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[퓨처 Eyes(51)] 오존층, 서서히 아물고 있다⋯40년 만에 희망의 빛
- 1980년대, 인간이 만들어낸 오염물질로 인해 지구 오존층에 구멍이 뚫렸다는 충격적인 소식이 전 세계를 강타했다. 하지만 40년이 지난 지금, 마침내 오존층이 회복되고 있다는 희망적인 신호가 포착됐다고 데일리메일과 IFL이 전했다. 오존층은 자연적으로 발생하는 오존 가스의 얇은 층이다. 오존 가스는 세 개의 산소 원자로 이루어진 분자로, 태양의 유해한 자외선을 거의 모두 흡수한다. 오존가스는 지상에서 천식 등 폐질환을 앓고 있는 건강상의 문제를 일으킨다. 반면, 상층 대기에 모이면 오존은 지구에 영향을 미칠 수 있는 UV-B 복사선을 흡수한다. 1985년 영국 남극 조사단에 따르면 남극 상공의 오존층에 거대한 구멍이 뚫렸다는 사실이 밝혀졌다. 매년 남반구에 봄이 다가오면 이 구멍이 다시 열리고 자외선이 남극으로 쏟아진다. 남극 오존 구멍은 일반적으로 8월 중순에서 하순에 잘 형성되고, 1년 주기의 일부로 11월 말에 닫힌다. 올해 남극 오존 구멍, 예상보다 작고 늦게 형성 코페르니쿠스 대기 모니터링 서비스(CAMS)의 최근 관측 결과, 올해 남극 상공의 오존 구멍은 예년보다 늦게 형성되었고, 그 크기도 눈에 띄게 작아졌다. 지난 9월 13일 기준, 오존 구멍의 크기는 최근 몇 년 같은 시기보다 무려 1848만 제곱킬로미터나 줄어들었다. CAMS의 올해 새로운 데이터에 따르면 남극 오존층 구멍 형성은 예년에 비해 훨씬 느렸다. 9월에 다 되어서야 오존 구멍이 형성되기 시작했으며, 그 이후에도 오존 구멍의 크기는 상당히 작은 상태를 유지하고 있다. 올해 남은 기간 동안 CAMS는 오존 구멍이 더 빠르게 줄어들기 시작해 12월 초에는 완전히 닫힐 것으로 예측하고 있다. 전문가들은 이러한 변화가 전 지구적인 기상 패턴의 영향일 수 있다고 조심스럽게 분석하면서도, 몬트리올 의정서를 통한 CFC (클로로플루오로카본, Chlorofluorocarbons) 사용 규제 등 인류의 노력이 마침내 결실을 맺고 있다는 긍정적인 전망을 내놓았다. CAMS 책임자인 로렌스 루일은 "남극 오존 구멍 형성에는 화산 활동부터 기후 변화까지 다양한 요인들이 영향을 미치지만, 몬트리올 의정서를 통해 인류가 오존층 회복의 발판을 마련했다"고 강조했다. 오존층은 지상에서 우주로 확장되는 공기 기둥의 오존 양을 나타내는 돕슨(Dobson) 단위라는 측정법을 사용해서 측정된다. 1 돕슨 단위는 해수면 0℃(32°F)에서 0.01mm 두께의 오존층을 만드는 데 필요한 오존 분자의 수를 말한다. 오존층 파괴, 인류와 지구에 치명적 영향 오존층은 태양에서 방출되는 유해한 자외선을 흡수하여 지구상의 생명체를 보호하는 중요한 역할을 한다. 오존층 파괴는 피부암, 백내장 등 인간 건강을 위협할 뿐만 아니라, 농작물 생산량 감소, 해양 생태계 교란 등 지구 전체에 심각한 영향을 미친다. 특히 남극 생태계는 오존 구멍으로 인해 더욱 심각한 자외선 피해에 노출되어 왔다. 남극의 야생 동물인 물개와 펭귄에게 자회선 피해를 입히고 있는 것. 올해 CAMS 데이터에 따르면 남극 지역에서 대부분이 오존층 파괴의 기준인 220돕슨 단위 이상을 유지하고 있는 것으로 나타났다. 이는 2023년 9월 10일까지 오존층 파괴 면적이 2600제곱킬로미터에 달했던 것에 비해 현저히 줄어든 것이다. 40년 내 오존층 완전 회복 기대, 국제 협력의 힘 1987년, 전 세계는 '몬트리올 의정서'를 체결해 오존층 파괴 물질인 CFC 사용을 금지했다. 하지만 이미 발생한 오존층 파괴는 쉽게 회복되지 않았고, 최근까지도 남극 오존 구멍은 심각한 수준을 유지해 왔다. CFC는 에어로졸 스프레이와 냉장고 냉매, 소화기 등에 사용되는 인공화합물이다. 일부 전문가들은 올해 오존층 파괴 속도가 느려진 것이 회복의 신호로 여기지 않는다. 오히려 기온과 바람 패턴의 자연스러운 변화로 극지방 소용돌이가 교한되었기 때문일 가능성이 높다는 지적이다. CAMS 또한 블로그 게시물에서 "평소보다 추운 날씨가 계속된다고 해서 장기적인 기후 추세를 알 수 없는 것처럼 오존층 파괴가 느리게 시작되었다고 해서 반드시 오존층 회복으로 단정할 수 없다"라고 적었다. 그럼에도 이번 연구 결과는 오랜 기다림 끝에 마침내 오존층이 회복되고 있음을 보여준다. 전문가들은 향후 40년 안에 오존층이 완전히 회복될 수 있다는 희망적인 전망을 내놓았다. 로렌스 루일은 "앞으로 40년 안에 오존층이 더욱 회복될 것으로 기대하며, 이는 국제 협력과 과학적 근거를 바탕으로 한 노력이 지구 대기에 긍정적인 변화를 가져올 수 있음을 보여주는 중요한 사례"라고 말했다. 이는 국제적인 협력과 과학적 노력이 지구 환경 문제 해결에 얼마나 중요한 역할을 하는지 보여주는 좋은 사례다. 오존층 회복은 인류와 지구 생태계를 위한 값진 노력의 결실이 될 것이다.
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[퓨처 Eyes(51)] 오존층, 서서히 아물고 있다⋯40년 만에 희망의 빛
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[기후의 역습(56)] 극한 기상 급증, 20년 내 15억 명 피해 불가피
- 온실가스 배출량을 극적으로 줄이지 않으면 전 세계 인구의 4분의 3이 향후 20년 동안 극심한 기온과 강우량의 강력하고 빠른 변화로 큰 위험에 처할 것이라는 연구 결과가 나왔다고 PHYS가 전했다. 이 연구 결과는 네이처 지구과학지에 실렸다. 국제기후연구센터(CICERO: Center for International Climate Research) 학자들이 주도하고 영국 레딩 대학교의 지원을 받아 수행한 연구에 따르면, 2050년까지 탄소 중립을 실현한다는 파리 협정 목표를 달성할 만큼 배출량을 줄일 경우에도 인류의 20%가 극심한 기상 위험에 직면할 수 있다. 그러나 조치가 부족할 경우에는 전체 인구의 70%가 극단적인 기상의 위기에 처할 것으로 예상된다. 이 연구는 지구 온난화가 기상 변화와 결합됨에 따라 극심한 기온과 강우량이 10년 동안 매우 빠르게 변할 것임을 암시한다. 현재까지 극심한 기상 변화가 개별 국가에 미치는 영향을 조사한 연구는 거의 없다. 연구팀을 이끈 칼리 아일리스 박사는 "우리는 전 세계 평균 수준에 비해 기후 또는 기상 변화 관련성이 높은 지역에 초점을 맞추고 있다. 향후 수십 년 동안 극심한 변화를 겪을 것으로 예상되는 지역에 집중하고 있다"고 말했다. ◆ 전례 없는 상황 연구팀이 대규모 기후 모델 시뮬레이션을 사용해 도출한 '위험한 70%의 인구'는 대부분 열대 및 아열대 지역에 집중되어 있었다. 이들 대부분이 탄소 고배출 상황에서 향후 20년 동안 극심한 온도와 극한의 강수량 변화를 경험할 것으로 예상됐다. 강력한 배출 완화가 이루어져야만 숫자가 20%(약 15억 명)로 줄어들 것으로 보인다. 이 같은 급격한 변화는 상상하기 어려운 악조건과 극한 사건의 위험을 증가시킨다. 예를 들어, 열파는 사람과 가축 모두에 고온 스트레스와 높은 사망률, 생태계 위기, 농업 수확량 감소, 발전소 등 열원의 냉각 어려움, 운송 중단 등을 광범위하게 일으킬 수 있다. 또 극한의 강수량 집중은 홍수를 일으키고 정착지를 파괴하며 인프라, 작물 및 생태계의 피해, 침수 등으로 이어진다. 사회는 특히 여러 위험이 동시에 현실화될 때 취약해지는 것이다. ◆ 정화의 위험 연구팀원인 레딩 대학교의 로라 윌콕스 박사는 "아시아 전역에서 대기 오염을 빠르게 정화하면 따뜻한 극한 기온이 동시에 가속하고 이 지역의 여름철 몬순(우리의 장마에 해당)에 영향을 미친다는 사실도 발견했다"고 밝혔다. 건강상의 이유로 공기 정화가 중요하지만, 이는 거꾸로 지구 온난화에 영향을 미친다는 의미다. 윌콕스는 공기 정화 작업이 지구 온난화와 결합돼 향후 수십 년 동안 큰 변화를 일으킬 수 있다고 우려했다. 연구는 급격한 기후 변화의 가능성에 초점을 맞추지만, 그 결과가 기후 적응에 중요한 의미를 갖고 있다고 강조한다. 최선의 경우에만 15억 명에게 영향을 미치는 것으로 축소될 것이며, 이를 위해 향후 10~20년 사이에 매우 공격적으로 대응해야 한다는 지적이다.
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[기후의 역습(56)] 극한 기상 급증, 20년 내 15억 명 피해 불가피
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국제유가 급락, 원유수요 둔화와 공급과잉 우려 심화
- 국제유가는 10일(현지시간) 원유수요 둔화와 공급 과잉 전망에 하락했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 뉴욕상업거래소에서 서부텍사스산중질유(WTI) 10월물 가격은 전거래일보다 4.3%(2.96달러) 급락한 배럴당 65.75달러에 거래를 마쳤다. 북해산 브렌트유 11월물은 런던 ICE선물거래소에서 전장보다 3.0%(2.20달러) 하락한 배럴당 69.64달러에 거래됐다. 이날 브렌트유와 WTI 가격은 지난 2021년 12월 이후 최저치를 기록했다. 브렌트유는 당시 이후 처음으로 배럴당 70달러를 하향 돌파하기도 했다. 이날 하락으로 올해 들어 현재까지 WTI 가격의 하락률은 8.23%까지 확대됐다. 이번 달 하락률은 10.61%에 달한다. 국제 유가는 석유수출국기구(OPEC)가 수요 전망치를 크게 낮추면서 큰 폭 하락했다. 특히 공급 과잉 우려가 제기되면서 수급 공포에 유가가 급락했다는 분석이다. 중국과 미국 등 주요국의 원유수요 전망치가 하향 조정되면서 유가 급락을 촉발했다. OPEC은 이날 발표한 월간 보고서에서 중국의 성장 둔화 등을 반영해 올해 세계 석유 수요 증가분 전망치를 기존 하루 211만 배럴에서 203만 배럴로 하향 조정했다. OPEC은 이와 함께 내년 석유 수요 전망치를 하루 170만 배럴로 제시했는데 이 또한 기존 전망치보다 하루 4만 배럴 정도 낮은 수치다. 세계 최대 원유 수입국인 중국은 경기둔화와 함께 전기차로 자동차 시장의 무게추가 빠르게 이동하면서 원유 수요가 빠르게 줄어들고 있는 때문이다. 게다가 OPEC과 러시아 등 비OPEC산유국간 협의체인 OPEC플러스(+) 또힌 12월부터 산유량을 늘릴 계획이다. 이는 공급 과잉 우려를 자극하고 있다. 미즈호증권의 밥 야거 에너지 선물 선임 디렉터는 "중국과 OPEC의 원유 수요와 공급 파괴가 이날 시장을 'K.O.' 시킨 원투 펀치였다"며 "놀랍게도 열대성 폭풍과 허리케인이 미국 걸프만의 원유 생산 시설로 다가오는 와중에도 유가는 떨어지고 있다"고 말했다. 그는 "중국의 원유 수입은 올해 약 3% 하락했다"며 "중국의 원유 수입량이 연간 기준으로 하락한 것은 2006년 이후 세 차례뿐인데 그중 한 번은 코로나19 사태가 발발한 2020년이었다"고 말했다. 한편 대표적인 안전자산인 국제금값은 달러약세 등에 이틀째 상승했다. 이날 뉴욕상품거래소에서 12월물 금가격은 0.4%(10.4달러) 오른 온스당 2451.1딜러에 거래를 마쳤다.
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국제유가 급락, 원유수요 둔화와 공급과잉 우려 심화
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[우주의 속삭임(51)] 토성 고리, 6개월 후에 못본다
- 가스 행성 토성의 고리는 태양계에서 가장 매혹적이고 상징적인 천체적 특징이다. 17세기에 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이가 고대 망원경으로 처음 발견했다. 다만 망원경의 성능적 한계로 인해 토성의 모습을 '귀'가 달린 것처럼 비유했다. 그 이후 최첨단 연구와 관찰을 통해 학계는 토성 고리의 복잡한 수수께끼를 풀고 고리의 구성과 이를 형성하는 역동적인 과정을 밝혀냈다. 빠르게 다가오는 중요한 우주적 사건이 곧 토성에 대한 우리의 시각을 극적으로 바꿀 것이라고 한다. 2025년 3월이 되면 토성의 장엄한 고리는 지구서는 사실상 보이지 않게 될 것이라고 지구 및 천체 물리학을 다루는 어스닷컴이 전했다. 물론 고리가 물리적으로 사라지는 것은 아니다. 보이지 않는 현상은 토성의 축이 기울어져 고리가 우리 시야에 가장자리로 위치하기 때문에 발생한다는 것이다. 이는 역설적으로 천문학자와 관찰자 모두에게 독특한 천체 변화를 목격할 수 있는 희귀한 기회를 제공한다. 이 현상은 토성이 태양을 공전하는 데 걸리는 시간인 29.5년마다 반복되는 이벤트다. 2025년 3월 이후에는 토성의 축 기울기의 변동으로 고리가 다시 관측자의 시야에 들어오고, 2025년 11월에 다시 사라지게 된다. 천문학자들은 이는 결국 일종의 숨바꼭질을 하면서 천체 게임을 하는 것이라고 말했다. 토성의 고리는 대부분 얼음 입자, 암석 파편, 우주 먼지로 구성되어 있다. 고리를 구성하는 입자는 모래 크기의 작은 먼지에서 버스, 집이나 학교만큼 거대한 덩어리까지 다양하다. 이러한 혼합으로 고리가 흥미로운 모습을 갖게 된다. 토성의 고리는 견고한 하나의 구조가 아니다. A, B, C 고리와 보기 어려운 희미한 D, E, F, G 고리를 포함한 여러 개로 구성되어 있다. 이러한 부분은 A와 B 고리 사이의 '카시니 분할'과 같은 틈새로 구분되어 있으며, 너비는 약 4800km이다. 고리의 모양과 구성은 주로 토성의 많은 위성과의 중력적 상호 작용에 의해 형성된다. 위성 중 일부는 고리의 가장자리 근처에 매달려 있으며 중력으로 고리 입자를 끌어당겨 고리 모양을 유지하는 데 도움을 준다. 토성의 고리가 어떻게 생겨났는지는 천문학자들 사이에서 여전히 뜨거운 주제다. 파괴된 토성의 위성, 토성의 강한 중력에 의해 찢어진 혜성의 잔재, 40억 년 전 토성이 형성될 때 남은 물질 등 수많은 이론이 제안됐다. 새로운 이론이 계속 등장하고 있다. 나사(NASA), 유럽우주국(ESA), 이탈리아우주국(ASI)이 토성과 위성들을 탐사할 목적으로 공동 발사한 카시니-하위헌스(Cassini-Huygens) 임무는 많은 성과를 가져다 주었다. 우주선의 탐사는 2004년 토성에 도착하면서 시작되어 2017년에 마무리된 13년간 이루어졌다. 카시니-하위헌스 임무는 활동 내내 토성과 복잡한 위성 및 고리 시스템에 대한 귀중한 정보를 제공했다. 가장 멋진 발견 중 하나는 고리의 틈새, 특히 A와 B 고리 사이의 눈에 띄는 공간인 카시니를 발견한 것이었다. 이 공간은 토성의 위성의 중력에 의해 형성되어 고리 시스템이 실제로 얼마나 역동적이고 끊임없이 변화하는지를 보여준다. 우주선은 또 많은 위성에 대한 더 깊은 지식을 제공, 위성의 고유한 구성과 지질학적 특징을 알려주었다. 예를 들어 토성의 얼음 위성 중 하나인 엔셀라두스에는 수증기와 유기 물질을 뿜어내는 간헐천이 있어 지하 바다의 가능성을 암시한다. 토성은 고리 외에 최소 145개에 달하는 위성이 있으며, 각각 고유한 특성을 갖고 있다. 태양계에서 두 번째로 큰 위성인 타이탄은 두꺼운 대기와 흥미로운 표면으로 주목받고 있다. 타이탄은 목성보다 약하지만 지구보다는 강한 자기장을 가지고 있어 토성과의 복잡한 상호 자기작용을 나타낸다. 향후 진행될 드래곤플라이 탐사 임무는 타이탄에서 생명체의 흔적을 찾을 계획이다. 엔셀라두스에서는 생명체에 필수적인 구성 요소가 존재한다는 것을 발견했다. 토성은 망원경이나 고성능 쌍안경을 가진 관찰자들에게 여전히 매혹적인 대상이다. 무수한 얼음 입자와 암석 파편으로 구성된 고리는 특히 태양계의 신비다. 토성의 고리가 내년 3월 사라지기까지 천체 관찰자는 고리를 달리 관찰할 독특한 기회를 얻게 될 것이다.
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[우주의 속삭임(51)] 토성 고리, 6개월 후에 못본다
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[퓨처 Eyes(49)] 신개념 하이드로겔, 초기 관절염 치료 및 진행 억제 가능성 제시
- 중국 과학자들이 관절염 치료의 새로운 지평을 열 혁신적인 생체 재료 개발에 성공했다. 이번 연구는 퇴행성 관절염으로 고통받는 전 세계 수억 명 환자들에게 새로운 희망을 제시할 것으로 기대된다. 관절염은 뼈 사이의 완충 역할을 하는 연골이 점차 파괴되면서 발생하는 질환이다. 연골 손상은 윤활 감소와 마찰 증가를 초래하여 결국 관절에 돌이킬 수 없는 손상을 입힌다. 특히 성인의 연골은 자연적으로 치유되지 않아 치료가 어려운 난제로 꼽혀왔다. 관절염, 삶의 질 저하시키는 질환 세계보건기구(WHO)에 따르면, 전 세계 관절염 환자 수는 꾸준히 증가하여 1990년부터 2019년까지 113% 증가한 5억 2800만 명에 달한다. 인구 고령화와 현대인의 생활 방식 변화가 관절염 증가세를 부추기고 있다. 국내에서도 관절염 문제는 심각하다. 국민건강보험공단 통계에 따르면, 무릎 관절염 환자 수는 지난해 기준 4년간 6.7% 증가했다. 특히 60대 이상 노년층에서 무릎 관절염 발병률이 높게 나타났다. 무릎 관절염은 초기에는 간헐적인 통증으로 시작되지만, 방치할 경우 심각한 통증, 다리 변형, 보행 장애까지 이어질 수 있다. 손상된 연골, 정밀하게 치료한다 이번에 중국 연구팀이 개발한 기술은 '하이드로겔 마이크로스피어(HMS)'와 항체를 결합하여 연골 윤활을 회복시키는 획기적인 치료법이다. 홍콩 매체 사우스차이나 모닝 포스트(SCMP)에 따르면 상하이 고등 연구소와 창사 샹야 국립 병원 연구팀은 손상된 조직 복구에 널리 사용되는 '하이드로겔 마이크로스피어'를 활용하여 관절염 치료의 새로운 접근법을 제시했다. 이번 연구 결과는 첨단 소재 분야 학술지 '어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 게재됐다. 이 혁신적인 마이크로스피어는 천연 단백질에서 추출한 젤라틴 메타크릴레이트와 합성 고분자인 폴리(설포베타인 메타크릴레이트)를 결합하여 만들어졌다. 이 두 물질의 조합은 세포 성장과 수분 공급에 이상적인 환경을 제공한다. 연구팀은 나아가 손상된 연골에 결합하고 마이크로스피어에 부착되는 표적 항체를 개발하여 치료 효과를 극대화했다. 이 새로운 치료법은 기존 생체 윤활제와 달리 염증 부위를 정확하게 표적하여 치료할 수 있다는 장점을 가진다. '하이드로겔 마이크로스피어'는 작고 균일한 구형의 하이드로겔 입자이다. 쉽게 말해, 아주 작은 크기의 물을 많이 머금을 수 있는 3차원 젤리 공을 떠올리면 된다. 크기는 일반적으로 마이크로미터(㎛) 단위로 매우 작다. 구조는 3차원 망상구조를 가진 친수성 또는 양친매성 고분자 사슬이 가교되어 형성된다. 쉽게 비유하자면, HMS는 작은 스펀지처럼 물을 흡수하여 촉촉함을 유지하고, 필요한 물질을 머금고 있다가 서서히 방출하는 역할을 한다. 이러한 특성 덕분에 약물 전달, 조직 공학, 세포 배양 등 의료 분야에서 다양하게 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 쥐 실험 통해 초기 골관절염 치료 효과 입증 연구팀은 개발한 생체 물질을 쥐에게 주입하여 초기 골관절염 치료 효과를 검증했다. 그 결과, 이 치료법은 골관절염 증상을 완화하고 추가적인 관절 손상을 예방하는 데 효과적인 것으로 나타났다. 특히, 새로운 생체 재료는 표준 식염수 주입과 비교했을 때 마찰을 줄이고 관절 윤활을 개선하는 측면에서 기존 치료법보다 뛰어난 성능을 보였다. 보고에 따르면 마찰 계수는 표준 식염수 주입에 비해 '3분의 1' 이상 감소했다. 이번 연구는 특히 초기 단계 관절염 치료에 대한 유망한 접근 방식을 제시한다. 표적 윤활 제공과 추가적인 관절 손상 예방을 통해 관절염 치료의 새로운 패러다임을 열 것으로 기대된다. 연구팀은 "개발된 주입형 표적 윤활 HMS와 정밀 표적 윤활 HMS는 특히 초기 단계의 골관절염 진행을 늦추는 데 유망하고 편리한 기술"이라고 강조했다. 관절염 치료의 새 지평 열리나 앞서 미국 노스웨스턴대학교 연구팀은 손상된 무릎 연골을 재생하는 새로운 생체 활성 물질을 개발하고, 양을 이용한 실험에서 성공적인 결과를 얻었다. 이 새로운 생체 재료는 연골 성장 및 유지에 필수적인 단백질인 TGFb-1에 결합하는 생체 활성 펩타이드와 연골 및 관절의 윤활 활액에 존재하는 천연 다당류인 히알루론산으로 구성되어 있다. 노스웨스턴 연구팀은 새로운 생체 재료 물질을 동물 모델인 양의 손상된 무릎 연골에 적용한 결과, 6개월 이내에 새로운 연골이 생성되는 것을 확인했다. 새로 생성된 연골은 통증 없는 기계적 탄력성을 가능하게 하는 천연 생체 고분자인 콜라겐 II와 프로테오글리칸을 포함하고 있었다. 해당 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다. 관절은 일단 망가지면 자연적으로 재생되지 않아 그동안 치료의 한계가 있었다. 그러나 이처럼 연골을 재생시키기 위한 전 세계 과학자들의 노력이 합쳐지면 관절염 치료를 더욱 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
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[퓨처 Eyes(49)] 신개념 하이드로겔, 초기 관절염 치료 및 진행 억제 가능성 제시
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[신소재 신기술(102)] 국내 연구진, 플라스틱 생산 미생물 개발⋯석유 기반 플라스틱 대체 가능성 열어
- 국내 연구진이 석유 기반 플라스틱 산업의 대안으로 생분해성 플라스틱을 생산하는 미생물 개발에 성공했다. 한국과학기술원(KAIST) 연구팀은 플라스틱의 강성과 열 안정성을 높이는 고리형 구조의 폴리머를 생산하는 박테리아를 개발했다. 해당 기술에 대해서는 인터레스팅엔지니어링과 물리학org, 사이테크 데일리 등 다수 외신이 조명했다. 외신에서는 "한국 연구진이 개발한 새로운 '살아있는 플라스틱'은 버려지면 스스로 파괴된다"고 호평했다. 연구를 주도한 KAIST 화학 및 생물분자 연구 책임자인 이상엽 교수는 "(플라스틱) 바이오 제조는 기후 변화와 세계적인 플라스틱 위기를 완화하는 데 중요한 역할을 할 것"이라며 "미래를 위한 더 나은 환경을 보장하기 위해 국제적인 협력을 통해 바이오 기반 제조를 촉진해야 한다"고 강조했다. 일반적으로 고리형 분자는 미생물에 독성을 나타내기 때문에 연구진은 독특한 대사 경로를 설계했다. 이를 통해 대장균은 폴리머를 합성할 뿐만 아니라 폴리머와 그 전구체의 축적을 견딜 수 있게 되었다. 결과적으로 생성된 폴리머는 생분해성이며 약물 전달 시스템과 같은 생물 의학 분야에 유용하게 활용될 수 있는 물리적 특성을 가지고 있다. 최초의 미생물을 이용한 방향족 및 지방족 폴리머 생산 포장과 산업 분야에서 사용되는 대부분의 플라스틱(PET, 폴리스티렌 등)은 고리 모양의 '방향족' 구조를 포함하고 있다. 이전 연구에서는 미생물을 이용하여 방향족 및 지방족(비고리형) 단량체가 혼합된 폴리머를 생산하는 데 성공했지만, 이번 연구는 미생물이 방향족 측쇄(곁가지)를 가진 단량체로만 구성된 폴리머를 생산한 최초의 사례다. 이를 위해 연구팀은 다양한 미생물의 효소를 통합하여 새로운 대사 경로를 만들었고, 이를 통해 박테리아가 페닐락테이트라는 방향족 단량체를 생산할 수 있도록 했다. 그런 다음 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하여 이러한 페닐락테이트 단량체를 완전한 방향족 폴리머로 효율적으로 조립할 수 있는 폴리머라제 효소를 설계했다. 이상엽 교수는 보도 자료에서 "이 효소는 자연에 존재하는 어떤 효소보다 폴리머를 더 효율적으로 합성할 수 있다"고 설명했다. 산업용 생산을 위한 규모 확대 연구팀은 박테리아의 대사 경로와 폴리머라제 효소를 개선한 후, 6.6리터(1.7갤런) 발효조에서 미생물을 배양하여 실험 규모를 확대했다. 최적화된 균주는 리터당 12.3g의 폴리머(폴리-D-페닐락테이트)를 성공적으로 생산했다. 그러나 상용화를 위해서는 이 수율을 리터당 최소 100g까지 높이는 것을 목표로 하고 있다. 이 교수는 "그 특성에 근거해 우리는 이 폴리머가 특히 약물 전달에 적합할 것이라고 생각한다"며 "주로 분자량이 낮기 때문에 PET만큼 강하지는 않다"고 말했다. 향후 연구진은 다양한 화학적 및 물리적 특성을 가진 추가적인 방향족 단량체 및 폴리머를 개발할 계획이다. 특히 산업용으로 필요한 더 높은 분자량을 가진 폴리머 개발에 주력할 예정이다. 또한 대규모 생산을 가능하게 하기 위해 공정 최적화 작업도 계속 진행할 계획이다. 이상엽 교수는 "수율을 높이기 위해 더 많은 노력을 기울이면 이 방법을 더 큰 규모로 상용화할 수 있을 것"이라며 "생산 공정의 효율성뿐만 아니라 회수 공정도 개선해 생산된 폴리머를 경제적으로 정제할 수 있도록 노력하고 있다"고 밝혔다. 이 연구는 지난 8월 21일 생명공학 분야의 최신 동향과 미래 전망에 대한 리뷰 논문을 주로 다루는 학술지 '트렌드 인 바이오테크놀로지(Trends in Biotechnology)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(102)] 국내 연구진, 플라스틱 생산 미생물 개발⋯석유 기반 플라스틱 대체 가능성 열어
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[기후의 역습(47)] 알래스카 대게 수십억 마리가 사라진 이유는?
- 지난 2022년 알래스카 근처 베링해에서 수십억 마리의 대게가 사라졌다. 전문가들은 이것이 과도한 어획이 아니라 근래 뜨거워진 바닷물이 대게의 신진대사를 과열시켜 굶어 죽인 것이라고 설명했다. 그런데 최근 발표된 미 해양대기청(NOAA)의 새로운 연구는 사태가 예상보다 더 심각하다는 사실을 보여준다고 CNN이 전했다. 대게의 대량 폐사가 이 지역에서 벌어지고 있는 거대한 변화의 영향 중 하나에 불과한 것으로 보인다고 경고한 것이다. 연구 결과에 따르면 베링해의 일부 지역은 '말 그대로' 얼음과 함께 연상되는 북극에서 벗어나고 있다. NOAA의 연구에 따르면, 남동쪽 베링해에서는 아북극(북극권 부근) 지역에서 볼 수 있는 것과 같은 따뜻하고 얼음이 없는 상태가, 가능성 면에서 인간이 지구 온난화를 일으키는 화석연료를 태우기 시작하기 전보다 현재 약 200배 더 높다. NOAA 알래스카 코디악연구소 소장으로 이번 연구를 이끌었던 마이클 리초우는 "이 연구는 베링해 생태계가 한 대게 어부의 생존 동안(인간의 생존 기간)에도 이미 얼마나 많이 변했는지를 보여준다"고 말했다. 그는 또 "앞으로 더 따뜻한 시기가 올 것으로 예상해야 한다"면서 ”베링해에서 춥고 얼음이 많으며 위험하기까지 한 진정한 북극 환경은 드물게 될 것“이라고 우려했다. 북극 인근에서 서식하는 한류종인 대게는 수온이 섭씨 2도 이하 지역에서 압도적으로 번성하며, 최대 섭씨 12도에서까지 신체적으로 기능할 수 있다. 그러나 지난 2018~2019년에 닥쳤던 해양 열파는 대게에게 특히 치명적이었다. 따뜻한 물 때문에 대게의 신진대사가 증가했지만, 대사를 충족시킬 수 있는 충분한 먹거리가 턱없이 부족했던 것이다. 이로 인해 궁극적으로 수십억 마리의 대게가 굶어 죽었고, 그 후 몇 년 동안 알래스카의 어업은 치명적으로 파괴되었다. NOAA에 따르면 대게는 연간 최대 2억 2700만 달러의 부가가치를 안겨주는, 상업적으로 가치가 큰 어류다. 리초우는 알래스카의 어업이 이 상황에 신속하게 적응해야 한다고 강조했다. 그는 "대게 어업은 점점 더 나빠질 것이므로 비즈니스 구조를 변화시켜야 한다. 베링해 지역이 최근 추웠고, 근래 새로운 어린 대게가 산란했기 때문에 단기적으로는 회복될 것이라는 희망이 있지만, 앞으로 몇 년 안에 열악한 상태가 될 가능성이 높다"고 경고했다. 알래스카 대게의 감소는 바다가 따뜻해지고 해빙이 사라지면서 북극에서 더 광범위한 생태계 변화를 예고한다. 전문가들은 알래스카 주변 바다가 이제 붉은대게와 같은 대게류와 바다사자 등 여러 해양 종에게 살기 어려운 곳이 되고 있다고 말한다. 나아가 베링해의 온난화로 인해 새로운 어류 종이 생겨나고 있어, 차가운 바닷물에서 오랫동안 삶을 이어 온 대게와 같은 종들이 위협을 받고 있다. 일반적으로 바다에는 태평양 대구와 같은 종이 게가 서식하는 극도로 차가운 지역에 도달하는 것을 막는 온도 장벽이 있다. 그러나 2018~2019년 폭염 동안 태평양 대구는 평소보다 더 따뜻해진 베링해 바닷로 진출할 수 있었고 대게 개체군의 남은 일부를 먹어 치웠다. 알래스카 수산과학센터의 로버트 포이 소장은 CNN과의 인터뷰에서 "우리는 알래스카 만에서 먹이사슬의 불일치와 어류의 종 변화를 관찰했다"고 말했다. 포이는 이러한 광대한 생태계 변화가 "어업 과학 및 관리에 새로운 도전과 기회를 제공하고 있다"며 드론이나 AI 등 새로운 기술을 통합해 환경 변화와 생태적 반응을 보다 신속하게 감지하고 대응하는 것이 대표적인 예라고 언급했다. 전문가들은 북극 지역이 전 세계 나머지 지역보다 4배 더 빨리 온난화되고 있다고 보고하고 있다. 리초우는 베링해에서 현재 일어나고 있는 일이 앞으로 북극 지방에서 일어날 일의 풍향계가 될 것이라고 밝혔다.
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[기후의 역습(47)] 알래스카 대게 수십억 마리가 사라진 이유는?
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[신소재 신기술(100)] 지천에 널린 해양 모래(실리카), 전기 응집으로 굳혀 해안 침식 막는다
- 저전력 전기로 모래의 주성분인 실리카를 응집해 굳혀 장기적으로 해양 해안선을 강화할 수 있으며, 기후 변화와 해수면 상승에 직면해 해안 침식 위협을 크게 줄일 수 있음이 미국 노스웨스턴 대학(Northwestern University) 연구팀의 체계적인 분석 결과 입증됐다고 대학이 홈페이지를 통해 밝혔다. 홈페이지 게시글에 따르면 연구팀은 이번 연구에서 꼬막, 백합, 홍합 등과 같은 조개류를 통해 이 기술 개발의 아이디어를 얻었다고 한다. 조개껍데기에 서식하는 해양 생물이 바닷물에 용해된 미네랄을 사용하여 조개껍질을 만드는 원리다. 연구팀은 이와 마찬가지로 이와 동일한 자연적으로 바닷물에 용해된 미네랄을 바닷가 젖은 모래의 실리카와 융합해 천연 시멘트를 형성했다. 조개와 다른 점은 단 하나다. 조개류는 신체의 대사 에너지를 사용해 껍질을 만들었지만, 천연 시멘트는 인위적인 전기 에너지를 사용해 화학 반응을 촉진했다. 테스트 결과 약한 전류는 바다 모래 속 실리카의 구조를 순식간에 변화시켜 모래를 바위와 같은 고체로 변형시켰다. 연구팀은 이 방법이 전 세계 해안선을 자연적인 방파제로 막아 강화할 수 있는 저렴하며 지속 가능한 솔루션을 제공할 수 있을 것으로 기대했다. 해안 지역에는 세계 인구의 40% 이상이 거주하며, 이들은 기후 변화와 해수면 상승으로 인한 침식으로 큰 위협을 받고 있다. 침식은 기반 시설의 붕괴와 토지 손실을 일으켜 세계적으로 연간 수십억 달러의 피해를 입힌다. 침식을 완화하기 위한 현재의 접근 방식으로는 방파제 등 구조물을 건설하거나 외부 바인더를 지하에 주입하는 것 등이 있다. 연구팀을 이끈 알레산드로 로타 로리아 박사는 "연구 목표는 보호 구조물을 건설할 필요가 없고 실제 시멘트를 사용하지 않고도 해양 물질을 시멘트처럼 만드는 방법을 개발하는 것이었다. 이번 연구에서 바닷가 모래에 약한 전기 자극을 가함으로써 바닷물에 자연적으로 용해된 미네랄을 고체 미네랄 바인더, 즉 천연 시멘트로 변환, 토양을 시멘트로 접합할 수 있음을 체계적이고 기계적으로 증명했다"고 말했다. 기후 변화는 해수면 상승을 일으키는 등 해안선을 침식하는 좋은 조건을 만들었다. 유럽연합 집행위원회(European Commission) 공동연구센터의 2020년 연구에 따르면 2100년까지 지구 해변의 거의 26%가 바다에 잠길 가능성이 높다. 침식을 막기 위해서는 대체로 두 가지 방법이 사용된다. 보호 구조물 및 장벽을 구축하거나 모래로 구성된 해양 토질을 강화하기 위해 땅에 시멘트를 주입하는 것이다. 그러나 여기에는 여러 가지 문제가 수반된다. 매우 비싸며 지속 가능하지 않다. 방파제는 시간이 지나면 벽 아래로 모래가 침식되고 벽이 무너진다. 이를 막기 위해 구조물을 큰 돌로 만들기도 하지만 이 경우 마일당 수백만 달러의 비용이 든다. 이 역시 돌 아래의 모래는 환경적 스트레스를 받아 결국 액화될 수 있다. 암석은 아래로 가라앉는다. 시멘트 등 바인더를 땅에 주입하는 것은 돌이킬 수 없는 환경적 단점을 갖고 있다. 이 또한 높은 압력과 상당한 양의 에너지를 필요로 한다. 이번 연구는 이를 한꺼번에 해결하는 솔루션이라는 평가를 받는다. 바닷물에는 자연적으로 무수한 이온과 용해된 미네랄이 포함되어 있다. 2~3볼트의 약한 전류가 물에 가해지면 화학 반응을 일으킨다. 이는 연체동물이 껍질을 만들 때 사용하는 것과 동일한 일부 미네랄을 고체 탄산칼슘으로 변환한다. 약간 더 높은 4볼트의 전압을 가하면 이들은 주로 수산화마그네슘, 다양한 석재에서 발견되는 유비쿼터스 광물인 하이드로마그네사이트로 전환될 수 있다. 이러한 미네랄이 모래가 있는 곳에서 합쳐지면 접착제처럼 작용해 모래 입자를 함께 묶는다. 연구팀은 이 공정을 일반적인 실리카 및 석회질 모래에서 화산 근처에서 흔히 발견되는 철 모래에 이르기까지 모든 유형의 모래에 적용했다. 결국 모래는 바위처럼 단단히 굳었다. 광물 자체는 콘크리트보다 훨씬 강했고, 그 결과로 생성된 자연적인 콘크리트는 방파제처럼 강하고 단단해지는 것을 확인했다. 로타 로리아는 처리된 모래가 내구성을 유지하여 수십 년 동안 해안선과 재산을 보호할 것이라고 예측했다. 로타 로리아는 또 이 공법은 해양 생물에 부정적인 영향을 미치지 않는다고 강조했다. 공정에 사용된 전압은 너무 약해서 느낄 수 없다. 다른 연구팀도 해저 구조물을 강화하거나 산호초를 복원하기 위해 유사한 과정을 사용했다고 지적했다. 모든 과정에서 바다 생물이 해를 입지 않았다. 더이상 자연 콘크리트가 필요하지 않을 경우, 역으로 이를 다시 되돌릴 수도 있다고 연구팀은 전했다. 배터리의 양극과 음극 전극만 반대로 전환시키면 전기가 미네랄을 용해시켜 다시 바다로 되돌린다는 것이다. 이 공법은 비용 면에서 특히 경쟁력이 뛰어나다. 입방미터당 투입 자본이 3~6달러에 불과하다는 추정이다. 바인더를 사용해 모래를 접착하고 강화하는 과거의 방법은 입방미터당 최대 70달러의 비용이 들었다. 이미 설치된 철근 콘크리트 방파제 파손 부분도 보완활 수 있다. 기존 해안 기반 시설의 대부분은 철근 콘크리트로 만들어져 있으며, 해수면 상승, 침식 및 극한 날씨 등으로 붕괴된다. 시설에 균열이 생길 경우 이번에 개발된 공법을 적용하면 시설을 재구축할 필요가 없어진다. 한 번의 전기 펄스로 파괴된 균열을 고칠 수 있다. 로타 로리아는 연구팀이 개발한 기술의 응용 분야는 셀 수 없이 많다면서 "방파제 아래의 해저를 강화하거나 모래 언덕을 안정화하고 불안정한 토양 경사를 유지할 수도 있다. 또한 보호 구조물, 해양 기초 및 기타 여러 가지 인프라를 강화하는 데 사용할 수 있다. 해안 지역을 보호하기 위해 이 기술을 적용할 수 있는 방법은 수없이 많다"고 강조했다.
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[신소재 신기술(100)] 지천에 널린 해양 모래(실리카), 전기 응집으로 굳혀 해안 침식 막는다
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美 육군, 화생방 위험 대응 '청소 로봇' 개발
- 화학 및 생물학 무기는 군인들에게 심각한 위협이다. 위험한 생화학 물질에 노출된 차량 등 군용 장비의 오염을 제거하는 것은 위험한 작업이며, 시간도 많이 걸린다. 이 작업에는 완전한 보호 장비를 갖춘 대규모의 군인 팀이 투입된다. 미 육군의 전투역량 개발사령부 화학생물학 센터가 군 장비의 생화학 오염 물질을 제거할 수 있는 자율 청소 로봇 시스템을 개발했다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 현재 미 육군은 4명의 군인을 투입, 유해 화학 물질에 노출된 군용 차량을 안전하게 청소하도록 설계된 로봇 시스템을 테스트하고 있다. 투입된 군인들은 4일 동안 로봇을 테스트하고 개발팀에 피드백을 제공했다고 한다. 테스트에 참여한 군인들은 로봇 시스템을 작동시키는 버튼이나 콘트롤 방식이 조작하기 쉽도록 되어 있다고 평가하고 로봇이 군인들을 화생방 위협으로부터 완전히 벗어나게 해 줄 것이라고 기대했다. 카메라가 장착된 로봇은 차량 등 군 장비 표면 전체를 스캔해 생화학 물질에 오염된 지점을 정확하게 식별한다. 그리고 안전한 거리에서 로봇을 작동하는 운영자에게 오염 정보를 무선으로 전달한다. 그 후 로봇 팔이 생화학 물질로 오염된 지점에 오염 제거 슬러리를 정확하게 분사해 청소한다. 현재 오염된 차량 한 대를 청소하려면 방독 장비를 착용한 20~30명의 군인이 최대 1시간 동안 작업해야 한다. 이 과정에서 차량당 500갤런(약 1890리터) 이상의 물과 50갤런의 오염 제거 화학 물질이 소모된다. 게다가 군인들은 위험 지역 근처에서 오염 제거 작전을 수행하기 때문에 적의 공격 위험에 노출된다. 뿐만 아니라, 핵, 화학 및 생물학 작용제는 인체에 매우 위험하며 미량만으로도 치명적인 피해를 입힐 수 있다. 군인들은 일반적으로 수동 오염 제거 과정에서 전신 보호 장비를 착용해야 한다. 개발팀은 테스트한 군인들로부터 받은 피드백을 검토, 로봇의 탐색 및 사용자 인터페이스를 개선할 계획이다. 테스트한 군인들은 로봇 플랫폼이 다양한 장비를 원활히 점검하고 청소할 수 있도록 상호 작용할 수 있는 기능을 개선할 것을 제안했다. 또한 컴퓨터 인터페이스의 마우스 오른쪽 버튼 클릭 옵션과 같은 사용자 친화적인 기능을 추가할 것도 권장했다. 또 자율 시스템이 놓칠 수 있는 영역을 청소할 수 있도록 로봇 팔에 대한 수동 제어 옵션도 권고했다. 군인들은 "화학 및 생물학 작용제는 작전을 심각하게 방해할 수 있는 무기이므로 이를 신속하게 처리할 수 있는 것이 임무를 완수하는 데 필수적"이라고 강조했다. 보고서에 따르면 핵무기, 화학무기, 생물학무기는 파괴적인 결과로 인해 1차 세계대전 이후 거의 사용되지 않았다. 그러나 생화학 무기의 지속적인 위협, 특히 악성 국가나 주요 갈등 지역의 경우 지속적인 대비가 필요한 실정이다.
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美 육군, 화생방 위험 대응 '청소 로봇' 개발
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[퓨처 Eyes(47)] 스마트 벌집, 꿀벌 생존율 높이고 지속가능한 양봉 촉진
- 벨기에 과학자들이 첨단 기술을 활용하여 꿀벌의 생존율을 높이고, 지속 가능한 양봉을 가능하게 하는 스마트 벌집을 개발했다. 벨기에 겐트 대학교 더크 드 그라프 교수 연구팀은 빅데이터와 스마트 벌집 기술을 통해 위기에 처한 양봉 산업에 혁신을 가져오고 있다고 PHYS가 전했다. 드 그라프 교수는 스마트폰 알림으로 벌집의 문제를 실시간으로 파악하고, 지난 5년간 개발해온 벌통 데이터 수집 시스템으로 꿀벌 생존율 향상을 기대하고 있다. 유럽 13개국 연구진과 함께 진행한 B-GOOD 프로젝트를 통해 새로운 기술이 꿀벌 건강과 양봉 지속 가능성에 미치는 영향을 연구했다. 이 프로젝트는 2019년 중반부터 2022년 11월까지 진행되었으며, 벌통 문제를 식별하고 양봉가에게 맞춤형 조언을 제공하는 모니터링 시스템 개발에 성공했다. 이는 2021년 기준 EU에 약 61만5000명으로 추정되는 양봉가들에게 큰 도움이 될 것으로 예상된다. 연구팀이 개발한 디지털 벌집은 다양한 센서가 장착된 얇은 회로 기판으로, 벌들이 그 주변에 벌집을 짓도록 유도한다. 각 벌통에 여러 개의 디지털 벌집을 설치하여 연구진은 실시간으로 데이터를 수집하고 분석한다. 가장 중요한 과제는 데이터 해석 방법을 찾는 것이었다. 드 그라프 교수는 "어떤 매개 변수가 벌 군집의 건강 상태에 가장 큰 영향을 미치는지 파악하는 것이 관건이었다"고 설명했다. 3계절 동안 13개 참여국에서 약 400만 개의 벌 군집을 모니터링하며, 디지털 벌집에서 수집된 데이터 해석 알고리즘을 개발했다. 특히 벌 군집의 무게가 겨울나기에 중요한 지표임을 밝혀냈고, 이를 통해 개입이 필요한 벌 군집을 식별하고 양봉가에게 맞춤형 알림과 지침을 제공할 수 있게 되었다. 꿀벌은 야생 식물과 다양한 농작물의 수분에 필수적인 핵심 종이다. 유럽의 작물과 야생 꽃식물종의 약 80%가 곤충 수분에 의존하지만, 기후 변화, 서식지 손실, 살충제 사용 등으로 야생 수분 매개체의 수는 급격히 감소하고 있다. 특히 살충제는 꿀벌의 기억력 문제를 유발하여 벌통으로 돌아오지 못하게 만들고, 기후 변화는 꿀벌의 먹이 공급 불균형과 생존율 저하를 초래한다. 드 그라프 교수는 "꿀벌은 살충제에 노출되었을 때 즉시 죽지 않는 경우가 많지만, 기억력 문제가 발생하고 결국 벌통으로 돌아오지 못하게 된다"고 설명했다. 또한 기후 변화는 꿀벌의 활동과 생존에 심각한 영향을 미치고 있다. 기온 상승으로 인해 식물의 개화 시기가 변하면서 꿀벌의 먹이 공급에 불균형이 발생할 수 있다. 꿀벌이 필요한 시기에 꽃이 피지 않으면 꿀벌은 충분한 먹이를 얻지 못하고 약해질 수 있다. 가뭄이나 폭염 등 극심한 기상 현상은 꿀벌의 수분 활동을 방해하고, 탈수나 열 스트레스를 유발해 꿀벌의 생존율을 낮출 수 있다. 최근 기후 변화로 산불이 급증하고 있다. 산불은 꿀벌의 서식지를 파괴하고, 꿀벌의 먹지 자원을 감소시켜 꿀벌 개체수 감소에 영향을 미친다. 자동 벌통 데이터 수집 기술은 이미 일부 양봉가들 사이에서 사용되고 있으며, 연구진은 EU 꿀벌 파트너십(EU Bee Partnership)과 협력하여 더 많은 양봉가들이 이 기술을 활용할 수 있도록 노력하고 있다. 이 기술은 꿀벌 건강을 새로운 시각에서 바라보고, 미래 벌통을 계획하는 데에도 도움이 될 것으로 기대된다. EU의 지속적인 자금 지원을 통해 B-GOOD 연구진은 2027년 5월까지 BETTER-B 연구 이니셔티브를 통해 꿀벌 보호를 위한 연구를 이어갈 예정이다. 개발된 기술은 양봉가들이 미래 벌통을 계획하는 데에도 도움이 될 수 있다. B-GOOD 팀은 데이터를 사용하여 특정 환경 조건에서 벌통이 어떻게 반응할지 예측하는 가상 환경을 만들었다. 드 그라프 교수는 "이것은 마치 비행 시뮬레이터 같지만, 양봉가를 위한 것"이라고 말했다. 이번 연구는 꿀벌의 생존과 양봉 산업의 지속 가능성을 위한 중요한 발걸음이며, 첨단 기술이 자연과 인간의 공존에 기여할 수 있다는 가능성을 보여준다.
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[퓨처 Eyes(47)] 스마트 벌집, 꿀벌 생존율 높이고 지속가능한 양봉 촉진
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[신소재 신기술(98)] 지속가능한 플라스틱? 친환경 대체 소재 개발
- 영국에서 친환경 플라스틱 소재가 개발돼 플라스틱 오염 문제 해결에 한 걸음 더 가까이 다가서고 있다. 워릭 대학교 연구진은 플라스틱과 유사하지만 환경 파괴를 일으키지 않아 보다 지속 가능한 소재인 유기 공융체를 테스트했다고 테크 타임스가 20일(현지시간) 보도했다. 이 신소재는 플라스틱을 대체하고 전 세계의 플라스틱 의존도를 낮출 잠재력을 가지고 있다고 연구팀은 밝혔다. 수년 동안 플라스틱 폐기물은 기하급수적으로 증가했다. 특히 오랜 시간 분해되지 않고 매립지에 축적되거나 바다로 흘러들어가 환경 문제를 야기해왔다. 플라스틱 해양 투기는 미세 플라스틱(5mm미만인 플라스틱)으로 쪼개져 심해 오염으로 이어져 해양 식량 사슬을 오염시키고, 조개류나 해산물 등을 통해 인체에 재침투되는 결과를 낳고 있다. 특히 인체에 침투한 미세 플라스틱은 심장마비나 뇌졸중 발병 위험을 높이고, 사망률을 높이는 요인이 되고 있다. 전 세계적으로 플라스틱 제품 사용 감축을 위한 노력이 이어져왔지만 가볍고 내구성이 뛰어난 강점을 지닌 플라스틱은 여전히 다양한 산업에서 중요한 소재로 사용되고 있다. 유럽 플라스틱 산업 협회인 플라스틱스유럽(Plastics Europe)에 따르면, 2020년 세계 플라스틱 생산량은 2018년보다 800만 톤 증가한 3억 6700만 톤에 달했다. 프랑스 파리 에펠탑의 무게는 약 1만톤에 달한다. 2020년 전 세계 플라스틱 생산량은 에펠탑이 3만6700개가 만들어진 것과 맞먹는 양이다. 전 세계 플라스틱 생산량은 2040년까지 두 배, 2060년까지 세 배로 증가할 것으로 예상되며, 그 증가분의 대부분은 일회용 플라스틱에서 발생한다. 워릭 대학교 연구팀은 혼합하면 새로운 "유기 및 점성 액체"를 형성하는 특정 유기 분자를 발견했으며, 이를 '(지속가능한 플라스틱) 유망 후보'라고 불렀다. 또한 시차 주사 열량계(DSC) 및 UV-Vis 분광법과 같은 첨단 기술을 사용해 새로운 소수성 물질을 정확하게 측정했다. 연구팀은 결정 성분을 혼합해 '유기 공융체'라고 불리는 새로운 물질을 개발했다. 팀은 이 물질리 폴리머를 대체할 잠재력을 가진 '소수성 공융 분자 액체'를 개발하는 데 성공했다고 여긴다. 매우 짧은 수명 한계 그러나 이 소재는 수명이 매우 짧다는 한계를 가지고 있다. 연구팀은 테스트 결과 최대 14개월 동안만 지속될 수 있음을 확인했다. 그럼에도 불구하고 연구팀은 제조 과정에서 안정성과 가공성을 보장할 수 있었다. 플라스틱은 한때 다양한 산업, 특히 제품과 소비재에 널리 사용되면서 혁신적인 소재로 여겨졌다. 그러나 유기 물질과 달리 분해가 되지 않아 폐기와 재활용 등에서 심각한 환경 오염 문제를 일으키고 있다. 일회용 플라스틱 및 기타 형태의 플라스틱 사용을 줄이기 위한 노력이 있지만 문제는 여전히 남아 있다. 재활용 외에도 과학을 이용해 플라스틱을 제거하는 방법을 개발하는 연구가 진행중이다. 한 연구에서는 플라스틱을 분해할 수 있는 유전자 조작 박테리아를 개발해 해양에 적용할 계획을 가지고 있다. 일회용 플라스틱을 줄이기 위해서는 다회용품을 사용하고, 텀블러나 개인 컵을 들고 다니거나 플라스틱 빨대 사용을 줄이는 등 일상 속의 작은 노력이 필요할 때다.
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[신소재 신기술(98)] 지속가능한 플라스틱? 친환경 대체 소재 개발
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TSMC, 독일 드레스덴에 유럽 첫 생산공장 착공
- 세계 최대 파운드리(반도체 수탁생산) 업체인 대만 TSMC가 20일(현지시간) 독일 드레스덴에 유럽 첫 반도체 생산공장 건설에 착수했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 TSMC가 주도하는 합작회사 ESMC가 건립하는 이 공장에서는 인공지능(AI) 칩을 비롯해 유럽 제조업의 핵심인 자동차·산업용 반도체 웨이퍼를 생산할 예정이다. 2027년 말 본격적인 생산을 시작해 2029년 전면 가동 시 연간 48만개의 실리콘 웨이퍼를 제조할 것으로 예상된다. 착공식에 참석한 우르줄라 폰데어라이엔 유럽연합(EU) 집행위원장은 "새 공장에서는 그간 유럽의 다른 어떤 시설에서도 생산되지 않은 제품을 생산하게 될 것"이라며 "지정학적 (공급망을) 다각화하려는 TSMC는 물론 유럽에도 윈-윈"이라고 말했다. 올라프 숄츠 독일 총리도 "반도체 공급을 세계 다른 지역에 의존해선 안 된다"며 의미를 부여했다. EU도 이날 착공식에 맞춰 독일 정부의 50억 유로(약 7조4000억원) 규모의 보조금 지급 계획을 승인했다. EU 규정에 따라 회원국이 자국 내 산업체에 국가 보조금을 지원하려면 EU 승인을 받아야 한다. 50억 유로는 역내 반도체 제조역량 육성을 위해 작년 9월 'EU 반도체법'이 발효된 이후 집행위가 승인한 국가 보조금 중 규모가 가장 크다. 전체 투자 100억유로(약 15조원)의 절반에 해당하는 액수이기도 하다. EU 반도체법은 대외 의존도를 줄이고 역내 반도체 제조역량을 키우기 위한 보조금 지급 등 다양한 지원책을 담고 있다. EU는 이 법을 통해 현재 9% 수준인 글로벌 반도체 시장 점유율을 2030년까지 20%로 늘리는 것을 목표로 한다. 미국 반도체업체 인텔도 독일 마그데부르크의 300억유로(약 44조4000억 원)를 들여 공장 신설을 계획 중이다. 독일 정부는 여기에도 보조금 100억유로(약 14조8000억 원)를 책정했다. 최근 인텔의 실적 악화와 비용절감 방침에 따라 독일 공장 신설이 무산될 수 있다는 관측도 있다. 일부 지역 주민은 물 부족과 환경파괴를 이유로 반대하고 있다. 독일 경제지 비르트샤프트보헤는 "내년 초까지는 착공이 어려울 것"이라고 전망했다. 업계에서는 독일 정부가 TSMC와 인텔 등 선두권 업체에만 천문학적 보조금을 쏟아붓는 데 불만도 제기했다. 드레스덴에서 25년간 반도체 공장을 운영하는 미국업체 글로벌파운드리의 토마스 콜필드 최고경영자(CEO)는 "업계 리더에만 보조금을 주고 나머지는 아무것도 못 받는 건 경쟁의 근간을 해친다"고 말했다. 그는 TSMC가 드레스덴을 선택한 이유는 자사가 그동안 구축한 연구·공급 환경 덕을 보기 위해서라고 주장했다.
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TSMC, 독일 드레스덴에 유럽 첫 생산공장 착공
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[기후의 역습(44)] 원핵생물, 기후 변화로 바다 지배 가능성 제기
- 기후 변화로 인해 바다 생태계 균형이 위협받고 있다. 바다는 인간의 눈에는 보이지 않는 미세한 유기체의 서식지다. '원핵생물'이라고 알려진 미생물은 세계 바다 생명체의 30%를 차지한다. 원핵생물은 바다의 생태계 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 하지만, 기후 변화로 인해 그 균형이 흔들릴 위기에 처해 있다고 라이브사이언스가 전했다. 원핵생물이 기후 변화에 놀라울 정도로 회복력이 강하며, 해양을 지배할 수 있다는 것이다. 원핵생물에는 박테리아와 단세포 유기체인 '고균'이 모두 포함된다. 이 유기체는 지구상에서 가장 오래된 세포 기반 생명체로, 이들은 열대 지방에서 극지방에 이르기까지 육지와 물에 걸쳐 지구 전체에서 번성한다. 원핵생물은 크기가 작지만 엄청난 양으로 작은 크기를 상쇄한다. 전 세계적으로 인간 1인당 약 2톤의 해양 원핵생물이 존재한다. 원핵생물은 세계 식량 사슬에서 중요한 역할을 하며, 인간이 식용하는 물고기에 영양소를 공급한다. 해양 원핵생물은 매우 빠르게 성장하는데, 이 과정에서 많은 탄소가 배출된다. 200m 깊이의 해양에 서식하는 원핵생물은 1년에 약 200억 톤의 탄소를 배출한다. 이는 인간의 두 배에 해당한다. 이 엄청난 탄소 배출은 식물 플랑크톤에 의해 균형을 이룬다. 식물 플랑크톤은 또 다른 미세한 유기체로, 광합성을 통해 햇빛과 이산화탄소를 에너지로 전환한다. 이 과정에서 탄소를 흡수한다. 식물 플랑크톤과 기타 해양 순환은 인간이 매년 대기 중으로 방출하는 탄소의 최대 3분의 1을 흡수한다. 이는 지구 온난화의 속도를 제한하는 데 도움이 된다. 원핵생물이 온난화에 어떻게 반응하는지는 기후 변화의 현 상황에서 세계 해양의 미세한 균형이 어떻게 변할 수 있는지를 이해하는 데 중요하다. 최근의 연구 결과에 따르면 원핵생물은 다른 해양 생물에 비해 기후 변화에 회복력이 월등히 강하며, 결국 기후 변화의 승자가 될 가능성이 높다. 해양 온난화가 섭씨 1도 올라갈 때마다 미생물 바이오매스는 약 1.5% 감소한다. 이는 대형 플랑크톤, 어류 및 포유류에 대해 예측한 3~5% 감소의 절반에도 미치지 못한다. 이는 기후 변화가 지속될 경우, 미래의 해양 생태계 전반의 바이오매스는 낮아지고 원핵생물이 점점 더 지배적인 위치를 차지하게 됨을 의미한다. 다시 말하면, 이는 이용 가능한 영양소와 에너지가 원핵생물 쪽으로 편향돼 대형 어류의 에너지 공급원이 줄어든다는 뜻이다. 인간이 식량으로 의존하는 물고기의 개체수가 줄어들 가능성이 높아지고, 바다가 탄소 배출을 흡수하는 능력이 줄어든다. 연구에 따르면 온난화가 섭씨 1도 증가할 때마다 세계 해양의 상위 200m에 있는 원핵생물은 매년 추가로 8억 톤의 탄소를 생산할 것으로 예측된다. 이는 현재 유럽연합 전체의 배출량과 동일하다. 기후 변화로 인해 지구 해양은 금세기 말까지 섭씨 1~3도 정도 올라갈 것으로 예상된다. 원핵생물이 생산하는 탄소량이 예상대로 증가하면 해양이 인간의 탄소 배출을 흡수할 수 있는 능력이 감소하게 된다. 즉, 탄소 순 제로 배출의 달성은 요원하게 된다. 게다가 기후 변화로 인한 세계 어류 자원 감소에 대한 지금까지의 예측은 원핵생물이 바다를 지배해 해양 먹이 사슬을 어떻게 재구조화할 수 있는지는 고려하지 않는다. 결국, 예측 이상으로 어류 자원이 급감할 수 있다. 어류 개체수 감소는 세계 식량 공급에 큰 문제를 야기한다. 바다는 약 30억 명의 인구에 대한 단백질 공급원이다. 원핵생물이 새로운 환경에 얼마나 빨리 적응하고 진화할지는 불확실하다. 그러나 기존의 연구에서도 박테리아는 몇 주 만에 스스로 환경 저항력을 강화하는 능력이 있음을 보여줬다. 원핵생물과 기후 변화의 상관관계에 대한 연구가 더 필요하다는 지적이다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(44)] 원핵생물, 기후 변화로 바다 지배 가능성 제기
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[기후의 역습(42)] 화산 폭발, 엄청난 탄소 방출로 온난화 촉발…생물 대량 멸종 초래도
- 자연은 종종 인류의 시급한 과제에 대한 해결책을 제시해 준다. 지구의 지질학적 역사도 마찬가지로 지구 온난화를 이해할 수 있는 정보와 장기적인 통찰력을 제공한다. 지구 역사를 통틀어 재앙을 몰고 온 대규모의 화산 폭발은 대기와 해양에 막대한 양의 탄소를 방출했다. 지구과학 소식을 전하는 어스닷컴은 화산의 엄청난 탄소 방출은 급격한 기후 온난화를 촉발해 육지와 해양 생태계의 대량 멸종으로 이어졌다고 전했다. 나아가 이러한 강력한 화산 활동 기간은 수백만 년 동안 지구의 ‘탄소 및 기후 조절 시스템’을 혼란에 빠뜨렸으며 지구 환경에 지속적인 영향을 미쳤을 가능성이 높다는 지적이다. 이는 취리히 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 환경 과학자팀이 진행한 최근 연구 결과다. 연구팀은 지구 역사상 주요 기후 변화에 직면했던 식물이 어떻게 반응하고 진화했는지를 분석했다. 또 이러한 변화가 지구의 자연적 탄소-기후 조절 시스템에 어떤 영향을 미쳤는지도 조사했다. 연구 결과는 사이언스 저널 최신호에 실렸다. 연구팀은 고대 퇴적물에서 발견된 동위원소에 대해 화학적 분석을 수행하는 한편, 분석 데이터를 지구의 지질학적 기후 체계를 조절하는 식물의 역할을 통합해 설계한 모델과 비교했다. 팀은 이 모델을 사용해 화산 활동으로 인한 강력한 탄소 방출에 지구 시스템이 어떻게 반응하는지도 시뮬레이션했다. 팀이 초점을 맞춘 시기는 약 2억 5200만 년 전 페름기-트라이아스기 ‘시베리아 트랩(Siberian Traps)’ 대량 멸종을 포함해 지구 지질학적 역사상 세 가지 중요한 기후 변화였다. 시베리아 트랩은 러시아의 초거대 현무암질 용암지대로, 거대 화산의 분화로 인해 엄청난 양의 용암과 화산재를 지표면에 뿌렸고 이로 인해 생물체가 대량으로 사멸했다고 한다. ETH 취리히의 타라스 게리아 교수는 "시베리아 트랩 형성기 20만 년 동안 약 4만기가톤(Gt)의 탄소를 방출했고, 그 결과 지구 평균 기온이 섭씨 5~10도 상승하면서, 기록상 지구에서 가장 심각한 멸종 사건이 발생했다"고 설명했다. 생물이 온도 상승에 적응하지 못하면서 급속한 생태계 파괴로 이어졌던 것. 연구팀원인 ETH 취리히의 줄리안 로거 박사는 "시베리아 트랩과 같은 재앙적인 사건이 터지면 식물이 원상회복되는 데 수백만 년이 걸릴 수 있다. 장기간 지구의 탄소-기후 조절 시스템은 심각하게 약화되고 비효율화돼 장기적인 기후 온난화가 초래된다"고 설명했다. 재앙적인 화산 폭발의 심각성은 방출된 탄소가 얼마나 빨리 지구 내부로 다시 격리될 수 있는지에 따라 결정된다. 탄소의 격리는 규산염 광물 풍화나 유기 탄소 생성 등의 메커니즘을 통해 발생하며, 이 과정을 통해 탄소는 대기에서 효과적으로 제거된다. 연구에 따르면 화산 폭발 후 기후가 안정화되고 새로운 평형 상태에 도달하는 데 걸리는 시간은 식물이 온난화에 얼마나 빨리 적응할 수 있는지에 크게 좌우된다. 일부 식물 종은 더 시원한 지역으로 이동하는 방법을 택했지만 많은 경우 화산 폭발은 너무나 치명적이어서 식물 종은 지속적인 온도 상승에 적응할 시간이 충분하지 않았고 멸종의 길을 걸었다. 연구 결과는 현시대 인간이 유발한 기후 위기에 중대한 시사점을 보여준다. 연구에 따르면 식물의 교란은 화산 폭발과 같은 지질학적 변화와 마찬가지로 기후 온난화를 장기화하고 심화시킬 수 있다. 실제로 지구의 탄소 순환을 조절하는 식물의 능력이 떨어져 기후가 안정적인 평형을 이루는데 수백만 년이 걸린 사례도 있다. 연구팀은 지구가 글로벌 기후 위기에 처해 있다고 경고하면서 "이전의 어떤 화산 활동보다 더 빠른 속도로 온실가스를 방출하고 있다. 연구 결과는 갑작스러운 기후 변화에서 원상으로 회복하는데 기여하는 식물의 역할을 보여준다. 그런데 전 세계적으로 산림 벌채가 중단되지 않아 자연 생태계가 기후를 조절하는 능력을 잃고 있다"고 경고했다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(42)] 화산 폭발, 엄청난 탄소 방출로 온난화 촉발…생물 대량 멸종 초래도
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로봇개, 러-우크라 실전 투입…고위험 임무 수행
- 배드 원(BAD One)'이라는 모델로 알려진 로봇개가 우크라이나 전선에 실전 투입된다. 로봇개는 우쿠라이나 군인을 대체해 러시아 참호를 감시하거나 지뢰를 탐지하는 등 위험한 임무를 수행하게 된다. AFP 등 외신에 따르면, 우크라이나 군은 알려지지 않은 비밀 장소에서 로봇개의 실전 투입을 테스트했다. 배드 원 모델은 시연하는 동안 고도의 민첩성을 보여주었으며, 명령에 따라 서 있거나 웅크리고, 달리거나 점프하는 등 적절하게 응답했다고 한다. 로봇개는 인력 부족에 시달리고 있는 우크라이나 군대에서 게임체인저가 될 수 있을 것이라는 기대도 나온다. 낮은 위치에서 움직이고, 탐지 장비로 거의 감지되지 않는 이 첨단 로봇개는 열 화상 센서를 사용해 전투 지역에서 적의 참호와 건물을 정찰한다. 로봇개를 공급하는 영국의 군사 장비 운영업체인 유리(Yuri)에 따르면, 전통적인 정찰 임무는 고도로 훈련된 군인이 수행하며 때로 상당한 위험에 직면하게 된다. 유리 측은 "정찰 임무에 파견되는 군인은 대부분 고도로 훈련받고 경험이 풍부한 고급 인력이지만, 이들은 항상 위험에 노출되어 있다"고 말했다. 로봇개는 정착 임무에서 군인이 맞닥트리는 위험을 줄이면서 작전 역량은 오히려 강화한다. 우크라이나 군에서의 로봇개 투입도 이를 노린 것이다. 로봇개의 배터리 수명은 약 2시간이다. 로봇개는 특히 지뢰와 같은 폭발 장치를 감지하도록 설계되었으며, 전장의 중요한 지역에 최대 7kg의 탄약이나 의약품을 운반하는 수송병의 역할을 수행할 수도 있다. 유리는 우크라이나에 배치된 로봇개의 정확한 수를 공개하지 않았다. 다만 우크라이나 군이 로봇개를 투입해 군사 작전에 상당한 영향을 미치고 군인의 안전을 크게 강화할 것이라고 말했다. 안전 장치도 추가됐다. 로봇개가 러시아 군의 손으로 넘어가면 비상 스위치를 통해 운영자가 모든 데이터를 지우게 된다. 민감한 정보가 적군에게 넘어가지 않고 안전하게 유지된다는 것이다. 로봇견은 영국의 익명의 회사를 통해 우크라이나에 공급됐다. 더 진보된 모델인 '배드 투(BAD Two)' 모델이 있지만, 이는 보안상의 이유로 시연 중에 공개되지 않았다. 한편 미 육군도 보다 효과적이고 파괴력 있는 군대를 만든다는 취지로 로봇개를 테스트했다. 육군은 침입 드론을 무력화하기 위한 솔루션을 개발하기 위해 인공지능(AI)으로 제어되면서 소총을 발사할 수 있는 로봇개 등 첨단 장비를 연구해 왔다.
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- IT/바이오
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로봇개, 러-우크라 실전 투입…고위험 임무 수행
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[기후의 역습(41)] 지구온난화 심화, 2024년 역대 최고 기온 경신 전망
- 최근 1년 동안 이어졌던 월별 역대 최고 기온 기록이 지난달로 끝났다. 지난 7월은 같은 달 기준, 역대 두 번째로 뜨거운 기온을 나타냈다. 해당 월의 최고치 기록을 13개월 만에 끝냈다. 기후학자들은 엘니뇨가 끝나고 앞으로 몇 달 동안 적도 동부 태평양에 라니냐 현상이 나타나면서 세계 평균 기온이 약간 떨어질 것으로 예상했다. 그러나 유럽연합의 코페르니쿠스 기후 변화 서비스의 새로운 보고서에 따르면 2024년이 기록상 역대 가장 뜨거운 해가 될 가능성이 점점 커지고 있다고 ABC뉴스가 전했다. 라니냐와 같은 변수가 단기 기온 변동을 주도하고 있음에도 불구하고, 인간이 만들어 낸 기후 변화로 인해 장기적인 세계 평균 기온이 계속 상승하고 있기 때문이다. 코페르니쿠스 서비스의 사만다 버제스 부국장은 "지난달 13개월 연속 월별 최고 기온 기록은 멈췄지만, 기후가 계속 따뜻해지고 있다는 전반적인 맥락은 변하지 않았다. 기후 변화의 파괴적인 영향은 훨씬 이전부터 시작돼 전 세계 온실가스 배출이 순제로에 도달할 때까지 계속될 것이다"라고 밝혔다. 올해 7월 평균 기온은 2023년 7월보다 낮았다. 보고서에 따르면 7월의 평균 기온은 섭씨 16.91도로 지난해 7월의 사상 최고치에 약간 못 미쳤다. 그러나 코페르니쿠스 데이터 기록에 따르면 7월 중 이틀은 역대 최고 기온을 기록했다. 7월 22일 전 세계 평균 기온은 섭씨 17.16도였고 이튿날인 23일에는 섭씨 17.15도였다. 다만 기온 차가 미미하기 때문에 공식적으로 확인되지는 않는다. 코페르니쿠스 연구원들은 그러나 1년 동안의 장기 기온을 기준으로 할 때 2024년이 기록상 가장 더운 해가 될 가능성이 점점 커지고 있다고 밝혔다. 2023년 8월부터 2024년 7월까지 12개월 동안의 지구 평균 기온은 산업화 이전 평균보다 섭씨 1.64도 높았다. 올해 남은 5개월 동안 평균 기온이 전년보다 섭씨 0.23도 이상 떨어져야 역대 최고 기록에서 벗어날 수 있다. 그러나 그 가능성은 그리 높지않을 것이라는 예상이다. 미국 국립해양대기국(NOAA)에 따르면 지구가 평균보다 더 시원한 해를 기록한 때는 1976년이 마지막이었다. 파리 협정의 목표는 산업화 이전 수준보다 지구 온난화를 섭씨 1.5도 섭씨로 제한하는 것이다. 물론 파리 협정이 수십 년에 걸친 기후 평균을 살펴보기 때문에 섭씨 1.5도 온난화 한계를 일시적으로 초과하는 것은 협정의 실패로 간주되지 않는다. 그러나 한계를 단기적으로 초과한다는 의미는, 탄소 배출을 크게 줄이지 않을 경우, 향후 10년 안에 더 높은 평균 기온을 기록할 가능성이 있다는 중요한 신호다. 전 세계 대부분 해양의 글로벌 일일 해수면 온도는 여전히 평균보다 훨씬 높다. 보고서에 따르면 2024년 7월 남위 60도와 북위 60도 사이의 평균 글로벌 해수면 온도는 역대 두 번째로 높은 수치다. 지속적인 해양 열파로 인해 전 세계 일부 지역에서 해수면 온도가 거의 기록적인 수준에 머물고 있다. 이는 열대 지방과 전 세계 산호초의 백화 현상을 관찰하는 학자들에게도 특히 우려스러운 일로 다가오고 있다. 지난 4월 NOAA는 지난 10년 동안 두 번째로 전 세계적으로 산호초 백화 현상이 진행 중이라고 보고했다. 남극 해빙은 7월 기준, 기록상 두 번째로 낮은 수치로 떨어졌으며, 평균보다 11% 낮았다. 코페르니쿠스에 따르면, 북극 해빙 범위는 7월 평균보다 7% 낮았으며 2022년과 2023년 7월에 관찰된 것보다 크게 낮았다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(41)] 지구온난화 심화, 2024년 역대 최고 기온 경신 전망
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[기후의 역습(37)] 기후 변화로 커피 원두 가격 급등
- 멕시코 남부 치아파스의 산악 지대에서 150여 명의 에델만 가족 농장 커피 농부들은 몇 시간씩 수작업으로 일한다. 농부들의 몸과 한여름 뜨거운 태양 사이에는 나무가 유일한 그늘막이다. 기후 변화로 일기가 불순해지면서 커피 농사가 큰 타격을 입고 있다고 CNN이 보도했다. 4대째 커피 농부이자 국제 커피 농부 협동조합의 부사장인 토마스 에델만은 CNN과의 인터뷰에서 "그늘에서 재배하는 커피 생산 방식은 가뭄에 더 강하지만 기후 변화로 건기가 평소보다 길어지면서 올해는 커피 농사가 피해를 입었다"고 말했다. 그는 "날씨가 좋지 않으면 적절한 생산량을 기대할 수 없고, 수확량이 적으면 당연히 생산 비용이 올라간다"고 우려했다. 높은 생산 비용은 커피 가격 인플레이션으로 이어질 수 있다. 그러면 최종 소비자인 커피 애호가들은 커피를 마시기 위해 앞으로 더 큰 비용을 지불해야 할 것이다. 커피 전문가들은 기후 변화로 인해 커피의 글로벌 공급이 감소함에 따라 높은 가격이 더 오래 지속될 수 있다는 신호를 보내고 있다. 1963년 유엔의 지원을 받아 설립된 정부 간 기구인 국제커피기구(ICO)는 지난달 글로벌 커피 산업의 주요 기준 가격인 ICO 복합 지표 가격이 13년 만에 최고치인 226.83센트(파운드당 약 2.27달러)를 기록했다고 보고했다. 커피 무역 아카데미(Coffee Trading Academy) 설립자이자 수석 분석가인 라이언 델라니는 "커피는 매우 복잡한 상품이다. 그 이유 중 하나는 가격에 영향을 미치는 여러 공급 및 수요의 복잡한 구조(프레임워크)가 있기 때문"이라고 말했다. 그는 지금의 가장 큰 문제는 세상에 커피가 충분하지 않다는 것이라고 지적했다. 기후 변화가 커피 가격을 올리고 있다. 코넬 대학교 농업 및 생명 과학 대학의 마이클 호프만 교수는 "커피는 다른 많은 작물보다 기온 변화에 더 민감한데, 최근의 기후 관련 징후는 커피 생산에 도움이 되지 않는다“고 밝혔다. 그는 "기후 변화에 관한 한 상황은 악화되고 있다. 더 심한 날씨, 상승하는 기온, 커피 농장에서 일하는 사람 등 모두에 미치는 직접적인 영향을 감안하면 소비자들이 부담할 커피 가격은 더 비싸질 것"이라고 우려했다. 커피 업계 관계자들은 "브라질이 재채기를 하면 전 세계가 감기에 걸린다"고 말한다. 이는 브라질이 모든 커피 생산량의 60% 이상을 차지하는 고급 커피 품종인 아라비카의 최대 생산국이라는 지위를 감안한 것이다. 지난 2021년 여름 비정상적으로 강한 서리가 커피 농사를 파괴했을 때, 아라비카를 추적하는 미국 커피 선물이 파운드당 260센트의 고가를 기록했다. 커피 시장은 즉각적인 공급 충격을 받았다. 델라니에 따르면 커피 가격은 일반적으로 100~140센트 사이이지만 지난 3년 동안 지속적으로 이보다 높게 유지됐다. 서리의 영향은 아라비카에서 끝나지 않았다. 커피 구매자가 아라비카를 인스턴트 커피에 사용되는 저렴한 원두 로부스타로 대체하는 것이 드문 일이 아니게 됐다. 더 많은 사람들이 로부스타 시장에 뛰어들면서 가격도 영향을 받았다. 종전에는 로부스타 수요가 아라비카를 앞지르는 일은 드물었다. 그러나 아라비카 가격이 계속 오르면서 그런 일이 벌어졌다. 로부스타는 건조 기간을 오래 견디는 등 아라비카보다 훨씬 강한 식물이지만, 최근에는 더 심해진 가뭄과 정상보다 높은 기온으로 어려움을 겪으면서 수확도 타격을 받고 있다. 미국 농무부는 지난 5월 로부스타의 최대 생산국인 베트남이 수년간 악천후로 인해 수출이 7% 감소했다고 보고했다. 2023년 연례 보고서에서는 기후 변화로 인해 이러한 기상 조건이 더 나빠질 것으로 예상한다고 언급했다. 커피 소매업체들은 이미 압박을 느끼고 있다. 이탈리아 커피 제조업체 라바짜는 다양한 이유로 올해 커피 가격을 인상했다고 밝혔다. "수확 불량, 기후 변화, 우크라이나 전쟁, 홍해 갈등, 투기꾼 개입, 달러 강세가 결합돼 커피 산업에 '완벽한 폭풍'이 발생해 가격이 급등했다"는 것이다. 라바짜 사장은 지난 6월 파이낸셜타임즈 논평에서 영국의 슈퍼마켓 커피 가격이 10% 더 오를 것으로 예상한다고 말했다. 네스카페 소유주인 네슬레는 2023년 이익이 감소한 것은 로부스타 비용 증가 때문이라고 밝혔다. 네슬레는 현재의 가격 환경은 더 어려워지고 있다고 고백했다. 다만 커피를 미리 사들여 충분히 재고를 확보하고 있는 스타벅스는 가격 방어력이 아직은 있는 것으로 평가된다. 일정 가격으로 장기간 커피 구매 계약을 하는 것도 긍정적이다. 가격 헤지 전략을 사용해 가격을 고정하고, 고객을 시장 변동으로부터 보호하기 때문이다. 그러나 가격이 계속 높게 유지되면 커피 가격 인상은 시간 문제다. 물론 가격 인상에도 불구하고 커피에 대한 수요는 쉽게 줄어들지 않는다. 커피를 대체할 마땅한 음료가 없기 때문이다. 그러나 소비자들의 주머니는 커피로 인해 조금이라도 얄팍해질 가능성은 높아지고 있다.
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- 산업
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[기후의 역습(37)] 기후 변화로 커피 원두 가격 급등
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'영원한 화학물질' 과불화화합물(PFAS) 분해하는 박테리아 발견
- 자연적으로는 분해되지 않는다고 해 '영원한 화학물질(forever chemicals)'이라고 불리는 과불화화합물(PFAS)은 발암성 오염물질이다. 식품 포장재, 조리기구 등 생활용품에 널리 사용되는 플라스틱 재료로 인간의 건강에 치명적인 영향을 미치며 최근의 연구에서는 인간의 피부를 뚫고 혈관에까지 침투할 수 있는 것으로 밝혀져 충격을 안겨주기도 했다. 커피나 물 한 잔 속에도 영원한 화학물질의 위협이 숨겨져 있는 것이다. 그런 가운데 영원한 화학물질인 PFAS를 파괴하는 박테리아가 한 연구진에 의해 발견돼 큰 관심을 모은다고 환경 전문 어스닷컴이 전했다. 캘리포니아 주립대 리버사이드 캠퍼스(UC Riverside)의 유지 멘 교수 연구팀은 아세토박테리움(Acetobacterium) 속의 박테리아가 PFAS를 파괴한다는 사실을 규명했다. 이 연구는 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 저널에 게재됐다. PFAS는 매우 강력한 탄소-불소 결합으로 인해 '영원한 화학물질'로 불린다. 자연환경(특히 수자원)에서 오랜 기간 분해되지 않고 머물러 있으면서 자연을 파괴하고 인간 건강애 치명적인 영향을 미친다. 장기 지속성으로 인해, 지하수를 비롯한 오염된 수자원 처리는 큰 고민거리였다. 그런데 연구팀은 아세토박테리움 박테리아가 탄소-불소의 강한 결합을 끊는 능력이 탁월하며, 이 박테리아는 전 세계적으로 폐수에서 흔히 발견된다고 밝혔다. 멘 교수는 "이는 PFAS 구조를 해체하고 탈 불소를 달성할 수 있는 첫 번째 발견된 박테리아“라고 말했다. 다만 이 박테리아에게는 한 가지 한계도 있다고 한다. PFAS 중에서도 탄소-탄소 이중 결합을 포함한 불포화 PFAS 화합물에만 효과를 나타냈다는 것이다. 멘 교수팀은 이번 탄소-불소 분리 박테리아 발견에 앞서 지난해에는 PFAS 화합물의 탄소-염소 결합을 끊는 미생물도 찾아냈다. 연구팀은 또 이번 박테리아 조사 과정에서 탄소-불소 결합을 절단하는 특정 효소도 규명해 냈다. 연구팀의 가장 큰 성과가 여기에 있다는 지적도 나온다. 효소는 생화학 반응의 촉매 역할을 하는 단백질로, 발견된 효소는 PFAS 분해의 게임 체인저가 될 수도 있다는 기대다. PFAS 분해 효소를 생산할 수 있는 길을 열 수 있기 때문이다. 오염된 지하수를 정화하는 데 박테리아를 사용하는 것은 충분히 비용 효율적이다. 박테리아는 영양분 주입을 통해 개체수를 늘리는 것도 가능하다. 미생물의 힘을 빌리기 때문에 ‘자연자원 솔루션’이기도 하다. 최근 미 환경보호국(EPA)이 마련한 새로운 PFAS 강화 규정으로 인해 박테리아를 이용한 분해 솔루션의 필요성은 더욱 높아졌다. EPA의 새 규정은 수돗물에 존재하는 특정 PFAS 화합물을 1조 분의 4까지로 제한한다. 새로운 규정에 부응하기 위해 물 공급업체는 PFAS 분해 솔루션을 찾는데 온 힘을 기울이고 있다. 그러나 저비용 고효율 솔루션을 찾기가 어려운 상황이었다. 이런 고민을 이번 연구 결과가 해결해 줄 수 있을 것으로 보인다. 박테리아 및 미생물학적 솔루션에 의한 PFAS 분해 성공은 다른 잔류성 화학물질에 대한 해법 연구로도 확대될 것으로 예상된다. 악명 높은 두 가지 환경 오염 물질인 폴리염화비페닐(PCB)과 다이옥신 등의 분해에 활용할 수 있다는 것이다. 다양한 산업 분야에 사용된 PCB는 자연 분해가 어렵고 토지 및 해수에 오래 잔류하면서 인간 건강과 생태계 모두에 심각한 위험을 초래한다. 산업 공정의 부산물인 다이옥신은 독성이 매우 높으며 암 및 생식 등 질병을 일으킨다. 전 세계 연구팀이 PCB와 다이옥신에 대해 효과적일 수 있는 다른 미생물 균주를 조사하고 있다. 전문가들은 미생물을 이용한 화학물질 분해 솔루션이 혁신적이고 지속 가능한 해법이 될 것이라고 낙관하고 있다. 미생물학과 환경 과학의 융합이 자연을 복원하고 유지하는 중추적인 역할을 담당할 것이며, 희망적인 미래를 예고하고 있다는 지적이다.
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'영원한 화학물질' 과불화화합물(PFAS) 분해하는 박테리아 발견
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[기후의 역습(26)] 1960년대 항공 사진으로 붕괴 이전 남극 빙하 재구성
- 수십 년 전의 항공 사진을 이용해 빙하 붕괴 이전의 남극 빙하를 재구성한 보고서가 발표돼 주목된다고 더컨버세이션이 전했다. 남극의 무너지기 전 라슨 B 빙붕(Larsen B Ice Shelf)을 재현하고 효과를 분석한 이 연구 보고서는 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 발표됐다. 지난 2002년 3월, 라슨 B 빙붕이 붕괴돼 호주 태즈매니아 섬의 약 6분의 1 정도 크기가 파괴됐다. 빙붕은 남극 대륙과 이어져서 바다에 떠 있는 얼음덩어리를 말하며, 그 두께는 300~900m에 달하고 남극 전체 얼음 면적의 10%를 차지한다. 발표된 논문에서는 1960년대 찍은 약 1000장의 남극 필름 사진을 사용, 라슨 B 빙붕이 붕괴되기 수십 년 전 5개의 빙하의 모습을 정확히 재구성했다. 이를 통해 빙붕 붕괴 후 해수면 상승 정도를 정확하게 계산할 수 있었다고 한다. 남극 대륙의 변화는 지구와 인류에게 막대한 영향을 미친다. 빙붕이 사라지면 빙하가 빨리 녹아 전 세계 해수면을 끌어올린다. 라슨 B 빙붕도 당시 수년간 비정상적으로 따뜻한 기온이 이어진 후 무너진 것이다. 이로 인해 빙하에도 극적인 변화가 일어났다. 그러나 그 이전의 과거 빙하 정보는 많지 않았다. 연구팀이 주목한 것은 과거의 필름 사진 정보였다. 30만 개 이상의 역사 이미지로 구성된 사진 아카이브에는 1968년부터 남극에 대한 기록이 포함되어 있었다. 이 이미지들은 과거와 현재의 차이를 측정하는 데이터를 제공했다. 빙붕은 해수면 상승과는 직접적인 관계는 없지만, 빙하의 흐름을 막는 중요한 역할을 담당하고 있다. 즉, 빙붕이 없어지면 대륙의 빙하는 빠르게 바다로 녹아 들어간다. 육지의 빙하가 바다로 이동하면 해수면은 당연히 상승하게 된다. 보고서는 남극의 빙하가 미래의 기후 변화에 어떻게 반응할지 정확하게 예측하려면 과거에 빙하가 어떠했는지 이해해야 한다고 강조했다. 남극 대륙의 일부 지역은 매우 험난하기 때문에 직접 방문해 데이터를 수집하는 것이 어렵다. 학자들이 위성이나 항공 데이터를 찾는 이유이기도 하다. 1946~2000년 사이, 미국 해군 지도 제작자들은 남극 대륙 지도를 작성하기 위해 대륙 전역을 비행하며 33만 장에 달하는 고품질 대형 필름 사진을 찍었다. 사진 스캔본은 미네소타 대학교 극지공간센터(Polar Geospatial Center)에 보관됐으며 무료로 내려받을 수 있다. 이 스캔 사진들은 현대 위성이 포착할 수 있는 만큼 고해상도이다. 연구진은 사진 측량 기술을 적용해 라슨 B 지역 빙하 5개의 3D 모델을 만들었다. 전통적인 사진 측량법에 따라 서로 다른 각도에서 찍은 두 장의 겹치는 사진을 사용해 3D 표면을 만들었다. 이를 컴퓨터로 고속 작업하면 수백 장의 겹치는 사진을 쉽게 결합해 모델링할 수 있다. 겹치는 사진의 일치점을 자동으로 감지하고 해당 3D 위치를 기하학적으로 계산하면 수백만 개의 일치점으로 정확한 빙하 표면이 만들어질 수 있다. 1968년과 빙붕 붕괴 수 개월 전인 2001년 다섯 개의 빙하를 비교한 결과, 연구팀은 빙하 모양이 크게 변하지 않았음을 발견했다. 그러나 빙하 붕괴 이후 350억 톤의 육지 빙하가 상실됐다. 하나의 큰 빙하에서만 280억 톤이 손실됐다. 이는 전 세계 해수면을 약 0.1mm 상승시켰다. 빙하 하나의 붕괴가 일으킨 큰 변화다. 다르게 말하면 지구상의 모든 사람이 10년 동안 매일 1리터의 물을 쏟아 부은 양과 같다. 기후 변화가 가속화됨에 따라 대기와 해양의 온난화는 남극 반도에 남아 있는 빙붕을 위협하고 있다. 사진 아카이브는 변화의 기록을 확장하고 상황이 얼마나 변화하고 있는지 확인하는 데 요긴하게 쓰일 것으로 기대된다. 같은 방법으로 다른 빙붕이나 빙하, 해안선의 변화, 펭귄 서식지, 식생의 확장 또는 직접적인 인간에의 영향을 조사하는 데도 사용할 수 있다.
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[기후의 역습(26)] 1960년대 항공 사진으로 붕괴 이전 남극 빙하 재구성
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국제유가, 중동리스크 완화 기대감 등 영향 하락
- 국제유가는 8일(현지시간) 중동리스크 완화 기대감과 허리케인 '베릴' 약화 등 영향으로 하락했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 뉴욕상업거래소에서 서부텍사스산중질유(WTI) 8월물은 전거래일보다 1.0%(83센트) 내린 배럴당 82.33달러에 마감됐다. 북해산 브렌트유 9월물은 1.1%(91센트) 하락한 배럴당 85.63달러에 거래됐다. 국제유가는 중동리스크가 완화될 조짐을 보이고 허리케인 '베릴'이 미국 남부를 강타했지만 최악의 시나리오는 피할 것이라는 관측에 매물이 출회되면서 하락했다. 팔레스타인 자치구 가자지구에서 이스라엘과 이슬람무장조직 하마스간 정전협상이 다소간의 진전을 보이며 중동지역의 원유공급 불안감이 완화된 점을 국제유가를 끌어올린 요인으로 직용했다. 이스라엘은 협상 재개를 수용했지만 합의를 위해 인질구출 등 목표를 위해 전투를 재개하는 점을 인정할 것을 주장해 정전교섭의 행방은 여전히 불투명한 상태다. 허리케인 베릴이 이날 미국 텍사스주의 마타고르드 근처에 상륙했다. 마타고르드는 미국 최대 원유 수출 시설인 코퍼스 크리스티에서 북동쪽으로 약 150마일 떨어진 위치에 있다. 하지만 미국 남부에 상륙하면서 베릴의 힘이 약해져 원유 생산시설엔 별다른 타격이 없을 것이라는 전망이 우세하다. 미국 국립허리케인센터(NHC)에 따르면 베릴은 최대 풍속이 시속 60마일인 열대성 폭우로 격하됐고 더 약해질 것으로 관측된다. 그동안 베릴의 파괴력이 미국 원유 생산 및 수출에 타격을 줄 수 있다는 우려 속에 국제 유가는 상승 압력을 받아왔다. 베릴의 파괴력 약화로 최악의 시나리오가 해소됨에 따라 원유 시장에서도 매도 우위로 분위기가 바뀌었다. 프라이스퓨처스그룹의 필 플린 수석 분석가는 이날 투자 메모에서 "허리케인 베릴의 최악의 시나리오 중 일부가 다행히 발생하지 않아 유가와 상품 가격이 미끄러지고 있다"고 분석했다. 리포우오일어쏘시에이츠의 앤디 리포우 대표는 "이번 폭풍은 원유 공급이나 가격 중 어느 것에도 심각한 수준으로 영향을 미치지는 않을 것으로 본다"며 "소비자들은 원하는 대로 휘발유를 구입할 것이고 대부분의 사람은 눈치조차 채지 못할 것"이라고 말했다. 하지만 오일프라이스인포메이션서비스의 덴튼 신케그라나 수석 원유 분석가는 "향후 몇 주간 유가를 밀어올릴 만한 모멘텀은 충분하다"며 "휘발유 가격은 갤런당 3.60달러 이상으로 올라갈 것"이라고 예상했다. 지난 주말 4월이후 최고치를 유지하고 있는 유가추이에 편승한 이익확정 매물이 출회되고 있는 점도 국제유가 하락 요인으로 꼽힌다. 한편 대표적인 안전자산인 국제금값은 달러강세와 이익실현 매물 출회 등에 3거래일만에 하락했다. 이날 뉴욕상품거래소에서 8월물 금가격은 1.4%(34.2달러) 떨어진 온스당 2363.5달러에 거래를 마쳤다. 금 선물가격은 지난주말 거의 1개월만에 최고치를 경신했다.
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국제유가, 중동리스크 완화 기대감 등 영향 하락
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