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2024-11-24 (일)

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[기후의 역습(8)] 남극 대륙의 '지구종말(둠스데이) 빙하' 해빙 취약성 심각

바닷물이 남극 대륙의 "지구종말(둠스데이) 빙하" 아래로 수km를 밀고 들어가고 있어 지금까지 생각했던 것보다 해빙의 취약성이 더욱 심각해지고 있다는 사실이 우주 인공위성에서 레이더로 촬영한 빙하 데이터 연구에서 밝혀졌다고 CNN 등 외신들이 전했다. 둠스데이 빙하는 남극의 서남쪽 지대 스웨이츠 빙하를 달리 부르는 것으로 지구상에서 가장 빠르게 온난화되고 있는 빙하 지대를 일컫는다. 이 연구는 캘리포니아 주립대 어바인 캠퍼스(UC 어바인) 빙하학자 팀이 중심이 되어 수행했다. 연구 결과는 '국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)'에 발표됐다. 연구에 따르면 짜고 상대적으로 따뜻한 바닷물이 서남극 빙하와 만나면서 빙하 하부를 녹이는 현상이 심화되고 있으며, 이는 과거의 예측보다 전 세계 해수면 상승을 가속시키고 있다. 이미 2021년 4월 사이언스어드밴스지에 게재된 논문에서는 서남쪽 스웨이츠 빙하의 해빙으로 전 세계 해수면이 4% 상승했다는 연구 결과가 발표되기도 했다. 붕괴로 인해 재앙적인 해수면 상승이 발생할 수 있어 ‘둠스데이 빙하’라는 별명이 붙은 스웨이츠 빙하는 세계에서 가장 넓은 빙하 지대이며 대략 플로리다 정도의 크기다. 그러나 이 빙하는 남극 대륙에서 가장 취약하고 불안정한 빙하이기도 하다. 빙하가 위치한 땅이 아래쪽으로 경사져 있어 바닷물이 얼음을 갉아먹기 때문이다. 스웨이츠 빙하는 전 지구 해양의 해수면을 60cm 이상 올릴 수 있을 만큼 거대하다. 이 빙하는 서남극의 주변 얼음에 대한 천연 댐 역할도 한다. 이 때문에 과학자들은 댐이 완전히 붕괴되면 주변 빙하까지 휩쓸어 궁극적으로 해수면이 약 3m 이상 상승할 수 있다고 추정한다. 이는 세계 해안 도시에 재앙이 된다. 이번 연구는 스웨이츠 빙하의 암울한 미래에 대한 우려를 더한다. 연구팀은 작년 3월부터 6월 사이에 수집된 고해상도 위성 레이더 데이터를 사용해 빙하 맵을 만들었다. 이를 통해 연구팀은 스웨이츠 방하의 접지선 변화를 그림으로 그렸다. 접지선은 빙하가 해저에서 솟아올라 떠다니는 빙붕이 되는 지점을 말한다. 접지선은 빙상의 안정에 필수적이지만 연구하기도 어려운 부분이었다. UC 어바인의 에릭 리그노트 교수는 "몇 달에 걸쳐 생성한 새로운 데이터 세트를 통해 스웨이츠 빙하의 접지선에 무슨 일이 일어나고 있는지를 확실하게 관찰할 수 있었다"고 말했다. 연구팀은 바닷물이 수km에 걸쳐 빙하 아래로 밀고 들어갔다가 조수의 리듬에 따라 다시 밖으로 나가는 것을 관찰했다. 이렇게 되면 빙하는 더욱 취약해지고 붕괴의 위험이 높아진다. 접지선은 12시간의 조석 주기 동안 거의 6km 이상을 이동할 수 있다. 리그노트 교수는 단시간에 긴 거리를 이동하는 바닷물의 속도로 인해 빙하가 녹으면 담수가 씻겨 나가고 그 자리를 따뜻한 바닷물이 대체하게 되기 때문에 빙하가 녹는 속도는 크게 증가한다고 말했다. 콜로라도 볼더 대학교의 빙하학자인 테드 스캄보스 교수는 연구 결과가 대단히 중요하다고 강조했다. 연구는 빙하의 특정 지역만 적용헸지만 얼음 손실 속도를 더 정밀하게 예측할 수 있는 방법론을 제공했다는 것이다. 영국 남극조사국의 해양 지질학자 제임스 스미스는 스웨이츠 빙하 아래로 밀려드는 바닷물이 새로운 현상인지, 아니면 오랫동안 알려지지 않았던 지속적인 현상이었는지를 추가로 조사해야 할 것이라고 지적했다. 우주에서 촬영한 레이더 데이터를 사용한 것은 남극 빙하 조사에 대한 새로운 방법의 제시라는 평가다. 위성을 활용해 빙하에 대해 더 많은 지식을 얻을 수 있을 것이라는 기대다. 남극은 기후 위기에 점점 더 취약해지고 있다. 최근 발표된 별도의 연구에서 영국 남극조사국의 연구팀은 지난해 남극 대륙 주변의 해빙(바다 위 빙하)이 기록적으로 줄어든 이유를 조사했다. 해안 빙상과 빙하가 파도와 따뜻한 바닷물에 노출돼 녹고 부서지는 현상이 심하게 발생했다. 현재까지 일어난 해빙 손실은 앞으로 가능한 회복 속도를 적용해도 20년 이상이 걸릴 것이라는 추정이다. 물론 이 역시 매우 낙관적인 시나리오가 적용될 경우이다. 20년 넘게 남극 해빙이 낮게 유지되면 전 세계 날씨에 심각한 영향을 미칠 것이라는 경고다.
- 포커스온
2024-05-22
[기후의 역습(3)] 베네수엘라, 기후 변화로 빙하 모두 사라진 최초 국가

남미 국가 베네수엘라가 기후 변화로 빙하가 모두 사라진 최초의 국가로 기록될 전망이다. 베네수엘라는 최근 남아있던 훔볼트(Humboldt) 빙하가 더 이상 빙하로 분류되지 않게 되면서, 현대 역사상 최초로 모든 빙하를 잃게 된 나라가 될 위기에 처했다고 영국 방송매체 BBC가 9일(현지시간) 보도했다. 국제 빙권 기후 연구 기구 (ICCI)는 남미의 안데스 산맥에 위치한 베네수엘라 유일의 빙하였던 훔볼트 빙하가 "빙하라고 분류하기에는 너무 작아졌다"고 밝혔다. 과학 옹호 단체인 국제 빙권 기후 이니셔티브(ICCI)는 남미 국가에 유일하게 남아 있는 안데스 산맥의 훔볼트 또는 라 코로나(La Corona)빙하가 "빙하로 분류하기에는 너무 작아졌다" 고 소셜미디어 X(구 '트위터')에서 말했다. 베네수엘라는 지난 1세기 동안 최소 6개의 다른 빙하를 잃었다. 저지대는 연중 기온이 섭씨 28도인 열대 기후에 속하지만 고원 지역은 연중 섭씨 8도로 빙하가 남아 있었다. 기후 변화로 얼음 손실 증가 기후 변화로 인해 지구 평균 기온이 상승함에 따라 얼음 손실이 증가하고 있으며, 이는 전 세계 해수면 상승에 기여하고 있다. 영국 더럼 대학의 빙하학자인 캐롤라인 클레이슨 박사는 "2000년대 이후 베네수엘라 마지막 빙하에는 얼음 덮개가 많지 않았다"면서 "이제 더 이상 얼음이 추가되지 않는 빙원으로 재분류됐다"고 설명했다. 콜롬비아 로스 안데스 대학 연구원들은 3월 AFP 통신에 빙하가 450헥타르(여의도 면적의 약 54% 크기)에서 겨우 2헥타르로 줄어들었다고 전했다. 2헥타르는 표준 축구장(0.714㏊) 크기로 따지만 역 2개에 해당한다. 이 대학의 루이스 다니엘 람비 생태학자는 가디언지에 빙하가 현재 그보다 더 줄어들었다고 말했다. 미 랑공우주국(나사·NASA)에 따르면 훔볼트 빙하는 1910년 10㎢의 면적에 걸쳐 있었다. 2018년 나사는 이 빙하 지역은 1%만 남아 있으며, 베네수엘라의 마지막 다년생 얼음인 훔볼트 빙하가 계속해서 후퇴하고 있나는 것은 베네수엘라에서 곧 빙하가 사라질 수 있음을 의미한다고 경고했다. 빙하로 인정받기 위해 필요한 최소 얼음 크기에 대한 세계 표준은 없지만, 미국 지질 조사국(US Geological Survey)은 일반적으로 인정되는 지침이 약 10헥타르라고 밝혔다. 2020년 발표된 한 연구는 훔볼트 빙하가 2015년과 2016년 사이에 10헥타르 이하로 줄어들었다고 지적했다. 하지만 NASA는 2018년에도 이를 베네수엘라 마지막 빙하로 간주했다. ICCI와 국제 통합 산악 개발 센터의 빙하학자인 제임스 커크햄 박사와 미리엄 잭슨 박사는 "빙하학자들은 빙하를 자체 무게로 인해 변형되는 얼음 덩어리로 인정한다"고 설명했다. 그들은 BBC와의 공동 성명에서 "빙하학자들은 종종 0.1km² [10헥타르]의 기준을 일반적인 정의로 사용하지만, 그 크기 이상의 얼음 덩어리라 할지라도 여전히 자체 무게로 인해 인식한다"고 말했다. 그들은 최근 몇 년 동안 훔볼트 빙하에 접근하는 데 문제가 있어, 이로 인해 측정값 공개가 지연되었을 가능성이 있다고 말했다. 유니버시티 칼리지 런던의 지구 시스템 과학 교수인 마크 마스린 교수는 "훔볼트 빙하와 같은 빙원(축구장 약 2개의 넓이)은 '빙하가 아니다'"라고 말했다. 그는 "빙하는 골짜기를 채우는 얼음이다. 이것이 빙하의 정의다. 따라서 저는 베네수엘라는 빙하가 전혀 없다고 말하고 싶다다"고 밝혔다. 열 담요로 빙하 보호 프로젝트 발표 지난해 12월 베네수엘라 정부는 해빙 과정을 막거나 역전시키기 위해 남은 얼음을 열 담요로 덮는다는 프로젝트를 발표했다. 그러나 스페인 신문 엘 파이스(El Pais)에 따르면 이러한 조치는 현지 기후 과학자들로부터 비판을 불러일으켰다. 그들은 덮개가 분해되면서 주변 서식지를 플라스틱 입자로 오염시킬 수 있다고 경고했다. 마스린 교수는 산악 빙하 손실은 "직접적으로 되돌릴 수 없는" 것이라고 말했다. 여름철을 견디기 위해서는 햇빛을 반사하고 주변 공기를 시원하게 유지할 수 있을 만큼 충분한 얼음이 필요하기 때문이다. 그는 "일단 빙하가 사라지면 햇빛이 땅을 가열하고 훨씬 더 따뜻하게 만들어 실제로 여름철에 얼음을 다시 형성할 가능성이 훨씬 낮아진다"라고 말했다. 베네수엘라 빙하 손실은 단순히 환경적 손실 그 이상을 의미한다. 빙하는 수력 발전, 관개 및 식수 공급을 포함해 지역 사회에 중요한 물의 공급원을 제공한다. 빙하가 사라지면 이러한 공동체는 물 부족과 가뭄에 더 취약해질 수 있다. 베네수엘라는 빙하 손실의 영향을 가장 먼저 경험하는 나라가 될 수 있지만 혼자가 아닐 것이다. 극한 기후 연구원인 막시밀리아노 헤레라(Maximiiliano Herrera)는 X에 빙하가 사라질 가능성이 있는 다음 국가는 인도네시아, 멕시코, 슬로베니아라고 적었다. 마슬린 교수는 이들 국가는 적도에 상대적으로 가깝고 저지대 산이 있어 만년설이 지구 온난화에 더 취약하기 때문에 "논리적으로 타당하다"고 말했다. 커크햄 박사와 잭슨 박사는 "상당한 지역 차이는 있지만 최신 예측에 따르면 배출 경로에 따라 2100년까지 전 세계 빙하의 20~80%가 손실될 것으로 나타났다"고 말했다. 그들은 "이 손실의 일부가 이미 고정되어 있다"고 하더라도 CO₂ 배출량을 빠르게 낮추면 다른 빙하 퇴적물을 절약할 수 있으며 "이는 생계와 에너지, 물 및 식량 안보에 막대한 이익을 가져다 줄 것"이라고 말했다. 멕시코 등 빙하 손실 위기 국가로 거론 다음은 빙하 손실로 인해 위협받는 다른 국가들이다. 인도네시아는 적도에 가까워 빙하가 상대적으로 낮은 고도에 위치한다. 이는 기후 변화로 인해 더욱 취약해질 수 있음을 의미한다. 멕시코는 19세기 이후 70% 이상의 빙하를 잃었다. 이 추세가 지속된다면 멕시코의 많은 산맥에서 빙하가 사라질 수 있다. 슬로베니아는 알프스 산맥에 위치한 작은 나라다. 이 나라는 빙하 손실로 인해 특히 심각한 영향을 받을 가능성이 높다. 빙하는 슬로베니아의 물 공급과 관광 산업에 중요한 역할을 한다. 빙하 손실을 막기 위해서는 지구 온난화를 늦추는 것이 필수적이다. 이를 위해서는 온실 가스 배출량을 줄이고 재생 가능한 에너지원으로 전환해야 한다. 개인과 기업, 정부는 모두 이러한 탄소 제로 운동에 참여해야 한다. 베네수엘라 빙하 손실은 우리에게 기후 변화의 심각성을 경고하는 신호다. 지금 행동하지 않으면 다른 많은 빙하와 그에 의존하는 공동체를 잃게 될 것이다.
- 생활경제
2024-05-10
정부, 10일부터 배추·김·포도 등 농수산물 7종 할당관세 신규 적용

한국 정부는 10일부터 배추와 김 등 농수산물 7종에 대한 할당관세를 새롭게 적용한다. 할당관세 적용되는 대상은 배추·포도·코코아두(수입 전량), 양배추(6000톤), 당근(4만톤), 마른김(700톤), 조미김(125톤) 등이다. 김병환 기획재정부 제1차관은 오늘(10일) 오전 정부서울청사에서 개최된 '비상경제차관회의 겸 물가관계차관회의'에서 "민생에 가장 중요한 지표인 물가 안정에 총력 대응하겠다"며 이같이 밝혔다. 최근 가격이 급등한 김에 대해, 해양수산부와 공정거래위원회, 해경이 공동으로 유통시장의 현장점검을 실시하고, 장기적으로는 2700헥타르(헥타르·1㏊는 1만㎡)의 신규 양식장을 개발할 계획이다. 해수부는 이에 앞서 김 양식장 개발 규모를 기존의 2000㏊에서 2700㏊로 확대한다는 방침을 세웠다. 이는 축구장(0.714㏊) 넓이의 3800배에 해당되는 규모다. 김 차관은 5월에도 하루에 배추 110톤, 무 80톤의 물량을 지속적으로 공급하고, 6월까지 바나나·키위·체리 등 직수입 과일을 3만5000톤 이상 도입할 것이라고 덧붙였다. 또한 이날 회의에서는 경제를 활성화하기 위해 '기업성장 지원방안'도 논의했다. 구체적인 내용은 다음 주 발표할 예정이다. 김 차관은 "지역의 활발한 창업이 경제 역동성을 높이는 토대"라며 "지역에서 창업한 기업이 지역에서 성장하고 지역에서 일자리를 창출할 수 있도록 성장지원 서비스를 강화하겠다"고 말했다. 한편, 김 차관은 외교부와 조달청과의 협업을 통해 우크라이나에 지원할 의료 및 안전 분야 물품 약 30억 원 상당을 조달 혁신 제품으로 선정했다고 전하며, "이달 중에 지원을 마무리할 계획"이라고 밝혔다.
- 경제
2024-05-10
[기후의 역습(2)] 북극에 내리는 비, 지구에 미치는 영향은?

지난 2021년 8월, 그린란드의 만년설 정상에 비가 내렸고 몬태나대학 빙하학자 조엘 하퍼 교수가 관련 데이터를 수집했다. 기후 변화 전문 매체 그리스트는 그린란드에서 엄청난 양의 눈이 녹아 눈선(눈이 시작되는 경계선)이 종전 높이에서 600m 이상 올라갔다고 전했다. 문제는 북극 빙하지대에 비가 자주 내리고 있으며, 이 현상이 지구에도 막대한 영향을 미치고 있다고 TCD(더쿨다운)가 보도했다. 빙하가 녹는 속도를 더욱 높인다는 것이다. 미국 지질조사국(US Geological Survey)에 따르면 그린란드 빙상을 포함한 빙하는 세계 담수의 약 4분의 3을 차지하고 있다. 이들은 철 따라 녹고 얼음을 반복하면서 해양의 해류 및 수자원을 조절한다. 빙하는 전 세계 많은 지역사회의 물 공급에 중요하며, 과도하게 녹아 내리면 해수면이 재앙적으로 상승할 것이다. 실제로 남북극의 빙하가 녹아내려 해수면 상승이 심각한 상황이기도 하다. 엎친 데 덮친 격으로 여기에 비까지 더해져 우려를 높이고 있다. 우리가 직면하고 있는 기후 변화의 상황이 더 악화될 수 있는 조짐이라는 경고다. 이런 추세가 계속된다면 빙하에 치명적인 타격을 입히게 된다. 북극의 비가 미치는 영향에 대한 연구는 비교적 최근부터 시작됐다. 과거에는 워낙 드문 현상이기 때문에 연구가 이루어지지 않았다. 하퍼 교수는 2021년 내린 비를 바탕으로 지난 2008년에도 같은 일이 벌어졌다는 것을 확인했다. 그 해 늦가을에도 무려 4일 동안 비가 내렸고 기온은 화씨 기준 50도 이상 올랐다. 북극은 강우량이 거의 없는 곳이다. 그나마 대부분이 눈이다. 그러나 지구 온난화가 진행되면서 비가 점점 더 자주 내리고 있다. 영구 동토층에 내리는 비는 눈과 다르다. 2008년 가을비가 내리는 나흘 동안 빗물은 눈과 얼음층 6m 이상까지 침투해 얼음의 기본 구조를 변화시켰다. 이는 빙하가 녹는 양과 그 물의 흐름을 변화시킨다. 또 비는 빙하를 변화에 더 취약한 구조로 바꾼다. 이는 미래에 눈과 비의 빈도와 강도가 약간만 달라져도 큰 영향을 미칠 것이라는 점을 시사한다. 이는 이미 대량으로 녹으면서 위험에 처해 있는 만년설과 빙하에 대한 또 하나의 위협이다. 인근 지역사회와 해안을 모두 위협하는 것이다. 콜로라도주립대 국립 빙설데이터센터 마크 세레즈 소장은 북극 빙하가 많이 녹을수록 날씨 변화가 가속화될 것이라고 예측했다. 그는 북극에 무슨 일이 일어나고 있는지를 관측하고 있지만 요즘은 놀라움의 연속이라고 말했다. 장기적으로 유일한 해결책은 대기 오염을 줄여 지구의 전체 온도를 낮추는 것이다. 개인은 화석연료 사용에서 청정에너지로 전환하고, 친환경을 지향하는 기업을 지원하고, 친환경 정책을 견지해야 한다는 지적이다.
- 생활경제
2024-05-07
[기후의 역습(1)] 남극 얼음에 거대한 구멍 뚫린 이유, 50년 만에 규명

남극 웨들해(Antarctic Weddell Sea)의 해빙에는 때로 거대한 구멍이 만들어지거나 틈이 벌어져 어둡고 차가운 바닷물이 드러난다. 이 구멍을 폴리냐(Polynyas)라고 부른다. 웨들해 근처에는 깊이 1000m에 달하는 물에 잠긴 봉우리 모드 라이즈(Maud Rise)가 있다. 지난 1974년 이 근처에서 폴리냐가 처음 발견됐다. 그래서 이 폴리냐는 ‘모드 라이즈 폴리냐’라고 명명됐다. 모드 라이즈 폴리냐가 어떻게 생성됐는지는 수수께끼였다. 구멍이 매년 드러나지 않기 때문에 과학자들은 구멍을 생성하는 데 필요한 특정 조건을 파악하기 어려웠던 것이다. 수십 년 동안의 연구 결과 마침내 그 퍼즐의 마지막 조각이 맞춰졌다고 과학전문 매체 사이언스얼러트가 전했다. 모드 라이즈 폴라냐는 2016년과 2017년에 다시 나타났다. 이 시기 이후 몇 년 동안 과학자들의 궁금증에 대한 실마리가 나타났다. 위성 이미지, 부유하는 관측기구, 센서가 장착된 물개, 컴퓨터 모델링 등을 조합해 여러 단서가 도출됐던 것이다. 그 중 결정적인 것은 바람이 끌어당기는 해류가 형성하는 에크만 나선(Ekman spiral)이라는 현상이다. 바람이 일정한 방향으로 계속 불면 표면 해수는 일정한 각도로 움직이고, 해수의 움직임은 아래로 전달돼 하층 해수를 이동시킨다. 위와 아래의 흐름이 다르기 때문에 위에서 내려다 보면 흐름이 나선형을 보인다. 이를 에크만 나선이라고 하며, 그 해류의 흐름을 에크만 수송이라 부른다. 해수의 흐름과 용승(에크만 수송으로 표층에서 발산하는 해수를 채우기 위해 하층에서 상층으로 해수가 이동하는 현상) 등에 지대한 영향을 미친다. 폴리냐는 해안 가까이에서는 흔히 볼 수 있는 현상이며, 물개나 고래와 같은 해양 포유류가 숨을 쉬기 위한 창문으로도 사용된다. 그러나 바다로부터 멀리 떨어질수록 보기 힘들다. 모드 라이즈 폴리냐 얼음 구멍은 반세기 전 위성 이미지에서 처음 발견됐다. 1974년 첫 발견 당시에는 구멍의 사이즈가 뉴질랜드와 맞먹을 정도였다. 1975년과 1976년에도 보였지만, 그 이후에는 거의 발견되지 않았다. 그러다가 2016년과 2017년 웨들해 주변에서 다시 강하게 나타났던 것. 2017년의 모드 라이즈 폴리냐는 1970년대 이후 가장 크고 오래 지속된 사례였다. 당연히 과학자들의 관심을 끌었고 연구 대상이 됐다. 연구 결과 한 가지 주요인은 2016년과 2017년에 특히 강했던 웨들해 주변의 순환 해류였다. 그 결과 따뜻하고 특히 염도가 높은 물이 용승했다는 것이다. 연구팀의 스웨덴 예테보리 대학 해양학자 파비앙 로케는 용승은 해빙이 어떻게 녹을 수 있는지를 설명해 준다고 설명한다. 해빙이 녹으면 표면의 물은 신선해지기 때문에, 폴리냐가 지속되기 위해서는 어딘가에서 추가로 소금이 유입되어야 한다는 것이다. 용승이 일어나게 된 원인이 여기에서 설명이 된다. 소금은 물의 빙점을 크게 낮춘다. 따라서 폴리냐의 바닷물이 특히 염도가 높으면 구멍의 지속적으로 유지되는 것이 설명된다. 그래서 팀은 데이터와 바다의 계산 모델을 다시 살펴보고 추가 소금이 어디서 왔는지 알아냈다. 연구팀은 웨들 해류가 모드 라이즈 주위를 흐르면서 생성된 난류 소용돌이가 모드 라이즈의 상층부까지 운반해 준다는 것을 확인했다. 여기에서 에크만 운송이 이어진다. 에크만 운송은 바람이 바다 표면 위로 불어 항력을 생성할 때 발생한다. 물은 옆으로 방향이 바뀌어 나사처럼 나선형을 만든다. 물의 최상층이 바람에 의해 발산하게 되고 그 자리를 대체하기 위해 아래에서 물이 올라오게 된다. 염도가 높은 물의 용승이다. 모드 라이즈 폴리냐는 용승으로 솟아오르는 물이 모드 라이즈 주변에 떠다니는 소금을 축적함으로써 빙점을 낮추고 구멍이 얼어붙는 것을 방지한다. 이 해답은 과학자들이 기후 변화에 대한 심각한 우려 사항인 남극 해빙에 어떤 일이 일어날지 예측하는 데 도움이 될 수 있다. 기후학자들은 이미 남극의 겨울 바람이 더 강해지고 더 빈번해질 것이라고 예측하고 있으며, 이로 인해 앞으로 몇 년 동안 더 자주 거대한 폴리냐가 나타날 수 있다고 예상한다. 결과적으로 이는 세계 해양에 영향을 미치게 된다. 캘리포니아 주립대 샌디에이고 캠퍼스의 기후학자 새라 길리는 폴리냐는 형성된 후 수년 동안 물속에 남아 있을 수 있고, 물이 이동하는 방식과 해류가 대륙을 향해 열을 전달하는 방식을 바꿀 수 있다고 지적했다. 결국 여기서 형성된 물은 전 세계 바다로 퍼져 막대한 영향을 미칠 수 있다는 것이다.
- 포커스온
2024-05-03
[신소재 신기술(38)] 한국 과학자팀, 상온 상압에서 다이아몬드 최초 합성

한국 기초과학연구원 연구원들이 새로운 액체 금속 합금 시스템을 사용해 상온 상압에서 다이아몬드 합성에 성공했다. 기초과학연구원(IBS)은 다차원탄소재료연구단 로드니 루오프 연구단장 팀이 갈륨, 철, 니켈, 실리콘으로 구성된 액체 금속 합금을 이용해 1기압과 1025°C의 상온 상압 조건에서 다이아몬드를 합성하는 데 세계 최초로 성공했다고 25일 밝혔다. 이 연구는 기존의 다이아몬드 합성 방법을 획기적으로 발전시킬 수 있는 성과라고 사이언스얼럿과 과학기술 웹사이트 Phsy 등에서도 비중있게 다뤘다. 기존의 다이아몬드 합성은 고온 고압(HPHT) 방법을 사용하며, 고온고압 조건을 유지하기 위한 압력 셀 제한 크기 때문에 다이아몬드 크기도 작아서 약 1㎠로 제한된다. 일반적으로 다이아몬드는 액체 금속 촉매를 사용해 '기가파스칼 압력 범위'(일반적으로 5~6GPa, 1GPa는 약 1만 기압)와 1300~1600°C의 고온에서만 다이아몬드를 생산할 수 있다. 천연 다이아몬드는 지하 깊은 곳의 극식한 압력과 온도에서 형성되는 데 수십억년이 걸린다. 합성 다이아몬드는 최대 몃 주 동안 강력한 압착이 필요하다. IBS 연구팀이 이번에 개발한 액체 금속 혼합을 기반으로 한 새로운 방법은 기존 다이아몬드 합성 패러다임을 깨고,1025도 온도 및 1기압 압력 조건에서 처음으로 다이아몬드를 합성했다. 이는 우리가 해수면에서 느끼는 압력과 동일하며 일반적으로 요구되는 압력보다 수만 배 더 낮다. 연구팀은 빠르게 가열과 냉각이 가능한 'RSR-S'라는 냉벽 진공 장치를 자체 제작해 통상 3시간 걸리는 기존 장치들과 달리, 15분이면 끝날 수 있게 했다. RSR-S는 온도와 압력을 빠르게 조절해 액체 금속 합금을 만드는 장치다. 연구팀은 메탄과 수소에서 갈륨 77.75%, 니켈 11.00%, 철 11.00%, 실리콘 0.25%로 구성된 액체 금속 합금을 만들어 하부 표면에서 다이아몬드 구성 물질인 탄소가 성장하는 것을 확인했다. 이 연구는 '네이처(Nature)' 저널 온라인에 게재됐다. 현재 다양한 산업 공정, 전자 제품, 심지어 양자 컴퓨터에 사용되는 대부분의 합성 다이아몬드를 만드는 데 사용되는 공정은 며칠이 걸리며 훨씬 더 많은 압력이 필요하다. 이 새로운 기술이 그 잠재력을 발휘한다면 다이아몬드 제작은 훨씬 더 빠르고 쉬워질 것이다. UNIST 석좌교수이기도 한 루오프 소장은 "이 선구적인 돌파구는 인간의 독창성과 끊임없는 노력, 그리고 많은 공동 연구자들의 협력이 만들어낸 결과"라고 말했다. 연구팀은 "액체 금속을 사용하는 일반적인 접근 방식은 다양한 표면에서 다이아몬드의 성장을 가속화하고 발전시킬 수 있으며 아마도 작은 다이아몬드(씨앗) 입자에서 다이아몬드의 성장을 촉진할 수 있다"라고 썼다. 루오프 소장은 "우리는 대형 챔버(내부 용적이 100리터인 RSR-A 챔버)에서 파라미터 연구를 진행했는데, 공기를 펌핑(약 3분)하고 불활성 가스로 퍼지(90분)한 다음 다시 진공 수준으로 펌프 다운(3분)하여 챔버를 1기압의 매우 순수한 수소/메탄 혼합물로 채우고(다시 90분) 실험을 시작하는 데 3시간 이상 소요되는 시간 때문에 다이아몬드 성장을 위한 파라미터 탐색이 더뎠다!"고 밝혔다. 이어 성원경 박사는 "메탄과 수소의 혼합물에 노출된 액체 금속으로 실험을 시작하고 완료하는 데 필요한 시간을 크게 줄이기 위해 훨씬 더 작은 챔버를 설계하고 제작하도록 요청했다"고 말했다. 성 박사는 "우리가 새로 제작한 시스템 즉, 내부 용적이 9리터에 불과한 RSR-S은 총 15분 만에 메탄/수소 혼합물을 펌핑, 퍼지, 배출, 채우기까지 완료할 수 있다. 매개변수 연구가 크게 가속화되었고, 이를 통해 액체 금속에서 다이아몬드가 성장하는 매개변수를 발견할 수 있었다"라고 설명했다. 제1저자인 얀 공 UNIST 대학원생은 "어느 날 RSR-S 시스템으로 실험을 진행한 후 흑연 도가니를 식혀 액체 금속을 고형화한 후 고형화된 액체 금속 조각을 제거했을 때, 이 조각의 바닥면에 수 밀리미터에 걸쳐 '무지개 무늬'가 퍼진 것을 발견했다. 그 무지개 색이 다이아몬드 때문이라는 사실을 알게 되었다! 이를 통해 다이아몬드의 재현 가능한 성장에 유리한 매개변수를 파악할 수 있었다"라고 말했다. 연구팀은 또 '광 발광 분광법' 실험으로 물질에 빛을 쏘아 방출되는 파장 빛을 준석해 다이아몬드 내 '실리콘 공극 컬러 센터' 구조도 발견했다. 이 구조는 액체 금속 합성 구성요소 중 하나인 실리콘이 탄소로만 이루어진 다이아몬드 결정 사이에 끼어들어 있는 것이다. 실리콘 공극 컬러 센터 구조는 양자 크기의 자성을 가져 자기 민감도가 높고, 양자 현상(양자적인 특성)을 보인다. 그로 인해 향후 나노 크기의 자기 센서 개발과 양자 컴퓨팅 분야의 응용이 기대된다. 논문 공동 저자인 메이후이 왕 박사는 "실리콘 공극 컬러 중심을 가진 이 합성 다이아몬드는 자기 감지 및 양자 컴퓨팅에 응용될 수 있을 것"이라고 말했다. 연구팀은 이러한 새로운 조건에서 다이아몬드가 핵을 형성하고 성장할 수 있는 메커니즘에 대해 심도 있게 연구했다. 시료의 단면을 고해상도 투과전자현미경(TEM)으로 촬영한 결과 다이아몬드와 직접 접촉한 고체 액체 금속에 약 30~40nm 두께의 비정질 표면 영역이 존재하는 것으로 나타났다. 공동 저자인 최명기 박사는 "이 비정질 영역의 상부 표면에 존재하는 원자의 약 27%가 탄소 원자였으며, 탄소 농도는 깊이에 따라 감소하는 것으로 나타났다"고 말했다. 연구팀은 또한 실리콘이 다이아몬드의 새로운 성장에 중요한 역할을 한다는 사실도 발견했다. 합금의 실리콘 농도가 최적 값보다 증가함에 따라 성장한 다이아몬드의 크기는 작아지고 밀도는 높아진다. 실리콘을 첨가하지 않으면 다이아몬드를 전혀 성장시킬 수 없었으며, 이는 실리콘이 다이아몬드의 초기 핵 형성에 관여할 수 있음을 시사한다. 루오프 소장은 "이 액체 금속에서 다이아몬드의 핵 형성과 성장에 대한 우리의 발견은 매우 흥미롭고 기초 과학을 위한 많은 흥미로운 기회를 제공한다. 이제 우리는 핵 형성과 그에 따른 다이아몬드의 빠른 성장이 언제 일어나는지 탐구하고 있다. 또한 탄소와 기타 필요한 원소의 과포화를 먼저 달성한 다음 온도를 빠르게 낮춰 핵 생성을 촉발하는 '온도 강하' 실험도 유망한 연구"라고 말했다.
- 포커스온
2024-04-25
해수온도 상승으로 전 세계 산호 백화 현상 심화…"사상 최악 상황" 경고

기후 위기로 인해 기록적인 해수온도 상승이 이어지고 있다. 해양이 더워지면서 전 세계 산호초가 대규모 백화 현상을 겪고 있다고 두 과학 단체가 발표했다고 워싱턴포스트, 뉴욕타임스, CNN 등 유력 매체들이 대거 보도했다. 일부 전문가들은 백화 현상이 역사상 최악의 상황으로 치달을 수 있다고 경고했다. 미국 국립해양대기청(NOAA) 및 국제 산호초 이니셔티브(ICRI)의 발표에 따르면 전 세계 산호초 지역의 54% 이상이 지난해 백화 현상을 겪었다. 대서양, 태평양, 인도양을 비롯해 최소 53개 국가 및 영토에 영향을 미쳤다. NOAA의 산호초 감시 프로그램 담당자 데릭 멘잘로는 CNN에서 "이번 백화 현상은 과거 최고치인 56.1%를 곧 넘어설 가능성이 높다"고 우려했다. 해양 열로 백화 현상을 겪고 있는 산호초 지역의 비율이 매주 약 1%씩 증가하고 있다는 것이다. 산호가 해양 고온화에 노출되면 조직 내에 서식하는 조류를 뱉어낸다. 이들 조류는 산호의 색을 내고, 산호에 에너지 대부분을 제공한다. 해양 온도가 정상으로 돌아오지 않으면 백화 현상으로 인해 산호초가 대량으로 죽게 된다. 그러면 산호초에 의존하는 생물종과 먹이 사슬이 붕괴될 수 있다. 최근의 전 세계적인 백화 현상은 역대 네 번째로 일어난 것이다. 과거에는 1998년과 2010년, 2014~2017년에 발생했다. 최근 10년 동안 세계적인 백화 현상은 두 번째 발생하고 있다. 발생 주기가 짧아지고 있는 셈이다. 지난해에는 플로리다와 카리브해 연안, 멕시코, 브라질, 호주, 남태평양, 홍해, 페르시아만, 인도네시아, 아프리카와 세이셀의 동해안을 포함한 인도양 등지에서 대규모 백화 현상이 확인됐다. 호주 퀸즐랜드 대학의 산호초 전문 기후 과학자인 오베 호그-걸드버그 교수는 수 개월 전 이러한 대규모 백화 현상을 예측했다. 그는 CNN과의 인터뷰에서 “바다 온도가 급격히 상승하고 있다는 사실은 알고 있었지만, 이 정도의 속도일 줄은 몰랐다”며 "더 걱정스러운 문제는 이 엄청난 기온 상승이 얼마나 오래 지속될 지 알 수 없다는 것"이라고 우려했다. 지난 1년은 지구 역사상 가장 따뜻했던 기간으로 기록됐다. 바다 온도 역시 마찬가지다. 유럽연합 집행위원회의 코페르니쿠스 기후 변화 서비스(Copernicus Climate Change Service)의 데이터에 따르면 전 세계 해수면 온도는 2월과 3월에 다시 최고치를 기록했다. 한편 지난 2월 NOAA 산호초 감시 프로그램은 과학자들이 해양 온난화의 새로운 양태와 정도를 평가할 수 있도록 산호 백화 경보 지도에 라니냐 등 새로운 요소를 추가했다. 적도 부근의 태평양에서 발생해 지구 온도를 높이는 자연 기후 패턴 엘니뇨는 지난해 전례 없는 해양 열을 발생시켰다. 엘니뇨 현상이 사그러들고 올해는 라니냐가 도래한다. NOAA는 엘니뇨의 대응체인 라니냐가 올해 6월에서 8월 사이에 시작될 것이라고 예측하면서, 이는 산호초 백화 현상 완화에 희망을 던져 주고 있다고 밝혔다. 다만 과거의 경우 라니냐 기간 동안에도 백화 현상은 여전히 발생했다는 것이 문제다. 라니냐가 시작할 즈음 막바지 엘니뇨로 인해 기록적인 고온이 유지될 수 있다. 만젤로는 "카리브해와 플로리다의 2024년 여름이 더 우려스럽다"라고 걱정했다. "올 여름 플로리다와 카리브해 지역이 백화 시즌에 접어들면 기온이 백화 한계점을 넘어설 가능성이 높다"는 것이다. 2월 중순에는 세계 최대 산호초 지대인 호주의 그레이트 배리어 리프(Great Barrier Reef)의 북부와 남부 지역에 걸쳐 있는 5개의 서로 다른 산호초 군에서 광범위한 산호 백화 현상이 목격됐다. 호주 해양과학연구소(AIMS)와 그레이트 배리어 리프 해양 공원 당국의 항공 및 수중 조사가 이루어진 지난달에도 이곳에서 대규모 백화 현상이 공식적으로 확인됐다. AIMS의 CEO 셀리나 스테드는 "기후 변화로 인한 해양 위기 증가가 산호초의 내성을 시험하고 있다"면서 "기후 변화는 전 세계 산호초에 가장 큰 위협이며, 이번 전 세계적인 백화 현상 확인은 지난 12개월 동안 기후 변화의 영향이 얼마나 광범위했는지를 보여준다"고 지적했다. UN 환경 프로그램은 만약 세계가 탄소 배출량을 적극적으로 낮추지 못하면 금세기 지구는 산업화 이전 수준보다 섭씨 3도 가까이 더워질 것이라고 경고했다. 과학자들은 2050년 세계가 도달할 가능성이 있는 2도 수준의 온난화에서도 지구상 산호의 약 99%가 죽을 것이라고 예측한다. 산호초는 해양 생물의 필수 서식지일 뿐만 아니라 세계 해안 생태계에 매우 중요하다. 산호초는 폭풍과 해수면 상승으로 인한 홍수 위협에 맞서는 방어 시스템 역할을 하며, 사람들에게 생계와 필수 식량원을 제공한다. 이 생태계에 의존하는 사람은 전 세계적으로 약 10억 명에 달한다. 호주 그린피스의 데이비드 리터 CEO는 산호초가 실존적 위험에 직면해 있으며, 그 책임은 전적으로 지구 온난화를 촉진하는 주범, 즉 화석연료 회사와 이 산업을 지탱하는 정부에 있다고 비난했다. 그는 "돌이킬 수 없는 기후 재앙을 피할 수 있는 활로가 줄어들고 있다”며 “화석연료의 사용 중단을 위해 신속한 조치를 취해야 한다"고 강조했다.
- 포커스온
2024-04-17
남극 빙붕 붕괴, 해류와 따뜻한 바닷물로 더 가속화될 수 있어

남극의 빙붕은 기후 변화에 대응해 지구 생태계를 지킬 수 있는 몇 안 되는 존재다. 빙붕은 남극 대륙에서 이어져 바다에 떠 있는 얼음 덩어리로 두께가 300~900m에 달한다. 남극 전체 얼음 면적의 10%를 차지하며, 연중 일정하게 유지된다. 그런 빙붕이 위험에 처했다는 연구 보고서가 발표돼 주목된다고 과학 전용 사이트 PHYS가 홈페이지를 통해 전했다. '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재된 새로운 연구에 따르면, 해류의 흐름과 해저 사이의 상호작용으로 인해 따뜻한 물이 위로 떠올라 얕은 깊이로 이동하면서 빙붕을 녹이는 속도를 높이고 있다. 지구 온난화로 인해 남극 바다의 온도가 계속 올라가는 것이 주된 요인이다. 이러한 메커니즘은 서남극의 아문센 해에 있는 초거대 빙붕 용융을 가속한다. 빙붕은 빠르게 불안정해지고 해수면 상승에 기여한다. 이 연구는 서울대 박태욱 연구원과 일본 나카야마 요시히로가 이끄는 극지연구소, 홋카이도 대학, 서울대학교의 국제 연구팀이 수행했다. 연구팀은 첨단 해양 모델링 기술을 사용해 빠른 속도로 녹는 빙붕 뒤에 숨겨진 근본적인 원인을 조사했다. 이 연구는 빙붕 용해를 주로 남대양 상공의 바람과 연결시키는 과거의 가정과 이론에서 벗어나, 해안을 따라 흐르는 해류와 해수면 사이의 상호작용이 용융 과정을 촉진하는 데 더 중요한 역할을 하고 있다고 지적했다. 남극에서 가장 거대한 빙붕인 파인 아일랜드와 스웨이츠 빙하(Thwaites Glacier)는 최근 가장 빠른 속도로 녹고 있다. 이들 빙붕은 따뜻한 바닷물에 특히 취약하기 때문에 과학자들의 관심이 각별히 높다. 이 빙붕은 거대한 산맥을 형성하면서 그들 뒤에 있는 빙하들이 바다로 흘러 들어가는 것을 막는 장벽의 역할을 한다. 스웨이츠 빙하는 미국 플로리다주 정도의 크기로 폭이 약 130㎞로 세계에서 가장 넓으며, 모두 녹을 경우 해수면을 65㎝ 상승시킬 수 있는 양의 얼음이 저장됐다. 스웨이츠 빙하는 대륙 빙상이 바다로 흘러내리는 것을 막아 서남극 빙상의 안정성을 조절한다는 점에서 특히 중요하게 여겨진다. 그러나 빙붕의 빠른 융해와 높아지는 붕괴 가능성은 전 세계적인 해수면 상승으로 인해 세계 해안 지역 사회에 심각한 위협이 되고 있다. 이번 연구는 극심층수로 알려진 차가운 표층수 아래 따뜻한 해수층이 빙붕의 하단을 녹이는 메커니즘 구명에 초점을 맞추었다. 박태욱 연구원은 "빙붕들을 둘러싸고 흐르는 해류가 따뜻한 해수의 유입을 이끌고, 이는 빙붕들의 녹는 속도를 높인다"고 설명했다. 해류와 연결된 바다가 기후 변화에 큰 영향을 미친다는 사실을 보여주는 것이다. 연구원들은 따뜻한 심층수와 차가운 지표수 사이의 경계면에 주목했다. 이 경계면의 변화가 빙붕으로 향하는 따뜻한 물의 유입에 큰 영향을 미친다는 사실이 이번 연구에서 규명됐다. 앞서 지적했듯이 지금까지의 이론은 아문센해 북쪽의 강한 편서풍이 대륙붕을 따라 해류를 밀어내고, 더 따뜻한 물을 빙붕의 빈 구멍 쪽으로 운반한다는 것이었다. 그러나 이번 연구 결과는 해류의 흐름과 따뜻한 바닷물의 부상이 빙붕을 녹이는 데 더 큰 역할을 한다는 새로운 발견이었다. 나카야마는 "이번 국제팀 연구 결과는 일반적인 통념을 달리 해석하고 있다"면서 "우리의 연구는 해류와 해저 사이의 상호작용이 상승 속도를 끌어 올려 따뜻한 바닷물을 더 얕은 깊이로 운반한다는 점을 강조한다. 이 따뜻한 물은 해양의 경계면에 도달해 빙붕이 녹는 것을 가속화한다"고 부연했다. 거대한 빙붕의 아랫부분을 따뜻한 바닷물이 녹여 빙붕의 무게를 지탱하지 못하는 수준까지 도달하게 되면 빙붕은 붕괴할 수밖에 없다. 현재 빙붕 붕괴가 가속화되고 있는 것도 이 때문일 가능성이 높다는 것이다. 연구 보고서는 "빙붕이 녹는 과정에 대한 이번 연구는 우려를 높인다"고 경고했다. 연구팀은 빙붕이 대거 무너지면 해수면 상승으로 해안 도시들이 물에 잠기고 각종 기후 재해가 잇따를 것이므로 이에 시급히 대비해야 한다고 강조했다.
- IT/바이오
2024-04-15
[신소재 신기술(25)] 이스라엘 스타트업, 염분 토양서 자라는 작물 개발

이스라엘 농업기술 스타트업 살리크롭(SaliCrop)이 염분 토양에서 자라는 토마토와 벼 등 작물을 개발했다. · 염분이 가득한 토양은 전 세계적으로 20억 에이커 이상에 영향을 미쳐 작물 수확량을 감소시키고 있다. 20억 에이커는 한국 면적의 약 80.8배에 해당하는 크기로, 세계에서 두 번째로 큰 나라인 캐나다의 국토 면적과 유사하다. 비즈니스 인사이더는 지난 3월 30일 이스라엘의 한 연구소에서는 실험실에서 해수를 이용하여 토마토, 알팔파, 양파, 쌀 등 농작물을 재배하는 연구를 진행하고 있다고 보도했다. 이 농작물들은 GMO(유전자 변형 생물체)가 아니며, 식물 분자생물학자이자 살리크롭의 공동 설립자인 리샤 고드볼레(Ṛcā Godbole)의 아이디어로 개발됐다. 살리크롭은 지난 4년 동안 스페인 남부에서 혹독한 가뭄으로 인해 작물이 효율적으로 자라지 못하는 심각한 염화(토양의 염분 농도가 상승하는 현상)가 발생한 토양에서 토마토 씨앗 강화 기술을 테스트해왔다. 살리크롭의 최고경영자 카미트 오론은 자사의 씨앗을 사용한 스페인 토마토 농부들은 작물 수확량이 10%에서 17%로 증가했으며 헥타르당 1600달러(약 215만원)의 추가 수익을 올렸다고 말했다. 스페인은 심각한 염화 문제를 겪고 있는 전 세계 많은 지역 중 하나다. 수년간 지속된 관개, 지구 온난화, 해수면 상승으로 인해 전 세계 관개 농지의 20~50%가 너무 염분이 많아 효과적으로 작물을 재배하기 어렵다. 이로 인해 전 세계 경제는 매년 약 270억 달러(약 36조 2907억원)의 농작물 손실을 입고 있는 것으로 추산된다. 한편, 유엔은 2050년까지 세계 인구가 약 100억 명에 달할 것으로 예상하고 있다. 오론 CEO는 "어떻게 하면 황페화된 토지에서 더 많은 식량을 재배할 수 있을까? 이것이 살리크롭 설립의 주요 질문이자 동기였다"고 말했다. 고드볼레는 농업 기술자인 샤론 데비르(Sharon Devir)와 함께 기후 변화로 빠르게 변화하는 세토양 등으로 어려움에 직면한 전 세계의 농부들을 돕고 잠재적으로 수십억 명의 사람들의 기아를 방지하기 위한 목표로 살리 크롭을 설립했다. 염분 토양서 토마토 재배 성공 살리크롭의 과학자들은 염분이 더 높은 토양과 뜨거운 온도와 같은 변화하는 환경에서도 자랄 수 있는 회복력 있는 강한 작물을 개발하고 있다. 염분은 모든 토양에서 자연적으로 발생하지만, 너무 많은 염분은 식물이 물과 영양소를 흡수하는 것을 어렵게 만들어 성장이 둔화되고 작물 수확량이 감소하며 궁극적으로 세계 식량 생산을 위협할 수 있다. 전 세계적으로 15억 명 이상의 사람들이 작물을 효과적으로 재배하기에는 너무 오염된 토양에서 살고 있다. 지구 온난화로 인해 상황은 악화될 것으로 예상된다. 인도에서는 이미 44%의 토지가 염분이 많고, 연구원들은 2050년까지 인도의 50%가 염화의 영향을 받을 것으로 추정하고 있다. 전 세계적으로 더 높은 평균 기온은 토양의 증발을 가속화해 특히 건조한 지역에서 토양 내의 염분을 농축시킨다. 예를 들면 일본 도쿄의 경우 3월 31일 기온이 28.1℃까지 올라가 3월 중 가장 높은 기온을 기록했다. 일본기상청에 따르면 이날 한때 도쿄 도심은 28.1도까지 올라가 3월 기온으로는 1876년 시작된 관측 통계 이후 최고치였다. 정전 3월 중 최고 기온은 2013년 3월 10일의 25.3도였다. 또한 해수면 상승으로 인한 홍수는 또한 해안 농지에 특히 위협을 초래한다. 왜냐하면 토양과 지하수에 더 많은 염분을 퇴적시키기 때문이다. 부적절한 관개 관행, 예를 들어 불충분한 물 사용, 염분이 많은 물 사용 및 적절한 배수 유지하지 않기 때문에 염분이 많은 토양이 발생할 수도 있다. 살리크롭은 스페인을 비롯해 이탈리아, 그리스, 모로코, 세네갈, 인도, 케냐, 미국 등 다양한 국가에서 옥수수, 콩, 밀, 쌀, 토마토 등 다양한 작물에 대한 기술을 테스트했다. 회사는 이 기술이 작물 손실을 최대 50% 줄일 수 있다고 주장했다. 이 회사는 2025년까지 100만에이커(4046km²)의 농지에서 자사의 기술을 사용할 계획이다. 일부 비평가들은 살리크롭의 기술이 아직 초기 단계로 장기적인 효과와 안정성이 검증되지 않았다고 지적했다. 또한 GMO기술에 대한 우려도 재기했다. 한편, 스타벅스는 지난해 10월 기후변화의 영향을 견딜 수 있는 여섯 가지 새로운 커피 씨앗을 개발했다고 밝혔다. 커피도 바나나나 다른 많은 농작물처럼, 질병을 비롯해 가뭄 등 극심한 기후 위기로 위협받고 있다. 스타벅스가 개발한 아라비카 씨앗은 잎 녹병에 저항력을 갖는 것으로 시험 결과 더 짧은 기간에 더 많은 수확량을 얻는 것으로 나타났다.
- 포커스온
2024-04-01
도요타, 다이하츠부정 영향 2월 전세계 생산·판매 지난해 밑돌아

일본 도요타자동차는 28일(현지시간) 올해 2월 전세계 판매·생산(모두 렉서스 차량 포함)이 지난해 같은 기간보다 줄어든 것으로 나타났다. 이날 닛케이(日本經濟新聞) 등 외신들에 따르면 도요타의 올해 2월 전세계 판매량이 6.9% 감소한 71만9630대였다. 해외판매는 0.3% 둘어든 61만5684대로 11개월만에 지난해보다 밑돌었다. 지역별로 보면 북미는 18.6%, 유럽에서는 14.1% 각각 증가했다. 반면 중국은 35.7% 감소해 6개월만에 전년보다 줄어들었다. 이는 경쟁격화 뿐만 아니라 춘제(春節)시기가 어긋난 점 등도 영향을 미쳤다. 일본내 판매는 33.3% 감소한 10만3946대로 2개월 연속으로 전년에 못미쳤다. 지난 1월에도 13.7% 감소했으며 감소폭은 30%이상 확대됐다. 전세계 생산은 2.6% 줄어든 73만7178대였다. 해외생산은 3.5% 증가한 49만731대로 5개월 연속 지난해를 넘어섰으며 2월 월간기준으로도 사상 최고치였다. 반면 일본내 생산은 12.9% 감소한 24만6447대로 14개월 만에 지난해를 밑돌았다. 도요타자동차가 전세계 판매에서 지난해를 밑돈 것은 13개월만이며, 전세계 생산은 14개월만의 일이다. 이처럼 도요타자동차의 생산과 판매 모두 줄어든 것은 다아하츠와 도요타자동직기의 인증부정과 날씨악재 등의 영향이 있었지만 중국에서의 판매경쟁 격화도 영향을 미친 것으로 분석된다. 월간기준으로 사상최고치가 1월까지 세계판매는 8개월 연속, 세계생산은 11개월 연속으로 각각 이어져 왔지만 결국 이 기록이 깨졌다. 다이하츠로부터 공급을 받고 있었던 상용밴 등 일부 차종은 이미 2월에 생산을 재개했지만 생산대수가 큰 승용차와 도요타자동직기로 부터 엔진을 공급받는 차량의 도요타 국내 전공장에서의 생산재개는 3월이후부터였다. 다이하츠, 일본 국내판매 80% 이상-국내 생산 90% 감소 다이하츠와 히노(日野)자동차를 포함한 그룹 전체에서는 세계판매는 12% 감소한 75만3648대로 13개월만에 지난해수치를 밑돌았다. 전세계 생산은 12.1% 감소한 78만9138대로 2개월 연속 전년보다 줄어들었다. 도요타는 다이하츠의 세계 판매가 65.5% 감소했으며 이중 일본내에서는 82%, 전세계 생산은 66.6% 줄었으며 이중 일본내에서는 91.7% 급감했다. 다이하츠는 2월부터 기준적합성이 확인된 일부 차종의 생산을 순차적으로 재개하고 있지만 현시점에서는 수주잔량의 출하를 우선하고 있어 본격적인 신규수주는 재개하고 있지 않은 상태다.
- 산업
2024-03-28
서남극 스웨이츠 빙하 1940년대부터 대규모 감소

과학자들이 서남극 대륙의 '최후의 종말 빙하'라고 불리는 스웨이츠 빙하(Thwaites Glacier)가 1940년대부터 급격히 녹기 시작했다는 사실을 밝혀냈다. 26일(현지시간) CNN에 따르면 이 빙하의 붕괴는 재앙적인 해수면 상승을 초래할 수 있다. 스웨이츠 빙하는 미국 플로리다주 정도의 크기로 폭이 130여㎞로 세계에서 가장 넓고 모두 녹을 경우 해수면을 65㎝ 상승시킬 수 있는 양의 얼음이 저장됐다. 과학자들은 1970년대부터 얼음이 빠른 속도로 손실되고 있다는 것을 알고 있었지만, 위성 데이터는 불과 수십 년 전으로 거슬러 올라가기 때문에 상당한 해빙이 언제 시작되었는지 정확히 알지 못했다. 미국 휴스턴 대학의 레이철 클라크 박사 연구팀은 과학 저널인 미국립과학원회보(PNAS)에 발표한 연구에서 서남극 스웨이츠 빙하 인근 아문센해의 해저 퇴적물을 분석한 결과를 공개했다. 이들의 연구에 따르면, 빙하가 녹는 현상이 가속화되고 있는 것은 1970년대부터 관측되었으나, 실제로는 이미 1940년대부터 대규모로 녹기 시작했음이 밝혀졌다. 연구원들은 해저 아래에서 추출한 해양 퇴적물 코어를 분석하여 이를 확인했다. 연구팀은 이번 발견이 서남극 빙하 중 가장 큰 파인 아일랜드 빙하가 1940년대에 이미 녹기 시작했다는 이전 연구 결과와 일치한다고 밝혔다. 이는 빙하 후퇴 현상이 특정 빙하에만 한정되지 않고, 기후 변화라는 더 넓은 문제의 일부임을 시사한다. 또한, 일단 빙하 후퇴가 시작되면 이를 멈추기가 매우 어렵다는 점을 보여주고 있다. 빙하 후퇴의 원인은 1940년대에 발생한 강력한 엘니뇨 사건으로 추정되며 이후 인간이 초래한 지구 온난화로 인해 후퇴 속도가 더욱 빨라졌다. 스웨이츠 빙하는 대륙 빙상이 바다로 흘러내리는 것을 막아 서남극 빙상의 안정성을 조절한다는 점에서 특히 중요하게 여겨진다. 연구팀은 이번 연구를 통해 2019년에 쇄빙연구선 너새니얼 B. 팔머호를 활용해 스웨이츠 빙하 주변 아문센해에서 채취한 해저 퇴적물을 분석했다. CT 촬영과 방사성 동위원소 납-210(210 Pb)을 사용한 연대 측정법 등을 통해, 약 1만1700년 전 홀로세 지질시대가 시작된 이후부터 현재까지의 빙하 변화 역사를 재구성했다. 방사성 납-210은 반감기가 22.3년으로, 지질학적 시간 척도에서 비교적 짧은 수천 년에 걸친 역사를 상세하게 분석하는 데 적합하다. 이에 비해, 반감기가 약 5730년인 방사성 탄소-14는 수천년에서 수십만 년에 이르는 더 긴 시간 동안의 연대를 측정하는 데 주로 사용된다. 빙하 해양 퇴적물 분석에 따르면, 아문센해에 인접한 육상 빙하의 해안선은 약 9400년 전에 비해 최대 45킬로미터까지 후퇴한 것으로 나타났다. 또한, 지난 100년 간 축적된 퇴적물 속에서는 환경 조건이 급격히 변화한 증거가 발견됐다. 해저의 높은 지역에서는 1940년대 초부터 빙붕이 빠르게 얇아지기 시작한 증거가 발견됐으며, 깊은 해저 분지에서 채취한 퇴적물에는 1950년대에 빙하 해안선이 급속히 후퇴하기 시작했다는 증거가 확인됐다. 이 연구에 참여한 영국 남극연구소(BAS)의 제임스 스미스 박사는 "이 연구 결과는 스웨이츠 빙하, 파인 아일랜드 빙하 및 아문센해 전역의 빙상이 1940년대부터 후퇴하기 시작했을 가능성을 시사한다"고 말했다. 그는 또한 "빙상 후퇴가 일단 시작되면, 상황이 더 나빠지지 않더라도 수십 년간 지속될 수 있다는 점에서 이 연구의 중요성이 있다"고 강조했다. 스웨이츠 빙하가 붕괴되면 해수면이 2피트 이상 상승할 수 있으며 또한 서남극 빙상의 안정성을 약화시켜 더욱 광범위한 해빙을 초래할 수 있다. 이번 연구는 과거 빙하 후퇴 사건과 비교 분석을 통해 빙하가 민감한 상태에 있을 경우 단 한 번의 사건으로도 회복 불가능한 수준까지 후퇴할 수 있다는 것을 보여준다. 휴스턴 대학 지질학과 줄리아 웰너(Julia Wellner) 부교수는 "인간이 기후를 변화시키고 있으며 이번 연구는 기후 변화가 빙하 상태의 단계적 변화로 이어질 수 있음을 보여준다"고 말했다. 남극 대륙은 '잠자는 거인'으로 불리며, 과학자들은 인간 활동이 남극 대륙의 빙하에 어떠한 영향을 미치는지 지속적으로 연구하고 있다. 이 연구는 남극 대륙의 중요 지역에서 발생할 수 있는 빙하 변화에 대한 중요한 정보를 제공한다. 또한, 빙하가 급속도로 녹는 원인이 사라지더라도 빙하의 후퇴가 즉시 멈추지 않는다는 점을 드러낸다. 웰너 부교수는 "만약 지금 빙하가 후퇴하고 있다면, 지구 온난화가 멈춘다고 해도 빙하의 후퇴가 바로 멈추지는 않을 것"이라고 지적했다.
- 산업
2024-02-27
[신기술 신소재(4)] 혁신적인 비독성 고품질 산화그래핀 생산 기술 개발

스웨덴 과학자들이 가장 일반적인 방법으로 생산되는 물질에 비해 결함이 훨씬 적은 그래핀 산화물을 합성하는 새로운 방법을 발견했다. 과학전문 매체 싸이키ORG는 지난 20일 스웨덴 우메오 대학 연구팀 그래핀 산화물 합성에 새로운 비독성 방법을 개발하여 기존 주요 방법보다 결함이 현저히 적은 물질을 얻는데 성공했다고 보도했다. 이전에는 유사한 품질의 그래핀 산화물을 얻기 위해서는 매우 독성이 강한 발연 질산을 사용하는 위험한 방법밖에 없었다. 그래핀 산화물은 일반적으로 산소를 제거하여 그래핀을 제조하는데 사용된다. 하지만 그래핀 산화물에 구멍이 존재하면 그래핀으로 전환될 때도 구멍이 생기게 된다. 따라서 그래핀 산화물의 품질은 매우 중요하다. 우메오 대학의 알렉산드르 탈리진(Alexandr Talyzin)박사와 그의 연구팀은 안전하게 고품질 그래핀 산화물을 만드는 방법을 발견했다. 이 연구 결과는 '카본(Carbon)' 저널에 게재됐다. 첨단 나노소재인 그래핀은 유연성, 높은 기계적 강도, 전도성 등 뛰어난 특성으로 인해 경이로운 물질로 불린다. 하지만 모든 그래핀 특성은 결함에 영향을 받는다. 그래핀 산화물로부터 제조된 그래핀은 기대보다 훨씬 낮은 기계적 특성과 전도성을 보인다. 많은 연구에 따르면 가장 많이 사용되는 '험머스(Hummers)' 방법으로 합성하면 항상 많은 결함이 생기는 것으로 나타났다. 험머스 방법은 그래핀 옥사이드(GO, graphene oxide) 제조에 널리 활용되는 대표적인 화학적 합성 기술이다. 1958년 윌리엄 험머스(William S. Hummers)와 리처드 오프만(Richard E. Offeman)에 의해 처음 소개된 이 방법은 강력한 산화제를 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시켜 그래핀 옥사이드를 생산하는 과정으로 이루어진다. 기존 방법들에 비해 안전성이 높고, 합성 속도가 빠르며, 환경 친화적이라는 장점을 지녀 대량 생산에 적합하며 널리 활용되고 있다. 구체적인 합성 과정에서는 황산(H2SO4)을 주요 용매로 사용하고 칼륨 퍼망가네이트(KMnO4)를 산화제로 활용한다. 엄격하게 조절된 온도 조건에서 반응을 진행하여 그래파이트를 산화시키고 그래핀 옥사이드를 생성한다. 이렇게 얻어진 그래핀 옥사이드는 물과 같은 용매에 분산될 수 있으며, 이를 통해 다양한 응용 분야와 연구에 활용될 수 있다. 특히 전자 소자, 에너지 저장 장치, 복합 재료 등 여러 분야에서 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드의 활용도가 높아지고 있다. 훨씬 오래된 '브로디(Brodie)' 방법은 거의 구멍이 없는 그래핀 산화물을 제공하지만 아직 어떤 기업도 이 유형의 그래핀 산화물을 생산하지 않고 상업적으로 이용하지 못하고 있다. 탈리진은 "단순히 너무 위험하고 산업 생산에 적합하지 않다"고 말했다. 브로디 방법은 그래핀 옥사이드 합성에 활용되는 고전적인 화학적 방법이다. 1859년 벤저민 콜린스 브로디(Benjamin Collins Brodie)에 의해 처음 소개된 이 방법은 험머스 방법과는 차별화된 접근 방식을 통해 그래핀 옥사이드를 제조한다. 브로디 방법의 핵심은 강력한 산화제인 질산(HNO3)과 염소산(KClO3)을 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시키는 과정이다. 험머스 방법에 비해 긴 반응 시간과 낮은 온도 조건을 특징으로 하며, 이를 통해 높은 수준의 산화와 기능화를 가진 그래핀 옥사이드를 얻을 수 있다. 장점으로는 브로디 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드는 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드보다 높은 수준의 산화와 기능화 수준을 가진다. 이는 특정 응용 분야에서 유용할 수 있다. 또한 브로디 방법은 고도로 산화된 그래핀 옥사이드의 제조에 특히 적합하다. 반면, 브로디 방법의 단점은 긴 반응 시간과 위험한 산화제 사용 등이 있다. 험머스 방법에 비해 반응 시간이 길어 대량 생산에 적합하지 않다. 반응 조건을 엄격하게 제어해야 원하는 결과를 얻을 수 있다. 아울러 질산과 염소산은 위험한 산화제이며 취급에 주의가 필요하다. 브로디 방법은 주로 연구 목적으로 사용된다. 특히 고도로 산화된 그래핀 옥사이드가 필요한 경우 선택적으로 사용되고 있다. 이번 연구팀은 험머스 방법의 산(H2SO4)과 브로디 방법의 산화제(염소산 칼륨)를 결합하여 브로디 방법과 동일하게 결함이 적은 그래핀 산화물을 제조할 수 있는 새로운 방법을 발견했다. 하지만 합성 과정은 험머스 산화만큼 간단하다. 탈리진은 "이 방법은 연구팀의 바르토스 구르제다(Bartosz Gurzeda) 연구원의 이름을 따서 구르제다(Gurzeda) 방법으로 명명되어야 한다"라고 주장했다. 탈리진은 결함 없는 그래핀 산화물이 필요한 경우 구르제다 방법이 험머스 방법만큼 널리 사용될 가능성이 높다고 여긴다. 이 방법은 산소 그룹을 제거하여 그래핀을 만들거나 가스 보호 코팅, 반투과성 막, 센서 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있다. 최근 10여 년 동안 그래핀 산화물 자체의 응용 분야에 대한 관심도 높아지고 있다. 층층 구조의 그래핀 산화물 재료는 해수에서 간단한 여과를 통해 식수를 생산하거나 톨루엔과 같은 유해한 유기 오염 물질을 차단하면서 물만 통과시키는 반투과성 보호 코팅 제작을 위한 막 응용 분야에서 집중적으로 연구되고 있다. 탈리진은 "저희는 연구 커뮤니티가 이 새로운 그래핀 산화물을 응용 분야에 적용하여 시험하고 차이를 확인하기를 바란다. 그래핀 산화물은 하나의 물질이 아니라 다양한 특성을 가진 물질 그룹이며 무한한 새로운 응용 가능성을 제공한다"고 말했다. 한편, 그래핀은 탄소 원자가 단원자층 두께의 이차원 결정 격자를 이루며 구성된, 탁월한 특성을 지닌 신소재다. 그래핀은 동일 두께의 다이아몬드보다 강하며, 존재하는 재료 중 최고 수준의 강도를 자랑한다. 약 130GPa의 인장 강도를 가지고 있으며, 얇음에도 불구하고 압도적인 강도를 유지한다. 또한 그래핀은 탁월한 전기 전도성을 지니고 있어, 전자가 거의 무저항으로 빠르게 이동할 수 있다. 이는 그래핀을 전자 소자, 전도성 잉크, 투명 전극 등에 유용하게 활용할 수 있게 한다. 그래핀은 압도적인 열 전도성을 가지고 있어, 열을 매우 효율적으로 전달한다. 이 특성으로 그래핀은 열 관리 분야의 핵심 소재로 주목받고 있다. 그래핀은 놀라운 유연성과 높은 신축성을 동시에 지닌다. 이러한 특징은 그래핀을 플렉서블 전자기기나 착용 가능한 웨어러블 기술에 이상적인 소재로 꼽힌다. 아울러 그래핀은 극도로 높은 투명성을 가지고 있으며, 약 97.7%의 빛을 투과시킨다. 이는 터치스크린, 라이트 패널, 심지어 태양 전지판 등의 응용 분야에서 획기적인 가능성을 제시한다. 그래핀은 뛰어난 화학적 안정성을 지니고 있어, 대부분의 환경에서 산화되거나 분해되지 않는다. 이는 다양한 화학적, 생물학적 환경에서 안심하고 활용할 수 있게 한다. 이러한 그래핀의 탁월한 특성들은 전자, 에너지, 복합 재료, 바이오메디컬 분야 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 핵심 동력이 될 것이다.
- 포커스온
2024-02-23
[신소재 신기술(2)] 박테리아, 극한 환경서 이산화탄소 암석화 가속

일부 박테리아가 극한 조건에서 이산화탄소를 암석으로 변환하는 데 기여할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국의 과학 전문 매체 뉴스사이언티스트는 지난 14일(이하 현지시간) 미국 사우스다코타 연구팀의 박테리아 연구 결과를 인용, 이산화탄소를 신속하게 암석으로 전환시킬 수 있는 미생물이 폐유정이나 버려진 가스 저장소와 같은 깊은 지하 공간에 온실가스를 저장하는 데 활용될 수 있다고 전했다. IFL사이언스는 지하 1250미터 깊이에서 발견된 특정 박테리아가 이산화탄소를 결정 형태로 변환할 수 있으며, 이러한 탄소 포집 기능을 가진 박테리아를 사용해 버려진 화석 연료 저장소에 온실가스를 안정적으로 저장할 수 있다고 지난 15일 보도했다. 미국 사우스다코타 광업기술대학의 고크체 우스투니식(Gokce Ustunisik) 교수와 그의 동료들은 워싱턴주의 퇴비 더미에서 고온과 고압을 견디는 것으로 알려진 지오바실러스 박테리아 종을 분리했다. 연구팀에 따르면 극한 환경에서 작동하는 박테리아를 활용해 이산화탄소의 광물화 과정을 가속화함으로써, 포집된 이산화탄소를 지하에 주입하고 이를 통해 온실가스를 장기간 안정적으로 저장할 수 있는 가능성이 제시됐다. 사우스다코타의 블랙힐스 지역 깊숙한 곳에는 CO₂를 고체 광물로 신속하게 변환할 수 있는 잠재력을 지닌 박테리아가 서식하고 있다. 과학자들이 이 독특한 미생물을 활용하는 방법을 개발한다면, 고갈된 화석 연료 저장소에서 온실가스를 포집하는 새로운 접근법을 제안할 수 있게 될 것으로 전망된다. 이번 연구는 이러한 박테리아가 이산화탄소를 암석으로 전환하는 과정에서 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 미생물, 단 10일 만에 고체 탄산염 변환 실험실 실험에서 연구팀은 해당 미생물이 존재하는 경우와 그렇지 않은 경우에 이산화탄소가 물에 용해됐을 때의 광물화 속도를 비교했다. 연구팀은 CO₂가 저장될 수 있는 지하 깊은 곳에서 발견될 수 있는 극한의 조건, 즉 다양한 온도, 압력, 그리고 염분 조건에서 이 과정을 시험했다. 이와 함께, 여러 종류의 현무암을 사용하여 이 과정을 검증했다. 이들 미생물이 없을 경우, 연구팀은 CO₂의 광물화 과정을 관찰하지 못했다. 우스투니식 교수는 이 과정이 이상적인 지질학적 조건에서조차 보통 수년이 소요될 수 있다며, "실질적으로 영원히 걸릴 수도 있다"고 말했다. 그러나 미생물이 있을 때는 상황이 달라졌다. 우스투니식 교수에 따르면, 80°C(176°F)의 온도와 해수면 압력의 약 500배에 해당하는 극한의 조건에서 CO₂가 광물 결정 형태를 이루는 데 단 10일이 걸렸다고 한다. 유망한 미생물 후보 3 종류 소더 지오사이언스 LLC와 사우스다코타 광업기술대학의 연구팀은 최근 유전의 극심한 온도와 압력을 견딜 수 있는 탄소 격리용 미생물을 탐색하는 데 주력했다. 이 과정에서 세 가지 유망한 후보 미생물을 발견했다. 이들 중 하나는 미국 내에서 가장 깊은 곳에 위치한 사우스다코타 블랙힐스의 샌포드 지하 연구 시설의 지하 1250미터(4100피트)에서 발견된 바실러스 박테리아 종이다. 다른 두 종은 각각 고온과 고압 조건을 견딜 수 있는 지오바실러스 종과, 최대 110°C(230°F)의 고온과 바닷물의 염분 그리고 고압을 견뎌낼 수 있는 태평양 열수구에서 발견된 고온성 페르세포넬라 마리나(Persephonella marina)이다. 이들 박테리아는 압력, 온도, 산도의 극한 조건을 다루는 일련의 실험실 실험을 성공적으로 견뎌냈다. 위에서 지적했듯이 예비 연구 결과에 따르면, 이 미생물이 CO₂를 방해석 결정으로 전환하는데 최적의 조건은 해수면 압력의 약 500배 높은 압력과 80°C(178°F)온도였다. 이러한 극한의 환경에서, 해당 박테리아는 10일 이내에 CO₂를 탄산염 결정으로 변환할 수 있었다. 이 박테리아가 CO₂와 물과의 반응을 촉매하는 데에는 탄산탈수효소라는 효소가 핵심 역할을 했다. 이 효소 덕분에 박테리아는 CO₂를 효과적으로 광물화할 수 있었다. 이 연구는 작년 말 샌프란시스코에서 열린 미국 지구물리연합 회의(American Geophysical Union conference)에서 발표됐다. 폐유전·가스전, CO₂ 저장에 이상적 장소 폐유전이나 고갈된 가스전에 남겨진 공간은 포집된 CO₂를 저장하는 데 이상적인 장소로 여겨지며, 이 방법을 통해 CO₂가 대기 중으로 방출되어 온실가스로 작용하고 기후 변화를 촉진하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 박테리아는 고갈된 유전이나 가스전의 까다로운 조건에서도 CO₂를 안정적으로 격리하고, 지하 공간에 효과적으로 저장함으로써 영구적인 탄소 격리의 가능성을 제시한다. 또한 고체 탄산염은 버려진 유정에 남아 있는 액체와 가스가 새어 나오는 것을 막는 '플러그' 역할을 효과적으로 수행할 수 있다. 현재 이러한 탄소 포집 기술은 여전히 가설적인 단계에 있지만, 이 기술의 발전은 기후 위기 대응에 있어 중요한 역할을 할 수 있다. 하지만 이 기술만으로는 기후 변화 문제를 해결할 수 없으며, 화석 연료 사용 감소를 위한 노력과 함께 지속 가능한 에너지 시스템 구축을 위해 노력이 필요하다.
- 포커스온
2024-02-19
그린란드 빙하서 자라는 식물, 온실가스 배출 '위험'

기후 전문가들이 그린란드의 빙하 지역에서 발견된 식물 생장에 대해 우려를 표명했다. 이는 그린란드 전역에서 메탄을 배출하는 습지 지역이 거의 4배나 증가했기 때문이다. 영국 일간지 가디언은 지난 13일(현지시간), 그린란드의 녹아내린 빙하 지역에서 식물이 자라고 있으며, 이것이 온실가스 배출 증가, 해수면 상승, 그리고 지형의 불안정성 증가 위험을 초래한다고 보도했다. 한 연구는 1980년대 이후의 변화를 기록해, 광범위한 지역에서 얼음이 불모의 암석, 습지, 관목의 성장으로 대체되었으며 이로 인해 환경에 중대한 변화가 일어났음을 보여줬다. 위성 자료 분석 결과, 지난 30년 간 그린란드의 빙상과 빙하에서 약 1만1000 평방마일의 얼음이 녹아내렸다. 이는 알바니아의 국토 면적과 비슷하며 전체 얼음 면적의 1.6%에 해당하는 양이다. 위성 기록을 분석한 결과, 지난 30년 동안 그린란드 빙상과 빙하의 약 1만1000평방마일(약 3327만5000평)이 녹았다. 이는 알바니아 크기와 맞먹고 전체 얼음 면적의 1.6%에 해당하는 규모다. 그린란드에 얼음이 사라지면서 식물이 자라는 땅의 크기는 3만3774평방마일로 증가했는데, 이는 연구가 시작되었을 때 면적의 두 배가 넘는다. 특히, 그린란드 전역에서 습지의 면적이 거의 4배 증가했으며, 이러한 습지가 메탄 배출의 주요 원인으로 지목되고 있어 우려의 대상이 되고 있다. 습지 식생의 밀도가 높아진 주요 지역은 남서쪽에 위치한 캉게르루스수아크(Kangerlussuaq, 그린란드에서 가장 큰 공항이 위치한 지역) 인근과 북동쪽의 고립된 지역에서의 밀집도가 특히 높게 나타났다. 과학자들은 기온 상승으로 인해 얼음이 녹고 있으며, 1970년대 이후로 이 지역의 온도 상승률이 전 세계 평균의 두 배에 달한다고 밝혔다. 또한, 2007년부터 2012년 사이의 그린란드의 연평균 기온은 1979년부터 2000년까지의 평균 기온보다 3도 높았다. 또한, 식물의 증가가 얼음 손실을 가속화하는 것으로 보이는 연구 결과도 발표됐다. 이번 연구의 공동 저자이자 리즈 대학의 지구 과학자 조나단 캐리빅(Jonathan Carrivick)은 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 저널에 얼음 손실이 추가적인 얼음 손실을 유발하는 연쇄 반응을 일으키는 징후를 관찰했다고 밝혔다. 그는 얼음이 감소하면서 맨 암석이 드러나고, 이어서 툰드라와 관목이 자라나면서 그린란드의 '녹화' 현상이 진행되고 있다고 설명했다. 그와 동시에, 녹아내리는 얼음으로부터 방출되는 물은 침전물과 토사를 이동시키며, 결국에는 습지와 축축한 지역을 형성한다고 주장했다. 연구팀은 연구 결과를 활용해 미래에 변화가 예상되고 그 변화의 속도가 빨라질 수 있는 그린란드 지역을 예측하고, 이러한 상황을 지속적으로 모니터링하기 위한 모델을 개발했다. 이번 연구의 주요 저자인 마이클 그라임스(Michael Grimes) 박사는 "빙하 및 빙상의 후퇴와 함께 발생하는 식생의 확장은 연안 해역으로의 퇴적물과 영양분 유입을 크게 변화시키고 있다"고 우려했다. 이 변화는 전통적인 수렵 생활을 유지하는 원주민 인구에게 특히 중대한 영향을 미친다. 이들은 섬세한 생태계의 안정에 크게 의존하고 있다. 또한, 그라임스 박사는 그린란드의 얼음 손실이 전 세계 해수면 상승에 상당한 영향을 주고 있으며, 이는 현재뿐만 아니라 미래에도 심각한 문제를 야기할 것이라고 주장했다.
- 산업
2024-02-15
대서양 순환, '기후 시스템 붕괴' 위기 임박

대서양 해류 시스템이 기후 체계와 인류에게 중대한 위협이 될 수 있는 분기점에 접근하고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 영국의 일간지 가디언은 지난 8일 지구의 기후를 안정시키는 데 중요한 역할을 하는 해류 시스템의 기능 상실이 예상보다 빠를 수 있으며, 이에 대응하기 어려울 수 있다는 과학계의 경고를 전했다. 이 연구를 진행한 과학자들은 해당 시스템이 붕괴의 길로 접어들면 회복이 어려울 것이라는 점에 대한 연구 결과에 놀랐다고 전하면서도, 정확히 언제 그러한 상황이 발생할지는 아직 명확히 알 수 없다고 말했다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션과 역사적 데이터를 활용하여, 지구의 기후 조절에 결정적인 역할을 하는 ‘대서양 자오선 역전 순환(AMOC·Atlantic Meridional Overturning Circulation)’의 붕괴 가능성을 조기에 감지할 수 있는 지표를 개발하는 데 성공했다. AMOC은 대기 날씨의 변화와 온도 및 염분의 열염분 변화에 의해 구동되는 대서양의 표면 수준 및 심층 해류 시스템이다. 이러한 해류는 주요 해류의 흐름을 포함하는 지구 열염분 순환 의 절반을 집합적으로 구성한다. 대표적인 해수 순환으로는 북반구에서는 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)이 있고, 남반구에 '남극 역전 순환'(Antarctic overturning circulation)이 있다. 둘 다 기후 시스템에서 매우 중요한 역할을 한다. 연구팀은 이미 AMOC이 1만 년 이상 일어나지 않았던 급격한 변화를 향해 가고 있으며, 이는 전 세계 많은 지역에 심각한 영향을 미칠 수 있다는 사실을 발견했다. 걸프 해류와 다른 강력한 해류의 일부를 포함하는 AMOC은 열대 지방에서 북극권으로 열, 탄소 및 영양분을 운반하는 해양 컨베이어 벨트로서, 열과 탄소가 식어 심해로 가라앉는 역할을 한다. 이러한 소용돌이는 지구에 에너지를 분배하고 인간이 초래한 지구 온난화의 영향을 조절하는 데 도움이 된다. 하지만, 그린란드의 빙하와 북극 빙하가 예상보다 빠르게 녹아 바다로 담수를 쏟아 붓고 남쪽에서 더 염도가 높고 따뜻한 물이 가라앉는 것을 방해하면서 시스템이 침식되고 있다. 과학자들은 적은 양이라도 담수의 유입량이 늘어나면 AMOC의 전면적인 붕괴와 이에 따른 전 세계 기후 패턴과 생태계 교란, 식량안보 문제를 불러올 수 있는 '티핑포인트(극적인 전환점)로 작용할 수 있다고 우려한다. 영국 엑서터대학의 팀 렌튼 교수는 북대서양으로의 추가 담수 유입이 심각한 우려를 불러일으키는 상황이라고 지적하며, AMOC의 부분적 붕괴만으로도 영국, 서유럽, 북미의 일부 지역, 그리고 사헬 지역(아프리카 사하라 사막 남쪽의 가장자리)에 광범위한 영향을 미칠 수 있다고 분석했다. AMOC는 지구 기후 시스템 내에서 일단 변화가 시작되면 되돌릴 수 없는 중대한 하위 시스템으로 간주되어 왔으며, 일부 연구에서는 그 붕괴가 2025년에 발생할 수 있다고 예상하기도 했다. 해양에서는 극지방의 차가운 물이 깊은 곳으로 가라앉아 저위도 지역으로 이동하는 심해 해류 순환이 발생한다. 이러한 해수 순환은 열, 탄소, 산소, 영양분의 공급뿐만 아니라 해수면 높이와 전 세계 기후 시스템의 변화에도 중요한 역할을 한다. 붕괴가 임박했다는 추측을 불러일으킨 이전 연구에 따르면 AMOC은 1950년 이후 15% 하락했으며 1000년 만에 가장 약한 상태다. 지금까지는 그 정도가 얼마나 심각할지에 대한 합의가 이루어지지 않았다. 작년에 해수면 온도 변화를 기반으로 한 한 연구에서는 티핑 포인트가 2025년에서 2095년 사이에 발생할 수 있다고 제안했다. 그러나 영국 기상청은 21세기에 AMOC의 크고 급격한 변화는 "매우 드물다"고 말했다. 학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에 게재된 새로운 논문은 케이프타운과 부에노스아이레스 사이의 대서양 남단의 염분 수준에서 경고 신호를 찾음으로써 새로운 국면을 맞이했다. 지구 기후의 컴퓨터 모델에서 2000년 동안의 변화를 시뮬레이션한 결과, 그동안의 느린 감소가 100년 이내에 갑자기 붕괴되어 재앙적인 결과를 초래할 수 있음을 발견했다. 이 논문은 이러한 급격한 변화가 가능한지에 대한 "명확한 해답"을 제공했다고 지적했다. 논문의 주요 저자인 위트레흐트 대학 르네 반 웨스틴(Utrecht University의 René van Westen)은 "이것은 지금까지 기후 체계와 인류에게 나쁜 소식이다. AMOC 티핑은 이론적인 개념에 불과했고 티핑은 모든 추가적인 피드백과 함께 전체 기후 체계가 고려되는 즉시 사라질 것이라고 생각할 수 있다"고 우려했다. 또한 아목 붕괴의 결과 중 일부를 지도화했다. 일부 지역에서는 대서양의 해수면이 1미터 상승해 많은 해안 도시가 침수될 것이며, 아마존의 우기와 건기가 뒤바뀌면서 이미 약해진 열대우림이 한계점을 넘어설 가능성이 있다. 연구팀은 전 세계의 기온은 훨씬 더 불규칙하게 변동할 것으로 예측했다. 즉, 남반구는 더 따뜻해질 것이며, 유럽은 기온이 급격히 낮아지고 강우량이 줄어들 것이다. 현재의 온난화 추세와 비교하면 지금보다 10배나 빠른 속도로 변화가 일어나 적응이 거의 불가능할 것이라고 전망했다. 웨스틴은 "우리가 놀란 것은 티핑이 일어나는 속도였다"라며 "이는 엄청난 일이 될 것이다"라고 말했다. 그는 이러한 현상이 내년에 일어날지 아니면 다음 세기에 일어날지 아직 데이터가 충분하지 않지만, 일단 발생하면 인류의 시간 척도에서 돌이킬 수 없는 변화가 일어날 것이라고 우려했다. 웨스틴은 "우리는 그 방향으로 나아가고 있다. 그건 좀 무서운 일이다"라며 "우리는 기후 변화를 훨씬 더 심각하게 받아들여야 한다"고 강조했다. 실제로 2023년에 아마존 열대우림에 발생한 심각한 가뭄은 기후 변화의 파괴적인 효과를 분명히 드러냈다. 이러한 가뭄의 발생 빈도는 지구 온난화로 인해 30배 증가한 것으로 분석됐다. 이번 가뭄으로 인해, 지구상에서 가장 중요한 탄소 저장소 중 하나인 아마존 열대우림의 수많은 나무들이 죽어나가면서 대규모의 이산화탄소를 방출했고, 이는 지구 온도의 추가 상승을 초래할 위험이 있다.
- 산업
2024-02-13
NASA, 해양·대기 관측위성 PACE 발사

미국 항공우주국(NASA·나사)은 해양과 대기의 상태, 기후변화의 영향을 연구하는 위성을 성공적으로 발사했다고 지난 8일(현지시간) 밝혔다. 나사는 발사 후 5분 만에 위성 신호를 수신했으며, 예상대로 작동하는 것을 확인했다. 이 위성은 플랑크톤(Plankton), 에어로졸(Aerosol), 기후(Climate), 해양 생태계(ocean Ecosystem)의 각 앞 글자를 따 페이스(PACE)라는 이름이 붙었다. 나사는 해양 생태계 위성 페이스를 플로리다주 케이프 커네버럴 우주군 기지의 스페이스 런치 콤플렉스 40(Space Launch Complex 40)에서 스페이스X 팰콘9(SpaceX Falcon 9) 로켓을 통해 발사했다고 밝혔다. 빌 넬슨(Bill Nelson) 나사 국장은 “나사의 지구 관측 위성에 새로 추가된 페이스는 이전과는 전혀 다른 방법으로 대기와 해양의 입자가 지구 온난화에 영향을 미치는 주요 요인을 식별할 수 있는 방법을 배우는 데 도움이 될 것이다”라고 설명했다. 빌 넬슨 NASA 국장은 "NASA의 지구 관측 위성에 새롭게 추가된 페이스는 대기와 해양의 입자가 지구 온난화에 영향을 미치는 핵심 요인을 파악하는 데 도움이 될 것"이라며 "이런 임무는 바이든-해리스 행정부의 기후 의제를 지원하고 변화하는 기후에 대한 긴급한 질문에 답하도록 도울 것"이라고 말했다. 페이스는 지구 상공 수백 마일에서 작고 눈에 보이지 않는 것, 즉 물속의 미세한 생명체와 공기 중의 미세한 입자의 영향을 연구하는 임무를 맡았다. 페이스에 탑재된 기기는 자외선과 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 이용해 바다와 그 밖의 수역을 측정한다. NASA는 이를 이용해 과학자들은 식물성 플랑크톤의 분포를 추적하고, 전 지구적 규모로 매일 어떤 생물 군집이 존재하는지 확인해 해양 환경의 변화를 연구할 수 있게 된다고 설명했다. 과학자와 해안 자원 관리자는 이 데이터를 사용하여 어장의 상태를 예측하고, 유해한 조류의 번성을 추적하고, 해양 환경의 변화를 식별할 수 있다. NASA는 특히 플랑크톤은 대기의 이산화탄소를 흡수해 세포 물질로 변환함으로써 지구 탄소 순환에서 핵심적 역할을 하기 때문에 기후변화의 영향을 연구하는 데 중요한 자료로 활용된다고 부연했다. 또 이 위성에 탑재된 두 종류의 편광계 하이퍼-앵귤러 레인보우 폴라리미터#2 (Hyper-Angular Rainbow Polarimeter #2)와 행성 탐사용 분광편광계는 햇빛이 대기 입자와 어떻게 상호작용하는지 감지해 대기 에어로졸(공기 중에 떠 있는 물질의 입자)과 구름의 성질, 지역적·세계적인 규모의 대기 질을 파악하게 해준다. 장비와 편광계의 결합을 통해 페이스는 해양과 대기의 상호 작용과 변화하는 기후가 이러한 상호 작용에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 통찰력을 제공할 것으로 보인다. 워싱턴 나사 본부 과학 임무국 지구 과학 부문 부서장 카렌 세인트 제르맹(Karen St. Germain)은 “페이스의 관측과 과학 연구는 기후 순환에서 해양의 역할에 대한 우리의 지식을 크게 발전시킬 것이다”라며 “데이터의 가치는 지표수 및 해양 지형 임무의 데이터 및 과학과 결합할 때 급등하여 해양 과학의 새로운 시대를 열었다”고 평가했다. 이어 “연구와 데이터를 사용할 준비가 된 얼리 어답터들이 있는 오픈 소스 과학 임무로서, 페이스는 지구 시스템에 대한 우리의 이해를 가속화하고 우리의 해안 지역 사회와 산업이 빠르게 진화하는 도전을 해결하는 것을 돕기 위해 실행 가능한 과학, 데이터 및 실용적인 응용 프로그램을 제공하도록 도울 것이다”고 덧붙였다. 나사 본부의 페이스 프로그램 책임자 마조리 해스켈(Marjorie Haskell)은 "페이스 팀과 협력이 이 관측소를 구현하기 위해 전 세계적인 팬데믹을 포함한 문제를 극복한 그들의 헌신과 끈기를 직접 목격할 수 있어 영광이었다"라며 "열정과 팀워크는 이 새로운 위성이 제공할 데이터에 대한 과학계의 기대감과 일치한다"고 강조했다. 지구의 해양은 해수면 상승, 해양 폭염, 생물 다양성의 감소 등 다양한 방식으로 기후 변화에 영향을 받고 있다. PACE를 통해 연구자들은 대기 중 이산화탄소를 흡수해 세포물질로 변환하는, 지구 탄소 순환에서 핵심적 역할을 하는 식물성 플랑크톤의 기후 변화 영향을 연구할 수 있다. 메릴랜드주 그린벨트에 위치한 나사 고다드 우주 비행 센터의 PACE 프로젝트 과학자 제레미 베르델((Jeremy Werdell))은 "PACE가 열어줄 기회는 매우 흥미로우며, 우리는 아직 상상하지 못한 방법으로 이 놀라운 기술을 활용할 수 있을 것이다. 이는 진정한 발견의 여정이 될 것"이라고 말했다.
- 산업
2024-02-10
그린란드 빙상, 40년 새 얼음 1조 톤 사라져

지구 온난화의 심각한 영향으로 기후가 극단적으로 변하면서 그린란드의 빙하가 급격히 녹고 있다는 우려가 커지고 있다. 최근 인도의 인디아 투데이 보도에 따르면, 미국 항공우주국(나사·NASA) 제트 추진 연구소는 권위 있는 과학 저널 '네이처(Nature)'에 발표한 논문을 통해 그린란드 빙하가 지난 40년간 약 1조 1400억 톤의 얼음을 상실했다고 밝혔다. 이는 이전 추정치보다 약 21%나 더 많은 수치이다. 연구팀은 1985년부터 2022년까지의 위성 자료를 분석해 그린란드에 있는 207개 빙하 중 179개가 현저하게 후퇴한 사실을 확인했다. 이러한 현상은 주로 해수면 아래 위치한 피요르드 주변 빙하에서 나타났다. 피요르드는 빙하가 녹아 형성된 좁고 긴 만으로, 그린란드에서는 빙하 시대에 생성된 피요르드가 빙하의 후퇴로 인해 영향을 받고 있다. 빙하가 물러가면서 피요르드 입구를 막고 있던 얼음이 사라지게 되고, 이로 인해 피요르드 내부의 얼음이 바다로 더욱 빠르게 흘러나가는 현상이 발생하고 있다. 이번 연구에서 밝혀진 1조 1400억 톤의 추가 얼음 손실은 이전 국제 빙하 질량 균형 상호 비교 프로젝트(IMBIE)에서 언급되지 않았던 부분이다. 이 얼음은 이미 바닷물에 잠겨 있거나 떠 있는 상태에서 분리되어 떨어져 나간 것으로, 직접적으로 해수면 상승에 기여하지는 않지만, 담수가 대량으로 바다로 유입되는 현상을 의미한다. 이러한 현상은 대서양 자오선 전복 순환(AMOC)에 영향을 줄 가능성이 있다. AMOC는 전 세계 해양 순환의 핵심 부분으로서, 전 지구적인 기후 패턴과 생태계에 중대한 영향을 끼칠 수 있다. 연구팀은 또한 2000년 이후에 뚜렷한 빙하 후퇴가 시작되어, 21세기에 들어서면서 빙하의 후퇴 속도가 지속적으로 증가하고 있다는 점을 강조했다. 특히 자카리아 이스트롬(Zachariae Isstrom) 빙하가 지난 연구 기간 동안 가장 심각한 손실을 겪었으며, 야콥스하운 이스브라에(Jakobshavn Isbrae)와 훔볼트 글래처(Humboldt Gletscher) 빙하가 이를 뒤따랐다. 카주타프 세르미아(Qajuuttap Sermia) 빙하만이 성장세를 보였으나, 전반적인 얼음 손실량에 비추어 볼 때 이러한 증가는 미미한 것이다. 연구팀은 얼음의 전면부에서 계절적 변화가 가장 큰 빙하와 전반적으로 가장 큰 후퇴를 보인 빙하 사이에 상관관계가 있음을 발견했다. 이는 여름철 온난화에 가장 민감한 빙하가 기후 변화의 영향을 가장 크게 받는다는 사실을 시사한다. 나사 제트 추진 연구소의 빙하학자 알렉스 가드너(Alex Gardner)는 "이 연구는 기후 변화가 지구의 극지방에 미치는 광범위한 영향을 이해하기 위해서는 지속적인 관측과 연구가 절실히 필요함을 보여준다"라고 강조했다. 이번 연구 결과는 그린란드 빙하가 기후 변화로 인한 심각한 위협에 직면해 있음을 다시 한번 확인시켜 준다. 빙하의 지속적인 후퇴는 해수면 상승을 가속화할 뿐만 아니라, 전 세계 기후 시스템에도 광범위한 영향을 끼칠 수 있다. 따라서 지구 온난화에 대응하기 위한 적극적인 조치가 시급히 요구된다.
- 생활경제
2024-01-29
중앙대, 그린수소 생산 혁명 루테늄 촉매 개발

수소경제 시대를 앞두고 친환경적인 수소 생산 기술 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 이 가운데 최근 중앙대학교 첨단재료공학과 연구팀이 차세대 수소 전극 촉매로 주목받는 루테늄 촉매의 성능을 획기적으로 향상시킨 연구 결과를 발표했다. 미국 과학 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 중앙대학교 첨단재료공학과 장해성 교수 연구팀이 아연으로 도핑한 루테늄 산화물(SA Zn-RuO2) 촉매를 개발했다고 지난 21일(현지시간) 자세히 소개했다. 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 안정성과 반응성이 향상된 것이다. 수소는 화석연료 대체 에너지원으로 각광받고 있지만, 현재까지 주로 천연가스 개질을 통해 생산되는 '회색 수소'는 환경오염 문제를 해결하지 못하고 있다. 반면, 물과 전기를 이용하여 생산되는 '녹색 수소'는 온실가스 배출 없이 순수한 수소를 확보할 수 있는 친환경 에너지원으로 각국 정부와 기업들의 핵심 투자 분야로 떠오르고 있다. 하지만 현재 녹색 수소 생산 기술은 아직 초기 단계에 머물러 있다. 가장 큰 걸림돌은 산성 전해수를 이용하는 '양극 산화반응(OER)' 촉매의 효율성과 안정성이 부족하기 때문이다. 이 때문에 경제적인 녹색 수소 생산량을 늘리기 어려운 상황이다. 루테늄 촉매로 획기적인 성능 향상 연구팀은 기존 상용 루테늄 촉매에 아연(Zn) 원자를 도핑하는 기술을 개발하여 기존 촉매에 비해 훨씬 높은 반응성과 안정성을 확보했다. 기존 루테늄 촉매는 전류밀도를 높이면 빠르게 성능이 저하되는 반면, 연구팀이 개발한 촉매는 높은 전류밀도에서도 지속적으로 안정적인 수소 생산을 가능하게 한다. 뿐만 아니라, 이 신소재 촉매는 이리듐(Ir)과 같은 귀금속 대신 상대적으로 저렴한 루테늄을 사용함으로써 녹색 수소 생산 비용을 크게 낮출 수 있는 장점도 지니고 있다. 결과적으로 연구팀의 성과는 녹색 수소 경제 실현에 한 걸음 더 다가선 중요한 결과라 할 수 있다. 차세대 전극 촉매의 길을 여는 돌파구 연구팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 더욱 효율적이고 안정적인 차세대 촉매 개발에 힘을 쏟을 계획이다. 이를 통해 친환경 수소 생산 기술 발전을 촉진하고 우리나라 수소경제 선두 국가 진출에 밑바탕을 마련할 것으로 기대된다. 연구팀은 기존 루테늄(RuO2) 촉매에 단일 아연(Zn) 원자를 도핑하고 산소 공백을 도입하는 이중 기술을 개발하여 안정성과 활성을 동시에 높이는 데 성공했다. 'SA Zn-RuO2(단일 아연 도핑 루테늄 산화물)' 촉매라고 명명한 신소재는 산소 공백과 Zn-O-Ru(아연 산소 루테늄) 결합을 통해 기존 촉매의 한계를 효과적으로 극복했다. SA Zn-RuO2 촉매는 유기 골격 구조물을 루테늄과 아연 원자로 가열하여 합성하는데, 이 과정에서 산소 공백과 Zn-O-Ru 결합이 형성된다. 이러한 결합은 두 가지 방식으로 촉매를 안정화한다. 첫째, Ru-O 결합을 강화하여 촉매 구조를 지탱한다. 루테늄-산소 결함은 촉매의 구조적 안정성을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 루테늄-산소 결합이 강하면 촉매가 쉽게 분해되는 것을 방지할 수 있다. 둘째, 아연 원자로부터 전자를 공급하여 산화 과정에서 루테늄의 과도한 산화를 막는다. 또한 향상된 전자 환경은 반응 물질이 촉매 표면에 흡착하는 데 필요한 에너지를 낮춰 반응 속도를 증진시킨다. 장 교수는 연구 배경에 대해 "산성 전해수를 이용하는 수소 생산 기술에서 효율적이고 저렴한 대체 촉매 개발 필요성에 따라 연구를 시작했다"고 밝혔다. 그는 "이번 연구를 통해 단일 아연 도핑과 산소 공백 도입이라는 이중 기술을 통해 산성 환경에서 안정성과 활성을 균형 있게 높이는 전략을 제안한다"고 덧붙였다. 수소 생산 비용 절감 장 교수 연구팀의 실험 결과 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 과전위가 57mV 낮고, 43시간 동안 안정적으로 작동하는 것으로 나타났다. 과전위는 촉매가 반응을 일으키는 데 필요한 전기 에너지의 양으로, 과전위가 낮을수록 효율이 높아진다. 즉, 아연 도핑 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 더 적은 에너지를 사용하여 수소를 생산할 수 있다는 의미이다. 또한, 아연 도핑 루테늄 산화물 촉매는 43시간 동안 안정적으로 작동하는 것으로 나타났는데, 이는 기존 루테늄 산화물 촉매의 수명에 비해 크게 향상된 것이다. 연구팀은 "아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 비용 효율적이고 활성 및 내산성 전기 촉매의 개발에 영향을 미칠 가능성이 있다"며 "이는 수소 생산 비용을 절감하고 녹색 수소 생산을 향상시켜 청정 에너지원으로의 전환과 지속 가능한 기술의 발전에 도움이 될 것"이라고 기대했다. 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매의 개발은 지속 가능한 수소 생산에 새로운 돌파구를 마련했다는 평가를 받고 있다. 기존 루테늄 산화물 촉매는 안정성 문제가 있어 실용화 가능성이 낮다는 지적을 받아왔다. 하지만 이번에 개발된 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 안정성과 반응성이 모두 향상돼 상용화에 한 걸음 더 가까워졌다. 연구팀은 "향후 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매의 성능을 개선하고 대량 생산 기술을 개발해 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 이 연구는 지난 1월 '에너지 화학 저널(Journal of Energy Chemistry)' 88권에 발표됐다.
- 산업
2024-01-26
'해상 혼잡도 예측모델' 국내 최초 개발…선박 사고 위험 감소

행정안전부 통합데이터분석센터는 한국해양교통안전공단과 협력하여 국내 최초로 '해상 혼잡도 예측분석 모델' 개발을 완료하고, 이를 대국민 서비스로 제공하기 시작했다고 24일 발표했다. 이 새로운 시스템은 해상의 선박 위치 데이터를 분석해 바다 위 선박들의 혼잡도를 지도상에 표시하는 것으로, 해상 교통 안전 관리에 크게 기여할 것으로 기대된다. 선박의 체류시간과 제원 정보를 기반으로 특정 지역 내 선박의 면적을 계산하고, 해상 기상 상황도 함께 고려하여 혼잡도를 예측한다. 예측된 혼잡도는 '낮음', '보통', '높음', '매우 높음'의 네 가지 단계로 표시되며, 이는 해상 교통의 효율성 및 안전성을 높이는 데 중요한 정보를 제공한다. 이 모델은 배타적 경제수역(EEZ) 전체는 물론, 중국, 일본 등 동아시아 일부 해역의 혼잡도를 현재 조회일로부터 72시간(3일) 앞까지 1시간 단위로 예측할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 이는 해상 교통 관리와 안전을 위한 중요한 도구로 활용될 전망이다. 행안부와 한국해양교통안전공단은 지난해 7월부터 공공데이터 분석을 통해 해상 혼잡도 예측 모델 개발을 진행해왔다. 이 과정에서 선박의 위치(위도, 경도, 속도) 데이터와 선박의 제원(길이, 너비, 종류) 정보 등 약 9억 건의 대규모 데이터를 활용했다. 행안부는 이번에 개발한 모델이 해양 사고 예방 및 관련 기관의 해양 정책 추진에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다. 특히, 육로와 달리 장거리 이동이 빈번한 해상에서는 이 모델을 활용해 항로 설정 시 혼잡한 해수역을 피해 우회하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 또한, 낚시, 스노클링 등 해양 레저 활동을 계획할 때 안전한 정박 위치 선정에도 이 모델이 유용하게 사용될 수 있을 것으로 예상된다. 이러한 다양한 활용 가능성은 해양 안전 및 효율적인 해상 교통 관리에 중요한 역할을 할 것으로 기대되며, 해상 활동에 관련된 다양한 분야에 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 전망된다. 해상 안전관리 기관은 해상 혼잡도 예측 모델을 활용하여 혼잡도를 상시 모니터링하고, 이를 바탕으로 여객선 등 운행 중인 선박에 대한 선제적인 상황 전파와 조치를 취할 수 있게 됐다. 특히, 이 모델의 활용은 해양 사고 중 두 번째로 사상자 수가 많은 선박 충돌 사고 예방에 매우 유용할 것으로 예상된다. 이를 통해 해상 안전 관리 및 사고 예방에 새로운 전환점이 마련될 것으로 보인다. 해양수산부와 한국해양교통안전공단은 1월 중에 공단이 운영하는 해양교통안전정보시스템(MTIS)에 이 혼잡도 예측 모델을 통합하여 일반 대중에게 개방할 계획이다. 이를 통해 누구나 해상 혼잡도 정보를 접근하고 활용할 수 있게 된다. 또한, 상반기 중에는 공단의 선박모니터링시스템(VMS)과의 연계를 통해 여객선의 안전 운항 관리 업무에도 이 모델을 활용할 예정이다. 이러한 통합적인 접근은 해상 교통의 안전성과 효율성을 더욱 증진시킬 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2024-01-24
지구의 얼음 다 녹으면 영국의 모습은?⋯런던·뉴캐슬 등 침수

지구상의 모든 얼음이 녹을 경우, 영국의 주요 도시들이 사라질 수 있다는 충격적인 가설이 제시됐다. 영국 매체 미러(mirror)는 최근 영국 런던 벤필드(Benfield) 위험 연구센터에서 지구의 얼음이 녹는다는 가정하에 제작된 영국의 지도에 대해 보도했다. 연구에 따르면, 지구의 모든 얼음이 녹는 상황을 가정할 경우 영국의 런던, 에든버러, 뉴캐슬, 브리스톨, 플리머스, 노리치, 피터버러, 본머스 등 주요 도시들이 해수면 상승으로 인해 사라질 위험이 있다. 특히, 얼음이 모두 녹으면 해수면이 무려 84미터 상승할 것으로 예측되며, 이로 인해 수백만 명의 이재민이 발생할 수 있으며 버밍엄이 영국에서 가장 큰 도시가 될 가능성도 제기됐다. 벤필드 위험 연구 센터에서 제작한 13미터 길이의 지도에 따르면, 그린란드와 서낙금 등 지구상의 모든 얼음이 녹을 경우 런던의 주요 지역들이 심각한 수중 위험에 처하게 된다. 특히 서더크, 루이셤, 그리니치, 타워 햄리츠, 벡슬리, 바킹 앤 대거넘 등 런던의 여러 지역이 물에 잠길 것으로 예측된다. 이 지도에서는 또한 남부 에식스와 북부 켄트 지역의 템스 게이트웨이 발전(Thames Gateway Development) 지역이 대부분 침수될 것으로 보여집니다. 브리스톨 역시 브리스톨 해협을 따라 위치한 대부분의 해안 도시들과 함께 물에 잠길 위험이 있는 것으로 나타났다. 이러한 예측은 빙붕(빙하가 바다를 만나 평평하게 얼어붙은 거대한 얼음 덩이) 붕괴, 폭염과 같은 극단적인 기후 현상이 전 세계에 미치는 영향과 토착종에 대한 위협을 시사한다. 과학자들은 남극 대륙의 취약한 생태계를 보호하기 위해 추가적인 환경 보호 조치가 필요하다고 강조했다. 이에 영국 외무부의 극지방 담당자 제인 럼블(Jane Rumble)은 "우리는 기후 변화에 취약한 황제펭귄을 보다 효과적으로 보호하기 위한 방안을 고려 중"이라고 밝혔다. 엑서터대학교의 빙하학자 마틴 시거트 교수는 "이번 시즌에 예상보다 적은 해빙으로 인해 과학계가 놀라움을 금치 못했다"며, "최근 남극에서 발생한 심각한 폭염과 빙붕 손실은 1990년대와는 전혀 다른 상황임을 보여준다. 화석 연료의 사용으로 인해 환경이 변화하고 있으며, 이는 앞으로도 계속될 것"이라고 우려했다.
- 산업
2024-01-24