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[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.
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[신소재 신기술(141)] 칼텍, 인체 내 특정 부위에 치료 약물 전달하는 구형 마이크로 로봇 개발
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[기후의 역습(92)] 지구 온난화로 전 지구적 해양 순환 시스템 붕괴
- 전 세계의 해양 순환, 즉 해류는 해양 생태계는 물론 지구 환경의 지속가능성에 막대한 영향을 미친다. 작게는 해안가에도 해류가 있을 수 있으며, 지구 전체로 끊임없이 물을 이동시키는 거대한 해류 네트워크, 즉 대규모 '글로벌 해양 컨베이어 벨트'도 있다. 이 거대한 해류 시스템은 전 세계적으로 열을 분배하여 기온에서 강수량에 이르기까지 지구의 모든 것에 영향을 미친다. 그런데 안타깝게도 이 해류 시스템이 속도가 느려지고 완전히 붕괴될 위기에 처해 있다고 어스닷컴이 전했다. 이는 네이처 지오사이언스에 발표됐는데, 연구에 따르면 이런 붕괴는 우리가 예상했던 것보다 더 큰 문제로 다가오고 있다. ◆ 해양 순환과 AMOC AMOC(대서양 해류 순환)는 대서양 주변에서 따뜻한 물과 차가운 물을 이동시키는 거대한 해양 컨베이어 벨트다. 멕시코만에서 시작하여 따뜻하고 짠물이 미국 동부 해안을 따라 북쪽으로 흐르고 대서양을 건너 유럽으로 향한다. 따뜻한 물은 북대서양에 도달하면 차가워지고 밀도가 높아지며, 따라서 바다 깊숙이 가라앉는다. 이 가라앉는 과정은 더 많은 따뜻한 물을 북쪽으로 끌어당겨 대체하고, 지구 전체에 열을 분산시켜 기후를 조절하는 데 결정적 역할을 하는 연속적인 루프(고리)를 만든다. ◆ AMOC가 인간에게 미치는 영향 인간은 몇 가지 중요한 면에서 AMOC에 의존한다. AMOC 덕분에 서유럽은 온화한 겨울을 지낼 수 있다. AMOC는 특히 지구 온도를 조절함으로써 농업, 생태계 및 일상생활에 필수적인 안정적인 기상 패턴을 유지하는 데 큰 도움을 준다. 그런 AMOC가 지난 1000년 이래 그 어느 때보다 약해졌다고 이번 연구는 지적하고 있다. 연구진은 이 둔화의 주된 원인이 지구 온난화라고 설명한다. 연구팀의 새로운 모델링은 그린란드 빙상과 캐나다 빙하에서 녹은 물이 퍼즐의 빠진 조각일 수 있음을 시사한다. ◆ 해양 순환에 관심을 가져야 하는 이유 연구팀은 "연구 결과에 따르면 지구 온난화가 섭씨 2도 진행되면 대서양의 해류 흐름이 70년 전에 비해 3분의 1 정도 약화될 가능성이 높다"고 말했다. 또 "이는 남반구의 더 빠른 온난화, 유럽의 더 혹독한 겨울, 북반구의 열대성 몬순의 약화를 포함해 기후와 생태계에 큰 변화를 가져올 것이다"라고 우려했다. 해류가 약해지면 유럽의 겨울이 더 추워지고 강우 패턴이 바뀌어 수백만 명에게 큰 영향을 미치게 된다. 그것은 비단 바다에만 국한된 문제가 아니다. 사람의 일상생활에 대한 심각한 위협이다. ◆ 녹은 물과 해양 순환 산업혁명 이후 지구는 이미 섭씨 1.5도 뜨거워졌고, 북극은 지구의 다른 지역보다 거의 4배 더 빨리 뜨거워지고 있다. 그 모든 열은 북극의 해빙, 빙하, 그린란드 빙상을 녹이고 있다. 연구팀은 "2002년 이후로 그린란드는 5조 9000억 톤의 얼음을 잃었다. 녹은 얼음은 텍사스주 전체를 26피트 두께의 얼음으로 뒤덮을 수 있는 양"이라고 추정했다. 아북극해로 흘러드는 이 신선한 녹은 물은 염분이 많은 바닷물보다 가벼워서 가라앉는 정도가 그리 크지 않다. 이로 인해 대서양에서 깊고 차가운 바닷물이 남쪽으로 흐르는 것을 방해하고 걸프 스트림(맥시코 만류)을 약화시킨다. 걸프 스트림은 영국에 온화한 겨울을 가져다주는 해류이다. ◆ 전 세계적으로 파급 효과 그렇다면 걸프 스트림이 느려지는 것이 무슨 큰 문제일까. 우선, 유럽은 더 혹독한 겨울을 맞이할 수 있다. 영국과 같은 지역은 캐나다 일부 지역처럼 같은 위도에 있는 추운 지역과 더 비슷해질 수 있다. 연구진은 "새로운 연구에 따르면 그린란드 빙상과 캐나다의 북극 빙하에서 녹은 물이 기후 퍼즐의 빠진 조각임을 보여준다"라고 설명했다. 그들이 이 빙하가 녹은 물을 시뮬레이션에 포함시켰을 때, 해양 순환이 느려지는 것이 이치에 맞았다. 연구는 AMOC가 20세기 중반 이래 느려지고 있음을 확인시켜 준다. 또 앞으로 무슨 일이 일어날지 엿볼 수 있게 해준다. ◆ 북대서양과 남대서양 순환 연구팀은 "새로운 연구는 북대서양과 남대서양이 이전에 생각했던 것보다 더 깊이 연결되어 있음을 보여준다"고 밝혔다. 해양의 한 부분에서 일어나는 변화는 먼 지역에 빠르게 영향을 미칠 수 있다. 해양 순환이 강하면 많은 열을 북대서양으로 전달한다. 그러나 순환이 약해지면 그린란드 남쪽의 해양 표면은 그만큼 따뜻해지지 않아 '온난화 구멍(워밍 홀)'이라고 하는 현상이 발생한다. 한편, 남대서양은 더 많은 열과 소금을 저장하게 된다. ◆ 시간은 우리 편이 아니다 연구진은 "우리의 시뮬레이션은 북대서양의 극지방에서 일어나는 변화는 20년도 채 안 되어 남대서양에서 느껴진다는 것을 보여준다"라고 말했다. 둔화의 영향이 우리가 생각했던 것보다 더 빨리 확산되고 있다는 의미다. 기후 예측에 따르면 AMOC는 2060년까지 약 30% 약화될 것으로 예상된다. 그런데 이는 추가로 녹는 물을 고려하지 않은 것이다. 연구는 "그린란드 빙상은 앞으로 1세기 동안 계속 녹아 지구 해수면이 약 4인치 상승할 가능성이 있다"라고 언급했다. "이 추가 융해수가 기후 예측에 포함된다면 AMOC는 더 빨리 약화될 것이다. 2040년까지 30% 정도 약화될 수 있다. 이는 처음 예측보다 20년 앞당겨진 것"이라는 설명이다. ◆ 무엇을 할 수 있을까 AMOC가 이렇게 빨리 약화하면 상황은 뒤바뀔 것이다. 유럽은 더 추운 겨울을 맞이할 수 있고, 북부 열대 지방은 더 건조해질 수 있으며, 미국 남부와 같은 지역은 더 따뜻하고 습한 여름을 겪을 수 있다. 연구진은 "지난 20년 동안 우리의 기후는 극적으로 변했다.빙상이 더 빨리 녹으면 기후 체계가 더욱 파괴될 것"이라고 경고했다. 그렇다면 이 모든 것이 인류에게 무슨 의미가 있을까. 이는 우리가 행동할 시간이 더욱 부족해진다는 것을 의미한다. 배출량을 줄이는 것은 필수적이다. 지구 시스템은 상호 연결되어 있다. 상황의 악화를 막고자 한다면 지금 당장 행동해야 한다고 연구진은 강조한다.
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[기후의 역습(92)] 지구 온난화로 전 지구적 해양 순환 시스템 붕괴
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[기후의 역습(86)] 셸, 네덜란드 기후 소송 항소심 승소
- 네덜란드 항소 법원은 “글로벌 에너지 그룹 셸(Shell)이 2030년까지 지구 온난화를 일으키는 오염을 급격하게 줄일 의무는 없다”고 판결했다. 이는 에너지 회사들이 화석 연료에서 벗어나도록 하려는 환경 운동가들의 노력에 찬물을 끼얹었다고 CNN 등 외신이 전했다. 아제르바이잔 수도 바쿠에서 COP29 연례 기후 회담이 진행되는 가운데 내려진 이 판결은 영국의 석유 및 가스 거대 기업 셸에 대한 급격한 탄소 배출 감축을 명령한 이전 판결을 뒤집은 것이다. 셸의 CEO 와엘 사완은 "법원의 결정을 환영한다. 이는 글로벌 에너지 전환은 물론 네덜란드와 회사를 위한 올바른 결정“이라고 말했다. 셸은 2030년까지 탄소 배출량을 2019년 수준에서 45% 줄이도록 명령한 2021년의 판결에 불복해 항소했다. 여기에는 자체 운영 및 판매하는 에너지 제품에서 발생하는 배출이 모두 포함됐다. 헤이그 항소법원은 셸이 위험한 기후 변화로부터 지구를 보호하기 위해 탄소 배출을 제한해야 할 의무는 있다고 판결하면서도, 셸과 같은 개별 회사가 준수해야 할 구체적인 감축 비율에 대한 합의는 충분하지 않다고 밝히고 이전 판결을 기각했다. 판결에서 법원은 셸이 이미 자체 운영에서 발생하는 배출량을 줄이기 위해 노력하고 있으며, 여기에 더해 자사 제품 사용으로 인한 훨씬 더 많은 배출을 줄이라고 강요하는 것은 효과적이지 않다고 언급했다. 셸을 상대로 소송을 제기한 글로벌 환경운동단체 '지구의 벗(Friends of the Earth)' 네덜란드는 판결에 큰 실망감을 표했다. 도날드 폴스 이사는 "결과는 아프다"면서도 "그래도 판결에서 몇 가지 긍정적인 점은 있었다"고 평가했다. 대표적인 것은 법원이 기업에 대해 기후 변화로 인한 인권 침해에 대해 책임이 있다고 확언했다는 점이다. 판결은 또 800개가 넘는 화석 연료 프로젝트(셸의 파이프라인)가 인권 원칙에 따라 행동해야 할 책임과 모순된다고도 밝혔다. 이는 모두 미래의 법정 사건에서 활용될 수 있는 중요한 법적 판결이다. 폴스는 내용을 점검한 후 판결에 불복해 네덜란드 대법원에 항소할지의 여부를 결정할 것이라고 말했다. 셸에게 탄소 배출을 줄이라는 초기 판결에도 불구하고, 셸은 재정적 수익을 늘리기 위해 실제로 기후 목표 중 일부를 축소했다. 올해 초, 셸은 2016년 대비 2030년까지 에너지 제품의 순 탄소 집약도를 15~20% 줄이는 것을 목표로 한다고 밝혔다. 과거에는 20% 감축을 목표로 했었다. 또한 2035년까지 순 탄소 강도를 절반으로 줄이겠다는 목표도 철회했다. 동시에 셸은 2030년까지 자체 운영에서 배출량을 절반으로 줄이고 2050년까지 순 제로 배출 에너지 사업이 되겠다고 약속했다. 셸은 청정에너지보다 화석 연료에 훨씬 더 많은 투자를 계속하고 있다. 지난해에는 저탄소 에너지에 56억 달러를 투자했는데, 이는 총자본 지출의 23%에 해당한다. 이에 비해 석유 및 가스 사업에 160억 달러 이상을 투자했다. 지구의 벗 네덜란드에 따르면, 셸은 전 세계 온실 가스 배출량의 3%를 차지하는데, 이는 대부분의 국가가 개별적으로 배출하는 배출량보다 많다. 폴스는 이번 판결이 COP29에 미치는 영향에 대해 "국제 기후 협약이 대규모 오염 기업을 제외한다면 기후 변화에 대처하는 데 효과가 없을 것"이라고 우려했다. 그는 파리 협정이 체결된 2015년 이후 약 50개 기업이 전 세계 탄소 오염의 80%를 차지했다고 지적했다. 주주총회를 통해 에너지 대기업의 탄소 배출을 줄이고자 하는 단체인 '팔로우 디스(Follow This)'는 이번 판결로 투자자들의 석유 대기업 개혁에 대한 책임이 더욱 무거워졌다면서 "법원의 결정은 기후 위기에 맞서는 싸움에서 크게 후퇴한 것"이라고 비판했다.
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[기후의 역습(86)] 셸, 네덜란드 기후 소송 항소심 승소
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[우주의 속삭임(78)] 목성에 단단한 땅이나 바위가 없는 이유는?
- 목성에는 지구에서 밟는 풀이나 흙과 같이 사람이 걷거나 우주선이 착륙할 수 있는 단단한 표면이 없다. 그 이유는 뭘까. 온갖 특이한 현상을 연구하는 물리학계에서도 '표면이 없는 세계'라는 개념은 이해하기 어렵다고 한다. 나사(NASA)의 로봇 탐사선 주노(Juno)가 이상한 행성인 목성 궤도를 9년째 공전하고 있는 지금도 목성의 많은 부분은 여전히 미스터리로 남아 있다. 태양에서 다섯 번째 행성인 목성은 화성과 토성 사이에 있다. 태양계에서 가장 큰 행성으로, 1000개 이상의 지구가 들어갈 만큼 크고 여유 공간도 있다. 태양계의 수성, 금성, 지구, 화성 등 네 개의 내행성은 모두 단단한 암석 물질로 이루어져 있지만, 목성은 태양과 유사한 구성을 가진 가스 행성이다. 소용돌이치고, 폭풍우가 몰아치며, 격렬하게 난기류를 일으키는 가스 덩어리의 거대 구체다. 목성의 일부 지역에서는 바람이 시속 약 640km 이상으로 불고 있다. 이는 지구의 5등급 허리케인보다 약 3배 빠른 속도다. 지구 대기권 꼭대기에서 시작해 약 100km 아래로 내려가면 기압이 지속적으로 증가한다. 궁극적으로는 땅이든 물이든 지구 표면에 부딪힌다. 목성의 경우, 대부분이 수소와 헬륨으로 이루어진 대기권의 꼭대기에서 내려가기 시작하면 지구와 마찬가지로 더 깊이 들어갈수록 압력이 증가한다. 목성의 압력은 엄청나다. 위의 가스층이 점점 더 아래로 밀려 내려감에 따라, 그것은 마치 바다 밑바닥에 있는 것과 같다. 지구의 물 대신 목성은 가스로 둘러싸여 있다. 압력이 너무 강해져서 인체가 붕괴될 것이다. 압력에 눌려 사망하게 되는 것이다. 1600km 아래로 내려가면 뜨겁고 밀도가 높은 가스가 이상하게 작동하기 시작한다. 가스는 액체 수소 형태로 바뀌어 물이 없는 바다를 만들어낸다. 물이 없다는 점은 다르지만, 태양계에서 가장 큰 바다라고 할 수 있다. 약 3만 2000km를 내려가면 수소는 흐르는 액체 금속에 더욱 가까워진다. 이 물질은 너무 이질적이다. 과학자들도 그 때문에 큰 어려움을 겪었으며, 최근에야 실험실에서 이 물질을 재현했다. 이 액체 금속 수소의 원자는 매우 단단히 압축돼 전자가 자유롭게 돌아다닐 수 있다. 이러한 층 전환은 갑작스러운 것이 아니라 점진적으로 이루어진다. 수소 가스에서 액체 수소로, 그리고 금속 수소로의 전환은 천천히 부드럽게 이루어진다. 어떤 지점에도 날카로운 경계나 고체 물질 또는 표면은 없다. 이렇게 내려가면 궁극적으로 목성의 핵에 도달하게 된다. 이것은 목성 내부의 중심 영역이며 표면과 혼동해서는 안 된다. 학자들은 여전히 목성 핵 물질의 정확한 성질에 대해 논쟁하고 있다. 그중에서 가장 호응을 받는 모델은 암석과 같은 고체가 아니라, 액체와 고체의 뜨겁고 밀도가 높은 금속성 혼합물과 비슷하다는 것이다. 목성 핵의 압력은 엄청나서 마치 지구 대기 1억 개가 누르는 것과 같다. 또는 신체의 각 제곱인치 위에 엠파이어 스테이트 빌딩 두 개가 얹히는 것과 같다. 압력만이 유일한 문제는 아니다. 목성의 핵에 도달하려는 우주선은 섭씨 2만 도의 극심한 열에 녹을 것이다. 이는 태양 표면보다 3배 더 뜨거운 온도다. 목성은 이상하고도 무서운 곳이다. 그러나 목성이 없었다면 인간이 존재하지 않았을 수도 있다. 그 이유는 목성이 지구를 포함한 태양계 내행성을 보호하는 방패 역할을 하기 때문이다. 목성은 엄청난 중력으로 수십억 년 동안 소행성과 혜성의 궤도를 바꾸어 놓았다. 목성의 개입이 없었다면 우주 잔해 중 일부가 지구에 충돌했을 수도 있다. 만약 하나의 충돌이 대격변 수준이었다면 지구는 멸종 수준의 사건을 일으켰을 것이다. 공룡의 대멸종을 연상하면 납득할 수 있다. 목성은 지구 생명체의 존재에 도움을 주었을지 모르지만, 목성 자체는 생명체가 살기에 매우 부적합한 곳이다. 그러나 목성의 위성인 유로파는 다르다. 태양계의 다른 곳에서 생명체를 찾을 수 있는 가장 좋은 기회가 될 수 있다. 나사의 유로파 클리퍼(Europa Clipper)는 지난 10월에 발사된 로봇 탐사선으로, 유로파를 약 50회 비행하며, 이를 통해 위성의 거대한 지하 바다를 연구할 계획이다. 탐사선은 2030년 4월에 도착할 예정이다.
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[우주의 속삭임(78)] 목성에 단단한 땅이나 바위가 없는 이유는?
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스타트업 율리시스, 자율 로봇 이용해 해초 심어 바다 되살린다
- 해초의 힘은 상상 이상이다. 해초는 해저 면적의 0.1%에 불과하지만, 식물과 물고기의 해양 생태계를 지원하고, 오염된 바닷물을 정화하고, 막대한 양의 탄소를 포집하는데 기여한다. 그러나 기후 변화 등 여러 요인으로 인해 해초가 파괴되고 있으며 매년 전 세계적으로 7%씩 줄고 있다. 해초가 파되되는 상황을 되돌리기 위해 율리시스 에코시스템 엔지니어링(Ulysses Ecosystem Engineering)이 해초 복원에 나섰다고 테크크런치가 전했다. 자율 로봇을 활용해서다. 샌프란시스코에 본사를 둔 율리시스의 자율 로봇은 해초 씨앗을 적재하고 해저의 특정 지역으로 이동해 씨를 심도록 프로그래밍되어 움직인다. 율리시스의 공동 창업자 겸 CEO인 아킬 부라카라는 "자율 로봇은 사람이 손으로 해초 씨앗을 심는 것보다 복원 속도를 100배나 높일 수 있었으며, 다른 로봇보다 비용이 훨씬 적게 든다"고 말했다. 회사의 제이미 웨더번 CTO는 2023년 초 스코틀랜드 서해안에서 친구들과 서핑을 하면서 아이디어를 얻었다. 친구 중 한 명이 스코틀랜드에서 해초를 심었던 자원봉사 경험을 언급했던 것. 당시 자원봉사자들이 고통스럽게 해초를 심었지만 험한 날씨에 그냥 쓸려나갔다고 한다. 웨더번은 로봇으로 해초를 심는 아이디어를 부라카라에게 제안했고, 콜름 오브라이언과 윌 오브라이언이 공동 창업자로 참여하면서 회사가 탄생했다. 창업과 동시에 로봇 개발이 시작됐다. 로봇 개발 경험을 해양 생물학에 접목시킨 것이다. 해초 심는 로봇 율리시스는 2024년 초 출시됐으며, 그 후 민간 기업과 정부 기관 공급을 통해 100만 달러에 달하는 매출을 올렸다. 이 스타트업은 플로리다와 호주 등지의 여러 정부 기관과 대규모 해초 복원 프로젝트 파트너십을 맺고 있다. 율리시스 에코시스템은 로우어카본 캐피탈(Lowercarbon Capital)이 주도하고 벤처캐피탈 슈퍼오가니즘(VC Superorganism)과 리젠 벤처스(ReGen Ventures) 등이 참여한 200만 달러의 펀딩 라운드를 발표했다. 회사는 투자자금을 활용해 제품 개발 및 개발자 영입을 진행할 계획이다. 회사는 전 세계 각국 정부가 해초 복원에 나서고 있기 때문에 시의적절한 비즈니스라고 판단하고 있다. 올해 초 유럽연합은 2050년까지 다양한 생물 서식지를 복원하는 데 초점을 맞춘 새로운 규정을 통과시켰으며, 규정에서는 특히 해초의 복원을 강조하고 있다. 부라카라는 조만간 자율 로봇의 새로운 기능을 테스트할 것이라고 밝혔다. 해초에서 씨앗을 수확한 다음 필요한 곳에 씨앗을 옮겨 심을 수 있는 기능이다. 회사는 해초에서 시작해 대상 범위를 대폭 확대한다는 구상이다. 이 자율 로봇이 해안 관리, 해안 보안 및 기타 생물 복원 등 다른 영역으로 확장할 수 있는 다양한 플랫폼에 연결될 수 있다는 것이다. 오브라이언은 "바다는 새로운 영역으로 기술 솔루션이 많지 않고, 해류를 다루는 매우 어려운 분야이기 때문에 민간 기업의 우주 개발 시대를 연 스페이스X 수준의 혁신이 필요하다"며 율리시스가 그 역할을 하겠다는 목표를 밝혔다. 한편 수중 로봇을 구축하려는 경쟁자도 있다. 테라뎁스(Terradepth)는 상업 및 공공용으로 해저 지도화에 나서기 위해 3000만 달러 이상을 모금했다. 노르웨이 엘럼(Eelume)도 해양 탐험에 집중하고 있다.
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스타트업 율리시스, 자율 로봇 이용해 해초 심어 바다 되살린다
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최상목 부총리, 포스코 73조 투자 지원 약속⋯녹색국채 발행 검토
- 최상목 부총리 겸 기획재정부 장관은 17일 포스코 포항제철소를 방문하여 포스코 측과 간담회를 갖고, 수소환원제철 등 신산업 분야를 포함한 73조원 규모의 투자 계획에 대한 적극적인 지원을 약속했다. 이날 간담회에는 강도형 해양수산부 장관, 산업통상자원부 1차관, 과학기술정보통신부 과학기술혁신조정관 등이 참석했으며, 포스코 측에서는 정기섭 포스코홀딩스 대표이사, 유병옥 포스코퓨처엠 대표이사 등이 자리했다. 최 부총리는 "체감경기 회복과 지속적인 성장동력 확보를 위해 신속하고 적극적인 투자가 중요하다"며 범부처 투자지원체계를 가동해 기업 투자를 뒷받침하겠다고 강조했다. 정부는 지난해 11월과 올해 3월 두 차례에 걸쳐 투자 활성화 방안을 발표하고, 약 93조원 규모의 투자 사업을 지원하고 있다. 이를 통해 해상교통안전진단 면제 등 수소환원제철 사업의 행정 절차를 11개월 줄였다고 언급했다. 친환경 투자를 장려하기 위한 녹색금융을 6조원에서 9조원으로 늘리고, 탄소 중립 핵심 기술 연구 개발(R&D)에 대한 재정적 지원도 2조원에서 2조2000억원으로 증액할 계획이다. 기업들이 배출권을 자유롭게 활용할 수 있도록 배출권 이월 규제 및 변동성 관리 체계 등에 대한 제도 개선도 올해 안에 추진한다. 국가전략기술에 대한 세금 감면 혜택 기한 연장도 추진하는 등 새로운 기술 개발도 적극적으로 돕는다. 포스코가 주도하는 수소환원제철 기술은 올해 2월 국가전략기술로 지정됐다. 정부는 포스코의 투자 계획이 차질 없이 이행될 수 있도록 해상교통안전진단 면제 등 수소환원제철 프로젝트 행정절차를 간소화하고, 친환경 투자 촉진을 위한 녹색금융 지원 규모를 확대할 방침이다. 포항 이차전지 산업단지에는 올해 포항 영일만 일반산업단지 용수 공급 시설 설치 등에 154억원을 지원한다. 내년에는 포항 블루밸리 산업단지의 염분 제거 처리수 지하 배관 설치를 위해 72억원을 추가로 투입한다. 또한 공급망 안정화 기금을 활용하여 이차전지 소재 관련 포스코그룹 4개 회사의 공급망 안정화를 위한 추가 투자에 대해서는 낮은 금리 지원도 약속했다. 녹색국채 발행 검토 이와 더불어 정부는 세계국채지수(WGBI) 편입에 따라 녹색국채 발행을 검토하고 있다고 밝혔다. 녹색국채는 조달 자금을 친환경 프로젝트 및 인프라 투자 사업에 사용하도록 한정한 국채로, 정부는 탄소 감축활동 지원 등을 목적으로 재원을 조성하여 기후대응기금 재원으로 활용하는 방안 등을 검토 중이다. 최 부총리는 "녹색국채 발행을 통해 친환경 투자 재원을 확보하고 선진 국채시장에 안착할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다. 또한 최 부총리는 이달 말 종료되는 유류세 인하 조치 연장 여부에 대해 "국내외 유가, 가계 부담 등을 고려하여 종합적으로 결정할 것"이라고 밝혔다. 정부는 간담회에서 논의된 내용을 반영하여 3차 투자 활성화 대책을 다음 달 발표할 예정이다. 수소환원제철이란? 한편, 수소환원제철은 철광석에서 철을 생산할 때, 석탄 대신 수소를 사용하는 기술이다. 기존의 제철 방식은 석탄을 태워 발생하는 일산화탄소로 철광석을 환원시키는데, 이 과정에서 이산화탄소가 대량 배출된다. 반면 수소환원제철은 수소를 환원제로 사용하기 때문에 이산화탄소 대신 물이 생성되어 탄소 배출량을 획기적으로 줄일 수 있다. 즉, 수소환원제철 방식으로 철강을 생산하면 이산화탄소 배출량을 최대 97%까지 절감할 수 있다. 아울러 녹색 철강 생산을 통해 친환경적인 기업으로 이미지를 개선할 수 있다. 또한 탄소 규제 강화에 대비하고 미래 철강 시장을 선점할 수 있다. 수소환원제철은 아직 상용화 단계는 아니지만 탄소 중립 시대를 맞아 철강 산업의 지속 가능성을 위한 필수적인 기술로 주목받고 있다. 그러나 새로운 설비 도입과 인프라 구축에 막대한 비용이 필요하다. 게다가 대량의 수소를 안정적으로 공급 받는 게 중요하다. 높은 기술적 난이도 등 여러 과제들을 해결하기 위해 지속적인 연구 개발과 투자, 정부의 적극적인 지원이 필요하다.
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최상목 부총리, 포스코 73조 투자 지원 약속⋯녹색국채 발행 검토
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팔 3개 로봇 지휘자, 드레스덴에서 데뷔
- 로봇이 오케스트라를 지휘하는 시대가 더욱 가까워지고 있다. 지난 주말 독일 드레스덴에서 차세대 로봇 지휘자 '마이라 프로 에스(MAiRA Pro S)'가 데뷔 무대를 가졌다고 영국 일간지 가디언이 14일 보도했다. 동독 지역에서 열린 두 번의 공연은 최첨단 로봇 지휘 기술과 21세기 기술을 활용한 음악을 선보이기 위한 것이었다고 이 매체는 전했다. 드레스덴 진포니커(Sinfoniker)의 예술 감독 마르쿠스 린트는 "인간 지휘자를 대체하려는 것이 아니라 인간이 연주하기 불가능한 복잡한 음악을 수행하기 위한 것"이라고 로봇 지휘자를 무대에 올린 이유를 설명했다. 혁신과 정치적 메시지로 유명한 Sinforniker는 창립 25주년을 기념해 '헬러라우 홀'에서 '로봇 심포니'를 개최했다. 콘서트는 인간 지휘자와 로봇 지휘자의 연주로 나뉘어 진행됐다. 후반부에는 3개의 팔을 가진 로봇 MAiRA가 각기 다른 색깔의 짧은 광선검 모양의 지휘봉을 쥐고 박자를 맞추었다. 오케스트라는 3개의 파트로 나뉘어 각각의 지휘봉에 반응하며 교차 리듬을 만들어냈다. 작국가 안드레아스 군들라흐는 16명의 금관악기 연주자와 4명의 타악기 연주자가 서로 다른 박자로 연주하는 '반도체의 걸작'을 작곡했다. 일부는 느리게 시작하여 속도를 높이는 반면 다른 일부는 속도를 늦춘다. 군들라흐는 지역 공영 방송 MDR과의 인터뷰에서 "MAiRA의 기술 덕분에 음악이 '단일 소스에서 나온 것처럼' 부드럽게 들린다"고 말했다. 린트는 20년 전 복잡한 곡을 연습하면서 정교한 로봇이 지휘하는 모습을 꿈꿔왔다. 그는 드레스덴 공과대학교의 CeTI(인간 참여형 촉각 인터넷 센터) 전문가들과 협력하여 이 꿈을 실현했다. CeTI는 로봇과 인간이 경쟁하는 것이 아니라 협력할 수 있다는 원칙에 기반한 혁신을 추구한다. 린트는 MAiRA에게 인간 지휘자를 가르치듯 팔 동작을 40번까지 보여주면서 2년 동안 개발 과정을 거쳤다. MAiRA는 점점 복잡해지는 동작을 통합하고 습득했다. 각 팔에는 7개의 관절이 있어 모든 방향으로 움직이고 뻗을 수 있다. 하지만 지휘봉을 너무 세게 내리치는 경우 안전 메커니즘이 작동해 MAiRA 자신이나 연주자에게 피해를 주지 않도록 설계됐다. 린트는 23년 전 파곳(프랑스식 바순) 연주자로부터 "클라리넷은 3/4박자로 지휘하면서 저는 5/8박자로 연주해야 하는데 어떻게 해야 하나요? 아무도 저를 지휘하지 않아요"라는 질문을 받았고, 당시 "나는 로봇이 아니다"라고 답했던 일화를 MDR에 소개했다. 현지 언론은 토요일인 지난 12일 밤 로봇 지휘자의 세계 초연에 대한 열광적인 반응을 보도했다. 일요일인 13일에는 라이브 스트리밍 콘서트가 이어진다. 한편, MAiRA는 기술적으로 가장 진보된 로봇 지휘자이지만 최초는 아니다. 2008년에는 1.2m 크기의 지휘봉을 든 로봇이 디트로이트 심포니 오케스트라를 지휘하여 '맨 오브 라만차'의 '이룰 수 없는 꿈(The Impossible Dream)'을 연주했다. 9년 후 이탈리아 테너 안드레아 보첼리와 루카 필하모닉 오케스트라는 피사에서 '협업' 듀얼 암 로봇 지휘자 유미와 함께 공연했다. 2023년 7월 한국에서는 안드로이드 로봇이 서울 국립극장에서 지휘대에 올랐다. 당시 인간형 안드로이드 로봇 '에버(eVER)6'는 신장 180cm의 사람 모양으로 눈길을 끌었다. 2006년 한국생산기술연구원에서 탄생한 국내 최초 안드로이드 로봇 '에버'의 여섯번째 버전이다. '에버3'은 2009년 국립국악관현악단 공연에서 소리꾼으로 무대에 오르기도 했다. 단, 에버6는 청음 기능이 없어서 연주자들이 만들어내는 소리를 듣고 즉석에서 음의 강약과 빠르기를 지시하는 인간 지휘자와 달리 단원들과 소통하지 못하고 지취자의 움직임을 모방하는 데 그쳤다.
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팔 3개 로봇 지휘자, 드레스덴에서 데뷔
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SEC 직원, 회사 근처에 떴다?⋯주가 하락 징후 포착!
- 미국 증권거래위원회(SEC) 직원의 위치 정보를 분석한 결과, SEC의 기업 방문 조사와 주가 하락 사이에 연관성이 있는 것으로 나타났다. SEC 조사 후 기업의 주가는 하락했으며, 특히 조사와 같은 시기에 내부 관계자가 주식을 매각한 경우 주가 하락폭이 더 큰 것으로 드러났다. 미국 중서부 4개 대학 연구팀은 휴대전화 위치 정보 데이터를 분석해 SEC 직원의 동선을 추적했다. 연구는 코로나19로 인한 봉쇄 이전 12개월 동안 진행됐다. 연구팀은 위치 정보 데이터를 통해 SEC 직원의 휴대전화가 특정 기업을 방문한 사실을 확인했다. 이들 기업 중 84%는 SEC 조사 사실을 공개하지 않았다. SEC 조사 후 3개월 동안 해당 기업들의 주가는 전체 시장 평균보다 1.94% 낮았다. 특히 내부 관계자가 조사 시점에 주식을 매각한 경우 주가는 평균 4.9% 하락해 손실을 회피하는 것으로 나타났다. 연구팀은 주가 하락 이유에 대해 몇 가지 가설을 제시했다. SEC 조사로 인해 직원들이 동요하거나 정보 유출로 투자자들이 주가를 낮게 평가했을 가능성이 있다. 내부 관계자의 주식 매각 여부는 기업이 행정 처분을 받았는지에 따라 크게 달랐다. SEC 조사 후 2주 이내에 내부 관계자가 주식을 매각할 가능성은 다른 기간보다 16% 낮았다. 행정 처분을 받은 기업의 경우 처분을 받지 않은 기업보다 주식 매각 시점이 더 빨랐다. 연구팀은 "대부분의 기업이 SEC 조사를 받으면 '제대로 행동해야 한다'고 생각하는 것으로 해석된다"고 밝혔다. 이번 연구는 SEC의 비공개 조사 동향을 파악하고 내부자 거래 규제에 대한 논의를 촉발할 것으로 예상된다.
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SEC 직원, 회사 근처에 떴다?⋯주가 하락 징후 포착!
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[기후의 역습(65)] 줄어들던 북극 오존 회복세 돌아서나⋯지난 3월 최고 기록 경신
- 북극의 오존 농도는 2024년 3월에 월평균 기준 역대 최고 기록을 경신했다고 나사(NASA)가 지구관측 홈페이지를 통해 발표했다. 2023~2024년 겨울 내내 상층 대기를 교란한 대규모 기상 변화로 인해 관측 위성 기록상 다른 어느 때보다 더 많은 오존이 북극의 성층권으로 이동해 장기간 머물렀다. 관측은 나사와 리즈 대학교(University of Leeds) 연구팀이 수행했으며, 그 결과는 9월 지구물리학 연구지(Geophysical Research Letters)에 게재했다. 연구팀은 "1970년대 이후 북극 오존 수준이 그리 높지 않았다는 점을 감안할 때,지난 3월의 기록적인 최고치는 미래의 북극 오존층에 대한 긍정적인 징조로 간주될 수 있다"라고 썼다. 지난해 12월에서 2024년 3월 사이에 대규모 지구 파동이 대기를 통해 위쪽으로 전파돼 북극 주변을 순환하는 성층권 제트기류를 늦추었다. 그렇게 되면 중위도의 공기가 극지방으로 모이면서 오존을 북극 성층권으로 보낸다. 연구팀을 이끈 나사 고다드 우주비행센터의 폴 뉴먼 박사는 “오존 유입 외에 염소와 같은 다른 물질에 의한 오존 고갈도 거의 없었다”며 "북반구에서 모처럼 매우 역동적이고 활동적인 겨울이었다"라고 말했다. 성층권 오존이 많으면 지구 생명체에게는 긍정적인 영향을 미친다. 성층권 오존층은 자연적인 자외선 차단제다. 태양으로부터 쏟아지는 유해한 자외선(UV)을 흡수하기 때문이다. 연구팀은 지난 4~7월 사이에 북극의 UV 지수가 6~7%, 북반구 중위도의 UV 지수가 2~6% 수준 낮았다고 산출했다. UV 방사선이 적어지면 식물 DNA 손상이 줄어들고 인간과 동물의 백내장, 피부암, 면역 체계 억제 위험이 낮아진다. 올해 3월의 상황은 성층권 오존 농도가 극히 낮은 수준으로 떨어졌던 지난 2020년 3월과는 극명한 대조를 이룬다. 위의 지도는 2020년 3월(왼쪽)과 2024년 3월(오른쪽)의 북극 오존 농도를 보여주는데, 두 사진은 엄청난 양의 오존 변화를 나타낸다. 월평균은 나사 오존 감시팀에서 계산했다. 오존 구멍이 매년 형성되는 남극 대륙과 달리 북극의 오존은 농도가 매우 가변적이며 대류권과 성층권 날씨의 연간 변화에 큰 영향을 받는다. 이미지를 보면 2023년 12월 말부터 2024년 3월 초까지의 강파 현상으로 인해 오존 농도는 크게 증가했다. 오존 수치는 3월에 정점을 찍은 후 평균 이상으로 유지되었다. 5~8월도 월평균 오존 농도의 신기록을 수립했다. 네 달 연속 높은 오존 수준을 기록했던 것이다. 뉴먼은 "이는 진정 특별한 북반구의 여름이다"라고 말했다. 연구팀은 그러나 비정상적인 성층권 날씨의 원인에 대해서는 명확한 답을 찾지 못했다. 다만 다양한 시나리오의 가정 아래 분석했다. 예를 들어 기후 변화의 영향은 정량화하기 어렵다. 기상 요인이 있을 수 있지만 명확하지는 않다. 엘니뇨와 준 2년 주기 진동과 같은 더 큰 대기 패턴도 있지만, 그 영향은 크지 않았을 것으로 보인다. 연구팀은 북극 오존 수준의 핵심 결정 요인인 성층권 날씨 외에도, ‘장기적인 추세’가 오존 농도를 기록적인 최고치로 끌어올렸을 가능성이 있다고 판단했다. 1987년 몬트리올 의정서가 채택돼 오존을 고갈시키는 염화불화탄소(CFC) 등의 생산과 사용을 단계적으로 중단한 이후 오존 수준은 천천히 회복되는 추세였다. 연구팀은 2024년 3월의 높은 오존 수준은 예상했던 범위 내에 있었다고 지적했다. 고다드 화학-기후 모델인 GEOSCCM은 2025년까지 기록적인 최고치를 기록할 가능성이 8분의 1이라고 추정했었다. 앞으로 또 다른 신기록도 기대된다. 그러나 CFC는 수십 년 동안 대기에 계속 머무르기 때문에 북극 오존은 적어도 2045년까지는 1980년 수준으로 회복되지 못할 것으로 예상된다. 역설적이지만 성층권의 온실가스 농도가 높아지면 오존 회복도 빨라진다. 이번 오존 최고 기록이 오존층 파괴 물질이 감소하고 온실가스가 증가한 결과일 가능성도 높다. 이번 최고 기록은 미래를 예측할 수 있는 충분한 전조라고 연구팀은 강조했다.
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- IT/바이오
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[기후의 역습(65)] 줄어들던 북극 오존 회복세 돌아서나⋯지난 3월 최고 기록 경신
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[우주의 속삭임(62)] NASA 탐사선, 화성에서 특이한 '줄무늬 바위' 발견
- 나사(NASA)의 퍼시비어런스(Perseverance) 화성 탐사선이 화성의 제제로(Jezero) 분화구에서 얼룩말과도 같은 특이한 '줄무늬 바위'를 발견했다고 라이브사이언스가 전했다. 이 바위는 지금까지 화성에서 보았던 어떤 바위와도 다르다. 이 탐사선은 이달 초 선체에 높이 장착된 카메라를 통해 흑백 줄무늬 바위의 이미지를 포착했다. 나사의 천문학자들은 퍼시비어런스 탐사선이 이미 그 지역을 떠난 후인 이달 13일 이미지를 획득했다고 전했다. 천문학자들이 '프레야 캐슬(Freya Castle)'이라고 명명한 이 바위는 이전에 볼 수 없었던 질감을 가지고 있다. 나사 담당자는 "이 바위의 화학적 조성에 대한 지식은 제한되어 있지만, 초기 해석은 화성 또는 변성 과정에서 줄무늬를 만들었을 수 있다는 것"이라고 밝혔다. 화성 과정은 마그마의 결정화와 관련된 것이며, 변성 과정은 높은 열과 압력으로 인해 암석 구성이 변화하는 과정이다. 프레야 캐슬은 가로 약 20cm이다. 이 얼룩말 바위는 주위의 기반암과 다르기 때문에, 다른 곳에서 옮겨져 왔을 가능성도 있다. 한 가지 가능성은 바위가 분화구 위쪽에서 굴러 떨어졌을 수 있다는 것이다. 나사 측은 "이는 매우 재미있는 가능성”이라면서 "계속 오르막길을 이동하면서 퍼시비어런스 탐사선이 새로운 유형의 바위를 발견해 더 자세한 측정을 할 수 있기를 희망한다"고 기대했다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(62)] NASA 탐사선, 화성에서 특이한 '줄무늬 바위' 발견
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[기후의 역습(61)] 메가 엘리뇨, 인간 비롯한 생물 '대량 사망' 초래 위험
- 지구에서 수십억 년 동안 수많은 형태로 존재했던 생명체는 페름기 말, 유례 없이 끔찍했던 대량 멸종 사건을 겪었다. 대멸종으로 알려진 이 시기에 지구상의 모든 생물종의 약 90%가 사라졌고, 전 세계적으로 해양과 지상이 붕괴했다. 이 재앙의 원동력은 '시베리아 트랩'에서 대량으로 이산화탄소가 쏟아져 나온 것으로 추정되는 극심한 지구 온난화였다. 시베리아 트랩은 러시아의 초거대 현무암질 용암대지로 엄청난 화산 폭발에 의한 것이었다. 지구 역사상 가장 큰 규모였던 이 거대한 화산 활동이 대멸종의 원동력이었을 가능성이 높지만, 전문가들은 멸종의 점화 스위치를 켠 자연적 메커니즘이 무엇이었는지를 정확히 확신하지 못했다. 한편, 나무와 곤충 등 일반적으로 건강한 생명체가 왜 멸종의 영향을 받았는지, 그리고 왜 동물들이 더 서늘한 기후 지대로 이주하지 않았는지 등 다른 수수께끼도 남아 있었다. 영국 브리스톨 대학교와 중국 우한 지구과학 대학교의 새로운 연구에 따르면, 지구 온난화로 인해 최근 10년 주기에 걸쳐 조건이 격렬하게 변동해 오늘날 예측 가능한 기후 패턴보다 훨씬 오래 지속되는 '메가 엘니뇨'가 발생했다고 퍼퓰러사이언스가 전했다. 이 연구의 결과는 지난주 사이언스 저널에 게재됐다. 브리스톨 대학교의 알렉산더 판스워스 박사는 "기후 온난화만으로는 이처럼 파괴적인 멸종을 초래할 수 없다. 오늘날 우리가 보고 있듯이 열대 지방이 너무 더워지면 생물종은 더 시원한 고위도로 이동하기 때문이다"라며 "우리 연구에 따르면 온실가스가 증가하면 지구 대부분 지역이 더워질 뿐만 아니라 날씨와 기후 변동성이 커져서 생명체가 생존하기에 더 어려운 상황이 된다"고 밝혔다. 엘니뇨는 일반적으로 1~2년 동안 지속되며, 강수량과 기온 패턴에 큰 변화를 가져올 수 있다. 그러나 올해의 경우 메가 엘니뇨로 인해 6월에 전 세계적으로 광범위한 폭염이 발생했고, 이는 인위적인 탄소 배출과 함께 2023~2024년 기록상 가장 더운 해로 귀결되었다. 그러나 약 2억 5100만 년 전에도 이러한 기후 패턴이 각각 최소한 10년 이상 지속되었다. 이러한 메가 엘니뇨 현상으로 인해 장기간 가뭄이 발생하고, 뒤를 이어 장기간 홍수가 발생해 생물종이 변화하는 환경에 적응하기가 어려웠을 것으로 추정된다. 연구진은 뱀장어와 비슷한 멸종된 무악류 척추동물인 코노돈트의 화석 이빨에서 산소 동위 원소를 분석해 이러한 '파괴적인' 기후 변동성의 증거를 발견했다. 코노돈트는 페름기 멸종에서 살아남은 몇 안 되는 동물 중 하나였다. 분석 결과 연구진은 지구 중위도와 저위도에서 온도에 의한 구역 구분이 완전히 붕괴되었다는 사실을 발견했다. 모든 곳이 고르게 너무 더워졌다는 것이다. 판스워스는 "이러한 기후 변화는 오늘날 목격된 것보다 훨씬 더 강렬하고 장기적인 엘니뇨 현상이 있었기 때문에 특히 심각했다"라며 "이로 인해 코노돈트를 비롯한 생물종은 단순히 충분히 빨리 적응하거나 진화할 준비가 되어 있지 않았다"고 말했다. 또 이 기간에 속한 암석층에서 발견된 숯은 세계가 장기간의 가뭄으로 엄청난 산불에 시달렸다는 것을 확인시켜 주고 있다. 연구진은 당시 지구를 "위기 상태에 갇힌 상황"으로 묘사하며, "대륙이 불타고 바다가 정체되어 있었다"고 썼다. 지구상 어느 곳도 안전하지 않았으며, 특히 육상 동물이 가장 큰 타격을 입었고, 거의 모든 육상 동물이 지구의 거친 기후에 적응할 수 없었다고 설명했다. 중국 지구과학대학의 야동 썬 박사는 "그 시기에는 빠르게 이동할 수 있는 종만 살아남을 수 있었는데, 그럴 식물이나 동물은 많지 않았다"라고 밝혔다. 그는 "그러나 다행히도 몇 종은 살아남았고, 그렇지 않았다면 인류도 오늘날 존재하지 않았을 지도 모른다. 대멸종은 지구상의 생명체의 종말에 가까웠지만, 완전히 종말은 아니었다"고 부연했다.
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[기후의 역습(61)] 메가 엘리뇨, 인간 비롯한 생물 '대량 사망' 초래 위험
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[우주의 속삭임(46)] 화성 운석 200개, 단 5개 분화구에서 지구로
- 화성에서 지구로 떨어진 운석 약 200개가 단 5개의 분화구에서 방출됐다는 연구 결과가 나왔다고 사이언스얼러트가 전했다. 지구와 화성은 직접적인 충돌은 없었지만, 물질 교환은 빈번하게 이루어져 왔다. 태양계의 격렬한 환경으로 인해 화성에서 떨어져 나온 물질들이 우주 공간을 가로 질러 지구로 떨어지는 현상이 발생한다. 태양계의 네 번째 행성인 화성의 표면적은 지구의 4분의 1에 해당하는 작은 행성이지만 태양계에서 가장 높은 화산 지대가 있다. 타르시스는 화성 서반구 적도 부근을 중심으로 한 거대한 용암 지대로 태양계에서 가장 큰 화산 지대이다. 현재까지 지구에서 발견된 운석 중 약 390개가 화성 기원으로 확인됐으며, 과학자들은 이 중 200개의 운석이 화성 표면의 특정 지역에서 유래됐음을 밝혀냈다. 놀랍게도 이 200개의 운석은 모두 화성의 타르시스(Tharsis)와 엘리시움(Elysium) 지역에 위치한 단 5개의 충돌 분화구에서 떨어져 나온 것으로 확인됐다. 캐나다 앨버타 대학교의 지질학자 크리스토퍼 허드는 "이제 우리는 이 운석들을 공통된 역사와 지구로 오기 전 화성 표면에서의 위치에 따라 분류할 수 있다"고 말했다. 물론 화성의 암석이 지구에 도달하는 과정은 쉽지 않다. 먼저 거대한 암석이 화성 표면에 강력하게 출동해 큰 분화구를 만들고, 화성 암석들을 탈출 속도에 도달할만큼 충분한 힘으로 날려 보내야 한다. 그 후 이 파편들은 수백만년이 걸릴 수 있는 지구까지의 여정을 견뎌내야 한다. 마지막으로 암석이 지구에- 도착하면 대기권 진입 시의 열과 압력을 견뎌내고 지구 표면에 충돌해0야 한다. 다행히도, 암석이 지구에 도착하면 과학자들은 암석의 특징을 연구해 비슷한 특성을 가진 운석들과 비교 분석하고, 어떤 암석들이 같은 충돌 사건 및 지구로의 여정을 공유하는 지 파악할 수 있다. 허드 박사와 그의 연구팀은 5개의 화성 운석 그룹의 발원지를 파악하기 위해 원격 감지, 모델령 및 분화ㅑ구 연대 측정과 같은 기술의 발전을 활용했다. 연구팀은 운석 그룹의 광물 프로파일을 바탕으로 화성 표면에서 해당 프로파일과 일치하는 위치를 찾았다. 대부분의 화성 운석은 화성암이기 때문에 화성의 화산 지역 중 운석의 연령과 광물 성분이 일치하는 지역을 찾는 작업이 포함됐다. 또한 적절한 연령의 분화구를 찾는 것도 중요했다. 10개의 화성 운석 그룹은 모두 60만년에서 2000만년전 사이에 방출됐다. 암석 자체와 암석이 지구에 도달할만큼 강하게 날아갔단느 사실을 바탕으로, 연구팀은 암석을 날려보낸 충돌을 모델링해 원래 분화구를 식별하는 데 도움을 얻을 수 있었다. 팀은 한 운석 그룹의 가능성을 단일 분화구로 좁힐 수 있었다. 나머지 네 그룹의 경우 각각 여러 ㅂ후보가 확인됐지만, 5개 모두 타르시스 또는 엘리시움 화산 지역으로 좁힐 수 있엇다. 향후 연구에 추가적인 제약 조건을 추가함으로써 위치를 더욱 좁힐 수 있으며, 이는 화성을 정밀하게 연구할 수 있는 훌륭한 도구를 제공한다. 허드는 "어쩌면 우리는 화성 표면에서 날아가기 전에 모든 암석의 위치, 화산 층서를 재구성할 수도 있다. 생각해보면 정말 놀랍다. 실제로 허ㅏ성에 가서 암석을 집어드는 것과 가장 가까운 것이다"라고 말했다. 이 연구는 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 게재됐다.
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[우주의 속삭임(46)] 화성 운석 200개, 단 5개 분화구에서 지구로
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WHO 비상사태 선고한 엠폭스, 어떤 질병이고 왜 위험할까?
- 아프리카 전역에 새로운 악성 엠폭스(MPOX·옛 명칭 원숭이두창) 바이러스 균주가 빠르게 퍼지고 있다. 이에 따라 세계보건기구(WHO)는 엠폭스가 국제적 우려를 불러일으킨다고 판단해 공중보건 비상사태를 선포했다. 엠폭스는 무엇이고, 어디에서 왔으며, 세계는 코로나19 대유행의 유령을 상기시키는 엠폭스의 위협에 어떻게 대처할 수 있을까. UN이 엠폭스에 대한 자세한 설명을 홈페이지에 게재했다. 과거 원숭이두창으로 알려졌던 이 바이러스성 질병은 주로 밀접한 접촉을 통해 사람들 사이에서 전파될 수 있다. 때로는 엠폭스에 감염된 사람이 만진 물건을 통해 사람으로 전파될 수도 있다. WHO에 따르면 1970년 콩고 민주공화국에서 시작된 엠폭스는 당시 무지의 소치로 방치됐다. 중앙 및 서부 아프리카에서 풍토병으로 퍼진 엠폭스는 2022년 전 세계적으로 유행해 그해 7월 여러 국가에 걸처 전염됐으며, WHO 공중보건 비상사태로 이어졌다. 그리고 WHO는 원숭이두창 대신 엠폭스를 대체어로 사용하기 시작했다. WHO의 자문위원인 국제보건규정 비상위원회 의장 다이미 오고이나는 "역사가 반복되지 않도록 이번에는 단호하게 행동해야 할 때"라고 강조했다. 엠폭스의 일반적인 증상은 2~4주 동안 발진이 지속되며, 이는 발열, 두통, 근육통, 허리 통증, 림프절 부종으로 시작되거나 이어질 수 있다. 발진은 물집처럼 보이며 얼굴, 손바닥, 발바닥, 사타구니, 생식기 또는 항문 부위, 입, 목 또는 눈에서 발생한다. 발진 물집 수는 1개에서 수천 개까지 다양할 수 있다. 엠폭스에 걸린 사람은 모든 물집이 딱딱해지고, 딱지가 떨어지진 후 새로운 피부층이 형성되고, 눈과 신체의 모든 병변이 치유될 때까지 전염성이 있는 것으로 파악된다. 일반적으로 이렇게 되기까지 2~4주가 걸린다. 보고서에 따르면 사람들은 엠폭스에 걸린 후에도 재감염될 수 있다. 중증 엠폭스에 걸린 사람은 병변의 심각성을 줄이고 회복 시간을 단축하기 위해 입원 및 항바이러스 약물 투입이 필요할 수 있다. 엠폭스는 인간 대 인간 전염이 기본이다. 엠폭스에 걸린 사람과 접촉, 성관계, 대화 또는 호흡을 통해 전파될 수 있다. 그러나 WHO는 다양한 환경과 조건에서 발병 중에 바이러스가 어떻게 퍼지는지에 대한 추가 연구가 필요하다고 말한다. 또 엠폭스에 걸린 사람이 만진 옷, 침구, 수건, 물건, 전자 제품 및 표면에서도 바이러스가 얼마 동안 생존할 수 있다. 여기에 접촉한 사람은 손을 씻기 전 눈, 코, 입을 만지면 감염될 수 있다. 무서운 것은 엠폭스 바이러스가 임신 중 태아에게, 출산 중 또는 출산 후 피부 접촉을 통해, 또는 밀접 접촉 시 엠폭스를 앓은 부모로부터 영아 또는 어린이에게 전파될 수도 있다는 것이다. 일부 무증상 엠폭스 환자에게서 전염된 사례가 보고되었지만, 증상이 나타나기 전이나 병변이 치유된 후에 바이러스를 옮길 수 있는지에 대한 정보는 여전히 잘 알려져 있지 않다. 또 인간에서 동물로 엠폭스 바이러스가 다시 퍼질 가능성도 있다. 따라서 엠폭스가 확인되거나 의심되는 사람은 고양이, 개, 햄스터 등 애완동물과 가축 및 야생 동물과의 밀접한 신체 접촉을 피해야 한다. 원숭이 종과 같이 바이러스를 옮긴 동물이나 다람쥐와 같은 지상 설치류와 접촉을 한 사람도 엠폭스에 감염될 수 있다. 감염은 물림이나 긁힘을 통해 발생할 수 있으며, 사냥, 가죽 벗기기 등의 활동 중에 발생할 수 있다. 완전히 조리되지 않은 감염된 고기를 섭취해 걸릴 수도 있다. 치사율은 그리 높지는 않다. 엠폭스에 감염된 사람의 0.1%에서 10%가 사망했다. 물론 환경에 따라 사망률은 달라질 수 있다. 대부분의 경우 엠폭스 증상은 진통제나 발열제 등의 지지 요법을 통해 몇 주 이내에 저절로 사라진다. 그러나 일부의 경우 질병이 심각하거나 합병증으로 이어져 결국 사망할 수 있다. 신생아, 어린이, 임산부 및 기본 면역 결핍이 있는 사람은 사망 위험이 더 높을 수 있다. WHO는 엠폭스에 대한 백신 사용을 권장한다. 다만 코로나19와 같은 세계적 대유행 동안 도입된 대량 예방 접종은 현재까지는 권장되지 않는다. 수년간의 연구를 통해 현재는 거의 없어진 천연두의 새롭고 안전한 백신이 개발되었고, 이 백신 중 일부는 엠폭스 백신으로의 사용이 승인되고 있다. 현재 WHO는 다른 백신을 사용할 수 없는 경우, MVA-BN 또는 LC16 백신 또는 ACAM2000 백신을 사용할 것을 권장한다. WHO는 엠폭스에 노출될 위험이 있는 사람만 예방 접종을 고려할 것을 권한다. 위험에 처해 있을 수 있는 여행자는 예방 접종을 고려할 수 있다.
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- IT/바이오
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WHO 비상사태 선고한 엠폭스, 어떤 질병이고 왜 위험할까?
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[먹을까? 말까?(50)] 제로 칼로리 감미료, 혈전 생성 위험 가능성 제기
- 제로 칼로리 감미료의 일종인 에리스리톨이 혈전 생성 위험을 높일 수 있다는 가능성이 제기됐다. 미국 클리블랜드 클리닉 연구팀의 실험 결과, 건강한 10명의 참가자들에게 에리스리톨 30g을 섭취시켰을 때 혈전 생성 위험이 두 배 이상 증가하는 것으로 나타났다고 CNN이 전했다. 혈전은 혈관에서 떨어져나와 심장으로 이동해 심장마비를 일으키거나 뇌로 이동해 뇌졸중을 유발할 수 있다. 이전 연구에서도 에리스리톨은 뇌졸중, 심장마비 및 사망 위험 증가와 관련된 것으로 보고된 바 있다. 연구를 이끈 스탠리 헤이즌 박사는 "모든 참가자에게서 에리스리톨 섭취 후 혈소판 반응성(혈전 생성)이 증가했다는 점이 주목할만하다"고 밝혔다. 또한 동일한 양의 포도당(설탕)을 섭취한 다른 10명의 참가자들에게서는 혈소판 활동 변화가 관찰되지 않았다. 이번 연구는 소규모이지만 "매우 흥미롭고 중요한 결과"라고 앤드류 프리먼 박사(콜로라도 국4립 유대인 건강센터 심혈관 예방 및 웰니스 책임자)는 평가했다. 그는 "당장 당 알코올을 중단해야 한다는 것은 아니지만, 이 연구는 안전성에 대한 의문을 제기한다"고 말했다. 한편, 업계에서는 30년 간의 연구를 통해 에리스리톨이 안전하고 효과적인 설탕 및 칼로리 감소 대안임이 입증됐다고 반박했다. 칼로리관리협회 칼라 손더슨 회장은 "이번 연구는 참가자 수가 적고 과도한 양의 에리스리톨을 사용했기 때문에 결과 해석에 신중해야 한다"고 주장했다. 그러나 헤이즌 박사는 연구에서 사용된 에리스리톨의 양(30g)은 일반적인 무설탕 음료, 아이스크림 또는 머핀에 포함된 양과 동일하며, 사람들은 종종 이러한 제품을 한개 이상 섭취한다고 반박했다. 에리스리톨은 과일과 채소에서 자연적으로 발견되는 탄수화물인 당 알코올의 일종이다. 인공적으로 대량 생산되는 에리스리톨은 뒷맛이 남지 않고 혈당을 급격히 올리지 않으며 다른 당 알코올에 비해 완화제(설사) 효과가 적다. 설탕의 약 70%의 단맛을 가지며 칼로리가 없는 것으로 간주된다. 헤이즌 박사는 "많은 '천연' 스테비아 및 몽크 푸르트 제품에서 에리스리톨이 가장 많은 비중을 차지한다"며 "설탕처럼 보이고 단 맛이 나며 베이킹에도 사용할 수 있고, 많은 케토(탄수화물 제한 다이어트) 친화적인 제품에도 핵심 성분으로 사용된다"고 설명했다. 미국 식품의약국(FDA)은 인공 에리스리톨을 "일반적으로 안전하다고 인정되는(GRAS)" 물질로 분류하고 있다. 이번 연구는 건강한 사람들을 대상으로 진행되었지만, 심혈관 질환 위험이 있는 사람들에게는 에리스리톨 섭취에 주의가 필요할 수 있다. 헤이즌 박사는 "심혈관 질환은 시간이 지남에 따라 발생하며, 심장 질환은 전 세계적으로 주요 사망 원인"이라며 "우리가 먹는 음식이 숨겨진 위험 요인이 되지 않도록 해야 한다"고 강조했다. 그는 특히 심장 질환이나 당뇨병 등 혈전, 심장마비 및 뇌졸중 위험이 높은 사람들은 당 알코올로 단맛을 낸 음료나 식품보다 소량의 설탕이 든 간식을 가끔 섭취하는 것이 더 나을 수 있다고 조언했다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(50)] 제로 칼로리 감미료, 혈전 생성 위험 가능성 제기
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구글 딥마인드 AI 시스템, 수학 올림피아드 은메달 수준 달성
- AI 모델은 에세이를 비롯한 다양한 유형의 텍스트를 쉽게 생성할 수 있지만 논리적 추론을 포함한 수학 문제를 해결하는 데는 그다지 능숙하지 않다. 그러나 AI 모델이 그 벽을 넘어서기 시작했다고 MIT테크놀로지리뷰가 전했다. 구글 딥마인드(Google DeepMind)가 고급 추론을 포함하는 복잡한 수학 문제를 해결하기 위해 훈련한 두 개의 AI 시스템 알파프루프(AlphaProof)와 알파지오메트리2(AlphaGeometry2) 연합 팀이 올해의 국제 수학 올림피아드(IMO)에서 6개 문제 중 4개를 푸는 데 성공했다. IMO는 고등학생을 위한 권위 있는 대회로, 이들의 셩과는 은메달에 해당한다. AI 시스템이 수학 문제를 해결하는 데에서 이렇게 높은 성공률을 달성한 것은 처음이다. 이 프로젝트에 참여한 구글 딥마인드의 푸시미트 콜리 부사장은 "이는 머신러닝과 AI 분야에서 큰 진전이다. 지금까지 이 정도의 성공률로 문제를 해결할 수 있는 시스템은 개발되지 않았다"라고 말했다. AI 시스템이 고급 추론을 포함하는 수학 문제를 풀기 어려운 이유가 몇 가지 있다. 이런 유형의 문제는 종종 추상이 필요하고 이를 활용해야 한다. 또 복잡한 계층적 계획과 하위 목표 설정, 역추적, 새로운 경로 시도가 필요하다. 이 모든 것이 AI에게는 어려운 일이다. 온라인에 공식 수학 데이터가 적기 때문에 수학 모델을 훈련하는 것도 쉽지 않다. 이를 해결하기 위해 구글 딥마인드는 수학적 진술을 증명하도록 스스로 훈련하는 강화 학습 기반 시스템 알파프루프를 개발했다. 시스템의 핵심은 자연스럽고 비공식적인 언어로 표현된 수학 문제를 AI가 처리하기 쉬운 공식 표현으로 자동 번역하도록 조정된 제미니(Gemini) AI 버전이다. 이를 통해 다양한 난이도의 공식 수학 문제 라이브러리가 대량으로 생성되었다. 에든버러 대학교의 웬다 리 AI 담당 교수는 “수학 데이터를 공식 언어로 번역하는 프로세스를 자동화하는 것은 수학계의 큰 진전”이라고 평가했다. 제미니 모델은 구글 딥마인드가 바둑이나 체스와 같은 게임을 훈련시킨 강화 학습 모델 알파지로(AlphaZero)와 함께 작동해 수백만 개의 수학 문제를 증명하거나 반증한다. 성공적으로 해결한 문제가 많아질 수록 알파프루프는 더욱 복잡한 문제를 능숙하게 해결할 수 있게 된다. 올해 기능을 개선해 발표한 알파지오메트리2는 각도, 비율, 거리를 포함하는 물체의 움직임과 방정식과 관련된 문제를 해결하도록 최적화되었다. 이전 모델보다 훨씬 더 많은 합성 데이터로 훈련되었기 때문에 더욱 어려운 기하학 문제를 처리할 수 있었다. 올해 IMO에서 부여된 6가지 문제를 두 시스템에 과제로 부여한 결과 알파프루프는 대수 문제 2개와 수론 문제 1개를 풀었다. 그중 하나는 대단히 어렵다고 평가된 문제였다. 알파지오메트리2는 기하 문제를 성공적으로 풀었지만, 조합론에서 출제된 2개의 문제는 풀지 못했다. 알파프루프 팀의 엔지니어인 알렉스 데이비스는 알파프루프의 경우 조합론보다는 대수와 수론에서 더 나은 성과를 보였다고 설명했다. 그리고 그 이유를 분석하고 있으며, 이를 통해 시스템을 개선할 수 있을 것이라고 밝혔다. 두 명의 수학자가 답안지를 검토했으며, 4개의 정답에 각각 만점(7점)을 주었고 42점 만점 중 28점을 받았다. 같은 점수를 받은 IMO 참가자는 은메달을 받았다. 채점을 담당했던 고워스는 "수학자로서 매우 인상적이었다. 시스템의 능력이 상당히 도약한 것 같다"라고 말했다. 다른 채점자 마이어스 역시 수학 부문에서 AI가 이전에 달성할 수 있었던 것보다 상당히 발전했다는 데 동의했다. 인간이 아직 모르는 복잡하고 어려운 수학 문제를 해결할 수 있는 AI 시스템에 대한 기대감도 높이고 있다. 인간-AI 협업의 길을 열어 수학 발전에 기여할 수 있을 것이라는 기대다.
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- IT/바이오
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구글 딥마인드 AI 시스템, 수학 올림피아드 은메달 수준 달성
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[우주의 속삭임(28)] 태양, X급 플레어 방출해 호주·일본 등 전파장애 발생
- 태양 흑점이 최근 또 폭발해 호주와 동남아시아에서 일시적인 전파 방해가 발생한 것으로 확인됐다. 올해 5월 대폭발 이후 태양 활동이 비교적 잠잠했던 가운데, 지난 7월 14일(한국 시간) 강력한 X등급 태양 플레어가 발생했다고 스페이스닷컴이 전했다. 이는 태양 플레어 중 가장 강력한 등급이다. 미국 항공우주국(나사·NASA)는 지난 7월 13일(현지시간) 분출된 X1.2 태양 플레어의 이미지를 공유했다. 이번 태양 플레어는 흑점 AR3838에서 발생했으며, NASA의 태양활동관측위성(SDO)이 우주에서 이 역동적인 장면을 포착했다. 플레어 발생 직후 호주, 동남아시아, 일본 등 일부 지역에서 단파 무선 통신 장애가 발생했다. 이는 강력한 태양 플레어 발생 시 방출되는 강력한 X선 및 극자외선으로 인해 흔히 발생하는 현상이다. 다만, 이번 플레어는 코로나 질량 방출(CME)을 동반하지 않아 지구 자기장에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 예상된다. 태양 플레어는 태양 표면에서 발생하는 폭발 현상으로 강력한 전자기 방사선을 방출한다. 태양 대기 중 축적된 자기 에너지가 방출될 때 발생하며, 그 강도에 따라 A, B, C, M, X 등급으로 분류된다. X등급은 가장 강력한 것이며, M등급은 X등급보다 10배 약하다. 이번 태양 플레어는 X1.27등급으로 관측됐다. 태양 플레어의 방사선은 빛의 속도로 지구로 이동해 도착 즉시 대기를 이온화(전기적으로 충전)한다. 이러한 이온화는 고주파 단파 무선 신호가 통과할 수 있는 밀도가 높은 환경을 조성해 정거리 통신을 용이하게 한다. 전파가 이온화된 층에서 전자와 상호 작용할 때 충돌이 증가해 에너지를 잃게 되고, 이로 인해 전파 신호가 저하되거나 완전히 흡수될 수 있다. 미국 국립해양대기청(NOAA)은 15일 "눈에 보이는 태양 원반에는 흑점군이 많이 존재하며, 7월 15일부터 18일까지 사소하거나 중간 정도의 플레어가 발생할 가능성이 높다"고 보고했다. 태양에서 분출하는 12개의 흑점 영역 중 3838영역은 이번 X1.2 등급으로 분류된 플레어의 원인이다. NOAA는 흑점 영역이 "자기적으로 복잡하다"고 밝혔다. NASA에 따르면. 이 태양 주기는 솔라 사이클 25(Solar Cycle 25)로 알려져 있으며, 2019년 12월 시작되어 현재 최대치에 접근하고 있다. 11년 주기로 측정한 결과, 태양은 올해 피크 활동 주기를 거치는 동안 많은 강력한 태양 플레어를 방출했다. NOAA에 따르면, 태양 플레어 폭발은 태양의 플라스마가 지구를 둘러싼 자기장에 파고들 때 발생하는 태양 코로나 질량 방출과 관련이 있다. 태양 물질이 지구에 도착하면 지자기 폭풍이 발생한다. 예를 들어 올해 5월 11일 NOAA가 강력한 G4 지자기 폭풍 경보를 발령했을 때와 같이 북극광(오로라)과 같은 천체 현상이 발생할 수 있다. 당시 북극광은 미국 남쪽까지 진출해 텍사스 주에서도 관측됐다. 지난주 지자기 활동으로 5월에 나타났던 북극광은 예측되지 않았다. 그러나 NOAA는 태양 활동으로 인해 통신이 중단될 가능성이 있다고 보고했다. 한편, 15일(현지시간) 뷰몬트 언테프라이즈에 따르면 12개 이상의 활성 흑점이 계속해서 태양 플레어를 분출하고 있어서 과학자들은 이번 주 후반에 '가능한' 지자기 활동이 예측되어 위성 통신이 중단될 가능성이 있다고 밝혔다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(28)] 태양, X급 플레어 방출해 호주·일본 등 전파장애 발생
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[우주의 속삭임(20)] 소행성 베누 샘플서 생명체 구성요소인 인산염 발견
- 미국 항공우주국(나사·NASA)의 소행성 연구 우주 탐사선 오시리스-렉스(OSIRIS-REx)가 소행성 베누(Bennu)로부터 채취한 4.3온스(121.6g)의 샘플을 분석한 결과 생명체의 구성 요소인 인산염이 발견됐다. 나사는 공식 홈페이지에서 "오시리스-렉스 샘플 분석팀은 소행성 베누가 우리 태양계를 형성하는 성분들을 함유하고 있음을 발견했다"고 밝혔다. 베누의 먼지에는 생명체에 필수적인 구성 요소인 탄소와 질소, 유기 화합물이 풍부한 것으로 나타났다는 것. 지구로 가져온 베누 샘플에는 또한 마그네슘-나트륨 인산염이 포함돼 연구팀을 놀라게 했다. 이는 베누 우주선이 수집한 원격탐사 데이터에서는 나타나지 않았었다. 점토 광물, 특히 사문석(뱀 문양의 돌)이 대부분인 이 샘플은 지구 지각 아래층 맨틀 물질이 물과 만나는 지구의 대양 중간 능선에서 발견되는 암석과 유사한 유형이다. 지구로부터 떨어져 나갔을 가능성을 시사하는 대목이다. 이는 점토 형성에 그치지 않고 탄산염, 산화철, 황화철 등 다양한 광물을 만들었다. 그 중에서도 가장 놀라운 발견은 수용성 인산염의 존재였다. 인산염은 오늘날 지구상에 알려진 모든 생명체의 생화학 구성 요소다. 지난 2020년 JAXA(일본우주항공연구개발기구)의 하야부사2 임무에서 채취한 소행성 류구(Ryugu) 샘플에서도 유사한 인산염이 발견됐었다. 그러나 베누 샘플에서 검출된 마그네슘-나트륨 인산염은 어떤 운석 샘플에서도 유례가 없을 정도로 순도가 탁월하다. 연구진은 이것이 베누의 역사에 대한 귀중한 단서를 제공한다고 지적했다. 연구진의 단테 로레타 애리조나 대학 박사는 "베누 샘플에서 나타난 각종 원소, 특히 인산염의 존재와 상태는 과거 소행성에 물이 존재했음을 암시한다"며 “베누는 과거 한때 습한 행성이었을 수 있지만, 이는 추가 조사가 필요하다"고 말했다. 나사의 제이슨 드워킨 박사도 오시리스-렉스가 과거에는 습했으며 질소와 탄소가 풍부했을 것으로 추정되는 원시 소행성 베누 샘플을 가져왔다"고 밝혔다. 베누는 물이 존재한 역사가 있었을 가능성에도 불구하고, 화학적으로 원소 비율이 태양과 매우 유사한 원시 소행성으로 남아 있다. 로레타는 "가져온 샘플의 구성에서 45억 년 이상 전 우리 태양계 초기 모습을 엿볼 수 있다. 이 샘플은 생성된 이래 녹거나 재응고되지 않은 원래의 상태를 유지하면서 고대의 기원을 보여준다"고 의미를 부여했다. 연구진은 샘플을 통해 소행성 베누에 탄소와 질소가 풍부하다는 사실을 확인했다. 이 원소들은 베누의 물질이 탄생한 환경과 함께, 단순한 원소가 복잡한 분자로 변환하는 화학적 과정을 이해하는 데 매우 중요하다. 지구상의 생명체의 기원을 밝히는 기초를 마련할 가능성도 있다. 태양계 형성의 복잡한 과정과 지구에 생명체가 출현한 프리바이오틱 화학을 밝히는 열쇠를 쥐고 있다는 것이다. 향후 수 개월 안에 미국과 전 세계의 연구소가 휴스턴에 있는 나사의 존슨 우주센터로부터 베누 샘플의 일부를 제공받게 된다. 베누 샘플 분석이 활발해지고, 더 많은 연구 결과가 발표될 것이라는 기대다. 2016년 9월 발사된 오시리스-렉스 우주선은 지구 근처 소행성 베누로 이동해 베누 표면에서 암석과 먼지 샘플을 수집했고 2023년 9월 이 샘플을 지구로 가져왔다. 나사의 고다드 우주 비행센터가 오시리스-렉스 임무를 관리했다. 이 임무는 국제적인 협력 아래 이루어졌으며 CSA(캐나다 우주국), JAXA 등이 함께했다.
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[우주의 속삭임(20)] 소행성 베누 샘플서 생명체 구성요소인 인산염 발견
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그린란드 암석에서 37억 년 전 지구 자기장 명백한 증거 발견
- 지자기(지구의 자기장)가 없으면 지구상에 생명체는 존재할 수 없다. 지자기는 유해한 우주(방사)선이나, 태양에서 방사되는 태양풍으로부터 인류를 포함한 생물을 보호하고 있기 때문이다. 그러나 현재까지 지구에서 자기장이 처음 형성된 시기에 대한 신뢰성 높은 연대값은 밝혀지지 않았다. 영국 옥스퍼드대와 미국 매사추세츠공대(MIT) 연구팀이 그린란드에서 지구 자기장의 역사를 한층 끌어올리는 명백한 증거를 발견했다고 포브스지가 보도했다. 연구팀은 그린란드 남서부 이스아 지역에 있는 태고의 바위 층을 조사했다. 이스아 바위 층에는 최초의 대륙군 경계를 따라 퇴적된 철을 많이 포함한 퇴적물과 마그마성 암석이 포함되어 있다. 철 입자는 매우 약한 자석으로 기능하며, 결정화 과정에 의해 고정화될 때 자기장의 강도와 방향을 모두 기록할 수 있다. 연구팀 분석 결과 이 암석에 37억 년 전 최소 15µT(마이크로테슬라) 이상의 자기장 강도가 기록돼 있는 것을 발견했다. 이는 현대의 자기장 강도인 30µT와 맞먹는다. 테슬라는 자기장의 세기를 나타내는 단위다. µT는 100만분의 1테슬라로 매우 미약한 자기장인데, 지구 자기장은 사람이 감지하지 못하는 매우 미약한 수준이다. 지구 자기장은 정확히 31.869µT이며 냉장고 모터 자석의 경우 5000µT에 달한다. 연구팀의 이번 분석 결과는 철을 포함한 암석 샘플 전체에서 얻은 가장 오래된 지자기 강도 추정치를 제공하고 있다. 이는 호주에서 채취된 34억~42억 년 전 암석에서 발견된 지르콘 결정만을 토대로 한 과거 연구에 비해 정확하고 신뢰성 있는 분석이라는 평가다. 팀을 이끌었던 옥스퍼드대 지구과학부 클레어 니콜스 교수는 “이렇게 오래된 암석에서 신뢰할 수 있는 기록을 추출하는 것은 매우 어려운 작업이었다. 오랜 시간 샘플을 분석해 자기장 신호가 나타난 것을 확인했다”면서 “이는 지구상에서 태고적 생명체가 처음 탄생할 무렵의 자기장 역할을 해명할 수 있는 중요한 진전”이라고 설명했다. 지자기는 내핵의 완만한 굳어짐에 따른 밀도 변화로 인해 유체의 외핵 속에서 녹은 철이 섞여 발전 작용이 생기면서 발생한다. 지구 형성 초기에는 고체 내핵이 아직 형성되지 않았기 때문에 초기 자기장이 어떻게 유지되었는지에 대해서는 여전히 밝혀지지 않았다. 그런데 이번 연구는 지구 초기의 발전을 구동하던 메커니즘이 현재의 지자기를 발생시키고 있는 고체화 과정과 같았음을 시사하고 있다. 또 이번 연구는 현재 알려진 형태의 지구 대기의 발달에서 지자기의 역할, 특히 가스의 대기 유출에 관한 새로운 정보를 제공할 가능성도 있다. 강한 자기장이 방패가 되어 대기가 태양풍에 의해 훼손되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 전하 입자나 원자를 가속해 우주 공간에 방사하는 것도 가능해진다는 것이다. 연구팀은 앞으로 캐나다, 호주, 남아프리카에 있는 다른 태고의 바위 층을 추가 조사함으로써 지구 대기 중 산소가 급증하기 약 25억 년 이전 시대의 지자기에 대해 분석을 진행할 계획이다. 태고의 지자기 강도와 변동성에 관한 이해는 지구 자기장이 지표면에서 생명체가 살아가는 데 필수적인지의 여부와 대기의 진화에서의 역할을 규명하는 핵심이 된다. 지자기의 강도는 비교적 일정하게 유지된 반면, 태양이 젊어 더 활동적이었던 과거에는 태양풍이 지금보다 매우 강력했던 것으로 알려져 있다. 결국 시간이 지나면서 태양풍으로부터 지표를 보호하는 작용이 강화됐으며, 그 결과 생물이 해양에서 벗어나 대륙으로 이동해 오늘날의 생명 생태계가 만들어졌음을 시사한다. 연구 결과는 '지구물리연구저널(Journal of Geophysical Research)'에 발표됐다.
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그린란드 암석에서 37억 년 전 지구 자기장 명백한 증거 발견
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[신소재 신기술(60)] 자가 치유 유리, 물과 펩타이드 혼합으로 새로운 가능성 제시
- 물과 펩타이드를 조합해 자가 조립 뿐만 아니라 자가 치유되는 유리가 개발돼 관련 업계의 이목을 집중시키고 있다. 이스라엘 텔아비브 대학교 및 네게브 벤구리온 대학교의 재료과학자 팀은 미국 캘리포니아 공과 대학 소속 연구팀과 협력해 특정 펩타이드와 물을 혼합하면 자가 조립 및 자가 치유가 가능한 유리가 생성되는 것을 발견했다고 PHYS가 전했다. '자가 치유 유리'는 외부 충격이나 손상으로 균열이나 파손됐을 경우, 특별한 조치를 취하지 않고도 스스로 원래 상태로 복구되는 능력을 가진 유리를 말한다. 마치 살아있는 생명체가 스스로 상처를 치유하는 것과 비슷한 개념이다. 자가 치유 유리는 특수한 화학 물질이나 구조를 활용해 개발된다. 예를 들면, 특정 물질이 균열 부위로 이동해 틈을 메우거나, 미세한 캡슐에 담긴 치유 물질이 파손시 방출돼 손상 부위를 복구하는 방식 등이 있다. 연구팀은 다른 단백질의 특성을 조사하던 중 우연히 자가 치유 유리를 발견한 것으로 알려졌다. 이번 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다. 이탈리아 트리에스테 대학교의 실비아 마르케산(Silvia Marchesan)은 같은 저널에서 해당 유리의 특성과 잠재적 응용 분야를 설명하는 기고글을 실었다. 연구팀은 짧은 펩타이드를 복잡한 거대 분자의 기존 구성 요소와의 대체 가능성을 조사하던 중, 두 개의 페닐알라닌 잔기로 구성된 디펩타이드 분자와 물을 혼합했을 때, 상온에서 물이 증발하면서 스스로 조립(자가 조립)되는 초분자 비정질 유리가 생성되는 것을 발견했다. 이 발견은 과거 펩타이드 자가 조립 연구에서 주로 결정질 구조의 물질이 생성되었던 것과는 달리, 투명하고 유리와 유사한 특성을 보였다는 점에서 주목할 만하다. 연구팀은 이 새로운 유리의 특성을 분석하여 높은 강성과 더불어 자가 치유 및 접착력을 가지고 있음을 확인했다. 또한, 기존 유리와 동일한 수준의 투명도를 나타냈으며, 유리창이나 친수성 표면 코팅, 다양한 배율의 광학 렌즈 제작 등 정밀한 용도에도 활용될 수 있음을 밝혀냈다. 연구팀은 추가적인 연구를 통해 이 유리의 다양한 응용 분야를 탐색할 수 있을 것으로 기대했다. 특히 기존 상용 유리 제조 과정에서 요구되는 많은 에너지가 필요하지 않다는 점을 강조했다. 한편, 지난해 여름에는 자가 치유되는 금속이 발견됐다. 진공 환경에서 백금 나노 결정이 균열을 자가 복구하는 과정이 실험실에서 처음으로 관찰된 것. 미국 텍사스 A&M 대학교 마이클 뎀코비츠 박사가 2013년 에측했던 금속의 자가 치유 현상이 10년만에 발견되는 영화와 같은 일이 실제로 일어난 갓이다. 미국 샌디아 국립연구소(SNL)의 연구팀은 지난해 여름 나노 결정의 균열 실험 중 금속의 자가 치유 현상을 발견했으며, 연구 결과는 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다. 금속의 자가 복구는 항공기 사고나 교각 붕괴 등으로 이어질 수 있는 '금속의 피로' 현상을 막을 수 있다.
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[신소재 신기술(60)] 자가 치유 유리, 물과 펩타이드 혼합으로 새로운 가능성 제시
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[먹을까? 말까?(26)] 식이 보충제 오메가-3, 공격성 28% 급감 효과
- 인간의 공격성을 약 30% 감소시키는 식이 보충제가 발견됐다. 미국 펜실베니아 대학교 과학자들의 새로운 연구에 따르면 생선 기름 캡슐인 오메가-3가 공격성을 28%나 줄일 수 있다고 사이언스얼럿이 최근 보도했다. 오메가-3 지방산은 이전 연구에서 정신분열증 예방과 연관성을 보였다. 공격성이나 반사회적 행동은 부분적으로 영양 부족에서 기인하는 것으로 알려져 있다. 펜실베니아 대학교 연구팀은 오메가-3 보충제가 공격성에 미치는 영향에 대한 기존의 소규모 연구들을 바탕으로 메타 분석을 실시했다. 총 3918명의 참가자를 대상으로 29건의 무작위 대조 시럼을 분석한 결과, 모든 시험에서 적지만 눈에 띄는 단기 효과가 나타났다. 다양한 변수(연령, 성별, 의학적 진단, 치료 기간 및 복용량 포함)를 고려해도 공격성이 최대 28% 감소하는 것으로 확인됐다. 아드리안 레인(Adrian Raine) 신경범죄학자는 "지역사회, 임상 현장 또는 형사 사법 시스템 등 어떤 환경에서든 오메가-3 보충제를 활용해 공격성을 줄여야 할 시기가 왔다고 생각한다"고 말했다. '주도적 공격성'도 감소해 1996년부터 2024년까지 진행된 연구를 포함한 이번 분석은 평균 16주 동안 다양한 인구 통계학적 특성을 가진 참가자들을 대상으로 이루어졌다. 특히, 공격성 감소에는 자극에 대한 반응으로 나타나는 '반응적 공격성'과 계획된 행동인 '주도덕 공격성' 모두 포함되어, 오메가-3가 다양한 유형의 공격성에 도움이 될 수 있음을 시사했다. 이러한 관계를 더욱 확실하게 규명하기 위해서는 장기간에 걸친 대규모 연구가 필요하지만, 이번 연구는 어유 정제와 그 안에 함유된 오메가-3가 뇌에 어떻게 유악한 영향을 미칠 수 있는지에 대한 이해를 넓히는 데 기여했다고 한다. 레인은 "최소한 공격적인 아이를 치료하려는 부모들은 아이가 받는 다른 치료 외에도 매주 한 두번 생선을 더 섭취하는 것이 도움이 될 수 있다는 사실을 알아야 한다"고 강조했다. 연구팀은 오메가-3가 염증을 줄이고 필수적인 뇌 기능을 유지하는 방식이 공격성 조절에 도움을 줄 수 있다고 추정했다. 생선 기름에서 추출한 보충제가 치명적인 심장 마비와 뇌졸중 및 기타 심장 질환 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다는 연구 결과를 고려하면, 식단에 오메가-3를 추가하는 것은 많은 이점을 가져다 줄 수 있다고 연구팀은 제안했다. 레인은 "오메가-3가 사회의 폭력 문제를 완전히 해결하는 마법의 해결책은 아니지만, 이번 연구 결과를 토대로 우리는 확신하며, 우리가 얻은 새로운 지식을 바탕으로 행동해야 한다"고 말했다. 이번 연구는 '공격과 폭력적 행동(Aggression and Violent Behavior)' 저널에 게재됐다.
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[먹을까? 말까?(26)] 식이 보충제 오메가-3, 공격성 28% 급감 효과
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