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2025-05-01 (목)

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[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
[글로벌 핫이슈] AI 판도라의 상자 열렸다⋯딥시크, 미중 AI 대격돌 촉발

중국 인공지능(AI) 스타트업 딥시크(DeepSeek)가 선보인 놀라운 기술력에 전 세계가 주목하고 있다. 딥시크의 등장은 미국과 중국 간 AI 경쟁에 새로운 불을 지폈다는 평가가 나온다. 지난달 딥시크는 새로운 AI 모델을 개발하는 데 600만 달러 미만의 비용이 들었다는 내용의 기술 논문을 발표해 업계를 놀라게 했다. 이는 빅테크 기업들이나 오픈AI, 앤스로픽과 같은 서구 AI 연구소들이 수십억 달러를 쏟아붓는 것과 비교하면 엄청나게 적은 금액이다. 크리스 레한느 오픈AI 글로벌 업무 총괄은 딥시크의 저비용 모델에 대해 "미국 주도의 소규모 민주적 AI와 중국 공산당이 주도하는 독재적, 권위주의적 AI 간에 매우 실제적인 경쟁이 있다는 것을 보여준다"고 평가했다. 물론 딥시크 모델의 검열 문제도 지적되고 있다. 1989년 천안문 광장 학살과 같은 민감한 주제에 대해 질문하면 딥시크 AI 비서 앱은 "죄송합니다. 그것은 제 현재 범위를 벗어납니다. 다른 것에 대해 이야기합시다"와 같이 회피하는 모습을 보인다. 그럼에도 불구하고 딥시크가 AI 분야에서 중국의 저력을 보여줬다는 사실은 분명하다. 프랑스 AI 액션 서밋에 참석한 여러 주요 기술 기업 임원들은 딥시크의 등장이 "AI 혁신에 관해서 중국을 무시할 수 없는 중요한 플레이어임을 보여준다"고 입을 모았다. 링크드인 공동 창업자이자 벤처 캐피털 회사 그레이락 파트너스(Greylock Partners)의 파트너인 리드 호프만은 딥시크의 새로운 모델에 대해 "게임이 시작되었음을 보여주는 큰 의미가 있다"며 "중국과의 경쟁이 시작되었다"고 말했다. 전략 자문 회사 더 지오폴리티컬 비즈니스(The Geopolitical Business)의 설립자인 아비슈르 프라카쉬는 "미국이 세계 기술의 선장이라는 가정된 지위는 더 이상 받아들여질 수 없는 믿음"이라며 "미국과 중국 사이의 간격이 거의 하룻밤 사이에 좁혀졌다"고 분석했다. 하지만 딥시크가 오픈AI에 실질적인 위협이 될지는 아직 미지수다. 딥시크의 AI 기술이 인상적인 것은 사실이지만, 일각에서는 딥시크가 주장하는 비용에 대한 의문도 제기되고 있다. 반도체 조사 회사 세미어낼리시스(SemiAnalysis)의 보고서는 딥시크의 하드웨어 지출이 회사 역사상 "5억 달러 이상"일 것으로 추정했다. 또한 딥시크의 연구 개발 비용과 소유권 관련 비용이 상당하며, 모델 훈련을 위한 "합성 데이터" 생성에는 "상당한 양의 컴퓨팅"이 필요하다는 사실도 밝혀졌다. 일부 기술 전문가들은 딥시크가 더 큰 미국 AI 시스템에서 모델을 훈련함으로써 높은 수준의 성능을 달성할 수 있었을 것이라고 추측한다. 오픈AI는 딥시크가 자사 모델의 출력 데이터를 "부적절하게" 사용하여 AI 모델을 개발했을 수 있다는 보고서를 검토 중이라고 밝히기도 했다. "증류"라고 하는 방법이다. 리드 호프만은 "딥시크에 대한 대부분의 시장의 두려움은 사실 잘못된 것"이라며 "여전히 대규모 모델이 필요하다. 대규모 모델에서 증류되었다"고 지적했다. AI 비디오 플랫폼 신세시아(Synthesia)의 CEO인 빅터 리파르벨리는 "딥시크가 더 나은 모델을 구축하는 유일한 방법은 무차별적인 확장이라는 패러다임에 도전했다"면서도 "기업들이 갑자기 AI 워크로드의 상당 부분을 딥시크로 옮길 것이라는 생각은 잘못"이라고 꼬집었다. 시그널 재단(Signal Foundation)의 회장인 메러디스 휘태커는 딥시크의 개발이 "현 단계에서 권력 집중이나 지정학적 균형을 크게 흔들지는 않을 것"이라며 "효율성 향상을 통해 축소되지 않는 '더 큰 것이 더 좋다'는 패러다임이 이러한 집중을 주도하고 있다는 것을 인식해야 한다"고 강조했다. 딥시크의 등장은 AI 시장에 상당한 파장을 일으킬 것으로 예상된다. 딥시크가 제시한 저비용 고효율 모델은 기존의 AI 개발 방식을 뒤흔들고 있으며, 이는 미중 AI 패권 경쟁을 더욱 심화시키는 요인으로 작용할 것이다. 하지만 딥시크가 오픈AI와 같은 선두 기업들을 따라잡기 위해서는 극복해야 할 과제도 많다. 딥시크 모델의 검열 문제와 비용 문제에 대한 논란은 여전히 해결해야 할 숙제이며, 딥시크가 지속적인 기술 혁신을 통해 경쟁력을 유지해야 한다는 과제도 안고 있다. 그럼에도 불구하고 딥시크의 등장은 AI 시장에 새로운 활력을 불어넣고 있다는 점에서 긍정적인 평가를 할 수 있다. 딥시크를 비롯한 다양한 AI 스타트업들의 경쟁은 AI 기술 발전을 가속화하고, 소비자들에게 더 다양한 선택지를 제공할 것으로 기대된다.
- IT/바이오
- AI
2025-02-18 05:55:00
[먹을까? 말까?(91)] 요구르트 주 2회 섭취, 특정 대장암 위험 20% 감소 효과

하버드 의대 연구진이 요구르트 섭취와 특정 대장암 발병 위험 감소 사이의 연관성을 밝혀낸 연구 결과를 발표했다. 이 연구는 젊은 층의 대장암 발병률 증가 추세에 대한 우려가 커지는 가운데 나왔으며, 장내 세균과 대장암의 상관관계에 대한 새로운 시각을 제시한다. 12일(현지시간) 데일리 메일에 따르면 대장암은 미국에서 2010년부터 2030년까지 발병률이 거의 두 배로 증가할 것으로 예상될 정도로 젊은 층에서 급증하고 있다. 전문가들은 그 원인을 찾기 위해 노력하고 있으며, 장내 유해 세균에 대한 평생 노출이 대장암 세포 성장을 자극한다는 이론이 유력하게 거론되고 있다. 이러한 상황에서 하버드 대학 연구진은 일주일에 최소 2회 요구르트를 섭취하는 사람들이 세균으로 인해 발생하는 대장암 위험을 20%까지 낮출 수 있다는 사실을 발견했다. 연구진은 섬유질 소화를 돕고 감염을 막는 역할을 하는 유익균인 비피도박테리움으로 인해 발생하는 대장암 종양에 주목했다. 과도한 비피도박테리움은 대장 염증을 유발하여 세포를 손상시키고 비정상적인 성장을 초래해 암을 유발할 수 있다. 연구진은 요구르트와 같은 발효 식품에 함유된 건강한 세균(비피도박테리움 포함)이 장내 유해 세균의 양을 줄여 세균으로 인한 대장암 위험을 감소시킬 수 있다고 본다. 학술지 '장 미생물(Gut Microbes)'에 발표된 이번 연구는 간호사 건강 연구(NHS) 및 의료 전문가 후속 연구(HPFS) 데이터베이스의 13만 2056명의 의료 종사자의 건강 데이터를 분석했다. 환자의 평균 연령은 60~65세였으며, 환자의 3분의 2는 여성이었다. NHS 참가자는 1976년부터 2016년까지, HPFS 참가자는 1986년부터 2016년까지 추적 관찰됐다. 참가자들은 매주 섭취하는 일반 및 가향 요구르트의 양을 포함하여 식단 및 생활 방식 요인에 대한 정기적인 설문지를 작성했다. 연구팀은 3079명의 환자가 대장암으로 진단받았으며, 종양 조직 샘플을 채취하여 세균을 조사했다. 1121건의 사례에서 세균 정보를 찾을 수 있었다. 1121건 중 31%의 종양(346건)에서 비피도박테리움 양성 반응이 나타났다. 요구르트 섭취는 비세균 대장암 위험에 아무런 차이를 만들지 못했지만, 주당 최소 2회 섭취는 비피도박테리움 양성 대장암 위험을 20% 낮추는 것으로 나타났다. 그러나 연구 결과, 유전적 요인, 비만, 화학 물질 노출과 같은 다른 요인으로 인해 발생하는 대장암 위험 감소와 요구르트 섭취 사이의 연관성은 발견되지 않았다. 매사추세츠 종합 병원의 임상 및 중개 역학 부서 책임자인 앤드류 T. 찬 박사는 "이번 논문은 식단, 장내 미생물군, 대장암 위험 사이의 연관성을 보여주는 증거가 늘어나는 데 기여한다"며 "젊은 층의 대장암 위험에 있어 이러한 요인들의 특정 역할을 조사할 수 있는 추가적인 통로를 제공한다"고 말했다. 미국 암 학회는 올해 15만 4000명 이상의 미국인이 대장암에 걸릴 것이며, 5만 3000명 미만이 사망할 것으로 추정한다. 영국에서는 매년 4만 4000명이 진단을 받고 약 1만 6800명이 사망한다. 존스 홉킨스 대학의 최근 연구 결과에 따르면, 세균은 가족력이 없는 대장암 환자의 절반 이상에게서 중요한 역할을 할 수 있는 것으로 나타났다. 브리검 여성 병원의 공동 수석 저자이자 병리학자인 도모타카 우가이 박사는 "요구르트와 기타 발효 유제품이 위장 건강에 유익하다는 것은 오랫동안 믿어져 왔다"며 "이번 새로운 연구 결과는 이러한 보호 효과가 비피도박테리움 양성 종양에 특이적일 수 있음을 시사한다"고 말했다. 전문가들은 요구르트가 특정 대장암 위험을 정확히 어떻게 낮추는지 확인하기 위한 추가 연구가 필요하다고 말했지만, 요구르트의 건강한 세균이 비피도박테리움을 포함하여 장내 미생물군의 세균을 변화시킬 수 있다고 추측했다. 요구르트에는 건강한 소화를 촉진하는 것으로 밝혀진 여러 형태의 활성 세균으로 구성된 프로바이오틱스가 함유되어 있다. 프로바이오틱스는 장내 건강한 세균의 균형을 맞추는 것 외에도 장 염증을 줄여 암세포 형성 위험을 낮추는 것으로 밝혀졌다. 요구르트의 프로바이오틱스는 대변을 더 부드럽게 만들어 변비를 줄이는 데 도움이 될 수도 있다. 이는 대변이 대장에 머무는 시간을 줄여 유해 세균이 퍼질 가능성을 줄인다. 한편, 이번 연구의 한 가지 단점은 주로 50~60세 사이의 환자에게 초점을 맞추어 조기 발병 대장암에 대한 데이터가 제한적이라는 점이다. 브리검 여성 병원 분자 병리학 역학 프로그램 책임자인 슈지 오기노 박사는 "이번 연구는 요구르트의 잠재적 이점에 대한 독특한 증거를 제공한다"며 "우리 연구실의 접근 방식은 장기적인 식단 및 기타 노출을 특정 세균 종의 존재 유무와 같은 조직의 가능한 주요 차이점과 연결하려고 노력하는 것이다. 이러한 종류의 조사 작업은 식단과 건강 결과 사이의 연관성에 대한 증거의 강도를 높일 수 있다"고 말했다.
- 생활경제
2025-02-14 10:28:00
[글로벌 핫이슈] 인공지능(AI) 의존, 비판적 사고력 저하 초래 가능성 제기

인공지능(AI)에 대한 의존도가 높아짐에 따라 인간의 비판적 사고 능력이 저하될 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 카네기 멜론 대학교와 마이크로소프트가 공동으로 진행한 이번 연구는 319명의 '지식 노동자'를 대상으로 업무 현장에서의 생성형 AI 활용 경험을 설문 조사했다. 연구진은 사회복지사부터 프로그래머까지 다양한 직군의 전문가들에게 AI 도구 사용 사례와 그 과정에서 요구되는 비판적 사고의 정도를 묻고, 900건 이상의 실제 AI 활용 사례를 분석했다. 논문에 인용된 일부 작업으로는 학교에서 손 씻기에 대한 프레젠테이션을 위한 이미지를 만드는 데 AI 이미지 생성기 DALL-E를 사용하는 교사, 챗GPT를 사용해 '기술을 연마하기 위한 새로운 리소스와 전략에 대한 권장 사항을 생성'하는 상품 거래자, '신규 진단된 당뇨병 환자를 위한 챗GPT에서 생성된 교육 팜플렛'을 검증한 간호사 등이 포함됐다. 연구 결과, AI의 정확성에 대한 신뢰도가 높은 사용자일수록 비판적 사고를 덜 사용하는 경향이 나타났다. 반면, AI 기술에 대한 신뢰도가 낮은 사용자는 AI 결과물을 검토하는 과정에서 더 많은 비판적 사고를 활용하는 것으로 분석됐다. 연구진은 "데이터 분석 결과, 지식 노동자들이 생성형 AI를 사용하면서 업무 수행 방식이 실행에서 감독으로 전환되는 경향을 보였다"며, "AI가 효율성을 향상시킬 수 있지만, 특히 일상적이거나 중요도가 낮은 업무에서 사용자들이 AI에 단순히 의존하게 되면서 비판적 참여를 감소시킬 수 있으며, 이는 장기적인 의존성과 독립적인 문제 해결 능력 저하에 대한 우려를 낳는다"고 지적했다. 연구팀은 AI 사용이 창의성에도 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 사실을 발견했다. AI 도구를 사용하는 작업자들이 자신의 인지 능력에 의존하는 사람들에 비해 '동일한 작업에 대해 덜 다양한 결과물'을 생성해내는 것으로 나타났다. 연구진은 계산기나 GPS 지도와 같은 새로운 기술이 인지적 작업을 '오프 로딩'함으로써 일상 업무에 도움을 주었지만, 이번 연구 결과는 AI가 인간의 인지 능력을 대체할 수 있다는 일각의 주장에 대한 우려를 제기한다고 밝혔다. 연구팀은 "자동화의 핵심 아이러니는 일상적인 작업을 기계화하고 인간 사용자에게 예외 처리를 맡기면 사용자가 판단을 연습하고 인지 근육을 강화할 수 있는 일상적인 기회를 박탈하고 예외가 발생했을 때 위축되고 준비 되지 않은 상태로 방치되는 점"이라고 적었다.
- IT/바이오
2025-02-12 14:20:00
중국 AI 스타트업 딥시크, AGI 인재 대거 영입…글로벌 경쟁 본격화

중국 인공지능(AI) 스타트업 딥시크가 범용인공지능(AGI) 개발을 위한 인재 영입에 박차를 가하고 있다. 연합뉴스는 11일 블룸버그통신을 인용해 딥시크는 최근 데이터 전문가, 딥러닝 연구원, 법률 책임자 등 6명 이상의 AGI 관련 인력을 모집하는 채용 공고를 냈다고 전했다. AI 학회 논문 발표 경험이 있거나 오픈소스 프로젝트 참여자는 우대한다. 딥시크는 기존 AI 모델 'R1'을 통해 비교적 저렴한 비용으로 수준급 AI를 개발하며 주목받았다. 하지만 보안 우려가 제기되면서 뉴욕과 텍사스 등 미국 주요 주정부는 딥시크의 AI 애플리케이션 사용을 금지했다. 한국에서도 정부 부처와 금융권을 중심으로 딥시크 접속 차단이 확산되고 있다. [미니해설] 딥시크, AGI 인재 대거 영입⋯AI 패권 경쟁 가속화 중국 AI 스타트업 딥시크가 범용인공지능(AGI) 분야의 인재 영입을 강화하며 글로벌 AI 시장에서의 입지를 확대하고 있다. 하지만 미국과 한국을 포함한 주요국들이 보안 우려를 이유로 딥시크의 서비스 차단에 나서면서 논란이 커지고 있다. 10일(현지시간) 블룸버그통신에 따르면 딥시크는 최근 데이터 전문가, 딥러닝 연구원, 법률 담당 최고 책임자 등 6명 이상의 AGI 관련 인력을 모집하는 채용 공고를 냈다. 딥러닝 연구원의 경우 업계 경진대회 우수 성적자를 우대하며, AI 학회 논문 발표자나 오픈소스 프로젝트 참여자에게도 가산점을 부여한다. 법률 책임자는 AGI 관련 규제 및 거버넌스 구축을 지원하며 정부 기관 및 연구소와 협력하는 역할을 맡는다. 딥시크는 AI 인턴도 채용 중이며, 일당 70달러(약 10만 원)를 지급할 예정이다. AGI는 특정 분야에 한정된 기존 AI와 달리 다양한 작업을 수행할 수 있는 범용적 인공지능으로, 오픈AI, 구글, 앤스로픽 등이 개발을 추진 중이다. 오픈AI의 샘 올트먼 CEO와 소프트뱅크의 손정의 회장도 AGI를 AI 업계의 '성배'로 평가하며 중요성을 강조한 바 있다. 딥시크의 성장⋯R1 모델로 AI 시장에 충격 딥시크는 지난해 AI 모델 'R1'을 공개하며 글로벌 AI 시장에 큰 반향을 일으켰다. R1은 미국 빅테크 기업들이 천문학적인 비용을 들여 개발한 AI 모델에 비해 저렴한 비용으로 제작됐으며, 오픈소스 방식을 채택해 누구나 자유롭게 코드를 수정할 수 있도록 했다. AI 개발 비용과 접근성을 낮추면서도 뛰어난 성능을 보유한 R1은 출시 직후 업계의 큰 관심을 받았다. 딥시크는 이러한 경쟁력을 바탕으로 AI 기술력을 지속적으로 강화하며 글로벌 시장에서의 입지를 확대하려 하고 있다. "딥시크 과장됐다⋯과학진보 없어" 한편, 지난해 노벨화학상을 수상한 데미스 허사비스 구글 딥마인드 CEO는 딥시크의 인공지능 모델이 "아마도 중국에서 나온 최고의 작품"이라면서도 "새로운 과학적 진보는 없었다"고 평가했다고 미 경제 매체 CNBC가 9일(현지시간) 보도했다. 허사비스 CEO는 프랑스 파리에서 열리는 AI 국제 정상회의를 앞두고 구글 주최 행사에서 딥시크가 "매우 훌륭한 엔지니어링을 할 수 있으며 지정학적 규모에서 상황을 변화시킬 수 있음을 보여준다"고 말했다. 하지만 기술적 관점에서 볼 때 큰 변화는 아니라고 했다. 허사비스 CEO는 "실제로 새로운 과학적 진보는 없으며 (AI 분야에서 이미) 알려진 기술을 사용하고 있다"면서 딥시크를 둘러싼 열풍(hype)이 "약간 과장됐다"고 평가했다. 그는 인간 수준 또는 그 이상의 범용인공지능(AGI)의 등장 시기와 관련해서는 "가까이 와 있다고 생각한다"면서 5년 정도 남았을지도 모른다고 했다. 또 사회가 이에 대비해야 한다면서 "그것으로부터 우리가 혜택을 얻고 사회 전체가 혜택을 누리도록 하는 동시에 일부 위험은 완화해야 한다"고 말했다. 미국·한국, 보안 우려 이유로 딥시크 차단 그러나 딥시크의 성장과 함께 보안 우려도 커지고 있다. 캐시 호컬 뉴욕 주지사는 10일(현지시간) "뉴욕 공무원들은 주정부 기기에서 딥시크의 AI 애플리케이션을 다운로드할 수 없다"고 발표했다. 호컬 주지사는 "공공의 안전이 최우선 과제"라며 "뉴욕은 사이버 위협과 국가가 후원하는 검열로부터 데이터를 보호하기 위해 싸울 것"이라고 강조했다. 앞서 1월 31일 그렉 애보트 텍사스 주지사는 미국 정부 최초로 주정부 기기에서 딥시크 사용을 금지했다. ABC뉴스는 "딥시크의 프로그램에는 사용자 데이터를 중국 정부에 직접 전송할 가능성이 있는 코드가 포함되어 있다"는 전문가들의 분석을 전하며 보안 위험성을 제기했다. 한국에서도 딥시크 접속 차단 조치가 확산하고 있다. 지난 5일부터 외교부, 국방부, 산업통상자원부를 비롯한 주요 부처가 딥시크 접속을 차단했으며, 이후 과학기술정보통신부, 농림축산식품부, 보건복지부 등 다수의 부처도 동참했다. 금융권과 기업에서도 딥시크 차단 조치가 잇따르고 있다. 한국거래소는 지난달 말 딥시크 접속을 차단했고, 금융투자협회도 지난 6일부터 같은 조치를 시행했다. 증권업계에서도 미래에셋증권을 비롯해 교보증권, 신한투자증권, 대신증권, 하나증권, IBK투자증권, LS증권, 다올투자증권, iM증권, 메리츠증권, 키움증권 등이 차단 조치에 동참했다. 현대차·기아도 지난 7일 딥시크 차단 방침을 결정했다. 현대차그룹은 곧 해외 사업장에서도 딥시크 접속을 차단할 계획이다. 딥시크 차단 움직임이 확산되면서 국내에서 앱 사용자 또한 급감했다. 지난 9일 아이지에이웍스 모바일인덱스에 따르면 딥시크 앱 일간 사용자 수는 지난달 28일 19만1556명으로 정점을 찍은 뒤, 차단 움직임이 본격화된 지난 4일의 경우 일간 사용자는 7만4688명에 불과했다. 딥시크 신규 설치는 4일의 경우 2만452건으로 저조했다. 딥시크, AI 패권 경쟁에서 살아남을까? 딥시크는 AI 연구원 연봉으로 최대 126만 위안(약 2억5000만 원)을 내걸며 인재 유치에 박차를 가하는 한편, 최고운영책임자(COO)와 최고재무책임자(CFO) 채용 공고도 내며 사업 확장을 지속하고 있다. 하지만 미국과 한국을 포함한 주요국들이 보안 우려를 이유로 딥시크의 사용을 금지하면서 향후 글로벌 AI 경쟁에서 딥시크가 살아남을 수 있을지에 대한 의문이 커지고 있다. AGI는 차세대 AI 시장의 핵심 분야로, AI 업계의 미래를 좌우할 중요한 기술이다. 딥시크가 AGI 연구에 본격적으로 나서면서 향후 글로벌 AI 시장에서의 경쟁이 더욱 치열해질 전망이다. 딥시크가 AI 패권 경쟁에서 살아남고 기술력을 입증할 수 있을지 귀추가 주목된다.
- IT/바이오
2025-02-11 11:07:00
[핫 이슈] 혹등고래, 인간과 유사한 방식으로 울음소리 학습

혹등고래가 인간이 언어를 배우는 것과 유사한 방식으로 노래(울음소리)를 배우는 것으로 밝혀졌다. 인류 언어는 다양한 형태를 띠지만, 보편적인 패턴을 따른다. 이러한 패턴은 문법과 통사보다 더 깊은 곳에 자리 잡고 있으며, 특정 단어의 사용 빈도와 단어 길이를 예측하는 통계 법칙에 뿌리를 두고 있다. 언어를 배우고 사용하기 쉽게 만드는 일종의 안전 장치로 볼 수 있다. 이스라엘의 예루살렘 히브리대학교와 스코틀랜드 세인트 앤드루스 대학교의 공동 연구팀은 고래의 울음소리에서도 이와 유사한 패턴을 발견했다. 이번 주 발표된 두 편의 새로운 연구는 인간과 고래가 먼 진화적 거리를 두고 있음에도 불구하고 소리를 통한 의사소통 문제에 대해 유사한 해결책을 찾아냈음을 보여준다. 해당 논문에 대해서는 사이언티픽 아메리칸, 뉴욕타임스, 더 타임스 등에서 심도 깊게 다루었다. 히브리대학교 심리학 교수이자 연구 논문의 공동 저자인 인발 아르논은 "이는 인간 언어를 다른 의사소통 체계와 완전히 다른 현상으로 생각할 것이 아니라, 공통점을 중심으로 사고해야 한다는 관점을 강화한다"고 말했다. 아르논 교수 팀은 남태평양 뉴칼레도니아에서 8년간 녹음된 혹등고래 노래를 분석한 결과, 인간 언어의 특징인 '지프(Zipf)의 빈도 법칙'을 따르는 것을 발견했다. 지프의 법칙은 단어 사용 빈도에 관한 수학적 법칙으로, 미국 언어학자인 조지 킹즐리 지프(George Kingsley Zipf, 1902~1950)이 제시한 것이다. 즉 가장 많이 사용하는 단어는 두 번째로 많이 쓰는 단어보다 두 배, 세 번째로 많이 쓰는 단어보다 세 배 더 많이 나타나는 식으로 빈도가 감소하는 현상이 지프의 법칙이다. 연구팀은 녹음 분석에 앞서 울음, 비명, 신음 등 다소 기이한 소리들의 연속에서 단어(의미는 없지만)와 유사한 부분을 식별해야 했다. 이는 마치 갓난아기가 겪는 어려움과 유사했다. 아르논 교수는 "인간 아기는 지속적인 음향 신호를 받으면 단어가 어디에 있는지 파악해야 한다"고 설명했다. 아기의 전략은 간단하다. 어른의 말에서 예상치 못한 소리 조합을 듣는 것이다. 그러한 조합을 발견할 때마다 단어 사이의 경계를 찾았을 가능성이 큰다. 이는 흔하지 않은 전환이 단어 내에서 발생할 가능성이 작기 때문이다. 놀랍게도 혹등고래는 아기가 말을 배우는 것과 동일한 방식을 사용하는 것으로 보인다. 연구진이 인간 아기와 마찬가지로 '전이 확률'을 기준으로 고래 노래를 분절했을 때, 지프의 빈도 법칙에 정확히 들어맞았다. 반면, 1,000개의 임의로 뒤섞인 데이터 요소는 일치하는 부분이 전혀 없어, 전이 확률 결과가 우연의 산물이 아님을 강력히 시사했다. 해당 연구 결과는 과학 저널 '사이언스'에 6일(현지시간) 게재됐다. 논문 공동 저자인 스코틀랜드 세인트 앤드루스 대학교의 고래 노래 전문가 엘렌 갈랜드는 "우리 모두 어안이 벙벙했다. 이러한 동일한 구조를 발견할 가능성이 있었지만, 실제로 발견할 것이라고는 생각하지 못했다"고 말했다. "고래, 인간 의사 소통의 핵심 요소 공유" 약 1억 년 전 살았던 땃쥐와 비슷한 공통 조상을 가진 고래와 인간에게서 동일한 의사소통 행동이 독립적으로 진화한 이유는 무엇일까? 지프의 빈도 법칙에 따른 단어 분포는 아기가 언어를 파악하는 데 도움이 되는 것으로 보인다. 에든버러 대학교의 인지 과학자 사이먼 커비는 "입력된 내용이 그러한 방식으로 구성되어 있으면 더 잘 배울 수 있다"고 말한다. 다시 말해, 언어의 구조는 주로 세대 간에 전달되는 방식의 결과이다. 연구진은 지프의 빈도 법칙이 인간뿐만 아니라 순차적인 음성 신호가 문화적으로 학습되는(개인 간에 전송되는) 다른 모든 곳에서도 나타날 수 있다고 추론했다. 커비는 그러한 집단에 "노래하는 새, 박쥐, 인간 외 영장류, 코끼리, 물범, 돌고래, 고래를 포함하는 이상하고 다소 잡다한 종들"이 포함된다고 말한다. 개에서 개구리, 물고기에 이르기까지 다른 모든 동물들은 유전적으로 프로그램된 신호를 통해 의사소통하는 것으로 여겨진다는 것이다. 고래 울음소리의 두 가지 추가적 특징 발견 지난 5일 '사이언스 어드밴시스'에 발표된 별도의 논문에서 미국 뉴욕에 있는 스토니브룩 대학교의 박사후 연구원 메이슨 영블러드는 고래 울음소리에서 두 가지 추가적인 특징의 증거를 발견했다. 하나는 '간결성 법칙'으로, 인간 언어에 적용될 때 더 흔한 단어일수록 더 짧아지는 경향이 있고, 그 반대도 마찬가지라는 것을 나타낸다. 다른 하나는 '멘제라스 법칙'으로, 문장과 같은 언어 구성물이 길수록 구성 요소(예: 문장의 절)는 더 짧아진다는 것을 의미한다. 두 패턴 모두 혹등고래 노래에서 특히 강하게 나타났으며, 다른 다양한 종에서도 나타났다. 이러한 법칙들은 모두 효율성에 관한 것이다. 영블러드는 동물들이 "최소한의 시간과 에너지로 최대한 많은 정보를 전달하는 방법"을 설명한다고 말했다. 연구팀, 지나친 해석 경계 인간 언어와의 비교가 유혹적일 수 있지만, 연구진은 이러한 유사점을 지나치게 해석하는 것을 경계한다. 갈랜드는 "고래 노래는 언어가 아니다"라고 단호하게 선을 그으며, 대부분의 전문가들이 고래의 '단어'가 의미를 전달하지 않는다는 데 동의한다고 언급했다. (음악도 마찬가지다. 하지만 지프의 빈도 법칙은 거기에도 나타난다.) 혹등고래의 노래와 인간 언어의 유사점에 관해서는 놀라울 정도이다. 두 연구에 모두 참여하지 않은 세인트 앤드루스 대학교의 생물학자 루크 렌델은 이러한 발견이 "진화가 특정 유형의 학습에 수렴하거나 제약될 수 있다는 것에 대해 다소 심오한 것을 우리에게 말해주는 것일 수 있다"고 했다. 즉, 모든 종에서 복잡한 의사소통의 가능성 범위를 알려줄 수 있다는 것이다. 마찬가지로 커비는 지프의 빈도 법칙(그리고 아마도 다른 언어 법칙들)이 "문화적으로 진화한 시스템의 일종의 지문"일 수 있으며, 동물이 문화적 학습의 문턱을 넘은 곳이라면 어디든지 존재할 수 있다고 제안했다. 그는 "인지 시스템 조직의 매우 기본적인 특징일 가능성이 크다"고 덧붙였다.
- 포커스온
2025-02-07 13:12:00
중국, '반도체 설계 올림픽' ISSCC 2025 지배…미국 압도하는 40% 논문 채택률

중국의 반도체 회로 설계 역량이 무서운 속도로 성장하고 있다. '반도체 올림픽'으로 불리는 세계 최고 권위의 반도체 집적회로 국제회의 'ISSCC 2025'(2025년 2월 16~20일, 미국 샌프란시스코)에 제출된 중국 관련 논문이 전체 채택 논문의 40%에 육박하는 86편을 차지하며 미국을 압도했다고 닛케이 테크 포사이트는 5일(현지시간) 보도했다. 2025년 ISSCC에 채택된 전체 논문 218편 중 중국(홍콩, 마카오 포함) 관련 논문은 86편으로 39.4%를 차지했다. 이는 2024년 ISSCC보다 10편 증가한 수치로, 중국 반도체 설계 기술의 급성장을 단적으로 보여준다. 한 일본 반도체 제조업체 관계자는 "매우 수준 높은 논문이 많았다"며 중국 논문의 수준에 혀를 내둘렀다. 1954년 시작된 ISSCC는 최첨단 반도체 기술 향연의 장으로, 세계적인 반도체 기업과 연구기관의 연구 개발 성과를 가늠하는 척도로 활용된다. 그런 만큼 중국의 높은 채택률은 중국의 반도체 설계 기술력이 이미 세계적 수준에 도달했음을 의미한다. 실제로 일본의 한 반도체 제조업체 관계자는 "중국의 반도체 설계 기술 수준이 매우 높아졌다"며 "일본은 위기감을 느껴야 한다"고 말했다. 반면, 일본의 ISSCC 채택 논문 수는 2023년 23편, 2024년 20편, 2025년 15편으로 계속 감소하는 추세다. 한때 세계 반도체 시장을 석권했던 일본의 위상이 중국에 밀리고 있는 것이다. 물론 미국의 저력도 여전하다. 미국은 ISSCC 2025에서 73편의 논문을 발표하며 중국에 이어 2위를 차지했다. 인텔, 엔비디아, AMD 등 세계적인 반도체 기업을 보유한 미국의 기술력은 여전히 막강하며, 중국은 아직 미국 기업과의 기술 격차를 극복해야 할 과제를 안고 있다. 중국의 반도체 설계 분야 급성장은 국가 차원의 전폭적인 지원 정책에 힘입은 결과다. 중국 정부는 '국가 집적회로 산업 발전 추진 요강'을 통해 대규모 투자를 단행하며 반도체 산업 육성에 박차를 가하고 있다. 하지만 한국의 현실은 암담하다. 삼성전자와 SK하이닉스라는 세계적인 메모리 반도체 기업을 보유하고 있음에도 불구하고, 시스템 반도체 설계 분야에서는 중국에 뒤처지는 모습이다. ISSCC 2025에서 한국 관련 논문은 11편에 불과했다. 일본의 한 반도체 설계 기술자는 "한국은 메모리 이외의 시스템 반도체 분야에서 중국의 맹렬한 추격을 받고 있다"고 우려를 표명했다. 물론 ISSCC 채택 논문 수 증가가 곧바로 해당 국가의 반도체 설계 기술력 향상으로 직결된다고 단정할 수는 없다. 하지만 중국이 ISSCC에서 높은 채택률을 기록하고 있다는 것은 중국의 반도체 설계 기술력이 빠르게 성장하고 있음을 방증한다. 한국은 메모리 반도체 분야의 강점을 바탕으로 시스템 반도체 설계 분야에서도 경쟁력을 강화하기 위한 노력이 필요한 시점이다.
- IT/바이오
2025-02-06 11:02:00
인체 장기 내 미세 플라스틱 축적 심화, 뇌 조직에서 고농도 검출

미세플라스틱이 인체 내 뇌 조직에서 다른 장기보다 더 많이 발견돼 충격을 주고 있다. 미국 뉴멕시코대학 연구진의 최근 연구에 따르면, 인체 내 미세플라스틱 축적이 심화되고 있으며, 특히 뇌 조직에서 높은 농도의 미세플라스틱이 검출돼 우려가 커지고 있다고 과학전문매체 사이언스얼럿과 abc뉴스 등 다수 외신이 4일(현지시간) 보도했다. 학술지 '네이처 메디신(Nature Medicine)'에 게재된 이번 연구는 지난해 수거된 뇌 조직 샘플이 약 10년 전 수거된 유사 샘플보다 훨씬 더 많은 미세플라스틱을 함유하고 있음을 보여준다. 이는 미세한 합성 입자가 시간이 지남에 따라 인체의 주요 기관에 축적된다는 사실을 시사한다. 뉴멕시코대 보건과학자 알렉산더 니하트(Alexander Nihart)와 연구진은 뇌 샘플에서 신장 및 간 샘플보다 더 높은 농도의 미세플라스틱이 검출됐음을 확인했다. 뉴멕시코대 건강과학센터, 오클라호마주립대, 듀크대, 콜롬비아 라 유니버시다드 델 발레엔칼리의 연구원들은 47구의 시체에서 뇌, 간, 신장 샘플을 분석했다. 연구 결과에 따르면 뇌 조직에서 발견된 미세플라스틱의 평균 양은 1g당 4800마이크로 그램이었다. 이는 표준 플라스틱 숟가락 하나와 맞먹는 양이다. 연구에 따르면 사람의 혈류 내에 이 정도의 미세플라스틱이 존재할 경우 어떤 구체적인 건강 위험이 초래될지는 아직 알수 없다고 한다. 1950년부터 2019년까지 약 90억 톤의 플라스틱이 생산되었으며, 이 물질들은 시간이 지나면서 미세한 조각으로 분해돼 전 세계적으로 확산되고 있다. 플라스틱이 작은 조각으로 떨어져나간 미세플라스틱은 크기가 최대 5mm에 달하며, 나노플라스틱은 그보다 더 작은 크기로 10억분의 1미터 단위로 측정한다. 연구진은 논문에서 "인위적으로 생성된 미세플라스틱과 나노플라스틱의 환경 내 농도는 지난 반세기 동안 기하급수적으로 증가했다"고 밝혔다. 연구에 따르면 플라스틱 용기부터 바닥재, 의료기기에 이르기까지 모든 것에서 발견되는 가장 흔한 플라스틱인 폴리에틸렌이 뇌 샘플에서 발견된 미세 플라스틱의 75%를 차지했다. 미세플라스틱, 뇌 보호막도 침투 인체 조직에 축적된 플라스틱 입자의 장기적인 영향과 잠재적 누적 효과는 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 우려할 만한 연구 결과들이 속속 제시되고 있다. 미발표 연구에서는 태반 내 미세플라스틱이 조산과 연관된 것으로 나타났으며, 쥐를 대상으로 한 연구에서는 미세플라스틱이 뇌 혈관을 막는 데 영향을 미칠 수 있다는 결과도 보고됐다. 또 다른 연구에서는 흔히 사용되는 플라스틱 첨가제 노출이 수백만 건의 사망과 관련이 있다는 사실이 밝혀졌다. 니하트 연구진은 2016년과 2024년 부검을 통해 확보한 52개의 인체 조직 샘플을 분석한 결과, 모든 샘플에서 플라스틱 입자가 검출됐다고 밝혔다. 간과 신장 샘플의 플라스틱 양은 유사했으나, 뇌 샘플에서는 최대 30배 높은 농도의 플라스틱이 발견됐다. 이는 간과 신장이 체내 노폐물을 걸러내고 분해하는 역할을 수행하면서 순환하는 입자와의 접촉이 많아질 수 있다는 점을 고려할 때 뜻밖의 결과다. 특히, 뇌에는 유해 물질을 차단하는 혈액뇌관문이 존재함에도 불구하고 미세플라스틱이 축적된 사실이 확인돼 충격을 주고 있다. 치매 환자 뇌에서 플라스틱 농도 더 높아 연구진은 1997년부터 2013년까지 확보한 초기 뇌 샘플 데이터와 비교한 결과, 시간이 지남에 따라 플라스틱 농도가 증가하는 명확한 추세를 발견했다. 이는 환경 내 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도의 급격한 증가가 인체 내에서도 반영되고 있음을 시사한다. 분석된 조직의 플라스틱 농도는 연령, 인종, 사망 원인과 무관했지만, 치매 진단을 받은 사람들의 샘플에서는 그렇지 않은 사람들보다 높은 농도의 플라스틱이 검출됐다. 연구진은 "뇌 조직 위축, 혈액뇌관문 손상, 노폐물 제거 기능 저하는 치매의 주요 특징이며, 이는 미세플라스틱과 나노플라스틱 농도를 증가시킬 수 있다"고 설명했다. 다만, 플라스틱 물질 축적이 건강 악화에 직접적으로 영향을 미치는지는 아직 확실하지 않다고 덧붙였다. 니하트 연구진은 미세플라스틱의 건강 영향을 규명하기 위한 추가 연구가 필요하다는 점을 강조하며, 이에 대한 연구자들의 관심이 더욱 필요하다고 촉구했다. 한편, 플라스틱 생산량은 지속적으로 증가하고 있으며, 인간은 일상적으로 플라스틱 조각을 흡수하고 있다. 영국 엑서터대 글로벌 개발 연구원 아담 하니에(Adam Hanieh)는 "플라스틱은 석유와 가스로부터 추출된 석유화학 제품"이라며, 2040년에는 플라스틱이 석유 수요 증가의 95%를 차지할 것으로 예상된다고 경고했다.
- ESGC
2025-02-05 15:36:00
[기후의 역습(117)] 기후 변화로 대도시 쥐 개체수 증가

기후 변화로 인한 기온 상승이 전 세계적인 도시 쥐 개체수 증가를 부추기고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 리치먼드 대학교 연구팀이 세계적인 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 게재한 새로운 연구에 따르면 기후 변화로 인해 전 세계적으로 도시 쥐가 증가하고 있는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 온실가스 배출로 인해 2100년까지 도시 지역의 기온이 1.9도에서 4.4도까지 상승할 것으로 예상된다. 논문의 주저자인 리치먼드 대학교 생물학과 조너선 리치먼드 교수는 ABC 뉴스와의 인터뷰에서 "기온 상승은 겨울철 쥐의 생존율을 높이고, 먹이 섭취량 증가는 번식 횟수 증가로 이어져 개체수 증가를 가속화할 수 있다"고 설명했다. 리치먼드 교수는 또한 식물 감소, 인구 밀집, 쥐 방제 자원 부족 등이 북미 지역 여러 도시에서 쥐가 번성하는 데 기여하고 있다고 분석했다. 16개 도시 데이터 분석 결과⋯일부 도시에서는 개체수 감소 추세 보여 이번 연구는 전 세계 16개 도시의 공공 민원 및 조사 데이터를 분석한 결과, 대부분의 지역에서 쥐 개체수 증가 추세가 나타났음을 확인했다. 다만, 일부 도시에서는 쥐 개체수 관리에 성공적인 모습을 보였다. 미국 워싱턴 D.C.의 경우 쥐 개체수가 뉴욕시보다 1.5배 빠르게 증가하고 있는데, 이는 뉴욕시가 쥐 방지를 위한 효과적인 조치를 취하고 있기 때문으로 분석된다. 반면, 뉴올리언스와 일본의 도쿄는 강력한 쥐 방제팀과 시민 신고 시스템을 통해 쥐 개체수를 감소시키는 데 성공했다. 리치먼드 교수는 개체수가 감소하는 도시들이 일반적인 추세에서 벗어난 사례일 수 있다고 언급하면서, 도쿄의 경우 시민들이 소셜 미디어에 쥐 목격 사례를 공유하며 기업의 위생 관리를 압박하는 '공개 망신(name and shame)' 방식이 효과를 거두고 있다고 덧붙였다. 쥐 매개 질병 및 정신 건강 문제 야기⋯"통합 해충 관리 전략 필요" 쥐 개체수 증가는 다양한 문제를 야기한다. 리치먼드 교수는 "쥐는 50개 이상의 인수공통 병원균을 옮긴다"고 지적했다. 그는 "쥐는 사람들이 이러한 병원균과 그로 인한 질병에 걸릴 가능성이 매우 큰 매개체"라고 강조했다. 뉴욕시의 '쥐 황제(rat czar)'로 불리는 캐슬린 코라디 시 전역 쥐 방지 책임자는 쥐가 정신 건강에도 악영향을 미친다고 지적했다. 그는 "매일 쥐를 경험하는 것은 우울증 위험을 5배 이상 증가시킨다는 연구 결과가 있다"며 "저소득층 등에서 그 영향이 더욱 심각하게 나타난다"고 설명했다. "음식물 쓰레기 안전하게 처리해야 쥐 방지" 전문가들은 쥐 개체수 관리가 도시의 책임일 뿐 아니라 시민들의 참여 또한 중요하다고 강조했다. 리치먼드 교수는 "시민들은 자신의 주변에 쥐가 서식할 수 있는 환경을 만들지 않고, 음식물 쓰레기를 안전하게 처리하며, 쓰레기를 용기에 담아 버리는 등 일상생활에서 쥐 방지를 위해 노력해야 한다"고 말했다. 코라디 책임자는 음식물 쓰레기를 퇴비화하거나 처리하는 것이 쥐의 먹이 접근성을 차단하는 데 큰 도움이 된다고 덧붙였다. 뉴욕시는 쓰레기 용기 사용 확대와 시민 교육을 통해 쥐 문제에 적극적으로 대응하고 있으며, 시민들에게 쥐 없는 쾌적한 환경을 만드는 방법을 교육하는 '래트 팩(Rat Pack)' 프로그램을 운영하고 있다. 리치먼드 교수는 도시가 따뜻해짐에 따라 이러한 노력을 확대해야 한다고 경고하며 "덫과 살충제에만 의존하는 방식에서 벗어나 통합 해충 관리 개념을 도입해야 한다"고 강조했다. 그는 "살충제 미끼를 사용하는 대신 쥐가 서식할 수 있는 환경을 제거하는 데 집중해야 한다"고 덧붙였다.
- ESGC
2025-02-04 08:58:00
[퓨처 Eyes(68)] 양자 컴퓨터, '슈뢰딩거의 고양이' 품다

"어제의 꿈은 오늘의 희망이고, 내일의 현실이다." 20세기 초, 양자역학의 태동과 함께 등장한 '슈뢰딩거의 고양이'는 과학자들에게 끊임없는 탐구의 대상이었다. 죽어있는 동시에 살아있는 고양이라니! 이 기묘한 역설 속에 숨겨진 양자 세계의 비밀은 오랫동안 미지의 영역으로 남아있었다. 그러나 이제, 그 베일이 벗겨지려 한다. 호주 뉴사우스웨일스 대학교(UNSW) 연구팀이 안티몬 원자를 이용하여 양자 컴퓨터의 고질적인 문제였던 오류 발생 가능성을 획기적으로 줄이는 기술을 개발했기 때문이다. '슈뢰딩거의 고양이'를 현실 세계로 불러낸 이 연구는 양자 컴퓨터 개발에 있어 중대한 돌파구를 마련했으며, 인류에게 새로운 미래를 선사할 혁신의 씨앗이 될 것으로 기대된다. 지난 14일(현지시간) 네이처 피직스 저널에 게재된 이 연구는 1세기 넘게 과학계를 괴롭혀 온 양자역학의 난제인 '슈뢰딩거의 고양이'의 비밀을 밝히는 동시에, 양자 컴퓨팅의 가장 큰 걸림돌 중 하나였던 오류 수정 문제에 대한 새로운 해결책을 제시했다는 점에서 학계의 비상한 관심을 모으고 있다. 슈뢰딩거의 고양이, 현실이 되다 '슈뢰딩거의 고양이'는 양자역학의 불가사의한 특징을 설명하는 대표적인 사고 실험이다. 상자 속 고양이의 생사가 방사성 원자의 붕괴 여부에 따라 결정되는 이 실험에서, 양자역학적으로 고양이는 관찰되기 전까지 살아있는 상태와 죽은 상태가 중첩된 상태로 존재한다. 양자역학의 원리를 설명하기 위해 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 1935년에 고안한 사고 실험인 슈뢰딩거의 고양이는 양자역학의 해석이 가진 불완전함을 드러내기 위해 설계됐다. 이 실험의 원리는 다음과 같다. 상상 속의 밀폐된 상자 안에 고양이 한 마리가 들어 있다. 상자 안에는 방사성 물질과 연결된 독가스 장치가 함께 들어 있다. 방사성 물질은 1시간 내에 50% 확률로 붕괴할 수 있으며, 붕괴가 발생하면 독가스가 방출되어 고양이는 죽는다. 반대로 붕괴가 일어나지 않으면 고양이는 살아남는다. 이 실험의 핵심은 상자를 열기 전까지는 고양이가 살아 있는지, 죽어 있는지 알 수 없다는 점이다. 양자역학에 따르면, 상자를 열어보기 전까지 고양이는 살아 있는 상태와 죽어 있는 상태가 동시에 중첩되어 존재한다. 즉, 고양이는 동시에 살아 있으면서 죽어 있는 것이다. 슈뢰딩거는 이 사고 실험을 통해 양자역학의 '중첩' 개념에 의문을 제기했다. 거시세계에서 우리가 관찰할 수 있는 현실에서는 고양이가 죽었거나 살아 있거나 둘 중 하나의 상태만 존재한다. 중첩된 두 상태가 동시에 존재한다는 양자역학적 해석은 직관적으로 받아들이기 어렵기 때문이다. 연구팀은 안티몬 원자의 핵 스핀을 이용하여 이러한 '슈뢰딩거 고양이' 상태를 실제로 구현했다. 안드레아 모렐로 UNSW 교수는 "누구도 동시에 죽고 사는 상태의 실제 고양이를 본 적은 없지만, 슈뢰딩거의 고양이라는 비유는 큰 차이가 있는 양자 상태의 중첩을 설명하는 데 사용된다"고 설명했다. 안티몬(Sb, 원자번호 51)은 주기율표 15족에 속하는 준금속 원료로, 금속성과 비금속성을 모두 가진 독특한 특성이 있다. 기존 양자 컴퓨터는 '큐비트'라는 양자 정보 단위를 사용한다. 큐비트는 0 또는 1의 두 가지 상태를 갖는데, 외부 환경의 영향으로 쉽게 오류가 발생하는 문제점이 있었다. 하지만 안티몬 원자는 8개의 서로 다른 스핀 방향을 가질 수 있어 큐비트보다 훨씬 더 안정적인 양자 정보 저장 및 처리가 가능하다. 논문의 주 저자인 시 유(Xi Yu)는 "안티몬 원자는 '7개의 목숨'을 가진 슈뢰딩거 고양이와 같다"며 "0에서 1로 상태를 바꾸려면 7번의 연속적인 오류가 발생해야 하므로 양자 정보를 안전하게 보호할 수 있다"고 강조했다. 실리콘, 양자 컴퓨팅의 날개를 달다 연구팀은 안티몬 원자를 실리콘 양자 칩에 내장하여 양자 상태를 정밀하게 제어하는 데 성공했다. 다니엘 홈스 UNSW 박사는 "실리콘 기반 기술은 기존 컴퓨터 칩 제작 방식과 유사하게 확장될 수 있어 양자 컴퓨팅의 실용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 기대했다. 실리콘 기반 기술의 활용은 양자 컴퓨팅의 확장성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 기존 반도체 산업의 인프라를 활용할 수 있다는 점에서 양자 컴퓨터의 대량 생산 및 상용화 가능성을 높일 수 있기 때문이다. 좀 더 자세히 설명하면, 현재 양자 컴퓨터 개발에는 극저온 환경 유지, 복잡한 제어 시스템 구축 등 까다로운 조건들이 필요하다. 하지만 기존 반도체 제조 공정을 활용하면 양자 컴퓨터를 보다 쉽게 제작할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 위에 큐비트를 생성하고 제어하는 기술을 통해 대량 생산이 가능해지고, 이는 곧 양자 컴퓨터의 생산 비용 절감과 상용화 시기를 앞당길 수 있다는 것을 의미한다. 뿐만 아니라 실리콘은 이미 우리 주변의 전자 기기에 널리 사용되는 소재이기 때문에 안정성과 내구성이 검증되었다. 이러한 실리콘의 특징은 양자 컴퓨터의 안정적인 작동과 수명 연장에도 기여할 수 있다. 결과적으로 실리콘 기반 기술은 양자 컴퓨터를 연구실 밖으로 꺼내 우리 생활 속으로 가져올 수 있는 중요한 열쇠가 될 것으로 기대된다. 모렐로 교수는 "이번 연구는 양자 오류 감지 및 수정이라는 양자 컴퓨팅의 '성배'를 향한 중요한 발걸음"이라며 "앞으로 오류 수정 기술을 더욱 발전시켜 실용적인 양자 컴퓨터 개발에 박차를 가할 것"이라고 밝혔다. 이번 연구는 UNSW 시드니, 멜버른 대학교, 샌디아 국립 연구소, NASA 에임스 연구센터, 캘거리 대학교 등 다양한 기관의 국제 협력을 통해 이루어졌다. 모렐로 교수는 이를 "상호 보완적인 전문성을 갖춘 세계적 팀 간의 개방적 국경 협업의 훌륭한 사례"라고 평가했다. 양자 컴퓨터, 새로운 세상을 열다 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터와 달리 '큐비트'라는 양자 정보 단위를 사용한다. 큐비트는 0과 1의 값을 동시에 가질 수 있는 '중첩' 상태를 통해 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 연산을 수행할 수 있다. 다만 큐비트는 외부 환경에 민감하게 반응하여 오류가 발생하기 쉽다는 단점이 있다. 이번 연구에서 UNSW 연구팀은 안티몬 원자의 핵 스핀을 이용하여 큐비트를 구성했다. 안티몬 원자는 핵 스핀이 8개의 다른 방향을 가질 수 있어 0과 1뿐만 아니라 그 사이의 6개 값을 추가로 저장할 수 있다. UNSW의 양자 정보 연구원 벤자민 빌헬름은 "기존 큐비트는 스핀 업(1)과 스핀 다운(0) 두 가지 상태만 가지므로 스핀 방향이 바뀌면 0이 1로, 혹은 1이 0으로 바뀌는 오류가 발생한다"며 "그러나 안티몬 원자는 8개의 상태를 가지므로 하나의 오류가 발생하더라도 정보가 즉시 손상되지 않는다"고 덧붙였다. 안티몬 원자, 큐비트의 수호자 연구팀은 이러한 안티몬 원자의 특성을 "마치 고양이가 목숨이 아홉 개인 것처럼, 한 번의 작은 긁힘으로는 죽일 수 없다"는 속담에 비유하며 "우리의 비유적인 '고양이'는 목숨이 일곱 개나 된다. 0을 1로 바꾸려면 7개의 연속적인 오류가 발생해야 한다"고 설명했다. 안드레아 모렐로 교수는 "단일 또는 몇 개의 오류가 발생하더라도 정보가 즉시 스크램블되지 않는다"며 "오류가 발생하면 즉시 감지하고 추가 오류가 누적되기 전에 수정할 수 있다. 슈뢰딩거의 고양이 비유를 계속하자면 마치 우리 고양이가 얼굴에 큰 긁힘을 입고 집에 오는 것을 본 것과 같다. 고양이는 죽지는 않았지만 싸움에 휘말렸다는 것을 알 수 있다. 우리는 다시 싸움이 일어나 고양이가 더 다치기 전에 누가 싸움을 일으켰는지 찾아낼 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 양자 컴퓨터의 오류 감지 및 수정 기술 개발에 중요한 발판을 마련했다는 평가를 받는다. 앞으로 더욱 안정적인 양자 컴퓨터 개발을 통해 의학, 재료 과학, 인공 지능 등 다양한 분야에서 혁신적인 발전이 이루어질 것으로 기대된다. 특히 신약 개발, 암 치료, 인공지능 개발 등 복잡한 문제 해결에 획기적인 전환점을 가져올 수 있을 것으로 전망된다. 양자 컴퓨터, 인류의 미래를 밝히다 이번 연구는 마치 판도라의 상자를 여는 열쇠처럼, 양자 컴퓨팅 시대의 문을 활짝 열었다. 안티몬 원자를 이용한 오류 수정 기술은 양자 컴퓨터 개발의 핵심 과제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 더욱 안정적이고 효율적인 양자 컴퓨터의 등장은 과학 기술 분야는 물론, 인류의 삶 전반에 걸쳐 혁명적인 변화를 가져올 것이다. 어쩌면 머지않아 우리는 양자 컴퓨터가 만들어낼 놀라운 미래를 직접 경험하게 될지도 모른다.
- 포커스온
2025-01-23 14:45:00
[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
[신소재 신기술(148)] "뇌 자극으로 촉각 되살린다"…의수 혁명 이끌 신기술

뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 통해 촉각을 되살리는 기술이 개발됐다. 미국 시카고대학은 홈페이지를 통해 피츠버그 대학교를 포함한 공동 연구팀이 뇌에 직접 전기 자극을 주어 의수에 촉각을 느끼게 하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술은 뇌에 작은 전극을 이식해 로봇 팔을 움직이고, 로봇 팔의 센서가 감지한 촉각 정보를 다시 뇌로 전달하는 방식이다. 이 연구는 시카고 대학, 피츠버그 대학, 노스웨스턴 대학, 케이스 웨스턴 리저브 대학, 블랙록 뉴로테크의 과학자와 엔지니어들의 협력으로 수행됐다. 연구팀은 사지 기능을 상실한 사람들의 운동 제어 및 감각 회복을 목표로 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)와 로봇 의수를 설계, 제작, 구현 및 개선하고 있다. 시카고 대학의 신경과학자 찰스 그린스폰 박사는 "사람들은 타이핑, 걷기, 컵 잡기 등 시각 대신 촉각에 의존하는 경우가 얼마나 많은지 인지하지 못한다"며 "촉각을 느낄 수 없다면 어떤 일을 할 때도 손을 계속 봐야 하고, 물건을 쏟거나 깨뜨리거나 떨어뜨릴 위험이 있다"고 말했다. 그린스폰 박사 연구팀은 최근 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링'과 '사이언스'에 해당 기술에 대한 논문을 게재했다. 인공 촉각 구현, 어디까지 왔나 연구팀은 손을 움직이고 느끼는 뇌 부위에 작은 전극 배열을 이식하는 방법을 사용했다. 참가자는 움직임을 생각하는 것만으로 로봇 팔을 움직일 수 있고, 로봇 팔의 센서는 촉각 담당 뇌 부위에 '피질 내 미세 자극(ICMS)'이라는 전기 활동 펄스를 유발한다. 약 10년 동안 이러한 촉각 중추 자극은 손의 여러 부위에서 단순한 접촉 감각만 제공할 수 있었다. 그린스폰 박사는 "무언가를 만지고 있다는 느낌을 불러일으킬 수는 있었지만, 대부분 단순한 온/오프 신호였고, 종종 매우 약하고 손의 어느 부분에서 접촉이 발생했는지 알기 어려웠다"고 설명했다. 정확하고 안정적인 촉각, 그리고 움직임까지 네이처 바이오메디컬 엔지니어링에 발표된 첫 번째 연구에서 연구팀은 전기적으로 유발된 촉각이 안정적이고 정확하게 위치하며 일상적인 작업에 유용할 만큼 강력한지 확인하는 데 중점을 두었다. 테스트 참가자들의 촉각 중추에 있는 개별 전극에 짧은 펄스를 전달하고 각 감각을 어디에서 얼마나 강하게 느끼는지 보고하게 함으로써 연구원들은 손의 특정 부분에 해당하는 뇌 영역의 상세한 '지도'를 만들었다. 테스트 결과 두 개의 가까운 전극을 함께 자극하면 참가자는 더 강하고 명확한 촉각을 느껴 손의 정확한 부분에 대한 압력을 더 잘 파악할 수 있었다. 또한 연구팀은 동일한 전극이 지속적으로 특정 위치에 해당하는 감각을 생성하는지 확인하기 위해 철저한 테스트를 수행했다. 그린스폰 박사는 "첫날 전극을 자극했을 때 참가자가 엄지손가락에서 느꼈다면, 100일, 1,000일, 심지어 몇 년 후에도 동일한 전극을 테스트했을 때 여전히 거의 같은 지점에서 느낀다"고 말했다. 사이언스에 발표된 두 번째 연구에서는 인공 촉각을 더욱 몰입적이고 직관적으로 만들기 위해 노력했다. 연구팀은 촉각 영역이 겹치는 전극 쌍이나 클러스터를 식별한 후, 감각 지도에서 감각이 진행되도록 신중하게 조정된 패턴으로 활성화했다. 참가자들은 자극이 작고 불연속적인 단계로 전달되었음에도 불구하고 손가락 위로 부드럽게 미끄러지는 듯한 촉각을 느꼈다고 보고했다. 연구팀은 이 결과를 뇌가 감각 입력을 연결하고 '지각의 틈을 채워' 일관된 움직임으로 해석하는 놀라운 능력 덕분이라고 설명했다. 전극을 순차적으로 활성화하는 방식은 참가자가 복잡한 촉각 모양을 구별하고 만지는 물체의 변화에 반응하는 능력을 크게 향상시켰다. 참가자들은 손가락 끝에 전기적으로 '그려진' 알파벳을 식별할 수 있었고, 바이오닉 팔을 사용하여 손에서 미끄러지기 시작하는 스티어링 휠을 안정시킬 수 있었다. 더욱 실감나는 신경 보철 기술 기대 연구팀은 전극 설계와 수술 방법이 계속 개선됨에 따라 손 전체에 대한 범위가 더욱 정밀해져 더욱 실감 나는 피드백을 제공할 수 있기를 기대한다. 피츠버그 대학의 재활의학과 부교수이자 자극 연구 책임자인 로버트 건트 박사는 "이 두 연구 결과를 로봇 시스템에 통합하여 단순한 자극 전략으로도 사람들이 뇌로 로봇 팔을 제어하는 능력을 향상시킬 수 있음을 보여주었다"고 말했다. 그린스폰 박사는 이 연구의 동기가 사지 절단이나 마비로 고통받는 사람들의 독립성과 삶의 질을 향상시키는 것이라고 강조했다. 그는 "우리 모두는 부상을 입고 사지를 사용할 수 없게 된 사람들을 돕고 싶어한다"며 "이 연구는 그들을 위한 것이다. 이것이 우리가 사람들에게 촉각을 되돌려주는 방법이다. 복원 신경 기술의 최전선이며 뇌의 다른 영역으로 접근 방식을 확장하기 위해 노력하고 있다"고 말했다. 연구팀은 "촉각을 느끼는 뇌 부위를 정확히 파악하고, 전기 자극을 미세하게 조절하는 게 관건"이라며 "앞으로 전극 설계와 수술 방법을 개선해 더욱 실감나는 촉각을 구현할 수 있도록 노력할 것"이라고 밝혔다. 이 접근 방식은 다른 유형의 감각 상실이 있는 사람들에게도 희망을 준다. 연구팀은 유방 절제술 후 촉각을 회복할 수 있는 이식형 장치를 개발하는 '바이오닉 유방 프로젝트'를 위해 시카고 대학의 외과 의사 및 산부인과 의사와 협력하고 있다. 아직 많은 과제가 남아 있지만, 이러한 최신 연구는 촉각을 회복하는 길이 점점 더 명확해지고 있음을 보여준다.
- IT/바이오
2025-01-17 14:38:00
[신소재 신기술(147)] 극저온 양자 냉장고, 신뢰성 높은 양자 컴퓨터 시대 열다

양자 컴퓨터의 신뢰할 수 있는 계산 수행을 위해 필수적인 극저온 기술에 새로운 진전이 이루어졌다. 스웨덴 샬머스 공과대학과 미국 메릴랜드 대학 연구진은 초전도 양자비트를 자율적으로 기록적인 저온까지 냉각시킬 수 있는 새로운 유형의 양자 냉장고를 개발했다고 밝혔다. 이 혁신적인 기술은 양자 컴푸터의 오류율을 줄이고 계산 신뢰성을 크게 높이는 기반을 마련했다. 해당 연구에 대해서는 네이처닷컴, Phys, 뉴 사이언티스트 등 다수 외신이 보도했다. 양자 컴퓨터는 의학, 에너지, 암호화, 인공지능(AI), 물류 등 다양한 분야에서 기존 기술을 혁신할 잠재력을 가지고 있다. 양자 컴퓨터의 기본 단위인 '양자비트(Qubit)'는 기존 컴퓨터의 비트처럼 0 또는 1의 값을 가지는 대신, 0과 1을 동시에 가질 수 있는 '중첩(superposition)' 상태를 통해 병렬 계산이 가능하다. 이는 양자 컴퓨터가 방대한 계산 잠재력을 발휘할 수 있는 주요 원인이다. 하지만 양자비트는 외부 환경에 극도로 민감하다. 샬머스 공과대학의 양자 기술 연구 전문 연구원 아미르 알리는 "약한 전자기 간섭도 양자비트의 값을 무작위로 바꿔 오류를 일으킬 수 있다"며, 이를 방지하기 위해 비트를 절대영도(섭씨 -273.15도)근처의 상태로 냉각해야 한다고 설명했다. 현재 사용되는 희석 냉장고는 양자비트를 약 50밀리켈빈(절대 온도에서 약간 높은 온도)까지 냉각할 수 있지만, 이를 더 낮추는 것은 열역학법칙에 따라 어려움이 따른다. 이에 따라 연구진은 기존 냉각 기술을 보완하는 자율형 양자 냉장고를 개발했다. 이 냉장고는 초전도 회로를 기반으로 하며, 환경에서 발생하는 열을 동력으로 삼아 외부 제어 없이 작동한다. 새로운 냉장고는 목표 양자비트를 22밀리켈빈까지 냉각할 수 있으며, 계산 전 양자비트가 '기저 상태(ground state)'에 있을 확률을 99.97%까지 높였다. 이는 기존 기술 대비 성능을 한층 끌어올린 결과다. 연구를 이끈 아미르 알리는 "미세한 차이처럼 보일 수 있지만, 반복적인 계산에서는 큰 효울성 향상을 가져온다"고 강조했다. 양자 냉장고는 두 개의 양자 비트간 상호 작용을 활용해 목표 양자 비트의 열을 제거한다. 한 비트는 열 환경에서 에너지를 받아 들이고, 다른 비트는 이 에너지를 냉각된 환경으로 전달한다. 이 과정은 완전히 자율적으로 이루어진다. 이번 연구는 자율형 양자 열기계가 실제로 유용한 작업을 수행한 첫 사례로 평가된다. 샬머스 공과대학의 시모네 가스파리네티 교수는 "초기에는 개념 증명 정도로 생각했지만, 이 기계의 성능이 기존의 냉각 프로토콜을 뛰어넘는다는 사실이 놀랐다"고 말했다. 이 기술은 스웨덴 샬머스 공과대학의 나노 제작실 마이팹(Myfab)에서 개발됐다. 이번 연구는 학술지 '네이처 피직스(Nature Physics)'에 게재됐다. 연구진은 향후 이 기술이 양자 컴퓨터의 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대하고 있다. ◇ 참고 논문: "Thermally driven quantum refrigerator autonomously resets a superconducting qubit", Nature Physics (2025), DOI: 10.1038/s41567-024-02708-5
- IT/바이오
2025-01-10 14:23:00
[퓨처 Eyes(65)] 한쪽으로는 질량 없는 기이한 입자, 첨단 기술 혁신의 열쇠 될까?

과학계가 술렁이고 있다. 마치 SF 영화에서나 나올 법한, 한 쪽 방향으로는 질량이 전혀 없지만 다른 한 쪽으로는 질량을 가진 기묘한 입자가 발견되었기 때문이다. '세미－디랙 페르미온(semi-Dirac fermions)'이라 불리는 이 준입자는 16년전 이론적으로 예측되었지만, 실제 물질에서 관측된 것은 이번이 처음이다. 이 획기적인 발견은 배터리, 센서 등 첨단 기술에 혁명적인 변화를 가져올 수 있다는 기대를 모으고 있다. 우연에서 탄생한 획기적 발견 이번 발견은 미국 펜실베이니아주립대학교(Penn State)와 컬럼비아대학교(Columbia University) 연구팀이 플로리다 국립 고자기장 연구소(National High Magnetic Field Laboratory)에서 수행한 실험 중 이루어졌다. 연구진은 지르코늄 실리사이드 설파이드(ZrSiS)라는 반금속 결정체를 -452℉(-269℃)로 냉각시키고 지구 자기장보다 90만 배 강력한 자기장을 적용해 광학적 반응을 조사하던 중 예상치 못한 신호를 관찰했다. 연구 논문의 주저자인 샤오 인밍(Yinming Shao) 펜실베이니아주립대학교 물리학 조교수는 "처음에는 우리가 무엇을 보고 있는지 몰랐다. 세미－디랙 페르미온을 찾으려던 것도 아니었다. 그런데 이해할 수 없는 신호를 발견했고, 결과적으로 이론적으로만 존재하던 준입자를 최초로 관찰하게 된 것"이라고 말했다. 플로리다 국립 고자기장 연구소의 하이브리드 자석은 세계에서 가장 강력한 지속형 자기장을 생성하는 데, 지구 자기장보다 약 90만배 강하다. 이 자기장은 너무 강해서 물방울과 같은 작은 물체를 공중에 띄울 수 있다. 연구진은 ZrSiS 결정체가 예상 밖의 특성을 보여준다고 강조했다. 그들은 "우리가 관찰한 신호는 기존의 준입자나 전자 행동과 완전히 다른 것이었다. 이는 물질 내 전자 구조가 상호작용하는 방식에 대한 새로운 시각을 제공한다"고 설명했다. 입자의 에너지가 전적으로 운동에서 비롯된 경우, 즉 본질적으로 빛의 속도로 이동하는 순수한 에너지인 경우 입자는 질량을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어 광자나 빛의 입자는 광속으로 움직이기 때문에 질량이 없는 것으로 간주된다. 알버트 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 따르면 빛의 속도로 이동하는 물체는 질량을 가질 수 없다. 고체 물질에서는 준입자(quasiparticles)라고도 하는 많은 입자의 집단적 행동이 개별 입자와 다른 행동을 보일 수 있으며, 이 경우 한 방향으로만 질량을 갖는 입자가 발생한다고 샤오는 설명했다. 샤오는 "어떤 물질에 자기장을 가하면 그 물질 내부의 전자 레벨이 란다우 준위(Landau levels)라는 불연속 레벨로 양자화된다"고 설명했다. 이 레벨은 마치 계단을 오를 때 중간에 작은 계단이 없는 것처럼 고정된 값만 가질 수 있다. 이 레벨 사이의 간격은 전자의 질량과 자기장의 세기에 따라 달라지므로 자기장이 증가하면 전자의 에너지 준위는 전적으로 질량에 따라 정해진 양만큼 증가해야 하지만 이 경우에는 그렇지 않다. 즉, 세미－디랙 페르미온은 방향에 따라 질량이 존재하거나 사라지는 독특한 행동을 한다. 연구팀은 적외선을 비춰 반사된 빛의 신호를 분석하는 자기-광학 분광법(mganeto-optical spectroscopy)을 통해 이 현상을 확인했다. 전자의 에너지 상태가 특정 조건에서 기존 물질과는 전혀 다른 패턴을 보이며 이 준입자의 존재를 증명했다. 질행 행동성과 독특한 행동 '발견' 일반적인 입자는 모든 방향에서 질량을 갖지만, 세미－디랙 페르미온은 특정 방향에서만 질량을 갖는다. 이는 결정체의 전자 구조와 깊은 관련이 있다. ZrSiS의 경우 층상 구조를 가지고 있어 전자가 특정 경로로는 질량 없는 상태로 이동하고, 교차점에서 질량을 얻는다. 연구진은 이를 마치 "기차가 선로를 따라 이동하다가 교차점에서 방향을 바꿀 때 갑자기 저항 받는 상황"에 비유했다. 샤오는 "이 물질은 독특한 전자 구조를 가지고 있어 기존 물리학 이론으로는 완전히 설명되지 않는 행동을 보인다. 이 때문에 우리가 연구를 계속해야 하는 이유이기도 하다"라고 말했다. 이 현장은 란다우 준위(Landau levels)로 알려진 전자의 에너지 단계에서 관찰됐다. 일반적으로 전자의 에너지 단계는 자기장 강도에 따라 증가하지만. ZrSiS에서는 세미－디랙 페르미온만이 보여주는 'B^(2/3) 법칙'을 따른 패턴이 발견됐다. 이는 기존의 물질에서는 볼 수 없는 독특한 특성이다. 이러한 특징은 세미－디랙 페르미온이 지닌 독특한 에너지 분산 관계 때문이다. 그래핀의 전자와 같은 기존의 디렉 페르미온은 에너지가 운동량에 선형적으로 비례하지만, 세미－디랙 페르미온은 특정 방향에서는 에너지가 운동량의 제곱에 비례한다. 이러한 차이가 란다우 준위에서 독특한 에너지 패턴을 만들어내는 것이다. 란다우 준위는 자기장이 존재하는 2차원 전자 시스템에서 전자들이 특정 에너지 준위를 형성하는 양자역학적 현상을 말한다. 이 개념은 프랑스 물리학자 레프 란다우(Lev Landau)가 1930년에 제안했다. 세미-디랙 페르미온은 2008년과 2009년 프랑스 파리 쉬드 대학과 미국 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 과학자들을 포함한 여러 연구팀에 의해 처음으로 이론화됐다. 연구팀은 운동 방향에 따라 질량 이동 특성을 가진 준입자가 있을 수 있다고 예측했다. 즉, 한 방향으로는 무질량으로 보이지만 다른 방향으로는 질량이 있을 것으로 본 것이다. 과학과 기술의 개로운 가능성 제시 세미－디랙 페르미온의 발견은 단순한 이론 검증을 넘어, 첨단 기술로의 응용 가능성을 제시한다. 연구팀은 ZrSiS와 같은 층상 구조를 지닌 물질이 그래핀처럼 단일 층으로 분리될 경우, 전자 특성을 정밀하게 제아할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이는 새로운 이론적 모델을 필요로 하며, 앞으로의 연구가 이를 밝혀낼 것"이라고 덧붙였다. 이처럼 세미－디랙 페르미온은 전자의 이동성과 에너지 효율을 획기적으로 높일 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 이는 차세대 전자 소자 및 에너지 저장 장치 개발에 새로운 돌파구를 마련할 수 있음을 의미한다. 세미-디랙 페르미온 미래 연구와 방향성 세미－디랙 페르미온은 기존 물리학의 틀을 확장시키는 동시에 양자 연구에 새로운 방향성을 제시한다. 이번 발견은 물질 내 전자의 상호작용, 길량의 생성 및 소멸, 에너지 흐름에 대한 이해를 심화시키는 데 중요한 기여를 할 것으로 보인다. 또한 준입자의 행동과 특성을 기반으로 새로운 재료 과학과 응용 기술 개발의 가능성을 열었다. 이 연구는 학술지 '피지컬 리뷰 엑스(Physical Review X)'에 개재됐으며, 과학계는 앞으로 더 많은 실험과 이론적 분석을 통해 이 준입자의 비밀을 밝혀낼 것으로 기대하고 있다. 한 방향으로 질량 없는 빛의 속도로 움직이고, 다른 방향으로는 무거운 질량을 지니는 세미－디랙 페르미온. 이 입자의 발견은 물리할뿐만 아니라 인류의 기술적 진보에도 깊은 영향을 미칠 것으로 보인다.
- 포커스온
2025-01-02 13:05:00
생분해성 플라스틱, 플라스틱 폐기물 없애는 만병통치약이 아닌 이유는?

현대 사회는 플라스틱으로 인한 오염을 해결하기 위해 고민하고 있다. 폐 플라스틱은 환경 오염을 일으킬뿐 아니라 기후 변화에도 큰 영향을 미치고 있다. ABC뉴스에 따르면 전 세계적으로 매년 4억 톤의 플라스틱이 생산되고 있으며, 유엔환경계획은 이 수치가 2050년까지 두 배로 증가할 것으로 예상했다. 게다가 미국은 다른 어느 나라보다 많은 플라스틱을 생산한다. 2020년 사이언스 어드밴시스에 발표된 논문에 따르면, 미국은 2016년에만 4200만 톤의 플라스틱을 생산했는데, 이는 1인당 약 286파운드에 해당된다. 중국과 모든 유럽연합 회원국에서 생산되는 양을 합친 것보다 더 많은 양이다. 그렇다면 이 플라스틱을 어떻게 처리해야 할까. ABC뉴스의 수석 기상 캐스터이자 기후 전문기자인 진저 지는 "플라스틱의 추가 생산과 오염을 막는 가장 쉬운 방법은 가능한 한 플라스틱을 사용하지 않는 것"이라고 말했다. "가장 좋은 해결책은 플라스틱을 아예 사용하지 않는 것"이라고. 그러나 이것이 항상 가능한 것은 아니다. 현대인 대부분이 일상생활에서 플라스틱에 의존하고 있기 때문이다. 미시간 주립대학의 화학 및 재료 공학과의 라마니 나라얀 교수는 "현대인은 음식을 먹고 포장하고 운송하는 데 광범위하게 플라스틱을 사용하고 있다"고 말했다. 생분해성 플라스틱의 퇴비화는 플라스틱 폐기물을 관리하는 가능한 솔루션으로 확인되었다. 그러나 이 솔루션이 항상 실행 가능한 것은 아니다. 모든 폐기물 관리 시설에서 쉽게 사용할 수 없는 인프라인 고온 상업용 퇴비화기가 필요하기 때문이다. 나라얀 교수는 퇴비화를 플라스틱 폐기물 전체를 관리하는 만병통치약으로 생각해서는 안 되며, 오히려 분해 과정에서 대기로 유입되는 메탄의 양을 줄이기 위해 생분해성 플라스틱을 매립지에서 분리해야 한다고 지적했다. 퇴비화가 가능한 플라스틱 제품에는 미국 퇴비화 위원회(U.S. Compost Council)의 인증 라벨이 붙어 있으며, 일반적으로 재활용 기호 안에 숫자 '7'과 그 아래에 'PLA'라는 글자가 있다. 이는 폴리락틱산(Polylactic Acid)을 의미하는 것으로, 합성 재료가 아닌 식물 재료에서 파생된 플라스틱으로 생분해성이 아니며 시간이 지나면 미세 플라스틱으로 분해된다. 플라스틱에 'PLA' 대신 'O' 또는 '기타'로 표시된 7번이 있는 경우 일반 가정용 퇴비 통에 버리면 안 된다. 플라스틱 문제는 전 세계적으로 너무 만연해 있다. 수천 년 동안 남아 있을 수 있는 미세 플라스틱은 우리의 일상생활에 깊이 침투해 있다. 일반적으로 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 탄화수소 플라스틱으로 만들어진 폐 플라스틱은 배수구로 흘러들어 바다로 유입될 가능성이 높다. 폐 플라스틱은 바다에서 햇빛과 소금물에 담겨 수십 년, 수백 년 또는 수천 년에 걸쳐 분해된다. 또 인간이 폴리에스터로 만들어진 의류를 세탁기에 넣어 돌릴 때마다 미세 플라스틱이 음용수 시스템과 바다로 직접 유입돼 결국 인체로 다시 섭취된다. 세계자연기금(WWF)의 2019년 분석에 따르면, 인간은 일주일에 약 5g의 플라스틱을 섭취할 가능성이 높다. 이는 신용카드 정도의 무게다. 나라얀 교수에 따르면 퇴비화 가능한 플라스틱은 탄소 기반 플라스틱과 달리 환경으로 누출되더라도 지속되거나 축적되지 않는다. 그럼에도 불구하고 플라스틱은 사용하지 않는 것이 최선이라고 지 기자는 강조했다. 인간은 지난 수십 년 동안 일회용 플라스틱 없이도 살 수 있다는 것을 증명했으며, 기술적으로 퇴비화가 가능하더라도 한 번만 사용되는 플라스틱의 사용과 생산을 중단해야 할 때라는 지적이다. 지 기자는 "일회용 플라스틱은 필요 없다"라고 단정하고 "우리는 과거 일회용 플라스틱 없이도 잘 살았다. 일회용 플라스틱을 사는 것을 멈추고 기업에게는 다른 것을 사용하라고 요구해야 한다"고 강조했다.
- ESGC
2024-12-24 10:05:00
[퓨처 Eyes(63)] 손가락 끝 재생, 비밀은 바로 '기계적 부하'?

인류는 오랫동안 상상 속에서 잃어버린 팔다리를 재생하는 능력을 꿈꿔왔다. 신화 속 영웅이나 SF 영화의 주인공처럼 말이다. 이러한 꿈이 현실에서 이루어질 가능성이 점점 커지고 있다. 텍사스 A&M 대학교의 켄 무네오카 박사 연구팀은 최근 '저널 오브 본 앤 미네랄 리서치(Journal of Bone and Mineral Research)'와 '디벨롭멘탈 바이올로지(Developmental Biology)' 저널에 발표한 논문에서 신체 재생의 핵심 메커니즘을 밝혀냈다. 놀랍게도 그 핵심은 신경이 아닌 '기계적 부하', 즉 신체에 가해지는 물리적 힘이었다. 기계적 부하란 뼈에 가해지는 물리적인 힘으로, 압력, 장력, 전단력 등 다양한 형태로 작용한다. 걷거나 뛰는 등의 일상적인 활동은 물론, 운동이나 재활 치료를 통해서도 뼈에 기계적 부하가 가해진다. 기존의 재생 의학 연구는 주로 신경이나 성장 인자에 초점을 맞추었지만, 이번 연구는 기계적 부하의 중요성을 강조하며 새로운 치료법 개발에 대한 가능성을 제시한다. 무네오카 박사는 "부하가 없으면 아무 일도 일어나지 않지만, 부하가 다시 가해지면 짧은 지연 후 재생이 시작된다"고 설명했다. 이는 신경이 재생에 필수적인 요소가 아님을 명확히 보여준다. 포유류 재생의 미스터리⋯손가락 끝에 숨겨진 재생 능력 포유류의 뼈 재생은 복잡하고 제한적인 과정이다. 골절이 발생하면 골막에서 가골이 형성되어 손상 부위를 연결하지만, 큰 골절이나 복잡한 손상은 완전히 치유되지 않는 경우가 많다. 골 견인 신생술과 같은 수술적 기술은 뼈의 성장을 촉진하지만, 완전한 재생과는 거리가 멀다. 그러나 예외적인 사례가 있다. 바로 손가락 끝 재생이다. 인간과 쥐는 손가락 끝이 절단되면 놀라운 재생 능력을 보여준다. 절단된 뼈는 물론, 주변 조직까지 원래 상태로 복구되는 것이다. 이 독특한 현상은 오랫동안 과학자들의 호기심을 자극해 왔다. 무네오카 박사 연구팀은 손가락 끝 재생 과정을 면밀히 분석했다. 절단 후 초기에는 염증 반응과 함께 파골세포가 활성화되어 절단된 뼈의 추가적인 손실이 일어난다. 이후 배아형성체(blastema)라는 미분화 세포 덩어리가 형성되고, 여기서 다양한 세포들이 증식하며 새로운 뼈를 만들어낸다. 기계적 부하가 뼈 재생에 미치는 영향 흥미로운 점은 이 과정에서 기계적 부하가 결정적인 역할을 한다는 것이다. 물리적 힘이 부족하면 뼈 형성이 저하되는 현상이 관찰되었다. 무네오카 박사팀은 기계적 부하의 역할을 명확히 규명하기 위해 '후지 부하 모델'을 사용했다. '저널 오브 본 앤 미네랄 리서치'에 게재된 연구에서, 실험 동물의 뒷다리를 특수 장치를 이용하여 들어올려 무중력 상태와 유사한 환경을 조성하여 기계적 부하를 제거한 것이다. 그 결과, 재생 과정이 완전히 멈추는 것을 확인했다. 반대로, 기계적 부하를 다시 가하자 재생이 다시 시작됐다. 텍사스 A&M 대학교의 수의생리학 및 약리학과 책임자인 래리 수바 박사도 이 연구 결과를 높이 평가하며, "기존의 재생 연구에서 기계적 부하를 고려하지 않았다는 점에서 큰 전환점이 될 것"이라고 말했다. 그는 "기계적 부하는 성장 인자만큼이나 중요하다. 이는 앞으로 과학자들이 문제를 해결하는 방식에 근본적인 변화를 가져올 것"이라고 덧붙였다. 신경보다 중요한 기계적 부하 이 실험은 기존 과학계의 통념을 뒤엎는 결과였다. 지금까지 신경이 재생에 필수적인 요소로 여겨졌지만, '디벨롭멘탈 바이올로지'에 발표된 후속 연구에서 무네오카 박사팀은 기계적 부하가 더 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 심지어 신경이 제거된 손가락 끝도 기계적 부하가 가해지면 재생이 가능했다. 무네오카 박사는 "신경은 재생의 필수 요소가 아니라, 여러 요소 중 하나일 뿐"이라고 강조했다. 재생 의학의 새로운 지평⋯분자 칵테일, 희망을 불어넣다 무네오카 박사팀의 발견은 인간 사지 재생이라는 오랜 꿈을 현실로 만들 가능성을 제시한다. 연구팀은 기계적 부하를 모방하는 '분자 칵테일' 개발을 통해 물리적 힘 없이도 재생을 유도할 수 있을 것으로 전망한다. 이 분자 칵테일은 세포 성장과 분화를 조절하는 다양한 성장 인자와 신호 물질로 구성될 것으로 예상된다. 예를 들어, 뼈 형성을 촉진하는 BMP(뼈 형성 단백질), 혈관 생성을 촉진하는 VEGF(혈관 내피 성장 인자) 등이 포함될 수 있다. 물론 인간의 완전한 사지 재생까지는 아직 넘어야 할 산이 많다. 현재까지는 동물 실험 단계이며, 인간에게 적용하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다. 하지만 무네오카 박사팀의 연구는 중요한 돌파구를 마련했으며, 재생 의학 연구에 새로운 방향을 제시했다. 과학자들의 끊임없는 도전과 혁신이 계속된다면, 언젠가 인류는 사지 재생의 꿈을 이루고 질병과 사고로 고통받는 사람들에게 새로운 희망을 선사할 수 있을 것이다.
- 포커스온
2024-12-19 10:08:00
[신소재 신기술(141)] 칼텍, 인체 내 특정 부위에 치료 약물 전달하는 구형 마이크로 로봇 개발

미국 캘리포니아 공과대학교(칼텍·Caltech) 과학자들이 생체적합형 미세 하이브리드 마이크로 로봇을 개발해, 치료용 약물을 원하는 신체 부위에 주입하는 데 성공했다. 미래에는 치료용 약물을 체내 필요한 곳에 정확히 전달하는 것이 소형 로봇의 과제가 될 것이다. 금속 휴머노이드 로봇이나 생체를 모방한 로봇이 아니라 눈에 보이지 않을 정도로 작은 거품과 같은 구체가 될 것이다. 체내 실핏줄을 따라 이동해야 할 것이기 때문이다. 이러한 로봇의 개발은 까다롭다. 위산과 같은 체액으로부터 생존해야 하고 외부에서 제어가 가능해야 한다. 그래야 정확하게 목표 부위로 향할 수 있다. 또 목표에 도달했을 때만 치료제를 방출해야 하며, 그 후에는 인체에 해를 끼치지 않고 신체 내에서 흡수되어야 한다. 이런 모든 요건을 충족하는 마이크로 로봇이 칼텍(Caltech) 연구팀에 의해 개발되었다고 칼텍이 공식 홈페이지를 통해 밝혔다. 연구팀은 로봇을 사용해 쥐의 방광에 발생한 종양의 크기를 줄이는 치료제를 성공적으로 전달했다. 관련 논문은 사이언스 로보틱스(Science Robotics) 저널에 게재됐다. 연구팀이 개발한 로봇은 '생체흡수성 음향 마이크로 로봇(BAM)'이라고 명명됐다. 연구팀의 레이 가오 박사는 "약물을 신체에 주입하면 신체 모든 곳으로 확산된다. 우리가 개발한 마이크로 로봇은 종양 등 치료 대상 부위로 직접 안내해 통제되고 효율적인 방식으로 약물을 방출할 수 있다"고 말했다. 마이크로 또는 나노 로봇 개념은 새로운 것은 아니다. 전문가들은 지난 20년 동안 마이크로 로봇을 개발해 왔다. 그러나 혈액, 소변 또는 타액과 같은 복합적인 생체 유체에서 로봇을 정밀하게 움직이는 것은 매우 어렵기 때문에 생물 대상 적용은 제한적이었다. 특히 생체적합성 및 생체흡수성으로 신체에 독성 물질을 남기지 않아야 하는데, 이 역시 난제였다. 칼텍에서 개발한 마이크로 로봇은 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트라는 하이드로겔로 만들어진 미세한 구체다. 하이드로겔은 액체 또는 수지 형태로 시작해 내부에 있는 폴리머 네트워크가 굳어지면 고체가 되는 재료이다. 이러한 특성으로 하이드로겔은 다량의 액체를 유지할 수 있고, 많은 하이드로겔이 생체적합성을 갖는다. 또한 적층 제조 방법을 통해 구체의 외부에 치료용 약물을 탑재, 신체 내 목표 부위로 운반할 수 있다. 하이드로겔 레시피를 만들기 위해 연구팀의 일원이었던 줄리아 그리어는 '2광자 중합(TPP) 리소그래피'라는 기술을 활용, 3D 프린팅을 연상시키는 방식으로 복잡한 형태의 구조를 층층이 쌓아 올려 완성했다. 이 기술은 적외선 레이저 펄스를 사용해 특정 패턴에 따라 매우 정밀한 방식으로 감광성 폴리머를 가교시키는 기술이다. 그리어 팀은 직경 30마이크론의 미세 구조를 인쇄하는 데 성공했다. 이는 사람의 머리카락 직경과 비슷하다. 최종적으로 마이크로 로봇은 구체의 바깥쪽 내부에 자성 나노 입자와 치료 약물을 넣었다. 자성 나노 입자는 외부에서의 통제를 위한 것으로, 외부 자기장을 사용해 로봇을 원하는 위치로 안내할 수 있게 한다. 로봇이 목표 부위에 도달하면 그 자리에 머무르고 약물을 주입하게 된다. 연구팀은 마이크로 로봇의 외부를 친수성으로 설계해 구형 로봇이 신체를 통과할 때 뭉치지 않도록 했다. 그러나 마이크로 로봇의 내부는 기포를 가두어야 하기 때문에 친수성이어서는 안 된다. 그렇지 않으면 기포는 쉽게 붕괴되거나 용해된다. 가두어진 기포는 로봇을 이동시키고 실시간 이미징으로 추적하기 위해 중요하다. 외부는 친수성이고 내부는 소수성, 즉 물에 대한 저항성을 모두 갖춘 하이브리드 마이크로 로봇을 만들기 위해 연구팀은 2단계 화학적 변형을 고안했다. 먼저, 하이드로겔에 긴 사슬 탄소 분자를 부착해 전체 구조를 소수성으로 만들었다. 그런 다음 산소 플라즈마 에칭 기술을 사용해 외부의 긴 사슬 탄소 구조 일부를 제거함으로써 외부는 친수성으로, 내부는 소수성으로 남겼다. 이것이 이번 연구 프로젝트의 핵심 혁신이었다. 가오는 "내부는 소수성이고 외부는 친수성인 비대칭 표면 변형을 통해 소변이나 혈청과 같은 생체 유체에 장시간 기포를 가둘 수 있게 됐다“고 설명했다. 구형 마이크로 로봇 안에 있는 기포는 초음파 영상 대조제 역할을 한다. 기포를 통해 생체 내에서 움직이는 로봇을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 연구팀은 마이크로 로봇이 목표 지점으로 이동하는 것을 추적하는 방법도 개발했다. 연구의 마지막 단계는 방광 부위에 종양이 있는 쥐에 대한 테스트였다. 연구팀은 21일 동안 마이크로 로봇을 통해 네 차례 치료제를 전달했다. 그 결과 로봇이 전달하지 않은 치료제보다 종양을 줄이는 데 더 효과적이라는 사실이 규명됐다. 연구팀은 이번 개발 결과는 환자에 대한 약물 전달 및 정밀 수술을 위한 매우 유망한 플랫폼이 될 것이라고 자평하고 사람에 대한 임상 실험을 거쳐 상용화가 필요하다고 주장했다.
- IT/바이오
2024-12-17 09:20:00
[기후의 역습(101)] 아마존의 '끓는 강' 보일링 리버, 가뭄 등 심각한 위협

아마존의 보일링 강의 수온이 점점 뜨거워지면서 식물에 악영향을 미치는 것으로 나타났다. 샤나이팀피슈카 또는 라 봄바라고도 불리는 보일링 강(Boiling River)은 이름 그대로 거대한 증기를 뿜는 '끓는 강'으로, 페루 동부와 중부를 흐르며 거대한 아마존 강으로 연결된다. 이 지역은 1930년대 석유 매장지를 찾으려는 화석연료 회사들이 샅샅이 탐사했지만, 보일링 강의 비밀은 과학자들이 지금에 와서야 자세히 밝히고 있다. 그 결과 보일링 강은 지하 깊은 곳의 지열원에 의해 가열된다는 것을 확인했다. 스위스 로잔 연방기술연구소(EPFL)의 식물 생태학 연구원 앨리사 쿨버그 박사는 2022년 미국 마이애미 대학교 라일리 포티에 연구원 및 페루의 연구진과 함께 이곳을 처음 방문했다. 연구진은 정글을 탐험하면서 보일링 강 주변 식물에 대한 탐사를 진행했고 최근 연구 보고서를 발표했으며 BBC가 이를 요약해 전했다. 탐사 결과 보일링 강을 따라 눈에 띄는 변화가 관찰됐다. 포티에에 따르면 숲은 큰 나무가 많지 않은 상태에서 무질서했으며 더 건조해졌고 잎은 더 바삭바삭 말랐다. 이는 기후 변화가 아마존을 어떻게 변화시킬 수 있는지를 보여주는 증거다. 지구 온난화로 인해 평균 기온이 높아졌기 때문에 일어난 결과라는 것이다. 보일링 강은 기후 변화에 기인한 밝지 않은 미래를 엿볼 수 있는 일종의 자연 실험이었다. 최근 발표된 연구 논문에서 포티에와 쿨버그 연구진은 강 구간을 따라 배치된 13개의 온도 측정 장치를 사용, 보일링 강 근처의 1년치 기온 판독값을 추적했다. 연평균 기온은 시원한 지역에서 섭씨 24~25도, 가장 따뜻한 지역에서 섭씨 28~29도로 다양하게 나타났다. 강을 따라 가장 더운 몇몇 지역에서 기록된 최고 기온은 섭씨 45도에 가까웠다. 팀은 강줄기를 따라 기온의 차이와 함께 어떤 식물 종이 존재하는지도 분석했다. 기온과 서식 식물 종은 중요한 상관관계를 갖고 있었다. 강이 뜨거운 곳에서는 식물의 밀도가 낮았고, 일부 종은 전혀 발견되지 않았다. 강의 하층에는 식물이 훨씬 적었다. 매우 찌는 습한 날씨에도 불구하고 초목은 훨씬 더 건조했다. 지구 온난화로 이 지역이 더 뜨거워지면 이런 현상이 가속돼 식물 생태계에 치명적인 영향을 미칠 것이라는 분석이다. 예컨대 최대 50m 높이까지 자랄 수 있는 큰 상록수는 강의 가장 뜨거운 부근에서 생존의 어려움을 겪었다. 전반적으로 더위는 생물 다양성에 부정적인 영향을 미치는 것으로 보였다. 고온에 내성이 강한 식물 종은 당연히 뜨거운 지역에서 더 흔하게 나타났는데, 이 지역에서는 매우 짧은 거리 안에서도 그런 현상이 나타나는 특이한 양태를 보였다. 연구 지역의 전체 길이는 2km를 넘지 않았는데, 온도가 일정 지점에 도달하자마자 식물은 거의 즉시 반응하는 것으로 나타났다. 기후 변화로 인한 이런 결과는 토착민에게 약영향을 끼칠 수 있다는 점에서 우려된다는 지적이다. 아마존의 원주민 집단은 이미 홍수와 가뭄 등 심각한 기상 위협에 직면해 있으며, 기후 변화로 인해 악화되고 있다. 브리스톨 대학교의 로돌포 노브레가 교수는 아마존의 더 높은 온도는 그곳에 서식하는 많은 식물의 기능 자체를 위협할 수 있다면서 보일링 강이 이를 완벽하게 보여준다고 강조했다. 노브레가는 "물이 있어도 기온이 상승하면 식물의 광합성 능력이 감소한다. 식물은 주변에 물이 있어도 기온 때문에 스트레스를 받는다"고 지적했다. 보일링 강의 기온 상승이 생물 다양성과 식물 성장에 어떤 영향을 미칠 수 있는지는 암시하지만, 거대한 아마존의 규모를 감안하면 이는 열대 우림의 미래를 정확히 반영하지는 않을 수 있다. 아마존 강은 브라질, 페루, 볼리비아, 콜롬비아, 해외 프랑스 영토인 프랑스령 기아나를 포함한 9개국에 걸쳐 흐르며 총 유역 면적은 670만㎢를 넘는다. 2023년에 발표된 글로벌 전환점에 대한 보고서는 아마존 열대 우림이 곧 정글보다는 사바나에 가까운 훨씬 더 건조한 곳으로 변할 위험이 있다고 지적했다. 보일링 강에 대한 연구는 아마존이 마주한 새로운 환경에서 어떤 식물 종이 생존할 가능성이 가장 높은지를 추론할 수 있다. 특정 식물이 보일링 강의 극한 환경에 대처할 수 있다면, 넓은 열대 우림의 어느 지역을 보호할 수 있는지를 결정하는 데 도움이 된다. 회복력이 강한 식물 종으로 구성된 숲에서 미세 기후를 유지하는 것도 가능하다. 연구팀은 아마존을 보호하는 것은 숲 자체를 넘어 인류를 보호하는 최고의 방법이라고 지적했다. 열대 우림이 사라지는 치명적인 임계점에 도달하면 전 세계가 피해를 입게 된다. 숲이 없어지면 많은 탄소가 대기로 올라가 기후에 영향을 미치고 이는 지역적인 문제를 넘어 전 세계를 위협한다. 연구팀은 보일링 강의 변화는 단순히 미래를 엿보는 것이 아니라 일종의 경고라고 강조했다.
- ESGC
2024-12-13 14:15:00
[기후의 역습(100)] 해외여행 증가로 누적 탄소 발생량 급증

여행 산업에서의 누적적인 탄소 발생이 전에 없던 속도로 증가하고 있는 것으로 나타났다. 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 발표된 논문에 따르면 지난 10년 동안 해외 여행에 대한 수요가 증가하면서 매년 이산화탄소 배출량이 증가하고 있다고 네이처 온라인판이 전했다. 분석은 호주 퀸즐랜드 대학교의 야옌 쑨 교수팀이 수행했다. 연구에 따르면 해외 관광으로 인한 온실가스 배출량이 매년 3.5%씩 증가하고 있으며, 이는 전체 경제 성장의 약 2배에 달하는 속도다. 관광 배출량이 가장 높은 상위 20개국에서는 관광업이 최대 5%까지 매우 빠른 속도로 성장하고 있다. 이로 인해 해당 지역에서 더 많은 방문객에게 서비스를 제공하기 위해 더 많은 에너지를 소비하고 있다고 연구진은 말했다. 1인당 관광 배출량에도 불균형이 존재하는데, 미국, 중국, 인도를 포함해 탄소를 가장 많이 배출하는 20개국이 총 탄소 누적 발생량의 4분의 3을 차지했다. 탄소 집약적인 항공 등 교통수단 항공 및 지상 여행을 포함한 교통수단은 탄소 집약적이라는 특성으로 인해 탄소 배출량이 특히 많았다. 또한 기술 효율성의 느린 향상도 글로벌 관광으로 인한 탄소 배출량 증가에 큰 영향을 미쳤다. 2020년부터 시작된 코로나19 대유행으로 인해 2년 여 동안 해외 여행이 사실상 중단되었지만, 코로나19 유행과 위험도가 낮아지면서 관광이 맹렬히 회복됐고 여행 산업은 더욱 빠르게 성장했다. 연구팀은 코로나19 대유행 동안 여행이 60% 감소했지만, 2023년부터 활발해지기 시작해 2024년 말까지는 완전히 회복될 것으로 예상된다고 덧붙였다. 지난달 지구와 환경 커뮤니케이션(Communications Earth & Environment) 저널에 게재된 다른 논문에서는 최근 몇 년 동안 개인 항공기의 이산화탄소 배출량이 큰 폭으로 증가했다고 밝혔다. 등록된 2만 5993대의 비즈니스 제트기 유형 개인 항공기가 운항한 1865만 5789차의 개인 항공편 비행 추적 데이터 분석에 따르면, 2019~2023년 사이 개인 항공으로 인한 연간 이산화탄소 배출량은 46% 증가했다. 논문은 개인 항공기를 정기적으로 이용하는 일부 개인은 일반 개인보다 1년에 거의 500배 더 많은 이산화탄소를 배출했다고 밝혔다. 국제 행사 전후해서 탄소 배출량 급증 연구는 특정 국제 행사를 전후해 상당한 탄소 배출 피크(최고점)가 있었다고 지적했다. 2023년 두바이에서 개최된 유엔 기후 변화 회의인 COP28(유엔 기후변화협약 당사국 총회)은 644대의 개인 항공편 운행을 유발했고, 기후 변화를 억제하자는 논의에도 불구하고 4800톤의 이산화탄소를 배출했다. 아랍에미리트에서 개최된 2022년 FIFA 월드컵은 1846대의 개인 항공편 이동이 있었고, 이는 약 1만 4700톤의 이산화탄소를 배출한 것으로 추정된다. 개인 항공은 전체 항공 배출량의 약 7.9%를 차지한다. 쑨 교수팀이 2018년 실시한 연구에 따르면 관광은 전 세계 온실가스 배출량의 약 8%를 차지했다. 그 수치는 현재 크게 높아졌을 것이라는 추정이다. 탄소 제로 측면에서 관광 산업은 그다지 뚜렷한 진전을 이루지 못했다는 것이다. 연구진은 관광 부문을 글로벌 기후 목표에 맞추기 위해서는 효과적인 정책 시행이 시급하다고 강조했다. 국가 차원에서 관광 배출을 모니터링해야 한다는 것이다. 현재 뉴질랜드와 덴마크 정도만 이를 수행하고 있다. 관광은 세계에서 가장 큰 경제 부문 중 하나다. 사람들은 여행할 때 교통, 음식, 숙박 및 쇼핑을 수반하기 때문이다. 세계 여행 및 관광 협회에 따르면 글로벌 관광 산업은 2023년 약 10조 달러로 추산된다.
- ESGC
2024-12-12 14:21:00
[우주의 속삭임(86)] 우주 팽창 속도, 표준 우주론에 의문 제기⋯제임스웹 망원경, 허블 망원경 측정값 검증

우주가 천문학자들의 예상보다 빠르게 확장되고 있는 것으로 나타나 우주론 연구에 새로운 국면을 예고했다. 미국 항공우주국(나사·NASA)의 제임스 웹 우주 망원경은 우주의 팽창 속도가 예상보다 8% 빠르다는 것을 확인했다. 우주는 마치 오븐 속에서 머핀을 굽는 것처럼 확장된다는 것이다. 즉, 빵 반죽이나 머핀 반죽을 넣어 오븐에 구으면 빵이나 머핀이 커지는 것처럼 우주가 팽창된다는 것. 이때 머핀 속의 건포도나 블루베리는 오븐 속에서 머핀 반죽이 부풀어 오르면서 서로 멀어진다. 제임스 웹 망원경의 최신 관측 결과는 우주의 팽창 속도에 대한 기존 이론에 의문을 제기했다. 이는 단순한 측정 오류가 아닌, 우주 자체의 미지의 특징이 현재의 팽창 속도를 설명할 수 있음을 시사한다. 우주론적 난제 '허블 텐션' 심화 제임스 웹이 수집한 2년간의 데이터는 허블 우주 망원경이 이전에 발견한 우주의 팽창 속도가 천체물리학자들이 우주의 초기 조건과 수십억 년에 걸친 진화에 대해 알고 있는 이론에 근거해 예상했던 것보다 8% 빠르다는 것을 입증했다. 이 불일치를 '허블 텐션'이라고 한다. 허블 텐션은 현재까지 최고 우주 모델로도 설명되지 않은 난제로 남아 있다. 이번 연구는 허블 우주 망원경의 측정값을 검증하며, 우주의 팽창 속도를 나타내는 허블 상수 측정에서 나타나는 불일치, 즉 '허블 텐션'을 해결하기 위한 중요한 단서를 제공한다고 스페이스닷컴, PHYS, KSL.닷컴 등 다수 외신이 전했다. 우주 가속 팽창을 공동 발견한 공로로 2011년 노벨상 수상자이자 이번 연구의 주요 저자인 존스 홉킨스 대학교의 애덤 리스 교수는 "관측된 우주 팽장 속도와 표준 모델의 예측 사이의 불일치는 우리의 우주에 대한 이해가 불전할 수 있음을 시사한다"며 "두 개의 NASA 주력 망원경이 서로의 발견을 확인하는 현 상황에서, 우리는 이 문제를 매우 심각하게 받아들여야 한다. 이는 도전이지만 동시에 우리 우주에 대해 더 많이 배울 수 있는 놀라운 기회이기도 하다"라고 말했다. 이번 연구는 천체물리학 저널(Astrophysical Journal)에 게재됐으며, 리스 교수의 노벨상 수상 업적인 '암흑 에너지'에 의한 우주 가속 팽창 이론을 기반으로 한다. 암흑 에너지는 별과 은하 사이의 광활한 공간에 스며들어 우주의 팽창을 가속화시키는 미지의 에너지다. 우주의 약 27%를 차지한다고 생각되는 '암흑 물질'은 눈에 보이지 않지만 일반 물질(별, 행성, 달, 지구상의 모든 물질)에 미치는 중력 효과를 바탕으로 그 존재가 추정되는 가설적 물질의 한 형태다. 지구상의 모든 물질은 우주의 약 5%를 차지한다. 우주의 약 69%를 차지하는 것으로 추정되는 '암흑 에너지'는 우주의 광대한 공간에 스며들어 중력을 상쇄하고 우주의 가속 팽창을 주도하는 에너지의 한 형태라고 가정된다. 우주가 정적이지 않고 확장되거나 수축될 수 있다는 이론은 1922년 물리학자 알렉산더 프리드먼이 처음 발표했다. 그는 우주가 확장되고 있다는 것을 수학적으로 확인했다. 우주의 확장 속도를 더 깊이 들여다 본 사람은 에드윈 허블이었다. 허블은 1929년 우주 전체가 확장되고 있으며 확장 속도가 증가하고 있다는 것을 확인한 유명한 논문을 발표했다. 수수께끼의 '허블 상수' 연구팀은 웹 망원경이 우주에서 보낸 첫 2년 동안 수집한 방대한 데이터를 활용하여 허블 망원경의 허블 상수 측정값을 검증했다. 초신성을 포함하는 거리를 정하는 세 가지 방법을 사용했으며, 특히 허블 망원경으로 측정하여 가장 정확한 '국부적' 허블 상수 값을 제공하는 것으로 알려진 거리에 초점을 맞추었다. 두 망원경의 관측 결과는 매우 유사하게 일치해 허블 망원경의 측정값이 정확함을 보여줬으며, 허블 텐션을 허블 망원경의 오류로 돌릴 만큼 큰 오차가 없음을 확인했다. 그러나 허블 상수는 여전히 수수께끼로 남아 있다. 망원경 관측을 기반으로 한 현재 우주의 측정값은 우주 마이크로파 배경 복사 데이터를 사용하여 보정된 표준 우주론 모델의 예측 값보다 높기 때문이다. 표준 우주론 모델에 따르면 허블 상수의 값은 약 67~68km/Mpc(메가파섹, 은하의 거리 단위)이어야 한다. 반면, 허블과 웹 망원경 데이터 기반 측정값은 일반적으로 70~76km/Mpc의 더 높은 값을 나타냈다. 평균값은 73km/s/Mpc다. 이러한 불일치는 측정 또는 관측 기술의 오류로 설명하기에는 너무 큰 차이이기 때문에 10년 이상 우주론자들을 혼란스럽게 했다. 메가파섹(Mpc)은 326만 광년에 해당하는 엄청난 거리를 말한다. 1광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리로 5.9조마일이다. 웹 망원경의 새로운 데이터가 허블 망원경 측정의 유의미한 편향을 배제함에 따라, 허블 텐션은 아직 밝혀지지 않은 미지의 요인이나 우주론자들의 물리학적 이해의 틈에서 비롯될 수 있다고 연구팀은 보고했다. 존스 홉킨스 대학교에서 이 연구를 진행한 대학원생 사양 리는 "웹 망원경 데이터는 처음으로 고화질로 우주를 보는 것과 같으며 측정의 신호 대 잡음비를 실제로 향상시킨다"고 말했다. 우주 진화를 보여주는 허블 상수 이번 연구는 NGC 4258이라는 은하까지의 알려진 거리를 기준점으로 사용하여 허블 망원경의 전체 은하 샘플의 약 3분의 1을 다루었다. 더 작은 데이터 세트에도 불구하고 연구팀은 측정값 간의 차이를 2% 미만으로 줄이는 인상적인 정밀도를 달성했는데, 이는 허블 텐션 불일치의 약 8~9% 크기보다 훨씬 작다. 연구팀은 우주 거리 측정의 황금 표준인 세페이드 변광성 분석 외에도 동일한 은하에 걸쳐 탄소가 풍부한 별과 가장 밝은 적색 거성을 기반으로 측정값을 교차 검증했다. 세페이드 변광성은 변광성(變光星·광도가 변하는 별)의 한 유형으로 이들의 변광 주기와 절대광도 사이의 정확한 관계성으로 유명하다. 웹 망원경으로 관측된 모든 은하와 그 초신성은 허블 상수 72.6km/s/Mpc를 산출했으며, 이는 허블 망원경이 동일한 은하에서 발견한 72.8km/s/Mpc 값과 거의 동일하다. 이 연구에는 리스 교수의 SH0ES 팀(초신성, H0, 암흑 에너지 상태 방정식), 카네기-시카고 허블 프로그램, 그리고 다른 팀들의 웹 망원경 데이터 샘플이 포함됐다. 이러한 결합된 측정은 허블 망원경 세페이드 변광성을 사용하여 측정된 거리의 정확도에 대한 가장 정확한 결정을 가능하게 했다. 세페이드 변광성은 허블 상수를 결정하는 데 기본적인 역할을 한다. 세페이드 변광성들의 강도는 태양의 10³~10⁴배이다. 허블 상수는 태양계, 지구 또는 일상생활에 실질적인 영향을 미치지 않지만, 매우 큰 규모에서 우주의 진화를 보여준다. 이는 과학자들이 우주의 구조를 파악하고 빅뱅 이후 130~140억 년이 지난 현재 우주의 상태에 대한 이해를 심화하며 우주의 기본적인 측면을 계산하는 핵심 값이다. 존슨 홉킨스 대학교의 우주론자인 마크 카미온코프스키 교수는 허블 텐션을 해결하면 최근 몇 년 동안 밝혀진 표준 우주론 모델과의 다른 불일치에 대한 서로 다른 수요 관측 현상을 설명할 수 있다고 말했다. 그러나 우주의 구성과 가속 팽창의 96%를 차지하는 것으로 추정되는 미지의 구성 요소인 암흑 물질과 암흑 에너지의 본질을 완전히 설명하지는 못한다. 이번 연구에 참여하지 않은 카미온코프스키 교수는 "허블 텐션에 대한 한 가지 가능한 설명은 초기 우주에 대한 우리의 이해에 누락된 부분이 있는 경우다. 예를 들어 빅뱅 이후 우주에 예상치 못한 킥을 준 새로운 물질 성분인 초기 암흑 에너지가 존재할 수 있다"고 말했다. 그는 "그리고 재미있는 암흑 물질 특성, 이국적인 입자, 변화하는 전자 질량, 또는 원시 자기장과 같은 다른 아이디어들도 있다. 이론가들은 상당히 창의적일 수가 있다"고 덧붙였다.
- 포커스온
2024-12-11 11:35:00

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