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[신소재 신기술(207)] AI, 33억만년 된 암석에서 지구 최초의 생명 흔적 발견
- 과학자들이 인공지능(AI)을 활용한 분석으로 약 33억년 된 암석에서 '지구 생명'의 가장 오래된 화학 흔적을 확인했다. 지구에서 생명이 언제 시작됐는지에 대한 오랜 질문에 새로운 답이 제시된 것이다. 미국 카네기과학연구소 연구팀이 남아프리카공화국 음푸말랑가(Mpumalanga) 지역의 '요제프스달 처트(Josefsdal Chert)'에서 약 33억 3천만 년 전(3.33 Ga) 형성된 암석 속 탄소 잔류물에서 현재까지 확인된 가장 이른 생명 화학 흔적을 검출했다고 사이언스얼럿이 전했다. 연구팀은 정교한 분광 분석법을 활용해 각 시료에 갇힌 화학적 파편을 분리해냈다. 이후 '랜덤 포레스트(random forest)'라 불리는 특정 유형의 기계 학습 모델을 적용했다. 이 모델은 수백 개의 의사 결정 트리를 구축해 데이터를 분류하고 잠재된 생태학적·분류학적 패턴을 추출한다. 수십억 년 된 암석에서 생물학적 흔적을 식별하기 위해 이 유형의 데이터와 지도형 기계 학습을 결합한 연구는 이번이 처음이다. 이번 연구는 인공지능(AI) 기반 분석을 활용해, 생명 활동이 남긴 미세한 유기 패턴을 기존 방법보다 높은 신뢰도로 판별해낸 것이 특징이다. 생명체가 남긴 흔적은 시간이 흐를수록 지질 변화로 손실되는데, 이를 '화학적 메아리(chemical echoes)'라고 한다. 로버트 헤이즌(Robert Hazen) 카네기연구소 연구원은 "AI가 처음으로 이 미세한 신호를 신뢰도 높게 해석할 수 있게 됐다"고 설명했다. 고대 탄소가 보여준 생명 흔적…AI가 '생물 기원' 판별 연구팀은 먼저 생물 기원의 유기물에서 공통적으로 나타나는 미세한 화학 패턴을 정의한 뒤, 이를 학습한 머신러닝 모델을 구축했다. 이후 현대 생물에서부터 고대 스트로마톨라이트, 흑색 처트, 탄소 잔류물 등 총 406개 표본을 열분해-기체크로마토그래피-질량분석(Py-GC-MS)으로 분석했다. Py-GC-MS는 시료를 가열해 유기물을 조각으로 분해하고, 이 조각들을 분리한 후 질량 특징을 측정하는 과정이다. 헤이즌 연구원은 "컴퓨터에 수천 개의 퍼즐 조각을 보여주고 원래 그림이 꽃인지, 운석인지 묻는 것과 같다"면서 "개별 분자에 집중하기 보다는 화학적 패턴을 찾았는데, 그 패턴은 다른 우주에서도 동일할 수 있다"고 설명했다. AI 모델은 이들 데이터를 바탕으로 약 90% 이상의 정확도로 생물·비생물을 구분했다. 샘플의 연대는 현재부터 약 38억년 전까지 다양했으며, 여기에는 약 37억년 전의 그린란드 탄소와 호주 사막의 35억 년 된 스트로마톨라이트가 포함됐다. 약 5억 년 미만의 비교적 젊은 표본들은 강렬하고 명확한 생물학적 특징을 나타냈다. 반면 표본이 오래될수록 지질학적 과정으로 인해 화학적 세부 정보가 사라지면서 생물학적 신호가 더욱 희미해졌다. 그 결과 가장 오래된 '생물 신호 양성' 표본이 33억 3천만 년 전의 요제프스달 처트에서 나왔다. 광합성의 기원도 8억 년 앞당겨 연구팀은 생명 화학 흔적뿐 아니라, 25억 2천만~23억 년 전 암석에서 광합성의 증거도 확인했다. 이는 기존에 알려진 광합성 등장 시점보다 8억 년 이상 빠르다. 캐나다·남아프리카의 고대 암석에서 포착된 이 패턴은, 초기 광합성 생물들이 이미 지구 곳곳에 분포했음을 시사한다. "지구 생명의 기원을 다시 그릴 시점" 연구팀은 "33억 년 전이면 이미 생명이 지구에 널리 퍼져 있었다고 판단할 수 있다"며 "AI 기반 분석은 그동안 불확실했던 고대 생명 흔적을 해석하는 새로운 기준점을 제시한다"고 강조했다. 고대 생명의 흔적은 시간이 지날수록 지질 변형으로 사라지지만, 이번 연구는 생체 분자의 남은 '패턴'만으로도 생명 기원을 추적할 수 있음을 입증했다. 헤이즌 연구원은 "지구에서 가장 오래된 암석들은 여전히 이야기를 들려주고 있다"며 "AI 분석은 그 속삭임을 들을 수 있게 해주는 새로운 도구"라고 말했다. 이번 연구는 미 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.
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[신소재 신기술(207)] AI, 33억만년 된 암석에서 지구 최초의 생명 흔적 발견
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[우주의 속삭임(155)] 화성 뒤덮은 '검은 줄무늬'의 정체⋯50년 만에 밝혀지다
- 화성 곳곳의 사면을 가로지르는 수백만 개의 검은 줄무늬(slope streaks)에 대한 새로운 해석이 제시되면서 1970년대 이후 이어져온 미스터리가 풀리고 있다. 13일(현지시간) 라이브사이언스, 스페이스닷컴에 따르면 스위스 베른대학의 행성과학자 발렌틴 비켈(Valentin Bickel) 연구팀은 대다수의 신규 줄무늬가 계절풍이 먼지층을 불안정하게 만들면서 발생한 사면 붕괴라고 제시했다. 미국 항공우주국(나사NASA)의 화성정찰궤도선(MRO) 자료를 정밀 분석한 결과, 그동안 과학계가 가정해온 '물 기반 붕괴' 가설은 사실과 거리가 있는 것으로 나타났다. 1970년대 처음 발견된 화성의 검은 줄무늬는 오랫동안 '얼음이 녹아 발생한 사면 붕괴의 흔적'으로 여겨졌다. 하지만 지난 5월에 발표된 한 연구에서는 이들이 물과 무관한 '건조한 붕괴(dry landslides)'에 의해 형성된다는 사실을 확인했다. 비켈 교수 연구팀은 2006~2024년 사이 촬영된 9만 장의 화성궤도 이미지에서 약 210만 개의 줄무늬 이미지를 분석해, 건조한 붕괴의 배경으로 계절적 바람과 먼지의 이동을 지목했다. 이번 논문은 지난 6일 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 발표됐다. 비켈은 지난 5월 발표된 연구의 공동 저자이기도 하다. 대표적 사례로 꼽히는 아폴리나리스 몬스(Apollinaris Mons) 지역의 '바코드형' 줄무늬는 인근 소행성 충돌로 형성된 것으로 추정돼 운석 충돌 가설이 주목받기도 했으나, 이번 분석은 이러한 충돌 사례가 극히 예외적이라는 점을 분명히 했다. 유럽우주국(ESA) 우주선은 2023년 크리스마스 무렵 거대한 사화산인 아폴리나리스 몬스의 바코드 형 무늬를 포착했다. 그는 "운석 충돌이나 화성 지진(marsquake)이 줄무늬 생성의 원인이 되는 경우는 0.1% 미만"이라며 "전체적인 규모에서는 거의 영향이 없다"고 설명했다. 연구진은 개선된 딥러닝 알고리즘을 사용하여 화성 표면의 변화를 모니터링하도록 설계된 MRO의 컨텍스트 카메라( CTX )가 촬영한 이미지 아카이브 전체를 분석했다. 연구는 화성 줄무늬가 5개 권역(아마조니스, 올림푸스 몬스 아우레올, 타르시스, 아라비아, 엘리시움)에 집중돼 있으며, 이 지역에서는 특정 계절에 바람이 '먼지 이동 임계값(dust mobilization threshold)'을 넘을 만큼 강해진다고 지적한다. 이 시기에 붕괴가 잇따라 발생하며 새로운 줄무늬가 만들어진다는 것이다. 비켈은 "이는 화성에서 고속 바람이 먼지를 휘몰아 '먼지 악마(dust devil)'를 일으키는 과정과 유사하다"고 설명했다. 줄무늬 생성 메커니즘이 오랫동안 파악되지 않았던 이유도 드러났다. 연구에 따르면, 줄무늬가 만들어지기 가장 적절한 환경은 일출·일몰 직전의 어스름 시간대로, 실제 관측이 사실상 어려웠기 때문이다. 연간 생성 속도에 대한 추정도 나왔다. 현재 화성 표면에는 약 160만 개의 줄무늬가 존재하는 것으로 알려져 있으며, 기존 줄무늬 1개당 매년 0.05개가 새로 생겨 연간 약 8만 개가 추가되는 것으로 분석됐다. 줄무늬는 수십 년 동안 유지되는 것으로 보이지만, 관측 자료가 충분치 않아 정확한 수명은 명확히 밝혀지지 않았다. 줄무늬가 화성 표면의 0.1% 미만을 덮고 있음에도 과학자들이 주목하는 이유가 있다. 연구는 줄무늬가 화성 대기 먼지 공급의 최대 단일 기여 요인일 가능성을 제기했다. 이는 향후 화성 탐사와 더 나아가 인간 거주 가능성 평가에서도 중요한 변수로 떠오를 전망이다. 유럽우주국(ESA) 엑소마스(ExoMars) 탐사선 프로젝트 과학자 콜린 윌슨은 "이번 연구는 현재 화성에서 일어나는 동적 변화를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다"며 "장기적이고 연속적인 전 행성 규모 관측이 앞으로의 화성 탐사의 핵심 목표가 될 것"이라고 말했다.
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[우주의 속삭임(155)] 화성 뒤덮은 '검은 줄무늬'의 정체⋯50년 만에 밝혀지다
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[ESGC] "전 세계 20억 명이 화석연료 기반시설 위험에 노출"⋯앰네스티, 첫 글로벌 분석보고서
- 화석연료 생산·운송·정제 시설이 전 세계에서 최소 20억 명의 건강과 생계에 중대한 위험을 초래하고 있다는 분석이 나왔다. 국제인권단체 앰네스티인터내셔널과 미국 콜로라도대학 볼더캠퍼스 산하 베터플래닛연구소(BPL)는 13일(현지시간) 발표한 보고서에서 "화석연료 생애주기 전반이 인간의 권리와 생태계를 근본적으로 위협하고 있다"고 밝혔다. 전 세계 20억 명, 시설 반경 5km 내 거주…어린이만 5억2천만 명 보고서에 따르면 석탄·석유·가스 시설 1만 8000여 곳의 운영 현황과 인구 밀도 자료를 겹쳐 분석한 결과, 약 20억 명이 해당 인프라 반경 5km 안에 거주하고 있는 것으로 나타났다. 이 가운데 5억 2000만 명은 아동, 4억 6000만 명은 반경 1km 이내에 거주해 더 높은 노출 위험에 놓여 있다. 특히 전 세계 화석연료 인프라의 최소 16%가 원주민(Indigenous Peoples) 영토와 중첩되는 것으로 조사됐다. 더불어 전체 시설의 32%가 '중요 생태계(critical ecosystems)'와 겹쳐 생물다양성 훼손과 탄소흡수원 파괴 우려가 제기됐다. 새로운 프로젝트 3500건…"국가 공약과 정면 배치" BPL은 현재 글로벌 차원에서 3500개 이상의 신규 화석연료 프로젝트가 제안·착공·개발 중이라고 분석했다. 이들 신규 프로젝트로 인해 최소 1억 3500만 명이 추가로 위험에 노출될 수 있다고 내다봤다. BPL의 데이터 과학자 지니 브레이크는 "각국 정부가 화석연료 감축을 약속해 왔지만, 실제로는 핵심 생태계에 신규 프로젝트가 집중되고 있다"며 "기후목표와 현장의 정책·투자 흐름이 명백히 상충한다"고 지적했다. 건강·생계·문화권 훼손…취약계층 피해 집중 보고서는 화석연료 인프라 인근 주민들이 암·심혈관 질환·임신 합병증 등의 건강문제 위험에 지속적으로 노출돼 있다고 분석했다. 브라질 관아바라만, 캐나다 웻스워튼 지역, 세네갈 살롬델타 등에서 진행된 심층 인터뷰에서는 환경오염뿐 아니라 △전통적 생계 활동 제한 △토지·문화적 권리 침해 △기업·정부와의 갈등 심화 등이 공통적으로 제기됐다. 브라질의 한 소규모 어민은 "우리는 보상을 바라는 것이 아니라 바다에서 생업을 이어갈 권리를 요구하는 것"이라고 말했고, 캐나다의 원주민 활동가들은 "전통 토지를 지키려 하면 오히려 법적·물리적 위협에 직면한다"고 호소했다. 앰네스티의 기후정의 담당 연구원 캔디 오피메는 "환경·인권 수호자를 범죄화하거나 소송을 악용해 위축시키는 사례가 늘고 있다"며 "국가가 이들의 신변 안전과 참여권을 보장해야 한다"고 말했다. "화석연료 비확산 조약 필요"…비판 수위 높인 앰네스티 앰네스티 사무총장 아그네스 칼라마르는 "화석연료 산업은 수십 년간 ‘경제 성장’이라는 명분으로 인권·생태계 파괴를 정당화해 왔다"며 "국제사회는 신속하고 공정하며 재정적으로 뒷받침된 화석연료 단계적 폐지를 시작해야 한다"고 강조했다. 그는 또 "오염, 문화 침식, 인권 침해를 야기하는 화석연료 구조를 더는 방치해선 안 된다"며 "국가와 기업의 책임 이행을 강제하는 '화석연료 비확산 조약(Fossil Fuel Non-Proliferation Treaty)'이 시급하다"고 주장했다. "전환은 필연…피해 최소화를 위한 정책 전환 서둘러야" 보고서는 "화석연료 시대는 필연적으로 종말을 향하고 있다"며 △취약계층 보호 △환경·인권 수호자 보호 △생태계 복원 △재생에너지 중심의 공정 전환 등을 정부·기업의 핵심 과제로 제시했다. 전문가들은 이번 분석이 "글로벌 피해 규모를 정량화한 첫 시도"라는 점에서 의미가 크다면서도, 자료 부재와 미보고 시설을 고려하면 실제 위험 규모는 더 클 가능성이 높다고 지적했다.
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- ESGC
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[ESGC] "전 세계 20억 명이 화석연료 기반시설 위험에 노출"⋯앰네스티, 첫 글로벌 분석보고서
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앤스로픽, AI 거품론 속에도 미국 데이터센터에 500억달러 투자
- AI 스타트업 앤스로픽도 최근 불거지고 있는 AI 거품론 속에서도 대대적인 투자 확대를 발표하며 AI투자 경쟁에 뛰어들었다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 인공지능(AI) 클로드 개발사 앤스로픽이 12일(현지시간) 앞으로 수년에 걸쳐 미국에 500억달러(약 73조5000원)를 들여 AI 데이터센터를 짓겠다고 밝혔다 앤스로픽의 클로드 AI는 특히 과학자들에게 매우 유용하다는 평가를 받는다. 앤스로픽은 영국 클라우드 컴퓨팅 스타트업 플루이드스택(Fluidstack)과 함께 뉴욕과 텍사스 주에 새 데이터센터를 건립하겠다고 밝혔다. 새 데이터센터들은 앤스로픽의 연구개발(R&D)을 지원하고 기존 AI 툴(tool)에도 컴퓨팅 성능과 전력을 제공하게 된다. AI 툴은 레고 블록처럼 그 자체만으로는 사용자에게 완성된 기능을 제공하지 않지만 다른 소프트웨어와 함께 사용되거나 통합돼 AI 애플리케이션을 만드는 데 필수적인 요소다. 머신러닝 프레임워크, 데이터 라벨링 도구 등이 대표적이다. 앤스로픽 공동창업자 겸 최고경영자(CEO) 다리오 아모데이는 "우리는 과학 발견을 가속화하고, 과거에는 불가능했던 방식으로 복잡한 문제를 해결하는 데 도움이 되는 AI에 점점 가까워지고 있다"고 말했다. 그는 이어 이번 대규모 AI 데이터센터로 "이런 잠재적인 인프라 요구를 현실화하게 될 것"이라면서 AI 데이터센터들이 "최전선에서 지속적인 개발을 지원하게 될 것"이라고 강조했다. AI 인프라와 자원 확보 경쟁은 치열하다. 선두 주자인 오픈AI는 약 1조5000억달러 규모의 대규모 자원 확보에 나섰다. 엔비디아, AMD, 브로드컴에서 반도체를 확보하고, 오라클과 구글에서는 컴퓨팅 능력을 지원받기로 했다. 이른바 '순환거래' 속에 AI 업체들은 각자 공급자, 투자자, 고객의 역할을 돌아가며 맡고 있다. 이로 인해 거품 우려도 높아지고 있다. 올해 출범 4년 차인 앤스로픽은 지난달 구글 클라우드 반도체 100만개에 대한 접근 권한을 확보했다. AI 모델을 훈련하고 구동하기 위한 것이다. 앤스로픽은 아울러 아마존과도 협력관계를 구축했다. 아마존의 아마존웹서비스(AWS)를 자사 '기본(primary)' 클라우드 공급업체로 지정하고, 아마존에서 대규모 투자도 받기로 했다. 역시 서비스 업체가 투자하고, 이 투자금이 자사 서비스에 투입되는 순환거래다. 아마존은 앤스로픽에 그동안 80억달러를 투자했고, 인디애나주 뉴칼라일에 2.2기가와트(GW) 용량의 데이터센터를 짓고 있다. 이 데이터센터는 주로 앤스로픽의 AI 모델을 훈련하는 데 활용된다. 최근 기업가치 추산액이 1830억달러(약 269조원)로 치솟은 앤스로픽은 오픈AI 출신들이 만든 AI 스타트업이다. 오픈AI가 주로 개인을 대상으로 한 챗GPT에 주력하는 것과 달리 앤스로픽은 기업 고객들이 주된 타깃이다.
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앤스로픽, AI 거품론 속에도 미국 데이터센터에 500억달러 투자
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[우주의 속삭임(154)] 토성 위성 '엔셀라두스', 북극에서도 열 누출 확인
- 토성의 작은 위성 엔셀라두스(Enceladus)가 남극뿐 아니라 북극에서도 열을 방출하고 있는 것으로 확인됐다. 과학전문매체 IFL사이언스와 사이언스 데일리에 따르면 미국 항공우주국(NASA)의 카시니(Cassini) 탐사선 자료를 재분석한 결과, 위성 내부 바다의 열 방출이 일시적 현상이 아닌 '지속적 존재'일 가능성을 크게 높였다. 이는 태양계 외곽에서 생명체 존재 가능성을 가늠할 수 있는 중요한 단서로 평가된다. 엔셀라두스는 직경 500km 남짓한 얼음 위성으로, 2005년 카시니 탐사선이 남극 지역에서 얼음 입자와 수증기를 우주로 뿜어내는 거대한 간헐천('호랑이 줄무늬' 지역)을 관측하면서 주목받았다. 이후 위성 내부에 액체 상태의 바다가 존재한다는 사실이 밝혀지며, 유로파(Europa)와 함께 태양계 내 '생명체 탐사 1순위'로 부상했다. 미국 남서연구소(Southwest Research Institute)의 조지나 마일스 박사 연구팀은 2005년과 2015년 두 차례 카시니의 북극 관측 데이터를 재분석한 결과, 엔셀라두스 북극이 예상보다 섭씨 7도 가량 더 따뜻하다는 사실을 확인했다. 연구진은 "계절과 관계없이 일정한 추가 열이 포착된 것은 내부에서 에너지가 꾸준히 생성되고 있다는 뜻"이라며 "남극과 북극 양쪽에서 열이 방출된다면, 엔셀라두스가 장기적인 '열평형(thermal balance)' 상태에 있다는 강력한 증거"라고 설명했다. 실제 분석에 따르면 북극 지역의 열 손실량은 제곱미터당 약 46밀리와트로, 전체적으로 약 1.7GW에 달한다. 남극에서 이미 관측된 19GW와 합치면 총 54GW 규모로, 이 수치는 내부에서 생성된 열에너지(약 50~55GW)와 거의 일치한다. 옥스퍼드대 칼리 하워트 박사는 "전 지구적 열 손실량을 계산함으로써 엔셀라두스의 '에너지 자급 가능성'을 확인했다"며 "이는 생명 유지에 필요한 안정적 환경이 장기간 지속될 수 있음을 의미한다"고 강조했다. 열평형 상태는 곧 내부 바다가 단기간의 용융 현상이 아니라 수천만 년 이상 이어져 왔음을 뜻한다. 과거 일부 학자는 엔셀라두스가 토성과 다른 위성들의 인력에 의해 '조석가열(tidal heating)'로 녹았다가 다시 얼 수 있다고 주장했지만, 이번 발견은 그런 주장이 설득력을 잃게 만들었다. 엔셀라두스 내부의 바다는 얼음층 20~28km 아래에 존재하며, 인산염과 복잡한 유기물질이 검출된 바 있다. 이로 인해 '생명체의 화학적 조건'을 충족할 가능성이 크다는 평가를 받아왔다. 이번 연구는 그 조건이 일시적이지 않고 지속 가능할 수 있음을 뒷받침한다는 점에서 의미가 크다. 한편, 최근 발표된 또 다른 연구는 엔셀라두스가 우주로 방출하는 얼음 입자의 양을 정밀 계산해 '얼음 손실률이 기존 추정보다 20~40% 낮다'는 결과를 내놓았다. 텍사스대 연구팀은 초대형 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션(DSMC 모델)을 통해 100개 이상의 간헐천 분출구에서 나오는 물질의 밀도와 속도를 재구성했으며, 이를 통해 분출 속도와 온도를 처음으로 제시했다. 엔셀라두스의 크기는 지름 500km에 불과하지만, 내부 바다에서 분출되는 수증기와 얼음이 토성의 고리 중 하나를 형성할 정도로 강력한 에너지를 보여준다. 텍사스대 아르노 마이유 연구원은 "엔셀라두스의 분출은 마치 화산이 용암 대신 얼음과 수증기를 우주로 뿜어내는 것과 같다"며 "이 현상은 지하 바다의 성분을 직접 탐사할 수 있는 '우주의 창'을 열어준다"고 말했다. 이처럼 엔셀라두스는 '얼음 밑의 바다'가 얼마나 오래, 어떤 조건에서 유지되는지를 밝힐 수 있는 결정적 관측 대상이다. 과학자들은 이번 연구가 향후 '엔셀라두스 샘플 귀환 탐사(Enceladus Sample Return Mission)' 계획의 과학적 근거를 강화할 것으로 기대하고 있다. 태양으로부터 멀리 떨어진 차가운 위성의 표면 아래, 수십억 년 동안 열과 물을 품고 있는 이 작은 천체는 "지구 밖 생명체 탐사의 최전선"으로 다시 떠올랐다. 지구 이외의 바다, 그리고 그 안의 생명을 향한 인류의 탐색은 지금, 토성의 얼음 달 위에서 새로운 장을 맞이하고 있다.
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[우주의 속삭임(154)] 토성 위성 '엔셀라두스', 북극에서도 열 누출 확인
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[우주의 속삭임(152)]달 채굴할 가치가 있는가⋯'헬륨-3' 두고 민간·국가 경쟁 가열
- 인류의 상상과 낭만의 대상이던 달이 이제는 탐욕의 대상이 되고 있다. 달 표면을 덮고 있는 얇은 토양층 '레골리스(regolith·표토)' 속에는 헬륨-3(He-3)을 비롯한 희귀 자원들이 다량 존재하는 것으로 알려져 있다. 과학자들은 오랫동안 이 자원이 차세대 핵융합 연료로 활용될 가능성에 주목해 왔고, 최근에는 이를 상업적으로 확보하려는 기업 간 경쟁이 본격화되고 있다. NASA에 따르면 달 표면은 두꺼운 바위, 돌, 먼지 층으로 덮여 있다. 이 먼지 투성이의 암석층을 달 표토라고 한다. 안정된 희귀 가스 동위원소인 헬륨-3은 태양풍에 의해 지구에서 발견되는 양을 훨씬 뛰어넘는 규모로 달에 축적됐다. 헬륨-3는 미래 핵융합 발전의 연료로 기대를 모을 뿐 아니라, 양자컴퓨터 냉각에 필수적인 고성능 극저온 냉장 장비의 핵심 소재로도 활용된다. 6일(현지시간) ZME사이언스에 따르면 헬륨-3는 이론적으로는 위험한 방사성 폐기물 없이 차세대 청정 핵융합로에 동력을 공급할 수 있다. 유럽 우주국(ESA)은 "헬륨-3는 방사성이 없으며 위험한 폐기물을 생성하지 않는다"고 밝혔다. 그러나 지구에서 발견되는 헬륨-3의 대부분은 핵연료 저장고에 있는 삼중수소가 서서히 붕괴되면서 생상되는데, 매년 수천 리터 정도만 생산도ㅓㅣㄴ다. 과학자들은 달에 최대 100만톤의 헬륨이 매장되어 있으며, 달 토양의 표층에 흩어져 있다고 추정한다. 7일 노틸러스에 따르면 핀란드의 극저온 기술 기업 블루포스(Bluefors)는 지난 9월 달 자원 채굴 스타트업 인터룬(Interlune)과 2028년부터 2037년까지 매년 최대 1000리터(265갤런)의 헬륨-3를 공급받는 3억 달러 규모의 계약을 체결했다. 이와 함께 아마존 창립자 제프 베이조스가 설립한 우주기업 블루오리진(Blue Origin)은 달의 헬륨-3, 물 얼음, 희토류 및 귀금속 등 매장 자원을 정밀 탐사하는 프로젝트 오아시스 계획을 발표했다. 달에는 철, 산소, 실리콘 등 산업적 가치가 높은 원소들도 풍부한 것으로 알려져 있다. 그러나 중국과 미국을 비롯해 후발주자인 러시아, 유럽, 인도 등에서 '달 자원 전쟁'의 열기가 높아지는 가운데, 실제 채굴의 경제성 확보는 여전히 난제다. 이슬라마바드 항공·안보연구센터의 무스타파 빌랄 연구원은 스페이스뉴스(SpaceNews) 기고에서 "새로운 달 탐사 경쟁의 승자는 국기를 꽂는 나라가 아니라, 장기적 인프라를 구축해 경제적 수익을 창출하는 국가가 될 것"이라고 지적했다. 현실적으로 달 탐사는 여전히 막대한 비용이 든다. 특히 채굴 장비와 자원을 싣고 왕복해야 하는 임무는 더욱 고비용 구조다. 2004년 추정에 따르면 지구에서 달까지의 왕복 비용은 1파운드당 약 1,000달러(약 137만 원)에 달했으며, 현재의 기술 수준에서도 이보다 낮아졌다고 보기는 어렵다. 기술 발전 속도가 가파른 만큼, 달은 더 이상 단순한 낭만의 상징에 머물지 않을 것으로 보인다. 다만 과학자들은 인류가 탐욕에 앞서 신중함을 잃지 않아야 한다고 경고한다. 달의 자원을 향한 손길이 결국 또 하나의 '지구적 착취'로 이어지지 않도록 하는 국제적 논의와 규범이 필요한 시점이다.
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[우주의 속삭임(152)]달 채굴할 가치가 있는가⋯'헬륨-3' 두고 민간·국가 경쟁 가열
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[기후의 역습(179)] 남극, 되돌릴 수 없는 변화 임박⋯"지구 해수면·생태계에 연쇄 충격"
- 지구 남극 대륙이 빙하, 해양, 생태계 전반에 걸쳐 되돌릴 수 없는 변화를 겪을 가능성이 커지고 있다는 연구 결과가 나왔다. 과학자들은 전 세계적으로 탄소 배출을 대폭 감축하지 않는다면 남극의 변화가 호주를 비롯한 전 지구적 기후 시스템에 심각한 파급을 초래할 것이라고 경고했다. 6일(현지시간) 사이언스데일리에 따르면 호주국립대(Australian National University·ANU)와 뉴사우스웨일스대(UNSW) 등 호주 주요 남극 연구기관 공동 연구진은 "남극 전역에서 대규모 변화가 동시에 진행 중이며, 이 과정들이 서로 긴밀히 연동돼 전 지구적 기후·해수면·생태계에 복합적 압력을 가하고 있다"고 밝혔다. 해당 내용은 국제학술지 네이처(Nature)에 발표됐다. 서남극 빙상, "붕괴 진행 중"…해수면 3m 상승 가능성 연구진은 특히 서남극 빙상(West Antarctic Ice Sheet·WAIS)을 "붕괴 위험이 가장 심각한 지역"으로 지목했다. 대기 중 이산화탄소 농도가 지금의 추세대로 상승할 경우, 서남극 빙상이 완전히 붕괴돼 전 세계 해수면이 최대 3미터 이상 높아질 수 있다고 경고했다. 호주 남극청(Australian Antarctic Division)의 수석 과학자이자 이번 연구의 주저자인 네릴리 에이브럼(Nerilie Abram) 박사는 "이미 남극의 빙하, 해양, 생태계 전반에서 급격한 변화가 감지되고 있으며, 지구 온도가 0.1도씩 높아질 때마다 상황은 더욱 악화될 것"이라고 말했다. 그는 "이러한 변화는 향후 세대에 걸쳐 돌이킬 수 없는 재앙적 결과를 낳을 것"이라고 덧붙였다. 해빙 급감·해양순환 약화…'피드백 루프' 가속화 에이브럼 박사는 "최근 남극 해빙의 급격한 감소는 또 다른 경고 신호"라며 "해빙이 사라지면 남극 주변 부유 빙붕(ice shelf)이 파도에 의해 더 쉽게 붕괴될 수 있다"고 설명했다. 해빙의 축소와 남빙양(Southern Ocean) 심층 해류 순환의 약화는 남극 해양 시스템이 예상보다 훨씬 높은 온도 변화에 취약하다는 사실을 시사한다. 해빙이 줄어들수록 태양열이 바다 표면에 더 많이 흡수돼 지역 온난화를 가속하는 '악순환'이 심화되고 있다. 호주 해안도시·기후에 직접적 타격 공동저자인 매슈 잉글랜드(Matthew England) UNSW 교수는 "남극의 급격한 변화는 호주에 직접적인 영향을 미칠 것"이라고 말했다. 그는 "해수면 상승으로 인한 해안 도시 피해, 해양 산소 감소로 인한 탄소 흡수 능력 저하, 남극 해빙 감소에 따른 지역 온난화 가속 등 복합적 충격이 불가피하다"고 분석했다. 잉글랜드 교수는 또 "남극 심층 해류 순환이 붕괴할 경우, 영양염이 표층으로 공급되지 않아 해양 생태계 전체가 붕괴될 위험이 있다"고 경고했다. 황제펭귄·크릴 등 남극 생태계 붕괴 조짐 해빙 감소는 남극 생태계에도 직접적인 위협으로 작용하고 있다. 잉글랜드 교수는 "황제펭귄 새끼들은 해빙 위에서 성장하는데, 최근 일찍 해빙이 깨지는 현상으로 인해 일부 개체군에서는 번식 실패가 연이어 발생하고 있다"고 말했다. 지난 10년 동안 일부 지역에서는 번식 실패가 여러 차례 반복되며 개체군 전체가 사라진 사례도 보고됐다. 연구진은 또 크릴(krill), 펭귄, 바다표범 등 남극 생태계 핵심종들의 개체수가 급감하고 있으며, 식물성 플랑크톤 역시 해양 온난화와 산성화로 피해를 입고 있다고 밝혔다. "1.5도 목표 지켜야"…온실가스 신속 감축만이 유일한 해법 에이브럼 박사는 "남극조약체계(Antarctic Treaty System)와 같은 국제 협력은 필수적이지만, 이미 진행 중인 기후변화의 영향을 막기에는 역부족"이라며 "온실가스 배출을 신속히 줄여 지구 온도 상승을 1.5도 이내로 억제하는 것이 유일한 해법"이라고 강조했다. 그는 "정부, 산업계, 지역사회 모두가 남극의 급속한 변화를 기후적응 계획에 반영해야 한다"며 "특히 호주와 같은 인접국은 이러한 변화를 국가 전략에 적극 포함해야 한다"고 촉구했다. 전 지구 과학 협력으로 남극 변화 추적 이번 연구는 호주 남극과학우수센터(ACEAS)를 중심으로, '남극 환경의 미래 확보(SAEF)', '호주 남극프로그램 파트너십(AAPP)', '호주 남극청(AAD)' 등 주요 기관이 참여했다. 또한 남아프리카공화국, 스위스, 프랑스, 독일, 영국 등 세계 각국의 남극 전문가들이 공동 참여했다. 이번 연구는 호주 정부의 장기 계획인 '남극과학 10년 전략(2025~2035)'의 일환으로, 지구 최남단 지역에서 벌어지고 있는 급속한 변화를 과학적으로 규명하고 대응 방안을 마련하기 위한 글로벌 협력의 중요한 이정표로 평가된다. 전문가들은 "남극의 변화는 더 이상 먼 미래의 경고가 아니라, 이미 현실이 되고 있다"며 "지구 기후체계의 최후 방어선이 무너질지 여부는 인류의 감축 의지에 달려 있다"고 경고했다.
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- ESGC
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[기후의 역습(179)] 남극, 되돌릴 수 없는 변화 임박⋯"지구 해수면·생태계에 연쇄 충격"
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[신소재 신기술(205)] 케블라보다 강한 방탄섬유 개발⋯탄소나노튜브 결합 '초고강도 신소재' 등장
- 수십년 간 방탄복과 장갑차의 핵심 소재로 사용돼 온 케블라(Kevlar) 보다 더 강하고 유연한 소재가 개발됐다. 중국 베이징대 진장(靳章) 교수 연구팀이 케블라보다 강하고 유연하며, 총탄 저지 능력이 월등한 복합 신소재 섬유를 개발했다. 이번에 개발된 '초고강도 아라미드 복합섬유'는 기존 케블라에 사용되는 방향족 폴리아미드(아미드) 구조에 탄소나노튜브(Carbon Nanotube)를 결합한 형태다. 연구팀은 이 두 소재를 단순히 혼합하는 대신 고분자 사슬과 탄소나노튜브를 직선적이고 평행하게 정렬시키는 '다단 신장(stretching)' 공정을 적용해 결합력을 극대화했다. 이 정렬 구조 덕분에 충격 시 섬유 내부 사슬이 미끄러지지 않아 훨씬 많은 에너지를 흡수할 수 있다. 연구팀은 "이번 연구는 초고강도와 초고인성을 동시에 구현한 아라미드 섬유 제작의 새로운 전략을 제시했다"며 "섬유 내 분자 정렬과 나노 결합 구조가 강도 향상의 핵심"이라고 밝혔다. 해당 연구는 국제 학술지 매터(Matter)에 게재됐다. 연구 내용은 웹사이트 PHYS와 과학기술 전문매체 뉴사이언티스트 등이 다루었다. 실험 결과, 새 소재의 '동적 강도(dynamic strength)'는 기존 아라미드 섬유보다 현저히 높았으며, 에너지 흡수 능력은 706.1메가줄/㎥로 기존 최고 기록을 두 배 이상 뛰어넘었다. 특히 두께 1.8mm의 이 섬유 시트는 총탄을 막아낼 만큼의 높은 방호력을 보였으며, 동일 두께의 케블라 섬유보다 약 3배 더 강한 것으로 평가됐다. 향후 방탄복, 헬멧, 군요 차량은 물론 항공우주용 보호소재로의 응용 가능성이 높다고 연구팀은 전망했다. 한편, 케블라는 1973년 미국 듀폰(DuPont)사가 아라미드 섬유의 상용화에 성공해 개발한 내열성 합성섬유다. 강철보다 5배 강한 인장력을 지녀 수십 년간 방호용 섬유의 표준으로 사용돼 왔다. 아라미드(Aramid)는 미국 듀폰의 케블라, 일본 테이진(帝人)의 트와론, 한국 코오롱의 헤라크론 등 소수의 기업만이 독점기술을 보유한 기술집약적 소재다. 현존하는 섬유 중 가장 강한 소재인 아라미드는 섭씨 500도(℃)에도 연소되지 않는 뛰어난 내열성과 화학약품에 대한 내약품성을 지닌다. 그러나 섬유를 더 강하게 만들면 취성이 커지는 한계가 있어 '강도와 인성의 동시 확보'는 오랜 숙제로 남아 있었다. 이번 연구는 그 난제를 해결한 것으로 평가된다. 과학계는 이번 성과가 "케블라 이후 50년 만의 혁신"이라며, 초경량·초내구 방호소재 시대의 개막을 예고했다. ◇ 참고 문헌: Jiajun Luo 외, 동적 강도 최대 10 GPa 및 동적 인성 최대 700 MJ m−3를 갖는 아라미드 섬유, Matter (2025). DOI: 10.1016/j.matt.2025.102496
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[신소재 신기술(205)] 케블라보다 강한 방탄섬유 개발⋯탄소나노튜브 결합 '초고강도 신소재' 등장
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[글로벌 핫이슈] AI 거장 제프리 힌턴 "기술기업, 이윤 위해 인간 노동 대체 불가피"
- '인공지능(AI)의 대부(Godfather of AI)'로 불리는 제프리 힌턴(Geoffrey Hinton)이 "AI 혁명은 인간의 노동을 대체하지 않고서는 경제적으로 지속될 수 없다"고 경고했다. 힌턴은 지난 10월 31일(현지시간) 블룸버그와의 인터뷰에서 "기술기업이 돈을 벌기 위해서는 인간의 노동을 반드시 더 저렴한 것으로 대체해야 한다(Not might. Not could. Have to)"며 "AI가 인간의 일을 보조한다는 미화된 서사는 현실의 경제 논리와 맞지 않는다"고 지적했다. 현재 마이크로소프트, 메타, 알파벳(구글 모회사), 아마존 등 주요 글로벌 기술기업은 올해 3600억 달러(약 515조원)에서 내년 AI 관련 설비 투자에만 4200억 달러(약 580조원)를 투입할 것으로 예상된다. 이는 올해보다 17% 늘어난 규모로, 힌턴은 "이 정도의 투자를 회수하려면 자동화 이외의 선택지는 없다"고 분석했다. 이번 발언은 그가 지난 9월 파이낸셜 타임스와의 인터뷰에서 "AI가 대규모 실업과 엄청난 수입 증가를 가져올 것"이라며 자본부의 체제의 영향이라고 말한 것과 일맥 상통한다고 포천은 짚었다. 오픈AI(OpenAI)는 엔비디아·브로드컴·오라클과 약 1조달러 규모의 인프라 파트너십을 체결한 바 있다. 기업인 마리오 나우팔은 "이건 단순히 챗봇을 위한 인프라가 아니라, 대규모 노동 대체를 위한 기반"이라고 평가했다. 실제로 챗GPT 출시 이후 전 세계 일자리 공고는 약 30% 감소했다. 아마존은 '효율성 개선'이라는 명목으로 지난주 1만4000명을 감원했으며, 대부분 중간 관리자급이었다. 앤디 재시 CEO는 "AI의 광범위한 도입으로 인력이 줄어들 것"이라고 내부 메모를 통해 밝혔다. 힌턴은 "AI는 핵무기와 달리 선한 목적에도 활용될 수 있다"며 "의료와 교육 분야에서 사회가 올바르게 조직된다면 막대한 이익을 가져올 수 있다"고 말했다. 그러나 그는 "그 혜택이 인간 전체의 번영으로 이어지려면 사회적 재편이 필수적"이라고 강조했다. AI 혁명이 생산성을 폭발적으로 높이는 동시에 소비 기반인 노동시장을 약화시키는 '일자리 없는 성장(Jobless Growth)'으로 이어질 수 있다는 우려도 커지고 있다. 힌턴은 "향후 3년간 지식노동의 20~30%가 사라질 가능성이 있다"며 "특히 초급 분석가, 코더, 디자이너 등의 업무는 이미 AI가 대체 중이며, 중간관리직의 역할도 점차 줄어들 것"이라고 내다봤다. 전문가들은 이러한 흐름이 기업 구조 자체를 바꿔놓을 것으로 보고 있다. 인간은 AI의 산출물을 검수하고 윤리적 책임을 지는 'AI 편집자(AI editor)'로 전환되는 반면, 실제 의사결정과 생산 과정은 알고리즘이 주도하는 형태로 재편될 수 있다는 전망이다. 힌턴은 "AI는 인류가 만들어낸 가장 강력한 도구이지만, 그 통제권이 소수 기업의 이윤 논리에 종속된다면 결과는 불평등의 심화일 것"이라며 "AI가 진정한 진보가 되려면 기술이 아닌 사회 시스템의 혁신이 선행돼야 한다"고 경고했다. 한편, 제프리 힌턴은 인공 신경망 연구로 유명한 영국-캐나다 컴퓨터 과학자, 인지 과학자, 인지 심리학자로 'AI의 대부'로 불린다. 2024년 그는 "인공 신경망을 이용한 머신 러닝을 가능하게 하는 기초적인 발견과 발명"으로 존 홉필드와 함께 노벨 물리학상을 공동 수상했다. 노벨살 수상 바로 1년 전인 힌턴은 2023년 "AI의 위험에 대해 자유롭게 이야기하고 싶었다"며 10년 동안 부사장겸 엔지니어링 펠로우로 일했던 구글에서 공개적으로 사임했다.
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[글로벌 핫이슈] AI 거장 제프리 힌턴 "기술기업, 이윤 위해 인간 노동 대체 불가피"
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[퓨처 Eyes(108)] MIT, '초소형 분자 실험실'로 원자핵 내부 첫 탐사 성공
- 우주가 텅 비어있지 않은 것은 기적에 가깝다. 138억 년 전 빅뱅(Big Bang) 직후, 세상은 물질과 그 거울상인 반물질로 똑같이 나뉘어 있었다. 이 둘은 만나면 빛을 내며 쌍소멸(雙消滅)하는 운명이었다. 만약 이론대로 이들이 완벽한 대칭을 이뤘다면, 우주는 텅 빈 빛으로만 가득 찼어야 한다. 하지만 '무언가'가 그 균형을 깼고, 물질만 남아 지금의 우주와 우리가 존재하게 됐다. 현대 물리학의 가장 큰 수수께끼인 이 '대칭 위반'의 증거를 찾기 위해 미국 매사추세츠 공과대학교(MIT) 연구진이 원자핵 내부의 비밀을 직접 들여다볼 수 있는 획기적인 길을 열었다. 이는 원자 자신의 전자를 '소통 수단(communicator)'으로 활용하는 혁신적인 접근법으로, 수 킬로미터에 달하는 거대한 입자 가속기 대신, 분자(molecule) 자체를 '초소형 정밀 실험실'로 활용하는 새로운 기술이다. 연구팀은 이 방법을 통해 원자 자신의 전자가 핵 내부를 탐사하고 그 정보를 밖으로 가져오도록 하는 데 성공했다. 핵물리학 분야의 중대한 진전이라는 평가다. 현대 물리학의 근간인 '표준 모형(Standard Model)'은 물리학자들이 가진 '우주 규칙서'에 비유할 수 있다. 그러나 이 규칙서의 첫 장부터 '왜 물질만 남았는지'를 설명하지 못하는 치명적인 오류가 있는 셈이다. 과학자들은 이 완벽해야 할 저울을 한쪽(물질)으로 기울게 한 '보이지 않는 손', 즉 '기본 대칭 위반(violation of fundamental symmetries)'의 추가 근원을 찾고 있다. 그리고 그 강력한 증거가 특정 원자의 핵 내부에 숨어있을 것으로 추정해왔다. 문제는 원자핵 내부를 정밀하게 관측하는 것이 극도로 어렵다는 점이다. 역사적으로, 이 미시 세계를 탐구하기 위해 인류는 수 킬로미터에 걸쳐 퍼져 있는 거대한 '입자 가속기'에 의존해왔다. 입자 가속기는 전자나 양성자 같은 입자들을 빛에 가까운 속도로 가속시켜 목표물인 원자핵에 강력하게 충돌시킨다. 이 충격으로 원자핵이 산산조각 날 때 나오는 파편들을 분석해 내부 구조를 역추적하는 방식이다. 거대 가속기 대체할 '분자 실험실' 그러나 미국 매사추세츠 공과대(MIT) 연구팀은 이러한 패러다임을 전환하는 접근법을 택했다. 연구팀은 지난 10월 23일 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 발표한 논문에서, 원자핵을 부수는 대신 '분자' 환경을 이용해 원자핵 내부를 '탐색'하는 방법을 고안했다. 이는 분자 중심의 접근법을 사용하여 핵 구조를 직접 탐사하는 더 접근하기 쉬운 방법이다. 연구팀이 사용한 물질은 '플루오린화 라듐(Radium monofluoride, RaF)'이라는 특수 분자다. 연구팀은 라듐(Radium) 원자와 플루오린(Fluorine) 원자를 화학적으로 결합시켰다. 연구팀은 이 분자 구조 내에서 라듐 원자 궤도를 도는 전자의 에너지 수준을 세심하게 측정했다. 이 설정은 사실상 소형 입자 충돌기를 모방한 것으로, 전자를 가두고 전자가 때때로 핵을 뚫고 들어가 그 구성 요소와 상호작용하는지 확인할 수 있게 해준다. 핵심은 원자가 분자라는 더 큰 구조물 내부에 갇히면, 그 궤도를 도는 전자들 역시 분자 내부의 강력한 전기장으로부터 막대한 영향을 받는다는 점이다. 논문의 공동 저자인 실비우-마리안 우드레스쿠 박사는 "이 방사성 원자(라듐)를 분자 내부에 넣으면, 그 전자가 경험하는 내부 전기장은 우리가 실험실에서 인공적으로 생성하고 적용할 수 있는 전기장보다 몇 차수나 더 크다"라며 "이 구성은 어떤 면에서 분자가 거대한 입자 충돌기처럼 작동하여 라듐의 핵을 탐사할 더 나은 기회를 제공한다"고 설명했다. 이 강력한 내부 전기장은 라듐 원자의 전자들을 사실상 '압착'시키는 효과를 낸다. 이렇게 행동반경이 좁아진 전자들은 원자핵 주변을 맴돌다가, 핵 내부로 잠시 '스며들어갈' 확률이 극적으로 높아진다. 핵 정보 빼내 온 '전령 전자' 연구팀은 이렇게 생성한 플루오린화 라듐 분자를 포획해 냉각시킨 뒤, 진공 챔버를 통해 조심스럽게 이동시키며 분자와 상호작용하도록 맞춤 제작한 레이저 빛을 쏘였다. 이 레이저를 통해 라듐 전자의 에너지 상태를 정밀하게 측정한 결과, 예상치와 미세한 '에너지 변화(shift)'가 있음을 감지했다. 이 에너지 변화는 비록 분자를 들뜬 상태로 만드는 데 사용된 레이저 광자 에너지의 약 100만분의 1에 불과할 정도로 극히 미미했다. 그러나 이 '미묘한 불일치'야말로, 전자가 핵 외부가 아닌 '핵 내부'로 분명히 진입했으며, 그 안의 양성자 및 중성자들과 상호작용했다는 결정적인 증거가 됐다. 핵을 방문하고 빠져나온 전자가 핵 내부의 중요 정보를 전달하는 에너지 변화를 회수하여 외부 세계로 전달하는 '전령(messenger)' 역할을 충실히 수행한 것이다. 논문의 제1 저자인 셰인 윌킨스 박사는 "우리는 핵과 핵 외부 전자 간의 상호작용이 어떤 모습인지 이미 알고 있다"라며 "이 전자 에너지를 매우 정밀하게 측정했을 때, 전자가 핵 외부에서만 상호작용한다고 가정한 예상치와 정확히 일치하지 않았다. 이는 그 차이가 반드시 핵 내부에서의 전자 상호작용 때문임을 말해준다"고 설명했다. 우주 비밀의 열쇠, '배 모양' 라듐 핵 그렇다면 연구팀은 왜 수많은 원소 중에 하필 '라듐'을 선택했을까? 대부분의 원자핵은 완벽한 '공 모양'이라 대칭이 깨진 신호를 찾기 어렵다. 하지만 라듐의 핵은 럭비공처럼 한쪽이 더 불룩한 비대칭 '배(pear) 모양'을 하고 있다. 이론가들은 바로 이 독특한 기하학적 구조가, 우리가 찾고 있는 미세한 '대칭 위반' 신호를 수백 배 이상 '증폭'시켜 관측 가능한 수준으로 만들어줄 특별한 실험실이라고 예측해왔다. 논문의 공동 저자인 로널드 페르난도 가르시아 루이스 MIT 부교수는 "라듐 핵은 전하와 질량이 비대칭이라는 매우 이례적인 특성 때문에, 이러한 대칭성 깨짐을 증폭시키는 역할을 할 것으로 예측한다"고 말했다. 그의 연구 그룹은 이 라듐 핵에서 대칭 위반의 징후를 찾기 위한 방법 개발에 주력해왔다. 물론 라듐 핵을 탐사하는 데는 여러 가지 어려움이 따른다. 라듐은 자연 방사성 원소이며 반감기(수명)가 짧다. 연구팀은 플루오린화 라듐을 소량만 생산할 수 있었기 때문에, 관련 상호작용을 포착하기 위해서는 극도로 민감한 측정 기술이 필수였다. "핵 내부 지도 그릴 것"…물질-반물질 수수께끼 풀린다 이번 성공으로 연구팀은 원자핵 내부의 '자기 분포(magnetic distribution)'를 측정할 수 있는 길을 열었다. 원자핵 속의 양성자와 중성자는 각각 작은 자석처럼 행동하는데, 이 자석들의 방향이 핵 내부의 공간 배열에 따라 어떻게 달라지는지(어떻게 정렬되어 있는지) 상세히 규명할 수 있게 됐다. 가르시아 루이스 교수는 "우리는 이제 핵 내부를 들여다볼 수 있다는 증거를 가졌다"라며 "이는 배터리의 전기장을 측정하는 것과 같다. 사람들은 배터리 외부의 전기장은 측정할 수 있지만, 배터리 내부를 측정하는 것은 훨씬 더 어렵다. 그리고 우리가 지금 할 수 있는 일이 바로 그것"이라고 이번 성과의 의미를 비유했다. 연구팀의 다음 목표는 핵 내부의 힘 분포를 매핑하기 위해, 이 플루오린화 라듐 분자들을 더 낮은 온도로 냉각시키고, '배 모양' 핵의 방향을 원하는 대로 정밀하게 제어하는 기술을 확립하는 것이다. 현재는 분자 속의 라듐 핵이 무작위 방향으로 있지만, 그 방향을 통제할 수 있으면 더 정밀한 측정으로 핵 내부의 힘 분포를 상세히 규명하고, 마침내 우주론의 난제인 기본 대칭 위반의 증거를 탐색할 수 있다. 가르시아 루이스 교수는 "라듐 함유 분자는 자연의 기본 대칭 위반을 탐색하는 데 매우 민감한 시스템이 될 것으로 예측한다"며 "(우리는) 이제 그 탐색을 수행할 방법을 가졌다"고 말했다. 연구팀은 앞으로 이 새로운 방법으로 라듐의 특성을 더 탐구하여, 우리 우주의 구조에 대한 새로운 진실을 밝혀낼 수 있을 것으로 기대한다. 이 연구는 미국 에너지부(U.S. Department of Energy)의 지원을 받았다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(108)] MIT, '초소형 분자 실험실'로 원자핵 내부 첫 탐사 성공
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[신소재 신기술(202)] 표고버섯으로 구동되는 컴퓨터 메모리⋯'생체 기반 반도체' 가능성 열렸다
- 미국 오하이오주립대 과학자들이 표고버섯(Lentinula edodes)에서 자라는 균사체(mycelium)를 활용해 정보 저장 기능을 갖춘 컴퓨터 메모리 소자를 구현했다. 기존 실리콘 기반 메모리와 유사한 성능을 확보하면서도 저비용·고확장성과 친환경성을 갖춘 차세대 기술로 주목받는다. 연구팀은 버섯의 뿌리 역할을 하는 균사체 구조가 전기·화학 신호로 정보를 전달하는 신경망과 유사하다는 점에 착안했다. 균사체 조직을 건조해 회로에 연결한 뒤 전류를 흘려보내자, 이전의 전기적 상태를 기억하는 '멤리스터(memristor)' 특성이 나타났다. 이는 뇌 신경세포 사이의 시냅스 역할을 모사할 수 있는 핵심 기술이다. 해당 연구에 대해서는 오하이오 스테이트 뉴스, 사이언스 얼럿, IFL사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 연구팀은 새로운 멤리스터의 성능을 연구하기 위해 표고버섯과 양송이버섯 샘플을 배양했다. 배양을 완료한 뒤 장기 생존 가능성을 확보하기 이해 탈수 과정을 거친 후, 특수 전기 회로에 연결하고 다양한 전압과 주파수에 연결했다. 연구 결과에 따르면 '머쉬리스터(mushristor)'로 불린 이 소자는 초당 약 5850회(약 170마이크로초 간격)의 신호 전환 성능을 보여, 상용 저속 메모리와 비슷한 수준을 기록했다. 오하이오주립대 소속 연구자 존 라로코(John LaRocco) 박사는 "생물학적 신경활동과 유사한 방식으로 작동하는 칩은 대기전력 소모가 작아 경제적 이점이 크다"고 설명했다. 정확도는 약 90%로, 버섯을 사용한 특이한 시스템으로서는 놀라운 수치였지만 실용적인 저장 장치를 만들기 위해서는 개선해야 할 부분이 있음을 보여줬다. 연구팀은 내구성과 방사선 저항성이 뛰어난 표고버섯 종을 선택해, 페트리 접시에서 균사체를 성장시킨 뒤 자연 건조 과정을 거쳐 소자로 활용했다. 다만 전압이 높을수록 성능 저하가 나타나 추가 균사체를 병렬 연결해 보완하는 방식으로 실험을 이어갔다. 라로코 박사는 "균사체(곰팡이) 전자공학은 새로운 개념은 아니지만, 지속 가능한 컴퓨팅 시스템 개발에 이상적인 후보로 부상했다"고 말했다. 균사체 메모리스터는 생분해성으로, 기존 메모리스터나 반도체보다 제조 비용이 저렴해 전기 낭비를 최소화하기 때문이다. 기존 반도체는 종종 고가의 희토류 광물과 데이터 센터의 막대한 에너지를 필요로 한다. 그는 "균사체를 컴퓨팅 기판으로 활용한 연구는 직관적이지 않은 환경에서 이전에도 시도된 바 있으나, 우리의 연구는 이러한 메모리스티브 시스템 중 하나를 한계까지 끌어올리려 시도한 것"이라고 설명했다. 이번 기술이 즉각 대중용 컴퓨팅 장비에 적용되기에는 한계가 있으나, 연구진은 개인용 장치부터 항공우주 분야까지 다양한 응용 가능성을 제시했다. 표고버섯은 방사선에 강한 것으로 알려져 있다. 이에 연구팀은 표고버섯으로 만든 장치는 우주 탐사에 적합할 것이라고 말했다. 라로코 박사는 "필요한 것은 퇴비 더미와 간단한 전자장비 정도"라며 "균류 기반 컴퓨팅 연구는 지금 당장도 시작할 수 있는 영역"이라고 말했다. 유기 멤리스터는 아직 초기 개발 단계에 있지만 연구진은 논문에서 "컴퓨팅의 미래는 균류(fungal)일 수 있다"고 표현했다. 이번 연구 성과는 미국 공공과학 도서관 온라인 학술지 '플로스 원(PLOS One)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(202)] 표고버섯으로 구동되는 컴퓨터 메모리⋯'생체 기반 반도체' 가능성 열렸다
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[ESGC] 해양 플라스틱, 사라지지 않았다⋯'표면→심해' 오가는 오염 순환 밝혀져
- 전 세계 과학자들이 오랜 기간 의문을 가져왔던 "바다 속 플라스틱은 어디로 가는가"에 대한 답이 조금씩 드러나고 있다. 해양 표면에서 발견되는 플라스틱 양은 유입량에 비해 지나치게 적다는 이른바 '실종된 플라스틱(missing plastic)' 문제를 두고, 국제 연구진이 새로운 해석을 제시했다. 영국 런던 퀸 메리 대학 지리 및 환경 과학과의 과학자들은 부력이 있는 플라스틱이 수중을 통해 어떻게 가라앉는지 보여주는 간단한 모델을 개발했으며, 바다 표면에서 플라스틱 폐기물을 제거하는 데 100년 이상 걸릴 수 있다고 예측했다. 최근 발표된 연구에 따르면, 바다에 떠다니는 플라스틱은 단순히 해안선으로 밀려오거나 표면에서 부유한 채 남는 것이 아니다. 태양광, 파도, 미생물에 의해 수십 년에 걸쳐 서서히 분해되며 미세 플라스틱으로 변한 뒤, 해양 유기물 입자인 '마린 스노우(marine snow)'와 결합해 심해로 천천히 가라앉는다. 다시 부유층으로 떠오르는 과정까지 반복되며, 바다는 사실상 플라스틱을 위아래로 순환시키는 '자연 오염 컨베이어벨트' 역할을 수행하고 있다는 것이다. 마린 스노우(marine snow)는 바다에 있는 눈(snow)으로 비유된다. 즉, 사멸한 플랑크톤과 기타 유기 입자로 이루어진 작고 끈적거리는 조각들이 뭉쳐서 천천히 가라앉으며, 미세 플라스틱처럼 달라붙은 조각들을 깊은 바다로 운반한다. 연구팀은 컴퓨터 모델링을 통해 플라스틱의 장기 분해 과정, 해수 중 입자와의 결합, 해류 이동 등을 종합적으로 분석했다. 그 결과, 바다에 유입된 부유성 플라스틱의 약 10%는 100년이 지나도 여전히 수면 근처에 남아 있을 가능성이 높은 것으로 나타났다. 나머지는 미세화와 침강 과정을 거쳐 심해로 이동하지만, 이 또한 극도로 느린 속도로 진행된다. 연구는 또 하나의 우려를 지적했다. 미세 플라스틱이 마린 스노우와 대량 결합할 경우, 탄소와 영양분을 심해로 운반하는 해양 '생물학적 펌프' 기능을 저해할 수 있다는 것이다. 이는 해양 생태계뿐 아니라 지구 기후 조절 기능까지 영향을 미칠 잠재적 위험 요소로 꼽힌다. 전문가들은 플라스틱 오염이 단순 청소나 수거로 해결될 문제가 아니라고 강조하고 있다. 이미 수십 년 전 바다로 유입된 플라스틱이 지금도 미세 플라스틱을 생성하며 새로운 오염원을 제공하고 있기 때문이다. 생산·사용·폐기 전 과정에 걸친 구조적 감축 없이는 해양 오염이 수 세대 동안 지속될 것이라는 게 연구진의 진단이다. 연구팀은 "해양은 결국 모든 것을 연결한다"며 "오늘 떠다니는 플라스틱은 언젠가 심해로 가라앉고, 다시 형태를 바꿔 우리 앞에 나타날 것"이라고 경고했다. 런던 퀸 메리 대학 지리학 및 환경 과학과의 논문 주저자인 난 우 박사는 "사람들은 바다 속 플라스틱이 그냥 가라앉거나 사라진다고 생각하는 경우가 많다. 하지만 저희 모델은 대부분의 크고 부력이 있는 플라스틱이 수면에서 천천히 분해되어 수십 년에 걸쳐 더 작은 입자로 분해된다는 것을 보여준다. 이 작은 조각들은 바다의 눈과 함께 해저에 도달할 수 있지만, 이 과정에는 시간이 걸린다. 100년이 지난 후에도 원래 플라스틱의 약 10%가 여전히 수면에서 발견될 수 있다"고 지적했다. 런던 퀸 메리 대학교 지리 및 환경 과학과의 공동 저자이자 프로젝트 책임자인 케이트 스펜서 교수는 "이 연구는 미세하고 끈적끈적한 부유 퇴적물이 미세 플라스틱의 이동과 이동을 조절하는 데 얼마나 중요한지를 보여주는 저희의 광범위한 연구의 일환이다. 또한 미세 플라스틱 오염은 세대를 거쳐 이어지는 문제이며, 우리가 내일 당장 플라스틱 오염을 막더라도 우리 후손들은 여전히 바다를 정화하기 위해 노력할 것임을 시사한다"고 말했다. 이번 연구는 지난 23일 영국 왕립학회 학술지(Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences)에 게재됐다.
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- ESGC
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[ESGC] 해양 플라스틱, 사라지지 않았다⋯'표면→심해' 오가는 오염 순환 밝혀져
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[우주의 속삭임(150)] 20광년 밖 '슈퍼 지구' 발견⋯외계 생명 탐사의 새 이정표
- 지구에서 불과 20광년 떨어진 곳에서 새로운 '슈퍼 지구(super-Earth)'형 외계 행성이 발견됐다. 차세대 망원경으로 외계 생명체 존재 가능성을 탐사할 수 있는 유력 후보로 주목받고 있다. 미국 펜실베이니아주립대 연구진을 포함한 국제 공동 연구팀은 최근 왜성(矮星) 'GJ 251'을 공전하는 외계 행성 'GJ 251 c'를 발견했다고 23일(현지시간) 밝혔다. 연구진은 이 행성이 지구 질량의 약 4배로 추정되며 암석형 행성일 가능성이 높다고 밝혔다. 해당 연구는 같은날 학술지 천문학 저널(The Astronomical Journal)에 발표했다. 연구를 이끈 수브라스 마하다반 펜실베이니아주립대 교수는 "이 행성은 '골디락스 존(Goldilocks Zone)'이라 불리는 거주 가능 구역에 위치해 있어, 액체 상태의 물이 존재할 수 있다면 생명체가 서식할 환경을 갖췄을 가능성이 있다"고 설명했다. ‘골디락스 존'은 천문학과 행성과학에서 생명체가 존재할 수 있는 '적당한 거리의 영역'을 뜻하는 용어다. 영국 동화 골디락스와 세 마리 곰(Goldilocks and the Three Bears)에서 유래했다. 이 이야기에서 주인공 골디락스는 너무 뜨겁지도, 너무 차갑지도 않은 '딱 알맞은' 죽(porridge)을 고른다. 이와 같은 맥락으로, 천문학자들은 별과 행성 사이의 거리 중 생명체가 살기에 '딱 알맞은' 온도 조건이 유지되는 구간을 '골디락스 존'이라고 부른다. 이번 발견은 약 20년에 걸친 장기 관측 데이터와 정밀 분광 분석을 결합해 얻은 결과다. 연구진은 미국 텍사스 맥도널드 천문대의 허비-에벌리 망원경에 장착된 고정밀 근적외선 분광기 '거주가능 구역 행성 탐색기(HPF·Habitable-Zone Planet Finder)'를 이용해 이 행성을 포착했다. HPF는 펜실베이니아주립대가 설계·제작을 주도했으며, 거주가능 구역 내 지구형 행성을 탐색하기 위해 개발된 장비다. 연구진은 항성 'GJ 251'의 미세한 진동, 즉 도플러 효과로 인한 '별빛의 흔들림'을 정밀 분석해 이 행성의 존재를 확인했다. 먼저 기존에 알려진 내행성 'GJ 251 b'의 주기(14일)를 보정한 후, 새로 관측된 54일 주기의 강한 신호를 포착함으로써 더 큰 질량을 가진 외행성의 존재를 입증했다. 이후 연구진은 애리조나 키트피크 국립천문대의 NEID 분광기를 이용해 같은 신호를 재확인했다. 연구를 총괄한 코리 비어드(캘리포니아대 어바인 캠퍼스 박사)는 "이번 발견은 관측 기술과 데이터 분석이 결합된 최첨단 과학의 성과"라며 "향후 대형 지상망원경이 가동되면 이 행성을 직접 관측해 대기 성분을 분석할 수 있을 것"이라고 말했다. 행성 탐사는 항성의 활동(별의 자기폭풍이나 흑점 등)이 행성의 신호로 오인되는 어려움이 크다. 이를 극복하기 위해 연구진은 다양한 파장에서 나타나는 신호의 변화를 비교·분석하는 복합 계산 모델을 활용했다. 마하다반 교수는 "항성의 잡음 속에서 미세한 신호를 구분하는 것은 매우 정교한 분석이 필요한 작업"이라며 "이번 연구는 복합 데이터 과학과 첨단 분광 기술이 결합한 대표적 사례"라고 설명했다. 이 발견은 펜실베이니아주립대 계산·데이터과학연구소(ICDS)와 미국 국립과학재단(NSF), 미 항공우주국(NASA), 하이징-사이먼스 재단의 지원을 받아 수행됐다. 펜실베이니아주립대 천문학과의 에릭 포드 교수는 "이번 연구는 다학제적 협력의 모범"이라며 "정교한 통계 분석과 고해상도 데이터를 결합함으로써 미래의 외계 생명 탐사에 새로운 길을 열었다"고 말했다. 현재 기술로는 이 행성을 직접 촬영하거나 대기 조성을 확인하기 어렵지만, 30m급 차세대 지상 망원경이 가동되면 대기 중 생명활동의 화학적 징후를 탐색할 수 있을 것으로 기대된다. 마하다반 교수는 "우리가 찾는 것은 단지 행성이 아니라, 생명이 존재할 수 있는 또 다른 지구의 가능성"이라며 "이번 발견은 향후 10년 내 생명체 탐색의 결정적 단서를 제공할 중요한 대상"이라고 밝혔다.
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[우주의 속삭임(150)] 20광년 밖 '슈퍼 지구' 발견⋯외계 생명 탐사의 새 이정표
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[퓨처 Eyes(107)] 138억년 우주론의 심장 '인플라톤', 그 가설의 종언
- 우주론의 교과서가 반세기 만에 다시 쓰일 중대한 기로에 서 있다. 우주의 탄생을 설명하는 표준 이론 '빅뱅 이론'의 핵심 가설 '우주 급팽창(cosmic inflation)'의 오랜 숙제를 풀 새로운 모델이 등장했기 때문이다. 스페인과 이탈리아 공동 연구팀은 빅뱅 직후 우주를 부풀린 동력원으로 지목됐던 미지의 입자 '인플라톤(inflaton)' 없이도, 태초의 시공간을 뒤흔든 '중력파(Gravitational waves)'만으로 우주의 기원과 구조를 완벽하게 설명할 수 있다는 혁신적인 이론을 제시했다. 아인슈타인의 100년 묵은 아이디어를 되살려낸 이 이론은, 오직 중력과 양자역학만으로 우주 창조의 비밀을 풀 수 있음을 증명하며 학계의 폭발적인 관심을 받고 있다. 지난 2025년 7월, 미국 물리학회(American Physical Society)가 발행하는 세계적 권위의 학술지 '피지컬 리뷰(Physical Review)'에는 '인플라톤 없는 급팽창(Inflation without an inflaton)'이라는 제목의 기념비적인 논문 한 편이 실렸다. 바르셀로나 대학교의 라울 히메네스 교수가 이끄는 4인의 과학자팀은 이 논문을 통해 기존 빅뱅 이론의 패러다임을 전환할 새로운 모델을 제안했다. 이들의 주장은 놀랍고도 명료하고 우아하다. 우주를 지금의 모습으로 빚어낸 창조의 싸앗은 정체불명의 '유령 입자'가 아니라, 마치 잔잔한 호수에 돌을 던졌을 때 퍼져나가는 물결처럼 시공간 자체에 새겨진 미세한 파동, 즉 중력파라는 것이다. 우주 표준론의 아킬레스건, '인플라톤' 기존 표준 우주론에 따르면, 약 138억년 전 빅뱅 직후 우주는 1초도 안 되는 눈 깜짝할 사이보다 짧은 찰나에 상상을 초월하는 속도로 팽창했다. '우주 급팽창'이라 불리는 이 현상은 현재 우주가 거대 규모에서 놀랍도록 평탄하고 균일한 이유를 설명하는 가장 유력한 가설이었다. 하지만 이 이론에는 치명적인 공백이 있었다. 대체 무엇이 이 상상조차 힘든 팽창을 일으켰는가. 이론의 성립을 위해 여러 변수들이 극도로 정밀하게 맞아떨어져야 한다는 복잡성도 문제였다. 과학자들은 이 수수께끼를 풀기 위해 '인플라톤'이라는 가상의 입자를 무대 위로 불러냈다. 이 입자가 가진 막대한 에너지가 급팽창의 동력원이었다는 설명이다. 그러나 지난 수십 년간 수많은 노력이 있었음에도 인플라톤의 존재는 단 한 번도 실험적으로 관측되거나 증명되지 못했고, 현대 우주론의 가장 큰 아킬레스건으로 남아있었다. 아인슈타인의 100년 된 유산, 해답을 품다 연구팀은 바로 이 지점에서 과감한 역발상을 시도했다. 증명되지 않는 가상의 존재에 의존하는 대신, 이미 그 존재가 증명된 가장 근본적인 물리 현상에서 답을 찾고자 한 것이다. 그들이 주목한 것은 100여년 전 아인슈타인이 예측했던 시공간의 메아리 '중력파'였다. 연구팀은 전통적인 우주론의 틀을 벗어나 양자 물리학의 렌즈로 우주를 들여다봤다. 그 결과 빅뱅 빅후 극도의 혼돈 상태에서 발생한 미세한 중력하들이 서로 간섭하고 상호작용하며 2차효과로 미세한 밀도의 차이를 만들어냈음을 규명했다. 연구팀은 이 아이디어를 '더시터르 공간(De Sitter space)'이라는 수학적 구조와 연결했는데, 1920년대 아인슈타인과 함께 우주의 구조를 탐구했던 네덜란드 수학자 빌럼 더시터르(Willem De Sitter)의 이름에서 따온 것으로, 잊혔던 아인슈타인의 유산이 21세기에 화려하게 부활했다. 마치 미세한 잉크 방울이 물에 퍼지며 무늬를 만들듯, 이 작은 밀도 차이가 바로 우주 구조의 씨앗이 되었다. 시간이 흐르며 밀도가 조금 더 높았던 곳ㅇ른 중력에 의해 주변 물질을 끌어당겨 별과 은하를 잉태했고, 마침내 장엄한 우주 거대 구조로 성장했다. 연구팀의 모델은 이 과정이 현재 천문학자들이 관측하는 우주의 모습과 정확히 일치함을 보여주었다. 더 나아가, 급팽창 이론의 또 다른 난제였던 '팽창의 종료' 문제에도 명쾌한 해답을 제시한다. 초기 우주의 고유한 불안정성이 급격한 팽창을 자연스럽게 멈추고, 에너지가 입자로 변환되며 오늘날처럼 복사(빛)로 가득한 우주로 순조롭게 전환될 수 있었다는 것이다. 불필요한 가설 없이, 중력과 양자역학만으로 이번 연구의 공동 저자인 스페인 ICREA의 실험과학 및 수학 연구원 라울 히메네스 박사는 "수십 년간 우리는 한 번도 관측된 적 없는 요소에 기반한 모델을 사용해 초기 우주를 이해하려 노력해왔다"면서, "이번 제안이 흥미로운 이유는 그 단순성과 검증 가능성에 있다. 우리는 추측에 기반한 요소를 추가하는 것이 아니라, 중력과 양자역학만으로 우주 구조가 어떻게 생겨났는지 설명하기에 충분할 수 있음을 보여주고 있다"고 말했다. 이탈리아 파도바 대학교의 다니엘레 베르타카 교수 역시 "과학에서 이론의 유연성이 너무 크면 문제가 될 수 있다. 모델이 현상을 예측하는 것인지, 단순히 관측 데이터에 꿰맞추는 것인지 판단하기 어렵기 때문"이라며, "이번에 제안된 모델의 진정한 강점은 바로 그 우아함과 단순성, 그리고 임의로 조절할 수 있는 자유 매개변수가 없다는 점"이라고 강조했다. 세기의 발견, 최종 검증의 무대에 오르다 중력파라는 개념은 1893년 올리버 헤비사이드와 1905년 앙리 푸앵카레에 의해 처음 제안되었고, 아인슈타인이 1916년 일반 상대성 이론에서 '시공간 구조의 물결'로 정립했다. 초신성 폭발이나 블랙홀 병합 같은 격렬한 우주 현상에서 발생하는 이 파동은 극도로 미약하여, 인류는 2015년 9월에 이르러서야 미국의 '레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)'를 통해 100년 만에 그 존재를 직접 확인하는 데 성공했다. 향후 정밀한 우주 관측을 통해 이 새로운 모델의 예측이 사실로 확인된다면, 인류의 우주관은 혁명적인 전환을 맞게 된다. 우주의 기원이라는 가장 근원적인 질문의 해답이 미지의 입자가 아닌, 시공간의 본질인 '중력' 그 자체에 새겨져 있었음이 드러나기 때문이다. 천문학자 칼 세이건이 "우리는 별의 물질로 만들어졌다. 우리는 우주가 스스로를 알게 하는 하나의 방법"이라고 설파했듯, 이 연구는 우주가 스스로의 비밀을 인류에게 드러내는 또 하나의 장대한 과정일지 모른다. 인류가 던진 가장 오래된 질문에, 우주가 마침내 가장 근원적인 방식으로 답하기 시작했다.
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[퓨처 Eyes(107)] 138억년 우주론의 심장 '인플라톤', 그 가설의 종언
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구글 양자컴, 최강 슈퍼컴 1.3만배 성능 증명⋯양자칩 '윌로우' 공개 10개월만
- 구글이 양자(퀀텀) 컴퓨팅 분야에서 또 하나의 획기적인 이정표를 달성했다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 구글은 22일(현지시간) 세계 최초로 '검증 가능한 양자 우위(Verifiable Quantum Advantage)'를 달성한 알고리즘을 구현했다고 밝혔다. '양자 우위'란 기존 컴퓨터가 현실적인 시간 안에 해결할 수 없는 문제를 양자 컴퓨터가 처리할 수 있는 능력을 의미한다. 구글은 자체 개발한 양자 칩 '윌로우(Willow)'를 이용해 구현한 알고리즘 '퀀텀 에코스(Quantum Echoes)'를 이날 세계적인 학술지 '네이처'에 게재했다. '윌로우'는 구글이 지난해 현존하는 가장 빠른 슈퍼컴퓨터인 프런티어가 10셉틸리언(10의 24제곱)년, 즉 1조와 1경, 1해보다 큰 10자년 걸려야 풀 수 있는 문제를 단 5분 안에 풀었다며 발표한 양자 칩이다. 윌로우를 이용한 '퀀텀 에코스'는 세계 최고 성능의 슈퍼컴퓨터가 실행하는 최상의 고전 알고리즘보다 연산 속도가 1만3000배 빠르다고 구글은 설명했다. 특히 이는 슈퍼컴퓨터의 능력을 넘어서면서도 전 세계적으로 처음 '검증 가능한' 알고리즘이라고 강조했다. 이는 다른 양자 컴퓨터로도 동일한 결과를 반복적으로 재현하고 검증할 수 있음을 의미한다. 구글은 2019년 첫 '양자 우위'를 달성했다고 발표했다. 그러나 당시 이를 검증할 수 있는 방법이 없어 일각에서는 구글 발표에 의문이 제기되기도 했다. 그러나 구글은 '퀀텀 에코스' 알고리즘을 통해 '양자 우위'가 검증 가능하다고 밝혔다. 또 2019년 당시에는 0.1%의 데이터만 정확해도 성과로 인정받았지만, 이번 '검증 가능한 양자 우위'를 위해서는 오류 데이터가 0.1% 미만이어야 한다고 설명했다. 구글은 연구 신뢰도를 높이기 위해 10인년(연구자 10명이 1년 동안 집중적으로 테스트한 수준의 검증 과정)에 달하는 엄격한 테스트를 통해 '윌로우' 칩의 성능을 슈퍼컴퓨터와 비교 검증했으며, 알고리즘 최적화를 위해 총 1조 회에 달하는 측정을 진행했다고 밝혔다. 구글은 이번 알고리즘이 이론적 성과를 넘어 신약 개발이나 신소재 과학 등 실제 산업에 적용될 구체적인 가능성을 제시하며, 특히 자기공명영상장치(MRI)의 기술적 기반이기도 한 핵자기 공명(NMR) 기술을 '분자 눈금자'로 활용해 분자 구조를 더 정밀하게 측정하는 길이 열렸다고 설명했다. 이를 통해 신약이나 차세대 배터리 및 신소재의 분자 구조를 특성화하는 등 첨단 산업에 혁신을 가져옴으로써 이번 성과가 향후 신약 개발, 배터리 설계, 핵융합 에너지 등 기존 슈퍼컴퓨터가 풀지 못했던 난제를 해결하는 중요한 이정표가 될 것이라고 기대했다. 구글은 이를 토대로 5년 이내에 양자 컴퓨터로만 가능한 실제 응용 사례가 등장할 것으로 전망했다. 또 대규모 오류 수정 양자 컴퓨터로 기술을 확장해 나가면서 더욱 유용한 활용 사례들을 발굴해 나갈 것이라고 밝혔다. 현재 구글 연구진은 양자 하드웨어 로드맵의 세 번째 이정표로, 양자 컴퓨터의 오류를 줄이고 안정성을 높이는 핵심 기술인 '오래 지속되는 논리 큐비트' 개발에 집중하고 있다. 이번 구글 발표는 올해 노벨 물리학상 수상으로 이어진 초전도 큐비트 기술 연구에 뿌리를 두고 있다. 이 분야의 세계적 석학이자 구글 퀀텀 AI 수석 과학자 미셸 드보레는 윌로우 양자 칩을 포함한 구글의 통합적인 양자 컴퓨팅 접근법 개발에 핵심적인 역할을 수행해왔다.
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구글 양자컴, 최강 슈퍼컴 1.3만배 성능 증명⋯양자칩 '윌로우' 공개 10개월만
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[기후의 역습(173)] 호주 열대우림, '탄소 흡수원'에서 배출원으로 전환⋯지구 탄소 순환 경고등
- 호주 열대우림이 인류의 '탄소 흡수원(carbon sink)'에서 '탄소 배출원(carbon source)'으로 전환된 것으로 나타났다고 과학 전문매체 뉴사이언티스트와 BBC가 보도했다. 기후 변화로 인한 고온·가뭄·사이클론 등 극한 기상현상이 숲의 탄소 흡수 기능을 마비시키고 있다는 연구 결과가 나온 것. 과학 학술지 '네이처(Nature)'에 실린 이번 연구는 서호주대와 웨스턴시드니대 연구진이 퀸즐랜드 북부의 열대우림 20곳에서 49년간 수집한 데이터를 분석한 결과다. 연구진은 이 기간 동안 기온 상승과 대기 건조, 가뭄의 장기화로 나무 고사율이 신생목 성장률을 초과하면서, 우림이 더 이상 대기 중 이산화탄소를 흡수하지 못하고 오히려 방출하고 있다고 밝혔다. 논문을 이끈 해나 칼(Hannah Carle) 박사는 "호주의 열대우림은 전 세계에서 처음으로 탄소 흡수원 기능을 상실한 사례"라며 "이는 지구 전체 탄소 저감 모델이 열대우림의 흡수 능력을 과대평가했을 가능성을 보여준다"고 지적했다. 연구에 따르면, 나무가 죽으면서 남긴 줄기와 가지(woody biomass)가 더 이상 탄소를 저장하지 못하고 이산화탄소를 배출하기 시작한 시점은 약 25년 전으로 추정된다. 폭풍우와 사이클론 발생 빈도와 강도 역시 증가해 숲의 재생력을 더욱 약화시킨 것으로 나타났다. 공동 저자인 패트릭 메이어(Patrick Meir) 교수는 AFP와의 인터뷰에서 "이번 결과는 매우 우려스럽다"며 "열대우림이 지닌 흡수 기능이 붕괴되면 전 세계 다른 산림 생태계도 비슷한 양상으로 반응할 가능성이 높다"고 경고했다. 지구의 '탄소 완충지대' 붕괴 조짐 이번 결과는 지구 생태계가 오랫동안 유지해온 탄소 순환 구조가 이미 균열을 보이고 있음을 시사한다. 전 세계 육상 생태계는 수십 년 동안 인류가 배출한 탄소의 3분의 1가량을 흡수하며 기후 변화를 완화하는 역할을 해왔다. 그러나 최근 연구들에 따르면 지구 온난화로 인한 생태적 충격이 이 균형을 빠르게 무너뜨리고 있다. 콜로라도주립대의 대기과학자 스콧 데닝(Scott Denning) 교수는 "1960년대까지만 해도 육상 생태계가 탄소를 흡수하는 '보너스 효과'가 있을 것이라고는 예상하지 못했다"며 "하지만 기후 변화가 가속화되면 이 완충 장치가 결국 포화 상태에 이르게 될 것"이라고 지적했다. 2023년과 2024년에는 전 세계 육상 탄소흡수 능력이 급격히 약화된 것으로 보고됐다. 연구진은 북극 툰드라에서 열대우림에 이르기까지 다양한 생태계를 대상으로 '지구의 마지막 탄소 흡수선'을 찾아내기 위한 집중 조사를 진행 중이다. "지구의 경고음… 더는 시간 많지 않다" 칼 박사는 "기후 위기가 심화될수록 산림이 탄소를 흡수하기보다 오히려 방출하게 되는 시점이 빨라지고 있다"며 "이는 인류가 설정한 탄소중립 목표의 근본적인 재검토가 필요함을 의미한다"고 강조했다. 호주는 2035년까지 2005년 대비 온실가스 배출량을 62% 감축하겠다고 선언했지만, 여전히 화석연료 의존도가 높다. 특히 정부가 대형 가스 프로젝트인 '우드사이드 노스웨스트 셸프(Woodside North West Shelf)' 사업의 40년 연장을 승인해 국제적 비판을 받고 있다. 호주기후위원회는 최근 보고서에서 "호주 평균기온 상승폭이 이미 산업화 이전 대비 1.5℃를 넘어섰으며, 더 이상 어떤 지역도 기후 재난의 연쇄적 위험에서 안전지대가 아니다"라고 경고했다. 세계 과학계는 호주 열대우림의 변화가 "탄소 순환의 경고등"이자, 지구 전체 산림 생태계의 전환점을 알리는 신호일 수 있다고 평가한다. 열대우림이 더 이상 지구의 '탄소 저장고' 역할을 하지 못할 경우, 기후변화의 가속화는 피할 수 없는 수순이 될 것이라는 경고가 잇따르고 있다.
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[기후의 역습(173)] 호주 열대우림, '탄소 흡수원'에서 배출원으로 전환⋯지구 탄소 순환 경고등
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[신소재 신기술(197)] 테라헤르츠 빛으로 '차세대 비휘발성 메모리' 가능성 열다
- 과학자들이 원형 테라헤르츠 빛을 이용해 초안정성 페로액셜(ferroaxial) 물질을 전환하는 방법을 발견해, 차세대 비휘발성 데이터 저장 기술의 길을 열었다. 독일 막스플랑크연구소(MPSD)와 옥스퍼드대 공동 연구진이 원형 편광 테라헤르츠(THz) 빛을 이용해 초안정 '페로액셜' 물질을 제어하는 데 성공했다고 사이테크 데일리가 지난 11일(현지시간) 보도했다. 현대 사회의 모든 디지털 정보는 0과 1의 이진 코드로 저장된다. 물리적으로 두 가지 안정된 상태를 오가는 물질이라면, 이론적으로는 데이터 저장 장치로 활용할 수 있다. 원형 편광 테라헤르츠 빛을 이용한 이번 연구는 기존 하드디스크나 메모리 반도체의 한계를 넘어서는 차세대 비휘발성 메모리로 이어질 가능성을 제시했다. 자성·전기장 영향 받지 않는 새로운 물질 기존 페로자성체나 강유전성체는 외부 자극에 의해 자기나 전기 분극이 쉽게 바뀌어 정보 저장에 활용돼 왔지만, 강한 자기장 등 외부 환경에 취약하고 장기 안정성에도 한계가 있었다. 반면 새롭게 주목받는 페로액셜 물질은 전기 쌍극자들이 소용돌이 형태로 배열돼 시계 방향과 반시계 방향 두 상태를 가질 수 있다. 이러한 구조는 외부 자기장이나 전기장의 영향을 거의 받지 않아 매우 안정적이지만, 제어가 어려워 응용 연구는 제한적이었다. 연구진은 루비듐 철 이몰리브데이트[RbFe(MoO₄)₂] 결정에 원형 편광된 테라헤르츠 펄스를 가해 전기 쌍극자의 회전 방향을 자유롭게 바꾸는 데 성공했다. 주저자인 치양 젱(Zhiyang Zeng)은 "테라헤르츠 펄스가 결정 격자 내 이온을 원형으로 진동시키며 인공적인 '유효장'을 만들어낸다"며 "이 장이 페로액셜 상태를 자석이나 전기장처럼 전환시킨다"고 설명했다. 초고속·고안정 데이터 저장의 새 가능성 공동 연구자인 미하엘 페르스트(Michael Först)는 "원형 편광의 방향(헬리시티)을 조절함으로써 전기 쌍극자의 회전 상태를 선택적으로 안정화할 수 있다"며 "이는 두 가지 상태를 이용한 정보 저장을 가능하게 한다"고 밝혔다. 그는 "페로액셜 물질은 전기 탈분극이나 누설 자기장 문제에서 자유롭기 때문에 안정적이고 비휘발성 데이터 저장 매체로서 매우 유망하다"고 강조했다. 연구를 총괄한 안드레아 카발레리(Andrea Cavalleri) 박사는 "이번 성과는 초고속 정보 저장을 위한 새로운 물리적 플랫폼을 제시한 것"이라며 "2017년 우리 연구진이 처음 구현한 '원형 포논장(circular phonon field)'이 이처럼 새로운 물질 제어 자원으로 발전하고 있다"고 말했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 사이언스(Science) 10월 9일자에 '빛으로 제어하는 비휘발성 재기록형 페로액셜 전환 기술(Photo-induced nonvolatile rewritable ferroaxial switching)'(DOI: 10.1126/science.adz5230)이라는 제목으로 게재됐다. 연구는 막스플랑크양자물질대학원과 옥스퍼드대의 협력으로 진행됐으며, 독일연방연구재단(DFG)의 'CUI: 첨단 물질 영상화(Advanced Imaging of Matter)' 프로젝트와 자유전자레이저과학센터(CFEL)의 지원을 받았다.
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- 산업
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[신소재 신기술(197)] 테라헤르츠 빛으로 '차세대 비휘발성 메모리' 가능성 열다
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[우주의 속삭임(146)] 두 개의 블랙홀 '쌍둥이 궤도' 첫 관측⋯136년 수수께끼 풀리다
- 인류가 처음으로 두 개의 블랙홀이 서로를 공전하는 모습을 직접 관측했다. 핀란드 투르쿠대학교 천문학자 마우리 발토넨(Mauri Valtonen) 연구팀은 초대형 전파망원경 관측망을 통해 퀘이사 'OJ287' 중심부에서 두 개의 초질량 블랙홀이 나란히 공전하는 모습을 포착했다고 과학 전문매체 라이브 사이언스, IFL사이언스 등 다수 외신이 9일(이하 현지시간) 보도했다. 해당 연구는 9일 국제학술지 '천체물리학저널(The Astrophysical Journal)'에 게재됐다. OJ287은 지구에서 약 50억 광년 떨어진 곳에 위치한 퀘이사로, 그동안 12년 주기의 밝기 변동이 관측되어 두 블랙홀이 존재할 가능성이 꾸준히 제기돼 왔다. 이번 연구는 지상 및 우주 전파망원경의 관측 자료를 결합해 두 블랙홀의 존재를 시각적으로 입증한 첫 사례로 평가된다. 연구진은 "두 블랙홀이 서로를 도는 장면이 이미지로 확인된 것은 이번이 처음"이라며 "블랙홀 자체는 빛을 내지 않지만, 주변 가스와 고속 입자 제트를 통해 그 위치를 식별할 수 있었다"고 밝혔다. 관측 결과, 중심 블랙홀은 태양 질량의 180억 배, 동반 블랙홀은 약 1억5000만 배로 추정된다. 이번 전파망원경 네트워크에는 러시아의 우주 전파망원경 '라디오애스트론(RadioAstron)' 위성이 포함됐다. 이 위성은 2011년부터 2019년까지 운영된 전파망원경을 탑재한 러시아 과학 위성이다. 이 위성의 안테나는 달까지 거리의 절반까지 접근해 관측 정밀도를 크게 높였다. 덕분에 연구진은 두 개의 제트가 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 것을 식별해 각각의 블랙홀에 해당함을 확인했다. OJ287의 특이성은 이미 19세기 후반부터 알려져 있었다. 136년 동안의 광학 관측에서 약 12년을 주기로 밝기가 급등하는 패턴이 반복되어 왔다. 이번 연구는 그러한 주기적 변화가 두 블랙홀의 공전으로 인해 발생한 것임을 뒷받침한다. 블랙홀은 거대한 별이 붕괴하면서 형성되며, 주변 물질을 흡수하며 성장한다. 일부는 강력한 중력과 마찰로 인해 물질이 고온으로 달아오르며 빛을 방출하는데, 이를 '활성은하핵(AGN)'이라 부른다. 이 가운데 가장 극단적인 형태가 퀘이사다. 퀘이사는 태양보다 수십억 배 무거운 초질량 블랙홀이 방출하는 강렬한 빛줄기로, 지구에서도 관측 가능한 우주 최강의 광원 중 하나다. 이번 관측으로 과학자들은 그동안 중력파 탐지로만 간접 확인했던 '블랙홀 이중계'의 실재를 시각적으로 증명하게 됐다. 연구진은 다만 "관측된 두 개의 제트가 겹쳐 보였을 가능성을 배제할 수 없어, 향후 더 높은 해상도의 추가 관측이 필요하다"고 밝혔다. 발토넨 교수는 "라디오애스트론 위성이 활동하던 시기 덕분에 이런 이미지를 얻을 수 있었다"며 "향후 차세대 우주망원경이 가동되면, 작은 블랙홀의 '꼬리 흔들림(wagging tail)' 현상까지 포착할 수 있을 것"이라고 말했다. 이번 발견은 인류가 블랙홀의 형성과 병합 과정을 직접 관찰할 수 있는 새로운 시대의 서막을 알리는 것으로 평가된다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(146)] 두 개의 블랙홀 '쌍둥이 궤도' 첫 관측⋯136년 수수께끼 풀리다
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[퓨처 Eyes(104)] 워싱턴대, '플라스마'로 탄소 업사이클링 신기술 개발
- 기후 변화의 주범인 온실가스와 처치 곤란한 폐플라스틱을 고부가가치 자원으로 재탄생시키는 '탄소 업사이클링(버려지는 탄소를 유용한 자원으로 재활용하는 기술)' 기술의 판도를 바꿀 핵심 주자로 플라스마가 떠오르고 있다. '제4의 물질 상태'로 불리는 플라스마를 이용해 기존 화학 공정의 한계를 뛰어넘는 친환경적이고 효율적인 해결책들이 나오고 있는 것. 특히 미국 세인트루이스 워싱턴대학교 매켈비 공과대학 연구진이 일산화탄소(CO)를 원료로 유기산을 만드는 획기적인 성과를 발표하면서, 플라스마 기술은 탄소 중립 시대를 이끌 핵심 동력이라는 평가를 받는다. 고체·액체·기체 아닌 '제4의 물질' 플라스마는 고체, 액체, 기체에 이어 네 번째인 '제4의 물질' 상태다. 일반적으로 기체에 높은 에너지를 가해 원자핵과 전자가 분리된 이온화 상태를 말하며, 수만 도 이상의 고온에서 생긴다. 쉽게 말해, 기체 알갱이들이 너무 뜨거워져서 겉돌던 '전자'라는 옷을 벗어던지고 제멋대로 돌아다니는 활발한 상태라고 생각할 수 있다. 이렇게 분리된 입자들은 에너지가 매우 높아 주변 물질과 아주 쉽게 반응하는데, 과학자들은 바로 이 성질을 이용한다. 산업 현장에서는 전기 방전 장치 등으로 인공 플라스마를 만들며, 반도체 제조, 신소재 합성, 폐기물 분해 등 다양한 분야에 응용하고 있다. 밤하늘의 오로라나 번개, 태양 역시 자연적인 플라스마 현상이다. 비밀은 '플라스마-액체 시스템'…반응 온도·pH가 수율 좌우 이러한 흐름 속에서 워싱턴대학교 매켈비 공대의 엘리야 팀슨(Elijah Thimsen) 교수 연구팀은 플라스마 기술을 탄소 업사이클링에 적용해 큰 성과를 거뒀다. 연구팀은 지난 2025년 8월 5일 국제 학술지 'RSC 그린 케미스트리'에 발표한 논문에서, 온실가스의 주성분인 이산화탄소(CO₂) 대신 일산화탄소(CO)를 출발 물질로 쓸 때 산업적으로 유용한 옥살산과 폼산의 생산 수율을 획기적으로 높일 수 있음을 입증했다. 이 기술의 핵심은 '플라스마-액체 시스템'이다. 상온·상압 조건에서 만든 비열(非熱) 플라스마(전체 기체는 뜨겁지 않고 전자만 높은 에너지를 가져, 적은 에너지로도 효율적인 반응을 일으킬 수 있는 플라스마)를 물이 담긴 반응기에 주입해 일산화탄소가 물과 효율적으로 반응하도록 유도한다. 이 접근법은 이산화탄소를 먼저 일산화탄소로 바꾼 뒤, 다시 유기산으로 전환하는 '2단계 공정'이 훨씬 더 경제적이고 매력적인 대안임을 보여준다. 연구에 참여한 알시나 존슨 수다가르(Alcina Johnson Sudagar)연구원은 "플라스마-액체 시스템은 고압과 고온을 피할 수 있고, 촉매나 화학적 활성제가 필요 없어 더욱 친환경적"이라며 "우리 연구는 이산화탄소 고정과 지속 가능한 유기산 생산을 위한 효율적이고 비용 효과적인 경로를 제시한다"고 밝혔다. 연구팀은 일산화탄소가 수용액 속 플라스마와 반응할 때 '수성가스 전환 반응'을 거쳐 유기산이 '중간체'로 생긴다는 사실을 규명했다. 수다르 연구원은 "열역학적 계산 결과, 유기산의 생성을 늘리려면 반응 온도를 낮춰야 한다"고 말했다. 유기산이 만들어질 때는 열이 발생하지만(발열 반응), 반대로 분해될 때는 열을 흡수하기(흡열 반응) 때문이다. 따라서 주변이 너무 뜨거우면 애써 만든 유기산이 다시 쉽게 분해될 수 있어, 온도를 낮게 유지하는 것이 생산량을 늘리는 비결이다. 또한, 용액이 강한 알칼리성(염기성)을 띨 때 유기산 생산이 크게 늘어난다는 점도 발견했다. 온실가스 넘어 폐플라스틱까지…넓어지는 플라스마의 활약 플라스마의 활약은 기체 상태의 온실가스에만 머무르지 않는다. 탄소 업사이클링은 대기 중 이산화탄소뿐만 아니라 폐플라스틱 같은 탄화수소 계열 폐기물을 유용한 화학 원료로 바꾸는 기술을 포괄한다. 이 분야에서 국내 연구진의 성과도 두드러진다. 최근 국내 한 연구팀은 1,000℃가 넘는 초고온 수소 플라스마를 이용해 폐플라스틱에서 에틸렌, 벤젠 등(다른 플라스틱이나 합성섬유의 원료가 되는 물질) 고부가가치 화학 원료를 70%가 넘는 높은 수율로 추출하는 데 성공했다. 이는 기존 열분해 방식보다 원료의 순도가 월등히 높고 화학적 잔존물이 적어 친환경 자원 순환 기술이라는 평가를 받는다. 또한, 플라스마는 반도체 제조 공정에서 나오는 온실가스를 줄이는 데 이미 널리 쓰이고 있으며, 다양한 산업 분야에서 환경오염을 줄이고 자원을 순환시키는 핵심 해결책으로 자리 잡고 있다. CCU 핵심 기술 부상…상용화 과제는? 플라스마를 활용한 탄소 업사이클링은 '탄소 포집·활용(CCU: Carbon Capture and Utilization)' 기술의 핵심 분야 가운데 하나다. CCU는 공장이나 발전소에서 나오는 이산화탄소를 모아(포집) 그냥 땅에 묻는 대신, 유용한 제품으로 만들어(활용) 자원 순환과 탄소 감축을 동시에 이루는 기술을 말한다. 플라스마는 그중에서도 가장 혁신적인 공정이라는 평가가 나온다. 물론 상용화를 위해서는 풀어야 할 과제도 남아있다. 기술의 경제성과 에너지 효율을 더욱 높이고, 대규모 공정에 안정적으로 적용하기 위한 추가 연구가 필요하다. 특히, 플라스마 생성에 필요한 전력을 태양광이나 풍력 같은 재생에너지로 공급하면 공정 전체의 친환경성을 극대화할 수 있어 관련 기술 융합이 중요한 과제로 떠오르고 있다.
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[퓨처 Eyes(104)] 워싱턴대, '플라스마'로 탄소 업사이클링 신기술 개발
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[기후의 역습(171)] 지구 '한계선' 9개 중 7개 붕괴⋯'해양 산성화' 위험 올해 첫 진입
- 지구 환경의 '지구 위험 한계선(Planetary Boundaries)' 중 9개 중 7개가 이미 붕괴된 것으로 나타났다. 독일 포츠담기후영향연구소(PIK)가 지난 24일 발표한 '2025 행성 건강 보고서(Planetary Health Check)'에 따르면, 지난해보다 지구 위험 한계선을 1개 더 넘어섰으며 올해는 '해양 산성화(Ocean Acidification)'가 새롭게 위험 구역에 포함됐다. PIK 보고서는 ▲기후 변화 ▲생물권 완전성 ▲토지시스템 변화 ▲담수 사용 ▲생지화학적 순환(질소·인) ▲신규 화학물질(오염물) ▲해양 산성화 등 7개 항목이 한계를 초과했다고 밝혔다. 이 중 해양 산성화는 올해 처음으로 '위험 상태'로 평가됐다. 산업화 이후 해수 표면 pH는 약 0.1 낮아져 산성도가 30~40% 상승했으며, 냉수 산호, 열대 산호초, 극지 해양 생태계가 심각한 영향을 받고 있는 것으로 분석됐다. 요한 록스트룀 PIK 소장은 "지구 생명 유지 시스템의 4분의 3이 안전구역을 벗어났다"며 "인류는 문명 유지가 가능한 한계를 넘어서고 있다"고 경고했다. 보고서에 따르면, 산성화의 주요 원인은 화석연료 사용과 산림 파괴, 토지 이용 변화로, 바다가 기후 안정 장치로서의 기능을 잃어가고 있다는 것이다. [미니해설] '바다의 경고등' 켜진 지구…7번째 경계선 붕괴가 의미하는 것 독일 포츠담기후영향연구소(PIK)의 새 보고서는 인류가 지구 시스템의 '안전한 운영 한계'를 넘어섰음을 다시 한 번 확인시켰다. 특히 올해는 해양 산성화가 새롭게 한계선을 넘어섰다는 점에서, 지구의 위기 수준이 심화되고 있음을 보여준다. '지구 위험 한계선(Planetary Boundaries)'은 인류가 안전하게 존재할 수 있는 환경적 조건을 정의하는 개념으로, 2009년 PIK와 스톡홀름 복원센터 연구진이 제시했다. 9개의 핵심 시스템은 지구의 건강을 유지하는 '생명 유지 장치'로, 그중 7개가 이미 위험 단계를 넘어섰다는 것은 문명 유지 기반이 흔들리고 있음을 의미한다. 올해 새롭게 붕괴된 항목인 해양 산성화는 대기 중 이산화탄소 농도 증가의 직접적인 결과다. 화석연료 연소와 산림 파괴로 인해 흡수된 탄소가 바닷물에 녹아 해수의 pH를 떨어뜨리면서, 바다는 점점 더 산성화되고 있다. 보고서에 따르면 산업혁명 이후 해수의 pH는 약 0.1 하락했으며, 이는 산성도가 약 40% 증가한 수치다. 이로 인해 대기와 맞닿은 해양 표층에서 서식하는 미생물인 플랑크톤(pteropods)과 산호초가 약화되고, 해양 먹이사슬 전체가 불안정해지고 있다. 플랑크톤은 어류의 주요 먹이원으로, 이들의 감소는 수산업과 인류의 식량 안보에도 직결된다. 레브케 카이저 PIK 해양연구 공동대표는 "해양의 산성화, 산소 감소, 해양 열파가 동시에 진행되고 있다"며 "지구 기후 안정의 핵심 축인 바다가 압박받고 있다"고 경고했다. 그는 "이 현상은 단순한 해양 문제를 넘어 식량 안보와 인류 복지, 기후 안정성 전체를 위협하고 있다"고 덧붙였다. 해양학자 실비아 얼은 "바다는 지구의 생명 유지 장치이자 산소의 근원"이라며 "지금의 산성화는 지구 시스템의 대시보드에 켜진 '적색 경고등'"이라고 표현했다. 이어 "바다를 보호하지 않으면, 인류 자신이 서 있는 기반이 무너진다"고 경고했다. 보고서에 따르면, 7개 항목이 한계를 넘었지만 △'성층권 오존층'과 △'에어로졸(대기오염 입자)'은 여전히 안전 구간에 있다. 이는 국제 협력의 성과로 평가된다. 특히 1987년 체결된 몬트리올 의정서를 통해 오존층 파괴 물질의 사용을 제한한 결과, 오존층이 회복세를 보이고 있다. 에어로졸 배출 역시 전 세계적으로 감소세를 보이고 있지만, 남아시아·아프리카·남미 일부 지역은 여전히 위험 수준의 미세입자 오염에 시달리고 있다. 보고서 공동저자인 보리스 작슈베프스키는 "지구 한계선은 서로 연결돼 있어, 어느 하나가 무너지면 다른 시스템에도 연쇄적으로 영향을 미친다"며 "인류 복지와 경제 발전, 사회 안정성을 지키기 위해서는 모든 부문에서 통합적 대응이 필요하다"고 말했다. 결국 이번 보고서의 핵심 메시지는 '지구 시스템의 회복 가능성은 여전히 남아 있'’는 것이다. 요한 록스트룀 소장은 "오존층 회복과 대기오염 감소가 보여주듯, 국제 정책과 협력이 위기를 되돌릴 수 있다"며 "지구의 건강이 악화되고 있지만, 치료의 창문은 아직 열려 있다"고 말했다. 과학자들은 지구가 기후 변동의 임계점(tipping point)에 접근하고 있다고 경고한다. 남극 빙붕 붕괴, 아마존 열대우림의 건조화, 해류 순환 약화 등 복합적인 변화가 임계 수준에 도달하면, 인류의 대응 능력을 넘어서는 '불가역적 전환'이 일어날 수 있다는 것이다. '행성 한계 보고서'는 경고와 동시에 해답을 제시한다. 해양 산성화를 늦추려면 화석연료 사용 감축, 해양 생태계 복원, 국제적 탄소 감축 협력이 필수다. 7개의 붕괴된 한계선은 위기를 알리는 신호이자, 인류가 아직 행동할 수 있는 마지막 기회의 창이기도 하다.
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- ESGC
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[기후의 역습(171)] 지구 '한계선' 9개 중 7개 붕괴⋯'해양 산성화' 위험 올해 첫 진입
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