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[핫 이슈] 혹등고래, 인간과 유사한 방식으로 울음소리 학습
- 혹등고래가 인간이 언어를 배우는 것과 유사한 방식으로 노래(울음소리)를 배우는 것으로 밝혀졌다. 인류 언어는 다양한 형태를 띠지만, 보편적인 패턴을 따른다. 이러한 패턴은 문법과 통사보다 더 깊은 곳에 자리 잡고 있으며, 특정 단어의 사용 빈도와 단어 길이를 예측하는 통계 법칙에 뿌리를 두고 있다. 언어를 배우고 사용하기 쉽게 만드는 일종의 안전 장치로 볼 수 있다. 이스라엘의 예루살렘 히브리대학교와 스코틀랜드 세인트 앤드루스 대학교의 공동 연구팀은 고래의 울음소리에서도 이와 유사한 패턴을 발견했다. 이번 주 발표된 두 편의 새로운 연구는 인간과 고래가 먼 진화적 거리를 두고 있음에도 불구하고 소리를 통한 의사소통 문제에 대해 유사한 해결책을 찾아냈음을 보여준다. 해당 논문에 대해서는 사이언티픽 아메리칸, 뉴욕타임스, 더 타임스 등에서 심도 깊게 다루었다. 히브리대학교 심리학 교수이자 연구 논문의 공동 저자인 인발 아르논은 "이는 인간 언어를 다른 의사소통 체계와 완전히 다른 현상으로 생각할 것이 아니라, 공통점을 중심으로 사고해야 한다는 관점을 강화한다"고 말했다. 아르논 교수 팀은 남태평양 뉴칼레도니아에서 8년간 녹음된 혹등고래 노래를 분석한 결과, 인간 언어의 특징인 '지프(Zipf)의 빈도 법칙'을 따르는 것을 발견했다. 지프의 법칙은 단어 사용 빈도에 관한 수학적 법칙으로, 미국 언어학자인 조지 킹즐리 지프(George Kingsley Zipf, 1902~1950)이 제시한 것이다. 즉 가장 많이 사용하는 단어는 두 번째로 많이 쓰는 단어보다 두 배, 세 번째로 많이 쓰는 단어보다 세 배 더 많이 나타나는 식으로 빈도가 감소하는 현상이 지프의 법칙이다. 연구팀은 녹음 분석에 앞서 울음, 비명, 신음 등 다소 기이한 소리들의 연속에서 단어(의미는 없지만)와 유사한 부분을 식별해야 했다. 이는 마치 갓난아기가 겪는 어려움과 유사했다. 아르논 교수는 "인간 아기는 지속적인 음향 신호를 받으면 단어가 어디에 있는지 파악해야 한다"고 설명했다. 아기의 전략은 간단하다. 어른의 말에서 예상치 못한 소리 조합을 듣는 것이다. 그러한 조합을 발견할 때마다 단어 사이의 경계를 찾았을 가능성이 큰다. 이는 흔하지 않은 전환이 단어 내에서 발생할 가능성이 작기 때문이다. 놀랍게도 혹등고래는 아기가 말을 배우는 것과 동일한 방식을 사용하는 것으로 보인다. 연구진이 인간 아기와 마찬가지로 '전이 확률'을 기준으로 고래 노래를 분절했을 때, 지프의 빈도 법칙에 정확히 들어맞았다. 반면, 1,000개의 임의로 뒤섞인 데이터 요소는 일치하는 부분이 전혀 없어, 전이 확률 결과가 우연의 산물이 아님을 강력히 시사했다. 해당 연구 결과는 과학 저널 '사이언스'에 6일(현지시간) 게재됐다. 논문 공동 저자인 스코틀랜드 세인트 앤드루스 대학교의 고래 노래 전문가 엘렌 갈랜드는 "우리 모두 어안이 벙벙했다. 이러한 동일한 구조를 발견할 가능성이 있었지만, 실제로 발견할 것이라고는 생각하지 못했다"고 말했다. "고래, 인간 의사 소통의 핵심 요소 공유" 약 1억 년 전 살았던 땃쥐와 비슷한 공통 조상을 가진 고래와 인간에게서 동일한 의사소통 행동이 독립적으로 진화한 이유는 무엇일까? 지프의 빈도 법칙에 따른 단어 분포는 아기가 언어를 파악하는 데 도움이 되는 것으로 보인다. 에든버러 대학교의 인지 과학자 사이먼 커비는 "입력된 내용이 그러한 방식으로 구성되어 있으면 더 잘 배울 수 있다"고 말한다. 다시 말해, 언어의 구조는 주로 세대 간에 전달되는 방식의 결과이다. 연구진은 지프의 빈도 법칙이 인간뿐만 아니라 순차적인 음성 신호가 문화적으로 학습되는(개인 간에 전송되는) 다른 모든 곳에서도 나타날 수 있다고 추론했다. 커비는 그러한 집단에 "노래하는 새, 박쥐, 인간 외 영장류, 코끼리, 물범, 돌고래, 고래를 포함하는 이상하고 다소 잡다한 종들"이 포함된다고 말한다. 개에서 개구리, 물고기에 이르기까지 다른 모든 동물들은 유전적으로 프로그램된 신호를 통해 의사소통하는 것으로 여겨진다는 것이다. 고래 울음소리의 두 가지 추가적 특징 발견 지난 5일 '사이언스 어드밴시스'에 발표된 별도의 논문에서 미국 뉴욕에 있는 스토니브룩 대학교의 박사후 연구원 메이슨 영블러드는 고래 울음소리에서 두 가지 추가적인 특징의 증거를 발견했다. 하나는 '간결성 법칙'으로, 인간 언어에 적용될 때 더 흔한 단어일수록 더 짧아지는 경향이 있고, 그 반대도 마찬가지라는 것을 나타낸다. 다른 하나는 '멘제라스 법칙'으로, 문장과 같은 언어 구성물이 길수록 구성 요소(예: 문장의 절)는 더 짧아진다는 것을 의미한다. 두 패턴 모두 혹등고래 노래에서 특히 강하게 나타났으며, 다른 다양한 종에서도 나타났다. 이러한 법칙들은 모두 효율성에 관한 것이다. 영블러드는 동물들이 "최소한의 시간과 에너지로 최대한 많은 정보를 전달하는 방법"을 설명한다고 말했다. 연구팀, 지나친 해석 경계 인간 언어와의 비교가 유혹적일 수 있지만, 연구진은 이러한 유사점을 지나치게 해석하는 것을 경계한다. 갈랜드는 "고래 노래는 언어가 아니다"라고 단호하게 선을 그으며, 대부분의 전문가들이 고래의 '단어'가 의미를 전달하지 않는다는 데 동의한다고 언급했다. (음악도 마찬가지다. 하지만 지프의 빈도 법칙은 거기에도 나타난다.) 혹등고래의 노래와 인간 언어의 유사점에 관해서는 놀라울 정도이다. 두 연구에 모두 참여하지 않은 세인트 앤드루스 대학교의 생물학자 루크 렌델은 이러한 발견이 "진화가 특정 유형의 학습에 수렴하거나 제약될 수 있다는 것에 대해 다소 심오한 것을 우리에게 말해주는 것일 수 있다"고 했다. 즉, 모든 종에서 복잡한 의사소통의 가능성 범위를 알려줄 수 있다는 것이다. 마찬가지로 커비는 지프의 빈도 법칙(그리고 아마도 다른 언어 법칙들)이 "문화적으로 진화한 시스템의 일종의 지문"일 수 있으며, 동물이 문화적 학습의 문턱을 넘은 곳이라면 어디든지 존재할 수 있다고 제안했다. 그는 "인지 시스템 조직의 매우 기본적인 특징일 가능성이 크다"고 덧붙였다.
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[핫 이슈] 혹등고래, 인간과 유사한 방식으로 울음소리 학습
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[퓨처 Eyes(70)] 두 아빠 쥐의 탄생⋯생명 과학의 새 지평 열다
- 2025년 새해 벽두 과학계는 '두 아빠 사이에서 태어난 쥐'라는 놀라운 소식을 접하며 경탄을 금치 못했다. 한때 공상 과학 소설 속 장면으로 여겨졌던 일이 현실로 성큼 다가온 것이다. 이 획기적인 연구는 베이징에 있는 중국과학원의 리 지쿤(Zhi-Kun Li) 박사와 그의 연구팀에 의해 주도됐으며 과학전문 매체 사이언스얼럿과 MIT 테크놀로지 리뷰(MIT Technology) 등에 의해 상세히 보도됐다. 두 매체의 보도에 따르면 이 연구는 정밀한 줄기세포 공학 기술과 크리스퍼(CRISPER) 유전자 편집 기술을 통해 생물학적 엄마 없이 두 아빠를 가진 쥐를 탄생시키고, 성체로 성장시키는데 성공했다. 크리스퍼 유전자 편집 기술은 DNA를 자르고 붙이는 기술로, 특정 유전자를 수정하는 데 사용된다. 과거 유사한 시도들이 번번이 실패로 끝난 것을 감안하면, 이번 성과는 그 의미가 남다르다. 이전 연구자들은 수컷 줄기세포로부터 난자를 생성하는 데 어려움을 겪었고, 설령 성공하더라도 모성 유전 물질의 부재로 인해 새끼들이 심각한 발달 장애를 겪거나 끝내 생존하지 못했다. 하지만 리 지쿤 박사 팀은 '각인'된 유전자를 표적화하는 새로운 접근 방식을 통해 이러한 문제들을 말끔히 해결했다. 각인(Imprinting)이란 특정 유전자가 어느 부모에게서 왔는지에 따라 다르게 발현되는 현상을 말한다. 리 박사 팀은 배아 발달에 핵심적인 것으로 알려진 20개의 각인 유전자를 CRISPR 기술로 정교하게 편집하여 두 아빠를 둔 쥐의 탄생을 현실로 만들었다. 각인 유전자는 부모 중 누구에게서 왔는지에 따라 발현 여부가 결정되는 유전자를 말한다. 사이언스 얼럿은 이 연구가 "줄기세포 및 재생 의학 연구의 여러 가지 제한점을 해결하는 데 도움이 될 것"이라는 중국과학원 웨이 리(Wei Li) 연구원의 말을 인용하며, 이 연구의 중요성을 재차 강조했다. 난관 극복, 새로운 가능성 제시 두 아빠 쥐의 탄생 과정이 순탄하지만은 않았다. 이번 연구는 아빠가 둘인 생쥐를 만들려는 이전 연구를 바탕으로 했다. 1980년대 영국 과학자들은 정자 세포의 DNA가 포함된 핵을 수정란 세포에 주입하려는 시도를 했다. 그 결과 배아는 난자의 세포질에 두 수컷의 DNA와 암컷의 소량의 DNA를 가지고 있었다. 그러나 이 배아를 대리모 쥐의 자궁으로 이식했을 때 어느 배아도 건강하게 태어나지 않았다. MIT 테크놀로지 리뷰는 이는 부계와 모계 유전체에서 모두 각인된 유전자가 발달에 필요하기 때문인 것으로 보인다고 짚었다. 리 박사 팀은 유전자 편집을 이용해 각인된 유전자를 완전히 제거하는 다른 접근 방식을 취했다. 약 200개의 쥐 유전자가 각인되어 있지만 연구팀은 배아 발달에 중요한 것으로 알려진 20개의 유전자에 초점을 맞춘 것. 팀은 실험실에서 줄기 세포를 수집하기 위해 정자 DNA로 세포를 배양했다. 그런 다음 CRISPR를 사용하여 표적으로 삼은 20개의 각인된 유전자를 파괴했다. 유전자 편집된 세포는 다른 정자 세포와 함께 핵이 제거된 난자 세포에 주입됐다. 그 결과 두 마리 수컷 쥐의 DNA가 있는 배아 세포가 탄생했다. 이 세포는 태반을 만드는 데 필요한 세포를 제공하는 연구에 사용되는 일종의 '배아 껍질'에 주입됐다. 그 결과 생성된 배아는 암컷 쥐의 자궁으로 이식됐다. 일부 배아는 살아 있는 새끼로 발달했고, 심지어 성체가 될 때까지 살아 남았다. 연구팀은 더 나아가 두 아빠 쥐를 만드는 두 번째 접근 방식을 발견했다. 이는 일본 오사카 대학의 카츠히코 하야시(Katsujiko Hayashi) 팀의 연구를 바탕으로 했다. 이 팀은 몇년 전 수컷 쥐의 꼬리에서 세포를 채취해 미성숙 난자로 만드는 방법을 발견했다. 이 난자는 정자와 수정돼 양부계 배아를 만들 수 있었다. 하야시는 그 배아는 번식 능력을 가져, 성체가 자신의 자손을 가질 수 있다고 말했다. MIT 테크놀로지 리뷰에 따르면, 중국과학원 연구팀은 164개의 유전자 편집된 배아를 이식했지만, 살아있는 새끼는 고작 7마리밖에 태어나지 않았다. 게다가 태어난 새끼들도 정상적인 쥐보다 크게 자라거나 장기가 비대해지는 등 몇 가지 문제점을 드러냈다. 수명도 일반 쥐보다 짧았고, 불임이라는 문제도 안고 있었다. 이러한 결과는 여전히 해결해야 할 과제가 산적해 있음을 보여준다. 리 지쿤 박사 역시 "각인 유전자에 대한 추가적인 수정은 생존 가능한 배우자를 생산할 수 있는 건강한 두 아빠 쥐의 생성을 촉진하고 각인 관련 질병에 대한 새로운 치료 전략으로 이어질 수 있다"고 말하며, 앞으로 연구가 더 필요함을 시사했다. 그럼에도 불구하고 두 아빠를 둔 쥐의 탄생은 생명 과학 연구에 지대한 의미를 갖는다. 펜실베이니아 대학의 발달 생물학자 코타로 사사키(Kotaro Sasaki)는 "흥미로운 연구"라며, 리 박사 팀이 "일련의 각인 결함을 피할 수 있었을 뿐만 아니라, 두 수컷의 DNA를 사용하여 쥐를 만드는 두 번째 방법을 발견했다"는 점을 높이 평가했다. 이 연구 결과는 학술지 '셀 스템 셀(Cell Stem Cell)'에 게재됐다. 각인 현상에 대한 새로운 통찰력 두 아빠 쥐 연구는 각인 현상에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있다는 점에서 더욱 주목받고 있다. 이전 연구에서는 두 엄마 쥐가 더 작고 오래 사는 것으로 밝혀진 반면, 이번 연구에서는 두 아빠 쥐가 과도하게 성장하고 더 빨리 죽는다는 사실이 새롭게 밝혀졌다. 코타로 사사키는 "아마도 부계 각인된 유전자는 성장을 지원하고 모계 유전자는 성장을 제한하며, 동물이 건강한 크기에 도달하려면 둘 다 필요할 것"이라고 추측했다. 물론, 이 연구 결과를 인간에게 적용하기까지에는 넘어야 할 산이 많다. 리 지쿤 박사는 "인간의 20개 각인된 유전자를 편집하는 것은 용납할 수 없으며, 건강하거나 생존 가능하지 않은 개체를 생산하는 것은 단순히 선택 사항이 아니다"라고 분명히 선을 그었다. 코타로 사사키 역시 "연구팀이 사용한 많은 실험실 기술 절차가 인간 세포에는 확립되지 않았고, 인간 유전자를 제거하면 예측할 수 없는 건강상의 결과를 초래할 수 있다"며 인간에게 적용하는 데에는 많은 어려움이 있을 것이라고 지적했다. 생명 과학의 새로운 지평 두 아빠를 둔 쥐의 탄생은 생명 과학 연구의 새로운 장을 열었으며, 앞으로 각인 현상과 유전 질환에 대한 이해를 넓히는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 비록 인간에게 직접 적용하기에는 아직 많은 과제가 남아 있지만, 이 연구가 제시하는 가능성은 무궁무진하며, 미래 생명 과학 발전에 중요한 토대가 될 것이다. 두 아빠 쥐의 탄생은 분명 획기적인 사건이지만, 아직 넘어야 할 산이 많다. 특히 인간에게 적용하기 위해서는 윤리적인 문제와 기술적인 난관을 극복해야 한다. 하지만 이 연구가 각인 현상에 대한 새로운 통찰력을 제공하고, 유전 질환 치료에 새로운 가능성을 제시했다는 점은 높이 평가할 만하다. 전문가들은 앞으로 두 아빠 사이에서 태어난 쥐 연구가 생명 과학 발전에 어떤 영향을 미칠지 주목할 필요가 있다고 지적한다.
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[퓨처 Eyes(70)] 두 아빠 쥐의 탄생⋯생명 과학의 새 지평 열다
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인체 장기 내 미세 플라스틱 축적 심화, 뇌 조직에서 고농도 검출
- 미세플라스틱이 인체 내 뇌 조직에서 다른 장기보다 더 많이 발견돼 충격을 주고 있다. 미국 뉴멕시코대학 연구진의 최근 연구에 따르면, 인체 내 미세플라스틱 축적이 심화되고 있으며, 특히 뇌 조직에서 높은 농도의 미세플라스틱이 검출돼 우려가 커지고 있다고 과학전문매체 사이언스얼럿과 abc뉴스 등 다수 외신이 4일(현지시간) 보도했다. 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 게재된 이번 연구는 지난해 수거된 뇌 조직 샘플이 약 10년 전 수거된 유사 샘플보다 훨씬 더 많은 미세플라스틱을 함유하고 있음을 보여준다. 이는 미세한 합성 입자가 시간이 지남에 따라 인체의 주요 기관에 축적된다는 사실을 시사한다. 뉴멕시코대 보건과학자 알렉산더 니하트(Alexander Nihart)와 연구진은 뇌 샘플에서 신장 및 간 샘플보다 더 높은 농도의 미세플라스틱이 검출됐음을 확인했다. 뉴멕시코대 건강과학센터, 오클라호마주립대, 듀크대, 콜롬비아 라 유니버시다드 델 발레엔칼리의 연구원들은 47구의 시체에서 뇌, 간, 신장 샘플을 분석했다. 연구 결과에 따르면 뇌 조직에서 발견된 미세플라스틱의 평균 양은 1g당 4800마이크로 그램이었다. 이는 표준 플라스틱 숟가락 하나와 맞먹는 양이다. 연구에 따르면 사람의 혈류 내에 이 정도의 미세플라스틱이 존재할 경우 어떤 구체적인 건강 위험이 초래될지는 아직 알수 없다고 한다. 1950년부터 2019년까지 약 90억 톤의 플라스틱이 생산되었으며, 이 물질들은 시간이 지나면서 미세한 조각으로 분해돼 전 세계적으로 확산되고 있다. 플라스틱이 작은 조각으로 떨어져나간 미세플라스틱은 크기가 최대 5mm에 달하며, 나노플라스틱은 그보다 더 작은 크기로 10억분의 1미터 단위로 측정한다. 연구진은 논문에서 "인위적으로 생성된 미세플라스틱과 나노플라스틱의 환경 내 농도는 지난 반세기 동안 기하급수적으로 증가했다"고 밝혔다. 연구에 따르면 플라스틱 용기부터 바닥재, 의료기기에 이르기까지 모든 것에서 발견되는 가장 흔한 플라스틱인 폴리에틸렌이 뇌 샘플에서 발견된 미세 플라스틱의 75%를 차지했다. 미세플라스틱, 뇌 보호막도 침투 인체 조직에 축적된 플라스틱 입자의 장기적인 영향과 잠재적 누적 효과는 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 우려할 만한 연구 결과들이 속속 제시되고 있다. 미발표 연구에서는 태반 내 미세플라스틱이 조산과 연관된 것으로 나타났으며, 쥐를 대상으로 한 연구에서는 미세플라스틱이 뇌 혈관을 막는 데 영향을 미칠 수 있다는 결과도 보고됐다. 또 다른 연구에서는 흔히 사용되는 플라스틱 첨가제 노출이 수백만 건의 사망과 관련이 있다는 사실이 밝혀졌다. 니하트 연구진은 2016년과 2024년 부검을 통해 확보한 52개의 인체 조직 샘플을 분석한 결과, 모든 샘플에서 플라스틱 입자가 검출됐다고 밝혔다. 간과 신장 샘플의 플라스틱 양은 유사했으나, 뇌 샘플에서는 최대 30배 높은 농도의 플라스틱이 발견됐다. 이는 간과 신장이 체내 노폐물을 걸러내고 분해하는 역할을 수행하면서 순환하는 입자와의 접촉이 많아질 수 있다는 점을 고려할 때 뜻밖의 결과다. 특히, 뇌에는 유해 물질을 차단하는 혈액뇌관문이 존재함에도 불구하고 미세플라스틱이 축적된 사실이 확인돼 충격을 주고 있다. 치매 환자 뇌에서 플라스틱 농도 더 높아 연구진은 1997년부터 2013년까지 확보한 초기 뇌 샘플 데이터와 비교한 결과, 시간이 지남에 따라 플라스틱 농도가 증가하는 명확한 추세를 발견했다. 이는 환경 내 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도의 급격한 증가가 인체 내에서도 반영되고 있음을 시사한다. 분석된 조직의 플라스틱 농도는 연령, 인종, 사망 원인과 무관했지만, 치매 진단을 받은 사람들의 샘플에서는 그렇지 않은 사람들보다 높은 농도의 플라스틱이 검출됐다. 연구진은 "뇌 조직 위축, 혈액뇌관문 손상, 노폐물 제거 기능 저하는 치매의 주요 특징이며, 이는 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도를 증가시킬 수 있다"고 설명했다. 다만, 플라스틱 물질 축적이 건강 악화에 직접적으로 영향을 미치는지는 아직 확실하지 않다고 덧붙였다. 니하트 연구진은 미세플라스틱의 건강 영향을 규명하기 위한 추가 연구가 필요하다는 점을 강조하며, 이에 대한 연구자들의 관심이 더욱 필요하다고 촉구했다. 한편, 플라스틱 생산량은 지속적으로 증가하고 있으며, 인간은 일상적으로 플라스틱 조각을 흡수하고 있다. 영국 엑서터대 글로벌 개발 연구원 아담 하니에(Adam Hanieh)는 "플라스틱은 석유와 가스로부터 추출된 석유화학 제품"이라며, 2040년에는 플라스틱이 석유 수요 증가의 95%를 차지할 것으로 예상된다고 경고했다.
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- ESGC
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인체 장기 내 미세 플라스틱 축적 심화, 뇌 조직에서 고농도 검출
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[우주의 속삭임(96)] 달, 총알 속도 암석 충돌로 그랜드 캐니언 능가하는 협곡 생성
- 달에 있는 두 개의 협곡은 총알처럼 빠른 속도로 이동하는 암석 홍수에 의해 10분도 채 안 되는 시간에 형성된 것으로 밝혀졌다. 두 협곡 모두 미국 애리조나 주에 있는 그랜드 캐니언보다 깊다. 미국 과학자들이 '발리스 슈뢰딩거(Vallis Schrödinger)'와 '발리스 플랑크(Vallis Planck)'로 명명된 이 달 협곡들을 분석한 결과, 이 거대한 계곡들이 각각 길이 270km, 깊이 2.7km, 그리고 길이 280km, 깊이 3.5km에 달한다는 사실을 발견했다고 과학 전문 매체 스페이스닷컴과 사이언스 등 다수 외신이 4일(현지시간) 보도했다. 연구진은 그랜드 캐니언의 길이가 446km이고 최대 깊이가 1.9km인 점을 감안할 때 달 협곡의 규모가 얼마나 큰 지 짐작할 수 있다고 설명했다. 미국 대학 우주 연구 협회 소속 달 및 행성 연구소의 지질학자 데이비드 크링은 스페이스닷컴과의 인터뷰에서 "달의 풍격은 극적"이라며, "달의 남극 지역에는 에베레스트산보다 높은 산과 그랜드 캐니언보다 깊은 협곡이 있다. 미래의 달 표면 탐험가들은 경외감을 느낄 것"이라고 말했다. 이 두 개의 달 협곡은 약 38억 1000만년 전 우주 충돌로 달의 지각에서 파편이 튕겨져 나가면서 생긴 폭 320km의 크레이터인 슈뢰딩거 분지에서 방사형으로 뻗어나가는 많은 계곡 중 두 곳이다. 이 구조는 약 42억 년에서 43억 년 전에 형성된 달에서 가장 오래된 충돌 크리에이터인 남극-에이킨 분지의 바깥쪽 가장자리에 위치해 있다. 크링과 그의 동료들은 미래의 로봇 유인 달 탐사 임무를 위한 잠재적 착륙 지점을 찾기 위해 슈뢰딩거 분지를 조사했다. 그들은 미 항공우주국(나사·NASA)의 달 정착 궤도선에서 촬영한 사진을 분석해 발리스 슈뢰딩거와 발리스 플랑크가 어떻게 형성되었는지 더 잘 이해하고, 이 이미지를 사용해 슈뢰딩거 분지를 만드는 충돌로 인해 방출된 파편의 방향과 속도를 계산한 달 표면 지도를 작성했다. 과학자들은 암석 파편이 충돌로 인해 시속 3420km에서 4600km의 속도로 튕겨져 나갔을 것으로 추정했다. 참고로 9mm루거 권총의 총알은 시속 약 2200km의 속도로 날아간다. 연구진은 이 두 협곡을 만드는 데 필요한 에너지가 현재 전 세계 핵무기 비축량의 에너지보다 130배 이상 클 것이라고 추정했다. 크링은 "우리가 설명하는 달 협곡은 암석의 흐름에 의해 생성된 반면, 그랜드 캐니언은 물의 강에 의해 생성되었다"며, "암석의 흐름은 물의 강보다 훨씬 더 강력했기 때문에 달 협곡은 몇 분 만에 생성되었고 그랜드 캐니언은 수백만 년에 걸쳐 생성됐다"고 말했다. 충돌이 일어난 각도로 인해 생성된 파편은 슈뢰딩거 분지 주변에 불균등하게 흩어졌으며, 남극-에이킨 분지에 더 가까운 지역은 물질이 덜 덮여 있었다. 크링은 이 고대 지역을 덮고 있는 파편이 적기 때문에 그곳에 착륙하는 우주 비행사들은 "달의 초기 시대의 샘플을 더 쉽게 수집할 수 있을 것"이라고 설명했다. 이번 연구 결과는 2월 4일 저널 네이처 커뮤니케이션즈에 게재됐다.
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[우주의 속삭임(96)] 달, 총알 속도 암석 충돌로 그랜드 캐니언 능가하는 협곡 생성
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[핫이슈] 카카오, 오픈AI와 손잡고 AI 서비스 대중화 선도
- 카카오가 챗GPT 개발사 오픈AI와 전략적 제휴를 체결하고 인공지능(AI) 서비스 대중화에 박차를 가한다. 정신아 카카오 대표와 샘 올트먼 오픈AI CEO는 4일 서울 더플라자호텔에서 공동 간담회를 갖고 카카오 서비스에 오픈AI 기술 적용 및 공동 제품 개발 등을 포함한 전략적 제휴 방침을 발표했다. 정 대표는 "챗GPT 기술들을 카나나 서비스를 포함해 다양한 프로젝트에 론칭하게 된다"며 "이번 파트너십이 최신 기술 활용을 넘어 카카오의 5000만 사용자를 위한 공동 제품을 개발 중이라는 점을 강조하고 싶다"고 밝혔다. 오픈AI가 국내 기업과 전략적 제휴를 체결한 것은 카카오가 처음이다. 양측은 지난해 9월부터 'AI 서비스 대중화'라는 동일한 목표 아래 기술과 서비스, 사업 등 다양한 범위에서 협력 방안을 논의해 왔다. 이에 따라 우선 카카오톡, 카나나 등 카카오의 주요 서비스에 오픈AI의 최신 AI 기술 API를 활용할 방침이다. 아울러 'AI 네이티브 컴퍼니'로의 전환을 가속하고자 챗GPT 엔터프라이즈도 도입하기로 결정했다. 카카오는 그간 독자적인 초거대 언어모델을 개발하는 동시에 이미 개발된 다양한 AI 모델을 필요에 맞게 선택해 구현하는 '모델 오케스트레이션' 전략 노선을 분명히 해 왔다. 카카오는 이번 협력을 통해 AI 모델 오케스트레이션 전략을 한층 강화할 예정이라고 강조했다. 공동 상품 개발과 관련해선 한국 이용자를 이해하는 카카오와 글로벌 기술력을 보유한 오픈AI가 맞춤형 AI 서비스 대중화를 앞당길 것이라고 강조했다. 올트먼은 간담회에서 "한국의 AI 채택률은 놀라운 수준이고, 에너지·반도체 등에서 정말 강력한 AI 채택이 가능한 국가라고 본다"며 "우리에게도 좋은 시장이고, 파트너십을 맺게 돼 기쁘다"고 말했다. [미니해설] 카카오-오픈AI 제휴, AI 서비스 대중화의 새로운 장을 열다 카카오와 오픈AI의 전략적 제휴는 국내 IT 업계에 큰 파장을 일으키고 있다. 특히 카카오톡을 기반으로 한 카카오의 막강한 플랫폼 경쟁력과 오픈AI의 챗GPT 기술력이 결합되면서 AI 서비스 대중화에 새로운 전기가 마련될 것이라는 기대가 높다. 샘 올트먼 오픈AI CEO는 "우리는 특히 AI와 메시징에 관심이 많습니다"라고 언급하며 카카오톡에 챗GPT 기술을 접목하는 것에 대한 기대감을 내비쳤다. 실제로 카카오는 카카오톡을 통해 5000만 명 이상의 사용자를 확보하고 있으며, 챗GPT는 텍스트 기반 대화 분야에서 뛰어난 성능을 자랑한다. 양사의 협력은 카카오톡 사용자들에게 더욱 편리하고 혁신적인 AI 기반 서비스를 제공할 수 있을 것으로 예상된다. 한국 시장 중요성 강조, 추가 협력 가능성 시사 올트먼 CEO는 "한국의 AI 채택률은 놀라운 수준이고, 에너지·반도체 등에서 정말 강력한 AI 채택이 가능한 국가라고 본다"며 한국 시장의 중요성을 강조했다. 이는 향후 카카오와 오픈AI 간의 협력이 더욱 확대될 가능성을 시사한다. 특히 올트먼 CEO는 "앞으로 공동 제품을 많이 만들 수 있으면 좋겠고, 함께 과학적 발견도 해나갈 수 있으면 좋겠다"고 밝혀 단순한 기술 제휴를 넘어 다양한 분야에서 협력할 수 있음을 내비쳤다. "스타게이트 생태계 기여할 한국 기업 많아" 올트먼 CEO는 오라클, 소프트뱅크와 합작해 추진 중인 스타게이트 프로젝트에 대해 "생태계에 기여할 수 있는 한국 기업이 많다고 생각한다"고 언급하며 국내 기업의 참여 확대 가능성을 열어두었다. 스타게이트는 AI 인프라 구축을 위한 대규모 데이터 센터 사업으로, 한국 기업들이 참여할 경우 글로벌 AI 시장에서 경쟁력을 강화하는 데 도움이 될 것으로 예상된다. 카카오, 오픈AI에 아이디어 제시하며 협력 주도 정신아 카카오 대표는 양사 공동 제품 개발과 관련해 "긴밀하게 협업하고 있고 다양한 서비스 라인업을 론칭할 예정이다. 공동 개발은 빠르게 진행될 것으로 예상한다"며 협업에 속도를 낼 것임을 강조했다. 또한 "카카오 서비스에서 사용자 니즈가 가장 맞는 접점으로 찾아가고 있다. 카카오가 오픈AI에 거꾸로 아이디어를 많이 제시하고 있다"고 밝혀 카카오가 오픈AI와의 협력을 주도적으로 이끌고 있음을 시사했다. "재무적 자본 공동 투자"⋯투자 확대 및 협력 강화 의지 표명 정 대표는 양사 협업에 따른 투자 규모에 대해 "구체적 규모는 앞으로 확대될 수 있어 말하기 어렵다. 빠른 속도로 확대하는 느낌으로 진행하고 있다"며 투자 확대를 시사했다. 또한 "재무적 자본도 함께 투자한 게 있지만, 공동 개발 인력을 같이 투자하고 있기에 그 관점에서 봐 달라"고 답해 재무적 투자뿐만 아니라 인력 투자도 함께 진행하고 있음을 밝혀 협력 강화 의지를 표명했다. 카카오와 오픈AI의 제휴는 AI 서비스 대중화를 위한 중요한 발걸음이 될 것이다. 양사의 협력을 통해 사용자들은 더욱 편리하고 혁신적인 AI 기반 서비스를 경험할 수 있을 것으로 기대된다.
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[핫이슈] 카카오, 오픈AI와 손잡고 AI 서비스 대중화 선도
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[우주의 속삭임(95)] 맨틀 속 숨겨진 초대륙, 지구 역동성 비밀 밝히나
- 우리 행성 지구는 겉보기와는 달리 그 내부에서 끊임없이 역동적인 활동이 일어난다. 특히 지구의 얇은 지각과 액체 상태의 외핵 사이에 위치한 맨틀은 지구 전체 부피의 80% 이상을 차지하며, 그 비밀스러운 활동은 오래전부터 과학자들의 호기심을 자극해 왔다. 최근 CNN은 "지구 내부에 숨겨진 2개의 초대륙"에 대한 새로운 연구 결과를 보도하며 맨틀에 대한 우리의 이해를 한 단계 끌어올렸다. 맨틀, 단순한 공간 그 이상 맨틀은 지구 전체 부피의 약 84%를 차지하는 곳으로, 오랫동안 과학자들은 이곳이 '걸쭉한 캐러멜'과 같은 균일한 물질로 이루어져 있다고 믿었다. 하지만 실제 맨틀은 '초콜릿 칩이 박힌 쿠키'처럼 거대한 혼합되지 않은 영역들을 포함하고 있으며, 이 영역들이 지구의 역동성에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀지고 있다. 특히 주목받는 것은 지각 아래 깊숙이 자리 잡은 두 개의 거대한 '초대륙'이다. 하나는 아프리카 대륙 아래에, 다른 하나는 태평양 아래에 숨겨져 있는 이 초대륙들은 맨틀 깊숙한 곳에서 '닻'과 같은 역할을 하며 맨틀 전체의 움직임에 영향을 미칠 것으로 추정된다. 새로운 연구 결과는 이 초대륙들이 기존에 생각했던 것보다 훨씬 더 오래되었을 가능성을 제시하며, 맨틀이 단순히 잘 섞인 공간이 아님을 보여준다. 이러한 숨겨진 구조들은 판의 움직임을 포함한 맨틀 활동을 조절하며, 이는 우리가 경험하는 지진이나 화산 활동과도 밀접한 관련이 있다. 애리조나 주립 대학의 클레어 리처드슨 박사는 "이러한 발견은 맨틀 대류와 판 구조론, 그리고 결과적으로 우리가 지표면에서 경험하는 지진 및 화산 활동과 같은 현상에 대한 더 나은 이해에 기여할 것"이라고 말하며 이번 연구의 중요성을 강조했다. 지진파를 이용한 심층부 탐사 연구자들은 지진파가 맨틀 내부를 통과하면서 속도나 감쇠(에너지 손실)가 어떻게 변하는지를 분석하여 초대륙의 비밀을 밝혀냈다. 지진파는 맨틀 내부의 밀도, 온도, 구성 물질에 따라 속도가 달라지는데, 초대륙은 주변보다 밀도가 낮고 온도가 높아 지진파의 속도를 느리게 만든다. 또한, 지진파의 감쇠 정도를 통해 맨틀 물질의 나이를 추정할 수 있다. 광물 결정 크기가 작을수록 파동 에너지를 더 많이 흡수하여 감쇠가 크게 일어나는데, 초대륙에서는 감쇠가 적게 일어나는 것으로 보아 주변보다 훨씬 오래된 물질로 이루어져 있음을 알 수 있다. 즉, 초대륙은 주변 맨틀보다 더 단단하고 안정적인 구조라는 의미다. 위트레흐트 대학의 아르웬 데우스 교수는 "우리는 지진파가 느려진다는 것만 알았다"라며 과거 연구의 한계를 지적하며, "이번 연구를 통해 초대륙이 맨틀 대류에 적극적으로 참여하는지, 아니면 단순히 '밀집된 더미'처럼 그 자리에 머물고 있는지에 대한 의문이 풀릴 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 오래된 닻, 판 구조론의 새로운 열쇠 이번 연구 결과는 판 구조론에 대한 우리의 이해를 근본적으로 바꿀 수 있다. 초대륙이 맨틀 내부에서 '오래된 닻' 역할을 한다면, 이는 판의 움직임이 단순히 맨틀 대류에 의해 결정되는 것이 아니라 초대륙과 같은 고정된 구조에 의해서도 영향을 받을 수 있다는 것을 의미한다. 탈라베라-소자 박사는 "우리 연구는 LLSVP(큰 저속도 전단 영역)가 오래 지속되는 특징이며, 적어도 5억년 이상, 아마도 더 오래되었을 가능성을 지적한다"라며, "이는 그들이 핵-맨틀 경계의 바닥에서 닻 역할을 하며 맨틀 대류에서 살아남았다는 것을 의미하며, 맨틀이 잘 혼합되지 않았다는 것을 시사한다"라고 말했다. 또한, 초대륙은 지구 화학적 원소의 저장소일 가능성도 제기되고 있다. 특정 화산의 용암에서 발견되는 지구 생성 초기부터 존재했던 화학 원소들이 초대륙에 저장되어 있다가 분출될 수 있다는 것이다. 이는 초대륙이 단순한 암석 덩어리가 아니라 지구 화학 순환에 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 데우스 교수는 "이러한 LLSVP는 오랫동안 그곳에 있었다. 그들이 10억 년 동안 그곳에 있었다면 40억 년 동안 그곳에 있었을 수도 있다. 그들은 이러한 화학적 원시 원소가 위치할 수 있는 숨겨진 저장소일 가능성이 크다. 우리는 지금 그것을 증명할 수는 없지만 지구 화학자들이 이것을 조사할 수 있다"라고 말하며 앞으로의 연구에 대한 기대감을 나타냈다. 미래를 향한 발걸음 맨틀 내부에 숨겨진 초대륙의 발견은 지구의 역동성을 이해하는 데 중요한 발걸음이다. 이번 연구 결과는 맨틀 대류와 판 구조론에 대한 우리의 이해를 넓혀줄 뿐만 아니라, 지진이나 화산 활동과 같은 자연 현상을 예측하고 대비하는 데에도 기여할 수 있을 것이다. 리처드슨 박사는 "이 모델은 많은 지진학자들이 지구 내부의 다른 물리적, 화학적 특성을 이해하는 데 사용하는 측정에 궁극적으로 영향을 미치는 지진 에너지를 약화시키는 지구의 영역을 매핑한다"라며 이번 연구가 지진학 연구에 미칠 영향을 강조했다. 맨틀은 아직 풀리지 않은 수많은 비밀을 간직하고 있다. 하지만 과학자들의 끊임없는 노력과 새로운 기술 개발을 통해 우리는 지구 내부의 미스터리를 하나씩 풀어갈 수 있을 것이다. 해당 연구는 학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.
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[우주의 속삭임(95)] 맨틀 속 숨겨진 초대륙, 지구 역동성 비밀 밝히나
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울릉분지, '마귀 상어' 최대 51억 7천만 배럴 추가 매장 가능성…정부 "검증 필요"
- 동해 울릉분지에서 최대 51억 7000만 배럴 규모의 가스·석유가 추가로 매장되었을 가능성이 제기됐다. 이는 정부가 지난해 발표한 '대왕고래' 유망 구조와는 별개의 새로운 탐사 결과다. 3일 산업통상자원부와 한국석유공사에 따르면, 미국 심해 기술평가 업체 액트지오(Act-Geo)는 최근 '울릉분지 추가 유망성 평가' 용역 보고서를 제출했다. 보고서에는 울릉분지 내 14개의 새로운 유망 구조가 발견되었으며, 해당 지역의 예상 매장량이 최소 6억 8000만 배럴에서 최대 51억 7000만 배럴에 이를 가능성이 있다는 내용이 담겼다. 가스는 최대 4억 7000만 톤, 원유는 최대 13억 3000만 배럴로 추정되며, 특히 '마귀상어(Goblin Shark)' 구조에서만 최대 12억 9000만 배럴이 매장될 가능성이 제기되었다. 다만, 이번 보고서는 기초 용역 수준으로 국내외 검증 절차를 거쳐야 신뢰성이 확보될 전망이다. 산업부 관계자는 "국제 검증을 통해 신뢰도를 높인 후 사업 추진 여부를 결정할 것"이라고 밝혔다. [미니해설] 울릉분지, 최대 51억 7천만 배럴 석유·가스 추가 발견 가능성 동해 울릉분지에서 진행 중인 심해 가스전 개발 사업이 새로운 국면을 맞이하고 있다. 최대 51억 7000만 배럴 규모의 석유·가스가 추가로 매장되어 있을 가능성이 제기된 것이다. 이는 지난해 발표된 '대왕고래' 유망 구조와는 다른 새로운 탐사 결과다. 그러나 이번 분석은 기초 용역 보고서에 기반한 예비 추산으로, 정확한 매장 가능성과 경제성 검토를 위해 국내외 전문가들의 검증이 필요하다는 점이 변수로 남아 있다. 51억 7천만 배럴, 과연 어느 정도 규모인가? 추산된 매장량은 국내 소비 기준으로 비교하면 그 의미가 더욱 분명해진다. 우리나라가 하루 260만 배럴의 석유를 소비한다고 가정할 때, 최대 54년치 원유에 해당하는 엄청난 양이다. 가스 매장량도 최대 4억 7000만 톤으로, 현재 한국이 연간 소비하는 천연가스(약 4000만 톤)의 10배가 넘는 규모다. 또한, 이는 지난해 정부가 발표한 '대왕고래' 유망 구조의 최대 매장량(140억 배럴)의 36%에 해당하는 양이다. 즉, 이번 신규 탐사 결과가 검증을 거쳐 현실화된다면 한국의 에너지 자급률을 획기적으로 높일 수 있는 기회가 될 수 있다. 기존 '대왕고래' 구조와는 다른 14개 신규 유망 구조 이번 보고서를 제출한 액트지오(Act-Geo)는 지난해 정부가 대왕고래 유망 구조에 최대 140억 배럴의 가스·석유가 매장 가능하다고 발표했을 때 물리 탐사 분석을 수행했던 업체다. 그러나 이번 보고서에 포함된 14개 신규 유망 구조는 기존 대왕고래 구조와는 전혀 다른 지역이다. 이는 울릉분지 전체가 우리가 예상했던 것보다 훨씬 더 많은 에너지를 품고 있을 가능성이 크다는 의미다. 이 가운데 '마귀상어(Goblin Shark)'로 명명된 유망 구조에는 최대 12억 9000만 배럴의 석유·가스가 존재할 가능성이 높다는 분석이 나왔다. 가스와 석유 얼마나 있을까? 액트지오가 이번에 추산한 14개 신규 유망 구조의 매장량은 다음과 같다. △ 가스는 최소 7000만 톤 ~ 최대 4억 7000만 톤, △ 석유는 최소 1억 4000만 배럴 ~ 최대 13억 3000만 배럴로 추정된다. 이는 기존 대왕고래 구조의 예상 매장량(최대 140억 배럴)보다는 적지만, 국내 석유·가스 자급률을 크게 끌어올릴 수 있는 규모다. 하지만 아직은 기초 연구⋯정부 "검증 필요" 정부와 한국석유공사는 이번 보고서가 기초 용역 연구 단계임을 강조하며, 신뢰성을 확보하기 위해 국내외 전문 업체의 검증을 거칠 계획이라고 밝혔다. 산업부 관계자는 "대왕고래 프로젝트처럼 국내외 전문가를 통한 데이터 검증을 거쳐야 한다"며, "정확한 매장 가능성과 경제성 분석을 기반으로 사업 추진 여부를 결정할 것"이라고 설명했다. 즉, 현재로서는 가스·석유가 매장될 가능성이 크지만, 실제 개발 가능성은 추가 검토가 필요한 상황이다. 대왕고래 프로젝트와 울릉분지 개발 현황 우리나라는 2023년 대왕고래 유망 구조 개발을 공식화하면서, 20년 만에 본격적인 해양 자원 개발을 추진 중이다. 한국석유공사는 현재 해외 협력 업체와 함께 심해 시추 평가 및 개발 가능성 검토를 진행하고 있으며, 2030년 이후부터 본격적인 생산 가능성이 거론되고 있다. 이번 추가 유망 구조 발견으로 울릉분지 전체의 개발 가능성이 더욱 커질 경우, 동해가 대한민국의 새로운 에너지 생산 거점으로 발돋움할 수 있을 것이다. 현재로서는 가스·석유 매장 가능성이 높지만, 실제 개발까지는 여러 단계의 검증이 필요하다.
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울릉분지, '마귀 상어' 최대 51억 7천만 배럴 추가 매장 가능성…정부 "검증 필요"
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['우주의 속삭임(94)] 지구 자기 북극 이동 가속화⋯5년 만에 위치 업데이트
- 지구 자기 북극의 위치가 변화함에 따라 선박, 항공기 등의 항법 시스템을 재조정해야 할 필요성이 제기되고 있다. 자기 북극은 현재 캐나다에서 시베리아 방향으로 이동하고 있으며, 그 속도가 가속화되고 있는 것으로 관측됐다고 CNN과 사이테크데일리 등 외신이 전했다. 미국 국립해양대기청(NOAA)과 영국 지질조사국(BGS)은 5년마다 갱신되는 세계 자기 모델(WMM)의 최신 버전을 발표했다. 지리적 북극은 지구 자전축의 최북단에 고정되어 있는 반면, 자기 북극은 지구 자기장이 수직으로 향하는 지점으로, 지구 내부의 철과 니켈의 이동에 따라 끊임없이 변화한다. 따라서 나침반이나 GPS 시스템을 사용하는 경우 정확한 자기 북극의 위치 정보가 필수적이다. BGS의 지구 자기장 모델링 전문가인 윌리엄 브라운은 "현재 자기 북극의 이동은 전례 없는 현상"이라고 말했다. 그는 "1500년대 이후 자기 북극은 캐나다 주변에서 천천히 움직였지만, 지난 20년 동안 시베리아를 향해 가속도가 붙었고, 5년 전까지 매년 속도가 증가했다"며 "최근에는 연간 50km에서 35km로 속도가 감소했는데, 이는 관측 사상 가장 큰 감속"이라고 설명했다. 연구 결과에 따르면, 캐나다와 시베리아 지하에 있는 두 개의 거대한 자기 엽이 자기 북극의 이동을 주도하는 것으로 추정된다. 이러한 이동은 때때로 급격하게 발생하여 5년 주기의 정기적인 업데이트 외에 긴급 업데이트가 필요한 경우도 있다. 이번에 발표된 새로운 WMM은 향후 5년간 자기 북극의 위치를 정확하게 제공할 것으로 예상된다. 특히 이번에는 해상도가 10배 이상 향상된 고해상도 지도가 함께 제공되어, 적도에서 약 300km의 공간 해상도를 제공한다. 이전 모델의 해상도는 3,300km였다. BGS 연구팀은 남아프리카에서 영국까지 8,500km를 직선으로 이동하는 경우, 이전 WMM을 사용하면 새로운 WMM에 비해 최종 목적지에서 150km 벗어나게 된다고 밝혔다. 이는 WMM의 정확도가 항법에 미치는 영향을 보여주는 사례이며, 지도 제작 및 물류 회사, 정부 기관 등은 이러한 업데이트를 적용해야 한다. 브라운은 CNN과의 인터뷰에서 "주요 항공사들은 전체 항공기의 항법 소프트웨어를 업그레이드하여 새로운 모델을 적용할 것이며, NATO 회원국들은 다양한 장비의 복잡한 항법 시스템 소프트웨어를 업그레이드해야 할 것"이라고 말했다. 다만, 개인이 사용하는 휴대폰이나 차량용 내비게이션의 경우 자동으로 업데이트가 진행될 예정이다. 한편, 자기 북극은 1831년 제임스 클라크 로스 경에 의해 캐나다 북부에서 처음 발견됐다. 이후 연구자들은 전 세계 지상 측정 및 위성 데이터를 활용하여 자기 북극의 위치를 추적해 왔으며, 그 정확도를 점차 높여왔다.
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['우주의 속삭임(94)] 지구 자기 북극 이동 가속화⋯5년 만에 위치 업데이트
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기아, 전기차 EV9 2만3천대 리콜…"좌석 나사 빠져" 안전 위협
- 기아자동차가 좌석 고정 나사 누락으로 인한 안전 문제로 전기차 SUV 2만3000대를 리콜한다. 19일(현지시간) 스페인 매체 유니온라요(UNIONRAYO)에 따르면, 2024년형과 2025년형 EV9 모델에서 좌석 고정 나사 누락으로 인한 안전 문제가 발견됐다. 이번 리콜은 2열과 3열 시트의 장착 나사가 누락된 차량을 대상으로 한다. 해당 결함은 광명 오토랜드 공장에서 생산된 차량에서 발생했으며, 작업자의 실수로 나사가 조립되지 않은 것으로 파악됐다. 좌석 고정 나사가 없을 경우 사고 발생 시 시트가 이탈하여 안전벨트 작동에 문제가 생길 수 있으며, 이는 승객 안전에 심각한 위협을 초래할 수 있다. 미국 도로교통안전국(NHTSA)은 좌석에서 발생하는 비정상적인 소음이 결함의 징후일 수 있다고 경고했다. 좌석 불안정은 안전벨트 효과를 저해하여 안전사고 위험을 높인다. 기아차는 2023년 9월부터 2024년 10월 사이 생산된 EV9 차량 소유주에게 리콜 조치를 시행할 예정이다. 소유주는 기아 대리점에서 무상으로 차량 점검 및 수리를 받을 수 있다. 기아차는 이번 리콜을 통해 제조 공정의 품질 관리 시스템을 강화하고 재발 방지에 힘쓸 계획이다. EV9는 기아차의 전략 모델로, 이번 리콜 사태는 브랜드 이미지에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 특히 안전과 직결된 문제인 만큼, 소비자 신뢰 회복이 주요 과제로 떠올랐다. 한편, 기아차는 멕시코에서 생산된 K4 2025년형 세단 모델에서도 헤드라이트 결함으로 리콜을 진행 중이다. 해당 차량은 방향지시등 작동 시 헤드라이트가 꺼지는 문제가 발견됐다. 이는 야간 운전 시 가시성을 저하시키는 심각한 결함이다. 해당 결함은 누에보 레온주의 페스케리아(Pesqueria) 공장에서 생산된 K4 1,784대에서 나타났다. 기아 멕시코는 소유주에게 리콜 사실을 통보하고 공식 홈페이지에 상담 공간을 마련하는 등 적극적인 대응에 나서고 있다. 이번 기아 전기차 EV9 리콜 사태는 자동차 제조업체에게 품질 관리 및 안전 기준 준수의 중요성을 다시 한번 강조한다. 기아차는 이번 사건을 계기로 품질 관리 시스템을 개선하고 소비자 신뢰 회복에 주력할 것으로 예상된다.
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기아, 전기차 EV9 2만3천대 리콜…"좌석 나사 빠져" 안전 위협
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[기후의 역습(113)] "기후변화, LA 산불 영향 미쳐" UCLA 연구 결과 발표
- 미국 캘리포니아주 로스앤젤레스(LA) 지역에서 발생한 대형 산불이 기후변화로 인해 규모가 커지고 강도가 강해졌다는 연구 결과가 발표됐다. UCLA(캘리포니아대학교 로스앤젤레스) 과학자들은 최근 분석에서 지구온난화를 유발하는 화석연료로 인한 오염이 이번 산불의 연료 역할을 했으며, 이로 인해 산불의 크기와 강도가 증가했다고 밝혔다고 CNN과 BBC 등 다수 외신이 전했다. 지난 7일 서부 LA 서부 해변과 동부 내륙에서 각각 발생한 대형 산불로 최고 25명이 사망했고, 1만2000채 이상의 건물이 잿더미로 변했다. 16일(현지시간) 캘리포니아 산림·소방국과 LA 카운티에 따르면 서부 해변에서 진행 중인 '팰리세이즈 산불'의 진압률이 22%, 동부 내륙 '이튼 산불'의 진압률이 55%를 기록했다. 두 산불의 피해 면적은 각각 96㎢(여의도 면적의 약 33배), 57.1㎢에 달한다. 열흘째 이어지고 있는 산불의 피해 면적은 나흘째 같은 수치를 유지하고 있다. 현재 이들 두 지역에는 소방 인력이 각각 5천여명, 3천여명이 투입돼 진화 작업을 이어가고 있다. 애큐웨더(AccuWeather)의 예비 추산에 따르면 피해 규모는 최대 1500억달러(약 177조 원)에 달할 것으로 예상된다. 이는 미국 역사상 가장 큰 산불 피해액이다. 캐런 베이스 LA 시장은 지난 15일 "아직 위험에서 벗어나지 못했다"고 밝혔다. 기후변화가 산불에 25% 추가 연료 제공 전문가들은 강풍과 가뭄 외에도 기후변화가 이번 산불의 근본적인 원인이라고 지적했다. 캘리포니아를 포함한 미국 서부 지역은 수십 년간 가뭄을 겪었으며, 최근 몇 년간 건조기와 우기가 반복되는 현상으로 인해 산불에 취약한 환경이 조성됐다. 미국 국립해양대기청(NOAA)은 "기온 상승, 가뭄 장기화, 대기 건조 등 기후변화는 미국 서부 지역의 산불 위험과 규모를 증가시키는 주요 원인"이라고 밝혔다. 연구에 따르면 기후변화는 이번 산불에서 약 25%의 추가 연료를 제공한 것으로 분석됐다. 연구진은 기후변화가 없더라도 산불은 발생했을 가능성이 높지만, 현재보다 "규모가 작고 강도가 약했을 것"이라고 강조했다. 이는 기후변화가 산불 통제 가능성을 약화시켰는지에 대한 논의로 이어질 수 있다며, 이번 연구를 심화 연구의 출발점으로 제시했다. "12건의 산불, 60제곱마일 이상 소실" 2024년 1월 7일, 10년에 한 번 오는 강한 산타아나 바람이 남부 캘리포니아의 건조한 지형을 강타하면서 산불이 시작됐다. 이후 LA 지역에서는 12건의 산불이 발생해 60제곱마일(약 155㎢) 이상의 면적이 소실됐고, 주택과 상업시설 등 1만2000개 이상의 건물이 불에 탔다. 이 중 이튼(Eaton) 지역과 팰리세이즈(Palisades) 산불은 캘리포니아 역사상 가장 파괴적인 산불 1위와 2위로 기록됐다. 16일(현지시간) 캘리포니아 산림·소방국 당국은 피해 지역 일대에 여전히 남아 있을 위험을 고려해 주만 8만2400명에 대피 명령을, 9만400명에게 대피 준비 경고를 계속 발령중이다. 특히 지대가 높은 펠리세이즈 산불 지역에서는 불에 그을린 지반의 약화로 일부 산사태가 일어날 수 있다고 경고했다. "극단적 날씨 변화가 산불 원인" 지목 연구진은 이번 산불의 주요 원인으로 비정상적인 날씨 패턴을 지목했다. 최근 몇 년간 겨울철 강수량이 평년 대비 두 배 이상 많아 잔디와 관목이 평소보다 무성하게 자랐다. 그러나 지난 여름 이후 비가 거의 내리지 않으면서 초목이 급격히 건조됐고, 이는 산불의 연료를 크게 증가시켰다. 특히 2024년 5월부터 2025년 1월까지 LA 강수량은 0.29인치(약 7.3mm)에 불과해, 1962~1963년 이후 두 번째로 건조한 시기로 기록됐다. 연구진은 이러한 극단적 가뭄과 강수 패턴의 변화를 '기후변화로 인한 날씨 급변 현상(Weather Whiplash)'으로 설명하며, 이는 산불과 홍수 같은 재난의 가능성과 심각성을 더욱 악화시킨다고 경고했다. 기후변화와 산불, 새로운 도전에 직면 산불은 화재 발생 내내 '악마의 바람'으로 불린 강한 산타아나 바람의 영향으로 더욱 확산됐다. 연구에 따르면 이번 산타아나 바람은 극히 이례적이었으나, 기후변화와 직접적인 연관성은 발견되지 않았다. 다만 연구진은 기후변화가 산불의 규모와 강도를 키운 만큼, 향후 고위험 지역 개발 제한, 주택 방화 예방 조치 강화, 산불 위험 시기의 적극적인 진압 전략 등이 필요하다고 강조했다. 1월은 남부 캘리포니아에서 두 번째로 강수량이 많은 달로 알려져 있지만, 올해는 이례적으로 건조한 상태가 지속되고 있다. 2월에도 강수량이 평년보다 적을 것으로 예상되면서 산불 발생 가능성은 여전히 높다. UCLA 연구진은 기후변화가 산불의 심각성을 키우는 중요한 요인으로 작용하고 있음을 다시 한번 강조하며, 산불 예방과 기후 변화 대응의 필요성을 촉구했다.
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- ESGC
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[기후의 역습(113)] "기후변화, LA 산불 영향 미쳐" UCLA 연구 결과 발표
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[먹을까? 말까?(88)] 미국 FDA, 식품 첨가물 '적색 3호' 금지…35년 만에 화장품 금지 사례 이어져
- 미국 식품의약국(FDA)은 15일(현지시간) 식품 첨가물로 사용되던 염료 '적색 3호(FD&C Red No. 3)'를 금지한다고 발표했다. 이는 해당 물질이 화장품에서 발암 가능성으로 인해 금지된 지 약 35년 만에 식품에도 적용된 조치다. '적색 3호(Red Dye No. 3)', '적색 3(Red Dye 3)', '에리스로신(erythrosine)'이라고도 불리는 FD&C 적색 3호는 특정 음식과 음료에 밝은 체리색 붉은색을 부여하는 합성 식품 염료로, 특정 캔디, 케이크 및 컵 케이크, 쿠키, 냉동 디저트, 프로스팅 및 아이싱, 섭취 약물에서 발견된다. 다른 색소 첨가제와 마찬가지로 FDA의 승인을 받아야 하며 소량만 사용된다. FDA는 제조업체가 식품에 첨가할 때 'FD&C 적색 3호'를 성분표에 기재하도록 규정하고 있다. FDA는 이번 조치가 2022년 시민단체들의 청원을 수용한 결과라고 밝혔다. 해당 청원은 사탕, 스낵 케이크, 마라스키노 체리 등에서 적색 3호의 사용을 금지할 것을 요구하는 내용을 담고 있었다. FDA는 일부 연구에서 적색 3호가 실험실 쥐에게 암을 유발했다는 결과를 근거로 제시하며, '딜레이니 수정(Delaney Clause)'이라는 연방법 조항에 따라 금지 조치를 내렸다고 설명했다. 이 조항은 인간 또는 동물에게 암을 유발할 가능성이 확인된 첨가물의 사용을 금지하도록 규정하고 있다. 딜레이니 수정은 뉴욕 상원의원인 제임스 딜레이니가 제안한 것으로 미국 식품 의약국 화장품 법에서 사람에게 암을 일으키거나 또는 시험 후 동물에 암을 일으키는 화학적 첨가물은 식품에 쓸 수 없다는 조항이다. 적색 3호, 식품 및 약물 첨가물 목록에서 제외 적색 3호는 에리트로신(Erythrosine)으로도 알려져 있으며, 이번 조치로 인해 식품, 건강 보조식품, 경구 약물 등에서 사용이 전면 금지됐다. FDA는 1990년에 화장품 및 외부용 약물에 적색 3호 사용을 금지했으나, 당시 인간에게 미치는 영향이 불확실하다는 이유로 식품과 경구 약물에 대한 금지 조치는 시행하지 않았다. FDA 인간식품 부국장 짐 존스(Jim Jones)는 이번 결정에 대해 "실험실 수컷 쥐에게 적색 3호가 암을 유발했다는 연구 결과가 있다"며 "하지만 해당 물질이 인간에게도 같은 영향을 미친다는 과학적 근거는 아직 없다"고 밝혔다. 제조업체, 단계적 제거 의무화 식품 제조업체는 2027년 1월까지, 경구 약물 제조업체는 2028년 1월까지 적색 3호를 제품에서 제거해야 한다. 미국 내에서 제조되지 않은 수입 제품 역시 이 기준을 충족해야 한다. 소비자 옹호 단체들은 이번 결정을 긍정적으로 평가했다. 미국 과학공익센터(CSPI)의 피터 루리(Peter Lurie) 박사는 "이번 결정은 환영할 만하지만 너무 늦었다"고 지적하며, "립스틱에는 금지된 적색 3호가 사탕에는 허용된 이중 기준을 제거한 것"이라고 말했다. 한편, 식품 제조업체들이 이번 금지 조치에 대해 법적 대응을 할 가능성도 제기되고 있다. FDA 국장 로버트 칼리프(Robert Califf) 박사는 지난해 12월 의회 청문회에서 "법정에서 승소하려면 충분한 과학적 증거가 필요하다"며 이번 조치의 법적 논란 가능성을 시사한 바 있다. 의회와 시민단체의 지속적 요구⋯결국 금지로 이어져 수년간 소비자 단체와 건강 옹호자들은 FDA에 적색 3호 사용 금지를 촉구해왔다. 2022년 CSPI가 주도한 청원을 비롯해 지난해에는 약 20명의 의회 의원이 FDA에 해당 물질을 금지할 것을 요구하는 서한을 보냈다. 이번 금지 조치는 FDA가 기존의 연구 결과와 시민사회의 요구를 종합적으로 반영한 사례로 평가된다. 다만, FDA의 결정이 향후 관련 업계와의 법적 공방으로 이어질 가능성도 배제할 수 없다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(88)] 미국 FDA, 식품 첨가물 '적색 3호' 금지…35년 만에 화장품 금지 사례 이어져
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바이든, 첨단반도체 중국 유입 차단 위해 규제 강화⋯삼성·TSMC 영향
- 조 바이든 미국 행정부가 15일(현지시간) 삼성전자와 대만 TSMC가 생산한 첨단 반도체의 중국 유입을 막기 위해 추가 규제를 발표했다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 바이든 행정부는 이날 삼성전자, TSMC, 인텔 등의 반도체 제조업체들이 고객에 대해 철저한 검토와 강화된 실사를 진행하도록 하는 규정을 내놓았다. 이번 규제 대상은 16개의 중국 및 싱가포르 기업이다. 이번 제재 대상에는 미국의 블랙리스트에 오른 화웨이테크놀로지스가 TSMC의 반도체를 확보하는 데 관여했다는 혐의를 받는 소프고테크놀로지도 포함됐다. 미국 상무부는 중국의 반도체 산업을 구축하기 위해 '중국 정부의 요청에 따라 행동하고 있는 기업'에 제재를 가하는 것이라고 밝혔다. 상무부는 파운드리(반도체 위탁생산)와 패키징 기업의 반도체 수출에 대한 라이선스와 관련된 의무사항도 강화했다. 다만 성능이 특정 수준 이하고 "신뢰할 수 있는 고객사"에서 생산됐다는 점이 입증된 프로세서거나 기술적 역량이 확인됐고 미국 정부의 허가를 받은 업체가 패키징한 칩에는 적용되지 않는다. 지나 러먼도 미 상무부 장관은 성명에서 "이 규정은 우리의 통제 조치를 더욱 강화하고 목표를 정교화해서 미국의 법을 우회하고 국가안보를 약화시키려는 중국과 다른 국가들의 시도를 막는 데 도움이 될 것"이라고 밝혔다. 그는 "첨단 반도체에 대한 접근을 제한하고 규정을 강력히 집행하며 새롭게 부상하는 위협에 선제적으로 대응해서 국가안보를 계속해서 지켜나갈 것"이라고 강조했다. 로이터통신은 "AI 애플리케이션에 사용될 수 있는 14나노미터(㎚) 또는 16㎚ 노드 이하의 칩을 대상으로 하는 새 규제는 TSMC 외에도 다른 기업에도 영향을 미칠 것"이라며 "삼성의 매출도 타격을 입을 가능성이 있다"고 전했다. 19일 임기를 마치는 바이든은 막바지까지 중국에 대한 첨단 반도체 규제를 강화하고 있다. 지난 13일에는 미 상무부는 더욱 강화된 AI 반도체 수출 통제 조치를 공개했다. 이 규제는 엔비디아 등이 만든 첨단 AI 반도체가 중국으로 유입되는 것을 차단하기 위해 한국을 포함한 동맹국을 제외한 대부분의 국가에 AI 반도체 수출 한도를 설정했다. 미국 AI 칩, 해당 국가 AI 시스템 훈련 금지 또 중국을 포함한 20여개의 우려국에 대해서는 기존 수출 통제가 유지돼서 미국의 AI 칩이 해당 국가의 AI 시스템을 훈련하는 것이 금지된다. 지난해 10월 화웨이가 TSMC가 만든 칩을 비밀리에 입수해 활용한 것으로 확인됐다. 이후 미국 상무부는 TSMC에 중국 고객사를 위해 7㎚ 이하의 칩을 생산하지 않을 것을 요청한 것으로 알려졌다. 또 미 정부는 화웨이와 같은 중국 업체가 첨단 반도체를 확보할 수 있는 우회로를 차단하는 데 주력하고 있다. 블룸버그통신은 "이번 규제는 첨단 반도체가 여전히 중국과 러시아로 유입되고 있다는 것을 인정하는 것"이라고 분석했다. "국내 반도체 영향 제한적" 전망 국내 반도체 업계는 국내 기업이 받는 영향은 제한적일 것으로 예상하고 있다. 업계 관계자는 "이번 조치는 미국 블랙리스트에 오른 중국 화웨이의 기기에서 첨단 칩이 발견된 TSMC를 겨냥한 것으로 보인다"며 "삼성전자가 중국 수출 물량을 공개하진 않지만 전체 반도체 수출에서 파운드리 비중이 낮은데다 이미 2023년 중국 SMIC가 7나노 반도체 양산에 성공해 (이번 조치로 인한) 타격은 크지 않을 것"이라고 말했다. 정부 관계자 역시 "우리 기업에 미칠 영향이 제한적일 거라고 보지만 추가 세부 조항을 면밀히 살피겠다"고 밝혔다.
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바이든, 첨단반도체 중국 유입 차단 위해 규제 강화⋯삼성·TSMC 영향
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[우주의 속삭임(91)] 아마추어 천문학자, 목성 얼음층의 숨겨진 비밀 포착
- 아마추어와 프로 천문학자들이 협력해 연구한 결과, 목성의 구름이 지금까지 정설처럼 인식됐던 ‘암모니아 얼음으로 인해 형성’된 것이 아니라 안개성 스모그와 혼합된 황화수소암모늄으로 구성됐을 가능성이 높은 것으로 나타났다. 이는 옥스퍼드 대학교를 비롯한 연구진에 의해 수행됐으며, 지구물리학 연구 저널(Journal of Geophysical Research: Planets)에 게재됐다. 보고서의 요약 글은 옥스퍼드 대학교 홈페이지에 실렸다. 새로운 발견은 미국 콜로라도의 아마추어 천문학자 스티븐 힐 박사에 의해 시작됐다. 그는 우주 관측용 일반 망원경 및 특수 색상 필터를 사용해 목성 대기의 풍부한 암모니아와 구름 꼭대기 압력을 매핑(지도화)하는 데 성공했다. 힐 박사의 성과는 아마추어 천문학자가 목성 대기의 암모니아 풍부함을 지도화할 수 있음을 보여주었을 뿐만 아니라, 구름이 목성의 따뜻한 대기 속에 너무 깊이 자리 잡고 있어 암모니아 얼음이라고 볼 수 없다는 것을 보여주었다. 연구에서 옥스포드 대학 물리학과의 패트릭 어윈 교수는 칠레에 있는 유럽 남방 천문대 초대형 망원경(VLT)의 다중 유닛 분광 탐사기(MUSE)로 힐 박사의 분석 방법을 적용해 목성을 관찰했다. MUSE는 분광학을 이용해 목성의 가스가 다양한 파장의 가시광선에서 뚜렷한 지문을 만들어 가스 행성인 목성 대기의 암모니아와 구름 높이를 지도화했다. 어윈 교수 팀은 컴퓨터 모델에서 빛이 가스 및 구름과 어떻게 상호 작용하는지 시뮬레이션함으로써 목성의 주요 구름이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 깊고 압력과 온도가 더 높은 영역에 있어야 한다는 것을 발견했다. 사실 암모니아가 응축되기에는 너무 따뜻했다. 구름은 암모니아 대신 황화수소암모늄으로 만들어져야 했다. MUSE 관찰에 대한 이전 분석에서도 비슷한 결과가 나왔다. 그러나 이런 분석은 전 세계적으로 소수의 그룹에서만 수행할 수 있는 정교하고 매우 복잡한 방법이기 때문에 그 결과를 입증하기 어려웠다. 새로운 연구에서 어윈 교수 팀은 인접한 좁은 색상 필터의 밝기를 비교하는 힐 박사의 방법론이 동일한 결과를 도출한다는 사실을 발견했다. 그리고 이 새로운 방법은 훨씬 빠르고 간단하기 때문에 검증하기가 매우 쉽다. 따라서 연구팀은 목성의 구름은 실제로 700mb로 예상되는 암모니아 구름보다 더 깊은 압력을 갖고 있으며, 따라서 순수한 암모니아 얼음으로 구성될 수 없다는 결론을 내렸다. 어윈 교수는 "일반 천체 망원경과 특수 필터를 사용하는 아마추어 학자가 목성 대기에 대한 새로운 창을 열고, 목성의 오랫동안 신비로웠던 구름의 본질 및 대기가 어떻게 순환하는지를 이해하는 데 기여할 수 있음을 보여주었다"라고 말했다. 이는 시민 과학자들이 목성 대기의 특징, 목성의 띠, 작은 폭풍, 대적반과 같은 큰 소용돌이를 포함해 암모니아와 구름 압력 변화를 추적할 수 있음을 의미한다. 그렇다면 목성 구름이 암모니아가 응축돼 만들어지지 않은 이유는 무엇일까. 연구팀은 광화학(햇빛에 의해 유도되는 화학 반응)이 목성 대기에서 매우 활발하며, 습하고 암모니아가 풍부한 공기가 위로 올라가면서 암모니아가 파괴되거나, 암모니아 얼음이 형성되기도 전에 빠르게 광화학 생성물과 혼합됐기 때문이라고 추정했다. 따라서 목성의 주요 구름은 실제로 황화수소암모늄과 광화학, 스모그 생성물이 섞인 것으로, 이는 목성 이미지에서 볼 수 있는 붉은색과 갈색 색상을 생성한다는 것이다. 연구팀은 또 토성에 대한 VLT/MUSE 관측에도 이 방법을 적용했다. 그 결과 만들어진 암모니아 지도에서도 제임스웹 우주 망원경 관측에서 나온 것을 포함해 여러 연구와 유사하게 일치한다는 것을 발견했다. 이는 토성 대기에서도 유사한 광화학적 과정이 발생하고 있음을 시사한다.
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[우주의 속삭임(91)] 아마추어 천문학자, 목성 얼음층의 숨겨진 비밀 포착
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[기후의 역습(111)] 남극 대륙 빙하 녹으면 화산 100개 폭발 가능성 제기
- 남극 대륙의 광대한 빙상 아래에는 100개 이상의 화산이 숨어 있으며, 빙상이 녹으면 이들 화산이 활성화될 수 있다는 우려가 제기됐다고 라이브사이언스가 전했다. 남극 횡단 산맥에 의해 동서로 나뉜 이 대륙에는 에레부스 산이나 용암 호수와 같은 거대한 화산이 존재한다. 그런데 남극 대륙에는 빙상 아래 눈에 띄지 않는 화산이 100개 이상 있으며, 많은 화산이 서쪽 해안을 따라 모여 있다. 그 화산 중 일부는 표면 위로 솟아 오르지만, 다른 화산은 남극 빙상의 수km 아래에 숨겨져 있다. 기후 변화로 인해 빙상이 녹아 전 세계 해수면이 상승하고 있다. 빙상이 녹으면서 그 아래 암석 위에서 누르는 압력이 줄어들어 더 국지적인 결과를 낳는다. 빙상이 녹으면, 지구 다른 곳에 있는 빙하 아래 화산에서 화산 활동이 증가하는 것으로 나타났다. 빙상 전문가 쿠닌 박사 등은 빙상의 용융(녹아내림)이 남극 대륙에 묻힌 화산에 어떤 영향을 미치는지를 연구하기 위해 4000번의 컴퓨터 시뮬레이션을 실행했고, 그 결과 점진적으로 빙상이 녹는 것이 빙하 아래 화산 분출의 횟수와 규모를 증가시킬 수 있다는 것을 발견했다. 그 이유는 빙상이 녹아내리면 표면 아래의 마그마 챔버(일종의 가두리)에 가해지는 압력이 줄어들어 압축된 마그마가 팽창하기 때문이다. 팽창은 마그마 챔버 벽에 가해지는 압력을 증가시키고 화산 분출로 이어질 수 있다. 일부 마그마 챔버에는 일반적으로 마그마에 용해되는 휘발성 가스가 다량으로 포함되어 있다. 마그마가 냉각되고 과부하 압력이 감소하면 이 가스는 새로 연 소다 병에서 터져 나오는 탄산처럼 용액에서 빠르게 빠져나와 마그마 챔버의 압력을 증가시킨다. 이 압력은 얼음이 녹으면 빙하 하부 화산의 분출을 촉진할 수 있음을 의미한다. 빙하 하부 화산의 분출은 표면에서 보이지 않을 수 있지만, 빙하에 영향을 미친다. 분출로 인한 열은 표면 아래 깊은 곳에서 얼음을 더 빨리 녹이고, 위에 있는 빙하를 약화시킬 수 있다. 잠재적으로 표면에서 압력이 감소하고 추가로 화산이 분출하는 '피드백 루프'로 이어질 수 있다. 쿠닌 박사 팀은 이 같은 과정이 느리게 진행돼 수백 년에 걸쳐 발생한다고 지적했다. 그러나 이는 세계가 인류가 만들어낸 인위적인 지구 온난화를 억제하더라도 피드백이 계속될 수 있다는 것을 의미한다. 남극 대륙의 빙상은 마지막 빙하기 동안 훨씬 두꺼웠으며, 마그마와 가스의 방출 및 팽창 과정이 과거의 화산 분출에 영향을 주었을 것으로 보인다.
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- ESGC
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[기후의 역습(111)] 남극 대륙 빙하 녹으면 화산 100개 폭발 가능성 제기
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[신소재 신기술(146)] 국내 연구진, 고체 내 전자의 양자 기하학 첫 측정…양자역학 새 지평 열다
- 국내 연구진이 포함된 국제 공동 연구팀이 고체 내에서 움직이는 단일 전자의 기하학적 '형태'를 최초로 즉정하는 데 성공했다. 이번 연구는 결정질 고체의 양자적 거동을 연구하는 새로운 방법을 제시하는 획기적인 성과로 평가된다고 사이언스 얼럿이 5일(현지시간) 전했다. 과학자들은 전자의 에너지와 운동을 계산하는 방법을 알고 있었지만, 전자의 양자 모양을 이해하는 것은 지금까지 이론적으로만 가능했다고 인터레스팅엔지니어링은 지적했다. 미국 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 리카르도 코인(Riccardo Comin) 물리학과 교수는 "우리는 이전에는 얻을 수 없었던 새로운 정보를 얻는 방법을 개발했다"고 밝혔다. 이번 연구는 MIT에서 박사후 연구원으로 재직했으며 현재 코넬 대학교에 있는 강민구 박사와 서울대학교 김선제 교수가 주도했다. 물리학에서 물질은 고전 물리학으로 설명되는 방식으로 주로 이해된다. 그러나 입자 간 상호 작용이나 측정이 이루어지는 근본적인 수준에서는 고전 물리학과 달리 양자역학의 원리에 따라 움직인다. 전자는 입자와 파동, 두 가지로 행동할 수 있다. 전자를 입자라고 부르지만, 이는 작은 콩과 같은 이미지를 연상시키기 쉽다. 그러나 전자의 크기와 그 양자적 특성은 파동의 형태로 설명하는 게 훨씬 더 정확하다. 물리학자들은 전자의 파동적 측면을 설명하기 위해 파동함수를 사용한다. 파동함수는 특정 위치에서 특정 상태의 입자가 존재할 확률을 기술하는 수학적 모델로, 전자의 양자적 특성을 표현한다. 이러한 파동함수의 일부 특징은 기하학적 형태로 해석될 수 있으며, 이는 곡선이나 구와 같이 무한한 방향으로 회전하는 구조를 갖는다. 원자 격자 내 전자의 양자 기하학은 클라인 병이나 뫼비우스 띠처럼 복잡한 형태로 나타나기도 한다. 연구 저자들은 "지금까지의 파동함수의 양자 기하학은 이론적으로만 추론될 수 있었거나 전혀 추론될 수 없었다"고 말했다. 그들은 그러나 "물리학자들이 양자 컴퓨터부터 고급 전자 기기 및 장치에 이르기까지 모든 것에 잠재적으로 적용할 수 있는 양자 물질은 점점 더 많이 발견함에 따라 이 속성은 점점 더 중요해지고 있다"라고 덧붙였다. 고체 내 전자의 복잡한 양자 기하학의 일부를 결정하는 것은 물리학자들이 간접적으로 추론하는 방식에 의존해왔다. 강민구 박사와 김선진 교수 연구팀은 전자의 양자 기하학을 직접 측정하기 위해 '양자 기하학적 텐서(QGT)'라는 물리량을 활용했다. QGT는 2차원 홀로그램이 3차원 공간의 정보를 인코딩하는 것과 유사하게, 양자 상태의 전체 기하학적 정보를 담고 있다. 연구팀은 '각도 분해 광전자 분광법(ARPES)'을 사용해 전자의 양자 기하학을 측정했다. 이 기술은 물질에 광자를 조사해 전자를 방출시키고, 전자의 편광, 스핀, 방출 각도 등 다양한 특성을 분석하는 방식이다. 이번 연구는 코발트-주석 합금 단결정을 대상으로 진행했다. 이 물질은 '카고메 금속(kagome metal)'으로 알려져 있으며, 연구팀은 앞선 연구에서도 동일한 물질의 특성을 조사한 바 있다. 연구 결과 고체 내에서 QGT를 최초로 측정했으며, 이를 통해 금속 내 전자의 나머지 양자 기하학적 특성을 유추할 수 있었다. 연구팀은 이 결과를 이론적으로 도출된 양자기하학과 비교해 즉접 측정과 추론 방식의 유효성을 검증했다. 팀은 이번 기술이 코발트-주석 합금뿐 아니라 다양한 재료에 적용 가능하다고 밝혔다. 특히, 초전도성이 발견되지 않은 물질에서 초전도성을 발견하는 등 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다. 익명을 요한 한 전문가는 '양자역학의 기하학적 해석은 최근 응집물질 물리학 분야에서 많은 진전을 이루는 데 중요한 역할을 했다"며 "연구팀은 양자 상태의 기하학적 특성을 근본적으로 규명하는 QGT에 실험적으로 접근하는 방법을 개촉했다"고 평가했다. 그는 이어 "이번 연구에서 개발된 방법은 간단하고, 다양한 고체 재료에 적용할 수 있어 새로운 양자 현상에 대한 기하학적 이해를 이끌어낼 잠재력이ㅐ 크다"고 덧붙였다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 피직스(Nature Physics)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(146)] 국내 연구진, 고체 내 전자의 양자 기하학 첫 측정…양자역학 새 지평 열다
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[기후의 역습(109)] 개인이 할 수 있는 2025년 기후변화 대응 전략 7가지
- 기후 변화를 늦추는 것은 인류의 최우선 과제지만, 개인의 소소한 기후 행동이 더해지면 기후 변화의 원인이 되는 배출을 줄이는 데 큰 도움이 될 수 있다. 2024년 1년 동안 역대 처음으로 섭씨 1.5도의 임계치가 깨지면서 세계적으로 배출을 줄여야 할 시급성이 부각됐다. 기후 변화를 억제하는 데 필요한 대부분의 작업은 재생 에너지 확대에서 석유, 가스, 석탄 생산 중단에 이르기까지 개인의 권한을 넘어선다. 그러나 개인의 행동도 기후 변화를 늦추는 데 기여할 수 있다. 하지만 어디서부터 시작해야 할지 알기 어려울 때가 많다. 어떤 단계가 실제로 의미 있는 변화를 가져올 수 있을까. BBC가 2025년 더 지속 가능한 삶을 위해 취할 수 있는 가장 영향력 있는 몇 가지 행동을 모아 전했다. 식물성 식품을 더 많이 먹는 것부터 비행기 타는 횟수를 줄이는 것, 중고 의류를 더 많이 사는 것 등 일곱 가지가 제시됐다. 식물성 식단으로 탄소 배출 절감 2033년까지 청록색 지구에는 소가 약 20억 마리, 돼지 10억 마리, 가금류 320억 마리, 양 약 30억 마리 등 동물이 약 380억 마리 살고 있을 것이다. 이들은 살아가면서 강력한 온실가스인 메탄과 아산화질소를 방출한다. 이 온실가스 분자들은 이산화탄소보다 각각 28배와 265배 더 강한 지구 온난화 효과를 일으킨다. 이들을 유지하는 데 필요한 막대한 양의 땅과 물은 말할 것도 없을 것이다. 과학계는 지구 온난화에서 구하기 위해 사람이 행동을 바꿀 수 있는 가장 좋은 방법 중 하나가 '고기를 덜 먹는 것'이라는 데 동의하고 있다. 영국의 한 연구에 따르면, 채식주의자의 식단에서의 탄소 배출은 가장 강한 육식주의자 식단의 25%에 불과하다. 채식주의자와 비건 모두 잡식주의자보다 물 사용량이 현저히 낮고 생물 다양성에 미치는 피해도 적다. 2022년 BBC 어스는 이를 시험하기로 결정하고 일주일 동안 식단에서의 탄소 배출량을 추적했다. 추적 결과 채식주의 식단이 항상 그런 것은 아니었지만 실제로 탄소 배출량이 낮았다. 탄소 배출량은 매일 발생하는 음식 쓰레기와 사용하는 조리 방법도 적지 않은 영향을 미쳤다. 비행기 대신 기차 이용 미국에서 교통수단은 가장 큰 이산화탄소 배출원이다. 총 탄소 배출량의 거의 3분의 1을 차지하며 전 세계 배출량의 16%를 차지한다. 인프라 변화는 교통으로 인한 배출량을 줄이는 데 중요한 역할을 하지만, 개인의 행동 역시 이 부문의 배출을 줄이는 데 기여할 수 있다. 비행기 탑승을 줄이는 것은 지속 가능한 삶을 사는 가장 좋은 방법 중 하나다. 두 명 이상이 함께 기차, 버스 또는 자동차를 이용하면 km 또는 마일당 탄소 배출량이 항상 낮다. 그리고 비행기 탑승을 줄이면 집에서 더 가까운 곳으로 여행할 수 있어 탄소 배출을 훨신 줄일 수 있다. BBC 작가 마틸다 웰린은 런던과 스웨덴 간 비행기 여행을 장거리 자전거 여행으로 대체한 결과에 대해 “비행기보다 비용이 많이 들고 시간이 훨씬 더 오래 걸렸지만, 잊을 수 없는 여행을 경험했고 인간의 속도로 세상을 보는 것을 즐겼다”고 밝혔다. 그녀는 자동차와 기차 여행도 자전거로 대체할 준비가 되었다고 덧붙였다. 화석연료 자동차를 사용하는 경우 제조에 필요한 에너지와 소재가 적은 소형차를 선택하면 배출을 줄일 수 있으며, 전기 자동차는 기후에 전반적으로 순이익이 된다. 어떤 자동차를 사용하든 운전을 줄이는 것만으로도 큰 영향을 미칠 수 있다. 특히 도보나 자전거로 이동할 수 있는 짧은 거리의 경우 건강에도 도움이 된다. 가능하다면 자동차를 완전히 없애는 것도 좋은 방법이다. 의류 구매 줄이기 패션은 지구 온난화에 큰 영향을 미친다. 항공과 운송을 합친 것보다 많은 탄소를 배출한다. 전 세계 배출량의 8~10%를 차지한다. 환경 비영리 단체인 엘렌 맥아더 재단에 따르면, 매초 쓰레기 트럭 한 대에 해당하는 옷이 소각되거나 매립지에 묻힌다. 옷장을 더 지속 가능하게 만들려면 어떻게 해야 할까. 가장 좋은 방법은 새 옷을 덜 사는 것이다. 특히 지속 불가능한 소재로 만든 패스트 패션 아이템은 기피하는 것이 좋다. 옷을 사는 대신, 빌리거나 기존 옷장을 업사이클하거나, 온라인 플랫폼을 통해 중고품으로 바꿀 수 있다. 중고 또는 업사이클 의류는 미국 평균 옷장의 9%에 불과하지만, 미국 패션 부문의 다른 어떤 채널보다 빠르게 성장하고 있으며, 향후 10년 내에 거의 900억 달러 시장이 될 것으로 예상된다. 지속가능한 단백질 사료 사용 반려동물과 사는 것이 그다지 환경 친화적인 것은 아니다. 반려묘의 경우 일생 동안 3톤 이상의 탄소를 발생한다. 휘발유 자동차를 1만 2070km 운전하는 것과 동일하다. 동물의 탄소 누적 발생을 줄이는 방법이 있다. 한 가지 옵션은 사료를 보다 지속 가능한 단백질로 전환하는 것이다. 사료 재료로 생선을 사용하면 배출량은 양고기와 소고기 재료의 4분의 1에 불과하다. 또 다른 대체 단백질은 곤충이다. 곤충은 음식물 쓰레기를 분해하는 동물이다. 개 배변을 담는 봉투도 재활용 재료로 전환한다. 난방의 열원 대체 화석연료가 여전히 전 세계 난방 에너지 수요의 60%를 충당하고 있다. 이 부문의 배출은 재생 에너지의 사용 증가에도 불구하고 여전히 늘고 있다. 열원을 대체하는 것이 매우 중요한 과제다. 브뤼셀에서는 지하의 하수 시스템을 활용해 도시의 건물을 난방했다. 캐나다 밴쿠버에서 진행된 유사한 프로젝트는 폴스크릭 교외의 주택을 덥히는 데 도움이 된다. 데이터 센터와 인체 자체도 화석연료 기반 난방을 줄이는 데 활용할 수 있는 다른 잠재적인 에너지원이다. 이들은 대단위 프로젝트이지만 개인을 위한 저탄소 옵션도 등장하고 있다. 열펌프는 현재 태양광 에너지와 함께 집을 난방하는 가장 탄소 효율적인 방법 중 하나다. 분석에 따르면, 열펌프 설치 비용은 국제적으로 낮아지고 있다. 여전히 초기 설치 비용이 많이 들지만, 30개국에서 열펌프에 대한 재정적 인센티브를 제공하고 있다. 국제에너지기구(IEA)는 2030년까지 열펌프가 전 세계 탄소 배출량을 최소 5억 톤, 즉 현재 유럽의 모든 자동차의 연간 탄소 배출량과 동일한 수준으로 줄일 수 있다고 추정한다. 가스 보일러에 의존하는 가정은 수리를 통해 난방 효율성을 개선하고 에너지 비용을 줄일 수 있다. 단열재, 통풍 차단 장치, 두꺼운 커튼 등이 그것이다. 친환경적 연금 투자 돈을 저축하고, 투자하고, 지출하는 방식을 올바로 선택하면 기후에 놀라울 정도로 큰 변화를 가져올 수 있다. 은행은 화석연료의 주요 자금 조달자이다. 은행의 이런 정책에 불만이 있다면 신용 조합이나 건축 조합으로 돈을 옮기는 것을 고려할 수 있다. 이들은 투자 방식 때문에 화석연료에 자금을 지원할 가능성이 낮다. 연금은 지출을 더 녹색으로 만들 수 있는 가장 직접적인 방법 중 하나다. 연금 기금은 총자산이 56조 달러 이상으로, 자본 시장의 세계 최대 투자자다. 그러나 대부분의 사람들은 연금이 어떻게 투자되는지조차 모른다. 첫 번째 단계는 연금 제공자에게 지속 가능성을 위해 어디에 투자하고 있는지를 묻는 것이다. 일회용 플라스틱 사용 줄이기 남극 해빙, 가장 깊은 해구의 동물 내부, 우리의 음식과 식수에서 미세 플라스틱이 발견됐다. 생활에의 침투는 점점 더 심화되고 있다. 플라스틱 생산량은 2050년까지 최소 두 배로 늘어날 것으로 예상된다. 미국의 플라스틱 폐기물은 1960년 이후 지속적으로 증가했다. 현재 속도로 플라스틱 소비를 계속한다면 2050년까지 석유 생산량의 20%를 차지할 수 있다. 플라스틱의 99% 이상은 화석연료에서 얻은 화학 물질로 만들어진다. 플라스틱을 완전히 없애는 것은 어렵지만 소비를 줄이기 위한 조치는 취할 수 있다. 이는 건강에도 도움이 된다. 야채 등 상품 포장지를 플라스틱에서 재활용 봉지로 바꾸는 것이 대표적인 사례다. 플라스틱 식기는 재활용하기 어렵다. 운반 케이스에 들어 있는 휴대용 식기 키트를 가지고 다니면 지속 가능하다. 빨대도 종이로 대체되고 있지만 종이 빨대가 반드시 환경에 더 좋은 것은 아니다. 재사용 가능한 빨대가 더 바람직한 솔루션이다.
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- ESGC
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[기후의 역습(109)] 개인이 할 수 있는 2025년 기후변화 대응 전략 7가지
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하버드대 "뼈 노화, 장내 미생물과 무관"⋯기존 학설 뒤집는 연구 결과
- 골다공증과 같은 뼈의 노화 증상이 장내 미생물 군집과 무관하게 발생한다는 사실이 발견됐다. 이는 기존의 학설을 뒤집는 연구 결과라고 과학 전문 매체 사이테크데일리가 전했다. 이로 인해 미래의 골다공증 치료법은 미생물 솔루션에서 벗어날 수 있을 것이라는 전망이다. 하버드 의과대학의 연구에 따르면 생물 쥐의 노화에 따른 뼈 악화는 미생물과 관계없이 일관적으로 나타났으며, 이는 다른 유전적이나 호르몬 또는 환경적 요인이 뼈 건강을 관리하는 데 더 중요할 수 있음을 시사하고 있다. 뼈 건강과 미생물 뼈 노화가 장내 미생물과 무관하게 발생한다는 연구 결과는 기존의 학설을 뒤집는 놀라운 발견이라는 평가다. 연구진은 무균 쥐와 체내에 미생물이 있는 쥐의 뼈 건강 상태를 비교 분석한 결과, 장내 박테리아가 뼈의 노화에 거의 영향을 미치지 않는다는 사실을 발견했다. 이 획기적인 발견은 골다공증 치료의 새로운 방향의 길을 열 수 있다. 골다공증 치료의 현재 과제 골다공증은 특히 노인들에게 중요한 전 세계적인 건강 문제다. 약물 치료가 가능하지만 부작용이나 높은 비용, 접근성 문제가 있어 많은 환자가 사용을 중단하고 있다. 지금까지는 장내 미생물은 뼈 대사에서 중요한 역할을 할 수 있다는 사실이 주목을 받았다. 그러나 세월이 진행됨에 따라 나타나는 노화는 미생물의 안정성과 건강에 미치는 영향을 복잡하게 만들어 뼈 노화와 약화를 유발하는 다른 요인은 없는가를 탐구할 필요성을 제기했다. 이를 해결하기 위해 연구진은 노화와 관련된 뼈 악화에 기여하는 비미생물 요인을 발견하는 데 초점을 맞추었다. 본 리서치(Bone Research)에 최근 게재된 하버드 의대의 연구는 이 문제를 본격적으로 다룬 결과 보고서다. 연구진은 첨단 유전자 염기서열 분석 및 대사체 도구를 사용해 무균 및 미생물 군집이 체내에 있는 두 가지 조건에서 CB6F1 쥐의 뼈 건강을 조사해 노화 중 미생물 군집이 뼈 손실에 미치는 영향을 평가했다. 미생물 및 뼈 건강에 대한 주요 결과 이 연구에서 무균 쥐의 뼈 손실이 미생물 군집이 있는 쥐의 뼈 손실과 유사하다는 사실을 밝혀냈으며, 장내 미생물이 노화 관련 뼈 악화에 상당한 영향을 미친다는 종래의 믿음을 뒤집었다. 21개월 동안 관찰한 결과, 두 그룹 모두 해면골 부피와 피질 두께에서 비슷한 감소를 보였던 것. 이는 뼈 손실이 장내 미생물군과 무관하게 발생한다는 것을 가리킨다. 아미노산 및 단백질 생합성 증가와 같은 미생물 구성 및 기능의 노화 관련 변화가 관찰되었지만, 이러한 변화는 뼈 건강에 영향을 미치지 않았다. 젊거나 나이가 든 노령 기증자의 미생물군을 무균 마우스로 이식한 경우에도, 기증자의 연령이나 미생물군 이식 기간에 관계없이 눈에 띄는 영향이 없었다. 이 결과는 골다공증의 가능한 원인으로서 다른 경로로 주의를 돌린다. 향후 골다공증 치료에 대한 의미 연구진은 "이 연구는 노화 관련 뼈 손실에서 장내 미생물군의 역할에 대한 오랜 믿음을 뒤집는다. 다른 메커니즘으로 초점을 전환함으로써 효과적인 골다공증 치료를 위한 새로운 경로를 추적해야 할 것"이라고 말했다. 연구진은 미생물군이 일반적인 신체 건강에 미치는 영향은 크다고 강조하면서도 뼈의 노화에서는 역할이 제한적이라고 지적했다. 이러한 결과는 골다공증이 유전적, 호르몬 또는 환경적 요인이 더 크고 중요할 수 있음을 시사한다. 향후 연구에서는 이 결과를 활용해 혁신적인 골다공증 치료법을 개발하고 궁극적으로 노령층의 치료를 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
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하버드대 "뼈 노화, 장내 미생물과 무관"⋯기존 학설 뒤집는 연구 결과
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[우주의 속삭임(90)] 우주의 찰나의 불꽃, 고속 전파 폭발의 기원 밝혀져
- 극도로 밀집된 천체에서 방출되는 찰나의 강력한 전파 폭발, 고속 전파 폭발(FRB-Fast Radio bursts))의 기원이 마침내 밝혀졌다. 미국 MIT 연구진은 FRB 20221022A로 명명된 고속 전파 폭발을 분석해 그 근원이 중성자별의 자기권임을 규명하는 데 성공했다고 Phys가 1일(현지시간) 전했다. 이번 연구 결과는 학술지 네이처(Nature) 최신호에 게재됐다. 고속 전파 폭발(FRB)은 밀리초 길이의 전파 펄스다. 그 에너지는 너무 강력해서 수십억 광년을 이동하여 지구에서도 감지될 수 있다. 2007년 최초로 발견된 이후, 수천 개의 고속 전파 폭발이 관측되었지만, 그 발생 원리는 여전히 베일에 싸여 있었다. 이러한 우주 전파 섬광은 1,000분의 1초라는 찰나의 순간 동안 은하 전체를 밝힐 만큼 막대한 에너지를 방출한다. 일각에서는 이 현상이 외계 문명에서 기원했을 가능성도 제기됐다. 하버드-스미소니언 천체물리학 센터의 아비 로브 교수 등 일부 이론물리학자들이 이런 주장을 펼쳤다. '섬광 기법'으로 전파 신호의 정확한 위치 파악 MIT 연구진은 FRB 20221022A의 밝기 변화를 분석하는 '섬광' 기법을 통해 전파 신호의 정확한 위치를 파악했다. 연구 결과, FRB는 일부 기존 모델에서 예측했던 먼 거리에서 기원한 것이 아니라, 발생원과 매우 가까운 곳에서 비롯된 것으로 확인됐다. 연구진은 FRB 20221022A가 회전하는 중성자별에서 최대 10,000km 떨어진 곳에서 발생했다고 추정했다. 이는, 뉴욕과 싱가포르까지의 거리보다 가깝다. 이는 폭발이 중성자별을 둘러싼 강력한 자기 영역, 즉 자기권에서 발생했음을 시사한다. 이번 연구는 고속 전파 폭발이 극도로 밀집된 천체 주변의 자기권에서 발생할 수 있다는 결정적인 증거를 최초로 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다. 연구를 주도한 MIT 카블리 천체물리학 및 우주 연구소의 켄지 니모 박사는 "중성자별의 자기장은 우주에서 생성될 수 있는 가장 강력한 수준에 이른다"며 "이러한 극한 환경에서 밝은 전파가 방출되고 탈출할 수 있는지에 대한 오랜 논쟁이 있었다"고 말했다. MIT 물리학과 키요시 마스이 부교수는 "자기장이 강력한 중성자별 주변에서는 원자가 존재할 수 없다. 강력한 자기장에 의해 원자는 해체된다"며, "흥미로운 점은 자기장에 저장된 에너지가 꼬이고 재구성되어 우주의 절반을 가로질러 관측 가능한 전파로 방출될 수 있다는 사실"이라고 강조했다. CHIME 망원경이 관측한 고속 전파 폭발 이 연구는 캐나다 수소 강도 매핑 실험(CHIME) 망원경의 관측 데이터를 기반으로 수행됐다. CHIME은 2020년 이후 전 우주에서 수천 개의 FRB를 탐지하며 고속 전파 폭발 연구에 새로운 지평을 열었다. MIT 연구진은 CHIME를 이용해 FRB 20221022A라는 고속 전파 폭발을 관측하고 섬광 현상을 분석했다. 이 폭발은 약 2밀리초 동안 지속되었으며, 밝기 면에서는 일반적인 FRB와 유사했다. 그러나 맥길 대학교 연구진은 FRB 20221022A에서 독특한 특징을 발견했다. 폭발에서 나온 전파는 편광각이 S자 곡선을 그리며 부드럽게 변하는 높은 편광을 보였다. 이는 폭발 지점이 회전하고 있음을 나타내며, 강력한 자기장을 가진 회전하는 중성자별인 펄서에서 관측되는 특징과 유사하다. 고속 전파 폭발에서 이와 같은 편광이 관측된 것은 처음이다. 이는 신호가 중성자별 근처에서 방출됐음을 암시한다. 맥길 대학교 연구팀의 결과는 네이처(Nature)지에 함께 게재됐다. MIT 연구진은 FRB 20221022A가 중성자별 근처에서 발생했다면 섬광을 이용하여 이를 입증할 수 있다고 판단했다. 니모 박사 연구팀은 CHIME 데이터를 분석하여 밝기의 급격한 변화, 즉 섬광 현상을 관측했다. 연구진은 전파를 굴절시키고 걸러내는 가스가 망원경과 FRB 사이 어딘가에 존재한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 이 가스의 위치를 파악한 결과, FRB가 속한 은하 내 가스가 섬광 현상의 원인임을 밝혀냈다. 이 가스는 자연적인 렌즈 역할을 하여 연구진이 FRB 발생 지점을 확대해 분석할 수 있도록 했다. 그 결과 폭발이 약 10,000km 폭의 매우 작은 영역에서 발생한 것을 확인했다. 니모 박사는 "이는 FRB가 발생원으로부터 수십만 km 이내에 위치함을 의미한다"며 "이는 매우 가까운 거리다. 만약 충격파에서 발생했다면 신호는 수천만 km 이상 떨어져 있어야 하며 섬광 현상은 전혀 관찰되지 않았을 것"이라고 설명했다. 마스이 부교수는 "2억 광년 떨어진 곳에서 10,000km 영역을 확대하는 것은 달 표면에서 약 2나노미터 폭의 DNA 나선의 너비를 측정하는 것과 같다"며 "상상하기 어려울 정도로 정밀한 수준"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 맥길 대학교 연구팀의 결과와 함께, FRB 20221022A가 중성자별 외곽이 아닌 자기권에서 발생했다는 가능성을 최초로 입증했다. 이는 고속 전파 폭발이 매우 강력한 자기장이 존재하는 환경에서 중성자별과 가까운 위치에서 방출될 수 있음을 시사한다. 마스이 부교수는 "이러한 폭발은 매일 일어나고 있으며 CHIME은 하루에도 여러 개를 감지한다"며 "발생 방식과 위치에 다양한 차이가 있을 수 있다. 섬광 기법은 이러한 폭발을 일으키는 다양한 물리적 현상을 분석하는 데 매우 유용할 것"이라고 강조했다. 이번 연구는 고속 전파 폭발의 발생 메커니즘을 규명하는 데 중요한 단서를 제공하며, 우주에 대한 이해를 넓히는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(90)] 우주의 찰나의 불꽃, 고속 전파 폭발의 기원 밝혀져
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[퓨처 Eyes(65)] 한쪽으로는 질량 없는 기이한 입자, 첨단 기술 혁신의 열쇠 될까?
- 과학계가 술렁이고 있다. 마치 SF 영화에서나 나올 법한, 한 쪽 방향으로는 질량이 전혀 없지만 다른 한 쪽으로는 질량을 가진 기묘한 입자가 발견되었기 때문이다. '세미－디랙 페르미온(semi-Dirac fermions)'이라 불리는 이 준입자는 16년전 이론적으로 예측되었지만, 실제 물질에서 관측된 것은 이번이 처음이다. 이 획기적인 발견은 배터리, 센서 등 첨단 기술에 혁명적인 변화를 가져올 수 있다는 기대를 모으고 있다. 우연에서 탄생한 획기적 발견 이번 발견은 미국 펜실베이니아주립대학교(Penn State)와 컬럼비아대학교(Columbia University) 연구팀이 플로리다 국립 고자기장 연구소(National High Magnetic Field Laboratory)에서 수행한 실험 중 이루어졌다. 연구진은 지르코늄 실리사이드 설파이드(ZrSiS)라는 반금속 결정체를 -452℉(-269℃)로 냉각시키고 지구 자기장보다 90만 배 강력한 자기장을 적용해 광학적 반응을 조사하던 중 예상치 못한 신호를 관찰했다. 연구 논문의 주저자인 샤오 인밍(Yinming Shao) 펜실베이니아주립대학교 물리학 조교수는 "처음에는 우리가 무엇을 보고 있는지 몰랐다. 세미－디랙 페르미온을 찾으려던 것도 아니었다. 그런데 이해할 수 없는 신호를 발견했고, 결과적으로 이론적으로만 존재하던 준입자를 최초로 관찰하게 된 것"이라고 말했다. 플로리다 국립 고자기장 연구소의 하이브리드 자석은 세계에서 가장 강력한 지속형 자기장을 생성하는 데, 지구 자기장보다 약 90만배 강하다. 이 자기장은 너무 강해서 물방울과 같은 작은 물체를 공중에 띄울 수 있다. 연구진은 ZrSiS 결정체가 예상 밖의 특성을 보여준다고 강조했다. 그들은 "우리가 관찰한 신호는 기존의 준입자나 전자 행동과 완전히 다른 것이었다. 이는 물질 내 전자 구조가 상호작용하는 방식에 대한 새로운 시각을 제공한다"고 설명했다. 입자의 에너지가 전적으로 운동에서 비롯된 경우, 즉 본질적으로 빛의 속도로 이동하는 순수한 에너지인 경우 입자는 질량을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어 광자나 빛의 입자는 광속으로 움직이기 때문에 질량이 없는 것으로 간주된다. 알버트 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면 빛의 속도로 이동하는 물체는 질량을 가질 수 없다. 고체 물질에서는 준입자(quasiparticles)라고도 하는 많은 입자의 집단적 행동이 개별 입자와 다른 행동을 보일 수 있으며, 이 경우 한 방향으로만 질량을 갖는 입자가 발생한다고 샤오는 설명했다. 샤오는 "어떤 물질에 자기장을 가하면 그 물질 내부의 전자 레벨이 란다우 준위(Landau levels)라는 불연속 레벨로 양자화된다"고 설명했다. 이 레벨은 마치 계단을 오를 때 중간에 작은 계단이 없는 것처럼 고정된 값만 가질 수 있다. 이 레벨 사이의 간격은 전자의 질량과 자기장의 세기에 따라 달라지므로 자기장이 증가하면 전자의 에너지 준위는 전적으로 질량에 따라 정해진 양만큼 증가해야 하지만 이 경우에는 그렇지 않다. 즉, 세미－디랙 페르미온은 방향에 따라 질량이 존재하거나 사라지는 독특한 행동을 한다. 연구팀은 적외선을 비춰 반사된 빛의 신호를 분석하는 자기-광학 분광법(mganeto-optical spectroscopy)을 통해 이 현상을 확인했다. 전자의 에너지 상태가 특정 조건에서 기존 물질과는 전혀 다른 패턴을 보이며 이 준입자의 존재를 증명했다. 질행 행동성과 독특한 행동 '발견' 일반적인 입자는 모든 방향에서 질량을 갖지만, 세미－디랙 페르미온은 특정 방향에서만 질량을 갖는다. 이는 결정체의 전자 구조와 깊은 관련이 있다. ZrSiS의 경우 층상 구조를 가지고 있어 전자가 특정 경로로는 질량 없는 상태로 이동하고, 교차점에서 질량을 얻는다. 연구진은 이를 마치 "기차가 선로를 따라 이동하다가 교차점에서 방향을 바꿀 때 갑자기 저항 받는 상황"에 비유했다. 샤오는 "이 물질은 독특한 전자 구조를 가지고 있어 기존 물리학 이론으로는 완전히 설명되지 않는 행동을 보인다. 이 때문에 우리가 연구를 계속해야 하는 이유이기도 하다"라고 말했다. 이 현장은 란다우 준위(Landau levels)로 알려진 전자의 에너지 단계에서 관찰됐다. 일반적으로 전자의 에너지 단계는 자기장 강도에 따라 증가하지만. ZrSiS에서는 세미－디랙 페르미온만이 보여주는 'B^(2/3) 법칙'을 따른 패턴이 발견됐다. 이는 기존의 물질에서는 볼 수 없는 독특한 특성이다. 이러한 특징은 세미－디랙 페르미온이 지닌 독특한 에너지 분산 관계 때문이다. 그래핀의 전자와 같은 기존의 디렉 페르미온은 에너지가 운동량에 선형적으로 비례하지만, 세미－디랙 페르미온은 특정 방향에서는 에너지가 운동량의 제곱에 비례한다. 이러한 차이가 란다우 준위에서 독특한 에너지 패턴을 만들어내는 것이다. 란다우 준위는 자기장이 존재하는 2차원 전자 시스템에서 전자들이 특정 에너지 준위를 형성하는 양자역학적 현상을 말한다. 이 개념은 프랑스 물리학자 레프 란다우(Lev Landau)가 1930년에 제안했다. 세미-디랙 페르미온은 2008년과 2009년 프랑스 파리 쉬드 대학과 미국 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 과학자들을 포함한 여러 연구팀에 의해 처음으로 이론화됐다. 연구팀은 운동 방향에 따라 질량 이동 특성을 가진 준입자가 있을 수 있다고 예측했다. 즉, 한 방향으로는 무질량으로 보이지만 다른 방향으로는 질량이 있을 것으로 본 것이다. 과학과 기술의 개로운 가능성 제시 세미－디랙 페르미온의 발견은 단순한 이론 검증을 넘어, 첨단 기술로의 응용 가능성을 제시한다. 연구팀은 ZrSiS와 같은 층상 구조를 지닌 물질이 그래핀처럼 단일 층으로 분리될 경우, 전자 특성을 정밀하게 제아할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이는 새로운 이론적 모델을 필요로 하며, 앞으로의 연구가 이를 밝혀낼 것"이라고 덧붙였다. 이처럼 세미－디랙 페르미온은 전자의 이동성과 에너지 효율을 획기적으로 높일 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 이는 차세대 전자 소자 및 에너지 저장 장치 개발에 새로운 돌파구를 마련할 수 있음을 의미한다. 세미-디랙 페르미온 미래 연구와 방향성 세미－디랙 페르미온은 기존 물리학의 틀을 확장시키는 동시에 양자 연구에 새로운 방향성을 제시한다. 이번 발견은 물질 내 전자의 상호작용, 길량의 생성 및 소멸, 에너지 흐름에 대한 이해를 심화시키는 데 중요한 기여를 할 것으로 보인다. 또한 준입자의 행동과 특성을 기반으로 새로운 재료 과학과 응용 기술 개발의 가능성을 열었다. 이 연구는 학술지 '피지컬 리뷰 엑스(Physical Review X)'에 개재됐으며, 과학계는 앞으로 더 많은 실험과 이론적 분석을 통해 이 준입자의 비밀을 밝혀낼 것으로 기대하고 있다. 한 방향으로 질량 없는 빛의 속도로 움직이고, 다른 방향으로는 무거운 질량을 지니는 세미－디랙 페르미온. 이 입자의 발견은 물리할뿐만 아니라 인류의 기술적 진보에도 깊은 영향을 미칠 것으로 보인다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(65)] 한쪽으로는 질량 없는 기이한 입자, 첨단 기술 혁신의 열쇠 될까?
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[기후의 역습(108)] 알래스카 바다오리, 기록적인 폭염으로 절반 이상 떼죽음
- 해양 열파로 인해 알래스카의 흔한 바다오리 개체군의 약 절반이 죽은 것으로 나타났다. 이는 현대 역사상 단일 종의 가장 큰 멸종이라고 CNN이 전했다. 새로운 연구에 따르면, 알래스카 바다오리의 재앙적인 개체 감소는 해수 온도 상승으로 인한 해양 환경의 광범위한 변화를 나타내며, 이는 생태계를 빠르고 심각하게 재구성하고, 해양 동물의 번식 능력을 저해하고 있다. '블롭(Blob)'으로 알려진 북동태평양 열파는 2014년 후반부터 2016년까지 캘리포니아에서 알래스카 만에 이르는 해양 생태계에 걸쳐 발생했다. 사이언스 저널에 발표된 최근 연구에 따르면 이 열파는 지금까지 알려진 가장 크고 가장 긴 것으로 기록되었으며, 당시 해수 온도는 정상 수준보다 섭씨 2.5~3도 상승했다. 알래스카 바다오리의 대규모 폐사는 이 시기에 집중 발생한 것으로 나타났다. 바다오리는 턱시도 차림의 펭귄과 비슷한 독특한 흑백 깃털로 유명하다. 이 포식자는 북반구 해양 먹이 사슬 내에서 에너지 흐름을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 바다오리는 과거 환경 및 인간이 유발한 요인으로 인해 소규모로 죽은 적은 있지만, 일반적으로 생존에 유리한 조건이나 환경으로 돌아오면 빠르게 회복된다. 그러나 이 폭염 기간 동안 발생한 대량 폐사의 규모와 속도는, 이 곳에서 장기간 관찰을 이어온 브리 드러먼드 박사 연구팀에게 특히 걱정스러운 일이었다. 드러먼드 박사는 알래스카 해양 국립 야생동물보호구역의 야생 동물 생물학자다. 연구진은 알래스카 만과 베링해 전역에 걸쳐 13개 군집에서 극심한 개체 수 감소를 장기간 추적해 이 재앙적인 개체 수 감소의 규모를 파악했다. 2016년 폭염이 끝날 무렵, 드러먼드와 그녀의 팀이 계산한 바다오리 사체는 6만 2000마리 이상이었다. 죽은 바다오리는 대부분 육지에 나타나지 않기 때문에 계산된 것은 사체의 일부에 불과했다. 그곳에서 생물학자들은 바다오리가 죽거나 번식하는 속도를 관찰했고, 군집이 과거의 크기로 돌아갔다는 징후를 발견하지 못했다. 드러먼드는 "우리가 바다오리 사건을 파악할 수 있었던 유일한 이유는 장기 데이터 세트와 장기 모니터링이 있었기 때문이다. 모니터링은 우리가 미래에 무슨 일이 일어나는지 계속 살펴볼 수 있는 유일한 방법이다"라고 말했다. 멸종 위기종이 직면한 도전 연구에 따르면 알래스카의 기온이 상승하면서 바다오리 먹이 공급이 줄어들었다. 주요 먹이 중 하나인 태평양 대구는 2013~2017년 사이에 약 80%나 급감했다. 이 주요 식량원이 멸실되면서 2014~2016년 사이에 알래스카에서 약 400만 마리의 바다오리가 죽었다는 추정이다. 뉴욕시 인구의 절반이 사라진 꼴이다. 2014년 폭염이 시작되기 전 알래스카 바다오리 개체 수는 전 세계 바닷새 종의 25%를 차지했다. 그러나 폭염 전 7년(2008~2014)과 폭염 후 7년(2016~2022)을 비교했을 때, 알래스카 만과 베링해 사이에 있는 13개 군집의 바다오리 개체 수는 52%~78% 감소한 것으로 나타났다. 연구진은 폭염이 끝난 후 2016~2022년까지 바다오리를 계속 관찰했지만 회복의 징후는 발견되지 않았다. 회복되지 않는 이유를 완전히 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하지만, 연구팀은 이러한 변화가 해양 생태계의 변화, 특히 식량 공급과 관련된 변화로 인해 발생한다고 추정하고 있다. 생식 문제와 거주지 이전의 어려움도 바다오리 회복에 영향을 미칠 수 있다. 다른 종과 달리 바다오리와 같은 바닷새는 번식하는 데 시간이 오래 걸려 재번식 과정이 더 느리다고 한다. 변화하는 환경에서 살아남기 알래스카 대학교의 펄크 휘트만 박사는 알래스카와 같은 지역의 기온이 계속 상승하면서 열대 또는 아열대 해역은 다른 지역으로 이동하고 있으며, 이는 완전히 새로운 생태계의 조건을 만들어낸다고 지적했다. 이러한 환경 변화로 인해 동물들은 새로운 기후에 적응하거나 살아남을 수 없게 될 수 있다. 알래스카 해역에서 위기에 봉착한 종은 바다오리 뿐은 아니다. 민감한 바닷새인 댕기바다오리(tufted puffin)가 캘리포니아, 일본, 러시아 등 북태평양 남부 지역의 열악한 환경으로 인해 북쪽으로 이동하는 것이 관찰되었지만, 새로운 서식지에 적응하는 데 애를 먹고 있다고 한다. 연어, 고래, 게 역시 새로운 정착지를 찾기 위해 고군분투하고 있다. 그러나 기후 변화가 해양 생물에 미치는 장기적 영향을 추적하는 연구는 제한적이다. 전문가들은 이들 해양 동물들의 미래를 불확실하게 바라보고 있다.
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- ESGC
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[기후의 역습(108)] 알래스카 바다오리, 기록적인 폭염으로 절반 이상 떼죽음
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