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2025-05-01 (목)

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[퓨처 Eyes(81)] 물 분해 숨겨진 비용 규명⋯효율적인 수소 생산 청신호

우리가 매일 사용하는 에너지, 그 뒤에는 지구를 뜨겁게 달구는 화석 연료의 그림자가 드리워져 있다. 멈추지 않는 지구 온난화의 시계 앞에서, 과학자들은 물에서 무한한 에너지를 얻는 꿈, 바로 '수소 에너지'에 주목해왔다. 마치 마법처럼 물을 분해해 깨끗한 연료를 얻는 기술, 하지만 오랫동안 이 꿈은 풀리지 않는 숙제처럼 에너지 낭비라는 숨겨진 비용에 발목이 잡혀 있다. 그런데 최근 한 대학 연구실에서 이 답답한 문제의 실마리를 찾아냈다. 물 분자 속에 숨겨진 놀라운 비밀, 그리고 더 깨끗한 미래를 향한 희망의 빛을 따라가 볼까? 지속 가능한 에너지 해결책에 대한 전 세계적인 염원이 뜨거운 가운데, 물을 전기 분해하여 수소와 산소로 나누는 '물 분해' 기술은 오랫동안 유망한 대안으로 손꼽아 왔다. 하지만 이론적으로 예상했던 것보다 실제 물 분해 과정에서 훨씬 더 많은 에너지가 필요하다는 점이 과학자들의 오랜 고민이었다. 그런데 최근 미국 노스웨스턴 대학교 화학자들이 물 분해의 에너지 효율 저하의 원인을 분자 수준에서 밝혀내 과학계의 주목을 받고 있다. 연구팀은 산소 원자를 내노기 직전의 아주 짧은 순간에 물 분자가 예상치 못한 '뒤집힘'이라는 특별한 행동을 하며, 이 움직임 때문에 에너지 효율이 떨어진다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 이 연구 결과는 권위 있는 과학 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 실렸다. 에너지 효율을 갉아 먹는 주범 연구를 이끈 프란츠 가이거 교수는 물 분해 반응 중 산소를 만드는 과정이 마치 닫힌 자물쇠를 여는 것처럼 매우 까다롭다고 설명한다. 그는 이론적으로 1.23볼트의 에너지면 충분해야 하지만, 실제로는 1.5~1.6볼트나 더 많은 에너지가 필요하다고 지적하며, "물을 뒤집는 데 필요한 에너지가 바로 이 추가 에너지의 주요 원인"이라고 강조했다. 마치 보이지 않는 손이 에너지 효율을 붙잡고 있는 듯한 상황이었던 셈이다. 물 분자는 전기를 띤 작은 자석과 같다. 음(-)전하를 띤 전극 쪽으로 양(+)전하를 띤 수소 원자를 향하려는 성질이 있다. 하지만 이렇게 되면 물 분자의 산소 원자에서 전극으로 전자가 이동하는 길이 꽉 막혀 버린다. 연구팀은 아주 강력한 전기장이 걸리는 순간, 물 분자가 순식간에 회전하며 산소 원자가 전극 표면을 향하게 된다는 것을 알아냈다. 마치 굳게 닫혀 있던 문이 활짝 열리듯, 수소 원자가 비켜서면서 전자가 자유롭게 이동할 수 있게 되는 것이다. pH 농도 조절로 효율 높이기 연구팀은 이 신기한 물 분자의 '회전' 운동에 얼마나 많은 에너지가 숨어 있는지 정밀하게 측정했다. 그 결과는 놀라웠다. 물 분자가 액체 상태를 유지하도록 서로 끌어 당기는 에너지와 거의 같은 양이었던 것이다. 하지만 희소식도 있다. 물의 pH 농도를 높이면 이 회전에 필요한 에너지를 놀랍게도 줄일 수 있다는 사실을 발견한 것이다. pH 농도가 낮을 때는 물 분자를 올바르게 회전시키는 데 더 많은 힘이 필요했지만 pH 농도가 높아질수록 물 분해 과정이 훨씬 더 수월하게 진행됐다. 가이거 교수는 "pH9 이하에서는 전기가 거의 흐르지 않는다"며, 물 분자는 여전히 회전하지만, 그 과정에 너무 많은 에너지가 소모되어 전기화학 반응 자체가 멈춰버린다고 설명했다. 수소 경제와 우주 탐사에 밝은 전망 이번 연구는 오랫동안 과학자들을 괴롭혔던 물 분해의 숨겨진 에너지 비용 문제를 명쾌하게 해결했을 뿐만 아니라, 더 효율적인 물 분해 기술 개발의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있다. 연구팀은 물 분자가 마치 숙련된 곡예사처럼 더 쉽고 빠르게 회전하도록 돕는 새로운 촉매를 설계한다면, 물 분해 기술을 우리의 삶에 더욱 가깝고 경제적인 방식으로 가져올 수 있을 것으로 기대하고 있다. 가이거 교수는 "우리의 궁극적인 목표는 지구를 병들게 하는 화석 연료에서 벗어나 깨끗한 에너지, 즉 수소 에너지를 주 에너지원으로 사용하는 '수소 경제' 사회를 건설하는 것"이라며, "태양 빛을 이용해 물을 분해하는 꿈은 더 이상 먼 미래의 이야기가 아닐지도 모른다"고 강조했다. 태양광 에너지를 활용하면 물 분해에 필요한 전기 에너지를 획기적으로 줄여 연료 생산 비용을 낮출 수 있기 때문이다. 또한, 이번 연구는 촉매 표면의 디자인을 물 분자 회전에 최적화하는 것이 마치 꽉 막힌 도로를 시원하게 뚫는 것처럼 전자 이동을 원활하게 시작하는 데 매우 중요하다는 점을 시사한다. 또한, 이 연구 결과는 미래에 있을 화성 탐사에서도 우주비행사들이 숨 쉴 공기와 깨끗한 에너지원을 확보하는 데 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 한편, 이번 연구에는 라이덴 스피먼, 에즈라 J. 마커 외에도 아르곤 국립 연구소의 알렉스 마틴슨과 퍼시픽 노스웨스트 국립 연구소의 메이비스 보아마, 제이콥 쿠퍼버그, 마크 엥겔하르트, 야통 자오, 케빈 로소 등 여러 연구자가 공동으로 참여했다. 가이거 교수는 "이제 물 분자 회전이 금속 전극뿐만 아니라 반도체 전극에서도 일어난다는 것을 알게 되었다"며, "이는 우리가 처음 생각했던 것보다 훨씬 더 흔한 현상일 수 있다. 앞으로 물 분자 회전이 가장 쉽게 일어나는 최적의 조건을 찾아 최적화할 계획"이라고 밝혔다. 연구팀은 앞으로 니켈, 적철석과 같이 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 물질을 활용하여 더욱 효율적인 물 분해 기술을 개발하기 위한 연구를 꾸준히 이어갈 예정이다. 이 작은 물 분자의 숨겨진 움직임 속에서 과학자들은 인류의 미래를 바꿀 거대한 가능성을 발견했다. 수십 년간 풀리지 않던 에너지 효율의 비밀을 밝혀낸 끈기와 노력은, 깨끗한 에너지로 가득한 세상을 향한 밝은 희망을 쏘아 올리고 있다. 마치 지구라는 푸른 별을 넘어 더 넓은 우주로 나아가는 꿈처럼, 효율적인 물 분해 기술은 지속 가능한 미래를 향한 우리의 여정에 든든한 동반자가 되어줄 것이다. 묵묵히 연구에 매진하는 과학자들의 열정과 끊임없는 탐구 정신이 만들어낼 더 놀라운 발견들을 기대하며, 우리 모두 깨끗한 에너지로 빛나는 미래를 함께 만들어갈 수 있기를 바란다.
- 포커스온
2025-04-24 13:32:00
[우주의 속삭임(111)] '우주 라디오'로 암흑물질 추적⋯액시온 주파수 탐지 장치 개발

우주의 대부분을 구성하는 것으로 알려진 암흑물질 탐색에 새로운 전기가 마련됐다. 과학자들이 '우주 라디오'에 비유되는 신형 암흑물질 검출기를 개발해, 향후 15년 이내 암흑물질 후보자인 '액시온(axion)'을 직접 포착할 가능성이 열렸다. 영국 킹스칼리지런던(KCL), 미국 하버드대, UC버클리 등 국제 공동 연구팀은 지난 16일(현지시간) 국제 학술지 네이처(Nature)에 발표한 논문에서 엑시온의 주파수를 포착하기 위한 특수 장비와 새로운 소재 기반의 탐색 기술을 소개했다. 해당 연구에 대해서는 과학 기술전문매체 사이테크 데일리가 보도했다. 연구팀은 이 장치에 대해 "40년 넘게 추적해 온 암흑물질의 실체를 규명할 수 있는 마지막 단계에 접어들었다"고 평가했다. 암흑물질은 우주 전체 질량의 약 85%를 차지하는 것으로 추정되며, 별이나 은하의 운동 등 중력 효과로 간접적으로만 존재가 추정되어 왔다. 하지만 직접 관측은 한 번도 성공한 적이 없다. 이번 연구에서 핵심이 된 입자인 '액시온'은 매우 가볍고, 일반 물질과의 상호작용이 극히 적어 포착이 어렵다고 알려져 있다. 이 입자는 파동처럼 행동하며 특정 주파수 대역에 존재할 수 있다고 이론상 제안돼 왔다. 연구진은 이론상 존재할 것으로 추정되는 액시온 주파수를 탐지하기 위해, '액시온 준입자(AQ, axion quasiparticle)'를 생성할 수 있는 특수 소재를 활용했다. 해당 장치는 일종의 '우주 라디오'처럼 작동해, 액시온이 존재할 법한 주파수를 조율하며 탐색을 진행한다. 탐지 시에는 미량의 빛을 방출하게 되며, 이는 액시온 존재를 확인할 수 있는 간접 신호가 된다. 이 장치의 핵심 소재는 망간비스무트텔루라이드(MnBi₂Te₄)로, 전자기적 특성이 뛰어나고 얇은 2차원 구조로 가공이 가능하다. 하버드대 주도하에 6년간 개발된 이 소재는 공기에 민감해 원자 수준의 얇은 층으로 정밀 제작됐으며, 외부 자극에 따라 전자적 성질이 정밀하게 조정될 수 있다. 연구책임자인 KCL의 데이비드 마시(David Marsh) 박사는 "1983년 액시온이 라디오 주파수처럼 작동할 수 있다는 이론이 제기된 이후, 우리는 이제 그 주파수를 실제로 조율할 수 있는 기술에 도달했다"며 "남은 건 탐지 범위를 확대하고, 시간을 들여 탐색하는 일"이라고 설명했다. 연구팀은 향후 5년 안에 실용적 수준의 AQ 검출기를 완성하고, 이후 10년 이상 고주파 영역을 정밀 수캔해 액시온을 찾겠다는 계획이다. 이번 검출기는 암흑물질의 규명이라는 물리학 최대 난제 중 하나에 결정적 단서를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 마시 박사는 "최근 액시온을 주제로 한 논문 수가 힉스 보손 발견 직전과 비슷한 수준에 이르렀다"며 "지금은 암흑물질 연구자들에게 흥미로운 시기"라고 덧붙였다. ◇ 참고문헌: '2D MnBi2Te4에서 액시온 준입자 발견(Observation of the axion quasiparticle in 2D MnBi2Te4)' by Jian-Xiang Qiu, Barun Ghosh, Jan Schütte-Engel, Tiema Qian, Michael Smith, Yueh-Ting Yao, Junyeong Ahn, Yu-Fei Liu, Anyuan Gao, Christian Tzschaschel, Houchen Li, Ioannis Petrides, Damien Bérubé, Thao Dinh, Tianye Huang, Olivia Liebman, Emily M. Been, Joanna M. Blawat, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Kin Chung Fong, Hsin Lin, Peter P. Orth, Prineha Narang, Claudia Felser, Tay-Rong Chang, Ross McDonald, Robert J. McQueeney, Arun Bansil, Ivar Martin, Ni Ni, Qiong Ma, David J. E. Marsh, Ashvin Vishwanath and Su-Yang Xu, 2025년 4월 16일, Nature. DOI: 10.1038/s41586-025-08862-x
- 포커스온
2025-04-22 09:58:00
[신소재 신기술(170)] 경희대, '2차원 바일 준금속'서 원형 감광 기전 효과 세계 첫 입증

경희대학교 연구진이 차세대 양자소자 구현을 위한 중요한 단서를 세계 최초로 규명했다. 경희대는 21일 최석호 응용물리학과 고황 명예교수 연구팀이 '2차원 바일(Weyl) 준금속'에서 원형 감광 기전 효과(Circular Photogalvanic Effect, CPGE)가 발생한다는 사실을 입증했다고 밝혔다. 최교수 팀은 세계 최초로 금을 이온주입해 '위상 준금속(Topological semimetal)'인 '디락 준금속(Dirac semimetal)'을 '바일 준금속(Weyl semimetal)으로 영구상전이(phase transition)하는 방법을 개발했다. 바일 준금속(Weyl semimetal)은 최근 몇 년 사이 물리학과 재료과학 분야에서 주목받고 있는 차세대 양자 물질로, 고체 내 전자의 움직임이 고에너지 물리학의 이론적 입자 중 하나인 '바일 페르미온(Weyl fermion)'과 유사한 특성을 보이는 물질이다. 바일 준금속은 결정 구조 안에서 전자의 에너지와 운동량이 특정한 점(바일 노드)에서 선형적으로 교차하는 특성을 갖는다. 이 선형 교차점은 고체 내에서 마치 '질량이 없는 입자'처럼 움직이는 전자를 만들어낸다. 이러한 입자는 이론상 고에너지 물리에서 제안된 바일 페르미온에 해당한다. 다시 말하면, 바일 준금속은 내부 전자가 거의 질량이 없는 상태처럼 움직이며, 자기장의 세기와 방향에 극도로 민감한 양자물질이다. 이러한 전자 이동 특성 덕분에 정밀 자기장 센서, 초고속 전자소자, 나노소자 등 차세대 전자·광전자 기술에서 그래핀을 이을 유력한 후보로 주목받고 있다. 이 물질은 스마트폰과 자기공명영상(MRI) 장치 등 다양한 뷴야에 쓰이는 자기 측정 센서를 정밀하게 만들 수 있다. 특히 바일 준금속은 고유한 양자 역학적 현상들을 기반으로 양자소자 구현 가능성이 제기되며 세계 각국의 연구 경쟁이 치열하게 전개되는 분야다. '위상 물질'은 2차원 물질인 '그래핀'을 대용할 물질로 세계 연구자들의 이목을 집중시키고 있다. 이를 위한 기초 연구는 호라발히 ㅈ니행됐지만 으용ㅇ 연구는 상대적으로 저조한 실정이다. 또한 디락 준금속의 온도를 저온으로 낮추거나 압력을 크게 올릴 경우, 바인 준금속으로 상전이 된다는 연구 결과는 많이 보도횄지만, 소자활용에는 별다른 도움이 되지 못했다. 온도나 압력이 이전으로 바뀌면 원래의 디락 준금속 상태로 돌아갔기 때문이다. 연구팀은 이 가운데 바일 준금속의 핵심 양자 특성 중 하나인 원형 감광 기전 효과에 주목했다. 이 효과는 회전 편광된 빛이 특정한 방향의 전류를 유도하는 현상으로, 지금까지는 오직 3차원 바일 준금속에서만 실험적으로 확인된 바 있다. 경희대 연구진은 이를 2차원 구조로 구현하고자, 두께가 10나노미터(㎚) 이하인 초박막 위상 준금속을 제작해 2차원 바일 준금속으로 활용했다. 이후 회전하는 빛을 비추는 실험을 통해, 빛의 편광 방향에 따라 전류 흐름이 달라지는 CPGE 현상이 명확히 관측됐다. 최 교수는 "기존 3차원 구조는 부피가 크고 두꺼워 소형화와 집적화에 한계가 있었지만, 2차원 구조는 얇고 유연해 초소형 소자 개발에 유리하다"며, "이번 연구는 향후 양자정보처리, 스핀 기반 광전소자 등 핵심 기술 구현에 결정적 기초를 제공할 것"이라고 강조했다. 위상 물질인 디락 준금속을 간단하게 바일 준금속으로 영구상전이 시키고, 같은 물질의 다른 상들이 계면 등을 형성해 소자응용이 가능해졌다는 것이 이번 연구의 핵심 내용이다. 연구팀은 위상물질의 양자물성을 기반으로 실용적인 소자를 개발하려는 목표도 갖고 있다. 연구팀은 이번 성과가 고성능 에너지 변환 장치, 고감도 광전자 센서, 양자컴퓨팅 소자 개발 등 미래 지향적 기술의 실용화에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구사업 지원을 통해 진행됐으며, 경희대 최석호 교수, 이원준 석사과정생(공동 제1저자)을 중심으로 울산대학교, 호주국립대학교(ANU), 호주 울런공대학교(University of Wollongong) 등의 공동 연구진이 참여했다. 연구 결과는 재료물리 분야의 권위 있는 국제 학술지 '머터리얼스 투데이 피직스(Materials Today Physics)' 최신호에 게재됐다.
- IT/바이오
2025-04-21 14:06:00
[신소재 신기술(169)] 빗방울로 전기 생산…싱가포르 연구진, '빗물 발전 시스템' 개발

빗방울이 전기를 생산하는 재생에너지 자원으로 주목받고 있다. 싱가포르국립대학교(NUS) 연구팀은 빗방울이 떨어지는 과정에서 발생하는 전하 분리를 이용해 LED 전구 12개를 밝힐 수 있는 전기를 생산하는 데 성공했다고 밝혔다. 해당 연구에 대해서는 뉴사이언티스트, 뉴아틀라스 등 다수 외신이 지난 16일(현지시간) 보도했다. 연구 책임자인 시오링 소(Siowling Soh) 교수는 "지구에는 매일 비가 내리지만 이를 활용한 에너지 수확 시스템이 부재해 에너지가 그대로 낭비되고 있다"며 "이번 연구는 빗물을 통해 전기를 수확하는 새로운 가능성을 보여준다"고 설명했다. 기존 수력발전은 강, 바다, 수로 등에서 대규모 수량의 운동 에너지를 터빈으로 변환하는 방식이다. 반면 이번 연구는 '전하 분리(charge separation)' 현상을 이용한다. 이는 물 분자의 양성자(proton)는 액체 내에 남고, 전자는 도전성 표면에 전달되는 원리로, 마치 머리카락에 풍선을 문질러 정전기를 발생시키는 것과 유사하다. 하지만 일반적으로 이 방식은 접촉면에만 전하가 형성되며, 표면적을 넓히기 위해 마이크로 채널을 사용할 경우 오히려 에너지 손실이 발생해 비효율적이다. 이번 연구는 중력과 단순한 기하 구조를 활용해 이러한 한계를 극복했다. 연구진은 높이 32cm, 내경 2mm의 수직 튜브를 설치하고, 금속 바늘을 통해 유사 빗방울을 형성했다. 물방울이 튜브 상단과 충돌하면서 공기 방울과 함께 '플러그 흐름(plug flow)' 형태로 낙하하도록 설계됐다. 이 흐름은 물과 공기가 분리된 덩어리 형태로 이동하며, 내부에서 전하가 효과적으로 분리된다. 튜브 상단과 하단에 설치된 전선이 이를 수확해 전기를 생산하는 구조다. 연구 결과, 단일 튜브에서 440마이크로와트(μW)의 전력이 생산됐으며, 4개 튜브를 동시 운용하면 LED 12개를 20초간 점등할 수 있었다. 소 교수는 "이번 실험은 고정된 물줄기보다 플러그 흐름 방식이 약 5배 더 높은 효율을 보였다"며 "총 낙하 에너지의 10% 이상을 전기로 전환하는 데 성공했다"고 밝혔다. 이번 발전 시스템은 단순 구조에 중력을 이용한 수직 흐름만으로 작동해 추가적인 펌프 동력이 필요 없다는 점도 장점이다. 연구진은 도시의 옥상 등에 대량 설치해 실제 빗물 환경에서도 유의미한 발전이 가능할 것으로 보고 있다. 미국 비영리 단체 '저영향 수력 발전소 인증 기관(Low Impact Hydropower Institute)의 섀넌 에임스(Shannon Ames)는 "개별 가정 단위로 적용 가능성이 있다면 매우 유용한 기술이 될 것"이라고 평가했다. 다만, 현재 수준에서 생산 가능한 전력은 제한적이다. 연구팀은 실험에서 사용한 물방울 속도가 실제 강수량보다 느렸기 때문에 실제 빗줄기 환경에서는 발전 효율이 더욱 높아질 수 있다고 전망했다. 이 연구 결과는 미국화학회(ACS)의 오픈 액서스 국제 학술지 'ACS 센트럴 사이언스(ACS Central Science)'에 게재됐다(DOI: 10.1021/acscentsci.4c02110).
- 산업
2025-04-18 10:08:00
[퓨처 Eyes(78)] 중국, '칩 혁명' 쏘아 올릴 레이저 개발…ASML 독주 시대 '흔들'

손톱보다 작은 반도체 칩, 그 안에는 세상을 움직이는 빛이 새겨져 있다. 바로 극자외선(DUV) 레이저 광선이다. 현재 이 빛을 다루는 기술은 네덜란드의 거대 기업 ASML이 굳건히 움켜쥐고 있다. 그러나 최근, ASML의 아성에 도전하는 한줄기 빛이 포착됐다. 중국과학원(CAS)의 연구자들이 기존과는 전혀 다른 방식으로, 차세대 반도체 생산의 판도를 뒤흔들 '꿈의 레이저' 개발에 성공한 것이다. 국제광공학회(SPIE)는 지난 3월 22일, CAS 연구진이 실험실 환경에서 반도체 포토리소그래피에 사용되는 193nm 파장의 빛을 방출하는 고체 심자외선(DUV) 레이저를 개발했다고 발표했다. 이는 기존의 가스 기반 엑시머 레이저 방식과는 완전히 다른 접근 방식으로 더욱 주목받고 있다. 심자외선 레이저는 매우 짧은 파장에서 고에너지 빛을 방출하며, 반도체 제조, 고해상도 분광법, 정밀 소재 개공과 양자 기술 분야에서 중요한 역할을 한다. 기존의 엑시머 또는 가스 방전 레이저와 비교하면 DUV 레이저는 응집성이 더 낮고 더 낮은 전력 소비를 제공해 더 작고 효율적인 시스템을 구축할 수 있다. 만약 이 새로운 극자외선 레이저 광원 기술이 실제 대량 생산에 적용될 수 있다면, 이는 곧 첨단 공정 기술을 활용한 차세대 반도체 칩 생산 장비 개발의 가능성을 열어젖히는 혁신적인 성과로 평가받을 수 있다. 하지만 고체 레이저의 성능을 대규모 생산에 필요한 수준으로 끌어올릴 수 있을지는 아직 미지수다. 기존 DUV 레이저 기술의 한계 현재 ASML, 캐논, 니콘 등 주요 반도체 장비 기업들은 193nm 파장의 DUV 레이저를 만들기 위해 주로 불화아르곤(ArF) 엑시머 레이저를 사용한다. 이 방식은 아르곤과 플루오린 가스를 혼합한 챔버에 고전압 전기 펄스를 가해 불안정한 ArF 분자를 만들고, 이 분자가 다시 안정화되면서 193nm 파장의 빛을 방출하는 원리를 이용한다. 이 레이저는 짧고 강한 에너지 펄스 형태로 최대 100~120W의 출력을 내며, 최신 액침 DUV 장비의 경우 초당 8000~9000번(8~9kHz)의 빠른 속도로 빛을 쏜다. 이 빛은 복잡한 광학 시스템을 거쳐 반도체 웨이퍼에 회로 패턴이 담긴 마스크를 통과하며 미세한 회로를 새기는 데 사용된다. 중국과학원의 새로운 해법 '고체 레이저' 하지만 CAS 연구팀은 이러한 기존 방식 대신 완전히 새로운 고체 방식을 택했다. 이들은 자체 제작한 이터븀(Yb)이 첨가된 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 결정 증폭기를 이용해 1030nm 파장의 레이저 빔을 먼저 만든다. 이 빔을 두 갈래로 나눈 뒤, 각각 다른 광학 과정을 거쳐 최종적으로 193nm 파장의 빛을 얻는 방식이다. 첫 번째 경로에서는 1030nm 빔을 비선형 광학 과정인 4차 조화파 발생(FHG)을 통해 원래 파장의 1/4인 258nm 빔으로 변환시킨다. 이 과정에서 약 1.2W의 출력이 발생한다. 두 번째 경로에서는 나머지 1030nm 빔을 광학 파라메트릭 증폭기에 넣어 1553nm 파장의 빔을 만들고, 이 빔은 약 700mW의 출력을 갖는다. 최종적으로 이 두 개의 빔, 즉 258nm와 1553nm 파장의 빔을 직렬로 연결된 리튬 삼붕산염(LBO) 결정에 통과시켜 평균 전력 70mW, 6kHz의 주파수, 그리고 880MHz보다 좁은 선폭을 가진 193nm 파장의 결맞는 빛을 얻게 된다. CAS 측은 이 테스트 시스템의 스펙트럼 순도가 현재 상용 시스템과 견줄 만한 수준이라고 밝혔다. CAS 시스템이 만들어낸 193nm 파장의 빛은 고체 레이저 방식으로 얻어진 것으로, 평균 전력은 70mW, 주파수는 6kHz, 선폭은 880MHz 미만이다. 이는 ASML의 ArF 엑시머 기반 생산 시스템이 제공하는 100~120W 출력, 9kHz 주파수와 비교하면 아직 성능 면에서 크게 뒤처지는 수준이다. 과학기술 전문매체 톰스 하드웨어는 "ASML의 제품보다 훨씬 낮은 성능"이라고 지적했다. 그럼에도 불구하고 이번 CAS의 성과는 매우 중요한 의미를 갖는다. 기존의 가스 기반 방식이 아닌 고체 방식으로 193nm 파장의 레이저를 만들었다는 점 자체가 혁신적인 시도이기 때문이다. 특히 CAS 연구팀은 여기서 한발 더 나아가 1553nm 빔에 나선형 위상판을 적용하여 궤도 각운동량을 갖는 소용돌이 빔을 생성하는 데 성공했다. 사이테크 데일리는 이를 두고 "최초로 고체 레이저에서 193nm 소용돌이 빔이 생성된 것"이라고 강조하며, "이러한 빔은 하이브리드 ArF 엑시머 레이저의 시딩에 유망하며 웨이퍼 처리, 결함 검사, 양자 통신 및 광학 미세 조작에 중요한 응용 분야를 가질 수 있다"라고 보도했다. 소용돌이 빔은 빛이 진행하면서 회전하는 독특한 형태를 띠는데, 이는 물질을 아주 정밀하게 제어하거나 정보를 담아 전달하는 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 첨단 기술이다. 특히 양자 기술 분야에서는 소용돌이 빔이 양자 통신이나 양자 컴퓨팅의 효율성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다. 미래 반도체 기술의 판도 바꿀까 비록 현재 CAS 시스템의 출력은 상업용 반도체 생산에 필요한 수준에 크게 못 미치지만, 이번 연구는 고체 레이저 기반의 새로운 DUV 광원 개발 가능성을 열었다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 높은 처리량과 안정적인 공정이 필수적인 반도체 제조 분야에서 CAS의 기술이 상용화되기까지는 앞으로 여러 세대의 추가적인 개발이 필요할 것으로 예상된다. 사이테크 데일리는 "이 혁신적인 레이저 시스템은 반도체 리소그래피의 효율성과 정밀도를 향상시킬 뿐만 아니라 첨단 제조 기술을 위한 새로운 길을 열어준다. 193nm 소용돌이 빔을 생성하는 능력은 해당 분야에서 더 큰 발전을 이끌어 전자 장치 생산 방식을 혁신할 가능성이 있다"라고 전망했다. 이번 연구를 이끈 쉬안훙원 박사를 비롯한 중국과학원 연구팀의 작은 빛줄기가 미래 반도체 산업의 거대한 지각 변동을 일으킬 수 있을지, ASML이 굳건히 지켜온 빛의 성채에 균열을 낼 수 있을지 귀추가 주목된다. ◇ 참고 문헌: 『광학 파라메트릭 증폭기를 이용한 소형 협대역 선폭 고체 193nm 펄스 레이저 광원 및 그 소용돌이 빔 생성』 저자: 장지타오, 헝샤오보, 왕준우, 천성, 왕샤오지에, 퉁천, 리정, 쉬안훙원, 2025년 3월 9일, 어드밴스드 포토닉스 넥서스. DOI: 10.1117/1.APN.4.2.026011
- 포커스온
2025-04-03 13:25:00
테슬라, 1분기 판매량 13% 감소⋯3년 만에 최저치

미국 전기차업체(EV) 테슬라의 올해 1분기 판매량이 13% 감소해 시장이 예상한 40만대에 크게 못 미쳤다. 2일(현지시간) 로이터 및 AFP통신에 따르면 테슬라 측은 올해 1~3월까지의 판매량이 33만6681대로 지난해 같은 기간 대비 13% 감소했다고 밝혔다. 이는 3년만에 최저수준이다. 테슬라는 판매 감소 이유로 모델(Model) Y 생산량을 늘리기 위해 설비 업그레이드를 하면서 "몇 주간의 생산 손실"이 발생했기 때문이라고 밝혔다. 이에 더해 전문가들은 일론 머스크 최고경영자(CEO)의 정치 활동에 대한 소비자들의 반발을 이유로 보았다. 머스크는 정부 지출을 삭감한다며 정부 기관을 폐쇄하고 직원을 해고하는 한편 극우적 세계관도 여과 없이 보여줘 테슬라 차량에 대한 테이크다운(기습)과 불매 운동, 소유주들의 처분이 이어지고 있다. 이번에 비저블 알파의 분석가 15명의 평균 예상치는 37만2410대를 판매였다. 팩트셋은 40만8000대를 기록할 것이라고 전망하기까지 했다. 1년 전 같은 기간에 테슬라는 38만6810대를 판매했다. 작년에 머스크는 2025년 매출이 20~30% 성장할 것으로 예상했고, 상반기에 저렴한 차량을 출시하겠다고 약속했다. 하지만 이처럼 매출이 오히려 줄었고, 저렴 버전의 차를 출시하겠다는 것도 아직 구체적인 세부 정보를 공개하지 않았다. 특히 전 세계적으로 전기 자동차를 구매하는 사람이 늘고 있음에도 유럽과 중국에서의 테슬라 판매는 급락하고 있다. 이날 중국승용차협회(CPCA)는 테슬라의 중국제 전기자동차(EV) 3월 판매대수가 7만8828대로 지난해보다 11.5% 감소했다고 밝혔다. 전달과 비교해서는 156.9% 증가했다. 이는 테슬라는 중국에서 인기차종모델 Y개량형의 출시를 2월 하순에 개시했기 때문으로 분석된다. 테슬라의 1분기 출하대수(중국 내수용과 수출 포함)는 지난해와 비교해 21.8% 감소한 17만2574대로 2년여만에 최저치로 떨어졌다. 중국 EV 1위업체 비야디(BYD)는 3월 판매대수가 37만1419대로 지난해보다 23.1% 급증했다.
- 산업
2025-04-03 07:25:00
[우주의 속삭임(109)] 우주여행, 뼈에 '치명적 구멍'…NASA의 실험쥐가 보여준 골다공증의 미래

인간의 우주여행이 점점 현실이 되고 있는 가운데, 장기간의 무중력 상태에 머무는 것이 심각한 골밀도 소실이 일어날 수 있다는 인체에 미치는 충격적 결과가 드러났다. 미 항공우주국(나사·NASA)이 국제우주정거장(ISS)에 37일간 실험쥐를 보내 수행한 골밀도 관련 연구에서, 뼛속이 '속부터 녹아내리는' 심각한 현상이 확인된 것이다. 특히 하중을 견디는 역할을 하는 대퇴골이 가장 큰 피해를 입었다. 해당 연구에 대해서는 과학 전문매체 사이언스얼럿이 3월 31일(현지시간) 보도했다. NASA와 블루마블우주과학연구소가 공동 진행한 이번 연구는 미국 공공과학 도서관 온라인 학술 웹사이트 '플로스 원(PLOS ONE)'에 게재됐다. 뼈가 비어간다⋯"지구의 하중 잃은 뼈, 내부부터 무너져" 연구진은 쥐를 이용해 무중력 상태에서의 골다공증 진행 과정을 정밀 분석했다. 그 결과, 지구에 남아 있던 대조군 쥐들과 비교해 우주로 떠난 쥐들은 대퇴골 말단, 즉 엉덩이와 무릎 관절이 연결되는 부위에 커다란 공백(구멍)이 생긴 것으로 나타났다. 반면 척추 부위, 특히 요추는 비교적 온전하게 보존됐다. 이는 뼈가 단순히 전신적으로 약해지는 것이 아니라, 지구에서 체중을 지탱하던 부위일수록 미세중력에서 훨씬 더 빨리, 더 심하게 손상된다는 사실을 보여준다. 연구에 참여한 생체공학자 루크마니 케이힐 박사는 "우주에서는 신체의 하중을 지탱하는 기능이 사라지기 때문에 뼈가 쓰임을 잃고, 그 결과 구조 자체가 붕괴하기 시작한다"며 "이는 뇌과학에서 말하는 '사용하지 않으면 퇴화한다'는 개념과 유사하다"고 밝혔다. 우주골다공증, 지구보다 10배 빠른 속도로 진행 중력에서 자유로워지는 것이 인간의 몸에 꼭 유익한 것만은 아니다. 실제로 우주에 다녀온 우주비행사들은 평균적으로 한 달에 1% 이상, 지구 평균보다 10배 가까운 속도로 골밀도를 상실하는 것으로 보고됐다. 이는 골다공증 노인 환자보다 더 빠른 속도이며, 수개월만 우주에 머물러도 수십 년 치의 골소실이 일어날 수 있다. 심지어 이번 실험의 실험쥐들은 골격 성장이 마무리되지 않은 젊은 개체들이었음에도, 미세중력에서 대퇴골 내 연골이 조기 골화되는 현상이 나타났다. 이는 뼈의 성장이 멈추고, 오히려 발육이 저해될 수 있다는 신호다. 방사선 탓 아니다⋯"골 소실 문제는 중력 부재" 이번 연구의 핵심은, 우주 공간에서의 뼈 손상이 단순한 우주 방사선, 빛 부족 등의 전신적 요인이 아니라는 점이다. 연구진은 대조군 쥐에게도 로켓 발사 시의 진동과 비행 조건을 모사했지만, 유의미한 골소실은 나타나지 않았다. 또한, 우주에서 쥐가 받은 일일 방사선량은 극히 낮았으며, 과거 방사선 단독 실험에서 골소실을 유도한 수준과 비교해도 수십 분의 일에 불과했다. 결국, 골밀도 저하의 본질적인 원인은 '중력이 없는 환경' 그 자체라는 결론에 가까워지고 있다. 해답은 '운동'⋯식이요법은 한계 이러한 우주골다공증 현상을 막기 위해, NASA는 단순한 식단 조절이나 칼슘 보충제보다 무중력 환경에서도 하중을 시뮬레이션할 수 있는 운동 기기의 활용에 주목하고 있다. 실제로 ISS에서는 러닝머신에 몸을 고정해 사용하는 방식의 운동이 도입되어 있으며, 향후 중력 모사 웨이트 트레이닝 기기도 확대될 전망이다. 인류가 화성이나 그 너머로의 장기 우주여행을 본격적으로 준비하고 있는 지금, 우주에서 모무는 동안 인간의 '뼈'는 최대 약점이자 극복 과제로 떠오르고 있다. 우주에서의 '골다공증'을 극복하지 못한다면, 미래의 우주인들은 먼 별보다 지구의 중력을 그리워하게 될지도 모른다.
- 포커스온
2025-04-02 09:58:00
[월가 레이더] 트럼프發 관세 폭풍 전야, 뉴욕 증시 '불안'

미국 뉴욕 증시는 도널드 트럼프 대통령의 추가 관세 발표 임박과 주요 고용 지표 발표를 앞두고 불안한 한 주를 보낼 것으로 예상된다. 트럼프 대통령은 4월 2일을 '해방의 날'로 명명하며 대규모 관세 부과를 예고했다. 이는 이미 두 차례 중국에 10% 관세를 부과하고 자동차 및 부품, 철강, 알루미늄 등에 고율 관세를 매긴 트럼프 행정부의 무역 정책 강화 움직임으로 풀이된다. 투자자들은 트럼프 대통령의 무역 전쟁이 인플레이션을 재점화할 수 있다는 우려를 나타내고 있으며, 불확실한 무역 정책이 기업과 소비자 심리에 부정적인 영향을 미칠 것이라는 전망이 나온다. 실제 이번 주 발표된 미국의 소비자 신뢰지수는 4년여 만에 최저치를 기록하며 이러한 우려를 반영했다. 전문가들은 트럼프 대통령의 무역 정책이 글로벌 무역 질서를 재편하고 미국의 무역 적자를 줄이는 데 목적이 있다고 분석한다. 하지만 각국의 보복 관세 움직임과 더불어 캐나다의 미국 제품 불매 운동 등 무역 갈등 심화에 대한 우려도 커지고 있다. 베다 파트너스의 헨리에타 트레이즈 연구원은 "무역 전쟁은 아직 시작도 안 했다. 관세는 엄청나게 파괴적일 것"이라고 경고하며, "향후 1년 동안 대통령의 무역 야망에 제동이 걸리지 않을 것"이라고 전망했다. 한편, 4월 4일 발표될 미국의 고용 보고서 역시 시장의 중요한 변수가 될 전망이다. 로이터 여론 조사에 따르면 3월 고용 증가폭은 2월 대비 둔화될 것으로 예상된다. 특히 트럼프 대통령의 측근인 일론 머스크의 연방 정부 인력 감축 노력이 고용 지표에 어떤 영향을 미칠지 관심이 집중되고 있다. 뉴욕 증시는 이미 1분기 마감을 앞두고 변동성이 커질 수 있으며, 투자자들은 다가오는 기업들의 1분기 실적 발표를 주시할 것으로 보인다. 얼라이언츠 인베스트먼트 매니지먼트의 찰리 리플리 선임 투자 전략가는 "우리는 일반적으로 위험 회피 환경에 있다. 바닥을 확인했는지 여부는 아직 두고 봐야 한다"고 언급하며 시장의 불확실성을 시사했다. [미니해설] 트럼프 '해방의 날' 임박, 뉴욕 증시 덮친 불안감…고용 지표마저 흔들까 이번 주 뉴욕 증시는 그 어느 때보다 긴장감이 감도는 한 주를 맞이할 것으로 보인다. 도널드 트럼프 대통령이 공언한 '해방의 날', 즉 대규모 관세 발표일(4월 2일)이 코앞으로 다가왔기 때문이다. 이미 두 차례의 대중국 관세 부과와 자동차, 철강 등에 대한 고율 관세 조치로 글로벌 무역 질서를 흔들었던 트럼프 행정부의 다음 행보는 시장의 초미의 관심사다. 트럼프 대통령은 관세를 미국의 무역 적자(9180억 달러, 1350조 3780억 원)를 줄이고 제조업 일자리를 되찾아오는 강력한 수단으로 인식한다. 더 나아가, 관세 수입을 확보하고 펜타닐 유입 방지, 군비 지출 압박, 틱톡 매각 협상 등 다방면에 걸쳐 영향력을 행사하려는 의도도 엿보인다. '관세 폭탄' 예고에 움츠러든 투자 심리 하지만 이러한 트럼프 대통령의 강경한 무역 정책에 대한 시장의 우려는 깊어지고 있다. 가장 큰 걱정은 무역 전쟁이 재점화되어 인플레이션을 부추길 수 있다는 점이다. 이미 미국의 소비자 신뢰지수가 급락하며 가계의 불안감을 드러냈고, 각국의 보복 관세 움직임과 캐나다의 미국 제품 불매 운동은 무역 갈등이 심화될 수 있음을 시사한다. 베다 파트너스의 헨리에타 트레이즈 연구원은 이러한 상황에 대해 "무역 전쟁은 아직 시작도 안 했다. 관세는 엄청나게 파괴적일 것이다. 출구는 없다. 내년 총선 주기까지 대통령의 무역 야망에 제동이 걸리지 않을 것이라고 전망한다"라고 강력하게 경고했다. 그녀의 발언은 트럼프 대통령의 무역 정책이 단기적인 시장 변동성을 넘어 장기적인 경제 불안을 야기할 수 있다는 우려를 반영한다. BCA 리서치의 최고 글로벌 전략가인 맷 거트켄 역시 비관적인 전망을 내놓으며 "약세장과 경기 침체를 피하기 어려울 것으로 전망한다"라고 언급했다. 이는 트럼프 대통령의 관세 정책이 주식 시장에 부정적인 영향을 미치고 더 나아가 실물 경제 침체로 이어질 수 있다는 심각한 경고로 해석될 수 있다. 물론 트럼프 행정부의 의도대로 관세가 미국의 제조업을 부흥시키고 무역 적자를 개선하는 효과를 가져올 수도 있다. 하지만 현재까지의 상황을 보면 오히려 글로벌 공급망 혼란과 비용 상승을 초래하여 기업들의 수익성을 악화시키고 소비자들의 부담을 늘리는 부작용이 더 크게 나타날 가능성이 높다. UBS 글로벌 자산 관리의 미국 주식 부문 책임자인 데이비드 레프코위츠는 이러한 우려를 반영하여 S&P 500 주당 순이익 추정치를 하향 조정하며 "관세가 그의 기본 시나리오의 상단에 있을 수 있기 때문"이라고 설명했다. 이번 주 트럼프 행정부가 발표할 것으로 예상되는 '상호 관세'는 이러한 불확실성을 더욱 증폭시킬 전망이다. 미국이 다른 나라에 부과하는 것과 동일한 수준의 관세를 매기겠다는 이 정책은 단순히 관세율뿐만 아니라 부가가치세, 환율, 심지어 군비 지출까지 고려할 수 있어, 그 파급 효과를 예측하기 더욱 어렵게 만든다. 행정부는 특히 미국과의 무역 적자가 큰 20~25개국을 대상으로 이 관세를 부과할 가능성이 높아, 한국, 일본, 대만 등 아시아 국가들도 그 영향권에서 벗어나기 어려울 것으로 보인다. 일부 국가들은 이미 관세 부과에 앞서 선제적인 조치를 취하고 있다. 인도는 디지털세를 철회하고 일부 미국 수입품에 대한 관세를 인하하겠다는 의사를 밝혔지만, 헨리에타 트레이즈 연구원은 미국이 불공정 무역 행위에 대해 인도에 대한 무역법 301조 조사를 시작할 가능성을 제기하며 안심하기에는 이르다고 지적한다. 엇갈리는 전망 속 고용 지표 '주목' 한편, 4월 4일 발표될 미국의 고용 보고서는 트럼프 대통령의 무역 정책 외에도 시장의 방향성을 결정짓는 중요한 요인이 될 것이다. 로이터 여론 조사에 따르면 3월 고용 증가폭은 2월 대비 둔화될 것으로 예상되며, 특히 트럼프 대통령의 측근인 일론 머스크의 연방 정부 인력 감축 노력이 고용 지표에 어떤 영향을 미칠지 투자자들의 관심이 집중되고 있다. 이처럼 대내외적인 불확실성이 커지면서 뉴욕 증시는 변동성이 확대될 가능성이 높다. 노스 스타 인베스트먼트 매니지먼트의 최고 투자 책임자인 에릭 쿠비는 "4월은 많은 변동 요인이 있을 것이고, 정말 어려웠던 3월 이후 많은 변동성이 예상된다"며 시장의 불안정성을 경고했다. ORATS의 대표인 맷 앰버슨 역시 단기적인 변동성 확대를 예상하며 "트레이더들은 단기적인 보호를 위해 프리미엄을 지불하고 있다"고 언급했다. 브랜디와인 글로벌의 포트폴리오 매니저인 잭 맥킨타이어는 현재 시장 상황을 "불확실성의 구름"이라고 표현하며, 이러한 불확실성이 투자 심리를 위축시키고 있다고 진단했다. 얼라이언츠 인베스트먼트 매니지먼트의 찰리 리플리 선임 투자 전략가는 현재 시장 분위기를 "위험 회피 환경"이라고 규정하며, 아직 시장의 바닥을 확인하지 못했다고 덧붙였다. 불확실성 속 투자 전략은? 결국 이번 주 뉴욕 증시는 트럼프 대통령의 관세 발표라는 거대한 파고와 함께 고용 지표라는 또 다른 시험대에 오를 것으로 보인다. 투자자들은 숨 막히는 긴장감 속에서 발표될 경제 지표와 정책 변화의 향방을 주시하며, 신중한 투자 전략을 모색해야 할 시점이다.
- 금융/증권
2025-03-30 06:13:00
[퓨처 Eyes(77)] 지구 자전=무한 동력?⋯멈추지 않는 에너지의 비밀

지구가 팽이처럼 끊임없이 회전하는 힘, 그 속에 숨겨진 무한한 에너지를 인류가 사용할 수 있을까? 최근 미국의 과학자들이 지구 자기장과 특별한 물질의 '마법' 같은 만남을 통해 극미량이지만 전기를 생성하는 데 성공하며 오랫동안 잊혀졌던 아이디어를 다시금 뜨거운 논쟁의 중심으로 불러왔다. 과연 지구 자전 에너지는 미래를 밝힐 새로운 희망이 될 수 있을까? 미국 프린스턴 대학교의 크리스토퍼 치바를 비롯해 CIT의 제트추진연구소, 스펙트럴 센서 솔루션스(Spectral Sensor Solutions)의 물리학자 3명이 지구 자전 에너지로부터 전기를 생산할 수 있다는 혁신적인 아이디어를 제시하며 과학계의 이목을 집중시키고 있다고 사이언티픽 아메리칸, PHYS.org, 인터레스팅 엔지니어링 등 과학 전문 매체들이 최근 잇따라 보도했다. 이들은 지구 자기장과 특별한 장치의 상호작용을 통해 극미량이지만 실제로 전기가 생성되는 것을 실험적으로 확인하며 오랜 논쟁에 새로운 불씨를 지폈다. 과학 전문 학술지 '피지컬 리뷰 리서치'에 발표된 이 연구 결과는 지구라는 거대한 발전기의 잠재력을 엿볼 수 있게 해준다. 사실 지구의 회전 에너지를 활용하려는 시도는 과거에도 있었지만, 대부분 이론적인 가능성에 머물렀다. 기존의 과학적 이해로는 지구 자기장 내에서 움직이는 도체가 전기를 발생시키더라도 곧바로 전자의 재배열로 인해 전압이 상쇄되어 실제 에너지로 이어질 수 없다는 것이 일반적인 견해였다. 하지만 이번 연구팀은 이러한 기존 이론의 틀을 깨고 새로운 접근 방식을 제시했다. 상쇄되지 않는 미세한 전류, 실험으로 확인 연구팀은 전압 상쇄 현상을 막고 대신 미세한 전압을 포착하기 위해 특별한 장치를 고안했다. 핵심은 망간-아연 페라이트라는 특수한 물질로 만든 원통이었다. 이 물질은 약한 도체이면서 동시에 자기장을 특정한 방식으로 제어하는 역할을 한다. 팀은 이 원통(실린더)을 지구 자전 방향과 지구 자기장에 특정 각도(57도) 기울여 북쪽-남쪽 방향으로 배치했다. 이는 지구의 자전 운동과 지구 자기장에 수직이 되는 각도이다. 다음으로 전압을 측정하기 위해 연구팀은 실린더의 양쪽 끝에 전극을 배치한 다음 광전 효과를 방지하기 위해 불을 껐다. 놀랍게도 연구팀은 실린더 양 끝에서 18마이크로볼트라는 아주 작은 전압이 발생하는 것을 확인했다. 이는 단일 뉴런이 발화할 때 방출되는 전압의 극히 일부에 불과하지만, 다른 외부 요인으로는 설명하기 어려운 지구의 자전에서 나오는 에너지임을 강력하게 시사했다. 연구팀은 실린더 끝 사이의 온도 차이로 인해 발생할 수 있는 전압을 고려했다면서 각도를 변경하거나 제어 실린더를 사용했을때는 그러한 전압이 측정되지 않았다고 설명했다. 이러한 결과에 대해 연구를 이끈 크리스토퍼 치바는 "아이디어 자체는 직관에 어긋나지만, 실험은 매우 신중하게 진행됐다"며 "매우 설득력 있고 놀라운 결과"라고 평가했다. 하지만 모든 과학자가 그의 의견에 동의하는 것은 아니다. 암스테르담 자유대학교의 은퇴한 물리학자 링커 와인하르덴은 이 연구에 대해 여전히 회의적인 입장을 표하며, 자신의 실험에서는 동일한 효과를 발견하지 못했다고 밝혔다. 그는 "치바 등의 이론이 옳을 수 없다고 여전히 확신한다"고 단언하며, 추가적인 검증의 필요성을 강조했다. 지구 자기장과 특수 물질의 절묘한 조화 그렇다면 지구의 자전 에너지가 어떻게 미세한 전류로 바뀔 수 있었을까? 연구팀은 발전소의 원리와 유사하다고 설명했다. 발전소에서는 자기장 속에서 도체가 움직이면 전자가 이동해 전류가 발생한다. 지구도 마찬가지로 자전하면서 지구 자기장의 일부를 통과하는 도체가 있다면 전기가 발생할 수 있다. 하지만 지구 자기장은 비교적 균일하기 때문에 통상적인 도체에서는 전자가 스스로 배열되어 전기적인 힘이 상쇄된다. 그러나 연구팀이 사용한 망간-아연 페라이트 원통은 이러한 균일한 지구 자기장을 특정한 형태로 왜곡시키는 역할을 한다. 복잡한 계산을 통해 연구팀은 이 특수한 물질과 원통형 구조가 지구 자기장을 예상치 못한 형태로 만들어내고, 이로 인해 발생하는 자기적인 힘이 내부의 전기적인 힘으로 상쇄되지 않아 전류가 흐르게 된다는 것을 밝혀냈다. 이는 마치 좁은 길목을 통과하는 물줄기가 압력을 받아 더 강하게 흐르는 것과 비슷한 원리라고 할 수 있다. 넘어야 할 과제와 미래 에너지 혁명의 가능성 이번 연구는 지구 자전이라는 거대한 에너지원을 활용할 수 있는 새로운 가능성을 열었다는 점에서 매우 고무적이다. 하지만 아직 실용적인 에너지원으로 발전하기 위해서는 해결해야 할 과제가 많다. 우선 다른 연구팀의 독립적인 검증이 필수적이다. 링커 와인하르덴의 지적처럼, 다양한 환경과 조건에서 동일한 실험을 반복하여 일관된 결과를 얻어야만 이 현상이 실제로 지구 자전에 의한 것임을 확신할 수 있다. 만약 추가 검증을 통해 이 연구 결과가 확증된다면, 다음 단계는 장치의 규모를 확대하여 실제로 유용한 수준의 에너지를 생산하는 것이다. 크리스토퍼 치바 역시 "우리 방정식은 규모 확대가 어떻게 가능한지 보여주지만, 실제로 그것이 가능하다는 것을 입증하는 것은 완전히 다른 문제"라며 신중한 입장을 보였다. 현재까지 생성된 전압은 매우 미미한 수준이기 때문에, 실생활에 활용하기 위해서는 엄청난 규모의 장치 개발과 효율 증대 노력이 필요할 것이다. 더욱이 이 기술은 지구의 운동 에너지를 사용하는 것이기 때문에, 장기적으로 지구 자전 속도에 아주 미미한 영향을 줄 수 있다는 점도 고려해야 한다. 연구팀의 계산에 따르면, 만약 전 세계의 모든 전력을 이 방식으로 생산한다면 1세기 동안 지구의 자전 속도는 7밀리초 느려질 것으로 예상된다. 이는 달의 인력과 같은 자연 현상에 의한 변화와 비슷한 수준이지만, 지구 자전에 미치는 장기적인 영향에 대한 심층적인 연구가 필요할 것이다. 이번 연구는 아직 초기 단계이지만, 인류가 오랫동안 꿈꿔왔던 무한한 에너지원, 지구 자전 에너지 활용의 작은 씨앗을 뿌렸다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 마치 팽이가 멈추지 않고 돌아가듯, 지구의 자전은 영원히 계속될 것이다. 이 영원한 움직임 속에 숨겨진 에너지를 우리가 현실로 만들 수 있을지는 아직 미지수다. 하지만 이번 연구는 불가능해 보였던 꿈에 한 걸음 더 다가섰음을 보여준다. 앞으로 과학자들의 끊임없는 탐구와 혁신적인 기술 개발을 통해, 지구 자전 에너지가 정말로 우리의 미래를 밝혀줗 새로운 희망이 될 수 있을지 흥미진진한 여정을 함께 지켜보자
- 포커스온
2025-03-27 13:08:00
[우주의 속삭임(105)] 화성 지하에 대규모 물 존재 시사⋯지진 데이터 분석 결과

NASA 인사이트호의 지진 관측 자료 분석 통해 지하 10~20km 깊이에 액체 상태 물 존재 가능성 강력히 제기 화성 지하에 광대한 양의 물 존재 가능성 시사하는 새로운 지진 데이터 분석 결과가 발표돼 학계의 주목을 받고 있다. 일본 히로시마 대학 연구팀이 미국 항공우주국(NASA)의 화성 탐사선 인사이트(InSight)호가 수집한 지진 데이터를 분석한 새로운 연구 결과에 따르면, 화성 지하 깊은 곳에 상당한 양의 액체 상태 물이 존재할 가능성을 강력하게 시사하고 있다고 스페이스닷컴이 전했다. 2024년, 연구진은 화성 지하 11.5~20km 깊이에 액체 상태의 물이 스며들어 있을 가능성을 제기했으며, 이는 화성 지진 발생 시 감지된 지진파의 속도를 근거로 한 주장이었다. 히로시마 대학의 카타야마 이쿠오 교수와 해양지구과학기술연구소의 아카마츠 유야 연구원은 인사이트호의 지진 자료를 분석하여 이러한 주장을 뒷받침하는 추가적인 증거를 발견했다. 카타야마 교수는 성명을 통해 "수많은 연구들이 수십억 년 전 고대 화성에 물이 존재했음을 시사한다"며, "하지만 우리의 모델은 현재 화성에도 액체 상태의 물이 존재함을 나타낸다"고 밝혔다. 이번 연구는 2018년부터 2022년까지 화성 표면에서 운영된 인사이트 미션의 지진 실험 장비(SEIS)가 수집한 지진 데이터를 기반으로 한다. SEIS는 화성에서 작동한 최초의 지진계로, 화성 지진으로부터 발생하는 세 가지 유형의 지진파(P파, S파, 표면파)를 감지했다. P파는 음파와 유사하게 앞뒤로 진동하며, S파는 진행 방향에 수직으로 위아래로 진동한다. 표면파는 연못의 잔물결처럼 화성 표면을 따라 이동한다. 새로운 연구는 지하 P파와 S파에 초점을 맞췄다. P파는 더 빠른 지진파이며, S파는 더 느리고 액체를 통과할 수 없다. 액체는 운동 방향에 수직인 진동을 허용하지 않기 때문이다. 이러한 두 가지 유형의 지진파를 측정하는 지진계는 신호의 강도와 지진계에 도달하는 데 걸린 시간을 통해 파동이 통과한 지하 매질(물 또는 암석 등)의 밀도와 구성을 파악하는 데 도움을 준다. 카타야마 교수와 아카마츠 연구원은 지진 데이터에서 10~20km 깊이에서 화성 내부의 특성이 갑자기 변하는 것으로 보이는 두 개의 전이 영역에 주목했다. 이 깊이는 이전 연구에서 액체 상태의 물의 증거가 발견되었다고 주장된 영역과 매우 유사하다. 이전에는 지구물리학자들이 이러한 전이 영역이 상부의 화산재와 하부의 충돌 분출물 사이의 차이, 그리고 20km 깊이에서 다공성 암석(틈과 공동으로 채워진 암석)에서 고체 암석으로의 변화를 나타낸다고 주장했다. 그러나 카타야마 교수와 아카마츠 연구원은 이러한 설명 외에 다른 요인이 작용한다고 주장한다. SEIS가 감지한 P파와 S파 분석 결과에 따르면, 10~20km 깊이의 다공성 암석 내 틈과 공동에 물이 존재한다는 것이다. 연구진은 지진 데이터 기반 가설을 검증하기 위해 스웨덴 뤼다홀름 지역의 섬록암(현무암과 유사한 화성 암석의 유사체)을 대상으로 실험을 수행했다. 실험 결과, 습한 조건에서 섬록암은 SEIS가 감지한 것과 유사한 지진 신호를 나타냈다. 이전 연구에서는 화성 지하 깊은 곳에 표면 전체를 1~2km 깊이의 바다로 덮을 수 있을 만큼의 물이 존재할 수 있다고 추정했다. 이러한 막대한 양의 액체 상태 물의 존재가 확인될 경우, "미생물 활동의 가능성"을 시사할 수 있다고 카타야마 교수는 언급했다. 안타깝게도 현재 기술로는 화성에 존재 가능한 물에 도달하거나 그곳에 존재할지도 모르는 생명체를 탐사할 방법이 없다. 따라서 화성의 물을 포함한 수많은 미스터리는 당분간 지하에 묻혀 있을 것으로 보인다. 카타야마 교수와 아카마츠 연구원의 이번 연구 결과는 저명한 과학 저널인 '지질학(Geology)'에 게재됐다.
- 포커스온
2025-03-19 17:52:00
트럼프 행정부, 환경 오염 규제 12건 이상 '도끼질'⋯규제 철폐 속도전

트럼프 행정부가 12일(현지 시간), 차량 및 발전소 오염 규제를 포함한 주요 기후변화 정책들을 대거 철회하겠다는 방침을 발표하며 미국의 청정 대기, 깨끗한 물, 기후변화 대응 노력에 심각한 타격을 가할 것으로 전망된다. 이번 규제 완화 조치는 도널드 트럼프 대통령이 적극적으로 육성하겠다고 공언해 온 제조업을 포함한 주요 산업계에 불확실성을 더욱 증폭시킬 것으로 예상된다고 CNN이 이날 전했다. 이날 행정부는 불과 2시간여 만에 31건에 달하는 규제 철회 및 정책 변경을 속도전처럼 발표했으며, 보도자료에는 내용 미비나 오탈자가 발견되기도 하는 등 졸속 추진 논란마저 일고 있다. 환경보호국(EPA)은 청정 에너지로의 전환을 유도했던 발전소 및 자동차 제조업체 대상 규제를 폐지할 것이라고 밝혔다. 더불어, 매연, 수은, 석탄재 오염 규제, 풍하 지역 대기 오염을 규제하는 '선한 이웃 규칙(good neighbor rule)' 또한 철회하고, 환경 정의 및 다양성 감독 프로그램도 폐지할 예정이다. 특히, 트럼프 행정부의 EPA는 기후 오염의 위험성에 대한 과학적 근거를 재검토하여 폐기하려는 움직임을 보이고 있어 논란이 더욱 커지고 있다. 이는 연방 정부의 기후변화 규제 근거를 무력화하는 것으로, 지구 온난화를 유발하는 오염 물질 관리 권한을 EPA로부터 박탈하는 결과를 초래할 수 있다는 우려가 제기된다. 미국 과학자단체 '우려하는 과학자 연맹(Union of Concerned Scientists)'은 트럼프 행정부의 이번 조치가 사익을 위해 국민 건강을 희생시키는 행위라고 비판했다. 레이첼 클리터스 선임 정책 국장은 성명을 통해 "이번 규제 철폐는 미국을 병들게 하고, 대기, 물, 토양을 위험 수준으로 오염시킬 것"이라며, "트럼프 행정부는 EPA의 임무를 공중 보건 및 환경 보호에서 오염 유발 기업과 억만장자들의 이익 증진으로 변질시키려 한다"고 강도 높게 비난했다. 클리터스 국장은 대기 및 수질 오염으로 고통받는 사람들에게 "끔찍한 날"이라고 개탄했다. 트럼프 행정부 관계자들은 이번 주 휴스턴에서 열린 주요 에너지 컨퍼런스에서 기후 과학에 대한 의문을 제기하며, 바이든 행정부의 주요 기후변화 규제들을 '분쇄기(shredder)'에 넣겠다는 의지를 분명히 했다. 크리스 라이트 에너지부 장관은 지난 10일 CERAWeek 컨퍼런스에서 "트럼프 행정부는 국민들에게 끝없는 희생을 강요했던 바이든 행정부의 비합리적이고 사이비 종교적인 기후변화 정책을 종식시킬 것"이라고 말했다. 그는 이어 트럼프 행정부는 "기후변화를 현대 세계 건설의 부작용인 지구적 물리 현상 그 자체로 다룰 것"이라고 덧붙였다. 트럼프 행정부의 EPA는 바이든 행정부의 규정을 철폐하고 새로운 규정을 제정하기 위해 수개월에 걸친 규제 절차를 거쳐야 하며, 이번 발표는 그 과정의 시작을 알리는 신호탄이다. 기후변화 및 환경 단체들은 EPA의 잇따른 조치에 격렬하게 반발하며 법적 대응을 예고했다. 제이슨 릴랜더 생물다양성센터 기후법률연구소 법률 국장은 "트럼프 행정부의 무지는 지구에 대한 악의로만 능가될 뿐"이라며, "지옥과 고난, 맹렬한 화재와 치명적인 폭염이 닥쳐와도 트럼프와 그의 측근들은 국민의 생명보다 오염 유발 기업의 이익을 우선시하려 혈안이 되어 있다"고 비난했다. 규제 '분쇄기'에⋯혼란 가중되는 산업계 규제 정책의 급격한 변화는 수년 앞을 내다보고 계획을 수립하며 안정성을 중시하는 자동차 및 전력 유틸리티 산업에 어려움을 가중시킬 수 있다. CNN은 전기 및 자동차 산업 협회에 논평을 요청한 상태다. EPA는 바이든 행정부가 2024년 3월 확정한 차량 오염 규제를 폐지함으로써 전기차(EV) 산업을 직접 겨냥하고 있다. 해당 규정은 자동차 배기가스 기준을 강화하여 미국 자동차 제조업체들이 전기차 및 가솔린-배터리 혼합 방식의 연료 효율이 높은 하이브리드 모델 생산을 늘리도록 유도하는 내용을 담고 있었다. 리 젤딘 EPA 국장은 성명에서 "미국 자동차 산업은 지난 행정부의 억압적인 규제 체제로 인해 발목이 잡혀왔다"며, 트럼프 행정부는 "소비자 선택권과 환경을 보호하기 위해 법치주의를 준수할 것"이라고 주장했다. 주요 자동차 산업 협회는 이번 발표에 신중한 반응을 보였다. 존 보젤라 자동차혁신연합(Alliance for Automotive Innovation) CEO는 성명에서 "미국의 배기가스 규제에 대한 균형 잡힌 접근 방식은 차량 선택권을 보존하고, 업계의 글로벌 경쟁력을 유지하며, 향후 국가 경제 및 안보를 지원할 수 있는 입지를 확보하는 데 핵심적"이라고 밝혔다. 자동차 업계에 대한 이번 발표는 트럼프 대통령이 백악관 앞에서 테슬라 CEO 일론 머스크의 전기차를 전시하고, 머스크의 정부 개입 논란과 유럽 판매 부진 속에서 주가가 하락하자 테슬라 차량을 '정가'로 구매하겠다고 공언한 지 하루 만에 나온 것이다. 트럼프 대통령은 당시 행사에서 기자들에게 "오랫동안 운전을 안 했지만, 운전하는 것을 좋아한다"며 "백악관에 전기차를 두고 직원들이 사용하게 할 것"이라고 말했다. 트럼프 대통령은 대선 유세 기간 동안 전기차에 대해 강하게 비판했지만, 머스크와 긴밀한 관계를 형성한 이후로는 다소 완화된 태도를 보이고 있다. 트럼프 행정부는 또한 석탄 및 신규 천연가스 발전소에 2032년까지 기후 오염 배출량을 90% 감축 또는 포집하도록 의무화한 바이든 행정부의 규정을 철폐하겠다고 발표했다. 젤딘 국장은 오바마 행정부의 발전소 규제까지 거론하며, "트럼프 대통령은 첫 임기 때 청정 전력 계획(Clean Power Plan)을 폐기하겠다고 약속했으며, 우리는 현재 그 약속을 이행해 나가고 있다"고 강조했다. 알렉스 본드 전력 유틸리티 무역협회인 에디슨 전기 협회(Edison Electric Institute) 청정 에너지 및 환경 담당 이사는 "전력 회사들은 일관된 연방 정부 차원의 규제 체계를 갖춰야 한다"며, "그렇지 않으면 주별 규제와 소송에 직면하여 고객 비용 상승과 전력망 안정성에 영향을 미칠 수 있다"고 우려를 표했다. 본드 이사는 협회와 회원사들이 "청정 대기법(Clean Air Act)에 따른 EPA의 온실가스 배출 규제 권한을 계속 지지한다"고 덧붙였다.
- ESGC
2025-03-13 15:15:00
[우주의 속삭임(104)] 바너드 별 주위에서 미니 행성 4개 발견

지구에서 두 번째로 가까운 항성계인 바너드 별(Barnard's Star)의 주위를 도는 작은 행성이 하나가 아니라 네 개가 있다는 새로운 증거가 발견됐다. 오랫동안 태양계 너머의 행성에 대한 연구자들의 깊은 관심을 받아온 바너드 별은 지구에서 약 6광년 거리에 위치하며, 하늘에서 빠른 움직임으로 유명하다. 천문학자들은 바너드 별이 행성계를 형성하는 과정에 대한 중요한 단서를 제공할 행성을 거느리고 있을지에 대해 오랫동안 궁금해했다. 미국 시카고대학교 천문학자들의 관측 결과에 따르면 바너드 별 주위를 공전하는 4개의 작은 행성이 존재할 가능성이 제기됐다. 시카고대학 측에 따르면 각 행성은 지구 질량의 20~30%에 불과하며, 단 며칠 만에 별을 한 바퀴 공전하는 것으로 추정된다. 바너드 별은 태양계에서 네 번째로 가까운 항성으로, 센타우루스자리 알파(알파 센타우리) 삼중성계 다음으로 가깝다. 고유운동(proper motion)이 가장 큰 별로 유명해, 하늘에서 이동하는 속도가 빠르게 관측된다. 연간 약 10.3초각(arcseconds)씩 움직이며, 이는 다른 별들보다 훨씬 빠른 속도이다. 적색왜성(M4형)으로 겉보기 등급은 9.5에 해당돼 너무 희미해서 육안으로는 볼 수 없다. 이번 발견은 작고 희미한 행성을 탐지하는 기술의 정밀도가 크게 향상되었음을 시사하며, 많은 이들의 주목을 받고 있다. 미국 시카고 대학의 박사 과정 학생이자 이번 연구의 제1 저자인 리트빅 바산트(Ritvik Basant)는 "바너드 별은 우리Cosmic Neighbor이지만, 아직 알려진 것이 너무나 적다. 이번 발견은 이전 세대 관측 장비로는 상상할 수 없었던 정밀도를 가진 새로운 장비의 획기적인 발전을 알리는 신호탄이다"라고 강조했다. 바너드 별이 전설같은 존재가 된 이유는? 바너드 별은 1916년 시카고대학교 부설 여키스(Yerkes) 천문대의 천문학자 E. E. 바너드(E. E. Barnard)에 의해 처음 세상에 알려졌다. 바너드가 이 별의 빠른 고유 운동을 처음 발견해 그의 이름이 붙었다. 이후 과학자들은 꾸준히 바너드 별을 주시해 왔다. 행성이 존재한다는 주장이 반복적으로 제기되었지만 번번이 실망으로 끝났기에, 바너드 별은 행성 사냥꾼들 사이에서 '거대한 흰 고래(great white whale)'라는 별칭으로 불리기도 했다. 과거에는 낮은 감도의 장비로 인해 때때로 모순적인 신호가 발생했다. 이것이 바로 바너드 별이 행성 사냥꾼들 사이에서 전설과 같은 존재가 된 이유 중 하나다. 그들은 때때로 행성 존재의 증거를 포착했다고 생각했지만, 결국에는 결과가 불확실하다는 것을 깨달았다. 전문가들은 바너드 별이 태양 다음으로 가장 가까운 단일 별 시스템이라는 점에 주목했다. 반면, 가장 가까운 전체 항성계인 프록시마 센타우리(Proxima Centauri)는 중력에 묶인 세 개의 별로 이루어져 있다. 다중 별 시스템은 행성 형성 과정을 복잡하게 만들 수 있기 때문에, 단일 별 시스템인 바너드 별은 잠재적인 행성이 존재할 수 있는 다른 환경을 제공할 것으로 예상된다. MAROON-X를 이용한 행성 탐색 천문학자들은 밝은 별 옆에 붙어 있는 작은 행성을 직접 관측할 수 없다. 대신, 각 행성이 별에 미치는 미세한 중력의 영향을 추적한다. 하와이 제미니(Gemini) 천문대에 설치된 MAROON-X라는 특수 장비는 별빛 신호에서 발생하는 희미한 흔들림을 감지할 수 있다. 연구팀은 MAROON-X를 사용해 바너드 별 주위에서 3개의 행성을 발견했다. 네 번째 행성은 MAROON-X 관측 데이터와 칠레에 있는 ESPRESSO 장비의 이전 관측 데이터를 결합하는 과정에서 추가로 확인됐다. 바산트 연구원은 "우리는 밤 시간대를 달리하여, 또 날짜를 달리하여 관측했다. (제미니천문대가 있는) 칠레와 하와이, 저희 연구팀은 서로 협력하지 않았다. 이것은 데이터에 유령(그동안 바너드 별에서 확실한 행성이 발견되지 않아서 전설적인 존재처럼 여겨졌기 때문에 유령이라는 말을 사용함)이 존재하지 않는다는 것을 확신시켜 준다"고 말했다. 바너드 별 행성의 특징 과학자들은 이번에 발견된 행성들이 작은 암석 행성일 것으로 추정하지만, 정확한 구성 성분을 확인하는 것은 어려운 상황이다. 지구에서 바라보는 각도 때문에 행성들이 별 앞을 통과하는 현상이 관측되지 않아, 암석 또는 가스 행성 여부를 식별하는 일반적인 방법은 적용할 수 없다. 하지만 이 행성들의 궤도는 별과 너무 가까워 생명체가 살기에 적합한 환경은 아닐 가능성이 높다. 시카고 대학의 제이콥 빈(Jacob Bean) 교수는 "12월 말, 이 데이터를 정말 집중적으로 분석하면서 온통 그 생각뿐이었다. 마치 우주에 대해 다른 사람은 모르는 것을 우리만 갑자기 알게 된 기분이었다. 이 비밀을 어서 빨리 세상에 알리고 싶었다"고 당시의 흥분을 전했다. 빈 교수는 "우리가 하는 연구는 점진적인 경우가 많아서, 때로는 큰 그림을 보기 어려울 때도 있다. 하지만 우리는 인류가 영원히 알게 될 무언가를 발견했다. 그 발견의 희열은 정말 엄청나다"라며 이번 연구의 의의를 강조했다. "추가 탐사 통해 생명체 거주 가능 조건 밝히고 싶어" 바너드 별의 4개 행성은 시선 속도(radial velocity) 도구로 확인된 가장 작은 천체 중 하나다. 지금까지 발견된 대부분의 암석 외계 행성은 지구보다 큰 경향을 보이며, 그 패턴은 은하수 전체에서 일관되게 나타난다. 천문학자들은 더 작은 행성들이 어떻게 형성되는지에 대한 힌트를 얻기 위해, 더 작은 행성들이 다양한 구성 성분을 보이는지 확인하고자 한다. 우주에 풍부하게 존재하는 M형 왜성은 강력한 자기 활동으로 알려져 있으며, 이는 행성 발달에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 과정을 이해하는 것은 어떤 별이 안정적인 표면을 가진 행성을 거느릴 가능성이 높은지 파악하는 데 중요한 단서를 제공할 수 있다. 일부 과학자들은 이러한 통찰력이 생명체 탐색을 위한 미래 연구 방향을 제시해 줄 것으로 기대하고 있지만, 바너드 별 행성들은 항성과의 거리가 너무 가까워 생명체가 살기에는 매우 뜨거운 환경일 것으로 예상된다. 연구진은 앞으로 더 온화한 영역에 있는 행성을 찾기 위해 기술을 계속 개선해 나갈 예정이다. 관측 장비의 발전은 새로운 놀라운 발견으로 이어질 가능성을 높여준다. 추가적인 탐사를 통해 작은 행성이 차가운 별 주위에서 더 흔하게 형성되는지, 또는 생명체 거주 가능 조건이 예상치 못한 방식으로 달라지는지 등을 밝혀낼 수 있을 것이다. 망원경 성능이 향상될수록 놀라운 발견을 할 가능성은 점점 더 커지고 있다. 본 연구는 제미니 천문대/국립과학재단(NOIRLab), 하이델베르크대학, 암스테르담대학의 과학자들이 참여했으며, 연구 결과는 지난 3월 11일 '행성 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)'에 게재됐다.
- 포커스온
2025-03-13 10:48:00
[우주의 속삭임(102)] 나선 성운, 별의 장렬한 최후…행성 삼키는 백색왜성 포착

한때 태양과 같은 별이었으나, 이제는 행성을 집어삼키는 '죽음의 별' 백색왜성의 충격적인 모습이 포착됐다. 멕시코 국립 자치 대학과 스페인 안달루시아 천체물리학 연구소의 국제 공동 연구진은 나선 성운 중심부 백색왜성 WD 2226-210에서 방출되는 고에너지 X선이 행성에 의해 발생했을 가능성을 제기하며, 40년 넘게 지속된 천문학계의 난제를 해결할 실마리를 찾았다고 밝혔다. 미 항공우주국(나사·NASA)은 행성 성운의 중심에 있는 백색 왜성에 의해 행성이 파괴되었을 수 있으며 이러한 현상을 처음으로 관찰됐다고 밝혔다. 나사는 "이는 천문학자들이 40년 넘게 헬릭스 성운에서 감지해온 신비한 X-선 신호를 설명할 수 있다"며 "헬릭스 성운은 행성 성운(Planetary nebula)으로, 우리 태양과 같은 후기 단계의 별이 외층을 벗겨내고 그 중심에 백색왜성이라는 희미한 별을 남길 것"이라고 덧붙였다. 나선 성운은 수명을 다한 별이 외피층을 우주 공간으로 방출한 후 남은 백색왜성의 잔해로, '행성 성운'이라고도 불린다. 과거 아인슈타인 X선 관측선과 ROSAT 망원경은 나선 성운 중심부에 위치한 백색왜성 WD 2226-210에서 강력한 X선이 방출된다는 사실을 감지했으나, 통상적으로 백색왜성은 강력한 X선을 방출하지 않아 그 원인이 미스터리로 남아 있었다. 이러한 가운데, 멕시코 국립 자치 대학의 산디노 에스트라다-도라도 박사 연구진은 "WD 2226-210에서 감지된 X선 신호는 백색왜성으로 끌려온 행성 잔해 때문일 수 있다"는 가설을 제시하며, "40년 넘게 지속된 미스터리의 원인을 마침내 밝혀냈을지도 모른다"고 학술지 네이처(Nature) 자매지 '왕립천문학회 월보(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)'에 발표했다. '운명의 행성', 백색왜성에 파괴되는 순간 포착 연구진은 WD 2226-210 주변을 공전하는 해왕성 크기의 행성이 3일도 채 안 되는 짧은 주기로 백색왜성을 공전한다는 사실에 주목했다. 더욱 흥미로운 점은, 이 행성보다 훨씬 더 안쪽에 목성형 행성이 존재했을 가능성이 있다는 것이다. 연구진은 이 목성형 행성이 원래 백색왜성에서 멀리 떨어진 궤도를 돌았으나, 다른 행성과의 중력 상호작용으로 인해 점차 백색왜성 방향으로 이동했을 것으로 추정했다. 운명의 날은 예고 없이 찾아왔다. 목성형 행성이 백색왜성에 충분히 가까워지자, 백색왜성의 강력한 중력이 행성을 산산조각 내기 시작한 것이다. 안달루시아 천체물리학 연구소의 마틴 게레로 박사는 "우리가 감지해온 수수께끼의 X선 신호는 산산조각 난 행성 잔해가 백색왜성 표면으로 떨어지면서 고온으로 가열되어 X선으로 빛나는 것일 수 있다"고 설명하며, "만약 이 가설이 입증된다면, 행성 성운 중심별에 의해 파괴되는 행성이 관측된 최초 사례가 될 것"이라고 강조했다. 연구 결과, ROSAT, NASA 찬드라 X선 관측선, ESA XMM-뉴턴 X선 관측선 등 세계적인 천문 관측 장비들이 1992년부터 2002년까지 WD 2226-210을 관측한 결과 X선 신호 밝기가 거의 일정하게 유지된 것으로 나타났다. 하지만 흥미로운 점은, 2.9시간마다 X선 신호에 미묘하고 규칙적인 변화가 감지되었다는 것이다. 연구진은 이 미세한 신호 변화가 백색왜성에 매우 가까이 붙잡힌 행성 잔해의 궤도 운동 때문일 가능성에 주목하고 있다. "태양과 유사한 별의 말년, 행성 운명 밝혀줄 단서" 연구진은 행성 대신 질량이 작은 별이 백색왜성에 파괴되었을 가능성도 고려했지만, 질량이 작은 별은 목성형 행성과 크기는 비슷하지만 훨씬 무겁기 때문에 백색왜성의 중력에 의해 파괴될 가능성이 희박하다고 판단했다. WD 2226-210은 행성상 성운 외부에 있는 다른 두 백색왜성과 X선 방출 특성이 유사한 점도 이러한 가설을 뒷받침한다. 이 두 백색왜성 중 하나는 행성 동반성에서 물질을 점진적으로 끌어들이고 있으며, 다른 하나는 행성 잔해의 흔적에서 물질을 끌어들이고 있을 가능성이 제기되었다. 연구진은 이 세 백색왜성이 새로운 유형의 변광 천체를 구성할 수 있다고 보고, 추가 연구를 통해 백색왜성 주변 행성 파괴 현상에 대한 이해를 넓힐 수 있을 것으로 기대하고 있다. 멕시코 국립 자치 대학의 헤수스 토알라 박사는 "태양과 같은 별이 노년기에 접어들 때 행성이 어떻게 생존하거나 파괴되는지 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 수 있기 때문에, 이러한 시스템을 더 많이 발견하는 것이 중요하다"고 강조했다.
- 포커스온
2025-03-08 14:23:00
[우주의 속삭임(101)] 지구 궤도가 빙하 촉발⋯다음 빙하기 1만1천년 후 도래

지구의 궤도가 빙하기 주기와 연관성이 있으며 다음 빙하기는 1만1000년 후에 도래한다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 캘리포니아 대학교(UC) 산타바바라 캠퍼스와 영국 카디프 대학을 포함한 국제연구팀은 지구 궤도의 미세한 변화가 수천 년에 걸쳐 지구 기후에 변화를 일으킨다는 새로운 해석을 바탕으로 이러한 예측을 제시했다고 과학전문 웹사이트 PHYS가 전했다. 해당 연구 결과는 과학 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다. 연구팀은 지난 100만 년 동안의 기후 변화 기록을 분석해 북반구 육지 빙상 크기 변화와 심해 온도 변화를 지구 궤도의 형태, 자전축의 기울기와 같은 작은 주기적 변화와 일치시켰다. 이를 통해 빙하기와 간빙기 사이의 기후 변화 시기에 대한 예측 가능한 패턴을 발견했다. 연구 공동 저자인 UC 산타바바라 지구과학과 로레인 리시키에 교수는 "지난 100만 년 동안 지구 기후가 빙하기와 현재와 같은 온화한 간빙기 사이를 오가는 시기에 대한 예측 가능한 패턴을 발견했다"며 "지구 궤도 변화의 한 유형은 빙하기의 종말론을, 다른 유형은 빙하기의 복귀를 야기했다"고 설명했다. 영국 카디프대학의 스티븐 바커 교수는 "기후 기록에서 다양한 궤도 매개변수의 명확한 흔적을 발견하게 되어 놀랐다"며, "이러한 패턴이 이전에는 발견되지 않았다는 것이 믿기 어려울 정도"라고 덧붙였다. 연구팀은 인간의 온실가스 배출이 없는 자연적인 패턴을 기준으로 현재 안정적인 안빙기 중간에 있으며, 다음 빙하기는 약 1만년 후에 시작될 것으로 예측했다. 팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 향후 1만년~2만년 동안 지구 자연 기후의 기준선을 구축하고, 기후 모델 시뮬레이션과 결합하여 인간이 만든 기후 변화의 절대적인 영향력을 정량화할 계획이다. 바커 교수는 "이제 우리는 이러한 긴 시간 척도에서 기후가 대체로 예측하능하다는 것을 알게 되었으므로 과거 변화를 활용하여 미래에 발생할 수 있는 일을 알려줄 수 있다"며 "이는 온실 가스 배출에 대한 현재의 결정을 더 잘 알리는 데 필수적이며, 미래 기후 변화를 결정할 것"이라고 강조했다. 연구 결과는 스티븐 바커 외 연구진의 논문 "플라이스토세 10만 년 빙하기 주기에서 세차운동, 기울기, 이심률의 뚜렷한 역할(Distinct roles for precession, obliquity and eccentricity in Pleistocene 100kyr glacial cycles)'을 통해 확인할 수 있다.
- 포커스온
2025-03-04 10:30:00
[신소재 신기술(155)] 험지 극복 소프트 로봇 '리프봇', 일본 연구진 개발

곡선이나 굴곡이 심한 반원형 지형 등 험난한 지형을 극복할 수 있는 소프트 로봇(연성 로봇) 리프봇(Leafbot)이 개발됐다. 소프트 로봇 공학은 비정형 환경에서 뛰어난 적응력을 보여주는 로봇 분야로 주목받고 있다. 기존 로봇이 예측 불가능한 지형에서 잘 올라가지 못하는 등 어려움을 겪는 반면, 소프트 로봇은 뛰어난 유연성을 바탕으로 험난한 지형에서도 이동 능력을 향상시키고 있다. 일본 호쿠리쿠첨단과학기술대학원대학(JAIST)의 호 반 안(Van Anh Ho) 교수 연구팀은 다양한 굴곡면과 지형에서 리프봇의 적응력을 탐구했다. 이 연구에는 JAIST의 박사 과정 학생인 린 비엣 응우옌(Linh Viet Nguyen)과 코이 탄 응우옌(Khoi Thanh Nguyen)이 참여했으며, 연구 결과는 전문 학술지인 'IEEE 로봇공학 트랜잭션(IEEE Transactions on Robotics)'에 게재됐다. 해당 로봇 기술에 대해서는 테크익스플로어가 지난 17일(현지시간) 상세히 전했다. 호 교수는 "소프트 로봇은 복잡하고 비정형적인 환경을 탐색하는 능력으로 점점 더 인정받고 있으며, 검사 및 탐사와 같은 분야에서 활용 가치가 높다"며 "우리는 진동 기반 운동을 활용하여 최소한의 제어 메커니즘으로 복잡한 장애물을 극복할 수 있는 로봇을 설계했다"고 밝혔다. 기존의 진동 기반 로봇은 불규칙한 지형을 처리하기 위해 복잡한 제어 알고리즘이 필요한 경우가 많았다. 반면 리프봇은 부드러운 소재의 유연한 구조와 단순하면서도 효과적인 이동 전략을 사용하여 경사면을 횡단하고 장애물을 탐색한다. 연구팀은 리프봇의 구조를 설계하기 위해 곡선형 돌출부가 있는 부드러운 일체형 실리콘 고무를 사용하여 기어가는 다리 형태를 모방했다. 소프트 로봇의 몸체는 진동 모터에 부착되어 이동을 위한 진동 메커니즘이 가능하다. 리프봇의 움직임에 대한 물리적 원리를 설명하기 위해 연구팀은 구심력, 비대칭 마찰 상호 작용, 다리 변형과 같은 요소를 통합하는 분석 모델을 개발했다. 또한 유한 요소 분석 시뮬레이션을 통해 소프트 구조가 다양한 지형과 상호 작용하는 방식에 대한 이해를 더욱 발전시켰다. 호 교수는 "우리는 형태가 이동에 어떤 영향을 미치는지 분석하고자 했다"며 "실험 결과는 예측을 검증했으며, 특정 다리 패턴이 까다로운 지형에서 리프봇의 성능을 어떻게 최적화하는지 보여주었다"고 덧붙였다. 연구팀은 계산 모델링 외에도 광범위한 실증 테스트를 수행했다. 경사면, 반원형 장벽, 계단식 지형 등 다양한 지형에서 서로 다른 다리 구성을 가진 세 가지 로봇 모델의 성능을 비교 분석했다. 그 결과 로봇의 곡선형 다리 형태가 장애물을 극복하는 데 중요한 역할을 하여 최대 30도의 경사면과 반원형 장벽을 횡단할 수 있음을 확인했다. 또한 이론적 모델링과 실험적 검증의 성공적인 통합을 통해 리프봇의 디자인이 효과적이고 확장 가능하도록 했다. JAIST 박사 과정 학생이자 공동 저자인 린 비엣 응우옌은 "정확한 작동에 의존하는 기존 로봇과 달리 리프봇의 적응력은 다양한 표면에서 자체 조정을 가능하게 한다"며 "이러한 능력은 좁고 울퉁불퉁한 공간에서 이동성이 요구되는 분야에 특히 유용하다"고 말했다. 이 혁신적인 로봇 연구의 의미는 실험실 실험에 국한되지 않고 다양한 분야의 실제 응용 분야로 확장된다. 리프봇은 잔해가 많고 울퉁불퉁한 땅 등으로 탐사에 어려움이 큰 재난 지역에서 특히 유용할 수 있다. 이 로봇은 좁은 공간에서도 탐색할 수 있으므로 파이프라인 검사, 지하 탐사, 자율 이동성이 필요한 기타 산업 환경에도 사용할 수 있다. 또한 농업 분야에도 응용할 수 있다. 토양 분석 및 작물 검사 등에 리프봇을 활용해 정밀 농업을 가능하게 한다. JAIST 박사 과정 학생이자 공동 저자인 코이 탄 응우옌은 이번 연구의 중요성에 대해 "우리의 연구 결과와 인공지능(AI) 및 머신러닝의 발전을 결합하면 최소한의 인간 개입으로 작업을 수행할 수 있을 것"이라며 "센서 피드백 시스템을 통합하고 에너지 효율성을 개선함으로써 리프봇이 실시간 지형 적응 및 의사 결정이 가능한 자율 시스템으로 진화하여 소프트 로봇 공학 분야를 혁신할 것으로 예상한다"고 기대했다. ◇ 참조: Linh Viet Nguyen et al, '진동 메커니즘으로 구동되는 단일 구조 소프트 로봇의 지면 역학(Terradynamics of Monolithic Soft Robot Driven by Vibration Mechanism)', IEEE Transactions on Robotics (2025). DOI: 10.1109/TRO.2025.3532499
- IT/바이오
2025-02-19 14:35:00
[우주의 속삭임(98)] 100만 개 넘는 '성간 물체', 태양계 오르트 구름에 존재할 수도

우리 태양계의 가장 가까운 이웃 별인 알파 센타우리(Alpha Centauri·AC·센타우루스자리 알파) 항성계에서 방출된 100만 개 이상의 '성간 물체'가 태양계를 감싸고 있는 오르트 구름(Oort Cloud)에 이미 존재할 수 있다는 주장이 나왔다. 미국 우주 전문 매체 스페이스닷컴은 지난 5일(현지시간) arXiv에 게재된 새로운 연구 논문을 인용, 이같이 보도했다. 해당 논문은 아직 동료 평가를 거치지 않았으며, 추후 행성 과학 저널(The Planetary Science Journal)에 게재될 예정이라고 라이브사이언스가 17일(현지시간) 전했다. 캐나다 서부 온타리오 대학의 리 및 천문학과, 지구 및 우주 탐사 연구소의 콜 그렉과 폴 비거트가 주도한 이번 연구는 알파 센타우리(AC) 항성계에서 지난 1억 년 동안 방출된 성간 물질의 양을 시뮬레이션하여 진행됐다. 연구진은 이 계산을 바탕으로 현재 태양계 내에 센타우루스 알파에서 온 폭 100m 이상의 '성간 물체'가 약 100만 개 존재할 것으로 예측했다. 참고로 미국을 대표하는 자유의 여신상은 높이가 93.5m에 달한다. 이는 현재 태양계 내에 자유의 여신상 크기의 성간 물체가 약 100만 개가 떠돌아다니는 것으로 이해할 수 있다. 성간 물체 발견의 의의 '성간 물체(Interstellar Object)'는 태양계 외부에서 기원하여 태양계를 통과하는 천체를 의미한다. 2017년 발견된 '오무아무아(Oumuamua)'와 2019년 발견된 '보리소프 혜성(Borisov)'이 대표적인 사례다. 성간 물체는 다른 행성계에서 온 천체이므로, 이를 분석하면 태양계 외부의 물질 조성과 형성 과정을 연구할 기회를 제공한다. 특히, 보리소프 혜성은 태양계 혜성과 유사한 성질을 보여, 혜성이 우주적으로 공통된 형성과정을 가질 가능성을 시사했다. 성간 물체는 원래 있던 별 주위에서 방출된 후 우주를 떠돌다 태양계로 들어온 천체다. 이를 통해 다른 행성계의 형성 과정과 동역학적 진화를 연구할 수 있다. 예를 들어, 오우무아무아는 예상과 달리 혜성 활동 없이 가속하는 특성을 보여 기존 모델을 수정하는 계기가 되었다. 성간 물체는 '판스페르미아(Panspermia)' 이론, 즉 생명체의 씨앗이 우주에서 이동할 가능성을 탐구하는 데 중요한 역할을 한다. 만약 성간 물체에서 생명체의 기본 구성 요소(아미노산, 유기물 등)가 발견된다면, 생명체가 우주적 규모에서 이동할 가능성을 뒷받침하는 증거가 될 수 있다. 성간 물체는 자연적으로 태양계를 통과하는 천체이므로, 인류가 미래에 다른 별로 이동할 가능성을 연구하는 데 도움을 준다. 오우무아무아의 특이한 운동 방식 때문에 일부 과학자들은 외계 문명이 만든 탐사선 가능성도 제기했으며, 이는 외계 문명 탐색(SETI) 연구와 연결될 수 있다. 아울러 태양계와 은하 환경을 이해할 수 있다. 성간 물체의 존재 자체가 은하 내에서 천체들이 얼마나 자주 방출되고 이동하는지를 이해하는 데 도움을 준다. 이를 통해 태양계가 다른 항성계와 어떤 영향을 주고받는지를 파악할 수 있으며, 태양계가 속한 은하 환경의 역학을 연구할 수 있다. 오르트 구름은 어디에 위치하나? 연구팀은 이러한 가상의 성간 침입자(천체)들은 '오무아무아'나 '보리소프 혜성'과는 달리 태양의 중력에 영구적으로 붙잡혀 대부분 태양계 가장자리 근처의 거대한 혜성 및 소행성 저장소인 오르트 구름에 존재할 가능성이 높다고 봤다. 따라서 발견하기가 거의 불가능하다는 것. 지금은 사라진 오무아무아와 보리소프 혜성은 우리 우주 주변을 고속으로 항해하는 모습이 발견돼 성간 공간에서 유래했음을 확인했다. 오르트 구름(Oort Cloud)은 태양계를 둘러싸고 있는 가상의 천체 집합체로, 혜성의 기원지로 추정된다. 태양으로부터 약 2,000~100,000 AU(천문단위) 정도 떨어진 구간에 존재한다고 여겨지며, 이는 태양과 가장 가까운 별(프록시마 센타우리)까지 거리의 약 1/4에 해당한다. 이 개념은 1950년 네덜란드 천문학자 얀 오르트(Jan Oort)가 장주기 혜성(공전 주기 200년 이상)의 궤도를 분석하면서 제안했다. 오르트 구름은 구형의 구조로 태양을 중심으로 모든 방향에 퍼져 있기 대문에 혜성이 다양한 방향에서 태양계로 들어올 수 있다. 오르트 구름은 아직 직접 관측된 적은 없지만, 수많은 혜성이 태양계 바깥 먼 곳에서 유입되는 것으로 보아 존재할 가능성이 크다고 여겨진다. 미 항공우주국(나사·NASA)의 지금은 사라진 카시니 탐사선을 포함한 여러 우주선도 이전에 태양계를 흐르는 작은 성간 먼지 입자를 감지했다. 카시니 탐사선은 나사와 유럽우주국(ESA)이 공동 개발한 토성 무인탐사선으로 2004년 7월 토성 궤도에 진입해 본격적으로 탐사를 시작했으며, 약 13년 동안 토성을 300여 차례 공전하면서 방대한 데이터를 보낸 뒤 2017년 7월 토성의 대기권으로 진입해 임무를 종료했다. 연구진은 또한 작은 입자들이 알파 센타우리에서 태양계로 이동하는 방식을 시뮬레이션했다. 연구진은 100마이크로미터(0.004인치) 이상의 입자는 이론적으로 두 항성계 사이를 이동할 수 있으며, 이 입자 중 약 10개가 매년 지구 대기에서 불타면서 유성으로 소멸할 것으로 추정했다. 태양계와 가까운 이웃, 알파 센타우리 알파 센타우리는 알파 센타우루스 A와 알파 센타우루스 B(두 별은 쌍성계를 이루며 서로 공전하는 태양과 유사한 별임), 그리고 이 쌍성계를 도는 더 작은 적색 왜성인 프록시마 센타우루스(Proxima Centauri)의 세 개의 별로 구성되어 있다. 프록시마 센타우루스는 지구에서 가장 가까운 별로 약 4.25광년 떨어져 있으며, 프록시마 센타우루스 b로 알려진 행성이 확인된 유일한 항성이다. 연구에 따르면 알파 센타우리에서 나온 물질이 잠재적으로 대량으로 존재한다. 그렉과 비거트는 "오르트 구름 내에 직경 100m 이상인 알파 센타우리 입자의 현재 수는 10⁶개 또는 100만 개"라고 적었다. 하지만 이런 물체들은 감지하기가 극히 힘들다. 두 연구원은 "이러한 천체의 관측 가능한 비율은 낮은 수준이며 태양으로부터 10AU 이내에 존재할 확률은 백만 분의 1에 불과하다"고 설명했다. 전체 항성계는 현재 우리를 향해 이동하고 있으며 약 28,000년 후에 태양에 가장 가까워진다. 연구진은 이때 두 항성계 사이의 간격이 크게 줄어들기 때문에 태양계로 들어오는 물체의 수가 기하급수적으로 증가할 것이라고 밝혔다. 연구진은 또한 우리 태양계에서 방출되는 물질의 비율이 알파 센타우리와 매우 유사할 것이라고 추정했다. 이는 우리 우주 이웃에서 유래한 비슷한 수준의 성간 물질이 우리 이웃 별들에 포획되고 있음을 의미한다. 연구진은 "알파 센타우리와 태양계 사이의 물질 전달 방식을 더 잘 이해하는 것은 항성계의 상호 연결성과 은하 전체의 물질 교환 가능성을 탐구하는 새로운 길을 열어준다"고 논문에 적었다. 이번 연구는 우리 태양계가 고립되어 있지 않다는 구체적인 예를 보여준다. 항성계의 물질이 서로 자유롭게 이동할 수 있다면 행성 형성 과정에 대한 또 다른 이해의 문을 열어줄 수 있다. 두 연구원은 논문에서 "알파 센타우리에서 태양계로 물질이 이동될 수 있는 메커니즘에 대한 철저한 이해는 항성 간 수송에 대한 우리의 지식을 심화시킬 뿐만 아니라 항성계의 상호 연결성과 은하계 전체에 걸친 물질 교환의 잠재력을 탐구하기 위한 새로운 경로를 열어준다"고 강조했다. 성간 물체의 발견은 태양계 외부 물질의 직접적인 연구 기회를 제공하며, 행성계 형성 과정, 우주 생명체 기원, 항성 간 여행 가능성, 외계 문명 탐색 등 다양한 분야에서 중요한 과학적 의미를 갖는다. 앞으로 더 많은 성간 물체가 발견된다면, 인류의 우주 이해는 더욱 깊어질 것으로 보인다.
- 포커스온
2025-02-18 11:05:00
[신소재 신기술(151)] 척수 전기 자극 치료, 척수근위축증 환자 신경 기능 회복시켜

유전성 신경근육 질환인 척수근위축증(SMA)으로 인한 신경 기능 점진적 상실의 근본원인을 표적화하는 새로운 비약물, 최소 침습 치료법이 개발됐다. 미국 피츠버그 의과대학 연구팀이 개발한 감각 척수 신경에 전기 자극을 가하는 이 치료법은 척수 내 기능적으로 감자고 있든 운동 뉴런 신경을 점진적으로 재활성화시켜 SMA 성인 환자의 다리 근력과 보행 능력을 향상시킬 수 있다고 메디컬익스프레스가 전했다. 이번 연구 결과는 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 발표됐다. SMA 환자 3명을 대상으로 한 파일럿 임상 실험의 초기 결과에 따르면 한 달간의 규칙적인 신경 자극 세션 후 모든 참가자의 운동 뉴런 기능이 개선됐고, 피로가 감소했으며, 근력과 보행 능력이 향상된 것으로 나타났다. 중증의 심각도와 관계 없이 모든 참가자에게서 개선이 관찰됐다. 이 연구는 신경 기술을 사용해 신경 회로의 퇴화를 역전시키고 인간 신경퇴행성 질환에서 세포 기능을 회복시킬 수 있음을 보여주는 최초의 사례다. 피츠버그 대학 신경외과 부교수이자 공동 교신저자인 마르코 카포그로소(Marco Capogrosso) 박사는 "신경퇴행에 대응하려면 두 가지가 필요하다. 뉴런의 파괴를 막고 생존한 뉴런의 기능을 회복하는 것이다. 이번 연구에서 우리는 신경 세포 기능 장애의 근본 원인을 치료하는 접근법을 제시했으며, 기존 신경 보호 치료법을 신경 세포 기능 장애를 역전시키는 새로운 접근법으로 보완했다"고 말했다. SMA는 뇌와 척수에서 근육으로 신호를 전달하여 움직임을 조절하는 신경 세포인 운동 뉴런의 점진적으로 파괴와 기능 저하로 나타나는 유전적 신경퇴행성 질환이다. 이로인해 근육이 쇠퇴하게 되는 데 특히 다리, 엉덩이, 어깨, 때로는 호흡과 삼키기에 관련된 근육이 쇠퇴한다. 치료법은 아직 없다. 시간이 지남에 따라 운동 뉴런의 손실은 점진적인 근력 약화를 유발하며 걷기, 계단 오르기, 의자에서 일어서기 어려움 등 다양한 운동 장애를 초래한다. SMA에 대한 치료법은 없지만, 지난 10년 동안 여러 가지 유망한 신경 보호 치료법이 개발됐다. 여기에는 유전자 대체 요법과 약물이 포함되며, 둘 다 뉴런 세포 사멸을 예방하고 질병 진행을 늦추지만 역전시키지 않는 운동 뉴런 지원 단백질의 생성을 자극한다. 연구에 따르면 SMA의 운동 장애는 광범위한 운동 뉴런 파괴 이전에 나타나며, 척수 신경 회로의 기저 기능 장애가 질병 발병 및 증상 발달에 기여할 수 있음을 시사한다. 공동 저자인 컬럼비아 대학교의 조지 멘티스(George Mentis) 박사의 SMA 동물 모델에 대한 이전 연구에 따르면, 생존한 운동 뉴런은 피부와 근육에서 중추 신경계로 정보를 되돌려 보내는 섬유인 감각 신경으로부터 더 적은 자극 입력을 받는다. 따라서 신경 피드백의 이러한 결손을 보상하는 것은 신경계와 근육 간의 소통을 개선하고 근육 운동을 돕고 근육 소모와 싸울 수 있다. 피츠버그 연구진은 표적화된 경막외 전기 자극 치료법을 사용하여 운동 뉴런에 대한 감각 입력을 증폭시키고 퇴화된 신경 회로를 활성화함으로써 손실된 신경 세포 기능을 회복할 수 있다는 가설을 세웠다. 이러한 세포 변화는 결과적으로 운동 능력의 기능적 개선으로 이어질 수 있다. 피츠버그 연구는 SMA(3형 또는 4형 SMA)의 경미한 형태를 가진 성인 3명을 등록한 파일럿 임상 실험의 일환으로 수행됐다. 29일간의 연구 기간 동안 참가자들은 촉수 양쪽에 있는 허리 부위에 삽입된 두 개의 척수 자극(SCS) 전극을 이식 받았으며, 자극은 전적으로 감각 신경근으로 향하게 했다. 테스트 세션은 각각 4시간 동안 진행됐으며, 자극 장치가 제거될 때까지 총 19세션 동안 주 5회 실시됐다. 연구진은 자극이 의도한 대로 작동하고 척수 운동 뉴런을 활성화하는 지 확인한 후 근력 및 피로도, 보행 변화, 운동 범위 및 보행 거리, 운동 뉴런 기능 등을 측정하기 위한 다양한 검사를 수행했다. 공동 교신 저자인 엘비라 피론디니(Elvira Pirondini) 박사는 "SMA는 진행성 질환이기 때문에 환자들은 시간이 지남에 따라 상태가 좋아질 것이라고 기대하지 않는다. 그러나 우리 연구에서는 그렇지 않았다. 4주간의 치료 기간 동안 연구 참가자들은 여러 임상 실험 결과에서 개선을 보였으며 일상 생활 활동이 향상됐다. 예를 들어, 연구가 끝날 무렵 한 환자는 피로를 느끼지 않고 집에서 실험실까지 걸어갈 수 있었다고 보고했다"고 말했다. 모든 참가자는 '6분 걷기 검사' 점수(근육 지구력과 피로도를 측정하는 척도)가 최소 20m 이상 증가했는데, 이는 SCS의 도움 없이 유사한 운동 요법 3개월 동안 평균 1.4m 개선된 것과 SMA 특이적 신경 보호 약물 요법 15개월 후 중간값 20m 증가한 것과 비교된다. 이러한 기능적 이득은 전기적 충격을 생성하여 근육으로 전달하는 운동 뉴런의 능력을 향상시키는 등 개선된 신경 기능에 반영다. 공동 교신 저자인 로버트 프리드랜더(Robert Friedlander) 박사는 "이번 연구 결과는 적절한 세포 표적이 향후 연구 과정에서 확인되는 한, 이 신경 자극 접근법이 SMA 외에 ALS나 헌팅턴병과 같은 다른 신경퇴행성 질환을 치료하는 데 광범위하게 적용될 수 있음을 시사한다"고 말했다. 연구진은 "우리는 SMA 환자와 계속 협력하여 척수 전기 자극의 장기적인 효능과 안전성을 테스트하기 위한 또 다른 임상 시험을 시작하기를 희망한다"고 밝혔다. ◇참고 도서: 척수근위축증 환자의 경막외 척수 자극에 대한 최초의 인간 연구, 네이처 메디신 (2025). DOI: 10.1038/s41591-024-03484-8.
- 생활경제
2025-02-10 12:58:00
국내 연구진, 상온에서 양자역학적 스핀 펌핑 현상 첫 관측

국내 연구진이 세계 최초로 상온에서 양자역학적 스핀 펌핑 현상을 증명했다. 과학기술정보통신부는 30일(한국 시간) 한국과학기술원(KAIST) 이경진·김갑진 교수, 서강대 정명화 교수 공동 연구팀의 연구 결과가 국제학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다고 밝혔다. 스핀 펌핑은 전자의 자기적 성질인 스핀이 세차운동하며 자성체에서 비자성체로 이동하는 현상이다. 연구팀은 철(Fe)-로듐(Rh) 자성 박막을 활용해 큰 스핀 전류를 관측하고, 이를 양자역학적으로 해석했다. 이번 연구는 극저온에서만 관측되던 양자역학적 현상을 상온에서도 실험적으로 증명한 점에서 의미가 크며, 기존 방식 대비 10배 이상의 스핀 전류를 생성하는 방법을 제시해 차세대 전자 소자 개발에 기여할 전망이다. [미니해설] KAIST·서강대 연구팀, 세계 최초로 상온에서 스핀 펌핑 현상 증명 국내 연구진이 세계 최초로 상온에서 양자역학적 스핀 펌핑 현상을 증명했다. 스핀트로닉스(spintronics) 연구에 새로운 가능성을 제시한 이번 성과는 차세대 저전력·고효율 전자 소자 개발에 기여할 것으로 기대된다. 과학기술정보통신부는 30일(한국 시간) 한국과학기술원(KAIST) 이경진·김갑진 교수, 서강대 정명화 교수 공동 연구팀의 연구 결과가 국제학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다고 밝혔다. 스핀트로닉스란? 전자는 전기적 성질인 전하(charge)와 자기적 성질인 스핀(spin)을 동시에 가지고 있다. 대부분의 전자 기기는 전하 전류를 기반으로 작동하지만, 전류가 흐를 때 전자가 원자와 충돌하면서 열이 발생해 에너지 소모가 증가하고 효율이 저하되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 연구자들은 전하 대신 스핀 전류를 활용하는 스핀트로닉스 기술을 연구하고 있다. 스핀트로닉스는 전자의 스핀을 제어해 정보 저장·처리 효율을 높이는 기술로, 반도체 소자 및 메모리 분야에서 혁신을 이끌 핵심 기술로 주목받고 있다. 스핀 펌핑 현상이란? 스핀트로닉스 기술 구현의 핵심은 스핀 전류를 생성하는 것이다. 연구진은 스핀이 세차운동(gyroscopic precession)을 하면서 자성체에서 비자성체로 이동하는 '스핀 펌핑(spin pumping)' 현상에 주목했다. 이번 연구에서 정명화 교수팀은 철(Fe)-로듐(Rh) 자성 박막을 제작하고, 김갑진 교수 연구팀과 함께 이를 활용해 기존 방식보다 10배 높은 스핀 전류를 관측했다. 이경진 교수 연구팀은 이를 양자역학적 이론으로 해석하고 추가 실험을 통해 증명했다. 세계 최초로 상온에서 관측 성공 대부분의 양자역학적 현상은 극저온에서만 관측할 수 있다. 그러나 이번 연구를 통해 세계 최초로 상온에서도 스핀 펌핑 현상이 발생한다는 사실이 실험적으로 증명됐다. 이는 기존 고전역학적 스핀 펌핑 모델을 넘어, 스핀의 양자적인 특성을 활용한 응용 가능성을 열었다는 점에서 의미가 크다. 또한, 연구진은 기존 방식보다 10배 이상 높은 스핀 전류를 생성하는 방법을 제시했다. 이는 차세대 전자 소자 개발 및 저전력·고효율 반도체 연구에 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다. 연구진은 "기존 스핀트로닉스 연구는 고전적인 스핀 운동을 기반으로 진행됐지만, 이번 연구는 스핀의 양자적인 특성을 활용해 더욱 효과적인 응용이 가능하다는 점을 증명했다"고 밝혔다. 이번 연구 성과는 차세대 정보통신 및 반도체 기술 발전에 중요한 기초 연구로 평가되며, 향후 관련 연구가 활발히 진행될 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2025-01-31 17:25:00
트럼프, 가상화폐 정책 실무그룹 신설 지시…규제·비축 방안 검토

도널드 트럼프 미국 대통령이 23일(현지시간) 가상화폐 정책 검토를 위한 실무그룹 신설을 지시하며, 가상화폐 관련 규제와 국가 비축 방안을 포함한 포괄적 정책 검토를 본격화했다. 트럼프 대통령은 백악관에서 데이비드 색스 가상화폐 및 인공지능(AI) 총책임자와 함께 행정명령에 서명했다. 이 명령은 가상화폐 실무그룹을 통해 디지털 자산 정책에 관한 보고서를 6개월 이내에 제출하도록 지시하며, 중앙은행의 디지털통화(CBDC) 창설을 금지하고 가상화폐 업체들을 위한 은행 서비스 보호 조치를 포함했다. 트럼프 대통령은 "이번 조치가 미국 경제에 큰 기여를 할 것"이라고 강조했으며, 데이비드 색스 총책임자는 "미국을 가상화폐의 세계 중심지로 만들겠다"고 밝혔다. 그러나 발표 이후 비트코인 시장 반응은 미미했다. 비트코인은 코인베이스에서 전일 대비 0.25% 하락한 10만4,242달러에 거래됐으며, 다른 주요 코인도 대부분 약세를 보였다. 전문가들은 비트코인 비축안이 구체적으로 명시되지 않은 점을 한계로 지적하면서도, 장기적으로 긍정적 영향을 기대했다. [미니해설] 트럼프 행정부의 가상화폐 정책 강화⋯시장 반응과 전망은? 도널드 트럼프 미국 대통령이 23일(현지시간) 가상화폐 관련 정책 검토를 위한 실무그룹 신설을 골자로 한 행정명령에 서명하며, 디지털 자산을 향한 친화적 기조를 명확히 했다. 이 행정명령은 국가 차원의 디지털 자산 비축 가능성을 포함한 정책 평가 및 입법 제안, 중앙은행 디지털통화(CBDC) 창설 금지 등 가상화폐 시장의 큰 틀을 재정비하는 내용을 담았다. 트럼프 "미국, 가상화폐 세계 수도 될 것" 트럼프 대통령은 가상화폐 및 인공지능(AI) 총책임자로 임명된 데이비드 색스와 함께한 자리에서 이번 행정명령에 서명하며, "미국이 가상화폐의 세계 수도가 될 것"이라는 강한 의지를 표명했다. 가상화폐 실무그룹은 재무부, 법무부, 증권거래위원회(SEC), 상품선물거래위원회(CFTC) 등이 참여하며, 디지털 자산 관련 규제와 국가 비축 방안을 종합적으로 검토해 6개월 이내 보고서를 제출할 예정이다. 이에 앞서 미국 증권거래위원회(SEC)는 지난 21일 가상화폐 테스크포스(TF)를 만들었다. 트럼프의 이번 행정명령에는 가상화폐 업체들이 금융서비스 접근성을 확보하도록 보호하는 조치도 포함되어 있다. 이는 가상화폐 업계의 안정성과 확장성을 높이기 위한 발판으로 평가된다. 가상화폐 시장 반응 냉담⋯비트코인 혼조세 행정명령 발표 이후 가상화폐 시장은 큰 변동 없이 비교적 안정된 흐름을 보였다. 코인게코에 따르면 비트코인 가격은 발표 3시간 후 약간의 상승(0.5%)을 기록했으나, 코인베이스에서는 0.25% 하락했다. 이더리움은 2.7% 상승했으나, 리플, 솔라나, 도지코인 등 대부분의 주요 코인은 하락세를 면치 못했다. 트럼프 대통령 측이 발행한 밈코인 '오피셜 트럼프'도 하루 전보다 3.2% 내렸다. 시장 전문가들은 이번 행정명령이 가상화폐 비축안의 구체적 내용이 명시되지 않은 점을 한계로 꼽았다. 블룸버그 통신과 코인데스크는 일부 투자자들 사이에서 실망스러운 반응이 나왔다고 전했다. 그럼에도 불구하고, 시장 전문가들은 장기적으로 긍정적 영향을 기대하고 있다. 가상화폐 펀드 스플리트 캐피털의 자히르 에브티카르는 "미국 정부가 비트코인을 단 1개라도 구매한다면 이는 전 세계적으로 파급력을 가질 것"이라며, "국가 비축안 검토는 시장에 낙관적 신호를 줄 수 있다"고 평가했다. 코인베이스의 정책 담당 부사장 카라 칼버트는 "대통령의 디지털 자산 수용 선언과 전문가 자문위원회 설립은 시장의 기본 틀을 바꿀 잠재력을 갖는다"고 말했다. 또한, 가상화폐 전문매체 코인데스크는 이번 조치를 "연방 정책의 시작점"으로 보며, 가상화폐 친화적 정책이 본격화될 가능성을 언급했다. 트럼프 행정부의 전반적 디지털 정책 가상화폐 관련 조치 외에도, 트럼프 대통령은 AI 혁신을 저해하는 정책 및 지침을 철폐하는 행정명령에 서명하며, 미국의 기술 리더십 강화를 강조했다. 그는 또한 과학기술 자문위원회를 설립하고, 인류 번영과 국가안보를 위한 AI 관련 행동계획을 180일 이내 수립할 것을 지시했다. 이 외에도 가상화폐 암거래 사이트 '실크 로드' 창립자 로스 울브리히트(40)의 사면과 존 F.케네디 전 대통령과 그의 동생인 로버트 F. 케네디 전 법무장관, 흑인 운동가 마틴 루서 킹 목사등 총격으로 사망한 역사적 인물 3명과 관련 FBI 기밀자료 공개 등 다양한 조치가 이루어졌다. 로스 울브리히트는 2011년 다크넷 마켓 실크 로드를 개설하고, 2013년 체포되기 전까지 운영한 것으로 알려진 인물이다. 이 웹사이트는 온라인 상에서 익명을 보장해주는 토르(Tor)를 사용했으며, 가상화폐 비트코인을 이용해 마약과 기타 불법적인 거래를 한 혐의를 받고 있다. 울브리히트는 2015년 돈세탁, 컴퓨터해킹, 불법 신분증 공모, 인터넷을 통한 마약 불법 거래 공모 등의 혐의로 유죄 판결을 받았으며, 가석방 없는 종신형을 더한 40년 형을 선고 받은 바 있다. 한편, 트럼프 대통령의 이번 행정명령은 가상화폐 정책의 새로운 전환점을 예고하며, 디지털 자산의 전략적 중요성을 강조한다. 비록 초기 시장 반응은 제한적이었으나, 중장기적 관점에서 미국의 가상화폐 정책은 글로벌 시장의 판도를 바꿀 가능성을 열어두고 있다.
- 경제
2025-01-24 10:32:00
[먹을까? 말까?(89)] 탄산수, 체중 감량 효과는 "미미"

탄산수가 혈당 대사에 약간의 긍정적 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 영국 의학저널 'BMJ 영양, 예방 및 건강(BMJ Nutrition, Prevention & Health)'에 지난 21일(현지시간) 게재된 연구에 따르면, 탄산수가 포만감을 유도하고 혈당 흡수를 촉진해 체중 감량을 간접적으로 돕는 잠재력이 있으나, 그 효과는 미미한 수준이라고 CNN과 사이테크데일리 등 외신이 전했다. 일본 시조나와테에 있는 테세이카이 신경외과 병원 투석 센터의 의사인 연구 저자 아키라 타카하시 박사는 "효과적인 체중 감량에 지름길은 없다"면서 "규칙적인 운동과 균형 잡힌 식단이 여전히 체중 관리를 위한 필수 요소"라고 강조했다. 국제 식품영양건강 연구소(NNEdPro Global Institute)의 수만트라 레이 교수는 탄산수와 체중 감량 간의 연관성은 가설적 수준에 불과하며, 이를 검증하려면 추가 연구가 필요하다고 평가했다. 전문가들은 탄산수를 체중 관리의 독립적 해결책으로 과대평가하지 말 것을 당부했다. [미니해설] 탄산수와 체중 감량의 상관관계, 근거와 한계 탄산수가 체중 감량에 도움을 줄 수 있다는 연구가 발표되면서 이에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 전문가들은 이러한 효과가 제한적이며, 탄산수를 체중 관리의 주요 수단으로 간주해서는 안 된다고 경고한다. 탄산수는 포만감을 주어 공복감을 억제하고, 소화를 촉진하며 혈당 수치를 낮추는 것으로 알려져 있어 체중 감량 보조제로 여겨져 왔다. 일부 탄산수는 화산 가스가 천연 온천수에서 기포와 미네랄을 주입하여 생성되는 천연 탄산수이지만 대부분의 탄산수는 이산화탄소(CO₂)를 강한 압력으로 물에 주입하여 만들어진다. 탄산수의 체중 감량 메커니즘은 CO₂가 위벽을 통해 흡수된 후 중탄산염으로 전환되며, 적혈구 효소를 활성화해 포도당 사용을 가속화하는 데 있다. 그러나 이는 혈액 투석 과정과 비교할 때 포도당 감소 효과가 매우 미미하다는 지적이다. 또한 탄산수의 과다 섭취는 소화 장애를 악화시킬 가능성도 있어 주의가 필요하다. 탄산수의 체중 감량 메커니즘 탄산수는 일반적으로 포만감을 주어 식사량을 줄이는 데 기여하는 것으로 알려져 있다. 이번 연구는 한 걸음 더 나아가 탄산수의 CO₂가 체내 대사에 미치는 영향을 분석했다. 이번 논문의 연구 저자인 아키라 타카하시 박사는 "탄산수를 섭취하면 CO₂가 위의 혈관으로 흡수된다"고 설명했다. 연구에 따르면, 탄산수의 CO₂는 위벽을 통해 흡수된 뒤 적혈구에서 중탄산염(HCO3)으로 전환된다. 이 과정에서 적혈구 내 효소가 활성화돼 포도당 흡수 및 사용이 가속화된다. 이는 혈액 투석과 유사한 원리로 설명된다. 혈액 투석은 혈액 내 노폐물과 과도한 수분을 제거하는 과정으로, 혈액의 알칼리화를 유도하고 CO₂를 생성한다. 연구진은 이 과정에서 투석액의 포도당 수치가 감소하는 점을 주목했다. 이를 탄산수 섭취와 연관 지어, CO₂가 포도당 대사에 긍정적 영향을 미칠 가능성을 제기한 것이다. 체중 감량 효과는 제한적 그러나 연구진은 이러한 메커니즘이 체중 감량에 미치는 실제 영향은 미미하다고 강조한다. 예를 들어, 일반적인 4시간 혈액 투석 동안 약 48,000ml의 혈액이 여과되며, 이 과정에서 감소하는 포도당 양은 약 9.5g에 불과하다. 이를 탄산수 섭취로 전환해 보면, 체중 감량에 실질적으로 기여할 가능성은 낮다는 결론이다. 또한, 탄산수의 과다 섭취는 소화 시스템에 부정적 영향을 미칠 수 있다. 특히 민감한 위를 가진 사람들에게는 팽만감, 가스, 과민성 대장 증후군 등의 증상이 나타날 수 있다. 연구진은 적당량 섭취를 권장하며, 탄산수의 대사 효과를 극대화하려면 균형 잡힌 식단과 운동을 병행해야 한다고 덧붙였다. 체중 감량을 위한 현실적인 접근법 NNEdPro 글로벌 연구소의 수만트라 레이 교수는 이번 연구가 탄산수와 혈당 대사의 상관관계에 대한 새로운 근거를 제시했다고 평가했다. 그러나 그는 "잘 설계된 인간 중재 연구가 부족한 상황에서, 탄산수를 체중 감량의 예방적 또는 치료적 수단으로 권장할 수는 없다"고 지적했다. 그는 또 "탄산수는 체중 관리의 보조제로서 가능성을 보여주지만, 나트륨, 포도당, 기타 첨가물이 포함된 탄산 음료의 잠재적 유해성을 고려해야 한다"고 강조했다. 즉, 탄산수의 이점과 부작용을 종합적으로 검토하는 연구가 필요하다는 것이다. 탄산수가 체중 감량에 일부 기여할 수 있는 가능성은 있지만, 이를 단독 해결책으로 삼는 것은 과도한 기대다. 지속 가능한 체중 관리를 위해서는 규칙적인 운동, 균형 잡힌 식단, 건강한 생활습관이 필수적이다. 다카하시는 "탄산수만으로는 체중 감량에 크게 기여할 가능성이 낮다"면서 탄산수를 현명하게 활용하되, 장기적인 건강 목표를 위해 종합적인 접근이 필요하다고 조언했다. ◇ 참고 서적: "Can carbonated water support weight loss?" 22 January 2025, BMJ Nutrition Prevention & Health. DOI: 10.1136/bmjnph-2024-001108
- 생활경제
2025-01-23 09:45:00

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