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[우주의 속삭임(26)] 제임스 웹 우주 망원경, 우주에서 보석 반지 발견
- 중력 렌즈라는 우주 현상을 통해 생성된 반짝이는 보석 반지가 제임스 웹 우주 망원경으로 촬영됐다. 중력 렌즈는 멀리 떨어진 천체에서 나온 빛이 중간에 있는 거대 천체에 의해 휘어져 보이는 현상을 말한다. 촬영된 이미지는 지구에서 약 60억 광년 떨어진 곳에 위치한 ‘RX J1131-1231’이라는 먼 퀘이사를 포착했다. 이미지의 전면에 위치한 근처 타원 은하의 강력한 중력장은 밝게 빛나는 활동 은하핵(AGN)인 퀘이사의 빛을 굴절시켜 밝은 원을 만들고, 물체를 복제해 궁극적으로는 반지에 보석을 박은 듯한 비주얼을 만들어 낸다. 퀘이사는 은하의 초거대 블랙홀로 떨어지는 다량의 가스와 먼지에 의해 동력을 받아 이를 빛 에너지로 바꾸어 매우 밝게 빛난다. 유럽우주국(ESA)에 따르면, 천문학자들은 은하와 같은 거대한 천체가 그보다 더 먼 곳에서 오는 빛을 굴절시킬 때 발생하는 중력 렌즈 효과를 통해 퀘이사의 블랙홀 인근을 연구할 수 있다. ESA는 퀘이사에서 나오는 X선 방출량을 측정하면 중앙 블랙홀이 얼마나 빨리 회전하는지 알 수 있으며, 이는 시간이 지남에 따라 블랙홀이 어떻게 성장하는지에 대한 중요한 단서를 제공한다고 말했다. 제임스 웹 망원경이 포착한 이미지에서 중력 렌즈를 만들어 내는 타원 은하, 즉 보석 반지는 고리 중앙에 작은 파란색 점으로 나타났다. 이는 매우 멀리 떨어져 있는 퀘이사의 빛을 확대하는 망원경 역할을 한다. ESA는 블랙홀이 주로 은하 간의 충돌과 합병으로 성장한다면 안정된 원반에 물질이 축적되어야 하며, 원반에 새로운 물질이 꾸준히 공급되면 빠르게 회전하는 블랙홀이 될 것이라고 밝혔다. 또 특정 퀘이사의 블랙홀은 빛에 버금가는 대단히 빠른 속도로 회전하고 있으며, 이는 블랙홀이 서로 다른 방향에서 물질을 끌어당기는 것이 아니라 합병을 통해 성장했음을 시사한다고 설명했다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(26)] 제임스 웹 우주 망원경, 우주에서 보석 반지 발견
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[우주의 속삭임(24)] 달의 시간은 지구보다 얼마나 빠를까?
- 달에서는 지구보다 시간이 더 빨리 흐르는 것으로 확인됐다. 미 항공우주국(나사·NASA) 과학자들의 새로운 연구에 따르면 달에서의 시간은 지구보다 하루에 약 5700만분의 1초(57마이크로초) 빨리 흐르는 것으로 나타났다고 사이언스얼러트, IFL사이언스, ZME 사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 이는 아폴로 우주선의 조종사들이 달에 마지막으로 발은 디딘 후 52년 동안 달의 시간은 지구보다 약 1.1초 더 길어졌다는 뜻이다. 1.1초는 큰 차이처럼 보이지 않을 수 있으며, 매일 달의 시간이 지구보다 5700만분의 1초씩 더 늘어나는 것도 마찬가지일 것이다. NASA)의 새로운 연구 결과에 따르면, 이 작은 차이는 나사가 오랫동안 기다려온 달 유인 탐사 임무를 시작할 때 항법 시스템 동기화에 영향을 미칠 수 있다. 나사 등 우주 기관은 달과 화성에 기지를 건설하는 것을 목표로 하고 있기 때문이다. 현재 달에는 합의된 표준 시간대가 없다. IFL사이언스에 따르면 무인 임무는 일반적으로 우주선의 원주국에 해당하는 시간을 사용하는 반면, 유인 아폴로 임무는 발사 순간부터 계산하는 지상 경과 시간(GET)를 사용했다. 달에 로봇, 그리고 언젠가는 인간이 거주하게 되면 이러한 시간 차이로 인한 문제가 발생할 수 있으며, 미국은 이를 해결하기 위해 달 표준시를 설정하려고 한다. 사람들은 그것을 달의 시간대라고 부르기도 한다. 아직 동료 심사를 거치지 않은 arXiv 프리프린트 서버에 게시된 새로운 논문은 "달 표준시 설정은 달에서의 활동 및 작업을 동기화하는 데 필수적"이라고 설명했다. 논문에는 "여러 착륙선, 로버 및 궤도선이 관련된 임무에서 공통 시간 기준을 갖는 것은 모든 장치가 효과적으로 조정하고 충돌을 피하며 협력을 강화하는 데 도움이 된다. 정확한 시간은 지구와 달 임무 간 통신에 매우 중요하며, 안정적인 데이터 송수신을 가능하게 하고 자율 시스템이 원활하게 작동하도록 보장한다"고 명시되어 있다. 연구팀은 이 논문에서 달 표면, 지구 표면, 그리고 태양계 질량 중심에서의 상대적인 시간 속도를 계산했다. 연구팀은 "태양계 질량 중심(SSB) 좌표 기준 프레임과 지구 표면 간의 상대론적 시간 변환은 잘 알려져 있지만, 달 표면에 대한 유사한 변환은 확립되지 않았다"고 언급하며, "특히 두 시간 척도의 시간 경과에 따른 변화를 설명하는 상수가 필요하다"고 덧붙였다. 시간 팽창과 원자 시계 아인슈타인의 일반 상대성 이론 후 중력이 시간을 늦출 수 있다는 사실은 알려져 있었다. 하지만 지구와 달의 중력 차이로 인한 시간 왜곡을 측정하는 것은 쉽지 않았다. 최근 10여년 동안에야 서로 상대적으로 움직이거나 다른 중력에서 두 물체 간의 작은 시간 차이를 감지할 수 있을만큼 민감한 원자 시계가 개발됐다. 약 50년 동안 유인 달 탐사가 중단되면서 과학자들은 지구와 달 사이의 미세한 시간 차이에 대해 연구할 필요성을 느끼지 못했다. 달의 중력은 지구의 6분의 1에 불과하지만 우주 비행사들이 잠시 머물렀기 때문에 문제가 되지 않았다. 그러나 이제 미국은 2026년 유인 달 탐사선 아르테미스 임무를 앞두고 달의 시간대 설정에 민감하게 움직이고 있다. 5700만분의 1초 차이는 크게 걱정할 정도는 아니지만, 고려하지 않을 경우 달 탐사 작전에 문제를 일으킬 수 있기 때문이다. 백악관의 최근 메모에는 NASA에 올해 12월 31일까지 새로운 시간 촉도에 대한 계획을 수립하라고 지시했다. 과학기술 대통령 보좌관이자 백악관 과학기술정책실(OSTP) 실장인 Arati Prabhakar는 NASA와 다른 기관들에게 새로운 달 시간 시스템 개발 협력을 지시하는 메모에서 "지구의 송신기 시계와 달의 수신기가 인식하는 시간 차이를 고려하지 않으면 거리 측정 오류가 발생할 수 있다"고 밝혔다. 이어 "우주선 도킹이나 착륙과 같은 정밀 작업에는 현재 방법보다 더 높은 정확도가 필요하다"고 했다. NASA는 늦어도 2026년 말까지, 또는 우주 비행사를 다시 달에 보내는 아르테미스 첫 번째 임무가 발사되기 전까지 이러한 시스템을 구현해야 한다. NASA는 아르테미스 임무를 통해 달 가지 건설 가능성을 탬색할 계호기이며, 이는 언젠가는 화성 탐사의 발판이 될 수도 있다. 슬라바 투리셰프가 이끄는 NASA 제트 추진 연구소의 물리학자들은 태양계의 공통 질량 중심과 관련하여 지구와 달의 시간 변화를 계산해 57마이크로초(5700만분의 1초)라는 수치를 도출했다. 미국 국립표준기술연구소의 다른 팀이 지난 2월 발표한 연구에 따르면 시간 스트레칭의 상대적 차이는 56.02마이크로초였다. 두 결과 모두 동료 검토를 거치지 않았기 때문에 음력 시간에 대한 최종값은 아직 결정되지 않았다. 달 시간의 최종 정의는 여러 기관과 국제기구의 검증을 거쳐야 한다. 예를 들어, 국제 도량형국과 국제 천문 연맹은 8월에 회의를 가질 예정이다. 달 표준시 설정 전에 더 많은 논의와 계산이 이루어질 것이며, NASA와 다른 우주 기관들이 어떤 시스템을 제시할지 지켜봐야 한다. 그러나 NASA는 이미 달에는 29.5일 주기의 낮과 밤이 있기 때문에 일광 절약 시간제는 적용되지 않을 것이라고 명확히 밝혔다. 또한, 지구 자전 속도가 이상하게 느려져 하루가 약간 길어지는 현상과 인간의 활동이 지구 자전에 미치는 영향도 주목해야 한다. 이 논문은 arXiv 프리프린트 서버에 게시됐다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(24)] 달의 시간은 지구보다 얼마나 빠를까?
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[퓨처 Eyes(42)] 인간 뇌세포 로봇, 현실로…중국, 뇌-칩 융합 로봇 '메타복' 개발 성공
- 중국 연구진이 인공 칩 위에서 배양한 뇌세포를 로봇에 연결하여 로봇을 제어하는 획기적인 시스템인 '메타복(MetaBOC)' 개발에 성공했다고 사우스차이나모닝포스트(SCMP)와 뉴아틀라스, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 보도했다. 이는 인간의 뇌와 기계를 연결하는 '뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)' 기술의 새로운 지평을 열었을 뿐만 아니라, 인공지능(AI)과 생물학적 지능의 융합 가능성을 보여주는 중요한 성과로 기록됐다. 메타복은 뇌세포를 이용하여 로봇을 제어하고 학습시키는 시스템으로, 인간의 뇌 기능을 모방하는 인공지능 개발에 한 걸음 더 다가섰다는 평가를 받는다. 텐진대학교와 남방과학기술대학교 연구팀이 개발한 메타복은 뇌-칩 생체 컴퓨터와 다른 전자 장치의 인터페이스 역할을 수행한다. 즉, 인공적으로 배양된 뇌 오가노이드(미니 뇌)가 전기 신호를 통해 외부 환경을 인지하고, 로봇을 제어해 특정 작업을 수행하도록 돕는 것이다. 이는 인간의 뇌세포를 인공 신체에 이식하는 것을 목표로 하는 '바이오 컴퓨팅' 분야의 혁신적인 발전을 의미한다. 바이오 컴퓨팅은 생물학적 시스템, 즉 뇌세포를 이용하여 정보를 처리하고 계산하는 기술이다. 기존의 실리콘 기반 컴퓨터와 달리, 바이오 컴퓨터는 뇌세포의 벙렬 처리 능력과 에너지 효율성을 활용하여 복잡한 문제를 해결할 수 있다. 메타복은 이러한 바이오 컴퓨팅 기술을 로봇 제어에 적용함으로써, 로봇의 학습 능력과 지능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기능성을 제시했다. 브레인 온 칩 기술, 로봇 학습 능력 향상:인간 뇌 기능 모방 연구팀은 '브레인 온 칩(Brain-on-chip)' 기술을 활용해 로봇의 학습 능력을 획기적으로 향상시켰다. 브레인 온 칩은 작은 칩 위에 살아있는 뇌세포를 배양하고, 이를 통해 뇌의 복잡한 구조와 기능을 연구하는 기술이다. 연구팀은 이 기술을 통해 로봇이 물체를 잡고 장애물을 피하는 등 다양한 작업을 수행하도록 훈련시키는 데 성공했다. 특히, 뇌세포를 3차원 구형 오가노이드 형태로 배양해 더욱 복잡한 신경 연결을 형성하도록 유도했다. 또한 저강도 집속 초음파(LIFU) 자극을 통해 뇌 오가노이드의 지능적 기반을 강화해 뇌세포가 더욱 효과적으로 학습하고 정보를 처리할 수 있도록 했다. 이러한 기술적 진보는 로봇이 인간의 뇌처럼 학습하고 문제를 해결하는 능력을 갖추는 데 기여할 것으로 기대된다. 인공지능과 생물학적 지능의 융합: 새로운 지능 시스템의 탄생 메타복 시스템의 가장 큰 특징은 인공지능 알고리즘을 활용하여 뇌세포의 생물학적 지능과 효과적으로 소통한다는 점이다. 이러한 인공지능과 생물학적 지능의 융합은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 새로운 가능성을 제시하며, 인간과 기계의 상호 작용 방식을 혁신적으로 변화시킬 잠재력을 가지고 있다. 인공지능은 데이터 학습을 통해 스스로 문제 해결 능력을 향상시키는 반면, 생물학적 지능은 직관, 창의성, 감정 등 인간 고유의 능력을 발휘한다. 메타복 시스템은 이 두 가지 지능을 결합하여 새로운 형태의 지능 시스템을 구축하는 것을 목표로 한다. 이러한 시스템은 기존의 인공지능이나 인간의 지능만으로는 해결할 수 없는 복잡한 문제를 해결하는 데 활용될 수 있다. 시뮬레이션 환경에서의 로봇 학습: 안전하고 효율적인 학습 환경 제공 메타복 시스템을 통해 뇌 오가노이드는 시뮬레이션 환경에서 로봇을 제어하고, 장애물 회피, 목표 추적, 물체 파지 등의 작업을 학습하는 데 성공했다. 시물레이션 환경에서의 학습은 실제 뇌세포 손상 없이 효율적인 학습을 가능하게 하며, 다양한 시나리오에서의 학습을 통해 로봇의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 시뮬레이션 기반 학습은 로봇이 실제 환경에 배치되기 전에 다양한 상황에 대한 경험을 쌓을 수 있도록 하며, 로봇의 안전성과 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다. 또한, 시뮬레이션 환경에서의 학습 데이터를 분석하여 로봇의 성능을 개선하고 새로운 기능을 추가하는 데 활용할 수 있다. 윤리적 문제와 기술적 과제: 인간 존엄성과 안전성 확보 하지만 이러한 뇌-칩 인터페이스 기술은 윤리적인 문제를 야기할 수 있다. 접시에서 배양되는 뇌세포는 과연 의식이 있는 것인가. 인공지능 또한 의식이 있다고 봐야 하는가. 생물학적 지능과 실리콘 기반 지능의 윤리는 다르다고 봐야 하는가 등의 의문을 제기한다. 이러한 시스템이 의식을 발달시킨다고 가정해 보면, 실제로 이 시스템으로 테스트 하는 것이 윤리적으로 옳은 일인지, 아닌지를 결정해야 할 수도 있다. 인공 뇌세포를 이용한 로봇 제어가 인간의 존엄성을 침해할 수 있다는 우려와 함께 뇌세포의 생존 유지 및 시스템 안정성 확보 등 해결해야 할 과제도 많다. 또한 뇌-칩 인터페이스 기술이 발전함에 따라 인공지능과 인간 지능의 경계가 모호해지면서 철학적인 논쟁도 불가피할 것으로 보인다. 따라서 메타복 시스템과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 개발 과정에서는 윤리적 문제와 기술적 과제를 충분히 고려해야 한다. 인공 뇌세포 사용에 대한 명확한 윤리적 지침을 마련하고, 뇌세포의 안전한 관리 및 시스템의 안정성 확보를 위한 기술 개발에 힘써야 한다. 또한 인공지능과 인간 지능의 한계에 대한 사회적 논의를 통해 기술 발전에 따른 잠재적 문제점을 예방하고 해결 방안을 모색해야 한다. 미래 사회 변화의 촉매제: 의료, 로봇 공학, 인공지능 분야의 혁신 그럼에도 불구하고, 이번 연구는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 발전 가능성을 보여주는 중요한 성과다. 앞으로 메타복 시스템과 같은 기술은 의료, 로봇공학, 인공지능 등 다양한 분야에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대된다. 예를 들어, 뇌졸중이나 착수 손상 환자의 제활 치료, 인공지능 로봇 개발, 뇌 질환 연구 등에 활용될 수 있다. 특히, 메타복 시스템은 인간의 뇌 기능을 모방하는 인공지능 개발에 새로운 가능성을 제시한다. 인간의 뇌는 정교한 정보 처리 시스템으로, 현재의 인공지능 기술로는 완벽하게 모방하기 어렵다. 하지만 메타복 시스템과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 통해 인간의 뇌 기능을 더욱 심층적으로 이해하고 이를 인공지능 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 인간과 기계의 융합이라는 새로운 시대를 앞당기는 중요한 발걸음이 될 것이다. 앞으로 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술이 어떻게 발전하고 우리 사회에 어떤 영향을 미칠지 주목된다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(42)] 인간 뇌세포 로봇, 현실로…중국, 뇌-칩 융합 로봇 '메타복' 개발 성공
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[신소재 신기술(64)] 자가 치유 젤, 의료·로봇 공학 등 응용 분야 다양
- 유리처럼 단단하면서도 길이를 최대 5배까지 늘릴 수 있는 새로운 자가 치유 젤이 개발됐다. 미국 노스캐롤라이나 주립대학교(NCSU) 연구진이 개발한 이 젤은 최근 발견된 물에 노출될 경우 자가 치유되는 유리와 유사한 특징을 보이며, 절단되거나 손상된 부분이 스스로 복구되는 놀라운 특성을 지나고 있다고 BGR이 전했다. 연구팀은 이 새로운 물질에 '유리 젤(glassy gel)'이라는 이름을 붙였다. 이는 기존에 없던 새로운 물질로 우연히 발견되었다고 한다. NCSU 연구원인 메이시앙 왕(Meixiang Wang)은 이온젤을 연구하던 중 우연히 유리 젤을 발견했다고. 이온젤은 전기를 전도할 수 있는 이온성 액체를 이용하여 팽창된 고분자로 구성된 물질이다. 왕 연구원은 의료 기기, 로봇 공학, 압력 센서 등에 활용될 수 있는 신축성 있고 착용 가능한 장치를 만들기 위해 이온젤을 연구하고 있었다. 그는 이온젤 구성을 변경하는 과정에서 투명하고 평범한 플라스틱처럼 보이는 새로운 유리 젤을 만들어냈다. 연구팀은 이 물질을 테스트 하는 과정에서 뛰어난 신축성 뿐만 아니라 높은 강도와 자가 치유 능력을 가지고 있다는 것을 발견했다. 특히 절단된 젤을 다시 붙이면 상온에서 몇 시간 안에 원래 상태로 복구되는 놀라운 자가 치유 능력은 기존의 자가 치유 물질과 차별화되는 특징이다. 이후 팀은 이 새로운 자가 치유 젤의 특성을 이해하기 위한 연구에 몰두했다. 유리 젤은 50~60%가 액체로 구성되어 있음에도 불구하고 건조되지 않는 특징을 보였다. 또한 매우 높은 파괴 강도를 가지고 있으며, 물체를 부착할 수 있을 뿐만 아니라 절단 후에도 스스로 복구될 수 있다. 심지어 특정 형태로 늘렸을 때 열을 가하기 전까지 해당 형태를 유지하는 '기억' 능력도 가지고 있었다. 신축성 있고 젤과 같은 물질에서 재생 특성이 발견되는 것은 새로운 일이 아니지만, 이번 유리 젤의 특별한 구성 성분은 연구자들에게 더욱 흥미로운 연구 주제를 제공했다. 연구팀은 실제 응용 분야에 활용되기 전에 추가적인 최적화 및 테스트가 필요하다고 밝혔다. 유리 젤은 실용화되기까지는 몇 년이 걸릴 수 있지만, 이러한 새로운 물질의 발견은 미래의 다른 소재 개발에 혁신적인 돌파구를 제공할 수 있다는 점에서 큰 기대를 모으고 있다. 특히, 자기 치유 능력을 가진 유리 젤은 의료, 로봇 공학이나 전자 기기 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 '네이처(Nature)' 저널에 게재됐다.
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[신소재 신기술(64)] 자가 치유 젤, 의료·로봇 공학 등 응용 분야 다양
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로봇을 음식처럼 먹는다?…식재료로 만들어 식용 가능한 로봇 개발
- 스위스 로잔연방공대(EPFL: École Spéciale de Lausanne)를 비롯한 유럽 여러 대학 연구원 팀이 사람이 먹을 수 있는 식용 로봇을 개발하고 있어 관심을 모으고 있다고 기술 전문 매체 테크레이다가 전했다. 여기에는 로잔연방공대 외에 네덜란드의 바헤닝언대학, 영국 브리스톨대학, 이탈리아공과대학 등의 연구원이 참여했으며, 이들은 공식 프로젝트 명칭을 로보푸드(RoboFood)라고 명명했다. 참여 연구원은 플로리아노, 렘코 붐, 조나단 로시터, 마리오 카이로니 등이다. 로보푸드 프로젝트는 로봇으로서의 기능을 수행할 뿐만 아니라, 로봇 재료가 생분해성이며, 사람이 먹어도 안전한 먹는 로봇을 개발하는 것이 목표다. 연구팀은 먹을 수 있는 로봇이 전자 폐기물을 줄일 수 있고, 사람에게는 영양과 의약품을 전달하며, 나아가 건강을 모니터링하는 기능 구현도 가능하고, 새로운 음식을 제공할 수 있을 것이라고 밝히고 있다. 이 프로젝트는 로봇을 만들 때 식용 재료를 사용함으로써 기존의 비식용 부품을 대체하는 방법을 모색한다. 예를 들어 젤라틴은 고무 대신 사용할 수 있고, 쌀 쿠키는 스티로폼과 유사한 품 부품으로 사용할 수 있다. 습한 환경에서 로봇을 보호하는 필름 재료로는 초콜릿을 활용하는 것이 연구되고 있다. 다른 혁신적인 재료로는 사탕류의 일종인 구미베어와 활성탄으로 만든 전도성 잉크가 있다. 연구팀이 진행하는 식용 로봇의 발전은 느리지만 꾸준하다. 팀은 2017년 식용 그리퍼(사람 손처럼 물체를 쥐는 로봇팔)를 만들었다. 2022년에는 쌀과자 날개와 젤라틴 접착제를 갖춘 드론을 개발했고 이어 젤라틴 다리와 식용 기울기 센서를 가진 롤링 로봇이 설계됐다. 2023년에는 소형 기기에 안전하게 전원을 공급할 수 있는 리보플라빈(비타민B2 복합체)과 퀘르세틴(항산화제로 알려진 플라보노이드 식물 화합물)으로 만든 최초의 충전식 식용 배터리를 개발했다. 로보푸드 프로젝트 팀원이자 EPFL 지능형시스템 연구소 소장인 플로리아노 박사는 독특한 성격을 거론하며 "로봇과 식품을 기술적으로 결합하는 새로운 시도이자 흥미로운 도전"이라고 말했다. 기술적인 진전에도 불구하고 사람이 반응성을 보이는 식용 로봇을 어떻게 인식할 것인지를 이해하고, 전기 및 기계 부품을 식재료와 원활하게 통합하는 등의 과제는 여전히 남아 있다. 연구팀은 전기를 사용해 작동하는 부품과 이동을 위해 유체 및 압력을 사용하는 부품을 결합하는 데 어려움을 겪고 있다. 식용 가능한 재료를 전기 및 전자부품과 통합하는 데 따르는 어려움이다. 먹을 수 있는 로봇을 만들기 위해서는 또한 부품을 소형화하고 로봇 식품의 유통기한을 연장하는 방법을 찾아야 한다. 물론 로봇의 맛을 좋게 만드는 방법 연구도 중요하다고 지적했다.
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- IT/바이오
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로봇을 음식처럼 먹는다?…식재료로 만들어 식용 가능한 로봇 개발
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[우주의 속삭임(8)] 천문학자, 폭신폭신한 솜사탕 같은 밀도의 외계 행성 발견
- 지구에서 1200광년 떨어진 곳에 푹신푹신한 솜사탕과 비슷한 밀도를 가진 거대한 외계 행성이 발견됐다. 이는 미국 MIT(메사추세츠공대), 벨기에 리에주 대학교의 천문학자들이 발견했으며, 그 결과는 네이처 '천문학저널'에 발표됐다. MIT 홈페이지에 실린 연구 요약 게시글에 따르면, 태양계 외부에 위치하는 ‘WASP-193b’라는 이름의 새로운 행성은 태양계에서 가장 큰 행성인 목성보다 50% 더 크지만 밀도는 10분의 1 정도로 매우 낮기 때문에 질량은 7배나 작다고 한다. 밀도만 보면 솜사탕과 비슷할 정도로 매우 낮은 수준이다. 이 행성은 해왕성과 유사한 더 작은 행성으로 10년 전에 발견된 케플러 51d에 이어 현재까지 발견된 행성 가운데 두 번째로 가볍다. 크기와 밀도의 특징으로 인해 WASP-193b는 현재까지 발견된 5400개 이상의 행성 중에서도 매우 특이한 존재로 기록됐다. 연구팀원인 MIT 칼리드 바르카우이 박사는 "이렇게 작은 밀도를 지닌 거대한 물체를 발견하는 것은 매우 드문 일이다"라면서 "지난 15년 동안 미스터리였던 푹신푹신한 목성이라고 불리는 행성 종류가 있는데, 이번 행성은 여기에 속한 행성 중에서도 매우 극단적인 사례"라고 말했다. 이 행성 자체가 '우주의 미스터리'라는 것이다. MIT의 줄리앙 드 위트 박사도 "이 행성은 너무 가벼워서 고체 물질이라고 생각하기가 어렵다. 솜사탕에 가까운 이유는 공기가 많기 때문이며 기본적으로 푹신푹신하다"고 설명했다. 드 위트는 "행성의 대기가 두텁고 클수록 더 많은 빛이 통과할 수 있기 때문에 이번에 발견된 이 행성이 천체의 대기를 연구하는 최고의 로제타스톤이 될 것”이라며, 제임스 웹 우주 망원경을 통해 대기의 특성을 측정하고 푹신한 행성의 신비가 풀리기를 기대했다. 안달루시아 천체물리학 연구소는 "이 행성을 현재까지의 모든 천체 형성 이론의 어디에 위치시켜야 할지를 모르겠다. 고전적인 진화 모델로는 이 행성이 어떻게 형성되었는지 설명할 수 없다. 관찰을 더 잰행해야 행성의 진화 과정을 알 수 있을 것”이라고 밝혔다. 연구팀은 "WASP-193b가 태양계의 태양과 같이 자신이 속한 항성을 6.25일마다 공전하고 있는데, 행성의 대부분은 수소와 헬륨으로 이루어져 있을 것으로 추정한다. 이들 가스가 대기를 엄청나게 부풀렸을 가능성이 높지만, 그 이유는 알 수 없다"고 부연했다. 새로운 행성은 행성 광각 탐색(WASP)에 의해 발견됐다. 이는 북반구와 남반구에 각각 하나씩, 두 개의 로봇 관측소를 운영하는 학술 기관의 국제 협력 프로그램이다. 각 관측소는 일련의 광각 카메라를 사용해 하늘 전체에 걸쳐 있는 수천 개의 별의 밝기를 측정한다. 발견된 행성은 지난 2006년부터 지속적으로 관측해 왔던 것으로 크기와 밀도 등이 이번에 최종적으로 밝혀지게 됐다. 연구팀은 이 행성이 극도로 가볍다는 사실을 최종 확인했다. 팀이 계산한 질량은 목성의 약 0.14배였다. 그리고 질량으로 계산한 밀도는 입방센티미터당 약 0.059g으로 나타났다. 대조적으로 목성은 입방센티미터당 약 1.33g이며 지구는 입방센티미터당 5.51g이다. 그리고 솜사탕의 실제 밀도는 입방센티미터당 약 0.05g이다. 발견된 행성이 거의 솜사탕에 가깝다는 의미다. 과학자들은 솜사탕과 같은 밀도를 지닌 독특한 종류의 외계 행성을 '슈퍼퍼프(Super-Puffs)'라는 용어를 사용해 지칭한다. 나사(NASA)는 태양계에는 그런 행성이 존재하지 않는다고 밝혔다. 한편 2019년 천문학자들은 다른 푹신한 외계 행성인 WASP-107b 발견 사실을 발표했다. 당시 발견된 WASP-107b의 크기는 목성과 비슷했지만, 질량은 10분의 1에 불과했다.
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[우주의 속삭임(8)] 천문학자, 폭신폭신한 솜사탕 같은 밀도의 외계 행성 발견
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[신소재 신기술(47)] ETH 취리히, 그래핀 내 전자 소용돌이 최초 감지
- 스위스 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 연구팀이 최초로 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀에서 전자 소용돌이를 직접 검출하는 데 성공했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 14일(현지시간) 보도했다. 금속 와이어와 같은 일반적인 전기 도체를 배터리에 연결하면 도체 내의 전자는 배터리가 생성하는 전기장에 의해 가속된다. 전자는 이동하는 동안 전선의 불순물 원자 또는 결정 격자의 빈 공간과 자주 충돌해 운동 에너지의 일부를 격자 진동으로 변환한다. 이 과정에서 손실되는 에너지는 예를 들어 백열전구를 만질 때 느낄 수 있는 열로 변환된다. 격자 불순물과의 충돌은 자주 발생하지만 전자 간의 충돌은 훨씬 드물다. 그러나 벌집 모양 격자로 배열된 탄소 원자 단일층인 그래핀을 일반적인 철 또는 구리 와이어 대신 사용하면 상황이 달라진다. 그래핀에서 불순물 충돌은 드물고 전자 간 충돌이 주요 역할을 한다. 이 경우 전자는 점성 액체처럼 행동한다. 따라서 잘 알려진 흐름 현상인 소용돌이(와류)가 그래핀 층에서 발생해야 한다. ETH 취리히의 크리스티안 데겐(Christian Degen) 연구원은 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀의 전자 소용돌이를 처음으로 직접 감지하는 데 성공했다고 '사이언스(Science)' 저널에 보고했다. 고감도 양자 감지 현미경 데겐과 그의 동료 연구원들은 제작 과정에서 폭 1㎛(마이크로미터) 너비의 전도성 그래핀 스트립에 부착한 작은 원형 디스크에 형성된 소용돌이를 연구했다. 디스크의 직경은 1.2㎛에서 3㎛사이였다. 이론적 계산에 따르면 작은 디스크에서는 전자 소용돌이가 형성되지만 큰 디스크에서는 형성되지 않아야 한다. 소용돌이를 가시화하기 위해 연구팀은 그래핀 내부에 흐르는 전자가 생성하는 미세한 자기장을 측정했다. 이를 위해 연구팀은 다이아몬드 바늘 끝에 질소-공동 센터(Nitrogen-vacancy center, NV 센터)가 내장된 양자 자기장 센서를 사용했다. 원자 결함인 NV 센터는 외부 자기장에 따라 에너지 레벨이 변하는 양자 물체처럼 작동한다. 레이저 빔과 마이크로웨이브 펄스를 사용하면 센터의 양자 상태를 자기장에 최대 감도를 갖도록 준비할 수 있다. 연구원들은 레이저를 사용해 양자 상태를 판독함으로써 이러한 자기장의 세기를 매우 정확하게 측정할 수 있었다. 데겐 연구팀의 박사 과정 학생이었던 마리우스 팜은 "다이아몬드 바늘의 크기가 작고 그래핀 층과의 거리가 약 70나노미터에 불과하기 때문에 100나노미터 미만의 해상도로 전자 전류를 볼 수 있었다"고 말했다. 이 분해능은 소용돌이를 관찰하기에 충분하다. 소용돌이 흐름 방향 반전 관찰 연구팀은 측정에서 더 작은 디스크에서 예상되는 소용돌이의 특징적인 징후, 즉 흐름 방향의 반전을 관찰했다. 일반(확산) 전자 수송에서는 스트립과 디스크의 전자가 같은 방향으로 흐르지만, 소용돌이의 경우 디스크 내부의 흐름 방향이 반전된다. 계산에서 예측한 대로 더 큰 디스크에서는 소용돌이가 관찰되지 않았다. 팜은 "매우 민감한 센서와 높은 공간 분해능 덕분에 그래핀을 냉각할 필요도 없었고 상온에서 실험을 수행할 수 있었다"고 말했다. 또한, 연구팀은 전자 와류뿐만 아니라 정공 캐리어에 의해 형성된 와류도 감지했다. 그래핀 아래에서 전압을 가함으로써, 연구원들은 전류 흐름이 더 이상 전자가 아닌 정공이라고도 하는 누락된 전자에 의해 전달되도록 자유 전자의 수를 변경했다. 전자와 정공이 모두 작고 균형 잡힌 농도가 있는 전하 중립점에서만 와류가 완전히 사라졌다. 팜은 "현재 전자 소용돌이의 탐지는 기초 연구이며 아직 미해결 과제가 많이 남아 있다"고 말했다. 연구팀은 전자와 그래핀의 경계면과의 충돌이 흐름 패턴에 어떤 영향을 미치는지, 더 작은 구조에서 어떤 효과가 발생하는지 추가 연구를 진행할 계획이다. 출처: Marius L. Palm 외, '상온에서 그래핀의 전류 소용돌이 관찰', Science (2024). DOI: 10.1126/science.adj2167
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[신소재 신기술(47)] ETH 취리히, 그래핀 내 전자 소용돌이 최초 감지
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"시각 민감도 검사만 제대로 해도 최대 12년 전에 치매 예측"
- 눈은 인간의 뇌 건강에 대해 많은 것을 알려준다. 시력 문제는 인지 저하의 가장 초기 징후일 수 있다. 최신 연구에 따르면 시각 민감도 상실 정도를 측정해 치매 진단 최대 12년 전에 이를 예측할 수 있는 것으로 나타났다고 컨버세이션이 전했다. 연구는 영국 노퍽에 거주하는 8623명의 건강한 사람들을 대상으로 수년 동안 추적 관찰됐다. 연구가 끝날 무렵 537명의 참가자가 치매에 걸렸다. 연구팀은 이들이 치매 진단을 받기 전에 어떤 일이 벌어졌는지를 추적했다. 연구 착수 당시 팀은 참가자들에게 시각 민감도 테스트를 받도록 요청했다. 움직이는 점들로 이루어진 필드에 삼각형이 형성되는 것을 보면 즉시 버튼을 누르는 테스트다. 녹내장 진단 시 받는 시야각 테스트와 같은 원리다. 치매에 걸린 사람은 걸리지 않은 사람에 비해 화면에서 이 삼각형을 보는 속도가 훨씬 느렸다. 치매를 일으키는 가장 흔한 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머병을 유발하는 독성 아밀로이드 플라크는 기억 기능보다 '먼저' 시신경과 연결되는 뇌 영역에 영향을 미칠 수 있다. 그렇기 때문에 시각 민감도 저하는 인지 저하의 초기 지표일 수 있다. 따라서 시력 검사를 통해 기억력 검사보다 먼저 치매를 발견할 수 있다는 것이다. 알츠하이머병에서 영향을 받는 시각 부문은 물체의 윤곽을 보는 능력(대조 민감도)과 특정 색상을 구별할 수 있는 능력(청록색 스펙트럼을 보는 능력은 치매 초기에 영향을 받음) 등 몇 가지가 있는데, 이들 능력의 감퇴는 사람들이 즉시 인식하지 못한다. 알츠하이머병의 중요한 또 다른 초기 징후는 산만한 자극이 더 쉽게 주의를 끄는 것처럼 보이는 안구 운동의 '억제 제어'의 결함이다. 알츠하이머 환자는 주의를 산만하게 하는 자극을 무시하는 데 문제가 있는 것으로 보이는데, 이는 안구 운동 조절 문제로 나타날 수 있다. 주의를 산만하게 하는 자극을 피하는 것이 더 어려워지면 운전 사고 등의 위험이 높아질 수 있다. 현재 러프버러 대학교에서 이를 연구하고 있다. 치매 환자가 새로운 사람의 얼굴을 시각적으로 정상인과 같이 처리하지 못하는 경향이 있다는 여러 증거가 있다. 즉, 그들은 대화 상대의 얼굴을 스캔하는 일반적인 패턴을 따르지 않는다. 건강한 사람의 경우 상대방의 얼굴을 볼 때 눈에서 코로, 다시 입으로 진행된다. 그 과정을 통해 얼굴을 각인하고 기억한다. 그러나 치매 환자들은 다르다. 치매 환자는 때로 길을 잃은 것처럼 보일 수 있는데, 이는 그들이 방금 만난 사람들의 얼굴을 포함해 주변 환경을 스캔하기 위해 의도적으로 눈을 움직이지 않기 때문이다. 시각적 민감도가 기억력과 관련이 있기 때문에, 연구팀은 현재 안구 운동을 더 많이 하는 것이 기억력 향상에 도움이 되는 지의 여부도 테스트하고 있다. 일부 과거 연구에서는 안구 운동이 기억력을 향상시킬 수 있다고 주장했다. 이는 TV를 더 많이 시청하고 책을 많이 읽는 사람들이 그렇지 않은 사람들보다 기억력이 더 좋고 치매 위험이 더 낮다는 사실을 뒷받침한다. TV를 보거나 책을 읽는 동안 우리의 눈은 페이지와 TV 화면 상하좌우로 움직인다. 다른 연구에서는 왼쪽에서 오른쪽으로, 그리고 오른쪽에서 왼쪽으로 빠르게 수행되는 안구 움직임(초당 2번의 안구 움직임)이 자서전적 기억(인생 이야기)을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 그러나 일부 연구에 따르면 안구 운동의 유익한 효과는 오른손잡이에게만 도움이 된다고 하지만 그 근거는 제시되지 않았다. 그러나 안구 운동을 이용한 고령자들의 기억 문제 치료는 아직 많이 이루어지지 않았다. 또한 안구 운동의 가능성에도 불구하고, 안구 운동 결함을 의료계에서 이용하는 것은 일반적이지 않다. 시선 추적 기술에 대한 접근도 비용이 많이 들고 사전 교육이 필요해 쉽지 않다. 저렴하고 사용하기 쉬운 안구 추적기가 등장할 때까지는 안구 운동을 초기 알츠하이머병의 진단 도구로 사용하는 것은 당분간 어려울 것이라는 지적이다.
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"시각 민감도 검사만 제대로 해도 최대 12년 전에 치매 예측"
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[우주의 속삭임(4)] 지구 근처 소행성 2만7500개 발견
- 우리 눈에는 보이지 않지만 지구 주변에는 엠파이어 스테이트 빌딩 크기의 우주 암석(소행성)이 산재해 있다. 지구 궤도를 통과하면서 이들 소행성과 지구 또는 우주선과의 충돌 위험은 항상 내포돼 있다. 그러나 이제 소행성과의 충돌을 두려워할 필요가 없게 됐다. 소행성 탐지 전문가들이 최첨단 기술을 사용해 그 동안 간과되었던 지구 근처 소행성 2만 7500개를 식별, 미래에 닥칠 수 있는 지구의 종말(아마겟돈)을 막을 수 있게 됐다고 뉴욕포스트가 전했다. 이 연구는 워싱턴 대학교 및 소행성 연구소(Asteroid Institute)가 주도했다. 연구팀은 전통적인 망원경으로 별을 관찰하는 대신, ‘인터스텔라 포렌식’의 한 형태로 오래된 우주 사진을 정밀하게 읽는 토르(THOR:Tracklet-less Heliocentric Orbit Recovery)라는 새로운 알고리즘을 고안해 냈다. 이 방법을 사용해 연구팀은 태양계를 스캔, 지난해 전 세계 모든 망원경으로 발견한 것보다 더 많은 수만 개의 소행성을 새로 식별해 찾아냈다. 그중 가장 중요한 것은 지구 궤도를 통과하는 100개의 지구 근처 소행성이다. 이들 중 대다수는 화성과 목성 궤도 사이의 소행성대 내에 존재한다. 소행성 연구소의 에드 루(Ed Lu) 책임자는 뉴욕타임스와의 인터뷰에서 이 연구가 천문학 연구 방법론의 엄청난 변화를 의미한다고 말했다. 새로 발견된 태양계 소행성들이 지구와 충돌할 가능성은 보이지 않았지만, 검색 알고리즘은 잠재적으로 위험할 수 있는 소행성을 식별하는 데 도움이 될 수 있다는 것이다. 과거 매사추세츠주 케임브리지에 소재한 하버드&스미소니언 천체물리학센터의 검색 알고리즘 전문가 매튜 홀먼 박사도 지난 2022년 태양계를 포괄하는 지도는 천문학자들에게 과학과 행성 방어 모두에 중요한 정보와 지식을 제공하고 대응할 수 있도록 지원한다고 말했다. 천체 상태를 분석하는 전통적인 방법은 시간대 별로 촬영된 동일한 여러 우주 사진을 분석하는 것이다. 이를 통해 퍼즐이나 플립북처럼 물체의 궤도를 하나로 모을 수 있다. 그러나 토르는 한 이미지에서 관찰된 빛의 작은 점을 다른 사진의 같은 점과 연결하여 동일한 물체라고 추론하고, 그 비행 경로를 효과적으로 예측하는 방식이다. 사진은 국립광적외선천문학연구소(NOIRLab)가 보유한 41만 2000개의 디지털 아카이브를 이용했으며, 이들 이미지는 무려 17억 개의 빛 점을 나타내고 있다. 토르는 구글 클라우드를 이용해 약 5주에 걸쳐 이미지를 탐색, 과거에는 그냥 지나쳤던 모든 소행성을 식별했다고 한다. 지난 2월에는 이층버스 크기에 가까운 소행성이 지구를 지나 달보다 더 가까운 14만 마일의 거리에 접근했다. 워싱턴대학 e사이언스연구소(UW eScience Institute)의 마리오 주릭 연구원은 “천문학자들은 현재의 기술과 기존의 망원경으로 우주의 미세한 부분을 추가로 발견하는 데 한계를 절감하고 있다”면서 “이번 알고리즘 개발과 연구 결과는 천문학 발전을 위한 큰 진전”이라고 말했다. 토르가 우주 망원경이 찾을 수 있는 소행성의 수를 크게 늘리는 데 기여할 것이라는 기대다. 토르는 현재 지구 근처에서 직경이 140m 이상인 소행성의 80%를 찾을 수 있다. 이는 의회에서 2005년 명시된 목표보다는 10% 부족한 수치이다.
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[우주의 속삭임(4)] 지구 근처 소행성 2만7500개 발견
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LG전자 로봇·메타버스 AI 기술, 국제 학회서 최상위 논문 선정
- LG전자의 논문이 세계적으로 권위 있는 인공지능(AI) 학술대회인 '표현 학습 국제 학회(ICLR) 2024'에서 최상위 논문으로 선정됐다. 30일 LG전자에 따르면 이 논문은 '공간 인식률을 향상시킨 AI 기술'에 대해 다루며, 전체 제출된 논문 중 상위 1% 안에 들어 구두 발표 대상으로 선택됐다. 오는 5월 7일부터 11일까지 오스트리아 빈에서 열리는 ICLR은 구글 스칼라가 발표하는 엔지니어링 및 컴퓨터 과학 분야에서 전 세계적으로 세 번째로 큰 AI 학술대회로, 매년 선정된다. 이 대회는 논문 채택률이 25%에 불과할 만큼 치열한 경쟁을 보여준다. LG전자의 해당 논문은 AI로 두 이미지 간의 유사성과 차이점을 분석하고 이미지에서 물체의 위치와 형태를 파악하고 예측하는 기술을 설명한다. 특히 이 기술은 로봇 분야에서 공간 인식률을 높이는 것으로 중요하며, 사람이나 동물이 움직임에 따라 위치가 변하거나 조명 변화에도 불구하고 로봇이 정확히 위치를 인식하고 이동할 수 있는 지도를 생성하는 데 중점을 두고 있다. 또한 LG전자가 메타버스의 핵심 기술을 주제로 한 '2D 이미지 기반 3D 공간 재현 기술' 논문은 상위 5% 이내에 선정됐다. 이 논문은 AI가 2D 이미지에서 벽, 천장, 기둥과 같은 실내 구조물 전체를 학습해, 가구나 가전제품과 같은 개별 물체의 세부적인 형태까지 학습하는 방식을 다룬다. 이 기술은 복잡한 공간과 물체의 표면 디테일을 3D 가상 공간으로 재현한다. 이 기술은 스마트팩토리의 '디지털 트윈' 개발이나 메타버스 환경 구축에 활용될 수 있으며, 실제 공간을 정밀하게 재현한 가상 공간에서의 스마트홈 서비스 구현도 가능하다. 김병훈 LG전자 최고기술책임자(CTO) 부사장은 "LG전자의 세계적인 AI 기술을 제품과 서비스에 적용하여 실생활부터 미래의 가상 공간에 이르기까지 다양한 영역에서 고객의 삶을 편리하고 즐겁게 변화시킬 것"이라고 밝혔다. LG전자는 학술대회 기간 글로벌 AI 우수 인재 확보에도 나선다. 행사에 참가한 석·박사 학생들을 대상으로 LG전자 최신 AI 기술 현황을 공유하고 채용 상담 등을 진행한다. LG전자는 이번 학술대회 기간 동안 글로벌 AI 인재를 확보하기 위해 노력할 예정이다. 석사 및 박사 학생들을 대상으로 최신 AI 기술을 소개하고 채용 상담을 진행할 계획이다.
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LG전자 로봇·메타버스 AI 기술, 국제 학회서 최상위 논문 선정
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[신소재 신기술(37)] 레이저로 구동되는 초고속 잠수함 개발
- 중국 하얼빈 공업대학 연구팀은 레이저를 사용해 잠수함을 제트 엔진과 거의 동등한 속력으로 추진하는 기술을 개발 중이라고 주장했다. 하얼빈은 중국 최초의 실험 잠수함 개발 지역이다. 홍콩 매체 사우스 차이나 모닝 포스트(SCMP) 보도에 따르면, 하얼빈 공대 연구팀은 중국의 군사력이 이 획기적인 기술 개발에 임박했다고 밝혔다. 레이저 추진 잠수함 기술의 핵심 원리는 독창적이다. 레이저가 수중에서 플라즈마를 생성해 소위 '폭발 파(detonation wave)'를 만들어 잠수함을 앞으로 나아가게 하는 아이디어가 이 기술의 핵심이다. SCMP에 따르면 일본 연구팀은 20년 전 처음으로 이러한 레이저 추진 방식을 제안했다. 이후 중국에서는 과학자들이 최소 10년 이상 이 기술을 실용화하기 위해 노력해 왔다. 지금까지 레이저 추진 기술의 시도는 대부분 실패했다. 과학자들은 잠수함을 특정 방향으로 밀 수 있는 레이저 출력 실현이 거의 불가능하다는 것을 알게됐다. 하지만 하얼빈 공대 연구팀은 이제 해답을 찾았다고 말했다. SCMP는 이 기술을 사용하는 잠수함은 레이저 출력을 방출하는 아주 얇은 광섬유(머리카락 한 가닥보다 얇은 광섬유)로 코팅되어 있다고 전했다. 연구팀은 중국 광학회에서 발간하는 영문 학술지 '중국 광학학보(Acta Optica Sinica)'의 최근 논문에서 이같이 밝혔다. 연구팀은 코팅 광섬유를 사용하면 단 2메가와트의 레이저 출력만으로 상업용 제트 엔진보다 약간 적은 수치인 최대 7만 뉴턴의 추력을 생성할 수 있다고 주장했다. 추진력 제공 외에도 지향성 레이저 에너지는 수중 투사체 표면을 기포로 덮어 속도를 높이는 '슈퍼 캐비테이션(supercavitation, 고속으로 움직이는 물체 주변에 형성되는 기포로 가득찬 공간)' 현상을 유발할 수 있다. 이론적으로 이를 통해 잠수함은 음속보다 빠르게 이동하고 소나(음파탐지기·SONAR)에 감지되지 않게 할 수 있다. 기계 동력이 없기 때문에 기계적인 소음 진동도 발생하지 않기 때문이다. 소나(SONAR)는 'Sound Navigation And Ranging'의 약자로, 음파탐지기, 음향탐지기 혹은 음탐기라고도 불리며, 음파를 이용해 수중 목표의 방위와 거리를 측정하는 장비이다. 이 소식은 미국이 새로운 수중 무기 기술 연구에 막대한 투자를 하고 있는 중국에게 잠수함 군비 경쟁에서 밀릴 것을 우려하고 있다는 지난해 보도 이후 나온 것이다. 레이저 추진 잠수함이라는 개념은 SF 영화를 떠올리게 하지만, 이러한 기술의 군사적 활용은 주목할 만한 가치가 있다. 퓨처리즘은 이러한 이론적 발전 소식은 미국이 잠수함 개발 경쟁에서 중국에 뒤쳐질 수 있다는 우려를 낳고 있다고 전했다. 중국은 최근 새로운 수중 무기 기술 연구에 많은 투자를 하고 있다. 논문의 프로젝트 리더인 게 양(Ge Yang)은 SCMP가 인용한 논문에서 "이 방법은 수중 무기에도 적용할 수 있으며, 슈퍼 캐비테이션 현상을 일으켜 수중 투사체, 수중 미사일 또는 어뢰의 수중 사거리를 크게 향상시킬 수 있다"고 밝혔다.
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[신소재 신기술(37)] 레이저로 구동되는 초고속 잠수함 개발
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보스턴 다이내믹스, 은퇴 아틀라스 후속 '획기적인' 휴머노이드 로봇 공개
- 테크크런치의 추측이 맞았다. 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics)가 1세대 유압식 휴머노이드 로봇 아틀라스(Atlas)를 중단한 것은 '2보 전진을 위한 1보 후퇴'였다. 보스턴 다이내믹스가 공상과학 또는 공포 영화에서나 나올 법한 기상천외의 움직임을 보여주는 아틀라스 휴머노이드 로봇의 새 버전을 공개했다고 메일온라인이 18일(현지시간) 전했다. 미국 매사추세츠에 본사를 둔 보스턴 다이내믹스는 최근 후속 휴머노이드 로봇 홍보 영상을 공개했는데, 영상은 로봇이 머리 뒤로 다리를 당겨 일어서는, '엑소시스트'와 같은 공포 영화에서 나오는 모습을 보여주었다고 한다. 새 아틀라스 버전은 춤과 파쿠르(장애물 통과)로 유명했던 종래의 아틀라스 로봇과 달리 인체가 할 수 없는 방식으로 구부러지고 움직일 수 있는 관절을 자랑한다. 회사는 최신형 휴머노이드 로봇도 판매할 계획이지만, 가격은 아직 공개되지 않았다. 우선 내년부터 현대차 공장에 투입돼 첫 작업을 시작할 예정이다. 공개된 영상 클립에서 새로운 아틀라스는 허리와 목을 180도 회전하며 바닥에서 부드럽게 일어나는 모습을 보인다. 카메라가 달린 머리는 360도 회전이 가능하다. 종래의 유압 방식을 전기 구동으로 바꾸었다. 과거의 유압식 아틀라스는 관절에 유압 액츄에이터가 있어서 가압 유체를 펌핑함으로써 강력한 점핑과 이동이 가능했었다. 그러나 매끄럽지 않고, 로봇이 각 관절을 약 20도 정도만 움직일 수 있었다. 인간의 팔꿈치는 약 130~153도 정도 구부릴 수 있다. 새로운 아틀라스는 더 넓은 동작 범위를 제공한다. 모든 관절이 360도로 회전할 수 있으며, 더 다양한 방법으로 로봇이 물체를 잡고 운반할 수 있다. 제조, 조립라인 사이의 부품 운반에 투입하기에 제격이라는 주장이다. 특히 다양한 모양과 크기의 부품을 운반할 수 있으며, 부피가 크거나 모양이 특이한 제품의 운반도 가능하다고 한다. 특히 인간이 가능한 동작 범위에 제약을 받지 않고, 가장 효율적인 방식으로 움직이도록 설계됐다. 업계에서는 아틀라스 첫 모델이 출시된 지 11년 만의 변신이 '괄목할 발전'이라고 평가했다. 회사의 로버트 플레이터 CEO는 보스턴글로브와의 인터뷰에서 "새로운 아틀라스 출시로 보스턴 다이내믹스는 휴머노이드 로봇의 기준을 새로 세웠다"고 자신했다. 한편 보스턴 다이내믹스 이후 여러 회사가 휴머노이드 로봇 분야에 뛰어들었다. 테슬라는 지난 2월 옵티머스 로봇이 부드러운 걸음걸이로 공장을 돌아다니는 영상을 공유했다. 지난해 10월 아마존은 창고에 휴머노이드 로봇을 사용할 계획임을 발표했다. 내년 현대차 공장 테스트가 순조롭게 진행되면 보스턴 다이내믹스는 다른 제조사로 사업을 확장할 예정이다. 아틀라스는 개를 형상화한 스팟(Spot)과 상자 하역 전문 스트레치(Stretch)에 이은 세 번째 상업용 로봇이다. 스팟은 2019년에 출시되었으며 2021년 뉴욕 경찰에 공급됐다. 뉴욕 경찰은 위험한 구조 임무에 스팟을 사용할 계획이었지만, 이 계획은 과도한 경찰 군사화라는 우려가 제기되자 무산됐다. 스트레치는 2021년 출시됐다.
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보스턴 다이내믹스, 은퇴 아틀라스 후속 '획기적인' 휴머노이드 로봇 공개
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[먹을까? 말까?(5)] 정크푸드 다이어트, 청소년기 뇌에 치명적인 영향⋯장기적인 손상 초래
- 미국 서던 캘리포니아 대학교(USC) 연구원들은 청소년기의 정크푸드(고지방 설탕) 식단은 나중에 식습관 개선에도 불구하고 지속적인 기억 장애를 유발할 수 있다는 점을 발견했다. 정크푸드는 열량은 높고 영양가는 낮은 식품을 말한다. 대표적인 정크푸드로는 패스트푸드(햄버거, 치킨, 피자 등)와 인스턴트식품(라면, 컵라면, 과자 등) 탄산음료(콜라, 사이다, 에너지 드링크) 등이 있다. 고지방, 단 음식을 먹은 쥐를 대상으로 한 USC의 새로운 연구에 따르면 십대의 정크푸드로 가득 찬 식단이 오랫동안 뇌의 기억력을 방해할 수 있다는 가능성이 제기됐다고 USC 투데이, 사이테크데일리, 뉴아틀라스 등 다수 외신이 조명했다. 이번 연구는 장과 뇌 사이에 중요한 연관성이 있음을 시사한다. USC 도른사이프 문과대학의 생물과학 교수인 스콧 카노스키는 "이 논문뿐만 아니라 최근의 다른 연구에서도 알 수 있듯이, 쥐들이 정크푸드를 먹고 자란 경우 이러한 기억력 장애가 사라지지 않는다는 것을 알 수 있다"며 "이러한 효과는 안타깝게도 성인이 되어서도 지속된다"고 설명했다. 이 연구는 '뇌, 행동 및 면역(Brain, Behavior, and Immunity)' 저널 5월호에 게재됐다. 카노스키 박사와 수석 저자이자 박사후 연구원인 애나 헤이즈는 이전 연구에서 잘못된 식습관과 알츠하이머병 사이의 연관성이 밝혀졌다는 점을 고려했다. 알츠하이머병을 앓고 있는 사람들은 기억력과 학습, 주의력, 각성, 불수의적 근육 운동과 같은 기능에 필수적인 아세틸콜린이라는 신경전달물질의 뇌 수치가 낮은 경향이 있다. 연구팀은 특히 뇌가 한창 발달하는 청소년기에, 지방과 설탕이 많은 서구식 식단을 섭취하는 것이 젊은이들에게 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 주목했다. 연구팀은 정크푸드 식단이 쥐의 아세틸콜린 수치에 미치는 영향을 추적하고 기억력 테스트를 통해 식단과 기억력 사이의 중요한 관계에 대해 면밀히 관찰했다. 연구팀은 기억력을 테스트하기 위해 지방과 설탕이 많은 식단을 섭취한 쥐 그룹과 통제그룹인 대조군 쥐의 아세틸콜린 수치를 추적했다. 연구팀은 사후에 쥐의 뇌를 검사해 아세틸콜린 수치에 장애가 있는지 확인했다. 기억력 테스트는 쥐에게 다양한 위치에서 새로운 물체를 탐색하게 하는 것이 포함됐다. 연구팀은 첫 번째 실험을 마친 뒤 며칠 후, 새로운 물체 하나를 추가한 것을 제외하고는 거의 동일한 환경에 쥐를 다시 투입했다. 정크푸드를 먹은 쥐들은 이전에 어떤 물체를 어디서 보았는지 기억하지 못하는 징후를 보인 반면, 대조군의 쥐들은 익숙해 하는 모습을 보였다. 논문의 수석 저자인 헤이즈는 "아세틸콜린 신호는 과거의 사건을 기억할 수 있는 인간의 '에피소드 기억'과 유사하게 쥐가 사건을 인코딩하고 기억하는 데 도움이 되는 메커니즘"이라며 "지방과 설탕이 많이 든 음식을 먹고 자란 동물에게는 이러한 신호가 일어나지 않는 것 같다"라고 설명했다. 카노스키 박사는 청소년기는 뇌 발달에 중요한 변화가 일어나는 매우 민감한 시기라고 강조했다. 그는 "카산드라나 운명론자처럼 들리지 않게 이 말을 어떻게 해야 할지 모르겠다"며 "하지만 안타깝게도 성인이 되면 더 쉽게 되돌릴 수 있는 것들도 어린 시절에 일어나면 되돌릴 수 없는 경우가 있다"고 말했다. 카노스키 연구팀은 또 다른 연구에서 정크푸드 식단으로 자란 쥐의 기억력 손상이 아세틸콜린 방출을 유도하는 약물로 회복될 수 있는지 여부를 조사했다고 말했다. 연구팀은 PNU-282987과 카르비콜이라는 두 가지 약물을 사용했으며, 알츠하이머병으로 손상된 기억을 관장하는 뇌 영역 해마에 직접 투여한 결과 쥐의 기억력이 회복되는 것을 확인했다. 카노스키 박사는 그러나 특별한 의학적 개입 없이도 청소년기의 정크푸드 식단으로 인한 기억력 문제를 어떻게 되돌릴 수 있는지 알기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다고 말했다. 이 연구는 미국 국립 당뇨병 및 소화기 및 신장 질환 연구소 보조금 DK123423(SEK, AAF), 미국 국립 당뇨병 및 소화기 및 신장 질환 연구소 보조금 DK104897(SEK), 박사 후 과정 Ruth L.. Kirschstein 국립 연구 서비스 상 국립 노화 연구소 F32AG077932(AMRH), 국립 과학 재단 대학원 연구 펠로우십(LT 및 KSS에 별도 수여), 퀘벡 연구 기금 박사 후 펠로우십 315201(LDS) 및 다양성 증진을 위한 알츠하이머 협회 연구 펠로우십 AARFD-22-972811(LDS)에서 지원했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(5)] 정크푸드 다이어트, 청소년기 뇌에 치명적인 영향⋯장기적인 손상 초래
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25m 길이 도마뱀 물고기 화석 영국서 발견…해양 파충류 중 최대 추정
- 과학자들이 지금까지 발견된 해양 파충류 중 가장 큰 2억 년 된 거대한 바다 파충류 '도마뱀 물고기'의 유해를 발굴했다고 과학 매체 라이브사이언스가 전했다. 새로 발견된 생물체는 중생대(2억 5190만~6600만 년 전) 동안 바다를 지배한 포식자 중 하나였던 어룡(ichthyosaurs)의 일종이다. 새롭게 발견된 도마뱀 물고기는 트라이아스기 말기(2억 5190만~2억 140만 년 전)에 생존했다. 어룡은 중생대 초기에 이미 크기가 거대해졌지만, 가장 큰 종이 등장한 것은 트라이아스기 후기 무렵이다. 중생대는 공룡의 시대로 알려져 있지만, 어룡 자체는 공룡이 아니었다. 대신, 그들은 다른 파충류 그룹의 일원으로 진화했다. 그들의 진화 경로는 육상 포유류에서 진화해 나중에 바다로 돌아온 고래의 경로와 대단히 유사하다. 또 고래처럼 공기를 마시고, 포유류처럼 새끼를 낳았다. 새로 발견된 어룡 종은 2020~2022년 사이 영국 서머셋 블루 앵커(Blue Anchor)에서 조각조각 발굴되었다. 첫 번째 화석 덩어리는 해변의 바위 꼭대기에서 발견되었는데, 연구진은 이에 대해 행인이 우연히 이를 발견하고 전문가들이 조사할 수 있도록 그대로 놓아두었을 것이라고 보고서에서 설명했다. 연구진은 이달 중순 'PLOS One' 저널에 연구 결과를 발표했다. 발견된 파충류 화석은 아래턱의 윗부분에서 발견되는 상각골(surangular) 뼈의 12개 조각으로 구성된다. 연구팀은 뼈의 길이가 2m이고 살아있는 동물의 길이가 약 25m인 것으로 추정한다. 연구팀은 이 파충류의 이름을 발견된 장소의 이름을 따서 '세번강의 거대한 도마뱀 물고기(Ichthyotitan severnensis·이크티오티탄 세베르넨시스)'라고 명명했다. 팀은 이것이 새로운 종일뿐만 아니라 어룡의 완전히 새로운 속(생물종이 가장 낮은 단계, 속은 종의 윗 단계임)이라고 주장했다. 이 부문에서만 이미 100종 이상이 알려져 있다. 다수의 갈비뼈 조각과 코프롤라이트(coprolite), 즉 화석화된 배설물(대변)도 이 지역에서 발견됐지만, 이 도마뱀 물고기의 것인지는 확정되지 않았다. 화석이 발견된 퇴적물에는 그 당시 지진과 쓰나미가 발생했음을 나타내는 암석이 포함되어 있었다. 한편 서머셋의 릴스톡에서는 비슷한 표본이 지난 2016년 발견되었고, 2018년에야 규명되었다. 두 표본 모두 10km 이내에 있었으며, 웨스트버리 이암층(Westbury Mudstone Formation)에서 발견됐다. 이 어룡은 길이가 최대 26m인 것으로 추정됐지만, 최신 연구 결과 길이가 약간 더 작을 것으로 추정했다. 가장 큰 해양 파충류에 대한 이전 발견은 길이가 최대 21m에 달하는 다른 어룡인 쇼니사우르스(Shonisaurus sikanniensis)였다. 쇼니사우르스는 이크티오티탄(I. severnensis)보다 1300만 년 일찍 나타났으며, 브리티시 컬럼비아에서 발견되었기 때문에 이번에 발견된 어룡 화석이 이전에 알려진 종과 동일한 다른 표본일 가능성은 거의 없다는 분석이다. 히말라야사우루스 티베텐시스(Himalayasaurus tibetensis)라고 불리는 비슷한 거대 어룡은 길이가 15m 수준이며, 티베트에서 발견되어 1972년에 공식 기록됐다. 이 어룡의 연대는 같은 시기로, 새로운 발견과 같은 종이 아닐 가능성이 높다. 연구팀은 이크티오티탄이 마지막 거대 어룡 중 하나일 가능성이 높다고 지적한다. 어룡은 백악기 후기(1억 50만~6600만 년 전) 세노마니아 시대(1억 50만~9390만 년 전)까지 지속됐다. 그들은 결국 모든 비조류 공룡들과 함께 백악기 말에 멸종된 목이 긴 해양 파충류 수장룡(plesiosaurs)으로 대체되었다.
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- 포커스온
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25m 길이 도마뱀 물고기 화석 영국서 발견…해양 파충류 중 최대 추정
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'이스라엘의 이란 공격'에 아시아시장 충격…코스피 2.6% 급락
- 이스라엘이 이란을 공격했다는 소식에 19일 아시아 증시와 금융시장이 크게 흔들렸다. 미국 ABC 방송은 18일(현지시간) 이스라엘이 발사한 미사일들이 이란 내의 장소를 타격했다고 보도했다. CNN도 이날 이란 반관영 FARS 뉴스를 인용해, 이스파한 시 북서쪽에 있는 전투기가 위치한 군사 기지 근처에서 세 차례의 폭발음이 들렸다고 보도했다고 전했다. 소식통은 FARS 뉴스에 "드론일 가능성이 있는 물체에 대응하여 방어가 활성화된다"고 말했다. FARS는 군 레이더가 가능한 표적 중 하나였으며 이 지역 여러 사무실 건물의 창문이 깨졌다고 말했다. 폭발의 원인은 아직 알려지지 않았다. 이번 폭발에 대한 보도는 호세인 아미르 압돌라안 이란 외무장관이 CNN에 이스라엘이 이란에 대해 추가 군사적 조치를 취한 다면 "즉각적이고 최대 수준"으로 대응할 것이라고 말한 지 몇 시간 만에 나온 것이다. 이스라엘은 지난 4월 1일, 시리아 내 이란 영사관을 공격하여 이란혁명수비대 간부 등 여러 명을 사살했다. 이에 대한 보복으로, 이란은 지난 13일과 14일에 걸쳐 이스라엘에 드론과 미사일 300여 발을 발사했다. 이후 네타냐후 총리를 포함한 전시내각은 재보복의 방식을 신중히 고민하다가, 18일 심야에 이란에 보복 공습을 강행했다. 한편, 연합뉴스는 19일 블룸버그통신을 인용해 일본 닛케이225 평균주가(닛케이지수)는 이날 한국시간 오전 10시 41분 기준 전장 대비 3.01% 내린 채 거래되고 있다고 전했다. 한국 코스피가 2%대 하락 중인 것을 비롯해 중국·홍콩·대만 등 중화권 증시와 호주 S&P/ASX 200지수도 마이너스였다. 유로화·엔화 등 6개 통화 대비 달러 가치를 나타내는 달러인덱스는 전장 대비 0.128 오른 106.279이고, 원/달러 환율은 전장 대비 17.62원 오른 1390.96원이다. 10년물 미 국채 금리는 4.524% 수준이다. 5월물 서부텍사스산 원유(WTI) 가격은 전장 대비 3.29% 오른 배럴당 85.45달러, 6월물 브렌트유 가격은 전장 대비 2.63% 상승해 89.59달러다. 브렌트유 가격은 장중 한때 90달러를 넘기도 했다. 금값은 전장 대비 1.32% 오른 온스당 2414.48달러를 기록했다. 대만 TSMC가 반도체 시장 전망을 하향하면서, 대만 증시에서 TSMC 주가는 6% 넘게 급락했다. 국제 유가가 중동 우려에 아시아 시장에서 3% 이상 급등했다고 AFP통신이 19일 보도했다. 서부 텍사스산 원유(WTI)는 3.66% 올라 한때 배럴당 85.76달러에 거래됐고, 브렌트유도 3.44% 상승해 90.11달러를 기록한 뒤 한국시간 이날 오전 11시15분 현재 89.60달러쯤에 거래되고 있다. 유가 급등은 이스라엘이 발사한 미사일들이 이란 내 장소를 타격했다는 미국 ABC 방송 보도 이후 나타났다. 코스피는 19일 2% 넘게 하락하며 2560대로 내려갔다. 이날 오전 11시 11분 현재 코스피는 전 거래일보다 68.76포인트(2.61%) 떨어진 2565.94를 기록했다. 코스피가 장중 2570선 아래로 내려온 것은 지난 2월 6일(2563.87) 이후 처음이다. 지수는 전 거래일보다 34.01포인트(1.29%) 내린 2600.69로 출발해 낙폭을 빠르게 키웠다. 나흘 만에 반등에 성공한 지 하루 만에 상승분을 모두 반납하고 하락세로 돌아섰다. 전날인 18밤 미국 연방준비제도(연준) 일부 위원들이 금리인상도 불가능하지 않다는 발언을 하면서 미국 금리가 상승한 데다, 대만 TSMC의 실적 발표 이후 미국 반도체주가 조정을 받은 것도 증시에 부담으로 작용하고 있다. 여기에 장중 이스라엘 미사일이 이란 지역을 타격했다는 외신 보도가 나오면서 잠시 소강상태에 접어들었던 중동발 지정학적 리스크도 다시 고개를 들고 있다. 진정세를 보이던 원/달러 환율도 다시 급등해 현재 1390원에서 거래되고 있다. 한지영 키움증권 연구원은 "미지의 악재가 아닌 알려진 악재의 범주를 넘어선 것으로는 보이지 않는데 주가가 과도할 정도로 민감하게 반응하고 있다"고 평가했다.
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- 경제
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'이스라엘의 이란 공격'에 아시아시장 충격…코스피 2.6% 급락
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[퓨처 Eyes(32)] 무중력 흑연 플랫폼, 자기부상 열차 기술의 미래를 열다?
- 일본 오키나와 과학 기술 연구소(OIST) 양자 기계 연구팀은 흑연과 자석을 활용해 공중에 떠있는 '무중력' 흑연 플랫폼을 선보였다. 과학 전문 웹사이트 피지스(Phys. org)와 뉴아틀라스, 퓨처리즘 등 다수 외신은 "OIST 연구팀은 물리적 접촉이나 기계적 지지대 없이도 안정적으로 매달릴 수 있는 공중 부양 소재 개발에 힘쓰고 있다"며 이번 연구에 대해 집중 조명했다. 공중 부양 소재는 물리적 접촉이나 기계적 지지 없이도 자유롭게 공중에 떠 있는 특성을 지닌 물질을 일컫는다. 가장 흔히 접하는 공중 부양 현상은 자기력에 의해 발생한다. 초전도체나 반자성 물질(자기장에 밀리는 성질)과 같은 물체를 자석 위에 부유시켜 첨단 과학 센서와 일상 용품을 개발할 수 있다는 것이다. 본 연구실 책임자인 제이슨 트왐리(Jason Twamley) 교수는 국제 협력 기관과 함께 흑연과 자석을 활용한 진공 부상 플랫폼을 설계했다. 특기할 만한 점은 이 '부상 플랫폼(플로팅 플랫폼)'이 외부 전원 공급 없이 작동하며, 초고감도 센서 개발을 위한 매우 정밀하고 효율적인 측정 환경을 제공한다는 것이다. 본 연구 결과는 권위있는 학술지 '응용물리학 레터(Applied Physics Letters)'에 게재되었다. '반자성' 물질에 외부 자기장을 가하면 이 물질은 반대 방향의 자기장을 생성하여 반발력을 일으켜 자기장을 밀어낸다. 따라서 반자성 재료로 만든 물체는 강한 자기장 위에 떠 있을 수 있다. 예를 들어 자기부상열차에서는 강력한 초전도 자석이 반자성 물질로 강한 자기장을 만들어 중력을 거스르는 것처럼 보이는 공중부양을 실현한다. 연필심에서 추출되는 흑연(결정질 탄소)은 강력한 자기 반발력(높은 반자성)을 지닌다. 연구팀은 미세한 흑연 구슬 분말을 전기 절연성이 있는 실리카로 화학 코팅한 후 왁스와 혼합하여 그리드(격자) 패턴으로 배열된 자석 위에 부상시키는 1㎠ 크기의 얇은 정사각형 플랫폼을 제작했다. 이 과정에서 흑연은 반자성을 유지하지만 절연은 부양에 필요한 에너지 손실을 방지한다. 테스트 결과 실리카 코팅 흑연 플랫폼은 북극과 남극이 번갈아가며 자석으로 구성된 표면 위에서 장시간 공중에 떠 있을 수 있었다. 연구팀은 이 공중 부양 플랫폼 시스템은 힘, 가속도 및 중력을 측정하는 새로운 유형의 센서로 이어질 수 있다고 밝혔다. 더 정밀한 양자 센서를 위해 또 다른 버전은 피드백 자력을 사용해 플랫폼의 수직 움직임을 지속적으로 수정하고 플랫폼의 운동 에너지를 줄이기 위해 냉각시킨다. 그러나 여기서 단점은 외부 전원이 필요하다는 것이다. 외부 전력 공급 없이 작동하는 자력 부상 플랫폼 구현에는 몇 가지 기술적인 과제가 있다. 가장 큰 어려움은 '와류 감쇠(eddy damping)'로, 이는 진동 시스템이 시간 경과에 따라 외부 힘으로 인해 에너지를 손실하는 현상을 의미한다. 흑연과 같은 전도성 물질이 강력한 자기장을 통과할 때 발생하는 전류 흐름은 에너지 손실을 초래하며, 이는 첨단 센서 개발에 자력 부상 기술을 활용하는 데 있어 주요한 걸림돌이 된다. 이에 OIST 연구원들은 에너지 손실 없이 부유하고 진동할 수 있는 플랫폼, 즉 한 번 가동되면 추가적인 에너지 투입 없이도 장시간 지속적으로 진동을 유지할 수 있는 플랫폼을 설계하기 시작했다. 앞서 지적한 것처럼 이러한 '마찰 없는' 플랫폼은 힘, 가속도, 중력 측정을 위한 새로운 유형의 센서 개발뿐 아니라 다양한 분야에 활용될 수 있는 잠재력을 지닌다. 와류 감쇠 문제를 해결한다고 해도 진동 플랫폼의 운동 에너지 최소화라는 또 다른 과제가 남아 있다. 이 에너지 수준을 낮추는 것은 다음과 같은 두 가지 이유로 중요하다. 먼저, 플랫폼을 센서로 활용할 때 더욱 민감한 측정을 가능하게 한다. 다음으로, 양자 효과가 지배적인 양자 영역으로 진입하여 운동 에너지를 냉각시키면 정밀 측정의 새로운 가능성을 열 수 있다. 따라서 진정한 마찰 없는 자립형 플로팅 플랫폼을 구현하기 위해서는 와류 감쇠와 운동 에너지 문제를 모두 해결해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 흑연 기반의 새로운 물질 개발에 힘썼다. 화학적 변형을 통해 흑연을 전기 절연체로 변환함으로써 에너지 손실을 최소화하면서도 진공 상태에서 물질의 부상을 가능하게 했다. 과학자들은 실험 환경에서 플랫폼의 움직임을 지속적으로 추적하고 분석했다. 이러한 실시간 데이터를 활용하여 피드백 자기장을 적용하여 플랫폼의 진동을 감쇠시킴으로써 플랫폼의 운동을 냉각하고 속도를 크게 감소시켰다. 트왐리 교수는 "열은 진동을 야기하지만, 지속적인 모니터링과 시스템에 실시간 피드백을 제공함으로써 이러한 진동을 줄일 수 있다고 설명했다. 피드백은 시스템의 감쇠 속도, 즉 에너지 손실 속도를 조절하기 때문에 적극적인 감쇠 제어를 통해 시스템의 운동 에너지를 감소시켜 효과적으로 냉각할 수 있다"고 밝혔다. 트왐리 교수는 또한 "충분히 냉각된다면 이 공중 부상 플랫폼은 지금까지 개발된 가장 민감한 원자 중력계보다 더 뛰어난 성능을 발휘할 수 있다"고 강조했다. 이어 "원자 중력계는 원자의 움직임을 이용하여 중력을 정밀하게 측정하는 최첨단 장치이다. 이러한 수준의 정밀도를 달성하기 위해서는 진동, 자기장, 전기 노이즈와 같은 외부 간섭으로부터 플랫폼을 격리하는 엄격한 엔지니어링이 필요하다. 현재 진행 중인 연구는 이러한 시스템을 개선하여 이 기술의 잠재력을 최대한 발휘하는 데 초점을 맞추고 있다"고 덧붙였다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(32)] 무중력 흑연 플랫폼, 자기부상 열차 기술의 미래를 열다?
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백악관, 나사에 달 시간대 설정 지시⋯달 탐사의 새로운 국면
- 오는 2026년에는 지구의 위성인 달도 자체 시간대를 갖게 될 것으로 보인다. 백악관은 우주에 대한 국제 규범을 확립하려는 미국의 전략 목표의 일환으로 2026년 말까지 달에 대한 새로운 시간대를 만들도록 미국 항공우주국(나사·NASA)에 지시했다. 우주과학 전문 매체 스페이스닷컴에 따르면, 미국이 달의 시간대를 설정하려는 것은 나사의 우주 개척 프로젝트로 1972년 아폴로 17호 이후 반세기 만에 인류를 다시 달로 보내겠다는 아르테미스 프로그램을 더욱 발전시키기 위한 것이다. 우주인의 달 체제를 늘리려는 목표에 부합하는 공통 시간대를 확립한다는 것. 백악관 과학기술부(OSTP: Office of Science and Technology Policy)가 4월 초 발표한 내용에 따르면, LTC(Coordinated Lunar Time)라고 불리는 새로운 달 표준 시간은 지구 이외의 천체와 그 주변의 시간 표준을 확립하려는 광범위한 노력의 일환이다. 달의 크기를 감안, 지구처럼 여러 시간대를 가질 것인지 여부는 추후에 결정한다는 방침이다. OSTP에 따르면 생존 또는 생활하기 어려운 달 환경에서 정확성과 탄력성을 달성하기 위한 적절한 시간 표준을 설정하는 것은 달에 착륙하려는 모든 우주 탐구 국가에 도움이 될 것이라고 보고 있다. 시간대 설정은 미국이 주도하겠다는 복심도 깔려 있다. 달은 지구보다 중력이 낮기 때문에 달의 시간은 매일 58.7마이크로초씩 약간 더 빠르게 이동한다. 미미하지만 이러한 차이로 인해 상호간 통신으로 이루어지는 임무 통제와 위성 및 승무원 위치를 정확하게 추적하는 것이 다소 어려워진다. 특히 체류 시간이 길수록 시간 차는 크게 벌어지기 때문에 정확한 달의 시간대를 만드는 것은 유용하다. OSTP 국가 안보 담당 부국장 스티브 웰비는 "나사와 전 세계 민간 기업 및 우주 기관이 달, 화성 및 그 너머 우주 공간으로 임무를 시작함에 따라, 안전과 정확성을 위해 천구시의 표준을 확립하는 것이 중요하다"고 지적했다. 지구상에서 시간은 지구 곳곳의 다양한 위치에 배치된 수많은 원자 시계로 측정된다. 달 자체에 있는 유사한 원자 시계는 동시에 달 시간 측정에도 사용될 수 있다. 나사의 우주 통신 및 항법 프로그램 관리자 케빈 코긴스는 달의 원자 시계는 지구의 시계와 다른 속도로 움직일 것이라고 밝혔다. 달이나 화성과 같은 다른 물체로 가면 각각 고유한 심장 박동을 갖기 때문에 차이가 나는 것은 당연하다는 것이다. 우주에는 국제우주정거장과 같은 우주 기관이 시간을 유지하는 몇 가지 방법이 있다. 낮은 지구 궤도에 있는 국제우주정거장에 탑승한 우주 비행사들은 협정 세계시(UTC: Coordinated universal Time)를 따른다. 다른 곳의 우주선의 경우 나사는 우주선 이벤트 시간을 사용해 과학 관찰이나 엔진 화상과 같은 주요 임무를 분류한다. 나사의 아르테미스 프로그램은 예상 LTC 설립 마감일 3개월 전인 2026년 9월 이전에 인간을 달에 보낼 계획이다. 중국은 2020년대 말 이전에, 인도는 2040년까지 달 탐사 계획을 발표한 바 있다. 한편, 나사의 아르테미스 프로그램은 2024년까지 인류를 다시 달에 보내고 달 기반 지속 가능한 탐사를 구축하기 위한 미국의 유인 우주 탐사 계획이다. 이 프로그램은 1972년 마지막 유인 우주선인 아폴로 17호 이후 약 50년 만에 인간을 다시 달에 보내는 것을 목표로 하고 있다. 현재 아르테미스 프로그램은 3단계로 진행되고 있다. 먼저 아르테미스 1 프로그램으로, 지난 2022년 11월 16일 발사된 SLS 로켓은 오리온 캡슐을 달 주변으로 보냈다. 이는 승무원 없이 진행된 시험 비행이었으며, 아르테미스 프로그램의 첫 단계이다. 2024년에 예정된 아르테미스 2는 4명의 우주비행사를 태운 오리온 캡슐을 달 주변으로 보낼 예정이다. 이 비행에서 우주비행사들은 달 궤도를 돈 후 지구로 귀환할 계획이다. 2025년에 예정된 아르테미스 3은 2명의 우주비행사를 달 남극에 착륙시킬 예정이다. 이 비행은 1972년 아폴로 17호 이후 52년 만에 처음으로 인간이 달 표면에 발을 딛는 역사적인 사건이 될 것이다.
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- IT/바이오
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백악관, 나사에 달 시간대 설정 지시⋯달 탐사의 새로운 국면
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왼손잡이, "희귀 유전자 변이가 연관되어 있다"는 주장 제기
- 특정 유전자의 변이체가 인간의 왼손잡이 발달과 연관되어 있다는 사실이 드러났다. 이러한 변이체가 왼손잡이와 같이 인간의 신체적 특성을 어떻게 바꾸는지를 알게 되면, 유전자가 어떻게 사람들을 신경발달 장애를 갖거나 신경퇴행성 질환을 일으키는지와 같은 수수께끼를 푸는 실마리를 제공할 수 있을 것이라고 사이언스 온라인판이 전했다. 네덜란드 막스 플랑크(Max Planck Institute) 심리언어학 연구소 팀이 35만 명 이상의 유전자 데이터를 분석한 결과 뇌 관련 신경퇴행성 장애나 왼손잡이를 결정짓는 희귀한 코딩 요소 사이의 몇 가지 가능한 연관성들을 발견했다. 이번 연구는 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재됐다. 인간 손의 거울 반사와 같은 제한된 방향성은 생물학에서 흔한 현상이다. 즉, 좌우 개념으로 나타나는 1쌍의 거울 상체가 존재하는 물체의 특징이다. 분자조차도 종종 일관된 방향성을 가지고 있는데, 이를 키랄성(분자 비대칭성)이라고 한다. 예를 들어, 단백질의 구성 요소는 일반적으로 왼손잡이로 설명되는 구조를 가지고 있는 반면, 모든 생명체에서 자연적으로 발견되는 DNA는 오른손잡이 방식으로 꼬인다. 전체 인구 10%만 왼손잡이 그러나 자연이 왜 특정한 꼬임을 선호하는지는 명확한 것은 아니다. 똑같이 유용한 두 손과 팔을 갖고 있는 사람들은 오른손잡이이거나 왼손잡이일 가능성이 같아 보인다. 즉 50대 50이라는 얘기다. 그러나 전체 인구의 약 10%만이 왼손잡이다. 왼손잡이는 특정 신경발달 장애를 가진 사람들 사이에서 더 많이 발생하며, 왼손잡이와 언어는 밀접하게 관련되어 있다. 사람의 유전자와 관련된 증거가 점점 늘어나면서 광범위한 연구가 진행됐다. 쌍둥이를 대상으로 한 연구에 따르면 왼손잡이는 4명 중 1명꼴로 유전되는 것으로 나타났다. 왼손잡이냐 오른손잡이냐를 유발하는 뇌 비대칭은 어릴 때부터 형성되기 시작하며, 아기가 아직 자궁에 있는 동안에도 진행된다. '왼손잡이 결정' 유전자 탐구 연구팀은 왼손잡이 결정에 관여하는 유전자를 탐구했다. 2019년 40만 가지의 개인 기록에 대한 연구에서 왼손잡이와 관련된 첫 4개의 유전자 영역이 밝혀졌다. 2020년에는 170만 명이 넘는 사람들을 대상으로 한 게놈 연구에서 왼손잡이에 영향을 미치는 41개의 유전자 변이가 발견됐다. 연구팀은 희귀 유전자 변이가 왼손잡이에 미치는 영향을 확인하기 위해 영국 바이오뱅크에 있는 35만 명 이상의 유전 데이터를 조사했다. 왼손잡이 3만 8043명과 오른손잡이 31만 3271명을 대상으로 조사가 진행됐다. 팀은 왼손잡이와 관련된 특정 유전자를 검색하고, 희귀한 유전자 변화가 왼손잡이 결정에 얼마나 영향을 미칠 수 있는지를 계산했다. 연구팀은 희귀한 코딩 변종을 가진 왼손잡이의 유전율이 약 1%라는 것을 발견했다. 연구팀은 또 왼손잡이가 미세소관을 만드는 튜불린을 코딩하는 TUBB4B라는 유전자에 희귀한 코딩 변이를 가질 확률이 2.7배 더 높다는 사실도 발견했다. 튜불린은 세포골격을 구성하는 미세소관의 단위체이며, 미세소관은 뉴런 발달, 이동 및 가소성에 중요하다. 자폐증, 왼손잡이 비율 더 높아 미세소관이 왼손잡이나 오른손잡이 결정에 어떻게 영향을 미치는지는 아직 불투명하다. 그러나 미세소관이 뇌 발달 초기에 세포 키랄성에 영향을 미치며, 이에 따라 뇌 왼쪽의 장기 내재적 형성에 기여할 수는 있다고 한다. 연구팀은 특히 자폐증과 관련된 두 유전자(DSCAM과 FOXP1)에 변이가 있는 사람들이 왼손잡이가 될 가능성이 훨씬 더 높다고 지적했다. 대부분의 왼손잡이는 자폐증이 없지만, 자폐증 중 왼손잡이의 비율이 더 높은 것은 드문 유전자 변화 때문일 수 있다는 설명이다. DSCAM 또는 FOXP1 유전자 돌연변이가 자폐증에 영향을 미치는 경우 뇌의 좌우 축 발달 변화가 원인의 일부일 가능성도 있다는 지적이다. 이 연구는 왼손잡이에서 희귀한 단백질 변형 변이의 역할을 밝혀 미세소관과 신경발달 장애 등과 관련한 유전자에 대한 추가 데이터를 제공한다는 데 의미가 크다는 평가다. 연구팀은 희귀 변이 연관 매핑이 왼손잡이에 더 많은 유전자를 포함할 가능성이 높다고 추정하고 있다.
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왼손잡이, "희귀 유전자 변이가 연관되어 있다"는 주장 제기
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NASA도 관측하지 못하는 소행성 포착 가능 '3톤 초대형 디지털 카메라' 완성
- 세계 최대의 디지털 카메라가 미 캘리포니아주에 소재한 에너지부 산하 국립 스탠포드 선형 가속기 센터(SLAC)에서 제작됐다고 비즈니스인사이더가 전했다. SLAC의 과학자와 엔지니어들은 20년에 걸쳐 대략 1억 6800만달러(약 2273억원)의 비용을 들여 이 거대한 카메라를 제작했다고 한다. SUV 차량 크기로, LSST(Legacy Survey of Space and Time)라고 명명된 이 카메라의 무게는 무려 3톤(6200파운드)에 달하며 전면 렌즈 폭은 150cm(5피트)를 넘는다. LSST 카메라는 앞으로 남녘 하늘 전체를 10년간 디지털로 측량하고, 밤마다 전체를 스캔해, 사상 최대 규모의 천문 영화를 제작하는 임무를 담당하게 된다. 프로젝트를 이끈 애런 루드먼(Aaron Roodman)은 비즈니스인사이더와의 인터뷰에서 "우주의 많은 부분을 볼 수 있을 것"이라고 기대했다. LSST는 다양한 용도로도 활용된다. 카메라는 도시를 파괴할 수 있는 크기의 대형 소행성도 추적하고 그 결과를 나사(NASA)와 공유함으로써 지구를 위협할 수 있는 우주 암석을 식별할 수 있도록 지원한다. 이는 우주 과학의 주요 목표다. 카메라는 또한 우주를 가득 채우고 있는 신비한 암흑 에너지와 암흑 물질을 조사하는 역할도 담당한다. 완성된 카메라는 안데스 산맥에 위치한 칠레의 루빈 천문대(Rubin Observatory)에 설치될 예정이다. 설치는 올해 말에 완료된다. LSST 카메라 렌즈는 3200MP(메가픽셀)의 선명도로 사진을 제공하게 된다. 1MP는 100만 픽셀이다. 초고화질 또는 4K TV는 약 8MP이다. 따라서 LSST 카메라의 이미지를 전체 해상도로 표시하려면 수백 대의 울트라 HDTV가 필요하다. 이 정도의 선명도라면 25km 떨어진 곳에서도 골프공을 식별해 낼 수 있다. LSST는 매일 밤 약 1000장의 이미지를 촬영하고 이를 결합해 며칠 밤마다 남쪽 하늘 전체에 대한 매우 상세한 이미지 한 장을 만들어낸다. 10년에 걸쳐 수만 장의 이미지를 생성하게 되며, 이를 통해 연구자들은 3D 영화라고 불리는 우주 파노라마를 얻게 된다. 이 카메라를 사용하면 200억 개가 넘는 은하계의 변화를 관찰하고 움직임과 변화 방식을 모두 추적할 수 있게 된다. 다른 천체 카메라와 달리 LSST는 회전할 필요가 전혀 없다. 렌즈가 포함하는 범위가 워낙 넓기 때문에 남쪽 하늘 전체를 담을 수 있다. 이런 넓은 범위는 지금까지 감지되지 않았던 은하계 인근의 소행성까지도 관측할 수 있게 해준다. LSST는 또한 하늘에 새로운 물질이 발견될 때마다 천문학자들에게 알리도록 설계됐다. 이를 통해 천문학자들은 빛의 모든 파장에서 새로운 초신성, 블랙홀 합병 및 기타 천문학 현상을 관찰하고, 이러한 동적 현상에 대한 다량의 데이터를 수집할 수 있다. 카메라가 작동하면 새로운 유형의 우주 물체와 이벤트도 발견할 가능성이 높다. 10년에 걸친 은하의 변화를 추적함으로써 우주가 어떻게 진화했는지에 대한 새로운 분석 데이터도 제공할 것이라는 기대다. 이는 암흑 에너지와 암흑 물질을 이해하는 열쇠다. 암흑 에너지는 '우주를 더욱 빠르게 팽창시키는 신비한 힘'을 의미한다. 암흑 물질은 공간을 차지하고 질량이 있지만, 빛과 상호작용하지 않는 물질의 일종이다. 암흑 에너지와 물질이 함께 우주의 대부분을 구성하고 있는데, 그것이 무엇인지는 전혀 알려지지 않았다. LSST가 그 단서를 찾는 데 도움이 될 수 있다고 한다. 루드먼은 "하나의 은하계를 보면 아무 것도 알 수 없지만 수억 개의 은하계를 보면 수십억 개의 은하계를 파악할 수 있으며, 전체 하늘의 패턴을 알 수 있다"면서 "우주에 물질이 어떻게 분포되어 있는지 알 수 있게 될 것"이라고 기대했다.
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NASA도 관측하지 못하는 소행성 포착 가능 '3톤 초대형 디지털 카메라' 완성
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미 플로리다 주 주택에 우주 쓰레기 추정 물질 추락
- 미국 플로리다 주에 거주하는 알레한드로 오테로(Alejandro Otero)의 집에 의문의 물체가 떨어졌다. 이 물체는 지난달 플로리다 주 네이플스에 있는 알레한드로 오테로의 집 지붕과 이층 바닥을 뚫고 떨어져 그의 아들을 놀라게 했다고 과학 뉴스 전문 매체 라이브사이언스가 전했다. 이 정체불명의 물체는 국제우주정거장(ISS: the International Space Station)에서 나온 잔해일 가능성이 높은 것으로 점쳐지고 있다. 미 우주사령부도 우주 정거장에서 잔해 조각이 대기권에 진입했음을 기록했는데, 당시 이 물체는 멕시코만을 지나 플로리다 남서쪽을 향하고 있었다. 떨어진 물체는 원통형 튜브 형태로, 길이가 수 인치에 달하고 무게는 거의 2파운드(0.9kg)에 달했다. 이 물체의 출처는 아직 밝혀지지 않았지만, 오테로는 이 물체가 ISS에서 폐기한 방전된 배터리 9개 중 하나일 가능성이 있다고 생각하고 있다. 우주사령부가 포착한 것과 같은 시각, 배터리를 실은 일본 우주국 JAXA 소속의 대형 화물 팔레트가 멕시코 만 상공에서 플로리다 대기권으로 다시 진입했던 것이다. 지난 2021년 우주정거장에서 버려진 잔해는 대기권에서 소각될 것으로 예상됐지만, 그 잔해 중 하나가 재진입하여 떨어졌을 수도 있다. 오테로는 집을 파괴한 잔해를 나사(NASA) 관계자에게 인도했다. 나사 대변인 조슈아 핀치(Joshua Finch)는 라이브사이언스와의 인터뷰에서 "나사는 주택 소유자 오테로와 협력해 물체를 수거했으며, 가능한 한 빨리 플로리다에 있는 나사의 케네디 우주 센터에서 물체를 분석하여 그 출처를 확인할 것"이라고 말했다. 엔지니어가 물체의 출처를 확인하면 오테로는 미 정부를 상대로 집 수리 비용을 청구할 계획이다. 하지만 해당 물체가 JAXA에서 나온 것으로 간주되는 경우 이 프로세스는 복잡할 수 있다. 이 우주 쓰레기는 지구로 돌아올 예정이었던 화물 팔레트에 부착된 ISS의 고갈된 배터리로 구성됐다. 그러나 일련의 사정으로 인해 이 화물 팔레트가 지구로 돌아갈 수 없게 되자 나사는 무유도 재진입을 위해 2021년에 우주정거장에서 배터리를 버렸다. 미시시피 대학 항공우주법 센터의 전무이사인 마이클 핸런에 따르면 물체가 나사 소유인 경우 오테로 또는 그가 가입한 보험 회사는 연방 불법 행위 청구법에 따라 연방 정부를 상대로 청구를 제기할 수 있다. 그러나 문제 발생 소지는 있다. 배터리는 나사 소유였지만 일본 우주국이 발사한 팔레트 구조에 부착됐다. 오테로의 집에 피해를 입힌 폐기물이 다른 나라에서 발사된 것이라면 미국은 면책되고, 발사한 나라가 피해에 대해 전적으로 책임을 져야 하는 상황이 된다는 것이다. 떨어지는 우주 쓰레기로 피해를 입은 곳은 플로리다만은 아니다. 지난 2020년에서 2022년 사이에 중국의 창정 5B 부스터중 4대가 지구에 떨어져 코트디부아르, 보르네오, 인도양으로 잔해가 쏟아졌다. 2021년과 2022년에는 스페이스X 로켓에서 떨어져 나온 잔해가 워싱턴 주의 한 농장을 덮쳤고 호주의 양 농장에도 떨어졌다. 전 세계 우주국에서는 3만 개가 넘는 쓰레기 조각들을 감시하고 있지만, 모니터링할 수 없을 정도의 수많은 작은 파편 조각이 훨씬 더 많아 골치를 앓고 있다. 과학자들은 그물에 쓰레기를 모으는 것과 같이 지구의 하늘을 정리하는 여러 가지 방법을 제안했다. 발톱 로봇으로 수집하거나, 또는 다른 우주선에서 0.8km 길이의 밧줄을 발사하여 수거하는 방법 등이 있다.
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미 플로리다 주 주택에 우주 쓰레기 추정 물질 추락
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