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2024-11-22 (금)

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[신소재 신기술(10)] 쓰레기 아닌 자원! 세탁 세제로 플라스틱 용기 재활용 시대 열리다

영국에서 액체 세탁 세제로 플라스틱을 재활용하는 기술이 개발됐다. 과학 기술 전문매체 더쿨다운(TCD)은 10일(현지시간) 영국 킹스 칼리지 런던의 과학자들이 세탁 세제를 사용해 플라스틱을 분해하여 재활용할 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 보도했다. 이 연구는 일회용 플라스틱의 일반적인 유형인 폴리락틱산(PLA)에 초점을 맞췄다. 킹스 칼리지 런던의 연구원들은 극한의 열을 사용하지 않고도 PLA를 분해할 방법을 찾던 중 대부분의 세탁 세제에서 흔히 발견되는 칸디다 안타르크티카 리파제 B(Candida antarctica lipase B·CALB)라는 효소를 발견하고 이를 변형해서 이온성 액체에 용해시켰다. 연구팀은 CALB 용액에 플라스틱 컵을 담근 후 24시간이 지나면 플라스틱이 완전히 녹는 것을 확인했다. 이 연구 결과는 과학 저널 셀 물리 과학 보고서(Cell Reports Physical Science)에 게재됐다. 폴리락틱산(Polylactic Acid, PLA)은 옥수수 전분과 사탕수수와 같은 식물성 자원에서 추출한 락틱산을 중합하여 만들어지는 가장 일반적인 상업용 생분해성 플라스틱이다. 그러나 일단 플라스틱으로 바뀌면 생분해되지 않고 매립지를 막거나 바다에 버려지게 된다. PLA는 석유 기반 플라스틱과 달리 식물로부터 얻어지므로 재생 가능한 자원을 사용하며, 사용 후에는 자연 조건 하에서 미생물에 의해 분해되어 이산화탄소와 물로 환원되는 특성을 갖는다. 이로 인해 환경 친화적인 대안으로 주목받으며, 일회용품, 포장재, 섬유, 의료 분야 등 다양한 용도로 사용돼 왔다. 하지만, PLA의 분해 속도는 환경 조건(온도, 습도, 미생물의 존재)에 따라 크게 달라질 수 있다. PLA는 산업적 규모의 퇴비화 시설에서는 빠르게 분해되지만, 자연 상태에서는 분해되는 데 수년이 걸릴 수 있다. 또한, PLA의 생산 과정에서 사용되는 식물 자원이 식량으로 사용될 수 있는 농작물을 사용한다는 점에서 지속 가능성에 대한 논쟁이 뜨거웠다. 연구팀은 "환경에 플라스틱 쓰레기가 쌓이는 것은 생태학적 재앙이며, 이를 해결하기 위해 다양한 접근 방식이 필요하다"고 설명했다. 인류세(Anthropocene)에 따르면 연구팀 중 한 명인 알렉스 브로건 화학과 교수는 "폴리락틱산은 제대로 재활용할 방법이 없기 때문에 선택했다"고 말했다. 브로건 교수는 "우리의 (기술) 개발로 90°C에서 40시간 이내에 플라스틱을 구성 요소로 전환할 수 있게 되었다"고 설명했다. 다음 연구 단계는 CALB 용액에 용해된 플라스틱을 재활용하기 위해 용도를 변경하는 방법을 알아내는 것이다. 브로건 교수는 "현재 엔지니어들과 협력하여 파쇄와 같은 보다 정밀한 전처리를 통해 이 공정을 개선하여 더 큰 규모로 작업할 수 있는 방법을 모색하고 있다"고 말했다. 그는 이어 "우리가 보여줘야 할 주요 개선 사항은 분해된 플라스틱으로 실제로 플라스틱을 다시 만들 수 있다는 점이며, 이를 통해 순환 고리를 끊는 것"이라고 강조했다.
- 포커스온
2024-03-11
벤조일 과산화물 여드름 치료제에 발암 물질 검출

벤조일 과산화물 여드름 치료제에 발암 물질인 벤젠이 다량 포함될 수 있다는 의견이 제기됐다. 미국 경제매체 폭스 비즈니스는 6일(현지시간) 미국의 독립시험기관인 밸리슈어(Valisure)는 특정 온도에서 관리 또는 보관된 일반의약품 벤조일 과산화물 여드름 치료제에 발암물질인 벤젠이 다량 생성될 수 있다고 밝혔다고 보도했다. 이에 따라 Valisure는 연방 보건 당국에 해당 제품 리콜을 촉구했다. 실험 결과에 따르면, Valisure는 크림, 로션, 젤, 세안제, 액체, 바 형태 등 66가지 벤조일 과산화물 여드름 치료제를 검사했다. Valisure 공동 설립자인 데이비드 라이트는 연구 결과 클리어실, 프로액티브, 타겟 업 & 업 브랜드, 클리니크 등 유명 브랜드 제품에서 'FDA 규제 한계치의 수백 배'에 달하는 벤젠이 생성될 수 있다고 성명을 통해 밝혔다. 현재 이 시험기관은 연구 결과에 따르면 "현재 시장에 판매되고 있는 벤조일 과산화물 제품 전반에 걸쳐 광범위하게 적용될 가능성이 높다"고 밝혔다. 미 식품의약국 (FDA)은 극한적인 경우 의약품 내 벤젠 허용 기준을 100만 분의 2 미만으로 설정하고 있다. 하지만 실험 결과는 벤조일 과산화물 제품을 섭씨 50도에 보관할 경우 벤젠 함유량이 이 기준치의 800배 이상, 실온 보관 시에도 최대 9배까지 상승할 수 있다는 사실을 보여줬다. 발암물질인 벤젠은 제품 내부뿐만 아니라 외부 공기 중에도 검출됐다. 이에 Valisure는 통보문을 통해 "일부 제품 포장에서 벤젠이 누출되어 흡입 흡수 위험을 야기할 수 있다"고 밝혔다. 미국 환경보호국(EPA)은 대기 중 벤젠 기준치를 설정하고 있다. 이 기관에 따르면 표준 규제 수준에서 암 발생 위험이 증가하기 시작하는 농도는 10억 분의 0.4(ppb)다. Valisure가 벤젠 대기 오염 결과를 계산한 바에 따르면 일부 경우 EPA 기준치의 1270배에 달하는 수치가 검출됐다. Valisure는 지난 5일 FDA에 벤조일 과산화물 함유 제품에 대한 조사 및 시장 회수를 요청하는 청원서를 제출했다. 벤젠 생성 양상에 대한 라이트의 설명은 선크림, 손 소독제와 같은 다른 소비자 제품에서 발견된 이전 연구 결과와 "실질적으로 다르다"고 한다. 라이트는 "우리가 선크림 및 기타 소비자 제품에서 발견한 벤젠은 오염된 성분에서 기인하는 불순물이었다. 하지만 벤조일 과산화물 제품에서 검출된 벤젠은 벤조일 과산화물 자체에서 생성되며, 때로는 FDA 규제 한계치의 수백 배에 달할 수 있다"고 설명했다. FDA 웹사이트에 따르면 벤젠은 염료와 세제부터 일부 플라스틱까지 광범위한 산업 제품 생산에 사용된다. 또한 담배 연기와 자동차 배출 가스, 석탄 및 기름 연소를 통해 대기 중으로 방출된다. 하지만 최근 몇 년 동안 드라이 샴푸, 손 소독제, 선크림 등 여러 제품에서 과도한 수준의 벤젠이 검출되어 리콜되는 사례가 발생했다. 클리어실 브랜드를 소유한 레킷은 "모든 클리어실 제품은 라벨에 지시된 대로 사용하고 보관할 때 안전하다"고 주장하며 "제품의 안전성과 유효성을 확보하기 위해 전 세계 규제기관과 긴밀하게 협력한다"고 밝혔다. 타겟은 "고객의 안전을 매우 중요하게 생각하며, 현재 관련 문제를 파악하고 있다"고 말했다. 에스티 로더 컴퍼니스는 "발암 물질 검출에 대한 소식을 인지하고 있으며, 관련 제품의 안전성을 검증하기 위해 FDA와 협력하고 있다"고 발표했다. 프로액티브는 아직 공식 입장을 내지 않고 있다. FDA는 "발암 물질 검출 보고에 대해 주시하고 있으며, 관련 제품의 안전성을 평가하고 있다"고 밝혔다. 미국 피부과 학회는 "벤조일 과산화물은 여드름 치료에 효과적인 성분이지만, 잠재적인 건강 위험도 존재한다"고 밝히며 "환자들은 의료 전문가와 상담하여 자신에게 적합한 치료 방법을 선택해야 한다"고 조언했다. FDA는 벤조일 과산화물 여드름 치료제에 대한 안전성 평가 결과를 바탕으로 후속 조치를 취할 것으로 예상된다. 벤조일 과산화물 제품의 안전성에 대한 논란이 지속될 것으로 보이며, 이에 따라 제품 개선 또는 리콜 등의 조치가 취해질 가능성도 있다. 벤조일 과산화물 여드름 치료제의 안전성에 대한 논란은 이번이 처음이 아니다. 2019년에도 일부 연구에서 벤조일 과산화물이 DNA 손상을 유발할 수 있다는 가능성이 제기된 바 있다. 벤조일 과산화물은 여드름 치료에 효과적인 성분이지만, 잠재적인 건강 위험도 존재한다는 점을 인지하고 사용하는 것이 중요하다.
- 생활경제
2024-03-08
[신소재 신기술(9)] 땅콩 껍질로 리튬 이온 배터리 생산 기술 개발

중국 과학자들이 땅콩 껍질을 활용하여 리튬 이온 배터리를 생산하는 새로운 기술을 개발했다. 이 연구는 폐기물 활용과 리튬 이온 배터리 성능 개선이라는 두 가지 문제를 동시에 해결했다. 과학기술 전문 매체 더 쿨다운은 지난 5일(현지시간) 중국 과학기술대학교 연구팀이 땅콩 껍질에서 추출한 산화철을 이용하여 리튬 이온 배터리 음극을 제조하는 새로운 방법을 개발했다고 전했다. 연구 결과 땅콩 껍질 기반 음극은 높은 전기 용량과 우수한 사이클 안정성을 보였다. 게다가 떵콩 껍질 기반은 기존 흑연 기반 음극보다 저렴하고 친환경적이다. 이 연구 결과는 지난해 11월 14일 에너지 저장 기술과 시스템에 관한 연구를 다루는 국제 학술지 '저널 오브 에너지 스토리지(Journal of Energy Storage)'에 게재됐다. 리튬 이온 배터리는 양극과 음극(각각 양전극과 음전극) 사이에서 리튬 이온을 이동시켜 작동한다. 현재 대부분의 리튬 이온 배터리 음극은 흑연, 규소, 또는 이 둘의 복합체와 같은 탄소 기반 물질로 제조된다. 그러나 리튬 이온 배터리 연구에 종사하는 과학자들은 이러한 기존 소재보다 더 우수한 물질을 개발할 수 있다고 기대해 왔다. 땅콩 껍질 기반 음극, 높은 전기 용량 지녀 또 다른 학술지 '응용 표면 과학 언드밴스(Applied Surface Science Advances)' 저널에 게재된 「리튬 이온 전지용 음극 재료: 리뷰」라는 제목의 연구 논문에서 연구팀은 "흑연 음극은 용량이 적고 안전상의 문제가 있다는 것이 잘 알려져 있다"고 지적했다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 "다음 세대 리튬 이온 전지용 새로운 음극 재료로서 많은 고성능 음극 재료들이 연구되고 있다"고 덧붙였다. 이같은 상황에서 최근 개발된 음극 재료 중 하나가 바로 땅콩 껍질을 활용한 것이다. 연구팀은 땅콩 껍질이 저렴하다는 점에서 재료로 매력적이라고 설명했다. 연구 논문에서 저자들은 "싸고 반복 성능을 개선하는 데 적합한 열분해 공정을 위한 탄소 원천으로 저렴한 원료를 찾기 위해 노력했다"고 밝혔다. 폐기되는 유기물질인 땅콩 껍질을 활용하여 리튬 이온 배터리를 제조하는 것은 두 가지 문제를 동시에 해결하는 훌륭한 방법이다. 이는 배터리의 효율, 안전성 및 비용을 개선하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 식품 폐기물 문제 해결에도 기여한다. 땅콩 껍질을 이용해 배터리를 만들면 쓰레기 매립지에 폐기되어 지구 온난화 가스를 배출하는 대신 유용한 자원으로 활용될 수 있다. 연구팀은 또한 대나무, 흰목이버섯의 일종인 트레멜라(tremella), 뽕잎, 목재, 녹차 등에서 추출한 탄소 함유 물질 등을 사용해 동일한 실험을 진행했다. 감귤 껍질로 리튬 배터리 재활용 비슷한 맥락에서 또 다른 연구팀은 최근 감귤류 껍질을 이용해 리튬 배터리를 재활용하는 방법을 개발했다. 싱가포르 난양 기술 대학교(Nanyang Technological University·NTU) 과학자들은 감귤 껍질을 활용해 리튬 배터리를 재활용하는 기술을 개발했다. 새로운 방법은 과일 껍질을 이용해 사용한 배터리에서 귀금속을 추출한 다음 새 배터리에 재사용할 수 있었다. 이는 리튬 배터리를 재활용하는 가장 환경 친화적인 방법일 수도 있다. 이 연구팀의 일원인 마다비 스리니바산(Madhavi Srinivasan) 교수는 "현재 산업적으로 전자 폐기물을 재활용하는 과정은 에너지 집약적이며, 유해한 오염 물질과 액체 폐기물을 배출하므로 전자 폐기물의 양이 증가함에 따라 친환경적인 재활용 방법이 시급히 필요하다. 우리 팀은 생분해성 물질로 재활용하는 것이 가능하다는 것을 입증했다"며 "이러한 발견은 우리의 기존 작업을 기반으로 한다"고 설명했다. NTU 팀은 극한의 온도를 요구하지 않고 오렌지 껍질과 감귤류에서 발견되는 약한 유기산인 구연산만을 사용하여 산업 재활용 공정과 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
- 포커스온
2024-03-07
[신소재 신기술(5)] 미국 스타트업 H2MOF, 상온 수소 저장 솔루션 개발

캘리포니아 스타트업이 인공지능(AI)을 활용해 상온 수소 저장 솔루션을 개발했다. 세계 각지에서 전 세계 수소 생산 능력 확대를 위한 투자가 이루어지고 있다. 특히 탄소 배출 없는 재생 에너지 사용을 통해 생산되는 녹색 수소에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 수소 활용의 주요한 어려움 중 하나는 저장 과정에 있다. 수소는 기체 또는 액체 상태로 저장할 수 있으며, 기존 저장 방법에는 많은 문제점들이 있다. 미국 과학 기술 전문매체 오일프라이스는 지난 24일(현지시간) 캘리포니아 스타트업 H2MOF가 AI와 첨단 연구를 활용하여 효율적인 상온 수소 저장 솔루션을 개발함으로써 다양한 산업에 혁신을 불러일으키고 있다고 전했다. 대표적인 수소 저장 기술 수소 저장 기술의 발전은 수소 및 연료전지 기술의 발전에 필수적이다. 수소는 모든 연료 중에서 질량당 에너지 밀도가 가장 높지만, 이를 연료나 가스로서 효율적으로 활용하기 위해서는 고도의 저장 기술이 요구된다. 먼저 압축 수소 저장은 현재 가장 널리 사용되는 수소 저장 방식 중 하나다. 이 방식은 수소를 높은 압력에서 저장하는 방법으로, 주로 수소 연료 전지 차량에 적용되고 있다. 액체 수소 저장 기술은 수소를 극저온에서 액화하여 저장하는 방식이다. 이 기술은 높은 에너지 밀도를 가지며 우주항공 분야 등에서 활용된다. 고체 수소 저장 기술은 금속 수소화물, 화학 수소 저장 매체 등을 활용하여 수소를 고체 형태로 저장하는 방법이다. 이 기술은 상대적으로 낮은 압력과 온도에서 수소를 저장할 수 있어 안전성이 높고, 수소 탱크의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다. 미국에서는 수소 및 연료전지 기술 사무소(HFTO)가 바이든 행정부의 2022 인플레이션 감축법(IRA)으로부터 자금을 지원 받아 수소 저장 시스템 기술 발전을 위한 연구 개발 활동을 진행하고 있다. 현재까지 수소 저장 기술 개발은 다양한 도전으로 인해 진전이 더디게 이루어지고 있다. 수소 저장 기술의 중요성 수소 연료 셀 기술 발전을 위해서는 효과적인 수소 저장 기술 개발이 필수적이다. 수소는 단위 질량당 가장 높은 에너지를 가지고 있지만, 에너지 손실 없이 연료를 효과적으로 활용하기 위해서는 첨단 저장 기술이 필요하다. 앞서 밝혔듯이 수소는 기체 또는 액체로 저장할 수 있다. 기체 상태에서는 고압 탱크에 저장할 수 있고, 액체 상태에서는 기체로 다시 끓는 것을 방지하기 위해 극저온(약 -252.8°C)에 저장할 수 있다. 또한 흡수 과정을 통해 고체 물질에 저장할 수도 있다. 그러나 실제 사용을 위한 수소 저장과 관련된 몇 가지 과제가 있다. 예를 들어, 현재 수소를 사용하는 운송수단은 장거리 이동에 필요한 대량의 압축 연료를 저장할 수 없다. 또한 현재의 저장 기술은 매우 비효율적이어서 이 과정에서 많은 양의 에너지가 손실된다. 상온 수소 저장 기술 2021년 설립된 캘리포니아의 스타트업 H2MOF는 이러한 문제를 해결한 상온 수소 저장이라는 혁신적인 수소 저장 기술을 개발했다고 발표했다. 이 기술은 고압 또는 저온을 사용하지 않고 압축 상태의 수소를 저온에서 안정적으로 저장하는 것을 목표로 하고 있다. 상용화에 성공한다면 차량 연료 공급 등 다양한 분야에서 수소를 실온 보관할 수 있게 된다. H2MOF는 인공지능과 컴퓨터 생성 모델을 활용하여 연구 속도를 가속화했다. 이 회사는 수소를 녹색 전환의 핵심 기술로 보고 있으며, 전기와 달리 수소는 산업 운영, 조리 및 난방과 같은 분야에서 연료로 사용될 수 있다고 강조했다. 또한 실온 저장 수소는 대용량 전지를 필요로 하는 선박이나 항공기와 같은 대형 운송 수단의 전기 동력 대체에도 사용될 것으로 기대된다. H2MOF 기술은 친환경 에너지원으로서 수소 활용을 확대하고 탄소 배출 감소에 기여할 것으로 보인다. 또한, 수소 연료 셀 자동차 보급을 촉진하고 새로운 에너지 시장을 창출할 수 있다. 그러나 H2MOF만이 유일한 수소 저장 혁신 사례는 아니다. 2023년 네덜란드의 에인트호벤 공과대학 학생 그룹은 철 펠렛(작은 철구)을 이용한 수소 저장 방법을 제안했다. 연구팀은 이를 실현하기 위해 스팀 다리미 공정을 개발했다. 이 방법은 수소와 철 산화물을 생성하는 증기 철 공정을 기반으로 한다. 생성된 철 산화물은 다시 수소와 결합하여 철로 재생되고, 이 과정을 통해 수소를 반복적으로 저장 및 방출할 수 있다. 현재 수소 저장 기술은 아직 초기 개발 단계에 있으며, 실제 산업 규모로 적용하기 위한 과제들이 남아 있다. 하지만 전 세계적인 투자 및 연구 개발 활동을 통해 수소 활용의 장애물을 극복하고 미래 에너지 전환에 기여할 것으로 기대된다. 2016년 노벨 화학상 수상자이자 H2MOF의 공동 설립자인 프레이저 스토다트는 상온 수소 저장 기술에 대해 "내가 아는 한 수소 생산은 이미 해결된 문제"라고 말했다. 그는 "수소를 생산할 수 있는 효율적인 방법은 충분히 많다. 남은 큰 과제는 저압과 상온에서 많은 양을 저장하는 방식으로 수소를 저장하는 것이다"라면서 "어떤 식으로든 우리는 당연히 거기에 도달할 것이라고 확신한다"라고 말했다.
- 포커스온
2024-02-26
[신기술 신소재(4)] 혁신적인 비독성 고품질 산화그래핀 생산 기술 개발

스웨덴 과학자들이 가장 일반적인 방법으로 생산되는 물질에 비해 결함이 훨씬 적은 그래핀 산화물을 합성하는 새로운 방법을 발견했다. 과학전문 매체 싸이키ORG는 지난 20일 스웨덴 우메오 대학 연구팀 그래핀 산화물 합성에 새로운 비독성 방법을 개발하여 기존 주요 방법보다 결함이 현저히 적은 물질을 얻는데 성공했다고 보도했다. 이전에는 유사한 품질의 그래핀 산화물을 얻기 위해서는 매우 독성이 강한 발연 질산을 사용하는 위험한 방법밖에 없었다. 그래핀 산화물은 일반적으로 산소를 제거하여 그래핀을 제조하는데 사용된다. 하지만 그래핀 산화물에 구멍이 존재하면 그래핀으로 전환될 때도 구멍이 생기게 된다. 따라서 그래핀 산화물의 품질은 매우 중요하다. 우메오 대학의 알렉산드르 탈리진(Alexandr Talyzin)박사와 그의 연구팀은 안전하게 고품질 그래핀 산화물을 만드는 방법을 발견했다. 이 연구 결과는 '카본(Carbon)' 저널에 게재됐다. 첨단 나노소재인 그래핀은 유연성, 높은 기계적 강도, 전도성 등 뛰어난 특성으로 인해 경이로운 물질로 불린다. 하지만 모든 그래핀 특성은 결함에 영향을 받는다. 그래핀 산화물로부터 제조된 그래핀은 기대보다 훨씬 낮은 기계적 특성과 전도성을 보인다. 많은 연구에 따르면 가장 많이 사용되는 '험머스(Hummers)' 방법으로 합성하면 항상 많은 결함이 생기는 것으로 나타났다. 험머스 방법은 그래핀 옥사이드(GO, graphene oxide) 제조에 널리 활용되는 대표적인 화학적 합성 기술이다. 1958년 윌리엄 험머스(William S. Hummers)와 리처드 오프만(Richard E. Offeman)에 의해 처음 소개된 이 방법은 강력한 산화제를 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시켜 그래핀 옥사이드를 생산하는 과정으로 이루어진다. 기존 방법들에 비해 안전성이 높고, 합성 속도가 빠르며, 환경 친화적이라는 장점을 지녀 대량 생산에 적합하며 널리 활용되고 있다. 구체적인 합성 과정에서는 황산(H2SO4)을 주요 용매로 사용하고 칼륨 퍼망가네이트(KMnO4)를 산화제로 활용한다. 엄격하게 조절된 온도 조건에서 반응을 진행하여 그래파이트를 산화시키고 그래핀 옥사이드를 생성한다. 이렇게 얻어진 그래핀 옥사이드는 물과 같은 용매에 분산될 수 있으며, 이를 통해 다양한 응용 분야와 연구에 활용될 수 있다. 특히 전자 소자, 에너지 저장 장치, 복합 재료 등 여러 분야에서 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드의 활용도가 높아지고 있다. 훨씬 오래된 '브로디(Brodie)' 방법은 거의 구멍이 없는 그래핀 산화물을 제공하지만 아직 어떤 기업도 이 유형의 그래핀 산화물을 생산하지 않고 상업적으로 이용하지 못하고 있다. 탈리진은 "단순히 너무 위험하고 산업 생산에 적합하지 않다"고 말했다. 브로디 방법은 그래핀 옥사이드 합성에 활용되는 고전적인 화학적 방법이다. 1859년 벤저민 콜린스 브로디(Benjamin Collins Brodie)에 의해 처음 소개된 이 방법은 험머스 방법과는 차별화된 접근 방식을 통해 그래핀 옥사이드를 제조한다. 브로디 방법의 핵심은 강력한 산화제인 질산(HNO3)과 염소산(KClO3)을 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시키는 과정이다. 험머스 방법에 비해 긴 반응 시간과 낮은 온도 조건을 특징으로 하며, 이를 통해 높은 수준의 산화와 기능화를 가진 그래핀 옥사이드를 얻을 수 있다. 장점으로는 브로디 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드는 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드보다 높은 수준의 산화와 기능화 수준을 가진다. 이는 특정 응용 분야에서 유용할 수 있다. 또한 브로디 방법은 고도로 산화된 그래핀 옥사이드의 제조에 특히 적합하다. 반면, 브로디 방법의 단점은 긴 반응 시간과 위험한 산화제 사용 등이 있다. 험머스 방법에 비해 반응 시간이 길어 대량 생산에 적합하지 않다. 반응 조건을 엄격하게 제어해야 원하는 결과를 얻을 수 있다. 아울러 질산과 염소산은 위험한 산화제이며 취급에 주의가 필요하다. 브로디 방법은 주로 연구 목적으로 사용된다. 특히 고도로 산화된 그래핀 옥사이드가 필요한 경우 선택적으로 사용되고 있다. 이번 연구팀은 험머스 방법의 산(H2SO4)과 브로디 방법의 산화제(염소산 칼륨)를 결합하여 브로디 방법과 동일하게 결함이 적은 그래핀 산화물을 제조할 수 있는 새로운 방법을 발견했다. 하지만 합성 과정은 험머스 산화만큼 간단하다. 탈리진은 "이 방법은 연구팀의 바르토스 구르제다(Bartosz Gurzeda) 연구원의 이름을 따서 구르제다(Gurzeda) 방법으로 명명되어야 한다"라고 주장했다. 탈리진은 결함 없는 그래핀 산화물이 필요한 경우 구르제다 방법이 험머스 방법만큼 널리 사용될 가능성이 높다고 여긴다. 이 방법은 산소 그룹을 제거하여 그래핀을 만들거나 가스 보호 코팅, 반투과성 막, 센서 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있다. 최근 10여 년 동안 그래핀 산화물 자체의 응용 분야에 대한 관심도 높아지고 있다. 층층 구조의 그래핀 산화물 재료는 해수에서 간단한 여과를 통해 식수를 생산하거나 톨루엔과 같은 유해한 유기 오염 물질을 차단하면서 물만 통과시키는 반투과성 보호 코팅 제작을 위한 막 응용 분야에서 집중적으로 연구되고 있다. 탈리진은 "저희는 연구 커뮤니티가 이 새로운 그래핀 산화물을 응용 분야에 적용하여 시험하고 차이를 확인하기를 바란다. 그래핀 산화물은 하나의 물질이 아니라 다양한 특성을 가진 물질 그룹이며 무한한 새로운 응용 가능성을 제공한다"고 말했다. 한편, 그래핀은 탄소 원자가 단원자층 두께의 이차원 결정 격자를 이루며 구성된, 탁월한 특성을 지닌 신소재다. 그래핀은 동일 두께의 다이아몬드보다 강하며, 존재하는 재료 중 최고 수준의 강도를 자랑한다. 약 130GPa의 인장 강도를 가지고 있으며, 얇음에도 불구하고 압도적인 강도를 유지한다. 또한 그래핀은 탁월한 전기 전도성을 지니고 있어, 전자가 거의 무저항으로 빠르게 이동할 수 있다. 이는 그래핀을 전자 소자, 전도성 잉크, 투명 전극 등에 유용하게 활용할 수 있게 한다. 그래핀은 압도적인 열 전도성을 가지고 있어, 열을 매우 효율적으로 전달한다. 이 특성으로 그래핀은 열 관리 분야의 핵심 소재로 주목받고 있다. 그래핀은 놀라운 유연성과 높은 신축성을 동시에 지닌다. 이러한 특징은 그래핀을 플렉서블 전자기기나 착용 가능한 웨어러블 기술에 이상적인 소재로 꼽힌다. 아울러 그래핀은 극도로 높은 투명성을 가지고 있으며, 약 97.7%의 빛을 투과시킨다. 이는 터치스크린, 라이트 패널, 심지어 태양 전지판 등의 응용 분야에서 획기적인 가능성을 제시한다. 그래핀은 뛰어난 화학적 안정성을 지니고 있어, 대부분의 환경에서 산화되거나 분해되지 않는다. 이는 다양한 화학적, 생물학적 환경에서 안심하고 활용할 수 있게 한다. 이러한 그래핀의 탁월한 특성들은 전자, 에너지, 복합 재료, 바이오메디컬 분야 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 핵심 동력이 될 것이다.
- 포커스온
2024-02-23
미국 "민간 탐사선, 달 착륙 성공"…52년만에 달 귀환

미국의 민간 기업이 개발한 달 탐사선이 달에 성공적으로 착륙했다고 해당 회사가 발표했다. 미국의 우주 기업 인튜이티브 머신스상업용 달 탑재체 서비스 프로그램을 통해 NASA와 계약을 맺고 우주선을 개발한 휴스턴에 본사를 둔 인튜이티브 머신스에 따르면 로켓은 지난 15일 시속 2만4600마일(초속 11킬로미터)의 속도로 오디세우스를 지구 궤도에 성공적으로 발사했다. 이번 오디세우스의 달 착륙은 정부 기관이 아닌 민간 업체로는 세계 최초로 달에 연착륙하는 기록을 세웠다. 이번 달 탐사선 발사는 미국의 달 착륙 임무가 지난 1월 실패한 뒤 이뤄진 후속 조치다. NASA는 민간 파트너와 협력해 로봇 우주선 개발을 추진함으로써 달의 환경을 탐사하고 중요 자원을 조사하고자 한다. 이는 향후 10년 내에 우주 비행사를 달에 다시 보내기 위한 준비 작업의 일환이다. 즉, 오디세우스의 달 여행은 오는 2026년 말 아르테미스 프로그램을 통해 달에 유인 탐사선을 보내려는 NASA의 현재 계획에 앞서 달 환경을 평가하기 위한 일종의 정찰 임무로 볼 수 있다. 달의 남극은 물 얼음이 매장된 것으로 추정되는 지역으로, 새로운 국제 우주 경쟁이 벌어지고 있는 가운데 많은 관심을 받고있는 지역이다. 달 남극의 물은 우주비행사를 위한 식수나 더 깊은 우주 탐사를 위한 로켓 연료로 전환될 수 있기 때문이다. 이번 달 착륙선 오디세우스에는 6개의 NASA 과학 및 기술 탑재물이 장착되어 있다. 여기에는 달 표면에 쏟아지는 태양풍과 기타 하전 입자에 의해 생성되는 달 플라즈마를 연구할 라디오 수신기 시스템이 포함된다. 또한 정밀 착륙을 유도하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 센서 등이 탑재돼 향후 달 착륙 임무에 사용될 수 있는 기술을 테스트할 예정이다. 더 힐은 22일 "오디세우스는 달에 착륙한 최초의 민간 우주선이 되었다"며 우주 날씨를 조사하는 것이 이번 임무 중 하나라고 전했다. 오디세우스에는 NASA가 달 탐사 작업을 진행하면서 '과학 테스트 기술을 수행하고 능력을 입증'하는 데 도움이 되는 과학 장비가 탑재되어 있다. NASA에 따르면 달로 가는 동안 착륙선의 기기는 연료량을 측정하고 플룸-표면 상호작용에 대한 데이터를 수집하는 데 도움이 될 것이라고 한다. 달에 도착한 후에는 우주 날씨와 달 표면의 상호작용, 전파 천문학 등을 조사할 예정이라고 NASA는 밝혔다. 그러나 달로 향하는 여정에서 몇 가지 문제에 직면해 예상 착륙 시간이 지연됐다. AP 통신에 따르면 착륙 몇 시간 전에 우주선의 레이저 내비게이션 시스템이 고장났다. 따라서 인튜이티브 머신스의 비행 제어 팀은 실험적인 NASA 레이저 시스템에 의존해야 했다. 오디세우스는 향후 인류의 달 탐사를 준비하는 데 도움이 될 것으로 평가된다. NASA는 이날 "무인 달 착륙선이 동부 표준시 오후 6시 23분(UTC 2323)에 착륙하여 달 표면에 NASA 과학을 가져왔다"고 게시했다. 또한 "이 장비들은 #아르테미스(#Artemis)를 통해 향후 인류의 달 탐사를 준비할 것"이라고 전했다.
- 산업
2024-02-23
[신소재 신기술(3)] 리튬 금속 음극 전고체 배터리, -25~120℃에서 작동

리튬 금속 음극을 채용해 -25℃부터 120℃까지 작동하는 전고체 전지가 개발됐다. 일본의 기술 전문 매체 EE타임스는 지난 19일(현지 시간) 덴소와 큐슈대학교 연구진이 새로운 소결 메커니즘을 활용해 750℃의 저온 소결과 리튬(Li) 금속에 대한 안정성을 갖춘 '고체 전해질'을 개발했다고 보도했다. 덴소는 일본의 대표적인 자동차 부품 전문 기업으로 자동차 전자 제어 시스템, 엔진 관련 부품, 내연기관, 하이브리드 및 전기차용 시스템, 자율 주행 기술, 정보 및 통신 기술 등 다양한 분야에서 기술을 보유하고 있다. 또한, 덴소는 에어컨 시스템, 차량 내부 및 외부 조명, 제동 시스템 등과 같은 자동차 주변 시스템도 제조한다. 연구팀은 리튬 금속 음극을 사용하여 제작한 전고체 전지가 -25℃~120℃까지의 광범위한 온도 범위에서 작동하는 것을 확인했다. 재료 간 연속적으로 일어나는 상호 반응으로 인해 저온에서 소결이 진행된다. 리튬 음극 전고체 배터리의 경우 '소결'은 전기화학적인 과정을 의미한다. 리튬 음극 전고체 배터리는 리튬 금속 또는 리튬 이온의 이동을 통해 전기 에너지를 저장하고 방출하는 전지를 말한다. 소결은 이 배터리의 전극(음극) 부분을 제작하는 과정 중 하나다. 리튬 이온 배터리의 음극은 일반적으로 그래핀, 석탄 블랙 또는 다른 탄소 기반 물질로 만들어진다. 소결 과정은 이러한 물질을 압력과 온도를 가하여 밀착시키고, 전해질과 함께 전지 구조에 통합시키는 것을 말한다. 이러한 과정은 음극의 전기적 특성을 최적화하고, 전지의 성능과 안전성을 향상시키는 데 중요하다. 소결은 전지의 제조과정에서 핵심 단계 중 하나이며, 배터리의 성능과 안전성에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 소결 과정은 배터리 제조 과정에서 특히 중요한 부분이다. 덴소의 임진대 연구원(당시 규슈대학교 대학원 종합이공학부 박사과정 3년)과 규슈대학교 대학원 종합이공학연구원의 와타나베 켄 조교수, 시마노에 켄고 교수 등으로 구성된 연구팀은 2024년 2월, 새로운 소결 메커니즘을 활용해 750℃의 저온 소결과 리튬 금속에 대한 안정성을 겸비한 '고체 전해질'을 개발했다고 발표했다. 산화물 전해질을 사용한 전지는 발화 등이 없어 안전성이 높다. 하지만 재료 간 접합을 위해서는 1000℃ 이상의 고온에서 소결해야 한다. 연구팀은 이때 전극재와 전해질재가 반응하는 등 배터리화가 어려웠다고 전했다. 연구팀은 지금까지 전해질 소재인 'Li7La3Zr2O12(LLZ)에 저융점 소결 보조제를 나노 수준으로 복합화해 750℃에서 소결을 실현했다. 그러나 소결 보조제를 첨가하기 때문에 음극 재료인 리튬 금속에 대한 안정성이 현저하게 떨어졌다. 이번 연구에서는 새로운 소결 메커니즘을 활용해 안전성 문제를 해결했다. 연구팀은 열분석과 미세구조 분석 결과, 'Li-Sb-O 산화물' 및 'Li-B-O 산화물'이라는 두 종류의 소결 보조제와 'CO₂'가 연속적으로 상호 반응하는 것을 확인했다. 이를 통해 (Li-)-B-O 산화물은 용융 상태를 유지하며 저온에서 소결이 진행됨을 확인했다. 이 소결 메커니즘을 활용하면 Bi를 포함한 재료 조성을 사용하지 않고도 저온 소결이 가능하다. 또한, Sb를 포함한 조성으로 변경할 수 있어 Li 금속에 대한 안정성이 높은 고체 전해질을 개발하는데 성공했다. 이온전도도는 3.1×10-4S/cm를 달성했다. 'Bi'는 화학 원소 기호로 비스무트(Bismuth)를 나타낸다. 비스무트는 주기율표의 15번째 그룹에 속하는 비금속 원소로, 주로 광산에서 추출된다. 비스무트는 주변환경에서 자연적으로 발견되며, 비스무트의 화합물은 농업, 의약품, 화장품 등 다양한 분야에서 사용된다. 아울러 비스무트는 낮은 독성을 가지고 있어서 의료용 약물로 사용되는 경우가 많다. 또한, Bi는 납의 대체재로서 전자기 기기에 사용되기도 한다. 그러나 높은 가격과 기술적인 제한으로 인해 사용이 제한될 수도 있다. Sb는 화학 원소 기호로 안티모니(Antimony)를 말한다. 안티모니는 주기율표의 15번째 그룹에 속하는 비금속 원소로, 자연적으로 화학적으로 비동정된 형태로 발견된다. 안티모니와 그 화합물은 여러 산업 분야에서 사용되며, 특히 화학, 전자, 의료, 화장품 산업에서 사용되는 경우가 많다. 안티모니의 화합물은 화장품, 화학 처리, 납의 합금, 방사선 차폐재 등 다양한 용도로 사용된다. 또한, 안티모니는 반도체 산업에서 사용되는 반도체 소재의 일부이며, 화합물로서는 일부 의약품에서도 쓰인다. 그러나 안티모니와 그 화합물은 높은 독성을 가지고 있어서 적절한 관리가 필요하다. 연구팀은 개발된 소재를 이용해 제작한 전고체전지의 특성을 평가했다. 그 결과, 상온 환경에서 60회 충전·방전 후 용량 유지율은 98.6%로 나타났다. 전고체 배터리 기술은 지속적으로 발전하고 있다. 이 기술은 전기차 및 재생 에너지 저장 시스템 등의 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 전고체 기술은 전통적인 액체 전해질 전지에 비해 안전성이 뛰어나며 에너지 밀도와 충방전 속도를 향상시키는 잠재력이 있다.
- IT/바이오
2024-02-21
호주 국립대, 태양보다 5백조 배 더 밝은 퀘이사 발견

호주 과학자들이 지금까지 발견된 블랙홀 중 가장 빠르게 성장하는 퀘이사를 발견했다. 20일(현지시간) 영국 매체 가디언에 따르면 호주 국립대학교(ANU) 연구원들이 발견한 'J0529-4351' 퀘이사는 태양보다 500조 배 더 밝고 질량은 태양계 태양의 약 170억 배에 달한다. 이 퀘이사는 하루에 태양 1개에 해당하는 양을 먹어치운다. 이는 퀘이사가 엄청난 양의 물질을 흡수하고 있으며, 얼마나 빠르게 성장하고 있는지를 보여 준다. '퀘이사'는 일반적으로 '중성자 별에서의 금속 원자 빛발산 현상'을 가리키는 용어다. 중성자 별은 대량의 중성자를 가진 매우 밀도가 높은 별로, 핵심 부분에 남은 것이고, 별의 질량은 태양의 수십배에서 수백배에 이은다. 퀘이사는 중성자 별의 자기장이 매우 강력해주변 공간에 있는 원자들의 전자를 빠져나가게 되고, 이러한 과정에서 원자의 핵심인 금속 원자가 감속되면서 빛을 방출하는 현상을 말한다. 이 빛발산은 주로 X선이나 감마선과 같은 고에너지 전자기파로 나타난다. 즉, 퀘이사는 우주에서 가장 강력한 에너지원 중 하나로, 고에너지 천체물리학 및 천문학에서 중요한 연구 대상이다. 특히 중성자 별의 내부 구조와 속성을 연구하는 데에 있어서 퀘이사는 중요한 정보를 제공한다. ANU 연구팀이 이번에 발견한 퀘이사는 120억 광년 떨어진 곳에 위치하며 강착원반의 크기는 무려 7광년에 달한다. '강착원반'은 블랙홀 주변에서 회전하는 가스와 먼지로 이루어진 원반이다. 연구팀에 따르면 이 퀘이사의 강착원반은 온도가 섭씨 1만도에 달하고 곳곳에 번개가 치고 바람이 매우 빨리 불어 지구를 1초 만에 돌릴 정도로 거대한 자기 폭풍 세포처럼 보인고 한다. 이 퀘이사는 너무 밝아서 처음에는 지구에서 그리 멀지 않은 별로 분류됐다. 하지만 연구팀이 유럽 남부 천문대(ESO)의 초 거대 망원경을 사용하여 관찰한 결과, 이 퀘이사는 실제로는 엄청나게 먼 곳에 위치하고 있음이 밝혀졌다. 연구원들은 이 퀘이사를 '폭풍의 눈에 블랙홀이 있는 거대한 허리케인' 또는 '주 어디에서나 발견한 지옥으로 가는 가장 큰 문'에 비유했다. 이 퀘이사는 대부분의 큰 은하계 중심에 있는 거대한 블랙홀을 연구하는 데 중요하며, 퀘이사 팽창에 대한 이해를 더욱 높일 수 있다. 이번 연구를 주도한 호주 국립대학교의 크리스찬 울프(Christian Wolf) 교수는 "이 지옥같은 장소를 상상하는 것은 충격과 경외의 순간이다. 자연은 우리가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 극단적인 것을 만들어낸다"고 말했다. 이 퀘이사의 이름은 'J0529-4351'이며, 지난 수십 년 동안 '눈에 잘 띄지 않는 곳에 숨어 있다'가 발견됐다. 연구팀은 이 퀘이사를 발견했을 때 놀랍고 경외심을 느꼈으며, 극한 환경에서 물질이 어떻게 행동하는지 연구하는 데 중요하다고 말했다. 또한 우주의 초기 역사를 연구하는 데 도움이 될 수 있다고 한다. 이번 퀘이사의 발견은 우주에는 아직 모르는 것이 너무나 많다는 사실을 보여준다. 앞으로 과학자들이 더 많은 연구를 통해 퀘이사와 블랙홀에 대한 이해를 더욱 높일 수 있을 것으로 보인다.
- 산업
2024-02-21
[신소재 신기술(2)] 박테리아, 극한 환경서 이산화탄소 암석화 가속

일부 박테리아가 극한 조건에서 이산화탄소를 암석으로 변환하는 데 기여할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국의 과학 전문 매체 뉴스사이언티스트는 지난 14일(이하 현지시간) 미국 사우스다코타 연구팀의 박테리아 연구 결과를 인용, 이산화탄소를 신속하게 암석으로 전환시킬 수 있는 미생물이 폐유정이나 버려진 가스 저장소와 같은 깊은 지하 공간에 온실가스를 저장하는 데 활용될 수 있다고 전했다. IFL사이언스는 지하 1250미터 깊이에서 발견된 특정 박테리아가 이산화탄소를 결정 형태로 변환할 수 있으며, 이러한 탄소 포집 기능을 가진 박테리아를 사용해 버려진 화석 연료 저장소에 온실가스를 안정적으로 저장할 수 있다고 지난 15일 보도했다. 미국 사우스다코타 광업기술대학의 고크체 우스투니식(Gokce Ustunisik) 교수와 그의 동료들은 워싱턴주의 퇴비 더미에서 고온과 고압을 견디는 것으로 알려진 지오바실러스 박테리아 종을 분리했다. 연구팀에 따르면 극한 환경에서 작동하는 박테리아를 활용해 이산화탄소의 광물화 과정을 가속화함으로써, 포집된 이산화탄소를 지하에 주입하고 이를 통해 온실가스를 장기간 안정적으로 저장할 수 있는 가능성이 제시됐다. 사우스다코타의 블랙힐스 지역 깊숙한 곳에는 CO₂를 고체 광물로 신속하게 변환할 수 있는 잠재력을 지닌 박테리아가 서식하고 있다. 과학자들이 이 독특한 미생물을 활용하는 방법을 개발한다면, 고갈된 화석 연료 저장소에서 온실가스를 포집하는 새로운 접근법을 제안할 수 있게 될 것으로 전망된다. 이번 연구는 이러한 박테리아가 이산화탄소를 암석으로 전환하는 과정에서 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 미생물, 단 10일 만에 고체 탄산염 변환 실험실 실험에서 연구팀은 해당 미생물이 존재하는 경우와 그렇지 않은 경우에 이산화탄소가 물에 용해됐을 때의 광물화 속도를 비교했다. 연구팀은 CO₂가 저장될 수 있는 지하 깊은 곳에서 발견될 수 있는 극한의 조건, 즉 다양한 온도, 압력, 그리고 염분 조건에서 이 과정을 시험했다. 이와 함께, 여러 종류의 현무암을 사용하여 이 과정을 검증했다. 이들 미생물이 없을 경우, 연구팀은 CO₂의 광물화 과정을 관찰하지 못했다. 우스투니식 교수는 이 과정이 이상적인 지질학적 조건에서조차 보통 수년이 소요될 수 있다며, "실질적으로 영원히 걸릴 수도 있다"고 말했다. 그러나 미생물이 있을 때는 상황이 달라졌다. 우스투니식 교수에 따르면, 80°C(176°F)의 온도와 해수면 압력의 약 500배에 해당하는 극한의 조건에서 CO₂가 광물 결정 형태를 이루는 데 단 10일이 걸렸다고 한다. 유망한 미생물 후보 3 종류 소더 지오사이언스 LLC와 사우스다코타 광업기술대학의 연구팀은 최근 유전의 극심한 온도와 압력을 견딜 수 있는 탄소 격리용 미생물을 탐색하는 데 주력했다. 이 과정에서 세 가지 유망한 후보 미생물을 발견했다. 이들 중 하나는 미국 내에서 가장 깊은 곳에 위치한 사우스다코타 블랙힐스의 샌포드 지하 연구 시설의 지하 1250미터(4100피트)에서 발견된 바실러스 박테리아 종이다. 다른 두 종은 각각 고온과 고압 조건을 견딜 수 있는 지오바실러스 종과, 최대 110°C(230°F)의 고온과 바닷물의 염분 그리고 고압을 견뎌낼 수 있는 태평양 열수구에서 발견된 고온성 페르세포넬라 마리나(Persephonella marina)이다. 이들 박테리아는 압력, 온도, 산도의 극한 조건을 다루는 일련의 실험실 실험을 성공적으로 견뎌냈다. 위에서 지적했듯이 예비 연구 결과에 따르면, 이 미생물이 CO₂를 방해석 결정으로 전환하는데 최적의 조건은 해수면 압력의 약 500배 높은 압력과 80°C(178°F)온도였다. 이러한 극한의 환경에서, 해당 박테리아는 10일 이내에 CO₂를 탄산염 결정으로 변환할 수 있었다. 이 박테리아가 CO₂와 물과의 반응을 촉매하는 데에는 탄산탈수효소라는 효소가 핵심 역할을 했다. 이 효소 덕분에 박테리아는 CO₂를 효과적으로 광물화할 수 있었다. 이 연구는 작년 말 샌프란시스코에서 열린 미국 지구물리연합 회의(American Geophysical Union conference)에서 발표됐다. 폐유전·가스전, CO₂ 저장에 이상적 장소 폐유전이나 고갈된 가스전에 남겨진 공간은 포집된 CO₂를 저장하는 데 이상적인 장소로 여겨지며, 이 방법을 통해 CO₂가 대기 중으로 방출되어 온실가스로 작용하고 기후 변화를 촉진하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 박테리아는 고갈된 유전이나 가스전의 까다로운 조건에서도 CO₂를 안정적으로 격리하고, 지하 공간에 효과적으로 저장함으로써 영구적인 탄소 격리의 가능성을 제시한다. 또한 고체 탄산염은 버려진 유정에 남아 있는 액체와 가스가 새어 나오는 것을 막는 '플러그' 역할을 효과적으로 수행할 수 있다. 현재 이러한 탄소 포집 기술은 여전히 가설적인 단계에 있지만, 이 기술의 발전은 기후 위기 대응에 있어 중요한 역할을 할 수 있다. 하지만 이 기술만으로는 기후 변화 문제를 해결할 수 없으며, 화석 연료 사용 감소를 위한 노력과 함께 지속 가능한 에너지 시스템 구축을 위해 노력이 필요하다.
- 포커스온
2024-02-19
산의 침식 속도 '가속화'⋯인간 활동이 주범

인간 활동이 기후 변화보다 더 빠르게 산의 침식을 가속화하고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 프랑스 매체 푸투라(FUTURA)는 지난 17일(현지시간) 최근 연구를 인용해 마지막 빙하기 이후 약 1만 년간의 기간 동안 산의 침식 속도가 인간 활동이 본격적으로 시작된 후 2배에서 4배까지 급격히 증가했다고 보도했다. 이러한 침식 속도의 증가는 주로 농업, 산림 벌채, 광업, 도시화 등 인간의 개입이 주된 원인으로 지목됐다. 연구진은 이와 같은 침식 속도의 상승이 토양의 손실, 홍수, 산사태 등 다양한 문제를 일으킬 수 있음을 지적하며, 이를 완화하기 위한 지속 가능한 토지 관리 방안의 필요성을 강조했다. 인간이 자연 과정에 미치는 영향이 지대한 현재 시대를 '인류세(Anthropocene)'라고 부른다. 이는 산업 혁명 이후로 시작된 새로운 지질 시대 개념으로 크뤼천에 의해 2000년에 제안됐다. 새로운 연구 결과에 따르면, 인류세가 시작된 시기는 수천 년 전으로 거슬러 올라갈 수 있음이 밝혀졌다. 지구의 지형 변화는 두 주요 원인, 즉 판 구조론적 움직임과 침식 과정에 의해 주도되어 왔다. 기후 변화는 바람, 비, 얼음, 그리고 온도의 변화를 통해 지형을 조형하는 중요한 요소임에 틀림없지만, 수천 년 전부터 인간의 등장은 지형 변화에 새로운 동력을 부여했다. 인간 활동이 지구 환경에 끼치는 영향은 오염, 생태계의 파괴, 그리고 극심한 토양 침식 등 다양하며, 우리가 살고 있는 이 지구 어디에서나 인간의 영향을 목격할 수 있다. 특히, 인간에 의한 침식은 평야 지역에서조차 기후 변화로 인한 침식보다 훨씬 더 중대한 문제로 드러나고 있다. 산악 지역에서는 이러한 현상이 더욱 두드러진다. 최근 연구는 산악 지역에서 인간 활동에 의한 침식이 기후 변화에 의한 침식보다 훨씬 심각한 수준임을 밝혀졌다. 산악 지역에서 침식이 가속화되는 현상은 산림 벌채, 농업 활동, 도시화 및 인프라 구축, 그리고 기후 변화와 같은 다양한 요인들로 인해 발생하고 있다. 이러한 침식은 생물 다양성의 감소, 토양의 비옥도 저하, 산사태 및 홍수의 증가와 같은 여러 부정적인 결과를 초래하며, 이는 도로, 다리, 건물과 같은 인프라에도 심각한 손상을 입힐 수 있다. 산악 지역은 그 특성상 강한 기후 변화의 영향을 받으며, 동결-해동 작용과 가파른 경사로 인해 토양 침식이 특히 심각한 지역 중 하나다. 과거에는 이러한 침식 현상이 주로 기후 변화에 의한 것으로 여겨졌으나, 현재는 인간 활동이 중요한 역할을 하고 있음이 명백해졌다. 최근 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 학술지에 발표된 연구에 따르면, 인간의 활동이 기후 변화보다도 더 강력한 영향을 지구에 미치고 있다. 프랑스 국립과학연구센터(CNRS) 소속 연구자들은 알프스 지역에 위치한 가장 큰 자연 호수 중 하나인 부르제 호수의 호수 바닥에 쌓인 퇴적물을 분석했다. 이 분석을 통해 지난 3800년 동안 인간 활동에 의해 발생한 침식이 기후 변화로 인한 침식보다 훨씬 더 심각한 것으로 나타났다. 특히, 청동기 시대와 농업이 번성했던 중세 시대, 그리고 20세기 이후 고지대에서 이루어진 목축 활동이 고산 지역의 토양 침식에 크게 기여한 주요 원인으로 지목됐다. 이전에는 인간이 환경에 미치는 영향이 산업 혁명과 함께 시작된 새로운 지질학적 시대로 간주되어 왔다. 그러나 이 최신 연구는 인간 활동이 환경에 미치는 영향이 훨씬 더 오래전, 즉 선사시대에까지 거슬러 올라갈 수 있음을 제시하며, 이는 우리가 인간과 환경의 상호작용을 이해하는 방식에 대한 재고를 요구했다. 산악 지역의 침식 문제를 해결하기 위해서는 다양한 조치가 필요하다. 이에는 산림의 보호와 재조림 활동을 강화하고, 지속 가능한 농업 관행을 도입하는 것뿐만 아니라, 친환경적인 도시 개발 방식을 채택하여 기후 변화에 따른 침식을 줄이는 노력이 포함된다. 산악 지역에서 인간 활동에 의한 침식은 심각한 문제로, 이에 대처하기 위해서는 개인, 커뮤니티, 정부 등 모든 수준에서의 적극적인 참여와 협력이 필수적이다. 이는 지역적인 문제를 넘어서 전 세계적인 관심과 행동을 요구하는 중대한 과제다.
- 산업
2024-02-19
미국 민간 달 탐사선 오디세우스 발사…약 50년 만의 도전

미국 민간 우주업체 인튜이티브 머신스(Intuitive Machines)가 개발한 달 착륙선이 15일(현지시간) 발사됐다. 미국 CNN은 '오디'라는 이름의 IM-1 달 탐사선이 50년 만에 달 착륙을 목표로 한 역사적인 여정을 시작했다고 이날 보도했다. 이 매체에 따르면 오디세우스(Odysseus, Odie) 달 착륙선은 플로리다의 미 항공우주국(NASA·나사) 케네디 우주 센터에서 스페이스X의 팰컨 9 로켓에 실려 15일(동부 표준시) 오전 1시 5분에 성공적으로 발사됐다. 이 탐사선의 착륙이 성공하면 세계 최초의 민간 달 탐사선이자 1972년 12월 아폴로 17호 임무 이후 약 51년 만에 달에 착륙하는 미국 우주선이 된다. 오디세우스는 당초 14일 발사될 예정이었으나 우주선에 동력을 제공하는 추진제의 메탄 온도 문제로 인해 24시간 연기됐다. 이번 발사는 미국의 달 착륙 임무가 지난 1월 실패한 뒤 이뤄진 후속 조치로, NASA는 민간 파트너와 협력해 로봇 우주선 개발을 추진함으로써 달의 환경을 탐사하고 중요 자원을 조사하고자 한다. 이는 향후 10년 내에 우주 비행사를 달에 다시 보내기 위한 준비 작업의 일환이다. 오디세우스는 오는 22일 달 남극 근처 분화구에 착륙할 예정이다. 약 50년 만의 달 여행 상업용 달 탑재체 서비스 프로그램을 통해 NASA와 계약을 맺고 우주선을 개발한 휴스턴에 본사를 둔 인튜이티브 머신스에 따르면 로켓은 시속 2만4600마일(초속 11킬로미터)의 속도로 오디를 지구 궤도로 쏘아 올렸다. 연료를 모두 태운 로켓은 오디에서 분리되어 달 착륙선이 홀로 우주를 비행하게 된다. 그 후 로봇 탐사선은 탑재된 별 지도를 참조하여 우주에서 방향을 잡고 태양 광선을 향해 태양 전지판을 가리키며 배터리를 충전했다. 오디는 현재 지구에서 38만 킬로미터(23만6100마일) 떨어진 타원형 궤도를 돌고 있다. 그리고 우주 비행 약 18시간 후, 처음으로 모터를 점화하여 달 표면을 향해 빠른 속도로 여행을 계속할 예정이다. 지구에서 약 25만 마일(40만 킬로미터) 떨어진 궤도를 도는 달은 우주선이 접근함에 따라 오디에를 완만한 중력으로 잡아당겨 달 표면을 향해 끌어당길 것으로 예상된다. 오디가 실패하면 달 착륙에 실패한 수많은 미션 목록에 이름을 더하게 된다. 지난 1월 50년 만에 발사된 미국 최초의 달 착륙선인 아스트로보틱 테크놀로지의 페레그린은 심각한 연료 누출로 인해 발사에 차질을 빚었다. 이는 2023년에 러시아와 일본에 본사를 둔 회사에서 두 차례에 걸쳐 달 탐사에 실패한 임무 이후에 발생한 것이다. 중국, 인도, 일본은 지금까지 21세기에 달에 연착륙한 유일한 국가다. 오디의 달 미션 오디의 달 여행은 2026년 말 아르테미스 프로그램을 통해 달에 유인 탐사선을 보내려는 NASA의 현재 계획에 앞서 달 환경을 평가하기 위한 일종의 정찰 임무로 볼 수 있다. 달의 남극은 물 얼음이 매장된 것으로 추정되는 지역으로, 새로운 국제 우주 경쟁이 벌어지고 있는 가운데 많은 관심을 받고 있는 지역이다. 달 남극의 물은 우주비행사를 위한 식수나 더 깊은 우주 탐사를 위한 로켓 연료로 전환될 수 있다. 이번 달 착륙선에는 6개의 NASA 과학 및 기술 탑재물이 장착되어 있다. 여기에는 달 표면에 쏟아지는 태양풍과 기타 하전 입자에 의해 생성되는 달 플라즈마를 연구할 라디오 수신기 시스템이 포함된다. 또한 정밀 착륙을 유도하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 센서 등이 탑재돼 향후 달 착륙 임무에 사용될 수 있는 기술을 테스트할 예정이다. 버지니아주 햄프턴에 있는 NASA 랭글리 연구 센터의 라이더 탑재체 수석 연구원인 파진 암자제르디안은 이 센서가 "레이저 빔을 지상에 발사해 우주선 속도, 즉 속도와 비행 방향을 측정한다"고 설명했다. 또한 민간 부문의 기술 및 기념 페이로드도 탑재되어 있다. 예를 들어 컬럼비아 스포츠웨어는 달의 극한 기온으로부터 오디를 보호할 수 있는 특수 단열재를 개발했다. 게다가 아티스트 제프 쿤스와 함께 디자인한 달의 위상을 나타내는 작은 조형물도 탑재될 예정이다. 또한 오디에는 플로리다 데이토나 비치에 있는 엠브리-리들 항공대학 학생들이 개발한 이글캠이라는 카메라 시스템이 탑재되어 있다. 이 장치는 달 착륙선이 달 표면에 접근하면 튀어나와 차량의 하강 장면을 촬영하도록 설정되어 있다. 카메라를 개발한 알테무스는 "착륙 장면을 조감도로 촬영하여 대중과 공유할 수 있기를 바란다"고 말했다. 오디세우스는 착륙 지점에 어둠이 내리면서 우주선의 태양 전지판이 태양으로부터 차단되어 영하의 기온으로 떨어지기 전까지 7일 동안 달 표면에서 작동할 것으로 예상된다.
- IT/바이오
2024-02-15
그린란드 빙하서 자라는 식물, 온실가스 배출 '위험'

기후 전문가들이 그린란드의 빙하 지역에서 발견된 식물 생장에 대해 우려를 표명했다. 이는 그린란드 전역에서 메탄을 배출하는 습지 지역이 거의 4배나 증가했기 때문이다. 영국 일간지 가디언은 지난 13일(현지시간), 그린란드의 녹아내린 빙하 지역에서 식물이 자라고 있으며, 이것이 온실가스 배출 증가, 해수면 상승, 그리고 지형의 불안정성 증가 위험을 초래한다고 보도했다. 한 연구는 1980년대 이후의 변화를 기록해, 광범위한 지역에서 얼음이 불모의 암석, 습지, 관목의 성장으로 대체되었으며 이로 인해 환경에 중대한 변화가 일어났음을 보여줬다. 위성 자료 분석 결과, 지난 30년 간 그린란드의 빙상과 빙하에서 약 1만1000 평방마일의 얼음이 녹아내렸다. 이는 알바니아의 국토 면적과 비슷하며 전체 얼음 면적의 1.6%에 해당하는 양이다. 위성 기록을 분석한 결과, 지난 30년 동안 그린란드 빙상과 빙하의 약 1만1000평방마일(약 3327만5000평)이 녹았다. 이는 알바니아 크기와 맞먹고 전체 얼음 면적의 1.6%에 해당하는 규모다. 그린란드에 얼음이 사라지면서 식물이 자라는 땅의 크기는 3만3774평방마일로 증가했는데, 이는 연구가 시작되었을 때 면적의 두 배가 넘는다. 특히, 그린란드 전역에서 습지의 면적이 거의 4배 증가했으며, 이러한 습지가 메탄 배출의 주요 원인으로 지목되고 있어 우려의 대상이 되고 있다. 습지 식생의 밀도가 높아진 주요 지역은 남서쪽에 위치한 캉게르루스수아크(Kangerlussuaq, 그린란드에서 가장 큰 공항이 위치한 지역) 인근과 북동쪽의 고립된 지역에서의 밀집도가 특히 높게 나타났다. 과학자들은 기온 상승으로 인해 얼음이 녹고 있으며, 1970년대 이후로 이 지역의 온도 상승률이 전 세계 평균의 두 배에 달한다고 밝혔다. 또한, 2007년부터 2012년 사이의 그린란드의 연평균 기온은 1979년부터 2000년까지의 평균 기온보다 3도 높았다. 또한, 식물의 증가가 얼음 손실을 가속화하는 것으로 보이는 연구 결과도 발표됐다. 이번 연구의 공동 저자이자 리즈 대학의 지구 과학자 조나단 캐리빅(Jonathan Carrivick)은 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 저널에 얼음 손실이 추가적인 얼음 손실을 유발하는 연쇄 반응을 일으키는 징후를 관찰했다고 밝혔다. 그는 얼음이 감소하면서 맨 암석이 드러나고, 이어서 툰드라와 관목이 자라나면서 그린란드의 '녹화' 현상이 진행되고 있다고 설명했다. 그와 동시에, 녹아내리는 얼음으로부터 방출되는 물은 침전물과 토사를 이동시키며, 결국에는 습지와 축축한 지역을 형성한다고 주장했다. 연구팀은 연구 결과를 활용해 미래에 변화가 예상되고 그 변화의 속도가 빨라질 수 있는 그린란드 지역을 예측하고, 이러한 상황을 지속적으로 모니터링하기 위한 모델을 개발했다. 이번 연구의 주요 저자인 마이클 그라임스(Michael Grimes) 박사는 "빙하 및 빙상의 후퇴와 함께 발생하는 식생의 확장은 연안 해역으로의 퇴적물과 영양분 유입을 크게 변화시키고 있다"고 우려했다. 이 변화는 전통적인 수렵 생활을 유지하는 원주민 인구에게 특히 중대한 영향을 미친다. 이들은 섬세한 생태계의 안정에 크게 의존하고 있다. 또한, 그라임스 박사는 그린란드의 얼음 손실이 전 세계 해수면 상승에 상당한 영향을 주고 있으며, 이는 현재뿐만 아니라 미래에도 심각한 문제를 야기할 것이라고 주장했다.
- 산업
2024-02-15
[퓨처 Eyes(23)] 콘크리트보다 강하고 환경친화적인 차세대 건축자재 '페록'

기존 콘크리트보다 5배 강하고 이산화탄소(CO₂)를 흡수하는 환경친화적인 건축 자재 페록이 개발됐다. 콘크리트가 건축 자재로 사용되기 시작한 시기는 고대 로마 시대로 거슬러 올라간다. 로마인들은 기원전 3세기경부터 콘크리트를 사용하기 시작했으며, 이를 활용해 수많은 건축물, 교량, 도로 등을 건설했다. 로마 콘크리트는 화산재와 석회석을 혼합한 것으로, 현대 콘크리트의 전신이라 할 수 있다. 그 당시에 건설된 많은 구조물들이 오늘날까지도 남아 있어 그 내구성을 입증하고 있다. 미국 애리조나 대학에서 개발된 '페록(Ferrock)'이라는 새로운 건축 자재가 과학 저널을 통해 최근 또 다시 주목받고 있다. '페록(Ferrock)'은 '철'과 '돌'이 결합된 용어다. 시멘트 대용품으로 사용되는 친환경 건축 자재인 페록은 주로 폐철강 분진과 유리 분쇄물에서 나온 실리카 등 재활용 재료로 생산된다. 철강 분진은 이산화탄소와 반응해 탄산철을 생성하고, 이것이 응고되면 페록이 된다. 미국 매체 쿨다운(TCD)에 따르면 페록은 기존 콘크리트보다 강하면서 환경친화적이라는 특징을 지니고 있어 건물이나 인프라 구조물 설계에 혁신을 가져올 수 있다는 평가를 받고 있다. 강철 분진과 실리카의 혼합물을 철암 및 물과 혼합하고 고농도의 이산화탄소에 노출시키면 페록 경화 과정이 진행된다. 페록의 강도는 일반 포틀랜드 시멘트로 만든 콘크리트의 5배에 달한다. 또한 기존 콘크리트에 비해 더 유연하다. 균열 없이 움직임과 압력을 견디는 페록은 콘크리트에 비해 지진에 의한 압축 하중을 더 많이 견딘다. 일반적으로 페록 강도는 34.5 Mpa(메가파스칼)에서 48 Mpa 사이이며 일부 페록 테스트에서는 69 Mpa에 도달했다. 갓 만들어진 페록은 빠르게 굳으며 최대 강도에 도달하는 데 약 1주일이 걸린다. 페록의 개발은 10여 년 전, 데이비드 스톤 박사 연구원이 시멘트 대체재 개발 대회에서 폐철강 분진을 사용해 우승하면서 시작됐다. 2013년 특허를 획득한 스톤 박사는 '아이언쉘(Iron Shell)' 회사를 설립해 페록 상용화에 나섰다. 스톤 박사는 "실험실에서의 우연한 발견에서 시작됐다"라고 말했다. 보다 지속 가능한 건축 산업 혁신은 짚을 포함한 모든 종류의 재료를 사용하는 전 세계 연구자들의 관심사다. 폐 철강도 바로 여기에 속한다. 건설업계 전문지 사이언스다이렉트(ScienceDirect)에 따르면 페록은 기존 콘크리트보다 압축 강도 13.5%, 인장 강도 20%, 휨 강도 18%가 강하다. 또한 주재료인 철강 분진과 유리 분말을 포함해 페록 제조 과정에 사용되는 재료의 95%는 재활용 재료로 이루어져 비용 효율이 높은 것으로 알려졌다. 아울러 경화 과정에서 특별한 화학 반응을 통해 대기 중 이산화탄소를 흡수해 오염을 줄이는 효과도 있다. 전 세계 시멘트 연간 생산량은 40억 톤이며, 제조 과정에서 지구 대기 오염의 8%를 차지한다고 로이터통신은 전했다. 현재 공개된 페록 사진은 벽돌 모양의 슬라브와 굳어서 벽을 형성하는 슬러리 형태를 보여준다. 보고서는 폐철강 확보 등 과제가 아직 남아있지만 소규모 프로젝트부터 적용 가능하다고 전했다. 페록 외에도 콘크리트보다 더 강한 신소재에 대한 연구는 다양한 분야에서 활발히 이루어지고 있다. 그래핀이나 탄소 나노튜브, 고성능 폴리머,금속 매트릭스 복합 재료 등의 신소재들은 건축, 항공, 자동차 등 여러 산업에서의 응용 가능성을 탐색하고 있다. 먼저 그래핀은 탄소 원자가 2차원 평면상에서 벌집 모양의 격자를 이루는 형태로, 강철보다 약 100배 강하면서도 매우 가벼운 물질이다. 그래핀은 높은 전도성, 유연성, 투명성을 가지며, 이러한 특성으로 인해 전자기기, 에너지 저장 장치, 심지어 건축재료에 이르기까지 광범위한 응용이 기대되고 있다. 탄소 나노튜브(Carbon Nanotubes, CNTs)는 그래핀을 원통형으로 말아 만든 나노스케일의 튜브 형태로, 뛰어난 인장 강도와 탄성 모듈러스를 가지고 있다. 이러한 속성으로 탄소 나노튜브는 항공우주, 군사, 스포츠 용품 등의 고성능 재료에 유용하게 활용될 수 있다. 고성능 폴리머 등 여러 고분자 재료들은 새로운 제조 기술과 결합해 콘크리트보다 훨씬 강하면서도 가벼운 신소재를 만드는 데 사용된다. 이들은 높은 내구성, 우수한 열 저항성 및 화학 저항성을 제공한다. 금속 매트릭스 복합재료(Metal Matrix Composites, MMCs)는 금속을 기반으로 해 다른 금속이나 비금속 재료를 강화재로 추가하여 제작된다. 이러한 복합재료는 원래 금속의 좋은 성질에 강화재의 특성을 더해, 더 높은 강도와 경도, 개선된 내구성을 제공한다. 그밖에 세라믹 매트릭스 복합재료(Ceramic Matrix Composites, CMCs)는 세라믹을 기반으로 하며, 강화재로 탄소 나노튜브나 그래핀 같은 나노물질을 사용할 수 있다. 이들은 높은 온도에서의 안정성, 낮은 밀도, 뛰어난 내마모성 등을 제공한다. 이러한 신소재들은 각각의 독특한 특성으로 인해 콘크리트와 같은 전통적인 건축 재료를 대체하거나, 그 성능을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 연구와 개발이 계속됨에 따라, 페록과 그래핀 등 신소재들의 생산 비용이 절감되고, 더 넓은 적용 범위와 함께 실용화될 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-02-15
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.
- 산업
2024-02-13
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.
- 산업
2024-02-08
'물의 행성' 97광년 너머 발견⋯지구형 행성 탐사 '이정표'

허블 우주 망원경(HST)이 60억 년 전에 형성된 외계행성을 둘러싼 물이 풍부한 대기를 감지했다. 포브스는 최근 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'를 인용해 이 외계행성 'GJ 9827d'은 태양계에서 불과 97광년 떨어져 있다며 이같이 보도했다. 미국 항공우주국(NASA·나사)에 따르면 외계행성 GJ 9827d는 지름이 지구의 약 2배이며 태양계의 해왕성 및 금성과 유사하다. 현재까지 대기에서 수증기가 감지된 가장 작은 외계행성이다. 지구형 행성은 태양계 내에서 지구와 비슷한 크기와 구조를 가진 행성을 말한다. 이러한 행성들은 지구와 우사한 특징을 가지고 있을 수 있으며, 물이나 기체로 된 대기를 포함한 환경을 가질 수 있다. 지구형 행성은 일반적으로 '금성형'과 '지구형'으로 분류된다. 이러한 행성들은 지구와 비슷한 크기와 질량을 가지며, 가스나 암석으로 이루어진 지표를 가지고 잇을 가능성이 크다. 이러한 지구형 행성 중에서 지구와 가장 비슷한 특성을 가진 것으로는 금성이 유명하다. 지구형 행성 특징 규명에 접근 물고기자리 방향의 외계행성 GJ 9827d에서 물을 발견한 것은 획기적인 사건이다. 물고기자리는 천문학에서 중요한 별자리 중 하나로 우리 은하의 방향을 나타내는 방향 지시자로도 사용된다. 물고기자리에는 명확한 주요 별이 많이 없지만, 여러 개의 밝은 별들이 모여 있는 모양이 물고기의 형상을 형성한다. 이번 연구 결과를 발표한 천문학자 팀 중 한 명인 독일 막스플랑크 천문연구소의 외계행성 대기물리학 부서를 총괄하는 로라 클라이드버그(Laura Klydeberg)는 보도자료를 통해 "진정한 지구형 행성의 특징에 한 발짝 더 다가서게 됐다"고 말했다. 이번 수증기 검출로 은하계에 존재하는 물이 풍부한 행성에 대한 이해가 비약적으로 발전할 수 있을 것으로 보인다. 행성에 물이 있는지 여부는 생명체 존재 가능성을 판단하는 데 매우 중요한 요소로 여겨지기 때문이다. 미국과 중국, 인도 등 우주 강국이 달 남극 탐사에 집중하는 것도 바로 물이 있기 때문이다. 연구팀 중 한 명인 캐나다 몬트리올대 트로티에 외계행성연구소(iREx)의 비욘 베네케는 "물이 풍부한 대기를 가진 행성이 태양계 외곽 항성계에 실제로 존재할 수 있다는 것을 대기 탐지를 통해 직접적으로 증명한 것은 이번이 처음일 것"이라고 말했다. 베케네는 "이는 암석성 행성의 대기 보유율과 다양성을 규명하는 데 있어 중요한 진전이다"라고 평가했다. 이번 연구 결과를 담은 논문은 '천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)'에 게재됐다. 고온다습한 행성 GJ 9827d는 주별(주로 별자리를 의미함)에 가깝기 때문에 금성처럼 고온다습한 행성일 가능성이 있다. 하지만 행성 대기의 주성분이 물인지, 아니면 수소를 많이 함유한 희박한 대기인지는 아직 밝혀지지 않았다. GJ 9827d에 대해 문제가 되는 것은 그 나이와 주별과의 근접성이다. 형성된 지 60억 년이 지났기 때문에 주별의 강력한 복사로 인해 초기부터 존재했던 수소의 대부분을 잃어버렸을 것으로 추정된다. 베케네는 "비교적 작은 행성을 조사하다 보면 어느 순간 행성에서 수소가 사라지고 이산화탄소를 주성분으로 하는 금성에 더 가까운 대기를 갖게 되는 전환점이 있을 것"이라고 설명했다. 절반은 물, 나머지 절반은 암석 추정 또 다른 가능성은 GJ 9827d가 수증기를 포함한 수소가 풍부한 외계행성(슈퍼지구보다 크고 해왕성형 행성보다 작은 외계행성)으로 수증기가 풍부한 외곽 가스층(수소와 헬륨으로 구성된 외곽 가스층)을 여전히 보유하고 있을 가능성이 있다. 그밖에 또 다른 가능성으로는 목성의 위성인 유로파의 온도를 높인 것과 같은 천체일 수도 있다. 유로파의 얼음 껍질 아래에는 지구의 두 배에 달하는 물이 존재한다. 베게네는 "GJ 9827d는 반은 물이고 반은 암석인 행성일 수 있다"고 지적했다. 그는 "작은 암석질 본체 위쪽에는 다량의 수증기가 있을 것"이라고 덧붙였다. 만약 GJ 9827d에 물이 풍부한 대기가 남아있다면, 주성(개별적인 하나의 별)에서 멀리 떨어진 곳에서 형성된 후 주성 근처로 이동한 것이 분명하다. 연구팀은 최근 제임스 웹 우주망원경(JWST)으로 GJ 9827d를 관측해 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 클라이드버그는 "이 관측 데이터로 무엇이 밝혀질지 눈으로 확인할 수 있기를 매우 고대하고 있다"고 말했다. 그는 "물의 행성 문제를 완전히 해결할 수 있기를 바란다"고 기대했다. 한편, 나사는 지난 1월 31일 태양보다 작고 차가운 적색 왜성을 도는 지구 질량 1.5배의 '슈퍼 지구'를 발견했다고 공식 발표했다. 나사에 따르면 'TOI-715 b'로 명명된 이 행성은 잠재적으로 생명체 거주 가능한 행성으로 추정된다. 발견 과정은 NASA 주관 트랜짓 엑소플래닛 서베이 위성(TESS)을 통해 이루어졌다. 나사는 발표문을 통해 "추가 조사가 필요한 '슈퍼지구'는 천문학적 기준으로 볼 때 우리와 상당히 가까운 137광년 떨어진 작고 붉은 별을 돌고 있다"면서 "동일한 항성계 내에 지구 크기의 두 번째 행성이 있을 수도 있다"고 설명했다. 이처럼 우주 과학의 발달로 슈퍼 지구 혹은 물이 존재하는 지구와 유사한 별의 존재가 속속 밝혀지고 있다.
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2024-02-07
달의 축소, NASA 달 탐사에 미치는 영향은?

달이 지속적으로 수축하는 현상이 미래 달 탐사에 영향을 미칠 것이라는 주장이 제기됐다. 미국 매체 크론 등 다수 외신은 미 항공우주국(나사·NASA)는 달이 줄어들고 있다는 사실을 수년 전부터 알고 있었다고 전했다. 과학자들은 2019년 달이 지난 수억 년 동안 약 46m(약 150피트) 정도 줄어들었다고 추정했다. 워싱턴 스미소니언 연구소의 최근 연구에 따르면 달의 내부는 냉각되고 있으며, 부서지기 쉬운 지각에 균열이 생겨 한 조각이 다른 조각 위로 미끄러지는 '추력 단층'이 발생하여 달 지진을 유발할 수 있다. 이는 적어도 5년 전까지만 해도 과학계에서 통용되던 상식이었다. 비즈니스 인사이더는 동료 심사를 거친 행성 과학 저널(Planetary Science Journal)에 발표된 새로운 연구에 따르면 달의 추력 단층 중 일부는 NASA의 유인탐사선 계획인 아르테미스 III 임무를 위한 잠재적 착륙 지점 근처에 있으며 장기적인 달 정착에 문제가 될 수 있다고 전했다. 달 남극의 위험 아르테미스III 임무는 물 얼음을 포함한 중요한 자원이 있는 달 남극 근처에 우주 비행사를 착륙시키는 것을 목표로 하고 있다. 1972년 이후 인간이 달 표면에 발을 디딘 것은 아르테미스호가 처음이다. NASA 보도 자료에 따르면 달 남극에서는 작은 진동에도 산사태가 발생할 수 있으며, 이는 우주 비행사에게 위험할 수 있다. 달 축소 관련 논문의 수석 저자인 스미소니언의 톰 와터스(Tom Watters)는 뉴스위크와의 인터뷰에서 "아르테미스 3호와 같은 단기 임무는 강하고 얕은 월진이 드물기 때문에 위험할 것 같지 않다"고 말했다. 하지만 NASA가 2030년까지 실현할 것으로 예상하는 장기적인 달 정착 계획에는 더 큰 위험이 있다. NASA의 오리온 달 탐사선 프로그램 책임자는 2022년 BBC와의 인터뷰에서 "우리는 사람들을 달 표면으로 내려보낼 것이고, 그들은 달 표면에서 살면서 탐구할 것"이라고 말했다. 지구의 지진보다 더 강할 수 있는 달의 지진 달은 시간이 지날수록 계속해서 줄어들고 있으면서 새로운 단층이 생겨날 가능성이 높아지고 있다. 또한 단층이 생기면 달의 지진(월진)이 발생할 수 있다. 와터스와 다른 연구자들은 달 남극의 섀클턴 분화구 벽을 따라 지진이 산사태를 일으킬 수 있다고 예측하는 모델을 만들었다. 이 연구의 공동 저자인 니콜라스 슈머는 소행성과 혜성 또한 달 표면을 파괴했다고 성명에서 말했다. 슈머는 "느슨한 퇴적물로 인해 흔들림과 산사태가 발생할 가능성이 매우 높다"고 말했다. 연구팀은 미끄러지는 추력 단층이 1969년과 1977년 사이에 일련의 달 지진을 일으켰다고 추정했다. 당시 아폴로 우주비행사들은 임무 수행 중 달에 지진계를 설치해 지진을 감지했다. 와터스는 CNN에 "이러한 지진은 지구 기준으로는 비교적 가벼운 수준이었지만(가장 큰 지진은 규모 5.0), 달의 낮은 중력으로 인해 더 심하게 느껴졌다고 말했다. 과학자들은 달에 영구적인 기지를 설치할 때 단층의 위치와 안정성을 반드시 고려해야 한다고 강조했다. 단층 위에 기지를 설치하면 지진 발생 시 큰 위험에 처할 수 있기 때문이다. 유인 달탐사선 아르테미스 임무 연기 한편, NASA는 지난 1월 9일(현지시간) 보도자료를 통해 유인 탐사선으로 달 궤도를 도는 아르테미스 프로그램 2단계 계획(아르테미스Ⅱ)을 2025년 9월로, 우주비행사를 달에 착륙시키는 3단계(아르테미스Ⅲ) 계획을 2026년 9월로 연기한다고 밝혔다. 민간 우주 기업 아스트로보틱의 달 착륙선 페레그린이 지구에서 발사된 직후 연료 누출로 인해 달 탐사 임무를 포기해야 하는 상황이 발생하자 NASA는 이 같은 결정을 내렸다. 당초 NASA는 아르테미스Ⅱ 임무로 올해 11월 우주비행사 4명을 태운 탐사선을 달 궤도에 보냈다가 지구로 귀환시키고, 내년에는 이들을 달에 착륙시키는 아르테미스Ⅲ 임무에 들어갈 계획이었다. 하지만 이번 발표에 따라 아르테미스의 단계별 추진 일정은 약 1년씩 늦춰지게 됐다. NASA는 2022년 12월에 진행된 아르테미스 1단계에서 무인 우주선 오리온의 달 궤도 비행 임무에서 여러 문제가 발생했다고 밝혔다. 해당 팀은 배터리 문제와 공기 환기, 그리고 온도 제어를 담당하는 회로 구성 요소에 관한 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다. 당시 NASA는 우주비행사를 모방한 마네킹을 태워 달 궤도를 비행하는 임무를 수행했다. 무인우주선 오리온은 우주발사시스템(SLS) 로켓에 실려 발사되어 25일 만에 성공적으로 지구에 귀환했지만, 이러한 문제들로 우주비행사의 안전을 보장하기 위해 추가적인 보완이 필요하다고 NASA가 설명했다. 달 탐사는 새로운 가능성을 제공하지만 동시에 위험과 불확실성이 가득한 곳이다. 아르테미스 III 임무를 성공적으로 수행하고 달 남극에 안전하게 정착하기 위해서는 달의 축소와 월진을 대비한 과학적 연구, 기술 개발, 그리고 철저한 준비가 필요하다.
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2024-02-06
러시아, 2미터 거리 탐지 불가능한 '투명 망토' 개발⋯군사 작전 활용

러시아가 군대를 위해 투명 망토라는 혁신적인 위장술을 개발했다. 이 투명 망토는 영화 '해리포터와 죽음의 성물'에서 등장한 것과 유사하게 몸을 가려주는 기능을 갖추고 있다. 매국 매체 뉴욕포스트는 전략 군사 정보 분석가이자 푸틴 플레이북의 저자인 레베카 코플러(Rebekah Koffler)가 러시아의 이 혁신적인 망토 '네비딤카'에 대한 인터뷰를 최근 소개했다. 코플러는 "네비딤카는 러시아 및 이전 소련의 '마스키로프카' 교리(문자 그대로 '변장'을 뜻하나, 개념적 어원은 '가장 무도회')의 일부이며, 이는 러시아 군대의 기본 원칙 중 하나로서 당신이 하는 모든 일에 대해 적을 속이는 것이다"라고 설명했다. 그는 이어 "적에게 병력의 존재, 위치, 규모, 공격 시기, 그리고 장소에 대한 오도하고, 군사 하드웨어 유형을 식별하지 못하도록 하는 것이 목표"라며 "그들은 전장에서 일어나고 있는 사건에 대한 적의 인식을 통제하고 조작하는 데 중점을 둔다"고 덧붙였다. 러시아인들은 '마스키로프카' 활동을 실행하는데 엄청난 양의 자원을 투입한다. 예를 들어, 군인들을 따뜻하게 유지하기 위해 적절한 군복을 디자인하지 않을 수도 있지만 투명망토 '네비딤카에는 돈을 쓸 것'이라는게 코플러의 주장이다. 러시아 매체 타스(TASS)는 지난 1월 19일 이 투명 망토를 제작한 러시아 기업 하이더엑스(HiderX)와의 인터뷰를 공개했다. 이 인터뷰에서 하이더엑스는 망토 네비딤카는 350그램(약 3/4 파운드)의 무게로 접어서 사람의 주머니에 넣을 수 있고 열 신호를 숨겨서 작동한다는 점 등 새로운 군사 기술의 여러 측면을 설명했다. 회사 측에 따르면, 투명 망토는 물체의 주변 온도를 차단해 열을 추적하는 적군으로부터 러시아 군인을 효과적으로 위장한다. 하이더엑스는 타스에 새로운 망토에 대해 "우리는 완전히 새로운 제품, 즉 실루엣을 희석시키는 위장복을 디자인했다"라며 "특정 혼합물로 직물을 코팅하는 것은 완전히 러시아 기술이다"라고 말했다. 또한 "우리의 노하우이며 자세한 내용은 공개하지 않겠다"며 "이 슈트는 물체의 주변 온도를 감지한다. 적대적인 열 추적자로부터 러시아 군인을 효과적으로 위장할 수 있다"라고 주장했다. 당시 하이더엑스는 "시험이 진행 중이며 1월 말까지 완료해야 한다"고 말했다. 하이더엑스에 따르면 현재 기술로는 러시아 군대가 열을 차단할 순 있지만 비효율적인 것으로 입증됐다며 그들의 기술은 "직물이 숨을 쉬면서 자연스럽게 발생하는 열 교환을 통해 작동한다"고 말했다. 코플러는 "이 소재 자체는 세 가지 층으로 구성되어 있는데, 첫째는 사용자 몸에서 나오는 적외선(IR)을 반사하는 내부 층, 둘째는 IR 복사를 흡수하는 중간 층, 그리고 외부 환경에서 나오는 IR 복사를 반사하는 외부 층이다"라면서 "클로크-네비딤카는 방사능 화학 생물학 방어를 뜻하는 RKhBZ 아카데미에서 개발됐다"고 설명했다. 한편, 2019년에는 캐나다의 군수 기업이 군인을 위해 '퀀텀 스텔스'라는 특별한 소재로 제작된 투명 망토를 개발했다. 이 망토는 뒤에 가려진 대상 주위의 빛을 조작하여 대상을 사라지게 하고 배경만 보이도록 하는 뛰어난 위장 효과를 자랑한다. 한국의 연구진도 2021년에 이미 투명 망토 제작과 관련된 메타 물질 구현에 성공했다. 이 메타 물질은 벽돌처럼 찍어서 잘라내어 빛의 경로를 조절할 수 있게 만들었다. 이를 통해 모든 방향에서 들어오는 빛을 일반적인 굴절 방향과는 다른 방향으로 휘도록 조절하며, 파장대도 정밀하게 조절할 수 있는 특징을 갖추고 있다.
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2024-02-06
2024년 지구 평균 기온, 산업화 이전 수준보다 1.5°C 상승 예상

2023년은 기록적으로 가장 더운 해로 확인되었으며, 이로 인해 이번 해에는 지구 연평균 기온이 산업화 이전 수준보다 처음으로 1.5°C 상승이라는 임계치를 넘어설 것으로 우려되고 있다. 실제로 작년에는 기후변화로 인해 지구의 허파이자 최대 탄소저장소 역할을 해온 아마존이 극심한 가뭄으로 인해 여러 지역에서는 화재가 발생하고, 동물들이 멸종 위기에 처하는 등 심각한 문제가 발생했다. 스페인 매체 라보즈(lavoz)는 유럽 중기예보센터(ECMWF)가 1850년 이후 기후를 측정한 결과로, 지난해가 역사상 가장 더운 해로 기록되었다고 최근 보도했다. 이 매체에 따르면, 지난해 지구 평균 표면 기온은 14.98°C에 도달해 지금까지 가장 따뜻한 해로 기록된 지난 2016년보다 0.17°C 높아져 역사상 최고로 기록됐다. 현재로서는 올해가 더울 것으로 예측되고 있다. 스페인 바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터(BSC)의 기후 변동성 및 변화 그룹이 최근 발표한 데카달(10년) 예측에 따르면, 이번 해의 지구 표면 연평균 기온은 이전 기간보다 높을 것으로 예상된다. 게다가, 온실가스 배출이 계속되는 한, 다음 해에도 기온은 계속 상승할 것으로 예상된다. BSC 지구과학부의 기후 변동성 및 변화(CVC) 그룹의 기후학자들은 지구 표면 연평균 온도 상승이 산업화 이전 수준보다 1.43°C에서 1.69°C 사이로 예상된다고 예측했다. 또한, BSC의 CVC 그룹은 올해부터 오는 2033년까지 10년 동안의 기후 변화 예측을 발표했다. BSC의 수석 10년 예측 책임자인 로베르토 빌바오(Roberto Bilbao) 연구원은 "우리의 데카달(10년) 예측 시스템은 온실가스와 에어로졸 배출의 영향뿐만 아니라 기후 시스템에 내재된 자연적 변동성을 고려하여 연도별 변동과 장기적인 온난화 추세를 모두 예측할 수 있게 해준다"고 설명했다. BSC의 예측 시스템에 따르면, 향후 20년(20242028년 및 20292033년) 동안 지구 평균 기온은 산업화 이전 수준보다 각각 1.49°C에서 1.79°C 또는 1.67°C와 1.94°C 사이에 도달할 것으로 예측된다. BSC의 아이크레아(Icrea·카탈루냐연구소)교수이자 BSC CVC 그룹 공동 리더인 마르쿠스 도낫(Markus Domat) 교수는 "특정 연도가 전년도보다 약간 더워지거나, 추워질 수 있는 연도 변동 가능성에도 불구하고, 지구 기후는 여전히 우려스러운 온난화 궤도에 있으며, 이로 인해 2015년 세계 지도자들이 파리에서 합의한 목표치를 달성하지 못할 가능성이 더 커지고 있다"고 우려했다. 지구 또는 지구 온난화는 수년에 걸쳐 생성된 지구 표면 전체의 악화된 온도 상승으로 삼림 벌채나 토양의 과잉 개발과 같은 환경에 영향을 미치는 다양한 인간 활동의 결과로 나타난다. 이러한 이유로 매년 1월 28일은 세계 이산화탄소 또는 이산화탄소 배출 감소의 날로서, 세계 지구 온난화 방지 행동의 날을 기념하고 있다. 이산화탄소는 지구의 생물학적 과정에 필수적이며, 생명의 균형과 웰빙을 유지하는 데 필요한 가스로 지구에 농축되어 있다. 그러나 최근 몇 십 년 동안 산업 사회의 활동과 관련하여 대기 중 이산화탄소 농도가 극적으로 증가하여 지구의 기후에 큰 불균형을 초래하고 있다. 이에 많은 기업들은 이산화탄소 감축을 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 예를 들면, RE100과 탄소제로와 같은 활동이 있다. 'RE100'은 기업이 사용하는 전력량의 100%를 2050년까지 풍력, 태양광 등 재생에너지로 충당하는 국제 캠페인이다. 재생에너지는 석유화석연료를 대체하는 태양열, 태양광, 바이오, 풍력, 수력, 지열 등에서 발생하는 에너지를 의미한다. 이를 통해 이산화탄소 감축을 목표로 하고 있다. '탄소제로'는 기업이 모든 활동에서 발생하는 이산화탄소를 최대한 감축하고, 부득이한 절감이 어려운 부분에 대해서는 탄소배출권을 자발적으로 매입하여 궁극적으로 이산화탄소 발생을 '0'으로 만드는 것을 의미한다.
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2024-02-05
아마존 위협하는 '기후변화'...2023년 파괴적인 가뭄의 원인과 영향

2023년 아마존 열대우림을 강타한 가뭄은 기후 위기의 파괴적인 영향을 여실히 보여주는 사건이었다는 연구 결과가 발표됐다. 영국 매체 가디언은 2023년 아마존 가뭄은 여러 지역에서 기록된 최악의 가뭄이었으며, 과학적 규모에서 '예외적'이라는 최대치를 기록했다고 전했다. 연구에 따르면 석유, 가스, 석탄 연소로 인한 지구 온난화 배출이 없었다면 가뭄은 훨씬 덜 극심했을 것이다. 지구 온난화는 아마존 가뭄 발생 가능성을 30배 더 높아졌다. 과학자들은 자연적인 엘니뇨 기후 현상의 복귀가 더 건조한 조건과 관련이 있지만, 이번 가뭄에서 차지하는 비중은 작았다고 분석했다. 기후 위기는 전 세계적으로 극심한 날씨를 부추기고 있다. 특히 열대 우림은 이미 더 건조한 상태로 전환되는 티핑 포인트에 가까워진 것으로 생각되기 때문에 극심한 아마존 가뭄은 극명하고 우려스러운 예다. 이로 인해 세계에서 가장 중요한 탄소 저장고인 열대우림의 나무가 대량 고사하여 대량의 이산화탄소를 배출하고 지구의 기온을 더욱 상승시킬 수 있다. 기후 위기는 전 세계에 극단적인 기후 현상을 일으키고 있으며, 그 중 아마존의 심각한 가뭄은 극명하고 걱정스러운 예시로 떠오르고 있다. 이는 단순한 자연 재해가 아니라, 지구 온난화라는 암울한 그림자가 우리에게 다가오고 있음을 보여주는 절박한 외침과 다름없다. 이미 더 건조한 상태로 변화하고 있는 아마존은 기후 변화의 임계점에 도달했다. 아마존에 사는 수백만 명의 사람들이 가뭄으로 식수 부족, 농작물 실패, 정전 등의 어려움을 겪고 있으며, 강의 수위는 100년 이래 가장 낮은 수준까지 떨어졌다. 이는 단순한 불편함을 넘어, 인간의 생존을 위협하는 심각한 문제다. 가뭄은 또한 산불을 악화시키고, 높은 수온은 멸종 위기에 처한 분홍돌고래를 포함한 하천 생물들의 대량 죽음을 초래했다. 이는 단순히 지역적인 문제가 아니라, 세계 전체에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 심각한 위협이다. 브라질 산타카타리나 연방대학교 교수이자 이번 분석을 수행한 세계 기상 기여 팀의 일원인 레지나 로드리게스(Regina Rodrigues)는 "아마존은 기후 변화에 맞서는 우리의 싸움을 성사시킬 수도 있고 무너뜨릴 수도 있다"라고 말했다. 이는 단순한 경고가 아니라, 우리 미래를 결정하는 중요한 선택점에 서 있다는 것을 의미한다. 그녀는 "우리가 숲을 보호한다면 숲은 계속해서 세계 최대의 육상 탄소 흡수원 역할을 하게 될 것이다"라며 "그러나 인간이 유발한 배출과 삼림 벌채로 인해 전환점을 넘으면 엄청난 양의 이산화탄소가 배출될 것이므로, 우리는 열대 우림을 보호하고 가능한 한 빨리 화석연료에 의존하는 것에서 벗어나야 한다"고 강조했다. 네덜란드 적십자 적신월 기후 센터의 연구원이자 팀의 일원인 심피위 스튜아트(Simphiwe Stewart)는 "아마존에 살고 있는 많은 지역 사회는 이전에 이런 가뭄을 경험한 적이 없다"며 "사람들은 식량, 의약품, 기타 필수품을 얻기 위해 배를 끌고 메마른 강 위로 먼 길을 가야 했으며, 기후 변화로 지역 사회가 가뭄 심화에 대비하기 위해 정부의 적극적인 개입이 중요하다"고 지적했다. 연구팀은 1.2℃ 더 높아진 오늘날 기후와 산업화 이전 시대의 시원했던 기후에서 발생했던 가뭄을 비교 분석했다. 특히 농업 가뭄에 초점을 맞춰 낮은 강우량과 고온이 토양과 식물의 수분 증발에 미치는 영향을 조사했다. 연구 결과, 지구 온난화로 인한 강우량 감소와 아마존 지역의 극심한 열기가 결합하여 2023년 6월부터 11월까지 발생한 가뭄의 확률이 약 30배 더 높아졌다는 사실이 밝혀졌다. 엘니뇨 현상이 일부 강수량 감소에 영향을 미쳤지만, 가뭄의 주요 원인은 기후 변화로 인한 고온이었다. 2023년 극심한 가뭄은 오늘날의 기후에서 약 50년에 한 번씩 발생할 것으로 예상된다. 하지만 지구 온도가 2도 상승한다면, 이러한 가뭄은 13년마다 발생할 가능성이 높아진다. 이는 기후 변화가 아마존 지역에 미치는 심각한 영향을 보여주는 지표다. 과학자들은 최근 수십 년 동안 쇠고기와 콩 생산을 위한 열대 우림 파괴가 가뭄 악화에 큰 영향을 미쳤다고 주장했다. 초목이 사라지면 땅에 남아 있는 수분이 감소하고, 이는 토양 건조와 기온 상승을 가속화한다. 최근 데이터에 따르면 아마존 열대 우림은 전환점에 가까워지고 있으며, 그 이후에는 열대우림이 사라지고 지구 기후와 생물 다양성에 심각한 영향을 미칠 것으로 보인다. 인간의 손길이 닿지 않은 숲의 75% 이상이 2000년대 초반 이후 안정성을 잃었으며, 이는 가뭄과 산불 이후 회복하는 데 더 오랜 시간이 걸린다는 것을 의미한다. 최근 데이터 분석 결과에 따르면, 아마존 열대 우림은 전환점에 가까워지고 있다. 이는 열대 우림이 사라지고 지구 기후와 생물 다양성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 위험한 상황을 의미한다. 2000년대 초반 이후 인간의 영향을 받지 않은 숲의 75% 이상이 안정성을 잃었으며, 이는 가뭄과 산불 이후 회복하는 데 더 오랜 시간이 걸린다는 것을 뜻한다. 영국 에너지 및 기후 정보 부서의 가레스 레드먼드-킹(Gareth Redmond-King)은 "아마존 열대 우림은 지구의 기후를 조절하는 데 중요하지만, 남미의 이 지역은 훨씬 더 즉각적인 의미에서 영국에도 중요하다"라고 말했다. 이어 "우리가 수입하는 식품의 약 절반은 페루, 콜롬비아, 브라질을 포함한 기후 영향 핫스팟에서 나온다"며 "이들 국가는 바나나, 아보카도, 멜론 및 기타 과일은 물론 영국 가축 사료용 대두의 최고 공급업체"라고 덧붙였다. 그는 따라서 2023년 남미 농민들에게 미친 기후변화의 파괴적인 영향은 슈퍼마켓 진열대에 격차가 생기고 식품 가격이 상승한 것으로 해석될 수 있다고 강조했다. 열대 우림의 파괴는 자연재해로 인한 손실도 있지만 인위적 벌목과 개발에 의한 열대림 파괴는 더욱 심각하다. 인구증가, 경제발전, 농업개발, 공업화 등을 위한 난개발 때문인데, 최근에 이르러 열대 우림은 지난 한 해 상반기에만 서울의 6.6배가 사라졌다. 열대 우림 파괴는 자연 재해로 인한 손실도 존재하지만, 인위적인 벌목과 개발에 의한 파괴가 훨씬 더 심각한 문제다. 인구 증가, 경제 발전, 농업 개발, 공업화 등을 위한 무분별한 개발로 인해 열대 우림은 급격하게 파괴되고 있다. 최근 데이터에 따르면, 지난 한 해 상반기만 서울의 6.6배에 해당하는 규모의 열대 우림이 사라졌다. 한번 훼손된 열대 우림의 생태계는 복원하기 매우 어렵다. 열대 우림은 지상 최대 탄소 저장소 역할을 하고 지구의 허파로 불릴 만큼 중요한 생태계다. 따라서 아마존 우림을 보존하기 위해서는 전 세계적인 노력이 절실히 필요하다.
- 생활경제
2024-02-03

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