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2024-11-25 (월)

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[퓨처 Eyes(50)] 핵시계, 초정밀 시간 측정의 새로운 지평을 열다

상상을 초월하는 정확성, 10억년에 단 1초의 오차도 허용하지 않는 시계가 현실로 다가왔다. 과학자들이 기존 원자시계를 뛰어넘는 핵시계 개발에 성공하며, GPS, 인터넷 동기화, 금융 거래 등 다양한 분야에 혁신을 예고했다. 미국 물리과학 연구기관인 JILA와 국립표준기술원(NIST) 펠로우이자 콜로라도 볼더 대학교 물리학 교수인 준 예(Jun Ye)와 그의 팀이 이끄는 국제 연구팀이 핵시계로 알려진 획기적인 시간 측정 장치를 개발했다. 원자시계 넘어 핵시계로, 시간 측정의 새로운 지평 현재 가장 정확한 시계는 원자시계다. 원자시계는 원자 내 전자의 에너지 변화를 이용해 1초를 정의하고, 1초에 수십억 번 진동하는 신호를 통해 시간을 측정한다. 이번에 개발된 핵시계는 원자핵 내부의 에너지 변화를 이용한다는 점에서 원자시계와 차별화되는 새로운 유형의 시간 측정 장치다. 핵시계는 원자 전체가 아닌 원자핵의 진동을 측정한다. 원자핵은 원자보다 훨씬 작지만, 더 많은 '틱(tick)'을 가지고 있어 더 정확한 시간 측정이 가능하며, 전자기장과 같은 외부 교란에도 안정적이다. 새로운 연구에서 JILA와 그의 연구팀은 핵시계의 모든 필수 부품을 만들었다. 즉 시계의 '틱(tick)'을 제공하는 토륨-229 핵전이, 핵의 개별 양자 상태 사이에 정밀한 에너지 점프를 생성하는 레이저, 이러한 '틱'을 직접 측정하는 주파수 빗 등이다. 연구팀은 이러한 노력으로 이전 파장 기반 측정기보다 100만배 높은 수준의 정밀도를 달성했다. 또한 연구팀은 자외선 주파수를 세계에서 가장 정확한 스트론튬 원자시계 중 하나에 사용되는 광학 주파수와 직접 비교해 핵 전이와 원자시계 사이의 직접적인 주파수를 연결하는데 최초로 성공했다. 이러한 직접적인 주파수 연결과 정밀도 향상은 핵시계를 개발하고 기존 시간 유지 시스템과 통합하는 데 있어 매우 중요한 단계다. 더 작지만 더 강력한 핵시계, 정확성의 한계를 뛰어넘다 원자시계는 수십억 년에 몇 초의 오차만 발생할 정도로 정확하지만, 외부 환경의 영향을 받을 수 있다. 반면, 핵시계는 원자핵의 안정성 덕분에 외부 간섭에 덜 민감하고, 더 높은 주파수에서 진동하여 더 정밀한 시간 측정이 가능하다. JILA 연구팀은 토륨-229 원자핵에 자외선 레이저를 쏘아 핵입자를 여기시키고 '광 주파수 빗' 기술로 핵의 에너지 펄스 주파수를 측정하는 데 성공했다. 이는 일반 시계의 추가 진자 운동을 하는 것과 유사한 원리로, 1초당 더 많은 파동 사이클을 측정하여 더욱 정확한 시간 측정을 가능하게 한다. 이번 연구 결과는 지난 9월 4일자 세계적인 학술지 "네이처' 표지 기사에 게재됐다. 연구팀에는 JILA, 비엔나 양자 과학 기술 센터, IMRA America Inc.의 연구자들이 포함됐다. 물리학의 획기적인 발전, 핵시계 현실화에 한 걸음 더 이번 연구는 핵시계 개발에 중요한 이정표를 세웠다. 1976년 토륨 핵의 저에너지 특성을 발견, 2003년 토륨-299 핵시계 활용 가능성 제시, 2023년 토륨-229 결정 삽입 기술 개발 등 오랜 연구 끝에 마침내 핵시계 프로토타입이 탄생한 것이다. 특히 연구팀은 토륨-229 핵의 에너지 변화를 정밀하게 측정하고, 이를 통해 생성된 신호를 높은 정확도로 측정하는 데 성공했다. 이는 핵시계의 실현 가능성을 입증하는 중요한 성과로 평가받는다. 핵시계, 시간 측정 넘어 과학 혁신 이끌 것 핵시계는 아직 초기 단계지만 상용화될 경우 공식 국제시간 측정뿐만아니라 물리학 연구, 우주 탐사 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 특히 암흑 물질 탐색, 자연 상수 검증 등 기본 물리학, GPS 정확도 향상, 통신 네트워크 안정화 등에도 활용될 수 있다. 연구팀은 "이번 연구는 핵시계의 가능성을 보여주는 중요한 발검음"이라며 "레이저 정렬 및 주파수 조정 등을 통해 정확도를 더욱 향상시킬 수 있을 것"이라고 밝혔다. 또한 "2~3년 안에 핵시계가 원자시계의 정확성을 능가할 것"이라고 전망했다. 핵시계는 휴대성과 안정성도 뛰어나 통신, 인터넷, GPS 등 일상생활에도 영향을 미칠 것으로 예상된다. 물리학 전문가들은 "핵시계는 시간 측정의 새로운 패러다임을 제시하는 혁신적인 기술"이라며 "기초과학 연구부터 첨단 기술 개발까지 다양한 분야에 파급 효과를 가져올 것"이라고 평가했다. 핵시계, 미래를 향한 새로운 추 원자시계는 이미 지진, 중력장, 시공간 연구에 중요한 도구로 활용되고 있다. 핵시계는 이러한 분야에 더 큰 발전을 가져올 수 있으며, 휴대성과 사용 편의성도 높을 것으로 예상된다. 핵시계와 원자시계를 함께 사용하면 기본 물리 상수의 변화 여부를 확인하고 암흑 물질 연구에도 새로운 가능성을 열 수 있다. JILA와 NIST 물리학자 준 예는 "수십억년 동안 켜두어도 1초도 잃지 않는 손목시계를 상상해보라"며 "아직은 그 수준에 이르지 못했지만 이 연구를 통해 그 수준의 정밀도에 더 가까워졌다"고 말했다. 더 정확하고 안정적인 시간 측정을 향한 인류의 도전은 끝없이 계속된다. 핵시계 기술의 발전은 단순히 시간 측정의 정확성을 높이는 것을 넘어, 더 빠른 인터넷 속도, 더 안정적인 네트워크 연결, 더 안전한 디지털 통신을 제공할 수 있다. 또한 대규모 입자 가속기 없이 입자 물리학 이론을 검증할 수 있으며, 우주 구조 탐사 등 우리가 우주와 자연을 이해하는 방식을 근본적으로 바꿀 수 있는 잠재력을 지니고 있다.
- 포커스온
2024-09-12
[신소재 신기술(109)] 나노실크 기반 여과 소재, 물속 화학물질과 중금속 제거 효과

화학 물질에 의한 물 오염은 전 세계적으로 빠르게 확산되고 있는 심각한 문제다. 미국 질병통제예방센터(CDC)의 최근 연구에 따르면, 검사를 받은 사람의 98%가 혈류에서 '영원한 화학 물질'이라고 알려진 화합물 계열인 과불화화합물(PFAS)이 검출됐다. 이런 화학 물질과 중금속을 여과하는 효과가 큰 소재가 MIT 연구팀에 의해 개발됐다고 MIT 공식 홈페이지가 발표했다. 게시글에 따르면 연구팀이 개발한 여과 소재는 화학이나 중금속 오염에 대한 자연 기반 솔루션을 제공할 수 있다고 한다. 상수도 필터로의 우선 활용이 예상된다는 기대다. 이 소재는 천연 실크와 셀룰로오스를 기반으로 하고 있으며, 지속성 화학 물질과 중금속을 광범위하게 제거할 수 있다. 나아가 항균 특성도 강해 필터가 오염되는 것을 방지하는 데 도움이 된다. PFAS 화학 물질은 화장품, 식품 포장, 방수 의류 소재, 소방용 거품, 조리도구용 코팅제 등 제품에 광범위하게 사용돼 오염을 일으킨다. 미국에서만 이 화학 물질로 오염된 5만 7000곳이 확인됐다. 미국 환경보호국(EPA)은 PFAS를 1조 분의 7 미만으로 제한하도록 규제하는 새로운 규정을 마련했으며, 이를 준수하기 위한 PFAS 정화에는 연간 15억 달러가 소요될 것으로 추정한다. 연구팀은 "PFAS 및 유사 화합물에 의한 오염은 실질적인 위협으로, 이번에 개발한 솔루션은 이를 효율적, 경제적으로 해결할 수 있다"라며 "연구팀이 단백질과 셀룰로오스 기반의 소재를 개발한 근본적인 이유"라고 설명했다. 이 연구는 우연히 이루어졌다. 초기 여과 소재 기술은 PFAS 제거와 전혀 관련 없는 목적을 위해 개발됐다. 당초에는 낮은 품질의 위조 종자 확산을 막기 위한 라벨링 시스템을 만드는 용도로 만들어졌다. 연구팀은 실온에서 환경친화적인 물 기반 드롭 캐스팅 방법을 통해 실크 단백질을 균일한 나노스케일 결정 또는 나노섬유로 가공하는 방법을 고안했다. 연구팀은 새로운 나노섬유 재료가 오염 물질을 걸러내는 데도 효과적일 것이라고 보았지만, 초기 시도에서는 효과를 보지 못했다. 그런데 여기에 셀룰로오스를 추가함으로써 해법을 찾아냈다. 팀은 얇은 막으로 형성될 수 있는 실크 기반 섬유에 셀룰로오스를 통합한 다음 셀룰로오스의 전하를 조정해 화학 물질과 중금속 오염 물질을 제거하는 데 매우 효과적인 재료를 생산하는 데 성공했다. 실험 결과 셀룰로오스의 전하는 강력한 항균 특성을 나타냈다. 이는 여과 필터의 주요 고장 원인 중 하나가 박테리아와 곰팡이에 의한 오염이라는 점에서 의미있는 발견이었다. 필터의 항균 특성이 오염 문제를 크게 줄일 수 있게 된 것이다. 실험실 테스트에서 이 여과 재료는 현재 사용되는 일반 재료인 활성탄 또는 과립 활성탄보다 물에서 훨씬 더 많은 오염 물질을 추출해 제거했다. 연구팀은 앞으로 원료의 내구성과 가용성을 개선하는 작업을 이어갈 계획이다. 연구에 활용된 실크 단백질은 실크 섬유 산업의 부산물로 이용할 수 있지만, 소재를 물 여과로 확장하면 공급이 부족할 수 있다. 대체 단백질 소재가 더 낮은 비용으로 같은 기능을 수행할 수도 있을 것이라는 기대다. 연구팀은 이 여과 소재가 주방 수도꼭지에 부착하는 필터로 우선 사용될 가능성이 높다고 말했다. 향후에는 거대 상수도 시설에서의 여과 용도로 확장될 것으로 예상했다. 물론 이는 오염 물질을 확실히 걸러준다는 사실이 입증된 후에 가능한 일이다. 연구팀은 이 소재의 큰 장점이 식품 성분이기 때문에 오염이 발생할 가능성은 매우 낮다고 자신했다. 한편 이 연구는 미국 해군연구소, 미국 국립과학재단, 싱가포르-MIT 연구기술연합의 지원을 받았다.
- IT/바이오
2024-09-12
[신소재 신기술(108)]국제우주정거장서 '금속 3D 프린팅' 첫 성공

유럽우주국(ESA)이 국제우주정거장(ISS)에서 금속 3D 프린터로 부품을 제작하는 데 성공했다. 이는 우주 공간에서 금속 3D 프린팅 기술을 활용한 최초의 사례로, 미래 우주 탐사에 새로운 가능성을 제시했다. ESA는 에어버스와 협력하여 개발한 '금속 3D 프린팅 기술 시연기'를 올해 초 ISS에 발사했다. ESA 우주비행사 안드레아스 모겐센은 이 장비를 ESA 콜럼버스 모듈에 설치했고, 지난 8월, 마침내 우주에서 최초의 3D 금속 형상을 성공적으로 인쇄했다. 미국과 러시아, 유럽연합(EU) 등이 참여한 닥구적 우주 정거장인 국제우주정거장은 1998년 건설이 시작됐으며, 지구 상공에서 400km 떨어진 저궤도를 돌고 있다. 이번 성공은 기존 ISS에서 플라스틱 3D 프린터만 사용되었던 것과 비교하면 획기적인 발전이다. 3D 금속 프린팅 기술은 무중력 상태에서도 필요한 부품을 즉시 제작하고 장비를 수리할 수 있게 해, 장기 우주 탐사 임무의 자율성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 일반적으로 3D 금속 프린터는 금속 합금 분말을 바닥에 깔고 전자빔이나 레이저로 디지털 파일에 기반한 패턴을 소결하는 방식으로 작동한다. 무중력 상태에서 금속을 녹이는 것도 문제지만, 금속 가루를 다루는 것은 위험할 뿐만 아니라 완전히 비현실적이다. 에어버스와 영국 크랜필드 대학이 개발한 금속 3D 프린터는 플라스틱 프린터를 모방해 이 문제를 해결했다. 스테인리스 스틸 와이어를 워크헤드에 공급하고 레이저로 그 자리에서 녹인 다음, 녹은 강철이 즉시 냉각되고, 굳어지도록했다. 안전성을 높이기 위해 전체 작업은 밀폐된 금속 상자에서 원격으로 수행됐ESA에 따르면 이 프린터는 지난 8월 4개의 테스트 형상 중 첫번째 형상을 완성했다. 이에 대해 과학 전문 매체 뉴아틀라스는 "외관상으로는 크게 칭찬할 수준은 아니었다"며 "사실 다소 투박하지만 이 프린터는 승무원이 예비 부품이나 득수 장비를 직접 제작할 수 있도록 함으로써 미래의 임무가 지구로부터 더 독립적으로 수행되는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 보여주는 기술 시연기"라고 전했다. 이번에 제작된 금속 부품은 품질 분석을 위해 다른 3가지 샘플과 함께 지구로 반환될 예정이다. 샘플 중 2개는 네덜란드에 있는 ESA의 기술 심장부(ESTEC)로, 다른 1개는 쾰른에 있는 우주비행사 훈련 센터(EAC)로 보내져 LUNA 시설에 사용되고, 나머지 1개는 덴마크 공과대학교(DTU) 등으로 보내져 추가 연구에 활용될 계획이다. ESA의 인간 및 로봇 탐사 책임자인 다니엘 노이엔슈반더는 "우주에서 최초의 금속 3D 형상을 프린팅한 것은 우주 탐사에 있어 중요한 이정표"라며, "국제적이고 다양한 분야의 팀이 이루어낸 이 성과는 장거리 및 장기 임무에서 필요한 부품을 현장에서 제작할 수 있는 가능성을 열었다"고 평가했다.
- IT/바이오
2024-09-11
[기후의 역습(55)] 기후 변화로 태평양 섬 관광 미래 '빨간불'

광대한 바다에 흩어져 있는 태평양 섬들은 세계에서 가장 맑은 바닷물과 깨끗한 해변, 열대 우림 등으로 최고의 관광지로 각광받는다. 이 지역 섬나라 경제의 대들보에 해당한다고 볼 수 있다. 그러나 이 지역의 관광 산업과 관광에 생계를 의존하는 사람들은 지속적인 기후 변화의 영향으로 두려움에 떨고 있다. 영국 BBC가 태평양 섬들의 현주소를 기획으로 전했다. 태평양 관광기구(Pacific Tourism Organisation)의 CEO 크리스토퍼 코커는 "태평양 섬 지도자들이 기후 변화를 태평양 지역 사회의 생계, 안보, 복지에 대한 가장 큰 위협으로 선언했다"면서 "즉각적이고 혁신적인 조치가 없다면 이 지역 관광의 미래는 매우 불확실하다. 태평양의 모든 섬은 기후 변화의 영향을 받기 쉽다. 특히 투발루, 키리바시, 마셜 제도, 미크로네시아 연방과 같은 저지대 환초 국가는 더 취약하다"고 우려했다. 그는 "이 섬들은 특히 해수면 상승으로 인해 침수되기 쉬울 뿐만 아니라, 장기간의 가뭄과 예측할 수 없는 강우 패턴으로 깨끗하고 안전한 식수에 대한 접근이 어렵다"고 덧붙였다. 호주기상청은 태평양의 기후 모델이 "향후 사이클론의 발생 수는 적지만 각각이 더욱 강해질 가능성이 농후하다"고 시사했다. 그러나 통가 주민들은 더 강한 폭풍이 더 자주 닥치고 있다면서 현실은 모델 예측보다 심각하다고 인식한다. 노무카는 통가 하파이 군도에 있는 작은 삼각형 모양의 섬으로 호주 시드니에서 북서쪽으로 약 3500km 떨어져 있으며 섬의 인구는 약 400명이다. 이곳 주민들은 거의 일상을 사이클론과 함께 살고 있다고 한다. 이 섬 출신인 오클랜드 대학교 시오네 타우파 교수 "과거에는 직접 타격을 입히는 사이클론이 한두 개 들어왔지만 요즘은 4~5등급의 사이클론이 훨씬 더 규칙적으로 들어오고 있다“고 밝혔다. 태평양 섬 국가들이 직면한 위험은 유엔 사무총장 안토니우 구테흐스도 강조한다. 그는 지난달 통가에서 열린 태평양 섬 포럼에 참석해 오염의 주범인 G20 국가들이 온실가스 배출량을 줄여야 한다고 촉구했다. 그는 "태평양 섬들은 기후 변화와 큰 관련이 없는데도 그로 인한 피해는 집중적으로 받고 있다”고 말했다. 통가에서 북서쪽으로 2시간 비행하면 과거 영국의 식민지였던 피지 섬에 도착한다. 피지섬에는 지난해 호주, 뉴질랜드, 북미, 중국 등지에서 92만 9740명의 관광객이 방문했다. 이곳도 기후 변화에 대한 불안감이 크다. 피지의 지역 조직인 마마누카 환경협회는 지속 가능한 관광과 환경 보호를 주창하면서 맹그로브 숲을 복원하고 나무를 식재하고 있다. 협회는 피지가 이미 기온 상승의 피해를 받고 있다고 지적했다. 지하수는 침식하는 바다의 염분으로 오염되고 있으며, 우기에는 빗물을 수확해야 하는 경우가 점점 더 늘고 있어 물 안보가 위협받고 있다는 것이다. 담수원 대부분이 이제 염수로 인해 침범받고 있다. 해수면 상승으로 해변이 침식되고 있으며, 해수 온도 변화로 인해 산호 백화 현상이 발생했다. 태평양 섬 전체에서 물 부족으로 인한 갈등이 일어날 가능성마저 제기된다. 최근 피지와 쿡 제도에서의 연구 조사에서는 주민들이 무력감을 느끼고 있으며, 운명론적인 부정적 시각이 두드러진 것으로 나타났다. 태평양 섬 주민은 세계 인구의 극소수이며, 탄소 발생은 거의 없지만, 기후 변화의 최전선에 서 있다. 기후 변화로 인한 지역 관광 산업의 몰락은 단순히 이 지역의 경제와 사회의 붕괴만을 의미하지는 않는다. 태평양 섬의 생태계가 무너진다는 것은 전 세계 자연과 환경 시스템의 대혼란으로 연결될 수 있다는 의미다. 그런 점에서 신뢰에 기반한 세계적인 노력과 대응이 요구된다는 지적이다.
- 생활경제
2024-09-10
[먹을까? 말까? (59)] 생감자, 먹어도 되나?

감자를 익히지 않고 생으로 먹어도 될까? 전문가들에 따르면 감자는 싹이나 껍질에 솔라닌 독소를 함유하고 있기 때문에 생으로 먹는 것은 피하는 것이 좋다. 요리 교육 연구소 로스앤젤레스 캠퍼스의 식물 기반 요리법 강사이자 셰프인 에밀리 버너(Emilie Berner)는 사우던 리빙에서 생감자를 소량으로 섭취한다면 아마도 해롭지 않겠지만 가능하면 생감자는 먹지 않는 가장 좋다고 말했다. 녹말이 많은 생감자를 섭취하면 속이 불편하거나 소화 문제가 발생할 수 있다. 즉, 생감자에는 솔라닌과 렉틴이 함유되어 있는데 둘 다 소화기 문제를 일으킬 수 있기 때문이다. 베르너는 "껍질 바로 아래에 있는 독소인 솔라닌은 사람을 아프게 할 수 있다"고 설명했다. 솔라닌은 가지과 식물 특히 감자나 토마토, 가지 등에서 자연적으로 생성되는 독성 물질이다. 주로 햇빛에 노출되어 녹색으로 변한 감자 껍질이나 싹, 줄기, 잎 등에 솔라닌이 많이 함유되어 있다. 솔라닌을 과다 섭취하면 메스꺼움, 구토, 설사, 복통, 두통, 현기증 등의 증상이 나타날 수 있으며, 심각한 경우 신경계 마비나 호흡곤란을 일으킬 수도 있다. 올바른 감자 보관 방법 감자는 햇빛이 닿지 않는 식품 저장실이나 냉장고의 야채칸과 같이 시원하고 건조한 곳에 보관해야 한다. USDA 웹사이트에 따르면 "감자 껍질이 녹색으로 변하는 것을 방지하기 위해 빛이 없는 곳에 보관하는 것이 중요하다. 솔라닌 농도가 높은 덩이줄기(괴경)는 쓴 맛이 나고 다량으로 섭취하면 해로울 수 있다"며 "안전을 위해 괴경의 녹색 부분은 먹지 않는 것이 가장 좋다"고 설명했다. 이어 "감자의 껍질, 껍질의 녹색 색깔과 새싹만 벗기면 된다. 솔라닌이 집중되는 곳이 바로 그곳이기 때문이다"라고 강조했다. 감자는 요리하면 맛과 질감이 더 좋아지고, 건강에 더 안전하고 소화도 쉬워진다. 감자를 익힐 때는 껍질째 익히는 것보다 껍질을 벗겨서 조리하면 감자 특유의 아린 맛을 줄일 수 있다. 감자를 삶을 때 다 익었는지 확인하기 위해서는 젓가락이나 포크로 찔러보는 방법이 있다. 감자가 덜 익었으면 젓가락이나 포크가 매끄럽게 들어가지 않는다.
- 생활경제
2024-09-10
애플, 첫 AI 탑재 '아이폰16' 공개⋯한국, 미국 등 1차 출시국 포함

애플이 최신형 AP(앱 프로세서)인 'A18' 칩셋을 탑재한 첫 AI(인공지능)폰 '아이폰16' 시리즈를 공개했다. 애플은 10일(현지시간) 미국 캘리포니아주 쿠퍼티노에 있는 애플파크에서 아이폰16 시리즈와 애플워치10, 에어팟4 등 신제품을 공개했다. 아이폰16과 아이폰16 플러스는 전작과 같이 각각 15.5㎝ 및 17.㎝ 크기 디스플레이로 출시됐다. 슈퍼 레티나 XDR 디스플레이는 OLED 기술과 다이내믹 아일랜드를 탑재했다. 또한 경쟁 스마트폰 글래스 대비 2배 더 견고한 최신 세대 세라믹 실드를 탑재하며 업계 최고 수준의 내구성과 디자인을 모두 잡아냈다. 내부 디자인도 더 큰 배터리를 수용하고 열방출 효율을 높이면서 배터리 서비스도 한결 수월해지도록 재설계됐다. 새로운 내부 디자인과 iOS 18의 첨단 전력 관리 기능은 배터리가 대폭 늘어난 배터리 사용 시간을 제공하는 데 최적의 환경을 제공한다. 전작 아이폰15에서는 프로형 모델에만 적용됐던 '동작 버튼'도 아이폰16 시리즈에서는 기본·플러스 모델까지 확대됐다. 사용자는 버튼을 한 번 누르는 것만으로도 다양한 기능을 쉽게 실행할 수 있다. 예를 들어 카메라·손전등·제어 항목을 빠르게 열거나, 벨소리 모드와 무음 모드를 오갈 수 있다. 또한 음성 메모·집중 모드·번역·확대기 같은 손쉬운 사용 기능을 활성화하고 단축어로 더 많은 옵션을 이용하는 것도 가능하다. 새로운 '카메라 컨트롤' 기능도 도입됐다. 기기 우측 하단에 장착된 카메라 컨트롤에는 버튼을 눌렀을 때 피드백을 전달하는 촉각 스위치, 살짝 누르는 제스처를 감지하는 고정밀 포스 센서, 터치 상호 작용을 지원하는 정전식 센서 등 혁신적인 기능이 다수 탑재된다. 카메라 컨트롤로 빠르게 카메라를 실행하고 사진 및 동영상을 촬영할 수 있으므로 원하는 순간을 바로 담아낼 수 있다. 카메라 컨트롤은 시각 지능도 지원해 사용자는 피사체와 장소에 관한 정보를 그 어느 때보다 빠르게 얻을 수 있다. 이 기능은 애플 인텔리전스 지원 국가 및 지역에서 내년에 출시된다. 사용자가 카메라 컨트롤을 길게 누르면 지나가던 식당의 영업시간이나 후기 등을 한번에 확인하거나 길에 붙은 전단지의 이벤트를 캘린더에 자동으로 추가하는 식으로 사용된다. 또한 카메라 컨트롤은 사용자가 물건 판매처를 알아보기 위해 구글에 검색하거나, 챗GPT의 문제 해결 능력을 이용하고 싶어하는 경우 적절한 도구를 실행시켜 줄 수 있다. 아이폰16과 아이폰16 플러스는 카메라 렌즈 배열이 기존의 대각선에서 수직 배열로 변경됐으며, 성능도 한층 끌어올렸다. 광학 줌급 퀄리티의 2배 망원 옵션까지 지원하는 4800만 화소 퓨전 카메라로 사용자는 피사체에 더 가까이 다가가 쉽게 원하는 구도를 잡을 수 있다. 더 탁 트인 광각 사진뿐 아니라, 오토포커스를 지원하는 새로운 1200만 화소 울트라 와이드 카메라는 접사 사진 촬영도 가능하다. 아울러 아이폰16 일반형과 플러스에서도 공간 사진·비디오도 촬영할 수 있게 됐으며, 비디오 촬영 시에도 공간 음향 캡쳐가 지원된다. 머신러닝 구동 속도 최대 2배 아이폰16과 아이폰16 플러스는 직전 모델인 아이폰15 일반형 모델(A16 바이오닉)보다 AP 세대를 두 단계 진화시켰다. A18 칩은 성능과 효율 면에서 획기적인 도약을 이뤄냈다. 2세대 3㎚ 공정으로 제작된 A18 칩은 고사양 그래픽이 요구되는 게임 및 컴퓨테이셔널 포토그래피 기능도 거침없이 구현하고, 애플 인텔리전스 구동 속도도 한층 높여준다. 16코어 뉴럴 엔진은 대규모 생성형 모델에 맞게 최적화되었고, A16 바이오닉 칩 대비 최대 2배 빠른 속도로 ML(머신러닝) 모델을 구동한다. 6코어 CPU는 A16 바이오닉 칩 대비 30% 빠른 속도로, 모든 경쟁 제품을 능가하는 속도를 자랑한다. 또한, 전력 효율까지 증가하여 동일한 워크로드를 A16 바이오닉 대비 30% 더 적은 전력으로 처리할 수 있다. 5코어 GPU는 A16 바이오닉 칩 대비 속도는 최대 40%, 효율은 35% 더 향상됐다. 애플 인텔리전스 내달 베타 버전 출시 특히 애플은 아이폰16 시리즈가 애플이 제작한 생성형 모델을 기반으로 한 애플 인텔리전스를 위해 설계됐다고 강조했다. 애플 인텔리전스는 '프라이빗 클라우드 컴퓨트'로 개인정보를 보호하고 보안을 유지한다. 또한 애플 인텔리전스는 사용자에게 글쓰기 능력을 향상시킬 수 있는 새로운 방식도 선사한다. 시스템 전반에서 이용 가능한 '글쓰기 도구'는 텍스트를 재작성·교정·요약해 준다. 독창적인 젠모지 생성 기능과 이미지 플레이그라운드로는 순식간에 재밌는 이미지를 생성할 수 있다. 이에 더해 알림 요약, 긴급 메시지를 맨 위에 표시해주는 '최우선 메시지' 기능, 메모·전화 앱에서의 음성 녹음·전사·요약 등을 제공해준다. 특히 통화 녹음 시에는 자동으로 통화 당사자들에게 녹음 중임을 알려주며, 통화가 종료되면 애플 인텔리전스가 요약을 생성해 핵심 내용을 되짚어 볼 수 있도록 도와준다. 음성 비서인 시리(Siri)의 성능과 디자인도 새로워진다. 언어 이해 능력도 한층 향상된 시리는 말을 조금 더듬더라도 무슨 말인지 알아듣고, 앞선 요청과 이어지는 요청 간 맥락을 따라오고 이해한다. 사용자는 언제든 텍스트와 음성을 오가며 시리와 대화할 수 있다. 시리는 아이폰을 비롯한 애플 기기 기능에 관한 수천 가지 질문에도 답해준다. 사용자의 개인적 맥락을 바탕으로 맞춤 지능을 제공해 줄 수도 있다. 화면 내용 인지 능력을 갖추게 된 시리는 사용자의 동의에 따라 화면 속 콘텐츠를 이해하고 필요한 동작을 수행하며, 앱 전체에 걸쳐 수백 가지 새로운 동작도 수행할 수 있다. 시리를 통해 오픈AI의 챗GPT에 간단히 액세스하는 것도 가능하다. 다만 이같은 애플 인텔리전스 기능들은 아이폰16 시리즈가 이달 출시되고 다음달 중 소프트웨어 업데이트를 통해 베타 버전이 최초 제공될 예정이다. 애플은 내년까지 지속 업데이트를 통해 지원 기능, 언어, 플랫폼을 추가할 방침이다. 아이폰16과 아이폰16 플러스는 울트라마린, 틸, 핑크, 화이트, 블랙 색상으로 출시되며, 128GB, 256GB, 512GB 저장 용량으로 제공된다. 가격은 아이폰16 125만원, 아이폰16 플러스 135만원부터 시작한다. 전작과 출고가가 같다. 또한 이번에는 우리나라가 처음으로 아이폰 1차 출시국에 포함됐다. 대한민국, 호주, 캐나다, 중국, 프랑스, 독일, 인도, 일본, 말레이시아, 멕시코, 튀르키예, 아랍에미리트 연합국(UAE), 영국, 미국 등 58개 이상의 국가 및 지역에서는 13일 오후 9시부터 사전 주문할 수 있으며, 20일부터 온라인 및 오프라인 매장 판매가 시작된다.
- IT/바이오
2024-09-10
[기후의 역습(54)] 시베리아의 '지옥으로 가는 관문', 30년 만에 3배로 커졌다

기후 변화로 인해 시베리아의 거대한 구멍, "지옥으로 가는 관문(바타가이 분화구)'이 예상보다 빠르게 확장되고 있다고 비즈니스인사이더, NDTV 등 외신들이 전했다. 시베리아의 얼어붙은 야나 고원에 위치한 바타가이 분화구는 현재 폭이 200에이커(약 24만 5000평), 깊이가 91m를 넘는다. 이 분화구는 가오리, 투구게 또는 거대한 올챙이 모양이다. 실제 분화구가 아닌 '해빙 침체' 동토인 바타가이는 1960년대 처음 기밀이 해제된 위성 이미지에서는 거의 보이지 않는 작은 은색 조각에서 시작됐다. 현재 분화구의 크기는 불과 30년 만에 세 배로 커졌다. 바타가이 분화구는 지구에서 두 번째로 오래된 영구 동토층이다. 그런 분화구가 '점점 빠른 가속도로' 계속해서 바깥쪽으로 확장되고 있다. 현재는 분화구가 너무 커져서 우주에서도 볼 수 있을 정도다. 전문가들이 대거 분화구로 몰려들어 변화의 전후 사정을 파악하는 데 주력하고 있다. 워싱턴 대학교의 지구물리학자 로저 마이클라이즈 교수는 비즈니스인사이더와의 인터뷰에서 "바타가이에서 알아낼 수 있는 것이 많다. 바타가이가 시간이 지나면서 어떻게 진화할지 알아내는 것뿐만 아니라, 북극에서 유사한 특징이 어떻게 발달하고 진화할 수 있는지도 이해할 수 있다"라고 말했다. 마이클라이즈는 "바타가이의 10분의 1 또는 100분의 1 크기일지라도 물리학은 근본적으로 동일하다"라고 덧붙였다. 올해 초에 발표된 다른 연구에 따르면, 이 분화구는 영구 동토층의 녹은 물이 바닥의 기반암에 거의 도달했기 때문에 더 깊어지고 있다. 뉴욕포스트 보도에 따르면 빙하학자 알렉산더 키즈야코프 박사는 이 연구에서 "분화구의 역행적 해빙 침체(RTS)의 부피는 연간 약 100만 입방미터씩 증가하고 있다"라고 적었다. 전문가들은 분화구의 확장이 강둑의 침식을 가속하고 주변 생태계에 큰 영향을 미치기 때문에 인근 바타가이 강에 문제를 일으킬 것이라고 경고했다. 학자들은 또 급속히 확장되는 분화구로 인해 동토에 얼어붙어 잠겨 있던 각종 미생물이나 메탄이 해동돼 대기 중으로 방출되면서 온실가스 배출량도 증가할 수 있다고 지적했다. 전문가은 현재 매년 영구 동토층에 갇혀 있던 유기 탄소 4000~5000톤이 방출되고 있으며, 이 수치는 갈수록 증가할 가능성이 높다고 추정한다. 분화구가 녹아 확장되고 있어 이 '지옥으로 가는 관문'이 이 지역 전체에 영향을 줄 수 있다는 지적이다. 전문가들은 동토가 더 녹으면 주민들이 거주하는 주변 커뮤니티들이 위험해질 수 있다고 경고했다. 야쿠츠크의 멜니코프 영구 동토층 연구소(Melnikov Permafrost Institute)의 니키타 타나나예프 연구원은 분화구에서의 누출로 인해 인근 생태계가 영구적으로 변하고 있다고 말했다. 그는 "이로 인해 강가 서식지를 비롯한 생태계가 크게 변할 것이고, 바타가이 분화구 침식지에서 빠져나오는 퇴적물의 영향은 인근의 주요 강인 야나 강까지 영향을 미칠 것"이라고 말했다.
- 포커스온
2024-09-09
[신소재 신기술(107)] AI 모델 활용한 대규모 지진 예측⋯윤리적 문제는 숙제

과학자들이 인공지능(AI) 모델 기술을 활용해 지진 사전 예측 가능성을 제시했다. 알래스카 페어뱅크스 대학(UAF) 연구팀이 AI 기계 학습을 활용해 조기 징후를 감지해 대규모 지진 발생 몇 달 전에 예측할 수 있다는 연구 결과를 발표했다고 사이테크데일리가 7일(현지시간) 전했다. 연구팀은 알래스카와 캘리포니아에서 발생했던 두 차례의 대규모 지진 사례를 분석, 지진 발생전 광범위한 지역에서 발생하는 미세한 지각 활동을 감지해 며칠에서 몇 달전 지진 발생 가능성을 예측할 수 있음을 시사했다. 팀은 기계 학습 기반 탐지 방법을 개발하고, 컴퓨터 알고리즘을 통해 데이터에서 비정상적인 지진 활동을 탐색했다. 특히 2018년 11월 일어난 규모 7.1 강도의 앵커리지 지진과 2019년 규모 6.4~7.1의 캘리포니아 릿지크레스트 지진 발생 전 약 3개월동안 해당 지역의 15~25%에 걸쳐 비정상적인 저강도 지진이 발생했음을 확인했다. 이를 바탕으로 앵커리지 지진 발생 3개월 전부터 30일 이내에 대규모 지진이 발생한 확률이 최대 80%까지 급증했으며, 릿지크레스트 지진 발생 40일전부터 유사한 확률 증가 패턴이 나타났음을 밝혀냈다. 연구에 따르면 대지진이 발생하기 전 대부분 규모 1.5 미만의 지진 활동이 포착됐다. 연구팀은 이러한 저강도 전조 활동의 원인으로 단층 내 공극 유체 압력의 증가를 제시했다. 공극 유체 압력은 암석 내부의 유체 압력을 말한다. 높은 공극 유체 압력은 단층의 기계적 특성을 변화시켜 지역 응력장의 불균일한 변화를 초래하고, 이것이 비정상적인 저강도 지진 활동을 유발한다는 것이다. 연구팀은 기계 학습이 지진 연구에 긍정적인 영향을 미치고 있으며, 방대한 지진 데이터 분석을 통해 지진 발생 전조를 파악하는 데 중요한 역할을 할 수 있다고 강조했다. 그러나 연구팀은 알고리즘의 실시간 적용 및 새로운 지역에서의 활용을 위해 추가적인 검증이 필요하며, 지진 예측의 불확실성으로 인한 윤리적, 실질적인 문제들을 해결해야 한다고 지적했다. 특히 잘못된 예측으로 인한 사회적 혼란과 경제적 손실 가능성을 경고하며, 정확한 예측을 통한 인명 및 재산 피해 최소화와 균형을 맞추는 것이 중요하다고 말했다. 머신 러닝을 기반으로 한 지진 감지 방법은 8월 28일 학술 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재됐다. 이 연구는 UAF 지구물리학 연구소의 타르실로 지로나 조교수가 주도했다. 독일 뮌헨의 루트비히 막시밀리안 대학교의 지질학자 키리아키 드리모니가 연구 공동 저자이다. 지로나는 "저희 논문은 고급 통계 기법, 특히 머신 러닝이 지진 카탈로그에서 얻은 데이터 세트를 분석해 대규모 지진의 전조 현상을 식별할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 보여준다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-09-09
[먹을까? 말까?(57)] 하버드 연구, 심장 질환 위험 높이는 2가지 가공식품 주의보

인공감미료가 첨가된 음료와 가공육 섭취가 심혈관 위험을 증가시킨다는 연구 결과가 나왔다. 최근 하버드 T.H. 챈 보건대학원 연구팀은 설탕 또는 인공 감미료가 첨가된 음료와 가공육 섭취가 심장 질환 위험을 높일 수 있다고 발표했다. 이 연구는 '랜싯(The Lancet)' 저널에 게재됐다. 연구팀은 20만 명 이상의 건강 전문가들을 대상으로 약 30년간 초가공식품 섭취량과 심장 질환 및 뇌졸중 발생 여부를 추적 조사했다. 초가공식품은 식품 원재료를 넘어 다양한 첨가물과 가공 과정을 거쳐 만들어진 식품을 말한다. 탄산음료나 과자, 인스턴트 라면, 냉동 피자, 햄이나 소시지 등 가공육, 시리얼, 빵 등이 초가공식품에 속한다. 편의점이나 마트에서 쉽게 찾아볼 수 있는 가공식품은 대부분 초가공식품이라고 할 수 있다. 초가공식품은 설탕이나 소금, 지방, 인공 감미료, 향료나 색소 등 다양한 첨가물이 들어 있어 건강에 부담을 줄 수 있다. 또한 가공 과정에서 식이섬유, 비타민, 무기질 등 영양소가 손실되고 칼로리와 나트륨 함량은 높아 건강에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로 과도한 칼로리, 첨가당, 나트륨뿐만 아니라 건강에 해로운 지방을 함유하고 있는 초가공식품은 미국 성인 식단의 57%를 차지한다. 연구 결과, 모든 초가공식품이 해로운 것은 아니었다. 짭짤한 스낵, 콜드 시리얼, 요거트·유제품 기반 디저트는 심장 질환 위험 감소와 관련이 있었고, 초가공 빵과 콜드 시리얼은 뇌졸중 위험 감소와 연관성을 보였다. 그러나 설탕 첨가 음료와 가공육은 심혈관 질환 위험 증가와 뚜렷한 연관성을 나타냈다. 과도한 첨가당 섭취는 심장 및 혈관의 만성 염증을 유발하고 당뇨병 위험을 높일 수 있다. 가공육은 염장, 경화, 훈연 또는 화학 방부제 첨가 등의 과정을 거쳐 보존되는데, 염분은 혈압을 높이고 포화 지방은 콜레스테롤 수치를 높일 수 있다. 이번 연구는 식품 제조 과정에 대한 정보 부족, 백인이 아닌 참가자 부족 등 몇 가지 한계점을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고 연구팀은 탄산음료와 가공육 섭취를 줄이고, 초가공식품 섭취 전 영양 성분을 꼼꼼히 확인해야 한다고 강조했다. 연구팀은 "통곡물 빵, 콜드 시리얼, 일부 짭짤한 스낵 등에서 나트륨, 포화 지방, 첨가당, 불필요한 첨가물 함량을 줄이면 해당 제품들의 영양 가치를 높일 수 있을 것"이라고 제안했다.
- 생활경제
2024-09-06
100년 전통 유럽 최대 가전 전시회 'IFA 2024' 6일 개막…한국 기업 127곳 참가

유럽 최대 규모의 가전 전시회인 'IFA 2024'가 6일(현지시간) 독일 베를린에서 개최된다. 올해로 100주년을 맞이한 이번 IFA에는 139개국 2200여 개 기업과 단체가 참여하며, 18만 명 이상의 관람객이 방문할 것으로 예상된다. '모두를 위한 혁신'을 주제로 10일까지 진행되는 이번 행사에서는 인공지능(AI), 지속가능성, 연결성, 피트니스 및 디지털 건강, 콘텐츠 제작 등 5가지 핵심 분야에 초점을 맞춘다. 미국 청소기업체 샤크닌자 CEO, 중국 스마트폰업체 아너 CEO, 튀르키예 가전업체 베스텔 CEO 등 글로벌 기업 리더들의 기조연설도 예정되어 있다. 특히 개막 전날에는 올라프 숄츠 독일 총리의 기조연설과 캐나다 출신 록스타 브라이언 애덤스의 축하 공연 등 다채로운 행사가 펼쳐진다. 한국에서는 삼성전자, LG전자를 비롯해 127개 기업 및 단체가 참가하여 기술력을 선보일 예정이다. 한국, 127개 기업·단체 참가⋯혁신 기술력 과시 'IFA 2024'에는 삼성전자, LG전자를 비롯하여 KT, 바디프랜드, 쿠쿠전자 등 국내 127개 기업 및 단체가 참여하여 한국의 혁신 기술력을 세계에 선보인다. 특히 글로벌 TV 시장 1위 삼성전자와 생활가전 분야 세계 1위 LG전자는 인공지능(AI) 가전을 통합하는 'AI 홈' 솔루션을 선보이며 치열한 기술 경쟁을 펼칠 것으로 예상된다. 한국, 'IFA 넥스트' 혁신 파트너 국가 선정 올해 한국은 스타트업과 혁신 기업의 첨단 기술을 소개하는 'IFA 넥스트'의 혁신 파트너 국가로 선정됐다. 한국관에서는 AI, 디지털 헬스, IoT, 가전 등 다양한 분야에서 잠재력 있는 국내 스타트업과 중소기업 20곳을 소개하며 유럽 시장 진출을 지원할 계획이다. 한편, 유럽 시장 공략에 적극적인 중국은 역대 최대 규모인 1300여 개 업체가 참가할 것으로 예상되며, 글로벌 시장에서의 영향력 확대를 노리고 있다. 삼성전자, IFA서 AI 연결 강조⋯업계 최대 규모 전시 삼성전자는 IFA 2024에서 '모두를 위한 AI'를 주제로 전시관을 운영한다고 5일 밝혔다. 업계 최대 규모인 6017㎡의 전시 공간에서는 스마트싱스를 기반으로 한 서비스와 영상디스플레이, 생활가전, 모바일 등 다양한 최신 AI 제품을 전시한다. 삼성전자 전시관은 보안, 지속가능성, 편리한 연결 및 제어, 안전과 건강, 기업 간 거래(B2B) 솔루션 등 다양한 주제로 구성됐다. 초연결 시대의 핵심 요소인 '보안'을 테마로 한 공간에서는 기기 간 안전한 연결을 지원하는 '삼성 녹스 매트릭스'와 정보 보호 솔루션인 '삼성 녹스 볼트'를 선보인다. 또한, 외부인의 무단 접속을 감지하여 차단하는 '리셋 보호' 기술도 만나볼 수 있다. 에너지 절감을 중시하는 유럽 소비자들을 위해 마련된 '지속가능성' 공간에서는 피크 시간대 에너지 절약을 돕는 '플렉스 커넥트' 등을 소개한다. 또한, 테슬라와 협력하여 개발한 에너지 관리 서비스 '스마트싱스 에너지'도 선보인다. 이 서비스는 태양광 발전량, 잔여 에너지, 전기차 배터리 충전 상태 등을 확인하고 관리할 수 있는 기능을 제공한다. '편리한 연결 및 제어' 공간에서는 구매한 제품을 자동으로 스마트싱스에 연결하는 '캄 온보딩', 집안 상태를 한눈에 파악하고 제어하는 '맵뷰', 스마트폰으로 리모컨 기능을 대체하는 '퀵리모트' 등을 체험할 수 있다. '안전과 건강' 공간에서는 돌봄이 필요한 가족의 일상을 지원하는 '패밀리 케어' 서비스와 갤럭시 링을 활용하여 수면 상태를 확인하고 가전 설정을 최적화하는 기능을 시연한다. 'B2B 솔루션' 공간에서는 스마트싱스를 기업용으로 확장한 '스마트싱스 프로'를 통해 호텔, 매장, 사무실 등 상업 공간에서 가전과 IoT 기기를 연동하는 모습을 보여준다. 유럽 소비자를 겨냥한 에너지 리더십 공간도 따로 구성해 에너지 소비량을 줄인 제품과 서비스를 소개한다. 또 여행을 테마로 한 전시 공간에서 갤럭시Z 폴드6, Z 플립6의 다양한 AI 기능을 선보인다. IFA 프레스 콘퍼런스에서 공개한 신규 코파일럿+ PC '갤럭시 북5 프로 360'도 체험할 수 있다. LG전자, '고효율' 강점으로 유럽 시장 공략 LG전자는 'IFA 2024'에서 유럽 에너지 관련 제품 지침인 ErP 최고 에너지 등급 기준을 뛰어넘는 혁신적인 가전 신제품들을 선보일 예정이다. 이번에 공개되는 LG 드럼 세탁기 신제품은 유럽의 가장 높은 에너지 효율 등급인 A보다 약 55% 뛰어난 효율을 자랑하며, AI DD 모터를 탑재하여 세탁물 엉킴을 방지하고 에너지 소비를 줄여 옷감 손상을 최소화한다. LG 냉장고 신제품은 A 등급보다 약 25% 높은 효율과 LG전자 동급 모델 중 최저 소음인 29㏈의 저소음을 강점으로 내세우고 있다. 건조기 신제품은 에너지 효율 등급 A+++보다 효율을 26% 더 높였으며, 유럽 시장에 출시된 건조기 제품 중 에너지 소비량이 가장 적다. 식기세척기 신제품 또한 LG전자의 핵심 부품인 인버터 DD를 적용하여 A 등급보다 효율을 20% 높였다. 새롭게 선보이는 LG 인스타뷰 AI 오븐은 에너지 효율 등급 A++을 충족하며, 오븐 내부 카메라가 식재료를 인식하여 다양한 맞춤형 레시피를 추천하는 '고메 AI' 기술도 탑재했다. 세탁기와 냉장고는 최고 등급이 A 등급인 새로운 규격을, 건조기, 식기세척기 등은 알파벳에 '+'를 붙이는 기존 규격을 따랐다. 유럽은 에너지 위기를 극복하고 러시아산 화석연료 의존도를 줄이기 위해 '리파워EU' 정책을 추진하고 있다. 이로 인해 에너지 효율이 높은 가전제품에 대한 수요가 증가하고 있다. 이러한 시장 변화에 발맞춰 LG전자는 인버터 모터, 컴프레서 등 핵심 부품 기술력을 바탕으로 에너지 효율을 획기적으로 개선한 제품을 앞세워 유럽 시장을 적극적으로 공략할 계획이다. LG전자는 이번 IFA에서 에너지 고효율 가전뿐만 아니라 가정에서 에너지를 효율적으로 관리하고 절약할 수 있는 '스마트 그린 홈' 솔루션도 함께 공개한다. 류재철 LG전자 H&A사업본부장 사장은 "AI 기술을 활용하여 에너지 고효율 가전 개발에 지속적으로 힘쓰고, 유럽 시장에서의 입지를 더욱 강화해 나갈 것"이라고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-09-05
[신소재 신기술(104)] 빛으로 암 쫓는다⋯새 광기반 기술, 전립선암 조기 발견 정확도 90%

영국에서 빛을 활용해 전립선암을 90%의 정확도로 조기 진단하는 기술이 개발됐다. 의학 전문매체 메디컬 익스프레스는 2일(현지시간) 영국 애스턴 대학교 연구팀이 새로운 광기반 기술로 암을 더 빠르고, 저렴하며, 덜 고통스럽게 진단할 수 있는 기술 개발의 첫 걸음을 내디뎠다며 이같이 보도했다. 애스턴대 광기술연구소의 이고르 메글린스키 교수 연구 팀은 빛을 기반으로 탈수된 혈액 내 결정체를 분석하는 새로운 방법을 개발했다. 이 연구는 「3D 뮬러 매트릭스 이미징 접근법을 사용한 혈액막의 다결정 미세구조에 대한 통찰력」이라는 제목의 논문으로 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 저널에 게재됐다. 메글린스키 교수는 새로운 편광 기반 이미지 재구성 기술을 사용해 건조 혈액 샘플의 다결정 구조를 분석했다. 암 초기 단계에 단백질 모양 변화 연구팀은 건강한 지원자, 전립선암 환자, 공격적인 암세포를 가진 환자 등 세 그룹으로 나뉜 크기가 동일한 그룹에서 108개의 혈액 도말 샘플을 분석했다. 암과 같은 질병 초기 단계에서는 혈액 내 단백질의 모양과 결합 방식이 변화하는데, 연구팀은 이러한 단백질의 3차 구조 또는 고유한 3D 모양의 변화와 4차 구조(여러 단백질이 결합되는 방식) 변화를 이용해 세포를 감지하고 분류했다. 이 기술을 통해 팀은 건조 혈액 도말 표본을 상세하게 분석해 건강한 표본과 암 표본 간의 중요한 차이를 식별할 수 있었다. 메글린스키 교수는 "이번 연구는 액체 생검 분야에 획기적인 기술을 도입해 비침습적이고 신뢰할 수 있으며 효율적인 진단 방법을 위한 노력에 부합한다"고 말했다. 이 연구 결과는 조기 진단 및 암 분류 모두에서 90%의 정확도를 보였다. 이는 기존 스크리닝 검사 방법보다 훨씬 높은 수치이다. 또한 조직 생검보다 혈액 샘플을 사용하기 때문에 환자에게 덜 침습적이고 위험성이 낮다. 메글린스키는 "이러한 높은 정확도와 비침습적인 특성은 액체 생검 기술의 중요한 발전을 의미한다"며 "암 진단, 조기 발견, 환자 분류, 모니터링 분야에 혁신을 가져와 종양학 분야와 환자 치료를 크게 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있다"고 기대했다.
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2024-09-03
레벨4 자율주행 시대 '성큼'…원격 자율주행 표준화 '박차'

운전자 없는 레벨 4 자율주행 상용화를 앞두고 업계에서 원격자율주행 표준화에 박차를 가하고 있다. 한국정보통신기술협회(TTA)는 2일 이동통신망을 이용해 배송 로봇, 자율주행 셔틀 등을 원격으로 주행시키기 위한 관제 시스템의 연내 표준화를 추진한다고 밝혔다. 레벨 0부터 5까지 총 6단계 자율주행 가운데 국내에서는 레벨 3 수준의 조건부 자율주행 기술이 점차 상용화되는 중으로 글로벌 자율주행 시장에 도전하는 국내 업체가 늘어날 것으로 예상된다. 레벨 3과 레벨 4 자율주행의 가장 큰 차이는 운전자의 개입 여부 필요성이다. 레벨 3(조건부 자율주행)은 특정 조건 하에서 시스템이 차량 제어를 주도하지만 운전자는 시스템의 요청에 따라 언제든지 운전에 개입할 준비가 되어 있어야 한다. 주로 고속도로나 정체구간 등 제한된 환경에서 작동한다. 현재 국내에서 상용화된 자율주행 기술은 대부분 레벨 3 수준이다. 반면, 레벨 4(고도 자율주행)는 특정 조건하에서 운전자의 개입 없이 시스템이 차량을 완전히 제어한다. 시스템이 처리할 수 없는 상황이 발생해도 운전자에게 제어권을 넘기지 않으며, 예를 들어 비상 정차 등 시스템이 스스로 안전하게 대처하는 것을 말한다. 아직 상용화는 이루어지지 않았지만 일부 지역에서 제한적으로 시범 운행 중이다. 한국정보통신기술협회는 "자율주행 기술에 대한 관심은 높아지고 있지만 안전성 문제는 아직 해결되고 있다"며 "사고 등으로 인해 자율주행이 어려운 상황이 됐을 때 원격으로 차량을 제어할 수 있는 기술이 주목받고 있다"며 표준화 배경을 설명했다. 이번 표준화 작업에는 LG유플러스, LG전자, 파이브지에코, 한국전자통신연구원, 한국전자기술연구원 등 14개 관련 기관이 함께 협력해 프로젝트 그룹을 구성하고 있다. 미국 캘리포니아, 일본, 독일 등에서는 운전자가 필요없는 레벨 4 기술의 상용화를 앞두고 자율주행 관련 법규에 원격 운전 내용을 추가해 개정 작업을 진행 중인 것으로 알려졌다. 특히 이번 표준을 제시한 LG유플러스는 국토교통부의 '자율주행 레벨 4 기반 도시환경관리 서비스 연구개발' 과제를 수행하는 기관으로서, 해당 표준을 적용한 원격주행 스스템 개발에 축사흘 계획이다. 한편, 레벨 5 자율주행 단계는 '완전 자율주행' 단계로, 모든 도로 환경 및 상황에서 운전자의 개입 없이 차량 스스로 안전하게 주행할 수 있는 수준을 의미한다. 핸들, 가속 페달, 브레이크 등 운전 관련 장치가 아예 없거나 사용하지 않아도 된다. 복잡한 도심, 악천후, 예측 불가능한 상황 등 어떠한 조건에서도 안전하게 주행하고 대처할 수 있다. 그러나 레벨 5 자율주행은 아직 개발 및 연구 단계에 있으며, 상용화까지는 기술적, 법적, 사회적 측면에서 해결해야 할 과제들이 많이 남아있다.
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2024-09-02
[신소재 신기술(103)] AI 분석 통해 '자폐증 코드 해독' 획기적인 진전

인공지능(AI) 분석을 통해 자폐증을 진단하는 방법이 개발돼 주목된다. 이 방법을 통해 자폐증 환자 가족들은 장기간의 불확실성을 겪지 않고 조기 치료가 가능해질 것이라고 영국 데일리메일이 전했다. 새로운 AI 분석은 뇌의 생물학적 활동을 통해 자폐증의 유전적 마커를 89~95%의 정확도로 식별할 수 있다고 한다. 새로운 자폐증 진단 방법은 자기공명영상(MRI)을 통한 표준 뇌 매핑으로 시작, AI 도구를 통해 스캔을 다시 분석함으로써 자폐증을 나타낼 수 있는 뇌 내 단백질, 영양소 및 기타 과정의 움직임을 감지한다. 자폐증은 전통적으로 언어 구사 등 사람의 일상 행동 과정을 진행한 의료진에 의해 진단된다. 그리고 자폐증은 강력한 유전적 기반을 가지고 있다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 현재 자폐증은 36명의 아동 중 1명 꼴로 나타나고 있다. 이는 미국에서만 매년 9만 명 이상의 아동이 자폐증을 앓고 있음을 의미한다. 그러나 자폐증은 발견하기 어렵기로 악명이 높으며, 자폐증을 앓고 있는 대다수의 어린이는 5세가 될 때까지 진단을 받지 못하고 명확한 행동 징후를 보인다. 설상가상으로 식별 과정에는 일반적으로 수년간의 불확실성, 수십 번의 병원 방문, 언어 검사, 관찰 인터뷰 등을 포함한 다양한 검사가 수반되어 어린이와 가족에게 스트레스가 될 수 있다. 연구진은 이 새로운 진단 기법을 통해 의사들이 자폐증을 유발하는 보다 구체적인 유전자를 찾아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 자폐증이 뇌의 성장과 작동 방식을 변화시키는 실제 생물학적 경로를 밝혀내는 것이다. 연구진은 이 방법이 "자폐증 코드를 해독한다"고 밝혔다. 그러나 이 방법이 언제쯤 상업적으로 사용될지에 대해서는 언급하지 않았다. 세인트루이스의 워싱턴 대학 방사선과 신지니 쿤두 박사는 대학원생 연구원 시절, 이 새로운 기계 학습 AI 도구와 수학적 뇌 모델링 기술을 개발했다. 뇌에서 생물학적 물질이 수송되는 방식을 따서 '수송 기반 형태 측정법'이라고 명명된 이 기술은 유전 코드의 핵심 부분과 연결된 패턴을 식별하는 데 중점을 두고 있다. '복제 수 변이(CNV)'라고 불리는 유전자 코드의 염기서열은 삭제되거나 복제된 DNA 세그먼트를 보여준다. 이러한 변화는 과거 연구에서 자폐증과 관련이 있는 것으로 나타났다. 그러나 뇌 형태와의 연관성, 즉 회백질이나 백질과 같은 다양한 유형의 뇌 조직이 뇌에서 어떻게 배열되는지는 잘 알려져 있지 않다. CNV가 뇌 조직 형태와 어떻게 관련이 있는지 알아내는 것은 자폐증의 생물학적 기초를 이해하는 데 중요한 첫 단계가 된다. 쿤두 교수와 UC 샌프란시스코 연구진은 이 같은 연구 결과를 '사이언스 어드밴시스' 저널에 발표했다. 연구에는 자폐증과 관련된 유전적 변이가 알려진 피험자 집단인 비영리 시몬스 그룹의 참여자들이 핵심 데이터를 제공했다. 연구진은 결과를 흐리게 할 수 있는 변수를 줄이기 위해 시몬스 그룹과의 유사성(예: 동일 연령, 성별, 비언어적 IQ)을 기반으로 다른 의료 또는 임상 환경에서 '대조군' 환자'를 모집했다. MRI 스캔 등 의료 데이터를 처리하는 대부분의 기존 머신러닝 방법은 해당 데이터에 숨겨진 많은 생물학적 과정에 대한 수학적 모델을 통합하지 않는다. 과거의 AI 모델은 대신 다양한 환자의 건강 데이터에서 비정상 또는 통계적 이상을 식별하기 위한 패턴만 찾았다. 그러나 이번에 개발한 '수송 기반 형태 계측법'은 연구진이 CNV 및 자폐증과 관련된 결실 또는 중복을 넘어 뇌 구조 내의 훨씬 더 뚜렷한 생물학적 변이를 구별할 수 있다. 연구진은 모든 의료 데이터의 90%가 유사한 영상에서 나온다는 점을 감안할 때, 이 방법이 새로운 유용한 자폐증 정보를 도출하는 데 도움이 될 것으로 기대했다.
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2024-09-02
[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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2024-08-31
2금융권 토담대 잔액 감소에도 연체율 14.4% '빨간불'

저축은행, 캐피탈, 상호금융 등 2금융권의 토지담보대출(토담대) 잔액은 감소 추세를 보이고 있지만 연체율은 14%대까지 치솟으며 우려를 낳고 있다. 금융권 전체 PF 연체율은 3.56%를 기록한 가운데, 특히 증권업계 연체율은 사상 처음으로 20%를 돌파하며 심각한 상황을 드러냈다. 금융위원회와 금융감독원은 29일 '제4차 부동산 프로젝트파이낸싱(PF) 연착륙 대책 점검회의'를 통해 올해 2분기 기준 PF 대출 및 토담대 연체율을 발표했다. 6월말 기준 2금융권 토담대 잔액은 24조1000억원으로 지난 3월말 대비 3조9000억원 감소했으며, 전년 동기 대비로는 7조6000억원 줄며 꾸준한 감소세를 보이고 있다. 그러나 2분기(4~6월) 기준 토담대 연체율은 전 분기 대비 1.46%p(포인트) 상승한 14.42%를 기록하며, 전년 동기 대비로는 무려 8.34%p급등했다. 2금융권에서만 취급되는 토담대는 사업 초기 토지를 담보로 대출하는 상품으로, 사업성을 기반으로 대출을 실행하는 브릿지론과 비슷한 성격을 지닌다. 그러나 규제 수준이 낮고 정확한 수치 파악이 어려워 '숨겨진 부실'로 지적돼 왔다. 금융당국은 PF 연착륙 대책이 본격화됨에 따라 지난 1분기때부터 토담대 수치를 공개하기 시작했으며, 이번이 두 번째 공개다. 업권별로 살펴보면 저축은행 토담대 연체율은 전 분기보다 1.52%p 하락한 18.66%를 기록했지만 여신전문은 13.53%, 상호금융은 11.50%로 같은 기간 각각 2.49%p, 4.58%p 상승했다. 은행, 증권, 보험 등을 포함한 전 금융권 PF 대출 잔액은 132조 1000억원으로 집계됐으며, PF 대출 연체율은 전 분기 대비 0.01%p 상승한 3.56%였다. 특히 증권업계 PF 대출 연체율은 전 분기보다 2.45%p 상승한 20.02%를 기록하며 심각한 상황을 보여주었습니다. 이에 증권업계는 3조 3천억 원 규모의 PF 재구조화 펀드 조성 계획을 발표했으며, 이 중 6천억 원은 증권사 자체 자금으로 투입될 예정이다. 이 밖에 은행(0.68%), 보험(1.46%), 저축은행(12.52%) PF 대출 연체율이 각각 0.16%p, 0.28%p, 1.26%p 상승한 반면, 여신전문은 4.37%, 상호금융은 0.38%로 각각 0.89%p, 2.81%p 하락했다. 은행·보험업권이 조성한 최대 5조 원 규모의 'PF 신디케이트론(공동대출)'도 조만간 첫 대출 실행을 앞두고 있다. 금융위는 "(신디케이트론 관련) 여신 심사 등 내부 취급 절차가 진행 중인 사업장이 있다"고 밝혔다. 금융위는 사업성 평가 및 사후 관리 계획에 따라 부실 사업장들의 재구조화·정리가 이루어질 경우 향후 연체율 등 건전성 지표가 하락·안정화될 것으로 전망했다. 회의에 참석한 민간 전문가들은 PF 시장 관련 예측 가능성이 커지고 있다고 평가하면서도 지역별(서울·수도권/지방)·용도별(주거·오피스/그 외) 온도 차에 유의해야 한다고 지적했다.
- 경제
2024-08-29
[퓨처 Eyes(48)]세계 최초, 전자의 움직임 포착하는 '아토현미경' 개발 - 과학계 새 지평 열다

미국 애리조나 대학교 연구팀이 세계 최초로 전자의 움직임을 포착하는 투과 전자 현미경, 일명 '아토현미경' 개발에 성공했다. 이 현미경은 찰나의 순간에도 지구를 수십 바퀴 돌 수 있는 전자의 움직임을 포착할 수 있을 정도로 강력하다. 전자는 아주 작은 입자로 원자를 구성하는 기본 요소 중 하나다. 전자는 음(-)의 전하를 띠고 있으며, 원자핵 주변을 빠르게 돌고 있다. 전자의 움직임은 전기, 빛, 화학 반응 등 다양한 현상의 근본적인 원인지 된다. 연구팀은 움직이는 전자의 정지 프레임 화면을 찍을 만큼 강력한 아토현미경 개발이 물리학, 화학, 생명공학, 재료 과학 등 다양한 분야에 획기적인 발전을 가져올 것으로 기대하고 있다. 연구를 주도한 모하메드 하산(Mohammed Hassan) 물리학 및 광학 과학 부교수는 "이 투과 전자 현미경은 최신 스마트폰에 탑재된 고성능 카메라와 같다"며 "이전에는 볼 수 없었던 전자의 움직임을 관찰하고, 이를 통해 과학계가 전자의 행동과 양자 물리학을 더 깊이 이해할 수 있기를 바란다"고 밝혔다. 전자 빔 투과로 상세 이미지 생성 투과 전자 현미경은 빛 대신 전자 빔을 사용하여 물체를 최대 수백만 배까지 확대하는 장비다. 기존 광학 현미경으로는 볼 수 없는 미세한 부분까지 관찰할 수 있어 과학 연구에 널리 활용되고 있다. 다시 말하면, 투과 전자 현미경은 가시광선을 사용하는 대신 전자 빔을 연구 중인 샘플에 통과시킨다. 전자와 샘플 사이의 상호작용은 렌즈로 포착되고 카메라 센서로 감지되어 샘플의 상세한 이미지를 생성한다. 이와 같은 원리를 사용하는 초고속 전자 현미경은 2000년대 처음 개발됐으며, 레이저를 사용해 펄스 전자 빔을 생성한다. 이 기술은 현미경의 시간적 해상도, 즉 시간에 따른 샘플의 변화를 측정하고 관찰할 수 있는 능력을 크게 향상시킨다. 이러한 초고속 현미경에서는 카메라의 셔터 속도에 따라 이미지 품질이 결정되는 대신 투과전자 현미경의 해상도는 전자 펅스의 지속 시간에 따라 결정된다. 펄스가 빠를수록 이미지가 더 선명해진다. 연구팀이 개발한 아토현미경은 펨토초(femtosecond, 1000조분의 1초)보다 훨씬 빠른 아토초(attosecond, 100경 분의 1초-팸토초보다 1000배 더 짧음) 단위로 전자 펄스를 생성한다. 이는 2023년 노벨 물리학상을 수상한 과학자들의 연구를 기반으로 한 것으로, 극자외선 방사선 펄스를 아토초 단위로 측정하는 기술을 응용했다. 아토현미경은 강력한 레이저를 두 개의 초단파 광 펄스로 변환하여 작동한다. 첫 번째 펄스는 샘플에 에너지를 공급하여 전자를 움직이게 하고, 두 번째 펄스는 아토초 단위로 전자 펄스를 생성하여 샘플을 탐색한다. 두 펄스의 정밀한 동기화를 통해 전자의 움직임을 원자 수준에서 실시간으로 관찰할 수 있다. 하산 교수는 "전자 현미경 내부의 시간 해상도 개선은 오랜 숙원이었다"며 "이제 '아토현미경'을 통해 처음으로 전자의 움직임을 볼 수 있게 되었다"고 말했다. 아토현미경 개발의 의미 아토현미경의 개발은 과학계에 새로운 지평을 여는 혁신적인 성과로 평가된다. 전자의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있게 됨으로써, 과학자들은 다음과 같은 분야에서 획기적인 발전을 이룰 수 있을 것으로 기대하고 있다. 1) 물질의 근본적인 특성 규명 아토현미경을 통해 물질 내 전자의 상호작용 및 에너지 전달 과정을 밝혀낼 수 있다. 이는 새로운 소재 개발, 에너지 효율 향상, 촉매 반응 개선 등 다양한 분야에 응용될 수 있다. 2) 생명 현상의 이해 증진 생체 분자 내 전자의 이동 및 화학 반응 과정을 관찰하여 생명 현상의 메커니즘을 밝히고, 질병 치료 및 신약 개발에 기여할 수 있다. 3) 양자 컴퓨팅 기술 발전 양자 컴퓨팅의 핵심 요소인 큐비트의 동작 원리를 이해하고, 양자 컴퓨터 개발에 필요한 기술적 난제를 해결하는 데 도움을 줄 수 있다. 이번 연구 결과는 과학 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 게재됐다.
- 포커스온
2024-08-29
[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.
- IT/바이오
2024-08-29
GM, 삼성SDI 합작 배터리공장 가동 1년 연기⋯2027년 양산 방침

미국 GM은 28일(현지시간) 삼성SDI와 손잡고 미국 중서부 인디애나주에 계획중인 전기자동차(EV)용 배터리 생산공장의 생산개시를 1년 연기하기로 했다고 밝혔다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 GM은 삼성SDI와 합작으로 당초 2026년에 양산에 돌입한다는 목표를 변경해 2027년에 양산할 방침을 나타냈다. GM이 EV수요가 일시적 침체 기미를 보이는 가운데 전동화계획 재검토에 나선 것이다. GM과 삼성SDI 양사는 배터리공장 건설을 위한 구체적인 계획을 확정해 발표했다. 양사는 지난해 3월 전기차 배터리 합작법인 설립을 위한 업무협약(MOU)을 체결하고 부지 선정 등 세부 사항에 대한 협의를 진행해왔다. 확정된 계획에 따르면 삼성SDI와 GM은 2027년 양산을 목표로 약 35억달러를 투자해 초기 연산 27GWh(기가와트시) 규모의 공장을 설립한다. 연산 규모는 향후 36GWh까지 확대될 것으로 예상된다. 합작법인의 위치는 인디애나주 뉴칼라일이며 부지 규모는 277만m²(약 84만평)다. 합작법인에서는 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 기반 고성능 하이니켈 각형 배터리를 생산하고 향후 출시될 GM 전기차에 탑재된다. GM은 2025년까지 전세계에서 EV를 100만대 생산하는 것을 목표로 해왔지만 EV수요 감소로 장기계획을 재검토해 대규모 EV 투자계획을 늦추고 있다. 2024년의 EV 생산대수를 당초 30만대 계획을 하향수정해 20만~25만대를 예상하고 있다. 삼성SDI는 GM과의 합작법인을 통해 북미 전기차 시장 점유율 확대 발판을 마련하고 각형 배터리를 채택할 고객사를 늘려나갈 계획이다. 삼성SDI로서는 이번 공장이 미국에서 두번째 배터리공장이 된다. 최윤호 삼성SDI 대표이사 사장은 "GM과 지난해 MOU 체결 이후 굳건한 파트너십을 바탕으로 프리미엄 배터리 생산 거점을 마련했다"며 "삼성SDI만의 초격차 기술력을 담은 제품으로 GM이 전기차 시장 리더십을 강화하는데 최선의 노력을 다하겠다"고 말했다．
- 산업
2024-08-29
두 희귀 유전병, 대사-면역 결함 밀접한 연관성 드러나

대사와 면역의 두 가지 유전적인 질병이 지금까지 알려진 것보다 더 많은 공통점을 가지고 있다는 최신 연구 결과가 나왔다고 메디컬익스프레스가 전했다. 미국 테네시주 밴더빌트 대학 연구진이 수행한 이 연구 결과는 사이언스의 자매 학술지 '사이언스 면역학(Science Immunology)' 저널에 발표됐다. 연구 결과는 면역 체계 T 세포(세포의 면역을 담당하는 림프구의 일종)의 기능에 매우 중요한 '새로운 대사 유전자 세트'를 가리키며, 이러한 대사 또는 면역 장애를 가진 환자들의 치료를 개선할 가능성을 높였다는 평가다. 이 연구는 선천적인 신진대사 오류(세포가 음식을 에너지로 전환하는 과정의 장애)와 선천적인 면역 오류(면역 체계 기능에 영향을 미치는 장애)를 일으키는 유전자들을 조사 분석한 결과다. 현재까지 이러한 희귀하고 복잡한 질병들은 여전히 명쾌하게 규명되지 않았다. 밴더빌트 대학 의료센터의 제프리 러스멜 및 앤드류 패터슨 박사는 "이전에는 대사와 면역이라는 두 질병 목록에 모두 들어가 있는 공통 유전자는 소수에 불과했다. 이번 연구 결과 우리는 더 많은 유전자가 중복돼 있다는 사실을 발견했다“고 말했다. 또한 "우리의 연구는 선천적인 신진대사의 오류와 관련된 많은 유전자들이 돌연변이가 발생할 때 T 세포 기능에도 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여 주었다"고 밝혔다. 연구 결과에 따르면 선천적 신진대사 이상이 있는 환자는 치료에 영향을 미칠 수 있는 면역 결함도 있을 수 있다. 반대로 대사 결함은 선천적 면역 결함이 있는 환자의 증상에 영향을 미칠 수 있다. 러스멜 교수는 "아직 규명해야 할 것이 훨씬 많지만, 이러한 연관성들은 다른 치료법들을 시사할 수 있다”며 “이 질병들은 다른 범주라기 보다는 연속선의 일부다. 그들 사이에는 회색 지대가 있으며, 이 둘을 교차하는 새로운 종류의 선천적 면역 대사 오류가 발생할 수 있다”고 설명했다. 패터슨과 연구팀은 유전자 편집 기술 크리스퍼(CRISPR: 유전자가위) 접근법을 사용해 면역 결함이 있는 대사 유전자의 선천적 결함과 대사 결함이 있는 면역 유전자의 선천적 결함을 검사했다. 또한 각 세트에서 면역 및 대사 결함이 있는 유전자를 추가로 분석했다. 기계론적 영향을 더 주의 깊게 조사하기 위해서였다. 연구팀의 목표는 대사 경로가 T 세포 기능을 조절하는 방식을 발견하고, 면역 매개 질환에 대한 표적 치료법을 개발하는 것이었다. 패터슨은 "우리가 한 일은 추가 조사를 위한 기반을 마련하는 것"이라고 말했다. 그는 "우리가 연구한 두 가지 사례는 새로운 생물학과 새로운 메커니즘을 가리키고 있으며, T 세포 기능에서 그들의 역할을 분석하기 위해 수백 개의 다른 유전자를 식별하고 확인한 것“이라고 설명했다. 이 연구 결과는 모두가 이용할 수 있도록 공개됐다.
- IT/바이오
2024-08-20
[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.
- 포커스온
2024-08-19

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