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[신소재 신기술(186)] AI가 설계한 차세대 냉각 소재⋯실내 온도 낮추고 에너지 소비 줄인다
- 인공지능(AI)을 활용해 설계된 새로운 열 방출 소재가 개발돼 냉방 효율을 획기적으로 개선하고, 주거·의류 산업·우주 분야까지 폭넓은 적용 가능성을 제시하고 있다. 미국 텍사스대학교 오스틴캠퍼스 연구진은 중국 상하이교통대, 싱가포르국립대, 스웨덴 우메오대 등과 공동으로, AI 기반 머신러닝 기법을 활용해 3차원 열 메타 방출체(thermal meta-emitter)를 설계하는 프레임워크를 개발했다고 밝혔다. 해당 연구는 국제학술지 네이처(Nature) 7월호에 게재됐다. 연구팀은 이를 통해 총 1,500종 이상의 독자적 소재를 설계했으며, 이러한 소재들은 복잡한 열 방출 특성을 조절함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 고안됐다. 텍사스대 기계공학과의 유빙 정(Yuebing Zheng) 교수는 "기존 방식은 시도와 오류에 의존해 설계 속도와 정확도에 한계가 있었지만, 이번 프레임워크는 설계 공간을 비약적으로 확장함으로써 이전에는 상상조차 어려웠던 고성능 소재를 현실화했다"고 설명했다. 실제 냉각 실험에서도 효과가 입증됐다. 연구진은 설계된 4종의 메타 방출체 중 하나를 모형 주택의 지붕에 적용해 기존 상용 백색·회색 도료와 비교했다. 정오 기준 직사광선 하에서 4시간이 지난 뒤, 해당 메타 방출체를 적용한 지붕의 표면 온도는 기존 도료 대비 평균 5~20도 낮게 유지됐다. 이 같은 성능을 기반으로 연구진은, 고온 도시인 리우데자네이루나 방콕의 아파트에 적용할 경우 연간 약 1만5,800킬로와트시(kWh)의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 추정했다. 이는 일반적인 에어컨 한 대가 연간 소비하는 전력량(약 1,500kWh)의 10배가 넘는 수치다. 연구진은 해당 소재의 활용 분야가 단순 주거·상업용 냉방을 넘어 도시환경, 항공우주, 섬유, 자동차 등 다방면으로 확장될 수 있다고 보고 있다. 예를 들어 도심 건축물에 적용할 경우 열섬현상을 줄이고, 우주선 외부에 활용하면 태양광 흡수와 복사열 방출을 동시에 조절해 내부 온도를 효과적으로 관리할 수 있다는 설명이다. 소비자용 제품에도 적용 가능성이 높다. 이 소재를 의류나 캠핑 장비에 접목하면 더운 환경에서도 착용자의 체온 상승을 억제할 수 있고, 차량 외장재나 내장재로 활용할 경우 햇빛 아래 장시간 주차된 차량의 내부 온도를 낮추는 데 기여할 수 있다. 정 교수는 "기존 자동화 설계 방식은 단층 박막 구조나 평면 패턴 등 단순한 형태만 구현 가능했으나, 이번 프레임워크는 다층적이고 입체적인 구조 설계가 가능해 실질적인 성능 향상이 가능하다"고 밝혔다. 해당 연구를 공동 주도한 카이 야오(Kan Yao) 박사는 "AI가 모든 문제의 해답은 아니지만, 열 방출체처럼 스펙트럼 조절이 핵심인 소재 설계에서는 머신러닝이 최적의 해법이 될 수 있다"고 강조했다. 연구진은 향후 이 프레임워크를 나노광학(nanophotonics) 분야 전반에 확장 적용할 계획이다. 나노광학은 빛과 물질이 나노미터 수준에서 상호작용하는 영역으로, 센서·이미징·에너지 기술 등 차세대 광학 기술의 핵심으로 주목받고 있다. 이번 논문은 AI 기반 신소재 설계가 실험적 한계를 넘어 상용 기술로 이어질 수 있는 가능성을 제시한 사례로 평가된다. 향후 기후변화 대응 및 에너지 효율화 기술 발전의 새로운 전환점이 될 수 있을지 주목된다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(186)] AI가 설계한 차세대 냉각 소재⋯실내 온도 낮추고 에너지 소비 줄인다
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[우주의 속삭임(127)] NASA, 태양 대기에서 '헬리시티 장벽' 첫 발견
- 미국 항공우주국(NASA)의 태양탐사선 '파커 솔라 프로브(Parker Solar Probe)'가 태양 외곽 대기인 코로나(corona)에서 '헬리시티 장벽(helicity barrier)'으로 불리는 새로운 물리적 구조의 증거를 포착했다. 이는 1939년 이후 물리학계가 85년 동안 풀지 못했던 태양 대기 고온 현상, 이른바 '코로나 가열 문제(coronal heating problem)'의 해명을 향한 중대한 진전을 의미한다고 과학 전문매체 IFL사이언스가 지난 10일(현지시간) 보도했다. 태양탐사선 파커 솔라 프로브는 2018년 발사돼 지금까지 24차례에 걸쳐 태양에 근접 비행을 수행했으며, 지난 6월에는 인류가 제작한 물체 중 최고 속도인 시속 69만2000km(430,000마일)를 기록하며 태양 대기 깊숙이 접근했다. 이 탐사선은 태양의 대기 구조, 태양풍 가속 원인, 플라스마 거동 등 태양물리학의 핵심 난제를 규명하기 위한 목적으로 운용되고 있다. 태양은 중심부에서 수소를 헬륨으로 융합시키며 약 1,500만℃의 온도를 발산하지만, 외부 대기인 코로나는 표면 온도(약 5,500℃)보다 훨씬 높은 200만℃ 이상으로 측정된다. 고온의 중심에서 멀어질수록 오히려 온도가 높아지는 이 현상은 기존 열역학 법칙으로 설명하기 어렵다는 점에서 오랫동안 과학자들의 의문을 자아냈다. 기존 이론은 코로나 내 난류 또는 이온 사이클로트론 파(ion cyclotron wave) 같은 자기파에 의한 에너지 전달을 가열 원인으로 제시해왔지만, 각 이론은 전자와 이온의 온도 차이 또는 파의 생성량 부족 등 결정적인 설명력을 확보하지 못했다. 이번 연구에서 제안된 '헬리시티 장벽' 이론은 이러한 기존 가설들의 결점을 상호 보완해주는 개념이다. 연구진은 이를 물이 산을 따라 흐르다 댐에 가로막혀 에너지가 특정 방식으로 전환되는 현상에 비유했다. 즉, 헬리시티 장벽은 전자의 직접 가열을 차단하고 에너지를 이온 사이클로트론 파로 우회시켜 이온 가열을 유도하는 작용을 한다는 것이다. 논문 공동저자인 로망 메이랑 박사(영국 퀸메리 런던대)는 "헬리시티 장벽이 존재하면 난류 소산 구조가 변화하며, 플라스마 가열 방식 자체가 달라진다"고 설명했다. 연구진은 파커 탐사선이 수집한 태양풍 자기장 데이터를 바탕으로, 열에너지 대비 자기에너지가 높은 조건에서 장벽 형성이 가능함을 이론적으로 예측하고, 실제로 해당 조건에서 자기장 요동이 예측대로 변화함을 관측했다. 이 조건은 태양 근접 환경에서 자주 나타나는 것으로 확인됐다. 논문은 '피지컬 리뷰 X(Physical Review X)' 최신호에 게재됐으며, 논문 저자이자 퀸메리 런던대 우주플라스마물리학 리더인 크리스토퍼 첸 박사는 "이번 연구는 난류 소산의 근본 물리와 태양풍 가속 메커니즘에 대한 이해를 확장시켰으며, 향후 우주 기상(space weather) 예측의 정밀도를 높이는 데에도 기여할 것"이라고 평가했다. 연구진은 이번 결과가 우리 태양뿐 아니라, 자기적 구조와 고온 플라스마가 공존하는 외부 우주 환경에서도 유사하게 적용될 수 있다고 밝혔다. 제1저자인 잭 맥킨타이어 박사과정 연구원은 "헬리시티 장벽 개념은 코로나 내 수소 이온이 전자보다 항상 뜨거운 이유를 설명하며, 우주 플라스마의 보편적 난류 특성 이해에 중요한 시사점을 제공한다"고 덧붙였다.
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[우주의 속삭임(127)] NASA, 태양 대기에서 '헬리시티 장벽' 첫 발견
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[ESGC] 대서양 나노플라스틱 오염, 기존 추정치 훌쩍 넘어⋯'보이지 않는 공포'
- 대서양에 나노플라스틱이 무려 2700만톤이나 떠다니고 있는 것으로 밝혀졌다. 유럽 연구진이 북대서양 전역에서 해수 샘플을 채취해 분석한 결과, 인간 눈에 보이지 않을 정도로 미세한 '나노플라스틱'이 해양 전반에 광범위하게 퍼져 있으며, 특히 수면 근처와 유럽 해안 인근에서 고농도로 발견됐다. 해당 연구 결과에 대해서는 사이멕스(scimex), 유렉얼랏, 뉴욕타임스 등 다수 외신이 10일 보도했다. 해당 내용은 국제학술지 '네이처(Nature)'에 최근 게재됐다. 유렉얼럿에 따르면 로열 네덜란드 해양연구소(NIOZ)와 위트레히트 대학교가 시행한 연구는 해양 나노플라스틱 양에 대한 최초의 추정치를 제공한다. 이번 조사는 NIOZ와 위트레히트 대학교를 포함한 공동 연구팀이 북대서양 12개 지점에서 다양한 수심에서 채취한 해수 시료를 분석하는 방식으로 진행됐다. 그 결과, 수면에서 10미터 깊이의 해수 1세제곱미터(m³)당 평균 18.1밀리그램의 나노플라스틱이 포함된 것으로 나타났으며, 유럽 해안 인근의 샘플에서는 이보다 높은 25밀리그램의 농도가 측정됐다. 해저 부근에서는 평균 5.5밀리그램 수준이었다. NIOZ 연구원이자 위트레흐트 대학교 지구화학 교수인 헬게 니만은 "해수에 나노플라스틱이 존재한다는 것을 보여주는 논문이 몇 편 있었지만, 지금까지 그 양을 추정할 수 없었다"며 해양 과학자들과 위트레흐트 대학교의 대기 과학자 두샨 마테리치(Dušan Materić) 박사의 지식이 힘을 합쳐 이 최초의 추정치를 얻을 수 있었다고 밝혔다. 연구를 이끈 두샨 마테리치 박사팀은 특히 북대서양 수면 10미터 이내에 존재하는 나노플라스틱의 총량이 2,700만 톤에 이를 것으로 추정했다. 이는 그간 전 세계 바다 전체에 존재하는 것으로 여겨졌던 나노플라스틱 양과 비슷한 수준으로, 해양 오염에 대한 기존 추정이 매우 심하게 과소평가됐을 수 있음을 시사한다. 나노플라스틱은 지름이 1마이크로미터(1μm, 1000분의 1mm) 이하인 미세한 플라스틱 조각으로, 바다에서 자외선과 파도 등의 물리적 작용으로 만들어진다. 일반적인 미세플라스틱과 달리 생물학적 장벽을 쉽게 통과할 수 있어 어류 등 해양 생물체 내에 축적될 가능성이 높다. 연구진은 "나노플라스틱이 해양 생태계에 가장 심각한 위협이 될 수 있다"며 "대서양에 축적된 플라스틱 질량 중 대부분은 나노 수준일 가능성이 높다"고 분석했다. 니만과 동료들은 예를 들어 1마이크로미터 이하의 크기로 아직 발견되지 않은 다양한 종류의 플라스틱에 대한 추가 연구를 수행할 계획이다. 니만은 "예를 들어, 나노플라스틱에서 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌은 발견되지 않았다. 이 연구에서 다른 분자에 의해 가려졌을 가능성이 있다. 또한 나노플라스틱이 다른 바다에도 풍부한지 알고 싶다. 그럴 가능성은 있지만, 아직 증명되지 않았다"고 덧붙였다. 니만은 바닷물 속 나노플라스틱의 양이 중요한 미비점이었지만, 이제는 아무런 조치도 취할 수 없다고 강조했다. 그는 "바닷물에 존재하는 나노플라스틱은 결코 정화될 수 없다. 따라서 이 연구의 중요한 메시지는 적어도 플라스틱으로 인한 환경 오염을 막아야 한다는 것"이라고 말했다. 이번 연구는 해양 플라스틱 문제의 양적·질적 위협을 동시에 드러낸 사례로 평가된다. 시각적으로 확인하기 어려운 나노 단위 오염물질이 해양 생물과 먹이사슬, 나아가 인간 건강에도 영향을 미칠 수 있다는 점에서 향후 보다 정밀한 모니터링과 국제적 규제 논의가 요구된다.
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- ESGC
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[ESGC] 대서양 나노플라스틱 오염, 기존 추정치 훌쩍 넘어⋯'보이지 않는 공포'
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[우주의 속삭임(126)] 올여름 지구 자전 속도 왜 빨라지나?
- 달의 질량 이동으로 올해 7월과 8월의 일부 날에서 '짧은 하루'가 예고됐다. 올여름 지구의 자전 속도가 일시적으로 빨라지면서 7월 9일, 7월 22일, 8월 5일 등 일부 날짜에는 하루가 평소보다 짧아질 전망이라고 과학 기술 전문매체 라이브사이언스가 보도했다. 하루 길이는 각각 1.3~1.51밀리초(1밀리초=0.001초)가량 줄어들 것으로 과학자들은 내다봤다. 이는 달의 위치가 지구 자전에 영향을 주기 때문이다. 지구가 하루에 한 바퀴 자전하는 데 걸리는 시간은 약 86,400초, 즉 24시간이다. 하지만 이 자전 속도는 일정하지 않다. 달과 태양의 위치, 지구 자기장 변화, 지각 내 질량의 재배치 등 다양한 요인들이 영향을 미친다. 특히 달이 극지방 가까이 위치하게 되면 지구의 자전 속도가 증가하는 경향을 보인다. 이 현상은 마치 팽이를 잡고 돌릴 때 손의 위치에 따라 회전 속도가 달라지는 것과 유사하다. 이러한 물리적 변화의 또 다른 원인으로는 지구의 계절적 질량 이동이 있다. 영국 리버풀대학의 천체물리학자 제임스 홈(James Holme) 교수는 "북반구에는 남반구보다 육지가 많다. 북반구 여름철이면 나무에 잎이 자라며 지상의 질량이 공중으로 이동하는데, 이는 지구의 자전축에서 더 멀어지는 방향으로 질량이 분포되는 것"이라고 설명했다. 그는 이어 "빙상 선수가 팔을 몸에 바짝 붙이면 회전이 빨라지고, 팔을 벌리면 느려지는 것처럼, 지구의 질량이 중심에서 멀어지면 회전 속도는 느려지고 하루는 길어진다"고 부연했다. 지구의 자전 속도는 이처럼 질량의 위치와 분포에 민감하게 반응한다. 하지만 일반인이 느끼기엔 이런 변화는 미미한 수준이다. 하루가 1.5밀리초 짧아진다고 해도 시계는 여전히 24시간을 가리킨다. 시차나 표준시 변동도 없다. 실제로 시간대 조정이 필요한 경우는 하루 길이의 차이가 0.9초(900밀리초)를 초과할 때뿐인데, 이는 단 하루 만에 발생한 적은 없다. 다만 장기적으로 볼 때 지구의 자전과 시계 간 불일치는 축적된다. 이를 조정하는 역할은 국제지구자전서비스(IERS·International Earth Rotation and Reference Systems Service)가 맡고 있다. 이 기구는 지구 자전 주기와 협정세계시(UTC)의 차이를 감시하고 있으며, 필요할 경우 '윤초(leap second)'를 삽입해 시간 오차를 보정한다. 지난 수십 년간 총 27회의 윤초가 도입됐다. 한편 과거에는 지구 자전이 지금보다 훨씬 빨랐다. 약 10억~20억 년 전에는 하루가 고작 19시간에 불과했던 것으로 분석된다. 이는 달이 당시 더 가까이 있었고, 그만큼 강한 중력을 행사했기 때문이다. 시간이 흐르며 달이 멀어졌고, 지구의 자전도 점차 느려져 쥐라기 시대(약 2억130만년~1억 4500만년 전)에는 하루가 약 23시간이었으며 오늘날에는 24시간에 이르렀다. 하지만 최근에는 반대로 지구가 다시 빨라지는 추세도 관측되고 있다. 2011년 일본을 강타한 규모 8.9의 지진은 지구의 자전을 가속화해 표준 24시간의 길이를 1.8마이크로포(0.0018밀리초) 단축시켰다. 2020년 이후 과학자들은 지구 자전 속도가 빨라지고 있다고 보고했으며, 2024년 7월 5일에는 기록상 가장 짧은 하루가 관측되기도 했다. 당시 하루 길이는 표준 시간인 86.400초보다 1.66밀리초 짧았다. 지구 자전 속도의 이러한 미세한 일일 변동은 1950년대 원자시계를 통해 측정되기 시작했다. 올 여름에는 달이 지구 적도에서 가장 멀리 떨어져 있는 날이 3일이나 된다. 과학자들은 이로 인해 지구의 시간이 미세하게 변화해 △7월 9일은 낮이 1.30밀리초 단축되며, △7월 22일 지구는 하루 중 1.38밀리초를 잃고, △8월 5일은 낮이 1.51밀리초 단축될 것으로 예측했다. 이러한 변화는 위성항법 시스템(GPS), 원자시계 기반 정밀 기술, 통신 및 금융망 등에 미세한 영향을 줄 수 있다. 과학자들은 이러한 자전 속도 변동을 지속적으로 관측하고 있으며, 이로 인한 장기적인 시간 기준 체계의 보정 가능성도 주시하고 있다. 한편, 과학자들은 지구의 하루 길이가 매 세기마다 약 1.7밀리초씩 증가하고 있다는 사실을 발견했다. 시간이 지날수록 그 차이는 커져서 지금부터 약 2억년 후에는 하루가 25시간이 될 것으로 예상하고 있다. 이처럼 겉으로는 평온해 보이는 지구의 하루 24시간조차, 사실은 끊임없이 변화하고 있는 역동적인 우주 자연 현상의 결과임을 다시금 보여주는 사례다.
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[우주의 속삭임(126)] 올여름 지구 자전 속도 왜 빨라지나?
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[기후의 역습(152)] "빙하 녹으면 화산 폭발 급증"⋯지구 온난화 '숨은 재앙' 드러나
- 지구온난화로 인한 빙하 해빙이 장기적으로 화산 분화 가능성을 높일 수 있다는 연구 결과가 발표됐다고 인사이드 클라이밋 뉴스가 7일(현지시간) 보도했다. 특히 남극과 같은 고위도 지역에서 해빙이 화산 활동을 촉진하고, 이로 인한 분화가 다시 기후에 영향을 주는 '피드백 루프'가 발생할 수도 있다는 우려가 제기됐다. 미국 위스콘신대학교 브래드 싱어(Brad Singer) 교수 연구팀은 칠레 안데스 산맥에 위치한 여섯 개 화산에서 수집한 암석의 지화학 분석을 통해, 마지막 빙하기 이후 빙하가 사라지며 화산 활동이 증가한 사실을 규명했다. 이 연구는 미국 국립과학재단(NSF) 지원으로 진행됐으며, 7일 체코 프라하에서 열린 과학 학술회의에서 공개됐다. 싱어 교수는 "두꺼운 빙하가 화산의 '뚜껑' 역할을 하다가, 얼음이 녹으면서 갑작스럽게 내부 압력이 해소돼 분화가 발생할 수 있다"며, "빙하가 사라지자마자 분출 빈도뿐 아니라 용암의 화학 조성에도 뚜렷한 변화가 관측됐다"고 밝혔다. 그는 이를 "콜라 병이나 샴페인 병의 뚜껑을 열었을 때와 비슷한 현상"이라고 설명했다. 빙하기 절정기인 약 1만4000년~2만 년 전, 빙하 아래에 갇힌 마그마는 실리카가 풍부한 결정 구조를 형성하며 기체를 가두었고, 이는 폭발적 분화를 유발하는 요인이 됐다고 연구진은 분석했다. 당시의 화산재는 수 킬로미터 상공까지 분출돼 성층권에 도달했을 가능성도 있는 것으로 추정된다. 특히 연구진은 남극 서부 빙상 아래 존재하는 100개 이상의 화산에도 주목했다. 해당 지역은 이미 해수 온난화로 인해 하부에서 떠받치는 빙붕이 녹고 있으며, 지각에 균열이 있는 화산 지대가 존재할 가능성이 크다고 지적했다. 싱어 교수는 "이런 지역에서 빙하가 급격히 사라질 경우, 화산 활동이 빠르게 증가할 수 있다"며 "화산이 빙하 아래에서 분출하면 하부에서 빙하를 녹이며 해수면 상승을 가속화할 수 있다"고 경고했다. 공동연구자인 파블로 모레노 야에거(Pablo Moreno-Yaeger)는 "얼음은 마치 뚜껑처럼 작용해 화산 내부의 마그마 조성을 바꾸고, 빙하가 사라지면 더 폭발적인 분화로 이어질 수 있다"고 덧붙였다. 실제로 아이슬란드에서는 1970년대부터 빙하와 화산의 상관관계에 대한 연구가 진행되어 왔으며, 2016~2017년에는 카틀라(Katla) 화산에서 하루 최대 2만 4000톤의 이산화탄소가 분출된 것으로 측정됐다. 이는 아이슬란드 전체 화산 이산화탄소 배출량 추정치를 웃도는 수치다. 또한 해빙으로 인해 방출되는 대규모 담수의 중량은 지각에 수압을 가중시켜 지진 활동까지 유발할 수 있다는 연구도 나왔다. 2024년 발표된 논문에 따르면, 댐 수위가 높을 때 지진 발생 가능성이 증가하듯, 해수면 상승도 지진을 유발할 수 있는 요소다. 영국 옥스퍼드대학교의 화산학자 데이비드 파일(David Pyle)은 이번 연구에 대해 "기후 변화에 따른 빙하 질량 변화와 화산 활동 사이의 연계를 뒷받침하는 중요한 증거"라고 평가했다. 한편, 안데스 화산들의 경우 빙하 해빙 이후 수천 년의 시차를 두고 화산 활동이 증가한 것으로 나타나, 이런 변화가 즉각적이지는 않다는 점도 강조됐다. 싱어 교수는 "화산 폭발 시점은 예측하기 어렵지만, 해빙이 이어질수록 더 많은 화산이 깨어날 가능성은 분명하다"며 "화산 분출이 다시 얼음을 녹이고, 그로 인해 해수면이 상승하는 '부정적 피드백 루프'가 현실이 될 수 있다"고 경고했다.
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[기후의 역습(152)] "빙하 녹으면 화산 폭발 급증"⋯지구 온난화 '숨은 재앙' 드러나
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[단독] 삼성SDI 헝가리 괴드 공장, 니켈 노출 17배 초과로 1억 포린트 벌금
- 삼성SDI의 헝가리 괴드(Göd) 배터리 공장이 산업안전 기준을 위반해 1억 포린트(약 4억 300만 원)의 벌금을 부과받았다고 헝가리 현지 매체 서버드 에우로퍼(Szabad Európa)가 2일(현지시간) 보도했다. 이번 조치는 근로자의 중금속 노출 수준이 법적 허용치를 크게 초과한 데 따른 것이다. 고발인이 작업한 공간에서는 발암성 물질인 니켈의 노출 수준이 기준치의 17배에 달하는 것으로 측정됐다. 헝가리 비영리 탐사보도 매체 아틀라초(Átlátszó)가 입수한 판결문에 따르면, 삼성SDI는 니켈과 코발트에 대한 생물학적 모니터링을 실시하지 않는 등 산업안전법을 다수 위반했다. 특히 66명의 근로자에 대한 의무 검진이 이뤄지지 않은 것으로 드러났다. 이번 벌금은 2025년 3월 부과된 것으로, 해당 공장이 2021년부터 2023년까지 환경 및 산업안전 규정 위반으로 누적된 벌금 규모는 총 3억 7800만 포린트(약 15억 2334만 원)에 이른다. 당국은 이 기간 약 200명의 근로자에게 발암물질 노출이 증가한 정황을 확인했으며, 반복적인 위반에 따라 수차례 벌금을 부과한 바 있다. 삼성SDI 괴드 공장은 2017년부터 헝가리 투자를 시작해 유럽 시장 공략의 전진 기지로 자리잡았다. 약 4000억 원을 들여 1공장을 완공한 데 이어 5600억 원을 추가 투자해 증설에 나섰고, 2021년에는 1조 원을 투입해 2공장을 건설했다. 2023년 1월부터는 2공장의 본격 가동에 들어갔다. 그러나 공장 운영과 관련한 행정 처분 이력도 적지 않다. 헝가리 페스트 주 재난관리국은 2022년 삼성SDI 괴드 공장이 환경규제 위반으로 6차례 벌금을 부과받았으며, 전체 위반 건수는 17건에 달한다고 밝혔다. 2023년 12월에는 보일러 및 냉각기 소음 규정 위반으로 경고를 받은 사실도 있다. 당시 당국은 "야간 소음이 지속되자 냉각탑과 노후 보일러실의 야간 가동 중지를 명령했다"고 설명했다. 삼성SDI는 현재까지 해당 공장과 관련된 환경 및 산업안전 문제에 대해 공식 입장을 내놓지 않았다. 현지 언론은 반복적인 규정 위반과 벌금 부과가 지역 주민과의 갈등 요인으로 확산되고 있다고 보도했다.
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[단독] 삼성SDI 헝가리 괴드 공장, 니켈 노출 17배 초과로 1억 포린트 벌금
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[퓨처 Eyes(90)] "시간이 3차원"⋯물리학 100년 숙제 '양자 중력' 해법 제시한 새 이론
- 우리가 사는 세상을 '3차원 공간'과 '1차원 시간'이 합쳐진 4차원의 무대라고 보는 현대 물리학의 기본 생각에 도전하는 새로운 이론이 나왔다. 시간이 실제로는 3차원이고, 우리가 아는 공간은 그 시간의 작용 때문에 생겨난 결과물이라는 주장이다. 이 이론은 아주 작은 원자의 세계와 거대한 우주를 하나로 묶으려는 물리학의 가장 큰 숙제인 '양자 중력' 문제까지 풀 수 있다는 기대를 모은다. 이 혁신적인 이론을 내놓은 사람은 미국 알래스카 페어뱅크스 대학교의 군터 클레체슈카 교수다. 그는 "3차원의 시간이야말로 모든 것을 이루는 바탕이며, 마치 그림을 그리는 캔버스와 같다"고 설명한다. "우리가 아는 3차원 공간 역시 존재하지만, 그것은 캔버스 자체가 아니라 그 위에 칠해진 그림물감에 더 가깝다"는 것이다. 그렇다면 3차원 시간이란 무엇일까? 우리가 아는 시간은 끊임없이 앞으로만 나아가는 직선 길과 같다. 하지만 만약 이 길 옆으로 또 다른 길이 나 있다면 어떨까? 지금 이 순간에 머무르면서 옆길로 한 걸음 옮기면, 바로 그날의 다른 가능성을 탐험할 수 있다. 이것이 시간의 '두 번째 차원'이다. 그리고 이 가능성들 사이를 오갈 수 있게 하는 힘이나 통로가 바로 시간의 '세 번째 차원'이다. 실험값과 소수점 9자리까지 일치 이 이론이 특히 주목받는 까닭은 실제 세상과 딱 들어맞는 구체적인 예측을 내놓기 때문이다. 기존 물리학 이론(표준 모형)은 세상이 무엇으로 만들어졌는지 잘 설명하지만, '왜 입자들이 지금과 같은 무게(질량)를 갖는지'는 정확히 답하지 못했다. 클레체슈카 교수의 계산은 이 질문에 대한 놀라운 답을 보여준다. 세상에서 가장 무거운 기본 입자인 '톱 쿼크'의 무게를 예측한 값이 실제 실험에서 측정한 값과 거의 똑같았다. 특히 전자 한 개의 무게는 실제 측정값과 소수점 아홉째 자리까지 똑같이 계산해냈다. '유령 입자'라고 불리는 아주 가벼운 중성미자들의 무게까지 정확히 예측했다. △ 가장 무거운 중성미자(ν 3 ): 0.058±0.004 eV △ 중간 중성미자(ν 2 ): 0.0086±0.0003 eV △ 가장 가벼운 중성미자(ν 1 ): 0.0023±0.0002 eV '세대 문제'부터 '양자 중력'까지…물리학 난제 풀다 새로운 이론은 숫자를 맞추는 데서 그치지 않고, 물리학의 오랜 수수께끼들에 대한 실마리를 제공한다. 첫째, 왜 기본 입자들이 꼭 세 종류씩 짝을 이루는지(세대 문제)를 시간의 3차원 구조로 깔끔하게 설명한다. 둘째, 물질 세계가 왜 유독 '왼손잡이'를 선호하는 것처럼 보이는지(대칭성 위반)에 대한 궁금증도 다른 가정 없이 시간의 구조만으로 풀어낸다. 이전에도 시간을 여러 차원으로 보려는 시도는 있었지만, 종종 '원인이 결과보다 늦게 일어나는' 심각한 모순이 생겨났다. 클레체슈카 교수의 이론은 이 문제를 해결해, 여러 시간 차원 속에서도 원인과 결과의 순서가 뒤바뀌지 않음을 수학적으로 보장한다. 셋째, 아주 작은 세계와 거대한 세계의 규칙을 합치는 '양자 중력' 이론의 실마리를 찾았다는 점이 가장 큰 성과로 꼽힌다. 현재 물리학은 자연계의 4가지 기본 힘(전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력, 중력) 중 중력을 제외한 세 힘은 '표준 모형'으로 설명하지만, 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 설명하는 중력과는 합치지 못하고 있다. 이 둘을 통합해 4가지 힘을 모두 아우르는 '모든 것의 이론'을 만드는 것이 물리학자들의 오랜 꿈이다. 이론에서 현실로…앞으로 10년의 검증 시험대 이 놀라운 아이디어는 단순한 상상으로 끝나지 않을 전망이다. 앞으로 10년 안에 여러 최첨단 과학 실험을 통해 이론이 맞는지 직접 확인할 수 있기 때문이다. 클레체슈카 교수는 "과거의 3차원 시간 이론들은 구체적인 실험과 연결되지 않은 수학적 상상에 가까웠다"며 "내 연구는 이 개념을 여러 방법으로 검증할 수 있는, 시험 가능한 물리 이론으로 바꾸었다"고 강조했다. 구체적인 검증 방법과 일정은 다음과 같다. △ 중력파: 땅속에서 우주의 미세한 떨림인 '중력파'를 측정하는 '라이고(LIGO+)'와 같은 검출기로, 이론이 예측한 빛과의 미세한 속도 차이를 확인할 것이다. △ 새로운 입자: 스위스에 있는 거대한 입자 실험 장치인 '대형 강입자 충돌기(LHC)'를 이용해 이론이 예측하는 새로운 입자를 찾는다. 이 입자들은 우주의 숨겨진 물질인 '암흑물질'의 유력한 후보로도 여겨진다. △ 암흑 에너지: 2027년부터는 여러 우주 망원경이 우주를 가속 팽창시키는 미지의 힘인 '암흑 에너지'의 변화를 관측해, 이론의 예측과 들어맞는지 비교할 예정이다. 과학 넘어 철학까지…'현실'의 재정의 이러한 예측들이 실험을 통해 사실로 밝혀진다면, 과학계에 거대한 혁명이 일어날 수 있다. 우리가 당연하게 여겼던 시간과 공간, 그리고 현실 자체를 완전히 새로운 눈으로 보게 되기 때문이다. 이 이론은 우리에게 물리적 현실의 본질을 뿌리부터 다시 생각해야 할지 모른다는 질문을 던진다. 이 이론이 맞다면, 시간은 우리가 떠내려가는 강이 아니라, 온 세상이 헤엄치는 거대한 바다일지도 모른다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(90)] "시간이 3차원"⋯물리학 100년 숙제 '양자 중력' 해법 제시한 새 이론
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[신소재 신기술(181)] 근적외선으로 머리 전체 투과 성공⋯차세대 뇌 진단 기술 주목
- 인간의 머리를 관통하는 빛을 이용한 새로운 뇌영상 기법이 개발됐다. 22일(현지시간) 과학 기술 전문매체 사이언스 얼럿에 따르면 영국 글래스고 대학교 연구팀은 기존 기술의 한계를 넘는 방식으로, 인체에 해를 주지 않는 근적외선을 머리 한쪽에서 쏘아 다른 쪽에서 감지하는 데 성공했다고 밝혔다. 현재 이동성과 비용 측면에서 가장 유용한 비침습 뇌영상 기술은 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)이다. 그러나 이 기술은 두개골 아래 수 센티미터까지만 탐지할 수 있어, 보다 깊은 뇌 영역을 관찰하기 위해선 부피가 크고 고가인 자기공명영상(MRI) 장비에 의존해왔다. 연구진은 빛이 머리 전체를 통과할 수 있도록 fNIRS의 민감도를 크게 확장했다. 레이저의 출력을 인체 안전 기준 내에서 상향 조정하고, 수광 장치의 민감도도 개선했다. 그 결과, 실험 참가자의 머리를 한쪽에서 비춘 근적외선이 반대쪽에서 포착됐다. 다만 이번 실험은 공정 조건이 까다로웠다. 전체 8명의 실험 참가자 중 한 명에게서만 성공적인 결과가 도출됐으며, 해당 피험자는 피부가 밝고 머리카락을 싹 밀어버린다는 조건을 갖췄다. 측정 시간도 약 30분에 달했다. 연구진은 "이번 연구는 비침습 광학 뇌영상 기술을 통해 성인의 두개골 내부 깊은 부위의 생물학적 지표를 탐지할 수 있는 가능성을 보여준다"고 밝혔다. 또한 3D 머리 모델을 기반으로 한 컴퓨터 시뮬레이션에서 예측된 광자의 이동 경로가 실제 측정 결과와 일치해 실험의 신뢰도를 높였다. 빛은 무작위로 흩어지기보다 뇌척수액 등 상대적으로 투명한 경로를 따라 이동했다. 이는 향후 뇌영상 기술의 정밀도를 높이는 데 활용될 수 있을 것으로 보인다. 연구팀은 "빛을 쏘는 위치를 조절함으로써 특정 뇌 부위를 선택적으로 관찰하는 것도 가능해질 수 있다"고 설명했다. fNIRS는 EEG보다 해상도는 낮지만 저비용·경량이라는 장점을 지니며, fMRI보다는 접근성이 높다. EEG는 뇌파 검사를 뜻하는 Electroencephalography(뇌전도)의 약자로, 뇌에서 발생하는 전기 신호를 측정하는 방법이다. EEG는 뇌의 전기적 활동을 실시간으로 측정해 뇌 상태를 파악하는 기술이다. fMRI는 기능적 자기공명영상(functional Magnetic Resonance Imaging)의 약자로, 뇌의 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 신경영상 기술이다. fMRI는 뇌에서 활동이 증가하면 해당 부위로 산소가 풍부한 혈액(BOLD: Blood Oxygen Level Dependent)이 더 많이 공급되는 현상을 이용한다. 이 산소 농도 차이를 자기공명영상(MRI)으로 측정하여 뇌의 활동 상태를 간접적으로 보여준다. 연구진은 이번 연구가 뇌졸중, 뇌손상, 종양 등 다양한 질환 진단에서 보다 실용적인 뇌영상 기기의 개발로 이어질 수 있다고 전망했다. 이번 연구는 국제학술지 '신경광자학(Neurophotonics, 뉴로포토닉스)'에 게재됐다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(181)] 근적외선으로 머리 전체 투과 성공⋯차세대 뇌 진단 기술 주목
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[먹을까? 말까? (106)] 대마 사용, 심혈관질환 사망 위험 2배⋯"담배처럼 규제해야"
- 대마초 사용이 심혈관질환으로 인한 시망 위험을 두 배 높이는 것으로 나타났다는 연구 결과가 나왔다고 메디컬 익스프레스가 지난 17일(현지시간) 보도했다. 뇌졸중과 급성관상동맥증후군(심장으로 가는 혈류가 갑자기 줄거나 차단되는 현상) 발생 위험도 유의미하게 증가했다. 영국심장학회지 공식 학술지 '하트(Heart)' 온라인판에 실린 이번 메타분석 논문은 2016~2023년 사이 발표된 대규모 관찰연구 24편(총 참가자 약 2억 명 규모)을 종합한 것이다. 연구에 따르면 대마 사용자들은 사용하지 않는 사람에 비해 급성관상동맥증후군 위험이 29%, 뇌졸중 위험이 20%, 심혈관질환으로 인한 사망 위험이 2배 높은 것으로 나타났다. 대마초 및 유도체의 사용이 지난 10년간 급증했으며, 이는 일부 국가의 합법화와 의료용 대마 사용 확대, 그리고 대중의 위험 인식 변화와 무관하지 않다는 것이 연구진의 분석이다. 그러나 지금까지 대마 사용과 심혈관질환 간의 관련성에 대한 명확한 수치는 부족했으며, 이번 연구는 이러한 공백을 채우는 데 초점을 맞췄다. 참가자의 대부분은 19세에서 59세 사이였으며, 성별이 기록된 연구들에서는 대마 사용자 대다수가 남성이었고, 비사용자보다 평균 연령이 낮았다. 연구진은 이번 분석에 포함된 연구 대부분이 관찰연구라는 한계, 대마 노출 강도 측정의 부정확성, 누락된 정보 등으로 인해 중등도 이상의 편향 가능성을 지닌다고 인정했다. 또한 일부 연구는 동일한 데이터를 활용한 중복 분석일 수 있다고 덧붙였다. 그럼에도 불구하고 이번 메타분석은 실제 데이터를 기반으로 한 대규모 통계 종합 결과라는 점에서 학문적 의의가 크다는 평가다. 연구와 함께 게재된 편집자 논평에서 미국 캘리포니아대학교 샌프란시스코 캠퍼스의 스탠턴 글랜츠 명예교수와 퍼블릭헬스연구소 린 실버 박사는 "대마가 심혈관계에 미치는 위험이 미미하다는 기존의 인식에 대해 심각한 의문을 제기한다"며 경고음을 울렸다. 이들은 "현재 대마는 흡입용 고농축 추출물, 합성 향정신성 유도체, 식용 제품 등으로 다양화되고 있으며, 전반적인 농도도 높아졌다"며 "이러한 변화가 심혈관 위험에 어떻게 작용하는지, 그리고 위험이 칸나비노이드 자체에서 비롯된 것인지, 아니면 대마 연기의 미립자, 테르펜, 기타 성분 때문인지 명확한 분석이 필요하다"고 지적했다. 나아가 이들은 "대마도 담배와 같은 건강 위험 규제 틀에 포함되어야 한다"고 강조하며, "대중 건강 차원에서 적극적으로 사용을 억제해야 하며, 간접흡입으로부터 비사용자를 보호할 수 있는 조치도 마련돼야 한다. 심혈관 질환 예방 전략에도 대마 관련 규제가 포함되어야 하며, 제품 경고 표시와 교육 역시 의무화되어야 한다"고 주장했다. 연구팀은 미국에서 현재의 대마 규제는 합법 유통시장의 구축에 치우쳐 있으며, 건강 위험을 최소화하려는 노력이 부족하다는 점도 비판했다. 이들은 "증거가 축적됨에 따라, 허용되는 제품 디자인이나 광고 방식도 건강 관점에서 재조정되어야 한다"고 촉구했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까? (106)] 대마 사용, 심혈관질환 사망 위험 2배⋯"담배처럼 규제해야"
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[퓨처 Eyes(89)] "빅뱅 잔광(CMB)은 착각"⋯초기은하·블랙홀, 우주 기원론 뒤흔든다
- 138억 년 우주 역사의 정설인 '빅뱅 이론'의 가장 강력한 증거가 흔들리고 있다. 독일 본 대학교, 체코 프라하 대학교, 중국 난징 대학교 공동 연구팀은 우주 전체에 희미하게 퍼져 있는 '우주 마이크로파 배경 복사(CMB)'의 정체를 두고 새로운 해석을 내놨다고 밝혔다. 연구팀은 이 배경 복사의 상당 부분이 초기 은하 형성 과정에서 나온 빛일 수 있으며, 기존 학계의 측정이 과대평가됐을 가능성이 있다고 설명했다. 이 연구 결과는 세계적인 학술지 '핵물리학 B(Nuclear Physics B)' 최신호에 실려 우주론에 새로운 파장을 일으키고 있다. 현대 표준 우주론에 따르면, 우주는 약 138억 년 전 대폭발, 즉 빅뱅으로 탄생했다. 폭발 후 38만 년이 지나 우주가 충분히 냉각되자 빛이 비로소 자유롭게 퍼저나갈 수 있었는데, 이를 '우주 마이크로파 배경 복사(the cosmic microwave background radiation, 빅뱅 잔광)'라고 부른다. 과학계는 이 태고의 빛을 빅뱅의 결정적 증거이자 초기 우주의 모습을 담은 '스냅샷'으로 여겨왔다. 특히 배경 복사에 나타나는 미세한 온도 차이, 즉 비등방성(anisotropy)은 은하와 우주 거대 구조를 만든 초기 우주의 미세한 밀도 변화를 보여주는 증거로 해석됐다. '빅뱅의 메아리'에 드리운 의문 그러나 연구를 이끈 본대학교 파벨 쿠루파 교수는 "우리의 계산에 따르면, 이 우주 마이크로파 배경 복사는 이예 존재하지 않을 수도 있다"며 "적어도 우리는 그 정도가 과대평가됐다고 확신한다"고 주장했다. 연구팀은 우주에서 가장 먼저 생긴 것으로 알려진 '타원은하'에 주목했다. 연구팀은 현재 은하들 사이의 거리와 우주의 팽창 속도를 역으로 계산해, 타원은하들이 우주 초기에 불과 수억년이라는 짧은 기간에 집중적으로 만들어졌다고 밝혔다. 연구에 참여한 닌징대학교 에다 게르고 박사는 " 이 기간에 타원은하를 이루는 수천억 개의 별들이 폭발적으로 타오르며 엄청난 빛을 뿜어냈다"고 설명했다. 여구팀은 당시 별들의 핵융합 활동이 현재보다 수천배 더 밝았을 것으로 추정하며, 이때 나온 '초기 별빛'은 너무나 강력해 138억년이 지난 지금도 관측할 수 있다"고 덧붙였다. 우주 탄생의 청사진이 흔들인다 게르고 박사는 "우리의 계산은 현재 관측되는 우주 마이크로파 배경 복사의 최소 1.4%가 바로 이 타원은하 형성 과정에서 비롯됐음을 보여준다"며 "심지어 배경 복사 전체가 이 초기 빛일 가능성도 있다"고 말했다. 이 주장이 사실이라면 우주론의 근간이 흔들린다. 지금까지 과학자들은 배경 복사의 미세한 온도 차이를 초기 우주의 밀도 차이로 해석했고, 이 미세한 불균일성 덕분에 물질이 뭉쳐 은하가 태어날 수 있었다고 설명했다. 하지만 젠체 신호의 1.4% 이상이 후대 은하 형성의 빛 탓이라면, 이 메시한 온도 차이 측정의 신뢰성은 크게 떨어진다. 최근 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 예상을 뛰어넘는 초기 거대 은하들을 잇달아 발견하면서, 기존 우주 초기 구조 형성 모델에 대한 의문이 커지고 있다. 다만 이번 연구는 아직 초기 단계이며, 과학계의 폭넓은 지지를 얻지는 못했다. 최근 '킬로디그리 서베이(Kilo-Degree Survey)' 같은 대규모 관측 결과는 여전히 표준 우주론과 잘 들어맞는다. "빅뱅은 없었다"…더 과감한 주장도 크루파 교수는 "우리 결과는 표준 우주론 모델에 문제가 된다"며 "적어도 부분적으로는 우주의 역사를 다시 써야 할 필요가 있을지 모른다"고 강조했다. 한편, 표준 우주론의 핵심 증거에 의문을 제기하는 연구 말고도, 빅뱅 자체를 대체하는 새로운 우주 기원 모델도 등장해 학계의 주목을 받고 있다. 영국 포츠머스 대학교 우주론 및 중력 연구소 엔리케 가스타냐가 교수가 이끄는 국제 물리 연구팀은 학술지 '피지컬 리뷰 D(Physical Review D)'를 통해 빅뱅이 우주의 시작이 아니라는 '블랙홀 우주(Black Hole Universe)' 모델을 내놨다. 이 모델은 우리 우주가 더 큰 부모 우주 안에서 만들어진 거대 블랙홀 내부의 중력 붕괴와 그에 따른 '반동(bounce)'의 결과물이라는 주장이다. 무(無)에서의 창조가 아닌, 중력과 양자역학으로 이뤄지는 우주 순환의 한 과정이라는 설명이다. 가스타냐가 교수는 "빅뱅 모델은 물리 법칙이 붕괴하는 무한 밀도의 한 점에서 시작한다. 이는 우주의 시작이 완전히 이해되지 않았음을 보여주는 심각한 이론상의 문제"라고 지적했다. 그의 연구팀은 중력 붕괴가 반드시 특이점으로 끝나지 않으며, 양자 효과를 생각하면 고밀도 상태에 이른 물질 구름이 다시 팽창하는 새로운 단계로 '반동'할 수 있다고 설명했다. '새로운 우주론' 향한 과학계의 논쟁 이 모델은 기존 물리학 체계 안에서 설명될 뿐 아니라, 관측으로 검증할 수 있는 예측을 내놓는다는 점이 강점으로 꼽힌다. 대표적으로 우리 우주가 지구 표면처럼 미세하게 휘어져 있다고 예측한다. 유럽우주국(ESA)의 아라키스(ARRAKIHS) 우주 미션은 은하 외곽의 극도로 희미한 구조를 관측해, 이런 새로운 우주 모델의 예측을 검증하는 데 핵심 역할을 할 전망이다. 우주의 기원을 설명하는 표준 모델은 이처럼 다양한 방면에서 새로운 도전을 맞고 있으며, 우주론의 역사를 새로 쓸 논쟁은 이제 막 시작됐다.
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[퓨처 Eyes(89)] "빅뱅 잔광(CMB)은 착각"⋯초기은하·블랙홀, 우주 기원론 뒤흔든다
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[우주의 속삭임(120)] 100년 된 수수께끼, 은하계 '우주선' 기원에 한 발 더 다가서다
- 우주에서 날아오는 매우 빠르고 에너지가 높은 입자인 우주선(宇宙線, cosmic rays)의 출처는 어디일까. 미국 미시간주립대학교(Michigan State University) 천체물리학 연구진이 은하계 내 고에너지 우주선(cosmic rays)의 기원을 밝히기 위한 연구에서 중요한 진전을 이뤘다고 웹사이트 PHYS.org가 보도했다. 이번 연구는 알래스카 앵커리지에서 지난 6월 8일부터 12일까지 열린 제246차 미국천문학회(American Astronomical Society)에서 발표됐으며, '천체물리학 저널(The Astrophysical Journal)' 및 'AAS 리서치 노트(Research Notes of the AAS)'에 각각 게재됐다. '우주선(Cosmic Rays)'은 빛에 가까운 속도로 이동하는 고에너지 입자로, 1912년 처음 발견된 이후 100년 넘게 그 발생지가 명확히 밝혀지지 않았다. 미시간주립대 슈오 장(Shuo Zhang) 물리·천문학과 조교수 연구팀은 블랙홀, 초신성 잔해, 별 형성 지역 등 극한 천체현상이 우주선의 주요한 기원 후보임을 지목하고, 이를 '페바트론(PeVatron)'이라는 고에너지 천체 입자 가속 장치 개념으로 접근해 연구를 진행했다. 첫 번째 연구에서는 중국의 고고도 공기 샤워 관측소(LHAASO)가 발견한 미지의 페바트론 후보 천체를 분석했다. 박사후연구원 스티븐 디커비(Stephen DiKerby)는 유럽우주국의 XMM-Newton X선 우주망원경 자료를 활용해, 해당 천체가 펄서풍 성운(pulsar wind nebula)임을 규명했다. 이는 펄서로부터 방출된 전자·양전자와 함께 고에너지를 전달하는 확산 거품 구조로, 실제 페바트론의 실체를 확인한 드문 사례 중 하나로 평가된다. 두 번째 연구는 학부생 엘라 웨어(Ella Were), 아미리 워커(Amiri Walker), 샨 카림(Shaan Karim)이 주도했다. 이들은 NASA의 스위프트(Swift) X선 망원경을 통해 또 다른 LHAASO 천체들의 X선 방출 한계를 측정하고, 향후 보다 정밀한 천체 분류 및 관측을 위한 기반을 마련했다. 장 교수는 "우주선은 생각보다 지구 생명체와 훨씬 더 밀접한 관련이 있다"면서 "블랙홀처럼 아주 먼 곳에서 온 약 100조 개의 우주 중성미자가 매초 우리 몸을 통과한다. 그것들이 어디에서 왔는지 궁금하지 않으세요?"라고 반문했다. 이어 장 교수는 "우리의 연구는 우주선의 발원지를 식별하고 분류함으로써, 향후 중성미자 관측소와 전통적 광학·X선·감마선 망원경의 심층 연구를 위한 기준 데이터로 활용될 수 있을 것"이라며, "이는 향후 입자 가속 메커니즘 해명과 은하 진화, 암흑물질 연구에도 큰 기여를 할 수 있다"고 설명했다. 장 교수팀은 향후 남극 아이스큐브 중성미자 관측소(IceCube Neutrino Observatory) 자료와 X선, 감마선 망원경 자료를 융합해, 왜 일부 천체는 중성미자를 방출하는 반면 다른 천체는 그렇지 않은지를 분석할 계획이다. 이를 통해 중성미자의 발생 조건과 공간적 기원을 규명하고, 입자물리학과 천문학 간의 융합연구를 본격화할 방침이다.
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[우주의 속삭임(120)] 100년 된 수수께끼, 은하계 '우주선' 기원에 한 발 더 다가서다
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[먹을까? 말까?(104)] 설탕 대체품 에리트리톨, 뇌혈관 건강에 부정적 영향 가능성
- 대표적인 저칼로리 감미료로 널리 사용되는 에리트리톨(erythritol)이 뇌혈관 세포 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 이 감미료는 혈당과 인슐린 반응을 거의 유발하지 않아 비만, 당뇨, 대사증후군 환자들을 위한 '건강한 대체당'으로 여겨져 왔으나, 최근 심혈관계 위험성과 관련된 우려가 커지고 있다. 9일(현지시간) 사이포스트에 따르면 미국 콜로라도대학교와 밴더빌트대학교 등 공동 연구진은 학술지 '응용생리학저널(Journal of Applied Physiology)'에 발표한 논문에서 에리트리톨이 뇌 미세혈관 내피세포 기능을 저하시킨다고 밝혔다. 연구진은 실험실에서 인간 뇌혈관 내피세포를 배양한 뒤 일반적인 음료 한 캔에 해당하는 수준(6mM)의 에리트리톨에 3시간 노출시켜 세포 반응을 측정했다. 산화 스트레스·질산화물 감소·혈관 수축 유도까지 연구 결과에 따르면, 에리트리톨에 노출된 세포는 활성산소(ROS) 생성이 약 75% 증가했다. 이는 세포 손상과 노화를 유발하는 주요 요인으로, 심혈관 질환과도 밀접한 관련이 있다. 이에 대응해 항산화 단백질인 SOD-1과 카탈라아제 발현도 증가했으나, 세포는 완전히 회복되지 못한 것으로 나타났다. 또한 혈관 확장과 혈류 유지에 핵심적인 질산화물(nitric oxide) 생성 역시 저해되었다. 질산화물 생성 효소(eNOS)의 전체 발현량에는 변화가 없었지만, 활성화를 위한 인산화 반응(Ser1177)은 약 65% 감소한 반면, 억제 반응(Thr495)은 약 85% 증가했다. 그 결과, 실제 질산화물 생산량은 약 20% 감소한 것으로 나타났다. 혈관 수축 단백질·혈전 용해 반응도 방해 연구진은 에리트리톨이 혈관 수축 유도 물질인 엔도텔린-1(endothelin-1)의 생성을 촉진한다는 점도 지적했다. 전구체인 Big ET-1의 세포 내 농도가 유의미하게 증가했고, 엔도텔린-1의 분비량도 약 30% 증가했다. 이는 뇌혈류 흐름을 저해하고, 특히 뇌졸중과 같은 뇌혈관질환의 위험성을 높이는 요인으로 작용할 수 있다. 혈전 용해에 중요한 역할을 하는 조직형 플라스미노겐 활성화제(t-PA)의 반응성도 억제된 것으로 나타났다. 정상 세포는 트롬빈(thrombin) 자극에 반응해 t-PA 분비가 크게 증가했지만, 에리트리톨에 노출된 세포는 이에 제대로 반응하지 못했다. 이는 혈전 형성 상황에서 응급 방어기제가 작동하지 않을 위험성을 시사한다. "장기 복용 영향은 향후 추가 연구 필요" 이번 연구를 주도한 오번 베리(Auburn Berry) 연구원은 "에리트리톨은 당분이 없는 식품의 건강한 대안으로 인식돼 왔지만, 실제로는 뇌혈관 기능에 악영향을 줄 수 있다"며 "일상에서 섭취량을 인식하고 주의할 필요가 있다"고 밝혔다. 다만 연구진은 이번 실험이 세포 수준에서 이루어진 인 비트로(in vitro, 살아 있는 생명체 내부가 아니라 시험관 등 제어가 가능한 환경에서 수행되는 실험 과정) 연구이며, 인간에게 동일한 결과가 나타난다고 단정하기는 어렵다고 밝혔다. 노출 강도, 빈도, 개인 건강 상태 등에 따라 실제 영향은 달라질 수 있다. 그러나 최근 임상 및 역학 연구들과도 일관된 경향을 보이는 만큼, 장기적이고 반복적인 에리트리톨 섭취에 대한 추가 연구가 시급하다고 강조했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(104)] 설탕 대체품 에리트리톨, 뇌혈관 건강에 부정적 영향 가능성
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[기후의 역습(144)] 지구 대기 중 이산화탄소 농도, 사상 첫 430ppm 돌파
- 2025년 5월, 지구 대기 중 이산화탄소(CO₂) 농도가 사상 처음으로 월평균 430ppm을 넘어섰다. 이는 지구 온난화의 주된 원인으로 지목되는 온실가스 농도가 인류 역사상 가장 높은 수준에 도달했다는 점에서 주목된다. 미국 해양대기청(NOAA)과 캘리포니아대학교 샌디에이고 캠퍼스의 스크립스 해양연구소가 지난 5일 발표한 자료에 따르면 하와이 마우나로아 산 정상(해발 11,141피트)에 위치한 관측소에서 측정된 올해 5월 평균 CO₂ 농도가 430.1ppm을 기록했다. 이는 1958년부터 해당 지역에서 시작된 장기 관측 이래 가장 높은 수치이며 전년 대비 3ppm 증가한 것이다. 해당 내용에 대해서는 USA 투데이, NBC 뉴스 등 다수 외신이 심층 보도했다. 캘리포니아대 샌디에이고 스크립스 CO₂ 프로그램 책임자인 랄프 킬링(Ralph Keeling) 박사는 "또다시 기록이 갱신됐다. 슬픈 일이다"고 말했다. 그의 부친인 찰스 데이비드 킬링 박사는 1958년 마우나로아에서 CO₂ 농도 장기 측정을 시작한 인물로, 계절에 따라 농도가 변동하며 전반적으로 증가하는 양상을 기록한 '킬링 곡선(Keeling Curve)'을 통해 지구 대기 변화의 흐름을 처음으로 시각화했다. 킬링에 따르면 지구 대기 중 이산화탄소 농도가 이렇게 높았던 마지막 시기는 약 3000만년 전이었다. 그러나 당시는 인간이 지구에 나타나기 훨씬 전이며, 지금의 기후와 크게 달랐다. 수십 년 전만 해도 대기 중 이산화탄소 농도가 400ppm을 넘어선다는 것을 상상도 할 수 없는 일이었다. 대기 중 가스 분자 100만 개 당 이산화탄소는 400개 이상에 불과했기 때문이다. 대기 중 이산화탄소 농도는 산업화 이전 시대 이래로 급격히 증가했다. 주된 원인은 대기 중으로 온실가스를 뿜어내는 인간 활동 때문이다. 대기 중 온실 가스 농도가 높으면 지구 기온 상승과 해수면 상승, 극지방 빙하 해빙, 그리고 극심한 무더위와 가뭄 등 극한 기후 현상이 더 빈번해지고 더욱 악화될 수 있다. 과학계는 이산화탄소를 비롯한 온실가스가 지구를 덮는 '열의 담요' 역할을 하며 기온 상승을 초래한다고 설명한다. 특히 화석연료 사용에 따른 배출 증가 속도가 지구 시스템이 감당할 수 있는 한계를 넘어서면서, 기후변화는 단순한 경고를 넘어선 현실이 되었다는 지적이다. 이제 과학자들은 30년 안에 이산화탄소 농도가 500ppm에 도달할 수 있다고 경고했다. 앞서 유타대학교를 포함한 세계 16개국 90여 명의 과학자들은 2023년 공동 연구에서 현재의 대기 중 CO₂ 농도가 인류 출현 이래 최고치이며, 최소 1400만 년 전 이후 가장 높은 수준이라고 분석한 바 있다. 2024년 1월, 스크립스 연구소는 2023년 한 해 동안의 이산화탄소 농도 상승폭이 전년 대비 3.58ppm에 달해 사상 최고 상승폭을 기록했다고 밝혔다. 이는 2016년 엘니뇨 현상 당시 기록을 뛰어넘은 것이다. 랄프 킬링은 엘니뇨가 종종 CO₂ 증가율을 높이는 역할을 하며, 이번 상승 역시 2024년 초 종료된 엘니뇨의 잔여 영향이 반영된 결과라고 설명했다. 하와이 마우나로아 관측소는 북반구 대기의 평균 상태를 대표하는 전 지구적 기준점으로 평가받고 있다. NOAA는 1974년부터 해당 관측소에서 매일 독립적인 CO₂ 측정을 수행해오고 있으며, 이 자료는 국제기후과학자들이 활용하는 핵심 데이터로 쓰인다. 2022년 마우나로아 화산 분화로 전력 공급이 일시 중단되자, 과학자들은 인근 마우나케아 산에 임시 관측소를 설치해 측정을 지속했다. 기후 전문가들은 지구 온난화 억제를 위해 이산화탄소 농도를 350ppm 이하로 낮춰야 한다고 경고해왔지만, 현재의 추세는 목표치와는 거리가 멀다. 과학계는 "시간이 많지 않다"며, 화석연료 중심의 산업 구조 전환과 대규모 탄소 감축 정책의 긴급한 실행을 촉구하고 있다.
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- ESGC
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[기후의 역습(144)] 지구 대기 중 이산화탄소 농도, 사상 첫 430ppm 돌파
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[우주의 속삭임(118)] 화성 대기 탈출 현상 '스퍼터링', 사상 첫 직접 관측
- 미국과 프랑스의 우주과학 연구진이 화성에서 '대기 스퍼터링(atmospheric sputtering)' 현상을 사상 처음으로 직접 관측했다. 이는 화성 초기 존재했던 물이 사라진 이유에 대한 답이 될 수 있어 주목받고 있다. 미국 항공우주국(나사·NASA)은 29일(현지시간) 공식 홈페이지를 통해, 화성탐사선 '메이븐(MAVEN)'이 10년에 걸쳐 수집한 데이터를 분석한 결과, 태양풍에 의해 화성 대기가 우주로 탈출하는 스퍼터링 과정을 처음으로 실시간 확인했다고 발표했다. 연구진은 화성 상공 약 350km 지점의 아르곤(Ar) 밀도가 태양풍의 방향과 전기장 변화에 따라 달라지는 반면, 지표면 근처에서는 아르곤 밀도가 거의 일정하게 유지된다는 사실을 포착했다. 이 같은 고도별 차이는 고에너지 태양풍 입자가 화성 대기 분자에 충돌해 우주로 날려 보내는 스퍼터링 현상이 실제로 일어나고 있음을 뒷받침하는 결정적 단서로 해석됐다. 스퍼터링은 행성 자기장이 약하거나 없을 경우 태양풍에 포함된 이온이 대기 입자를 직접 때려 우주로 방출시키는 현상이다. 자기장이 지구처럼 강하게 형성되지 않은 화성은 이 같은 대기 손실 메커니즘에 매우 취약하다. 콜로라도 볼더 대학교 대기 및 우주 물리학 연구소의 MAVEN 수석 연구원이자 이 연구의 주저자인 섀넌 커리 박사는 화성 대기 스퍼터링 현상에 대 "수영장에서 대포알을 던지는 것과 같다"고 비유했다. 그는 "이 경우 대포알은 무거운 이온이 대기에 매우 빠르게 충돌하여 중성 원자와 분자를 튀기는 것"이라고 설명했다. 특히 연구진은 태양 폭풍이 발생할 때 대기 중 아르곤 밀도 차이가 더욱 뚜렷해졌다는 점에 주목했다. 고고도에서는 가벼운 아르곤 동위원소가 사라지고, 무거운 동위원소만 남는 경향이 지속적으로 관측됐다. 이는 현재 시점에서도 화성에서 스퍼터링이 활발하게 일어나고 있다는 것을 의미한다. 이번 연구는 스퍼터링이 화성의 기온 저하와 건조한 환경, 나아가 표면 물 손실에 결정적 역할을 했다는 기존 가설을 뒷받침하는 과학적 증거로 평가된다. 연구진은 이를 입증하기 위해 메이븐 탐사선에 탑재된 태양풍 이온 분석기, 자력계, 중성 가스 및 이온 질량 분석기 등 3가지 계측 장비를 활용해, 화성의 낮과 밤, 고·저고도 전 구간에서 동시에 정밀 측정을 수행했다. 이러한 관측은 몇 년에 걸쳐 진행됐으며, 다양한 조건에서 데이터를 확보해 정확성을 높였다. 수집된 데이터로 과학자들은 태양풍과 스퍼터링의 관계를 정밀하게 반영한 아르곤 분포 지도를 새롭게 제작했다. 이 지도는 고에너지 입자가 어디서 대기와 충돌해 아르곤을 탈출시키는지를 정확히 보여준다. 특히 스퍼터링 속도는 이전 예측보다 4배 빠르게 진행 중이며, 태양 폭풍 시기에는 그 속도가 더욱 가속화되는 것으로 나타났다. 커리 박사는 "이번 결과는 스퍼터링이 화성 대기 손실과 물의 역사에 중대한 영향을 끼쳤음을 보여준다"며, "초기 화성은 지금보다 훨씬 강한 자외선에 노출돼 있어 스퍼터링도 훨씬 격렬하게 일어났을 가능성이 크다"고 설명했다. 연구진은 "이 같은 대기 손실이 누적되면서 화성 표면의 물과 대기가 오랜 시간에 걸쳐 소실됐을 것"이라고 덧붙였다. NASA는 "이 연구는 과거 화성의 물 존재 가능성과 거주 환경 조건을 이해하는 데 핵심적인 자료가 될 것"이라고 평가했다. 이번 성과는 국제학술지 사이언스 어드밴스(Science Advances)에 게재됐다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(118)] 화성 대기 탈출 현상 '스퍼터링', 사상 첫 직접 관측
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[주간 월가 레이더] 뉴욕증시, 엔비디아·관세·부채 '삼중고'⋯美 국채 30년물 5% 돌파
- 다음 주 뉴욕 증시는 인공지능(AI) 대장주 엔비디아의 실적 발표와 도널드 트럼프 미국 대통령발(發) 무역갈등 재점화 우려, 그리고 가파르게 오르는 국채금리라는 세 가지 큰 변수에 직면하며 또 한 번 중대한 시험대에 오른다. 시장의 관심은 오는 28일(현지시간) 장 마감 후 공개될 엔비디아의 분기 실적에 집중되고 있다. AI 열풍의 지속 여부를 가늠할 핵심 지표이자, '매그니피센트 7' 기업 중 마지막 실적 발표이기 때문이다. 여기에 트럼프 대통령이 유럽연합(EU) 수입품에 대한 고율 관세 가능성을 경고하면서 관세 전쟁의 망령이 되살아나고 있다. 지난 4월 전면적 상호관세 발표로 시장이 급락했던 기억을 떠올리게 하며 투자 심리를 위축시키는 요인이다. 미국의 재정 적자 확대와 36조 달러에 달하는 국가 부채에 대한 우려도 시장을 짓누르고 있다. 이로 인해 30년 만기 미국 국채 수익률이 2023년 말 이후 처음으로 5%를 돌파하는 등 장기 국채 금리가 급등하면서 주식 시장의 매력을 떨어뜨리고 있다. 이번 주 스탠더드 앤드 푸어스(S&P) 500 지수는 이미 2월 고점 대비 5% 이상 하락하며 불안한 모습을 보였다. 주요 경제지표 발표도 예정돼 있어 시장 변동성은 더욱 커질 전망이다. [미니해설] '삼중고' 뉴욕증시, 엔비디아가 던질 희망과 관세·부채 그림자 뉴욕 증시가 또다시 안갯속으로 빠져들고 있다. 인공지능(AI) 혁명의 선두 주자로 떠오른 엔비디아의 실적 발표에 대한 기대감과 함께, 도널드 트럼프 미국 대통령의 예측 불가능한 관세 정책, 그리고 연일 치솟는 국채 금리와 눈덩이처럼 불어나는 국가 부채라는 먹구름이 동시에 몰려오면서 시장은 숨 가쁜 한 주를 예고하고 있다. 투자자들은 이번 주 이 복합적인 변수들 속에서 시장의 향방을 가늠할 실마리를 찾을 수 있을지 촉각을 곤두세우고 있다. 모든 시선이 쏠린 엔비디아, AI 열풍은 계속될까? 이번 주 시장의 최대 관심사는 단연 28일 장 마감 후 발표될 엔비디아의 2회계분기 실적이다. 엔비디아는 단순한 반도체 기업을 넘어 AI 시대의 흐름을 보여주는 지표로 여겨진다. 척 칼슨 호라이즌 인베스트먼트 서비스 최고경영자(CEO)는 "모든 시선이 엔비디아의 실적 보고서에 쏠릴 것"이라며 "AI 테마 전체가 시장의 주요 동력이었고, 엔비디아는 그 테마의 중심에 있다"고 말했다. 엔비디아의 실적은 AI 산업의 현재 온도를 측정하고 향후 성장 가능성을 예측하는 중요한 잣대가 될 것이다. 특히 '매그니피센트 7'으로 불리는 빅테크 기업 중 마지막으로 성적표를 받아 든다는 점에서도 그 무게감이 남다르다. 시장의 기대는 여전히 높다. LSEG 설문조사에 참여한 애널리스트들은 엔비디아의 1분기(회계연도 기준 자체 분기) 매출이 432억 달러, 이익은 약 45% 급증했을 것으로 추정했다. AI 반도체에 대한 폭발적인 수요가 지속되고 있다는 방증이다. 아트 호건 B. 라일리 웰스 수석 시장 전략가는 "분기 초 대형 기술 기업들이 AI 관련 지출 확대를 시사한 이후, 엔비디아는 AI와 기업들의 지출 계획이 어떻게 진행되고 있는지에 대해 강력한 메시지를 전달할 수 있다"며 "엔비디아가 그 테마(AI)에 대한 열정을 다시 불태울 수 있다"고 긍정적인 전망을 제시했다. 하지만 장밋빛 전망만 있는 것은 아니다. 엔비디아 주가는 2022년 말부터 2024년 말까지 1,000% 이상 경이로운 상승률을 기록했지만, 올해 들어서는 2%가량 하락하며 숨 고르기에 들어간 모습이다. 일각에서는 젠슨 황 CEO가 트럼프 행정부의 대중국 반도체 수출 통제를 언급하며 향후 실적에 대한 우려를 표명할 가능성도 나온다. 실제로 엔비디아는 지난달 미국 정부가 자사의 H20 AI 칩 중국 수출을 제한하면서 55억 달러의 비용이 발생할 수 있다고 밝힌 바 있다. 미중 기술 패권 경쟁이 엔비디아의 성장에 직접적인 영향을 미칠 수 있음을 시사하는 대목이다. 그럼에도 불구하고, 와시프 라티프 사마야 파트너스 최고투자책임자(CIO)는 엔비디아가 개인 투자자들 사이에서 높은 인기를 누리며 투자자 심리 지표 역할을 하고 있다고 분석했다. 그는 "그 엄청난 규모와 받고 있는 관심을 고려할 때, 많은 사람이 엔비디아 주식에 어떤 일이 일어날지 주목할 것"이라고 언급했다. 엔비디아의 실적과 향후 전망치가 시장 기대에 부응한다면 AI 테마를 포함한 시장 전반에 긍정적 분위기를 조성할 수 있다. 반면, 기대에 미치지 못하면 실망 매물 출회와 함께 투자 심리가 급격히 위축될 가능성도 있다. 트럼프 관세 폭탄, 다시 시장 흔드나? 엔비디아 실적 못지않게 시장을 긴장시키는 변수는 도널드 트럼프 대통령의 입이다. 트럼프 대통령은 지난 23일(현지시간) 유럽연합(EU)과의 무역협상에 대한 불만을 드러내며 다음 달 1일부터 EU 수입품에 50%의 고율 관세를 부과할 수 있다고 경고했다. 동시에 미국에서 생산되지 않고 판매되는 아이폰에 대해 애플에 25% 관세를 매길 수 있다는 위협도 내놨다. 이러한 발언은 지난 4월 그가 전 세계 수입품에 대한 대대적인 상호관세를 발표하며 시장을 혼란에 빠뜨렸던 상황을 떠올리게 한다. 당시 S&P 500 지수는 하루 만에 4.84% 폭락했고, 장중 약세장에 진입하는 등 극심한 변동성을 겪었다. 이후 중국을 제외한 대부분 국가에 상호관세를 90일 유예하며 시장은 안정을 되찾았지만, 트럼프 대통령의 '관세 카드'는 여전히 시장의 가장 큰 잠재적 위험 요인으로 남아있다. 일부 전문가들은 트럼프 대통령의 이번 발언 역시 협상용일 가능성에 무게를 둔다. 스콧 래드너 호라이즌 인베스트먼츠 최고투자책임자(CIO)는 CNBC와의 인터뷰에서 "지난달 상호관세 발표 당시와 같은 심각한 충격은 없을 것"이라며 "투자자들은 트럼프가 그때처럼 관세를 협상 카드로 활용할 것으로 믿을 것"이라고 예상했다. 시장이 과거 경험을 통해 어느 정도 내성을 갖게 되었다는 분석이다. 그러나 트럼프 대통령 특유의 '미치광이 전략(madman theory)'을 간과해서는 안 된다는 신중론도 만만치 않다. 톰 그래프 패싯 웰스 CIO는 "트럼프가 '맥시멀리스트(극단주의자)' 경향이 있다는 점을 간과해서는 안 된다"며 "최악의 결과가 나올 수 있다는 점도 염두에 둬야 한다"고 충고했다. 그의 경고처럼, 단순한 엄포로 끝나지 않고 실제 고율 관세가 부과될 경우 글로벌 교역 위축과 기업 비용 증가로 이어져 세계 경제와 주식 시장에 큰 충격을 줄 수 있다. 치솟는 국채 금리와 그림자 드리운 국가 부채 시장의 발목을 잡는 또 다른 악재는 고공행진 중인 미국 국채 수익률과 눈덩이처럼 불어나는 국가 부채 문제다. 이번 주 30년 만기 미국 국채 수익률은 5%를 돌파하며 2023년 말 이후 최고 수준을 기록했다. 10년 만기 국채 수익률 역시 2월 이후 가장 높은 수준으로 치솟았다. 채권 가격과 반대로 움직이는 국채 수익률의 상승은 주식 시장의 매력을 떨어뜨리는 직접적인 요인이다. 안전자산인 국채의 기대수익률이 높아지면 위험자산인 주식에 대한 투자 유인이 줄어들기 때문이다. 이러한 국채 금리 상승의 배경에는 미국의 막대한 재정 적자와 36조 달러를 넘어선 국가 부채에 대한 깊은 우려가 자리 잡고 있다. 최근 신용평가사 무디스가 미국의 국가 신용등급을 강등한 것도 이러한 우려를 반영한다. 여기에 트럼프 대통령의 공화당이 장악한 미 하원이 향후 10년간 부채를 약 3조 8000억 달러 더 늘릴 것으로 예상되는 세입 및 세출 법안을 통과시키면서 재정 건전성에 대한 불안감은 더욱 커지고 있다. 척 칼슨 CEO는 "투자 관점에서 가장 큰 우려는 금리 상승이 주식에 더 큰 경쟁을 의미한다는 것"이라며 "금리가 계속 상승한다면 투자자들이 어디에 돈을 투자할지에 대해 점점 더 많은 압박을 가하게 될 것"이라고 경고했다. 금리 상승은 기업의 자금 조달 비용을 높여 투자와 성장을 위축시키고, 소비자의 이자 부담을 늘려 소비 여력을 감소시키는 등 경제 전반에 부정적인 영향을 미친다. 주요 경제지표와 FOMC 의사록도 변동성 키울 듯 이러한 거시적 불확실성 속에서 시장은 이번 주 발표될 주요 경제지표들에도 주목할 것으로 보인다. 27일에는 S&P케이스실러 주택시장 지수 3월치가 공개되고, 28일에는 연방준비제도(연준)의 지난 6~7일 연방공개시장위원회(FOMC) 의사록이 발표된다. 29일에는 미국의 1분기 국내총생산(GDP) 수정치, 30일에는 연준이 물가 기준으로 삼는 개인소비지출(PCE) 물가지수 4월치와 미시간대 소비자태도지수 5월 확정치가 차례로 나온다. 이들 지표는 미국 경제의 현주소를 진단하고 향후 연준의 통화정책 방향에 대한 단서를 제공할 수 있다는 점에서 중요하다. 특히 PCE 물가지수는 인플레이션 둔화 속도를 확인시켜 줄 핵심 지표로, 시장의 금리 인하 기대감에 큰 영향을 미칠 수 있다. FOMC 의사록에서는 최근의 금융시장 불안과 인플레이션 상황에 대한 위원들의 구체적인 논의 내용을 파악할 수 있을 전망이다. 이 밖에도 28일에는 HP와 세일즈포스, 29일에는 코스트코와 델 테크놀로지스 등 주요 기업들의 실적 발표도 예정되어 있어 개별 종목 장세에도 영향을 줄 것으로 예상된다. 안갯속 증시, 투자 전략은? 다음 주 뉴욕 증시는 엔비디아 실적이라는 개별 기업 변수와 트럼프발 무역 전쟁 우려, 그리고 거시경제의 기초체력을 반영하는 국채 금리 및 경제지표라는 여러 변수가 복합적으로 작용하며 높은 변동성을 보일 가능성이 크다. 엔비디아가 시장의 기대를 뛰어넘는 실적을 기록한다면 AI 열풍을 재점화하며 단기적인 반등을 이끌 수 있겠지만, 거시적인 불안 요인이 상존하는 한 추세적인 상승으로 이어지기는 쉽지 않을 수 있다. 투자자들은 단기적인 시장 변동성에 좌우되기보다는 장기적인 관점에서 기업의 본질적인 가치와 성장성에 주목하는 자세가 필요하다. 특히 AI 산업의 구조적 성장성은 여전히 유효하다는 평가가 지배적이지만, 동시에 금리 상승과 경기 둔화 가능성에 대한 위험 관리에도 소홀해서는 안 될 것이다. 불확실성이 높은 시장일수록 분산 투자와 함께 면밀한 시장 분석을 통해 신중한 투자 결정을 내리는 것이 중요해 보인다. 한편 미국 주식 시장은 26일(현지시간) 메모리얼 데이(현충일)를 맞아 휴장한다.
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[주간 월가 레이더] 뉴욕증시, 엔비디아·관세·부채 '삼중고'⋯美 국채 30년물 5% 돌파
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[기후의 역습(139)] 기후 변화가 수면 무호흡증 악화시킨다⋯온도 상승 시 유병률 최대 3배 증가 전망
- 기후 변화로 인한 기온 상승이 폐쇄성 수면무호흡증(Obstructive Sleep Apnea, OSA)의 심각도를 높인다는 연구 결과가 나왔다. 이는 지구 온난화가 인체 건강에 미치는 영향을 실증적으로 보여주는 최신 대구모 분석으로, 향후 전 세계적 질병 부감 증가에 대한 우려도 함께 제기됐다. 뉴스메디컬에 따르면 호주 플린더스대학교(Flinders University) 산하 수면건강연구소의 바스티앙 르샤 박사(Bastien Lechat) 연구팀이 주도한 이번 연구는 최근 미국흉부학회(ATS) 국제학술대회(2025 ATS International Conference)에서 발표됐다. 연구팀은 "기후변화 시나리오에 따라 향후 75년 이내 대부분의 국가에서 OSA로 인한 사회적 부담이 두 배 이상 증가할 수 있다"고 경고했다. 11만 명 대상 분석⋯기온 상승시 수면무호흡증 발현 45% 증가 연구팀은 전세계 11만 6000여 명의 사용자 데이터를 포함한 상용 수면센서 기반 데이터 베이스를 활용해, 각 개인당 평균 500회 가량의 반복 측정 결과를 확보했다. 해당 센서는 매트릭스 하단에 설치되며 OSA의 중증도를 추정할 수 있도록 임상적으로 검증된 장비다. 일르 통해 연구진은 하루 평균 외부 기온과 수면 중 OSA 발생 빈도를 비교 분석했으며, 그 결과 기온이 높을수록 OSA 발생 확률이 45% 증가하는 것으로 나타났다. 특히 유럽 거주자에게서 온도 상승에 따른 OSA 증가율이 미국이나 호주에 비해 더 높게 나타났다. 르샤 박사는 "기온과 OSA 중증도 사이의 연관성이 이 정도로 클 줄 예상하지 못했다"며 "기후 변화가 개인의 건강을 넘어 사회 전체에 심대한 영향을 미칠 수 있다는 점에서 매주 주목할만한 결과"라고 말했다. 온난화 2도 이상이면 OSA 부담 3배⋯이미 100% 이상 증가 추정 연구팀은 이번 분석을 토대로 기온 상승이 가져올 OSA의 사회경제적 부담도 모델링했다. 장애보정수명(DALY), 생산성 손실, 건강보험 지출 등 여러 지표를 활용해 시나리오별 질병 부담을 산출한 결과, 온도 상승폭이 2도 이상일 경우 2100년까지 OSA 부담이 1.5~3배 증가할 수 있는 것으로 예측됐다. 또한, 연구진은 2000년 이후 현재까지 OSA 질병 부담이 기후변화로 인해 이미 50~100% 증가했을 가능성도 제기했다. 특히 OSA가 진단 및 치료되지 않은 채 방치되는 경우가 많은 현실을 고려할 때, 이러한 온난화 효과는 더욱 증폭될 수 있다는 경고도 함께 나왔다. "조기 진단·치료 체계 강화 시급…기후변화 대응 건강전략 필요" 르샤 박사는 "수면무호흡증의 상당 부분이 아직 진단되지 않았다는 점은 기후변화에 따른 건강 피해를 과소평가하게 만드는 요인"이라며 "진단율과 치료 접근성을 높이면 OSA로 인한 건강·생산성 손실을 상당 부분 완화할 수 있다"고 강조했다. 연구팀은 향후 OSA와 기온 간의 생리학적 연계 메커니즘에 대한 추가 연구와 함께, 기온 상승의 영향을 완화하기 위한 환경·의료적 개입 전략을 개발할 계획이다. 이번 연구는 기후변화가 호흡기 및 심혈관질환뿐 아니라 수면장애에까지 광범위하게 영향을 미친다는 점을 뒷받침하는 대표적인 국제 다기관 연구로 평가된다.
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[기후의 역습(139)] 기후 변화가 수면 무호흡증 악화시킨다⋯온도 상승 시 유병률 최대 3배 증가 전망
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트럼프 자동차관세 최대 피해자 일본 도요타 꼽혀
- 도널드 트럼프 미국 행정부의 자동차 관세로부터 가장 큰 피해를 보는 기업으로 일본 도요타자동차가 꼽혔다. 블룸버그통신은 11일(현지시간) 세계 판매 1위인 도요타는 관세 시행 불과 2개월 만에 12억 달러(약 1조 6819억 원) 규모의 이익이 감소했다고 보고했다. 이는 제너럴모터스(GM)가 연간 기준 이익 전망치를 50억 달러 낮추고, 포드가 연간 15억 달러의 타격을 받을 것으로 예상하는 것과 비교해도 상당히 큰 규모다. 도요타처럼 2개월간을 기준으로 한다면 포드는 3억 달러, GM은 8억 달러 정도기 때문이다. 도요타는 2026년 3월에 종료되는 회계연도에 3조 8000억 엔(약 36조 5430억 원)의 영업이익을 예상했다. 이는 시장 전망치인 4조 7000억 엔에 한참 못 미치는 수치다. 도요타는 미국 내 생산 비중을 꾸준히 늘려 미국 내 판매 차량의 절반 이상을 현지에서 생산하지만, 여전히 연간 120만 대 정도를 수입한다. 트럼프 행정부가 도요타를 관세의 주요 타깃으로 만든 배경이다. 트럼프 대통령은 지난달 상호관세 발표 중 "도요타가 외국산 자동차 100만대를 들여온다"며 직접적으로 불만을 제기하기도 했다. 도요타는 관세로 인한 비용 증가를 소비자 가격에 전가하지 않고, 미국 내 11개 공장에서의 생산량을 유지하며 손실을 감수하고 있다. 장기적인 관세의 영향과 관련해 사토 고지 도요타 최고경영자(CEO)는 "세부 사항은 여전히 유동적"이라며 "조치를 취하거나 영향을 측정하기 어렵다"고 혀를 내둘렀다. 그렇다고 도요타가 손을 놓고만 있는 건 아니다. 회사는 최근 미국 노스캐롤라이나주에 신규 배터리 공장을 듣는 데 139억 달러를 투자하는 등 미국 내 사업에 막대한 자금을 투입했다. 2020년 이후 도요타는 미국 사업에 약 210억 달러를 투입했고 이는 트럼프 1기 당시 약속했던 투자 금액의 2배에 달한다. 미국 내 직접 고용 인력도 2016년 2만5000명에서 현재 3만1000명으로 늘렸다. 하지만 미국 내 도요타 제조 시설은 생산 여력이 제한적이다. 특히 켄터키주 조지타운에 있는 도요타 공장은 현재 가동률이 100%에 가까워 해외 공장에서의 생산을 미국으로 이전하기가 쉽지 않다. 이 같은 자동차 관세 문제는 현재 진행 중인 미·일 무역 협상에 긴박감을 더한다. 일본의 무역 협상 대표인 아카자와 료세이(赤澤亮正) 경제재생상은 관세로 인해 한 일본 자동차 제조사가 시간당 약 100만 달러(약 14억 원)의 손실을 보고 있다고 밝혔다. 이는 도요타가 예상한 손실 규모와도 일치한다. 미국과 일본의 무역 협상은 6월 타결을 목표로 진행 중이지만 구체적인 합의가 이루어질지는 불확실하다. 한편 도요타는 지난해 전 세계적으로 자동차 1080만대를 생산했고 이 가운데 4분의 1은 미국에서 팔렸다. 절반은 미국에서 생산됐고 나머지 30%는 인접한 캐나다와 멕시코에서 수입됐다. 여기에는 포러너와 프리우스, 렉서스 등 여러 모델이 포함된다.
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트럼프 자동차관세 최대 피해자 일본 도요타 꼽혀
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[월가 레이더] 뉴욕증시, 미중 회담 대기 속 다우 0.29% 하락⋯S&P·나스닥 보합세 마감
- 뉴욕증시가 미국과 중국 간의 무역 협상 결과를 주시하며 9일(현지시간) 소폭 하락세로 한 주 거래를 마쳤다. 투자자들은 이번 주말 스위스에서 예정된 미-중 고위급 무역회담에 주목했다. 회담 결과에 따라 무역 갈등 완화 또는 심화 가능성이 갈리며 시장 방향성을 결정할 주요 변수로 작용할 전망이다. 도널드 트럼프 미국 대통령이 중국 상품에 대해 현행 145% 관세율을 80%로 낮출 수 있음을 시사한 발언도 시장의 관심을 끌었다. 현행보다는 낮지만 예상보다 높은 수준으로, 회담 결과에 대한 불확실성을 더했다. 다우존스 산업평균 지수는 전장보다 119.07포인트(0.29%) 내린 41,249.38에 마감했다. 스탠더드앤드푸어스(S&P) 500 지수도 4.03포인트(0.07%) 하락한 5,659.91을 기록했다. 나스닥 종합지수는 0.78포인트 상승하며 17,928.92로 사실상 보합에 그쳤다. 이번 주 전체로는 S&P 500 지수가 0.47%, 나스닥 지수가 0.27%, 다우지수가 0.16% 각각 하락했다. [미니해설] 다우 0.29% 하락 마감…미중 회담 변수에 쏠린 눈, 불확실성 속 엇갈린 시각 5월 둘째 주 마지막 거래일, 뉴욕 증시는 미-중 무역 협상이라는 핵심 변수를 앞두고 투자자들의 경계심 속에 보합세에 가까운 움직임을 보이며 한 주를 마쳤다. 주요 지수들이 소폭 등락하며 방향성을 탐색한 것은 주말 스위스에서 열릴 고위급 회담 결과에 따라 시장의 향방이 크게 달라질 수 있기 때문이다. 주말 스위스에 쏠린 눈…트럼프의 '80% 관세' 시사 시장의 가장 큰 관심사는 단연 미-중 무역 협상이다. 특히 회담을 앞두고 도널드 트럼프 미국 대통령이 중국 상품에 대한 관세율을 현재 145%에서 80%로 낮추는 것을 시사하면서 혼란이 가중됐다. 이는 현행 관세율보다는 낮은 수준이지만, 시장 일부에서 예상했던 60% 미만보다는 여전히 높은 수치다. 앞서 미국과 영국이 잠정 무역 합의(영국산 상품에 대한 10% 기본 관세 유지)를 맺었던 터라 투자자들은 미-중 회담에서도 구체적인 진전을 기대하고 있지만, 트럼프 대통령의 발언은 불확실성을 더한다. 전문가들 "계산 가능한 결과 기다려"…변동성 횡보 예상 전문가들은 미-중 무역 협상의 결과를 속단하기 어렵다고 본다. 시장 역시 구체적인 결과를 기다릴 것이라고 분석한다. 아메리프라이즈의 러셀 프라이스 최고 경제학자는 "중국과의 관계는 장기적인 무역 관행 개선이 필요한 주요 초점"이라면서도, 회담이 열린다는 사실 자체는 긍정적이지만 "실제 합의에 대한 진전을 이룰 것인지, 아니면 단순히 서로를 알아가는 자리인지 두고 봐야 한다"며 결과의 불확실성을 지적했다. 그는 협상 결과가 "어느 쪽으로든 갈 수 있다"고 덧붙였다. 네이션와이드의 마크 해켓 최고 시장 전략가는 현재 시장 상황을 "뉴스 사이클의 부침 속에 있으며 이는 시장 반응을 야기하고 있다"고 진단했다. 시장은 "구체적인 (계산 가능한) 결과가 나오기 시작할 때까지" 변동성이 큰 횡보 기간을 거칠 가능성이 높다는 분석이다. 이는 단순히 회담 개최 이상의 '측정 가능한' 성과를 시장이 기다리고 있음을 보여준다. 선방한 기업 실적 vs 불확실성에 갇힌 전망 미-중 무역 갈등이라는 거시적인 불확실성에도 불구하고, 최근 진행 중인 기업 실적 시즌은 비교적 선방하며 시장 하단을 지지하는 역할을 했다. 현재까지 실적을 발표한 S&P 500 기업 중 약 76%가 애널리스트 예상치를 상회하는 견조한 모습을 보였다. 다만, 일부 기업들은 불확실한 무역 환경을 이유로 실적 전망치를 철회하거나 하향 조정하기도 하면서 투자자들의 경계심을 자극했다. 이에 대해 웰스 파고의 크리스토퍼 하비 주식 애널리스트는 실적 전망치를 철회한 S&P 500 기업 수가 13개에 불과하다는 점을 긍정적으로 평가했다. 그는 관세가 기업의 미래 실적 전망에 큰 제약을 가할 것이라는 예상과 달리, 소수의 기업만이 전망치를 철회했다는 점을 '긍정적인 어닝 시즌 놀라움'으로 해석한다. 포드, 델타, 스냅, 마텔 등 잘 알려진 기업들도 일부 포함되었음에도 전체 수가 적다는 점이 주목할 만하다는 설명이다. 종목별 엇갈린 희비…경기 지표와 연준 우려도 변수 전반적인 지수 움직임이 제한된 가운데, 개별 종목과 부문별로는 엇갈린 흐름이 나타났다. 에너지 부문은 유가 상승과 무역 회담 기대감에 힘입어 S&P 500 부문 중 가장 큰 상승률을 기록했다. 반면 헬스케어 부문은 부진했다. 일부 기업들은 긍정적인 분석에 힘입어 상승세를 보였다. 서스퀘하나 인터내셔널 그룹의 제임스 프리드먼 애널리스트는 어펌의 강력한 실적과 성장 경로를 근거로 '긍정적' 등급을 제시했다. 모건 스탠리의 알렉스 스트래튼 애널리스트는 태피스트리의 관세 회복력과 브랜드 모멘텀을 강점으로 꼽으며 '비중 확대' 의견을 냈다. 반면 미국 여행 수요 부진으로 매출 예상치를 하회한 엑스피디아는 큰 폭으로 하락했다. 한편, 뱅크 오브 아메리카 데이터 상 4월 가계 카드 지출 둔화 등 소비 지표 부진과, 연준 관계자들이 관세가 인플레이션 상승과 성장 둔화 위험을 높일 수 있다고 우려한 점도 시장 참여자들의 투자 심리에 영향을 미쳤다. 뱅크 오브 아메리카의 크레이그 비쥬 애널리스트는 미-중 관세가 다른 대형 의료 기술 기업보다 GE 헬스케어에 더 큰 타격을 줬다며, 반대로 무역 긴장 완화 시 가장 큰 혜택을 볼 기업으로 GE 헬스케어를 지목하기도 했다. 뉴욕 증시는 미-중 무역 회담이라는 핵심 변수를 앞두고 관망세를 이어가는 모습이다. 불확실성 속에서 기업 실적과 개별 기업 분석, 거시 경제 지표 등이 복합적으로 작용하며 시장 움직임을 제한한다. 투자자들은 불확실성 속에서 '계산 가능한 결과'가 나오기를 기다리며 당분간 변동성이 큰 조심스러운 행보를 보일 것으로 예상된다.
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[월가 레이더] 뉴욕증시, 미중 회담 대기 속 다우 0.29% 하락⋯S&P·나스닥 보합세 마감
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[퓨처 Eyes(82)] 뇌 학습의 새로운 비밀⋯시냅스별 다른 규칙 따른다
- 우리는 새로운 것을 어떻게 배울까? 최신 유행하는 K-팝 가사와 안무, 새로운 직장에서의 업무, SNS에서 핫한 카페나 레스토랑 가는 길 같은 정보는 어떻게 뇌에 인코딩될까? 이에 대한 넓은 의미의 답은 뇌가 새로운 정보를 수용하기 위해 적응 과정을 거친다는 것이다. 새로운 행동을 따르거나 새로 도입된 정보를 기억하기 위해 뇌의 회로는 변화한다. 이러한 변화는 수조 개의 시냅스, 즉 뉴런들이 서로 신호를 주고받는 연결 지점에서 세심하게 조율된 과정을 통해 일어난다. 새로운 정보는 특정 시냅스를 강화하는 반면 다른 시냅스는 약화시키는데, 이를 시냅스 가소성이라고 불리며 학습과 기억의 핵심 기전으로 여겨진다. 시냅스 가소성에는 시냅스가 강해지는 장기 강화(LTP, Long-Term Potentiation)와 약해지는 장기 억제(LTD, Long-Term Depression)가 대표적이다. 미국 UC샌디에이고대학 연구팀이 뇌가 새로운 정보를 학습할 때 신경세포(뉴런)의 연결 지점인 시냅스(synapse)가 기존 학설과 달리 위치에 따라 다양한 규칙을 적용하며 변화한다는 사실을 과학적으로 규명했다고 사이테크 데일리가 최근 보도했다. 미국 국립보건원(NIH)과 미국 국립과학재단(NSF) 등의 지원을 받은 이 연구는 뇌 학습 및 기억의 핵심 기전인 시냅스 가소성(synaptic plasticity)에 대한 이해를 근본적으로 변화시키는 발견이다. 차세대 인공지능(AI) 시스템 개발과 알츠하이머병 등 다양한 뇌 질환 치료 연구에 중요한 통찰을 제공할 전망이다. 과거 신경과학계는 뇌의 한 영역 또는 한 뉴런 안에서 시냅스 변화가 동일한 규칙에 따라 일어난다고 생각했다. 즉, 뉴런 전체가 같은 방식으로 정보를 저장하고 처리한다고 여겨졌다. 하지만 실제 뇌가 복잡한 정보를 매우 효율적으로 학습하고 기억하는 과정에서 어떤 시냅스가 변화해야 하는지, 어떤 규칙이 적용되는지에 대한 세부 원리는 명확하지 않았다. 특히 개별 시냅스가 전체 행동이나 결과에 대해 어떻게 '책임'을 배분받고 변화하는지 설명하기 어렵다는 난제인 '크레딧 할당 문제(credit assignment problem)'가 남아있었다. UC 샌디에이고 연구팀, 생쥐 뇌의 뉴런·시냅스 실시간 추적 UC샌디에이고 신경생물학자 윌리엄 '제이크' 라이트(William 'Jake' Wright), 네이선 헤드릭(Nathan Hedrick), 코미야마 타카키(Takaki Komiyama) 박사 연구팀은 국립보건원과 국립과학재단, 글로벌 브레인 시범상 사이먼스 협력, 에릭 및 웬디 슈미트 과학 분야 AI 펠로우십 등의 주요 재정 지원을 받아 수년간 이 연구를 수행했다. 연구 결과는 4월 17일 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다. 연구팀은 생쥐(mouse)를 실험 모델로 사용했다. 생쥐는 인간과 유사한 뇌 구조와 학습 능력을 가지고 있어 뇌과학 연구에 널리 활용된다. 연구팀은 2광자 현미경이라는 첨단 이미징 기술을 이용해 살아있는 생쥐의 뇌 속 개별 뉴런과 시냅스의 변화를 실시간으로 관찰했다. 이 기술은 뇌 깊숙한 곳까지 고해상도로 이미지를 얻을 수 있어 기존의 한계를 극복할 수 있었다. 연구 과정에서 생쥐에게 새로운 행동 과제(예: 특정 신호에 반응해 레버를 누르기 등)를 학습시키는 동안, 뇌의 특정 영역(대뇌 피질)에서 뉴런의 가지돌기(덴드라이트, dendrite)와 그 위의 시냅스(돌기, spine)를 실시간으로 추적했다. 시냅스의 크기, 모양, 신호 강도 변화 등을 시간에 따라 정밀하게 측정했다. 시냅스에서 획기적인 핵심 발견 이전에는 불가능했던 수준으로 개별 시냅스를 시각화한 결과, 뉴런이 학습 과정 중 기존 생각에서 가정했던 것처럼 하나의 규칙 세트만 따르지 않는다는 사실이 드러났다. 데이터는 개별 뉴런이 여러 규칙을 따르며, 특히 가지돌기의 서로 다른 구역에 위치한 시냅스가 서로 다른 학습 규칙(장기 강화 또는 장기 억제 등)에 따라 변화함을 보여줬다. 이는 뉴런 하나가 여러 '연산 모듈'을 병렬로 갖는다는 의미다. 뇌는 수많은 시냅스가 각자 '지역 정보'만 가지고 변화하지만, 전체적으로는 복잡한 행동을 학습한다. 연구팀은 뉴런이 서로 다른 규칙을 동시에 적용함으로써, 각 시냅스가 자신의 역할(크레딧)을 효율적으로 배분받아 변화할 수 있음을 확인하며 신경과학계의 난제였던 '크레딧 할당 문제'에 대한 새로운 해법을 제시했다. 연구진은 시냅스가 실제로 변화하는 순간, 그 주변 환경(자극의 종류, 시간, 위치 등)을 모두 기록하며 시냅스 변화의 '규칙성'과 '다양성'을 동시에 입증할 수 있었다. 뇌 학습 연구의 파급 효과와 의미 연구 책임 저자인 코미야마 타카키 교수는 "이번 연구는 뇌가 학습 과정에서 복잡한 신호를 어떻게 효율적으로 처리하는지, 그리고 그 과정에서 각 시냅스가 어떤 역할을 하는지를 근본적으로 새롭게 이해하게 해준다"며 "앞으로 뇌 질환 치료와 인공지능 발전에 큰 영향을 미칠 것으로 기대한다"고 강조했다. 그는 신경생물학 및 신경과학 부서의 교수이며, 할르지오글루 데이터 과학 연구소와 카블리 뇌-마음 연구소에서도 재직 중이다. 이번 발견은 인공지능과 뇌와 유사한 신경망 개발에 중요한 시사점을 던진다. 현재의 인공 신경망(딥러닝 등)은 보통 모든 노드(뉴런)가 동일한 학습 규칙을 따르지만, 이 연구 결과는 하나의 인공 뉴런에 여러 학습 규칙을 적용하는 새로운 설계 방식이 가능함을 시사한다. 이는 더 유연하고 효율적인 인공지능(AI), 즉 인간 뇌와 유사한 '적응형' 인공지능 개발로 이어질 전망이다. 건강 및 행동 측면에서 이번 발견은 중독, 외상 후 스트레스 장애(PTSD), 알츠하이머병은 물론 자폐증 등 다양한 신경 발달 장애 치료에 새로운 접근 방식을 제시할 수 있다. 알츠하이머병 등 다양한 뇌 질환은 시냅스 가소성의 이상과 밀접한 관련이 있는데, 이번 연구는 질환별로 영향을 받는 시냅스 규칙이 다를 수 있음을 시사하며, 특정 시냅스 영역만을 타겟으로 하는 맞춤형 치료법 개발에 새로운 길을 제시한다. 연구의 제1 저자인 라이트 박사는 "시냅스 가소성은 일반적으로 뇌 내에서 균일하다고 여겨졌지만, 우리 연구는 학습 중 시냅스가 어떻게 수정되는지 더 명확히 이해하게 해주고, 많은 뇌 질환이 어떤 형태의 시냅스 기능 장애를 포함하고 있기 때문에 건강에 잠재적으로 중요한 영향을 미칠 수 있다"고 덧붙였다. 그는 "이번 연구는 뇌가 정상적으로 작동하는 방식을 이해하는 잠재적 기초를 마련하며, 이는 다양한 질병에서 무엇이 잘못되는지를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것"이라고 말했다. 뉴련 관련 향후 연구 방향과 전망 이 새로운 발견은 이제 연구자들을 뉴런이 왜, 어떻게 여러 규칙을 동시에 사용할 수 있는지, 여러 규칙 사용이 에너지 효율성이나 정보 저장 용량 극대화 등 어떤 이점을 주는지, 그리고 질환별 시냅스 규칙 차이는 무엇인지 등 근본 원리에 대한 심층 후속 연구로 이끌고 있다. 이 연구는 뇌가 학습할 때 '한 개의 뉴런=하나의 규칙'이라는 기존 통념을 깨고, '한개의 뉴런=여러 규칙 병행'이라는 새로운 패러다임을 제시했다. 이는 뇌과학, 의학, 인공지능 등 다양한 분야에 혁신적 영감을 주는 발견으로, 앞으로 관련 연구와 기술 발전에 중요한 이정표가 될 것이다.
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[퓨처 Eyes(82)] 뇌 학습의 새로운 비밀⋯시냅스별 다른 규칙 따른다
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[퓨처 Eyes(81)] 물 분해 숨겨진 비용 규명⋯효율적인 수소 생산 청신호
- 우리가 매일 사용하는 에너지, 그 뒤에는 지구를 뜨겁게 달구는 화석 연료의 그림자가 드리워져 있다. 멈추지 않는 지구 온난화의 시계 앞에서, 과학자들은 물에서 무한한 에너지를 얻는 꿈, 바로 '수소 에너지'에 주목해왔다. 마치 마법처럼 물을 분해해 깨끗한 연료를 얻는 기술, 하지만 오랫동안 이 꿈은 풀리지 않는 숙제처럼 에너지 낭비라는 숨겨진 비용에 발목이 잡혀 있다. 그런데 최근 한 대학 연구실에서 이 답답한 문제의 실마리를 찾아냈다. 물 분자 속에 숨겨진 놀라운 비밀, 그리고 더 깨끗한 미래를 향한 희망의 빛을 따라가 볼까? 지속 가능한 에너지 해결책에 대한 전 세계적인 염원이 뜨거운 가운데, 물을 전기 분해하여 수소와 산소로 나누는 '물 분해' 기술은 오랫동안 유망한 대안으로 손꼽아 왔다. 하지만 이론적으로 예상했던 것보다 실제 물 분해 과정에서 훨씬 더 많은 에너지가 필요하다는 점이 과학자들의 오랜 고민이었다. 그런데 최근 미국 노스웨스턴 대학교 화학자들이 물 분해의 에너지 효율 저하의 원인을 분자 수준에서 밝혀내 과학계의 주목을 받고 있다. 연구팀은 산소 원자를 내노기 직전의 아주 짧은 순간에 물 분자가 예상치 못한 '뒤집힘'이라는 특별한 행동을 하며, 이 움직임 때문에 에너지 효율이 떨어진다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 이 연구 결과는 권위 있는 과학 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 실렸다. 에너지 효율을 갉아 먹는 주범 연구를 이끈 프란츠 가이거 교수는 물 분해 반응 중 산소를 만드는 과정이 마치 닫힌 자물쇠를 여는 것처럼 매우 까다롭다고 설명한다. 그는 이론적으로 1.23볼트의 에너지면 충분해야 하지만, 실제로는 1.5~1.6볼트나 더 많은 에너지가 필요하다고 지적하며, "물을 뒤집는 데 필요한 에너지가 바로 이 추가 에너지의 주요 원인"이라고 강조했다. 마치 보이지 않는 손이 에너지 효율을 붙잡고 있는 듯한 상황이었던 셈이다. 물 분자는 전기를 띤 작은 자석과 같다. 음(-)전하를 띤 전극 쪽으로 양(+)전하를 띤 수소 원자를 향하려는 성질이 있다. 하지만 이렇게 되면 물 분자의 산소 원자에서 전극으로 전자가 이동하는 길이 꽉 막혀 버린다. 연구팀은 아주 강력한 전기장이 걸리는 순간, 물 분자가 순식간에 회전하며 산소 원자가 전극 표면을 향하게 된다는 것을 알아냈다. 마치 굳게 닫혀 있던 문이 활짝 열리듯, 수소 원자가 비켜서면서 전자가 자유롭게 이동할 수 있게 되는 것이다. pH 농도 조절로 효율 높이기 연구팀은 이 신기한 물 분자의 '회전' 운동에 얼마나 많은 에너지가 숨어 있는지 정밀하게 측정했다. 그 결과는 놀라웠다. 물 분자가 액체 상태를 유지하도록 서로 끌어 당기는 에너지와 거의 같은 양이었던 것이다. 하지만 희소식도 있다. 물의 pH 농도를 높이면 이 회전에 필요한 에너지를 놀랍게도 줄일 수 있다는 사실을 발견한 것이다. pH 농도가 낮을 때는 물 분자를 올바르게 회전시키는 데 더 많은 힘이 필요했지만 pH 농도가 높아질수록 물 분해 과정이 훨씬 더 수월하게 진행됐다. 가이거 교수는 "pH9 이하에서는 전기가 거의 흐르지 않는다"며, 물 분자는 여전히 회전하지만, 그 과정에 너무 많은 에너지가 소모되어 전기화학 반응 자체가 멈춰버린다고 설명했다. 수소 경제와 우주 탐사에 밝은 전망 이번 연구는 오랫동안 과학자들을 괴롭혔던 물 분해의 숨겨진 에너지 비용 문제를 명쾌하게 해결했을 뿐만 아니라, 더 효율적인 물 분해 기술 개발의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있다. 연구팀은 물 분자가 마치 숙련된 곡예사처럼 더 쉽고 빠르게 회전하도록 돕는 새로운 촉매를 설계한다면, 물 분해 기술을 우리의 삶에 더욱 가깝고 경제적인 방식으로 가져올 수 있을 것으로 기대하고 있다. 가이거 교수는 "우리의 궁극적인 목표는 지구를 병들게 하는 화석 연료에서 벗어나 깨끗한 에너지, 즉 수소 에너지를 주 에너지원으로 사용하는 '수소 경제' 사회를 건설하는 것"이라며, "태양 빛을 이용해 물을 분해하는 꿈은 더 이상 먼 미래의 이야기가 아닐지도 모른다"고 강조했다. 태양광 에너지를 활용하면 물 분해에 필요한 전기 에너지를 획기적으로 줄여 연료 생산 비용을 낮출 수 있기 때문이다. 또한, 이번 연구는 촉매 표면의 디자인을 물 분자 회전에 최적화하는 것이 마치 꽉 막힌 도로를 시원하게 뚫는 것처럼 전자 이동을 원활하게 시작하는 데 매우 중요하다는 점을 시사한다. 또한, 이 연구 결과는 미래에 있을 화성 탐사에서도 우주비행사들이 숨 쉴 공기와 깨끗한 에너지원을 확보하는 데 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 한편, 이번 연구에는 라이덴 스피먼, 에즈라 J. 마커 외에도 아르곤 국립 연구소의 알렉스 마틴슨과 퍼시픽 노스웨스트 국립 연구소의 메이비스 보아마, 제이콥 쿠퍼버그, 마크 엥겔하르트, 야통 자오, 케빈 로소 등 여러 연구자가 공동으로 참여했다. 가이거 교수는 "이제 물 분자 회전이 금속 전극뿐만 아니라 반도체 전극에서도 일어난다는 것을 알게 되었다"며, "이는 우리가 처음 생각했던 것보다 훨씬 더 흔한 현상일 수 있다. 앞으로 물 분자 회전이 가장 쉽게 일어나는 최적의 조건을 찾아 최적화할 계획"이라고 밝혔다. 연구팀은 앞으로 니켈, 적철석과 같이 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 물질을 활용하여 더욱 효율적인 물 분해 기술을 개발하기 위한 연구를 꾸준히 이어갈 예정이다. 이 작은 물 분자의 숨겨진 움직임 속에서 과학자들은 인류의 미래를 바꿀 거대한 가능성을 발견했다. 수십 년간 풀리지 않던 에너지 효율의 비밀을 밝혀낸 끈기와 노력은, 깨끗한 에너지로 가득한 세상을 향한 밝은 희망을 쏘아 올리고 있다. 마치 지구라는 푸른 별을 넘어 더 넓은 우주로 나아가는 꿈처럼, 효율적인 물 분해 기술은 지속 가능한 미래를 향한 우리의 여정에 든든한 동반자가 되어줄 것이다. 묵묵히 연구에 매진하는 과학자들의 열정과 끊임없는 탐구 정신이 만들어낼 더 놀라운 발견들을 기대하며, 우리 모두 깨끗한 에너지로 빛나는 미래를 함께 만들어갈 수 있기를 바란다.
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[퓨처 Eyes(81)] 물 분해 숨겨진 비용 규명⋯효율적인 수소 생산 청신호
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