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[기후의 역습(39)] 그린란드 빙상서 화석 발견⋯빙하 상실로 해수면 상승 위험 증가
- 그린란드 빙상은 과거에도 녹았었지만 기후가 따뜻해짐에 따라 앞으로는 더 빠른 속도로 녹을 것으로 보인다. 과학자들은 이로 인해 해수면이 6~7.6m까지 상승할 수 있다고 경고한다. 그런 가운데, 지난 110만 년 동안 한 때 따뜻한 시기에 그린란드의 거대 빙하 가장자리가 아닌 중심부가 녹아 내렸고, 다양한 곤충과 식물의 서식지였던 건조하고 척박했던 툰드라 지형이 바뀌었다는 새로운 연구 결과가 나와 주목된다고 CBS뉴스가 보도했다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원 회보에 게재됐다. 빙하가 처음 녹기 시작했을 때 대기 중 온실 가스 농도는 오늘날보다 낮았다. 과학자들은 대기 중 이산화탄소가 더 많이 발생하면서 그린란드의 빙하가 이전에 생각했던 것보다 더 쉽게 녹을 것으로 우려하고 있다. 새로운 연구를 공동으로 수행한 버몬트 대학교의 폴 비어먼 박사팀은 "그린란드는 270만 년 동안 빙하가 존재해 왔지만, 이제 그 빙하가 취약해져 깨질 수 있다는 증거가 나왔다"고 밝혔다. 연구팀은 2014년부터 그린란드 빙상 아래에서 다양한 물질을 수집해 연구를 진행해 왔다. 그들은 거의 30년 전, 빙하의 중심부 표면 아래 3.2km 떨어진 곳에서 추출한 GISP2라고 불리는 빙핵 바닥의 퇴적물을 조사했다. 분석 결과 퇴적물 샘플에는 그린란드의 과거에 대한 정보와 단서들로 가득 차 있었다. 현미경으로 들여다 본 샘플의 작은 검은 반점에서는 곤충의 눈, 북극 양귀비 씨앗, 북극 버드나무 조각, 토양 곰팡이와 이끼의 작은 부분들이 발견됐다. 이들은 여러 화석들로, 비어먼은 이를 "얼음 아래에 얼어붙은 생물 생태계"라고 불렀다. 이 화석은 빙하의 90%가 한때 사라졌었다는 것을 직접적으로 확인해 준다고 한다. 비어먼은 "일단 빙상의 중심을 잃게 되면 모든 것을 잃게 되는데, 빙상의 중심에서 이 화석들을 발견한 것은 그린란드의 얼음이 과거에 사라졌었다는 명백한 증거"라고 말했다. 이 발견은 이른바 '취약한 그린란드'라는 가설을 뒷받침한다. 비어먼은 인간의 영향을 받지 않는 자연이 빙하가 형성된 이후 적어도 한 번은 녹은 적이 있다고 말했다. 65만6000평방마일의 그린란드 빙하는 현재 섬 전체의 약 80%를 덮고 있다. 이는 미국 텍사스주의 약 3배에 달하는 면적이다. 그린란드의 얼음 손실을 지도로 만든 나사(NASA)는 이 빙하가 지난 몇 년 동안 빠르게 감소했으며, 이로 인해 지구 해수면이 연간 약 0.03인치(약 0.0762cm) 상승했다고 밝혔다. 비어먼에 따르면 그린란드의 녹는 얼음은 현재 해수면 상승의 첫번째 주요 원인이다. 비어먼은 그린란드 얼음 전체가 녹기까지는 수천 년이 걸릴 수 있지만, 그 결과는 매우 끔찍할 것이라고 경고했다. 수억 명의 사람들이 집과 사업을 잃을 수 있고, 유서 깊거나 아름다운 도시를 포함해 엄청난 면적의 땅이 사라질 수 있다는 것이다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(39)] 그린란드 빙상서 화석 발견⋯빙하 상실로 해수면 상승 위험 증가
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[기후의 역습(37)] 기후 변화로 커피 원두 가격 급등
- 멕시코 남부 치아파스의 산악 지대에서 150여 명의 에델만 가족 농장 커피 농부들은 몇 시간씩 수작업으로 일한다. 농부들의 몸과 한여름 뜨거운 태양 사이에는 나무가 유일한 그늘막이다. 기후 변화로 일기가 불순해지면서 커피 농사가 큰 타격을 입고 있다고 CNN이 보도했다. 4대째 커피 농부이자 국제 커피 농부 협동조합의 부사장인 토마스 에델만은 CNN과의 인터뷰에서 "그늘에서 재배하는 커피 생산 방식은 가뭄에 더 강하지만 기후 변화로 건기가 평소보다 길어지면서 올해는 커피 농사가 피해를 입었다"고 말했다. 그는 "날씨가 좋지 않으면 적절한 생산량을 기대할 수 없고, 수확량이 적으면 당연히 생산 비용이 올라간다"고 우려했다. 높은 생산 비용은 커피 가격 인플레이션으로 이어질 수 있다. 그러면 최종 소비자인 커피 애호가들은 커피를 마시기 위해 앞으로 더 큰 비용을 지불해야 할 것이다. 커피 전문가들은 기후 변화로 인해 커피의 글로벌 공급이 감소함에 따라 높은 가격이 더 오래 지속될 수 있다는 신호를 보내고 있다. 1963년 유엔의 지원을 받아 설립된 정부 간 기구인 국제커피기구(ICO)는 지난달 글로벌 커피 산업의 주요 기준 가격인 ICO 복합 지표 가격이 13년 만에 최고치인 226.83센트(파운드당 약 2.27달러)를 기록했다고 보고했다. 커피 무역 아카데미(Coffee Trading Academy) 설립자이자 수석 분석가인 라이언 델라니는 "커피는 매우 복잡한 상품이다. 그 이유 중 하나는 가격에 영향을 미치는 여러 공급 및 수요의 복잡한 구조(프레임워크)가 있기 때문"이라고 말했다. 그는 지금의 가장 큰 문제는 세상에 커피가 충분하지 않다는 것이라고 지적했다. 기후 변화가 커피 가격을 올리고 있다. 코넬 대학교 농업 및 생명 과학 대학의 마이클 호프만 교수는 "커피는 다른 많은 작물보다 기온 변화에 더 민감한데, 최근의 기후 관련 징후는 커피 생산에 도움이 되지 않는다“고 밝혔다. 그는 "기후 변화에 관한 한 상황은 악화되고 있다. 더 심한 날씨, 상승하는 기온, 커피 농장에서 일하는 사람 등 모두에 미치는 직접적인 영향을 감안하면 소비자들이 부담할 커피 가격은 더 비싸질 것"이라고 우려했다. 커피 업계 관계자들은 "브라질이 재채기를 하면 전 세계가 감기에 걸린다"고 말한다. 이는 브라질이 모든 커피 생산량의 60% 이상을 차지하는 고급 커피 품종인 아라비카의 최대 생산국이라는 지위를 감안한 것이다. 지난 2021년 여름 비정상적으로 강한 서리가 커피 농사를 파괴했을 때, 아라비카를 추적하는 미국 커피 선물이 파운드당 260센트의 고가를 기록했다. 커피 시장은 즉각적인 공급 충격을 받았다. 델라니에 따르면 커피 가격은 일반적으로 100~140센트 사이이지만 지난 3년 동안 지속적으로 이보다 높게 유지됐다. 서리의 영향은 아라비카에서 끝나지 않았다. 커피 구매자가 아라비카를 인스턴트 커피에 사용되는 저렴한 원두 로부스타로 대체하는 것이 드문 일이 아니게 됐다. 더 많은 사람들이 로부스타 시장에 뛰어들면서 가격도 영향을 받았다. 종전에는 로부스타 수요가 아라비카를 앞지르는 일은 드물었다. 그러나 아라비카 가격이 계속 오르면서 그런 일이 벌어졌다. 로부스타는 건조 기간을 오래 견디는 등 아라비카보다 훨씬 강한 식물이지만, 최근에는 더 심해진 가뭄과 정상보다 높은 기온으로 어려움을 겪으면서 수확도 타격을 받고 있다. 미국 농무부는 지난 5월 로부스타의 최대 생산국인 베트남이 수년간 악천후로 인해 수출이 7% 감소했다고 보고했다. 2023년 연례 보고서에서는 기후 변화로 인해 이러한 기상 조건이 더 나빠질 것으로 예상한다고 언급했다. 커피 소매업체들은 이미 압박을 느끼고 있다. 이탈리아 커피 제조업체 라바짜는 다양한 이유로 올해 커피 가격을 인상했다고 밝혔다. "수확 불량, 기후 변화, 우크라이나 전쟁, 홍해 갈등, 투기꾼 개입, 달러 강세가 결합돼 커피 산업에 '완벽한 폭풍'이 발생해 가격이 급등했다"는 것이다. 라바짜 사장은 지난 6월 파이낸셜타임즈 논평에서 영국의 슈퍼마켓 커피 가격이 10% 더 오를 것으로 예상한다고 말했다. 네스카페 소유주인 네슬레는 2023년 이익이 감소한 것은 로부스타 비용 증가 때문이라고 밝혔다. 네슬레는 현재의 가격 환경은 더 어려워지고 있다고 고백했다. 다만 커피를 미리 사들여 충분히 재고를 확보하고 있는 스타벅스는 가격 방어력이 아직은 있는 것으로 평가된다. 일정 가격으로 장기간 커피 구매 계약을 하는 것도 긍정적이다. 가격 헤지 전략을 사용해 가격을 고정하고, 고객을 시장 변동으로부터 보호하기 때문이다. 그러나 가격이 계속 높게 유지되면 커피 가격 인상은 시간 문제다. 물론 가격 인상에도 불구하고 커피에 대한 수요는 쉽게 줄어들지 않는다. 커피를 대체할 마땅한 음료가 없기 때문이다. 그러나 소비자들의 주머니는 커피로 인해 조금이라도 얄팍해질 가능성은 높아지고 있다.
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[기후의 역습(37)] 기후 변화로 커피 원두 가격 급등
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[퓨처 Eyes(45)] 美 유타대, 공기 중 수분으로 식수 만드는 '마법 장치' 개발
- 극심한 물 부족 문제를 해결할 혁신적인 기술이 등장했다. 미국 유타 대학교 공학 연구팀은 공기 중의 수분을 포집하여 깨끗한 식수를 생산하는 소형 장치 개발에 성공했다고 테크익스플로어와 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 전했다. 지난 7월 26일 학술지 '셀 리포츠 피지컬 사이언스(Cell Reports Physical Science)'에 게재된 연구 내용에 따르면, 연구팀은 연료를 사용하는 흡착식 대기 중 물 포집(AWH) 장치를 개발했다. 이 장치는 특수 흡착제를 이용해 공기 중 수분을 흡수한 후, 열을 가해 물 분자를 액체 상태로 변환시키는 방식으로 작동한다. 현재 물 부족으로 어려움을 겪는 나라가 많다. 특히 중동과 북아프리카, 남아시아 지역은 극심한 물 부족에 시달리고 있다. 중동 및 북아프리카 지역은 전 세계에서 물 부족이 가장 심각한 지역으로, 인구의 83%가 물 부족에 시달리고 있다. 그중 예멘, 리비아, 요르단, 이란, 이라크 등이 심각한 물 부족 국가로 꼽힌다. 남아시아 인구의 74%도 물 부족에 노출되어 있으며, 인도, 파키스탄, 아프가니스탄 등이 대표적인 물 부족 국가다. 사하라 이남 아프리카 지역은 극심한 가뭄으로 인해 식수와 생활용수 부족 문제가 심각하며, 에티오피아, 케냐, 소말리아 등이 큰 어려움을 겪고 있다. 지구 대기에는 유타 주의 그레이트 솔트 호수를 800번 채울 수 있는 엄청난 양의 물이 존재한다. 대기 중에서 수분을 추출하는 기술은 만성적인 물 부족에 시달리는 전 세계 수십억 명에게 깨끗한 식수를 공급할 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 다공성 물질을 흡착제로 사용 기존의 대기 중 수분 포집(AWR) 기술은 크기, 비용, 효율성 측면에서 여러 단점을 가지고 있었다. 그러나 유타대 공학 연구팀은 건조한 지역에서도 공기를 식수원으로 활용하는 데 한 걸음 더 다가갈 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 연구팀은 개발한 최초의 소형 급속 순환 연료 기반 AWH 장치를 공개했다. 이 2단계 프로토타입은 흡습성 물질을 사용해 습하지 않은 공기에서 물 분자를 끌어낸 다음, 열을 가해 물 분자를 액체 상태로 방출한다. 연구팀은 '금속 유기 골격체(MOF)'라는 다공성 물질을 흡착제로 활용했다. MOF는 레고 블록처럼 다양한 구조로 재배열할 수 있으며, 연구팀은 알루미늄 푸마레이트를 이용해 물 분자만 선택적으로 흡착하도록 설계된 MOF를 개발했다. 이 MOF는 흡착 과정에서 열을 방출하는 발열 특성을 가지고 있어, 열을 가하면 흡착된 물 분자를 쉽게 방출할 수 있다. 연구를 주도한 유타대 사마르 라오 기계공학과 조교수는 "공기 중의 수증기만 흡착하고 다른 것은 흡착하지 못하도록 만들 수 있다. 정말 선택적이다"라고 설명했다. 물, 하루 5리터 생산 이 연구의 수석 저자인 대학원생 네이션 오티즈와 함께 개발한 시제품은 1kg의 흡착제로 하루 5리터의 물을 생산할 수 있다. 즉, 3일 만에 15리터의 물을 생산할 수 있으며, 이는 일반적인 물 휴대량을 넘어서는 수준이다. 연구팀은 흡착제로 대기 중의 수분을 추출한 뒤 군용 캠핑 스토브를 활용해 열을 가하고 물을 응축시켜키는 방식을 채택했다. 이는 에너지 밀도가 높은 연료를 사용해 건조한 환경에서도 물을 효율적으로 생산할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이번 연구는 미국 국방부가 지원하는 DEVCOM 솔저 센터(Soldier Center) 프로그램의 일환으로 진행됐다. 군은 물 공급이 제한적인 외딴 지역에서 작전하는 병사들에게 수분을 공급하기 위한 기술 개발에 관심을 가지고 있다. 연구팀은 이 장치가 병사들이 큰 물통을 휴대하지 않고도 필요할 때마다 물을 생산할 수 있도록 해줄 것으로 기대하고 있다. 라오 교수는 "우리는 군인들이 작고 컴팩트한 물 생성 장치를 갖고 물이 가득 찬 큰 물통을 갖고 다닐 필요가 없도록 방위용 애플리케이션에 대해 특별히 살펴보았다"며 "이것은 말 그대로 수요에 따라 물을 생산할 것"이라고 말했다. 민간 활용 위해 특허 출원 중 연구팀은 이 기술을 군사용뿐만 아니라 일반 가정에서도 활용할 수 있도록 특허 출원을 진행 중이다. 특히 물 부족 문제를 겪는 지역에서 식수 공급에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 "기존 대기 중 물 포집 기술은 크기, 비용, 효율성 문제로 실용화에 어려움을 겪었지만, 이번에 개발한 장치는 이러한 문제를 해결하고 실용성을 높였다"며 "물 부족 문제를 겪는 전 세계 수십억 명에게 깨끗한 식수를 공급할 수 있는 잠재력을 지니고 있다"고 강조했다. 특히 가정에서 하루 평균 15~20리터의 식수를 소비한다는 점을 고려할 때, 이 장치가 가정용 식수 문제 해결에도 크게 기여할 것으로 기대된다. 하지만 아직 시제품 단계이며, 태양광 대신 연료를 사용하는 방식이기 때문에 환경 문제를 고려해야 한다는 지적도 있다. 연구팀은 앞으로 효율성과 안전성을 높이고, 실제 환경에서의 성능을 검증하는 추가 연구를 진행할 계획이다.
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[퓨처 Eyes(45)] 美 유타대, 공기 중 수분으로 식수 만드는 '마법 장치' 개발
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[기후의 역습(30)] 한겨울 아카타마 사막, 10년 만에 꽃밭 변신
- 세계에서 가장 건조한 칠레 아카타마 사막에서 10년 만에 겨울철 개화 현상이 나타났다. 남반구 가을에 애당하는 지난 4월 중순, 칠레 북부에 약 11mm의 비가 내린 후 아카타마 사막에서 최대 15년 동안 휴면 상태였던 식물들이 꽃을 피우기 시작했다고 라이브사이언스와 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 전했다. 가장 먼저 꽃을 피우는 종은 밝은 자홍색 꽃을 가진 '파타 데 과나코(Cistanthe grandiflora)'와 흰색 꽃을 피우는 '들판의 한숨(Nolana baccata)'이다. 이번 개화는 약 300~400㎢ 면적에서 발생했다고 칠레 국립산림청(Conaf) 아타카마 지부의 생물다양성 보존 및 과학 연구 책임자인 세사르 피사로가 밝혔다. 남반구에 있는 아카타마 사막의 개화는 겨울비로 인해 봄(9월~10월, 북반구는 가을 절기)에 발생하며, 200종 이상의 꽃이 약 15,000㎢에 걸쳐 만개한다. 이는 6월부터 8월 사이에 15mm 이상의 비가 내리는 엘니뇨 현상과 관련이 있다. 2015년에도 지금과 마찬가지로 가을 절기인 3월에 비가 내려 겨울에 식생이 활성화됐다. 같은해 7월과 8월에도 비가 내려 사막에 꽃이 앞다퉈 피어났다. 하지만 이번에도 같은 일이 일어날지는 불투명하다. 미국 국립해양대기청(NOAA)의 예측에 따르면 엘리뇨와 라니냐가 모두 발생하지 않는 현재의 ENSO 중립 상태가 라니냐로 전환되기 전 한 달간 더 지속될 가능성이 높다고 한다. 이는 가뭄이 재발하고 아타카마 사막이 이 기간동안 초목을 다시 활성화하기에 충분한 습도를 갖지 못하게 될 지도 모른다는 뜻이다. 앞으로 몇 주 안에 비가 오면 대기 습도가 평년보다 높아져서 9월에 꽃이 필 수도 있다. 그러나 이는 에측할 수 없다는 것이 NOAA의 설명이다. 연구자들은 아카타마 사막의 식물들이 한겨울에 꽃을 피우기 시작한 원인 중 하나가 아마도 기후 변화 때문일 것이라고 말했다. 칠레 가톨릭 대학교 생태학 조교수인 마리아 페르난다 페레스는 가장 큰 문제는 벌이나 나비 등 꽃의 씨앗을 맺게 하는 수분매개자가 꽃이 피는 속도에 맞춰 나타나지 않는다는 점을 우려했다. 페레스 교수는 "씨앗이 발아하고 꽃이 피지만 벌이나 나비 등 곤충 수분매개자가 제때 도착하지 않으면 씨앗이 결실을 맺지 못한다"고 설명했다. 연구자들은 "기후 변화로 인해 한겨울에도 꽃이 자주 피는 희귀한 현상이 발생할 수 있으며, 이는 대부분 1년생 식물이 번식하지 않을 수도 있다는 의미"라며 사막에서 식물이 아예 사라져버릴 수도 있다고 우려했다.
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[기후의 역습(30)] 한겨울 아카타마 사막, 10년 만에 꽃밭 변신
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[먹을까? 말까?(38)] 우주 식량, 맛없는 이유는 외로움 때문?
- 우주라는 고립된 환경에서 오는 외로움이 우주 비행사들의 식사 만족도에도 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 호주의 로열멜버른공과대학(RMIT)의 연구팀은 우주 비행사들이 우주 식량을 즐기지 못하는 이유가 음식 향과 관련이 있을 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 우주에서는 장기 보관을 위해 동결 건조 또는 탈수 처리된 인스턴트 식품 위주로 섭취하는데, 이는 우주 비행사들이 영양 섭취 부족 문제와 연결되어 왔다. RMIT 연구팀은 이번 연구를 통해 우주 환경 자체가 음식 향에 대한 인식을 변화시킬 수 있으며, 외로움과 고립감 역시 식사 만족도에 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 제시했다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 수석연구원인 줄리아 로우는 "외로움과 고립감도 영향을 미칠 수 있으며, 이번 연구는 고립된 사람들이 음식 냄새를 맡고 맛보는 방식에 관한 시사점이 있다"고 말했다. 후각은 미각의 큰 부분을 차지한다는 것은 누구나 알고 있는 사실이다. 이에 연구팀은 54명의 참가자를 대상으로 VR을 이용해 국제우주정거장(ISS)환경을 시뮬레이션하고, 바닐라, 아몬드, 레몬 향에 대한 인식 변화를 관찰했다. 그 결과, 시뮬레이션된 우주정거장 환경에서 바닐라와 아몬드 향은 더 강하게 느껴졌지만, 레몬 향은 변화가 없었다. 연구팀은 이러한 현상의 원인으로 벤즈알데히드라는 화학 물질과 개인별 향 민감도 차이를 제시했다. 연구팀은 무중력 상태에서 체액이 상체로 이동하면서 발생하는 코막힘 등의 현상도 우주인의 미각과 후각을 둔하게 만들 수 있다고 설명했다. 중력이 부족하면 체액이 하체에서 상체로 끌려간다. 이로 인해 얼굴 붓기와 코막힘 현상 등이 나타난다. 이는 심한 감기에 걸린 것과 비슷하다. 그러나 이러한 체액 이동 효과는 일시적인 것이며, 우주정거장에 머무르는 동안 몇주 이내에 사라진다. 로우는 보도자료에서 "우주인들이 체액 이동 효과가 사라진 후에도 여전히 음식을 즐기지 못하는 데. 이는 다른 더 큰 이유가 있을 수 있음을 시사한다"고 밝혔다. 한편, 우주 식량은 모든 사람들이 먹을 수 있는 일반적인 음식은 아니다. 또한 우주 식량은 단순한 식사를 넘어 우주 탐사의 성공과 우주인의 건강을 책임지는 핵심요소라고 할 수 있다. 우주 식량은 탄수화물, 단백질, 지방, 비타민, 무기질 등 필수 영양소를 골고루 함유해 균형잡힌 식단을 제공한다. 극한의 우주 환경을 극복하기 위해 특별히 개발된 우주 식량은 뛰어난 보존성과 간편 요리 등의 특징을 지니고 있다. 냉장 시설이 부족한 우주에서는 장기간 보관이 필수다. 우주 식량은 동결 건조, 탈수, 레토르트 살균 등 첨단 기술을 통해 부패 걱정 없이 오랫동안 신선함을 유지한다. 아울러 우주선은 공간이 한정적이기 때문에 우주 식량은 부피와 무게를 최소화해 효율적인 운반과 보관을 가능하게 한다. 또 우주에서는 조리 환경이 열악하고 무중력 상태에서는 조리하기가 어렵다. 그 때문에 우주 식량은 뜨거운 물이나 차가운 물, 전자레인지만으로도 간편하게 조리할 수 있도록 설계됐다. 우주 식량 개발 과정에서 얻은 기술은 식품 가공, 포장, 보존 기술 발전에 기여해 일반인의 식탁에도 긍정적인 영향을 미치고 있다. 이번 연구는 장기 우주 임무를 수행하는 우주 비행사들을 위한 맞춤형 식단 뿐만 아니라 요양원 등 고립된 환경에 있는 사람들의 식단 개선에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 로우는 "이 연구의 장기적인 목표 중 하나는 우주비행사뿐만 아니라 고립된 환경에 있는 다른 사람들에게 더 나은 맞춤형 식품을 만들어 영양 섭취량을 100%에 가깝게 늘리는 것"이라고 말했다.
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[먹을까? 말까?(38)] 우주 식량, 맛없는 이유는 외로움 때문?
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[신소재 신기술(72)] 새로운 에어로젤, 100% 태양 반사율과 뛰어난 복사냉각 효과 달성
- 중국 과학자들이 젤라틴과 DNA로 이루어진 새로운 생분해성 에어로젤을 개발해 태양 반사율 100%를 달성했다. 에어로젤은 90% 이상 공기로 이루어진 매우 가벼운 고체 물질이다. 세상에서 가장 가벼운 고체 중 하나인 에어로젤은 공기보다 약간 무거운 정도이며, 뛰어난 단열성을 지녀 극한의 온도에서도 열 전달을 효과적으로 막을 수 있다. 최근 중국 쓰촨대학 연구팀은 젤라틴과 DNA로 구성된 에어로젤을 개발해 태양 반사율 104%와 뛰어난 복사 냉각 효과를 달성했다고 인터레스팅 엔지니어링이 보도했다. 미국 과학진흥협회(AAAS)의 공식 성명에 따르면, 이 에어로젤은 생분해성이며 탁월한 복사 냉각 효과를 제공한다. 연구팀은 새러운 에어로젤은 가시광선 영역에서 104%의 반사율을 달성했으며, 이는 광 발광 효과에 의한 것이라고 밝혔다. 에어로젤의 발광은 젤라틴과 DNA가 촘촘하게 연결된 네트워크에서 비롯되며, 이는 발색단들을 함께 모아 시스템의 비복사 전이를 억제하는 데 기여한다. 이 냉각 소재는 특수한 층상 디자인과 빛에 노출될 때 독특하게 빛나는 방식으로 인해 많은 태양광을 반사할 수 있다. 또한 생분해성일 뿐만 아니라 수리와 재활용이 가능해 기존 냉각 소재에 대한 친황경적인 대안을 제시한다. 바이오매스 원료의 냉각 소재 특히, 이 소재는 바이오매스 원료를 사용하여 '워터 용접'이라는 공정으로 제작됐다. 높은 태양 복사 조건에서 주변 온도를 섭씨 16도까지 낮출 수 있으며, 수리와 생분해가 가능하다. 이 연구의 제1저자인 지안웬 마(Jian-Wen Ma)는 젤라틴과 DNA는 구조적으로 균일한 에어로젤을 얻기 위해 동결 건조 공정을 통해 졸-겔 방식으로 설계됐다고 말했다. 마 연구원은 "에어로젤의 다층 구조는 햇빛의 다중 산란/반사를 허용하여 태양 반사율을 효과적으로 향상시킨다"고 말했다. 이 새로운 접근 방식은 에너지 소비가 많고 온실가스 배출량이 많은 기존 냉각 시스템의 문제를 극복하는 것을 목표로 한다. 바이오폴리머 기반 소재를 사용하여 장기적인 안정성과 최소한의 환경 영향을 제공한다. 냉각 소재는 맑음, 흐림 등 다양한 기상 조건에서 테스트에 성공했다. 또한 이 바이오매스 에어로젤은 자연 환경에서 미생물에 의해 생분해될 수 있으며, 고온 용해-재겔화-동결 건조 과정을 통해 재활용할 수 있다. 과학자들은 현재 에어로젤의 잠재적인 실용적인 응용 분야를 모색하고 있으며, 다양한 산업 분야에서의 활용 가능성을 긍정적으로 전망하고 있다. 이 연구는 지난 7월 4일 저널 '사이언스(Science)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(72)] 새로운 에어로젤, 100% 태양 반사율과 뛰어난 복사냉각 효과 달성
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[신소재 신기술(71)] 음식물 쓰레기 활용해 기존 소재보다 4배 강한 '식용 콘크리트' 개발
- 해초, 양배추와 오렌지 껍질 등 식물성 재료를 활용해 기존 콘크리트보다 3배 이상 강한 '식용 콘크리트' 건축 자재가 개발되어 주목받고 있다. 일본 도쿄대학 연구팀이 배추와 바나나,양파 껍질 등 식물성 유기물로 기존 콘크리트보다 4배 강한 콘크리트를 개발했다고 더쿨다운이 5일(현지시간) 전했다. 프린스턴 대학교에 따르면, 콘크리트는 물 다음으로 지구상에서 가장 많이 소비되는 제품이지만, 매년 44억 톤의 이산화탄소를 배출하며, 전 세계 오염의 8%를 차지한다. 이에 따라 기존 콘크리트 생산 과정의 대안을 모색하고, 건물의 내구성을 높여 콘크리트 사용량을 줄이는 노력이 중요해졌다. 이러한 맥락에서 도쿄 대학 연구팀이 개발한 '식용 콘크리트'는 기존 콘크리트보다 4배 강할 뿐 아니라 음식물 쓰레기 문제 해결에도 기여할 수 있어 더욱 주목받고 있다. 연구팀은 커피 찌꺼기, 바나나 껍질, 양배추, 오렌지 껍질, 양파 껍질, 호박 등 유기물을 건조 및 압축하고 물, 조미료와 혼합하여 고온 틀에서 압축하는 방식으로 친환경 콘크리트를 제작했다. 연구 수석 저자인 유야 사카이는 "저희의 목표는 해초와 일반 음식물 쓰레기를 사용하여 최소한 콘크리트만큼 튼튼한 재료를 만드는 것이었다"면서 "하지만 먹을 수 있는 음식물 쓰레기를 사용했기 때문에 재활용 과정이 원래 재료의 맛에 영향을 미치는지 확인하는 데도 관심이 있었다"라고 설명했다. 실험 결과, 이 식용 콘크리트는 굽힘 강도가 기존 콘크리트보다 훨씬 뛰어났으며, 소금이나 설탕을 첨가하여 맛을 개선해도 강도에는 영향을 미치지 않았다. 선임 연구원인 코다 마치타는 "호박에서 추출한 표본을 제외하고 모든 재료가 굽힘 강도 목표를 초과했다"며 "콘크리트보다 3배 이상 강한 재료를 생산한 배추 잎을 약한 호박 기반 재료와 섞어 효과적인 보강재를 제공할 수 있다는 것을 발견했다"고 말했다. 이 콘크리트는 또 부패, 곰팡이, 곤충에 강하며 4개월 동안 공기 중에 노출되어도 맛이나 강도가 변하지 않는 것으로 확인됐다. 이 연구는 더욱 견고한 건물을 위한 강력한 콘크리트를 개발하는 동시에, 지구 오염의 또 다른 원인인 음식물 쓰레기를 활용할 수 있는 방법을 제시했다. 미국 농무부에 따르면, 식량 손실 및 폐기물은 인간 소비를 위해 생산된 모든 식량의 3분의 1을 차지하며, 2021년 환경보호국 보고서에서는 식량 손실로 인한 1억 8700만 톤 이상의 이산화탄소 배출량이 석탄 화력 발전소 42개의 연간 오염량과 비슷하다고 밝혔다. 이 기술이 미래 건축물에 적용될지는 아직 미지수지만, 과학자들은 다양한 분야에 활용될 수 있다는 점에서 긍정적인 반응을 보이고 있다. 이는 기존의 틀을 벗어난 사고가 이산화탄소 배출과 환경오염 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있는 가능성을 보여주는 좋은 사례라는 평가다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(71)] 음식물 쓰레기 활용해 기존 소재보다 4배 강한 '식용 콘크리트' 개발
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[신소재 신기술(64)] 자가 치유 젤, 의료·로봇 공학 등 응용 분야 다양
- 유리처럼 단단하면서도 길이를 최대 5배까지 늘릴 수 있는 새로운 자가 치유 젤이 개발됐다. 미국 노스캐롤라이나 주립대학교(NCSU) 연구진이 개발한 이 젤은 최근 발견된 물에 노출될 경우 자가 치유되는 유리와 유사한 특징을 보이며, 절단되거나 손상된 부분이 스스로 복구되는 놀라운 특성을 지나고 있다고 BGR이 전했다. 연구팀은 이 새로운 물질에 '유리 젤(glassy gel)'이라는 이름을 붙였다. 이는 기존에 없던 새로운 물질로 우연히 발견되었다고 한다. NCSU 연구원인 메이시앙 왕(Meixiang Wang)은 이온젤을 연구하던 중 우연히 유리 젤을 발견했다고. 이온젤은 전기를 전도할 수 있는 이온성 액체를 이용하여 팽창된 고분자로 구성된 물질이다. 왕 연구원은 의료 기기, 로봇 공학, 압력 센서 등에 활용될 수 있는 신축성 있고 착용 가능한 장치를 만들기 위해 이온젤을 연구하고 있었다. 그는 이온젤 구성을 변경하는 과정에서 투명하고 평범한 플라스틱처럼 보이는 새로운 유리 젤을 만들어냈다. 연구팀은 이 물질을 테스트 하는 과정에서 뛰어난 신축성 뿐만 아니라 높은 강도와 자가 치유 능력을 가지고 있다는 것을 발견했다. 특히 절단된 젤을 다시 붙이면 상온에서 몇 시간 안에 원래 상태로 복구되는 놀라운 자가 치유 능력은 기존의 자가 치유 물질과 차별화되는 특징이다. 이후 팀은 이 새로운 자가 치유 젤의 특성을 이해하기 위한 연구에 몰두했다. 유리 젤은 50~60%가 액체로 구성되어 있음에도 불구하고 건조되지 않는 특징을 보였다. 또한 매우 높은 파괴 강도를 가지고 있으며, 물체를 부착할 수 있을 뿐만 아니라 절단 후에도 스스로 복구될 수 있다. 심지어 특정 형태로 늘렸을 때 열을 가하기 전까지 해당 형태를 유지하는 '기억' 능력도 가지고 있었다. 신축성 있고 젤과 같은 물질에서 재생 특성이 발견되는 것은 새로운 일이 아니지만, 이번 유리 젤의 특별한 구성 성분은 연구자들에게 더욱 흥미로운 연구 주제를 제공했다. 연구팀은 실제 응용 분야에 활용되기 전에 추가적인 최적화 및 테스트가 필요하다고 밝혔다. 유리 젤은 실용화되기까지는 몇 년이 걸릴 수 있지만, 이러한 새로운 물질의 발견은 미래의 다른 소재 개발에 혁신적인 돌파구를 제공할 수 있다는 점에서 큰 기대를 모으고 있다. 특히, 자기 치유 능력을 가진 유리 젤은 의료, 로봇 공학이나 전자 기기 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 '네이처(Nature)' 저널에 게재됐다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(64)] 자가 치유 젤, 의료·로봇 공학 등 응용 분야 다양
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[먹을까? 말까?(28)] 수박씨, 단백질과 미네랄 공급원
- 수박은 다양한 미네랄과 섬유질, 식물 영양소를 함유한 영양이 풍부한 과일이다. 비타민C, 비타민A, 비타민B6와 칼륨의 좋은 공급원이다. 수박 씨앗은 필수 지방산과 단백질뿐만 아니라 인, 칼륨, 망간, 엽산(비타민 B9), 아연, 철분과 같은 비타민과 미네랄의 공급원이기도 하다. 특히 수박씨 30g당 8g의 단백질을 함유하고 있다. 참고로 큰 달갈(약 50g) 1개에는 약 6g의 단백질이 들어있다. 이는 수박씨가 달걀보다 단백질이 더 많다는 것이다. 미국 영양사인 로렌 마나커(Lauren Manaker)는 사우던리빙에 수박 씨에 들어 있는 "망간과 같은 다양한 영양소는 뇌와 신경계의 적절한 기능을 돕고, 인은 건강한 뼈 형성을 돕는다. 철분은 철분 결핍과 싸우는 데 도움을 주며 결과적으로 집중력과 에너지 수준을 향상시킨다"고 말했다. 게다가 수박씨에 들어 있는 지방산은 콜레스테롤을 낮출수도 있다. 전미수박홍보위원회(NWPB) 커뮤니케이션 담당 수석 이사인 스테파니 바로우(Stephanie Barlow)는 싹을 틔운 뒤 껍질을 벗겨서 말린 수박씨 1온스(약 28.35g)에 약 10g의 단백질이 들어 있다고 말했다. 게다가 칼로리도 낮다. 수박씨 1온스는 158칼로리를 함유하고 있다. 수박 씨의 종류 수박 씨에는 검은 색과 아직 미성숙한 상태의 흰색 두 가지가 있으며, 둘 다 생으로 먹을 수 있다. 또한 소비자들의 수요로 인해 씨 없는 수박도 생산되고 있다. 검은색 수박씨는 완전히 성숙한 씨앗이다. 흰색 씨앗은 성숙하지 않아서 속이 빈 껍질 뿐이다. 흰색 씨앗이 성숙하면 검은색 씨앗으로 변한다. 미국에서는 생산되는 수박은 대부분 씨 없는 수박이다. 이 품종은 서로 다른 종류의 수박을 교배한 교잡의 결과물이다. 수박씨 굽기와 싹틔우기 사람들은 생으로 먹는 것보다 구운 수박씨가 가장 먹기 좋다고 주장했다. 구운 호박씨를 먹는 것과 비슷한 바삭바삭한 식감으로 스낵이나 토핑으로 좋다는 것. 마나커가 소개한 구운 수박씨 만드는 법은 다음과 같다. △ 먼저 수박의 검은색 씨만 모아서 고운 소쿠리에 담고 미끄러운 성분을 제거하며 철저히 헹군다. △ 수박씨를 건져서 수건으로 두드리며 말린다. △ 씨앗을 최대한 넓게 펼쳐서 공기가 잘 통하는 곳에 놓고 완전히 마를 때까지 기다린다. 햇빛이 잘 비치는 곳에 수박씨를 놓아두면 더 빨리 마른다. 그다음 △ 오븐을 100℃(화씨 325°)로 예열한다. △ 건조된 수박 씨앗을 쿠키 시트 위에 놓고 올리브유 등 기름을 뿌린 후 15~20분 동안 굽는다. 오븐에서 다 구워진 수박 씨앗을 꺼낸 후 기호에 따라 소금을 뿌려서 먹기도 한다. 수박씨 싹틔우기는 다음과 같다. 수박씨는 싹이 나는데 며칠이 걸린다. 씨앗이 싹트도록 물에 담가두면 된다. 그런 다음 씨앗이 싹이 틔고 검은색 껍질이 벗겨지면 하얗게 속살이 드러난 수박씨를 헹궈서 완전히 말린다. 샐러드나 시리얼 위에 잘 말린 수박 씨앗을 토핑으로 추가한다. 구은 수박씨를 만들기나 수박씨 싹튀우기가 번거롭다면, 믹서에 수박과 수박씨를 넣고 통째로 갈아서 마시는 방법도 있다. 이른 무더위로 지친 우리 몸에 활력을 불어 넣기 위해 생각보다 맛이 좋고 달걀보다 단백질이 많은 수박씨 먹기에 도전해 보자.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(28)] 수박씨, 단백질과 미네랄 공급원
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중국, '전기차 관세폭탄' 맞대응 EU산 돼지고기 반덤핑 조사
- 중국이 유럽연합(EU)산 돼지고기와 돼지 부산물에 대한 반덤핑 조사에 착수했다. EU가 중국산 전기차에 '관세 폭탄'을 부과하기로 한 임시 조처에 대한 맞대응으로 해석된다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 중국 상무부는 17일(현지시간) 홈페이지를 통해 "지난 6일 중국축목업협회가 제출한 반덤핑 조사 신청을 접수했다"면서 "17일부터 EU가 원산지인 돼지고기와 돼지 부산물에 대한 반덤핑 조사를 진행하기로 결정했다"고 밝혔다. 조사 품목은 신선·냉장·냉동 돼지고기, 식용 분쇄육, 건조·훈연·염장 제품, 내장 등이다. 상무부는 이번 조사가 통상적으로는 1년 뒤인 2025년 6월 17일에 끝나겠지만 특수한 상황이 있다면 6개월 더 연장할 수 있다고 설명했다. 지난해 중국은 전 세계에서 약 69억달러(약 9조5000억원) 규모의 돼지고기를 수입했다. 이중 스페인·포르투갈·아일랜드·프랑스·덴마크·네덜란드 등 유럽산 수입액이 약 33억 달러로 절반가량을 차지했다. EU도 중국의 이같은 조치에 대한 대응 방침을 예고했다. 올로프 질 EU 집행위원회 무역담당 대변인은 "EU 산업계 및 회원국과 함께 (중국의) 조사 절차를 면밀히 살펴볼 것”이라며 “조사가 WTO 규정을 지키도록 적절히 개입하겠다"고 말했다. 옌스 에스켈룬드 중국 주재 EU상공회의소 회장도 "관할권 내에서 (반덤핑) 조사에 똑같이 대응하는 게 처음은 아니다. EU의 전기차 관련 조사를 고려할 때 놀랍지 않다"고 밝혔다. 이에 앞서 지난 12일 EU 집행위원회는 자체적인 반(反)보조금 조사 결과에 근거해 중국산 전기차에 최대 48.1%의 고율 관세를 부과할 것을 예고했다. 이에 중국 관영매체들은 중국 정부가 보복 조치로 EU산 유제품과 돼지고기, 자동차 등을 대상으로 한 반덤핑 조사에 나설 가능성을 언급했다. 일각에서는 중국의 EU산 돼지고기 반덤핑 조사가 끝이 아닐 것이라는 관측도 나온다. EU에서 생산된 유제품이나 자동차 등 다른 품목에 대해서도 무역 조사가 시작될 수 있다는 뜻이다. EU를 겨냥한 중국의 보복 조치가 향후 확대될 가능성도 제기된다. 중국이 지난 1월부터 착수한 EU산 브랜디에 대한 반덤핑 조사의 결과도 8월 말 전후로 발표될 전망이다. 독일과 스페인 등 EU 회원국 일부는 중국과의 통상 분쟁에 따른 자국 산업 피해를 우려하며 원만한 협상을 촉구했다.
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- 포커스온
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중국, '전기차 관세폭탄' 맞대응 EU산 돼지고기 반덤핑 조사
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정부·은행, K-조선 수출 금융 '15조 지원'
- 정부와 12개 은행이 협력하여 한국 조선업계가 글로벌 선두 경쟁에서 수주 경쟁력을 강화하고, 수출을 증진할 수 있도록 금융 지원을 확대한다. 시중 은행들은 중형 조선사에 선수금 환급보증(RG·Refund Guarantee) 발급을 1조 원 증액하고, 대형 조선사들에는 올해 신규 RG 발급 한도를 14조 원 배정하기로 결정했다. 김주현 금융위원장과 안덕근 산업통상자원부 장관은 17일 더플라자호텔에서 'K-조선 수출금융 지원 협약식'을 개최하고, HD현대중공업, 대한조선, 케이조선 대표 등과 간담회를 가졌다. 시중 은행 조선업 지원 확대 이 자리에서 5대 시중은행(KB국민·하나·신한·우리·NH농협은행)과 3개 지방은행(경남·광주·부산은행), 기업은행 등 9개 은행과 무역보험공사는 대한조선, 케이조선 등 중형 조선사에 대한 RG 공급 확대를 위한 'K-조선 수출금융 지원 협약'을 체결했다. 9개 은행은 중형 조선사들이 이미 수주한 선박 9척에 대한 RG를 약 3000만 달러씩 총 2억 6000만 달러(3611억 원) 규모로 지원한다. 무역보험공사는 중형 조선사 RG에 대한 특례보증 비율을 기존 85%에서 95%로 상향 조정하여 은행의 보증 부담을 경감하기로 했다. 산업은행도 중형 조선사들이 이미 수주한 선박들에 대해 자체적으로 2억 6000만 달러의 RG를 발급하고, 향후 수주 계약 건에 대해서도 추가 지원을 계획하고 있다. 과거 조선업 불황으로 대규모 RG 손실을 경험한 5대 시중은행은 11년 만에 중형 조선사에 대한 RG 발급을 재개했다. 신한은행은 대한조선이 벨기에 선사로부터 수주한 원유 운반선 1척에 대한 1호 RG를 발급했다. 이미 4년 치 일감을 확보한 대형 조선사들에 대해서는 8개 은행이 101억 달러(14조 원)의 신규 RG 한도를 부여했다. 조선업, 4년 치 이상 일감 확보 국내 조선 산업은 대형사 중심으로 LNG 운반선 등 고부가가치 선박 수주 호황과 4년 치 이상의 일감 확보 등 긍정적인 전망을 보이고 있다. 선박 수출도 올해 1~5월 전년 대비 57% 증가하며 수출을 견인하고 있다. 김주현 금융위원장은 "과거 조선업 침체로 중단되었던 시중은행의 중형 조선사 RG 발급이 재개된 것은 중요한 의미가 있다"며 "앞으로도 조선사의 금융 애로 해소를 위해 지속적인 지원과 소통을 이어갈 것"이라고 밝혔다. 안덕근 산업부 장관은 "K-조선 세계 1위 유지를 위한 산업 생태계 강화를 위해 대형과 중형 조선사의 동반 성장이 매우 중요하다"며 "수주-건조-수출 전 과정에 걸쳐 민관이 협력하여 총력 지원하고, 후발 경쟁국의 추격을 극복하기 위한 'K-조선 초격차 기술 로드맵'을 마련할 계획"이라고 밝혔다. 이날 간담회에서 조선사 대표들은 향후 수주 증가에 대비하여 재개된 시중은행의 중형사 RG 발급이 지속될 수 있도록 정부와 금융권의 지속적인 관심을 요청했다.
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- 산업
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정부·은행, K-조선 수출 금융 '15조 지원'
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한국 조선업, 글로벌 발주량 감소에도 시장점유율 상승
- 한국 조선사들의 선박 수주 증가에 한국 조선업의 지난 5월 시장 점유율이 국제기준 조선발주량 감소에도 불구하고 더 높아진 것으로 나타났다. 11일 업계에 따르면 5월 글로벌 신조선 발주는 총 62척이다. 지난해 같은 달의 발주가 166척이었던 것과 비교하면 발주 선박 수를 기준으로 62.7% 감소했다. CGT(표준선 환산톤수)를 기준으로 삼으면 51.3%가 줄어든 179만CGT를 기록했다. 올해 누적 발주량은 총 726척으로 지난해 같은 기간(841척)보다 13.7% 축소됐다. CGT를 기준으로 비교해도 올해 누적 발주량은 1574만CGT로 지난해 대비 17.5% 줄었다. 하지만 한국 조선사들은 수주 낭보를 이어가고 있다. HD현대의 조선 중간 지주사인 HD한국조선해양은 올해 수주 목표액(135억 달러)의 89.7%(121억1000만달러)를 달성했다. 상반기가 채 끝나지 않은 상황임을 감안하면 수주 목표액을 초과 달성할 것으로 보인다. HD한국조선해양 산하 HD현대미포는 지난 7일 PC(석유화학제품 운반)선 2척(수주금액 1372억원), 지난 10일 PC선 2척(수주금액 1484억원) 계약 소식을 전했다. 시장은 HD현대미포가 이미 2년 치가 넘는 일감을 수주한 것으로 본다. 한화오션은 지난달 LPG 운반선 1척을 수주했고 오는 2027년 인도할 예정이다. 한화오션은 해양 프로젝트 수주 등으로 사업 다변화를 꾀하고 있다. 최근에는 대형 해상풍력설치선 진수에 성공했다. 국내 빅3 조선사인 삼성중공업도 상선 수주와 건조에 집중하고 있다. 올해 1분기 수주 잔고는 33조2458억원이다. 1분기에만 연간 수주 목표의 39%(38억달러 수주)를 달성했다. 배의 가격인 신조선가의 지표인 클락슨 지수는 지난 5월 31일 기준 186.43을 기록하며 상승세를 이어가고 있다. 조선사들이 과거보다 높은 가격에 배 제작 계약을 따낼 수 있는 상황이다. 중국 조선사의 발주량 확대가 가장 큰 우려 사항이다. 고부가가치 선박을 선별 수주하는 것은 중요하지만, 중국과 경쟁에서 이길 기술 초격차가 필요하다는 것이다. 한국 조선사의 국제 시장 점유율(1~5월 CGT 기준)은 지난해 25%에서 올해 28%로 성장했지만 중국이 54%에서 61%로 치고 올라오면서 경쟁이 심화되고 있다. 업계 관계자는 "신조선가지수가 높은 시기에 선박 수주가 이어지는 것은 조선사에 긍정적이다"며 "지난해 저가 수주된 물량이 일부 남아있지만, 올해 실적이 개선될 여지가 있다"고 말했다.
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한국 조선업, 글로벌 발주량 감소에도 시장점유율 상승
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스위스 과학자, 카카오 과육 활용해 지속가능한 초콜릿 생산
- 스위스 과학자들이 벌레로 인해 고사 위기에 처한 카카오 나무 열매를 최대한 활용할 수 있는 기술을 개발했다고 예루살렘포스트가 26일(현지시간) 보도했다. 전 세계 초콜릿의 50%는 서아프리카 코트디부아르와 가나에 있는 카카오나무에서 생산된다. 하지만 이 지역 카카오나무는 '카카오 새싹 팽창 바이러스 감염병'이 빠르게 확산되면서 코코아 공급과 가격 급등에도 큰 영향을 미치고 있다. 코코아 콩(cocoa bean)은 건조된, 그리고 부분적으로 발효된 카카오나무 열매의 씨앗으로 초콜릿의 원료가 된다. 카카오의 꼬투리는 3cm 두께의 거칠고 가죽과 같은 외피를 가지고 있다. 이 꼬투리는 단 맛을 내는 점액질의 펄프로 가득차 있으며, 그 안에 30~50개의 아몬드처럼 생긴 큰 씨앗들이 담겨 있다. 세계적으로 인기 있는 간식인 초콜릿의 주성분은 카카오 열매에서 추출한 코코아 매스(카카오를 발효해서 만드는 초콜릿의 원료)와 코코아 버터다. 스위스 연방공립대학 ETH 취리히의 연구원들은 초콜릿 업계와 협력해 코코아 열매를 최대한 활용함으로써 코코아 재배의 수익성을 높이는 동시에 초콜릿을 더 건강한 기호식품으로 만들 수 있는 가능성을 조사하고 있다. 에리히 빈드하브 교수와 그의 연구팀은 지속 가능한 코코아 열매 재배에 전념하는 스트트업인 코아(Koa), 스위스 초콜릿 제조업체 펠클린(Felchlin)과 협력해 카카오 과육을 활용한 새로운 코코아 열매 초콜릿 레시피를 개발했다. 전 세계가 순환적이고 지속가능한 경제를 중심으로 재편성되면서 식품 분야에도 혁신적인 기술이 요구되고 있다. 식품 활용도를 극대화하여 관련 환경 부담을 줄이는 쪽으로 향하고 있는 것. 이는 코코아 재품과 같이 환경에 미치는 영향이 큰 식품의 경우 특히 중요하다. 이번 논문은 저명한 학술지 '네이처 푸드(Nature Food)'에 게재됐다. 「코코아 꼬투리 측면 스트림의 가치화로 초콜릿의 영양 및 지속 가능성 측면 개선」이라는 이번 논문의 주저자인 킴 미쉬라는 코코아 열매가 허니듀 멜론과 비슷하다고 말했다. 연구팀은 "카카오 열매와 허니듀는 구조가 비슷하다. 둘다 딱딱한 껍질을 가지고 있어 자르면 과육이 드러나고 안쪽에는 코코아 콩이나 멜론 씨앗과 같은 과육이 들어 있다"고 설명했다. 기존 초콜릿은 카카오 꼬투리 안에 들어 있는 코코아 콩만 사용하지만 연구팀은 '코코아 과일 초콜릿 레시피'에 과육과 과육의 속껍질을 사용했다. 연구팀은 이를 분말로 가공하고, 과육의 일부와 섞어 코코아 젤을 만들었다. 이 젤 물질은 매우 달콤하며 일반적으로 초콜릿에 첨가되는 가루 설탕을 대체할 수 있다. 연구팀은 완벽한 레시피를 찾기 위해 실험실에서 다양한 구성의 질감을 체계적으로 테스트한 끝에 이같은 결과물을 내놓았다. 과육에서 추출한 과즙을 너무 많이 넣으면 초콜릿이 덩어리가 졌고., 너무 적게 넣으면 단맛이 부족했다. 연구팀은 단맛과 식감 사이의 완벽한 균형을 찾기 위해 노력했다. 가루 설탕을 사용할 때는 덩어리 문제가 발생하지 않았다. 실험 결과 초콜릿에는 과육 젤이 최대 20% 함유될 수 있으며, 이는 5~10%의 가루 분말 설탕(이하 가루 설탕)이 함유된 초콜릿의 맛과 같았다. 일반 다크 초콜릿에는 가루 설탕이 30~40% 정도 함유돼 있다. 새로운 레시피를 테스트하기 위해 스위스의 베른 응용과학대학의 패널들은 각 5g 무게의 초콜릿 조각을 다양한 양의 가루 설탕이 함유된 초콜릿과 코코아 젤로 단맛을 낸 새로운 제품으로 나누어 데트스를 진행했다. 미쉬라 연구원은 "이를 통해 동일한 양의 가루 설탕으로 표현되는 우리 레시피의 단맛을 경험작으로 확인할 수 있었다"고 말했다. 새로 개발된 레시피는 코코아 젤을 감미료로 사용함으로써 코코아 과일 초콜릿은 일반 유럽산 다크 초콜릿보다 섬유질 함량(100g당 15g대 12g)이 더 높다. 유럽산 일반 다크 초콜릿에는 섬유질이 100g당 12g이 들어있지만 새로운 레시피에는 15g이 함유됐다. 또한 포화지방 함량도 일반 초콜릿의 33g에 비해 23g에 불과하다. ETH 연구팀은 포화 지방산을 약 30% 줄이면서 섬유질 함량을 약 20% 늘릴 수 있었다. 미쉬라 연구원은 "섬유질은 장 활동을 자연스럽게 조절하고 초콜릿 섭취시 혈당 수치가 너무 급격히 상승하는 것을 방지하기 때문에 생리학적 측면에서 가치가 있다. 포화 지방도 너무 많이 섭취하면 건강에 위험을 초래할 수 있다. 포화 지방의 섭취 증가와 심혈관 질환의 위험 증가 사이에는 관계가 있다고 말했다. 그는 "농부들이 코코아 콩을 판매할 수 있을 뿐만 아니라 과육과 과피에서 나오는 주스를 말려서 분말로 갈아서 판매할 수도 있다는 것을 의미한다"면서 "이렇게 하면 코코아 재배 농가의 수입을 더 많이 창출할 수 있으며, 코코아 열매의 가치 창출이 많아지면 지속 가능한 코코아 생산이 가능해진다"고 덧붙였다. 그렇다고 해서 코코아 열매 초콜릿이 곧 식료품점에 출시되는 의미는 아니다. 미쉬라는 "우리 초콜릿이 매력적이고 일반 초콜릿과 비슷한 감각적 경험을 제공한다는 것을 보여주었지만, 건조 시설이 필요한 코코아 농부부터 시작해 전체 가치 창출 사슬을 조정해야 할 것"이라고 말했다. ETH는 코코아 과육 초콜릿 레시피에 대한 특허를 출원했다. 코코아 과일 초콜릿의 개발은 기술, 영양, 친환경성, 소규모 농가를 위한 소득 다각화가 어떻게 코코아 공장의 전체 가치 창출 사슬을 개선할 수 있는지를 보여주는 유망한 사례다.
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스위스 과학자, 카카오 과육 활용해 지속가능한 초콜릿 생산
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[기후의 역습(7)] 동남아시아, 4월 전례 없는 폭염에 과학자들 경고 "끓는 바다가 도래했다"
- 겨울이 지나 완연한 봄철인데도 불구하고 올해 동남아시아 지역은 벌써부터 뜨거운 여름철 더위로 몸살을 앓고 있다고 가디언지가 전했다. 도대체 무슨 일이 벌어지고 있는 것일까. 동남아시아 주민들은 전례 없는 봄철 폭염으로 홍역을 치르고 있다. 미얀마 중부 지역의 기온은 지난달 이미 섭씨 44도에 달하며 최고 기록을 세웠다. 태국, 베트남 등도 계절에 맞지 않는 무더위를 겪으며 올해 기록을 경신했다. 극심한 더위는 이미 뜨거운 2월 이후에 발생했다. 올들어 기온이 평년 계절의 평균 기온을 큰 폭으로 초과해 오르는 경우가 자주 발생했다. 그 영향은 광범위하게 나타나고 있다. 현지 비나뉴스에 따르면 필리핀에서는 열지수가 위험한 수준을 넘어서면서 약 4000개의 학교가 대면 수업을 중단했다. 교사들은 어지럼증, 두통 등 건강 문제를 호소했고, 학생들은 환기가 제대로 이루어지지 않는 무더운 교실에서 더위와 싸우고 있다. 수도권 지역의 교사연합(ACT)의 루비 베르나르도는 가디언지와의 인터뷰에서 교실에 설치된 두 개의 팬만으로는 60~70명의 학생을 쾌적하게 머물게 하기에 턱없이 부족하다고 말했다. 농업도 폭염에 몸살을 앓고 있다. 인도네시아에서는 장기간의 건조한 날씨로 인해 주요 작물의 생산이 큰 차질을 빚으면서 지난 2월 쌀 가격이 작년에 비해 16% 이상 급등했다. 베트남 역시 농부들이 수확물을 시장에 내놓는 것이 어려워졌다. 태국에서는 수확량 감소로 인해 올해 농민들의 부채가 8% 증가할 수 있다는 우려가 나왔다. 인근 바다도 수온이 급격히 오르고 있다. 무더위가 계속되면 태국만의 산호초가 백화될 위기에 처했다. 지역 농장에서 키우는 물고기도 위험에 처해 있다고 한다. 태국 방콕의 까셋삿(Kasetsart) 대학교 수산학부 톤 탐롱나와사와트 교수는 "끓는 바다가 실제로 도래했다"고 경고했다. 각국 정부들은 시민들에게 열사병에 대한 주의를 당부하고 있지만 위험한 상황이 이어지고 있다. 학교와 기업은 편안한 복장을 허용하고, 근무 또는 학습 시간을 서늘한 시간대로 변경 조정하고 있다. 통풍 등 탄력적인 인프라에 투자하는 등 긴급 조치가 필요하다는 목소리가 높아지고 있다. 재생 가능 에너지 인센티브 정책도 시행되고 있다. 탄소 배출을 줄여 지구 온난화를 완화하자는 취지다. 그럼에도 불구하고 앞으로 수십 년 동안 극심한 더위는 피할 수 없을 것이라는 암울한 예상이다. 음식 조절에 대한 조언도 나왔다. △고기 섭취를 줄이고 식물성 식단을 늘릴 것 △운전 대신 걷기, 자전거 타기, 대중교통 이용하기 △에어컨 대신 선풍기를 사용할 것 △기후변화 대응을 우선시하는 정책 지원 등이다. 이들 모두는 구미 선진국들이 탈탄소화를 위해 이미 시행하고 있는 조치들이다. 지구 온난화에 대처하는 움직임이 이제 동남아시아에서도 본격적으로 일어나고 있다.
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- 포커스온
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[기후의 역습(7)] 동남아시아, 4월 전례 없는 폭염에 과학자들 경고 "끓는 바다가 도래했다"
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[우주의 속삭임(5)] '지구의 쌍둥이' 금성에서 물이 사라진 이유는?
- 행성을 연구하는 콜로라도대학 볼더 캠퍼스(University of Colorado Boulder)의 과학자들이 뜨겁고 사람이 살 수 없는 지구의 이웃 금성이 건조해진 이유를 밝혀 냈다고 PHYS가 보도했다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용해 행성 대기의 수소 원자가 ‘해리성 재결합(dissociative recombination)’이라고 알려진 화학반응을 통해 우주로 수분을 날려버렸다는 사실을 발견했다. 이로 인해 금성은 과거의 추정치에 비해 매일 약 두 배의 물을 잃게 됐다고 한다. ‘해리’는 전자의 충돌에 의해 분자가 작게 분해되는 현상이며 해리성 재결합은 그 역작용을 말한다. 이번 연구 결과로 은하계 전역의 수많은 행성에서 물이 어떤 현상을 일으키는지 설명할 수 있다는 평가다. 이 연구 결과는 최신 '네이처' 저널에 발표됐다. 지구상의 모든 물을 토스트에 잼을 바르듯 지구 전체에 뿌리면 약 3km 깊이의 물 층이 생긴다. 같은 방식을 금성에 적용하면 금성은 발가락이 젖을 정도인 3cm 정도가 된다. 연구팀원이었던 대기 및 우주 물리학 연구소(LASP) 연구원 마이클 채핀 박사에 따르면 금성은 크기와 질량이 지구와 같지만, 물은 지구보다 10만 배 적다고 한다. 연구팀은 컴퓨터 모델을 사용해 금성을 거대한 화학 실험실로 가정하고 행성의 소용돌이치는 대기에서 발생하는 다양한 반응을 관측했다. 관측에서 금성 대기층에 있는 HCO+(수소, 탄소, 산소 각각의 원자 하나로 구성된 이온)라는 분자가 금성의 물 상실의 원인일 수 있다는 결과가 나왔다. 연구팀원인 LASP 에린 캔지 박사는 ”이번 발견을 통해 한때 지구와 거의 동일한 것으로 보였던 금성이 오늘날 이처럼 마른 이유에 대한 새로운 힌트를 제시했다“고 말했다. 캔지는 금성이 과거에도 사막이었던 것은 아니라고 지적했다. 과학자들은 수십억 년 전 금성이 형성될 때 금성에도 지구만큼 많은 물이 있었을 것으로 추정하고 있다. 그러나 어느 순간 재앙이 닥쳤다. 금성 대기의 이산화탄소 구름은 태양계에서 가장 강력한 온실효과를 일으켰고, 결국 표면 온도를 섭씨 480도까지 올렸다. 그 과정에서 금성의 모든 물은 증발했고 대부분 우주로 날아갔다. 그러나 당시의 증발은 금성이 오늘날처럼 완전히 건조한 이유나 계속해서 우주로 물을 상실하는 이유는 설명해 주지 못한다. 물병에 담긴 물을 버려도 여전히 일부 물기는 남아 있는데, 금성의 경우 지금은 남은 물방울도 거의 모두 사라졌다. 새로운 연구에 따르면 그 범인은 바로 HCO+라는 것이다. 연구팀은 금성의 상층 대기에서 물이 이산화탄소와 혼합되어 HCO+ 분자를 형성한다고 설명했다. 이전 연구에서도 연구원들은 HCO+가 화성이 많은 양의 물을 잃는 원인일 수 있다고 발표한 바 있다. 금성에서 HCO+는 대기에서 지속적으로 생성되지만, 오랫동안 잔존하지 못한다. 대기 중의 전자는 이러한 HCO+ 이온을 찾아 재결합하여 원자들을 분리한다. 그 과정에서 수소 원자는 우주로 빠르게 빠져나갈 가능성이 높아진다. 즉, 금성에서 물의 두 가지 구성 요소인 수소와 산소 중 하나인 수소를 빼앗아 가는 것이다. 물이 줄어들 수밖에 없는 상황이다. 연구팀은 금성의 건조 상태를 확실하게 설명할 수 있는 유일한 방법은 금성이 대기에 예상보다 많은 양의 HCO+를 보유하고 있는지의 여부라고 판단한다. 아직 금성 주변에서 HCO+의 양을 관측한 사례는 없다. 이번 연구 결과가 사실임이 증명되려면 HCO+가 실제로 금성 대기에서 가장 풍부한 이온이라는 것을 증명하는 것이라고 채핀은 말했다. 화성으로 향했던 우주 미션은 또 다른 변화를 맞이하고 있다. 최근 몇 년 동안 점점 더 많은 우주 프로젝트가 금성을 목표로 하고 있다. 나사(NASA)가 계획한 비활성 가스, 화학 및 이미징에 대한 금성 대기 조사(다빈치, DAVINCI) 임무는 탐사선을 금성의 대기를 통해 금성 표면에 착륙시키는 것이다. 캔지는 "금성에 대한 프로젝트는 많지 않았지만 새로 계획된 임무들은 수십 년의 경험을 활용해 극한의 행성 대기, 진화 및 생명체 거주 가능성을 탐구할 것”이라고 기대했다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(5)] '지구의 쌍둥이' 금성에서 물이 사라진 이유는?
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[신소재 신기술(35)] 혁신적인 미사일 기술, 군사 기술·컴퓨터 파괴하지만 인명 피해는 최소화
- 군사 장비나 컴퓨터를 골라서 파괴하지만 사람은 죽이지 않고 인명 피해를 최소화하는 혁신적인 미사일 '챔프(CHAMP)'가 개발됐다. 챔프(CHAMP)는 대전자 고출력 마이크로웨이브 첨단 미사일 프로젝트(Counter-Electronics High Power Microwave Advanced Missile Project)의 약자로 미 공군 연구소에서 개발한 공동 개념 기술 실증 프로그램이다. 다시 말하면 CHAMP는 일종의 고출력 전자레인지인 '고출력 마이크로파 에너지 펄스' 이용해 컴퓨터를 파괴하기 위해 제작된 미사일이다. 미국 국방 전문 매체 포스 넷(Forces net)에 따르면 CHAMP 미사일의 목적은 사망자를 발생시키지 않고 적의 군사 능력을 사실상 쓸모없게 만드는 것이다. 즉, 이 프로젝트는 적의 전자 시스템을 무력화시키는 것이 목표다. CHAMP는 미 공군 연구소(Air Force Research Laboratory)에서 처음 개발한 후 보잉의 국방 및 보안 부문 첨단 프로토타입 제작 부문인 보잉의 팬텀 웍스(Phantom Works)가 제작한 것으로 알려졌다. 이 무기에 대해서는 알려진 바가 거의 없지만 공중 발사 순항 미사일에 장착되어 B-52 폭격기에 의해 전달되는 것으로 전해져 있다. CHAMP 미사일은 적 영공에 진입하면 낮게 유지되며 특정 목표를 겨냥하여 고출력 마이크로파 에너지 펄스를 방출해 중요한 전자 장비를 비활성화한다. 이러한 고출력 마이크로파 폭발로 손상을 입히지 않고 전자 장치를 튀겨버려 순식간에 컴퓨터를 마비시킬 수 있다. 미국이 이 무기를 어디에 배치하고 있는지, 누구와 기술을 공유했는지는 확실하지 않다. 간단히 설명하자면, CHAMP는 고출력 마이크로파 방출기를 장착한 미사일을 개발하는 프로젝트다. 이 미사일은 기존의 폭발물을 사용하지 않고도 적의 전자 시스템을 교란하거나 손상시키기 위해 발사할 수 있다. 또한 무인 시스템으로 설계되어 조종사가 탑승하지 않고도 발사 및 작동할 수 있다. 이란 당국자 두 명은 이 공격이 이스파한주 인근의 군사기지 내 S-300 대공 시스템을 타격했다고 밝혔다. 뉴욕타임스가 분석한 위성 이미지에 따르면, 이스라엘의 무기는 이스파한의 제8 셰카리 공군 기지에 위치한 S-300 대공 시스템의 레이더를 타격했다. 그에 앞서 이스라엘은 지난 13일 이란의 공격에 대응하여 그보다 적은 무기를 사용해 이란의 방어망을 우회하고 무력화시킬 수 있음을 보여줬다. NYT는 이스라엘의 이번 공격에 사용된 정확한 무기 유형이 어떤 것인지 불확실하다고 밝혔다. 다만 서방 당국자 세 명과 이란 당국자 두 명은 이스라엘이 여러 드론과 적어도 하나의 공대지 미사일을 사용했다고 전했다. 이에 반해, 이란 당국자들은 이번 공격이 소형 드론에 의한 것이었다고 주장했다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(35)] 혁신적인 미사일 기술, 군사 기술·컴퓨터 파괴하지만 인명 피해는 최소화
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[신소재 신기술(25)] 이스라엘 스타트업, 염분 토양서 자라는 작물 개발
- 이스라엘 농업기술 스타트업 살리크롭(SaliCrop)이 염분 토양에서 자라는 토마토와 벼 등 작물을 개발했다. · 염분이 가득한 토양은 전 세계적으로 20억 에이커 이상에 영향을 미쳐 작물 수확량을 감소시키고 있다. 20억 에이커는 한국 면적의 약 80.8배에 해당하는 크기로, 세계에서 두 번째로 큰 나라인 캐나다의 국토 면적과 유사하다. 비즈니스 인사이더는 지난 3월 30일 이스라엘의 한 연구소에서는 실험실에서 해수를 이용하여 토마토, 알팔파, 양파, 쌀 등 농작물을 재배하는 연구를 진행하고 있다고 보도했다. 이 농작물들은 GMO(유전자 변형 생물체)가 아니며, 식물 분자생물학자이자 살리크롭의 공동 설립자인 리샤 고드볼레(Ṛcā Godbole)의 아이디어로 개발됐다. 살리크롭은 지난 4년 동안 스페인 남부에서 혹독한 가뭄으로 인해 작물이 효율적으로 자라지 못하는 심각한 염화(토양의 염분 농도가 상승하는 현상)가 발생한 토양에서 토마토 씨앗 강화 기술을 테스트해왔다. 살리크롭의 최고경영자 카미트 오론은 자사의 씨앗을 사용한 스페인 토마토 농부들은 작물 수확량이 10%에서 17%로 증가했으며 헥타르당 1600달러(약 215만원)의 추가 수익을 올렸다고 말했다. 스페인은 심각한 염화 문제를 겪고 있는 전 세계 많은 지역 중 하나다. 수년간 지속된 관개, 지구 온난화, 해수면 상승으로 인해 전 세계 관개 농지의 20~50%가 너무 염분이 많아 효과적으로 작물을 재배하기 어렵다. 이로 인해 전 세계 경제는 매년 약 270억 달러(약 36조 2907억원)의 농작물 손실을 입고 있는 것으로 추산된다. 한편, 유엔은 2050년까지 세계 인구가 약 100억 명에 달할 것으로 예상하고 있다. 오론 CEO는 "어떻게 하면 황페화된 토지에서 더 많은 식량을 재배할 수 있을까? 이것이 살리크롭 설립의 주요 질문이자 동기였다"고 말했다. 고드볼레는 농업 기술자인 샤론 데비르(Sharon Devir)와 함께 기후 변화로 빠르게 변화하는 세토양 등으로 어려움에 직면한 전 세계의 농부들을 돕고 잠재적으로 수십억 명의 사람들의 기아를 방지하기 위한 목표로 살리 크롭을 설립했다. 염분 토양서 토마토 재배 성공 살리크롭의 과학자들은 염분이 더 높은 토양과 뜨거운 온도와 같은 변화하는 환경에서도 자랄 수 있는 회복력 있는 강한 작물을 개발하고 있다. 염분은 모든 토양에서 자연적으로 발생하지만, 너무 많은 염분은 식물이 물과 영양소를 흡수하는 것을 어렵게 만들어 성장이 둔화되고 작물 수확량이 감소하며 궁극적으로 세계 식량 생산을 위협할 수 있다. 전 세계적으로 15억 명 이상의 사람들이 작물을 효과적으로 재배하기에는 너무 오염된 토양에서 살고 있다. 지구 온난화로 인해 상황은 악화될 것으로 예상된다. 인도에서는 이미 44%의 토지가 염분이 많고, 연구원들은 2050년까지 인도의 50%가 염화의 영향을 받을 것으로 추정하고 있다. 전 세계적으로 더 높은 평균 기온은 토양의 증발을 가속화해 특히 건조한 지역에서 토양 내의 염분을 농축시킨다. 예를 들면 일본 도쿄의 경우 3월 31일 기온이 28.1℃까지 올라가 3월 중 가장 높은 기온을 기록했다. 일본기상청에 따르면 이날 한때 도쿄 도심은 28.1도까지 올라가 3월 기온으로는 1876년 시작된 관측 통계 이후 최고치였다. 정전 3월 중 최고 기온은 2013년 3월 10일의 25.3도였다. 또한 해수면 상승으로 인한 홍수는 또한 해안 농지에 특히 위협을 초래한다. 왜냐하면 토양과 지하수에 더 많은 염분을 퇴적시키기 때문이다. 부적절한 관개 관행, 예를 들어 불충분한 물 사용, 염분이 많은 물 사용 및 적절한 배수 유지하지 않기 때문에 염분이 많은 토양이 발생할 수도 있다. 살리크롭은 스페인을 비롯해 이탈리아, 그리스, 모로코, 세네갈, 인도, 케냐, 미국 등 다양한 국가에서 옥수수, 콩, 밀, 쌀, 토마토 등 다양한 작물에 대한 기술을 테스트했다. 회사는 이 기술이 작물 손실을 최대 50% 줄일 수 있다고 주장했다. 이 회사는 2025년까지 100만에이커(4046km²)의 농지에서 자사의 기술을 사용할 계획이다. 일부 비평가들은 살리크롭의 기술이 아직 초기 단계로 장기적인 효과와 안정성이 검증되지 않았다고 지적했다. 또한 GMO기술에 대한 우려도 재기했다. 한편, 스타벅스는 지난해 10월 기후변화의 영향을 견딜 수 있는 여섯 가지 새로운 커피 씨앗을 개발했다고 밝혔다. 커피도 바나나나 다른 많은 농작물처럼, 질병을 비롯해 가뭄 등 극심한 기후 위기로 위협받고 있다. 스타벅스가 개발한 아라비카 씨앗은 잎 녹병에 저항력을 갖는 것으로 시험 결과 더 짧은 기간에 더 많은 수확량을 얻는 것으로 나타났다.
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[신소재 신기술(25)] 이스라엘 스타트업, 염분 토양서 자라는 작물 개발
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[퓨처 Eyes(27)] 로봇 선박, 바다를 지배하다⋯무인 운항 시대의 도래
- 무인 거대 로봇 선박이 인공지능(AI)의 지휘 아래 처음으로 항해를 시작했다. 이는 인간의 개입 없이 자율적으로 운영되는 선박이라는 점에서 혁신적인 사건이라 할 수 있다. 첨단 센서를 통해 주변 환경을 인식하고 정교한 알고리즘을 기반으로 경로를 계획하는 로봇 선박은 미래 해양 운송의 새로운 장을 열 것으로 기대된다. 영국 방송국 BBC는 지난 6일 무인 선박의 시대가 도래했다고 보도하며, 공상 과학 소설처럼 보였던 무인 항해가 현실이 되고 있다고 강조했다. 다채로운 로봇 선박, 바다를 지배하다 크기, 기능, 용도에 따라 다양한 유형으로 분류되는 로봇 선박은 미래 해양 기술의 핵심으로 주목받고 있다. 수중에서 작동하도록 설계된 '자율 수중 차량(AUV)'은 과학 연구, 해양 탐사, 군사 작전 등에 활용된다. 첨단 센서를 탑재한 AUV는 인간의 개입 없이 자율적으로 임무를 수행하며, 해양 환경에 대한 귀중한 데이터를 수집한다. '무인 지표면 선박(Unmanned Surface Vehicle·USV)'은 해양 측량, 범위 안전, 감시 등을 담당한다. USV는 다양한 크기로 제작되어 다양한 환경에 적응하며, 효율적인 운영을 가능하게 한다. '대형 무인 선박(Large Unmanned Surface Vehicle·LUSV)'은 해양 순찰, 화물 운송, 인명 구조 등의 임무를 수행한다. 강력한 추진력과 넓은 탑재 공간을 갖춘 대형 LUSV는 높은 효율성과 안전성을 자랑하며, 해양 운송의 새로운 지평을 열 것이다. 반면, 공중 드론선(Unmanned Aerial Vehicle·UAV)은 해양 감시, 맵핑, 통신 등을 수행하며, 광범위한 시야를 확보하여 효과적인 정보 수집을 가능하게 한다. 뛰어난 기동성을 바탕으로 빠르게 변화하는 환경에도 유연하게 대응하며, 미래 해양 감시의 핵심으로 주목받고 있다. 녹색 선박 아르마다…미래 해양 운송의 선구자 노르웨이 피오르드를 가로지르는 거대한 녹색 선박 아르마다(Armada, 위의 사진)는 단순한 배가 아니다. 길이 78m, 높이 약 78m(255피트)에 달하는 이 거대한 배는 원격 조종으로 작동하는 첨단 로봇 선박이며, 미래 해양 운송의 새로운 가능성을 보여준다. 카메라, 마이크, 레이더, GPS, 위성 통신 등 최첨단 장비를 갖춘 아르마다에는 선원이 단 16명만 탑승한다. 이는 기존 선박의 3분의 1 수준이다. 아르마다는 수백 마일 떨어진 육지에서도 원격 조종이 가능하며, 해양 작업의 효율성을 극대화한다. 아르마다 프로그램은 해상 풍력 발전소 운영 및 수중 인프라 점검을 위한 다국적 기업인 오션 인피니티(Ocean Infinity)의 야심찬 프로젝트이다. 이 회사는 23척의 아르마다가 완성되면 해양 산업의 새로운 지평을 열 것으로 기대하고 있다. 영국 사우샘프턴에 있는 오션 인피니티의 원격 운영 센터는 마치 미래 영화 세트장을 연상시킨다. 20개의 브리지 스테이션에는 게임과 같은 컨트롤과 터치스크린이 장착되어 있으며, 실시간 스트림을 통해 해저 상황을 파악할 수 있다. 원격조종 수중로봇(Remotely Operated Vehicle, ROV) 훈련생 조종사 마리안 메자 차비는 "모든 것이 자동화되어 있어 놀랍다"며 "해상 작업보다 더 쉽고 효율적"이라고 강조했다. 오션 인피니티는 지난 2월 초 호주 태즈매니아에 로봇 선박 운영 센터를 개설했다. 이 회사의 호주 및 뉴질랜드 상무이사인 데비이드 필드는 "태즈매니아에 있는 이 새로운 운영센터는 정부에 수로학 서비스를 제공할 수 있는 보다 확고한 인프라를 제공할 것"이라고 말했다. 그는 "최근 정부를 위한 프로젝트에서 우리 로봇 선박은 전체 데이터의 58%를 수집했지만 연로 CO₂의 배출량은 4%에 불과했다"고 덧붙였다. 자율성, 로봇 공학, 원격 조작 기술은 인공 지능과 함께 해상 운송을 혁신할 것으로 기대된다. 노르웨이, 벨기에, 일본, 중국 등 전 세계에서 다양한 실험이 진행되고 있으며, 아르마다는 이러한 변화를 주도하는 선구자인 존재다. 친환경적인 로봇 선박 로봇 선박은 '친환경성'이라는 탁월한 장점을 지닌다. 탑승 인원 감소는 선박 크기 축소로 이어지며, 연료 소비량 감소와 탄소 발자국 대폭 축소를 가능하게 한다. 네덜란드 델프트 공과대학교의 루디 네겐본 교수는 자율운항 선박 연구를 통해 이러한 혁신을 주도하고 있다. 그는 선원을 완전히 대체할 첨단 기술의 발전 속도가 빠르지만, 아직 해결해야 할 과제가 남아 있다고 지적한다. 자동 조종 장치를 통해 선박의 자율적인 경로 추종은 가능하지만, 다른 교통과의 상호 작용, 항구 입출항, 예기치 못한 상황이나 악천후 대응 등은 여전히 어려움으로 남아 있다. 하지만 네겐본 교수는 지속적인 기술 발전을 통해 안전성, 효율성, 지속가능성을 극대화한 미래 해상 운송 시대를 열 수 있을 것이라고 확신한다. 무인 선박, 수중 화산 폭발 맵핑 등에 투입 일부 소형 선박은 이미 인간의 개입 없이 다양한 임무를 수행하고 있다. 영국 선박 제조업체 씨킷 인터내셔널(Sea-Kit International)은 이러한 무인 선박의 설계 및 건조를 선도하며 해양 산업의 새로운 지평을 열고 있다. 2022년 씨킷 인터내셔널의 무인 선박은 화려하게 폭발한 활화산 수중 화산을 지도화(맵핑)하기 위해 남태평양 섬 통가에 파견되었다. 인간의 접근이 불가능했던 위험한 환경에서 이 무인 선박은 성공적으로 임무를 수행하며 첨단 기술의 가능성을 증명했다. 영국 플리머스 항구에서 출항한 길이 12m(39피트) 크기의 무인 선박 바키타 호는 또 다른 주목할 만한 사례이다. 밝은 빨간색의 이 배는 네덜란드 측량 회사 푸그로(Fugro)를 위해 건조되었으며, 2차 세계대전 난파선을 조사하는 임무를 수행하고 있다. 475마일(약 764km) 떨어진 스코틀랜드 해안도시 애버딘에 위치한 사무실에서 승무원들은 바키타 호를 완벽하게 통제하며, 인간과 기술의 융합을 통해 새로운 가능성을 창출하고 있다. 위성 통신을 통해 전달되는 푸그로 함장 드미트리 다디친의 명령에 따라 바키타 호는 민첩하게 방향을 제어하며 탐사 임무를 수행한다. 침몰한 구축함을 탐사하기 위해 원격조종 수중로봇(ROV)이 해저로 내려가는 동안, 수면의 카메라는 360도 파노라마 영상을 촬영하여 주변 해역을 감시한다. 수년간 바다에서 근무해 온 드미트리는 "이런 방식으로 작업하는 것이 더 즐겁다"고 말하며 첨단 기술의 장점을 강조했다. 그는 "파도와 흔들림을 느끼지 못하는 것이 아쉽지만, 근무 후 집으로 돌아갈 수 있다는 점은 큰 장점"이라고 덧붙인다. 무인 자동차, 기차, 드론 등의 등장과 마찬가지로 원격 조종 및 자율 운항 기술은 해양 산업의 근본적인 변화를 가져올 것으로 예상된다. 인간의 개입 없이 운영되는 선박은 작업 방식을 혁신하고 새로운 일자리를 창출할 수 있지만, 동시에 안전성과 신뢰성에 대한 의문도 제기된다. 씨킷의 운영 디렉터 애슐리 스켓은 "안전은 우리가 가장 중요하게 생각하는 가치"라고 강조하며, 자율 운항 선박의 개발 과정에서 안전을 최우선으로 고려한다고 설명한다. 스켓은 "선원 없이 운영되는 선박은 문제 발생 시 직접 해결할 사람이 없기 때문에 완벽한 대체 시스템이 필요하다"고 말한다. 씨킷의 자율 운항 선박은 두 개의 독립적인 시스템으로 구성되어 있으며, 상황에 따라 원활하게 전환할 수 있는 첨단 소프트웨어를 탑재하고 있다. 국제해사기구, 자율운항 규범 도입 앞장서다 국제해사기구(IMO)는 해상 자율운항을 둘러싼 문제 해결을 위해 적극 나서고 있다. 2028년까지 자발적 규범을 도입하여 모범 사례를 정의하고, 궁극적으로는 의무화를 추진할 계획이다. 현재 대형 선박은 선장 또는 선원의 동승을 의무화하고 있지만, IMO는 원격 제어 센터에서 운영되는 선박의 경우 선장과 선원의 역할을 새롭게 정의할 예정이다. 헤이케 데김 IMO 이사는 "원격 제어 운영자를 선박의 선장과 동등한 위치로 간주할 수 있는지에 대한 연구가 필요하다"며, "자율운항 시대에 맞는 새로운 규범을 마련해야 한다"고 강조했다. 영국 정부는 이미 원격 선장 개념을 법률에 반영하려는 움직임을 보이고 있으며, 해운 변호사 피오나 케인은 "정부는 이 거대한 산업의 기회를 놓치지 않고 기업들의 투자를 유치하기 위해 노력할 것"이라고 예상했다. 오션 인피니티의 선장 사이먼 맥컬레이는 "한 명의 선장이 여러 척의 선박을 원격으로 관리하는 미래를 상상할 수 있다"며, "이를 위해서는 법 개정과 지식 및 안전 사례 구축이 필요하다"고 강조했다. 그는 탐사선과 위성을 이용한 원격 운영 기술의 발전 가능성을 언급하며, 해양 산업의 혁신에 대한 기대감을 드러냈다. 현대중공업, 자율선박 시스템으로 대서양 최초 횡단 한편, 한국의 현대중공업그룹 산하의 자율운항 기술 전문회사인 아비커스는 2022년 5월, 세계 최초로 대형 선박의 자율운항을 통한 대양 횡단에 성공했다. 아비커스는 2022년 6월 2일, SK해운과 협력하여 18만㎥급 초대형 LNG운반선 '프리즘 커리지' 호의 자율운항 대양 횡단을 성공적으로 완료했다고 발표했다. 아비커스는 HD현대의 사내 벤처로, 이번 성공은 아비커스가 개발한 2단계 자율운항 솔루션인 '하이나스(HiNAS) 2.0'을 선박에 탑재해 달성한 것이다. 이 항해는 자율운항 기술을 이용해 대양을 횡단한 최초의 사례로 기록됐다. 해당 선박은 2022년 5월 1일 미국 남부의 멕시코만 연안에 위치한 프리포트(Freeport)에서 출발해, 파나마 운하를 통과하고 태평양을 횡단하는 등 총 33일간의 운항을 마치고 충남 보령의 LNG터미널에 도착했다. 총 약 2만 km의 운항 거리 중 절반에 해당하는 1만km를 하이나스 2.0을 활용하여 자율운항했다. 아비커스가 개발한 하이나스 2.0은 현대글로벌서비스의 통합스마트십솔루션(ISS, Integrated Smartship Solution)에 기반을 둔 고급 2단계 자율운항 시스템이다. 이 시스템은 최적의 항로와 항속을 계산하고, 인공지능을 활용하여 날씨, 파도 등 주변 환경을 실시간으로 분석해 선박의 항해와 조타 명령을 자동으로 제어한다. 하이나스 2.0의 2단계 자율운항 기술은 선박의 인지와 판단 능력에 조종 및 제어 기능을 추가한 것으로, 기존 1단계 기술을 한층 발전시킨 형태다. 당시 대양 횡단에서 하이나스 2.0을 탑재한 선박은 최적화된 경로를 통해 자율운항을 진행, 연료 사용 효율을 약 7% 향상시키고 온실가스 배출량을 약 5% 줄였다. 뿐만 아니라, 운항 중 다른 선박과의 충돌 위험을 인지하여 100여 차례 이상 회피하는 뛰어난 성능을 보여줬다. 이에 한국선급은 2023년 2월, 자율운항시스템 하이나스 2.0에 대해 개념승인을 부여했다. 이 시스템은 항해 보조 기능을 통해 선장과 항해사의 운항 관련 피로도를 줄여줌으로써, 선박의 안전한 운항을 지원하고 해양 사고 발생률을 낮추는 데 기여할 것으로 보인다. 또한, 하이나스 2.0은 연료 효율성을 개선하여 대기 오염 물질의 배출을 줄이는 데도 도움을 줄 수 있다. 이러한 이유로 한국선급은 이 시스템이 선박의 안전 운항 및 환경 보호에 중요한 역할을 할 것으로 전망했다.
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[퓨처 Eyes(27)] 로봇 선박, 바다를 지배하다⋯무인 운항 시대의 도래
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2월 한국 조선업계, 중국 추월하며 세계 1위 탈환
- 한국 조선업계가 2월 선박 수주량에서 중국을 제치고 세계 시장 1위를 차지했다. 영국 조선-해운 시황 분석기관인 클락슨리서치에 따르면 2월 전 세계 선박 발주량은 총 340만 CGT(100척)로, 이 중 한국은 171만 CGT(28척)를 수주했다. 글로벌 조선 시장에서도 국내 3대 조선사의 수주 랠리가 이어졌다. 영국 매체 데일리 미러는 13일(현지시간) 특히 상승하는 선박 가격 속에서 HD한국조선해양은 최근 액화천연가스(LNG) 운반선 4척, 자동차 운반선 2척, 초대형 원유 운반선 2척, 중형 LPG 운반선 2척, 석유 화학 제품 운반선 4척 등 총 2조 7218억 원(미화 20억 5350만 달러) 규모의 주문을 확보했다고 전했다. 삼성중공업은 지난 2월 6일 35억 달러 규모의 17만3000㎥급 LNG선 15척을 수주한 데 이어 3월 4일에는 카타르에서 셔틀탱커 1척을 수주하는 등 수익성 높은 수주에 집중하고 있다. 이에 앞서 한화오션은 초대형 원유운반선(VLCC) 2척과 초대형 암모니아 운반선 2척도 수주하는 등 두 달간 총 5억1000만 달러에 달하는 수주액을 달성했다. 초대형 원유운반선 2척은 16년 만에 가장 높은 수주액으로 기록됐다. 업계 관계자들은 선사들이 노후 선박을 교체하고 환경 규제가 강화되면서 국내 3대 조선사가 신규 수주 호황을 누릴 것으로 예상했다. 선가의 꾸준한 상승도 국내 3대 조선사의 수익성을 높일 것으로 예상된다. 실제로 클락슨 리서치의 신조선지수는 2023년 동월 대비 11.0포인트 상승한 181.45포인트를 기록했다. 한국 선박 건조업체가 주력적으로 노린 LNG 운반선 주문은 1년 대비 6% 증가한 2억 6500만 달러를 기록했으며, VLCC와 초대형 컨테이너선 가격 또한 각각 6.6%, 10.2% 상승했다. 이는 한국 선박 건조업체가 2024년 사업 목표 달성에 청신호가 켜졌다는 것을 의미한다.
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[신소재 신기술(8)] 치즈 부산물로 폐전자제품에서 금 캐내기⋯획기적인 친환경 기술 개발
- 스위스 연방공과대학(ETH Zurich) 연구팀이 치즈 제조공정 부산물로 폐전자제품에서 금을 추출하는 획기적인 친환경 기술을 개발했다. 지난 4일(현지시간) 과학 기술 전문매체 퓨처리즘에 따르면 스위스 연구팀은 식품 산업 부산물을 기반으로 하는 지속 가능한 방법으로 전자 쓰레기에서 귀금속을 추출하는 새로운 방법을 고안했다. 이 방법은 경제적으로도 매우 효과적이다. 연구팀은 단 1달러의 투자로 50달러 가치의 금을 생산할 수 있다고 추산했다. 특히 주목할 만한 점은 이 과정이 매우 친환경적이라는 것이다. 연구팀은 치즈 제조 과정에서 생성되는 단백질이 풍부한 부산물로 만들어진 단백질 섬유 스폰지가 폐전자제품에서 금을 추출하는 데 유용하게 사용될 수 있다는 사실을 발견했다. 공동 저자이자 ETH 취리히의 라파엘레 메진가(Raffaele Mezzenga) 교수는 성명에서 "제가 가장 좋아하는 사실은 식품 산업 부산물을 사용해서 전자 쓰레기에서 금을 얻었다는 것"이라면서 "이보다 더 지속 가능한 것은 없다"고 말했다. 연구팀은 저널 '어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials)'에 발표된 새로운 논문에서 20개의 오래된 컴퓨터 마더보드(motherboard, CPU와 주기억장치 및 주변 장치 접속을 위한 소켓을 탑재한 기판으로 메인보드라고도 함)에서 450mg(밀리그램)의 22캐럿(91.67%의 순금) 금 덩어리를 회수할 수 있었다고 밝혔다. 이를 위해 연구팀은 산성 조건과 고온에서 유청 단백질을 변성시켜 단백질 나노섬유 슬러리(slurry)를 만들었다. 그런 다음 이 젤을 건조시켜 스폰지를 제작했다. 20개의 마더보드의 금속 부품을 용해하고 용액에서 이온화한 후 스폰지를 용액에 넣어 금 이온을 끌어당겼다. 연구팀은 스펀지를 가열하여 수집된 이온을 조각낸 다음 작은 금덩어리로 녹여냈다. 이 450밀리그램 덩어리는 91% 금과 9% 구리로 구성됐다. 이 금은 현재 온스당 가격으로는 약 33달러에 해당한다. 연구팀에 따르면, 이 기술의 에너지 비용이 회수 가능한 금의 가치에 비해 매우 낮은, 50분의 1에 불과하다고 한다. 공정을 대규모로 확장할 경우 상당한 경제적 이익을 가져올 수 있다. 현재 연구진은 변형 가능한 스펀지를 제작하기 위해 다른 단백질이 풍부한 부산물도 탐색중이다. 세계보건기구(WHO)에 따르면, 전자 폐기물은 전 세계에서 가장 빠르게 증가하는 고형 폐기물 중 하나로, 매년 수백만 대의 전자 기기가 폐기되고 있다. 이러한 폐기물은 적절히 처리되지 않을 경우 환경은 물론 인간 건강에도 해로울 수 있다. ETH 취리히 대학 연구팀의 활용 사례처럼 전자 폐기물 재활용을 촉진하는 것은 환경 보호와 자원 회수 측면에서 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.
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[신소재 신기술(8)] 치즈 부산물로 폐전자제품에서 금 캐내기⋯획기적인 친환경 기술 개발
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