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2024-11-22 (금)

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AI 자율제조 혁신, 10조원 규모 금융 지원으로 날개 달다

인공지능(AI)을 제조 공정에 도입하여 생산성과 품질을 혁신적으로 향상시키는 'AI 자율 제조' 사업에 10조원 규모의 전용 금융 상품이 출시된다. 산업통상자원부는 24일 서울 중구 플라자호텔에서 'AI 자율제조 금융 지원 협약식'을 개최하고, 무역보험공사, 극내외 은행, 펀드 운용사 등과 함께 AI 자율제조 전용 금융 상품 도입 계획을 발표했다. 무역보험공사는 향후 5년간 최대 10조원 규모의 'AI플러스(AI Plus+)' 보험 상품을 통해 AI 자율제조 투자 기업의 대출 상환을 보증, 기업들이 일반 금리보다 낮은 금리로 자금을 조달할 수 있도록 지원한다. 특히, 수출 증대 효과를 극대화하기 위해 설비 투자를 통해 생산된 제품을 수출하는 기업을 중점 지원할 계획이다. 기업들은 무역보험공사가 협력 양해각서를 체결한 14개 국내외 은행을 이용할수 있게 된다. 신한·기업·하나은행은 AI 자율제조 기술 보유 기업에 2000억원 규모의 전용 대출 프로그램을 신설, 0.7%포인트 우대 금리를 제공한다. 한국산업기술기획평가원은 450억원 규모의 전용 펀드를 조성하여 AI, 로봇, 소프트웨어 등 AI 자율제조 관련 기술 개발 기업에 투자할 예정이다. 안덕근 산업통상자원부 장관은 "AI 자율제조는 대규모 투자가 필요한 만큼, 금융 지원을 통해 제조업과 AI, 금융이 함께 성장하는 선순환 생태계를 구축할 것"이라고 기대감을 밝혔다.
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2024-09-24
인간 뇌 1㎣, 150억개 연결까지⋯초고해상도 뇌지도 나왔다

과학자들이 고해상도 전자현미경을 사용해 인간 뇌조직을 이미지화해 나노 스케일의 3D 지도를 제작했다. 미국 하버드대학교와 구글 연구팀이 인간 뇌 1㎣(1입방밀리미터)의 세포 연결까지 보여주는 초고해상도 뇌지도를 제작했다고 하버드 매거진과 사이테크 데일리 등 다수 외신이 전했다. 이 지도는 뇌의 복잡성을 보여주고, 뇌 기능 이해를 위한 새로운 가능성을 제시한다. 미국 국립보건원(NIH)이 자금을 지원한 이 연구 결과는 '사이언스' 저널에 게재됐다. 하버드 대학교의 제프 리히트만 박사와 구글 리서치의 비렌 자인 박사가 이끄는 연구팀은 전자 현미경(EM)을 사용해 입방밀리미터(1㎣) 크기의 인간 뇌 조직 조각을 고해상도로 이미지화했다. 이 뇌 조직은 뇌전증 수술의 일환으로 환자의 대뇌 피질에서 제거한 것이다. 하버드 매거진에 따르면 리피트만 박사의 연구팀은 10년 동안 대뇌 피질 1㎣를 분석해 인간 뇌의 연결에 대한 최초의 정밀 지도를 제작했다. 뇌 조직 분석 결과 매우 아름답고 목적을 알 수 없는 수 많은 복잡한 구조가 밝혀졌다. 신경 섬유가 다른 세포와 연결되는 경로에 정착하기 전에 마치 제자리에서 맴돌고 있는 것처럼 소용돌이 모양으로 성장하는 모습, 정반대 방향이 두 개의 수용체(수상 돌기)만을 가리키고 연결되지 않은 백질 기저층의 신경 섬유와 연결된 새로운 종류의 뉴런, 신경 섬유가 단일 세포에 50개 이상 연결되는 드문 사례인 다중 시냅스 연결 등이 그것이다. 이들의 관찰은 뇌가 어떻게 연결 되었는지에 대한 가정을 뒤집었다. 리히트만은 "많은 사람들이 과학이 문제를 해결하고, 답을 찾고, 치료할 수 있기를 기대하지만 이 경우에는 단순히 자연을 설명하는 것만으로도 뇌가 '우리가 생각하는 것보다 더 복잡하다'는 것이 밝혀졌다"고 말했다. 연구팀은 먼저 조직을 다이아몬드 칼을 사용해 인간 머리카락의 1천분의 1보다 얇은 5000개 이상의 슬라이스 또는 섹션으로 자른 다음 각 섹션을 EM으로 이미지화했다. 그 결과 약 1.4페타바이트, 즉 1400테라바이트의 데이터가 생성됐다. 팀은 뇌 조직을 5000개 이상의 얇은 조각으로 나누어 각 조각을 전자현미경으로 촬영했다. 이렇게 얻은 1.4페타바이트(PB, 1400테라바이트)의 데이터를 기반으로 3차원 뇌지도를 만들었다. 뇌지도는 5만 7000개 이상의 세포와 약 1억 5000만 개의 시냅스(신경세포 연결 부위)를 포함하며, 이전에는 볼 수 없었던 뇌 구조 세부 정보를 제공한다. 바렌 제인이 이끄는 구굴의 연구팀은 각 슬라이스 내의 객체를 감지하고 일르 연결해 3차원 공간을 렌더링하는 새로운 신경망 기술을 개발했다. 리히트만은 '플러드 필링 신경망' 기술을 사용해 세포, 신경 섬유 및 혈관을 색칠했으며 "기본적으로 여러 섹션에 걸쳐 이러한 객체에 페인트를 붓는 격"이라고 설명했다. 가장 흔한 신경교세포는 신경교세포에 구조적인 지원과 전기적 절연을 제공하는 과립세포였다. 1㎣ 샘플에는 약 230mm의 혈관 세포도 포함되어 있었다. 특히, 연구팀은 재구성을 통해 뇌의 가장 깊은 층에 있는 삼각형 세포들이 서로 마주 보는 두 가지 방향으로 배열되어 있음을 발견했다. 이러한 배열의 의미는 아직 밝혀지지 않았지만, 뇌 기능 이해에 중요한 단서가 될 수 있다. 이번 연구 결과는 뇌 연결체학(뇌 세포 간 연결을 종합적으로 분석하는 학문)의 중요성을 보여주고, 뇌 기능 연구에 새로운 자원을 제공한다. 연구팀은 데이터셋과 분석 도구를 공개하여 다른 연구자들도 이를 활용할 수 있도록 했다. 미국 국립보건원(NIH) BRAIN Initiative 책임자인 존 응아이 박사는 "이번 연구는 신경과학자, 컴퓨터 과학자, 엔지니어 간의 협력이 뇌 기능 이해를 위한 완전한 지도 구축에 얼마나 중요한지를 보여준다"고 말했다.
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2024-08-16
[우주의 속삭임(36)] 수성 표면, 최대 16km 두께의 다이아몬드층 존재 가능성 제기

태양계에서 가장 작은 행성인 수성에 다량의 다이아몬드가 존재한다는 주장이 제기됐다고 스페이스닷컴이 전했다. 벨기에의 뢰번 가톨릭 대학교(KU Leuven) 연구팀은 나사(NASA)의 수성 미션인 메신저(MESSENGER) 우주선의 데이터를 분석, 태양에서 가장 가까운 행성인 수성의 지각 아래에 16km 두께의 다이아몬드 층이 존재할 수 있다는 가능성을 제기했다. 수성은 다른 태양계 행성에서는 보기 어려운 다양한 특성을 갖고 있어 천문학자들의 탐구의 대상이었다. 매우 어두운 표면, 눈에 띄게 밀도가 높은 핵, 조기에 끝난 화산 시대 등이 대표적인 특징이었다. 또한 수성은 표면에 탄소의 일종인 흑연 조각도 포함하고 있다. 천문학자들은 이에 근거해 수성의 형성 초기에 탄소가 풍부한 마그마 바다가 있었다는 이론을 제기했다. 마그마 바다가 표면으로 부상해 흑연 조각과 함께 수성 표면의 어두운 색조를 만들었을 것이라는 추정이었다. 동일한 과정으로 인해 수성 표면 아래에 탄소가 풍부한 층이 형성됐다는 것이 뢰번 연구팀의 주장이다. 팀은 이 탄소 층이 과거에 제기됐던 그래핀이 아니라 다이아몬드로 구성되어 있다고 추정하고 있다. 그래핀은 탄소의 동소체 중 하나로 탄소 원자들이 모여 2차원 평면을 이루고 있는 구조다. 다이아몬드 결정과는 근본적으로 다르다. 연구팀의 올리버 나머 교수는 "우리 팀은 수성이 탄소가 풍부한 행성이라는 것과 수성의 맨틀-핵 경계의 압력에 대한 새로운 추정치를 감안, 맨틀과 핵 사이의 경계면에서 형성되는 탄소 함유 광물이 흑연이 아니라 다이아몬드라고 추정한다"라고 말했다. 메신저 우주선의 영자 표기 MESSENGER는 'Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging'의 머리글에서 따 온 것으로 '수성 표면, 우주 환경, 지구화학 및 거리 측정'을 의미한다. 메신저 우주선은 지난 2004년 8월 발사돼 수성 궤도를 돌며 탐사하는 최초의 우주선이었다. 2015년에 임무를 종료했으며, 수성 극지방의 음영 속에 풍부한 얼음을 발견하고 수성의 지질학과 자기장에 대한 중요한 데이터를 수집하면서 수성 전체 지도를 작성하는 성과를 거두었다.
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2024-07-26
영국 맨체스터 대학, 빅벤 높이 2배 120m 이상 점프하는 로봇 개발

영국 맨체스터 대학(University of Manchester)의 엔지니어들이 현재까지 설계된 점프 로봇 가운데 가장 높은 120m를 점프할 수 있는 로봇을 개발했다고 전문 매체 테크익스플로러가 전했다. 연구진은 수학, 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험실 테스트를 결합해 최적의 부품을 채용하고 크기, 모양을 최적화한 로봇을 설계하는 방법을 발견했다. 개발된 로봇은 자체 크기의 수십 배에 달하는 장애물을 넘을 수 있을 만큼 높이 점프할 수 있다. 현재까지 개발된 가장 높이 점프하는 로봇은 자기 몸 크기의 110배에 해당하는 33m까지 도약할 수 있다. 이번에 맨체스터 대학 연구진이 개발한 로봇은 공중에서 120m 이상, 중력이 약한 달에서는 빅벤 타워 높이의 무려 두 배 이상인 200m 이상 점프할 수 있다. 이 개발 결과는 '메커니즘 및 기계 이론(Mechanism and Machine Theory)' 저널 최근호에 발표됐다. 이 로봇은 행성 탐사부터 재난 구조, 위험하거나 접근하기 어려운 공간 탐사 및 모니터링에 이르기까지 다양한 응용 분야에 혁명을 일으킬 것으로 기대된다. 연구진의 일원인 맨체스터 대학교 우주 로봇공학 연구원 존 로 박사는 "로봇은 전통적으로 점프 대신 바퀴를 굴리거나 다리를 사용해 걷도록 설계되었지만, 점프는 우주 공간에서 이동할 수 있는 매우 효과적인 방법을 제공한다"라고 말했다. 지형이 고르지 않거나 동굴 내부, 숲 속, 바위 지대 표면, 심지어 우주의 다른 행성 표면과 같이 장애물이 많은 곳에 적합하다는 것이다. 로 박사는 "점핑 로봇이 이미 개발됐지만 이런 종류의 로봇을 설계하는 데는 몇 가지 큰 난제가 있다. 가장 중요한 것은 크고 복잡한 장애물을 극복할 수 있을 만큼 높이 점프하는 것이다"라며 "우리가 설계한 로봇은 스프링 구동 점핑의 에너지 효율성과 성능을 획기적으로 향상시킨다"고 설명했다. 연구진은 기존의 점핑 로봇이 스프링 에너지를 완전히 방출하기 전에 도약하는 경우가 많아 비효율적이고, 최대 점핑 높이도 제한한다는 사실을 발견했다. 또한 위로 똑바로 움직이는 대신 몸체가 좌우로 움직이거나 회전함으로써 도약 에너지를 낭비한다는 것도 밝혀냈다. 이에 따라 설계된 새로운 로봇 디자인은 필요한 구조적 강도와 강성을 유지하면서도 이 같은 바람직하지 않은 동작을 제거하는 데 중점을 두었다. 연구진인 항공우주공학 벤 파슬루 교수는 "캥거루처럼 땅을 밀어낼 수 있는 다리가 맞을지, 거대한 스프링을 갖춘 피스톤이 맞을지 등 로봇의 구조와 형태에 대해 결정할 사항이 매우 많았다"고 말했다. 다이아몬드처럼 마름모꼴의 대칭 모양이어야 할지, 곡선적이고 유기적인 형태를 갖출지도 연구 대상이었다. 로봇의 크기도 중요했다. 크기가 작으면 가볍고 민첩하지만, 대형 로봇은 더 강력한 점프를 위해 더 큰 모터를 운반할 수 있으므로 어느 정도의 크기로 할 것인지를 정해야 했다. 그래서 설계된 로봇은 로봇 질량을 위쪽으로 많이 분배하고 아래쪽으로 가늘게 만들어졌다. 프리즘 모양의 더 가벼운 다리와 신축성이 큰 스프링을 사용했다. 점프 성능을 향상시키고 점핑 로봇의 에너지 효율성을 극대화하기 위함이었다. 연구진은 후속 작업으로 점프 방향을 제어하고 착지 시의 운동 에너지를 활용해 로봇이 한 번에 수행할 수 있는 점프 횟수를 늘리는 방법을 찾고 있다. 또한 로봇을 달에 더 쉽게 운반하고 사용할 수 있도록 우주 임무를 위한 보다 효율적인 디자인을 모색하고 있다.
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2024-06-20
[신소재 신기술(47)] ETH 취리히, 그래핀 내 전자 소용돌이 최초 감지

스위스 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 연구팀이 최초로 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀에서 전자 소용돌이를 직접 검출하는 데 성공했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 14일(현지시간) 보도했다. 금속 와이어와 같은 일반적인 전기 도체를 배터리에 연결하면 도체 내의 전자는 배터리가 생성하는 전기장에 의해 가속된다. 전자는 이동하는 동안 전선의 불순물 원자 또는 결정 격자의 빈 공간과 자주 충돌해 운동 에너지의 일부를 격자 진동으로 변환한다. 이 과정에서 손실되는 에너지는 예를 들어 백열전구를 만질 때 느낄 수 있는 열로 변환된다. 격자 불순물과의 충돌은 자주 발생하지만 전자 간의 충돌은 훨씬 드물다. 그러나 벌집 모양 격자로 배열된 탄소 원자 단일층인 그래핀을 일반적인 철 또는 구리 와이어 대신 사용하면 상황이 달라진다. 그래핀에서 불순물 충돌은 드물고 전자 간 충돌이 주요 역할을 한다. 이 경우 전자는 점성 액체처럼 행동한다. 따라서 잘 알려진 흐름 현상인 소용돌이(와류)가 그래핀 층에서 발생해야 한다. ETH 취리히의 크리스티안 데겐(Christian Degen) 연구원은 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀의 전자 소용돌이를 처음으로 직접 감지하는 데 성공했다고 '사이언스(Science)' 저널에 보고했다. 고감도 양자 감지 현미경 데겐과 그의 동료 연구원들은 제작 과정에서 폭 1㎛(마이크로미터) 너비의 전도성 그래핀 스트립에 부착한 작은 원형 디스크에 형성된 소용돌이를 연구했다. 디스크의 직경은 1.2㎛에서 3㎛사이였다. 이론적 계산에 따르면 작은 디스크에서는 전자 소용돌이가 형성되지만 큰 디스크에서는 형성되지 않아야 한다. 소용돌이를 가시화하기 위해 연구팀은 그래핀 내부에 흐르는 전자가 생성하는 미세한 자기장을 측정했다. 이를 위해 연구팀은 다이아몬드 바늘 끝에 질소-공동 센터(Nitrogen-vacancy center, NV 센터)가 내장된 양자 자기장 센서를 사용했다. 원자 결함인 NV 센터는 외부 자기장에 따라 에너지 레벨이 변하는 양자 물체처럼 작동한다. 레이저 빔과 마이크로웨이브 펄스를 사용하면 센터의 양자 상태를 자기장에 최대 감도를 갖도록 준비할 수 있다. 연구원들은 레이저를 사용해 양자 상태를 판독함으로써 이러한 자기장의 세기를 매우 정확하게 측정할 수 있었다. 데겐 연구팀의 박사 과정 학생이었던 마리우스 팜은 "다이아몬드 바늘의 크기가 작고 그래핀 층과의 거리가 약 70나노미터에 불과하기 때문에 100나노미터 미만의 해상도로 전자 전류를 볼 수 있었다"고 말했다. 이 분해능은 소용돌이를 관찰하기에 충분하다. 소용돌이 흐름 방향 반전 관찰 연구팀은 측정에서 더 작은 디스크에서 예상되는 소용돌이의 특징적인 징후, 즉 흐름 방향의 반전을 관찰했다. 일반(확산) 전자 수송에서는 스트립과 디스크의 전자가 같은 방향으로 흐르지만, 소용돌이의 경우 디스크 내부의 흐름 방향이 반전된다. 계산에서 예측한 대로 더 큰 디스크에서는 소용돌이가 관찰되지 않았다. 팜은 "매우 민감한 센서와 높은 공간 분해능 덕분에 그래핀을 냉각할 필요도 없었고 상온에서 실험을 수행할 수 있었다"고 말했다. 또한, 연구팀은 전자 와류뿐만 아니라 정공 캐리어에 의해 형성된 와류도 감지했다. 그래핀 아래에서 전압을 가함으로써, 연구원들은 전류 흐름이 더 이상 전자가 아닌 정공이라고도 하는 누락된 전자에 의해 전달되도록 자유 전자의 수를 변경했다. 전자와 정공이 모두 작고 균형 잡힌 농도가 있는 전하 중립점에서만 와류가 완전히 사라졌다. 팜은 "현재 전자 소용돌이의 탐지는 기초 연구이며 아직 미해결 과제가 많이 남아 있다"고 말했다. 연구팀은 전자와 그래핀의 경계면과의 충돌이 흐름 패턴에 어떤 영향을 미치는지, 더 작은 구조에서 어떤 효과가 발생하는지 추가 연구를 진행할 계획이다. 출처: Marius L. Palm 외, '상온에서 그래핀의 전류 소용돌이 관찰', Science (2024). DOI: 10.1126/science.adj2167
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2024-05-16
[신소재 신기술(38)] 한국 과학자팀, 상온 상압에서 다이아몬드 최초 합성

한국 기초과학연구원 연구원들이 새로운 액체 금속 합금 시스템을 사용해 상온 상압에서 다이아몬드 합성에 성공했다. 기초과학연구원(IBS)은 다차원탄소재료연구단 로드니 루오프 연구단장 팀이 갈륨, 철, 니켈, 실리콘으로 구성된 액체 금속 합금을 이용해 1기압과 1025°C의 상온 상압 조건에서 다이아몬드를 합성하는 데 세계 최초로 성공했다고 25일 밝혔다. 이 연구는 기존의 다이아몬드 합성 방법을 획기적으로 발전시킬 수 있는 성과라고 사이언스얼럿과 과학기술 웹사이트 Phsy 등에서도 비중있게 다뤘다. 기존의 다이아몬드 합성은 고온 고압(HPHT) 방법을 사용하며, 고온고압 조건을 유지하기 위한 압력 셀 제한 크기 때문에 다이아몬드 크기도 작아서 약 1㎠로 제한된다. 일반적으로 다이아몬드는 액체 금속 촉매를 사용해 '기가파스칼 압력 범위'(일반적으로 5~6GPa, 1GPa는 약 1만 기압)와 1300~1600°C의 고온에서만 다이아몬드를 생산할 수 있다. 천연 다이아몬드는 지하 깊은 곳의 극식한 압력과 온도에서 형성되는 데 수십억년이 걸린다. 합성 다이아몬드는 최대 몃 주 동안 강력한 압착이 필요하다. IBS 연구팀이 이번에 개발한 액체 금속 혼합을 기반으로 한 새로운 방법은 기존 다이아몬드 합성 패러다임을 깨고,1025도 온도 및 1기압 압력 조건에서 처음으로 다이아몬드를 합성했다. 이는 우리가 해수면에서 느끼는 압력과 동일하며 일반적으로 요구되는 압력보다 수만 배 더 낮다. 연구팀은 빠르게 가열과 냉각이 가능한 'RSR-S'라는 냉벽 진공 장치를 자체 제작해 통상 3시간 걸리는 기존 장치들과 달리, 15분이면 끝날 수 있게 했다. RSR-S는 온도와 압력을 빠르게 조절해 액체 금속 합금을 만드는 장치다. 연구팀은 메탄과 수소에서 갈륨 77.75%, 니켈 11.00%, 철 11.00%, 실리콘 0.25%로 구성된 액체 금속 합금을 만들어 하부 표면에서 다이아몬드 구성 물질인 탄소가 성장하는 것을 확인했다. 이 연구는 '네이처(Nature)' 저널 온라인에 게재됐다. 현재 다양한 산업 공정, 전자 제품, 심지어 양자 컴퓨터에 사용되는 대부분의 합성 다이아몬드를 만드는 데 사용되는 공정은 며칠이 걸리며 훨씬 더 많은 압력이 필요하다. 이 새로운 기술이 그 잠재력을 발휘한다면 다이아몬드 제작은 훨씬 더 빠르고 쉬워질 것이다. UNIST 석좌교수이기도 한 루오프 소장은 "이 선구적인 돌파구는 인간의 독창성과 끊임없는 노력, 그리고 많은 공동 연구자들의 협력이 만들어낸 결과"라고 말했다. 연구팀은 "액체 금속을 사용하는 일반적인 접근 방식은 다양한 표면에서 다이아몬드의 성장을 가속화하고 발전시킬 수 있으며 아마도 작은 다이아몬드(씨앗) 입자에서 다이아몬드의 성장을 촉진할 수 있다"라고 썼다. 루오프 소장은 "우리는 대형 챔버(내부 용적이 100리터인 RSR-A 챔버)에서 파라미터 연구를 진행했는데, 공기를 펌핑(약 3분)하고 불활성 가스로 퍼지(90분)한 다음 다시 진공 수준으로 펌프 다운(3분)하여 챔버를 1기압의 매우 순수한 수소/메탄 혼합물로 채우고(다시 90분) 실험을 시작하는 데 3시간 이상 소요되는 시간 때문에 다이아몬드 성장을 위한 파라미터 탐색이 더뎠다!"고 밝혔다. 이어 성원경 박사는 "메탄과 수소의 혼합물에 노출된 액체 금속으로 실험을 시작하고 완료하는 데 필요한 시간을 크게 줄이기 위해 훨씬 더 작은 챔버를 설계하고 제작하도록 요청했다"고 말했다. 성 박사는 "우리가 새로 제작한 시스템 즉, 내부 용적이 9리터에 불과한 RSR-S은 총 15분 만에 메탄/수소 혼합물을 펌핑, 퍼지, 배출, 채우기까지 완료할 수 있다. 매개변수 연구가 크게 가속화되었고, 이를 통해 액체 금속에서 다이아몬드가 성장하는 매개변수를 발견할 수 있었다"라고 설명했다. 제1저자인 얀 공 UNIST 대학원생은 "어느 날 RSR-S 시스템으로 실험을 진행한 후 흑연 도가니를 식혀 액체 금속을 고형화한 후 고형화된 액체 금속 조각을 제거했을 때, 이 조각의 바닥면에 수 밀리미터에 걸쳐 '무지개 무늬'가 퍼진 것을 발견했다. 그 무지개 색이 다이아몬드 때문이라는 사실을 알게 되었다! 이를 통해 다이아몬드의 재현 가능한 성장에 유리한 매개변수를 파악할 수 있었다"라고 말했다. 연구팀은 또 '광 발광 분광법' 실험으로 물질에 빛을 쏘아 방출되는 파장 빛을 준석해 다이아몬드 내 '실리콘 공극 컬러 센터' 구조도 발견했다. 이 구조는 액체 금속 합성 구성요소 중 하나인 실리콘이 탄소로만 이루어진 다이아몬드 결정 사이에 끼어들어 있는 것이다. 실리콘 공극 컬러 센터 구조는 양자 크기의 자성을 가져 자기 민감도가 높고, 양자 현상(양자적인 특성)을 보인다. 그로 인해 향후 나노 크기의 자기 센서 개발과 양자 컴퓨팅 분야의 응용이 기대된다. 논문 공동 저자인 메이후이 왕 박사는 "실리콘 공극 컬러 중심을 가진 이 합성 다이아몬드는 자기 감지 및 양자 컴퓨팅에 응용될 수 있을 것"이라고 말했다. 연구팀은 이러한 새로운 조건에서 다이아몬드가 핵을 형성하고 성장할 수 있는 메커니즘에 대해 심도 있게 연구했다. 시료의 단면을 고해상도 투과전자현미경(TEM)으로 촬영한 결과 다이아몬드와 직접 접촉한 고체 액체 금속에 약 30~40nm 두께의 비정질 표면 영역이 존재하는 것으로 나타났다. 공동 저자인 최명기 박사는 "이 비정질 영역의 상부 표면에 존재하는 원자의 약 27%가 탄소 원자였으며, 탄소 농도는 깊이에 따라 감소하는 것으로 나타났다"고 말했다. 연구팀은 또한 실리콘이 다이아몬드의 새로운 성장에 중요한 역할을 한다는 사실도 발견했다. 합금의 실리콘 농도가 최적 값보다 증가함에 따라 성장한 다이아몬드의 크기는 작아지고 밀도는 높아진다. 실리콘을 첨가하지 않으면 다이아몬드를 전혀 성장시킬 수 없었으며, 이는 실리콘이 다이아몬드의 초기 핵 형성에 관여할 수 있음을 시사한다. 루오프 소장은 "이 액체 금속에서 다이아몬드의 핵 형성과 성장에 대한 우리의 발견은 매우 흥미롭고 기초 과학을 위한 많은 흥미로운 기회를 제공한다. 이제 우리는 핵 형성과 그에 따른 다이아몬드의 빠른 성장이 언제 일어나는지 탐구하고 있다. 또한 탄소와 기타 필요한 원소의 과포화를 먼저 달성한 다음 온도를 빠르게 낮춰 핵 생성을 촉발하는 '온도 강하' 실험도 유망한 연구"라고 말했다.
- 포커스온
2024-04-25
[신소재 신기술(34)] 수소 저장용 신소재, 칠수소화 세슘(CsH7)과 9수소화 루비듐(RbH9) 합성 화합물

러시아 스콜코보 과학기술연구소(스콜테크·Skoltech) 연구팀과 러시아 과학 아카데미 슈브니코프(shubnikov) 결정체 연구소 및 중국, 일본, 이탈리아 연구 기관의 과학자들은 현재 최고의 수소 저장 물질보다 4배 더 많은 양의 수소 기체를 "흡수"할 수 있는 수소 화학 저장 물질을 발견했다고 테크익스플로어가 17일(현지시간) 보도했다. 이 연구팀이 개발한 합성한 화합물인 칠수소화 세슘(CsH7)과 9수소화 루비듐(RbH9)은 각각 금속 원자당 최대 7개와 9개의 수소를 저장할 수 있는 획기적인 기술이다. 기존 금속 합금기술로는 금속 원자 하나당 약 2개의 수소 원자를 넣을 수 있었다. 수소를 효율적으로 저장하는 방법을 찾는 것은 미래의 지속 가능한 경제에 통합하는 데 매우 중요하다. 적절한 저장 기술을 갖춘 수소는 향후 고온의 산업 공정과 운송에 연료를 공급하고 전력망의 공급과 수요를 균형 있게 조절하는 역할을 할 수 있다. 이번 연구는 학술지 '첨단 에너지 재료(Advanced Energy Materials)'에 게재됐다. 수소는 미래의 저탄소 경제에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 수소는 재생 가능하게 생산될 수 있고, 연료 전지나 연소를 통해 전기나 열을 생성하는 데 사용될 수 있다. 수소 에너지로 인해 가장 큰 이익을 얻을 수 있는 분야는 제철, 유리 및 시멘트 생산, 화학 산업 등이다. 국제 해운 및 일반적인 운송과 모빌리티 전반도 수소 에너지로 이익을 얻을 수 있다. 그 외에도 수소는 재생 가능 에너지의 불규칙한 공급을 포함해 잉여 에너지를 저장함으로써 전력망의 균형을 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 수소 발전의 광범위한 채택을 막는 가장 큰 장애물은 공기보다 14배 가볍고, 반응성이 높으며, 가두기 어렵고 폭발성이 있는 가스인 수소를 저장하는 안전하고 지속 가능하며 경제적인 기술력의 부족이다. 가스 실린더, 튜브, 극저온 탱크 및 파이프 라인에서 수소를 축적하고 운반하려면 압축 또는 액화하거나 수소 분자로 구성된 고체로 변환해야 할 수도 있다. 하지만 이 방법에는 몇 가지 문제점이 있다. 첫째, 이러한 처리에는 매우 많은 비용이 든다. 압축 및 냉장 과정은 최종적으로 수소가 제공하는 총 에너지의 약 20%~40%에 해당하는 에너지를 소비한다. 이는 매우 높은 손실이다. 둘째, 수소는 질량당 가장 에너지 밀도가 높은 화학 연료이지만 너무 가벼워 압축 또는 액화된 천연가스보다 단위 부피당 여전히 약 절반의 에너지를 보유한다. 이는 특히 차량에 불편하다. 셋째, 수소는 가장 작은 분자이기 때문에 컨테이너에서 쉽게 빠져나가고 심지어 금속 벽에도 침투해 벽을 부서지게 하고 균열과 누출을 일으킨다. 연구의 주요 저자 중 한 명인 스콜테크의 재료 과학 및 공학 박사 드미트리 세메노크(Dmitrii Semenok)는 "대안은 화학 저장"이라고 지적했다. 세메노크 박사는 "예를 들어 마그네슘-니켈 및 지르코늄-바나듐 합금과 같은 특정 물질은 금속 원자가 결정 구조를 형성하는 사이의 공극에 수소를 저장할 수 있다. 이러한 축전기는 상대적으로 밀도가 높고 안전하며 필요에 따라 가열 시 빠르게 수소를 방출한다"라고 설명했다. 그는 "하지만 수소를 포집하고 방출하는 데 필요한 조건과 얼마나 많은 충방전 사이클을 견딜 수 있는지에 따라 금속 합금을 조정할 수는 있지만, 금속 원자 하나당 약 2개의 수소 원자를 넣을 수 있다는 상대적으로 엄격한 제한이 있다. 이것이 가장 큰 지표다"라고 부연했다. 세메노크 박사는 "우리가 합성한 화합물인 칠수소화 세슘(세슘 헵타하이드라이드·CsH7)과 9수소화 루비듐(루비듐 비수소화물·RbH9)은 금속 원자당 각각 최대 7개와 9개의 수소 원자를 담고 있다. 이 두 물질은 대기압에서 안정적으로 수소가 풍부한 최초의 물질이 될 것으로 예상되지만, 후자는 추가 확인이 필요하다. 어쨌든 이 화합물에서 수소 원자의 비율은 알려진 모든 수소화물 중에서 가장 높으며 메탄 CH4보다 두 배나 높다"라고 말했다. 이 연구의 수석 연구자인 스코테크의 재료 발견 연구실 책임자 아르템 오가노프(Artem R. Oganov) 교수는 "우리는 수소가 풍부한 암모니아 보란 분말을 세슘 또는 루비듐과 반응시킨다"고 설명했다. 이렇게 하면 세슘 또는 루비듐 아미도보란으로 알려진 염이 생성된다. 열을 가하면 이러한 염이 세슘 또는 루비듐 일수화물과 다량의 수소로 분해된다. 오가노프 박사는 "실험은 대기압의 10만 배에 달하는 압력을 가하는 두 다이아몬드 사이의 셀에서 실행되기 때문에 여분의 수소가 결정 격자 공극으로 강제 이동하여 세슘 헵타하이드라이드와 루비듐 비수소화물(후자는 두 가지 다른 결정 격자 종류)을 형성한다"라고 말했다. 연구팀에 따르면 세슘과 루비듐은 원자의 크기가 커서 결정 구조에서 수소가 차지할 수 있는 빈 공간이 더 커지기 때문에 "예정된 운명"이라고 한다. 이 화합물의 형성은 연구팀의 시뮬레이션과 기본 물리 법칙에 기반한 계산의 예측과 일치했다. 화합물의 존재는 여러 분석 기법을 통해서도 확인됐다. X-선 분석, 라만 분광법, 반사/투과 분광법 등 다양한 분석 기법을 통해 화합물의 존재를 확인했다. 후자는 스콜테크의 하이브리드 포토닉스 연구소의 데니스 산니코프 연구원의 기여로 가능했다. 연구팀은 이제 약 1만기압의 낮은 압력에서 대규모 유압 프레스를 사용해 실험을 반복하여 더 많은 양의 세슘과 루비듐 폴리하이드리드를 얻고, 이 화합물이 지금까지 알려진 다른 폴리하이드리드와 달리 일단 합성되면 대기압에서도 안정적으로 유지되는지 검증할 계획이다.
- 포커스온
2024-04-19
[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
우주에서 쏟아지는 다이아몬드 비⋯자기장 형성 열쇠?

다이아몬드는 지구에서 가장 귀중한 보석 중 하나이지만, 천왕성과 해왕성과 같은 거대 얼음 행성에서는 대기 중에서 비처럼 쏟아져 내릴 것으로 예상된다는 가설이 제기됐다. 과학기술 전문 매체 ifl사이언스와 엔디티비(NDTV)에 따르면 전통적으로 다이아몬드 형성에는 매우 높은 온도와 압력이 필요하다고 여겨져 왔지만, 최근의 연구는 다이아몬드가 지구보다 낮은 온도와 압력 조건에서도 형성될 수 있음을 시사한다. 최근 미국 SLAC 국립가속기연구소와 독일의 DESY 연구소, 헬름홀츠 센터 드레스덴-로젠도르프와 같은 국제 연구팀이 천왕성과 해왕성의 대기권과 유사한 조건을 실험실에서 재현하여 다이아몬드 생성 실험을 진행했다. 연구팀은 폴리스티렌 필름에 다이아몬드 모루를 사용하여 2200℃(화씨 3992도) 이상의 온도와 지구의 해수면 대기압의 약 100만 배에 해당하는 압력을 가했다. 이 실험 조건은 천왕성과 해왕성의 대기권 깊은 곳에서 발견될 수 있는 조건과 유사한 것으로, 과학자들은 이를 통해 다이아몬드가 형성되는 과정을 연구했다. 이후, 고에너지 X선을 사용하여 폴리스티렌 필름을 가열했다. 이 X선은 필름 내의 탄소 원자를 활성화시켜 다이아몬드로 변환하는 데 중요한 역할을 했다. 이 과정을 통해 연구팀은 폴리스티렌 필름에서 다이아몬드를 형성하는 데 성공했다. 이 다이아몬드는 천왕성과 해왕성의 대기권에서 형성되는 다이아몬드와 같은 구조와 특성을 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 이 연구 결과는 전통적인 다이아몬드 형성에 대한 이해를 바꾸는 중요한 발견이다. 기존에는 다이아몬드 형성에는 매우 높은 온도와 압력이 필요하다고 여겨졌었다. 그러나 이번 연구는 다이아몬드가 더 낮은 온도와 압력에서도 형성될 수 있음을 보여줬다. 이는 천왕성이나 해왕성과 같은 거대한 얼음 행성의 대기권에서 다이아몬드가 어떻게 형성되는지에 대한 새로운 통찰을 제공하며, 천문학과 우주 과학 분야에 중요한 영향을 미칠 것으로 기대된다. 다이아몬드 비가 형성되는 이유 천왕성과 해왕성의 대기권은 지구의 대기권보다 훨씬 깊고 뜨겁다. 이러한 조건에서는 수소, 헬륨, 메탄, 아르곤 등의 기체가 높은 압력과 온도에 의해 액체 상태로 변환된다. 이 액체 상태의 기체들은 천왕성과 해왕성의 내부에서 바깥쪽으로 이동하면서 점차 식게 된다. 이 과정에서 액체 상태의 기체들은 다시 고체 상태로 변하게 되는데, 이때 탄소 원자들이 모여 다이아몬드 결정을 형성한다. 이렇게 형성된 다이아몬드는 대기 중에서 무거운 물체처럼 가라앉게 되며, 이를 '다이아몬드 비'라고 부른다. 다이아몬드 비는 지구에서는 발생하지 않는다. 지구의 대기권은 천왕성이나 해왕성 대기권보다 훨씬 얇고 차가워 이러한 과정이 일어나지 않기 때문이다. 다이아몬드 비와 자기장 형성 연구팀의 수석 저자인 멍고 프로스트 박사는 "다이아몬드 비는 천왕성과 해왕성의 복잡한 자기장의 형성에 영향을 미쳤을 가능성이 있다"고 말했다. 프로스트 박사의 연구에 따르면, 천왕성과 해왕성의 대기권에는 다이아몬드가 풍부하게 존재할 것으로 추정된다. 다이아몬드는 전기를 잘 전달하는 성질을 가지고 있기 때문에, 이 물질이 대기권을 통해 이동하며 자기장 생성에 기여했을 가능성이 제기됐다. 프로스트 박사는 "이번 연구는 거대 얼음 행성에 대한 우리의 이해를 크게 확장시킬 것"이라고 말했다. 더 나아가, 다이아몬드 비와 자기장 형성에 대한 추가 연구는 이러한 거대 얼음 행성들의 신비를 더욱 깊게 탐구하는 데 도움이 될 것이다. 다이아몬드 비는 우주의 또 다른 매혹적인 현상으로, 향후 추가 연구를 통해 이 현상에 대한 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
- 산업
2024-01-18
탄소 질화물, 다이아몬드를 뛰어넘는 초강력 물질 탄생

과학자들이 수십 년의 연구 끝에 다이아몬드에 필적하는 새로운 초경도 물질을 개발했다는 연구 결과가 공개됐다. 과학 전문매체 '사이테크데일리(scitechdaily)'에 따르면, 영국 에든버러 대학교(University of Edinburgh)를 포함한 국제 연구팀은 탄소와 질소를 혼합한 물질을 극한의 압력과 열에 노출시킴으로써, 다이아몬드보다 더 단단한 새로운 물질을 창출했다. 연구팀은 탄소와 질소를 혼합한 물질을 지구 내부와 유사한 약 100만 배의 대기압 압력에 노출시켰다. 더불어, 섭씨 150만 도 이상의 고온에서 가열하는 실험을 진행했는데, 이는 태양 표면의 온도에 가까운 극한의 조건이다. 이러한 극한 조건에서 탄소와 질소 원자는 강력하게 결합하여 '탄소 질화물(carbon nitride)'을 형성한다. 연구팀은 이 새로운 물질의 경도를 측정하기 위해 여러 강도 시험을 수행했다. 그 결과 이 탄소 질화물이 현재 알려진 물질 중 두 번째로 단단한 '입방정 질화붕소(cubic boron nitride)'보다 더 단단한 것으로 밝혀졌다. 이번 연구는 재료 과학 분야에 있어 중대한 발견으로, 특히 항공우주, 군사, 산업 분야 등에서의 응용 가능성이 높은 새로운 초경도 물질의 개발을 의미한다. 연구팀은 프랑스의 유럽 싱크로트론 연구 시설(European Synchrotron Radiation Facility, ESRF), 독일의 독일 전자 싱크로트론(Deutsches Elektronen-Synchrotron, DESY), 미국에 기반을 둔 고에너지 물리학 연구소(Advanced Photon Source, APS)에 있는 세 개의 입자 가속기를 이용하여 강렬한 X선 빔을 이용해 샘플을 조사했다. 이 X선 빔은 샘플 내의 원자 구조와 전자 분포를 산란시켜, 물질의 내부 구조를 세밀하게 분석할 수 있게 해준다. 연구 결과는 세 가지 다른 질화탄소 화합물이 초경도를 달성하기 위한 필수 구성 요소들을 보유하고 있다는 것을 보여준다. 특히 놀라운 점은, 이 세 화합물이 모두 일반적인 압력 및 온도 조건으로 돌아갔을 때도 다이아몬드와 유사한 특성을 유지한다는 것이다. 이러한 발견은 물질의 안정성과 내구성에 대한 새로운 이해를 제공하며, 과학 및 산업 분야에서의 응용 가능성을 확대한다. 추가적인 계산과 실험에 따르면 이 새롭게 개발된 물질이 광발광과 높은 에너지 밀도와 같은 여러 특별한 특성을 가지고 있음이 밝혀졌다. 이는 물질이 매우 적은 질량으로 상당한 양의 에너지를 저장할 수 있음을 의미한다. 연구팀은 이러한 초비압축성 탄소 질화물이 다양한 응용 분야에 적용될 잠재력이 크다고 지적했다. 그들은 이 물질이 다이아몬드와 비견될 수 있는 궁극적인 공학 재료로 자리 잡을 수 있다고 전망했다. 연구를 주도한 에든버러 대학교의 도미니크 라니엘(Dominique Laniel) 박사는 "이 새로운 질화탄소 물질 중 첫 번째 질화탄소 물질이 발견되었을 때, 우리는 지난 30년 동안 과학자들이 꿈꿔온 물질을 만들어낸 것이 믿기 어려웠다. 이러한 재료는 고압 재료 합성과 산업적 응용 사이의 간극을 메우는 데 강력한 동기를 제공한다."라고 말했다. 린셰핑 대학 플로리안 트리벨(Florian Trybel) 박사는 "이 물질은 다기능성이 탁월할 뿐만 아니라 지구 내부 깊숙한 곳에서 발견되는 조건과 유사한 극한의 합성 압력에서도 안정한 상태를 유지할 수 있다는 점을 보여준다. 우리는 이 공동 연구를 통해 이 분야에서 새로운 가능성을 열 것이라고 확신한다"라고 말했다. 이번 연구는 깨지지 않는 초단단 재료 개발 분야에서 중요한 진전을 이루었다. 이 새로운 재료는 자동차와 우주선의 보호 코팅, 내구성이 뛰어난 절삭 공구, 태양 전지판, 광검출기 등과 같은 다양한 산업 분야에 응용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 이는 기술적인 혁신 뿐만 아니라 산업 전반에 걸친 여러 응용 분야에도 중대한 영향을 미칠 수 있을 것으로 기대된다.
- 산업
2024-01-04
폐암 환자 30%, 손가락 곤봉증 겪는다

폐암 환자 중에서 약 30%가 손가락 끝이 두꺼워지는 '곤봉증'을 겪는다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 폐암은 폐에서 발생하는 암으로, 주로 기관지의 점막 상피에서 발생하는 것으로 알려져 있다. 이 암의 증상에는 지속적인 기침, 가래, 가슴 통증 등이 포함되지만, 암이 상당히 진행되어도 특별한 증상이 나타나지 않을 수 있다. 폐암의 또 다른 주목할만한 징후는 손가락 끝에 나타나는 이상 현상인 '곤봉증'이다. 프랑스 의학 전문 매체 '푸어꾸아뚜쿠뚜(pourquoidocteur)'에 따르면, 샴로스 테스트를 통해 폐암 환자들이 손가락 끝에 나타나는 병리학적 특징적인 증상을 포함하여 다양한 방식으로 증상이 나타날 수 있다고 보고했다. 이는 폐암 진단 및 조기 발견에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 폐암은 증상이 나타나기까지 상당한 시간이 걸릴 수 있다. 이는 폐에 신경 말단이 없어 초기에는 별다른 증상이 나타나지 않기 때문이다. 하지만 종양이 흉막과 같은 주변 기관으로 퍼질 경우 심한 통증을 수반할 수 있다. '샴로스 테스트' 또는 '윈도우 테스트'라고 알려진 검사는 폐암 환자의 약 35%에서 나타나는 곤봉 징후를 감지하는 간단하고 효과적인 방법이다. 이 검사를 통해 의사들은 폐 종양의 존재를 나타낼 수 있는 손톱의 변화를 찾을 수 있다. 곤봉화는 손가락 끝과 손톱이 비정상적으로 두꺼워지는 것을 특징으로 한다. 이 증상은 폐 종양으로 인한 만성 저산소증과 관련이 있을 수 있다. 이러한 징후가 있는 환자 중 약 1/3은 폐암 진단을 받는다고 알려져 있다. 손가락 곤봉화 징후를 확인하기 위해서는 손으로 하트 모양을 만들 때처럼 검지와 엄지의 첫 번째 지골을 서로 붙여야 한다. 건강한 사람의 경우, 큐티클 수준에서 두 손톱 사이에 작은 다이아몬드 모양의 공간이 존재한다. 이 공간이 없으면 '곤봉화' 증상이 있을 수 있으며, 이는 클럽 모양으로 손톱이 변형되는 것을 의미한다. 이러한 이상 현상은 손톱 밑부분을 부드럽게 만들고 손톱 주위의 피부를 윤기 있게 한다. 시간이 지날수록 손톱이 비정상적으로 구부러지고 손가락 끝이 점차 부어오를 수 있다. 이러한 징후가 보이면 의사와 상담하여 폐암 위험을 배제하는 것이 중요하다. 종양이 의심되면 진단을 위해 다양한 검사를 통해 정확한 진단을 받아야 한다. 곤봉화 증상을 통해 폐암을 조기에 발견할 수 있는 경우도 있지만, 이 증상이 모든 폐암 환자에게 나타나는 것은 아니므로, 다른 질병 징후에도 주의를 기울여야 한다. 특히 피로, 체중 감소, 식욕 부진, 장기간 지속되는 발열, 두통, 신경계 장애 등의 증상에 유의해야 한다. 곤봉화 증상을 감지하는 샴로스 테스트는 폐암 환자에게 흔히 나타나는 징후를 확인하는 데 도움이 되는 도구이지만, 이 증상 자체가 폐암 진단을 확정하는 것은 아니다. 따라서 이러한 징후가 나타날 경우, 폐암의 가능성을 배제하기 위해 주의 깊은 의학적 상담이 필요하다. 특히 흡연자의 경우, 이러한 경고 신호를 조기에 발견하고 적극적으로 대처하는 것이 중요하다. 이는 심각한 건강 이상을 예방하고 관리하는 데 큰 도움이 될 수 있다. 서울대학교 의학정보에 따르면, 폐암 초기에는 증상이 나타나지 않는 경우가 많으며, 약 15%의 환자가 무증상 상태에서 폐암 진단을 받는다고 한다. 폐암의 초기 치료 방법은 폐암의 유형(비소세포 폐암 또는 소세포 폐암), 질병의 단계, 그리고 환자의 전반적인 건강 상태에 따라 달라질 수 있다. 비소세포 폐암의 경우 초기 단계에서는 수술적 절제와 항암 치료가 치유에 가장 중요한 요소로 간주된다. 반면, 소세포 폐암의 경우 대부분의 환자가 진단 시 이미 전이된 상태이므로, 항암 치료가 치료의 핵심이다. 이러한 정보는 폐암의 조기 발견과 적절한 치료 계획 수립에 중요한 역할을 할 수 있다. 특히 폐암의 가장 흔한 증상은 바로 기침이다. 특히 흡연자나 과거 흡연 경험이 있는 사람들이 새롭게 기침이 발생하거나 지속되면 폐암을 의심해 볼 필요가 있다. 폐암의 주요 원인 중 하나는 흡연으로, 폐암 발생의 약 90%가 흡연과 관련이 있다고 추정된다. 또한 간접흡연, 폐섬유증, 석면, 라돈, 크롬 등도 폐암의 위험 요소로 간주된다. 폐암 예방을 위해서는 금연이 가장 중요하며, 간접 흡연도 가능한 한 피하는 것이 좋다. 이러한 조치는 폐암 발생 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
- IT/바이오
2023-12-14
소금 줄이기, 반드시 옳다고 할 수 없는 이유는?

음식에서 소금을 줄이는 것이 항상 옳다고 할 수 없다는 연구 결과가 나왔다. 일본에서 체지방을 우리의 배에서 떨어뜨리는 손쉬운 방법을 소개했다. 특히, 엄격한 염분 제한식은 건강에 해로울 수 있다는 지적도 잊지 않았다. 일본 매체 다이아몬드가 보도한 올바른 다이어트 방법이 될 수도 있는 '내장 지방이 돌처럼 떨어지는 식사 방법' 일부를 발췌했다. 저자 에베 야스지 의사는 운동을 하지 않고 이 다이어트를 반년간 실천한 결과 10kg을 뺀 경험이 있다. 그는 현재 나이는 70대이지만, 20대와 같은 체중을 유지하고 있는 것으로 알려졌다. 야스지 박사에 따르면, 몇몇 사람들은 탄수화물을 제한하고 칼로리 섭취량을 줄이면서 머리 속이 덜컹거리거나 기억이 흐릿해지는 등 집중력 저하 증상을 경험할 수 있다. 이러한 경우, 염분 부족 가능성이 높다는 지적이다. 야스지 박사 또한 이전에 자신도 염분 제한 다이어트를 시도해 본 적이 있다. 그 당시에는 칼로리 섭취를 적절히 조절하고 엄격한 염분 제한식을 따랐는데, 결과적으로 머리가 흐릿해지고 집중력이 저하되는 것을 경험했다고 한다. 결론적으로, 야스지 박사는 염분을 정상적으로 섭취하는 것이 중요하다고 강조하고 있다. 염분은 우리 몸에 필요한 영양소 중 하나이며, 극단적인 염분 제한은 건강에 해로울 수 있다는 것을 감안해야 한다. 소금, 정상적으로 섭취해야 이 경험을 고찰하면, 탄수화물 제한을 하는 경우 과도한 염분제한은 필요 없다고 말할 수 있다. 특히, 모든 식사에서 탄수화물을 제한할 경우, 수분과 염분이 배설되기 쉬워져서 충분한 수분 공급과 일반적인 염분 섭취가 권장된다. 과도한 염분제한은 지양해야 한다. 유명한 의학 잡지인 '란셋'에 따르면 고혈압 환자는 하루에 10g 정도의 염분 섭취가 적절하며, 고혈압이 없는 사람은 하루에 15g 정도의 염분을 섭취해도 된다. 그러나 하루 염분 섭취량이 7.5g 미만인 경우, 동맥경화 위험이 오히려 증가할 수 있다고 한다. 따라서 염분을 과도하게 제한하는 것이 항상 옳다고 단언할 수는 없다. 한때 일본에서 하루 염분 섭취량이 20g을 초과하는 경우가 흔했으며, 이로 인해 고혈압으로 인한 뇌출혈로 사망하는 사례가 끊이지 않았다. 뇌출혈은 뇌 혈관이 파열하고 출혈하는 질병으로, 당시에는 고단백질 식품을 많이 먹을 수 없었기 때문에 혈관이 약해져 고혈압에 대항하지 못하고 뇌출혈이 발생하기 쉬웠던 것으로 알려져 있다. '고혈압', '심장병', '신장병' 등과 같은 만성 질환을 가진 사람들은 염분 섭취를 과도하게 늘리면 안 되지만, 이러한 질환을 가지지 않은 사람들이 염분 섭취를 지나치게 제한하는 것이 항상 건강에 이로운 것은 아니다. 요약하면, 이 글은 당뇨로 인한 탄수화물 제한을 실시할 때, 과도한 염분 제한은 필요하지 않으며 오히려 건강에 해로울 수 있다는 내용을 다루고 있다. 저자는 자신의 경험을 토대로 당뇨로 인해 염분이 더 많이 배설되므로 충분한 수분을 섭취하고 염분 섭취량을 평소처럼 유지하는 것이 바람직하다고 주장하고 있다. 소금, 인간 생존 위해 반드시 필요 염분이 부족하면 지구상의 많은 생물이 생존할 수 없기 때문에 소금은 인간의 생존을 지탱하는 중요한 역할을 한다. 그러나 염분을 지나치게 섭취하면 혼수 상태에 이르거나 심지어 사망할 수 있는 위험이 있다. 만약 만성적으로 염분이 부족하다면, 혈중 나트륨 농도를 일정 범위 내에서 유지하려고 몸이 조절되므로, 급속한 염분 배출에 따라 오랜 기간 동안 대량의 염분을 섭취해야 할 수도 있다. 이러한 이유로 염분 섭취는 적절한 수준에서 조절해야 한다. 더운 날씨에서 운동하거나 땀을 흘릴 때, 물뿐 아니라 염분도 체내에서 배출된다. 그와 관련 없이 수분을 보충하면 혈중 나트륨 이온 농도가 감소할 수 있다. 실제로 격한 운동을 한 후 갑작스럽게 과다한 물을 섭취해 기절하는 사례도 있다. 몸은 혈중 나트륨 이온 농도를 일정 범위로 유지하기 위해 땀이나 오줌으로 배출하게 되며, 이로 인해 오히려 수분이 부족하게 되어 열사병이나 경련을 일으킬 수도 있다. 높은 온도의 환경에서 일하는 곳에서는 직원에게 염분을 보급하기 위해 식염을 제공하는 것도 이러한 이유다.
- 생활경제
2023-11-20
아마존 창업자 제프 베이조스, 본거지 시애틀 떠나 마이애미로 이주

세계 최대 전자상거래 업체 아마존의 창립자인 제프 베이조스(59)가 자신이 설립한 회사, 시가 총액 1조 달러(약 1320조원)에 달하는 아마존의 발상지 시애틀을 떠나 플로리다 마이애미의 따뜻한 날씨로 이사한다고 발표했다. 뉴욕포스트에 따르면, 베이조스는 시애틀에서 오랜 시간을 보낸 후 이사 결정을 알리는 감성적인 인스타그램 게시물을 올렸다. 그는 인스타그램에 창업 초기에 자신의 창고에서 운영했던 최초의 아마존 본사와 함께 어린 시절의 동영상을 공유했다. 영상속 당시 30세였던 베이조스는 "아마존의 사무실을 둘러보는 데 오래 걸리지 않았다"고 말했다. 그의 아버지는 카메라 뒤에서 미래의 억만장자 아들을 향해 "우리는 신경중추에 있다!"라고 응원했다. 제프 베조스가 북서부의 시애틀을 떠나 마이애미로 이사하기로 한 결정의 배경에는 최근 마이애미로 이사한 부모님을 따라가기 위한 것이라고 밝혔다. 베이조스 가족은 베이조스가 고등학교 시절을 보낸 마이애미에 정착했다. 또한, 우주 탐사 회사인 블루 오리진(Blue Origin)의 운영이 점차 케이프 카나베랄(Cape Canaveral)로 이동하고 있다는 것도 이사의 또 다른 이유였다고 그는 설명했다. 베이조스의 약혼자이자 미디어 스타인 로렌 산체스(53)도 이사를 앞두고 있다. 베이조스는 "나는 부모님과 가깝게 지내고 싶고, 로렌과 나는 마이애미를 사랑한다"고 밝혔다. 그는 인스타그램에서 "1994년 차고에서 아마존을 시작한 이래 시애틀은 항상 내 집이었다"고 회상했다. 그는 또 "나는 시애틀에서 다른 어느 곳보다 오래 살았고, 여기서 많은 놀라운 추억을 쌓았다. 이사는 흥미로운 일이지만 나에게는 감정적인 결정이었다. 시애틀, 당신은 언제나 내 마음 속에 있을 것이다"라고 덧붙였다. 세계에서 세 번째로 부유한 인물인 제프 베이조스의 최근 발표는, 그가 불과 2주 전에 7900만 달러(약 1042억8000만원)에 구입한 플로리다의 고급 '억만장자 벙커' 섬 내 저택과 관련이 있다. 이 저택은 그가 두 달 전에 인접해 6800만 달러(약 897억6000만원)에 사들인 다른 부동산 바로 옆에 위치해 있다. 이 두 거대한 부동산은 비스케인만 외곽에 위치한 요새인 인공 방벽 섬인 인디언 크릭 섬에서 3에이커(1만2140㎡) 이상의 토지에 걸쳐 있다. 이 섬은 자체적인 지방 자치단체, 시장 및 경찰력을 자랑한다. 이 두 개의 거대한 부동산은 비스케인만 외곽에 자리한 인공 방벽 섬인 인디언 크릭 섬에서 3에이커(약 1만2140㎡) 이상의 토지를 차지하고 있다. 이 섬은 자체적인 지방 자치단체, 시장, 경찰력을 갖추고 있다. 베이조스가 가장 최근 플로리다에 구입한 저택은 2000년에 지어진 1만9064평방피트(약 1,771㎡) 규모의 주택으로, 7개의 침실, 14개의 욕실, 수영장, 극장, 도서관, 와인 저장고, 사우나, 직원 숙소, 그리고 6개의 차고 공간을 자랑한다. 인근에 위치한 비교적 작은 집은 지난 8월에 사들였다. 이 집은 9259평방피트(860㎡) 규모의 저택으로 침실 3개와 욕실 3개만 갖추고 있다. 그는 이 보잘것없는 집을 철거하고 새로운 대저택을 지을 계획인 것으로 알려졌다. 그는 250만 달러(33억원) 상당의 거대한 다이아몬드를 산체스에게 선물한 지 몇 달 만에 플로리다 크릭 섬에 총 1억4700만 달러(1940억4000만원)라는 엄청난 금액을 쏟아부어 인근 부동산을 사들였다. 제프 베조스는 텍사스 서부에 위치한 자신의 사설 우주 탐사 회사 블루 오리진 근처에 3만 에이커(약 1억2140만5693㎡) 규모의 대규모 목장을 소유하고 있다. 또한, 매디슨 스퀘어 파크를 내려다볼 수 있는 건물에서 21층부터 24층까지 전체 층을 차지하는 9600만 달러(약 1267억2000만원) 가치의 제5애비뉴 아파트도 소유하고 있다. 한편, 미국의 경제 매체 포천은 지난 5일 베이조스가 마이애미로 이사를 결정한 배경에는 세금 절감의 목적이 크게 작용했다는 추측성 내용을 보도했다. 포천은 "베이조스의 플로리다행은 세금 제도에 대한 열띤 논쟁을 불러일으켰다"고 전했다.
- 생활경제
2023-11-12
제프 베이조스, 플로리다 부동산 시장 '큰손' 급부상

아마존의 창업자인 제프 베이조스(Jeff Bezos)가 플로리다에서 부동산 두 채를 연달아 구매해 큰손으로 등극했다. 최근 구입한 저택 2채의 구입 가격은 약 1억 4700만 달러(약 1986억원)에 이른다. 베이조스는 유럽에서 여름 휴가를 약혼자 로렌 산체스와 함께 요트 '코루'에서 보내고, '억만장자 벙커(Billionaire Bunker)'로 알려진 플로리다의 한 섬에서 새로운 부동산을 구입했다는 소식이 전해졌다. 부동산 전문 매체 '리얼 딜(The Real Deal)'에 따르면 베이조스가 이번에 구입한 부동산은 플로리다 인디언 크릭 바리어 섬에 있는 저택이다. 베이조스는 지난 6월 말 이 섬에서 첫 번째 주택을 약 6800만 달러(약 920억원)를 들여 구입했다. 폭스 비즈니스(Fox Business)에 따르면 베이조스가 새롭게 인디언 크릭에서 투자한 부동산의 가격은 약 7900만 달러(약 1069억원)로, 지난 6월 구입한 첫 번째 주택 바로 옆에 위치한다. 주택 정보 사이트 '질로(Zillow)' 목록을 살펴보면 이 주택은 1만9000㎡ 규모로 저택 내부에는 7개의 침실과 7개의 욕실이 있다. 이 저택은 1.8에이커(약 7300㎡)의 부지에 위치해 있고, 수영장과 와인 저장고, 그 외의 고급 편의 시설도 갖추고 있다. 부동산 회사 '더글러 엘리먼(Douglas Elliman Realtors)'이 이 주택의 매매에 관여했다는 정보가 있으며, 폭스 비즈니스는 회사와 베이조스 대변인에게 연락을 시도했으나 아직 답변을 받지 못했다고 전했다. 베이조스는 산체스와 약혼 사실이 알려진 지난 5월 인디언 크릭 섬에 새로운 집을 구입하기 시작한 것으로 전해졌다. 또한 그녀가 베조스의 요트에 타고 다이아몬드 반지를 착용한 모습이 포착되기도 했다. 리얼 딜의 보도에 따르면, 베이조스가 소유한 또 다른 주택은 약 9000㎡의 면적에 약 60년 전에 지어졌고, 리모델링을 통해 현재는 3개의 침실이 있다고 알려졌다. 이 부지는 2.8에이커(약 1만1331㎡) 크기로, 앞으로 새로운 건물을 지을 가능성도 있다고 한다. 포브스는 베이조스가 여러 해 동안 총 9채의 주택을 구입할 계획이며 보도했으며, 여기에는 최근 구입한 인디언 크릭의 주택은 포함되지 않았다고 한다. 포브스에 따르면 베이조스의 재산은 대략 1526억 6000만 달러(약 206조 5489억원)에 달하며, 이 중 상당한 부분은 그가 창립한 글로벌 전자상거래 기업 아마존(Amazon)에서 비롯되었다. 베이조스는 아마존의 주식 중 약 10%를 소유하고 있다. 2023년 10월 20일 현재, 아마존의 시가총액은 약 1조 3248억 달러(약 1792조 4544억원)로 추정되고 있다. 한편, 2023년 포브스 선정 대한민국 최고 부자는 MBK파트너스 김병주 회장이다. MBK파트너스는 260억달러의 자산을 운용한다. 김 회장의 순 자산은 전년 대비 20억 달러가 증가한 97억달러(약 12조 7000억원)을 기록했다. 2위는 삼성전자 이재용 회장으로 80억 달러였다. 이 회장은 3년 연속 2위 자리를 지키고 있다. 3위는 서정진 셀트리온 회장으로 57억달러였다.
- 경제
2023-10-23
고령 고혈압 환자, 하루 3천보 걷기로 혈압 낮출 수 있어

걷기가 70대 이상의 고혈압 환자의 혈압을 낮추는 데 도움이 된다는 연구 결과가 나왔다. 일본매체 다이아몬드 재팬에 따르면 미국 코네티컷 대학의 연구팀은 고령 고혈압 환자(68세~78세 사이)가 하루에 3000보를 걷는 것만으로도 혈압을 효과적으로 낮출 수 있다는 연구 결과를 국제학술지 '심혈관 발달과 질병(Journal of Cardiovascular Development and Disease)'에 발표했다. 이 연구에서는 주로 앉아 있는 시간이 많고 비만이거나 과체중인 고령 고혈압 환자 21명을 대상으로 20주 동안 하루에 3000보 걷기 운동을 추가로 실시했다. 연구 결과, 걷기 참여자들의 수축기 혈압은 평균 137mmHg에서 130mmHg로, 확장기 혈압은 평균 81mmHg에서 77mmHg로 감소하는 효과를 확인했다. 연구의 주요 저자인 아이오와 주립대학교의 엘리자베스 러퍼츠(Elizabeth Lefferts) 박사는 이러한 생활 습관 변화가 계획적인 운동이나 약물 치료만큼이나 효과적이라고 강조했다. 그녀는 "하루에 걷는 양을 증가시키는 것이 고혈압 약물 치료와 유사한 효과를 가져올 수 있다"며 "그렇다고 해서 약물 치료의 효과를 부정하는 것은 아니며, 운동도 혈압을 조절하는 데 중요한 방법 중 하나"라고 설명했다. 연구팀은 걷기 속도나 연속적으로 걷는 시간보다는 하루 동안의 총 걷기 횟수 증가가 더 중요하다고 강조했다. 연구자들은 "운동의 총량이 중요하며, 강도보다는 일상에서 걷는 횟수를 늘리는 것이 건강에 더 좋다"고 말했다. 이번 연구는 고령 고혈압 환자에게 걷기가 효과적인 치료 방법으로 작용할 수 있음을 보여주며, 앞으로 이를 바탕으로 대규모 임상 시험도 계획하고 있다고 밝혔다. 걷기는 고혈압의 예방과 관리에 있어 유익하다고 알려져 있다. 이는 혈압을 조절하고 혈관을 확장시켜 주는 데 도움을 주며, 더불어 체중 감소에도 효과적이다. 체중의 감소는 고혈압 발생 위험을 줄이는 데 중요한 요소로 작용한다. 고령 고혈압 환자들이 걷기 운동을 실시할 때 고려해야 할 주요 사항들은 다음과 같다. 우선, 자신의 체력에 맞게 무리 없이 걷기를 시작해야 한다. 평소에 운동을 하지 않던 사람들은 천천히 시작하여 점차 운동의 강도와 시간을 늘려 나가야 한다. 걷기 전에는 충분한 준비 운동이 필요하며, 걷기 후에는 스트레칭을 통해 근육과 관절의 긴장을 풀어주는 것이 좋다. 또한, 운동 중에 땀을 많이 흘렸다면, 수분 손실을 방지하기 위해 충분한 물을 섭취해야 한다. 걷기 운동은 일주일에 최소 150분 이상, 하루에는 30분 이상 권장된다. 2023년 기준으로 한국의 고령 고혈압 환자 수는 약 800만 명으로 추정되며, 이는 전체 고혈압 환자의 약 70%를 차지한다. 고령 고혈압 환자들에게는 운동 시작 전 의사와의 상담이 권장되며, 적절한 운동을 통해 혈압 관리와 건강 증진이 가능하다.
- 생활경제
2023-10-21
극한의 고온에서만 녹는 초이온성 얼음

매우 뜨거운 온도에서만 녹는 '초이온성 얼음'이 발견됐다. 과학 전문 매체 '사이언스 얼럿'은 지난 15일(현지 시간) 초이온성 얼음이라고 알려진, 극한의 고온에서만 녹는 특별한 얼음이 발견됐다고 보도했다. 초이온성 얼음은 5년 전 과학자들에 의해 처음으로 실험실에서 재현되어 세상에 소개됐다. 이듬해인 4년 전에는 그 존재와 결정 구조가 확인됐다. 이후 미국 여러 대학과 캘리포니아의 스탠포드 선형 가속기 센터(SLAC) 연구소의 과학자들은 지난해 이 초이온성 얼음의 새로운 단계를 발견했다. 과학자들은 이번 발견은 천왕성과 해왕성이 보유하고 있는 특이한 다극자 자기장의 형성 원인에 대한 이해를 높여줄 것으로 기대하고 있다. 지구의 주변 환경에서 물은 일반적으로 하나의 산소 원자에 두 개의 수소 원자가 연결된 단순한 분자 구조를 가지고 있다고 여겨진다. 그러나 초이온성 얼음은 천왕성과 해왕성뿐만 아니라 유사한 다른 외계 행성의 내부에서도 발견될 수 있으며, 우주에서 가장 일반적으로 발견되는 물의 형태 중 하나로 추정된다. 이들 행성은 지구 대기보다 200만 배 더 높은 엄청난 압력과 내부 온도가 태양 표면만큼이나 뜨겁다. 이런 극한의 환경 속에서 물은 우리가 흔히 알고 있는 방식과는 다른 특이한 형태로 존재하게 된다. 1988년 물리학자들이 예측한 초이온성 얼음의 구조는 산소 원자들이 단단한 입방 격자 구조에 갇혀 있으며 이온화된 수소 원자들은 전자가 금속을 통과하듯 격자 속을 자유롭게 움직이는 구조로 이루어져 있었다. 이 구조는 2019년 과학자들이 확인했다. 초온성 얼음은 이러한 구조 덕분에 전기 전도율이 비교적 높은 전도성을 가지며, 녹는점도 상당히 높아져 극한의 고온에서도 얼음이 견고하게 유지된다. 스탠포드 대학의 물리학자 아리아나 글리슨과 그녀의 연구팀은 초이온성 얼음을 연구하기 위해 두 층의 다이아몬드 사이에 끼인 얇은 물 조각에 매우 강력한 레이저를 발사했다. 이렇게 생성된 연속적인 충격파는 압력을 200GPa(2백만 기압)까지, 온도를 약 5000K(8500°F, 4704℃)까지 상승시켰다. 이는 2019년 실험의 조건에 비해 온도는 높지만 압력은 낮게 유지됐다. 글리슨의 팀은 2022년 1월에 발간한 논문에서 "최근에 발견된 물이 풍부한 해왕성과 유사한 외계 행성들 때문에, 행성 내부의 압력-온도 조건에서 물의 상태에 대해 더욱 심도 있게 이해할 필요가 있다"고 밝혔다. 당시 연구에서 X-선 회절은 압력과 온도 조건이 몇 분의 1초 동안만 유지되었음에도 불구하고 뜨겁고 밀도가 높은 얼음의 결정 구조를 밝혀냈다. 그 결과, 회절 패턴을 통해 확인된 얼음의 결정 구조는 2019년에 관찰된 초이온성 얼음과는 다른 새로운 형태였다. 이 새롭게 발견된 초이온성 얼음인 '아이스 XIX'는 중심이 입방체 구조를 가지고 있으며, 2019년에 발견된 '아이스 XVIII'보다 전도도가 향상됐다. 전도도의 중요성은 하전 입자의 움직임이 자기장을 생성하기 때문이다. 이 원리는 다이너모 이론의 기초로, 지구의 맨틀이나 다른 천체의 내부에서 전도성 유체가 어떻게 자기장을 생성하는지를 설명한다. '다이너모 이론(dynamo theory)'은 물리학 용어로 1920년 조지프 라모어가 태양 자기장을 설명하기 위해 처음 제창한 가설을 기초로 지구 자기장을 설명한 이론이다. 만약 해왕성과 같은 얼음 거인 행성의 내부가 소용돌이치는 액체보다는 부드러운 고체로 더 많이 구성되어 있다면, 생성되는 자기장의 특성이 변할 것이다. 글리슨과 그녀의 팀은, 만약 행성의 중심부에 전도도가 서로 다른 두 종류의 초이온 층이 존재한다면, 외부 액체 층에서 생성된 자기장이 각 층과 복잡하게 상호작용하면서 더 복잡한 현상을 초래할 것이라고 제안했다. 글리슨의 연구팀은 아이스 XIX와 같은 향상된 전도도를 가진 초이온성 얼음 층이, 해왕성과 천왕성에서 관측된 불안정한 다극자 자기장을 생성하는데 기여했을 것이라고 분석했다.
- 산업
2023-10-17
세계 최고의 다이아몬드 채굴 국가는?

세계에서 단 22개 국가에서만 자국 영토 내 매장지에서 천연 다이아몬드나 원석을 채굴하고 있다. 이러한 다이아몬드도 캐럿(보석 매매의 기준, 1캐럿=0.3g)이 높다고 해서 가치가 있는 것은 아니다. 세계적인 광업 전문 매체인 캐나다의 '마이닝닷컴(MINING.COM)'은 최근 세계에서 가장 가치 있는 다이아몬드를 채굴하는 국가 순위를 발표해, 전문가들의 주목을 받았다. 이 차트의 제작자인 샘 파커는 국제적으로 인정받는 킴벌리 프로세스의 데이터를 기반으로 하되, 남아프리카의 다이아몬드 전문가인 애쉬크 다마루퍼샤드 박사의 의견까지 반영하여 더욱 신빙성 있는 자료를 제공하고자 했다. 하지만 가치의 기준은 단순히 중량을 나타내는 캐럿뿐만이 아니다. 다이아몬드는 품질, 채굴 비용, 시장의 수요와 공급 등 여러 요소가 복합적으로 작용하여 그 가치가 결정된다. 중량별 다이아몬드 생산량 다이아몬드는 석유, 금, 우라늄처럼 일정 지역에 집중적으로 분포돼 있는 자원이다. 실제로, 2022년에 세계적으로 채굴된 모든 미가공 다이아몬드 중 99.2%는 단 10개 국가에서만 채굴되었다는 데이터가 그 증거이다. 러시아는 2022년 약 4200만 캐럿의 다이아몬드를 채굴하며 세계에서 가장 많은 다이아몬드 원석을 생산하는 국가 1위에 올랐다. 보츠와나(2480만 캐럿)와 캐나다(1620만 캐럿)는 각각 2위와 3위를 기록해, 러시아의 생산량이 그들을 크게 앞질렀다. 러시아의 다이아몬드 채굴량이 다른 국가보다 월등히 높은 이유는 원산지 추적의 어려움 때문에 제재를 우회하는 경향이 있다는 분석도 나온다. 다이아몬드 원석 판단 기준 물론, 다이아몬드의 캐럿만을 보고 그 가치를 판단할 수는 없다. 커팅이나 색상, 투명도와 같은 요소들이 가치를 크게 좌우하기 때문이다. 보츠와나는 2022년 러시아의 다이아몬드 채굴량의 약 59%에 불과했지만, 그 가치는 약 6조7425억원(약 50억 달러)으로 러시아의 무역 가치보다 거의 1.5배나 높았다. 마찬가지로 앙골라는 다이아몬드 채굴량에서는 6위에 그쳤지만, 그 가치에서는 세계 3위를 기록했다. 남아프리카공화국과 캐나다, 나미비아는 러시아나 콩고민주공화국처럼 주로 산업용 다이아몬드를 중점적으로 생산하는 국가들과는 달리 고품질의 보석용 다이아몬드 생산에 주력하고 있다. 2022년 다이아몬드 생산의 중심지는 아프리카였다. 아프리카는 전 세계 다이아몬드 원석 생산량에서 중량 기준 51%, 가치 기준으로는 66%를 차지하며 선두를 유지했다. 다이아몬드 채굴 역사 아프리카에서의 다이아몬드 채굴은 상대적으로 최근의 일로 200년도 채 되지 않는다. 오랜 역사를 지닌 다이아몬드의 발견은 약 2000년 전 인도에서 시작됐다. 그 후 이집트의 파라오와 로마 제국의 황제들에게도 다이아몬드가 전해졌다. 20세기 초반, 남아프리카공화국에서 대규모의 다이아몬드 채굴이 시작됐다. 그로부터 수십 년 뒤 아프리카 대륙의 다른 지역에서도 채굴이 활발히 진행됐다. 특히 1889년~1959년 사이의 약 70년 동안에는 아프리카가 전 세계 다이아몬드 생산의 98%를 차지해 압도적인 수치로 그 위력을 과시했다. 20세기 후반, '블러드 다이아몬드'라는 용어가 등장했다. 아프리카 내전 지역에서 채굴된 다이아몬드를 지칭하는 '블러드 다이아몬드'는 '붉은 다이아몬드' 외에 '피 묻은 다이아몬드'라는 의미를 지닌다. 이들 다이아몬드는 반란이나 범죄 활동의 자금 조달 수단으로 사용됐다. 실화를 바탕으로 구성된 영화 '블러드 다이아몬드'는 서아프리카 시에라 리온의 정부군과 반군이 다이아몬드를 차지하기 위해 1991년부터 12년 동안 내전을 벌인 참상을 담고 있다.
- 생활경제
2023-10-12
신비한 핑크 다이아몬드, 희귀한 이유는?

누구나 한 번쯤은 사랑하는 연인이나 결혼 기념일 또는 특별한 순간을 기념하기 위해 다이아몬드를 선물하거나, 혹은 선물 받고 싶다는 생각을 한다. 다이아몬드는 그 자체로 귀중한 보석으로 알려져 있지만, 그 중에서도 핑크 다이아몬드는 특별한 가치를 지닌다. 최근 프랑스의 매체 푸투라(FUTURA)는 이 희귀한 핑크 다이아몬드의 신비한 기원에 대한 연구결과를 보도했다. 다이아몬드의 희소성은 그것이 형성되는 극도의 환경 때문이다. 이런 보석은 지구 내부 약 140~190km 깊이에서 극도의 온도와 압력 속에서 수십억 년 동안 천천히 형성된다. 푸투라에 따르면, 이러한 고유한 형성 과정이 다이아몬드의 가치를 높여준다. 특히, 핑크 다이아몬드는 10만 개의 다이아몬드 중 단 하나만이 가지는 독특한 색상으로, 그것만으로도 특별한 보석임을 확인시켜 준다. 핑크 다이아몬드는 전 세계 몇 안 되는 광산에서만 발견되며, 그 중 호주의 아가일 광산은 시장에 공급되는 핑크 다이아몬드의 약 90%를 생산하고 있다. 호주에 위치한 이 고대 화산에는 특별한 특징이 있다. 이 광산은 일반적인 경우처럼 킴벌라이트[반상조직의 초고철질(ultramafic) 화성암으로 칼륨의 함량이 매우 높다]가 아니라 램프로이트(150km를 초과하는 깊이에서 부분적으로 녹은 맨틀에서 형성되는 암석) 화산 도관에서 채취된 것이다. 이 화산암이 형성된 지질과정은 아직 미스터리한 채로 남아 있다. 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 등재된 연구 결과에 따르면, 아가일 램프로이트는 약 13억년 전 형성됐을 것으로 추정된다. 이는 이전까지 추정되던 시기보다 1억년 앞선 것이며, 바로 이 점이 광산의 형성 이해에 큰 영향을 미칠 것으로 보인다. 아가일이 위치한 지구상에서 가장 오래된 대륙 중 하나인 킴벌리 대륙과 북부 오스트레일리아 대륙의 접합 지대는 오래전부터 알려진 지역이다. 이 지점은 약 18억년 전, 세계에서 가장 고대의 대륙 중 하나인 누나(Nuna) 형성 과정에서 생겨났다. 핑크 다이아몬드의 형성에는 극도의 지각압이 필요하다고 여겨진다. 이러한 조건은 아가일 지역에서 충족됐을 것이다. 그렇지만, 이 귀한 다이아몬드가 어떻게 지표면까지 올라왔는지는 아직 풀리지 않았다. 최근 연구에 따르면, 아가일 램프로이트는 대략 13억년 전에 형성되었을 것으로 추정되며, 이는 초대륙 분열의 시작과 일치한다. 그러나 아가일 지역의 분열은 완전히 이루어지지는 않았다. 지각이 매우 얇아진 결과로 마그마가 지표로 상승했고, 이 과정에서 지구 깊은 곳에서 형성된 핑크 다이아몬드가 표면으로 올라 온 것으로 추정된다. 이런 지리적 특징은 앞으로 전 세계에서 새로운 광산 위치를 파악하는 데 중요한 단서가 될 수 있다. 한편, 다이아몬드 산업은 광업에서 더 넓은 제조업 영역으로 확장되고 있다. 금속 촉매제인 철과 니켈을 탄소 파우더에 첨가하여 고온 및 고압에서 다이아몬드 '씨앗'을 합성하는 방법이 개발됐다. 이 합성 다이아몬드 제조 기술을 보유한 국가로는 인도, 중국, 한국 등 총 8개국이 있다. '랩그로운 다이아몬드'라는 이름으로 알려진 이 인공 다이아몬드는 천연 다이아몬드보다 가격이 경제적이다. 환경에 미치는 영향도 크게 줄일 수 있어서 인공 다이아몬드에 대한 수요가 크게 증가하고 있다.
- 생활경제
2023-10-05