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희토류 금속으로 해양 우라늄 저비용 추출 기술 개발
- 희토류 금속으로 더 간단하고 저렴하게 해양 우라늄을 추출하는 기술이 개발됐다고 과학기술 전문매체 IFL사이언스가 최근 보도했다. 바다에는 육지보다 약 1000배 많은 우라늄이 있는 것으로 알려졌다. 우라늄은 1789년 발견된 후 도자기의 착색제로 사용되었지만, 현재는 원자력 산업과 의료 분야에서 널리 사용되고 있다. 우라늄은 금보다 더 풍부하고, 붕괴하면서 방출하는 방사선을 통해 쉽게 찾을 수 있다. 일반적으로 우라늄 공급은 수요를 충족할 수 있지만, 최근에는 이러한 추세가 지속되지 않을 것이라는 우려가 제기됐다. 세계가 화석 연료 대신 원자력과 같은 청정에너지로 전환함에 따라 새로운 우라늄 공급원을 찾아야 하는 시대로 접어든 것. 우라늄은 바다에 많이 존재하지만 추출하기 어렵다는 문제가 있다. 희토류 금속으로 해양 우라늄 추출 연구를 주도한 제시카 벨리섹 캐롤란(Jessica Veliscek Carolan) 박사는 "바다에는 육지보다 천 배 이상 많은 우라늄이 있지만, 희석되어 있어 추출하기가 어렵다"고 말했다. 벨리섹 박사는 "가장 큰 도전 과제는 바닷물, 소금, 철이나 칼슘과 같은 광물에 우라늄보다 훨씬 많은 양의 다른 물질이 존재한다는 것"이라고 지적했다. 연구팀은 우라늄과 금속 추출이 가능한 층상이중수산화물(LDH) 물질을 조사했다. LDH 물질은 특정 물질을 추출하도록 조정할 수 있는 양전하와 음전하 층을 가지고 있다. 연구팀은 바닷물과 같은 조건에서 우라늄을 추출하기 위해 LDH 물질에 네오디뮴을 첨가한 결과, 바다에 풍부한 다른 원소보다 우라늄을 선택적으로 흡수하는 데 특히 효과적임을 발견했다. 이 연구는 '에너지 어드밴시즈(Energy Advances)'에 게재됐다. 이 기술은 새로운 우라늄 수집에 유용할뿐만 아니라 원자력 산업에서 발생하는 방사성 폐수를 정화하는 데에도 사용될 수 있다. 벨리섹 박사는 "이러한 물질은 제조가 쉽고 저렴하다는 장점이 있다"며 "대규모 우라늄 추출을 위한 비용 효율적인 선택이 될 수 있다"고 말했다. 희토류 금속은 첨단 산업에 필수적인 소재로, 중국이 전 세계 생산량의 약 90%를 차지하고 있다. 이에 따라 희토류 금속의 안정적인 공급과 가격 안정이 국제 사회의 주요 관심사 중 하나다. 해양 우라늄은 바닷물에 포함된 우라늄을 추출하는 기술 개발로, 기존의 지층 우라늄 추출 기술에 비해 비용이 저렴하고 환경 친화적이라는 장점이 있다. 이번 연구는 희토류 금속을 활용한 해양 우라늄 추출 기술이 희토류 금속의 안정적인 공급과 가격 안정을 도모할 수 있는 동시에, 해양 우라늄의 경제성 확보에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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희토류 금속으로 해양 우라늄 저비용 추출 기술 개발
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잠비아서 세계 최고령 목재 구조물 발견…인류 진화 새 단서
- 잠비아에서 세계에서 가장 오래된 목재 구조물이 발견됐다. 영국 과학저널 '네이처'에 따르면, 잠비아와 탄자니아 국경 근처 칼람보 폭포 상류에서 발견된 목재 구조물은 약 47만 6000년 전의 것으로 세계에서 가장 오래된 유물로 확인됐다. 이 구조물은 두 막대기로 구성되어 있고, 노치로 연결되어 있다. 나무에는 다양한 돌 도구로 만들어진 표시들이 보인다. 이 구조물이 당시 사람들이 식량이나 나무를 저장하는 곳 또는 내부 통로의 토대로 사용되었을 것으로 추정된다. 더욱이, 이 구조물은 주택의 기초로 사용되었을 가능성도 있어 연구자들의 눈길을 끌고 있다. 특히 이 구조물은 현대인의 직계 조상인 호모 사피엔스가 등장하기 훨씬 전에 만들어진 것으로 보여, 인류의 조상과 초기 인류의 생활에 대한 새로운 이해를 제공한다. 이 구조물은 고대 인류가 복잡한 계획을 세우고, 언어를 사용할 수 있었던 높은 수준의 지적 능력을 가지고 있었음을 시사한다. 또한 이 구조물 주변의 풍부한 물과 식량 자원은 초기 석기 시대 인류가 유목 생활보다는 정착 생활을 했을 가능성을 제시하며, 이는 학계의 기존 견해를 재검토하게 만들고 있다. 칼람보 폭포에서 발견된 세계 최고령의 목재 구조물이 한국의 고고학 연구에 중요한 시사점을 제공하게 되었다. 한국에서도 구석기 시대의 목재 유물이 여러 건 발견되고 있으나, 칼람보 폭포에서 발견된 것처럼 보존 상태가 양호한 경우는 상당히 드물다. 이러한 새로운 유물의 발견이 한국의 구석기 시대 연구와 이해를 더욱 풍성하게 해 줄 것으로 기대된다. 연구자들은 이번 발견이 아프리카에서의 목공예 및 초기 인류 기술에 대한 이해를 넓혀줄 것이라고 밝혔다. 또한, 이 구조물이 발견된 상태는 예상외로 매우 양호하여, 지금까지 단순한 기술만을 가진 수렵 채집 사냥꾼으로 여겨졌던 초기 인류인 호미닌이 사실은 더 발전된 건축 기술을 가지고 있었음을 암시하는 중요한 단서가 되었다고 덧붙였다. 석기 시대 목재 유물의 보존이 어려운 이유는 시간이 흐르면서 자연적으로 붕괴하기 때문이다. 그러나 칼람보 폭포에서 발견된 유물은 산소에 노출되지 않은, 물에 젖은 퇴적물 속에서 발견되어 비교적 잘 보존되어 있다. 이번 칼람보 폭포에서의 발견은 인류 진화 연구 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 전망된다. 이는 인류의 초기 조상들이 우리가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 오래 전부터 고도의 기술과 지식을 갖추고 있었음을 나타내며, 인류 진화에 대한 새로운 통찰을 제공한다.
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- 생활경제
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잠비아서 세계 최고령 목재 구조물 발견…인류 진화 새 단서
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[퓨처 Eyes(6)] SF가 현실로? 금속도 자가 치유한다
- 금속이 자체적으로 균열을 복구하는 모습이 관찰됐다. 10일(현지시간) 과학 전문 매체 '사이테크데일리'에 따르면, 텍사스 A&M대학교 마이클 뎀코비츠 박사가 예측했던 금속의 자가 치유 현상이 올여름에 발견되어 세계 과학자들을 충격에 빠뜨렸다. 연구 과정에서 아주 작은 백금 조각에 지속적인 스트레칭을 가하자 미세한 균열이 형성됐다. 항공기 사고나 교각 붕괴 등으로 이어지는 '금속의 피로' 현상의 균열 성장을 살펴보기 위해 설계된 이 실험은 처음에는 과학자들의 예상대로 진행됐다. 견고한 금속은 외부의 힘이 반복해서 작용하면 눈에 보이지 않는 미세한 균열이 발생하고, 마침내 부러지게 된다. 그러나 실험도중 예기치 않게, 균열이 더 이상 커지지 않고 오히려 줄어들기 시작하는 금속이 스스로를 '치유 복구'하는 모습이 관찰됐다. 금속의 피로 현상은 교각이나 건축물이 망가지거나, 항공기의 부품 파손 등 기계가 손상되는 주요 원인으로 꼽힌다. 그로 인해 학계는 금속 피로 현상을 스스로 복구하는 소재 개발에 집중해왔다. 미국 샌디아 국립연구소(SNL)의 연구팀은 올 여름 나노 결정질 금속의 균열 실험 중 놀라운 금속 자가치유 현상을 발견했다. 그 결과는 국제 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 금속의 이런 자가 복구 능력은 지금까지 공상 과학 소설에서나 나올 법한 이야기로 여겨졌다. 하지만, 텍사스 A&M 대학의 재료 과학 및 공학부 교수이자 이 연구의 공동 저자인 마이클 뎀코비츠 박사는 그런 가정을 뒤엎는 놀라운 발견을 했다. '금속 피로 복구' 10년 전 예측이 현실로 뎀코비츠 박사와 그의 팀은 10년 전 매사추세츠 공과대학의 조교수 시절 이미 금속의 자가 치유 현상을 예상했다. 당시 뎀코비츠 교수는 일정 조건이 갖춰지면 비록 나노 수준이지만 금속의 균열 복구가 이론적으로 가능하다고 주장했다. 뎀코비츠 박사는 "처음엔 금속의 치유나 복구를 목표로 한 것은 아니다. 저의 제자 구오샹 쉬가 골절에 관한 시뮬레이션을 진행 중이었다"며 회상했다. 이어 "우연히 시뮬레이션에서 금속의 자연 치유 현상을 발견, 이에 대한 추가 연구를 시작하기로 결정했다"고 덧붙였다. 2013년 당시의 연구 결과도 이번만큼이나 눈길을 끌었다. 특수 전자현미경인 투과형 전자 현미경기술이 발달하면서 금속의 나노 스케일 피로 균열 관찰이 가능해진 점도 이 현상을 발견하는 데 도움이 됐다. 뎀코비츠 박사의 공동 연구팀은 금속 피로현상 조사 과정에서 백금의 자가치유 능력을 발견했다. 뎀코비츠 박사는 "진공 상태의 백금 조각에 나노 스케일의 균열을 내고 이를 초당 200회 당겨 군열 변화를 관찰했다며 실험 시작 40분 뒤 백금 표면의 균열이 복구됐다"고 설명했다. 그는 "당시 나와 우리 팀, 동료들까지도 모두 이 이론에 대해 의구심을 가지고 있었다"고 회상했다. 그렇지만, 그의 시뮬레이션은 이후 몇 년 간 여러 연구자들에게 검증되며 확장되어왔다. 뎀코비츠 박사는 "다른 연구자들도 같은 결과를 시뮬레이션에서 확인해, 우리의 모델링에 오류가 없다는 것이 확실해졌다"면서도 "그럼에도 불구하고, 지금까지 실제 실험은 이루어지지 않았다"고 덧붙였다. 2013년의 모델과 최근의 실험에서는 둘다 나노 단위로 결정 구조나 입자 크기가 측정되는 나노결정 금속이 사용됐다. 이 단위는 100만분의 1밀리미터(mm)를 의미한다. 뎀코비츠 박사에 따르면, 이러한 나노결정 금속은 엔지니어링에서는 널리 활용되지 않지만 대다수의 금속을 이 형태로 제작할 수 있다. 뎀코비츠는 나노 결정 금속의 작은 입자 크기 때문에 더 많은 미세 구조적 특징이 있어, 균열 사이의 상호작용이 쉽게 일어난다고 설명했다. 이는 자가 치유 연구를 용이하게 했다. 두 연구에서 모두 입자 경계의 이동 방향이 균열의 치유에 영향을 미친다는 공통점을 발견했다. 뎀코비츠 박사는 이런 특징이 다양한 금속과 합금에서도 확인될 수 있으며, 조절이 가능하다고 말했다. 진공 환경에서 실험 성공 뎀코비츠 박사는 "현재 연구의 주요 성과는 이론적 예측이 단순히 '도면 상의 아이디어'에서 벗어나 실제로 가능하다는 것을 입증한 것"이라고 강조했다. 그는 "아직 우리는 자가 치유를 위한 미세 구조의 최적화 작업에 발을 들이지도 않았다. 어떤 구조적 변화가 금속의 자가 치유를 더욱 촉진시킬지를 파악하는 것은 앞으로의 연구에서의 큰 도전"이라고 말했다. 이 연구의 발전 가능성은 매우 광범위하다. 뎀코비츠는 입자 크기의 더 큰 일반적인 금속에서도 이런 자가 치유 과정이 일어날 수 있을 것이라고 지적하면서, 그에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 밝혔다. 2013년의 이론과 최근 실험 사이의 주요 연결점은 둘 다 외부 물질이 혼입되지 않는 진공 상태에서 이루어졌다. 외부 요소는 금속의 균열 표면이 재결합하거나 냉간 용접 과정을 방해할 수 있기 때문이다. 이런 제한사항에도 불구하고, 이 기술은 우주선 혹은 외부 대기로부터 보호되는 내부 균열처럼 특정 환경에서는 유용하게 활용될 수 있다. 10년이 흐른 지금, 뎀코비츠의 금속 자가치유 초기 이론은 샌디아 국립연구소의 실험을 통해 그 가치가 입증됐다. 이번 연구를 통해, 뎀코비츠는 최근에 관찰된 결과가 그의 초기 시뮬레이션 모델과 일치함을 확인할 수 있었다. 뎀코비츠 박사는 "이 실험은 진정으로 놀랍다. 이론적 측면에서도 의미가 크다"고 말했다. 그는 "물질의 복잡한 특성으로 인해 자신있게 새로운 현상을 예측하는 것은 종종 매우 어려운 일이다. 이번 발견은 물질의 반응에 대한 우리의 이론적 접근이 옳은 방향을 향하고 있다는 확신을 갖게 해준다"고 말했다. '퓨처 아이즈(Future Eyes)'는 지금까지 경험하지 못한 혁신 기술이 어떻게 새로운 세상을 창조하는지 탐색한다. 애플의 아이폰은 휴대폰 산업의 판도를 바꾸었으며, 오픈AI의 챗GPT는 AI의 유행을 일으키며 우리의 일상과 기업 환경에 변화를 가져왔다. 메타버스부터 플라잉카, 휴머노이드 로봇, 양자 컴퓨팅, 핵 융합에 이르기까지, 이 시리즈는 혁신적인 기술과 그것이 우리 생활에 미치는 영향을 짚어본다.
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[퓨처 Eyes(6)] SF가 현실로? 금속도 자가 치유한다
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맥주, 거품 많을수록 더 맛있다
- 맥주 거품이 많을 수록 풍미가 깊어 더욱 맛있다는 연구결과가 나왔다. 직장인들은 시원한 맥주로 하루 일과를 마무리하기를 기대한다. 특히, 맥주 거품이 입 안에서 퍼질 때의 그 특별한 느낌은 하루의 스트레스를 한방에 날려버릴 것 같은 효과가 있다. 또한 맥주 광고에는 시각과 미각을 자극하는 풍부한 거품이 빠지지 않고 등장한다. 이 맥주 거품에 관한 흥미로운 연구결과가 최근 발표됐다. 거품이 많을수록 맥주 맛이 더 좋아진다는 분석이 나온 것. 미국 매체 메일온라인(MailOnline)은 후쿠오카 규슈산교대학(Kyushu Sangyo University)과 일본 아사히 맥주 연구팀의 결과를 인용, 맥주에 풍부한 거품이 존재할 때 그 향미가 더욱 깊어진다고 전했다. 해당 연구팀이 실험실에서 테스트한 결과, 거품이 풍부할 때 맥주의 향기는 최대 2배까지 강화될 수 있다는 사실을 발견했다. 이 거품층 안에는 수백만 개의 거품이 있고, 이들 속에는 향미 화합물이 함유되어 있다. 그리고 이 거품들이 붕괴되면서 향미 화합물이 대기 중으로 방출되어 맥주의 향미를 강화시킨다. 연구팀은 맥주의 거품이 향미를 강화시키는 데 중요한 역할을 하며, 특정 향미 화합물의 방출을 촉진한다는 사실을 강조했다. 이 논문들을 통해 알 수 있는 사실은, 맥주의 거품이 구체적이며 매력적인 향미를 방출하며, 거품은 맥주를 마시는 사람의 후각에 직접 전달하는 중요한 역할을 한다는 것이다. 거품은 맥주의 신선함, 청량감, 그리고 건강함에 대한 첫 느낌을 주며, 그로 인해 우리는 맥주에 함유된 다양한 향기, 예를 들면 과일향, 맥아향 혹은 흙향 같은 향미를 코의 후각 수용체를 통해 감지하게 된다. 이것은 마신 사람에게 맥주의 맛, 신선함, 청량함 및 건강함에 대한 첫 번째 매혹적인 시작점을 제공한다. 과일향, 맥아향 또는 흙향 같이 다양한 향미를 맥주에서 감지할 수 있는 것도 코의 후각 수용체 덕분이다. 한편, 우리의 혀에 위치한 미뢰(혀에서 맛을 느끼는 미세포가 모여있는 미세구조)는맥주의 '맛'을 감지하는 부분으로, 달콤하거나, 시거나, 쓴 맛과 같은 다양한 맛과 향미를 구별하게 해준다. 맥주에는 양조 과정에서 발효를 통해 생성되는 수백 종류의 향미 화합물이 포함되어 있어 그 다양한 맛과 향을 느낄 수 있다. 예를 들면, 바나나나 배와 같은 냄새를 내는 화합물에는 초산이소아밀(이소아밀 아세테이트isoamyl acetate)이 있으며, 레몬이나 다른 과일의 향을 가진 에틸 데카노에이트(ethyl decanoate) 역시 포함되어 있다. 이 연구에서는 일본 현지 시장에서 구매한 맥주를 대상으로 실험을 진행했다. 비록 연구 참여자 중 3명이 아사히 회사 출신이었지만, 연구에서 사용된 맥주의 브랜드나 종류(에일 혹은 라거)는 공개되지 않았다. 맥주를 밀봉된 유리 실린더에 넣어 향기가 내부로 흐르는 질소의 도움을 받아 상단에 있는 유리 빨대를 통해서만 빠져나올 수 있도록 했다. 맥주는 밀봉된 유리 실린더 안에 담겨, 실린더 내부를 통해 흐르는 질소의 도움으로 유리 실린더 상단의 빨대를 통해서만 향기가 방출될 수 있게 만들어졌다. 이렇게 방출된 향기는 공기 샘플의 화합물을 실시간으로 측정해 특수한 유형의 질량 분석기(mass spectrometer)를 사용해 모니터링됐다. 과학자들은 초음파 파동을 활용해 주점에서 맥주를 유리잔에 따를 때 일어나는 물리적 현상을 재현했다. 이를 통해 거품이 많은 맥주와 거품이 없는 맥주에서 사람이 음식을 섭취할 때 코로 흡입되는 향기 화합물을 모두 모니터링했다. 연구팀은 거품이 있는 맥주에서 '향기 화합물의 집중도'가 거품이 없는 맥주에 비해 약 1.3~1.9배 높다는 것을 확인했다. 맥주의 풍성한 거품과 맛의 상관관계 비밀이 풀린 것이다.
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맥주, 거품 많을수록 더 맛있다
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지구 자전축, 80cm 또 기울어진 이유는?
- 지구의 자전축 기울기가 약 80cm(약 31.5인치)나 또 어긋난 것으로 밝혀졌다. 최근에 '지구의 기울기'가 다시 화제가 되고 있는 가운데, 과학자들의 조사에 따르면 지구의 기울기 변동이 가속화되어 31.5인치(약 80 센치)나 변경된 것으로 확인됐다. 이 데이터는 2023년 6월 지구과학 저널 「지구물리학 연구 레터(Geophysical Research Letters)」에 게재된 연구에 따른 것으로, '지하수의 과도한 채취'가 지구 기울기의 주요 원인으로 보고됐다. 또한 이 연구에서는 "지구의 기울기 변화와 전 세계적인 해수면 상승(약 0.24인치 또는 약 6mm) 간에 연관성이 있다"고 지적했다 지구 자전축의 변화가 세계 해수면에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 지하수 채취가 왜 자전축의 기울기에 영향을 주는지, 그리고 자전축의 기울기가 31.5인치로 커진 것이 실제로 얼마나 큰 문제인지에 대해 정리했다. 먼저 자전축의 기울기는 지구에 어떤 영향을 미칠까. 자전축의 기울기는 지구를 특징짓는 특징 중 하나다. 자전축이 기울어져 있기 때문에 지구에는 봄, 여름, 가을, 겨울과 같은 계절이 발생하는 지역이 있으며, 북극과 남극에서는 궁극적으로 극야(위도 66.55도 이상인 극지방에서 겨울철에 해가 뜨지 않고 밤만 계속되는 기간)와 극주야(?)/백야(해가 지지 않아 밤에 어두워지지 않는 현상)가 존재한다. 이 현상을 놀이기구를 떠올리면 쉽게 이해할 수 있다. 자전축이 공전 궤도에 수직이라면, '틸트 어 휠(Tilt-a-Whirl)' 놀이기구처럼 어느 북반구나 남반구에서도 일년 내내 일정한 일조 시간을 가지며, 태양의 궤도 위치가 항상 같아 시간의 흐름에 따른 변화가 없을 것이다. 이와 같은 상황은 북극점과 남극점에서도 동일한 상황이 지속될 것이다. 하지만, 지구는 기울어져 있기 때문에 '틸트 어 휠' 내부에 있는 것처럼 중심(태양)이나 수평선에 가까워질 때도 있고 멀어질 때도 있다. 우리가 평소에 단단하다고 느끼는 지구의 안정성은 실제로는 그렇지 않다. 지구의 지각은 주로 단단한 암석으로 구성되어 있으며, 대부분의 지역에서는 약 40킬로미터(약 25마일)의 깊이에 이른다. 1 평방피트(약 930㎠) 크기의 지표면 아래 40킬로미터 깊이의 지각 부분은 부피로 따지면 대략 1만1000톤으로 추정된다. 이것은 2012년 티레니아 해에서 전복된 호화 여객선 코스타 콘코르디아(약 11만4000톤)의 무게와 거의 비슷하며, 이 배를 원래의 상태로 세울 수 있는 무게와 동일하다. 그러나 태양계 내에서 밀도가 가장 높은 행성인 지구에서도 40킬로미터 두께의 지각은 지구 지름의 0.33% 정도에 불과하며, 1만1000톤은 지구의 총 질량인 5.972 ×10²⁴kg에 비하면 미미하다. 지구를 M&M 초콜릿 한 알로 비유하면, 얇은 설탕 코팅 부분이 지각에 해당한다. 그렇다면 과도한 지하수 채취는 어떤 문제를 야기할까. 지각 위에는 바다가 있고, 지각 바로 아래에는 광대한 지하 담수층이 있다. 그 아래에는 유동성 있는 암석을 포함한 맨틀이 있으며, 외피 아래의 외부 핵은 액체이다. 현재 지구의 내부 핵은 고체라는 주장이 유력하다. 최근 발표된 지하수 관련 논문에서는 특정 현상에 대한 조사가 진행되고 있다. "지하수를 얻기 위해 지하 또는 지각 내에 저장된 물을 얻으려고 구멍을 뚫으면 갑자기 지구 외부의 일부 무게가 크게 가벼워지며, 지구 전체의 균형 유지에 매우 간단한 형태로 영향을 미치게 된다"는 설명이다. 볼링 공이나 회전하는 스피너 외부에만 구멍을 뚫는다면 어떤 변화가 일어나는지 상상해보자. 볼링공은 여전히 회전은 가능하겠지만, 원래의 회전과는 달리 불규칙한 방식으로 회전할 것이다. 게다가 지구에는 대량의 물과 용해된 금속이 있으므로, 이러한 물질들이 새로운 회전 방향에 영향을 받아 추가적인 회전 특성을 나타낼 수도 있다. 지구의 기울기는 '자전축 기울기'라고도 하며, 약 4만 1000년마다 22.1도에서 24.5도 사이로 변동한다. 지구의 위도 1도당 거리는 대략 111.11킬로미터(약 69마일)이기 때문에, 80cm의 변화는 사실상 크게 중요하지 않다고 볼 수 있다. 이 논문은 지구의 기울기에 영향을 미치는 특정 요인에 집중하고 있다. 중요한 것은 이 변화가 자연적인 변동이 아닌 인간의 활동에 의한 결과라는 점이다. 인류는 약 4만 1000년 전부터 존재했지만, 그 당시 인간은 지하수를 채취하기 위해 지각을 깊게 파지 않았다. 반면, 정화된 물을 위한 우물의 역사를 살펴보면, 약 9000년 전 신석기 시대의 시리아 텔 사비 아비아드(Tell Seker al-Aheimar) 유적에서 발견된 것이 가장 오래된 것으로 기록되어 있다. 과도한 지하수 채취 문제는? 미국 지질 조사국(USGS)에 따르면 지표면 아래의 수층은 세계의 강과 호수의 수백 배 이상의 물량을 포함하고 있다. 여기서수층은 지하수를 저장하는 암석과 퇴적층을 의미한다. 이 지하수는 지구의 다양한 지역(사막 포함)에서 볼 수 있지만, 접근이 어렵거나 정화 처리가 필요한 경우가 많다. 지하수는 지표면 근처에 위치하며, 단지 몇 시간 정도만 축적되었을 수도 있고, 지하의 매우 깊은 곳에서 몇 천 년 동안 존재했을 수도 있다. 미국 과학·공학·의학 아카데미와 애리조나 주립 대학교의 '과학과 기술의 이슈(Issues in Science and Technology)' 간행물에 따르면, 호수와 강의 담수 부족 때문에 인간은 지하수를 채취하기 시작했다. 이러한 지하수는 음용, 관개, 그리고 광물 채굴 등 여러 목적으로 사용되고 있다. 그렇지만 지하수의 과도한 채취는 자연 환경과 습지에 큰 피해를 준다. 이는 땅이 건조해지는 것뿐만 아니라 토양의 붕괴, 야생동물과 물고기, 나무에 대한 부정적 영향, 그리고 일부 종의 멸종 위험을 가져온다. 더욱이, 최근의 연구에서는 지하수 채취가 지구의 기울기에도 영향을 주고 있음이 밝혀졌다. 지구 기울기가 변한 다른 요인 지구는 완벽한 균형을 가진 공이나 볼링 공처럼 완벽하게 균형 잡힌 상태를 유지할 필요가 없다. 사실, 과학자들은 '테이아(Theia)'라는 천체가 원시 지구와의 충돌로 인해 지구가 기울게 되어 자전하게 되었다는 가설을 제기하고 있다. 이 충돌에 의해 원시 지구에서 분리된 부분이 달이 되었다고 추측하고 있다. 당시 충돌로 인해 원시 지구의 한 쪽에는 커다란 스위스 치즈 같은 크레이터가 생겨나, 그 결과 회전 축이 변화했다고 본다. 그 이후로 지구의 자전축이 다시 원래대로 돌아온 적은 없다. 지구와 같은 행성은 자전으로 인해 시간이 지남에 따라 점차적으로 거의 완벽한 구형에 가까운 형태로 변화한다. 이 개념은 '정적압력 균형'이라고 불린다. 사실, 거의 완벽한 구형에 가까운 형태는 행성이나 천체의 기본적인 특성 중 하나이다. 이를 고려하면 '테이아'라는 천체의 충돌 이전의 울퉁불퉁한 지구는 자전 활동이 회복되기 전까지 '행성'으로 간주되지 않았을 수도 있다. 지구의 자전축 기울기는 지구의 구 형태를 유지하는 데 영향을 미치지 않는다고 여겨진다. 지구의 정적압력 균형은 이러한 기울기와 상관없이 각 행성의 자전 현상에 의해 결정되기 때문이다. 미국 항공우주국(NASA)은 2018년 "20세기에 지구의 기울기 변화를 초래한 3가지 주요 원인을 확인했다"고 보고했다. 나사에서 파악한 원인은 '그린란드의 얼음 해빙', 빙하의 이동 또는 해빙으로 인해 얼음의 무게가 사라져 지각이 서서히 상승하는 '빙하성 반동', 그리고 '맨틀 대류'이다. 맨틀 대류는 지각 아래에 있는 유동성 있는 암석 성분이 가열되어 상층으로 이동하고 표면 근처에서 냉각되어 밀어내는 운동이다. 온도가 다른 암석의 밀도가 서로 다르기 때문에 중심을 뒤흔드는 것. 한편, 과학자들은 지구의 기울기가 많은 다른 요인에 의해 변동된다는 사실을 알고 있지만, 이러한 요인을 동시에 연구하는 단계는 아직 확립되지 않았다고 말했다. 2020년 논문에서 과학자들은 "지구는 내부에서부터 외부로 이르기까지 다양한 시간 스케일에서 연속적인 변화가 진행 중이기 때문에 이러한 동적 매개변수는 모두 안정된 값을 갖지 않으며 시간이 지남에 따라 변화한다"고 지적했다. 또한 "이러한 변동은 상대적으로 작기 때문에 최근까지 관측하기 어려웠다"면서 "앞으로 몇 년 안에 지구의 기울기 변화가 특정 요인에 의해 크게 변할 것이라는 뉴스를 자주 접할 가능성은 낮을 것으로 생각된다"고 밝혔다.
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지구 자전축, 80cm 또 기울어진 이유는?
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한국은행, 2분기 기업 매출 4% 급감…반도체 부진 여파
- 반도체와 석유제품 등 글로벌 경기 부진으로 지난 2분기(4∼6월) 국내 기업들의 성장 지표와 수익성 지표가 크게 둔화됐다. 한국은행이 12일 공개한 '2023년 2분기 기업경영분석' 결과에 따르면 외부감사 대상 법인기업 2만2962개(제조업 1만1604개·비제조업 1만1358개)의 2분기 매출은 작년 같은 기간보다 4.3% 급감했다. 매출이 전년 동기 대비 하락한 것은 2020년 4분기(-1.0%) 이후 처음이며 감소율은 2020년 2분기(-10.1%) 이후 가장 컸다. 제조업의 경우 매출 감소 폭(-6.9%)이 1분기(-2.1%)보다 더 벌어졌다. 세부 업종 가운데 석유화학(올해 1분기 -3.5%→2분기 -17.1%), 기계·전기전자(-14.3%→-15.4%) 업종의 매출 부진이 확대됐다. 글로벌 성장세 둔화와 IT(정보기술) 경기 침체 등이 주요 원인으로 언급됐다. 비제조업 매출 증가율도 1분기 3.6%에서 2분기 –0.7%로 감소했다. 전기가스 업종은 1분기 19.8%에서 2분기 10.0%, 운수업은 1분기 –5.9%에서 2분기 –14.8%가 급감했다. 수익성 지표도 더욱 악화됐다. 전체 조사 대상 기업의 2분기 매출액 대비 영업이익률(3.6%)은 작년 2분기(7.1%) 대 절반을 겨우 넘었다. 세전 순이익률(6.0%)도 전년 같은 분기 대비 1.2%포인트(p) 하락해 7.2%였다. 영업 이익률은 비제조업(작년 2분기 5.1%→올해 2분기 4.6%)보다 제조업(8.6%→2.9%)의 더 많이 떨어졌다. 세부적으로 살펴보면 제조업 가운데 기계·전기전자(12.1%→-1.6%)와 서비스업 중 운수업(15.8%→8.7%), 건설업(6.5%→3.3%)의 이익률 하락세가 컸다. 한은은 “반도체 가격 하락에 따른 재고자산 평가손실과 해운 운임 하락, 건설현장 붕괴 재시공에 따른 영업손실 때문”이라고 말했다. 재무 안정성 지표를 보면, 전체 기업의 2분기 부채 비율(90.8%)이 1분기(95.0%)보다 줄었다. 차입금 의존도(26.0%)는 전분기와 같은 수준을 유지했다. 업종별로는 제조업(20.7%→20.8%)은 전분기 수준을 유지했다. 비제조업(32.7%→33.1%)은 소폭 상승했다. 기업 규모 별로는 대기업(25.0%→24.4%)은 하락한 반면 중소기업(30.2%→32.8%) 상승했다. 이성환 한은 기업통계팀장은 부채 비율에 대해 "12월 결산법인은 미지급 배당금을 (장부상) 부채로 잡아놓기 때문에, 2분기 배당금이 지급되면서 부채비율이 소폭 하락했다"고 말했다.
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- 경제
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한국은행, 2분기 기업 매출 4% 급감…반도체 부진 여파
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발각시 액화되는 '스파이 로봇' 개발
- 서울대 재료공학부 강승균 교수팀 연구원들이 자외선(UV)과 열에 반응해 자가 붕괴하는 '에퍼멀 로봇(Ephemeral Robot)'의 프로토타입(본격적인 상품화에 앞서 성능을 검증 및 개선하기 위해 간단히 핵심 기능만 넣어 제작한 기본모델)을 개발했다. 연구원들이 개발한 이번 에퍼멀 로봇은 자외선(UV)과 열에 접촉하면 스스로 분해 될 수 있는 실리콘 엘마스토머(silicone elastomer)를 이용해 제작했다. 임무 중에는 기능을 유지하고 필요에 따라 액화해 수명 주기를 제어하여 중요한 데이터의 보안을 유지 할 수 있다. 이 로봇은 적에게 노출되면 스스로 녹아 사라질 수 있는 장점을 보유하고 있어 정찰 로봇 등 군사적 활용도가 높을 것으로 기대된다. 그러나 애퍼멀 로봇의 대표적인 소재인 열경화 실리콘은 내열성 및 내화학성이 강해 소재 분해에 적합하지 않는 지적이다. 열경화 실리콘 기반의 소프트 로봇의 분해를 위해서는 300°C까지의 극한 온도와 유사한 극단적인 pH 수준에 견뎌야 하는 문제를 먼저 해결해야 한다. 서울대 연구팀은 자외선 감응형 소재를 활용해 본연의 장점을 유지하면서 강한 자외선을 통해 가교 고분자를 쉽고 빠르게 분해할 수 있으며, 큰 열에너지나 극단적인 pH 조건이 갖춰지지 않아도 로봇이 스스로 액화될 수 있다고 말했다. 개발 소재를 소프트 로봇에 적용해 분해를 쉽게 함으로써 다양한 분야로의 응용 가능성을 열었다. 광 감응형 플루오린 발생제를 첨가한 실리콘 탄성 복합체 기반 자외선 감응형 소재는 복구할 수 없는 분해 가능한 소재다. 기존 실리콘과 같은 간단한 합성 프로세스와 뛰어난 기계적 특성을 가졌으며, 가교 구조의 고분자를 쉽고 빠르게 분해할 수 있도록 설계됐다. 연구팀은 해당 재료 시스템을 기반으로 소프트 로봇을 제작하고 주위 환경을 정찰할 수 있는 초박형 전자소자를 제작·탑재해 자외선, 온도, 로봇의 움직임까지 실시간으로 측정하는 로봇 시스템을 구현했다. 프로젝트 주요 저자인 서울대학교 재료과학 및 공학부의 오민하 박사는 "유연한 로봇이 주어진 미션을 완료 후에 붕괴가 필요한 상황이 되면, 로봇이 스스로 붕괴 절차를 밟으며 2시간 이내에 붕괴된다"고 설명했다. 이번에 개발한 로봇의 소재는 경직되지 않은 실리콘 엘라스토머(실리콘 수지)를 기반으로 한다. 내부에는 자외선으로 활성화되는 디페닐요오노늄 플루오라이드(DPI-HFP) 생성기가 분산되어 있으면서, 작은 LED를 통해 자외선 빛에 노출되면 실리콘 소재는 플루오라이드 이온(F −)을 방출하여 구조 전체가 즉시 붕괴된다. 자외선 자극에 반응해 Si-O-Si 결합이 F− 이온을 통해 균열되며 전체 구조가 파괴된다. 연구자들은 이 장치를 테스트하기 위해 다양한 전자 기기(온도 및 자외선을 측정하는 응력 센서 등)에 장착해 테스트를 진행했다. 로봇의 형태는 생분해성 폴리락틱 애씨드(생분해성 폴리머) 형태의 몰드 내에서 DPI-HFP-실리콘 혼합물을 60°C에서 30분 동안 경화시켰으며, 자가파괴 과정은 자외선을 활성화하고 60분 동안 120°C로 녹이는 것으로 시작된다. 이 시스템이 적용돼 파괴된 로봇은 실리콘 복합물과 기능이 없는 얇은 전자 부품을 포함한 오일 형태의 잔여물만 남긴다. 연구팀은 이 기술이 로봇 폐기물을 줄이는 데 도움을 주는 것뿐만 아니라 군사 작전과 접근하기 힘든 지역의 탐사 로봇에도 적용될 수 있다고 예상하고 있다. 연구원들은 사용자 안전을 고려한 액화 로봇 후속 연구를 계속 진행할 계획이라고 전했다.
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발각시 액화되는 '스파이 로봇' 개발
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'부동산 위기' 중국 "붕괴인가?…잃어버린 50년인가?"
- 최근 중국 부동산 위기가 또다시 수면 위로 떠오르면서 세계 경제에 새로운 뇌관으로 급부상했다. 이에 "중국 경제가 붕괴될 것인가? 아니면 '중국의 잃어버린 50년'이 될 것인가?"라고 우려하는 목소리가 높다. 어느 쪽이든 일본의 버블 붕괴보다 더 큰 재앙이 기다리고 있다는 게 전문가들의 진단이다. 중국 부동산 재벌 헝다그룹(恒大·에버그란데)은 지난 8월 18일 미국 뉴욕에서 연방파산법 15조 파산을 신청했다. 헝다그룹 부채 위기는 이미 2021년 9월 말부터 전 세계 경제를 위협했으며 결국 약 2년 만에 파산 신청으로 이어졌다. 일본 매체 겐다이(現代) 미디어는 부동산 개발 시 '공산주의적 강권 발동'으로 하룻밤 사이에 주민들을 쫓아내는 것으로 알려진 중국 정부도 '부동산 버블 붕괴'의 처리에 있어서는 '강권'으로는 극복할 수 없다는 것이 분명해졌다고 꼬집었다. 중국 부동산 문제는 '헝다의 경영 불안이 표면화 된 2년 전보다 더 심각하다'는 분석이다. 최근 중국 최대 부동산 개발업체 비구이위안(碧桂園·컨트리가든) 역시 상황이 2년 전보다 더 악화되고 있다고 전문가들은 지적한다. 비구이위안은 지난 9월 1일 채권단에게 사모 채권 상환 유예 승인을 받아 부도 위기를 겨우 모면했다. 외신은 2일 채권단이 전날 39억 위안(약 7094억 원) 상당의 비구이위안 사모 채권 상환 유예 결정을 내렸다고 전했다. 일본의 '잃어버린 10년' 중국의 부동산 위기는 종종 일본 버블 붕괴로 인한 '잃어버린 10년'을 연상시킨다. 일본의 버블경제 붕괴는 1980년대 후반부터 1990년대 초반까지 지속된 경제적 호황기 후에 일어났다. 이 기간 동안 일본 경제는 극도의 과열로 인해 건설 및 부동산 가격이 폭등했다. 일본은행은 경기과열을 우려해 금리를 인상하기 시작했다. 이로 인해 주식 및 부동산 시장에서 가격이 급락하기 시작했다. 버블 붕괴 후, 일본은 심각한 경제 침체와 함께 장기 불황에 직면하게 됐고, 이 불황은 1990년대를 통틀어 지속되며 일본의 '잃어버린 10년'으로 불리게 만들었다. 일본은 버블 붕괴 이후 정부나 금융·경제계의 대응이 많은 비난을 받았다. 과거 일본 정부의 대응은 기본적으로 '미루기'였다고 할 수 있다. 나름대로의 고통을 동반한 '부분적 해결'을 했지만 결국 아시아 경제위기인 1997년 11월 사태가 일어났다. 일본은 1997년 11월 당시 '도시은행'의 하나였던 홋카이도 다쿠쇼쿠(북해도탁식)와 '4대 증권' 중 하나였던 야마이치증권이 파산했다. 게다가 1998년에는 금융업계에서 큰 힘을 가지고 있던 일본장기신용은행과 일본채권신용은행까지 파산했다. 또한 2003년에는 자본잠식에 빠진 리소나 은행에 공적자금을 투입해 사실상 국유화한 '리소나 쇼크'가 발생했다. 지난 2년을 돌아보면 부동산 위기에 대한 중국 정부의 대응 또한 과거 일본보다 뛰어나다고 볼 수 없다. 중국의 '잃어버린 50년' 일본에서는 버블 붕괴에서 리소나 쇼크의 '대붕괴'까지 13년으로 인해 경제가 회생하지 못해 결국은 '잃어버린 30년'이 되었다. 중국의 경우, 1978년 개혁개방 이후 약 45년 동안 1997년 아시아 외환위기와 2008년 리먼 사태를 큰 피해 없이 극복하고 버블이 지속되어 왔다. 애초에 시진핑 정권의 부동산 규제는 결혼할 때 남성 측이 준비해야 하는 아파트 가격이나 육아 비용 부담을 가중시키는 학원 수강료 상승을 억제하기 위한 목적이 컸다. 요컨대 인구를 늘리기 위해 '결혼-육아 비용 절감'을 목표로 했다고 할 수 있다. 하지만 바로 그 정책으로 출산율은 나아지지 않았고, 오히려 부동산 버블 붕괴의 계기가 된 것이다. 중국이 오랫동안 유지했던 '한 자녀 정책'은 세월이 흘러 1명의 자녀가 부양가족이 6명(부모와 조부모, 외조부모)으로 늘어나는 역전 현상이 일어나 심각한 연금 문제를 야기했다. 따라서 중국의 '버블 후유증'은 일본보다 더 심각할 것으로 예상된다. 정치 상황에 따라서는 '중국 붕괴'로 이어질 수도 있다. 그렇지 않으면 일본의 '잃어버린 30년'을 넘어 중국의 '잃어버린 50년(반세기)'이 될 수도 있다는 게 전문가들의 진단이다. 중국이 아직 미숙한 경제발전 단계에서 약 45년 동안 지속된 거대한 거품이 붕괴되고 일본보다 더 심각한 저출산·고령화에 직면한다면 중국의 운명이 어떻게 될지 쉽게 예측할 수 있다.
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'부동산 위기' 중국 "붕괴인가?…잃어버린 50년인가?"
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