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삼성전자, 이르면 9월부터 엔비디아에 12단 HBM3E 단독 공급
- 삼성전자가 빠르면 9월부터 엔비디아에 12단 고대역폭 메모리(HBM) 제품을 단독 공급하게 될 것이라는 소식이 전해졌다. 디지타임스가 26일(현지시간) 삼성전자는 HBM 시장에서 빠르게 입지를 다지고 있다며 최근 12단 D램을 탑재한 HBM3E 개발에 성공했다고 발표한 이후 현재 선두주자인 SK하이닉스와 마이크론을 제치고 엔비디아의 유일한 12단 HBM3E 공급업체가 될 수 있다는 보도가 나왔다고 전했다. 업계 소식통에 따르면, 삼성은 12단 HBM3E 개발에서 경쟁사를 앞질러 이르면 2024년 9월부터 엔비디아의 독점 공급업체가 될 것으로 보인다. 이에 대해 삼성은 고객 정보를 공개할 수 없다고 밝혔다. 마이크론은 2024년 2월 말, 8단 HBM3E 양산 개시를 발표했다. 삼성도 36GB 12단 HBM3E 제품 개발에 성공했다고 공개했다. 삼성은 12단 HBM3E가 8단 HBM3E와 동일한 높이를 유지하면서 더 많은 레이어 수를 자랑한다고 강조했다. 최대 1280GB/s의 대역폭을 제공하는 12단 HBM3E는 8단 HBM3에 비해 50% 이상의 성능과 용량을 제공한다. 삼성은 2024년 후반에 12단 HBM3E의 양산을 시작할 것으로 예상된다. 한편, 인공지능(AI) 칩 선두주자인 미국 반도체 기업 엔비디아의 젠슨 황 최고경영자(CEO)는 최근 'GTC 2024'에서 삼성이 아직 HBM3E의 양산에 대해 발표하지 않았음에도 삼성의 HBM이 현재 검증 단계를 거치고 있다고 확인했다. 젠슨 황 CEO는 삼성의 12단 HBM3E 디스플레이 옆에 '젠슨 승인'이라고 서명까지 해 삼성의 HBM3E가 검증 과정을 통과할 가능성이 높다는 추측을 불러일으켰다. 젠슨 황 CEO는 지난 3월 19일 엔비디아의 연례 개발자 콘퍼런스 'GTC 24' 둘째 날 삼성전자의 고대역폭 메모리(HBM)를 테스트하고 있다고 밝혔다. 황 CEO는 '삼성의 HBM을 사용하고 있느냐'라는 질문에 "아직 사용하고 있지 않다"면서도 "현재 테스트하고(qualifying) 있으며 기대가 크다"고 말했다. HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 크게 높인 제품으로 고성능 컴퓨팅 시스템에 사용되는 차세대 메모리 기술이다. 방대한 데이터를 신속하고 끊임없이 처리해야 하는 생성 AI를 구동하려면 HBM과 같은 고성능 메모리가 반드시 필요한 것으로 알려져 있다. 고성능 컴퓨팅 시스템에서는 대규모 시뮬레이션과 데이터 분석 과정에 HBM을 사용한다. 아울러 고성능 그래픽 카드에서는 게임, 가상현실(VR), 증강현실(AR) 등의 그래픽 데이터를 빨리 처리하기 위해 HBM이 사용된다. HBM은 1세대(HBM)-2세대(HBM2)-3세대(HBM2E)-4세대(HBM3)-5세대(HBM3E) 순으로 개발되고 있으며, HBM3E는 HBM3의 확장 버전이다. HBM3 시장의 90% 이상을 점유하고 있는 SK하이닉스는 메모리 업체 중 가장 먼저 5세대인 HBM3E D램을 엔비디아에 납품한다고 밝혔다. SK하이닉스는 2024년 3월부터 엔비디아에 8단 HBM3E를 공식 공급하기 시작했다. SK하이닉스는 GTC 2024에서 12단 HBM3E를 선보였으며, 이르면 2024년 2월에 엔비디아에 샘플을 제공할 것으로 알려졌다. SK하이닉스는 HBM4의 성능을 향상시키기 위해 하이브리드 본딩 기술을 활용할 것이라고 밝혔다. 16단 D램을 적층해 48GB 용량을 구현할 계획이며, 데이터 처리 속도는 HBM3E 대비 40%, 전력 소비는 70% 수준에 불과할 것으로 예상된다. 삼성은 지난 2월 18일부터 21일까지 열린 '2024 국제 반도체 회로 학회(ISSCC 2024)'에서 곧 출시될 HBM4가 초당 2TB의 대역폭을 자랑하며 5세대 HBM(HBM3E) 대비 66% 대폭 증가했다고 발표했다. 또한 입출력(I/O) 수도 두 배로 증가했다.
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삼성전자, 이르면 9월부터 엔비디아에 12단 HBM3E 단독 공급
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목성의 위성 유로파, 얼음 지각 두께 최소 20km
- 미국 천문학자들이 목성의 얼음 위성인 유로파의 얼음 지각 두께가 최소 20km(킬로미터)에 달한다고 밝혔다. 행성 과학자들은 최근 충돌 크레이터(분화구) 이미지와 물리 법칙을 이용해 유로파의 얼음 두께를 측정했다. 유로파는 얼음 지각으로 둘러싸인 지구의 두 배에 달하는 바닷물이 있는 암석의 위성이다. 과학자들은 오랫동안 유로파가 태양계에서 외계 생명체를 찾기에 가장 좋은 곳 중 하나라고 추정했다. 생명체의 존재 가능성과 성격은 얼음 껍질의 두께에 따라 크게 달라지는데, 천문학자들은 아직 이 부분을 밝혀내지 못했다. 20일(이하 현지시간) 과학전문 웹사이트 피즈닷오그(Phys. ORG)에 따르면 미국 퍼듀대학교 과학대학 지구, 대기 및 행성 과학과의 브랜든 존슨 부교수와 연구 과학자 시게루 와키타 등 행성 과학 전문가로 구성된 연구팀이 유로파의 얼음 지각의 두께가 최소 20km에 달한다고 발표했다. 또다른 매체 IFL사이언스도 이날 갈릴레오 탐사선의 데이터 분석에 따르면 유로파의 바다를 보호하는 얼음 지각의 두께는 최소 20km에 달하는 것으로 시사한다고 전했다. 행성 과학자들은 유로파의 대형 분화구를 연구하고 다양한 모델을 실행하여 어떤 물리적 특성의 조합이 그와 같은 표면 구조를 만들 수 있는지 조사했다. MIT의 시게루 와키타(Shigeru Wakita) 박사가 이끄는 팀은 유로파의 '타이어(Tyre)'와 '칼라니쉬(Callanish)'로 알려진 두 개의 분지가 지각 두께를 결정하는 데 핵심이 될 수 있음을 발견했다. 타이어(Tyre)와 칼라니쉬(Callanish)는 모두 다중 고리 분지다. 와키타 박사와 연구팀은 적절한 크기의 소행성이 서로 다른 두께의 지각에 충돌할 때 어떤 일이 일어날지 모델링하고 두께가 20km 이상인 얼음만이 유로파 표면과 같은 결과를 가져올 것이라고 추정했다. 이 연구는 학술 저널 ‘사이언스 어드밴스’에 게재됐다. 와키타 박사는 "유로파의 이렇게 큰 분화구에 대한 연구는 이번이 처음이다"라고 말했다. 그는 "이전 추정치에서는 두꺼운 바다 위에 매우 얇은 얼음층이 있는 것으로 나타났다. 그러나 우리 연구에 따르면 두꺼운 얼음층이 있고, 그 두께가 너무 두꺼워 이전에 논의되었던 얼음 대류가 일어났을 가능성이 높다"고 설명했다. '얼음 대류(Ice convection)'는 얼음 내부에서 열이나 다른 물리적 성질의 차이로 인해 발생하는 물질의 이동 과정을 말한다. 얼음 대류의 기본 원리는 물질이 온도에 따라 밀도가 변한다는 점에 기반한다. 이 현상은 특히 대규모 얼음층이나 얼음이 두꺼운 행성의 위성, 예를 들어 유로파와 같은 곳에서 중요한 역할을 할 수 있다. 얼음 대류는 얼음의 내부나 얼음과 액체 물 사이에서 열을 전달하는 중요한 메커니즘 중 하나다. 유로파의 얼음 층 아래에 있는 액체 물이 얼음 층과 접촉하는 부분에서 얼음을 녹이면 상대적으로 더 따뜻한 물이 위로 상승하고, 냉각되어 얼음이 될 때 다시 내려갈 수 있다. 과학자들은 오랫동안 유로파의 얼음 두께에 대해 논쟁을 벌여왔지만, 아무도 직접 방문해서 측정한 적이 없다. 이에 과학자들은 유로파의 얼음 표면에 있는 크레이터(분화구)를 활용했다. 존슨 박사는 1998년 유로파를 탐사한 우주선 갈릴레오의 데이터와 이미지를 사용해 충돌 크레이터를 분석해 유로파의 얼음 지각 구조를 분석했다. 행성 물리학 및 거대 충돌 분야의 전문가인 존슨은 태양계의 거의 모든 주요 행성을 연구해 왔다. 그는 "충돌 크레이터는 행성을 형성하는 가장 보편적인 표면 과정"이라며 "분화구는 우리가 지금까지 본 거의 모든 고체에서 발견된다. 분화구는 행성을 변화시키는 주요 동인"이라고 부연했다. 존슨은 "유로파의 분화구의 크기와 모양을 이해하고 수치 시뮬레이션으로 그 형성을 재현함으로써 얼음 지각의 두께에 대한 정보를 유추할 수 있다"고 덧붙였다. 유로파는 얼어붙었만, 빙하 속에는 바위로 이루어진 핵이 있다. 하지만 얼음 표면은 정체되어 있지 않다. 해양의 판구조론과 대류, 얼음 때문에 유로파는 표면이 자주 바뀐다. 유로파는 표면에 크레이터가 거의 없는 특이한 위성으로 얼음 지각이 계속해서 새로 생성되면서 크레이터를 없앴다는 주장이 힘을 얻고 있다. 이는 지표면 자체의 나이가 5000만 년에서 1억 년에 불과하다는 것을 의미하는데, 인간과 같이 수명이 짧은 생물에게는 오래된 것처럼 보이지만 지질학적 시기로 보면 젊다는 지적이다. 표면이 매끄럽고 젊다는 것은 분화구가 명확하게 구분되어 있고 깊지 않다는 것을 의미한다. 분화구는 유로파의 암석 중심부에 대한 많은 정보를 전달하기보다는 얼음 지각과 그 아래 존재할 수 있는 수중 바다에 대해 더 많은 것을 담고 있다. 존슨은 "얼음의 두께를 이해하는 것은 유로파의 생명체 존재 가능성에 대한 이론을 세우는 데 필수적이다"라고 말했다. 그는 "얼음 지각의 두께는 그 안에서 어떤 과정이 일어나고 있는지를 제어하며, 이는 지표와 바다 사이의 물질 교환을 이해하는 데 매우 중요하다. 이는 유로파에서 일어나는 모든 종류의 과정을 이해하는 데 도움이 되며, 생명체의 가능성을 이해하는 데도 도움이 될 것"이라고 말했다. 국립과천과학관에 따르면 천문학자들은 이전 연구를 통해 목성의 위성인 유로파, 가니메데, 칼리스토에 지구의 바다보다 6배나 되는 양의 물을 표면 아래에 품고 있다는 사실을 발견했다. 생명체가 살기 위해서는 물, 원소, 에너지라는 3가지 요소가 필요하다. 외행성계 위성에는 이 3가지 요소가 적절하게 있는 것으로 추측되고 있다. 목성은 태양에서 멀기 때문에 표면 온도가 영하 110도이며, 목성의 위성인 유로파의 표면 온도는 영하 220도에 이른다. 유로파의 얼음 지각의 두께는 생명체가 존재할 수 있는 잠재적인 물 존재의 환경을 숨기고 있을 수 있다. 물 존재는 행성에서 생명의 가능성을 탐색하는 데 있어 중요한 요소 중 하나가 될 수 있다. 그러나 실제로 생명체가 존재하는지 여부를 확인하기 위해서는 유로파에 대한 추가적인 탐사와 연구가 필요하다.
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목성의 위성 유로파, 얼음 지각 두께 최소 20km
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엔비디아, 차세대 AI칩 'B200'·인공지능 플랫폼 'GR00T' 공개
- 미국 인공지능(AI) 반도체 기업 엔비디아가 새로운 인공지능 플랫폼과 차세대 AI칩을 공개했다. 엔비디아는 18일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이 SAP 센터에서 개발자 콘퍼런스 'GTC(GPU Technology Conference) 2024'를 열고 새 인공지능 플랫폼 'GR00T'와 새 인공지능 AI칩 'B200'을 공개했다. 'B200'은 엔비디아의 호퍼 아키텍처를 기반으로 한 최신 AI 칩, H100을 능가하는 차세대 AI 칩으로 평가된다. 엔비디아는 새로운 플랫폼 '블랙웰(Blackwell)'을 통해 H100에 비해 최대 30배 향상된 성능을 제공한다고 밝혔다. 또한, 비용과 에너지 소비는 H100 대비 최대 25분의 1로 대폭 줄였다고 설명했다. 젠슨 황 CEO는 "호퍼는 매우 인상적이었으나, 우리는 더 큰 규모의 GPU를 추구한다"며 '블랙웰' 플랫폼을 소개하면서 "블랙웰은 단순한 플랫폼이 아니다"라고 말했다. 그는 이어 "엔비디아는 지난 30년 동안 딥러닝, AI와 같은 혁신적인 기술을 실현하기 위해 가속 컴퓨팅을 추구해왔다. 생성형 AI는 우리 시대를 정의하는 기술이며, Blackwell GPU는 이 새로운 산업 혁명을 주도할 엔진으로서, 세계에서 가장 혁신적인 기업들과 협력하여 모든 산업 분야에서 AI의 잠재력을 실현할 것"이라고 강조했다. 블랙웰은 게임 이론과 통계학을 전공한 수학자이자 흑인으로는 최초로 미국국립과학원에 입회한 데이비드 헤롤드 블랙웰을 기리기 위해 붙여진 이름이다. 이 새로운 아키텍처는 2년 전 출시된 엔비디아 호퍼(Hopper) 아키텍처의 후속 기술이다. 블랙웰은 최대 10조 개의 파라미터로 확장되는 모델에 대한 AI 훈련과 실시간 거대 언어모델(LLM) 추론을 지원한다. 'B200' 가격은 아직 공개되지 않았다. 새 인공지능 플랫폼 'GR00T' 공개 또 이사악(Isaac)과 제트슨(Jetson)과 같은 기존 프로그램을 통해 로봇 산업 혁신을 주도하는 데 앞장서온 엔비디아는 새 인공지능플랫폼 GR00T를 통해 휴머노이드 로봇 개발 경쟁에 본격적으로 참여할 예정이라고 테크크런치가 전했다. 'GR00T'는 1X 테크놀로지, 아지리리티 로보틱스, 앱트로닉, 보스톤 다이나믹스, 피겨 에이아이, 푸리에 인텔리전스, 샌추어리 에이아이, 유니트리 로보틱스, 엑스펭 로보틱스 등 최근 주목받고 있는 다수의 휴머노이드 로봇 제조업체를 지원할 예정이며, 테슬라와 같은 몇몇 예외를 제외하고는 현재 대부분의 주요 휴머노이드 로봇 제작사를 포함하고 있다. 인공지능 칩 제조업체 선두주자인 엔비디아는 최근 개최된 GTC 개발자 컨퍼런스에서 젠슨 황(Jensen Huang) 최고경영자(CEO)는 "일반적인 휴머노이드 로봇을 위한 기반 모델 구축은 오늘날 인공지능 분야에서 해결해야 할 가장 흥미로운 문제 중 하나"라고 말했다. 휴머노이드 로봇은 현재 로봇 산업에서 가장 활발하게 논의되고 있는 주제 중 하나이며 많은 투자 유치와 동시에 큰 회의감도 불러오고 있다. 아지리리티 로보틱스의 공동 설립자이자 최고 로봇 책임자인 조나단 허스트(Jonathan Hurst)는 "디지트(Digit)와 같은 인간 중심 로봇은 앞으로 노동 시장을 완전히 변화시킬 수 있다. 최신 인공지능은 로봇 개발을 촉진하여 로봇이 일상 생활의 모든 영역에서 사람들을 도울 수 있도록 길을 열어줄 것"이라며 협력에 대한 긍정적인 입장을 밝혔다. 샌추어리 에이아이의 공동 설립자이자 최고경영자인 조디 로즈(Geordie Rose) 역시 "실체 인공지능은 인류가 직면한 가장 큰 과제 중 일부를 해결하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 현재 우리의 상상력을 뛰어넘는 혁신을 창출할 수도 있다. 이처럼 중요한 기술은 폐쇄적인 환경에서 개발되어서는 안 되며, 엔비디아와 같은 장기적인 파트너와의 협력이 중요하다"라고 전했다. 엔비디아는 GR00T 와 함께 새로운 하드웨어 '제트슨 토르(Jetson Thor)'도 출시했다. 제트슨 토르는 시뮬레이션 워크플로, 생성 인공지능 모델 등을 실행하기 위해 특별히 설계된 휴머노이드 로봇용 컴퓨터다. 또한 엔비디아는 이번 GTC 컨퍼런스에서 휴머노이드 로봇뿐만 아니라 로봇 팔 조작을 위한 '아이작 매니퓰레이터(Isaac Manipulator)'와 이동용 로봇을 위한 멀티 카메라 3D 서라운드 시각 기능을 갖춘 '아이작 퍼셉터(Isaac Perceptor)' 등 두 개의 중요 프로그램을 발표했다. 이번 발표를 통해 엔비디아는 휴머노이드 로봇과 모바일 매니퓰레이터 시장에서 적극적인 참여와 기여를 목표로 하고 있음을 분명히 했다. 이 두 분야에서의 시장 점유율 경쟁은 앞으로 몇 년간 더욱 치열해질 것으로 보인다.
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엔비디아, 차세대 AI칩 'B200'·인공지능 플랫폼 'GR00T' 공개
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잠자는 대서양 섭입대, 새로운 '불의 고리' 형성하나?
- 지브롤터 해협 하부에서 소상 상태에 있던 섭입대가 활성화되면 새로운 '불의 고리'를 형성해 대서양을 폐쇄할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. '섭입대'는 판 구조론에서, 서로 다른 두 판이 수렴할 때 한쪽 판이 나머지 판 아래로 밀려 들어가는 현상이 일어나는 곳을 말한다. 이 때, 보통 더 무거운 해양 지각이 대륙 지각 아래로 섭입하게 된다. 섭입 과정에서는 많은 지질학적 활동이 발생하는데, 이로 인해 지진이나 화산 활동과 같은 현상이 자주 일어난다. 라이브 사이언스 닷컴은 17일(현지시간) 포르투갈 리스본 대학교 연구팀의 연구 결과 잠자고 있던 지브롤터 섭입대가 깨어나 대서양을 삼키는 새로운 '불의 고리'를 형성할 수 있다고 전했다. 지브롤터호 혹은 해구로 알려진 섭입대(사진속 빨간 화살표 부분)는 현재 포르투갈과 모로코 사이의 좁은 해양 통로에 위치하고 있다. 연구팀에 따르면 지브롤터 섭입대는 약 3000만 년 전 지중해 북부 연안을 따라 형성된 섭입대의 서쪽 이동 현상으로 인해 생성되었지만, 최근 5백만 년 동안 정지 상태에 있었다. 이러한 침체 현상으로 인해 일부 과학자들은 지브롤터 섭입대가 현재도 활동하고 있는지 의문을 제기했다. 지난 2월 13일 저널 지질학(Geology)에 발표된 연구 결과에 따르면 이 섭입대는 단지 휴면 상태에 있을 뿐이다. 이러한 소강 상태는 약 2000만 년 더 지속될 것이며, 그 후 지브롤터 섭입대는 '섭입 침투(subduction invasion)'라는 과정을 통해 다시 활성화되어 대서양으로 진출할 수 있다고 한다. 현재 알려진 대서양에는 카리브해의 소앤틸리스 섭입대와 남극 근처의 스코샤 열도 등 두 개의 섭입대가 존재한다. 리스본 대학교의 지질학자이자 조교수인 주앙 두아르테는 성명에서 "이 섭입대는 수백만 년 전에 대서양을 침범했다"고 말했다. 두아르테 교수는 "지브롤터를 연구하는 것은 지각 변동이 막 일어나고 있는 초기 단계에서 그 과정을 관찰할 수 있기 때문에 귀중한 기회"라고 설명했다. 연구팀은 지브롤터호가 여전히 활성 상태인지 확인하기 위해 올리고세 시대(3400만~2300만년 전)에 섭입대의 탄생과 현재까지의 진화 과정을 시뮬레이션하는 컴퓨터 모델을 구축했다. 연구팀은 500만 년 전 대서양 경계에 가까워지면서 호의 속도가 급격히 감소하는 것을 발견했다. 연구팀은 "이 시점에서 지브롤터 섭입대는 활동하지 않은 것으로 보인다"고 적었다. 연구팀은 이후 4000만 년 동안 섭입대의 운명을 모델링했으며, 현재부터 약 2000만 년 동안 지브롤터 해협을 통해 천천히 전진하는 것으로 나타났다. 연구 결과는 "놀랍게도 이 시점 이후 해구 후퇴 속도가 느려지면서 섭입대가 확장되고 해양 쪽으로 전파된다"고 설명했다. 연구팀은 몇 년 전만 해도 사용할 수 없었던 첨단 도구와 컴퓨터를 활용해 이러한 모델링을 수행했다. 연구팀은 "이를 통해 지브롤터 섭입대의 형성 과정과 먼 미래의 진화 과정을 세밀하게 시뮬레이션할 수 있게 됐다"고 덧붙였다. 연구 발표에 따르면 지브롤터 섭입대가 대서양으로 침범한다면 태평양을 둘러싸고 있는 일련의 섭입대 사슬인 '불의 고리'와 유사한 대서양 섭입대 시스템 형성에 기여할 수 있다. 대서양에서도 유사한 불의 고리 사슬이 형성되면 해양 지각이 대서양 양쪽의 섭입을 통해 맨틀로 재순환되어 점차 대서양을 삼켜 폐쇄할 수 있다. 지난 500만 년 동안 지브롤터 섭입대의 지속적인 진행은 이 지역에서 지진과 화산 활동이 비교적 적은 이유로 거론됐다. 이는 과거 섭입대가 활동하고 있을 수 있다는 가설을 반박하는 주장으로 사용되어 왔다. 새로운 연구 결과 연구팀은 섭입대의 지각 활동 부재는 장기간 정지 상태의 직접적인 결과라고 주장했다. 이 지역에서는 역사상 많은 소규모 지진과 수 차례 거대한 대지진과 쓰나미가 발생했다. 이 지역을 뒤흔든 마지막 대규모 지진은 1755년 리스본 대지진으로, 순간 진도 규모 8.5에서 9.0으로 추정된다. 그밖에 1761년 리스본 지진, 1816년 북대서양 지진, 1941년 글로리아단층 지진, 1969년 포르투갈 지진, 1975년 북대서양 지진 등이 있다. 한편, 환태평양 불의 고리는 지진과 화산 활동이 매우 빈번하게 일어나는 태평양의 특정 지역을 가리킨다. 환태평양 불의 고리는 태평양의 여러 해저 플레이트가 충돌하고, 서로 이동하면서 지구 표면에 지진, 화산 폭발 및 기타 지질 활동을 유발한다. 이 지역은 주로 태평양의 주변에 위치하고 있으며, 이로 인해 아시아, 호주, 북미, 남미 등 여러 지역에서 지진과 화산 활동이 일어난다. 동북아시아에 위치한 한국도 환태평양 불의 고리에 속한다. 한국은 태평양 플레이트와 유라시아 플레이트의 경계 부근에 있다. 이로 인해 한국은 지진 활동이 비교적 빈번하며, 특히 한반도 남부와 서해안 지역에서 자주 발생한다. 한국의 대표적인 화산인 한라산과 백두산 역시 이 환태평양 불의 고리에 위치한 화산 중 하나다. 한국과 같이 환태평양 불의 고리에 속한 일본의 경우 해저 화산 폭발로 새로운 섬이 탄생 하기도 한다. 일본 기상청(JMA)은 지난해 11월 1일, 태평양 오가사와라 제도 이오지마 해역에서 해저 화산 폭발로 새로운 섬이 형성되었다고 발표했다. 이 섬은 일본 수도인 도쿄에서 남쪽으로 약 1200km 떨어진 이오지마 앞바다에서 약 1km 지점에 위치하며 섬의 크기는 가로 약 400m, 세로 약 200m로 추정된다. 도쿄 대학 지진연구소의 나카다 세츠야 명예 교수는 "분출 전부터 표면 아래에 마그마가 축적되어 있었으며, 이 마그마가 분출하면서 섬이 형성된 것으로 보인다"고 설명했다.
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잠자는 대서양 섭입대, 새로운 '불의 고리' 형성하나?
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NASA의 소행성 충돌 DART 임무, 우주 암석 재구성
- 과학자들은 미 우주항공국(NASA·나사)의 이중 소행성 방향 전환 시험(DART)의 목표 소행성이 충돌로 인해 모양이 바뀌었을 수 있다는 사실을 발견했다. 과학 전문 매체 스페이스닷컴은 지난 27일(현지시간) 소행성 디모포스(Dimorphos)와 충돌한 NASA의 DART 임무 결과, 충돌의 여파에 대한 새로운 조사에 따르면 이원 소행성계의 작은 구성 요소인 이 소행성은 느슨한 '잔해 더미' 구성을 보이는 것으로 나타났다고 전했다. 영국의 과학 전문 매체 사이키(phys.org)에 따르면 디모포스는 지구 근처 소행성 디디모스(Didymus)를 공전하는 작고 불규칙한 모양의 위성이다. NASA에 따르면 DART는 운동 충돌을 통해 우주에서 소행성의 움직임을 변화시켜 소행성 편향의 한 가지 방법을 조사하고 입증하는 최초의 임무였다. DART는 2023년 9월 26일 더 큰 우주 암석인 디디모스 궤도를 도는 소행성 디모포스와 충돌했다. 이 우주 공격의 목적은 운동 충돌이 소행성의 궤도를 더 큰 물체 주위로 바꿀 수 있는지 확인하고, 언젠가 지구와의 충돌 경로에 소행성이 떨어질 경우 이 방법을 사용하여 우주 암석을 회피할 수 있는지 검증하는 것이었다. 충돌 6개월 후, NASA는 디모포스가 더 큰 소행성 궤도를 도는 데 걸리는 시간이 33분 단축되는 등 임무가 성공적이었다고 확인했다. 충돌 후 디모포스가 디디모스 주위를 도는 데 걸리는 시간은 약 11시간 23분이 걸fuT다. 그리고 이제 새로운 연구에 따르면 이 충돌이 디모르포스의 모양에도 큰 영향을 미쳤을 수 있다. 스위스의 베른 대학교 과학자 사비나 라두칸이 이끄는 연구팀은 최첨단 컴퓨터 모델링을 사용하여 디모포스가 느슨한 잔해 더미 소행성이라는 것을 처음으로 확인했다. 이는 또한 이 소행성이 더 큰 소행성인 디디모스에서 분출된 물질로 형성되었을 수 있다는 것을 의미한다. 충돌 관측과 가장 근접하게 일치하는 시뮬레이션 결과, 디모포스는 응집력이 약하고 표면에 큰 바위가 없는 것으로 나타났다. 이 내용은 ‘네이처 아스트로노미(Nature Astronomy)’ 저널에 게재됐다. 논문에는 이 소행성의 구성과 다가오는 우주 암석으로부터 지구를 방어할 수 있는지 여부에 대한 세부 정보가 포함되어 있다. 라두칸 박사는 "DART가 디모포스에 도착하기 전에는 무엇을 기대해야 할지 몰랐다. 지구에서 너무 멀리 떨어져 있기 때문에 디모포스는 제대로 관측되지 않았다. 따라서 우리는 본질적으로 디모포스 크기의 큰 바위와 같은 모 놀리 식 물체부터 응집력이 없는 잔해 더미 또는 그 사이의 모든 것을 만날 수 있었다"며 "따라서 충격 결과는 대부분의 사람들에게 놀라움으로 다가왔지만 예상된 시나리오 중 하나였다"고 말했다. 그는 "디모포스는 소행성 류구, 베누와는 구성이 매우 다르지만 충돌에 대한 반응은 매우 비슷해 보여 놀랐다"고 밝혔다. 이어 "이 모든 소행성에서 분화구는 저중력, 저응집성 체제에서 발생하며, 분화구는 발사체보다 몇 배 더 커진다고 설명했다. 또한 연구팀의 계산에 따르면, DART 충돌은 단순히 충돌 분화구를 만든 것이 아니라 디모포스를 완전히 재구성한 것으로 보인다. 연구팀의 시뮬레이션 결과, DART 충돌로 인해 디모포스 질량의 0.5%에서 1%가 분출된 반면, 질량의 8%는 재분배되어 소행성이 크게 재형성되고 표면이 다시 형성된 것으로 나타났다. 라두칸은 이러한 연구 결과는 작은 소행성의 구조적 무결성과 충돌에 대한 반응이 내부 구성과 구성 물질의 분포에 크게 영향을 받는다는 것을 시사한다고 덧붙였다. 연구팀의 연구 결과는 과학자들이 디모포스와 디디모스 소행성계를 더 잘 이해하고 태양계 내 다른 쌍성 소행성의 역학을 해부하는 데 도움이 될 수 있다. 라두칸은 "이번 연구에서 밝혀진 디모포스의 물질적 특성과 구조는 작은 달이 디디모스에서 회전 질량을 흘려보내고 재축적하여 형성되었을 가능성이 있음을 시사한다"고 말했다. 그는 "이러한 발견은 우리 태양계에서 유사한 이원계의 유병률과 특성에 대한 단서를 제공하여 형성 역사와 진화에 대한 더 넓은 이해에 기여한다"고 덧붙였다. 소행성 임무는 극도로 어려운 작업이다. 행성이나 달에 비해 상대적으로 작은 크기는 우주선 착륙과 샘플 채취에 필요한 충분한 중력이 없는 것을 의미하기 때문이다. 하지만 NASA는 최근 소행성 임무에 적극적으로 나서고 있다. 일본 우주국(JAXA)의 하야부사-2(Hayabusa-2) 임무는 2018년 소행성 류구(Ryugu)에 도달했고, 같은 해 NASA의 오시리스-렉스(Osiris-Rex) 임무는 소행성 베누(Bennu)와 만났다. 하야부사 임무는 표면에 접근하여 작은 발사체를 발사해 표면 잔해를 수집했다. 그러나 DART 임무는 기존 임무와는 차별화된다. 소행성 물질 샘플을 지구로 가져오는 것이 아니라, 고속으로 우주 암석에 충돌하여 파괴하는 것이 목표였다. 소행성과의 고속 충돌은 놀라운 수준의 정밀도를 요구한다. DART의 목표였던 디모포스는 실제로 두 개의 소행성이 서로를 도는 이중 소행성 시스템의 일부였다. 이 시스템은 '쌍성(binary)'이라고 불리며, 더 큰 디디무스와 달 역할을 하는 디모포스로 구성된다. 디디무스는 지름 약 780m(2560피트)의 아폴로 소행성으로 분류되는 근지구천체다. 이는 서울 롯데월드타워 높이의 약 2.5배 정도에 해당한다. 2022년 9월 26일, NASA의 DART 임무는 디디무스에 충돌하여 궤도를 변경하려는 시도를 성공적으로 수행했다. 디모포스에 대한 시뮬레이션은 DART의 충돌로 인해 소행성에서 매우 큰 분화구를 볼 수 있을 것으로 예상했지만 실제로는 소행성의 모양이 변경되었을 가능성이 더 높다는 것을 보여준다. 이 시뮬레이션은 약 50억kg의 소행성과 질량 580kg의 충돌이었다. 쉽게 말하면, 개미가 버스 두 대를 치는 것과 같다. 게다가 우주선은 초당 약 6km를 이동하고 있다. 소행성 디모포스의 관찰을 바탕으로 한 시뮬레이션 결과, 소행성은 이제 디디무스 주위를 이전보다 33분 느리게 공전하는 것으로 나타났다. 궤도는 11시간 55분에서 11시간 22분으로 늘어났다. 디모포스 핵의 운동량 변화도 직접적인 충격에서 예상되는 것보다 더 높아 처음에는 불가능해 보일 수 있다. 그러나 소행성은 중력에 의해 서로 결합된 느슨한 잔해로 구성되어 매우 약하게 구성되어 있다. 그 충격으로 인해 디모포스에서 많은 물질이 날아갔다. 이 물질은 이제 충격의 반대 방향으로 이동하고 있다. 이것은 반동처럼 작용해 소행성의 속도를 늦춘다. 과학자들은 디모포스에서 떨어져 나온 반사율이 높은 모든 물질을 관찰함으로써 소행성에서 손실된 물질의 양을 추정할 수 있다. 그 결과는 약 2000만kg으로, 이는 연료를 가득 채운 아폴로 시대의 새턴 V 로켓 6개에 해당한다. 모든 매개변수(질량, 속도, 각도 및 손실된 재료의 양)를 함께 결합하고 영향을 시뮬레이션함으로써 연구원들은 답에 대해 상당히 확신을 가질 수 있었다. 디모포스에서 나오는 물질의 입자 크기뿐만 아니라 소행성의 응집력이 제한되어 있고 표면이 작은 충격에 의해 지속적으로 변경되거나 모양이 변경되어야 한다는 점에 대해서도 확신을 갖고 있다. 최근 지구에 발생한 중요한 영향으로는 2013년 러시아 첼랴빈스크(Chelyabinsk) 상공에서 떨어진 유성우가 있다. 더 먼 기록으로는 1908년 시베리아 외딴 지역 상공의 악명 높은 퉁구스카(Tunguska) 충돌이 있다. 이는 6600만년 전 지구를 강타했을 때 공룡을 멸종시킨 10km 물체와 같이 대량 멸종을 일으킬 수 있는 종류의 사건은 아니지만, 첼랴빈스크와 퉁구스카는 가능성이 매우 높은 충돌이었다. 러시아 영토에 떨어진 거대한 운석 충돌인 첼랴빈스크와 퉁구스카 두 사건 모두 엄청난 규모의 에너지를 방출하며 광범위한 피해를 입혔다. 한편, DART 임무의 비용은 3억2400만 달러(약 4325억원)로 우주 임무로서는 낮은 수준이다. 개발 단계가 완료되면 지구 쪽으로 향하는 소행성의 방향을 바꾸는 유사한 임무를 더 저렴하게 발사할 수 있다. 가장 큰 변수는 경고 시간이다. DART가 디모포스에 충돌했을 때 관찰된 30분 궤도 변화는 소행성이 지구에 매우 가까울 경우 큰 효과를 기대하기 어렵다. 하지만, 태양계 외부와 같은 먼 곳에서 물체 경로를 예측하고 작은 변화를 줄 수 있다면 소행성의 경로를 지구로부터 충분히 멀어지게 할 수 있다. 미래에는 소행성 임무가 더욱 활발하게 이루어질 것으로 예상된다. 이는 과학적 관심뿐만 아니라 소행성에서 물질을 쉽게 제거할 수 있다는 점에서 민간 기업의 채굴 관심도를 높일 수 있기 때문이다.
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- 산업
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NASA의 소행성 충돌 DART 임무, 우주 암석 재구성
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애리조나 배린저 운석 구덩이, 빠르게 회전하는 소행성이 만들어낸 신비로운 지형
- 미국 애리조나의 배린저(Barringer Crater) 운석 구덩이는 빠르게 회전하는 소행성이 만들어 낸 결과물이라는 분석이 나왔다. 지구는 달이나 화성과 같이 충돌 흔적이 드물다. 이는 지구를 중간권에서 보호하는 대형 운석체로 인한 것이다. 그렇지만 완전히 충돌이 불가능한 것은 아니다. 최근의 충돌 사례 중 하나는 애리조나 북부 사막지역 플래그스태프 동쪽으로부터 약 37마일 떨어진 곳에 위치한 배린저 충돌지다. 이 충돌지는 약 5만년 전에 형성되었지만, 건조한 환경 덕분에 충돌 현장이 놀랍도록 잘 보존되어 있다. 산업 관련 매체 파퓰러 메카닉스(popularmechanics)는 지난 26일(현지시간)에 브라질 캠피나스 대학교의 과학자들이 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 미국 애리조나 북부 사막 지역의 배린저 운석 구덩이를 분석한 결과에 대해 보도했다. 배린저 운석 구덩이는 미국 애리조나 주 윈슬로 시의 서쪽에 있는 거대한 운석 구덩이로, 직경은 약 1.2km이며, 깊이는 200m, 낙하한 운석의 직경은 약 100m로 추정된다. 연구팀은 논문에서 "다양한 결합 응력, 초기 회전 속도, 초기 높이에서 회전하는 입자 발사체가 응집력 없는 입자와 충돌하는 이산 요소 방법 계산을 수행했다"며 "우리의 연구 결과는 발사체 물질의 분산과 지구 및 다른 행성 환경에서 발견되는 다양한 충돌구 모양을 밝혀준다"고 말했다. 충돌구는 모두 동일한 형태를 띠지 않는다. 일부는 깊고 좁으며(충돌구 내부에는 다양한 지형이 존재함), 다른 일부는 배린저 운석 구덩이처럼 넓고 얕다. 일반적으로 우리가 충돌 현장으로 알고 있는 모습이다. 연구팀은 이러한 다양한 구멍 형성 과정을 이해하기 위해 2000개의 작은 구체로 이루어진 가상 발사체를 사용해 시뮬레이션을 만들었다. 이 디지털 우주 쓰레기는 그 다음 지구 표면을 대신하는 입자층에 떨어뜨렸다. 이 과정을 통해 연그팀은 빠르게 회전하는 소행성이 배린저 운석 구덩이와 유사하게 넓고 얕은 지형을 형성한다는 것을 발견했다. 야구 용어를 빌려 설명하자면, 캐년 디아블로라는 별명을 가진 운석은 스핀이 없는 빠른 공(fastball)보다는 악한 커브볼(curveball)에 더 가깝다고 할 수 있다. 캐년 디아블로는 애리조나 북부의 투 건스 근처에 있는 협곡이다. 그러나 캐년 디아블로를 형성한 구성 암석은 느슨하게 결합되어 있었으며, 운석이 지표에 충돌할 때 일부 충돌 에너지가 암석 간 결합을 깨트리는 데 사용됐다. 암석 조각들은 흩어졌지만, 충돌 에너지는 적었고 깊이까지 파고들지는 않았다. 빠르게 회전하는 소행성은 보다 깊은 충돌구를 형성할 수 있지만, 배린저 운석 구덩이와 달리 구성물은 단단하게 결합되어 있어야 한다. 배린저 운석 구덩이는 세계적으로, 심지어 미국 내에서도 유일한 커브볼 충돌 지형이 아니다. 공룡이 지구를 걷던 1억 년 전에 형성된 테네시 주 게인즈버로의 플린 크리크 충돌구도 비슷한 커브볼 유형의 운석에 의해 생성되었을 가능성이 높다. 태양계 전체에는 다양한 '투구' 특성을 지닌 충돌 지형이 너무 많아서 우주는 최소한 명예 투수상(Cy Young Award, 사이영 상) 후보라고 할 수 있다. 운석의 충돌 과정은 운석의 속도, 회전 속도, 구성 물질의 결합 강도 등에 따라 충돌구 형태가 달라진다. 빠르게 회전하는 소행성은 주로 넓고 얕은 충돌구를 만들 가능성이 높으며, 구성물이 단단하게 결합된 경우 더 깊은 충돌구가 형성될 수 있다.
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- 생활경제
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애리조나 배린저 운석 구덩이, 빠르게 회전하는 소행성이 만들어낸 신비로운 지형
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[신소재 신기술(7)] 스위스 연구팀, 혁신적 사족 로봇 개발⋯최첨단 조작 작업 수행
- 스위스 연구팀이 사족 로봇이 다리만을 사용하여 최첨단 조작 작업을 수행할 수 있는 컨트롤러 '페디풀레이트(Pedipulate)'를 개발했다. 크립토폴리탄은 지난 26일(현지시간) 스위스 ETH 취리히 로봇 시스템 연구소의 연구팀이 과학 논문 온라인 저장소 아카이브(arXiv) 서버에 발표한 연구에서 사족 로봇이 다리를 사용해 복잡한 조작 작업을 수행할 수 있는 혁신적인 컨트롤러인 페디풀레이트를 개발했다고 보도했다. 페디풀레이트는 '다리를 사용하여 조작하다'라는 뜻을 가진 단어로, 사족 로봇이 다리를 사용하여 복잡한 조작 작업을 수행할 수 있도록 지원하는 혁신적인 컨트롤러다. 이 개발은 로봇 공학 분야의 중요한 도약을 의미하며, 전통적인 검사 역할 외에도 유지 보수, 가정 지원 및 탐험 활동에서 다리 로봇의 활용 가능성을 보여줬다. 로봇 공학의 격차 해소 「사족 로봇의 다리 이용 조작: 페디풀레이트(Pedipulate)」라는 제목의 이 연구는 조작을 위해 추가 로봇 팔을 필요로 하는 기존의 사족 로봇 설계에 도전했다. 기존 설계는 전력 소비와 기계적 복잡성을 증가시킨다는 설명이다. 연구팀은 사족 동물을 관찰하면서 로봇의 다리를 이동과 조작에 활용함으로써 로봇 시스템을 크게 단순화하고 비용을 절감할 수 있다는 가설을 세웠다. 페디풀레이트는 특히 우주 탐사와 같이 크기와 효율성이 중요한 분야에서 유용하다. 페디풀레이트는 딥 강화 학습을 통해 훈련되며 신경망을 사용하여 발 위치 목표를 추적한다. 이는 로봇 발과 목표 지점 간의 거리를 최소화하는 동시에 갑작스러운 움직임이나 충돌과 같은 바람직하지 않은 'bewegt(베베크트, 움직임)'를 제어한다. 이 컨트롤러는 12개의 토크 제어 관절과 각 발에 힘-토크 센서가 장착된 '애니멀 D(ANYmal D)' 로봇에서 테스트되었으며, 실제 상황에서 다리 기반 조작의 실현 가능성을 입증했다. 정밀성과 적응력 평가 컨트롤러의 성능은 시뮬레이션 및 실제 환경에서 엄격하게 평가됐다. 이는 넓은 작업 공간에 도달하는 뛰어난 능력을 보여주었으며, 시뮬레이션에서 평균 추적 오차는 0.037 미터, 실제 응용 프로그램에서 근거리 목표의 경우 0.057 미터에 달했다. 이러한 정밀도를 통해 로봇은 작업별 적응 없이 문 열기부터 암석 샘플 채취까지 다양한 작업을 수행할 수 있다. 페디풀레이트의 주요 혁신 중 하나는 적응적 명령 생성을 위한 교육 과정이다. 이 방식을 통해 로봇은 삼족 보행을 사용하여 높은 곳에 위치한 먼 거리의 목표물에 접근할 수 있다. 이 접근 방식은 로봇의 이동성을 향상시키고 명령이 고정된 로컬 제어 프레임에서 정의되기 때문에 사용자에게 더 직관적인 제어 경험을 제공한다. 결과적으로 운영자는 로봇의 움직임을 보다 손쉽게 지시하고 안내할 수 있다. 척박한 외부 환경서 작동 페디풀레이트는 다양한 분야에서 사족 로봇의 활용 가능성을 열어준다. 산업 환경에서 이 로봇은 기계 검사 및 운영과 같은 유지 보수 작업을 수행할 수 있다. 또한 가정 지원을 위해 물건 가져오기, 가전 제품 열기, 가구 재배치를 수행할 수 있다. 더욱이, 험난한 지형에서 물체를 탐색하고 조작하는 능력은 지구나 다른 행성에서 탐사 임무를 수행하는 데 적합하다. 페디풀레이트 컨트롤러는 미끄러운 표면이나 예상치 못한 힘과 같은 외부 환경에 대해 강하다. 이동과 조작을 매끄럽게 통합함으로써 이 컨트롤러는 전례 없는 효율성과 안정성을 갖춘 보다 자율적이고 다재다능한 로봇 보조 도구의 길을 열었다. 로봇 공학의 미래 로봇 공학이 계속 발전함에 따라 페디풀레이트를 개발한 스위스 연구팀의 혁신은 인간 삶의 질을 향상시키는 데 있어서 기계의 성장하는 능력을 강조했다. 이는 유지 보수, 지원 및 탐색 작업에서 가능한 일의 경계를 넓히는 역할을 한다. 이 연구 결과는 로봇 공학 분야에 크게 기여하며 로봇이 우리 일상과 작업 공간에서 더욱 중요한 역할을 수행할 수 있는 미래를 엿볼 수 있게 한다. 사족 로봇의 잠재력을 보여주는 획기적인 기술인 페디풀레이트는 다양한 분야에서 인간의 삶을 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. ETH 취리히 로봇 시스템 연구소의 필립 암(Philip Arm), 마얀크 미탈(Mayank Mittal), 헨드릭 콜벤바흐(Hendrik Kolvenbach), 마르코 후터(Marco Hutter)가 수행한 이 작업은 오는 5월 일본에서 열리는 'IEEE 국제 로봇 및 자동화 회의(ICRA 2024 )'에서 발표될 예정이다.
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[신소재 신기술(7)] 스위스 연구팀, 혁신적 사족 로봇 개발⋯최첨단 조작 작업 수행
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NASA, 화성 시뮬레이션 참가자 모집...1년간 고립 생활과 엄격한 규율의 대가는 얼마?
- 미 항공우주국(NASA·나사)가 화성 탐사 준비 차원에서 시뮬레이션 프로그램 참가자를 모집한다. 미국 경제매체 비즈니스 인사이더는 17일(현지시간) NASA는 시뮬레이션된 화성 서식지 CHAPEA에서 1년 동안 생활할 수 있는 4명의 2차 지원자를 모집하고 있다고 보도했다. 'CHAPEA(Crew Health and Performance Exploration Analog)'라는 이 프로그램은 2025년 봄부터 1년간 텍사스 휴스턴에 지어진 3D 프린팅 화성 거주 모형 '마스 듸 알파(Mars Dune Alpha)'에서 4명의 참가자가 화성 탐사선 승무원처럼 생활하는 시뮬레이션이다. 현재 이 프로그램의 1차 참가자인 4인 승무원은 지난해 7월부터 이 구조물에서 생활하고 있다. 채소 재배, 모래 상자에서 '마스워크' 시뮬레이션, 국제우주정거장에서 수행한 것과 같은 과학 실험 감독, 엄격한 운동 요법 등을 준수하고 있다. CHAPEA는 실제 화성 탐사 환경을 시뮬레이션하여 미래 화성 탐사를 위한 과학적 데이터를 수집하는 역할을 한다. 3D 프린팅 기술로 제작된 1700평방피트(약 158평) 규모의 구조물로 내부 시설은 화성 거주 환경을 최대한 재현했다. 아울러 식량 재배, 과학 실험, 운동 등을 위한 다양한 공간이 있으며 화성 탐사선 승무원의 생활 패턴을 모방한 엄격한 일상 규칙을 준수해야 한다. 선정 기준은 만 30~55세의 건강하고 의욕적인 미국 시민/영주권자, 영어 구사 능력, 금연 여부이다. 과학, 기술, 공학, 수학(STEM) 분야 석사 학위와 해당 분야 2년 경력 또는 제트기 조종사 경력 1000시간 이상을 보유해야 한다. 또한 과거 범죄 이력 없는 깨끗한 신분, 정신 건강 검사, 의료 검사 통과가 필수이다. 이 프로그램은 참가자에게 극한의 고립, 엄격한 일상, 제한된 소통 등 도전적인 환경을 제공한다. 1년간 가공 식품만 섭취해야 하고 가족/친구와의 소통은 최대 2주간 제한된다. 매달 혈액, 소변, 대변, 타액 검사는 물론 소셜 미디어 사용 제한, 외부와의 통신 시 20분 지연도 겪어야 한다. 게다가 음식 알레르기, 식단 제한, 위장 장애, 특정 약물 복용 시 참가 자격을 박탈한다. NASA는 이 프로그램 참가 수당에 대해 정확한 금액을 밝히지 않았지만 다른 유사 프로그램 참가 수당 수준이라고만 밝혔다. 지원 마감은 4월 2일(현지 시간 기준)이며 자세한 내용은 NASA 홈페이지 확인 가능하다.
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NASA, 화성 시뮬레이션 참가자 모집...1년간 고립 생활과 엄격한 규율의 대가는 얼마?
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美 네브래스카 대학교 링컨 팀, 우주에서 수술 로봇 성공
- 네브래스카 대학교 링컨 캠퍼스의 팀이 국제 우주 정거장(ISS)에서 수술용 로봇 팔 작동에 성공했다. 과학 전문 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)는 15일(현지시간) 네브래스카-링컨 대학교(UNL) 팀의 이번 시험은 미래 화성 임무나 지구상의 외딴 지역에서의 수술에 큰 가능성을 제시한다고 전했다. 이 로봇 팔, '소형 생체 내 로봇 보조기(spaceMIRA)'는 네브래스카 대학교 링컨팀 주도로 민간 기업인 버츄얼 인시전(Virtual Incision)과의 협력으로 개발됐다. 이 로봇 팔은 약 30cm의 길이와 약 0.9kg(약 2파운드)의 무게를 가지며, 전자레인지 크기의 상자 안에 들어간다. 내장된 카메라를 통해 외과 의사는 실제 인체 조직 대신 10개의 고무 밴드를 절단하는 작업을 할 수 있었다. 6명의 외과 의사들은 네브래스카주 링컨에 위치한 버츄얼 인시전 본사에서 이 테스트를 진행했고, 임무 제어는 앨라배마주 헌츠빌에 위치한 마샬 우주 비행 센터의 미 항공우주국(NASA·나사) 페이로드 운영 센터에서 이루어졌다. 약 2시간에 걸친 테스트 동안 6명의 의사가 이 로봇 팔을 이용한 수술에 참여했다. 0.5~0.75초의 지연시간에도 불구하고, 모든 참가자는 성공적으로 작업을 완료했다. 연구진은 지구상의 큰 움직임이 국제 우주 정거장에서는 더 작은 움직임으로 전환될 수 있도록 다양한 스케일링 요소를 실험했다. 링컨의 대장항문외과 의사 마이클 잡스트는 "움직임을 시작하려면 약간의 지연이 있다. 이는 수술실에서 경험한 것보다 확실히 느린 움직임이다"라고 말했다. 잡스트 박사는 이전에 지구에서 최소 침습적 로봇 보조(Minimally Invasive Robotic Assistance, MIRA) 로봇 팔을 사용해 환자의 결장 일부를 성공적으로 제거한 경험이 있다. 외과 의사들은 고무 밴드에 총 20번의 절개를 내기 위해 높은 정밀도를 요구했을 뿐만 아니라, 로봇 팔이 케이스에 부딪히지 않도록 주의해야 했다. 국제 우주 정거장에 손상을 입혀 파편이 우주로 방출되면 잠재적으로 재앙을 초래할 수 있기 때문이다. 이번 테스트의 성공은 화성과 같은 장거리 임무에서의 우주 수술 가능성을 제시할 뿐만 아니라, 네브래스카 대학교 링컨 팀은 의료 팀의 직접적인 접근이 어려운 외딴 지역에서 의사들이 수술을 수행하는 데 도움이 될 수 있다고 지적했다. 버츄얼 인시전의 공동 창립자이자 네브래스카 대학교 링컨의 셰인 패리터(Shane Farritor) 교수는 "지구 상공 250마일의 궤도를 도는 우주 정거장에서 SpaceMIRA의 성공적인 운용은 지상의 의료 시설에서 이 기술이 얼마나 유익하게 사용될 수 있는지를 보여준다"고 말했다. 버츄얼 인시전은 성명을 통해 "이 실험은 모든 참여한 외과 의사와 연구자들에게 큰 성공으로 평가되었으며, 문제는 거의 또는 전혀 발생하지 않았다"라고 전했다. 또한, 회사는 이번 성과를 "수술 분야의 미래를 변화시킬 것"이라고 강조했다. 이번 성공적인 실험은 미래의 우주 수술 뿐만 아니라 지상의 의료 시설에도 큰 영향을 미칠 것으로 기대되며, 의학 분야에서 중요한 진전으로 평가된다.
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美 네브래스카 대학교 링컨 팀, 우주에서 수술 로봇 성공
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오픈AI, 동영상 제작 AI '소라' 공개⋯텍스트로 동영상 제작
- 인공지능(AI) 챗GPT를 개발한 오픈AI가 15일(현지시간) 텍스트를 입력하면 동영상을 만들어주는 AI '소라(Sora)'를 공개했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 오픈AI는 "사람들이 실제 상호작용이 필요한 문제를 해결하는 데 도움이 되도록 움직이는 물리적 세계를 이해하고 시뮬레이션할 수 있도록 AI를 교육하고 있다"고 밝히면서 '텍스트 투 비디오(Text to Video)' 모델인 소라를 공개했다. 오픈AI는 이날 블로그에 소라에 대해 "복수의 인물과 특정의 동작, 피사체와 배경의 정확한 디테일을 포함한 복잡한 장면을 표현하는 최장 1분간의 동영상을 빠르게 만들수 있다"고 설명했다. 소라는 최대 1분 길이의 동영상을 생성할 수 있고, 기존의 텍스트 투 비디오에 비해 시각적 품질이 뛰어나며, 프롬프트의 내용에 충실한 그림을 그려준다. 오픈AI는 '세련된 여성이 따뜻하게 빛나는 네온사인과 움직이는 도시 간판으로 가득한 도쿄 거리를 걷고 있습니다. 그녀는 검은색 가죽 재킷, 긴 빨간색 드레스, 검은색 부츠를 착용하고 검은색 지갑을 들고 있습니다. 선글라스와 빨간 립스틱을 착용하고 있습니다. 그녀는 자신감 있고 자연스럽게 걷습니다. 길은 축축하고 반사되어 화려한 조명이 거울 효과를 만들어 냅니다. 많은 보행자가 걸어갑니다'라고 상세한 프롬프트에 맞춰 만들어진 영상을 공개했다. 오픈AI에 따르면 전체 동영상을 한 번에 생성하거나 생성된 동영상을 확장하여 더 길게 만들 수 있다. 모델에 한 번에 여러 프레임을 예측할 수 있는 기능을 제공해 피사체가 일시적으로 시야에서 사라져도 동일하게 유지되도록 하는 까다로운 문제를 해결했다. GPT 모델과 마찬가지로 소라는 트랜스포머 아키텍처를 사용하여 뛰어난 확장 성능을 갖고 있다. 오픈AI에 따르면 동영상과 이미지를 패치라고 하는 작은 데이터 단위의 모음으로 표현했고, 데이터를 표현하는 방식을 통합해 이전보다 더 디퓨전모델을 잘 훈련시킬 수 있었다. 소라는 텍스트 설명만으로 동영상을 생성할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 정지 이미지를 가져와서 동영상을 생성할 수도 있다. 또한 기존 동영상을 가져와서 확장하거나 누락된 프레임을 채울 수도 있다. 샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)는 소셜미디아 X(옛 '트위트') 투고에서 "당초 제한된 수의 크리에이터에 제공된다"고 지적했다. 오픈AI는 또한 소라를 자사제품에 포함시키기 전에 안전성을 평가하는 전문가팀에 대한 접근을 허용했다.
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- IT/바이오
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오픈AI, 동영상 제작 AI '소라' 공개⋯텍스트로 동영상 제작
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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.
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대서양 순환, '기후 시스템 붕괴' 위기 임박
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NASA 차세대 경량 우주복, 무중력 테스트 통과
- 미 항공기업 콜린스 에어로스페이스(Collins Aerospace)는 국제 우주 정거장(ISS) 활동에 사용 예정인 차세대 경량 우주복이 무중력(Zero-G) 시험을 성공적으로 완료했다고 밝혔다. 우주과학 전문매체 스테이스닷컴(SPACE.COM)에 따르면 현재 개발 과정에 있는 차세대 우주복의 무중력 시험은 항공기가 큰 각도로 이륙해 최정점에서 하강하는 과정에서 약 30초간 무중력 상태를 시뮬레이션하는 곡선비행을 이용했다. 콜린스 에어로스페이스는 1월 말까지 진행된 40회의 곡선비행 테스트에서 새로운 우주복을 입은 승무원의 움직임을 관찰했다. 이 회사의 우주 시스템 총괄 책임자 페기 구이르기스는 "진입 및 탈출 작업, 승무원 이동성 평가, 우주복 착용 등 일련의 과정을 통해 설계대로 작동하며 더 넓은 움직임 범위와 편안한 이동성을 제공하는 것으로 확인됐다"고 말했다. 콜린스 에어로스페이스는 레이시온 테크놀로지스(Raytheon Technologies)의 사업부로 항공우주 및 방산 산업에 대한 항공 전자 제품, 통신, 항공 우주 시스템 및 구조물을 제공한다. 이 회사는 1932년에 설립되었으며 본사는 미국 코네티컷주 윈체스터에 위치하고 있다. 현재 ISS에서 사용되는 우주복은 1970년대 설계됐으며 당시 남성만 우주 비행을 했던 점을 반영한 한계가 있다. 현재 우주복은 크고 뻣뻣한 편이며 모든 체형에 적합하지 않았다. 미 항공우주국(NASA·나사)은 2022년 콜린스 에어로스페이스와 액시엄 스페이스(Axiom Space) 등의 파트너들에게 더 유연하고 가벼우며 다양한 체형에 맞는 차세대 우주복(EMU) 개발 계약을 체결했다. 차세대 우주복, 즉 우주 유영 활동 장치는 우주 비행사가 우주선 외부에서 활동할 때 착용하는 완전한 우주복 시스템으로 호흡과 온도 조절을 지원한다. 즉 우주 공간의 극한 온동에서 온도 조절이 가능하며, 진공 상태에서 압력을 유지하며, 우주선 외부의 위험으로부터 보호하기 위한 방사선 차폐, 운석 충돌 방지 등의 기능을 갖추고 있다. 콜린스 에어로스페이스는 이번 제로-G 비행 테스트를 통해 우주 비행사의 도달 범위, 작업 공간 접근성, 편안함, 사용 편의성과 부상 감소 조치 등을 평가했다. 또한, 우주 유영 중 요구 사항에 대해 우주 비행사들과 상담하고 있다. 새로운 우주복은 2020년대 중반 달 착륙 예정인 아르테미스 프로그램뿐만 아니라 현재 운영 중인 ISS 임무에도 사용될 계획이다. 콜린스 에어로스페이스는 "최근 완료된 무중력 시험은 ISS 에어록과 유사한 환경에서 진행됐으며 도달 범위, 작업 공간 접근, 편안함, 사용 편의성, 부상 방지 조치 등 승무원 입장에서 중요한 평가 항목을 검토했다"고 설명했다. 또한 이전과 현재 우주 비행사들의 경험을 반영하여 지속적인 상담을 통해 우주복 개선에 노력하고 있다. 콜린스 에어로스페이스는 현재 설계 검토를 마무리하고 시뮬레이션된 진공 환경 및 NASA 중성 부력 연구소(Neutral Buoyancy Laboratory, NBL)에서 수중 테스트를 진행해 차세대 우주복인 우주 유영 활동 장치 설계를 최종 확정할 예정이다.
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NASA 차세대 경량 우주복, 무중력 테스트 통과
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우주에서 기른 양상추, 식중독 위험 높아
- 우주 무중력 환경에서 재배한 상추가 지구에서보다 대장균 등 세균에 감염되기 쉬워 식중독 위험이 놓다는 충격적인 연구 결과가 발표됐다. 미국 델라웨어 대학 연구팀은 우주 공간에서 자란 상추가 지구의 상추보다 대장균과 살모넬라 같은 박테리아 감염에 더 취약하다고 발표했다고 포브스 재팬(Forbes JAPAN)이 최근 보도했다. 지난 1월 9일 학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'와 'npj 극미세중력(npj Microgravity)'에 게재된 이 연구는 국제우주정거장(ISS)의 무중력 환경을 모방한 조건에서 재배한 상추가 박테리아에 감염되기 쉽다는 것을 보여주었다. 상추는 지금까지 ISS의 수경재배실에서 3년 이상 재배되어 우주비행사들의 식량으로 사용되어 왔다. 하지만 연구진은 식중독이 발생하면 임무가 중단될 수 있다고 우려하고 있다. 델라웨어대 연구팀은 ISS의 무중력 환경을 모방한 조건에서 양상추를 재배했다. 그 결과 식물이 숨을 쉬기 위해 잎과 줄기에 있는 기공은 박테리아와 같은 스트레스 요인을 감지하면 보통 식물을 보호하기 위해 닫힌다는 것을 발견했다. 그러나 미세중력 시뮬레이션을 통해 상추에 박테리아를 넣었을 때 잎채소는 기공을 닫는 대신 크게 열어놓는 것으로 나타났다. 델라웨어대 식물토양과학과 졸업생이자 논문의 주저자인 노아 토트라인(Noah Totline)은 "스트레스라고 생각되는 것을 주었음에도 불구하고 (상추의 기공이) 열려 있었다는 것은 정말 예상치 못한 일이었다"고 말했다. 연구팀은 결국 살모넬라균이 지구상의 일반적인 조건보다 극미세중력 조건에서 잎 조직에 더 쉽게 침투할 수 있다는 것을 발견했다. 델라웨어대학교 생명공학연구소의 미생물 식품안전학 교수인 칼리 쿠니엘(Kari Knier)은 "우리는 현재 ISS에 살고 있는 사람들과 미래에 우주정거장에서 살게 될 사람들을 위해 우주에서의 위험을 줄여야 한다"고 말했다. 그는 "우리는 우주에서 재배되는 식물과 인간 병원균의 상호작용을 더 잘 이해할 필요가 있다"고 덧붙였다. 연구팀에 따르면 가까운 미래에 더 많은 사람들이 우주에서 생활하게 될 것이지만, 수경재배로 상추를 재배하는 것은 비교적 쉬운 일로 여겨진다. 쿠니엘 교수는 "이 위험을 줄이기 위해 멸균된 종자를 사용하는 것이 한 가지 대책으로 생각된다. 하지만 미생물이 우주 재배 공간에도 존재하고, 식물에 부착될 가능성도 있다"고 지적했다. 이번 연구 결과는 우주에서 식량을 생산하는 데 있어 새로운 과제를 제시한다. 무중력 환경에서 식물이 박테리아에 감염되기 쉽다는 사실은 우주 식량 생산의 안전성을 높이기 위한 새로운 기술 개발이 필요하다는 것을 의미한다. 연구팀은 앞으로 우주 환경에서 식물의 면역 체계를 강화하는 방법, 우주 재배 공간의 미생물 오염을 줄이는 방법 등에 대한 연구를 진행할 계획이다.
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우주에서 기른 양상추, 식중독 위험 높아
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한국은행, AI·기계학습 기술 활용 인플레이션 전망 모형 개발
- 한국은행은 6일 빅데이터, 인공지능(AI), 기계학습(ML) 기술을 활용하여 예측력이 높은 인플레이션 전망 모형을 개발했다고 발표했다. 이창훈 한은 디지털신기술팀 과장은 이날 발표된 '빅데이터와 기계학습 알고리즘을 활용한 실시간 인플레이션 전망'(BOK 이슈노트) 보고서에서 이를 설명했다. 한은은 모형 개발 과정에서 트리 기반 ML, 선형회귀모형, 앙상블 모형(ML과 선형회귀모형 전망치 평균), 벤치마크(임의 보행, ARIMA 모형) 등 다양한 전망 모형을 활용했다고 밝혔다. 2016년 1월부터 2023년 9월까지의 기간에 대한 전망모형 예측력을 비교하고 평가한 결과, 모든 전망 시계와 예측력 평가 기준에서 앙상블 모형이 벤치마크 대비 가장 우수한 성능을 보였다. 한은은 앙상블 모형을 활용하여 과거 우리나라 인플레이션 흐름이 크게 변한 시점에 대한 실시간 전망 시뮬레이션을 수행했다. 이 결과, 2022년 7월 기준으로 당월 전망에서 전월 대비 소폭 상승을 정확하게 예측했으며, 3개월 및 12개월 전망에서도 이후 소폭 하락 및 큰 하락을 예측하는 데 성공했다. 또한, 올해 1월의 당월 전망에서는 첫 주와 둘째 주까지는 3.1% 수준으로, 지난해 12월과 유사할 것으로 전망됐지만, 마지막 주에 기대되는 인플레이션 하락 영향이 반영되면서 실제값(2.8%)에 근사한 2.9%로 산출됐다. 다만, 3개월과 12개월 전망의 경우 당월 전망에 비해 예측 오차가 크며, 특히 12개월 전망의 경우 월 중에 추가되는 정보의 예측력 개선 효과가 제한적인 한계도 있었다. 이 과장은 "기존 경제이론 모형들은 코로나19 팬데믹과 같은 대규모 충격 시에 변수 간의 비선형성과 상호 의존성을 제대로 반영하지 못했다"며 "ML 알고리즘은 큰 노력 없이도 내부 알고리즘을 활용하여 이러한 충격을 계산할 수 있는 장점이 있다"고 설명했다. 한은 관계자는 "현재는 AI 및 ML 등을 통해 인플레이션 전망을 수행할 수 있는 가능성을 탐구 중이며, 이를 공식 전망에 활용할 수 있는 수준은 아니다"라고 밝혔다. 그러면서 "후속 연구를 통해 모형의 신뢰성, 정확성, 안정성을 향상시키면 공식 전망에 활용될 수도 있을 것"이라고 덧붙였다.
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한국은행, AI·기계학습 기술 활용 인플레이션 전망 모형 개발
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흙 속 미생물로 구동되는 환경친화적 연료 전지 개발
- 미국 노스웨스턴대학교 연구팀이 흙 속 미생물을 이용하여 구동되는 혁신적인 연료 전지를 개발했다. 이 연료 전지는 기존 배터리에 비해 환경적 부담을 대폭 줄일 수 있는 특징을 지니고 있다. 특히, 이 연료 전지는 독성 화학물질을 포함하지 않으며, 환경에 유해한 공급망 문제도 해결했다는 점에서 주목받고 있다. 미국의 과학기술 전문 매체 스터디 파인즈(StudyFinds) 보도에 따르면, 노스웨스턴 연구팀이 개발한 이 연료 전지는 습한 토양과 건조한 토양 조건 모두에서 효율적으로 작동하여 다양한 농업 환경에 적용될 수 있다. 연구팀은 이 기술이 정밀 농업과 녹색 인프라를 위한 지하 센서의 전원 공급원으로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 정밀 농업은 토양의 수분, 영양분, 병충해 등 다양한 정보를 수집하여 농작물 관리를 최적화하는 데 기여하며, 녹색 인프라는 도시의 열섬 현상 완화 및 수질 개선과 같은 환경적 목적을 위해 조성되는 녹지 공간을 의미한다. 이 연료 전지의 상용화가 이루어질 경우, 농업과 환경 분야에 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 농민들은 이 기술을 통해 토양 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 되며, 도시에서는 녹지 공간을 더 효과적으로 관리할 수 있게 될 전망이다. 이러한 혁신적인 기술은 탄소중립을 지향하는 현재의 환경 추세 속에서 매우 중요한 의미를 갖는다. 연구팀은 이 새로운 연료 전지를 토양 수분 측정과 야생 동물 추적 센서에 적용하여 실험을 진행했다. 실험 결과, 두 센서 모두 기존 배터리로 구동되는 센서들보다 성능이 뛰어난 것으로 나타났다. 특히 야생 동물 추적 센서의 경우, 접촉 감지 기능이 중요한데, 이 연료 전지를 사용한 센서는 기존 배터리를 사용하는 센서보다 120% 더 긴 작동 시간을 보였다. 또한, 이 연료 전지는 습한 토양과 건조한 토양 조건 모두에서 효과적으로 작동하는 것으로 확인됐다. 이는 다양한 농업 환경에서의 안정적인 사용 가능성을 시사한다. 연구팀은 이 연구와 관련된 모든 설계, 튜토리얼, 시뮬레이션 도구를 공개적으로 제공함으로써 오픈 소스 방식을 채택했다. 이러한 접근 방식은 해당 분야에서의 추가적인 혁신과 응용을 촉진할 것으로 기대된다. 연구팀의 빌 옌(Bill Yen)은 "사물 인터넷(IoT) 장치의 수가 지속적으로 증가하고 있으며, 이러한 장치가 수조 개에 달하는 미래를 고려할 때 환경에 해로운 리튬, 중금속 및 독소로 모든 장치를 제작하는 것은 불가능하다"고 지적했다. 그는 이어 "분산형 장치 네트워크에 에너지를 공급하기 위한 대체 에너지원을 찾아야 한다"며, "특수한 미생물을 활용해 토양을 분해하고 낮은 에너지로 센서에 전력을 공급하는 토양 미생물 연료 전지를 발견했다"고 설명했다. 옌은 또한 "유기 탄소가 있는 토양을 미생물이 분해할 수 있다면, 이 연료 전지는 잠재적으로 무한히 지속될 수 있다"며, 이 기술의 잠재적 지속 가능성을 강조했다. 미생물 연료 전지(MFC)는 양극, 음극 및 전해질을 갖춘 배터리처럼 작동한다. 하지만 화학 물질 대신 토양에서 자연적으로 발견되는 박테리아를 사용해 유기물이 분해되는 과정에서 전자를 방출하고, 이 전자들이 양극에서 음극으로 흘러 전기 회로를 형성하여 전력을 생성한다. 옌은 "야생, 농장, 습지 등에 센서를 설치하려면 일반적으로 배터리를 사용하거나 태양 에너지를 활용해야 한다"고 말했다. 그는 또한 "태양 전지판은 먼지에 덮여 있거나 태양이 없는 경우에는 작동하지 않으며, 많은 공간을 차지하고 더러운 환경에서는 효과적으로 작동하지 않는다"고 지적했다. 그는 이어 "배터리 역시 전력 공급이 제한적이라는 문제가 있다"며, "농부들이 100에이커(약 40만4600㎡, 12만평)에 달하는 농장을 돌아다니며 배터리를 주기적으로 교체하거나 태양 전지판을 청소하는 일은 현실적이지 않다"고 말했다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 MFC 기술이 더욱 중요하게 여겨지고 있다. 한편, 미생물 연료 전지는 100년 넘게 알려져 왔지만 습도가 낮은 조건에서의 성능 저하문제로 인해 그 활용 범위가 제한적이었다. 이 문제를 해결하기 위해 옌과 그의 팀은 다양한 디자인을 시험해보았고, 결국 독특한 수직 구조를 가진 디자인에서 성공을 거두었다. 탄소 펠트로 제작된 양극은 수평으로 배치되어 있으며, 전도성 금속 음극은 수직으로 설치되어 일관된 수분과 산소 공급이 가능하게 한다. 연구팀은 또한 분쟁 광물과 복잡한 공급망을 배제하고, 토양 기반 미생물 연료 전지의 완전히 생분해 가능한 버전을 개발할 계획이라고 밝혔다. 이번 연구는 미생물 연료 전지의 실용성을 크게 향상시킨 것으로 평가되며, 습한 토양은 물론 건조한 토양에서도 효과적으로 작동한다는 점이 입증됐다. 이에 따라, 다양한 농업 환경에서 사물 인터넷 센서에 전력을 공급하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 이 연구는 학술지 '인터랙티브, 모바일, 웨어러블 및 유비쿼터스 기술에 관한 컴퓨팅 기계 협회(Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies)' 저널에 최근 게재됐다.
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흙 속 미생물로 구동되는 환경친화적 연료 전지 개발
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재개발 정비계획 입안 동의율 50%로 완화
- 앞으로 재개발 정비계획 입안 시 토지 등 소유자 50% 이상 동의하면 정비구역 지정이 가능해진다. 반면 반대 비율이 높아 현실적으로 사업추진이 어렵다고 판단되는 곳은 입안 재검토나 입안 취소할 수 있게 된다. 서울시는 지난 17일 제1차 도시계획위원회를 열고 이같은 내용을 담은 2025 도시·주거환경정비기본계획 변경안을 수정가결했다고 18일 밝혔다. 이번 변경안이 가결됨에 따라 '정비계획 입안 동의율'은 기존에 토지 등 소유자 3분의2 이상에서 2분의1 이상으로 완화된다. 다만 토지면적 기준(2분의1 이상)은 당초 요건을 유지해 대토지 소유주 등 주민 의사를 반영해 정비구역을 지정한다는 취지는 유지한다. 신설되는 '입안 재검토 및 입안 취소' 기준은 주민공람 및 시의회 의견을 종합적으로 고려해 수정안으로 도시계획위원회에 상정해 가결됐다. 입안 재검토 기준은 주민공람안에서는 토지 등 소유자 반대 15% 이상이었으나, 20% 이상으로 상향 조정된다. 공공재개발 단독시행 방식은 반대가 25% 이상을 넘어야 한다. 입안 재검토 기준에 해당되면 입안권자인 구청장은 구역계 일부 제척·변경 등 조치계획을 수립, 시에 사업추진 여부 등의 구청장 의견도 제출해야 한다. 구청장은 필요한 경우 주민 의견조사를 진행해 추진 여부를 판단하는데 참고할 수 있다. 또 입안 취소 기준은 민간재개발의 경우 토지 등 소유자 반대 25% 이상 또는 토지면적 반대 2분의1 이상, 공공재개발은 토지등소유자 반대 30% 이상 또는 토지면적 반대 2분의 1 이상이다 다만 입안 취소 요건 충족 시 자동 취소되는 것이 아니라 입안권자인 구청장이 정비계획 입안 취소 여부를 결정할 수 있도록 했다. 이번 기본계획 변경 내용은 고시일부터 시행되나 시행일 전날까지 주민공람 공고한 구역은 종전 기준을 적용한다. 또 남산, 북한산, 국회의사당 주변 건축물 높이를 제한해온 고도지구 제도도 약 30년 만에 전면 개편된다. 서울시는 전날 도시계획위원회에서 고도지구 등 전면 개편을 위한 용도지구(고도지구·특화경관지구) 결정 변경안도 수정가결했다. 고도지구는 도시경관 보호와 과밀 방지를 위해 건축물 높이의 최고한도를 정하는 도시관리계획이다. 시는 그동안 규제로 인식돼 온 고도지구를 일률적 규제에서 시민이 공감할 수 있는 합리적 관리로 전환하고자 지난해 6월 '신(新) 고도지구 구상(안)'을 발표하고 연말까지 의견을 수렴한 바 있다. 이번 심의 안건은 지난해 발표한 구상안에서 더 나아가 경관을 보호할 수 있는 범위 내에서 높이를 추가 완화하는 내용이 담겼다. 남산 주변, 북한산 주변, 구기·평창 주변 고도지구는 노후 주거환경 개선을 위해 정비사업 등을 추진할 때 높이 기준 완화가 가능한 방안을 제시했다. 다만 추가 완화 때는 경관 보호를 위해 지구별 경관관리 가이드라인을 준수해야 하며, 가이드라인에는 정비사업 등 추진 시 디테일한 시뮬레이션을 통한 경관 평가로 높이를 45m까지 완화할 수 있다는 내용이 담겼다. 국회의사당, 경복궁 주변 고도지구는 주요 시설물 경관보호 범위 내에서 일부 지역의 높이 기준을 추가 완화한다. 다만 의사당 주변은 국회사무처 등 관계기관과 충분한 협의를 거쳐 추후 결정하기로 했다. 시는 수정가결된 고도지구 등의 재열람공고와 관련 부서 협의를 다음 달에 하고 상반기 내 결정할 방침이다.
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- 경제
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재개발 정비계획 입안 동의율 50%로 완화
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[퓨처 Eyes(18)] 지구 온난화, 폭주 온실 효과로 '금성化' 위기⋯시뮬레이션 결과 '지옥 방불'
- 기후 변화로 인한 폭주 온실 효과로 지구가 금성화 위기에 처했다는 연구 결과가 나왔다. 제네바대학교(UNIGE)의 천문학자 연구팀은 파리와 보르도의 프랑스 국립과학연구소(CNRS)의 지원을 받아 온실효과 폭주의 모든 단계를 시뮬레이션 한 최초의 연구 결과를 발표했다고 과학 매체 '사이언스얼랏'이 최근 보도했다. 연구원들은 처음으로 온실 효과의 모든 단계를 시뮬레이션하여 앞으로 몇 세기 안에 우리의 녹색 행성을 사람이 살 수 없는 '지옥'으로 만들 수 있다는 사실을 발견했다. 미국 우주항공국(NASA)에 따르면 지구는 폭주 온난화를 촉진하기 위해 수십도만 가열하면 평균 표면 온도가 섭씨 464도(화씨 867도)인 금성만큼 살기 어려운 행성이 될 것이라고 한다. 온실 효과는 지구 대기의 특정 가스가 태양의 열을 가두는 과정을 말한다. 폭주 온실 효과란? 일부 온실 가스는 수증기처럼 자연적으로 발생한다. 이산화탄소와 같은 다른 온실가스는 인간이 석탄, 석유, 가스 등 오염 물질인 화석 연료를 태울 때 생성될 수도 있다. UNIGE-CNRS 연구에서 조사된 폭주 온실 효과는 태양 조사가 증가하여 지구의 온도가 눈덩이처럼 급격하게 상승할 때 발생한다. 천문학자들은 성명에서 "이 과정의 초기 단계부터 대기 구조와 구름의 범위가 크게 변화하여 거의 멈출 수 없고 되돌리기 매우 복잡한 폭주 온실 효과를 초래한다"라고 말했다. 돌이킬 수 없는 기후 변화 이 연구는 부분적으로 다른 행성, 특히 소위 외계 행성의 기후를 연구하는 도구를 제공하기 위해 설계됐다. 또한 앞으로 수 세기 동안 지구 기후에 미칠 위험에 대한 통찰력도 제공한다. 연구진은 바다와 생명체로 뒤덮인 멋진 파란색과 녹색 점인 지구와 태양계에서 가장 뜨거운 무균 상태의 유황 행성인 금성의 차이점을 강조했다. 그러나 천문학 및 천체물리학 리뷰에 게재된 이 연구에 따르면 "지구 온도를 수십도만 상승시키는 아주 작은 태양 복사량 증가만으로도 지구에서 돌이킬 수 없는 폭주 과정을 촉발하고 지구를 금성처럼 살기 힘든 곳으로 만들 수 있다"는 사실이 밝혀졌다. 온실 효과의 폭주라는 개념은 새로운 것이 아니다. 이 개념은 지구와 같은 온대 상태에서 표면 온도가 섭씨 1000℃(화씨 1832℃)가 넘는 행성으로 진화하는 것을 상상한다. 연구진은 온실 효과가 없다면 지구의 평균 기온은 영하로 떨어지고 지구는 생명체에 적대적인 얼음으로 덮인 공이 될 것이라고 지적하면서 어느 정도의 온실 효과는 유용하다고 말했다. 그러나 이 효과가 너무 크면 해양의 증발이 증가하여 대기 중 천연 온실가스인 수증기의 양이 증가하여 구조 담요처럼 열에 갇히게 된다. 임계값 전 UNIGE 박사후 연구원이며 이 연구의 수석 저자인 기욤 샤베로(Guillaume Chaverot)는 "이 정도의 수증기에는 지구가 더 이상 식을 수 없는 임계점이 있다"라고 말했다. 샤베로는 "거기서부터 바다가 완전히 증발하고 온도가 수백도에 도달할 때까지 모든 것이 사라진다"라고 설명했다. 이전의 시뮬레이션은 폭주 효과가 시작되기 전의 온화한 상태나 폭주 후의 사람이 살 수 없는 상태에만 초점을 맞췄지만, 연구진은 전체 과정을 시뮬레이션 한 것은 이번이 처음이라고 말했다. 전체 과정을 보여줌으로써 처음부터 높은 대기에서 폭주 효과를 증가시키고 그 과정을 되돌릴 수 없게 만드는 매우 특이하고 밀도가 높은 구름 패턴이 어떻게 나타나는지 설명할 수 있었다. 차베로는 "대기의 구조가 크게 바뀌었다"고 했다. 그는 현재 인간이 배출하는 온실 가스가 태양 광도의 약간의 증가와 동일한 폭주 과정을 유발할 수 있는지 여부를 조사하고 있다고 성명을 통해 밝혔다. 기후 과학자들은 지구의 평균 기온이 산업화 이전 수준보다 1.5°C 이상 상승하면 통제할 수 없는 기후 변화를 촉발할 위험이 있다고 경고했다. 이는 온실 폭주 과정과는 다르지만, 연구자들은 지구가 '종말 시나리오'에서 멀지 않았다고 경고했다. 한편, 3일 기상청 기상자료개방포털 자료에 따르면 지난해 한국의 전국 평균기온은 13.7℃를 기록, 전국에 기상관측망이 대폭 확충돼 각종 기상기록의 기준으로 삼는 시점인 1973년 이후 가장 높았다. 지난해 제주도의 평균기온은 역대 두 번째로 높았던 것으로 나타났다. 제주도의 연평균 최고기온은 20.4℃로, 2021년(20.6℃)에 이어 두 번째로 높았다. 게다가 지난 12월 공개된 해양기후예측센터의 자료에 따르면 지난 8월 동아시아 해역의 해면 수온은 평년보다 0.9℃높아 역대 2위를 기록했으며, 전 지구 해역의 해면 수온은 평년보다 0.6℃높아 역대 최고치였다. 올해 전 지구 표면온도가 사상 최고치를 기록할 것이라는 전망은 이젠 '기정사실'로 받아들여지고 있다. 엘니뇨는 적도 부근 동태평양 해수면 온도가 비정상적으로 상승하는 현상으로, 지구의 평균 온도를 높이며 폭풍우, 가뭄 등의 기상 이변을 유발한다. 엘리뇨는 2월께 최고조에 이르며 6개월은 더 갈 것이라는 예측이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(18)] 지구 온난화, 폭주 온실 효과로 '금성化' 위기⋯시뮬레이션 결과 '지옥 방불'
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양자컴퓨터, 실용화까지 '멀고 험난한 길'
- "양자컴퓨터의 성능은 과장됐고, 실용화는 아직 요원하다"는 지적이 나왔다. 일본 기술 전문 매체 기가진에 따르면 일본의 양자컴퓨터의 성능과 실용화 가능성에 대한 과장된 기대감이 있으며, 실제 실용화까지는 여전히 멀고 험난한 길이 남아 있다는 지적이 제기됐다. 마이크로소프트와 인텔을 포함한 여러 기업들이 양자 역학의 원리를 활용한 양자 컴퓨터 개발에 박차를 가하고 있다. 이들 기업은 양자 컴퓨터가 일반 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 복잡한 계산을 수행할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 그러나 일부 전문가들은 양자 컴퓨터의 실현이 대중적인 예상보다 훨씬 더 미래의 일이 될 수 있다고 경고하고 있다. 양자 컴퓨터는 소립자의 세계에서 발견되는 '중첩'과 '양자 얽힘' 등의 특성을 활용하여, 기존 컴퓨터로는 불가능한 처리를 수행할 수 있다고 여겨진다. 이는 금융 모델링, 물류 최적화, 머신러닝 가속화 등 다양한 실제 문제 해결에 응용될 수 있는 잠재력을 지니고 있어 주목받고 있다. 그러나 이러한 가능성에도 불구하고, 양자컴퓨터의 실용화에는 아직 많은 연구와 개발이 필요한 상황이다. 양자 컴퓨터를 개발하고 있는 IBM과 같은 일부 회사는 양자 컴퓨터가 몇 년 안에 실제 문제에 영향을 미칠 것이라는 낙관적인 전망을 제시하고 있다. 하지만 이와 동시에 일부 전문가들은 양자 컴퓨팅 기술이 현실적인 적용에 회의적인 입장을 보이고 있다. 메타의 AI 연구 책임자인 양루쿤은 양자 컴퓨팅 기술에 대해 "매력적인 과학적 주제이지만 실제로 유용한 양자 컴퓨터를 생산할 가능성에 대해 확신하기 어렵다"고 말했다. 이는 양자 컴퓨터의 실용화에 대한 기대와 불확실성을 동시에 나타내는 발언으로 해석될 수 있다. 아마존웹서비스(AWS)의 양자 하드웨어 책임자인 오스카 페인터는 양자 컴퓨터 산업에 대해 "엄청난 양의 과대 광고가 존재한다. 현재 상황에서 낙관적인 접근과 비현실적인 기대를 구분하기가 점점 어려워지고 있다"고 지적했다. 이는 양자컴퓨터 분야의 빠른 발전과 그에 따른 과대 광고의 증가가 업계 내에서 어떻게 인식되고 있는지를 보여준다. 결과적으로, 양자 컴퓨터 개발은 과학과 기술의 빠른 발전 속에서도 여전히 현실과 기대 사이의 간극을 좁히는 데 어려움을 겪고 있는 분야로 여겨진다. 현재 양자컴퓨터 개발의 근본적인 문제 중 하나는 오류 발생의 취약성이다. 대다수의 현재 개발 중인 양자컴퓨터들은 '노이즈(잡음)가 있는 중간 규모 양자 컴퓨터'(NISQ)로 분류되며, 이들은 몇 년에서 수십 년 내에 개발될 것으로 예상된다. 일부 전문가들은 이러한 컴퓨터들이 오류에도 불구하고 유용한 기능을 제공할 수 있을 것으로 보고 있다. 그러나 오스카 페인터 박사는 이러한 가능성에 대해 회의적인 입장을 보이며, 실용적인 양자 컴퓨터의 실현은 오류 처리 능력에 달려있다고 강조했다. 아울러 페인터 박사는 또한 "수천 개의 큐비트를 갖춘 대규모 양자 컴퓨터 구현을 위해서는 아직 해결해야 할 기술적 과제가 많다"며 "개발 완료까지 최소 10년이 소요될 것으로 예상한다"고 말했다. 양자컴퓨터의 발전과 관련하여, 마이크로소프트의 양자 컴퓨팅 부문 책임자인 마티아스 트로이어(Matthias Troyer)는 양자 컴퓨터가 실제로 유용한 결과를 제공할 수 있는 애플리케이션의 범위가 일반적으로 생각하는 것보다 훨씬 제한적일 수 있다고 지적했다. 이러한 견해는 양자 컴퓨터의 실용적인 적용과 관련하여 여전히 많은 도전과제가 존재한다는 것을 시사한다. 양자컴퓨터는 복잡한 문제를 기존의 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 그로 인해 양자 컴퓨터는 암호 해독, 물질과 분자의 구조 예측, 최적화 문제 등 기존 컴퓨터로는 해결하기 어려운 복잡한 문제들을 효과적으로 처리할 수 있다. 또 분자와 화학 반응을 시뮬레이션하는 데 양자 컴퓨터가 사용될 경우, 약물 개발과 재료 과학 분야에서 혁신적인 발전을 이룰 수 있다. 현재 양자컴퓨터는 오류률이 높은 편이다. 양자 상태는 매우 불안정하며 외부 환경의 영향을 쉽게 받기 때문에, 정확한 계산을 위한 오류 수정이 어렵다. 아울러 양자컴퓨터는 극도로 낮은 온도에서 작동해야 하며, 이를 위한 복잡하고 비용이 많이 드는 냉각 시스템이 필요하다. 또한 양자컴퓨터를 위한 프로그래밍 언어와 알고리즘은 전통적인 컴퓨터 시스템과는 매우 다르다. 이로 인해 새로운 종류의 전문 지식과 기술이 필요하다. 그로 인해 현재로서는 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터보다 우월한 실용적인 성능을 보이는 분야가 제한적이다. 양자 우위를 달성하려면 아직 많은 연구와 개발이 필요하다. 트로이어에 따르면, 양자 컴퓨팅이 기존 컴퓨터보다 기하급수적으로 빠른 것으로 알려진 응용 프로그램에는 '큰 숫자의 인수분해'와 '제약 설계 및 유체 역학 시뮬레이션' 등이 포함된다. 그러나 이러한 응용 프로그램의 가속화가 항상 효과적인 것은 아니며, 경우에 따라 기존 컴퓨터가 더 빠를 수도 있다고 한다. 트로이어는 양자컴퓨터가 복잡한 연산 과정을 수행함에 따라 큐비트의 연산이 매우 복잡해지며, 이는 기존 컴퓨터의 '트랜지스터 스위칭' 속도보다 느릴 수 있다고 설명했다. 실제로, 그는 '엔비디아(NVIDIA) A100'을 사용하는 컴퓨터와 10,000 큐비트를 탑재한 양자 컴퓨터의 성능을 비교하는 이론적 실험을 수행했다. 그 결과 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터의 성능을 능가하기 위해서는 수백 년 또는 수천 년에 걸친 연구가 필요할 것으로 나타났다. 이러한 분석을 바탕으로, 트로이어는 "양자컴퓨터는 소규모 데이터 문제에서 기하급수적으로 빨라질 수 있지만, 현재의 양자 컴퓨터는 실용적이지 않다"고 지적했다. 이는 양자컴퓨터 개발의 현실적인 한계를 드러내며, 향후 연구와 개발이 직면한 도전과제를 보여주는 중요한 지표로 여겨진다. 스타트업 퀀텀에라(QuEra)의 최고 마케팅 책임자인 유발 보시어(Yuval Bossier)에 따르면, 회사의 큐비트 개발을 포함한 양자 컴퓨팅 분야는 현재 많은 변화를 겪고 있다. 보시에는 "일부 기업들이 양자 컴퓨팅 연구에서 AI 연구로 리소스를 전환하고 있다"고 말했다. 이는 양자 컴퓨팅 분야에 대한 투자와 관심이 AI 분야로 이동하는 현상을 반영한 것으로 보인다. 보시에는 또한 양자 컴퓨팅에 대한 과대 광고가 많은 재능 있는 사람들을 분야로 끌어들였지만, 현재 양자 컴퓨터가 세계의 다양한 문제를 해결하기 어렵다는 사실이 밝혀지면서 실망감을 불러일으키고 있다고 지적했다. 그 결과, 많은 연구자들이 이 분야를 떠나고 있다는 것이다. 이러한 현상은 양자 컴퓨팅 기술의 발전과 실용화에 대한 과도한 기대가 현실과 맞닥뜨리면서 생기는 문제로, 연구자들과 투자자들 사이에서 재평가가 필요한 시점임을 시사한다. 양자 컴퓨팅의 발전은 여전히 중요하지만, 그 기대치와 현실 사이의 균형을 찾는 것이 중요해 보인다. 독일의 유명 제약회사 '머크 KGaA'의 디지털 혁신 그룹 글로벌 책임자 필립 헤르바흐(Philip Herbach)는 양자 컴퓨터에 대해 현실적인 견해를 제시했다. 그는 "양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터로는 해결할 수 없는 문제들을 해결할 수 있을 것으로 기대되지만, 실제로는 새로운 지평을 여는 것보다는 기존 프로세스의 속도를 개선하는 데 더 자주 사용된다"고 언급했다. 이는 양자 컴퓨터의 실질적인 활용 가능성에 대한 보다 현실적인 평가를 나타낸다. 마이크로소프트의 마티아스 트로이어도 양자컴퓨터에 대한 회의론적인 견해를 표명했다. 그는 "이 분야에 대한 관심을 줄이려는 것이 아니라, 연구자들이 양자 컴퓨팅의 가장 유망한 응용 분야에 자원을 집중할 수 있도록 하기 위함"이라고 말했다. 트로이어의 이러한 발언은 양자 컴퓨팅 분야의 연구와 개발이 실질적인 결과를 낳기 위해서는 목표와 방향성을 명확히 하는 것이 중요함을 시사한다. 이러한 전문가들의 견해는 양자 컴퓨팅 기술의 미래가 여전히 불확실성을 내포하고 있으며, 실용화를 향한 길이 단순하지 않음을 보여준다.
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- IT/바이오
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양자컴퓨터, 실용화까지 '멀고 험난한 길'
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생쥐용 VR 고글 개발, 뇌 연구의 새로운 장을 열다
- 생쥐를 위한 새로운 가상현실(VR) 고글이 개발됐다. 이 고글은 기존 VR 시스템이 가진 단점을 개선하여, 생쥐가 가상 환경에 완전히 몰입할 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 생쥐의 뇌 활동 패턴을 보다 정확하게 관찰할 수 있을 것으로 기대된다. 과학 전문매체 아이에프엘 사이언스(IFL SCIENCE)에 따르면 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀이 새로운 VR 고글을 개발했다. 이 고글은 생쥐의 행동을 뇌 회로와 함께 연구하는데 사용될 예정이다. 기존의 VR 시스템은 컴퓨터 화면을 사용하여 생쥐가 화면 주변을 볼 수 있었으나, 3D 깊이를 제대로 전달하지 못하는 등의 제약이 있었다. 또한, 머리 위 위협을 시뮬레이션하는 데에도 한계가 있었다. 새로운 VR 고글은 이러한 문제점들을 해결하여 생쥐의 행동과 뇌 활동 연구에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 연구팀이 개발한 생쥐용 미니어처 VR 고글은 각 눈에 하나씩 두 세트의 렌즈와 스크린으로 구성되어 있다. 이 렌즈와 스크린은 트레드밀 위의 생쥐의 얼굴 가까이에 배치되어 각 눈에 180도 시야를 제공한다. 생쥐 맞춤형 VR 시스템의 이름은 iMRRSIV(Miniature Rodent Stereo Illumination VR, 미니어처 설치류 입체 조명 VR)이다. 인간 VR 헤드셋과 달리 이 고글은 실제로 생쥐의 머리를 감싸지 않는다. 각 눈에 하나씩 두 세트의 렌즈와 스크린을 런닝머신에 있는 동물의 얼굴 가까이에 배치하여 각 눈에 180도 시야를 제공한다. 보다 전통적인 VR 시스템을 사용하여 몇 가지 흥미로운 통찰력을 얻었지만 쥐는 화면 주변을 볼 수 있으며 이로 인해 훈련이 더 어려워졌다. iMRRSIV는 큰 발전을 이루었다. 새로 개발된 고글을 사용하면 연구 대상인 생쥐들이 가상 환경을 자유롭게 탐색할 수 있다. 연구자들은 이를 통해 생쥐가 가상 환경에서 어떤 행동을 하는지 관찰함으로써, 생쥐의 뇌 작동 방식을 이해할 수 있다. 이 고글은 실험실에서 생쥐들의 행동을 뇌 회로와 연계하여 연구하는 데 사용된다. 기존의 VR 시스템은 생쥐가 주변 실험실 환경을 볼 수 있었지만, 새로운 VR 고글은 생쥐의 시야를 완전히 차단하여 더욱 깊은 몰입을 가능하게 한다. 이로 인해 d연구자들은 뇌의 활동 패턴을 보다 정확하게 관찰할 수 있게 됐다. 논문 수석 저자인 돔 핑케(Dom Pinke)는 "지금까지 실험실에서는 동물을 둘러싸기 위해 대형 컴퓨터나 프로젝션 스크린을 사용해 왔다. 인간에게 이것은 거실에서 TV를 보는 것과 같다. 여전히 소파와 벽이 보인다"라며 기존 VR의 단점을 설명했다. 그는 "우리는 여전히 개선 작업을 하고 있지만 우리 고글은 작고 상대적으로 저렴하며 사용자 친화적이기도 하다. 이를 통해 VR 기술을 다른 연구실에서도 더 많이 이용할 수 있게 될 것이다"라고 말했다. 예를 들어, 연구팀은 이 고글을 활용하여 생쥐가 포식자로부터 도망치는 행동을 연구했다. 연구팀은 생쥐용 VR 고글을 사용하여 머리 위의 위협을 시뮬레이션하며 실험에서 혁신적인 결과를 얻었다. 연구팀은 고글을 통해 생쥐의 시야 위에 어두운 원반을 투사하여 포식자를 시뮬레이션했다. 원반이 커질수록, 생쥐들은 도망치거나 얼어붙는 두 가지 다른 반응을 보였다. 돔 핑케는 "쥐의 시야는 새처럼 상공에 있는 포식자를 감지하는 데 매우 민감하다"면서 "이것은 학습된 행동이 아니라 쥐의 뇌에 각인된 행동이다"라고 말했다. 이 연구는 생쥐의 뇌에서 이러한 반응을 조절하는 신경 회로를 연구하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 연구는 생쥐의 본능적 반응과 생존 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것으로 기대된다. 이러한 혁신적인 접근법은 생쥐의 뇌가 다양한 상황에 어떻게 반응하는지를 이해하는 데 큰 도움이 될 뿐만 아니라, 뇌 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 새로운 시각을 제공한다. 연구진은 앞으로 생쥐가 포식자에 의한 위협이 아닌 상황에서의 뇌 활동을 연구할 예정이다. 또한, 이 고글을 활용하여 뇌의 작동 원리를 더 깊이 연구하고, 다양한 동물을 대상으로 한 실험에도 활용할 계획이다. 이러한 혁신적인 연구는 VR 기술이 생물학과 뇌과학 연구에 미치는 긍정적인 영향을 보여주며, 이 분야의 접근성을 향상시킬 수 있는 가능성을 제시한다. 공동 제1저자인 존 이사(John Issa)는 "미래에는 쥐가 먹이가 아니라 포식자인 상황을 살펴보고 싶다"고 말했다. 그는 "예를 들어 파리를 쫓는 동안 뇌 활동을 관찰할 수 있다. 그 활동에는 많은 깊이 인식과 거리 추정이 포함된다. 이것이 바로 우리가 포착할 수 있는 것들이다"라고 말했다. 이 연구는 저널 '뉴런(Neuron)'에 게재됐다.
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- IT/바이오
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생쥐용 VR 고글 개발, 뇌 연구의 새로운 장을 열다
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[퓨처 Eyes(16)] 파력 발전으로 선박 항속 거리 늘린다
- 중국 연구진이 선박에 탑재할 수 있는 파력 발전기를 개발해 눈길을 끌고 있다. 연구진에 따르면, 이 발전기를 탑재하면 선박의 항속 거리가 최대 3배까지 늘어날 수 있다. '파력 발전((Wave Power)'은 해양에서 파도의 운동 에너지를 활용하여 전기 에너지를 생성하는 기술이다. 다시 말하면, 파력 발전은 바다의 파도, 조류, 밀물, 파랑 등 해양 에너지 현상을 이용해 전기를 생산하는 방식으로 재생 가능한 에너지원 중 하나로 간주된다. 바닷물은 지구의 70%를 차지하고 있다. 바다의 파도는 바람에 의해 형성되며, 이 움직임에는 상당한 양의 에너지가 포함되어 있다. 파력 발전은 이 에너지를 포착하여 사용 가능한 전기로 변환한다. 기술 전문매체 뉴 아틀라스에 따르면 중국 상하이 선박 및 해운연구소 연구팀은 선박의 갑판 아래 설치할 수 있는 파력 발전기인 '히빙 오실레이터(Heaving oscillators)'를 개발했다. 히빙 오실레이터는 해상에서 파도의 움직임을 이용하여 에너지를 생산하는 장치이다. 원래 히빙 오실레이터는 부유체(buoy)를 사용하여 파도의 움직임을 전달받아 움직이는 구조물이다. 부유체가 파도의 움직임에 따라 위아래로 움직이면, 이 움직임은 발전기와 연결된 기계장치를 통해 전기 에너지로 변환한다. 기존의 파력 발전기는 이러한 부유식 구조물에 설치해 파도의 움직임을 직접 활용하여 전기를 생산한다. 하지만 파력 발전기를 선박에 설치할 경우 화물 공간을 차지하게 되고, 파도로 인한 충격을 더 심하게 받을 수 있다는 단점이 있다. 중국 상하이 선박연구소 연구팀은 이러한 단점을 해결하기 위해 선박의 갑판 아래에 히빙 오실레이터를 설치했다. 갑판 아래 설치된 히빙 오실레이터는 선박이 바다를 이동할 때 일어나는 선박의 기울기와 구르기, 피칭 동작을 유압 실린더로 전달해 전기를 생산한다. 또한, 오실레이터의 무게를 조절할 수 있어 극한의 날씨에서도 선박 구조에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있다. 중국 연구진, 파력 발전기 개발 상하이 선박연구소의 연구팀은 화물 공간을 확보하기 위해 파력 발전기를 화물선 갑판 아래에 설치하되 선체에 의해 바닷물로부터 격리되는 2체형 포인트 흡수 시스템을 제안했다. 이 장치는 선박의 상단과 하단에 단단히 부착된 프레임과 프레임 레일을 위아래로 움직일 수 있는 진동자 본체, 진동자를 매달기 위한 스프링, 진동자의 바닥과 하단에 부착된 유압 실린더로 구성된다. 유압 동력 이륙 장치를 통해 오일을 펌핑하는 실린더는 오실레이터가 선박과 고정된 프레임 사이에서 상하로 움직이며 에너지를 생성하도록 한다. 또한 오실레이터는 물로 채워져 있으며, 무게를 조절하기 위해 물을 추가하거나 뺄 수 있는 시스템이 장착되어 있다. 이는 특히 극한의 날씨 조건에서 오실레이터의 무게를 감소시켜 선박 구조에 가해지는 스트레스를 줄이는 데 특히 유용하다. 연구팀은 "이 새로운 설계를 통해 선박이 기울어지거나 구르거나 피치 운동을 할 때 슬라이드 막대를 따라 움직일 수 있는 오실레이터를 구현할 수 있었다"고 밝혔다. 또한 "이를 통해 이전 설계에서 하나 또는 두 개의 운동 축에 국한되었던 것과 달리 세 개의 다른 운동 축에서 에너지를 생성할 수 있다"라고 설명했다. 시뮬레이션 테스트를 통해 연구팀은 이 발전기가 파도가 90도 각도로 선박 측면에 직접 부딪히는 상황, 즉 빔 해역에서 에너지 포집 효율이 가장 높다는 사실을 확인했다. 특히 이 시스템은 '특정 파도 주기'에서 축대칭 점 흡수기의 이론적 최대 흡수 전력의 최대 90.71%"에 도달할 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 파도 탱크에서의 테스트를 위해 시스템 프로토타입을 제작하는 것을 다음 단계로 계획하고 있다. 이들은 동일한 시스템을 다른 해양 구조물과 통합하여 작동하도록 "설계를 쉽게 확장할 수 있다"고 밝혔다. 또한 연구팀은 향후 파도 탱크 테스트를 통해 히빙 오실레이터의 성능을 추가적으로 검증할 예정이다. 이 과정을 통해 시스템을 다양한 해양 구조물에 적용 가능하도록 확장하는 방안을 탐구할 계획이다. 이 연구는 '재생 에너지(Renewable Energy)' 저널에 개재됐다. 선박에 탑재된 파력 발전기의 장점 부유식(플로팅) 방식의 파력 발전기는 대규모 설치가 가능하고, 전력 그리드와의 연계가 용이하다는 장점이 있다. 그러나 설치 비용과 유지 관리 비용이 높다는 단점이 있다. 이에 반해, 선박에 탑재된 파력 발전기는 기존의 플로팅 방식에 비해 설치 비용이 저렴하고, 유지 관리가 쉽다. 또한, 선박이 운항하면서 발생하는 파동을 활용할 수 있기 때문에, 에너지 효율이 높다는 장점이 있다. 파력 발전의 상용화 전망 이 연구는 파력 발전의 상용화를 위한 중요한 진전으로 평가받고 있다. 파력 발전은 재생 가능 에너지원 중 하나로, 기존의 화석 연료에 비해 친환경적이라는 장점이 있다. 이번 연구가 상용화된다면, 선박의 운항 효율을 높이고 해양 환경 보호에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 이 연구에서 조사하지 않은 한 가지는 평균적인 선박 여행에서 얼마나 많은 전력을 공급할 수 있는지 여부이다. 이는 선박 내부의 공간 고려 사항과 함께 이 같은 시스템이 광범위하게 활용될 수 있는지 여부의 핵심이 될 것이다. 또한, 파력 발전에는 여러 도전과제가 있다. 파도의 불규칙성과 해양 환경의 거친 조건 때문에 설치와 유지 관리가 어려울 수 있으며, 초기 투자 인프라 구축에 비용이 많이 들 수 있다. 또한 해양 환경에 영향을 미칠 수 있는 환경적인 문제도 고려해야 한다. 한국에 적용 가능성은? 히빙 오실레이터는 대형 선박의 항속 거리를 늘리는 데 효과적인 기술로 평가된다. 특히, 한국은 해운 강국으로, 대형 선박을 많이 보유하고 있다. 따라서 히빙 오실레이터가 한국의 해운 산업에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 다만, 히빙 오실레이터가 한국에 도입되기 위해서는 몇 가지 과제가 해결되어야 한다. 우선, 히빙 오실레이터의 경제성을 검증해야 한다. 또한, 한국의 해역 환경에 맞게 설계되어야 한다. 연구팀은 "히빙 오실레이터는 기존의 파력 발전기와 비교해 효율적이고 안전하다"며 "향후 상용화를 위해 노력하겠다"고 밝혔다.
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[퓨처 Eyes(16)] 파력 발전으로 선박 항속 거리 늘린다
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