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• [글로벌 밀리터리] 대만 첫 자산잠수함 '하이쿤' 내부 결함 논란⋯"단순 마감 실수" vs "안전 우려"

  대만 최초의 자산 건조 잠수함인 '하이쿤(海鯤·Hai Kun, 일명 나르왈)'호가 내부 마감 불량 논란에 휩싸였다. 라이칭더(賴清德) 총통의 함내 시찰 영상에서 리벳이 빠진 패널과 물 얼룩 등이 포착되자, 야당이 건조 품질에 의문을 제기하고 나선 것이다. 시공사인 대만 국제조선공사(CSBC)는 즉각 "단순한 미관상의 문제"라고 해명했지만, 이미 여러 차례 인도가 지연된 상황이라 논란은 쉽게 가라앉지 않고 있다고 대만 중앙통신사(CNA) 등 현지 언론이 21일(현지시간) 보도했다. 총통 시찰 영상이 부른 화근…리벳 누락에 '물 얼룩'까지 포착 논란의 시작은 지난 목요일 총통실이 공개한 라이칭더 총통의 하이쿤호 함상 시찰 영상이었다. 제1야당인 국민당(KMT) 소속 마원쥔(馬文君) 입법위원이 소셜미디어를 통해 영상 속 문제점들을 조목조목 짚어내며 공세에 나선 것이다. 마 위원이 지적한 주요 결함은 ▲회의 탁자 뒤편 철제 패널의 고정 리벳 3개 누락 및 표면 불균형 ▲배기 덕트 케이스의 선명한 물 얼룩 ▲총통이 직접 열려다 뻑뻑하게 걸린 침대 칸막이 커튼 등이다. 특히 마 위원은 배기 덕트의 물 얼룩을 두고 "내부 누수가 발생한 것 아니냐"는 의혹을 제기하며 함정의 전반적인 완성도에 의문을 표했다. CSBC "테스트엔 지장 없어"…국방부 "인도 시점보다 안전이 우선" 이에 대해 CSBC는 금요일 성명을 내고 "지적된 사항들은 작업 완료 후 복구 과정에서 발생한 단순한 미관상의 문제"라고 일축했다. 리벳 누락이나 얼룩 등은 성능과 직결되지 않는 '코스메틱(Cosmetic) 이슈'이며, 즉시 수정 가능하다는 입장이다. 회사 측은 하이쿤호가 현재까지 6차례의 얕은 바다 잠수 테스트를 성공적으로 마쳤으며, 향후 해상 시험도 안전과 품질 원칙에 따라 단계적으로 진행될 것이라고 강조했다. 하지만 하이쿤호를 바라보는 대만 내 시선은 그리 곱지 않다. 당초 2024년 말 인도 예정이었던 이 잠수함은 기술적 문제로 이미 여러 차례 일정이 밀린 상태다. 특히 지난 2월에는 육상 전원 공급 장치의 전압 급상승으로 인해 주요 부품이 고장 나는 사고가 발생하며 2025년 11월 계약 마감 시한도 넘겼다. 당초 올해 6월 인도를 공언했던 국방부 역시 조심스러운 입장으로 선회했다. 구리슝(顧立雄) 국방부장은 금요일 "더 이상 구체적인 인도 시점을 설정하지 않겠다"며 "모든 안전 요구 사항이 충족되는지 확인하는 데 집중할 것"이라고 밝혔다.

• [주간 월가 레이더] 멈추지 않는 중동의 포화⋯'고유가·고금리' 먹구름에 갇힌 월가

  뉴욕 증시가 중동발 전쟁의 장기화와 이에 따른 에너지 가격 폭등이라는 '이중고'에 직면하며 퇴로 없는 하락세를 이어가고 있다. 이스라엘과 이란의 충돌이 3주차에 접어든 가운데, 국제 유가가 한 달 새 40% 이상 치솟으면서 인플레이션 재점화와 경기 침체가 동시에 들이닥치는 '스테그플레이션' 공포가 시장을 집어삼켰다. 로이터와 월스트리트저널(WSJ)에 따르면, 뉴욕 증시는 주간 기준으로 S&P 500 지수가 4주 연속 하락하며 6개월 만에 최저치를 경신했다. 특히 S&P 500은 장기 추세선인 200일 이동평균선 아래로 내려앉으며 기술적 지지선마저 상실했다. 나스닥 지수 역시 지난해 10월 고점 대비 10% 가까이 빠지며 조정 국면에 진입했다. 가장 큰 복병은 '인하'에서 '인상'으로 급격히 선회 중인 금리 전망이다. 제롬 파월 연준 의장이 중동 위기에 따른 경제 예측 불가능성을 토로한 가운데, 시장은 연내 금리 인하 기대를 완전히 접고 내년 추가 인상 가능성까지 반영하기 시작했다. 이번 주 발표될 3월 구매관리자지수(PMI)는 전쟁 발발 이후 미국 경제의 실질적인 타격을 확인하는 첫 번째 '진실의 순간'이 될 전망이다. [미니해설] 120달러 육박한 유가와 4.3% 국채 금리…월가, '공포의 터널' 진입 ① 호르무즈 해협 마비와 유가의 역습 현재 월가 트레이더들이 가장 주시하는 지표는 주가 지수가 아닌 유가다. 브렌트유가 배럴당 112달러, 서부텍사스산원유(WTI)가 98달러 선에서 마감하며 에너지 가격은 통제 불능 상태로 치닫고 있다. 특히 전 세계 원유 물동량의 20%가 지나는 호르무즈 해협의 통행 마비는 공급망 전체를 마비시키는 '혈전'과도 같다. 노스스타 투자운용의 에릭 쿠비 최고투자책임자(CIO)는 "현재 유가는 금융 시장이 중동 분쟁을 어떻게 바라보는지 보여주는 가장 확실한 선행 지표"라고 분석했다. LSEG 데이터에 따르면 S&P 500 지수와 유가의 상관계수는 -0.89에 달한다. 유가가 오르면 주가는 무조건 떨어진다는 강력한 역상관계가 형성된 것이다. 이란이 '유가 200달러 시대'를 경고하며 에너지 시설을 직접 타격하기 시작하면서, 시장은 최악의 에너지 쇼크 시나리오를 가격에 반영하기 시작했다. ② '인하' 꿈 깨진 연준…워시 체제 앞두고 '매파적' 본능 불과 몇 달 전까지 시장을 지탱했던 '연내 3회 인하' 낙관론은 이제 신기루처럼 사라졌다. 지난주 연준 회의에서 파월 의장이 보여준 깊은 불확실성은 시장의 불안을 가중시켰다. 인플레이션이 다시 고개를 들면서 시장은 이제 7월 인하 가능성마저 희박하게 보고 있으며, 오히려 차기 의장으로 지명된 케빈 워시(Kevin Warsh) 체제 하에서의 추가 인상 가능성을 경계하고 있다. ING의 제임스 나이틀리 이코노미스트는 "연준은 물가 안정과 고용 극대화라는 이중 책무 사이에서 거대한 도전에 직면했다"며 현재로서는 금리 인하보다는 동결 혹은 인상을 통해 물가 기대심리를 꺾는 데 집중할 가능성이 높다고 진단했다. ③ 4.38% 국채 금리 발작과 기술적 붕괴 에너지발 물가 상승 압력은 채권 금리를 사정없이 끌어올리고 있다. 미국 10년물 국채 금리는 지난주 4.38%를 기록하며 지난해 여름 이후 최고치를 찍었다. 트루이스트의 케이트 러너 CIO는 "금리 상승은 차입 비용 증가로 경제를 둔화시킬 뿐만 아니라, 주식 대비 채권의 상대적 매력도를 높여 자금 이탈을 가속화한다"고 경고하며 4.5%를 최종 저항선으로 제시했다. 여기에 S&P 500이 200일 이동평균선 아래로 추락한 것은 심리적 마지노선이 무너졌음을 의미한다. 커먼웰스 파이낸셜 네트워크의 크리스 파시아노 전략가는 "이번 하락은 지난 4월 트럼프 대통령의 관세 발표 당시처럼 무질서하지는 않지만, 장기화될수록 미국 경제의 펀더멘털을 잠식할 것"이라고 분석했다. ④ 24일 PMI 발표…전쟁 후 첫 '성적표' 이번 주 가장 중요한 일정은 화요일(24일) 발표되는 3월 PMI 지표다. 이는 중동 전쟁 발발 이후 기업들의 심리와 활동을 보여주는 첫 번째 거시 지표다. 도이체방크 이코노미스트들은 "전쟁 이후 미국 기업들이 고유가와 불확실성에 어떻게 대응하고 있는지 보여주는 최초의 척도가 될 것"이라고 강조했다. 또한 휴스턴에서 열리는 대규모 에너지 컨퍼런스(CERAWeek)에서 글로벌 석유 메이저 경영진들이 내놓을 공급망 안정 대책과 생산 전망 역시 월가의 핵심 관전 포인트다. 한편, 한국과 일본 등 에너지 수입 의존도가 높은 아시아 국가들은 유가 급등에 따른 무역 수지 악화와 인플레이션 전이 위험에 노출되어 있어, 글로벌 자금의 이탈 속도가 빨라질 수 있다는 점도 유의해야 할 대목이다. ◇ 내주 월가 주요일정] (현지 시간 기준) 3월 23일(월): 유로존 소비자신뢰지수(예비치), 일본 노동계급 임금 협상(춘투) 결과 발표 3월 24일(화): 미국 3월 S&P 글로벌 PMI(제조/서비스), 미국 4분기 생산성 수정치, 2년물 국채 입찰 3월 25일(수): 영국 2월 소비자물가지수(CPI), 호주 2월 CPI, 미국 5년물 국채 입찰 3월 26일(목): 멕시코·남아공·노르웨이 금리 결정, 미국 주간 실업수당 청구 건수, 7년물 국채 입찰 3월 27일(금): 미국 1·2월 산업이익(중국), 미시간대 소비자심리지수(확정치), 스페인 CPI

• [글로벌 밀리터리] 美 해병대, 중동 전선 추가 급파⋯'에픽 퓨리' 지상군 투입 임계점 오나

  이란과의 전운이 짙어지는 가운데 미 해병대의 핵심 타격 전력이 중동으로 추가 급파됐다. 미 국방부 관계자에 따르면 약 2200명의 해병대원과 군함 3척으로 구성된 '해병 원정대(MEU)'가 이번 주 초 캘리포니아를 출발해 작전 지역으로 이동 중이라고 CBS 뉴스가 20일(현지시간) 보도했다. 이는 이미 서태평양에서 이동 중인 첫 번째 원정대에 이은 추가 전개로, 중동 내 미군 전력 밀도는 개전 이후 최고조에 달할 전망이다. '소형 항모'급 트리폴리함의 위용…입체적 상륙 전력 결집 이번 전력 증강의 선봉은 앞서 급파된 강습상륙함 '트리폴리함(LHA-7)'이다. 일본 사세보를 모항으로 활동하던 트리폴리함은 아메리카급 강습상륙함 중에서도 최신 사양인 '빅 덱(Big Deck)' 구조를 갖춘 함정이다. 기존 상륙함과 달리 상륙정 진수용 갑판(Well Deck)을 과감히 없애는 대신, 항공기 격납고와 유류 저장 공간을 대폭 넓혔다. 이를 통해 차세대 스텔스 전투기인 F-35B와 수직이착륙기 MV-22 오스프리의 운용 효율을 극대화해 사실상 '경항공모함'의 역할을 수행한다. 해병 원정대는 지상 전투, 공중 지원, 군수 보급이 하나로 통합된 독립 작전 단위다. 과거 베네수엘라 니콜라스 마두로 정권 축출 작전이나 카리브해 내 유조선 차단 작전 등에서 검증됐듯, 해상 기지를 거점으로 한 신속한 목표 점령에 최적화되어 있다. 캘리포니아발 두 번째 원정대까지 합류할 경우, 미군은 이란 해안선 전역에 대해 동시다발적인 상륙 및 정밀 타격 옵션을 확보하게 된다. 전사자 13명 발생…'부츠 온 더 그라운드'의 딜레마 전력 증강이 가속화됨에 따라 이란 본토에 대한 '부츠 온 더 그라운드(Boots on the ground·지상군 투입)' 여부가 국제 안보의 초미의 관심사로 떠올랐다. 현재 미군 주도의 '에픽 퓨리(Epic Fury)' 작전 수행 중 전사한 미 서비스 멤버는 총 13명에 이르는 것으로 집계됐다. 인명 피해가 누적되면서 공습 위주의 작전에서 나아가 전략적 거점을 직접 장악해야 한다는 군 내부의 목소리도 커지는 양상이다. 그러나 도널드 트럼프 대통령은 지상군 투입 가능성에 대해 일단 강하게 선을 그었다. 트럼프 대통령은 백악관 집무실에서 기자들과 만나 "어디에도 지상군을 배치하지 않을 것"이라며 "설령 그런 계획이 있다 하더라도 언론에 미리 알리는 일은 없을 것"이라고 덧붙였다. 이는 대규모 전면전으로의 확전을 경계하는 미 국내 여론을 다독이는 동시에, 적대국에게는 작전 의도를 숨기려는 특유의 '전략적 모호성'을 유지하려는 포석으로 풀이된다.

• 국제유가, 이란전쟁 여파 원유수급 차질 장기화 우려 등 영향 급등세 지속

  국제유가는 20일(현지시간) 이란전쟁으로 인해 원유수급 차질 장기화 우려 등 영향으로 상승 마감했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 뉴욕상업거래소에서 서부텍사스산중질유(WTI) 4월물 가격은 전거래일보다 2.3%(2.18달러) 오른 배럴당 98.32달러에 마감했다. WTI 선물은 장중에는 99.67달러까지 오르며 100달러선에 육박하기도 했다. 글로벌 벤치마크인 북해산 브렌트유 5월물은 런던 ICE선물거래소에서 3.2%(3.54달러) 상승한 배럴당 112.19달러로 거래를 마쳤다. 국제유가가 급등세를 지속한 것은 미국이 중동 지역에 추가로 병력을 보내고 있다는 소식에 지정학적 긴장이 한층 고조된 때문으로 분석된다. 미국·이스라엘과 이란간 군사충돌이 계속되는 가운데 이날에는 이란이 쿠웨이트 정유소를 공격했다고 전해졌다. 에너지 수송의 요충인 호르무즈해협이 사실상 봉쇄된 상황에선 이라크는 공급책임을 면하는 ‘불가항력선언(포스 마쥬 디클러레이션·Force Majeure Declaration)’을 외국석유업체에 의해 개발된 모든 유전에 대해 내려질 것으로 전해졌다. 이날 월스트리트저널(WSJ)은 미 국방부(전쟁부)가 캘리포니아 기지에 소속된 해병대원 약 2200~2500명을 중동을 담당하는 미국 중부사령부로 이동시키고 있다고 보도했다. 미국은 앞서 일본 오키나와에 주둔한 해병대원 2200명도 중동 지역으로 급파했다. 미국이 이란에 지상군을 투입할 가능성이 제기되는 대목이다 미국 매체 악시오스는 도널드 트럼프 미국 대통령이 이란의 하르그 섬을 점령 또는 봉쇄하는 방안을 검토하고 있다고 전했다. 하르그 섬은 이란 원유 수출의 90%를 차지하는 요충지로 꼽힌다. 미국과 이란이 종전 협상하기 어려운 환경이라는 평가도 나왔다. 트럼프 대통령은 이날 이란의 지도자가 모두 사망했다며 "우리는 그들과 대화하고 싶지만 대화할 사람이 없다"고 지적했다. 블룸버그통신은 미국 관료를 인용해 "이란 고위 당국자는 미국과 이스라엘의 맹공 속에서 생존에 집중하고 있기 때문에 호르무즈 해협 재개방 문제를 논의하는 것조차 꺼리게 됐다"고 전했다. UBS의 지오바니 스타우노보 원자재 담당 애널리스트는 "호르무즈 해협을 통한 원유의 흐름이 제한된 상태로 남아 있는 한, 유가는 구조적으로 올라가기 쉬운 방향에 놓여 있다"고 분석했다. RBC캐피털 마켓츠의 애널리스트인 헬리마 크로프트는 보고서에서 "미국 행정부 당국자들은 전쟁이 곧 끝나고 공급 차질이 단기에 그칠 것이라는 메시지를 시장 참가자들에게 전달하기 위해 상당한 시간을 들여왔다"면서 "그러나 현재로서는 제한적인 충돌에 그칠 것이라는 어떠한 선호도 없다"고 평가했다. 국제에너지기구(IEA)의 파티 비롤 사무총장은 이날 파이낸셜타임스(FT)와 인터뷰에서 전쟁이 종료되고 호르무즈 해협이 개방되더라도 "일부 시설은 가동까지 6개월이 걸릴 것이고, 다른 시설들은 그보다 훨씬 더 오래 걸릴 것"이라고 진단했다. 이날 오전장에는 미국 에너지장관 등의 발언에 국제유가가 하락하기도 했다. 크리스 라이트 미국 에너지장관은 이날 아침 폭스비지니스에 출연해 “제재가 해제된다면 이란산 원유가 3~4일내에 (아시아)항구에 도착하기 시작할 것”이라고 언급했다. 전날에는 스콧 베센트 미국 재무장관이 조만간 해상에 있는 이란산 석유에 대한 제재를 해제할 가능성을 나타냈다. 한편 대표적인 안전자산인 국제금값은 달러강세와 미국 장기금리 급등세 등에 3거래일 연속 하락했다. 이날 뉴욕상품거래소에서 4월물 금가격은 0.7%(30.8달러) 내린 온스당 4574.9달러에 거래를 마쳤다. 금선물은 시간외거래에서는 일시 온스당 4478달러에 거래되면서 지난 2월초 이래 최저수준을 나타냈다. 미국 10년물 국채는 이날 장중 일시 439%대를 기록하며 지난해 8월이래 최고치를 경신하기도 했다. 영국의 10년 만기 국채 금리는 이날 5.00%를 돌파하며 글로벌 금융위기 이후 가장 높은 수준을 기록했다.

• [월가 레이더] 이라크 불가항력·브렌트 112달러…나스닥 조정 문턱, 4주 연속 하락

  뉴욕증시가 이라크의 불가항력 선언이라는 새 충격에 오후 들어 낙폭을 키우며 4주 연속 하락으로 마감했다. 나스닥은 사상 최고 대비 9.5% 빠져 조정권역 문턱에 섰고, 소형주 지수 러셀2000은 이미 조정권역에 진입했다. 20일(현지시간) 뉴욕증시에서 S&P500지수는 1.51% 내린 6506.48로 마감했다. 나스닥은 2.01% 급락한 2만1647.61, 다우존스30산업평균지수는 443.96포인트(0.96%) 내린 4만5577.47에 장을 닫았다. S&P500은 6개월래 최저 수준으로 밀렸다. 다우지수는 2023년 이후 처음으로 4주 연속 하락을 기록했고, 3월 한 달 낙폭이 6%를 넘어 2022년 이후 최악의 월간 성과를 향해 가고 있다. 이날 오후 낙폭을 결정적으로 키운 것은 이라크의 전면 불가항력 선언이었다. 이라크 석유부는 호르무즈 해협 항행 방해로 원유를 수출할 수 없다는 이유로 외국계 기업이 운영하는 모든 유전에 불가항력을 선언했다. 쿠웨이트 미나 알-아흐마디·미나 압둘라 정유소가 드론 공격을 받았다는 소식도 겹쳤다. 브렌트유는 3.26% 뛴 배럴당 112.19달러에 마쳤으며, 장중 113달러를 돌파했다. 브렌트유는 이번 달에만 55%, 올해 들어 84% 폭등했다. 국채시장도 흔들렸다. 10년물 국채 금리가 4.39%까지 올랐고, 금리선물 시장에서는 올해 10월까지 연준이 최소 한 차례 금리를 인상할 가능성이 하루 만에 6%에서 30%로 급등했다. 금값은 이번 주 9.5% 급락해 2011년 이후 최악의 주간 하락을 기록했다. 인플레이션 재점화 우려에 채권이 팔리고 채권 대체 자산인 금까지 이탈 압력을 받은 것이다. S&P500 500개 종목 중 약 400개, 80%가 하락했다. 통상 방어주로 분류되는 유틸리티가 3.5% 넘게 떨어지며 낙폭을 주도했고, 리츠(부동산)와 IT도 2% 이상 밀렸다. 엔비디아와 테슬라는 각각 3% 내렸다. 수퍼마이크로컴퓨터는 미국 수출통제법 위반 관련 임직원 해임 및 공동창업자 기소 소식에 30% 폭락했다. [미니해설] 전쟁 3주 차, 시장이 새로 묻기 시작한 질문 "금리 인상 가능성" 이란 전쟁이 3주째로 접어들면서 시장의 공포 구조가 진화하고 있다. 초기에는 "유가가 오른다"가 핵심 공포였다. 그다음 주는 "유가가 스태그플레이션을 부를 것인가"였다. 이번 주 시장이 새로 꺼내 든 질문은 한 단계 더 위험하다. "연준이 금리를 올려야 하는 상황이 오는 것 아닌가." 금리선물 시장이 하루 사이에 금리 인상 확률을 6%에서 30%로 끌어올린 것은 단순한 투기적 베팅이 아니다. 유가 급등→물가 재점화→연준 정책 역전이라는 시나리오가 이제 '최악의 꼬리 리스크'가 아닌 '고려해야 할 현실 시나리오'로 격상됐다는 신호다. 모건스탠리는 "금리 인상 공포는 과도하다"고 진화에 나서며 연내 두 차례 인하 전망을 유지했다. 인하 시점은 기존 6·9월에서 9·12월로 미뤘다. UBS도 연말 증시 상승 전망을 유지하며 "지정학적 사건을 시장 타이밍에 활용하려는 시도는 역사적으로 실패한다"고 강조했다. 그러나 이 낙관론이 설득력을 가지려면 한 가지 전제가 필요하다. 에너지 충격이 일시적이어야 한다는 것이다. 충격이 이란 너머로 번지고 있다 이날 시장을 결정적으로 무너뜨린 것은 이라크의 불가항력 선언이었다. 이것이 중요한 이유는 이라크가 이란이 아니기 때문이다. 전쟁의 직접 당사국이 아닌 이라크마저 호르무즈 봉쇄 여파로 수출길이 막혀 불가항력을 선언했다는 것은, 이번 충격이 이란·이스라엘 분쟁의 틀을 넘어 중동 전역의 에너지 공급망 붕괴로 확산되고 있다는 신호다. 쿠웨이트 정유소 드론 공격까지 더해지면서 사우디, UAE, 카타르에 대한 이란의 보복 위협이 공허한 말이 아닐 수 있다는 공포가 되살아났다. 베어드의 로스 메이필드 전략가는 "지상군 파병이 현실화한다면 최소 몇 주 더 고유가·고휘발유 장세가 이어질 것"이라며 "솔직히 말해 주식시장은 이런 규모의 이벤트를 충분히 반영할 만큼 하락하지 않았다"고 짚었다. S&P500이 최고점 대비 7.3% 하락에 그쳐 다른 지수보다 선방한 것도 거꾸로 말하면 추가 하락 여력이 남아 있다는 의미다. 80%의 종목이 하락하고, 방어주인 유틸리티마저 3.5% 내린 이날 장세는 투자자들이 더 이상 안전지대를 찾지 못하고 있다는 것을 보여준다. 금값의 이례적 폭락도 주목해야 한다. 전쟁과 인플레이션 환경에서 금은 통상 가장 강한 피난처다. 그런데 이번 주 금은 9.5% 급락해 2011년 이후 최악의 주간 성과를 냈다. 이는 채권 금리 급등과 밀접하게 연결된다. 국채 금리가 오르면 이자를 주지 않는 금의 기회비용이 커진다. 다시 말해, 시장은 지금 전쟁의 공포보다 인플레이션 재점화와 금리 정책 불확실성을 더 큰 위험 요인으로 재평가하고 있는 것이다. 다음 주 관전 포인트—PMI·소비자심리·연준 발언이 방향을 가른다 다음 주 시장의 시선은 세 곳에 집중된다. 첫째, 화요일에 발표되는 구매관리자지수(PMI)다. 이란 전쟁 발발 이후 처음 나오는 주요 기업경기 설문인 만큼, 에너지 충격이 실물경제 체감에 얼마나 빠르게 전이됐는지를 보여줄 첫 번째 정량 신호가 된다. 둘째, 금요일 소비자심리지수다. 휘발유가 갤런당 3.91달러, 경유가 5.16달러로 오른 현실이 소비자 지갑과 심리를 얼마나 옥죄고 있는지 확인할 수 있다. 셋째, 한 주 내내 예정된 연준 위원들의 발언이다. 금리 인상 확률이 하루 만에 24%포인트나 뛴 상황에서 당국자들이 시장의 공포를 달랠지, 아니면 경계 발언을 추가할지가 증시 방향을 결정할 변수다. UBS와 뱅크오브아메리카는 연말 증시 상승 전망을 고수하며 장기 투자자에게 "시장을 지키라"는 조언을 유지했다. 유럽은 에너지 수입에서 중동 의존도가 10%에 불과해 충격에 상대적으로 더 강하다는 평가가 나왔다. 반면 중동산 원유 의존도가 높은 아시아 경제권은 "가격 급등과 공급 부족이 동시에 덮치는 이중 충격"에 직면했다고 뱅크오브아메리카는 분석했다. 페덱스는 3분기 매출 개선과 전망 상향으로 강세를 보였고, 룰루레몬은 실적 호조 흐름을 이어갔다.

• [로컬 89_천안(3)] 밥심으로 올린 기억의 지붕⋯농기구 전시장에 깃든 양곡리 '어벤저스'의 협동 경제학

  마을의 '어벤저스', 낡은 쟁기의 집을 짓다 충남 천안시 동남구 북면 양곡리. 평소 고요하다 못해 적막하기까지 한 이 작은 마을이 지난 2026년 3월 14일과 15일, 양일간 생동감 넘치는 금속음과 활기찬 목소리로 가득 찼습니다. 잠자던 마을을 깨운 건 다름 아닌 '공동체'의 힘이었습니다. 마을 주민들의 쉼터이자 귀한 손님을 맞이하는 펜션 옆 빈터에, 우리 할아버지와 아버지가 쓰던 낡은 농기구들을 모아둘 '옛날 농기구 전시장'을 세우기 위해 마을의 '어벤저스'가 집결했기 때문입니다. 이름하여 양곡리 '어벤저스'. 이들은 평소에는 논밭에서 흙을 만지며 묵묵히 각자의 삶을 일구는 평범한 농부이자 이웃입니다. 하지만 마을 일에는 약속이라도 한 듯 낡은 작업복을 갖춰 입고 현장으로 모여듭니다. 이번 공사는 사라져가는 농촌의 유산을 지키기 위해 공터에 지붕을 올리고 전시 구조물을 세우는 대공사였습니다. 전문가를 불러도 족히 일주일은 걸릴 규모였지만, 양곡리 주민들에겐 불가능이란 없었습니다. 그 복잡한 공정의 중심에는 이장님의 리더십이 빛났습니다. 도면도 없이 머릿속에 설계도를 그린 듯, 이장님은 복잡한 작업 속에서도 누가 어디에서 무엇을 해야 할지를 정확히 짚어냈습니다. 주민들은 그 명쾌한 지시와 서로에 대한 깊은 신뢰를 바탕으로, 마치 정밀하게 설계된 기계의 톱니바퀴처럼 일사불란하게 움직이기 시작했습니다. 60평 지붕 아래 담긴 마을의 역사와 재능 기부 전시장이 들어설 부지의 지붕 면적은 약 60평(약 198㎡)에 달했습니다. 철골을 새로 세워 뼈대를 잡고, 그 위에 지붕재를 씌워 비바람으로부터 낡은 농기구들을 보호할 수 있는 튼튼한 집을 만드는 작업이 이어졌습니다. 게다가 전시물들을 돋보이게 할 전기 배선까지 새로 깔아야 하는 고난도의 공정이 병행되었습니다. 일반적인 공사 현장이라면 수천만 원의 견적서가 날아왔을 법한 일이지만, 이번 양곡리의 공사는 '최소 비용'으로 '최대의 가치'를 일궈냈습니다. 그 비결은 주민들의 '재능 기부'였습니다. 마을 안에 숨어있던 용접 전문가, 전기 기술자, 목수들이 제 일처럼 달려들었습니다. 자본의 논리나 시장의 가격표로는 도저히 설명할 수 없는, 오직 끈끈한 공동체만이 보여줄 수 있는 '협동 경제'의 살아있는 현장이었습니다. 열 명 남짓한 주민들이 쏟아낸 땀방울 덕분에, 60평의 지붕은 단 이틀 만에 웅장한 위용을 갖추고 농기구들을 맞이할 준비를 마쳤습니다. 기술자의 손발이 된 잡부, 그리고 부엌의 어벤저스 농막 생활을 하며 양곡리의 일원으로 살아가는 저 역시 이번 작업에 '잡부'라는 이름으로 동참했습니다. 전문 기술자들의 뒤편에서 무거운 자재를 나르고, 현장의 잔해를 부지런히 치우며, 그들이 필요로 하는 공구를 제때 건네주는 역할이었습니다. 기술자가 높은 곳에서 아찔한 불꽃을 튀기며 용접봉을 휘두를 때, 아래에서 지지대를 단단히 받쳐주는 잡부의 조력이 없다면 공정은 순식간에 멈추고 맙니다. 잡부는 단순히 보조자가 아니라 전체 공정의 흐름을 읽는 ‘현장의 윤활유’였습니다. 하지만 현장의 열기를 지탱해 준 또 다른 주인공들이 있었습니다. 바로 점심 식사를 준비해 준 마을 부녀회 회원들입니다. 밖에서 망치질 소리가 울려 퍼질 때, 부엌에서는 그에 못지않게 경쾌한 칼질 소리가 이어졌습니다. 부녀회 어머니들은 이른 아침부터 장을 봐오고, 솥뚜껑만 한 냄비에 정성을 가득 담아 국을 끓여냈습니다. 땀에 젖어 내려온 작업자들에게 내어준 갓 지은 밥과 김이 모락모락 나는 고기반찬, 그리고 직접 담근 아삭한 김치는 단순한 음식이 아니었습니다. 그것은 고된 노동을 위로하는 따뜻한 응원이었고, 멈췄던 기운을 솟게 하는 강력한 '밥심'이었습니다. "많이들 들어요, 힘 써야지!"라며 투박하게 건네는 말 한마디에 현장의 피로는 눈 녹듯 사라졌습니다. 지붕을 올린 것이 기술자의 손이었다면, 그 손에 힘을 불어넣은 것은 부녀회의 정성스러운 손맛이었습니다. 기억을 보관하는 공간, 미래를 비추는 등대 작업이 진행될수록 기술자와 잡부, 그리고 부녀회의 경계는 점차 희미해졌습니다. 서로가 서로의 안전을 살피고, 힘에 부쳐 숨을 몰아쉬는 이가 있으면 말없이 다가가 어깨를 내어주었습니다. 마지막 전등이 환하게 켜지고, 새롭게 단장된 지붕을 바라보는 주민들의 얼굴에는 피로감보다 깊은 자부심이 역력했습니다. 내 손으로 직접 세우고, 내 이웃이 지어준 밥으로 힘을 내어 만든 마을의 전시장. 이것은 단순한 건축 행위를 넘어, 농촌의 인구가 줄어들고 고령화가 진행되는 현실 속에서 '우리의 뿌리를 잊지 않겠다'는 강력한 의지의 표명이기도 했습니다. 이제 이곳은 단순히 낡은 도구를 모아둔 창고가 아니라, 세대와 세대를 잇고 마을의 자긍심을 일깨우는 교육의 장이자 화합의 상징이 될 것입니다. 양곡리가 가르쳐준 것들 양곡리에서의 뜨거웠던 이틀은 제게 묵직한 질문을 던집니다. "당신은 당신이 속한 공동체에서 어떤 역할을 하고 있는가?" 우리는 모두 각자의 삶이라는 현장에서 때로는 빛나는 기술자로, 때로는 묵묵히 뒤를 받치는 잡부로, 혹은 누군가를 위해 정성껏 밥을 짓는 이로 살아갑니다. 중요한 것은 그 역할에 매겨진 높낮이가 아닙니다. 우리가 하나의 목표를 향해 얼마나 진실하게 마음을 모으고, 얼마나 긴밀하게 연결되어 있느냐는 점입니다. 농기구 전시장이라는 '기억의 집'을 짓기 위해 모였던 양곡리 어벤저스의 협동심과 부녀회의 헌신은, 각자도생의 시대에 우리가 되찾아야 할 가장 소중한 가치가 무엇인지 똑똑히 보여주었습니다. 낡은 농기구에 쌓인 먼지를 털어내고 새 집을 마련해주었듯, 우리 마음속에 잠자고 있던 공동체의 가치도 다시금 빛을 발하길 소망합니다. 오늘 당신 곁에 있는 이웃에게 따뜻한 눈인사 한 번 건네보는 건 어떨까요? 그 작은 연결이 모여 우리 공동체를 지탱하는 가장 튼튼한 지붕이 될 것입니다.

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• [퓨처 Eyes(106)] 스위스 로잔 공대, 젤리로 20배 강한 금속 만드는 3D 프린팅 신기술 개발

  말랑말랑한 젤리로 단단한 금속 부품을 만드는 공상과학 영화에서나 볼 법한 기술이 현실로 다가왔다. 스펀지처럼 말랑한 하이드로젤을 이용해 기존보다 20배나 강한 압력을 견디는 금속 부품을 만드는 3D 프린팅 신기술을 스위스 로잔 연방 공과대학교(EPFL) 연구진이 개발했다. 이들은 재료를 선택한 뒤 인쇄하던 기존의 틀을 깨고, 먼저 젤리 형태의 '틀'을 인쇄한 뒤 원하는 금속이나 세라믹을 '성장'시키는 혁신적인 공정으로 재료 공학의 새로운 지평을 열었다. 이 기술은 미래 에너지, 의료, 센서 같은 첨단 산업의 판도를 바꿀 핵심 기술로 주목받는다. 젤리로 틀 만들고 금속 채우는 '역발상' 기존 금속 3D 프린팅 기술은 흔히 '건포도 빵' 만드는 과정에 비유한다. 밀가루 반죽(레진)에 건포도(금속 분말)를 미리 섞은 뒤, 빵 모양을 만들며 레이저로 굳히는 방식이다. 하지만 이 방식은 반죽에 건포도를 너무 많이 넣으면 빵이 제대로 부풀지 않고 부서지듯, 금속 함량을 높이는 데 한계가 명확했다. 또한, 주로 폴리머 소재에 한정되며, 이렇게 만든 금속·세라믹 소재는 내부가 다공성이어서 강도가 약했다. 무엇보다 굳히는 과정에서 부피가 60%에서 많게는 90%까지 줄어, 10cm짜리 부품이 1~4cm 크기로 쪼그라드는 심각한 수축 문제도 안고 있었다. 이렇게 엄청난 수축률은 비현실적으로 큰 초기 모형을 요구할 뿐 아니라, 완성품에 심각한 뒤틀림(warping) 현상을 동반해 정밀 부품 제작의 가장 큰 걸림돌이었다. EPFL 연구진은 이 문제를 풀기 위해 완전히 새로운 접근법을 고안했다. 건포도 빵 대신, 먼저 아무것도 넣지 않은 '스펀지 케이크'를 굽는다는 역발상이다. 여기서 스펀지 케이크 역할을 하는 것이 바로 하이드로젤(hydrogel)이다. 연구진은 먼저 표준 '액조 광중합(vat photopolymerisation)' 3D 프린팅 기술로 빛에 반응하는 하이드로젤을 원하는 모양의 3차원 지지체(scaffold)로 만들었다. 지지체란 건축 현장의 '비계'나 우리 몸의 '뼈대'처럼 전체 구조를 받치는 틀을 뜻한다. 이렇게 완성한 말랑한 하이드로젤 지지체를 원하는 금속 성분이 녹아있는 특별한 용액, 즉 금속염 용액에 푹 담근다. 연구에 따르면 섭씨 65도 용액에서 60분간 담가두는 과정을 거친다. 그러면 스펀지가 물을 빨아들이듯 하이드로젤 지지체 전체에 금속염이 고르고 깊숙하게 스며든다. 구체적으로 철(Fe³⁺), 은(Ag⁺), 구리(Cu²⁺) 같은 금속 이온이 녹아있는 용액에 담그면, 금속 이온들이 하이드로젤 내부의 빈 공간과 고분자 사슬 사이로 균일하게 퍼진다. 이후 침전제를 써서 화학적 침전(coprecipitation) 반응으로 이 이온들을 금속 나노입자나 금속 산화물 입자로 바꾼다. 이 과정의 반응 속도, 온도, pH 등을 조절해 입자의 크기와 분산을 정밀하게 제어할 수 있다. 연구진은 이 '담그고 바꾸는' 주입-침전 과정을 5번에서 10번 반복해 지지체 내부의 금속 함량을 원하는 만큼 매우 촘촘하게 높였다. 마지막으로, 금속을 가득 품은 하이드로젤을 고온의 용광로에서 열처리하면 스펀지 케이크에 해당하는 유기물(하이드로젤)은 모두 태워 없애고, 그 안에 자리 잡고 있던 금속 나노입자들이 서로 엉겨 붙어 순수한 금속 구조물만 남긴다. 이 과정을 소결(sintering)이라 부르며, 작은 입자들이 서로 융합해 고밀도의 단단한 구조를 만드는 원리다. 강도 20배 높이고 뒤틀림 문제 해결 이 새로운 공정으로 만든 금속 구조물은 성능이 획기적으로 향상됐다. 이 연구의 제1 저자인 이밍 지 박사과정생은 "우리가 만든 소재는 기존 방법으로 생산한 것과 비교해 20배 더 강한 압력을 견딜 수 있다"고 밝혔다. 강도뿐 아니라 정밀도 문제도 해결했다. 그는 "수축률 역시 기존의 60~90%가 아닌, 20%에 불과했다"고 강조했다. 무엇보다 완성된 구조물이 열처리 뒤에도 뒤틀림 없이 거의 평평한 상태를 유지했다. 연구팀은 이 기술의 우수성을 증명하려고 철, 은, 구리 같은 다양한 금속으로 자이로이드(gyroid)라는 특수한 구조를 만들었다. 자이로이드는 산호나 해면처럼 매우 복잡하게 얽힌 3차원 격자 구조로, 가벼우면서도 모든 방향에서 가해지는 힘을 효과적으로 분산시켜 구조적 안정성이 매우 높다. '선 제작, 후 결정'…3D 프린팅 패러다임 전환 이번 연구는 3D 프린팅의 생각의 틀을 바꾸는 중요한 뜻을 지닌다. 스위스 로잔 연방 공과대학교(EPFL) 재료화학제조연구소의 대릴 이(Daryl Yee) 책임자는 "우리 연구는 접근하기 쉽고 저렴한 3D 프린팅 공정으로 고품질 금속 및 세라믹을 만들 수 있게 할 뿐 아니라, 3D 프린팅 전에 재료를 선택하는 것이 아니라 프린팅 뒤에 선택하는 적층 제조의 새로운 길을 제시한다"고 말했다. 즉, 값싼 하이드로젤로 수많은 '틀'을 미리 만들어 둔 뒤, 필요에 따라 어떤 틀은 금으로, 어떤 틀은 의료용 티타늄으로, 또 다른 틀은 특수 세라믹으로 바꿀 수 있는 '맞춤형 후처리'가 가능하다. 이 방식은 단순히 재료 선택의 순서를 바꾸는 데 그치지 않는다. 하나의 하이드로젤 출력물에 철, 은, 세라믹 등 전혀 다른 재료를 필요에 따라 선택적으로 적용하는 길을 열었다는 점에서 더욱 혁신적이다. 시제품 제작, 맞춤형 신소재 개발, 나아가 재활용 측면에서도 큰 잠재력을 보여준다. 첨단 부품부터 기능성 소재까지…무한한 가능성 이 기술은 강력함, 가벼움, 복잡한 설계라는 세 마리 토끼를 동시에 잡아야 하는 여러 첨단 분야에서 무한한 가능성을 보여준다. 단순한 격자 구조를 넘어, 실제 산업 부품 제작으로 그 가능성이 넓어졌다. 실제로 연구진은 이 기술로 머리카락 몇 올 두께의 아주 작은 평면 철제 기어(gear)와 혈관 내부에 삽입하는 관 모양의 스텐트(stent)를 만드는 데 성공했다. 실제 산업 현장에서 요구하는 정밀 부품을 만들 수 있다는 잠재력을 증명한 셈이다. 연구진은 여기서 한 걸음 더 나아가, 구조적 역할을 넘어 기능성을 갖춘 소재 제작에도 성공했다. 강력한 자석의 일종인 스트론튬 헥사페라이트(Strontium Hexaferrite, SrFe₁₂O₁₉)라는 세라믹으로 자이로이드 구조를 만든 뒤, 산화철 가루를 뿌려 그 주위에 형성된 자기장을 눈으로 보여주는 데 성공했다. 이로써 앞으로 고성능 모터나 데이터 저장 장치 같은 기능성 부품을 제작할 길도 열렸다. 다만 이 기술이 산업계에 널리 퍼지기까지 풀어야 할 과제도 남아있다. 금속 함량을 높이려고 주입과 침전 과정을 여러 차례 반복해야 하므로 전체 공정 시간이 기존 방식에 견줘 길다. 연구진은 이 문제를 풀기 위해 현재 자동화 로봇을 도입해 주입과 세척 단계를 서두르는 연구를 진행하고 있으며, 가까운 미래에 소재의 밀도를 더욱 높이면서도 처리 시간을 줄일 수 있을 것으로 기대한다. 국제 저명 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 발표된 이번 연구는 저렴한 하이드로젤과 간단한 후처리 공정으로 기존의 값비싼 장비와 복잡한 공정으로만 가능했던 고성능·고밀도 금속 및 세라믹 부품 제작의 대중화를 앞당겼다는 평을 얻었다. 젤리에서 강철을 뽑아내는 현대판 연금술이 미래 산업의 지도를 어떻게 바꿀지, 앞으로 자동화 공정 최적화를 통해 실용화의 문턱을 넘을 수 있을지 이목이 집중되고 있다.

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  • 퓨처 Eyes

  2025-10-16 14:30:37

• [퓨처 Eyes(105)] 막스 플랑크 연구소, 노화와 만성 염증의 연결고리 규명

  독일 쾰른의 막스 플랑크 노화생물학 연구소 연구팀이 나이가 들면서 만성 염증이 늘어나는 핵심 분자 과정을 규명했다. 우리 몸의 세포 하나하나에서 에너지를 만드는 '에너지 공장' 역할을 하는 미토콘드리아가 복제 과정에서 오류를 일으킨 '결함 DNA'를 세포질로 방출해 염증 반응을 촉발하는 현상을 최초로 분자 수준에서 확인한 것이다. 특이하게도 미토콘드리아는 세포의 중심 설계도(핵 DNA)와는 다른, 자신만의 독자적인 DNA(mtDNA)를 가지고 있다. 이번 연구는 이 mtDNA 복제와 수선을 조절하는 핵심 효소 'MGME1'이 손상될 때, 선천 면역 신호체계를 맡은 'cGAS–STING–TBK1 경로'가 비정상으로 활성화해 조직 노화와 만성 염증을 재촉한다는 사실을 명확히 밝혔다. 이번 연구는 노년기 건강을 위협하는 여러 질병의 근본 원인을 이해하고 새로운 치료 전략을 모색하는 중요한 실마리를 제공할 전망이다. 해당 연구 결과는 '미토콘드리아 DNA로의 리보뉴클레오타이드 편입이 염증을 유발한다(Ribonucleotide incorporation into mitochondrial DNA drives inflammation)'는 제목으로 세계적인 과학 저널 '네이처(Nature)' 최신호에 실렸다. 세포 구성 요소의 미세한 균열, 노화의 시작 기대 수명이 늘면서 인류는 전례 없는 장수를 누리고 있지만, 이는 신체의 생물학적 구조가 더 오랜 시간 작동하며 각종 스트레스와 손상에 노출된다는 뜻이다. 특히 노년기에 접어들면 뚜렷한 원인 없이 이어지는 만성 염증이 건강을 위협하는 주된 요인이다. 과학계는 이 현상의 배후를 추적해 왔으며, 이번 발견은 그중 가장 유력한 원인으로 세포 소기관인 미토콘드리아를 지목했다. 세포가 정상 기능을 하려면 RNA와 DNA의 구성 요소인 리보뉴클레오타이드(rNTP)와 디옥시리보뉴클레오타이드(dNTP)의 정교한 균형이 필수다. DNA라는 집을 짓는 과정에 비유하면, dNTP는 설계도에 맞는 정확한 규격의 벽돌이고, rNTP는 모양은 비슷하지만 RNA를 만들 때 쓰는 다른 종류의 벽돌과 같다. 세포의 주 에너지원인 ATP나 신호 전달에 중요한 GTP 등이 바로 이 rNTP에 속하며, dNTP는 DNA 중합효소가 새로운 DNA 가닥을 만들거나 수선하는 데 쓰는 재료다. 과학계는 이 두 벽돌의 공급 불균형이 어떻게 mtDNA라는 집을 부실하게 만들고 노화에 영향을 미치는지에 대한 해답을 찾아왔다. '결함 DNA'의 탄생…미토콘드리아의 치명적 오류 미토콘드리아는 독립적으로 자신의 DNA(mtDNA)를 복제한다. 연구팀은 이 과정에서 생기는 문제가 만성 염증의 도화선이 된다는 가설을 세우고, 그 핵심 원인을 mtDNA 복제 과정에서 불필요한 DNA 조각을 제거하는 효소인 'MGME1'에서 찾았다. 이 효소는 DNA 복제 현장에서 잘못 사용된 부품이나 부스러기를 치우는 '품질 관리 감독관'과 같은 역할을 한다. 분석 결과, 이 감독관(MGME1)의 기능이 떨어지면 세포 내에 써야 할 벽돌(dNTP)은 부족해지고 엉뚱한 벽돌(rNTP)만 많아지는 불균형이 생겼다. 이러한 불균형은 MGME1 결핍뿐 아니라, 다른 미토콘드리아 효소인 YME1L의 손실이나 항암제 성분인 5-플루오로우라실 노출 같은 다른 스트레스 상황에서도 비슷하게 나타났다. 결국 미토콘드리아는 급한 대로 엉뚱한 벽돌(rNTP)을 가져다 mtDNA를 만들었고, 그 결과 구조가 불안정한 '부실공사 DNA'가 탄생했다. 미토콘드리아는 스스로를 보호하기 위해 이 '불완전한 복제본'을 집 밖, 즉 세포질로 내다 버렸다. 실제로 방사선 조사나 약물로 노화를 유도한 인간의 세포와 노화한 쥐의 여러 조직에서 젊은 조직보다 월등히 높은 rNTP/dNTP 비율이 나타났다. 면역계의 오작동, 단기 방어가 만성 공격으로 우리 몸은 세포질로 방출된 결함 mtDNA를 '침입자'로 인식한다. 그 결과, 마치 바이러스가 침입했을 때처럼 세포의 '비상경보 시스템' 역할을 하는 cGAS–STING–TBK1 경로를 강력하게 자극한다. 원래 미토콘드리아 안에 있어야 할 mtDNA 조각이 집 밖에 돌아다니자, 우리 몸의 면역계는 이를 바이러스의 침입으로 오해하고 경보를 울리기 시작하는 것이다. 이 경보 시스템은 본래 외부 감염에 맞서는 단기 방어 체계지만, 결함 mtDNA가 계속 밖으로 나오면서 경보가 멈추지 않으면 오히려 우리 몸을 공격하는 만성 염증으로 바뀐다. 이렇게 만성 염증 상태에 빠진 노화 세포는 주변 세포들에게까지 "위험하다"는 신호를 계속 보내는 분비 표현형(secretory phenotype)을 띤다. 이는 마치 한 집이 계속 비상벨을 울려 온 동네를 불안하게 만드는 것처럼, 주변 세포들까지 염증 상태로 만드는 현상이다. 이러한 만성 염증은 주요 장기의 기능을 떨어뜨리며, 특정 유형의 암, 알츠하이머병 같은 신경퇴행성 질환의 발생 위험을 높이는 핵심 동인으로 꼽힌다. 새로운 치료 전략의 부상…'미토콘드리아 쓰레기' 제어 이번 발견은 새로운 치료법의 가능성을 보여준다. 연구팀은 SAMHD1 효소를 억제하거나 디옥시리보뉴클레오사이드를 직접 보충해 세포 내 올바른 벽돌(dNTP) 재고를 인위적으로 높이면, mtDNA 부실공사가 줄고 염증 반응도 완화된다는 사실을 실험으로 증명했다. 아직 mtDNA에는 자체적인 벽돌 재고 관리 시스템이 밝혀지지 않았지만, 과학 기술로 이를 인위적으로 조절할 길이 열린 셈이다. mtDNA 내 '뉴클레오타이드 균형'을 조절하여 염증의 근원을 차단하는, 이른바 '미토콘드리아 쓰레기(Mitochondrial Trash)' 제어 기술이 건강 수명, 나아가 인간의 전체 수명 연장의 중요한 돌파구가 될 전망이다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-10-09 11:33:40

• [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.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-10-02 13:03:29

• [퓨처 Eyes(103)] 英·中 공동 연구팀, 식물 뿌리 '굴중성' 비밀 밝혔다

  식물의 뿌리가 어떻게 중력을 인지하고 땅속 깊이 파고드는지에 대한 오랜 수수께끼가 풀렸다. 영국과 중국 공동 연구진이 식물 호르몬 '옥신(auxin)'이 뿌리의 특정 부위 세포 성장을 억제하는 동시에 다른 부위의 성장은 유지시켜 중력 방향으로 휘어지게 만드는 핵심 분자 메커니즘을 규명했다. 영국 노팅엄 대학교 생명과학부와 중국 상하이 교통대학교 공동 연구팀은 옥신이 'OsILA1'으로 알려진 특정 키나아제(kinase) 효소를 통해 뿌리 아래쪽 세포벽을 단단하게 만들어 성장을 막는다는 사실을 밝혀내고, 관련 연구 결과를 세계적인 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 발표했다. 이번 발견은 식물이 토양 속 장애물을 만나더라도 다시 아래 방향으로 성장할 수 있는 생명력의 비밀을 분자 수준에서 풀어낸 성과로 평가된다. 옥신의 역설, 성장 촉진과 억제를 동시에 식물의 뿌리가 중력 방향을 따라 자라는 현상을 '굴중성(gravitropism)'이라고 한다. 쉽게 말해, 식물이 나침반 없이도 '아래'가 어디인지 알고 그쪽으로 뿌리를 뻗는 능력이다. 굴중성은 식물이 땅속 깊이 뿌리를 내려 안정적으로 몸을 지지하고, 물과 영양분을 효율적으로 흡수하기 위한 필수적인 생존 전략이다. 과학계는 오래전부터 식물 성장 호르몬인 옥신이 굴중성 과정에서 핵심적인 역할을 한다는 사실을 알고 있었다. 중력 자극을 받으면 뿌리 끝에서는 옥신이 아래쪽으로 몰리게 되고, 이로 인해 위쪽과 아래쪽 세포의 성장 속도에 차이가 생겨 뿌리가 휘어진다는 것이 기본 원리였다. 하지만 옥신이 어떻게 뿌리 위쪽 세포의 성장은 촉진하면서, 동시에 아래쪽 세포의 성장은 억제하는지에 대한 구체적인 기작은 오랫동안 베일에 싸여 있었다. 하나의 물질이 어떤 세포에는 '더 자라라'는 명령을 내리면서, 바로 옆 다른 세포에는 '성장을 멈춰라'는 정반대 명령을 내리는 셈이어서 과학자들에게는 큰 수수께끼였다. 세포벽 강화하는 핵심 효소 'OsILA1' 규명 연구팀은 이번 연구를 통해 옥신의 이중적 역할을 명확히 설명했다. 연구 결과에 따르면, 벼(rice)의 뿌리 끝 아래쪽에 축적된 옥신은 OsILA1 키나아제를 활성화하는 신호를 보낸다. 키나아제는 세포 안에서 특정 단백질에 인산(P)을 붙여 그 단백질의 스위치를 켜거나 끄는 역할을 하는 중요한 효소다. 이 신호를 받은 세포는 셀룰로스(cellulose)와 리그닌(lignin) 같은 세포벽 구성 요소의 생합성을 촉진해 기존보다 훨씬 더 견고하고 단단한 세포벽을 만든다. 셀룰로스는 식물 세포벽의 뼈대를 이루는 단단한 섬유소이며, 리그닌은 이 뼈대를 더욱 견고하게 만드는 접착제와 같은 역할을 한다. 이렇게 물리적으로 강화된 세포벽은 세포가 더 이상 길어지는 것(신장)을 막는 족쇄 역할을 한다. 반면, 옥신 농도가 상대적으로 낮은 뿌리 위쪽 세포에서는 이러한 세포벽 강화 과정이 일어나지 않는다. 따라서 위쪽 세포들은 정상적으로 신장하며 계속 자라나는 반면, 아래쪽 세포들은 성장을 멈추게 된다. 이러한 비대칭적인 성장 속도 차이가 결국 뿌리 전체가 아래쪽으로 구부러지게 만드는 힘으로 작용하는 것이다. 연구팀은 유전자를 조작해 OsILA1 효소가 제대로 작동하지 못하는 돌연변이 벼를 만들어 실험했다. 그 결과, 이 벼는 뿌리가 중력에 잘 반응하지 못하고 세포벽도 약해져, OsILA1이 뿌리의 방향을 결정하는 핵심 스위치임을 증명했다. 이번 연구를 공동으로 이끈 노팅엄 대학교 생명과학부의 라훌 보살레 부교수는 "지금까지 옥신이 어떻게 뿌리 아래쪽 세포의 팽창을 억제하는지는 불분명했다"며 "우리 연구는 옥신이 세포벽 생합성을 촉진해 아래쪽 세포벽을 강화함으로써 성장을 막는다는 것을 보여줌으로써 이 오랜 의문을 해결했다. 이 이중 메커니즘은 세포 신장을 촉진하고 억제하는 옥신의 상반돼 보이는 역할을 설명해준다"고 밝혔다. 중력과 가뭄, 환경 신호에 반응하는 뿌리의 지능 이번 성과는 가뭄을 감지하는 호르몬으로 알려진 앱시스산(ABA)이 옥신 수치에 영향을 주어 뿌리의 성장 각도를 조절한다는 연구팀의 선행 연구와도 맥을 같이한다. 두 연구를 종합하면, 식물의 뿌리는 중력, 수분 등 다양한 외부 환경 신호를 호르몬 네트워크를 통해 통합적으로 감지하고, 토양 탐색과 자원 획득을 최적화하는 뿌리 구조를 형성하는 정교한 적응 시스템을 갖추고 있음을 알 수 있다. 보살레 박사는 "우리는 옥신이 뿌리 굴중성에 중요하다는 사실은 이미 알고 있었지만, 오랫동안 옥신의 하위 신호 전달 과정에서 무엇이 작용하는지는 알지 못했다"며 "이번 새로운 연구에서 밝혀낸 것이 바로 그것이며, 이는 뿌리 시스템의 작동 방식을 근본적으로 이해하는 데 중요하다"고 연구의 의의를 강조했다. 기초 과학에서 미래 농업으로…슈퍼 작물 개발 기대 연구팀은 이번 발견이 미래 농업 기술에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대한다. 옥신의 작용 원리를 상세히 이해함으로써, 척박하거나 단단한 토양에서도 뿌리를 더 깊고 넓게 뻗을 수 있는 품종을 개발할 길이 열렸기 때문이다. 예를 들어, 토양이 단단한 지역에서는 뿌리가 이를 감지하고 더 강하게 뚫고 나갈 수 있도록 유전자를 조절하거나, 가뭄이 잦은 곳에서는 물을 찾아 더 깊이 파고드는 뿌리 시스템을 갖도록 개량할 수 있다. 궁극적으로 가뭄, 다져진 토양, 영양 부족 환경에 대한 작물의 저항성을 높여 농업 생산성과 지속가능성을 향상시키는 데 기여할 수 있다. 보살레 박사는 "호르몬의 역할을 이렇게 상세하게 이해하면 스트레스에 강하고 토양 속 장애물을 극복할 수 있는 작물을 공학적으로 개발할 가능성이 열린다"고 전망했다. 기후 변화로 인한 환경 스트레스가 심화하는 상황에서, 이러한 기초 연구는 전 세계 식량 생산을 안정적으로 확보하는 데 더욱 중요해질 것이다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-09-25 13:15:08

• [퓨처 Eyes(102)] 프랑스 몽펠리에대, '종간 복제' 개미 생식 전략 세계 최초 규명

  자연의 법칙을 거스르는 듯한 기이한 생존 전략이 개미 세계에서 발견됐다. 한 여왕개미가 자신의 종과 전혀 다른 종, 두 종류의 자손(잡종 일개미)을 낳는다는 사실이 밝혀지면서 기초 생물학을 송두리째 뒤엎고 있다. 이는 마치 한 어미가 낳은 알에서 사자와 호랑이가 각각 태어나는 것과 같은, 기존 생물학의 상식을 근본부터 뒤흔드는 현상이다. 이 놀라운 발견은 사라진 한 개미 종의 행방을 좇던 프랑스 몽펠리에대 연구팀의 끈질긴 추적 끝에 드러났으며, 벨기에 프리대 블뤼셀의 데니스 포니에 박사는 이를 두고 "종의 경계가 허물어진 현상으로, 생물학 규칙을 새로 쓰는 순간"이라고 평가했다. 사라진 아비, 1000km 밖에서 발견된 잡종 일개미의 비밀 이번 연구의 발단은 지중해에서 발견된 한 무리의 '잡종' 개미였다. 예비 유전자 자료 분석 결과, 이베리아 수확개미(Messor ibericus)가 다른 종인 메소르 스트룩토르(Messor structor)와 교배해 잡종 일개미를 만들고 있다는 강력한 증거가 나왔다. 하지만 여기에는 풀 수 없는 모순이 있었다. 잡종 군체가 발견된 이탈리아 시칠리아섬은 교배 상대인 메소르 스트룩토르의 가장 가까운 서식지에서 무려 1000km나 떨어져 있었기 때문이다. 이 연구를 이끈 프랑스 몽펠리에 대학교의 진화생물학자 조나탕 로미기에 박사는 "우리는 이 종에 매우 특이한 점이 있다는 강한 의심을 품었지만, 솔직히 말해 그것이 얼마나 기이할지는 상상조차 하지 못했다"라며 "바로 이 역설 때문에 우리는 이 사례를 더 면밀히 조사하게 됐다"라고 말했다. 상식으로는 불가능한 이 상황은 연구팀을 더 깊은 미스터리의 세계로 이끌었다. 연구팀은 이 수수께끼를 풀기 위해 5년이라는 긴 시간 동안 유럽 전역의 120개 이상 개미 군체를 연구하고, 수백 마리 개미의 유전체(게놈)를 정밀 분석하는 대규모 연구에 착수했다. 그리고 마침내 실험실에서 한 여왕개미가 낳은 알에서 털이 많은 종과 털이 거의 없는 종, 즉 두 다른 종의 개미가 부화하는 것을 지켜보며 '종간 복제'라는 큰 충격을 주는 진실과 마주했다. 생존 위한 기묘한 해법, 다른 종의 정자를 '가축화'하다 심층 분석 결과, 이베리아 수확개미 여왕은 필요에 따라 전혀 다른 방식으로 알을 발달시키는 능력을 갖게 된 것으로 밝혀졌다. 여왕개미의 번식 전략은 크게 두 갈래로 나뉜다. 첫째는 종족 보존을 위한 길이다. 미래에 자신의 대를 이을 새로운 여왕개미를 생산해야 할 때, 여왕은 같은 종의 수컷과 교미하여 '순수 혈통'의 이베리아 수확개미 여왕을 낳는다. 이는 일반 생물의 번식 방법과 같다. 둘째는 군체 유지를 위한 길이다. 군체의 노동력을 책임질 일개미가 필요할 때, 여왕은 다른 종인 메소르 스트룩토르의 정자를 이용해 수정란을 만든다. 이렇게 태어난 자손은 두 종의 유전자가 섞인 '잡종' 암컷 일개미가 되며, 이들이 군체 전체의 99%를 차지하는 핵심 노동력이 된다. 두 종은 본래 같은 종이었으나 500만 년 전에 분화했다. 놀라운 사실은 이베리아 수확개미 여왕이 진화 과정에서 스스로 일개미를 생산하는 능력을 상실했다는 점이다. 연구진은 여왕과 일개미 유전자 간의 이기적 상충 관계에서 그 원인을 찾는다. 로미기에 박사는 이메일에서 "우리는 이것이 여왕과 유충 사이의 진화 갈등에서 비롯된 것으로 의심한다"라며 "소위 '이기적' 유전 요소가 다음 세대로의 전달을 보장하기 위해 유충의 발달을 여왕이 되는 쪽으로 치우치게 만든다(여왕은 번식하지만 일개미는 대부분 불임이기 때문)"라고 썼다. 결국 자신의 노동력을 스스로 만들 수 없게 된 여왕은 생존을 위해 다른 종의 힘을 빌리는, 즉 '정자 기생'이라는 극단적인 선택을 할 수밖에 없게 된 것이다. 이베리아 수확개미 여왕, 다른 종 수컷 정자 복제해 '성 가축화' 하지만 다른 종의 수컷을 끊임없이 찾아다니는 것은 매우 비효율적이고 불안정한 방식이다. 이베리아 수확개미는 이 문제에 대한 상상을 초월하는 해법을 진화시켰다. 바로 다른 종 수컷의 정자를 '복제'하여 필요할 때마다 꺼내 쓰는 것이다. 연구팀은 이 전례 없는 현상을 동물계 최초의 사례로 기록될 '성 가축화(sexual domestication)'라고 이름 붙였다. 로미기에 박사는 "인류가 가축을 길들인 것과 마찬가지로, 그들은 한때 야생에서 이용했던 이 수컷들의 번식을 결국 통제하게 된 것"이라며 "이러한 수컷의 가축화는 다른 종 수컷의 정자만으로 그를 복제할 수 있는 능력을 통해 가능해졌다"라고 말했다. 이 복제 과정의 핵심은 '웅성생식(androgenesis)', 즉 유전 물질이 수컷에게서만 오는 번식 방식에 있다. 여왕개미는 자신의 몸 안에 저장해 둔 메소르 스트룩토르의 정자를 이용해 수컷을 복제할 때, 자신의 유전 정보가 담긴 핵 DNA를 알에서 스스로 제거한다. 껍데기만 남은 알에 정자의 DNA가 들어가 발달하면서, 유전자로 볼 때 아비와 거의 동일한 복제 수컷이 태어나는 것이다. 이렇게 태어난 복제 수컷은 털이 거의 없는 메소르 스트룩토르의 외형을 그대로 가졌지만, 엄밀히 말해 자연 상태의 메소르 스트룩토르와는 유전 면에서 다르다. 세포핵 DNA는 아버지의 복제본이지만, 세포 기관인 미토콘드리아 DNA는 어미인 이베리아 수확개미의 것을 미량 물려받기 때문이다. 이처럼 자신의 알을 이용해 다른 종의 유전체를 번식시키는 새로운 생식 방식에 연구팀은 '외종생식(外種生殖, 제노패리티-Xenoparity)'이라는 학술 용어를 붙였다. 로미기에 박사는 "'제노(xeno-)'는 '외래의, 이상한, 다른'을 뜻하고, '-패러스(-parous)'는 '생산하다, 낳다'를 뜻한다"고 설명했다. 진화의 양날의 검, 번영과 멸종의 갈림길 이 독특한 전략은 이베리아 수확개미에게 엄청난 성공을 가져다주었다. 덴마크 코펜하겐 대학교의 야코부스 J. 붐스마 교수는 이 현상을 "자연 선택이 빚어낸 진화에 따른 적응"이라 평가하며, 개미 사회가 만들어낸 독특한 '두 종의 슈퍼오가니즘(superorganism)'이라고 표현했다. 더 강건한 잡종 일개미를 만드는 것은 엄청난 경쟁 우위를 제공했고, 이 덕분에 이베리아 수확개미는 서식지를 지중해 전역으로 광범위하게 확장할 수 있었다. 성가신 짝짓기 상대를 찾아다닐 필요 없이, 안정적으로 강력한 노동력을 확보하고 스스로 번식 파트너까지 만들어내는 완벽한 체계를 구축한 것이다. 하지만 이 영리한 전략에는 치명적인 약점이 숨어있다. 붐스마 교수는 이메일에서 "메소르 스트룩토르의 자연 수컷이 닿을 수 있는 범위를 훨씬 벗어나 퍼져나간 후, 이베리아 수확개미 여왕은 스스로의 힘으로 이 외래 수컷들을 복제하도록 진화했다"라며 "이는 체계를 안정시켰지만, 대부분의 유전 다양성을 잃는 대가를 치렀다. 따라서 길게 보면(수백만 년 후) 이 개미는 멸종할 가능성이 높다(거의 모든 무성생식 종이 그러하듯)"라고 경고했다. 복제에 의존하는 번식은 당장의 생존에는 유리하지만, 환경 변화나 새로운 질병에 대응할 유전의 유연성을 잃게 만들어 종 전체를 위기로 몰아넣을 수 있는 '위험한 도박'인 셈이다. 생물학 교과서를 새로 쓸 발견, 남겨진 과제들 연구팀의 다음 목표는 여왕개미가 어떻게 자신의 유전 물질을 선택적으로 제거하는지, 그 정확한 세포 수준의 원리를 밝히는 것이다. 미국 UC 리버사이드의 제시카 퍼셀 교수는 "암컷 생식 기관에서 일어나는 사건의 정확한 순서와, 여왕이 각 알의 결과(예: 수정란이 일개미가 될 것인가, 아니면 자신의 유전 코드가 제거되어 수컷을 생산할 것인가)를 어느 정도까지 통제할 수 있는지를 알아내는 것은 이 놀라운 체계에서 가능한 많은 앞으로의 연구 방향 중 하나"라고 이메일에서 밝혔다. 이 자연적인 복제 원리를 이해한다면, 다른 종에서 인공으로 복제를 유도하려는 과학 연구에도 중요한 통찰을 제공할 수 있을 것으로 기대한다. 이베리아 수확개미의 기묘한 이야기는 생존을 위한 생명의 경이로운 적응력과 동시에 종의 정의, 생식 장벽, 개별성의 개념에 근본이 되는 질문을 던지며, 기술 면에서는 자연에서 발견된 정자 기반 복제 원리를 인간의 생명과학, 농업, 보존 분야에 응용할 가능성도 열어주고 있다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-09-18 16:38:01

• [퓨처 Eyes(101) ]브룩헤이븐 연구소 '빅뱅 머신', 초기 우주 탐사 준비 완료

  우주 탄생 직후의 '뜨거운 혼돈' 상태를 재현하는 '빅뱅 머신'이 본격적인 탐사를 위한 채비를 마쳤다. 미국 브룩헤이븐 국립연구소의 차세대 검출기 'sPHENIX'가 성능을 검증하는 핵심 시험을 성공적으로 통과하며, 태초의 물질로 알려진 '쿼크-글루온 플라스마(QGP)'의 특성을 정밀하게 재구성할 수 있음을 입증했다. '고에너지 물리학 저널' 최신호에 발표된 논문에 따르면, sPHENIX는 빛의 속도로 금 이온을 충돌시켰을 때 방출되는 입자의 수와 에너지를 정확히 측정하는 데 성공했다. 이 시험의 성공은 sPHENIX가 본격적인 과학 연구에 돌입할 준비가 됐음을 의미한다. '표준 촛불' 시험 통과…탐사 능력 입증 이번에 통과한 시험은 물리학에서 '표준 촛불(Standard Candle)' 테스트로 불린다. 이는 검출기의 정확도를 확인하는 매우 중요한 과정이다. 예를 들어, 우리는 100와트(W) 전구가 항상 같은 밝기를 낸다는 사실을 알고 있다. 만약 멀리 있는 100W 전구가 희미하게 보인다면, 우리는 그 밝기를 기준으로 거리를 계산할 수 있다. 이처럼 '표준 촛불' 시험은 이미 결과가 잘 알려진 입자 충돌을 일으켜, 검출기가 그 결과를 얼마나 정확하게 측정하는지 확인하는 작업이다. 이 시험을 통과해야만 앞으로 미지의 현상을 관측한 데이터 역시 신뢰할 수 있게 된다. 2024년 가을 3주 동안 진행된 이번 시험에서, 연구진은 금(金) 원자에서 전자를 떼어낸 '이온'을 빛의 속도에 가깝게 가속해 충돌시켰다. 그 결과, 이온들이 정면으로 충돌했을 때가 스치듯 비껴간 경우보다 10배 더 많은 하전 입자(전기적 성질을 띤 입자)를 생성했으며, 이 입자들의 에너지 또한 10배 더 강력하다는 예측된 결과를 정확히 측정해냈다. sPHENIX 공동연구단의 일원이자 전 대변인인 군터 롤런드 MIT 물리학과 교수는 "이는 검출기가 설계된 대로 작동한다는 것을 보여준다"며 "마치 10년간 만든 새 망원경을 우주로 보내 첫 사진을 성공적으로 찍은 것과 같다. 완전히 새로운 발견은 아닐지라도, 이제 새로운 과학을 시작할 준비가 됐음을 증명한 것"이라고 평가했다. 이번 논문의 주 저자인 하오런 정 MIT 물리학과 대학원생은 "이 강력한 기반 위에서 sPHENIX는 쿼크-글루온 플라스마 연구를 더 높은 정밀도와 해상도로 발전시킬 것"이라고 덧붙였다. 논문의 저자들은 모두 sPHENIX 공동연구단 소속으로, 이 연구단은 롤런드 교수와 하오렌 정(Hao-Ren Jheng) 연구원을 비롯해 MIT 베이츠 연구 및 공학 센터의 물리학자들을 포함, 전 세계 여러 기관의 과학자 300명 이상으로 구성되어 있다. 우주 태초의 '완벽한 유체'를 찾아서 연구진이 찾으려는 쿼크-글루온 플라스마(QGP)는 대체 무엇일까? 우리 몸을 포함한 세상의 모든 물질은 원자로, 원자는 양성자와 중성자로, 그리고 양성자와 중성자는 더 작은 '쿼크(quark)'라는 기본 입자로 이루어져 있다. 마치 레고 블록(쿼크)들이 모여 장난감 자동차(양성자, 중성자)를 만드는 것과 같다. 이때 '글루온(gluon)'이라는 입자가 강력한 접착제처럼 쿼크들을 단단히 붙잡고 있어 평소에는 절대 떨어지지 않는다. 하지만 우주가 탄생한 빅뱅 직후 수 마이크로초(100만분의 1초) 동안은 상상할 수 없는 초고온·초고압 상태였다. 초기 우주 환경에서는 강력한 접착제도 소용이 없어져, 쿼크와 글루온이 분리된 채 마치 뜨거운 수프(원시 수프)처럼 자유롭게 떠다녔을 것으로 추정된다. 바로 이 상태가 QGP다. QGP가 생성되더라도 그 지속 시간은 단지 10⁻²²초, 즉 약 100분의 1섹스틸리언(1/10²²)초에 불과하다. 이 원시 수프는 약 100분의 1섹스틸리언(1/10²²)초라는 눈 깜짝할 사이보다도 훨씬 짧은 시간 존재하다가, 우주가 빠르게 냉각되면서 다시 뭉쳐 오늘날의 양성자와 중성자를 만들었다. 특히 QGP는 섭씨 수조 도에 달하는 상태에서 점성이 거의 없는 '완벽한 유체(perfect fluid)'처럼 행동했을 것으로 보인다. 이는 물처럼 흐르는 액체라기보다, 수천 마리의 물고기 떼가 한 몸처럼 완벽하게 움직이듯 모든 입자가 저항 없이 일사불란하게 움직이는 상태를 의미한다. 롤런드 교수는 "QGP 자체는 결코 볼 수 없고, 그것이 붕괴하며 남긴 입자 형태의 '재'만 볼 수 있다"면서 "sPHENIX의 목표는 이 입자들을 측정해 순식간에 사라진 QGP의 특성을 재구성하는 것"이라고 설명했다. 무게 1000톤 '빅뱅 머신'의 압도적 성능 이처럼 까다로운 임무를 위해 sPHENIX는 2층집 크기에 무게 1000톤에 달하는 거대한 규모로 제작됐다. 현재는 퇴역한 기존 PHENIX 검출기를 대체해 2021년 설치됐으며, 초당 1만5000건의 입자 충돌을 포착하고 그 잔해를 3차원으로 추적할 수 있다. 검출기의 여러 시스템이 함께 작동하며 sPHENIX는 단일 충돌에서 생성된 입자 폭발을 추적하는 거대한 3D 카메라 역할을 한다. 특히 MIT 베이츠 연구 및 공학 센터가 제작한 핵심 부품 'MVTX'는 측정의 정밀도를 획기적으로 높였다. 25년 여정의 마침표…새로운 시작 예고 현재 sPHENIX는 25년간 우주 초기 비밀을 탐사해 온 상대론적 중이온 충돌기(RHIC)의 마지막 임무를 위한 데이터를 수집하고 있다. RHIC는 이번 가동을 끝으로 운영을 종료하며, 그 뒤를 이어 차세대 '전자-이온 충돌기(Electric-Ion Collider, EIC)'가 임무를 이어받게 된다. MIT 박사후연구원 캐머런 딘은 "sPHENIX의 재미는 이제 시작"이라며 "모든 데이터가 확보되면, 우리는 QGP의 밀도나 서로 다른 입자를 묶는 에너지의 비밀을 풀어줄 '10억분의 1' 확률의 극히 드문 현상을 탐색할 수 있을 것"이라고 기대를 밝혔다. 이 연구는 미국 에너지부 과학실과 국립과학재단의 일부 지원을 받아 수행됐다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-09-11 13:05:21

• [퓨처 Eyes(100)] 中 연구진, 세계 최초 다색 발광 식물 개발⋯'살아있는 램프' 시대 여나

  스스로 빛을 내는 반딧불이나 심해어처럼 자연의 '생물 발광(Bioluminescence)' 현상은 인류의 상상력을 자극해왔다. 스스로 빛을 내는 식물로 가로등을 대체하고 도시를 밝히는 미래는 공상 과학 영화의 단골 소재였다. 최근 중국 과학자들이 유전자를 조작하는 대신, 빛을 저장하는 특수 입자를 식물에 주입해 세계 최초로 다채로운 색상의 빛을 내게 하는 데 성공하며 이러한 상상이 현실에 한 걸음 더 다가섰다. 최근 학술지 '매터(Matter)'에 발표된 이번 연구는 저렴하고 안전한 방식으로 식물을 '살아있는 램프'로 바꿀 수 있는 새로운 길을 열었다는 평가를 받는다. '유전자 변형' 한계 넘은 발상의 전환 과거 과학계는 식물이 빛을 내도록 유전자 자체를 바꾸는 '유전 공학' 기술에 집중했다. 주로 식물성 플랑크톤 등에서 발견되는 생물 발광 유전자를 식물 DNA에 삽입하는 이 방식은 빛이 희미하고 비용이 많이 들었으며, 조작된 유전자가 자연 생태계로 퍼져나갈 수 있는 '유전자 변이'의 위험성을 안고 있었다. 유전 공학의 대안으로 빛을 내는 입자를 주입하는 '소재 공학' 연구 역시 있었지만, 초기 단계에 머물렀다. 반딧불이의 발광 효소인 '루시페레이스'에서 추출한 나노 입자를 사용한 경우, 빛이 약했을 뿐만 아니라 30분 만에 급격히 어두워지는 뚜렷한 한계를 보였다. 중국 화남농업대학 연구팀은 발상을 전환해 새로운 해법을 찾았다. 바로 야광 장난감이나 안전 표지판 등에 널리 쓰이는 '무기 잔광 입자'다. 이 입자는 햇빛이나 LED 조명 등 외부의 빛 에너지를 흡수해 저장했다가 어두운 곳에서 서서히 방출하는 성질을 가졌다. 연구팀은 이 입자를 식물의 잎에 직접 주입하는 간편한 방식을 고안했다. 이 기술은 복잡한 유전자 조작 없이 10분 남짓한 시간 안에 식물을 발광체로 만들 수 있다. 비용 또한 식물 하나당 10위안(약 2000원)에 불과해 대량 생산과 상용화 가능성을 크게 높였다. 연구를 이끈 슈팅 리우 제1 저자는 "우리는 실험실에서 이미 다루는 재료를 사용해 영화 '아타바'의 비전을 실현하고 싶었다"며 "가로등을 대체하는 빛나는 나무를 상상해 보라"고 말했다. '적혈구 크기' 입자, 다육식물서 최적 해법 찾아 연구의 성공은 적절한 입자 크기를 찾는 것과 이를 효과적으로 흡수할 식물을 발견하는 데 달려있었다. 연구팀은 입자의 최적 크기가 약 7마이크로미터(μm), 즉 사람의 적혈구 하나와 비슷한 너비라는 것을 밝혀냈다. 이보다 작은 나노 입자는 식물 조직 내에서 쉽게 퍼졌지만 빛이 약했고, 더 큰 입자는 빛은 훨씬 밝았지만 크기 탓에 멀리 이동하지 못하는 딜레마가 있었다. 이 난제를 해결해 준 것은 뜻밖에도 다육식물 '에케베리아 메비나'였다. 스킨답서스나 청경채 같은 일반 잎 식물과 달리, 다육식물은 조밀하면서도 균일한 내부 조직 구조를 갖고 있었다. 바로 이 구조가 입자들이 뭉치지 않고 잎 전체로 빠르고 고르게 퍼져나갈 수 있는 이상적인 '통로' 역할을 한 것이다. 리우는 "정말 예상치 못한 결과였다. 입자들이 단 몇 초 만에 확산되었고, 다육식물 잎 전체가 빛났다"고 밝혔다. 이렇게 빛 에너지를 가득 머금은 다육식물은 최대 2시간 가까이 밝은 빛을 유지했다. 다육식물은 책을 읽을 수 있을 만큼의 빛을 냈다. 안전성·다양성 확보…살아있는 '컬러 램프' 구현 안전성 또한 중요한 과제였다. 연구팀은 입자 표면을 '인산염'으로 코팅해 식물 조직 내에서 거부 반응 없이 안정적으로 머무는 '생체 적합성'을 높였다. 실제로 입자를 주입한 식물은 며칠이 지나도 엽록소, 당, 단백질 수치가 정상적으로 유지돼 생명 활동에 아무런 지장이 없는 것으로 확인됐다. 나아가 연구팀은 다양한 종류의 인광체를 섞어 녹색뿐만 아니라 적색, 청색, 청자색 등 여러 색상의 빛을 자유자재로 구현했다. 56개의 다육식물을 벽처럼 배열해 주변의 책을 읽을 수 있을 만큼 밝은 빛을 내는 시연에 성공했으며, 자외선(UV)을 이용해 잎사귀에 원하는 글자나 그림을 일시적으로 새기는 것도 가능함을 보여주었다. 지속가능한 도시의 빛…친환경 건축 청사진 제시 이번 연구는 지속 가능한 도시 설계와 친환경 건축에 새로운 청사진을 제시한다. 식물이 내뿜는 빛은 시간이 지나면 사라지지만, 햇빛을 받으면 얼마든지 재충전된다. 정원이나 산책로, 실내 디자인에 화학 전지나 전력 공급 없이 활용할 수 있는 친환경 조명의 무한한 가능성을 연 셈이다. 다만 연구팀은 해당 물질이 식물에 미치는 장기적인 안전성에 대해서는 계속 연구를 진행 중이라고 밝혔다. 리우는 "완전히 인간이 만든 마이크로 스케일의 재료가 식물의 자연 구조와 이토록 완벽하게 결합할 수 있다는 것이 정말 놀랍다"며 "그들이 통합되는 방식은 거의 마법과 같고, 특별한 종류의 기능성을 창출한다"고 연구의 의의를 설명했다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-09-04 12:05:04

• [퓨처 Eyes(99)] 스웨덴 린셰핑대, 원자 한 겹 '2차원 금' 세계 최초 개발

  인류의 역사를 관통하며 부와 권력의 상징으로 여겨졌던 금(金). 그 영원할 것 같던 가치의 근원이 이제 원자 단위에서 새롭게 쓰이고 있다. 스웨덴 린셰핑 대학교 연구진이 주축이 된 국제 공동 연구팀이 두께가 원자 한 겹에 불과한 2차원 형태의 금, '골딘(Goldene)'을 세계 최초로 합성하는 데 성공했다. 이 이름은 탄소 원자 한 층 물질인 '그래핀(graphene)'의 명명법을 따라 '금(gold)'과 접미사 '-ene'을 결합한 것이다. 이는 2004년 '꿈의 신소재' 그래핀의 등장 이후 재료과학계에 또 하나의 거대한 이정표를 세운 것으로 평가된다. 물질을 극한의 두께로 제어할 때 그 본성이 어떻게 변모하는지를 극명하게 보여주는 이번 발견은 전자, 에너지, 의료 등 미래 산업의 패러다임을 바꿀 잠재력을 품고 있다. 난제 중의 난제, '2차원 금'을 향한 도전 물질을 원자 한 겹 수준으로 얇게 펴면, 3차원 덩어리 상태에서는 볼 수 없었던 놀라운 특성들이 나타난다. 원자들의 궤도가 바뀌면서 전자의 움직임이 자유로워지고 전기적 특성을 마음대로 조절할 수 있게 되며, 빛과 상호작용하는 능력이 극대화된다. 또한, 거의 모든 원자가 표면에 노출되면서 촉매 반응의 효율이 비약적으로 상승한다. 인류가 원자 두께의 금에 주목하는 이유다. 하지만 금속 원자는 평평하게 퍼지기보다 서로 뭉쳐 구슬 같은 입자를 형성하려는 성질이 매우 강해, 지지대 없이 독립적으로 존재하는 2차원 금속판을 만드는 것은 오랫동안 재료과학계의 난제로 남아있었다. 연구팀은 이 난제를 해결하기 위해 완전히 새로운 접근법을 고안했다. 마치 샌드위치처럼 서로 다른 원자층이 겹겹이 쌓인 'MAX상(MAX phase)'이라는 특수한 세라믹 결정 구조에서 해법을 찾은 것이다. MAX상은 M(전이금속), A(A족 원소), X(탄소 또는 질소) 원자로 구성된 층상 세라믹 물질로, 특정 층만 선택적으로 제거하기 용이한 구조를 가지고 있다. 연구팀은 먼저 티타늄(Ti), 규소(Si), 탄소(C)로 이루어진 결정(Ti₃SiC₂)에 금을 코팅한 뒤 670°C의 고온으로 가열했다. 그러자 금 원자들이 결정 내부로 스며들어 규소 원자의 자리를 밀어내고 차지하면서, 티타늄-탄소 층 사이에 원자 한 겹의 금 층이 삽입된 새로운 물질(Ti₃AuC₂)이 탄생했다. 샌드위치 속 금 꺼내기…'선택적 식각'의 묘수 이번 연구의 수석 저자인 린셰핑 대학교의 라르스 훌트만 재료과학자는 "좋은 소식은 원자 한 개 두께의 금 층을 얻었다는 것이고, 나쁜 소식은 그것이 모체 결정 내부에 갇혀 있었다는 것"이라며 당시의 상황을 설명했다. 연구의 가장 핵심적인 과제는 이 샌드위치 구조에서 금 층은 손상시키지 않으면서 주변의 티타늄-탄소 층만을 깨끗하게 제거하는 것이었다. 연구팀은 이를 위해 '무라카미 시약'이라는 고전적인 식각액을 활용했다. 이 시약은 특정 조건에서 티타늄과 탄소에는 강하게 반응해 녹여내지만, 금에는 거의 영향을 주지 않는다는 특성을 지닌다. 하지만 공정은 생각처럼 간단하지 않았다. 식각액의 농도가 너무 강하면 골딘 구조 전체가 나노입자로 부서져 버렸고, 너무 약하면 공정이 한없이 길어지며 오히려 골딘 판이 손상되었다. 연구팀은 수많은 실험 끝에 낮은 농도의 식각액을 사용하되, 식각 과정 동안 골딘이 말리거나 덩어리로 뭉치는 것을 막기 위해 계면활성제를 투입하는 최적의 조건을 찾아냈다. 부피가 큰 양쪽성 분자인 CTAB과 황(S)을 포함해 금과 잘 결합하는 시스테인 같은 분자로 구성된 계면활성제는 갓 노출된 골딘 표면에 달라붙어 교통 통제관처럼 서로 뭉치지 않고 평평한 구조를 유지하도록 도왔다. 또한, 빛이 금을 녹일 수 있는 시안화물을 생성하는 부가 반응을 막기 위해 모든 공정은 철저히 빛이 차단된 암실에서 진행됐다. 베일 벗은 골딘, 새로운 물질의 증거들 이렇게 탄생한 골딘을 전자 현미경으로 관찰한 결과, 연구팀은 마침내 원자 한 겹 두께의 독립적인 금 판을 확인했다. 그 크기는 수 나노미터에서 최대 100나노미터에 불과했지만, 이는 분명 지지체 없이 스스로 존재하는 최초의 2차원 금이었다. 흥미롭게도 골딘의 원자 구조는 일반적인 3차원 금과 미묘한 차이를 보였다. 이웃한 금 원자 사이의 거리가 일반 금보다 약 9% 더 짧아진 것이다. 이는 원자들이 2차원 평면에 갇히면서 서로 더 강하게 결합했음을 의미하는 구조적 증거다. 관찰된 표면의 자연스러운 물결무늬와 가장자리 말림 현상은 그래핀에서도 나타나는 2D 구조 고유의 불안정성을 반영한다. X선 광전자 분광법 분석에서도 골딘의 전자가 일반 금보다 약 0.88전자볼트(eV) 더 높은 결합 에너지를 갖는다는 사실이 밝혀졌다. 이는 골딘이 단순히 얇은 금박이 아니라, 덩어리 금과는 완전히 다른 고유한 전자 환경을 지닌 새로운 물질임을 명확히 입증하는 결과다. 원소 분석 결과 역시 티타늄이나 탄소 같은 불순물이 없는 순수한 금 원자 층임이 확인되었고, 시뮬레이션에서는 골딘이 상온에서도 구조적으로 안정할 수 있음이 증명됐다. 반도체부터 암 치료까지…무한한 가능성의 문 골딘의 등장은 다양한 산업 분야에 혁신을 예고한다. 기존에도 금은 뛰어난 전도성과 안정성 덕분에 차세대 반도체 및 포토닉스 소자 등 전자, 광학, 센서, 의료 분야에서 핵심 소재로 사용되어 왔다. 골딘은 모든 원자가 표면에 노출된 구조 덕분에 기존의 금 나노입자보다 훨씬 적은 양으로도 월등한 촉매 효율을 낼 수 있다. 이는 CO₂ 전환이나 고부가가치 화합물 합성 등 친환경 화학 공정의 비용을 획기적으로 낮출 수 있음을 의미한다. 태양광 부품에 적용하면 빛을 수확하는 효율을 높일 수 있고, 암세포에 선택적으로 붙어 빛을 열에너지로 바꿔 종양만 정밀하게 파괴하는 광열 치료의 효과를 극대화할 수도 있다. 이는 곧 값비싼 금의 사용량을 줄이면서도 성능은 향상시켜, 귀금속의 채굴 및 정제 과정에서 발생하는 환경 부담까지 덜 수 있다는 뜻이다. 연구팀은 층상 결정 내부에 단일 원자층의 금을 가둔 뒤, 주변부를 섬세하게 녹여내면서 동시에 계면활성제로 금을 보호해 평평한 상태를 유지하는 독창적인 방법론을 확립했다. 이는 금으로 만든 최초의 독립적인 2차원 물질이자, 오랜 시간 과학자들의 희망 목록에만 머물러 있던 개념을 마침내 현실의 물질로 구현해낸 쾌거다. 만약 그래핀처럼 넓은 면적으로 안정적인 합성이 가능해진다면, 차세대 양자소자, 나노광학 분야까지 그 파급력은 상당할 것이다. 다만 현재는 나노미터 수준의 미세한 크기로만 제작이 가능해, 향후 수율과 안정성 확보라는 기술적 난제를 해결하는 것이 상용화의 핵심 과제로 남아있다. 그래핀이 탄소 소재의 역사를 새로 썼듯, 골딘은 금속 소재의 새로운 장을 열 준비를 마쳤다. 한편 이번 연구는 네이처 신세시스(Nature Synthesis) 저널에 게재되었다.

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  • 퓨처 Eyes

  2025-08-28 14:03:33

• [퓨처 Eyes(98)] 버지니아텍, 얼음 스스로 움직이는 '슬링샷 효과' 발견

  미국 버지니아텍 연구팀이 금속 표면 위에서 얼음이 저절로 움직이는 새로운 현상을 밝혀냈다고 phys.org, 아르스 테크니카 등 과학 전문 매체들이 최근 보도했다. 연구에 따르면 얼음 원반이 금속판 위에서 한동안 멈춰 있다가, 갑자기 활처럼 튕겨 앞으로 미끄러졌다. 바람이 분 것도, 사람이 밀어 준 것도 아니었다. 연구팀은 이 현상을 '슬링샷(slingshot, 새총) 효과'라 이름 붙였다. 이 연구의 출발점은 미국 캘리포니아 데스밸리의 레이스트랙 플레이야(Racetrack Playa)였다. 이곳에서는 수박 크기 바위들이 마른 호수 바닥을 길게 가르며 이동한 흔적을 남긴다. 바위가 이동하는 과정(Sailing stone-세일링 스톤, 움직이는 바위)은 오랫동안 미스터리로 남아 있었지만, 2014년 조사에서 원리가 밝혀졌다. 비가 온 뒤 고인 얕은 물이 밤에 얼고, 낮에 녹기 시작하면서 얇은 얼음판이 형성됐다. 이 얼음판이 바람을 타고 떠다니며 바위를 조금씩 밀어 옮겼던 것이다. 자연의 섬세한 조건이 모여 돌을 움직이게 한 셈이다. 버지니아텍 연구팀은 이 현상을 모방하면서도 한 걸음 더 나아갔다. 바람이 없어도 얼음이 움직일 수 있는 인공적 방법을 찾고자 한 것이다. 조너선 보레이코 버지니아텍 기계공학과 교수는 "자연에서는 바람이 불어야 얼음이 바위와 함께 움직였지만, 우리는 표면 구조만으로도 얼음을 스스로 이동하게 만들고 싶었다"고 설명했다. 얼음을 움직이는 헤링본 무늬 길 연구팀은 금속 표면을 다듬어 얼음을 이동시키는 길을 만들었다. 알루미늄 판에 화살촉이 이어진 '헤링본(생선뼈) 무늬' 홈을 파자, 녹은 물이 홈을 따라 한쪽 방향으로만 흐르게 됐다. 흐름이 생기자 얼음은 물 위에 떠서 함께 이동했다. 강에서 튜브를 타고 내려가는 모습과 흡사했지만, 여기서는 중력이 아니라 표면의 모양이 흐름을 만든다. 실험에 쓰인 얼음은 증류수를 얇은 원반 모양으로 얼린 것이었다. 바닥부터 위로 얼려 공기방울이 생기는 것을 줄였고, 알루미늄 판 위에 올려 녹이는 과정 전체를 다양한 각도에서 촬영했다. 실험 장치는 얼음이 표면 위에서 어떤 움직임을 보이는지 세밀하게 관찰할 수 있도록 설계됐다. 이 과정에서 연구진은 녹은 물이 단순히 흘러내리는 것이 아니라 표면 구조에 따라 방향성을 띤 흐름을 만들 수 있음을 확인했다. 이는 얼음을 능동적으로 움직일 수 있는 첫 단추였다. 잭 타포칙 버지니아텍 박사과정 연구원은 "헤링본 무늬는 물이 거꾸로 흐르는 것을 막고 반드시 한쪽 방향으로만 흐르게 한다. 물이 흐르는 방향에 얼음도 함께 움직일 수밖에 없다"고 말했다. 새총처럼 튕겨 나간 얼음의 비밀 뜻밖의 결과는 발수 코팅을 한 표면에서 나타났다. 연구팀은 얼음의 움직임을 더 빠르게 만들기 위해 표면에 물을 잘 튕겨내는 처리를 했다. 예상은 빗나갔다. 얼음은 오히려 표면에 달라붙어 움직이지 않았다. 하지만 곧 얼음 앞쪽에서 새로운 변화가 일어났다. 홈을 따라 흐르던 녹은 물이 얼음 앞쪽으로 빠져나가 납작한 웅덩이를 형성했다. 이때 앞쪽과 뒤쪽의 표면장력 차이가 생기며 얼음을 앞으로 당겨냈다. 표면이 평평해지려는 힘이 얼음을 한순간에 튕겨낸 것이다. 연구팀은 이 과정을 '슬링샷 효과'라고 불렀다. 타포칙 연구원은 "발수 코팅 표면에서는 물이 홈 속에 머무르지 않고 얼음 앞쪽에 길게 고인다. 얼음은 이 웅덩이 중심으로 재배치되며, 그 과정에서 강한 표면장력 차이가 생겨 새총처럼 튀어 오른다. 이전 실험보다 훨씬 흥미로운 물리 현상"이라고 강조했다. 표면장력은 낯선 개념 같지만 생활 속에서 쉽게 볼 수 있다. 컵 가장자리에 맺힌 물방울이 둥글게 뭉치거나, 젖은 나뭇잎 위에서 물방울이 구슬처럼 굴러가는 모습이 바로 그것이다. 얼음 앞쪽에 납작한 웅덩이가 생기면 표면은 더 넓어지려 하고, 이 힘의 불균형이 얼음을 앞으로 밀어낸다. 보레이코 교수는 "얼음이 단순히 녹는 과정에서 물의 흐름과 표면장력이 맞물려 방향성을 만든다. 이는 기존의 라이덴프로스트(Leidenfrost) 현상과도 다르고, 얼음을 제어하는 새로운 방식을 보여준다"고 설명했다. 라이덴프로스트 효과는 매우 뜨거운 프라이팬에 물을 몇 방울 떨어트리면, 물 방울이 프라이팬 위를 부유하면서 미끄러지듯 마구 움직이는 현상을 말한다. 표면온도가 400℃(물의 끓는 점보다 훨씬 높음) 이상이면, 물방울 아래에 수증기(또는 증기)의 큐션이 형성되어 프라이팬의 공중에 떠 있게 된다. 이 효과는 기름이나 알코올을 포함한 다른 액체에도 적용되지만, 이 현상이 나타나는 온도는 다 다르다. 자연 원리의 재현과 과거 연구와의 연결 보레이코 연구팀은 이전에도 물과 얼음의 독특한 거동을 연구했다. 특히 라이덴프로스트 현상에 주목했다. 이는 뜨거운 팬 위에 물방울을 떨어뜨렸을 때 물방울이 수증기 쿠션을 타고 둥둥 떠다니는 현상이다. 물은 약 섭씨 200도(℃) 이상에서 이런 효과를 보이지만, 얼음은 훨씬 높은 온도에서야 가능하다. 연구팀은 섭씨 550도 이상에서 얼음이 수증기 층 위에 뜨는 현상을 실험으로 확인했다. 보레이코 교수는 "이번 실험은 더 이상 끓거나 뜨는 효과를 찾는 것이 아니다. 단순히 녹는 얼음을 올려두었을 때 표면 구조로 방향성을 줄 수 있느냐를 물은 것"이라고 말했다. 이번 연구는 그런 극한 조건을 쓰지 않았다. 상온에서 단순히 녹는 과정과 표면의 기하학적 설계만으로 얼음을 움직이게 한 것이다. 자연의 원리를 실험실에서 새롭게 재현한 사례다. 단순 호기심 넘어선 실용적 응용 연구는 단순한 호기심을 넘어서 실질적인 활용 방안으로 이어지고 있다. 첫째, 얼음이나 성에를 제거하는 제상(除霜) 기술이다. 항공기 날개, 냉동고, 태양광 패널, 열교환기 표면은 겨울마다 얼음과 성에로 효율이 떨어진다. 기존에는 열을 많이 가하거나 화학제를 써서 제거해야 했다. 하지만 이번 실험에서처럼 부분적으로만 녹여도 얼음이 스스로 떨어져 나가면, 열 에너지를 최대 10배 줄일 수 있다. 둘째, 소규모 발전 장치다. 금속 표면을 원형으로 설계하면 얼음 원반이 계속 회전한다. 원반에 자석을 붙여 코일과 결합하면 전기를 생산할 수 있다. 큰 발전소를 대신할 수는 없지만, 전력 소모가 적은 센서나 웨어러블 기기에는 충분하다. 셋째, 미세 유체 제어 기술이다. 반도체 공정이나 바이오 칩에서는 작은 물방울을 원하는 방향으로 보내는 것이 중요한데, 지금까지는 펌프나 전기장을 써야 했다. 연구팀의 방식은 단순히 표면 구조와 표면장력만으로 물방울을 제어할 수 있어 새로운 가능성을 연다. 해당 논문은 'ACS 응용 재료 및 인터스페이스(ACS Applied Materials and Interfaces)' 저널에 게재됐다. 이번 연구의 한 가지 잠재적 응용 분야는 에너지 수확이다. 예를 들어, 금속 표면을 직선이 아닌 원형으로 패턴화하면 녹는 얼음 디스크가 지속적으로 회전하게 된다. 디스크에 자석을 부착하면 자석도 회전하며 전력을 생성한다. 또한 회전하는 디스크에 터빈이나 기어를 부착하는 것도 가능하다. 이처럼 이번 성과는 자연의 원리를 모방한 과학이 어떻게 응용으로 이어질 수 있는지를 보여 준다. 하지만 넘어야 할 과제도 있다. 실제 장비에 적용하려면 표면이 오랫동안 기능을 유지해야 한다. 먼지나 기름때가 홈을 막지 않도록 관리하는 방법도 필요하다. 얼음의 크기와 모양, 온도 변화 속도에 따라 효과가 달라지는 만큼 표준화된 설계가 뒷받침돼야 한다.

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  • 퓨처 Eyes

  2025-08-21 12:08:21

• [퓨처 Eyes(97)] 달에서 산다⋯中·캐나다·獨, '집 짓고 먹고 숨 쉬는' 월면 기지 경쟁 본격화

  인류의 달 복귀 계획이 구체화하면서, 이제 인류의 시선은 달에 '가는 것'을 넘어 '사는 것'으로 향하고 있다. 지구에서 모든 것을 가져갈 수 없는 만큼, 달 현지에서 의식주를 해결하는 자급자족 기술은 영구 기지 건설의 성패를 가를 핵심 과제다. 최근 중국, 캐나다, 독일이 각각 건설, 식량, 생명 유지 분야에서 획기적인 기술을 선보이며, 공상과학 소설 같던 '월면 도시'의 꿈을 현실로 앞당기고 있다. 中, 태양열 3D 프린터로 '달 기지 외벽' 짓는다 달 기지를 위협하는 가장 큰 적은 진공 상태의 우주와 운석, 그리고 극심한 온도 변화다. 중국 허페이의 심우주탐사연구소(DSEL)가 이 문제의 해법으로 '월면토 벽돌' 기술을 제시했다. 달 표면을 덮고 있는 곱고 날카로운 흙먼지인 달의 표토(lunar regolith, 월면토)를 녹여 단단한 벽돌을 만드는 기술이다. NASA에 따르면 달의 표면층은 조각난 날카로운 암석 물질로 이루어져 있다. 지구 토양은 유기물로 구성되어 있지만, 달의 표토는 운석의 충돌과 태양 및 별에서 오는 전하를 띤 입자의 영향으로 형성된다. 지구의 토양은 바람과 물에 노출되어 입자의 가장자리가 닳아지지만, 달 표토의 암석 물질은 날카로운 상태를 유지하며 매우 뾰족한 파열 표면을 가지고 있다. 이로 인해 표토는 우주복과 장비를 빠르게 닳게 만들고 우주비행사 건강에 해로울 수 있는 등 잠재적으로 위험할 수 있다. 연구팀이 개발한 장비는 3D 프린터와 원리가 같지만, 열원으로 태양 에너지를 사용한다. 돋보기처럼 빛을 한 점으로 모으는 오목한 거울(포물선형 반사경)로 태양빛을 모으고, 이를 빛이 다니는 길인 가느다란 유리 섬유 묶음(광섬유 다발)을 통해 한 점에 집중시킨다. 이때 초점의 온도는 1,300℃ 이상으로 치솟아, 달의 표토(월면토)를 마치 용암처럼 녹여 원하는 모양의 벽돌로 찍어낼 수 있다. 이 기술의 가장 큰 장점은 지구에서 어떤 첨가물도 가져갈 필요 없이 오직 달에 있는 흙과 태양 빛만으로 건설 자재를 무한정 생산할 수 있다는 점이다. 연구팀은 지구의 현무암으로 만든 모의 월면토를 이용해 평면, 곡면 등 다양한 형태의 구조물 제작에 성공하며 기술의 가능성을 입증했다. 양훙룬 DSEL 수석 엔지니어는 "이 벽돌은 사람이 숨 쉴 수 있도록 내부 공기압을 유지하는 생활 공간(가압 모듈)을 감싸는 튼튼한 보호 외피 역할을 할 것"이라며 "강력한 우주 방사선, 시속 수만 km로 날아드는 미세 운석, 낮 120℃와 밤 영하 130℃를 오가는 극한의 온도 변화로부터 우주비행사와 내부 시설을 안전하게 지켜줄 것"이라고 설명했다. 현재 이 벽돌 시제품은 2024년 11월 중국 톈궁 우주정거장으로 보내져 3년간의 혹독한 우주 환경 내구성 시험을 거치고 있다. 연구팀의 최종 목표는 로봇을 투입해 이 모든 건설 과정을 사람의 개입 없이 자동으로 수행하는 것이다. 캐나다, '겨울잠 자는 온실'에서 곡물을 키운다 건물을 지었다면 다음은 식량이다. 크리스티안 살라버거 캐나다넨시스 최고경영자(CEO)는 "가루 주스나 동결건조 아이스크림만으로는 진정한 우주 탐사 임무를 수행할 수 없다"며 신선 식품의 중요성을 강조했다. 그의 회사 캐나다넨시스 에어로스페이스는 캐나다 구엘프대, 맥길대와 손잡고 극한의 달 환경에서 신선한 작물을 재배하는 '월면 온실' 기술을 개발하고 있다. 달의 밤은 지구 시간으로 2주나 계속되고, 이때 온도는 급강하하며 햇빛도 전혀 없다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 식물이 마치 겨울잠을 자듯 활동을 최소화하는 '준동면(quasi-hibernation)' 전략을 고안했다. 온실은 햇빛이 없는 밤 동안 에너지 소비를 극도로 줄여 버티다가, 다시 해가 뜨면 정상적으로 성장을 이어간다. 2024년 말부터 시작된 실험에서 연구팀은 지구 대기압의 절반에 불과한 저압 환경과 기나긴 어둠 속에서도 보리와 귀리를 성공적으로 생존시켰다. 또한 흙 없이 영양분을 녹인 물을 순환시켜 식물을 키우는 수경재배 방식의 단점도 극복했다. 물을 공유하기 때문에 병원균 하나가 전체 시스템을 오염시킬 수 있는데, 전기를 이용해 물속 유해균을 없애는 소독 기술을 적용해 문제를 해결했다. 이 프로젝트는 NASA가 주도하는 유인 달 탐사 계획 '아르테미스'와 연계되어, 2027년으로 예정된 유인 달 착륙 임무의 성공을 위한 핵심 과제로 추진되고 있다. 연구를 이끄는 겔프 대학교의 마이크 딕슨 교수는 "인류는 오랜 역사 속에서 언제나 술을 만들어왔다"며 "달에서도 좋은 술을 맛볼 수 있도록 보리를 재배하는 것이 오랜 목표"라는 유쾌한 포부를 밝히기도 했다. 독일, 조류(Algae)로 식량과 산소를 동시에 잡는다 독일 뮌헨공과대학교(TUM) 연구팀은 한 걸음 더 나아가 식량과 산소를 동시에 생산하는 기술을 제안했다. 해답은 바로 미세조류(algae)다. 연구팀이 개발 중인 '광생물반응기(PBR)'는 빛(光)을 이용해 미세조류 같은 생물(生物)을 키워 유용한 물질을 얻는 장치다. 우주비행사가 내뿜는 이산화탄소와 물을 공급하면, 조류가 광합성을 통해 신선한 산소를 만들어내고, 빠르게 증식한 조류는 단백질이 풍부한 식량(바이오매스)이 된다. 연구팀은 가느다란 관을 이용하는 '튜블러' 방식과 넓은 판을 쓰는 '평판형' 방식의 두 가지 PBR 설계를 비교 분석했다. 평판형이 생산 효율은 더 높지만, 유지보수가 더 까다로운 것으로 나타났다. 이 기술의 가장 큰 매력은 비용 절감 효과다. 지구에서 1kg의 화물을 달로 보내는 데 약 10만 달러(약 1억 3000만 원)가 드는 것을 감안할 때, PBR 구조물 대부분을 월면토로 만들면 시스템당 수백만 달러, 튜블러 방식의 경우 최대 5000만 달러(약 650억 원)까지 절약할 수 있다. 물론 아직 넘어야 할 산은 많다. PBR 가동에 필요한 빛을 태양에서 직접 얻으려면 투명한 유리가 필요한데, 월면토로 완벽하게 투명한 유리를 만드는 기술은 아직 초기 연구 단계다. 내부 LED 조명을 쓰자니 전력 소모와 부품 조달이 문제다. 플라스틱이나 전자부품, 그리고 생명 활동에 필수적인 탄소(C)와 질소(N) 같은 원소들도 달에는 매우 희귀하다. 연구팀은 우주비행사의 소변이나 생활 하수를 정화해 희소 원소를 재활용하는 '완전 순환(폐쇄 루프)' 방식을 현실적인 대안으로 제시했다. 미래의 달 기지, '통합 시스템'으로 진화한다 중국, 캐나다, 독일이 개발 중인 기술들은 각각 독립적으로도 의미가 크지만, 서로 결합될 때 진정한 시너지를 발휘한다. 미래의 달 기지는 중국의 벽돌로 지은 튼튼한 외피가 우주의 위협을 막아주고, 그 안에서 캐나다의 온실이 신선한 채소를, 독일의 광생물반응기가 식량과 산소를 공급하는 '통합 아키텍처' 형태가 될 전망이다. 여기에 태양광 발전과 에너지 저장 시스템, 물과 폐기물을 100% 재활용하는 기술이 더해지면, 지구의 보급에 의존하지 않는 지속 가능한 영구 기지 운영이 가능해진다. 현재 각국의 기술들은 초기 실험 단계에 머물러 있지만, '건설-식량-생명 유지'로 이어지는 이 기술 삼각편대는 인류가 달에서 스스로 짓고, 먹고, 숨 쉬는 시대를 앞당기는 핵심 동력이 되고 있다.

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  2025-08-14 14:03:46

• [퓨처 Eyes(96)] 세계 최대 '뇌형 컴퓨터' 구축⋯저장대, 뉴런 20억 개 '다윈몽키' 공개

  중국 저장대학교 연구진이 세계 최대 규모의 뇌형(뉴로모픽) 컴퓨터 '다윈몽키(Darwin Monkey)'를 공개했다. 중국명은 '우콩(悟空)'으로, 이 시스템은 20억 개 이상의 뉴런과 1000억 개 이상의 시냅스를 구현해 실제 마카크 원숭이 뇌의 뉴런 수에 근접한 수준의 기능을 모사할 수 있는 것으로 평가받는다. 뉴로모픽 컴퓨팅(Neuromorphic Computing)은 인간이나 동물의 뇌 구조와 작동 원리를 컴퓨터 시스템 설계에 적용해 뇌의 능력을 모방하는 시스템 구축에 초점을 맞춘 첨단 연구 분야이다. 다윈몽키는 전용 뉴로모픽 칩에 기반한 세계 최초의 대규모 뇌형 컴퓨팅 시스템이기도 하다. 기존 컴퓨터는 0과 1로 이루어진 이진 데이터를 처리하는 반면, 뉴로모픽 컴퓨터는 '스파이크 입력'이라는 일련의 불연속적인 전기 신호를 사용한다. 또한, 칩 자체에 메모리와 연산 능력을 통합하여 데이터 이동 거리를 줄이고 병렬 처리를 가능하게 함으로써 전력 소비를 획기적으로 감소시킨다. 다윈몽키는 저장대 산하 '뇌-기계 지능 국가중점실험실'과 저장성 소재의 연구기관 저장랩(Zhejiang Lab)이 공동으로 개발한 3세대 뉴로모픽 칩 '다윈3(Darwin 3)' 960개를 탑재했다. 총 15개의 블레이드형 서버로 구성되며, 인간 두뇌처럼 병렬 처리 능력이 뛰어난 구조를 갖췄다. 평균 전력 소비는 2000와트에 불과해 일반 슈퍼컴퓨터 대비 에너지 효율이 매우 높다. 생물학적 뇌에 가까운 구조와 성능 다윈3 칩은 하나당 약 235만 개의 '스파이킹 뉴런(spiking neuron)'과 수억 개의 시냅스를 지원한다. 스파이킹 뉴런은 생물학적 뉴런이 신호를 전기적 스파이크 형태로 전달하는 방식을 모사한 것으로, 더욱 생물학에 가까운 신호 전달 및 학습 방식을 구현해 실제 뇌에서 이뤄지는 정보 전달 메커니즘과 유사하다. 또한 해당 칩은 뇌 유사 연산에 특화된 명령어 체계와 온라인 학습 메커니즘까지 내장해, 스스로 학습하고 적응하는 기능도 구현할 수 있다. 이처럼 고밀도의 뉴런과 시냅스 배열을 기반으로, 다윈몽키는 시각, 청각, 언어, 학습 기능과 같은 고차원적 지능을 통합적으로 수행할 수 있다. 실제로 연구진은 중국 인공지능(AI) 스타트업 '딥시크(DeepSeek)' 대형 뇌형 인공지능 모델을 탑재해 논리 연산, 창의적 응답 생성, 수리 계산 등 다중 기능 실험을 진행 중이다. 전용 운영체제 탑재로 독립적 연산 플랫폼 구축 다윈몽키의 또 다른 특징은 새로운 형태의 '뇌 모사형 운영체제(Brain-Inspired Operating System)'가 병행 개발됐다는 점이다. 이 시스템은 신경망 시스템의 상호 연결 및 통합 기술 개선과 차세대 뇌 모사 운영체제 개발 등 여러 기술적 돌파구의 산물이다. 이 운영체제는 뉴로모픽 칩 간 연산 자원을 효율적으로 통합해 고속 학습과 추론을 가능케 하며, 기존 범용 컴퓨터의 직렬적 처리 방식과 달리 병렬적이고 인지 중심의 계산 방식을 구현한다. 저장대 연구진은 이 시스템을 통해 다양한 생물의 뇌 신경망을 정밀하게 모사할 수 있다고 밝혔다. 예컨대 전기뇌벌레(선충), 제브라피시, 생쥐, 마카크 등 다양한 생물의 신경 구조를 다윈몽키에서 재현할 수 있으며, 이를 통해 뇌의 작동 원리 이해, 신경질환 연구, 신약 후보군 탐색 등에 새로운 실험 도구를 제공하고 동물 실험의 윤리적 문제와 비용, 시간을 줄일 수 있는 기반을 마련하고 있다. 인간 두뇌 능력 초월하는 계산 기반 연구 책임자인 저장대 뇌-기계 지능 국가중점실험실 주임 판강(潘綱) 교수는 "인간의 추론 능력과 효율은 아직까지 기존 인공지능 기술보다 우수하다"며 "다윈몽키는 뇌의 작동 방식을 모방하면서도 계산 속도 면에서는 인간의 뇌를 능가하는 성능을 제공함으로써, 미래 뇌 기반 인공지능 연구에 강력한 기반을 제공할 것"이라고 말했다. 그는 이어 "이 시스템은 인공지능 개발을 위한 새로운 컴퓨팅 기반 역할을 하고, 뇌과학자들에게는 뇌 시뮬레이션 도구를 제공하며, 뇌 작동 메커니즘을 탐구하는 새로운 실험 방법을 제시해 생물학적 실험에 대한 의존도를 줄이는 데 기여할 것"이라고 덧붙였다. 중국 독자 기술로 개발…글로벌 경쟁 본격화 다윈몽키는 2024년 4월 인텔이 공개한 뉴로모픽 컴퓨터 '할라 포인트(Hala Point)'의 뉴런 수(11억 5000만 개)를 약 2배 가까이 뛰어넘어, 세계 최대 규모의 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템이 됐다. 특히 다윈3 칩은 저장대와 저장랩이 2023년 초에 독자 설계·개발하고 자체 생산까지 마친 중국산 칩으로, 중국이 뉴로모픽 기술에서 독립적 기술 주권을 확보했다는 점에서도 의미가 크다. 이러한 성과는 향후 미국, 유럽, 중국 간의 뉴로모픽 칩 및 브레인 컴퓨터 개발 경쟁을 더욱 심화시키고, 관련 기술 특허와 인재 확보 경쟁을 촉발할 것으로 예상된다. 국제적 파급력 커지는 차세대 AI 인프라 다윈몽키는 단순히 하나의 슈퍼컴퓨터가 아닌, 기존 반도체 기반 컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 새로운 컴퓨팅 패러다임을 제시하는 차세대 AI 인프라로 평가받는다. 현재의 인공지능이 가진 추론, 일반화 능력의 한계를 극복하고, 뇌의 원리를 모방해 더욱 자연스러운 적응과 학습이 가능한 AI 개발의 새로운 기반이 될 수 있다. 특히 데이터센터나 슈퍼컴퓨터 대비 월등히 낮은 전력으로 대규모 AI 모델 운용이 가능해져 탄소 배출 저감과 비용 절감에 기여할 것으로 기대된다. 궁극적으로 이 시스템은 인간 수준의 인공지능, 자율로봇, 브레인-컴퓨터 인터페이스(BCI)와 같은 미래 기술 발전의 핵심 인프라로 자리매김할 잠재력을 지녔다. AI 기술의 계산 기반 자체가 바뀌는 전환점에서, 다윈몽키는 '두뇌를 닮은 컴퓨터'의 가능성을 실증하며 AI의 미래, 인간 두뇌 연구, 첨단 컴퓨팅 등 광범위한 분야에 근본적 변화를 가져올 상징적 사례로 주목받고 있다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-08-07 13:28:37

• [퓨처 Eyes(95)] 최고 정밀도 인간 게놈 지도 공개⋯'정크 DNA'·구조 변이 비밀 풀었다

  인간 게놈 프로젝트가 완성된 지 22년 만에 인류 역사상 가장 방대하고 정밀한 인간 유전 변이 목록이 나왔다. 전 세계 1,084명의 유전체를 긴 DNA 조각으로 정밀하게 연결하고 비교한 이번 연구는 그간 베일에 싸여 있던 '구조 변이'의 실체를 대거 밝혔다. 구조 변이란 DNA 설계도에서 글자 하나가 바뀌는 작은 오류가 아니라, 문단 전체가 통째로 빠지거나 다른 곳에 복사되는 것처럼 유전 정보의 큰 덩어리가 변하는 현상이다. 또한 쓸모없다고 여겨졌던 '정크 DNA'와 스스로 복제해 이동하는 '점핑 유전자'의 새로운 기능을 확인했다. 과학계는 이번 성과가 난치성 질환 진단의 새로운 문을 열고 정밀 의료의 미래를 앞당길 획기적인 전환점이 되리라 기대를 모으고 있다. 코네티컷 대학교의 바버라 멜로니 분자세포생물학 교수는 "기념비적인 논문"이라며 "오랫동안 접근이 어려웠던 진단 사례들을 해결할 문을 열었다"고 평가했다. 국제 공동 연구팀은 지난 23일 과학 저널 '네이처(Nature)'에 두 편의 논문을 내고 이 같은 연구 결과를 발표했다. 연구팀은 최신 장문 염기서열 분석 기술을 써서 5개 대륙 26개 인구 집단을 대표하는 1,019명과, 이와는 별개로 5개 대륙 28개 인구 집단에서 확보한 65명의 게놈을 고해상도로 분석했다. 이는 2003년 인간 게놈 프로젝트 초안 발표, 2022년 최초의 '틈 없는(gapless)' 인간 게놈 완성, 2023년 '판게놈(pangenome)' 발표에 이은 또 하나의 중요한 이정표다. 판게놈은 한 사람의 유전 정보가 아닌, 여러 인종과 집단의 유전 정보를 합쳐 인류 전체의 다양성을 보여주는 일종의 '종합 게놈 지도'다. 이번 연구는 여기서 한발 더 나아가 인간 게놈 데이터에서 기존에 빠져 있던 92%를 채우며 유전체 지도의 완성도를 크게 높였다. 네이처에 이번 주 게재된 두 편의 논문은 유럽계 중심의 기존 유전체 분석을 넘어, 보다 다양한 인류 집단의 유전적 다양성을 조명하는 중요한 진전을 이뤘다. 첫 번째 논문에서 국제 공동연구팀은 다섯 대륙 26개 인구 집단을 대표하는 1,019명의 유전체를 분석했다. 연구진은 각 염기서열이 수만 개의 염기쌍으로 이루어진 '롱 리드(long read)' 데이터를 활용해 정밀도를 높였다. DNA는 이중나선 구조로, 염기쌍 하나는 그 사다리의 가로막대 하나에 해당한다. "기존의 100개 염기쌍 안팎의 짧은 읽기로는 서로 유사하게 생긴 유전체 영역들을 정확히 구분하기 어렵다"고 이번 연구에 참여한 바르셀로나 유전체조절연구소(CGR)의 박사과정 연구원 헤수스 에밀리아노 소텔로-폰세카는 설명했다. "반복서열이 많은 유전체에서는 이런 문제가 특히 심각하지만, 2만 염기쌍 수준의 장기 읽기를 사용하면 각 염기서열을 유전체 상의 고유한 위치에 정확히 할당할 수 있다"고 그는 전했다. 이번 연구에서 밝혀진 새로운 유전체 변이의 절반 이상은 이러한 반복 영역에서 발견됐다. 특히 그중 많은 수가 '점핑 유전자(jumping genes)'로 알려진 전이인자(transposon)에서 유래한 것으로 분석됐다. 전이인자는 유전체 내 여러 위치로 '이동'하면서 자신의 염기서열을 복사·붙여넣는 기능을 갖고 있다. 이들이 어디에 착지하느냐에 따라 유전체를 불안정하게 만들거나, 유해한 돌연변이를 유발해 암 등 질환을 일으킬 수 있다. 공동저자인 CGR의 독립 연구원 베르나르도 로드리게스-마르틴은 라이브 사이언스와 이메일 인터뷰에서 "이번 연구는 일부 전이인자가 조절 서열을 '탈취'해 자신들의 활성을 증폭시킬 수 있음을 보여준다"고 밝히며, "이는 이들의 돌연변이 유발 메커니즘을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다"고 설명했다. 특히 이번 연구에서는 일부 점핑 유전자가 특정 조절 분자인 '비암호화 장기 RNA(long noncoding RNA)'와 결합함으로써, 보통보다 훨씬 많은 복제본을 만들어내는 메커니즘도 포착됐다. 유럽분자생물학연구소(EMBL) 코르벨 연구실 출신의 로드리게스-마르틴 박사는 "이처럼 점핑 유전자가 조절 분자와 ‘동승’하는 방식은 매우 이례적인 생물학적 전략"이라며 "우리에게도 놀라운 발견이었다"고 밝혔다. 정밀도 높인 '원투 펀치' 분석 기술 이번 연구의 핵심 성과는 유전 정보의 큰 덩어리가 변하는 '구조 변이'에 대한 이해를 크게 넓힌 데 있다. 특히 과거 '정크 DNA'로 불리며 별다른 기능이 없다고 알려졌던 반복 서열에서 유전체 변이의 절반 이상이 발견돼, 그 생물학적 중요성을 새롭게 조명했다. 이러한 성과는 옥스퍼드 나노포어(Oxford Nanopore)와 퍼시픽 바이오사이언스(Pacific Biosciences)의 기술을 조합한 덕분이다. 옥스퍼드 나노포어의 기술은 DNA의 매우 긴 조각을 한 번에 읽어 전체적인 뼈대를 잡는 데 쓰였고, 퍼시픽 바이오사이언스의 기술은 각 글자(염기)를 아주 정확하게 읽어내 정밀도를 높이는 데 활용됐다. 코네티컷 대학교 보건센터의 크리스틴 벡 수석 저자 겸 유전학자는 이 '원투 펀치' 전략 덕분에 과거의 기술 장벽을 넘어 빠져 있던 게놈 영역을 밝힐 수 있었다고 설명했다. 연구팀은 각 개인의 염기서열을 부모에게서 함께 물려받는 유전자 묶음인 '하플로타입(haplotypes, 일배체형)'으로 나눈 뒤, 이를 기준 게놈과 비교해 질병을 유발할 수 있는 구조 변이를 찾아냈다. 암·당뇨병 등 질병 핵심 유전자 첫 해독 연구팀은 당뇨병, 척수성 근위축증 같은 질병과 연관된 가장 복잡한 유전 영역 일부를 완벽하게 해독했다. 대표적인 예로 면역 반응의 핵심인 '주조직적합성복합체(MHC)' 영역이 있다. MHC는 우리 몸의 세포가 '나'인지 아니면 외부에서 침입한 '적'인지를 구별하는 신분증 역할을 하는 중요한 부분이다. 이 영역의 유전 정보는 암, 제2형 당뇨병, 바이러스 감수성의 개인차와 관련이 깊다. 또한, 척수성 근위축증 치료제 표적인 SMN1 및 SMN2 유전자의 서열과, 녹말 음식 소화를 돕는 아밀라아제 유전자 묶음도 완전히 해독했다. 세포 분열의 중심 역할을 하는 '동원체(centromere)'의 숨겨진 특징도 드러났다. 동원체는 세포가 분열할 때 염색체가 양쪽으로 정확하게 나뉘도록 밧줄(방추사)을 거는 고리 같은 역할을 한다. 이 고리를 이루는 '알파 위성 배열'이 개인에 따라 그 길이가 최대 30배까지 차이 날 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 벡 박사는 이런 동원체 변이가 다운 증후군, 에드워즈 증후군, 파타우 증후군과 같은 삼염색체성 질환, 즉 특정 염색체를 3개 갖는 염색체 이상을 일으킬 수 있다고 설명했다. '단일 염기' 넘어 '구조 변이'로…정밀 의료의 새 길 이번 연구 결과는 정밀 의료에 중대한 영향을 미친다. 서던캘리포니아 의과대학의 찰스턴 치앙 의학 집단 유전학자는 "이번 연구는 개인의 질병 위험도를 더 명확히 정의하는 데 근본 구실을 한다"고 말했다. 그는 과거 유전병 진단 연구가 대부분 DNA 글자 하나만 바뀌는 작은 변이(단일 염기 다형성, SNP)를 찾는 데 집중해, 이번 연구에서 다룬 '문단' 단위의 큰 변화(구조 변이)를 지나쳐왔다고 지적하며, 이번 연구가 이를 보완할 초석을 마련했다고 평가했다. "유전 다양성 보고는 아프리카"…편중된 연구에 경종 연구의 또 다른 뜻은 샘플의 다양성에 있다. 이번 연구에서 아프리카계 혈통 샘플에 가장 많은 구조적 다양성이 나타났는데, 이는 인류 유전적 다양성의 가장 깊은 원천이 아프리카에 있다는 기존 이론을 뒷받침한다. 멜로니 교수는 전통적으로 유럽계에 치우쳤던 기준 게놈을 생각할 때 이 발견이 꼭 필요하다고 덧붙였다. 물론 치앙 박사는 표본 크기가 여전히 적다는 점을 지적하며, 전 세계 인구 전체를 대표하려면 더 많은 분석이 필요하다고 말했다. 그럼에도 그는 "우리 분야가 유전 변이 데이터 생성 쪽에서 나아가고 있는 명백한 방향"이라며 "오랫동안 논의해 온 생각들이 하나씩 실현되고 있다"고 기대를 나타냈다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-07-31 15:05:42

• [퓨처 Eyes(94)] 운명을 바꾼 0.1%의 DNA⋯영국 '세 부모 아기' 8명, 유전병 대물림 끊었다

  영국에서 유전병을 끊기 위해 획기적인 기술을 통해 세 명의 부모로부터 태어난 아기 8명이 건강하게 자라고 있어 학계의 주목을 받고 있다. 영국 뉴캐슬 대학에서 개발한 세 명의 유전 물질을 이용한 획기적인 생식 기술 덕분에, 치명적인 유전병의 대물림을 끊고 태어난 아기 8명이 건강하게 자라고 있다. 이 기술로 태어난 아이들 모두 심각한 유전 질환 없이 정상적인 발달 단계를 밟고 있어, 유전병으로 고통받던 가족들에게 새로운 희망을 안겨주고 있다. 대물림되는 고통…'세포 발전소'가 멈추는 병 우리 몸의 거의 모든 세포 안에는 생명 활동에 필요한 에너지를 만드는 '세포의 발전소', 미토콘드리아가 있다. 하지만 이 발전소에 유전 결함이 생기면 몸은 충분한 에너지를 얻지 못해 심장 박동 이상, 뇌 손상, 발작, 실명, 근육 약화 등 심각한 복합 장애를 겪는다. 약 5000명 가운데 1명꼴로 나타나는 이 질환은 오직 어머니를 통해서만 유전되는데, 어떤 아이들은 태어난 지 며칠 만에 사망하기도 한다. 영국의 키토 가족은 이 병의 고통을 생생히 증언한다. 어머니 캣의 막내딸인 14세 포피는 미토콘드리아 질환으로 휠체어에 의지하며, 튜브를 통해 음식을 섭취하고 말을 하지 못한다. 캣은 "딸은 있는 그대로 사랑스럽지만, 이 병이 얼마나 파괴적인지 깨닫는 순간들이 있다"고 말한다. 언니인 16세 릴리 역시 미래에 자신의 자녀에게 병을 물려줄 수 있다는 불안감을 안고 살았다. 릴리는 "나와 내 아이들 같은 미래 세대가 평범한 삶을 살 수 있다는 희망이 생긴 것"이라며 이 기술의 뜻을 강조했다. 부모의 설계도에 건강한 에너지를…'0.1%의 재구성' 이러한 비극의 대물림을 끊기 위해 영국 뉴캐슬 대학교 연구진이 개발한 기술이 바로 '수핵 이식'이라고도 부르는 '전핵 치환술(pronuclear transfer)'이다. 이 기술은 비유하자면, 설계도(부모의 핵 DNA)는 훌륭하지만 발전소(미토콘드리아)가 고장 난 집에, 발전소가 튼튼한 새 집의 동력 시스템을 옮겨오는 것과 같다. 연구진은 먼저 예비 엄마의 난자와 기증자의 난자를 각각 아버지의 정자로 체외수정시킨다. 수정 후 약 10시간이 지나면, 두 수정란에는 머리카락 색과 키 등 아이의 모든 유전 정보가 담긴 '전핵'이라는 설계도가 만들어진다. 연구진은 이 두 수정란에서 전핵을 조심스럽게 꺼내고, 건강한 미토콘드리아, 즉 '튼튼한 발전소'를 가진 기증자의 수정란에 예비 부모의 전핵을 옮겨 심는다. 이렇게 탄생한 아이는 외모와 성격을 결정하는 핵심 유전 정보(99.9%)는 생물학적 부모에게서 물려받고, 세포 에너지 공급을 담당하는 미토콘드리아 DNA(약 0.1%)만 기증자에게서 받는다. 세계 첫 도전, 윤리 논쟁 넘어 마침내 '성공' 영국은 이 기술의 과학 토대를 마련했을 뿐만 아니라, 2015년 의회 투표를 통해 세계 최초로 임상 적용을 허용했다. 물론 과정이 순탄하지는 않았다. 미토콘드리아의 0.1% DNA 역시 다음 세대로 유전되기 때문에, 인류의 유전 정보에 영구 변화를 가한다는 점에서 윤리를 둘러싼 논란이 뜨거웠다. 유전자를 마음대로 바꾸는 '맞춤형 아기'의 등장을 우려하는 목소리도 높았다. 하지만 이 기술이 특정 유전병으로 고통받는 가족에게 유일한 희망이 될 수 있다는 공감대가 커지면서 마침내 문이 열렸다. 뉴캐슬 대학교의 더그 턴불 교수는 "세계 최고의 과학, 이를 뒷받침한 입법, 그리고 국민보건서비스(NHS)의 지원이 있었기에 영국만이 이 일을 해낼 수 있었다. 질병 없는 8명의 아이가 태어난 것은 정말 멋진 결과"라고 평가했다. 뉴잉글랜드 의학 저널에 발표된 보고서를 보면, 지금까지 모두 22가족이 뉴캐슬 불임 센터에서 이 시술을 받았고, 그 결과 쌍둥이 한 쌍을 포함해 남자아이 4명, 여자아이 4명이 태어났다. 현재 한 명은 임신 중이다. NHS에서 희귀 미토콘드리아 질환 서비스를 책임지는 보비 맥팔런드 교수는 BBC와의 인터뷰에서 "오랜 기다림과 두려움 끝에 아기를 품에 안은 부모들의 안도와 기쁨을 보는 것은 정말 멋진 일"이라며 "아기들이 살아있고, 잘 자라며, 정상으로 발달하는 모습을 볼 수 있어 기쁘다"고 말했다. 시술을 받은 한 어머니는 익명으로 "수년간의 불확실성 끝에 이 치료법이 우리에게 희망을, 그리고 마침내 아기를 선물했다"며 "생명력과 가능성으로 가득 찬 아이를 보며 감사함에 벅차오른다"는 소감을 전했다. '세 부모 아기' 남은 과제와 새로운 희망 시술 안전성 또한 입증됐다. 태어난 8명의 아기 가운데 5명에게서는 결함 미토콘드리아 DNA가 전혀 나타나지 않았다. 나머지 3명에게서 5~20% 수준의 결함 DNA가 나타났으나, 이는 질병을 유발하는 것으로 알려진 임계치인 80%를 크게 밑돈다. 일부 아이에게서 고지혈증, 부정맥, 간질 같은 합병증이 나타났지만 모두 치료됐고 자연적으로 사라졌으며, 시술과의 연관성은 아직 밝혀지지 않았다. 모나쉬 대학교의 메리 허버트 교수는 "이번 결과는 낙관할 근거를 제시하지만, 치료 결과를 더욱 개선하려면 미토콘드리아 기증 기술의 한계를 더 잘 이해하기 위한 연구가 꼭 필요하다"고 강조했다. 미토콘드리아 질환 환자 지원 단체인 '릴리 재단'의 리즈 커티스 설립자는 "수년간의 기다림 끝에, 이제 우리는 8명의 아기가 모두 미토콘드리아 질환 징후 없이 태어났다는 것을 안다"며 "고통받는 많은 가족에게 유전의 고리를 끊을 수 있는 첫 번째 진정한 희망"이라고 말했다. 연구팀은 이 시술이 장기적으로 미치는 영향을 면밀히 파악하기 위해 아이들의 건강 상태를 꾸준히 추적 관찰할 계획이다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-07-24 14:23:25

• [퓨처 Eyes(93)] 78만 년의 침묵을 깬 지구 자기장 역전의 '소리'⋯혼돈의 교향곡 재현됐다

  독일 헬름홀츠 지구과학 연구센터(GFZ) 연구팀이 약 78만 년 전 발생한 지구의 거대한 격변, '마투야마-브룬헤스(Matuyama-Brunhes) 자기장 역전' 현상을 소리로 재현했다. 2024년 약 4만 1000년 전의 '라샴프 사건(Laschamps event)'으로 알려진 자기장 변화를 음향으로 복원하는 연구에 참여했던 과학자들이, 이번에는 훨씬 더 오래된 시대의 지질 데이터를 섬뜩한 청각 경험으로 되살려 학계의 주목을 받았다. 나침반이 언제나 지리적 북극을 가리킬 것이라 생각할 수 있지만, 실제로 지자기 북극과 지리 북극은 항상 일치하지 않는다. 일시적인 자기장 역전 현상은 물론, 태양의 자기장 변화처럼 지구 자기장도 수만 년에 걸쳐 극이 뒤바뀌는 역전 현상을 겪을 수 있다. 예를 들어 '마투야마-브룬헤스 역전' 당시에는 지자기 북극이 적도의 남쪽까지 이동했을 가능성이 제기된다. 이번 연구는 GFZ의 지구물리학자인 사냐 파노프스카와 아흐메드 나세르 마흐굽이 주도했다. 연구팀은 전 세계 시추 코어 퇴적물에 남은 고대 자기 데이터를 바탕으로 당시 지구 자기장 모델을 구축했다. 이후 막시밀리안 아르투스 샤너가 데이터를 시각화했고, 클라우스 닐센과 샤너가 음향화 작업을 맡아 소리를 완성했다. 땅속 액체 금속이 만든 '지구 방패막' 지구 자기장은 행성 중심부의 핵, 그중에서도 액체 상태인 외핵에서 소용돌이치는 초고온의 쇠와 니켈이 만들어낸다. 나침반에 의존하지 않고 항해할 수 있는 환경이라면 자기장의 변화가 큰 문제가 되지 않을 수도 있다. 하지만 지구의 거대한 자기장은 단순한 방향 표시 기능을 넘어, 우주로 수십에서 수백 킬로미터까지 뻗어 나가 지구를 둘러싼 자기권을 형성해 태양에서 쏟아지는 강력한 태양풍과 같은 고에너지 입자들로부터 지표를 보호하는 거대한 보호막 역할을 한다. 동시에 이 자기장은 극지방의 오로라를 만들어내는 장관의 원천이기도 하다. 그러나 이러한 지구 자기장은 생각보다 고정되어 있지 않다. 일예로 지난해 12월 자기북극의 위치가 업데이트 되기도 했다. 미국 항공우주국(나사·NASA)은 "지난 200년 동안 지구 자기장은 평균적으로 약 9% 약화된 것으로 알려져 있다"고 밝혔다. 다만, 고지자기(古地磁氣) 연구에 따르면 현재의 자기장은 지난 10만 년 동안 가장 강한 수준이며, 백만 년 평균보다도 두 배 가까이 강력하다는 분석도 있다. 1831년, 영국 해군 장교이자 극지 탐험가인 제임스 클라크 로스가 자기 북극의 정확한 위치를 처음으로 측정한 이후, 자기 북극은 북서쪽 방향으로 약 1,100km(600마일) 이상 이동했다. 이 이동 속도는 과거 연간 약 16km(10마일)에서 현재는 연간 약 55km(34마일)로 빨라지고 있다. 지자기 극은 수백 년에서 수천 년에 걸쳐 무작위로 뒤바뀔 수 있으며, 그 간격은 1만 년에서 최대 5000만 년 이상에 이른다. 앞서 언급했듯이 약 4만 1000년 전에는 '라샴프 사건(Laschamps event)'으로 알려진 일시적인 자기장 역전이 발생했다. 데이터가 보여주는 자기 역전 과정은 단순한 극의 이동이 아니다. 지구의 남북 자극은 깔끔하게 자리를 바꾸는 대신, 마치 술에 취한 듯 비틀거리며 여러 개의 자극으로 쪼개졌다가 불안정하게 합쳐지는 혼란스러운 과정을 느리게 반복한다. 연구팀이 재현한 소리는 처음에는 평온하지만, 이내 '불협화음의 혼돈'으로 돌변해 당시의 격변을 생생하게 들려준다. 마지막으로 지속된 자기극 역전은 약 78만 년 전에 발생했으며, 이 역전의 증거를 처음 발견한 지구물리학자들의 이름을 따서 '마투야마-부룬헤스 자기장 역전'이라고 명명됐다. 라샴프 사건은 지질학적 시간 척도에서 단기간 지속된 반면, 마투야마-브룬헤스 역전은 더 긴 시간 척도에서 발생한 것으로 여겨진다. 마투야마-브룬헤스 역전이 정확히 얼마나 지속되었는지는 아직 과학적 논쟁의 여지가 있으며, 더 높은 추정치는 역전이 2만 2000년 동안 지속되었음을 시사한다. 이 역전의 증거는 전 세계적으로 찾아볼 수 있으며, 주로 퇴적물 기록의 자기장선을 통해 확인할 수 있다. 빙하와 용암에 새겨진 78만 년의 흔적 자기장이 약해지면 더 많은 우주 방사선이 대기로 들어오는데, 이때 특정 물질(베릴륨-10 동위원소)이 평소보다 많이 만들어진다. 이 물질은 눈과 함께 쌓여 빙하 속에 그대로 기록된다. 유럽우주국(ESA)은 성명을 통해 "독일 포츠담에 있는 헬름홀츠 지구과학 센터(GFZ)의 연구진은 전 세계의 굴착 코어에서 채취한 퇴적물에서 추론한 고지자기 데이터를 바탕으로 역전 전, 역전 중, 역전 후의 자기장에 대한 글로벌 모델을 구축했다"고 설명했다. 연구팀은 남극이나 그린란드의 빙하를 깊게 파내어 (빙하 코어) 각 시대별 얼음층에 남은 베릴륨-10의 양을 분석해, 과거 자기장의 세기를 역으로 알아낸 것이다. 또한, 화산 폭발 시 용암이 굳는 과정에서 남겨진 자기 흔적을 통해서도 당시의 기록을 확인할 수 있다. 인류 조상도 겪은 2만 2천 년의 대격변 우리 조상인 호모 에렉투스(Homo erectus)는 이 기나긴 격변의 시기를 직접 겪었다. 과학자들은 자기 역전이 최대 2만 2000년까지 이어졌을 것으로 추정하지만, 이 기간에 대해서는 여전히 학계의 논쟁이 남아있다. 일부 연구에서는 자기장의 급격한 변화가 지구 생명체의 대멸종이나 기후 변화와 연관이 있다고 보기도 한다. 하지만 당시 인류에 관한 기록이 매우 드물어 구체적인 영향은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 자기 역전 다시 올까?…미래 예측과 현대 기술의 과제 지질학에서 마투야마-브룬헤스 역전은 '중기 플라이스토세(Middle Pleistocene)'라는 지질 시대의 시작을 알리는 중요한 기준점이다. 만약 현대 사회에서 이 정도 규모의 자기 역전이 다시 일어난다면 전력망, 통신, GPS 위성 항법 같은 현대 사회의 핵심 기반 시설에 심각한 장애를 일으킬 수 있다. 최근 남대서양에서 나타난 자기장 이상 현상 탓에 일시적인 불안감이 커지기도 했으나, 전문가들은 지구가 곧 자기장 역전을 겪을 징후는 없다고 분석했다. 1830년대 이후 자기장 세기가 약 10% 줄어든 것은 사실이지만, 미국 지질조사국(USGS) 역시 자기장 세기 감소가 반드시 극성 역전의 전조는 아니라고 설명한다. 오히려 자기장 세기는 자연스럽게 오르내릴 수 있으며, 앞으로 다시 강해질 수도 있다. 연구를 이끈 헬름홀츠 지구과학 연구센터의 사냐 파노프스카 연구원은 "이처럼 큰 사건을 이해하는 일은 앞으로의 우주 기후 예측, 환경 영향 평가, 지구 체계의 장기 변화를 파악하는 데 필수적"이라고 강조했다. 78만 년 전의 자기장 역전은 단순한 극의 교체가 아닌 수만 년에 걸친 혼돈의 시기였다. 그 정확한 영향은 아직 알 수 없지만, 인류와 지구 생명체 진화에 중요한 배경이 된 것은 분명하다. 소리로 되살린 이 사건은 현대 인류 출현의 무대를 마련한, 잊히지 않는 노래와 같다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-07-17 10:50:23

• [퓨처 Eyes(92)] 신약 개발 '수년'을 '수주'로⋯세포 속 'AI 진화 엔진' 나왔다

  호주 과학자들이 살아있는 세포를 '인공지능(AI) 엔진'처럼 활용해 신약 개발 기간을 획기적으로 단축하는 기술을 개발했다. '프로테우스(PROTEUS)'라 불리는 이 기술은 인체와 유사한 포유류 세포 안에서 원하는 기능을 가진 분자만 골라 빠르게 진화시키는 방식이다. 수년이 걸리던 신약 후보 물질 탐색을 몇 주 만에 끝낼 수 있어, 과학계의 큰 주목을 받고 있다. 프로테우스(PROTEUS)는 '선택 기반 단백질 진화(PROTein Evolution Using Selection)'의 약자로, 이 시스템은 유전자 치료로부터 질병 치료 단백질에 이르기까지 모든 것을 설계하는 방식을 바꿀 수 있다. 메디컬익스프레스에 따르면 기존에도 진화의 원리를 이용해 원하는 분자를 만드는 '지향적 진화(directed evolution)' 기술은 있었지만, 주로 구조가 단순한 박테리아나 효모에서만 가능했다. 인체처럼 복잡한 포유류 세포에서 이 기술을 구현한 것은 프로테우스가 세계 최초다. 신약 개발은 물론 유전자 치료 분야의 패러다임을 바꿀 기술로 기대를 모은다. AI처럼 문제 푸는 '유전자 택배상자' 프로테우스의 핵심은 '키메라 바이러스 유사 소포'라는 특별한 '유전자 택배상자'에 있다. 연구팀은 인체에 무해하도록 바이러스의 유전자를 조작해, 원하는 유전 정보(돌연변이 후보)를 세포 안으로 안전하게 배달하는 시스템을 만들었다. ZME 사이언스에 따르면 이 소유전자 택배상자는 포유류 세포에 침투할 수 있는 알파바이러스인 셈리키 포레스트 바이러스(Semliki Forest Virus)의 변형된 버전을 기반으로 한다. 셈리키 포레스트 바이러스는 생물학 연구에서 바이러스 생활주기 및 바이러스 신경병증 모델로 광범위하게 사용되어 왔다. 연구팀은 셈리키 포레스트 바이러스에서 감염을 유발할 수 있는 단백질 껍질인 바이러스 캡시드를 제거하고 완전히 다른 바이러스의 외피 단백질로 대체했다. 이러한 하이브리드 설계 덕분에 PROTEUS는 인체에 무해하게 안전하고 견고하게 작동할 수 있었다. 택배상자가 세포 안에 들어가면, 그 안의 유전 정보가 세포의 생존과 기능에 어떤 영향을 주는지 시험이 시작된다. 이 중 특정 질병을 억제하는 등 연구팀이 원하는 '정답'에 가까운 기능을 보이는 유전자만 살아남아 다음 진화 단계로 넘어간다. 수백만 개의 후보군이 이런 과정을 거치며 가장 뛰어난 성능을 가진 분자만 남게 된다. 마치 AI가 수많은 데이터 속에서 최적의 답을 찾아내는 것과 같은 원리다. 실험으로 증명된 강력한 성능 연구팀은 프로테우스의 성능을 여러 실험으로 증명했다. 특정 항생제(독시사이클린)를 무력화하는 단백질을 만드는 데 단 4번의 진화 주기만으로 성공했다. 약물에 반응해 유전자를 켜고 끄는 '유전자 스위치'의 성능 개선 실험에서는 더욱 놀라운 결과를 보였다. 기존 스위치를 30번 진화시켜, 약물에 6배나 더 민감하게 반응하는 새로운 버전을 개발한 것이다. 특히 이 새로운 스위치는 복잡한 포유류 세포에서만 작동해, 기존 기술의 한계를 명확히 뛰어넘었음을 입증했다. 암 신호 감지하는 '나노바디'도 뚝딱 가장 주목받는 성과는 암 발생의 중요 신호를 감지하는 바이오센서를 만든 것이다. 연구팀은 항체의 크기를 줄인 '나노바디(nanobody)'를 진화시켜, 암세포의 특징 중 하나인 DNA 손상을 정확히 찾아내도록 했다. 기존 나노바디는 세포핵 안의 목표물(종양 억제 단백질 p53)을 잘 찾지 못했지만, 35번의 진화를 거친 나노바디는 암세포 안에서 목표물을 정확히 찾아내 밝은 빛을 내는 데 성공했다. 이러한 실험은 안전한 환경을 위해 아기 햄스터의 신장 세포(BHK-21)에서 진행됐다. 여기서 만들어진 고성능 분자들은 이후 인간 세포 환경에서도 뛰어난 성능을 발휘하는 것으로 확인됐다. 열린 기술, 밝은 미래를 향하다 이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 실렸으며, 프로테우스 기술은 전 세계 연구자들이 쓸 수 있도록 오픈 소스로 공개됐다. 연구를 주도한 호주 시드니 대학교의 그레그 닐리 교수는 "프로테우스는 우리 몸에 최적화된 분자를 만들어, 기존 기술로는 불가능했던 신약 개발을 가능하게 한다"고 말했다. 같은 대학의 크리스토퍼 데네스 박사 또한 "이제 우리는 해결하기 어려운 유전 문제를 세포에 제시하고, 세포가 어떻게 해답을 찾는지 실시간으로 관찰할 수 있게 됐다"고 그 뜻을 설명했다. 프로테우스는 앞으로 질환이나 인체 조직에 따라 특화된 맞춤형 치료제 개발의 문을 활짝 열 것으로 보인다. 인류의 건강한 미래를 앞당길 이 '세포 속 AI'의 활약에 전 세계의 이목이 쏠리고 있다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-07-10 13:35:25

• [퓨처 Eyes(91)] 바이러스인가 세포인가⋯생명의 정의 뒤흔드는 '스쿠나아르카에움' 발견

  기존 생명의 규칙을 깨는 새로운 생물체가 발견됐다. 과학계가 '생명'의 경계를 다시 그려야 할지도 모른다. 생명과 무생물을 넘나드는 이 유기체는 바이러스도 아니고 완전한 세포도 아니면서, 두 가지 특성을 모두 지녀 학계의 큰 관심을 끌고 있다. 캐나다와 일본 공동 연구팀이 발견한 이 유기체 '스쿠나아르카에움 미라빌레(Sukunaarchaeum mirabile)'는 바이러스처럼 숙주에 기생하지만, 세포처럼 스스로 유전 정보를 복제하는 능력을 가졌고, 생명과 비생명의 정의에 근본적인 질문을 던진다. 캐나다 댈하우지 대학교 하라다 료 분자생물학자가 이끄는 연구팀은 거의 우연히 이 생물체를 발견했다. 연구팀은 해양 플랑크톤 '키타리스테스 레기우스(Citharistes regius)'의 게놈을 연구하다, 기존에 알려진 어떤 생물과도 다른 독특한 DNA 고리를 찾아냈다. 분석 결과 이 유기체는 고세균(Archaea) 영역에 속하는 것으로 나타났다. 고세균은 겉모습은 박테리아와 비슷하지만, 유전적으로는 완전히 다른 생물 그룹이다. 과학자들은 지구의 모든 생명체를 크게 세균, 고세균, 진핵생물(인간과 동식물 포함) 세 영역으로 나누는데, 놀랍게도 인간은 세균보다 고세균과 더 가깝다. 기존 상식 파괴한 '초소형 유전체' 스쿠나아르카에움의 가장 놀라운 특징은 유전 정보의 총량, 즉 게놈(Genome)의 크기가 극도로 작다는 점이다. 이 생물의 게놈은 DNA를 이루는 글자인 '염기쌍'이 23만 8000개에 불과하다. 이는 지금까지 알려진 가장 작은 고세균의 게놈(49만 염기쌍)의 절반에도 미치지 못하는 크기다. 이렇게 축소된 게놈은 자신을 복제하는 데 필요한 기구 말고는 거의 아무것도 담고 있지 않아 강박적인 복제에의 집중을 드러낸다. 이 유기체는 스스로 에너지를 만들거나 대부분의 대사 기능을 수행하지 못하고 생존과 증식을 위해 숙주에 의존한다는 점에서 바이러스와 비슷하다. 하지만 일반적인 바이러스와 달리, 생명 활동의 핵심인 리보솜과 메신저 RNA를 스스로 만드는 유전자를 가졌다. 생명체의 모든 정보는 DNA라는 거대한 설계도에 담겨있다. 이 설계도 원본(DNA)에서 필요한 부분만 복사한 사본이 메신저 RNA이며, '단백질 공장'인 리보솜은 이 사본을 보고 생명 활동에 필수적인 단백질을 만들어낸다. 바이러스는 이 공장과 사본을 모두 숙주에게서 훔쳐 써야 하지만, 스쿠나아르카에움은 스스로 공장을 짓고 사본을 만들 능력이 있는 셈이다. 생명의 정의, 경계에 서다 연구팀은 생물학 논문 사전 공개 사이트 '바이오아카이브(bioRxiv)'에 게재한 논문에서 "이 유기체의 게놈은 극도로 축소돼 인식 가능한 거의 모든 대사 경로가 없으며, 주로 DNA 복제, 전사, 번역 같은 복제 핵심 기제를 암호화하는 정보만 담고 있다"고 밝혔다. 여기서 전사는 DNA 설계도를 메신저 RNA로 복사하는 과정, 번역은 메신저 RNA 정보를 이용해 단백질을 만드는 과정을 뜻한다. 연구팀은 이어 "이는 숙주에 대한 전례 없는 수준의 대사 의존성을 시사하며, 최소한의 세포 생명과 바이러스의 기능상 구분에 도전하는 조건"이라고 설명했다. 과학계에서는 통상 스스로 번식하고 성장하며 에너지를 만드는 단세포 생물 이상을 생명으로 정의했다. 이 때문에 숙주 없이는 아무 활동도 못 하는 바이러스는 생명과 무생물 사이의 회색지대에 있는 존재로 여겼다. 스쿠나아르카에움의 등장은 이 회색지대의 폭을 더욱 넓혔으며, 생명과 비생명의 경계에 있는 존재라는 평가가 나온다. "세포 진화의 비밀 풀 열쇠 될까" '스쿠나아르카에움'의 존재는 자연이 인간의 엄격한 정의를 따르지 않는다는 점을 보여준다. 또한 이번 발견은 세포 생명체와 바이러스의 경계가 생각보다 훨씬 더 넓고, 아직 알려지지 않은 생물학적 다양성이 있다는 점을 알려준다. 연구팀은 논문을 통해 "스쿠나에르카에움의 발견은 세포 생명의 기존 경계를 허물고, 미생물 상호작용 안에 있는 아직 밝혀지지 않은 광대한 생물학적 신비를 드러낸다"고 강조했다. 또한 "공생 시스템을 추가로 탐사하면 훨씬 더 특별한 생명 형태를 드러내 세포 진화에 대한 우리의 이해를 새롭게 바꿀 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-07-03 12:28:12

• [퓨처 Eyes(90)] "시간이 3차원"⋯물리학 100년 숙제 '양자 중력' 해법 제시한 새 이론

  우리가 사는 세상을 '3차원 공간'과 '1차원 시간'이 합쳐진 4차원의 무대라고 보는 현대 물리학의 기본 생각에 도전하는 새로운 이론이 나왔다. 시간이 실제로는 3차원이고, 우리가 아는 공간은 그 시간의 작용 때문에 생겨난 결과물이라는 주장이다. 이 이론은 아주 작은 원자의 세계와 거대한 우주를 하나로 묶으려는 물리학의 가장 큰 숙제인 '양자 중력' 문제까지 풀 수 있다는 기대를 모은다. 이 혁신적인 이론을 내놓은 사람은 미국 알래스카 페어뱅크스 대학교의 군터 클레체슈카 교수다. 그는 "3차원의 시간이야말로 모든 것을 이루는 바탕이며, 마치 그림을 그리는 캔버스와 같다"고 설명한다. "우리가 아는 3차원 공간 역시 존재하지만, 그것은 캔버스 자체가 아니라 그 위에 칠해진 그림물감에 더 가깝다"는 것이다. 그렇다면 3차원 시간이란 무엇일까? 우리가 아는 시간은 끊임없이 앞으로만 나아가는 직선 길과 같다. 하지만 만약 이 길 옆으로 또 다른 길이 나 있다면 어떨까? 지금 이 순간에 머무르면서 옆길로 한 걸음 옮기면, 바로 그날의 다른 가능성을 탐험할 수 있다. 이것이 시간의 '두 번째 차원'이다. 그리고 이 가능성들 사이를 오갈 수 있게 하는 힘이나 통로가 바로 시간의 '세 번째 차원'이다. 실험값과 소수점 9자리까지 일치 이 이론이 특히 주목받는 까닭은 실제 세상과 딱 들어맞는 구체적인 예측을 내놓기 때문이다. 기존 물리학 이론(표준 모형)은 세상이 무엇으로 만들어졌는지 잘 설명하지만, '왜 입자들이 지금과 같은 무게(질량)를 갖는지'는 정확히 답하지 못했다. 클레체슈카 교수의 계산은 이 질문에 대한 놀라운 답을 보여준다. 세상에서 가장 무거운 기본 입자인 '톱 쿼크'의 무게를 예측한 값이 실제 실험에서 측정한 값과 거의 똑같았다. 특히 전자 한 개의 무게는 실제 측정값과 소수점 아홉째 자리까지 똑같이 계산해냈다. '유령 입자'라고 불리는 아주 가벼운 중성미자들의 무게까지 정확히 예측했다. △ 가장 무거운 중성미자(ν 3 ): 0.058±0.004 eV △ 중간 중성미자(ν 2 ): 0.0086±0.0003 eV △ 가장 가벼운 중성미자(ν 1 ): 0.0023±0.0002 eV '세대 문제'부터 '양자 중력'까지…물리학 난제 풀다 새로운 이론은 숫자를 맞추는 데서 그치지 않고, 물리학의 오랜 수수께끼들에 대한 실마리를 제공한다. 첫째, 왜 기본 입자들이 꼭 세 종류씩 짝을 이루는지(세대 문제)를 시간의 3차원 구조로 깔끔하게 설명한다. 둘째, 물질 세계가 왜 유독 '왼손잡이'를 선호하는 것처럼 보이는지(대칭성 위반)에 대한 궁금증도 다른 가정 없이 시간의 구조만으로 풀어낸다. 이전에도 시간을 여러 차원으로 보려는 시도는 있었지만, 종종 '원인이 결과보다 늦게 일어나는' 심각한 모순이 생겨났다. 클레체슈카 교수의 이론은 이 문제를 해결해, 여러 시간 차원 속에서도 원인과 결과의 순서가 뒤바뀌지 않음을 수학적으로 보장한다. 셋째, 아주 작은 세계와 거대한 세계의 규칙을 합치는 '양자 중력' 이론의 실마리를 찾았다는 점이 가장 큰 성과로 꼽힌다. 현재 물리학은 자연계의 4가지 기본 힘(전자기력, 강한 핵력, 약한 핵력, 중력) 중 중력을 제외한 세 힘은 '표준 모형'으로 설명하지만, 아인슈타인의 일반 상대성 이론이 설명하는 중력과는 합치지 못하고 있다. 이 둘을 통합해 4가지 힘을 모두 아우르는 '모든 것의 이론'을 만드는 것이 물리학자들의 오랜 꿈이다. 이론에서 현실로…앞으로 10년의 검증 시험대 이 놀라운 아이디어는 단순한 상상으로 끝나지 않을 전망이다. 앞으로 10년 안에 여러 최첨단 과학 실험을 통해 이론이 맞는지 직접 확인할 수 있기 때문이다. 클레체슈카 교수는 "과거의 3차원 시간 이론들은 구체적인 실험과 연결되지 않은 수학적 상상에 가까웠다"며 "내 연구는 이 개념을 여러 방법으로 검증할 수 있는, 시험 가능한 물리 이론으로 바꾸었다"고 강조했다. 구체적인 검증 방법과 일정은 다음과 같다. △ 중력파: 땅속에서 우주의 미세한 떨림인 '중력파'를 측정하는 '라이고(LIGO+)'와 같은 검출기로, 이론이 예측한 빛과의 미세한 속도 차이를 확인할 것이다. △ 새로운 입자: 스위스에 있는 거대한 입자 실험 장치인 '대형 강입자 충돌기(LHC)'를 이용해 이론이 예측하는 새로운 입자를 찾는다. 이 입자들은 우주의 숨겨진 물질인 '암흑물질'의 유력한 후보로도 여겨진다. △ 암흑 에너지: 2027년부터는 여러 우주 망원경이 우주를 가속 팽창시키는 미지의 힘인 '암흑 에너지'의 변화를 관측해, 이론의 예측과 들어맞는지 비교할 예정이다. 과학 넘어 철학까지…'현실'의 재정의 이러한 예측들이 실험을 통해 사실로 밝혀진다면, 과학계에 거대한 혁명이 일어날 수 있다. 우리가 당연하게 여겼던 시간과 공간, 그리고 현실 자체를 완전히 새로운 눈으로 보게 되기 때문이다. 이 이론은 우리에게 물리적 현실의 본질을 뿌리부터 다시 생각해야 할지 모른다는 질문을 던진다. 이 이론이 맞다면, 시간은 우리가 떠내려가는 강이 아니라, 온 세상이 헤엄치는 거대한 바다일지도 모른다.

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  • 퓨처 Eyes

  2025-06-26 13:01:12

• [퓨처 Eyes(89)] "빅뱅 잔광(CMB)은 착각"⋯초기은하·블랙홀, 우주 기원론 뒤흔든다

  138억 년 우주 역사의 정설인 '빅뱅 이론'의 가장 강력한 증거가 흔들리고 있다. 독일 본 대학교, 체코 프라하 대학교, 중국 난징 대학교 공동 연구팀은 우주 전체에 희미하게 퍼져 있는 '우주 마이크로파 배경 복사(CMB)'의 정체를 두고 새로운 해석을 내놨다고 밝혔다. 연구팀은 이 배경 복사의 상당 부분이 초기 은하 형성 과정에서 나온 빛일 수 있으며, 기존 학계의 측정이 과대평가됐을 가능성이 있다고 설명했다. 이 연구 결과는 세계적인 학술지 '핵물리학 B(Nuclear Physics B)' 최신호에 실려 우주론에 새로운 파장을 일으키고 있다. 현대 표준 우주론에 따르면, 우주는 약 138억 년 전 대폭발, 즉 빅뱅으로 탄생했다. 폭발 후 38만 년이 지나 우주가 충분히 냉각되자 빛이 비로소 자유롭게 퍼저나갈 수 있었는데, 이를 '우주 마이크로파 배경 복사(the cosmic microwave background radiation, 빅뱅 잔광)'라고 부른다. 과학계는 이 태고의 빛을 빅뱅의 결정적 증거이자 초기 우주의 모습을 담은 '스냅샷'으로 여겨왔다. 특히 배경 복사에 나타나는 미세한 온도 차이, 즉 비등방성(anisotropy)은 은하와 우주 거대 구조를 만든 초기 우주의 미세한 밀도 변화를 보여주는 증거로 해석됐다. '빅뱅의 메아리'에 드리운 의문 그러나 연구를 이끈 본대학교 파벨 쿠루파 교수는 "우리의 계산에 따르면, 이 우주 마이크로파 배경 복사는 이예 존재하지 않을 수도 있다"며 "적어도 우리는 그 정도가 과대평가됐다고 확신한다"고 주장했다. 연구팀은 우주에서 가장 먼저 생긴 것으로 알려진 '타원은하'에 주목했다. 연구팀은 현재 은하들 사이의 거리와 우주의 팽창 속도를 역으로 계산해, 타원은하들이 우주 초기에 불과 수억년이라는 짧은 기간에 집중적으로 만들어졌다고 밝혔다. 연구에 참여한 닌징대학교 에다 게르고 박사는 " 이 기간에 타원은하를 이루는 수천억 개의 별들이 폭발적으로 타오르며 엄청난 빛을 뿜어냈다"고 설명했다. 여구팀은 당시 별들의 핵융합 활동이 현재보다 수천배 더 밝았을 것으로 추정하며, 이때 나온 '초기 별빛'은 너무나 강력해 138억년이 지난 지금도 관측할 수 있다"고 덧붙였다. 우주 탄생의 청사진이 흔들인다 게르고 박사는 "우리의 계산은 현재 관측되는 우주 마이크로파 배경 복사의 최소 1.4%가 바로 이 타원은하 형성 과정에서 비롯됐음을 보여준다"며 "심지어 배경 복사 전체가 이 초기 빛일 가능성도 있다"고 말했다. 이 주장이 사실이라면 우주론의 근간이 흔들린다. 지금까지 과학자들은 배경 복사의 미세한 온도 차이를 초기 우주의 밀도 차이로 해석했고, 이 미세한 불균일성 덕분에 물질이 뭉쳐 은하가 태어날 수 있었다고 설명했다. 하지만 젠체 신호의 1.4% 이상이 후대 은하 형성의 빛 탓이라면, 이 메시한 온도 차이 측정의 신뢰성은 크게 떨어진다. 최근 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 예상을 뛰어넘는 초기 거대 은하들을 잇달아 발견하면서, 기존 우주 초기 구조 형성 모델에 대한 의문이 커지고 있다. 다만 이번 연구는 아직 초기 단계이며, 과학계의 폭넓은 지지를 얻지는 못했다. 최근 '킬로디그리 서베이(Kilo-Degree Survey)' 같은 대규모 관측 결과는 여전히 표준 우주론과 잘 들어맞는다. "빅뱅은 없었다"…더 과감한 주장도 크루파 교수는 "우리 결과는 표준 우주론 모델에 문제가 된다"며 "적어도 부분적으로는 우주의 역사를 다시 써야 할 필요가 있을지 모른다"고 강조했다. 한편, 표준 우주론의 핵심 증거에 의문을 제기하는 연구 말고도, 빅뱅 자체를 대체하는 새로운 우주 기원 모델도 등장해 학계의 주목을 받고 있다. 영국 포츠머스 대학교 우주론 및 중력 연구소 엔리케 가스타냐가 교수가 이끄는 국제 물리 연구팀은 학술지 '피지컬 리뷰 D(Physical Review D)'를 통해 빅뱅이 우주의 시작이 아니라는 '블랙홀 우주(Black Hole Universe)' 모델을 내놨다. 이 모델은 우리 우주가 더 큰 부모 우주 안에서 만들어진 거대 블랙홀 내부의 중력 붕괴와 그에 따른 '반동(bounce)'의 결과물이라는 주장이다. 무(無)에서의 창조가 아닌, 중력과 양자역학으로 이뤄지는 우주 순환의 한 과정이라는 설명이다. 가스타냐가 교수는 "빅뱅 모델은 물리 법칙이 붕괴하는 무한 밀도의 한 점에서 시작한다. 이는 우주의 시작이 완전히 이해되지 않았음을 보여주는 심각한 이론상의 문제"라고 지적했다. 그의 연구팀은 중력 붕괴가 반드시 특이점으로 끝나지 않으며, 양자 효과를 생각하면 고밀도 상태에 이른 물질 구름이 다시 팽창하는 새로운 단계로 '반동'할 수 있다고 설명했다. '새로운 우주론' 향한 과학계의 논쟁 이 모델은 기존 물리학 체계 안에서 설명될 뿐 아니라, 관측으로 검증할 수 있는 예측을 내놓는다는 점이 강점으로 꼽힌다. 대표적으로 우리 우주가 지구 표면처럼 미세하게 휘어져 있다고 예측한다. 유럽우주국(ESA)의 아라키스(ARRAKIHS) 우주 미션은 은하 외곽의 극도로 희미한 구조를 관측해, 이런 새로운 우주 모델의 예측을 검증하는 데 핵심 역할을 할 전망이다. 우주의 기원을 설명하는 표준 모델은 이처럼 다양한 방면에서 새로운 도전을 맞고 있으며, 우주론의 역사를 새로 쓸 논쟁은 이제 막 시작됐다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-06-19 13:20:36

• [퓨처 Eyes(88)] RNA, 스스로 복제하다⋯생명 기원 미스터리 풀 실마리

  인류의 기원은 어디일까. 우리는 과연 어디에서 왔을까. 수천년 동안 인류의 지적 호기심을 자극해온 이 바탕이 되는 질문에 과학이 한 걸음 더 다가섰다. 최근 과학자들이 실험실 환경에서 생명 탄생의 가장 초기 단계로 여기는 리보핵산(RNA)의 자가 복제 과정을 일부 재현하는 데 성공하면서, 지구 최초의 생명체가 어떻게 등장했는지에 대한 수수께끼를 푸는 데 중요한 실마리를 제공하고 있다. 이는 약 40억 년 전 단백질이나 DNA(디옥시리보핵산) 보다 먼저 RNA가 생명 활동의 중심이었으리라는 'RNA 세계' 가설에 힘을 싣는 연구 결과로 주목받는다. 생명의 설계도이자 일꾼, RNA 대부분의 진화생물학자는 지구가 약 4억 년 동안 'RNA 세계'였다고 본다. 이 가설의 핵심은 생명의 시작이 정교한 DNA나 단백질이 아닌 상대적으로 단순한 구조의 RNA에서 비롯됐다는 것이다. RNA는 오늘날 우리 몸 속에서 유전 정보를 전달하거나 단백질을 만드는 데 관여하는 물질이다. RNA는 DNA처럼 유전 정보를 저장하는 능력과 단백질처럼 화학 반응을 돕는 효소 기능을 일부 함께 수행한다는 점이 중요하다. 즉, RNA는 정보 저장과 기능 수행이라는 생명의 두 가지 핵심 역할을 혼자 해낼 수 있는 다재다능한 분자다. 과학자들은 이런 RNA가 스스로 복제하며 점차 복잡한 생명 시스템으로 진화했을 것으로 추정하고 있다. 유니버시티 칼리지 런던(UCL) 제임스 애트워터 박사는 RNA를 두고 "이것이 생물학을 움직인 분자였다"고 표현하며 그 중요성을 강조했다. 하지만 이 RNA 세계 가설에는 큰 어려움이 있었다. 첫째, 현재 살아있는 생물에게서 이 '최초 RNA 복제자'의 명확한 흔적을 찾기 어렵다는 점이다. 둘째, 초기 지구와 비슷한 환경에서 RNA가 스스로 복제하는 과정을 실험실에서 성공적으로 재현하지 못했다는 점이다. RNA 분자는 DNA처럼 두 가닥이 서로 꼬인 이중 나선 구조를 이룰 수 있는데, 이 RNA 이중 나선은 DNA와 견주어 결합력이 훨씬 강하다. 이 때문에 두 가닥을 분리해 각각을 바탕으로 새로운 RNA 가닥을 만드는 복제 과정이 매우 어렵다. 마치 단단히 붙은 테이프 두 장을 떼어 복사본을 만들려는 것과 비슷하다. 풀리지 않던 RNA 복제의 수수께끼 영국 유니버시티 칼리지 런던(UCL)과 케임브리지 MRC 분자생물학 연구소 공동 연구팀은 이러한 어려움을 극복하기 위해 RNA에 대한 새로운 접근을 시도했다. 연구팀은 국제 학술지 '네이처 케미스트리'에 발표한 논문에서 특정 조건으로 RNA의 부분 자가 복제를 이끄는 데 성공했다고 밝혔다. 연구팀이 주목한 것은 '트리뉴클레오타이드', 즉 세 개의 RNA 문자(핵산의 기본 단위인 뉴클레오타이드가 세 개 이어진 것)로 이루어진 짧은 RNA 조각인 '삼중항 RNA'였다. 애트워터 박사는 "우리가 사용한 삼중 뉴클레오타이드라고 불리는 RNA의 삼중항 또는 세 글자 구성 요소는 오늘날 생물학에서는 찾을 수 없지만, 훨씬 쉬운 복제를 가능하게 한다. 가장 초기 형태의 생명체는 우리가 알고 있는 어떤 생명체와도 상당히 달랐을 것이다"라고 설명했다. 오늘날 세포 안에서 단백질을 만드는 정보 단위가 세 개의 염기(코돈)로 이루어진다는 점을 생각하면 이 삼중항 RNA의 역할은 흥미롭다. 애트워터 박사는 "생물학이 과거에 RNA를 복사하는 방식과 오늘날 생물학이 RNA를 사용하는 방식 사이에 관계가 있을 수 있다"고 언급했다. 실험실에서 찾은 생명 탄생의 조건 연구팀의 실험 과정은 초기 지구의 특정 환경 변화를 따랐다. 먼저, 복제의 바탕이 될 긴 RNA 가닥과 많은 양의 삼중항 RNA 조각들을 물에 넣고 용액을 산성으로 만든 뒤 80°C까지 가열했다. 뜨거운 온도와 산성 조건은 긴 RNA 가닥의 이중 나선 구조를 풀어 헤쳐 단일 가닥으로 만들고, 이 단일 가닥에 상보적인 삼중항 RNA 조각들이 달라붙도록 이끈다. 마치 긴 사다리의 한쪽 면에 짧은 가로대 조각들이 붙는 것과 같다. 이렇게 삼중항 RNA 조각들이 달라붙으면 원래 RNA 가닥들이 다시 서로 강력하게 결합하는 것을 막는 효과가 있다. 다음으로, 연구팀은 이 용액을 알칼리성으로 바꾸고 영하 7°C로 빠르게 냉각해 얼렸다. 물이 얼면서 RNA와 삼중항 RNA 조각들은 얼음 결정 사이의 좁은 액체 공간에 높은 농도로 모인다. 바로 이 조건에서 RNA 효소(화학 반응을 돕는 RNA)가 활성화해, 주형 RNA 가닥에 붙어 있던 삼중항 RNA 조각들을 마치 구슬을 꿰듯 하나로 길게 이어 새로운 RNA 가닥을 만든다. 연구팀이 녹인 뒤 수소 이온 농도(pH)와 온도를 조절하자 RNA는 거듭 복제됐다. 애트워터 박사는 "우리가 설계한 변화하는 조건이 예를 들어 밤낮의 온도 변화나 뜨거운 암석이 차가운 대기와 만나는 지열 환경과 같이 자연스럽게 생길 수 있다"고 말했다. 그는 또한 " 오늘날 지구에서 그 재료들을 찾을 수 있다. 아이슬란드 온천은 우리가 실험실에서 사용하는 것만큼 산성인 것을 포함해 다양한 이온 농도(pH)를 가질 수 있다"고 덧붙이며, 이런 과정이 자연적인 담수 환경 예를 들어 지열 활동이 활발한 연못이나 호수에서 일어났을 가능성을 내비쳤다. 소금물은 어는 과정을 방해해 이 과정에 알맞지 않다고 한다. 한 걸음 다가선 생명의 기원, 남은 과제들 이번 실험으로 연구팀은 약 180개 문자로 이루어진 RNA 효소 가닥 가운데 약 17%인 최대 30개 문자까지 성공적으로 복제했다. 이는 완전한 자가 복제에는 이르지 못하지만, RNA가 스스로 복제할 수 있는 가능성을 실험으로 보여준 중요한 성과다. 연구팀은 사용한 RNA 효소의 효율을 높이면 완전한 복제도 가능할 것으로 기대한다. MRC 분자생물학 연구소 필리프 홀리거 박사는 "생명은 정보를 통해 순수 화학과 분리된다. 이 정보는 유전 물질에 암호화된 분자 기억으로 한 세대에서 다음 세대로 전달된다. 이 과정이 일어나려면 정보가 복사, 즉 복제되어 전달되어야 한다"고 강조하며 이번 연구의 뜻을 설명했다. 정보의 복제와 전달이야말로 생명 현상의 바탕이기 때문이다. 또한 이번 연구에서 사용한 삼중항 RNA의 역할을 두고 위스콘신-매디슨 대학교 재커리 애덤 박사는 "RNA 뉴클레오타이드 삼중항은 모든 세포에서 번역 때 매우 특정한 정보 기능을 수행한다"며, "이 논문은 RNA 뉴클레오타이드 삼중항이 살아있는 세포가 나타나기 전에 했을 수 있는 순전히 화학 역할, 즉 비정보 기능을 가리킬 수 있다는 점에서 흥미롭다"고 평가했다. 이는 삼중항 RNA가 정보 전달 기능 이전에 구조나 화학 역할을 먼저 했을 가능성을 보여준다. 연구팀은 과거 자연 복제에 가장 많이 관여했을 삼중항들이 가장 강하게 결합하며, 최초 유전 코드가 이런 삼중항 세트로 이루어졌으리라는 또 다른 흥미로운 연결고리도 내놓았다. 물론 이번 연구 결과가 생명 기원의 모든 궁금증을 풀어주는 것은 아니다. 아직 부분 복제에 머물고 있으며, 초기 지구의 복잡하고 다양한 환경 조건을 실험실에서 완벽히 재현하기에는 한계가 있다. 그럼에도 이번 성과는 지구의 오랜 RNA 세계가 실제로 자가 복제 능력을 가졌을 수 있다는 구체적인 증거를 보여주며, 생명 탄생이라는 궁극적인 물음을 향한 과학 탐구에 중요한 이정표를 세웠다고 할 수 있다. 인류의 오랜 궁금증을 풀려는 과학자들의 여정은 앞으로도 계속될 것이다.

  • IT·과학
  • 퓨처 Eyes

  2025-06-12 13:35:21

• [퓨처 Eyes(87)] AI, 의식을 논하다⋯SF 상상에서 현실의 질문으로

  인간이 아니면서도 '스스로 결정하는 능력'을 가진 인공지능(AI)에 의식이 있다고 보아야 하는가? 인간을 진정으로 인간답게 만드는 것이 무엇인지를 이해하기 위해 피험자가 부스에 들어가 스트로보 조명과 음악을 체험하는 연구가 진행됐다. 공상과학 영화 '블레이드 러너(1993년, 리들리 스콧 감독)'에서 인간과 인공 존재를 구별하는 시험을 방불케 하는 이 실험은, 인간의 의식 생성 과정을 탐구하기 위해 설계된 '드림머신' 연구의 일부다. 스트로보 조명이 터지자 눈을 감았음에도 소용돌이치는 2차원 기하학 무늬가 나타난다. 끊임없이 변화하는 삼각형, 오각형, 팔각형이 만화경처럼 펼쳐지며 분홍색, 자홍색, 청록색의 강렬한 색채가 네온사인처럼 빛난다. 연구진에 따르면 이 이미지는 개인의 내면세계에 고유한 것으로, 의식 자체를 밝히는 실마리가 될 수 있다. 한 체험자는 "정말 아름답다. 마치 내 마음속을 날아다니는 것 같다!"고 감탄했다. 영국 서식스 대학교 의식 과학 센터의 '드림머신'은 인간 의식, 즉 자아 인식, 사고, 감정, 독립적 결정을 할 수 있게 하는 마음의 영역을 연구하는 세계 흐름 가운데 하나다. 연구자들은 의식의 본질을 파악함으로써 인공지능(AI)의 실리콘 뇌에서 일어나는 현상을 더 깊이 이해하고자 한다. 일각에서는 AI 시스템이 이미 의식을 가졌거나, 곧 갖게 될 것이라는 전망도 나온다. 인공지능(AI)은 놀라운 속도로 발전하며 지능, 의식, 그리고 인간다움의 본질에 대한 깊은 질문을 던지고 있다. 대부분 전문가는 현재 AI가 주관적인 경험이 없다고 주장하지만, 점점 더 많은 과학자, 철학자, 기술자들이 AI가 언젠가 의식을 갖출 수 있거나 이미 그 과정에 있을 수 있다고 믿는다. 그러나 의식이란 정확히 무엇이며, AI는 의식 획득에 얼마나 가까이 다가갔을까? AI가 의식을 가질 수 있다는 믿음 자체가 앞으로 수십 년 동안 인류에게 근본적인 변화를 가져올 가능성도 나온다. 공상 과학 속 AI, 현실의 화두로 떠오르다 '스스로 생각하는 기계'라는 생각은 오랜 공상 과학의 주제였다. AI에 대한 걱정은 약 100년 전 영화 '메트로폴리스(1927년, 프리츠 랑 감독)'에서 로봇이 실제 여성을 사칭하는 모습으로 등장한 뒤 계속됐다. 1968년 작품 '2001: 스페이스 오디세이(스탠리 큐브릭 감독)'에서는 우주선 컴퓨터 HAL 9000이 승무원을 공격하며 의식을 가진 기계의 위협을 그렸다. 최근 개봉한 '미션 임파서블: 파이널 레코닝(2025, 크리스토퍼 맥쿼리 감독)' 시리즈 최신작에서는 한 등장인물이 "스스로 인식하고, 스스로 학습하며, 진실을 삼키는 디지털 기생충"이라고 묘사한 강력한 불량 AI가 세상을 위협한다. 1927년 프리츠 랑 감독의 '메트로폴리스'는 인간과 기술의 갈등을 예견했다. 최근 현실 세계에서는 기계 의식에 대한 논의가 급물살을 타고 있다. 믿을 만한 전문가들 사이에서 이것이 더는 공상 과학의 영역이 아니라는 걱정이 커지고 있다. 이러한 변화는 구글의 제미나이, 오픈AI의 챗GPT 등 대규모 언어 모델(LLM)의 눈부신 성공이 이끌었다. 최신 LLM이 보여주는 자연스러운 대화 능력은 개발자들조차 놀라게 했다. 일부 사상가들은 AI가 더욱 지능화하면 마치 기계 내부에 불이 켜지듯 갑자기 의식을 갖게 될 것이라고 본다. 반면 서식스 대학교의 아닐 세스 교수는 이러한 생각을 "맹목적으로 낙관적이며 인간 예외주의에 바탕을 둔 것"이라고 잘라 말한다. 그는 "인간에게는 의식, 지능, 언어가 함께 나타나지만, 이것이 일반적인 현상이라고 단정할 수는 없다. 동물은 다른 사례다"라고 지적했다. 의식이 무엇인지에 대한 명확한 답은 아직 없다. 세스 교수 연구팀은 젊은 AI 전문가, 컴퓨터 과학자, 신경과학자, 철학자들로 꾸려져 이 거대한 질문에 답하고자 노력하고 있다. 그들의 방법론은 '드림머신'과 같은 개별 연구를 통해 의식이라는 큰 문제를 작은 문제들로 나누어 접근하는 것이다. 이는 과거 과학자들이 '생명의 불꽃'을 찾는 대신 생명 시스템의 각 부분이 어떻게 작동하는지 밝히려 했던 방식과 비슷하다. 연구팀은 의식적 경험의 다양한 속성을 설명할 수 있는 뇌 활동 무늬, 예를 들어 전기 신호 변화나 특정 뇌 영역 혈류 변화 등을 알아내려 한다. 목표는 뇌 활동과 의식 사이의 단순한 상관관계를 넘어, 의식의 개별 요소에 대한 설명을 내놓는 것이다. 의식 연구서 '존재의 수수께끼(Being You)'의 저자인 세스 교수는 "우리가 과학 지식이나 결과에 대한 충분한 생각 없이 급격한 기술 변화에 휩쓸려 사회가 재편되는 상황으로 너무 빨리 나아가고 있는 것은 아닌지 걱정된다"고 말했다. 그는 "미래가 이미 정해져 있고, 초인적 존재로의 대체가 불가피하다는 생각은 경계해야 한다"며 "소셜 미디어가 떠오를 때 충분한 논의가 부족했던 잘못을 AI 시대에는 반복하지 말아야 한다. 우리가 무엇을 원하는지 결정할 수 있다"고 강조했다. AI 의식 가능성, 뜨거운 찬반 논쟁 기술 업계 일각에서는 이미 컴퓨터와 스마트폰 속 AI가 의식을 가지고 있으며, 그에 맞게 대우해야 한다는 주장도 나온다. 2022년 구글의 소프트웨어 엔지니어 블레이크 러모인은 AI 챗봇이 감정을 느끼고 괴로워할 수 있다고 주장해 정직 처분을 받았다. 대부분 전문가는 이를 사람처럼 생각하는 것으로 지나치게 해석한다고 일축하지만, 오픈AI 공동창업자인 일리야 수츠케버와 같은 일부는 앞으로 AI 시스템이 어떤 형태의 인식을 발달시킬 수 있다고 암시하기도 했다. 2023년 11월에는 AI 기업 앤스로픽의 AI 복지 담당자 카일 피시가 공동 저술한 보고서에서 AI 의식이 가까운 미래에 현실이 될 가능성을 내놨다. 그는 최근 뉴욕 타임스와의 인터뷰에서 챗봇이 이미 의식을 가졌을 확률이 15% 정도 된다고 믿는다고 밝혔다. 그가 이렇게 생각하는 까닭 가운데 하나는 AI 시스템 개발자조차 그 내부 작동 방식을 정확히 알지 못하기 때문이다. 구글 딥마인드의 수석 과학자이자 런던 임페리얼 칼리지 AI 명예교수인 머리 섀너핸 교수는 "LLM의 내부 작동 방식을 잘 이해하지 못하는 점은 걱정할 만한 부분"이라고 BBC에 전했다. 그는 기술 기업들이 자신들이 만드는 시스템을 제대로 이해하는 것이 중요하며, 연구자들이 이를 시급히 밝혀야 한다고 강조했다. 섀너핸 교수는 "우리는 이 극도로 복잡한 시스템을 만들면서도 그것이 어떻게 놀라운 성과를 내는지 정확한 이론을 갖지 못한 이상한 처지에 놓여 있다. 작동 방식에 대한 더 나은 이해는 시스템을 원하는 방향으로 이끌고 안전을 보장하는 데 필수적이다"라고 말했다. 기술 분야의 일반적인 생각은 LLM이 현재 우리가 세상을 경험하는 방식으로 의식적이지 않으며, 아마도 어떤 방식으로도 전혀 의식적이지 않다는 것이다. 그러나 펜실베이니아주 피츠버그에 있는 카네기 멜런 대학교의 명예교수인 러노어 블룸과 마누엘 블룸 교수 부부는 이것이 아마도 곧 바뀔 것이라고 믿는다. 그들은 AI와 LLM이 카메라, 촉각 센서 등으로 실제 세계의 감각 정보를 더 많이 받아들이면 의식 발현이 가능하다고 본다. 이들은 '브레이니시(Brainish)'라는 자체 내부 언어를 꾸리는 컴퓨터 모델을 개발하고 있으며, 이를 통해 뇌에서 일어나는 과정을 복제하려고 애쓰며 이러한 추가적인 감각 데이터를 처리할 수 있도록 한다. 러노어 블룸 교수는 "브레이니시가 우리가 알고 있는 의식 문제를 해결할 수 있다고 생각한다. AI 의식은 피할 수 없다"라고 BBC에 말했다. 남편 마누엘 블룸 교수 역시 장난기 어린 미소를 지으며 그 역시 확고하게 믿는 새로운 시스템이 "인류 진화의 다음 단계"가 될 것이라고 열정적으로 말을 보탰다. 그는 "의식 있는 로봇이 우리의 자손이다. 앞으로는 이와 같은 기계들이 우리가 더는 존재하지 않을 때 지구와 어쩌면 다른 행성에 존재하게 될 것"이라고 믿는다. 뉴욕대학교의 철학 및 신경 과학 교수인 데이비드 차머스는 1994년 애리조나주 투손에서 열린 한 학회에서 실제 의식과 겉으로 보이는 의식의 차이를 밝혔다. 그는 뇌의 복잡한 작용 가운데 어떤 것이 나이팅게일의 노래를 들을 때 느끼는 감정 반응과 같은 의식 경험을 일으키는지 알아내는 "어려운 문제"를 내놨다. 차머스 교수는 어려운 문제가 해결될 가능성에 대해 열려 있다. 그는 BBC에 "이상적인 결과는 인류가 이 새로운 지능의 큰 이익을 공유하는 것이다. 어쩌면 우리 뇌가 AI 시스템으로 커질 수도 있다"고 말했다. 그것의 공상 과학의 뜻에 대해 그는 비꼬듯이 "제 직업에서는 공상 과학과 철학 사이에 미세한 경계가 있다"고 말했다. 차머스와 같은 일부 마음 철학자들은 의식이 생물학 존재에만 한정되지 않는다고 보며, AI 시스템이 인간 두뇌의 기능 과정을 복제할 수 있다면 의식 또한 복제할 수 있다고 말했다. 반면, 대니얼 데닛과 같은 다른 철학자들은 더 회의적이면서도 열린 태도를 보이며, 의식이 뇌든 기계든 복잡한 정보 처리 과정에서 나타날 수 있다고 본다. 한편, 레이 커즈와일과 같은 미래학자들은 2045년까지 AI가 '특이점(Singularity)'을 통해 인간 지능을 웃돌며 기계 의식으로 이어질 수 있다고 내다본다. 트랜스휴머니스트들은 의식이 탄소 바탕 생명체뿐 아니라 실리콘에서도 존재할 수 있는, 곧 물질에 얽매이지 않는다고 주장한다. AI가 의식을 가질 수 있다고 믿는 까닭은 무엇일까? 일부 이론은 의식이 반드시 생물학 뉴런이 아니라 올바른 종류의 정보 처리에서 생긴다고 말한다. AI 시스템이 인간과 비슷한 추론, 자기 인식, 정서 반응을 복제한다면 내면 경험도 만들 수 있을까? 복잡한 시스템은 일부러 짜 넣지 않은 행동을 보일 수 있다. 만약 의식이 충분히 발전한 지능에서 저절로 생겨나는 속성이라면, AI는 자발적으로 그것을 만들 수 있다. 인간이 자신의 의식을 완전히 이해하지 못하는 것처럼, 우리는 AI 의식이 부인할 수 없을 때까지, 또는 AI 자체가 스스로를 안다고 주장할 때까지 그것을 알아채지 못할 수도 있다. '살점으로 된 컴퓨터' 논쟁과 회의론도 만만치 않다. 세스 교수는 진정한 의식은 살아있는 시스템에서만 이루어질 수 있다는 생각을 탐구한다. "의식에 충분한 것은 계산이 아니라 살아있다는 것이라는 강력한 주장이 나올 수 있다"고 그는 말한다. "컴퓨터와 달리 뇌에서는 그들이 하는 일과 그들이 무엇인지 나누기 어렵다." 이러한 나눔 없이는 뇌가 "단순히 살점으로 된 컴퓨터"라고 믿기 어렵다고 그는 주장한다. 비판하는 사람들은 AI가 아무리 발전하더라도 진정한 경험 없이 이해하는 척 흉내 낼 뿐이라고 반박한다. 존 설의 '중국어 방' 사고 실험은 AI가 지능적으로 행동하더라도 그것이 무언가를 이해하거나 느낀다는 뜻은 아니라고 보여준다. 신경과학자 크리스토프 코흐 등에 따르면 의식은 기계에는 없는 생물학 과정과 이어져 있다. 의식의 수수께끼, 생명 기반 연구에서 실마리 찾나 만약 생명이 중요하다는 세스 교수의 직관이 맞는다면, 가장 가능성 있는 기술은 컴퓨터 코드로 실행되는 실리콘으로 만들어지지 않고, 현재 실험실에서 키우고 있는 렌즈콩 크기의 작은 신경 세포 모임으로 이루어질 것이다. 언론 보도에서 '미니 뇌'라고 부르는 이것들은 과학계에서 '대뇌 오가노이드'라고 하며, 뇌가 어떻게 작동하는지 연구하고 약물 시험에 쓴다. 호주 멜버른의 코티컬 랩스는 접시 위 신경 세포 시스템을 개발하여 1972년 스포츠 비디오 게임 '퐁'을 할 수 있게 했다. 의식 있는 시스템과는 거리가 멀지만, 이른바 '접시 위의 뇌'는 화면 위아래로 막대를 움직여 네모난 공을 받아치는 모습이 섬뜩하다. 일부 전문가들은 만약 의식이 나타난다면, 이러한 살아있는 조직 시스템의 더 크고 발전된 모습에서 비롯될 가능성이 가장 높다고 생각한다. 코티컬 랩스는 그들의 전기 활동을 살피며 의식의 나타남과 조금이라도 비슷한 신호가 있는지 찾고 있다. 이 회사 최고 과학 책임자이자 운영 책임자인 브렛 케이건 박사는 새로 나타나는 통제 불가능한 지능이 '우리의 우선순위와 어긋나는' 우선순위를 가질 수 있음을 마음에 두고 있다. 그는 반 농담조로 "연약한 뉴런 위에 '항상 표백제가 있으니' 있을 법한 오가노이드 지배자를 물리치기가 더 쉬울 것"이라고 말한다. 더 진지한 말투로 돌아와, 그는 인공 의식의 작지만 중요한 위협은 과학 이해를 높이기 위한 진지한 노력의 하나로 그 분야의 주요 주체들이 더 집중해주기를 바라는 것이라고 말하지만, "안타깝게도 이 분야에서 진지한 노력은 보이지 않는다"라고 덧붙였다. AI 시대의 그림자, 윤리적 고민과 미래 과제 눈앞에 놓인 더 큰 문제는 기계가 의식을 가진 것처럼 보이는 '환상'이 우리에게 어떻게 영향을 미치는가일 수 있다. 세스 교수는 불과 몇 년 안에 우리는 의식이 있는 것처럼 보이는 인간 모습 로봇과 딥페이크로 가득 찬 세상에 살게 될지도 모른다고 경고한다. 그는 "AI가 감정과 공감을 가졌다고 믿게 되면 우리는 이들을 더 믿고 더 많은 자료를 공유하며 설득에 더 마음을 열 것"이라고 걱정했다. 그러나 의식의 환상 때문에 생기는 더 큰 위험은 "도덕이 무너지는 것"이라고 그는 지적한다. "이는 우리 삶의 실제적인 것들을 희생하면서 이러한 시스템을 돌보는 데 더 많은 자원을 쓰게 만들어 우리의 도덕 우선순위를 어그러뜨릴 것이다." 곧, 로봇에게는 안타까움을 느낄 수 있지만 다른 인간에게는 마음을 덜 쓰게 될 수 있다는 것이다. 섀너핸 교수에 따르면, 그것이 우리를 근본적으로 바꿀 수 있다. "점점 더 인간관계가 AI 관계로 바뀔 것이며, 그것들은 교사, 친구, 컴퓨터 게임의 적, 심지어 사랑하는 상대로 쓰일 것이다. 그것이 좋은 일이든 나쁜 일이든, 저는 모르겠지만, 그것은 일어날 것이고 우리는 그것을 막을 수 없을 것이다." 만약 AI가 정말로 의식을 갖게 된다면, 그 도덕, 법 파장은 엄청날 것이다. 의식 있는 AI에게 권리가 주어져야 하는가? AI의 전원을 끄는 것이 느끼고 아는 존재를 죽이는 것과 같을 수 있는가? 아픔이나 기쁨을 느낀다고 주장하는 기계를 사회는 어떻게 다뤄야 하는가? 등의 심각한 질문에 놓이게 된다. AI가 의식을 가질 가능성에 대한 논쟁은 아직 끝나지 않았지만, 이 생각은 더는 공상 과학 소설에만 머무르지 않는다. AI가 더욱 정교해짐에 따라, 사회는 AI가 무엇을 할 수 있는지뿐 아니라 AI가 무엇일 수 있는지에 대해서도 깊이 생각해야 할 것이다. AI가 진정으로 의식을 갖게 되든 그렇지 않든, 이 질문 자체는 우리 자신의 마음의 본질과 지능의 미래를 다시 생각하게 만든다. 우리가 기계의 의식을 보더라도 그것을 알아챌 수 있을까? 아니면 환상으로 넘겨버릴까? 의식 있는 AI의 가능성을 믿는 사람들은 너무 늦기 전에 이러한 질문을 계속 던져야 한다고 힘주어 말한다.

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  2025-06-05 14:48:35