대안 – 포커스온경제 통합 검색

전체기사보기
2025-05-01 (목)

검색

[신소재 신기술(10)] 쓰레기 아닌 자원! 세탁 세제로 플라스틱 용기 재활용 시대 열리다

영국에서 액체 세탁 세제로 플라스틱을 재활용하는 기술이 개발됐다. 과학 기술 전문매체 더쿨다운(TCD)은 10일(현지시간) 영국 킹스 칼리지 런던의 과학자들이 세탁 세제를 사용해 플라스틱을 분해하여 재활용할 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 보도했다. 이 연구는 일회용 플라스틱의 일반적인 유형인 폴리락틱산(PLA)에 초점을 맞췄다. 킹스 칼리지 런던의 연구원들은 극한의 열을 사용하지 않고도 PLA를 분해할 방법을 찾던 중 대부분의 세탁 세제에서 흔히 발견되는 칸디다 안타르크티카 리파제 B(Candida antarctica lipase B·CALB)라는 효소를 발견하고 이를 변형해서 이온성 액체에 용해시켰다. 연구팀은 CALB 용액에 플라스틱 컵을 담근 후 24시간이 지나면 플라스틱이 완전히 녹는 것을 확인했다. 이 연구 결과는 과학 저널 셀 물리 과학 보고서(Cell Reports Physical Science)에 게재됐다. 폴리락틱산(Polylactic Acid, PLA)은 옥수수 전분과 사탕수수와 같은 식물성 자원에서 추출한 락틱산을 중합하여 만들어지는 가장 일반적인 상업용 생분해성 플라스틱이다. 그러나 일단 플라스틱으로 바뀌면 생분해되지 않고 매립지를 막거나 바다에 버려지게 된다. PLA는 석유 기반 플라스틱과 달리 식물로부터 얻어지므로 재생 가능한 자원을 사용하며, 사용 후에는 자연 조건 하에서 미생물에 의해 분해되어 이산화탄소와 물로 환원되는 특성을 갖는다. 이로 인해 환경 친화적인 대안으로 주목받으며, 일회용품, 포장재, 섬유, 의료 분야 등 다양한 용도로 사용돼 왔다. 하지만, PLA의 분해 속도는 환경 조건(온도, 습도, 미생물의 존재)에 따라 크게 달라질 수 있다. PLA는 산업적 규모의 퇴비화 시설에서는 빠르게 분해되지만, 자연 상태에서는 분해되는 데 수년이 걸릴 수 있다. 또한, PLA의 생산 과정에서 사용되는 식물 자원이 식량으로 사용될 수 있는 농작물을 사용한다는 점에서 지속 가능성에 대한 논쟁이 뜨거웠다. 연구팀은 "환경에 플라스틱 쓰레기가 쌓이는 것은 생태학적 재앙이며, 이를 해결하기 위해 다양한 접근 방식이 필요하다"고 설명했다. 인류세(Anthropocene)에 따르면 연구팀 중 한 명인 알렉스 브로건 화학과 교수는 "폴리락틱산은 제대로 재활용할 방법이 없기 때문에 선택했다"고 말했다. 브로건 교수는 "우리의 (기술) 개발로 90°C에서 40시간 이내에 플라스틱을 구성 요소로 전환할 수 있게 되었다"고 설명했다. 다음 연구 단계는 CALB 용액에 용해된 플라스틱을 재활용하기 위해 용도를 변경하는 방법을 알아내는 것이다. 브로건 교수는 "현재 엔지니어들과 협력하여 파쇄와 같은 보다 정밀한 전처리를 통해 이 공정을 개선하여 더 큰 규모로 작업할 수 있는 방법을 모색하고 있다"고 말했다. 그는 이어 "우리가 보여줘야 할 주요 개선 사항은 분해된 플라스틱으로 실제로 플라스틱을 다시 만들 수 있다는 점이며, 이를 통해 순환 고리를 끊는 것"이라고 강조했다.
- 포커스온
2024-03-11 11:25:00
[퓨처 Eyes(26)] 소형 원자로 건설 혁명, 획기적인 전자빔 용접으로 1년 공정 하루로 단축

소형 모듈 원자로(SMR) 건설에서 1년 걸리는 공정을 하루 만에 끝낼 수 있는 획기적인 전자빔 용접 기술이 개발됐다. 영국 대형 제조회사 셰필드 포지마스터스(Sheffield Forgemasters)는 풀사이즈 소형 모듈형 원자로(SMR) 용기를 일반적인 공정 기간인 12개월이 아닌 단 24시간 만에 용접에 성공하면서 소형 원자로 건설 시장이 급변하고 있다. 이 획기적인 기술은 소형 원자로 보급에 엄청난 파급력을 가져올 것으로 예상된다. 소형 원자로(Small Modular Reactor, SMR·소형 모듈 원전)는 그 이름처럼 작은 크기의 원자로를 의미하며, 경제성, 유연성, 안전성, 확장성 등의 장점을 지닌다. 특히, 최근 급격한 기후 변화의 위협으로 탄소 배출을 최소화하는 에너지원에 대한 수요가 급증하면서 미래의 주요 전력 공급 수단으로 주목받고 있다. 소형 원자로는 기존 대규모 토목 프로젝트 형태의 원자력 발전소 건설 방식을 공장 생산 방식으로 전환해 원자력 산업에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 모듈형 원자로는 표준화된 설계로 대량 생산이 가능하며, 지역 수요에 맞게 필요한 수만큼 설치할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 기존 원자로와 달리 엄청나게 비싼 건물이 필요하지 않아 경제성이 높다. 소형 원자로는 원자력 연료 재사용 기술을 통해 연료 수명을 연장하고 방사성 폐기물 발생량을 감소시킨다. 이는 지속 가능한 에너지 공급을 위한 중요한 기술로 평가된다. 또한, 초기 투자 비용이 상대적으로 적기 때문에 소규모 전력 시장과 개발도상국에서도 원자력 발전 도입이 용이해진다. 소형 원자로는 크기와 디자인의 유연성을 바탕으로 외딴 지역, 도시 인근, 심지어 산업 시설 내부에도 설치가 가능하다. 대부분의 부품은 공장에서 사전 제작되어 현장 설치 과정을 빠르고 효율적으로 진행할 수 있다. 필요에 따라 여러 개의 소형 원자로를 한 지역에 설치해 발전 용량을 조절할 수 있어, 전력 수요 변동에 유연하게 대응하고 안정적인 전력 공급을 가능하게 한다. 소형 원자로는 앞서 언급된 장점들로 인해 투자자들에게 상업적으로 매력적인 대안으로 떠오르고 있다. 특히, 전통적인 대형 원자로에 비해 빠른 수익 회수가 가능하다는 점에서 투자 가치가 높게 평가된다. 혁신적인 국소 전자빔 용접(LEBW) 기술 모든 규모의 원자로 건설에서 발생하는 주요 과제는 원자로 노심을 담는 용기를 용접하여 외부 환경과 격리하는 것이다. 기존 용접 기술은 이 작업에 1년 이상 소요되었지만, 셰필드 포지마스터스는 국소 전자빔 용접(LEBW) 기술을 통해 하루 만에 완료하는 획기적인 결과를 달성했다. 국소 전자빔 용접은 국소 진공 상태에서 고출력 전자총을 사용해 고에너지 밀도 융합 공정을 통해 두 개의 금속 조각을 용접하는 혁신적인 기술이다. 기존 용접 방식에 비해 작업 효율을 95% 향상시키고, 깊은 침투와 높은 깊이 대 너비 비율을 구현할 수 있다. 셰필드 포지마스터스는 지난 2월 20일 국소 전자빔 용접 기술을 이용해 직경 3미터, 두께 200밀리미터(8인치)의 벽을 결함 없이 저렴하게 용접하는데 성공했다고 밝혔다. 또한, 혁신적인 슬로핑 인 및 아웃 기술을 통해 용접 시작과 마무리 과정을 개선했다. '슬로핑 인(Sloping In)'은 원자로 용기 내부의 핵연료봉을 용기 벽면에서 중심부로 향해 경사지게 배치하는 방식이다. 핵연료봉 간 간격을 넓히고 중심부 밀도를 높여 핵연료 활용도를 극대화하고, 냉각재 흐름 개선으로 냉각 효율을 높여 과열 위험을 낮춘다. 핵출력 증가 또한 가능하다. '슬로핑 아웃(Sloping Out)'은 '슬로핑 인'과 반대로 핵연료봉을 배치하는 방식이다. 핵연료봉 간 간격 확대로 냉각 효율을 높이고 핵연료봉 밀도 감소로 핵출력을 조절하여 안전성을 강화한다. 또한, 용기 내부 공간 확보에도 유리하다. 셰필드 포지마스터스의 수석 개발 엔지니어이자 프로젝트 책임자인 마이클 블랙모어는 "이 기술이 원자력 산업에 미치는 영향은 기념비적이며, 잠재적으로 고비용의 용접 공정을 없앨 수 있다"고 강조했다. 블랙모어는 "LEBW 기술은 용접 접합부가 모재(parent material, 원물질)를 완벽하게 복제하기 때문에 용접 검사의 필요성을 줄일 수 있다는 점에서 획기적이다. 또한 영국과 전 세계 SMR 원자로의 상용화 속도를 크게 높일 수 있다"고 설명했다. 세계 최초로 성공적인 전자빔 용접 시연을 완료한 셰필드 포지마스터스는 수십 년 동안 정체되었던 영국 원자력 산업에 새로운 활력을 불어넣을 것으로 기대된다. 이 기술은 앞으로 핵잠수함용 원자로, 시범 발전소, 핵연료 처리 분야뿐만 아니라 SMR 원자로 건설에도 적용될 수 있다. 영국 정부는 이제 롤스로이스가 건설할 모듈형 원자로 15기를 포함한 새로운 원전 건설 계획을 통해 원자력 르네상스를 이끌 계획이다. 셰필드 포지마스터스의 혁신적인 전자빔 용접 기술은 이러한 계획의 성공적인 실행에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 한국 소형원자로 건설 현황 원전 강국인 한국도 세계적인 추세인 소형 모듈 원전 건설을 주도하고 있다. 우리나라 원전 산업의 중심지인 경상남도는 지난 2월 28일 정부의 원전 산업 집중 육성 방침에 발맞춰 핵심 전략을 담은 '경상남도 원전 산업 육성 방안'을 발표했다. 이에 앞서 2월 22일 윤석열 대통령은 경남도청에서 열린 '다시 뛰는 원전산업, 활력 넘치는 창원·경남'이라는 주제의 14번째 민생토론회에 참석했다. 이 자리에서 정부는 원전 생태계 완전 복원, 소형 모듈 원자로(SMR) 독자기술 개발, 경남도·창원시를 글로벌 SMR 클러스터로 육성한다는 구체적인 계획을 공개했다. 경상남도는 정부의 정책 방향에 적극적으로 호응하며, 정부 지원과 별도로 지역 원전 기업에 대한 경영 및 시설 자금 중심의 금융 지원을 강화하겠다는 방침을 밝혔다. 이는 지역 원전 산업의 경쟁력 강화와 지속가능한 성장을 위한 중요한 발걸음이 될 것이다. 경상남도는 SMR 제조 기술, 신형로 설계, 친환경 원전 해체 기술 등 6개 원전 기술을 조세 특례 제한법에 명시된 '국가 전략 기술'로 지정해 달라고 정부에 건의할 예정이다. 또한 경상남도는 SMR 혁신 제작 기술 정부 공모 사업에 지역 업체 참여를 추진하는 등 SMR 독자 기술 확보를 위해 적극적인 노력을 기울일 계획이다. 이를 통해 지역 기업의 경쟁력 강화와 SMR 산업 발전을 동시에 도모할 수 있을 것으로 보인다. 아울러 경상남도는 창원 방위·원자력 융합 국가 산업 단지 조속 추진, 원자력 산업 종합 지원 센터 신설, 원자력 연구원 분원 및 글로벌 SMR R&D 센터 유치 등을 통해 글로벌 SMR 클러스터로 발돋움할 수 있는 구체적인 청사진을 제시했다. 경상남도는 창원시를 중심으로 세계 유일하게 원자력 발전소 주기기 일괄 생산이 가능한 창원 국가 산업 단지 내 두산 에너빌리티를 비롯해 300여 개 협력 업체가 자리잡고 있다. 원자력 발전소 주기기는 원자로, 증기발생기, 터빈, 발전기, 냉각 시스템 등 원자력 발전의 핵심 과정에서 주요한 역할을 하는 장치들을 말한다. 걍상남도는 이러한 유리한 조건을 바탕으로 차세대 원전의 글로벌 제조 거점으로 도약할 수 있는 잠재력을 갖추고 있다. 류명현 경남도 산업국장은 "대통령이 참석한 경남 민생 토론회의 핵심은 경남도·창원을 글로벌 SMR 클러스터로 육성한다는 것이었다"며 "정부 정책에 맞춰 경남이 차세대 원전 글로벌 제조 거점이 되도록 노력하겠다"라고 밝혔다.
- 포커스온
2024-03-07 13:05:00
[퓨처 Eyes(25)] 지구 저궤도에 야구 공 크기 물체 3만 개 떠다닌다⋯우주 쓰레기, 인류 미래 위협

지구 상공에 위성을 포함해 약 3만 개의 물체가 돌고 있는 것으로 나타났다. 천문학자들은 스푸트니크 발사 이후 약 70년이 지난 현재 수많은 기계가 우주를 날아다니면서, 이들 공해 물질로 인해 지상 망원경으로 다른 은하계를 연구하는 것이 불가능해질까 우려하고 있다. CNN은 지난 21일 더 큰 문제는 우주 쓰레기라며 야구공 크기 이상의 약 3만 개의 물체가 지구 상공 수백 마일에 걸쳐 총알의 10배 속도로 날아다니고 있다고 전했다. 1957년 10월 4일, 러시아 스푸트니크(Sputnik) 1호 인공위성이 로켓에 실려 우주를 향해 날아갔다. 무게 약 83㎏의 금속구 형태의 스푸트니크 1호는 타원형의 지구 제궤도로 발사한 세계 최초의 인공위성이었다. 당시 미소 냉전 시대에 쏘아 올린 이 위성은 이후 인류의 우주시대와 우주경쟁의 방아쇠를 당겼다. 미 국립해양대기국(NOAA)은 최근 최초로 고공 항공기로 성층권 시료를 채취해 새로운 과학적 사실을 발견했다. 이에 따르면 영리적인 우주 경쟁은 측정 가능한 방식으로 하늘을 변화시키고 있으며 오존층과 지구 기후에 잠재적으로 해로운 결과를 초래할 수 있다. NOAA 화학 과학 연구소의 연구 물리학자인 토리 손베리(Troy Thornberry)는 지구 저궤도를 돌고 있는 우주 쓰레기를 포함한 물체에 대해 "우리는 인간 우주 교통의 지문을 성층권 에어로졸에서 볼 수 있다"고 말했다. 그는 "우리는 이전에는 없었던 많은 물질을 성층권에 추가하는 것을 고려하고 있으며, 우리가 우주에 넣는 물질의 순수 질량도 고려하고 있다"고 덧붙였다. 연구에 따르면 현재 상층 대기의 입자 중 10%는 궤도를 벗어나고 불타는 로켓이나 위성에서 나온 금속 조각을 포함하고 있다. 보고서는 인류가 위성에서 내려오는 정보에 점점 더 의존하게 되면서 향후 수십 년 동안 인공 쓰레기가 성층권 에어로졸의 50%를 차지하게 될 것이라고 예측했다. 우주 탐사선, 새로운 화석 연료 배출물 추가 이러한 변화가 오존층에 어떤 영향을 미칠지는 불확실하지만 이미 위기에 처한 기후 시스템에 대한 영향은 복잡하다. 미 항공우주국(NASA·나사)의 스페이스 셔틀에서 사용된 고체 로켓 부스터에서 스페이스X 로켓의 연료를 케로신으로 전환한 것은 모든 로켓 발사 시 엄청난 양의 새로운 화석 연료 배출물을 추가했다. 오래된 위성들이 궤도 이탈 과정에서 연료로 인한 쓰레기 구름을 만들고 있다. NASA 관계자들은 지구를 둘러싼 우주 쓰레기를 나타내는 점들은 크기가 정확하지 않지만 "매년 혼잡 상태는 악화되고 있다"고 말했다. 과학자들은 결국 지구는 지구 고유의 가시적인 고리를 갖게 될 것이라고 이론화했다. 다른 몇몇 행성처럼 얼음과 우주 암석 조각 대신 이 고리는 우주 쓰레기로 만들어질 것이라는 경고다. 손베리는 CNN에서 "우리는 수천 개의 위성으로 구성된 별자리를 말한다. 각각 1톤 정도 무겁고 지구로 떨어질 때 운석처럼 작용한다"고 말했다. 현재 궤도 상공에 8300개 이상의 위성이 있으며 앞으로 얼마나 많은 위성이 추가될지에 대한 예측은 크게 달라진다. 300개 이상의 상업 및 정부 기관은 2030년까지 47만8000개의 위성을 발사할 계획이라고 발표했지만 이 수치는 과대추정이라는 지적이 이어지고 있다. 미국 정부 책임부는 향후 6년 동안 5만8000개의 위성이 발사될 것이라고 예측했다. 다른 분석가들은 궤도에 진입할 가능성이 있는 수치는 2만 개 보다 훨씬 적다고 추정했다. 케슬러 증후군 스푸트니크 발사 이후 미국과 구소련은 우주 탐사 경쟁을 벌였다. 미국 우주 비행사 닐 암스트롱은 1969년 7월 인류 최초로 달에 발을 디디기에 이르렀다. 1979년 NASA 과학자 도널드 케슬리(Donald Kessler)가 "인공 위성의 충돌 빈도: 쓰레기 벨트의 생성"이라는 제목의 논문을 발표하기 전까지는 거기 도달하기 위해 만들어진 궤도 쓰레기는 거의 고려되지 않았다. 궤도 쓰레기 교통 체증은 '케슬러 증후군'에 대한 두려움을 다시 불러일으켰다. 영화 '그래비티'(2013년)에서 묘사된 케슬러 증후군은 지구 궤도가 너무 혼잡해져서 결국 더 많은 쓰레기가 발생해 더 많은 충돌을 초래하고, 발사가 불가능해지는 악순환이 만들어질 것이라는 우려를 간결하게 표현한 용어다. 궤도 쓰레기 무려 1억 개 전체적으로 연필심 크기의 인공 쓰레기가 1억 개 이상 궤도를 돌고 있으며 이는 우주 사업에서 발생하는 주요 위험이다. NASA에 따르면, 최소 야구공 크기의 물체 약 2만5000개와 훨씬 더 작은 물체를 포함하면 1억 개 이상이 지구를 돌고 있다. 하늘에는 최대 총알 속도의 10배까지 이동할 수 있는 9000톤의 쓰레기가 떠다니고 있어, 로켓 및 장비 발사는 재앙적인 결과를 초래할 수 있다고 관계자들은 경고했다. 전문가들은 저궤도에서는 심지어 작은 쓰레기 조각이 시속 3만7000km 이상의 속도로 우주를 통과하여 국제 우주 정거장(ISS)의 창문을 깨뜨릴 수도 있다고 지적했다. 스페이스X는 최근 3만개의 스타링크 위성을 추가로 투입하기 위해 신청했으며, 현재 이미 5000개 이상의 대형 물체가 소유한 위성이다. 2023년 가디언 보고서에 따르면, 통제되지 않는 우주 쓰레기가 지속적으로 늘면서 천문학자들은 빛 공해로 인해 망원경으로 밤하늘을 관측하는 데 방해를 받고 새로운 발견을 하는 능력이 저하될 수 있다고 우려하고 있다. 또한, 더 많은 위성이 민감한 천문 관측 장비와 라디오 방해를 일으킬 수 있다는 우려도 있다. 론 로페즈는 CNN에 "10년 전에는 우리 창립자가 우주 쓰레기 이야기를 하다니 미쳤다고 생각했다"고 말했다. 로페즈는 '궤도 쓰레기 제거'라는 새로운 사업분야에서 시장 점유율을 경쟁하는 일본 기업 아스트로스케일(Astroscale)의 미국 지사 사장이다. 그는 "하지만 지금은 우주 지속 가능성과 쓰레기 문제에 대한 패널이나 일련의 강연 없이는 우주 컨퍼런스에 참석할 수 없다"고 전했다. 로페즈는 자신의 회사가 쓰레기 트럭, 궤도 재활용 센터 및 '우주 순환 경제'를 구축하는 데는 아직 거리가 멀다고 인정하지만, 아스트로스케일은 2022년 강력한 자석을 장착한 위성을 사용해 동일한 3년 임무에서 발사된 이동 목표물을 포착했다. 그는 "이것은 도킹 및 다른 위성과의 랑데뷰를 수행하는 데 필요한 많은 기술을 시연한 최초의 상업적으로 자금이 조달된 우주선이었다. 우리는 이들을 이동시키고, 결국에는 연료를 보급하거나, 어떤 경우에는 쓰레기 문제를 해결하기 위해 궤도를 이탈시킬 수도 있다"고 말했다. 지난 2월 18일 항공우주 회사 로켓 랩(Rocket Lab)이 뉴질랜드에서 발사한 두 번째 아스트로스케일 임무는 우주 쓰레기를 자세히 조사할 예정이다. 일본 정부와 민간 기업이 공동으로 추진하는 우주쓰레기 제거 기술 개발 프로젝트 ADRAS-J는 2009년 저궤도에 남겨진 로켓 단계의 움직임을 관찰할 계획이다. 2023년 11월 22일 발사된 ADRAS-J 위성은 2024년 2월 22일 목표 쓰레기와 성공적인 랑데뷰를 마쳤다. 아스트로스케일의 임무는 카메라와 센서를 사용하여 로켓 쓰레기를 연구하고 궤도에서 제거하는 방법을 파악하는 것이다. 일본 목조 위성 제작 한편, 올 여름 일본과 NASA 과학자들이 대부분 목재로 만든 세계 최초의 생분해 위성을 발사할 때 예정이다. 이는 스푸트니크 이후 참으로 작은 한 걸음이다. 일본의 과학자들이 우주 오염 문제에 대응하기 위해 세계에서 가장 독특한 우주선 중 하나를 개발했다. 이는 목재로 제작된 소형 위성 리그노샛(LignoSat)으로, 목련 나무를 사용해서 제작됐다. 지난 18일 야후에 따르면, 커피 머그잔 크기의 소형 리그노샛 위성은 국제 우주 정거장에서 실시된 실험에서 안정성과 균열 저항성이 뛰어난 것으로 확인됐다. 교토 대학과 스미토모 임업(Sumitomo Forestry)의 연구팀은 생분해성 재료인 목재를 사용하여 현재 금속으로 제작되는 위성에 대한 환경친화적인 대안을 모색하기 위해 이 위성을 제작했다. 교토 대학의 일본 우주 비행사이자 항공 우주 공학자인 타카오 도이(Takao Doi) 교수는 지구 대기권으로 재진입하는 위성이 연소되면서 작은 알루미나 입자를 생성하고, 이 입자들이 대기 상층부에 오랜 기간 동안 머물면서 결국 지구 환경에 영향을 미친다고 설명했다. 올해 여름, 이 목재 위성은 미국의 로켓에 실려 우주로 발사될 예정이다. 매년 약 2000개 이상의 우주선이 발사될 것으로 예상되는 가운데, 재진입 시 연소되면서 대기 상층부에 침착될 수 있는 알루미늄 사용은 곧 심각한 환경 문제를 초래할 수 있다. 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학의 과학자들이 실시한 최근 연구에 따르면, 인공위성이 재진입할 때 알루미늄이 오존층에 심각한 피해를 입힐 수 있으며, 지면으로 도달하는 햇빛의 양에도 영향을 미칠 수 있다는 우려가 제기됐다. 하지만, 리그노샛과 같은 목재로 만들어진 위성의 경우, 이러한 문제가 발생하지 않는다. 임무를 마친 후 대기권으로 재진입하며 연소될 때, 오직 생분해성 재료의 미세한 입자만을 생성한다. 한국, 포획 위성 개발 착수 한국 정부는 임무를 완수한 후 우주에서 떠도는 국내 위성들을 회수하여 지구 대기권으로 다시 진입시켜 소멸시키는 '위성 포획' 프로젝트에 착수한다. 과학기술정보통신부는 지난 27일 '우주 물체의 능동적 제어를 위한 선행 기술 개발 사업'의 온라인 설명회에서, 이 기술을 적용한 소형 위성을 개발하고 이를 2027년에 발사 예정인 누리호를 통해 실제 우주에서 테스트할 계획이라고 발표했다. 우주 물체의 능동적 제어 기술은 위성이나 소행성과 같은 우주물체에 접근해 로봇 팔이나 그물을 사용해 이들의 위치나 궤도를 조정하는 기술이다. 이 기술은 우주에서 임무를 마친 채 우주 쓰레기로 전락한 위성들을 포획하여 지구 대기권으로 안내해 소각 처리하는 데 활용될 수 있으며, 최근에는 위성에 연료를 추가로 공급하거나 수리를 진행하고, 궤도를 변경하여 임무 기간을 연장하는 등의 다양한 용도로 관심을 받고 있다. 과기정통부가 공개한 과제 제안요구서(RFP)에 따르면 이번 프로젝트의 목표는 능동적 제어 기술, 특히 위성 포획 및 지구로의 재진입 기능을 갖춘 500kg 미만의 소형 위성을 개발하여 2027년 누리호의 6차 발사 때 이를 실증하는 것이다. 이 기술은 2027년 기준으로 지구 상공 500km에 위치한 우리별 1, 2, 3호, 과학기술 위성 1호, 국내 대학들의 큐브위성 등의 우주 잔해물을 포획하여 지구 대기권으로 안내해 소멸시키는 능력을 우주에서 직접 검증하는 것을 목적으로 한다. 이 프로젝트에는 2028년까지 총 447억 원의 예산이 할당되어 있으며, 프로젝트 첫 해인 올해에는 25억 원이 투입될 예정이다. 지구, 바다, 그리고 이제는 우주에서도 오염 위기가 분명하게 드러나고 있으며, 우주 쓰레기 문제를 해결하기 위한 국제 협력이 필요한 시기다.
- 포커스온
2024-02-29 09:28:00
코발트 없는 전극 개발 성공, 전기차 배터리의 새로운 기준

현재 출시되고 있는 전기자동차(EV)는 환경적, 사회적 비용이 많이 드는 희소하고 값비싼 금속인 코발트를 사용하는 리튬 이온 배터리로 구동된다. 그런데 최근 니켈 이온으로 구현되는 코발트 없는 전극이 개발됐다. 20일(현지시간) 전자기술 매체 테크익스플로어(techxplore)는 일본과 프랑스 대학 연구팀이 전기 자동차용 코발트 프리 배터리의 새로운 지평을 열 실용적인 니켈 기반 전극 재료를 개발했다고 보도했다. 요코하마 국립대학교 나오아키 야부우치(Naoaki Yabuuchi) 박사는 "리튬 이온 배터리용 코발트가 없는 고에너지 전극 재료에 대한 절실한 필요성이 있다"고 말했다. 리튬 이온 배터리는 리튬 이온이 양극으로 충전된 전극에서 음극으로 충전된 전극으로 흐를 때 재충전된다. 대부분의 휴대용 전자제품용 리튬 이온 배터리의 양극에는 높은 안정성과 에너지 밀도를 제공하는 화합물인 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)이 포함돼 있다. 그러나 코발트 공급망은 한정적이고 문제가 많아 전기차를 포함한 대형 배터리 생산에 병목현상을 일으키고 있다. 더욱이 코발트 추출 과정은 유독성 폐기물을 발생시켜 토양, 공기, 물을 오염시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 LiCoO2와 구조가 유사한 리튬 니켈 산화물(LiNiO2)은 종종 코발트가 없는 전극 재료의 대안으로 사용된다. 하지만 이 화합물은 주요 불안정성 문제로 어려움을 겪고 있다. 특히, 높은 전압 영역에서 니켈 이온 이동과 관련된 점진적인 용량 손실이 발생한다. 니켈 이온은 부분적으로 다른 금속 이온으로 대체되어 전극의 가역성을 향상시켰다. 코발트 이온 외에도 망가니즈, 알루미늄, 마그네슘 등이 재도입되어, 이러한 조합은 '니켈 풍부 층상 재료'를 형성하여 양극 재료로 사용된다. 야부우치 교수는 "지금까지 니켈 기반 전극 재료에는 10~20%의 코발트 이온이 필요했다"며 "하지만 이는 여전히 너무 많은 양이고, 금속 치환을 통해 공정을 개선할 수 있는 방법에 대한 통일된 이해는 아직 이뤄지지 않았다"고 지적했다. 야부우치 교수와 연구팀은 이러한 지식 공백을 해결하기 위해 문제가 되는 상전이 현상을 더 깊이 연구했다. 외부 전장의 영향으로 리튬 이온이 양극으로부터 빠져나갈 때, 니켈 이온들은 리튬 층 내의 특정 위치로 이동하는데, 이 과정은 원래 가역적이지만, 지속적인 충방전을 통해 가역성이 점차 저하되면서 결국 용량이 완전히 소실된다. 이는 코발트 이온 이동에서는 나타나지 않는 현상이다. 이전 연구에 따르면 LiNiO2에 텅스텐을 첨가하는 것은 고전압 영역에서 유해한 상전이를 억제하는 효과적인 방법이라고 보고됐다. 야부우치 연구팀은 값비싼 텅스텐 이온 대신 더 가볍고 풍부한 원소인 인(phosphorous) 이온을 대체할 수 있다는 가설을 테스트했다. 연구팀은 나노크기의 인산리튬(Li3PO4)과 결합된 LiNiO2를 상세히 분석한 결과, 특정 조건에서는 리튬 층 내부의 과도한 니켈 이온이 반발성 전기 상호작용을 일으켜 니켈 이온 이동이 효과적으로 억제됨을 확인했다. 이 연구 결과를 바탕으로 리튬 층 내부에 추가적인 니켈 이온이 포함된 Li0.975Ni1.025O2(리튬 결핍 LiNiO2)이 인 첨가 없이 간단한 방법으로 합성됐다. 연구 결과 Li0.975Ni1.025O2 는 니켈 이온 이동을 효과적으로 억제하고 코발트 이온을 사용하지 않아도 안정적인 가역성을 제공할 수 있음을 보여줬다. 야부우치 교수는 "이 연구 결과는 매우 간단하고 경제적인 방법으로 고성능의 실용적인 코발트 없는 니켈 기반 전극 재료를 개발하는 새로운 방향을 제시하고 있다"며 "이 재료는 고성능 니켈 기반 전극 재료의 궁극적인 목표를 달성했다"고 주장했다. 연구팀은 앞으로 코발트를 전혀 사용하지 않는 리튬 이온 배터리 재료의 실현 가능성을 연구할 계획이다.
- 산업
2024-02-22 10:51:00
[퓨처 Eyes(24)] 숨겨진 위험, 태반에서 미세 플라스틱 발견…우리 몸은 얼마나 오염되었을까?

인체 태반 조직에서 미세 플라스틱이 발견됨에 따라 현재와 미래 세대의 건강에 대한 깊은 염려가 일고 있다. 크기가 5mm 미만인 미세 플라스틱은 주변 환경뿐만 아니라, 현재까지 검사된 인체의 거의 모든 부위에서 발견되어 충격을 주고 있다. 20일(현지시간) 어스닷컴(EARTH.com)에 따르면, 뉴멕시코 대학교 보건과학 대학의 리전트 교수인 매튜 캄펜(Matthew Campen) 박사 연구팀은 62명의 개인의 태반 샘플을 면밀하게 분석한 결과, 모든 샘플에서 미세 플라스틱이 검출되었다고 발표했다. 태반 샘플 조사 결과, 놀랍게도 모든 시료에서 미세 플라스틱이 발견됐다. 검출량은 g당 6.5~790마이크로그램에 달하며, 상당한 차이를 보였다. 캠펜 박사는 "초반에는 수치가 미미해 보일 수 있지만, 환경 내 미세 플라스틱 양의 지속적인 증가는 인체 건강에 상당한 영향을 미칠 수 있다"고 강조했다. 연구팀은 최첨단 분석 방법을 활용하여 인체 조직 내 미세 플라스틱을 정확하게 정량화했다. 검출된 플라스틱 중 가장 높은 비율을 차지한 것은 폴리에틸렌(54%)이었으며, 폴리염화비닐(PVC)과 나일론 등이 각각 10% 가량 차지했다. 연구팀은 1950년대 이후 급증한 플라스틱 사용으로 인해 엄청난 양의 플라스틱 쓰레기가 발생했으며, 이것이 미세 플라스틱으로 분해되어 생태계를 오염시키고 있다고 지적했다. 특히, 태반은 단 8개월만에 형성 및 발달하는 기관임에도 불구하고 미세 플라스틱이 검출된 것은 플라스틱 오염 문제의 심각성을 여실히 보여주는 증거이다. 연구팀은 향후 미세 플라스틱의 인체 건강 영향에 대한 연구를 지속할 계획이지만, 즉각적인 조치가 시급하다고 강조했다. 플라스틱 생산량은 10~15년마다 두 배로 증가할 전망이어서 상황은 더욱 악화될 것으로 예상된다. 인체 태반에서 미세 플라스틱이 검출된 것은 플라스틱 오염의 심각성을 여실히 보여주는 사건이며, 인체 건강에 미칠 수 있는 영향에 대한 경고로 작용한다. 이 중요한 연구 결과는 미세 플라스틱이 우리 몸에 미치는 영향을 부각시키고, 플라스틱 쓰레기를 줄이고 지속 가능한 대안을 모색하기 위한 집단적 노력의 필요성을 강조했다. 전체 연구는 톡시로지컬 사이언스(Toxicological Sciences) 저널에 게재됐다. 건강과 경제에 미치는 플라스틱의 숨겨진 비용 플라스틱에 포함된 유해 화학 물질이 경제 및 건강에 심각한 영향을 미치면서 미국에서는 연간 약 2500억 달러의 비용이 지출되고 있다고 EHN이 보도했다. 연구의 주도는 소아과 의사이자 뉴욕대학교 전염병 및 환경 건강 과학부 교수인 레오나르도 트라산데(Leonardo Trasande) 박사가 맡았다. 간단히 말해서, 이 연구는 PFAS, 프탈레이트, BPA와 같은 화학 물질의 위험성을 강조하며, 이러한 화학 물질이 호르몬 파괴 및 질병 위험 증가를 포함한 다양한 건강 문제와 연결되어 있음을 지적한다. 연구자들은 이러한 건강 위험을 완화하기 위해 플라스틱 사용을 줄이고 재활용 방법을 개선해야 할 긴급한 필요성을 강조한다. 경제적 피해에는 직접적인 의료 비용과 건강 문제로 인한 생산성 감소뿐만 아니라 환경 오염 정화 비용, 의료 시스템 부담 증가 등 광범위한 사회적 영향이 파급된다. 레오나르도 트라산데, 소아과 의사이자 NYU 환경 위험 조사 센터 소장은 "우리 모두는 우리 몸 속에 태평양 쓰레기 지대를 조금씩 가지고 있습니다. 그것은 우리에게 해를 끼치고 호르몬을 교란시키며 질병과 장애를 유발합니다"고 말했다. 나노플라스틱, 바다에서 처음 발견 TCD는 과학자들이 미세 플라스틱보다 더 작은 플라스틱 입자인 나노플라스틱을 바다에서 처음으로 직접 관찰했다고 발표했다. 새로운 연구에서는 새로운 첨단 탐지 기술을 사용하여 바닷물에서 나노플라스틱(길이가 1마이크로미터 미만인 플라스틱 입자)의 존재를 증명했다. 퓨처리티는 연구팀이 중국, 한국, 미국, 멕시코만 연안의 바닷물에서 이 작은 나노 입자의 선명한 이미지를 확보했다고 자세히 설명했다. 퓨처리티에 따르면 연구팀은 나일론, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 만든 나노플라스틱을 발견했다. 이러한 폴리머는 식품 포장, 물병, 의류, 어망에 사용되는 소재다. 이 연구는 나노플라스틱이 이미 우리 식생활에 깊숙이 스며들었다는 사실을 보여주는 중요한 증거다. 최근 연구에 따르면 생수에는 리터당 수십만 개의 나노플라스틱이 포함되어 있는 것으로 나타났다. 또 다른 과학자 팀은 해산물, 돼지고기, 닭고기, 소고기, 두부를 포함한 단백질의 90%에서 나노플라스틱과 더 큰 미세 플라스틱 입자를 발견했다. 나노플라스틱의 위협: 인체와 생태계에 미치는 심각한 영향 블룸버그는 나노 입자가 인체 세포를 뚫고 혈류에 들어갈 수 있을 만큼 작기 때문에 내부 장기에 영향을 미칠 가능성이 있다고 보도했다. 또한 이 작은 입자는 태반을 통과하여 태아의 몸속으로 들어갈 수 있다. 하지만 나노플라스틱의 위험에 처한 대상은 인간뿐만이 아니다. 국제자연보호연맹에 따르면 매년 최소 1400만 톤의 플라스틱 쓰레기가 바다로 유입되고 있다. 플라스틱이 분해되면서 미세 플라스틱과 나노 플라스틱으로 변해 해양 동물과 생태계를 위협할 수 있다. 퓨처리티의 연구원 중 한 명인 텅페이 루오(Tengfei Luo)는 "나노 플라스틱은 더 큰 플라스틱 입자보다 잠재적으로 더 독성이 강합니다"라고 말했다. 루오는 "크기가 작기 때문에 살아있는 유기체의 조직에 더 잘 침투할 수 있다"고 설명했다. 예를 들어, 국제원자력기구에서 2020년 요약한 연구에 따르면 미세 플라스틱과 나노 플라스틱이 물고기의 행동 및 신경 기능, 신진대사, 장내 미생물 다양성, 장 투과성 등 생물학적 기능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 나노플라스틱 문제 해결을 위한 노력: 개인과 과학의 협력 세계자연보호연맹(IUCN)에 따르면 매년 4억 톤 이상의 플라스틱이 생산되고 있다. 에펠탑의 무게는 약 1만 톤이다. 플라스틱 4억 톤은 에펠탑 4만개가 만들어지는 것과 같은 양이다. 생산된 플라스틱 중 상당량이 바다로 유입된다. 이러한 플라스틱은 분해되어 미세 플라스틱과 나노 플라스틱으로 변해 인체와 생태계에 심각한 위협을 가한다. 페트병은 다른 플라스틱 용기로 대여섯 번 재활용 할 수 있지만 재활용 폴리에스터로 만든 티셔츠나 스커트는 두 번 다시 재활용 할 수 없다. 나노 플라스틱 문제를 해결하기 위해서는 개인과 과학의 협력이 필요하다. 개인은 플라스틱 소비를 줄이는 노력을 실천해야 한다. 가루 비누와 세제로 바꾸기, 빈 제품 용기의 재활용, 일회용 플라스틱 물병과 비닐 식료품 봉투 사용하지 않기 등의 작은 노력들이 모여 큰 변화를 만들 수 있다. 과학자들은 플라스틱 문제를 해결할 수 있는 창의적인 기술을 개발하고 있다. 예를 들어, 최근 연구자들은 일회용 플라스틱 병을 만드는 데 흔히 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 분해하는 인공 슈퍼 단백질을 개발했다. 이러한 기술 개발은 나노플라스틱 오염 문제 해결에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-02-22 10:08:00
케네디 우주센터, '괴물 우주선' 로켓 유치 준비

기술 억만장자 일론 머스크의 우주 기업 스페이스X는 미국 플로리다의 케네디 우주센터에서 정기적으로 괴물 우주선 스타십 부스터를 발사할 계획이다. 이를 위해 아폴로 시대의 발사장을 개조하고, 새로운 발사장도 건설할 예정이다. 18일(현지시간) 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 이 같은 내용을 담은 스페이스X의 새로운 환경보고서가 발표됐다고 보도했다. 스타십 부스터는 궤도 도달을 시도한 두 번의 시도 모두 실패로 끝나면서 큰 관심을 받고 있다. 스페이스X의 새로운 주력 로켓은 단지 새로운 기술이나 멋진 복고풍 라인을 보여주는 것뿐만이 아니라, 그것은 우주선의 절대적인 괴물 같은 우주선이라는 것이 이 매체의 설명이다. 스타십은 지금까지 날아간 로켓 중에서 가장 크고 강력하며, 완전히 조립된 1단계와 2단계는 높이 120m에 달한다. 이는 최초의 달 착륙 임무에 사용된 아폴로 새턴V의 111m보다 크다. 또한 스타십의 33개 랩터 엔진은 7톤 이상의 추력을 발생시키는데, 이는 새턴V의 두 배에 달하는 수치이다. 심지어 미국 항공우주국(NASA)의 우주 발사 시스템(SLS)보다 더 높이 솟아 있으며, 이 시스템은 높이가 114m에 달하면서도 여전히 두 배의 추력을 갖고 있다. 탑재량과 관련해 스타십은 150톤을 궤도에 올릴 수 있으며, 두 단계 모두 재사용을 위해 지구로 귀환한다. 현재 NASA의 우주 발사 시스템(SLS)은 95톤만 처리할 수 있으며 일회성 부스터로서 스타십과 비교된다. 또 다른 차이점은 스타십이 빈번하고 반복적인 비행을 위해 설계되었지만, SLS는 약 2년에 한 번만 비행한다는 것이다. 2주에 한 번씩 아폴로 11호 이륙 장면을 재현한다고 보면, 스페이스X가 적어도 부분적으로나마 케네디 우주센터를 기지로 삼고 싶은 이유를 알 수 있다. 텍사스에 위치한 스페이스X 시설에서 최초로 궤도 진입을 시도했을 때, 그 장면은 굉장히 멋지기도 하지만 파괴적인 측면도 있었다. 스페이스X 엔지니어들은 발사대 설계가 부족했다고 지적했다. 새턴V 로켓의 발사대는 거대한 콘크리트 구조물과 강철 방폭 통로로 보호되며, 5개의 F1 엔진 열로부터 보호하기 위해 엄청난 물 분사 시스템을 갖추고 있는 반면, 스타십의 발사대는 상당히 기본적이다. 이로 인해 콘크리트 조각들이 뜯겨 나가고 산불이 발생하며 발사대에서 멀리 떨어진 차들이 파괴되고 엄청난 먼지 구름이 형성됐다. 너무 많은 파편이 공중으로 날아가 환경 문제가 발생했으며, 미국 연방항공청(FAA)은 발사 시설 개선과 스타십 설계 모두에 대해 매우 엄격한 입장을 취했다. 결과적으로 두 번째 비행에서는 로켓의 1단계와 2단계 모두 폭발했지만 발사대는 거의 손상되지 않았다. 미국 우주군이 제출한 환경영향평가서에 따르면, 1959년 건설된 초기 아폴로 부스터 시험과 발사 장소로 활용된 우주발사단지 37(SLC-37)을 인수할 것을 제안했다. 이 장소는 무인 아폴로 5호 임무를 위한 것으로 현재 유나이티드 론치 얼라이언스(United Launch Alliance, 록히드 마틴과 보잉의 조인트 벤처)에서 델타 4 헤비(Delta 4 Heavy) 로켓을 운영하는 데 사용되고 있다. 이 로켓은 Vulcan ULA(United Launch Alliance가 개발한 2단 궤도형 소모형 대형 발사체)을 위해 올해 말 퇴역할 예정이다. SLC-37은 스타십을 수용하기 위해 부분적으로 철거되고 재건축될 예정이다. 성명서는 또한 대안으로, 동일한 목적을 위해 인근에 SLC-50이라는 또 다른 발사 단지를 건설할 수 있다고 밝혔다. 최근 몇 년 동안 미 공군과 우주군은 스타십을 화물과 군대를 수송하는 데 한 시간 안에 전 세계 어디든 도달할 수 있는 군사 수송 수단으로 검토해 왔다. 또한 우주군은 스페이스X 참여 없이 운용할 수 있는 스타십 로켓을 구매하거나 임대할 계획도 있다는 제안이 나왔다. 세부 사항이 무엇이든, 이러한 대규모 발사 단지의 확보와 건설은 상업용 발사의 미래가 우주 경쟁의 미래와 매우 다를 것을 보여준다. 미래에는 강력하고 파괴적인 추력을 가진 슈퍼 헤비 로켓과 같은 우주 비행체가 하루에도 여러 번 발사하는 것이 일상적인 제트 여객기 이륙과 같이 익숙한 일이 될 수 있다.
- 산업
2024-02-20 10:27:00
일본, 우주 오염 방지 위해 세계 최초 목조 위성 개발

일본의 과학자들이 우주 오염 문제에 대응하기 위해 세계에서 가장 독특한 우주선 중 하나를 개발했다. 이는 목재로 제작된 소형 위성 리그노샛(LignoSat)으로, 목련 나무를 사용하여 만들어졌다. 18일(현지시간) 야후에 따르면, 리그노샛 위성은 국제 우주 정거장(ISS)에서 실시된 실험에서 안정성과 균열 저항성이 뛰어난 것으로 확인됐다. 올해 여름, 이 목재 위성은 미국의 로켓에 실려 우주로 발사될 예정이다. 교토 대학과 스미토모 임업(Sumitomo Forestry)의 연구팀은 생분해성 재료인 목재를 사용하여 현재 금속으로 제작되는 위성에 대한 환경친화적인 대안을 모색하기 위해 이 위성을 제작했다. 교토 대학의 일본 우주 비행사이자 항공 우주 공학자인 타카오 도이(Takao Doi) 교수는 지구 대기권으로 재진입하는 위성이 연소되면서 작은 알루미나 입자를 생성하고, 이 입자들이 대기 상층부에 오랜 기간 동안 머물면서 결국 지구 환경에 영향을 미친다고 설명했다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 교토 대학의 연구원들은 다양한 목재 종류를 평가하고 우주 발사 및 지구 궤도에서의 장기 비행을 견딜 수 있는지를 검증하는 프로젝트를 시작했다. 첫 번째 실험은 우주 환경을 모사한 실험실에서 진행되었으며, 목재 샘플이 질량 변화나 분해, 손상의 징후 없이 안정적임이 확인됐다. 프로젝트 책임자인 코지 무라타(Koji Murata)는 "목재가 이러한 극한 조건을 견딜 수 있는 능력에 대해 우리는 매우 놀랐다"고 말했다. 이 실험이 끝난 후, 샘플은 ISS로 보내졌고, 그곳에서 거의 1년 동안 노출 시험을 거친 후 지구로 돌아왔다. 이번에도 그것들은 손상의 징후를 거의 보이지 않았는데, 무라타는 우주에 나무를 태울 수 있는 산소가 없고 나무를 썩게 할 수 있는 생물이 없기 때문이라고 설명했다. 이 실험을 마친 후, 샘플은 국제 우주 정거장(ISS)으로 전송되어 거의 1년 동안 우주 환경에 노출된 후 지구로 반환됐다. 반환된 샘플은 손상의 징후를 거의 보이지 않았다. 무라타는 이 현상을 우주에는 나무를 태울 수 있는 산소가 없고, 나무를 분해할 수 있는 미생물이 존재하지 않기 때문이라고 설명했다. 일본 벚나무를 포함한 여러 종류의 목재가 실험에 사용됐고, 특히 목련 나무가 가장 견고한 것으로 입증됐다. 무라타는 "목련 나무는 교토의 나무 위성 제작에 사용되었으며, 이 위성은 궤도상에서 우주선의 성능을 평가하는 다양한 실험을 포함하게 될 것"이라고 밝혔다. 리그노샛의 궤도상 작동이 성공적으로 수행될 경우, 더 많은 위성의 자재로 목재 사용 가능성이 열릴 것으로 전망된다. 매년 약 2000개 이상의 우주선이 발사될 것으로 예상되는 가운데, 재진입 시 연소되면서 대기 상층부에 침착될 수 있는 알루미늄 사용은 곧 심각한 환경 문제를 초래할 수 있다. 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학의 과학자들이 실시한 최근 연구에 따르면, 인공위성이 재진입할 때 알루미늄이 오존층에 심각한 피해를 입힐 수 있으며, 지면으로 도달하는 햇빛의 양에도 영향을 미칠 수 있다는 우려가 제기됐다. 하지만, 리그노샛과 같은 목재로 만들어진 위성의 경우, 이러한 문제가 발생하지 않는다. 임무를 마친 후 대기권으로 재진입하며 연소될 때, 오직 생분해성 재료의 미세한 입자만을 생성한다. 목재 위성은 환경에 더 친화적이며, 무게가 가볍고 비용도 저렴하다. 또한, 우주 환경에서의 안정적인 성능이 확인됐다. 이러한 목재 위성 개발은 위성 제작 방법에 혁신을 가져오고 환경 보호에 기여할 수 있는 중요한 단계로 평가된다.
- IT/바이오
2024-02-19 15:56:00
걷기부터 근력운동까지! 다양한 운동이 우울증 완화에 도움

운동이 우울증을 완화하는 데 특히 효과적이라는 연구 결과가 발표됐다. 조깅과 요가, 근력운동, 심지어 산책과 같은 간단한 활동도 우울증을 크게 완화시키는 것으로 나타났다. 미국의 과학문화 포털 스터디파인즈(studyfinds)는 지난 14일(현지시간) 퀸즐랜드 대학의 마이클 노텔(Michael Noetel) 박사가 이끄는 연구팀의 운동이 우울증을 완화하는 데 특히 효과적이라는 연구 결과를 소개했다. 이 연구에 따르면, 운동은 우울증을 완화하는데 매우 효과적이다. 이는 운동이 단독으로 이루어지거나 심리치료 및 약물치료와 같은 기존의 치료 방법과 병행될 때에도 마찬가지다. 연구팀은 이러한 긍정적인 결과에도 불구하고, 많은 연구 결과들의 신뢰성이 아직 낮다고 지적하며 추가적인 연구가 필요하다고 강조했다. 그럼에도 불구하고, 그들은 이러한 유형의 신체 활동을 우울증 치료 전략의 핵심 요소로 고려해야 한다고 권장했다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계적으로 3억 명이 넘는 사람들이 우울증을 겪고 있다. 운동은 흔히 심리치료 및 약물치료와 병행하여 권장되지만, 우울증 완화를 위한 구체적인 운동 방법에 대한 치료 지침은 아직 명확하지 않다. 연구팀은 명확성을 확보하기 위해 1만4000명 이상의 참가자를 포함한 218건의 임상 시험을 검토해 운동이 기존의 우울증 치료법과 어떻게 비교되는지 분석했다. 이러한 광범위한 분석을 통해 댄스, 걷기, 조깅, 요가, 근력 운동, 다양한 유산소 운동, 태극권 등 여러 형태의 운동이 우울증 감소에 상당한 효과를 보였음을 확인했다. 특히 운동을 처방 약물과 결합하거나 유산소 운동을 심리치료와 함께 진행하는 것이 치료 효과를 개선하는 데 도움이 되는 것으로 나타났다. 이는 기존 치료법에 운동을 추가함으로써 얻을 수 있는 추가적인 이점을 제시한다. 이 연구는 성별과 연령에 따른 차이도 발견했다. 예를 들어, 요가는 남성에게 더 큰 이점을 제공하는 반면, 근력 운동은 여성에게 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 또한 요가는 노년층에게 효과가 향상되는 반면, 젊은 층은 근력 운동으로 더 많은 혜택을 경험했다. 걷기와 요가와 같은 가벼운 운동도 상당한 효과를 제공하지만, 달리기나 인터벌 트레이닝과 같은 격렬한 운동이 더욱 효과적이었다. 다양한 건강 상태를 가진 사람들과 우울증의 심각도 수준이 다른 인구 집단 전반에서 운동은 일관되게 효과적임이 입증됐다. 이 연구는 개인적으로 수행하는 운동과 그룹에서 이루어지는 운동 모두에서 유의한 효과를 관찰했으며, 사회적 상호작용, 마음챙김, 자연과의 교감과 같은 요소가 긍정적인 결과에 기여할 수 있음을 시사했다. 연구 저자들은 "우리의 연구 결과는 우울증 치료에 있어, 특히 격렬한 강도의 운동을 임상 실습 지침에 포함시키는 것을 지지합니다"라고 말했다. 그들은 "보건 시스템이 우울증과 관련된 신체적 건강 위험을 줄이는 동시에, 이러한 치료 방법을 기존의 치료법에 대한 보조적인 방안이나 대체제로 제공할 필요가 있다"고 덧붙였다. 말라가 대학의 후안 앙헬 벨론(Juan Ángel Bellón) 교수는 사설을 통해 "1차 진료 의사들은 이제 경미하거나 중등도의 우울증 환자들에게 운동, 심리치료, 또는 항우울제 중에서 독립적인 대안으로 선택을 권할 수 있게 되었다"고 설명했다. 그럼에도 연구 저자들은 우울증을 겪고 있는 사람들에게 규칙적인 운동이 어려울 수 있다는 점을 지적했다. 벨론 교수는 보건 서비스와 지방 및 국가 정부에게 전체 인구가 맞춤형 및 관리되는 운동 프로그램을 이용할 수 있도록 충분한 지원을 제공할 것을 촉구했다.
- 생활경제
2024-02-16 14:03:00
혈액 검사로 알츠하이머병 선별 가능…진단 정확도 향상 및 조기 치료 기대

스웨덴 예테보리 대학 연구팀이 알츠하이머병을 조기에 선별하는 혁신적인 혈액 검사를 개발했다고 미국 매체 케이에스엘닷컴(KSL.com)이 최근 보도했다. 이 연구에서는 알츠하이머병 환자의 뇌에 축적되는 베타 아밀로이드와 타우 단백질, 그리고 함께 증가하는 p-tau217 바이오마커를 혈액을 통해 측정하는 방법을 사용했다. 그동안 이러한 단백질의 축적 여부를 확인하기 위해선 고가의 뇌 스캔이나 척추 천자술과 같은 방법을 사용했으나, 이들 방법은 비용이 많이 들고 접근성이 제한적이었다. 그러나 새로 개발된 혈액 검사법은 인산화 타우(p-타우) 단백질의 수치를 측정함으로써 베타 아밀로이드의 높은 수치를 최대 96%의 정확도로, 타우 단백질의 식별을 최대 97%의 정확도로 확인할 수 있었다. 이는 기존의 뇌 스캔이나 척추 천자술과 비교해도 유사한 수준의 정확도를 제공함으로써, 알츠하이머병 조기 진단의 접근성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 가능성을 보여준다. 예테보리 대학 연구팀은 평균 연령 66세인 총 786명을 대상으로 한 연구를 진행했다. 참여자들은 뇌 스캔, 척추 천자술 및 혈액 검사를 받았고, 연구진은 p-tau217 면역분석법을 활용해 혈액 샘플을 분석했다. 연구 결과에 따르면, 이 혈액 검사는 척추 천자술이나 뇌 스캔과 유사한 결과를 제공했으며, 참가자의 약 80%에서 혈액 검사와 임상 검사만으로 최종 진단이 가능했다. 이는 기존의 더 비싸고 접근하기 어려운 검사 방법에 비해 비용 효율적이고 접근성이 우수한 대안을 제시한다. 그러나 이 혈액 검사가 알츠하이머병을 나타내는 뇌의 주요 변화를 100% 정확하게 예측할 수 있는 것은 아니며, p-tau 검사가 알츠하이머병에만 특이적이지 않기 때문에 음성 결과를 받았다 하더라도 다른 인지 장애의 가능성을 완전히 배제할 수는 없다. 플로리다의 신경퇴행성 질환 연구소에서 연구 책임자로 활동하는 리처드 아이작슨 박사는 혈액 바이오마커를 통한 알츠하이머병의 조기 진단 및 치료에 대해 낙관적인 견해를 표명했다. 아이작슨 박사는 혈액 검사가 알츠하이머병의 예방 및 관리에 기여할 수 있을 것이라며, 이를 콜레스테롤 검사와 비교하여 설명했다. 그는 "사람들이 심장마비나 뇌졸중 발생 전에 콜레스테롤 수치를 검사받듯, pTau217 검사를 통해 알츠하이머병의 초기 징후를 발견하고 조기에 치료를 시작할 수 있다"고 말했다. 아이작슨 박사는 또한 pTau217 수치의 시간에 따른 변화를 추적함으로써, 다양한 치료 접근법과 생활 습관 변화가 알츠하이머병 관리에 어떤 영향을 미치는지 보다 정확하게 이해할 수 있을 것이라고 덧붙였다. 이러한 연구 결과는 알츠하이머병의 진단과 치료 분야에 중대한 기여를 할 것으로 기대된다. 혈액 검사를 활용해 질병을 조기에 발견하고 치료를 시작함으로써 알츠하이머병의 진행을 지연시키거나 예방하는 데 중요한 도움이 될 것으로 전망된다.
- IT/바이오
2024-02-02 14:34:00
바이든, 첨단 반도체 산업 육성 위한 수십억 달러 규모 투자 발표 임박

선거를 앞두고 대표적인 경제 이니셔티브를 강조하고자 하는 바이든 행정부가 첨단 반도체 산업 육성을 위한 대규모 투자를 발표할 것으로 예상된다고 월스트리트저널이 27일(현지시간) 보도했다. 이 투자는 2022년 초당파적으로 통과된 530억 달러 규모의 '칩 법안(Chips Act)'에 따른 것으로, 첨단 마이크로칩 생산을 재개하고 중국의 칩 산업 성장에 대응하기 위한 목적으로 추진되고 있다. 현재까지 칩 법안의 이행 속도는 다소 느린 편이다. 170여 개 기업이 신청했지만, 지금까지 첨단 칩 제조업체에 지급된 보조금은 단 두 건에 불과하다. 이에 따라 업계에서는 바이든 행정부가 향후 수십억 달러 규모의 훨씬 더 큰 규모의 투자를 발표할 것으로 기대하고 있다. 이러한 투자는 스마트폰, 인공지능, 무기 시스템 등 첨단 기술에 필수적인 첨단 반도체 제조를 시작하기 위한 것으로 알려졌다. 업계 관계자는 "바이든 대통령이 대선 캠페인이 본격화되는 3월 연두교서 연설 전에 몇 가지 성과를 발표하기 위해 노력하고 있다"고 말했다. 싱크탱크인 미국기업연구소의 기술 및 혁신 담당 선임 연구원 윌리엄 라인하트는 "바이든 행정부는 중국의 칩 산업 성장에 대응하기 위해 첨단 반도체 산업을 육성해야 한다는 압박을 받고 있다"고 말했다. 칩 법안, 미국의 산업 정책 실험 미국 의회가 통과한 530억 달러 규모의 칩 법안은 미국의 반도체 산업 경쟁력 강화를 위한 핵심 정책으로 평가받고 있다. 이 법은 제조 보조금, 대출, 대출 보증, 세금 공제 등을 통해 반도체 제조 시설의 신설 및 확장을 지원하는 내용을 골자로 한다. 칩 법안의 시행 방식은 미국의 산업 정책 수행 능력을 시험할 수 있는 중요한 기회가 될 것으로 보인다. 중국, 일본, 독일 등은 이미 오랜 기간 동안 산업 정책을 통해 반도체 산업을 육성해 왔다. 이에 비해 미국은 산업 정책에 대한 경험이 상대적으로 부족하다. 칩 법안의 시행은 바이든 행정부의 재선 추진에도 중요한 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이 법은 바이든 행정부의 대표적인 경제 정책 중 하나로, 성공적인 시행은 바이든 행정부의 경제 정책에 대한 국민적 지지를 높이는 데 도움이 될 것으로 보인다. 그러나 칩 법안의 시행에는 아직까지 여러 가지 어려움이 있다. 인력과 국가 안보에 대한 칩 법안의 요구 사항으로 인해 자금 조달 협상이 복잡해지고 있다. 또한, 숙련된 인력 부족도 우려 사항 중 하나다. 세계 최첨단 칩의 약 90%를 생산하는 TSMC는 지난주 애리조나 공장의 두 번째 공장에서 생산이 1~2년 지연될 것으로 예상하면서 미국의 인센티브에 대한 불확실성을 이유로 들었다. 이는 칩 법안의 시행이 예상보다 더 많은 어려움을 겪을 수 있음을 시사하는 대목이다. TSMC는 지난주 미국의 인센티브에 대한 불확실성을 이유로 애리조나 제2 공장의 생산이 1~2년 정도 지연될 것으로 예상한다고 밝혔다. TSMC는 앞서 첫 번째 팹의 개장을 2024년에서 2025년 상반기로 연기한 바 있다. 미국 내 공장 건설에 대한 규제 장애물을 연구해온 연방 태평양 북서부 국립연구소의 보안 및 기술 고문인 존 버와이(John VerWey)는 "가장 큰 이유는 리드 타임과 이들 기업이 가진 대안"이라며 "TSMC가 대만이나 일본에 팹을 건설하고자 할 때 미국보다 훨씬 더 빨리 할 수 있다"고 말했다. 게다가 바이든 행정부의 반도체 제조 공급망 투자 발표로 인한 일자리 창출 효과가 불확실하다는 분석이 제기되고 있다. 투자 발표의 가장 직접적인 위협은 국가환경정책법(NEPA)으로, 아는 연방 정부의 지원을 받는 대규모 프로젝드들이 보조금을 받기 전에 횐경 평가를 성공적으로 통과해야 함을 의미한다. 연방 정부의 보고서에 따르면, 2013년부터 2018년까지 NEPA 평가에는 평균적으로 4.5년이 소요됐다. 비평가들은 평가가 매년 지연될 때마다 번도체 공장 건설 비용이 약 5% 증가한다고 지적했다.
- IT/바이오
2024-01-28 10:26:00
에어버스, 수소 항공기 A380 2026년 시험 비행

프랑스의 대표 항공업체인 에어버스는 수소 연료전지 시스템인 '아이언 패드'의 테스트에 성공해 제로탄소(ZEROe) 목표에 한 걸음 더 가까워졌다. 항공전문 매체 심플플라잉(simpleflying)은 에어버스가 오는 2026년부터 F-WWOW(테스트기체)로 등록된 에어버스 380의 제로탄소 테스트 베드에 연료전지 추진 시스템을 설치해 기내 테스트를 진행할 계획이라고 지난 22일(현지시간) 보도했다. 항공업계는 탄소제로 목표에 적극적으로 동참하고 있다. 이는 기업 활동에서 발생하는 이산화탄소 배출을 최소화하고, 절감이 어려운 부분은 탄소배출권 매입을 통해 결국 이산화탄소 발생량을 '0'으로 만드는 것을 의미한다. 에어버스 연구팀은 지난해 6월 1.2MW(메가와트)의 최대 전력을 달성하는 수소 연료전지 시스템 테스트에 성공했다. 이어 지난해 말에는 수소 연료전지 시스템과 전기 모터를 결합한 추진 시스템 프로토타입이 뮌헨의 전자 항공기 하우스(E-Aircraft House)에서 1.2MW의 전력으로 구동되는 성과를 보였다. 에어버스의 ZEROe 프로젝트에 대한 최신 업데이트에 따르면, 테스트 및 시연 책임자 마디아스 안드리아미사이나(Mathias Andriamisaina)는 프로토타입이 테스트 중에 1.2MW의 전력에 도달했다고 밝혔다. 이 전력 수준은 에어버스가 A380 기내 시연에서 실시하려는 테스트 전력과도 일치한다. 이러한 성과는 ZEROe 프로젝트 팀이 비행 조건에 적합한 추진 시스템의 크기, 질량 및 사양을 최적화하는 다음 단계로 나아가는 데 중요한 진전이다. 이를 통해 프로젝트의 기내 테스트는 한층 더 구체화되고 가까워졌다고 할 수 있다. ZEROe 프로젝트는 그 이름이 의미하듯이 배출가스 제로를 목표로 하며, 지속 가능한 항공 기술에 대한 수요에 대응하는 에어버스의 중요한 프로젝트이다. 이 프로젝트의 궁극적인 목표는 혁신적인 기술과 개념을 활용하여 2035년까지 수소 동력을 사용하는 상업용 비행기를 생산하는 것이다. 이러한 노력은 항공업계의 지속 가능한 미래로의 전환을 위한 중요한 발판이 될 것으로 기대된다. 에어버스의 첫 ZEROe 비행기에 대한 구체적인 디자인과 콘셉트는 아직 확정되지 않았다. 이는 에어버스가 수소 연소와 수소 연료전지 기술을 포함한 다양한 항공기 콘셉트를 탐구하고 있기 때문이다. 2020년에 제안된 4가지 콘셉트 중 하나인 수소 연료전지 기술은 완전 전기 항공기 유형에 사용될 예정이며, A380 실증기에서 테스트될 계획이다. 특별히 지정된 ZEROe 실증기는 에어버스가 생산한 최초의 A380이자, MSN001이라는 생산 일련번호를 가진다. 이 항공기는 2005년 4월 27일 첫 비행을 시작해, 세계에서 가장 큰 상업용 항공기로서의 역사적 비행을 시작했다. MSN001의 이력은 A380 프로그램만큼이나 매력적이다. 이 항공기는 프로토타입으로서 상용 운용을 위한 기술 테스트와 인증 획득 역할을 수행했다. 물 섭취, 극한의 기후 조건에서의 작동, 고속 이륙 거부 테스트 등이 이에 포함된다. 또한 MSN001은 전 세계를 여행하며 다양한 에어쇼에 참가했고, 때로는 에어버스를 대표하는 특별한 상징으로 등장하기도 했다. A380 프로그램이 시작된 이래, MSN001은 에어버스에 의해 보존되어 왔으며, 다른 많은 초기 프로토타입들과 달리 폐기되지 않았다. 이 항공기는 A350 프로그램의 '트렌트 XWB(Trent XWB)' 엔진 테스트에 있어 핵심적인 역할을 수행했으며, 특히 2번 엔진으로 날개 아래에 트렌트 XWB 엔진을 장착하는 중요한 작업을 담당했다. 트렌트 XWB(Trent XWB)는 영국 롤스로이스엔진이 개발한 대형 항공기용 터보 엔진이다. 영어 'Trent'는 롤스로이스의 항공기용 터보 엔진 브랜드명이며, 'XWB'는 '초대형 동체(Extra Wide Body)'의 약자로 넓은 동체(Wide Body) 항공기에 탑재되는 엔진을 의미한다. 처음에는 A350-900 모델을 위해 트렌트 XWB-84 엔진을 테스트했으며, 이어서 A350-1000 모델을 위한 트렌트 XWB-97 엔진의 테스트를 수행했다. 이러한 과정은 A350 프로그램의 성공적인 발전에 기여했다고 볼 수 있다. 최근에는 MSN001이 지속 가능한 항공 연료(Sustainable Aviation Fuel, SAF) 사용을 위한 여러 차례의 시험 비행에 참여했다. 롤스로이스, 프랫 앤 휘트니와의 협력 하에 진행된 첫 번째 시험 비행에서는 토탈 에너지가 제공한 혼합되지 않은 SAF 27톤을 사용해 3시간 동안의 임무를 수행했으며, 이어서 이착륙 시의 성능에 초점을 맞춘 여러 다른 시험 비행들이 진행됐다. 한편, 한국 항공업계는 친환경 항공유, 즉 지속 가능한 항공연료(SAF)의 도입에 박차를 가하고 있다. 최근 대한항공은 일본의 글로벌 물류 기업 유센로지스틱스와 SAF 사용 활성화를 위한 협약을 체결함으로써 이 분야의 선도적인 역할을 하고 있다. SAF는 동식물성 기름, 해조류, 도시 폐기물 가스 등 지속 가능한 원료를 기반으로 제조된 친환경 항공유로, 기존 화석 연료 기반 항공유에 비해 가격은 높지만, 탄소 배출량을 최대 80% 이상 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 특성 때문에 SAF는 항공업계의 지속 가능한 미래를 위한 중요한 대안으로 간주되고 있다. 유럽연합에서는 오는 2025년부터 자국 공항을 이용하는 항공기를 대상으로 SAF 사용을 의무화할 예정이며, 미국에서는 세액 공제 혜택을 제공하는 등 전 세계적으로 도입을 늘리는 추세다. 유럽연합(EU)은 2025년부터 자국 공항을 이용하는 모든 항공기에 대해 SAF 사용을 의무화할 계획이며, 미국에서도 세액 공제 혜택을 통해 SAF 도입을 장려하고 있다. 이러한 국제적인 움직임은 전 세계적으로 친환경 항공연료의 사용 증가 추세를 보이고 있음을 나타낸다.
- 산업
2024-01-25 11:03:00
생수 속 나노플라스틱, 리터당 수천 개…체내 침범 우려

연구원들이 생수 속에서 이전 추정치보다 10~100배 더 많은 플라스틱 조각이 포함되어 있다는 사실을 발견했다고 CNN이 8일(현지시간) 보도했다. 미국 컬럼비아 대학의 연구원들은 생수에 있는 나노입자의 화학 구조를 보고, 계산하고, 분석할 수 있는 새로운 기술을 제시했다. 새로운 연구에 따르면, 표준 크기 생수 2개에 해당하는 1리터의 물에는 7가지 유형의 플라스틱에서 평균 24만 개의 플라스틱 입자가 포함되어 있으며, 이 중 90%는 나노플라스틱이고 나머지는 마이크로플라스틱인 것으로 확인됐다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 저널에 이날 발표됐다. 나노 입자는 너무 작아서 현미경으로 볼 수 없다. 전문가들은 인간 머리카락 평균 너비의 1000분의 1인 나노플라스틱은 너무 작기 때문에 소화관이나 폐 조직을 통해 혈류로 이동하여 잠재적으로 유해한 합성 화학 물질을 몸 전체와 세포에 퍼트릴 수 있다고 지적했다. 미세 플라스틱은 0.2인치(5mm) 미만에서 2만5000분의 1인치(1마이크로미터)에 이르는 폴리머 조각이다. 그보다 더 작은 것은 10억분의 1미터 단위로 측정해야 하는 나노 플라스틱이다. 이 연구를 주도한 연구팀은 미국에서 판매되는 인기 생수 브랜드 3곳의 실제 플라스틱 조각 수가 리터당 300개가 아니라 11만 개에서 37만 개 사이라는 사실을 발견했다. 단, 저자들은 어떤 브랜드의 생수를 연구했는지는 언급하지 않았다. 공동 저자이자 환경 화학자인 컬럼비아 대학교 라몬트-도허티 지구 천문대의 부교수인 베이잔 얀(Beizhan Yan)은 "이 새로운 기술은 실제로 물속에서 수백만 개의 나노 입자를 볼 수 있었으며, 이는 무기 나노 입자, 유기 입자 및 우리가 연구한 7가지 주요 플라스틱 유형이 아닌 다른 플라스틱 입자일 수 있다"고 말했다. 이 연구는 나노 플라스틱이 인간 건강에 미치는 잠재적 위험을 탐구하는 새로운 방향을 제시했다. '건강한 아기, 밝은 미래'라는 비영리단체의 연합체에서 일하는 연구 책임자 제인 헐리한은 이 연구에 직접 참여하지는 않았지만, 나노 플라스틱의 인간 건강에 대한 잠재적 위험을 더 깊이 이해하기 위한 추가적인 연구가 필요하다고 강조했다. 이 단체는 아기들이 신경독성 화학물질에 노출되는 것을 줄이기 위해 노력하는 과학자들과 기부자들로 구성되어 있다. 헐리한은 "이 연구는 미세 플라스틱 입자에 대한 광범위한 인체 노출이 거의 연구되지 않은 위험을 초래할 수 있음을 시사한다"고 말했다. 그녀는 "특히 영유아가 이러한 위험에 가장 크게 노출될 수 있는데, 그 이유는 영유아의 발달이 더디기 때문"이라고 덧붙였다. 펜실베이니아주립대 베렌드 캠퍼스의 지속가능성 책임자인 셰리 '샘' 메이슨(Sherri 'Sam' Mason)은 이 연구에 참여하지 않았지만, "이 연구는 인상적이며, 투입된 노력이 매우 심오하다. 나는 이를 획기적이라고 부르고 싶다"라고 평가했다. 이 새로운 발견은 수돗물 유해 물질 노출을 줄이기 위해 유리나 스테인리스 스틸 용기에 담긴 수돗물을 마시라는 오랜 전문가의 조언을 강조한다고 메이슨은 말했다. 이러한 조언은 플라스틱으로 포장된 다른 음식과 음료에도 적용된다고 그녀는 덧붙였다. 메이슨은 9개국 11개 브랜드에서 판매되는 생수 샘플의 93%에서 마이크로플라스틱과 나노 플라스틱의 존재를 처음으로 발견한 2018년 연구의 공동 저자였다. 과거 연구에서 메이슨은 오염된 물 1리터에 인간의 머리카락보다 넓은 평균 10개의 플라스틱 입자와 300개의 작은 입자가 포함되어 있음을 발견했다. 그러나 5년 전인 2018년 기술로는 그 작은 입자를 분석하거나 더 많은 것이 있는지 알아낼 방법이 없었다. 메이슨은 "우리가 나노플라스틱의 존재를 몰랐던 것은 아니다. (당시) 우리는 그것들을 분석할 수 없었다"라고 설명했다. 나노 플라스틱, 인간 건강 위협 전문가들은 나노 플라스틱이 인류 건강에 가장 큰 위협을 주는 플라스틱 오염 유형 중 하나로 지목하고 있다. 이는 나노 플라스틱의 미세 입자가 주요 기관의 세포와 조직을 침입해 세포 활동을 방해하고, 비스페놀, 프탈레이트, 난연제, 과불소화 물질(PFAS), 중금속 등의 내분비 교란 화학물질을 축적할 수 있기 때문이다. 러트거스 대학교 어니스트 마리오 약학대학의 독성학 박사이자 약리학 부교수인 피오피 스태플튼(Phoebe Stapleton) 박사는 쥐를 대상으로 한 연구에서 임신한 쥐가 플라스틱 입자를 섭취하거나 흡입한 후 24시간 만에 그들의 태아의 뇌, 심장, 간, 신장 및 폐에서 플라스틱 화학물질을 발견했다고 보고했다. 스태플튼 박사는 "이 시점에서 인간 태반에서 마이크로플라스틱과 나노 플라스틱이 발견됐다"고 말했다. 그는 "인간의 폐 조직과 인간의 대변, 인간의 혈액에서 (미세 플라스틱이) 발견됐다"고 덧붙였다. 생수에서 나노입자를 식별하는 새로운 연구 방법은 라만 분광법의 개선된 형태에 기반을 두고 있다. 이 기술은 분자가 빛에 반응하여 진동하는 방식을 측정함으로써 세포의 화학적 구성을 분석한다. 이 기술의 공동 발명자이자 컬럼비아 대학교 화학과 교수인 웨이 민(Wei Min) 교수는 “이 변형된 라만 분광법, 자극 라만 산란 현미경(SRS)은 두 번째 레이저를 추가해 이전에는 감지하기 어려웠던 나노입자를 여러 자릿수로 증폭된 신호를 통해 탐지할 수 있다"고 말했다. 민 교수는 2008년 SRS를 공동 개발했다. 민 교수는 "이 연구는 자극 라만 산란 현미경을 나노플라스틱 세계에 적용한 최초의 연구"라고 말했다. SRS는 이미지를 획기적으로 향상시킴으로써 기존 기술에서 몇 시간이 걸리던 나노 입자의 이미지를 마이크로초 단위로 명확하게 식별하고 캡처할 수 있으며, 촬영 대상 조직에 손상을 주지 않고도 이미지를 캡처할 수 있다. 해당 연구에서 개발된 알고리즘은 출판 당시 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 그리고 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한 일곱 가지 주요 플라스틱 유형을 식별할 수 있었다. 컬럼비아 대학교 화학 박사과정 학생이자 이 연구의 수석 저자인 나이신 치안(Naixin Qian)은 "다른 연구들을 통해 우리는 생수에 존재하는 대부분의 미세 플라스틱이 주로 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 병에서 누출된 것으로 추정했다"고 말했다. 다양한 유형의 플라스틱 존재 연구팀의 발견에 따르면, 플라스틱 물병 안에는 예상과 달리 다양한 유형의 플라스틱이 존재하며, 각 플라스틱 유형마다 입자 크기가 다르다. 연구팀은 "PET 플라스틱 입자는 크기가 컸지만, 다른 플라스틱 입자는 200나노미터에 불과해 훨씬 더 작았다"고 밝혔다. 연구에 따르면, PET 입자는 병 뚜껑을 반복적으로 여닫거나, 병이 파손되거나, 자동차 안에서 높은 온도에 노출될 때 부서질 수 있는 것으로 밝혀졌다. 컬럼비아 대학교 연구팀은 앞으로 생수에 떠다니는 나노 플라스틱의 출처를 더 깊이 연구할 계획이다. 이들은 나노 플라스틱이 제조 과정 중 오염된 원수에서 유래했을 가능성을 조사하고 있다. 한편, '건강한 아기, 밝은 미래' 재단의 헐리안은 과학이 이와 같은 문제를 탐구하는 동안 사람들이 플라스틱 노출을 줄이기 위해 취할 수 있는 조치들에 대해서도 밝혔다. 그녀는 "플라스틱 용기에 담긴 음식과 음료 섭취를 피하고, 천연 직물로 만든 옷을 입으며, 천연 소재의 소비자 제품을 구매하는 것이 좋다. 일상에서 플라스틱 사용을 줄이고 대안을 찾는 것이 중요하다"고 말했다.
- 생활경제
2024-01-10 15:12:00
영국 스타트업, 화장실 오수로 친환경 제트 연료 개발

인간이 버린 폐기물에서 제트 연료를 개발하는 것이 가능하다면 어떨까? 실제로 화장실 오수에서 탄소 배출량을 현저히 줄인 항공 연료를 만드는 혁신적인 기술이 최근 개발돼 화제를 모으고 있다. 미국의 IT 전문 매체인 엔가젯(Engadget)은 영국 스타트업 반딧불이 그린퓨엘(Firefly Green Fuels)이 크랜필드대학교(Cranfield University)의 전문가들과 협력해, 기존 항공 연료에 비해 90% 적은 탄소 배출량을 가진 연료를 개발했다고 보도했다. 반딧불이 그린퓨엘이 개발한 A1 제트 연료는 독립 규제 기관의 테스트를 통해 제품이 표준과 유사한 성능을 보이는 것으로 확인됐다. 이 회사는 2021년 지속 가능한 항공 연료 개발을 계속하기 위해 영국 교통부로부터 200만 파운드(33억4830만원)의 보조금을 받았다. 아직 상업적으로 이용 가능하지는 않지만, 회사 측은 이 연료를 세계 시장에 공급하기 위한 과정에 있으며 향후 5년 이내에 최초의 상업용 발전소를 가동하게 될 것이라고 자신하고 있다. 이 회사는 저비용 항공사인 위즈에어(Wizz Air)와 2028년부터 시작되는 연료 공급을 위한 파트너십을 이미 체결했다. 화장실 오수에서 연료 생산 반딧불이 그린퓨엘은 영국의 수자원 관리 회사로부터 폐기물을 공급받아, 정제된 하수를 얻기 위해 다음과 같은 공정을 거친다. 열수 액화 과정을 통해 액체 폐기물을 슬러지 또는 원유로 전환하고, 이 과정에서 발생하는 고체 부산물은 작물 비료로 재활용될 수 있다. 회사 측은 에너지 생산 과정에서 발생하는 총 탄소량을 측정하여, 전체 공정의 탄소 강도가 메가줄 당 이산화탄소 7.97g(gCO²e/MJ)이라고 주장한다. 이는 국제클린운송위원회(ICCT)가 밝힌 기존 제트 연료의 탄소 강도, 즉 85에서 95 gCO²e/MJ에 비해 현저히 낮은 수치다. 이 회사 데이터에 따르면 자연 상태에서 유기물이 화석 연료로 전환되는 데는 수백만 년이 걸린다. 반면에 반딧불이 그린퓨엘의 방법은 단 며칠 만에 연료를 생산할 수 있게 하며, 더욱 중요한 것은 인간의 배설물이 풍부하고 쉽게 접근할 수 있는 자원으로 활용될 수 있다는 점이다. 이 회사가 개발한 지속 가능한 항공 연료의 가격이 현재 시장에서 사용되는 연료보다 더 비쌀지, 아니면 더 저렴할지는 아직 확실하지 않다. 그러나 제임스 하이게이트 최고경영자(CEO)는 성명서에서 인간의 배설물을 연료로 사용하는 것이 '비용 효율적이고 풍부한 자원'이라며, 이 자원은 '절대로 고갈되지 않을 것'이라고 말했다. 탄소 중립 달성은 유럽과 미국의 규제 기관과 지도자들에게 오랜 목표였다. 전기 자동차는 자동차 산업에서 혁신을 가져왔지만, 배터리로 구동되는 상업용 제트기의 등장은 아직 먼 미래의 일로 보인다. 따라서, 친환경적인 대안적 제트 연료의 개발은 환영받는 솔루션으로 여겨진다. EU, SAF 2% 의무 사용 한편, 유럽연합(EU)은 2025년부터 지속 가능한 항공 연료(SAF, Sustainable Aviation Fuel)를 기존 항공유에 최소 2% 혼합하도록 의무화하는 '리퓨얼 EU' 법안을 지난해 4월 통과시켰다. SAF는 석유가 아닌 다양한 대체 원료(동식물성 바이오 오일, 합성 원유 등)로 만들어진 항공 연료로, 기존 항공유에 비해 탄소 배출을 최대 80%까지 줄일 수 있다고 알려져 있다. 또한 SAF는 기존 항공기 엔진 및 연료 공급 시스템과 호환된다. 따라서 새로운 인프라 투자 없이도 현재의 항공 시스템에 통합될 수 있다. 그러나 SAF의 비용은 일반 항공유보다 약 2∼6배 높다. 이러한 높은 비용은 항공사와 소비자에게 전가될 수 있다. SAF의 생산은 아직 초기 단계에 있으며, 대량 생산에 필요한 기술과 인프라가 완전히 구축되지 않았다. 따라서 현재의 수요를 충족시키기 위한 충분한 공급이 아직 불가능할 수 있다. 게다가 일부 SAF 원료는 식량 생산과 경쟁할 수 있다. 예를 들어, 식물성 기름의 사용이 증가하면 식량 가격 상승으로 이어질 수 있다. SAF는 항공 산업의 탄소 배출을 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있지만, 그 구현과 확산을 위해서는 여러 기술적, 경제적, 환경적 과제를 해결해야 한다.
- 산업
2024-01-09 11:14:00
마늘, 맛과 건강을 모두 챙기는 음식

마늘을 매일 일정량 섭취하게 되면 면역력을 강화하고 콜레스테롤 수치가 감소하는 등 건강에 좋은 효과를 볼 수 있다고 건강 영양 전문지 이팅웰(Eating Well)이 최근 보도했다. 마늘은 요리에 없어서는 안 될 필수 식재료다. 톡 쏘는 맛과 향으로 음식의 풍미를 더해주는 것은 물론, 다양한 건강상의 이점까지 제공하는 것으로 알려져 있다. 이팅웰이 전한 마늘의 영양 성분과 건강상의 이점, 식단에 마늘을 추가하는 방법에 대해 소개한다. 마늘의 영양 성분 마늘은 비타민 C, 아연, 철분, 칼륨, 마그네슘 및 비타민 K와 같은 건강 증진 영양소가 포함되어 있다. 또한, 마늘은 황 함유 화합물인 알리신(allicin)이 풍부하다. 알리신은 항산화, 항염증, 항균, 항암 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 마늘은 다양한 건강상의 이점을 제공하는데 그중에서도 대표적인 이점은 다음과 같다. 첫째 항산화, 항염증, 항균, 항암 효과가 있는 마늘의 알리신은 면역 체계를 강화하고 감염을 예방하는 데 도움이 된다. 둘째 콜레스테롤 합성을 억제하고 콜레스테롤 배출을 촉진하는 마늘은 콜레스테롤 수치를 낮추고 심장 건강을 개선하는 데 도움이 된다. 셋째 혈관을 확장하고 혈액 순환을 개선하는 효과가 있다. 마늘은 혈압을 낮추고 고혈압 위험을 줄이는 데 도움이 된다. 넷째 인슐린 분비를 촉진하고 인슐린 저항성을 개선하는 마늘은 혈당 수치를 조절하고 당뇨병 위험을 줄이는 데 도움이 된다. 다섯째 장내 유익한 박테리아의 성장을 촉진하고 유해한 박테리아의 성장을 억제하는 마늘은 장 건강을 개선하는 데 도움이 된다. 다양한 요리에 활용 마늘은 다양한 요리에 사용할 수 있는 다재다능한 식재료로 마늘을 식단에 추가하는 몇 가지 방법은 다음과 같다. 먼저 마늘 기름으로 채소를 볶는다. 기름을 두른 팬에 다진 마늘을 놓고 옅은 갈색이 될 때까지 볶아서 기름에 마늘 향을 입힌다. 볶음밥과 같은 쌀 요리에 마늘을 추가하면 풍미가 더해진다. 또한 대부분의 단백질 및 채소와 잘 어울린다. 그밖에 스튜나 카레에 사용할 수 있다. 마늘은 아시아 일부 지역의 카레와 라틴 아메리카 일부 지역의 스튜에 자주 사용할 수 있다. 또한 수제 살사를 만들 때 마을을 사용한다. 살사는 더 많은 채소를 섭취할 수 있는 방법 중 하나이다. 또한 구운 마늘 또는 익힌 마늘을 섭취하는 것도 좋은 방법이다. 구운 마늘 또는 익힌 마늘은 생마늘에 비해 알리신 함량이 다소 감소할 수 있으나, 여전히 다양한 건강상의 이점을 제공한다는 점에서 유익하다. 마늘을 가장 건강하게 먹는 방법 마늘을 가장 건강하게 먹는 방법은 생마늘을 깨끗이 씻어서 씹어 먹는 것이다. 생마늘을 씹을 때 알리신이라는 성분이 생성되며, 알리신은 마늘의 대표적인 건강 성분으로 항산화, 항염증, 항균, 항암 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 다만, 위장이 약한 사람은 생마늘을 섭취하면 속쓰림이나 복통을 유발할 수 있다. 이 경우, 마늘을 가열하거나 꿀에 절여서 먹는 것이 좋다. 하지만, 위장이 예민한 사람들의 경우 생마늘 섭취 시 속쓰림이나 복통을 겪을 수 있다. 이러한 경우에는 마늘을 가열하거나 꿀에 절여서 섭취하는 것이 더 좋은 대안이 될 수 있다. 1일 마늘 적정 섭취량 마늘의 섭취량은 하루에 2~3쪽 정도가 적당하다. 과다 섭취 시 속쓰림, 복통, 설사 등의 부작용이 나타날 수 있으므로 주의해야 한다. 또한 임산부나 수유부는 마늘을 섭취하기 전에 의사와 상담하는 것이 좋다. 마늘은 혈액 응고를 방해할 수 있으므로, 수술을 앞둔 사람은 마늘 섭취를 피하는 것이 좋다. 전 세계 다양한 문화에서 마늘은 매일 즐겨 먹는 식품 중 하나이며, 일반적으로 건강에 불리한 영향을 미치는 경우는 드물다. 마늘은 대체로 소량으로 섭취하며, 자주 먹을수록 건강상의 이점을 얻을 가능성이 높아질 수 있다. 그러나 과민성 대장 증후군(IBS)과 같은 장 문제가 있는 사람들의 경우 마늘 섭취로 인해 가스와 복부 팽만감이 발생할 수 있다. 마늘을 섭취해 뱃살을 태울 수 있다는 주장은 사실이 아니다. 마늘의 항염증 성분이 뱃살 감소에 직접적인 영향을 미친다는 증거는 없으며, 마늘 섭취만으로 장기적인 체중 감소가 이루어진다고 볼 수 없다. 마늘의 건강상 이점을 누리기 위해서는 꾸준한 섭취가 필요하다. 따라서 일정량의 마늘을 매일 섭취하는 것이 바람직하다.
- 생활경제
2024-01-06 07:25:00
'숨겨진 설탕', 다이어트의 적⋯초가공 식품 섭취시 주의

식품에 첨가된 숨겨진 설탕의 위험성에 대한 우려가 제기되었다. 현재 미국인들이 점점 더 많은 초가공 식품을 섭취함에 따라, 첨가당이나 숨겨진 설탕을 피하는 것이 어려워지고 있다. 미국의 매체 살롱(SALON)에 따르면, 첨가당은 과일 등에서 자연적으로 발생하는 설탕에 추가로 첨가되는 설탕을 의미한다. 임상 영양사이자 영양실습소 소유주, 그리고 영양·영양학 아카데미의 국립 미디어 대변인인 제시카 실베스터(Jessica Sylvester)는 첨가당이 "무엇을 찾아야 할지 모르는 경우에만 '숨겨진' 것"이라고 말했다. 영양사이자 「채식 운동선수를 위한 영양 지침서(The Vegan Athlete's Nutrition Handbook)」의 저자인 니콜 단드리아 러설트(Nichole Dandrea-Russert)에 따르면 일반적으로 첨가된 설탕은 맛, 질감, 유통기한 또는 기타 특성을 강화하는 데 사용된다고 말했다. 러설트는 일부 제품이 '건강에 좋다'고 광고하지만 실제로는 그렇지 않을 수 있다고 경고하며, 이들은 전통적인 설탕 대신 다른 성분을 사용한다는 점을 강조할 뿐이라고 지적했다. 설탕의 다른 이름 62가지 공인 당뇨병 관리 및 교육 전문가인 데보라 말코프 코헨(Deborah Malkoff-Cohen)은 설탕에는 아가베와 맥아 시럽부터 포도당과 보리 맥아에 이르기까지 62가지 다른 이름이 있다고 밝혀, 소비자들이 인지하지 못하는 다양한 형태의 설탕이 존재함을 지적했다. 또한 과당(레블로스·levulose)이나 포도당(글루코스·glucose)처럼 영어 어미 ‘-ose’로 끝나는 성분뿐만 아니라, 시럽, 사탕수수 주스 또는 과일 주스 농축액 역시 첨가된 설탕으로 분류된다. 미국심장협회(American Heart Association)는 남성의 경우 하루 설탕 섭취량을 36g 이하로, 여성은 25g 이하로 제한할 것을 권장한다. 그러나 첨가되고 숨겨진 설탕이 많은 현대의 식품 환경에서는 이 기준을 쉽게 초과할 수 있다. 설탕 '표시 탐정'이 되자 많은 사람들이 '건강에 좋다'고 잘못 인식하는 특정 제품을 매일 섭취함으로써 실제로 설탕 소비량이 높아질 수 있다. 코헨은 그릭 요거트를 예로 들며, 일반적인 상자에는 첨가된 설탕 없이 총 3가지 종류의 설탕이 들어 있으며, 맛이 첨가된 요거트 상자에는 총 11가지 종류의 설탕과 7g의 설탕이 포함되어 있다고 설명한다. 이처럼 명확한 차이가 있으며, 이를 이해하는 열쇠는 제품의 영양 표시를 꼼꼼히 확인하는 것이다. 영양 표시를 회피하고 싶은 유혹이 클 수 있지만, 코헨은 특히 새해에 건강을 중요하게 여기는 사람들에게 은밀하게 달콤한 품목이나 제품을 피하기 위해 영양 표시를 꼼꼼히 확인하는 '표시 탐정'이 되어야 한다고 권장하고 있다. 러설트는 요구르트 샐러드 드레싱에서 숨겨진 설탕을 찾아내는 것이 중요하다고 지적했다. 말코프 코헨은 파스타 소스, 케첩, 바비큐 소스, 시리얼, 코울슬로, 말린 과일 등 다른 일반적인 제품들에서도 설탕이 숨겨져 있을 수 있다고 강조했다. 음료 속에 '숨은 설탕' 주의 청량음료와 알코올 음료를 포함한 많은 음료들에도 첨가된 설탕이 있을 수 있다. 더 나아가 러설트는 초콜릿 우유에 대해 언급하며, 한 컵에 최대 12g의 추가 설탕이 포함될 수 있어 총 24g의 설탕이 들어갈 수 있음을 지적했다. 이러한 정보들은 소비자가 설탕 섭취량을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 추가되거나 숨겨진 설탕을 줄이고자 하는 경우, 말코프 코헨은 몇 가지 간단한 팁을 제공했다. 첫째, 포장되지 않은 신선한 과일과 야채에 집중하는 것이 좋다. 이러한 식품들은 유통 기한 연장을 위해 첨가된 설탕이 없기 때문에 더 안전한 선택이 될 수 있다. 또한 꿀이나 메이플 시럽과 같은 천연 감미료 사용을 권장하면서도, 이들 역시 적은 양으로 제한해야 한다고 조언했다. 많은 경우, 인공 감미료가 실제 설탕보다 더 큰 건강 문제를 일으킬 수 있다고 경고한다. 아스파탐, 아세설팜 칼륨, 수크랄로스 등이 포함된 '더 나은' 대안이라고 여겨지는 식품들이 실제로는 관상동맥 질환의 위험을 높일 수 있다는 것이다. 이러한 정보는 식단에서 설탕을 줄이려는 이들에게 유용한 지침이 될 수 있다. 실베스터는 "우리의 미각은 우리가 자주 먹는 음식과 시간이 지나면서의 변화에 영향을 받는다"고 말하며, 모든 설탕과 인공 감미료를 완전히 제거한다면, 많은 음식들이 자연스럽게 달콤해질 수 있다고 설명했다. 그녀는 이러한 변화를 스스로 경험해 볼 것을 권했다. 2주 동안 모든 설탕과 인공 감미료를 제거하고, 그 기간 동안 자신의 취향, 행동 및 생리적 변화를 관찰해 보라는 것이다. 실베스터는 특정 다이어트 식품이나 음료, 사탕에 얼마나 많은 인공 감미료가 포함되어 있는지 소비자들이 놀랄 수 있다고 경고했다. 러설트 역시 식단에서 첨가된 설탕을 완전히 제거하는 것이 가능하다고 동의하며, 점진적으로 설탕을 줄여나가면 궁극적으로는 제거할 수 있다고 말했다. 그녀는 전체 과일, 대추 페이스트를 활용하거나 집에서 직접 샐러드 드레싱을 만들어보는 것을 제안하며, 이를 통해 미각이 점차 단맛이 덜한 것에 적응할 수 있다고 설명했다. 이러한 설탕 제거 작업은 번거로울 수 있지만, 건강을 위해 식사와 간식 선택 시 보다 주의 깊게 조사하는 것이 중요하다.
- 생활경제
2024-01-05 16:08:00
고구마, 기후 변화에 강한 미래 작물로 주목

열대 작물인 고구마가 기후변화에 강한 미래 작물로 주목받고 있다. 최근 급격한 기후변화로 인해 지구의 기온이 상승하면서 특정 작물을 재배하기가 어려워지고 있다. 이에 따라 내열성과 수자원 효율성이 뛰어난 작물에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 관련하여 기후 전문매체 '예일 클라이밋 커넥션즈(YALE Climate Connections)'에 따르면, 고구마가 기후 변화 시대의 대안 식량으로 주목받고 있다. 고구마는 열대 작물로, 높은 기온과 건조한 기후에 잘 적응한다고 알려져 있다. 또한 물 소비가 적은 작물로, 기후 변화로 인한 물 부족이 심화되는 지역에서도 재배가 가능하다. 미국 미시시피 주립대학교 익스텐션(Mississippi State University Extension)의 고구마 전문가인 로린 하비(Lorin Harvey) 박사는 "고구마는 열을 더 좋아한다"라며 "열대 작물이기 때문에 더위에 잘 적응한다"고 말했다. 하비 박사는 고구마가 내열성 때문에 기후 회복력이 있는 작물로 유망하다고 설명했다. 이에 하비 박사와 다른 연구자들은 열과 수자원에 강한 새로운 다수확 품종을 육종하고 있다. 실제로, 미국 농무부는 고구마를 기후변화에 대응하기 위한 중요 작물로 선정하고 있으며, 내열성과 수자원 효율성이 뛰어난 새로운 품종을 개발하기 위한 연구를 지원하고 있다. 뿐만 아니라 고구마는 영양가도 뛰어난 식품이다. 고구마는 식이섬유와 비타민 A, C, B6 등이 풍부하며, 칼로리도 높아 영양보충에 도움이 된다. 또한, 고구마는 다양한 요리에 활용할 수 있어 소비자들의 선호도가 높다. 하비 박사는 "고구마는 캐서롤, 웨지튀김, 샐러드 등 다양한 요리에 활용할 수 있어 소비자들이 좋아한다”며 “앞으로 고구마의 수요는 더욱 증가할 것으로 예상된다"고 말했다. 이처럼 고구마는 기후변화 대응을 위한 중요 작물로 주목받고 있다. 고구마의 우수한 내열성과 수자원 효율성은 기후변화로 인한 농작물 재배의 어려움을 극복하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
- 생활경제
2023-12-29 14:33:00
美 MIT, 미생물 비료 코팅 개발…재생농업 촉진

미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 화학자들은 지속 가능한 대안으로 질소 고정 박테리아를 사용해 화학 비료의 탄소 배출량을 줄이고 있다. 과학 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 MIT 화학 엔지니어들이 박테리아 세포의 성장이나 기능을 방해하지 않으면서 세포를 손상으로부터 보호하는 금속-유기 코팅을 개발해 종자 발아율을 크게 향상시켰다고 보도했다. 이러한 혁신은 미생물 비료의 접근성을 높이고 재생 농업을 촉진할 수 있다. 이 코팅은 박테리아 세포의 표면에 금속과 폴리페놀로 구성된 삼각형 모양의 구조를 형성한다. 이러한 구조는 박테리아 세포를 둘러싸고 보호막을 형성하여 열이나 습도, 건조 등의 손상으로부터 박테리아 세포를 보호해주어 미생물 비료의 안정성을 향상시킬 수 있다. 화학 비료 생산은 전 세계 온실 가스 배출량의 약 1.5%를 차지한다. MIT 화학자들은 일부 화학 비료를 보다 지속 가능한 공급원인 박테리아로 대체하여 탄소 발자국을 줄이는 데 도움이 되기를 기대하고 있다. 질소 가스를 암모니아로 전환할 수 있는 박테리아는 식물에 필요한 영양분을 제공할 뿐만 아니라 토양을 재생하고 해충으로부터 식물을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 그러나 이러한 박테리아는 열과 습도에 민감하기 때문에 대량 생산해서 농장으로 배송하기가 어렵다. 박테리아 민감성 극복 이러한 장애물을 극복하기 위해 MIT 화학 엔지니어들은 박테리아 세포의 성장이나 기능을 방해하지 않으면서 손상으로부터 세포를 보호하는 금속-유기 코팅을 개발했다. 새로운 연구에서 MIT 연구진은 이러한 코팅 박테리아가 옥수수와 청경채와 같은 채소를 포함한 다양한 종자의 발아율을 향상시킨다는 사실을 발견했다. 코팅된 박테리아로 처리한 씨앗은 코팅되지 않은 신선한 미생물로 처리한 씨앗에 비해 발아율이 150% 증가했다. 연구를 주도한 MIT 화학 공학과 아리엘 퍼스트(Ariel Furst) 박사는 "이 코팅은 농부들이 미생물을 비료로 배치하는 것을 훨씬 쉽게 만들 수 있다. 건조 공정으로부터 박테리아를 보호하고, 액체가 아닌 건조 분말이기 때문에 훨씬 더 쉽고 더 적은 비용으로 유통할 수 있다. 또한 섭씨 55.55도(화씨 132도)까지 견딜 수 있으므로 이러한 미생물을 냉장 보관을 사용할 필요가 없다"라고 말했다. 연구진은 이 기술은 화학 비료 사용을 줄여 환경 오염을 감소시킬 수 있고 토양의 영양분을 보충하고 토양을 건강하게 유지하는 데 도움이 될 수 있어 농업의 지속 가능성을 높이기를 기대한다. 이번 연구는 최근 '미국 화학학회지 Au'에 게재됐다. 미생물 보호 코팅 화학 비료는 공기 중의 질소와 수소를 결합하여 암모니아를 만드는 데 매우 높은 압력을 사용하는 에너지 집약적인 하버-보쉬 공정을 통해 제조된다. 화학 비료의 또 다른 단점으로는 이 과정에서 상당한 탄소 발자국이 발생한다는 점 외에도 장기간 사용하면 결국 토양의 영양분이 고갈된다는 것이다. 토양을 복원하기 위해 일부 농부들은 작물 순환과 퇴비화 등 다양한 전략을 사용해 토양을 건강하게 유지하는 '재생 농업'으로 전환하고 있다. 질소 가스를 암모니아로 전환하는 질소 고정 박테리아가 이러한 접근 방식에 도움이 될 수 있다. 퍼스트 박사는 열과 동결 건조로부터 미생물을 보호하기 위해 이전에 소화관으로 전달되는 치료용 박테리아를 보호하는 등 다른 용도로 미생물을 캡슐화하기 위해 개발한 금속-페놀 네트워크(MPN)라는 코팅을 적용하기로 결정했다. 이 코팅에는 금속과 폴리페놀이라는 두 가지 유기 화합물 성분이 포함되어 있어 스스로 조립되어 보호막을 형성할 수 있다. 철, 망간, 알루미늄, 아연 등 코팅에 사용되는 금속은 식품첨가물로서 안전한 것으로 간주된다. 식물에서 흔히 발견되는 폴리페놀은 탄닌과 오트 등의 분자를 포함한다. 퍼스트 박사는 "우리는 그 자체로 효능이 있는 것으로 알려진 천연 식품 등급의 화합물을 사용하여 미생물을 보호하는 작은 갑옷을 만들고 있다라고 말했다. 이 연구를 위해 연구팀은 12가지 MPN을 만들어 유해한 곰팡이와 기타 해충으로부터 식물을 보호하는 질소 고정 박테리아인 슈도모나스 클로로라피스를 캡슐화하는 데 사용했다. 연구진은 모든 코팅이 최대 섭씨 50도(화씨 122도)의 온도와 최대 48%의 상대 습도로부터 박테리아를 보호한다는 사실을 발견했다. 또한 코팅은 동결 건조 과정에서도 미생물의 생존을 유지했다. 종자 발아 향상 연구팀은 망간과 에피갈로카테킨 갈레이트(EGCG)라는 폴리페놀의 조합인 가장 효과적인 MPN으로 코팅된 미생물을 사용하여 실험용 접시에서 종자 발아를 돕는 능력을 테스트했다. 또 연구팀은 코팅된 미생물을 접시에 넣기 전에 50°C로 가열한 후 코팅되지 않은 신선한 미생물과 동결 건조된 코팅되지 않은 미생물을 비교했다. 연구 결과 코팅된 미생물은 발아율을 150% 향상 시켰다. 퍼스트 박사는 "기술을 개발할 때는 의도적으로 저렴하고 접근하기 쉽도록 설계해야 하는데, 이 기술이 바로 그런 기술이다. 이 기술은 재생 농업의 대중화에 도움이 될 것이다라고 말했다. 퍼스트 박사는 이 기술을 상용화하기 위해 세이아 바이오(Seia Bio)라는 회사를 설립했다. 세이아 바이오는 현재 이 코팅을 적용한 미생물 비료를 농업 현장에 적용하는 데 대한 연구를 진행하고 있다.
- 산업
2023-12-28 15:14:00
살아있는 뇌세포 AI, 음성 인식 기술 한계 극복 가능성 제시

최근 과학계에서 주목할 만한 발전이 있었다. 컴퓨터 시스템에 연결된 인간 뇌세포 덩어리가 매우 기본적인 음성 인식 작업을 수행하는 데 성공했다. 이러한 연구는 인공지능(AI) 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 수 있다. 특히, 전통적인 실리콘 기반 칩보다 에너지 효율성 측면에서 큰 잠재력을 지니고 있다는 평가를 받고 있다. 영국의 과학 전문지 '뉴사이언티스트'에 따르면, 인디애나 대학교 블루밍턴 캠퍼스의 펭 구오 교수는 특정 조건에서 줄기세포가 성장할 때 형성되는 신경세포 덩어리인 뇌 유기체(오가노이드)를 활용해 음성 인식 작업을 수행하는 연구를 수행했다. 구오 교수는 뇌 유기체에 대해 "마치 작은 두뇌와 같다"고 설명했다. 뇌 유기체는 수 밀리미터 폭에 최대 1억 개의 신경 세포로 구성되어 있다. 흥미롭게도, 이 오가노이드를 성장시키는 데는 2~3개월이 소요된다. 이는 인간 뇌의 약 1000억 개 신경세포에 비하면 극히 소수에 불과하지만, AI 분야에서 큰 가능성을 내포하고 있다. 이번 연구는 기존 AI 기술의 한계를 극복하고, 에너지 효율적인 방식으로 복잡한 작업을 수행할 수 있는 새로운 방법론을 제시하고 있다. 향후 이 기술이 실제 어플리케이션에 적용될 경우, AI 분야에서 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다 이 연구에서 중요한 단계는 오가노이드를 미세전극 어레이 위에 배치하는 것이었다. 이 어레이는 오가노이드에 전기 신호를 보내고, 신경 세포의 반응을 감지하여 발화하는 시기를 파악하는 데 사용된다. 연구팀은 이 혁신적인 시스템을 '브레이노웨어(Brainoware)'라고 명명했다. 뉴사이언티스트에 따르면, 지난 3월 구오 교수의 팀은 이 '브레이노웨어' 시스템을 사용해 '헤논(Hénon) 지도'라고 알려진 복잡한 방정식을 해결하는 데 성공했다. 이는 인공지능 분야에서 획기적인 발전으로 여겨진다. 헤논 지도는 수학과 물리학에서 사용되는 대표적인 비동선 동역학계 모댈중 하나다. 이는 1976년 프랑스의 천문학가 미셸 헤논에 의해 개발됐으며 주로 카오스 이론에서 중요한 역할을 한다. 특히, 음성 인식 작업에서 이 오가노이드의 역할은 주목할 만하다. 연구팀은 오가노이드가 일본어 모음 소리를 발음하는 8명의 사람들의 240개 오디오 클립 중 특정 개인의 목소리를 식별하는 방법을 배우게 했다. 이 오디오 클립은 공간 패턴으로 배열된 일련의 신호로 오가노이드에 전송됐다. 이 과정은 인간 뇌세포를 사용하는 AI 기술이 어떻게 복잡한 데이터를 처리할 수 있는지를 보여주는 훌륭한 예시이다. 구오 교수는 오가노이드를 사용한 초기 실험에서 약 30~40%의 정확도를 보였다고 한다. 그러나 단 이틀의 훈련 세션 후, 이 정확도는 놀랍게도 70~80%로 상승했다. 구오 교수는 이 현상을 '적응형 학습'이라고 설명했다. 이는 신경 세포 간에 새로운 연결이 형성되는 과정을 포함하는 것으로, 신경 세포 사이의 연결 형성을 방해하는 약물에 오가노이드를 노출시킬 경우, 아무런 개선도 관찰되지 않았다. 이는 학습 과정이 신경 연결의 변화와 밀접하게 연관되어 있음을 시사한다. 훈련 과정은 단순히 오디오 클립을 반복하는 것에 불과했으며, 오가노이드에게 옳고 그름에 대한 직접적인 피드백은 제공되지 않았다. 이러한 방식은 인공지능(AI) 연구에서 '비지도 학습(Unsupervised Learning)'이라고 알려진 방법론에 해당한다. 이러한 비지도 학습 방식은 AI가 스스로 학습하고, 패턴을 인식하는 능력을 개발하는 데 중요한 역할을 한다. 구오 교수는 기존 AI에는 두 가지 주요 과제가 있다고 지적했다. 첫 번째는 높은 에너지 소비이고, 두 번째는 실리콘 칩의 본질적인 한계, 즉 정보 처리와 데이터의 분리 문제다. 구오 교수의 연구팀은 살아있는 신경 세포를 활용한 바이오컴퓨팅이 이러한 과제를 해결할 수 있는 가능성을 탐구하고 있다. 이들은 세계 각지의 여러 연구 그룹 중 하나로, 바이오컴퓨팅 분야에서 혁신을 이루고자 한다. 예를 들어, '뉴사이언티스트'가 2021년에 소개한 호주의 코티칼 랩스(Cortical Labs)라는 회사는 뇌세포에게 '퐁' 게임을 가르치는 연구를 수행해왔다. 전통적인 음성 인식 분야의 전문가로 케임브리지 대학의 티토우안 파르코렛(Titouan Parcollet) 박사는 바이오컴퓨팅이 장기적으로 의미 있는 역할을 할 수 있다고 보고 있다. 이는 기존의 AI 접근법에 대한 중요한 대안을 제시하며, 향후 기술 발전에 중요한 영향을 미칠 수 있다는 전망이다. 파르콜렛 박사는 바이오컴퓨팅의 현재 상황에 대해 명확한 견해를 제시했다. 그는 "딥러닝이 수행하는 작업을 달성하기 위해 인간 뇌와 같은 구조가 필요하다고 여기는 것은 오해일 수 있다"며 "현재의 딥러닝 모델이 특정 작업에서 인간 뇌보다 훨씬 뛰어난 성능을 보이고 있다"라고 말했다. 파르콜렛 박사는 또한 구오 교수 팀의 연구가 아직은 간단한 단계에 머물러 있으며, 주로 발화자 식별과 같은 단순한 작업에 초점을 맞추고 있다고 말했다. 'Brainoware' 시스템의 성능 향상에도 불구하고, 또 다른 도전은 오가노이드의 유지 관리 기간이 1~2개월에 불과하다는 점이다. 구오 교수의 팀은 이 기간을 연장하기 위해 노력 중이다. 구오 교수는 "AI 컴퓨팅을 위해 오가노이드의 계산 능력을 활용하기 위해서는 이러한 한계를 극복해야 한다"고 말했다. 이는 바이오컴퓨팅 분야가 당면한 중대한 과제 중 하나로, 이 분야의 미래 발전을 위해 해결해야 할 핵심 문제이다.
- IT/바이오
2023-12-26 10:33:00
뉴질랜드 스타트업, 우드칩으로 전기차 배터리용 흑연 생산

뉴질랜드에 본사를 둔 한 스타트업이 우드칩을 사용하여 전기자동차(EV) 배터리에 사용할 수 있는 인조 흑연을 만들었다. 미국 매체 비즈니스인사이더(businessinsider)는 스타크업 카본스케이프(CarbonScape)가 목재 제조 폐기물을 가열해 대체 흑연을 생산한다고 보도했다. 이 업체는 탄소가 풍부한 재료인 바이오 숯을 만들기 위해 열분해로 알려진 공정을 통해 목재 제조 폐기물을 가열하여 대체 흑연을 생산하고, 그 다음 원료를 밀링해 흑연 형태로 변형시킨다. 회사는 이것을 "지속 가능한 옵션"이라고 말했다. 카본스케이프 이반 윌리엄스(Ivan Williams) CEO는 "우리의 임무는 배터리 산업의 탄소 배출을 줄이는 것"이라며 "이는 공급망 현지화를 포함한 다른 문제도 해결라는 데 도움이 된다"고 말했다. 흑연에 대한 대체 가능한 솔루션을 개발하는 것은 중국산 전기차(EV) 배터리에 대한 의존도를 줄이려는 서방 국가들에게 점점 더 중요한 역할을 하고 있다. 모건스탠리 애널리스트들은 7월 보고서에서 "현재 중국은 많은 전기차가 사용하는 리튬, 철, 인산염 등 LFP 배터리의 최대 생산국 중 하나"라며 "전기차 배터리 공급망의 최대 90%가 중국에 의존하고 있다"고 밝혔다. 중국은 이러한 공급망 지배력을 활용하여 경쟁사보다 배터리를 더 저렴하게 생산하고 결과적으로 더 낮은 가격으로 제공할 수 있다. 그러나, 최근 몇 년간 긴장된 미·중 관계로 인해 서방 국가들은 향후 공급망 중단을 피하기 위한 대안을 모색하고 있다. 미국에 진출한 한국 배터리 업체들은 더욱 타격을 받을 것으로 전망되고 있다. 한국무역협회의 ‘중국 흑연 수출 통제의 영향 및 대응 방안’ 보고서에 따르면, 중국은 첨단 반도체 제조 때 쓰는 갈륨·게르마늄 관련 품목의 수출을 지난 8월부터 통제한 데 이어 12월부터는 흑연 수출도 통제할 계획이다. 흑연은 전기차 배터리에 들어가는 음극재의 핵심 소재로 한국은 올해 1~9월 천연 흑연 제품의 중국 수입 의존도가 97.7%, 인조 흑연은 94.3%에 달하는 등, 사실상 전량을 중국에서 수입하고 있다고 봐도 과언이 아니다. 도원빈 무역협회 연구원은 "중국의 흑연 수출 통제 조치는 미국에 대한 보복성 조치로 해석되는데, 미·중 관계가 더욱 나빠지면 미국에 공장을 둔 우리 배터리 기업이 중국산 흑연을 들여오는 과정이 지연되거나 허가가 반려될 수 있다"고 우려했다. 카본스케이프의 아이디어가 수입을 대처할 수 있다는 주장에 설득력이 있어 보인다. 하지만, 일부 비평가들은 카본스케이프의 아이디어에 대해 의문을 제기했으며, 너무 많은 우드칩이 필요하고 흑연만큼 비용면에서 효율적이지 않다고 지적했다. 그럼에도 불구하고 뉴질랜드 스타트업은 글로벌 EV 생산이 확대됨에 따라 국제적인 주목을 받고 있다. 카본스케이프는 올해 초 유럽의 임산물 회사인 스토라 엔소(Stora Enso)로부터 1800만 달러(약 234억4500만원)의 자금을 확보해 유럽에 새로운 공급망을 열었기 때문이다. 로이터에 따르면 윌리엄스 장관은 "이번 투자는 글로벌 탈탄소화를 위한 배터리 소재의 지속 가능한 조달에 대한 강력한 지지를 표명한 것"이라고 말했다. 홍콩에 본사를 둔 배터리 제조업체인 암페렉스 테크놀로지(Amperex Technology )도 이 회사에 투자했다. 흑연은 미국과 유럽연합(EU)의 핵심 광물이며, 관계자들은 더 많은 현지 광산 생산을 장려하기를 희망하고 있다. 한편, 한국의 경우 중·장기적으로 모잠비크, 브라질, 일본 등으로 흑연 수입처를 다변화해야 하며, 배터리산업에서 흑연을 대체할 수 있는 실리콘 음극재 기술을 개발해 공급망 리스크를 낮추는 것이 필요하다.
- 산업
2023-12-22 10:38:00
뮌헨공대, 태양광 수소 생산 세계 최고…경제성 확보 과제

독일 뮌헨대학교 연구팀이 태양광 수소 생산 분야에서 세계 기록을 경신했다. 이들은 햇빛을 활용하여 포름산으로부터 수소를 생산하는 플라즈몬 나노구조를 개발하여 녹색 수소 개발에 획기적인 발전을 이루어냈다. 산업 전문매체 '오일프라이스(Oil Price)'는 뮌헨대학교 연구팀의 이 발견이 획기적이라면서도 고가의 원자재를 사용하는 한계로 인해 경제적인 측면에서 더 효과적인 대안을 모색해야 한다고 지적했다. 뮌헨대학교 연구팀은 녹색 수소 생산 분야에서 세계적인 기록을 경신했으며, 이러한 성과를 이루어낸 고성능 나노구조를 개발했다. 뮌헨대학교 실험물리학 및 에너지 변환 교수인 에밀리아노 코르테스(Emiliano Cortés)는 나노우주로의 도약을 이루어냈다. 코르테스 교수는 "태양광의 고에너지 입자가 원자 구조와 상호 작용하는 지점에서 연구가 시작되었다"라며 "태양에너지를 더 효율적으로 활용하기 위한 소재 솔루션을 연구 중"이라고 설명했다. 이러한 발견은 새로운 태양전지와 광촉매의 가능성을 열어두고 있다. 그러나 코르테스 교수는 "햇빛이 희석돼 지구에 도달하기 때문에 면적당 에너지가 상대적으로 낮다"는 문제에 직면하고 있다고 말했다. 헤란 박사는 "먼저, 우리는 플라즈몬 금속(우리 경우에는 금)에서 10~200나노미터 범위의 입자를 생성했다"라며 "이 크기에서 가시광선은 금 전자와 매우 강하게 상호작용하여 공명 진동을 유발한다"라고 설명했다. 이러한 현상을 통해 나노입자는 더 많은 햇빛을 포착하고, 매우 높은 에너지의 전자로 변환할 수 있다는 것을 밝혔다. 헤란 박사는 "이러한 과정에서 매우 국지적이고 강한 전기장이 핫스팟에서 발생한다"고 말했다. 이러한 핫스팟은 금 입자 사이에서 형성되며, 따라서 두 사람은 백금 나노입자를 이러한 핫스팟 사이 공간에 직접 배치하는 아이디어를 얻었다. 오늘날 수소는 주로 화석 연료, 주로 천연가스에서 생산된다. 그러나 두 사람은 "플라즈몬 금속과 촉매 금속의 결합을 통해 이산화탄소를 유용한 물질로 변환하는 등 다양한 산업 응용 분야를 위한 강력한 광촉매를 개발 중이다"라고 밝혔다. 이들은 이미 이러한 물질 개발에 대한 특허를 취득했다. 또한, 이전에 매사추세츠 공과대학(MIT)의 엔지니어들이 태양열을 활용하여 온실가스 배출 없이 수소를 효율적으로 생산하는 '태양열화학수소' 시스템을 개발했다. MIT, 태양열 최대 40% 활용 기존의 태양열 열화학 수소 생산 시스템은 효율성이 낮았지만, MIT의 설계는 태양열을 최대 40%까지 효율적으로 활용할 수 있다. 이 시스템은 태양열을 활용하여 물을 분해하고, 이 과정에서 생성된 수소를 청정 연료로 사용할 수 있게 한다. 이렇게 생산된 수소는 장거리 트럭, 선박, 항공기의 연료로 사용될 수 있으며, 온실가스가 전혀 배출되지 않는다. MIT의 새로운 시스템은 집중형 태양열 발전소(CSP) 방식을 사용하며, 다수의 거울을 활용하여 태양광을 집중시켜 열을 발생시킨다. 이렇게 집중된 열은 수소 생산에 활용된다. 한국의 DGIST(대구경북과학기술원)와 단국대학교 연구팀은 친환경적인 양자점을 활용하여 세계 최고 수준의 태양광 수소 생산 기술을 개발했다. 이 기술은 양자점의 물성을 조절하여 광전기화학 소자에 적용, 태양광을 효과적으로 수소 생산에 활용하는 방법을 제공한다. 게다가 한국의 DGIST(대구경북과학기술원)와 단국대학교 연구팀은 친환경적인 양자점을 활용하여 세계 최고 수준의 태양광 수소 생산 기술을 개발했다. 이 기술은 양자점의 물성을 조절하여 광전기화학 소자에 적용함으로써, 태양광을 효과적으로 수소 생산에 활용할 수 있는 방법을 제시한다.
- 산업
2023-12-18 09:49:00