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2024-11-22 (금)

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[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
[먹을까? 말까?(60)] 디핑 소스 곁들인 칩, 칼로리 섭취량 77% 증가시켜

인기 간식인 짭짤한 스낵에 디핑 소스를 곁들이면 우리 몸에 어떤 변화가 일어날까. 미국 펜실베니아 주립대학교 농업과학대학 감각평가센터의 연구 결과, 짭짤한 과자에 디핑 소스를 곁들여 먹으면 칼로리 섭취량이 크게 증가하는 것으로 나타났다고 사이테크데일리가 10일(현지시간) 보도했다. 과자는 많은 사람들의 일일 칼로리 섭취량의 약 25%를 차지하는 중요한 식품이다. 미국 국립보건원(NIH)에 따르면 미국 성인의 약 3분의 1이 과체중이고 40% 이상이 만인 상황에서 건강한 간식 섭취 방법에 대한 연구가 필요하다. 연구팀은 최근 연구를 통해 짭짤한 과자에 디핑 소스를 함께 제공했을 때 섭취 행동 변화를 조사했다. 연구 결과는 디핑 소스를 곁들일 경우 과자만 먹을 때보다 칼로리 섭취량이 77% 증가하고, 전체 섭취 속도도 빨라지는 것으로 나타났다. 흥미로운 점은 디핑 소스가 제공되더라도 과자 섭취량 자체는 변하지 않았다는 것이다. 연구 책임자인 존 헤이즈 교수는 "사람들은 딥(dip)이 있을 때 과자를 덜 먹는 것이 아니라, 같은 양의 과자에 디핑소스를 추가로 섭취한다"며 "이는 디핑소스를 추가하면 전체 에너지 섭취량이 크게 증가할 수 있음을 의미한다"고 설명했다. 이번 연구는 46명의 성인 참가자를 대상으로 진행됐다. 참가자들은 두 번의 방문 기간 동안 랜치 맛 칩 70g(약 2.5인분)을 랜치 디핑소스 약 3분의 1컵, 또는 칩을 단독으로 제공 받았다. 연구팀은 섭취량을 측정했고, 한 입 먹은 횟수 등 모든 섭취 과정은 비디오로 녹화해 분석했다. 연구 결과 참가자들은 평균적으로 칩만 먹었을 때 195칼로리를 섭취한 반면, 디핑소스와 함께 먹었을 때는 345칼로리를 섭취했다. 디핑소스를 추가하면 한 입 크기가 더 커지면서 전체 섭취량이 증가한 것으로 분석됐다. 이번 연구는 디핑소스와 같은 외부 윤활제가 짭짤한 과자 섭취에 미치는영향에 대한 연구가 부족한 상황에서 새로운 시각을 제시했다. 헤이즈 교수는 "과식과 비만 문제를 해결하기 위해서는 간식 섭취 행동을 이해하는 것이 중요하다"며 "이번 연구는 음식의 물리적 특성이 섭취 행동과 에너지 섭취에 미치는 영향을 탐구하는 새로운 길을 열었다"고 강조했다. 해당 연구 결과는 현재 온라인에서 볼 수 있으며, 11월호 '식품 품질 및 선호도(Food Quality and Preference)'에 게재될 예정이다.
- 생활경제
2024-09-11
[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
이복현 금감원장, 은행권에 가계대출 관리 강화 촉구⋯일관성 없는 대출 정책 사과

이복현 금융감독원장은 "집값 상승을 예상하고 돈을 빌리는 등 위험한 대출은 심사를 더 꼼꼼히 하고, 은행들이 가진 대출 전체를 안정적으로 관리해야 할 때"라고 10일 강조했다. 그는 이날 서울 명동 은행회관에서 가계대출을 취급하는 18개 국내은행 은행장들이 참석한 간담회 모두발언에서 "최근 수도권을 중심으로 주택거래가 늘면서 가계대출도 빠르게 증가하고 있다"며 이같이 밝혔다. 금감원에 따르면 8월 전체 금융권 가계대출 증가액은 9조 5천억 원 이상으로 2021년 7월(15조 3000억 원) 이후 가장 많이 늘었다. 이 원장은 "금융시장 안정과 국민경제 발전을 위해 가계대출 관리에 엄격하게 대응해야 한다"며 "최근 은행들이 대출 심사 기준을 강화하고 스스로 위험 관리에 힘쓰는 것은 개별 은행뿐 아니라 전체 경제에도 매우 적절한 조치"라고 평가했다. 앞서 지난 9월 6일 김병환 금융위원장이 "정부의 가계부채 관리 강화 기조는 변함없다"며 이 원장의 오락가락 발언을 정리하고 나서면서 정부의 일률적인 통제보다 은행 자율적인 관리가 바람직하다는 입장을 밝힌 것과 같은 맥락으로 보인다. 이 원장은 "금융당국의 가계대출 규제는 반드시 지켜야 하는 최소한의 기준이며, 은행들은 각자의 위험 관리를 위해 자율적으로 더욱 강화해야 한다"고 강조했다. 이어 "최근 은행들이 스스로 가계대출 관리를 강화하면서 시장의 관심과 우려가 커지고, 대출을 받으려는 사람들은 불편을 호소하고 있다"며 "이는 지금까지 모든 은행이 똑같이 금융당국의 규제만 따르다 보니 은행별로 다른 기준에 익숙하지 않아서 생긴 결과지만, 앞으로 자율적인 가계대출 관리가 정착되려면 반드시 지금 해결해야 할 문제"라고 지적했다. 그는 은행장들에게 현장에서 대출 관리를 강화하면서 어떤 어려움이 있었는지, 효과적인 해결 방법은 무엇인지 솔직하게 말해 달라고 요청하며, 앞으로 이 의견들을 감독 업무에 반영하겠다고 약속했다. 이 원장은 "우리나라 가계부채는 이미 많이 늘어나 가계의 빚 갚는 부담 증가, 소비 감소 등 여러 문제가 지적되어 왔다"며 "앞으로도 가계부채를 적절한 수준으로 줄여나가지 못하면 시장의 불안정성을 키우고 경제 성장을 방해하는 등 국민 경제에 큰 부담이 될 수 있다"고 경고했다. 아울러 "국내 은행들은 주택 관련 대출에 지나치게 집중되어 있어 금융 불균형이 심화되고, 집값이 하락할 경우 은행 건전성이 악화되어 전체 금융 시스템 위험으로 번질 수 있다"며 "은행들이 쉽고 안정적인 이자 수익을 얻을 수 있는 부동산 대출에만 치중하고, 혁신적인 성장 분야에는 자금 지원을 소홀히 한다는 비판도 있었다"고 지적했다. 마지막으로 이 원장은 "은행들은 가계대출 관리에 있어서 위험 관리를 강화하고 건전한 대출 관행을 정착시키는 데 앞장서 주기를 바란다"며 "금융당국도 은행들의 자발적인 노력이 빠르게 자리 잡을 수 있도록 적극적으로 지원하고, 정책적인 목적의 대출에 대해서도 관련 부처와 긴밀히 협의하여 관리 방안을 마련하며, 신용대출과 제2금융권 대출 증가 가능성에 대해서도 면밀히 살펴보겠다"고 밝혔다. 한편, 이복현 원장은 이날 은행 대출 정책과 관련하여 일관성 없는 발언들에 대해 유감을 표명했다. 그는 이날 서울 명동 은행회관에서 가계대출을 취급하는 18개 국내은행 은행장간담회 직후 기자들과 만나 "가계대출 급증세와 관련해 명확하고 상세하게 입장과 메시지를 내지 못한 부분, 국민이나 은행 창구 직원에게 불편함과 혼란을 야기한 점에 대해 죄송하다"고 밝혔다. 이 원장은 자신이 은행권의 대출금리 인상을 비판하고서 은행들이 대출 규제를 내놓자 이로 인한 실수요자 피해를 재차 지적하면서 발생한 혼란을 직접 언급하며 사과의 뜻을 전했다. 자신의 발언으로 인해 초래된 혼란에 대해 책임을 인정하고 사과한 것은 이번이 처음이라는 평가가 나온다.
- 경제
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
[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
[신소재 신기술(105)] 세계 최고 슈퍼컴퓨터, 칼슘-48 자기적 특성 규명…10년 논쟁 종결

세계에서 가장 강력한 슈퍼 컴퓨터인 '프론티어'가 10년 동안 과학자들의 논쟁의 중심에 섰던 칼슘-48 퍼즐을 해독했다. 미국 오크리지 국립연구소(ORNL)의 핵물리학 연구팀은 세계 최고 슈퍼컴퓨터 프론티어를 활용해 칼슘-48 원자핵의 자기적 특성을 규명하는 데 성공했다고 과학전문 매체 인터레스팅엔지니어링이 4일(현지시간) 보도했다. 이는 1980년대부터 지속되어온 핵물리학계의 논쟁을 종식시키는 중요한 성과로 평가된다. 칼슘-48, '이중 마법' 핵으로 안정성 높아 칼슘-48은 20개의 양성자와 28개의 중성자로 이루어진 '이중 마법' 핵으로 매우 안정적인 구조를 가지고 있다. 이러한 특성 대문에 핵물리학 연구에 이상적인 물질로 꼽힌다. 하지만 칼슘-48의 자기적 특성은 오랜 기간 동안 논쟁의 대상이었다. 양성자와 전자빔을 사용한 초기 실험에서는 자기 전이 강도가 4제곱 마그네톤으로 측정되었으나 2022년 감마선을 이용한 실험에서는 이 값이 두 배나 높게 나타났기 때문이다. 여기서 '핵 마그네톤'은 원자핵의 자기적 특성을 나타내는 기본 단위다. 쉽게 말해, 핵 마그네톤은 원자핵이 얼마나 강한 자석처럼 행동하는 지를 나타내는 척도라고 할 수 있다. 따라서 4제곱 마그네톤은 칼슘-48 원자핵이 특정 에너지 상태 변화를 겪을 때, 자기장의 세기가 핵 마그네톤 단위로 4의 제곱만큼 변한다는 것을 의미한다. 수퍼컴퓨터 '프론티어' 활용, 10년 논쟁 종식 ORNL 연구팀은 초당 퀸틸리언(quintillion, 100경) 이상의 계산을 수행할 수 있는 세계 최초의 엑사스케일 컴퓨터인 '프론티어' 슈퍼컴퓨터를 활용해 칼슘-48의 자기 전이 강도를 시뮬레이션했다. 그 결과 감마선 실험 결과와 일치하는 값을 얻어냄으로써 오랜 논쟁에 종지부를 찍었다. 또한 이 연구는 핵 내부의 핵자 쌍(양성자와 중성자)의 복잡한 상호작용과 핵이 주변 환경과 상호작용하는 방식을 설명하는 연속 효과에 대한 새로운 통찰력을 제공했다. 초신성 연구에도 영향 이번 연구는 핵물리학뿐만 아니라 천체물리학에도 중요한 의미를 갖는다. 칼슘-48은 초신성 폭발 과정에 풍부하게 생성되는 데, 이 때 중성미자가 물질과 상호작용하는 방식을 이해하는 데 핵심적인 역할을 하기 때문이다. 연구의 제 1저자인 비자야 아차리아는 "칼슘-48의 자기 전이 강도를 설명하는 물리학은 중성미자가 물질과 상호작용하는 방식도 설명한다"고 말했다. 칼슘-48의 자기 전이 강도에 대한 정확한 이해는 초신성 폭발과정과 우주 형성 과정에 대한 이해를 높이는 데 기여할 것으로 기대된다. ORNL 핵천체물리학자 라파엘 힉스는 "이번 연구는 핵의 생성 원리를 밝히는 데 중요한 걸음이며, 별과 행성의 생성부터 원소의 풍바함까지 우주를 형성하는 과정을 더 잘 이해하게 해 줄것"이라고 말했다.
- IT/바이오
2024-09-05
국제유가, 산유국 증산 가능성과 미국 리세션 우려 등에 연중 최저치로 급락

국제유가는 3일(현지시간) 산유국 증산 가능성과 미국의 경기침체(리세션) 우려 등 영향으로 큰 폭으로 하락했다. 서부텍사스산중질유(WTI)와 브렌트유 모두 연중 최저치를 경신했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 뉴욕상업거래소에서 WTI 10월물은 4.4%(3.21달러) 내린 배럴당 70.34달러로 마감됐다. 이는 지난해 12월 이후 가장 낮은 가격이다. WTI는 장중 한때 70.10달러까지 하락하기도 했다. 북해산 브렌트유 11월물은 4.9%(3.77달러) 하락한 배럴당 배럴당 73.75달러에 거래됐다. 지난해 12월 12일 이후 최저치를 기록했다. 국제유가가 하락한 것은 중국 경제가 부진한데다 미국의 제조업이 여전히 위축 국면에 머물자 원유수요 둔화 우려가 커진 때문으로 분석된다. 예상보다 약한 중국의 경기지표로 수요 우려가 고조됐다. 중국 국가통계국은 지난달 31일 올해 8월 제조업 PMI가 전월보다 0.3 낮은 49.1을 기록했다고 밝히면서 경기 침체 우려를 불러일으켰다. 중국 제조업 PMI는 49.5(작년 10월)→49.4(11월)→49.0(12월)→49.2(올해 1월)→49.1(2월)로 5개월 연속 '기준치 50'을 하회했다가 지난 3월 반년 만에 기준치를 넘으며 경기 확장 국면에 진입했다. 이후 4월(50.4)까지 '50 이상'을 유지했지만, 5월 들어 49.5를 기록하며 다시 경기 수축 국면으로 바뀌었다. 미국의 경기 침체 우려도 다시 고조되고 있다. 미국 공급관리자협회(ISM)는 8월 ISM 제조업 구매관리자지수(PMI)가 47.2을 기록하며 예상치(47.5)를 소폭 밑돌았다고 밝혔다. PMI가 50보다 높으면 경기 확장, 50보다 낮으면 위축을 의미한다. 전월(46.8) 대비 소폭 상승하긴 여전히 위축 국면에 머물러 있는 것이다. ISM 제조업 PMI는 5개월 연속 50 미만을 기록하고 있다. S&P글로벌이 같은 날 발표한 8월 미국 제조업 PMI 역시 위축 국면에 머물러 있는 것으로 나타났다. S&P글로벌의 8월 제조업 PMI는 47.9를 기록해 전월(49.6)에 비해 뚝 떨어졌다. 전망치(48)와는 유사했다. 여기에 석유수출국기구(OPEC) 국가와 러시아 등 비OPEC 산유국들간 협의체인 OPEC플러스(+)가 증산 가능성이 커지면서 가격을 더욱 떨어트리고 있다. 로이터 통신은 지난달 30일 OPEC+가 당초 계획했던 대로 자발적 감산을 10월부터 단계적으로 중단하기로 했다고 보도했다. 올해 9월까지였던 자발적 감산 시한을 추가로 연장하지 않기로 하면서 이들 8개국은 10월부터 내년 9월까지 1년간 단계적으로 산유량을 늘릴 예정이다. 리비아 원유생산중단도 해소국면으로 접어든 점도 국제유가를 끌어내린 요인으로 작용했다. 유엔리비아지원단(UNSMIL)은 2일 리비아위기를 해결하기 위해 열린 협상에서 중요한 합의에 도달했다고 설명했다. 한편 대표적인 안전자산인 국제금값은 고점에 대한 경계감에 차익실현 매물이 출회하고 달러가차가 강세를 보이면서 2거래일 연속 하락했다. 이날 뉴욕상품거래소에서 12월물 금가격은 전장보다 0.2%(4.6달러) 내린 온스당 2523.00달러에 마감했다.
- 산업
2024-09-04
[우주의 속삭임(49)] 블랙홀과 암흑물질, 빅뱅 이전부터 존재했다?

블랙홀과 암흑물질의 비밀은 빅뱅 이전의 우주에 ‘비밀스러운 다른 모습’이 있었을 수 있다는 새로운 '바운싱' 우주론을 암시하고 있다는 새로운 연구가 발표돼 주목된다고 라이브사이언스가 전했다. 연구에서 제시하는 '바운싱'은 빅뱅 이전에 수축했다가 팽창으로 '튀어오르는 상황'을 의미한다. 우주론과 우주미립자 저널(Journal of Cosmology and Astroparticle Physics)에 최근 게재된 연구에 따르면 우주는 빅뱅 이전에 먼저 응축되는 기간을 겪었으며, 이로 인해 암흑물질의 수수께끼 같은 본질을 설명할 수 있는 블랙홀이 생성되었을 가능성이 있다. 연구에서 제시된 이론은 "우주는 초기 형성 단계에 먼저 수축해 극도로 밀도가 높은 상태에 도달한 후, 다음 단계에서 반등해 팽창, 즉 빅뱅 단계에 진입해 오늘날의 우주가 형성됐다"는 제안이다. 빅뱅 전에 수축이 먼저 일어났고, 이로 인해 밀도가 증가해 변동하면서 빅뱅 및 현재 관찰되는 가속 팽창으로 이어졌다는 것. 연구진은 수축의 정도를 오늘날보다 약 50배 작은 크기까지 응축되었다고 추정했다. 이는 우주가 빅뱅이라는 단일 사건에서 유래해 그 후부터 빠르게 팽창했다는 전통적인 우주론에 도전하는 것이다. 연구에 따르면 '수축 후 반등'은 블랙홀과 암흑물질에 대한 이해에 심오한 결과를 가져올 수 있다. 또 연구는 우주의 수축 단계에서 밀도 변동으로 인해 작은 블랙홀이 생겨났을 수 있다고 추정하고 있다. 이러한 원시 블랙홀은 반등을 견뎌내고 현재의 팽창 단계로 지속돼 우주 물질의 약 80%를 차지하는 암흑물질을 구성할 수 있다. 암흑물질은 여전히 수수께끼로 남아 있는 영역으로 빛을 반사, 흡수 또는 방출하지 않는다. 프랑스 국립 과학연구센터(CNRS)의 패트릭 피터 박사는 "작은 원시 블랙홀은 우주의 아주 초기 단계에서 생성될 수 있으며, 블랙홀이 극도로 작지 않다면 지금도 여전히 존재할 것이다. 이는 호킹(톡톡 튐) 복사로 인한 붕괴가 블랙홀을 제거하기에 충분치 않을 것이기 때문이다. 소행성 질량과 거의 비슷한 무게를 가진 블랙홀은 암흑물질 규명에 기여하거나 심지어 완전히 해결할 수도 있다"고 설명했다. 이 튀는 우주론 이론이 사실로 입증된다면, 특히 블랙홀과 암흑물질과 관련해 우주에 대한 이해에 혁명을 일으킬 수 있다. 원시 블랙홀의 존재는 빛과의 상호 작용이 부족해 과학자들이 오랫동안 이해하지 못했던 암흑물질의 본질에 대한 설득력 있는 정보를 제공할 수 있다. 한편, 천문학계는 '레이저 간섭계 우주 안테나(LISA)와 아인슈타인 망원경' 등 다가올 중력파 검출기가 이러한 원시 블랙홀이 생성되는 동안 방출된 중력파를 식별할 수 있는 기능을 갖추기를 희망하고 있다. 이 중력파가 감지된다면 이런 블랙홀이 암흑물질을 구성한다는 가설을 뒷받침하는 중요한 증거가 될 수 있다.
- IT/바이오
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.
- IT/바이오
2024-09-02
엔비디아, 예상 웃도는 실적에도 주가 하락⋯시간외서 268조원 증발

인공지능(AI) 반도체 선두주자 엔비디아가 시장 예상치를 웃도는 3분기 실적을 발표했지만, 기대에는 못 미치는 결과로 시간 외 거래에서 주가가 8% 이상 하락했다. 특히, 신제품 AI 칩 '블랙웰'의 생산 차질 문제도 영향을 미친 것으로 보인다. 엔비디아가 28일(현지시간) 실적 발표후 미국 뉴욕 증시 시간외 거래에서 주가가 장중 한때 7% 가까이 하락하며 시가총액이 2000억 달러(약 268조원) 넘게 증발했다. 높은 기대치에 미치지 못하는 실적을 발표한 엔비디아는 시간외 거래에서 주가가 8.4%까지 하락했다. 3분기 매출 전망, 최고 기대치에는 못 미쳐 엔비디아는 3분기(8~10월) 매출이 약 325억 달러(43조 4000억 원)에 달할 것으로 예상했다. 이는 분석가들의 평균 예상치인 319억 달러(약 42조 6500억원)를 웃도는 금액이다. 그러나 시장 최고 예상치인 약 379억 달러(50조 7000억원)에는 못 미치는 수준이다. 그동안 시장 기대치를 훨씬 뛰어넘는 실적을 보여왔던 엔비디아였기에, 투자자들의 높은 기대감을 충족시키지 못했다는 평가다. 카슨 그룹의 라이언 디트릭 수석 애널리스트는 로이터통신에 "성장세가 기대에 미치지 못했다"며 "미래 실적 예측도 높아졌지만, 지난 분기만큼은 아니다. 여전히 122%의 매출 성장률을 보이는 뛰어난 기업이지만, 이번에는 기대치가 너무 높았던 것 같다"고 했다. 블랙웰 칩 생산 차질, 주가 하락 부추겨 게다가 엔비디아는 기대를 모으고 있는 AI 칩 블랙웰 칩 생산 문제 해결을 위해 제조 공정을 변경 중이라고 밝혔다. 이는 생산 차질에 대한 우려를 인정한 것으로, 주가 하락을 더욱 부추겼다. 엔비디아는 지난 2분기(5~7월) 실적도 예상치를 웃돌았다. 매출은 300억4천만 달러(40조1천785억원), 주당순이익은 0.68달러(909원)로, 시장조사업체 LSEG가 전망한 월가 예상치 매출 287억 달러와 주당 순이익 0.64달러를 상회했다. 엔비디아의 분기 매출이 300억 달러를 넘어선 것은 이번이 처음이다. 1년 전 대비 122% 늘었다. 하지만 최근 폭발적인 성장세에 대한 투자자들의 기대감에는 미치지 못했다. 하지만 '어닝 서프라이즈'(깜짝 실적) 정도가 약했다는 것이 시장의 반응이다. 3분기 매출 전망치가 시장 기대치와의 차이가 3%밖에 안 된다는 점이 문제가 됐다. 특히 3분기 매출 총이익률이 75%로 시장 전망치(75.5%)보다 낮게 나타난 점이 부정적 요소로 작용했다. 뉴욕 증시 정규장에서 2.1% 하락 마감한 엔비디아 주가는 실적 발표 후 시간 외 거래에서 4%가량 추가 하락했다. 한때 낙폭은 8% 이상 확대되기도 했다. 엔비디아 실적, 증시 영향력 '고용지표급' 전문가들은 미국 증시에서 엔비디아 실적이 고용보고서 같은 주요 경제지표만큼이나 중요해졌다고 FT는 전했다. 도이체방크 애널리스트들은 "엔비디아가 거시 지표 달력에서 매우 중요한 이벤트가 됐다"며 "최근 실적 발표 후엔 미국 고용보고서나 소비자물가지수 발표 때와 비슷한 시장 반응이 나타났다"고 밝혔다. 모닝스타 주식 전략가 마이클 필드는 엔비디아 실적이 시장에 충격파를 보낼 수 있다고 말했다. 그는 게다가 지금은 이달 초 급변동에서는 거의 회복되긴 했지만, 공포지수로 불리는 변동성 지수(VIX)는 여전히 높은 상황이라고 지적했다. 엔비디아 주가는 올해 들어 두 배 이상 상승하며 시가총액 면에서 애플에 이어 2위를 차지하고 있다. 스탠더드 앤드 푸어스(S&P) 500 지수에서도 큰 비중을 차지하며 올해 상승률의 4분의 1 이상에 기여했다. 시장 지배력 92%⋯규제 당국 그럼에도 엔비디아의 시장 지배력은 엄청나다. 엔비디아의 H100 칩은 주문 후 최대 6개월을 기다려야 받을 수 있다, 외신에 따르면 엔비디아가 데이터센터 그래픽 장치(GPU) 시장의 약 92%를 차지하고 있다. 그러나 이같은 엔비디아의 지배력이 규제 기관의 우려로 작용하고 있다. 미국 법무부는 지난 2일 엔비디아가 AI 칩을 판매하는 과정에서 부당한 압력을 행사했다는 경쟁업체들의 신고를 접수하고 반독점법 위반 사실을 확인 중이라고 밝혔다. 한편, 엔비디아는 4분기에 블랙웰 칩이 수십억 달러의 매출을 올릴 것으로 예상했다. 젠슨 황 최고경영자(CEO)는 성명을 통해 블랙웰에 대한 기대감을 드러냈다. 하지만, 시장의 높아진 눈높이를 충족시키고 주가 반등을 이끌어낼 수 있을지는 미지수다.
- IT/바이오
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
빅테크, AI 붐에 폐 발전소를 데이터센터로 변신 가속화

최근 인공지능(AI) 수요가 급증하면서 구글이나 아마존 등 빅테크(거대기술기업)와 협력업체들이 전 세계 노후 발전소와 산업 부지를 매입해 데이터 센터 캠퍼스로 탈바꿈하는 작업을 활발히 벌이고 있다. 데이터센터는 쉽게 말하면 인터넷 세상의 모든 정보를 저장하고 처리하는 거대한 '컴퓨터 창고'라고 할 수 있다. 우리가 매일 쓰는 스마트폰이나 인터넷 쇼핑, 동영상 스트리밍 등 모든 활동이 데이터 센터 덕분에 가능하다. 부동산그룹 JLL의 데이터리서치 책임자인 대니얼 소프는 MS와 아마존, 구글을 언급하며 "이들이 보통 발전소가 필요한 초대규모 시설들"이라며 "데이터 센터 개발자들이 발전소와 인프라 부지 등의 입지를 검토하고 있다"고 밝혔다. 21일(현지시간) 파이낸셜타임스(FT)에 따르면 마이크로소프트(MS), 구글, 아마존 등 빅테크들이 클라우드 컴퓨팅과 AI 서비스를 지원하기 위해 데이터센터 구축에 막대한 투자를 하고 있지만 충분한 전력 공급을 포함해 적합한 부지를 찾는 것이 점점 어려워지고 있다. 글로벌 부동산 기업 쿠시먼앤드웨이크필드 유럽·중동·아프리카(EMEA) 데이터센터 자문그룹의 부지거래 총괄 애덤 쿡손은 "데이터센터 시장이 토지 확보와 전력 부문에 있어 어려움이 심해지면서 노후 발전소 등에 대한 관심이 커졌다"고 전했다. 미국과 유럽 일부 지역의 폐쇄된 석탄발전소들은 데이터센터가 필요로 하는 특성들을 다수 갖추고 있고, 산업 부지도 대개 대규모 전력 소비에 맞게 설계되어 있어 송전 인프라가 구축되어 있는 데다 인근에 수자원까지 있는 경우가 많다는 설명이다. MS, 영국 북부에 데이터센터 건설 계획 MS는 영국 북부 리즈 인근의 오래된 에그버러 발전소와 스켈턴 그랜지 발전소 부지에 데이터센터를 건설할 계획이며 2027년 공사를 시작할 예정이다. 아마존은 미국 버지니아주 버치우드 발전소 부지에 데이터센터 캠퍼스를 계획하고 있다. 소식통들은 이와 더불어 현재 유럽 내 다른 발전소들도 데이터센터로 활용하기 위한 거래가 진행 중이라고 전했다. 맥쿼리자산운용이 지분을 보유한 버투스 데이터센터는 최근 독일 베릴른에 있는 옛 태양광 발전소 등 부지 두 곳과 영국의 노후 군수공장을 매입했으며, 이들 부지를 2026년까지 데이터센터 캠퍼스로 탈바꿈흘 계획이다. 토르 에퀴드 그룹도 최근 미국 조지아주 옛 제조공장을 인수했다고 밝히며 "이 부지에는 변압기와 상하수도, 천연가스 인프라 등이 갖춰져 있어 데이터센터 개발에 적합하다"고 설명했다. 다만 일부 전문가들은 이러한 부지 전환에는 상당한 시간과 비용이 소요되고 복잡한 행정절차가 필요할 수 있으며, 이미 발전소 가동이 중단되어 전력망에서 분리된 경우 실현이 어려울 수 있다고 우려했다. 문제는 데이터센터는 엄청난 양의 전기를 사용한다는 점이다. 컴퓨터가 24시간 켜져 있고, 컴퓨터에서 뿜어져 나오는 엄청난 열을 식히기 위한 냉각 시스템도 계속 돌아가기 때문이다. 이 과정에서 지구 온난화의 주범인 탄소 배출이 발생한다. 데이터센터는 우리 삶에 꼭 필요하지만 탄소 배출을 해결해야 지속가능하다. 탄소 제로를 위한 노력은 데이터 센터 운영 기업 뿐만 아니라 우리 모두의 책임이다.
- IT/바이오
2024-08-22
[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.
- 포커스온
2024-08-22
포드, EV 전략 재검토 3열좌석 SUV 생산 중단

미국 자동차업체 포드는 21일(현지시간) 전기자동차(EV) 전략을 수정, 3열좌석 전기 스포츠유틸리티차량(SUV) 출시를 중단한다고 발표했다. 포드는 또 차세대 픽업트럭 출시도 연기키로 했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 포드는 3열 좌석 전기SUV 출시를 중단하면서 최대 19억 달러의 비용을 올해 결산에 반영할 가능성이 있다. 포드는 이번 전략 재검토에 따라 EV용 연간설비투자 비율이 기존의 40%에서 30% 정도로 낮출 것으로 전망된다. 짐 팔리 포드 최고경영자(CEO)는 "EV차량에 대한 수요 침체에 대한 주요 해결책중 하나는 생산비용의 절감이라면서 저렴한 가격의 EV용 아키텍처를 개발하는 전문팀에 포드의 미래가 달려있다"고 말했다. 그는 이 신기술을 기본으로 한 중간 사이즈의 전동 픽업트럭을 2027년에 투입할 계획이라고 덧붙였다. 포드는 올해 EV사업에서 최대 55억 달러의 손실을 예상했다. EV 가격과 충전 인프라에 관한 우려로 소비자들이 EV차량에 대한 매수교체를 꺼리고 있는 상황에서 자동차 제조업체들은 단기적으로 하이브리드차량의 생산으로 중심을 옮기고 있다. CFRA리서치 애널리스트 가렛 넬슨은 포드의 EV전략 수정에 대해 "미국의 하이브리드차량 시장은 전체 EV시장보다 규모가 크고 성장도 빠르기 때문에 소비자 수요에 대응한 조치"라고 분석했다. 이같은 발표에 포드의 주가는 이날 1.5% 올랐다. 포드 주가는 연초와 비교해 약 12% 하락한 상태다.
- IT/바이오
2024-08-22
[신소재 신기술(96)] 혈당 변화에 즉각 대응하는 '스마트 인슐린' 나온다

실시간으로 혈당 수치에 맞춰 조절되는 획기적인 유형의 스마트 인슐린이 개발돼 전 세계적으로 수백만 명에 달하는 1형 당뇨병 환자 치료를 혁신할 가능성이 높아졌다고 신기술 개발 동향을 알리는 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 개발된 스마트 인슐린은 필요할 때까지 신체에서 비활성 상태를 유지하다가 혈당을 관리할 시점이 되면 즉시 활성화되어 혈당을 낮추도록 설계됐다. 즉, 혈중 포도당 농도에 반응해 작용하는 스마트 포도당 반응성 인슐린(GRI: Glucose Responding Insulin )이다. 스마트 인슐린은 미국, 영국, 호주, 중국 등의 연구원들이 연합해 개발했다. 이 프로젝트를 담당한 기관 중 하나인 영국 청소년당뇨병연구재단(JDRF: Juvenile Diabetes Research Fund)의 책임자인 레이첼 코너는 "인슐린은 100년 이상 1형 당뇨병 환자들의 생명을 구해 당뇨 치료를 혁신했지만 여전히 충분하지 않다. 인슐린으로 포도당 수치를 관리하는 것은 어려우며, 이제는 과학계가 그 해결책을 찾아야 할 때다"라고 말했다. 현재 증세가 심한 1형 당뇨병 환자는 생존을 위해 하루에 최대 10번까지 합성 인슐린을 주사해야 한다. 혈당 수치의 끊임없는 오르내림은 단기 및 장기적으로 합병증을 유발하는 등 심각한 문제를 일으킬 수 있으며 정신 건강에도 영향을 미칠 수 있다. 기존 인슐린은 주사 시 혈당 수치를 안정시키는 데는 도움이 된다. 그러나 향후의 혈당 변동까지 관리할 수는 없다. 이 때문에 환자가 몇 시간 내에 더 많은 인슐린을 주사해야 하는 경우가 많다. 새로운 포도당 반응성 인슐린은 기존의 인슐린과는 다르게 작용한다. 혈당 수치가 높아질 때만 활성화돼 고혈당을 예방하고, 수치가 너무 낮아지면 비활성화돼 저혈당을 예방한다. 전문가들은 스마트 인슐린이 상용화되는 미래에는 환자가 일주일에 한 번만 인슐린을 투여하면 될 것이라고 추정했다. 스마트 인슐린을 개발한 과학자들은 연구를 가속하기 위해 수백만 달러의 보조금을 받았다. 제1형 당뇨병에 대한 새로운 치료법을 발견하기 위해 영국 당뇨병협회, JDRF, 스티브 모건 재단이 협력, 첨단 연구에 5000만 파운드(873억 원)를 투자하고 있으며 '1형 당뇨병 그랜드 챌린지'를 통해 지원하고 있다. 그랜드 챌린지의 과학 자문 위원회 부의장인 팀 하이즈 박사는 스마트 인슐린이 당뇨병과의 싸움에서 새로운 시대의 시작을 알리는 게임체인저가 될 수 있다고 기대했다. 그는 가디언지와의 인터뷰에서 "1형 당뇨병을 앓고 있는 사람들은 혈당 균형을 맞추기 위해 매일 많은 노력을 기울여야 한다"며 "이번에 개발된 포도당 반응성 인슐린, 소위 스마트 인슐린은 ‘인슐린의 성배’로 생각되며, 이는 약물 요법 중 1형 당뇨병을 치료하는 데 가장 효과적인 솔루션이 될 것"이라고 기대했다. 1형 당뇨병 그랜드 챌린지는 제1형 당뇨병 치료 혁신을 위해 새로운 연구 프로젝트 6개에 270만 파운드(약 47억2200만원) 이상의 자금을 지원하고 있다. 이 자금은 차세대 인슐린 개발을 가속하여 제1형 당뇨병 환자의 삶을 개선하는데 크게 기여하고 있다. 미국, 호주, 중국의 대학에서 수행되는 이 연구는 더 빠르게 작용하면서, 더 정확하게는 1형 당뇨병 관리를 용이하게 함으로써 합병증을 줄이는 인슐린을 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 프로젝트 중 4개는 포도당 반응성 인슐린(GRI)을 연구하고 있다.
- IT/바이오
2024-08-16
인간 뇌 1㎣, 150억개 연결까지⋯초고해상도 뇌지도 나왔다

과학자들이 고해상도 전자현미경을 사용해 인간 뇌조직을 이미지화해 나노 스케일의 3D 지도를 제작했다. 미국 하버드대학교와 구글 연구팀이 인간 뇌 1㎣(1입방밀리미터)의 세포 연결까지 보여주는 초고해상도 뇌지도를 제작했다고 하버드 매거진과 사이테크 데일리 등 다수 외신이 전했다. 이 지도는 뇌의 복잡성을 보여주고, 뇌 기능 이해를 위한 새로운 가능성을 제시한다. 미국 국립보건원(NIH)이 자금을 지원한 이 연구 결과는 '사이언스' 저널에 게재됐다. 하버드 대학교의 제프 리히트만 박사와 구글 리서치의 비렌 자인 박사가 이끄는 연구팀은 전자 현미경(EM)을 사용해 입방밀리미터(1㎣) 크기의 인간 뇌 조직 조각을 고해상도로 이미지화했다. 이 뇌 조직은 뇌전증 수술의 일환으로 환자의 대뇌 피질에서 제거한 것이다. 하버드 매거진에 따르면 리피트만 박사의 연구팀은 10년 동안 대뇌 피질 1㎣를 분석해 인간 뇌의 연결에 대한 최초의 정밀 지도를 제작했다. 뇌 조직 분석 결과 매우 아름답고 목적을 알 수 없는 수 많은 복잡한 구조가 밝혀졌다. 신경 섬유가 다른 세포와 연결되는 경로에 정착하기 전에 마치 제자리에서 맴돌고 있는 것처럼 소용돌이 모양으로 성장하는 모습, 정반대 방향이 두 개의 수용체(수상 돌기)만을 가리키고 연결되지 않은 백질 기저층의 신경 섬유와 연결된 새로운 종류의 뉴런, 신경 섬유가 단일 세포에 50개 이상 연결되는 드문 사례인 다중 시냅스 연결 등이 그것이다. 이들의 관찰은 뇌가 어떻게 연결 되었는지에 대한 가정을 뒤집었다. 리히트만은 "많은 사람들이 과학이 문제를 해결하고, 답을 찾고, 치료할 수 있기를 기대하지만 이 경우에는 단순히 자연을 설명하는 것만으로도 뇌가 '우리가 생각하는 것보다 더 복잡하다'는 것이 밝혀졌다"고 말했다. 연구팀은 먼저 조직을 다이아몬드 칼을 사용해 인간 머리카락의 1천분의 1보다 얇은 5000개 이상의 슬라이스 또는 섹션으로 자른 다음 각 섹션을 EM으로 이미지화했다. 그 결과 약 1.4페타바이트, 즉 1400테라바이트의 데이터가 생성됐다. 팀은 뇌 조직을 5000개 이상의 얇은 조각으로 나누어 각 조각을 전자현미경으로 촬영했다. 이렇게 얻은 1.4페타바이트(PB, 1400테라바이트)의 데이터를 기반으로 3차원 뇌지도를 만들었다. 뇌지도는 5만 7000개 이상의 세포와 약 1억 5000만 개의 시냅스(신경세포 연결 부위)를 포함하며, 이전에는 볼 수 없었던 뇌 구조 세부 정보를 제공한다. 바렌 제인이 이끄는 구굴의 연구팀은 각 슬라이스 내의 객체를 감지하고 일르 연결해 3차원 공간을 렌더링하는 새로운 신경망 기술을 개발했다. 리히트만은 '플러드 필링 신경망' 기술을 사용해 세포, 신경 섬유 및 혈관을 색칠했으며 "기본적으로 여러 섹션에 걸쳐 이러한 객체에 페인트를 붓는 격"이라고 설명했다. 가장 흔한 신경교세포는 신경교세포에 구조적인 지원과 전기적 절연을 제공하는 과립세포였다. 1㎣ 샘플에는 약 230mm의 혈관 세포도 포함되어 있었다. 특히, 연구팀은 재구성을 통해 뇌의 가장 깊은 층에 있는 삼각형 세포들이 서로 마주 보는 두 가지 방향으로 배열되어 있음을 발견했다. 이러한 배열의 의미는 아직 밝혀지지 않았지만, 뇌 기능 이해에 중요한 단서가 될 수 있다. 이번 연구 결과는 뇌 연결체학(뇌 세포 간 연결을 종합적으로 분석하는 학문)의 중요성을 보여주고, 뇌 기능 연구에 새로운 자원을 제공한다. 연구팀은 데이터셋과 분석 도구를 공개하여 다른 연구자들도 이를 활용할 수 있도록 했다. 미국 국립보건원(NIH) BRAIN Initiative 책임자인 존 응아이 박사는 "이번 연구는 신경과학자, 컴퓨터 과학자, 엔지니어 간의 협력이 뇌 기능 이해를 위한 완전한 지도 구축에 얼마나 중요한지를 보여준다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-08-16
[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.
- 포커스온
2024-08-14
중국 부동산 하락세 지속, 상반기 주택 경매 12% 급증

중국 부동산시장이 좀처럼 회복 기미를 보이지 못하는 가운데 부채 상환 불이행이나 미완공 등 문제로 법원 경매에 넘겨진 주택의 규모가 증가하고 있다. 중국 경제매체 차이신은 12일 시장조사 기관 CRIC와 중국지수연구원 통계를 인용해 2024년 상반기 중국 주택류 법원 경매 부동산이 20만2000채로 전년 동기 대비 12% 넘게 늘었다고 전했다. 올해 상반기 전체 경매 부동산 규모가 38만2000채로 집계됐다는 중국지수연구원의 자료를 종합하면 법원 경매 부동산 중 주거용이 절반 이상 비중을 차지한 것이다. 중국에서 부동산 경매는 통상 대출 연체나 개인 간 대출 분쟁, 사법적 몰수, 소유주 부존재 등 문제로 진행되고, 부동산은 주택류·상업류·산업류·토지류로 분류된다. CRIC에 따르면 경매 주택은 2선도시(인구 500만명 이상이거나 베이징·상하이·광저우·선전 등 1선도시에 버금가는 경제력을 가진 대도시)에서 가장 눈에 띄게 증가했다. 올해 상반기 5138채가 경매에 부쳐진 중부 허난성 정저우는 작년 대비 43% 증가율을 기록했다. 남동부 푸젠성 샤먼과 동부 장쑤성 쑤저우 등의 주택 경매량도 40% 넘게 늘었다. 차이신은 정저우의 경매량 급증이; 도시 내 '미완공 건물(爛尾樓)' 증가와 연관이 있다고 설명했다. CRIC가 2021년 말 발표한 보고서를 보면 정저우에는 '문제 건물'이 모두 106곳(271만㎡) 있었는데, 이는 그해 정저우 신규 공급 면적의 29%에 달하는 규모였다. 이런 부동산이 완공되지 않고 시간을 보내다 결국 법원에 넘겨졌다는 것이다. 남부 대도시 충칭에서 '하자 부동산' 처리업에 종사하는 한 관계자는 "2023년부터 대출금 상환을 중단하는 사람이 잇따랐고 일부 주택이 법원 경매에 들어갔다"고 전했다. 인구 3000만명이 넘는 충칭은 올해 상반기 5438채가 법원 경매로 넘어갔다. CRIC는 "현재 부동산시장이 여전히 하락 국면에 있고 경제 압박이 더해지면서 지난 몇 해 동안 높은 레버리지로 부동산을 산 사람들이 큰 상환 압력에 직면한 상황이라 대출 상환 위험이 늘 수 있다"며 "이는 주택 경매 규모가 계속 증가한다는 의미"라고 지적했다. 경매로 넘어간 주택 가격은 감정가의 70% 수준에서 결정된다. 하지만 부동산 가격이 전반적으로 떨어지는 추세가 이어지면서 경매 낙찰도 쉽게 이뤄지지는 않고 있다는 게 시장조사기관 분석이다. 중국지수연구원은 올해 상반기 경매 주택 중 5만3000채가 낙찰돼 거래 규모는 작년보다 8.3% 늘었으나 거래액은 0.5%만 증가했다고 밝혔다. 경매에 나온 주택 규모가 커지다 보니 올해 상반기 거래율은 작년 상반기의 27.2%에서 8.8%포인트 떨어진 18.4%에 그쳤다. 평균 낙찰 가격 역시 ㎡당 9084위안(약 173만원)으로 6.7% 하락했다. 주택 경매는 부동산 시장 전체에 도미노 효과를 일으키고 있다. 특히 3선 도시(중소 규모 도시)와 4선 도시(소도시)의 신축 주택은 평균 2.7%의 잠재적 구매자를 잃었고, 180㎡(54.45평) 이상 대형 주택은 8.4%의 수요 감소를 겪었다. 차이신은 광저우 등 1선 도시에서는 경매에 나온 고급 주택이 증가하면서 기존 주택들의 가격을 하락 압박하고 있다고 전했다. 은행들 중에는 주택 소유주와 대출 만기 연장 협상에 나서는 경우도 나타나고 있다. 중국 당국은 지난달 '시진핑 3기'의 경제 방향을 설정한 중국공산당 제20기 중앙위원회 제3차 전체회의(20기 3중전회)를 통해 '고(高)부채·고회전·고레버리지'라는 기존의 성장 모델의 문제점을 해결하겠다는 의지를 밝히는 한편 정부가 나서 부동산 과잉 공급 문제 해소를 지원하겠다는 뜻도 밝혔다. 그러나 부동산 호황기에 무리하게 대출을 받은 대형 부동산업체들이 잇따라 자금난에 빠지고 공급 과잉 속에 시장 거래까지 침체된 상황을 단기간에 해결하기는 어렵다는 지적도 나온다. 부동산업체들의 '위기 상황'도 계속되고 있다. 중국 매체 펑파이에 따르면 광저우의 대형 업체 푸리(R&F)부동산은 전날 싱가포르 거래소에 상장된 자회사가 특수어음의 현금 이자 총 1억4700만달러(약 2000억원)를 만기 이전에 갚지 못했다고 공지했다.
- 산업
2024-08-12

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