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2024-11-22 (금)

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[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.
- IT/바이오
2024-09-03
[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
오픈AI 등 글로벌 테크기업, TSMC 1.6나노 공급 쟁탈전…차세대 AI 주도권 노린다

세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 업체인 대만 TSMC가 오는 2026년 하반기 양산 예정인 1.6㎚(나노미터·10억분의 1m) 반도체칩에 대한 수요가 벌써부터 대기상태에 돌입한 것으로 알려졌다. 3일(현지시간) 대만 연합보에 따르면 애플이 TSMC의 1.6㎚ 공정인 A16 기술을 활용한 첫번째 칩 생산을 예약한 데 이어 '챗GPT' 개발사인 오픈AI도 예약 명단에 이름을 올렸다. A16 기술은 칩 뒷면을 통해 전력을 공급하고 차세대 나노시트 트랜지스터를 탑재해 성능을 높인 것이 특징이다. 최근 수요가 급증하는 인공지능(AI) 칩 고객을 겨냥해 개발됐다. TSMC는 개별 고객사에 관해 언급하지 않는다는 입장이지만, 업계는 오픈AI가 엔비디아에 대한 의존도를 낮추려 주문형 반도체(ASIC) 개발에 적극적으로 나선 만큼 차세대 공정 확보는 자연스러운 수순이라고 보고 있다. 현재 오픈AI는 ASIC 칩 개발을 위해 미국 반도체 설계 기업 브로드컴, 마벨 등과 협력하고 있는데, 브로드컴과 마벨 역시 TSMC의 고객이다. 따라서 오픈AI와 이들 기업이 협력해 개발한 ASIC 칩은 TSMC의 3㎚ 공정과 이후 1.6㎚ 공정에서 순차적으로 생산될 전망이다. TSMC는 지난 4월 앞서 밝힌 2025년 2㎚와 2027년 1.4㎚ 로드맵 중간에 1.6㎚ 공정을 적용하겠다고 깜짝 발표했다. TSMC는 "AI 칩 업체들의 수요로 예상보다 빨리 새로운 A16 칩 제조 프로세스를 개발했다"며 "A16은 칩 뒷면에서 전력을 공급할 수 있어 AI 칩의 속도를 높일 수 있다"고 설명했다. 케빈 장 TSMC 사업개발담당 수석부사장은 당시 구체적인 고객사는 언급하지 않고 "스마트폰 제조업체보다 AI 칩 제조업체가 이 기술(A16)을 가장 먼저 채택할 가능성이 높다"며 "AI 칩 제조 기업들은 칩 설계를 최적화해 그 성능을 극대화하려고 하고 있다"고 말했다. 2년 뒤 예정된 공정에 큰손 고객들이 줄을 서면서 TSMC가 미세공정 경쟁에서 주도권을 쉽게 뺏기지 않을 것이란 평가가 나온다. 삼성전자는 TSMC와 유사하게 내년 2㎚, 2027년 1.4㎚ 공정 양산을 계획하고 있으나, 3㎚ 이하 공정에서 여전히 대형 고객사 수주에 어려움을 겪고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올 2분기 TSMC의 세계 파운드리 시장 점유율(매출 기준)은 62.3%, 삼성전자 11.5%, 중국 SMIC 5.7% 순이다. 3년 전 파운드리 사업에 재도전장을 낸 인텔은 당초 올해 말 1.8㎚ 공정을 양산한다는 계획이었으나, 실적 부진으로 파운드리 사업을 축소하거나 분리·매각하는 방안을 검토 중인 것으로 전해졌다.
- IT/바이오
2024-09-03
[우주의 속삭임(48)] NASA, 지구 '양극성 전기장' 세계 최초 발견

미국 항공우주국(나사·NASA)이 최근 인듀어런스(Endurance) 임무를 통해 지구의 양극성 전기장을 밝혀냈다. 이는 지구의 대기 역학을 이해하고 다른 생명체가 살 수 있는 행성을 탐사하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 나사는 홈페이지를 통해 국제 연구팀이 NASA의 준궤도 로켓 관측을 통해 지구의 중력 및 자기장과 함께 근본적인 역할을 하는 것으로 추정되는 '양극성 전기장'을 세계 최초로 측정하는 데 성공했다고 밝혔다. 과학전문매체 사이테크데일리, 라이브사이언스 등은 지구 양극성 전기장에 대해 중점적으로 다루었다. 60여 년 전 처음 감지된 뒤 가설로 제시된 이 전기장은 지구 극지방에서 끊임없이 우주로 방출되는 하전 입자의 흐름인 '극풍(Polar Wind)'의 주요 원동력이다. '양극성 전기장'은 지구의 상층 대기, 즉 극지방에서 발생하는 약한 전기장이다. 이 전기장은 대기 중의 이온과 전자의 움직임에 영향을 주어 극풍이라는 현상을 일으킨다. 극풍은 대기 중의 하전 입자들이 지구의 자기력선을 따라 우주 공간으로 빠져나가는 현상이다. 이 전기장은 양방향 즉 '양극성'인데, 이는 두 방향으로 모두 작동하기 때문이다. 이온은 중력에 의해 가라앉을 때 전자를 아래로 당긴다. 동시에 전자는 이온이 우주로 탈출하려고 할때 이온을 더 높은 높이로 들어올린다. 나사는 "양극성 장은 상층 대기의 대전된 입자를 원래 도달할 수 있는 높이보다 더 높은 곳까지 끌어 올리며 아직 탐구되지 않는 방식으로 우리 지구의 진화에 영향을 미쳤을 수 있다"고 설명했다. 양극성 전기장은 지구의 중력 및 자기장처럼 지구의 근본적인 특성 중 하나로 여겨지지만 그 존재를 직접 측정하기는 매우 어려웠다. 나사는 최근 인듀어런스 임무를 통해 처음으로 양극성 자기장의 존재를 확인하고 그 강도를 측정하는 데 성공했다. 이를 통해 과학자들은 지구 대기의 탈출 과정과 이온층의 형성 과정을 더 잘 이해할 수 있게 됐다. 앞서 과학자들은 이 전기장이 고도 약 250km(약 150마일)에서 대기 중의 원자가 음전하(-)를 띤 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리되기 시작한다는 가설을 세웠다. 전자는 엄청나게 가벼워서 에너지를 조금만 가해도 우주로 날아갈 수 있다. 반면, 이온은 전자보다 최소 1836배 무겁고 땅을 향해 가라앉는 경향이 있다. 중력만 작용한다면 한 번 분리된 두 개체군은 시간이 지남에 따라 서로 멀어질 것이다. 하지만 전자와 이온은 서로 반대 전하를 띠고 있기 때문에 전기장에 형성되어 전하가 분리되는 것을 방지하고 중력의 영향을 일부 상쇄한다. 이 전기장은 상층 대기의 하전 입자들을 더 높은 고도로 끌어 올려 지구의 진화 과정에 아직 밝혀지지 않은 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 아원자 규모에서 생성되는 가설의 전기장은 매우 약해서 수백마일 이상에서만 그 효과가 느껴질 것으로 예상됐다. 수십년 동안 이 전기장을 감지하는 것은 기존 기술의 한계를 넘어서는 일이었다. 글린 콜린슨과 그의 팀은 2016년 지구의 양극장을 측정할 수 있는 새로운 기기를 발명하기 시작했다. 나사의 인듀어런스는 2022년 5월 11일 발사돼 약 768km(약 477.23마일) 고도에 도달한 뒤 19분 후 그린란드해에 낙하했다. 인듀어런스는 양극성 자기장 데이터를 수집한 약 518km(322마일) 고도 범위에서 0.55볼트에 불과한 전위 변화를 측정했다. 멜린랜드 주에 있는 나사 고다드 우주빙행센터의 인두어런스 수석연구원이자 이 논문의 주저자인 글린 콜린슨은 "0.55볼트는 거의 아무 것도 아니며 시계 배터리 정도에 불과하다"면서 "하지만 이 정도면 극지방의 바람을 설명하기에 적당한 양이다"라고 설명했다. 극풍에서 가장 풍부한 입자인 수소 이온은 이 전기장에서 중력보다 10.6배 강한 외력을 경험한다. 나사 고다드의 지구력 프로젝트 과학자이자 논문의 공동 저자인 알렉스 글로서는 "이는 중력에 대항하기에 충분하며, 실제로 초음속으로 우주로 발사하기에 충분하다"고 말했다. 콜린슨은 "이것은 마치 대기를 우주로 들어올리는 컨베이어 벨트와 같다"고 덧붙였다. 연구팀은 이번 발견을 통해 지구 대기의 복잡한 움직임과 진화 과정을 이해하고, 지구 역사뿐 아니라 다른 행성의 비밀을 밝히고 생명체 존재 가능성을 판단하는 중요한 단서를 얻을 수 있을 것으로 전망했다. 이번 연구 결과는 2024년 8월 28일 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-09-02
[우주의 속삭임(47)] 제임스 웹 망원경, 별처럼 탄생한 떠돌이 행성 6개 발견

천문학자들이 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 사용해 별을 공전하지 않고 자유롭게 떠다니는 특이한 우주 천체인 자유 부유 행성을 발견했다. 제임스웹은 지구에서 960광년 거리의 페르세우스 분자 구름에서 홀로 떠도는 6개의 자유 부유 행성을 발견했다고 CNN과, 스페이스닷컴, 라이브사이언스 등 다수 외신이 전했다. 천문학자들은 제임스웹을 통해 별 형성 성운, 즉 가스와 먼지구름인 NGC1333을 들여다 보았다. 이 행성들은 목성 질량의 5~10배에 이르며 항성 주위를 공전하지 않고 성간 가스에서 직접 응축되어 별처럼 형성된 것으로 추정된다. 특히 이 중 하나는 가스와 먼지 원반으로 둘러싸여 있어 위성 또는 '미니 행성'을 형성 중일 가능성도 제기됐다. 일반적으로 별은 가스와 먼지 구름에서 형성된다. 그런 다음 별의 형성에서 남은 물질이 행성의 형성으로 이어진다. 하지만 항성체도 행성과 비슷하게 형성될 수 있다고 연구 저자들은 지적했다. 제임스웹이 자유 부유 행성을 발견한 것은 이번이 처음은 아니다. 지난 2023년에는 오리온 성운에서 목성 질량 이진 천체 또는 점보(JUMBO)라고 알려진 42쌍의 자유 부유 가스 거대 행성을 발견하기도 했다. 이러한 천체는 많은 질량이 가스 행성 및 갈색 왜성과 겹치기 때문에 행성과 별의 경계가 모호하다. 이번에 발견된 6개의 천체는 지구에서 약 960광년 떨어진 북쪽 별자리 페르세우스 자리에 위치한 NGC 1333이라는 반사 성운 및 산개성단 복합체에서 발견됐다. 허블 우주 망원경은 이전에 성운의 이미지를 포착했지만 먼지로 인해 별 형성 과정을 볼 수 없었다. 제임스웹은 목성 질량보다 5배 작은 작은 떠돌이 행성도 감지할 수 있지만 NGC 1333에서는 그런 행성을 찾지 못했다. 이 사실은 자유롭게 떠다니는 행성의 형성 과정에 대한 중요한 정보를 제공한다. 성운 안에는 신생 별, 갈색 왜성(별이나 행성이 아닌 천체), 행성과 같은 질량을 가진 물체가 있었다. 태양계 행성 중에서 가장 큰 목성은 질량이 지구 질량의 약 318배에 해당하는 엄청나게 큰 크기다. 새로 발견된 천체 중 하나는 목성 5개, 즉 지구 1600개 정도의 질량을 가지고 있는 것으로 추정된다. 천체를 둘러싼 먼지가 많은 원반은 별과 비슷하게 형성되었을 가능성이 제기됐다. 두 가지 행성 형성 과정 태양계의 행성들은 원시 행성 원반에서 물질이 쌓여 점점 더 커지는 '상향식 과정'을 통해 탄생했다. 반면, 행성을 행성하는 다른 방식은 '하향식 과정'으로, 중력 하에서 별처럼 가스와 먼지 구름에서 직접 붕괴해 형성되는 것이다. 목성 질량의 약 1~5배 범위에서 자유롭게 떠다니는 행성이 발견되지 않았다는 것은 목성 질량 5개가 하향식 형성 과정의 하한선이라는 것을 강력하게 시사한다. 물론 행성계에서 방출된 후 지구 크기의 암석 행성들도 많이 존재할 수 있지만, 이들은 JWST로 감지하기에 너무 작을 가능성이 있다. 연구팀은 제임스웹을 이용해 인간의 눈에는 보이지 않는 적외선으로 성운을 자세히 연구했고, 희귀한 현상인 갈색 왜성과 행성 질량을 가진 동반 천체를 발견했다. 영국의 세인트 앤드류스 대학교의 천체물리학자이자 연구 공동 저자인 알렉스 숄츠는 성명을 통해 "거대 행성과 비슷한 질량을 가진 작은 물체는 스스로 행성을 형성할 수가 있다"고 밝혔다. 이번 발견에 참여한 존스 홉킨스 대학교의 천체 물리학자 레이 자야와르다나(Ray Jayawardhana)는 "우리의 관측은 자연이 적어도 두 가지 다른 방식으로 행성 질량 전체를 생성한다는 것을 확인시켜준다. 하나는 별이 생성되는 방식처럼 가스와 먼지 구름의 수축이고, 다른 하나는 우리 태양계의 목성처럼 어린 별 주위의 가스와 먼지 원반에서 생성되는 것이다"라고 설명했다. 연구원들은 다음 단계로 JWST를 이용해 천체를 추적하고. 대기와 구성을 연구해 천체의 형성에 관한 단서를 찾고 다른 우주 천체와 어떻게 다른 지 알아내는 것이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 '천문학 저널(The Astronomical Journal)'에 게재가 수락됐으며, 사전 인쇄 서버 arXiv에서 이용할 수 있다.
- IT/바이오
2024-08-30
[우주의 속삭임(46)] 화성 운석 200개, 단 5개 분화구에서 지구로

화성에서 지구로 떨어진 운석 약 200개가 단 5개의 분화구에서 방출됐다는 연구 결과가 나왔다고 사이언스얼러트가 전했다. 지구와 화성은 직접적인 충돌은 없었지만, 물질 교환은 빈번하게 이루어져 왔다. 태양계의 격렬한 환경으로 인해 화성에서 떨어져 나온 물질들이 우주 공간을 가로 질러 지구로 떨어지는 현상이 발생한다. 태양계의 네 번째 행성인 화성의 표면적은 지구의 4분의 1에 해당하는 작은 행성이지만 태양계에서 가장 높은 화산 지대가 있다. 타르시스는 화성 서반구 적도 부근을 중심으로 한 거대한 용암 지대로 태양계에서 가장 큰 화산 지대이다. 현재까지 지구에서 발견된 운석 중 약 390개가 화성 기원으로 확인됐으며, 과학자들은 이 중 200개의 운석이 화성 표면의 특정 지역에서 유래됐음을 밝혀냈다. 놀랍게도 이 200개의 운석은 모두 화성의 타르시스(Tharsis)와 엘리시움(Elysium) 지역에 위치한 단 5개의 충돌 분화구에서 떨어져 나온 것으로 확인됐다. 캐나다 앨버타 대학교의 지질학자 크리스토퍼 허드는 "이제 우리는 이 운석들을 공통된 역사와 지구로 오기 전 화성 표면에서의 위치에 따라 분류할 수 있다"고 말했다. 물론 화성의 암석이 지구에 도달하는 과정은 쉽지 않다. 먼저 거대한 암석이 화성 표면에 강력하게 출동해 큰 분화구를 만들고, 화성 암석들을 탈출 속도에 도달할만큼 충분한 힘으로 날려 보내야 한다. 그 후 이 파편들은 수백만년이 걸릴 수 있는 지구까지의 여정을 견뎌내야 한다. 마지막으로 암석이 지구에- 도착하면 대기권 진입 시의 열과 압력을 견뎌내고 지구 표면에 충돌해0야 한다. 다행히도, 암석이 지구에 도착하면 과학자들은 암석의 특징을 연구해 비슷한 특성을 가진 운석들과 비교 분석하고, 어떤 암석들이 같은 충돌 사건 및 지구로의 여정을 공유하는 지 파악할 수 있다. 허드 박사와 그의 연구팀은 5개의 화성 운석 그룹의 발원지를 파악하기 위해 원격 감지, 모델령 및 분화ㅑ구 연대 측정과 같은 기술의 발전을 활용했다. 연구팀은 운석 그룹의 광물 프로파일을 바탕으로 화성 표면에서 해당 프로파일과 일치하는 위치를 찾았다. 대부분의 화성 운석은 화성암이기 때문에 화성의 화산 지역 중 운석의 연령과 광물 성분이 일치하는 지역을 찾는 작업이 포함됐다. 또한 적절한 연령의 분화구를 찾는 것도 중요했다. 10개의 화성 운석 그룹은 모두 60만년에서 2000만년전 사이에 방출됐다. 암석 자체와 암석이 지구에 도달할만큼 강하게 날아갔단느 사실을 바탕으로, 연구팀은 암석을 날려보낸 충돌을 모델링해 원래 분화구를 식별하는 데 도움을 얻을 수 있었다. 팀은 한 운석 그룹의 가능성을 단일 분화구로 좁힐 수 있었다. 나머지 네 그룹의 경우 각각 여러 ㅂ후보가 확인됐지만, 5개 모두 타르시스 또는 엘리시움 화산 지역으로 좁힐 수 있엇다. 향후 연구에 추가적인 제약 조건을 추가함으로써 위치를 더욱 좁힐 수 있으며, 이는 화성을 정밀하게 연구할 수 있는 훌륭한 도구를 제공한다. 허드는 "어쩌면 우리는 화성 표면에서 날아가기 전에 모든 암석의 위치, 화산 층서를 재구성할 수도 있다. 생각해보면 정말 놀랍다. 실제로 허ㅏ성에 가서 암석을 집어드는 것과 가장 가까운 것이다"라고 말했다. 이 연구는 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 게재됐다.
- 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
삼성, 안경 필요없는 획기적인 3D 게임 모니터 '오디세이 3D' 공개

삼성전자가 독일 퀠른에서 열린 세계 최대 게임쇼 '게임스컴 2024'에서 무안경 3D 게이밍 모니터를 공식 발표했다고 전자제품 다국적 팟캐스트 엔가젯이 전했다. 올초 미국 라스베가스에서 열린 미국소비자전자제품전시회(CES)에서 처음으로 티저를 선보인 지 8개월 만이다. ‘오디세이 3D’ 게이밍 모디터는 안경 없이도 3D를 즐길 수 있는 제품으로, 고해상도로 영상을 조정해 주는 디스플레이 화면 매핑, 전면 패널에 2D 영상을 3D로 전환해 주는 렌티큘러 렌즈, 그리고 눈 위치를 추적할 수 있는 아이 트래킹 기술을 탑재했다. 내장된 스테레오 카메라와 화면 매핑 기술은 3D의 가장 중요한 입체 영상을 만들기 위해 이미지를 지속적으로 조정한다. 이 기술은 대만 에이서(Acer)의 훨씬 더 큰 폼 팩터를 가진 헬리오스 300 노트북 또는 에이수스(ASUS) 프로아트 스튜디오북 16에서 무안경 3D를 처리했던 것과 유사하다는 평가다. 오디세이 3D는 최대 37인치 디스플레이 크기로 제공된다. 삼성은 사용자들이 3D를 활성화하거나 전통적인 게임을 위해 3D를 비활성화하고 2D로 이용할 수 있다고 밝혔다. 엔가젯은 무안경 3D가 획기적이지만 이미지는 다소 떨어져 아쉽다며, 현재로서는 완벽한 기술은 아니라고 지적했다. 오디세이 3D는 165Hz의 높은 주사율로 잔상이나 끊김 없는 새로고침 기능을 제공하며, 4K QLED 패널을 특징으로 한다. 또 1ms의 빠른 응답 시간과 AMD 프리싱크를 지원한다. 모니터에는 디스플레이포트 1.4와 뒷면에 두 개의 HDMI 2.1 포트가 포함되어 있다. 높이 조절이 가능한 스탠드도 사용자가 3D에 가장 적합한 위치를 찾는 데 도움이 되도록 기울어져 있다. 전체적으로 무안경 3D 모니터는 제대로 기능을 발휘하기 위해 약간의 조작이 필요하다. 삼성은 3D 모니터를 올해 말까지 출시할 계획이다. 가격은 아직 공시되지 않았다. 삼성은 이에 대해 침묵하고 있는데, 예상보다 비쌀 것이라는 전망이다. 과거에도 삼성 오디세이 게임 모니터는 싸지 않았고, 이번 무안경 3D도 예외는 아닐 것이라는 추정이다.
- IT/바이오
2024-08-23
중국 반도체업체들, 미국 제재에도 상반기 실적 급증

중국 반도체 회사들이 미국의 집중 견제에도 불구하고 올해 상반기 매출이 급증한 것으로 나타났다. 22일(현지시간) 중국 증권시보 보도에 따르면 올해 상반기 실적 보고서를 공개한 중국의 68개 반도체 회사 중 55개 기업의 매출이 증가했다. 절반이 넘는 29개사가 전년 동기 대비 매출이 100% 이상 늘었고, 40개사는 매출이 50% 이상 증가했다. 업종별로는 메모리 반도체와 첨단이미지센서(CIS), 시스템온칩(SoC) 업체 등의 매출 증가율이 컸고 반도체 장비업체의 실적도 양호했다. 상하이에 있는 반도체 설계회사 웨이얼 반도체는 매출이 8배 가까이 늘었고, 반도체 장비회사 창촨기술은 올 상반기 순이익이 8배 가량 증가했다. 마지화 중국 정보통신산업 분석가는 "지난 몇 년 동안 미국의 심각한 제재가 있었지만 중국 반도체산업은 부활했고 이제는 생산능력이 크게 늘어나는 등 번영을 누리고 있다"며 "특히 베트남과 말레이시아, 인도네시아 등 동남아 국가에 레거시(성숙 공정) 반도체 수출이 크게 늘었다"고 중국 관영 글로벌 타임스에 말했다. 올해 1~7월 중국의 반도체 수출은 6409억위안(120조원)으로 지난해 동기 대비 25.8% 증가했다. 이는 사상 최대 수준의 증가율이다. 조 바이든 미국 행정부는 지난 2022년 10월 16㎚(나노미터) 내지 14㎚의 로직(시스템) 반도체, 128단 이상 낸드플래시, 18㎚ 이하 디(D)램 등의 장비 및 기술에 대한 대중 수출 통제를 시행했다. 이어 2023년 10월에는 규제되는 장비와 반도체를 늘리는 등 수출 통제 조처를 확대했다. 중국은 미국의 수출 규제로 첨단 반도체 생산 길이 막히자, 범용 혹은 구형 반도체인 '레거시 반도체' 생산에 집중하고 있다. 최첨단 기술을 빠른 속도로 따라잡는 '추격 전략'을 뒤로 하고, 레거시 반도체에 집중 투자하는 전략으로 방향을 튼 것이다 시장조사기관 트렌드포스는 지난해 10월 28나노 이상 레거시 반도체 시장에서 중국의 비중이 2023년 29%에서 2027년 33%까지 높아질 것이라고 전망했다. 같은 기간 대만의 레거시 반도체 시장 점유율은 49%에서 42%로 떨어질 것으로 예측했다. 중국이 레거시 반도체 생산에 집중하면서 세계 주요 반도체 장비사들의 대중국 매출이 급증하고 있다. 일본 반도체 장비기업 도쿄일렉트론은 지난 2분기 전체 매출에서 중국 매출이 차지하는 비중이 49.9%에 이른다. 도쿄일렉트론의 지난해 같은 기간 중국 매출은 전체의 40%에 미치지 못했다. 세계에서 유일하게 극자외선(EUV) 노광장비를 생산하는 기업인 네덜란드 에이에스엠엘(ASML)도 올 2분기 중국에서 전체 매출의 49%를 올렸고, 반도체 웨이퍼 검사 장비 기업인 미국 케이엘에이(KLA)는 올 2분기 중국 매출 비중이 44%를 기록했다. 중국 당국은 반도체 자립을 위한 국가 차원의 지원도 지속하고 있다. 지난 5월말 세번째 반도체산업 육성 펀드인 중국집적회로산업투자기금이 3440억위안(64조원) 규모로 출범했다. 이는 2014년 1차 투자기금 1390억위안(26조원)과 2019년 2차 투자기금 2040억위안(38조원)을 합친 것과 비슷한 규모이다.
- IT/바이오
2024-08-22
AI 모델, 2세 미만 아동 자폐증 80% 정확도로 예측

새로운 인공지능(AI) 모델이 유아 자폐증을 80% 정확도로 예측했다. 스웨덴 스톡홀름에 있는 카롤린스카 연구소의 새로운 연구에 따르면, 'AutMedAI'라는 머신러닝 모델이 2세 미만 아동의 자폐증을 비교적 제한된 정보만으로 80%의 정확도로 예측할 수 있다는 가능성을 보여주었다고 뉴로사이언스뉴스가 보도했다. 이 모델은 자폐증 조기 진단과 적절한 지원을 제공하는 데 기여할 것으로 기대된다. 카롤린스카 연구소는 세계적인 연구 중심 의과 대학으로 1810년 설립됐다. 카롤린스카 연구소의 노벨 위원회에서 생리학·의학 부문 노벨상을 수여한다. 연구팀은 약 3만 명의 자폐 스펙스트럼 장애 아동 및 일반 아동 정보가 담긴 미국 데이터베이스(SPARK)를 활용했다. 팀은 28개 매개변수 조합을 분석해 4가지 머신러닝 모델을 개발, 데이터 패턴을 식별했다. 선택된 매개 변수는 24개월 미만 아동에게서 광범위한 평가나 의료 검사 없이 얻을 수 있는 정보였다. 가장 우수한 성능을 보인 머신러닝 모델은 'AutMedAI'로 명명됐다. 약 1만2000명의 개인 데이터를 분석한 결과, AutMeAI 모델은 약 80%의 자폐 아동을 식별했다. 특히 첫 미소 시기, 첫 짧은 문장 발화 시기, 식사 어려움 여부 등이 자폐증 예측에 중요한 매개변수로 작용했다. 연구팀은 조기 진단의 중요성을 강조했다. 팀은 자폐 아동의 최적 발달을 돕는 효과적인 중재를 위해서는 조기 발견이 필수적이라고 밝혔다. 현재 연구팀은 모델의 추가 개선 및 임상 환경에서의 검증을 계획하고 있으며, 유전 정보를 모델에 포함해 더욱 정확한 예측을 가능하게 하는 연구도 진행 중이다. 연구 책임자인 카롤린스카 연구소의 여성 및 아동 건강학과 부교수인 크리스티나 탐미미스 박사는 "모델이 임상 환경에 적용될 만큼 신뢰성을 학보하기 위해서는 엄격한 검증이 필요하다"며 "우리의 목표는 모델이 의료 분야의 귀중한 도구가 되는 것이지, 자폐증에 대한 임상 평가를 대체하는 것이 아니다"라고 강조했다.
- IT/바이오
2024-08-21
삼성전자, 글로벌 TV 시장 1위 굳건…LG, 올레드 TV 왕좌 지켜

삼성전자가 인공지능(AI) TV를 앞세워 올해 상반기 글로벌 TV 시장에서 금액 기준 점유율 28.8%로 1위를 차지했다. LG전자는 유기발광다이오드(올레드·OLED) TV 시장에서 점유율 1위를 기록했다. 19일 시장조사업체 옴디아에 따르면 삼성전자는 올해 상반기 금액 기준 점유율 28.8%로 글로벌 TV 시장 1위를 유지했다. 이로써 삼성전자는 19년 연속 글로벌 TV 시장 1위 달성에 더 가까워졌다. LG전자는 금액 기준 점유율 16.6%로 2위를 차지했으며, TCL(12.1%), 하이센스(10.0%) 등이 뒤를 이었다. 2500달러(약 330만원) 이상 프리미엄 시장에서는 삼성전자가 점유율 52.8%로 압도적인 1위를 차지했다. 또한 가격 경쟁력이 가장 치열한 1500달러(약 200만원) 이상 시장에서도 QLED TV 판매 호조로 점유율 52.8%를 기록했다. 75형 이상 초대형 시장 점유율은 29.6%를 달성했으며, 특히 98형 판매 호조에 힘입어 80형 이상 시장에서도 점유율 33.5%로 1위를 유지했다. 수량 기준 세계 TV 시장 점유율에서도 삼성전자는 18.3%로 1위를 차지했다. 삼성전자는 "올해 출시한 AI TV를 비롯해 2500달러 이상, 초대형 TV, 네오 QLED, OLED 등 프리미엄 제품 판매 전략이 주효했다"고 분석했다. LG 올레드 TV 선두 유지 LG전자는 올레드 TV 시장에서 금액 기준 점유율 49.4%, 수량 기준 점유율 52.6%로 각각 선두 자리를 유지했다. 특히 상반기 75형 이상 초대형 올레드 TV 시장에서는 출하량 기준 58%의 압도적인 점유율로 시장을 선도했다. 또한, 상반기에 대형 스포츠 이벤트와 프리미엄 TV 수요 회복에 힘입어 1500달러 이상 시장에서 올레드 TV 비중이 45%로 역대 최고치를 기록했다. 이는 작년 상반기의 32%에서 1년 만에 13%포인트(p) 증가한 수치다. 올해 상반기 LG전자의 올레드 TV 출하량은 134만700대로 작년 상반기(133만1400대)보다 소폭 증가했다. 글로벌 TV 시장 수요 감소에도 LG전자는 수익성 확보를 위한 유통 재고 관리 노력을 지속하면서 프리미엄과 초대형에 집중하는 시장 전략을 펼치고 있다. 그 결과 상반기 LG전자 TV 매출 가운데 최상위 라인업인 올레드 TV 비중은 약 30%를 차지했다. LG전자는 "공감지능 TV '올레드 에보'를 중심으로 투명, 무선, 벤더블 등 다양한 형태와 업계 최대 라인업을 통해 차세대 프리미엄 TV 리더십을 강화했다"고 밝혔다. 올해 상반기에 전 세계 TV 출하량은 9446만5900대로 작년 같은 기간보다 약 2% 증가했다. 글로벌 올레드 TV 출하량은 254만9800대로 작년 상반기 대비 6.7% 늘면서 지난 몇 년간 수요 부진으로 주춤했던 성장세를 소폭 회복했다.
- IT/바이오
2024-08-19
[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
[신소재 신기술(97)] 나노스케일 물체 온도 측정 소재 개발⋯초소형 온도계 활용 기대

미국 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스(UC Irvine) 연구팀이 온도 변화에 따라 색이 변하는 1차원 나노 물질을 개발했다. 이 연구 결과는 나노 크기 물체의 온도를 측정할 수 있는 새로운 가능성을 제시한다. 연구 결과는 학술지 '첨단 소재(Advanced Material)'에 게재됐다. 연구를 주도한 UC 어바인 막스 아르기야 화학 교수는 "이번 연구 결과를 통해 매우 작고 민감한 온도계를 만들 수 있게 됐다"며 "이는 우리 실험실에서 나온 가장 실용적이고 응용 가능성이 높은 연구 중 하나"라고 밝혔다. 아르기야 교수는 이 온도계를 '나노 크기의 무드 링'에 비유했다. 무드 링은 착용자의 체온에 따라 색이 변하는 장신구다. 하지만 이번에 개발된 나노 물질은 단순히 온도를 질적으로 측정하는 것을 넘어, 색 변화를 통해 나노 스케일에서 온도를 정량적으로 측정할 수 있다. 아르기야 교수는 "많은 생물학적 및 산업 공정이 미세한 온도 변화 추적에 의존하기 때문에 온도 측정은 매우 중요하다"며 "이제 세포 내부 온도까지 측정할 수 있는 온도계를 개발할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 연구팀의 박사후 연구원 드미트리 코르도바는 이 광학 온도계가 회로와 데이터 저장 장치를 포함한 마이크로 및 나노 전자 장치의 온도를 측정하고 효율성을 평가하는 데에도 잠재적으로 활용될 수 있다고 설명했다. 그는 "이미 산업 분야에서는 컴퓨터 부품 제조 시 광학 온도계를 사용하고 있지만, 이번에 개발된 새로운 물질은 "기존보다 최소 10배 이상 민감하다"고 강조했다. 이번 연구의 핵심적인 발견은 코르도바와 동료 연구원들이 실험실에서 나노미터 길이 규모에서 나선형 '슬링키'와 유사한 결정을 성장시키는 과정에서 이루어졌다. 연구팀은 처음에는 이 결정이 어떤 온도에서 분해되는지 확인하기 위해 열 스트레스를 가했다. 코르도바와 학부 연구원 레오 청은 그 과정에서 결정의 색이 온도에 따라 노란색에서 주황색으로 체계적으로 변화하는 것을 발견했다. 연구팀은 색이 나타내는 온도 범위를 정밀하게 측정했고, 옅은 노란색은 영하 190도, 붉은 주황색은 영상 200도 정도의 온도에 해당한다는 사실을 확인했다. 아르기야 교수는 "측정의 정확성을 확보하기 위해 많은 노력을 기울였다"고 말했다. 연구팀은 나노 스케일의 물질 샘플을 얻기 위해 벌크 규모의 결정에 접착 테이프를 붙이고 떼어낸 후, 테이프에 붙은 나노 스케일 샘플을 투명 기판에 옮겼다. 아르기야는 "이 구조들을 떼어내 나노 스케일 온도계로 사용할 수 있으며, 다른 재료나 표면에 옮기거나 재구성하여 결합할 수 있다"고 설명했다. 그는 이번 발견이 나노미터 스케일에서 온도를 측정하는 새로운 종류의 물질을 발견하는 첫걸음이라고 말했다. 다음 단계로, 연구팀은 더 넓은 온도 범위를 측정할 수 있는 온도계를 개발하기 위해 다른 나노 스케일 물질을 테스트할 계획이다. 아르기야는 "이제 더 민감한 물질을 만들기 위해 재료 설계 규칙을 해킹하려고 노력하고 있다"며 "벌크 스케일에서 나노 스케일까지 광학 온도 측정을 위한 도구 상자를 열려고 한다"고 밝혔다.
- 포커스온
2024-08-19
국내외 전기차 17개 브랜드 배터리 제조사 정보 떴다…테슬라도 공개

최근 인천 전기차 화재 사고를 계기로 전기차 배터리에 대한 소비자의 알 권리가 강조되면서, 국내에서 전기차를 생산 및 판매하는 17개 브랜드가 일제히 배터리 제조사 정보를 공개했다. 이는 사실상 모든 브랜드가 배터리 정보 공개에 동참한 것으로, 소비자의 불안감 해소와 시장 투명성 제고에 기여할 것으로 예상된다. 현대차·기아와 BMW 등 일부 브랜드는 선제적으로 배터리 정보를 공개했으며, 나머지 브랜드들도 정부의 권고에 따라 정보 공개에 동참하고 있다. 16일 국토교통부 자동차 리콜센터 누리집과 각 브랜드 홈페이지에 따르면, 국내외 17개 브랜드 모두 전기차 배터리 제조사 정보를 투명하게 밝혔다. 현대차는 국내 자동차 업계 최초로 총 13종(제네시스 3종 포함)의 배터리 정보를 공개했다. 현대차 9종은 LG에너지솔루션과 SK온 배터리를, 1종은 중국 CATL 제품을 사용했으며, 제네시스 3종은 모두 SK온 배터리를 채택했다. 기아는 7종 중 5종에 LG에너지솔루션과 SK온 배터리를 사용하고, 나머지 2종은 생산 기간에 따라 두 회사 또는 CATL 제품을 사용한다. 한국GM 쉐보레 브랜드의 2종과 르노코리아의 3종에는 모두 LG에너지솔루션 배터리가 탑재됐다. 이처럼 국내외 전기차 브랜드들이 배터리 제조사 정보를 투명하게 공개함으로써, 소비자들은 더욱 안심하고 전기차를 선택할 수 있게 됐다. 또한, 이는 전기차 시장의 건전한 경쟁과 발전을 촉진하는 계기가 될 것으로 기대된다. KG모빌리티, 중국 BYD 배터리 채택 KG모빌리티는 2종의 전기차 모델 모두 중국 BYD의 배터리를 장착했다. 수입차 브랜드 중에서는 BMW가 선제적으로 배터리 제조사 정보를 공개했다. 단종 모델을 포함한 7종의 전기차 중 4종에는 삼성SDI 배터리를, 2종에는 CATL 배터리를, 나머지 1종에는 삼성SDI와 CATL 배터리를 함께 사용했다. 메르세데스-벤츠는 7종의 전기차 중 2종에 LG에너지솔루션과 SK온 배터리를, 나머지 5종에는 중국 CATL 및 파라시스 배터리를 탑재했다. 특히, 인천에서 화재가 발생한 EQE 차종을 비롯해 EQS에는 CATL 또는 파라시스 배터리가 사용되었으며, 메르세데스-마이바흐 1종의 전기차에도 CATL 배터리가 적용됐다. 아우디와 폭스바겐은 국내에서 판매 중인 14종의 모델에 삼성SDI 또는 LG에너지솔루션의 배터리를 탑재했다. 볼보, LG에너지솔루션 배터리 채택 볼보는 2종의 전기차 모델 모두 LG에너지솔루션 배터리를 채택했다. 폴스타는 폴스타2 일부 모델에 LG화학(LG에너지솔루션 분사 이전 생산 제품) 배터리를, 나머지 모델에는 CATL 배터리를 사용했다. 테슬라도 전날 국토부에 자료를 제출하며 전기차 배터리 정보 공개에 동참했다. 테슬라 모델3와 모델Y에는 LG에너지솔루션, 일본 파나소닉, CATL 배터리가 탑재되었고, 모델X와 모델S에는 파나소닉 배터리만 사용됐다. 렉서스는 유일한 전기차 모델인 RZ450e에 도요타와 파나소닉홀딩스 합작사인 '프라임 플래닛 에너지 & 솔루션즈(PPES)'의 배터리를 장착했다. 포르쉐는 타이칸 전 모델에 LG에너지솔루션 제품을, 지프와 푸조는 총 3종의 전기차에 모두 CATL 제품을 사용했다. 이로써 국내에서 전기차를 판매하는 주요 완성차 기업 대부분이 배터리 정보를 공개했다. 아직 공식적으로 공개하지 않은 롤스로이스와 미니(MINI)도 곧 배터리 제조사를 밝힐 예정이다. 국토부 관계자는 "전기차 안전 강화와 국민의 알 권리 보장을 위해 최선을 다할 것"이라고 밝혔다.
- 산업
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
AI PC, 올해 2분기 전세계 전체 PC의 14% 달해

인공지능(AI)의 이용에 적합한 PC가 올해 2분기(4~6월)에 출하된 전체 PC의 14%를 차지한 것으로 나타났다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 조사회사 카나리아는 AI탑재 PC 시장올 2분기 세계 PC 시장에 NPU(신경망처리장치)를 내장한 AI PC가 880만 대 이상 출하됐다고 밝혔다. 이는 올 2분기 출하된 전체 PC(약 6300만 대) 중 14%에 달하는 수치다. AI PC시장은 애플이 주도하고 있다. 애플은 AI PC 시장의 약 60%를 차지한다. 전문가들은 AI용 PC가 수요증가로 이어질 것으로 에상하고 있다. PC 메이커나 반도체 제조업체들은 클라우드를 경유하지 않고 시스템상에서 직접 AI 업무를 처리할 수 있는 AI PC에 높은 기대를 보이고 있다. AI PC에는 AI 업무처리에 특화된 뉴럴 프로세싱 유닛(NPU)이 탑재되어 있다. 카나리스의 애널리스트는 “강력한 기초가 쌓여 AI PC 출하는 올해 후반, 한층 더 탄력이 생길 것 같다”고 지적했다. 애플은 2020년 하반기 자체 개발 M1 시리즈 이후 지속적으로 NPU를 탑재중이다. 인텔도 지난 해 말부터 코어 울트라 시리즈1(메테오레이크)를 주요 PC 제조사에 공급하고 있다. 6월부터 퀄컴 스냅드래곤 X 엘리트/울트라 탑재 PC가 주요 제조사를 통해 출시됐다. AMD는 지난 7월부터 주요 PC 제조사에 라이젠 AI 300 시리즈 프로세서를 공급중이다. 전체 AI PC 출하량에서 맥OS 기반 애플 기기가 차지하는 비율도 60%까지 내려왔고 윈도 운영체제 비율은 39%까지 상승했다. 크롬OS 기반 기기 비율은 1%(약 8만 8천대) 이하로 집계됐다. 가격이 800달러(약 110만원) 이상인 윈도 PC에서 AI PC가 차지하는 비율은 1분기(7%) 대비 두 배인 14%까지 상승했다. 카날리스는 글로벌 AI PC 출하량을 올해 4천400만 대, 내년 1억 300만 대 전후로 예상했다. 핵심 프로세서 제조사인 인텔은 이달 초 실적 발표에서 "지난 해 12월부터 지난 6월 말까지 코어 울트라 기반 AI PC가 150만 대 이상 출하됐다"고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-08-14
구글, 애플에 앞서 스마트폰 '음성 AI 비서' 정식 출시

구글이 친구처럼 자연스러운 대화가 가능한 음성 인공지능(AI) 비서(assistant) 기능을 탑재한 스마트폰을 출시했다. 구글이 AI기능을 탑재한 스마트폰 픽셀 2종과 이어폰을 내놓으면서 애플의 아성에 도전장을 던진 셈이다. 구글은 13일(현지시간) 미 캘리포니아주 마운틴뷰 본사에서 신제품 공개 행사 '메이드 바이 구글 2024'를 열고 자사의 최신 스마트폰 픽셀 9시리즈와 함께 이에 탑재될 자사의 인공지능(AI) 모델인 '제미나이'의 새 기능을 공개했다. 구글은 통상 새로운 스마트폰을 10월에 공개해 왔지만 올해는 이보다 두 달 앞당겼다. 다음 달 예정된 애플의 아이폰16 출시보다 먼저 시장에 선보인 것이다. 미국 경제 매체 CNBC 방송은 "구글의 제미나이 AI 비서 도입은 애플보다 먼저 AI를 탑재하겠다는 구글의 의지를 보여주는 것"이라고 분석했다. 구글은 자유롭게 대화할 수 있는 음성 AI 비서인 '제미나이 라이브'(Gemini Live)를 선보이고, 이날부터 픽셀폰 등 안드로이드폰에서 제공한다고 밝혔다. '제미나이 라이브'는 구글이 지난 5월 연례 개발자 회의에서 공개한 이용자와 대화가 가능한 음성 기능이다. 이용자는 주머니 속 도우미처럼 언제 어디서나 묻고 답할 수 있고, 손을 사용하지 않아도 되는 핸즈프리 기능도 지원한다. 챗GPT 개발사 오픈AI가 지난 5월 선보인 GPT-4o(포오)와 같은 AI 기능이다. GPT-4o가 시범 활용되고 있고, 애플도 내달 출시하는 아이폰16에 음성 비서 '시리'를 업그레이드할 것으로 예상되는 가운데 정식 출시는 구글이 처음이다. 향후 GPT-4o 및 시리와의 경쟁도 예고하고 있다. 이 기능은 이날부터 안드로이드폰에서 월 19.99달러의 구독 서비스인 '제미나이 어드밴스드' 가입자를 대상으로 영어로 우선 출시된다. 구글 픽셀폰은 한국에서는 출시되지 않지만, 삼성 갤럭시폰 이용자들은 '제미나이 어드밴스드' 가입시 영어 버전으로 이용할 수 있다. 구글은 앞으로 수 주안에 아이폰 이용자들도 '제미나이 어드밴스드'에 가입할 경우 이용할 수 있도록 하는 것은 물론, 더 많은 언어로도 확대 제공할 예정이라고 설명했다. 한국어 제공 시점은 밝히지 않았다. 제미나이 라이브 음성은 10가지로 제공돼 이용자가 선택할 수 있다. 제미나이는 또 스마트폰에서 이미 사용 중인 메모 앱 킵(Keep)이나 업무 관리 앱인 태스크(Tasks) 등 구글 앱이나 도구와 결합해 기능이 확대된다. 조만간 출시될 캘린더(Calendar) 확장 기능을 사용하면 슈퍼마켓 전단 사진을 찍고 품목별 할인 일정을 알려주는 알림을 추가할 수도 있다. 제미나이는 특히 안드로이드 이용자 환경에 더 잘 통합돼 문맥을 이해하고 이용자가 필요한 순간에 바로 도움을 제공한다고 구글은 설명했다. 전원을 길게 누르거나 "헤이(Hey) 구글"이라고 말하면 제미나이가 나타나 도움을 주고 이미지나 시청 중인 동영상에 대해 질문할 수도 있다. 제미나이가 생성한 이미지를 지메일이나 구글 메시지로 바로 보내 사용할 수 있는 등 구글 앱들과도 호환된다. 아마르 수브라만야 구글 제미나이 엔지니어링 부사장은 "제미나이 라이브는 궁극적으로 'AI 어시스턴트' 기능을 구현하기 위한 것"이라고 설명했다. 구글은 이날 이런 제미나이 기능을 구현할 새로운 스마트폰 픽셀9 시리즈도 공개했다. 기본형, 프로, 프로 XL과 함께 접을 수 있는 프로 폴드 등 4가지 모델로 출시된 픽셀9 시리즈는 업그레이드된 카메라와 35% 더 밝아진 화면으로 직사광선 아래에서도 더 잘 볼 수 있는 기능을 갖췄다. 구글은 이날 행사에서 밤에 사진을 찍었을 때 아이폰15보다 픽셀9으로 찍은 사진이 더 환하게 보이는 장면을 비교해 시연하며 애플을 저격했다. 픽셀9 시리즈는 구글이 개발한 최신 텐서 G4 프로세서와 16GB 메모리 램(RAM)이 탑재돼 AI 사용을 지원한다. 구글은 메모리 용량이 스마트폰에서 AI를 실행할 수 있는지를 결정하는 주요 요소라고 밝혔다. 아이폰의 경우 지난해 이후 출시된 버전에서만 자사의 AI 시스템 '애플 인텔리전스'가 실행될 예정이다. 이는 구형 아이폰에 탑재된 메모리 용량이 적기 때문으로 전문가들은 보고 있다. 픽셀9 시리즈에는 같은 위치에서 다른 사진을 찍고 AI를 사용해 두 사진을 혼합할 수 있는 '애드 미'(Add Me), AI를 이용해 이미지를 편집할 수 있는 '매직 에디터'(Magic Editor), 텍스트를 기반으로 이미지 배경을 바꿀 수 있는 '리매진'(Reimagine) 등 새로운 카메라 기능도 탑재됐다. 픽셀9 시리즈는 이전 모델보다 100달러 더 비싼 799달러부터 시작한다. 구글은 이전보다 화면이 더 커진 픽셀 워치3도 공개했다.
- IT/바이오
2024-08-14
[신소재 신기술(95)] 옥스포드대, '초박막 태양전지' 개발⋯에너지 패러다임 전환 예고

영국 옥스포드 대학교 물리학과 연구팀이 기존 실리콘 태양광 패널을 대체할 수 있는 초박막 태양전지 기술을 개발해 에너지 패러다임 전환의 가능성을 제시했다. 이 기술의 핵심은 햇빛에 노출된 물체 외부에 부착할 수 있는 초박막 태양전지 필름이다. 이 필름은 빛을 흡수하는 페로브스카이트를 여러 겹으로 쌓아 1미크론 두께로 제작됐다. 기존 실리콘 웨이퍼보다 150배 얇으면서도 5% 더 높은 에너지 효율을 자랑한다. 특히, 일본 산업기술종합연구소(AIST)의 엄격한 인증을 통과하며 27% 이상의 에너지 효율을 공식적으로 인정받았다고 AZO클린테크가 전했다. 연구팀은 이 기술을 통해 태양광 장치의 에너지 효율을 궁극적으로 45% 이상까지 끌어올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한, 매우 얇고 유연한 필름 형태로 제작되어 건물, 자동차, 심지어 휴대폰 뒷면 등 다양한 일상 생활에서 사용되는 사물의 표면에 부착 가능하다는 점에서 건설 및 설치 비용 절감 효과도 기대된다. 이는 태양광 발전소 보급 확대와 지속 가능한 에너지 사용 증진에 기여할 것으로 전망된다. 연구팀의 준케 왕 박사는 "이번 기술은 태양 에너지를 가장 지속 가능한 재생 에너지원으로 만들면서 비용 절감까지 가능하게 할 것"이라며 기대감을 드러냈다. 이번 연구는 옥스퍼드 대학교 물리학과 헨리 스나이스 교수의 지도 아래 약 30명의 전문가가 참여했다. 이들은 약 10년 전부터 박막 페로브스카이트 기술 개발에 주력해왔다. 스나이스 교수는 "우리 실험실에서 시연된 태양광 소재 및 기술의 최신 혁신은 기존 건물, 차량 및 물체를 사용하여 더욱 지속 가능하고 저렴하게 태양 에너지를 생성하는 재료를 제조하는 새로운 산업을 위한 플랫폼이 될 수 있다"고 말했다. 한편, 페로브스카이트 소재는 5년 만에 에너지 효율이 6%에서 27%로 비약적으로 발전했지만, 습기에 취약하여 안정성이 떨어지는 문제가 남아있다. 그럼에도 불구하고, 태양 에너지 가격은 지난 10년간 90% 하락하며 경제성을 확보했고, 이는 전 세계 태양광 발전소 증가에 기여했다. 최근 미국과 구글 등이 태양 에너지 인프라 확대에 적극적으로 나서고 있는 가운데, 옥스퍼드 대학교의 이번 연구는 태양 에너지 시대를 앞당기는 촉매제 역할을 할 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-08-13
[우주의 속삭임(42)] 금성 대륙, 초기 지구와 유사점 암시

현재의 금성과 지구는 완전히 다른 환경이다. 지구는 풍부한 자원과 부드럽고 안전한 대기, 출렁이는 바다, 온화한 기온, 식물로 뒤덮인 육지가 있다. 반면 금성은 독가스 구름에 산성비가 내리고, 기압이 강하며, 단테의 지옥이라고 하는 것이 어울릴 만큼 섭씨 수백 도에 달하는 고온으로 타오른다. 이러한 차이는 행성의 표피뿐 아니라 내부까지 이어진다. 금성은 지구의 지각 구조와 다르다. 금성에는 지구처럼 서로 마찰하고 안정적인 기후를 유지하는 데 도움이 되는 지각판 영역이 없다. 금성에 지각판이 없다는 것은 지구와 많은 차이를 나타내는 강력한 요인으로 생각되지만, 금성의 과거가 지질학적인 면에서 어떻게 전개되었는지는 실제로 잘 알려지지 않았다. 대표적으로, 테세라(tesserae)로 알려진 금성 표면의 가장 오래된 광대한 고원은 지각적 특징이 있는 것처럼 보이지만, 그것이 어떻게 생겨났는지는 수수께끼로 남아 있다. 그런데 호주 모나시대학교 연구팀의 새로운 분석에 따르면, 금성의 테세라는 수십억 년 전 지구에 최초의 대륙이 만들어진 것과 매우 유사한 과정을 통해 형성되었을 수 있다고 사이언스얼라트가 전했다. 이 연구는 네이처 지오사이언스에 실렸다. 모나시대학교의 파비오 카피타니오 교수는 "이 연구는 금성이 어떻게 진화하는지에 대한 이해를 높이기 위해 진행됐다. 결과는 의외였다. 우리는 섭씨 460도의 뜨거운 표면 온도와 함께 지각판 구조가 없는 금성이 그렇게 복잡한 지질학적 특징을 가지고 있을 것이라고는 예상하지 못했다"고 밝혔다. 지구와 유사한 면이 발견됐다는 것이다. 지구의 지각판은 다른 행성에 비해 매우 복잡하다. 지각판은 여러 조각으로 나뉘어 있고, 조각들은 느슨한 상태에서 서로 마찰하고, 섭입(한쪽 판이 다른 판의 아래로 밀려 들어가는 현상) 과정에서 서로 아래로 미끄러지고 재배열될 수 있다. 지진도 그 과정에서 일어나며 대륙의 재구성도 이로 인해 이루어진다. 지구 대륙 지각의 가장 오래된 부분은 크레이튼(분화구)으로 알려진 지역이다. 대륙 지각판은 일반적으로 해양판보다 약하지만, 암석이 더 오래되고 밀도가 높으며 강한 지역이 있다. 알려진 크레이튼은 약 35개이며, 지질학자들은 이것이 먼저 형성되어 지구의 용융된 내부를 통해 위로 밀려 올라와 굳어지면서 대륙이 형성되었을 것으로 추정한다. 금성에 대한 우리의 지식은 제한적이다. 금성은 인간의 탐사를 허용하지 않지만, 1989~1994년 사이의 15년 동안 나사(NASA)의 마젤란 우주선은 레이더로 황산 구름 아래 금성의 표면을 자세히 지도화했다. 카피타니오 연구팀은 이 데이터를 활용, 금성에서 이슈타르 테라(Ishtar Terra)로 알려진 테세라 지역을 중점적으로 조사했다. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용, 수십억 년 전 태양계가 아직 형성의 초기 단계에 있을 때 테세라 지역이 어떻게 형성되었는가를 탐구했다. 분석 결과 테세라는 크레이튼과 같은 방식으로 형성됐을 가능성이 있는 것으로 나타났다. 즉, 금성의 용융된 내부에서 위로 솟아올라 표면으로 분출돼 금성 지각으로 굳어졌을 수 있다는 것이다. 카피타니오는 "이 발견은 금성과 초기 지구와의 연관 가능성에 대한 새로운 관점을 제공한다"라며 "금성에서 발견된 특징은 지구의 초기 대륙 형성과 놀라울 정도로 유사하며, 이는 금성의 과거 역학이 이전에 생각했던 것보다 지구의 역학과 더 유사했을 수 있음을 시사한다"고 말했다. 이는 금성의 진화를 이해할 수 있는 실마리를 제공한다. 지구와 금성이 별도의 지각 활동에 따라 갈라졌다 해도, 크레이튼 형성 과정 이후 판구조론이 형성되기 전에 일어났다는 것을 보여준다. 이 시기가 중요한 이유는, 언제 그리고 어떻게 서로 다른 행성 특성이 나타나는지가 지구와 같은 암석 행성에서 생명체 거주 가능성이 어떻게 발전했는지에 대한 큰 단서가 될 수 있기 때문이다. 금성과 지구가 언제 어디에서 일치했는지를 찾는 등 두 행성의 유사한 특징을 연구함으로써 지구의 초기 역사에 대한 비밀을 풀 수 있을 것이라는 기대다.
- IT/바이오
2024-08-12
[신소재 신기술(91)] 노스웨스턴대 연구팀, 연골 재생 신소재 개발 성공

연골을 성공적으로 재생하는 새로운 생리활성 소재가 개발됐다. 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀은 손상된 무릎 연골을 재생하는 새로운 생체 활성 물질을 개발하고, 대형 동물 모델을 이용한 실험에서 성공적인 결과를 얻었다고 메디컬 익스프레스가 전했다. 위의 사진에 보이는 것처럼 연구팀이 개발한 물질은 젤리처럼 보이지만, 실제로는 연골의 자연 환경을 모방하는 복잡한 분자 구성 요소들로 이루어진 네트워크다. 나노섬유는 분홍색, 히알루론산은 보라색으로 표시되어 있다. 연구팀은 새로운 생체 재료 물질을 동물 모델인 양의 손상된 무릎 연골에 적용한 결과, 6개월 이내에 새로운 연골이 생성되는 것을 확인했다. 새로 생성된 연골은 통증 없는 기계적 탄력성을 가능하게 하는 천연 생체 고분자인 콜라겐 II와 프로테오글리칸을 포함하고 있었다. 팀은 이번 연구 결과가 앞으로 무릎 전치환술을 예방하고, 골관절염과 같은 퇴행성 질환이나 스포츠 관련 부상 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 해당 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다. 연골 재생 복구 유도 기대 연구를 이끈 노스웨스턴 대학교의 사무엘 스텁 교수는 "연골은 우리 관절의 중요한 구성 요소"라며 "연골이 손상되거나 시간이 지남에 따라 분해되면 사람들의 전반적인 건강과 이동성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 문제는 성인의 연골은 자연적으로 치유되는 능력이 없다는 것이다. 우리의 새로운 치료법은 자연적으로 재생되지 않는 조직의 복구를 유도할 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 스텁 교수 연구팀이 최근 발표한 '춤추는 분자'를 사용해 인간 연골 세포를 활성화시키고 조직 매트릭스를 구축하는 단백질 생산을 촉진하는 연구 결과에 이어 진행됐다. 새로운 연구에서는 '춤추는 분자' 대신 스텁 교수 연구실에서 개발된 하이브리드 생체 재료를 사용했다. 이 새로운 생체 재료는 연골 성장 및 유지에 필수적인 단백질인 TGFb-1에 결합하는 생체 활성 펩타이드와 연골 및 관절의 윤활 활액에 존재하는 천연 다당류인 히알루론산으로 구성되어 있다. 스텁 교수 연구팀은 생체 활성 펩타이드와 화학적으로 변형된 히알루론산 입자를 통합하여 나노 섬유가 연골의 자연 구조를 모방하는 다발로 자가 조직화되도록 유도했다. 목표는 신체 자체 세포가 연골 조직을 재생할 수 있도록 매력적인 골격을 만드는 것이었다. 나노 섬유의 생체 활성 신호를 사용하여 이 물질은 비계를 채우는 세포에 의한 연골 복구를 촉진한다. 슬개골 결함 있는 양 실험 연구팀은 이 물질의 연골 성장 촉진 효과를 평가하기 위해 슬개골에 연골 결함이 있는 양을 대상으로 실험했다. 양의 슬개골은 인간의 무릎과 유사한 복잡한 관절이다. 스텁 교수에 따르면 양 모델 실험은 매우 중요하다. 양의 연골은 인간과 마찬가지로 완고하고 재생하기가 매우 어렵다. 양의 슬개골과 인간의 무릎은 또한 체중 부하, 크기 및 기계적 부하와 유사하다. 이 연구에서 연구진은 걸쭉한 페이스트 같은 물질을 연골의 결함 부위에 주입했고, 이 물질은 고무 같은 매트릭스로 변형됐다. 스캐폴드(Scaffold)가 분해되면서 결함 부위를 채우기 위해 새로운 연골이 자랐을 뿐만 아니라 복구된 조직은 대조군에 비해 품질이 지속적으로 더 높았다. 스텁 교수는 미래에 이 새로운 물질이 개방형 관절 수술 또는 관절경 수술에 적용될 수 있다고 예상한다. 현재 표준 치료법은 미세 골절 수술로, 외과의사가 기저 뼈에 작은 골절을 만들어 새로운 연골 성장을 유도하는 것이다. 스텁 교수는 "미세 골절 접근 방식의 주요 문제점은 기능적인 관절을 위해 필요한 히알라인(유리질) 연골이 아니라 귀에 있는 연골과 같은 섬유 연골이 형성되는 경우가 많다는 것이다. 유리질 연골을 재생함으로써 우리의 접근 방식은 마모에 대한 저항력을 높여야 하며, 장기적으로 이동성 저하와 관절 통증 문제를 해결하고 동시에 대형 하드웨어를 사용한 관절 재건 필요성을 피할 수 있어야 한다"고 말했다.
- 포커스온
2024-08-07

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