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드림 체이서 우주선, 국제우주정거장 발사 앞두고 플로리다 도착…세계 첫 상업용 우주선
- 지구 저궤도 위성의 상업적 활용을 확대한다는 나사(NASA) 전략의 일환으로, 시에라 스페이스(Sierra Space)의 무인 우주선이 국제우주정거장으로의 발사를 앞두고 플로리다주에 있는 나사 케네디 우주센터에 도착했다. 22일(현지시간) 나사 홈페이지에 따르면 테나시티(Tenacity)라는 이름의 드림 체이서(Dream Chaser) 우주선은 오하이오주 샌더스키에 소재한 나사의 닐 암스트롱 시험시설에서 기후 제어 운송 컨테이너를 타고 18일 케네디 우주센터에 도착했으며, 지난 11일 이미 도착한 슈팅 스타 화물 모듈에 합류했다. 케네디 센터에 도착하기 전 우주선과 화물 모듈은 나사의 실험 시설에서 우주선 발사 및 대기권으로의 재진입 시 일어날 수 있는 진동 테스트를 받았다. 진동 테스트 후 모듈은 나사의 우주 추진 시설로 이동, 낮은 주변 압력과 화씨-150(섭씨 약 -101도)~300도(섭씨 약 149도)의 극한 온도에 노출하는 시험도 시행했다. 케네디에 도착한 드림 체이서 테나시티 우주선은 우주시스템 시설 내 고층으로 이동, 올해 하반기로 예정된 발사에 앞서 최종 테스트와 발사 전처리를 받게 된다. 우주선은 ULA(United Launch Alliance)의 벌칸 로켓을 타고 케이프커내버럴 우주 기지의 스페이스 론치 콤플렉스-41에서 발사돼 7800파운드(약 3538kg)의 화물을 궤도상의 연구소에 전달할 예정이다. 케네디 센에서의 비행 전 잔여 실험은 음향 및 전자기 간섭 및 호환성 테스트, 우주선의 열 보호 시스템 작업 완료 및 최종 페이로드 통합 등이다. 드림 체이서는 길이 30피트(9.144m), 폭 15피트(4.572m)의 승강체 디자인의 우주선이다. 독특한 날개 디자인으로 화물을 지구 저궤도로 수송할 수 있으며, 나사의 우주왕복선처럼 활주로에 착륙하는 능력을 갖고 있다. 15피트짜리 슈팅 스타 모듈은 내부적으로 최대 7000파운드의 화물을 운반할 수 있으며 3개의 비 가압 외부 페이로드 마운트를 갖추고 있다. 부분적으로 재사용 가능한 운송 시스템은 지구 저궤도에서의 상업용 재공급 서비스를 확대하려는 나사 전략의 핵심 중 하나다. 이를 통해 우주정거장까지 최소 7회의 화물수송 임무를 수행할 예정이다. 향후 임무는 최장 75일간 지속되며, 최대 1만 1500파운드( 6804kg)의 화물을 운반할 수 있다. 드림 체이서 우주선은 재사용이 가능하고 최대 3500파운드(약 1587kg)의 화물을 지구로 가져올 수 있다. 다만 슈팅 스타 모듈은 재진입 중에 버려져 소각된다. 각 임무마다 최대 8500파운드(약 3855kg)의 쓰레기를 처리하게 된다. 미래 나사의 재보급 임무를 수행하기 위한 과정의 일환으로, 나사와 시에라·스페이스는 저궤도에 진입한 우주선을 실제로 테스트할 예정이다. 드림 체이서 테나시티는 우주정거장에 접근하면서 자세 제어, 병진 및 중지 기능을 입증하는 일련의 시연을 수행할 예정이다. 기동성 시연을 마치면 우주정거장 우주비행사들은 카나담2(Canadarm2) 로봇 팔을 사용해 우주선을 잡고 지구를 향한 포트에 도킹한다. 우주선은 궤도상의 실험실에 약 45일간 머무른 후 우주정거장에서 지구로 향해 케네디 우주 시설로 다시 돌아온다. 착륙 후 시에라 스페이스는 필요한 검사를 하기 위해 드림 체이서를 처리 시설로 되돌려 나머지 나사 화물을 하역하고 다음 임무를 준비하는 프로세스를 시작한다.
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- IT/바이오
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드림 체이서 우주선, 국제우주정거장 발사 앞두고 플로리다 도착…세계 첫 상업용 우주선
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[퓨처 Eyes(37)] 양자 컴퓨팅, 초순수 실리콘 개발로 큰 도약
- 과학자들이 실리콘 동위원소 제거를 통해 정제된 초순수 실리콘을 만들어 양자 컴퓨팅 구현에 한 발 더 다가섰다. 최근 영국과 호주의 과학자들이 고성능 큐비트 장치를 구성할 수 있는 초순수 실리콘을 생산해 양자 컴퓨팅 발전에 새로운 가능성을 열었다고 어스닷컴과 인디펜던스 등 다수의 외신이 보도했다. 이번 연구는 호주 멜버른 대학교와 영국 맨체스터 대학교의 첨단 전자 재료 그룹이 주도했다. 실리콘은 전자 제품과 컴퓨팅에서 매우 중요한 소재로, 반도체 기술의 동의어처럼 사용된다. '실리콘 밸리'라는 지명도 실리콘의 중요성을 반영한다. 실리콘은 다양한 조건에서 전기를 전도하도록 만들 수 있으며, 지각에서 두 번째로 풍부한 원소로 쉽게 구할 수 있는 장점이 있다. 지난 수십 년 동안 실리콘은 컴퓨터의 엄청난 확장을 촉진했지만, 실리콘의 순도 문제는 슈퍼컴퓨터 등 고급 시스템에서 제한 요소로 작용했다. 실리콘은 자연 상태에서 실리콘-28(Si-28), 실리콘-29(Si-29), 실리콘-30(Si-30) 등 세 가지 안정적인 동위원소로 존재한다. Si-28은 전체 실리콘의 약 92.23%를 차지하며, Si-29는 약 4.67%, 희귀한 Si-30은 약 3.10%를 차지한다. 이번 연구의 공동 감독자인 데이비드 제이미슨 교수는 "자연적으로 발생하는 실리콘은 대부분 Si-28이지만, 약 4.5% 존재하는 동위원소 Si-29가 문제를 일으킨다"고 지적했다. 그는 "실리콘-29는 각 원자의 핵에 여분의 중성자가 있어 작은 불량 자석처럼 작용해 양자 일관성을 파괴하고 컴퓨팅 오류를 일으킨다"고 설명했다. 연구팀은 이온 주입기를 사용해 컴퓨터 칩에 Si-28 빔을 발사해 Si-29의 불순물을 제거했다. 그 결과 Si-29 함량이 4.5%에서 0.0002%로 감소했다. 제이미슨 교수는 "이온 주입기를 조정해 실리콘을 이 수준으로 순수하게 정제할 수 있다"고 밝혔다. 이번 연구를 주도한 리처드 커리 교수는 "이 획기적인 발전으로 양자 컴퓨팅을 구축하는 작업이 상당히 가속화될 것"이라고 말했다. 커리 교수는 "우리는 실리콘 기반 양자 컴퓨터를 구성하는 데 필요한 중요한 ‘벽돌’을 효과적으로 만들었다"라고 비유하면서, "이 기술은 인류를 변화시킬 잠재력을 가진 기술(양자 컴퓨팅)을 실현 가능하게 만드는 중요한 단계"라고 덧붙였다. 이번 발견은 과학 학술지 커뮤니케이션 머티리얼스-네이처에 게재됐다. 양자 컴퓨터는 큐비트 수가 많을수록 더 강력하지만, 오류에 더 취약하다. 양자 컴퓨팅의 구성 요소인 큐비트는 매우 민감하여 안정적인 환경이 필요하기 때문이다. 온도 변화 등 환경의 아주 미세한 변화도 컴퓨터 오류를 일으킬 수 있다. 다시 말하면, 양자 컴퓨터는 양자 물리학의 무한한 영역을 활용해 일반 컴퓨터가 할 수 없는 일을 수행할 수 있다. 그러나 정보를 처리하고 저장하는 양자 비트(큐비트)는 미세한 온도 변동이나 실리콘 불순물과 같은 사소한 간섭으로 인해 '일관성'을 잃을 수 있다. 그로 인해 오늘날 과학자들이 사용하는 양자 컴퓨터는 절대 온도(-273도)에 가까운 냉장고에 넣어 두는 경우에만 오류 없이 작동할 수 있다. 큐비트는 중첩과 얽힘 같은 고유한 특성을 가지며, 이를 통해 많은 계산을 병렬로 수행할 수 있다. 하지만 큐비트는 환경에 매우 민감하여 쉽게 양자 상태를 잃을 수 있다. 이를 디코히어런스라고 한다. 이러한 취약성 때문에 양자 오류 수정 기술이 필요하다. 실리콘은 기존 컴퓨팅의 기반이 되는 물질로, 연구자들은 실리콘이 확장 가능한 양자 컴퓨터의 해답이 될 것으로 기대하고 있다. 천연 실리콘의 동위원소 문제를 해결한 멜버른 대학교의 과학자들은 Si-29와 Si-30의 원자를 제거하여 양자 컴퓨터에 적합한 고품질의 초순수 실리콘을 만들어냈다. 슈퍼 컴퓨터를 능가하는 양자 컴퓨터는 단 30개의 큐비트로 작동된다. 이 프로젝트에서 실험을 수행한 라비 아차리아 박사는 "고품질 실리콘 큐비트를 생성하는 능력은 지금까지 사용된 실리콘의 순도에 의해 제한되었다. 우리가 보여준 획기적인 순도는 이 문제를 해결한다"고 설명했다. 제이미슨 교수는 "우리의 기술은 인공지능, 보안 데이터, 통신, 백신 및 의약품 설계, 에너지 사용, 물류 및 제조 등 사회 전반에 걸쳐 획기적인 변화를 약속하는 안정적인 양자 컴퓨터로 가는 길을 열어준다"고 밝혔다. 그는 "이제 우리는 매우 순수한 실리콘-28을 생산할 수 있게 됐다. 다음 단계는 많은 큐비트에 대해 동시에 양자 일관성을 유지할 수 있음을 입증하는 것이다. 큐비트가 30개에 불과한 양자 컴퓨터는 일부 응용 분야에서 오늘날의 슈퍼컴퓨터 성능을 능가할 것"이라고 덧붙였다. 새로운 의약품 설계나 정확한 일기 예보는 오늘날의 슈퍼 컴퓨터로는 계산이 너무 어려운 영역이다. 커리 교수는 "대규모 데이터를 처리할 수 있는 능력을 재고할 수 있는 기술을 통해 우리는 기후 변화의 영향을 해결하고, 보안 통신과 백신 설계 등 의료 문제를 해결하는 등 복잡한 현실 문제에 대한 솔루션을 찾을 수 있을 것"이라고 말했다. 이번 연구 성과는 1917년 어니스트 러더퍼드의 '원자 쪼개기' 발견, 1948년 '더 베이비'의 전자 저장 프로그램 컴퓨팅 최초 시연 등 맨체스터 대학교의 과학 혁신 역사와 맞물려 중요한 이정표가 될 것으로 보인다. 연구팀은 이번에 발견한 초순수 실리콘이 큐비트가 많은 양자 컴퓨터가 더 오랫동안 안정적으로 작동하는 데 도움이 될 것이며, 다음 단계는 이를 테스트하는 것이라고 말했다.
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[퓨처 Eyes(37)] 양자 컴퓨팅, 초순수 실리콘 개발로 큰 도약
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[먹을까? 말까?(15)] 희귀 햄버거, 미국 젖소 조류독감 감염으로 안전 점검 필요
- 최근 미국에서 젖소의 조류독감 감염으로 양이나 사슴 등 동물의 고기로 만든 희귀 햄버거의 위생 안전 문제가 수면위로 떠오르고 있다. 양고기 햄버거는 양고기 특유의 독특한 풍미와 약간의 지방 함량이 특징이다. 일반적으로 양파, 마늘, 허브 등 양념을 듬뿍 넣어 만들며, 페타 치즈, 후무스 등 양오긱와 잘 어올리는 토핑을 추가하기도 한다. 미 농무부(USDA)는 미국에서 젖소에서 H5N1 조류독감 바이러스가 검출된 후 생고기에 대한 즉각적인 조류독감 실험실 테스트에 나섰다. CNN은 지난 16일(현지시간) 젖소에서 검출된 H5N1 조류 독감 바이러스에 대한 새로운 USDA 테스트 결과에 대해 보도했다. 미국 농무부의 실험실 테스트 결과, 생 소고기에서 H5N1 조류 독감 바이러스는 발견되지 않았다. 그러나 이 테스트는, 희귀 햄버거를 먹는 것이 왜 위험한지를 상기시켜주었다. 햄버거 패티, 얼마나 익히는 게 안전할까? 농무부는 최근 젖소에서 H5N1 조류 독감 바이러스가 검출된 후 안전한 식품 취급 요령을 확인하기 위해 실시한 일련의 테스트의 일환으로, 대체 바이러스를 갈은 소고기에 섞은 다음 다양한 시간과 온도에서 패티를 조리하는 실험을 진행했다. 연구원에 따르면 중간 크기의 햄버거 패티를 섭씨 145도까지 조리한 햄버거나 160도까지 조리한 웰던 버거에서는 바이러스가 발견되지 않았다. 그러나 120℃ 이하로 익힌 패티에서는 살아있는 바이러스가 일부 발견됐다. USDA의 고병원성 조류 인플루엔자 수석 고문 대행인 에릭 디블은 "바이러스는 '훨씬, 훨씬 낮은 수준'으로 존재했다"고 말했다. 그러나 낮은 온도에서 익힌 햄버거 패티에 존재하는 소량의 바이러스가 사람을 병에 걸리게 할 수 있는지는 아직 알려지지 않았다. 디블은 USDA는 이미 살모넬라균이나 대장균과 같은 박테리아에 의한 감염을 피하기 위해 식품 온도계로 측정한 내부 온도를 160℃까지 조리할 것을 소비자에게 권고하고 있다고 지적했다. 그는 "이미 권장되고 있는 안전한 식품 취급이나 안전한 조리 관행을 바꿀 필요는 없다고 생각한다"고 말했다. 디블은 지난 5월 6일부터 5월 12일까지 전국 실험실에서 소의 H5N1 조류 독감에 대한 1100건의 검사를 처리했으며, 그 중 278건이 양성으로 추정된다고 말했다. 그는 같은 동물에서 여러 샘플을 채취하거나 검사를 합칠 수 있기 때문에 검사 건수가 검사한 동물의 수나 양성 판정을 받은 동물의 수를 반영하지 않는다고 경고했다. 약 600건의 검사는 주(Stste)를 이동하는 젖소에 대한 검사를 의무화하는 USDA의 새로운 명령에 따라 수행됐다. 또 다른 450건의 검사는 감염 증상을 보이는 젖소를 대상으로 실시됐다. 희귀 햄버거, 먹어도 안전한가? 그렇다면 소고기가 아닌 사슴 고기 등으로 만든 희귀한 햄버거 패티는 어떨까. 사슴고기 햄버거는 소고기보다 높은 단백질 함량과 낮은 지방 함량을 가지고 있다. 사슴 고기 특유의 맛을 살리기 위해 소금, 후추와 같은 간단한 양념으로만 맛을 내기도 하고, 버섯이나 베이컨, 크랜배리 소스 등 다양한 토핑을 활용해 풍미를 더하기도 한다. 그러나 미국에서는 지난 4월 만성소모성질병(CWD: Chronic wasting disease), 즉 '좀비사슴병(광록병)'을 앓고 있던 사슴 고기를 먹은 사냥꾼 2명이 비슷한 신경 질환을 앓고 사망한 소식이 뒤늦게 알려지면서 CWD가 동물에서 인간으로 전염될 수 있다는 우려가 제기됐다. CWD에 감염된 사슴은 체중 감소, 균형 조정력 상실, 무기력증, 체중 감소, 침흘림, 사람에 대한 두려움 부족 등의 현상이 나타나기 때문에 '좀비사슴병'이라고도 불린다. 샌안토니오에 있는 텍사스 대학교 건강과학센터의 연구원들은 지난 2022년 CWD를 앓고 있었던 사슴 고기를 먹은 두 명의 사냥꾼이 CWD와 같은 신경 질환인 산발성 크로이츠펠트야콥병(CJD) 발병한 후 어떻게 사망했는지를 보고했다. 연구진은 두 번째로 사망한 남성이 77세였으며 정신적인 혼란과 공격성을 나타냈고, 치료를 진행했지만 한 달 안에 사망했다고 밝혔다. 올해 4월 초 미국 신경과 학회 연례 회의에서 발표된 사례 보고서에서 연구원들은 "사망한 환자의 병력은 CWD가 동물로부터 인간으로의 전염 가능성을 시사한다"라고 적어 사슴고기 섭취에 주의보를 내렸다. 연구 결과는 ‘노롤로지’ 저널에 게재됐다. 그밖에 사슴고기 외에도 악어고기, 말고기, 코끼리고기 등 다양한 희귀 고기로 만든 햄버거가 있다. 미국 뉴욕에 있는 바이트 카페(Bite Cafe)는 특이한 재료를 사용한 햄버거를 제공하는 곳으로 악어고기, 사슴 고기 등을 햄버거 메뉴에 포함시켰다. 호주 루버거(RooBerger)는 캥거루 고기를 사용한 햄버거를 파는 매장으로 유명하지만 사슴고기 등 다른 희귀 고기를 사용하는 햄버거도 있다. 희귀 햄버거 패티의 맛에 대한 호기심 때문에 건강을 잃지 않도록 주의하는 것이 바람직하다. 한편, 미국에서는 젖소의 조류독감 바이러스 검출로 우유를 마시는 것이 안전한가에 대한 우려도 제기됐다. 미 연방 식품의약국(FDA)에 따르면 저온살균처리된 우유는 마셔도 안전하다는 대답이다. 저온살균공정은 1860년대에 발명됐다. 1860년대에 프랑스 미생물학자 루이 파스퇴르는 와인과 맥주를 가열하면 부패를 일으키는 미생물이 죽는다는 사실을 발견했다. 이는 당시 프랑스에서 매우 심각한 문제였다. 섭씨 63도(화씨 143)도에서 30분간 가열하는 방법으로 '저온살균법'으로 알려지게 된 이 가열 과정은 제2차 세계대전 이전에 미국에서 채택됐다. 당시 미국에서 발생하는 식중독 질병의 23%가 우유로 인해 발생했다. 1973년에 연방 정부는 미국 내 전역에서 판매되는 모든 우유를 저온 살균하도록 요구했고, 1987년에는 원유의 주 간 판매를 금지했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(15)] 희귀 햄버거, 미국 젖소 조류독감 감염으로 안전 점검 필요
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중국, 캄보디아와 합동 군사 훈련서 기관총 장착 로봇 전투견 선봬
- 중국군이 캄보디아군과 역대 최대 규모의 군사 훈련을 시작하면서 기관총이 장착된 로봇 전투견을 선보였다. 이와 관련, 미국은 동남아시아 국가에서 중국의 영향력이 커지는 것에 대해 크게 우려하고 있다고 디펜스포스트가 전했다. 캄보디아는 오랫동안 중국의 확고한 동맹국으로서 수십억 달러의 투자를 받아왔다. 그런 가운데 중국은 동남아 지역에서 영향력을 확대하기 위해 태국 만에 증설 작업 중인 캄보디아 해군 기지를 사용할 가능성이 크게 높아지고 있다. 이번 양국 군사 훈련에는 중국군 760명을 포함해 2000명 이상의 병력이 참가하며, 캄퐁츠낭(Kampong Chhnang) 중부 원격 훈련센터와 프레아 시아누크(Preah Sihanouk) 해상에서 진행된다. '골든 드래곤(Golden Dragon)'으로 불리는 15일간의 군사 훈련에는 중국 전함 3척을 포함한 전함 14척, 헬리콥터 2대, 장갑차 및 탱크 69대가 참여하며 실사격, 대테러, 인도주의적 구조 훈련을 벌인다. 전시된 군장비에는 등에 자동 소총(기관총)이 장착된 원격 제어 4족 로봇 ‘로보독(로봇 개)’이 포함되었다. 조련사는 로봇 전투견들을 목줄에 묶어 두었고, 언론인과 고위 간부들에게 사격 기술이 아닌 걷는 능력만을 보여주었다. 훈련을 시작하면서 캄보디아군 총사령관 봉 피센은 테러와의 전쟁에서 양국 군대의 능력을 강화할 것이라고 말했다. 봉 피센은 과거 캄보디아 지도자들의 주장을 반복하면서 캄보디아 영토에 외국 군사 기지를 허용하지 않을 것이라고 주장했다. 그러나 캄보디아가 미국의 자금 지원으로 건설하고 미군 훈련이 실시됐던 캄보디아 항구 도시 시아누크빌 근처의 림 해군 기지 시설을 해체한 후부터 사정은 달라졌다. 중국이 기지 업그레이드 자금을 지원하기 시작했던 것. 기지 확장 작업이 시작된 후 지난해 12월 중국 전함 두 척이 처음으로 림에 정박했다. 그리고 최근 캄보디아 국방부는 림에 정박한 중국 전함이 캄보디아 해군 훈련을 지원하고 골든 드래곤 훈련 준비를 진행했다는 사실을 공식 확인했다. 국방부는 중국 전함이 "중국이 캄보디아를 위해 건설하고 있는 림 해군 기지를 시험하기 위한 것“이며, 중국군이 기지에 주둔할 것이라는 전망에 대해서는 부인했다. 미국 정부는 영유권 분쟁이 진행되고 있는 남중국해 근처 태국만에서 림 기지가 중국에게 중요한 전략적 위치를 제공할 수 있다고 우려했다. 캄보디아 관리들은 림에 새로 건설하는 363m 부두가 항공모함 정박을 위한 시설이라는 사실을 부인한 바 있다. 한편 캄보디아 육군은 2024년 훈련은 역대 최대 규모이며 비용은 중국이 부담할 것이라고 말했다. 첫 번째 골든 드래곤 훈련은 2016년에 있었으며, 캄보디아는 2017년 초 과거 7년 동안 미군과 함께 실시해 왔던 유사한 합동 군사 훈련인 ‘앙코르 센티넬’을 폐지했다. 캄보디아군에 따르면 중국의 세 번째 전함이 군사 훈련을 위한 병력과 물자를 싣고 시아누크빌에 정박했다고 한다. 이번 훈련은 지난 4월 중국 왕이(王毅) 외교부장이 3일간 캄보디아를 방문해 양국 관계를 강화한 데 이어 이뤄졌다. 한편, 중국군이 기관총을 탑재한 4족 로봇개를 선보인 시점은 최근 미국 해병에서 소총을 장착한 인공지능(AI) 로봇개를 테스트하고 있다는 보도와 맞물려 더욱 이목을 끌고 있다. 미국 전쟁 연구 웹사이트 '워존(The War Zone)'은 미국 해병특수작전사령부(MARSOC)가 소총을 장착한 4족보행 로봇 개를 테스트하고 있다고 최근 보도했다 테스트 대상 로봇개 시스템은 필라델피아에 위치한 미국의 군수업체 고스트 로보틱스(Ghost Robotics)가 개발한 것으로, 이 회사는 이미 장거리 소통을 장착한 로봇 개를 선보인 바 있다. 비즈니스 인사이더는 최근 MARSOC는 이 로봇 개에게 공격 능력을 추가하는 것을 평가하는 것으로 보인다고 전했다. 소총이나 기관총을 장착한 로봇개의 등장은 이미 무인항공기(UAE)드론이 맹할약을 펼치고 있는 오늘날 전쟁을 더욱 참혹한 양승으로 몰고갈 것으로 우려된다. 지난 2022년 2월 24일 발발해 2년 4개월째 질질 끌고 있는 러시아-우크라이나 전쟁 뿐만 아니라, 2023년 10월 7일 시작해 8개월 이상 교전을 벌이고 있는 이스라엘-하마스 간의 전쟁에서 드론이 투입돼 가공할만한 파괴력을 과시했다.
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중국, 캄보디아와 합동 군사 훈련서 기관총 장착 로봇 전투견 선봬
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[신소재 신기술(48)] 해킹 불가능한 양자 항법 시스템, 영국에서 최초 비행 테스트
- 영국에서 해킹이 불가능한 항공기 양자 기술 시험 비행이 성공했다. 영국 항공기에서 획기적인 양자 기술 시험 비행이 성공적으로 진행되어 기존 GPS 시스템을 보완하는 견고한 백업 시스템 개발에 새로운 가능성을 제시했다고 BBC가 최근 보도했다. 이번 연구 개발을 지원한 영국 정부는 공개적으로 인정된 최초의 양자 기술 항공기 시험 비행이라고 밝혔다. 앤드류 그리피스 과학부장관은 지난 9일(현지시간) 시험 비행 후 "영국이 세계 양자 기술 선두 국가임을 다시 한 번 증명하는 사례"라고 밝혔다. 양자 기술 기업인 인플렉션(Infleqtion)이 주도하고 업계 및 학계 파트너와 협력한 이 프로젝트는 정부로부터 약 800만 파운드(약 137억원)의 지원을 받았다. 25억 파운드(약 4조 2947억원) 규모의 국가 양자 전략(National Quantum Strategy) 및 국가 양자 기술 프로그램(National Quantum Technologies Programme)과 함께 이 자금 지원은 선도적인 양자 기반 경제로서 영국의 입지를 확고히 하는 것이 목표라고 영국 국방 기술업체 키네틱(QinetiQ)은 밝혔다. 인플렉션이 이끄는 틈은 일련의 시험 비행 동안 두 가지 획기적인 양자 기술, 즉 기술 기업 티커(Tiqker) 광학 원자 시계와 밀폐된 초저온 원자 기반 양지 시스템을 키네틱의 개조 항공기인 RJ100에 탑재해 시연했다. 현재 주로 사용되고 있는 GPS는 위성 기반 시스템이지만, 이번 시험에 사용된 것은 양자 기반 시스템이다. 양자 기술은 매우 미세한 단위의 물질 특성을 이용하는 기술을 말한다. GPS는 항공기, 선박, 자동차 운행뿐만 아니라 군사 분야에서도 중요하게 사용되며, 스마트폰의 위치 정보에도 활용된다. 하지만 GPS 신호는 간섭(재밍, jamming) 또는 위장(스푸핑, spoofed)을 통해 오류를 발생시킬 수 있다. 실제로 지난 3월 그랜트 샤프스 영국 국방장관이 탑승한 RAF 항공기의 GPS 신호가 러시아 영토 인근을 비행하는 동안 간섭을 받았던 사례가 있다. 핀란드 항공사인 핀에어 또한 항공기 2대가 GPS 간섭을 받은 후 매일 운항하던 에스토니아 타르투(Tartu) 행 운항을 한 달 동안 중단해야 했다. 전문가들은 러시아가 위성 항법 시스템에 장애를 일으켜 수천 건의 민간 항공편에 영향을 미쳤다고 비난했다. 드론과 미사일을 포함한 많은 군사 기술에도 GPS가 사용된다. 하지만 GPS 간섭은 소규모로도 진행될 수 있다. 예를 들어 고용주가 차량에 GPS 추적 장치를 설치한 경우 운전자가 이를 차단하는 데에도 사용될 수 있다. 전문가들은 GPS가 우주에서 수신되는 신호에 의존하기 때문에 자동차 헤드라이트 정도의 출력만을 갖춘 GPS 위성은 쉽게 간섭을 받을 수 있다고 지적했다. 영국에서 이번에 시험 운행한 새로운 시스템은 -273°C(절대 영도 근처)까지 냉각된 원자 군을 사용한다. 원자 군은 항공기 자체에 탑재되기 때문에 스푸핑이나 전파 방해의 영향을 받지 않는다. 새로운 시스템은 매우 작은 입자를 다루는 과학 용어로 ‘양자 시스템’이라고 부른다. 개별 원자는 엄청나게 작으며(머리카락 한 가닥은 약 100만 개의 원자로 이루어져 있음), 이러한 미세한 양자 단위에서 작업하는 것은 지상에서도 매우 어렵다. 원자를 사용하는 이 시스템은 항공기의 방향과 가속도 측정을 목표로 한다. 이를 종합적으로 활용하면 비행기의 정확한 위치를 정밀하게 파악하는 데 사용할 수 있다. 이번 시험 비행은 이처럼 미세한 원자를 매우 제한된 공간인 까다로운 항공기 환경에서도 사용할 수 있음을 보여주었다. 영국 정부는 이번 시험 비행이 "영국 내 최초의 항공기 탑재 양자 기술 시험"이자 "공개적으로 알려진 전 세계 최초의 시험 비행"이라고 밝혔다. 이달 초 마무리된 이번 시험 비행에는 양자 기술 기업인 인플렉션(Infleqtion)과 항공 우주 기업 BAE 시스템스(BAE Systems), 영국의 방 및 안보 과학 기술 연구 기관 키네틱(QinetiQ)이 참여했다. 하지만 양자 기술 자체는 매우 미세하지만 현재까지 개발된 장비는 여전히 사이즈가 크다는 단점이 있다. 이 프로젝트에 참여했던 BAE 시스템스 팀의 헨리 화이트(Henry White)는 이러한 이유로 "더 넓은 공간을 확보할 수 있는 선박"에 처음으로 적용될 가능성이 있다고 언급했다. 이번 시험 비행에서는 GPS 신호가 차단된 경우 백업으로 사용할 수 있는 양자 시계도 항공기에 탑재됐다. 실험실에서 최고의 양자 시계는 놀라운 정확도를 자랑했다. 화이트는 "우주 초기부터 작동하기 시작했다면 지금까지 1초도 늦지 않았을 것"이라고 말했다. 그는 이번 시험 비행이 "중대한 이정표"라고 평가하면서도 실제 활용까지는 시간이 걸릴 것이라고 인정했다. 항공 보안 분야의 사이버 보안 회사인 펜 테스트 파트너스(Pen Test Partners)의 켄 문로(Ken Munro)는 이번 시험 비행이 "올바른 방향으로 나아가는 중요한 발걸음"이라고 평가하면서도 "영국 상용 항공 분야에서 실제로 적용되기까지는 10~20년이 걸릴 것"이라고 예상했다. 영국 항공기에서 진행된 양자 기술 시험 비행은 GPS 시스템에 대한 의존도를 높일 수 있는 획기적인 기술 개발에 중요한 진전을 보여주었다. BBC는 아직 초기 단계이지만, 이번 시험 비행은 미래 항공 및 해양 운송 분야에 혁신을 가져올 수 있는 문을 열었다고 평가했다. 향후 연구 개발을 통해 양자 기술 기반 항법 시스템의 정확도, 효율성, 실용성을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(48)] 해킹 불가능한 양자 항법 시스템, 영국에서 최초 비행 테스트
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[먹을까? 말까?(14)] 사과사이다 식초, 체중 조절 효과…치아 애나멜 침식·식도 손상 등 부작용
- 사과 사이다 식초가 체중 조절 효과가 있지만 과도하게 섭취할 경우 치아 에나멜(법랑질)을 침식하고 목을 상하게 하는 것으로 밝혀졌다고 씨넷이 전했다. 식초는 기원전 5000년 이상 전부터 사용되어 온 오랜 역사를 가진 식품으로 보존료, 향미제, 피클이나 장아찌 등의 절임 재료, 약으로 사용됐다. 특히 이집트, 중국, 그리스 등에서 건강 유지 보조제로 활용됐다. 사과 사이다 식초란? 사과 사이다 식초(Apple Cider Vinegar)는 사과 주스를 발효시켜 만든 식초의 한 종류다. 사과사이다 식초는 사과와 설탕, 효모를 혼합하여 발효시켜 만든다. 먼저 사과를 갈아 주스를 만들고, 이 주스를 효모와 함께 발효시켜 알코올로 변환한다. 그 후, 박테리아를 이용해 이 알코올을 초산으로 변환시키면 사과 사이다 식초가 완성된다. 발효 과정에서 효모가 설탕을 분해하여 알코올을 생성하고, 그 후 박테리아가 알코올을 아세트산으로 변환시켜 사과 사이다 식초 특유의 독특한 냄새와 맛이 형성된다. 이 아세트 산은 건강에 도움이 되는 다양한 성분을 함유하고 있다. 사과 사이다 식초는 특유의 신맛과 강한 향을 가지고 있으며, 여러 용도로 사용된다. 일반적으로 요리에 사용되며, 샐러드 드레싱이나 소스를 만들때 자주 들어간다. 또한, 건강 보조제로도 인기가 많아, 일부 사람들은 체중 감량, 혈당 조절, 소화 개선 등을 위해 소량을 물에 희석해 마시기도 한다. 뿐만 아니라, 피부 관리나 머리카락 세정 등 미용 목적으로도 사용된다. 사과 사이다 식초는 여과해서 저온 살균처리한 투명한 제품과 미생물 덩어리가 남아있는 탁한 제품의 생 사과 사이다 식초 두 가지 종류가 있다. 식초 병 바닥에 모이는 흐린 침전물은 박테리아와 효모의 조합인 '모체'다. 일부에서는 모체에 미량의 건강한 박테리아와 프로바이오틱스가 함유되어 있어 건강상의 이점을 제공하는 것으로 추정하고 있다. 사과사이다 식초는 항균 및 항산화 특성을 가지고 있으며, 일부 연구에서는 미생물 덩어리가 건강에 도움이 되는 프로바이오틱스를 함유하고 있다고 추측한다. 사과 사이다 식초의 잠재적 이점 아직 더 많은 연구가 필요하지만, 일부 연구 결과에 따르면 사과 사이다 식초는 특정 건강 문제 개선과 체중 조절에 도움이 될 수 있다. 사과 사이다 식초는 체중 감량, 제2형 당뇨병, 혈당 및 콜레스테롤 조절에 도움이 될 수 있으며 음식에서 유해한 박테리아의 번식을 예방할 수 있다. ◇혈당 조절 및 당뇨 관리 미국 질병통제예방센터에 따르면 당뇨병 환자의 최대 95%가 제2형 당뇨병을 앓고 있다고 한다. 제2형 당뇨병은 인슐린 저항성 또는 인슐린 생성 부족으로 인해 발생한다. 연구에 따르면 사과 사이다 식초는 인슐린 반응을 개선하고 식후 혈당 수치를 낮출 수 있다고 한다. 잠들기 전에 사과 사이다 식초를 섭취하면 기상 후 공복 혈당도 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 당뇨병, 특히 당뇨병 치료제를 복용하고 있는 경우 사과 사이다 식초를 섭취하기 전에 반드시 의사와 상담하는 것이 좋다. ◇ 유해균 제거 효과 식초는 천연 살균제로 알려져 있으며 스태피로코쿠스균, 칸디다균과 같은 미생물을 제거하는 데 효과적이다. 사과 사이다 식초의 아세트산은 대장균, 노로바이러스 등의 번식을 억제하여 식중독을 예방하는 데 도움이 된다. 식초는 대장균과 노로바이러스가 음식에서 자라는 것을 방지할 수 있기 때문에 한국에서 인기 있는 보존제로 사용된다. 대장균은 섭취 시 식중독을 일으킬 수 있지만 사과 사이다 식초의 아세트산 살균 효과로 식중독을 예방할 수 있다. ◇ 체중 감소 사과사이다 식초는 식전 또는 식사 중 섭취 시 포만감을 증가시켜 체중 조절에 도움이 된다는 연구 결과가 있다. 연구에 따르면 식사와 함께 사과사이다 식초를 섭취한 사람들은 하루 200~275kcal 정도 더 적게 섭취한 것으로 나타났다. 3개월 동안 하루 1~2큰술의 사과사이다 식초를 섭취한 사람들은 최대 3.7파운드(약 1.7kg)의 체중 감소와 체지방 감소 효과를 보였다. ◇ 콜레스테롤 수치 개선 높은 콜레스터롤과 중성지방(트리글리세리드) 수치는 심장질환의 위험을 증가시킬 수 있다. 하루 최대 30ml의 사과사이다 식초를 저칼로리 식단과 함께 섭취하면 총 콜레스테롤과 중성지방 수치를 낮추는 동시에 HDL '좋은' 콜레스터롤 수치를 높이는 데 도움이 될 수 있다. 제2형 당뇨병 환자도 식단에 14.17g(0.5온스)의 사과 사이다 식초를 추가하면 총 콜레스테롤과 중성지방 수치에 긍정적인 결과를 볼 수 있다. 사과 사이다 식초 부작용 사과 사이다 식초는 이점이 있지만 메스꺼움이나 구토를 유발하는 등 잠재적인 부작용도 있다. 게다가 식초의 높은 산성도는 치아 에나멜을 침식할 수 있다. 한번 벗겨진 치아 에나멜은 복구되지 않는다. 또한 식초를 희석하지 않고 마시는 경우 식도 또는 인후에 손상을 입힐 수 있다. 또한 저칼륨혈증(칼륨 수치 저하)을 유발할 수 있다. 이뇨제, 인슐린 및 기타 약물과 상호작용할 수 있다. 사과 사이다 식초를 물이나 주스에 타서 마시면 목과 치아 손상 위험도 줄일 수 있다. 1~2스푼을 물이나 주스에 섞어 마시면 배탈을 완화시킬 수도 있다. 사과 사이다 식초 복용량 사과 사이다 식초의 복용량은 사용 목적에 따라 다르다. 권장량은 일반적으로 2티스푼에서 2테이블스푼이다. 사과 사이다 식초를 마시고 싶다면 물이나 좋아하는 주스나 차에 희석하여 마시면 된다. 드레싱이나 마요네즈를 직접 만들 때 섞어 먹을 수도 있다. 피부 트러블을 위해 목욕에 한두 컵을 넣을 수도 있다. 사과사이다 식초 한 스푼과 물 한 컵을 섞은 다음 거즈나 면을 용액에 적셔 습포를 만들에서 사용할 수 있다. 사과 사이다 식초를 헤어 린스로 사용하려면 물 한 컵에 최대 2큰술을 섞은 다음 샴푸 후 모발에 부어준 뒤. 5분 정도 기다렸다가 헹구어 준다. 사과 사이다 식초는 두피를 자극할 수 있으므로 약하게 희석해서 사용하는 것이 좋다. 일부 연구에서 사과 사이다 식초의 효능이 밝혀졌지만, 사과 사이다 식초의 효능이 얼마나 유익한지 확실히 증명하려면 더 많은 연구가 필요하다. 다른 자연 요법과 마찬가지로 사과 사이다 식초를 복용하기 전에 의사와 상담하고 피부에 사용하기 전에 피부 테스트를 해야 한다. 여기서 있는 사과 식초 사이다에 대한 내용은 교육 및 정보 제공 목적으로만 제공되며 건강 또는 의학적 조언이 아니다. 건강 상태나 건강 목표에 대해 궁금한 점이 있으면 반드시 의사나 기타 자격을 갖춘 의료 전문가와 상담해야 한다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(14)] 사과사이다 식초, 체중 조절 효과…치아 애나멜 침식·식도 손상 등 부작용
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[신소재 신기술(46)] 머리카락만큼 얇고 소리 75% 차단하는 '방음 커튼'
- 아파트 등 공동주택이 늘어나면서 한밤중에 들려오는 소리에 잠을 못 이루는 사람이 많다. 반대로 너무 예민해서 자신이 내는 소리에 옆방이나 옆집 사람이 잠 못 이루는 것을 걱정하는 경우도 있다. 머리카락만큼 얇지만 소리를 75% 차단하는 방음 커튼이 미국에서 개발돼 층간 소음 등 소음 문제 해결에 희소식을 전하고 있다. 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 요엘 핀크(Joel Fink) 등 연구팀은 머리카락처럼 가는 직물에 스피커 기술을 접목해 조용한 공간을 만들 수 있는 방음 커튼을 개발했다고 발표했다. 방음 실크, 노이즈 캔슬링 기능 과학 전문 매체 기가진(Gigazine)에 따르면 MIT가 개발한 '방음 실크(soundproof silk)'는 두 가지 방식으로 조용한 공간을 조성하고 소음을 억제한다. 첫 번째는 소리에 반응해 음파를 발생시켜 소음을 상쇄하는 노이즈 캔슬링(noise-canceling) 기능이다. 직물에 노이즈 캔슬링 기능을 부여하는 기술은 직물을 마이크로 만드는 데 사용되는 기술을 응용한 것이다. 이전 연구에서는 진동을 받으면 전기 신호를 방출하는 압전 섬유를 직물에 꿰매어 직물 마이크를 제작했다. 반면 방음 실크는 압전 섬유에 전기 신호를 통과시켜 소리를 생성했다. 연구팀은 심지어 방음 실크를 원형 프레임에 부착해 바흐 음악을 재생하는 스피커로 사용하는 데도 성공했다. 이 직물은 소음과 반대 위상의 음파를 방출해 소리를 상쇄시켜 소음 제거 방음 실크를 구현했다. MIT의 그레이스 양(Grace Yang) 연구원은 이번 연구에 대해 "직물을 이용해 소리를 낼 수도 있지만 우리가 사는 세상은 이미 소음으로 가득 차 있기 때문에 소리를 내는 것보다 침묵을 만드는 것이 더 가치 있다고 생각했다"고 설명했다. 그러나 이 소음 제거 기능은 헤드폰과 귀 사이의 공간과 같은 좁은 공간에서만 작동하며 큰 방과 같은 넓은 공간에서는 작동하지 않는다. 직물에 진동 제어 기능 삽입 따라서 연구팀은 방음 실크에 두 번째 기능을 삽입했다. 섬유의 진동을 제어하고 직물이 움직이지 않도록 해 소리가 직물을 통과하지 못하게 한 것이다. 예를 들어, 아파트에서 이웃이 한밤중에 소음을 낼 경우 소음으로 인해 벽이 진동해 방 안에 소리가 발생하기 때문에 소리가 다음 아파트로 전달된다. 연구팀은 직물을 가만히 잡고 있을 때 방음 실크가 거울처럼 작동해 소리를 반사하고, 소리가 직물을 통해 청취자에게 전달되는 것을 막는다는 것을 발견했다. 이러한 방음 효과는 방과 같은 넓은 공간에서도 작동한다. 실제로 연구팀은 위의 그림 왼쪽 하단의 '직접 억제 모드'와 함께 소음 제거 기능을 테스트했을 때 최대 65데시벨, 즉 사람이 큰 소리로 말하는 것과 같은 음량의 소리를 줄일 수 있다는 것을 발견했다. 또한 직물의 진동을 억제하는 '진동 억제 모드'(오른쪽 하단)는 최대 75%까지 소음 전달을 줄일 수 있었다. 연구팀은 앞으로 다중 주파수를 차단할 수 있는 직물을 연구하고 압전 섬유 개수, 봉제 방법 및 인가 전압을 변경하여 방음 성능을 더욱 향상시킬 계획이다. 연구팀은 "이 특수 커튼을 통해 '역위상을 통한 소리의 상쇄와 '직물의 진동을 억제해 소리를 반사하는 것'이 가능하다"고 밝혔다. 이번 연구 내용은 2024년 4월 1일자 과학저널 '언드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(46)] 머리카락만큼 얇고 소리 75% 차단하는 '방음 커튼'
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미국 해병특수작전사령부, 소총 장착 AI 로봇개 테스트
- 인공지능(AI) 칩을 탑재한 전쟁 무기에 무인 항공기(UAV) 드론 외에 소총을 휘두르는 AI 로봇 개가 등장해 이목을 끌고 있다. 드론은 2년 이상 질질 끌고 있는 러시아와 우크라이나의 전쟁과 이스라엘-하마스 간의 전쟁에 등장해 가공할만한 파괴력을 과시했다. 미국 전쟁 연구 웹사이트 '워존(The War Zone)'은 미국 해병특수작전사령부(MARSOC)가 총기 장착 4족보행 로봇 개를 테스트하고 있다고 보도했다. 테스트 대상 로봇개 시스템은 필라델피아에 위치한 고스트 로보틱스(Ghost Robotics)가 개발한 4족(발이 4개) 무인 지상 차량(Q-UGV)인 '비전 60'을 기반으로 하고 있다. 비전 60은 모든 기상 조건에 적합한 중형 지상 드론이다. 미 국방부는 수년간 Q-UGV를 테스트해 인공지능과 데이터 분석 기능을 활용하여 군사 자산에 대한 잠재적 위협을 탐지하는 데 사용했다. 비즈니스 인사이더는 최근 MARSOC는 이 로봇 개에게 공격 능력을 추가하는 것을 평가하는 것으로 보인다고 전했다. 해병특수작전사령부는 오닉스 인더스트리(Onyx Industries)의 센트리 원격 무기 시스템을 장착한 로봇 개 두 대를 갖추고 있다. AI 탑재 로봇개 한 대는 7.62x39mm 구경 소총을, 다른 한 대는 6.5mm 크리드무어 구경 소총을 장착하고 있다. 오닉스 인더스트리의 사업 개발 관리자 에릭 쉘은 워존과의 인터뷰에서 '터널 작업'과 '경계 안보'에 이 시스템을 사용했다고 밝혔지만 사용 장소에 대해서는 언급을 피했다. 오닉스의 링크드인 계정에 게시된 동영상에는 총기 장착 로봇 개가 작동하는 모습이 등장한다. MARSOC은 보도 이후 워존과의 성명에서 Q-UGV가 "'지상 로봇 평가에서 많은 기술 중 하나'로 테스트되고 있다"고 밝혔다. 성명에는 "현재로서는 MARSOC은 이 기능을 현장에 투입하지 않고 있다. 무기는 이 기술에 적용할 수 있는 잠재적 탑재물 중 하나일 뿐이며, 다른 탑재물로는 ISR 또는 전자전 탑재물이 포함될 수 있다"라면서 "MARSOC은 자율 무기 시스템에 대한 모든 국방부 정책을 인지하고 준수하며, 오닉스 인더스트리의 의견은 현재 또는 미래 제품에 대한 언급일 가능성이 더 높다"고 밝혔다. 고스트 로보틱스에 따르면 112파운드(약 51kg)짜리 '비전 60 드론'은 최고 속도가 초당 10피트(3 미터)이며 최대 10km(약 6.2 마일)까지 비행할 수 있다. 최대 탑재 하중은 약 22파운드(약 10kg)이며 최대 전력으로 3시간 동안 작동할 수 있다. 웹사이트에 따르면 이 드론은 엔비디아 제비어 칩으로 구동되며 15분 만에 조립 또는 분해가 가능하다. 2022년 미국 국토안보부 과학기술국(Science and Technology Directorate)의 비전 60 테스트에서 참가자들은 드론 제어가 쉽고 소프트웨어가 '직관적'이라고 평가했다. 또한 낙하 후 복구되어 중립적인 기립 자세로 돌아갈 수 있는 능력에 깊은 인상을 받았다고 덧붙였다. 하지만 참가자들은 드론이 미끄러운 표면에서 직립을 유지하는 데 어려움을 겪었으며, 다양한 지형에 맞는 올바른 작동 모드를 선택하는 데 문제가 있다고 지적했다. 1984년 영화 '터미네이터'에서는 인간이 만든 인공지능 컴퓨터 전략방어 네트워크가 스스로 지능을 갖추고 핵전쟁을 일으켜 30억이라는 인류를 잿더미 속에 묻어 버리는 내용이 그려졌다. 영화 개봉 후 40년이 지난 현재 실제로 인공지능을 탑재한 로봇이 현실 속에 속속 등장해 기대와 우려를 낳고 있다.
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미국 해병특수작전사령부, 소총 장착 AI 로봇개 테스트
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일론 머스크의 바이오 스타트업 뉴럴링크, 뇌 임플란트 첫 오작동
- 일론 머스크(Elon Musk)의 스타트업인 뉴럴링크(Neuralink)가 최근 인간에게 임플란트(이식)한 바이오 칩 일부가 오작동, 뇌에서 캡처할 수 있는 데이터의 양이 줄어들었다는 사실을 밝혔다고 CNBC 등 외신이 보도했다. 뉴럴링크는 신체 마비 환자가 자신의 생각만으로 외부 장치, 즉 컴퓨터 커서를 제어할 수 있는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 구축했다. 뉴럴링크의 웹사이트에 따르면 링크(Link)라고 불리는 이 회사의 시스템은 인간의 머리카락보다 가는 64개의 ‘실’에 1024개의 전극을 사용하여 신경 신호를 기록한다. 임플란트는 두개골에서 잘라낸 비슷한 크기의 구멍에 심어진 4분의 1 크기의 작은 퍽(puck) 같은 용기 안에 프로세싱 칩, 배터리, 통신 기능 등을 삽입한다. 퍽은 64개의 실을 가지고 있는데, 각각은 16개의 전극을 갖는다. 마지막 몇 mm의 실을 뇌의 운동 피질에 삽입하는데, 여기서 전극은 사람의 의도를 추론하기 위해 해독될 수 있는 신경 신호를 읽고 중계한다. 지난 1월, 뉴럴링크는 안전성을 테스트하기 위한 연구의 일환으로 29세 환자 놀랜드 아르보(Noland Arbaugh)에게 이 장치를 이식했다. 회사는 아르보가 3월에 BCI를 사용하는 동안 라이브 비디오를 스트리밍했으며, 뉴럴링크는 4월 블로그 게시물에서 “수술이 매우 잘 진행됐다"고 밝힌 바 있다. 그러나 뉴럴링크는 최근 블로그 게시물에서 ”이후 몇 주 동안 아르보의 뇌에서 수많은 실이 오작동해 명령을 수행하지 못했다“고 적었다. 이는 유효 전극 수가 크게 줄어들어 링크가 커서를 움직이는 속도와 정확성 측정 능력이 떨어졌음을 의미한다. 뉴럴링크는 뇌 조직에서 얼마나 많은 양의 실이 용도 폐기되었는지 공개하지 않았다. 다만 임플란트의 성능이 저하되었음에도 불구하고 뉴럴링크는 아르보가 체스를 두는 모습을 실시간으로 시연할 수 있었으며, 이는 BCI 기술의 도약을 의미하는 것으로 해석됐다. 회사 측은 환자를 대상으로 한 첫 번째 테스트였기 때문에 어려움은 예상됐던 일이었다고 밝히고, 이 문제는 해결될 것이며 향후 임플란트가 더 많은 데이터를 가져오고 환자에게 더 큰 기능과 혜택을 제공할 수 있을 것이라고 자신했다. 블로그 게시물에서는 또 오작동에 대한 해결 방법으로, 회사가 녹음 알고리즘을 수정하고 사용자 인터페이스를 향상했으며 신호를 커서 움직임으로 변환하는 기술을 개선하는 데 주력했다고 소개했다. 뉴럴링크는 한때 임플란트한 시스템의 제거까지도 고려한 것으로 알려졌으나, 월스트리트저널에 따르면 발생한 문제가 아르보의 안전에 직접적인 위험을 초래하지 않았기 때문에 실행되지는 않았다. 뉴럴링크도 이 부분을 블로그 게시물에 언급했다. 뉴럴링크는 아르보가 뇌 조직에서 일부 실이 제거됐지만 주중에는 하루 약 8시간 동안 회사의 BCI 시스템을 사용하고 있으며 주말에는 하루 최대 10시간까지 사용하고 있다고 말했다. 아르보도 블로그에서 링크가 "명품 과부하"와 같으며, 링크가 "세계와 다시 연결하는 데 도움이 되었다”고 말했다. 한편 BCI 시스템을 구축하는 경쟁사는 뉴럴링크 외에도 여럿 존재하는 것으로 알려졌다. 이 기술은 사실 수십 년 전부터 학문적으로 탐구되어 왔다. 뉴럴링크의 경우 미국 식품의약국(FDA)의 기술 상용화 승인을 받기 전에 안전성과 효능 테스트를 거쳐야 한다. 회사는 FDA에 발생한 오작동 문제를 해결하고, 두 명의 환자에 대한 추가 이식을 희망했다고 부연했다. 올해 말까지 10명에게 시스템을 이식한다는 계획이다.
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- IT/바이오
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일론 머스크의 바이오 스타트업 뉴럴링크, 뇌 임플란트 첫 오작동
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"시각 민감도 검사만 제대로 해도 최대 12년 전에 치매 예측"
- 눈은 인간의 뇌 건강에 대해 많은 것을 알려준다. 시력 문제는 인지 저하의 가장 초기 징후일 수 있다. 최신 연구에 따르면 시각 민감도 상실 정도를 측정해 치매 진단 최대 12년 전에 이를 예측할 수 있는 것으로 나타났다고 컨버세이션이 전했다. 연구는 영국 노퍽에 거주하는 8623명의 건강한 사람들을 대상으로 수년 동안 추적 관찰됐다. 연구가 끝날 무렵 537명의 참가자가 치매에 걸렸다. 연구팀은 이들이 치매 진단을 받기 전에 어떤 일이 벌어졌는지를 추적했다. 연구 착수 당시 팀은 참가자들에게 시각 민감도 테스트를 받도록 요청했다. 움직이는 점들로 이루어진 필드에 삼각형이 형성되는 것을 보면 즉시 버튼을 누르는 테스트다. 녹내장 진단 시 받는 시야각 테스트와 같은 원리다. 치매에 걸린 사람은 걸리지 않은 사람에 비해 화면에서 이 삼각형을 보는 속도가 훨씬 느렸다. 치매를 일으키는 가장 흔한 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머병을 유발하는 독성 아밀로이드 플라크는 기억 기능보다 '먼저' 시신경과 연결되는 뇌 영역에 영향을 미칠 수 있다. 그렇기 때문에 시각 민감도 저하는 인지 저하의 초기 지표일 수 있다. 따라서 시력 검사를 통해 기억력 검사보다 먼저 치매를 발견할 수 있다는 것이다. 알츠하이머병에서 영향을 받는 시각 부문은 물체의 윤곽을 보는 능력(대조 민감도)과 특정 색상을 구별할 수 있는 능력(청록색 스펙트럼을 보는 능력은 치매 초기에 영향을 받음) 등 몇 가지가 있는데, 이들 능력의 감퇴는 사람들이 즉시 인식하지 못한다. 알츠하이머병의 중요한 또 다른 초기 징후는 산만한 자극이 더 쉽게 주의를 끄는 것처럼 보이는 안구 운동의 '억제 제어'의 결함이다. 알츠하이머 환자는 주의를 산만하게 하는 자극을 무시하는 데 문제가 있는 것으로 보이는데, 이는 안구 운동 조절 문제로 나타날 수 있다. 주의를 산만하게 하는 자극을 피하는 것이 더 어려워지면 운전 사고 등의 위험이 높아질 수 있다. 현재 러프버러 대학교에서 이를 연구하고 있다. 치매 환자가 새로운 사람의 얼굴을 시각적으로 정상인과 같이 처리하지 못하는 경향이 있다는 여러 증거가 있다. 즉, 그들은 대화 상대의 얼굴을 스캔하는 일반적인 패턴을 따르지 않는다. 건강한 사람의 경우 상대방의 얼굴을 볼 때 눈에서 코로, 다시 입으로 진행된다. 그 과정을 통해 얼굴을 각인하고 기억한다. 그러나 치매 환자들은 다르다. 치매 환자는 때로 길을 잃은 것처럼 보일 수 있는데, 이는 그들이 방금 만난 사람들의 얼굴을 포함해 주변 환경을 스캔하기 위해 의도적으로 눈을 움직이지 않기 때문이다. 시각적 민감도가 기억력과 관련이 있기 때문에, 연구팀은 현재 안구 운동을 더 많이 하는 것이 기억력 향상에 도움이 되는 지의 여부도 테스트하고 있다. 일부 과거 연구에서는 안구 운동이 기억력을 향상시킬 수 있다고 주장했다. 이는 TV를 더 많이 시청하고 책을 많이 읽는 사람들이 그렇지 않은 사람들보다 기억력이 더 좋고 치매 위험이 더 낮다는 사실을 뒷받침한다. TV를 보거나 책을 읽는 동안 우리의 눈은 페이지와 TV 화면 상하좌우로 움직인다. 다른 연구에서는 왼쪽에서 오른쪽으로, 그리고 오른쪽에서 왼쪽으로 빠르게 수행되는 안구 움직임(초당 2번의 안구 움직임)이 자서전적 기억(인생 이야기)을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 그러나 일부 연구에 따르면 안구 운동의 유익한 효과는 오른손잡이에게만 도움이 된다고 하지만 그 근거는 제시되지 않았다. 그러나 안구 운동을 이용한 고령자들의 기억 문제 치료는 아직 많이 이루어지지 않았다. 또한 안구 운동의 가능성에도 불구하고, 안구 운동 결함을 의료계에서 이용하는 것은 일반적이지 않다. 시선 추적 기술에 대한 접근도 비용이 많이 들고 사전 교육이 필요해 쉽지 않다. 저렴하고 사용하기 쉬운 안구 추적기가 등장할 때까지는 안구 운동을 초기 알츠하이머병의 진단 도구로 사용하는 것은 당분간 어려울 것이라는 지적이다.
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"시각 민감도 검사만 제대로 해도 최대 12년 전에 치매 예측"
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산업부 "AI자율공장으로 생산성 20% 향상"…선도사업에 올해 1천억원 투입
- 한국 정부는 제조업 분야에서 인공지능(AI)을 통한 자율공장 도입을 촉진하고자 역량을 강화하고 있다. 오는 2030년까지 업종별 AI 자율 제조 공장 모델을 개발해 민간에 공유함으로써, 제조업 생산성을 현재보다 20% 이상 향상시킬 목표를 설정했다. 산업통상자원부는 8일 이 같은 내용을 담은 'AI 자율 제조 전략 1.0'을 발표하고, 올해 이를 위한 선도 사업에 1000억원 이상의 예산을 투자할 것이라고 밝혔다. 'AI 자율 제조'는 AI를 기반으로 로봇과 장비를 제조 공정에 통합하여 생산의 고도화와 자동화를 실현하는 전략이다. 현재 자동차와 반도체 등 주요 산업 현장에는 이미 많은 로봇이 투입되어 공정의 자동화가 이루어지고 있지만, 이는 단순 반복 작업에 국한되어 있다. 산업부는 기업들이 AI를 적극적으로 제조 공정에 활용해 자율 제조 체계를 구축할 수 있도록 주도적으로 핵심역량을 확보하고, 이를 민간과 공유할 계획이다. 이를 위해 산업부는 '200대 AI 자율 제조 선도 프로젝트'를 단계적으로 추진할 계획이며, 올해는 지역 특화산업을 포함한 10대 프로젝트를 우선 선정하여 총 100억 원을 지원하기로 했다. 자동차, 전자, 기계, 섬유 등 다양한 산업 분야에 맞춤형 AI 적용 모델을 개발하여 민간에 공유할 목표를 가지고 있다. 선도 프로젝트를 통해 축적된 데이터와 기술은 우수 사례를 중심으로 지속적으로 공유될 예정이며, 2030년까지 각 업종별로 개발된 '첨단 AI 자율 제조 공장 모델'을 구축해 민간 기업이 쉽게 도입할 수 있도록 공개할 예정이다. 로봇과 소프트웨어(SW)를 포함한 AI 자율 제조 테스트 베드를 구축해 기업들이 AI 자율 제조 시스템을 구축하는 과정에서 활용할 수 있도록 지원한다. 특히, 생산의 고도화를 주도하는 로봇 분야에서의 테스트 베드 조성이 시급하다고 보고, 이 분야에 2028년까지 2000억 원을 투입할 계획이다. 기존 산업단지에 입주한 기업들에게는 AI를 활용한 업종별 제품 및 공정 설계와 데이터 분석을 지원해 AI를 통한 생산 고도화를 추진한다. 연구 개발에 1조원 이상 투자 AI 자율 제조의 핵심 역량을 확보하기 위해, 정부와 민간은 업종별 특화 기술 연구개발(R&D)에 1조원 이상을 투자하기로 결정했다. 이 투자금은 기계, 로봇, 조선, 이차전지, 반도체 등 주요 제조업 분야의 공정 자동화, 디지털 트윈 기술 개발, 그리고 유연 생산 기술에 집중될 예정이다. AI 자율 제조의 주요 기술인 산업 AI, 장비 및 로봇, 통합 솔루션 개발 분야의 기술 로드맵을 연말까지 완성하고, 3000억 원 규모의 예비타당성 조사를 통해 기술 도입 시기를 앞당길 계획이다. 또한 AI 자율 제조 생태계 조성을 위한 투자도 병행된다. 2027년까지 산업 AI, 로봇 등 분야에서 1만3000 명의 전문 인력을 양성하고, 250개 이상의 AI 자율 제조 전문 기업을 육성할 목표로 투자가 진행된다. 이와 함께, AI 자율 제조의 확산을 저해하는 법과 제도의 개선을 위해 상반기 중에 작업반을 발족하고, 독일의 프라운호퍼 같은 선진 연구기관과의 공동 연구개발, 표준 마련, 실증 등에서 협력을 강화할 예정이다. 산업통상자원부는 이 전략을 체계적으로 수행하기 위해 정부, 연구소, 협회 및 단체, 10개 이상의 업종별 주요 기업이 참여하는 '얼라이언스'를 구성해 AI 자율 제조의 컨트롤타워로 활용할 계획이다. 'AI 신산업 정책 위원회' 출범 한편, 산업통상자원부는 이날 산학연 AI 전문가 200여 명이 참여하는 'AI 신산업 정책 위원회'의 출범식을 개최하고, 앞으로 6개월 동안 AI를 활용한 산업 정책 방향을 설정하기로 했다. 위원회는 자율 제조, 디자인, R&D, 에너지, 유통, AI 반도체 등 6대 분야별로 전략을 수립하여 매달 발표할 계획이다. 안덕근 산업부 장관은 "저출산으로 인한 인력 부족, 생산성 정체, 경쟁국의 추격, 글로벌 공급과잉 등 다양한 위기 요인에 직면한 우리 산업에 AI를 통한 혁신이 필수적'"이라며, "AI 자율 제조 전략을 적극 추진하여 제조업 혁신은 물론 산업 전반의 대전환을 선도하겠다"고 밝혔다.
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산업부 "AI자율공장으로 생산성 20% 향상"…선도사업에 올해 1천억원 투입
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[신소재 신기술(44)] 혈액뇌장벽 관통 나노입자 개발
- 혈액 뇌 장벽을 뚫는 나노입자가 개발돼 유방암과 뇌 전이 치료의 새로운 가능성을 열었다. 미국 마이애미 대학교 밀러 의과대학 실베스터 종합 암 센터의 연구원들은 혈액뇌장벽을 관통할 수 있는 나노입자를 개발했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 6일(현지시간) 보도했다. 연구원들의 목표는 한 번의 치료로 원발성 유방암 종양과 뇌 전이를 죽이는 것이다. 이 연구는 실험실 연구에서 유방암과 뇌종양을 줄일 수 있음을 보여준다. 이차 종양이라고 불리는 '뇌 전이'는 유방암, 폐암, 대장암과 같은 고형 종양에서 가장 흔하게 발생하며 예후가 좋지 않은 경우가 많다. 암이 뇌에 침범하면 뇌와 신체의 나머지 부분을 분리하는 거의 뚫을 수 없는 막인 혈액 뇌 장벽으로 인해 치료가 어려울 수 있다. 이 연구를 주도한 실베스터의 생화학 및 분자생물학 부교수이자 기술 및 혁신 부책임자인 샨타 다르 박사는 연구팀이 개발한 나노 입자가 향후 원발 종양을 동시에 치료하는 추가적인 이점과 함께 전이를 치료하는 데 사용될 수 있다고 말했다. 다르 박사는 이번 논문의 시니어 저자이기도 하다. 이 연구 논문은 지난 5월 6일 미국 국립과학원 회보에 게재됐다. 연구팀은 전임상 연구에서 세포의 에너지 생산 중심인 미토콘드리아를 표적으로 하는 두 가지 전구 약물을 입자에 탑재해 유방암과 뇌종양을 축소할 수 있음을 보여주었다. 다르 박사는 "저는 항상 나노 의학이 미래라고 말한다. 물론 우리는 이미 그 미래에 와 있다"며 나노 입자를 제형에 사용하는 상용화된 코로나19 백신을 언급했다. 그러면서 "나노 의학은 암 치료제의 미래이기도 하다"라고 덧붙였다. 이 새로운 방법은 다르 연구팀이 이전에 개발한 생분해성 폴리머로 만든 나노 입자와 암의 에너지원을 겨냥하여 연구실에서 개발한 두 가지 약물을 결합해서 사용한다. 암세포는 건강한 세포와 다른 형태의 신진대사를 하는 경우가 많기 때문에 대사를 억제하면 다른 조직을 해치지 않고 종양을 죽이는 효과적인 방법이 될 수 있다. 이러한 약물 중 하나는 고전적인 화학 요법 약물인 시스플라틴의 변형 버전으로, 빠르게 성장하는 세포의 DNA를 손상시켜 암세포의 성장을 효과적으로 중단시킴으로써 암세포를 죽인다. 그러나 종양 세포는 DNA를 복구해 때때로 시스플라틴 내성을 일으킬 수 있다. 다르 박사팀은 약물의 표적을 염색체와 게놈을 구성하는 DNA인 핵 DNA에서 미토콘드리아 DNA로 바꾸도록 수정했다. 미토콘드리아는 세포의 에너지원이며 훨씬 작은 자체 게놈을 포함하고 있으며, 암 치료 목적상 중요한 것은 큰 게놈과 동일한 DNA 복구 메커니즘을 가지고 있지 않다는 점이다. 암세포는 성장과 증식을 유지하기 위해 다양한 에너지원을 전환할 수 있기 때문에 연구팀은 산화적 인산화로 알려진 에너지 생성 과정을 공격하는 변형 시스플라틴을 키나아제로 알려진 미토콘드리아 단백질을 표적으로 하고 다른 종류의 에너지 생성인 해당 작용을 억제하는 또 다른 약물인 Mito-DCA와 결합하여 개발했다. 다르 박사는 뇌에 접근할 수 있는 나노입자를 개발하는 것은 먼 길이라고 말했다. 그녀는 평생 동안 나노 입자를 연구해 왔으며, 다양한 형태의 폴리머를 연구하는 이전 프로젝트에서, 전임상 연구에서 일부 나노 입자가 뇌에 도달하는 것을 발견했다. 다르의 연구팀은 이러한 폴리머를 더욱 연마하여 혈액-뇌 장벽과 미토콘드리아의 외막을 모두 통과할 수 있는 나노 입자를 개발했다. 다르 박사는 "이 사실을 알아내기까지 많은 우여곡절이 있었으며, 이 입자가 혈액뇌장벽을 통과하는 메커니즘을 이해하기 위해 여전히 노력하고 있다"고 말했다. 그런 다음 연구팀은 전임상 연구에서 특수 약물이 탑재된 나노 입자를 테스트한 결과 유방 종양과 뇌에 종양을 형성하기 위해 주입된 유방암 세포를 모두 축소시키는 효과가 있다는 사실을 발견했다. 나노 입자-약물 조합은 또한 실험실 연구에서 무독성이며 생존 기간을 크게 연장하는 것으로 나타났다. 연구팀은 향후 환자 유래 암세포를 사용해 인간의 뇌 전이를 더 가깝게 재현하기 위해 실험실에서 이 방법을 테스트할 계획이다. 또한 특히 공격적인 뇌암인 교모세포종의 실험실 모델에서 이 약물을 테스트할 예정이다. 다르 박사의 연구실에서 근무하는 마이애미 대학교 박사 과정 학생이자 이번 연구의 공동 제1저자인 아카시 아쇼칸은 "저는 고분자 화학에 관심이 많고, 이를 의료 목적으로 사용하는 것이 정말 매력적이다"라고 말했다.
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[신소재 신기술(44)] 혈액뇌장벽 관통 나노입자 개발
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MS, 미국 정보기관용 생성AI 서비스 개발
- 미국 마이크로소프트(MS)는 미국 정보기관이 최고기밀정보를 안전하게 분석할 수 있도록 인터넷으로부터 완전히 분리된 상태에서 기능하는 생성 인공지능(AI)를 개발했다. 7일(현지시간) 블룸버그통신 등 외신들에 따르면 윌리엄 차펠 MS 애저 미션시스템 담당 부사장은 주요한 대규모언어모델(LLM)이 인터넷에서 차단된 상태에서 운용되는 것은 처음이라며 이같은 사실을 공개했다. 오픈AI의 챗GPT를 포함해 대부분의 AI모델은 데이터로부터 패턴을 학습∙추론하는데 있어 클라우드 서비스에 의존하고 있지만 MS는 정말 안전한 시스템을 미국 정보기관에 제공하는 것을 목표로 해왔다. 전세계 각국의 정보기관은 매일 지속적으로 증가하는 기밀정보의 이해와 분석에 도움을 주는 생성AI를 요구하고 있지만 LLM의 이용에는 데이터유출과 해킹 리스크간에 밸런스를 취할 필요가 있다. MS는 미국 아이오와주에 있는 기존 AI슈퍼컴퓨터의 쇄신을 포함해 1년반에 걸쳐 이같은 시스템을 개발했다. 차펠 부사장은 GPT4 기반의 모델과 이를 지원하는 주요한 요소를 인터넷으로부터 격리된 ‘에어 갭’ 환경의 클라우드상에 배치했다고 설명했다. 정부기관 관계자는 비지니스와 경제에 큰 변혁을 가져올 것으로 기대되는 생성AI 도구의 활용에 의욕을 불태우고 있다고 지적했다. 미국 중앙정보국(CIA)은 지난해 비기밀 챗GPT와 같은 서비스를 도입했지만 훨씬 기밀성이 높은 데이터를 취급하는 것을 강하게 요구하고 있다. 지난 2일 가동에 들어간 이 서비스는 앞으로 정보기관으로부터 테스트와 인정을 받는 절차가 남아있다.
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MS, 미국 정보기관용 생성AI 서비스 개발
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[신소재 신기술(42)] 플라스틱 폐기물 90% 분해하는 혁신 기술
- 과학자들은 우리 시대 가장 심각한 환경 문제 중 하나인 플라스틱 오염을 해결하기 위한 독창적인 방법을 제시했다. 미국 캘리포니아 대학교 연구팀이 플라스틱을 먹는 매우 강한 포자가 함유된 플라스틱이 매립지에서 스스로 분해되는 기술을 개발했다고 네이처닷컴과 BBC, 뉴아틀라스 등 다수 외신이 집중 조명했다. 이 연구에서는 고온 용융 압출을 사용해 폴리머 분해 박테리아의 포자를 열가소성 폴리우레탄에 통합하는 바이오 복합재 제작을 시연했다. 플라스틱의 한 종류인 폴리우레탄은 강도와 탄성이 뛰어나 휴대폰 케이스부터 운동화까지 모든 제품에 사용되지만 재활용이 까다로워 주로 매립된다. 플라스틱에 첨가되는 박테리아의 종류는 식품 첨가물 및 프로바이오틱스로 널리 사용되는 고초균(枯草菌)으로 영문으로는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)로 불린다. 고초균은 토양과 발효식품 등 다양한 환경에서 발견되는 세균이다. 또한 바실러스 서브틸리스 포자로 채워진 열가소성 폴리우레탄의 전반적인 인장 특성이 크게 개선되어 인성이 매우 향상됐다. 캘리포니아대학교 샌디에이고 라호야 캠퍼스의 김한솔 연구원은 "자연에서 플라스틱 오염을 완화할 수 있다는 희망이 있다"고 말했다. 공동 연구원 존 포코르스키는 "우리의 공정은 소재를 더욱 견고하게 만들어 플라스틱의 수명을 연장한다"고 말했다. 그는 "그리고 이 공정이 완료되면 폐기 방법에 관계없이 환경으로부터 플라스틱을 제거할 수 있다"고 설명했다. 포코르스키 연구원은 "이 플라스틱은 현재 실험실에서 연구 중이지만 제조업체의 도움을 받으면 몇 년 안에 실제 환경에 적용될 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 플라스틱은 강하고 다양한 용도로 사용되는 소재지만, 이러한 장점은 폐기 처리를 어렵게 만드는 요인이기도 하다. 플라스틱은 분해되는 데 수십 년 또는 수백 년이 걸리기 때문에 엄청난 양의 플라스틱 쓰레기가 매립지와 바다를 오염시키고 있는 실정이다. 연구팀은 플라스틱에 플라스틱 분해 박테리아 포자를 넣어 매립지에 폐기될 때 활성화되도록 만들었다. 이를 통해 5개월 만에 플라스틱 물질의 90%가 생분해되는 것이 확인됐다. 게다가 '플라스틱 분해 박테리아 포자'를 넣은 플라스틱은 실제로 사용하는 동안 일반 플라스틱보다 더욱 견고하고 강했다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 플라스틱을 분해하는 능력을 갖춘 박테리아를 발견하고, 이 과정을 담당하는 효소를 분리하여 효율성을 높였다. 이를 통해 효소와 박테리아로 플라스틱을 처리하는 더 효율적인 재활용 시설이 구축될 수 있다. 하지만 재활용 시설로 옮겨지지 않는 플라스틱은 어떻게 될까. 앞서 지적했듯이 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 신발, 스포츠 용품, 휴대폰 케이스, 자동차 부품 등을 만드는데 일반적으로 사용되는 견고한 플라스틱 유형이지만 현재 재활용이 불가능하다. 연구팀은 TPU 폐기 처리를 위해 플라스틱 분해 박테리아 바실러스 서브틸리스의 포자를 플라스틱 자체에 직접 넣는 새로운 방법을 연구했다. 또한 연구팀은 포자를 넣은 플라스틱 제품이 너무 일찍 분해되지 않고, 정상적인 기간 동안 사용한 뒤 매립지나 자연 환경에서 폐기될 때만 생분해가 시작되도록 설계했다. 내열성 미생물로 온도 한계 극복 먼저 극복해야 할 문제는 플라스틱 제조에 사용되는 높은 온도였다. 플라스틱 가공시 사용되는 고온으로 인해 대부분의 박테리아 포자가 죽는다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 내열성 미생물을 유전공학적으로 제작했으며, 플라스틱 가공 온도인 135°C(275°F)에서 변형된 박테리아의 96~100%가 생존하는 것을 확인했다. 변형되지 않은 박테리아의 경우 생존율은 겨우 20%에 불과했다. 다음으로 연구팀은 박테리아가 플라스틱을 얼마나 잘 분해하는지 테스트했다. 이 과정은 토양의 영양분과 수분에 의해 시작된다. 플라스틱 무게의 최대 1% 농도에서 박테리아는 퇴비에 묻힌 후 5개월 이내에 플라스틱 물질의 90% 이상을 분해했다. 이 새로운 플라스틱은 사용 중 강도가 약화될 것으로 추정했지만, 실제로는 그 반대 효과가 나타났다. 포자를 넣어 만든 플라스틱은 일반 폴리우레탄(TPU)보다 최대 37% 더 강하고 인장 강도가 최대 30% 더 높은 것으로 나타났다. 연구팀은 포자가 강화 충전재 역할을 하는 것으로 추정했다. 연구팀은 이 기술은 확장 가능성이 높으며, 사용 중 더욱 견고하고 강하면서 재활용이 불가능한 TPU를 폐기 처리하는 새로운 방법을 열 수 있다고 말했다. 이를 다른 몇 가지 방법과 함께 사용한다면 플라스틱 오염 문제 해결에 진전을 이룰 수 있을 것으로 보인다. 플라스틱의 약 80%가 재활용되지 않고 매립지나 자연 환경에 축적되고 있는 실정다. 또한 폴리우레탄(PU)은 세계에서 6번째로 많이 생산되는 플라스틱이지만 재활용을 위한 거버넌스는 없다. PU 폐기물은 수지 식별 코드의 카테고리 7(PETE, HDPE, PVC, LDPE, PP, PS 이외의 기타 플라스틱)에 따라 잠재적으로 수거될 수 있지만, 미국에서는 일반적으로 이 카테고리의 플라스틱 중 0.3%만이 재활용되고 있다. 플라스틱 분해 과정에 박테리아 포자를 결합시킨 것은 산업 공정에서 재생 가능한 폴리머 충전재로서 살아있는 세포를 도입할 수 있는 흥미로운 기회를 제공했다는 평가를 받고 있다. 연구진은 잠재적으로 확장 가능한 이 기술이 재활용할 수 없는 TPU를 폐기하는 새로운 방법을 제시하는 동시에 사용 중에 더 튼튼하고 강하게 만들 수 있다고 말했다. 이 기술을 다른 몇 가지 방법과 결합하면 플라스틱 오염 문제를 해결하는 데 어느 정도 진전을 이룰 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구는 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 저널에 발표됐다.
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[신소재 신기술(42)] 플라스틱 폐기물 90% 분해하는 혁신 기술
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SK하이닉스 "3분기, HBM3E 12단 양산…내년 생산 HBM도 완판"
- 곽노정 SK하이닉스 최고경영자(CEO)는 2일 "고대역폭 메모리(HBM) 시장의 리더십을 강화하기 위해 세계 최고 성능을 자랑하는 HBM3E 12단 제품의 샘플을 5월에 공급하고 3분기에는 양산을 시작한 분비가 되어 있다"고 발표했다. 곽 CEO는 "올해 HBM 생산은 이미 '솔드아웃(완판)'된 상태이며, 내년에도 대부분의 제품이 솔드아웃 상태다"라고 덧붙였다. 곽 CEO는 이날 경기도 이천에 위치한 본사에서 'AI 시대, SK하이닉스의 비전과 전략'을 주제로 열린 기자간담회에서 '앞으로 글로벌 파트너사들과의 전략적 협력을 통해 세계 최고의 맞춤형 메모리 솔루션을 제공하겠다'고 말했다. SK하이닉스가 이천 본사에서 기자간담회를 연 것은 이번이 처음이라고 연합뉴스가 전했다. 용인 클러스터 첫 팹(fab·반도체 생산공장) 준공(2027년 5월)을 3년 앞두고 열린 이날 행사에는 곽 CEO와 함께 AI 인프라 담당 김주선 사장 등 주요 경영진이 참석했다. 2027년 5월에 준공 예정인 용인 클러스터의 첫 반도체 생산공장(팹·fab) 개소를 3년 앞둔 이날 행사에는 곽 CEO와 AI 인프라 담당 김주선 사장을 포함한 주요 경영진이 참석했다. 곽 CEO는 "현재 AI는 주로 데이터센터 중심으로 구축되어 있지만, 앞으로는 스마트폰, PC, 자동차 등 다양한 디바이스에서 활용되는 온디바이스 AI로의 확산이 예상된다"며 "이러한 변화는 AI에 최적화된 고속, 대용량, 저전력 메모리의 수요를 급증시킬 것"이라고 전망했다. 지난해 전체 메모리 시장에서 약 5%를 차지했던 HBM과 고용량 D램 모듈 등 AI 전용 메모리의 시장 점유율은 2028년에는 61%에 이를 것으로 보인다. 특히 HBM 시장은 중장기적으로 연평균 약 60%의 수요 성장률을 보일 것으로 예상된다. 곽 CEO는 "올해 이후 HBM 시장은 AI 성능 향상을 위한 파라미터 증가, AI 서비스 공급자의 확대와 같은 요인으로 인해 지속적인 성장이 예상된다"며 "올해는 지난해에 비해 수요 가시성이 훨씬 높아졌다"고 설명했다. HBM 과잉 공급 우려에 대해, 곽 CEO는 "올해 증가하는 HBM 공급 능력은 이미 고객과의 협의를 마친 상태에서 고객의 수요에 맞추어 조절되므로, 과잉 공급의 위험은 줄어들 것"이라고 밝혔다. 또한 "HBM4 이후에는 맞춤형(커스터마이징) 요구가 증가하면서, 제품이 트렌드화되고 주문형 비즈니스로 전환될 것"이라고 예측했다. 김주선 사장은 "프리미엄 제품인 HBM의 생산 캐파 할당이 증가함에 따라 일반 D램 생산이 줄어들 가능성이 있으며, 하반기부터는 전통적인 응용처의 수요 개선을 통해 메모리 시장이 더욱 안정적인 성장을 이룰 것"이라고 전망했다. HBM 후발주자인 삼성전자는 지난달 30일 1분기 실적 콘퍼런스콜에서 업계 최초로 개발한 HBM3E 12단 제품을 올해 2분기 내 양산한다고 발표하며 SK하이닉스를 바짝 추격하고 있다. 이에 대해 곽 CEO는 "고객의 요구에 맞는 기술을 적시에 개발하고, 그에 따른 생산능력도 고객의 요구에 맞춰 조절할 것"이라며 "자만하지 않고, 고객과 긴밀히 협력하여 시장의 요구에 부합하는 제품을 공급할 수 있도록 할 것"이라고 강조했다. 곽 CEO는 2016년부터 올해까지 예상되는 HBM 누적 매출에 대해서는 "하반기 시장 변화 등으로 해 정확히 말할 수는 없지만, 백수십억달러 정도가 될 것"이라고 밝혔다. SK하이닉스는 HBM 핵심 패키지 기술 중 하나인 MR-MUF 기술의 우수성도 강조했다. 최우진 패키징&테스트(P&T) 담당 부사장은 "일각에서 MR-MUF 기술이 고단 적층에서의 한계를 지적하나, 실제로는 이 기술이 칩의 휨 현상을 효과적으로 제어하는 고온·저압 방식으로, 고단 적층에 가장 적합하다"고 밝혔다. 최 부사장은 이어 "현재 16단 구현을 위한 기술 개발이 순조롭게 진행 중이며, HBM4에도 고급 MR-MUF 기술을 적용하여 16단 제품을 구현할 계획이다. 하이브리드 본딩 기술도 선제적으로 검토 중이다"고 덧붙였다. HBM 리더십 확보를 위한 노력에 대해서는 최태원 회장과 SK그룹 차원에서의 선제적 투자를 강조했다. 곽 CEO는 "AI 반도체의 경쟁력은 단기간 내에 확보하기 어렵다. SK그룹에 2012년 편입된 이후, 메모리 시장이 어려운 상황에서 대부분의 반도체 기업이 투자를 줄였지만, SK그룹은 오히려 투자를 늘렸다"고 설명했다. 또한 "당시 모든 분야에 걸쳐 투자 확대 결정은 시장 개방 시기의 불확실성을 포함하는 HBM 투자도 포함하고 있었다"며 "최태원 회장의 글로벌 네트워킹은 고객사 및 협력사와의 긴밀한 관계 구축을 통해 AI 반도체 리더십 확보에 크게 기여했다"고 말했다. SK하이닉스는 AI 메모리 수요에 대응하기 위해 용인 반도체 클러스터 첫 팹 가동 전에 청주에 M15X를 짓기로 했다. M15X는 연면적 6만3천평 규모의 복층 팹으로 EUV를 포함한 HBM 일괄 생산 공정을 갖출 예정이다. SK하이닉스는 AI 메모리 수요에 대응하기 위해 용인 반도체 클러스터의 첫 팹 가동 전에 청주에 위치한 M15X 팹을 건설하기로 결정했다. M15X는 6만3000평 규모의 복층 팹으로, EUV를 포함한 HBM 일괄 생산 공정을 갖출 예정이다. M15X는 내년 11월에 준공되어 2026년 3분기부터 본격적으로 양산을 시작할 계획이다. 용인 클러스터의 부지 조성 작업도 순조롭게 진행되고 있다. 또한 미국 인디애나주에 38억7000만달러(약 5조2000억원)를 투자해 AI 메모리용 어드밴스드 패키징 생산 시설을 짓고 2028년부터 차세대 HBM 등 AI 메모리 제품을 양산할 계획이다.
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SK하이닉스 "3분기, HBM3E 12단 양산…내년 생산 HBM도 완판"
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챗GPT 등 생성형 AI 기술 이용, 유전자 가위 '크리스퍼' 제작 길 넓힌다
- 이제 생성형 인공지능(AI) 기술을 이용해 컴퓨터 키 하나만 누르면 유전자 편집 도구를 만들 수 있는 길이 열리게 됐다고 네이처가 보도했다. 지금까지는 유전자 가위라고 알려진 크리스퍼(CRISPR) 유전자 편집 시스템을 발견하기 위해 온천, 이탄 습지, 분변, 심지어는 요구르트에 이르기까지 모든 미생물을 탐색해야 했다. 생명공학 스타트업 프로플루언트(Profluent)는 수백만 개의 단백질 서열을 훈련한 생성형 AI 기술(단백질 언어 모델)을 적용해 크리스퍼 유전자 편집 단백질을 설계하는 방법을 발표했다. 캘리포니아 버클리에 소재한 프로플루언트의 알리 마다니 최고경영자(CEO)는 “챗GPT와 같은 생성형 AI 기술을 사용해 크리스퍼와 같은 복잡한 시스템을 설계하는 것이 가능하다는 것을 보여주었다”고 밝혔다. 이 연구 결과는 생뮬학 온라인 프리프린트 서버 'bioRxiv' 사이트에 실렸다. 게시글에서는 "온전한 기계 학습으로 설계된 단백질에 의한 인간 게놈의 최초의 성공적인 편집"이라고 적고 있다. 크리스퍼 설계를 위한 생성형 AI는 단백질이나 게놈 서열 형태의 방대한 생물학적 데이터를 훈련받는다. 이 '사전 훈련' 단계를 통해 AI 모델은 ‘어떤 아미노산이 함께 결합되는지’ 등 유전자 서열에 대한 지식을 쌓게 된다. 이 정보는 완전히 새로운 단백질 서열 생성과 같은 작업에 적용될 수 있다. 프로플루언트 연구팀은 종전에 자사가 개발한 '프로젠(ProGen)'이라는 단백질 언어 모델을 사용해 새로운 항균 단백질을 개발했다. 그 후 박테리아와 고세균 등 단세포 미생물이 바이러스를 방어하기 위해 사용하는 수백만 개의 다양한 크리스퍼 시스템을 학습시켜 프로젠 차기 버전을 만들었다. 진보한 크리스퍼 시스템을 개발하기 위함이었다. 크리스퍼 유전자 편집 시스템은 단백질뿐만 아니라 표적을 지정하는 RNA 분자로도 구성돼 있기 때문에, 연구팀은 이러한 '가이드 RNA'를 설계하기 위한 또 다른 AI 모델도 개발했다. 연이어 신경망을 사용해 자연에서 발견되는 수십 개의 서로 다른 단백질 계열에 속하는 수백만 개의 새로운 크리스퍼 단백질 서열을 설계했다. AI가 설계한 크리스퍼가 올바른 유전자 편집자라는 사실도 확인됐다. '가이드 RNA'를 인간 세포에 삽입했을 때 의도한 표적을 정확하게 절단했다는 것. 확인 결과 실험실에서 널리 사용되는 크리스퍼-카스9(CRISPR-Cas9)에 속하는 단백질만큼 표적 DNA 서열을 절단하는 데 효율적이었다. 오히려 잘못된 위치에서 절단하는 횟수가 훨씬 적었다. 한편 캘리포니아 스탠포드 대학의 컴퓨터 생물학자 브라이언 히 교수와 캘리포니아 팔로알토에 소재한 Arc연구소가 이끄는 연구팀도 단백질과 RNA 서열을 모두 생성할 수 있는 AI 모델을 개발했다. EVO라고 불리는 이 모델은 박테리아와 고세균의 8만 개 게놈과 기타 미생물 서열(3000억 개의 DNA)에 대해 훈련받았다. EVO가 설계한 일부 크리스퍼-카스9 시스템의 예상 구조는 천연 단백질의 구조와 유사했다. 이 연구 역시 bioRxiv 사이트에 게시됐다. 마다니는 AI가 설계한 유전자 편집 도구가 기존 크리스퍼보다 의료 부문 응용에 더 적합할 수 있다고 기대했다. 프로플루언트는 AI 생성 크리스퍼를 테스트하기 위해 유전자 편집 치료법을 개발하는 회사와의 파트너십도 추진하고 있다. 편집 기술의 정밀도를 높이고 맞춤형 디자인으로 발전시킨다는 계획이다.
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챗GPT 등 생성형 AI 기술 이용, 유전자 가위 '크리스퍼' 제작 길 넓힌다
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[신소재 신기술(41)] 극한의 강도와 인성 가진 혁신적인 합금
- 미국 버클리 국립연구소 과학자들은 원자 수준에서 합금 결정의 꼬임이나 굽힘으로 인해 극한의 온도에서도 균열이 발생하지 않는 특별한 금속 합금을 발견했다. 과학 전문매체 사이테크데일리는 지난 4월 29일(현지시간) 로렌스 버클리 국립연구소와 UC 버클리의 연구원들이 개발한 신소재에 대해 거의 불가능에 가까운 강도와 인성으로 재료 과학자들에게 충격을 주는 혁신적인 새로운 합금이라고 전했다. 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 하프늄으로 구성된 금속 합금은 지금까지 거의 달성하기 불가능해 보였던 극한의 고온과 저온 모두에서 놀라운 강도와 인성을 보여주었다고 한다. 여기서 강도는 재료가 원래 모양에서 영구적으로 변형되기 전에 견딜 수 있는 힘의 양으로 정의되며, 인성은 파단(균열)에 대한 저항력을 의미한다. 광범위한 조건에서 굽힘과 파단에 대한 합금의 복원력은 더 높은 효율로 작동할 수 있는 차세대 엔진을 위한 새로운 종류의 재료에 대한 문을 열 수 있다고 평가된다. 이전에는 이러한 특성을 동시에 달성하는 것이 거의 불가능하다고 여겨졌다. 이 연구는 로버트 리치(Robert Ritchie) 박사가 이끄는 로렌스 버클리 국립연구소(Berkeley Lab)와 UC 버클리 팀과 디란 아펠리안(Diran Apelian) 교수가 이끄는 UC 어바인 팀, 엔리케 라베르니아(Enrique Lavernia) 교수가 이끄는 텍사스 A&M 대학교 팀의 협력으로 진행됐다. 이 연구는 최근 '사이언스(Science)' 저널에 게재됐다. 이 합금의 특징은 넓은 온도 범위에서 강도과 파손에 대한 놀라운 저항성을 가지고 있다는 것이다. 이는 차세대 엔진을 위한 새로운 소재 개발에 혁신을 가져올 수 있는 가능성을 열어준다. 새로운 금속 합금 RHEA/RMEA 연구팀은 이 합금의 놀라운 특성을 발견하고 원자 구조에서 발생하는 상호 작용으로 인해 이러한 특성이 어떻게 발생하는지 밝혀냈다. 이들은 특히 RHEA/RMEA(Refractory High or Medium Entropy Alloys)라고 불리는 새로운 금속 합금 계열에 속하는 합금에 집중했다. 리치 연구실의 박사 과정 학생인 제1저자 데이비드 쿡(David Cook)은 "열을 전기 또는 추력으로 변환하는 효율은 연료가 연소되는 온도에 따라 결정되며, 온도가 높을수록 더 좋다. 그러나 작동 온도는 이를 견뎌야 하는 구조 재료에 의해 제한된다"고 설명했다. 쿡 연구원은 "우리는 현재 고온에서 사용하는 재료를 더욱 최적화할 수 있는 새로운 금속 재료가 절실히 필요하다. 이 합금이 바로 그 가능성을 보여주는 것"이라고 덧붙였다. 기존 RMEA의 한계 돌파한 뛰어난 인성 대부분의 상업용 또는 산업용 응용 분야에서 사용되는 금속은 하나의 주요 금속에 소량의 다른 원소를 혼합하여 만든 합금이지만, RHEA/RMEA는 매우 높은 녹는점을 가진 금속 원소를 거의 동일한 비율로 혼합해서 만든다. 이로 인해 RHEA/RMEA는 과학자들이 아직 밝혀내지 못한 독특한 특성을 가지고 있다. 리치 박사 팀은 고온 응용 분야의 잠재력으로 인해 수년 동안 이러한 합금을 연구해 왔다. 해당 논문의 공동 저자인 푸닛 쿠마르(Punit Kumar)박사는 "저희 팀은 이전에 RHEA/RMEA에 대한 연구를 진행했으며 이러한 재료가 매우 강하지만 일반적으로 극도로 낮은 인성을 가지고 있다는 것을 발견했다. 따라서 이 합금이 예외적으로 높은 인성을 보이는 것을 발견했을 때 매우 놀랐다"고 말했다. 극한의 온도에서도 강도와 인성 유지 쿡에 따르면 대부분의 RMEA는 파단 인성이 10MPa√m 미만으로, 기록상 가장 부서지기 쉬운 금속 중 하나다. 골절에 견디도록 특별히 설계된 최고의 극저온 강은 이 소재보다 약 20배 더 강하다. 하지만 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 하프늄(Nb45Ta25Ti15Hf15) RMEA 합금은 상온에서 일반적인 RMEA보다 25배 이상의 강도를 기록하여 극저온 강철을 능가할 수 있었다. 연구팀은 -196°C(액체 질소 온도), 25°C(실온), 800°C, 950°C 및 1200°C의 총 5가지 온도에서 새로운 합금의 강도와 인성을 평가했다. 마지막 온도인 1200°C는 태양 표면 온도의 약 1/5에 해당한다. 마침내 연구팀은 합금이 추위에서는 가장 강도가 높고 온도가 상승함에 따라 다소 약해졌지만 여전히 넓은 범위에서 인상적인 수치를 자랑한다는 것을 발견했다. 인성은 기존 균열에 얼마나 많은 힘이 필요한지 계산해서 산출되며 모든 온도에서 높았다. 원자 배열의 비밀 풀기 거의 모든 금속 합금은 결정질이며, 이는 재료 내부의 원자가 반복 단위로 배열되어 있음을 의미한다. 그러나 완벽한 결정은 없으며 모두 결함을 포함하고 있다. 가장 눈에 띄는 결함은 결정 내 원자의 미완성 평면인 전위라고 불리는 결함이다. 금속에 힘이 가해지면 모양 변화를 수용하기 위해 많은 전위가 움직이게 된다. 예를 들어 알루미늄으로 만든 종이 클립을 구부리면 종이 클립 내부의 전위가 움직이면서 모양이 변한다. 그러나 낮은 온도에서는 전위의 움직임이 더 어려워지고, 그 결과 많은 재료가 저온에서 전위가 움직이지 못해 부서지기 쉽다. 타이타닉의 강철 선체가 빙산에 부딪혔을 때 부서진 것도 바로 이 때문이다. 녹는 온도가 높은 원소와 그 합금은 이러한 현상을 극한으로 끌어올려 800°C까지 부서지기 쉽다. 하지만 이 RMEA는 액체 질소(-196°C)와 같은 낮은 온도에서도 잘 깨지지 않는 특성을 보이고 있다. 공동 연구자인 앤드류 마이너와 연구팀은 이 놀라운 금속 내부 특성을 이해하기 위해 버클리 랩 분자 파운드리의 일부인 국립 전자 현미경 센터의 4차원 주사 투과 전자 현미경(4D-STEM)과 주사 투과 전자 현미경(STEM)을 사용해 응력을 받은 샘플과 구부러지지 않고 금이 가지 않은 대조 샘플을 분석했다. 전자 현미경 데이터에 따르면 합금의 특이한 인성은 '꼬임 밴드(kink band)'라는 희귀 결함의 예상치 못한 부작용에서 비롯된 것으로 밝혀졌다. 꼬임 밴드는 가해진 힘으로 인해 결정 조각이 스스로 붕괴되어 갑작스럽게 구부러질 때 결정에 형성된다. 연구팀은 이전 연구를 통해 RMEA에서 꼬임 밴드가 쉽게 형성된다는 사실을 알고 있었지만 연화 효과가 격자를 통해 균열이 퍼지기 쉽게 만들어 재료의 강도를 낮출 것이라고 가정했다. 하지만 실제로는 그렇지 않았다. 쿡은 "우리는 원자 사이에 날카로운 균열이 있는 경우 꼬임 밴드가 실제로 손상을 멀리 분산시켜 균열의 전파에 저항하여 균열을 방지하고 매우 높은 파괴 인성을 이끌어 낸다는 것을 처음으로 보여주었다"라고 말했다. 한편, 리치는 "기계 엔지니어는 실제 세계에서 사용하기 전에 재료의 성능에 대한 깊은 이해가 당연히 필요하기 때문에 Nb45Ta25Ti15Hf15 합금을 제트기 터빈이나 스페이스X 로켓 노즐과 같은 것을 만들기 전에 훨씬 더 근본적인 연구와 엔지니어링 테스트를 거쳐야 한다"고 지적했다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(41)] 극한의 강도와 인성 가진 혁신적인 합금
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[먹을까? 말까?(9)] 비타민D, 장내 세균 증가로 암 면역에 도움
- 비타민 D가 장내 세균을 증가시켜 암 면역에 효과가 있다는 연구 결과가 나왔다. 최근 생쥐를 대상으로 이루어진 연구에 따르면 비타민 D는 암 면역 반응을 강화시키는 데 도움이 될 수 있다는 가능성을 제시했다고 폭스뉴스와 신경과학 뉴스 등이 보도했다. 이 연구는 지난 25일 과학 저널 '사이언스(Science)'에 게재되었으며 영국 프랜시스 크릭 연구소, 미국 국립암연구소(NCI), 덴마크 올보르그 대학교의 연구팀이 공동으로 진행했다. 연구팀은 비타민 D가 풍부한 식단을 제공한 쥐가 실험적으로 이식된 암에 대해 더 나은 면역 저항성을 갖고 면역요법 치료에 대한 반응이 개선됐다고 밝혔다. 연구 결과에 따르면 비타민 D가 풍부한 식단을 섭취한 생쥐는 장내 미생물총(gut microbiome) 조성이 변화해 암에 대한 면역 반응이 더욱 강력해졌다. 특히 비타민 D는 암 면역 반응을 개선하는 것으로 알려진 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)균의 수치를 증가시켰다. 연구팀은 비타민 D를 섭취한 생쥐에서 암 면역 치료에 대한 반응이 더욱 향상되었으며 새로운 종양 발생에 대한 면역력도 더 강력해졌다고 보고했다. 이 효과는 유전자 편집을 사용해 혈액 내 비타민D와 결합하여 조직에서 멀리 떨어져 있는 단백질을 제거할 때도 나타났다. 다만, 연구팀은 이전 연구에서 비타민 D 수준과 암 위험 사이의 잠재적 연관성이 제시되었기 때문에 이것이 인간에게 적용되는지 확인하려면 추가 연구가 필요하다고 지적했다. 연구 팀은 쥐 실험에서 박테리아만으로 더 나은 암 면역력을 제공할 수 있는지 테스트하기 위해 정상적인 식단을 제공하는 쥐에게 박테로이데스 프라길리스를 투여했다. 이 쥐들은 종양 성장에 더 잘 저항할 수 있었지만 비타민 D가 부족한 식단을 제공한 쥐는 그렇지 않았다. 이전 연구에서는 비타민 D 결핍과 인간의 암 위험 사이의 연관성을 제안했지만 증거가 결정적이지는 않았다. 이를 조사하기 위해 연구팀은 덴마크에서 150만 명의 데이터를 분석했는데, 이는 낮은 비타민 D 수치와 높은 암 발병 위험 사이의 연관성이 있음이 나타났다. 연구의 선임저자인 카에타누 레이스 이 소자(Caetano Reis e Sousa) 박사는 "이번 연구 결과는 놀랍다. 비타민 D는 장내 미생물총을 조절하여 특정 박테리아의 증식을 촉진할 수 있으며 이 박테리아는 생쥐의 암에 대한 면역력을 강화시켜준다"며 "이 연구 결과는 향후 인간의 암 치료에 중요한 역할을 할 수 있다"고 말했다. 한편, 연구팀은 아직 비타민 D가 왜 "양호한" 미생물총을 촉진하는지 정확히 규명하지 못했다. 논문의 공동저자인 에반겔로스 기암파조리아스(Evangelos Giampazolias) 박사는 "이 질문에 답을 얻을 수 있다면 미생물총이 면역 체계에 미치는 영향에 대한 새로운 지견을 얻을 수 있으며 암 예방이나 치료에 있어 흥미로운 가능성을 열어줄 수 있다"고 말했다. 연구팀은 또한 비타민 D가 암 면역에 미치는 영향에 대한 정확한 기전을 밝히기 위한 추가 연구가 필요하다고 강조했다. 소자 박사는 "비타민 D가 장내 미생총을 어떻게 조절하여 암 면역을 향상시키는지 이해하면 암 치료에 새로운 전략을 개발하는 데 도움이 될 수 있다"라고 말했다. 이 연구는 비타민 D가 암 치료에 중요한 역할을 할 수 있는 가능성을 제시하지만, 더 많은 연구가 필요하다는 점을 명심해야 한다. 암 환자는 비타민 D 수치를 확인하고 의사와 상담하여 자신에게 적합한 치료 계획을 세워야 한다. 영국 암 연구(Cancer Research UK)의 연구 정보 관리자인 Nisharnthi Duggan 박사는 “우리는 비타민 D 결핍이 건강 문제를 일으킬 수 있다는 것을 알고 있다. 그러나 비타민 D 수치와 암 위험을 연관시킬 수 있는 증거는 충분하지 않다"고 말했다. 한편, 영국에서는 지난 3월 비타민 D를 과다 섭취한 남성이 사망한 사례에 대해 집중 보도되면서 전문가들은 비타민D 독성에 대해 경고하기도 했다. 89세 남성 데이비드 미치너가 지난해 비타민D 과다 섭취로 인해 체내에 칼슘이 축적되는 고칼슘혈증으로 사망한 후, 서리 검시관은 규제 기관에 비타민 D의 과다 섭취의 위험성에 대해 소비자에게 경고를 촉구하는 보고서를 발표한 것. 비타민 D는 뼈 건강 유지 및 다양한 신체 기능 지원에 필수적이지만 과도한 섭취는 여러 가지 부작용을 유발할 수 있다. 비타민 D 중독 증상으로는 갈증과 메스꺼움, 과도한 배뇨 등이 있다. 한국의 경우 식약처에서 권장하는 성인의 비타민D 일일 섭취량은 400IU이다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(9)] 비타민D, 장내 세균 증가로 암 면역에 도움
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[신소재 신기술(40) 초소형 로봇 '필봇', 내시경 검사 대체할까?
- 인체 내부를 탐색할 수 있는 알약 크기의 초소형 로봇이 개발돼 내시경 검사에 새로운 장을 열고 있다. 의료 검진에 사용하기 위해 삼킬 수 있도록 설계된 새로운 소형 로봇 카메라가 최근 캐나다에서 열린 학술회의에서 시연됐다. 캡슐형 로봇으로 필봇(PillBot)이라고 불리는 이 전동 내시경 카메라는 신체 외부에서 전자기적으로 원격 조종하여 체내로 이동시킬 수 있다고 러닝 잉글리시 voa뉴스가 보도했다. 개발자들은 이 기기가 기존 내시경 검사를 대체할 수 있기를 기대하고 있다. 이전의 내시경 검사는 전선에 연결된 카메라를 환자가 잠든 상태에서 목을 통해 위로 삽입하는 시술로 수면 내시경으로 불렸다. 필봇은 캘리포니아주 헤이워드에 본사를 둔 엔디텍스(Endiatx)가 개발했다. 미네소타 주 로체스터에 있는 연구 병원인 메이요 클리닉(Mayo Clinic)이 이 프로젝트의 파트너다. Endiatx는 2014년 설립됐으며, 소화기계 및 간 질환 진단을 위한 혁신적인 기술 개발에 중점을 두고 있다. 최초의 전동 내시경 카메라 필봇은 최초의 전동 내시경 카메라로 설계됐다. 개발자들의 설명에 따르면 작동 방식은 다음과 같다. △ 환자는 1일 동안 금식한 후 다량의 물과 함께 캡슐형 로봇을 삼킨다. △ 캡슐형 로봇은 무선 리모컨으로 조종되는 작은 잠수함처럼 작동한다. △ 검사가 끝나면 신체는 다른 고형 폐기물과 같은 방식으로 캡슐형 로봇을 배출한다. 비벡 컴바리(Vivek Kumbhari) 박사는 회사의 공동 설립자이며 메이요 클리닉의 의학 교수이자 위장 및 간 질환 부장이다. 그는 복잡한 의료 서비스를 더욱 접근하기 쉽게 만드는 더 큰 목표를 향한 최신 연구 결과라고 밝혔다. 컴바리 박사는 "만약 내시경 검사를 병원에서 환자 집으로 옮길 수 있다면 우리는 그 목표를 달성했다고 생각한다"며 "이 기기는 더 안전하고 편안한 접근 방식"이라고 말했다. 그는 이 기기는 의료 종사자 수를 줄이고 마취도 필요 없을 것이라고 덧붙였다. 컴바리 박사는 또한 이 기술은 기존 내시경에 비해 더 효율적이며 환자가 질병 진행 초기 단계에 치료를 받을 수 있게 할 것이라고 말했다. 의료 시설 부족한 지역 원격서비스 기대 인디텍스 공동설립자인 알렉스 루브케(Alex Luebke)는 캡슐형 로봇이 의료 센터와 치료 시설이 부족한 시골 지역 사람들을 도울 수 있다고 말했다. 그는 "특히 개발도상국에서는 질좋은 의료 서비스에 접근하기 힘들다"고 말했다. 이어 "이 장치는 모든 정보를 수집하여 원격지에서도 솔루션을 제공할 수 있다"고 말했다. 마이크로 로봇 알약 필은 테스트 중이다. 이는 앞으로 몇 달 안에 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받을 수 있다. 승인되면 필봇은 2026년까지 출시될 수 있다. 이 미세 로봇 캡슐은 현재 테스트 중이며, 앞으로 몇 달 안에 미국 식품의약품국(FDA)의 승인을 받을 수 있다. 승인이 되면 2026년까지 캡슐형 로봇을 사용할 수 있게 된다. 컴바리 박사는 이 미세 로봇 캡슐 기술이 장, 혈관계, 심장, 간, 뇌 및 신체의 다른 부위로 확대될 수 있기를 기대하고 있다.
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[신소재 신기술(40) 초소형 로봇 '필봇', 내시경 검사 대체할까?
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인공지능, 기후변화 대처하는 식물 설계에 활용
- 과학자들이 인공지능(AI)을 활용해 기후 변화에 견딜 수 있는 식물을 설계하고 있다. 인공지능은 과학자들이 기후변화와 싸우고 지구 온도 상승을 억제하기 위해 식물을 개량하는 데 도움을 주고 있다고 웹사이트 피지스(phys. org)와 어스닷컴 등이 전했다. 기후변화 패널(IPCC)은 기후변화와 지구 온도 상승을 제한하기 위해서는 대기 중 이산화탄소를 제거하는 것이 필수적이라고 밝혔다. 미국 캘리포니아 라호야에 위치한 생명과학연구기관 솔크 연구소(Salk Institute) 과학자들은 기후 변화에 대응하기 위해 식물의 뿌리 시스템을 최적화해서 더 많은 이산화탄소를 더 오랜 기간 저장할 수 있는 식물의 자연적인 이산화탄소 흡수 능력 활용에 주목했다. 이 연구소의 '식물 활용 이니셔티브(Harnessing Plants Initiative)' 소속 과학자들은 기후변화 완화 식물을 설계하기 위해 'SLEAP'이라는 첨단 연구 도구를 사용하고 있다. 인공지능 SLEAP, 뿌리 성장 특징 추적 SLEAP은 사용하기 쉬운 인공지능 소프트웨어로서 다양한 뿌리 성장 특징을 추적한다. 솔크의 펠로우인 탈모 페레이라(Talmo Pereira)가 개발한 SLEAP은 당초 실험실에서 동물의 이동을 추적하기 위해 설계됐다. 페레이라는 현재 식물 과학자인 동료 연구원 볼프강 부쉬(Wolfgang Busch) 교수와 협력해 SLEAP을 식물에 적용하고 있다. 최근 '식물 게놈연구(Plant Phenomics)' 저널에 발표된 연구에서 부쉬 박사와 페레이라는 SLEAP을 사용해 식물 뿌리 형태 분석을 위한 새로운 프로토콜을 선보였다. 이 프로토콜은 뿌리가 얼마나 깊고 넓게 자라고, 뿌리 시스템이 얼마나 커지는 등 이전에는 측정하기 어려웠던 기타 물리적 특징을 분석한다. SLEAP을 식물에 적용한 결과 연구원들은 현재까지 가장 광범위한 식물 뿌리 시스템 형태 카탈로그를 구축할 수 있었다. 더욱이, 이러한 물리적 뿌리 시스템 특징을 추적하면 과학자들이 해당 특징과 관련된 유전자를 찾는 데 도움이 되며, 여러 뿌리 특징이 동일한 유전자에 의해 결정되는지 아니면 독립적으로 결정되는지를 판단할 수 있다. 이를 통해 솔크 연구팀은 식물 설계에 가장 유익한 유전자를 결정할 수 있다. 페레이라는 "이번 협업은 솔크 연구소의 과학이 특별하고 영향력 있는 이유를 실제로 보여주는 좋은 예"라고 말했다. 그는 "우리는 단순히 다른 분야의 지식을 '빌려오는' 것이 아니라, 더 큰 성과를 창출하기 위해 서로 동등한 위치에서 연구하고 있다"고 전했다. SLEAP을 사용하기 전에는 식물과 동물 모두의 물리적 특징을 추적하는 데 많은 노동이 필요했으며 이는 과학적 과정을 지연시켰다. 이전에는 연구원들이 식물 이미지를 분석하기 위해서는 이미지에서 식물 부분과 그렇지 않은 부분을 프레임 단위, 부분 단위, 픽셀 단위로 수작업으로 표시해야 했다. 그래야만 이전의 AI 모델을 적용해 이미지를 처리하고 식물 구조에 대한 데이터를 수집할 수 있었다. SLEAP의 독특한 점은 컴퓨터 시각(컴퓨터가 이미지를 이해하는 능력)과 딥 러닝(AI가 인간 뇌처럼 배우고 작업하도록 컴퓨터를 훈련하는 방법)을 모두 활용한다는 점이다. 이러한 조합을 통해 연구원들은 픽셀 단위로 이동하지 않고도 이미지를 처리할 수 있으며, 중간에 노동 집약적인 단계를 건너뛰고 이미지 입력에서 정의된 식물 특징으로 바로 넘어갈 수 있다. 부쉬 연구실의 생물정보학 분석가인 엘리자베스 베리건(Elizabeth Berrigan) 제1 저자는 "우리는 다양한 식물 유형에서 검증된 강력한 프로토콜을 개발했다. 이 프로토콜은 분석 시간과 인적 오류를 줄이고 접근성과 사용 편의성이 크며 실제 SLEAP 소프트웨어를 변경할 필요가 없었다"고 말했다. SLEAP의 기본 기술을 수정하지 않고 연구원들은 슬립 루트(sleap-roots)라는 SLEAP용 다운로드 가능한 도구킷을 개발했다. 슬립 루트는 오픈 소스 소프트웨어로 무료로 사용 가능하다. 슬립 루트를 사용하면 SLEAP는 뿌리 깊이, 질량, 성장 각도와 같은 뿌리 시스템의 생물학적 특성을 처리할 수 있다. 연구팀은 슬립 루트(sleap-roots) 패키지를 다양한 식물에서 테스트했다. 여기에는 대두, 쌀, 카놀라와 같은 농작물뿐만 아니라 모델 식물 종인 아라비도프시스 탈리아나(Arabidopsis thaliana)도 포함된다. 깊은 뿌리 시스템을 만드는 유전자 이해 높여 다양한 식물에서 시험한 결과 이 새로운 SLEAP 기반 방법은 기존 방법보다 1.5배 빠르게 주석을 달고, AI 모델을 10배 빠르게 훈련하고, 새로운 데이터에 대한 식물 구조를 10배 빠르게 예측하며, 모두 동일하거나 더 나은 정확도를 제공했다. 이러한 표형 데이터(예: 식물의 뿌리 시스템이 유난히 깊게 자라는 것)는 대규모 게놈 시퀀싱 노력과 함께 많은 숫자의 작물 품종에서 유전형 데이터를 밝히는 데 사용해 특히 깊은 뿌리 시스템을 만드는 유전자를 이해할 수 있다. 표형과 유전형을 연결하는 이 단계는 솔크 연구소의 목표인 더 많은 이산화탄소를 더 오랫동안 유지하는 식물을 만드는 데 중요하다. 이러한 식물은 더 깊고 더 강력한 뿌리 시스템을 설계해야 한다. 이 정확하고 효율적인 소프트웨어를 구현하면 식물 활용 이니셔티브는 원하는 표형을 표적 유전자에 아주 쉽고 획기적인 속도로 연결할 수 있다. 솔크의 식물 과학 부문 헤스 의장인 부쉬 박사는 "우리는 현재까지 가장 광범위한 식물 뿌리 시스템 형태 카탈로그를 만들 수 있었다. 이는 기후 변화와 싸우는 탄소 포집 식물을 만드는 연구를 실제로 가속화하고 있다"라고 말했다. 부쉬 박사는 "SLEAP은 탈모의 전문적인 소프트웨어 설계 덕분에 적용하고 사용하기 매우 쉬웠으며 앞으로 제 연구실에서 필수적인 도구가 될 것이다"라고 말했다. 페레이라가 SLEAP과 슬립 루트(sleap-roots)를 만들 때 접근성과 재현성을 가장 중요하게 고려했다. 연구원들은 NASA 과학자들과 토론을 시작하여 슬립 루트를 사용해 지구에서 탄소 포집 식물을 안내할 뿐만 아니라 우주에서 식물을 연구하는 데 도움이 되기를 기대한다. 솔크 연구소에서는 이미 SLEAP를 사용해 3D 데이터를 분석하는 새로운 도전에 착수하고 있다. SLEAP 및 슬립루트(sleap-roots)를 개선하고 확장하며 공유하는 노력은 앞으로 수년 동안 계속될 것이다. 솔크 연구소의 식물 활용 이니셔티브에서의 활용은 식물 설계를 가속화하고 연구소가 기후 변화에 대응하는 데 도움이 되고 있다.
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인공지능, 기후변화 대처하는 식물 설계에 활용
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