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2025-07-04 (금)

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[신소재 신기술(184)] 세계 최초 하루 200톤 수소 생산 SMR 시뮬레이터, 미국서 가동

세계 최초, 하루 200톤 수소 생산 가능한 원자로 시뮬레이터 미국서 가동 미국이 원자력을 활용한 대규모 수소 생산의 실현 가능성을 입증하는 세계 최초의 시뮬레이터를 공개했다. 소형모듈원자로(SMR) 전문기업 누스케일파워(NuScale Power)는 GSE 솔루션즈(GSE Solutions)와 협력해 하루 200톤 이상 수소 생산이 가능한 고온 수전해 시스템을 통합한 원자로 시뮬레이터를 미국 오리건주 코발리스 본사에 구축했다고 지난 2일(현지시간) 밝혔다. 과학기술 전문매체 인터레스팅엔지니어링에 따르면 이 시뮬레이터는 단순한 개념적 모델이 아니라 실시간으로 작동하며, SMR에서 생성된 고온 증기를 활용한 수소 생산 공정 전반을 정밀하게 재현한다. 이를 통해 원자력을 기반으로 한 탈탄소 산업 솔루션의 실증과 전문 인력 양성이라는 이중 목적을 동시에 추구한다. 시뮬레이터에는 GSE의 'JTopmeret' 및 '제이로직(JLogic)' 등 고도화된 디지털 도구가 적용돼, 원자로와 수소 생산 공정 간의 열역학 및 공정 상호작용을 전범위적으로 구현한다. 핵심 기술은 '가역형 고체산화물 연료전지(RSOFCs)'로, 전기·수소·담수 생산을 동시에 수행할 수 있는 이중 기능 시스템이다. 이를 통해 누스케일은 전력 외에도 수소, 담수 등 다양한 청정 자원을 동시에 공급할 수 있는 멀티에너지 플랫폼 구축을 목표로 한다. 이번 개발은 향후 SMR이 단순한 전력 공급원이 아닌 수소경제 및 청정 연료 생산의 중심축으로 재정의될 수 있음을 시사한다. 누스케일 측은 "SMR의 안정적인 출력 특성은 간헐적인 재생에너지와 달리 고온 수전해 방식에 적합한 운전 조건을 제공한다"고 밝혔다. 그동안 재생에너지가 주도해온 녹색수소 생산에서 SMR이 새로운 대안으로 부상할 수 있는 배경이다. 누스케일은 해당 시뮬레이터를 대학 및 산업계에 개방해 운전 인력 양성과 커리큘럼 개발에 활용할 계획이다. 실제 현장 운영 환경에 근접한 교육 시스템은 수소 분야에서도 드물며, 원자력과의 통합은 유례없는 시도다. 이를 통해 통합 원자력-수소 생산 플랫폼을 운영할 전문 인력 생태계를 조성하겠다는 구상이다. 한편, 누스케일은 SMR의 응용 범위를 지속적으로 확장 중이다. 앞서 열린 세계석유화학회의(WPC)에서는 누스케일파워모듈(NPM) 1기만으로도 역삼투 방식으로 하루 1억 5000만 갤런의 담수 생산이 가능하며, 온실가스 배출 없이 12기 구성 시 약 230만 명의 식수를 제공하고 40만 가구에 전력을 공급할 수 있다는 연구 결과를 발표한 바 있다. 또한 미국 에너지부 산하 태평양북서국립연구소(PNNL)와의 공동 연구를 통해 해수담수화 부산물인 염수를 수소 원료로 전환하는 수열화학 공정도 개발 중이다. 이로써 담수화와 수소 생산을 연계한 폐자원 활용형 순환 에너지 시스템 구축에도 박차를 가하고 있다. 이번 시뮬레이터의 구축은 단순한 기술 시연을 넘어, SMR 기반 다중 에너지 생산 체계를 실증하고 글로벌 분산형 청정 에너지 수요에 대응할 수 있는 솔루션으로서의 가능성을 제시했다는 점에서 주목된다. SMR이 수소경제와 산업 탈탄소화, 물 부족 해결 등 복합 위기를 동시에 해결할 수 있는 핵심 인프라로 떠오르고 있다.
- 산업
2025-07-04 09:42:00
[국제 경제 흐름 읽기] 팬데믹·전쟁이 할퀸 5년⋯마이너스 유가에서 중동 위기까지, 격랑의 석유 시장

이란과 이스라엘의 군사 긴장이 높아지며 국제 유가가 6개월 만에 최고치로 치솟았다. 지난 5년간 세계 경제가 지정학적 분쟁과 팬데믹이라는 거대한 파도에 얼마나 휘둘리는지, 유가 변동이 세계 경제 성장을 좌우하는 가장 강력한 동력임을 다시 한번 분명히 보여줬다. 유가와 경제 성장의 관계는 직접적이면서도 복잡하다. 유가 급등은 사실상 모든 경제 부문의 비용을 상승시키는 '세금'처럼 작용해 경기 확장을 저해하고 인플레이션을 부추긴다. 반대로 유가 하락은 소비자의 구매력을 높여 경제 성장을 이끄는 역할을 한다. 지난 5년간의 시장은 이 이론을 실제로 증명하는 무대였다. 사상 첫 마이너스 충격 안긴 팬데믹 2020년 4월 20일, 코로나19 팬데믹이 전 세계를 휩쓸자 서부 텍사스산 원유(WTI) 선물 가격이 역사상 처음으로 마이너스를 기록하는 극적인 순간이 펼쳐졌다. 록다운(도시 봉쇄)으로 경제 활동이 멈추고 수요가 급감한 탓이었다. 공장 가동이 중단되고 이동이 제한되면서 하루아침에 수백만 배럴의 수요가 증발했고, 저장 시설이 가득 차 생산자가 구매자에게 돈을 주고 원유를 처리해달라고 하는 전례 없는 상황까지 벌어졌다. 전쟁이 부른 에너지 위기, 2008년 이후 최고가 하지만 회복세 역시 극적이었다. 각국 경제 활동이 다시 시작되자 2021년에는 원유 수요가 빠르게 살아나 가격이 코로나19 사태 이전 수준을 회복했고, 2022년 2월 24일 러시아가 우크라이나를 침공하자 석유 시장은 또다시 거대한 충격에 휩싸였다. 침공 직후인 3월 7일, WTI 선물 가격은 배럴에 133.46달러, 브렌트유 선물은 139.13달러까지 치솟으며 2008년 7월 이후 최고치를 기록했다. 미국, 사우디아라비아에 이은 세계 3위 산유국인 러시아가 일으킨 공급 충격의 파장은 심각했다. 당시 WTI 가격은 37.14달러(52.33%)나 폭등했다. 서방 국가들이 러시아의 에너지 수출에 가한 제재는 전 세계 공급망에 혼란을 불러왔고, 러시아산 에너지 의존도가 높았던 유럽 국가들이 다른 공급원을 찾아 나서면서 전 세계적인 수요와 가격 급등을 불렀다. 2023년 이후 유가는 조정 국면에 들어섰다. 세계 경제 둔화 우려와 OPEC 플러스(OPEC+)의 증산, 미중 무역 갈등 등 여러 요인이 겹치며 가격은 하락세로 돌아섰고, 2024년에는 배럴에 60달러대까지 내려가기도 했다. 그런데도 중동과 북아프리카의 정세 불안 등 지정학적 위험이 커질 때마다 가격은 큰 폭으로 출렁이며 불안한 흐름을 이어갔다. 다시 불붙은 중동…지정학적 위험의 귀환 최근 유가 급등의 진원지는 2025년 6월 깊어진 이란과 이스라엘의 분쟁이다. 이스라엘이 이란의 에너지 시설을 공습하고 이란이 보복 공격에 나서면서 양국 사이 충돌은 가장 심각한 국면으로 치닫고 있다. 시장은 바로 반응해 브렌트유는 4.4% 오른 배럴에 76.45달러, WTI는 4.28% 상승한 74.84달러에 마감했다. 특히 전 세계 해상 운송 석유의 3분의 1(하루 약 2100만 배럴)이 지나는 호르무즈 해협의 봉쇄 가능성을 두고 시장의 경계심이 최고조에 이르고 있다. 분쟁이 생산 시설에 직접 타격을 주면서 이란의 원유 수출이 최근 며칠 사이 거의 중단된 점도 우려를 키운다. 전문가들은 이란산 원유 공급이 완전히 막힐 경우 유가가 배럴에 85~100달러를 넘어설 수 있다고 경고한다. 고물가·소비 위축…경제 전반에 미치는 영향 유가 급등은 에너지 부문을 넘어 경제 생태계 전반에 광범위한 파급 효과를 낳는다. 먼저, 운송비와 생산 비용이 직접 오르면서 인플레이션 압력이 커지고, 그 결과 중앙은행이 고금리 정책을 유지하게 되면서 경제 성장은 둔화한다. 또한, 휘발유 가격 상승은 소비자의 쓸 돈을 줄여 소비 심리를 위축시킨다. 특히 저소득층 가구가 받는 타격이 크다. 만약 이번 분쟁으로 이란 에너지 시설이 망가진다면, 현재 배럴에 73달러 선인 유가가 120달러까지 치솟을 수 있다는 전망도 나온다. 미래 에너지 가격에 대한 불확실성은 기업의 투자를 지연시키며, 원유 수입국의 무역수지를 악화시켜 나라 사이 부의 재분배와 통화 가치 변동으로 이어지기도 한다. 앞으로 유가 움직임과 그 경제적 파급 효과는 여전히 한 치 앞을 내다보기 힘든 안갯속이다. 중동 정세 불안과 주요 산유국 정책에 따라 유가는 배럴에 80~100달러 선까지 다시 급등할 수 있다는 관측이 나온다. 반면, 세계 경기 둔화세가 뚜렷해지고 OPEC 플러스의 증산 흐름이 이어진다면 60달러대로 하락할 가능성도 함께 있다. 지난 5년의 경험은 유가 변동이 세계 경제 안정을 위협하는 핵심 변수임을 똑똑히 보여줬다. 팬데믹, 우크라이나 전쟁, 그리고 현재의 중동 위기까지, 석유 시장은 세계 안정의 지표이자 경제 성장의 명운을 쥔 핵심 요인으로 남아있다. 따라서 정책 당국과 기업 모두 유가 변동성에 대한 철저한 감시와 기민한 전략 계획을 세워야 할 때다. [Key Insights] 한국 경제의 높은 대외 취약성: 원유를 전량 수입하는 한국의 경제 구조상, 국제 유가 변동은 국내 물가와 산업 경쟁력에 직접적인 영향을 미치는 핵심 변수다. 팬데믹, 전쟁 등 외부 요인에 의해 유가가 급변동하는 현실은 한국 경제가 통제 불가능한 위험에 크게 노출되어 있음을 시사한다. 인플레이션 압력의 상시화: 국제 유가 급등은 수입 물가 상승을 통해 소비자 물가 전반을 끌어올리는 주된 요인으로 작용한다. 이는 가계의 실질 구매력을 떨어뜨리고, 한국은행의 금리 정책 운용에도 큰 부담을 주어 경제 안정성을 위협한다. 주력 산업의 원가 부담 및 경쟁력 문제: 석유화학, 자동차, 조선 등 한국의 주력 수출 산업은 원가 구조상 유가에 매우 민감하다. 유가의 불안정성은 이들 기업의 수익성 악화와 수출 경쟁력 저하로 직결될 수 있어, 국가 경제 성장에도 부담으로 작용한다. 지정학적 위험 관리의 중요성 부각: 과거 시장 논리를 넘어 팬데믹이나 전쟁 같은 지정학적 위기가 유가를 결정하는 핵심 요인이 되었다. 따라서 안정적인 에너지 확보를 위해 공급망을 다변화하고, 특히 한국의 주된 원유 수입로인 중동 정세 등 지정학적 위험에 대한 더욱 정교한 관리가 필요하다. [Summary] 지난 5년간 국제 원유 시장은 극심한 변동성을 겪었다. 2020년에는 코로나19 팬데믹으로 인한 전례 없는 수요 붕괴로 WTI 유가가 사상 처음 마이너스를 기록했다. 이후 경제가 회복되며 가격이 반등했으나, 2022년 러시아의 우크라이나 침공으로 공급망 위기가 불거지며 유가는 배럴당 139달러까지 치솟아 2008년 이후 최고치를 경신했다. 2023년 이후에는 세계 경기 둔화 우려로 잠시 안정세를 찾는 듯했지만, 2025년 이란과 이스라엘의 분쟁이 격화되며 호르무즈 해협의 공급 차질 우려가 커져 유가는 다시 급등했다. 이처럼 지난 5년간의 유가 흐름은 단순한 수급 논리를 넘어, 팬데믹과 전쟁 같은 지정학적 위기가 세계 경제와 에너지 시장을 좌우하는 핵심 변수가 되었음을 명확히 보여준다.
- 포커스온
2025-06-23 06:03:00
[글로벌 핫이슈] 희토류 무기 삼은 중국, '자원 부국' 인도가 구원투수 될까

중국이 희토류를 무기화하며 수출 통제를 강화하자, 세계 3위 희토류 매장국인 인도가 ‘탈중국’ 공급망의 유력한 대안으로 떠오르고 있다. 미 경제방송 CNBC는 16일(현지시각) 인도의 잠재력과 현실적 과제를 집중 조명했다. 최근 중국발 희토류 공급 부족 사태로 전 세계 자동차, 첨단 기술 산업이 타격을 입자 각국의 위기감은 커지고 있다. 피유시 고얄 인도 상공부 장관은 이를 "전 세계에 대한 경종"이라며 "인도가 대안을 제공할 기회"라고 강조했다. 미국 등 서방 역시 인도의 역할에 기대를 걸고 있다. 제프리 파이엇 전 미 국무부 차관보는 "미래 경제 경쟁력에 중요한 이 문제에 대해 미국과 인도의 협력을 심화할 기회"라고 밝혔다. 문제는 희토류 시장에서 중국의 지배력이 절대적이라는 점이다. 중국은 전 세계 희토류 생산의 약 60%, 정제·가공의 거의 90%를 장악하고 있다. 반면 인도의 생산량은 세계 1% 미만으로 7위에 그친다. 잠재력은 충분…매장량 세계 3위, 핵심 광물도 35% 보유 하지만 잠재력만큼은 확실하다는 평가다. 미국 지질조사국에 따르면 인도의 희토류 매장량은 690만 톤으로 중국, 브라질에 이어 세계 3위 규모다. 특히 중요 희토류의 공급원인 해안사 광물 매장량은 전 세계의 35%에 이른다. 그레이슬린 바스카란 전략국제문제연구소(CSIS) 국장은 "상당한 매장량을 고려할 때, 인도는 다각화된 글로벌 공급망 구축에 핵심 역할을 할 준비가 되어 있다"고 분석했다. 기술·인프라·환경 '삼중고'…현실의 벽은 높아 장밋빛 전망에도 불구하고 현실의 벽은 높다. 인도는 희토류 채굴과 정제 과정에서 기술·인프라·환경이라는 ‘삼중고’에 직면해 있다. EY 파르테논의 아브히지트 쿨카르니 파트너는 "인도는 특히 중국, 미국, 일본에 비해 첨단 분리 및 정련 기술이 부족하다"고 지적했다. 고부가가치를 지닌 중(重)희토류 정제 기술은 중국이 여전히 압도적이다. 전문 기술 인력 부족과 채굴 지역의 열악한 기반 시설, 심각한 환경오염 문제 역시 생산 확대를 가로막는 거대한 장벽이다. '국가 임무' 선포한 인도…정부 주도 자립 나선다 인도 정부도 이런 현실을 뚫기 위해 국가적 역량을 쏟아붓고 있다. 2025년 '국가 핵심광물 임무단'을 출범시켜 희토류 탐사·채굴 허가 절차를 간소화하고, 약 20억 달러(약 2조 8042억 원)를 투입해 자국 생산을 지원하고 있다. 국영기업 인도희토류공사(IREL)는 핵심 희토류인 네오디뮴 생산량을 2026년까지 450톤으로, 2030년까지 두 배로 확대할 계획이다. 물론 인도가 단기간에 중국의 대안이 되기는 어렵다. 신규 광산과 정제 공장이 본격 가동되려면 최소 3~5년이 걸릴 전망이다. 바스카란 국장은 "인도가 시장에서 중국을 완전히 대체할 수는 없겠지만, 새로운 공급원을 제공하는 중요한 역할을 할 수 있을 것"이라고 내다봤다. 당분간 중국 의존이 불가피하다는 방증으로, 인도의 자동차 산업 대표단은 희토류 자석 수입 문제를 해결하기 위해 조만간 중국을 방문할 예정이다.
- 산업
2025-06-17 09:45:00
[글로벌 핫이슈] 중국 희토류 수출규제로 세계 자동차업계 생산 중단 위기

세계 자동차 제조업체들이 중국의 희토류 자석 수출 통제 때문에 생산 중단 위기에 놓였다. 월스트리트저널은 4일(현지시각) 주요 자동차 제조업체들이 중국의 희토류 자석 수출 규제 때문에 몇 주 안에 조립 라인을 닫아야 할 상황을 걱정하며 일부 부품 생산을 중국으로 옮기는 방안을 살피고 있다고 보도했다. 실제로 포드는 희토류 부족 때문에 지난달 시카고 공장에서 포드 익스플로러 생산을 일주일 동안 멈췄다고 대변인이 밝혔다. 이는 중국의 수출 규제가 미국 자동차 업계에 미치는 실질적 영향을 보여주는 첫 사례로 평가된다. 정통한 소식통들은 몇몇 기존 자동차 제조업체와 전기차 제조업체, 그리고 공급업체들이 공장 폐쇄 위기를 피하려고 일부 자동차 부품 제조를 중국으로 옮기는 것을 고려하고 있다고 전했다. 살피고 있는 방안으로는 중국 공장에서 전기 모터를 생산하거나 미국산 모터를 중국으로 보내 자석을 달아주는 것이 있다. 한 자동차 제조업체의 공급망 관리자는 "중국에서 자석을 수출하려면 허가를 받지 못한다"면서 "그러나 중국산 모터에 자석이 사용되었다는 것을 입증할 수만 있다면 가능하다"고 말했다. 로이터통신은 이날 유럽자동차부품업체협회(CLEPA)를 인용해 유럽 자동차 부품업체 여러 곳이 공장 가동을 중단했다고 보도했다. CLEPA는 지난 4월 이후 부품업체들이 중국 당국에 신청한 수출 허가의 4분의 1만 승인됐고 일부는 '엄격한 절차상 이유'로 거부됐다고 밝혔다. CLEPA는 지역마다 절차가 다른 것으로 보인다며 절차가 간소화되지 않을 경우 재고가 떨어져 3∼4주 안에 더 많은 업체가 영향을 받을 것이라고 덧붙였다. 중국은 관세를 둘러싼 미국과의 통상갈등이 고조되자 지난 4월부터 디스프로슘과 테르븀을 포함한 희토류 금속으로 만든 자석을 수출하려면 기업들에게 허가 신청을 요구하기 시작했다. 중국은 자석이 고온에서 작동하는 데 필요한 희토류 원소의 세계 공급량의 약 90%를 차지하고 있다. 스마트폰부터 F-35 전투기에 이르기까지 세계 현대 기술의 상당 부분이 이 자석에 달려 있다. 전세계 희토류 채굴의 약 70％, 가공의 90％ 이상이 중국에서 이뤄진다. 중국은 미국뿐 아니라 유럽에도 희토류를 협상 카드로 활용하고 있다. 독일 경제지 한델스블라트는 중국이 희토류를 수출하는 대가로 유럽이 기술 분야 수출, 특히 네덜란드 반도체업체 ASML이 생산하는 장비에 대한 수출 통제 완화를 요구하고 있다고 전했다. 네덜란드 정부는 미국의 압박에 ASML이 독점 생산하는 극자외선(EUV) 노광장비의 중국 수출을 금지하고 있다. 자동차 제조업체들은 현재 중국 공장에서 직접 사는 대신 유럽과 아시아에서 자석을 대체할 공급원을 찾고 있다. 그러나 한 회사 관계자는 이러한 공급원 중 어느 곳도 자동차 산업의 수요를 충족할 만큼 충분한 자석을 공급하지 못할 것이라고 전했다. 전기차 대신 가솔린 차량을 더 많이 생산하는 것은 해결책이 아니다. 기업들이 연방 연비 기준을 충족하지 못할 위험이 있고, 이는 벌금으로 이어질 수 있기 때문이다. 자동차 제조업체들이 테슬라나 리비안과 같은 전기차 제조업체에서 배출가스 상쇄를 위해 살 수 있는 규제 크레딧은 2027년까지 판매된다. 자석 부족 상황을 버티는 또 다른 방법은 희토류 자석을 쓰지 않는 옛날 전기 모터 기술로 되돌아가는 것이다. 자동차 제조업체들은 지금 쓰는 모터가 더 싸고 효율이 좋아서 과거 기술을 버렸었다. 자동차 제조업체들은 여러 개의 작은 전기 모터를 쓰는 조절식 시트와 같은 일부 고급 기능을 빼는 것도 고려하고 있다. 희토류 자석을 쓰는 고급 스피커 시스템도 하위 버전으로 바뀔 가능성이 있다.
- 경제
2025-06-05 06:45:00
AI가 전력 수요 지형 바꾼다…2030년까지 데이터센터 전력 소비량 2배 증가 전망

인공지능(AI)이 글로벌 데이터센터의 전력 소비를 급격히 끌어올리는 한편, 에너지 산업 전반에 구조적 변화를 초래할 가능성이 있다는 국제에너지기구(IEA)의 분석이 나왔다. IEA는 10일(현지시간) 발간한 특별보고서 '에너지와 AI(Energy and AI)'에서 "AI의 확산은 세계 전력 수요에 중대한 변화를 일으킬 것"이라며 "2030년까지 데이터센터의 전력 소비량이 현재의 2배 이상인 945테라와트시(TWh)에 이를 것"이라고 전망했다. 이는 현재 일본 전체 전력 소비량을 넘어서는 수준이다. 특히 AI 최적화 서버에서의 전력 수요는 같은 기간 4배 이상 증가할 것으로 예상된다. 보고서는 이번 전망이 정책 입안자, 기술 업계, 에너지 기업, 국제 전문가들과의 광범위한 협의를 바탕으로 수집된 신규 데이터를 토대로 작성됐다고 밝혔다. IEA에 따르면 미국은 2030년까지 자국의 전력 수요 증가분의 약 절반이 데이터센터에서 발생할 것으로 보인다. 제조업 전반의 에너지 집약 산업(알루미늄, 철강, 시멘트, 화학 등)을 모두 합친 것보다 AI 기반 데이터 처리에 더 많은 전력이 쓰일 것이란 예측이다. 선진국 전체로 보면 데이터센터가 전력 수요 증가의 20% 이상을 차지할 것으로 나타났다. 그간 정체 상태에 머물렀던 전력 산업이 다시 성장 궤도로 진입할 수 있다는 분석도 나온다. 전력 공급원은 태양광, 풍력 등 재생에너지와 천연가스가 중심이 될 것으로 예상되며, 이는 주요 시장에서의 경제성과 접근성에 기반한 결과다. 파티 비롤 IEA 사무총장은 "AI는 현재 에너지 산업에서 가장 중요한 이야기 중 하나"라며 "AI는 도구일 뿐이며, 이를 어떻게 활용하느냐에 따라 미래가 달라질 것"이라고 강조했다. 다만 보고서는 여러 불확실성도 함께 지적했다. AI 기술의 발전 속도, 채택 수준, 효율 향상 여부, 에너지 인프라 병목 현상의 해소 가능성 등은 모두 예측에 변수를 줄 수 있는 요소다. 에너지 안보 측면에서도 복합적인 영향이 예상된다. AI 기술은 사이버 공격의 정교화를 초래해 에너지 유틸리티 대상 해킹이 최근 4년간 3배 증가한 반면, 동시에 이를 방어하는 중요한 수단으로도 활용되고 있다. 또한 AI가 사용되는 서버, 반도체 등 핵심 장비에 들어가는 희귀 광물 수요도 증가하고 있어, 광물 공급망 집중도와 관련한 새로운 도전 과제를 낳고 있다. IEA는 "AI가 초래할 전력 소비 증가로 인한 탄소배출은 전체 에너지 부문 내에서는 제한적인 수준이 될 수 있으며, 오히려 AI를 활용한 효율성 제고와 배출 감축이 그 효과를 상쇄할 수 있다"고 덧붙였다. AI는 또한 배터리, 태양광(PV) 등 차세대 에너지 기술 분야의 혁신을 앞당기는 도구로 활용될 가능성도 높다고 평가했다. 이번 보고서는 2024년 12월 IEA가 개최한 ‘글로벌 에너지·AI 회의’를 기반으로, 프랑스와 인도가 공동 주재한 'AI 액션 서밋'에서의 논의를 반영해 작성됐다. IEA는 조만간 '에너지·AI·데이터센터 관측소(Observatory on Energy, AI and Data Centres)'를 출범시켜, AI 전력 수요와 에너지 부문에서의 AI 활용 현황을 정기적으로 모니터링할 예정이다. 또한 보고서와 함께 제공되는 AI 기반 대화형 요약 시스템도 도입돼, 독자들이 내용을 쉽게 이해할 수 있도록 했다. 한편, 10일 그린피스에 따르면 암스테르담 VU대학의 디지코노미스트 설립자 알렉스 드 브리스는 IEA 보고서가 AI의 전력 수요 추정치에 다소 보수적이라며 "보고서가 AI 관련 데이터 측면에서 다소 모호하다"고 평가했다. 드 브리스는 "정확한 수치와 상관없이, 이들 데이터센터가 세계 전력의 몇 퍼센트 이상을 소비하고 있다는 사실은 분명하다"며, 관련 감시와 정책적 대응의 필요성을 강조했다. IEA는 현재 글로벌 데이터센터 전력 소비의 85%가 미국, 유럽, 중국 등 3대 경제권에 집중돼 있으며, 2030년까지 선진국이 전체 수요 증가의 20% 이상을 차지할 것으로 예측했다. 반면 개발도상국의 비중은 약 5%에 그칠 것으로 보인다.
- IT/바이오
2025-04-11 13:45:00
[먹을까? 말까?(97)] "검은콩·블루베리, 미세플라스틱 해독 효과"⋯짙은 색 과일·채소 주목

미세플라스틱이 인체에 미치는 유해성을 줄이는데 특정 식품이 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 중국 과학자들이 주도한 국제 연구팀은 최근 발표한 논문에서 블루베리나 흑미, 검은콩 등 짙은 색을 띠는 채소와 과일이 미세플라스틱에 의한 세포 손상을 완화할 수 있다고 밝혔다. 해당 내용에 대해서는 영국 일간지 데일리메일이 7일(현지시간) 온라인판에 게재했다. 연구팀은 '안토시아닌(anthocyanin)'이라는 천연 항산화 물질을 주목했다. 블루베리, 블랙베리, 검은콩, 자색고구마, 흑미, 석류, 적포도 등에 풍부한 안토시아닌은 직물의 짙은 자색, 붉은색, 남색 등을 만들어내는 수용성 색소로, 인체내 활성산소를 제거하는 항산화 작용을 한다. 이번 연구는 총 89편의 기존 논문을 종합 검토한 문헌 리뷰 형태로, 미국 학술지 'Journal of Pharmaceutical Analysis(약물분석저널)'에 게재됐다. 미세플라스틱, 호르몬 교란부터 불임까지 유발 미세플라스틱은 식품, 물, 의류, 생활용품 등에 널리 퍼져 있으며, 이미 대부분의 인체 내에 축적되어 있다는 연구 결과들이 나오고 있다. 이 물질은 체내에 들어오면 세포 속으로 침투해 DNA 손상, 호르몬 불균형, 염증 반응을 유발하고, 그 결과 대사 장애, 심혈관 질환, 심지어 생식 능력 저하로까지 이어질 수 있다. 미세플라스틱은 특히 산화 스트레스(oxidative stress)를 유발하는 주범으로 지목된다. 이는 활성산소가 과다하게 생성되어 세포를 손상시키는 현상으로, 만성 염증과 노화, 암, 심장병 등 각종 질환과 관련이 깊다. '짙은 색일수록 항산화 성분 높아' 연구팀은 실섬실 실험과ㅑ 동물 실험을 중심으로 안토시아닌이 미세플라스틱이 유발하는 세포 손상을 어떻게 완화하는 지 검토했다. 예를 들어, 한 실험에서는 검은콩과 흑미에 많은 '시아니딘 3-글루코사이드(Cyanidin-3-glucoside, C3G)'라는 성분을 쥐에게 투여한 결과, 정자 수가 증가하고 고환 조직 손상이 완화된 것으로 나타났다. 또한 석류와 붉은 사과에 풍부한 '시아니딘 3, 5디글루코사이드(Cyanidin-3,5-diglucoside)'는 실험실에서 남성호르몬 생성세포에 작용해, 미세플라스틱 유사 물질로 유발된 산화 스트레스를 줄이고 테스토스테론 분비를 회복시켰다. 여성 생식 건강에 긍정적 영향을 미쳤다는 동물 실험 및 세포 실험 결과도 함께 인용됐다. 블루베리 하루 1컵 섭취 권장 다만 이번 연구는 대부분 동물이나 세포를 대상으로 한 기초 연구로, 사람에게도 동일한 효과가 나타나는 지 확인하기 위해서는 추가 임상 연구가 필요하다는 점을 연구진은 명확히 했다. 안토시아닌의 구체적인 일일 섭취 권장량은 명시되지 않았지만, 기존 연구에서는 약 50mg 즉 블루베리 한 컵 분량이 유익한 수준으로 제시됐다. 미국 통계에 따르면, 현재 평균적인 식단에서 섭취하는 안토시아닌의 양은 이에 미치지 못하는 것으로 분석된다. 이에 전문가들은 블루베리, 크랜베리, 자색 양배추, 붉은 포도, 아사이베리 등 자색·남색·적색 식품을 식단에 꾸준히 포함시킬 것을 권장하고 있다. 미세플라스틱 노출 줄이기 위한 실천법도 병행해야 전문가들은 안토시아닌 섭취 외에도 플라스틱 포장 식품 구입 최소화, 전자레인지용 플라스틱 용기 사용 금지, 일회용 플라스틱 도구 사용 자제, 플라스틱 도마나 조리기구의 대체 사용 등을 통해 미세플라스틱 노출 자체를 줄이는 것이 중요하다고 조언한다. 연구에 참여하지 않은 미국 통합의학 전문의 앙젤로 팔코네 박사는 "과일과 채소의 색이 짙고 선명할수록 안토시아닌 함량이 높은 경향이 있다"며, "딸기류는 물론, 자색 옥수수, 흑미, 붉은 고구마도 우수한 공급원"이라고 덧붙였다.
- 생활경제
2025-04-09 11:33:00
[기후의 역습(128)] 중국 빙하, 지구 온난화로 지난 60년간 26% 감소

지구 온난화로 중국의 빙하 면적이 급속도로 감소하고 있다. 중국과학원 산하 연구소에 따르면, 지구 온난화의 영향으로 지난 60년간 중국의 빙하 면적이 26%나 감소했으며, 이 과정에서 7,000개의 작은 빙하가 완전히 사라졌고, 최근 몇 년 동안 빙하 후퇴 현상이 더욱 심화되고 있다고 CNN이 26일(현지시간) 보도했다. 유네스코 보고서에 따르면 전 세계적으로 빙하 소실 속도가 급속하게 빨라지고 있으며, 특히 최근 3년 동안 기록적인 빙하 질량 감소가 발생했다. 이는 중국만의 문제가 아닌 전 지구적인 현상임을 시사한다. 전 세계적인 빙하 소실로 수자원 부족 문제 직면 환경 단체들은 중요한 담수 공급원인 산악 지역의 빙하가 계속 줄어들면서 수자원 경쟁이 심화될 것이라고 경고했다. 또한, 빙하 후퇴는 새로운 유형의 자연재해 위험을 증가시킬 수 있다고 지적했다. 산악 지역(특히 히말라야, 안데스, 알프스 등)의 빙하가 녹을 경우, 단순한 자연 현상을 넘어 환경, 생태계, 인간 사회에 큰 영향을 주는 문제가 발생할 수 있다. 특히 산악 빙하는 '자연 저수지' 역할을 하며 여름철 강과 호수의 수원을 공급한다. 빙하가 줄어들면 장기적으로 강수 의존성이 커지고 가뭄이 증가할 가능성이 높아진다. 예를 들어 히말라야 빙하가 녹으면 인도, 파키스탄, 중국 등 수십억 명의 인구가 직접적인 타격을 입을 수 있다. 또한 빙하가 녹아서 형성된 호수가 커지다 못해 무너지면 거대한 홍수가 발생할 수 있다. 네팔이나, 부탄, 페루 등에서는 실제로 마을이 쓸려나간 사례가 발생하기도 했다. 게다가 식생 지형이 변화하면서 고산 생물종이 멸종할 가능성이 증가한다. 중국의 빙하는 주로 서부와 북부지역, 특히 티베트와 신장, 그리고 쓰촨, 윈난, 간쑤, 칭하이성 등의 지역에 분포하고 있다. 티베트 고원은 오랫동안 많은 양의 얼음이 갇혀 있어서 '세계의 제3극'으로 불린다. 중국과학원 서북생태환경자원연구소 웹사이트에 3월 21일 발표된 자료에 따르면, 2020년 기준 중국의 총 빙하 면적은 약 46,000제곱킬로미터(㎢)이며, 약 69,000개의 빙하가 존재한다. 이는 1960년부터 1980년 사이의 약 59,000제곱킬로미터 면적과 약 46,000개의 빙하 수에 비해 크게 감소한 수치이다. 인공 눈 생성 등으로 빙하 보존 노력 중국은 녹아내리는 빙하를 보존하기 위해 눈 덮개와 인공 눈 생성 시스템과 같은 기술을 활용하여 융해 과정을 늦추려고 노력하고 있다. 북극에서 서남극, 알프스, 남아메리카의 안데스 산맥, 티베트 고원에 이르기까지 전 세계적으로 나타나는 급격한 빙하 소실은 화석 연료 사용으로 인한 기후 변화로 인해 지구 온도가 상승하면서 더욱 가속화될 것으로 예상된다. 유네스코 보고서는 이러한 빙하 감소가 해수면 상승과 수자원 고갈을 야기하면서 전 세계적으로 경제적, 환경적, 사회적 문제를 악화시킬 가능성이 높다고 경고했다. 최근 3년간 빙하 질량 감소 '역대급' 유네스코의 최근 보고서에 따르면 전 세계적으로 빙하가 전례 없는 속도로 사라지고 있으며, 특히 최근 3년간 기록된 빙하 질량 감소는 역사상 가장 큰 규모인 것으로 나타났다. 구체적으로 살펴보면 2020년 이후 연간 전 세계 빙하 손실량은 무려 30년간의 전 세계 물 소비량에 해당하는 엄청난 양이며, 이 기간 동안 빙하 용융은 전 세계 해수면 상승에 18mm나 기여했다. 1975년 이후 전 세계 빙하는 총 9,000기가톤 이상의 질량을 잃었는데, 이는 독일 전체 면적에 두께 25m의 얼음 덩어리를 덮은 것과 같은 엄청난 규모다. 2024년 한 해 동안에만 4,500억 톤의 얼음이 손실되었다는 사실은 그 심각성을 더한다. 최근 5~6년 중 무려 5년 동안이 가장 큰 빙하 손실을 기록했다는 점은 빙하 감소가 일시적인 현상이 아니라 장기적인 추세이며, 그 속도가 점점 빨라지고 있음을 명확하게 보여준다. 이러한 전 세계적인 빙하 감소의 주요 원인은 다름 아닌 화석 연료 연소로 인한 기후 변화이며, 이는 전 세계적인 기온 상승을 유발하여 빙하 용융을 가속화시키는 핵심적인 요인으로 작용한다. 따라서 전 세계적인 빙하 감소는 단순히 특정 지역의 문제가 아니라 지구 전체의 물 순환 시스템과 해수면 변화에 심각한 영향을 미치는 중대한 위협이라고 할 수 있다. 중국 10년간 빙하 감소율 6%에 달해 중국의 지난 10년간 빙하 감소율은 약 6%로, 이는 전 세계적인 빙하 감소 추세와 유사한 경향을 보이며, 특히 최근 몇 년간 가속화되는 추세는 더욱 두드러진다. 이 는 중국의 빙하 감소가 단순히 지역적인 문제가 아니라 전 세계적인 기후 변화의 영향에서 자유로울 수 없음을 시사한다. 전 지구적인 기온 상승이라는 공통적인 원인이 중국과 전 세계 빙하 감소를 동시에 유발하고 있는 것으로 해석할 수 있다. 중국은 세계에서 빙하 면적이 넓은 국가 중 하나이므로, 중국의 빙하 감소는 전 세계적인 해수면 상승 및 수자원 문제에 미치는 영향이 결코 작지 않을 것이다. 유엔 기후 전문가들은 지난 20일 최초로 지정된 '세계 빙하의 날'을 맞이해 빙하가 현재와 같은 속도로 계속 녹아 내린다면, 세계 여러 지역의 빙하가 21세기 내에 소멸될 것이라고 우려했다. 빙하가 줄어들면 지표면 반사율(알베도)이 감소해 더 많은 태양열을 흡수해 기후 변화의 악순환이 끊임없이 되풀이 될 수 있다. 인류가 영원한 얼음의 종말 시대를 겪지 않으려면 세계 각국 정부와 기업이 머리를 맞대고 지구 온난화를 늦추는 대책을 실행하는 것이 시급한 실정이다.
- ESGC
2025-03-27 17:28:00
미국, 석탄재에서 84억달러 상당 희토류 금속 발견⋯수입 의존도 감소 기대

미국내 석탄 매립지에서 84억달러(약 12조 1296억원) 상당의 희토류가 매장되어 있다는 연구 결과가 발표돼 주목받고 있다. 텍사스대학교 오스틴 연구팀은 미국내 석탄재에 약 1100만톤(t)의 희토류 원소가 포함된 것으로 추정된다고 밝혔다. 해당 연구에 대해서는 과학 전문매체 사이테크데일이, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 17일(현지시간) 보도했다. 희토류 원소는 원자번호 57에서 71까지 15개 원소에 스칸듐과 이트륨을 더한 17개 원소를 통틀어 이르는 것으로, 스마트폰부터 신재생 에너지 기술에 이르기까지 광범위하게 사용되는 핵심 소재다. 사이테크데일리에 따르면 현재 미국은 희토류 공급을 거의 전적으로 수입에 의존하고 있으며, 그 중 약 75%가 중국에서 공급된다. 이러한 의존도는 글로벌 공급망의 복잡성과 지정학적 긴장으로 인해 우려를 불러일으키고 있다. 이번 연구 결과는 이러한 상황에서 추가채굴을 하지 않고도 미국내에 막대한 양의 희토류가 존재한다는 사실을 새롭게 밝혀낸 것으로, 수입 의존도를 낮추고 핵심 광물 조달 전략에 변화를 가져올 것으로 전망된다. 쓰레기에서 보물로⋯석탄재의 재발견 석탄 연소후 발생하는 분말 형태의 부산물인 석탄재는 오랫동안 산업 폐기물로 여겨져 왔다. 그러나 과학자들은 최근 석탄재가 풍부하고 접근 가능한 희토류 공급원임을 확인했다. 희토류는 배터리, 태양광 패널, 고성능 자석 제조에 필수적인 원소다. 이번 연구의 공동 저자인 텍사스 오스틴 대학 경제지질국 브리짓 스캔런 연구 교수는 "이번 발견은 '쓰레기에서 보물로'라는 격언을 실제로 보여주는 사례"라며 "폐기물을 활용해 자원을 회수하고 동시에 환경 영향도 줄이는 순환 경제를 구축하고자 한다"고 말했다. 매장량의 8배⋯글로벌 공급망 영향 주목 연구팀은 미국 석탄재에 함유된 희토류가 약 1,100만 톤에 달하는 것으로 추정했다. 이는 현재까지 알려진 미국 내 희토류 매장량의 약 8배에 해당하는 규모다. 석탄재를 자원으로 평가한 최초의 전국적인 분석이라는 점에서, 이번 연구는 미국의 핵심 광물 공급망 강화에 새로운 가능성을 제시한다. 특히 석탄재 추출 방식은 기존 광업 방식과 달리 에너지 집약적인 정제 과정의 필요성을 줄여준다. 석탄 연소 과정에서 이미 광물과 모암이 분리되었기 때문이다. 공동저자인 와이오밍 대학의 데이빈 배그도나스 연구원은 "전국적으로 엄청난 양의 석탄재가 존재하며, 광물 추출의 초기 단계가 이미 완료된 상태"라고 설명했다. 연구팀은 1985년부터 2021년까지 생산된 석탄재의 약 70%, 약 1873만톤이 잠재적으로 회수가능한 것으로 추산했다. 지역별 함량 차이⋯경제성 분석 필요 연구 결과에 따르면 석탄재 내 희토류 함량은 지역별로 차이를 보인다. 애팔래치아 분지의 석탄재는 킬로그램당 평균 431밀리그램(으로 가장 높은 농도를 나타냈으나, 회수 가능성은 30%에 불과했다. 반면 파우더 리버 분지의 석탄재는 농도가 상대적으로 낮은 킬로그램당 264밀리그램이지만, 회수율은 70%로 높아 대규모 회수에 더 유리한 것으로 분석됐다. 스캔런 교수는 "이러한 지역별 차이는 경제적으로 가장 실현 가능한 매장지를 결정하는 데 중요한 요소"라며 "이러한 광범위한 분석은 이전에는 이루어진 적이 없으며, 향후 연구의 기반을 제공할 것"이라고 강조했다. 잠재력을 현실로⋯기술 개발 및 투자 필요 이번 발견은 매우 고무적이지만, 이를 현실적인 해결책으로 만들기 위해서는 과제가 남아있다. 엘리먼트 USA(Element USA)와 같은 기업들은 석탄재 및 광산 부산물에서 희토류를 추출하는 데 필요한 기술과 인력 개발에 힘쓰고 있다. Element USA의 최고 전략 책임자인 크리스 영은 "광산 부산물에서 희토류를 얻는다는 아이디어는 매우 합리적"이라면서도 "이러한 상식을 경제적인 해결책으로 전환하는 것이 과제"라고 말했다. 미국은 자국내 희토류 회수 분야에 대한 투자를 확대하면서 큰 기회를 맞이하고 있다. 이처럼 간과되었던 자원을 활용함으로써, 미국은 해외 공급원에 대한 의존도를 줄이고 폐기물을 전략적인 국가 자산으로 전환할 수 있을 것으로 기대된다. ◇ 참고 문헌: Robert C. Reedy, Bridget R. Scanlon, Davin A. Bagdonas, James C. Hower, Dennis James, J. Richard Kyle, Kristine Uhlman의 "미국의 석탄재 자원과 희토류 원소 생산 잠재력", 2024년 9월 17일, International Journal of Coal Science & Technology . DOI: 10.1007/s40789-024-00710-z
- 산업
2025-03-18 11:08:00
[퓨처 Eyes(74)] 핵폐기물, 미래 에너지의 '황금알'로 부활하나?

인류는 오랫동안 '양날의 검'과 같은 존재와 함께해 왔다. 바로 '핵에너지'다. 막대한 에너지를 제공하지만, 동시에 감당하기 힘든 '핵폐기물'이라는 부산물을 남긴다. 그런데 최근, 이 '골칫덩이' 폐기물이 인류의 미래를 밝혀줄 '황금알'로 탈바꿈할 가능성이 열렸다. 미국 오하이오 주립대학교 연구진이 방사성 폐기물을 활용해 전기를 생산하는 핵 배터리 개발에 성공하며, 에너지 저장 분야에 획기적인 전환점을 마련한 것이다. 이 연구는 단순한 기술적 진보를 넘어, 인류가 오랫동안 골머리를 앓아온 핵폐기물 처리 문제에 대한 혁신적인 해결책을 제시했다는 점에서 더욱 의미가 크다. 연구진은 사용후 핵연료에서 방출되는 감마 방사선을 섬광 결정과 태양 전지를 통해 전기로 변환하는 기술을 개발했다. 섬광 결정은 방사선에 노출되면 빛을 방출하는 특성을 지닌 고밀도 물질로, 이 빛을 태양 전지가 흡수해 전기로 변환하는 원리다. 감마 방사선은 X선이나 CT 촬영에 쓰이는 방사선보다 훨씬 높은 에너지를 지녀 투과력이 매우 강하다. 감마 방사선의 높은 투과력은 곧 물질을 뚫고 지나가는 능력이 뛰어나다는 뜻이기도 한데, 이러한 특성 때문에 감마 방사선을 효과적으로 제어하고 에너지로 변환하는 것이 핵 배터리 기술의 핵심으로 꼽힌다. 이 배터리는 충전이나 유지 보수 없이 수십 년간 전력 생산이 가능하며, 특히 우주나 심해 탐사와 같이 장기간 안정적인 에너지 공급이 필요한 분야에서 혁신적인 역할을 할 것으로 기대된다. 손 안의 '원자력 발전소'⋯작지만 '강력한' 에너지, 무한한 가능성 제시 연구진이 개발한 프로토타입 배터리는 4cm³ 크기로, 세슘-137을 사용했을 때 288나노와트, 코발트-60을 사용했을 때 1.5마이크로와트의 전력을 생산했다. 이는 마이크로칩과 같은 소형 전자 기기를 작동시키기에 충분한 수준이다. 물론, 가정이나 산업 현장에서 사용하는 전력량에 비하면 아직 미미한 수준이지만, 레이먼드 카오 교수는 "적절한 전력원을 사용하면 와트 수준 이상의 전력 생산도 가능할 것"이라며 기술 확장 가능성을 시사했다. 특히 그는 "우리는 폐기물로 간주되는 것을 수확하고 본질적으로 보물로 바꾸려고 노력하고 있다"며 핵폐기물 배터리 개발의 의의를 강조했다. 핵 배터리는 방사성 물질을 포함하지 않아 안전하며, 핵 폐기물 저장 시설이나 우주, 심해 등 방사선 수치가 높은 환경에서 활용될 수 있다. 또한, 장기간 작동이 가능해 유지 보수가 어려운 환경에도 적합하다. 사이테크 데일리는 "이 배터리는 일반적인 X선이나 CT 스캔보다 100배나 투과력이 강한 감마 방사선을 이용했지만, 배터리 자체는 방사성 물질을 포함하지 않기 때문에 만져도 안전하다"고 보도했다. 오하이오 주립대학교 연구진이 개발한 핵폐기물 배터리는 감마 방사선을 빛으로, 다시 빛을 전기로 바꾸는 두 단계를 거쳐 작동한다. 먼저, 신틸레이터 결정이 감마 방사선을 흡수해 빛을 낸다. 마치 반딧불이가 빛을 내는 것과 같은 원리다. 이렇게 발생한 빛은 태양 전지에 의해 포착되어 전기로 변환된다. 이는 태양광 발전과 유사한 방식이다. 이 배터리는 몇 가지 핵심적인 특징을 갖는다. 설탕 한 스푼 크기인 약 4cm³의 작은 크기에도 불구하고, 세슘-137을 사용했을 때 288 나노와트, 코발트-60을 사용했을 때 1.5 마이크로와트의 전력을 생산한다. 또한, 방사성 물질이 배터리 자체에 포함되지 않아 안전하게 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이 혁신적인 배터리는 앞으로 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 고준위 방사성 폐기물 저장소에서 폐기물 저장 시설의 전력 공급원으로 활용될 수 있으며, 심해 탐사나 우주 탐사와 같이 극한 환경에서 장기간 작동하는 전력원으로도 유용하다. 또한, 작고 안전한 전력원이 필요한 소형 센서나 마이크로 전자 기기 분야에도 적용 가능하다. 물론, 연구진은 상용화를 위해 몇 가지 중요한 과제를 해결해야 한다. 더 많은 전력을 생산할 수 있도록 출력 규모를 확대하고, 에너지 변환 효율을 높여 배터리의 성능을 향상시켜야 한다. 또한, 대량 생산을 위한 안정적인 제조 공정을 확립하고, 장기간 사용 시 배터리의 성능과 안전성을 검증해야 한다. 레이먼드 카오 교수는 "우리는 폐기물로 여겨지던 것을 보물로 바꾸려 노력하고 있다"고 강조하며, 이 기술의 잠재력을 높이 평가했다. 이 연구는 미국 에너지부의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 '옵티컬 머티리얼즈: X(Optical Materials: X)' 저널에 발표됐다. 상용화까지 넘어야 할 '산 넘어 산'⋯인류, '무한 에너지 시대' 열 수 있을까 핵 배터리 기술은 중국에서도 활발히 연구되고 있다. 베타볼트(Betavolt)는 휴대폰, 드론, 의료 기기 등 상업적 응용 분야를 위한 핵 배터리 대량 생산을 목표로 하고 있다. 이 회사는 이미 14차 5개년 계획에 따라 이 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 이브라힘 옥수즈 연구원은 "핵 배터리 개념은 매우 유망하며, 앞으로 에너지 생산 및 센서 산업에서 중요한 역할을 할 것"이라고 전망했다. 특히 그는 "전력 출력 측면에서 획기적인 결과"라며 "아직 개선의 여지가 많지만, 앞으로 이 접근 방식이 에너지 생산 및 센서 산업 모두에서 중요한 공간을 차지할 것"이라고 강조했다. 하지만 상용화를 위해서는 제조 비용 절감, 효율성 향상, 안전성 검증 등 해결해야 할 과제가 남아있다. 섬광 결정의 효율성을 높이는 것도 중요한 과제다. 연구진은 "결정의 모양과 크기가 최종 전기 출력에 영향을 미치며, 더 큰 부피는 더 많은 방사선을 흡수하고 더 많은 빛을 생성한다"고 밝혔다. 또한 "더 큰 표면적은 태양 전지가 더 많은 전력을 생성하는 데 도움이 된다"고 덧붙였다. 이는 섬광 결정의 미세 구조를 최적화하는 연구가 핵 배터리 성능 향상에 필수적임을 보여준다. 다시 말해, 섬광 결정의 효율을 극대화하기 위해서는 결정의 크기, 모양, 표면적 등을 정밀하게 제어하는 기술이 필요하다는 뜻이다. 레이먼드 카오 교수는 "핵 배터리 기술이 미래 에너지 시장을 선도할 수 있도록 지속적인 연구 개발을 이어갈 것"이라고 밝혔다. 그는 "이 기술을 확장하는 데 비용이 많이 들 수 있지만, 안정적으로 제조할 수 있다면 충분히 경쟁력이 있을 것"이라고 전망했다. 또한, "안전하게 구현된 후 얼마나 오래 지속될 수 있는지 등 배터리의 유용성과 한계를 평가하기 위해 추가 연구가 필요하다"고 강조했다. 인류는 오랫동안 에너지 문제 해결을 위해 끊임없이 노력해 왔다. 핵폐기물 배터리 기술은 이러한 노력의 결실 중 하나로, 아직은 초기 단계이지만 무한한 잠재력을 지니고 있다. 이 기술이 상용화되어 인류에게 무한한 에너지를 제공하는 '약속의 땅'으로 우리를 인도할 수 있을지, 앞으로의 연구 결과에 귀추가 주목된다. 폐기물을 에너지로 바꾸는 이 '연금술'은 인류의 오랜 숙원을 해결하고 지속 가능한 미래를 여는 열쇠가 될 수 있을 것이다.
- 포커스온
2025-03-06 09:58:00
[기후의 역습 (119)] 산악 빙하, 해빙 가속화로 연평균 2,700억 톤 손실

기후변화의 영향으로 산악 지역 빙하의 해빙 속도가 빨라지고 있다. 산악 빙하는 전 세계 수백만 명의 주요 담수 공급원이며, 이들 빙하가 모두 녹을 경우 지구 해수면을 32cm까지 상승시킬 수 있다. BBC 보도에 따르면, 21세기 시작 이후 지구는 6조 500억 톤 이상의 얼음을 잃었으며, 해빙 속도는 더욱 가속화되고 있다. 지난 10년간 빙하 손실량은 2000년~2011년 대비 3분의 1 이상 증가했다. 학술지 '네이처'에 게재된 이번 연구는 전 세계 35개 연구팀의 230개 이상 지역 추정치를 종합한 결과다. 빙하, 기후 변화의 증거 빙하는 기후 변화를 입증하는 명확한 지표다. 안정적인 기후 조건에서는 빙하의 크기가 일정하게 유지되며, 강설량과 해빙량이 균형을 이룬다. 그러나 화석 연료 사용 등으로 인한 기온 상승으로 지난 20년간 전 세계 20만 개가 넘는 빙하가 극지방을 포함한 거의 모든 지역에서 감소하고 있다. 2000년에서 2023년 사이 그린란드와 남극의 주요 빙상 외 빙하는 연평균 약 2,700억 톤의 얼음을 잃었다. 세계빙하모니터링 서비스 책임자이자 이번 연구의 주저자인 마이클 쳄프는 "1년 동안 2,700억 톤의 얼음이 사라지는 것은 1인당 하루 3리터의 물을 쓴다고 가정하면 전 세계 인구가 30년 동안 사용하는 물의 양과 같다"고 설명했다. 중부 유럽, 빙하 39% 소실 일부 지역의 기후는 더욱 극단적인 변화를 겪고 있다. 중부 유럽의 경우 20년도 채 안 되는 기간 동안 빙하의 39%가 소실됐다. 가장 심각한 문제는 금세기 말까지 사라질 얼음의 양이 인간의 온실가스 배출량에 따라 크게 달라진다는 점이다. 연구 결과에 따르면, 전 세계 기후 목표를 달성할 경우에도 전 세계 빙하의 4분의 1이 사라질 수 있으며, 온난화가 지속될 경우 절반 가까이 사라질 수 있다. 쳄프 박사는 "0.1도라도 온난화를 막는다면 빙하를 살리고 더 큰 피해를 예방할 수 있을 것"이라고 강조했다. 전 세계 해수면은 1900년 이후 20cm 이상 상승했으며, 그중 절반은 1990년대 초 이후 발생했다. 앞으로 해수면 상승 속도는 더욱 빨라질 것으로 예상된다. 이번 연구에 참여하지 않은 영국 노섬브리아 대학교 앤디 셰퍼드 교수는 "해수면이 1cm 상승할 때마다 매년 200만 명이 홍수 위험에 노출된다"고 우려했다.
- ESGC
2025-02-21 09:39:00
국제유가, 미국의 러시아산 원유 제재 영향 5개월만에 최고치

국제유가는 13일(현지시간) 미국의 러시아산 석유제품에 대한 강력한 제재 등 영향으로 5개월만에 최고치를 기록했다. 국제유가는 3거래일째 상승세다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 뉴욕상업거래소에서 서부텍사스산 중질유(WTI) 2월물 가격은 전거래일보다 2.9%(2.25달러) 오른 배럴당 78.82달러에 마감했다. 이는 지난해 8월 12일 이후 약 5개월 만에 가장 높은 가격다. 북해산 브렌트유 3월물은 런던 ICE선물거래소에서 1.6%(1.25달러) 상승한 배럴당 81.01달러로 거래를 마쳤다. 브랜트유도 지난해 8월 26일 이후 가장 높은 종가다. 국제유가 급등은 최근 러시아 석유산업에 대한 미국의 제재 때문으로 분석된다. 미국이 러시아 석유를 몰래 수출한 이른바 ‘그림자 선단’을 제재하는 바람에 국제 석유 시장에서 러시아산 석유가 급격히 줄어들 것으로 예상됐다. 미국 재무부와 국무부는 지난 10일 러시아 에너지 회사인 가즈프롬 네프트와 수르구트네프테, 그리고 이들의 자회사에 대해 제재를 가한다고 발표했다. 그간 제재를 피해 러시아 원유를 나른 선박(그림자 함대) 183척도 대상이다. 러시아 내 선박 보험회사와 몇몇 관료, 트레이더 등의 이름도 올랐다. 골드만삭스는 새롭게 제재 대상으로 지정된 선박이 지난해 기준 하루 170만배럴의 원유를 수송했다고 추정했다. 이는 러시아 원유 수출의 25%에 달한다. 골드만삭스는 러시아산 공급의 위축을 유발하는 미국의 조치에 따라 브렌트유의 가격이 배럴당 최고 85달러 수준으로 올라갈 것으로 예상했다. 씨티그룹은 "러시아의 그림자 함대의 최대 30%가 영향을 받을 수 있으며, 하루 최대 80만배럴이 위협받을 수 있다"고 분석했다. 그동안 러시아산 원유를 수입했던 인도와 중국 등은 중동과 아프리카로 거래처를 바꿀 가능성이 제기된다. 실제로 미국의 제재 이후 200만배럴 이상의 러시아산 원유를 실은 3척의 유조선이 정박하지 못하고 중국 동부 해역에 떠 있는 것으로 전해졌다. 해링 칠링귀리안 오닉스 캐피털의 연구 책임자는 "인도의 구매자는 이제 중동에서 대체 공급원을 찾을 가능성이 크다"면서 "실물 시장에서 움직임은 흥미로울 것이며, 특히 2월에 적재된 중동 화물과 관련이 있을 것"이라고 추정했다. 미국에 한파로 난방용 석유제품 수요가 급증한데다 원유재고가 지난 5년 평균보다 6%나 낮은 수준이라는 보도도 국제유가를 끌어올린 요인으로 작용했다. 스트래티직 에너지 앤 이코노믹 리서치의 마이클 린치는 "시장에서는 예상보다 수요가 견고하다는 전망이 확산되는 가운데 러시아의 석유수출에 대한 제재 강화가 겹치면서 수급차질이 의식되면서 유가가 상승세를 지속하고 있다"고 분석했다. 한편 대표적인 안전자산인 국제금값은 강달러와 미국 국채금리 급등 등에 5거래일만에 하락반전했다. 이날 뉴욕상품거래소에서 2월물 금가격은 1.3%(36.4달러) 내린 온스당 2678.6달러에 거래를 마쳤다.
- 산업
2025-01-14 07:33:00
[우주의 속삭임(88)] 화성 지하 깊은 곳에서 물 발견…생명체 존재하나?

화성 내부를 세밀히 들여다본 결과, 지하 깊은 곳에 물이 숨어 있는 것으로 추정돼 생명체의 존재에 대한 새로운 희망을 주고 있다고 어스닷컴이 전했다. 이 분석 및 연구 결과는 UC 버클리 및 샌디에이고 캠퍼스의 연구진이 수행하고, 미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 실렸다. 최근의 연구에서 나온 증거에 따르면, 액체 상태의 물은 화성 표면 아래 깊은 곳에 고립돼 내부의 균열(틈)과 구멍에 갇혀 있는 것으로 보인다. 이를 근거로 전문가들은 화성의 바다 약 1마일(1.6km) 아래 전체를 덮을 만큼의 충분한 물이 있을 수 있다고 추정했다. 이 발견은 화성의 물 대부분이 수십억 년 전에 우주로 사라졌다는 오래된 이론을 완전히 뒤바꾸는 것이다. 우주로 날아가지 않고 상당한 물이 화성에서 전혀 사라지지 않고 지하 깊은 곳에 남아 있을 수 있다는 것이다. 화성 지하의 비밀 나사(NASA)의 인사이트(InSight) 임무가 화성 표면의 황량한 풍경 아래 깊은 곳에서 수집한 지진 판독값은 숨겨진 거대한 저류층(저수지)이 있다는 아이디어를 뒷받침하고 있다. 연구진은 화성의 지진, 운석 충돌, 화산의 속삭임에서 나오는 신호를 연구해 화성 지하에 무엇이 있는지를 지도화(매핑)했다. 신호의 파동이 다른 층을 어떻게 통과하는지를 해석함으로써, 연구진은 이 데이터에 가장 부합하는 물질이 물에 젖은 암석이라는 것을 발견했다. 액체는 지하 깊은 곳의 작은 틈에 갇혀 있는 것으로 나타났다. 연구진인 UC 버클리의 마이클 망가 교수는 화성 표면 훨씬 아래 물이 숨겨진 곳은 결코 생명체가 거주하기 어려운 지역이 아니라고 주장했다. 그는 "지하수는 충분히 거주 가능한 환경이 될 수 있다"고 지적했다. 화성의 물과 생명체의 가능성 물론 지금까지 화성에서 직접적인 생체 신호가 나타난 적은 없다. 그러나 지하에 생명체가 서식하기에 적합한 지역이 있다는 개념은 일단 상상력을 자극한다. 지구상의 유기체 역시 엄청나게 깊은 지하나 칠흑 같은 동굴에서 살아남는다. 화성의 지각 아래에도 비슷한 조건과 환경이 존재할 수 있다. 망가 교수는 "이번 연구가 화성에서 생명체가 있다는 직접적인 증거는 아니지만, 적어도 원론적으로는 생명을 유지할 수 있는 장소임을 확인했다"고 설명했다. 심층 굴착과 높지 않은 확률 새로 발견된 저수지는 과학적으로 흥미로운 자료를 풍부하게 보유하고 있을지 모르지만, 이는 약 7~13마일(11~21km) 깊이에 존재한다. 지구에서 그 깊이까지 굴착하는 것은 현재의 엔지니어링 능력을 넘어서는 것이다. 인간이 기록한 가장 깊은 굴착은 러시아의 콜라 심층 시추공이었으며, 깊이는 7.6마일(12km) 정도였다. 화성에서 발견된 깊이의 물 공급원을 활용하거나 탐사하는 것은 현재의 지구의 기술로는 사실상 불가능해 보인다. 이는 현지에서 활동할 우주인이 이 물을 자원으로 활용할 것이라는 환상을 깬다. 지하에 물이 풍부할 지는 몰라도, 현재로서는 '그림의 떡'이라는 말이다. 과거의 단서 옛날 화성은 아마도 더 습했을 것으로 추정된다. 궤도 이미징과 탐사선 임무 데이터는 강과 호수가 지형을 깎아냈던 시기를 알리는 특징을 보인다. 지질학적 증거는 액체 상태의 물이 특정 광물을 형성하는 데 영향을 미쳤음을 보여준다. 이번 연구는 화성에 물을 공급했던 원천의 상당 부분이 완전히 사라지지 않았다는 것을 암시한다. 대신, 물은 화성의 지각 깊숙이 스며들어 그 이후에도 그대로 남아 있었을 가능성을 내보인다. 화성 역사의 창 UC 샌디에이고 스크립스 해양연구소의 바샨 라이트 교수는 오늘날 화성에 액체상태의 물이 얼마나, 어디에 존재하는지 아는 것이 중요하다고 강조했다. 특히 화성의 물 순환을 이해하는 것은 기후, 표면 및 내부의 진화를 이해하는 데 중요하다는 지적이다. 화성의 지하 저수지를 탐사하면 고대 화성이 형성된 과정을 엿볼 수 있는 기회도 얻을 수 있다. 화성이 습한 환경에서 차갑고 건조한 상태로 전환된 이유를 설명할 수 있다는 것이다. 화성의 물과 미래 연구 2022년 종료된 인사이트 임무는 화성의 구조에 대한 풍부한 단서를 제공할 만큼 충분히 긴 시간 동안 지진 활동을 기록했다. 그 판독 결과는 이제 화성이 물을 숨긴 위치에 대한 다른 관점을 불러일으켰다. 지하 저수지에 접근해 분석하는 것은 여전히 먼 꿈이지만, 저수지가 존재한다는 사실을 아는 것만으로도 전문가들이 화성을 사람이 거주 가능한 장소로 생각하는 방식이 바뀐다. 향후 지하의 물은 미래 새로운 장비와 우주 임무에도 영감을 줄 것으로 보인다.
- IT/바이오
2024-12-26 14:32:00
[기후의 역습(105)] 북극 툰드라, 이산화탄소 배출 근원지 부상

수천 년 동안 얼어붙은 토양에 이산화탄소를 저장해 온 북극 툰드라가 잦은 산불로 인해 대기 중으로 배출되는 탄소 공급원으로 변하고 있다. 이미 기록적인 수준의 열을 가두는 화석연료 오염을 흡수하고 있다고 NOAA(미국 해양대기청)가 홈페이지를 통해 밝혔다. 북극이 탄소 흡수원에서 탄소 공급원으로 전환되는 변화는 NOAA의 ‘2024년 북극 보고서’ 기록에서 그대로 나타나고 있다. 보고서는 기후 변화로 인해 식물 및 야생 동물과 이에 의존하는 사람들은 따뜻하고 습하며 불확실한 환경에 신속하게 적응해야 할 것이라고 권고한다. NOAA 관리자 릭 스핀라드 박사는 "관측 결과 온난화와 산불 증가로 인해 북극 툰드라는 현재 저장하는 것보다 더 많은 탄소를 배출하고 있으며, 이는 기후 변화의 영향을 악화시킬 것"이라고 말했다. 또 "이는 과학자들이 얘축헌 화석연료 오염을 적절히 줄이지 않는 결과의 또 다른 신호"라고 설명했다. 11개국의 과학자 97명이 참여한 2024년 북극 보고서의 새로운 연구는 북극 지역의 육지와 바다를 포함, 북극에서 발생하는 지속적인 변화의 근간이 되는 기록적인 관찰 결과를 보여준다. 여기에는 ▲계속되는 높은 기온과 산불 ▲대규모 내륙 순록 무리의 감소 ▲강수량 증가 등이 지적되고 있다. 강수량 증가의 경우 눈이나 비가 많이 내리면서 풍경이 얼음으로 뒤덮여 사람들의 여행과 야생 동물의 먹이 활동을 어렵게 만든다. 관찰 결과는 또 사람, 식물, 동물에게 지역 및 지역 환경 변화를 예측하기 어렵게 만드는 뚜렷한 지역적 차이도 보여주고 있다. 보고서 편집자인 국립 눈과 얼음 데이터 센터(National Snow and Ice Data Center)의 트와일라 문 박사는 "올해의 보고서는 기후 조건이 빠르게 변화함에 따라 적응이 시급하다는 것을 보여준다"라고 말했다. 2024년 북극 보고서의 결과는 주목할만한 결과를 다수 보여주고 있다. 먼저 북극의 연간 표면 기온은 1900년 이후 두 번째로 높았다. 2023년 가을과 2024년 여름은 북극 전역에서 특히 따뜻했으며, 기온은 각각 역대 2위와 3위였다. 2024년 8월 초의 폭염으로 인해 알래스카 북부와 캐나다의 여러 지역에서는 역대 최고의 일일 기온을 기록했다. 또 지난 9년은 북극에서 기록상 가장 따뜻한 9년이었다. 이로 인해 2024년 여름은 북극 전역에서 기록상 가장 많은 비가 내렸다. 바다의 변화도 심각했다. 2024년 9월 극지방에 큰 영향을 미치는 북극 해빙의 범위는 위성 기록이 시작된 45년 동안 여섯 번째로 낮았다. 해빙 범위가 가장 낮았던 18곳은 모두 지난 18년 동안 발생했다. 얼음이 없었던 8월의 북극해 지역은 1982년 이후 10년마다 섭씨 0.3도의 속도로 온난화되었다. 북극해의 얕은 바다에서 8월 평균 해수면 온도는 1991~2020년 평균보다 섭씨 2~4도 더 높았다. 해양 먹이 사슬의 기반인 플랑크톤은 2003~2024년 전체적으로 계속 증가하고 있다. 산불 활동 증가의 영향을 포함하면 북극 툰드라 지역은 토양에 탄소를 저장하는 기능에서 대기의 탄소 공급원으로 전환되었다. 2003년 이후 산불로 인한 탄소 배출량은 연평균 2억 700만 톤에 달했다. 알래스카 영구 동토층 온도는 기록상 두 번째로 높았다. 북극 이주 툰드라 순록 개체 수는 지난 2~30년 동안 65% 감소했다. 규모가 작은 서부 북극의 해안 순록 무리는 지난 10년 동안 어느 정도 회복세를 보였지만, 대규모 내륙 순록 무리는 장기적으로 감소세를 지속하거나 가장 낮은 개체 수에 머물러 있다. 순록에 대한 여름 더위의 영향은 향후 25~75년 동안 확대될 것으로 예상된다. 2023~2024년 겨울 동안 유라시아와 북미 북극 지역 적설량은 평균 이상이었다. 평균 이상의 적설량에도 불구하고, 눈 시즌은 중부와 동부 북극 캐나다 일부 지역에서 26년 만에 가장 짧았다. 북극에서 눈이 녹는 시기는 5월과 6월 내내 과거에 비해 1~2주 일찍 발생했다. '기온 상승으로 인한 관목 지대 확장'을 측정하는 툰드라 녹색도는 25년 동안의 위성 기록에서 2위를 차지했다. 알래스카 생물학 연구(Alaska Biological Research)의 제럴드 프로스트 박사는 "우리가 추적하는 북극의 생명 징후 중 상당수는 거의 매년 기록적인 최고치 또는 최저치에 도달하거나 근접하고 있다"면서 "이는 최근의 극단적인 현상이 기후 시스템의 일시적 변동성이 아니라 장기적이고 지속적인 변화의 결과라는 것을 나타낸다"라고 우려했다.
- ESGC
2024-12-23 14:05:00
중국 CATL, 스텔란티스와 스페인 EV 배터리 합작공장 설립

세계 최대 전기차 배터리 제조업체인 중국 CATL이 글로벌 완성차 업체 스텔란티스와 함께 스페인에 대규모 전기차(EV) 배터리 공장을 건설한다. 이번 협력은 CATL의 유럽 시장 확장 전략과 스텔란티스의 전기차 경쟁력 강화를 위한 핵심 행보로 주목받고 있다. 10일(현지시간) 미국 경제방송 매체 CNBC 등에 따르면 CATL과 스텔란티스는 50대 50의 지분으로 스페인 사라고사 지역에 약 41억 유로(6조1683억 원)를 투자해 리튬인산철(LFP) 배터리 공장을 설립한다고 발표했다. 이 공장은 2026년 말 완공 예정으로, 스페인 정부의 지원을 받아 최대 50GWh(기가와트시) 규모의 배터리를 생산할 계획이다. CATL의 유럽 시장 공략과 스텔란티스의 전략적 협력 CATL은 그동안 중국 내수와 글로벌 시장에서의 입지를 바탕으로 빠르게 사업을 확장해왔다. 이번 협력은 유럽 전기차 시장 내 중국산 배터리 의존도를 줄이려는 유럽의 노력과 맞물려 있다. CATL은 자사의 첨단 배터리 기술을 바탕으로 탄소 제로 기술을 글로벌 시장에 확산시키는 것을 목표로 하고 있다. 로빈 쩡(쩡위췬) CATL 회장은 "스텔란티스와의 협력을 통해 혁신적인 배터리 기술을 유럽 시장에 도입하고, 전 세계 파트너들과 지속 가능한 미래를 만들어갈 것"이라고 밝혔다. 스텔란티스는 푸조, 피아트, 지프 등 여러 브랜드를 보유한 세계 4위의 완성차 제조업체로, 이번 공장 설립을 통해 전기차와 SUV의 생산 단가를 낮추고 시장 경쟁력을 강화할 것으로 기대하고 있다. 존 엘칸 스텔란티스 회장은 "이번 합작은 스텔란티스의 지속 가능한 에너지 전환을 더욱 가속화할 것"이라며 스페인 정부의 지원에도 감사를 표했다. 유럽 전기차 시장의 도전과 기회 유럽 자동차 제조업체들은 저렴한 전기차 모델 부족, 충전 인프라 확대 지연, 미국의 관세 부과 가능성 등으로 어려움을 겪고 있다. 이러한 상황에서 CATL과 스텔란티스의 협력은 유럽 시장 내 새로운 돌파구로 작용할 전망이다. 특히, 유럽 최대 배터리 업체로 기대받던 스웨덴 노스볼트가 최근 미국에서 파산보호를 신청하면서 유럽 배터리 산업은 위기를 맞았다. CATL은 유럽 시장의 공백을 기회로 삼아 스페인을 유럽 배터리 생산의 중심지로 육성하고, 글로벌 시장 내 입지를 더욱 강화할 계획이다. 스텔란티스는 이번 협력을 통해 지속 가능한 접근 방식을 통해 경쟁력을 높이고, 유럽 내 전기차 시장에서 주도권을 확보하려 하고 있다. 공장의 경제적 파급 효과와 향후 전망 사라고사 지역에 세워질 이번 공장은 약 50GWh 규모의 생산 능력을 갖추고, 스페인의 경제 활성화와 일자리 창출에도 기여할 것으로 보인다. CATL은 스페인 정부와의 협력을 통해 지역 경제에 기여하면서도 글로벌 파트너십 확대를 지속적으로 추진할 예정이다. 50GWh는 소형 전기차 약 100만대, 대형 전기차 약 50만 대에 필요한 배터리를 공급할 수 있는 규모이다. 이는 글로벌 전기차 시장에서도 상당히 큰 영향을 미칠 수 있는 수준이다. 참고로 현재 세계 최대 배터리 공장 중 하나인 테슬라의 네바다 '기가팩토리'의 연간 생산 용량도 50GWh 수준이며, 이번 공장은 유럽 전기차 시장의 주요 배터리 공급원으로 자리 잡을 가능성이 크다. 이번 공장 설립 소식이 전해지면서 스텔란티스의 주가는 소폭 상승했다. CATL과 스텔란티스의 협력은 전기차 산업의 급성장과 글로벌 배터리 시장의 치열한 경쟁 속에서 중요한 변곡점으로 자리 잡을 전망이다.
- 산업
2024-12-11 14:39:00
[신소재 신기술(136)] 나노파스타, 상처 드레싱의 새로운 혁명…초박막 기술로 치유 잠재력

유니버시티 칼리지 런던(ULC: University College London)의 화학자 팀이 일반 밀가루, 액체, 그리고 청색광 파장보다 좁은 372나노미터 폭에 불과한 가닥을 만들 수 있는 전기 충전 장비를 이용, 세계에서 가장 얇은 스파게티를 만들었다고 ULC가 공식 홈페이지를 통해 전했다. 만들어진 스파게티는 소위 나노파스타로서, 너무 가늘기 때문에 전자 현미경으로만 볼 수 있다고 한다. 전분으로 만들어졌지만 너무 가늘어 식재료로 사용될 수는 없고, 의학 등 다른 용도로 활용이 기대된다. 이 연구는 나노스케일 어드밴시스 저널에 발표됐다. 게시글에 따르면, ULC 화학자 팀은 나노파스타를 사용해 2cm 폭의 매트를 만들었다. 매트는 당연히 육안으로 보이지만, 매트를 구성하고 있는 개별 섬유는 보이지 않는다. 밀가루와 액체 포름산은 '전기 방사'라는 기술을 사용해 방적됐다. 생 파스타 혼합물은 전하로 바늘 끝을 통해 당겨져 머리카락보다 200배 더 얇은 스파게티를 형성했다. 연구를 주도한 애덤 클랜시 박사는 게시글에서 "스파게티는 물과 밀가루 혼합물을 금속 구멍에 밀어 넣어 만들어진다. 연구팀도 같은 방법을 사용했지만, 전하로 밀가루 혼합물을 끌어당겼다는 점이 다르다. 같은 스파게티지만 이것이 훨씬 가늘다"라고 말했다. 개발된 스파게티는 세계에서 가장 얇다. 지금까지 개발된 두 번째로 얇은 것은 너비가 400마이크론으로 이번에 개발된 것보다 약 1000배 더 굵으며, 이는 기계로 만들어지지 않았다. 수 필린데우(Su filindeu: 신의 실을 의미하거나 아랍어로 머리카락을 의미하는 단어에서 유래했을 수 있음)라는 이름의 스파게티는 사르데냐의 누오로 시에서 약 10명의 여성이 직접 만들었다. 연구팀의 개러스 윌리엄스 교수는 "개발된 스파게티는 안타깝게도 파스타(스파게티를 포함한 면요리 통칭)로는 유용하지 않다. 팬에 넣으면 1초도 채 걸리지 않아 너무 익는다"고 말했다. 그렇다면 이 얇은 스파게티 기술을 어디에 쓸 수 있을가. 연구팀이 제안하는 것은 의학 분야다. 당연히 연구팀도 새로운 파스타를 개발하려고 한 것이 니었다. 연구팀은 개발된 전분 나노실, 즉 나노파스타를 다른 기술 응용 분야에 활용할 계획이며, 그중 몇몇은 의료계에서 사용될 것을 기대하고 있다. 윌리엄스는 "전분으로 만든 나노섬유는 다공성이기 때문에 상처 드레싱에 사용할 수 있는 잠재력을 갖고 있다. 또 세포 조직을 재생하기 위한 지지대로 활용하는 연구가 활발하다"고 설명했다. 클랜시도 "전분은 풍부하고 재생 가능하기 때문에 유망한 활용 소재다. 셀룰로스에 이어 지구상에서 두 번째로 큰 바이오매스 공급원이며 생분해성이 있어 체내에서 분해될 수 있다"고 덧붙였다. 그러나 전분을 정제하려면 많은 가공이 필요하다. 이번 연구 성과는 밀가루를 사용해 나노섬유를 만드는 더 간단한 방법이 가능하다는 것을 보여주었다. 연구팀은 다음 단계로 나노파스타의 특성을 추가 조사할 계획이다. 예를 들어, 나노파스타는 얼마나 빨리 분해되는지, 세포와 어떻게 상호 작용하는지, 그리고 대량 생산이 가능한지 등을 연구할 방침이다.
- IT/바이오
2024-11-25 14:19:00
[먹을까? 말까?(79)] 감자 vs 고구마, 건강에 더 좋은 것은?

감자와 고구마 중 어떤 것이 우리 몸에 더 좋을까. 감자와 고구마는 땅속에서 자라는 뿌리 채소라는 공통점을 지니지만 서로 다른 식물군에 속하며 서로 다른 독특한 맛과 풍미를 자랑한다. 둘 다 탄수화물이 풍부하고 병충해에 강해 구황 작물(흉년 등으로 기근이 심할 때 주식물 대신 먹을 수 있는 농작물)로 여겨졌으며, 현재에도 건강 식품으로 사랑받고 있다. 감자는 가지과에 속하며 페루, 칠레 등 안데스 산맥 원산으로 온대 지방에서 주로 재배한다. 주로 흰색과 연한 주황색(자주감자)의 과육이 있다. 반면 고구마는 메꽃과에 속한다. 남아메리카가 원산지로 알려졌으며 과육이 주로 연한 주황색과 선명한 주황색을 띄며, 달콤한 맛이 특징이다. 감자와 고구마 모두 복합 탄수화물의 공급원이며 섬유질, 항산화제, 비타민, 무기질을 제공하지만 고구마는 비타민 A 함량이 더 높다. 감자의 영양학적 이점 감자와 각종 비타민과 무기;질이 풍부하다. 껍질이 황갈색인 러셋 감자(약 114g)에는 일일 권장량의 11%에 해당하는 비타민 C가 들어 있다. 비타민 C는 면역 기능, 콜라겐 생성, 철분 흡수를 돕는 항산화제다. 감자는 일일 권장량의 25%에 달하는 비타민 B6를 함유하고 있다. 비타민 B6는 적혈구 생성, 음식의 에너지 전환, 기분과 수면을 조절하는 신경전달물질 생성에 필수적이다. 또한 소화를 돕고 포만감을 높이는 섬유질과 혈압 조절, 신경 및 근육 기능을 지원하는 칼륨을 함유하고 있다. 감자는 저항성 전분이라는 탄수화물을 함유하고 있다. 파스타나 흰 쌀밥의 단순 탄수화물과 달리 저항성 전분은 소장에서 분해되지 않고 대장으로 이동하여 유익한 박테리아에 의해 발효되어 단쇄 지방산(SCFA)을 생성한다. 단쇄 지방산은 체중 관리, 혈당 조절, 장 건강 개선 등의 잠재적 건강 효능과 관련이 있다. 구운 감자는 삶은 감자보다 저항성 전분이 더 많고, 차가워진 구운 감자는 뜨거운 감자나 재가열한 감자보다 저항성 전분이 더 많아. 또한 감자를 껍질 째 섭취하는 것이 섬유질 함량과 영양학적 이점을 극대화하는 가장 좋은 방법이다. 고구마의 영양학적 이점 고구마는 섬유질, 비타민, 무기질, 항산화제가 풍부한 식품이다. 특히 고구마 껍질의 섬유질은 프리바이오틱스 효과를 지니고 있어 유익한 박테리아의 성장을 촉진하고 장 건강을 증진하는 것으로 알려져 있다. 과육이 주황색인 고구마는 항산화제이자 프로비타민 A인 베타카로틴이 풍부하게 함유되어 있다. 베타카로틴은 장에서 비타민 A로 전환된다. 중간 크기의 고구마(114g) 하나는 일일 권장량의 122%에 달하는 비타민 A를 제공하며, 이는 세포 성장 및 발달, 면역 체계 기능, 생식, 눈 건강에 중요한 역할을 한다. 고구마에는 염증 감소, 콜레스테롤 수치 개선, 혈당 조절과 관련된 항산화제인 폴리페놀이 풍부하다. 특히 자색 고구마에 함유된 안토시아닌은 염증을 줄이고 신진대사를 돕는 효과가 있다. 고구마는 비타민 A 외에도 비타민 C, 비타민 B6, 저항성 전분의 좋은 공급원이다. 저항성 전분은 장 건강, 혈당 관리, 포만감 증진에 도움을 줄 수 있다. 감자와 고구마의 영양 성분 비교 흔히 고구마가 감자보다 건강에 더 좋다고 여겨지지만, 두 가지 모두 균형 잡힌 식단에 건강하게 추가될 수 있다. 감자와 고구마는 칼로리, 단백질, 지방, 탄수화물 함량이 유사하다. 비타민 B6와 칼륨 함량 또한 비슷한 수준이다. 가장 큰 영양학적 차이점은 고구마가 감자보다 비타민 A 함량이 훨씬 높다는 것이다. 또한 고구마는 섬유질, 비타민 C, 망간, 구리, 판토텐산 함량이 감자보다 약간 더 높다. 고구마는 흰 감자보다 혈당 지수(GI)가 약간 낮은데, 이는 고구마의 높은 섬유질 함량 때문일 가능성이 높다. 삶은 흰 감자의 평균 GI는 71인 반면, 삶은 고구마는 63으로 약간 낮다. 혈당 지수는 식품이 혈당을 얼마나 빨리 높이는지 측정하는 지표이며, 점수가 낮을수록 혈당이 더 느리고 점진적으로 상승함을 의미한다. 감자와 고구마 모두 항산화 화합물을 함유하고 있다. 감자는 페놀산(주로 클로로겐산)이 풍부한 반면, 고구마는 강력한 항산화 작용을 하는 카로티노이드인 베타카로틴이 풍부하다. 어떤 것이 건강에 더 좋을까? 감자와 고구마는 모두 건강에 좋은 식품이며 복합 탄수화물, 섬유질, 비타민, 무기질, 항산화제를 제공한다. 고구마는 시력과 면역 기능에 중요한 비타민 A 함량이 높다는 점에서 감자보다 약간의 우위를 점하고 있다. 균형 잡힌 식단의 일환으로 감자와 고구마를 모두 섭취하면 건강에 필요한 영양소를 얻는 데 도움이 된다. 단백질, 채소, 건강한 지방과 함께 다양한 식단을 구성하는 것이 건강 유지에 좋다.
- 생활경제
2024-11-22 16:43:00
[퓨처 Eyes(59)] 햇빛 먹는 동물? 광합성 동물 세포 탄생!

햇빛을 받아 에너지를 만드는 동물, 상상이나 해봤는가? '광합성을 하는 동물'은 마치 SF 영화 속 이야기 같지만, 이제 현실이 되고 있다. 일본 도쿄대학교 마츠나가 사치히로 교수 연구팀은 동물 세포에 조류(藻類)의 엽록체를 이식해 광합성을 가능하게 하는 혁신적인 기술을 개발했다. 이는 동물과 식물의 생물학적 경계를 허물며 의학, 식량 생산, 환경 개선 등 다양한 분야에서 획기적인 변화를 예고한다. 50년 넘는 난제, 마침내 해결! 광합성은 햇빛, 물, 이산화탄소를 이용해 산소와 포도당을 생성하는 과정으로, 지구 생태계를 유지하는 핵심이다. 식물, 조류, 일부 박테리아가 광합성을 통해 스스로 영양분을 만들고 산소를 생성한다. 이는 동물의 생존에 필수적인 요소다. 동물 세포에 광합성 기능을 도입하려는 시도는 1970년대부터 있었지만, 동물 세포가 엽록체를 이물질로 인식하고 파괴하는 면역 반응 때문에 번번이 실패했다. 마츠나가 교수 연구팀은 이러한 난제를 해결하기 위해 동물 세포의 고온 환경(37℃)에서도 생존 가능한 홍조류(紅藻類)인 시아니디오시존 메롤래(Cyanidiochyzon merolae) 엽록체를 선택하고, 동물 세포가 엽록체를 '먹이'로 섭취하도록 유도해 면역 반응을 우회하는 전략을 사용했다. 이 홍조류는 이탈리아의 화산 온천에서 자라고 37℃ 이상의 온도에서 광합성을 할 수 있었다. 연구팀은 이 엽록체를 동물 세포에 강제로 주입하는 대신 배양액에 첨가한 다음 중국 햄스터 난소 세포에 먹였다. 동물 세포, 엽록체와 공존하며 광합성하다! 그 결과, 동물 세포는 엽록체를 파괴하지 않고 최대 48시간 동안 공존하며 광합성 초기 반응을 성공적으로 나타냈다. 뿐만 아니라 엽록체로부터 추가적인 에너지를 공급받아 성장 속도가 증가하는 현상도 확인됐다. 연구팀은 이틀간의 공동 배양 직후 세포의 1%가 "엽록체가 풍부해졌다"고 밝혔다. 이는 엽록체를 7개 이상 흡수했다는 의미다. 추가로 20%의 세포는 엽록체가 1개에서 3개 사이인 것으로 밝혀졌다. 중요한 것은 이들 엽록체가 이틀 동안 더 활동했으며, 이 기간 동안 숙주 세포가 빠른 속도로 성장했다는 점이다. 이는 엽록체가 잠재적으로 탄소 공급원으로 작용하면서 광합성이 실제로 일어나고 있음을 나타난다고 IFL 사이언스가 전했다. 마츠나가 교수는 "50년 동안 모든 생물학 연구자들이 포기했던 일을 해냈다는 사실에 놀랐다"며 이번 연구 성과에 대한 소감을 밝혔다. 생물학의 경계를 허물다 연구팀은 이러한 동물-식물 잡종 세포를 영어의 식물(plant)과 동물(animal)을 합성한 신조어인 '플래니멀(planimal)' 세포라고 이름을 붙였다. 이 기술은 동물 세포가 스스로 에너지를 생성하는 가능성을 열며 생명과학의 패러다임을 바꾸고 있다. 엽록체를 통해 공급받은 에너지로 동물 세포의 성장 속도가 증가하는 현상이 확인되면서, 자율적인 에너지 생산 시스템 구축에 대한 기대감이 높아지고 있다. 의학·식량·환경, 응용의 무한 가능성 이번 기술은 바이오산업의 여러 분야에서 실질적인 변화를 가져올 것으로 예상된다. 먼저, 의료 분야에서는 심장병 환자의 손상된 심장에 광합성 세포를 이식하여 빛으로 산소를 공급, 회복을 돕는 치료법이 개발될 수 있다. 또한, 산소 공급의 한계를 극복해 대형 조직 배양 및 이식 기술을 크게 발전시킬 수 있다. 식량 생산 분야에서는 배양육 생산에 광합성 동물 세포를 활용하여 외부 산소 공급 없이 자체적으로 산소를 생성, 생산 비용을 절감하고 효율성을 극대화할 수 있다. 이는 지속 가능한 식량 생산의 돌파구가 될 전망이다. 환경 문제 해결에도 기여할 수 있다. 광합성 동물 세포는 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하는 기능을 통해 탄소 배출 감소와 환경 복원에 기여할 수 있으며, 탄소 중립 목표를 추구하는 기업들에게 획기적인 솔루션을 제공할 수 있다. 남은 과제와 미래 전망 물론 아직 넘어야 할 산도 있다. 추가 관찰 결과 이 이식된 엽록체는 2일 후에 분해되기 시작해 4일째 완전히 파괴됐다. 이 기술을 완성하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하지만, 연구팀은 "이미 합성 생물학 기반 접근법이 인공 광합성 동물 세포를 만드는 데 기초가 될 수 있다"며 이번 연구 성과에 대해 기대감을 드러냈다. 그럼에도 불구하고 광합성 기능을 안정적으로 유지하려면 엽록체의 장기 생존 및 효율적인 공생 메커니즘 구축이 필수적이다. 또한, 이 기술이 대규모로 활용되기 위해서는 사회적 수용성과 윤리적 검토도 병행되어야 한다. 광합성 동물 세포 기술은 생명공학의 새로운 문을 열며, 지속 가능한 미래를 위한 혁신적인 도구로 자리매김할 전망이다. 이 기술이 의학, 식량, 환경 등 다양한 분야에서 어떠한 변화를 가져올지, 앞으로의 발전이 더욱 기대된다. 이번 연구는 단순한 학문적 성과를 넘어, 미래 바이오산업의 초석이 될 기술적 기반을 제공했다는 점에서 주목할 만하다. "동물이 햇빛을 먹는다"는 발상이 이제는 더 이상 SF 영화 속 이야기가 아닌, 현실로 다가오고 있는 것이다. 이 연구 결과는 '일본 학술원 회보 B(proceedings of tje Japan Academy, Series B)' 저널에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-11-21 15:08:00
[기후의 역습(84)] 기후 변화로 바다 독성 점점 더 강해져

지구 온난화로 바다의 독성이 점점 더 강해지고 있는 것으로 나타났다. 바다는 따뜻해지고 산성화되면서 산소를 잃고 있다. 이는 기후 변화의 잘 알려진 결과물이다. 이러한 변화가 해양 환경의 오염 물질에 영향을 미쳐 바다 독성을 더욱 강화시키고 있다는 연구 결과가 나와 주목된다고 사이테크데일 리가 전했다. 새로운 연구는 바다의 미량 오염 물질과 기후 변화의 상호작용을 조사한 것이다. 그 결과는 네이처의 지구와 환경 저널(Communications Earth & Environment)에 게재됐다. 기후 변화를 이끄는 많은 오염 물질이 바다로 방출되고 있다. 연구를 주도한 지오마르 헬름홀츠 해양연구센터(GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel)의 해양 화학자 레베카 지톤 박사는 "바다의 미량 원소가 기후 변화의 영향을 어떻게 받는가를 이해하고 싶었다. 지금까지 이에 대한 연구는 거의 이뤄지지 않았다. 연구진은 인간이 유발한 원인과 자연적인 원인 두가지를 모두 조사했다"고 설명했다. 납, 수은, 카드뮴과 같은 금속은 산업이나 화석연료 연소와 같은 인간 활동을 통해서만 바다에 유입되는 것이 아니다. 기후 변화로 인해 자연적인 공급원도 변화하고 있다. 해수면 상승, 강 범람 또는 고갈, 해빙과 빙하 용융 등 모든 과정이 오염 물질 흐름을 촉진시키고 있다. 이 연구는 해양 환경 보호의 과학적 측면에 대한 유엔 공동 전문가 그룹(GESAMP)의 실무 그룹 분석 결과를 요약한 것으로, 해양의 금속 오염 물질에 초점을 맞추고 있다. 이 실무 그룹은 모나코 국제원자력기구(IAEA)의 해양 환경 연구실 전 책임자이자 GEOMAR의 해양 광물 자원 교수 실비아 샌더 박사가 시작했다. 알프레드 베게너 연구소, 헬름홀츠 극지 및 해양 연구 센터(AWI)의 크리스토프 뵐커도 참여했다. 샌더 박사는 "실무 그룹은 기후 변화와 온실가스가 해양 오염 물질에 미치는 영향에 초점을 맞췄다"며 북극 해역의 수은 농도 상승을 예로 들었다. 빙하가 녹고 영구 동토층이 해빙되고 해안이 침식하는 등 자연 공급에 의한 수은 방출 때문에 일어난 현상이다. 전통적인 어업에 의존하는 지역 사회에 특히 위협이 되는데, 수은이 먹이 사슬에 축적되어 오염된 생선을 섭취하기 때문이다. 샌더 교수는 "인간 활동으로 인해 납과 같은 독성 금속의 전 세계 유입량은 산업화 이전 수준에 비해 10배, 수은은 3~7배 증가했다"라고 말하며 "은과 같은 독성 원소는 석탄 연소와 항균 제품에서 은 나노입자의 사용이 증가함에 따라 해안 해역에서 점점 더 많이 검출되고 있다"고 우려했다. 또 해양 운송과 플라스틱 사용도 중금속 확산에 기여한다. 플라스틱은 물에서 구리, 아연, 납과 같은 금속과 결합할 수 있다. 결합된 오염 물질은 또한 먹이 사슬로 유입될 수 있다. 미래에는 해양 개발이 증가함에 따라 인간의 중금속 오염이 더욱 증가할 수 있다. 해수 온도 상승, 해양 산성화, 산소 고갈과 같은 기후 변화는 다양한 방식으로 미량 원소에 영향을 미친다. 수온이 높아질수록 수은과 같은 미량 원소의 해양 생물에 의한 생체 이용과 흡수가 증가한다. 이는 높은 온도가 신진대사를 촉진하고, 산소 용해도를 감소시키며, 아가미 환기를 증가시켜 더 많은 금속이 생체에 들어가 체내에 축적되기 때문이다. 바다는 인간이 방출하는 이산화탄소의 대부분을 흡수한다. 이 때문에 더 산성화되어 pH 수준이 떨어진다. 이는 구리, 아연 또는 철과 같은 금속의 용해도와 생체 이용률을 증가시킨다. 이 효과는 특히 구리에서 두드러지는데, 구리는 고농도에서 많은 해양 생물에 강한 독성을 일으킨다. 특히 해안 지역과 해저에서 산소가 고갈되면서 미량 원소의 독성 효과가 커진다. 이는 홍합, 게 및 기타 갑각류와 같이 해저에 서식하는 생물체에 스트레스를 준다. 인간 활동은 두 가지 방식으로 해안 지역의 오염 물질의 양에 영향을 미친다. 직접적으로는 오염 물질을 곧바로 방출하는 것이고, 간접적으로는 인간이 유발한 기후 변화가 자연에 미치는 영향을 통해서다. 연구는 그러나 기후 변화가 해양의 오염 물질에 어떤 영향을 미치는지에 대한 데이터가 여전히 부족하다는 사실도 보여준다. 실무 그룹은 오염 물질에 대한 연구를 확대해야 한다고 강조한다. 또한 더 나은 모델과 규제법을 통해 바다에 영향을 미치는 오염 물질에 대한 통제를 강화해야 한다고 권고한다.
- 포커스온
2024-11-12 07:48:00
야생 동물도 종종 술에 취한다?

야생 동물이 발효 과일(일종의 과일주)을 먹은 후 '술에 취한' 행동을 하는 것은 드물고 우연한 것으로 여겨지지만, 생태학자들은 야생 동물들도 취할 수 있다고 지적한다. 최근 생태 관련 '트렌드 생태학 및 진화(Trends in Ecology & Evolution)' 저널에 게재된 보고서에서 영국 엑서터대학교 연구팀은 에탄올(술)이 거의 모든 생태계에서 자연적으로 발견되기 때문에 과일과 꿀을 먹는 많은 동물이 정기적으로 에탄올을 소비할 가능성이 있다고 주장했다. 사이테크데일리에 따르면 대학 연구진을 이끈 엑서터대학교 킴벌리 호킹스 박사는 "에탄올이 그저 인간이 섭취하는 것이라는 인간 중심적 관점에서 벗어났다"며 "에탄올은 우리가 생각했던 것보다 자연계에 훨씬 더 풍부하며, 단 과일을 먹는 대부분의 동물은 어느 정도 에탄올에 노출된다"고 지적했다. ◇ 에탄올에 대한 진화적 적응 에탄올은 약 1억 년 전 현화식물이 번식을 위해 꽃에 꿀을 머금고 과일을 맺으면서 널리 퍼졌다. 당은 효모가 발효하는 기본 요소다. 에탄올은 오늘날 여전히 생태계 전반에 자연적으로 존재하며, 습한 열대 지역에서는 더 높은 당도로 연중 생산된다. 일반적으로 자연 발효 과일은 알코올 함량(ABV)이 1~2%에 불과하지만, 파나마의 과도하게 익은 야자 열매와 같이 10.2%에 달하는 경우도 있다. 동물은 효모가 에탄올 생산을 시작하기 전에 이미 에탄올을 분해할 수 있는 유전자를 가지고 있었지만, 종의 진화 과정에서 과일과 꿀을 소비하는 포유류와 새의 분해 능력이 미세 조정됐다는 증거가 있다. 특히 영장류와 나무쥐는 에탄올을 효율적으로 대사하도록 적응했다. ◇ 에탄올이 동물에게 줄 수 있는 이점 동물이 의도적으로 에탄올 자체를 목적으로 섭취하는지의 여부는 불분명하다. 동물의 생리학과 진화에 미치는 에탄올의 영향을 이해하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다. 그럼에도 불구하고 연구진은 에탄올 소비가 야생 동물에게 여러 가지 이점을 줄 수 있다고 지적했다. 무엇보다 발효 중에 생성되는 에탄올은 칼로리의 공급원, 즉 생명을 유지하기 위한 에너지원이다. 연구진은 다만 동물이 에탄올 자체를 감지할 가능성은 낮다고 밝혔다. 에탄올은 또한 야생 동물에게 몇 가지 이점을 가져다줄 수도 있다. 초파리는 의도적으로 에탄올이 함유된 물질에 알을 낳아 알을 기생충으로부터 보호하고, 초파리 유충은 말벌에 기생할 때 에탄올 섭취량을 늘린다. 엑서터대학교의 애나 보울랜드 교수는 "인지적 측면에서 에탄올이 엔도르핀과 도파민 시스템을 자극해 사회성 측면에서 이점이 될 수 있는 이완감을 유발한다는 아이디어가 제시되었다"며 "이를 테스트하려면 에탄올이 야생에서 생리적 반응을 일으키는지 알아야 한다"고 덧붙였다. ◇ 향후 연구 방향 야생 동물의 에탄올 소비의 중요성에 대해서는 답이 없는 의문이 많다. 연구팀은 향후 연구에서 영장류의 에탄올 섭취가 행동 및 사회적으로 미치는 영향을 조사하고 알코올 대사에 관여하는 효소를 보다 심층적으로 조사할 계획이다.
- IT/바이오
2024-11-01 07:30:00
[퓨처 Eyes(56)] 전기 농업, 식량 위기 극복할 미래 농업의 혁신

햇빛 없이도 식물을 키운다? 마치 공상과학 영화에서나 나올 법한 이야기지만, 현실이 될 날이 머지않았다. 광합성은 지구 생명체의 근원이지만 에너지 효율은 겨우 1%에 불과하다. 이 비효율을 극복하고 미래 식량 위기를 해결할 혁신적인 기술이 바로 '전기 농업(electro-agriculture)'이다. 최근 생명공학 학술지 줄(Joule)에 발표된 논문에서 생명공학자들은 전기 농업이라는 새로운 식량 생산 패러다임을 선보였다. 태양 에너지를 이용해 CO₂를 식물의 먹이로 바꾸는 이 기술은, 햇빛에 의존하는 광합성을 대체하며 농업에 필요한 토지는 94%로 감소해 농업의 미래를 뒤흔들 잠재력을 지녔다. 광합성을 대체하는 전기 농업 캘리포니아 리버사이드 대학교의 생물공학자 로버트 진커슨(Robert Jinkerson) 교수와 워싱턴대학교 세인트루이스 캠퍼스의 전기화학자인 펑 지아오(Feng Jiao) 교수는 새로운 전기 농업 기술을 통해 농작물이 빛이 없는 환경에서도 자랄 수 있는 가능성을 제안했다. 농업의 혁신을 가져올 수 있다고 확신하는 진커슨은 "더 이상 햇빛을 필요로 하지 않는다면, 우리는 농업을 환경으로부터 완전히 분리해 통제된 실내 환경에서 식량을 재배할 수 있다"고 강조한다. 이는 농업이 더 이상 기후나 조건에 영향을 받지 않고 언제 어디서든 필요한 식량을 생산할 수 있음을 의미한다. 전기 농업은 단순히 빛을 대체하는 것 이상의 의미를 갖는다. 진커슨 교수의 연구팀은 태양광 패널을 통해 태양 에너지를 흡수하고, 이 에너지를 CO₂와 물 사이의 화학 반응에 활용해 아세트산염을 생성한다. 이 아세트산염은 식물이 에너지와 탄소 공급원으로 사용하게 된다. 진커슨 교수는 "우리는 식물의 발아 과정에서 사용되는 대사 경로를 다시 활성화시켜, 식물이 광합성 없이 아세트산염만으로도 자랄 수 있도록 연구하고 있다"고 덧붙였다. 현재 토마토와 상추를 대상으로 실험 중이며, 향후 고구마나 곡물 등 주요 작물로도 확장할 계획이다. 이 기술이 상용화될 경우, 전통 농업에서 발생하는 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있다. 펑 자오 교수는 "현재 약 4%의 에너지 효율을 달성했으며, 이는 기존 광합성의 4배 수준이다. 이 방식이 더 효율적이기 때문에 식량 생산에 따른 CO₂ 배출량을 크게 감소시킬 수 있을 것"이라고 전망했다. 이는 농업의 환경적 부담을 대폭 줄일 뿐만 아니라, 식량 생산의 새로운 장을 열 수 있음을 의미한다. 빛 없도 농사를 지을 수 있는 전기 농업은 우주에서의 까다로운 식량 생산 문제도 해결할 수 있다. 기존 농업은 심각한 삼림 벌채로 이어지는 경우가 많은 데, 이는 생물다양성 손실과 기후 변화의 주요 원인이 되도 한다. 전기 농업은 작물 생산에 필요한 토지의 양을 대폭 줄임으로써 토지 개간에 따른 생태적 피해의 일부를 회복시킬 수 있다. 아울러 수로를 오염시키고 수생태계에 영향을 미칠 수 있는 비료와 살충제에 대한 의존도를 낮추므로 지속 가능한 식량 생산에 대한 유망한 대안을 제시한다. 전기 자극을 통한 수확량 증대 전기 농업의 또 다른 중요한 연구는 전기를 이용해 농작물의 성장을 촉진하는 방법이다. 이 기술은 19세기 말에서 20세기 초에 잠시 유행했던 '전기 재배(electroculture)'의 현대적 버전으로 볼 수 있다. 당시에는 전기를 식물에 직접 적용해 수확량을 늘리거나 해충을 제거하려는 시도가 있었으나, 명확한 과학적 근거 없이 실패한 사례들이 많았다. 하지만 오늘날 연구자들은 더 정교한 방법으로 전기를 농업에 적용하고 있다. 미국 앨라배마주의 오크우드 대학교 생화학자인 알렉산더 볼코프(Alexander Volkov) 교수는 저온 플라즈마(Cold Plasma)를 이용해 씨앗을 자극하는 연구를 진행 중이다. 이 연구에서는 식물의 수확량이 20~75% 증가한 결과를 얻었으며, 감자의 경우 수확량이 40%까지 늘어났다. 볼코프 교수는 "우리는 씨앗을 플라즈마로 1분 미만 처리했을 때, 수확량이 눈에 띄게 증가하는 것을 확인했다. 양배추 수확량도 75% 증가했으며, 맛도 더 달았다"라고 밝혔다. 씨앗의 플라즈마 처리는 농업 분야에 떠오르는 기술로, ㅊ플라즈마를 이용해 씨앗의 발아율을 높이고 생장을 촉진하는 기술이다. 플라즈마는 고체, 액체, 기체 상태 다음의 제4의 물질로, 이온, 전자, 중성 입자 등으로 구성된 이온화된 기체이다. 플라즈마는 씨앗 껍질의 표면을 변화시켜 물 흡수율을 높이고, 발아에 필요한 효소 활성을 증가시켜 발아율을 향상시킨다. 또한 플라즈마는 씨앗 내부의 생화학적 반응을 촉진해 뿌리와 씨앗의 생장을 촉진한다. 게다가 플라즈마는 씨앗 표면의 박테리아, 곰팡이 등 병원균을 살균해 씨앗의 건강을 증진시킨다. 저온 플라즈마는 단순히 씨앗의 수확량을 증가시키는 것뿐만 아니라 씨앗이 발아할 때 환경 스트레스를 덜 받게 만들어 준다. 셰튼홀 대학교의 호세 로페즈(Jose Lopez) 교수는 "씨앗이 처음 발아할 때는 외부 환경의 스트레스에 매우 취약하다. 플라즈마는 씨앗의 껍질을 미세하게 구멍을 내어. 씨앗이 물과 양분을 더 쉽게 흡수할 수 있도록 돋븐다"고 설명했다. 그 결과 플라즈마로 처리된 씨앗은 처리되지 않은 씨앗보다 훨씬 더 빠르게 자란다. 전기 농업의 미래 전기 농업을 도입한다면 자연 서식지의 점진적인 복원이 용이해지고, 생물 다양성이 향상되며 탄소 발자국을 줄일 수 있다. 이처럼 엄청난 잠재력에도 불구하고, 전기 농업은 여전히 해결해야 할 과제가 남아 있다. 핵심 문제로는 태양열 화학 반응기의 초기 설치 비용과 유지 관리, 그리고 대규모 실내 농업시설을 지원하는 데 필요한 인프라를 꼽을 수 있다. 또한 아세트산을 주요 에너지 원으로 사용할 때 식물 생리학에 미치는 장기적인 영향을 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하다. 진커슨은 "식물의 경우, 식물이 이런 방식으로 성장하도록 진화하지 않았기 때문에 아세트산염을 탄소원으로 활용하도록 하는 연구 개발 단계에 있다"고 말했다. 그는 "하지만 버섯과 효모, 해조류는 현재 이런 방식으로 재배할 수 있으므로 이러한 응용 분야가 먼저 상용화되고 식물은 나중에 상용화될 것으로 생각한다"고 덧붙였다. 전기 농업이 성공한다면 식량 생산 자체에 혁명을 일으킬 수 있는 환경 친화적이고 공간 효율적인 방법이 될 수 있다.
- 포커스온
2024-10-31 15:27:00