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2024-11-22 (금)

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[퓨처 Eyes(11)] 나노와이어 '두뇌' 네트워크, "즉시 학습하고 기억" 가능성 입증

최근 '나노와이어 두뇌' 등 물리적 신경망의 혁신적인 발전이 주목을 받고 있다. 뇌의 뉴런이 작동하는 방식에서 영감 받은 물리적 신경망은 최근 실험에서 처음으로 즉석에서 학습하고 기억하는 것이 확인되는 단계에 이르렀다. 나노와이어 두뇌는 인공 지능(AI)과 기계 학습 분야에서 사용되는 혁신적인 기술 중 하나다. 이 개념의 핵심은 미세한 나노스케일의 와이어를 사용하여 인간 두뇌의 작동 방식을 모방하는 것이다. 다시 말하면, 나노와이어 두뇌 또는 나노와이어를 사용하는 인공 신경망은 뇌의 구조와 기능을 모방하기 위해 나노스케일의 전도성 와이어를 사용하는 첨단 기술이다. 이 기술은 신경과학과 나노기술의 교차점에 있으며, 인공 지능과 머신 러닝 분야에서 혁신적인 발전을 가져올 가능성이 크다. 과학전문 매체 사이키(phys.org)에 따르면 호주 시드니 대학교와 미국 로스앤젤레스 캘리포니아 대학교의 과학자들이 주도한 최근 연구에서 나노와이어 네트워크(신경망)가 뇌의 뉴런처럼 작동하여 '즉석에서 학습하고 기억'하는 능력을 보여주었다. 나노와이어 신경망이란? 나노와이어 네트워크는 직경이 불과 10억 분의 1미터인 미세한 와이어들로 구성되어 있다. 이 와이어들은 어린이 게임 '나무 블록 빼기 놀이'(Pick Up Sticks, 쌓아 올려져 있는 나무 조각들의 밑창 빼기)와 유사한 패턴으로 배열되어 있으며, 인간 뇌의 신경망을 모방한다. 이는 복잡한 실제 학습과 기억 작업을 수행할 수 있는 저에너지 기계 지능 개발의 가능성을 열어주고 있다. 논문 제1저자인 루오민 주(Ruomin Zhu) 시드니대학교 나노연구소 및 물리학과 박사과정 연구원은 "나노와이어 네트워크를 사용해 뇌에서 영감을 받은 학습·기억 기능을 동적 스트리밍 데이터 처리에 활용할 수 있다"고 설명했다. 기억과 학습 작업은 나노와이어가 교차하는 접점에서 발생하는 전자 저항의 변화를 이용한 간단한 알고리즘을 통해 이루어진다. 이 기능은 '저항성 메모리 스위칭'으로 알려져 있으며, 전기적 입력이 전도성 변화와 맞닥뜨릴 때 발생한다. 이는 인간 뇌의 시냅스에서 일어나는 현상과 유사하다. 이 연구는 인공 지능과 기계 학습 분야에서 새로운 장을 열고 있으며, 향후 더욱 효율적이고 지능적인 기계 시스템의 개발로 이어질 것으로 기대된다. 이 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션즈'에 지난 11월 1일 게재됐다. 이 연구에서 과학자들은 이미지에 해당하는 전기 펄스 시퀀스를 인식하고 기억하는 방법으로 나노와이어 네트워크를 활용했다. 이는 인간 뇌의 정보 처리 방식에서 영감을 얻은 것으로, 뇌과학과 인공 지능의 접목을 시도한 중요한 연구 사례로 평가된다. 전화번호 기억과 비슷 연구 책임자인 즈덴카 쿤치치 교수는 이 기억 과제가 전화번호를 기억하는 것과 비슷하다고 설명했다. 그는 이 네트워크가 MNIST 데이터베이스의 필기 숫자 이미지, 즉 머신 러닝에서 사용되는 7만개의 작은 회색조 이미지 컬렉션을 활용하여 벤치마크 이미지 인식 작업을 수행했다고 말했다. 쿤치치 교수는 "과거 연구에서 나노와이어 네트워크가 간단한 작업을 기억하는 능력을 증명했다. 이번 연구는 온라인으로 접근 가능한 동적 데이터를 활용하여 작업을 수행함으로써 이러한 연구 결과를 확장했다"고 덧붙였다. 그는 "지속적으로 변경되는 대량의 데이터를 처리할 때 온라인 학습 기능을 달성하는 것은 어려운 과제다. 표준 방식은 데이터를 먼저 메모리에 저장한 후 이를 활용해 머신 러닝 모델을 훈련하는 것이지만, 이 방법은 광범위한 적용에는 너무 많은 에너지를 소모한다"고 설명했다. 이어 "우리의 새로운 접근 방식을 통해 나노와이어 신경망은 데이터 샘플마다 즉시 학습하고 기억함으로써 온라인으로 데이터를 추출할 수 있으며, 이는 메모리와 에너지 사용을 크게 줄여준다"고 말했다. 루오민 주 연구원은 온라인 정보 처리의 추가적인 장점을 언급했다. 그는 "예를 들어, 센서에서 데이터가 지속적으로 스트리밍되는 상황에서는, 인공 신경망을 활용한 머신 러닝이 실시간으로 적응할 수 있어야 한다. 하지만 현재 기술은 이에 최적화되어 있지 않다"고 부연했다. 이 연구에서 나노와이어 신경망은 테스트 이미지를 93.4%의 정확도로 식별하며 벤치마크 머신 러닝 성능을 입증했다. 연구에 포함된 기억 과제는 최대 8자리 숫자 시퀀스를 재생하는 것이었다. 두 과제 모두에서, 데이터를 네트워크로 스트리밍하여 온라인 학습 능력을 증명하고, 메모리가 학습을 어떻게 향상시키는지를 보여주었다. 나노와이어 두뇌 특징 나노와이어 두뇌의 특징으로는 나노스케일 구조와 전도성, 플라스틱성, 저에너지 소비 등이 있다. 먼저 나노와이어는 극도로 작은 크기(일반적으로 나노미터 단위)를 가지고 있어, 매우 높은 밀도의 신경망을 구현할 수 있다. 이는 인간 두뇌의 복잡한 신경망을 모방하는 데 유리하며, 여러 신경망의 연결을 통해 복잡한 계산을 수행할 수 있다. 전통적인 전자 기기에 비해 에너지 효율이 높아 저에너지를 사용한다. 또한 나노와이어는 전기 신호를 효율적으로 전달할 수 있어, 뇌의 신경 전달 방식을 모방하는 데 적합하다. 나노와이어 기반 신경망은 플라스틱성(학습과 기억에 필요한 구조적, 기능적 변화)을 통해 새로운 정보를 학습하고 저장할 수 있다. 나노와이어는 전기화학적 신호를 사용하여 정보를 처리하고 저장한다. 뉴런과 같이 동적으로 연결되며, 학습과 기억 과정에서 이들 연결이 강화되거나 약화된다. 나노와이어 두뇌 응용 분야 나노와이어 두뇌는 인간 두뇌와 유사한 방식으로 정보를 처리하고 학습하는 AI 시스템에 활용된다. 데이터 스트리밍과 실시간 학습 능력을 통해 기계 학습 모델을 개선하는 데 사용될 수 있다. 자율적인 의사결정과 복잡한 환경에서의 적응력을 갖춘 로봇에 적용될 수 있다. 나노와이어 기반 기술은 미래의 AI 및 컴퓨팅 분야에서 중요한 역할을 할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 그러나 이 기술은 아직까지 연구 개발 단계에 있으며, 상용화까지는 추가 연구와 발전이 필요하다. 이러한 나노와이어 두뇌 기술은 빠르게 진화하고 있는 분야로, 그 개발과 응용은 향후 몇 년 동안 상당한 관심을 끌 것으로 예상된다.
- 포커스온
2023-11-16
[퓨처 Eyes(7)] 미래 전력의 핵심 드론

드론, 혹은 무인항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)는 미래 군사 전력의 중심으로 빠르게 부상하고 있다. 러시아-우크라이나 전쟁과 이스라엘-하마스 전쟁에서 드론은 현대전의 새로운 양상을 보여주고 있다. 드론은 군사적 용도로 처음 활용되기 시작했다. 제2차 세계대전 후에는 낡은 유인 항공기를 공중 표적용 무인기로 재활용해 오늘날 무인 항공기에 가까운 형태가 탄생했다. 드론의 역사는 오래되었으며, 미국 국방장관실에 따르면 1930년대 세계 1차 대전 중 영국이 사용한 '드론드 페어리 퀸(Droned Fairy Queen)'에서 시작되었다고 한다. 이후 1990년대부터 드론의 군사적 가치가 높아져 활발한 연구와 개발이 이루어지기 시작했다. 많은 군사전문가들은 무인 체계가 미래 군사 전력의 중심이 될 것이라 예상하고 있다. 이제 드론 연구개발은 군사과학기술의 주요 경쟁 분야로 자리잡았으며, 스텔스, 무장, 전략·전술 감시, 항모 수직 이착륙, 초음속 등의 다양한 기술이 연구되고 있다. 드론은 항공우주산업에서 빠르게 성장하고 있는 분야로, 그 활용 가능성이 매우 다양한 분야로 확장될 것으로 기대되고 있다. 드론의 종류 드론은 다양한 목적과 기능에 따라 여러 종류로 분류될 수 있다. 먼저 취미용 드론이 있다. 중국 드론 전문 제조사 DJI 제품인 DJI 매빅(DJI Mavic)과 DJI 팬텀(DJI Phantom)은 일반 소비자가 주로 사용하는 드론으로, 사진이나 동영상 촬영, 비행을 즐기기 위해 사용된다. 접이식 드론 DJI 매빅은 출시 초기 뛰어난 성능과 휴대성으로 호평받았다. 드론 전문가가 경기에 임해 챔피언 등을 결정하는 드론 레이싱에 사용되는 경쟁용 드론은 고속 드론으로 설계됐다. 상업용 드론은 농업, 부동산 촬영, 건설 현장 모니터링 등 상업적인 용도로 사용된다. 산업용 드론은 전력선 점검이나 파이프라인 점검 등 특정 산업 분야에서 사용되는 드론이다. 연구용 드론은 과학 연구나 환경 모니터링 등의 목적으로 사용된다. 군사용 드론은 군사적인 용도로 사용된다. 미국의 MQ-9 리퍼(Reaper)와 노스롭 그루먼이 제조한 RQ-4 글로벌 호크(RQ4 Global Hawk) 등은 정찰, 감시, 공격 등의 역할을 한다. 수송 드론은 작은 화물을 운반하는데 사용될 수 있는 드론이다. 앞으로 물류와 배송 분야에서의 활용이 기대된다. 수중 드론은 물 아래에서 작동하는 드론으로, 주로 해양 연구나 수중 탐사에 사용된다. 이 외에도 많은 특수 목적을 가진 드론들이 있다. 군사용 드론 군사용으로 사용되는 드론에는 아주 다양한 종류가 있다. MQ-9리퍼는 주로 미국 공군(USAF)을 위해 GA-ASI(General Atomics Aeronautical Systems)에서 개발한 원격 제어 또는 자율 비행 작동이 가능한 무인 항공기다. 장기 체공과 고고도 감시를 위해 설계된 최초의 헌터 킬러 UAV이다. USAF는 2021년 5월 현재 300대 이상의 MQ-9 리퍼를 운용했다. 북한이 사용하는 것으로 추정되는 드론의 폭탄 위력이 매우 강력하다는 연구 결과도 나왔다. 경찰대 공공안전학과 박사과정 손현종 연구원은 최근 학술지 '경찰학 연구'에 게재된 '국가중요시설 드론 테러에 대한 리스크(위험성) 평가 연구' 논문에서 이같이 지적했다. 연구에 따르면, 북한이 중동국가에 도입해 개조해서 활용중인 것으로 알려진 드론이 탑재할 수 있는 C4 폭탄의 위력은 미군의 '벙커 버스터' 두 개에 필적하는 수준이다. 농업용으로 사용되는 민간용 드론도 테러용으로 개조하면 큰 폭발력을 가질 수 있으며, 이에 대한 적절한 대비가 필요하다는 지적이다. 지난 13일 러시아 일간 이즈베스티야는 러시아는 우크라이나에 대한 특별 군사 작전을 진행하며, 해상 드론에 대한 공격에 대응하기 위해 해군 특수 헬기부대를 구성하고 있다고 보도했다. 국방부 소식통에 따르면 러시아 해군은 해상 드론을 탐색하고 파괴하는 임무를 수행하기 위해 Ka-27·29 헬기와 Mi-8 헬기 등을 포함하는 특수 헬기부대를 편성했다. Ka-29 전투 헬기는 7.62㎜ 구경의 이동식 기관총을 탑재하고 있고, 필요에 따라 23㎜ 구경 GSh-23L 기관포도 장착할 수 있다. Ka-27 다목적 헬기는 대잠수함 전투 및 탐색·구조 작업에 사용될 수 있으며, 유도 미사일 등 다양한 무기로 무장되어 있다. Mi-8 헬기는 다양한 개조 과정을 거쳐 현재 러시아 해군과 육군에서 운용되고 있으며, 7.62㎜ 또는 12.7㎜ 기관총 등이 탑재되어 있다. 특수 헬기부대의 첫 번째 부대원들은 이미 훈련을 마치고 흑해에서 전투 임무를 수행 중이다. 또한 헬기 조종사들은 낮과 밤, 기상 상황에 관계없이 해상 드론을 탐색하고 파괴할 수 있는 전술을 개발하기 시작했다. 반잠수식 드론, 레이더 탐지 회피 일반적으로 무인 보트나 반잠수식 드론은 수면에서 식별하기 어렵고 레이더를 통한 탐지도 쉽지 않다. 이 때문에 우크라이나군은 흑해 주변의 러시아 해군 기지나 주요 항만 시설을 공격하기 위해 해상 드론을 지속적으로 사용하고 있다. 지난달인 9월 초, 러시아는 크림대교를 공격하려던 우크라이나의 무인 드론 보트 3대를 성공적으로 파괴했다고 발표했다. 그에 앞서 지난 8월, 우크라이나군은 흑해의 주요 러시아 수출항인 노보로시스크의 해군 기지를 해상 드론으로 공격해 러시아 군함에 손상을 입혔다고 주장했다. 또한 우크라이나는 지난 7월, 300㎏의 폭발물을 싣고 시속 80㎞로 이동할 수 있는 새로운 해상 드론을 처음으로 공개했다. 이에 러시아는 흑해에 드론 파괴용 첫 특수 헬기부대를 배치했다. 앞으로 태평양함대를 포함한 다른 함대에도 이를 확대할 계획이다. 러시아의 군사전문가 드미트리 볼텐코프는 "헬기들은 드론을 탐색하기 위해 오랜 시간 공중에 머물 수 있으며, 드론을 발견하면 장착 화기로 즉시 파괴할 수 있다"고 설명했다. 그는 "앞으로 러시아의 모든 함대는 드론 공격에 대비해야 한다"고 덧붙였다. 지난 17일 합참은 하마스가 이스라엘을 공격할 때 드론으로 분리 장벽에 설치된 각종 감시, 통신, 사격통제 체계를 파괴한 후 침투했다면서 북한과의 연계 가능성을 제기했다. 이처럼 드론은 공중과 지상뿐만 아니라 해상과 수중에서도 활약하며 전쟁의 영역을 확장하고 있다. 전문가들은 "드론의 잠재적 위험성이 매우 크다"고 경고하며, 적절한 대응 방안이 필요하다고 강조했다.
- 포커스온
2023-10-19
삼성SDI‧한국산업기술평가관리원, 리튬이온배터리용 내화성 젤 공개

삼성SDI와 한국산업평가관리원 과학자들이 화재 위험이 낮은 리튬이온배터리용 내화성 젤을 개발했다. 호주 매체 미라지뉴스는 17일(현지시간) 한국의 유니스트(UNIST) 에너지·화학공학부의 송현곤 교수, 한국화학연구원 첨단특수화학연구센터의 정서현 박사, 한국에너지기술연구원 울산에너지기술연구센터의 김태희 박사가 이끄는 공동 연구팀이 배터리 기술의 획기적인 이정표를 세웠다며 불연성 젤 고분자 전해질(GPE)을 개발해 리튬이온 배터리(LIB)의 열 폭주와 화재 사고 위험을 완화해 안전성을 획기적으로 개선했다고 보도했다. 리튬이온 배터리의 잠재적인 가연성은 특히 지하 주차장에 있는 전기 자동차(EV)에서 심각한 화재 우려가 제기됐다. 연구팀은 이 문제를 해결할 새로운 방법을 찾았다. 그들은 불연성 고분자 반고체 전해질을 성공적으로 개발해 배터리 화재를 효과적으로 줄일 수 있는 방안을 제시했다. 기존에는 불연성 전해질을 만들기 위해 난연성 첨가제나 끓는점이 매우 높은 용매를 주로 사용해 왔다. 그러나 이러한 방법은 종종 이온 전도도가 크게 감소해 전해질의 전반적인 성능을 저하시켰다. 연구팀은 전해질에 미량의 폴리머를 도입하여 반고체 전해질을 만들었다. 이 새로운 접근법은 기존 액체 전해질에 비해 리튬 이온 전도도를 33%까지 획기적으로 높였다. 또한 이 불연성 반고체 전해질을 적용한 파우치형 배터리는 고체-전해질 간상(SEI) 층을 형성하고 작동하는 동안 불필요한 전해질 반응을 효과적으로 방지해 수명 특성이 110% 향상됐다. 이 혁신적인 전해질의 주요 장점은 탁월한 성능과 불연성이다. 고분자 반고체 전해질은 배터리 화재 발생을 줄이기 위해 연소 중 연료 화합물과의 라디칼 연쇄 반응(Radical Chain Reaction)을 억제한다. 연구팀은 이러한 라디칼 반응의 안정화와 억제 능력을 정량적으로 분석하여, 개발된 고분자가 얼마나 우수한지를 입증했다. 정지홍 교수(UNIST 에너지·화학공학부)는 "배터리 내부의 고분자 물질과 휘발성 용매의 상호작용을 통해 라디칼 연쇄 반응을 효과적으로 억제할 수 있다"고 강조했다. 정 교수는 "전기화학적 정량화를 통해 불연성 전해질의 메커니즘을 이해하는 데 크게 기여할 것"이라고 말했다. 공동 제1저자인 김미금 UNIST 에너지·화학공학부 석사과정과 한국화학연구원의 연구팀은 다양한 실험을 통해 배터리 자체의 뛰어난 안전성을 추가로 확인했다. 그들은 그림 2와 같이 불연성 반고체 전해질을 파우치형 배터리에 적용, 실제 배터리 응용 분야에서 전해질의 불연성을 평가했고, 이를 통해 배터리의 종합적인 안전성을 검증했다. 송현곤 교수는 "UNIST의 전기화학, 한국화학연구원 첨단특수화학연구센터의 고분자 합성, 한국에너지기술연구원 울산첨단에너지기술연구센터의 배터리 안전성 시험 등 연구팀의 다학제적 구성이 이번 성과에 큰 힘이 됐다"고 말했다. 이어 "기존 배터리 조립 공정에 바로 적용할 수 있는 불연성 반고체 전해질을 사용함으로써 향후 보다 안전한 배터리 상용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 이번 연구는 국내 5건, 해외 2건의 특허를 출원해 그 의의를 더하고 있다. 또한 국제 학술지 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)'의 표지 논문으로 선정되어 2023년 10월 13일 온라인에 게재됐다. 이 연구는 한국연구재단(NRF), 과학기술정보통신부(과기정통부), 한국산업기술평가관리원(KEIT), 한국화학연구원(KRICT), 삼성SDI(주)의 지원으로 수행됐다.
- 산업
2023-10-18
화웨이, 스마트폰 현미경 카메라 특허출원

망원경 없이도 휴대폰으로 달의 표면을 가까이에서 볼 수 있는 시대가 도래했다. 스마트폰 카메라 렌즈의 기술은 매일매일 눈에 띄게 진화하고 있다. 이제는 멀리 있는 달을 관찰하는 것이 아니라, 박테리아의 세계까지 선명하게 볼 수 있는 놀라운 현미경 기능을 갖춘 휴대폰이 시장에 등장해 화제를 모으고 있다. 기술과 산업 전문 매체 테크노드(TechNode)는 최근 중국 화웨이가 미국특허청(USPTO)으로부터 이러한 스마트폰 현미경 카메라 기술에 대한 특허를 획득했다고 보도했다. 보도에 따르면, 이 새로운 렌즈 기술은 최소 약 5mm 거리에서의 물체를 20~400배까지 확대하여 촬영할 수 있으며, 이를 통해 스마트폰에서 직접 박테리아를 분석하는 것이 가능하다고 한다. 화웨이 측은 "스마트폰 시장에서의 경쟁이 가열되면서, 다양한 신기능을 도입해 소비자들의 눈길과 신뢰를 얻고자 한다"며, "이런 현미경 카메라 기능이 시장에서 경쟁력을 갖출 것"이라고 기대감을 드러냈다. 이처럼 기술의 발전은 스마트폰의 새로운 장을 열고 있다. 테크노드에 따르면, 화웨이는 최근 획득한 현미경 카메라 기술 특허를 차세대 주력 휴대폰에 적용할지 여부를 아직 발표하지 않았다. 그러나 특허 문서에는 현미경 렌즈의 세부 정보와 다양한 사용 방법이 상세하게 제공되어 있다. 이 특허에 따르면, 두 개의 카메라가 기능을 분담한다. 하나는 일반적인 이미지 캡처용이고, 다른 하나는 마이크로 카메라로 위생 분석에 사용된다. 예를 들어, 마이크로 카메라는 사과나 손과 같은 대상의 이미지를 캡처한 후, 마이크로 모드로 전환하여 음성이나 문자를 통해 대상의 위생 상태를 분석하고 평가하며, 필요한 경우 위생 유지를 위한 조언을 제공한다. 화웨이의 이같은 혁신적인 특허는 식품 안전, 주방 기구의 청결 관리, 개인 위생 평가, 어린이 장난감과 애완동물 위생 상태 모니터링 등 여러 분야에서 활용될 수 있다. 사용자는 이 기술을 활용하여 집에서 야채나 과일의 표면 박테리아를 감지하고, 커피머신이나 전자레인지와 같은 주방 가전제품의 청결 상태를 점검할 수도 있다. 앞서 화웨이는 2021년에 미국특허청에 현미경 카메라 기술에 대한 특허 신청을 제출했다. 특허 신청서에서는 카메라가 촬영한 이미지에서 박테리아의 양을 식별하고, 관련 위생 조언을 제공하는 기능이 강조됐다. 또한, 이 특허가 코로나19 팬데믹이 심각하게 확산되던 시기에 출원되었다는 점도 눈에 띈다. 화웨이의 현미경 카메라의 혁신적인 특허는 산업 내에서도 주목받고 있다. 이미 350여 개의 기업이 패턴트 풀을 통해 화웨이의 특허 라이선스를 획득했고, 이로 인해 화웨이는 2022년 약 7조 5096억 원(약 5억 6000만 달러)의 수익을 올렸다고 한다. 또 다른 중국 기업인 오포(Oppo)도 2021년 최대 60배 확대 기능을 가진 '파인드 X3 프로(Find X3 Pro)'를 출시했다. 하지만 이 기능은 매크로 사진 촬영에 한정되어 있으며, 화웨이의 현미경 카메라 기술만큼의 세밀함은 보이지 않는다. 지난 9월, 화웨이와 샤오미는 5G를 비롯한 다양한 통신 기술에 대한 글로벌 특허 교차 라이선스 계약을 체결했다고 발표했다. 더불어 화웨이는 지난 8월에는 지상 신호를 필요로 하지 않는 위성 통화 기술이 탑재된 '메이트60(Mate60)' 시리즈를 선보였다. 이를 통해 사용자는 어디에서든 전화를 걸거나 받을 수 있게 되었다. 한편, 한국에서도 카메라 렌즈 기술 혁신 소식이 전해졌다. 포스텍의 노준석 교수 연구팀은 휴대폰 뒷면의 여러 카메라 렌즈를 하나의 메타렌즈로 통합, 초점 위치를 자유롭게 조절하는 기술을 성공적으로 개발했다. 이 메타렌즈는 나노미터(nm) 크기의 인공 구조체로 구성되어 있으며, 빛의 다양한 특성을 제어할 수 있다. 또한 기존 렌즈의 두께를 획기적으로 줄일 수 있어, 생체 분자 이미징이나 광학 컴퓨터 등 다양한 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
- 산업
2023-10-13
폐플라스틱 업사이클링 비누 제작 성공

버지니아 공대에서 플라스틱 폐기물로 비누를 만드는 기술이 개발됐다. 폐플라스틱을 비누와 세제와 같은 계면활성제로 재활용하는 방법이 개발됐다. 미국 과학 전문매체 사이테크데일리에 따르면 버지니아 공대의 연구원들은 플라스틱을 비누, 세제 등을 만드는 데 사용되는 계면활성제라는 귀중한 화학 물질로 업사이클링하는 새로운 기술을 개발했다. 플라스틱과 비누는 질감, 모양, 사용 방법면에는 공통점이 거의 없다. 하지만 분자 수준에서 이 둘 사이에는 놀라운 연관성이 있다. 오늘날 세계에서 가장 일반적으로 사용되는 플라스틱 중 하나인 폴리에틸렌의 화학 구조는 비누의 화학 전구체로 사용되는 지방산의 화학 구조와 놀랍도록 유사하다. 두 물질 모두 긴 탄소 사슬로 이루어져 있지만 지방산은 사슬 끝에 원자 그룹이 하나 더 있다. 버지니아 공과대학의 류궈량(Guoliang 'Greg' Liu) 화학 부교수는 폴리에틸렌의 구조와 지방산의 유사성에 주목했다. 그는 이러한 유사성을 기반으로 폴리에틸렌을 지방산으로 변환하면, 몇 가지 추가 과정을 통해 비누를 제조할 수 있을 것이라는 아이디어를 장기간 갖고 있었다. 문제는 긴 폴리에틸렌 사슬을 적절한 길이의 여러 사슬로 분리하고, 그 과정을 효율적으로 진행하는 것이었다. 류 교수는 이 방법을 통해 저렴한 플라스틱 폐기물을 가치 있는 제품으로 업사이클링하는 높은 잠재력을 인식했다. 류 교수는 벽난로 앞에서 겨울 저녁을 즐기다가 벽난로에서 나오는 연기가 나무 연소 중 생성되는 작은 입자로 이루어져 있다는 점에 착안했다. 안전과 환경상의 이유로 플라스틱을 벽난로에서 태워서는 안 되지만, 류 교수는 안전한 실험실 환경에서 폴리에틸렌을 태울 수 있다면 어떤 일이 일어날지 궁금해지기 시작했다. 폴리에틸렌이 불완전 연소하면 나무를 태울 때처럼 '연기'가 발생할까. 만약 누군가가 그 연기를 포집한다면, 그 연기는 무엇으로 만들어질까. 화학과 블랙우드 생명과학 주니어 교수 펠로우십의 류 교수는 "장작은 주로 셀룰로오스 같은 폴리머로 구성되어 있다. 연소 시 이 폴리머는 짧은 사슬로 분해되며, 결국 작은 기체 분자로 변한 뒤 이산화탄소로 완전히 산화된다"고 말했다. 그는 또 "합성 폴리에틸렌 분자도 비슷한 방식으로 분해할 수 있는데, 작은 기체 분자로 완전히 분해되기 전 단계에서 그 과정을 멈추면 짧은 사슬의 폴리에틸렌과 유사한 분자를 얻을 수 있다"고 덧붙였다. 연구실의 화학과 박사과정 학생인 젠 쉬(Zhen Xu)와 에릭 무냐네자(Eric Munyaneza)의 도움으로 류 박사는 온도 구배 열분해라는 공정으로 폴리에틸렌을 가열할 수 있는 오븐과 같은 작은 반응기를 만들었다. 아래쪽의 오븐은 폴리머 사슬을 끊을 수 있을 만큼 충분히 높은 온도를 유지하고, 위쪽의 오븐은 더 이상의 분해를 멈출 수 있을 만큼 낮은 온도로 냉각되는 구다. 열분해가 끝난 후 잔여물을 확인하니 '단쇄 폴리에틸렌', 더 정확하게는 왁스로 구성되어 있었다. 류 박사는 이것은 플라스틱을 비누로 업사이클링하는 방법을 개발하는 첫 번째 단계였다고 말했다. 비누화 등 몇 가지 단계를 더 추가한 후, 연구팀은 세계 최초로 플라스틱으로 비누를 만들었다. 이 과정을 계속 진행하기 위해 연구팀은 컴퓨터 모델링, 경제 분석 등의 전문가들의 도움을 받았다. 이들 전문가 중 일부는 버지니아 공대의 고분자 혁신 연구소와의 연계를 통해 팀에 합류했다. 이 그룹은 함께 업사이클링 프로세스를 문서화하고 개선해 과학계와 공유할 준비가 될 때까지 연구를 진행했다. 이 연구는 최근 사이언스 저널에 게재됐다. 논문의 수석 저자인 젠 쉬는 "우리 연구는 새로운 촉매나 복잡한 절차를 사용하지 않고도 플라스틱 업사이클링을 위한 새로운 경로를 보여준다. 이 연구에서 우리는 플라스틱 재활용을 위한 탠덤 전략의 잠재력을 보여주었다"고 말했다. 그는 "앞으로 사람들이 더 창의적인 업사이클링 절차를 개발할 수 있는 계기를 마련할 것"이라고 기대했다. 비록 폴리에틸렌이 이 프로젝트에 영감을 준 플라스틱이었지만, 이 업사이클링 방법은 다른 유형의 플라스틱인 폴리프로필렌에도 작용할 수 있다. 이 두 재료는 제품 포장, 식품용기, 직물 등 일상에서 소비자가 많이 접하는 플라스틱의 대부분을 차지한다. 업사이클링 기술의 또 다른 장점은 플라스틱과 열이라는 매우 간단한 재료만 있으면 가능하다는 점이다. 공정의 후반 단계에서는 왁스 분자를 지방산과 비누로 전환하기 위해 몇 가지 추가 성분이 필요하지만, 플라스틱의 초기 변형은 간단한 반응이다. 따라서 이 방법은 비용 효율성이 높고 환경에 미치는 영향이 비교적 적다. 업사이클링이 대규모로 효과적으로 이루어지려면 최종 제품이 공정 비용을 감당할 수 있을 만큼 가치가 있어야 하며, 다른 재활용 옵션보다 경제적으로 더 매력적이어야 한다. 대규모로 업사이클링이 효과적으로 이루어지려면 최종 제품은 프로세스 비용을 상환하고 대안 재활용 옵션보다 경제적으로 더 유리하게 만들 수 있을 정도로 가치 있어야 한다. 비록 비누가 처음에는 특별히 비싼 상품으로 보이지 않을 수 있지만, 실제로 무게로 비교할 때 플라스틱의 두 배 이상의 가치가 있을 수 있다. 현재 비누와 세제의 평균 가격은 톤 당 약 3550달러(약 478만원)이고 폴리에틸렌은 톤 당 약 1150달러(약 155만원)다. 류 교수는 이 연구는 사용한 플라스틱을 다른 유용한 재료의 생산으로 전환하여 폐기물을 줄일 수 있는 새로운 방법의 토대를 마련했다고 말했다. 그는 시간이 지나면 전 세계의 재활용 시설에서 이 기술을 도입할 수 있기를 기대했다. 젠 쉬는 "플라스틱 오염은 특정 국가의 문제가 아니라 전 세계적인 과제임을 인지해야 한다. 복잡한 촉매나 시약 대신 간단한 공정은 많은 나라에서 더 쉽게 적용될 수 있다"라며, "이 방법이 플라스틱 오염 문제 해결의 좋은 시작이 되길 바란다"고 말했다.
- 산업
2023-09-27
암 예방 식단 6가지…"야채·과일·통곡물 섭취"

야채와 과일, 통곡물 등이 암을 예방하는 식품으로 다시 한 번 확인됐다. 폭스 뉴스는 "최근 암의 발병에는 여러 가지 위험 요인이 있다. 성별이나 나이, 가족력과 같은 일부 요소는 우리가 통제할 수 없지만 올바른 영양 섭취는 암 발병 위험을 감소시킨다"며 균형잡힌 식단의 중요성을 강조했다. 플로리다 마이애미 비치의 마운트 시나이 메디컬 센터(Mount Sinai Medical Center)의 여성 산부인과 의학 센터 이사 겸 암 연구 위원회 공동 의장인 브라이언 슬로모비츠 박사는 "비만률이 높아지고 있고 계속 증가하는 추세다. 이는 많은 암의 위험 요소"라며 "건강하고 균형잡힌 식단은 이러한 암을 줄이는 데 도움이 된다"고 말했다. 워싱턴주 케너윅(Kennewick)에서 암환자와 생존자들과 함께 작업하는 등록 영양사이자 암 영양 전문가인 니콜 앤드류스는 암 발병 위험을 줄이기 위해 채식 위주의 식품을 주식으로 하라고 조언했다. 그녀는 "과일, 야채, 통곡물, 견과류나 씨앗류를 풍부하게 섭취하는 식이요법이 좋다"고 설명했다. 앤드류스는 "이러한 식품에는 필수 비타민, 미네랄, 섬유질 및 항상화제가 함유되어 있어 다양한 유형의 암 발병을 감소시킨다"고 설명했다. 식물성 식품 위주 식단 앤드류스는 "식물성 식품 위주의 식단은 암 위험 감소뿐만 아니라 전반적으로 건강에 필요한 영양소를 공급한다"며 "이런 식이요법은 암 예방과 암 생존자의 건강에 장기적으로 긍정적인 효과를 줄 수 있다"고 말했다. 또 "식물성 식품에는 비타민, 미네랄, 섬유질, 파이토케미컬(산화 스트레스와 염증 방지)과 항산화제(조직의 유해한 손상 예방)와 같은 건강을 지키는 영양소들이 풍부하게 들어있다"고 지적했다. 그녀는 이러한 성분들은 세포 사멸(해로운 세포 제거), DNA 복구, 호르몬 조절 및 염증 반응 등의 메커니즘을 통해 암세포 생성을 억제한다고 설명했다. 방사선 종양학 전문의이자 어드밴스헬스(AdventHealth, 재림교회의 비영리 의료 시스템)의 수명의학 전문가인 엠버 오르만 박사는 "식물 중심의 식이요법과 운동 등의 건강한 라이프스타일을 함께 실천하면 암을 최대 40%를 예방할 수 있다"고 말했다. 그는 "강력한 항암 효과를 가진 식품에는 진한 녹색 잎 채소, 십자화 채소, 버섯, 두유 및 대두 제품, 베리, 껍질이 있는 사과, 생강, 마늘, 우코린, 그라운드 플랙스, 그리고 레몬이 있다"고 설명했다. 그는 "가능하면 현지에서 재배된 유기농 식품을 선택하는 것이 좋다"면서, 암 위험을 감소시키기 위해 반드시 고기를 피하거나 완전한 채식을 할 필요는 없다고도 말했다. 가공육과 알코올 배제 오르만 박사는 "식물성 식단은 가공육과 알코올 음료를 제외한 모든 음식을 포함한다"며, "식사나 간식의 3분의 2는 야채, 과일, 통곡물, 콩류, 견과류 또는 씨앗을 중심으로 구성되어야 한다. 나머지 3분의 1은 유제품, 계란, 저지방 동물성 단백질, 건강한 지방과 절제된 양의 디저트로 구성되는 것이 좋다"고 설명했다. 그는 환자에게 동물성 제품을 '조미료'라고 여기면서 식물 섭취를 늘리라고 조언했다. 그는 "대부분의 환자들은 최소 80%의 식물로 구성된 식단을 섭취한다"고 말했다. 앤드류스는 가공되지 않은 육류 중심의 닭고기, 칠면조, 생선, 해산물 및 식물성 단백질과 같은 저지방 단백질 공급원을 선호하고 붉은 색 육류 소비를 줄이는 것은 여러 가지 암 예방에 도움이 된다고 말했다. 암 예방 단백질 식품 앤드류스가 추천한 암을 예방하는 단백질 식품은 다음과 같다. 1). 육류, 가금류 및 달걀: 소고기, 양고기, 염소고기, 돼지고기 등심, 껍질을 벗기지 않은 닭고기 및 칠면조, 메추라기, 오리, 강화 오메가-3 달걀의 살코기, 생선 및 해산물: 연어, 참치, 대구, 새우, 고등어, 랍스터, 메기, 게, 저지방 유제품: 요구르트, 우유, 치즈 및 코티지 치즈 2). 콩류: 콩, 완두콩, 렌즈콩(렌틸콩), 현미, 통밀, 퀴노아, 귀리와 같은 통곡물은 섬유질이 풍부해 소화를 돕고 암 예방의 핵심 요소인 건강한 체중을 유지하는 데 도움이 된다. 또한 통곡물의 섬유질은 혈당 수치를 조절하고 인슐린 저항성을 감소시켜 결장직장암과 같은 특정 암의 위험을 낮출 수 있다. 정제된 곡물보다 통곡물을 선택하면 암 위험을 줄일 수 있다. 또 전반적인 건강을 개선하는 데 도움이 되는 풍부한 영양소와 보호 화합물을 우리 몸에 제공할 수 있다. 섬유질 섭취 증대 앤드류스는 암 위험 감소 다이어트 계획의 일환으로 매일 30g의 섬유질 섭취를 권했다. 섬유질 섭취를 늘리기 위한 팁은 다음과 같다. 1). 아침 식사로 고섬유질 시리얼 또는 오트밀 섭취가 좋다. 2). 백미와 파스타를 현미나 통밀 파스타와 같은 통곡물로 바꾼다. 3). 콩이나 렌틸콩과 같은 콩류로 만든 수프, 스튜, 샐러드 등을 섭취한다. 4). 가공 된 스낵 대신 과일, 채소와 견과류를 섭취한다. 5). 아티초크, 치아씨드, 완두콩, 아보카도, 퀴노아, 라즈베리, 배, 보리 등 다양한 고섬유질 식품을 식사에 포함시킨다. 앤드류스는 "섬유질이 풍부한 음식을 식단에 포함시키면 일일 섬유질 섭취에 크게 기여하고 암 위험을 낮추는 데 도움이 될 수 있다"며, 단 "알코올 섭취는 구강암, 인후암, 식도암, 간암, 유방암 및 결장직장암을 포함한 다양한 유형의 암 위험 증가와 밀접한 관련이 있다"고 경고했다. 또 "알코올은 DNA를 손상시키고 염증을 촉진하며 신체가 필수 영양소를 흡수하는 능력을 방해할 수 있으며, 발암에 기여한다"며 많은 여성들이 알코올 관련 질환으로 사망하고 있다는 연구 결과가 나왔다고 전했다. 안드류스는 암 발병 위험을 줄이고 더 건강한 생활을 유지하기 위해 알코올 음료를 무알코올 음료로 대체할 것을 권장했다. 알코올 대체 추천 음료로는 1). 감귤류 또는 허브가 함유된 탄산수, 2). 카모마일 또는 페퍼민트와 같은 허브 차, 3). 신선한 과일 스무디, 4). 아이스 녹차 레모네이드, 5). 코코넛 워터, 6). 레몬을 곁들인 무가당 아이스티, 7). 수제 과일 주스나 과일 물 등이 있다. 앤드류스는 이러한 음료는 갈증을 해소할 뿐만 아니라 알코올 섭취와 관련된 잠재적인 암 위험 없이 수분과 필수 영양소를 제공하며, 일일 나트륨 섭취량을 2400mg 이하로 줄이는 효과가 있다고 말했다. 나트륨 섭취 감소 또 과도한 나트륨 섭취는 위벽을 손상시키고 위암 발병 가능성을 높일 수 있다. 나트륨을 줄이는 세 가지 실용적인 팁은 첫째 식품 라벨을 주의 깊게 읽고 '저염' 또는 '소금 무첨가'라고 표시된 제품을 선택한다, 둘째 나트륨 함량이 높은 가공 식품이나 포장 식품을 제한하고 과일과 채소, 저지방 단백질과 같은 신선한 식품을 우선시한다, 셋째 소금 대신 허브, 향신료, 마늘, 레몬, 식초와 같은 천연 양념을 사용해 식사하는 게 좋다. 앤드류스는 "이러한 전략을 채택함으로써 일일 나트륨 섭취량을 크게 줄이고 위암 위험을 줄일 수 있다"면서 "핵심은 점진적으로 건강한 식습관을 통합하는 것으로 일상생활에서 지속적으로 실천하는 것이 좋다"고 말했다. 전문가들은 "그러나 개인마다 건강상태나 몸의 상태가 다르기 때문에 종합적인 건강 관리를 통해 암에 대한 위험을 최소화하는 것이 중요하다"고 조언했다.
- 생활경제
2023-09-19
영국 정부, 11억 달러 규모 새 슈퍼컴퓨터·AI 연구 시설 구축

영국 정부가 인공지능(AI) 연구와 혁신 능력을 강화하기 위해 9억 파운드(약 11억 달러, 약 1조 4600억 원)에 달하는 슈퍼 컴퓨터를 구축 중이다. 영국 매체 네트워크 월드(Network World)에 따르면, 영국 정부는 인공지능(AI) 연구와 혁신 능력을 강화하기 위해 9억 파운드를 들여 슈퍼컴퓨터를 제작하고 있다고 발표했다. 이 슈퍼컴퓨터는 19세기 영국의 건축 및 기계 공학자 이점바드 킹덤 브루넬(Isambard Kingdom Brunel)의 이름을 따서 이점바드-3(Isambard-3)이라는 이름이 붙었다. 이점바드-3은 올해 말 브리스톨의 국립 복합 재료 센터(National Composites Centre)에 설치될 예정이다. 브리스톨 대학은 인터랙티브 인공 지능 박사과정을 위한 UKRI 센터의 본거지로 바스(Bath), 카디프(Cardiff), 엑서터(Exeter)를 포함하는 연구 집약적 대학의 연합인 GW4 대학 그룹에 속한다. 브리스톨 대학은 AI 연구 리소스(AI Research Resource 또는 Isambard-AI)를 호스팅하는 국가 시설이며, AI 연구를 지원하고 이 기술의 안전한 활용을 촉진하고 있다. 슈퍼컴퓨터와 이점바드-AI(Isambard-AI)는 지난 3월 정부에서 발표한 AI 투자를 통해 자금을 지원 받는다. 이 슈퍼컴퓨터는 수천 개의 최신 GPU로 구성되어 있다. 과학혁신기술부(DSIT, Department for Science, Innovation and Technology)가 발표한 성명서에 따르면 "유럽에서 가장 강력한 컴퓨터 중 하나"로 평가된다. 미셸 도넬란(Michelle Donelan) 과학혁신기술부 장관은 "우리는 영국 혁신의 미래를 지원하며, 브리스톨에 AI 연구 리소스를 설립함으로써 AI 개발의 선두에 서겠다"라고 밝혔다. 또 "이점바드-AI 클러스터는 유럽에서 가장 강력한 초고속 컴퓨터 중 하나가 될 것이며, 이는 산업 전문가와 연구자들이 AI의 게임 체인징(PoT) 가능성을 최대로 활용하는 데 큰 도움을 줄 것"이라고 기대했다. 도넬란 장관은 "이를 통해 우리의 프론티어 AI 테스크포스(Frontier AI Taskforce)가 수행하는 미션 크리티컬 작업도 지원할 것"이라고 덧붙였다. 그러나 브리스톨 대학 대변인은 슈퍼컴퓨터의 코어 수와 프로세서 유형과 같은 시스템 세부 정보에 관한 질문에는 아직 해당 초고속 컴퓨터의 세부 사양을 공개할 수 없다며 말을 아꼈다. 현재 이 대학은 이미 연구용으로 여러 슈퍼컴퓨터 클러스터를 보유하고 있고, 이들은 모두 리눅스(Linux)를 기반으로 운영된다. 블루크리스탈 페이즈 4(BlueCrystal Phase 4) 시스템은 주로 엔비디아(Nvidia) P100 GPU를 활용한 대규모 병렬 작업에 적합하게 설계됐다. 여기에는 2개의 그래픽 카드가 탑재된 32개의 GPU 노드가 포함되어 있다. 또한, 인텔(Intel) E5-2680 v4 (Broadwell) CPU를 사용하는 525개의 레노버(Lenovo) 컴퓨트 노드를 보유하고 있다. 이점바드-AI의 발표는 영국이 11월 1일과 2일 이틀동안 블레치리 파크(Bletchley Park)에서 개최 예정인 '글로벌 AI 안전 정상회의'를 앞두고 한 달 반 전에 이루어졌다. 리시 수낵(Rishi Sunak) 영국 총리는 지난 6월 워싱턴 방문 중 미국 대통령 조 바이든과 가진 회담에서 AI 안전 정상회의에 대해 처음 발표했다. 이 정상회의는 AI 기술의 위험과 발전에 대해 정부 관계자와 AI 기업, 연구자들이 모여 국제적인 협력 조치를 통해 해당 위험을 줄이는 방법을 논의할 예정이다. 글로벌 AI 정상회의 참가자들은 국제 AI 안전 협력 프로세스 제안, AI 안전 연구에서 협력할 수 있는 분야의 식별, 그리고 AI 개발을 통한 기술의 선한 활용 방안 등 다양한 주제에 중점을 둘 것으로 보다.
- IT/바이오
2023-09-19
장수효과 입증된 '스페르미딘' 대체 뭐길래

건강한 삶을 추구하는 인간의 노력이 계속되는 가운데, '슈퍼 푸드'가 최근 건강 트렌드의 중심에 섰다. 지난 몇 년 동안, 학자들은 구기자 열매, 퀴노아, 밀순 등을 주요 슈퍼 푸드로 지목했지만, 이들의 실제 효능이 모두 입증된 것은 아니다. 그러나 통곡류와 빵, 사과 등에 함유된 '스페르미딘'의 경우는 이야기가 다르다. 주로 정액에서 발견되는 이 화합물은 폴리아민 중 하나로 알려져 있으며, 노화한 쥐를 이용한 실험에서 학습 능력의 향상과 수명 연장과의 관련성이 확인되었다. 폴리아민은 단백질과 핵산 합성이 활발한 조직에서 많이 발견되며, 종양 지표로도 사용된다. 독일 일간지 VNP의 보도에 따르면, 인스브루크 대학의 연구에서 '스페르미딘'이 풍부한 식단을 섭취한 참가자들의 사망률이 낮았음이 확인됐다. 이 대학의 연구팀은 20년 이상 800명 이상의 참가자를 대상으로 실험하여 인체 세포의 노화 과정과 관련된 연구 결과를 밝혀냈다. 폴리아민은 세포가 스스로 정화하며 젊어지는 '자가포식'을 촉진하는 물질이다. 그러나 나이가 들면서 이 과정의 효율성이 감소하고, 세포 내에 침전물이 축적되어 치매, 당뇨병, 종양 등의 질병을 유발할 수 있다. 하지만 '스페르미딘'은 자가포식 과정에 긍정적으로 작용한다. 스페르미딘을 음식을 통해 충분히 섭취하면, 세포는 이를 인지하게 되고 자가정화 과정이 재개되어 질병 유발 침전물로부터 세포를 보호하며 노화를 지연시킨다. '스페르미딘'의 인지 능력 개선에 대한 긍정적인 효과는 처음으로 늙은 쥐의 실험에서 확인됐다. 스페르미딘을 함유한 음식과 물을 섭취한 쥐들은 다른 쥐들에 비해 기억력 테스트에서 뛰어난 성과를 보였다. 이러한 결과는 파리와 사람에서도 동일하게 나타났다. 폴리아민의 전체적인 효과는 추가적인 연구가 필요하겠지만, VNP에 따르면 '스페르미딘'의 긍정적인 효과는 명백해 보인다. 스페르미딘은 밀 배아, 건조 대두, 호박씨에서 특히 농도가 높게 측정되었으며, 버섯과 완두콩에도 풍부하게 함유돼 있다.
- 생활경제
2023-09-10
소형 곤충 로봇 '클라리', 좁은 틈새서 형태 변형…재난 대응 혁신 기대

미국 콜로라도 대학교 엔지니어들이 곤충처럼 모양을 바꾸고 좁은 틈새를 통과할 수 있는 로봇 '클라리(CLARI)'를 개발했다. 미국 기술 전문매체 인터레스팅엔지니어링은 곤충의 끈기와 적응력에서 영감을 받은 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스(CU 볼더)의 엔지니어 팀이 좁은 공간에서 움직일 수 있도록 형태를 바꿀 수 있는 획기적인 소형 로봇인 클라리(CLARI, Compliant Legged Articulated Robotic Insect)를 개발했다고 최근 보도했다. 사람 손바닥보다 작고 탁구공보다 가벼운 클라리는 정사각형에서 좁고 길쭉한 형태로 모양을 바꿀 수 있어 좁은 공간도 거뜬히 통과할 수 있다. 휴대하기 쉽고 형태 변형 능력을 갖춘 이 작은 로봇은 재난 대응 작업에 혁신을 가져올 것으로 보인다. CU 볼더의 폴 M. 레이디 기계공학과 박사과정에 재학 중인 하이코 카부츠는 보도자료를 통해 "주변 환경에 수동적으로 적응할 수 있는 클라리의 능력은 우리가 미처 생각지도 못한 엄청난 역할을 앞으로 담당할 수 있다"고 말했다. 연구진은 지난 8월 30일 학술지 「고급 지능형 시스템(Advanced Intelligent Systems)」 에 로봇 클라리의 혁신적인 설계를 게재했다. 모듈식 설계 구조로 유연성 갖춰 현재 클라리는 4개의 다리를 가진 모듈식 구조로 설계되었다. 이런 설계 덕분에 다리를 추가하거나 구조를 다양하게 조정하는 것이 가능하다. 카부츠는 거미에서 영감을 받아 거미줄을 통과할 수 있는 8개의 다리를 가진 로봇을 구상하고 있다. 그는 "모듈식 설계는 다양한 용도로 활용 가능한 다용도 도구로의 변신을 가능하게 한다"고 말했다. 클라리는 막대한 잠재력을 가지고 있지만, 현재는 전원과 기본 명령을 전달하는 전선에 의존하고 있다. 이 연구의 공동 저자인 카우식 자야람 조교수는 클라리가 자율적으로 돌아다니기를 기대하고 있다. 자야람은 "클라리는 초기 단계이지만, 제트 엔진 내부나 무너진 건물 잔해 아래와 같이 기계가 접근하기 어려웠던 곳에도 들어갈 수 있는 로봇의 개발이 목표"라고 밝혔다. 동물의 왕국을 모델로 한 로봇을 디자인한 경력이 있는 자야람은 기존의 큐브형 로봇 구조에 도전하고 있다. 그는 "동물들의 다양한 형태처럼 로봇도 다양한 형태를 가질 수 있지 않을까요?"라고 반문했다. 곤충 특성 모방 로봇 자야람은 클라리 개발 이전, 버클리 캘리포니아 대학교에서 바퀴벌레가 좁은 수직 공간을 통과하는 능력을 모방한 로봇을 설계했다. 그는 이런 작업이 시작 단계에 불과하다고 여긴다. 자야람은 "동물의 세계는 디자인에 대한 무한한 영감을 제공합니다. 동물들이 좁은 공간을 통과하는 다양한 방법이 있는데, 왜 단 하나의 방식만을 참고할까요?"라고 질문을 던졌다. 클라리는 기존의 디자인을 발전시켜 수평 간격을 좁히는 데 중점을 뒀다. 이 로봇은 폭이 34mm(약 1.3인치)에서 21mm(약 0.8인치)까지 조절 가능해, 다양한 환경에 적응하며 움직일 수 있다. 장애물 자율 감지 지원 자야람과 카부츠는 클라리의 단순한 형태 변형 능력만으로 만족하지 않고, 센서를 통합하여 클라리가 장애물을 자울적으로 감지하고 회피할 수 있게 만들 계획이다. 특히 로봇에 다리가 추가되면서, 유연성과 힘의 균형을 찾기 위한 연구도 진행하고 있다. 카부츠는 "고르지 못한 울퉁불퉁한 자연 지형을 넘나들거나, 풀잎 같은 장애물을 피하거나, 바위 틈을 기어다닐 수 있는 로봇을 상상해 보세요. 이것이 우리가 목표로 하는 미래 곤충 로봇의 모습이다"라고 말했다. 클라리는 작은 크기, 높은 적응성, 그리고 유연한 모듈식 설계를 통해 로봇공학의 새로운 지평을 열 예정이다. 이러한 특성들은 재난 발생 지역의 구조 활동이나 엔진 내부 점검과 같은 복잡한 작업에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 카부츠는 "거미나 파리처럼 움직이는 로봇을 구현한다면, 지금까지 접근하기 어려웠던 지역까지 탐험하게 될 것이다. 말 그대로 하늘도 그 한계가 아니라는 것이죠"라고 말했다. 클라리는 현재 엄청난 잠재력을 갖춘 프로토타입 단계에 있다. 생물체의 독특한 움직임을 모방한 로봇은 미래의 로봇 기술의 가능성을 활짝 열어주고 있다.
- IT/바이오
2023-09-04
바나나 섞은 블루베리 스무디, 심장 건강에 안 좋다

바나나와 블루베리 등 플라보놀이 풍부한 과일을 섞어 만든 스무디는 심장 건강에 좋다고 생각하는 사람들이 많다. 미국 과학기술 전문매체 매체 사이테크데일리는 미국 연구진이 최근 발표한 연구결과에 따르면, 바나나와 같은 일부 과일은 플라보놀의 흡수를 방해하는 효소를 함유하고 있어, 스무디로 섭취할 경우 오히려 심장 건강에 해로울 수 있다고 전했다. 이 연구는 미국 캘리포니아 데이비스 캠퍼스(UC 데이비스)의 하비에르 오타비아니 부속 연구원이 이끈 팀이 지난 8월 말 로열 소사이어티 오브 케미스트리의 저널 '음식과 기능(Food and Function)'에 게재한 것이다. 이 팀은 바나나와 같은 일부 과일에 들어 있는 폴리페놀 산화효소(Polyphenol oxidase, PPO)가 심장 건강에 좋은 플라보놀(Flavanol)의 흡수를 감소시킬 수 있다고 밝혔다. 특히 베리와 같이 플라보놀이 풍부한 재료와 섞을 때 이러한 영향이 두드러진다고 한다. 연구진은 바나나, 파인애플, 오렌지, 망고, 요거트 등 폴리페놀 산화효소(PPO) 활성이 다른 재료들을 사용해 다양한 스무디를 만들고, 이를 섭취한 후 체내에서 플라보놀의 양을 측정했다. 플라보놀은 심혈관 및 인지 건강에 좋은 생체 활성 물질로, 사과, 배, 블루베리, 블랙베리, 포도 및 코코아 등에 자연적으로 포함되어 있고 스무디 재료로 자주 사용된다. 그러나 바나나와 같은 과일은 PPO 효소를 함유하고 있어, 공기에 노출되거나 절단되거나 찰과상을 입을 때 음식 내의 플라보놀 수준을 감소시킨다. 에를 들어 사과를 절단하거나 바나나 껍질을 벗기면 과일이 빨리 갈색으로 변한다. 이는 해당 음식에 자연적으로 존재하는 폴리페놀 산화효소 때문이다. 연구 참가자들에게는 자연적으로 높은 PPO 활성을 가진 바나나로 만든 스무디와 자연적으로 낮은 PPO 활성을 가진 혼합 베리로 만든 스무디를 마시도록 했다. 참가자들은 또한 플라보놀 캡슐을 별도로 복용했다. 혈액 및 소변 샘플을 분석해 스무디와 캡슐을 복용한 후 체내에 얼마나 많은 플라보놀이 존재하는지를 측정했다. 연구 결과 바나나 스무디를 마신 참가자들의 체내 플라보놀 농도가 대조군과 비교해 84% 낮았다는 것을 발견했다. 오타비아니 부속 연구원은 "바나나를 추가하는 것이 스무디 내 플라보놀 농도와 체내 플라보놀 농도를 얼마나 빠르게 낮출 수 있는지에 대한 결과에 정말 놀랐다"고 말했다. 그는 "이는 음식의 조합이 음식 내 화학물질의 이용에 어떤 영향을 미치는지를 강조한다"고 덧붙였다. 연구진은 플라보놀을 섭취하려는 사람들은 플라보놀이 풍부한 과일인 베리를 파인애플, 오렌지, 망고, 요거트 등의 PPO 활성이 낮은 재료와 함께 섞어 스무디를 만들 것을 권장했다. 단, 바나나 등 높은 PPO 활성 과일 및 채소는 스무디나 음식에 사용하는 경우 베리, 포도, 코코아와 같은 플라보놀이 풍부한 과일과 섞지 않도록 주의해야 한다고 강조했다. 이 연구 결과는 음식이 어떻게 플라보놀에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 미래 연구를 자극할 수 있다. 오타비아니는 하나의 예로써 우리가 자주 마시는 차(tea)는 플라보놀의 중요한 식이원이며 차를 즐기는 방법에 따라 플라보놀의 이용 가능량이 다를 수 있다고 지적했다. 그는 "이는 폴리페놀과 생체 활성 물질의 일반적인 분야에서 더 많은 관심을 받을 만한 영역"이라고 말했다.
- 생활경제
2023-09-01