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2025-08-17 (일)

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[기후의 역습(122)] 남극 오존층, 회복세 공식 확인⋯MIT, 완전 소멸 궤도 진입

한때 지구 생태계를 위협했던 남극 오존층 구멍이 국제 사회의 공동 노력으로 괄목할 만한 회복세를 보이며 완전 소멸을 향해 나아가고 있다는 고무적인 연구 결과가 발표됐다. 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 연구진은 5일(이하 현지시간) 국제 학술지 '네이처'에 게재한 논문에서 "남극 오존층이 95% 신뢰 수준으로 회복되고 있으며, 이는 자연적 기상 변동성이 아닌 오존층 파괴 물질 감축 노력의 직접적인 결과"라고 밝혔다. MIT 뉴스는 5일 "이러한 회복(오존층 구멍 회복)이 자연적인 기상 변화나 성층권으로의 온실가스 배출 증가와 같은 다른 영향보다는 오존 고갈 물질의 감소에 주로 기인환다는 것을 보여준 최초의 연구"라고 밝혔다. 수십 년간 과학계는 남극 오존층 구멍의 점진적 개선 징후를 관찰해 왔으나, 이번 연구는 장기간의 관측 데이터를 토대로 오존층 회복에 대한 확고한 과학적 증거를 제시했다는 점에서 의미가 깊다. 논문의 주저자인 MIT의 저명한 대기 화학자 수잔 솔로몬 교수는 성명을 통해 "남극 오존층 구멍이 개선되고 있다는 정성적 증거는 많았지만, 이번 연구는 오존층 회복에 대한 신뢰도를 처음으로 수치화했다"고 강조했다. 솔로몬 교수는 "95% 신뢰도로 회복되고 있다는 결론은 매우 놀라운 성과이며, 인류가 환경 문제 해결에 실제로 나설 수 있음을 보여준다"고 덧붙였다. CFCs 남용으로 오존층 구멍 형성 오존층은 지구 표면 15~30km 상공의 성층권에 위치하며, 대기 중 오존 농도가 높아 유해한 태양 자외선을 흡수하여 지구 생명체를 보호하는 역할을 한다. 그러나 1970년대와 80년대에 들어서면서 남극 상공의 오존층에 거대한 구멍이 형성되기 시작했다. 이는 에어로졸 스프레이, 용매, 냉매 등에 광범위하게 사용된 염화불화탄소(CFCs)와 같은 합성 화합물이 주범으로 지목됐다. CFCs는 성층권에 도달하면 염소 원자를 방출하여 오존 분자 분해를 촉진하는 것으로 알려져 있다. 특히 남극 지역은 극도로 낮은 기온, 극지방 성층권 구름의 존재, 그리고 오존층 파괴 화학 물질을 가두는 극 소용돌이와 같은 특수한 조건으로 인해 남반구의 봄철에 오존층 파괴가 더욱 심각하게 나타난다. 솔로몬 교수는 과거 미국해양대기청(NOAA) 소속으로 1986년 남극에 파견되어 CFCs가 오존층 파괴의 원인임을 입증하는 결정적인 증거를 수집하는 데 기여했다. 몬트리올 의정서 채택 이후 CFCs 단계적 폐지 이러한 과학적 근거를 바탕으로 국제 사회는 문제 해결을 위해 발 빠르게 움직였다. 1987년 몬트리올 의정서 채택 이후 197개국과 유럽연합(EU)은 냉장고와 에어로졸에 사용되는 CFCs와 같은 오존층 파괴 물질의 단계적 폐지에 합의했다. 지난 10년간 남극 오존층 구멍은 특히 9월, 남극이 온난해지기 시작하며 오존층 구멍이 가장 크게 열리는 시기에 매년 축소되는 긍정적인 신호가 나타났다. 그러나 대기 중 '혼란스러운 변동성' 때문에 과학자들은 섣불리 회복을 단정하기를 주저했으며, 일각에서는 회복 속도가 기대에 미치지 못한다는 주장이 제기되기도 했다. 하지만 15년간 축적된 관측 데이터를 분석한 결과, 연구진은 오존층이 확실히 회복되고 있다는 결론을 내렸다. 현재 추세가 유지된다면 남극 오존층은 약 10년 후 완전히 회복될 것으로 전망된다. 연구팀은 남극 오존 회복의 원인을 파악하기 위해 정량적 접근 방식을 취했다. 팀은 기후 변화 커뮤니티에서 '지문 분석(fingerprinting)'이라는 방법을 차용했다. 이는 클라우스 하셀만이 개발한 것으로, 그는 2021년 이 기술로 노벨물리학상을 수상했다. 기후의 맥락에서 지문 분석은 자연적 기상 노이즈와 별도로 특정 기후 요인의 영향을 분리하는 방법을 말한다. 하셀만은 지문 분석을 적용해 기후 변화의 인위적인 지문 식별, 확인 및 정량화했다. 솔로몬 교수 팀은 지문 분석법을 적용해 또 다른 인위적인 신호, 즉 사람들이 오존층 파괴 물질을 줄이는 것이 오존층 회복에 미치는 영향을 확인하고자 했다. 아울러 지구 대기의 시물레이션으로 시작해 서로 다른 시작 조건에서 동일한 지구 대기의 여러 '평행 세계' 또는 시뮬레이션을 생성했다. 연구팀은 예를 들어, 온실 가스나 오존층 파괴 물질의 증가가 없다고 가정한 조건에서 시뮬레이션을 실행했다. 또한 온실 가스만 증가하고 오존층 물질만 감소하는 시뮬레이션도 실행했다. 이러한 시뮬레이션을 통해 연구팀은 수십년에 걸쳐 오존이 매월 회복되는 시간과 고도를 매핑하고 오존 고갈 물질의 감소로 인한 오존 회복의 핵심 '지문' 또는 패턴을 식별했다. 그런 다음 연구팀은 2005년부터 현재까지 남극 오존층에 대한 실제 위성 관측에서 이 지문을 찾았다. 팀은 2018년에 이 지문이 가장 강했고, 오존 회복이 주로 오존층 파괴 물질의 감소 때문이라고 95%의 신뢰도로 확신했다. 솔로몬 교수는 "2035년쯤에는 남극 오존층에서 오존층 파괴가 전혀 나타나지 않는 해를 보게 될 수도 있다. 이는 매우 감격스러운 일"이라며 "우리 시대에 오존층 구멍이 완전히 사라지는 것을 목격하게 될 것"이라고 강조했다. 이번 연구는 인류가 국제적인 협력을 통해 심각한 환경 문제에 효과적으로 대응할 수 있음을 보여주는 대표적인 사례로 기록될 전망이다.
- 포커스온
2025-03-07 14:43:00
일상용품 속 안전한 '고분자', 유해물질 방출 '새로운 위협'

일상샐활 속 각종 제품에 광범위하게 사용되는 화학 물질에 대한 안전성 논란이 끊이지 않는 가운데, 그간 인체에 무해하다고 여겨졌던 고분자(폴리머·polymer) 화합물이 유해 물질을 방출하는 '트로이 목마' 역할을 할 수 있다는 충격적인 연구 결과가 발표되어 파장이 예상된다. 미국 독성물질관리법(TSCA) 및 유럽연합의 REACH 규제 등 주요 유해 물질 규제에서조차 예외로 취급될 만큼 안전성이 강조되어 온 고분자는, 분자 크기가 커 인체에 흡수되지 않아 건강상 위험이 없다는 것이 과학계의 통념이었다. 그러나 국제 학술지 '네이처 지속가능성(Nature Sustainability)'에 게재된 획기적인 동료 평가(peer-review) 연구 논문은 일부 고분자 난연제가 분해되어 인체에 유해한 화학 물질로 변질될 수 있다는 사실을 밝혀내며 기존의 학설을 정면으로 반박했다고 과학 전문매체 사이테크데일리가 4일(현지시간) 보도했다. 논문의 수석 저자인 중국 광둥성에 있는 지난(Jinan)대학교의 다 첸(Da Chen) 박사는 "이번 연구는 고분자가 유해 화학 물질의 '트로이 목마'가 될 수 있음을 시사한다"며 "본래 비활성 상태의 거대 분자로 제품에 첨가되지만, 시간이 지나면서 분해되어 유해한 부산물에 우리를 노출시킬 수 있다"고 경고했다. '무독성' 대체재로 개발된 폴리머 난연제, 유해 물질 방출⋯제브라피시 실험 통해 독성 확인 연구팀은 기존 난연제의 유해성을 대체하기 위해 '무독성'으로 개발된 두 종류의 폴리머 브롬화 난연제((polymeric brominated flame retardants, polyBFRs)를 대상으로 심층 연구를 진행했다. 실험 결과, 두 종류의 polyBFRs 모두 수십 종의 작은 분자로 분해되는 것으로 확인됐다. 특히 제브라피시를 이용한 독성 실험에서, 이들 작은 분자들이 미토콘드리아 기능 장애를 유발하고 발달 및 심혈관에 심각한 손상을 초래할 수 있는 잠재력이 있다는 사실이 입증됐다. 토양·공기·먼지 등 환경 전반에 유해 물질 검출⋯전자 폐기물 재활용 시설 인근 농도 '최고' 더욱 심각한 문제는, 연구진이 환경 오염 실태를 조사하는 과정에서 이들 고분자 분해 물질이 토양, 공기, 먼지 등 환경 전반에 광범위하게 퍼져 있음을 확인했다는 점이다. 특히 전자 폐기물 재활용 시설 인근 지역에서 가장 높은 농도로 검출됐으며, 이들 시설에서 멀어질수록 농도가 점차 감소하는 경향을 보였다. 이는 전자 제품에 사용된 polyBFRs가 유해한 분해 물질을 환경으로 방출하고, 인간과 야생 동물이 이에 노출되어 심각한 피해를 입을 수 있음을 시사하는 충격적인 결과다. 논문의 공동 저자인 캐나다 토론토대학교의 미리아 다이아몬드 교수는 "전자 제품에 polyBFRs가 광범위하게 사용될 경우, 제품 생산, 가정 내 사용, 폐기 및 재활용 등 전 과정에서 유해 물질 노출이 발생할 수 있다"고 지적하며 "화학 산업계가 생산량을 공개하지 않고 있지만, 생산량이 매우 높을 것으로 추정되는 만큼, 오염 가능성과 그로 인한 인간 및 야생 동물에 대한 심각한 피해가 매우 우려스럽다"고 강조했다. 이번 연구 결과는 기존의 안전성 평가 기준에 허점을 드러내며, 고분자 화합물에 대한 보다 엄격한 규제와 심층적인 안전성 검증의 필요성을 제기하는 중요한 계기가 될 것으로 보인다. ◇ 참조: 「고분자 난연제 분해의 환경적 영향」 작성자: Xiaotu Liu, Yinran Xiong, Xiao Gou, Lei Zhao, Shanquan Wang, Yanhong Wei, Xiaoyun Fan, Yang Yu, Arlene Blum, Lydia Jahl, Miriam L. Diamond, Yiping Du, Zhuyi Zhang, Shuxin Jiang, Xiaowei Zhang, Ting Wu 및 Da Chen, 3 March 2025, 네이처 자속가능성(Nature Sustainability). DOI: 10.1038/s41893-025-01513-z
- ESGC
2025-03-06 13:03:00
[퓨처 Eyes(74)] 핵폐기물, 미래 에너지의 '황금알'로 부활하나?

인류는 오랫동안 '양날의 검'과 같은 존재와 함께해 왔다. 바로 '핵에너지'다. 막대한 에너지를 제공하지만, 동시에 감당하기 힘든 '핵폐기물'이라는 부산물을 남긴다. 그런데 최근, 이 '골칫덩이' 폐기물이 인류의 미래를 밝혀줄 '황금알'로 탈바꿈할 가능성이 열렸다. 미국 오하이오 주립대학교 연구진이 방사성 폐기물을 활용해 전기를 생산하는 핵 배터리 개발에 성공하며, 에너지 저장 분야에 획기적인 전환점을 마련한 것이다. 이 연구는 단순한 기술적 진보를 넘어, 인류가 오랫동안 골머리를 앓아온 핵폐기물 처리 문제에 대한 혁신적인 해결책을 제시했다는 점에서 더욱 의미가 크다. 연구진은 사용후 핵연료에서 방출되는 감마 방사선을 섬광 결정과 태양 전지를 통해 전기로 변환하는 기술을 개발했다. 섬광 결정은 방사선에 노출되면 빛을 방출하는 특성을 지닌 고밀도 물질로, 이 빛을 태양 전지가 흡수해 전기로 변환하는 원리다. 감마 방사선은 X선이나 CT 촬영에 쓰이는 방사선보다 훨씬 높은 에너지를 지녀 투과력이 매우 강하다. 감마 방사선의 높은 투과력은 곧 물질을 뚫고 지나가는 능력이 뛰어나다는 뜻이기도 한데, 이러한 특성 때문에 감마 방사선을 효과적으로 제어하고 에너지로 변환하는 것이 핵 배터리 기술의 핵심으로 꼽힌다. 이 배터리는 충전이나 유지 보수 없이 수십 년간 전력 생산이 가능하며, 특히 우주나 심해 탐사와 같이 장기간 안정적인 에너지 공급이 필요한 분야에서 혁신적인 역할을 할 것으로 기대된다. 손 안의 '원자력 발전소'⋯작지만 '강력한' 에너지, 무한한 가능성 제시 연구진이 개발한 프로토타입 배터리는 4cm³ 크기로, 세슘-137을 사용했을 때 288나노와트, 코발트-60을 사용했을 때 1.5마이크로와트의 전력을 생산했다. 이는 마이크로칩과 같은 소형 전자 기기를 작동시키기에 충분한 수준이다. 물론, 가정이나 산업 현장에서 사용하는 전력량에 비하면 아직 미미한 수준이지만, 레이먼드 카오 교수는 "적절한 전력원을 사용하면 와트 수준 이상의 전력 생산도 가능할 것"이라며 기술 확장 가능성을 시사했다. 특히 그는 "우리는 폐기물로 간주되는 것을 수확하고 본질적으로 보물로 바꾸려고 노력하고 있다"며 핵폐기물 배터리 개발의 의의를 강조했다. 핵 배터리는 방사성 물질을 포함하지 않아 안전하며, 핵 폐기물 저장 시설이나 우주, 심해 등 방사선 수치가 높은 환경에서 활용될 수 있다. 또한, 장기간 작동이 가능해 유지 보수가 어려운 환경에도 적합하다. 사이테크 데일리는 "이 배터리는 일반적인 X선이나 CT 스캔보다 100배나 투과력이 강한 감마 방사선을 이용했지만, 배터리 자체는 방사성 물질을 포함하지 않기 때문에 만져도 안전하다"고 보도했다. 오하이오 주립대학교 연구진이 개발한 핵폐기물 배터리는 감마 방사선을 빛으로, 다시 빛을 전기로 바꾸는 두 단계를 거쳐 작동한다. 먼저, 신틸레이터 결정이 감마 방사선을 흡수해 빛을 낸다. 마치 반딧불이가 빛을 내는 것과 같은 원리다. 이렇게 발생한 빛은 태양 전지에 의해 포착되어 전기로 변환된다. 이는 태양광 발전과 유사한 방식이다. 이 배터리는 몇 가지 핵심적인 특징을 갖는다. 설탕 한 스푼 크기인 약 4cm³의 작은 크기에도 불구하고, 세슘-137을 사용했을 때 288 나노와트, 코발트-60을 사용했을 때 1.5 마이크로와트의 전력을 생산한다. 또한, 방사성 물질이 배터리 자체에 포함되지 않아 안전하게 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이 혁신적인 배터리는 앞으로 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 고준위 방사성 폐기물 저장소에서 폐기물 저장 시설의 전력 공급원으로 활용될 수 있으며, 심해 탐사나 우주 탐사와 같이 극한 환경에서 장기간 작동하는 전력원으로도 유용하다. 또한, 작고 안전한 전력원이 필요한 소형 센서나 마이크로 전자 기기 분야에도 적용 가능하다. 물론, 연구진은 상용화를 위해 몇 가지 중요한 과제를 해결해야 한다. 더 많은 전력을 생산할 수 있도록 출력 규모를 확대하고, 에너지 변환 효율을 높여 배터리의 성능을 향상시켜야 한다. 또한, 대량 생산을 위한 안정적인 제조 공정을 확립하고, 장기간 사용 시 배터리의 성능과 안전성을 검증해야 한다. 레이먼드 카오 교수는 "우리는 폐기물로 여겨지던 것을 보물로 바꾸려 노력하고 있다"고 강조하며, 이 기술의 잠재력을 높이 평가했다. 이 연구는 미국 에너지부의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 '옵티컬 머티리얼즈: X(Optical Materials: X)' 저널에 발표됐다. 상용화까지 넘어야 할 '산 넘어 산'⋯인류, '무한 에너지 시대' 열 수 있을까 핵 배터리 기술은 중국에서도 활발히 연구되고 있다. 베타볼트(Betavolt)는 휴대폰, 드론, 의료 기기 등 상업적 응용 분야를 위한 핵 배터리 대량 생산을 목표로 하고 있다. 이 회사는 이미 14차 5개년 계획에 따라 이 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 이브라힘 옥수즈 연구원은 "핵 배터리 개념은 매우 유망하며, 앞으로 에너지 생산 및 센서 산업에서 중요한 역할을 할 것"이라고 전망했다. 특히 그는 "전력 출력 측면에서 획기적인 결과"라며 "아직 개선의 여지가 많지만, 앞으로 이 접근 방식이 에너지 생산 및 센서 산업 모두에서 중요한 공간을 차지할 것"이라고 강조했다. 하지만 상용화를 위해서는 제조 비용 절감, 효율성 향상, 안전성 검증 등 해결해야 할 과제가 남아있다. 섬광 결정의 효율성을 높이는 것도 중요한 과제다. 연구진은 "결정의 모양과 크기가 최종 전기 출력에 영향을 미치며, 더 큰 부피는 더 많은 방사선을 흡수하고 더 많은 빛을 생성한다"고 밝혔다. 또한 "더 큰 표면적은 태양 전지가 더 많은 전력을 생성하는 데 도움이 된다"고 덧붙였다. 이는 섬광 결정의 미세 구조를 최적화하는 연구가 핵 배터리 성능 향상에 필수적임을 보여준다. 다시 말해, 섬광 결정의 효율을 극대화하기 위해서는 결정의 크기, 모양, 표면적 등을 정밀하게 제어하는 기술이 필요하다는 뜻이다. 레이먼드 카오 교수는 "핵 배터리 기술이 미래 에너지 시장을 선도할 수 있도록 지속적인 연구 개발을 이어갈 것"이라고 밝혔다. 그는 "이 기술을 확장하는 데 비용이 많이 들 수 있지만, 안정적으로 제조할 수 있다면 충분히 경쟁력이 있을 것"이라고 전망했다. 또한, "안전하게 구현된 후 얼마나 오래 지속될 수 있는지 등 배터리의 유용성과 한계를 평가하기 위해 추가 연구가 필요하다"고 강조했다. 인류는 오랫동안 에너지 문제 해결을 위해 끊임없이 노력해 왔다. 핵폐기물 배터리 기술은 이러한 노력의 결실 중 하나로, 아직은 초기 단계이지만 무한한 잠재력을 지니고 있다. 이 기술이 상용화되어 인류에게 무한한 에너지를 제공하는 '약속의 땅'으로 우리를 인도할 수 있을지, 앞으로의 연구 결과에 귀추가 주목된다. 폐기물을 에너지로 바꾸는 이 '연금술'은 인류의 오랜 숙원을 해결하고 지속 가능한 미래를 여는 열쇠가 될 수 있을 것이다.
- 포커스온
2025-03-06 09:58:00
[신소재 신기술(158)] 반도체 나노플레이트 약점 활용 나노스케일 조립 기술 혁신

카드뮴 셀레나이드(CdSe) 나노플레이트의 취약점을 활용한 혁신적인 반도체 나노스케일(구조체) 조립 기술이 개발됐다. 카드뮴 셀레나이드 나노판은 혁신적인 전자 소재 개발의 유망한 기반으로 주목받고 있다. 특히, 이 나노판은 원자 몇 개 두께에 불과한 초박형 구조로 뛰어난 광학적 특성을 제공해 전 세계 연구자들의 관심을 끌고 있다. 독일 헬름홀츠 드레스덴-로젠도르프 센터(HZDR), 드레스덴 공과대학교(TU Dresden), 라이프니츠 고체 및 재료 연구소 드레스덴(IFW) 공동 연구팀은 카드뮴 셀레나이드 나노판의 체계적인 생산을 위한 중요한 진전을 이루었다고 웹사이트 PHYS가 전했다. 카드뮴 셀레나이드 나노판은 빛이나 공기에 노출될 경우 표면 산화 또는 구조 변화가 발생해 광학적 특성이 저하될 수 있는 취약점이 있다. 특히 고온이나 습도가 높은 환경에서는 광학적 안정성이 더욱 떨어질 수 있다. 또한 제조 과정이 어려워 균일한 형태와 크기의 카드뮴 셀레나이드 나노판을 대량 생산하는 것은 기술적으로 힘들다. 게다가 카드뮴 셀레이트 나노판의 표면을 안정화하거나 다른 물질과 결합하는 과정에서도 어려움이 발생할 수 있다. 연구팀은 학술지 '스몰(Small)'에 카드뮴 셀레나이드 나노판 구조와 기능 간의 상호 작용에 대한 기초적인 통찰력을 얻었다고 발표했다. 연구에 따르면 카드뮴 기반 나노판은 근적외선(NIR)과 특정 상호 작용을 통해 빛을 흡수, 반사, 방출하거나 다른 광학적 특성을 나타내는 2차원 물질 개발에 적합하다. 이러한 스펙트럼 범위는 다양한 기술 분야에서 활용될 수 있다. 예를 들어, 의료 진단에서는 NIR 빛이 가시광선보다 조직에서 산란이 적어 조직 내부를 더 깊이 관찰할 수 있다. 통신 기술에서는 고효율 광섬유 시스템에 NIR 물질이 사용되며, 태양 에너지 분야에서는 광전지 효율을 높일 수 있다. HZDR 이온빔 물리학 및 재료 연구소의 리코 프리드리히 박사 겸 드레스덴 공과대학교 이론 화학과 교수는 "원하는 광학적 및 전자적 특성을 나타내도록 물질을 특정하게 변형하는 능력은 이러한 모든 응용 분야에서 매우 중요하다"고 말했다. 드레스덴 공과대학교 물리 화학과의 알렉산더 아이히뮐러 교수는 "과거에는 나노 화학 합성이 시행착오를 통해 물질을 혼합하는 것에 가까웠기 때문에 어려움이 있었다"고 덧붙였다. 두 과학자는 공동으로 협력해 이번 연구 프로젝트를 이끌었다. 정밀한 나노 입자 생산을 위한 양이온 교환 여기서 특별한 과제는 나노 구조체의 폭과 길이를 변경하지 않고 원자층의 수와 조성을 특정하게 제어하여 두께를 조절하는 것이다. 이러한 복잡한 나노 입자 합성은 재료 연구의 핵심 과제이다. 양이온 교환은 이러한 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 했다. 이 방법에서는 나노 입자의 특정 양이온(양전하를 띤 이온)을 다른 이온으로 체계적으로 대체한다. 아이히뮐러 교수는 "이 과정은 조성과 구조를 정밀하게 제어하여 기존 합성 방법으로는 얻을 수 없는 특성을 가진 입자를 생산할 수 있게 한다. 그러나 이 반응의 정확한 작동 방식과 시작점에 대해서는 알려진 것이 거의 없다"고 설명했다. 이번 프로젝트에서 연구팀은 활성 모서리가 중요한 역할을 하는 나노판에 초점을 맞췄다. 이러한 모서리는 화학적으로 특히 반응성이 높아 판들을 조직화된 구조로 결합할 수 있다. 이러한 효과를 더 잘 이해하기 위해 연구팀은 정교한 합성 방법, 원자 분해능 (전자)현미경, 광범위한 컴퓨터 시뮬레이션을 결합했다. 나노 입자의 활성 모서리와 결함은 화학적 반응성뿐만 아니라 광학적 및 전자적 특성으로도 흥미롭다. 이러한 위치는 종종 전하 운반체의 농도가 높아 운반체의 이동과 빛의 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 프리드리히 박사는 "단일 원자 또는 이온을 교환하는 능력과 결합하여 단일 원자 촉매에서 이러한 결함을 활용하여 개별 원자의 높은 반응성과 선택성을 활용하여 화학 공정의 효율성을 높일 수 있다"고 설명했다. 이러한 결함의 정밀한 제어는 나노 물질의 NIR 활성에도 중요하다. 이는 근적외선이 흡수, 방출 또는 산란되는 방식에 영향을 미쳐 광학적 특성을 체계적으로 최적화할 수 있는 방법을 제공한다. 나노 구조체 연결, 자기 조직화를 향한 발걸음 이 연구의 또 다른 결과는 활성 모서리를 통해 나노판을 체계적으로 연결하여 입자를 정렬되거나 자기 조직화된 구조로 결합할 수 있다는 것이다. 미래 응용 분야에서는 이러한 조직화를 활용하여 NIR 활성 센서 또는 새로운 유형의 전자 부품과 같은 통합 기능을 갖춘 복잡한 재료를 생산할 수 있다. 실제로 이러한 재료는 센서 및 태양 전지의 효율성을 높이거나 새로운 데이터 전송 방법을 용이하게 할 수 있다. 동시에 이 연구는 촉매 또는 양자 재료와 같은 나노 과학의 다른 분야에 대한 기초적인 통찰력을 제공한다. 연구팀의 이번 발견은 최첨단 합성, 실험 및 이론적 방법의 조합 덕분에 가능했다. 연구자들은 나노 입자의 구조를 정밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 활성 모서리의 역할을 자세히 조사할 수 있었다. 원자 결함 분포 및 조성 분석 실험은 재료 특성에 대한 포괄적인 이해를 얻기 위해 이론적 모델링과 결합됐다. ◇ 참고: 볼로디미르 샴라옌코 외, 반도체 나노판의 취약점: 격리된 결함에서 방향성 나노 스케일 어셈블리로, 스몰 (2024). DOI: 10.1002/smll.202411112
- IT/바이오
2025-02-28 13:43:00
개발도상국 도시 빈곤층, 플라스틱 연료 사용 급증⋯독성 물질 배출로 건강 위협

전 세계적으로 조리 연료로서의 플라스틱 연소가 심각한 문제로 대두되고 있다. 특히 개발도상국 도시 빈곤층에서 가스나 전기 등 에너지원을 확보하지 못하거나, 전통적인 연료인 목재조차 부족한 상황에서 플라스틱을 난방 및 조리 연료로 사용하는 사례가 급증하고 있다. 이는 독성 물질 배출로 인해 수백만 명의 건강을 위협하는 위험한 관행으로 지적된다. 급격한 도시화로 에너지 수요는 증가하는 반면, 저렴하고 청정한 연료 대안을 지원하는 정책은 여전히 미흡한 실정이다. 아프리카, 아시아, 라틴아메리카 등 인구 밀집 지역에서는 청정 에너지원을 감당할 수 없는 인구가 상당수를 차지하는 등 심각한 에너지 소비 패턴이 나타나고 있다. 제한된 선택지 속에서 많은 가정은 가용 가능한 모든 가연성 물질에 의존하며, 이는 오염과 질병의 악순환을 심화시킨다. 도시화, 위기 심화시켜 개발도상국의 급속한 도시화는 플라스틱 연소 위기를 더욱 심화시키고 있다. 과거 농촌 지역에서 쉽게 구할 수 있었던 목재나 숯 같은 전통적인 연료는 급속히 팽창하는 도시 내에서 점점 희소해지고 있다. 반면, 부적절한 폐기물 관리로 인해 플라스틱 폐기물이 과잉 공급되고 있으며, 이는 위험하지만 쉽게 구할 수 있는 연료원으로 인식되고 있다. 호주 커틴대학교 연구진이 주도한 새로운 연구는 플라스틱 연료 문제의 심각성을 부각하며, 플라스틱 연료 사용을 억제하기 위한 긴급 조치를 촉구하고 있다고 어스닷컴이 25일(현지시간) 보도했다. 플라스틱 연소, 건강 위협 연구를 주도한 비샬 바라드와즈 박사는 플라스틱 연소로 인해 수백만 명이 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있는 독성 물질에 노출된다고 경고했다. 바라드와즈 박사는 "플라스틱 연소는 다이옥신, 퓨란, 중금속과 같은 유해 화학 물질을 공기 중에 방출하며, 이는 폐 질환과 같은 여러 건강 문제와 복지 문제를 야기할 수 있다"고 지적했다. 특히 실내에서 더 많은 시간을 보내는 여성과 어린이에게 위험이 더욱 심각하지만, 그 영향은 광범위하게 확산되어 인근 지역과 도시 전체에 영향을 미칠 수 있다. 이번 연구는 플라스틱 연소 문제의 규모를 강조하며 다양한 지역의 충격적인 통계를 제시했다. 바라드와즈 박사는 "설문 조사에서 나이지리아 가구의 13%가 조리 연료로 쓰레기를 사용한다고 보고했으며, 인도네시아의 토양 및 식품 샘플에서는 플라스틱 연소와 관련된 위험한 수준의 독성 물질이 검출됐다"고 밝혔다. 플라스틱 소비 추세 심화 이 문제는 빈곤과 불평등으로 이미 어려움을 겪고 있는 수백만 명에게 영향을 미친다는 점에서 더욱 심각하다. 더욱이 도시 인구 규모가 급격히 늘어날수록 플라스틱 소비 또한 기하급수적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 바라드와즈 박사는 "2050년까지 전 세계 인구의 3분의 2가 도시에 거주하게 될 것이며, 이미 많은 도시가 폐기물 수거와 같은 기본적인 서비스를 제공하는 데 어려움을 겪고 있다"고 설명했다. 그는 "2060년까지 전 세계 플라스틱 소비량이 3배로 증가하고, 개발도상국의 급속하고 무분별한 도시화로 인해 불평등이 심화될 것을 고려하면 이는 더욱 심각한 문제가 될 것이다"라고 경고했다. 다각적인 접근 방식으로 문제 해결해야 페타 애쉬워스 교수에 따르면 이 위기를 해결하기 위해서는 다각적인 접근 방식이 필요하다. 효과적인 정부 개입이 필수적이지만, 현재 정책은 플라스틱 연소로 가장 큰 영향을 받는 지역 사회의 요구를 제대로 고려하지 못하는 경우가 많다. 애쉬워스 교수는 "많은 정부가 슬럼가와 같이 소외된 지역에 집중되어 있기 때문에 이 문제를 효과적으로 해결하지 못하고 있다. 사람들이 따뜻하게 지내고 음식을 조리할 다른 선택지가 없다면 플라스틱 연소 금지는 도움이 되지 않을 수 있다"고 지적했다. 대신, 연구는 취약 계층에게 대체 에너지원을 제공하는 실용적이고 포용적인 해결책의 필요성을 강조한다. 애쉬워스 교수는 "문제 해결을 위한 가능한 방법으로는 빈곤층 가구가 감당할 수 있도록 청정 연료에 대한 보조금 지급, 슬럼가에 플라스틱이 쌓이는 것을 방지하기 위한 폐기물 관리 개선, 플라스틱 연소의 위험성에 대한 지역 사회 교육 캠페인, 저소득 지역에 맞춘 저비용 혁신적인 조리 솔루션 등이 있다"고 말했다. 앞으로 나아갈수록, 이 위기의 전체 규모를 파악하고 현실적인 해결책을 개발하기 위해서는 종합적인 연구와 협력적인 노력이 필수적이라는 점이 분명해진다. 플라스틱 연소의 파급 효과 플라스틱 연소 위기는 개발도상국에서 가장 두드러지지만, 그 영향은 직접적인 영향을 받는 지역 사회를 훨씬 넘어선다. 공기 중으로 방출되는 독성 오염 물질은 전 세계적인 대기 오염에 영향을 미친다. 이는 호흡기 질환과 환경 오염을 심화시킬 수 있다. 국제기구, 정책 입안자, 연구진은 지속 가능하고 장기적인 해결책을 개발하기 위해 협력해야 한다. 전 세계적인 폐기물 관리 정책 강화, 대체 에너지 기술 투자, 국경을 넘나드는 협력 촉진은 위기 완화를 위한 중요한 단계가 될 것이다. 더욱 도시화된 미래로 나아가는 세상에서, 명확한 과제는 대담하고 즉각적인 조치가 없다면 수백만 명이 이 침묵의 위기의 결과로 계속 고통받을 것이라는 점이다. 본 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 시티즈(Nature Cities)'에 게재됐다.
- ESGC
2025-02-26 14:52:00
[신소재 신기술(156)] 일반 암석을 탄소 포집 암석으로 변모시키는 신기술 개발

미국 스탠퍼드 대학교 화학과의 유슈안 첸 연구원이 매트 카난 교수옆에서 일반 암석이 굥정을 가해 CO₂ 포집 물질로 전환시킨 결과물을 들고 있다. 사진 출처=빌 리바드 / 프레코트 에너지 연구소 기후 변화로 지구가 몸살을 앓고 있는 가운데 일반 암석을 탄소를 포집하는 물질로 전환하는 혁신적인 신기술이 개발됐다. 인류 활동으로 대기 중에 배출되는 온실가스 중 이산화탄소(CO₂)는 지구 온난화의 주요 원인으로 지목된다. 이에 따라 전문가들은 화석 연료 사용량의 감축과 대기 중 이산화탄소를 적극적으로 제거하는 개술 개발의 필요성을 강조해왔다. 하지만 기존 탄소 포집 기술은 비용이 많이 들고 에너지 소모량이 많으며, 탄소 저장 솔루션 확보가 필수적이라는 한계점을 지니고 있다. 이런 가운데 미국 스탠퍼드 대학교 연구진은 암석을 활용한 혁신적인 탄소 포집 전략을 제시했다고 과학기술 전문 매체 기즈모도가 23일(현지시간) 보도했다. 스탠퍼드 대학교 매튜 카난(Mattew Kanan)과 유쉬안 첸 (Yuxuan Chen) 화학과 연구진은 열을 이용해 광물을 CO₂를 영구적으로 흡수하는 물질로 전환하는 공정을 개발했다. 지난 19일 학술지 '네이처(Nature)'에 발표된 연구 결과에 따르면, 이 공정은 실용적이고 저렴하며 일반적인 농업 관행의 요구 사항을 충족시켜 일석이조의 효과를 기대할 수 있다. 카난 교수는 "지구에는 대기 중 CO₂를 제거할 수 있는 광물이 무한정 존재하지만 인간의 온실 가스 배출을 상쇄시키기에는 반응 속도가 충분하지 않다"며 "이번 연구는 확장 가능한 방식으로 이러한 문제를 해결했다"고 밝혔다. 수십년 동안 과학자들은 암석의 자연적인 CO₂ 흡수 과정인 풍화 작용을 가속화하는 방법을 연구해왔다. 카난 교수와 첸 연구원은 풍화 속도가 느린 일반 규산염 광물을 풍화 속도가 빠른 광물로 전환함으로써 이 문제를 해결했다. 첸 연구원은 "단순한 이온 교환 반응을 통해 비활성 규산염 광물을 활성화하는 새로운 화학 반응을 구상했다"며 "이처럼 효과가 좋을 줄은 예상하지 못했다"고 설명했다. 이온은 전하를 띤 원자 또는 원자 그룹을 의미한다. 연두팀은 시멘트 생산 과정에서 영감을 얻었다. 시멘트 생산에서는 가마를 사용하여 석회석(퇴적암)을 산화칼슘이라는 반응성 화합물로 전환한 후 모래와 혼합한다. 연구진은 이 과정을 재현하되, 모래 대신 규산마그네숨이라는 물질을 사용했다. 규산마그네슘은 열을 가하면 이온 교환을 통해 산화마그네슘과 규산칼숨으로 전환되는 두 가지 광물을 포함한다. 이 광물들은 풍화 속도가 빠르다. 카난 교수는 "이 공정은 승수 역할을 한다"며 "반응성 광물인 산화칼슘과 비활성 규산마그네슘을 사용하여 두 가지 반응성 광물을 생성한다"고 설명했다. 연구진은 실험을 통해 습윤 규산칼슘과 산화마그네슘을 공기에 노출시킨 결과, 수 주에서 수개월 내에 풍화 작용의 결과물인 탄산염 광물로 전환되는 것을 확인했다. 카난 교수는 "산화마그네슘과 규산칼슘을 넓은 토지에 살포하여 대기 중 CO₂를 제거할 수 있다"며 "현재 시험 중인 흥미로운 응용 분야 중 하나는 농업 토양에 첨가하는 것"이라고 밝혔다. 이 방법은 토양이 너무 산성일 때 탄산칼슘을 첨가하는 농부들에게도 실용적일 수 있다. 이 과정을 석회 처리라고 한다. 카난 교수는 "이 제품을 첨가하면 두 광물 성분이 모두 알칼리성이므로 석회 처리가 필요하지 않다"며 "또한 규산칼슘이 풍화되면서 식물이 흡수할 수 있는 형태의 규소를 토양에 방출하여 작물 수확량과 회복력을 향상시킬 수 있다"고 설명했다. "이상적으로는 농부들이 농업 생산성과 토양 건강에 유익한 이 광물에 비용을 지불하고, 탄소 제거는 부가적인 효과로 얻을 수 있을 것이다." 약 1톤의 산화마그네슘과 규산칼슘은 대기 중 CO₂ 1톤을 흡수할 수 있으며, 이 추정치는 다른 탄소 포집 기술에 사용되는 에너지의 절반 미만을 사용하는 가마에서 배출되는 CO₂를 포함한다. 그러나 이 솔루션을 효과적인 수준으로 확장하려면 매년 수백만 톤의 산화마그네슘과 규산칼슘이 필요하다. 첸 연구원은 감람석이나 사문석과 같은 규산마그네슘의 천연 매장량 추정치가 정확하다면 인간이 배출한 모든 대기 중 CO₂를 제거하고도 남을 만큼 충분할 것이라고 지적했다. 또한 규산염은 광산 폐기물에서 회수할 수도 있다. 카난 교수는 "사람들은 이미 연간 수십억 톤의 시멘트를 생산하는 방법을 알고 있으며, 시멘트 가마는 수십 년 동안 작동한다"며 "이러한 학습과 설계를 활용하면 실험실 발견에서 의미 있는 규모의 탄소 제거로 이동하는 명확한 경로가 있다"고 강조했다.
- ESGC
2025-02-24 11:36:00
트럼프, 자동차·반도체 등 관세 폭탄 예고⋯한국 수출 업계 비상

도널드 트럼프 미국 대통령이 다음 한 달 안에 자동차, 반도체, 의약품, 목재 등에 대한 관세를 발표할 것이라고 19일(현지시간) 밝혔다. 트럼프 대통령은 이날 사우디아라비아 국부펀드 주최로 플로리다주 마이애미에서 열린 '미래투자이니셔티브(FII·Future Investment Initiative) 프라이오리티 서밋' 연설에서 "관세 부과는 미국 경제에 큰 영향을 미칠 것"이라며 "외국 기업이 미국 내에서 제품을 생산하지 않으면 관세를 내야한다"고 강조했다. 이번 발표로 자동차와 반도체 등 한국 주요 수출품에 대한 관세 추가 가능성이 커져 정부와 기업의 대응이 긴박해졌다. 또한 트럼프 대통령은 대규모 세금 감면과 산업 지원을 약속하며, 젤렌스키 우크라이나 대통령을 "독재자"로 비판했다. 이와 함께 불법 이민 단속 성과를 언급하며 유렵 국가에 강경한 대응을 촉구했다. [미니해설] 트럼프, 자동차반도체 등 주요 산업 관세 부과 시사⋯한국 경제 타격 우려 도널드 트럼프 미국 대통령이 자동차, 반도체, 의약품, 목재 등 다양한 산업에 대한 관세 부과 계획을 발표하면서, 한국 경제에 미칠 파장이 주목된다. 트럼프 대통령은 19일(현지시간) 사우디아라비아 국부펀드 주최 '미래투자이니셔티브(FII) 프라이오리티 서밋'에서 "다음 한 달 안에 관세를 발표할 것"이라며 "미국에 큰 영향을 줄 것"이라고 말했다. 트럼프 대통령은 이미 4월 2일 자동차 관세 부과 계획을 예고한 바 있으나, 이번 발언을 통해 반도체와 다른 핵심 산업에도 관세 조치를 앞당겨 확대할 가능성을 시사했다. 이로 인해 한국을 포함한 주요 수출국들의 긴장이 고조되고 있다. 한국 산업에 미치는 영향 한국은 미국에 자동차와 반도체를 대규모로 수출하는 주요 국가로, 관세 부과 시 타격이 불가피할 전망이다. 자동차와 반도체는 한국의 대미 수출에서 상위를 차지하는 품목으로, 이번 조치가 현실화될 경우 수출 기업들의 가격 경쟁력이 약화될 가능성이 크다. 앞서 트럼프 대통령은 지난 18일(현지시간) 미국 플로리다주 마러라고 저택에서 진행한 기자회견에서 반도체 및 의약품 관세와 관련한 질문을 받고 "최소 25%, 어쩌면 그 이상이 될 것"이라고 밝혔다. 또한 단계적으로 관세를 인상해 기업들에 대한 압력을 점진적으로 확대하겠다는 의지를 드러냈다. 반도체는 1997년 세계무역기구(WTO)의 정보기술협정(ITA)에 따라 회원국 간 관세 없이 거래되고 있다. 즉, 현재 미국이 한국으로부터 수입하는 반도체에는 세금이 부과되지 않는다. 반도체, 지난해 대(對)미 수출 3위 2024년 기준 반도체는 한국의 대미(對美) 수출에서 세 번째로 큰 비중을 차지하는 품목이다. 한국무역협회에 따르면 지난해 한국의 대미 반도체 수출액은 106억 달러(약 15조 원)에 달했다. 아울러 미중 갈등의 심화와 인공지능(AI) 시장 확장으로 인해 미국 내 반도체 수요가 지속적으로 증가하면서 한국의 대미 수출도 확대되는 추세다. 이에 따라 25% 이상의 높은 관세가 현실화될 경우, 한국 반도체 업계에도 상당한 영향을 미칠 가능성이 크다. 관세가 부과될 경우 가격 경쟁력이 저하될 수 있기 때문이다. 또한 지난해 대미 반도체 수출 비중은 전체의 7.5%를 차지했다. 중국(32.8%), 홍콩(18.4%), 대만(15.2%), 베트남(12.7%)보다는 낮은 수준이지만, 관세 영향에서 완전히 자유로울 수는 없다. 업계 관계자는 "한국에서 미국으로 수출되는 반도체가 전체 물량의 약 7% 수준이지만, 여기에 25%의 고율 관세가 적용될 경우 업계에 미치는 파장은 상당할 것"이라고 우려했다. 정부 관계자는 "트럼프 행정부가 추진하는 보호무역 기조에 맞춰, 정부와 기업이 선제적인 대응책을 마련해야 한다"고 밝혔다. 업계에서는 한국 기업들의 현지 생산 확대와 미국 내 투자 유치 방안이 다시 부각될 것으로 보고 있다. 트럼프의 경제 정책 기조 트럼프 대통령은 19일 "외국 기업이 미국에서 제품을 생산하지 않으면 관세를 부과할 것"이라며, 미국 내 제조업 활성화를 유도하는 정책을 지속하겠다는 뜻을 밝혔다. 이는 중국과의 무역전쟁 당시와 유사한 접근법으로, 무역 상대국들의 부담을 가중시킬 전망이다. 또한 그는 "관세 수입이 미국 재정에 수조 달러를 가져올 것"이라며 균형 재정을 위한 핵심 수단으로 관세 정책을 강조했다. 美 세금 감면 및 에너지 정책 변화 트럼프 대통령은 관세 정책과 함께 대규모 세금 감면 계획도 공개했다. 그는 "가정과 근로자, 기업을 위한 세금을 대폭 낮출 것"이라며 팁과 초과 근무 수당에 대한 과세를 폐지하고, 사회보장세 감면을 추진할 것이라고 밝혔다. 이와 함께 미국 내 석유·가스 생산자들에 대한 세금 감면도 약속했다. 이는 전임 바이든 행정부의 친환경 에너지 정책과 대비되는 조치로, 미국 내 에너지 기업들에게 유리한 환경을 조성할 것으로 보인다. 트럼프 대통령은 또한 바이든 정부가 방출했던 전략 비축유를 신속히 채울 계획을 밝혔다. 이는 최근 국제 유가 변동성과도 맞물려 있으며, 미국의 에너지 독립을 강화하려는 전략으로 풀이된다. 우크라이나 전쟁 및 대외 정책 변화 트럼프 대통령은 이날 연설과 SNS 게시글을 통해 우크라이나 전쟁과 관련해 볼로디미르 젤렌스키 대통령을 또다시 "독재자"라고 비난했다. 그는 "젤렌스키는 형편없다. 그의 나라는 산산조각이 났고, 수많은 사람들이 불필요하게 죽었다"고 말했다. 또한 "전쟁이 잘못된 방향으로 가고 있다"며 "러시아와 우크라이나가 직접 대화하지 않으면 전쟁을 끝낼 수 없다"고 강조했다. 이는 트럼프 대통령이 우크라이나에 대한 지원을 줄이고, 휴전을 촉진하려는 의도를 드러낸 것으로 해석된다. 그는 "우리는 휴전을 곧 이루고 유럽과 중동의 안정을 구축하길 희망한다"고 밝혀, 미국의 군사적 개입을 최소화하려는 입장을 보였다. 불법 이민 단속 강화 촉구 트럼프 대통령은 불법 이민 문제에 대한 강경한 입장을 재확인했다. 그는 "불법 이민 단속 및 추방에서 성과를 거두었다"며 "유럽과 다른 국가들도 이를 본받아야 한다"고 강조했다. 그는 "유럽 국가들이 이 문제를 해결하지 않으면 심각한 타격을 입을 것"이라며 "너무 늦기 전에 강경한 조치를 취하는 것이 현명하다"고 말했다. 이는 미국뿐만 아니라 유럽 국가들에도 불법 이민에 대한 보다 강경한 정책을 요구하는 메시지로 풀이된다. 트럼프 정책이 가져올 파장 트럼프 대통령의 이번 발언은 무역, 세금, 외교, 이민 정책 전반에 걸쳐 미국의 대내외 정책이 변화할 가능성을 시사한다. 특히 자동차와 반도체 등 한국 주요 수출 품목에 대한 관세 조치는 한국 경제에도 직접적인 영향을 미칠 것으로 보인다. 한국 정부와 기업들은 미국의 보호무역 기조에 대비해 전략적 대응책을 마련해야 할 것으로 보이며, 향후 트럼프 행정부의 구체적인 정책 발표에 이목이 집중되고 있다.
- 경제
2025-02-20 10:25:00
[우주의 속삭임(98)] 100만 개 넘는 '성간 물체', 태양계 오르트 구름에 존재할 수도

우리 태양계의 가장 가까운 이웃 별인 알파 센타우리(Alpha Centauri·AC·센타우루스자리 알파) 항성계에서 방출된 100만 개 이상의 '성간 물체'가 태양계를 감싸고 있는 오르트 구름(Oort Cloud)에 이미 존재할 수 있다는 주장이 나왔다. 미국 우주 전문 매체 스페이스닷컴은 지난 5일(현지시간) arXiv에 게재된 새로운 연구 논문을 인용, 이같이 보도했다. 해당 논문은 아직 동료 평가를 거치지 않았으며, 추후 행성 과학 저널(The Planetary Science Journal)에 게재될 예정이라고 라이브사이언스가 17일(현지시간) 전했다. 캐나다 서부 온타리오 대학의 리 및 천문학과, 지구 및 우주 탐사 연구소의 콜 그렉과 폴 비거트가 주도한 이번 연구는 알파 센타우리(AC) 항성계에서 지난 1억 년 동안 방출된 성간 물질의 양을 시뮬레이션하여 진행됐다. 연구진은 이 계산을 바탕으로 현재 태양계 내에 센타우루스 알파에서 온 폭 100m 이상의 '성간 물체'가 약 100만 개 존재할 것으로 예측했다. 참고로 미국을 대표하는 자유의 여신상은 높이가 93.5m에 달한다. 이는 현재 태양계 내에 자유의 여신상 크기의 성간 물체가 약 100만 개가 떠돌아다니는 것으로 이해할 수 있다. 성간 물체 발견의 의의 '성간 물체(Interstellar Object)'는 태양계 외부에서 기원하여 태양계를 통과하는 천체를 의미한다. 2017년 발견된 '오무아무아(Oumuamua)'와 2019년 발견된 '보리소프 혜성(Borisov)'이 대표적인 사례다. 성간 물체는 다른 행성계에서 온 천체이므로, 이를 분석하면 태양계 외부의 물질 조성과 형성 과정을 연구할 기회를 제공한다. 특히, 보리소프 혜성은 태양계 혜성과 유사한 성질을 보여, 혜성이 우주적으로 공통된 형성과정을 가질 가능성을 시사했다. 성간 물체는 원래 있던 별 주위에서 방출된 후 우주를 떠돌다 태양계로 들어온 천체다. 이를 통해 다른 행성계의 형성 과정과 동역학적 진화를 연구할 수 있다. 예를 들어, 오우무아무아는 예상과 달리 혜성 활동 없이 가속하는 특성을 보여 기존 모델을 수정하는 계기가 되었다. 성간 물체는 '판스페르미아(Panspermia)' 이론, 즉 생명체의 씨앗이 우주에서 이동할 가능성을 탐구하는 데 중요한 역할을 한다. 만약 성간 물체에서 생명체의 기본 구성 요소(아미노산, 유기물 등)가 발견된다면, 생명체가 우주적 규모에서 이동할 가능성을 뒷받침하는 증거가 될 수 있다. 성간 물체는 자연적으로 태양계를 통과하는 천체이므로, 인류가 미래에 다른 별로 이동할 가능성을 연구하는 데 도움을 준다. 오우무아무아의 특이한 운동 방식 때문에 일부 과학자들은 외계 문명이 만든 탐사선 가능성도 제기했으며, 이는 외계 문명 탐색(SETI) 연구와 연결될 수 있다. 아울러 태양계와 은하 환경을 이해할 수 있다. 성간 물체의 존재 자체가 은하 내에서 천체들이 얼마나 자주 방출되고 이동하는지를 이해하는 데 도움을 준다. 이를 통해 태양계가 다른 항성계와 어떤 영향을 주고받는지를 파악할 수 있으며, 태양계가 속한 은하 환경의 역학을 연구할 수 있다. 오르트 구름은 어디에 위치하나? 연구팀은 이러한 가상의 성간 침입자(천체)들은 '오무아무아'나 '보리소프 혜성'과는 달리 태양의 중력에 영구적으로 붙잡혀 대부분 태양계 가장자리 근처의 거대한 혜성 및 소행성 저장소인 오르트 구름에 존재할 가능성이 높다고 봤다. 따라서 발견하기가 거의 불가능하다는 것. 지금은 사라진 오무아무아와 보리소프 혜성은 우리 우주 주변을 고속으로 항해하는 모습이 발견돼 성간 공간에서 유래했음을 확인했다. 오르트 구름(Oort Cloud)은 태양계를 둘러싸고 있는 가상의 천체 집합체로, 혜성의 기원지로 추정된다. 태양으로부터 약 2,000~100,000 AU(천문단위) 정도 떨어진 구간에 존재한다고 여겨지며, 이는 태양과 가장 가까운 별(프록시마 센타우리)까지 거리의 약 1/4에 해당한다. 이 개념은 1950년 네덜란드 천문학자 얀 오르트(Jan Oort)가 장주기 혜성(공전 주기 200년 이상)의 궤도를 분석하면서 제안했다. 오르트 구름은 구형의 구조로 태양을 중심으로 모든 방향에 퍼져 있기 대문에 혜성이 다양한 방향에서 태양계로 들어올 수 있다. 오르트 구름은 아직 직접 관측된 적은 없지만, 수많은 혜성이 태양계 바깥 먼 곳에서 유입되는 것으로 보아 존재할 가능성이 크다고 여겨진다. 미 항공우주국(나사·NASA)의 지금은 사라진 카시니 탐사선을 포함한 여러 우주선도 이전에 태양계를 흐르는 작은 성간 먼지 입자를 감지했다. 카시니 탐사선은 나사와 유럽우주국(ESA)이 공동 개발한 토성 무인탐사선으로 2004년 7월 토성 궤도에 진입해 본격적으로 탐사를 시작했으며, 약 13년 동안 토성을 300여 차례 공전하면서 방대한 데이터를 보낸 뒤 2017년 7월 토성의 대기권으로 진입해 임무를 종료했다. 연구진은 또한 작은 입자들이 알파 센타우리에서 태양계로 이동하는 방식을 시뮬레이션했다. 연구진은 100마이크로미터(0.004인치) 이상의 입자는 이론적으로 두 항성계 사이를 이동할 수 있으며, 이 입자 중 약 10개가 매년 지구 대기에서 불타면서 유성으로 소멸할 것으로 추정했다. 태양계와 가까운 이웃, 알파 센타우리 알파 센타우리는 알파 센타우루스 A와 알파 센타우루스 B(두 별은 쌍성계를 이루며 서로 공전하는 태양과 유사한 별임), 그리고 이 쌍성계를 도는 더 작은 적색 왜성인 프록시마 센타우루스(Proxima Centauri)의 세 개의 별로 구성되어 있다. 프록시마 센타우루스는 지구에서 가장 가까운 별로 약 4.25광년 떨어져 있으며, 프록시마 센타우루스 b로 알려진 행성이 확인된 유일한 항성이다. 연구에 따르면 알파 센타우리에서 나온 물질이 잠재적으로 대량으로 존재한다. 그렉과 비거트는 "오르트 구름 내에 직경 100m 이상인 알파 센타우리 입자의 현재 수는 10⁶개 또는 100만 개"라고 적었다. 하지만 이런 물체들은 감지하기가 극히 힘들다. 두 연구원은 "이러한 천체의 관측 가능한 비율은 낮은 수준이며 태양으로부터 10AU 이내에 존재할 확률은 백만 분의 1에 불과하다"고 설명했다. 전체 항성계는 현재 우리를 향해 이동하고 있으며 약 28,000년 후에 태양에 가장 가까워진다. 연구진은 이때 두 항성계 사이의 간격이 크게 줄어들기 때문에 태양계로 들어오는 물체의 수가 기하급수적으로 증가할 것이라고 밝혔다. 연구진은 또한 우리 태양계에서 방출되는 물질의 비율이 알파 센타우리와 매우 유사할 것이라고 추정했다. 이는 우리 우주 이웃에서 유래한 비슷한 수준의 성간 물질이 우리 이웃 별들에 포획되고 있음을 의미한다. 연구진은 "알파 센타우리와 태양계 사이의 물질 전달 방식을 더 잘 이해하는 것은 항성계의 상호 연결성과 은하 전체의 물질 교환 가능성을 탐구하는 새로운 길을 열어준다"고 논문에 적었다. 이번 연구는 우리 태양계가 고립되어 있지 않다는 구체적인 예를 보여준다. 항성계의 물질이 서로 자유롭게 이동할 수 있다면 행성 형성 과정에 대한 또 다른 이해의 문을 열어줄 수 있다. 두 연구원은 논문에서 "알파 센타우리에서 태양계로 물질이 이동될 수 있는 메커니즘에 대한 철저한 이해는 항성 간 수송에 대한 우리의 지식을 심화시킬 뿐만 아니라 항성계의 상호 연결성과 은하계 전체에 걸친 물질 교환의 잠재력을 탐구하기 위한 새로운 경로를 열어준다"고 강조했다. 성간 물체의 발견은 태양계 외부 물질의 직접적인 연구 기회를 제공하며, 행성계 형성 과정, 우주 생명체 기원, 항성 간 여행 가능성, 외계 문명 탐색 등 다양한 분야에서 중요한 과학적 의미를 갖는다. 앞으로 더 많은 성간 물체가 발견된다면, 인류의 우주 이해는 더욱 깊어질 것으로 보인다.
- 포커스온
2025-02-18 11:05:00
우주 '유령 입자'의 놀라운 에너지, 심해 탐사로 밝혀내

천문학자들이 지중해 심해에 건설중인 거대한 센서 네트워크를 활용해 역대 최고 에너지의 우주 '유령 입자'를 검출하는 데 성공했다. 해당 연구에 대해서는 CNN, 뉴욕타임스, 네이터닷컴 등 다수 외신이 심층적으로 다루었다. 이 입자는 공식 명칭 '중성미자(Nutiino)'로, 이전에 검출된 수백 개의 중성미자보다 30배나 높은 에너지를 지닌 것으로 확인됐다. 우주에서 날아오는 이 작고 강렬한 입자들은 물질과 상호작용없이 통과하는 특성 때문에 '유령 입자'로 불린다. 질량이 거의 없는 중성미자는 별, 행성, 은하 전체를 포함한 극한 환경을 통과하면도 구조를 유지한다. 전 세계 360명 이상의 과학자들이 참여한 KM3NeT 협력단의 중성미자 분석 결과는 12일 과학 저널 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 공동 저자인 로사 코닐리오네 KM3NeT 부대변인 겸 이탈리아 국립핵물리연구소 연구원은 "중성미자는 특별한 우주 메신저로, 가장 강력한 현상과 관련된 메커니즘에 대한 독특한 정보를 제공하며 우주의 가장 먼 곳까지 탐험할 수 있게 해 준다"고 밝혔다. 이번에 검출된 기록적인 중성미자는 KM3-230213A로 명명됐으며 2200억 전자볼트의 에너지를 가지고 있었다. 연구진에 따르면 이 엄청난 에너지는 스위스 제네바 인근 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대 강입자 충돌기(LHC)가 입자를 빛의 속도에 가깝게 가속시키는 능력보다 약 3만 배나 강력한 것이다. 전하를 띠지 않는 중성미자는 고에너지 양성자가 우주를 창조한 빅뱅에서 남은 복사선의 광자와 결합할 때 생성될 수 있다. 이 입자들은 우주를 거의 빛의 속도로 이동한다. KM3NeT 공동 저자인 브래드 K. 깁슨 박사는 이메일을 통해 CNN에 "이 단일 중성미자의 에너지는 우라늄 원자 하나, 또는 열 개, 심지어 백만 개의 원자를 쪼개서 방출되는 에너지와 맞먹는다고 생각하면 된다"며 "이 작은 중성미자 하나가 10억 개의 우라늄 원자를 쪼개서 방출되는 에너지만큼의 에너지를 가지고 있었다. 핵분열로 생성되는 에너지와 비교하면 정말 엄청난 숫자"라고 설명했다. 이 입자는 우주에서 그렇게 높은 에너지의 중성미자가 생성될 수 있다는 최초의 증거를 제공한다. 연구진은 이 중성미자가 우리 은하 너머에서 왔다고 믿지만, 정확한 기원 지점은 아직 밝혀내지 못했다. 초거대 블랙홀, 감마선 폭발, 초신성 잔해와 같은 극한 환경에서 중성미자가 생성되어 우주를 가로질러 날아왔을 가능성이 제기된다. 공동 저자인 파스칼 코일 KM3NeT 대변인 겸 프랑스 국립과학연구센터-마르세유 입자물리센터 연구원은 이번 획기적인 발견은 중성미자 천문학의 새로운 장을 열었을 뿐만 아니라 우주를 관측할 새로운 창을 열었다고 말했다. 코일은 "KM3NeT은 검출된 중성미자가 극한의 천체 물리학적 현상에서 비롯될 수 있는 에너지와 감도의 범위를 탐색하기 시작했다"고 덧붙였다. 중성미자, 얼음이나 물과 상호작용 중성미자는 주변 환경과 상호작용을 잘 하지 않기 때문에 검출하기 어렵지만, 물이나 얼음과는 상호작용한다. 중성미자가 검출기와 직접 상호작용하면 얼음에 박히거나 물에 떠 있는 인근 디지털 광학 센서 네트워크가 감지할 수 있는 푸르스름한 빛을 방출한다. 예를 들어 남극의 아이스큐브 중성미자 관측소는 남극 얼음에 박힌 5000개 이상의 센서 그리드를 포함한다. 2011년부터 운영된 이 검출기는 수백 개의 중성미자를 발견했으며, 과학자들은 그 중 일부를 블레이저나 활동 은하의 밝은 핵과 같이 우주적 근원으로 그 일부를 추적할 수 있었다. 국제 연구팀은 2010년대 초 심해에서 중성미자를 포착할 수 있는 1 입방킬로미터 중성미자 망원경(KM3NeT)으로 알려진 검출기 네트워크 아이디어를 구상했고, 2015년에 네트워크 설치가 시작됐다. KM3NeT은 2023년 2월 13일, 이 입자가 두 검출기 중 하나를 밝혔을 때 기록적인 검출에 성공했다. 두 개의 검출기 중 하나인 ARCA(심해 우주선 연구)는 수심 3450m에 위치하고, ORCA(심해 우주선 진동 연구)는 지중해 해저 수심 2450m에 위치한다. 이탈리아 카포 파세로 인근 시칠리아 해안에 있는 ARCA 검출기는 고에너지 중성미자를 포착하도록 설계됐고, 프랑스 남동부 툴롱 근처에 있는 ORCA는 저에너지 중성미자 탐색에 전념한다. 해저에 고정된 센서 그리드를 포함하는 KM3NeT은 아직 건설 중이지만, 고에너지 중성미자를 포착하기에 충분한 검출기가 배치됐다고 연구진은 밝혔다. ARCA 검출기는 계획된 구성 요소의 10%만 작동 중이었을 때 입자가 망원경 전체를 거의 수평으로 통과하며 활성 센서의 3분의 1 이상에서 신호를 발생시켰다. 검출기는 하전 입자에 의해 생성된 2만8000개 이상의 빛 광자를 기록했다. 미스터리하고 강력한 기원 이 중성미자 내의 에너지가 일상적인 물체에 대한 이해를 위해 전환된다면 0.04줄, 즉 1m 높이에서 떨어진 탁구공의 에너지에 해당한다고 공동 저자인 아르트 헤이보어 KM3NeT 물리학 코디네이터 겸 네덜란드 국립 아원자 물리학 연구소(NIKHEF) 및 암스테르담 대학 교수는 말했다. 그 양은 작은 LED 전구를 약 1초 동안 켤 수 있는 정도라고 그는 말했다. 헤이보어는 이메일을 통해 "일상적인 물체에 대해서는 큰 에너지가 아니지만, 일상 세계와의 그런 유추가 가능하다는 사실 자체가 놀랍다. 이 모든 에너지는 단일 기본 입자 안에 담겨 있었다"고 설명했다. 연구진에 따르면 입자 규모에서 중성미자는 가시광선 광자 에너지의 약 10억 배에서 1억 배에 해당하는 초고에너지로 간주됐다. 지구에서 중성미자를 검출하면 연구원들은 근원지를 추적할 수 있다. 이 입자들이 어디에서 오는지 이해하는 것은 오랫동안 광선이 지구 대기에 충돌할 때 중성미자의 주요 원천으로 여겨져 온 미스터리한 광선인 우주선(Cosmic Ray)의 기원에 대해 더 많은 것을 밝힐 수 있다. 우주에서 가장 강력한 입자인 우주선(cosmic ray)은 우주에서 지구로 쏟아진다. 이 광선은 대부분 양성자나 원자핵으로 구성되어 있으며, 광선을 생성하는 것이 거대 강입자 충돌기의 능력을 능가하는 매우 강력한 입자 가속기이기 때문에 우주 전역으로 방출된다. 중성미자는 우주선이 이디에서 오는지, 무엇이 우주 전역으로 발사하는 지 천문학자들에게 알려줄 수 있다. 연구진은 감마선 폭발이나 138억년 전 빅뱅에서 남은 복사인 우주 마이크로파 배경의 광자와 우주선 상호 작용과 같이 강력한 무엇인가가 이번에 새로 발견된 중성미자를 방출했다고 추정한다. 연구 기간 동안 연구진은 중성미자를 생성했을 가능성이 있는 12개의 잠재적 블레이저를 확인하기도 했다. 블레이저는 검출기에서 수집한 데이터와 감마선, X선, 전파 망원경의 교차 참조 데이터를 기반으로 입자가 이동한 것으로 추정되는 방향과 일치한다. 하지만 더 많은 연구가 필요하다.
- 포커스온
2025-02-13 14:36:00
[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. 달의 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 풍경은 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 곳을 말한다. 이 협곡은 약 42억 년에서 43억 년 전에 형성된 달에서 가장 오래된 충돌 크리에이터인 남극-에이킨 분지의 바깥쪽 가장자리에 위치해 있다. 크링을 비롯한 연구팀은 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 이해하기 위해, 이 이미지를 사용해 슈뢰딩거 분지를 만드는 충돌로 인해 방출된 파편의 방향과 속도를 계산한 달 표면 지도를 작성했다. 과학자들은 암석 파편이 충돌로 인해 시속 3420~4600km의 속도로 튕겨져 나갔을 것으로 추정했다. 참고로 9mm루거 권총의 총알은 시속 약 2200km의 속도로 날아간다. 연구팀은 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 물이 흐르는 강에 의해 생성되었다"며, "암석의 흐름은 물이 흐르는 강보다 훨씬 더 강력했기 때문에 달 협곡은 몇 분 만에 생성되었고 그랜드 캐니언은 수백만 년에 걸쳐 생성됐다"고 설명했다. 충돌이 일어난 각도로 인해 생성된 파편은 슈뢰딩거 분지 주변에 불균등하게 흩어졌으며, 달 남극-에이킨 분지에 더 가까운 지역은 파편이 비교적 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 말했다. 이번 연구 결과는 2월 4일 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다.
- 포커스온
2025-02-05 14:33:00
[기후의 역습(116)]바다가 끓고 있다⋯450일 연속 '펄펄', 지구 온난화 '심각'

지구 온난화로 인해 바다가 끓어오르고 있다. 최근 40년 동안 지구의 바다가 열을 흡수하는 속도가 급격히 증가했으며, 특히 1980년대 후반 이후 해양 온난화 속도가 4배나 빨라졌다는 연구 결과가 나왔다고 뉴사이언티스트, 어스닷컴, 사이언스얼럿 등 다수 외신이 전했다. 2023년과 2024년 초에는 전 세계 해수면 온도가 450일 연속으로 최고 기록을 경신하는 등 심각한 상황이다. 영국 레딩 대학교의 크리스 머천트 교수 연구팀은 이러한 추세를 "뜨거운 물로 채워지는 욕조"에 비유하며 경고했다. 1980년대에는 욕조의 수도꼭지가 천천히 흘러 10년마다 물의 온도가 아주 조금씩 올라갔지만, 지금은 수도꼭지가 훨씬 빠르게 흘러 온도 상승 속도가 빨라졌다는 것이다. 머천트 교수는 "인류가 끓는 욕조 속 개구리처럼 위험에 둔감해지고 있다"며 "지금 당장 행동하지 않으면 돌이킬 수 없는 결과를 초래할 것"이라고 강조했다. 이러한 해양 온난화의 주요 원인은 지구의 에너지 불균형이다. 지구가 우주로 방출하는 것보다 더 많은 태양 에너지를 흡수하면서 온실가스 농도 증가, 극지방 빙하 감소, 구름층 변화 등으로 인해 지구의 반사율이 감소하고, 더 많은 열이 바다에 갇히게 되는 것이다. 특히 2023-2024년 엘니뇨는 지난 10년간 바다의 온난화 추세가 빨랐던 탓에 2015-2016년의 강력했던 엘니뇨보다 더욱 심각한 해양 온도 상승을 야기했다. 머천트 교수는 "엘니뇨와 같은 자연적인 기후 변동은 단기적인 온도 상승에 기여하지만, 인간 활동이 그 영향을 증폭시키고 있다"고 지적했다. 해양 온난화는 허리케인 강화, 강우 패턴 교란, 빙하 용해 가속화 등 연쇄적인 영향을 미친다. 2024년 캘리포니아 산불 시즌이 비정상적으로 높은 해양 온도로 인해 악화된 것이 그 예다. 더욱 심각한 것은 이러한 해양 온난화가 미래에도 지속될 가능성이 높다는 것이다. 연구팀은 지난 40년 동안 관찰된 총 해양 온난화가 향후 20년 안에 다시 나타나거나 심지어 초과할 수 있다고 경고했다. 해수면 온도 상승은 빙상 붕괴, 해류 중단, 아마존 열대 우림과 같은 중요한 생태계 파괴 등 지구를 돌이킬 수 없는 티핑 포인트로 몰아넣을 수 있다. 영국 기상청의 로완 서튼 교수는 "1.5°C와 2°C 온난화의 차이는 전체 생태계의 생존을 결정할 수 있다"며 "최악의 영향을 피할 수 있는 시간은 줄어들고 있지만, 사회가 결단력 있게 행동한다면 아직 기회는 남아 있다"고 강조했다. 전문가들은 해양 온난화를 막기 위해서는 탄소 배출량 감소, 재생 에너지 전환, 탄소 흡수 생태계 보호 등의 노력이 시급하다고 입을 모은다. 정부는 화석 연료를 단계적으로 폐지하고 친환경 기술에 인센티브를 제공하는 정책을 우선시해야 한다. 머천트 교수는 "조치를 지연시키는 매년 미래 세대의 위험을 가중시키는 것"이라며 "지금 당장 '끓는 수도꼭지'를 잠가야 한다"고 경고했다. 이 연구는 환경 연구 편지(Environmental Research Letters) 저널에 게재됐다.
- ESGC
2025-01-31 09:13:00
[기후의 역습(115)] 그레이트 배리어 리프, 7번째 '백화 현상'으로 붕괴 위기

호주 그레이트 배리어 리프에서 기록적인 해수 온도 상승으로 인해 산호 백화 현상이 심각한 수준에 이르렀다는 연구 결과가 발표됐다. 호주 과학자들로 구성된 연구팀은 지난해 그레이트 배리어 리프 남부 지역에서 발생한 대규모 백화 현상으로 인해 조사 대상 산호의 50% 이상이 폐사했다고 밝혔다. 해당 내용에 대해서는 CNN과 가디언 등 주요 외신들이 심도 있게 다루었다. 세계 경제 포럼에 따르면 산호초는 연간 9조 9000억 달러(약 1경 4170조 8600억 원) 규모의 생계 서비스를 제공한다. 종종 자연계의 '수중 도시'로 불리는 산호초는 약 5억년 동안 존재해온 생태계다. 산호초는 전세계적으로 약 10억 명의 사람들의 생계에 필수적이며 세계 경제 산출의 상당 부분을 맡고 있다. 또한 산호초는 해양 생물 다양성의 25% 이상을 보유하고 있다. 현재 전 세계는 네 번째 대규모 백화 현상을 겪고 있으며, 지난 10년 동안 세 번째의 백화 현상을 경험했다 또한 전 세계 산호초의 약 80%가 열 스트레스로 인해 영향을 받고 있다고 세계경제포럼은 짚었다. 2024년, 기록적인 폭염과 엘니뇨 현상으로 산호 백화 심화 2024년, 그레이트 배리어 리프는 기록적인 폭염을 겪으며 해수 온도가 급상승하여 7번째 대규모 백화 현상을 맞았다. 해수 온도 상승은 산호에 스트레스를 유발하여 조직에서 조류를 방출시키고 색을 잃게 만드는 백화 현상을 일으킨다. 이러한 현상의 주요 원인은 지구 온난화를 가속화하는 화석 연료의 사용이며, 엘니뇨 현상 또한 해수 온도를 높여 산호 백화를 심화시켰다. 산호 군락 붕괴 시작 및 질병 감염 확인 시드니 대학교 연구팀은 지난해 2월 초 폭염이 절정에 달했을 때부터 5개월 동안 그레이트 배리어 리프의 원트리 섬에서 462개의 산호 군락을 추적 조사했다. '림놀로지와 해양학 편지(Limnology and Oceanography Letters)'에 발표된 동료 심사 연구에 따르면 5월까지 370개의 산호 군락에서 백화 현상이 나타났고, 7월까지 백화된 산호의 52%가 폐사한 것으로 확인됐다. 일부 산호 종은 95%의 사망률을 보였으며, 연구팀은 죽은 산호 골격이 암초에서 분리되어 잔해로 변하는 '군락 붕괴'가 시작되는 것을 관찰했다. 또한, '고니오포라'라는 산호 종은 산호 조직을 침범하여 죽음에 이르게 하는 '흑색 띠 병'에 감염됐다. 과학자들, 기후 변화 대응 위한 긴급 조치 촉구 연구를 이끈 마리아 번 시드니 대학교 생명환경과학대학 교수는 "이번 연구 결과는 생물 다양성의 보고일 뿐만 아니라 식량 안보와 해안 보호에도 중요한 산호초를 보호하기 위한 긴급 조치의 필요성을 강조한다"고 말했다. 번 교수는 연구 지역이 해안에서 멀리 떨어져 있고 채굴 활동이나 관광으로부터 자유로운 보호 구역임에도 불구하고 심각한 백화 현상을 피할 수 없었다는 점을 지적했다. 이어 "대규모 백화 현상이 2년마다 발생하고 있으며, 이는 기후 목표 달성과 탄소 배출 감축을 위한 긴급한 전 세계적 조치의 필요성을 강조한다"고 덧붙였다. 그레이트 배리어 리프, 잦은 백화 현상으로 심각한 위협에 직면 그레이트 배리어 리프는 약 34만 5000㎢(남한 면적의 약 3.45배)에 달하는 세계 최대의 산호초로, 1500종 이상의 어류와 411종의 경산호가 서식하고 있다. 이는 매년 관광을 통해 호주 경제에 수십억 달러를 기여하며, 호주와 세계의 가장 위대한 자연 wonders 중 하나로 외국인 관광객들에게 홍보되고 있다. 그러나 1998년, 2002년, 2016년, 2017년, 2020년, 2022년에 이어 2024년까지 잦은 백화 현상이 발생하면서 심각한 위협에 직면해 있다. 특히 2022년에는 냉각 효과를 가진 라니냐 현상 기간에도 백화 현상이 발생하여 우려를 더했다. "산호초 보호 위한 즉각적이고 효과적인 관리 개입 필요성" 강조 연구팀은 이번 연구가 생태학과 보존을 넘어 어업, 관광 및 해안 보호를 위해 산호초에 의존하는 지역 사회에도 영향을 미치는 만큼 정책 입안자와 환경 보호 활동가들에게 경종을 울리는 것이라고 강조했다. 아나 빌라 콘세호 시드니 대학교 지구과학대학 교수는 "산호초의 회복력이 전례 없는 시험대에 올랐으며, 기후 변화에 대한 저항력을 높이는 전략을 우선시해야 한다"며 "이러한 생태계를 보호하기 위한 즉각적이고 효과적인 관리 개입이 필요하다"고 강조했다.
- ESGC
2025-01-25 08:12:00
[퓨처 Eyes(68)] 양자 컴퓨터, '슈뢰딩거의 고양이' 품다

"어제의 꿈은 오늘의 희망이고, 내일의 현실이다." 20세기 초, 양자역학의 태동과 함께 등장한 '슈뢰딩거의 고양이'는 과학자들에게 끊임없는 탐구의 대상이었다. 죽어있는 동시에 살아있는 고양이라니! 이 기묘한 역설 속에 숨겨진 양자 세계의 비밀은 오랫동안 미지의 영역으로 남아있었다. 그러나 이제, 그 베일이 벗겨지려 한다. 호주 뉴사우스웨일스 대학교(UNSW) 연구팀이 안티몬 원자를 이용하여 양자 컴퓨터의 고질적인 문제였던 오류 발생 가능성을 획기적으로 줄이는 기술을 개발했기 때문이다. '슈뢰딩거의 고양이'를 현실 세계로 불러낸 이 연구는 양자 컴퓨터 개발에 있어 중대한 돌파구를 마련했으며, 인류에게 새로운 미래를 선사할 혁신의 씨앗이 될 것으로 기대된다. 지난 14일(현지시간) 네이처 피직스 저널에 게재된 이 연구는 1세기 넘게 과학계를 괴롭혀 온 양자역학의 난제인 '슈뢰딩거의 고양이'의 비밀을 밝히는 동시에, 양자 컴퓨팅의 가장 큰 걸림돌 중 하나였던 오류 수정 문제에 대한 새로운 해결책을 제시했다는 점에서 학계의 비상한 관심을 모으고 있다. 슈뢰딩거의 고양이, 현실이 되다 '슈뢰딩거의 고양이'는 양자역학의 불가사의한 특징을 설명하는 대표적인 사고 실험이다. 상자 속 고양이의 생사가 방사성 원자의 붕괴 여부에 따라 결정되는 이 실험에서, 양자역학적으로 고양이는 관찰되기 전까지 살아있는 상태와 죽은 상태가 중첩된 상태로 존재한다. 양자역학의 원리를 설명하기 위해 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 1935년에 고안한 사고 실험인 슈뢰딩거의 고양이는 양자역학의 해석이 가진 불완전함을 드러내기 위해 설계됐다. 이 실험의 원리는 다음과 같다. 상상 속의 밀폐된 상자 안에 고양이 한 마리가 들어 있다. 상자 안에는 방사성 물질과 연결된 독가스 장치가 함께 들어 있다. 방사성 물질은 1시간 내에 50% 확률로 붕괴할 수 있으며, 붕괴가 발생하면 독가스가 방출되어 고양이는 죽는다. 반대로 붕괴가 일어나지 않으면 고양이는 살아남는다. 이 실험의 핵심은 상자를 열기 전까지는 고양이가 살아 있는지, 죽어 있는지 알 수 없다는 점이다. 양자역학에 따르면, 상자를 열어보기 전까지 고양이는 살아 있는 상태와 죽어 있는 상태가 동시에 중첩되어 존재한다. 즉, 고양이는 동시에 살아 있으면서 죽어 있는 것이다. 슈뢰딩거는 이 사고 실험을 통해 양자역학의 '중첩' 개념에 의문을 제기했다. 거시세계에서 우리가 관찰할 수 있는 현실에서는 고양이가 죽었거나 살아 있거나 둘 중 하나의 상태만 존재한다. 중첩된 두 상태가 동시에 존재한다는 양자역학적 해석은 직관적으로 받아들이기 어렵기 때문이다. 연구팀은 안티몬 원자의 핵 스핀을 이용하여 이러한 '슈뢰딩거 고양이' 상태를 실제로 구현했다. 안드레아 모렐로 UNSW 교수는 "누구도 동시에 죽고 사는 상태의 실제 고양이를 본 적은 없지만, 슈뢰딩거의 고양이라는 비유는 큰 차이가 있는 양자 상태의 중첩을 설명하는 데 사용된다"고 설명했다. 안티몬(Sb, 원자번호 51)은 주기율표 15족에 속하는 준금속 원료로, 금속성과 비금속성을 모두 가진 독특한 특성이 있다. 기존 양자 컴퓨터는 '큐비트'라는 양자 정보 단위를 사용한다. 큐비트는 0 또는 1의 두 가지 상태를 갖는데, 외부 환경의 영향으로 쉽게 오류가 발생하는 문제점이 있었다. 하지만 안티몬 원자는 8개의 서로 다른 스핀 방향을 가질 수 있어 큐비트보다 훨씬 더 안정적인 양자 정보 저장 및 처리가 가능하다. 논문의 주 저자인 시 유(Xi Yu)는 "안티몬 원자는 '7개의 목숨'을 가진 슈뢰딩거 고양이와 같다"며 "0에서 1로 상태를 바꾸려면 7번의 연속적인 오류가 발생해야 하므로 양자 정보를 안전하게 보호할 수 있다"고 강조했다. 실리콘, 양자 컴퓨팅의 날개를 달다 연구팀은 안티몬 원자를 실리콘 양자 칩에 내장하여 양자 상태를 정밀하게 제어하는 데 성공했다. 다니엘 홈스 UNSW 박사는 "실리콘 기반 기술은 기존 컴퓨터 칩 제작 방식과 유사하게 확장될 수 있어 양자 컴퓨팅의 실용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 기대했다. 실리콘 기반 기술의 활용은 양자 컴퓨팅의 확장성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 기존 반도체 산업의 인프라를 활용할 수 있다는 점에서 양자 컴퓨터의 대량 생산 및 상용화 가능성을 높일 수 있기 때문이다. 좀 더 자세히 설명하면, 현재 양자 컴퓨터 개발에는 극저온 환경 유지, 복잡한 제어 시스템 구축 등 까다로운 조건들이 필요하다. 하지만 기존 반도체 제조 공정을 활용하면 양자 컴퓨터를 보다 쉽게 제작할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 위에 큐비트를 생성하고 제어하는 기술을 통해 대량 생산이 가능해지고, 이는 곧 양자 컴퓨터의 생산 비용 절감과 상용화 시기를 앞당길 수 있다는 것을 의미한다. 뿐만 아니라 실리콘은 이미 우리 주변의 전자 기기에 널리 사용되는 소재이기 때문에 안정성과 내구성이 검증되었다. 이러한 실리콘의 특징은 양자 컴퓨터의 안정적인 작동과 수명 연장에도 기여할 수 있다. 결과적으로 실리콘 기반 기술은 양자 컴퓨터를 연구실 밖으로 꺼내 우리 생활 속으로 가져올 수 있는 중요한 열쇠가 될 것으로 기대된다. 모렐로 교수는 "이번 연구는 양자 오류 감지 및 수정이라는 양자 컴퓨팅의 '성배'를 향한 중요한 발걸음"이라며 "앞으로 오류 수정 기술을 더욱 발전시켜 실용적인 양자 컴퓨터 개발에 박차를 가할 것"이라고 밝혔다. 이번 연구는 UNSW 시드니, 멜버른 대학교, 샌디아 국립 연구소, NASA 에임스 연구센터, 캘거리 대학교 등 다양한 기관의 국제 협력을 통해 이루어졌다. 모렐로 교수는 이를 "상호 보완적인 전문성을 갖춘 세계적 팀 간의 개방적 국경 협업의 훌륭한 사례"라고 평가했다. 양자 컴퓨터, 새로운 세상을 열다 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터와 달리 '큐비트'라는 양자 정보 단위를 사용한다. 큐비트는 0과 1의 값을 동시에 가질 수 있는 '중첩' 상태를 통해 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 연산을 수행할 수 있다. 다만 큐비트는 외부 환경에 민감하게 반응하여 오류가 발생하기 쉽다는 단점이 있다. 이번 연구에서 UNSW 연구팀은 안티몬 원자의 핵 스핀을 이용하여 큐비트를 구성했다. 안티몬 원자는 핵 스핀이 8개의 다른 방향을 가질 수 있어 0과 1뿐만 아니라 그 사이의 6개 값을 추가로 저장할 수 있다. UNSW의 양자 정보 연구원 벤자민 빌헬름은 "기존 큐비트는 스핀 업(1)과 스핀 다운(0) 두 가지 상태만 가지므로 스핀 방향이 바뀌면 0이 1로, 혹은 1이 0으로 바뀌는 오류가 발생한다"며 "그러나 안티몬 원자는 8개의 상태를 가지므로 하나의 오류가 발생하더라도 정보가 즉시 손상되지 않는다"고 덧붙였다. 안티몬 원자, 큐비트의 수호자 연구팀은 이러한 안티몬 원자의 특성을 "마치 고양이가 목숨이 아홉 개인 것처럼, 한 번의 작은 긁힘으로는 죽일 수 없다"는 속담에 비유하며 "우리의 비유적인 '고양이'는 목숨이 일곱 개나 된다. 0을 1로 바꾸려면 7개의 연속적인 오류가 발생해야 한다"고 설명했다. 안드레아 모렐로 교수는 "단일 또는 몇 개의 오류가 발생하더라도 정보가 즉시 스크램블되지 않는다"며 "오류가 발생하면 즉시 감지하고 추가 오류가 누적되기 전에 수정할 수 있다. 슈뢰딩거의 고양이 비유를 계속하자면 마치 우리 고양이가 얼굴에 큰 긁힘을 입고 집에 오는 것을 본 것과 같다. 고양이는 죽지는 않았지만 싸움에 휘말렸다는 것을 알 수 있다. 우리는 다시 싸움이 일어나 고양이가 더 다치기 전에 누가 싸움을 일으켰는지 찾아낼 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 양자 컴퓨터의 오류 감지 및 수정 기술 개발에 중요한 발판을 마련했다는 평가를 받는다. 앞으로 더욱 안정적인 양자 컴퓨터 개발을 통해 의학, 재료 과학, 인공 지능 등 다양한 분야에서 혁신적인 발전이 이루어질 것으로 기대된다. 특히 신약 개발, 암 치료, 인공지능 개발 등 복잡한 문제 해결에 획기적인 전환점을 가져올 수 있을 것으로 전망된다. 양자 컴퓨터, 인류의 미래를 밝히다 이번 연구는 마치 판도라의 상자를 여는 열쇠처럼, 양자 컴퓨팅 시대의 문을 활짝 열었다. 안티몬 원자를 이용한 오류 수정 기술은 양자 컴퓨터 개발의 핵심 과제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 더욱 안정적이고 효율적인 양자 컴퓨터의 등장은 과학 기술 분야는 물론, 인류의 삶 전반에 걸쳐 혁명적인 변화를 가져올 것이다. 어쩌면 머지않아 우리는 양자 컴퓨터가 만들어낼 놀라운 미래를 직접 경험하게 될지도 모른다.
- 포커스온
2025-01-23 14:45:00
수도권 주택 거래 감소로 가계대출 9개월 만에 뒷걸음

지난해 말 서울 등 수도권 주택 거래 감소와 은행 대출 문턱 상승 영향으로 은행권 가계대출이 9개월만에 감소했다. 15일 한국은행이 발표한 '금융시장 동향'에 따르면 2023년 12월 말 예금은행 가계대출 잔액은 1141조 원으로, 전월 대비 4000억원 줄었다. 이는 지난해 3월 이후 처음이다. 가계대출 중 주택담보대출은 8000억원 증가했지만, 신용대출 등 기타 대출은 1조 1000억원 감소했다. 금융권 전체로는 2조 원 증가했지만 증가 폭은 축소됐다. 특히 2금융권 가계대출이 상호금융을 중심으로 2조 3000억 원 늘었으나, 증가세는 둔화됐다. 한은 관계자는 "주택 거래량 감소와 은행 대출 관리 강화 영향으로 가계대출 증가세가 둔화됐다"며 "앞으로 금융 여건 완화로 대출이 다시 증가할 가능성도 있다"고 전망했다. 기업 대출은 한 달간 11조5000억 원 감소하며 2016년 이후 최대 감소폭을 기록했다. [미니해설] 가계대출 감소, 수도권 주택거래 둔화와 대출 규제 영향 2024년 12월 은행권 가게대출이 9개월만에 감소했다. 한국은행이 발표한 '금융시장 동향'에 따르면 예금은행의 가계대출 잔액은 1141조 원으로 한 달 전보다 4000억 원 줄었다. 이는 주택 거래량 감소와 은행권의 대출 관리 강화 정책의 영향을 받은 결과다. 주택담보대출(잔액 902조 5000억 원)은 8000억 원 늘었지만, 신용대출 등 기타 대출(잔액 237조 4000억 원)은 1조 1000억 원 감소했다. 금융권 전체 가계대출은 2조 원 증가했지만, 증가 폭은 전월(5조 원) 대비 크게 축소됐다. 2금융권 가계대출은 2조 3000억 원 증가했고, 상호금융이 그 중 2조 2000억 원을 차지했다. 가계대출 증가 둔화, 정책 효과 반영 금융위원회와 금융감독원은 이날 발표한 자료에서 가계대출 증가 둔화 배경으로 정부의 건전성 강화 정책과 은행들의 대출 관리 강화 조치를 꼽았다. 한은 박민철 시장총괄팀 차장은 "수도권 주택 거래량이 고점 대비 3분의 1 수준까지 감소했고, 이는 가계대출 감소에 큰 영향을 미쳤다"고 설명했다. 다만, 최근 금융 여건 완화로 주택 거래와 대출이 다시 확대될 가능성도 있다고 박 차장은 덧붙였다. 예컨대 가산금리 인하가 주택담보대출의 재활성화를 유도할 수 있는 요인으로 작용할 전망이다. 기업 대출, 연말 감소세 확대 기업 대출도 12월 한 달 동안 11조 5000억 원 감소하며 2016년 12월(-15조 ,000억 원) 이후 가장 큰 감소 폭을 기록했다. 대기업 대출은 4조 3000억 원, 중소기업 대출은 7조 1000억 원 줄었다. 특히 중소기업 가운데 개인사업자 대출은 1조 3000억 원 감소했다. 한은은 "글로벌 경제 불확실성과 함께 은행들이 연말 수익성과 건전성 관리에 집중하면서 기업 대출이 줄었다"고 분석했다. 수신, 예금과 펀드 간 자금 이동 활발 예금은행의 수신(예금) 잔액은 12월 한 달간 16조 5000억 원 늘어 2434조 5000억 원을 기록했다. 수시입출식예금은 연말 재무비율 관리와 상여금 유입 등으로 43조 5000억 원 증가했지만, 정기예금은 자금 조달 유인 감소와 지방자치단체의 자금 인출 영향으로 21조 원 줄었다. 자산운용사 수신도 23조 3000억 원 감소했다. 머니마켓펀드(MMF)는 28조 7000억 원 급감했으며, 채권형 펀드에서도 8조 7000억 원이 빠져나갔다. 반면 주식형 펀드와 기타 펀드에는 각각 5조 3000억 원, 9조 2000억 원이 유입되며 자금 이동 양상을 보였다. 향후 가계대출과 기업 대출은 연초 상여금 영향으로 감소세를 보일 가능성이 크다. 그러나 금융 여건 완화와 함께 주택 거래 회복 가능성이 있어 장기적으로는 대출 증가세가 재개될 여지가 있다.
- 경제
2025-01-15 14:06:00
[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.
- ESGC
2025-01-09 09:53:00
[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.
- IT/바이오
2025-01-06 15:05:00
[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.
- ESGC
2025-01-06 07:57:00
인체 주입형 나노봇부터 로봇 반려동물까지⋯로봇, 어디까지 진화할까?

로봇은 주로 제조 및 물류 분야의 일상적인 작업에 사용되었지만, 이제는 기계적 팔다리를 펼치고 생명과 과학의 다른 많은 영역으로 확장되고 있다. 최신 로봇 중 대다수가 유용하지만, 일부는 다소 생소하고 이상하다. 고급 알고리즘을 사용해 인간과 비슷하게 만들고, 일부는 특정 작업을 목표로 하는 이상한 디자인도 보인다. 라이브사이언스가 독특한 모양 또는 기능의 로봇을 소개했다. ◆ 주사 가능한 나노봇 인체 주입형 나노봇은 이미 현실화됐다. 에든버러 대학교 공과대학 연구진은 특수 코팅으로 특정 온도에서 녹도록 혈액 응고제로 만들어진 작은 로봇을 개발했다. 적혈구의 약 12분의 1 크기인 이 로봇은 외부 자석과 의료 영상을 이용, 혈관을 통과해 약물을 투여해야 하는 신체 부위로 안내된다. 목표 위치에 도달하면 자석이 나노봇을 가열하고 녹여 약물을 방출한다. ◆ 보스턴 다이내믹스의 아틀라스 보스턴 다이내믹스의 아틀라스 2족 보행 로봇은 계속 진화하고 있다. 아틀라스는 초기에 초보적인 파쿠르 기술과 우수한 손재주를 보여주었다. 이제는 엎드려 잠든 자세에서 ‘깨어나는’ 방법을 배웠다. 엎드린 자세에서 시작해, 로봇은 다리를 엉덩이 뒤로 구부린 다음 회전 가능한 고관절을 사용해 힘을 가하고 바닥에서 일어난다. 부자연스러운 움직임처럼 보일 수 있지만, 아틀라스의 관절과 유연한 움직임을 잘 보여주며 다양한 분야에서 더 잘 작동할 수 있다. ◆ 아메카 '세계에서 가장 진보된 로봇'이라는 별칭을 얻은 2세대 아메카는 질문에 대한 응답을 기반으로 해 매우 사실적인 표정을 지을 수 있는 기능을 제공한다. 아메카의 얼굴을 덮고 있는 가단성 소재는 생성형 AI와 결합돼 봇이 모든 종류의 질문에 응답한 다음 손 움직임과 함께 얼굴 표정을 지어 답변을 보완할 수 있도록 한다. 얼굴 움직임은 유압 장치가 있는 골격 프레임을 사용하며, 로봇의 나머지 부분과 함께 놀라울 정도로 인간과 비슷하다. 아메카는 아직 상업화되지는 않았지만 엔지니어링 아트의 제작자는 휴머노이드 로봇의 미래가 사회 복지에 도움이 되거나 실제 인간과 함께 접수원 역할을 할 것으로 생각한다. ◆ 클론 로보틱스의 토르소 배터리로 작동하는 물 펌프와 밸브 시스템으로 구동되는 토르소 로봇은 이상하지는 않지만 생소하고 다소는 불안하다. 이 시스템을 사용해 다양한 인공 뼈와 근육을 움직이고, 골반 위쪽으로 인간의 몸통을 복제하기 때문이다. 로봇은 유령 같은 흰색 피부로 덮여 있다. 인간과 비슷한 골격에도 불구하고, 몸통의 움직임은 다소 불안정하지만, 자연스럽게 움직이도록 훈련되고 있다. 로봇을 개발한 클론 로보틱스는 이 기술이 조립 라인에서 일하거나, 집안일을 하거나, 심지어 원격 진료를 돕는 휴머노이드 로봇으로 사용될 것을 기대하고 있다. ◆ 맥클라리(mCLARI) 거미는 스파이더맨과 같은 영화나 SF 소설을 통해 로봇에 영감을 주었지다. 그 결과 탄생한 것이 맥클라리다. 길이가 2cm에 불과한 맥클라리는 두 가지 방법으로 움직일 수 있는 네 개의 다리 모듈을 사용하는 작은 '거미 로봇(스파이더 봇)'으로, 로봇이 좁은 공간을 통과하고 장애물을 우회하기 위해 모양을 효과적으로 바꿀 수 있다. 로봇에는 고급 AI 처리 기능이 없고 원격으로 제어해야 하지만, 적응형 형태는 무너진 건물의 잔해나 자연재해 파괴 현장을 기어다니며 접근하기 어려운 지역에서 생존자를 찾을 수 있는 길을 열어줄 수 있다. ◆ 데스데모나 데스데모나는 2017년에 세계 최초로 사우디아라비아의 '로봇 시민'이 된 '소피아 더 로봇(Sophia the Robot)'의 모회사 핸슨 로보틱스가 개발한 휴머노이드 로봇이다. 데스데모나는 뇌에 대규모 언어 모델(LLM)을 사용해 사실적인 얼굴 표정을 재현할 수 있는 합성 피부를 가지고 있다. 특히 일반 휴머노이드 로봇과 달리 데스데모나는 단순한 기술 시연이 아니라 고유한 스타일과 개성을 가진 로봇 음악 스타이기도 하다. 데스데모나는 기술이라기 보다는 로봇이 어떻게 인간과 같은 사회적, 문화적 인물이 될 수 있는지에 대한 비전에 관한 것이다. ◆ 멘티봇 관절이 있는 손을 가진 다소 복고적인 로봇처럼 보일 수 있지만, 멘티봇에는 눈에 보이는 것 이상의 많은 기능이 있다. 구체적으로, 휠체어를 탄 사람을 위해 카트를 미는 등 다양한 상황과 작업에 대응하기 위해 AI 모델을 활용해 학습하도록 설계되었다. 멘티봇은 시뮬레이션된 작업에서 실제 작업으로 이동하는 데 걸리는 시간을 줄여주는 '심2리얼(Sim2Real)' 시스템을 갖추고 있다. 이를 강화 학습 기술, 센서 제품군 및 액추에이터의 조합으로 백업하면 2025년에는 창고 자동화에서 가정 환경 지원에 이르기까지 다양한 작업을 도울 수 있는 로봇이 탄생할 수 있다. ◆ 카시오 모플린 로봇 반려동물은 새로운 것이 아니지만 카시오 모플린은 사용자와 껴안고 유대감을 형성하는 것을 목표로 하는 최초의 반려동물 로봇 중 하나다. 햄스터와 닮은 모플린은 주인의 목소리를 인식하고 사용자의 성격을 시뮬레이션해 스스로 맞추어 성격을 개발할 수 있는 기술을 가지고 있다. 소니의 아이보와 같은 다른 로봇 반려동물과 달리 모플린은 공을 쫓거나 활동적인 반려동물은 아니다. 오히려 인간에게 위안을 주는 동반자 역할을 제공하고 인간과 관계를 형성하도록 만들어졌다. 모플린은 먹이를 줄 필요가 없지만, 정기적인 관심을 받지 못하면 슬프거나 불안한 감정을 나태내고 이러한 관계 설정이 모플린의 성격을 개발한다.
- IT/바이오
2025-01-03 14:07:00
[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.
- IT/바이오
2025-01-02 15:58:00
[기후의 역습(107)] 2024년, 과학계를 뒤흔든 기후 충격⋯탄소 폭증·해류 붕괴·지구 자전 변화

2024년은 급증하는 탄소 배출량, 예상치 못한 지구온난화 요인, 붕괴 직전에 놓인 해류 등으로 기후 과학계를 충격에 빠뜨린 한 해였다. 올해 지구는 기후가 빠르게 온난화되고 있으며, 예측 불가능한 단계에 진입하고 있다는 명확한 신호를 보냈다. 스페인을 강타한 대규모 산사태부터 플로리다 해안을 잇따라 덮친 초강력 허리케인까지, 2024년은 극단적인 날씨가 전 세계를 강타했다. 기후 과학자들은 국가들이 즉각적으로 탄소 배출을 감축하지 않으면 지구가 더욱 통제 불가능한 기후 혼돈 단계로 진입할 것이라고 거듭 경고했다. 그러나 2024년은 암울한 소식만 있었던 것은 아니다. 연구자들은 기후 변화의 최악의 영향을 막기 위한 완화 전략도 제시했다. 예를 들어, 과학자들은 지구 대기층 중 하나인 성층권(지표면에서 약 12~50km 상공)의 수분을 제거하는 방안을 제시했다. 성층권이 열을 우주로 방출하지 못하게 막는 역할을 한다고 판단해 이를 건조시켜 지구를 냉각시키는 방안을 제안한 것이다. 예상치 못한 새로운 온난화 요인부터 남극에서의 '체제 전환(regime shift)'까지, 라이브사이언스가 다룬 2024년 기후 변화 분야에서 주목할 만한 사건들을 정리했다. AI, 지구 자전 속도와 기울기 변화 경고 올여름, 인공지능(AI)을 활용한 연구 결과에 따르면, 기후 변화가 지구의 자전 속도에 영향을 미쳐 하루 길이가 길어질 수 있다는 경고가 나왔다. 극지방의 빙하가 급속히 녹으면서 물이 적도 부근으로 유입되고, 이로 인해 지구가 적도에서 불룩해지는 현상이 나타났다. 이는 지구 중심에서 더 먼 곳에 무게가 쏠리게 만들어 자전 속도를 늦출 수 있다. 마치 회전하는 피겨스케이터가 팔을 벌릴 때 속도가 느려지는 원리와 유사하다. 연구진은 적도 부근의 물 축적으로 인해 지구 자전축이 이동하고 있으며, 자북극과 자남극이 매년 축에서 점점 멀어지고 있다고 밝혔다. 지구 자전 변화는 하루가 미세하게 길어질 수 있다는 것을 의미한다. 인간은 이를 보정하기 위해 음의 윤초(閏秒)를 도입해 쉽게 조정할 수 있다. 그러나 이러한 현상이 심화될 경우, 우주 탐사 및 컴퓨터와 스마트폰의 시간 측정 시스템에도 영향을 미칠 수 있다는 지적이 나온다. 지구, 1.5도 상승선 연속 초과 7월에 발표된 분석에 따르면, 2023년 6월부터 13개월 연속 지구 평균 기온이 산업화 이전 평균보다 최소 섭씨 1.5도(화씨 2.7도) 높았다. 매월 기온이 전월을 상회했으며, 이는 지구가 파리기후협정에서 설정한 1.5도 목표를 지속적으로 초과하고 있음을 보여준다. 해당 기간 동안 지구 평균 기온은 산업화 이전보다 섭씨 1.64도(화씨 3도) 높았으며, 과학자들은 "역대급" 기록이 경신되고 있다고 밝혔다. 엘니뇨와 탄소 배출, 기록적 고온 유발 올해의 폭염 현상은 부분적으로 엘니뇨에 의해 촉진됐다. 엘니뇨는 동·중태평양 적도 지역의 해수면 온도를 높이는 기후 주기로, 지구 평균 기온 상승에 영향을 미친다. 하지만 연구진은 기후 변화와 온실가스 배출 증가가 폭염의 주요 원인임을 강조했다. 파리기후협정에서 설정한 1.5도 목표는 20~30년 동안의 평균으로 측정되므로 당장은 깨지지 않았지만, 가까운 미래에 온도가 하락할 조짐은 보이지 않는다고 연구진은 지적했다. 해운 규제, 예상치 못한 온난화 가속화 5월에 발표된 연구에 따르면, 최근 해운 부문에서 이뤄진 배출 감소가 지구 온난화를 가속화하고 해수 온도를 기록적으로 높이는 데 기여한 것으로 나타났다. 2020년 시행된 해운 규제로 인해 황산화물 배출량이 80% 급감했다. 이는 대기 질 개선에는 긍정적인 효과를 미쳤지만, 황산화물 입자의 급감은 태양 복사열을 반사해 지구를 냉각시키는 효과를 상실하게 했다. 과학자들은 이를 "의도치 않은 대규모 지구공학 실험"으로 규정했다. 과거 황산화물 입자는 온실가스 배출로 인한 온난화를 일부 상쇄하는 역할을 했다. 하지만 올해 연구진은 입자 감소로 인해 향후 몇 년 동안 지구가 이례적으로 더워질 수 있다고 경고했다. 이미 2023년에는 온난화 규모가 2020년 지구 열 흡수 증가의 80%에 해당한다고 밝혔다. 지구, 2030년까지 2도 상승 가능성 2월에 발표된 논란의 여지가 있는 연구는 지구 온난화가 예상보다 최소 10년 빠르게 진행되고 있으며, 2030년까지 산업화 이전 대비 2도(화씨 3.6도)의 온난화에 도달할 것이라고 밝혔다. 기존 예측은 온난화가 2040~2050년 사이에 발생할 것으로 예상했다. 연구진은 카리브해에서 발견된 해면 동물의 골격을 분석해 이러한 결론을 도출했다. 그러나 일부 과학자들은 카리브해의 온난화가 전 세계 해양을 대표하지 않는다고 지적하며 연구 결과를 비판했다. 독일 막스플랑크 기상학연구소의 요헴 마로츠케 교수는 "이 작은 해양 지역에서 전 세계로 확대 해석하는 것은 믿을 수 없다"고 말했다. 대서양 해류 붕괴 경고 올해 기후 과학자들은 대서양 해류가 이번 세기 내에 붕괴할 수 있으며, 이는 북반구와 아마존 우림, 열대 몬순 지역에 기후 혼란을 야기할 것이라고 경고했다. 대서양 자오선 순환(AMOC)으로 알려진 주요 해류가 여기에 포함되며, 이는 유럽의 온화한 기후를 유지하고 대서양 생태계를 지탱하는 역할을 한다. 그러나 북극 해빙이 녹으면서 북대서양의 염도가 낮아지고, 해류의 순환 동력이 약화되고 있다. 이에 따라 유럽 북부는 급격한 한랭화를 겪을 수 있으며, 북대서양에서 '냉점(cold blob)' 현상이 이미 관측되고 있다. 탄소 배출, 사상 최대치 기록 2024년 화석 연료로 인한 전 세계 탄소 배출량은 412억 톤(374억 메트릭 톤)으로 사상 최고치를 기록했다. 이는 2023년 대비 0.8% 증가한 수치로, 과학자들은 탄소 배출이 아직 정점을 찍지 않았다고 분석했다. 연구진은 현재의 배출 속도라면 향후 6년 내에 지구 온난화가 파리협정의 1.5도 목표를 초과할 확률이 50%에 이를 것이라고 경고했다. 남극, 빙하 '체제 전환' 진입 우려 올해 2월 20일 남극의 해빙 면적은 198만 5000㎢(76만 6400 제곱마일)로, 역대 최저 수준에 근접했다. 이는 남극 대륙의 육상 빙하를 보호하고 지구의 냉각 역할을 하는 해빙의 감소를 의미한다. 과학자들은 남극이 회복 불가능한 '체제 전환(regime shift)' 단계에 접어들고 있으며, 이는 남극뿐만 아니라 전 세계 해양 시스템에 혼란을 야기할 수 있다고 경고했다. 2022년 남극에서는 역대 최대 폭염이 발생했으며, 황제펭귄 새끼들이 대량 폐사하는 사례도 보고됐다.
- ESGC
2024-12-27 15:39:00

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