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2024-11-22 (금)

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[신소재 신기술(52)] 공기 중 물 추출 기술, 글로벌 물 부족 해결할까?

공기에서 물을 추출하는 영화 같은 기술이 개발됐다. 습도가 거의 없는 지역에서도 공기에서 깨끗한 물을 추출할 수 있는 시스템이 개발됐다고 과학 기술 전문매체 인터레스팅엔지니얼링이 보도했다. 기후 변화로 인해 강수 패턴이 변화하고, 가뭄과 같은 극단적인 날씨 현상이 빈번해지면서 물 자원이 불 안정해지고 있다. 강수량의 변동성이 커져 물 부족 문제가 악화되고 있는 것. 유엔식량농업기구(FAO)에 따르면 전 세계 인구의 절반이 적어도 한 달에 한 번은 물 부족에 직면하고 있다. 2025년에는 전 세계 18억 명의 사람들이 절대적인 물 부족 상황에 직면할 것으로 예상되고 있다. 기후 변화로 인한 극심한 홍수도 이용 가능한 수자원을 오염시킬 수가 있다. 영화 '스타워즈'에서 영감 받은 공기 중에서 물을 생성하는 혁신적인 기술은 기후 변화로 초래되는 여러 불확실한 상황에서 깨끗하고 안전한 물을 공급하는 데 도움이 될 수 있다. 공기에서 물 생성 원리는? 공기로부터 믈을 생성하는 원리는 간단해 냉각방식과 가열 방식 두 가지가 있다. 공기 중의 습도는 수증기의 결과이며, 이를 추출하면 깨끗한 물을 얻을 수 있다. 냉각 방식에서는 습한 공기가 이슬점까지 냉각되어 수증기가 액체로 응축된다. 가열 방식은 흡습성 물질을 사용해 공기 중의 습기를 흡수한 후 가열해 수분을 방출하는 방식이다. 두 가지 기술 모두 확장이 쉽고, 재생 가능한 에너지로 전력을 공급받을 수 있으므로 고립된 섬이나 외딴 지역에 물을 공급하기가 용이하다. 2016년 가뭄에 직면한 케냐의 학생 베스 코이기(Beth Koigi)는 인근 강에서 깨끗한 물을 공급받을 수 있는 정수 솔루션을 찾기 시작했다. 그러던 중 냉각식 공기-물 발전기를 개발했다. 그녀는 지역사회가 깨끗한 물을 이용할 수 있도록 돕기 위해 마지크워터(Majik Water)를 설립했다. 마지크 워터는 비정부기구(NGO)와 협력하여 가정, 병원, 지역사회를 위한 확장 가능한 솔루션을 제공하고 있다. 가장 큰 설비는 24시간 동안 500리터의 물을 생산할 수 있다. 그러나 비용을 고려할 때 장기적인 해결책은 아니다. 고비용 문제 해결이 관건 아라비아해 남부 케랄라 주의 학생이었던 스왑닐 슈리바스타브(Swapnil Shrivastav)도 비슷한 경우다. 2016년 코지코데 시의 가뭄으로 하루에 물 공급량이 2통으로 줄어든 뒤, 그는 3년 후인 2019년 인도의 실리콘밸리인 벵갈루루에 '우라부 랩스(Uravu Labs)'를 설립했다. 물 생성을 위해 가열 방법을 사용하는 우라부 랩스는 단 12시간 만에 2000리터의 물을 공급할 수 있다,. 그러나 생산한 물을 지역 사회에 전달하는 비용이 지나치게 높았다. 게다가 인도에서 NGO 지원을 찾을 수 없었다. 그로 인해 우라브 랩스는 현재 호텔 산업에 물을 공급하고 있다. 이 회사는 자사의 장치를 배포해 깨끗한 물을 만들고 데이터 센터의 물 소비량을 95% 줄이려고 한다. 그러나 공기로부터 물을 얻는 시스템은 비용 절감 뿐만 아니라 글로벌 물 부족 문제를 해결하기 위해 열 교환기, 흡습성 재료, 응축기 등의 구성 요소에서 혁신을 이루어야 한다. 이에 전문가들은 이 시스템의 채택을 늘리기 위해 정부 지원과 환경 규제도 도움이 될 수 있다고 지적했다. 수질 정화 기술도 개발해야 한편으로는 공기 중에 존재하는 다양한 오염 물질을 효과적으로 제거하고, 추출된 물을 안전하게 식수로 공급하는 기술 개발이 필요하다. 공기에서 물을 추출하는 기술은 상당한 에너지를 필요로 한다. 이는 기술의 실용성과 지속 가능성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 특히 태양 에너지나 풍력과 같은 재생 에너지를 사용하지 않고 기존 전력망에 의존해 물을 추출한다면 에너지 생산 과정에서 발생하는 온실 가스 배출량의 문제가 발생한다. 또한 물 사용 방식에 대한 근본적인 변화를 요구하기 때문에 물 자원 소유권과 관리, 기술 개발 등 사회적 논쟁을 불러 일으킬 수 있다.
- IT/바이오
2024-05-31
FAO "세계 식량 시스템의 숨겨진 비용, 12조 달러"

유엔 식량농업기구(FAO)가 발표한 보고서에서 세계 식량 시스템은 건강과 환경에 해를 끼치는 '숨겨진 비용'으로 매년 12조 달러(1경 5588조원) 발생시키며 이는 전 세계 GDP의 약 10%에 해당하는 금액이라고 일본 매체 와이어드(WIRED)가 최근 보도했다. '숨겨진 비용'은 가격표에 직접 표시되지 않는 비용으로, 건강, 사회, 환경에 미치는 부정적 영향을 포함한다. 건강에 미치는 영향은 비만, 당뇨병, 심장병 등 비전염성 질병으로 인한 의료비용과 조기 사망률 증가로 나타낸다. 사회적 영향으로는 빈곤, 불평등, 분쟁 등이 있으며, 환경적 영향은 토양 침식, 수질 오염, 기후 변화 등이 있다. 숨겨진 비용의 규모와 구성 FAO 보고서에 따르면, 숨겨진 비용의 73%는 건강에 미치는 영향으로, 주로 비전염성 질병으로 인한 의료비용 증가와 조기 사망률 증가에 기인한다. 환경에 미치는 영향은 20%로 두 번째로 큰 비중을 차지했다. 이는 토양 침식, 수질 오염, 기후 변화 등으로 인한 경제적 손실과 환경 피해로 나타났다. 나머지 8%는 사회에 미치는 영향이다. 빈곤, 불평등, 분쟁 등으로 인한 경제적 손실과 사회적 피해가 여기에 속한다. 국가별 숨겨진 비용의 차이 숨겨진 비용은 국가마다 크게 다르다. 저소득 국가에서는 GDP의 평균 27%에 달했으나 고소득 국가에서는 8%에 불과했다. 저소득 국가에서는 숨겨진 비용의 거의 절반이 빈곤과 관련이 있다. 이는 농부들이 충분한 량의 식량을 재배하지 못하거나 경제적 이유로 필요한 농산물을 구입하지 못하는 경우가 많기 때문이다. 반면, 고소득 국가에서는 숨겨진 비용의 대부분이 건강에 해로운 식단과 관련이 있다. 고소득 국가에서는 육류, 설탕, 가공식품 등 건강에 해로운 식품의 소비가 증가하는 경향이 있기 때문이다. 예를 들어, 초콜릿의 주성분인 카카오는 주로 가나와 코트디부아르에서 재배되지만, 이 지역의 농부들은 매우 낮은 임금을 받는다. 카카오는 주로 고소득 국가, 특히 유럽에서 많이 소비되며, 설탕을 첨가한 초콜릿 바 형태로 가공된다. 유럽인들이 초콜릿 소비를 줄이고 더 공정하며 질 좋은 제품을 구매한다면, 서아프리카의 농부들은 더 나은 임금을 받을 수 있으며, 유럽인들의 건강에 미치는 부정적 영향도 감소할 것이다. 노팅엄 대학의 식품 시스템 연구소 소장인 잭 보보(Jack Bobo) 소장은 국경을 넘어 비용과 가치를 계산하는 것은 매우 복잡하다고 말했다. 유럽연합(EU)은 2030년까지 유럽 농지의 4분의 1을 유기농으로 전환하고 비료 사용을 최소 20% 감축하는 것을 목표로 하는 '팜투포크(Farm-to-Fork)' 전략을 추진하고 있다. 이 전략은 유럽의 환경 비용을 줄일 수 있는 가능성이 있지만, 동시에 농장의 전반적인 생산성을 감소시킬 수 있다. 결과적으로 유럽은 브라질과 같은 국가로부터 더 많은 식량을 수입해야 할 필요가 생길 수 있으며, 이는 해당 지역의 삼림 벌채를 촉진하고 숨겨진 환경 비용을 증가시킬 수 있다. FAO의 연구에 따르면, 고소득 국가의 숨겨진 식량 비용 중 80% 이상이 건강에 해로운 식단과 관련되어 있다. 고소득 국가에서는 육류, 설탕, 가공식품과 같은 건강에 해로운 식품의 소비가 증가하고 있으며, 이로 인해 비만, 당뇨병, 심장병과 같은 비전염성 질병으로 인한 의료비용이 늘고 있다. 숨겨진 비용을 줄이기 위한 노력 궁극적으로 이러한 숨겨진 비용을 낮추기 위해서는 정부와 개인, 기업의 협력이 필수적이다. 정부는 건강과 환경을 고려한 식량 정책을 마련해야 한다. 예를 들어, 건강한 식품을 저렴한 가격에 제공하고, 환경에 미치는 부정적 영향을 최소화하는 정책을 도입할 수 있다. 개인은 건강에 해로운 육류, 설탕, 가공식품 등의 섭취를 줄이고, 과일, 채소, 통곡물과 같은 건강에 좋은 식품을 섭취함으로써 건강한 식단을 유지하는 것이 좋다. 기업은 지속 가능한 식품 생산을 위해 환경에 미치는 영향을 최소화하고, 노동자의 권리를 보호하며, 윤리적인 방법으로 식품을 생산해야 한다. 이러한 조치들을 통해 숨겨진 비용을 줄이고 지속 가능한 식량 시스템을 구축하는 데 기여할 수 있다. FAO는 현재 내년도 보고서를 준비 중이며, 이 보고서는 각국이 식품 시스템의 실제 비용을 이해하고, 이를 반영하는 데 도움이 될 수 있는 일련의 사례 연구를 제공할 예정이다. 이러한 사례 연구는 국가들이 식품 시스템에 관한 보다 명확한 인식을 갖고, 효과적인 정책을 수립하는 데 기여할 것으로 기대된다.
- 산업
2023-12-04
박테리아, 암세포 DNA 파괴 화합물의 합성 과정 밝혀내

미국 플로리다주 주피터에 위치한 허버트 베르트하임 UF 스크립스 생물의학 혁신 및 기술 연구소의 연구팀이 암을 포함한 인간의 질병과의 싸움에 도움이 될 수 있는 새로운 효소를 발견했다고 과학 전문매체 싸이테크데일리가 최근 보도했다. 연구팀이 발견한 '보조 인자 없는 산소 분해 효소'는 박테리아에서 유래되며, 공기 중의 산소를 획득해 화합물에 통합하는 독특한 특성을 보인다. 이러한 과정을 통해 유기체는 방어 물질을 합성하고, 감염이나 침입자에 대항하는 생존적 장점을 갖게 된다. 연구팀에 따르면, 발견된 보조 인자 없는 산소 분해 효소인 TnmJ와 TnmK2는 항생제 및 항암 화합물인 티안시마이신 A의 효능에 대한 의문을 해결하는 데 중요한 역할을 한다. 연구원 춘귀(Chun Gui)와 에드워드 칼크루터(Edward Kalkreuter)는 이러한 발견이 암 치료 및 항생제 개발에 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다고 전했다. 2016년 처음 발견된 티안시마이신 A는 암세포의 DNA를 끊어 죽이는 효과가 있는 화합물로 바이러스나 다른 세균을 죽이는 데에도 효과적이다. 현재 암 표적 항체 치료제 개발에 중요한 요소로 주목받고 있으며, 이 치료제는 항체와 약물을 결합해 암세포에 결합한 후 약물을 방출하여 암세포를 제거한다. 티안시마이신 A는 종양 크기를 크게 줄이는 효과를 나타내며, 쥐를 대상으로 한 실험에서 암 치료제로의 개발 가능성을 시사했다. 이 화합물은 토양에 서식하는 박테리아에서 발견되었으며, 세 개의 탄소-탄소 결합을 끊어 DNA를 손상시키고 탄소-산소로 결합으로 대체하여 DNA를 파괴해 암세포를 파괴할 수 있게 했다. 허버트 베르트하임 UF 스크립스 생물의학 혁신 및 기술 연구소는 천연 제품 컬렉션에서 발견된 다양한 화합물을 연구하고 있으며, 이를 통해 화학적 다양성이 진화한 이유와 그 유용성에 대한 탐구를 진행하고 있다. 이는 앞으로 더 많은 혁신적인 발견을 기대할 수 있게 하는 연구 분야로 주목받고 있다. 세계 최대의 미생물 천연 컬렉션 중 하나인 이 연구소의 천연물 발견 센터를 이끄는 벤 센 박사는 "신약 발견의 역사에 대한 박테리아 화학물질의 기여는 놀랍다"고 말했다. 센 박사는 "시중에 판매되는 FDA 승인 항생제 및 항암제의 거의 절반이 천연 제품이거나 천연 제품이라는 사실을 아는 사람은 거의 없다"고 말했다. 그는 "자연은 이러한 복잡한 천연 제품을 만드는 최고의 화학자다. 우리는 매혹적인 화학과 효소학을 이해하기 위해 현대 게놈 기술과 계산 도구를 적용하고 있으며 이는 전례 없는 속도로 발전하고 있다. 이 효소는 최근의 흥미로운 사례다"라고 설명했다.
- IT/바이오
2023-11-27
정부, 내년도 관세인하 품목 76개로 줄여

정부가 산업경쟁력을 강화하고 물가 부담을 낮추기 위해 내년 76개 품목에 대해 낮은 관세를 적용한다. 기획재정부는 오는 29일까지 내년도 정기 탄력관세 세부 운용계획을 담은 '2024년 탄력관세 운용계획'을 입법 예고한다고 22일 밝혔다. 이에 따라 내년에는 76개 품목에 대해 할당관세를 적용한다. 다만 내년 할당관세 품목은 올해 101개에서 대폭 줄었다. 지난해(90개), 2021년(92개), 2020년(79개) 등 최근 들어 가장 적은 품목이다. 기재부 관계자는 "가격이 안정됐거나 자유무역협정(FTA)을 활용할 수 있는 품목은 이번 할당관세 품목에서 제외했다"고 설명했다. 할당관세란 일정 물량의 수입품 관세율을 40%포인트(p) 범위에서 낮춰주는 제도를 의미한다. 할당관세가 적용되면 그만큼 관세 부담이 낮아져서 수입품 가격도 내려가는 효과가 있다. 분야별로 보면 산업경쟁력 강화 차원에서 석영유리기판(반도체)·리튬니켈코발트망간산화물(이차전지) 등 신성장 산업의 소재·원료, 알루미늄 합금(자동차)·니켈괴(철강) 등 전통 주력산업의 원재료, 분산성염료(섬유)·사료용 옥수수(사료) 등 취약 산업 관련 품목에 대해 연중 0% 할당관세를 지원한다. 또 물가안정을 위해 옥수수·식품용 감자변성전분·커피 등도 할당관세가 적용된다. 조제 땅콩·닭고기·계란 가공품 등은 이번 할당관세 품목에 새롭게 포함됐다. 조제 땅콩(1만 톤)과 계란 가공품(5000 톤)은 상반기까지, 닭고기(3만t)는 1분기까지다. 국제유가 변동 등으로 수급 불안이 우려되는 액화석유가스(LPG)와 액화천연가스(LNG)와 원유 등 유류 관련 품목들은 내년 상반기 중 지원 규모만 우선 결정하고 하반기 지원 연장 여부는 내년 상반기에 다시 검토할 예정이다. 고추장, 활돔 등 13개 품목에 대해서는 올해와 동일한 수준의 조정관세를 적용한다. 조정관세는 특정 물품의 수입 증가로 국내 시장이 교란되거나 산업기반이 붕괴될 우려가 있는 경우 기본 관세율을 높게 적용하는 제도다. 시장접근물량(TRQ) 증량은 참깨, 대두 등 13개 품목을 지원하되 올해보다 증량 규모가 다소 증가할 예정이다. 올해 시장접근물량 증량으로 지원했던 조제 땅콩의 경우 최근 가격이 급등해 내년에는 할당관세로 지원을 확대할 예정인 만큼 시장접근물량 증량 대상에서는 제외된다. 시장접근물량으로 지정되면 저율 관세를 적용받을 수 있다. 농림축산물 특별긴급관세는 올해와 같은 품목에 대해 운용된다. 다만 최근 시장 규모 확대 추이를 반영해 미곡류 물량 기준만 46만4422 톤에서 65만4995 톤으로 상향 조정된다. 특별긴급관세는 수입이 자유화된 농산물에 대해 수입량이 급증하거나 수입 가격이 하락해 일정 기준을 충족하면 추가로 부과하는 관세다. 이번 할당관세 운용계획은 관계부처 및 이해관계자 수요를 바탕으로 사전협의 및 관세심의위원회 심의 등을 통해 마련됐으며 입법 예고 이후 관련 절차를 거쳐 내년 1월부터 시행될 예정이다.
- 경제
2023-11-22