검색
-
- 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
-
- [글로벌 핫이슈] 몽골 고비사막서 '완전 보존된 최대 공룡 발톱' 발견…신종 테리지노사우루스 화석 공개
- 몽골 고비사막에서 발굴된 신종 공룡 화석이 과학계의 주목을 받고 있다. 이 공룡은 현재까지 완전한 형태로 보존된 공룡 발톱 가운데 가장 큰 크기를 기록한 것으로, 학계는 이를 공룡 진화와 생태계 이해에 중요한 단서로 평가하고 있다. 25일(현지시간) CNN에 따르면 캐나다 캘거리대학교의 고생물학자 달라 젤레니츠키(Darla Zelenitsky) 교수 연구팀은 이번 발견에 대한 연구 결과를 국제학술지 아이사이언스(iScience)에 발표했다. 이들이 발견한 화석은 신종 공룡 '두오니쿠스 초그트바타리(Duonychus tsogtbaatari)'로 명명됐으며, 종명은 몽골의 저명한 고생물학자인 히시그자브 초그트바타르(Хишигжав Цогтбаатар)를 기려 붙여졌다. 속명 '두오니쿠스(Duonychus)'는 그리스어로 '두 개의 발톱'을 의미한다. 이번 화석의 가장 큰 특징은 케라틴(각질)으로 이루어진 발톱 외피가 손상 없이 그대로 보존되어 있다는 점이다. 연구진에 따르면 이 공룡의 발톱 길이는 약 30cm로, 뼈 구조보다 훨씬 더 길고 곡선 형태를 띠고 있어 식물을 움켜쥐거나 방어 수단으로 사용되었을 가능성이 제기된다. 젤레니츠키 교수는 "이처럼 케라틴 외피까지 완전하게 보존된 공룡 발톱은 이번이 처음"이라며 "발톱 길이나 구조는 현존하는 나무늘보의 발톱과 유사하며, 영화 속 '가위손(Edward Scissorhands)'을 연상시킨다"고 설명했다. '두오니쿠스 초그트바타리'는 수각류(Theropoda)에 속하는 테리지노사우루스(Therizinosauria) 계통으로, 티라노사우루스 렉스와 같은 육식공룡과는 달리 초식성 또는 잡식성이었던 것으로 분석된다. 신체 크기는 약 3m 높이에 체중은 260kg에 달하며, 발톱을 이용해 최대 10cm 두께의 식물을 움켜쥘 수 있었던 것으로 연구진은 추정하고 있다. 화석에서는 두 개의 손가락 외에도 척추, 꼬리, 엉덩이뼈, 앞다리와 뒷다리 등이 함께 발굴되었으며, 몽골과학아카데미 산하 고생물학연구소의 연구진이 수년 전 처음 발견한 것으로 알려졌다. 연구에 참여하지 않은 런던 퀸메리대학교의 고생물학자 데이비드 혼(David Hone) 박사는 "고비사막에서는 다양한 공룡 화석이 발굴됐지만, 이처럼 케라틴 외피까지 온전히 보존된 사례는 매우 드물다"며, "이는 뼈 구조와 외피 간의 관계를 이해하는 데 중요한 자료"라고 평가했다. 에든버러대학교의 고생물학자 스티브 브루사테(Steve Brusatte) 교수도 "테리지노사우루스류 공룡들은 흔히 ‘가위손 공룡’으로 불릴 만큼 길고 곡선형의 발톱이 특징인데, 이번에 발견된 공룡은 특히 두 개의 손가락만을 가진 독특한 형태로, 마치 고기 굽는 집게(tongs)처럼 보인다"고 언급했다. 브루사테 교수는 이어 "T. 렉스처럼 두 손가락만 가진 공룡은 일부에 불과하며, 단일 손가락만 가진 공룡은 더욱 희귀하다. T. 렉스의 팔은 사실상 사용되지 않았던 것으로 보이지만, 이번 공룡의 발톱은 먹이나 식물 섭취에 적극적으로 활용됐을 가능성이 크다"고 분석했다. 젤레니츠키 교수는 이 공룡이 다른 테리지노사우루스처럼 깃털로 덮여 있었을 가능성이 높다고 덧붙이며, "만약 이 화석이 발견되지 않았다면 우리는 이런 기이한 공룡이 존재했으리라고 상상조차 하지 못했을 것"이라고 말했다. 이번 발견은 공룡의 형태적 다양성과 생태적 진화에 대한 이해를 확장시키는 중요한 사례로 평가되며, 고비사막이 여전히 고생물학적 보물창고임을 다시금 입증한 것으로 받아들여지고 있다.
-
- 포커스온
-
- [우주의 속삭임(107)] 히말라야 상공에 펼쳐진 붉은 섬광, '레드 스프라이트'의 신비 풀리다
- 히말라야 산맥 위에서 펼쳐지는 희귀한 붉은색 번개, '레드 스프라이트(Red Sprite·붉은 요정)' 현상이 포착되어 학계의 비상한 관심을 모으고 있다. 이는 허구도 아니고, 단순한 애니메이션 캐릭터도 아닌, 뇌우 위 고층 대기에서 발생하는 실제 전기 방전 현상이다. 레드 스프라이트는 중간권에서 일어나는 전기적 현상이다. 50~90km의 고도에서 발생하는 붉은색-주황색 빛의 섬광으로 40km에 달하는 매우 큰 규모이지만 1밀리초 정도만 번쩍이기 때문에 포착하기가 매우 힘들다. 2022년 5월 19일 밤, 중국 천체사진작가 안젤 안(Angel An)과 둥 수창(Shuchang Dong)은 티베트 고원 남부 푸모용초(Pumoyongcuo) 호수 인근에서 100개가 넘는 레드 스프라이트의 장관을 카메라에 담았다. 이들은 해파리를 닮은 선명한 붉은 섬광뿐 아니라, '댄싱 스프라이트', 희귀한 2차 제트, 그리고 아시아 최초로 밤하늘 전리층 하부에서 녹색 대기광(green airglow·일명 '고스트 스프라이트')까지 포착하는 데 성공했다. 이 놀라운 사건은 전 세계 주요 언론의 주목을 받았다. 중국과학기술대학교 가오펑 루(Gaopeng Lu) 교수 연구팀은 최근 학술지 '대기과학 발전(Advances in Atmospheric Sciences)'에 발표한 논문을 통해 이 거대한 '스프라이트 불꽃놀이'의 원동력이 번개와 뇌우임을 밝혀냈다고 어스닷컴과 웹사이트 PHYS.org, IFL과학 등 다수 외신이 보도했다. 루 교수는 "이번 관측은 실로 경이로운 사건"이라며, "모(母)번개 방전을 분석한 결과, 거대한 규모의 대류 시스템(Mesoscale Convective System) 내에서 발생한 높은 첨두 전류의 양(+)극성 낙뢰가 스프라이트를 유발했음을 확인했다"고 설명했다. 이는 히말라야 지역의 뇌우가 지상에서 가장 복잡하고 강력한 상층 대기 전기 방전을 일으킬 수 있음을 시사한다. 연구팀은 상세 분석을 위한 정확한 시간 정보가 부족한 상황에서, 인공위성 궤적과 별자리 분석을 이용해 각 스프라이트가 나타난 시간을 정확히 파악했다. 이 기술은 미래의 레드 스프라이트 현상을 연구하는 방식에 영향을 미칠 수 있다. 데이터가 정확할수록 폭풍이 몰아치는 동안 상공에서 일어나는 일을 더 많이 알아낼 수 있다. 연구 결과, 모번개방전은 갠지스 평원에서 티베트 고원 남쪽 산기슭까지 뻗어 있는 대류 복합체의 층상 강수 지역내에서 발생했다. 이번 관측은 남아시아에서 단일 뇌우 동안 발생한 레드 스프라이트중 가장 많은 수를 기록했으며, 이는 이 지역의 뇌우가 미국 대평원 및 유럽 연안 폭풍과 유사한 상층 대기 방전 능력을 갖추고 있음을 보여준다. 나아가 이번 연구는 이러한 폭풍이 더욱 복잡한 방전 구조를 생성해 물리적, 화학적 영향이 큰 대기 결합 과정에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. ◇ 참고 문헌: Hailiang Huang et al., Massive Outbreak of Red Sprites in South Asia Observed from the Tibetan Plateau, Advances in Atmospheric Sciences (2025). DOI: 10.1007/s00376-024-4143-5
-
- 포커스온
-
- [신소재 신기술(154)] 중국 연구진, 천연 다이아몬드보다 40% 강한 '슈퍼 다이아몬드' 개발
- 중국 연구진이 실험실에서 천연 다이아몬드보다 훨씬 강한 초경도 '슈퍼 다이아몬드'를 합성하는 데 성공했다. 이번 연구 성과는 첨단 산업 분야에서 폭넓게 활용될 가능성이 높아 주목받고 있다. 흑연을 이용한 초경도 육각형 다이아몬드 합성 중국 지린대학교의 류 빙빙(Liu Bingbing) 교수와 야오 밍광(Yao Mingguang) 교수, 선전시 쑨원대학교의 주 셩차이(Zhu Shengcai) 교수가 이끄는 연구팀은 흑연을 이용해 '포스트-흑연 단계(Post-Graphite Phase)'라는 새로운 구조를 형성하는 데 성공했다고 인터레스팅엔지니어링이 보도했다. 연구에 따르면, 이 구조는 극도로 높은 압력과 열이 가해질 때 육각형 다이아몬드로 변환된다. 연구 결과는 이달 초 국제 학술지 '네이처 머티리얼즈(Nature Materials)'에 게재됐다. 육각형 다이아몬드는 기존 입방체 구조의 다이아몬드보다 강도가 뛰어난 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이번에 합성한 다이아몬드가 천연 다이아몬드보다 40% 더 단단하며, 기존 100나노미터 크기의 나노 다이아몬드보다 열 안정성이 뛰어난 특성을 보였다고 밝혔다. 1967년 발견된 론스달라이트, 실험실에서 완전 합성 성공 육각형 다이아몬드는 1967년 미국 애리조나주 캐니언 디아블로(Canyon Diablo) 운석에서 최초로 발견된 희귀한 형태의 다이아몬드다. 당시 과학자들은 이 새로운 형태의 다이아몬드를 발견한 영국의 결정학자 캐서린 론스달(Kathleen Lonsdale)의 이름을 따 '론스달라이트(Lonsdaleite)'라고 명명했다. 이후 연구진들은 론스달라이트를 실험실에서 재현하려는 시도를 지속했으나, 순수한 형태로 합성하는 데 어려움을 겪었다. 그러나 중국 연구진은 흑연으로부터 거의 순수한 육각형 다이아몬드를 성공적으로 합성하는 데 성공했다고 사우스 차이나 모닝 포스트(SCMP)가 전했다. 연구진은 이번 연구를 통해 육각형 다이아몬드의 초고경도와 열 안정성이 산업 분야에서 폭넓은 활용 가능성을 시사한다고 평가했다. 또한 고압·고온 환경에서 흑연이 다이아몬드로 변환되는 과정을 이해하는 데 중요한 통찰력을 제공하며, 차세대 고성능 소재 개발을 위한 새로운 기회를 열었다고 강조했다. 미국 연구진도 이전에 육각형 다이아몬드 개발 성공 육각형 다이아몬드 합성 연구는 중국 연구진의 시도가 처음은 아니다. 2021년 미국 로렌스 리버모어 국립연구소(Lawrence Livermore National Laboratory) 연구진은 음파를 이용해 실험실에서 육각형 다이아몬드를 생성하는 데 성공한 바 있다. 당시 연구에 참여한 트래비스 볼츠(Travis Volz) 박사는 육각형 다이아몬드가 첨단 소재 산업에서 강력한 응용 가능성을 지니고 있다고 강조했다. 연구팀은 육각형 다이아몬드가 기존의 입방체 다이아몬드보다 높은 강도를 지니고 있어 절삭, 드릴링, 초고강도 소재 가공 등 다양한 산업에서 활용될 수 있다고 밝혔다. 미국 연구진의 또 다른 연구자는 육각형 다이아몬드가 기존 다이아몬드 시장에서도 매력적인 대안이 될 수 있다고 언급했다. 그 연구원은 "향후 육각형 다이아몬드가 약혼 반지와 같은 주얼리 시장에도 사용될 가능성이 있다"고 전망했다. 중국 연구진, 다이아몬드 소재 연구 선도 중국 연구진은 이번 육각형 다이아몬드 개발 외에도 다이아몬드 소재의 기능을 확장하는 연구를 지속적으로 진행하고 있다. 다이아몬드는 자연에서 가장 단단한 물질로 알려져 있으며 탁월한 열전도성을 지니고 있지만, 전하를 운반할 수 없는 절연체라는 한계가 있다. 그러나 지난해 정저우대학교, 허난 과학원, 닝보대학교, 지린대학교 연구팀은 전기를 전도할 수 있는 다이아몬드 소재를 개발하는 데 성공했다. 이는 다이아몬드를 반도체 및 첨단 전자소재로 활용할 가능성을 열어준 혁신적인 연구로 평가받고 있다. 이번 연구에서 중국 연구진이 성공적으로 합성한 육각형 다이아몬드는 기존 다이아몬드보다 강도와 열 안정성이 뛰어나며, 첨단 산업 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 제공할 것으로 기대된다.
-
- 산업
-
- [우주의 속삭임(97)] 퍼시비어런스 화성 탐사선, '특별한 보물' 발견
- 미국 항공우주국(나사·NASA)의 퍼시비어런스 화성 탐사차가 화성의 '실버 마운틴' 지역에서 지금까지 수집한 것과는 전혀 다른 독특한 암석 표본을 발견했다. 퍼시비어런스는 화성 표면을 돌아다니며 탐사하도록 설계된 승용차 크기의 탐사차다. 퍼시비어런스는 현재 제제로 크레이터(Jezero Crater) 가장자리의 언덕과 암석 노두를 탐사하며, 이 지역의 지질학적 역사를 밝히기 위한 암석 표본을 수집하고 있다. 스페이스닷컴에 따르면 이번에 발견된 26번째 표본은 '실버 마운틴'으로 명명되었으며, 2.9cm 크기로 "지금까지 본 적 없는 독특한 질감"을 가지고 있다고 NASA는 밝혔다. NASA는 이 지역의 암석들이 "화성의 심층 과거를 엿볼 수 있는 희귀한 창"을 제공할 수 있다는 점에서 과학적 가치가 매우 높다고 설명했다. 이 암석들은 수십억 년 전 고대 충돌로 인해 화성 내부 깊은 곳에서 표면으로 솟아오른 것으로 추정된다. NASA 제트 추진 연구소(JPL)는 이 암석들이 초기 화성 지각의 일부이며, "태양계에서 발견된 가장 오래된 암석 중 하나일 수 있다"고 밝혔다. 이 암석 연구를 통해 화성과 지구를 비롯한 태양계 초기 형성 시기의 모습을 이해하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. NASA는 이 표본이 약 40억 년 전 화성 지질학적 시대인 노아키안 시대(Noachian age)의 첫 번째 표본이라고 덧붙였다. 노아키안 시대는 잦은 소행성 및 혜성 충돌로 인해 오늘날 화성에서 볼 수 있는 많은 크레이터가 형성된 시기이다. 2021년 제제로 크레이터 근처에 착륙한 퍼시비어런스는 고대 생명체의 흔적을 찾고, '실버 마운틴'과 같은 암석 표본을 수집하여 지구로 가져와 연구하며, 새로운 탐사 기술을 시험하는 임무를 수행하고 있다. 화성에서 고대 생명체를 찾는 로버 중 하나는 헬리콥터 '인저뉴어티'였다. 5번의 시험 비행을 위해 설계된 인저뉴어티는 로터 손상으로 임무를 종료하기 전까지 총 72번의 화성 하늘을 비행했다. 화성에서 4년간 탐사를 진행한 퍼시비어런스는 지질학적 역사 속에서 물과 상호 작용한 화학적 증거를 보여주는 암석들을 발견했다. 물은 지구에서 생명체에 필수적이다. 과학자들은 이 표본과 다른 표본들을 지구로 가져와 심층적으로 연구하기를 열망하고 있지만, 화성 샘플 귀환 프로그램의 운명은 비용 상승과 임무 복잡성으로 인해 아직 불확실하다. 비용 추정치가 110억 달러까지 상승하고 샘플 반환 일정이 2040년 이후로 연장되자 NASA는 계획을 전면적으로 개편하기 시작했으며, 이후 업계와 학계의 새로운 제안을 모색해 왔다. NASA는 2026년에 새로운 전략을 결정할 예정이다. 한편, 중국은 2028년 화성 샘플 귀환 임무를 발사해 2031년까지 지구로 표본을 반환하는 것을 목표로 하고 있다.
-
- 포커스온
-
- 르노 전 CTO, "전기차 비판, 오해와 거짓…산업 경쟁력 해칠 것"
- 질 르 보른 전 르노 기술 이사(CTO)가 전기차에 대한 근거 없는 비판에 우려를 표명했다고 프랑스 언론 라 트리뷴이 16일(현지시각) 보도했다. 르 보른 전 이사는 "프랑스 국민들의 전기차 불신은 오해와 거짓에서 비롯된 것"이라며 "전기차 전환이 지연되면 프랑스 자동차 산업의 경쟁력이 약화될 것"이라고 경고했다. 르 보른 전 이사는 PSA의 연구개발(R&D) 책임자와 르노 기술 이사를 역임한 자동차 업계 베테랑이다. 현재는 르노 CEO 루카 드 메오의 고문으로 활동 중이다. 그는 "전기차 배터리 생산에 필요한 희귀 광물 채굴 과정에서 아동 노동 착취가 발생한다는 주장은 사실이 아니다"라고 일축했다. "물론 리튬 채굴 과정에서 환경 문제가 발생할 수 있지만 석유 산업에도 똑같이 적용되는 문제"라며 "전기차는 석유 자동차보다 탄소 발자국이 훨씬 적다"고 강조했다. 전기차 배터리 수명에 대한 우려도 불식시켰다. "배터리 기술은 빠르게 발전하고 있으며 최신 배터리는 수명이 길고 성능이 뛰어나다"며 "전기차 배터리 재활용 기술도 발전하고 있어 환경 문제는 크지 않다"고 설명했다. 전기차 가격이 비싸다는 주장에 대해서는 "전기차 구매 보조금과 유지비 절감 효과를 고려하면 장기적으로 전기차가 더 경제적"이라고 반박했다. 그는 "전기차 전환은 피할 수 없는 흐름"이라고 강조했다. "프랑스가 전기차 산업을 선도하려면 근거 없는 비판보다는 적극적인 투자와 지원이 필요하다"며 "전기차 전환이 지연될 경우 프랑스 자동차 산업의 경쟁력은 약화될 것"이라고 경고했다. 르 보른 전 이사의 발언은 최근 프랑스 내에서 전기차에 대한 회의적인 시각이 확산하는 가운데 나온 것이어서 주목된다. 일각에서는 전기차 전환 속도가 지나치게 빠르다고 지적했다. 이로 인해 일자리 감소 및 산업 경쟁력 약화 등의 부작용이 발생할 수 있다는 우려도 나온다.
-
- 산업
-
- [윌로우, 양자 혁명의 시작(3)] 윌로우, 양자 컴퓨팅의 미래를 펼치다
- 구글의 양자 컴퓨팅 칩 '윌로우(Willow)'는 단순한 기술 발전을 넘어, 인류가 풀지 못한 문제들을 해결할 열쇠로 주목받고 있다. 에너지, 의료, 암호화 등 다양한 분야에서 그 가능성은 무한하며, 상상조차 할 수 없던 변화를 가져올 준비를 하고 있다. 이번 회에는 윌로우가 제시하는 기술적 가능성과 이를 활용해 만들어갈 미래의 모습을 구체적으로 탐구한다. [편집자 주] 양자 컴퓨팅의 본질: 슈퍼컴퓨터를 넘어선 도구 윌로우는 기존 컴퓨터가 수천년이 걸려도 풀기 어려운 문제를 단 몇 분 만에 해결할 수 있는 능력을 입증했다. 랜덤 회로 샘플링(RCS) 벤치마크를 통해 윌로우는 슈퍼컴퓨터조차 10해년(10의 25제곱 년) 걸리는 연산을 단 5분 만에 처리하며 양자 컴퓨팅의 우위를 확실히 보여주었다. 이처럼 양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨터와는 완전히 다른 방식으로 작동한다. 큐비트(양자 컴퓨터의 기본 단위)의 중첩(superposition)과 얽힘(entanglement)을 활용해 더 많은 정보를 동시에 처리할 수 있기 때문에, 기존 방식으로는 불가능했던 계산이 가능해진다. 에너지 혁명: 지속 가능한 미래의 도구 윌로우는 에너지 효율화와 신재생에너지 최적화에서도 중요한 역할을 할 가능성이 크다. 예를 들어, 전기차 배터리 설계에서 윌로우는 분자 수준의 화학 반응을 시뮬레이션하여 더 효율적이고 오래 지속되는 배터리 재료를 개발하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 풍력 터빈의 최적 배치, 태양광 패널의 효율성 개선 등 재생에너지 활용도를 높이는 데도 기여할 수 있다. 이는 탄소배출 감소와 지속 가능한 에너지 전환을 가속화하는 데 결정적인 역할을 할 것이다. 의료 혁명: 신약 개발의 속도와 효율성을 높이다 의료 분야에서 윌로우는 분자 상호작용 시뮬레이션을 통해 기존 신약 개발 과정을 혁신적으로 단축할 가능성을 열었다. 예를 들어, 항암제나 희귀 질환 치료제 개발을 위한 분자 구조 분석은 기존 기술로는 수년이 걸리는 작업이었지만, 윌로우는 이를 몇 주 또는 며칠로 단축할 수 있다. 또한 단백질 접힘 현상을 시뮬레이션하여 새로운 치료제를 설계하거나 약물과 수용체의 결합 방식을 정밀하게 분석할 수 있어, 난치병 치료제 개발에서도 중요한 도구로 자리잡을 수 있다. AI와 양자의 융합: 초지능으로 나아가는 길 양자 컴퓨팅은 인공지능(AI)과의 융합을 통해 새로운 혁신을 이끌 것이다. 기존 컴퓨터로는 처리하기 어려운 대규모 데이터 분석과 고속 학습 모델 훈련을 지원하며, AI가 더욱 효율적이고 정교하게 작동할 수 있도록 돕는다. 예를 들어, 자율주행차의 실시간 데이터 분석, 금융 시장의 예측 모델링, 의료 영상 분석 등 다양한 AI 응용 분야에서 윌로우의 능력이 발휘될 수 있다. 환경 보호: 복잡한 생태계 모델링과 기후 변화 대응 윌로우는 기후 변화와 환경 문제 해결에도 강력한 도구가 될 것이다. 산림 복원 프로젝트에서 탄소 흡수량을 최적화하거나 복잡한 생태계 상호작용을 시뮬레이션하여 환경 보전 정책의 효율성을 높일 수 있다. 또한 더 정교한 기후 모델링을 통해 재난 예측의 정확성을 높이고, 지속 가능한 도시 계획을 세우는 데 기여할 것이다. 무한한 가능성을 향한 윌로우의 도전 윌로우는 단순한 양자 컴퓨팅 칩 이상의 의미를 지닌다. 구글 퀀텀 AI는 오픈소스 플랫폼과 협업을 통해 학계와 산업계의 연구자들이 윌로우를 활용할 수 있도록 지원하며, 양자 컴퓨팅 생태계를 확장하고 있다. 이러한 협력을 통해 윌로우는 에너지, 의료, 환경 등 다양한 분야에서 인류가 직면한 난제를 극복하는 데 기여할 것이다. 다음 회에서는 윌로우가 암호화 기술과 보안 패러다임에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 중점적으로 다룬다. [윌로우, 양자 혁명의 시작(4)]에서 이어진다.
-
- IT/바이오
-
- [우주의 속삭임(79)] "달 뒷면, 한때 화산 폭발"
- 미국과 중국 연구원들이 달 뒷면에서 한때 화산이 폭발했다는 증거를 발견했다. 중국 연구팀이 달 탐사선 창어 6호가 수집한 샘플을 분석한 결과 신비한 달 뒷면에서 42억년 이상된 현무암(화산 폭발 후 형성된 현무암) 조각이 발견됐다고 BBC가 전했다. 이번 연구 결과는 지난 11월 15일 학술지 네이처와 사이언스에 게재됐다. 과학자들은 지구에서 볼 수 있는 달의 앞면에서 화산 활동이 있었다는 사실은 이미 알고 있었다. 그러나 달 뒷면은 앞면과 지질학적으로 매우 다르며, 대부분의 지역이 여전히 인간의 손이 닿지 못한 미탐사 지역으로 남아 있다. 중국 달 탐사선 창어 6호는 지난 6월부터 약 2개월간의 임무 끝에 달 뒷면에서 처음으로 토양 샘플을 회수하는 데 성공했다. 중국 과학아카데미의 전문가가 이끄는 연구진은 방사성 연대 측정법을 사용해 화산암의 연대를 확인했다. 분석 결과 약 28억3000만년 전에 '놀랍도록 젊은 분화'가 일어났다는 것을 밝혀냈다. 이는 달 앞면에서는 발견되지 않은 것이다. 지질학 및 지구물리학 연구소의 치우리 리교수는 상세한 동료 검토에서 "이것은 매우 흥미로운 연구"라고 적었다. 그는 "창어 6호 샘플에서 나온 최초의 지구 연대 연구이며, 달과 행성 과학계에 매우 중요한 연구 결과가 될 것"이라고 덧붙였다. 달의 뒷면은 '어두운 부분'으로 알려져 있지만, 지구에 있는 우리가 못 볼뿐 실제로는 햇빛을 많이 받는다. 이는 달이 지구와 수평으로 고정되어 있고, 지구 공전 시간이 약 27일로 항상 달의 같은 면이 지구를 향하고 있기 때문이다. 달 뒷면은 지구에서 볼 수 없기 때문에 오랫동안 미지의 영역이었다. 하지만 1959년 러시아(구 소련)의 루나 3호가 처음으로 달의 뒷면을 찍어 지구로 전송하면서 그 비밀이 밝혀지기 시작했다. 이후 중국의 달 탐사선 창어 4호가 2019년 1월 3일 인류 최초로 달 뒷면에 착륙해 탐사를 진행했다. 착륙 지점은 달 남극 에이트켄 분지 내에 있는 본 카르만 크레이터다. 달 뒷면의 샘플 회수 임무를 띤 창어 6호는 2024년 5월 3일 지구를 떠나 2024년 6월 1일 달 뒷면에 무사히 착륙했다. 참고로 달 앞면에는 미국, 소련, 중국, 인도, 일본 등이 착륙에 성공했다. 또한 달 남극에는 물이 있는 것으로 알려져 있다. 인도 달 탐사선 찬드라얀 3호는 2023년 7월 14일 발사돼 8월 23일 인류 최초로 달 남극에 착륙하는 데 성공했다. 이로써 인도는 미국, 러시아, 중국에 이어 네 번째로 달 착륙에 성공한 국가로 이름을 올렸다. 중국은 달에서 물을 찾고 영구 기지 건설 등을 조사하기 위해 2030년까지 세 번의 무인 임무를 더 계획하고 있다. 아울러 2030년까지 유인 우주선을 달에 보내는 것을 목표로 하고 있다. 미국도 아르테미스 3호 임무를 통해 2026년까지 우주비행사를 다시 달에 보낼 계획이다. 달 뒷면에는 헬륨-3이라는 희귀한 자원이 풍부하게 매장되어 있다고 알려져 있어 미래에는 달 뒷면에 기지를 건설하고 자원을 채굴할 수도 있을 것으로 전망돼 우주과학 선진국 간의 치열한 경쟁이 예상된다.
-
- IT/바이오
-
- [기후의 역습(81)] 나사, 남극 빙하의 특이한 '바다 연기' 공개
- 남극 서부의 주요 빙하가 이달 초 나사(NASA) 위성 관측에서 마치 '연기를 피우고 있는 듯한' 희귀한 광경을 포착했다고 CNN, 어스닷컴 등 외신이 전했다. 빙하에서 나타난 ‘바다 연기’는 실제 연기가 아니라 안개였던 것으로 밝혀졌다. 위성 이미지에서 파인 아일랜드 빙하(Pine Island Glacier)는 바다와 만나는 어두운 바닷물 표면 위에서 솜털 같은 흰색 연기처럼 보였다. 파인 아일랜드 빙하 및 인근의 스웨이츠 빙하는 서남극 빙상에서 아문센해로 흐르는 얼음의 주요 경로 중 하나로 주목받고 있다. 또한 남극 대륙에서 가장 빠르게 후퇴하는(녹아내리는) 빙하 중 하나다. 기묘한 이미지였던 ‘바다 연기’는 물과 바람이 만들어낸 것이었다. 나사에 따르면 강한 바람이 얼음과 차가운 물을 밀어내고 심해의 더 따뜻한 물이 표면으로 솟구치게 했다. 따뜻한 물이 매우 건조하고 차가운 공기에 따뜻하고 습한 공기를 불어 넣었다. 온도 차이로 인해 그 공기의 수분이 응축되어 안개가 형성된 것이다. CNN은 이를 지상에서 보면 마치 누군가가 물 위의 유령의 집에서 안개를 만드는 기계를 작동한 것처럼 보이다고 전했다. 물 표면에 가까운 지역은 연기와 비슷한 안개에 휩싸이게 되기 때문에 '바다 연기'라는 별명이 붙었다. 바다 연기 자체는 드문 일은 아니라고 한다. 차갑고 건조한 공기가 예외적으로 따뜻한 수역을 지날 때마다 발생할 수 있다. 때때로 북극의 첫 번째 겨울 폭풍이 비교적 따뜻한 호수를 지날 때 볼 수 있다. 그러나 나사에 따르면 이런 현상을 아일랜드 빙하에서 위성으로 관측하는 것은 드문 일이었다. 이 지역은 보통 구름에 가려져 있기 때문이라고. 파인 아일랜드 빙하는 남극 대륙에서 중요하고 엄격하게 모니터링되는 지역이다. 지구 온난화의 영향을 받아 존재가 위협받고 있기 때문이다. 이 빙하는 인접한 거대한 빙상의 배관 역할을 하여 인접한 바다로 얼음을 흘려보낸다. 이런 얼음의 흐름은 빙하가 1990년대부터 따뜻한 공기, 물, 눈 부족으로 균형을 잃고 얼음이 축적되지 않게 되면서 크게 증가해 왔다. 이 빙하는 인근 '최후의 보루'라고 알려진 빙하인 스웨이츠 빙하와 함께 지난 수십 년 동안 가속적으로 얼음을 잃고 있다. 얼음이 녹아 해수면을 몇 피트(1피트는 30.48cm) 올릴 가능성이 있다. 스웨이츠 빙하는 또 해수면을 10피트(약 3m)나 올릴 만큼 얼음이 많은 남극 빙상들이 붕괴되는 것을 막는 중요한 댐 역할을 담당하고 있다.
-
- 포커스온
-
- [기후의 역습(77)] 사하라 사막, 기습 폭우로 호수 생성…1년 이상 유지될 듯
- 사하라 사막의 세브카 엘 멜라(Sebkha el Melah) 호수가 기습 폭우로 일시적이나마 물로 채워졌다. 이는 사하라 사막의 과거가 푸르렀음을 보여주는 것이며, 전문가들이 기후 변화를 연구하는 데 도움이 된다고 사이테크데일리가 전했다. ◇ 고대의 녹색 사하라 약 1만1000~5000년 전 아프리카 습윤기 동안에는 사하라 사막이 오늘날보다 더욱 습하고 푸르렀다. 지질학 및 고고학적 증거에 따르면, 광활한 모래 언덕으로 뒤덮인 사하라 사막은 당시 초목과 습지, 심지어 큰 호수가 있었던 것으로 보인다. 지난 9월, 열대성 저기압이 북아프리카 일부 지역에 폭우를 몰고온 후 고대의 녹색 사하라 흔적이 잠시 다시 나타났다. 폭풍으로 흘러내린 물은 평상시에는 건조했던 사막의 몇몇 호수를 물로 채웠다. ◇ 세브카 엘 멜라 호수의 위성 이미지 나사(NASA)의 랜드샛 9호 위성은 9월 29일 이미지 장비(OLI-2)를 사용해 알제리의 세브카 엘 멜라 호수 중 하나의 이미지를 포착했다. 우가르타 산맥을 따라 위치한 이 호수는 9월 중순에 물이 채워지기 시작했다. 그전에는 호수 바닥이 소금으로 뒤덮인 모습이었다. 10월 16일 현재, 물은 호수의 191㎢면적을 덮고 있으며, 깊이는 2.2m로, 세브카 엘 멜라 호수 전체의 약 3분의 1이 채워졌다. 이는 기제작된 호수의 3D 지도와 위성 이미지 및 데이터를 바탕으로 한 호수의 수심 측량 결과 밝혀졌다. 2000년 6월 이후 이 호수에 물을 채운 것은 2008년과 2014년 두 번이었다. ◇ 담수의 희소성과 중요성 사하라 사막의 호수가 물로 채워지는 것은 '희귀하고 거의 기록되지 않은 일시적인 현상'이다. 이 지역에는 지상 기반 기상 관측소가 거의 없고, 연구원들은 나사의 위성 데이터 검색과 유럽 중기기상예보센터의 강우량 데이터를 사용해 호수를 물로 채우는 데 필요한 기상 조건을 연구해 왔다. 2000년 이후 세브카 엘 멜라 유역에 영향을 미친 수백 건의 강우 중 물을 채우기 시작할 만큼의 충분한 경우는 단 6번 뿐이었다. 이 모두는 열대성 저기압과 관련이 깊었는데, 습한 열대 공기가 산 위로 밀려 올라가는 지형으로 인해 특히 많은 비가 내렸다. 위성 관측에 따르면 세브카 엘 멜라흐의 경우 지질의 특성상 물로 채워지면 계속 고여 있을 수 있다. 지난 2008년에는 호수가 채워진 후 4년 만인 2012년에 완전히 말랐다. 앞으로 비가 더 내리지 않는다면 현재 2.2m 깊이의 호수 물이 완전히 증발하는 데 약 1년이 걸릴 것으로 보인다. ◇ 사막 호수 담수에 대한 역사적 관점 사하라가 아프리카 습윤기 동안 매우 습했다는 증거에도 불구하고, 얼마나 습했는가는 여전히 논쟁이다. 따라서 세브카 엘 멜라흐는 중요한 연구 대상인데, 이는 과거 강수 패턴에 대한 단서를 제공하는 거대한 '우량계' 역할을 하기 때문이다. 일부 학자들은 사하라 사막이 실제로는 고기후 전문가들이 생각하는 것만큼 비가 많이 내리지 않았으며, 따라서 그리 푸르지 않았을 것이라고도 추정한다. 사하라 사막의 호수에 채워진 물이 마르는 데 걸리는 시간을 감안할 때, 고대 사하라는 빈번한 강우 없이도 수 년 또는 수십 년 동안 호수가 부분적으로라도 채워질 만큼 물이 흔했을 수 있다는 추정이다. ◇ 사하라에 대한 기후 예측과 불확실성 고기후학자들은 밀란코비치 주기라고 불리는 작은 궤도 변화가 아프리카 습윤기의 주요 동인이었을 것이라고 인식한다. 그 이유는 밀란코비치 주기가 태양 복사의 분포에 약간의 변화를 일으키고, 북아프리카 몬순의 강도와 위치에 변화를 일으켰기 때문이다. 그런데 온실가스 배출과 기후 변화의 영향이 밀란코비치 주기의 순환적 효과에 더해지면서 사하라 사막이 앞으로 수 세기 또는 수천 년 동안 호수에 물이 차고 주변이 녹색으로 변할지도 모른다. 누구도 확신할 수 없는 미래다. 기후 변화에 관한 정부간 패널(IPCC)의 예측에 따르면 지구 온도가 상승함에 따라 사하라의 일부 지역은 강수량이 늘어날 수 있다. 그러나 예측의 불확실성은 예측된 변화보다 크다. 사하라에서 무슨 일이 일어날지는 매우 불확실하지만, 지속적인 변화의 관측은 사하라의 미래를 이해하는 데 도움이 될 것이라는 지적이다.
-
- 포커스온
-
- [신소재 신기술(113)] 美 조지아 공대, 리튬이온배터리 획기적 개선 음극재 개발
- 전기자동차(EV) 시장의 케즘(chasm·일시적 수요 정체) 극복 방안의 하나로 '차세대 배터리'가 거론되는 가운데 미국에서 새로운 음극 소재가 개발됐다. 조지아 공과대학은 홈페이지를 통해 하이롱 첸(Hailong Chen) 교수가 이끄는 다기관 연구팀은 리튬이온배터리(LIBs)를 획기적으로 개선할 수 있는 저렴한 새로운 음극 소재를 개발했다고 밝혔다. 이는 전기자동차 시장과 대규모 에너지 저장 시스템을 변화시킬 가능성이 있다. 조지아공대 우드러프 기계공학부 및 재료과학·공학부 하이롱 첸 부교수는 "오랫동안 사람들은 기존 음극재보다 저렴하고 지속 가능한 대안을 찾고 있었다. 우리가 그걸 찾은 것 같다"고 말했다. 연구팀에 따르면 획기적인 소재인 삼염화철(FeCl3)은 일반적인 음극재 비용의 1~2%에 불과하지만 동일한 양의 전기를 저장할 수 있다. 음극재는 용량, 에너지 및 효율성에 영향을 미치며 배터리 성능과 수명, 경제성에 중요한 역할을 한다. 첸 교수는 "우리 음극재는 게임 체인저가 될 수 있다"며 "이는 전기차 시장 뿐만 아니라 전체 리튬 이온 배터리 시장을 크게 개선할 것"이라고 말했다. 연구 결과는 학술지 네이처 서스테너빌리티(Nature Sustainability)에 게재됐다. 1990년대 초 소니에 의해 처음 상용화된 리튬이온배터리(LIB)는 스마트폰이나 테블릿과 같은 개인용 전자제품의 폭발적인 성장을 촉발했다. 이 기술은 결국 전기자동차에 동력을 공급하는 신뢰할 수 있고 충전 가능한 고밀도 에너지원으로 발전했다. 그러나 개인용 전자 제품과 달리 전기차와 같은 대규모 에너지 사용자는 LIB 비용에 특히 민감하다. 현재 배터리는 전기차 총 비용의 50%를 차지하며, 이로 인해 이러한 청정 에너지 자동차는 내연 기관 자동차보다 더 비싸다. 더 나은 배터리 구축 구식 알카라인 배터리와 납축 배터리에 비해 리튬이온배터리는 더 작은 패키지에 더 많은 에너지를 저장하고 충전 장치에 더 오래 전원을 공급한다. 그러나 리튬이온배터리에는 코발트나 니켈과 같은 희귀 속이 포함되어 있으며 제조 비용이 높다. 지금까지 LIB용으로 네 가지 유형의 음극만 성공적으로 상용화됐다. 기존 LIB는 액체 전해질을 사용하여 에너지 저장 및 방출을 위한 리튬 이온을 운반한다. 저장할 수 있는 에너지 양에는 엄격한 제한이 있으며 누출 및 화재가 발생할 수 있다. 그러나 모든 고체리튬이온배터리는 고체 전해질을 사용하여 배터리 효율성과 안정성을 크게 높이고 더 안전하게 더 많은 에너지를 저장할 수 있도록 한다. 아직 개발 및 테스트 단계에 있는 이러한 배터리는 상당한 개선이 될 것이다. 연구팀이 개발한 FeCl3 음극, 고체 전해질 및 리튬 금속 양극을 사용하면 전체 배터리 시스템 비용이 현재 LIB의 30-40%에 불과하다. 첸 교수는 "이는 전기차를 내연 기관 자동차보다 훨씬 저렴하게 만들뿐만 아니라 새롭고 유망한 형태의 대규모 에너지 저장 장치를 제공해 전력망의 복원력을 향상시킨다"고 말했다. 이어 "또한 우리가 개발한 음극은 전기차 시장의 지속 가능성과 공급망 안정을 크게 향상시킬 것"이라고 기대했다. 음극재로 염화철(FeCl3) 주목 음극재로서의 FeCl3에 대한 첸의 관심은 고체 전해질 재료 연구에서 시작됐다. 그의 연구실은 2019년부터 기존 상용 산화물 기반 음극을 사용해 고체 배터리를 만들려고 시도했다. 결과는 좋지 않았다. 음극과 전해질 재료가 잘 맞지 않았던 것. 연구원들은 염화물 기반 음극이 염화물 전해질과 더 나은 쌍을 이루어 더 나은 배터리 성능을 제공할 수 있다는 점에 착안했다. 첸 교수는 "우리는 시도해볼 가치가 있는 후보(FeCl3)를 찾았다. 결정구조가 리튬이온 저장 및 운송에 잠재적으로 적합했기 때문이다"라고 설명했다. 현재 전기차에서 가장 많이 사용되는 음극은 산화물이며 엄청난 양의 값비싼 니켈과 코발트가 필요하다. 이는 독성이 있을 수 있으며 환경 문제를 야기할 수 있는 중금속이다. 이와 대조적으로 연구팀이 개발한 새로운 음극에는 철(Fe)과 염소(Cl)만 포함되어 있다. 이는 강철과 식용 소금에서 발견되는 풍부하고 저렴하며 널리 사용되는 원소들이다. 초기 테스트에서 FeCl3는 다른 훨씬 더 비싼 음극만큼 또는 더 나은 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 예를 들어 널리 사용되는 음극 리튬철인산염(LiFePO4, LIF)보다 작동 전압이 더 높다. 작동 전압은 배터리가 장치에 연결될 때 제공하는 전기력으로 정원에서 사용하는 호스의 수압과 유사하다. 연구팀은 이 기술이 5년 이내에 전기차에서 상업적으로 실행 가능할 수 있을 것으로 기대했다. 첸은 현재로서는 연구팀이 FeCl3와 관련 소재를 계속 연구할 것이라고 말했다. ◇ 참고: Zhantao Liu, Jue Liu, Simin Zhao, Sangni Xun, Paul Byaruhanga, Shuo Chen, Yuanzhi Tang, Ting Zhu, Hailong Chen. 「모든 고체 리튬 이온 배터리를 위한 저비용 삼염화철 음극」 Nature Sustainability.
-
- IT/바이오
-
- [우주의 속삭임(51)] 토성 고리, 6개월 후에 못본다
- 가스 행성 토성의 고리는 태양계에서 가장 매혹적이고 상징적인 천체적 특징이다. 17세기에 이탈리아 천문학자 갈릴레오 갈릴레이가 고대 망원경으로 처음 발견했다. 다만 망원경의 성능적 한계로 인해 토성의 모습을 '귀'가 달린 것처럼 비유했다. 그 이후 최첨단 연구와 관찰을 통해 학계는 토성 고리의 복잡한 수수께끼를 풀고 고리의 구성과 이를 형성하는 역동적인 과정을 밝혀냈다. 빠르게 다가오는 중요한 우주적 사건이 곧 토성에 대한 우리의 시각을 극적으로 바꿀 것이라고 한다. 2025년 3월이 되면 토성의 장엄한 고리는 지구서는 사실상 보이지 않게 될 것이라고 지구 및 천체 물리학을 다루는 어스닷컴이 전했다. 물론 고리가 물리적으로 사라지는 것은 아니다. 보이지 않는 현상은 토성의 축이 기울어져 고리가 우리 시야에 가장자리로 위치하기 때문에 발생한다는 것이다. 이는 역설적으로 천문학자와 관찰자 모두에게 독특한 천체 변화를 목격할 수 있는 희귀한 기회를 제공한다. 이 현상은 토성이 태양을 공전하는 데 걸리는 시간인 29.5년마다 반복되는 이벤트다. 2025년 3월 이후에는 토성의 축 기울기의 변동으로 고리가 다시 관측자의 시야에 들어오고, 2025년 11월에 다시 사라지게 된다. 천문학자들은 이는 결국 일종의 숨바꼭질을 하면서 천체 게임을 하는 것이라고 말했다. 토성의 고리는 대부분 얼음 입자, 암석 파편, 우주 먼지로 구성되어 있다. 고리를 구성하는 입자는 모래 크기의 작은 먼지에서 버스, 집이나 학교만큼 거대한 덩어리까지 다양하다. 이러한 혼합으로 고리가 흥미로운 모습을 갖게 된다. 토성의 고리는 견고한 하나의 구조가 아니다. A, B, C 고리와 보기 어려운 희미한 D, E, F, G 고리를 포함한 여러 개로 구성되어 있다. 이러한 부분은 A와 B 고리 사이의 '카시니 분할'과 같은 틈새로 구분되어 있으며, 너비는 약 4800km이다. 고리의 모양과 구성은 주로 토성의 많은 위성과의 중력적 상호 작용에 의해 형성된다. 위성 중 일부는 고리의 가장자리 근처에 매달려 있으며 중력으로 고리 입자를 끌어당겨 고리 모양을 유지하는 데 도움을 준다. 토성의 고리가 어떻게 생겨났는지는 천문학자들 사이에서 여전히 뜨거운 주제다. 파괴된 토성의 위성, 토성의 강한 중력에 의해 찢어진 혜성의 잔재, 40억 년 전 토성이 형성될 때 남은 물질 등 수많은 이론이 제안됐다. 새로운 이론이 계속 등장하고 있다. 나사(NASA), 유럽우주국(ESA), 이탈리아우주국(ASI)이 토성과 위성들을 탐사할 목적으로 공동 발사한 카시니-하위헌스(Cassini-Huygens) 임무는 많은 성과를 가져다 주었다. 우주선의 탐사는 2004년 토성에 도착하면서 시작되어 2017년에 마무리된 13년간 이루어졌다. 카시니-하위헌스 임무는 활동 내내 토성과 복잡한 위성 및 고리 시스템에 대한 귀중한 정보를 제공했다. 가장 멋진 발견 중 하나는 고리의 틈새, 특히 A와 B 고리 사이의 눈에 띄는 공간인 카시니를 발견한 것이었다. 이 공간은 토성의 위성의 중력에 의해 형성되어 고리 시스템이 실제로 얼마나 역동적이고 끊임없이 변화하는지를 보여준다. 우주선은 또 많은 위성에 대한 더 깊은 지식을 제공, 위성의 고유한 구성과 지질학적 특징을 알려주었다. 예를 들어 토성의 얼음 위성 중 하나인 엔셀라두스에는 수증기와 유기 물질을 뿜어내는 간헐천이 있어 지하 바다의 가능성을 암시한다. 토성은 고리 외에 최소 145개에 달하는 위성이 있으며, 각각 고유한 특성을 갖고 있다. 태양계에서 두 번째로 큰 위성인 타이탄은 두꺼운 대기와 흥미로운 표면으로 주목받고 있다. 타이탄은 목성보다 약하지만 지구보다는 강한 자기장을 가지고 있어 토성과의 복잡한 상호 자기작용을 나타낸다. 향후 진행될 드래곤플라이 탐사 임무는 타이탄에서 생명체의 흔적을 찾을 계획이다. 엔셀라두스에서는 생명체에 필수적인 구성 요소가 존재한다는 것을 발견했다. 토성은 망원경이나 고성능 쌍안경을 가진 관찰자들에게 여전히 매혹적인 대상이다. 무수한 얼음 입자와 암석 파편으로 구성된 고리는 특히 태양계의 신비다. 토성의 고리가 내년 3월 사라지기까지 천체 관찰자는 고리를 달리 관찰할 독특한 기회를 얻게 될 것이다.
-
- IT/바이오
-
- [우주의 속삭임(47)] 제임스 웹 망원경, 별처럼 탄생한 떠돌이 행성 6개 발견
- 천문학자들이 제임스 웹 우주 망원경(JWST)을 사용해 별을 공전하지 않고 자유롭게 떠다니는 특이한 우주 천체인 자유 부유 행성을 발견했다. 제임스웹은 지구에서 960광년 거리의 페르세우스 분자 구름에서 홀로 떠도는 6개의 자유 부유 행성을 발견했다고 CNN과, 스페이스닷컴, 라이브사이언스 등 다수 외신이 전했다. 천문학자들은 제임스웹을 통해 별 형성 성운, 즉 가스와 먼지구름인 NGC1333을 들여다 보았다. 이 행성들은 목성 질량의 5~10배에 이르며 항성 주위를 공전하지 않고 성간 가스에서 직접 응축되어 별처럼 형성된 것으로 추정된다. 특히 이 중 하나는 가스와 먼지 원반으로 둘러싸여 있어 위성 또는 '미니 행성'을 형성 중일 가능성도 제기됐다. 일반적으로 별은 가스와 먼지 구름에서 형성된다. 그런 다음 별의 형성에서 남은 물질이 행성의 형성으로 이어진다. 하지만 항성체도 행성과 비슷하게 형성될 수 있다고 연구 저자들은 지적했다. 제임스웹이 자유 부유 행성을 발견한 것은 이번이 처음은 아니다. 지난 2023년에는 오리온 성운에서 목성 질량 이진 천체 또는 점보(JUMBO)라고 알려진 42쌍의 자유 부유 가스 거대 행성을 발견하기도 했다. 이러한 천체는 많은 질량이 가스 행성 및 갈색 왜성과 겹치기 때문에 행성과 별의 경계가 모호하다. 이번에 발견된 6개의 천체는 지구에서 약 960광년 떨어진 북쪽 별자리 페르세우스 자리에 위치한 NGC 1333이라는 반사 성운 및 산개성단 복합체에서 발견됐다. 허블 우주 망원경은 이전에 성운의 이미지를 포착했지만 먼지로 인해 별 형성 과정을 볼 수 없었다. 제임스웹은 목성 질량보다 5배 작은 작은 떠돌이 행성도 감지할 수 있지만 NGC 1333에서는 그런 행성을 찾지 못했다. 이 사실은 자유롭게 떠다니는 행성의 형성 과정에 대한 중요한 정보를 제공한다. 성운 안에는 신생 별, 갈색 왜성(별이나 행성이 아닌 천체), 행성과 같은 질량을 가진 물체가 있었다. 태양계 행성 중에서 가장 큰 목성은 질량이 지구 질량의 약 318배에 해당하는 엄청나게 큰 크기다. 새로 발견된 천체 중 하나는 목성 5개, 즉 지구 1600개 정도의 질량을 가지고 있는 것으로 추정된다. 천체를 둘러싼 먼지가 많은 원반은 별과 비슷하게 형성되었을 가능성이 제기됐다. 두 가지 행성 형성 과정 태양계의 행성들은 원시 행성 원반에서 물질이 쌓여 점점 더 커지는 '상향식 과정'을 통해 탄생했다. 반면, 행성을 행성하는 다른 방식은 '하향식 과정'으로, 중력 하에서 별처럼 가스와 먼지 구름에서 직접 붕괴해 형성되는 것이다. 목성 질량의 약 1~5배 범위에서 자유롭게 떠다니는 행성이 발견되지 않았다는 것은 목성 질량 5개가 하향식 형성 과정의 하한선이라는 것을 강력하게 시사한다. 물론 행성계에서 방출된 후 지구 크기의 암석 행성들도 많이 존재할 수 있지만, 이들은 JWST로 감지하기에 너무 작을 가능성이 있다. 연구팀은 제임스웹을 이용해 인간의 눈에는 보이지 않는 적외선으로 성운을 자세히 연구했고, 희귀한 현상인 갈색 왜성과 행성 질량을 가진 동반 천체를 발견했다. 영국의 세인트 앤드류스 대학교의 천체물리학자이자 연구 공동 저자인 알렉스 숄츠는 성명을 통해 "거대 행성과 비슷한 질량을 가진 작은 물체는 스스로 행성을 형성할 수가 있다"고 밝혔다. 이번 발견에 참여한 존스 홉킨스 대학교의 천체 물리학자 레이 자야와르다나(Ray Jayawardhana)는 "우리의 관측은 자연이 적어도 두 가지 다른 방식으로 행성 질량 전체를 생성한다는 것을 확인시켜준다. 하나는 별이 생성되는 방식처럼 가스와 먼지 구름의 수축이고, 다른 하나는 우리 태양계의 목성처럼 어린 별 주위의 가스와 먼지 원반에서 생성되는 것이다"라고 설명했다. 연구원들은 다음 단계로 JWST를 이용해 천체를 추적하고. 대기와 구성을 연구해 천체의 형성에 관한 단서를 찾고 다른 우주 천체와 어떻게 다른 지 알아내는 것이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 '천문학 저널(The Astronomical Journal)'에 게재가 수락됐으며, 사전 인쇄 서버 arXiv에서 이용할 수 있다.
-
- IT/바이오
-
- [우주의 속삭임(45)] 슈퍼 블루문 직전 희귀한 '달무지개' 포착
- 관찰이 극히 어려운 달무지개가 이번주 슈퍼 블루문이 뜨기 직전 미국 상공의 밤하늘에서 발견되었다고 라이브사이언스가 전했다. 슈퍼문은 달이 지구에서 가장 가까운 지점에 위치할 때 뜨는 보름달로 미니문에 비해 14%나 더 크다. 블루문은 한 달에 두 번 보름달이 뜰 때 나중에 뜨는 달을 말하는 것으로 둘이 동시에 뜰 때 슈퍼 블루문이라고 한다. 밝은 달이 유지되는 며칠 동안 운이 좋다면 초월적인 천문 현상인 달무지개를 볼 수 있는 기회는 여전히 남아 있다고 한다. 달무지개는 태양이 만들어 내는 무지개와 같은 방식으로 생성되지만, 분명한 차이점이 하나 있다. 달빛이 빗방울에 반사되고 굴절될 때 나타난다. 그러나 달빛이 워낙 약해 보름달 주변에서만 볼 수 있다. 그렇기 때문에 달무지개 현상은 훨씬 더 드물다. 달이 밤하늘에서 가장 밝게 빛날 때로 한정되는 것이다. 달빛은 태양에 비해 너무 희미해서, 빛나는 달무지개는 보통 흰색으로 보인다. 이는 우리 눈의 색 감지 수용체가 희미한 빛에서 제대로 작동하지 않기 때문이다. 달무지개도 색이 있지만 워낙 약해 생성된 색상 스펙트럼을 사람의 눈이 구별하지 못한다. 영국기상청에 따르면, 달무지개 역시 일반 무지개와 같은 7가지 색이다. 그런데 이번 보름달은 '10년에 한 번' 나타나는 슈퍼 블루문이 나타나기 직전인 지난 며칠 동안 비정상적으로 밝았고, 달무지개는 더욱 인상적으로 나타났다. 스페이스웨더닷컴에 따르면, 천체 사진작가인 아론 왓슨은 지난 18일 오전 2시경 콜로라도주 파오니아 상공에서 쌍둥이 달무지개를 발견하고 촬영했다. 왓슨은 "육안으로도 생생하고 다채로웠으며 몇 분 지속되면서 천천히 희미해졌다"고 말했다. 그는 사진을 찍기 직전 여러 색깔의 무지개가 더욱 밝고 생생해졌다고 덧붙였다. 핑거레이크데일리뉴스도 같은 날 밤 뉴욕주 케우카(Keuka) 호수 위에서 또 다른 달무지개가 발견되었다고 보도했다. 이 달무지개는 콜로라도에서 촬영된 것보다 밝지는 않았지만, 카메라로 찍은 영상에는 독특한 무지개 색상이 나타났다고 한다. 며칠 동안 달은 최근 달무지개가 발견되었을 때와 비슷한 밝기를 유지할 것으로 보인다. 따라서 달무지개를 볼 가능성은 아직 남아 있다고. 그러나 무지개가 피어나려면 약하게라도 비가 내리고 있어야 하며 달빛은 빗방울에 반사될 만큼 맑아야 한다. 밝은 달무지개는 달이 지평선에 가장 가까울 때 가장 선명하게 보인다. 따라서 가장 좋은 관찰 시간은 일몰 후나 일출 전이다. 그리고 일반 무지개와 마찬가지로, 달무지개는 빛의 근원인 달이 관찰자 뒤에 있을 때만 발견할 수 있다. 카메라는 사람의 눈이 놓칠 수 있는 희미한 색조까지 담아낼 수 있기 때문에 사진을 찍으면 더욱 선명한 달무지개 색깔을 볼 수 있다.
-
- IT/바이오
-
- 두 희귀 유전병, 대사-면역 결함 밀접한 연관성 드러나
- 대사와 면역의 두 가지 유전적인 질병이 지금까지 알려진 것보다 더 많은 공통점을 가지고 있다는 최신 연구 결과가 나왔다고 메디컬익스프레스가 전했다. 미국 테네시주 밴더빌트 대학 연구진이 수행한 이 연구 결과는 사이언스의 자매 학술지 '사이언스 면역학(Science Immunology)' 저널에 발표됐다. 연구 결과는 면역 체계 T 세포(세포의 면역을 담당하는 림프구의 일종)의 기능에 매우 중요한 '새로운 대사 유전자 세트'를 가리키며, 이러한 대사 또는 면역 장애를 가진 환자들의 치료를 개선할 가능성을 높였다는 평가다. 이 연구는 선천적인 신진대사 오류(세포가 음식을 에너지로 전환하는 과정의 장애)와 선천적인 면역 오류(면역 체계 기능에 영향을 미치는 장애)를 일으키는 유전자들을 조사 분석한 결과다. 현재까지 이러한 희귀하고 복잡한 질병들은 여전히 명쾌하게 규명되지 않았다. 밴더빌트 대학 의료센터의 제프리 러스멜 및 앤드류 패터슨 박사는 "이전에는 대사와 면역이라는 두 질병 목록에 모두 들어가 있는 공통 유전자는 소수에 불과했다. 이번 연구 결과 우리는 더 많은 유전자가 중복돼 있다는 사실을 발견했다“고 말했다. 또한 "우리의 연구는 선천적인 신진대사의 오류와 관련된 많은 유전자들이 돌연변이가 발생할 때 T 세포 기능에도 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여 주었다"고 밝혔다. 연구 결과에 따르면 선천적 신진대사 이상이 있는 환자는 치료에 영향을 미칠 수 있는 면역 결함도 있을 수 있다. 반대로 대사 결함은 선천적 면역 결함이 있는 환자의 증상에 영향을 미칠 수 있다. 러스멜 교수는 "아직 규명해야 할 것이 훨씬 많지만, 이러한 연관성들은 다른 치료법들을 시사할 수 있다”며 “이 질병들은 다른 범주라기 보다는 연속선의 일부다. 그들 사이에는 회색 지대가 있으며, 이 둘을 교차하는 새로운 종류의 선천적 면역 대사 오류가 발생할 수 있다”고 설명했다. 패터슨과 연구팀은 유전자 편집 기술 크리스퍼(CRISPR: 유전자가위) 접근법을 사용해 면역 결함이 있는 대사 유전자의 선천적 결함과 대사 결함이 있는 면역 유전자의 선천적 결함을 검사했다. 또한 각 세트에서 면역 및 대사 결함이 있는 유전자를 추가로 분석했다. 기계론적 영향을 더 주의 깊게 조사하기 위해서였다. 연구팀의 목표는 대사 경로가 T 세포 기능을 조절하는 방식을 발견하고, 면역 매개 질환에 대한 표적 치료법을 개발하는 것이었다. 패터슨은 "우리가 한 일은 추가 조사를 위한 기반을 마련하는 것"이라고 말했다. 그는 "우리가 연구한 두 가지 사례는 새로운 생물학과 새로운 메커니즘을 가리키고 있으며, T 세포 기능에서 그들의 역할을 분석하기 위해 수백 개의 다른 유전자를 식별하고 확인한 것“이라고 설명했다. 이 연구 결과는 모두가 이용할 수 있도록 공개됐다.
-
- IT/바이오
-
- [기후의 역습(38)] 안데스산맥 빙하, 1만1천 년 만에 최소 면적 기록
- 선사시대에 얼음으로 뒤덮였던 남미 안데스산맥 빙하가 녹아 바위를 드러내고 있다. 이곳 열대 빙하는 1만 1700년 만에 가장 작은 크기로 줄어들어 기후 변화의 직격타를 맞고 있는 것으로 밝혀졌다. 이는 보스턴 칼리지 연구팀이 조사한 것으로, 연구 결과는 '사이언스' 저널에 게재됐다고 PHYS가 전했다. 보스턴 칼리지 연구팀이 안데스산맥의 4개 빙하에 인접한 암석 샘플을 분석한 결과 빙하 후퇴가 예상보다 심각했다. 지구과학자들은 과거에도 적도에 접한 열대 지방의 기온이 올라감에 따라 이 지역 빙하가 녹거나 후퇴할 것이라고 예측했는데, 이번 조사 결과에 따르면 빙하의 후퇴는 지금까지의 예측을 뛰어넘어 훨씬 빠르게 진행됐다. 연구팀을 이끈 제러미 샤쿤 박사는 "현재의 빙하 면적과 크기가 지난 1만 1000년 동안 과거 어느 때보다 작다는 강력한 증거가 있다"고 말했다. 그는 "최근 빙하 후퇴가 적설량 감소나 구름의 변화가 아닌 기온 상승 때문이라는 점을 감안할 때, 열대 지방은 이미 홀로세(신생대 제4기 마지막부터 현재까지 진행 중인 지질 시대) 범위를 벗어나 인류세(인간 활동이 지구환경에 영향을 미친 산업혁명 이후 현재)로 들어와 있다는 것을 발견했다"고 설명했다. 따라서 빙하는 이제 더 이상 홀로세 간빙기로 분류되지 않을 것으로 보인다. 홀로세 간빙기는 문명이 탄생하고, 물이 마을과 도시의 형성 및 농업과 상업 활동의 번성을 결정한 중요한 시대다. 그러나 빙하에 관한 한 종말을 향해 나아가고 있는 시대, 즉 인류세로 분류하는 것이 옳다는 게 보고서의 지적이다. 보고서는 전 세계 빙하의 대부분이 예상보다 훨씬 빠르게 녹아내리고 있으며, 기후학에서 예상하는 일정보다 적어도 수십 년 앞설 가능성이 있다고 시사한다. 샤쿤은 "안데스 빙하 감소는 빙하가 중요한 기준점을 넘어섰다는 지구상의 첫 번째 강력한 증거다. 이는 지구상 모든 곳의 빙하에 대한 '탄광의 카나리아(다가올 위험을 먼저 알려주는 존재)'다"라고 설명했다. 안데스산맥에서의 연구팀의 목표는 지난 1만 1000년 동안 열대 빙하가 어떻게 줄었는지를 확인하는 것이었다. 팀은 안데스산맥이 퍼져 있는 콜롬비아, 페루, 볼리비아에서 최근 빙하가 녹아 드러난 기반암의 성분을 측정했다. 베릴륨-10과 탄소-14라는 두 가지 희귀한 동위 원소가 우주에서 온 우주 방사선에 노출되면 기반암 표면에 축적된다. 빙하 밑에 있다가 최근 노출된 기반암에서 이들 동위 원소의 농도를 측정하면 과거에 기반암이 노출된 시간을 확인할 수 있다. 이를 통해 빙하가 오늘날과 비교해 어땠는지 또한 알 수 있다. 햇볕에 그을린 정도를 통해 사람이 햇볕에 얼마나 오래 노출되었는지 알 수 있는 것과 유사하다. 연구팀은 4개의 열대 빙하 앞에서 측정한 18개의 기반암 샘플에서 베릴륨-10이나 방사성 탄소-14를 거의 발견하지 못했다. 이는 이곳 빙하가 마지막 빙하기에 형성된 이후 우주 방사선에 노출된 적이 없다는 것을 말해준다. 다시 말해 이 지역은 최근까지 빙하에 덮여 드러나지 않았으며, 현재의 빙하는 전례없는 수준으로 녹고 있다는 방증이다. 한편, 20년 전 세계에서 가장 큰 열대 빙하인 페루 퀘르카야 빙하를 연구하던 과학자들은 빙하에 있던 식물의 잔해가 빙하가 녹으면서 같이 흘러내리는 것을 발견했다. 방사성 탄소 연대 측정 결과, 이 식물의 나이는 5000년으로 추정됐다. 이는 퀘르카야 빙하가 5000년 전에 훨씬 더 컸음을 의미한다. 그렇지 않았다면 식물은 이미 없어졌을 것이기 때문이다. 샤쿤은 퀘르카야에서의 발견은 현대의 빙하 후퇴 규모가 홀로세 변동의 한계를 넘어서고 있는지까지는 불분명하다고 말했다. 연구팀은 알래스카에서 티에라 델 푸에고에 이르기까지 아메리칸 코딜레라 산맥의 전체에 걸쳐 빙하에 동일한 기술을 적용해 탐사하고 있다. 팀은 작년에 북미에서의 샘플링 결과를 발표했으며 곧 남미 남부에서의 연구 결과도 발표할 계획이다. 결과물을 모두 모으면 현재의 빙하 후퇴에 대한 총체적인 판단을 내릴 수 있을 것이라는 기대다.
-
- 포커스온
-
- [기후의 역습(30)] 한겨울 아카타마 사막, 10년 만에 꽃밭 변신
- 세계에서 가장 건조한 칠레 아카타마 사막에서 10년 만에 겨울철 개화 현상이 나타났다. 남반구 가을에 애당하는 지난 4월 중순, 칠레 북부에 약 11mm의 비가 내린 후 아카타마 사막에서 최대 15년 동안 휴면 상태였던 식물들이 꽃을 피우기 시작했다고 라이브사이언스와 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 전했다. 가장 먼저 꽃을 피우는 종은 밝은 자홍색 꽃을 가진 '파타 데 과나코(Cistanthe grandiflora)'와 흰색 꽃을 피우는 '들판의 한숨(Nolana baccata)'이다. 이번 개화는 약 300~400㎢ 면적에서 발생했다고 칠레 국립산림청(Conaf) 아타카마 지부의 생물다양성 보존 및 과학 연구 책임자인 세사르 피사로가 밝혔다. 남반구에 있는 아카타마 사막의 개화는 겨울비로 인해 봄(9월~10월, 북반구는 가을 절기)에 발생하며, 200종 이상의 꽃이 약 15,000㎢에 걸쳐 만개한다. 이는 6월부터 8월 사이에 15mm 이상의 비가 내리는 엘니뇨 현상과 관련이 있다. 2015년에도 지금과 마찬가지로 가을 절기인 3월에 비가 내려 겨울에 식생이 활성화됐다. 같은해 7월과 8월에도 비가 내려 사막에 꽃이 앞다퉈 피어났다. 하지만 이번에도 같은 일이 일어날지는 불투명하다. 미국 국립해양대기청(NOAA)의 예측에 따르면 엘리뇨와 라니냐가 모두 발생하지 않는 현재의 ENSO 중립 상태가 라니냐로 전환되기 전 한 달간 더 지속될 가능성이 높다고 한다. 이는 가뭄이 재발하고 아타카마 사막이 이 기간동안 초목을 다시 활성화하기에 충분한 습도를 갖지 못하게 될 지도 모른다는 뜻이다. 앞으로 몇 주 안에 비가 오면 대기 습도가 평년보다 높아져서 9월에 꽃이 필 수도 있다. 그러나 이는 에측할 수 없다는 것이 NOAA의 설명이다. 연구자들은 아카타마 사막의 식물들이 한겨울에 꽃을 피우기 시작한 원인 중 하나가 아마도 기후 변화 때문일 것이라고 말했다. 칠레 가톨릭 대학교 생태학 조교수인 마리아 페르난다 페레스는 가장 큰 문제는 벌이나 나비 등 꽃의 씨앗을 맺게 하는 수분매개자가 꽃이 피는 속도에 맞춰 나타나지 않는다는 점을 우려했다. 페레스 교수는 "씨앗이 발아하고 꽃이 피지만 벌이나 나비 등 곤충 수분매개자가 제때 도착하지 않으면 씨앗이 결실을 맺지 못한다"고 설명했다. 연구자들은 "기후 변화로 인해 한겨울에도 꽃이 자주 피는 희귀한 현상이 발생할 수 있으며, 이는 대부분 1년생 식물이 번식하지 않을 수도 있다는 의미"라며 사막에서 식물이 아예 사라져버릴 수도 있다고 우려했다.
-
- 생활경제
-
- [신소재 신기술(81)] 핀란드, 목재 부산물 리그닌 활용 차세대 배터리 개발 성공
- 나무에서 발견되는 천연물질인 리그닌을 활용한 차세대 배터리가 개발됐다. 핀란드에 본사를 둔 임업 및 재생 가능 제품 회사인 스토라 앤소(Stora Enso)는 목재의 주요 성분인 리그닌을 기반으로 한 배터리 대체품 리그노드(Lignode)를 개발했다고 더쿨다운이 보도했다. 스토라 앤소는 이 친환경 배터리 생산을 위해 스웨덴의 나트륨 이온베터리 개발사인 알트리스(Altris)와 상용화를 위해 협력했다. 리그노드는 펄프 제조에서 나오는 제품인 리그닌에서 추출한 지속 가능한 경질 탄소로 리튬 이온과 나트륨 이온의 양극(충전 및 방전 중에 이온을 받거나 방출하는 베터리 부품) 재료로 사용된다. 인터레스팅엔지니어링이 따르면, 리튬 배터리는 가장 에너지 밀도가 높은 솔루션이다. 업계는 현재 리튬 배터리를 사용해 휴대전화, 테블릿, 노트북에 전원을 공급하고 있다. 그러나 리튬 배터리는 리튬, 코발트 등 희귀 금속을 활용해 가격이 높으며, 과충전, 과방전 시 화재 위험이나 열폭주현상 등의 안전 문제가 있다. 특히 열폭주 현상은 배터리셀 하나에서 발생한 열이 다른 셀로 전달되어 연쇄적으로 폭발하는 현상으로 대형 화재의 원인이 될 수 있다. 친환경 배터리는 전기 자동차(EV), 태양광 발전, 풍력발전소를 포함한 대체 에너지 운동에도 중요하다. 에너지연구소(IER)는 리튬 배터리 생산 과정에서 상당한 양의 탄소 오염이 대기 중으로 방출된다고 밝혔다. 배터리 핵심 구성 요소 중 하나인 흑연은 대부분 중국에서 공급하기 때문에, 다른 국가들의 중국 의존도가 높은 점도 문제라고 인터레스팅엔지니어링은 지적했다. IER은 "중국이 전기의 약 60%를 석탄에서 얻는다"고 밝혔다. 석탄을 태워서 전력을 생산하면 독성 오염이 발생해 지구 온난화가 더욱 심화될 수 있다. 게다가 "리튬 배터리는 종종 매립지에 버려져 토양과 지하수로 누출될 수 있는 중금속을 포함한 독소를 방출할 수 있다"고 IER은 지적했다. 그로 인해 업게에서는 친환경적인 에너지 저장 대체품 개발에 노력을 기울이고 있다. 리그닌은 침엽수나 활엽수 등 목본식물의 목질부를 구성하는 주요 성분 중 하나로 나무의 20~30%를 차지한다. 셀룰로오스와 함께 식물 세포벽의 주성분이며. 식물의 강도와 견고함을 제공하는 역할을 한다. 리그닌은 복잡한 3차원 구조를 가진 고분자 화합물로, 다양한 페놀 단위들이 연결되어 있다. 이러한 복잡한 구조 때문에 분해가 어려워 제지산업에서는 펄프 생산 과정에 제거해야 하는 골칫거리로 여겨지기도 했다. 하지만 최근에는 리그닌의 활용 가치가 재조명되면서 바이오 연료, 바이오 플라스틱, 접착제 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 가능성이 높아지고 있다. 스토라 엔소는 "펄프 제조에서 나오는 리그닌은 양극 재료 제조를 위한 안정적이고 일관된 원자재 공급을 보장한다"고 설명했다. '생물 기반' 소재는 구성에 탄소를 포함하므로, 리튬 및 나트륨 배터리에서 양극 재료를 만드는 데 사용되는 흑연을 대체할 수 있는 적격 소재다. 이번 친환경 배터리 개발자인 알트리스에 따르면 나트륨 이온 배터리는 지속가능하고 재활용하기 쉽다. 스토라 앤소의 수석 부사장 겸 생체재료 성장 책임자인 유쏘 콘띠넨(Jusso Konttinen)은 "리그노드는 세계에서 가장 지속 가능한 양극 소재가 될 잠재력이 있기 때문에, 알트리스와의 이번 파트너십은 보다 지속 가능한 전기화를 지원하려는 우리의 공동 의지와 완벽하게 부합한다"고 말했다. 스토라 앤소는 자사 웹사이트에서 "리그닌은 펄프를 생산할 때 발생하는 부산물이기 때문에 양극은 순환 공정의 일부로 만들어진다"면서 "실제로 우리는 (목재) 부산물을 귀중한 자원으로 바꾸고 있다"고 밝혔다. 이 창의적인 에너지 저장 방법이 성공적이라면 현재 널리 사용되고 있는 리튬 배터리의 지속 가능한 대체품이 될 수 있다. 리그닌 활용 배터리 개발로 생산 과정에서 대기 오염을 줄이고, 매립지의 독성 폐기물 또한 동시에 줄일 수 있으며, 저렴한 친환경 소재를 활용한 지속 가능한 배터리 생산이 앞당겨질 전망이다.
-
- 포커스온
-
- 영국 어린이 암 환자, 로봇 덕분에 학교 수업 참여
- 암으로 투병 중인 영국 런던의 한 학생이 대화형 로봇의 도움을 받아 학교 수업을 따라가고 있다고 BBC가 전했다. 주인공은 12세의 하워드. 하워드는 지난해 12월 희귀암 중 하나인 팔암 진단을 받고 올 1월부터 집중적인 화학 치료를 시작했다. 이 때문에 학교 출석률은 50% 미만으로 떨어졌다. 트위크넘에 소재한 학교에 다니던 하워드는 학교 수업을 따라가기 위한 방법을 찾았고, 'AV 하워드'라는 대화형 아바타와 시청각 로봇을 소개받아 집과 병원에서 수업을 받을 수 있게 됐다. 하워드가 수업을 받을 수 있도록 교사 및 동료 학생들은 AV 하워드를 수업에 활용하는 교육도 받았다고 한다. 하워드는 AV 하워드에 부착된 카메라를 사용해 책과 워크시트를 읽을 수 있었으며, 내장 스피커를 통해 동료 학생들과 대화할 수 있었다. 동료 학생들은 수업 시간마다 교대로 로봇을 운반해 하워드가 나머지 수업에 참여할 수 있도록 지원했다. 동료 학생들에게도 새로운 방식의 로봇 협업 수업이 교육 효과를 높이는 것으로 평가됐다. 수업에 더 적극적으로 참여하고 로봇과의 대화에 더 큰 흥미를 느꼈다는 것이다. 마틴 오설리번 교장은 "암 치료를 받는 학생은 교육 현장에서 멀어질 수밖에 없고, 학습 진도를 따라가지 못하는 물리적인 측면은 물론 동료와의 사회 생활을 이어가지 못하는 정신적인 건강 측면에서도 큰 문제가 될 수 있다. AV 하워드를 활용한 교육은 다양한 이유로 현장에서 교육을 받을 수 없는 학생들에게 희망을 주는 미래가 될 것"이라고 기대했다. 이 로봇은 하워드 등 중환자 어린이와 그 가족을 지원하는 자선단체인 차트웰 어린이 암 신탁(Chartwell Children's Cancer Trust)에서 제공했다. 하워드 지원이 긍정적인 효과를 보임에 따라 차트웰 신탁은 더 많은 어린이들이 로봇의 도움을 받을 수 있도록 조치할 방침이다. 차트웰 신탁의 가족 지원 담당 엠마 설은 "어린이 환자를 돌보고 있는 가족이 필요로 하는 것은 무엇일까를 끊임 없이 고민한다. 하워드에게 가장 필요한 것은 교육에 접근하는 것이었고, AV 하워드를 통해 솔루션을 찾아 냈다”고 말했다.
-
- IT/바이오
-
- [신소재 신기술(57)] 영국 스타트업, AI로 희토류 없는 영구자석 개발
- 영국의 한 스타트업이 인공지능(AI)을 활용해 희토류를 사용하지 않고도 영구 자석을 제작했다. 런던에 본사를 둔 스타트업 머티리얼스 넥서스(Materials Nexus)는 영국 헨리 로이스 연구소 및 셰필드 대학교와 협력해 AI 기반 소재 발굴 플랫폼을 활용해 희토류 원소를 사용하지 않고 새로운 영구 자석인 '마그넥스(MagNex)'를 개발했다고 인터레스팅엔지니어링(IE)이 11일(현지시간) 보도했다. 영구 자석은 외부 에너지 공급 없이도 자기장을 유지할 수 있는 자석이다. 전자레인지 문이나 스피커, 하드디스크 드라이브뿐만 아니라 풍력 터빈 로터, 첨단 로봇, 전기자동차(EV)에 이르기까지 다양한 분야에서 사용된다. 현재 사용되는 영구 자석은 네오디뮴과 디스프로슘 등과 같은 희토류 광물을 사용해서 만들어진다. 이들은 매우 희귀하며 공급망 문제에 매우 취약한 광물이다. 머티리얼스 넥서스는 강력한 인공지능 모델을 활용해 기존 재료를 대체하거나 프로세스를 줄이는 새로운 재료를 설계해 산업생산 과정의 여러 문제를 해결하고자 했다. 새로 개발된 영구 자석 제작은 기존 프로세스보다 200배나 빨랐고, 탄소 배출량은 70%나 절감됐다. 조나단 빈(Jonathan Bean) 머티리얼스 넥서스 공동 설립자 겸 CEO는 "이 AI 기반 플랫폼은 원하는 물성을 지닌 원소 조합을 빠르고 체계적으로 주기율표에서 검색한다. 모든 데이터는 자체 양자역학 계산을 통해 생성되기 때문에 실험 데이터 세트보다 정확성과 범위가 넓다. 이 데이터는 기계 학습 알고리즘을 통해 입력되고 최적의 공식을 생성한다"고 설명했다. 1억개 이상 후보 물질 조성 연구팀은 이 기술을 희토류를 사용하지 않는 영구 자석 개발에 적용하여 1억 개 이상의 후보 물질 조성을 분석해 새로운 유형의 영구 자석을 제작했다. 보도자료에 따르면 연구팀은 3개월간의 설계 및 테스트를 거쳐 기존 방식 대비 20% 저렴한 소재 비용으로 마그넥스를 개발하는데 성공했다. 개발 속도는 기존 방식의 200배나 빨랐다. 셰필드 대학의 야금 및 재료 가공교수인 이안 토드(Iain Todd)는 "머티리얼스 넥서스와의 첫번째 협력이 이처럼 긍정적인 결과를 낳게 되어 매우 기쁘다"고 말했다. 토드 교수는 "재료 발견을 위해 AI를 사용하는 머티리얼스 넥서스의 접근 방식과 셰필드의 헨리 로이스 연구소에서 고급 합금을 제조하기 위해 보유하고 있는 세계적인 시설이 결합되어 새로운 자성 재료를 놀라운 속도로 개발할 수 있었다. 이 접근 방식의 추가적인 이점은 현재 사용 가능한 희토류 재료에 비해 탄소 배출량이 70% 감소한다는 것이다"라고 강조했다. 탄소 배출량 70% 감소 빈 CEO는 "AI 기반 재료 설계는 자기 뿐만 아니라 재료 과학 전체 분야에도 영향을 미칠 것"이라면서 "이제 우리는 모든 종류의 산업 요구에 맞는 새로운 재료를 설계할 수 있는 확장 가능한 방법을 확인했다"고 말했다. 그는 "마그넥스에 대한 소재 발굴 재료 검색에 3개월이 걸렸다. 데이터 세트와 기능을 확장함에 따라 검색 속도도 더욱 빨라질 것"이라고 IE와의 인터뷰에서 밝혔다. 빈은 또한 "이미 반도체, 촉매제, 코팅 등 다양한 제품 분야에 대한 광범위한 관심을 불러일으켰다. 점점 더 시급해지는 공급망과 환경 문제 해결을 위한 새로운 소재 개발에 시장 수요를 충족시키는데 우리 플랫폼이 어떤 역할을 할지 기대된다"고 덧붙였다. 마그넥스의 개발은 희토류 없는 영구 자석 제조 기술의 발전을 가속화하고 미래 청정 에너지 개발에 기여할 것으로 잔망된다.
-
- 포커스온
검색 결과가 없습니다.