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[파이낸셜 워치(7)] '월스트리트의 전설' 게리 실링 "미국 경기 침체 임박…주식 시장 30% 폭락 예상"
- 월스트리트의 전설적인 예측가 게리 실링(86·Gary Shilling)은 미국이 연말까지 경기 침체를 겪을 것이며, 이는 주식 시장의 30% 하락을 촉발할 수 있다고 말했다. 미국 금융 분석가인 게리 실링은 7일(현지시간) 비즈니스 인사이더(Business Insider)와의 인터뷰에서 고용 시장이 계속 약화되면서 연말까지 경기 침체가 올 것으로 예상한다고 말했다. 실링은 이것이 투자자들의 과신으로 인한 주식 시장 랠리의 마지막 타격이 될 수 있으며, 주가가 30%까지 하락할 수 있다고 우려했다. 실링은 2008년 미국의 서브프라임 모기지 거품이 터지기 2년 전인 2006년 1월 '주택 거품은 아마도 터질 것이다'라는 기사를 통해 "서브프라임 대출이 아마도 미래 미국 경제의 가장 큰 금융 문제가 될 것이라고 경고했으며, 2007년에는 "주택이 경제를 침몰 시킬 것"이라고 정확하게 예견한 것으로 유명하다. 주식 등 위험 자산 급등세 실링은 최근 주식과 암호화폐와 같은 위험 자산의 급등세를 지적했다. 그는 그 자체가 시장이 하락할 준비가 되어 있다는 신호이며, 특히 경기 침체가 시작되면 더욱 그러하다고 말했다. 그동안 순유입액을 기록했던 세계 최대 자산운용사 블랙록의 비트코인 현물 ETF는 지난 1일 처음 순유출액(3690만 달러)을 나타내는 등 가상자산으로의 유입 자금은 줄어들고 있다. 미국 동부 시간 8일 오전 1시 19분 현재 비트코인 1개당 가격은 24시간 전 대비 1.29% 하락해 6만2577달러(약 8546만원)에 거래되고 있다. 비트코인은 지난 1일 거래됐던 5만6000 달러대보다는 11% 이상 반등했지만, 역대 최고가를 나타냈던 지난 3월 14일 7만3780달러대보다는 15% 이상 하락한 수준이다. 실링은 "우리가 지금껏 경험한 모든 종류의 투기를 보면 과신이 많다는 것을 알 수 있으며, 이는 보통 격렬하게 수정되고 조정된다"고 말했다. 고용 시장 침체 예고 경제는 이미 고금리가 타격을 입으면서 주요 약세 징후가 나타나고 있다. 실업률이 2%에 육박하는 등 노동 시장이 약화되고 있다. 미국 노동부가 지난 3일(현지시간) 발표한 4월 비농업 부문 고용은 17만5000명 증가해 월스트리트저널(WSJ)이 집계한 전문가 예상치 24만명 증가를 밑돌았다. 이에 한때 4.7%를 웃돌던 미국 10년물 국채 금리는 4.4%대로 내려섰다. 3월의 이직률은 약 2%로 하락했다. 이는 근로자들이 어려운 고용 조건에 눈을 뜨고 과거보다 직장을 그만두려는 의지가 줄어들고 있다는 신호로 해석된다. 실링은 기업들이 채용을 줄이면서 고용 시장이 "분명히 침체되고 있다"고 말했다. 그는 팬데믹 기간 동안 고용주들을 강타한 노동력 부족으로 인해 기업들이 필요 이상으로 많은 근로자를 고용하고 있다고 추정했다. 실링은 경제가 약화되면서 실업률이 5%에서 7%로 정점을 찍고 올해 말 해고가 증가할 것으로 예측했다. 그는 "고용주들은 상황이 영원히 어려울 것이라고 생각했기 때문에 인력을 유지하고 심지어 더 늘리고 싶어했다"면서 "하지만 경기가 영원히 빡빡하지는 않았다. 경제 성장이 둔화되고 있다"고 주장했다. 실링은 "고용주들이 단순히 감원하고 있다"고 덧붙였다. 특히 많은 사람들이 몇 년 전보다 재정적으로 더 나빠질 수 있다는 징후가 있기 때문에 일자리 손실은 결국 미국인들에게 큰 타격을 줄 수 있다는 것. 게다가 샌프란시스코 연준의 경제학자들은 3월까지 소비자들이 팬데믹으로 인한 초과 저축을 거의 다 소진했을 것으로 추정했다. 국체 수익률 곡선도 침체 신호 일부 경기침체 지표는 수개월 동안 경제에 대한 경각심을 불러일으키고 있다. 채권 시장의 가장 유명한 경기 침체 지표인 2-10 국채 수익률 곡선은 2022년 7월부터 경기 침체 신호를 보내고 있다. 또 다른 경기 지표인 컨퍼런스보드의 경기선행지수는 4월에 하락세를 보였지만 아직 경기 침체 영역에 진입한 것은 아니다. 실링은 "이러한 지표가 부드러워지기 시작하고 있으며, 실제 경기 침체가 시작되는 시기는 길고 변동성이 클 수 있지만, 이들 지표는 충분히 신뢰할 만하다. 아직 경기 침체가 시작되지 않았다면, 올해 말부터 경기 침체가 시작될 가능성이 있다"고 밝혔다. 실링은 시장에 대해 종종 약세 전망을 내놓는 것으로 유명하다. 이전에 그는 비즈니스 인사이더와의 인터뷰에서 다른 월스트리트 전략가들의 의견에 적극적으로 동의하지 않는다고 말했는데, 이는 일반적으로 시장에서 이미 반영된 컨센서스 견해 때문이다. 그는 "사람들이 많은 반대 증거에도 불구하고 (경제에 대해) 지나치게 낙관적이고 희망적인 전망을 하고 있다고 생각한다"고 말했다.
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[파이낸셜 워치(7)] '월스트리트의 전설' 게리 실링 "미국 경기 침체 임박…주식 시장 30% 폭락 예상"
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향유고래, 음성 알파벳 발견⋯인간 언어와 유사한 신호로 의사소통
- 과학자들이 인공지능(AI)에 사용되는 머신러닝 기술을 통해 향유고래(sperm whale)의 의사소통 과정을 일부 밝혀냈다. 미국 매사추세츠공대(MIT) 컴퓨터 과학 및 인공지능 연구소(CSAIL)와 국제 향유고래 언어 연구 덴체인 프로젝트 CETI(Cetacean Translation Initiative)의 연구원들은 최근 알고리즘을 사용해 '향유고래 음성 알파벳'을 해독함으로써 인간의 음성학 및 다른 동물 종의 의사소통 시스템과 유사한 향유고래 의사소통의 정교한 구조를 밝혀냈다고 MIT뉴스와 테크크런치 등 다수 외신이 7일(이하 현지시간) 보도했다. 향유고래는 이빨고래 중에서 가장 큰 종으로 몸길이는 수컷 17~21m, 암컷 18m에 달하며 몸무게는 수컷 35~74t, 암컷 20~36t이다. 머리에 밀랍으로 가득찬 경랍기관이 있으며 거대한 사각형 머리가 특징이다. 제이컵 앤드리아 교수팀은 7일 과학 저널 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에서 카리브해에 서식하는 향유고래의 소리를 분석, 짧은 클릭 소리인 코다(coda, 악곡 종결부)가 대화와 맥락에 따라 구조가 크게 달라지는 것을 발견했다고 밝혔다. 이 연구는 다양한 언어적 기능을 수행하는 일련의 클릭음인 코다에 대해 다룬다. 도미니카 향유고래 프로젝트를 통해 관찰된 동부 카리브해 향유고래과에서 수집된 약 9000개의 코다는 이 생물의 복잡한 의사소통 시스템을 밝혀내는 데 중요한 출발점이었다. 연구팀은 지난해 6월 세상을 떠난 선구적인 해양 생물학자 로저 페인의 연구를 참고했다. 페인의 가장 영향력 있는 연구는 혹등고래의 노래에 관한 것이었다. 페인은 1971년 과학 기사인 '혹등고래의 노래'에서 고래가 노래하는 방법을 기록했다. 그의 작업은 나중에 '고래 구하기' 운동을 촉진했다. 연구팀은 카리브해 동부의 작은 섬 도미니카 해안에서 연구원 셰인 게로가 수집한 8719개의 향유고래 코다 데이터 세트를 분석하기 위해 머신러닝 솔루션을 배포했다. 이들은 연구자들이 '리듬', '템포', '루바토', '장식'이라고 부르는 다양한 요소가 상호 작용하여 구별 가능한 방대한 코다를 형성하는 '향유고래 음성 알파벳'이라는 것을 발견했다. 연구팀은" 향유고래가 다양한 클릭 소리와 리듬을 만들고 이를 조합, 변조할 수 있다"며 "이를 활용한 의사소통 체계가 이전에 생각했던 것보다 더 복잡하고 정보전달 능력도 뛰어난 것으로 나타났다"고 말했다. 이 실험은 동부 카리브해의 고래류에 부착된 음향 바이오 로깅 태그(특히 'D-태그'라고 불리는)를 사용하여 수행됐다. 이 태그는 고래의 발성 패턴의 복잡한 세부 사항을 포착했다. 새로운 시각화 및 데이터 분석 기술을 개발함으로써 CSAIL 연구진은 향유고래 개체가 같은 코다를 반복하는 것뿐만 아니라 오랫동안 다양한 코다 패턴을 낼 수 있다는 사실을 발견했다. 연구팀은 향유고래는 클릭 소리 중 코다로 불리는 부분을 통해 자기 신원을 알리는 것으로 밝혀졌지만 의사소통 시스템에 대해서는 밝혀진 게 거의 없다고 말했다. 이들은 이 연구에서 향유고래 자료가 가장 많은 도미니카 향유고래 프로젝트(Dominica Sperm Whale Project) 데이터 가운데 카리브해 동부에 서식하는 향유고래 60여 마리가 다른 개체와 사이에서 내는 소리를 녹음한 데이터를 분석했다. 이 과정에서 향유고래가 다양한 클릭 소리와 리듬을 만들고 이를 조합, 변조할 수 있으며, 클릭 소리 순서의 구조와 조합이 개체 간 대화 맥락에 따라 달라진다는 사실을 발견했다. 다니엘라 루스(Daniela Rus) CSAIL의 책임자이자 MIT의 전기공학 및 컴퓨터과학(EECS) 교수는 "우리는 기존의 실측 데이터 없이 향유고래 통신의 신비를 해독하기 위해 미지의 세계로 모험을 떠난다"라고 말했다. 루스 교수는 "머신러닝을 사용하는 것은 고래의 통신 특징을 파악하고 다음에 무엇을 말할지 예측하는 데 중요하다. 우리의 연구 결과는 구조화된 정보 콘텐츠가 존재한다는 것을 나타내며, 복잡한 의사소통은 인간에게만 있다는 많은 언어학자들의 통념에 도전하는 것이다. 이는 다른 종들도 지금까지 밝혀지지 않은 수준의 의사소통 복잡성을 가지고 있으며, 행동과 깊은 관련이 있음을 보여주는 한 걸음이다라고 말했다. 그는 이어 "우리의 다음 단계는 이러한 커뮤니케이션의 의미를 해독하고 말하는 내용과 집단 행동 사이의 사회적 수준의 상관관계를 탐구하는 것"이라고 덧붙였다.
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향유고래, 음성 알파벳 발견⋯인간 언어와 유사한 신호로 의사소통
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[신소재 신기술(42)] 플라스틱 폐기물 90% 분해하는 혁신 기술
- 과학자들은 우리 시대 가장 심각한 환경 문제 중 하나인 플라스틱 오염을 해결하기 위한 독창적인 방법을 제시했다. 미국 캘리포니아 대학교 연구팀이 플라스틱을 먹는 매우 강한 포자가 함유된 플라스틱이 매립지에서 스스로 분해되는 기술을 개발했다고 네이처닷컴과 BBC, 뉴아틀라스 등 다수 외신이 집중 조명했다. 이 연구에서는 고온 용융 압출을 사용해 폴리머 분해 박테리아의 포자를 열가소성 폴리우레탄에 통합하는 바이오 복합재 제작을 시연했다. 플라스틱의 한 종류인 폴리우레탄은 강도와 탄성이 뛰어나 휴대폰 케이스부터 운동화까지 모든 제품에 사용되지만 재활용이 까다로워 주로 매립된다. 플라스틱에 첨가되는 박테리아의 종류는 식품 첨가물 및 프로바이오틱스로 널리 사용되는 고초균(枯草菌)으로 영문으로는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)로 불린다. 고초균은 토양과 발효식품 등 다양한 환경에서 발견되는 세균이다. 또한 바실러스 서브틸리스 포자로 채워진 열가소성 폴리우레탄의 전반적인 인장 특성이 크게 개선되어 인성이 매우 향상됐다. 캘리포니아대학교 샌디에이고 라호야 캠퍼스의 김한솔 연구원은 "자연에서 플라스틱 오염을 완화할 수 있다는 희망이 있다"고 말했다. 공동 연구원 존 포코르스키는 "우리의 공정은 소재를 더욱 견고하게 만들어 플라스틱의 수명을 연장한다"고 말했다. 그는 "그리고 이 공정이 완료되면 폐기 방법에 관계없이 환경으로부터 플라스틱을 제거할 수 있다"고 설명했다. 포코르스키 연구원은 "이 플라스틱은 현재 실험실에서 연구 중이지만 제조업체의 도움을 받으면 몇 년 안에 실제 환경에 적용될 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 플라스틱은 강하고 다양한 용도로 사용되는 소재지만, 이러한 장점은 폐기 처리를 어렵게 만드는 요인이기도 하다. 플라스틱은 분해되는 데 수십 년 또는 수백 년이 걸리기 때문에 엄청난 양의 플라스틱 쓰레기가 매립지와 바다를 오염시키고 있는 실정이다. 연구팀은 플라스틱에 플라스틱 분해 박테리아 포자를 넣어 매립지에 폐기될 때 활성화되도록 만들었다. 이를 통해 5개월 만에 플라스틱 물질의 90%가 생분해되는 것이 확인됐다. 게다가 '플라스틱 분해 박테리아 포자'를 넣은 플라스틱은 실제로 사용하는 동안 일반 플라스틱보다 더욱 견고하고 강했다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 플라스틱을 분해하는 능력을 갖춘 박테리아를 발견하고, 이 과정을 담당하는 효소를 분리하여 효율성을 높였다. 이를 통해 효소와 박테리아로 플라스틱을 처리하는 더 효율적인 재활용 시설이 구축될 수 있다. 하지만 재활용 시설로 옮겨지지 않는 플라스틱은 어떻게 될까. 앞서 지적했듯이 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 신발, 스포츠 용품, 휴대폰 케이스, 자동차 부품 등을 만드는데 일반적으로 사용되는 견고한 플라스틱 유형이지만 현재 재활용이 불가능하다. 연구팀은 TPU 폐기 처리를 위해 플라스틱 분해 박테리아 바실러스 서브틸리스의 포자를 플라스틱 자체에 직접 넣는 새로운 방법을 연구했다. 또한 연구팀은 포자를 넣은 플라스틱 제품이 너무 일찍 분해되지 않고, 정상적인 기간 동안 사용한 뒤 매립지나 자연 환경에서 폐기될 때만 생분해가 시작되도록 설계했다. 내열성 미생물로 온도 한계 극복 먼저 극복해야 할 문제는 플라스틱 제조에 사용되는 높은 온도였다. 플라스틱 가공시 사용되는 고온으로 인해 대부분의 박테리아 포자가 죽는다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 내열성 미생물을 유전공학적으로 제작했으며, 플라스틱 가공 온도인 135°C(275°F)에서 변형된 박테리아의 96~100%가 생존하는 것을 확인했다. 변형되지 않은 박테리아의 경우 생존율은 겨우 20%에 불과했다. 다음으로 연구팀은 박테리아가 플라스틱을 얼마나 잘 분해하는지 테스트했다. 이 과정은 토양의 영양분과 수분에 의해 시작된다. 플라스틱 무게의 최대 1% 농도에서 박테리아는 퇴비에 묻힌 후 5개월 이내에 플라스틱 물질의 90% 이상을 분해했다. 이 새로운 플라스틱은 사용 중 강도가 약화될 것으로 추정했지만, 실제로는 그 반대 효과가 나타났다. 포자를 넣어 만든 플라스틱은 일반 폴리우레탄(TPU)보다 최대 37% 더 강하고 인장 강도가 최대 30% 더 높은 것으로 나타났다. 연구팀은 포자가 강화 충전재 역할을 하는 것으로 추정했다. 연구팀은 이 기술은 확장 가능성이 높으며, 사용 중 더욱 견고하고 강하면서 재활용이 불가능한 TPU를 폐기 처리하는 새로운 방법을 열 수 있다고 말했다. 이를 다른 몇 가지 방법과 함께 사용한다면 플라스틱 오염 문제 해결에 진전을 이룰 수 있을 것으로 보인다. 플라스틱의 약 80%가 재활용되지 않고 매립지나 자연 환경에 축적되고 있는 실정다. 또한 폴리우레탄(PU)은 세계에서 6번째로 많이 생산되는 플라스틱이지만 재활용을 위한 거버넌스는 없다. PU 폐기물은 수지 식별 코드의 카테고리 7(PETE, HDPE, PVC, LDPE, PP, PS 이외의 기타 플라스틱)에 따라 잠재적으로 수거될 수 있지만, 미국에서는 일반적으로 이 카테고리의 플라스틱 중 0.3%만이 재활용되고 있다. 플라스틱 분해 과정에 박테리아 포자를 결합시킨 것은 산업 공정에서 재생 가능한 폴리머 충전재로서 살아있는 세포를 도입할 수 있는 흥미로운 기회를 제공했다는 평가를 받고 있다. 연구진은 잠재적으로 확장 가능한 이 기술이 재활용할 수 없는 TPU를 폐기하는 새로운 방법을 제시하는 동시에 사용 중에 더 튼튼하고 강하게 만들 수 있다고 말했다. 이 기술을 다른 몇 가지 방법과 결합하면 플라스틱 오염 문제를 해결하는 데 어느 정도 진전을 이룰 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구는 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 저널에 발표됐다.
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[신소재 신기술(42)] 플라스틱 폐기물 90% 분해하는 혁신 기술
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[퓨처 Eyes(34)] 펭귄처럼 헤엄치는 수중 로봇, 쿼드로인 2세대 출시
- 인간 형태를 닮은 휴머노이드 로봇, 하늘을 나는 드론이 농업에 활용되며 속속 출시되는 가운데, 펭귄의 유영 방식을 모방한 수중 로봇이 공개됐다. 독일 수중 기술 기업 에보로직스(EvoLogics)는 최근 펭귄의 유영 방식을 모방한 개선된 수중 자율 운항체(AUV) 쿼드로인(Quadroin) 2세대를 출시했다고 뉴아틀라스가 보도했다. 에보로직스는 독일 베를린에 본사를 둔 수중 로봇 공학 기업으로, 혁신적이고 고성능의 수중 로봇, 데이터 네트워크, 센서 기술 개발에 주력하고 있다. 2005년 설립된 이 회사는 해양 연구, 오프쇼어 산업, 국방 분야에서 활용되는 다양한 제품과 솔루션을 제공하며 전 세계적인 명성을 얻었다. 쿼드로인은 2020년 에볼로지스가 헬름홀츠 센터 헤레온(Helmholtz-Zentrum Hereon) 연구소의 부르카르트 바셰크(Burkard Baschek) 교수와 협력하여 개발한 핑귄(PingGuin) 실험 AUV의 후속 제품이다. 핑귄의 디자인은 이 회사의 창업자인 루돌프 바나쉬(Rudolf Bannasch) 박사의 아델리(Adelie) 펭귄 운동 연구를 기반으로 구현됐다. 저항을 최소화하도록 설계된 쿼드로인은 최대 10노트(Knot)의 속도를 달성해 에너지 효율성을 극대화하고 다양한 현장 배치를 가능하게 한다. 노트는 해양에서 배의 속도를 나타내는 단위로, 1시간에 1해리(1.85km)를 가는 속도를 의미한다. 따라서 10노트는 1시간에 18.5km의 거리를 이동하는 속도에 해당한다. 일반적으로 선박의 느린 속도는 5노트 미만이며, 보통 속도는 5~10노트, 빠른 속도는 10노트 이상으로 분류된다. 물론 선박의 종류, 엔진 성능, 해양 환경 등에 따라 10노트의 속도는 느리거나 빠르게 느껴질 수 있다. 예를 들어 소형 요트의 경우 10노트는 상당히 빠른 속도이지만, 대형 컨테이너 선의 경우 10노트는 비교적 느린 속도에 해당한다. 펭귄 모방 수중 로봇 퀘드로인 사실 펭귄 모방 수중 로봇의 개념은 2009년까지 거슬러 올라간다. 당시 에보로직스는 독일 전기 자동화 기업 페스토(Festo)와 협력하여 펭귄과 유사한 아쿠아펭귄(AquaPenguin) 시연용 모델을 개발했다. 실제 쿼드로인은 2021년 5월 처음 공개되었는데, 펭귄의 유영 방식을 모방하여 제작되었으며, 헬름홀츠 센터 헤레온 연구소의 MUM(Modifiable Underwater Mothership) 프로젝트에 활용되고 있다. 이 프로젝트에서 쿼드로인은 다양한 센서를 탑재하고 무리를 지어 해류 데이터를 수집했다. 탑재된 센서는 수심별 온도, 압력, 용존 산소량, 전기 전도도, 형광 등을 정밀하게 측정할 수 있다. 다른 AUV와 마찬가지로 쿼드로인은 선박이나 해안에서 투입된 후 사전 프로그래밍된 수중 경로를 따라 자율적으로 이동하며 데이터를 수집한다. 수집된 데이터는 쿼드로인이 수면으로 올라갈 때 무선 전송되거나 기지로 돌아와 직접 다운로드받을 수 있다. 쿼드로인은 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 또는 옵션인 이리듐 위성 모듈을 통해 전송한다. 이 두 시스템과 탑재된 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS)은 쿼드로인이 수면에 올라올 때 자동으로 뒤집히는 아치형 다기능 안테나를 사용한다. 추가적인 장점으로 안테나에는 빨간색과 초록색 LED 점멸등이 장착되어 사용자가 로봇을 회수할 때 쉽게 찾을 수 있도록 한다. 에보로직스 대표는 "새로운 쿼드로인이 올해 4분기에 양산에 돌입할 예정이며, 상업 고객들에게는 요청 시 가격 정보를 제공한다"고 밝혔다. 쿼드로인 활용 방안 쿼드로인은 다양한 해양 생물의 행동과 서식지를 관찰하고 데이터를 수집하는 데 활용될 수 있다. 이를 통해 해양 생태계에 대한 이해를 높이고 효과적인 보호 전략을 수립하는 데 기여할 수 있다. 또한, 해양 환경을 효과적으로 모니터링하는 데에도 활용될 수 있다. 쿼드로인은 수온, 염도, 용존 산소량 등 해양 환경 변수를 정밀하게 측정하고 실시간으로 데이터를 전송할 수 있다. 이를 통해 해양 오염, 기후 변화 등 해양 환경 문제를 파악하고 해결책을 모색하는 데 도움이 될 수 있다. 쿼드로인은 해저 지형을 정밀하게 측량하고 3D 모델을 구축하는 데 활용될 수 있다. 그로 인해 해양 자원 탐사, 해저 케이블 및 파이프라인 설치, 해양 구조 작업 등에 크게 활용될 수 있다. 또한, 쿼드로인은 해저 석유 및 가스 매장지를 효율적으로 탐색하고 개발 계획을 수립하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 오프쇼어 에너지 개발의 효율성을 높이고 환경 영향을 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 쿼드로인은 해저 사고 현장을 탐사하고 생존자를 구조하는 데 활용될 수 있으며, 해저 침몰선 및 잔해물을 탐색하고 인양하는 데에도 활용될 수 있다. 해양 국방 분야에도 활용 쿼드로인은 적군 함정 및 해양 활동을 정밀하게 정찰하고 정보를 수집하는 데 활용될 수 있으며, 이는 해상 작전의 효율성을 획기적으로 높이고 적의 위협을 사전에 예측하는 데 크게 기여할 수 있다. 또한, 쿼드로인은 해저 지뢰를 효과적으로 탐지하고 제거하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 해상 통로의 안전을 확보하고 군함 및 상선의 안전을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 쿼드로인은 해저 침몰선을 탐색하고 인양하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 해양 역사 연구를 체계적으로 수행하고 침몰선에서 귀중한 유물을 발견하는 데 기여할 수 있다. 최근 미국 농업 분야에서는 드론과 인공지능(AI) 로봇 등 첨단 기술 도입이 활발하게 이루어지고 있다. 드론, 레이저 제초기, 로봇 손 등은 농작물 재배 및 가공 과정의 일부를 자동화할 수 있으며, AI 기반 시스템의 활용은 미래 농업의 새로운 가능성을 열어주고 있다. 수중 로봇 기술의 발전과 더불어 쿼드로인 또한 다양한 분야에서 활용될 것으로 전망된다. 하늘을 나는 드론이 다방면에서 활용되고 있는 것처럼, 쿼드로인 2세대는 아직 개발 초기 단계이지만, 앞으로 해양 분야뿐만 아니라 국방, 농업, 과학 연구, 레저 및 관광, 교육 등 다양한 분야에 새로운 변화를 가져올 것으로 기대된다. 한편 해양 강국인 한국은 한국해양과학기술원(KIOST), 한국해양연구원(KORDI), 한국과학기술원(KAIST), 포항공과대학교(POSTECH), 한화오션, HD현대중공업, 삼성중공업 등을 중심으로 자율 운항, 인공지능, 센서 기술, 통신기술, 로봇 공학 등의 핵심기술을 보유하고 있다. 특히 정부는 '해양 4.0' 산업 육성을 위해 수중 로봇 개발을 핵심 전략 분야로 지정하고 적극적으로 지원하고 있다.
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[퓨처 Eyes(34)] 펭귄처럼 헤엄치는 수중 로봇, 쿼드로인 2세대 출시
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[신소재 신기술(41)] 극한의 강도와 인성 가진 혁신적인 합금
- 미국 버클리 국립연구소 과학자들은 원자 수준에서 합금 결정의 꼬임이나 굽힘으로 인해 극한의 온도에서도 균열이 발생하지 않는 특별한 금속 합금을 발견했다. 과학 전문매체 사이테크데일리는 지난 4월 29일(현지시간) 로렌스 버클리 국립연구소와 UC 버클리의 연구원들이 개발한 신소재에 대해 거의 불가능에 가까운 강도와 인성으로 재료 과학자들에게 충격을 주는 혁신적인 새로운 합금이라고 전했다. 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 하프늄으로 구성된 금속 합금은 지금까지 거의 달성하기 불가능해 보였던 극한의 고온과 저온 모두에서 놀라운 강도와 인성을 보여주었다고 한다. 여기서 강도는 재료가 원래 모양에서 영구적으로 변형되기 전에 견딜 수 있는 힘의 양으로 정의되며, 인성은 파단(균열)에 대한 저항력을 의미한다. 광범위한 조건에서 굽힘과 파단에 대한 합금의 복원력은 더 높은 효율로 작동할 수 있는 차세대 엔진을 위한 새로운 종류의 재료에 대한 문을 열 수 있다고 평가된다. 이전에는 이러한 특성을 동시에 달성하는 것이 거의 불가능하다고 여겨졌다. 이 연구는 로버트 리치(Robert Ritchie) 박사가 이끄는 로렌스 버클리 국립연구소(Berkeley Lab)와 UC 버클리 팀과 디란 아펠리안(Diran Apelian) 교수가 이끄는 UC 어바인 팀, 엔리케 라베르니아(Enrique Lavernia) 교수가 이끄는 텍사스 A&M 대학교 팀의 협력으로 진행됐다. 이 연구는 최근 '사이언스(Science)' 저널에 게재됐다. 이 합금의 특징은 넓은 온도 범위에서 강도과 파손에 대한 놀라운 저항성을 가지고 있다는 것이다. 이는 차세대 엔진을 위한 새로운 소재 개발에 혁신을 가져올 수 있는 가능성을 열어준다. 새로운 금속 합금 RHEA/RMEA 연구팀은 이 합금의 놀라운 특성을 발견하고 원자 구조에서 발생하는 상호 작용으로 인해 이러한 특성이 어떻게 발생하는지 밝혀냈다. 이들은 특히 RHEA/RMEA(Refractory High or Medium Entropy Alloys)라고 불리는 새로운 금속 합금 계열에 속하는 합금에 집중했다. 리치 연구실의 박사 과정 학생인 제1저자 데이비드 쿡(David Cook)은 "열을 전기 또는 추력으로 변환하는 효율은 연료가 연소되는 온도에 따라 결정되며, 온도가 높을수록 더 좋다. 그러나 작동 온도는 이를 견뎌야 하는 구조 재료에 의해 제한된다"고 설명했다. 쿡 연구원은 "우리는 현재 고온에서 사용하는 재료를 더욱 최적화할 수 있는 새로운 금속 재료가 절실히 필요하다. 이 합금이 바로 그 가능성을 보여주는 것"이라고 덧붙였다. 기존 RMEA의 한계 돌파한 뛰어난 인성 대부분의 상업용 또는 산업용 응용 분야에서 사용되는 금속은 하나의 주요 금속에 소량의 다른 원소를 혼합하여 만든 합금이지만, RHEA/RMEA는 매우 높은 녹는점을 가진 금속 원소를 거의 동일한 비율로 혼합해서 만든다. 이로 인해 RHEA/RMEA는 과학자들이 아직 밝혀내지 못한 독특한 특성을 가지고 있다. 리치 박사 팀은 고온 응용 분야의 잠재력으로 인해 수년 동안 이러한 합금을 연구해 왔다. 해당 논문의 공동 저자인 푸닛 쿠마르(Punit Kumar)박사는 "저희 팀은 이전에 RHEA/RMEA에 대한 연구를 진행했으며 이러한 재료가 매우 강하지만 일반적으로 극도로 낮은 인성을 가지고 있다는 것을 발견했다. 따라서 이 합금이 예외적으로 높은 인성을 보이는 것을 발견했을 때 매우 놀랐다"고 말했다. 극한의 온도에서도 강도와 인성 유지 쿡에 따르면 대부분의 RMEA는 파단 인성이 10MPa√m 미만으로, 기록상 가장 부서지기 쉬운 금속 중 하나다. 골절에 견디도록 특별히 설계된 최고의 극저온 강은 이 소재보다 약 20배 더 강하다. 하지만 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 하프늄(Nb45Ta25Ti15Hf15) RMEA 합금은 상온에서 일반적인 RMEA보다 25배 이상의 강도를 기록하여 극저온 강철을 능가할 수 있었다. 연구팀은 -196°C(액체 질소 온도), 25°C(실온), 800°C, 950°C 및 1200°C의 총 5가지 온도에서 새로운 합금의 강도와 인성을 평가했다. 마지막 온도인 1200°C는 태양 표면 온도의 약 1/5에 해당한다. 마침내 연구팀은 합금이 추위에서는 가장 강도가 높고 온도가 상승함에 따라 다소 약해졌지만 여전히 넓은 범위에서 인상적인 수치를 자랑한다는 것을 발견했다. 인성은 기존 균열에 얼마나 많은 힘이 필요한지 계산해서 산출되며 모든 온도에서 높았다. 원자 배열의 비밀 풀기 거의 모든 금속 합금은 결정질이며, 이는 재료 내부의 원자가 반복 단위로 배열되어 있음을 의미한다. 그러나 완벽한 결정은 없으며 모두 결함을 포함하고 있다. 가장 눈에 띄는 결함은 결정 내 원자의 미완성 평면인 전위라고 불리는 결함이다. 금속에 힘이 가해지면 모양 변화를 수용하기 위해 많은 전위가 움직이게 된다. 예를 들어 알루미늄으로 만든 종이 클립을 구부리면 종이 클립 내부의 전위가 움직이면서 모양이 변한다. 그러나 낮은 온도에서는 전위의 움직임이 더 어려워지고, 그 결과 많은 재료가 저온에서 전위가 움직이지 못해 부서지기 쉽다. 타이타닉의 강철 선체가 빙산에 부딪혔을 때 부서진 것도 바로 이 때문이다. 녹는 온도가 높은 원소와 그 합금은 이러한 현상을 극한으로 끌어올려 800°C까지 부서지기 쉽다. 하지만 이 RMEA는 액체 질소(-196°C)와 같은 낮은 온도에서도 잘 깨지지 않는 특성을 보이고 있다. 공동 연구자인 앤드류 마이너와 연구팀은 이 놀라운 금속 내부 특성을 이해하기 위해 버클리 랩 분자 파운드리의 일부인 국립 전자 현미경 센터의 4차원 주사 투과 전자 현미경(4D-STEM)과 주사 투과 전자 현미경(STEM)을 사용해 응력을 받은 샘플과 구부러지지 않고 금이 가지 않은 대조 샘플을 분석했다. 전자 현미경 데이터에 따르면 합금의 특이한 인성은 '꼬임 밴드(kink band)'라는 희귀 결함의 예상치 못한 부작용에서 비롯된 것으로 밝혀졌다. 꼬임 밴드는 가해진 힘으로 인해 결정 조각이 스스로 붕괴되어 갑작스럽게 구부러질 때 결정에 형성된다. 연구팀은 이전 연구를 통해 RMEA에서 꼬임 밴드가 쉽게 형성된다는 사실을 알고 있었지만 연화 효과가 격자를 통해 균열이 퍼지기 쉽게 만들어 재료의 강도를 낮출 것이라고 가정했다. 하지만 실제로는 그렇지 않았다. 쿡은 "우리는 원자 사이에 날카로운 균열이 있는 경우 꼬임 밴드가 실제로 손상을 멀리 분산시켜 균열의 전파에 저항하여 균열을 방지하고 매우 높은 파괴 인성을 이끌어 낸다는 것을 처음으로 보여주었다"라고 말했다. 한편, 리치는 "기계 엔지니어는 실제 세계에서 사용하기 전에 재료의 성능에 대한 깊은 이해가 당연히 필요하기 때문에 Nb45Ta25Ti15Hf15 합금을 제트기 터빈이나 스페이스X 로켓 노즐과 같은 것을 만들기 전에 훨씬 더 근본적인 연구와 엔지니어링 테스트를 거쳐야 한다"고 지적했다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(41)] 극한의 강도와 인성 가진 혁신적인 합금
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[먹을까? 말까?(9)] 비타민D, 장내 세균 증가로 암 면역에 도움
- 비타민 D가 장내 세균을 증가시켜 암 면역에 효과가 있다는 연구 결과가 나왔다. 최근 생쥐를 대상으로 이루어진 연구에 따르면 비타민 D는 암 면역 반응을 강화시키는 데 도움이 될 수 있다는 가능성을 제시했다고 폭스뉴스와 신경과학 뉴스 등이 보도했다. 이 연구는 지난 25일 과학 저널 '사이언스(Science)'에 게재되었으며 영국 프랜시스 크릭 연구소, 미국 국립암연구소(NCI), 덴마크 올보르그 대학교의 연구팀이 공동으로 진행했다. 연구팀은 비타민 D가 풍부한 식단을 제공한 쥐가 실험적으로 이식된 암에 대해 더 나은 면역 저항성을 갖고 면역요법 치료에 대한 반응이 개선됐다고 밝혔다. 연구 결과에 따르면 비타민 D가 풍부한 식단을 섭취한 생쥐는 장내 미생물총(gut microbiome) 조성이 변화해 암에 대한 면역 반응이 더욱 강력해졌다. 특히 비타민 D는 암 면역 반응을 개선하는 것으로 알려진 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)균의 수치를 증가시켰다. 연구팀은 비타민 D를 섭취한 생쥐에서 암 면역 치료에 대한 반응이 더욱 향상되었으며 새로운 종양 발생에 대한 면역력도 더 강력해졌다고 보고했다. 이 효과는 유전자 편집을 사용해 혈액 내 비타민D와 결합하여 조직에서 멀리 떨어져 있는 단백질을 제거할 때도 나타났다. 다만, 연구팀은 이전 연구에서 비타민 D 수준과 암 위험 사이의 잠재적 연관성이 제시되었기 때문에 이것이 인간에게 적용되는지 확인하려면 추가 연구가 필요하다고 지적했다. 연구 팀은 쥐 실험에서 박테리아만으로 더 나은 암 면역력을 제공할 수 있는지 테스트하기 위해 정상적인 식단을 제공하는 쥐에게 박테로이데스 프라길리스를 투여했다. 이 쥐들은 종양 성장에 더 잘 저항할 수 있었지만 비타민 D가 부족한 식단을 제공한 쥐는 그렇지 않았다. 이전 연구에서는 비타민 D 결핍과 인간의 암 위험 사이의 연관성을 제안했지만 증거가 결정적이지는 않았다. 이를 조사하기 위해 연구팀은 덴마크에서 150만 명의 데이터를 분석했는데, 이는 낮은 비타민 D 수치와 높은 암 발병 위험 사이의 연관성이 있음이 나타났다. 연구의 선임저자인 카에타누 레이스 이 소자(Caetano Reis e Sousa) 박사는 "이번 연구 결과는 놀랍다. 비타민 D는 장내 미생물총을 조절하여 특정 박테리아의 증식을 촉진할 수 있으며 이 박테리아는 생쥐의 암에 대한 면역력을 강화시켜준다"며 "이 연구 결과는 향후 인간의 암 치료에 중요한 역할을 할 수 있다"고 말했다. 한편, 연구팀은 아직 비타민 D가 왜 "양호한" 미생물총을 촉진하는지 정확히 규명하지 못했다. 논문의 공동저자인 에반겔로스 기암파조리아스(Evangelos Giampazolias) 박사는 "이 질문에 답을 얻을 수 있다면 미생물총이 면역 체계에 미치는 영향에 대한 새로운 지견을 얻을 수 있으며 암 예방이나 치료에 있어 흥미로운 가능성을 열어줄 수 있다"고 말했다. 연구팀은 또한 비타민 D가 암 면역에 미치는 영향에 대한 정확한 기전을 밝히기 위한 추가 연구가 필요하다고 강조했다. 소자 박사는 "비타민 D가 장내 미생총을 어떻게 조절하여 암 면역을 향상시키는지 이해하면 암 치료에 새로운 전략을 개발하는 데 도움이 될 수 있다"라고 말했다. 이 연구는 비타민 D가 암 치료에 중요한 역할을 할 수 있는 가능성을 제시하지만, 더 많은 연구가 필요하다는 점을 명심해야 한다. 암 환자는 비타민 D 수치를 확인하고 의사와 상담하여 자신에게 적합한 치료 계획을 세워야 한다. 영국 암 연구(Cancer Research UK)의 연구 정보 관리자인 Nisharnthi Duggan 박사는 “우리는 비타민 D 결핍이 건강 문제를 일으킬 수 있다는 것을 알고 있다. 그러나 비타민 D 수치와 암 위험을 연관시킬 수 있는 증거는 충분하지 않다"고 말했다. 한편, 영국에서는 지난 3월 비타민 D를 과다 섭취한 남성이 사망한 사례에 대해 집중 보도되면서 전문가들은 비타민D 독성에 대해 경고하기도 했다. 89세 남성 데이비드 미치너가 지난해 비타민D 과다 섭취로 인해 체내에 칼슘이 축적되는 고칼슘혈증으로 사망한 후, 서리 검시관은 규제 기관에 비타민 D의 과다 섭취의 위험성에 대해 소비자에게 경고를 촉구하는 보고서를 발표한 것. 비타민 D는 뼈 건강 유지 및 다양한 신체 기능 지원에 필수적이지만 과도한 섭취는 여러 가지 부작용을 유발할 수 있다. 비타민 D 중독 증상으로는 갈증과 메스꺼움, 과도한 배뇨 등이 있다. 한국의 경우 식약처에서 권장하는 성인의 비타민D 일일 섭취량은 400IU이다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(9)] 비타민D, 장내 세균 증가로 암 면역에 도움
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한은 "코로나19로 '산업구조 서비스화' 가속…공산품 비중 축소"
- 한국의 산업구조가 코로나19 팬데믹 기간을 거치면서 공산품 비중이 줄고 서비스화가 가속화한 것으로 나타났다. 한국 경제에서 의료·비대면 서비스를 중심으로 서비스가 차지하는 비중이 확대되고 공산품 비중이 축소되면서 구조 변동이 빨라진 것으로 분석된다. 한국은행이 29일 발표한 '2020년 기준년 산업연관표 작성 결과'에 따르면, 산출액 기준 서비스 비중은 49.3%로 직전 조사 때인 2015년(44.9%)보다 4.4%포인트(p) 상승했다. 금번 실측 작업은 11차 KSIC(한국표준산업분류) 개정을 선반영한 부문 분류 개편. 상장성이 기대되는 전기 승용차 등 신상품 세분화, 정부부문 국민계정과의 일원화 등에 중점을 두고 추진됐다. 같은 기간 공산품 비중은 44.5%에서 40.2%로 4.3%p 즐었다. 부가가치 기준으로도 서비스 비중이 59.9%에서 63.8%로 3.9%p 증가했지만 공산품 비중은 29.5%에서 26.0%로 3.5%p 낮아졌다. 정영호 한은 투입산출팀장은 "코로나19 시기 의료 및 비대면 관련 서비스 시장이 크게 성장했다"며 "산업구조의 서비스화가 지속되고 있는 것"이라고 설명했다. 대외거래 비중은 축소되고 수입의존도도 줄었다. 한국 경제의 재화와 서비스 총공급(총수요)은 2020년 5221조2000억원으로 2015년(4457조6000억원)보다 17.1% 증가했다. 이 중 수출(717조6000억원)과 수입(663조9000억원)을 합한 대외거래는 1381조5000억원으로 총공급의 26.5%를 차지했다. 한국은행은 이는 2015년의 30.1%에 비해 3.6%p 줄어든 수치로, 코로나19로 인해 세계 경제가 위축되고 상품 교역이 감소한 것이 주된 원인이라고 설명했다. 또한, 최종 수요에서는 소비(46.6→49.4%)와 투자(21.6→24.0%) 비중이 나란히 확대된 반면, 수출(31.7→26.6%)은 크게 줄어들었다. 소비 면에 있어서는 민간소비(35.6→36.4%)와 정부소비(11.1→13.0%)의 역할이 동시에 증가했 커졌다. 총산출액 대비 수출을 나타내는 수출률은 15.7%로 2015년(18.7%)보다 3.0%p 떨어졌다. 총산출액 중 중간재 수입액을 뜻하는 수입의존도도 10.7%로 1.8%p 낮아졌다. 국산품에 대한 최종수요가 1단위 발생했을 때 유발되는 생산의 크기를 나타내는 생산유발계수는 2020년 1.804로 5년 전(1.813)보다 약간 하락했다. 국제유가가 하락함에 따라 중간재 국산화율이 높아졌지만, 중간투입률 자체가 낮아진 영향이다. 부가가치율이 상대적으로 높은 서비스 비중이 확대된 덕분에 부가가치유발계수는 0.806으로 0.032p 상승했다. 다만, 미국(0.944), 일본(0.903), 영국(0.873) 등 주요국과 비교하면 부가가치유발계수가 여전히 낮은 수준이라고 한은은 부연했다. 수입유발계수는 수입의존도가 완화되고 국제유가도 하락하면서 0.246으로 0.030p 하락했다. 서비스의 전방연쇄효과도 상대적으로 커졌다. 한 산업의 발전에 그 산업의 생산물을 사용하는 다른 산업의 발전으로 유발되는 효과를 의미한다. 이 효과의 정도를 나타내는 감응도 계수는 서비스(2.015→2.211)가 상승했고, 공산품(2.040→1.925)은 하락했다. 실측 산업연관표는 우리나라에서 발생한 모든 재화와 서비스의 생산 및 처분 내역을 일정한 원칙과 형식에 따라 기록한 통계다.
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한은 "코로나19로 '산업구조 서비스화' 가속…공산품 비중 축소"
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[먹을까? 말까?(8)] 블레스드 시슬, 신경 재생 특성 발견
- 국화과에 속하는 블레스드 시슬(Blessed Thistle)이 신경 재생 특성이 있다는 연구 결과가 나왔다. 우럽에서 '축복받은 엉겅퀴'라고 불리는 블레스드 시슬(학명: Cnicus benedictus) 국화과에 속하는 식물이다. 이 식물은 수백 년 동안 소화기 기능을 돕는 약초로 추출물이나 차 형태로 이용되어 왔다. 중세 시대에 종교적인 사용되어 '홀리 시슬(Holy thistle)', '홀리 고스트 허브(holy ghost herb)'라는 별명이 있다. 블레스드 시슬은 노란색 꽃이 피고 잎에는 가시가 있어 엉겅퀴를 연상시킨다. 참고로 엉컹퀴(밀크시슬)는 보라색 꽃이 피는 식물이다. 독일 쾰른 대학교 병원 약리학 센터와 쾰른 대학교 의학부 연구팀은 최근 필립 고브레흐트 박사와 디트마르 피셔 교수의 주도 하에 블레스드 시슬의 활성 성분인 치니신(Cnicin)이 신경 기능 재생을 촉진한다는 완전히 새로운 활용법을 발견했다고 사이테크데일리가 보도했다. 연구팀은 동물 모델과 인체 세포 연구 등 임상 연구를 통해 치니신이 축삭(신경 섬유) 성장을 현저하게 촉진한다고 밝혔다. 이 연구 결과는 식물 기반 의학 학술지 '피토메디신(Phytomedicine)'에 게재됐다. 신경 손상 치료 기대 인간과 동물의 경우 긴 축삭을 가진 손상된 신경은 재생 경로가 길기 때문에 치유 과정이 길고, 때로는 축삭이 목적지에 제때 도달하지 못해 회복이 불가능하기도 하다. 따라서 빠른 신경 재생 속도는 매우 중요하다. 치니신은 축삭이 돌이킬 수 없는 기능 장애가 발생하기 전에 원래 목적지에 제때 도달하도록 해 신경섬유가 회복 불가능한 기능적 결함이 발생하지 않도록 하는 데 도움이 될 수 있다. 연구팀은 동물 모델과 환자의 망막으로부터 채취한 인체 세포에서 치니신 투여 시 축삭 재생이 일어난다는 것을 확인했다. 쥐 실험을 통해 쥐에게 매일 치니신을 투여한 결과 마비와 신경병증 호전 속도가 더욱 빨랐다. 특히 다른 화합물과 비교할 때 치니신의 장점은 입(경구)을 통해 투여가 가능하다. 따라서 주사를 통한 투여가 필요하지 않다. 또한 치니신은 정확한 복용량을 지켜야 한다. 피셔 교수는 "치니신은 특정 치료 기간 내에서만 효과가 있기 때문에 정확한 용량이 매우 중요하다. 복용량이 너무 적거나 너무 많으면 효과가 없다"고 말했다. 그는 "따라서 인체를 대상으로 한 추가적인 임상 연구가 필요하다"라고 덧붙였다. 쾰른 대학교 연구팀은 현재 관련 연구를 계획하고 있다. 약리학센터는 손상된 신경계를 복구하는 약물 연구 개발에 주력하고 있다. 한편, 블레스드 시슬은 대부분 안전하게 섭취할 수 있지만 일부 사람에게는 부작용을 일으킬 수 있다. 과다한 복용은 구토를 유발할 수 있다. 일부 부작용 증상으로는 메스꺼움과 설사 등이 포함된다. 몇몇 국가에서는 이 식물의 이용을 규제하기도 한다. 특히 데이지과에 알레르기가 있는 사람은 사용에 주의해야 한다. 또한 특정 약물과 상호작용할 수 있으므로 복용하기 전에 의사와 상담해야 한다.
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[먹을까? 말까?(8)] 블레스드 시슬, 신경 재생 특성 발견
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[신소재 신기술(38)] 한국 과학자팀, 상온 상압에서 다이아몬드 최초 합성
- 한국 기초과학연구원 연구원들이 새로운 액체 금속 합금 시스템을 사용해 상온 상압에서 다이아몬드 합성에 성공했다. 기초과학연구원(IBS)은 다차원탄소재료연구단 로드니 루오프 연구단장 팀이 갈륨, 철, 니켈, 실리콘으로 구성된 액체 금속 합금을 이용해 1기압과 1025°C의 상온 상압 조건에서 다이아몬드를 합성하는 데 세계 최초로 성공했다고 25일 밝혔다. 이 연구는 기존의 다이아몬드 합성 방법을 획기적으로 발전시킬 수 있는 성과라고 사이언스얼럿과 과학기술 웹사이트 Phsy 등에서도 비중있게 다뤘다. 기존의 다이아몬드 합성은 고온 고압(HPHT) 방법을 사용하며, 고온고압 조건을 유지하기 위한 압력 셀 제한 크기 때문에 다이아몬드 크기도 작아서 약 1㎠로 제한된다. 일반적으로 다이아몬드는 액체 금속 촉매를 사용해 '기가파스칼 압력 범위'(일반적으로 5~6GPa, 1GPa는 약 1만 기압)와 1300~1600°C의 고온에서만 다이아몬드를 생산할 수 있다. 천연 다이아몬드는 지하 깊은 곳의 극식한 압력과 온도에서 형성되는 데 수십억년이 걸린다. 합성 다이아몬드는 최대 몃 주 동안 강력한 압착이 필요하다. IBS 연구팀이 이번에 개발한 액체 금속 혼합을 기반으로 한 새로운 방법은 기존 다이아몬드 합성 패러다임을 깨고,1025도 온도 및 1기압 압력 조건에서 처음으로 다이아몬드를 합성했다. 이는 우리가 해수면에서 느끼는 압력과 동일하며 일반적으로 요구되는 압력보다 수만 배 더 낮다. 연구팀은 빠르게 가열과 냉각이 가능한 'RSR-S'라는 냉벽 진공 장치를 자체 제작해 통상 3시간 걸리는 기존 장치들과 달리, 15분이면 끝날 수 있게 했다. RSR-S는 온도와 압력을 빠르게 조절해 액체 금속 합금을 만드는 장치다. 연구팀은 메탄과 수소에서 갈륨 77.75%, 니켈 11.00%, 철 11.00%, 실리콘 0.25%로 구성된 액체 금속 합금을 만들어 하부 표면에서 다이아몬드 구성 물질인 탄소가 성장하는 것을 확인했다. 이 연구는 '네이처(Nature)' 저널 온라인에 게재됐다. 현재 다양한 산업 공정, 전자 제품, 심지어 양자 컴퓨터에 사용되는 대부분의 합성 다이아몬드를 만드는 데 사용되는 공정은 며칠이 걸리며 훨씬 더 많은 압력이 필요하다. 이 새로운 기술이 그 잠재력을 발휘한다면 다이아몬드 제작은 훨씬 더 빠르고 쉬워질 것이다. UNIST 석좌교수이기도 한 루오프 소장은 "이 선구적인 돌파구는 인간의 독창성과 끊임없는 노력, 그리고 많은 공동 연구자들의 협력이 만들어낸 결과"라고 말했다. 연구팀은 "액체 금속을 사용하는 일반적인 접근 방식은 다양한 표면에서 다이아몬드의 성장을 가속화하고 발전시킬 수 있으며 아마도 작은 다이아몬드(씨앗) 입자에서 다이아몬드의 성장을 촉진할 수 있다"라고 썼다. 루오프 소장은 "우리는 대형 챔버(내부 용적이 100리터인 RSR-A 챔버)에서 파라미터 연구를 진행했는데, 공기를 펌핑(약 3분)하고 불활성 가스로 퍼지(90분)한 다음 다시 진공 수준으로 펌프 다운(3분)하여 챔버를 1기압의 매우 순수한 수소/메탄 혼합물로 채우고(다시 90분) 실험을 시작하는 데 3시간 이상 소요되는 시간 때문에 다이아몬드 성장을 위한 파라미터 탐색이 더뎠다!"고 밝혔다. 이어 성원경 박사는 "메탄과 수소의 혼합물에 노출된 액체 금속으로 실험을 시작하고 완료하는 데 필요한 시간을 크게 줄이기 위해 훨씬 더 작은 챔버를 설계하고 제작하도록 요청했다"고 말했다. 성 박사는 "우리가 새로 제작한 시스템 즉, 내부 용적이 9리터에 불과한 RSR-S은 총 15분 만에 메탄/수소 혼합물을 펌핑, 퍼지, 배출, 채우기까지 완료할 수 있다. 매개변수 연구가 크게 가속화되었고, 이를 통해 액체 금속에서 다이아몬드가 성장하는 매개변수를 발견할 수 있었다"라고 설명했다. 제1저자인 얀 공 UNIST 대학원생은 "어느 날 RSR-S 시스템으로 실험을 진행한 후 흑연 도가니를 식혀 액체 금속을 고형화한 후 고형화된 액체 금속 조각을 제거했을 때, 이 조각의 바닥면에 수 밀리미터에 걸쳐 '무지개 무늬'가 퍼진 것을 발견했다. 그 무지개 색이 다이아몬드 때문이라는 사실을 알게 되었다! 이를 통해 다이아몬드의 재현 가능한 성장에 유리한 매개변수를 파악할 수 있었다"라고 말했다. 연구팀은 또 '광 발광 분광법' 실험으로 물질에 빛을 쏘아 방출되는 파장 빛을 준석해 다이아몬드 내 '실리콘 공극 컬러 센터' 구조도 발견했다. 이 구조는 액체 금속 합성 구성요소 중 하나인 실리콘이 탄소로만 이루어진 다이아몬드 결정 사이에 끼어들어 있는 것이다. 실리콘 공극 컬러 센터 구조는 양자 크기의 자성을 가져 자기 민감도가 높고, 양자 현상(양자적인 특성)을 보인다. 그로 인해 향후 나노 크기의 자기 센서 개발과 양자 컴퓨팅 분야의 응용이 기대된다. 논문 공동 저자인 메이후이 왕 박사는 "실리콘 공극 컬러 중심을 가진 이 합성 다이아몬드는 자기 감지 및 양자 컴퓨팅에 응용될 수 있을 것"이라고 말했다. 연구팀은 이러한 새로운 조건에서 다이아몬드가 핵을 형성하고 성장할 수 있는 메커니즘에 대해 심도 있게 연구했다. 시료의 단면을 고해상도 투과전자현미경(TEM)으로 촬영한 결과 다이아몬드와 직접 접촉한 고체 액체 금속에 약 30~40nm 두께의 비정질 표면 영역이 존재하는 것으로 나타났다. 공동 저자인 최명기 박사는 "이 비정질 영역의 상부 표면에 존재하는 원자의 약 27%가 탄소 원자였으며, 탄소 농도는 깊이에 따라 감소하는 것으로 나타났다"고 말했다. 연구팀은 또한 실리콘이 다이아몬드의 새로운 성장에 중요한 역할을 한다는 사실도 발견했다. 합금의 실리콘 농도가 최적 값보다 증가함에 따라 성장한 다이아몬드의 크기는 작아지고 밀도는 높아진다. 실리콘을 첨가하지 않으면 다이아몬드를 전혀 성장시킬 수 없었으며, 이는 실리콘이 다이아몬드의 초기 핵 형성에 관여할 수 있음을 시사한다. 루오프 소장은 "이 액체 금속에서 다이아몬드의 핵 형성과 성장에 대한 우리의 발견은 매우 흥미롭고 기초 과학을 위한 많은 흥미로운 기회를 제공한다. 이제 우리는 핵 형성과 그에 따른 다이아몬드의 빠른 성장이 언제 일어나는지 탐구하고 있다. 또한 탄소와 기타 필요한 원소의 과포화를 먼저 달성한 다음 온도를 빠르게 낮춰 핵 생성을 촉발하는 '온도 강하' 실험도 유망한 연구"라고 말했다.
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[신소재 신기술(38)] 한국 과학자팀, 상온 상압에서 다이아몬드 최초 합성
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1년 후 집값 오를까?…주택가격 소비자 전망 5개월만에 상승
- 소비자들의 1년 후 주택가격 전망이 5개월 만에 가장 낙관적인 것으로 나타났다. 한국은행이 24일 발표한 소비자동향조사 결과에 따르면, 4월 주택가격전망 소비자동향지수(CSI)는 101로, 전월 대비 6포인트(p) 상승했다. 이는 지난해 6월의 8p 이후 최대 월간 상승폭이다. 이전에 주택가격전망 CSI는 지난해 11월 102에서 12월 93으로 급락한 후, 올해 1월과 2월에는 각각 92를 기록하고 3월에는 95로, 넉 달 동안 100선을 밑돌았다. 장기평균치(2003년 1월~2023년 12월)를 기준값 100으로 하여 주택가격전망 소비자지수가 100을 넘으면, 응답한 가구 중 가격 상승을 예상하는 가구 수가 하락을 예상하는 가구 수보다 많다는 의미다. 황희진 한극은행 통계조사팀장은 "수도권에서 아파트 매매 가격의 하락세가 둔화되고 거래량이 약간 회복된 덕분"이라고 설명했다. 그러나 그는 "전국적으로 매매 가격이 여전히 하락 추세에 있으며, 거래량도 변동이 적은 수준"이라고 지적하며, "상황을 좀 더 지켜볼 필요가 있다"고 덧붙였다. 이번 조사는 지난 8일부터 16일까지 전국의 2500가구를 대상으로 실시됐다. 한편, 소비자들의 향후 1년 동안의 소비자물가 상승률 전망인 기대 인플레이션율은 4월에 3.1%로 전월 대비 0.1%포인트 하락했다. 물가수준 전망 CSI는 145로, 전월 대비 1포인트 낮아졌다. 한국은행은 국제 유가와 원/달러 환율 상승이 물가 상승 우려를 높였지만, 정부의 할인 지원 정책과 농산물 가격 안정 기대가 상쇄효과를 냈다고 분석했다. 금리 수준에 대한 전망을 나타내는 CSI는 미국의 기준 금리 조기 인하에 대한 기대가 감소하면서 전월보다 2포인트 상승해 100으로 집계됐다. 4월 소비자심리지수(CCSI)는 전월과 동일한 100.7을 기록했다. 황 팀장은 "물가가 안정될 경우 소비 개선에 대한 기대감이 있어 보인다"고 전했다.
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1년 후 집값 오를까?…주택가격 소비자 전망 5개월만에 상승
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[신소재 신기술(36)] 완두콩 크기 뇌 임플란트 장치 개발
- 미국 라이스 대학 엔지니어들은 인간 환자에게 시연된 가장 작은 이식형 뇌 자극기를 개발했다. 이 완두콩 크기의 뇌 임플란트 장치는 '오버 브레인 테라퓨틱(DOT, Digitally programmable Over-brain Therapeutic)'이라고 불리며, 경추막(두개골 바닥에 연결된 보호막)을 통해 뇌를 자극하는데 사용된다고 사이테크데일리가 22일(현지시간) 보도했다. 제이콥 로빈슨의 라이스 연구실과 신경 공학회사 모티프 뉴로테크(Motif Neurotech), 임상의 사미르 셰스(Sameer Sheth) 박사와 수닐 셰스(Sunil Sheth) 박사가 공동으로 개발한 혁신적인 장치 DOT는 선구적인 자기전기 전력 전송 기술 덕분에 외부 송신기를 통해 무선으로 전력을 공급받을 수 있다. 이 장치는 두개골 바닥에 부착된 보호막을 통해 뇌 자극에 사용될 수 있어 의료 분야에 큰 가능성을 보여주고 있다. 디지털 프로그래밍이 가능한 DOT 장치는 현재의 신경 자극 기반 치료법보다 환자의 자율성과 접근성이 뛰어나고 다른 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)보다 덜 침습적인 치료 대안을 제공함으로써 약물 내성 우울증 및 기타 정신과적 또는 신경학적 장애 치료에 혁명을 일으킬 수 있다. 이 연구는 최근 '사이언스 어드밴시즈(Science Advances)' 저널에 게재됐다. 이 뇌 임플란트 장치의 폭은 9mm(밀리미터)이며 14.5v(볼트)의 자극을 전달할 수 있다. 라이스 바이오테크 런치 패드를 통해 설립된 스타트업 모티프 뉴로테크의 설립자이자 CEO인 로빈슨은 "우리의 뇌 임플란트는 이 자기 전기 효과를 통해 모든 에너지를 얻는다"고 말했다. 모티프 뉴로테크는 신경 장애 치료법을 혁신할 수 있는 BCI의 잠재력을 연구하는 여러 신경공학 회사 중 하나다. 로빈슨은 "신경 자극은 약물 부작용과 효능 부족으로 적절한 치료 옵션이 없는 사람들이 많은 정신 건강 분야에서 치료를 가능하게 하는 핵심 기술"이라고 말했다. 연구팀은 이 장치를 인간 환자에게 일시적으로 테스트하여 운동 피질(운동을 담당하는 뇌 부분)을 자극하고 손의 움직임 반응을 생성하는 데 사용했다. 그 다음 연구팀은 돼지를 대상으로 30일 동안 이 장치가 뇌와 안정적으로 상호작용하는 것을 보여주었다. 향후에는 우울증이나 다른 질환을 가진 환자의 실행 기능을 향상시킬 수 있도록 이 장치를 전두엽피질과 같은 뇌의 다른 부위 위에 삽입할 수도 있다. 기존 삽입형 뇌 자극 기술은 피부 아래 다른 부위에 삽입되어야 하는 상대적으로 큰 배터리로 구동되며, 긴 전선을 통해 자극 장치에 연결된다. 이러한 설계상의 한계로 인해 더 많은 수술이 필요하며, 개인에게 더 많은 하드웨어 삽입 부담, 전선 파손 또는 고장 위험, 그리고 향후 배터리 교체 수술이 필요했다. 라이스대학 연구팀은 외부 송신기를 사용하여 무선으로 장치에 전원을 공급함으로써 배터리를 아예 없앴다. 임상 테스트 및 향후 연구 방향 우즈 박사는 "이전에는 이 정도 크기의 임플란트에는 무선 전력 전송이 불가능했기 때문에 경막을 통해 뇌를 자극하는 데 필요한 신호의 품질과 강도가 불가능했다"고 설명했다. 로빈슨 박사는 이 기술을 집에서 편안하게 사용할 수 있을 것으로 기대했다. 의사가 치료를 처방하고 장치 사용에 대한 지침을 제공하지만, 환자가 치료 방법을 완전히 통제할 수 있다는 것. 로빈슨은 "환자가 집에서 모자를 쓰거나 웨어러블을 착용하여 임플란트에 전원을 공급하고 통신하고, 아이폰이나 스마트워치에서 '이동'을 누르면 임플란트의 전기 자극이 뇌 내부의 신경 네트워크를 활성화할 것"이라고 설명했다. 이 장치를 이식하려면 뇌의 뼈에 장치를 삽입하는 최소 침습 30분의 시술이 필요하다. 임플란트와 절개 부위는 거의 보이지 않으며 환자는 수술 당일 퇴원해서 집으로 돌아갈 수 있다. 베일러 의과대학의 교수이자 연구 부의장, 맥에어 장학생, 컬렌 재단 신경외과 기부 석좌인 셰스 박사는 "심장 박동조율기는 심장 치료의 매우 일상적인 부분"이라면서 "신경 및 정신 질환의 경우 무섭고 침습적일 것 같은 뇌심부자극술(DBS)이 이에 해당한다"고 비유했다. 셰스 박사는 "DBS는 실제로 상당히 안전한 시술이지만 여전히 뇌 수술이며, 그 위험성으로 인해 이를 기꺼이 받아들이고 혜택을 받을 수 있는 사람의 수가 매우 제한적이다. 그래서 이런 기술이 필요한 것이다. 외래 수술 센터에서 피부 수술에 지나지 않는 30분 정도의 간단한 뇌 임플란트 시술은 DBS보다 훨씬 더 많은 사람들이 받아들일 가능성이 높다라고 설명했다. 그는 "따라서 이 치료법이 더 침습적인 대안만큼 효과적이라는 것을 보여줄 수 있다면 정신 건강에 훨씬 더 큰 영향을 미칠 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 예를 들어 간질과 같은 일부 질환의 경우 장치를 영구적으로 또는 대부분의 시간 동안 착용해야 할 수도 있지만, 우울증이나 강박증과 같은 장애의 경우 하루에 단 몇 분의 자극만으로도 표적 신경 네트워크의 기능에 원하는 변화를 가져올 수 있다. 로빈슨은 다음 단계에 대해 연구 측면에서 "임플란트 네트워크를 만들고, 자극하고 기록할 수 있는 임플란트를 만들어 자신의 뇌 신호를 기반으로 적응형 개인 맞춤형 치료를 제공할 수 있다는 아이디어에 정말 관심이 있다"고 말했다. 한편, 모티프 뉴로테크는 치료법 개발의 관점에서 사람을 대상으로 한 장기 임상시험에 대한 미 식품의약국(FDA) 승인을 받기 위한 절차를 진행 중이다. 이 연구는 로버트 및 제니스 맥네어 재단, 맥네어 의학 연구소, DARPA 및 국립과학재단의 일부 지원을 받았다. ※ 출처: "미니어처 배터리 없는 경막외 피질 자극기" Joshua E. Woods, Amanda L. Singer, Fatima Alrashdan, Wendy Tan, Chunfeng Tan, Sunil A. Sheth, Sameer A. Sheth 및 Jacob T. Robinson, 2024년 4월 12일, Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.adn0858
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[신소재 신기술(36)] 완두콩 크기 뇌 임플란트 장치 개발
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[퓨처 Eyes(32)] 무중력 흑연 플랫폼, 자기부상 열차 기술의 미래를 열다?
- 일본 오키나와 과학 기술 연구소(OIST) 양자 기계 연구팀은 흑연과 자석을 활용해 공중에 떠있는 '무중력' 흑연 플랫폼을 선보였다. 과학 전문 웹사이트 피지스(Phys. org)와 뉴아틀라스, 퓨처리즘 등 다수 외신은 "OIST 연구팀은 물리적 접촉이나 기계적 지지대 없이도 안정적으로 매달릴 수 있는 공중 부양 소재 개발에 힘쓰고 있다"며 이번 연구에 대해 집중 조명했다. 공중 부양 소재는 물리적 접촉이나 기계적 지지 없이도 자유롭게 공중에 떠 있는 특성을 지닌 물질을 일컫는다. 가장 흔히 접하는 공중 부양 현상은 자기력에 의해 발생한다. 초전도체나 반자성 물질(자기장에 밀리는 성질)과 같은 물체를 자석 위에 부유시켜 첨단 과학 센서와 일상 용품을 개발할 수 있다는 것이다. 본 연구실 책임자인 제이슨 트왐리(Jason Twamley) 교수는 국제 협력 기관과 함께 흑연과 자석을 활용한 진공 부상 플랫폼을 설계했다. 특기할 만한 점은 이 '부상 플랫폼(플로팅 플랫폼)'이 외부 전원 공급 없이 작동하며, 초고감도 센서 개발을 위한 매우 정밀하고 효율적인 측정 환경을 제공한다는 것이다. 본 연구 결과는 권위있는 학술지 '응용물리학 레터(Applied Physics Letters)'에 게재되었다. '반자성' 물질에 외부 자기장을 가하면 이 물질은 반대 방향의 자기장을 생성하여 반발력을 일으켜 자기장을 밀어낸다. 따라서 반자성 재료로 만든 물체는 강한 자기장 위에 떠 있을 수 있다. 예를 들어 자기부상열차에서는 강력한 초전도 자석이 반자성 물질로 강한 자기장을 만들어 중력을 거스르는 것처럼 보이는 공중부양을 실현한다. 연필심에서 추출되는 흑연(결정질 탄소)은 강력한 자기 반발력(높은 반자성)을 지닌다. 연구팀은 미세한 흑연 구슬 분말을 전기 절연성이 있는 실리카로 화학 코팅한 후 왁스와 혼합하여 그리드(격자) 패턴으로 배열된 자석 위에 부상시키는 1㎠ 크기의 얇은 정사각형 플랫폼을 제작했다. 이 과정에서 흑연은 반자성을 유지하지만 절연은 부양에 필요한 에너지 손실을 방지한다. 테스트 결과 실리카 코팅 흑연 플랫폼은 북극과 남극이 번갈아가며 자석으로 구성된 표면 위에서 장시간 공중에 떠 있을 수 있었다. 연구팀은 이 공중 부양 플랫폼 시스템은 힘, 가속도 및 중력을 측정하는 새로운 유형의 센서로 이어질 수 있다고 밝혔다. 더 정밀한 양자 센서를 위해 또 다른 버전은 피드백 자력을 사용해 플랫폼의 수직 움직임을 지속적으로 수정하고 플랫폼의 운동 에너지를 줄이기 위해 냉각시킨다. 그러나 여기서 단점은 외부 전원이 필요하다는 것이다. 외부 전력 공급 없이 작동하는 자력 부상 플랫폼 구현에는 몇 가지 기술적인 과제가 있다. 가장 큰 어려움은 '와류 감쇠(eddy damping)'로, 이는 진동 시스템이 시간 경과에 따라 외부 힘으로 인해 에너지를 손실하는 현상을 의미한다. 흑연과 같은 전도성 물질이 강력한 자기장을 통과할 때 발생하는 전류 흐름은 에너지 손실을 초래하며, 이는 첨단 센서 개발에 자력 부상 기술을 활용하는 데 있어 주요한 걸림돌이 된다. 이에 OIST 연구원들은 에너지 손실 없이 부유하고 진동할 수 있는 플랫폼, 즉 한 번 가동되면 추가적인 에너지 투입 없이도 장시간 지속적으로 진동을 유지할 수 있는 플랫폼을 설계하기 시작했다. 앞서 지적한 것처럼 이러한 '마찰 없는' 플랫폼은 힘, 가속도, 중력 측정을 위한 새로운 유형의 센서 개발뿐 아니라 다양한 분야에 활용될 수 있는 잠재력을 지닌다. 와류 감쇠 문제를 해결한다고 해도 진동 플랫폼의 운동 에너지 최소화라는 또 다른 과제가 남아 있다. 이 에너지 수준을 낮추는 것은 다음과 같은 두 가지 이유로 중요하다. 먼저, 플랫폼을 센서로 활용할 때 더욱 민감한 측정을 가능하게 한다. 다음으로, 양자 효과가 지배적인 양자 영역으로 진입하여 운동 에너지를 냉각시키면 정밀 측정의 새로운 가능성을 열 수 있다. 따라서 진정한 마찰 없는 자립형 플로팅 플랫폼을 구현하기 위해서는 와류 감쇠와 운동 에너지 문제를 모두 해결해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 흑연 기반의 새로운 물질 개발에 힘썼다. 화학적 변형을 통해 흑연을 전기 절연체로 변환함으로써 에너지 손실을 최소화하면서도 진공 상태에서 물질의 부상을 가능하게 했다. 과학자들은 실험 환경에서 플랫폼의 움직임을 지속적으로 추적하고 분석했다. 이러한 실시간 데이터를 활용하여 피드백 자기장을 적용하여 플랫폼의 진동을 감쇠시킴으로써 플랫폼의 운동을 냉각하고 속도를 크게 감소시켰다. 트왐리 교수는 "열은 진동을 야기하지만, 지속적인 모니터링과 시스템에 실시간 피드백을 제공함으로써 이러한 진동을 줄일 수 있다고 설명했다. 피드백은 시스템의 감쇠 속도, 즉 에너지 손실 속도를 조절하기 때문에 적극적인 감쇠 제어를 통해 시스템의 운동 에너지를 감소시켜 효과적으로 냉각할 수 있다"고 밝혔다. 트왐리 교수는 또한 "충분히 냉각된다면 이 공중 부상 플랫폼은 지금까지 개발된 가장 민감한 원자 중력계보다 더 뛰어난 성능을 발휘할 수 있다"고 강조했다. 이어 "원자 중력계는 원자의 움직임을 이용하여 중력을 정밀하게 측정하는 최첨단 장치이다. 이러한 수준의 정밀도를 달성하기 위해서는 진동, 자기장, 전기 노이즈와 같은 외부 간섭으로부터 플랫폼을 격리하는 엄격한 엔지니어링이 필요하다. 현재 진행 중인 연구는 이러한 시스템을 개선하여 이 기술의 잠재력을 최대한 발휘하는 데 초점을 맞추고 있다"고 덧붙였다.
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[퓨처 Eyes(32)] 무중력 흑연 플랫폼, 자기부상 열차 기술의 미래를 열다?
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비트코인 급락, 중동리스크 고조에 장중 6만달러선 붕괴
- 가상화폐 대장주인 비트코인이 17일(현지시각) 장중 일시 6만달러선 이하로 하락했다. 가상화폐 전문매체 코인데스크 등에 따르면 이날 비트코인 1개당 가격은 24시간 전보다 3% 넘게 떨어져 5만9900달러를 기록했다. 이후 비트코인은 6만612달러로 거래돼 6만달러대를 회복했다. 비트코인은 지난 3월 초 이후 처음 5만9900만달러를 기록한 것이다. 이는 지난달 14일 기록했던 사상 최고가(7만3797달러) 대비 18% 넘게 하락한 것이다. 비트코인 가격이 하락하는 것은 미국 연방준비제도(Fed·연준)의 기준금리 인하가 지연되고, 이란과 이스라엘 갈등으로 중동의 지정학적 불안이 고조되고 있는 데 따른 것으로 풀이됐다. 여기에 지난 1월부터 거래를 시작한 비트코인 현물 상장지수펀드(ETF)로의 자금 유입도 둔화하면서 가격을 지탱하지 못하고 있다. 가상화폐 전문매체 코인데스크는 "이날 하락은 수개월간의 랠리 이후 가상화폐가 냉각기를 거치고 있음을 확인시켜줬다"며 "비트코인은 사상 최고치에서 15% 이상 하락했으며, 일부 알트코인은 고점 대비 40∼50% 하락했다"고 분석했다. 시총 2위 이더리움도 24시간 전보다 2.5% 넘게 하락해 3000달러선이 붕괴됐다. BNB는 2.05% 내린 517달러, 솔라나는 127.71달러에 거래됐다. 반감기를 앞둔 기대감이 가격 상승을 견인해 한때 비트코인은 한때 7만달러선을 오갔다. 18일로 예정된 비트코인 반감기는 지난 1월 출시된 비트코인 현물 상장지수펀드(ETF)와 함께 대표 호재로 꼽힌다. 한편, 미국 뉴욕시간 기준 17일 오후 8시 11분(한국시간 18일 오전 9시 11분) 현재 가상자산 집계 사이트 코인마켓캡에 따르면 비트코인(BTC)은 24시간 전 대비 3.88% 급락해 6만1216.65달러 수준에서 거래됐다. 비트코인은 지난 7일 동안 13.06% 하락했다. 가상자산 시총 2위 이더리움(,ETH)은 3.20% 하락해 2983.86달러를 기록했다. 시총 5위 솔라나(SOL)는 3.04% 떨어져 131.94달러, 시총 7위 리플(XRP)은 0.01%로 보합세를 보이며 0.4954달러에 거래됐다. 그러나 XRP 코인은 지난 7일 동안 19.52% 폭락했다. 그밖에 시총 8위 도지코인(DOGE)은 4.92% 폭락해 0.1479달러, 시총 9위 톤코인(TON)은 3.81% 떨어져 6.08달러. 시총 10위 카르다노(ADA)는 2.72% 하락해 0.4451달러에 거래되는 등 위험자산인 시총 10위권 암호화폐 모두 하락세를 보였다.
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비트코인 급락, 중동리스크 고조에 장중 6만달러선 붕괴
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[신소재 신기술(31)] 나트륨 전고체 배터리 혁신으로 전기자동차 주행거리 2배 향상 가능
- 일본 과학자들이 현재 전기자동차(EV)의 주행 거리를 두 배 이상 늘릴 수 있는 차세대 충전 배터리로의 전환을 가속화할 수 있는 새로운 프로세스를 발견했다. 인디펜던스는 오사카 메트로폴리탄 대학 연구팀이 수행한 이 연구는 스마트폰부터 전기 자동차까지 모든 것에 사용되는 기존 리튬 이온 배터리에서 더 저렴하고 안전한 고체 나트륨 배터리로의 전환을 촉진하는 데 도움이 될 수 있다고 지난 12일(현지시간) 보도했다. 연구원들은 현재 사용되고 있는 리튬 이온 배터리보다 여러 가지 장점이 있는 고체 상태 나트륨 배터리에 주목했다. 고체 상태 나트륨 배터리 개발의 핵심적인 과제는 양산 제조였다. 이번에 개발된 새로운 공정은 배터리 성능에 중요한 역할을 하는 고체 전해질의 대량 합성에 초점을 맞추고 있다. 전고체 나트륨 배터리는 리튬 이온 배터리보다 훨씬 더 풍부한 재료로 만들어졌지만 지금까지 대량 생산이 어려웠다. 일본 오사카 메트로폴리탄 대학 연구팀은 전도성이 높은 전해질의 대량 합성을 통해 이러한 장애물을 극복할 수 있다고 주장했다. 연구팀은 학교 공식 홈페이지를 통해 "대량 합성으로 이어질 수 있는 공정을 통해 세계에서 가장 높은 나트륨 이온 전도성을 지닌 고체 황화물 전해질과 높은 성형성을 지닌 유리 전해질을 생산한다"고 밝혔다. 이번 연구를 주도한 오사카 메트로폴리탄 대학의 아츠시 사쿠다 교수는 "새로 개발된 공정은 고체 전해질과 전극 활성 물질을 포함한 거의 모든 나트륨 함유 황화물 물질 생산에 유용하다"고 말했다. 사쿠다 교수는 "이 공정은 또한 기존 방식에 비해 더 높은 성능을 발휘하는 소재를 쉽게 얻을 수 있어 향후 전고체 나트륨 배터리용 소재 개발의 주류 공정이 될 것으로 기대한다"고 말했다. 고체 황화물 전해질은 상업적 사용에 필요한 것보다 약 10배 높은 세계 최고 수준의 나트륨 이온 전도성을 제공한다. 리튬 이온 배터리에 사용되는 액체 전해질과 달리, 고체 전해질은 배터리를 떨어뜨리거나 잘못된 방식으로 충전할 때도 화재의 위험이 없다. 이러한 획기적인 기술은 전기차 산업에서 뛰어난 성능, 비용 절감, 지속 가능성 개선을 통해 가장 유망한 기술로 입증될 잠재력을 가지고 있다. 또한 이 기술은 전기차 배터리의 충전 용량을 대폭 개선해 주행거리 불안감을 해소할 수 있다. 일본 자동차 제조업체인 도요타는 전고체 배터리를 사용하면 현재 시판 중인 전기 자동차의 2배가 넘는 거리인 1200km의 주행거리를 제공할 수 있다고 주장했다. 이 새로운 배터리의 충전 시간은 10분 정도로 짧을 수 있다. 이번 연구는 '전고체 나트륨 배터리용 황화물 고체 전해질 합성을 위한 반응성 폴리설파이드 플럭스 Na2Sx 활용'이라는 제목의 논문으로 과학 저널 '에너지 저장 재료(Energy Storage Materials)'와 '무기 화학(Inorganic Chemistry)'에 게재됐다. 전문가들은 "그러나 전고체 상태 나트륨 배터리가 상용화되기 전에 추가적인 연구 개발이 필요하다"고 지적했다. 한편, PR뉴스와이어는 15일(현지시간) 보고서 "배터리 종류(나트륨-황, 나트륨-염), 기술 유형(수용액 및 비수용액), 최종 사용 분야(에너지 저장, 자동차, 산업), 지역(아시아 태평양, 유럽, 북아메리카)별 나트륨 이온 전지 시장 - 2028년까지 전망"을 인용해 전 세계 나트륨 이온 전지 시장은 2023년 5억 달러에서 2028년 12억 달러까지 연평균 성장률(CAGR)이 21.5%에 달할 것으로 예상된다고 전했다. 이 매체는 리튬 이온 배터리 대비 경제성으로 인해 나트륨 이온 배터리 시장 성장이 확대될 것으로 예상된다고 덧붙였다. 이는 풍력 및 태양열과 같은 재생 에너지의 변동성을 해결하기 위한 대규모 에너지 저장 장치에 적합하다는 것. 또한 나트륨 이온 배터리는 일반적인 원소인 나트륨을 사용하기 때문에 지속 가능성이 높은 옵션으로 자리 잡고 있으며, 전 세계적인 환경 영향 저감 노력과 맞물려 시장이 성장할 것으로 전망했다. 그러면서 이 시장의 주요 업체로는 중국의 리튬 배터리 제조기업인 닝보 산산(Ningbo Shanshan Co.)과 장시 정투 신에너지 기술(Jiangxi Zhengtuo New Energy Technology), 일본의 레소낙 홀딩스(Resonac Holdings Co.)와 미쓰비시 화학, 한국의 포스코 퓨처엠(POSCO FUTURE M), 독일의 SGL 카본 등이 있다고 덧붙였다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(31)] 나트륨 전고체 배터리 혁신으로 전기자동차 주행거리 2배 향상 가능
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[신소재 신기술(30)] 190% 양자 효율 달성! 태양 전지 혁신 이끌 새로운 양자 물질 개발
- 미국 펜실베이니아주 리하이 대학교의 연구진은 태양전지 패널의 효율을 획기적으로 높일 수 있는 잠재력을 지닌 소재를 개발했다. 해당 물질을 태양 전지의 활성층으로 사용한 프로토타입은 평균 80%의 광전 흡수율, 높은 광여기 전하체 생성 속도, 최대 190%에 달하는 외부 양자 효율 (EQE)을 나타냈다고 과학 기술 전문 매체 테크익스플로어가 11일(현지시간) 전했다. 이는 실리콘 기반 물질의 이론적 쇼클리 퀴서(Shockley-Queisser) 효율 한계를 훨씬 뛰어넘는 수치이며, 태양전지용 양자 물질 분야를 새로운 차원으로 끌어올린 것이다. 쇼클리 퀴서 한계는 태양전지의 최대 효율을 결정하는 이론적 모델이다. 이 이론은 19661년에 물리학자 윌리엄 쇼클리에 의해 개발됐다. 이 한계는 단일 띠 구조를 가진 반도체 재료를 사용하는 태양전지의 최대 전력 변환효율을 설명하고 있다. 쇼클리 퀴서 한계는 이상적인 조건하에서 단일 접합 실리콘 태양전지의 최대 효율을 33%로 예측한다. 연구 논문을 저술한 치네두 에쿠마(Chinedu Ekuma) 리하이 대학교 물리학 교수는 "이 연구는 지속 가능한 에너지 솔루션에 대한 이해와 개발에서 중요한 도약을 의미하며, 가까운 미래에 태양 에너지 효율과 접근성을 재정의할 수 있는 혁신적인 접근 방식을 강조한다"라고 말했다. 에쿠마 교수와 리하이 박사과정 학생 스리하리 카스투아르가 함께 작성한 이번 연구 논문은 '사이언스 어드밴스' 저널에 발표됐다. 이 소재의 효율성은 주로 소재의 전자 구조 내에 태양 에너지 변환에 이상적인 방식으로 배치된 특정 에너지 레벨인 '중간 대역 상태'에 기인한다. 이러한 상태는 최적의 서브밴드 갭(물질이 태양광을 효율적으로 흡수하고 전하 캐리어를 생성할 수 있는 에너지 범위) 내에서 약 0.78 및 1.26전자볼트의 에너지 레벨을 갖는다. 또한 이 물질은 전자기 스펙트럼의 적외선 및 가시광선 영역에서 높은 흡수율을 보여 특히 우수한 성능을 발휘한다. 기존 태양 전지에서 최대 EQE는 100%이며, 이는 흡수된 태양광 한 개당 전자 하나를 생성 및 수집하는 것을 의미한다. 하지만 최근 몇 년 동안 개발된 일부 첨단 물질과 구성은 고에너지 광자로부터 둘 이상의 전자를 생성 및 수집할 수 있는 능력을 보여주었으며, 이는 100%를 초과하는 EQE를 나타낸다. 이러한 다중 엑시톤 생성(MEG) 물질은 아직 상용화되지 않았지만 태양 에너지 시스템의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 리하이대학교에서 개발한 물질의 경우, 중간대 상태는 반사 및 열 생성을 포함하여 기존 태양 전지에서 손실되는 광자 에너지를 포집할 수 있다. 연구팀은 층을 이룬 2차원 물질 사이의 원자적으로 작은 틈인 '반 데르 발스 갭(van der Waals gap)'을 활용하여 새로운 물질을 개발했다. 반 데르 발스 갭은 분자나 이온을 가둘 수 있다. 재료 과학자들은 일반적으로 다른 원소를 삽입하거나 '인터칼레이트(intercalate)'하여 재료 특성을 조정하는 데 이 틈새를 사용한다. 리하이대학교 연구팀은 새로운 물질을 개발하기 위해 게르마늄 셀레나이드(GeSe)와 주석 황화물(SnS)로 구성된 2차원 물질 층 사이에 0가 구리 원자를 삽입했다. 컴퓨터 응집 물질 물리학 전문가인 에쿠마 교수는 이 시스템의 광범위한 컴퓨터 모델링을 통해 이론적 가능성을 입증한 후 개념 증명으로 프로토타입을 개발했다. 그는 "빠른 반응과 향상된 효율은 첨단 태양광 응용 분야에 사용할 수 있는 양자 물질로서 Cu-인터칼레이티드 GeSe/SnS의 잠재력을 강력하게 보여주며, 태양 에너지 변환의 효율을 개선할 수 있는 길을 제시한다"라면서 "이는 전 세계 에너지 수요를 해결하는 데 중요한 역할을 할 차세대 고효율 태양전지 개발의 유망한 후보 물질이다"라고 말했다. 새로 설계된 양자 물질을 현재의 태양 에너지 시스템에 통합하려면 더 많은 연구와 개발이 필요하지만, 과학자들은 오랜 시간 동안 원자, 이온, 분자를 물질에 정밀하게 삽입하는 방법을 터득해 왔다. 이에 에쿠마 교수는 이러한 물질을 만드는 데 사용되는 실험 기술은 이미 고도로 발전했다고 지적했다.
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[신소재 신기술(30)] 190% 양자 효율 달성! 태양 전지 혁신 이끌 새로운 양자 물질 개발
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구글 신형 스마트폰 픽셀8a 유출…무광 마감 처리된 뒷면, 베젤 돋보여
- 구글이 시판하고 있는 스마트폰 픽셀(Pixe) 시리즈는 한국의 경우 브랜드는 많이 알려져 있지만 실제 사용자는 많지 않다. 홈타운이라는 이점을 활용하고 있는 삼성의 갤럭시와 세계 시장 1위 자리를 놓고 삼성과 경쟁하는 애플의 아이폰 아성에 눌려서다. 그러나 중저가 시장에서 구글 픽셀은 성능 대비 가격이 상대적으로 저렴하다는 점에서 나름 탄탄한 입지를 굳혀 가고 있다. 본토인 미국 시장에서는 물론 여러 곳에서 싸기로 유명한 중국제 스마트폰과 한 판 승부를 벌이고 있다. 구글이 안드로이드 스마트폰의 운영체제 공급자라는 점, 인공지능(AI) 부문에서 세계 기술을 이끄는 선두 그룹이라는 점 등이 픽셀에 기술적인 안정감을 심어 주고 있다. 그런 가운데, 2024년 최고의 중급 스마트폰 자리를 놓고 강력하게 경쟁하고 있는 픽셀8a가 5월 경 출시를 앞두고 다시 유출됐다. 기술 관련 매체 테크드로이더(TechDroider)가 X(구 '트위터')에서 출처를 판단할 수 없는 픽셀8a의 실제 이미지를 공유했다. 이 이미지는 픽셀8 시리즈에 도입된 둥근 디자인 언어가 픽셀8a에도 채택되었음을 보여준다. 유사한 내용이 종전에도 유출됐으며, 그 실현 가능성이 높다는 사실을 보여 준다. 새로운 이미지에서 특히 눈에 띄는 변화 중 하나는 픽셀8a 후면 패널의 무광택 마감 처리다. 이는 픽셀7a의 유광 후면 패널에서 벗어날 것임을 예고하는 것으로, 유광 패널이 인기를 끌지 못했던 것을 감안하면 환영할 만한 일이라는 평가다. 이미지를 통해 보면 디스플레이는 6.1인치다. X에서 게재되는 많은 의견은 스마트폰 사진에 보이는 하단 베젤에 초점을 맞추고 있다. 그러나 이는 종전 A 시리즈 픽셀 디자인과 일치한다. 또 다른 하제 거리는 픽셀8a가 픽셀 라인업 중 최초로 120Hz 주사율 디스플레이를 탑재할 가능성이 높다는 것이다. 내부적으로 픽셀8a는 구글이 자체 개발한 텐서(Tensor) G3 칩셋을 탑재하고 있다. 대단한 성능 향상을 기대할 수 있다는 얘기다. 또한 이 스마트폰은 픽셀7a이 채용한 6400만 픽셀 및 1300만 픽셀 듀얼 카메라 설정을 유지할 것으로 보인다. 2024년은 전체 픽셀 라인업에 있어서 변혁의 해가 될 것이라는 전망이다. 픽셀8a의 가격이 크게 인상될 것이라는 소문도 있다. 주력 제품인 픽셀9 시리즈는 완전히 새로운 스마트폰으로 훨씬 더 큰 변화를 가져올 것이라는 예측이다. 구글은 5월 중순 구글 I/O에서 픽셀8a를 발표할 것으로 예상된다. 한편 정보유출 전문 리커 온리크스(Leaker OnLeaks)는 유출된 이미지가 가짜이며 잘못된 이미지 편집 작업의 결과일 수 있다고 우려를 표명했다. 그러나 이는 구글 픽셀 스마트폰의 식별 표시를 제고하는 과정에서 이미지가 편집됐을 가능성이 더 높다. 구글은 제품 발표 전 의도적으로 정보를 유출하는 것으로 유명하다. 이번에도 그런 경우라는 것이 중론이다.
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구글 신형 스마트폰 픽셀8a 유출…무광 마감 처리된 뒷면, 베젤 돋보여
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중국 eHNAG, 자율 주행 eVTOL 항공기 양산 인가 획득
- 중국 항공 모빌리티 선두 주자인 이항 인텔리전트(亿航智能·eHANG)가 당국으로부터 자율 주행 수직 이착륙기(eVTOL) 생산 인가를 받았다. 중국 민간항공국(CAAC)은 eHANG에게 EH216-S 자율 주행 전동 수직 이착륙기(eVTOL)의 대규모 양산을 위한 생산 인가증을 발급했다고 항공 전문매체 ain 온라인판이 지난 7일(현지시간) 보도했다. 이날 광저우에서 열린 행사에서 발표된 이번 승인으로, eHANG은 지난해 10월 13일 세계 최초로 형식 인증을 획득한 지 6개월 만에 생산 인가까지 획득했다. 생산 인가는 항공기 제작에 사용되는 원자재부터 자체 및 공급업체 생산 관리 프로세스, 품질 관리 프로세스, EH216-S 인도 전 테스트, 애프터 서비스 유지 보수 및 정비 작업까지 eHANG의 품질 관리 시스템을 기반으로 한다. 인증 과정에서 중국민간항공국 중남부 지역 관리국의 검토팀은 eHANG의 제조 인프라 및 절차 모든 측면을 검토 평가했다. 평가는 조직 관리, 설계 문서 관리, 인원 역량 및 자격, 공급업체 관리, 생산 프로세스 관리, 검사 및 시험 등 19개 주제를 포함했다. eHANG은 현재 운푸에 위치한 주요 공장에서 생산 속도를 안정적으로 증가시킬 계획이다. 또한 운영 개시를 지원하기 위해 고객과의 파트너십 협력을 강화하고 있다. 중국 도시에서 상업 항공 증가 예상 eHANG은 운영자 교육 및 절차 개발을 통해 다양한 중국 지역에서 2인승 항공기 상업 항공을 지원하고 있다. 민간항공국과 협력하여 2분기에 상업 운영을 위한 규제 기준을 마련하고 있다. 2024년 동안 eHANG은 지방 정부 기관과 협력하여 eVTOL 공중 택시 서비스를 도시 대중교통 시스템에 통합하기 위한 버티포트 네트워크를 구축할 계획이다. 관광객을 위한 관광 비행도 EH216-S의 초기 활용 사례가 될 것으로 보인다. 중국에서 이 항공기의 표준 가격은 단 33만4000달러(약 4억5200만원)이다. eHANG은 2023년 본사가 위치한 광저우를 비롯해 선전과 허페이에서 비행 시연 프로그램을 진행했다. CAAC가 항공기 운항허가증을 발급한 후 선전 오베이 리조트와 광저우 지우롱 호수 공원, 허페이 루오강 중앙 공원에 있는 도심 항공 모빌리티(UAM) 운영 센터에서 소규모로 첫 상업 비행을 실시한 것. 지난해 10월, 허페이 시 정부는 도시의 저공경제를 발전시키기 위해 eHANG과 전략적 협력 협약을 체결했다. 시 정부는 최대 1억 달러(약 1354억원)의 재정 지원을 약속했다. 광저우 당국도 유사한 이니셔티브를 지원하는 계획을 승인했다. 중국 정부, 저공경제 우선 정책 민간항공국은 지난 3월 29일 기자 회견에서 초기 eVTOL 사용 사례를 촉진하고 항공 교통 관리 인프라를 개발하기 위해 여러 UAM 데모 사이트 구축을 지원할 계획이라고 발표했다. 이 기관에 따르면 중국의 저공 경제는 2025년까지 1조 5000억 위안(2120억 달러, 약 280조5450억원) 이상의 가치가 있으며, 2035년에는 3조 5000억 위안(약 654조6050억원)으로 증가할 것으로 예상된다. '저공경제(低空经济)'란, '유·무인 항공기의 저공비행을 기반으로 여객, 화물 운송 서비스를 제공하고 유관 분야와 융복합 연계 발전하는 경제 형태'를 의미한다. 코트라는 지난 3월 28일 발간된 보고서 '융복합 발전이 진행중인 중국 저공경제산업'을 통해 "최근 중국 광저우 등지에서 전동 수직 이착륙기(eVTOL, 드론택시)의 상업 비행 테스트가 성공함으로써 중국 저공경제 산업은 큰 발전 동력을 얻은 것으로 판단된다"고 평가했다. 2024년 1월 중국 국무원에서 발표된 드론 비행관리 임시조례(无人驾驶航空器飞行管理暂行条例)에 따르면, 드론을 중심으로 한 저공경제가 미래 전략산업이자 유망 발전 분야로 손꼽히고 있음을 확인할 수 있다. 코트라 관계자는 "이러한 저공경제는 지속해서 물류, 농업, 교통, 관광 등 유관 산업 분야에 영향을 끼치고 있으며 새로운 산업발전 영역을 마련하고 있다. 일반적으로 중국 저공경제를 구성하고 있는 주요 분야로는 저공 제조산업, 저공비행 산업, 저공 인프라산업, 종합 서비스산업으로 구성된다"고 설명했다. 중국 정부 중앙위원회와 국무원은 지난해 eVTOL 및 기타 무인 항공기를 이용한 항공 서비스를 전략적 우선 순위로 확정했다. 중국의 약 20개 성에서 2024년 저고도 경제 개발 계획을 발표했으며, 올해는 보다 구체적인 정책 이니셔티브를 도입할 것으로 예상된다. 후아지 후(Huazhi Hu) eHang의 설립자이자 회장 겸 최고경영자(CEO)는 "이번 생산 인증서 발급은 EH216-S의 대량 생산의 문을 여는 것으로, 상업 운항으로 나아가는 중요한 단계"라고 말했다. 후아지 CEO는 "오늘부로 EH216-S는 CAAC로부터 형식 인증서, 생산 인증서 및 감항 인증서를 확보했다. 이 모든 주목할 만한 성과는 CAAC의 전문가 팀과 eHang 팀의 협업과 끊임없는 노력에 힘입은 것이며, 항공기 설계, 제조, 품질 관리, 지속적인 감항성 및 기타 분야에서 우리의 집단적 혁신, 지혜, 전문성을 반영한 결과"라고 덧붙였다. 한편, 중국은 수년 전부터 국가 정책적 차원에서 저공경제 발전을 적극 추진하고 있다. 정책 지원이 되는 분야는 교통 플랫폼 구축, 도서 물류‧운송, 스마트 항공, 관광산업 등 광범위하며 특히 광둥성 차원에서 추진 중인 저공경제 시범구 조직 및 비행활동 심의 프로세스 효율화 정책 등이 있다. 한편, 중국은 수년 전부터 국가 정책적 차원에서 저공경제 발전을 적극 추진하고 있다. 정책 지원이 되는 분야는 교통 플랫폼 구축, 도서 물류‧운송, 스마트 항공, 관광산업 등 광범위하며 특히 광둥성 차원에서 추진 중인 저공경제 시범구 조직 및 비행활동 심의 프로세스 효율화 정책 등이 있다. eHANG은 2014년 설립된 기업으로 도심항공교통(UAM) 과학기술 글로벌 선두 업체다. 무인 자울주행 항공기 시스템 및, 물류, 운동, 스마트시티 관리 등 컨설팅 서비스를 제공하고 있다.
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중국 eHNAG, 자율 주행 eVTOL 항공기 양산 인가 획득
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돼지 신장 최초 이식 환자 퇴원…병원 측 "경과 양호⋯집에서 요양"
- 세계 최초로 유전자 조작 돼지 신장 이식을 받은 릭 슬레이먼(62·남성)씨가 수술 2주 만인 3일(이하 현지시간) 퇴원했다고 CNN이 4일 보도했다. 미국 매사추세츠 종합병원은 성명을 통해 "그는 잘 회복하고 있으며 집에서 가족과 함께 계속 요양할 것"이라고 밝혔다. 슬레이먼 씨도 병원 성명을 통해 "오늘 병원을 떠나는 순간은 제가 오랫동안 바라고 있던 매우 기쁜 일이며, 오랜만에 건강이 좋아졌다"라고 말했다. 매사추세츠 종합병원의 외과의사들은 지난 3월 16일 처음으로 유전자 변형된 돼지 신장을 살아있는 인간 환자에게 이식했다. 슬레이먼 씨가 지난해 말 말기 신장 질환 진단을 받은 후 의사들은 돼지 신장 이식을 시도해 보자고 제안했다. 슬레이먼은 2형 당뇨병과 고혈압 병력이 있으며, 2018년 신장 이식을 받기 전 7년 동안 투석을 받아왔다. 하지만 5년 후인 2023년 이식한 장기에 장애 징후가 나타났다. 이에 슬레이먼은 2023년에 투석을 다시 시작했고, 이로 인해 정기적인 병원 방문이 필요한 심각한 합병증이 발생했다. 그는 의사와 이 수술의 잠재적인 위험성에 대해 논의 후 수술에 동의했다. 유전자 변형된 신장은 인간과 호환되는 인공 장기를 개발하는 생명공학 회사인 e제네시스(eGenesis)가 제공했다. 이 회사는 유명한 유전자 편집 시스템인 CRISPR(크리스퍼)을 사용해 돼지의 유전자를 조작했다. 돼지 DNA에서 모두 69개의 유전자를 편집했다. 지난 달 슬레이먼 씨의 담당 의사들은 새로운 신장이 몇 년 동안 기능할 수 있을 것으로 예상하지만 동물에서 인간으로의 장기 이식에는 아직 알려지지 않은 많은 부분들이 있다고 인정했다. 슬레이먼 씨의 신장 이식 수술은 세 번째로 진행된 이종 이식(Xenotransplant)이며, 돼지 장기를 살아있는 인간에게 이식하는 시술이었다. 2021년 미국에서 최초로 돼지 심장을 이식 환자(57·남성)가 2개월 만에 사망했다. 2022년 미국에서 두 번째 돼지 심장 이식 환자(58·남성)가 이식 후 6주 만에 사망했다. 현재까지 돼지 심장 이식의 장기적인 생존 기록은 없다. 한편, 현재 이식에 필요한 장기는 기증 가능한 장기 수를 훨씬 상회하고 있다. CNN은 미국에서만 매일 17명이 장기 기증을 기다리다 사망한다고 전했다. 신장은 공급 부족이 가장 심각한 장기로, 미국 장기 조달 및 이식 네트워크 (OPTN)에 따르면 2023년 약 2만7000개의 신장이 이식되었지만, 해당 장기 대기자 명단에는 약 8만9000명이 등록되어 있다. 슬레이먼 씨는 "특히 신장 이식을 기다리는 다른 환자들의 응원에 감사하다"며 성명을 통해 "오늘은 저뿐만 아니라 그들 모두에게 새로운 시작을 의미한다"고 말했다.
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돼지 신장 최초 이식 환자 퇴원…병원 측 "경과 양호⋯집에서 요양"
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미 플로리다 주 주택에 우주 쓰레기 추정 물질 추락
- 미국 플로리다 주에 거주하는 알레한드로 오테로(Alejandro Otero)의 집에 의문의 물체가 떨어졌다. 이 물체는 지난달 플로리다 주 네이플스에 있는 알레한드로 오테로의 집 지붕과 이층 바닥을 뚫고 떨어져 그의 아들을 놀라게 했다고 과학 뉴스 전문 매체 라이브사이언스가 전했다. 이 정체불명의 물체는 국제우주정거장(ISS: the International Space Station)에서 나온 잔해일 가능성이 높은 것으로 점쳐지고 있다. 미 우주사령부도 우주 정거장에서 잔해 조각이 대기권에 진입했음을 기록했는데, 당시 이 물체는 멕시코만을 지나 플로리다 남서쪽을 향하고 있었다. 떨어진 물체는 원통형 튜브 형태로, 길이가 수 인치에 달하고 무게는 거의 2파운드(0.9kg)에 달했다. 이 물체의 출처는 아직 밝혀지지 않았지만, 오테로는 이 물체가 ISS에서 폐기한 방전된 배터리 9개 중 하나일 가능성이 있다고 생각하고 있다. 우주사령부가 포착한 것과 같은 시각, 배터리를 실은 일본 우주국 JAXA 소속의 대형 화물 팔레트가 멕시코 만 상공에서 플로리다 대기권으로 다시 진입했던 것이다. 지난 2021년 우주정거장에서 버려진 잔해는 대기권에서 소각될 것으로 예상됐지만, 그 잔해 중 하나가 재진입하여 떨어졌을 수도 있다. 오테로는 집을 파괴한 잔해를 나사(NASA) 관계자에게 인도했다. 나사 대변인 조슈아 핀치(Joshua Finch)는 라이브사이언스와의 인터뷰에서 "나사는 주택 소유자 오테로와 협력해 물체를 수거했으며, 가능한 한 빨리 플로리다에 있는 나사의 케네디 우주 센터에서 물체를 분석하여 그 출처를 확인할 것"이라고 말했다. 엔지니어가 물체의 출처를 확인하면 오테로는 미 정부를 상대로 집 수리 비용을 청구할 계획이다. 하지만 해당 물체가 JAXA에서 나온 것으로 간주되는 경우 이 프로세스는 복잡할 수 있다. 이 우주 쓰레기는 지구로 돌아올 예정이었던 화물 팔레트에 부착된 ISS의 고갈된 배터리로 구성됐다. 그러나 일련의 사정으로 인해 이 화물 팔레트가 지구로 돌아갈 수 없게 되자 나사는 무유도 재진입을 위해 2021년에 우주정거장에서 배터리를 버렸다. 미시시피 대학 항공우주법 센터의 전무이사인 마이클 핸런에 따르면 물체가 나사 소유인 경우 오테로 또는 그가 가입한 보험 회사는 연방 불법 행위 청구법에 따라 연방 정부를 상대로 청구를 제기할 수 있다. 그러나 문제 발생 소지는 있다. 배터리는 나사 소유였지만 일본 우주국이 발사한 팔레트 구조에 부착됐다. 오테로의 집에 피해를 입힌 폐기물이 다른 나라에서 발사된 것이라면 미국은 면책되고, 발사한 나라가 피해에 대해 전적으로 책임을 져야 하는 상황이 된다는 것이다. 떨어지는 우주 쓰레기로 피해를 입은 곳은 플로리다만은 아니다. 지난 2020년에서 2022년 사이에 중국의 창정 5B 부스터중 4대가 지구에 떨어져 코트디부아르, 보르네오, 인도양으로 잔해가 쏟아졌다. 2021년과 2022년에는 스페이스X 로켓에서 떨어져 나온 잔해가 워싱턴 주의 한 농장을 덮쳤고 호주의 양 농장에도 떨어졌다. 전 세계 우주국에서는 3만 개가 넘는 쓰레기 조각들을 감시하고 있지만, 모니터링할 수 없을 정도의 수많은 작은 파편 조각이 훨씬 더 많아 골치를 앓고 있다. 과학자들은 그물에 쓰레기를 모으는 것과 같이 지구의 하늘을 정리하는 여러 가지 방법을 제안했다. 발톱 로봇으로 수집하거나, 또는 다른 우주선에서 0.8km 길이의 밧줄을 발사하여 수거하는 방법 등이 있다.
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미 플로리다 주 주택에 우주 쓰레기 추정 물질 추락
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[신소재 신기술(26)] 암석의 혁신, '지질학적 수소' 생산 가능
- 지속 가능한 에너지 환경에 획기적인 변화를 가져올 암석 기반 수소 생산 연구가 활발하게 진행되고 있다. 미국 텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스 연구팀은 철분이 풍부한 암석에서 이산화탄소 배출 없이 수소 가스를 생산하는 천연 촉매 개발에 힘쓰고 있다고 과학 전문매체 사이테크데일리가 전했다. 기존 방식에 비해 저탄소 대안을 제공하는 이 기술은 미래 에너지 시장의 주역으로 주목받고 있다. 이 프로젝트가 성공한다면 '지질학적 수소'라는 새로운 산업 분야를 창출하며 에너지 전환에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. UT 잭슨 지구과학대학 경제지질학국의 연구 부교수이자 이 프로젝트의 수석 연구원 토티 라슨 박사는 "우리는 암석에서 수소를 생산하고 있다"고 말했다. 라슨은 "철분이 풍부한 암석에서 수소를 비화석 연료로 생산하는 것은 산업적 규모로 시도된 적이 없는 일종의 비화석 연료 생산이다"라고 설명했다. 수소는 연료로 연소할 때 이산화탄소 가스를 배출하지 않기 때문에 에너지 전환에서 중요한 역할을 한다. 유일한 부산물은 물뿐이다. 그러나 오늘날 대부분의 수소는 천연가스에서 생산되며 이 과정에서 CO₂도 배출한다. 라슨은 철분이 풍부한 암석에서 지질학적 수소를 생산하면 탄소 배출량이 적기 때문에 에너지 전환에 큰 변화를 가져올 수 있다고 지적했다. 이 과정은 지질학적 현상인 '사문석화'를 촉진하는 원리다. 사문석화 과정에서 철분이 풍부한 암석은 화학 반응의 부산물로 수소를 생성한다. 사문석화는 일반적으로 고온에서 일어난다. 연구팀은 현재 기술로 쉽게 접근할 수 있는 낮은 온도와 심도에서 수소 생산을 촉진하기 위해 니켈과 백금족 원소 등을 포함하는 천연 촉매 물질을 활용하고 있다. 즉, 철이 풍부한 암석에서 천연 촉매를 사용해 수소를 생산하면 전 세계적으로 수소 생산량을 크게 늘릴 수 있는 잠재력이 있다. 기존의 대부분 수소 생산 방식은 천연가스를 이용하며 이산화탄소를 배출한다. 지질학적 수소 생산은 저탄소 배출 특징을 지니고 있어 에너지 전환에 획기적인 진전을 가져올 수 있다. 잭슨 스쿨의 연구 부교수이자 이 프로젝트의 공동 연구자인 에스티 우카르 박사는 "전 세계에서 지질학적 수소의 자연 축적이 발견되고 있다. 탐사가 계속되고 있지만 대부분의 경우 규모가 작고 경제성이 없다"며 "자연에서 수백만 년이 걸리는 반응을 유도해 이러한 암석에서 더 많은 양의 수소를 생산할 수 있다면 지질학적 수소는 정말 획기적인 기술이 될 수 있다고 생각한다"고 말했다.
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[신소재 신기술(26)] 암석의 혁신, '지질학적 수소' 생산 가능
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