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인도 슈퍼컴퓨터로 '일란성 쌍둥이' 우주 생성 실험 성공
- 과학자들이 우주의 탄생 비밀을 밝혀내기 위해 머리를 맞대고 있는 가운데, 인도에서 슈퍼컴퓨터를 이용해 우주 생성에 대한 시뮬레이션을 수행해 주목받고 있다. 인도의 위온(WION) 뉴스에 따르면, 최근 천문학자들은 슈퍼컴퓨터를 통해 우주의 탄생인 빅뱅부터 현재까지 이어지는 우주의 역사를 시뮬레이션하는 데 성공하여 기념비적인 성과를 이루었다고 보도했다. 천문학자들은 고성능 망원경으로 수집한 새로운 데이터를 활용하여 이 가상 우주를 실제 우주와 비교하는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 비교는 때때로 관측 데이터가 기존의 우주론 표준 모델과 다를 때 중요한 통찰력을 제공한다고 위온은 설명했다. '플라밍고 프로젝트(Flamingo Project)'라는 이름의 이 연구는 물리학의 기본 법칙을 바탕으로 일반 물질, 암흑 물질, 암흑 에너지를 포함한 우주의 모든 구성 요소의 진화를 모델링하는 복잡한 계산을 포함하고 있다. 이 같은 시뮬레이션을 통해 세밀하게 구성된 가상의 은하계와 은하단이 생성됐다. 은하, 퀘이사, 별을 연구하는 유클리드 우주 망원경과 NASA의 제임스 웹 우주 망원경과 같은 첨단 장비로 수집한 데이터는 이 연구에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 영국 더럼대학교의 플라밍고 프로젝트 공동 연구자인 카를로스 프렌크 교수는 우주론이 중요한 전환점에 있다고 언급했다. 그는 "강력한 망원경으로부터 얻은 새롭고 놀라운 데이터 중 일부가 우리의 이론적 예측과 일치하지 않는 것을 볼 수 있다"고 말했다. 이어서 "우주론의 표준 모델에 오류가 있거나 관측 데이터에 미묘한 선입견이 존재할 수 있지만, 우리의 초정밀 우주 시뮬레이션을 통해 이에 대한 답을 찾을 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 중성미자와 우주 일반 물질 주목 과거의 우주 시뮬레이션은 주로 우주 구조의 핵심 요소인 차가운 암흑 물질에 초점을 맞추었다. 그러나 최근 천문학자들은 중성미자와 같이 드물게 상호 작용하는 작은 입자와 우주의 모든 물질 중 일반 물질이 차지하는 16%의 중요성을 강조하고 있다. 이 일반 물질은 지구상의 모든 물질을 포함한다. 우주의 진화를 전체적으로 이해하기 위해서는 이러한 요소들을 모두 고려해야 한다. 플라밍고 프로젝트는 우주 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 전담하는 국제 천체물리학 연구팀인 버고 컨소시엄(Virgo Consortium)의 일환이다. 차세대 관측 자료 해석을 위한 전천후 대규모 구조 시뮬레이션의 약자로, 전천후 매핑(all-sky mapping)이 포함된 풀 하이드로 대규모 구조 시뮬레이션(full-hydro large-scale structure simulations)의 줄임말이다. 한국, '예미랩'서 우무 비밀 탐색 한편, 한국 강원도 정선군의 예미산 지하 1000미터에 위치한 세계적 수준의 고심도 지하실험시설 '예미랩'에서 우주의 비밀을 밝혀낼 가능성이 있다. 이곳에서는 '암흑물질'과 '중성미자' 연구 등이 진행되고 있다. 암흑물질은 우주의 주요 구성 요소로 여겨지며, 우주 에너지의 약 26%를 차지한다고 추정된다. 중성미자는 우주를 구성하는 기본입자다. 암흑물질의 존재와 중성미자의 특성을 규명하는 연구는 세계 물리학계에서 우선적으로 풀어야 할 과제로 꼽고 있다. 암흑물질과 중성미자로부터 나오는 신호를 포착하는 것은 극히 어려운 일이므로, 배경 잡음을 최소화할 수 있는 연구 환경이 필수적이다. 이러한 이유로 전 세계 연구그룹들은 지하 깊은 곳에 실험시설을 구축해 경쟁적으로 연구를 진행하고 있다. 예미랩은 이러한 연구를 위한 1000미터 지하의 실험시설을 갖추고 있다. 예미랩을 구축한 기초과학연구원(IBS) 지하실험 연구단은 양양실험실에서 사용한 실험장비를 이전해, 예미랩에서 중성미자 미방출 이중베타붕괴(AMoRE-II) 연구와 암흑물질 탐색(COSINE-200) 프로젝트를 진행할 계획이다. AMoRE-II 실험은 중성미자의 물리적 특성을 규명하기 위해 몰리브덴을 사용하는 연구이다. 이 실험은 양양에서 수행된 AMoRE-I에 이어서 진행되며, 예미랩에서는 몰리브덴 결정의 크기를 기존 6kg에서 200kg까지 확대하여 연구를 계속할 예정이다. COSINE-200은 현재까지 직접적으로 관측되지 않은 암흑물질을 탐색하는 프로젝트이다. 이 연구는 우주의 약 26%를 차지하는 암흑물질을 찾기 위해, 지구에 도달하는 암흑물질 입자와 COSINE 실험의 검출기 내 결정과의 충돌 과정을 통해 암흑물질의 존재 흔적을 찾는다.
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- IT/바이오
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인도 슈퍼컴퓨터로 '일란성 쌍둥이' 우주 생성 실험 성공
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화성 지진, 운석 충돌 아닌 지각 내부 활동 때문
- 우주과학 전문 매체 머커닷더(Merkur.de)는 2022년 5월 4일 화성에서 발생한 규모 4.7의 지진은 미국 항공우주국(NASA)의 인사이트호(InSight)에 의해 포착되었으며, 화성에서 발견된 가장 강력한 지진 중 하나로 기록되었다고 최근 보도했다. 당시 NASA는 이 지진이 운석 충돌로 인해 발생했다는 가능성을 제기했다. 그러나 옥스퍼드대의 벤저민 페르난도 교수가 주도한 국제 연구팀은 다른 가설을 제기했다. 이 연구팀은 화성 표면을 철저히 조사한 결과, 지진을 일으킬 만한 충분한 운석 충돌 흔적을 찾지 못했다고 발표했다. 대신, 화성 지각 내부의 엄청난 압력 변화가 지진의 주 원인이라고 지목다. 연구팀은 전 세계 화성 탐사 프로젝트가 공동으로 화성 표면을 탐색했으나 강진을 유발할만한 운석 충돌 흔적을 찾지 못했다고 밝혔다. 대신 화성 내부에 응축돼 있던 엄청난 지각의 힘이 방출되면서 규모 4.7의 강진을 일으킨 것으로 결론지었다. 연구팀은 화성 지각 내부의 높은 압력이 지각의 얇은 구조와 관련이 있을 것으로 추정했다. 화성의 지각은 지구보다 얇고, 그로 인해 암석층이 더욱 활발하게 움직일 수 있다. 화성의 지각은 지구처럼 판이 움직이지는 않지만, 내부의 암석층은 다른 속도로 냉각과 수축 과정을 겪으면서 지진을 유발하는 압력을 쌓게 된다. 이러한 상황에서 충분한 압력이 축적되면, 암석층이 파괴되면서 지진이 발생하게 된다는 것이 연구팀의 결론이다. 이번에 발생한 화성 지진의 규모는 4.7로, 지구의 지진에 비해 상대적으로 약하지만 화성에서는 매우 강한 편에 속한다. 이 지진은 화성 북극 부근의 거대한 화산인 발행산에서 북서쪽으로 약 280km 떨어진 지점에서 발생했다. 인사이트호는 지진이 발생한 지점에서 대략 1000km 떨어진 곳에 있었으며, 다행히도 지진으로 인해 피해는 발생하지 않았다. 이번 연구는 화성의 지질학적 특성과 활동에 대한 중요한 통찰을 제공할 것으로 예상된다. 화성의 지진 활동 분석은 화성의 내부 구조와 진화 과정을 이해하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 특히, 이번 연구는 화성 내부의 암석층이 상당히 활발하게 움직이고 있음을 보여주며, 이로 인해 화성의 지질 활동이 지구보다 활발할 수 있다는 가설을 제시했다. NASA는 이번 연구 결과를 통해 화성의 지질학적 활동에 대한 이해를 넓힐 수 있을 것으로 기대하며, 향후 인사이트호를 통해 화성의 지진 활동을 지속적으로 관측할 계획이다. 한편, 인사이트(InSight)는 NASA의 화성 지질 탐사 착륙선이다. 화성의 탄생과 태양계의 진화와 형성과정, 내부 온도, 지각활동, 화성의 열분포 등의 연구가 목적이다. 2018년 5월 5일 발사되어, 2018년 11월 26일 화성에 도착해 탐사 임무를 수행중이다. 주요 장비로는 HP3과 지진계 등을 장착했으며, SEIS로 화성 지표면 내부의 파동을 들여다 볼 수 있다. 달에도 아폴로 12호, 14, 15, 16호 미션 때 설치한 지각활동을 탐사하는 지진계가 있다. 현재까지 지구 외 다른 천체에서 관측된 가장 강한 지진은 달에서 1977년 관측된 것으로 우리나라 경주 지진과 비슷한 강도 5.5규모였다.
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- 산업
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화성 지진, 운석 충돌 아닌 지각 내부 활동 때문
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목성 위성 중 하나의 바다에서 탄소 발견
- 목성의 달 중 하나인 유로파의 깊은 지하 해양에는 생명 유지에 필요한 성분인 탄소가 포함되어 있다는 것이 확인됐다. 제임스 웹 우주 망원경의 관측에 따르면, 유로파의 표면의 이산화탄소 얼음은 약 1만6000m 두께의 얼음 층 아래의 소금물 해양에서 비롯된 것으로 보인다. 영국 매체 더가디안에 따르면 이 연구 결과는 유로파의 지하 해양에 탄소가 존재한다는 것을 확인하고, 생명의 존재 가능성을 시사하는 동시에, 유로파 해양이 태양계 내에서 탐사가 가장 유망한 지역 중 하나라는 견해를 뒷받침한다. 텍사스의 남서부 연구소(Southwest Research Institute)의 지화학자인 크리스토퍼 글린 박사는 "이는 매우 중요한 발견이고, 나는 이로 인해 매우 기쁘다"라고 말했다. 그는 또한 "유로파의 해양에 실제로 생명이 존재하는지 여부는 아직 확실하지 않지만, 이러한 새로운 발견은 그곳에 todaqud이 있을 가능성이 높다는 더 많은 근거를 제공한다. 그러한 환경은 우주생물학적 관점에서 흥미로워 보인다"고 덧붙였다. 지구의 달보다 약간 작은 유로파는 지표면 온도가 -140도씨를 거의 넘지 않고 목성으로부터 오는 복사선을 포함한 극한의 어려움에 직면하는 것으로 알려져 있다. 유로파의 해양 깊이는 약 6만4160km에 이르며, 얼음 표면 아래에서도 약 1만6000m~2만4140m의 깊이에 달한다. 이러한 깊고 넓은 해양 덕분에 유로파는 생명 탐색의 주요 후보지로 떠올랐다. 깊은 해양에서의 생명 존재 가능성은 탄소와 같은 생물학적으로 필수적인 요소의 풍부도와 그 화학적 특성에 연관되어 있다. 이전 연구에서는 유로파의 표면에서 고체 이산화탄소 얼음의 존재를 확인했으나, 이것이 지하 해양에서 나온 것인지, 아니면 운석 충돌을 통해 유로파 표면에 전달된 것인지는 확실하지 않았다. 최근에는 제임스 웹 망원경의 근적외선 관측을 활용하여 유로파 표면의 이산화탄소 분포를 정밀하게 지도화했다. 특히 '카오스 지형'이라 불리는 지역, 즉 얼음 블록이 지질학적 움직임으로 인해 표면으로 밀려나와 생성된 균열과 능선이 특징인 약 1800km2 크기의 타라 레지오(Tara Regio)에서 이산화탄소의 농도가 특히 높게 관측됐다. 나사 제트 추진 연구소(Nasa's Jet Propulsion Laboratory)의 우주생물학자이자 논문의 공동 저자인 케빈 핸드는 이 연구 결과를 "중요하다"고 평가했다. 그는 "우리가 알고 있는 생명체는 이산화탄소를 섭취하고 호흡하는데, 유로파의 해양에서 이산화탄소가 풍부하다는 점은 그곳의 생명 거주 가능성과 잠재적 생물존재에 대한 중요한 단서가 될 수 있다"고 강조했다. 우주생물학에서는 지구의 생명체에게 필요한 '주요 여섯 가지' 원소를 종종 언급하는데, 이 중 탄소, 수소, 산소, 황의 네 가지는 이미 유로파에서 발견됐다. 그러나 황이 유로파의 해양에서 나온 것인지, 아니면 제우스의 다른 위성인 이오(Io)에서 전달된 것인지는 아직 확인되지 않았다. 글린 박사는 "유로파 해양에서 사용 가능한 탄소의 존재는 그곳의 생명 거주 가능성을 높인다"고 지적했다. 그는 "앞으로 제임스 웹 망원경과 내년에 예정된 유로파 클리퍼 미션의 관측 결과를 통해 유로파에서 질소와 같은 생명의 기본 구성 요소가 얼마나 쉽게 접근 가능한지에 대한 추가적인 정보를 얻을 수 있을 것이다"라며 기대감을 드러냈다. 이번 연구 결과는 '사이언스(Science)' 저널에 발표되었고, 이와 함께 탄소 동위원소(원소의 다른 형태)의 비율 분석도 함께 제시되었다. 탄소-12와 탄소-13의 비율은 생명의 흔적을 나타낼 수 있지만, 이번 연구에서는 명확한 결론을 내리지 못했다. 런던 대학교 머러드 우주과학 연구소의 행성과학 부문장 앤드루 코츠 교수는 이 연구를 "중요하며 흥미롭다"고 평가했다. 그는 "우리는 유로파에 이러한 요소들이 존재할 가능성이 크다고 보고 있다"고 말했다.
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목성 위성 중 하나의 바다에서 탄소 발견
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'이스라엘-하마스 전쟁' 국제유가 영향은?…"장기적" vs "제한적"
- 이스라엘과 팔레스타인 간의 무력 충돌에 따른 국제 석유 시장에 대한 영향에 대해 다양한 견해가 나왔다. 전문가들 중에는 장기적인 영향이 예상되는 반면, 일부는 단기적이며 제한적인 영향만 있을 것이라는 의견이 제기됐다. 10일 연합뉴스는 블룸버그 TV 인터뷰를 인용, 씨티그룹의 원자재 리서치 글로벌 책임자인 에드 모스는 9일 팔레스타인의 무장 조직 하마스의 기습 공격과 관련해 국제 유가에 장기적인 영향을 줄 것으로 보고 있다고 전했다. 모스 책임자는 이번 사태로 인해 사우디아라비아가 감산 완화를 하지 못할 가능성이 있으며, 이스라엘이 이란을 공격할 위험이 높아졌다고 지적했다. 또 모스는 이란이 하마스 공격의 배후로 의심되면서 미국이 이란에 대해 더 강력한 제재를 가할 수 있다고 예상했다. 지난 8일 월스트리트저널(WSJ)은 이란이 지원하는 하마스와 헤즈볼라 등 무장단체의 익명의 고위 관계자들의 발언을 인용, 이란의 안보 관계자들이 하마스의 공격 계획을 지원했다고 보도했다. 그러나 이란 외무부의 나세르 카나니 대변인은 "이란의 관여에 대한 주장은 정치적 배경이 있다"며 자국 관련설을 전면 부인했다. 모스는 나이지리아와 베네수엘라, 이라크, 리비아, 알제리 등 소위 '5개 취약국(fragile five)'을 언급하면서 이란의 원유 생산이 주목받고 있다고 밝혔다. 그는 또한 미국이 베네수엘라의 원유 생산을 촉진하기 위해 기업들에 압력을 가할 것으로 예측했다. 모스는 결론적으로 이스라엘과 하마스 간의 충돌 지속 기간이 중요하다고 강조했다. WSJ에 따르면, 이란의 원유 생산량은 하루에 300만 배럴, 수출량은 하루에 200만 배럴로 추정된다. 이는 2018년 미국이 이란 핵 합의에서 탈퇴한 이후로 최대치다. 그러나 추가적인 미국의 제재 가능성으로 인해 이란의 원유 공급량이 줄어들 수 있을 것이라는 예상도 제기되고 있다. 반면, 에너지 솔루션 전문업체 슈나이더 일렉트릭은 일일 보고서에서 이번 분쟁과 관련해 원유 공급이나 수요에 의미 있고 즉각적인 영향은 없다면서 긴장 고조에 따른 일반적인 리스크로 가격이 급등하는 것으로 분석했다. 이 회사의 글로벌 리서치 겸 분석 담당 매니저 로비 프레이저는 "이스라엘과 가자 지구 내 원유 생산량은 기본적으로 제로"라며 인근 지역의 정제 제품 수요만으로는 세계 시장 상황을 바꾸기에 충분하지 않다고 밝혔다. 모건스탠리도 이번 분쟁의 영향이 제한적일 것이라고 전망했다. 현재로선 이번 충돌이 다른 국가로 확산할 것으로 예상되지 않는 만큼 원유 가격에 미칠 장기적 영향이 미미하리라는 것이 모건스탠리의 판단이다. 한편, 소시에테제네랄은 지정학적 긴장이 높아지면 원유 가격에 5~10달러의 리스크 프리미엄이 추가될 수 있다고 밝혔다. 하마스의 기습 공격 이후 원유 가격은 9일 뉴욕시장에서 약 4% 급등했다. 석유 옵션 시장도 향후 유가의 상승을 기대하며 활발하게 거래가 이뤄졌다. 야후 파이낸스는 이는 큰 폭의 상승은 아니며 석유 시장이 계속해서 정상적으로 작동한다면 가격 인상은 빠르게 사라질 수 있다고 전했다. 그러나 이 매체는 두 가지 지정학적 변화가 2024년 석유 공급에 영향을 미칠 수 있으며 이는 미국 대통령 선거에도 영향을 미친다고 진단했다. 첫 번째는 사우디 석유 공급과 관련된 것이다. 지난 10월 7일 하마스가 이스라엘을 공격하기 전, 바이든 행정부는 사우디아라비아와 이스라엘이 사상 최초로 공식적이고 표준화된 관계를 체결할 거래를 중개하려고 노력해 왔다. 두 번째로 이란 석유는 또 다른 2024년 미국 대선 와일드카드다. 이란이 최근 60억 달러의 이란 자금을 동결 해제하는 대가로 5명의 미국 인질을 석방한 것을 포함해 미국과 이슬람 신정체제 사이에 미묘한 해빙 조짐이 나타나고 있다. 야후 파이낸스는 이 또한 가격을 낮추기 위해 더 많은 이란산 석유를 세계 시장에 공급하거나 허용하려는 바이든의 노력이었을 수 있다고 전했다. 그러나 이란이 하마스의 이스라엘 공격을 지원했다는 의혹만으로도 바이든은 이란에 대한 제재를 강화하고 모든 장해 행위를 중단하게 될 수도 있다. 워싱턴 소재 리서치 회사인 클리어뷰 에너지 파트너스(ClearView Energy Partners)의 분석가들은 지난 10월 8일 분석에서 "공격에 대한 이란의 흔적은 백악관이 그러한 관대함을 추구할 수 있는 정치적 공간을 줄일 수 있다"고 지적했다.
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'이스라엘-하마스 전쟁' 국제유가 영향은?…"장기적" vs "제한적"
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플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제
- 플라스틱을 먹는 효소가 개발이 활성화돼 폐플라스틱 처리에 힘을 보탤 전망이다. 환경오염 주범으로 꼽히는 지구를 뒤덮은 폐플라스틱을 재활용하기 위해 수 많은 연구팀들은 다양한 해결책을 찾고 있다. 특히, 벌집나방 애벌레와 같은 생물학적 자원 활용은 소각이나 매립보다 환경친화적으로 플라스틱을 처리하는 유용한 도구가 될 수 있다. 미국 생화학·분자 생물학 매거진 'ASBMB 투데이'에 따르면, 스페인 생물학자 페데리카 베르토치니(Federica Bertocchini)는 약 10년 전 벌집나방의 애벌레가 플라스틱의 일종인 폴리에틸렌을 먹어 치운다는 사실을 발견했다. 폴리에틸렌은 플라스틱 용기 등을 만드는 데 흔하게 이용되지만, 잘 분해 되지 않는 특성이 있어 폐기가 어렵다는 단점이 있다. 최근 과학자들은 매립지나 자동차폐차장 등을 찾아다니면서 플라스틱을 분해할 수 있는 유기체를 찾고 있다. 이를 채취해 플라스틱의 구성 요소를 회수하는 효율적인 방법을 찾길 기대하고 있는 것. 이후 새로운 재료를 조합해 ‘무한 재활용’이 가능하도록 한다는 계획이다. 영국 포츠머스대 효소혁신센터 존 맥기한(John McGeehan)은 "놀랍게도 전 세계의 수백 개 그룹과 수천 명의 과학자들이 이 문제를 연구하고 있다"고 설명했다. 폐플라스틱, 환경오염 주범 플라스틱은 1950년대 들어 본격적으로 생산됐고 생산량도 급증했다. 매년 약 4억6000만 톤에 가까운 플라스틱이 생산되는 것으로 추정된다. 하지만 이렇게 생산된 플라스틱은 아쉽게도 소각하거나 매립지에 묻히고 있다. 플라스틱은 지구상의 심해나 극지방을 비롯해 비를 타고 내려오거나, 심지어 태반이나 모유, 사람의 혈액에서도 흔적이 보고 되는 등 우리 눈에 보이지 않는 구석구석까지 침투했다. 이처럼 플라스틱은 건강과 환경 문제와 직접 연결되어 있다. 그럼에도 수요는 줄어들지 않고 있으며, 생산량은 오는 2050년까지 10억 톤을 넘길 것으로 예상된다. 플라스틱은 가볍고, 형태를 잡기 쉬운 특성 때문에 이를 대체할 마땅한 소재가 없기 때문이다. 현실적으로 모든 플라스틱을 교체하거나 재활용할 수 없다는 점에서 차선책은 덜 만드는 것이다. 또 약 9%에 불과한 전 세계 플라스틱 재활용률을 높이는 것이 과제다. 하지만, 재활용 과정에서 유해한 화학물질을 흡수할 수 있으며, 수천 가지의 플라스틱 유형에는 각각 고유한 구성과 화학 첨가물이나 착색제가 들어 있어 대다수는 재활용할 수 없는 것이 문제다. 효소 재활용 회사 버치 바이오사이언스(Birch Biosciences) 공동 창립자이자 합성 생물학자인 요한 커스(Johan Kers)는 "우리는 심각한 플라스틱 순환성 문제를 안고 있다"며 "알루미늄과 종이 등은 재활용할 수 있지만 플라스틱 재활용은 힘들다"고 지적했다. '자연'에서 착안한 '효소' 주목 캘리포니아대학교 버클리 캠퍼스 고분자 과학자 팅 쉬(Ting Xu)는 "효소를 통한 접근법은 폐플라스틱을 폐기물의 원천이 아닌 귀중한 자원으로 전환시킬 수 있다"고 설명했다. 이미 1970년대에 플라스틱을 먹는 효소에 대한 연구가 시작됐다. 그러다가 2016년 일본 과학자팀이 사이언스 학술지에 플라스틱을 먹는 획기적인 박테리아의 새로운 변종에 대한 논문을 발표하면서 효소 연구에 다시 불을 지폈다. 교토공과대학 미생물학자 코헤이 오다(Kohei Oda)가 이끄는 연구팀은 이데오넬라 사카이엔시스(Ideonella sakaiensis) 201-F6이라고 불리는 미생물이 음료수병과 섬유에 널리 사용되는 폴리에스터인 PET 플라스틱을 주요 에너지와 식품 공급원으로 사용한다는 사실을 발견했다. 그 이후로 과학자들은 독일 라이프치히 묘지의 퇴비 더미, 그리스 하니아(Chania) 해변 등 전 세계 여러 장소에서 플라스틱을 먹는 미생물을 발견했다. 그리고 바다, 북극 툰드라 표토, 사바나 및 다양한 숲을 포함한 환경에서 자유롭게 떠다니는 DNA에서 발견된 2억 개 이상의 유전자에 대한 대규모 분석을 통해 플라스틱 분해 가능성이 있는 3만 개의 다양한 효소가 있다는 것을 찾아냈다. 맥기한은 콜로라도를 포함해 다른 지역의 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)의 동료들과 함께 이데오넬라 사카이엔시스의 플라스틱 섭취 능력을 담당하는 두 가지 효소를 조작해 성능을 높이고 연결해 플라스틱을 분해할 수 있는 효소 칵테일을 만들었다. 그 결과 이전보다 6배 더 빠르게 PET를 분해할 수 있었다. 최근 과학자들은 인공지능(AI)을 사용해 플라스틱을 더 빠르게 해중합[해중합은 유색 페트(PET)병이나 폴리에스터 섬유 등 플라스틱 분자를 화학적으로 분해하는 기술]하고, 표적 기질에 대해 덜 까다롭고, 더 높은 온도를 견딜 수 있는 효소를 찾아내고 있다. 초기 데이터에 따르면 생물학적 효소를 이용한 재활용은 플라스틱을 새로 만드는 것보다 탄소 배출량이 더 적은 것으로 알려졌다. 탄소와 산소가 얽혀 있는 PET 재활용 플라스틱은 생물학적 재활용에 가장 적합하다. 영국 포츠머스 대학교의 분자 생물물리학자 앤디 픽포드(Andy Pickford)는 이 물질이 '일종의 아킬레스건'이라고 말했다. PET은 탄소가 산소와 얽혀 있다. 직물과 음료수병에서 흔히 발견되며 매년 생성되는 플라스틱의 약 5분의 1을 차지하는 PET는 생물학적 재활용 업체들 사이에서 인기 있는 대상이자 상업적으로 이용 가능한 제품이기도 하다. 실제로 프랑스 회사 카르비오(Carbios)는 연간 5만 톤의 PET 폐기물을 재활용하는 것을 목표로 2025년 프랑스 북부에 바이오 재활용 공장을 열 계획이다. 호주에 본사를 둔 삼사라에코(Samsara Eco)는 2024년 멜버른에 PET에 초점을 맞춘 2만 톤 규모의 재활용을 계획하고 있다. 플라스틱 유형을 연구하고 있는 픽퍼드(Pickford)는 "PET와 유사한 화학적 구성을 가진 폴리아미드와 폴리우레탄도 본질적으로 효소에 의해 분해되기 쉬워 효소 재활용의 유망한 대상"이라고 말했다. 삼사라에코는 합성 폴리아미드의 일종인 나일론을 연구하고 있다. 지난 5월 버려진 옷으로 '세계 최초의 무한 재활용' 나일론-폴리에스테르 의류를 생산하기 위해 인기 운동복 브랜드 룰루레몬(Lululemon)과 다년간의 파트너십을 발표했다. 아직은 연구가 미진하지만 연구원들은 폴리우레탄을 분해하는 미생물에 대해서도 연구 중이다. '슈퍼웜' 유충 활용 기술 향상 효소 재활용은 순수 탄소 골격을 가진 플라스틱의 경우 전망은 흐리다. 비닐봉지를 만드는 데 사용되는 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 제품은 기름기가 많아 투입된 효소를 붙잡을 수 없기 때문이다. 그런데 페데리카 베르토치니는 데메트라(Demetra)와 세레스(Ceres)라는 이름을 붙인 왁스 벌레 타액에서 플라스틱 분해 효소를 확인했다. 이 효소는 탄소 골격에 산소를 주입해 실온에서 몇 시간 내에 폴리에틸렌을 분해하는 것으로 나타났다. 폴리스티렌을 연구하는 호주 퀸즈랜드 대학교의 미생물학자 크리스 린케(Chris Rinke) 박사는 '슈퍼웜(Superworm)'이라고 불리는 미국왕딱지벌레(Zophobas morio) 유충을 발견했다. 플라스틱을 기계적으로 작은 조각으로 파쇄하고 산소 원자를 투입해 '노화'한 다음 특수 기술을 사용해 해당 조각을 해중화하는 두 가지 과정을 통해 폴리스티렌을 분해한다. 린케 박사는 "곤충에서 발견되는 효소가 열쇠를 쥐고 있을 수 있다"고 말했다. 반면, 일부 전문가들은 생물학적 재활용 전망에 대해 낙관적이지 않다. 픽포드는 "아직 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC와 같은 폴리올레핀이 대규모 효소 재활용을 위한 현실적인 목표가 될 것이라고 확신하지 못했다"며 "이런 경우 재활용이 가능한 새로운 플라스틱을 만드는 방향으로 전환하는 것이 더 현실적"이라고 말했다. 한국의 경우, 2020년 포스텍의 차형준 교수 팀은 '산맴돌이거저리(Plesiophthalmus davidis)'라고 불리는 검은 딱정벌레의 유충에서 폴리스티렌 소화 능력을 부여한 장내 세균인 '세라티아 폰티콜라(Serratia Fonticola)'에 대해 보고했다. 또 다른 그룹은 PLA를 포함한 특정 유형의 생분해성 플라스틱을 분해할 수 있는 두 가지 저온 적응성 곰팡이 균주[고산 토양과 북극 해안에서 분리된 라크네룰라(Lachnellula)와 네오데브리에시아(Neodevriesia)]를 발견했다고 보고했다. 하지만 효소를 활용하는 프로세스를 확장하는 것이 얼마나 쉬울지, 그리고 확장된 환경이 어떤 모습일지는 불분명하다. 한편, UN은 오는 2024년 세계 최초의 글로벌 플라스틱 오염 조약을 만들 예정이다. 플라스틱 오염을 억제하는 것을 목표로 하며, 특히 재활용을 더 쉽게 하기 위해 플라스틱 제품의 생산 과 설계에 대한 새로운 규칙을 도입할 것으로 예상된다. 다음 해에는 워싱턴과 캘리포니아, EU에서 플라스틱 용기와 음료수병 재료의 25%를 재활용 플라스틱으로 규정하는 법률이 시행될 예정이다. 그러나 추가적인 변화와 인센티브가 없다면 이러한 노력은 물거품이 될 수도 있다는 지적이다. 화석 연료의 저렴한 가격으로 인해 순수 플라스틱이 저렴하게 유지되는 한 생물학적 효소 활용은 비용 면에서 경쟁력이 없기 때문이다. 맥기한은 "과거 석유 및 가스 산업이 혜택을 누렸던 방식으로 PET 또는 기타 생분해성 공정에 인센티브를 부여해야 한다"며 "생물학적 재활용 기술이 향상되면 새로운 플라스틱과 경쟁할 수 있을 만큼 비용면에서 효율적일 것"이라고 강조했다. 그럼에도 그는 "효소가 전체 플라스틱 문제를 해결하지 못하지만 이제 막 첫 걸음을 뗐다"며 향후 발전에 기대감을 드러냈다.
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플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제
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미국·중국·러시아 등 강대국이 달에서 채굴하려는 광물은?
- 최근 미국, 중국, 인도에 이어 러시아가 47년만에 달 탐사선을 궤도에 진입시켜 우주 전쟁이 본격화 되고 있다. 러시아 국립우주국 로스코스모스는 러시아의 달 탐사선인 루나 25호(Luna-25)가 지난 8월 16일 오전 11시 57분(GMT 08시57분)에 달 궤도에 진입했다고 밝혔다. 미국, 중국, 인도 등 주요 강대국들이 지구 유일의 자연 위성인 달 표면에 존재하는 다양한 물질을 탐사하기 위해 경쟁하는 가운데 러시아가 최근 47년 만에 처음으로 달 착륙 우주선을 발사한 것. 루나 25호는 지구의 유일무이한 위성인 달을 5일 정도 돌고난 뒤 8월 21일로 예정된 달 남극에 연착륙하기 위해 항로를 바꾼다. 소형차 정도의 크기인 루나 25호는 최근 몇 년 동안 마국 항공우주국(NASA)과 다른 나라 우주국의 과학자들이 분화구에서 얼어붙은 물의 흔적을 발견한 남극에서 1년 동안 작동하는 것을 목표로 한다. 러시아 달 탐사선, 47년만에 달 궤도 진입 최근 지오 뉴스(Geo News)에 따르면 러시아는 달 탐사선을 발사한 후 러시아와 중국의 공동 탐사선과 달 기지 건설 가능성도 검토할 것이라고 밝혔다. 러시아 우주 프로그램을 추적하는 러시아스페이스웹닷컴(RussianSpaceWeb.com)의 창시자이자 게시자인 아나톨리 작크(Anatoly Zak)에 따르면 소련은 1976년 달 탐사선인 루나 24(Luna-24) 이후 어떤 러시아 우주선도 달 궤도에 진입하지 못했다. 미국의 나사(NASA)는 '달의 골드러시'에 대해 이야기하고 달 채굴의 잠재력을 탐구했다. 인도의 달 탐사선 찬드라얀 3호는 8월 말로 예정된 달 남극 착륙을 위해 이달 초 달 궤도에 진입했다. 중국은 2030년 이전에 유인 달 탐사선 착륙을 목표로 하고 있다. 지난 5월 스페이스뉴스에 따르면 중국 유인 우주국(CMSA)의 린 시창 부국장은 지우취안 위성 발사 센터에서 열린 기자회견에서 "최근 중국의 유인 달 탐사 프로그램의 달 착륙 단계가 시작됐다. 주요 목표는 2030년까지 중국 우주 비행사를 처음으로 달에 착륙시키는 것"이라고 밝혔다. 이처럼 미국과 중국, 러시아 등 강대국들이 달 탐사에 열을 올리는 이유는 무엇일까. 지구에서 38만4400km 떨어져 있는 달은 지구의 자전축 흔들림을 완화하여 보다 안정적인 기후를 보장한다. 또한 달은 전 세계 바다에 조수(지구·태양·달 사이의 인력 작용으로 해수면이 하루에 2회 주기적으로 오르내리는 것)를 일으킨다. 현재 학설에 따르면 달은 약 45억 년 전에 거대한 물체가 지구와 충돌하면서 형성된 것으로 추정된다. 충돌로 인한 파편이 모여 달을 형성한 것으로 추정하고 있다. 인도 달 탐사선, 달 남극에 '물' 존재 확인 인도와 러시아 달 탐사선의 최종 목적지인 달 남극은 물이 존재하는 것으로 알려졌다. 달에 물이 존재한다는 것은 주요 우주 강대국에 큰 영향을 미친다. 인간 생명에 필수적인 물의 존재로 인해 인간이 행성에 더 오래 머물면서 달 자원을 채굴할 수 있게 할 것으로 보인다. 달에는 물을 비롯해 헬륨-3, 스칸듐, 이트륨 등 희토류 금속이 있다. △ 물 나사에 따르면 달에서 물을 최초로 발견한 것은 인도 탐사선이다. 2008년 인도 탐사선 찬드라얀 1호가 달 표면에 퍼져 있고 극지방에 집중된 수산기 분자를 감지한 것이 결정적이다. 물은 인간의 생명에 필수적이다. 또 수소와 산소의 원천이 될 수 있고 로켓 연료로 사용될 수 있다. △ 헬륨-3 헬륨-3은 지구에서는 희귀한 헬륨의 동위원소다. 나사에 따르면 달에는 헬륨-3이 100만 톤이 있는 것으로 추정된다. 유럽우주국에 따르면 이 동위원소는 핵융합로에서 핵에너지를 제공할 수 있지만 방사능이 아니기 때문에 위험한 폐기물을 생성하지 않는다고 한다. △ 희토류 금속 보잉의 연구에 따르면 스마트폰, 컴퓨터 및 첨단 기술에 사용되는 희토류 금속인 스칸듐, 이트륨 및 15란타나이드 등이 달에 존재한다. 그렇다면 달에서 희토류 등의 채굴은 어떻게 이루어질까. 이들 광물들을 채굴하려면 달에 일종의 인프라를 구축해야 한다. 지구가 아닌 달의 환경에서는 로봇이 대부분의 힘든 작업을 해야 한다는 것을 의미한다. 다만 달에 물이 있다는 것은 인간이 장기간 존재할 수 있는 조건이 될 수 있다. 특정 국가가 '달 주권' 주장할 수 있나? 지구의 법으로 어느 한 나라가 달 주권을 주장하기엔 아직 불명확하고 빈틈이 많다. 1966년 유엔의 우주 조약에 따르면 어떤 국가도 달이나 다른 천체에 대한 주권을 주장할 수 없으며 우주 탐사는 모든 국가의 이익을 위해 수행되어야 한다고 명시되어 있다. 그러나 법률가들은 민간 기업이 달의 일부에 대한 주권을 주장할 수 있는지 여부는 불분명하다고 지적했다. 랜드(RAND Corporation)는 작년에 블로그에서 "우주 채굴은 잠재적으로 높은 위험에도 불구하고 기존의 정책이나 거버넌스가 상대적으로 거의 적용되지 않는다"라고 언급했다. 1979년 달 협정은 달의 어떤 부분도 "국가, 국제 정부 간 또는 비정부 기구, 국가 조직 또는 비정부 단체 또는 자연인의 재산이 되어서는 안 된다"고 명시하고 있다. 문제는 주요 우주 강대국 중 어느 나라도 이 협정을 비준하지 않았다는 점이다. 미국은 2020년 나사의 아르테미스 달 탐사 프로그램의 이름을 딴 '아르테미스 협정 '을 발표해 달에 '안전 구역'을 설정함으로써 기존의 국제 우주법을 기반으로 법을 구축하기 위해 노력했다. 그러나 러시아와 중국은 이 협정에 가입하지 않아 향후 강대국간의 달 주권 다툼 문제가 제기될 가능성이 크다. 한편, 19일 러시아 국립우주국 로스코스모스는 러시아의 루나 25호가 착륙 전 궤도로의 이동을 준비하던 중 이날 "비정상적인 상황"이 발생했다고 밝혀 달 남극 탐사에 제동이 걸렸음을 시사했다.
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미국·중국·러시아 등 강대국이 달에서 채굴하려는 광물은?
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