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[먹을까? 말까?(5)] 정크푸드 다이어트, 청소년기 뇌에 치명적인 영향⋯장기적인 손상 초래
- 미국 서던 캘리포니아 대학교(USC) 연구원들은 청소년기의 정크푸드(고지방 설탕) 식단은 나중에 식습관 개선에도 불구하고 지속적인 기억 장애를 유발할 수 있다는 점을 발견했다. 정크푸드는 열량은 높고 영양가는 낮은 식품을 말한다. 대표적인 정크푸드로는 패스트푸드(햄버거, 치킨, 피자 등)와 인스턴트식품(라면, 컵라면, 과자 등) 탄산음료(콜라, 사이다, 에너지 드링크) 등이 있다. 고지방, 단 음식을 먹은 쥐를 대상으로 한 USC의 새로운 연구에 따르면 십대의 정크푸드로 가득 찬 식단이 오랫동안 뇌의 기억력을 방해할 수 있다는 가능성이 제기됐다고 USC 투데이, 사이테크데일리, 뉴아틀라스 등 다수 외신이 조명했다. 이번 연구는 장과 뇌 사이에 중요한 연관성이 있음을 시사한다. USC 도른사이프 문과대학의 생물과학 교수인 스콧 카노스키는 "이 논문뿐만 아니라 최근의 다른 연구에서도 알 수 있듯이, 쥐들이 정크푸드를 먹고 자란 경우 이러한 기억력 장애가 사라지지 않는다는 것을 알 수 있다"며 "이러한 효과는 안타깝게도 성인이 되어서도 지속된다"고 설명했다. 이 연구는 '뇌, 행동 및 면역(Brain, Behavior, and Immunity)' 저널 5월호에 게재됐다. 카노스키 박사와 수석 저자이자 박사후 연구원인 애나 헤이즈는 이전 연구에서 잘못된 식습관과 알츠하이머병 사이의 연관성이 밝혀졌다는 점을 고려했다. 알츠하이머병을 앓고 있는 사람들은 기억력과 학습, 주의력, 각성, 불수의적 근육 운동과 같은 기능에 필수적인 아세틸콜린이라는 신경전달물질의 뇌 수치가 낮은 경향이 있다. 연구팀은 특히 뇌가 한창 발달하는 청소년기에, 지방과 설탕이 많은 서구식 식단을 섭취하는 것이 젊은이들에게 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 주목했다. 연구팀은 정크푸드 식단이 쥐의 아세틸콜린 수치에 미치는 영향을 추적하고 기억력 테스트를 통해 식단과 기억력 사이의 중요한 관계에 대해 면밀히 관찰했다. 연구팀은 기억력을 테스트하기 위해 지방과 설탕이 많은 식단을 섭취한 쥐 그룹과 통제그룹인 대조군 쥐의 아세틸콜린 수치를 추적했다. 연구팀은 사후에 쥐의 뇌를 검사해 아세틸콜린 수치에 장애가 있는지 확인했다. 기억력 테스트는 쥐에게 다양한 위치에서 새로운 물체를 탐색하게 하는 것이 포함됐다. 연구팀은 첫 번째 실험을 마친 뒤 며칠 후, 새로운 물체 하나를 추가한 것을 제외하고는 거의 동일한 환경에 쥐를 다시 투입했다. 정크푸드를 먹은 쥐들은 이전에 어떤 물체를 어디서 보았는지 기억하지 못하는 징후를 보인 반면, 대조군의 쥐들은 익숙해 하는 모습을 보였다. 논문의 수석 저자인 헤이즈는 "아세틸콜린 신호는 과거의 사건을 기억할 수 있는 인간의 '에피소드 기억'과 유사하게 쥐가 사건을 인코딩하고 기억하는 데 도움이 되는 메커니즘"이라며 "지방과 설탕이 많이 든 음식을 먹고 자란 동물에게는 이러한 신호가 일어나지 않는 것 같다"라고 설명했다. 카노스키 박사는 청소년기는 뇌 발달에 중요한 변화가 일어나는 매우 민감한 시기라고 강조했다. 그는 "카산드라나 운명론자처럼 들리지 않게 이 말을 어떻게 해야 할지 모르겠다"며 "하지만 안타깝게도 성인이 되면 더 쉽게 되돌릴 수 있는 것들도 어린 시절에 일어나면 되돌릴 수 없는 경우가 있다"고 말했다. 카노스키 연구팀은 또 다른 연구에서 정크푸드 식단으로 자란 쥐의 기억력 손상이 아세틸콜린 방출을 유도하는 약물로 회복될 수 있는지 여부를 조사했다고 말했다. 연구팀은 PNU-282987과 카르비콜이라는 두 가지 약물을 사용했으며, 알츠하이머병으로 손상된 기억을 관장하는 뇌 영역 해마에 직접 투여한 결과 쥐의 기억력이 회복되는 것을 확인했다. 카노스키 박사는 그러나 특별한 의학적 개입 없이도 청소년기의 정크푸드 식단으로 인한 기억력 문제를 어떻게 되돌릴 수 있는지 알기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다고 말했다. 이 연구는 미국 국립 당뇨병 및 소화기 및 신장 질환 연구소 보조금 DK123423(SEK, AAF), 미국 국립 당뇨병 및 소화기 및 신장 질환 연구소 보조금 DK104897(SEK), 박사 후 과정 Ruth L.. Kirschstein 국립 연구 서비스 상 국립 노화 연구소 F32AG077932(AMRH), 국립 과학 재단 대학원 연구 펠로우십(LT 및 KSS에 별도 수여), 퀘벡 연구 기금 박사 후 펠로우십 315201(LDS) 및 다양성 증진을 위한 알츠하이머 협회 연구 펠로우십 AARFD-22-972811(LDS)에서 지원했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(5)] 정크푸드 다이어트, 청소년기 뇌에 치명적인 영향⋯장기적인 손상 초래
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[퓨처 Eyes(32)] 무중력 흑연 플랫폼, 자기부상 열차 기술의 미래를 열다?
- 일본 오키나와 과학 기술 연구소(OIST) 양자 기계 연구팀은 흑연과 자석을 활용해 공중에 떠있는 '무중력' 흑연 플랫폼을 선보였다. 과학 전문 웹사이트 피지스(Phys. org)와 뉴아틀라스, 퓨처리즘 등 다수 외신은 "OIST 연구팀은 물리적 접촉이나 기계적 지지대 없이도 안정적으로 매달릴 수 있는 공중 부양 소재 개발에 힘쓰고 있다"며 이번 연구에 대해 집중 조명했다. 공중 부양 소재는 물리적 접촉이나 기계적 지지 없이도 자유롭게 공중에 떠 있는 특성을 지닌 물질을 일컫는다. 가장 흔히 접하는 공중 부양 현상은 자기력에 의해 발생한다. 초전도체나 반자성 물질(자기장에 밀리는 성질)과 같은 물체를 자석 위에 부유시켜 첨단 과학 센서와 일상 용품을 개발할 수 있다는 것이다. 본 연구실 책임자인 제이슨 트왐리(Jason Twamley) 교수는 국제 협력 기관과 함께 흑연과 자석을 활용한 진공 부상 플랫폼을 설계했다. 특기할 만한 점은 이 '부상 플랫폼(플로팅 플랫폼)'이 외부 전원 공급 없이 작동하며, 초고감도 센서 개발을 위한 매우 정밀하고 효율적인 측정 환경을 제공한다는 것이다. 본 연구 결과는 권위있는 학술지 '응용물리학 레터(Applied Physics Letters)'에 게재되었다. '반자성' 물질에 외부 자기장을 가하면 이 물질은 반대 방향의 자기장을 생성하여 반발력을 일으켜 자기장을 밀어낸다. 따라서 반자성 재료로 만든 물체는 강한 자기장 위에 떠 있을 수 있다. 예를 들어 자기부상열차에서는 강력한 초전도 자석이 반자성 물질로 강한 자기장을 만들어 중력을 거스르는 것처럼 보이는 공중부양을 실현한다. 연필심에서 추출되는 흑연(결정질 탄소)은 강력한 자기 반발력(높은 반자성)을 지닌다. 연구팀은 미세한 흑연 구슬 분말을 전기 절연성이 있는 실리카로 화학 코팅한 후 왁스와 혼합하여 그리드(격자) 패턴으로 배열된 자석 위에 부상시키는 1㎠ 크기의 얇은 정사각형 플랫폼을 제작했다. 이 과정에서 흑연은 반자성을 유지하지만 절연은 부양에 필요한 에너지 손실을 방지한다. 테스트 결과 실리카 코팅 흑연 플랫폼은 북극과 남극이 번갈아가며 자석으로 구성된 표면 위에서 장시간 공중에 떠 있을 수 있었다. 연구팀은 이 공중 부양 플랫폼 시스템은 힘, 가속도 및 중력을 측정하는 새로운 유형의 센서로 이어질 수 있다고 밝혔다. 더 정밀한 양자 센서를 위해 또 다른 버전은 피드백 자력을 사용해 플랫폼의 수직 움직임을 지속적으로 수정하고 플랫폼의 운동 에너지를 줄이기 위해 냉각시킨다. 그러나 여기서 단점은 외부 전원이 필요하다는 것이다. 외부 전력 공급 없이 작동하는 자력 부상 플랫폼 구현에는 몇 가지 기술적인 과제가 있다. 가장 큰 어려움은 '와류 감쇠(eddy damping)'로, 이는 진동 시스템이 시간 경과에 따라 외부 힘으로 인해 에너지를 손실하는 현상을 의미한다. 흑연과 같은 전도성 물질이 강력한 자기장을 통과할 때 발생하는 전류 흐름은 에너지 손실을 초래하며, 이는 첨단 센서 개발에 자력 부상 기술을 활용하는 데 있어 주요한 걸림돌이 된다. 이에 OIST 연구원들은 에너지 손실 없이 부유하고 진동할 수 있는 플랫폼, 즉 한 번 가동되면 추가적인 에너지 투입 없이도 장시간 지속적으로 진동을 유지할 수 있는 플랫폼을 설계하기 시작했다. 앞서 지적한 것처럼 이러한 '마찰 없는' 플랫폼은 힘, 가속도, 중력 측정을 위한 새로운 유형의 센서 개발뿐 아니라 다양한 분야에 활용될 수 있는 잠재력을 지닌다. 와류 감쇠 문제를 해결한다고 해도 진동 플랫폼의 운동 에너지 최소화라는 또 다른 과제가 남아 있다. 이 에너지 수준을 낮추는 것은 다음과 같은 두 가지 이유로 중요하다. 먼저, 플랫폼을 센서로 활용할 때 더욱 민감한 측정을 가능하게 한다. 다음으로, 양자 효과가 지배적인 양자 영역으로 진입하여 운동 에너지를 냉각시키면 정밀 측정의 새로운 가능성을 열 수 있다. 따라서 진정한 마찰 없는 자립형 플로팅 플랫폼을 구현하기 위해서는 와류 감쇠와 운동 에너지 문제를 모두 해결해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 흑연 기반의 새로운 물질 개발에 힘썼다. 화학적 변형을 통해 흑연을 전기 절연체로 변환함으로써 에너지 손실을 최소화하면서도 진공 상태에서 물질의 부상을 가능하게 했다. 과학자들은 실험 환경에서 플랫폼의 움직임을 지속적으로 추적하고 분석했다. 이러한 실시간 데이터를 활용하여 피드백 자기장을 적용하여 플랫폼의 진동을 감쇠시킴으로써 플랫폼의 운동을 냉각하고 속도를 크게 감소시켰다. 트왐리 교수는 "열은 진동을 야기하지만, 지속적인 모니터링과 시스템에 실시간 피드백을 제공함으로써 이러한 진동을 줄일 수 있다고 설명했다. 피드백은 시스템의 감쇠 속도, 즉 에너지 손실 속도를 조절하기 때문에 적극적인 감쇠 제어를 통해 시스템의 운동 에너지를 감소시켜 효과적으로 냉각할 수 있다"고 밝혔다. 트왐리 교수는 또한 "충분히 냉각된다면 이 공중 부상 플랫폼은 지금까지 개발된 가장 민감한 원자 중력계보다 더 뛰어난 성능을 발휘할 수 있다"고 강조했다. 이어 "원자 중력계는 원자의 움직임을 이용하여 중력을 정밀하게 측정하는 최첨단 장치이다. 이러한 수준의 정밀도를 달성하기 위해서는 진동, 자기장, 전기 노이즈와 같은 외부 간섭으로부터 플랫폼을 격리하는 엄격한 엔지니어링이 필요하다. 현재 진행 중인 연구는 이러한 시스템을 개선하여 이 기술의 잠재력을 최대한 발휘하는 데 초점을 맞추고 있다"고 덧붙였다.
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[퓨처 Eyes(32)] 무중력 흑연 플랫폼, 자기부상 열차 기술의 미래를 열다?
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보스턴 다이내믹스의 유압식 휴머노이드 로봇 '아틀라스' 은퇴한다
- 휴머노이드 로봇(인간 신체를 닮은 로봇)이 로보틱스 산업에서 대세를 이루고 있는 가운데, 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics)는 자사의 유압식 휴머노이드 로봇 아틀라스(Atlas)가 은퇴할 것이라고 공식 발표했다. 이 소식은 테크크런치 등 정보기술 매체에 주요 뉴스로 실렸다. 현대차 그룹이 소유한 것으로도 잘 알려진 보스턴 다이내믹스가 이 같은 결정을 내린 것에 대해 의문도 쏟아지고 있다. 경영과 개발 부문에서 독자적인 전략과 방향을 유지해 온 회사가 현재 뜨겁게 부상하면서 수억 달러씩 투자가 집중되는 휴머노이드 로봇을 은퇴시키기 때문에 이상한 결정이라는 것이다. 이와 관련, 테크크런치는 아틀라스의 은퇴는 마지막이 아니라 새로운 차세대 로봇 시대를 위한 시작을 알리는 것일 수도 있다고 보도했다. 보스턴 다이내믹스는 수년 동안 휴머노이드 로봇 기술 상용화에 주력해 왔다. 현대차가 지난 2021년 회사를 인수하고 롭 플레이터가 회사의 두 번째 CEO로 임명되면서, 개발은 더욱 가속화됐다. 애질리티, 피규어, 1X, 앱트로닉 등과 같은 유사한 회사들에 대한 큰 관심을 고려할 때, 보스턴 다이내믹스가 상업용 휴머노이드 로봇에 매진한 것은 당연한 것이었다. 회사는 매사추세츠주 월섬에 본사를 두고 있다. 물론 보스턴 다이내믹스는 현재 휴머노이드 로봇 공학 기술 면에서는 시장을 크게 앞서 있는 것이 사실이다. 아틀라스가 데뷔한 지도 지난해 7월로 10주년을 넘겼다. 회사는 DARPA(미국 고등방위연구계획국)의 자금을 지원받아 아틀라스를 개발했으며, 이를 통해 휴머노이드 로봇 시대를 이끌었다. 백덤블링, 춤추기 등 사람과 유사하게 움직이는 모습으로 대중의 큰 관심과 인기를 끌었다. DARPA는 "아틀라스는 데뷔 당시 그때까지 제작됐던 것 중 가장 진보된 휴머노이드 로봇이었다. 특히 아틀라스에 탑재된 소프트웨어 두뇌와 신경 기술은 독보적이었다. 아틀라스 로봇은 이런 소프트웨어를 담는 물리적인 껍질이었다"고 말했다. 당시 DARPA 프로그램 관리자였던 길 프래트는 로봇을 실제 1살 짜리 인간 어린이에 비유하기도 했다. 두 다리로 움직이는 2족 보행 로봇 아틀라스는 보스턴 다이내믹스의 연구 및 홍보 자료에 지속적으로 등장하면서 지난 10년 동안 많은 발전을 이루었다. 아틀라스가 은퇴를 결정하게 된 결정적인 이유는 유압 장치에 있다는 지적이 많다. 로봇의 이동에 대한 시스템은 인상적으로 큰 발전을 이루었지만, 유압 장치와 같은 특정 부분은 현대 로봇 공학 표준을 감안하면 '이제는 구식'이라는 것이다. 유압식 휴머노이드 로봇은 유압 시스템을 사용하여 움직이는 인간형 로봇이다. 유압 시스템은 압력을 가한 액체(보통 오일)를 사용하여 동력을 전달한다. 유압 시스템은 전기 모터보다 강력한 토크를 제공해 무거운 물건을 들어 올리거나 힘든 작업을 수행하는 데 적합하다. 또한 비교적 간단한 구조로 되어 있어 제작 및 유지 관리가 용이하다. 방수성이 있어 습한 환경에서도 작동할 수 있는 등의 장점이 있다. 반면, 유압 시스템은 많은 양의 액체를 필요로 하기 때문에 로봇 자체가 무겁고, 작동시 소음이 발생하며, 정밀 제어가 어렵다는 등의 단점이 있다. 최근에는 전기 구동 방식의 휴머노이드 로봇이 개발되면서 유압식 로봇의 사용이 감소하고 있는 추세다. 회사 측은 최근까지도 아틀라스의 상용화를 꾀했던 것으로 보인다. 지난 2월에도 보스턴 다이내믹스는 아틀라스를 대대적으로 홍보하는 영상을 내보내고 있었다. 이 영상의 공식 캡션은 "아틀라스는 넘어뜨릴 수 없다!"였다. 휴머노이드 로봇 아틀라스가 힘, 지각력, 이동성을 결합해 실제 작업을 수행할 준비가 되어 있다는 것이었다. 이 영상에서는 또 증강 현실 기술과 공장 현장 작업을 위해 특별히 설계된 새로운 그래퍼도 선보였다. 현대차가 회사를 소유하고 있다는 점을 감안할 때, 궁극적으로 아틀라스 또는 그 후속 모델이 현대차의 미래 자동차를 제작하는 데 도움을 줄 것이라는 기대도 있었다. 그러나 이 홍보물은 아틀라스의 은퇴와 함께, 불투명한 아틀라스의 미래의 길로 들어갈 것으로 보인다.
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보스턴 다이내믹스의 유압식 휴머노이드 로봇 '아틀라스' 은퇴한다
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[신소재 신기술(24)] 제트제로(JetZero), 획기적인 혼합 날개 시연기 시험 비행 승인 획득
- 미국 캘리포니아에 본사를 둔 제트제로(JetZero)의 비행기 몸체와 날개가 혼합된 디자인의 혼합 날개 시연기가 미국 연방항공국(FAA)의 테스트 비행 시작 승인을 받았다. 여객기의 기본 모양은 수십 년 동안 크게 변하지 않았지만, 급진적인 새로운 모양들이 선보이고 있다. 뉴아틀라스는 27일(현지시간) 제트제로의 혼합날개(블렌디드 윙·blended wing) 시연기가 FAA 승인을 받아 시험 비행을 시작했다고 발표했다고 전했다. 혼합 날개 비행기는 동체와 날개가 함께 혼합되어 일반 여객기와 하늘을 나는 날개 사이의 교차점이 날렵한 모양으로 만들어진 것을 말한다. 제트제로는 기본적으로 양력 표면인 공기역학적인 디자인인 자사의 혼합 날개가 일반 제트기보다 연비가 크게 향상돼 50% 적게 사용한다고 주장했다. 연비 절감은 운영 비용 절감으로 이어져 장거리 대륙횡단 노선도 개설될 수 있다. 이 개념이 배터리 전기, 수소 또는 암모니아 연료와 같은 청정 항공 파워트레인과 결합된다면, 훨씬 더 큰 이점이 있을 수 있다. 게다가 혼합 날개 디자인은 화물과 승객을 위한 훨씬 더 많은 공간을 제공한다. 에비에이션위크에 따르면 제트제로는 자사의 항공기 구조가 승객 1인당 기존 항공기 보다 가볍다고 설명했다. 제트제로의 혼합날개 비행기는 최대 250명을 태울수 있도록 설계됐다. 지난해 제트제로는 2030년까지 자사의 블렌디드 윙 여객기를 취항시키기 위해 미 공군, 미 항공우주국(나사·NASA), FAA와 협력하고 있다고 발표했다. 또한 작년 8월에는 2027년까지 시제품을 제작하기 위해 미 공군과 계약했다. 한편, 세계 최대 항공기 제조업체들은 넷제로를 실현하기 위해 혁신적인 차세대 비즈니스 및 여객기를 개발하고 있다. 유럽의 에어버스는 기류 저항을 극복하기 위해 모양이 변형되는 날개 디자인 등 급진적인 형태의 날개인 엑스트라 퍼포먼스 윙(Extra Performance Wing) 개발을 진행하고 있다. 미국의 보잉은 NASA와 협력해 기존의 날개보다 훨씬 길고 날씬한 날개를 받치는 트러스 구조를 사용하는 실험 항공기 X-66A 개발에 참여하고 있다. 이는 항공기의 연료 효율을 획기적으로 향상시켜 2050년까지 탄소 중립을 달성하겠다는 항공 업계의 지속 가능성 목표를 실현하기 위함이다.
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[신소재 신기술(24)] 제트제로(JetZero), 획기적인 혼합 날개 시연기 시험 비행 승인 획득
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[신소재 신기술(16)] 휴머노이드 로봇, 달리기 신기록 수립
- 중국 로봇 회사 유니트리(Unitree)의 새 휴머노이드 로봇 H1이 달리기 신기록을 수립했다. '인간의 외모를 지닌 것'이라는 뜻을 가진 '휴머노이드(humanoid)'는 로봇 따위를 통틀어 이르는 말로 인간형 로봇을 의미한다. 지난 14일(현지시간) 영국 데일리 메일에 따르면 유니트리의 휴머노이드 로봇 H1 에볼루션 V3.0의 최대 속도는 11mph(초당 3.3미터)에 달한다. 이는 마라톤 경기로 따지면 2시간 23분만에 완주할 수 있는 속도다. 참고로 올림픽 남자 마라톤 신기록은 2008년 베이징 올림픽에서 케냐의 사무엘 완지루가 세운 2시간 06분 32초다. 유니트리가 최근 공개한 영상에는 H1 로봇의 주목할 만한 달리기 성능이 담겨 있다. 영상 속 H1 로봇은 넓은 공간을 가로질러 달리기 시작했다. 강력한 점프와 다양한 움직임을 보여 민첩성과 균형 감각을 과시하기도 했다. 신장 180cm에 달하는 이 거대한 로봇은 개발 중인 다른 대부분의 휴머노이드 로봇보다 크기가 돋보인다. 또한 성인 남성이 옆에서 공격해도 넘어지지 않고 걷는 속도를 유지했다. 유니트리는 영상 내에서 이 로봇의 속도가 시속 12.1km/h(3.3m/s)에 달한다고 주장했다. 유니트리 웹사이트에 따르면 H1의 최대 속도는 시속 17.7km/h(5m/s)에 도달할 수 있다. 이 속도대로라면 마라톤 경기를 2시간 23분이라는 인상적인 기록으로 완주할 수 있다. 이러한 속도는 다른 풀사이즈 휴머노이드 로봇 대비 우위를 확보한다. 파쿠르와 백 플립 기술로 유명한 보스톤 다이내믹스의 아틀라스는 최고 속도가 시속 9.7km/h (2.5m/s)에 불과하다. 뛰어난 민첩성을 자랑하는 아지리티 로보틱스의 캐시 로봇은 시속 16.1km/h (4m/s)의 속도를 보여 H1과 비슷한 수준이다. 하지만 캐시는 모터가 달린 다리 두 개만으로 구성되어 있어 풀사이즈 휴머노이드 로봇으로 분류하기는 어렵다. 유니트리에 따르면 로봇의 허리와 무릎 관절에서 생성되는 강력한 토크가 속도에 영향을 미친다. 각 무릎 관절은 360 뉴턴 미터의 토크를 생성할 수 있어 다리를 더 빠르게 앞뒤로 휘두를 수 있다. 덕분에 H1은 사람만큼 높이 뛰어오를 수도 있다. 유니트리는 웹사이트에서 "최첨단 동력계는 최고 수준의 속도, 출력, 기동성 및 유연성을 제공한다"라고 밝혔다. 이 휴머노이드 로봇 H1은 신장 1.8m, 무게 47kg으로 크기에 비해 상당히 가볍다. 반면, 보스톤 다이내믹스의 아틀라스는 신장은 1.5m에 불과하지만 무게는 89kg에 달한다. H1 로봇의 기능은 직선 달리기만 가능한 것이 아니다. 영상 속 H1은 뛰어난 협응력과 균형 감각을 필요로 하는 다양한 기술을 산보였다. 한 영상에서는 세 대의 로봇이 함께 군무를 추고, 다른 영상에서는 로봇이 넘어지지 않고 계단을 오르 내리는 모습이 나온다. 또 다른 영상에서는 H1이 개와 비슷한 다른 로봇 뒤에서 바구니를 성공적으로 집어 테이블 위에 놓는 모습도 확인할 수 있다. H1은 머리에 장착된 카메라와 라이다(LiDAR, 빛 감지 및 거리 측정) 센서의 조합 덕분에 주변 환경을 탐색할 수 있다. H1은 LiDAR를 사용해 주변 환경에 대한 정보를 구축하기 위해 지속적으로 레이저 펄스를 발사한다. 한편, 유니트리는 휴머노이드 로봇 H1의 공식적인 가격이나 출시 날짜를 아직 발표하지 않았다. 다만, 이전 영상 제목에는 '9만 달러(약 1억 2000만원) 미만의 구현된 인공지능(AI) 가격'이라고 한다. 보스톤 다이내믹스의 사족 보행 로봇 스팟(Spot)은 최저가 7만 5000달러에 시작하며, 적재 및 하역에 사용되는 스트레치(Stretch)는 대당 30만 달러(약 4억원)에서 50만 달러(약 6억 6700만원) 사이다. 일론 머스크는 테슬라의 휴머노이드 로봇 옵티머스(Potimus)의 가격을 2만 달러(약 2665만원) 이하로 유지하고 싶다고 밝힌 바 있다. 하지만 옵티머스는 아직 양산 단계에 진입하지 않았으므로 실제 가격은 아직 확정되지 않았다. 앱트로닉이 개발한 휴머노이드 로봇 아폴로(APOLLO)는 좀더 인간과 비슷한 모습이다. 아폴로는 팔과 다리, 눈이 각각 두 개이며, 키는 약 172cm(5피트 8인치)로 무게는 72.5kg이다. 25kg의 물체를 들어 올릴 수 있으며 배터리는 4시간 지속된다. 앱트로닉은 2024년 말 아폴로 출시를 목표로 하고 있으며 가격은 아직 공개되지 않았다. 2022년 골드만삭스 보고서는 휴머노이드 로봇이 2025~2028년에는 공장에서, 2030~2035년에는 가정에서 사용할 수 있을 것으로 예측했다.
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[신소재 신기술(16)] 휴머노이드 로봇, 달리기 신기록 수립
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케네디 우주센터, '괴물 우주선' 로켓 유치 준비
- 기술 억만장자 일론 머스크의 우주 기업 스페이스X는 미국 플로리다의 케네디 우주센터에서 정기적으로 괴물 우주선 스타십 부스터를 발사할 계획이다. 이를 위해 아폴로 시대의 발사장을 개조하고, 새로운 발사장도 건설할 예정이다. 18일(현지시간) 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 이 같은 내용을 담은 스페이스X의 새로운 환경보고서가 발표됐다고 보도했다. 스타십 부스터는 궤도 도달을 시도한 두 번의 시도 모두 실패로 끝나면서 큰 관심을 받고 있다. 스페이스X의 새로운 주력 로켓은 단지 새로운 기술이나 멋진 복고풍 라인을 보여주는 것뿐만이 아니라, 그것은 우주선의 절대적인 괴물 같은 우주선이라는 것이 이 매체의 설명이다. 스타십은 지금까지 날아간 로켓 중에서 가장 크고 강력하며, 완전히 조립된 1단계와 2단계는 높이 120m에 달한다. 이는 최초의 달 착륙 임무에 사용된 아폴로 새턴V의 111m보다 크다. 또한 스타십의 33개 랩터 엔진은 7톤 이상의 추력을 발생시키는데, 이는 새턴V의 두 배에 달하는 수치이다. 심지어 미국 항공우주국(NASA)의 우주 발사 시스템(SLS)보다 더 높이 솟아 있으며, 이 시스템은 높이가 114m에 달하면서도 여전히 두 배의 추력을 갖고 있다. 탑재량과 관련해 스타십은 150톤을 궤도에 올릴 수 있으며, 두 단계 모두 재사용을 위해 지구로 귀환한다. 현재 NASA의 우주 발사 시스템(SLS)은 95톤만 처리할 수 있으며 일회성 부스터로서 스타십과 비교된다. 또 다른 차이점은 스타십이 빈번하고 반복적인 비행을 위해 설계되었지만, SLS는 약 2년에 한 번만 비행한다는 것이다. 2주에 한 번씩 아폴로 11호 이륙 장면을 재현한다고 보면, 스페이스X가 적어도 부분적으로나마 케네디 우주센터를 기지로 삼고 싶은 이유를 알 수 있다. 텍사스에 위치한 스페이스X 시설에서 최초로 궤도 진입을 시도했을 때, 그 장면은 굉장히 멋지기도 하지만 파괴적인 측면도 있었다. 스페이스X 엔지니어들은 발사대 설계가 부족했다고 지적했다. 새턴V 로켓의 발사대는 거대한 콘크리트 구조물과 강철 방폭 통로로 보호되며, 5개의 F1 엔진 열로부터 보호하기 위해 엄청난 물 분사 시스템을 갖추고 있는 반면, 스타십의 발사대는 상당히 기본적이다. 이로 인해 콘크리트 조각들이 뜯겨 나가고 산불이 발생하며 발사대에서 멀리 떨어진 차들이 파괴되고 엄청난 먼지 구름이 형성됐다. 너무 많은 파편이 공중으로 날아가 환경 문제가 발생했으며, 미국 연방항공청(FAA)은 발사 시설 개선과 스타십 설계 모두에 대해 매우 엄격한 입장을 취했다. 결과적으로 두 번째 비행에서는 로켓의 1단계와 2단계 모두 폭발했지만 발사대는 거의 손상되지 않았다. 미국 우주군이 제출한 환경영향평가서에 따르면, 1959년 건설된 초기 아폴로 부스터 시험과 발사 장소로 활용된 우주발사단지 37(SLC-37)을 인수할 것을 제안했다. 이 장소는 무인 아폴로 5호 임무를 위한 것으로 현재 유나이티드 론치 얼라이언스(United Launch Alliance, 록히드 마틴과 보잉의 조인트 벤처)에서 델타 4 헤비(Delta 4 Heavy) 로켓을 운영하는 데 사용되고 있다. 이 로켓은 Vulcan ULA(United Launch Alliance가 개발한 2단 궤도형 소모형 대형 발사체)을 위해 올해 말 퇴역할 예정이다. SLC-37은 스타십을 수용하기 위해 부분적으로 철거되고 재건축될 예정이다. 성명서는 또한 대안으로, 동일한 목적을 위해 인근에 SLC-50이라는 또 다른 발사 단지를 건설할 수 있다고 밝혔다. 최근 몇 년 동안 미 공군과 우주군은 스타십을 화물과 군대를 수송하는 데 한 시간 안에 전 세계 어디든 도달할 수 있는 군사 수송 수단으로 검토해 왔다. 또한 우주군은 스페이스X 참여 없이 운용할 수 있는 스타십 로켓을 구매하거나 임대할 계획도 있다는 제안이 나왔다. 세부 사항이 무엇이든, 이러한 대규모 발사 단지의 확보와 건설은 상업용 발사의 미래가 우주 경쟁의 미래와 매우 다를 것을 보여준다. 미래에는 강력하고 파괴적인 추력을 가진 슈퍼 헤비 로켓과 같은 우주 비행체가 하루에도 여러 번 발사하는 것이 일상적인 제트 여객기 이륙과 같이 익숙한 일이 될 수 있다.
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케네디 우주센터, '괴물 우주선' 로켓 유치 준비
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美 네브래스카 대학교 링컨 팀, 우주에서 수술 로봇 성공
- 네브래스카 대학교 링컨 캠퍼스의 팀이 국제 우주 정거장(ISS)에서 수술용 로봇 팔 작동에 성공했다. 과학 전문 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)는 15일(현지시간) 네브래스카-링컨 대학교(UNL) 팀의 이번 시험은 미래 화성 임무나 지구상의 외딴 지역에서의 수술에 큰 가능성을 제시한다고 전했다. 이 로봇 팔, '소형 생체 내 로봇 보조기(spaceMIRA)'는 네브래스카 대학교 링컨팀 주도로 민간 기업인 버츄얼 인시전(Virtual Incision)과의 협력으로 개발됐다. 이 로봇 팔은 약 30cm의 길이와 약 0.9kg(약 2파운드)의 무게를 가지며, 전자레인지 크기의 상자 안에 들어간다. 내장된 카메라를 통해 외과 의사는 실제 인체 조직 대신 10개의 고무 밴드를 절단하는 작업을 할 수 있었다. 6명의 외과 의사들은 네브래스카주 링컨에 위치한 버츄얼 인시전 본사에서 이 테스트를 진행했고, 임무 제어는 앨라배마주 헌츠빌에 위치한 마샬 우주 비행 센터의 미 항공우주국(NASA·나사) 페이로드 운영 센터에서 이루어졌다. 약 2시간에 걸친 테스트 동안 6명의 의사가 이 로봇 팔을 이용한 수술에 참여했다. 0.5~0.75초의 지연시간에도 불구하고, 모든 참가자는 성공적으로 작업을 완료했다. 연구진은 지구상의 큰 움직임이 국제 우주 정거장에서는 더 작은 움직임으로 전환될 수 있도록 다양한 스케일링 요소를 실험했다. 링컨의 대장항문외과 의사 마이클 잡스트는 "움직임을 시작하려면 약간의 지연이 있다. 이는 수술실에서 경험한 것보다 확실히 느린 움직임이다"라고 말했다. 잡스트 박사는 이전에 지구에서 최소 침습적 로봇 보조(Minimally Invasive Robotic Assistance, MIRA) 로봇 팔을 사용해 환자의 결장 일부를 성공적으로 제거한 경험이 있다. 외과 의사들은 고무 밴드에 총 20번의 절개를 내기 위해 높은 정밀도를 요구했을 뿐만 아니라, 로봇 팔이 케이스에 부딪히지 않도록 주의해야 했다. 국제 우주 정거장에 손상을 입혀 파편이 우주로 방출되면 잠재적으로 재앙을 초래할 수 있기 때문이다. 이번 테스트의 성공은 화성과 같은 장거리 임무에서의 우주 수술 가능성을 제시할 뿐만 아니라, 네브래스카 대학교 링컨 팀은 의료 팀의 직접적인 접근이 어려운 외딴 지역에서 의사들이 수술을 수행하는 데 도움이 될 수 있다고 지적했다. 버츄얼 인시전의 공동 창립자이자 네브래스카 대학교 링컨의 셰인 패리터(Shane Farritor) 교수는 "지구 상공 250마일의 궤도를 도는 우주 정거장에서 SpaceMIRA의 성공적인 운용은 지상의 의료 시설에서 이 기술이 얼마나 유익하게 사용될 수 있는지를 보여준다"고 말했다. 버츄얼 인시전은 성명을 통해 "이 실험은 모든 참여한 외과 의사와 연구자들에게 큰 성공으로 평가되었으며, 문제는 거의 또는 전혀 발생하지 않았다"라고 전했다. 또한, 회사는 이번 성과를 "수술 분야의 미래를 변화시킬 것"이라고 강조했다. 이번 성공적인 실험은 미래의 우주 수술 뿐만 아니라 지상의 의료 시설에도 큰 영향을 미칠 것으로 기대되며, 의학 분야에서 중요한 진전으로 평가된다.
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美 네브래스카 대학교 링컨 팀, 우주에서 수술 로봇 성공
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유니트리 사족보행 로봇 'B2', 성능 업그레이드로 작업 효율 2배 향상
- 중국 로봇 제조업체 유니트리 로보틱스(Unitree Robotics)가 최신 사족보행 산업용 로봇인 B2 성능을 업그레이드했다. 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics)가 '로봇 개' 형태의 사족보행 로봇 분야에서 선구자 역할을 한 것에 이어, 중국의 유니트리 로보틱스가 이 분야에서 빠르게 발전하고 있다. 미국의 과학 기술 전문 매체 뉴 아틀라스(New Atlas)는 유니트리의 최신 산업용 로봇인 B2는 이전 모델인 B1에 비해 성능이 대폭 향상되었다고 최근 보도했다. B2는 B1 대비 성능 개선을 통해 산업 자동화, 검사, 응급 구조, 보안 순찰 등 다양한 분야에서의 활용이 기대된다. 특히, B2는 최대 속도가 초당 6미터(19.7피트)로 B1보다 2배 이상 빠르다 또한 1.6미터(5.2피트)까지 점프할 수 있고, 최대 40센티미터(15.7인치) 높이의 장애물을 넘을 수 있다. 유니트리의 B2 로봇은 내구성 면에서도 개선이 이루어졌다. 이전 모델 B1은 걸을 때 최대 20kg(44파운드)의 무게를 지탱할 수 있었지만, B2는 최대 40kg(88파운드)까지 지탱 가능하다. 정지 상태에서는 최대 120kg(265파운드)의 하중을 견딜 수 있다. B2의 배터리 수명도 눈에 띄게 향상됐다. B1 모델은 페이로드가 없을 때 약 2시간 동안 걸을 수 있었지만, B2는 한 번의 충전으로 교체 가능한 45Ah/2250Wh 리튬 배터리를 사용해 부하가 없을 경우 최대 5시간 동안 걸을 수 있다. 또한, 20kg의 짐을 지닐 경우에도 약 4시간 이상 걸을 수 있다고 알려져 있다. 마지막으로, B2의 다리 관절 액츄에이터(leg joint actuator·레그 조인트 액추에이터)는 B1 모델에 비해 170% 증가된 토크[360 뉴턴미트(Nm)/266파운드 피트(lb ft)]를 제공한다. 이는 B2가 B1에 비해 다리로 1.7배 더 강한 힘을 전달할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, B1이 100kg의 무게를 들 수 있다면, B2는 170kg을 들어 올릴 수 있다. 유니트리는 이러한 성능 향상이 로봇의 산업 운영에 있어 더 큰 유연성과 안정성을 제공한다고 밝혔다. 유니트리는 자사의 B2 모델을 "시장에서 가장 빠르고, 강력하며, 유연한 산업용 사족보행 로봇"이라고 자부한다. 현재 B2는 중국 내 여러 기업에서 이미 활용되고 있으며, 향후 글로벌 시장으로의 판매 확대도 계획 중이다. 2016년에 설립되어 중국 항저우에 본사를 둔 유니트리 로보틱스는 고성능 4족 보행 로봇과 휴머노이드 로봇, 6축 매니퓰레이터 등 다양한 로봇을 개발, 생산, 판매하는 주목할 만한 기업이다. 이 회사는 소비자용 및 산업용 로봇의 R&D, 생산, 판매에 주력하고 있다. 유니트리 로보틱스는 모터, 감속기, 컨트롤러, 라이다(LIDAR), 고성능 인식 및 모션 제어 알고리즘과 같은 주요 로봇 부품에 대한 독자적인 연구 개발로 글로벌 시장에서 입지를 굳혔으며, 그 기술력을 인정받고 있다. 한편, 보스턴 다이내믹스는 1992년 미국에서 시작된 스타트업 기업이다. MIT의 분사 회사(Spin Off Company) 형태로 창립된 후 2013년 구글에서 인수했다. 2015년 2월 상업용 로봇 '스팟' 첫 시제품을 공개했다. 스팟은 4족 보행 로봇으로 아파트 현장과 공연장 신축현장 등에서 가설공사 현황 데이터 수집을 위해 활용되고 있다. 2016년 2월 차세대 직립 2족 로봇 아틀라스를 공개했다. 아틀라스는 걷기, 물건 들기, 일어서기 등이 가능한 완전 자율 직립 2족 보행 인간형 로봇 휴머노이드이다. 일본의 소프트뱅크가 2017년 6월 인수했다. 이후 로봇의 양산화 문제로 2020년 12월 현대자동차그룹이 9억 2100만 달러의 금액으로 인수했다. 현대가 80%의 지분을 갖고 있다. 보스턴 다이내믹스는 2021년 9월 '공장 안전 서비스 로봇(Factory Safety Service Robot)'을 공개했다. 이 로봇은 기존 4족 보행 로봇 스팟에 AI 프로세싱 서비스 유닛(AI Processing Service Unit)을 탑재했으며, 인공지능(AI) 기반 내비게이션, 출입구 컨트롤과 개폐여부 인식, 고온 위험 감지 등의 기능을 보유하고 있다.
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유니트리 사족보행 로봇 'B2', 성능 업그레이드로 작업 효율 2배 향상
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미국 오버에어 버터플라이 eVTOL, 2024년 초 첫 시험 비행
- 차세대 도심항공모빌리티(UAM)로 주목받는 전기수직이착륙기(eVTOL)가 곧 출시될 전망이다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스에 따르면, 오버에어 버터플라이(Overair의 Butterfly)가 eVTOL 프로젝트인 '버터플라이'에 대한 비행 테스트를 곧 시작할 예정이라고 보도했다. 캘리포니아에 기반을 둔 항공 스타트업인 오버에어가 개발 중인 '버터플라이'는 이 분야에서 두각을 나타내고 있다. 모회사인 카렘 에어크래프트(Karem Aircraft)는 2004년 설립 이후 다양한 수직 이착륙 기술을 개발하며 미군 프로젝트에 참여해왔다. 버터플라이 프로젝트에 따르면, 상용 버전의 이 eVTOL은 조종사 한 명과 승객 네 명을 수용할 수 있으며, 최대 속도는 322km/h에 달하고 배터리 범위는 최대 161km로 계획되어 있다. 추진력은 네 개의 3날 로터(날개 2개, V-테일 2개)로 제공되며, 이 로터들은 수직 비행에서 전진 비행으로 전환 시 방향을 수평에서 수직으로 바꾼다. 버터플라이를 독특하게 만드는 특징 중 하나는 각각의 폭이 20피트(약 6미터) 이상인 큰 로터 크기로, 이는 더 작은 로터를 사용하는 다른 eVTOL 디자인에 비해 더 많은 추력을 킬로와트당 생성한다는 장점이 있다. 로터의 RPM(분당 회전수)과 각각의 블레이드 각도는 지속적으로 자동 조정되어 비행 모드에 따라 효율성이 향상된다. 이러한 RPM 조정은 호버링 시 전력 소비를 최대 60%까지 줄일 수 있으며, 블레이드 각도 조정은 진동과 로터 부하를 감소시켜 안전성과 승차감을 개선하고 유지보수 비용도 절감할 수 있다. 2023년 12월 19일에 공개된 실물 크기의 버터플라이 프로토타입은 앞서 언급된 기술들을 통합하고 있으며, 최종 생산 모델을 위한 무인 원격 제어 테스트 장치로 사용될 예정이다. 현재 지상 테스트는 캘리포니아주 산타아나에 위치한 오버에어 본사에서 진행 중이다. 비행 테스트는 내년 초, 빅터빌에 있는 회사의 테스트 시설에서 시작될 것으로 예정되어 있다. 초기 테스트는 55데시벨의 소음 목표치 달성, 추진 시스템, 비행 제어 메커니즘, 안전 기능 및 효율성 검증에 중점을 두고 진행될 예정이다. 벤 팅거 오버에어 버터플라이 CEO는 "이 실물 크기 프로토타입의 조립은 수년에 걸친 업계 전문 지식, 철저한 개발 계획, 혁신적인 엔지니어링 및 오버에어 팀의 노력을 결집시킨 것'이라며, '이 프로토타입을 통한 추진 테스트로의 성공적인 전환은 eVTOL 영역에서 보다 안전하고 조용하며 신뢰성 있는 항공기 개발에 대한 우리의 헌신을 부각시킨다"고 밝혔다. 한편, 우리나라 현대차그룹의 미국 도심항공모빌리티(UAM) 법인 '슈퍼널'은 세계 최대 가전·정보통신기술(ICT) 박람회 'CES 2024'에 최초로 참가해 신형 도심항공모빌리티 기체 티저 이미지를 선보이고 미래항공모빌리티(AAM) 생태계 구축 전략을 발표할 계획이다. 슈퍼널은 이 박람회에서 2028년 상용화를 목표로 개발 중인 도심항공모빌리티 기체의 디자인을 선보이고, 실물 크기 모델을 전시할 예정이다.
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미국 오버에어 버터플라이 eVTOL, 2024년 초 첫 시험 비행
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[퓨처 Eyes(16)] 파력 발전으로 선박 항속 거리 늘린다
- 중국 연구진이 선박에 탑재할 수 있는 파력 발전기를 개발해 눈길을 끌고 있다. 연구진에 따르면, 이 발전기를 탑재하면 선박의 항속 거리가 최대 3배까지 늘어날 수 있다. '파력 발전((Wave Power)'은 해양에서 파도의 운동 에너지를 활용하여 전기 에너지를 생성하는 기술이다. 다시 말하면, 파력 발전은 바다의 파도, 조류, 밀물, 파랑 등 해양 에너지 현상을 이용해 전기를 생산하는 방식으로 재생 가능한 에너지원 중 하나로 간주된다. 바닷물은 지구의 70%를 차지하고 있다. 바다의 파도는 바람에 의해 형성되며, 이 움직임에는 상당한 양의 에너지가 포함되어 있다. 파력 발전은 이 에너지를 포착하여 사용 가능한 전기로 변환한다. 기술 전문매체 뉴 아틀라스에 따르면 중국 상하이 선박 및 해운연구소 연구팀은 선박의 갑판 아래 설치할 수 있는 파력 발전기인 '히빙 오실레이터(Heaving oscillators)'를 개발했다. 히빙 오실레이터는 해상에서 파도의 움직임을 이용하여 에너지를 생산하는 장치이다. 원래 히빙 오실레이터는 부유체(buoy)를 사용하여 파도의 움직임을 전달받아 움직이는 구조물이다. 부유체가 파도의 움직임에 따라 위아래로 움직이면, 이 움직임은 발전기와 연결된 기계장치를 통해 전기 에너지로 변환한다. 기존의 파력 발전기는 이러한 부유식 구조물에 설치해 파도의 움직임을 직접 활용하여 전기를 생산한다. 하지만 파력 발전기를 선박에 설치할 경우 화물 공간을 차지하게 되고, 파도로 인한 충격을 더 심하게 받을 수 있다는 단점이 있다. 중국 상하이 선박연구소 연구팀은 이러한 단점을 해결하기 위해 선박의 갑판 아래에 히빙 오실레이터를 설치했다. 갑판 아래 설치된 히빙 오실레이터는 선박이 바다를 이동할 때 일어나는 선박의 기울기와 구르기, 피칭 동작을 유압 실린더로 전달해 전기를 생산한다. 또한, 오실레이터의 무게를 조절할 수 있어 극한의 날씨에서도 선박 구조에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있다. 중국 연구진, 파력 발전기 개발 상하이 선박연구소의 연구팀은 화물 공간을 확보하기 위해 파력 발전기를 화물선 갑판 아래에 설치하되 선체에 의해 바닷물로부터 격리되는 2체형 포인트 흡수 시스템을 제안했다. 이 장치는 선박의 상단과 하단에 단단히 부착된 프레임과 프레임 레일을 위아래로 움직일 수 있는 진동자 본체, 진동자를 매달기 위한 스프링, 진동자의 바닥과 하단에 부착된 유압 실린더로 구성된다. 유압 동력 이륙 장치를 통해 오일을 펌핑하는 실린더는 오실레이터가 선박과 고정된 프레임 사이에서 상하로 움직이며 에너지를 생성하도록 한다. 또한 오실레이터는 물로 채워져 있으며, 무게를 조절하기 위해 물을 추가하거나 뺄 수 있는 시스템이 장착되어 있다. 이는 특히 극한의 날씨 조건에서 오실레이터의 무게를 감소시켜 선박 구조에 가해지는 스트레스를 줄이는 데 특히 유용하다. 연구팀은 "이 새로운 설계를 통해 선박이 기울어지거나 구르거나 피치 운동을 할 때 슬라이드 막대를 따라 움직일 수 있는 오실레이터를 구현할 수 있었다"고 밝혔다. 또한 "이를 통해 이전 설계에서 하나 또는 두 개의 운동 축에 국한되었던 것과 달리 세 개의 다른 운동 축에서 에너지를 생성할 수 있다"라고 설명했다. 시뮬레이션 테스트를 통해 연구팀은 이 발전기가 파도가 90도 각도로 선박 측면에 직접 부딪히는 상황, 즉 빔 해역에서 에너지 포집 효율이 가장 높다는 사실을 확인했다. 특히 이 시스템은 '특정 파도 주기'에서 축대칭 점 흡수기의 이론적 최대 흡수 전력의 최대 90.71%"에 도달할 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 파도 탱크에서의 테스트를 위해 시스템 프로토타입을 제작하는 것을 다음 단계로 계획하고 있다. 이들은 동일한 시스템을 다른 해양 구조물과 통합하여 작동하도록 "설계를 쉽게 확장할 수 있다"고 밝혔다. 또한 연구팀은 향후 파도 탱크 테스트를 통해 히빙 오실레이터의 성능을 추가적으로 검증할 예정이다. 이 과정을 통해 시스템을 다양한 해양 구조물에 적용 가능하도록 확장하는 방안을 탐구할 계획이다. 이 연구는 '재생 에너지(Renewable Energy)' 저널에 개재됐다. 선박에 탑재된 파력 발전기의 장점 부유식(플로팅) 방식의 파력 발전기는 대규모 설치가 가능하고, 전력 그리드와의 연계가 용이하다는 장점이 있다. 그러나 설치 비용과 유지 관리 비용이 높다는 단점이 있다. 이에 반해, 선박에 탑재된 파력 발전기는 기존의 플로팅 방식에 비해 설치 비용이 저렴하고, 유지 관리가 쉽다. 또한, 선박이 운항하면서 발생하는 파동을 활용할 수 있기 때문에, 에너지 효율이 높다는 장점이 있다. 파력 발전의 상용화 전망 이 연구는 파력 발전의 상용화를 위한 중요한 진전으로 평가받고 있다. 파력 발전은 재생 가능 에너지원 중 하나로, 기존의 화석 연료에 비해 친환경적이라는 장점이 있다. 이번 연구가 상용화된다면, 선박의 운항 효율을 높이고 해양 환경 보호에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 이 연구에서 조사하지 않은 한 가지는 평균적인 선박 여행에서 얼마나 많은 전력을 공급할 수 있는지 여부이다. 이는 선박 내부의 공간 고려 사항과 함께 이 같은 시스템이 광범위하게 활용될 수 있는지 여부의 핵심이 될 것이다. 또한, 파력 발전에는 여러 도전과제가 있다. 파도의 불규칙성과 해양 환경의 거친 조건 때문에 설치와 유지 관리가 어려울 수 있으며, 초기 투자 인프라 구축에 비용이 많이 들 수 있다. 또한 해양 환경에 영향을 미칠 수 있는 환경적인 문제도 고려해야 한다. 한국에 적용 가능성은? 히빙 오실레이터는 대형 선박의 항속 거리를 늘리는 데 효과적인 기술로 평가된다. 특히, 한국은 해운 강국으로, 대형 선박을 많이 보유하고 있다. 따라서 히빙 오실레이터가 한국의 해운 산업에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 다만, 히빙 오실레이터가 한국에 도입되기 위해서는 몇 가지 과제가 해결되어야 한다. 우선, 히빙 오실레이터의 경제성을 검증해야 한다. 또한, 한국의 해역 환경에 맞게 설계되어야 한다. 연구팀은 "히빙 오실레이터는 기존의 파력 발전기와 비교해 효율적이고 안전하다"며 "향후 상용화를 위해 노력하겠다"고 밝혔다.
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[퓨처 Eyes(16)] 파력 발전으로 선박 항속 거리 늘린다
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천연 곰팡이 '수목균근균', 옥수수 수확량 40% 증가시켜
- 천연 곰팡이의 일종인 수목균근균(AMF)이 농작물 수확량을 40%나 향상시킨다는 연구 결과가 나왔다. 현재 세계는 인구 증가와 기후 변화로 인해 식량 부족에 대한 위협에 직면해 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 많은 나라들이 농업 생산성 향상에 노력하고 있다. 과학기술 전문 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)에 따르면 스위스 연구팀이 옥수수 농지 토양에 수목균근균(AMF)을 처리하면 추가 비료나 살충제 사용 없이도 옥수수 수확량을 40%까지 향상시킬 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 수목균근균은 식물의 뿌리와 공생하는 곰팡이로, 식물에 영양분을 공급하고 병원균으로부터 보호하는 역할을 한다. 이 연구에서 연구팀은 스위스의 54개 옥수수 농장의 800개 시험 재배지에서 파종 전에 수목균근균(AMF)을 토양에 혼합했다. 이 균류는 건강한 토양에서 자연적으로 발생하며 식물의 뿌리에 침투해 나무와 같은 '구조물(arbuscules, 아부스큘레)'을 형성한다. 이 구조물이 가지를 뻗으면 식물의 뿌리 표면적을 넓혀 영양분 흡수를 높인다. 이 연구의 공동 책임자이자 취리히 대학교의 토양 생태학자이자 농업 연구 센터인 아그로스코프의 마르셀 반 데어 헤이덴 박사는 "4분의 1의 농지에서 균근균이 최대 40%의 수확량 향상을 가져왔다"며 "엄청난 일이죠"라고 말했다. 연구 결과, 수목균근균을 처리한 시험 구획 농지 약 25%에서 옥수수 수확량이 40%까지 증가했다. 나머지 농지의 3분의 1에서는 수확량이 거의 증가하지 않거나 심지어 감소하기도 했다. 스위스 연방정부의 농업연구기관인 아그로스코프(Agroscope)의 공동 제1저자인 스테파니 루츠는 "토양에 많은 곰팡이 병원균이 존재할 때 (수목균근균) 접종이 가장 효과적이라는 사실을 발견했다"라고 말했다. 곰팡이(균근균)는 토양에 대한 1차 방어선을 제공해 작물 수확량을 감소시킬 수 있는 식물을 공격하는 병원균을 막는 것으로 알려져 있다. 다시 말하면, 병원균이 많은 토양에서는 수목균근균이 식물을 보호함으로써 수확량을 동일하게 유지하거나 오히려 수확량 증대 효과가 나타났다. 연구팀은 토양 마이크로바이옴 지표를 사용하여 파종 전에 주어진 구획에 대해 86%의 정확도로 식물 성장의 변화를 성공적으로 측정했다. 이를 통해 10개의 밭 중 9개 밭에서 접종 성공을 예측할 수 있었고, 따라서 수확량을 예측할 수도 있었다. 이번 연구 결과는 균근균이 식량 생산성을 높이는 데 효과적인 수단이 될 수 있음을 보여준다. 특히, 병원균에 감염된 토양에서 균근균의 효과가 두드러지게 나타났다. 이는 균근균이 식물을 병원균으로부터 보호하는 역할을 한다는 것을 시사한다. 수목균근균은 비료나 살충제 사용 없이도 식량 생산성을 높일 수 있는 친환경적인 방법이다. 따라서 이번 연구 결과는 지속 가능한 농업을 실현하는 데 기여할 것으로 기대된다. 균근균은 토양을 건강하게 유지하고 식물의 영양소 흡수를 촉진하는 효과가 입증되면서 농업 분야에서 주목받고 있다. 특히, 전 세계적으로 토양 황폐화가 심화되고 있는 상황에서 균근균은 지속 가능한 농업을 실현하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
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- 산업
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천연 곰팡이 '수목균근균', 옥수수 수확량 40% 증가시켜
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구리 화학 발견으로 값싼 약품 개발 길 열렸다
- 최근 구리 화학의 발견이 값싼 약품 개발의 새로운 가능성을 열었다. 이제 단 3달러의 비용으로 항암제에 사용될 수 있는 화학 물질을 제조할 수 있게 됐다. 구리는 이미 의학 분야에서 감염과 싸우는 나노 입자 및 임플란트의 형태로 사용되고 있다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스는 미국 캘리포니아대학교 로스앤젤레스(UCLA)의 과학자들이 개발한 새로운 방법으로 간단하고 저렴한 약품 생산이 가능하다고 보도했다. 이 방법은 산소의 한 형태인 오존을 시약으로 사용하고 금속을 촉매로 활용한다. 과학자들은 이를 통해 유기 분자의 탄소-탄소 결합을 끊는데 성공했다. 오존은 이 결합을 알켄, 즉 탄화수소로 분해하고, 구리 촉매는 깨진 결합을 질소와 결합시켜 탄소-질소 결합을 형성한다. 이 결합은 아민이라고 알려진 분자를 형성하게 되는데, 이것이 바로 항암제와 같은 값싼 약품 생산에 필수적인 요소다. 아미노탈알케닐화로 알려진 이 공정은 전통적으로 아민을 생성하는 데 사용되는 다른 유사한 촉매와는 달리 풍부하고 저렴한 금속을 잘 활용하면 된다. 아미노탈알케닐화라고 알려진 이 새로운 공정은 기존의 아민 생성 방법과는 다르다. 이 공정은 전통적으로 사용되는 비싼 금속 촉매 대신에 저렴하고 풍부한 금속을 효과적으로 활용한다. 권오현 유기화학 교수는 이 공정에 대해 설명하면서 "이전에는 이런 방법이 없었다"고 강조했다. 그는 "전통적인 금속 촉매 반응에서는 백금, 은, 금, 팔라듐과 같은 고가의 금속이나 로듐, 루테늄, 이리듐과 같은 귀금속을 사용했지만, 우리는 세계에서 가장 풍부한 비금속 중 하나인 산소와 구리를 사용하고 있다"고 밝혔다. 이러한 접근 방식은 아민을 생성하는 데 필요한 자원과 비용을 크게 줄일 수 있는 가능성을 보여준다. 아민은 의약품과 비료, 농약 생산에 널리 사용되는 중요한 화학물질이다. 이는 식물과 동물에서 발견되는 분자와 강력한 상호 작용을 하며, 암페타민과 도파민과 같은 약물에서도 발견되는 구성 요소다. 이번 연구를 통해 연구팀은 호르몬, 제약 시약, 펩타이드, 뉴클레오시드 등을 아민으로 변형하는 데 성공했다. 이것은 이 새로운 방법이 다양한 분야에 활용될 수 있음을 보여준다. 하지만 권 교수에게 있어서 가장 큰 장점은 훨씬 저렴한 의약품 생산 가능성일 것이다. 일부 항암제에 사용되는 화학물질은 제조 비용이 그램당 약 3200달러(약 412만원)에 달하지만, 연구팀은 그램당 약 3달러(약 3860원)의 비용으로 동일한 약물 분자를 생산할 수 있었다. 기존 12단계 공정 대신 3단계만 사용 연구팀은 항암 c-Jun N-말단 키나제 억제제를 생산하기 위해 기존의 12단계 공정 대신 단 3단계의 화학 과정만을 사용했다. 또한, 이들은 또 다른 실험에서 아데노신이라는 신경 전달 물질과 DNA 구성 요소를 N6-메틸아데노신 아민으로 전환하는 과정을 한 단계만 거쳐서 수행했다. 이 아민은 세포의 유전자 발현, 질병 과정 및 발달에 중요한 역할을 하며, 현재 생산 비용은 그램당 약 103달러(약 13만2,600원)다. 구리는 현재 파운드당 4달러(약 5150원) 미만으로 풍부하게 구할 수 있기 때문에, 과학자들은 은 이 새로운 방법이 아민 기반 의약품과 다른 유기 물질의 생산 비용을 대폭 절감할 수 있기를 기대한다. 한편, 한국원자력연구원(원장 주한규)의 양성자과학연구단은 지난 7월 치료용 방사성동위원소 구리-67(Cu-67)을 고품질로 대량생산할 수 있는 분석법을 개발해 주목을 받았다. 방사성의약품은 방사성동위원소를 포함하여 질병의 진단과 치료에 사용된다. 구리-67은 진단용 감마선과 암세포를 사멸시키는 치료용 베타선을 방출하는 동위원소로, 동시에 진단과 치료가 가능하며, 기존 동위원소보다 반감기가 짧아(2.5일) 체내 피폭 위험도 적다. 이러한 특성으로 인해 구리-67은 높은 활용 가능성을 가지고 있다고 평가된다. 방사성의약품은 암세포에서 발현하는 특정한 단백질을 표적으로 하여 정상세포에는 영향을 주지 않고 암세포만 선택적으로 제거할 수 있다. 이로 인해 강력한 치료 효과와 함께 높은 안전성을 제공한다. 다만, 구리-67은 다른 핵종과 달리 방출하는 감마선 스펙트럼이 불순물인 갈륨-67(이하 Ga-67)과 정확히 겹쳐 물리적인 측정법으로는 이 두 핵종을 구분할 수 없었다. 이에 양성자과학연구단 입자빔이용연구부 박준규 박사 연구팀은 두 핵종의 감마선 방출강도 뿐만 아니라 반감기 차이(Cu-67은 2.5일, Ga-67은 3.2일)까지 고려한 새로운 해석적 분리방법을 제시했다. 연구팀은 구리-67과 Ga-67 각각의 감마선 세기 합이 전체 감마선 세기와 같다는 점과 감마선 방출 강도 비율, 반감기 차이를 이용했다. 이를 통해 화학적 분리 과정 없이도 구리-67의 정확한 핵자료를 얻을 수 있었다. 한국원자력의학원의 김희진, 김정영 연구원은 "구리-67은 방사능 강도가 낮고 담체가 없는(carrier-free) 방사성동위원소로, 이로 인해 효과적인 암 치료가 가능하다"고 말했다. 이 연구팀은 2025년 경주 양성자가속기를 활용해 고품질 구리-67을 본격적으로 대량 생산할 예정이다.
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구리 화학 발견으로 값싼 약품 개발 길 열렸다
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로봇 굴삭기, 거대한 돌담 자율 건설 주목
- 모양이 일정하지 않은 무정형의 바위를 정밀하게 쌓아 벽을 쌓는 작업은 육체적, 정신적으로 매우 힘든 일로 간주된다. 최근에 이러한 작업을 로봇이 수행했다는 사실이 많은 이들에게 놀라움을 주고 있다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 스위스의 ETH 취리히 연구소 팀이 개조한 12톤짜리 보행형 로봇 굴삭기에 대해 보도했다. 이 로봇의 이름은 HEAP(자율 목적을 위한 유압식 굴삭기)으로, ‘Menzi Muck M545’ 모델의 보행형 굴삭기다. 이 로봇에는 GNSS GPS(글로벌 위치 결정 시스템), 새시(sash)에 장착된 IMU(관성 측정 장치), 제어 모듈, 그리고 객실 및 굴착 암에 설치된 LiDAR 센서 등이 추가됐다. 이 최신 프로젝트에서 HEAP는 건설 현장을 스캔하고 3D 지도를 작성한 다음, 현장에 버려진 여러 톤의 무게를 가진 바위들의 위치를 파악하는 작업부터 시작했다. 그런 다음 로봇은 각각의 바위를 땅에서 들어올려 머신 비전 기술을 사용하여 각 바위의 무게와 무게 중심을 추정하고 3차원 모양을 기록했다. HEAP의 제어 모듈에서 실행되는 알고리즘은 6미터(20피트) 높이와 65미터(213피트) 길이의 안정적인 건식 석벽을 구축하기 위해 각 바위의 최적 위치를 결정한다. '건식' 석벽이란 모르타르나 접착제 없이 오로지 돌만을 사용하여 쌓은 벽을 의미한다. HEAP는 건물 세션당 약 20~30개의 바위를 배치하여 이러한 벽을 건설했다. 연구원들은 이러한 작업량이 외부에서 공급되는 암석이 사용될 경우, 한 번에 얼마나 많은 양을 처리할 수 있는지를 보여주는 예시라고 말했다. 실험 시스템의 주요 특징 중 하나는 현장에서 조달한 바위나 기타 건축 자재를 사용할 수 있다는 점이다. 이는 다른 위치에서 자재를 가져오는 데 드는 에너지 낭비를 줄일 수 있다. 연구팀은 대규모 건식 석벽을 건설하는 데 최초로 로봇 굴착기를 사용했다. 이들은 인공지능을 탑재한 로봇이 건설업의 생산성을 높이고 지속 가능한 성장을 이끌 것으로 기대하고 있다. 로봇 굴착기는 돌 하나를 쌓는 데 평균 12분 정도 소요된다. 이는 사람이 조종하는 경우보다 약 10% 느린 속도이지만, 로봇이 혼자 모든 작업을 수행할 수 있어 노동력 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 보인다. 특히, 현지에서 구할 수 있는 천연 자재나 재활용 재료를 사용할 수 있기 때문에 환경 부담도 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이 굴착기를 개발한 취리히 대학교의 후터 교수는 로봇 굴착기로 담을 쌓으면 비슷한 성능의 철근 콘크리트로 담을 쌓는 것 보다 탄소배출을 41% 줄일 수 있다고 설명했다. 한편, 한국생산기술연구원은 지난 2021년 한양대학교, 한국전자기술연구원, 한국기계산업진흥회 등과 함께 재난 현장에서 소방관들의 안전을 보호하면서 어렵고 복잡한 구조 작업을 신속하게 수행할 수 있는 특수 굴삭기를 개발했다. 이 굴삭기는 자체적으로 움직이지는 못하지만, 웨어러블 장치를 통해 조종사가 마치 자신의 팔처럼 작업기를 자유롭게 움직일 수 있도록 설계됐다. 이 장치는 최대 200kg의 대형 장애물을 옮기거나 22mm 두께의 철근을 절단하고, 시멘트 덩어리를 부수거나 샌드위치 패널을 뚫는 등 다양한 작업을 쉽게 수행할 수 있어, 매몰된 인명을 굴삭기보다 빠르게 구조할 수 있다. 이러한 기능은 숙련되지 않은 사람도 직관적으로 조종할 수 있게 해, 재난 상황에서 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
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로봇 굴삭기, 거대한 돌담 자율 건설 주목
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조류·달팽이에서 유전자 편집 능력 발견⋯의료계 혁신 기대
- 조류와 달팽이가 유전자 편집 능력을 숨기고 있다는 사실이 밝혀졌다. 과학기술 전문매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'와 '뉴아틀라스' 등 다수 외신은 매사추세츠 공과대학(MIT) 내 맥거번(McGovern) 뇌연구소의 연구팀이 달팽이부터 조류, 아메바에 이르기까지 다양한 종들이 판저(Fanzor)로 알려진 프로그램 가능한 DNA 절단 효소를 만든다는 사실을 밝혀냈다고 보도했다. Fanzor는 CRISPR(크리스퍼, 일명 유전자를 자르는 '가위')로 널리 사용되는 유전자 편집 시스템을 구동하는 박테리아 효소와 마찬가지로 특정 부위에서 DNA를 절단하도록 프로그래밍할 수 있는 RNA 유도 효소다. CRISPR은 유전자의 특정 부위를 절단해 유전체 교정을 가능하게 하는 리보핵산 기반 인공 제한효소를 말한다. MIT의 맥거번 뇌연구소의 과학자들은 현재 3600개 이상의 Fanzor를 식별했다. 뉴 아틀라스는 이는 신약, 유전 치료 및 생명공학 개발에 막대한 기회를 제공할 것이라고 전했다. 최근 '사이언스 어드밴스(Science Advances)' 저널에 보고된 새로 인정된 천연 Fanzor 효소의 다양성은 연구나 의학을 위한 새로운 도구에 적용할 수 있는 광범위한 프로그래밍 가능한 효소 세트를 과학자들에게 제공할 것으로 기대된다. 맥거번 펠로우 오마르 아부다예(Omar Abudayyeh)는 "RNA 유도 생물학을 사용하면 정말 사용하기 쉬운 프로그래밍 가능한 도구를 만들 수 있기 때문에 더 많이 찾을수록 더욱 유리하다"고 말했다. 유전자 치료법 개발 가능 연그팀은 고대 박테리아 방어 시스템인 CRISPR는 RNA 유도 효소가 실험실에서 사용하도록 조정될 때 얼마나 유용할 수 있는지를 분명하게 보여줬다고 말했다. MIT 교수이자 맥거번 연구원인 펭 챵(Feng Zhang), 오마르 아부다예, 조나단 구텐베르그(Jonathan Gootenberg) 등이 개발한 CRISPR 기반 게놈 편집 도구는 과학자들이 DNA를 수정하는 방식을 변화시켜 연구를 가속화하고 많은 실험적 유전자 치료법의 개발을 가능하게 한다. 이후 연구자들은 박테리아 세계 전체에서 다른 RNA 가이드 효소를 발견했고, 그 중 상당수는 실험실에서 가치 있는 기능을 가지고 있음을 식별했다. 올해 초 챵의 팀에 의해 RNA 유도 방식으로 DNA를 절단하는 능력이 보고된 Fanzor의 발견은 RNA 유도 생물학의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있다. Fanzor는 진핵생물에서 발견된 최초의 효소다. 진핵생물은 각 세포의 유전 물질을 보유하고 있는 막으로 둘러싸인 핵으로 정의되는 식물, 동물, 곰팡이를 포함한 광범위한 생명체 그룹이다. 아부다예와 구텐베르그는 진핵생물에서 자연적으로 진화한 효소가 인간을 포함한 다른 진핵생물의 세포에서 안전하고 효율적으로 기능하는 데 더 적합할 수 있다는 것이 기대된다고 말했다. 챵의 연구팀은 Fanzor 효소가 인간 세포의 특정 DNA 서열을 정확하게 절단하도록 조작될 수 있음을 보여줬다. 아울러 새로운 연구에서 일부 Fanzor가 최적화 없이도 인간 세포의 DNA 서열을 표적으로 삼을 수 있음을 발견했다. 진화적 통찰력과 응용 가능성 기존 연구에서는 진핵생물 중에서 수백 개의 Fanzor가 발견됐다. 실험실 구성원인 저스틴 림(Justin Lim)이 주도한 광범위한 유전자 데이터베이스 검색을 통해 연구팀은 이제 이효소들의 다양성을 크게 확장시켰다. 연구팀은 진핵생물과 이를 감염시키는 바이러스에서 발견한 3600개 이상의 Fanzor 중에서 5개의 서로 다른 효소 계열을 식별했다. 이들 효소의 정확한 구성을 비교 분석함으로써 연구팀은 그들의 긴 진화 역사를 밝혀냈다. Fanzor는 TnpB라고 불리는 RNA 유도 DNA 절단 박테리아 효소에서 진화했을 가능성이 높다. 실제로 챵의 연구팀과구텐베르그 및 아부다예 팀 모두 Fanzor와 이러한 박테리아 효소와의 유전적 유사성에 주목했다. 구텐베르그와 아부다예가 추적한 진화적 연관성은 Fanzor의 박테리아 전임자가 진핵 세포에 들어가서 두 번 이상 진화를 시작했음을 암시한다. 일부는 바이러스에 의해 전염되었을 가능성이 있는 반면, 다른 일부는 공생 박테리아에 의해 도입됐을 수 있다. 이 연구는 또한 효소가 진핵생물에 흡수된 후 DNA에 접근할 수 있는 세포핵으로 들어갈 수 있게 하는 신호와 같이 새로운 환경에 적합한 특징을 진화시켰다고 제안한다. 생물학 공학 대학원생 카이위 지앙(Kaiyi Jiang)이 이끄는 연구팀은 유전적 및 생화학적 실험을 통해 Fanzor가 이전 박테리아와는 다르게 DNA 절단 활성 부위를 진화시켰음을 밝혀냈다. 연구 결과, 이 효소는 시험관내 DNA 서열을 목표로 삼을 때 TnpB의 조상인 표적 서열을 더 정확하게 절단할 수 있게 하는 것으로 나타났다. 이는 Fanzor가 더 선택적인 DNA 절단 활동을 가지며 임의의 서열 절단을 피한다는 것을 의미한다. 또한 연구팀은 RNA 가이드를 사용하여 Fanzor가 인간 세포 게놈의 특정 부위를 대상으로 절단하도록 했을 때 특정 Fanzor가 약 10~20%의 효율성으로 이러한 표적 서열을 절단할 수 있음을 발견했다. 연구팀은 추가적인 연구를 통해 Fanzor에서 다양한 정교한 게놈 편집 도구를 개발할 수 있기를 기대한다. 구텐베르그는 이를 "다기능을 갖춘 새로운 플랫폼"이라고 말했다. 아부다예는 "이러한 유형의 RNA 유도 시스템을 진핵생물 세계 전체에 개방하는 것은 우리에게 많은 가능성을 제공할 것이다"라고 강조했다.
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조류·달팽이에서 유전자 편집 능력 발견⋯의료계 혁신 기대
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고에너지 레이저로 3D 프린팅 금속 미세 조정 기술 개발
- 고에너지 레이저로 3D 프린팅 금속을 미세조정하는 기술이 개발됐다. 금속 3D 프린터는 기본적으로 재료를 층층이 쌓아 올리는 일반적인 3D 프린터의 원리를 따른다. 이 과정에서 금속 분말(파우더)을 프린터 바닥에 얇게 펴 바르고, 제품의 형상에 맞게 해당 금속 분말 부위에 고출력, 고정밀 레이저를 적용한다. 레이저의 고열에 의해 금속 파우더가 미세 용융되면서 입자들이 결합한다. 이러한 과정에서 레이저로 금속을 미세 조정하는 기술이 최근 개발되어 주목 받고 있다. 미국 과학 전문 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 영국 케임브리지 대학교가 주도하는 연구팀이 고에너지 레이저를 사용해 금속의 복잡한 형태를 손상시키지 않으면서 3D 프린팅 금속의 특성을 미세 조정하는 새로운 기술을 개발했다고 보도했다. 적층 인쇄나 3D 프린팅은 엔지니어링과 제조 분야에서 점점 더 중요한 도구로 자리 잡고 있지만, 여전히 해결해야 할 중요한 단점들이 있다. 이를 극복하기 위한 새로운 접근 방식이 필요하다. 3D 프린팅 금속은 일반적으로 금속 합금의 미세한 분말을 얇은 층으로 놓는 기계를 사용한다. 이 과정에서 디지털 모델에 따라 레이저 또는 전자빔으로 각 층을 녹이거나 소결(분말 입자들이 가열 등의 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 되는 과정)하고, 새로운 층을 추가한다. 프린팅이 완료된 후에는 여분의 파우더를 제거하고 최종 제품을 완성한다. 이 방식을 통해 복잡한 형태를 빠르게 제작할 수 있지만, 금속 제품 제작에는 형태 외에도 고려해야 할 요소가 많다. 금속의 물리적, 화학적, 기계적 특성 간의 복잡한 상호작용이 중요한데, 이를 적절히 제어하지 못하면 최종 제품의 품질이 떨어질 수 있다. 예를 들어, 3D 프린팅으로 제작한 칼은 전통적인 방식으로는 어려운 복잡한 곡선과 정교한 디자인을 구현할 수 있지만, 금속 자체의 특성을 고려하지 않으면 칼날이 쉽게 부러지거나 너무 부드러워질 수 있다. 이는 3D 프린팅의 복잡한 형태 제작에서 해결해야 할 주요 과제다. 금속 작업자들은 수천 년의 경험과 최근 과학의 발전을 바탕으로 금속의 특성을 효과적으로 제어할 수 있는 검증된 기술을 개발해왔다. 금속 가공의 과정에는 금속을 가열하고 두드려 그 결정 구조를 변화시키는 작업이 포함된다. 가열, 냉각, 단조(고체인 금속재료를 해머 등으로 두들기거나 압력을 가하는 기계적인 방법으로 일정한 모양으로 만드는 조작) 과정을 통해 조절함으로써, 금속 조각은 메스에서 I빔(I-Beams)에 이르기까지 다양한 용도에 적합한 구조로 미세 조정될 수 있다. 그러나 이러한 방식은 단순한 모양의 금속 물체에는 적용될 수 있지만, 복잡한 3D 프린팅된 형태에는 적용하기 어렵다. 용광로에 넣거나 망치로 두드리는 방법은 3D 프린팅의 목적에 부합하지 않기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위해 싱가포르, 스위스, 핀란드, 호주의 연구원들로 구성된 케임브리지 대학 팀은 현장에서 금속의 특성을 변경하기 위해 레이저를 사용하는 방법을 적용하기로 했다. 이 아이디어의 핵심은 레이저를 사용해 스테인리스 스틸로 만들어진 완성된 물체의 특정 부분을 선택적으로 녹여 결정 구조를 변경하는 것이다. 이 방식을 통해 연구팀은 3D 인쇄된 금속의 취성(매우 적은 변경에도 파괴되는 경우, 이를 '깨지기 쉽다'고 하고 그 정도를 '취성'이라고 함) 문제를 해결하고 금속을 강화하는 데 성공했다. 레이저를 사용한 이러한 미세한 재가열 과정은 전통 금속 가공에서 망치로 쇠를 단련하는 것과 유사하다. 연구팀은 금속을 연마하는 전통적인 기술에 착안하여 3D 프린팅에서 유사한 결과를 얻기로 했다. 예를 들어, 고품질의 칼날을 만드는 전통적인 방법 중 하나는 강철과 철을 사용해 여러 번 용접하고 두드리는 것이다. 이 과정에서 두 금속이 정밀하게 층을 이루며 칼날이 형성된다. 이러한 방법을 통해 칼 대장장이는 칼날 전체의 특성뿐만 아니라 특정 부분의 특성도 제어할 수 있으며, 결과적으로 칼날의 중앙은 유연하고, 가장자리는 날카롭게 유지된다. 케임브리지 대학 연구팀은 레이저로 처리한 부위와 처리하지 않은 부위를 번갈아 가며 대장장이가 구사한 것과 흡사한 기술을 개발했다. 이 기법을 통해 그들은 제품의 최종 속성을 효과적으로 제어할 수 있었다. 케임브리지 공학부의 마테오 세이타(Matteo Seita) 박사는 "이 방법이 금속 3D 프린팅 비용을 줄이고, 결과적으로 금속 제조 산업의 지속 가능성을 향상시킬 수 있다고 생각한다"며 "가까운 미래에 용광로의 저온 처리 과정을 우회하여, 3D 프린팅 부품을 엔지니어링 분야에 사용하기 전에 필요한 단계를 더욱 줄일 수 있기를 바란다"고 말했다. 한편, 최근 미국 캘리포니아 공과대학교(칼텍, Caltech) 연구팀은 독감 바이러스만큼 작은 금속재료로 3D 프린팅에 성공했다. 칼텍의 제조 방법에 따르면 150나노미터(독감 바이러스와 비슷한 크기)의 작은 금속재료를 비슷한 크기의 기존 재료보다 3~5배 더 견고하게 만들 수 있다. 또한 한국의 한국재료연구원은 용접기법을 사용하는 3D 프린팅 과정에서 용융금속의 부피를 제어하는 원천기술을 개발했다. 이를 통해 3차원 공간에서 금속을 자유롭고 연속적으로 프린팅할 수 있는 금속 3D 프린팅 펜 기술을 개발했다. 금속 3D 프린팅 펜 기술의 장점은 3차원 공간에서 용접토치가 움직이는 방향대로 금속을 연속적으로 적층 제조할 수 있다는 것이다. 기존 레이저 기반 금속 3D 프린팅과 비교할 때, 장비 구축 비용이 낮고 상용 용접재료를 사용해 빠르게 적층제조 할 수 있다. 또한 제조시간이 단축되고, 층간 경계가 없으며, 치밀한 미세조직을 형성해 우수한 기계적 성질을 갖는 제품을 만들 수 있다.
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고에너지 레이저로 3D 프린팅 금속 미세 조정 기술 개발
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과학자들, 다른 바이러스에 부착하는 바이러스 첫 발견
- 바이러스가 다른 바이러스에 달라붙어 자신의 유전자를 숙주 세포에 삽입할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 과학전문 매체 뉴아틀라스에 따르면, 이번 발견은 미국 메릴랜드 대학교 과학자들이 실험 결과에서 나타난 명백한 오염을 통해 처음으로 확인됐다. 일반적으로 바이러스는 동물, 식물, 박테리아와 같은 숙주 유기체의 세포를 감염시키지만, 다른 바이러스에 직접 부착되는 현상은 알려지지 않았다. 이번 연구에서 주목된 것은 '도우미' 바이러스와 '위성' 바이러스 간의 관계다. 위성 바이러스는 생존을 위해 도우미 바이러스에 의존하며, 과학자들은 이번 연구에서 위성 바이러스가 도움을 주는 도우미 바이러스에 지속적으로 부착되어 있는 것을 관찰했다. 이번 발견은 박테리오파지(포도상구균 바이러스)를 연구하는 학부 프로젝트의 일환으로, 환경 샘플에서 바이러스를 분리하고 실험실에서 염기서열 분석을 수행하는 과정에서 시작됐다. 한 샘플에서 '마인드플레이어(MindFlayer)'라는 이름의 예상 바이러스 DNA가 발견되었지만, 분석 결과 알려지지 않은 DNA의 오염이 확인됐다. 반복된 실험에서도 같은 결과가 나타났다. 이 현상을 파악하기 위해 연구자들은 투과전자현미경(TEM)을 사용하여 샘플을 검사했다. 그 결과, 마인드플레이어 바이러스의 '목' 부분에 '미니플레이어(MiniFlayer)'라고 불리는 작은 위성 바이러스가 부착되어 있는 것을 발견했다. 이 현상은 일회성 사건이 아니었다. 관찰된 박테리오파지 중 80%, 즉 50개 중 40개에 위성 박테리오파지가 부착되어 있는 것이 확인됐다. 더욱 흥미로운 것은, 덩굴손이 존재하지 않았지만, 일부 박테리오파지가 과거에 덩굴손에 묶여 있었다는 흔적인 '덩굴손' 구조를 가지고 있었다는 점이다. 연구의 제1 저자인 메릴랜드 대학교의 타지드 드카발로(Tagide deCarvalho) 박사는 "이 현상을 목격했을 때 정말 믿기 어려웠다"고 말하며 "박테리오파지나 다른 바이러스가 다른 바이러스에 부착되는 것은 전례가 없는 일"이라고 강조했다. 연구팀은 발견 후 위성 바이러스와 헬퍼 바이러스, 숙주 바이러스의 게놈을 분석해 일어나고 있는 현상을 조사했다. 연구에서는 마인드플레이어 바이러스가 알려진 다른 위성 바이러스들과 달리 숙주의 DNA에 통합되는데 필요한 유전자가 없다는 것을 발견했다. 이는 마인드플레이어가 숙주 세포 내에서 복제하기 위해서는 근처에 있어야 한다는 것을 의미한다. 이번 연구의 수석 저자인 이반 에릴(Ivan Erill)은 "바이러스의 부착 메커니즘이 이제 명확해졌다. 부착하지 않으면 동시에 세포 안으로 들어갈 수 있다는 것을 보장할 수 없다"고 말했다. 이 메커니즘의 정확성과 다른 바이러스들 사이에서의 일반성을 확인하기 위한 추가 연구가 계획되어 있으며, 이 연구는 국제 미생물 생태학 학회지에 게재됐다.
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- IT/바이오
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과학자들, 다른 바이러스에 부착하는 바이러스 첫 발견
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美 텍사스 주립대 "한의학, 심장마비 후 합병증 감소"
- 약 2년 전 심근경색으로 인한 갑작스러운 심장마비로 위독한 상황에 처했던 J씨(남·60대)는 2개월여의 치료 후 건강을 회복하고 퇴원했다. 그는 이후 한의원을 방문하여 체질 분석과 침술, 한약 치료를 받았고, 이러한 방법들이 자신에게 큰 도움이 되었다고 전했다. 최근 한의학이 심장마비, 뇌졸중, 사망 등의 심각한 합병증을 감소시키는 데 효과가 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 텍사스 주립대 사우스웨스턴 메디컬 센터(UT Southwestern Medical Center) 연구팀은 STEMI 후 주요 심장 및 뇌혈관 합병증의 위험을 감소시키는지 확인하기 위해 중국 전통 의학인 통심락캡슐(tongxinluo capsule, 通心絡膠囊)에 대한 최초의 서양식 임상 시험 중 하나를 수행했다. 미국 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 한의학 치료 효과가 최대 1년까지 지속됐으며 이를 통해 한의학 치료법에 대해 더 연구하고 개선할 수 있는 길을 열었다고 평가했다. 해당 매체는 또한 ST분절 상승 급성심근경색증(STEMI)이 관상동맥의 완전 또는 거의 완전한 폐쇄로 인해 발생하는 가장 치명적인 심장마비 유형이라고 설명했다. STEMI는 몇 시간 내에 심장에 영구적인 손상을 일으킬 수 있으며, 추가적인 심장마비, 부정맥, 심부전, 뇌졸중의 위험을 증가시킨다고 알려져 있다. 이번 연구의 공동 저자 중 한 명인 에릭 피터슨(Eric Peterson)은 “현재 사용되는 많은 약물은 자연 요법이나 가정 요법 연구를 통해 처음으로 인식됐다”며 “우리는 이러한 장점을 가져온 전통 한의학의 정확한 활성 성분과 작용 메커니즘을 알지 못하지만, 이 치료법을 탐구하고 개선해야 한다는 점을 시사한다”고 말했다. '심장의 네트워크를 연다'는 뜻의 통심락캡슐은 중국에서 심장마비나 뇌졸중을 앓은 환자를 치료하는 전통적인 치료법으로 오랫동안 사용되어 왔다. 1996년 중국 국가식품의약국은 세포 및 동물 모델에서 유용한 결과를 바탕으로 협심증과 뇌졸중에 대한 통심락 캡슐 사용을 승인했다. 이 약은 인삼, 거머리, 전갈, 매미, 지네, 바퀴벌레, 백단향, 유향 등의 약초와 동물 추출물을 혼합한 것이다. 연구팀은 중국 내 124개 임상 센터에서 지난 2019~2020년 사이에 STEMI를 앓은 환자 3777명을 모집했다. 이들은 심장마비 발생 후 몇 시간 내에 관상동맥 혈전을 외과적 또는 화학적으로 제거해 치료를 받았다. 이후 1년 동안 아스피린과 같은 표준 치료법이나 베타 차단제와 같은 약물 외에도 환자의 절반이 무작위로 통심락캡슐을 투여받았다. 나머지 절반은 통심락캡슐과 모양, 냄새, 맛이 비슷한 위약을 복용했다. 연구진은 1년에 걸쳐 주요 부작용인 심장 사망, 반복적인 심장 공격, 뇌졸중 및 심장 혈류를 복원하기 위한 응급 수술을 결합한 주요 부정맥이 발생한 빈도를 추적했다. 그들은 30일째에 위약군에 비해 통심락캡슐을 복용한 환자의 주요심뇌혈관사건(MACCE)가 약 30% 더 낮다는 것을 발견했다. 임상 치료 후에도 효과는 1년 동안 지속됐다. 통심락캡슐을 복용한 환자들은 심장병 사망 위험이 25% 감소하는 등 MACCE의 개별 구성 요소에 대한 위험도 더 낮았으며, 통심락캡슐의 주요 부작용도 관찰되지 않았다. 이번 연구의 공동 저자 잉 시안(Ying Xian) 신경학과 종신 부교수는 "많은 약물이 전통 중국 의학이 보여준 만큼의 인상적인 효과를 얻지 못했다"라며 "통심락캡슐은 추가적인 연구를 통해 그 가치를 입증할 필요가 있다"고 말했다. 통심락캡슐에는 다양한 성분이 포함되어 있어, 추가 연구는 이 성분들 중 어떤 것이 심장 공격 후 합병증의 위험을 줄이는 데 기여하는지 밝히는 데 중점을 둘 것으로 예상된다. 전통 의학이 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받기 위해서는 연구 결과가 다른 인구집단에서도 재현될 필요가 있다.
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- 생활경제
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美 텍사스 주립대 "한의학, 심장마비 후 합병증 감소"
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99.6% 반사율 '초백색 세라믹' 개발⋯건물 냉각 혁신
- 99.6%라는 최고의 반사율로 건물을 시원하게 하는 혁신적인 '초(超)백색 세라믹'이 개발됐다. 홍콩의 과학자들이 햇빛과 열을 99.6% 반사해 건물을 획기적으로 냉각시킬 수 있는 새로운 초백색 세라믹 소재를 시연했다고 과학전문 매체 뉴아틀라스가 지난 12일(현지시간) 보도했다. 딱정벌레의 특성에서 영감을 받은 이 소재는 나노 구조 기술을 활용해 그 효과를 발휘하며, 외부 환경 조건에 견딜 수 있는 강한 내구력을 지녔다. 또한, 이 소재의 생산 과정은 상대적으로 간단하여 대량 생산으로 확장이 용이하다는 장점이 있다. 사람들은 집이 너무 더워지면 종종 에어컨을 먼저 켜곤 한다. 이는 즉각적인 냉방 효과를 가져올 수 있지만, 건물의 냉난방 비용이 전체 에너지 비용의 큰 부분을 차지하기 때문에 에너지 효율성은 낮은 편이다. 과학자들은 에너지 소모가 적으면서도 실내 온도를 수동적으로 조절하는 대체 방법을 찾고 있다. 그이러한 방법 중 하나는 건물과 옥상을 밝은 색으로 칠하는 것이다. 기본 물리학 원리에 따르면, 밝은 색상은 어두운 색상보다 빛을 덜 흡수하기 때문에 실내를 더 시원하게 유지할 수 있다. 이러한 원리를 바탕으로 최근에는 태양광을 95% 이상 반사하는 '초백색 페인트'가 개발됐다. 앞서 미국 퍼듀대학교의 연구팀은 2020년 10월, 햇빛의 95.5%를 반사하고 열을 거의 흡수하지 않는 초백색 페인트를 개발했다. 연구에 따르면, 이 페인트를 적용한 표면은 밤에는 주변보다 약 10도(°C) 낮은 온도를 기록했고, 낮 시간에는 태양이 가장 높은 위치에 있을 때도 온도가 최소 1.7°C 낮았다. 이 페인트는 자외선 흡수를 최소화하기 위해 시중 페인트에 주로 사용되는 이산화티타늄 대신 탄산칼슘을 충전제로 사용했다. 그 결과, 이 초백색 페인트는 햇빛을 80~90% 반사하는 기존의 열 차단 페인트들보다 훨씬 높은 빛 반사율을 달성했다 그러나 이러한 페인트는 건물의 냉각 효과를 상당히 개선할 수 있지만, 코팅 솔루션은 건물의 내구성과 관련된 문제들이 발생할 가능성이 있다. 최근 홍콩 시티대학교(CityU)의 과학자들은 다른 페인트보다 성능이 뛰어난 새로운 냉각 세라믹 소재를 개발했다. 이 소재는 단순한 흰색 페인트가 아니라 나노 구조에서 높은 반사율을 달성하는 것이 특징이다. 사이포칠러스 딱정벌레에서 영감을 얻은 이 소재는 거의 모든 스펙트럼의 햇빛을 효율적으로 산란시킨다. 이 연구의 결과로, 개발된 소재의 태양 반사율은 99.6%로 사상 최고치를 기록했으며, 적외선 열 방출량도 96.5%에 달하는 것으로 나타났다. 이 연구는 '사이언스' 저널에 게재됐다. 홍콩 시티 대학교 연구팀은 알루미나 소재가 태양열 흡수를 줄일 뿐만 아니라 날씨에 따라 냉각 세라믹의 내구성을 높여준다고 말했다. 다른 패시브 쿨링 소재와 코팅의 약점인 자외선 노출로 인한 성능 저하를 방지하고 표면에서 수분 증발 속도를 높여 증발 냉각의 보너스 효과를 더한다. 게다가 1000°C(1832°F) 이상의 온도에서도 견딜 수 있는 내화성까지 자랑한다. 이 연구의 공동 교신저자인 에드윈 초치얀 교수는 "이 냉각 세라믹의 장점은 고성능 PRC와 실제 환경에서의 애플리케이션에 대한 요구 사항을 모두 충족한다는 점"이라고 말했다. 초치얀 교수는 "우리의 실험에 따르면 냉각 세라믹을 주택 지붕에 적용하면 공간 냉각을 위해 20% 이상의 전기 절감을 달성할 수 있으며, 이는 기존의 능동 냉각 전략에 대한 사람들의 의존도를 줄이는 데 있어 냉각 세라믹의 큰 잠재력을 확인하고 전력망 과부하, 온실가스 배출과 도시 열섬을 피할 수 있는 지속 가능한 솔루션을 제공한다"고 설명했다. 연구팀은 또 알루미나와 같은 일반적인 재료와 상 반전 및 소결의 2단계 공정을 사용해 이 소재를 대량으로 쉽게 생산할 수 있다고 설명했다. 그리고 흰색 세라믹 기반의 소재에 다른 재료를 추가하면 다양한 색상과 패턴의 제품을 만들수 있다고 덧붙였다.
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99.6% 반사율 '초백색 세라믹' 개발⋯건물 냉각 혁신
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노르웨이, 해상 풍력 비용 50% 절감 새 터빈 개발
- 노르웨이에서 해상 풍력 발전의 운영 비용을 절반으로 줄일 수 있는 새로운 터빈을 개발했다. 미국 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)에 따르면, 노르웨이에서 기존의 풍력 터빈과는 완전히 다른 새로운 형태의 부유식 풍력 터빈이 개발돼 테스트에 들어갈 예정이다. 월드 와이드 윈드(World Wide Wind, WWW) 사가 개발한 이 대항 회전식 수직 축 터빈(contrarotating vertical-axis turbine, VAWT)은 기존 풍력 터빈에 비해 비용이 저렴하고 효율적일 것으로 기대되고 있다. 기존 풍력 터빈은 바람을 이용해 프로펠러를 회전시켜 전기를 생산한다. 이 프로펠러는 탑의 상단에 위치하며, 발전기와 연결되어 있다. 하지만, 바람 방향에 따라 터빈이 조정되어야 하고, 유지보수 비용도 상당하다. 반면에, 대항 회전식 VAWT(Vertical Axis Wind Turbine)는 이런 단점들을 해결한다. 모든 발전 장비가 지면에 위치해 있고, 터빈은 수직 축을 중심으로 회전한다. 이 구조 덕분에 바람 방향에 상관없이 안정적이며, 유지보수 비용도 절감된다. 더욱이, 이 VAWT는 고정된 블레이드를 사용해 유지보수가 용이하고, 바람 방향에 따른 블레이드 조절이 필요 없다. WWW사의 한스 베른호프 최고기술경영자(CTO)는 대항 회전식 VAWT가 기존 풍력 터빈보다 전력 생산을 두 배로 늘리고, 발전 비용을 절반으로 줄일 수 있다고 밝혔다. 이 혁신적인 터빈 설계는 해상 풍력 발전의 미래에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 경제적이고 효율적인 이 터빈은 해상 풍력을 더욱 저렴하고 접근하기 쉬운 에너지원으로 변모시킬 수 있다. 특히, 대항 회전식 VAWT는 기존 터빈보다 비용 효율성과 성능 면에서 우수할 것으로 예상된다. 이는 해상 풍력이 더 저렴하고 접근 가능한 에너지원이 될 수 있음을 의미한다.
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노르웨이, 해상 풍력 비용 50% 절감 새 터빈 개발
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덴마크 기업, 우주비행사 훈련용 해저 정거장 설계
- 화성이나 우주에서 생활할 우주비행사를 훈련하기 위해 해저 정거장이 구축된다. 미국 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)는 최근, 덴마크의 SAGA 스페이스 아키텍츠(SAGA Space Architects)가 우주비행사 훈련용 수중 서식지(UHAB, underwater habitat)를 설계했다고 보도했다. 수중에서 생활 가능한 UHAB는 최대 4명의 훈련생 우주인이 한 달 이상 머물 수 있으며, 이 기간 동안 해저에 고정되어 있을 예정이다. 달이나 화성의 표면에 앞으로 지어질 구조물과 유사하게, UHAB는 완전히 밀폐되어 있으며 자급자족이 가능한 구조로 설계됐다. 이로 인해 우주인들은 다른 행성에서 지내는 것과 유사한 밀폐된 환경에서 생활하며 겪게 될 신체적, 심리적 도전을 경험할 수 있다. SAGA는 2026년경 유럽 해역에 최종적으로 4인용 버전의 UHAB를 배치할 계획이며, 유럽 우주국(ESA)을 비롯한 기관들이 이를 사용할 수 있을 것으로 보인다. 이 구조물은 바닥 면적이 약 10㎡(108제곱피트)이며, 깊이 10m(33피트) 이상에서 압력에 견딜 수 있다. 또한 생물학자나 해양학자들도 해양 환경연구를 위해 이 구조물을 활용할 수 있다. SAGA는 1인용 데모 버전의 UHAB를 이미 성공적으로 테스트했다. 지난 10월 초, 회사 공동 창업자 겸 수석설계자 세바스티안 아리스토텔레스(Sebastian Aristotelis)는 코펜하겐 인근 해저에서 깊이 7m(23피트)에 위치한 1.5㎡(16제곱피트) 구조물에서 48시간 시간 동안 지내면서 실험을 진행했다. 아리스토텔레스는 실험에 대해 "우리는 많은 가설을 검증할 수 있었으며, 예상치 못했던 교훈을 얻었다"며, "예를 들어, 폐쇄 셀 구조의 단열재는 높은 압력에서 상당히 압축되어 내부 직물을 찢는 문제를 경험했다. 실험에서는 약간의 수축만 관찰됐지만, 실제로 내부에서 느낀 압력은 힘에 대한 직관적인 이해를 얻는데 큰 도움이 되었다"고 말했다. UHAB는 우주인들이 화성에서의 생활에 대비하도록 돕는 중요한 도구가 될 잠재력을 가지고 있다. 우주인들은 UHAB에서 밀폐된 환경에서 생활하고 작업 방법을 학습할 수 있을 뿐만 아니라, 화성과 유사한 극한의 환경 조건에서 생존 기술을 익힐 수 있다. 또한 UHAB는 우주 탐사에 새로운 가능성을 열어줄 수 있다. 예를 들어, 이 구조물은 우주인이 화성이나 우주에 더 오랫동안 머물 수 있도록 하거나, 자원 추출과 가공 과정에 사용될 수 있다.
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