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2025-11-09 (일)

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[윌로우, 양자 혁명의 시작(5)] 윌로우 칩, 극저온의 심장으로 태어나다⋯구글 양자 AI 연구소 탐험

구글의 양자 컴퓨팅 칩 '윌로우'는 단순한 기술적 도약을 넘어, 미래 컴퓨팅 혁신을 위한 새로운 패러다임을 열고 있다. 그러나 이 혁신이 가능했던 이유는 단순한 설계 이상의 과학적 정밀함과 최첨단 기술이 집약된 구글 양자 AI 연구소의 역할이 있었기 때문이다. 이번 회에서는 윌로우 칩 제작에 숨겨진 놀라운 기술적 비밀을 깊이 있게 탐구한다. [편집자 주] 양자 컴퓨팅, 극저온에서 태어나다 양자 컴퓨터의 기본 구성 요소인 큐비트는 외부 환경의 영향을 매우 민감하게 받는다. 이러한 특성 때문에 큐비트는 극저온 환경에서만 안정적으로 작동할 수 있다. 구글 양자칩은 초전도 회로를 사용해 에너지를 저장하고, 자기장과 전기장을 활용한 조셉슨 접합(Josephson junction)을 사용한다. 이 과정을 통해 고품질의 큐비트를 만들고, 이를 큰 규모의 복합 장치에 통합할 수 있다. 구글 연구소는 윌로우 칩의 안정성을 극대화하기 위해 '희석 냉장고(dilution refrigerator)'라는 첨단 장비를 활용한다. 이 냉장고는 절대 온도(0K, 섭씨 -273.15도)에 가까운 약 10밀리켈빈(mK, -273.14℃)의 초저온 환경을 유지한다. 이 온도에서는 전기 저항이 사라지는 초전도 상태가 형성되어 큐비트가 외부 간섭 없이 안정적으로 양자 상태를 유지할 수 있다. 이는 윌로우 칩의 연산 능력을 극대화하는 데 핵심적인 역할을 한다. 초전도 회로, 큐비트의 속삭임을 듣다 윌로우 칩은 초전도 회로를 기반으로 설계되었다. 초전도 회로는 전류가 전혀 손실 없이 흐를 수 있는 상태를 만들어 큐비트 간의 정보 전달을 정확하고 효율적으로 수행한다. 구글 연구소는 조셉슨 접합과 같은 기술을 활용해 큐비트의 상태를 정밀하게 제어하며 외부 환경으로부터 발생하는 간섭을 최소화한다. 또한, '표면 코드(surface code)' 기술을 적용해 큐비트 배열을 최적화함으로써 계산의 정확도를 높였다. 이러한 기술적 설계는 윌로우가 기존 양자 컴퓨팅 칩과 차별화되는 이유 중 하나다. 희석 냉장고, 큐비트를 지키는 방패 희석 냉장고는 윌로우 칩의 성능을 보장하는 중요한 장비다. 이 냉장고는 헬륨-3과 헬륨-4의 혼합을 통해 극저온을 생성하며, 큐비트 주변의 열적 노이즈를 제거한다. 양자 컴퓨터는 외부의 노이즈(잡음)에 매우 민감하다. 열 뿐만아니라 라디오파, 전자기장, 심지어 우주선으로부터 영향을 받을 수 있다. 희석 냉장고를 통해 큐비트는 안정적으로 작동하며, 더 높은 수준의 계산을 수행할 수 있다. 구글은 이 냉각 기술을 통해 큐비트의 성능을 극대화할 뿐만 아니라, 양자 오류 정정 기술을 실험하고 개선할 수 있는 환경을 조성했다. 이는 윌로우가 양자 컴퓨터 상용화를 향한 중요한 이정표가 된 이유다. 정밀한 배선 기술…큐비트를 연결하다 큐비트는 매우 민감한 구조를 가지고 있어 배선 과정에서도 신호 손실이나 노이즈를 최소화하는 정밀한 설계가 필요하다. 구글 연구소는 윌로우의 배선을 설계할 때, 실온에서 극저온 환경까지 안정적으로 신호를 전달할 수 있도록 특별히 설계된 마이크로파 신호 전달 시스템을 사용했다. 이는 큐비트 간 정보 전달의 정확성을 높이고, 계산 오류를 줄이는 데 기여했다. 윌로우 칩, 인류의 난제를 해결하다 윌로우 칩의 성공은 단순한 기술적 진보가 아니다. 이는 구글 퀀텀 AI가 양자 컴퓨팅의 상용화를 향해 나아가는 여정의 중요한 이정표다. 의약품 개발, 에너지 효율화, 기후 변화 대응 등 다양한 분야에서 윌로우는 인류가 직면한 난제를 해결할 강력한 도구로 자리 잡고 있다. 구글의 윌로우는 단순히 기술 혁신을 이루는 데 그치지 않고, 새로운 윤리적 논의를 불러일으키고 있다. 다음 회에서는 양자 컴퓨팅의 사회적 영향과 이를 둘러싼 논의를 심층적으로 다룬다. [윌로우, 양자 혁명의 시작(6)]에서 이어진다.
- IT/바이오
2024-12-18 10:22:00
[1조 달러 클럽의 탄생(1)] 기술 혁명이 그린 새로운 경제 지도

미국 증시에서 시가총액 1조 달러(약 1400조 원)를 돌파한 기업들이 속속 등장하며, 이른바 '1조 달러 클럽'은 단순한 기업 성공 스토리를 넘어 새로운 경제 패러다임을 정의하고 있다. 현재 이 클럽에는 애플, 마이크로소프트, 알파벳(구글 모기업), 아마존, 엔비디아, 메타, 버크셔 해서웨이, 브로드컴 등 8개의 초거대 기업이 이름을 올렸다. 이들의 성공은 단순한 숫자 놀음이 아니다. 이는 기술 혁신의 거대한 물결과 경제 구조의 근본적인 전환, 그리고 전에 없던 새로운 투자 환경의 도래를 상징하는 중요한 이정표다. 포커스온경제 독자들은 이들을 통해 단순한 기업 분석을 넘어 새로운 경제 질서와 미래 투자 방향을 꿰뚫어보는 안목을 키울 수 있을 것이다. [편집자 주] '1조 달러'라는 숫자는 과거 국가 경제 규모를 나타내는 지표로 사용되던 거대한 단위였다. 하지만 이제는 단일 기업의 시장 가치를 측정하는 척도가 되었다. 이 놀라운 변화는 2018년 8월 애플이 뉴욕증권거래소에서 역사적인 1조 달러 고지를 점령하며 시작됐다. 당시 1조 달러는 마치 넘을 수 없는 벽처럼 여겨졌지만, 이후 클럽의 문은 점차 넓어졌다. 특히 2020년 이후 전 세계를 휩쓴 코로나19 팬데믹은 이 클럽의 성장을 더욱 가속화시켰다. 사회적 거리두기와 봉쇄 조치로 디지털 전환이 급격히 이루어지면서 기술 기업들은 폭발적인 성장을 기록했다. 이는 단순한 일시적 현상이 아닌, 경제의 중심축이 디지털로 이동하는 거대한 변화의 방아쇠가 된 것이다. 현재 애플은 한국 GDP의 1.8배에 달하는 약 3조7700억 달러(약 5414조 원)의 시가총액으로 압도적인 1위를 차지하고 있으며, 엔비디아(약 3조3350억 달러)와 마이크로소프트(약 3조3170억 달러)가 뒤를 바짝 쫓고 있다. 특히 엔비디아의 약진은 주목할 만하다. 2023년 AI 열풍을 타고 주가가 수직 상승하며 단숨에 1조 달러 클럽의 '신성'으로 떠올랐다. 최근에는 브로드컴이 반도체와 5G 기술을 기반으로 1조 달러 클럽에 합류하며 그 위상을 더욱 공고히 하고 있다. 기술이 경제를 지배하다 '1조 달러 클럽'의 가장 큰 특징은 멤버 대부분이 기술 기업이라는 점이다. 8개 기업 중 버크셔 해서웨이를 제외한 7개 기업이 기술을 핵심 동력으로 삼고 있다. 이는 기술이 더 이상 특정 산업의 영역에 머무르지 않고 현대 경제의 근간을 이루는 핵심 요소가 되었음을 명확히 보여준다. 애플은 아이폰이라는 혁명적인 제품으로 시작해 하드웨어, 소프트웨어, 서비스를 통합하는 강력한 생태계를 구축하며 소비자 기술 시장을 지배하고 있다. 마이크로소프트는 클라우드 컴퓨팅(Azure)과 기업용 소프트웨어 시장을 선도하며 꾸준히 성장하고 있다. 최근에는 AI 분야에 적극 투자해 새로운 성장 동력을 확보하고 있다. 알파벳은 구글 검색 엔진과 유튜브 플랫폼을 통해 디지털 광고 시장을 장악하며 AI 기술 개발에도 전력을 다하고 있다. 엔비디아는 GPU(그래픽 처리 장치) 기술을 기반으로 AI, 데이터 센터, 자율주행차, 게임 등 다양한 분야에서 혁신을 주도하고 있다. 온라인 쇼핑의 혁명을 이끈 아마존은 클라우드 서비스(AWS)를 통해 기업 시장에서도 막강한 영향력을 행사하고 있다. 메타는 소셜 미디어 플랫폼을 넘어 메타버스라는 새로운 디지털 세계를 구축하려 노력하고 있지만, 최근에는 AI 경쟁에 집중하는 모습을 보이고 있다. 브로드컴은 반도체 및 통신 기술 분야에서 중요한 역할을 수행하며 특히 5G 인프라 구축에 핵심적인 기술을 제공하고 있다. 기술 중심 시대 속 버크셔 해서웨이의 존재감 이 클럽에서 유일하게 기술 기업이 아닌 버크셔 해서웨이는 '오마하의 현인' 워런 버핏의 장기 가치 투자 철학을 대표한다. 보험, 에너지, 철도 등 전통 산업에 대한 투자를 통해 안정적인 수익을 창출하며, 기술 중심의 시장 변화 속에서도 굳건히 자리를 지키고 있다. 이는 기술 혁신 못지않게 전통적 가치 투자의 중요성을 시사한다. 글로벌 경제와 투자에 미치는 거대한 영향…파도를 읽는 지혜 '1조 달러 클럽'의 등장은 단순한 기업 성공담이 아닌, 전 세계 경제와 투자 패러다임의 근본적 변화를 의미한다. 이들 기업은 개별 산업을 넘어 경제 전반에 걸쳐 막대한 영향력을 행사한다. 특히 기술 기업들은 데이터를 새로운 '원유'로 활용하며 경제 활동의 중심축을 전통 산업에서 디지털 영역으로 이동시키는 데 결정적 역할을 했다. 이들 초거대 기업의 성장은 금융 시장에도 직접적인 영향을 미치고 있다. 주식 시장에서 이들 기업의 시가총액 비중이 높아짐에 따라 주요 지수(S&P 500, 나스닥 등)는 이들 기업의 실적 변동에 민감하게 반응한다. 이는 투자자들이 이들 기업의 동향을 면밀히 주시해야 하는 이유다. 1조 달러 클럽이 던지는 메시지…한국 경제의 미래는? '1조 달러 클럽'의 성공은 단순한 경제 현상이 아니다. 이는 기술이 경제의 중심축으로 자리 잡으며, 전 세계의 산업 구조와 투자 패러다임을 완전히 재편하는 거대한 변화를 상징한다. 이들 기업의 혁신은 앞으로도 경제와 사회를 변화시키는 중심축 역할을 할 것이다. 그러나 이들의 성장은 거대한 책임과 도전을 동반한다. 데이터 윤리, 규제, 기술 격차와 같은 난제가 이들의 앞길을 가로막을 수 있다. 한국 기업과 투자자들은 이들 초거대 기업의 성공에서 배울 점을 찾아야 한다. 끊임없는 혁신과 기술 개발이 글로벌 시장에서 생존하기 위한 유일한 해법임을 잊지 말아야 한다.
- 금융/증권
2024-12-15 08:50:00
[기후의 역습(101)] 아마존의 '끓는 강' 보일링 리버, 가뭄 등 심각한 위협

아마존의 보일링 강의 수온이 점점 뜨거워지면서 식물에 악영향을 미치는 것으로 나타났다. 샤나이팀피슈카 또는 라 봄바라고도 불리는 보일링 강(Boiling River)은 이름 그대로 거대한 증기를 뿜는 '끓는 강'으로, 페루 동부와 중부를 흐르며 거대한 아마존 강으로 연결된다. 이 지역은 1930년대 석유 매장지를 찾으려는 화석연료 회사들이 샅샅이 탐사했지만, 보일링 강의 비밀은 과학자들이 지금에 와서야 자세히 밝히고 있다. 그 결과 보일링 강은 지하 깊은 곳의 지열원에 의해 가열된다는 것을 확인했다. 스위스 로잔 연방기술연구소(EPFL)의 식물 생태학 연구원 앨리사 쿨버그 박사는 2022년 미국 마이애미 대학교 라일리 포티에 연구원 및 페루의 연구진과 함께 이곳을 처음 방문했다. 연구진은 정글을 탐험하면서 보일링 강 주변 식물에 대한 탐사를 진행했고 최근 연구 보고서를 발표했으며 BBC가 이를 요약해 전했다. 탐사 결과 보일링 강을 따라 눈에 띄는 변화가 관찰됐다. 포티에에 따르면 숲은 큰 나무가 많지 않은 상태에서 무질서했으며 더 건조해졌고 잎은 더 바삭바삭 말랐다. 이는 기후 변화가 아마존을 어떻게 변화시킬 수 있는지를 보여주는 증거다. 지구 온난화로 인해 평균 기온이 높아졌기 때문에 일어난 결과라는 것이다. 보일링 강은 기후 변화에 기인한 밝지 않은 미래를 엿볼 수 있는 일종의 자연 실험이었다. 최근 발표된 연구 논문에서 포티에와 쿨버그 연구진은 강 구간을 따라 배치된 13개의 온도 측정 장치를 사용, 보일링 강 근처의 1년치 기온 판독값을 추적했다. 연평균 기온은 시원한 지역에서 섭씨 24~25도, 가장 따뜻한 지역에서 섭씨 28~29도로 다양하게 나타났다. 강을 따라 가장 더운 몇몇 지역에서 기록된 최고 기온은 섭씨 45도에 가까웠다. 팀은 강줄기를 따라 기온의 차이와 함께 어떤 식물 종이 존재하는지도 분석했다. 기온과 서식 식물 종은 중요한 상관관계를 갖고 있었다. 강이 뜨거운 곳에서는 식물의 밀도가 낮았고, 일부 종은 전혀 발견되지 않았다. 강의 하층에는 식물이 훨씬 적었다. 매우 찌는 습한 날씨에도 불구하고 초목은 훨씬 더 건조했다. 지구 온난화로 이 지역이 더 뜨거워지면 이런 현상이 가속돼 식물 생태계에 치명적인 영향을 미칠 것이라는 분석이다. 예컨대 최대 50m 높이까지 자랄 수 있는 큰 상록수는 강의 가장 뜨거운 부근에서 생존의 어려움을 겪었다. 전반적으로 더위는 생물 다양성에 부정적인 영향을 미치는 것으로 보였다. 고온에 내성이 강한 식물 종은 당연히 뜨거운 지역에서 더 흔하게 나타났는데, 이 지역에서는 매우 짧은 거리 안에서도 그런 현상이 나타나는 특이한 양태를 보였다. 연구 지역의 전체 길이는 2km를 넘지 않았는데, 온도가 일정 지점에 도달하자마자 식물은 거의 즉시 반응하는 것으로 나타났다. 기후 변화로 인한 이런 결과는 토착민에게 약영향을 끼칠 수 있다는 점에서 우려된다는 지적이다. 아마존의 원주민 집단은 이미 홍수와 가뭄 등 심각한 기상 위협에 직면해 있으며, 기후 변화로 인해 악화되고 있다. 브리스톨 대학교의 로돌포 노브레가 교수는 아마존의 더 높은 온도는 그곳에 서식하는 많은 식물의 기능 자체를 위협할 수 있다면서 보일링 강이 이를 완벽하게 보여준다고 강조했다. 노브레가는 "물이 있어도 기온이 상승하면 식물의 광합성 능력이 감소한다. 식물은 주변에 물이 있어도 기온 때문에 스트레스를 받는다"고 지적했다. 보일링 강의 기온 상승이 생물 다양성과 식물 성장에 어떤 영향을 미칠 수 있는지는 암시하지만, 거대한 아마존의 규모를 감안하면 이는 열대 우림의 미래를 정확히 반영하지는 않을 수 있다. 아마존 강은 브라질, 페루, 볼리비아, 콜롬비아, 해외 프랑스 영토인 프랑스령 기아나를 포함한 9개국에 걸쳐 흐르며 총 유역 면적은 670만㎢를 넘는다. 2023년에 발표된 글로벌 전환점에 대한 보고서는 아마존 열대 우림이 곧 정글보다는 사바나에 가까운 훨씬 더 건조한 곳으로 변할 위험이 있다고 지적했다. 보일링 강에 대한 연구는 아마존이 마주한 새로운 환경에서 어떤 식물 종이 생존할 가능성이 가장 높은지를 추론할 수 있다. 특정 식물이 보일링 강의 극한 환경에 대처할 수 있다면, 넓은 열대 우림의 어느 지역을 보호할 수 있는지를 결정하는 데 도움이 된다. 회복력이 강한 식물 종으로 구성된 숲에서 미세 기후를 유지하는 것도 가능하다. 연구팀은 아마존을 보호하는 것은 숲 자체를 넘어 인류를 보호하는 최고의 방법이라고 지적했다. 열대 우림이 사라지는 치명적인 임계점에 도달하면 전 세계가 피해를 입게 된다. 숲이 없어지면 많은 탄소가 대기로 올라가 기후에 영향을 미치고 이는 지역적인 문제를 넘어 전 세계를 위협한다. 연구팀은 보일링 강의 변화는 단순히 미래를 엿보는 것이 아니라 일종의 경고라고 강조했다.
- ESGC
2024-12-13 14:15:00
[퓨처 Eyes(62)] 인공일식 만드는 '유럽의 눈', 태양의 비밀 밝힐까?

유럽이 쏘아 올린 두 개의 '눈'이 태양의 신비를 밝히기 위한 여정을 시작했다. 유럽우주국(ESA)은 최근 인도에서 극궤도위성발사체(PSLV)를 통해 인공위성 두 대를 발사하며, 인공일식을 구현하고 태양 코로나를 정밀히 연구하는 임무에 착수했다. '프로바-3(Proba-3)'로 명명된 이 임무는 첨단 편대 비행 기술을 활용해 기존 관측의 한계를 뛰어넘는 혁신적 연구를 목표로 한다. 두 위성이 만들어낼 인공일식은 태양의 숨겨진 비밀을 밝힐 열쇠가 될 것으로 기대된다. 인공일식, 태양 연구의 새로운 도구로 떠오르다 인공일식은 실제 일식과 유사하게 태양빛을 인위적으로 차단해 태양 외곽의 가스층인 코로나를 관찰할 수 있는 기술이다. 자연일식은 태양, 달, 지구가 정확히 일직선으로 정렬되는 순간에만 짧게 관측할 수 있다. 그러나 인공일식은 위성을 활용해 필요할 때 언제든 구현할 수 있다는 점에서 기존 관측법을 뛰어넘는 혁신적 도구로 주목받는다. 프로바-3는 ESA가 주도하는 실험적 프로젝트로, 두 대의 위성이 놀랍도록 정교한 편대 비행을 통해 인공일식을 생성한다. 이를 통해 태양의 외곽 대기층인 코로나를 장시간 연구하며, 관측 기술과 차세대 우주 임무를 위한 정밀 비행 기술을 검증하는 것을 목표로 한다. ESA, 프로바-3 위성 발사 성공⋯첨단 편대 비행 기술로 '인공일식' 구현 프로바-3의 두 위성은 각각 '코로나그래프 위성'과 '오컬터 위성'으로 구성된다. 코로나그래프 위성은 태양 코로나를 촬영하는 과학 장비를 탑재하고, 오컬터 위성은 태양빛을 차단하는 디스크를 장착해 코로나그래프 위성에 그림자를 드리운다. 두 위성은 150m 거리를 유지하며 밀리미터 단위의 정밀도를 요구하는 이 기술을 실증할 예정이다. 2024년 12월 5일 오전 5시 34분(현지 시간), 두 위성은 인도 우주연구기구(ISRO)의 극궤도위성발사체(PSLV)에 실려 발사됐다. PSLV는 두 위성을 약 356마일(573km)에서 3만 7632마일(6만 563km) 사이의 타원형 궤도에 배치했다. 초기 점검 후 두 위성은 내년 초 기술 실증 실험을 위해 서로 분리된다. ESA의 프로젝트 매니저 다미앵 갈라노는 "간단히 말해, 기술적으로 도전적인 새로운 개념과 기술을 우주에서 실증하기 위한 실험"이라고 설명했다. 6시간 동안 유지되는 인공일식, 코로나 연구의 새 지평 열다 자연일식이 몇 분간 지속되는 것과 달리, 프로바-3는 최대 6시간 동안 인공일식을 유지할 수 있다. 프로바-3 오컬터 우주선은 궤도의 정점에 도달하면 약 150m 떨어진 코로나그래프 우주선에 정밀하게 제어된 그림자를 드리워 한 번에 6시간 동안 필요에 따라 일식을 관측할 수 있다. 이는 과학자들에게 코로나를 장시간 관찰할 기회를 제공한다. 코로나는 태양 표면에서 방출되는 고온의 가스층으로, 온도가 태양 표면보다 수백 배 더 높다. 과학자들은 이 현상의 원인을 밝히기 위해 노력하고 있다. 다시 말하면, 코로나는 태양의 대류 표면에서 수백만 마일 떨어져 있으며 온도는 화씨 350만도(섭씨 약 194만℃)에 달한다. 과학자들은 태양이 어떻게 태양풍을 생성하고 지구에 영향을 줄 수 있는 지자기 폭풍을 일으키는 지 이해하기 위해서 코로나를 연구하는 것이 중요하다고 강조했다. 벨기에 왕립천문대의 안드레이 주코프는 "프로바-3는 기존 관측으로는 확인할 수 없었던 1.1~3 태양 반지름의 영역을 연구할 것"이라며 "이를 통해 코로나 질량 방출(CME)과 태양풍의 가속화를 실시간으로 추적할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 프로바-3은 태양 표면에서 7만km(4만3500마일) 상공까지 평소에는 보이지 않는 코로나의 일부분을 이미지화하는 임무를 맡았다. 다른 위성의 기존 코로나그래프는 코로나의 가장 바깥 쪽을 관측하는 데 능숙한 반면, 극자외선 기기는 태양에 가까운 코로나의 일부를 관측할 수 있다. 또한, 프로바-3의 코로나그래프 위성의 고성능 카메라는 2초마다 이미지를 촬영해 태양풍을 형성하는 고온 플라스마의 미세한 움직임을 분석한다. 이는 태양풍이 최대 초속 200만 킬로미터로 가속되는 메커니즘을 규명하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 150m 거리 유지, 밀리미터 단위 정밀 비행의 비밀 이번 임무의 핵심은 정밀한 편대 비행 기술이다. 두 위성은 GPS, 항성 추적기, 무선 링크, 그리고 레이저 거리 측정 장비를 활용해 서로의 위치를 지속적으로 모니터링한다. ESA의 과학자 조 젠더는 "디스크와 카메라 간 거리를 늘려야 원치 않는 빛의 간섭을 방지하고 태양 주변의 코로나를 더욱 선명하게 관찰할 수 있다"고 설명했다. 레이저 거리 측정 기술은 오컬터 위성이 코로나그래프 위성에 레이저를 발사하고 반사된 빛을 통해 거리를 계산하는 방식으로 작동한다. 이를 통해 두 위성은 손톱 두께에 해당하는 1밀리미터 오차 범위 내에서 최대 6시간 동안 위치를 유지해 인공일식을 만들어 낼 수 있다. 정밀 편대 비행 기술, 우주 탐사 혁신의 전환점 프로바-3 임무는 단순히 태양 연구에 머물지 않는다. 두 대의 우주선으로 정밀 편대 비행 기술이 입증되면, 이 기술은 향후 화성 샘플 회수 임무와 우주 쓰레기 제거 같은 프로젝트에서도 활용될 수 있다. 예를 들어, 정밀 비행을 통해 화성에서 채취한 샘플을 지구로 가져오는 캡슐을 정확히 회수하거나, 궤도에 떠도는 우주 쓰레기를 효율적으로 제거할 수 있다. ESA 사무총장 요제프 아슈바허는 "이번 임무는 작은 위성 여러 대가 협력해 가상 망원경을 형성하는 새로운 작업 방식을 열어줄 것"이라며 기술적 성과를 강조했다. 10년 연구의 결실, 국제 협력의 모범 사례 프로바-3는 약 10년에 걸쳐 14개 ESA 회원국과 캐나다의 협력으로 개발됐으며, 스페인과 벨기에가 주요 재원을 지원했다. 이 프로젝트는 국제적 협력을 통한 기술 혁신의 대표적 사례로 평가받는다. ESA에 따르면 프로바-3의 초기 시운전 단계가 계획대로 진행되면 2025년 초에 오컬터와 코로나그래프 두 개의 우주선은 분리되어 개별 점검을 시작할 예정이다. 또한 편대 비행을 통한 코로나의 첫 관측을 포함한 임무의 운영 단계는 약 4개월 후에 시작된다. 두 위성은 2년 동안 최소 1000시간의 인공일식을 생성하며 코로나 연구를 지속할 예정이다. 임무 종료 후 위성들은 궤도를 낮춰 지구 대기권에서 소멸할 예정이다. '유럽의 눈', 우주 탐사의 새 길 열다 '유럽의 눈'으로 불리는 프로바-3 임무는 태양 연구와 우주 기술의 한계를 확장하며 과학적, 기술적 도약을 동시에 이뤄냈다. 이는 우주 산업의 새로운 가능성을 열 뿐 아니라, 태양 연구를 통해 지구 환경과 우주 기후의 이해를 한층 깊게 할 것으로 기대된다. 프로바-3가 그려낼 미래는 단순히 태양의 신비를 밝히는 것에 그치지 않는다. 화성 탐사, 우주 쓰레기 제거 등 인류의 우주 탐사에 새로운 장을 열 가능성으로 가득 차 있다. 유럽의 두 '눈'이 보여줄 미래, 그 시작에 전 세계의 이목이 집중되고 있다.
- 포커스온
2024-12-12 15:12:00
[우주의 속삭임(86)] 우주 팽창 속도, 표준 우주론에 의문 제기⋯제임스웹 망원경, 허블 망원경 측정값 검증

우주가 천문학자들의 예상보다 빠르게 확장되고 있는 것으로 나타나 우주론 연구에 새로운 국면을 예고했다. 미국 항공우주국(나사·NASA)의 제임스 웹 우주 망원경은 우주의 팽창 속도가 예상보다 8% 빠르다는 것을 확인했다. 우주는 마치 오븐 속에서 머핀을 굽는 것처럼 확장된다는 것이다. 즉, 빵 반죽이나 머핀 반죽을 넣어 오븐에 구으면 빵이나 머핀이 커지는 것처럼 우주가 팽창된다는 것. 이때 머핀 속의 건포도나 블루베리는 오븐 속에서 머핀 반죽이 부풀어 오르면서 서로 멀어진다. 제임스 웹 망원경의 최신 관측 결과는 우주의 팽창 속도에 대한 기존 이론에 의문을 제기했다. 이는 단순한 측정 오류가 아닌, 우주 자체의 미지의 특징이 현재의 팽창 속도를 설명할 수 있음을 시사한다. 우주론적 난제 '허블 텐션' 심화 제임스 웹이 수집한 2년간의 데이터는 허블 우주 망원경이 이전에 발견한 우주의 팽창 속도가 천체물리학자들이 우주의 초기 조건과 수십억 년에 걸친 진화에 대해 알고 있는 이론에 근거해 예상했던 것보다 8% 빠르다는 것을 입증했다. 이 불일치를 '허블 텐션'이라고 한다. 허블 텐션은 현재까지 최고 우주 모델로도 설명되지 않은 난제로 남아 있다. 이번 연구는 허블 우주 망원경의 측정값을 검증하며, 우주의 팽창 속도를 나타내는 허블 상수 측정에서 나타나는 불일치, 즉 '허블 텐션'을 해결하기 위한 중요한 단서를 제공한다고 스페이스닷컴, PHYS, KSL.닷컴 등 다수 외신이 전했다. 우주 가속 팽창을 공동 발견한 공로로 2011년 노벨상 수상자이자 이번 연구의 주요 저자인 존스 홉킨스 대학교의 애덤 리스 교수는 "관측된 우주 팽장 속도와 표준 모델의 예측 사이의 불일치는 우리의 우주에 대한 이해가 불전할 수 있음을 시사한다"며 "두 개의 NASA 주력 망원경이 서로의 발견을 확인하는 현 상황에서, 우리는 이 문제를 매우 심각하게 받아들여야 한다. 이는 도전이지만 동시에 우리 우주에 대해 더 많이 배울 수 있는 놀라운 기회이기도 하다"라고 말했다. 이번 연구는 천체물리학 저널(Astrophysical Journal)에 게재됐으며, 리스 교수의 노벨상 수상 업적인 '암흑 에너지'에 의한 우주 가속 팽창 이론을 기반으로 한다. 암흑 에너지는 별과 은하 사이의 광활한 공간에 스며들어 우주의 팽창을 가속화시키는 미지의 에너지다. 우주의 약 27%를 차지한다고 생각되는 '암흑 물질'은 눈에 보이지 않지만 일반 물질(별, 행성, 달, 지구상의 모든 물질)에 미치는 중력 효과를 바탕으로 그 존재가 추정되는 가설적 물질의 한 형태다. 지구상의 모든 물질은 우주의 약 5%를 차지한다. 우주의 약 69%를 차지하는 것으로 추정되는 '암흑 에너지'는 우주의 광대한 공간에 스며들어 중력을 상쇄하고 우주의 가속 팽창을 주도하는 에너지의 한 형태라고 가정된다. 우주가 정적이지 않고 확장되거나 수축될 수 있다는 이론은 1922년 물리학자 알렉산더 프리드먼이 처음 발표했다. 그는 우주가 확장되고 있다는 것을 수학적으로 확인했다. 우주의 확장 속도를 더 깊이 들여다 본 사람은 에드윈 허블이었다. 허블은 1929년 우주 전체가 확장되고 있으며 확장 속도가 증가하고 있다는 것을 확인한 유명한 논문을 발표했다. 수수께끼의 '허블 상수' 연구팀은 웹 망원경이 우주에서 보낸 첫 2년 동안 수집한 방대한 데이터를 활용하여 허블 망원경의 허블 상수 측정값을 검증했다. 초신성을 포함하는 거리를 정하는 세 가지 방법을 사용했으며, 특히 허블 망원경으로 측정하여 가장 정확한 '국부적' 허블 상수 값을 제공하는 것으로 알려진 거리에 초점을 맞추었다. 두 망원경의 관측 결과는 매우 유사하게 일치해 허블 망원경의 측정값이 정확함을 보여줬으며, 허블 텐션을 허블 망원경의 오류로 돌릴 만큼 큰 오차가 없음을 확인했다. 그러나 허블 상수는 여전히 수수께끼로 남아 있다. 망원경 관측을 기반으로 한 현재 우주의 측정값은 우주 마이크로파 배경 복사 데이터를 사용하여 보정된 표준 우주론 모델의 예측 값보다 높기 때문이다. 표준 우주론 모델에 따르면 허블 상수의 값은 약 67~68km/Mpc(메가파섹, 은하의 거리 단위)이어야 한다. 반면, 허블과 웹 망원경 데이터 기반 측정값은 일반적으로 70~76km/Mpc의 더 높은 값을 나타냈다. 평균값은 73km/s/Mpc다. 이러한 불일치는 측정 또는 관측 기술의 오류로 설명하기에는 너무 큰 차이이기 때문에 10년 이상 우주론자들을 혼란스럽게 했다. 메가파섹(Mpc)은 326만 광년에 해당하는 엄청난 거리를 말한다. 1광년은 빛이 1년 동안 이동하는 거리로 5.9조마일이다. 웹 망원경의 새로운 데이터가 허블 망원경 측정의 유의미한 편향을 배제함에 따라, 허블 텐션은 아직 밝혀지지 않은 미지의 요인이나 우주론자들의 물리학적 이해의 틈에서 비롯될 수 있다고 연구팀은 보고했다. 존스 홉킨스 대학교에서 이 연구를 진행한 대학원생 사양 리는 "웹 망원경 데이터는 처음으로 고화질로 우주를 보는 것과 같으며 측정의 신호 대 잡음비를 실제로 향상시킨다"고 말했다. 우주 진화를 보여주는 허블 상수 이번 연구는 NGC 4258이라는 은하까지의 알려진 거리를 기준점으로 사용하여 허블 망원경의 전체 은하 샘플의 약 3분의 1을 다루었다. 더 작은 데이터 세트에도 불구하고 연구팀은 측정값 간의 차이를 2% 미만으로 줄이는 인상적인 정밀도를 달성했는데, 이는 허블 텐션 불일치의 약 8~9% 크기보다 훨씬 작다. 연구팀은 우주 거리 측정의 황금 표준인 세페이드 변광성 분석 외에도 동일한 은하에 걸쳐 탄소가 풍부한 별과 가장 밝은 적색 거성을 기반으로 측정값을 교차 검증했다. 세페이드 변광성은 변광성(變光星·광도가 변하는 별)의 한 유형으로 이들의 변광 주기와 절대광도 사이의 정확한 관계성으로 유명하다. 웹 망원경으로 관측된 모든 은하와 그 초신성은 허블 상수 72.6km/s/Mpc를 산출했으며, 이는 허블 망원경이 동일한 은하에서 발견한 72.8km/s/Mpc 값과 거의 동일하다. 이 연구에는 리스 교수의 SH0ES 팀(초신성, H0, 암흑 에너지 상태 방정식), 카네기-시카고 허블 프로그램, 그리고 다른 팀들의 웹 망원경 데이터 샘플이 포함됐다. 이러한 결합된 측정은 허블 망원경 세페이드 변광성을 사용하여 측정된 거리의 정확도에 대한 가장 정확한 결정을 가능하게 했다. 세페이드 변광성은 허블 상수를 결정하는 데 기본적인 역할을 한다. 세페이드 변광성들의 강도는 태양의 10³~10⁴배이다. 허블 상수는 태양계, 지구 또는 일상생활에 실질적인 영향을 미치지 않지만, 매우 큰 규모에서 우주의 진화를 보여준다. 이는 과학자들이 우주의 구조를 파악하고 빅뱅 이후 130~140억 년이 지난 현재 우주의 상태에 대한 이해를 심화하며 우주의 기본적인 측면을 계산하는 핵심 값이다. 존슨 홉킨스 대학교의 우주론자인 마크 카미온코프스키 교수는 허블 텐션을 해결하면 최근 몇 년 동안 밝혀진 표준 우주론 모델과의 다른 불일치에 대한 서로 다른 수요 관측 현상을 설명할 수 있다고 말했다. 그러나 우주의 구성과 가속 팽창의 96%를 차지하는 것으로 추정되는 미지의 구성 요소인 암흑 물질과 암흑 에너지의 본질을 완전히 설명하지는 못한다. 이번 연구에 참여하지 않은 카미온코프스키 교수는 "허블 텐션에 대한 한 가지 가능한 설명은 초기 우주에 대한 우리의 이해에 누락된 부분이 있는 경우다. 예를 들어 빅뱅 이후 우주에 예상치 못한 킥을 준 새로운 물질 성분인 초기 암흑 에너지가 존재할 수 있다"고 말했다. 그는 "그리고 재미있는 암흑 물질 특성, 이국적인 입자, 변화하는 전자 질량, 또는 원시 자기장과 같은 다른 아이디어들도 있다. 이론가들은 상당히 창의적일 수가 있다"고 덧붙였다.
- 포커스온
2024-12-11 11:35:00
[기후의 역습(99)] 나사 위성, 35년 전보다 10배 더 푸른 남극 공개

얼음과 거의 동의어로 인식되는 대륙인 남극대륙의 하얀 단색 풍경이 적어도 가장자리 주변에서는 더욱 푸르러지고 있다. 랜드샛(Landsat) 위성이 35년 동안 관측한 내용을 분석한 결과, 남극반도의 식생 면적은 1986년 이후 10배 이상 증가했다고 나사(NASA)가 홈페이지를 통해 밝혔다. 빙하가 줄어들고 기온이 상승함에 따라, 식물들은 이 지역은 물론 다른 한랭 기후 지역으로 이동할 기회가 더 많아지고 있다. 연구진은 남극반도에서의 녹지 확장이 남극 생태계의 변화를 알리는 신호일 수 있으며, 이는 남극반도의 미래에 대한 의문을 불러일으킨다고 우려한다. 연구진은 랜드샛5에서 랜드샛8까지의 관측 이미지를 토대로 분석한 결과, 남극반도의 식생지 면적이 1986~2021년 사이에 0.86㎢에서 11.95㎢로 증가했다고 밝혔다. 주목할 점은 녹지 공간의 확장이 2016년부터 가속화되었다는 것이다. 최근 네이처 지오사이언스에 발표된 이 연구는 엑서터 대학교의 환경 과학자 톰 롤랜드와 하트퍼드셔 대학교의 원격 감지 전문가 올리 바틀릿이 주도했다. 분석 결과는 지도(사진)로 요약되어 소개됐다. 지도는 분석 대상 기간 중 선택된 특정 연도에 고도 300m 이하의 얼음이 없는 땅의 녹지 양을 보여준다. 각 육각형의 그늘은 식생 지수(NDVI) 값으로, 위성에 의해 표시되는 식물 녹색도 및 밀도 수준을 나타낸다. NDVI 값은 성장기가 끝날 때까지 이어지는 매년 3월의 랜드샛 관측에서 파생되었다. 지도는 사우스 셰틀랜드 제도(각 지도의 왼쪽 상단)를 가로질러 식물 성장이 가능한 남쪽 한계선까지 반도의 서쪽 아래로 식물 번식이 확장되었음을 보여준다. 남극반도에 대한 과거 현장 연구에서도 녹색 이끼류가 광대한 면적을 차지하면서 수직으로 축적돼 '둑'을 형성한 것으로 나타났다. 이끼는 매년 새로운 세로 층을 형성했다. 롤랜드 연기팀은 종전 연구에서 반도 서쪽을 따라 이끼 둑에서 채취한 샘플로 탄소 연대를 측정했다. 분석 결과, 이끼가 축적되는 속도는 지난 50년 동안 증가했으며, 이는 기후 변화 속에서 생물학적 활동이 증가했음을 시사했다. 연구진은 이곳의 식물이 영역을 위쪽으로, 즉 수직으로 확장하는 것뿐만 아니라 수평, 즉 바깥쪽으로도 확장하고 있는지를 탐구했다. 이번 연구는 수십 년 동안의 랜드샛 기록을 활용해 이를 확인한 것이다. 롤랜드는 "핵심 샘플을 기반으로 조사한 결과 예상치 못한 심각한 결과가 나왔다"고 말했다. 녹색화의 속도도 빨랐다. 서남극에서 남극해로 튀어나온 남극반도는 지구에서 가장 빠르게 온난화되는 곳 중 하나다. 대부분의 빙하가 녹아 후퇴하고 있다. 최근 몇 년 동안 새로운 이끼류 식물이 증가한 것은 남극 해빙(바다위 얼음) 면적이 감소하고, 녹는 바닷물이 증가하며, 이것이 더욱 따뜻하고 습한 조건을 만들어낸 데 기인할 수 있다고 연구진은 언급했다. 식물이 남극반도에서 성장하면서 이 독특한 서식지의 생물다양성에 대한 의문이 제기됐다. 빙하 후퇴 후에 무엇이 올 것인가에 대한 의문이다. 연구진이 우려하는 것은 이끼가 있는 곳에서 토양 형성이 뒤따르면서, 외래종 식물이 성장의 발판을 찾을 기회가 더 많아진다는 것이다. 그렇게 되면 이 지역의 생물다양성이 침식되거나 왜곡될 수 있다. 남극에는 수백 종의 토종 이끼, 우산이끼, 지의류, 균류가 서식하고 있지만, 토종 꽃식물은 두 종뿐이다. 관광과 연구 목적으로 남극대륙에 인간의 발길이 많아지면 토종이 아닌 종이 유입될 수 있다. 이미 북부 남극반도와 인근 섬에서 침입 사례가 여러 건 기록되었다. 연구진은 추운 고위도 생태계에서 온도 제한이 풀리면 생물 보안이 위협받을 것이라고 우려했다. 롤랜드 연구팀은 랜드샛 위성 데이터의 실체를 확인하기 위해 현장으로 돌아가 변화를 더 세부적으로 관찰하고 변화를 직접 확인한다는 계획이다.
- ESGC
2024-12-10 14:11:00
이더리움 7% 급등⋯암호화폐 시장, '극단적 탐욕' 상태

4일(현지시간) 암호화폐 시장이 강세를 보이며 시가총액 2위 이더리움(ETH)이 두드러진 상승세를 기록했다. 이날 암호화폐 시세를 실시간 추적하는 웹사이트 코인게코(CoinGecko)에 따르면 이더리움은 지난 24시간 동안 7% 상승한 3,836달러에 거래됐다. 반면 비트코인(BTC)은 1% 상승한 96,719달러였다. 암호화폐 공포와 탐욕지수(Crypto Fear & Greed Index)는 75에서 78로 상승하며 '극단적 탐욕' 상태를 나타냈다. 이는 시장 심리가 긍정적으로 전환되고 있음을 보여준다. 이더리움의 상승세는 시장 전반의 강한 모멘텀과 맞물려 솔라나(SOL)가 2% 상승하는 등 주요 알트코인(비트코인의 대체 코인)도 긍정적인 흐름을 보였다. 전체 암호화폐 시장의 시가총액은 3조 7300억 달러로 늘었다. 반면, 한국에서는 윤석열 대통령의 계엄령 선포로 인해 비트코인 가격이 급락했다. 국내 최대 암호화폐 거래소 업비트에서는 비트코인이 글로벌 가격 대비 30% 이상 낮은 65,000달러까지 하락했다. 윈센트(Wincent)의 폴 하워드(Paul Howard) 수석 디렉터는 "한국의 차익거래 기회에도 불구하고 글로벌 시장에 미친 영향은 제한적이었다"고 분석했다. [미니해설] 이더리움 급등, 암호화폐 시장 '들썩'…그 배경은? 암호화폐 시장이 최근 강세를 보이며 이더리움은 이번 주 가장 주목받는 자산으로 떠올랐다. 코인게코의 데이터에 따르면, 이더리움은 7% 상승한 3,836달러에 도달하며 지난 한 주 동안 가파른 상승세를 보였다. 같은 시간 비트코인은 1% 상승하며 96,719달러를 기록했지만, 상대적으로 온도가 덜한 모습을 보였다. 암호화폐 시장 '극단적 탐욕'…투자 심리 고조 최근 '암호화폐 공포와 탐욕 지수'가 78로 상승하며 '극단적 탐욕' 상태를 나타냈다. 이는 지난주 '탐욕' 단계에서 더욱 강한 투자 심리로 변화했음을 보여준다. 공포와 탐욕 지수는 1에서 100까지의 범위로 측정되며, 투자자들의 심리를 반영하는 중요한 지표로 평가된다. 시총 5위 가사화폐 솔라나는 이더리움과 함께 상승세를 보이며 2% 상승했다. 이로 인해 암호화폐 시장 전체의 시가총액은 3조 7,300만달러에 도달했다. 솔라나는 '이더리움 킬러'로 불리며, 이더리움 대비 빠른 거래 속도와 낮은 수수료를 강점으로 시장 내 입지를 다지고 있다. 이더리움, 7% 상승하며 비트코인 제치고 '주목' 암호화폐 분석가 미카엘 반 데 포페(Michaël van de Poppe)는 이더리움의 강세에 주목하며 ETH/BTC 상대 강도 지수(Relative Strength Index, RSI)에서 강세 다이버전스가 나타났다고 밝혔다. 그는 "이더리움은 첫 번째 저항선에 직면하면서도 강한 모멘텀을 보이고 있다"며 "이더리움 생태계 전체에서 강한 상승세를 기대할 수 있다"고 분석했다. 이는 비트코인 대비 이더리움이 점진적으로 시장에서 중요한 위치를 차지하고 있음을 시사한다. 계엄령에 한국 비트코인 '폭락'⋯글로벌 시장 영향은? 한국 암호화폐 시장은 다른 모습을 보였다. 윤석열 대통령이 지난 3일 밤 생방송을 통해 계엄령을 선포하면서 국내 암호화폐 시장은 큰 혼란에 빠졌다. 업비트(Upbit)에서 비트코인 가격은 장중 한때 글로벌 가격보다 30% 이상 낮은 65,000달러(약 8,800만원)까지 떨어졌다. 이는 위험 자산 회피 심리가 강화되며 나타난 결과로 분석된다. 윈센트의 폴 하워드는 이에 대해 "한국 시장에서 발생한 차익거래 기회에도 불구하고 글로벌 시장에 미치는 영향은 제한적이었다"며 "한국은 글로벌 시장 점유율의 약 5%를 차지하고 있어 이런 충격이 시장 전체에 미치는 파급력은 크지 않았다"고 설명했다. 암호화폐 시장의 향후 전망 지난 24시간 동안 시장의 변동성으로 인해 약 4억 1,873만 달러 규모의 포지션이 청산되었으며, 이 중 이더리움 공매도 포지션이 4,800만 달러를 차지했다. 이는 투자자들이 이더리움의 상승 가능성을 과소평가했음을 보여주는 사례다. 이더리움은 이처럼 시장의 주요 관심 자산으로 부상하고 있다. 분석가들은 이더리움이 지속적으로 상승할 가능성을 제기하며, 디파이(DeFi, 탈중앙화 금융), NFT(대체불가토큰), 레이어 2(Layer 2, 비트코인 블록체인 위에서 작동하는 코인) 솔루션 등 생태계의 확장성이 이러한 상승세를 뒷받침할 것이라고 보고 있다.
- 금융/증권
2024-12-05 10:33:00
[우주의 속삭임(84)] 중국, 달 뒷면서 채취한 암석 분석 결과 화산 분출 확인

달의 뒷면에서 채취한 용암 샘플을 처음으로 분석한 결과, 28억 년 전에 그곳에서 화산이 분출했다는 사실이 밝혀졌다고 스페이스닷컴이 전했다. 달은 지구와 조석으로 고정되어 있어 항상 같은 면이 지구를 향하고 있다. 달 뒷면은 지구와 가까운 쪽(지구에서 보이는 달 표면)보다 탐사가 덜 이루어졌다. 중국에서 발사한 착륙선 두 대만이 달의 뒷면에 도착했다. 최근 사이언스 저널에 발표된 연구에서 연구진은 창어 6호 착륙선이 지구로 가져온 암석 샘플을 분석했다. 2024년 임무에서 창어 6호는 남극-에이트켄 분지에서 약 1.9kg의 암석을 가져왔다. 이는 달의 뒷면에서 지구로 가져온 최초의 샘플이었다. 중국과학원 광저우 지구화학연구소의 연구팀은 이 샘플의 동위 원소와 화학적 구성을 분석하여 연대와 출처를 찾았다. 동위 원소는 핵에 같은 수의 양성자를 갖고 있지만, 중성자 수는 다른 원소의 원자이다. 중성자 수는 방사성 붕괴 중 시간이 지남에 따라 변하므로, 샘플에서 다른 동위 원소의 비율은 샘플이 얼마나 오래되었는지 나이를 측정하는 좋은 방법이다. 연구에서 현무암이라고 불리는 굳어진 용암이 28억 년 된 것으로 밝혀졌다. 이전의 연구에서는 적어도 20억 년 전까지 달의 가까운 쪽에서 화산 활동이 있었음을 발견했으며, 새로운 연구는 달의 먼 쪽에서도 화산 활동이 있었음을 보여준다. 2020년 달 앞면에 착륙했던 창어 5호 탐사선이 가져온 샘플에 대한 다른 최근의 연구에서는 불과 1억 2000만 년 전에도 달에서 화산이 분출되었을 수 있음을 암시하고 있다. 연구진은 또한 현무암을 만든 용암이 칼륨, 희토류 원소 및 인이 적은 달의 맨틀 부분에서 나왔다는 것을 발견했다. 이 원소들은 달의 가까운 쪽에 있는 용암에 널리 퍼져 있다. 연구진은 이 수수께끼 같은 불균형이 남극-에이트켄 분지를 만든 충돌 분화구 때문일 수 있다고 보고서에 썼다. 달 전체에 영향을 미칠 만큼 컸던 이 충돌은 이러한 원소를 포함하고 있는 암석을 재편했을 가능성이 있으며, 충돌 지점 바로 아래의 맨틀을 녹여 이러한 원소를 고갈시켰을 수 있다. 이러한 원소의 불균형은 달의 두 면 사이의 또 다른 이상한 차이를 설명할 수 있다. 거대한 용암류인 현무암 바다는 달 앞면의 30%를 덮고 있지만, 반대 면에서는 2%만 덮고 있다. 연구진은 칼륨이나 우라늄과 같이 반대 면에는 없는 일부 원소는 방사성이 있으며 붕괴하면서 열을 방출했다고 말했다. 달의 반대편 아래에 있는 맨틀에 이러한 원소가 없다는 점은 이러한 녹은 현무암이 없는 이유를 설명할 수 있다.
- IT/바이오
2024-12-04 15:19:00
[기후의 역습(93)] AI, 역사적 기후 극단 현상 발견

인공지능(AI)으로 지구의 극한 기온을 분석한 연구 결과가 나왔다. 전 세계에는 3만 개가 넘는 기상 관측소가 있다. 관측소는 매일 기온, 강수량 및 기타 기상 관련 지표를 측정한다. 이 자료는 기상학자들이 월별 및 연간 기후 정보를 생성하기 위해 분석해야 할 엄청난 양의 데이터이다. 기상학자들이 최근 기상 데이터 세트에 AI 기술을 적용해 유럽의 극한 기온을 분석했다. 이를 기존의 분석과 비교한 결과 일치도가 탁월한 것으로 나타났다. 나아가 AI 분석은 과거에 알려지지 않은 기후 극한 현상도 추가로 발견했다고 PHYS가 전했다. 기상학자들의 이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈에 게재됐다. 기후 변화로 인해 일부 지역에서는 비가 더 많이 내리거나 더위의 극한도 증가하고 있다. 현재 전 세계 육지 면적의 30% 이상이 매년 2-시그마 통계 수준을 넘는 월별 기온을 기록하고 있으며, 이는 1950년의 약 1%에서 대폭 증가한 수치다. 기온을 분석하는 데 있어 중요한 문제는 일부 기상 관측소의 데이터가 부족하다는 것이다. 유인 기상 관측소는 손상되거나, 관측자가 바뀌거나 교체되지 않는 등 연속성이 떨어진다. 관측 기술은 이전 계측과 상관관계가 있어야 하는데, 예컨대 아프리카와 극지방 등의 지역은 충분한 정보를 제공하지 않는다. 함부르크 소재 독일 기후 컴퓨팅 센터의 연구팀은 극한 기온이 AI의 신경망 기술을 적용하기에 적합한 영역이라고 판단했다. 연구팀은 전 세계 다른 곳보다 더 오래 전부터 기상 관측소가 밀집된 유럽에 초점을 맞췄다. 연구진은 AI를 사용해 유럽의 기후 극한 상황에 대한 기상 관측치를 재구성했다. 유럽의 기온 관측소는 밀도가 높기 때문에 기존의 통계적 방법은 효과적일 수 있다. 한 관측소에 온도계가 없어도 인근의 관측소를 통해 예측할 수 있기 때문이다. 관심 지점에서 인근 관측소까지의 거리와 함께 측정된 값을 사용해 관심 위치의 온도를 예측하는 방법이며, 계산에서 거리나 각도에 가중치를 부여해 산정한다. 그러나 근처 관측소의 데이터가 부족하거나 누락되면 성능이 떨어진다는 문제가 있다. 연구팀이 적용한 AI 방법론은 지난 몇 년 동안 누락된 기후 정보를 적정 가중치를 적용해 재구성하고 불확실성을 정량화해 빈 데이터 공간을 채우는 것이었다. 그 결과 기존의 통계 방법에 의한 채우기보다 성능이 우수한 것으로 나타났다. 연구팀이 사용한 AI 모델은 CMIP6 아카이브(결합 모델 상호 비교 프로젝트: 과거 기후, 현재 기후 및 미래 기후를 계산하는 대기와 해양을 결합한 기후 모델의 글로벌 협업)의 지구 시스템 모델을 사용, 과거 시뮬레이션을 통해 훈련을 받고 비교했다. 연구팀은 CRAI(기후 재구성 AI)라고 부르는 딥러닝 기술이 따뜻한 날(일일 최고 기온이 90번째 백분위수보다 높은 날의 비율), 시원한 날(일일 최고 기온이 10번째 백분위수보다 낮은 날의 비율)을 계산하는 데 여러 기존의 방법보다 성능이 뛰어나다는 것을 발견했다. 따뜻한 밤과 시원한 밤에 대해서도 마찬가지였다. 연구진은 또 이를 유럽 도메인의 HadEX3 데이터 세트에 있는 모든 필드를 재구성하는 데 적용했다. HadEX3는 1901~2018년까지 격자로 구분한 지구 표면의 극한 기온과 강수량에 대한 80개 이상의 지수로 구성되어 있다. 여기에서도 AI 기술은 과거의 극단적인 기상을 재구성하고, 소위 '재분석 데이터 세트'에서 다루지 않은 시간 간격에 걸친 공간적 추세를 드러내는 능력을 보여주었다. 기후 재분석은 기후 모델과 사용 가능한 관측치를 함께 활용해 관측 데이터베이스의 격차를 메워주었다. CRAI는 1929년의 한파와 1911년의 폭염 등 이전에는 알려지지 않았던 유럽의 극단적인 기상 상황도 밝혀냈다. 연구팀은 "우리의 연구는 이 접근법을 글로벌 규모 또는 데이터가 부족한 지역에 적용해야 할 필요성과 장점을 모두 보여준다"라며 "실제로 우리의 AI 기반 재구성은 특히 데이터 부족이 심한 지역에서 기존 통계적 방법보다 더 높은 정확도를 보여주었다"라고 셜명했다. 연구팀은 이러한 CRAI 모델을 학습하면 더 많은 양의 정보를 활용할 때 정확도가 향상될 것이라고 덧붙였다.
- 포커스온
2024-12-02 13:29:00
미국 10월 PCE 물가 2.3% 상승⋯연준, 12월 금리 인하 가능성은?

미국 상무부는 10월 개인소비지출(PCE) 물가지수가 전년 동월 대비 2.3% 상승했다고 27일(현지시간) 발표했다. 이는 9월(2.1%)보다 상승했으며 시장 예상치와 일치했다. 식품과 에너지를 제외한 근원 PCE 물가지수는 전년 동월 대비 2.8% 상승하며 연준(Fed)의 인플레이션 목표치(2%)를 크게 초과했다. 전월 대비로는 0.3% 상승해 물가 상승세가 지속되고 있음을 나타냈다. 10월 소비지출은 전월 대비 0.4% 증가해 소비 흐름의 강세를 유지했으며, 개인소득은 0.6% 늘어나 예상치(0.3%)를 크게 웃돌았다. 그러나 저축률은 4.4%로 하락해 가계 재정 압박이 여전함을 보여준다. [미니 해설] 연준의 금리 인하로 이어질까? 10월 경제 지표는 연준의 통화정책 결정에 중요한 신호를 제공하고 있다. PCE 물가지수는 시장 예상치에 부합했으나, 근원 인플레이션이 연율 2.8%를 기록하며 연준 목표치인 2%를 초과했다. 이는 물가 안정까지 여전히 갈 길이 멀다는 점을 시사한다. PCE 물가지수란? PCE 물가지수는 소비자가 비싼 상품 대신 저렴한 상품으로 대체하는 소비 행동을 반영해 계산된다. 반면 CPI(소비자물가지수)는 고정된 상품군의 가격 변동만을 측정한다. 이 차이로 인해 PCE는 보다 현실적인 소비 동향을 보여주는 지표로 여겨지며, 연준이 정책 판단 시 주로 참고한다. 이번 데이터에서 주목할 점은 서비스 가격 상승(0.4%)과 상품 가격 하락(0.1%)이다. 특히 주거비 상승(0.4%)이 여전히 물가 상승세를 주도하고 있다. 이러한 흐름은 임대료 상승 둔화 기대를 무색하게 만들었다. 소비 강세 속 금융 불균형 심화 10월 소비지출은 0.4% 증가해 견조한 흐름을 보였으나, 9월(0.7%)보다는 둔화됐다. 반면, 개인소득은 0.6% 증가하며 예상치를 크게 상회했다. 이는 여전히 강한 노동시장을 반영하는 지표로 풀이된다. 하지만 저축률은 4.4%로 2023년 1월 이후 최저치를 기록했다. 이는 가계가 강한 소비를 유지하고 있지만, 재정적 압박 역시 지속되고 있음을 의미한다. 이러한 저축률 감소는 경제 불확실성 속에서 가계의 부담을 증가시킬 가능성이 있다. 금리 인하 기대감 확산 PCE 발표 이후 금융시장은 금리 인하 기대감으로 요동쳤다. CME 페드워치(FedWatch)에 따르면 연준이 12월 회의에서 금리를 0.25%포인트(p) 인하할 가능성은 66%에 달했다. 이는 9월과 11월에 이어 세 번째 연속 금리 인하 가능성을 시사한다. 다만, 연준 내부에서는 신중론도 여전히 강하다. 일부 관계자들은 "인플레이션이 점차 목표치에 가까워지고 있다"는 점을 강조하며 과도한 금리 인하가 오히려 물가 안정 목표에 역효과를 낼 수 있다는 우려를 표했다. 물가 안정 vs 경기 부양, 연준의 고민 인플레이션은 2022년 6월 최고치인 7.2%에서 크게 하락했지만 여전히 목표치(2%)를 초과하고 있다. 특히 저소득층에게는 지속적인 물가 압박이 큰 부담으로 작용하고 있다. 제롬 파월 연준 의장은 지난 15일 텍사스 댈러스에서 열린 행사에서 "인플레이션이 점진적으로 둔화할 것"이라고 밝혔지만, 이번 데이터를 반영한 연준의 정책 결정은 더욱 신중하게 이뤄질 것으로 보인다. 한 금융 전문가에 따르면, "금리 인하는 단기적으로 경기 부양에 긍정적 영향을 미칠 수 있지만, 물가 상승 압력을 다시 부추길 위험도 있다"고 평가했다. 향후 변수: 11월 지표와 국제 경제 파급 효과 향후 발표될 11월 소비 및 노동 시장 지표는 연준의 정책 결정에 중요한 영향을 미칠 전망이다. 특히 글로벌 경제와의 연결성도 주목할 만하다. 만약 연준이 금리를 인하한다면, 이는 달러 약세로 이어져 신흥국 통화와 자본 흐름에 영향을 미칠 가능성이 높다. 결론적으로, 10월 데이터는 미국 경제가 강력한 소비 기반을 유지하고 있음을 보여주지만, 물가 안정과 경기 부양이라는 두 가지 목표 간 균형을 잡는 것이 연준의 핵심 과제가 될 것이다. 12월 회의는 2024년 초 국제 경제에도 상당한 영향을 미칠 주요 정책 전환점이 될 가능성이 크다.
- 경제
2024-11-28 08:53:00
로봇개, AI 기반 토양 분석으로 농부 이익 증대한다

로봇을 이용해 토양의 건강 상태를 분석, 농부들을 지원하는 실험이 영국 남서부 콘월 주에서 진행되고 있다고 BBC가 전했다. AI 기술을 활용해 농부들이 농업 생산성을 높일 수 있을 것이라는 기대다. 콘월에 소재한 로봇 개발 회사 로보트릭스(Robotriks)가 개발한 4족 로봇개는 장착된 감마선 검출기를 활용해 토양의 질을 평가한다. 실험은 보드민 근처 세인트 튜디의 소작농 말콤 배럿이 플리머스 대학의 연구진과 협력해 진행됐다. 연구진은 로봇개가 채취한 밭 토양의 건강 상태를 매핑하고 있다. 배럿은 사람에 의한 기존의 분석보다 더 정확하고 빠른 로봇 분석 기술이 농장의 수익성을 높일 수 있기를 바란다고 말했다. 로보트릭스의 제이크 쇼-서튼 이사는 "진행되는 시험은 토양에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 살펴보고 집중 분석하는 것이다. 토양의 품질은 농업에서 크게 고려되지 않았지만 농업과 관계된 주변 모든 것에 영향을 미친다"고 밝혔다. 그는 로봇개를 활용하면 언덕이나 생울타리 등 접근하기 어려운 곳도 조사할 수 있다고 덧붙였다. 로봇개는 초당 최고 5m를 이동할 수 있는 속도이며 무게는 약 15kg이다. 사람보다 조금 빠른 속도이지만, 토양 채취 및 분석 작업까지 감안하면 비교하기 어려울 정도로 빠른 것이라는 평가다. "가장 큰 장점은 4족(네 개의 발)을 이용해 접근하기 어려운 지형과 지표면을 오르내릴 수 있다는 것이다. 가격이 2만 5000파운드(약 4413만원) 정도인 감마 검출기는 토양에서 자연적으로 발생하는 방사선 수치를 측정한다. 배럿에 따르면 지금까지는 삽을 사용해 밭에서 다섯 구역의 토양을 파내고, 이를 원거리에 위치한 실험실로 보내 결과를 기다려야 했다. 이 때문에 비용이 많이 투입됐으며, 분석 결과를 받기까지 몇 주가 소요됐다. 채취하는 토양 샘플도 한정돼 전체 토양을 평가하는 데 한계가 있었다. 플리머스 대학 측은 이번 실험의 목표가 토양을 분석하는 로봇개를 활용해 농부와, 경작하고자 하는 관련 농업에 필요한 토양 특성의 지도를 작성하는 것이며, 현재까지 진행 상황을 평가하면 기대 이상의 성과를 올릴 것으로 예상된다고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-11-28 07:38:00
[신소재 신기술(138)] 세포가 쓴 일기, 이젠 읽을 수 있다!

과학자들이 세포가 스스로 역사를 기록할 수있도록 돕는 혁신적인 기술인 'DNA 타자기'를 개발했다고 뉴욕타임스가 지난 25일(현지시간) 보도했다. 이 기술은 세포가 자신의 DNA에 정보를 기록하는 방식으로, 세포 분열과 환경 변화 등 다양한 생물학적 사건을 추적할 수 있는 방법을 제시한다. 스위스 바젤 대학교의 알렉스 시어 박사는 "이 기술은 발달생물학자들이 오랫동안 꿈꿔온 도구"라며, "세포 분열뿐만 아니라 환경 변화나 단백질 생성 등 중요한 생물학적 이벤트까지 기록할 수 있다"고 밝혔다. DNA 타자기란? DNA 타자기는 세포가 자신의 DNA에 일종의 '기록'을 남길 수 있도록 고안된 기술이다. 이는 DNA 편집 기술인 CRISPER(크리스퍼)를 기반으로 개발됐다. CRISPER은 DNA의 특정 부위를 절단하거나 삽입할 수 있는 유전자 가위 기술로, 이를 활용해 세포가 다양한 생물학적 정보를 스스로 추가하며 자신의 '역사'를 저장할 수 있도록 만든 것이다. 다시 말해 이 기술은 세포 내부의 DNA를 메모장처럼 사용한다고 보면 된다. 세포는 자신의 생애 동안 경험한 일을 이 메모장에 적어두고, 후손 세포에도 이를 전달한다. 마치 세포가 스스로 일기를 쓰는 것과 비슷한다. 현재 연구팀은 실험 단계로, 쥐의 세포에 DNA 타자 기술을 적용 중인 것으로 알려졌다. 이 기술이 성공하면, 모든 세포가 수정란 단계에서부터 분열과 경험의 기록을 보유하는 '기록 쥐'가 탄생할 전망이다. 연구를 주도한 미국 워싱턴대학교의 제이 쉔듀어 박사는 이를 "생물학을 시간의 관점에서 이해하는 새로운 패러다임"이라고 설명하며, "이 기록으로 질병의 초기 징후를 발견하거나 환경적 요인을 분석할 수 있다"고 기대했다. [미니해설] 세포를 스스로의 역사가로 만드는 기술 'DNA 타자기' 수정란이 두 개로, 네 개로 분열하며 형성된 인체의 36조 개 세포는 각각의 독특한 궤적을 지닌다. 하지만 과학자들은 그 과정을 전체적으로 추적하는 데 어려움을 겪어왔다. 스냅샷처럼 특정 시점의 세포만을 관찰하는 것이 한계였기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 'DNA 타자기'다. 이 기술은 세포가 DNA에 유전적 흔적을 남겨 스스로의 역사를 기록하도록 설계됐다. 쉔듀어 박사는 이를 "완전히 새로운 생물학 측정 방식"이라며 "세포 분열뿐만 아니라 특정 단백질 생성이나 바이러스 감염 같은 사건도 기록할 수 있다"고 설명했다. 기술 개발의 배경 DNA 타자기는 DNA 편집 기술인 CRISPER에서 출발했다. CRISPER은 세포 유전체의 특정 지점을 찾아 DNA를 잘라내거나 삽입할 수 있는 기술이다. 쉔듀어 박사는 이를 활용해 제브라피쉬 세포를 변형, 유전체의 여러 지점을 편집할 수 있게 했다. 이 과정에서 세포는 무작위로 특정 부위를 수정하며 이를 후대 세포로 전달했다. 연구팀이 DNA를 분석한 결과, 비슷한 바코드를 지닌 세포들은 동일한 계보임을 나타냈다. 예를 들어 물고기의 혈액세포는 단 5개의 전구체 세포에서 유래한 것으로 밝혀졌다. 시어 박사는 "이 기술을 통해 심장을 만드는 방법처럼 발달의 규칙성을 밝혀낼 수 있기를 바란다"고 말했다. 응용 가능성과 미래 이 기술은 실험실 밖에서도 응용 가능성을 보이고 있다. 미래에는 '감시자 세포'를 인체에 주입해 질병의 초기 징후는 추적하거나 환경 독소의 영향을 분석할 수 있을 것으로 기대된다. 시어 박사는 "지금 몸 상태가 이상하다면 3개월 전에 감염이 있었는지, 7개월 전에 중독이 있었는지를 알 수 있다"고 말했다. 현재 캘리포니아 공과대학교 연구팀은 세포가 유전적 정보를 빛으로 표시하도록 설계해 세포를 파괴하지 않고도 기록을 확인할 수 있는 방법을 개발 중이다. 또한 쉔듀어 박사 연구팀은 세포가 DNA 흔적을 추가적으로 남길 수 있는 'DNA 타자기'를 이용해 쥐의 모든 세포가 분열과 경험의 기록을 보유한 '기록 쥐'를 개발하고 있다. 이 기술이 상용화되면 인체 발달 과정의 규칙성뿐만 아니라 암이나 퇴행성 질환 같은 병리학적 변화를 초기에 발견할 수 있을 것으로 기대된다. "저는 이 기술에 모든 것을 걸었다." 쉔두어 박사의 이 한마디는 DNA 타자기 기술이 생물학의 새로운 지평을 열 것이라는 확신을 담고 있다.
- IT/바이오
2024-11-27 16:48:00
[기후의 역습(90)] NASA 위성, 세계 담수 고갈 위기 포착⋯심각한 물 부족 사태 예고

나사(NASA)와 독일의 그레이스(GRACE) 위성을 이용해 관측한 국제 연구팀은 지구의 담수 총량이 2014년 5월부터 급격히 감소하기 시작했으며 그 이후 계속 낮은 수준을 유지하고 있다는 증거를 발견했다고 나사가 공식 홈페이지를 통해 밝혔다. 지구물리학 서베이에 실린 보고서에서 연구진은 이러한 변화가 지구의 대륙이 지속적으로 더욱 건조한 단계에 접어들었음을 나타낼 수 있다고 지적했다. 나사 고다드 우주비행센터의 수문학자 매튜 로델은 "2015년부터 2023년까지 위성 측정 결과 육지에 저장된 담수의 평균 양(호수와 강과 같은 액체 상태의 지표수와 지하 대수층의 물 포함)이 2002년부터 2014년까지의 평균 수준보다 1200㎢ 낮았다"고 말했다. 이는 미국 5대호 중 이리호에서 잃어버린 양의 2.5배다. 가뭄이 들면 관개 농업의 확장과 함께 농장과 도시는 지하수에 더 많이 의존해야 하며, 이는 지하수 공급 감소의 악순환으로 이어질 수 있다. 담수 공급이 격감하고, 강우로 보충되지 않으며, 결국 더 많은 지하수가 소모된다. 2024년에 발표된 유엔 물 스트레스 보고서에 따르면, 이용 가능한 물의 감소는 농부와 지역 사회에 부담을 주고, 사람들이 오염된 수원으로 눈을 돌리게 된다. 그러면 기근, 갈등, 빈곤, 질병 증가로 이어질 가능성이 있다. 연구진은 독일 항공우주센터, 독일 지구과학연구센터, 나사가 운영하는 그레이스 위성의 관측을 통해 담수의 급격한 전 세계적인 감소를 확인했다. 그레이스 위성은 지구 중력의 변동을 매월 측정하여 지상 및 지하의 물 질량 변화를 보여준다. 최초의 그레이스 위성은 2002년 3월부터 2017년 10월까지 운행했다. 후속 그레이스-FO 위성은 2018년 5월 발사됐다. 연구에서 보고된 세계 담수량 감소는 브라질 북부와 중부에서 발생한 대규모 가뭄으로 시작되었고, 그 직후 호주, 남미, 북미, 유럽, 아프리카의 가뭄으로 이어졌다. 2014년 후반부터 2016년까지 열대 태평양의 해수 온도가 상승하면서 1950년 이래 가장 심각한 엘니뇨 현상이 발생했고, 대기 중 제트기류의 변화가 일어나 전 세계의 날씨와 강우 패턴이 바뀌었다. 그러나 엘니뇨가 가라앉은 후에도 세계 담수량은 회복되지 않았다. 연구진은 그레이스가 관찰한 세계에서 가장 극심한 가뭄 30건 중 13건이 2015년 1월 이후에 발생했다고 보고했다. 연구진은 지구 온난화가 지속적인 담수 고갈의 원인일 수 있다고 의심하고 있다. 지구 온난화로 인해 대기가 더 많은 수증기를 보유하게 되어 더 극심한 강수가 발생한다. 총 연간 강수량과 강설량은 크게 변하지 않을 수 있지만, 강렬한 강수 사이의 오랜 기간 동안 토양은 건조해지고 더 단단해진다. 그러면 비가 올 때 땅이 흡수할 수 있는 물의 양이 줄어든다. 전 세계적으로 담수 수위는 2014~2016년 엘니뇨 이후 지속적으로 낮게 유지되고 있으며, 더 많은 물이 수증기로 대기에 갇혀 있다. 온난화는 지표면에서 대기로의 물의 증발과 대기의 수분 보유 용량을 모두 증가시켜 가뭄의 빈도와 강도를 증가시킨다. 담수의 급격한 감소가 주로 지구 온난화 때문이라고 의심할 만한 이유가 있지만, 두 가지를 확실하게 연결하기는 쉽지 않다. 기후 예측에는 불확실성이 많으며 측정과 모델에는 항상 오류가 있기 때문이다. 지구 담수가 2015년 이전 수준으로 회복될지, 안정적으로 유지될지, 아니면 감소세를 이어갈지는 아직 알 수 없다. 현대 기온 기록상 가장 더웠던 9년이 담수의 급격한 감소와 일치했다는 점을 고려할 때, 이는 우연이 아니며 앞으로 일어날 일의 징조일 수 있다고 연구진은 말했다.
- IT/바이오
2024-11-26 15:12:00
[먹을까? 말까?(79)] 감자 vs 고구마, 건강에 더 좋은 것은?

감자와 고구마 중 어떤 것이 우리 몸에 더 좋을까. 감자와 고구마는 땅속에서 자라는 뿌리 채소라는 공통점을 지니지만 서로 다른 식물군에 속하며 서로 다른 독특한 맛과 풍미를 자랑한다. 둘 다 탄수화물이 풍부하고 병충해에 강해 구황 작물(흉년 등으로 기근이 심할 때 주식물 대신 먹을 수 있는 농작물)로 여겨졌으며, 현재에도 건강 식품으로 사랑받고 있다. 감자는 가지과에 속하며 페루, 칠레 등 안데스 산맥 원산으로 온대 지방에서 주로 재배한다. 주로 흰색과 연한 주황색(자주감자)의 과육이 있다. 반면 고구마는 메꽃과에 속한다. 남아메리카가 원산지로 알려졌으며 과육이 주로 연한 주황색과 선명한 주황색을 띄며, 달콤한 맛이 특징이다. 감자와 고구마 모두 복합 탄수화물의 공급원이며 섬유질, 항산화제, 비타민, 무기질을 제공하지만 고구마는 비타민 A 함량이 더 높다. 감자의 영양학적 이점 감자와 각종 비타민과 무기;질이 풍부하다. 껍질이 황갈색인 러셋 감자(약 114g)에는 일일 권장량의 11%에 해당하는 비타민 C가 들어 있다. 비타민 C는 면역 기능, 콜라겐 생성, 철분 흡수를 돕는 항산화제다. 감자는 일일 권장량의 25%에 달하는 비타민 B6를 함유하고 있다. 비타민 B6는 적혈구 생성, 음식의 에너지 전환, 기분과 수면을 조절하는 신경전달물질 생성에 필수적이다. 또한 소화를 돕고 포만감을 높이는 섬유질과 혈압 조절, 신경 및 근육 기능을 지원하는 칼륨을 함유하고 있다. 감자는 저항성 전분이라는 탄수화물을 함유하고 있다. 파스타나 흰 쌀밥의 단순 탄수화물과 달리 저항성 전분은 소장에서 분해되지 않고 대장으로 이동하여 유익한 박테리아에 의해 발효되어 단쇄 지방산(SCFA)을 생성한다. 단쇄 지방산은 체중 관리, 혈당 조절, 장 건강 개선 등의 잠재적 건강 효능과 관련이 있다. 구운 감자는 삶은 감자보다 저항성 전분이 더 많고, 차가워진 구운 감자는 뜨거운 감자나 재가열한 감자보다 저항성 전분이 더 많아. 또한 감자를 껍질 째 섭취하는 것이 섬유질 함량과 영양학적 이점을 극대화하는 가장 좋은 방법이다. 고구마의 영양학적 이점 고구마는 섬유질, 비타민, 무기질, 항산화제가 풍부한 식품이다. 특히 고구마 껍질의 섬유질은 프리바이오틱스 효과를 지니고 있어 유익한 박테리아의 성장을 촉진하고 장 건강을 증진하는 것으로 알려져 있다. 과육이 주황색인 고구마는 항산화제이자 프로비타민 A인 베타카로틴이 풍부하게 함유되어 있다. 베타카로틴은 장에서 비타민 A로 전환된다. 중간 크기의 고구마(114g) 하나는 일일 권장량의 122%에 달하는 비타민 A를 제공하며, 이는 세포 성장 및 발달, 면역 체계 기능, 생식, 눈 건강에 중요한 역할을 한다. 고구마에는 염증 감소, 콜레스테롤 수치 개선, 혈당 조절과 관련된 항산화제인 폴리페놀이 풍부하다. 특히 자색 고구마에 함유된 안토시아닌은 염증을 줄이고 신진대사를 돕는 효과가 있다. 고구마는 비타민 A 외에도 비타민 C, 비타민 B6, 저항성 전분의 좋은 공급원이다. 저항성 전분은 장 건강, 혈당 관리, 포만감 증진에 도움을 줄 수 있다. 감자와 고구마의 영양 성분 비교 흔히 고구마가 감자보다 건강에 더 좋다고 여겨지지만, 두 가지 모두 균형 잡힌 식단에 건강하게 추가될 수 있다. 감자와 고구마는 칼로리, 단백질, 지방, 탄수화물 함량이 유사하다. 비타민 B6와 칼륨 함량 또한 비슷한 수준이다. 가장 큰 영양학적 차이점은 고구마가 감자보다 비타민 A 함량이 훨씬 높다는 것이다. 또한 고구마는 섬유질, 비타민 C, 망간, 구리, 판토텐산 함량이 감자보다 약간 더 높다. 고구마는 흰 감자보다 혈당 지수(GI)가 약간 낮은데, 이는 고구마의 높은 섬유질 함량 때문일 가능성이 높다. 삶은 흰 감자의 평균 GI는 71인 반면, 삶은 고구마는 63으로 약간 낮다. 혈당 지수는 식품이 혈당을 얼마나 빨리 높이는지 측정하는 지표이며, 점수가 낮을수록 혈당이 더 느리고 점진적으로 상승함을 의미한다. 감자와 고구마 모두 항산화 화합물을 함유하고 있다. 감자는 페놀산(주로 클로로겐산)이 풍부한 반면, 고구마는 강력한 항산화 작용을 하는 카로티노이드인 베타카로틴이 풍부하다. 어떤 것이 건강에 더 좋을까? 감자와 고구마는 모두 건강에 좋은 식품이며 복합 탄수화물, 섬유질, 비타민, 무기질, 항산화제를 제공한다. 고구마는 시력과 면역 기능에 중요한 비타민 A 함량이 높다는 점에서 감자보다 약간의 우위를 점하고 있다. 균형 잡힌 식단의 일환으로 감자와 고구마를 모두 섭취하면 건강에 필요한 영양소를 얻는 데 도움이 된다. 단백질, 채소, 건강한 지방과 함께 다양한 식단을 구성하는 것이 건강 유지에 좋다.
- 생활경제
2024-11-22 16:43:00
[우주의 속삭임(80)] 블랙홀 둘러싸고 있는 코로나 모양 첫 공개

블랙홀을 둘러싸고 있는 코로나 모양이 처음으로 공개됐다. 지구상에서 개기일식을 관찰하면, 태양을 가린 달 주위를 밝은 빛의 후광이 둘러싸고 있는 현상을 보게 된다. 이는 코로나라고 불리는 것으로, 태양의 확산된 외기권을 말한다. 이 외기권은 너무 얇아서 지구에서 보면 진공으로 생각되지만, 코로나 온도가 섭씨 수백만 도에 달하는 강한 에너지이기 때문에 개기일식 때 볼 수 있다. 우주의 블랙홀 역학에 따르면 블랙홀에도 코로나가 있다. 또한 태양의 코로나와 마찬가지로 블랙홀 코로나도 관찰하기 어렵다. 그런데 최근 천체물리학저널(The Astrophysical Journal)에 실린 연구에서 블랙홀 코로나 영역에 대한 관찰이 이루어졌다고 사이언스얼라트가 전했다. 활성 블랙홀의 경우, 일반적으로는 블랙홀을 둘러싸고 있는 도넛 모양의 가스와 먼지 토러스가 있다. 또 블랙홀의 회전면을 따라 정렬된 가열된 물질의 강착원반(디스크)이 있는 것으로 추정된다. 블랙홀의 극지방에서 흘러나오는 것은 거의 빛의 속도로 빠르게 멀어지는 이온화된 가스 제트이다. 우리가 관측하는 다양한 유형의 활성 은하핵(AGN)은 이 모델로 설명할 수 있다. 이유는 지구를 향하는 블랙홀의 방향에 따라 AGN의 모양이 변화하기 때문이다. 모델에 따르면, 강착원반의 가장 안쪽은 밀도가 진공에 가까운 과열 영역이며, 이는 블랙홀로 흘러 들어간다. 블랙홀 코로나는 태양의 코로나와 비슷하지만, 온도는 태양의 수백만 도에 비해 훨씬 높은 수십억 도에 달한다. 그러나 넓게 확산되어 있기 때문에, 그 빛은 강착원반의 빛에 압도된다. 연구팀은 블랙홀의 코로나를 연구하기 위해 개기일식 중 태양의 코로나를 관찰하는 것과 유사한 기법을 사용했다. 블랙홀이 지구를 기준으로 하는 방향은 일부 블랙홀의 경우 가스와 먼지의 토러스가 강착원반 영역에 대한 우리의 시야를 가리는 반면, 다른 블랙홀의 경우 원반을 직접 볼 수 있다. 이를 가려진 블랙홀과 가려지지 않은 블랙홀이라고 한다. 가려진 블랙홀은 강착원반의 빛이 시야에서 가려지기 때문에 개기일식으로 가려진 태양과 유사하다. 블랙홀의 코로나도 마찬가지이다. 그러나 블랙홀 코로나는 너무 뜨거워서 극도로 높은 에너지의 X선을 방출한다. 이 X선은 토러스의 물질을 산란시키고 우리의 시야로 반사될 수 있다. 연구진은 나사(NASA)의 이미징X선편광측정탐사선(IPXE)에서 얻은 데이터를 사용, 우리 은하의 백조자리 X-1과 X-3, 대마젤란 성운의 LMG X-1과 X-3 등 12개의 가려진 블랙홀 데이터를 수집했다. 연구진은 이들 블랙홀의 코로나에서 산란된 X선을 관찰할 수 있었으며, 블랙홀 사이의 패턴도 감지할 수 있었다. 데이터에 따르면 코로나는 태양의 코로나와 비슷한 구체로 블랙홀을 둘러싼 것이 아니라 강착원반과 비슷한 원반으로 블랙홀을 둘러싸고 있다. 이번 연구는 천문학계에서 블랙홀 모델을 다듬는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 또한 블랙홀이 어떻게 물질을 소비하고, 먼 은하에서 관측하는 AGN에 동력을 공급하는지를 이해하는 데 기여할 것으로 보인다.
- IT/바이오
2024-11-20 13:15:00
[기후의 역습(87)] 175년 만에 두 번째로 따뜻했던 10월, 지구 온난화 심각성 더해져

지난 10월은 NOAA(미국 국립해양대기청)이 175년 동안 기록한 지구 기후 데이터 기준, 두 번째로 따뜻한 10월로 기록됐다. 비정상적으로 따뜻한 달을 경험했다고 NOAA가 공식 홈페이지를 통해 밝혔다. NOAA의 국가 환경정보센터(National Centers for Environmental Information)에 따르면, 지난 10월이 기록적으로 온화한 달로 추가되면서 2024년은 거의 확실하게 기후 기록이 시작된 이래 지구 역사상 가장 따뜻한 해가 될 것으로 예상된다. 10월의 평균 지구 온도는 지난 20세기 평균인 섭씨 14.0도보다 1.32도나 더 높은 15.32도로 측정돼 세계 기록상 역대 두 번째로 따뜻한 10월을 나타냈다. 역대 가장 더웠던 10월은 지난해 기록됐는데, 올해와의 차이는 불과 섭씨 0.05도밖에 나지 않았다. 지역별로 북미는 역대 가장 뜨거운 10월을 기록했고, 남미와 오세아니아는 각각 두 번째 따뜻한 10월을 기록했다. 연초부터 10월 말까지 연간 기준 지구 표면 온도는 20세기 평균보다 섭씨 1.28도 높아 역대 최고로 뜨거운 기간이었던 것으로 관측됐다. 아프리카, 유럽, 북미, 오세아니아, 남미가 모두 연간 평균 가장 온도가 높았던 것으로 기록됐다. NCEI(국립 환경정보센터)의 글로벌 연간 기온 전망(Global Annual Temperature Outlook)에서도 2024년 기온이 기록상 가장 따뜻한 해가 될 확률이 99%를 넘는다고 밝혔다. 최고 기온 기록과 함께 관련된 기후 관련 사건도 주목받았다. 지난 10월은 역대 동월 기준 가장 작은 해빙(바다 위 얼음) 면적 기록을 세웠다. 10월의 전 세계 해빙 면적은 46년 만에 가장 작았다. 1991~2020년 평균보다 125만 퍙빙마일이나 적었다. 북극 해빙 면적은 평균 이하(60만 평방마일)로 기록상 4번째로 낮았고, 남극 해빙 면적도 평균 이하(65만 평방마일)로 기록상 2번째로 낮았다. 전 세계적으로 11개의 열대성 저기압이 발생했다. 대서양 유역에서는 10월에 5개의 열대성 저기압을 발생했는데, 그중 허리케인 밀턴은 최고 레벨인 5등급 폭풍으로 정점을 찍고 탬파베이 바로 남쪽에 상륙해 큰 피해를 남겼다. 올들어 10월 말까지 전 세계적으로 70개의 폭풍이 발생했는데, 이는 장기간에 걸친 평균보다는 6개 적은 수치였다.
- 포커스온
2024-11-19 08:53:00
[우주의 속삭임(79)] "달 뒷면, 한때 화산 폭발"

미국과 중국 연구원들이 달 뒷면에서 한때 화산이 폭발했다는 증거를 발견했다. 중국 연구팀이 달 탐사선 창어 6호가 수집한 샘플을 분석한 결과 신비한 달 뒷면에서 42억년 이상된 현무암(화산 폭발 후 형성된 현무암) 조각이 발견됐다고 BBC가 전했다. 이번 연구 결과는 지난 11월 15일 학술지 네이처와 사이언스에 게재됐다. 과학자들은 지구에서 볼 수 있는 달의 앞면에서 화산 활동이 있었다는 사실은 이미 알고 있었다. 그러나 달 뒷면은 앞면과 지질학적으로 매우 다르며, 대부분의 지역이 여전히 인간의 손이 닿지 못한 미탐사 지역으로 남아 있다. 중국 달 탐사선 창어 6호는 지난 6월부터 약 2개월간의 임무 끝에 달 뒷면에서 처음으로 토양 샘플을 회수하는 데 성공했다. 중국 과학아카데미의 전문가가 이끄는 연구진은 방사성 연대 측정법을 사용해 화산암의 연대를 확인했다. 분석 결과 약 28억3000만년 전에 '놀랍도록 젊은 분화'가 일어났다는 것을 밝혀냈다. 이는 달 앞면에서는 발견되지 않은 것이다. 지질학 및 지구물리학 연구소의 치우리 리교수는 상세한 동료 검토에서 "이것은 매우 흥미로운 연구"라고 적었다. 그는 "창어 6호 샘플에서 나온 최초의 지구 연대 연구이며, 달과 행성 과학계에 매우 중요한 연구 결과가 될 것"이라고 덧붙였다. 달의 뒷면은 '어두운 부분'으로 알려져 있지만, 지구에 있는 우리가 못 볼뿐 실제로는 햇빛을 많이 받는다. 이는 달이 지구와 수평으로 고정되어 있고, 지구 공전 시간이 약 27일로 항상 달의 같은 면이 지구를 향하고 있기 때문이다. 달 뒷면은 지구에서 볼 수 없기 때문에 오랫동안 미지의 영역이었다. 하지만 1959년 러시아(구 소련)의 루나 3호가 처음으로 달의 뒷면을 찍어 지구로 전송하면서 그 비밀이 밝혀지기 시작했다. 이후 중국의 달 탐사선 창어 4호가 2019년 1월 3일 인류 최초로 달 뒷면에 착륙해 탐사를 진행했다. 착륙 지점은 달 남극 에이트켄 분지 내에 있는 본 카르만 크레이터다. 달 뒷면의 샘플 회수 임무를 띤 창어 6호는 2024년 5월 3일 지구를 떠나 2024년 6월 1일 달 뒷면에 무사히 착륙했다. 참고로 달 앞면에는 미국, 소련, 중국, 인도, 일본 등이 착륙에 성공했다. 또한 달 남극에는 물이 있는 것으로 알려져 있다. 인도 달 탐사선 찬드라얀 3호는 2023년 7월 14일 발사돼 8월 23일 인류 최초로 달 남극에 착륙하는 데 성공했다. 이로써 인도는 미국, 러시아, 중국에 이어 네 번째로 달 착륙에 성공한 국가로 이름을 올렸다. 중국은 달에서 물을 찾고 영구 기지 건설 등을 조사하기 위해 2030년까지 세 번의 무인 임무를 더 계획하고 있다. 아울러 2030년까지 유인 우주선을 달에 보내는 것을 목표로 하고 있다. 미국도 아르테미스 3호 임무를 통해 2026년까지 우주비행사를 다시 달에 보낼 계획이다. 달 뒷면에는 헬륨-3이라는 희귀한 자원이 풍부하게 매장되어 있다고 알려져 있어 미래에는 달 뒷면에 기지를 건설하고 자원을 채굴할 수도 있을 것으로 전망돼 우주과학 선진국 간의 치열한 경쟁이 예상된다.
- IT/바이오
2024-11-18 17:40:00
미세 플라스틱, 구름 형성 촉진…극한 날씨와 기후변화 가속 우려

미세 플라스틱이 대기 중 구름 형성을 촉진시켜 극한 날씨와 기후 변화를 가속화시킨다는 연구 결과가 최근 발표됐다. 구름은 대기 중의 보이지 않는 기체인 수증기가 먼지와 같은 작은 부유 입자와 결합해 물방울이나 얼음 결정으로 변할 때 형성된다. 최근 발표된 연구에서 미세 플라스틱 입자도 동일한 효과를 낼 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또 미세 플라스틱이 없는 물방울보다 섭씨 5~10도 더 따뜻한 온도에서 얼음 결정이 생성될 수 있음도 보여주었다고 더컨버세이션이 전했다. 연구 결과는 공기 중에 미세 플라스틱이 없었다면 구름이 형성되지 않았을 좀 더 따뜻한 조건에서 미세 플라스틱이 구름을 생성함으로써 날씨와 기후에 적지 않은 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 대기 화학자 중심으로 구성된 연구진은 다양한 유형의 입자가 액체 물과 접촉할 때 어떻게 구름 속에서 얼음이 형성되는지를 분석했다. 대기에서 지속적으로 발생하는 이 과정은 '핵 형성'이라고 부른다. 대기 중의 구름은 액체 물방울, 얼음 입자 또는 두 가지의 혼합물로 구성된다. 기온이 섭씨 0도에서 영하 38도 수준인 중상층 대기의 구름에서 얼음 결정은 일반적으로 건조한 토양의 미네랄 먼지 입자나 꽃가루 또는 박테리아와 같은 생물 입자 주위에 형성된다. 미세 플라스틱도 그런 입자 중 하나다. 미세 플라스틱은 너비 5mm 미만으로 연필 끝에 달린 지우개 정도의 크기다. 일부는 이보다 더 작고 미세하다. 미세 플라스틱은 매우 작기 때문에 공기 중으로 쉽게 이동할 수 있다. 구름 속의 얼음은 날씨와 기후에 중요한 영향을 미친다. 대부분의 강수는 얼음 입자로 시작되기 때문이다. 전 세계 대부분 지역의 구름은 대기 중으로 높이 확장되고 차가운 공기가 구름 꼭대기 수분을 얼린다. 얼음이 형성되면 주변의 액체에서 수증기를 끌어당기고, 얼음 결정은 떨어질 만큼 무거워진다. 얼음이 형성되지 않으면 구름은 비나 눈으로 내리기보다는 증발하는 경향이 있다. 구름은 또한 여러 가지 방식으로 날씨와 기후에 영향을 미친다. 지구 표면에서 들어오는 햇빛을 반사하여 냉각 효과를 내기도 하고 지구 표면에서 방출되는 일부 복사선을 흡수해 온난화 효과를 증폭시킨다. 반사되는 햇빛의 양은 구름에 포함된 액체 상태의 물과 얼음의 양에 따라 달라진다. 미세 플라스틱이 구름에서 얼음 입자를 증가시키면, 이 비율의 변화는 구름이 지구의 에너지 균형에 미치는 영향을 바꿀 수 있다. 물이 섭씨 0도에서 언다고 하지만, 항상 그런 것은 아니다. 먼지 입자와 같이 핵을 형성할 물질이 없다면 물은 섭씨 영하 38도까지 얼지 않고 과냉각될 수 있다. 더 따뜻한 온도에서 동결하려면 물에 녹지 않는 물질이 물방울에 존재해야 한다. 이 입자는 첫 번째 얼음 결정이 형성될 수 있는 표면을 제공한다. 미세 플라스틱이 존재하면 얼음 결정이 형성돼 비나 눈이 더 많이 내릴 수 있다. 연구진은 미세 플라스틱 조각이 물방울의 핵 역할을 할 수 있는지를 확인하기 위해 대기 중에서 가장 널리 퍼진 네 가지 플라스틱, 즉 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 이용했다. 각각은 깨끗한 상태와 자외선, 오존 및 산에 노출된 상태 두 가지로 테스트되었다. 이 모든 것이 대기 중에 존재하며 미세 플라스틱의 구성에 영향을 미칠 수 있다. 연구진은 미세 플라스틱을 작은 물방울에 현탁시키고, 물방울을 천천히 냉각시켜 어는 시점을 관찰했다. 또한 플라스틱 조각의 표면을 분석해 분자 구조를 파악했다. 얼음 핵 형성은 미세 플라스틱의 표면 화학 성질에 따라 달라질 수 있기 때문이었다. 테스트한 대부분의 플라스틱에서 물방울의 50%는 섭씨 영하 22도로 냉각될 때까지 얼었다. 일부 미세 플라스틱은 미세 플라스틱이 없는 물방울보다 더 따뜻한 온도에서 얼음 핵을 형성했다. 자외선, 오존 및 산에 노출되면 입자의 얼음 핵 형성 활동이 감소하는 경향이 있었다. 이는 얼음 핵 형성이 미세 플라스틱 입자 표면의 작은 화학적 변화에 민감하다는 것을 시사한다. 그러나 이 플라스틱들은 여전히 얼음 핵을 형성하므로 구름 속 얼음의 양에 영향을 미칠 수 있다. 미세 플라스틱이 날씨와 기후에 어떤 영향을 미치는지 이해하려면 구름이 형성되는 고도에서의 농도를 알아야 한다. 또 미네랄 먼지 및 생물학적 입자 등 얼음 핵 형성이 가능한 다른 입자와 비교해 미세 플라스틱의 농도를 확인해야 한다. 이러한 측정을 통해 미세 플라스틱이 구름 형성에 미치는 영향을 모델링할 수 있다. 플라스틱 조각은 크기와 구성이 다양하다. 향후 연구에서는 가소제와 착색제 등 첨가제가 포함된 플라스틱과 미세 플라스틱 입자를 이용해 분석을 진행할 계획이다.
- 포커스온
2024-11-11 14:36:00
[신소재 신기술(129] 암흑물질 실험서 중성미자 '구름' 첫 포착

이탈리아와 중국 과학자들이 최근 진행한 암흑물질 실험에서 중성미자 구름을 처음으로 포착해 학계의 이목을 집중시키고 있다. 우주에서 가장 풍부한 입자인 중성미자는 전하가 없고 질량이 거의 없는 아원자 입자로, 물질과 거의 상호 작용하지 않는 특징을 지닌다. 또한 감지 되지 않고 모든 물체를 통과하는 기이한 특성 때문에 '유령 입자'로 불리기도 한다. 참고로 원자를 구성하는 입자 중에서 가장 가벼운 전자조차도 중성미자보다 600만배 더 무겁다. 양성자는 전자보다 약 1836배 더 무겁고, 중성자는 전자보다 약 1839배 더 무겁다. 최근 이탈리아와 중국에서 각각 독립적으로 운영되는 암흑물질 검출 실험인 제논(XENON)과 판다X(PandaX) 연구팀이 암흑물질 주변에서 중성미자 구름을 처음으로 포착했다고 발표했다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 제논 실험에 참가한 페이 가이오는 "이것은 암흑 물질 실험을 통해 천체물리적 중성미자를 측정한 최초의 사례"라고 말했다. 중성미자-핵 탄성 산란 통해 검출 중성미자는 일반적으로 중성미자-핵 탄성 산란(CEvNS) 과정을 통해 검출된다. 이는 중성미자가 양성자나 전자와 상호 작용하는 것이 아니라 원자핵 전체와 상호 작용하는 과정이다. 연구를 진행하는 동안 연구진은 2년 동안의 실험 데이터를 검토했다. XENON과 PandaX 연구팀은 액체 제논 검출기를 사용하여 암흑물질 입자 또는 중성미자가 제논 원자와 상호 작용하는 방식을 연구하는 과정에서 태양 핵에서 발생하는 붕소-8의 방사성 베타 붕괴에서 나오는 CEvNS 신호를 확인했다. XENON 연구팀은 11개의 CEvNS 신호를, PandaX 연구팀은 75개의 신호를 보고했으며, 두 실험 모두 통계적 신뢰도는 2.64 시그마(PandaX)와 2.73 시그마(XENON)로 유사했다. 듀크 대학교의 물리학 교수인 케이트 숄버그는 "저를 포함한 대부분의 사람들이 이 공동연구가 중성미자 안개를 측정했다고 확신한다"고 말했다. 이번 연구 결과는 암흑물질 주변에 밀집된 중성미자 구름의 존재를 시사하며, 이는 암흑물질 탐색에 새로운 과제를 제기한다. 중성미자는 검출이 어렵기 때문에 우주에 풍부하게 존재하는 중성미자는 암흑물질 검출 시 배경 잡음을 생성하여 암흑물질 신호를 구별하기 어렵게 만들 수 있다. 전문가 "중성미자 구름 위협 과장되었을 가능성…추가 연구 필요" 그러나 멜버른 대학교의 암흑물질 입자 물리학 전문가인 엘리사베타 바르베리오는 "중성미자 구름으로 인한 '존재적 위협'은 과장되었을 가능성이 있다"며 "이러한 배경 잡음이 암흑물질 연구의 진전을 막기 전에 해야 할 일이 많다"고 밝혔다. 그는 이번 실험에는 참가하지 않았다. 이번 연구 결과는 암흑물질과 중성미자 사이의 상호 작용을 이해하는 데 중요한 단서를 제공하며, 향후 암흑물질 탐색 연구에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이 연구는 미국 물리학회에서 발행하는 학술지 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-11-11 10:52:00
[퓨처 Eyes(57)] 세포도 웨어러블 입는 시대⋯"생체 전자장치의 혁명"

웨어러블 기술이 스마트워치나 피트니스 트래커를 넘어 세포 단위까지 진화하고 있다. MIT 연구진은 최근 개별 세포의 전기적, 대사 활동을 측정하고 조절할 수 있는 혁신적인 세포용 웨어러블 장치를 개발했다고 밝혔다. 빛에 반응하는 부드러운 고분자 '아조벤젠'으로 만들어진 이 장치는 빛의 세기와 방향에 따라 세포를 감싸거나 펼쳐지며 세포 활동을 제어한다. 마치 세포에 옷을 입히고, 빛으로 그 옷을 조종하여 세포의 활동을 제어하는 것과 같다. 세포용 웨어러블의 구조와 기술적 혁신 MIT 연구진이 개발한 세포용 웨어러블 장치는 부드러운 고분자인 '아조벤젠'으로 만들어져 있다. 아조벤젠은 빛을 받으면 말리는 성질을 가지고 있어, 이를 통해 세포의 다양한 부위를 감싸는 방식으로 작동한다. 연구팀은 빛의 세기와 방향을 조절함으로써 장치의 말림과 세포와의 접촉 방식을 정밀하게 제어할 수 있다. 이를 통해 이 장치는 세포를 손상시키지 않으면서도 꼭 맞게 감싸는 기술을 구현할 수 있었다. 또한, 최근의 합성 생물학적 연구와 세포 외부 반응 시스템(cell-free synthetic biology)을 기반으로 한 기술들은 웨어러블 장치의 가능성을 크게 확장하고 있다. 합성 생물학은 생체 시스템을 제어할 수 있는 전례 없는 가능성을 열어주었고, 다양한 생물학적 회로와 센서를 설계할 수 있는 기반을 마련했다. 특히, 세포 외부 반응 시스템은 세포를 직접 사용하지 않으면서도 유전자 회로를 활용해 원하는 반응을 이끌어낼 수 있다는 점에서 기존의 생체 웨어러블 기술의 한계를 극복할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 무선 작동과 생체 적합성 이 장치는 배터리가 필요 없으며, 몸 안에서 자유롭게 부유하는 형태로 존재한다. 외부에서 빛을 조사하여 비침습적으로 장치를 작동시킬 수 있어, 신체 내부 환경에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. MIT 연구진은 수많은 실험을 통해 이 장치가 신경세포와 상호작용하면서도 세포에 손상을 주지 않고 생체 적합성을 유지할 수 있음을 입증했다. 또한, 이러한 웨어러블 시스템에는 유전자 회로를 포함한 다양한 센서를 사용해 세포 내부와 외부의 다양한 분자들을 탐지하고 반응할 수 있도록 설계할 수 있다. 이러한 점에서 이 기술은 매우 혁신적이다. 신경 질환 치료의 잠재성 세포용 웨어러블 장치는 특히 신경계 질환, 예를 들어 다발성 경화증(MS)과 같은 질환의 치료에서 그 가능성을 높이 평가받고 있다. 다발성 경화증 환자는 신경을 보호하는 '미엘린'이라는 층이 손상되는데, MIT 연구진의 장치는 이 손상된 축삭을 감싸 합성 미엘린의 역할을 수행할 수 있다. 연구팀의 주저자인 데블리나 사카르는 "이 기술은 세포 수준에서 작동하는 합성 미엘린을 통해 다발성 경화증 환자들의 신경 기능을 회복시키는 데 도움을 줄 수 있다"고 말했다. 이 장치가 단순한 실험적 기술을 넘어, 신경계 질환을 치료할 수 있는 실질적 도구가 될 가능성을 가지고 있는 것이다. 생체 전자장치의 미래와 윤리적 과제 MIT 연구팀은 세포용 웨어러블 장치가 합성 미엘린 역할뿐만 아니라 다양한 광전기 물질과 결합해 세포를 자극하는 데 사용할 수 있음을 보여주었다. 예를 들어, 장치 위에 원자 수준의 얇은 재료를 덮어 패턴화하면, 여전히 말려서 미세 튜브 형태를 만들 수 있다. 이는 장치가 다양한 신호(전기적, 광학적, 열적 신호 등)를 세포에 전달할 수 있는 플랫폼으로서 사용될 가능성을 열어주고 있다. 이러한 기술은 신경과학 연구뿐만 아니라 인공지능 기술과의 결합을 통해 인간의 뇌 연구와 질병 치료의 새로운 가능성을 제시할 수 있다. 그러나 이러한 기술이 인체에 도입되는 만큼 윤리적 고민 역시 동반된다. 비록 비침습적 방식이라 할지라도 인체 내부에 장치를 설치하는 것에 대한 프라이버시 문제와 인체에 미칠 장기적 영향에 대한 우려가 존재한다. 펜실베이니아 대학교의 플라비아 비탈레 교수는 "이 기술은 세포 수준에서 신경세포와 상호작용하는 전례 없는 해상도를 보여준다. 하지만 그 사용에는 윤리적 고려가 필요하다"고 말했다. 기술의 발전과 함께 그에 따른 책임과 윤리적 기준을 마련하는 것이 중요하다. 미래의 신경과학과 의학의 패러다임 변화 세포 자체가 장치를 착용하는 시대가 도래하고 있다. 이러한 세포용 웨어러블 장치는 신경계 질환 치료의 새로운 장을 열어줄 뿐만 아니라, 생체 전자장치가 인체와 어떻게 상호작용하고 우리의 건강을 관리할 수 있을지를 새롭게 정의할 것이다. 이 혁신적인 기술은 단순한 상상이 아니라, 이제 곧 우리의 현실로 다가오고 있다. 우리는 이 혁신이 인체와 어떻게 공존할 수 있을지를 탐구하고, 그에 따른 윤리적 과제를 함께 고민해야 할 것이다. 데블리나 사카르 교수는 "우리가 보여준 이 기술의 가능성은 앞으로의 연구와 응용에 있어 엄청난 잠재력을 가지고 있다"고 말했다. 지금 우리는 미래 과학의 첫걸음을 내딛고 있는 것이다.
- 포커스온
2024-11-07 13:03:00

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