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2024-11-22 (금)

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목성의 달 '유로파'에 생명체 존재할 수 있을까?

목성의 달 유로파(Europa)에 산소와 탄소가 있는 것이 알려지면서 지하 바다의 생명 존재에 대한 기대감도 더욱 커지고 있다. 태양계에서 목성의 위성 유로파만큼 사람들의 상상력을 사로잡는 곳은 거의 없다. 과학자들은 유로파에 외계 생명체가 존재할 수 있다고 오랫동안 의심해 왔다. 거대한 얼음덩어리를 닮은 '유로파'는 20~30km 두께의 얼음 껍질 아래에 액체 상태의 바닷물 바다가 존재하는 것으로 알려졌다. 이는 보이저호와 갈릴레오 우주 탐사선의 측정과 모델 계산에 의한 추정이다. 독일 매체 메르커닷컴(Merker)은 11일(현지시간) 몇 달 전, 연구자들은 '유로파'에서 생명체의 가장 중요한 구성 요소인 탄소를 발견했다고 전했다. 그러나 유로파에서 생명체를 가능하게 할 수 있는 또 다른 원소인 산소는 이전에 추정했던 것보다 훨씬 더 희귀할 것이라는 관측이 나왔다. 비즈니스 인사이더는 지난 9일(현지시간) 미 항공우주국(NASA·나사)의 주노(Juno) 탐사선은 목성의 얼음 위성 유로파가 24시간마다 1000톤의 산소를 생산한다는 사실을 발견했다고 보도했다. 유로파에서 매일 발생하는 1000톤이라는 산소는 1백만 명의 사람이 하루 동안 숨을 쉴 수 있는 충분한 양이지만 이전에 생각했던 것보다 훨씬 적은 양이다. 이 새로운 데이터는 유로파가 광대한 지하 바다에서 생명체를 유지할 수 있는 확률이 낮아질 수 있다. NASA, 유로파 산소 생산량 현저히 낮아 NASA의 연구원들은 '유로파' 표면이 이전 연구에서 추정했던 것만큼 많은 산소를 생산하지 못한다고 계산했다. 지난 3월 4일, NASA는 유로파가 24시간마다 1000톤의 산소를 생산한다며 이는 이전 추정치보다 86배 이상 적은 양이라고 발표했다. NASA에 따르면 유로파에 생명체가 존재한다면 미생물처럼 보일 수도 있고 더 복잡한 것일 수도 있다. 하지만 그것들은 얼어붙은 사막인 유로파 표면에서는 보이지 않을 수도 있다. 유로파 표면의 산소 생산량 데이터는 NASA의 주노(Juno) 탐사선에서 가져온 것이다. 목성의 위성인 유로파는 초당 12kg(킬로그램)의 산소를 생산하는데, 이는 이전에 생각했던 것보다 휠씬 적은 양이다. 이전 연구에서 추정치는 초당 몇 킬로그램에서 1000킬로그램 이상까지 다양했다. 유로파, 수중기도 탐지 NASA에 따르면 1979년 7월 9일 보이저(Voyager) 우주선은 목성의 위성 중 하나인 유로파(Europa)의 근접 촬영 이미지를 처음으로 촬영했다. 이를 통해 달의 얼음 표면을 자르는 갈색 균열이 드러났는데, 유로파는 마치 핏줄이 있는 눈알처럼 보였다. 그 이후로 수십 년 동안 외부 태양계에 대한 임무는 유로파에 대한 충분한 추가 정보를 축적하여 NASA의 생명체 탐색에서 최우선 조사 대상이 됐다. NASA는 2019년 11월 17일 메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터 의 국제 연구팀이 유로파 표면 위에서 처음으로 수증기를 감지했다. 이 연구팀은 하와이에 있는 세계 최대 망원경 중 하나를 통해 유로파를 들여다보며 증기를 측정했다. 당시 유로파의 물 탐지 조사를 주도한 NASA 행성 과학자 루카스 파가니니는 “생명의 세 가지 요구 사항 중 두 가지인 필수 화학 원소(탄소, 수소, 산소, 질소, 인, 황)와 에너지원은 태양계 전체에서 발견된다. 그러나 세 번째인 액체 물은 지구 밖에서는 찾기가 다소 어렵다”라고 말했다. 유로파가 산소를 생산하는 방법 산소 생산은 지구와 유로파에서 매우 다르다. 지구는 광합성을 통해 산소를 얻는 반면, 유로파는 모행성인 목성으로부터 얻는다. 목성은 유로파에 고에너지 입자를 쏟아붓는 강력한 방사선을 방출한다. 이 입자들은 달 표면의 얼어붙은 얼음(H₂O)과 상호작용한다. 유로파에서 입자들의 상호 작용은 H₂O 분자를 수소와 산소 가스로 분리한다. 그러나 그 산소가 어디로 가는지는 아직 상세히 밝혀지지 않았다. 산소 중 일부는 얼음 속에 갇힐 수도 있고, 일부는 우주로 탈출할 수도 있으며, 일부는 유로파의 지하 바다로 내려가는 경우도 있다. 충분한 산소가 지하에 도달한다면, 이는 유로파의 바다가 우리가 알고 있는 생명체에 중요한 요소 중 하나를 가지고 있다는 것을 의미한다. 뉴저지 주 프린스턴 대학교의 과학자 제이미 샬레이는 "'유로파'는 목성의 알려진 95개 위성 중 네 번째로 큰 위성이며 목성의 방사선 벨트 중간에 있다. 이 거대 가스 행성은 위성에 하전 입자 또는 이온화 입자를 쏟아붓는다. 이것들은 물 분자를 두 부분으로 나누어 얼음 표면에 산소를 생성한다"고 말했다. 샬레이는 "유로파는 흐르는 시냇물 속에서 서서히 물을 잃어버리는 얼음 덩어리와 같다"면서, 입자들이 표면의 얼음을 분자 단위로 분해하는 과정을 비교했다. 그는 "어떤 면에서, 전체 얼음 표면은 해변으로 밀려온 하전 입자의 파도에 의해 지속적으로 침식된다"라고 말했다. NASA의 주노 탐사선은 유로파 표면에서 생성되는 총 산소량에 대해 더 많은 정보를 제공한다. 그러나 지하 바다로 얼마나 많은 양의 산소가 스며드는지는 아직 확실하지 않다. 유로파에서 산소 측정 유로파 표면에서 생성되는 산소의 양을 측정하기 위해 과학자들은 주노에 탑재된 목성 오로라 분포 실험(JADE) 장비를 사용했다. JADE는 목성의 오로라 영역 에서 하전 입자를 측정하도록 설계됐다. 그러나 2022년 9월 주노가 유로파를 비행했을 때 JADE는 최초로 달 대기에서 떨어져 나온 하전 입자를 성공적으로 측정했다. 과학자들은 JADE 데이터를 사용해 유로파의 얇은 대기에 있는 수소(산소 아님) 가스의 총량을 추정했다. 물 분자에는 수소(H) 원자 2개당 산소(O) 원자 1개가 있기 때문에 과학자들은 수소 가스 데이터를 사용해 표면에서 생성된 산소의 양을 계산할 수 있다. NASA의 과학자들은 이제 생산된 산소의 일부가 달 표면 아래로 떨어질 수 있다고 추정한다. 그곳에서 산소는 지하 소금 바다로 추정되는 곳에서 대사 에너지원이 될 수 있다. NASA에 따르면 연구원들은 "표면 아래에서 생명을 유지할 수 있는 조건의 잠재력에 대해 궁금해하고 있다"고 한다. 목성의 위성이 생명체가 거주 가능한지 아닌지에 대한 질문은 앞으로도 계속 될 것이다. 샌안토니오에 있는 사우스웨스트 연구소의 주노 수석 연구원인 스콧 볼튼은 "아직 끝나지 않았다. 더 많은 달 비행과 목성의 가까운 고리와 극지방의 대기에 대한 첫 번째 탐사는 아직 오지 않았다"고 말했다. NASA의 유로파 클리퍼(Europa Clipper) 탐사선은 2024년 10월에 발사될 예정이다. 이 탐사선의 주요 목표는 유로파가 거주 가능한지 여부를 결정하는 것이다. 유로파에 도착하면 클리퍼 탐사선은 유로파 표면, 기;ㅍ은 ㅁ내부, 얇은 대기, 지하 바다와 잠재적으로 더 작은 활성 통풍구에 대해 자세한 조사를 수행항 계획이다.
- 산업
2024-03-12
머스크, xAI의 대화형AI 그룩을 오픈소스로 공개

일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 11일(현지시간) 자신이 세운 인공지능(AI)기업 ‘xAI’가 대화형AI '그록'(Grok)을 이번주부터 오프소스로 공개할 예정이라고 밝혔다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 머스크는 자신이 소유한 소셜미디어 X(구 '트위터')에 "이번주 xAI는 그룩을 오픈소스로 한다"고 투고했다. 머스크는 지난 2015년에 공동으로 설립했지만 3년뒤 결별했던 대화형AI ‘챗GPT’를 개발한 미국 스타트업 오픈AI와 미국 구글에 대항해 ‘xAI’를 지난해 설립했다. 머스크는 그룩을 X의 유료플랜 '프리미엄+' 이용자용으로 지난해 12월부터 제공해왔다. 머스크의 이날 언급은 오픈AI와 샘 올트먼 CEO에 대해 소송을 제기한 지 10여일 만이다. 그록의 소스 공개는 올트먼 CEO를 겨냥한 것으로 보인다. 머스크는 이달 초순 현재 미국 마이크로소프트(MS)가 출자하고 있는 오픈AI를 상대로 소송을 제기했다. 오픈AI는 머스크가 영리목적의 사업체를 설립할 계획을 지지해 자신이 CEO를 맡고 있는 테슬라와 합병시켜 '달러박스'기업으로 하는 것을 기대했다는 사실을 보여주는 e메일을 공개했다. 미국 메타플랫폼스와 프랑스의 AI스타트업 미스터랄AI는 오픈소스형 AI모델을 내놓고 있다. 구글도 외부개발자가 독자적으로 발전시킬 수 있는 오픈소스형 AI모델 '젬마(Gemma)'를 공개했다. 월스트리트저널(WSJ)은 그러나 머스크의 오픈 소스화가 순수하지 않을 수 있다고 짚었다. WSJ는 "(머스크의) 오픈 소스화는 상업적 동기도 있을 수 있다"며 "그록의 어떤 부분이 무료로 공개될지는 알려지지 않았지만, 오픈 소스 버전은 개발자 등이 모델을 테스트해보고자 하는 경우 빨리 이용할 수 있기 때문에 본질적으로 마케팅으로 작용할 수 있다"고 분석했다. 이어 "또 개발자 커뮤니티의 그록 오픈 버전에 대한 피드백과 개선 사항은 xAI의 새 버전 개발을 가속하는 데 도움이 될 수 있다"고 덧붙였다.
- IT/바이오
2024-03-12
영국서 3억9천만년 전 지구 최초 삼림 발견⋯뉴욕삼림보다 400만년 앞서

케임브리지 대학교 지구과학 부의 연구팀은 최근 새로운 연구를 통해 지금까지 발견된 지구상에서 가장 오래된 화석 삼림을 발견했다고 7일(현지시간) 밝혔다. 이 화석은 영국 홀리데이 파크 부지와 가까운 마인헤드 근처의 브리스톨 해협 남쪽에 있는 데본과 서머셋 해안을 따라 있는 높은 사암 절벽에서 발견됐다. 연구 결과에 따르면, 잉글랜드 남서부 해안 절벽에서 발견된 이 화석 삼림은 약 3억 9000만년 전 석탄기 데본기 시대에 형성된 것으로 추정되며, 기존 최초 삼림 기록 보유자인 뉴욕 주 삼림보다 약 4백만 년 더 오래된 것으로 확인됐다. 화석으로 발견된 나무 종은 '칼라모피톤(Calamophyton)'으로, 야자나무와 비슷한 외형이지만 섬세하고 속이 빈 줄기를 가지고 있었다. 연구팀은 이 나무들이 최대 2~4미터 높이까지 자라났으며 자라면서 가지를 떨어뜨렸을 것으로 추측했다. 칼라모피톤 나무에는 잎이 없었지만 나뭇가지와 같은 구조가 가지를 덮고 있었다고 케임브리지 대학교 지구과학과 강사 닐 데이비스 박사는 이날 CNN에 말했다. 더 가디언에 따르면 이 숲의 역사는 생명체가 육지로 이동하던 4억 1900만 년에서 3억 5800만 년 전 데본기 시대로 거슬러 올라간다. 이때 생명체는 처음으로 육지로 대규모 확장을 시작했다. 이 기간이 끝날 무렵 최초의 종자 식물이 출현했고, 대부분 절지동물인 최초의 육상 동물이 정착했다. 데이비스는 이 나무들이 뿌리 시스템을 퇴적물에 가두어 강둑과 하안선을 안정화 시켰을 것이라고 설명했다. 연구팀은 이번 발견을 통해 초기 삼림의 발전 속도를 새롭게 이해할 수 있게 되었다고 말했다. 영국에서 발견된 이 삼림은 단일 종으로 구성된 반면, 4백만 년 후 형성된 뉴욕 주 삼림은 덩굴 식물 등 다양한 종류의 나무들로 이루어져 있었다. 데이비스 박사는 "서머셋(Somerset) 지역의 식물상을 뉴욕 주의 식물상과 비교해보면 지질학적 시간 척도에서 생태계가 얼마나 빠르게 변화했는지 실감할 수 있다"고 말했다. 이번 연구의 공동 저자이자 카디프 대학의 고생물학자인 크리스토퍼 베리 박사는 "처음 나무 줄기를 봤을 때 그것이 무엇인지 즉시 알았다. 30년 동안 전세계적으로 이 유형의 나무를 연구했기 때문이다"라고 말했다. 베리 박사는 "이것은 초기 숲 유형의 생태를 직접 관찰하고 카랄모피톤(Calamophyton) 나무가 자라던 환경을 해석하며 퇴적 시스템에 미치는 영향을 평가할 수 있는 첫 번째 기회"라고 말했다. 발굴 과정에서 연구팀은 이 초기 삼림 바닥에 서식하던 무척추동물의 흔적도 발견했다. 연구팀은 초기 절지동물이 남긴 발자국과 꼬리 흔적의 증거를 발견했다. 정확한 종류는 밝혀내지 못했지만 발견된 발자국 화석의 크기는 약 5~10cm에 이르며 당시 삼림 바닥에는 떨어진 나뭇가지들이 무척추동물의 서식지를 제공했을 것으로 추측된다. 연구팀은 이번 발견은 우연한 기회에 이루어졌다고 밝혔다. 원래는 해당 지역의 일반적인 지질학적 특징을 조사하던 과정에서 우연히 화석을 발견하게 됐다는 것. 연구팀은 이번 발견을 통해 "최초 형태의 삼림 생태계를 직접 관찰하고, 칼라모피톤 나무들의 성장 환경을 파악하며 퇴적 체계에 미친 영향을 평가할 수 있는 중요한 기회"라고 설명했다. 이번 연구 결과는 학술지 '지질학회지(Journal of the Geological Society)'에 게재됐다.
- 생활경제
2024-03-09
털매머드 부활하나?...코끼리 줄기세포 배양 성공

과학자들이 코끼리 피부 세포로 줄기세포 배양에 성공해 털매머드 부활에 한 발 더 가까이 다가가고 있다. 미국 텍사스 주 댈러스에 있는 멸종 방지 기업이자 DNA 편집 회사인 콜로설 바이오사이언스(Colossal Biosciences)는 6일(현지시간) 털복숭이 매머드 형질을 가진 코끼리를 유전적으로 복원시키기 위해 아시아 코끼리 세포로 줄기세포 배양에 성공했다고 밝혔다. 콜로설은 자사 웹사이트에서 내한성 코끼리를 만들 것이라고 밝히면서 이 동물은 털매머드의 모든 핵심 생물학적 특성을 갖게 될 것이라고 설명했다. 또한 이 회사는 매머드와 유사한 코끼리가 코끼리 내피 친화성헤르페스 바이러스로 인한 매우 치명적인 질병에 저항성을 갖도록 만들 계획이다. 네이처에 따르면 콜로설은 코끼리 세포의 유전자(게놈)을 편집해 매머드와 비슷하게 만들었다. 하지만 살아 있는 매머드 같은 코끼리를 만들려면 편집된 게놈을 포함하는 배아를 생성해야 한다. 이론적으로 이를 수행하는 한 가지 방법은 유전자 편집된 코끼리 세포를 소위 유도만능줄기세포(iPS)로 전환한 다음 이를 난자와 정자 세포로 전환하는 것이다. 뉴사이언티스트에 따르면 유도만능줄기세포는 난자와 정자를 포함한 신체의 모든 세포로 분화할 수 있다. 배아에서 자연적으로 발생하지만 특정 단백질을 추가하여 성체 세포에서 만들 수도 있으므로 '유도'라고 한다. 많은 동물 종에서 유도만능세포가 만들어졌지만 지금까지 코끼리 세포를 유도만능세포로 만드는 데 성공한 사례는 없었다. 유전자 편집 18년 전, 연구자들은 쥐의 피부 세포를 배아 세포처럼 작동하도록 재프로그래밍할 수 있음을 보여줬다. 이러한 유도만능줄기세포는 동물의 모든 세포 유형으로 분화할 수 있다. 이 세포는 멸종된 털매머드(맘무투스 프리미제니우스·Mammuthus primigenius)의 가장 가까운 친척인 아시아 코끼리(엘레푸스 막시무스·Elephus maximus)를 복원하려는 콜로설의 계획에 핵심으로, 털과 지방 및 기타 매머드의 특성을 갖도록 유전적으로 편집됐다. 콜로설은 아시아 코끼리 세포를 유전자 변형해 핵심 단백질을 영구적으로 생산하도록 했다. 그럼에도 불구하고 세포를 유도만능줄기세로로 전환하는데 두 달이 걸렸다고 한다. 콜로설의 생물과학 책임자인 에리오나 히솔리는 "우리는 이 과정을 더 효율적이고 빠르게 만들고 싶었다"고 말했다. 핵심 단백질을 코딩하는 DNA는 쉽게 제거할 수 있다고 그녀는 덧붙였다. 매사추세츠주 보스턴에 위치한 하버드 의과대학의 유전학자이자 이 연구 논문의 공동 저자인 콜로설의 공동 설립자 조지 처치는 "우리는 세계 기록으로 가장 어려운 iPS 세포 수립에 도전하고 있다고 생각한다"고 말했다. 하지만 연구팀은 코끼리 줄기세포를 확립하는 데에도 어려움을 겪고 있다. 멸종 위기 종에 대한 줄기세포 연구의 권위자인 캘리포니아 주 라호야에 있는 스크립스 연구소의 줄기세포 생물학자인 장 로랑(Jeanne Loring) 박사는 "코끼리는 매우 어려운 과제"라고 말했다. 멸종 동물 복원 프로젝트 2011년 잔 로링과 동료들은 멸종 위기 동물에서 최초로 북방 흰코뿔소(Ceratotherium simum cottoni)와 드릴 원숭이(만드릴루스 류코패우스)로부터 iPS 세포를 만들었다. 이후 눈표범(Panthera uncia), 수마트라 오랑우탄(Pongo abelii), 일본뇌조(Lagopus muta japonica) 등 멸종 위기종에서 배아 유사 줄기세포가 만들어졌지만 수많은 팀이 코끼리 iPS 세포 수립 시도에 실패했다. 콜로설의 생물과학 책임자 에리오나 히솔리가 이끄는 연구팀은 처음에 다른 대부분의 iPS 세포주를 만드는 데 사용되는 매뉴얼에 따라 아시아 코끼리 새끼로부터 세포를 재프로그래밍하려고 시도하면서 동일한 문제에 부딪혔다. 이 방법은 2006년 일본 교토 대학의 줄기 세포 과학자인 야마나카 신야(Shinya Yamanaka)가 확인한 네 가지 주요 재프로그래밍 인자를 과잉 생산하도록 세포에 지시하는 것이다. 이 방법이 실패하자 히솔리 박사팀은 다른 연구원들이 사람과 쥐 세포를 재프로그래밍하는 데 사용했던 화학 칵테일을 코끼리 세포에 처리했다. 대부분의 경우 이 처리로 인해 코끼리 세포가 죽거나 분열을 멈추거나 아무런 반응도 보이지 않았다. 하지만 일부 실험에서는 세포가 줄기세포와 유사한 둥근 모양을 띠게 됐다. 히솔리 박사 팀은 이 세포에 네 가지 '야마나카' 인자를 첨가한 다음 성공의 핵심 요소였던 또 다른 단계를 밟았다. 바로 암 억제 유전자인 TP53의 발현을 억제하는 것이다. 유도만능줄기세포 배양 연구팀은 코끼리로부터 네 개의 iPS 세포 라인을 만들었다. 이 세포들은 다른 유기체의 iPS 세포와 비슷하게 보였고, 비슷하게 행동했다. 즉, 척추동물의 모든 조직을 구성하는 세 가지 '배엽'을 형성하는 세포를 만들 수 있었다. 하지만 콜로설이 최초의 유전자 조작 아시아 코끼리를 만드는 계획은 iPS 세포를 필요로 하지 않는 복제 기술을 포함한다. 처치 박사는 새로운 세포 라인은 아시아 코끼리에 매머드 특징을 부여하는 데 필요한 유전적 변화를 식별하고 연구하는 데 유용할 것이라고 말했다. 그는 "우리는 아기 코끼리에게 넣기 전에 미리 테스트하고 싶다"고 말했다. 코끼리 iPS 세포는 수정되어 모발이나 혈액과 같은 관련 조직으로 변형될 수 있다. 그러나 이러한 과정을 확대하기 위해서는 생식 생물학 분야에서 수많은 기술 도약이 필요하다. 그 중 한 가지 방법은 유전자 조직 iPS 세포를 수정된 정자와 암컷 생식 세포로 변형시켜 배아를 만드는 것이다. 쥐 실험에서는 이 방법이 성공했다. 또한 iPS 세포를 직접 실행 가능한 '합성' 배아로 변환하는 것도 가능했다. 콜로설은 자사의 첫 번째 메머드가 2028년에 태어날 것이라고 주장했다. 히솔리는 연구원들이 코끼리 세포에 단지 50~100개의 유전자 편집을 하는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 실현하능하다고 말했다. 코끼리의 임신 기간은 2년이기 때문에 배아는 2026년 말께 생성되어 자궁에 이식되어야 2028년에 매머드 탄생이 가능하다. 처치 박사는 배아 배양을 위해 일부는 iPS 세포에서 유래한 인공 자궁을 사용할 것으로 예상했다. 그는 "우리는 멸종 위기 종의 자연적인 번식을 방해하고 싶지 않기 때문에 체외 임신을 확대하려고 노력하고 있다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-03-08
[퓨처 Eyes(26)] 소형 원자로 건설 혁명, 획기적인 전자빔 용접으로 1년 공정 하루로 단축

소형 모듈 원자로(SMR) 건설에서 1년 걸리는 공정을 하루 만에 끝낼 수 있는 획기적인 전자빔 용접 기술이 개발됐다. 영국 대형 제조회사 셰필드 포지마스터스(Sheffield Forgemasters)는 풀사이즈 소형 모듈형 원자로(SMR) 용기를 일반적인 공정 기간인 12개월이 아닌 단 24시간 만에 용접에 성공하면서 소형 원자로 건설 시장이 급변하고 있다. 이 획기적인 기술은 소형 원자로 보급에 엄청난 파급력을 가져올 것으로 예상된다. 소형 원자로(Small Modular Reactor, SMR·소형 모듈 원전)는 그 이름처럼 작은 크기의 원자로를 의미하며, 경제성, 유연성, 안전성, 확장성 등의 장점을 지닌다. 특히, 최근 급격한 기후 변화의 위협으로 탄소 배출을 최소화하는 에너지원에 대한 수요가 급증하면서 미래의 주요 전력 공급 수단으로 주목받고 있다. 소형 원자로는 기존 대규모 토목 프로젝트 형태의 원자력 발전소 건설 방식을 공장 생산 방식으로 전환해 원자력 산업에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 모듈형 원자로는 표준화된 설계로 대량 생산이 가능하며, 지역 수요에 맞게 필요한 수만큼 설치할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 기존 원자로와 달리 엄청나게 비싼 건물이 필요하지 않아 경제성이 높다. 소형 원자로는 원자력 연료 재사용 기술을 통해 연료 수명을 연장하고 방사성 폐기물 발생량을 감소시킨다. 이는 지속 가능한 에너지 공급을 위한 중요한 기술로 평가된다. 또한, 초기 투자 비용이 상대적으로 적기 때문에 소규모 전력 시장과 개발도상국에서도 원자력 발전 도입이 용이해진다. 소형 원자로는 크기와 디자인의 유연성을 바탕으로 외딴 지역, 도시 인근, 심지어 산업 시설 내부에도 설치가 가능하다. 대부분의 부품은 공장에서 사전 제작되어 현장 설치 과정을 빠르고 효율적으로 진행할 수 있다. 필요에 따라 여러 개의 소형 원자로를 한 지역에 설치해 발전 용량을 조절할 수 있어, 전력 수요 변동에 유연하게 대응하고 안정적인 전력 공급을 가능하게 한다. 소형 원자로는 앞서 언급된 장점들로 인해 투자자들에게 상업적으로 매력적인 대안으로 떠오르고 있다. 특히, 전통적인 대형 원자로에 비해 빠른 수익 회수가 가능하다는 점에서 투자 가치가 높게 평가된다. 혁신적인 국소 전자빔 용접(LEBW) 기술 모든 규모의 원자로 건설에서 발생하는 주요 과제는 원자로 노심을 담는 용기를 용접하여 외부 환경과 격리하는 것이다. 기존 용접 기술은 이 작업에 1년 이상 소요되었지만, 셰필드 포지마스터스는 국소 전자빔 용접(LEBW) 기술을 통해 하루 만에 완료하는 획기적인 결과를 달성했다. 국소 전자빔 용접은 국소 진공 상태에서 고출력 전자총을 사용해 고에너지 밀도 융합 공정을 통해 두 개의 금속 조각을 용접하는 혁신적인 기술이다. 기존 용접 방식에 비해 작업 효율을 95% 향상시키고, 깊은 침투와 높은 깊이 대 너비 비율을 구현할 수 있다. 셰필드 포지마스터스는 지난 2월 20일 국소 전자빔 용접 기술을 이용해 직경 3미터, 두께 200밀리미터(8인치)의 벽을 결함 없이 저렴하게 용접하는데 성공했다고 밝혔다. 또한, 혁신적인 슬로핑 인 및 아웃 기술을 통해 용접 시작과 마무리 과정을 개선했다. '슬로핑 인(Sloping In)'은 원자로 용기 내부의 핵연료봉을 용기 벽면에서 중심부로 향해 경사지게 배치하는 방식이다. 핵연료봉 간 간격을 넓히고 중심부 밀도를 높여 핵연료 활용도를 극대화하고, 냉각재 흐름 개선으로 냉각 효율을 높여 과열 위험을 낮춘다. 핵출력 증가 또한 가능하다. '슬로핑 아웃(Sloping Out)'은 '슬로핑 인'과 반대로 핵연료봉을 배치하는 방식이다. 핵연료봉 간 간격 확대로 냉각 효율을 높이고 핵연료봉 밀도 감소로 핵출력을 조절하여 안전성을 강화한다. 또한, 용기 내부 공간 확보에도 유리하다. 셰필드 포지마스터스의 수석 개발 엔지니어이자 프로젝트 책임자인 마이클 블랙모어는 "이 기술이 원자력 산업에 미치는 영향은 기념비적이며, 잠재적으로 고비용의 용접 공정을 없앨 수 있다"고 강조했다. 블랙모어는 "LEBW 기술은 용접 접합부가 모재(parent material, 원물질)를 완벽하게 복제하기 때문에 용접 검사의 필요성을 줄일 수 있다는 점에서 획기적이다. 또한 영국과 전 세계 SMR 원자로의 상용화 속도를 크게 높일 수 있다"고 설명했다. 세계 최초로 성공적인 전자빔 용접 시연을 완료한 셰필드 포지마스터스는 수십 년 동안 정체되었던 영국 원자력 산업에 새로운 활력을 불어넣을 것으로 기대된다. 이 기술은 앞으로 핵잠수함용 원자로, 시범 발전소, 핵연료 처리 분야뿐만 아니라 SMR 원자로 건설에도 적용될 수 있다. 영국 정부는 이제 롤스로이스가 건설할 모듈형 원자로 15기를 포함한 새로운 원전 건설 계획을 통해 원자력 르네상스를 이끌 계획이다. 셰필드 포지마스터스의 혁신적인 전자빔 용접 기술은 이러한 계획의 성공적인 실행에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 한국 소형원자로 건설 현황 원전 강국인 한국도 세계적인 추세인 소형 모듈 원전 건설을 주도하고 있다. 우리나라 원전 산업의 중심지인 경상남도는 지난 2월 28일 정부의 원전 산업 집중 육성 방침에 발맞춰 핵심 전략을 담은 '경상남도 원전 산업 육성 방안'을 발표했다. 이에 앞서 2월 22일 윤석열 대통령은 경남도청에서 열린 '다시 뛰는 원전산업, 활력 넘치는 창원·경남'이라는 주제의 14번째 민생토론회에 참석했다. 이 자리에서 정부는 원전 생태계 완전 복원, 소형 모듈 원자로(SMR) 독자기술 개발, 경남도·창원시를 글로벌 SMR 클러스터로 육성한다는 구체적인 계획을 공개했다. 경상남도는 정부의 정책 방향에 적극적으로 호응하며, 정부 지원과 별도로 지역 원전 기업에 대한 경영 및 시설 자금 중심의 금융 지원을 강화하겠다는 방침을 밝혔다. 이는 지역 원전 산업의 경쟁력 강화와 지속가능한 성장을 위한 중요한 발걸음이 될 것이다. 경상남도는 SMR 제조 기술, 신형로 설계, 친환경 원전 해체 기술 등 6개 원전 기술을 조세 특례 제한법에 명시된 '국가 전략 기술'로 지정해 달라고 정부에 건의할 예정이다. 또한 경상남도는 SMR 혁신 제작 기술 정부 공모 사업에 지역 업체 참여를 추진하는 등 SMR 독자 기술 확보를 위해 적극적인 노력을 기울일 계획이다. 이를 통해 지역 기업의 경쟁력 강화와 SMR 산업 발전을 동시에 도모할 수 있을 것으로 보인다. 아울러 경상남도는 창원 방위·원자력 융합 국가 산업 단지 조속 추진, 원자력 산업 종합 지원 센터 신설, 원자력 연구원 분원 및 글로벌 SMR R&D 센터 유치 등을 통해 글로벌 SMR 클러스터로 발돋움할 수 있는 구체적인 청사진을 제시했다. 경상남도는 창원시를 중심으로 세계 유일하게 원자력 발전소 주기기 일괄 생산이 가능한 창원 국가 산업 단지 내 두산 에너빌리티를 비롯해 300여 개 협력 업체가 자리잡고 있다. 원자력 발전소 주기기는 원자로, 증기발생기, 터빈, 발전기, 냉각 시스템 등 원자력 발전의 핵심 과정에서 주요한 역할을 하는 장치들을 말한다. 걍상남도는 이러한 유리한 조건을 바탕으로 차세대 원전의 글로벌 제조 거점으로 도약할 수 있는 잠재력을 갖추고 있다. 류명현 경남도 산업국장은 "대통령이 참석한 경남 민생 토론회의 핵심은 경남도·창원을 글로벌 SMR 클러스터로 육성한다는 것이었다"며 "정부 정책에 맞춰 경남이 차세대 원전 글로벌 제조 거점이 되도록 노력하겠다"라고 밝혔다.
- 포커스온
2024-03-07
[신소재 신기술(9)] 땅콩 껍질로 리튬 이온 배터리 생산 기술 개발

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

우리나라의 가계부채와 기업부채 수준이 14분기째 위험 수위에서 벗어나지 못하고 있는 것으로 나타났다. 지난 1972년 관련 통계 작성 후 최장기간이다. 6일 국제결제은행(BIS) 자료에 따르면 신용 갭은 지난해 3분기 말 10.5%포인트(p)로, 지난 2020년 2분기 말부터 줄곧 10%p를 웃돌았다. 신용 갭은 명목 국내총생산(GDP) 대비 민간신용(가계·기업부채) 비율이 장기 추세에서 얼마나 벗어났는지 보여주는 부채 위험 평가 지표다. 민간신용 비율의 상승 속도가 과거 추세보다 빠를수록 갭이 벌어지는데, BIS는 잠재적인 국가별 신용위기를 가늠하는 데 이 지표를 사용한다. BIS는 신용 갭이 10%p를 초과하면 '경보' 단계, 2~10%p면 '주의' 단계, 2%p 미만이면 '보통' 단계로 각각 분류한다. 우리나라 신용 갭은 지난 2017년 4분기 말(-2.9%p)을 변곡점으로 상승 전환해 2019년 2분기 말(3.0%p) 주의 단계로 진입했다. 이후 가파르게 치솟은 신용 갭은 2020년 2분기 말 12.9%p로 10%p를 넘어서 위험 수위인 경보 단계에 다다랐으며, 2021년 3분기 말(17.4%p)로 역대 최고치를 기록했다. 1년 뒤인 2022년 3분기 말 16.8%p를 단기 고점으로 하락 추세를 보이고 있으나 여전히 10%p를 웃도는 상황이다. 이는 GDP 대비 민간신용 비율이 지난해 3분기 말 225.5%에 달해, 2020년 1분기 말(200.0%) 이후 15분기째 200%를 웃도는 상황이 반영된 결과다. 지난해 3분기 말 GDP 대비 가계부채 비율은 101.5%, GDP 대비 기업부채 비율은 124.0%로 각각 집계됐다. 과거 신용 갭이 10%p를 넘나든 기간은 매우 드물었다. 외환위기 때인 1997년 4분기 말(13.2%p)부터 1998년 3분기 말(10.5%p)까지, 금융위기 때인 2008년 4분기 말(10.7%p)부터 2009년 4분기 말(11.2%p)까지 등이었다. 이에 앞서 1980년대 초반에도 두 차례 10%p를 넘은 적이 있지만, 그런 상황이 1년 넘는 기간 연속으로 이어지지는 않았다. 외국 사례와 비교해보더라도 지난해 3분기 말 신용 갭이 10%p를 초과한 국가는 BIS 조사 대상 44개국 가운데 일본(13.5%p)과 한국뿐이었다. 태국(8.0%p), 사우디아라비아(2.2%p), 아르헨티나(1.5%p), 독일(0.0%p) 등 소수의 나라를 제외하면 신용 갭이 모두 마이너스를 기록했다. 가계·기업부채에 정부부채까지 더한 우리나라의 총부채 규모는 지난해 3분기 말 5988조1910억 원으로, 전 분기보다 29조8614억 원 더 늘었다. 총부채 규모는 지난해 4분기 말 기준으로 사상 첫 6000조 원 돌파가 유력해 보인다.
- 경제
2024-03-06
[신기술 신소재(8)] 美 미시간대, 희토류 원소의 새로운 동위원소 발견

중원소 원자핵을 분열하는 획기적인 실험에서 이전에 관찰되지 않았던 입자 비율로 구성된 새로운 형태의 원자핵이 발견됐다. 과학 전문매체 사이언스얼럿에 따르면 미국 미시간 주립 대학 올렉 타라소프(Oleg Tarasov) 박사가 이끄는 물리학자들은 백금 원자핵을 분열해 처음으로 희토류 원소인 툴륨, 이터비움, 루테튬의 새로운 동위원소를 발견했다. 과학자들은 이번 연구를 통해 중성자가 풍부한 원자핵의 특성과 천체 충돌 과정에서 새로운 원소가 형성되는 과정을 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대했다. 아울러, 연구팀은 이 연구를 통해 2022년 6월 첫 실험을 수행한 미시간 주립 대학의 희귀 동위원소 빔 연구시설(FRIB)의 위력도 입증했다. 일반적으로 헬륨보다 무거운 원소를 중원소라고 한다. 대부분의 중원소는 별에서 일어나는 핵합성을 통해 생성된다. 즉, 초신성 폭발이나 중성자별 병합 등을 통해 중원소가 생성된다. 모든 원소는 완전히 동일한 형태로 존재하지 않는다. 각 원자핵은 양성자와 중성자라는 원자핵의 여러 하위입자로 구성되어 있다. 중원소 원자핵은 양성자와 중성자로 구성된다. 양성자와 중성자의 총 갯수를 핵자수라고 한다. 여기서 양성자의 갯수를 원자 번호라고 하며 원자번호는 원소를 구성하는 고유한 특징이다. 같은 원자번호지만 중성자 갯수가 다른 원자핵을 동위원소라고 한다. 모든 원소는 다양한 안정성 수준을 가진 여러 동위원소를 가지고 있다. 일부 동위원소는 극히 빠르게 붕괴해 이온화 복사 폭발과 함께 가벼운 원소로 분해된다. 반면 안정적으로 존재하는 동위원소도 있다. 과학자들은 다양한 동위원소와 그 행태를 이해함으로써 우주가 어떻게 원소를 만드는 지, 시간과 공간에 걸쳐 이러한 원소들이 얼마나 풍부한 지 추정할 수 있다. 타라소프 박사팀은 새로운 동위원소를 합성하기 위해 120개의 중성자를 가진 백금 동위원소 198Pt로 실험을 시작했다. 표준 백금은 117개의 중성자를 가지고 있으며, 더 무거운 동위원소를 사용하면 원자핵 분열 방식을 변경할 수 있다. 연구팀은 이 원자를 중이온가속기를 사용해 원자핵을 조각내는 FRIB에 배치했다. 희귀 동위원소 빔은 빛의 절반보다 빠른 속도로 표적에 발사된다. 이 동위원소가 표적에 부딪히면 더 가벼운 동위원소 핵으로 부서지고 물리학자들은 이 동위원소를 검출하고 연구할 수 있다. 타라소프 연구팀은 198Pt의 분열 과정에서 각각 113개와 114개의 중성자를 가진 182Tm과 183Tm을 발견했다. 표준 툴륨은 69개의 중성자를 가지고 있다. 또한 각각 116개와 117개의 중성자를 가진 186Yb과 187Yb도 발견했다. 표준 이터비움은 103개의 중성자를 갖는다. 마지막으로 119개의 중성자를 가진 190Lu를 발견했다. 표준 루테튬은 104개의 중성자를 가지고 있다. 이러한 동위원소는 모두 가속기에서 여러 번 반복되는 실험에서 관찰됐다. 이는 FRIB가 이전에는 거의 연구되지 않았던 영역, 즉 중성자 수 N=126 이상의 중원소 풍부 동위원소 합성 연구에 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 그동안의 연구 부진은 관심 부족 때문이 아니라 이러한 동위원소를 생성하고 검출하는 능력 때문이었다고 연구팀은 지적했다. 이는 우주 현상에서 가장 무거운 원소가 어떻게 형성되는지 이해하는 데 기여할 수 있다. 우주에서 철보다 무거운 모든 원소는 초신성 폭발이나, 중성자별 간의 충돌 등 극한의 조건에서만 생성될 수 있다. 중성자별 충돌에서 일어나는 핵합성 과정 중 하나는 급속 중성자 포획 과정(r-process)이다. 이는 킬로노바 폭발 과정에서 방출되는 자유 중성자를 원자핵이 빠르게 흡수하여 더 무거운 원소로 변환되기 시작할 때 발생한다. 이 과정을 통해 금, 스트론튬, 백금과 기타 중금속이 생성된다. 연구팀은 이번 실험을 통해 r-process를 재현하는 데 매우 가까이 다가갔다고 주장했다. 이는 곧 우주에서 가장 폭력적인 사건 중 일부에서 관찰되는 핵합성 경로 중 하나를 복제할 수 있는 도구를 갖게 될 가능성이 있다는 것을 뜻한다. 연구팀은 "국립 초전도 사이클로트론 연구소에서 사용가능했던 에너지를 능가하는 매우 강렬한 1차 빔을 포함해 FRIB의 독특한 기능은 중성자 수 N=126 이상 영역을 탐색하는 데 이상적인 시설이다"고 설명했다. 또한 "FRIB의 연구원들은 이러한 반응을 이용해 새로운 동위원소의 특성을 생성하고 식별 및 특성을 연구함으로써 핵물리학, 천체물리학 및 물질의 기본적 특성에 대한 이해를 향상시킬 수 있다"고 말했다. 이 연구는 지난 2월 미국 물리학회에서 발행하는 주간 학술지 'Physical Review Letters(PRL)'에 발표됐다.
- 포커스온
2024-03-05
인간 꼬리 사라진 이유, DNA 돌연변이 밝혀졌다!

과학자들이 인간의 꼬리 손실과 일종의 선천적 결함 사이의 잠재적인 유전적 연관성을 발견했다. 지난 2월 28일 '네이처(Nature)' 저널에 발표된 새로운 연구에서 미국 뉴욕대 연구팀은 우리 조상들의 꼬리를 잃게 만든 독특한 DNA 돌연변이를 확인했다. 이 돌연변이는 꼬리 달린 동물의 꼬리 길이에 관여하는 것으로 알려진 TBXT 유전자에 위치한다. 새로운 연구 결과에 따르면 인간과 유인원의 조상은 약 2500만 년 전에 발생한 유전적 돌연변이로 인해 꼬리를 잃었을 가능성이 있다. 이 돌연변이는 TBXT 유전자 내에 발생했으며, 이 유전자는 꼬리 달린 동물의 꼬리 길이에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 과학전문 매체 라이브사이언스에 따르면 연구팀은 꼬리뼈 부상을 당한 후 꼬리의 기원에 관심을 갖게 된 연구 책임 저자인 보 샤(Bo Xia) 박사가 이끄는 연구팀이 TBXT 유전자를 조사했다. 연구팀은 꼬리 없는 원숭이와 꼬리 있는 유인원을 비교하여 유전자 차이를 분석했다. 또한 쥐에게 인간과 유사한 돌연변이를 유도하여 꼬리 상실 현상과의 연관성을 실험적으로 검증했다. 이번 발견은 뉴욕대학교 대학원생이었으며 현재 브로드 연구소의 수석 연구원으로 재직 중인 제1 연구 저자 보 샤가 꼬리뼈를 다친 후 이 구조의 기원에 관심을 갖게 되면서 시작됐다. 뉴욕대 랭곤 헬스(NYU Langone Health)의 응용 생물정보학 연구소의 과학 책임자이자 이 연구의 선임 저자 이타이 야나이는 "보 샤는 적어도 수천 명의 사람들이 이전에 보았을 법한 것을 보았다. 하지만 그는 다른 것을 보았기 때문에 정말 천재다"라고 말했다. 꼬리의 유전학 인간과 많은 영장류 사이의 가장 분명한 차이점 중 하나는 꼬리가 없다는 것이다. 꼬리가 사라진 것은 약 2500만년 전이다. 침팬지와 우리의 공통 조상을 비교하자면 약 600만년 전이다. 우리는 꼬리를 가진 이 조상의 진화적 흔적으로 미골(꼬리뼈)을 아직도 갖고 있다. 꼬리 손실은 우리 유인원 조상에게서 더 직립한 등의 진화와 동시에 발생했으며, 결과적으로 몸을 지탱하기 위해 네 다리 중 두 개만 사용하는 경향이 있었다. 이러한 진화적 변화가 왜 결합되어 있는지 추측할 수는 있지만, 꼬리 손실이 어떻게 진화했는지(왜가 아니라) 근본적인 유전적 변화가 무엇인지에 대한 문제는 다루지 않았다. 최근 연구에서는 흥미로운 유전 메커니즘을 확인했다. 많은 유전자가 결합하여 포유류의 꼬리 발달을 가능하게 한다. 연구팀은 꼬리가 없는 영장류의 꼬리 결정 유전자인 TBXT에 '점핑 유전자'(jumping gene, 게놈의 새로운 영역으로 이동할 수 있는 DNA 서열)가 하나 더 있다는 사실을 확인했다. 점핑 유전자와 '암흑 물질' 연구팀은 또한 동일한 영장류가 TBXT 유전자 내에 내장된 DNA에서 약간 떨어진 곳에 더 오래되었지만 유사한 점핑 유전자를 가지고 있음을 확인했다. 3일(현지시간) 과학, 기술, 의학 분야의 뉴스를 다루는 영어 웹사이트 Phys.org에 따르면 우리 DNA의 훨씬 더 많은 부분이 단백질을 지정하는 서열(유전자의 고전적 기능)보다 그러한 점핑 유전자의 잔해이므로 점핑 유전자를 얻는 것은 특별한 것이 아니다. 수백만 년에 걸쳐 DNA의 변화는 동물의 진화를 가능하게 한다. 일부 변화는 DNA의 뒤틀린 사다리에서 단 하나의 사다리만 포함하지만 다른 변화는 더 복잡하다. 라이브 사이언스에 따르면 소위 알루 요소(Alu elements)라고 하는 반복적인 DNA 서열은 DNA의 분자 사촌인 RNA 비트를 생성하여 다시 DNA로 변환한 다음 게놈에 무작위로 삽입할 수 있다. 이러한 '전치 가능한 요소' 또는 점핑 유전자는 삽입 시 유전자의 기능을 방해하거나 강화할 수 있다. 이러한 특정 유형의 점핑 유전자는 영장류에만 존재하며 수백만 년 동안 유전적 다양성을 주도해 왔다. 연구팀은 유인원에는 존재하지만 원숭이에는 없는 두 개의 알루 요소를 TBXT 유전자에서 발견했다. 이 요소는 단백질을 코딩하는 유전자 부분인 엑손(exon)이 아니라 인트론(intron)에 있다. 인트론은 엑손 옆에 있는 DNA 서열로, 과거에는 아무런 기능이 없는 것으로 여겨져 게놈의 '암흑 물질'로 불려왔다. 인트론은 RNA 분자가 단백질로 전환되기 전에 서열에서 제거되거나 '스플라이스(spliced)'된다. 그러나 이 경우 세포가 TBXT 유전자를 사용하여 RNA를 생성할 때, Alu 서열의 반복적인 특성으로 인해 서로 결합하게 된다. 이 복잡한 구조는 여전히 더 큰 RNA 분자에서 잘려나가지만 전체 엑손을 가져가므로 결과 단백질의 최종 코드와 구조가 변경된다. NYU 랭곤 헬스 시스템 유전학 연구소의 소장이자 이 연구의 선임 저자인 제프 보케(Jef Boeke)는 "우리는 꼬리 길이나 형태와 관련된 다른 유전자에 대한 다른 많은 분석을 수행했다. 물론 차이점은 있지만, 이것은 마치 번개와도 같았다"라고 말했다. 보케는 라이브사이언스에 "그리고 그것은 모든 유인원에서 100% 보존되고 모든 원숭이에서 100% 없는 비코딩 DNA[인트론]였다"고 말했다. 연구팀은 인간 세포에서 동일한 알루 서열이 TBXT 유전자에 나타나고 동일한 엑손이 제거되는 것을 확인했다. 또한 관련 RNA 분자를 다양한 방식으로 절단하여 동일한 유전자에서 여러 단백질을 생성 할 수 있음을 발견했다. 연구팀은 이에 비해 생쥐는 한 가지 버전의 단백질만 만들기 때문에 두 가지 버전이 모두 있으면 꼬리가 형성되는 것을 방지하는 것으로 보인다고 지적했다. 동일한 유전자에서 서로 다른 단백질을 만드는 이러한 방식을 '대체 스플라이싱(alternative splicing)'이라고 하며, 이는 인간의 생리가 매우 복잡한 이유 중 하나다. 그러나 알루 요소가 대체 스플라이싱을 유발하는 것으로 밝혀진 것은 이번이 처음이다. 연구에 참여하지 않은 로스앤젤레스 캘리포니아 대학교의 생태 및 진화 생물학, 인간 유전학 교수인 커크 로뮐러(Kirk Lohmueller)는 "이와 같은 돌연변이는 종종 진화에서 제한적인 결과를 초래하는 것으로 여겨져 왔다. 이번 연구에서 저자들은 이러한 돌연변이가 우리 종에 지대한 영향을 미쳤다는 것을 보여준다"라고 말했다. 이족 보행과 선천적 결함 연구팀은 동일한 점핑 유전자를 쥐에 삽입하는 실험을 통해 쥐가 꼬리를 잃는다는 사실을 발견했다. 특히 진화 생물학자들은 꼬리가 없어진 덕분에 인간이 이족보행을 할 수 있었다는 가설을 세우고 있다. 야나이는 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 "우리는 어떻게 이런 일이 일어났는지에 대한 그럴듯한 시나리오를 구성한 유일한 논문이다"라고 말했다. 그는 "우리는 이제 두 발로 걷고 있다. 그리고 우리는 큰 두뇌와 기술을 진화시켰다"라고 말했다. 야나이는 "이 모든 것은 유전자의 인트론으로 뛰어든 이기적인 요소에서 비롯된 것이다. 정말 놀랍다"라고 덧붙였다. 하지만 연구팀은 또 다른 이상한 점을 발견했다. 이 부분을 제외한 TBXT 유전자의 형태만 가진 쥐를 만들면 인간의 척추 이분증(척추와 척수가 자궁에서 제대로 발달하지 못해 척추에 틈이 생기는 질환)과 매우 유사한 질환이 발생할 수 있다. 이전에는 인간 TBXT의 돌연변이가 이 질환과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 다른 생쥐는 척추와 척수에 또다른 결함이 있었다. 특히 연구진은 꼬리를 잃은 생쥐에서 척수와 뇌를 생성하는 배아 구조인 신경관에 영향을 미치는 선천성 결함인 척추 이분증 유병률이 더 높다는 사실을 발견했다. 미국 질병통제예방센터에 따르면 이 질환은 출생아 1000명 중 약 1명에 영향을 미친다. 연구진은 꼬리가 없는 것이 큰 이점이므로 척추 이분증의 발병률이 증가하더라도 그만한 가치가 있다고 제안했다. 이는 많은 유전 및 발달 질환의 경우와 마찬가지로, 균형상 우리에게 도움이 되는 일부 돌연변이의 부산물일 수 있다. 예를 들어, 최근 연구에 따르면 폐렴과 싸우는 데 도움이 되는 유전적 변이가 크론병에 걸리기 쉽다는 사실이 밝혀졌다. 보케는 "TBXT 결핍은 일종의 의도하지 않은 결과일 수 있지만, 신경관에 구멍이 남는다는 의미에서 완전한 신경 폐쇄를 얻지 못할 가능성이 더 높다"라고 말했다. 이타이 야나이는 "아무도 우리의 호기심에 따라 같은 돌연변이를 넣어 쥐의 꼬리를 잃게 만들 것이라고는 생각하지 못했는데... 그 쥐에게도 신경관 결함이 있는 것을 확인했다"라고 덧붙였다. 이러한 유형의 대체 스플라이싱의 발견은 향후 게놈 분석 분야 전체에 영향을 미칠 것으로 보인다. 보케는 이러한 영향력 있는 알루 요소에 대해 "앞으로 더 많이 발견될 것이라고 생각한다"고 말했다. 그는 아마도 우리 형질의 진화적 변화의 근본 원인이 되는 대체 스플라이스 단백질이 존재할 것이라고 덧붙였다.
- 생활경제
2024-03-04
유럽 미디어 32개사, 구글 디지털광고로 피해 3조원 손해배상 소송

독일 기반의 악셀스프링거 등 유럽 17개국의 32개 미디어 그룹이 28일(현지시간) 구글을 상대로 디지털광고 관행으로 경쟁이 덜해져 손해를 입었다며 21억 유로(약 3조340억 원) 규모의 소송을 제기했다. 이날 닛케이(日本經濟新聞)과 로이터통신 등 외신들에 따르면 이들 유럽 미디어기업들을 대리하는 로펌 ‘제라댕파트너스앤스텍((Geradin Partners & Stek))은 네덜란드 암스테르담 지방법원에 ’구글의 지배적 지위 남용’으로 손해를 입었다고 주장하며 소장을 제출했다. 성명은 "구글의 지배적 지위 남용이 없었다면 미디어 회사들은 광고에서 훨씬 더 높은 이익을 얻고 광고기술 서비스에 더 낮은 수수료를 지불했을 것"이라며 "결정적으로 이러한 자금은 유럽 미디어 환경을 강화하는 데 재투자될 수 있었을 것"이라고 적시했다. 이 로펌은 프랑스 정부가 2021년 구글의 광고 기술 사업에 대해 2억2000만 유로의 벌금을 부과한 것과 지난해 유럽연합(EU) 집행위원회가 구글을 고발한 것을 언급하며 이번 제소건의 주장을 뒷받침했다. 구글 대변인은 성명에서 이번 소송이 "투기적이고 기회주의적"이라고 반박했다. 대변인은 "구글이 유럽 전역의 출판 미디어 업체들과 건설적으로 협력하고 있다"며 "(구글의 광고 도구는) 동일한 파트너십을 통해 적응하고 발전하고 있다"고 말했다. 이번 소송은 유럽 여러 국가 규제 당국이 구글의 광고 기술 사업을 단속하는 분위기 속에서 제기돼 주목된다. 이번 소송은 구글의 핵심 광고 비즈니스가 생성형 인공지능(AI) 채팅 전환으로 인해 실존적 위협에 직면한 시점에 제기된 것이라고 데이비슨앤코의 애널리스트 길 루리아는 로이터에 말했다. 구글은 자사의 광고기술 사업에 대한 EU의 반독점 혐의에 동의하지 않는다고 밝혔다. EU 집행위는 지난해 6월 광고 사업과 관련하여 구글에 반독점 혐의를 적용해 고발했다. 당시 마그레테 베스타거 EU 경쟁담당 집행위원은 "구글이 시장 지위를 이용해 자사 중개 서비스에 유리하게 작용할 수 있다고 우려된다"고 말했다. 구글의 경쟁사와 미디어 업계의 이익에도 해를 끼칠 수 있을 뿐만 아니라 광고주의 비용도 증가시킬 수 있다고 그는 경고했다. 소송에 참여하는 미디어에는 폴리티코, 비즈니스인사이더를 소유한 악셀스프링거부터 노르웨이에 본사를 둔 쉬브스테드, DPG 미디어와 미디어후이스 같은 베네룩스 그룹까지 유럽을 대표하는 뉴스 회사들이 포함됐다.
- IT/바이오
2024-03-01
BMW, 태국에 동남아 첫 전기차배터리 공장 설립

독일 자동차업체 BMW가 태국에 전기차 배터리 공장을 짓는다. 28일(현지시간) 현지 매체 방콕포스트에 따르면 BMW 태국법인은 올해 라용 지역에 전기차 배터리 공장을 건립할 예정이며, 투입 예산과 생산 규모는 곧 결정될 것이라고 전날 밝혔다. BMW는 중국과 헝가리에 전기차 배터리 공장을 설립했으나 동남아시아 지역에 배터리공장을 건설한 것은 이번이 처음이다. 태국 전기차배터리 공장 설립은 중국 전기차 경쟁업체들의 공격적인 태국 시장 확장에 대응하기 위한 결정으로 분석된다. BMW는 라용 공장에서 전기차배터리뿐만 아니라 전기차를 생산하는 방안도 검토 중이다. 알렉산더 바라카 BMW 태국법인장은 "중국이 태국에 전기차 분야 투자와 공급망을 확대하고 있어 투자를 결정했다"며 태국이 BMW 전기차배터리 수출 허브가 되기를 바란다고 말했다. 이어 그는 "라용 공장에 전기차 생산 설비 투자 계획도 있지만, 시장 수요와 글로벌 반도체 공급 등 여러 요인을 고려해 최종 결정을 내릴 것"이라고 설명했다. 태국 전기차 시장은 동남아 전기차 생산 허브로 육성하려는 정부의 적극적인 지원 정책으로 빠르게 성장하고 있다. 태국 정부는 2030년까지 전체 자동차 생산량의 30%를 전기차로 전환하는 것을 목표로 보조금을 제공하고 투자 유치에 나서고 있다. 현지 자동차 시장은 전통적으로 일본 업체들이 압도적인 시장 점유율을 차지해왔으나, 전기차 부문은 중국이 장악하고 있다. 중국의 태국 전기차 시장 점유율은 80%에 육박한다. 중국 업체 비야디(BYD)가 지난해 태국에서 가장 많이 팔린 전기차 브랜드다. 중국 외 주요국 자동차 업체들도 최근 태국 전기차 시장 공략을 강화하고 있다. 2022년 말 태국 시장에 진출한 테슬라는 현지 전기차 공장 건설을 검토 중이다. 도요타 등 일본 업체들도 태국 내 전기차 생산 확대를 추진 중인 것으로 알려졌다. 세타 타위신 태국 총리는 지난달 태국을 방문한 프랑크-발터 슈타인마이어 독일 대통령이 태국 전기차 투자 확대를 약속했다고 밝힌 바 있다. 독일 벤츠는 BMW에 앞서 2018년 태국에 전기차 배터리 공장을 설립했다.
- 산업
2024-02-29
애리조나 배린저 운석 구덩이, 빠르게 회전하는 소행성이 만들어낸 신비로운 지형

미국 애리조나의 배린저(Barringer Crater) 운석 구덩이는 빠르게 회전하는 소행성이 만들어 낸 결과물이라는 분석이 나왔다. 지구는 달이나 화성과 같이 충돌 흔적이 드물다. 이는 지구를 중간권에서 보호하는 대형 운석체로 인한 것이다. 그렇지만 완전히 충돌이 불가능한 것은 아니다. 최근의 충돌 사례 중 하나는 애리조나 북부 사막지역 플래그스태프 동쪽으로부터 약 37마일 떨어진 곳에 위치한 배린저 충돌지다. 이 충돌지는 약 5만년 전에 형성되었지만, 건조한 환경 덕분에 충돌 현장이 놀랍도록 잘 보존되어 있다. 산업 관련 매체 파퓰러 메카닉스(popularmechanics)는 지난 26일(현지시간)에 브라질 캠피나스 대학교의 과학자들이 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 미국 애리조나 북부 사막 지역의 배린저 운석 구덩이를 분석한 결과에 대해 보도했다. 배린저 운석 구덩이는 미국 애리조나 주 윈슬로 시의 서쪽에 있는 거대한 운석 구덩이로, 직경은 약 1.2km이며, 깊이는 200m, 낙하한 운석의 직경은 약 100m로 추정된다. 연구팀은 논문에서 "다양한 결합 응력, 초기 회전 속도, 초기 높이에서 회전하는 입자 발사체가 응집력 없는 입자와 충돌하는 이산 요소 방법 계산을 수행했다"며 "우리의 연구 결과는 발사체 물질의 분산과 지구 및 다른 행성 환경에서 발견되는 다양한 충돌구 모양을 밝혀준다"고 말했다. 충돌구는 모두 동일한 형태를 띠지 않는다. 일부는 깊고 좁으며(충돌구 내부에는 다양한 지형이 존재함), 다른 일부는 배린저 운석 구덩이처럼 넓고 얕다. 일반적으로 우리가 충돌 현장으로 알고 있는 모습이다. 연구팀은 이러한 다양한 구멍 형성 과정을 이해하기 위해 2000개의 작은 구체로 이루어진 가상 발사체를 사용해 시뮬레이션을 만들었다. 이 디지털 우주 쓰레기는 그 다음 지구 표면을 대신하는 입자층에 떨어뜨렸다. 이 과정을 통해 연그팀은 빠르게 회전하는 소행성이 배린저 운석 구덩이와 유사하게 넓고 얕은 지형을 형성한다는 것을 발견했다. 야구 용어를 빌려 설명하자면, 캐년 디아블로라는 별명을 가진 운석은 스핀이 없는 빠른 공(fastball)보다는 악한 커브볼(curveball)에 더 가깝다고 할 수 있다. 캐년 디아블로는 애리조나 북부의 투 건스 근처에 있는 협곡이다. 그러나 캐년 디아블로를 형성한 구성 암석은 느슨하게 결합되어 있었으며, 운석이 지표에 충돌할 때 일부 충돌 에너지가 암석 간 결합을 깨트리는 데 사용됐다. 암석 조각들은 흩어졌지만, 충돌 에너지는 적었고 깊이까지 파고들지는 않았다. 빠르게 회전하는 소행성은 보다 깊은 충돌구를 형성할 수 있지만, 배린저 운석 구덩이와 달리 구성물은 단단하게 결합되어 있어야 한다. 배린저 운석 구덩이는 세계적으로, 심지어 미국 내에서도 유일한 커브볼 충돌 지형이 아니다. 공룡이 지구를 걷던 1억 년 전에 형성된 테네시 주 게인즈버로의 플린 크리크 충돌구도 비슷한 커브볼 유형의 운석에 의해 생성되었을 가능성이 높다. 태양계 전체에는 다양한 '투구' 특성을 지닌 충돌 지형이 너무 많아서 우주는 최소한 명예 투수상(Cy Young Award, 사이영 상) 후보라고 할 수 있다. 운석의 충돌 과정은 운석의 속도, 회전 속도, 구성 물질의 결합 강도 등에 따라 충돌구 형태가 달라진다. 빠르게 회전하는 소행성은 주로 넓고 얕은 충돌구를 만들 가능성이 높으며, 구성물이 단단하게 결합된 경우 더 깊은 충돌구가 형성될 수 있다.
- 생활경제
2024-02-28
비트코인, 2년여만에 장중 5만7천달러 넘어서⋯가상화폐 시총도 2조달러 돌파

가상화폐 대장주 비트코인 가격이 27일(현지시간) 장중 2년여 만에 5만7000달러대를 넘어섰다. 로이터통신 등 주요 외신에 따르면 전날까지만 해도 5만1000 달러 선에서 움직이던 비트코인이 급등세를 보이며 5만7000 달러선을 찍었다. 비트코인 가격이 5만7000 달러를 넘어선 것은 2021년 12월 이후 처음이다. 역대 최고점은 지난 2021년 11월30일 기록한 6만 8991.85달러다. 이같은 상승은 최근 미국 시장에서 비트코인 현물 ETF 거래량이 급증했기 때문인 것으로 분석된다. 전날 비트코인 현물 ETF 거래량은 32억 달러(약 4조2610억 원)를 기록했다. 이는 비트코인 ETF 출시 당일인 지난 1월 11일 거래량(46억 달러)에 이어 두 번째로 많은 액수다. 또한 '비트코인 큰손' 마이크로스트래티지가 최근 비트코인 3000 개를 추가로 매집한 소식까지 더해지면서 업계에서는 비트코인이 역대 최고가를 넘어서는 것은 시간문제라는 전망도 제기된다. 미국 연방준비제도(Fed·연은)의 기준금리 인하가 예상되는데다 오는 4월 반감기까지 겹치면서 가격이 크게 오를 것이란 기대가 작용했다고 전문가들은 분석했다. 여기에 공매도 세력의 숏커버링도 가격을 끌어올리는데 한몫했다. 코인데스크에 따르면 레버리지를 이용해 비트코인 가격 하락에 베팅했던 투자자들은 24시간 동안 1억5000만 달러 이상의 손실을 입었다. 한편 비트코인 가격이 크게 상승하면서 가상화폐 전체 시가총액이 2조달러(약 2664조원)를 넘어섰다. 가상화폐 거래소 코인베이스는 이날 오후 가상화폐 전체 시가총액이 2조1400억달러(2850조원)로 집계됐다고 밝혔다. 가상화폐 시총이 2조달러를 넘은 것은 2021년 12월 이후 2년여 만으로 미 뉴욕 증시에서 아마존(1조7990억달러)과 알파벳(1조7230억달러)은 물론, 시총 3위인 엔비디아(1조9840억달러)도 뛰어넘었다. 가상화폐 전체 시총은 비트코인이 최고치를 기록했던 2021년 11월 2조7000억달러가 정점이었다. 이후 미 가상화폐 거래소 FTX 파산 등으로 비트코인이 급락했던 2022년 11월에는 시총이 8200억달러까지 줄어들었다.
- 포커스온
2024-02-28
[신소재 신기술(6)] 지열로 대기 중 이산화탄소 직접 회수하는 기술 개발

미국 과학자들이 청정 지열에너지를 이용해 대기 중 이산화탄소를 직접 회수하는 획기적인 기술을 개발했다. 지열에너지는 지구 내부의 열을 활용하는 지속 가능한 에너지원 중 하나다. 지구 내부의 열은 주로 지구의 형성 과정에서 발생한 열, 방사성 붕괴로 인해 발생하는 열, 그리고 마그마의 이동 등 지구 내부의 압력으로 인한 열 등이 있다. 26일(현지시간) 싱크 지오에너지에 따르면 오하이오 주립대 연구팀이 개발한 'DACCUS'라는 시스템은 회수를 위한 에너지를 지열로 충당함으로써 깨끗하고 안전하게 공기에서 이산화탄소를 제거할 수 있다고 한다. 연구팀이 수행한 연구에 따르면 직접 공기 CO₂ 포집 기술(DACC)과 CO₂ 플룸 지열을 결합한 시스템을 개발하는 방법을 제안했다. 이들은 CO2 배출량이 거의 없이 대규모 CO2 제거가 가능한 기후 친화적인 직접 공기 CO₂ 포집, 활용 및 저장(DACCUS) 시스템을 만들 수 있다. 대기 중 이산화탄소를 회수해 지하에 가두는 기술은 대량의 에너지를 필요로 하기 때문에 잘 못하면 오히려 이산화탄소를 배출하는 결과를 초래할 수 있다. 사례 연구 분석 결과, 지층의 두께가 100미터 이상이며 최대 CO₂ 주입 속도가 연간 1MtCO2/유정으로 제한되는 조건에서, 5년간의 초기 활성화 기간(priming period)이 충분한 것으로 나타났다. 보다 두꺼운 지층의 경우, CO₂ 플룸의 지열 시스템 활용에 앞서, 5년 이상의 기간 동안 지질학적 CO₂를 저장해야 한다. 이산화탄소 포집-지하 저장 기술 지구 온난화의 주요 원인 중 하나는 화석 연료의 연소로 인해 대기 중으로 방출되는 이산화탄소다. 따라서 지구 온난화를 억제하기 위해서는 탄소 중립, 즉 탄소 배출을 줄이거나 제로(0)로 만드는 것이 중요하다. 그러나 인간의 활동에는 에너지가 필수적이기 때문에, 이산화탄소 배출을 완전히 제로로 줄이는 것은 현실적으로 어려운 과제다. 이 문제에 대한 창의적인 접근 방법 중 하나는 배출된 이산화탄소를 포집하여 지하에 저장하는 기술, 즉 '이산화탄소 포집 및 저장(CCS)' 기술이다. 이 기술은 대기 중으로의 이산화탄소 방출을 줄이는 데 기여할 수 있다. 그러나 기존의 CCS 기술은 이산화탄소 포집 효율이 낮아, 실제로는 예상과 다르게 이산화탄소 배출을 증가시킬 수 있는 역효과를 낳을 가능성이 있다. 지열에너지를 활용하면 이산화탄소를 포집하면서 동시에 발전을 진행할 수 있다. 오하이오 주립대 연구팀은 이 점에 착안해 '이산화탄소 포집 및 저장(CCS)' 기술에 지열 에너지를 통합하여 운영하는 새로운 접근 방식을 개발했다. 이들이 도입한 시스템은 'DACCUS'(직접 공기 중 이산화탄소 포집 및 활용 저장)로, 대기 중에서 직접 이산화탄소를 분리해내고 이를 지하에 저장하는 동시에, 지열을 활용해 이 과정에 필요한 에너지를 충당한다. 지열은 지속가능하고 청정한 에너지원으로, DACCUS 시스템은 이를 활용하여 대기 중의 이산화탄소를 효과적으로 포집하고 지하에 안전하게 저장한다. 이 과정에서 포집된 이산화탄소는 지하의 지열을 활용하여 지표면으로 열을 전달하는 데 사용한다. DACCUS의 혁신적인 장점은 이산화탄소를 단순히 저장하는 것에서 그치지 않고, 이를 활용하여 지열 발전을 촉진하고 발전 과정에서 에너지를 생산한다는 점이다. 이로 인해 지속 가능한 에너지 생산과 온실가스 감축이라는 이중의 이점을 동시에 달성할 수 있다. 멕시코만서 실증 실험 연구팀은 이 획기적인 시스템의 가능성을 증명하기 위해 지열이 풍부한 미국 멕시코만 지역에서 실증 실험을 진행하고 있다. 연구팀에 따르면, 멕시코만 연안에는 석탄 및 천연가스 발전 시설과 같은 CO₂의 점 공급원이 존재하며, 이산화탄소를 저장하기에 적합한 지질과 DACCUS를 가동하기에 충분한 지열이 있다. 이 시스템을 설치하면 효율적으로 이산화탄소를 회수할 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 2050년까지 멕시코만 연안의 한 지층에 25개의 DACCUS 시스템을 가동하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 통해 이 획기적인 기술의 가능성을 보여줄 수 있다. 그러나, 현재 DACCUS 시스템의 구축에는 몇 가지 도과제가 있다. DACCUS 기술을 효과적으로 활용하기 위해서는 초기 5년간 공장 등의 이산화탄소 배출원으로부터 배출되는 이산화탄소를 저장하는 과정이 필수적이다. 이 과정은 마치 펌프에 물을 채워야 물이 나오는 마중물과 같아서, 초기 단계에서 필요한 '프라이밍' 작업으로 볼 수 있으며, 이 단계를 완료해야만 대기 중 이산화탄소의 포집이 가능해진다. 2025년까지 DACCUS 기술을 적용할 수 있다면, 실제로 대기에서 이산화탄소를 제거하기 시작하는 시점은 2030년경이 될 것으로 예상된다. 마르티나 레베니와 제프리 M. 비엘리키의 이번 연구 전체 논문은 '환경 연구 편지 저널(Environmental Research Letters)'에 게재됐다.
- 포커스온
2024-02-27
오말리주맙, 어린이 알레르기 반응에 효과적

오말리주맙(omalizumab)이 다중 식품 알레르기가 있는 어린이의 알레르기 반응 위험을 줄이는 데 효과적이라는 연구 결과가 발표됐다. 미국 건강 의학 매체 메디컬익스프레스(MedicalXpress) 지난 25일(현지시간) 스탠퍼드 의대 과학자들이 주도한 새로운 연구에 따르면, 오말리주맙을 정기적으로 사용하면 실수로 알레르기가 있는 음식을 소량 섭취했을 때 호흡곤란 등 심각한 알레르기 반응을 예방할 수 있다고 보도했다. 이 연구 결과는 '뉴잉글랜드 의학 저널(New England Journal of Medicine)'에 발표될 예정이다. 원래 미국 식품의약국(FDA)에 의해 알레르기성 천식 및 만성 두드러기 치료 목적으로 승인된 오말리주맙은 다양한 알레르기 질환을 유발하는 항체와 결합하여 이를 비활성화한다. 최근 수집된 데이터를 토대로, FDA는 지난 16일 오말리주맙을 식품 알레르기 반응의 위험 감소를 위한 치료제로 추가 승인했다. 이번 연구에서 참가자 전원은 땅콩을 포함해 적어도 두 가지 이상의 식품에 대해 심각한 알레르기를 가지고 있었다. 오말리주맙 주사를 4개월 동안 1~2개월 간격으로 맞은 후, 118명의 참가자 중 약 3분의 2가 알레르기 유발 식품을 소량이라도 안전하게 섭취할 수 있게 됐다. 특히, 참가자 중 38.4%는 6세 미만의 어린이로, 우발적으로 알레르기 유발 식품을 섭취할 위험이 높은 연령대에 속했다. 알레르기는 흔한 질병 식품 알레르기는 미국에서 어린이의 약 8%, 성인의 10%가 겪고 있는 흔한 질병이다. 심각한 알레르기를 가진 사람들에게는 알레르기 유발 식품을 완전히 피하는 것이 권장되지만, 땅콩, 우유, 계란, 밀 등의 일반적인 알레르기 유발 식품은 많은 곳에 숨어 있어, 파티 참석이나 레스토랑에서 식사하는 등의 일상 활동이 어려워질 수 있다. 이번 연구의 수석 저자이자 의학 및 소아과 부교수인 샤론 친트라자(Sharon Chinthrajah) 박사는 "식품 알레르기는 우발적 노출에 의한 알레르기 반응 위협을 포함하여, 심각한 사회적 및 심리적 영향을 미치며, 일부는 생명을 위협할 수도 있다"고 말했다. 그녀는 또한 "가족들이 알레르기 유발 식품을 피하기 위해 더 비싼 식품을 구매해야 하는 경제적 부담도 직면하게 된다"고 지적했다. 현재 가장 널리 사용되는 식품 알레르기 치료 방법인 경구 면역요법은 의사의 감독 하에 알레르기 유발 식품을 점차적으로 섭취하게 함으로써 내성을 키우는 방식이다. 하지만 이 방법은 알레르기 반응을 유발할 수 있으며, 알레르기 물질에 대한 감작 감소에는 수개월에서 수년이 소요될 수 있다. 특히 여러 식품 알레르기를 가진 환자들의 경우, 보통 한 번에 한 가지 알레르기만 치료받게 되므로, 치료 과정이 길어질 수 있다는 단점이 있다. 이러한 배경에서, 친트라자 박사는 단순한 주의를 넘어서 식품 알레르기 환자들에게 더 넓은 선택권을 제공할 수 있는 치료법의 필요성을 강조했다. 오말리주맙은 모든 유형의 면역글로불린 E(IgE)에 결합하여 이를 비활성화시키는 항체 주사제로, 혈액 및 신체의 면역 세포 내에 존재하는 알레르기 유발 분자를 대상으로 한다. 이 항체는 다양한 식품 알레르기 유발 물질에 대한 동시 완화 효과를 제공할 가능성이 있다. 주사로 심각한 반응 억제 본 연구는 세 가지 이상의 식품 알레르기를 가진 177명의 어린이가 참여했으며, 이 중 38%가 1~5세, 37%가 6~11세, 나머지 24%는 12세 이상이었다. 참가자들의 심각한 식품 알레르기는 피부 찌르기 검사와 식품 도전을 통해 확인됐으며, 땅콩 단백질 100밀리그램 미만과 다른 식품 300밀리그램 미만에 대한 반응을 보였다. 참가자들 중 3분의 2는 무작위로 오말리주맙 주사를 맞았고, 나머지 3분의 1은 외관상으로는 약제와 같으나 실제로는 효과가 없는 플라시보 주사를 맞았다. 주사는 16주 동안 진행되었으며, 약물의 투여량은 각 참가자의 체중과 IgE 수치를 기반으로 결정됐다. 투여량에 따라 2주 또는 4주 간격으로 주사가 이루어졌다. 참가자들은 16주와 20주 사이에 재검사를 받아, 각 알레르기 유발 식품을 얼마나 안전하게 견딜 수 있는지를 확인했다. 재검사 결과, 오말리주맙을 받은 79명의 환자(66.9%)가 땅콩 2~3알에 해당하는 600mg 이상의 땅콩 단백질을 견뎌냈다. 반면, 플라시보 그룹에서는 단 4명(6.8%)만이 같은 양을 견딜 수 있었다. 다른 식품 알레르기 유발 물질에 대한 반응도 유사한 비율로 개선됐다. 오말리주맙을 복용한 환자들 중 약 80%는 적어도 하나의 알레르기 유발 식품을 알레르기 반응 없이 소량 섭취할 수 있었으며, 69%는 두 가지, 47%는 세 가지 알레르기 유발 식품을 각각 소량 섭취할 수 있었다. 오말리주맙은 대체로 안전했으며, 주사 부위에서 경미한 반응이 일부 발생한 것을 제외하고는 다른 부작용이 보고되지 않았다. 이는 1세 이상 어린이를 대상으로 한 오말리주맙의 안전성을 평가한 최초의 연구이다. 연구팀은 오말리주맙이 식품 알레르기 환자들에게 어떠한 혜택을 제공할 수 있는지 더 깊이 이해하기 위해 추가 연구가 필요하다고 지적했다. 친트라자 박사는 "환자들이 이 약을 얼마나 장기간 복용해야 하는지, 우리가 면역 체계에 영구적인 변화를 일으켰는지, 그리고 어떤 요인들이 가장 강한 반응을 나타낼 환자를 예측할 수 있을지에 대해서는 아직 명확히 알지 못한다"고 말했다. 이와 관련하여, 연구팀은 환자들이 알레르기 유발 식품에 대해 의미 있는 내성을 개발했을 때 필요한 모니터링 유형을 포함하여, 이러한 질문들에 대한 답을 찾기 위한 추가 연구를 계획하고 있다. 친트라자 박사는 다수의 식품 알레르기 환자들이 천식, 알레르기성 비염(꽃가루, 곰팡이, 반려동물 또는 집먼지진드기 등의 환경적 요인에 대한 알레르기 반응), 습진 등 오말리주맙으로 치료할 수 있는 기타 알레르기 질환을 함께 겪고 있다고 설명했다. 그는 "이 약물은 의료 시설에서 손쉽게 적용할 수 있는 치료법이며, 이미 많은 알레르기 전문가들이 다양한 알레르기 질환 치료에 이를 활용하고 있다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-02-27
수면무호흡증, 심혈관 질환 위험 증가

수면무호흡증은 수면 중 호흡이 반복적으로 멈추는 잠재적으로 심각한 수면 장애다. 이 상태는 환자뿐만 아니라 가족과 사랑하는 이들에게도 영향을 미칠 수 있다. 미국 매체 폭스뉴스는 지난 24일(현지시간) 최근 연구 결과를 인용해 무치료 상태의 수면무호흡증은 심혈관 질환 위험을 증가시키고, 당뇨병 발병 위험 상승, 낮 시간 동안의 피로와 집중력 저하, 정신 건강 문제 악화와 같은 심각한 건강 문제를 초래할 수 있다고 보도했다. 영국 런던의 임페리얼 칼리지 교수이자 의료 기술 기업 아큐러블(Acurable)의 설립자인 에스더 로드리게스 빌레가스 박사는 수면무호흡증의 가장 흔한 증상 중 하나가 큰 소리로 코를 고는 것이라고 지적했다. 이는 보통 가족이나 가정 구성원에게 분명한 경고 신호다. 하지만 빌레가스 박사는 덜 알려진 수면무호흡증 증상에 대해서도 주의를 기울일 필요가 있다고 경고했다. 먼저 수면무호흡증으로 인해 심혈관 질환 위험이 증가할 수 있다. 갑작스러운 혈중 산소 수치의 저하가 심혈관계에 부담을 주어 혈압을 상승시킬 수 있다. 이 상태가 장기간 지속되면 심장마비, 뇌졸중, 복부 대동맥류 등 심각한 심혈관 문제가 발생할 확률이 높아진다. 또한 당뇨병 위험이 증가할 수 있다. 2형 당뇨병 환자는 폐쇄성 수면무호흡증 유병률이 매우 높으며, 치료되지 않은 수면무호흡증은 혈당 조절을 더욱 악화시키는 것으로 나타났다. 충분한 휴식을 취하지 못할 경우, 낮시간의 에너지와 집중력 수준이 저하되어 일상 생활에 지장을 주고, 교통 사고 위험까지 증가시킬 수 있다. 이 외에도 정신 건강에 우울증, 과민성, 불안, 우울증과 같은 정신 건강 문제를 경험할 가능성이 높아진다. 수면무호흡증의 치료에 가장 일반적으로 사용되는 방법은 지속양압호흡(CPAP)이다. 빌레가스 박사는 양압기 혹은 양압기 마스크로 불리는 CPAP를 "수면 중 기도를 열어두기 위해 압력 공기를 기도로 밀어넣는 밤새도록 착용하는 마스크"로 설명했다. 이 장치들은 혀와 턱을 적절한 위치에 유지하여 기도 막힘을 방지하는 데 도움을 준다. 또한, 코, 목, 입 수술은 기도의 막힘을 교정하는 데 유용할 수 있으며, 아데노이드 절제술 및 편도 절제술은 특히 어린이에게 자주 적용되는 방법이다. 시술 외에도 생활방식의 변화로 수면무호흡증이 완하될 수 있다. 그 중 체중 감량은 기도를 좁히는 지방을 줄여 호흡을 개선하는데 도움이 되며, 금연은 수면무호흡증 증상을 완화하고 심혈관 건강에도 도움이 된다. 규칙적인 운동은 체중 감량, 근력 강화, 스트레스 감소에 도움이 되며, 이는 모두 수면무호흡증 증상 완화에 기여한다. 또한, 측면으로 자는 자세는 기도를 더 개방시켜 호흡을 개선하는 데 도움이 된다. 그밖에 스트레스 관리 기법으로 요가, 명상, 심호흡을 배우는 것도 유익하다. 규칙적인 수면 패턴을 유지하고, 침실을 어둡고 조용하게 유지하는 것, 잠자기 전 전자 기기 사용을 줄이는 등의 수면 위생을 개선하는 것도 호흡 개선에 기여할 수 있다. 미국 의학 협회에 따르면 미국에는 약 3000만 명의 수면무호흡증 환자가 있지만 공식적으로 진단된 사람은 6백만 명에 불과하다. 수면무호흡증이 의심되는 경우 적절한 검사와 치료를 위해 의료 전문가의 도움을 받는 것이 중요하다.
- 생활경제
2024-02-26
버크셔 해서웨이, 4분기 영업이익 28% 증가…현금 보유액 역대 최고치 기록

'투자의 달인' 워런 버핏이 이끄는 버크셔 해서웨이가 4분기에 견고한 실적을 발표하며 투자자들의 시선을 사로잡았다. 4분기 영업이익은 전년 동기 대비 28% 증가한 84억8100만 달러(약 11조3009억 원)를 기록하며, 이는 역대 최고 수준이다. 특히 보험 사업에서의 부진한 성과에도 불구하고 철도와 유틸리티 사업의 견고한 성장세가 이를 가능하게 했다. 주목할 만한 것은 역대 최대치를 경신한 현금 보유액이다. 4분기 말 기준 현금 보유액은 1676억 달러(약 223조 원)에 달하며, 이는 투자 기회를 기다리는 버크셔 해서웨이의 공격적인 투자 전략을 엿볼 수 있게 한다. 2023년 한 해 동안에도 버크셔 해서웨이는 17% 증가한 373억5000만 달러(약 49조7688억 원)의 영업이익을 기록하며 꾸준한 성장세를 이어갔다. 버크셔 해서웨이의 핵심 사업인 자동차 보험사 가이코(Geico)는 2023년 54억2800만 달러(약 7조2328억 원)의 순 인수 수입을 기록하며 수익성 있는 한 해를 보냈다. 이는 보험료율 인상과 보험금 청구 건수 감소에 따른 결과로 분석된다. 한편, 철도 사업은 14% 감소한 50억8700만 달러(약 6조7784억 원)의 순이익을 기록하며 다소 부진한 모습을 보였다. 하지만 철도 사업의 둔화에도 불구하고, 버크셔 해서웨이는 4분기에 8억4800만 달러(약 1조1299억 원)로 전년 동기 대비 430% 증가한 보험 인수 수익을 기록하며 전체 영업 수익을 견인했다. 투자 수익 또한 37% 증가한 27억5900만 달러(약 3조6763억 원)를 기록하며 긍정적인 결과를 보여주었다. 4분기에는 철도와 유틸리티 및 에너지 부문의 영업 수익 감소가 나타났지만, 이는 전체적인 성장세에 큰 영향을 미치지 못했다. 버크셔 해서웨이는 4분기 실적 발표와 함께 투자자들에게 분기별 실적의 변동성에 대한 주의를 촉구하며, 장기적인 관점에서 투자를 평가할 것을 강조했다. 투자의 달인 워런 버핏의 리더십 아래, 버크셔 해서웨이는 앞으로 어떤 굵직한 투자를 통해 시장을 놀라게 할지 기대된다.
- 산업
2024-02-25
신경과학자, AI 활용해 학습·의사결정 과정 맵핑⋯뇌 작동 방식 밝혀내

신경과학자들이 인공지능(AI)을 활용해 강화학습과 의사결정 과정을 매핑해 뇌의 작동 방식을 밝히고 있다. 강아지는 "앉아"라는 명령을 듣고 시행착오와 반복, 칭찬을 통해 무엇을 해야 하는지 배우게 된다. 이것이 바로 '강화 학습(reinforcement learning)'이다. 플로리다 대학 허버트 워트헤임 스크립스 연구소(Herbert Wertheim UF Scripps Institute for Biomedical Innovation & Technology)의 신경과학자 료마 하토리(Ryoma Hattori) 박사는 강화학습에 매료돼 일관적인 연구를 하고 있다. 그는 강화 학습을 이해하고 맵핑하는 연구를 진행하고 있으며 뇌가 어떻게 정보를 통해 결정을 내리는지, 또 뇌가 어떻게 정보를 통합하는지 연구한다. 미국 건강 의학 매체 메디컬익스프레스(MedicalXpress)는 23일(현지시간) 인간의 뇌는 약 860억 개의 뉴런으로 구성되어 있으며, 이 뉴런들은 100조 개 이상의 연결을 형성하고 있는 매우 복잡한 구조라고 전했다. 하토리 박사는 의사 결정 과정에는 많은 요소들이 영향을 미친다고 말했다. 간단한 식당 선택만 해도 기억과 판단의 복잡한 행렬을 통해 이루어지기 때문에 여러 뇌 영역이 동원된다. 어떤 식당은 음식과 서비스가 좋지만, 그렇지 않은 식당도 있다. 가격도 어떤 곳은 비싸고 어떤 곳은 저렴하다. 경험은 결정을 내리는 데 필요한 가치를 부여하고 고려해야 하는 입력 자료를 제공한다. 하토리 박사는 "이 모든 과정을 통합하는 것은 매우 어려운 일이지만, 우리 뇌는 어떻게든 그렇게 한다"며 이 과정의 기저 메커니즘을 이해하는 것이 정신질환 및 자폐 스펙트럼 장애 치료에 중요한 단서가 될 수 있다고 주장했다. 그는 "많은 정신질환과 신경계 질환은 의사결정 기능 일부가 손상되는 것을 특징으로 한다"고 설명했다. 여러 뇌 영역이 상호작용해 보상 경험을 처리하고 의사결정을 유도하는 방식을 모델링하는 것은 흥미로운 도전이다. 하토리 박사는 데이터 수집을 위해 대규모 2광자 이미징, 가상현실 기반 실험, 신경 활동 조작을 위한 빛을 사용하는 방법인 광유전학 등 다양한 연구 기법을 사용한다. 또 계산 모델링이 점점 더 복잡한 동물 행동과 뇌 동태를 이해하는 데 중요한 도구가 되고 있다고 말했다. 하토리 박사와 그의 연구팀은 연구를 돕기 위해 인공지능을 개발하고 있다. 인공지능은 신경과학 발견을 발전시키는 데 도움을 주고, 신경과학 발견은 또한 인공지능 개선에도 도움을 줄 수 있다. 그는 "뇌와 인공지능은 모두 신경 활동 역학과 시냅스 가소성을 이용하여 연산 및 학습을 수행하는 신경망으로 구성되어 있다"며 "이들은 외부 입력을 받고 정보를 처리하여 행동을 출력하고 이 행동의 결과는 네트워크 학습을 유도한다. 이러한 유사성은 특정 행동에 대한 신경망 모델로 인공지능을 사용할 수 있는 기회를 제공한다"고 밝혔다. 하토리 박사는 막스 플랑크(Max Planck)의 과학 감독인 료헤이 야수다(Ryohei Yasuda) 박사와 공동으로 최근 '자연 신경과학(Nature Neuroscience)' 저널에 일반화된 지식 획득에서 궤도전두피질이라는 뇌 영역의 역할에 대한 논문을 발표했다. 연구팀은 쥐가 새로운 환경에 적응하면서 다양한 시간 규모의 다중 레이어 학습이 작용하는 것을 발견했다. 쥐의 학습 메커니즘은 인공지능 연구자들이 개발한 강화 학습 컴퓨터 모델과 유사했다. 하토리 박사는 "우리는 인공지능으로부터 뇌 메커니즘에 대한 통찰력을 얻을 수 있으며 또한 의사결정과 학습을 위한 뇌 메커니즘을 더 잘 이해함에 따라 이 지식을 인공지능 모델로 이전할 수 있다"라며 "내 연구 프로젝트가 뇌 이해에 기여하고 기계 학습 커뮤니티에서 더 나은 성능을 발휘하는 인공지능 개발에 기여하기를 바란다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-02-24
갤럭시 S23 시리즈, S24 탑재 AI 기능 연말 업데이트 예정

삼성전자 스마트폰 갤럭시 S24 시리즈에서 볼 수 있는 여러 인공지능(AI) 기능이 올해 연말 S23 시리즈에도 업데이트된다. 삼성 갤럭시 S24 시리즈는 원 UI 6.0(One UI 6.0)을 실행한 최초의 삼성 장치로, 다양한 새로운 인공지능(AI) 기능과 추가적인 조정 기능을 제공한다. 삼성전자는 지난 1월 올해 상반기 말 이전에 이전 세대 기기들에 대해 One UI 6.1 업데이트를 배포할 계획이라고 발표했으며, 이제 이에 대한 보다 구체적인 일정을 공개했다. 22일(현지시간) 미국 IT 전문매체 샘모바일에 따르면, 삼성전자는 갤럭시 S23 시리즈, 갤럭시 Z 플립5, 갤럭시 Z 폴드5, 갤럭시탭 S9 시리즈에 대한 One UI 6.1 업데이트를 올해 연말부터 시작할 예정이다. 올해 3월로 예정된 이 업데이트는 하이브리드 접근 방식을 통해 갤럭시 S24 시리즈에서 처음 선보인 여러 갤럭시 AI 기능을 이전 모델의 고급 휴대폰에도 제공할 계획이다. 샘모바일에 따르면, 일부 AI 기능은 기기 자체에서 실행되지만, 다른 일부 기능은 활성 인터넷 연결을 필요로 한다. 삼성은 올해 말까지 1억 대 이상의 갤럭시 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기기에 갤럭시 AI 기능을 도입할 계획이다. One UI 6.1 업데이트는 해당 기기들에 웹 브라우징 지원, 채팅 보조, 구글과 함께하는 원형 검색Circle to Search with Google, 콘텐츠 생성 및 편집, 즉각적인 슬로우 모션, 통역 기능, 실시간 번역, 메모 및 스크립트 지원 등의 기능을 제공한다. '검색 지원' 기능을 활용하면 사용자는 기사나 웹페이지의 요약을 생성할 수 있으며, 이 기능은 삼성 인터넷 웹 브라우저에서만 이용 가능하다. 이 기능은 사용자가 콘텐츠를 보다 신속하게 읽고 이해하는 데 도움을 준다. '챗 어시스트(Chat Assist)' 기능을 활용하면, 사용자는 메시지를 작성하는 과정에서 언어의 어조를 조절할 수 있다. 이 기능은 문법과 어조의 개선을 돕고, 13개 언어로 된 메시징 앱에서 사용 가능하다. '원으로 검색' 기능을 이용하면, 사용자는 화면 상의 어떤 내용이든 원을 그려 해당 내용에 대한 온라인 상의 상세 정보를 검색할 수 있다. '생성 편집(Generative Edit)' 기능을 사용하면, 사용자는 이미지에서 원치 않는 객체를 선택해 제거할 수 있다. 이 기능을 통해 객체를 선택하고 이동시키거나 재배치함으로써 이미지를 더욱 아름답게 꾸밀 수 있다. 또한, 잘못된 각도의 이미지를 조정하고 생성 AI가 제공하는 매칭 콘텐츠로 빈 공간을 채워 넣을 수 있다. '인스턴트 슬로우 모션(Instant Slow-Mo)' 기능을 이용하면, 일반 비디오를 슬로우 모션 비디오로 변환할 수 있다. '통역사 모드'를 활용하면 사용자는 자신의 모국어가 아닌 다른 언어를 사용하는 사람들과 소통할 수 있다. 이 모드는 스마트폰, 폴더블 디바이스, 태블릿 등에서 분할 화면 모드로 작동한다. 사용자가 말한 내용은 선택한 다른 언어로 실시간으로 번역되어 표시된다. 번역된 내용은 음성으로도 변환되어 상대방이 자신의 언어로 들을 수 있게 한다. '실시간 번역' 기능은 음성 통화 중에도 언어를 실시간으로 번역해주며, 왓츠앱(WhatsApp)을 포함한 여러 메시징 앱에서도 이용할 수 있다.
- IT/바이오
2024-02-23
[신기술 신소재(4)] 혁신적인 비독성 고품질 산화그래핀 생산 기술 개발

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

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