었다. 우연히도 이 충돌로 인해 스웨덴의 오르도비스기 석회암에서 풍부한 화석 운석이 발견되기도 했다. 이러한 연구 결과는 지구에 떨어지는 운석의 기원을 밝히고 태양계 형성 과정에 대한 이해를 높이는 중요한 역할을 한다. 또한 향후 운석의 기원 소행성을 탐사하는 임무의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2024-10-22
[신소재 신기술(122)]MRI, AI 모델 학습으로 뇌 이상 진단 정확도 높인다

미국 과학자들이 뇌의 이상을 진단하는 MRI(자기공명영상)의 정확도를 높이는 머신러닝 모델을 개발했다. 캘리포니아대 샌프란시스코(UCSF) 연구팀이 인공지능(AI)을 활용하여 3T MRI 화질을 7T MRI 수준으로 향상시키는 기술을 개발했다고 뉴로사이언스닷컴 뉴스가 전했다. 이 연구는 지난 7일 제27회 의료영상 컴퓨팅 및 컴퓨터 지원 개입 국제 학술대회(MICCAI)에서 발표됐다. 수석 연구 저자인 UCSF 신경과 조교수인 레자 아바시아슬(Reza Abbasi-Asl)은 "저희 논문은 낮은 품질의 이미지에서 고품질 MRI를 합성하는 머신러닝 모델을 소개한다. 이 AI 시스템이 외상성 뇌 손상에서 MRI로 포착한 뇌 이상을 시각화하고 식별하는 방법을 보여준다"고 설명했다. 저품질 MRI 영상의 고품질화 3T MRI와 7T MRI의 가장 큰 차이점은 자기장의 세기이다. 숫자가 높을수록 자기장이 강하다는 것을 의미하며, 이는 영상의 해상도와 선명도에 직접적인 영향을 미친다. 7T MRI는 3T MRI보다 두 배 이상 강력한 자기장을 사용하기 때문에 더욱 선명하고 상세한 이미지를 얻을 수 있다. 연구팀은 경도 외상성 뇌 손상(TBI) 환자의 3T MRI 영상 데이터를 사용하여 AI 모델을 학습시켰다. 이 모델은 3T MRI 영상을 기반으로 7T MRI와 유사한 고품질 영상을 생성하며, 뇌 병변의 경계를 더욱 선명하게 보여주어 진단 정확도를 높이는 데 기여할 수 있다. 참고로, 미국에서 대부분의 임상 MRI는 1.5T 또는 3T MRI 시스템으로 수행된다. 미국국립보건원(NIH)은 2022년 전 세계적으로 진단 영상에 사용되는 7T MRI는 약 100대에 불과하다고 밝혔다. 신경 퇴행성 진단 활용 기대 연구 결과, 합성된 7T MRI 영상은 실제 7T MRI와 비슷한 수준의 해상도를 보였으며, 뇌 병변의 경계를 더욱 명확하게 구분하고 미세 출혈을 더 잘 포착하는 것으로 나타났다. 특히, 백질 병변 내 다양한 특징을 더욱 세밀하게 보여주어 다발성 경화증과 같은 신경 퇴행성 질환 진단에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이 기술은 뇌의 해부학적 구조를 세밀하게 관찰해야 하는 TBI 및 다발성 경화증 환자의 진단 및 치료에 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다. 하지만 연구팀은 "AI 기반 합성 기술이 임상 현장에 적용되기 위해서는 광범위한 검증이 필요하다"며 "향후 모델 결과에 대한 임상적 평가, 모델 생성 영상에 대한 임상 등급 평가, 모델의 불확실성 정량화 등 추가 연구가 필요하다"고 밝혔다. 이번 연구는 AI 기술이 저사양 영상 장비의 한계를 극복하고 의료 영상의 품질을 향상시키는 데 기여할 수 있음을 보여주는 사례로, 의료 분야에서 AI 기술의 활용 가능성을 더욱 확대할 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2024-10-18
[기후의 역습(72)] "지구 온난화 맞긴 맞는데"…통계가 드러낸 '불편한 진실'

최근 몇 년 동안 전 세계적으로 기록적인 폭염이 발생한 것을 감안하면 지구 온난화가 극심한 현실인 것으로 보인다. 통계학자를 포함한 국제 연구진이 이를 검증하는 연구를 진행했다고 전문 사이트 PHYS가 전했다. 연구진은 지난 반세기 동안 지구 온난화가 통계적으로 감지할 수 있는 속도로 증가했는지, 또는 급증했는지를 조사했다. 영국 랭커스터 대학교 통계학자와 미국 UC 산타크루즈 캠퍼스의 연구진이 주도한 국제 연구진에 따르면 지구가 점점 뜨거워지고 있는 것은 맞지만, 통계적으로 볼 때 안정적인 속도로 진행되고 있다는 결론이다. 통계적으로 '급속도'라고 정의할 수 있는 가속화된 속도는 아니라는 것이다. 이 연구 결과는 최근 커뮤니케이션스 지구와 환경(Communications Earth & Environment) 저널에 게재됐다. 최근 몇 년 동안 전 세계적으로 기록적인 기온과 폭염이 발생했다. 데이터에 따르면 2023년은 1850년 측정과 기록이 시작된 이래 가장 더운 해였다. 역사상 가장 더웠던 10년이 모두 최근 10년 동안 발생했다. 이러한 기록적인 온도는 지구 온난화 속도가 급증했는지에 대한 논쟁을 불러일으켰다. 일부 전문가는 최근 15년 동안 가속화되었다고 주장했다. 그러나 이번 연구진의 연구 결과는 '급증' 또는 '가속'이라고 정의할 수 있는 통계적 증거가 부족하다는 사실을 보여준다. 연구진을 이끈 UC 산타크루즈의 해양 과학부문 클로디 불뢰외 교수는 "최근 기록적인 온도가 발생한 것은 엄연한 사실이고 지구 온난화가 가속화되고 있을 가능성은 여전히 있다. 그러나 우리는 가속도의 규모가 통계적으로 너무 작거나 아직 강력하게 감지할 수 있는 충분한 데이터가 없다는 것을 발견했다"고 밝혔다. 연구진은 나사(NASA)와 미국해양대기청(NOAA) 등 지구 표면의 평균 온도를 추적하는 4대 주요 기관의 지구 표면 온도 평균을 엄밀하게 분석했다. 온도 추적은 1850년부터 시작됐다. NOAA에 따르면 1850년 이후 지구 온도는 10년마다 화씨 0.11도(0.0556℃)씩 상승했다. 연구는 기후 변화를 모니터링하기 위해 널리 사용하는 '지구 평균 표면 온도(GMST)'를 분석했다. GMST는 시간이 지남에 따라 상승하는 경향이 있는데, 주요 화산 폭발 및 엘니뇨 현상 등 지구 온도에 영향을 미치는 자연 현상으로 인해 장기적인 추세를 중심으로 변동하는 문제점도 보인다. 따라서 온난화 속도의 자연적 변동성과 진정한 근본적 변화를 구별하는 것은 통계학적 과제다. 연구진은 일시적인 변동이 상당 기간에 걸쳐 유지하면 온난화 급증을 통계적으로 감지할 수 있다고 간주했다. 온도 그래프의 기울기가 급격히 상승하고 상당 기간 유지되면 뚜렷하게 관측된다. 연구진은 단기 평균 온도 변동을 고려하고 다양한 통계적 방법을 사용, 조사 대상 연도의 온난화 증가 수준을 파악해 임계값을 결정했다. 임계치를 넘어서면 온난화가 '급속히' 진행되었음을 나타낸다. 연구진은 1970년대 이후 최근까지의 온도 기록 분석에 이 임계값을 적용, 온도 변화 추세가 임계치를 넘었는지 확인했다. 그 결과 임계값을 넘었던 해는 없었던 것으로 드러났다. 랭커스터 대학교의 레베카 킬릭 통계학 교수는 "일반적으로 사용되는 통계적 접근 방식을 적용해 보았을 때 온난화가 가속화되고 있다는 엄격한 통계적 증거는 없다"고 지적했다. 연구진은 분석 결과가 지구 온난화 급증의 한가운데에 있다는 통계적 증거를 보여주지는 않지만, 기후 변화의 현실까지 반박하는 것은 아니라고 강조했다. 보고서는 "지구는 인간 활동으로 인해 현재 가장 뜨겁다. 우리의 분석도 지구가 분명히 지속적으로 온난화되고 있음을 보여준다"고 지적했다.
- 포커스온
2024-10-16
팔 3개 로봇 지휘자, 드레스덴에서 데뷔

로봇이 오케스트라를 지휘하는 시대가 더욱 가까워지고 있다. 지난 주말 독일 드레스덴에서 차세대 로봇 지휘자 '마이라 프로 에스(MAiRA Pro S)'가 데뷔 무대를 가졌다고 영국 일간지 가디언이 14일 보도했다. 동독 지역에서 열린 두 번의 공연은 최첨단 로봇 지휘 기술과 21세기 기술을 활용한 음악을 선보이기 위한 것이었다고 이 매체는 전했다. 드레스덴 진포니커(Sinfoniker)의 예술 감독 마르쿠스 린트는 "인간 지휘자를 대체하려는 것이 아니라 인간이 연주하기 불가능한 복잡한 음악을 수행하기 위한 것"이라고 로봇 지휘자를 무대에 올린 이유를 설명했다. 혁신과 정치적 메시지로 유명한 Sinforniker는 창립 25주년을 기념해 '헬러라우 홀'에서 '로봇 심포니'를 개최했다. 콘서트는 인간 지휘자와 로봇 지휘자의 연주로 나뉘어 진행됐다. 후반부에는 3개의 팔을 가진 로봇 MAiRA가 각기 다른 색깔의 짧은 광선검 모양의 지휘봉을 쥐고 박자를 맞추었다. 오케스트라는 3개의 파트로 나뉘어 각각의 지휘봉에 반응하며 교차 리듬을 만들어냈다. 작국가 안드레아스 군들라흐는 16명의 금관악기 연주자와 4명의 타악기 연주자가 서로 다른 박자로 연주하는 '반도체의 걸작'을 작곡했다. 일부는 느리게 시작하여 속도를 높이는 반면 다른 일부는 속도를 늦춘다. 군들라흐는 지역 공영 방송 MDR과의 인터뷰에서 "MAiRA의 기술 덕분에 음악이 '단일 소스에서 나온 것처럼' 부드럽게 들린다"고 말했다. 린트는 20년 전 복잡한 곡을 연습하면서 정교한 로봇이 지휘하는 모습을 꿈꿔왔다. 그는 드레스덴 공과대학교의 CeTI(인간 참여형 촉각 인터넷 센터) 전문가들과 협력하여 이 꿈을 실현했다. CeTI는 로봇과 인간이 경쟁하는 것이 아니라 협력할 수 있다는 원칙에 기반한 혁신을 추구한다. 린트는 MAiRA에게 인간 지휘자를 가르치듯 팔 동작을 40번까지 보여주면서 2년 동안 개발 과정을 거쳤다. MAiRA는 점점 복잡해지는 동작을 통합하고 습득했다. 각 팔에는 7개의 관절이 있어 모든 방향으로 움직이고 뻗을 수 있다. 하지만 지휘봉을 너무 세게 내리치는 경우 안전 메커니즘이 작동해 MAiRA 자신이나 연주자에게 피해를 주지 않도록 설계됐다. 린트는 23년 전 파곳(프랑스식 바순) 연주자로부터 "클라리넷은 3/4박자로 지휘하면서 저는 5/8박자로 연주해야 하는데 어떻게 해야 하나요? 아무도 저를 지휘하지 않아요"라는 질문을 받았고, 당시 "나는 로봇이 아니다"라고 답했던 일화를 MDR에 소개했다. 현지 언론은 토요일인 지난 12일 밤 로봇 지휘자의 세계 초연에 대한 열광적인 반응을 보도했다. 일요일인 13일에는 라이브 스트리밍 콘서트가 이어진다. 한편, MAiRA는 기술적으로 가장 진보된 로봇 지휘자이지만 최초는 아니다. 2008년에는 1.2m 크기의 지휘봉을 든 로봇이 디트로이트 심포니 오케스트라를 지휘하여 '맨 오브 라만차'의 '이룰 수 없는 꿈(The Impossible Dream)'을 연주했다. 9년 후 이탈리아 테너 안드레아 보첼리와 루카 필하모닉 오케스트라는 피사에서 '협업' 듀얼 암 로봇 지휘자 유미와 함께 공연했다. 2023년 7월 한국에서는 안드로이드 로봇이 서울 국립극장에서 지휘대에 올랐다. 당시 인간형 안드로이드 로봇 '에버(eVER)6'는 신장 180cm의 사람 모양으로 눈길을 끌었다. 2006년 한국생산기술연구원에서 탄생한 국내 최초 안드로이드 로봇 '에버'의 여섯번째 버전이다. '에버3'은 2009년 국립국악관현악단 공연에서 소리꾼으로 무대에 오르기도 했다. 단, 에버6는 청음 기능이 없어서 연주자들이 만들어내는 소리를 듣고 즉석에서 음의 강약과 빠르기를 지시하는 인간 지휘자와 달리 단원들과 소통하지 못하고 지취자의 움직임을 모방하는 데 그쳤다.
- IT/바이오
2024-10-14
빅테크 기업, '독점의 저주'에 빠지나? 세계 각국 규제 칼날 빼들어

구글, 아마존, 메타…. 이들의 이름은 이제 단순한 기업명을 넘어섰다. 검색, 쇼핑, 소통까지, 우리 삶의 모든 영역에 걸쳐 막대한 영향력을 행사하는 '거대 권력'으로 자리매김했기 때문이다. 하지만 최근 이들의 독점적 지위를 경계하는 목소리가 높아지면서, 세계 각국에서 규제의 칼날을 빼들고 있다. '신 브랜다이스파'의 경고 "거대 기업, 민주주의 위협한다!" 빅테크 규제의 선봉에 선 것은 '신 브랜다이스파'다. 20세기 초, 거대 기업의 폐해를 경고했던 루이스 브랜다이스의 사상을 계승한 이들은 빅테크 기업의 '거대화'가 경제적 불평등 심화는 물론, 민주주의의 근간까지 흔들 수 있다고 주장한다. 팀 우 컬럼비아대 교수는 "빅테크 기업의 독점은 브랜다이스가 우려했던 '거대화의 저주'를 현실로 만들고 있다"며 강력한 규제의 필요성을 역설했다. "시장 만능주의는 끝났다"… 빅테크 규제, 새로운 패러다임 제시 오랫동안 '시장 만능주의'를 신봉해 온 미국에서도 빅테크 규제에 대한 목소리가 커지고 있다. 2008년 금융위기 이후 시장 자율에 대한 회의론이 확산되면서, 빅테크 기업의 독점적 행태를 방관해서는 안 된다는 공감대가 형성되고 있는 것이다. 일렉트라 비에티 노스이스턴대 교수는 "디지털 시장의 무한 성장 신화에서 벗어나야 한다"며 규제 강화를 촉구했다. '네트워크 효과', 빅테크 독점의 핵심… "골드만삭스가 뉴욕 증시를 소유한 꼴" 빅테크 기업의 독점을 심화시키는 핵심 요인 중 하나는 '네트워크 효과'다. 사용자 수가 늘어날수록 서비스 가치가 높아지는 특성상, 빅테크 기업들은 압도적인 시장 지배력을 바탕으로 경쟁 기업을 배제하고 독점 체제를 공고히 할 수 있다. 조너선 칸터 미국 법무부 반독점 국장은 "빅테크 기업이 플랫폼을 독점하는 것은 금융기관이 증권거래소를 소유하는 것만큼 위험하다"며 강력한 규제를 주문했다. EU·브라질, 빅테크 규제 앞장… "가짜뉴스 확산 방치, SNS 중독 유발" 유럽연합(EU)은 '디지털 시장법(DMA)'을 통해 빅테크 기업의 독점 행위를 규제하고 있으며, 최근에는 애플을 상대로 앱 시장 독점 금지 위반 판결을 내렸다. 브라질은 가짜뉴스 확산 방지를 이유로 X(옛 트위터)의 사용을 금지하는 강수를 두기도 했다. '감시 자본주의'·AI 규제… 빅테크 규제, 새로운 국면 맞아 빅테크 기업의 방대한 데이터 수집과 AI 기술 활용에 대한 우려도 커지고 있다. 개인 정보 침해, 사회적 편견 심화 등 '감시 자본주의'의 폐해를 막기 위해서는 새로운 규제 틀 마련이 시급하다는 지적이다. 팀 우 교수는 "AI 규제는 속도전"이라며 "국가가 적극적으로 나서야 한다"고 강조했다. 빅테크 기업의 독점 문제는 이제 단순한 경제 논리를 넘어섰다. 민주주의, 사회 정의, 개인의 자유 등 다양한 가치와 충돌하며 복잡한 양상을 띠고 있는 것이다. 빅테크 규제를 둘러싼 논쟁은 앞으로 더욱 뜨거워질 전망이다.으로도 계속될 전망이다.
- IT/바이오
2024-10-12
[신소재 신기술(119)] 홍합에서 영감 얻은 접착 박테리아, 플라스틱 폐기물 분해 속도 높여

과학자들이 홍합의 자연적인 접착 특성을 활용해 플라스틱 폐기물 분해 속도를 높이고 있다는 희소식이 전해졌다. 미국 라이스 대학교 연구팀은 홍합의 접착력에서 영감을 얻어 플라스틱 표면에 강하게 달라붙는 미생물을 개발했다고 밝혔다. 이 미생물은 플라스틱 분해 효소와 결합하여 플라스틱 폐기물을 효율적으로 분해할 수 있는 가능성을 제시한다. 플라스틱 오염의 가장 큰 문제점은 자연적으로 분해되는 데 수 백년 이상 걸린다는 점이다. 또한 플라스틱은 완전히 분해되지 않고 미세 플라스틱이라는 작은 조각으로 분해된다. 이러한 미세 플라스틱은 토양과 바다를 오염시키고, 먹이 사슬을 통해 동물의 몸속에 축적된다. 결국 이러한 미세 플라스틱은 인간의 식탁까지 올라와 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 연구팀은 유전자 코드 확장 기술을 이용해 박테리아 유전자 코드에 홍합의 접착 단백질에 존재하는 도파(DOPA· 3, 4-디하이드록시페닐알라닌)라는 아미노산을 도입했다. 이를 통해 박테리아는 플라스틱의 주요 성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 표면에 강하게 부착하고, PET를 분해하는 효소와 함께 작용해 플라스틱 분해 효율을 높였다. 미국은 매년 최대 4천만톤의 플라스틱 폐기물을 배출한다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. PET는 플라스틱의 한 종류로 이 폐기물의 약 64%를 차지한다. PET는 분해되기까지 수 세기가 걸릴 수 있다. 이번 연구를 이끈 화학, 생명과학 및 생명공학 한 샤오(Han Xiao) 부교수는 "이 기술은 플라스틱 오염 문제 해결에 큰 도움이 될 것"이라며 "유전자 코드 확장 기술이 재료 및 세포 공학 분야에서 혁신적인 도구가 될 수 있음을 보여준다"고 설명했다. 생물 부착 방지 기술 활용성 가능성 제시 연구팀은 이 기술이 플라스틱 오염 문제 해결뿐만 아니라 선박, 해양 구조물, 물 처리 시설 등에서 발생하는 생물 부착 문제 해결에도 활용될 수 있다고 밝혔다. 도파를 이용해 변형된 단백질은 다양한 표면에 보호막을 형성해 미생물의 부착을 막는 효과를 나타냈다. 연구팀은 이 기술이 의료 기기, 조직 공학, 약물 전달 등 다양한 생물 의학 분야에도 응용될 것으로 기대하고 있다. 이번 연구 결과는 재료 과학 분야 학술지 '스몰 메서드(Small Methods)'에 게재됐다.
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2024-10-10
[기후의 역습(67)] '느림보' 나무늘보, 기후 변화로 '멸종 위기' 처했다

중남미에서 서식하는 '느림보' 나무늘보, 특히 고지대 나무늘보가 기후 변화로 멸종 위기에 처했다는 연구 결과가 국제학술지 피어제이(PeerJ)에 발표됐다. PHYS에 따르면 나무늘보의 기온 상승에 대한 대사 반응을 연구하는 생물학자 팀은 기후 변화로 인한 신진대사 대사 부작용으로 인해 나무늘보가 실존적 위협에 직면해 있다고 경고했다. 특히 고지대에 거주하는 나무늘보들이 신진대사와 에너지 불일치로 인해 이번 세기말까지 생존이 불가능해질 수 있다는 지적이다. 「나무늘보 대사는 기후 변화 시나리오에서 생존이 불가능해질 수 있다」라는 제목으로 피어제이에 실린 이 논문은 중남미 고지대와 저지대에 서식하는 두 손가락 나무늘보(Choloepus hoffmanni)가 기후 변화에 따른 주변 온도 변화에 어떻게 반응하는지를 조사 분석했다. 연구팀은 간접열량측정법(indirect calorimetry)을 사용해 향후 기후 변화를 추정한 조건에서 나무늘보의 산소 소비량과 체온을 측정했다. 그 결과는 대단히 비관적이었다. 나무늘보, 특히 고지대에 서식하는 나무늘보의 미래가 불투명하다는 사실을 알려준 것이다. 간접열량측정법은 체내에서 영양소가 연소되기 위해 소모된 산소량과 발생한 탄산가스량을 가스 분석에 의해 측정하는 방법이다. 생체 내에서 발생한 열량을 간접적으로 측정한다. 연구팀의 레베카 클리프 박사는 "나무늘보는 대부분의 포유류와 달리 신진대사가 느리고, 체온을 효과적으로 조절할 수 없다는 독특한 특징을 가지고 있기 때문에 기본적인 생활에 제한을 받는다. 이번 연구에 따르면, 특히 고지대 지역에 사는 나무늘보는 2100년에 예상되는 상당한 기온 상승을 견뎌내지 못할 수 있다"라고 설명했다. 고지대 나무늘보는 기온이 상승함에 따라 휴식(기초) 대사율(RMR: 휴식을 취하는 동안 소모되는 에너지의 양. 휴식은 식사 이후의 중립적인 상태를 의미)이 급격히 증가한다. 반면 저지대 나무늘보는 더 높은 기온에 더 잘 적응하지만, 기온이 '열 활동 영역(TAZ)'이라고 알려진 안전지대를 넘어서면 생존을 위한 대사 저하가 시작된다. 2100년까지 나무늘보 서식지의 기온이 섭씨 2도에서 6도 사이로 상승할 것으로 예상된다. 이에 따라 고지대 나무늘보는 심각한 신진대사 부담을 겪을 것으로 보인다. 체내에 에너지 처리 능력이 부족하고 움직임 제한에 따른 지리적 이동 유연성이 미비해 온난화되는 기후에 적응하지 못할 가능성이 매우 높다. 나무늘보의 느린 소화 속도는 비슷한 크기의 다른 초식동물에 비해 최대 24배에 달한다. 이는 또 다른 문제를 던진다. 기후 변화로 인한 대사 증가, 즉 에너지 수요 증가는 음식의 추가 섭취로 보충할 수 있는데, 불행하게도 나무늘보는 섭취량을 늘리기가 어렵고, 이 때문에 신체의 에너지 균형을 유지하기 어렵다. 이번 연구에서 가장 우려되는 것은 고지대 나무늘보의 운명이다. 고지대에서 더 시원한 지역으로 이주하는 것이 어렵고 신진대사의 유연성마저 제한되어 있기 때문에 기온이 계속 상승하면 이 개체군이 멸종 위기에 처할 수 있다. 저지대 지역 나무늘보는 서식지를 더 높은 고도의 시원한 곳으로 옮겨 대처할 수 있지만, 고지대 나무늘보에게는 지리적인 선택권이 거의 없다. 이러한 생물학적이고 환경적인 비융통성에 기후 변화에 의한 더운 기후로 대사 수요 증가까지 더해져 위기가 가중되고 있는 것. 이번 연구는 고지대 나무늘보를 기후 변화의 영향으로부터 보호하기 위해 긴급한 보존 노력이 필요하다는 점을 강조한다. 연구팀은 지구 온난화가 가속하는 현 시점에서, 나무늘보가 직면한 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있는 적응 전략과 보존 정책에 대한 추가 조치와 조사를 강하게 권고했다.
- IT/바이오
2024-10-04
[기후의 역습(64)] 기후 변화가 초래한 유럽의 위기…급증하는 홍수

기후 변화로 인해 중부 유럽의 파괴적인 홍수가 더욱 악화되고 있다. 전문가들은 유럽이 세계에서 가장 빠르게 온난화되고 있어 냉엄한 미래를 경고하고 있다고 BBC를 비롯한 현지 언론들이 전했다. 폭풍 보리스는 이번주 폴란드, 체코, 루마니아, 오스트리아, 이탈리아 등을 강타해 곳곳을 황폐화했으며, 이로 인해 최소 24명이 사망하고 수십억 파운드의 피해가 발생했다. 세계기상기여(WWA: World Weather Attribution) 그룹은 최근 4일간이 중부 유럽에서 가장 많은 비가 내린 기간으로 기록됐다고 밝혔다. 게다가 기후 변화로 인해 강도가 두 배 더 높아졌다고 한다. 긍정적인 점은 폭풍 예보는 잘 이루어졌다는 것이었다. 때문에 일부 지역은 폭풍에 잘 대비해 사망자를 줄일 수 있었다. WWA는 인간이 200년 동안 화석 연료를 태우지 않은 세상에서의 폭풍, 가뭄 또는 폭염의 상황과 기후 변화가 극심한 기상 현상에서의 상황을 비교하는 모델로 기후 변화의 심각성을 추정하고 있다. 보리스가 쏟아부은 강우량은 드문 경우였다. 오늘날 온실가스 배출로 인해 섭씨 약 1.3도가 상승한 상황에서 100~300년에 한 번 정도 발생할 것으로 예상된다. 그러나 온난화가 2도까지 올라가면 보리스와 유사한 강우가 5% 더 강해지고, 발생 빈도는 50% 더 증가할 것이라고 WWA는 경고했다. 공격적인 기후 조치가 없다면 지구 온난화는 세기말까지 약 3도에 도달할 것으로 예상된다. 임페리얼 칼리지 런던 교수로 WWA 연구를 수행한 프리데릭 오토 박사는 보리스와 같은 폭풍우가 미래에 더욱 많아질 것이라고 우려했다. 기록적인 폭우는 온난화되고 있는 세계에서 유럽의 기후가 변화하는 패턴과 부합한다는 것이다. 유럽은 가장 빠르게 온난화되는 대륙이다. 코페르니쿠스 기후서비스에 따르면 지난 5년은 19세기 후반보다 평균 섭씨 2.3도 더 따뜻했다. 이로 인해 더욱 빈번하고 강렬한 더위가 발생했으며, 특히 북부와 중부 유럽에서 더 극심한 폭우가 발생했다. 남부 유럽에서는 대규모 기상 패턴의 변화로 인해 상황이 더 복잡해졌다. 강렬한 강우가 발생하는 가장 간단한 이유는 따뜻해진 대기가 더 많은 수분을 보유(섭씨 1도당 약 7%)할 수 있기 때문이다. 추가되는 수분은 더 많은 강우로 이어진다. 보리스가 많은 비를 동반한 한 가지 이유는 기상 환경이 고착돼 며칠 동안 같은 지역에 엄청난 양의 물을 쏟아부었기 때문이다. 기후 변화가 제트기류(상층 대기에서 빠르게 흐르는 바람의 띠)에 미치는 영향으로 인해 이러한 '정체' 현상은 더욱 빈발한다. 기후 변화로 인해 정체된 기상 환경은 더 많은 수분을 운반할 수 있고, 잠재적으로 재앙이 될 수 있다. 최근 수십 년 동안 홍수 방지 시설이 개선된 관계로 보리스로 인한 피해는 상대적으로 적었다. 그러나 전문가들은 기온이 상승하고 극심한 강우량이 계속 증가하면 예방 시설도 효과가 없을 수 있다고 우려했다. 날로 심각해지는 상황을 고려하면 현재와 같은 홍수 방지 수준으로는 유럽 사회가 견디기 어려울 수 있다는 것이다. 전문가들은 악화되는 상황을 막는 명확한 방법은 이산화탄소와 같은 온실가스의 배출을 줄이는 것이라고 지적한다. WWA는 "시뮬레이션에 따르면 섭씨 1.5도 이하로 지구 온난화를 제한한다는 파리 협정의 목표만 유지할 수 있다면 미래의 홍수 피해는 예상치의 절반으로 줄어들 것"이라고 전망했다.
- 포커스온
2024-09-27
[기후의 역습(63)] 영구동토층 해빙으로 북극-아북극 산불 급증

극심한 기후 변화로 영구동토층인 북극 지역에 산불이 급증할 것이라는 암울한 연구 결과가 나왔다. 국제 기후 과학자 및 영구동토층 전문가 팀의 연구에 따르면, 새로운 기후 컴퓨터 모델 시뮬레이션 결과 지구 온난화로 인해 영구동토층 해빙이 가속화되고, 이로 인해 북부 캐나다 및 시베리아의 아북극 및 북극 지역에서 산불이 급격히 증가할 것으로 예상된다고 네이처닷컴과 PHYS 등 다수 외신이 24일(현지시간) 보도했다. 최근 관측 결과 따뜻하고 건조한 기후 조건으로 인해 이미 북극 지역의 산불이 심화되고 있는 것으로 나타났다. 미래 인위적 온난화가 산불 발생에 미치는 영향을 이해하고 시뮬레이션하기 위해서는 가속화된 영구동토층의 해빙의 역할을 고려하는 것이 중요하다. 영구동토층 해빙은 토양의 수분 함량을 크게 좌우하며, 이는 산불 발생의 핵심요소다. 최근 기후 모델들은 지구 온난화, 북부고위도 영구동토층 해빙, 토양 수분 및 화재 사이의 상호작용을 완전히 고려하지 않았다. 이번 새로운 연구는 가장 포괄적인 지구 시스템 모델 중 하나인 '커뮤니티 지구 시스템 모델'에서 생성된 영구동토층 및 산불 데이터를 사용했다. 이 모델은 토양 수분, 영구동토층 및 산불 사이의 결합을 통합적으로 파악하는 최초의 모델이다. 온실가스 배출 증가의 인위적인 영향과 자연 발생적인 기후 변화를 더 잘 구분하기 위해 과학자들은 1850년부터 2100년까지의 기간(SSP3-7.0 온실가스 배출 시나리오)을 다루는 50개의 과거-미래 시뮬레이션 앙상블을 사용했다. 이 시뮬레이션은 최근 한국의 부산 IBS 기후물리센터와 미국 콜로라도 볼더 국립대기연구센터 과학자들이 IBS 슈퍼컴퓨터 Aleph에서 수행했다. 이 앙상블 모델링 접근 방식을 통해 연구팀은 21세기 중후반까지 아북극 및 북극 지역에서 인위적인 영구동토층 해빙이 상당히 광범위하게 진행될 것임을 입증했다. 많은 지역에서 과도한 토양 수분이 빠르게 배출되어 토양의 수분이 급격히 감소하고, 이후 지표면 온난화 및 대기 건조가 발생한다. 부산에 있는 IBS 기후물리학 연구원의 연구 주저자이자 박사후 연구원인 김인원 박사는 "이러한 조건은 산불을 심화시킬 것"이라고 말했다. 연구팀은 이러한 조건들이 산불을 심화시킬 것이라고 경고했다. 모델 시뮬레이션 결과 21세기 후반에는 불과 몇 년 만에 사실상 화재가 거의 없는 상태에서 매우 강렬한 화재로 갑작스럽게 전환되는 것으로 나타났다. 이러한 미래 산불 추세는 대기중 이산화탄소 농도 증가로 인해 고위도 지역의 식물 바이오매스가 증가할 가능성이 높다는 사실로 인해 더욱 악화될 것으로 전망된다. 이른바 '이산화탄소 비료 효과'는 추가적인 화재 연료를 제공한다는 것. 참고로 이산화탄소 비료 효과는 대기 중 이산화탄소 농도가 증가하면 식물의 광합성 속도가 빨라져 성장이 촉진되는 현상을 말한다. 쉽게 말해 이산화탄소는 식물에게 비료와 같은 역할을 한다고 볼 수 있다. 식물이 더 빠르게 성장하면 화재가 발생할 경우 연료가 추가되는 것과 같은 효과를 내 화재 위험이 더 높아질 수 있다. 공동연구자인 노르웨이 트론헤임에 있는 노르웨이 과학기술대학의 한나 리 부교수는 "복잡한 영구동토층 환경이 미래를 더 잘 시뮬레이션하기 위해서는 확장된 관측 데이터 세트를 사용하여 지구 시스템 모델에서 소규모 수문학적 과정을 더욱 개선해야 할 필요성이 있다"고 강조했다. 이번 논문의 공동 저자이자 ICCP 책임자 겸 부산대학교 명예 교수인 악셀 팀머만 박사는 "산불은 이산화탄소, 검은 탄소 및 유기 탄소를 대기중으로 방출하여 기후에 영향을 미치고 북극 영구동토층 해빙 과정에 피드백을 줄 수 있다"고 지적했다. 팀머만 교수는 "하지만 화재 배출과 대기 과정 사이의 상호작용은 아직 지구 시스템 컴퓨터 모델에 완전히 통합되지 않았으며, 이러한 측면을 추가로 고려하는 것이 다음 단계가 될 것"이라고 밝혔다. 이번 연구는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스에 게재됐다. 실제로 2023년 캐나다 북부에서 미국 플로리다 주 크기의 지역을 태운 기록적인 산불이 발생했다. BBC에 따르면 2023년 캐나다 산불은 엄청난 이산화탄소를 배출했다. 과학자들은 캐나다의 한대 삼림이 지구 온난화를 유발하는 탄소를 포집하는 데 중요한 역할을 하기 때문에 이례적으로 화재가 발생하면 전 세계 기후 변화 예측에 영향을 미칠 수 있다고 우려하고 있다. 지난 8월 28일 캘리포니아 공과대학과 캐나다, 네덜란드 등 국제 연구팀이 네이처 저널에 발표한 자료에 따르면, 캐나다 화재로 인한 총 배출량을 약 647테라그램의 탄소로 계산했다. 1테라그램은 백만 미터톤이다. 이는 지난 10년 동안 약 29테라그램에서 82테라그램 사이를 오르내렸던 캐나다의 전형적인 산불 배출량을 훨씬 웃도는 수치다. 또한 이는 캐나다의 연간 총 탄소 배출량보다 5배 많으며, 작년에 740테라그램의 탄소를 배출한 인도와 비슷한 수준이었다. 2023년 캐나다 산불보다 더 많은 탄소량을 배출한 나라는 중국, 미국, 인도뿐이었다. 인류의 생존을 위협하는 탄소 배출량을 실질적으로 감소하기 위해 각국 정부와 기관이 더욱 머리를 맞대야 할 시기다.
- IT/바이오
2024-09-25
[기후의 역습(58)] 아이슬란드 '빙하의 무덤'에 세워진 15개 묘비, 그 의미는?

빙하의 대지 아이슬란드에서 지난달 유네스코(UNESCO)와 유엔기상기구(WMO) 주최로 빙하의 무덤을 상징하는 기념물을 세우는 행사가 열렸다. 이 자리에서는 텍사스 라이스 대학교는 멸종 및 멸종 위기에 처한 글로벌 빙하(Global Glacier Casualty) 15개 목록이 발표됐다. 행사에 대한 자세한 소식은 UN 홈페이지에 소개됐다. 학계에 따르면 지구 온난화로 인해 2000년 이후 전 세계적으로 수천 개의 빙하가 사라졌다. 2100년까지 빙하의 절반 이상이 사라질 것으로 예상된다. 사라진 빙하를 추모하고 남은 빙하를 존속시킬 방안을 모색하는 이번 행사에는 라이스 대학교, 아이슬란드 기상청, 지질 및 빙하학자, 정부 관계자 들이 참석했다. 유엔 총회가 2025년을 국제 빙하 보존의 해로 선포하고 매년 3월 21일을 세계 빙하의 날로 기념하기로 한 가운데 열린 행사로 주목됐다. 빙하의 무덤은 아이슬란드 얼음 조각가 오토 마그누손이 얼음으로 조각한 15개의 묘비로 구성됐다. 라이스 대학교의 시메네 하우 박사는 "이 묘비가 빙하처럼 녹아내리겠지만, 신속한 조치가 없다면 세계의 빙하가 같은 비통한 운명에 처해 있다는 것을 상기시켜 주는 계기가 되기를 바란다"고 말했다. 묘비는 레이캬비크에 인접한 셀티아르나르네스 반도의 바다 옆 들판에 세워졌으며, 팍사플로이 만 건너편 스나이펠스요쿨 빙하의 멋진 전망이 보인다. 스나이펠스요쿨 빙하는 쥘 베른의 고전 공상과학 소설 '지구 중심으로의 여행'에 등장하는 주인공들이 입장하고 탑승한 곳으로, 세계 문학을 공부하는 학생들에게 잘 알려져 있다. 스나이펠스요쿨 빙하는 19세기 말 이후 크기가 절반 이상 줄었으며, 더 심각한 상태에 처한 빙하도 많다. 사라진 빙하 중에는 스위스 피졸 빙하(2019년), 프랑스 사렌 빙하(2023년), 미국 앤더슨 빙하(2015년), 아르헨티나 마르티알 쉬르 빙하(2018년) 등이 있다. 아이슬란드는 이미 400개의 빙하 중 70개를 잃었다. 다음 사멸 후보인 호프스요쿨 이스트와 같은 일부 빙하는 실제로 매우 작다. 상대적으로 낮고 평평해 오래 지속되지 않을 것으로 예상된다. 아이슬란드의 모든 빙하가 사라지면 녹은 물이 지구 해수면을 1cm 상승시킬 것으로 추정된다. 이는 히말라야의 빙하와 거의 맞먹는다. 히말라야의 빙하는 약 4만 평방 킬로미터를 덮고 있다. 그러나 북극권 남쪽의 아이슬란드와 유럽에서 가장 큰 빙하인 바트나요쿨만 해도 7700평방 킬로미터에 달한다. 이 빙하는 워낙 커 아마도 3세기 정도 더 살아남을 것으로 예상된다. 반면 아이슬란드에서 두 번째로 큰 빙하인 랑요쿨은 훨씬 저지대에 위치해 있어 더 큰 위험에 처해 있다. 학자들은 이 빙하가 2100년까지 전체 질량의 10~20%만 남을 것으로 예측한다. 히말라야 빙하의 감소는 아이슬란드의 빙하보다 더 큰 관심을 끌고 있다. 힌두쿠시-히말라야 지역의 빙하로 이루어진 산은 인더스, 갠지스, 브라마푸트라, 양쯔강 등 그 지역에서 가장 중요한 강에 물을 공급하기 때문에 '아시아의 워터 타워'라고 불린다. 이 강들은 수억~수십억 명의 주민들의 생명줄이다. 그런데 강의 수량은 19세기 말 이후 이미 40%나 줄어들었다. 금세기 말까지 75%가 사라질 것으로 예측된다. 물론 빙하가 녹는다고 해서 20~30억 명이 목마름으로 죽는 것은 아니다. 예를 들어, 갠지스강은 강고트리라는 작은 빙하에서 발원했다. 비와 눈은 계속 내릴 것이고 지하수와 몬순이 강으로 흘러들 것이다. 그러나 빙하가 녹는 물이 홍수와 산사태의 위험을 증가시켰으며, 사망자 수가 늘고 있다. 또 하나 중요한 것은 문화다. 빙하는 모두 그 지역 주민과 지역의 삶에 쌓여 있다. 역사적으로 주민들과 함께 했다. 빙하의 사멸은 감각으로 느끼는 실제적인 손실이다. 아이슬란드에서도 빙하는 실제로 이곳의 정체성의 일부다. 아이슬란드 국기는 파란색 몸체에 흰색 테두리가 있는 빨간색 십자가로 구성돼 있다. 십자가는 물론 기독교를 의미하고, 빨간색은 화산의 불을 뜻하며, 파란색은 하늘과 바다, 흰색은 빙하와 눈을 상징한다. 빙하가 사라지더라도 흰색은 사라지지 않을 수 있다. 산의 색깔이 같기 때문이지만, 눈 덮인 산만큼 예쁘지는 않을 것이고 사진작가는 더 이상 찾지않을 것이다.
- 포커스온
2024-09-13
[신소재 신기술(105)] 세계 최고 슈퍼컴퓨터, 칼슘-48 자기적 특성 규명…10년 논쟁 종결

세계에서 가장 강력한 슈퍼 컴퓨터인 '프론티어'가 10년 동안 과학자들의 논쟁의 중심에 섰던 칼슘-48 퍼즐을 해독했다. 미국 오크리지 국립연구소(ORNL)의 핵물리학 연구팀은 세계 최고 슈퍼컴퓨터 프론티어를 활용해 칼슘-48 원자핵의 자기적 특성을 규명하는 데 성공했다고 과학전문 매체 인터레스팅엔지니어링이 4일(현지시간) 보도했다. 이는 1980년대부터 지속되어온 핵물리학계의 논쟁을 종식시키는 중요한 성과로 평가된다. 칼슘-48, '이중 마법' 핵으로 안정성 높아 칼슘-48은 20개의 양성자와 28개의 중성자로 이루어진 '이중 마법' 핵으로 매우 안정적인 구조를 가지고 있다. 이러한 특성 대문에 핵물리학 연구에 이상적인 물질로 꼽힌다. 하지만 칼슘-48의 자기적 특성은 오랜 기간 동안 논쟁의 대상이었다. 양성자와 전자빔을 사용한 초기 실험에서는 자기 전이 강도가 4제곱 마그네톤으로 측정되었으나 2022년 감마선을 이용한 실험에서는 이 값이 두 배나 높게 나타났기 때문이다. 여기서 '핵 마그네톤'은 원자핵의 자기적 특성을 나타내는 기본 단위다. 쉽게 말해, 핵 마그네톤은 원자핵이 얼마나 강한 자석처럼 행동하는 지를 나타내는 척도라고 할 수 있다. 따라서 4제곱 마그네톤은 칼슘-48 원자핵이 특정 에너지 상태 변화를 겪을 때, 자기장의 세기가 핵 마그네톤 단위로 4의 제곱만큼 변한다는 것을 의미한다. 수퍼컴퓨터 '프론티어' 활용, 10년 논쟁 종식 ORNL 연구팀은 초당 퀸틸리언(quintillion, 100경) 이상의 계산을 수행할 수 있는 세계 최초의 엑사스케일 컴퓨터인 '프론티어' 슈퍼컴퓨터를 활용해 칼슘-48의 자기 전이 강도를 시뮬레이션했다. 그 결과 감마선 실험 결과와 일치하는 값을 얻어냄으로써 오랜 논쟁에 종지부를 찍었다. 또한 이 연구는 핵 내부의 핵자 쌍(양성자와 중성자)의 복잡한 상호작용과 핵이 주변 환경과 상호작용하는 방식을 설명하는 연속 효과에 대한 새로운 통찰력을 제공했다. 초신성 연구에도 영향 이번 연구는 핵물리학뿐만 아니라 천체물리학에도 중요한 의미를 갖는다. 칼슘-48은 초신성 폭발 과정에 풍부하게 생성되는 데, 이 때 중성미자가 물질과 상호작용하는 방식을 이해하는 데 핵심적인 역할을 하기 때문이다. 연구의 제 1저자인 비자야 아차리아는 "칼슘-48의 자기 전이 강도를 설명하는 물리학은 중성미자가 물질과 상호작용하는 방식도 설명한다"고 말했다. 칼슘-48의 자기 전이 강도에 대한 정확한 이해는 초신성 폭발과정과 우주 형성 과정에 대한 이해를 높이는 데 기여할 것으로 기대된다. ORNL 핵천체물리학자 라파엘 힉스는 "이번 연구는 핵의 생성 원리를 밝히는 데 중요한 걸음이며, 별과 행성의 생성부터 원소의 풍바함까지 우주를 형성하는 과정을 더 잘 이해하게 해 줄것"이라고 말했다.
- IT/바이오
2024-09-05
[우주의 속삭임(51)] 토성 고리, 6개월 후에 못본다

가스 행성 토성의 고리는 태양계에서 가장 매혹적이고 상징적인 천체적 특징이다. 17세기에 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이가 고대 망원경으로 처음 발견했다. 다만 망원경의 성능적 한계로 인해 토성의 모습을 '귀'가 달린 것처럼 비유했다. 그 이후 최첨단 연구와 관찰을 통해 학계는 토성 고리의 복잡한 수수께끼를 풀고 고리의 구성과 이를 형성하는 역동적인 과정을 밝혀냈다. 빠르게 다가오는 중요한 우주적 사건이 곧 토성에 대한 우리의 시각을 극적으로 바꿀 것이라고 한다. 2025년 3월이 되면 토성의 장엄한 고리는 지구서는 사실상 보이지 않게 될 것이라고 지구 및 천체 물리학을 다루는 어스닷컴이 전했다. 물론 고리가 물리적으로 사라지는 것은 아니다. 보이지 않는 현상은 토성의 축이 기울어져 고리가 우리 시야에 가장자리로 위치하기 때문에 발생한다는 것이다. 이는 역설적으로 천문학자와 관찰자 모두에게 독특한 천체 변화를 목격할 수 있는 희귀한 기회를 제공한다. 이 현상은 토성이 태양을 공전하는 데 걸리는 시간인 29.5년마다 반복되는 이벤트다. 2025년 3월 이후에는 토성의 축 기울기의 변동으로 고리가 다시 관측자의 시야에 들어오고, 2025년 11월에 다시 사라지게 된다. 천문학자들은 이는 결국 일종의 숨바꼭질을 하면서 천체 게임을 하는 것이라고 말했다. 토성의 고리는 대부분 얼음 입자, 암석 파편, 우주 먼지로 구성되어 있다. 고리를 구성하는 입자는 모래 크기의 작은 먼지에서 버스, 집이나 학교만큼 거대한 덩어리까지 다양하다. 이러한 혼합으로 고리가 흥미로운 모습을 갖게 된다. 토성의 고리는 견고한 하나의 구조가 아니다. A, B, C 고리와 보기 어려운 희미한 D, E, F, G 고리를 포함한 여러 개로 구성되어 있다. 이러한 부분은 A와 B 고리 사이의 '카시니 분할'과 같은 틈새로 구분되어 있으며, 너비는 약 4800km이다. 고리의 모양과 구성은 주로 토성의 많은 위성과의 중력적 상호 작용에 의해 형성된다. 위성 중 일부는 고리의 가장자리 근처에 매달려 있으며 중력으로 고리 입자를 끌어당겨 고리 모양을 유지하는 데 도움을 준다. 토성의 고리가 어떻게 생겨났는지는 천문학자들 사이에서 여전히 뜨거운 주제다. 파괴된 토성의 위성, 토성의 강한 중력에 의해 찢어진 혜성의 잔재, 40억 년 전 토성이 형성될 때 남은 물질 등 수많은 이론이 제안됐다. 새로운 이론이 계속 등장하고 있다. 나사(NASA), 유럽우주국(ESA), 이탈리아우주국(ASI)이 토성과 위성들을 탐사할 목적으로 공동 발사한 카시니-하위헌스(Cassini-Huygens) 임무는 많은 성과를 가져다 주었다. 우주선의 탐사는 2004년 토성에 도착하면서 시작되어 2017년에 마무리된 13년간 이루어졌다. 카시니-하위헌스 임무는 활동 내내 토성과 복잡한 위성 및 고리 시스템에 대한 귀중한 정보를 제공했다. 가장 멋진 발견 중 하나는 고리의 틈새, 특히 A와 B 고리 사이의 눈에 띄는 공간인 카시니를 발견한 것이었다. 이 공간은 토성의 위성의 중력에 의해 형성되어 고리 시스템이 실제로 얼마나 역동적이고 끊임없이 변화하는지를 보여준다. 우주선은 또 많은 위성에 대한 더 깊은 지식을 제공, 위성의 고유한 구성과 지질학적 특징을 알려주었다. 예를 들어 토성의 얼음 위성 중 하나인 엔셀라두스에는 수증기와 유기 물질을 뿜어내는 간헐천이 있어 지하 바다의 가능성을 암시한다. 토성은 고리 외에 최소 145개에 달하는 위성이 있으며, 각각 고유한 특성을 갖고 있다. 태양계에서 두 번째로 큰 위성인 타이탄은 두꺼운 대기와 흥미로운 표면으로 주목받고 있다. 타이탄은 목성보다 약하지만 지구보다는 강한 자기장을 가지고 있어 토성과의 복잡한 상호 자기작용을 나타낸다. 향후 진행될 드래곤플라이 탐사 임무는 타이탄에서 생명체의 흔적을 찾을 계획이다. 엔셀라두스에서는 생명체에 필수적인 구성 요소가 존재한다는 것을 발견했다. 토성은 망원경이나 고성능 쌍안경을 가진 관찰자들에게 여전히 매혹적인 대상이다. 무수한 얼음 입자와 암석 파편으로 구성된 고리는 특히 태양계의 신비다. 토성의 고리가 내년 3월 사라지기까지 천체 관찰자는 고리를 달리 관찰할 독특한 기회를 얻게 될 것이다.
- IT/바이오
2024-09-05