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2024-11-22 (금)

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[신소재 신기술(32)] 획기적인 '종이 기반' 배터리 개발⋯"식물에서 영감 얻어"

일본에서 희귀 금속이 필요 없는 종이 기반의 물로 활성화되는 배터리가 개발됐다. 일본 도호쿠대학(東北大學)의 재료연구소(AIMR) 연구진은 GPS 센서나 맥박 산소 측정기 센서에 사용할 수 있는 종이 기반의 고성능 마그네슘-공기(Mg-air) 배터리를 개발했다고 오일 프라이스가 14일(현지시간) 보도했다. 이변 연구는 종이의 재활용성과 가벼운 특성을 활용해 보다 환경 친화적인 에너지원으로 발전할 수 있는 가능성을 제시했다. 연구 보고서 논문 '희귀 금속이 없는 고성능 물 활성화 종이 배터리: 웨어러블 센싱 장치를 위한 일회용 에너지원'은 'RSC 인터페이스 응용(RSC Applied Interfaces)' 저널에 게재됐다. 종이는 지난 2000년 동안 인류 문명의 필수품이었다. 종이는 일반적으로 중국 후한 시대 105년 경에 채륜이 발명했다고 알려져 있다. 하지만 최근 중국에서 기원전 2세기 경으로 거슬러 올라가는 종이가 발견되기도 해 종이의 정확한 기원은 알 수가 없다. 글 쓰기를 통해 그동안 인류 역사를 기록해온 종이가 이제는 배터리에 활용돼 친환경적인 미래를 여는 중요한 역할을 하게 됐다. 가볍고 얇은 종이 기반 디바이스는 금속이나 플라스틱 소재에 대한 의존도를 낮추는 동시에 폐기하기도 더 쉽다. 이 연구의 교신 저자인 히로시 야부(Hiroshi Yabu) 교수는 "우리는 식물의 호흡 메커니즘에서 이 장치에 대한 영감을 얻었다"고 말했다. 야부 교수는 "광합성은 배터리의 충전 및 방전 과정과 유사하다. 식물이 태양 에너지를 이용해 땅의 물에서 설탕을, 공기에서 이산화탄소를 합성하는 것처럼, 우리 배터리는 마그네슘을 기질로 활용해 산소와 물에서 전력을 생성한다"고 설명했다. 연구팀은 배터리를 제작하기 위해 마그네슘 호일을 종이에 접착하고 음극 촉매와 가스 확산층을 종이 반대편에 직접 추가했다. 종이 배터리는 1.8V(볼트)의 개방 회로 전압, 100mA/cm²의 1.0V 전류 밀도, 103mA/cm²의 최대 출력을 달성했다. 야부 교수는 " 이 배터리는 인상적인 성능 결과를 보여줬을 뿐 아니라 독성 물질을 사용하지 않고 엄격한 평가를 통과한 탄소 음극과 안료 전기 촉매를 사용해서 작동한다"라고 덧붙였다. 연구팀은 맥박 산소 측정기 센서와 GPS 센서에서 이 배터리를 테스트해 웨어러블 디바이스에 대한 다용도성을 입증했다.
- 포커스온
2024-04-16
샘 올트먼, 글로벌 AI 인프라 확장 협력 논의

샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)가 인공지능(AI) 인프라 확장을 위해 각국의 정부 및 민간 리더들과 전략적 협력을 통해 AI 기술 개발에 필요한 핵심 자원의 공동 확보를 추진하고 있다. 11일 연합뉴스는 10일(현지시간) 블룸버그통신을 인용해 이같이 보도했다. 올트먼은 이번 주 아랍에미리트(UAE)에서 투자자들과 정부 관리들을 만나 대규모 AI 인프라 구축을 위한 민간 부문과 국가의 협력 방안을 논의한 것으로 전해졌다. 그는 이전에 서방 국가 관계자들과도 같은 주제에 대해 의견을 나누었으며, 곧 미국 워싱턴에서도 관련 회의를 개최할 계획이다. 최근에는 지나 러몬도 미국 상무부 장관과도 만났다. 또한 올트먼은 반도체 벤처 기업들을 지원하기 위해 전 세계 투자자들로부터 수십억 달러를 모으는 계획을 추진 중이다. 이 자금은 반도체 제조 공장 네트워크 구축에 할당될 예정이다. 그는 에너지 및 데이터센터의 용량 확대를 위해 혁신적인 에너지원의 필요성을 강조하며, 저렴한 태양광 발전이나 핵융합 기술이 AI 개발을 가속화할 수 있다고 제언했다. 파이낸셜타임스(FT)는 최근 AI 개발이 급속도로 진행됨에 따라, 전통적인 평가 방식으로 새로운 AI 모델의 안전성이나 정확성을 제대로 평가하기 어려운 상황이라고 전했다. AI 도구를 개발하고 테스트하고 투자하는 사람들 사이에서는 현재 널리 사용되는 평가 기준이 새 모델의 성능이나 안전성을 측정하는 데 적합하지 않다는 의견이 제기되고 있다. 익명을 요구한 관계자들에 따르면, 최신 AI 모델의 복잡성에 비해 전통적인 평가 도구는 너무 단순하고 이러한 복잡성을 충분히 반영하지 못한다고 지적한다. 에이단 고메즈 인공지능 스타트업 코헤어의 설립자이자 최고경영자(CEO)는 "공개된 평가 기준은 유효 기간이 있음을 인식해야 한다. 이는 평가 대상 모델에 적합한 경우에만 유용하며, 과거에는 이 유효 기간이 몇 년이었지만 현재는 몇 달로 단축되었다"고 밝혔다. 그는 또한 "기존 평가 기준을 초월하는 새로운 AI 시스템의 등장이 일상화되고 있다. 이로 인해 과거의 평가 방식은 더 이상 적용되지 않게 된다"고 설명했다. 마이크로소프트의 코드 저장소인 깃허브의 최고 법률 책임자 셸리 맥킨리는 "사람들은 신뢰할 수 없는 기술을 사용하지 않을 것이며, 신뢰할 수 있는 제품을 제공하는 것은 기업의 책임"이라고 강조했다.
- IT/바이오
2024-04-11
소아 면역학자가 밝히는 땅콩 알레르기에 관한 10가지 놀라운 사실

땅콩 알레르기는 땅콩에 노출되면 발생하는 심각한 알레르기 반응이다. 경우에 따라 혈압 저하, 빠른 맥박, 의식 상실 등의 반응이 나타나는 땅콩 알레르기는 가장 흔한 음식 알레르기 중 하나이며 모든 연령대의 사람들에게 영향을 미칠 수 있다. 식품 알레르기 연구 및 교육(FARE: Food Allergy Research and Education)에 따르면, 미국 내 600만 명 이상에 땅콩 알레르기가 있다고 보고됐으며, 이들 환자 중 약 160만 명이 어린이와 청소년이다. 땅콩 알레르기가 그 만큼 미국인들에게 광범위하다는 얘기다. 전 세계적으로도 땅콩 알레르기를 갖고 있는 인구가 적지 않다. 캘리포니아의 소아 및 성인 알레르기 전문의이자 면역학자인 라니 마스카티아(Rani Maskatia) 박사는 땅콩 알레르기에 의한 사망과 같은 소식은 소비자들이 자신의 생명을 구할 수도 있는 최첨단 치료법을 회피하고 있음을 상기시켜 준다고 폭스뉴스 인터뷰에서 말했다. 미국 식품의약국(FDA)는 땅콩, 유제품, 기타 식품에 대한 반응의 심각성을 줄이기 위해 알레르기 약물을 승인했다. 식품 알레르기 검사 및 치료를 제공하는 클리닉 네트워크인 LFAC(Latitude Food Allergy Care)의 의료 책임자이기도 한 마스카티아는 땅콩 알레르기에 관한 10가지 놀라운 사실을 폭스뉴스를 통해 전했다. 1. 땅콩 알레르기는 면역체계 반응으로 인해 발생 땅콩 알레르기는 면역체계가 땅콩이 가지고 있는 주요 단백질에 마치 해로운 침입자인 것처럼 반응할 때 발생한다고 한다. 면역 체계가 단백질과 싸워 광범위한 증상을 일으키며, 때로는 피부, 위장, 호흡기 또는 심혈관 등 신체의 여러 시스템에 영향을 미친다는 것이다. 2. 땅콩 알레르기가 확산되는 이유는 불분명 땅콩 알레르기 사례는 최근 들어 꾸준히 증가하고 있다. 그녀는 땅콩 알레르기는 환경 변화부터 세대에 따른 식단 변화에 이르기까지 다양하게 기인하며, 심지어 어린 아이들에게 땅콩 기반 식품을 피하라는 수십 년 동안의 구태의연한 권장 사항까지 우리 사회의 많은 변수로 인해 발생할 수 있다고 한다. 3. 우발적인 섭취로 인해 땅콩 알레르기 발생 높아진 인식에도 불구하고 땅콩 알레르기는 계속해서 발생하고 있다. 특정 음식에 땅콩이 포함되어 있지 않더라도, 우발적 교차 접촉에 의해 알레르기 반응을 일으킬 수 있다. 4. 다양한 땅콩 알레르기 증상 땅콩에 대한 알레르기 반응은 경미한 불편함부터 심각하게 생명을 위협하는 아나필락시스(anaphylaxis)까지 광범위한 증상으로 나타날 수 있다. 증상에는 두드러기, 피부 발진 또는 부기, 가려움 또는 목이나 입의 따끔거림, 콧물, 충혈되고 눈물이 나는 눈, 혀 또는 입술의 붓기, 눈 붓기, 코 막힘, 위경련 또는 복통, 설사, 메스꺼움, 나아가 구토, 호흡 곤란, 윙윙거림 등이 있다. 5. 아나필락시스 위험에 노출 땅콩 알레르기는 생명을 위협할 수 있는 알레르기 반응인 아나필락시스와 관련된 가장 흔하지만 심각한 증상이다. 아나필락시스는 피부가 창백해지거나 푸르스름한 색조를 띠게 되거나, 목 수축, 숨가쁨, 호흡 곤란, 현기증, 빈맥 등의 징후를 보인다. 사망률은 높지 않지만 아나필락시스가 발생하면 즉시 치료를 받는 것이 중요하다. 땅콩 알레르기가 있는 모든 사람은 2개의 에피네프린 자동 주사기를 휴대하는 것이 좋으며, 대응 시간을 최소화하기 위해 긴급 아나필락시스 대책을 갖고 있어야 한다. 6. 유아기부터 검사와 진단 가능 생후 4개월 정도의 어린 아기도 땅콩 알레르기 검사를 받을 수 있다. 혈액 검사와 피부 검사를 통해 진단 정확도를 높일 수 있다. 혈액 검사를 통해 환자가 민감하게 반응하는 땅콩의 단백질을 구별할 수 있다는 것이다. 7. 모든 견과류에 해당하지는 않아 땅콩은 콩과 식물이므로 호두, 아몬드, 헤이즐넛, 캐슈넛과 같은 다른 종의 견과류를 먹어도 안전한 경우가 많다. 그러나 땅콩과 견과류, 씨앗 모두에 알레르기가 있을 수도 있으므로 알레르기 전문의와 함께 임상 평가를 받는 것이 좋으며, 임상 평가를 통해 알레르기가 없는 음식을 섭취하여 식단의 다양성을 꾀하고, 알레르기가 있는 음식에 대한 위험을 줄여야 한다. 8. 식품 이외의 품목에도 알레르기 반응 나타날 수 있어 땅콩 단백질은 비타민, 약물, 피부 연고, 화장품, 자외선 차단제, 공예 재료, 장난감 속 재료, 애완동물 사료, 새 사료, 심지어 개미 미끼나 쥐덫에도 존재할 수 있다. 9. 시간 지나면 알레르기 사라질 가능성 땅콩 알레르기가 사라졌다고 의심된다면 알레르기 전문의와의 후속 테스트를 진행한다. 알레르기 전문의가 혈액 검사와 피부 검사를 통해 알레르기가 없어졌을 수 있다고 판단하는 경우 경구 음식 도전이 권장될 수 있다. 경구 음식 섭취는 숙련된 임상의의 감독 하에 환자가 3~4시간에 걸쳐 의심되는 알레르기 항원을 소량 섭취하는 단계별 과정이다. 반대로, 땅콩 알레르기는 심각하거나 생명을 위협하는 반응을 보일 수 있기 때문에 의심되는 반응이 있을 때 임상 진단을 받지 못하면 심각한 건강 및 안전 위험이 발생할 수 있다. 10. 땅콩 알레르기는 치료 가능 땅콩 알레르기는 치료가 가능하다. 경구 면역요법(OIT)이라는 치료법이 권장된다. 이 치료법이 단일 또는 다중 식품 알레르기에 약 85% 효과적이며 모든 연령대에 안전하다. OIT는 시간이 지나면서 환자를 점점 더 많은 양의 알레르기 항원에 지속적으로 노출시키게 되는데, 신체는 점차 알레르기 항원에 적응하게 된다. 결국 식이 제한이 줄어들며 예기치 않은 노출로 인한 위협에 대한 보호가 강화된다. 팔포지아(Palforzia)는 땅콩 알레르기 치료용으로 FDA 승인을 받은 약물이다. FDA는 최근 땅콩 알레르기를 포함한 모든 음식 알레르기 치료용으로 졸레어(Omalizumab)도 승인했다. 향후 10년 안에 땅콩 알레르기가 있는 사람들을 위한 치료 옵션이 더 많아질 것으로 예상된다.
- 생활경제
2024-04-09
[신소재 신기술(29)] 물 엔진, 역사적 첫 작동! 수소 엔진 능가하는 성능 기록

역사상 최초로 움직이는 물 엔진(Water engine·수력 엔진)이 오스트리아에서 개발됐다. 오스트리아의 레이싱 기업 AVL 레이스텍(AVL Racetech)은 물을 주입하는 분사 시스템을 통해 강력한 수소 연소 엔진을 개발했다고 에코뉴스가 전했다. 최근 수소는 경제의 탈탄소화 과정에서 주목받는 대안 에너지원으로 부상하고 있다. 수소 생산에 대한 투자는 전 세계적으로 증가하고 있으며, 스페인의 경우 2022년 1분기에 세계 신규 수소 프로젝트의 20%를 차지했다. 하지만 기존 수소 연소 엔진은 출력 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 AVL 레이스텍은 헝가리의 훔브다(HUMDA) 연구소와 협력해 혁신적인 수소 연소 엔진을 개발했다. 이 엔진은 물 분사 시스템을 통해 기존 수소 연소 엔진의 문제점을 개선했다. 이 수소 연소 엔진은 더 나아가 레이싱카에 사용될 가능성도 있다. 물 분사 시스템 통한 성능 향상 AVL 레이스텍은 기존의 물 주입 방식인 PFI(포트 액체 분사)를 사용해 엔진의 공기 흡입 시스템에 물을 주입했다. 이를 통해 부품 손상을 유발할 수 있는 조기 점화를 방지하고 안정적인 연소를 촉진한다. 회사 측은 이는 '린번 엔진(lean-burn engine)'의 잠재적인 단점을 보완할 수 있다고 설명했다. 린번 엔진은 공연비(공기와 연료의 비율)가 일반적인 엔진보다 훨씬 높다. 이는 엔진이 연료 대비 더 많은 양의 공기를 사용해 연소시키는 것을 의미하며, 결과적으로 연료 효율이 개선되고 배출가스 중 일부 오염 물질의 양이 줄어든다. 린번 방식은 특히 질소산화물(NOx) 같은 오염물질의 배출을 줄이는 데 효과적일 수 있으며, 이는 환경에 미치는 부정적 영향을 감소시키는 데 도움이 된다. 하지만 이 기술은 연소 과정에서 고온이 발생할 수 있어, 질소산화물의 생성을 억제하기 위한 추가적인 기술이나 장치가 필요할 수 있다. 린번 엔진은 주로 가솔린 엔진에 적용되지만, 디젤 엔진에서도 유사한 원리의 연소 방식이 사용된다. 수소 연소 엔진의 미래 물 주입 방식인 PFI분사와 같은 개선을 통해 분당 3000~4000회 회전에서 410hp(마력)과 500Nm(뉴터 미터)의 토크를 내는 2리터 수소 엔진이 탄생했다. 이 엔진 리터당 약 205마력(리터당 150kW)의 특정 출력 밀도를 달성했다. 실제 테스트 결과 이 엔진은 하이 레벨 모터 레이싱 대회에서도 경쟁력을 갖출 것으로 예상된다. 모터스포츠 AVL 디렉터이자 전 프로 레이싱 드라이버인 엘렌 로어(Ellen Lohr)는 "H2 레이싱 엔진으로 얻은 결과는 이 기술로 매우 경쟁력 있는 패키지를 제공할 수 있다는 것을 확인시켜 주었다"고 설명했다. AVL 레이스텍은 이번 개발을 통해 모터스포츠의 지속 가능성 확보에도 기여하고자 한다. 이 수소 연소 엔진은 레이싱뿐만 아니라 일반 자동차의 탈탄소화 전환에도 활용될 수 있으며, 수소 에너지의 자동차 산업 활용 가능성을 한층 더 높였다. 이처럼 수소의 잠재력은 지금까지 우리가 가지고 있었던 자동차의 수소 개념을 바꾸고 있다.
- 포커스온
2024-04-09
중국 eHNAG, 자율 주행 eVTOL 항공기 양산 인가 획득

중국 항공 모빌리티 선두 주자인 이항 인텔리전트(亿航智能·eHANG)가 당국으로부터 자율 주행 수직 이착륙기(eVTOL) 생산 인가를 받았다. 중국 민간항공국(CAAC)은 eHANG에게 EH216-S 자율 주행 전동 수직 이착륙기(eVTOL)의 대규모 양산을 위한 생산 인가증을 발급했다고 항공 전문매체 ain 온라인판이 지난 7일(현지시간) 보도했다. 이날 광저우에서 열린 행사에서 발표된 이번 승인으로, eHANG은 지난해 10월 13일 세계 최초로 형식 인증을 획득한 지 6개월 만에 생산 인가까지 획득했다. 생산 인가는 항공기 제작에 사용되는 원자재부터 자체 및 공급업체 생산 관리 프로세스, 품질 관리 프로세스, EH216-S 인도 전 테스트, 애프터 서비스 유지 보수 및 정비 작업까지 eHANG의 품질 관리 시스템을 기반으로 한다. 인증 과정에서 중국민간항공국 중남부 지역 관리국의 검토팀은 eHANG의 제조 인프라 및 절차 모든 측면을 검토 평가했다. 평가는 조직 관리, 설계 문서 관리, 인원 역량 및 자격, 공급업체 관리, 생산 프로세스 관리, 검사 및 시험 등 19개 주제를 포함했다. eHANG은 현재 운푸에 위치한 주요 공장에서 생산 속도를 안정적으로 증가시킬 계획이다. 또한 운영 개시를 지원하기 위해 고객과의 파트너십 협력을 강화하고 있다. 중국 도시에서 상업 항공 증가 예상 eHANG은 운영자 교육 및 절차 개발을 통해 다양한 중국 지역에서 2인승 항공기 상업 항공을 지원하고 있다. 민간항공국과 협력하여 2분기에 상업 운영을 위한 규제 기준을 마련하고 있다. 2024년 동안 eHANG은 지방 정부 기관과 협력하여 eVTOL 공중 택시 서비스를 도시 대중교통 시스템에 통합하기 위한 버티포트 네트워크를 구축할 계획이다. 관광객을 위한 관광 비행도 EH216-S의 초기 활용 사례가 될 것으로 보인다. 중국에서 이 항공기의 표준 가격은 단 33만4000달러(약 4억5200만원)이다. eHANG은 2023년 본사가 위치한 광저우를 비롯해 선전과 허페이에서 비행 시연 프로그램을 진행했다. CAAC가 항공기 운항허가증을 발급한 후 선전 오베이 리조트와 광저우 지우롱 호수 공원, 허페이 루오강 중앙 공원에 있는 도심 항공 모빌리티(UAM) 운영 센터에서 소규모로 첫 상업 비행을 실시한 것. 지난해 10월, 허페이 시 정부는 도시의 저공경제를 발전시키기 위해 eHANG과 전략적 협력 협약을 체결했다. 시 정부는 최대 1억 달러(약 1354억원)의 재정 지원을 약속했다. 광저우 당국도 유사한 이니셔티브를 지원하는 계획을 승인했다. 중국 정부, 저공경제 우선 정책 민간항공국은 지난 3월 29일 기자 회견에서 초기 eVTOL 사용 사례를 촉진하고 항공 교통 관리 인프라를 개발하기 위해 여러 UAM 데모 사이트 구축을 지원할 계획이라고 발표했다. 이 기관에 따르면 중국의 저공 경제는 2025년까지 1조 5000억 위안(2120억 달러, 약 280조5450억원) 이상의 가치가 있으며, 2035년에는 3조 5000억 위안(약 654조6050억원)으로 증가할 것으로 예상된다. '저공경제(低空经济)'란, '유·무인 항공기의 저공비행을 기반으로 여객, 화물 운송 서비스를 제공하고 유관 분야와 융복합 연계 발전하는 경제 형태'를 의미한다. 코트라는 지난 3월 28일 발간된 보고서 '융복합 발전이 진행중인 중국 저공경제산업'을 통해 "최근 중국 광저우 등지에서 전동 수직 이착륙기(eVTOL, 드론택시)의 상업 비행 테스트가 성공함으로써 중국 저공경제 산업은 큰 발전 동력을 얻은 것으로 판단된다"고 평가했다. 2024년 1월 중국 국무원에서 발표된 드론 비행관리 임시조례(无人驾驶航空器飞行管理暂行条例)에 따르면, 드론을 중심으로 한 저공경제가 미래 전략산업이자 유망 발전 분야로 손꼽히고 있음을 확인할 수 있다. 코트라 관계자는 "이러한 저공경제는 지속해서 물류, 농업, 교통, 관광 등 유관 산업 분야에 영향을 끼치고 있으며 새로운 산업발전 영역을 마련하고 있다. 일반적으로 중국 저공경제를 구성하고 있는 주요 분야로는 저공 제조산업, 저공비행 산업, 저공 인프라산업, 종합 서비스산업으로 구성된다"고 설명했다. 중국 정부 중앙위원회와 국무원은 지난해 eVTOL 및 기타 무인 항공기를 이용한 항공 서비스를 전략적 우선 순위로 확정했다. 중국의 약 20개 성에서 2024년 저고도 경제 개발 계획을 발표했으며, 올해는 보다 구체적인 정책 이니셔티브를 도입할 것으로 예상된다. 후아지 후(Huazhi Hu) eHang의 설립자이자 회장 겸 최고경영자(CEO)는 "이번 생산 인증서 발급은 EH216-S의 대량 생산의 문을 여는 것으로, 상업 운항으로 나아가는 중요한 단계"라고 말했다. 후아지 CEO는 "오늘부로 EH216-S는 CAAC로부터 형식 인증서, 생산 인증서 및 감항 인증서를 확보했다. 이 모든 주목할 만한 성과는 CAAC의 전문가 팀과 eHang 팀의 협업과 끊임없는 노력에 힘입은 것이며, 항공기 설계, 제조, 품질 관리, 지속적인 감항성 및 기타 분야에서 우리의 집단적 혁신, 지혜, 전문성을 반영한 결과"라고 덧붙였다. 한편, 중국은 수년 전부터 국가 정책적 차원에서 저공경제 발전을 적극 추진하고 있다. 정책 지원이 되는 분야는 교통 플랫폼 구축, 도서 물류‧운송, 스마트 항공, 관광산업 등 광범위하며 특히 광둥성 차원에서 추진 중인 저공경제 시범구 조직 및 비행활동 심의 프로세스 효율화 정책 등이 있다. 한편, 중국은 수년 전부터 국가 정책적 차원에서 저공경제 발전을 적극 추진하고 있다. 정책 지원이 되는 분야는 교통 플랫폼 구축, 도서 물류‧운송, 스마트 항공, 관광산업 등 광범위하며 특히 광둥성 차원에서 추진 중인 저공경제 시범구 조직 및 비행활동 심의 프로세스 효율화 정책 등이 있다. eHANG은 2014년 설립된 기업으로 도심항공교통(UAM) 과학기술 글로벌 선두 업체다. 무인 자울주행 항공기 시스템 및, 물류, 운동, 스마트시티 관리 등 컨설팅 서비스를 제공하고 있다.
- IT/바이오
2024-04-09
스마트폰 앱으로 초기 전두측두엽 치매(FTD) 발견 및 치료 길 열었다

UC샌프란시스코(University of California in San Francisco) 연구팀이 모바일 앱을 통한 인지 테스트를 실시해 유전적으로는 전두측두엽 치매(FTD)의 가능성을 보이지만 증상으로 나타나지는 않은 사람들에게서 FTD의 초기 징후를 감지할 수 있다는 사실을 발견했다고 의학 전문지 메디컬익스프레스가 전했다. 테스트는 병원에서 수행되는 신경심리학적 실험 수준과 맞먹는 결과를 도출했다. 이에 따라 중년층에 종종 나타나는 신경 장애인 FTD 환자들이 스마트폰 앱을 이용한 임상 시험에 다수 참여할 것으로 기대된다. 이 연구 결과는 '미국의학협회저널(JAMA:Journal of the American Medical Association)'에 실렸다. 연구팀은 현재 30개 이상의 FTD 임상 시험이 진행 중이거나 계획 단계에 있다고 밝혔다. 새로운 모바일 기술이 작업을 가속화할 것이라는 기대다. UC샌프란시스코의 임상 신경심리학자인 애덤 스테파로니(Adam Staffaroni) 교수는 "이 앱을 통해 FTD 치료 효과를 모니터링할 수 있으며, 임상 시험 현장에 대한 직접 방문을 대체할 수 있다"고 강조했다. FTD는 60세 미만에서 발생하는 치매의 가장 큰 원인이며, 30%는 유전적 요인에 기인한다. FTD에는 크게 세 가지 형태로 나뉜다. 가장 흔한 것은 극적인 성격 변화인데, 이는 공감 부족, 무관심, 충동성, 강박적인 식사, 사회적으로나 성적으로 부적절한 행동으로 나타날 수 있다. 또 다른 하나는 움직임에 영향을 미친다. 세 번째는 할리우드 스타 브루스 윌리스의 사례처럼 말하기, 언어 및 이해력에 영향을 미친다. 드문 경우지만 FTD는 시각적 창의성의 폭발을 유발하기도 한다. 알츠하이머병과 마찬가지로 FTD는 초기, 혹은 증상이 나타나기 전에 치료하는 것이 가장 효과적이다. UC샌프란시스코의 신경학과 교수인 애덤 박서(Adam Boxer)는 대부분의 FTD 환자의 경우 정신 질환으로 오인되기 때문에 상대적으로 늦게 진단된다고 지적한다. UC샌프란시스코 의대 알츠하이머병 및 전두측두엽 치매 임상 시험 프로그램 책임자이기도 한 박서 교수는 의사가 진단하기 훨씬 전부터 가족들은 환자가 FTD를 앓고 있다고 의심하는 경우가 많다고 밝히고 있다. 연구팀은 ALLFTD(전두측두엽 변성) 센터와 UC샌프란시스코에서 진행 중인 연구에 등록한 평균 연령 54세의 참가자 360명을 추적 관찰했다. 이들의 약 90%가 질병 발병 단계로 분류됐다. FTD 증세가 없거나 아직 증상이 보이지 않는 유전자 보유자가 60%, 질병의 초기 징후자가 20%, 증상 발현자 21%가 포함됐다. 연구팀은 스마트폰 앱 플랫폼을 개발한 소프트웨어 회사 데이터큐브드헬스(Datacubed Health)와 협력해 임상 계획 및 우선 순위 지정, 방해 요소 필터링 및 충동 제어와 같은 실행 기능 테스트를 보완했다. 실험 경과 FTD가 진행됨에 따라 실행 기능을 담당하는 뇌 부분이 축소되는 특징을 보였다. 음성 녹음 및 신체 움직임을 포함해 스마트폰 앱에서 수집한 다량의 데이터를 통해 연구팀은 궁극적으로 증상의 조기 진단 및 모니터링에 도움이 될 수 있는 새로운 테스트 기능도 개발할 수 있었다. 이 테스트는 언어 측면 뿐만 아니라 걷기, 균형, 느린 움직임에 대한 테스트도 포함된다. 연구팀은 이번 결과로 치명적인 질병인 FTD의 진행을 늦출 수 있는 치료법을 찾는 데 더 가까워졌다고 밝혔다. 유전자 운반체에서 비정상적인 단백질 생산을 증가시키거나 감소시키는 유전자 치료법 등이 가능해졌다는 것이다. 스태파로니 교수는 질병 초기 단계에서의 치료 효과 측정이 부족한 현 시점에서 스마트폰이 유망한 치료법에 대한 새로운 시도를 촉진할 수 있을 것이라고 전망했다.
- IT/바이오
2024-04-05
삼성전자, 1분기 실적 '역대급' 6조6천억원 영업이익…5분기 만에 매출 70조원대

삼성전자가 메모리 반도체 시장의 회복과 갤럭시 S24 판매 호조 덕분에 2024년 1분기에 예상을 뛰어넘는 '깜짝 실적(어닝 서프라이즈)'을 올렸다고 발표했다. 삼성전자는 올해 1분기 연결 기준 영업이익이 6조6000억원으로 지난해 같은 기간보다 931.25% 증가한 것으로 잠정 집계됐다고 5일 공시했다. 이는 삼성전자의 지난해 전체 연간 영업이익(6조 5700억 원)을 초과하는 금액이다. 매출액은 71조 원으로 전년 동기 대비 11.37% 상승했다. 삼성전자의 분기별 매출이 70조 원을 넘은 것은 2022년 4분기(70조4646억원) 이후 처음이다. 이번 실적은 시장 예상을 20% 이상 크게 웃도는 수준이다. 최근 1개월 내에 보고서를 낸 18개 증권사의 평균 예측치를 토대로 한 연합인포맥스의 집계에 따르면, 삼성전자의 1분기 매출은 전년 동기 대비 12.88% 증가한 71조 9541억 원, 영업이익은 755.3% 증가한 5조 4756억 원으로 예상됐었다. 올해 초에는 영업이익이 4조원 대 중반을 기록할 것으로 보였으나, 메모리 감산으로 인한 가격 상승 등의 시장 상황이 개선되면서 최근 예측이 상향 조정됐다. 삼성전자의 부문별 성과는 구체적으로 발표되지 않았지만, 증권업계 분석에 따르면 삼성전자의 디바이스솔루션(DS) 부문이 7000억원에서 1조 원 사이의 영업이익을 기록, 2022년 4분기 이후 5분기 만에 흑자로 전환한 것으로 추정된다. SK증권은 DS 부문 영업이익을 1조원으로, 모바일경험(MX)·네트워크와 디스플레이(SDC)는 각각 3조7000억원, 3000억원으로 예상했다. 유진투자증권은 DS 부문의 영업이익을 9000억 원, SDC 부문을 3000억 원, MX와 네트워크를 3조 8000억 원, 영상디스플레이(VD)와 소비자가전(CE)을 3천억 원, 하만을 1천억 원으로 예측했다. 현대차증권은 DS 부문을 7000억 원, SDC 부문을 3500억 원, MX와 네트워크 부문을 3조 9000억 원, VD와 가전 부문을 3800억 원으로 추산했다. 이번 DS 부문의 성공은 D램과 낸드 가격 상승에 따른 것으로, 고부가가치 제품의 집중 판매 전략이 주효했다고 보인다. 삼성전자 메모리사업부의 김재준 부사장은 지난해 4분기 실적 발표에서 생성형 인공지능(AI)에 대응하는 고대역폭 메모리(HBM) 서버와 SSD 수요 증가에 적극 대응하여 수익성 개선에 집중하겠다고 언급한 바 있다. 한동희 SK증권 연구원은 메모리 부문의 수익성 중심 전략과 낸드 가격의 기저 효과로 인해 1분기 가격 상승이 예상을 뛰어넘을 것이라고 전망했다. 이에 따라 재고평가손실 충당금 환입의 효과가 크게 나타날 것으로 기대된다. 모바일 사업 분야에서도 인공지능(AI) 기능을 탑재한 갤럭시 S24의 뛰어난 판매 성과와 함께 스마트폰 출하량 증가로 수익성이 향상된 것으로 파악된다. 지난해 4분기에 영업 손실 500억 원을 기록했던 영상디스플레이(VD) 및 생활가전(DA) 사업부는 프리미엄 TV 및 고부가가치 가전제품의 판매 확대를 통해 수익성이 약간 개선되었다고 볼 수 있다. 이러한 상황에서 메모리 가격의 상승 추세가 지속되면서 삼성전자의 실적 개선 추세가 앞으로도 이어질 것으로 보인다. 대만의 시장조사업체 트렌드포스에 따르면, 1분기 D램의 평균 판매가격(ASP)이 전 분기 대비 최대 20% 상승한 뒤, 2분기에는 3%에서 8% 사이로 추가 상승할 것으로 전망된다. 낸드 가격 역시 1분기에 23%에서 28% 상승한 후, 2분기에는 13%에서 18% 상승할 것으로 예상된다. 연합인포맥스가 집계한 바에 따르면, 삼성전자의 2분기 영업이익 예상치는 전년 동기 대비 약 10배 증가한 7조 3634억 원에 달한다. 또한, 2분기 매출 전망치는 전년 동기 대비 20.73% 증가한 72조4469억 원으로 추정된다. HBM 수요 증가로 실적 개선 기대 HBM(고대역폭 메모리)의 수요 증가가 실적 개선에 기여할 것으로 예상된다. 생성형 AI 서비스의 확장에 힘입어 그래픽 처리 장치(GPU)와 신경망 처리 장치(NPU)의 출하량이 증가하면서, HBM 시장은 2026년까지 빠른 성장세를 유지할 것으로 보인다. 삼성전자는 업계에서 처음으로 D램 칩을 12단까지 쌓는 5세대 HBM, HBM3E를 올해 상반기부터 생산할 계획이며, 올해 HBM 출하량을 지난해 대비 최대 2.9배 증가시킬 예정이다. 김광진 한화투자증권 연구원은 "경쟁사와의 HBM 개발 로드맵 차이를 줄이는 것이 중요하다"며 "삼성전자가 여전히 후발 주자이긴 하지만, 과거 대비 경쟁사와의 기술 격차가 줄어든 것은 긍정적인 신호"라고 평가했다. 파운드리 사업 역시 수주 증가와 수율 개선에 힘입어 4분기에는 흑자 전환될 것으로 전망된다. 대신증권의 신석환 연구원은 "지난해 파운드리 사업이 큰 적자를 기록했지만, 올해는 최대 수주 기록과 함께 하반기 흑자 전환이 기대된다"며 "하반기 HBM 공급 확대와 레거시 제품에 대한 수요 증가로 인해 실적 성장이 예상보다 빠를 것"이라고 내다봤다. 엎서 인공지능(AI) 칩 선두주자인 미국 반도체 기업 엔비디아의 젠슨 황 최고경영자(CEO)는 지난 3월 19일 엔비디아의 연례 개발자 회의인 'GTC 2024' 둘째날 삼성이 아직 HBM3E의 양산에 대해 발표하지 않았음에도 삼성의 HBM이 현재 검증 단계를 거치고 있다고 확인했다. 젠슨 황 CEO는 삼성의 12단 HBM3E 디스플레이 옆에 '젠슨 승인'이라고 서명까지 해 삼성의 HBM3E가 검증 과정을 통과할 가능성이 높다는 추측을 불러일으켰다. 황 CEO는 '삼성의 HBM을 사용하고 있느냐'라는 질문에 "아직 사용하고 있지 않다"면서도 "현재 테스트하고(qualifying) 있으며 기대가 크다"고 말했다. HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 크게 높인 제품으로 고성능 컴퓨팅 시스템에 사용되는 차세대 메모리 기술이다. 방대한 데이터를 신속하고 끊임없이 처리해야 하는 생성 AI를 구동하려면 HBM과 같은 고성능 메모리가 반드시 필요한 것으로 알려져 있다.
- IT/바이오
2024-04-05
[퓨처 Eyes(30)] 한국형 인공태양, 1억도 플라즈마 세계 신기록 수립

한국 핵융합에너지연구원(핵융합연·KFE) 연구팀은 인공태양 연구에서 획기적인 성과를 달성하며 과학 역사에 찬란한 족적을 남겼다. 바로 1억도 플라즈마를 48초간 유지하는 놀라운 기록을 세운 것이다. 이는 핵융합 에너지 실현이라는 꿈에 한 발짝 더 다가선 뜻깊은 성과이다. KSTAR(한국 초전도 토카막 핵융합 연구장치)라는 인공태양 핵융합로를 활용한 이번 연구는 한국 과학자들의 탁월한 기술력을 여실히 보여준다. 1억도라는 극한의 온도를 48초간 유지하는 것은 쉬운 일이 아니다. 이는 핵융합 에너지 개발 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 자랑하는 한국 과학의 위상을 더욱 굳건히 하는 계기가 되었다. 토카막(Tokamak)은 태양처럼 핵융합 반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 핵융합장치다. 플라즈마를 구속하는 D자 모양의 초전도 자석으로 자기장을 만들어 플라즈마가 도넛 모양의 진공용기 내에서 안정적인 상태를 유지하도록 제어한다. 1억도 플라즈마 48초간 유지 KFE는 한국의 '인공태양'으로 불리는 KSTAR가 최근 실험에서 핵심 부품을 업그레이드해 태양 중심핵 온도의 7배에 해당하는 1억도의 플라즈마를 48초 동안 연속 운전하는데 성공했다고 지난 3월 27일 밝혔다. 이는 2022년 기록했던 30초를 크게 뛰어넘는 놀라운 발전이며, 핵융합 기술의 지속적인 진보를 보여주는 명확한 증거이다. 플라즈마는 높은 온도에서 전자와 양이온이 분리되어 형성되는, 전기적으로 중성인 기체 상태이다. 이는 태양과 별의 뜨거운 심장부에서 발견되는 특별한 물질 상태이며, 핵융합 반응의 필수적인 요소이다. KSTAR는 한국 초전도 토카막 첨단연구의 정식 명칭으로, 2022년에 1억도 플라즈마를 30초간 유지하는 기록을 세웠다. 텅스텐 디버터로 안정성 향상 2023년 12월 31일부터 3개월간 진행된 최근 테스트에서 KSTAR은 텅스텐 디버터를 사용해 플라즈마의 안정성을 크게 향상시키고 유지 시간을 48초까지 늘리는 데 성공했다. 이는 이전 기록 30초를 크게 뛰어넘는 성과다. 또한 저감속 모드보다 안정적인 고성능 플라즈마 운전 모드인 'H 모드(H-mode)'를 102초 동안 장시간 유지하며 기록을 경신했다. H-모드는 토카막형 핵융합 장치 운전시 특정 조건 하에서 플라즈마의 가둠 성능이 약 2배 증가하는 현상이다. 이는 핵융합 연구 분야에서 획기적인 진보를 의미하며, 미래 에너지 문제 해결에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 1억도 운전을 추진한 고성능시나리오연구팀 한현선 박사는 "1억도 초고온 이온 플라즈마(High-Ti shot) 운전을 기존 30초에서 48초간 유지 달성하며 우리의 운전 방식이 40초대에서도 유효함을 확인했다. 지난해에는 플라즈마를 충분히 가열하고 유지할 파워가 부족해 실험이 어려웠다. 이번에는 중성자빔 가열장치의 성능 향상이 48초 유지의 바탕이 됐다"며 1억도 플라즈마의 장시간 운전은 초고온 플라즈마에 대한 이해를 높일 수 있는 자료이자 향후 핵융합 발전로에 쓰일 새로운 운전 모드 연구의 기반이 된다고 말했다. 텅스텐 재질 디버터(divertor)의 도입이 이러한 획기적인 성과를 가능하게 했다. 디버터는 핵융합 반응에서 발생하는 열과 불순물을 제거해 플라즈마 오염을 최소화하고 주변 장벽을 보호하는 역할을 한다. 텅스텐은 기존 탄소 재질보다 녹는점이 훨씬 높아 열 부하에 대한 내구성이 뛰어나다. 실험 결과, 텅스텐 디버터는 동일한 열 부하 상황에서 표면 온도 상승률이 25% 감소했다. KSTAR 연구 본부 고성능시나리오팀 김현석 선임연구원은 "디버터는 플라즈마의 열속이 집중되는 부분이다. 이번 테스트를 준비하면서 KSTAR처럼 토카막 내벽을 텅스텐으로 교체한 해외 융합 장치들의 사례를 토대로 KSTAR의 새로은 텅스텐 환경이 기본 카본 환경과 크게 다르지 않을 것으로 에상했다. 하지만 초기 실험에서 무언가 달랐다"고 전했다. 김 연구원은 "초기에 토카막 내벽 온도가 잘 안 올라갔다. 디버터는 소재만 바뀐 게 아니라 아랫부분의 구조(형상)도 기존 직선형에서 고래꼬리 형태로 바뀌었다. 형상과 소재 두 가지 요인이 복합적으로 작용해서 플라즈마 성질이 바뀌었는데, 바뀐 형태에서 어떻게 해야 좋은 성능을 발휘할 수 있을지 고민했다. 샷이 발생하면 과거의 형상을 만드는 것에서 시작해서 플라즈마 성능을 잠시 유지하고 안정이 되면 바뀐 디버터 형상으로 바꾸어 유리하는 전략으로 운전하며 기존 성능을 재현할 수 있엇다"고 설명했다. 핵융합은 두 개의 가벼운 원자핵이 합쳐져 더 무거운 원자핵을 만들면서 엄청난 양의 에너지를 방출하는 과정이다. 모든 금속 중 가장 높은 녹는점(3422°C)을 자랑하는 텅스텐은 핵융합 반응의 극한 환경에서도 흔들림 없이 자리한다. 또한 낮은 불순물 형성은 플라즈마 오염을 최소화하여 핵융합 반응의 순도를 높이는 데 기여한다. 프랑스에 건설 중인 ITER 실험로는 핵융합 에너지의 실현 가능성을 검증하는 국제 핵융합 연구의 중심 무대이다. 텅스텐 다이버터를 사용하는 ITER 실험로는 내년 첫 플라즈마 생성을 목표로 하고 있다. KSTAR의 이번 성과는 ITER 실험로의 성공적인 운영에 중요한 데이터를 제공할 것으로 기대된다. 한국핵융합연구소 소장은 이번 성과가 미래 핵융합 발전 시설 개발에 필요한 핵심 기술 확보에 중요한 발걸음이라고 강조했다. 연구팀은 앞으로 ITER 운영 및 미래 핵융합 발전 시설에 필수적인 핵심 기술 확보에 집중할 계획이다. 연구팀은 '토카막'이라 불리는 도넛 모양의 핵융합로 안에 뜨거운 플라즈마를 가두어 물을 가열하고 터빈과 발전기를 사용하여 생성된 증기를 전기로 전환함으로써 반응에서 순 양의 에너지를 획득할 수 있기를 희망한다. 토카막 융합로의 다양한 성과 한편, 전 세계 다른 토카막 핵융합로 또한 최근 몇 년 동안 중대한 성과를 거두었다. 지난해에는 중국 과학자들이 실험용 첨단 초전도 토카막 내부에 플라즈마를 403초 동안 유지하는 데 성공했다. 또한 영국은 JET(Joint European Torus) 장치를 사용해 핵융합 에너지 세계 기록을 수립했다. 뉴사이언티스트에 따르면 단 5초 동안이지만 약 1만 2000가구에 전력을 공급할 수 있는 69메가줄의 에너지를 생산했다. 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소는 재래형 토카막 설계와는 크게 다른 레이저 기반 핵융합로인 내셔널 이그니션 퍼실리티(National Ignition Facility)에서 투입한 에너지의 두 배를 얻었다고 주장했다. 하지만 이러한 모든 연구 결과가 핵분열 원자로를 완전히 대체할 수 있는 핵융합 에너지 혁명으로 이어질지 여부는 아직 불확실하다. 위에서 언급한 것처럼 프랑스 남부 생폴레즈듀랑스 카다라쉬에 다국적 거대 핵융합 연구 시설 'ITER(국제핵융합실험로·International Thermonuclear Experimental Reactor)'가 건설되고 있다. ITER 총 사업 기간은 2007~2042년으로 건설과 운영, 방사능감쇄, 해체 등 4단계를 포함한다. 총건설비는 약 117.7억유 한국을 비롯해 중국, 인도, 일본, 유럽연합(EU·29개국) 등 35개국이 참여하는 이 프로젝트는 핵융합 에너지 상용화의 가능성을 판단하는 중요한 단계이며, 현재까지 건설된 토카막 핵융합로 중 가장 큰 규모를 자랑한다. 2007년 설립된 ITER는 2025년 완공 예정이다. 현재 우리가 사용하는 화석 연료 대신 안전하고 지속 가능한 에너지원 개발 가능성을 가진 ITER는 완공 후 핵융합 실험을 통해 핵융합 에너지의 실현 가능성을 평가할 계획이다. 프랑스의 ITER 시설이 완공되면 인공태양으로 불리는 핵융합에너지에 대한 실용성과 타당성 등에 대한 중요한 답변을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-04-04
유전자 편집 기술에 AI 활용해 목재 산업 혁신

미국의 과학자들은 환경에 미치는 영향을 줄이면서 종이 생산을 개선하는 데 도움이 될 수 있는 나무를 개발하기 위해 유전자 편집 기술에 인공지능(AI)을 활용했다. 미국 노스캐롤라이나 주립대 연구팀은 크리스퍼(CRISPR)이라는 유전자 편집 도구를 사용해 174개의 변형된 나무 계통을 만들어 냈다고 과학 전문매체 더쿨다운이 지난 3월 30일(현지시간) 전했다. 이번 연구의 목적은 종이 생산 효율을 높이고 환경 영향을 줄이는데 있다. 나무의 약 25%는 리그닌이라는 물질로 구성되어 있다. 리그닌은 나무가 더 높게 자라고 햇빛을 더 많이 받는 데 중요한 역할을 하지만, 종이 산업에서는 제품의 질을 떨어뜨리기 때문에 제거해야 한다. 노스캐롤라이나 주립대 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 리그닌이 적은 나무를 만드는 방법을 연구했다. 연구팀은 포플러 나무에서 이상적인 표본을 만들기 위해 변형할 수 있는 유전자를 식별하는 예측 기계 학습 모델을 사용했다. 단일 유전자 편집은 리그닌 함량을 줄이는데 실패했다. 이는 CRISPR을 사용해 다중 유전자 변경을 수행하면 리그닌 함량을 줄어들어 제지 생산에 효과적이라는 것을 나타낸다. 연구팀은 또한 나무에서 리그닌이 감소되면 펄프 생산과 관련된 온실가스를 최대 20%까지 줄일수 있다고 설명했다. 연구팀은 CRISPR이라는 유전자 프로그래밍 기술을 사용하여 마침내 174개의 리그닌 변형 나무 계통을 만들어 냈다. 이 나무들은 6개월 동안 온실에서 재배되었으며 야생 나무와 비교해 목표 특성이 개선됐다. 리그닌 함량은 최대 29% 감소했고, 셀룰로오스-리그닌 비율은 최대 228% 증가했다. 연구 공동 저자인 노스캐롤라이나 주립대 산림 생물공학자인 잭 왕(Jack Wang) 박사는 "이 연구는 분명히 기존 연구의 한계를 뛰어넘는 성과"라고 말했다. 이 연구는 지난해 7월 '사이언스(Science)' 저널에 발표됐다. 변형된 나무 중 많은 나무들은 생장 속도가 느렸지만 과학자들은 CRISPR으로 변형된 목재가 섬유 생산 효율을 높일 것으로 예상하고 있다. 또한 리그닌 함량이 적으면 제거하는 데 필요한 에너지와 화학 물질의 양이 줄어 환경 오염을 줄일 수 있다. 이번 연구는 농업 생산성을 높이고 인간과 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 기여하는 여러 혁신 중 하나다. 예를 들어, 프랑스의 한 스타트업은 공기 정화 능력이 기존 식물의 30배 이상인 식물을 개발하고 있으며, 이는 도시 대기 오염 문제에 도움이 될 수 있다. 또한 과학자들은 농작물이 기온 상승에 적응하도록 돕는 혁신적인 방법을 찾고 있다. 한 연구팀은 가뭄에 더 잘 견디는 밀을 개발했다. 이스라엘의 농업기술 스타트업 살리코프는 최근 지구 온난화로 인한 극심한 가뭄으로 토양의 염분농도가 극단적으로 높아지고 있는 스페인에서 염분 토양에서도 잘 자랄수 있는 토마토와 알팔파 등을 재배하는 기술을 테스트하고 있다. 오염을 줄이면 지구 온난화를 억제하는 데 도움이 되며, 이는 극한 기후 현상으로부터 지역 사회를 보호하고 기후 재앙으로부터 식량 공급을 보호하는 데 중요하다.
- IT/바이오
2024-04-01
[신소재 신기술(25)] 이스라엘 스타트업, 염분 토양서 자라는 작물 개발

이스라엘 농업기술 스타트업 살리크롭(SaliCrop)이 염분 토양에서 자라는 토마토와 벼 등 작물을 개발했다. · 염분이 가득한 토양은 전 세계적으로 20억 에이커 이상에 영향을 미쳐 작물 수확량을 감소시키고 있다. 20억 에이커는 한국 면적의 약 80.8배에 해당하는 크기로, 세계에서 두 번째로 큰 나라인 캐나다의 국토 면적과 유사하다. 비즈니스 인사이더는 지난 3월 30일 이스라엘의 한 연구소에서는 실험실에서 해수를 이용하여 토마토, 알팔파, 양파, 쌀 등 농작물을 재배하는 연구를 진행하고 있다고 보도했다. 이 농작물들은 GMO(유전자 변형 생물체)가 아니며, 식물 분자생물학자이자 살리크롭의 공동 설립자인 리샤 고드볼레(Ṛcā Godbole)의 아이디어로 개발됐다. 살리크롭은 지난 4년 동안 스페인 남부에서 혹독한 가뭄으로 인해 작물이 효율적으로 자라지 못하는 심각한 염화(토양의 염분 농도가 상승하는 현상)가 발생한 토양에서 토마토 씨앗 강화 기술을 테스트해왔다. 살리크롭의 최고경영자 카미트 오론은 자사의 씨앗을 사용한 스페인 토마토 농부들은 작물 수확량이 10%에서 17%로 증가했으며 헥타르당 1600달러(약 215만원)의 추가 수익을 올렸다고 말했다. 스페인은 심각한 염화 문제를 겪고 있는 전 세계 많은 지역 중 하나다. 수년간 지속된 관개, 지구 온난화, 해수면 상승으로 인해 전 세계 관개 농지의 20~50%가 너무 염분이 많아 효과적으로 작물을 재배하기 어렵다. 이로 인해 전 세계 경제는 매년 약 270억 달러(약 36조 2907억원)의 농작물 손실을 입고 있는 것으로 추산된다. 한편, 유엔은 2050년까지 세계 인구가 약 100억 명에 달할 것으로 예상하고 있다. 오론 CEO는 "어떻게 하면 황페화된 토지에서 더 많은 식량을 재배할 수 있을까? 이것이 살리크롭 설립의 주요 질문이자 동기였다"고 말했다. 고드볼레는 농업 기술자인 샤론 데비르(Sharon Devir)와 함께 기후 변화로 빠르게 변화하는 세토양 등으로 어려움에 직면한 전 세계의 농부들을 돕고 잠재적으로 수십억 명의 사람들의 기아를 방지하기 위한 목표로 살리 크롭을 설립했다. 염분 토양서 토마토 재배 성공 살리크롭의 과학자들은 염분이 더 높은 토양과 뜨거운 온도와 같은 변화하는 환경에서도 자랄 수 있는 회복력 있는 강한 작물을 개발하고 있다. 염분은 모든 토양에서 자연적으로 발생하지만, 너무 많은 염분은 식물이 물과 영양소를 흡수하는 것을 어렵게 만들어 성장이 둔화되고 작물 수확량이 감소하며 궁극적으로 세계 식량 생산을 위협할 수 있다. 전 세계적으로 15억 명 이상의 사람들이 작물을 효과적으로 재배하기에는 너무 오염된 토양에서 살고 있다. 지구 온난화로 인해 상황은 악화될 것으로 예상된다. 인도에서는 이미 44%의 토지가 염분이 많고, 연구원들은 2050년까지 인도의 50%가 염화의 영향을 받을 것으로 추정하고 있다. 전 세계적으로 더 높은 평균 기온은 토양의 증발을 가속화해 특히 건조한 지역에서 토양 내의 염분을 농축시킨다. 예를 들면 일본 도쿄의 경우 3월 31일 기온이 28.1℃까지 올라가 3월 중 가장 높은 기온을 기록했다. 일본기상청에 따르면 이날 한때 도쿄 도심은 28.1도까지 올라가 3월 기온으로는 1876년 시작된 관측 통계 이후 최고치였다. 정전 3월 중 최고 기온은 2013년 3월 10일의 25.3도였다. 또한 해수면 상승으로 인한 홍수는 또한 해안 농지에 특히 위협을 초래한다. 왜냐하면 토양과 지하수에 더 많은 염분을 퇴적시키기 때문이다. 부적절한 관개 관행, 예를 들어 불충분한 물 사용, 염분이 많은 물 사용 및 적절한 배수 유지하지 않기 때문에 염분이 많은 토양이 발생할 수도 있다. 살리크롭은 스페인을 비롯해 이탈리아, 그리스, 모로코, 세네갈, 인도, 케냐, 미국 등 다양한 국가에서 옥수수, 콩, 밀, 쌀, 토마토 등 다양한 작물에 대한 기술을 테스트했다. 회사는 이 기술이 작물 손실을 최대 50% 줄일 수 있다고 주장했다. 이 회사는 2025년까지 100만에이커(4046km²)의 농지에서 자사의 기술을 사용할 계획이다. 일부 비평가들은 살리크롭의 기술이 아직 초기 단계로 장기적인 효과와 안정성이 검증되지 않았다고 지적했다. 또한 GMO기술에 대한 우려도 재기했다. 한편, 스타벅스는 지난해 10월 기후변화의 영향을 견딜 수 있는 여섯 가지 새로운 커피 씨앗을 개발했다고 밝혔다. 커피도 바나나나 다른 많은 농작물처럼, 질병을 비롯해 가뭄 등 극심한 기후 위기로 위협받고 있다. 스타벅스가 개발한 아라비카 씨앗은 잎 녹병에 저항력을 갖는 것으로 시험 결과 더 짧은 기간에 더 많은 수확량을 얻는 것으로 나타났다.
- 포커스온
2024-04-01
[신소재 신기술(24)] 제트제로(JetZero), 획기적인 혼합 날개 시연기 시험 비행 승인 획득

미국 캘리포니아에 본사를 둔 제트제로(JetZero)의 비행기 몸체와 날개가 혼합된 디자인의 혼합 날개 시연기가 미국 연방항공국(FAA)의 테스트 비행 시작 승인을 받았다. 여객기의 기본 모양은 수십 년 동안 크게 변하지 않았지만, 급진적인 새로운 모양들이 선보이고 있다. 뉴아틀라스는 27일(현지시간) 제트제로의 혼합날개(블렌디드 윙·blended wing) 시연기가 FAA 승인을 받아 시험 비행을 시작했다고 발표했다고 전했다. 혼합 날개 비행기는 동체와 날개가 함께 혼합되어 일반 여객기와 하늘을 나는 날개 사이의 교차점이 날렵한 모양으로 만들어진 것을 말한다. 제트제로는 기본적으로 양력 표면인 공기역학적인 디자인인 자사의 혼합 날개가 일반 제트기보다 연비가 크게 향상돼 50% 적게 사용한다고 주장했다. 연비 절감은 운영 비용 절감으로 이어져 장거리 대륙횡단 노선도 개설될 수 있다. 이 개념이 배터리 전기, 수소 또는 암모니아 연료와 같은 청정 항공 파워트레인과 결합된다면, 훨씬 더 큰 이점이 있을 수 있다. 게다가 혼합 날개 디자인은 화물과 승객을 위한 훨씬 더 많은 공간을 제공한다. 에비에이션위크에 따르면 제트제로는 자사의 항공기 구조가 승객 1인당 기존 항공기 보다 가볍다고 설명했다. 제트제로의 혼합날개 비행기는 최대 250명을 태울수 있도록 설계됐다. 지난해 제트제로는 2030년까지 자사의 블렌디드 윙 여객기를 취항시키기 위해 미 공군, 미 항공우주국(나사·NASA), FAA와 협력하고 있다고 발표했다. 또한 작년 8월에는 2027년까지 시제품을 제작하기 위해 미 공군과 계약했다. 한편, 세계 최대 항공기 제조업체들은 넷제로를 실현하기 위해 혁신적인 차세대 비즈니스 및 여객기를 개발하고 있다. 유럽의 에어버스는 기류 저항을 극복하기 위해 모양이 변형되는 날개 디자인 등 급진적인 형태의 날개인 엑스트라 퍼포먼스 윙(Extra Performance Wing) 개발을 진행하고 있다. 미국의 보잉은 NASA와 협력해 기존의 날개보다 훨씬 길고 날씬한 날개를 받치는 트러스 구조를 사용하는 실험 항공기 X-66A 개발에 참여하고 있다. 이는 항공기의 연료 효율을 획기적으로 향상시켜 2050년까지 탄소 중립을 달성하겠다는 항공 업계의 지속 가능성 목표를 실현하기 위함이다.
- 포커스온
2024-03-30
지구 온난화로 극지방 얼음 녹아 지구 자전 속도 변화

기후 변화로 극지방 얼음이 녹으면서 지구의 자전 속도에 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다. CNN은 지난 27일(현지시간) 앞으로 몇 년 안에 1초를 잃는 음의 윤초 현상이 나타나게 될 것이라며 북극의 얼음이 녹으면 자구의 자전 속도가 바뀌고 그로 인해 시간 자체가 바뀐다는 새로운 연구가 나왔다고 보도했다. 이날 학술 저널 '네이처(Nature)' 저널에 발표된 연구에 따르면 지구 온난화의 영향으로 윤초가 나타날 가능성이 크다. 보고서는 북극 얼음이 녹으면서 윤초가 3년 늦어져 2026년에서 2029년으로 늦춰진다고 밝혔다. 하루를 결정하는 시간과 분은 지구의 자전에 의해 결정된다. 그러나 그 회전은 일정하지 않아서, 지구 표면과 중심의 핵에서 일어나는 현상에 따라 조금씩 변할 수 있다. 거의 눈에 띄지 않는 이같은 시간의 변화는 세계의 시계를 때때로 '윤초(1초를 더하거나 빼는 것)'로 조정해야 함을 의미하며, 이는 컴퓨팅 시스템에 큰 영향을 미칠 수 있다. 실제로 2017년은 365일하고도 1초가 더 있는 해였다. 한국 시간으로 2017년 1월 1일에 1초가 추가됐다. 세계협정시(UTC)는 세슘 원자의 진동수를 기준으로 측정하기 때문에 오차(3000년에 1초)가 거의 없다. 원자시에 따르면 하루는 정확히 8만6400초다. 그런데 온난화 영향으로 인류는 처음으로 1초를 빼야할 위기에 처한 것. 1972년부터 26초의 윤초가 추가됐고 2017년 1월에 추가된 윤초는 27번째였다. 지금까지 음의 윤초가 실시된 적은 없다. 사상 첫 '음의 윤초' 도입할 수도 1972년부터 지금까지 윤초로 인해 27초가 추가됐으며 오랜 기간 둔화 추세를 보인 끝에 지구 중심 핵의 변화로 인해 지구의 자전 속도가 이제 빨라지고 있다. 그로 인해 음의 윤초를 실시해야 할 때가 다가온다는 지적이다. 프랑스 국제 도량형국 시간 부서의 일원인 파트리샤 타벨라(Patrizia Tavella)는 연구에 첨부된 글에서 "음의 윤초는 추가되거나 테스트된 적이 없으므로 이로 인해 발생할 수 있는 문제는 전례가 없다"라고 적었다. 캘리포니아 대학교 샌디에고 지구물리학 교수이자 이번 연구의 저자인 던컨 애그뉴(Duncan Agnew)는 "지구 시간을 측정하는 과정에서 예상되는 변화들을 파악하는 것은 지구 온난화가 미치는 영향을 이해하는 데 달려 있다"고 말했다. 1960년대 후반부터 전 세계는 세계협정시(UTC)를 사용해 시간대를 설정하기 시작했다. UTC는 원자시계의 정확성에 기반하지만 지구의 자전 속도도 반영한다. 그러나 지구 자전의 불규칙성으로 인해 UTC와 지구 자전 기반의 시간 차이에 미묘한 차이가 발생한다. 이 차이를 조정하기 위해 때때로 '윤초'를 추가해야 한다. 장기적으로 보면, 지구의 자전 속도 변화는 주로 해저의 조수 마찰에 의해 영향을 받아 왔으며 이는 자전 속도의 저하로 이어졌다. 애그뉴 교수는 최근 인간이 화석 연료 사용으로 인한 열이 북극 얼음이 녹는 것에 커다란 영향을 미쳤으며, 이 현상은 지구의 자전 속도에 중대한 영향을 미치고 있다고 지적했다. 얼음이 바다로 녹아내리면, 이 녹은 물이 극지방에서 적도 쪽으로 이동하면서 지구의 자전 속도가 더욱 느려진다는 설명이다. 그는 극지방의 얼음이 녹는 현상이 지구의 회전에 전례 없는 방식으로 영향을 미쳤다며 "인간 활동이 지구의 자전을 변화시킬 수 있다는 사실이 정말 놀랍다"고 말했다. 그러나 보고서에 따르면 얼음이 녹아 지구의 자전 속도가 느려질 수 있지만 지구의 핵과 같은 다른 요소도 세계의 시간 측정에 영향을 미치고 있다. 이는 지구 자전 속도 변화의 복합적인 원인을 시사한다. 지구의 핵, 외부 지각과 독립적으로 회전 액체상태인 지구의 핵은 단단한 외부 지각과 독립적으로 회전한다. 애그뉴는 지구 핵의 회전 속도가 느려지면 단단한 지각의 속도가 상대적으로 증가해 전체적인 추진력이 유지된다고 설명했다.그리고 이것이 바로 현재 발생하고 있는 현상이라고 지적했다. 지구 표면 아래 약 2897km(약 1800마일)에서 발생하는 현상에 대해서는 거의 알려진 바가 거의 없으며 핵의 회전 속도 변화 원인 역시 분명하지 않다. 애그뉴는 이에 대해 "근본적으로 예측이 불가능하다"고 말했다. 연구 결과 분명한 것은 극지방의 얼음이 녹는 것이 지구 자전 속도를 늦추는 영향에도 불구하고 전반적인 지구의 자전 속도는 빨라지고 있다는 것이다. 이는 세계가 음의 윤초, 즉 1초를 제거해야 하는 상황에 처음으로 직면해야 할 수도 있음을 의미한다. 1초는 짧은 시간처럼 보일 수 있지만 증권 거래와 같은 민감한 활동을 위해 설계된 컴퓨팅 시스템은 1000분의 1초까지의 정확성을 요구한다. 대부분의 컴퓨터 시스템은 1초를 추가할 수 있는 소프트웨어가 있지만 1초를 제거할 수 있는 기능을 갖춘 시스템은 드물다. 음의 윤초가 도입되면 많은 시스템이 새로운 프로그래밍을 필요로 하게 되며, 이는 오류를 유발할 가능성이 있다. 애그뉴 교수는 "지구의 자전 속도가 윤초를 제거해야 할 정도로 빨라질 것이라고 예상한 사람은 거의 없다"고 말했다. 콜로라도 대학교 볼더 빙하학자인 스캄보스(Scambos) 박사는 이 연구에서 주목할 점으로 "지난 10년 간 지구의 핵 변화가 극지방의 증가하는 얼음 손실 추세보다 더욱 두드러진 경향을 보이고 있다"고 지적했다. 애그뉴는 "얼음이 지금처럼 많이 녹아 지구의 자전 변화가 실제로 측정할 수 있는 수준에 이르렀으면 '이건 정말 심각한 문제다'라고 느껴질 것"이라고 말했다. 극소용돌이 궤도 변화 한편, 지난 27일 라이브사이언스에 따르면 3월 초, 대기권의 기습적인 온난화로 인해 북극의 극소용돌이의 궤도가 변경됐다. 이는 최근 발생한 가장 극단적인 대기권 변화 중 하나로 기록됐다. 라이브사이언스는 차가운 공기를 담은 극소용돌이가 잘못된 방향으로 회전하고 있으며, 이로 인해 발생하는 '오존 급증'이 전 세계 기상 패턴에 영향을 미칠 수 있다고 전했다. 과거, 북극을 둘러싼 차가운 공기의 회전 덩어리인 극소용돌이의 붕괴는 미국의 전역에 걸쳐 극심한 추위와 폭풍을 초래했다. 극소용돌이의 방향이 갑자기 바뀌면서 북극 상공에서는 기록적인 '오존 증가' 현상이 관측됐다. 극소용돌이는 주로 겨울철에 가장 두드러지며 지표면에서 약 50km(약 30마일) 위까지 대기의 두 번째 층인 성층권까지 확장된다. 영국 기상청에 따르면, 이 소용돌이는 시계 반대 방향으로 회전하며 최대 풍속은 약 250km/h로, 5등급 허리케인과 비슷한 속도다. 유사한 극소용돌이 현상은 남반구의 겨울 동안에 남극 주변에서 발생한다. 기상청은 극소용돌이는 때때로 일시적으로 방향을 바꾼다고 설명했다. 이러한 현상은 갑작스러운 성층권 온난화(SSW)에 의해 발생할 수 있으며, 이때 성층권의 온도가 화씨 90도(섭씨 50도)만큼 상승할 수 있으며 짧게는 며칠, 몇 주 또는 길게는 몇 달 동안 지속될 수 있다. 음의 윤초 도입에 앞서 지속 가능한 방식으로 온실 가스 배출을 줄이고, 기후 변화에 대응하기 위한 국제적인 노력이 더욱 시급한 때라고 할 수 있다.
- IT/바이오
2024-03-29
[신소재 신기술(22)] 유럽 최장 하이퍼루프 센터 개장

유럽에서 가장 긴 하이퍼루프 터널이 네덜란드에서 개통됐다. '하이퍼루프(Hyperloop)'는 진공 튜브 안에서 고속 이동하는 차량을 이용한 미래형 교통 시스템이다. 마치 SF 영화에서 나온 것처럼 빠르고 효율적인 이동을 가능하게 하는 것으로 기대된다. 26일(현지시간) 테크 익스플로어에 따르면 네덜란드에서 개장한 유럽 하이퍼루프 센터(European Hyperloop Center)는 하이퍼루프 기술 시험을 위한 터널로 길이 420m(미터)에 달한다. 하이퍼루프 차량은 이론적으로 저압 상태의 진공 튜브 안에서 이동한다. 이를 통해 공기 저항을 최소화해 매우 빠른 속도를 낼 수 있다. 또한 자기부상 기술을 사용해 마찰 없이 튜브 안을 이동하며, 차량 추진 방식은 전자기력, 팬, 압축 공기 등 다양한 방법이 있다. 네덜란드 북부 빈담(Veendam) 근처의 지금은 사용되지 않는 철도 센터에는 폭 약 2.5m의 상호 연결된 34개의 파이프로 구성된 길이 420m(1380피트)의 매끈한 Y자형 하이퍼루프 용 흰색 터널이 있다. 이 센터는 세계 최초로 고속 주행로 변경 시험을 위한 분기선로를 갖추고 있다. 유럽 하이퍼 루프 센터는 공기 저항을 줄이기 위해 터널 내 공기를 거의 모두 배출하고 자석을 사용해 최대 시속 1000km에 도달할 수 있는 속도로 캡슐을 추진한다. 네덜란드에 본사를 둔 하르트 하이퍼루프(Hardt Hyperloop)는 앞으로 몇 주 안에 초기 차량 테스트를 실시할 계획이다. 최초의 유인 운행은 2030년까지 가능할 것으로 예상된다. 하이퍼루프는 처음에는 공항과 도시 연결 등 5km 정도의 짧은 노선에서 운영될 계획이다. 센터 디렉터인 사샤 라메(Sascha Lamme)는 2050년까지 유럽 전역을 연결하는 1만km의 하이퍼루프 터널 네트워크가 세워질 것으로 예측했다. 그는 하이퍼루프 운항에 대해 "비행기와 비슷하지만 번거로움이 전혀 없다"면서 "우리는 확장성이 매우 뛰어난 것을 만들었다. 매우 빠르게 이동할 수 있다. 암스테르담 역에 탑승해 2시간 안에 바르셀로나와 같은 도시로 이동하는 것이 실제로 가능할 것"이라고 말했다. 하지만 과학자들은 하이퍼루프 기술 완성까지는 시간이 오래 걸리고 실제 승객 실험까지는 더 많은 시간이 필요하다고 전망했다. 지지자들에 따르면 하이퍼루프 기술은 환경 오염이나 소음을 발생시키지 않으며 지상 또는 지하에 쉽게 설치할 수 있어 기존 교통망보다 낮은 인프라 설치 면적을 요구한다. 그러나 일부 전문가들은 실용성에 의문을 제기하며, 고속 캡슐 이동 시 승객이 느끼는 승차감에 대해 우려했다. 비평가들은 좁은 터널을 통해 음속에 가까운 속도로 발사되는 하이퍼루프의 승객 이동의 경험에 대해 의문을 제기했다. 반면, 개발자들은 가속도는 고속열차와 크게 다르지 않을 것이며, 쾌적한 승차감을 제공할 것이라고 말했다. 또한 하이퍼루프가 오염이나 소음을 발생시키지 않으며 도시와 시골 환경 모두에서 배경과 조화를 이룬다고 주장한다. 하르트 하이퍼루프의 기술 및 엔지니어링 이사인 마리누스 반 데르 메이(Marinus Van der Meijs)는 "교통 수단으로서 하이퍼루프의 에너지 소비는 다른 것보다 훨씬 낮다"고 말했다. 한편, 기술 억만장자인 일론 머스크 스페이스X와 테슬라의 최고경영자(CEO)는 2013년 샌프란시스코와 로스앤젤레스를 연결하는 '다섯번째 교통수단(fifth mode of transport)'을 제안하는 논문을 통해 하이퍼루프를 대중에게 알렸다. 머스크는 하이퍼루프 튜브를 이용하면 LA와 샌프란시스코를 단 30분 만에 연결할 수 있다고 말했다. 이는 자동차를 타고 도로를 주행하면 최장 6시간, 비행기로 최대 1시간 걸리는 것에 비해 엄청난 시간 절약이다. 이후 세계 각국에서는 하이퍼루프 아이디어에 착안해 치열한 연구 경쟁을 펼치고 있다. 영국 사업가 리처드 브랜슨(Richard Branson)은 2020년 네바다 사막에 두 명의 승객을 500미터 떨어진 곳으로 보냈다. 그러나 이후 하이퍼루프 원(Hyperloop One)으로 바뀐 그의 버진 하이퍼루프(Virgin Hyperloop) 회사는 지난해 말 문을 닫았다. 중국은 시속 700km에 달하는 속도에 도달할 수 있는 더 긴 터널 시설을 보유하고 있는 것으로 알려졌다. 하이퍼루프는 시속 1200km 이상의 속도를 낼 수 있으며 서울에서 부산까지 16분 만에 갈 수 있는 것으로 추정된다. 전 세계 여러 도시에서 미래형 교통 시스템 연구 프로젝트에 수백만 달러를 투자했지만 미래 교통 시장을 바꿀 잠재력이 있는 하이퍼루프 사업은 아직 본격적으로 시작되지 않았다.
- 포커스온
2024-03-28
[퓨처 Eyes(29)] 핵융합 강화 전기 추진기, 우주선 추진력 혁명 가져올까?

미국 핵융합 로켓 추진 분야의 선두주자 로켓스타(RocketStar)는 핵융합 강화 펄스 플라즈마를 활용하는 획기적인 우주선용 전기 추진 시스템 시험에 성공했다고 밝혔다. 이 역사적인 성과는 스페이스 데일리, 에어로스페이스 테스팅 인터내셔널 등 국제적인 명성을 자랑하는 다수의 외신에 의해 보도되며 전 세계의 관심을 끌었다. 로켓스타의 혁신적인 파이어스타(FireStar) 드라이브는 물을 연료로 사용하는 펄스 플라즈마 추진 장치로, 미래 우주여행의 가능성을 혁신할 잠재력을 지닌 중성자 핵융합(aneutronic nuclear fusion) 방식을 통해 성능을 향상시켰다. 핵심 기술인 파이어스타 드라이브는 물 연료 펄스 플라즈마 추진기에 중성자 핵융합을 도입하여 이온화된 수증기에서 발생하는 고속 양성자를 활용하여 기존 추진 방식을 뛰어넘는 압도적인 성능을 구현했다. 이 양성자가 붕소 핵과 상호 작용하면 핵융합을 촉발하여 알파 입자로 붕괴하는 고에너지 탄소를 생성, 획기적으로 향상된 추진력을 제공한다. 이 혁신적인 융합 기술은 미 공군과 미 우주국의 혁신 허브인 AFWERX의 SBIR 1단계 프로젝트에서 처음 확인됐다. 펄스 플라즈마 추진기의 배기 가스에 붕소수를 주입해 알파 입자와 감마선을 생성하는 과정은 로켓스타와의 공동 연구를 통해 성공적으로 수행됐다. 이후 조지아주 애틀랜타에 위치한 조지아 공과대학교의 고출력 전기 추진 연구소(HPEPL)의 SBIR 2단계 프로젝트에서는 추진 장치의 추진력을 50%까지 향상시키는 놀라운 성과를 거두었다. 2017년 설립된 AFWERX는 민간 기술,. 스타트업, 투자자, 학계의 협력을 통해 미공군과 우주국의 미래 능력을 개발하고 전환하는 역할을 한다. 로켓스타에 따르면, 파이어스타 드라이브의 기본 추진기는 수증기를 이온화하여 고속 양성자를 생성한다. 이 양성자가 붕소 원자의 핵과 충돌하면 핵융합을 거쳐 고에너지 형태의 탄소로 변하고 빠르게 세 개의 알파 입자로 붕괴된다. 이 과정은 추진력을 획기적으로 향상시키는 핵심 요소이다. 파이어스타 드라이브는 추진기 배출 가스에 붕소를 주입하여 이 융합 과정을 가능하게 한다. 이는 제트 엔진에서 애프터버너가 배출 가스에 연료를 주입해 추력을 증가시키는 방식과 유사하다. 하지만 핵융합을 통해 에너지를 얻는다는 점에서 혁신적인 기술이라고 할 수 있다. 이 융합 과정은 미 공군의 AFWERX 이니셔티브의 R&D 프로그램에서 처음 고안됐다. 펄스 플라즈마 스러스터의 배기 플룸에 붕소수를 주입해 핵융합의 명확한 증거인 알파 입자와 감마선을 생성하는 데 성공했다. 로켓스타의 시험 결과에 따르면 이 과정은 이온화 방사선을 생성하여 기본 추진 장치의 추력을 획기적으로 향상시키는 것으로 나타났다. 뉴멕시코 대학교 핵공학과 아담 헥트(Adam Hecht) 박사는 "로켓스타는 추진 시스템을 점진적으로 개선하는 데 그치지 않고 배출 가스에서 핵융합-분열 반응을 일으키는 혁신적인 개념을 적용하여 한 단계 더 도약했다"고 평가했다. 헥트 박사는 이번 시험 결과가 기술 개발의 흥미로운 시기를 맞이하고 있으며 앞으로 더욱 놀라운 혁신이 기대된다고 덧붙였다. 로켓스타의 크리스 크래독(Chris Craddock) 최고경영자(CEO)는 "우리 팀이 오랫동안 탐구해 온 아이디어에 대한 초기 시험 결과를 얻게 되어 매우 기쁘다. 플로리다에서 열린 컨퍼런스에서 냅킨에 이 아이디어를 스케치하고 마일즈 스페이스의 창립자인 웨스 팔러에게 설명했는데, 그는 기본 추진체와 핵융합 강화 기술을 모두 개발하는 데 뛰어난 역량을 보여주었다"고 말했다. 크래독 CEO는 "우리는 마일즈 스페이스를 인수했고 팔러는 이제 우리의 최고기술책임자(CTO)가 되었다. 뛰어난 성능을 자랑하는 우리의 추진기를 핵융합 강화 기술로 획기적으로 개선할 수 있게 되어 기대가 크다. 이것이 가능하다고 믿어준 AFWERX와 미국 우주군(USSF)에 감사드린다"고 덧붙였다. 파이어스타 드라이브는 올해 추가 지상 테스트를 거쳐 2025년 2월 우주 로봇 회사 로그 스페이스 시스템(Rogue Space Systems)의 배리-2(Barry-2) 우주선에 탑재되어 우주에서 시연될 예정이다. 이는 핵융합 강화 펄스 플라즈마 기술의 획기적인 성능을 검증하고 우주선 추진 시스템의 새로운 지평을 열 중요한 계기가 될 것이다. 로그 스페이스 시스템의 브렌트 애봇(Brent Abbott) 최고수익책임자(CRO)는 "로켓스타의 파이어스타 드라이브 시험 참여에 큰 기대를 하고 있다"고 밝혔다. 그는 "파이어스타의 탁월한 성능이 검증된다면 향후 로그의 다양한 임무에 이 기술을 적용할 가능성을 적극적으로 검토할 것"이라고 강조했다. 로켓스타의 파이어스타 드라이브는 우주선 추진 시스템의 새로운 지평을 열었다는 평가다. 핵융합 기술을 접목하여 추진력을 획기적으로 향상시킨 이 시스템은 미래 우주 탐사의 가능성을 크게 확장할 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-03-28
삼성전자, 이르면 9월부터 엔비디아에 12단 HBM3E 단독 공급

삼성전자가 빠르면 9월부터 엔비디아에 12단 고대역폭 메모리(HBM) 제품을 단독 공급하게 될 것이라는 소식이 전해졌다. 디지타임스가 26일(현지시간) 삼성전자는 HBM 시장에서 빠르게 입지를 다지고 있다며 최근 12단 D램을 탑재한 HBM3E 개발에 성공했다고 발표한 이후 현재 선두주자인 SK하이닉스와 마이크론을 제치고 엔비디아의 유일한 12단 HBM3E 공급업체가 될 수 있다는 보도가 나왔다고 전했다. 업계 소식통에 따르면, 삼성은 12단 HBM3E 개발에서 경쟁사를 앞질러 이르면 2024년 9월부터 엔비디아의 독점 공급업체가 될 것으로 보인다. 이에 대해 삼성은 고객 정보를 공개할 수 없다고 밝혔다. 마이크론은 2024년 2월 말, 8단 HBM3E 양산 개시를 발표했다. 삼성도 36GB 12단 HBM3E 제품 개발에 성공했다고 공개했다. 삼성은 12단 HBM3E가 8단 HBM3E와 동일한 높이를 유지하면서 더 많은 레이어 수를 자랑한다고 강조했다. 최대 1280GB/s의 대역폭을 제공하는 12단 HBM3E는 8단 HBM3에 비해 50% 이상의 성능과 용량을 제공한다. 삼성은 2024년 후반에 12단 HBM3E의 양산을 시작할 것으로 예상된다. 한편, 인공지능(AI) 칩 선두주자인 미국 반도체 기업 엔비디아의 젠슨 황 최고경영자(CEO)는 최근 'GTC 2024'에서 삼성이 아직 HBM3E의 양산에 대해 발표하지 않았음에도 삼성의 HBM이 현재 검증 단계를 거치고 있다고 확인했다. 젠슨 황 CEO는 삼성의 12단 HBM3E 디스플레이 옆에 '젠슨 승인'이라고 서명까지 해 삼성의 HBM3E가 검증 과정을 통과할 가능성이 높다는 추측을 불러일으켰다. 젠슨 황 CEO는 지난 3월 19일 엔비디아의 연례 개발자 콘퍼런스 'GTC 24' 둘째 날 삼성전자의 고대역폭 메모리(HBM)를 테스트하고 있다고 밝혔다. 황 CEO는 '삼성의 HBM을 사용하고 있느냐'라는 질문에 "아직 사용하고 있지 않다"면서도 "현재 테스트하고(qualifying) 있으며 기대가 크다"고 말했다. HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 크게 높인 제품으로 고성능 컴퓨팅 시스템에 사용되는 차세대 메모리 기술이다. 방대한 데이터를 신속하고 끊임없이 처리해야 하는 생성 AI를 구동하려면 HBM과 같은 고성능 메모리가 반드시 필요한 것으로 알려져 있다. 고성능 컴퓨팅 시스템에서는 대규모 시뮬레이션과 데이터 분석 과정에 HBM을 사용한다. 아울러 고성능 그래픽 카드에서는 게임, 가상현실(VR), 증강현실(AR) 등의 그래픽 데이터를 빨리 처리하기 위해 HBM이 사용된다. HBM은 1세대(HBM)-2세대(HBM2)-3세대(HBM2E)-4세대(HBM3)-5세대(HBM3E) 순으로 개발되고 있으며, HBM3E는 HBM3의 확장 버전이다. HBM3 시장의 90% 이상을 점유하고 있는 SK하이닉스는 메모리 업체 중 가장 먼저 5세대인 HBM3E D램을 엔비디아에 납품한다고 밝혔다. SK하이닉스는 2024년 3월부터 엔비디아에 8단 HBM3E를 공식 공급하기 시작했다. SK하이닉스는 GTC 2024에서 12단 HBM3E를 선보였으며, 이르면 2024년 2월에 엔비디아에 샘플을 제공할 것으로 알려졌다. SK하이닉스는 HBM4의 성능을 향상시키기 위해 하이브리드 본딩 기술을 활용할 것이라고 밝혔다. 16단 D램을 적층해 48GB 용량을 구현할 계획이며, 데이터 처리 속도는 HBM3E 대비 40%, 전력 소비는 70% 수준에 불과할 것으로 예상된다. 삼성은 지난 2월 18일부터 21일까지 열린 '2024 국제 반도체 회로 학회(ISSCC 2024)'에서 곧 출시될 HBM4가 초당 2TB의 대역폭을 자랑하며 5세대 HBM(HBM3E) 대비 66% 대폭 증가했다고 발표했다. 또한 입출력(I/O) 수도 두 배로 증가했다.
- IT/바이오
2024-03-27
엔비디아, AI 기반 의료용 휴머노이드 로봇 개발

인공지능(AI) 칩 전문 기업 엔비디아가 헬스케어 기업 히포크라테스AI와 공동으로 인간 간호사보다 능력이 뛰어나고 시간당 비용도 훨씬 저렴한 생성형 인공지능 의료용 휴머노이드 로봇을 개발한다고 밝혔다. 21일(이하 현지시간) 폭스비즈니스에 따르면 두 회사는 엔비디아에 의해 구동되고, 히포크라테스AI의 헬스케어 관련 거대언어모델(LLM)로 훈련시킨 '공감형 헬스케어 의료로봇'을 만들기 위해 협력한다고 발표했다. 이 로봇은 '초저지연 대화 반응' 방식으로 인간과 소통할 수 있다. 이 로봇은 이미 미국에서 1000명 이상의 간호사와 100명의 의사가 테스트했으며, 수십 곳의 헬스케어 업체들이 비진단 상황에서 내부적으로 점검하고 있다. 회사가 제출한 자료에 따르면 이 로봇은 모든 테스트 항목에서 오픈AI의 챗GPT4나 LLaMA 270B 챗과 같은 경쟁사 제품뿐 아니라 인간 간호사보다 뛰어난 것으로 나타났다. 실험모델은 인간 간호사보다 약물의 영향 식별에서 79% 대 63%로 뛰어났으며, 특정 조건에서 허용되지 않는 금지 약품을 식별하는데도 88%대 45%로 두 배 가량 우수했다. 또 약물 가치와 참고범위 비교에서는 96% 대 93%로, 일반의약품의 독성 용량 감지에서 81% 대 57%로 우수한 성능을 보였다. 두 회사는 이 의료 로봇이 미국 내 의료 인력 부족 문제를 완화하는 데 도움이 될 것이라고 강조했다. 문잘 샤 히포크라테스AI의 공동 설립자이자 최고경영자(CEO)는 성명에서 "우리는 엔비디아와 협력해 기술을 지속적으로 개선하고 접근성과 형평성 등을 향상시켜 환자를 개선하려는 영향력을 확대하려 하고 있다"고 말했다. 킴벌리 파월(Kimberly Powell) 엔비디아 헬스케어 담당 부사장은 "생성 AI로 구동되는 음성 기반 디지털 의료로봇은 의료 분야에서 풍요로운 시대를 열 수 있지만, 이는 기술이 사람처럼 환자에게 반응하는 경우에만 가능하다"고 말했다. 히포크라틱 웹사이트에 따르면 이 로봇 운영비용은 인간 간호사의 약 25% 수준인 시간당 9달러다. 노동통계국 자료 기준 2022년 미국 내 간호사의 평균 시간당 급여는 39.05달러였다. 엔비디아는 새로운 기반 모델인 프로젝트 GR00T를 통해 휴머노이드 로봇 분야에 진출하고 있다. 이 회사는 이번 주 개발자 컨퍼런스에서 인공지능(AI) 시스템을 발표하며, 영상과 이미지 제작을 위한 텍스트 생성을 포함해 다양한 작업을 처리할 수 있을 만큼 다재다능하다고 밝혔다. 프로젝트 GR00T(Generalist Robot 00 Technology)는 휴머노이드 로봇이 인간의 행동을 관찰하고 학습하여 자연어를 이해하고 인간의 움직임을 만들 수 있도록 설계됐다. 이를 통해 로봇은 인간 환경을 탐색하고 적응하고 상호 작용하는 데 필요한 조정 및 민첩성과 같은 기술을 빠르게 습득할 수 있다. 젠슨 황(Jensen Huang) 엔비디아 창립자이자 CEO는 컨퍼런스에서 "일반 휴머노이드 로봇을 위한 기초 모델을 구축하는 것은 오늘날 AI에서 해결해야 할 가장 흥미로운 문제 중 하나다"라고 말했다. 그는 "전 세계의 선도적인 로봇 공학자들이 인공 일반 로봇 공학을 향해 큰 도약을 할 수 있도록 지원 기술이 함께 모이고 있다"고 덧붙였다. 또한 복잡한 작업을 촉진하고 사람과 기계 간의 원활하고 안전한 상호 작용을 보장하는 데 유용한 휴머노이드 로봇용 중앙 처리 장치인 젯슨 토르(Jetson Thor) 컴퓨터를 출시했다. 젠슨 황 CEO는 인공일반지능(AGI)이 5년 안에 출시될 것이라고 발표했다. 폭스비즈니스에 따르면 AI는 현재 변호사 시험과 같은 테스트를 통과할 수 있지만 위장병학과 같은 전문 의료 테스트에서는 어려움을 겪고 있다.
- IT/바이오
2024-03-22
[신소재 신기술(18)] 재충전 가능한 콘크리트 배터리 개발

스웨덴에서 시멘트를 재충전 가능한 배터리로 전환하는 데 성공했다. 과학 기술 전문 매체 쿨다운(TCD)과 ZME 사이언스는 21일(현지시간) 스웨덴 찰머스 공과대학교(Chalmers University of Technology) 과학자들은 전기 전도성 섬유를 시멘트 기반 혼합물에 통합하는 방법을 발견했다며 이같이 보도했다. 찰머스 공과대학교의 연구원들은 세계에서 가장 흔한 건축 자재인 시멘트를 배터리로 전환하는 방법을 개발하고 있다. 이 혁신을 통해 콘크리트 슬래브를 배터리로 바꿀 수 있다. 이 개념은 가정과 건물에 전력을 공급하는 방식을 바꿀 수 있을 뿐만 아니라 시멘트 생산으로 인한 전 세계 대기 오염의 약 9%를 상쇄하는 데 도움이 될 수 있다. 21일 ZME사이언스에 따르면 콘크리트 산업은 대기 중으로 배출되는 탄소의 최대 9%를 차지하는 거대한 탄소 배출원이다. 공해는 치매와 뇌졸중 위험 증가와 관련이 있기 때문에 시멘트 충전 배터리는 더 깨끗한 공기와 더 건강한 정신과 신체를 의미할 수 있다. 이 프로젝트에 참여한 연구원 엠마 장(Emma Zhang) 박사는 "우리는 이 기술을 통해 향후 다층 건물의 전체 구간을 기능성 콘크리트로 만들 수 있을 것이라는 비전을 가지고 있다"고 찰머스의 논문 요약에서 밝혔다. 연구팀은 전통적인 표준 시멘트 제조법에 '소량'의 전기 전도성 탄소 섬유를 추가했다. 이를 통해 콘크리트 혼합물에 전도성과 강도를 더했다. 연구팀은 또한 철과 니켈을 각각 양극과 음극으로 사용하는 '금속 코팅 탄소 섬유 메쉬'도 추가했다. 과학자들이 콘크리트 배터리를 만들려고 시도한 것은 이번이 처음은 아니다. 그러나 이 새로운 방법은 에너지 밀도 측면에서 엄청난 발전을 이뤘다. 질량 대비 콘크리트가 저장할 수 있는 에너지의 양은 기존 배터리만큼 많지는 않지만, 찰머스 보고서에 따르면 다른 콘크리트 배터리 개념보다 최대 10배 더 우수하다. 장 박사는 "우리가 개발한 재충전 가능한 이 특별한 아이디어는 이전에 한 번도 탐구된 적이 없다. 이제 우리는 실험실 규모의 개념 증명을 갖게 됐다"고 밝혔다. 이어 "예를 들어 태양 전지 패널과 결합하여 전기를 공급하고 콘크리트 배터리로 작동하는 센서가 균열이나 부식을 감지할 수 있는 고속도로나 교량의 모니터링 시스템을 위한 에너지원이 될 수도 있다"고 말했다. 연구팀은 6번의 충전-방전 주기를 통해 발명품을 실행하여 콘크리트 배터리 혼합물을 완성했다. 이번 연구 결과는 '빌딩스(Buildings)' 저널에 실렸다. 시멘트 배터리는 실험실에서 테스트되었으며 작동했다. 하지만 에너지 밀도는 그다지 높지 않다. 현재는 평방미터당 7Wh(와트시), 리터당 0.8와트시에 불과하다. 이에 비해 스마트폰과 전기차에 전력을 공급하는 리튬이온 배터리의 에너지 밀도는 무려 250Wh/L~700Wh/L에 달한다. 상업용 배터리보다 시멘트 베터리 밀도가 훨씬 낮지만 콘크리트 건물은 거대하기 때문에 가치가 있다. 이론적으로 새 건물의 대형 콘크리트에 상당한 양의 콘크리트 배터리를저장할 수 있다. 구상되는 시멘트 배터리 애플리케이션은 LED 전원 공급부터 원격 위치의 4G 연결 제공, 심지어 콘크리트 인프라를 부식으로부터 보호하는 것까지 다양하다. 장 박사는 "예를 들어 태양전지 패널과 결합해 전기를 공급하고 콘크리트 배터리로 작동하는 센서는 균열이나 부식을 감지할 수 있는 고속도로나 교량의 모니터링 시스템을 위한 에너지원이 될 수도 있다"고 말했다. 연구팀은 요약문에서 시멘트 배터리의 실험적 조합이 상용화되기 전에 더 많은 테스트가 필요하다는 점을 인정했다. 연구팀의 루핑 탕(Luping Tang) 교수는 "우리는 이 개념이 미래의 건축 자재가 재생 에너지원과 같은 추가 기능을 갖도록 하는 데 크게 기여할 것이라고 확신한다"고 말했다. 한편, 미국 내 전문가들은 에너지 저장 솔루션을 개발하기 위해 자체적인 콘크리트 제조법을 연구하고 있다. 매사추세츠 공과대학의 연구원들은 시멘트, 물, 카본 블랙이라는 물질을 사용해 슈퍼커패시터(또다른 배터리로 전기 에너지를 저정하는 장치)를 만들어 집의 기초를 배터리로 전환하고 있다. 슈퍼커패시티는 화학 반응을 이용하는 배터리와 달리 전극과 전해질 게면에서의 이온 이동이나 표면 화학 반응을 통해서 작동한다. 불과 몇 초 내의 빠른 충전과 방전이 가능하며 수십만 번의 충전과 방전 사이클을 견딜수 있는 긴 수명과 안정성 등이 특징이다. 하지망 아직 배터리만큼 높은 에너지밀도를 가지고 있지 않아 모든 뷴야에 대체할 수 없다. 이러한 발명은 미래를 위한 여러가지 잠재력을 가지고 있다. 그러나 최대 100년까지 지속될 수 있는 콘크리트 구조물의 수명에 맞춰 배터리의 수명을 연장하고 효과적인 재할용 방법을 개발해야 하는 과제를 안고 있다.
- 포커스온
2024-03-22
[퓨처 Eyes(28)] 챗GPT와 제미나이도 무너뜨리는 AI 웜 모리스 II 등장

생성 인공지능(AI) 시스템을 악용하여 악성코드를 확산시키고 데이터를 탈취할 수 있는 새로운 형태의 AI웜(멀웨어·malware, 악성 소프트웨어의 줄임말) 개발이 가능하다는 사실이 밝혀졌다. 이는 생성 AI 활용의 취약점을 보여주며, 빠르게 발전하는 AI 분야에서 보안 위험에 대한 중요성을 강조한다. 뉴욕주 이타카에 위치한 코넬 테크(Cornel Tech) 대학 연구팀은 '모리스 II'라는 AI웜을 개발해 생성 AI 시스템 악용 시나리오를 제시했다. 스스로 확산되는 AI 기반 멀웨어를 개발한 연구원들은 "이 기술이 이전에는 불가능했던 새로운 종류의 사이버 공격을 수행하거나 수행할 수 있는 능력을 갖게 되었다는 것을 의미한다"고 우려했다. 아직 동료 검사 과정을 거치지 않았지만, 이 연구는 생성 AI가 악성코드 개발에 활용될 수 있다는 심각한 우려를 낳고 있다. 이메일 가상 비서 대상 테스트 와이어드, 퓨처리즘 등 다수 외신에 따르면 연구팀은 제어된 환경에서 실험을 진행해 오픈AI의 챗GPT 최신버전인 GPT-4, 구글의 제미나이 프로, 그리고 라바(LLaVA)라는 오픈소스 대형 언어 모델을 사용하는 이메일 가상 비서를 공격 대상으로 삼았다. 코넬대 연구팀은 '적대적 자기 복제 프롬프트(adversarial self-replicating prompt)'라는 기술을 사용해 악의적인 프롬프트를 주입했다. 인터레스팅엔지니어링에 따르면, 모리스 II는 악성 프롬프트(prompts)를 주입하여 생성 AI 모델을 조작하고, 이를 통해 스팸 메시지 전송, 허위 정보 유포, 개인 정보 탈취 등의 악의적인 활동을 수행할 수 있다. 와이어드의 보도에 따르면 이 웜은 AI 기반 이메일 비서를 공격해 이메일에서 개인 정보와 관련된 민감한 데이터를 얻고 다른 시스템을 감염시키는 스팸 메시지를 발송할 수 있다. 이 논문의 공동 저자인 코넬 테크 연구원 벤 나시는 와이어드에 "AI웜의 출현은 기본적으로 이전에는 볼 수 없었던 새로운 종류의 사이버 공격을 수행할 수 있는 능력을 갖게 되었다는 것을 의미한다"고 말했다. 연구팀은 생성 AI 활용 방식에 따라 두 가지 유형의 취약점을 제시했다. 첫 번째는 생성 AI 서비스 결과에 의존하는 프로그램이다. 이러한 프로그램은 악성 소프트웨어에 의해 조작되거나 악용될 수 있다. 두 번째는 RAG(Recurrent Aggregation of Generative Models, 생성 모델의 반복적 집합) 기술을 사용하여 AI 쿼리를 향상시키는 프로그램이다. 이러한 프로그램은 특히 RAG 기반 생성 AI 웜 공격에 취약하다. 이 연구는 생성 AI 시스템의 보안 취약점을 식별하고 새로운 종류의 멀웨어 공격 가능성을 제시한다. 이를 통해 향후 생성 AI 개발 시 보안을 강화하는 데 기여할 수 있다. 아직까지 실제 환경에서 생성 AI 웜 멀웨어가 발견된 사례는 없다. 심각한 사생활 침해 우려 연구팀은 논문에서 "생성 AI 웜이 '가까운 미래'에 실제 환경에 확산될 경우 '심각하고 불가피한 악영향'을 초래할 수 있다"고 지적했다. 이는 기업들이 생성 AI 가상 비서를 서비스에 도입하기 전에 사이버 보안 위험에 대한 철저한 사전 검토가 필수임을 시사한다. 나시는 와이어드 인터뷰에서 "이름, 전화번호, 신용카드 번호, 주민등록번호 등 기밀 정보가 포함될 수 있다"고 밝혔다. 즉, 이러한 AI 비서는 방대한 양의 개인 데이터에 접근할 수 있으며, 이는 사용자의 사생활 침해로 이어질 수 있다. 연구팀은 새롭게 구축된 메시지 전송 시스템을 활용하여 전송된 이메일 데이터베이스를 효과적으로 '오염'시키고, 이메일 수신인의 가상 비서 AI가 이메일에서 사용자의 이름, 전화 번호, 신용카드 번호, 사회 보장 번호 등 민감한 정보를 탈취하도록 유도했다. 더욱 심각한 문제는 이 과정을 통해 AI 웜이 새로운 컴퓨터로 전파될 수 있다는 점이다. 연구팀은 심지어 이미지에 악성 프롬프트를 삽입해 AI가 다른 이메일 클라이언트를 감염시키도록 유도하는 데 성공했다. 나시는 "사용자의 민감한 데이터가 포함된 응답은 새 클라이언트(고객)로 전송된 이메일에 회신하여 저장될 때 새로운 호스트를 감염시킨다"고 설명했다. 그는 "자체 복제 프롬프트를 이미지에 인코딩하면 스팸, 악용 자료 또는 광고 이미지를 최초 이메일 후 새로운 클라이언트에게 추가로 전달할 수 있다"고 덧붙였다. 연구 결과는 오픈AI와 구글에 전달됐다. 오픈AI 대변인은 와이어드와의 인터뷰에서 "시스템의 탄력성 향상을 위해 노력하고 있다"고 밝혔다. 나시와 동료들은 논문에서 "AI 웜이 향후 몇 년 안에 확산될 수 있으며 심각하고 예상치 못한 결과를 초래할 것"이라고 주장했다. 이는 기업들이 사이버 보안 위험을 사전에 예방하지 않은 채 생성 AI 비서를 깊숙히 통합하려는 움직임에 대한 경고다. AI 웜 피해 규모 예측 AI 웜은 아직 등장하지 않아 정확한 피해 규모를 예측하기는 어렵다. 그러나 기존 웜과 달리 다양한 공격 방식을 사용할 수 있어 피해 범위가 더욱 크고, 예측하기가 더 힘들 수 있다. 또한 AI 웜 공격을 감지하고 차단하는 보안 시스템은 빠르게 발전하고 있지만 아직 완벽하지 않아 공격을 막는 데 어려움을 겪을 수 있다. 연구팀의 지적처럼 AI 웜은 스스로 복제 및 배포 기능을 갖추고 있어 빠르게 확산될 수 있다. 이는 기업, 정부기관, 개인 사용자 등 다양한 시스템에 심각한 피해를 입힐 수 있다. 또한 AI 웜은 네트워크를 공격해 서비스 중단을 유발할 가능성도 존재한다. 유명한 인공지능 선구자인 무스타파 술레이만(구글 소유 딥마인드 연구소 공동 창립자, 현 마이크로소프트 소비자 AI 사업 부문 총괄 책임자)은 과거 AI 기술이 "상상할 수 없는 규모의 재앙"이 될 수 있다고 경고했다. 20일 뉴욕포스트에 따르면 술레이만은 2023년에 출간된 저서 『다가오는 물결(The Coming Wave)』에서 AI, 합성생물학 및 기타 급성장하는 기술을 통해 "다양한 악의적 행위자들이 상상할 수 없는 규모의 혼란과 불안정, 심지어 재앙을 일으킬 수 있다"고 주장했다. 잘못된 정보의 확산을 촉진하고 경제적 격변을 일으킬 수 있는 AI의 잠재력도 그가 우려하는 부분 중 하나다. 술래이만은 지난해 FT와의 인터뷰에서 AI가 사무직 일자리를 뒤흔들고 고용 시장에서 "심각한 수의 패자를 양산할 수 있다"고 경고했다. 동시에 지난해 가을 월스트리트 저널의 책 리뷰에 따르면, 술레이만은 AI를 제대로 활용하면 "인류의 새로운 여명을 열고 사업을 운영하고 질병을 치료하며 전쟁을 치르는 데 도움이 될 수 있다"며 AI의 잠재적 이점에 대해 낙관적인 전망을 내놓기도 했다. 코넬 테크 연구팀이 제안한 AI 웜 시나리오는 초기 단계에 있는 AI 사업 분야에 양날의 검으로 작용할 수 있음을 시사하고 있다.
- 포커스온
2024-03-21
"암흑물질 존재하지 않는다"⋯우주 나이도 270억년

우주에는 암흑물질이 존재하지 않으며 우주 나이도 270억년이라는 새로운 연구 결과가 나왔다. 과학 전문 매체 퓨처리즘은 18일(현지시간) 캐나다 오타와 대학교 물리학 교수 라젠드라 굽타(Rajendra Gupta)는 우주의 나이가 기존 가설보다 두 배 더 많을 수 있으며, 암흑물질의 존재가 반드시 필요하지 않다고 주장해 학계에 논란을 불러일으키고 있다고 전했다. 이번 연구 논문은 '천체물리학 저널(Astrophysical Journal)'에 게재됐다. 굽타 교수는 지난해 우주의 나이가 일반적으로 알려진 나이보다 두 배나 더 많은 267억년이라고 주장해 화제를 모았다. 최근 논문에서 굽타 교수는 자신의 이론을 바탕으로 암흑물질의 필요성에 대해 이의를 제기했다. 암흑물질은 전자기장과 상호 작용하지 않지만 중력을 미칠 수 있는 물질로, 우주 전체 질량의 26%를 차지하는 것으로 알려져 있다. 그럼에도 불구하고 암흑물질은 직접 관측이 불가능하다는 점이 수 십년 동안 천체물리학자들을 괴롭혀 온 수수께끼였다. 굽타는 성명에서 "이번 연구 결과는 우주의 나이가 267억 년이라는 이전 연구를 통해 우주의 존재에 암흑 물질이 필요하지 않다는 것을 발견할 수 있었다는 것을 확인시켜 주었다"고 말했다. 그러나 굽타 교수의 이론은 전문가들의 기존 합의와 정면으로 충돌하는 논란의 여지가 많은 추정이다. '우주 팽창 가속 현상'은 양의 우주 상수(cosmological constant)와 연관되어 설명되고 있으며, 이 상수는 우주 에너지의 존재를 뒷받침하는 데 사용되어 왔다. 암흑 에너지는 우주 전체 에너지의 약 68%를 차지하는 우주 구성 요소다. 암흑물질은 은하계의 대부분 질량을 구성하며 은하 구조 형성에 영향을 미치는 반면, 암흑 에너지는 우주 팽창 가속을 주도하는 역할을 한다. 어스닷컴은 지난 17일 "현재 우리가 이해하는 우주의 구조는 '정상 물질', '암흑 에너지', '암흑 물질'이라는 세 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있다. 하지만 이번 새로운 연구는 이 기존 모델을 뒤집고 있다"고 전했다. 우주론에서 사용되는 용어인 암흑물질은 빛이나 전자기장과 상호 작용하지 않고 중력 효과를 통해서만 식별할 수 있는 파악하기 어려운 물질을 말한다. 암흑물질은 신비로운 성질에도 불구하고 은하, 별, 행성의 움직임을 설명하는 데 있어 기본적인 요소로 작용해 왔다. 많은 과학자들은 암흑물질이 가시 물질, 방사선, 우주의 대규모 구조에 미치는 중력 효과를 통해 암흑물질의 존재를 추론하고 있다. 암흑물질 이론의 기초 암흑물질 이론은 관측된 천체의 질량과 중력 효과를 기반으로 계산된 질량 사이의 차이에서 출발했다. 1930년대, 스위스 천문학자 프리츠 츠비키(Fritz Zwicky)가 코마 은하단에서 관측되지 않는 '누락된 질량'을 눈에 보이지 않는 물질로 설명할 수 있다고 처음으로 제안했다. 과학자들은 암흑물질을 간접적으로 탐지하는 몇 가지 혁신적인 방법을 개발했다. 지하 입자 탐지기나 우주 망원경으로 수행되는 실험은 암흑물질의 상호작용이나 소멸의 부산물을 관찰하는 것을 목표로 한다. 유럽원자핵공동연구소(CERN)의 대형 강입자충돌기(LHC)도 고에너지 입자 충돌에서 암흑물질 입자의 흔적을 찾고 있다. 이러한 노력에도 불구하고 암흑물질은 아직 직접 검출되지 않았으며, 현대 물리학에서 가장 중요한 난제 중 하나다. 이처럼 암흑물질을 이해하려는 탐구는 천체 물리학 및 입자 물리학의 발전을 계속 견인하고 있다. 향후 관측과 실험을 통해 암흑 물질의 본질이 밝혀져 우주의 미스터리를 밝혀낼 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. '변동 겹합 상수'와 '빛의 피로' 가설 통합 하지만 굽타 교수는 이와 다른 관점을 제시했다. 굽타 교수의 혁신적인 접근 방식은 두 가지 이론적 모델, 즉 변동 결합 상수(CCC)와 '빛의 피로(tired light·TL)'가설을 결합해 CCC+TL 모델로 일컫는 이론을 통합했다. 이 모델은 우주의 시간에 따라 자연의 힘이 감소하고 빛은 먼 거리에서 에너지를 잃는다는 개념을 탐구한다. 이 이론은 엄격한 테스트를 거쳐 은하 분포와 초기 우주의 빛의 진화 등 다양한 천문학적 관측 결과와 일치하는 것으로 밝혀졌다. 굽타 교수는 자신의 수정된 모델을 뒷받침하기 위해 1920년대 후반 물리학자 프리츠 즈비키가 제안한 '빛의 피로(tired light·TL)' 가설을 차용했다. 빛의 피로 가설은 먼 천체에서 오는 빛이 에너지 손실로 인해 적색광이 되는 현상을 설명한다. 굽타 교수는 이 가설과 기존의 우주 상수와는 달리 시간에 따라 자연 상수가 감소한다고 주장하는 새로운 "변화 공액 상수(covarying coupling constant)" 개념을 결합해 암흑 물질을 모델에서 제외시킬 수 있다고 말했다. 우주 팽창 가속 현상은 양의 우주 상수(cosmological constant)와 연관되어 설명되고 있으며, 이 상수는 우주 에너지의 존재를 뒷받침하는 데 사용되어 왔다. 암흑 에너지는 우주 전체 에너지의 약 68%를 차지하는 우주 구성 요소다. 그는 "표준 우주론에서 암흑 에너지는 우주 팽창 가속을 야기하지만 저의 이론에서는 이는 암흑 에너지가 아니라 팽창하면서 약해지는 자연 상수 때문이다"라고 설명했다. 굽타 교수는 "암흑 물질의 존재를 의심하는 논문은 몇몇 있지만, 제 연구는 제가 아는 한 처음으로 암흑 물질의 우주론적 존재를 부정하면서도 오랜 기간 검증되어온 중요한 우주 관측 결과와 일치하는 것이다"라고 덧붙였다. 이번 발견은 암흑 물질이 우주의 약 27%를 차지하고 일반 물질은 5% 미만, 나머지는 암흑 에너지라는 기존의 이해에 도전하면서 동시에 우주의 나이와 팽창에 대한 기존 관점을 재정의하고 있다.
- 포커스온
2024-03-19
[신소재 신기술(14)] 자연에서 처음 발견된 광물 초전도체 '미아사이트'

미국 과학자들이 자연에서 광물 형태로 발견된 세계 최초의 '비전통적인' 초전도체 미아사이트(Miassite)가 발견됐다고 밝혔다. 영국 과학 웹사이트 사이키(phys.org)는 지난 13일(현지시간) 미국 에너지부 국립연구소인 에임스 국립연구소(Ames National Laboratory)의 과학자들이 실험실이 아닌 자연에서도 화학 성분을 가진 최초의 비전통적 초전도체 '미아사이트'를 발견했다고 보도했다. 미아사이트는 자연에서 발견되는 광물 중 하나로, 실험실에서 성장시키면 초전도체 역할을 한다. 연구팀은 미아사이트를 관측한 결과 고온 초전도체와 유사한 특성을 가진 비전통적 초전도체라는 사실을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 '커뮤니케이션즈 머티리얼즈(Communications Meterials)' 저널에 게재됐다. 이번 연구는 미래의 지속 가능하고 경제적인 초전도체 기반 기술 개발에 기초 과학적 이해를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 초전도체란? 초전도는 물질이 전기를 에너지 손실 없이 전도할 수 있는 상태를 말한다. 이러한 초전도체는 의료용 MRI 기계, 전력 케이블, 양자 컴퓨터 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 기존의 초전도체는 잘 알려져 있지만 임계 온도가 낮다. 여기서 임계 온도는 물질이 초전도체 상태를 유지할 수 있는 최고 온도를 말한다. 1980년대에 과학자들은 기존 것들보다 임계 온도가 훨씬 높은 비전통적인 초전도체들을 발견했다. 에임스 연구소의 과학자 루슬란 프로조로프에 따르면, 이러한 비전통적인 초전도체는 모두 실험실에서 만들어진다. 이로 인해, 비전통적 초전도는 자연에서 발생하지 않는다는 일반적인 인식이 형성됐다. 자연에서 발견된 희귀한 광물 프로조로프는 대다수의 초전도 원소와 화합물이 금속 성질을 가지고 산소와 같은 다른 원소와 반응하는 경향이 있어, 자연에서 초전도체를 찾는 것이 어렵다고 설명했다. 그는 특히 미아사이트(Rh17S15)가 복잡한 화학 구조를 가지고 있다는 점에서 흥미롭다고 말했다. 프로조로프는 미아사이트를 처음에는 자연에서 발견될 수 없는, 인공적으로 만들어졌을 것으로 추정했으나, "실제로 자연에서 존재한다는 것이 밝혀졌다"고 말했다. 아이오와 주립대학교의 물리학 및 천문학 석좌교수이자 에임스 연구소의 과학자인 폴 캔필드는 새로운 결정체 물질의 설계와 발견, 성장 방법, 그리고 그 특성을 분석하는 데 깊은 전문 지식을 가지고 있다. 그는 이 프로젝트를 위해 고품질의 미아사이트 결정을 합성하는 작업을 수행했다. 캔필드는 "미아사이트가 러시아 첼랴빈스크주 미아스 강 근처에서 발견된, 일반적으로 잘 형성된 결정으로 자라지 않는 희귀한 광물"이라고 설명했다. 미아사이트 결정의 성장은 매우 높은 용융점을 가진 원소(Rh)와 휘발성이 높은 원소(S)의 결합으로 이루어진 화합물을 탐색하는 더 광범위한 연구 노력의 일부였다. 캔필드 박사는 "순수 원소들의 특성과는 달리, 우리는 이들 원소의 혼합을 통해 최소한의 증기압으로 결정이 저온에서 성장할 수 있도록 하는 기술을 개발했다"고 말했다. 캔필드 박사는 이번 미아사이트의 발견을 "숨겨진 낚시터에서 큰 물고기를 발견한 것과 같다"고 비유했다. 그는 "Rh-S 시스템에서, 우리는 세 가지 새로운 초전도체를 발견했다. 루슬란의 세밀한 측정 덕분에, 미아사이트가 비전통적 초전도체임을 확인할 수 있었다"고 설명했다. '자기장 침투 깊이' 실험 프로조로프의 연구 그룹은 저온에서 초전도체를 연구하기 위한 첨단 기술을 전문으로 한다. 그는 이 물질이 초전도 상태를 유지하기 위해 영하 50밀리켈빈(약 -460°F)까지 냉각되어야 한다고 말했다. 프로조로프 연구팀은 미아사이트의 초전도 특성을 분석하기 위해 세 가지 주요 실험을 실시했다. 가장 중요한 실험은 '자기장 침투 깊이(혹은 런던 침투 깊이, London penetration depth)'다. 이 실험은 약한 자기장이 초전도체 표면을 얼마나 깊게 관통하는지 측정해 초전도체 내부로의 자기장 침투 거리를 결정한다. 전통적인 초전도체의 경우, 자기장 침투 깊이는 저온에서 대체로 일정하게 유지된다. 반면, 비전통적 초전도체에서는 이 침투 깊이가 온도 변화에 따라 선형적으로 변화하는 경향을 보인다. 이러한 실험 결과는 미아사이트가 비전통적 초전도체의 성질을 갖는다는 것을 확인했다. 또 다른 실험은 재료 내에 결함을 주기 위해 고에너지 전자를 사용해 물질에 충격을 주는 방식이다. 프로조로프는 이 방법을 지난 10년 간 그의 연구팀이 주로 사용해온 대표적인 기술이라고 설명했다. 이 실험을 통해 재료의 초전도 특성에 미치는 결함의 영향을 관찰할 수 있다. 이 방법은 이온을 그들의 원래 위치에서 밀어내어 결정 구조 내에 결함을 생성하는 것이다. 이러한 결함은 재료의 임계 온도에 변화를 일으킬 수 있는 장애를 만든다. 전통적인 초전도체는 비자기적 장애에 대해 대체로 둔감하기 때문에, 이러한 테스트에서 임계 온도의 변화가 거의 또는 전혀 보이지 않는다. 반면, 비전통적 초전도체는 무질서에 더 민감해, 결함이 일어나면 임계 온도가 변화하거나 억제될 수 있다. 이러한 변화는 재료의 임계 자기장에도 영향을 미친다. 연구팀은 미아사이트에서 임계 온도와 임계 자기장이 비전통적 초전도체에서 예측한 대로 변화한다는 것을 확인했다. 비전통적 초전도체에 대한 이러한 연구는 초전도 현상의 작동 원리에 대한 과학자들의 이해를 심화시킬 수 있다. 프로조로프는 "비전통적 초전도의 메커니즘을 이해하는 것은 초전도 현상을 경제적으로 응용하는 데 있어 핵심적인 역할을 한다"고 강조했다. 이는 초전도 기술의 상용화 가능성을 높이는 데 중요한 기여를 할 수 있다.
- 포커스온
2024-03-15

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