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[신소재 신기술(92)] 선박이 배출하는 탄소 포집, 짠 물로 바꿔 바다에 저장하는 원자로 나왔다
- 국제해운선이 차지하는 세계 무역의 비중은 80%에 달한다. 해운 부문은 전 세계 탄소 배출량의 약 3%를 차지한다. 그러나 기후 변화가 심각한 현재 해운은 기후 목표를 달성할 수 있는 단계에 오르지 못하고 있다. 지난해, 해운을 규제하는 유엔 기관인 국제해사기구는 다른 산업들과 연계해 2050년까지 제로를 달성하는 것을 목표로 해운 산업의 탄소 배출을 강화했다. 그러나 메탄올, 수소, 암모니아 등 저배출 연료의 공급은 빠르지 않다. 캘리포니아 공과대학(칼텍)의 화학 해양학자 제스 애드킨스가 연료 연소로 인해 배출되는 탄소를 바닷물 소금으로 전환할 수 있는 원자로를 화물선에 장착함으로써 탄소 제로에 도움을 줄 수 있다는 아이디어를 제안했다고 CNN이 보도했다. 애드킨스는 이 방법으로 탄소를 10만 년 동안 가두어 둘 수 있다고 밝혔다. 이 아이디어는 바다에서 이미 자연적으로 일어나고 있는 현상과 비슷하다. 원자로를 설계하고 테스트하는 스타트업 칼캐리아(Calcarea)를 설립한 애드킨스는 이 방법이 지구가 수십억 년 동안 자연적으로 진행해 온 반응이라고 언급했다. 해수는 대기로 방출되는 탄소의 약 3분의 1을 자연스럽게 흡수해 물을 산성화하고 바다에 풍부한 탄산칼슘을 용해시킨다. 탄산칼슘은 산호의 뼈대, 조개 및 바다 바닥의 대부분의 퇴적물을 구성하는 모든 것들을 만든다. 용해된 탄산칼슘은 물 속의 탄소와 반응해 중탄산염을 형성하고 탄소를 가두어 둔다. 바닷물에는 현재 이미 3만8000기가톤(38조 톤)의 중탄산염이 존재한다. 칼캐리아는 선박의 배기 가스를 선체의 원자로로 흘려보내 이런 자연적 과정을 모방하고자 한다. 대부분 탄산칼슘으로 구성된 암석인 석회암과 배기 가스 속의 탄소는 혼합물과 반응, 탄소를 중탄산염의 형태로 가두는 짠 물을 만든다. 애드킨스는 원자로를 통해 선박의 탄소 배출량의 약 절반을 포집해 저장하는 것을 목표로 하고 있다. 자연계에서는 이 반응이 1만 년 이상 걸리지만 칼캐리아의 원자로에서는 불과 1분이면 된다고 한다. 이는 탄소와 석회암을 서로 밀접하게 접촉시켜 이루어진다. 만들어진 짠 물은 바다로 방출되며, 이는 해양 생물이나 해수의 화학적 균형에 위협이 되지 않는다. 회사는 또 미립자 및 연소되지 않은 연료와 같은 다른 오염 물질과 기타 오염 물질을 제거하기 위해 필터를 추가하는 방안도 강구 중이라고 밝혔다. 애드킨스는 2년 동안 프로젝트를 진행한 후 2023년 1월 회사를 칼텍에서 분사했다. 칼텍의 학부생인 멜리사 구티에레즈, 엔지니어인 피에르 포린, 서던캘리포니아 대학교(USC) 교수이자 지구화학자인 윌 베렐슨 등 세 명이 공동 창립자로 참여했다. 회사는 350만 달러의 초기 자금을 조달하고 시스템 개발에 집중했다. 칼캐리아는 USC 주차장과 로스앤젤레스 항구에 각각 하나씩의 프로토타입 원자로를 건설했다. 5월 말, 칼캐리아는 국제 운송 회사인 로마(Lomar)와 연구개발 협력 계약을 맺었다고 발표했다. 애드킨스는 이를 통해 첫 번째 원자로가 선박에 장착될 것이라고 전했다. 애드킨스는 칼캐리아 솔루션이 해운 산업이 보다 친환경적인 연료로 전환하는 것과 함께, 해운의 탈탄소화에 도움을 줄 수 있다고 확신했다. 더 먼 미래에는 이 원자로가 대기에서 포집된 탄소를 지하에 저장하는 대안으로 활용될 수 있다고 부연했다.
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- 산업
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[신소재 신기술(92)] 선박이 배출하는 탄소 포집, 짠 물로 바꿔 바다에 저장하는 원자로 나왔다
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[퓨처 Eyes(46)] 3D 프린팅 심장 반창고, 손상된 인체 조직 대체·복구 가능성 열어
- 심장에 붙일 수 있는 반창고가 3D 프린팅으로 제작돼 새로운 질병 치료의 길을 열었다. 미국 콜로라도 볼더 대학교(CU Boulder) 연구팀이 펜실베니아 연구팀과 공동으로 인체 조직의 강도와 신축성을 모두 갖춘 3D 프린팅 소재 개발에 성공했다고 CU볼더 투데이, 기술 전문 매체 인터레스팅 엔지니어링 등이 전했다. 가까운 미래에는 생명유지에 필수적인 기관인 심장의 결함이나 손상을 접착형 밴드를 통해 간단히 치료할 수도 있을 것으로 에상된다. 연구팀은 산화 환원 촉진을 통과한 광노출 후 연속 강화(CLEAR)라는 새로운 3D 프린팅 방법을 개발했다. 이 소재는 심장 박동을 견딜만큼 탄력적이면서도 관절에 가해지는 압력을 견딜만큼 강하다. 특히 환자 맞춤형으로 제작할 수 있어 다양한 의료 분야에 활용될 수 있다. 이번 연구 결과는 지난 2일 과학 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다. 차세대 바이오 소재 연구팀은 이 기술이 심장에 약물을 직접 전달하는 내부 붕대, 연골 패치, 무바늘봉합 등 차세대 바이오 소재 개발의 토대가 될 것으로 기대한다. 연구 책임자인 제이슨 버딕 CU 볼더 바이오프론티어 연구소 교수는 "심장 조직과 연골 조직은 스스로 복구하는 능력이 매우 제한적이라는 점에서 비슷하다. 한 번 손상되면 회복이 어렵다"며 "더 탄력적인 소재를 개발해 복구 과정을 돕는다면 환자들에게 큰 도움을 줄 수 있다"고 말했다. 기존의 의료용 기기는 주로 몰딩이나 주조 방식으로 제작되어 대량 생산에는 적합하지만, 환자별 맞춤형 제작에는 한계가 있었다. 최근 3D 프린팅 기술은 다양한 형태와 구조의 소재로 제작할 수 있어 의료 분야에 새로운 가능성을 열고 있다. 3D 프린팅은 살아 있는 세포를 포함한 다양한 재료를 사용해 물체를 층층이 쌓아 물체를 만드는 기술이다. 특히 하이드로젤(콘택트렌즈 소재)은 인공 조직, 장기 임플란트 제[작에 유망한 소재로 주목받았지만, 기존 3D 프린팅 하이드로젤은 의료 분야에 필요한 강도와 유연성이 부족해 늘어나면서 쉽게 찢어지거나, 압력에 의해 깨지거나, 너무 뻣뻣해서 조직에 맞게 성형하기 어렵다는 문제점이 있었다. 이에 버딕은 기존 3D 프린팅에 대해 "심장에 딱딱한 플라스틱을 붙였다고 상상해 보자. 심장이 뛰는 동안 변형되지 않고 그냥 부러질 것"이라고 설명했다. 새로운 3D 공정은 습한 조직에 붙을 수 있는 견고하고 유연한 소재를 생산해, 기존 프린팅의 문제점을 해결했다. 연구팀은 기존 하이드로젤의 한계를 극복하기 위해 'CLEAR'라는 새로운 3D 프린팅 방법을 개발하여 긴 분자들을 얽히게 만들었다. CLEAR(Continuous-curing after Light Exposure Aided by Redox initiation)는 3D 프린팅 소재에 긴 분자를 얽어 넣어 작동하는 방식이다. 이렇게 제작된 소재는 기존의 DLP(Digital Light Processing, 디지털 광원 처리) 방식으로 제작된 소재보다 훨씬 강하고 동물 조직 및 장기에 잘 부착되는 것으로 나타났다. 장기에 부착 가능한 3D 프린팅 소재 연구팀은 강도와 탄성을 모두 갖춘 3D 프린팅 하이드로젤을 개발하기 위해 벌레의 움직임에서 영감을 얻었다. 벌레는 서로 얽히고 풀리는 과정을 반복하며 3차원 '웜 블롭(worm blob)'을 형성하는데, 이는 고체와 액체의 특성을 모두 가지고 있다. 새롭게 개발된 소재는 엄격한 인장 및 하중 지지 테스트를 거쳤다. 그 중에는 샘플 위에 자전거를 놓는 다소 특이한 절차도 포함됐다. 연구팀은 이러한 테스트를 통해 개발된 소재가 기존 소재보다 월등히 높은 강도와 탄성을 지녔음을 입증했다. 팀은 이 소재가 표준 3D 프린팅 공정을 사용해 만든 소재보다 엄청나게 튼튼하다는 것을 발견했다. 특히 이 소재는 동물 조직과 장기에 대한 호환성과 접착력도 입증했다. 공동 제1저자이자 버딕 연구소의 연구원인 맷 데이비슨은 "이제 우리는 조직을 기계적으로 지지할 만큼 강한 소재를 3D로 인쇄할 수 있다. 이전에는 한 번도 해 본 적이 없다"고 말했다. 연구팀은 이 기술이 심장 결함 복구, 조직 재생 약물 전달, 탈출된 디스크 고정, 수술 부위 봉합 등 다양한 의료 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 특히, 이 기술은 개인 맞춤형 의료 기기 제작에 혁신을 가져올 것으로 예상된다. 또한 이 방법은 경화 과정에 추가 에너지가 필요하지 않아 친환경적이며, 의료 분야뿐만 아니라 연구 및 제조 분야에도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 버딕의 연구팀은 예비 특허를 출원했으며, 이들 물질에 대한 조직 반응을 조사하기 위해 추가 연구를 곧 수행할 예정이다.
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[퓨처 Eyes(46)] 3D 프린팅 심장 반창고, 손상된 인체 조직 대체·복구 가능성 열어
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미국, 중국 반도체에 이어 EV기술도 규제검토⋯미중 기술분쟁 확산
- 미국정부가 급속하게 부상하는 자율주행과 커넥티드 차량 분야에서의 중국제품에 대해 새로운 규제를 검토하는 것으로 알려졌다. 이에 따라 미·중간 기술분쟁이 반도체분야에서 자동차분야로까지 확산될 것이라는 전망이 제기되고 있다. 블룸버그통신은 6일(현지시간) 정통한 소식통을 인용해 조 바이든 미국 정부가 이달중에 중국제 자동차 소프트웨어의 미국 판매를 제한할 계획이라고 보도했다. 블룸버그는 스마트카로 불리는 신세대 자동차가 초래한 안전보장상의 우려에 대응하는 것이 이번 조치의 목적이라고 전했다. 자율주행차용 중국제 테크놀로자 사용과 테스트의 제한이 포함돼 있다고 덧붙였다. 최첨단 자동차에는 가솔린차, 전기자동차(EV)를 불문하고 인터넷에 접속하는 장치가 내장된 차량이 많아 해킹 피해를 당할 우려가 제기되고 있다. 사용제한이 검토되게 된 것은 중국제 자동차 소프트웨어의 사이버보안 리스크에 관해 바이든 대통령이 지난 3월에 지시한 조사가 계기가 됐다. 중국이 EV와 스마트카용 부품의 리더로서 두각을 나타내온 것은 중국 정부의 보조금과 지원이 광범위하게 퍼져있기 때문인 점도 있다. 비야디(BYD)가 지난해 4분기에 판매한 완전EV 대수는 테슬라 판매대수를 넘어섰다. 전세계 자동차제조업체는 커넥티드카에 필요한 기술을 중국 공급망에 점차 의존하고 있는 상황이다.
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- IT/바이오
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미국, 중국 반도체에 이어 EV기술도 규제검토⋯미중 기술분쟁 확산
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[신소재 신기술(89)] 화장품 미세플라스틱 대체 신소재 개발
- 영국에서 화장품 미세플라스틱을 대체할 수 있는 신소재가 개발됐다. 미세플라스틱은 크기가 5mm 이하인 작은 플라스틱 조각으로, 1차 미세플라스틱과 2차 미세플라스틱의 두 가지 경로로 생성된다. 1차 미세플라스틱은 처음부터 작은 크기로 만들어진 플라스틱이다. 예를 들어 세안제와 치약 등에 들어 있는 미세플라스틱 알갱이, 화장품에 사용되는 마이크로비즈, 플라스틱 제품 제조 과정에서 발생하는 작은 플라스틱 조각 등이 있다. 2차 미세플라스틱은 큰 플라스틱 제품이 자외선이나 파도 등에 의해 작게 쪼개지면서 생긴 것을 말한다. 예를 들면 비닐봉투, 플라스틱 페트병, 합성섬유 의류 등이 2차 미세플라스틱이 생기는 원인이 될 수 있다. 미세플라스틱은 너무 작아서 하수 처리 시설에서 걸러지지 않고 강이나 바다 등으로 흘러들어가 환경 오염을 일으킨다. 또한 먹이 사슬을 통해 물고기, 조개 등 해양 생물의 몸 속에 축적되어 결국 우리 식탁까지 위협할 수 있다. 신소재 IP 플랫폼 '아기풀(AggiePol)' 개발 이러한 환경 오염 문제를 해결하기 위해 생분해성 폴리머 전문 기업인 테이샤 테크놀로지스(Teysha Technologies)는 유럽 화장품 산업에서 사용되는 미세 플라스틱을 대체할 수 있는 신소재 IP 플랫폼 '아기풀(AggiePol)'을 개발했다고 프로페셔널 뷰티가 전했다. 테이샤는 글로벌 기업들과 협력해 아기풀을 석유 기반 폴리카보네이트 플라스틱 대체제로 활용해 화장품 산업의 미세플라스틱 폐기물을 크게 줄일 계획이다. 영국 소비자들은 65% 이상이 지속 가능한 대안을 찾기 위해 화장품 구매 시 '클린 성분'을 중요하게 여기는 것으로 나타났다. 영국은 2018년에 화장품 미세 플라스틱 사용을 금지했지만, 여전히 증점제(액체의 점성을 높여서 걸쭉하게 만드는 물질), 필름 형성제, 안정제 등 다른 성분을 통해 미세플라스틱이 배출되고 있다. 유럽화학물질청(ECHA)에 따르면 매년 화장품에서 발생하는 미세플라스틱 약 8700톤 중 절반 가량이 환경으로 유출되고 있다. 인류가 화석 연료로 만든 플라스틱을 사용하기 시작한 것은 1세기가 조금 넘었다. 2차 세계 대전 이후 수천 개의 새로운 플라스틱 제품의 생산과 개발이 가속화되면서 오늘날 플라스틱이 없는 삶은 상상할 수도 없게 됐다. 오늘날 일회용 플라스틱은 매년 생산되는 플라스틱의 40%를 차지하고 있다. 세계 각국은 급속히 늘어난 일회용 플라스틱 제품을 처리하기 위해 골머리를 앓고 있다. 테이샤가 개발한 아기풀은 생분해성 바이오 플라스틱 신소재다. 농업 부산물이나 식품 폐기물 등 천연 원료에서 추출되며, 미세플라스틱을 대체할 수 있는 친환경적인 소재로 주목받고 있다. OECD 생분해성 인증 획득 아기풀은 자연 분해돼 무해한 당 성분으로 변하며, OECD 310 테스트를 통과해 생분해성 인증을 획득했다. 테이샤 테크놀로지스는 다양한 제품 라인, 생산 기술 및 고객 요구 사항에 맞춰 아기풀 화학물 및 제형 테스트를 진행했다. 아기풀 성분은 테이샤의 천연 제품 폴리카보네이트 플랫폼을 통해 추출된다. 이 플랫폼은 다양한 용도에 맞게 특성을 조절할 수 있는 폴리머를 생산할 수 있다. 재생 가능한 자원으로 만들어진 이 폴리머는 강도와 유연성을 모두ㅠ 갖추고 있으며, 가수분해를 통해 환경에 유익한 부산물로 분해된다. 구체적으로 말하자면, 폴리하이드록실 천연 재료는 단량체 구성 요소로 활용되고, 일반적인 엔지니어링 재료에서 발견되는 탄산염은 연결체로 사용된다. 폴리카보네이트의 구성에는 당류와 퀴닌산이라는 두 가지 폴리하이드록실 천연 단량체가 사용되었으며, 이를 변형하여 다양한 다양한 선형 및 초분지 폴리머와 공중합체를 생산할 수 있다. 다양한 내구성을 갖춘 '맞춤형' 플랫폼 테이샤의 플랫폼은 다양한 천연 단량체와 티올 공단량체를 조합하여 최종 제품의 강도, 열 안정성, 분해 속도를 조절할 수 있는 '맞춤형' 시스템이다. 또한 다양한 용매와 첨가제를 사용해 최종 폴리머 네트워크의 특성을 변경할 수 있다. 이를 통해 다양한 최종 제품을 만들 수 있으며, 각 제품은 사용 기간 동안 환경에 안정적으로 유지되도록 설계된다. 또한 특정 자연 조건에 장기간 노출될 때 무해한 물질로 분해되도록 설계할 수 있다. 테이샤 테크놀로지스의 최고기술책임자(CTO)인 카렌 울리 박사는 "아기풀과 같은 생분해성 소재를 화장품에 적용하는 것은 지속 가능한 제품에 대한 소비자들의 요구를 충족시킬 뿐만 아니라 업계의 새로운 기준을 제시하는 것"이라며 "소비자와 환경 모두를 위해 더 안전한 미용 제품을 만드는 데 앞장서게 되어 기쁘다"고 말했다.
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- 생활경제
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[신소재 신기술(89)] 화장품 미세플라스틱 대체 신소재 개발
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로봇 보조 보행 훈련, 뇌성마비 아동 운동 능력 향상에 효과
- 웨어러블 로봇을 사용한 지상 로봇 보조 보행 훈련(RAGT) 시스템이 뇌성마비(CP) 아동의 전반적인 운동 기능과 보행 능력을 개선해 주는 것으로 나타났다고 메디컬익스프레스가 보도했다. 한국에서 진행된 이 연구 결과는 미국 의사협회저널 네트워크 오픈(JAMA Network Open) 온라인판에 게재됐다. 대전 충남대학교 병원 최자영 박사 연구팀은 맹검(편향성을 막기 위해 실험이 끝날 때까지 실험자나 피실험자에게 특정 정보를 공개하지 않는 실험) 방식의 무작위 시험에서 고정되지 않은 토크 보조 웨어러블 외골격 로봇을 사용, 뇌성마비 아동을 대상으로 지상 (RAGT)의 효과를 조사, 웨어러블 로봇의 보조 효과를 분석했다. 시험 대상으로 90명의 아동이 선발됐고, 그중 78명이 참여해 37명과 41명으로 두 그룹을 편성, 각각 RAGT 그룹과 대조군으로 무작위 배정됐다. RAGT 배정 그룹은 6주 동안 18회의 RAGT 훈련을 거쳤고, 대조군은 같은 횟수만큼 일반적인 표준 물리 치료를 받았다. 연구팀은 RAGT 그룹의 변화가 걷기와 달리기 등 운동 기능을 측정하는 'GMFM-88(Gross Motor Function Measure 88)' 총점 및 소아 장애 인벤토리 평가-컴퓨터 적응 테스트 책임 영역 점수에서 대조군을 크게 능가한다는 사실을 발견했다. GMFM-88 수치는 RAGT 그룹에서 4.04점이 오른 반면, 일반 재활치료 대조군 그룹은 1.5점이 오르는 데 그쳤다. 이는 웨어러블 로봇의 개입으로 일상 생활에서의 독립성이 크게 향상됨을 나타낸다. 4주 추적 조사에서 RAGT 그룹의 균형 제어와 보행 편차 지수는 대조군에 비해 평균 차이가 각각 1.48 및 6.48로 더욱 큰 개선이 이루어진 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 "이 새로운 웨어러블 로봇 착용형 RAGT 시스템은 뇌성마비 증상의 어린이에게 큰 도움이 되며, 필요에 따라 힘을 제어하고, 어린이가 잘 걷고자 하는 동기를 부여하며, 집중적인 보행 훈련을 제공한다"고 보고서에서 썼다.
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- IT/바이오
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로봇 보조 보행 훈련, 뇌성마비 아동 운동 능력 향상에 효과
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[기후의 역습(34)] 기후 변화로 2050년까지 아라비카 커피 생산량 80% 급감
- 전 세계에서 매일 22억 잔 이상의 커피가 소비되고 있다. 1억 명이 넘는 전 세계 농부들이 그 모든 커피를 재배하고 생산한다. 소비되는 커피콩은 코페아 아라비카(Coffea arabica)와 코페아 카네포라(Coffea canephora) 두 가지 종이다, 코페아 카네포라는 로부스타(또는 코닐론) 커피라고도 한다. 플로리다 대학교 원예 과학자인 펠리페 페라오 박사에 따르면 예로부터 커피를 즐기는 애호가들은 특유의 풍미와 향 때문에 아라비카 콩을 선호한다고 한다. 그러나 2050년까지 기후 변화로 인해 아라비카 생산량의 약 80%가 감소할 것으로 예상된다. 이에 따라 페라오는 프랑스의 RD2 Vision과 브라질의 인케이퍼 연구소(Incaper Institution) 동료들과 대체 커피 품종을 조사하고 있다. 연구팀은 줄어들 아라비카를 보완하기 위한 대안으로 두 가지를 꼽고 있다. 하나는 커피 농사를 새로운 환경에 적응해 변화시키는 것이고, 두 번째는 회복력이 더 강한 종을 찾아내는 것이다. 플로리다 대학교 농업 및 식품과학 연구소(UF/IFAS)가 주도한 새로운 연구에 따르면 로부스타 커피가 아라비카를 대체할 수 있는 좋은 후보일 가능성이 높다고 PHYS가 전했다. 이 연구는 '작물학(Crop Science)' 저널에 게재됐다. 연구를 이끈 페라오는 "오늘날 전 세계적으로 상용화된 커피콩의 약 60%가 코페아 아라비카를 원료로 한 것임을 고려하면, 앞으로 커피 산업은 대폭 줄어들 아라비카 종의 대안을 찾을 수밖에 없다. 로부스타 커피가 후보로 떠오르는 이유도 여기에 있다"고 말했다. 그는 지난 수십년 동안 로부스타 커피 생산이 약 30% 증가, 커피 산업의 공급망에서 큰 개선을 이루었다고 설명했다. 전반적으로 로부스타 종은 비료와 물 등 투입물이 적기 때문에 아라비카보다 더 많은 커피를 생산할 수 있다. 이름에서 알 수 있듯이 이 식물은 더 강건하기도 하다. 로부스타 커피에 대한 수요는 감소하지 않을 가능성이 크지만, 가장 큰 과제는 커피 공급망에서 요구하는 수요를 충족하기 위해 품질과 생산성을 유지하는 것이다. 그런 의미에서 유전학 및 육종 연구는 다양성과 품질에 영향을 미치는 요인을 파악하기 위한 기본 요소를 제공한다. 연구를 위해 페라오 연구팀은 브라질의 고지대에 소재한 세 곳에서 5년 동안 로부스타와 아라비카의 여러 특성을 평가했다. 핵심은 로부스타 품종이 다른 기후에서 생산될 때 수확량이 늘어날 수 있는지, 또한 맛은 충분히 좋은지를 알아내는 것이었다. 분석 결과 로부스타 품종은 적응력이 매우 강했으며 고지대에서 자라기 때문에 생산과 풍미 점수가 모두 높은 것으로 나타났다. 페라오는 "로부스타 종은 다양성이 크기 때문에 유연하고 날씨 조건에 따라 다른 종을 선택할 수 있다"면서 "미래의 커피, 즉 기후에 민감한 커피에 대한 근본적인 해답을 얻을 수 있었다"고 말했다. 연구팀은 로부스타가 △ 더 적은 투입으로 더 많이 생산해 지속 가능성이 우수하고 △ 품질 면에서 소비자 수요를 만족시킬 수 있는 좋은 풍미를 갖고 있으며 △ 새로운 생산 시스템에 적응하는 가소성 등 세 가지 측면에서 우수하다고 평가했다. 팀은 브라질에서 얻은 로부스타에 대한 좋은 결과를 토대로 미국 플로리다에서도 로부스타를 재배할 수 있는지를 탐구하고 있다. 플로리다에서는 다양한 지역에서 로부스타와 아라비카 커피를 테스트하는 몇 가지 시험이 진행되고 있다. 일부 카운티에서 농장 재배를 진행하는 동시에 연구소 및 터널 구조에서의 실내 생산도 추진하고 있다. 브라질과 비교할 때 토양 특성, 강우량 분포, 온도 및 기상의 차이가 커피 생산과 품질에 영향을 미칠 것이라는 추정이다.
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[기후의 역습(34)] 기후 변화로 2050년까지 아라비카 커피 생산량 80% 급감
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오픈AI, 챗GPT에 '고급 음성 모드' 도입⋯가을부터 유료사용자 대상 확대 적용
- 오픈AI가 새로운 '고급 음성 모드'를 30일(현지시간)부터 배포하기 시작했다고 IT전문매체 더 버지와 CNN 등 다수 외신이 이날 보도했다. 기존 알렉사나 시리 같은 디지털 비서의 기계적인 음성과 달리, 챗GPT의 고급 음성 모드는 실제 사람의 목소리처럼 자연스럽고 생동감있게 들린다. 실시간 응답, 대화중 끼어들기에 대한 적응, 농담에 대한 웃음 반응, 사용자의 음성 톤을 통한 감정 상태 파악까지 가능하다. 챗GPT의 고급 음성모드 지원은 지난 5월 첫 시연 당시 스칼렛 요한슨의 목소리와 유사하다는 비판이 제기되자 안전상의 이유로 출시를 연기했다. 오픈AI는 당초 6월에 고급 음성 모드 출시를 계획했지만, 안전성 테스트와 실시간 응답 유지 등의 문제로 출시 시기를 한 달 미룬 것. 고급 음성 모드는 챗봇의 가장 강력한 버전인 ChatGPT-4와 함께 작동하며, 30일부터 유료 사용자를 대상으로 점진적으로 출시될 예정이다. 먼저 소수의 챗GPT 플러스( ChatGPT Plus) 가입자들에게 제공되며, 올가을에는 모든 플러스 사용자에게 확대 적용될 계획이다. 챗GPT의 고급 음성 모드 도입은 오픈AI에게 중요한 전환점이 될 수 있다. 단순한 AI 챗봇에서 벗어나, 사용자들이 친구와 대화하듯 자연스러운 음성 대화를 나눌 수 있는 가상 개인 비서로 발돋움할 수 있기 때문이다. 이러한 편리성은 사용자들의 챗GPT 이용 빈도를 높이고, 애플, 아마존 등 기존 가상 비서 시장에 도전장을 내밀 수 있는 계기가 될 것이라고 CNN은 진단했다. 그러나 더욱 발전된 음성 모드 도입은 몇 가지 의문점을 제기한다. '챗GPT가 사용자의 발화를 정확하게 이해할 수 있을까?', '특히 발음이나 억양이 다를 경우에도? 또한, 사람처럼 말하는 AI 비서에게 사용자들이 더욱 맹목적으로 의존하게 되는 것은 아닐까? 특히 AI가 잘못된 정보를 제공할 때도 말이다. 그러나 고급 음성 모드 도입에도 챗GPT가 사용자가 말하는 의도를 정확하게 이해할 수 있을지, 특히 발음이나 억양이 다른 문제를 어떻게 받아들일지, 또는 사람처럼 말하는 AI 비서에게 사용자들이 더욱 맹목적으로 의존하게 되는 것은 아닌지, 특히 AI가 잘못된 정보를 제공할 경우 등의 여러 가지 우려가 제기됐다. 최근 몇 달 동안 오픈AI는 100명 이상의 테스터를 대상으로 AI 모델의 음성 기능을 시험하며 잠재적인 약점을 파악했다. 이들은 총 45개 언어를 사용하며 29개 지역에 분포되어 있다고 이날 발표에서 밝혔다.
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오픈AI, 챗GPT에 '고급 음성 모드' 도입⋯가을부터 유료사용자 대상 확대 적용
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삼성전자, 반도체 2분기 영업익 6.5조원…TSMC 넘어섰다
- 삼성전자가 '메모리 반도체 혹한기'를 극복하고 화려하게 부활했다. 올해 2분기 반도체 사업에서만 6조원이 넘는 영업이익을 달성하며 반도체 시장의 반등을 이끌었다. 특히 최근 급성장한 인공지능(AI) 시장이 메모리 반도체 수요를 견인하며 가격 상승을 이끌었고, 이는 삼성전자 반도체 부문의 실적 개선을 넘어 전체 실적을 끌어올리는 견인차 역할을 톡톡히 했다. 메모리 반도체 업황 부진으로 지난해 어려움을 겪었던 삼성전자는 올해 들어 감산 효과와 AI 시장 확대로 반도체 수요가 회복되면서 실적 반등에 성공했다. 특히 챗GPT 등 생성형 AI 서비스 확산으로 고성능 메모리 반도체인 HBM 수요가 급증하면서 삼성전자의 반도체 사업은 새로운 성장 동력을 확보했다는 평가다. 이러한 반도체 사업의 호조는 삼성전자 전체 실적에도 긍정적인 영향을 미쳤다. 2분기 영업이익은 10조원을 돌파하며 시장 전망치를 뛰어넘는 '어닝 서프라이즈'를 기록했다. 증권가에서는 하반기에도 메모리 반도체 가격 상승세가 이어지면서 삼성전자의 실적 개선 추세가 지속될 것으로 전망하고 있다. 2분기 사업 부문별 실적을 살펴보면, 반도체 사업을 책임지는 디바이스솔루션(DS) 부문은 28조5600억원의 매출과 6조4500억원의 영업이익을 달성했다. 특히 DS 부문 매출은 2022년 2분기 이후 처음으로 TSMC의 매출을 뛰어넘는 성과를 거두었다. 메모리 사업은 생성형 AI 서버용 제품 수요 급증과 기업용 자체 서버 시장 확대에 힘입어 DDR5, 고용량 SSD 등의 수요가 늘어나면서 시장 회복세를 이어갔다. 시스템LSI 사업은 주요 고객사의 신제품에 탑재되는 시스템온칩(SoC), 이미지센서 등의 공급 확대로 실적이 개선되어 상반기 기준 역대 최고 매출을 기록했다. 파운드리 사업은 5나노 이하 초미세 공정 수주 증가에 힘입어 AI 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 분야 고객사가 전년 대비 약 2배 늘어났다. 또한, 게이트올어라운드(GAA) 2나노 공정 설계 키트 개발 및 배포를 통해 고객사들의 제품 설계가 본격화되었으며, 2025년 2나노 양산 준비도 순조롭게 진행되고 있다. 디바이스경험(DX) 부문은 42조 700억원의 매출과 2조7200억원의 영업이익을 기록했다. 스마트폰 사업을 이끄는 모바일 경험 부문은 2분기 스마트폰 시장의 전통적인 비수기 영향으로 신제품 출시 효과를 누렸던 1분기보다 매출이 감소했다. 하지만 갤럭시 S24 시리즈는 2분기 및 상반기 출하량과 매출 모두 전년 동기 대비 두자릿수 성장을 기록하며 선전했다. 영상디스플레이(VD) 사업은 '2024 파리 올림픽' 등 대형 스포츠 이벤트 특수에 힘입어 선진 시장을 중심으로 전년 대비 매출이 증가했다. 생활가전 사업 역시 에어컨 성수기 진입과 비스포크 AI 신제품 판매 호조로 실적 회복세를 이어가고 있다. 하만(Harman)은 매출 3조6200억원, 영업이익 3200억원으로 실적 개선을 이루었다. 하만은 삼성전자가 2017년 인수한 미국 오디오 전문 기업이다. 디스플레이(SDC)는 유기발광다이오드(OLED) 판매 호조 등으로 7조6500억원의 매출과 1조100억원의 영업이익을 달성했다. 2분기 시설 투자 12조원대 삼성전자의 2분기 시설투자액은 12조1000억원으로, 이 중 반도체에 9조9000억원, 디스플레이에 1조 8000억원을 투자했다. 또한, 역대 최대 규모인 8조 500억원의 연구개발(R&D) 비용을 집행하며 4분기 연속 최대 R&D 투자 기록을 경신했다. 하반기에도 메모리 반도체 가격 상승세가 지속되면서 메모리 중심의 수익성 개선 추세가 이어질 것으로 예상된다. 특히 '온디바이스 AI' 시대 도래와 주요 클라우드 서비스 제공업체 및 기업들의 AI 서버 투자 확대로 고성능·고용량 D램과 낸드 수요가 급증할 것으로 전망된다. KB증권 김동원 연구원은 "범용 D램 매출 비중이 연말로 갈수록 확대될 것으로 예상되어 하반기 실적 개선 폭이 더욱 커질 것"이라며 "현재 반도체 사이클에서는 HBM보다 범용 D램에 주목해야 한다"고 분석했다. 흥국증권 이의진 연구원은 "연말로 갈수록 생산량 증가보다 평균판매단가(ASP) 상승에 따른 실적 개선이 지속될 것"이라고 전망했다. 하반기 HBM3E 판매 비중 증가 계획 HBM3 출하량 증가와 HBM3E 양상 여부는 하반기 실적 개선에 대한 기대감을 높이는 요인이다. 삼성전자는 현재 HBM3E의 품질 검증을 진행 중이며, 블룸버그통신은 익명의 소식통을 인용해 "삼성전자의 HBM3E가 2~4개월 내에 품질 테스트를 통과할 것"이라고 보도했다. 이에 따라 삼성전자는 HBM 생산 능력을 확대하여 5세대 HBM인 HBM3E 판매 비중을 늘릴 계획이다. 서버용 D램 분야에서는 1b나노 32Gb DDR5 기반의 128GB, 256GB 모듈 등 고용량 제품을 중심으로 시장 경쟁력을 강화할 예정이다. 낸드 플래시 메모리 분야에서는 서버, PC, 모바일 등 다양한 분야에 최적화된 QLC SSD 제품군을 기반으로 고객 수요에 신속하게 대응할 계획이다. 시스템LSI 사업은 플래그십 스마트폰에 탑재될 엑시노스 2500의 안정적인 공급에 역량을 집중할 예정이다. 업계 최초 3나노 공정이 적용된 웨어러블 제품의 초기 시장 반응이 긍정적이며, 하반기에는 주요 고객사의 SoC 채용 모델 확대가 예상된다. 파운드리 사업은 모바일 제품 수요 회복과 함께 AI 및 고성능 컴퓨팅 분야 제품 수요 증가가 기대된다. 삼성전자는 초미세 공정 사업 확대와 GAA 3나노 2세대 공정 본격 양산을 통해 올해 시장 성장률을 뛰어넘는 매출 성장을 목표로 하고 있으며, 하반기에도 AI 및 고성능 컴퓨팅 분야 수주를 확대할 계획이다.
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삼성전자, 반도체 2분기 영업익 6.5조원…TSMC 넘어섰다
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오픈AI, 검색전문 AI '서치GPT' 출시⋯구글 아성에 도전장
- 생성형 인공지능(AI) 선두주자 오픈AI가 검색전문 AI인 '서치GPT'를 출시, 구글의 아성에 도전한다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 오픈AI는 25일(현지시간) 자체 검색 엔진 '서치GPT(SearchGPT)'를 처음 선보이고, 프로토타입(시험) 버전을 일부 이용자를 대상으로 테스트한다고 밝혔다. 오픈AI는 이어 서치GPT를 사람처럼 묻고 답하는 생성형 AI인 자사의 챗GPT에 통합할 계획이라고 전했다. 오픈AI는 서치GPT의 서비스제공시기에 대해서는 명확한 언급을 회피했다. 당초에는 대기리스트에 등록한 유저부터 이용할 수 있도록 할 방침이었다. 샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)는 이날 자신의 엑스(X·옛 트위터) 계정에 "우리는 현재보다 훨씬 더 나은 검색을 만들 여지가 있다고 생각한다"고 밝혔다. 오픈 AI측은 "웹에서 답을 얻으려면 많은 노력이 필요하며, 종종 관련 결과를 얻기 위해 여러 번 시도해야 한다. 우리는 웹의 실시간 정보로 모델의 대화 기능을 향상시킴으로써 원하는 것을 더 빠르고 쉽게 찾을 수 있다고 믿는다"고 말했다. 그는 "오픈AI는 궁극적으로 서치GPT 기능을 챗GPT에 통합하기를 희망한다"고 덧붙였다. 이에 앞서 지난 2월 정보통신(IT) 전문 매체 디인포메이션은 오픈AI가 웹 검색 서비스를 개발하고 있다고 보도했다. 현재 전 세계 검색 시장은 구글이 90% 가까이 장악하고 있으나 챗GPT가 큰 인기를 끌면서 오픈AI의 검색 엔진은 구글에 위협이 될 수 있다는 분석이 제기됐다. 오픈AI가 '서치GPT'를 발표한 이날 구글 모회사 알파벳 주가는 뉴욕 증시에서 2.99% 하락했다. 이에 따라 시총도 2조710억달러로 줄었다.
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오픈AI, 검색전문 AI '서치GPT' 출시⋯구글 아성에 도전장
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중국정부, 자국 AI모델 '사회주의 가치관 구현' 여부 강제심사
- 중국정부는 중국내 인공지능(AI)기업의 대규모언어모델(LLM)이 사회주의 핵심적 가치관을 구현하고 있는지 여부를 강제심사하고 있는 것으로 드러났다. 영국 파이낸셜타임스(FT)는 17일(현지시간) 복수 소식통을 인용해 이같이 보도했다. 소식통들은 중국의 사이버관리국(CAC)이 바이트댄스와 알리바바 등 대형 하이테크기업과 문샷 등 AI스타트기업을 대상으로 AI모델의 정부심사를 의무화했다고 전했다. 중국정부의 이같은 조치는 대량의 질문에 대한 LLM의 답변이 테스트되지만 질문은 정치적으로 주의가 요구되는 사안과 시진핑(習近平) 국가주석에 관련된 것이 많기 때문이라고 소식통들은 지적했다. FT는 CAC와 바이트댄스, 알리바바, 문샷, 바이두(百度) 등에 이와 관련된 질의를 했지만 답변을 얻지 못했다고 전했다.
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중국정부, 자국 AI모델 '사회주의 가치관 구현' 여부 강제심사
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애플, 아이폰용 iOS18 공개 베타 버전 출시…다양한 기능 개선 눈길
- 애플이 아이폰용 iOS18 공개 베타 버전을 선보였다고 CNBC, 더버지 등 외신이 대대적으로 보도했다. iOS18 공개 베타 버전은 올가을 새로이 출시될 아이폰 운영체제로, 애플 개발자들은 공식 출시되기 전에 이를 다운로드받아 최신 기능을 테스트하고 오류를 수정하게 된다. iOS18에서 단연 관심을 끄는 것은 애플이 내세우고 있는 인공지능(AI)인 애플 인텔리전스(Apple Intelligence)였다. 지난 6월, 애플은 일부 최신 기기에서 아이폰을 제어하고 이미지를 생성하며 사용자 질문에 지능적으로 답변할 수 있는 애플 AI 서비스가 가능하다고 발표했다. 그러나 애플은 애플 인텔리전스 탑재를 가을로 미루었다. 애플은 애플 인텔리전스가 올가을 베타 버전으로 출시될 예정이며 올여름 사용자들이 이를 시험해 볼 수 있을 것이라고 밝혔다. 다만 챗GPT 통합, 일부 시리(Siri) 업그레이드 등 애플 인텔리전스 기능 중 일부는 올해 말까지 출시되지 않을 것으로 예상된다. 그러나 이번 iOS18에는 아이폰에 많은 변화를 가져올 것으로 예상된다. 애플은 잠금 화면, 홈 화면, 제어 센터 등 아이폰의 여러 핵심 사용자 인터페이스를 업데이트했다. 사진과 같은 인기 앱이 새롭게 디자인되었으며, 메시지가 더욱 다채로워졌다. 사용자는 아이폰 아이콘을 홈 화면 어디에든 배치할 수 있다. 예를 들어, 배경 화면을 더 잘 볼 수 있도록 모든 앱을 화면 테두리 주위에 배치할 수 있다. 또 앱 아이콘을 다크 모드로 변경하거나 iOS에서 모든 앱 아이콘을 동일한 색상으로 변경할 수도 있다. 아이콘에 색조를 적용할 수 있게 되는 것이다. 애플의 제어 센터 메뉴는 여러 페이지의 화면으로 구성할 수 있으며 새로운 유형의 제어 기능을 제공한다. 사용자는 잠금 화면의 카메라 및 손전등 바로가기를 다른 앱으로 교체할 수 있다. 특히 애플이 강점으로 내세우는 사진 앱이 새로운 디자인으로 대대적으로 업데이트된다. AI를 사용해 사진을 여행이나 앨범으로 정리할 수 있다. 이들 사진은 앱을 열 때 첫 페이지에 표시된다. 최신 아이폰을 사용헤 iOS18을 내려받으면 와이파이나 이동통신 접속이 되지 않을 경우에도 위성을 통해 인터넷에 접속, 문자 등을 송수신할 수 있다. 보안 기능도 대폭 향상했다. 먼저 모든 비밀번호 관리 기능을 새로운 패스워드 앱에 통합했다. 사용자는 아이폰을 다른 아이폰에 탭해 디지털 화폐를 신속하게 이체할 수도 있다. 기타 아이폰에서 통화나 녹음 내용을 녹취록으로 기록할 수 있게 됐다.
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애플, 아이폰용 iOS18 공개 베타 버전 출시…다양한 기능 개선 눈길
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금속 3D 프린팅, 우주에서 비상 우주선·의료용품에 적용 가능
- 3D 프린팅은 지상에서 이미 우주 산업에서 로켓 엔진과 부품을 제작하는 데 많이 사용되고 있다. 전문가들은 3D 프린팅 기술을 지상뿐만 아니라 우주 공간에서도 활용하는 방법을 모색하고 있다. 전문 매체 디지털트렌드에 따르면, 유럽은 최근 국제우주정거장(ISS: International Space Station)에 최초로 금속 3D 프린터를 올려 보냈다. ISS에서는 지난 10년 동안 일반 3D 프린터를 사용해 왔다. 3D 프린터 기술이 더욱 발전함에 따라 과학자들은 최신 금속 3D 프린터가 우주에서도 사용될 수 있는지를 테스트하고 있다. 최근 캘리포니아 주립대학교 버클리 캠퍼스(UC 버클리) 연구팀이 버진 그룹의 우주 관광 프로젝트인 버진 갤럭틱(Virgin Galactic) 임무를 위해 새로운 금속 3D 프린터를 우주로 보냈다. 스페이스CAL(SpaceCAL)이라고 불리는 이 프린터는 극미중력 환경에서 작동할 수 있도록 특별히 설계됐다. 연구팀은 이 프린터로 우주 공간에서 단 몇 분 동안 4개의 테스트 부품을 인쇄해 냈다고 밝혔다. 만들어 낸 테스트 부품에는 PEGDA라는 액체 플라스틱 재료로 만든 작은 모형 우주 왕복선도 포함됐다. 연구팀의 구상은 필요한 도구나 소모품을 만드는 미래의 우주 임무에 금속 3D 프린팅 기술을 사용하겠다는 것이다. 연구원인 테일러 와델은 "언젠가 우주선용 부품과 도구는 물론 콘택트 렌즈나 승무원용 치아 크라운(치아 머리 부분 전체를 감싸는 보철)에 이르기까지 모든 것을 제조하는 데 3D 프린팅 기술이 사용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다. 그렇게 되면 우주선이 고장나더라도 3D 프린터로 O-링이나 기계식 마운트 또는 도구까지 인쇄할 수 있다. 우주인들이 사용하는 생활 도구의 제작이나 수리도 가능하다. 치과 교체품, 피부 이식편, 안경 렌즈, 응급 의료용 맞춤 물품 등도 만들어 낸다. 우주에서의 임무에서 이는 매우 중요하다. 금속 3D 프린터는 플라스틱 소재만 인쇄하는 것이 아니기 때문이다. 실리콘, 유리 합성물, 생체 재료로도 인쇄할 수 있기 때문에 승무원과 우주선을 위한 응급 대처가 가능해진다. 지상과 우주공간을 오가며 중요 부품이나 소모품을 조달하는 시대가 마감될 수 있다. 연구팀은 언젠가 인간 장기나 보조 기구까지 인쇄하는 시대가 올 것으로 예상한다. 이미 ISS에서 기술을 테스트하고 있다. 우주인에게 발생할 수 있는 사고와 이에 따른 상처를 봉합하는 도구 등을 프린팅하는 것이다. 이 기술은 지구상의 극한 환경이나 원격 환경에서도 다른 용도로 사용될 수 있다. 와델은 "우주뿐만 아니라 지구상에 거주하는 특수한 환경의 사람들에게까지 혜택을 줄 수 있는 솔루션으로 이어질 수 있다”고 기대했다.
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- IT/바이오
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금속 3D 프린팅, 우주에서 비상 우주선·의료용품에 적용 가능
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AI 활용 알츠하이머 예측 모델, 82% 높은 정확성 기록
- 영국 과학자들이 인공지능(AI) 도구를 개발해 알츠하이머병을 정확하게 진단했다. 케임브리지 대학교 연구팀이 개발한 새로운 AI 도구는 인지 테스트와 MRI 스캔을 사용해 알츠하이머 진행을 82%의 정확도로 예측한다고 뉴로사이언스가 13일(현지시간) 보도했다. 케임브리지의 연구팀은 초기 치매 증상을 보이는 환자가 알츠하이머 병으로 발전할 지 또는 증상이 안정될지를 예측하는 머신 러닝 모델을 개발한 것. 이 도구는 기존 진단 도구보다 정확도가 높으며, 침습적이고 고비용 검사 없이 조기 진단을 가능하게 한다. 치매의 주요 원인은 알츠하이머병으로 전체 사례의 60~70%를 차지한다. 조기 발견은 치료 효과를 높일 수 있어 매우 중요하다. 그러나 양전자방출 단층 촬영(PET) 검사나 요추 전자와 같은 침습적이거나 값비싼 검사를 이용하지 않으면 조기 치매 진단이나 예후가 정확하지 않을 수 있다. 의학 분야의 오픈 액세스 저널 'e클리니컬 메디신(eClinicalMedicine)'에 게재된 연구에 따르면 이 기술은 현재의 임상 진단 도구보다 더 정확하다고 한다. 이 저널은 더 랜싯(The Lancet) 디지털 건강 저널 시리즈 중 하나로 2019년 설립됐다. 연구팀은 미국과 영국, 싱가포르의 환자 1900여 명의 데이터를 활용해 인공 지능 모델을 개발하고 후속 데이터를 통해 약 6년간 검증했다. 이 AI 모델은 3년 이내에 알츠하이머병으로 진행될 환자를 82%의 정확도로 예측했다. 이는 현재 표준 치료법, 즉 표준 임상 마커(회백질 위축이나 인지 점수 등)보다 정확도가 약 3배 정도 높다. 이 인공지능 도구는 환자를 증상이 안정적인 그룹(참가자의 약 50%), 알츠하이머로 천천히 진행되는 그룹(약 35%), 빠르게 진행되는 그룹(약 15%) 세 가지로 분류해 맞춤형 치료 계획 수립과 조기 개입을 가능하게 한다. 또한 치매가 아닌 다른 원인으로 인한 기억력 감퇴 환자를 식발해 불필요한 검사를 줄이고 적절한 치료를 받도록 돕는다. 아울러 기억 상실과 같은 증상이 있지만 상태가 안정된 50%의 사람은 치매가 아닌 불안이나 우울증과 같은 다른 원인으로 인한 증상일 수도 있으므로 다른 임상 경로를 찾는데 도움을 줄 수도 있다. 수석 저자인 케임브리지 대학교 심리학과 조이 쿠르치 교수는 "우리는 인지 테스트와 MRI 스캔 데이터만 사용했지만, 경미한 증상에서 알츠하이머로 진행될 지 여부와 진행이 빠를지 혹은 느릴지 예측하는 데 현재의 접근 방식보다 훨씬 더 정확한 도구를 만들었다"고 말했다. 연구팀은 이 도구가 실제 임상 환경에서 적용될 수 있도록 다양한 환자 데이터를 활용하여 검증했으며, 향후 다른 유형의 치매 예측에도 활용될 수 있도록 연구를 확장할 계획이다.
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AI 활용 알츠하이머 예측 모델, 82% 높은 정확성 기록
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[신소재 신기술(77)] 나사, 소변을 식수로! 혁신적인 새 우주복 개발
- 미국 과학자들이 소변을 식수로 5분만에 바꿀 수 있는 획기적인 우주복을 설계했다. 코넬 대학교 연구진은 영화 '듄'에 등장하는 전신 '스틸슈트'와 같은 공상 과학 기술을 현실로 구현하기 위한 우주복용 소변 수집 및 여과 시스템 시제품을 개발했다고 영국 일간지 더 가디언스와 과학 전문 웹사이트 PHYS.org, 라이스사이언스닷컴 등 다수 외신이 보도했다. 우주 유영중인 우주 비행사들이 우주복 안에서 용변을 해결해야 하는 것은 잘 알려진 사실이다. 이는 불편하고 비위생적일뿐만 아니라 ,국제 우주 정거장(ISS)내 폐수와 달리 우주 유영 중 발생하는 소변 속 물을 재활용할 수 없다는 점에서 낭비적인 측면도 있다. 스틸슈트는 땀과 소변을 통해 손실되는 수분을 흡수, 정화하여 식수로 재활용하는 기능이 있다. 나사의 새 우주복 디자인은 '프론티어스 인 스페이스 테크놀로지(Frontiers in Space Technology)' 저널에 게재됐다. 연구팀은 진공 기반 외부 도뇨관과 정삼투-역삼투 통합 장치를 통해 우주 비행사에게 지속적으로 식수를 공급하며, 다양한 안전 장치를 통해 안전을 보장한다고 밝혔다. 미국 나사가 2025년과 2026년에 예정된 유인 우주 탐사선 아르테미스 Ⅱ와 아르테미스 Ⅲ 임무를 위해 개발된 이 시스템은, 기존 우주복의 폐기물 관리 시스템인 MAG(Maximum Absorbency Garment)의 불편함과 비위생 문제를 해결하려고 했다. MAG는 1970년대 후반부터 사용된 일종의 성인용 기저귀로, 누출 및 요로 감염, 위장 장애 등 건강 문제를 일으키는 것으로 알려져 있다. 연구팀이 개발한 소변 수집 장치는 유연한 직물로 만들어진 속옷과 실리콘으로 제작된 수집컵으로 구성된다. 수집 컵은 남녀 신체 구조에 맞게 설계되었으며, 내부에는 폴리에스터 극세사 또는 나일론-스판덱스 혼합 소재가 사용되어 소변을 흡수하고 진공 펌프를 통해 빨아들인다. 수집된 소변은 우주복 등에 부착된 여과 시스템으로 이동하며, 2단계 장삼투-역삼투를 통해 87% 효율로 재활용된다. 정제된 물은 전해질을 추가하여 식수로 사용 가능하다. 500ml 소변을 수집하고 정화하는 데는 5분이 소요된다. 이 시스템은 제어 펌프, 센서, 액정 디스플레이 화면을 포함하며, 20.5V, 40Ah 배터리로 작동한다. 크기는 38x23x23cm, 무게는 약 8kg으로 우주복 뒷면에 부착할 수 있도록 작고 가볍게 설계됐다. 현재 시제품이 완성됐으며, 향후 모의 환경 및 실제 우주 유영에서 테스트될 예정이다. 이를 통해 시스템의 기능성과 안전성을 검증하고 실제 우주 임무에 적용할 수 있을 것으로 보인다.
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[신소재 신기술(77)] 나사, 소변을 식수로! 혁신적인 새 우주복 개발
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중국 과학자, 시각 장애인 위한 '6족 로봇 안내견' 테스트
- 시각 장애인을 위한 로봇 안내견에 대한 테스트가 진행돼 그 결과가 주목된다고 CNN 등 외신이 전했다. 안내견 로봇은 중국 상하이교통대(Jiao Tong University)가 개발했다. 개발팀에 따르면 안내견 로봇은 잉글리시 불독 크기에 다리가 6개 달린 6족 로봇으로, 리트리버 등 실제 안내견과는 시각적으로나 촉감적으로 사뭇 다르지만, 시각 장애자들에게 더 실용적인 도움을 줄 것으로 기대된다. 안내견 로봇은 현재 실제 현장에서 테스트 중에 있는데, 카메라와 센서를 통해 기존 안내견이 할 수 없는 신호등 신호 인식 등 다양한 환경을 탐색해 시각 장애인들을 안내하고 있다. 로봇은 음성 인식, 경로 계획 기능, 신호등 인식 기능에 AI 기술까지 접목돼 시각 장애인과 말하고 들으면서 의사소통할 수 있다. 또한 다리가 6개로 일반 반려견보다 2개가 많아 움직임이 부드럽고 최대한 안정적으로 걷는 데 도움이 된다. 로봇은 세 개의 다리를 딛고 나머지 3개를 들어 올리면서 이동한다. 이는 마치 카메라를 지지하는 삼각대와 같다. 개발팀을 이끈 교통대 기계공학부 가오 펑 교수는 삼각대 형식의 지지는 가장 안정적인 구조라고 설명했다. 안내견 로봇 실험은 시각 장애인 부부를 대상으로 했다. 한 사람은 완전한 시각 장애인, 배우자는 약간의 시력만 유지하는 장애인이었다. 로봇의 도움을 받은 부부는 결과에 대체로 만족했다고 한다. 상용화된다면 시각 장애인이 혼자 여행할 때 겪는 문제 중 일부를 충분히 해결할 수 있을 것이라는 평가다. 실제 안내견을 충분히 대체할 수 있다는 것이다. 안내견 로봇은 호주, 영국 등 다른 로봇 공학 선진국에서도 개발하고 있다. 중국도 그 중 하나로, 중국은 특히 안내견이 크게 부족한 실정이다. 중국에는 거의 2000만 명의 시각 장애인이 있지만, 이들을 위한 안내견은 400마리가 조금 넘는 수준이라고 한다. 애완동물 소유 및 도우미 동물은 미국에서도 여전히 사회에 정착되지 않은 생활 문화다. 많은 직장, 레스토랑 및 기타 공공장소에서 래브라도 리트리버와 같은 안내견 출입이 제한된다. 또 실제 안내견은 번식의 한계와 강한 훈련이 필요하기 때문에 항상 공급이 부족하다. 그런점에서 안내견 로봇은 대량 제조가 가능하므로 수요를 감당할 수 있다는 지적이다. 가오 펑은 “개발된 안내견 로봇은 자동차와 같다. 대량 생산이 가능해 가격이 더 저렴해질 수 있으며, 시각 장애인의 이동을 지원하는 도구”라며 ”전 세계적으로 안내견이 필요한 시각 장애인이 수천만 명에 달할 것이기 때문에, 안내견 로봇 시장은 상상 이상으로 크다“고 기대했다.
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중국 과학자, 시각 장애인 위한 '6족 로봇 안내견' 테스트
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세계 최초로 인간 면역체계 완전히 갖춘 쥐 모델 개발
- 미국 텍사스대 과학자들이 완전하고 기능적인 인간 면역체계를 가진 쥐 모델 개발에 성공했다. 이 모델은 또한 특정 항체 반응을 생성할 수 있는 인간과 유사한 장내 미생물군을 가지고 있는 것으로 보고됐다고 메디컬 익스프레스와 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 8일(현지시간) 보도했다. 샌안토니오에 있는 텍사스 대학교 건강 과학센터의 과학자들이 개발한 이 인간화된 쥐는 TruHuX(진정한 인간, 또는 THX)라는 이름을 가지고 있다. 텍사스 대학교 롱 의과대학 미생물학, 면역학 및 분자유전학과의 파울로 카살리(Paolo Casali) 교수 연구팀은 면역학 및 미생물학 분야에서 50년 이상의 경력을 지닌 연구자로, 항체 반응의 분자 유전학 및 후성유전학 분야의 전문가다. 연구팀은 기존 인간 모델의 한계를 극복하기 위해 완전히 발달하고 기능하는 인간 면역 체계를 가진 인간화된 쥐 모델 개발을 목표로 했다. 쥐는 크기가 작고, 취급이 용이하며, 인간과 많은 면역 요소 및 생물학적 특성을 공유하고, 유전적 변형이 용이하기 때문에 생물학 및 생물 의학 연구에 널리 사용된다. 그러나 1600개 이상의 쥐 면역 반응 유전자 중 상당수는 인간 유전자와 일치하지 않아 인간 면역 반응 예측에 차이 또는 결함을 초래한다. 이러한 이유로 인간 면역 반응을 정확하게 재현하는 '인간화된 쥐' 모델 개발이 중요한 과제로 떠올랐다. 본 연구는 2024년 8월 '네이처 이뮤놀로지(Nature Immunology)' 저널에 게재될 예정이다. 탯줄 혈액서 분리한 인간 줄기세포 쥐 심장에 주입 연구팀에 따르면 이 TruHuX 쥐 모델에는 림프절, 생식 중심, 흉선 인간 상피 세포, 인간 T 림프구와 B 림프구, 기억 B 림프구, 그리고 인간에서 발견되는 것과 동일한 고도로 특이한 항체와 자가항체를 생성하는 형질 세포가 포함되어 있다. 1980년대에 인간 HIV 감염 및 면역 반응 모델링을 위해 처음으로 인간화된 쥐가 개발됐다. 이후 면역결핍 쥐에 인간 말초 림프구, 조혈모세포 또는 다른 인간 세포를 주입하는 방식으로 인간화된 쥐가 계속 개발되어 왔다. 그러나 기존 모델들은 완전히 기능하는 인간 면역 체계를 갖추지 못하고, 수명이 짧으며, 효과적인 면역 반응을 나타내지 못했다. 이로 인해 인간 면역 치료제 개발, 인간 질병 모델링 또는 인간 백신 개발에 적합하지 않았다. 카살리 교수 연구팀은 탯줄 혈액에서 분리한 인간 줄기세포를 면역결핍 NSG W41 돌연변이 쥐의 심장(좌심실)에 주입하는 방식으로 연구를 시작했다. 몇 주 후, 이식된 줄기세포가 안정화되면 쥐에게 17β-에스트라디올(E2)을 투여하여 호르몬 조절을 진행했다. 에스트로겐은 인체에서 가장 강력하고 풍부한 형태의 여성 호르몬이다. 에스트로겐을 통한 호르몬 조절은 이전 연구 결과에 근거하여 진행되었다. 이는 에스트로겐이 인간 줄기세포 생존율을 높이고, B 림프구 분화와 바이러스 및 박테리아에 대한 항체 생성을 촉진한다는 점을 시사한다. 카실리 박사는 "에스트로겐 활성을 중요하게 활용하여 인간 줄기세포와 인간 면역세포 분화 및 항체 반응을 지원함으로써 THX 쥐는 인간 면역계 연구, 인간 백신 개발 및 치료제 테스트를 위한 플랫폼을 제공한다"고 말했다. 이렇게 개발된 TruHuX(THX) 쥐는 림프절, 배중심, 흉선 상피 세포, 인간 T 및 B 림프구, 기억 B 림프구 및 형질 세포를 포함해 완전히 발달하고 기능하는 인간 면역 체계를 갖추고 있다. 프리스테인 주입시 루푸스 발현 THX 쥐는 실모넬라 편모 단백질 및 화이자 COVID-19 mRNA 백신 접종 후 각각 살모넬라 티피뮤리움 및 SARS-CoV-2 바이러스 스파이크 S1 RBD에 대한 성숙한 중화 항체 반응을 나타냈다. 또한 염증 반응을 유발하는 기름인 프리스테인 주입 후 전신성 호반성 루푸스 자가면역 질환을 발병할 수 있다. 카실리는 이 새로운 발견이 암 체크포인트 억제제와 같은 면역치료제, 인간 박테리아 및 바이러스 백신 개발, 다양한 인간 질병의 모델링 등 인간 생체 내 실험에 새로운 길을 열었다고 설명했다. 또한 이 새로운 접근 방식이 면역학 및 미생물학 연구에서 비인간 영장류 사용을 대체할 수 있다는 낙관적인 전망을 내놓고 있다. 에스트로겐과 면역 체계에 대한 이전 연구가 부족했기 때문에 카실리 교수는 이번 발견이 해당 주제에 대한 추가 연구를 촉진하기를 기대하고 있다. 카실리 교수는 "THX 쥐는 에스트로겐 활동을 활용해 인간 줄기세포 및 면역세포 분화와 항체 반응을 지원함으로써 인간 면역 체계 연구, 인간 백신 개발 및 치료제 테스트를 위한 플랫폼을 제공한다"고 말했다. 연구팀은 현재 THX 쥐 모델을 사용하여 전신 및 국소 수준에서 SARS-CoV-2(COVID-19)에 대한 생체 내 인간 면역 반응, 인간 기억 B 림프구, 생성을 위한 핵 수용체 RORα 의존성, RORα 발현 및 조절 장애로 이어지는 사건을 조사하고 있다. 연구팀은 또한 인간 형질세포 생성을 매개하는 후성유전학 요인과 메커니즘을 탐구하고 있다. 형질세포는 박테리아, 바시리스 또는 암세포에 대한 항체를 초당 수천개씩 만드는 일종의 세포 공장이다.
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세계 최초로 인간 면역체계 완전히 갖춘 쥐 모델 개발
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삼성전자, '종합 반도체' 강점 앞세워 파운드리 생태계 확장…TSMC 추격 가속화
- 삼성전자가 파운드리(반도체 위탁 생산) 생태계 확장을 위해 다양한 파트너사와 협력을 강화하고 있다. 파운드리 후발주자인 삼성전자는 종합 반도체 회사의 강점을 살려 생태계를 키워 세계 파운드리 1위인 대만 TSMC 추격에 속도를 낸다는 전략이다. 삼성전자는 9일 서울 강남구 코엑스에서 개최한 '삼성 파운드리 포럼 및 SAFE(Samsung Advanced Foundry Ecosystem) 포럼 2024'에서 종합 반도체 기업으로서의 강점을 살려 디자인 솔루션, 설계자산(IP), 설계 자동화 툴(EDA), 테스트 및 패키징(OSAT) 등 다양한 분야의 100여 개 파트너사와 협력하며 파운드리 생태계를 구축하고 있다고 밝혔다. 특히 EDA 파트너사 수는 경쟁사인 TSMC를 넘어섰으며, 5300개 이상의 IP를 확보하는 등 빠른 속도로 성장하고 있다. 공정별 핵심 IP를 모두 보유하고 있으며, 파트너사들과 지속적으로 협력해 포트폴리오는 계속 성장 중이라는 게 회사 측 설명이다. 삼성전자 파운드리는 글로벌 EDA 기업인 시높시스, 케이던스 등 IP 파트너와 선제적이고 장기적인 파트너십을 구축하며 IP 개발에 노력 중이다. 그 결과 2017년 파운드리사업부 출범 당시 14곳이던 IP 파트너는 현재 3.6배인 50곳으로 늘어났다. 삼성전자는 2나노 반도체 설계를 위한 IP 확보 계획을 발표하고, 고성능컴퓨팅(HPC) 및 인공지능(AI) 분야의 폭발적인 수요 증가에 대응하여 디자인 서비스 업체(DSP)와의 협력을 강화하고 있다. 국내 DSP 업체와의 협력을 통해 턴키 솔루션을 제공하며, 한국 팹리스 기업들의 HPC 및 AI 시장 진출을 지원하고 있다. DSP 업체들은 팹리스가 설계한 반도체를 파운드리가 제조할 수 있게 돕는 회로 분석, 설계오류 수정, 설계 최적화 등 디자인 서비스를 제공한다. 고객들은 DSP와 같은 지역에 있으면 신속하고 밀접한 서비스를 받는 등 파운드리 이용 편의가 높아진다. 이번 파운드리 포럼에서 삼성전자는 국내 DSP 업체 가온칩스와 협력해 일본 프리퍼드 네트웍스(PFN)의 AI 가속기 반도체를 수주한 성과를 소개했다. 삼성전자는 PFN의 AI 가속기 반도체를 2나노 공정을 기반으로 양산하고 2.5D 패키지 기술까지 모두 제공하는 턴키 반도체 솔루션을 수주한 것. 기존 패키지가 단순히 칩을 외부와 전기적으로 연결하고 보호하는 역할이었다면, 최근에는 패키지의 역할이 칩으로 구현하기 어려운 부분의 보완으로까지 확대되는 양상이다. 이에 삼성전자는 기술적 한계를 넘어서기 위해 2.5D 및 3D 패키지 기술 등 새로운 융복합 패키지 개발에 주력하고 있다. 특히 삼성전자는 파운드리만 하는 TSMC와 달리 파운드리를 품은 종합 반도체 기업으로서 강점을 파운드리 생태계 구축을 부각하고 있다. AI 시대를 맞아 고객의 AI 아이디어 구현을 위해 파운드리 기술은 물론 메모리, 패키지 분야와의 협력을 통해 시너지를 창출하는 차별화 전략을 강조하고 있다. 고성능·저전력 반도체에 최적화한 차세대 트랜지스터 GAA(Gate-All-Around) 공정 기술, 적은 전력으로도 고속 데이터처리가 가능한 광학소자 기술 등을 활용한 '원스톱 AI 솔루션'을 내세웠다. 통합 솔루션을 활용하는 팹리스 고객은 파운드리, 메모리, 패키지 업체를 각각 사용할 때보다 칩 개발부터 생산에 걸리는 시간을 약 20% 단축할 수 있다는 게 삼성전자의 설명이다. 삼성전자는 2022년 6월 세계 최초로 GAA 구조를 적용한 3나노 양산을 시작했다. 올해 하반기에는 2세대 3나노 공정 양산에 돌입할 예정이다. TSMC는 GAA보다 한 단계 아래 기술로 평가받는 기존 핀펫(FinFET) 트랜지스터 구조를 3나노에 활용 중이며, 2나노 공정부터 GAA를 적용한다는 계획이다. 최시영 삼성전자 파운드리사업부 사장은 이날 파운드리 포럼 기조연설에서 "삼성전자는 국내 팹리스 고객과의 긴밀한 협력을 위해 첨단 공정뿐만 아니라 AI, 고성능 저전력 반도체, 고감도 센서 등 다양한 분야의 특화된 공정 기술을 지원하고 있다"며, "AI 시대에 발맞춰 고객에게 최적화된 맞춤형 AI 솔루션을 제공하여 차별화된 가치를 창출해 나갈 것"이라고 강조했다.
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삼성전자, '종합 반도체' 강점 앞세워 파운드리 생태계 확장…TSMC 추격 가속화
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[신소재 신기술(72)] 새로운 에어로젤, 100% 태양 반사율과 뛰어난 복사냉각 효과 달성
- 중국 과학자들이 젤라틴과 DNA로 이루어진 새로운 생분해성 에어로젤을 개발해 태양 반사율 100%를 달성했다. 에어로젤은 90% 이상 공기로 이루어진 매우 가벼운 고체 물질이다. 세상에서 가장 가벼운 고체 중 하나인 에어로젤은 공기보다 약간 무거운 정도이며, 뛰어난 단열성을 지녀 극한의 온도에서도 열 전달을 효과적으로 막을 수 있다. 최근 중국 쓰촨대학 연구팀은 젤라틴과 DNA로 구성된 에어로젤을 개발해 태양 반사율 104%와 뛰어난 복사 냉각 효과를 달성했다고 인터레스팅 엔지니어링이 보도했다. 미국 과학진흥협회(AAAS)의 공식 성명에 따르면, 이 에어로젤은 생분해성이며 탁월한 복사 냉각 효과를 제공한다. 연구팀은 새러운 에어로젤은 가시광선 영역에서 104%의 반사율을 달성했으며, 이는 광 발광 효과에 의한 것이라고 밝혔다. 에어로젤의 발광은 젤라틴과 DNA가 촘촘하게 연결된 네트워크에서 비롯되며, 이는 발색단들을 함께 모아 시스템의 비복사 전이를 억제하는 데 기여한다. 이 냉각 소재는 특수한 층상 디자인과 빛에 노출될 때 독특하게 빛나는 방식으로 인해 많은 태양광을 반사할 수 있다. 또한 생분해성일 뿐만 아니라 수리와 재활용이 가능해 기존 냉각 소재에 대한 친황경적인 대안을 제시한다. 바이오매스 원료의 냉각 소재 특히, 이 소재는 바이오매스 원료를 사용하여 '워터 용접'이라는 공정으로 제작됐다. 높은 태양 복사 조건에서 주변 온도를 섭씨 16도까지 낮출 수 있으며, 수리와 생분해가 가능하다. 이 연구의 제1저자인 지안웬 마(Jian-Wen Ma)는 젤라틴과 DNA는 구조적으로 균일한 에어로젤을 얻기 위해 동결 건조 공정을 통해 졸-겔 방식으로 설계됐다고 말했다. 마 연구원은 "에어로젤의 다층 구조는 햇빛의 다중 산란/반사를 허용하여 태양 반사율을 효과적으로 향상시킨다"고 말했다. 이 새로운 접근 방식은 에너지 소비가 많고 온실가스 배출량이 많은 기존 냉각 시스템의 문제를 극복하는 것을 목표로 한다. 바이오폴리머 기반 소재를 사용하여 장기적인 안정성과 최소한의 환경 영향을 제공한다. 냉각 소재는 맑음, 흐림 등 다양한 기상 조건에서 테스트에 성공했다. 또한 이 바이오매스 에어로젤은 자연 환경에서 미생물에 의해 생분해될 수 있으며, 고온 용해-재겔화-동결 건조 과정을 통해 재활용할 수 있다. 과학자들은 현재 에어로젤의 잠재적인 실용적인 응용 분야를 모색하고 있으며, 다양한 산업 분야에서의 활용 가능성을 긍정적으로 전망하고 있다. 이 연구는 지난 7월 4일 저널 '사이언스(Science)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(72)] 새로운 에어로젤, 100% 태양 반사율과 뛰어난 복사냉각 효과 달성
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[기후의 역습(22)] 기후 변화로 상어 알 부화 둔화, 2100년까지 알 부화율 90% 급락 우려
- 상어 알 부화율이 금세기 말, 즉 2100년까지 최대 90%까지 급락할 수 있으며, 이는 상어 종의 생존이 위험에 처해 있음을 시사한다는 연구 결과가 발표돼 충격이다. 해양 온난화와 산성화가 증가하면서 배아가 상당수 사망함에 따라 전 세계의 알을 낳는 상어는 세기말까지 개체 수에 큰 타격을 입을 수 있으며, 100종 이상의 상어 종이 그 영향을 받는다는 것이다. 이는 프랑스 국립 자연사박물관의 노에미 쿨롱(Noémie Coulon) 박사팀이 발견했다. 지중해와 북동 대서양에서 관찰되는 작은 점박이 고양이상어(Scyliorhinus canicula)에 대한 연구에 기초한 것으로 뉴사이언티스트가 보고서 내용을 요약해 전했다. 작은 점박이 고양이상어는 배아가 들어 있는 튼튼한 가죽 알통을 낳아 번식하는 상어 종의 약 40%를 차지한다. 이 상어 배아는 해수 온도와 산도를 의미하는 pH 수치 등 해양 조건 변화에 매우 민감하다. 기후 변화와 지구 온난화에 따라 바다는 과거에 비해 대기로부터 과도한 이산화탄소를 흡수하고 있으며, 이로 인해 바다는 더욱 더워지고 더 산성화되고 있다. 박물관 연구팀은 바다 환경을 재현한 실험실 수조에서 월별 온도 변화를 포함한 다양한 해양 조건에 작은 점박이 고양이상어 알을 넣었다. 연구팀이 이 종을 선택한 이유는 유럽에서 가장 풍부한 상어 중 하나이기 때문이었다. 첫 번째 테스트에서는 산업화 이전 수준보다 온도가 섭씨 2.7도 상승하고 2100년까지 pH가 0.2로 떨어지는 '중간 수준 기후 시나리오'에서 예상되는 수질 조건을 만들었다. 두 번째 시나리오는 세계가 계속해서 화석연료 연소에 크게 의존하는 '악화 상황'을 가정해 금세기 말까지 기온이 섭씨 4.4도 상승하고 pH가 0.4로 하락할 것으로 예측했다. 세 번째는 1995년부터 2014년까지 상어 서식지의 수온과 pH를 그대로 유지하는 '기본 수준의 시나리오'로 정했다. 연구팀은 배아가 발달하는 4개월 동안 세 가지 시나리오 각각의 조건에서 시뮬레이션을 실행했다. 그 결과 세 가지 실험 조건에 따라 배아 부화 성공에 극적인 차이가 있음을 발견했다. 기본 시나리오와 중간 시나리오에서는 약 82%의 알이 성공적으로 부화했다. 그러나 가장 따뜻한 수온의 시나리오에서는 배아 45개 중 5개만 살아남았다. 이는 거의 90%가 손실된 것이다. 쿨롱 박사는 "좋지 않은 시나리오이기는 하지만 배아의 높은 사망률에 큰 충격을 받았다"며 "기후 변화 대응을 적절하게 하지 못해 이런 조건이 만들어지면 상어 종은 멸종으로까지 이어질 수 있다"고 우려했다. 특히 8월과 같이, 상대적으로 따뜻한 기간이 짧아도 부화 실패를 야기하기에 충분했다고 한다. 이러한 결과를 바탕으로 쿨롱 박사는 돔발상어(너스하운드)와 같이 멸종 위기에 처해 있는 취약한 종을 포함, 다른 산란 상어도 마찬가지로 멸종 위기에 처할 것으로 예상했다. 쿨롱 박사는 다만 "아직 온난화에 대처할 수 있기 때문에 속단할 수는 없다"면서 "금세기 말까지 온도 상승을 섭씨 2도 정도만 유지한다면 상어 종은 살아남을 수 있다"고 지적했다.
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[기후의 역습(22)] 기후 변화로 상어 알 부화 둔화, 2100년까지 알 부화율 90% 급락 우려
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[퓨처 Eyes(42)] 인간 뇌세포 로봇, 현실로…중국, 뇌-칩 융합 로봇 '메타복' 개발 성공
- 중국 연구진이 인공 칩 위에서 배양한 뇌세포를 로봇에 연결하여 로봇을 제어하는 획기적인 시스템인 '메타복(MetaBOC)' 개발에 성공했다고 사우스차이나모닝포스트(SCMP)와 뉴아틀라스, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 보도했다. 이는 인간의 뇌와 기계를 연결하는 '뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)' 기술의 새로운 지평을 열었을 뿐만 아니라, 인공지능(AI)과 생물학적 지능의 융합 가능성을 보여주는 중요한 성과로 기록됐다. 메타복은 뇌세포를 이용하여 로봇을 제어하고 학습시키는 시스템으로, 인간의 뇌 기능을 모방하는 인공지능 개발에 한 걸음 더 다가섰다는 평가를 받는다. 텐진대학교와 남방과학기술대학교 연구팀이 개발한 메타복은 뇌-칩 생체 컴퓨터와 다른 전자 장치의 인터페이스 역할을 수행한다. 즉, 인공적으로 배양된 뇌 오가노이드(미니 뇌)가 전기 신호를 통해 외부 환경을 인지하고, 로봇을 제어해 특정 작업을 수행하도록 돕는 것이다. 이는 인간의 뇌세포를 인공 신체에 이식하는 것을 목표로 하는 '바이오 컴퓨팅' 분야의 혁신적인 발전을 의미한다. 바이오 컴퓨팅은 생물학적 시스템, 즉 뇌세포를 이용하여 정보를 처리하고 계산하는 기술이다. 기존의 실리콘 기반 컴퓨터와 달리, 바이오 컴퓨터는 뇌세포의 벙렬 처리 능력과 에너지 효율성을 활용하여 복잡한 문제를 해결할 수 있다. 메타복은 이러한 바이오 컴퓨팅 기술을 로봇 제어에 적용함으로써, 로봇의 학습 능력과 지능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기능성을 제시했다. 브레인 온 칩 기술, 로봇 학습 능력 향상:인간 뇌 기능 모방 연구팀은 '브레인 온 칩(Brain-on-chip)' 기술을 활용해 로봇의 학습 능력을 획기적으로 향상시켰다. 브레인 온 칩은 작은 칩 위에 살아있는 뇌세포를 배양하고, 이를 통해 뇌의 복잡한 구조와 기능을 연구하는 기술이다. 연구팀은 이 기술을 통해 로봇이 물체를 잡고 장애물을 피하는 등 다양한 작업을 수행하도록 훈련시키는 데 성공했다. 특히, 뇌세포를 3차원 구형 오가노이드 형태로 배양해 더욱 복잡한 신경 연결을 형성하도록 유도했다. 또한 저강도 집속 초음파(LIFU) 자극을 통해 뇌 오가노이드의 지능적 기반을 강화해 뇌세포가 더욱 효과적으로 학습하고 정보를 처리할 수 있도록 했다. 이러한 기술적 진보는 로봇이 인간의 뇌처럼 학습하고 문제를 해결하는 능력을 갖추는 데 기여할 것으로 기대된다. 인공지능과 생물학적 지능의 융합: 새로운 지능 시스템의 탄생 메타복 시스템의 가장 큰 특징은 인공지능 알고리즘을 활용하여 뇌세포의 생물학적 지능과 효과적으로 소통한다는 점이다. 이러한 인공지능과 생물학적 지능의 융합은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 새로운 가능성을 제시하며, 인간과 기계의 상호 작용 방식을 혁신적으로 변화시킬 잠재력을 가지고 있다. 인공지능은 데이터 학습을 통해 스스로 문제 해결 능력을 향상시키는 반면, 생물학적 지능은 직관, 창의성, 감정 등 인간 고유의 능력을 발휘한다. 메타복 시스템은 이 두 가지 지능을 결합하여 새로운 형태의 지능 시스템을 구축하는 것을 목표로 한다. 이러한 시스템은 기존의 인공지능이나 인간의 지능만으로는 해결할 수 없는 복잡한 문제를 해결하는 데 활용될 수 있다. 시뮬레이션 환경에서의 로봇 학습: 안전하고 효율적인 학습 환경 제공 메타복 시스템을 통해 뇌 오가노이드는 시뮬레이션 환경에서 로봇을 제어하고, 장애물 회피, 목표 추적, 물체 파지 등의 작업을 학습하는 데 성공했다. 시물레이션 환경에서의 학습은 실제 뇌세포 손상 없이 효율적인 학습을 가능하게 하며, 다양한 시나리오에서의 학습을 통해 로봇의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 시뮬레이션 기반 학습은 로봇이 실제 환경에 배치되기 전에 다양한 상황에 대한 경험을 쌓을 수 있도록 하며, 로봇의 안전성과 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다. 또한, 시뮬레이션 환경에서의 학습 데이터를 분석하여 로봇의 성능을 개선하고 새로운 기능을 추가하는 데 활용할 수 있다. 윤리적 문제와 기술적 과제: 인간 존엄성과 안전성 확보 하지만 이러한 뇌-칩 인터페이스 기술은 윤리적인 문제를 야기할 수 있다. 접시에서 배양되는 뇌세포는 과연 의식이 있는 것인가. 인공지능 또한 의식이 있다고 봐야 하는가. 생물학적 지능과 실리콘 기반 지능의 윤리는 다르다고 봐야 하는가 등의 의문을 제기한다. 이러한 시스템이 의식을 발달시킨다고 가정해 보면, 실제로 이 시스템으로 테스트 하는 것이 윤리적으로 옳은 일인지, 아닌지를 결정해야 할 수도 있다. 인공 뇌세포를 이용한 로봇 제어가 인간의 존엄성을 침해할 수 있다는 우려와 함께 뇌세포의 생존 유지 및 시스템 안정성 확보 등 해결해야 할 과제도 많다. 또한 뇌-칩 인터페이스 기술이 발전함에 따라 인공지능과 인간 지능의 경계가 모호해지면서 철학적인 논쟁도 불가피할 것으로 보인다. 따라서 메타복 시스템과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 개발 과정에서는 윤리적 문제와 기술적 과제를 충분히 고려해야 한다. 인공 뇌세포 사용에 대한 명확한 윤리적 지침을 마련하고, 뇌세포의 안전한 관리 및 시스템의 안정성 확보를 위한 기술 개발에 힘써야 한다. 또한 인공지능과 인간 지능의 한계에 대한 사회적 논의를 통해 기술 발전에 따른 잠재적 문제점을 예방하고 해결 방안을 모색해야 한다. 미래 사회 변화의 촉매제: 의료, 로봇 공학, 인공지능 분야의 혁신 그럼에도 불구하고, 이번 연구는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 발전 가능성을 보여주는 중요한 성과다. 앞으로 메타복 시스템과 같은 기술은 의료, 로봇공학, 인공지능 등 다양한 분야에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대된다. 예를 들어, 뇌졸중이나 착수 손상 환자의 제활 치료, 인공지능 로봇 개발, 뇌 질환 연구 등에 활용될 수 있다. 특히, 메타복 시스템은 인간의 뇌 기능을 모방하는 인공지능 개발에 새로운 가능성을 제시한다. 인간의 뇌는 정교한 정보 처리 시스템으로, 현재의 인공지능 기술로는 완벽하게 모방하기 어렵다. 하지만 메타복 시스템과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 통해 인간의 뇌 기능을 더욱 심층적으로 이해하고 이를 인공지능 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 인간과 기계의 융합이라는 새로운 시대를 앞당기는 중요한 발걸음이 될 것이다. 앞으로 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술이 어떻게 발전하고 우리 사회에 어떤 영향을 미칠지 주목된다.
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[퓨처 Eyes(42)] 인간 뇌세포 로봇, 현실로…중국, 뇌-칩 융합 로봇 '메타복' 개발 성공
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