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삼성화재 "운행 중 침수사고 72% 수도권 집중⋯야간 발생률도 높아"
- 차량 운행 중 발생하는 침수 사고의 대부분이 수도권 지역, 특히 야간 시간대에 집중되는 것으로 나타났다. 삼성화재 교통안전문화연구소는 8일, 2022년부터 2024년까지 최근 3년간 자사에 접수된 운행 중 침수 사고가 총 4,232건에 달하며, 이 중 72.5%가 수도권에서 발생했다고 밝혔다. 지역별로는 경기·인천이 44.1%, 서울이 28.4%를 차지했다. 시간대별로는 오후 9시~자정 사이에 사고가 집중됐고, 침수차량 피해액은 야간이 주간보다 1.4배 높았다. 차종별로는 승용 세단이 72.5%를 차지해 침수에 가장 취약한 것으로 분석됐다. [미니해설] 전체 침수사고 72.5% 수도권 집중…서울·경기·인천이 과반 운행 중 차량 침수 사고의 상당수가 수도권에서 발생하고 있으며, 시간대별로는 야간에 집중되고 있는 것으로 조사됐다. 삼성화재 교통안전문화연구소가 8일 발표한 자료에 따르면, 2022년부터 2024년까지 최근 3년간 삼성화재에 접수된 차량 운행 중 침수 사고는 총 4232건이었다. 이 가운데 72.5%에 해당하는 3070여 건이 수도권에서 발생해 지역적으로 뚜렷한 편중 현상을 보였다. 세부적으로는 경기·인천 지역에서 44.1%, 서울에서 28.4%의 사고가 발생해 수도권 전체의 비중이 가장 컸다. 그 외 지역은 경상권 12.9%, 충청권 7.4%, 전라권 5.5%, 강원·제주 1.6%로 나타났다. 서울시 내에서는 서초구(31.2%)와 강남구(30.3%)에서 침수 사고 비중이 높았으며, 경기도에서는 성남시(12.2%), 화성시(8.8%) 순으로 사고가 많이 발생했다. 야간 침수사고 61%…심야 3시간에 30% 이상 집중 침수 사고는 야간 시간대에 집중되는 양상을 보였다. 조사 기간 중 오후 9시부터 자정까지 3시간 동안 전체 침수 사고의 31.6%가 집중됐고, 전체 야간 발생 비중은 61.2%에 달했다. 야간에 발생한 침수 사고의 건당 평균 피해액은 862만 원으로, 이는 주간 사고(약 615만 원)보다 1.4배 높은 수준이다. 시야 확보가 어려운 밤 시간대의 도로 상황 인식 저하와 침수 구간의 식별 어려움이 복합적으로 작용한 결과로 분석된다. 침수에 가장 취약한 차량은 '세단'…SUV보다 흡입구 낮아 차종별 침수 피해는 승용 세단이 전체 사고의 72.5%를 차지하며 가장 많았다. 반면 SUV, RV, 트럭 등은 상대적으로 낮은 비중을 보였다. 연구소에 따르면 세단의 엔진 흡입구 평균 높이는 29cm로, SUV(평균 97cm)에 비해 훨씬 낮아 상대적으로 침수 위험에 더 크게 노출된다는 분석이다. 특히 낮은 흡입구를 통해 물이 유입되면 엔진 내부 손상이 발생해 차량 전체의 수리가 필요할 수 있으며, 자칫 전손(전부 손실) 판정을 받을 가능성도 높다. "침수 도로 무리한 진입 금물…정지 후 견인 조치가 최선" 삼성화재 교통안전문화연구소 전제호 수석연구원은 "차량 운행 중 침수 구간이 나타났을 경우, 무리하게 진입하지 않는 것이 원칙"이라며, "부득이하게 침수 도로를 주행할 경우에는 저속으로 한 번에 통과하고, 침수 후에는 절대 시동을 걸지 말고 즉시 견인해 정비소로 이동해야 피해를 줄일 수 있다"고 조언했다. 고립 사고 대비 시스템·운전자 인식 개선 필요 기후변화와 국지성 집중호우가 반복되면서 도심 내 돌발 침수 사고는 더 이상 예외적인 일이 아니다. 특히 서울·경기권과 같은 고밀도 도심에서는 운전자의 실시간 대응과 공공 시스템의 조기경보 체계가 동시에 강화돼야 한다는 지적이다. 운전자 개인의 주의와 함께, 교통정보 시스템의 침수 감지 알림, 자동 우회 경로 제공, AI 기반 도로 상황 예측 서비스 등 기술 기반의 대응체계 도입도 병행될 필요가 있다.
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삼성화재 "운행 중 침수사고 72% 수도권 집중⋯야간 발생률도 높아"
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[퓨처 Eyes(96)] 세계 최대 '뇌형 컴퓨터' 구축⋯저장대, 뉴런 20억 개 '다윈몽키' 공개
- 중국 저장대학교 연구진이 세계 최대 규모의 뇌형(뉴로모픽) 컴퓨터 '다윈몽키(Darwin Monkey)'를 공개했다. 중국명은 '우콩(悟空)'으로, 이 시스템은 20억 개 이상의 뉴런과 1000억 개 이상의 시냅스를 구현해 실제 마카크 원숭이 뇌의 뉴런 수에 근접한 수준의 기능을 모사할 수 있는 것으로 평가받는다. 뉴로모픽 컴퓨팅(Neuromorphic Computing)은 인간이나 동물의 뇌 구조와 작동 원리를 컴퓨터 시스템 설계에 적용해 뇌의 능력을 모방하는 시스템 구축에 초점을 맞춘 첨단 연구 분야이다. 다윈몽키는 전용 뉴로모픽 칩에 기반한 세계 최초의 대규모 뇌형 컴퓨팅 시스템이기도 하다. 기존 컴퓨터는 0과 1로 이루어진 이진 데이터를 처리하는 반면, 뉴로모픽 컴퓨터는 '스파이크 입력'이라는 일련의 불연속적인 전기 신호를 사용한다. 또한, 칩 자체에 메모리와 연산 능력을 통합하여 데이터 이동 거리를 줄이고 병렬 처리를 가능하게 함으로써 전력 소비를 획기적으로 감소시킨다. 다윈몽키는 저장대 산하 '뇌-기계 지능 국가중점실험실'과 저장성 소재의 연구기관 저장랩(Zhejiang Lab)이 공동으로 개발한 3세대 뉴로모픽 칩 '다윈3(Darwin 3)' 960개를 탑재했다. 총 15개의 블레이드형 서버로 구성되며, 인간 두뇌처럼 병렬 처리 능력이 뛰어난 구조를 갖췄다. 평균 전력 소비는 2000와트에 불과해 일반 슈퍼컴퓨터 대비 에너지 효율이 매우 높다. 생물학적 뇌에 가까운 구조와 성능 다윈3 칩은 하나당 약 235만 개의 '스파이킹 뉴런(spiking neuron)'과 수억 개의 시냅스를 지원한다. 스파이킹 뉴런은 생물학적 뉴런이 신호를 전기적 스파이크 형태로 전달하는 방식을 모사한 것으로, 더욱 생물학에 가까운 신호 전달 및 학습 방식을 구현해 실제 뇌에서 이뤄지는 정보 전달 메커니즘과 유사하다. 또한 해당 칩은 뇌 유사 연산에 특화된 명령어 체계와 온라인 학습 메커니즘까지 내장해, 스스로 학습하고 적응하는 기능도 구현할 수 있다. 이처럼 고밀도의 뉴런과 시냅스 배열을 기반으로, 다윈몽키는 시각, 청각, 언어, 학습 기능과 같은 고차원적 지능을 통합적으로 수행할 수 있다. 실제로 연구진은 중국 인공지능(AI) 스타트업 '딥시크(DeepSeek)' 대형 뇌형 인공지능 모델을 탑재해 논리 연산, 창의적 응답 생성, 수리 계산 등 다중 기능 실험을 진행 중이다. 전용 운영체제 탑재로 독립적 연산 플랫폼 구축 다윈몽키의 또 다른 특징은 새로운 형태의 '뇌 모사형 운영체제(Brain-Inspired Operating System)'가 병행 개발됐다는 점이다. 이 시스템은 신경망 시스템의 상호 연결 및 통합 기술 개선과 차세대 뇌 모사 운영체제 개발 등 여러 기술적 돌파구의 산물이다. 이 운영체제는 뉴로모픽 칩 간 연산 자원을 효율적으로 통합해 고속 학습과 추론을 가능케 하며, 기존 범용 컴퓨터의 직렬적 처리 방식과 달리 병렬적이고 인지 중심의 계산 방식을 구현한다. 저장대 연구진은 이 시스템을 통해 다양한 생물의 뇌 신경망을 정밀하게 모사할 수 있다고 밝혔다. 예컨대 전기뇌벌레(선충), 제브라피시, 생쥐, 마카크 등 다양한 생물의 신경 구조를 다윈몽키에서 재현할 수 있으며, 이를 통해 뇌의 작동 원리 이해, 신경질환 연구, 신약 후보군 탐색 등에 새로운 실험 도구를 제공하고 동물 실험의 윤리적 문제와 비용, 시간을 줄일 수 있는 기반을 마련하고 있다. 인간 두뇌 능력 초월하는 계산 기반 연구 책임자인 저장대 뇌-기계 지능 국가중점실험실 주임 판강(潘綱) 교수는 "인간의 추론 능력과 효율은 아직까지 기존 인공지능 기술보다 우수하다"며 "다윈몽키는 뇌의 작동 방식을 모방하면서도 계산 속도 면에서는 인간의 뇌를 능가하는 성능을 제공함으로써, 미래 뇌 기반 인공지능 연구에 강력한 기반을 제공할 것"이라고 말했다. 그는 이어 "이 시스템은 인공지능 개발을 위한 새로운 컴퓨팅 기반 역할을 하고, 뇌과학자들에게는 뇌 시뮬레이션 도구를 제공하며, 뇌 작동 메커니즘을 탐구하는 새로운 실험 방법을 제시해 생물학적 실험에 대한 의존도를 줄이는 데 기여할 것"이라고 덧붙였다. 중국 독자 기술로 개발…글로벌 경쟁 본격화 다윈몽키는 2024년 4월 인텔이 공개한 뉴로모픽 컴퓨터 '할라 포인트(Hala Point)'의 뉴런 수(11억 5000만 개)를 약 2배 가까이 뛰어넘어, 세계 최대 규모의 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템이 됐다. 특히 다윈3 칩은 저장대와 저장랩이 2023년 초에 독자 설계·개발하고 자체 생산까지 마친 중국산 칩으로, 중국이 뉴로모픽 기술에서 독립적 기술 주권을 확보했다는 점에서도 의미가 크다. 이러한 성과는 향후 미국, 유럽, 중국 간의 뉴로모픽 칩 및 브레인 컴퓨터 개발 경쟁을 더욱 심화시키고, 관련 기술 특허와 인재 확보 경쟁을 촉발할 것으로 예상된다. 국제적 파급력 커지는 차세대 AI 인프라 다윈몽키는 단순히 하나의 슈퍼컴퓨터가 아닌, 기존 반도체 기반 컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 새로운 컴퓨팅 패러다임을 제시하는 차세대 AI 인프라로 평가받는다. 현재의 인공지능이 가진 추론, 일반화 능력의 한계를 극복하고, 뇌의 원리를 모방해 더욱 자연스러운 적응과 학습이 가능한 AI 개발의 새로운 기반이 될 수 있다. 특히 데이터센터나 슈퍼컴퓨터 대비 월등히 낮은 전력으로 대규모 AI 모델 운용이 가능해져 탄소 배출 저감과 비용 절감에 기여할 것으로 기대된다. 궁극적으로 이 시스템은 인간 수준의 인공지능, 자율로봇, 브레인-컴퓨터 인터페이스(BCI)와 같은 미래 기술 발전의 핵심 인프라로 자리매김할 잠재력을 지녔다. AI 기술의 계산 기반 자체가 바뀌는 전환점에서, 다윈몽키는 '두뇌를 닮은 컴퓨터'의 가능성을 실증하며 AI의 미래, 인간 두뇌 연구, 첨단 컴퓨팅 등 광범위한 분야에 근본적 변화를 가져올 상징적 사례로 주목받고 있다.
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[퓨처 Eyes(96)] 세계 최대 '뇌형 컴퓨터' 구축⋯저장대, 뉴런 20억 개 '다윈몽키' 공개
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[우주의 속삭임(132)] 138억 년 전 우주의 첫 분자 반응, 독일 실험실서 재현
- 우주 최초의 분자 생성 경로로 추정되는 헬륨수소이온(HeH⁺)의 반응 메커니즘이 실험을 통해 확인됐다. 독일 막스플랑크 핵물리연구소(Max-Planck-Institut für Kernphysik, MPIK) 연구진은 최근 우주 초기 환경을 모사한 조건에서 HeH⁺와 수소 동위원소인 중수소(Deuterium)의 반응을 성공적으로 재현했다고 밝혔다. 이번 연구는 빅뱅 직후 형성된 최초의 분자 반응 과정을 규명함으로써, 초기 우주 화학과 별 탄생 메커니즘에 대한 이해를 심화하는 계기를 마련했다는 평가를 받고 있다고 사이테크데일리가 전했다. 관련 연구 결과는 국제 학술지 '천문학 및 천체물리학(Astronomy & Astrophysics)' 7월 24일자에 게재됐다. 최초의 분자, 우주의 별을 잉태하다 약 138억 년 전 발생한 빅뱅 직후, 우주는 초고온·초고밀도의 플라즈마 상태였다. 이 시기 수초 안에 양성자와 중성자가 결합해 수소와 헬륨 등 가장 가벼운 원소가 형성됐다. 그러나 이들 원소는 모두 이온화된 상태였으며, 약 38만 년이 지나서야 우주는 충분히 냉각돼 전자가 원자핵과 결합할 수 있는 '재결합(Recombination)' 단계를 맞이했다. 이 시점부터 안정된 중성 원자가 형성됐고, 이후 첫 분자 형성을 위한 화학 반응이 시작됐다. HeH⁺는 중성 헬륨 원자와 양성자 상태의 수소가 결합해 형성된 것으로, 오늘날까지도 우주에서 존재가 관측된 가장 원시적인 분자로 알려져 있다. HeH⁺는 분극(극성)이 크고 낮은 온도에서도 효율적으로 에너지를 방출할 수 있어, 우주 초기 별 형성 과정에서 냉각 인자로 기능했을 가능성이 제기돼 왔다. 실험실에서 재현한 원시 우주 반응 이번 실험은 독일 하이델베르크에 위치한 MPIK의 극저온 저장 링(Cryogenic Storage Ring, CSR)에서 진행됐다. 이 장비는 직경 35m 규모로, 우주 공간과 유사한 극저온(섭씨 -267도 수준)과 초고진공 조건을 구현할 수 있다. 연구진은 HeH⁺ 이온을 CSR 내부에 최대 60초간 저장하면서, 여기에 중성 중수소 원자 빔을 교차시켜 반응을 유도했다. 이 과정에서 HeH⁺가 중수소와 충돌해 중수소수소이온(HD⁺)과 중성 헬륨 원자가 형성되는 반응을 확인했다. 이는 기존에 예측됐던 수소이온(H₂⁺) 대신 중수소 반응을 활용함으로써, 유사 반응의 실험적 검증이 가능하게 한 방식이다. 특히 이번 실험은 충돌 에너지를 세밀하게 조절해 온도 변화에 따른 반응률을 측정할 수 있도록 설계됐다. 그 결과, 기존 이론이 예측한 것과 달리 저온에서의 반응 속도가 거의 일정하게 유지된다는 사실이 확인됐다. 기존 이론 뒤집은 실험 결과…우주 화학에 새 지평 MPIK의 물리학자인 홀거 크레켈(Holger Kreckel) 박사는 "기존에는 반응 온도가 낮아지면 HeH⁺의 반응률도 급격히 감소할 것으로 예측돼 왔다"며 "그러나 실험과 이를 뒷받침한 새로운 이론 계산 모두 이 같은 가설을 뒷받침하지 않았다"고 밝혔다. 이는 프랑스 오르세대학 이론물리학자 요한 스크리바노(Yohann Scribano) 박사팀의 후속 계산에서도 일관되게 확인됐다. 기존 연구에 사용된 반응 퍼텐셜(Potential Surface)에 오류가 있었음을 지적한 스크리바노 박사팀은 이를 수정한 새로운 계산을 통해 실험 결과와 정합되는 반응 경로를 도출했다. 이로써 HeH⁺와 수소(또는 중수소)의 충돌 반응이, 생각보다 훨씬 높은 빈도로 일어났을 가능성이 제기되며, 이는 초기 우주에서 H₂(분자 수소) 형성의 핵심 경로로 작용했을 수 있다는 가설에 힘을 싣는다. 별의 탄생을 이끈 단순한 분자 HeH⁺는 단순한 분자지만, 우주의 별 형성에 있어서는 복잡한 역할을 수행한다. 초기 우주는 별의 씨앗인 원시 성운들이 수축하며 온도가 올라가는 과정을 반복했는데, 이 과정에서 분자가 방출하는 복사에너지는 냉각을 유도하며 핵융합에 이르기까지의 임계 조건 형성에 기여했다. 수소 원자는 약 섭씨 1만도 이하에서는 효율적인 복사 냉각이 어려운 반면, HeH⁺는 그보다 낮은 온도에서도 분자 진동과 회전을 통해 효과적인 에너지 방출이 가능하다는 점에서 그 중요성이 재조명되고 있다. 우주 화학의 기원을 다시 쓰다 이번 실험은 '우주 화학의 시작'으로 불리는 초기 반응 경로를 실험적으로 재현하고, 그 반응 동역학을 정량적으로 규명한 첫 사례로 평가된다. HeH⁺는 2019년 허블우주망원경을 통해 행성상성운 NGC 7027(위 사진)에서 실제로 발견되며 천문학적으로도 그 존재가 확증된 바 있다. 이에 따라 실험적·이론적 데이터는 향후 우주 초기 분자 분포 모델과 별 형성 이론 정교화에 핵심 단서를 제공할 것으로 보인다. MPIK 연구진은 향후 다른 원시 분자들과의 반응성 실험도 확대해나갈 계획이며, 궁극적으로는 초기 우주의 분자적 진화 경로와 그에 따른 천체 형성 메커니즘을 체계화하는 데 기여할 것으로 기대된다. ◇ 참고 문헌: F. Grussie 외, “Experimental confirmation of barrierless reactions between HeH⁺ and deuterium atoms suggests a lower abundance of the first molecules at very high redshifts”, Astronomy & Astrophysics, 2025년 7월 24일. [DOI: 10.1051/0004-6361/202555316]
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(132)] 138억 년 전 우주의 첫 분자 반응, 독일 실험실서 재현
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지중해 최심부 칼립소 해연, '플라스틱 무덤'으로⋯"깨끗한 바닥은 단 한 평도 없다"
- 한때 인간의 오염으로부터 멀리 떨어져 있다고 여겨졌던 지중해 최심부 '칼립소 해연(Calypso Deep)'이 대규모 쓰레기 더미로 뒤덮인 것으로 확인됐다. 이는 바닷속 가장 깊은 구역조차 인류 활동의 영향을 피할 수 없다는 충격적인 현실을 보여준다. 지중해 이오니아해에 위치한 칼립소 해연은 수심 5,100m(16,770피트)에 이르는 세계에서 가장 깊은 해구 중 하나다. 이곳은 지난 수십 년간 오염으로부터 상대적으로 자유로운 공간으로 여겨졌으나, 올해 초 과학자들이 현장 조사 결과 비닐봉지, 유리 파편, 찌그러진 캔 등 다양한 생활 쓰레기가 바닥을 덮고 있는 사실을 발표하면서 그 인식이 무너졌다. 6일(현지시간) 어스닷컴에 따르면 조사에 참여한 국제 공동 연구팀은 유인 잠수정 '리미팅 팩터(Limiting Factor)'를 이용해 해저를 약 43분간 탐사했다. 탐사 결과 해저 일대는 제곱마일당 수천 개에 달하는 플라스틱 쓰레기로 덮여 있었으며, 단 650m(2,130피트) 구간만으로도 해연 바닥이 인간의 폐기물로 광범위하게 오염됐음을 확인할 수 있었다. 주로 발견된 물질은 유연한 플라스틱이었으며, 유리·금속·종이류도 함께 관찰됐다. 플라스틱 쓰레기, 생태계 교란 우려 이 지역은 그리스 펠로폰네소스 반도에서 약 60km 떨어진 헬레닉 트렌치(Hellenic Trench) 내부에 위치해 있으며, 지질적으로 단층과 지진이 자주 발생하는 급경사 지역이다. 이처럼 폐쇄적 지형은 쓰레기가 해류에 의해 쉽게 외부로 유출되지 않고 해저에 머무르게 하는 원인으로 작용하고 있다. 미켈 카날스(Miquel Canals) 스페인 바르셀로나대학교 해양지질학 교수는 "이 지역에 도달한 쓰레기는 육상과 해상 모두에서 유입됐을 수 있으며, 해류를 따라 장거리 이동했거나 직접 투기된 것으로 보인다"고 설명했다. 해안에서 흘러나온 플라스틱은 표류하다가 해류 소용돌이와 해저 지형의 영향으로 천천히 가라앉는다. 부유 상태였던 폐기물은 해조류나 미생물이 표면에 붙으면서 점차 무게가 증가하고, 결국 해저에 침전돼 장기적으로 퇴적층에 고착된다. 칼립소 해연을 비롯한 지중해 해저에 쓰레기가 축적되는 현상은 해양 생태계에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 특히 심해 생물 군집은 회복력이 낮고 생태계 교란에 매우 취약하기 때문에, 이러한 오염은 생물다양성과 어장 자원, 해양 탄소순환 등에도 장기적인 악영향을 미칠 수 있다. "지중해, 더 이상 안전지대 아니다" 지중해는 폐쇄된 해역으로, 유럽·북아프리카·중동에 둘러싸인 고밀도 인구 지역이다. 동시에 세계에서 해상 교통량과 어업 활동이 가장 밀집된 해역 중 하나다. 이에 따라 폐기물 유입 경로가 다양하고 유입 속도도 빠르다. 연구진은 과거에도 선박에서 쓰레기를 직접 투기한 흔적을 발견했다고 밝혔다. "다양한 쓰레기가 쌓여 있는 더미 뒤로 길게 이어진 흔적이 선박의 투기 후 흔적으로 보인다"며 고의적인 불법 폐기 가능성을 제기했다. 이 같은 해저 쓰레기 문제는 수면 위에서 보이지 않는다는 이유로 정책적 우선순위에서 밀려왔다. 그러나 연구진은 “심해의 오염은 해양 생태계뿐만 아니라 기후 피드백과 지질적 안정성에도 영향을 줄 수 있다”며, 사회 전반의 대응이 시급하다고 경고했다. "보이지 않는다고 잊지 말라…플라스틱은 사라지지 않는다" 이번 조사 결과는 국제사회가 추진 중인 UN 글로벌 플라스틱 협약(Global Plastics Treaty)의 필요성을 다시금 부각시킨다. 연구진은 “플라스틱은 바다에 버려지는 순간 끝이 아니라, 해류를 따라 이동하고 분해되며 결국 지구 최심부까지 도달한다는 사실을 직시해야 한다”고 강조했다. 실제로 지중해는 지난 2021년에도 메시나 해협 일대에서 세계에서 가장 많은 해저 쓰레기가 발견된 바 있다. 이는 지중해가 지구에서 해양 오염에 가장 취약한 해역 중 하나임을 보여주는 사례다. 칼립소 해연 조사 프로젝트에는 바르셀로나대학교의 미켈 카날스 교수, 유럽연합 공동연구센터(JRC)의 게오르크 한케(Georg Hanke), 프랑스 해양개발연구소(IFREMER)의 프랑수아 갈가니(François Galgani), 칼라단 오셔닉(Caladan Oceanic)의 빅터 베스코보(Victor Vescovo) 등이 참여했다. 연구진은 보고서 말미에서 "이제는 과학자, 언론인, 인플루언서 등 모든 목소리를 가진 이들이 함께 나서야 할 때다. 바닷속은 보이지 않지만, 그 피해는 결코 작지 않다"고 강조했다. 이번 연구는 학술지 해양 오염 블레틴(Marine Pollution Bulletin)에 게재됐다.
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지중해 최심부 칼립소 해연, '플라스틱 무덤'으로⋯"깨끗한 바닥은 단 한 평도 없다"
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GM-LG엔솔 LMR 배터리, LFP보다 주행거리 81㎞ 길어
- 제너럴모터스(GM)가 LG에너지솔루션과 공동 개발 중인 '리튬망간리치(LMR, Lithium Manganese Rich)' 배터리가 기존 저가 리튬인산철(LFP) 배터리보다 주행거리를 약 100㎞ 가까이 늘릴 수 있다는 분석이 나왔다. 1일 서울에서 열린 'GM 배터리 테크놀로지 러닝 세션'에서 유창근 GM 기술개발부문 차장은 "북미 전기차(EV) 트럭 기준, LFP는 최대 563㎞ 주행 가능한 반면, LMR은 644㎞까지 달릴 수 있다"고 밝혔다. LMR은 고가 광물인 니켈·코발트를 망간으로 대체해 원가를 낮추면서 에너지 밀도는 33% 높였다. 'LMR 셀'은 리튬 이온 배터리의 한 종류로, 양극재에 망간의 비중을 높여 기존의 니켈, 코발트 기반 배터리 대비 비용 절감과 높은 에너지 밀도로 주행 거리를 늘리고 화재 위험은 낮추는 안정성을 높인 배터리 기술이다. 이 셀은 기존 파우치 구조 대신 각형 구조로 제작돼 배터리 팩의 부품수를 50%까지 줄일 수 있다. GM과 LG엔솔은 2027년 말 시범 생산 후, 2028년부터 본격 양산에 돌입할 예정이다. [미니해설] GM-LG엔솔 차세대 배터리 'LMR', LFP보다 추행거리 81km늘려⋯가격·성능 다 잡는다 GM과 LG에너지솔루션이 손잡고 개발 중인 차세대 배터리 리튬망간리치(LMR)가 기존 중국산 리튬인산철(LFP) 배터리 대비 주행거리가 최대 81km 가량 길어질 수 있다는 평가가 나왔다. 낮은 가격과 높은 에너지 밀도를 동시에 추구한 LMR 배터리가 전기차 시장에서 새로운 기준으로 떠오르고 있다. 1일 서울 종로구 HJ비즈니스센터에서 열린 'GM 배터리 테크놀로지 러닝 세션'에서 GM 한국연구개발법인 유창근 기술개발부문 차장은 "GM이 진행한 실험 결과, 북미 기준 전기트럭에 적용 시 LFP 배터리는 최대 563㎞를 주행할 수 있는 반면, LMR은 644㎞까지 가능하다는 결과가 나왔다"고 밝혔다. 같은 조건에서 주행거리 81㎞의 차이가 발생한 셈이다. 유 차장은 "고성능 하이니켈 NCM(리튬, 니켈, 코발트, 망간) 배터리가 789㎞까지 가능하긴 하지만, LMR은 LFP 수준의 생산비를 유지하면서 에너지 밀도는 33%가량 높아 가격 대비 성능이 우수하다"고 강조했다. LMR, 고가 광물 코발트·니켈 대체 배터리 LMR은 배터리 양극재 내 고가 광물인 코발트와 니켈을 대체하기 위해 개발된 구조다. 기존 NCM 배터리의 경우 코발트·니켈·망간 비율이 각각 33%에 달하지만, LMR은 코발트 02%, 니켈 30~40%, 망간은 60~70%까지 높여 비용 절감을 실현했다. 망간은 니켈이나 코발트에 비해 가격이 현저히 낮고 공급도 안정적이어서 원가 경쟁력 확보에 유리하다. 유차장은 "LFP 배터리는 검증된 안정성과 저렴한 가격으로 중국 업체들이 주도하고 있지만,LMR은 그보다 긴 주행거리와 고밀도 특성을 갖춰 가격과 성능 사이 균형점을 찾은 기술"이라고 소개했다. 특히 LMR 배터리는 구조적으로 에너지 효율을 높이면서도 제조 원가는 크게 늘지 않아 양산 시 가격 경쟁력 확보가 가능하다. 순환경제와 자원 재활용 측면에서도 유리 재활용 측면에서도 LMR은 주목받고 있다. GM에 따르면 폐배터리에서 회수 가능한 리튬 함량이 LMR은 약 8% 수준으로, LFP의 2%보다 훨씬 높다. 이에 따라 LMR은 향후 순환경제와 자원 재활용 측면에서도 유리한 구조를 갖는다. GM과 LG에너지솔루션은 공동 투자한 합작 법인 '얼티엄셀즈'를 통해 2027년 말까지 LMR 각형 배터리셀을 시범 생산하고, 2028년 상반기부터 양산에 돌입한다는 계획이다. 해당 배터리셀은 무선 쉐보레의 전지 픽업트럭 '실버라도 EV'와 캐딜락의 대형 SUV '에스컬레이드 IQ'에 탑재될 예정이다. LG에너지솔루션 자동차 전지 상품기획을 맡고 있는 양영제 팀장은 "현재 목표는 600㎞ 이상 주행 가능하며, 배터리 잔량 20%에서 80%까지 8분 이내에 고속 충전할 수 있는 구조"라며 "충전 수명도 3000회 이상 유지되도록 개발하고 있다"고 말했다. 기존 전기차 배터리의 약점으로 지적됐던 충전 속도와 수명을 개선해 시장 수요를 선도하겠다는 계획이다. GM은 이 LMR 배터리를 중심으로 전기차 생산 원가를 기존 내연기관차 수준까지 낮추는 것을 최종 목표로 삼고 있다. 유 차장은 "배터리 기술 고도화와 함께 생산단가를 낮추고, 규모의 경제를 확보해 전기차를 내연기관차와 비슷한 가격으로 제공할 수 있도록 지속적으로 노력할 것"이라고 밝혔다. 중국 주도의 LFP 중심 시장에서 '성능과 가격의 균형'을 갖춘 LMR이 새로운 선택지로 부상하고 있다. GM과 LG엔솔의 LMR 배터리 전략은 저가 LFP 배터리를 중심으로 확대되고 있는 전기차 시장의 패러다임을 바꾸는 계기가 될 수 있을지 주목된다.
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GM-LG엔솔 LMR 배터리, LFP보다 주행거리 81㎞ 길어
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[퓨처 Eyes(89)] "빅뱅 잔광(CMB)은 착각"⋯초기은하·블랙홀, 우주 기원론 뒤흔든다
- 138억 년 우주 역사의 정설인 '빅뱅 이론'의 가장 강력한 증거가 흔들리고 있다. 독일 본 대학교, 체코 프라하 대학교, 중국 난징 대학교 공동 연구팀은 우주 전체에 희미하게 퍼져 있는 '우주 마이크로파 배경 복사(CMB)'의 정체를 두고 새로운 해석을 내놨다고 밝혔다. 연구팀은 이 배경 복사의 상당 부분이 초기 은하 형성 과정에서 나온 빛일 수 있으며, 기존 학계의 측정이 과대평가됐을 가능성이 있다고 설명했다. 이 연구 결과는 세계적인 학술지 '핵물리학 B(Nuclear Physics B)' 최신호에 실려 우주론에 새로운 파장을 일으키고 있다. 현대 표준 우주론에 따르면, 우주는 약 138억 년 전 대폭발, 즉 빅뱅으로 탄생했다. 폭발 후 38만 년이 지나 우주가 충분히 냉각되자 빛이 비로소 자유롭게 퍼저나갈 수 있었는데, 이를 '우주 마이크로파 배경 복사(the cosmic microwave background radiation, 빅뱅 잔광)'라고 부른다. 과학계는 이 태고의 빛을 빅뱅의 결정적 증거이자 초기 우주의 모습을 담은 '스냅샷'으로 여겨왔다. 특히 배경 복사에 나타나는 미세한 온도 차이, 즉 비등방성(anisotropy)은 은하와 우주 거대 구조를 만든 초기 우주의 미세한 밀도 변화를 보여주는 증거로 해석됐다. '빅뱅의 메아리'에 드리운 의문 그러나 연구를 이끈 본대학교 파벨 쿠루파 교수는 "우리의 계산에 따르면, 이 우주 마이크로파 배경 복사는 이예 존재하지 않을 수도 있다"며 "적어도 우리는 그 정도가 과대평가됐다고 확신한다"고 주장했다. 연구팀은 우주에서 가장 먼저 생긴 것으로 알려진 '타원은하'에 주목했다. 연구팀은 현재 은하들 사이의 거리와 우주의 팽창 속도를 역으로 계산해, 타원은하들이 우주 초기에 불과 수억년이라는 짧은 기간에 집중적으로 만들어졌다고 밝혔다. 연구에 참여한 닌징대학교 에다 게르고 박사는 " 이 기간에 타원은하를 이루는 수천억 개의 별들이 폭발적으로 타오르며 엄청난 빛을 뿜어냈다"고 설명했다. 여구팀은 당시 별들의 핵융합 활동이 현재보다 수천배 더 밝았을 것으로 추정하며, 이때 나온 '초기 별빛'은 너무나 강력해 138억년이 지난 지금도 관측할 수 있다"고 덧붙였다. 우주 탄생의 청사진이 흔들인다 게르고 박사는 "우리의 계산은 현재 관측되는 우주 마이크로파 배경 복사의 최소 1.4%가 바로 이 타원은하 형성 과정에서 비롯됐음을 보여준다"며 "심지어 배경 복사 전체가 이 초기 빛일 가능성도 있다"고 말했다. 이 주장이 사실이라면 우주론의 근간이 흔들린다. 지금까지 과학자들은 배경 복사의 미세한 온도 차이를 초기 우주의 밀도 차이로 해석했고, 이 미세한 불균일성 덕분에 물질이 뭉쳐 은하가 태어날 수 있었다고 설명했다. 하지만 젠체 신호의 1.4% 이상이 후대 은하 형성의 빛 탓이라면, 이 메시한 온도 차이 측정의 신뢰성은 크게 떨어진다. 최근 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 예상을 뛰어넘는 초기 거대 은하들을 잇달아 발견하면서, 기존 우주 초기 구조 형성 모델에 대한 의문이 커지고 있다. 다만 이번 연구는 아직 초기 단계이며, 과학계의 폭넓은 지지를 얻지는 못했다. 최근 '킬로디그리 서베이(Kilo-Degree Survey)' 같은 대규모 관측 결과는 여전히 표준 우주론과 잘 들어맞는다. "빅뱅은 없었다"…더 과감한 주장도 크루파 교수는 "우리 결과는 표준 우주론 모델에 문제가 된다"며 "적어도 부분적으로는 우주의 역사를 다시 써야 할 필요가 있을지 모른다"고 강조했다. 한편, 표준 우주론의 핵심 증거에 의문을 제기하는 연구 말고도, 빅뱅 자체를 대체하는 새로운 우주 기원 모델도 등장해 학계의 주목을 받고 있다. 영국 포츠머스 대학교 우주론 및 중력 연구소 엔리케 가스타냐가 교수가 이끄는 국제 물리 연구팀은 학술지 '피지컬 리뷰 D(Physical Review D)'를 통해 빅뱅이 우주의 시작이 아니라는 '블랙홀 우주(Black Hole Universe)' 모델을 내놨다. 이 모델은 우리 우주가 더 큰 부모 우주 안에서 만들어진 거대 블랙홀 내부의 중력 붕괴와 그에 따른 '반동(bounce)'의 결과물이라는 주장이다. 무(無)에서의 창조가 아닌, 중력과 양자역학으로 이뤄지는 우주 순환의 한 과정이라는 설명이다. 가스타냐가 교수는 "빅뱅 모델은 물리 법칙이 붕괴하는 무한 밀도의 한 점에서 시작한다. 이는 우주의 시작이 완전히 이해되지 않았음을 보여주는 심각한 이론상의 문제"라고 지적했다. 그의 연구팀은 중력 붕괴가 반드시 특이점으로 끝나지 않으며, 양자 효과를 생각하면 고밀도 상태에 이른 물질 구름이 다시 팽창하는 새로운 단계로 '반동'할 수 있다고 설명했다. '새로운 우주론' 향한 과학계의 논쟁 이 모델은 기존 물리학 체계 안에서 설명될 뿐 아니라, 관측으로 검증할 수 있는 예측을 내놓는다는 점이 강점으로 꼽힌다. 대표적으로 우리 우주가 지구 표면처럼 미세하게 휘어져 있다고 예측한다. 유럽우주국(ESA)의 아라키스(ARRAKIHS) 우주 미션은 은하 외곽의 극도로 희미한 구조를 관측해, 이런 새로운 우주 모델의 예측을 검증하는 데 핵심 역할을 할 전망이다. 우주의 기원을 설명하는 표준 모델은 이처럼 다양한 방면에서 새로운 도전을 맞고 있으며, 우주론의 역사를 새로 쓸 논쟁은 이제 막 시작됐다.
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[퓨처 Eyes(89)] "빅뱅 잔광(CMB)은 착각"⋯초기은하·블랙홀, 우주 기원론 뒤흔든다
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[퓨처 Eyes(74)] 핵폐기물, 미래 에너지의 '황금알'로 부활하나?
- 인류는 오랫동안 '양날의 검'과 같은 존재와 함께해 왔다. 바로 '핵에너지'다. 막대한 에너지를 제공하지만, 동시에 감당하기 힘든 '핵폐기물'이라는 부산물을 남긴다. 그런데 최근, 이 '골칫덩이' 폐기물이 인류의 미래를 밝혀줄 '황금알'로 탈바꿈할 가능성이 열렸다. 미국 오하이오 주립대학교 연구진이 방사성 폐기물을 활용해 전기를 생산하는 핵 배터리 개발에 성공하며, 에너지 저장 분야에 획기적인 전환점을 마련한 것이다. 이 연구는 단순한 기술적 진보를 넘어, 인류가 오랫동안 골머리를 앓아온 핵폐기물 처리 문제에 대한 혁신적인 해결책을 제시했다는 점에서 더욱 의미가 크다. 연구진은 사용후 핵연료에서 방출되는 감마 방사선을 섬광 결정과 태양 전지를 통해 전기로 변환하는 기술을 개발했다. 섬광 결정은 방사선에 노출되면 빛을 방출하는 특성을 지닌 고밀도 물질로, 이 빛을 태양 전지가 흡수해 전기로 변환하는 원리다. 감마 방사선은 X선이나 CT 촬영에 쓰이는 방사선보다 훨씬 높은 에너지를 지녀 투과력이 매우 강하다. 감마 방사선의 높은 투과력은 곧 물질을 뚫고 지나가는 능력이 뛰어나다는 뜻이기도 한데, 이러한 특성 때문에 감마 방사선을 효과적으로 제어하고 에너지로 변환하는 것이 핵 배터리 기술의 핵심으로 꼽힌다. 이 배터리는 충전이나 유지 보수 없이 수십 년간 전력 생산이 가능하며, 특히 우주나 심해 탐사와 같이 장기간 안정적인 에너지 공급이 필요한 분야에서 혁신적인 역할을 할 것으로 기대된다. 손 안의 '원자력 발전소'⋯작지만 '강력한' 에너지, 무한한 가능성 제시 연구진이 개발한 프로토타입 배터리는 4cm³ 크기로, 세슘-137을 사용했을 때 288나노와트, 코발트-60을 사용했을 때 1.5마이크로와트의 전력을 생산했다. 이는 마이크로칩과 같은 소형 전자 기기를 작동시키기에 충분한 수준이다. 물론, 가정이나 산업 현장에서 사용하는 전력량에 비하면 아직 미미한 수준이지만, 레이먼드 카오 교수는 "적절한 전력원을 사용하면 와트 수준 이상의 전력 생산도 가능할 것"이라며 기술 확장 가능성을 시사했다. 특히 그는 "우리는 폐기물로 간주되는 것을 수확하고 본질적으로 보물로 바꾸려고 노력하고 있다"며 핵폐기물 배터리 개발의 의의를 강조했다. 핵 배터리는 방사성 물질을 포함하지 않아 안전하며, 핵 폐기물 저장 시설이나 우주, 심해 등 방사선 수치가 높은 환경에서 활용될 수 있다. 또한, 장기간 작동이 가능해 유지 보수가 어려운 환경에도 적합하다. 사이테크 데일리는 "이 배터리는 일반적인 X선이나 CT 스캔보다 100배나 투과력이 강한 감마 방사선을 이용했지만, 배터리 자체는 방사성 물질을 포함하지 않기 때문에 만져도 안전하다"고 보도했다. 오하이오 주립대학교 연구진이 개발한 핵폐기물 배터리는 감마 방사선을 빛으로, 다시 빛을 전기로 바꾸는 두 단계를 거쳐 작동한다. 먼저, 신틸레이터 결정이 감마 방사선을 흡수해 빛을 낸다. 마치 반딧불이가 빛을 내는 것과 같은 원리다. 이렇게 발생한 빛은 태양 전지에 의해 포착되어 전기로 변환된다. 이는 태양광 발전과 유사한 방식이다. 이 배터리는 몇 가지 핵심적인 특징을 갖는다. 설탕 한 스푼 크기인 약 4cm³의 작은 크기에도 불구하고, 세슘-137을 사용했을 때 288 나노와트, 코발트-60을 사용했을 때 1.5 마이크로와트의 전력을 생산한다. 또한, 방사성 물질이 배터리 자체에 포함되지 않아 안전하게 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이 혁신적인 배터리는 앞으로 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 고준위 방사성 폐기물 저장소에서 폐기물 저장 시설의 전력 공급원으로 활용될 수 있으며, 심해 탐사나 우주 탐사와 같이 극한 환경에서 장기간 작동하는 전력원으로도 유용하다. 또한, 작고 안전한 전력원이 필요한 소형 센서나 마이크로 전자 기기 분야에도 적용 가능하다. 물론, 연구진은 상용화를 위해 몇 가지 중요한 과제를 해결해야 한다. 더 많은 전력을 생산할 수 있도록 출력 규모를 확대하고, 에너지 변환 효율을 높여 배터리의 성능을 향상시켜야 한다. 또한, 대량 생산을 위한 안정적인 제조 공정을 확립하고, 장기간 사용 시 배터리의 성능과 안전성을 검증해야 한다. 레이먼드 카오 교수는 "우리는 폐기물로 여겨지던 것을 보물로 바꾸려 노력하고 있다"고 강조하며, 이 기술의 잠재력을 높이 평가했다. 이 연구는 미국 에너지부의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 '옵티컬 머티리얼즈: X(Optical Materials: X)' 저널에 발표됐다. 상용화까지 넘어야 할 '산 넘어 산'⋯인류, '무한 에너지 시대' 열 수 있을까 핵 배터리 기술은 중국에서도 활발히 연구되고 있다. 베타볼트(Betavolt)는 휴대폰, 드론, 의료 기기 등 상업적 응용 분야를 위한 핵 배터리 대량 생산을 목표로 하고 있다. 이 회사는 이미 14차 5개년 계획에 따라 이 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 이브라힘 옥수즈 연구원은 "핵 배터리 개념은 매우 유망하며, 앞으로 에너지 생산 및 센서 산업에서 중요한 역할을 할 것"이라고 전망했다. 특히 그는 "전력 출력 측면에서 획기적인 결과"라며 "아직 개선의 여지가 많지만, 앞으로 이 접근 방식이 에너지 생산 및 센서 산업 모두에서 중요한 공간을 차지할 것"이라고 강조했다. 하지만 상용화를 위해서는 제조 비용 절감, 효율성 향상, 안전성 검증 등 해결해야 할 과제가 남아있다. 섬광 결정의 효율성을 높이는 것도 중요한 과제다. 연구진은 "결정의 모양과 크기가 최종 전기 출력에 영향을 미치며, 더 큰 부피는 더 많은 방사선을 흡수하고 더 많은 빛을 생성한다"고 밝혔다. 또한 "더 큰 표면적은 태양 전지가 더 많은 전력을 생성하는 데 도움이 된다"고 덧붙였다. 이는 섬광 결정의 미세 구조를 최적화하는 연구가 핵 배터리 성능 향상에 필수적임을 보여준다. 다시 말해, 섬광 결정의 효율을 극대화하기 위해서는 결정의 크기, 모양, 표면적 등을 정밀하게 제어하는 기술이 필요하다는 뜻이다. 레이먼드 카오 교수는 "핵 배터리 기술이 미래 에너지 시장을 선도할 수 있도록 지속적인 연구 개발을 이어갈 것"이라고 밝혔다. 그는 "이 기술을 확장하는 데 비용이 많이 들 수 있지만, 안정적으로 제조할 수 있다면 충분히 경쟁력이 있을 것"이라고 전망했다. 또한, "안전하게 구현된 후 얼마나 오래 지속될 수 있는지 등 배터리의 유용성과 한계를 평가하기 위해 추가 연구가 필요하다"고 강조했다. 인류는 오랫동안 에너지 문제 해결을 위해 끊임없이 노력해 왔다. 핵폐기물 배터리 기술은 이러한 노력의 결실 중 하나로, 아직은 초기 단계이지만 무한한 잠재력을 지니고 있다. 이 기술이 상용화되어 인류에게 무한한 에너지를 제공하는 '약속의 땅'으로 우리를 인도할 수 있을지, 앞으로의 연구 결과에 귀추가 주목된다. 폐기물을 에너지로 바꾸는 이 '연금술'은 인류의 오랜 숙원을 해결하고 지속 가능한 미래를 여는 열쇠가 될 수 있을 것이다.
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[퓨처 Eyes(74)] 핵폐기물, 미래 에너지의 '황금알'로 부활하나?
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[먹을까? 말까?(67)] '고밀도 콩 샐러드' 열풍⋯영양 전문가들이 콩에 주목하는 이유
- 미국 소셜미디어(SNS)에서 최근 콩과 채소를 듬뿍 넣어서 만든 '고밀도 콩 샐러드'가 건강 식단으로 인기를 끌고 있다. 사진=픽사베이 미국 소셜미디어(SNS)에서 최근 '고밀도 콩 샐러드'가 건강 식단으로 인기를 끌고 있다. 콩과 채소를 듬뿍 넣어 만든 이 샐러드는 영양 전문가들도 주목하는 식단으로, 콩의 효능에 대한 관심도 높아지고 있다. 이 샐러드는 SNS 콘텐츠 제작자이자 요리 전문 학생인 바이올렛 위첼리 자신의 레시피를 공유하면서 유행하기 시작했다고 미국 일간지 USA투데이가 6일(현지시간) 전했다. 위첼은 "매주 콩 샐러드를 만들어 냉장 보관하면서 먹는다"며 "채소와 단백질이 풍부하고 시간이 지날수록 맛이 더 좋아진다"고 소개했다. 그녀의 레시피는 매콤한 치폴레 치킨 샐러드, 선드라이 토마토 샐러드, 그릴 스테이크 차지키 샐러드, 미소 에다마메 샐러드 등 다양하다. 주로 두 종류의 콩, 여러가지 채소, 식초 기반 드레싱, 신선한 허브, 때로는 육루 단백질을 넣어 만든다. 콩, 왜 슈퍼푸드일까? 고밀도 콩 샐러드의 핵심 재료인 콩은 병아리콩, 카넬리니 콩, 리마 콩, 에다마메(풋콩) 등 다양한 종류가 사용된다. 검은콩,강낭콩, 렌틸콩, 완두콩, 땅콩 등도 콩과 식물에 속한다. 하버드 T.H.챈 공중보간대학원에 따르면 콩은 "단백질, 비타민, 복합 탄수화물, 섬유질의 저렴한 공급원"으로 전 세계적으로 중요한 영양 공급원이다. 연구 결과에 따르면 콩을 많이 섭취하면 심장병, 고혈압, 뇌졸중, 제2형 당뇨병 위험이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 영양사 미란다 갈라티는 "콩은 슈퍼푸드에 가까운 식품" 이라며 "풍부한 영양소 덕분에 포만감을 유지하는 데도 도움이 된다"고 말했다. 콩, 매일 먹어도 괜찮을까? 대부분의 사람들에게 콩을 매일 먹는 것은 일반적으로 문제가 없다. 2014년 네이처에 발표된 연구에 따르면 콩 섭취는 앞서 언급한 질병을 예방할 뿐만 아니라 이미 질병을 앓고 있는 사람들의 치료에 도움이 될 수 있다. 갈라티는 "SNS에서 콩에 있는 렉틴과 항영양소에 대한 우려가 퍼지고 있지만, 그러한 위험은 과장된 것으며 콩의 이점이 훨씬 크다"고 강조했다. 렉틴(lectin)은 탄수화물과 결합해 장에서 분해되지 않는 단백질의 일종으로, 복통과 가스, 설사 등의 문제를 일으킬 수 있다. 단순히 당사슬이 포함된 당단백질과는 구분된다. 하버드 대학은 그러나 콩을 익히면 대부분의 렉틴이 비활성화된다고 설명했다. 렉틴이 인체에 미치는 장기적인 영향에 대한 연구는 많지 않으며, 기존 연구 대부분은 영양실조가 흔한 국가 사람들을 대상으로 했기 때문에 콩의 렉틴이 실제로 더 큰 건강 문제를 일으킨다는 주장에 의문을 표했다. 갈라티는 "익히지 않은 콩이 아니라 익힌 콩을 먹고 소화에 문제가 없다면 매일 섭취해도 위험이 거의 없다"고 조언했다.
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[먹을까? 말까?(67)] '고밀도 콩 샐러드' 열풍⋯영양 전문가들이 콩에 주목하는 이유
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[신소재 신기술(113)] 美 조지아 공대, 리튬이온배터리 획기적 개선 음극재 개발
- 전기자동차(EV) 시장의 케즘(chasm·일시적 수요 정체) 극복 방안의 하나로 '차세대 배터리'가 거론되는 가운데 미국에서 새로운 음극 소재가 개발됐다. 조지아 공과대학은 홈페이지를 통해 하이롱 첸(Hailong Chen) 교수가 이끄는 다기관 연구팀은 리튬이온배터리(LIBs)를 획기적으로 개선할 수 있는 저렴한 새로운 음극 소재를 개발했다고 밝혔다. 이는 전기자동차 시장과 대규모 에너지 저장 시스템을 변화시킬 가능성이 있다. 조지아공대 우드러프 기계공학부 및 재료과학·공학부 하이롱 첸 부교수는 "오랫동안 사람들은 기존 음극재보다 저렴하고 지속 가능한 대안을 찾고 있었다. 우리가 그걸 찾은 것 같다"고 말했다. 연구팀에 따르면 획기적인 소재인 삼염화철(FeCl3)은 일반적인 음극재 비용의 1~2%에 불과하지만 동일한 양의 전기를 저장할 수 있다. 음극재는 용량, 에너지 및 효율성에 영향을 미치며 배터리 성능과 수명, 경제성에 중요한 역할을 한다. 첸 교수는 "우리 음극재는 게임 체인저가 될 수 있다"며 "이는 전기차 시장 뿐만 아니라 전체 리튬 이온 배터리 시장을 크게 개선할 것"이라고 말했다. 연구 결과는 학술지 네이처 서스테너빌리티(Nature Sustainability)에 게재됐다. 1990년대 초 소니에 의해 처음 상용화된 리튬이온배터리(LIB)는 스마트폰이나 테블릿과 같은 개인용 전자제품의 폭발적인 성장을 촉발했다. 이 기술은 결국 전기자동차에 동력을 공급하는 신뢰할 수 있고 충전 가능한 고밀도 에너지원으로 발전했다. 그러나 개인용 전자 제품과 달리 전기차와 같은 대규모 에너지 사용자는 LIB 비용에 특히 민감하다. 현재 배터리는 전기차 총 비용의 50%를 차지하며, 이로 인해 이러한 청정 에너지 자동차는 내연 기관 자동차보다 더 비싸다. 더 나은 배터리 구축 구식 알카라인 배터리와 납축 배터리에 비해 리튬이온배터리는 더 작은 패키지에 더 많은 에너지를 저장하고 충전 장치에 더 오래 전원을 공급한다. 그러나 리튬이온배터리에는 코발트나 니켈과 같은 희귀 속이 포함되어 있으며 제조 비용이 높다. 지금까지 LIB용으로 네 가지 유형의 음극만 성공적으로 상용화됐다. 기존 LIB는 액체 전해질을 사용하여 에너지 저장 및 방출을 위한 리튬 이온을 운반한다. 저장할 수 있는 에너지 양에는 엄격한 제한이 있으며 누출 및 화재가 발생할 수 있다. 그러나 모든 고체리튬이온배터리는 고체 전해질을 사용하여 배터리 효율성과 안정성을 크게 높이고 더 안전하게 더 많은 에너지를 저장할 수 있도록 한다. 아직 개발 및 테스트 단계에 있는 이러한 배터리는 상당한 개선이 될 것이다. 연구팀이 개발한 FeCl3 음극, 고체 전해질 및 리튬 금속 양극을 사용하면 전체 배터리 시스템 비용이 현재 LIB의 30-40%에 불과하다. 첸 교수는 "이는 전기차를 내연 기관 자동차보다 훨씬 저렴하게 만들뿐만 아니라 새롭고 유망한 형태의 대규모 에너지 저장 장치를 제공해 전력망의 복원력을 향상시킨다"고 말했다. 이어 "또한 우리가 개발한 음극은 전기차 시장의 지속 가능성과 공급망 안정을 크게 향상시킬 것"이라고 기대했다. 음극재로 염화철(FeCl3) 주목 음극재로서의 FeCl3에 대한 첸의 관심은 고체 전해질 재료 연구에서 시작됐다. 그의 연구실은 2019년부터 기존 상용 산화물 기반 음극을 사용해 고체 배터리를 만들려고 시도했다. 결과는 좋지 않았다. 음극과 전해질 재료가 잘 맞지 않았던 것. 연구원들은 염화물 기반 음극이 염화물 전해질과 더 나은 쌍을 이루어 더 나은 배터리 성능을 제공할 수 있다는 점에 착안했다. 첸 교수는 "우리는 시도해볼 가치가 있는 후보(FeCl3)를 찾았다. 결정구조가 리튬이온 저장 및 운송에 잠재적으로 적합했기 때문이다"라고 설명했다. 현재 전기차에서 가장 많이 사용되는 음극은 산화물이며 엄청난 양의 값비싼 니켈과 코발트가 필요하다. 이는 독성이 있을 수 있으며 환경 문제를 야기할 수 있는 중금속이다. 이와 대조적으로 연구팀이 개발한 새로운 음극에는 철(Fe)과 염소(Cl)만 포함되어 있다. 이는 강철과 식용 소금에서 발견되는 풍부하고 저렴하며 널리 사용되는 원소들이다. 초기 테스트에서 FeCl3는 다른 훨씬 더 비싼 음극만큼 또는 더 나은 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 예를 들어 널리 사용되는 음극 리튬철인산염(LiFePO4, LIF)보다 작동 전압이 더 높다. 작동 전압은 배터리가 장치에 연결될 때 제공하는 전기력으로 정원에서 사용하는 호스의 수압과 유사하다. 연구팀은 이 기술이 5년 이내에 전기차에서 상업적으로 실행 가능할 수 있을 것으로 기대했다. 첸은 현재로서는 연구팀이 FeCl3와 관련 소재를 계속 연구할 것이라고 말했다. ◇ 참고: Zhantao Liu, Jue Liu, Simin Zhao, Sangni Xun, Paul Byaruhanga, Shuo Chen, Yuanzhi Tang, Ting Zhu, Hailong Chen. 「모든 고체 리튬 이온 배터리를 위한 저비용 삼염화철 음극」 Nature Sustainability.
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[신소재 신기술(113)] 美 조지아 공대, 리튬이온배터리 획기적 개선 음극재 개발
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[우주의 속삭임(55)] 새로운 고밀도 토성 외계 행성 발견
- 인도 아메다바드(Ahmedabad)에 소재한 물리연구소(PRL: Physical Research Lab)의 천문학자들이 통과 외계 행성 조사 위성(TESS: Transiting Exoplanet Survey Satellite) 관찰에서 상대적으로 밀도가 높은 새로운 토성 외계 행성을 발견했다고 PHYS가 전했다. 이 발견은 '천문학 및 천체물리학 저널(Astronomy & Astrophysics journal)'에 발표됐다. TESS는 외계 행성을 찾기 위해 태양 근처에서 가장 밝은 별 약 20만 개를 대상으로 조사를 진행하고 있다. 지금까지 7200개가 넘는 후보 외계 행성(TESS 관심 대상, 또는 TOI)을 찾아냈으며, 그중 545개가 최종 확인됐다. PRL의 산제이 발리왈 천문학자 팀은 이번에 TESS가 모니터링한 또 다른 TOI를 찾아냈다. 그들은 TOI-6651(관심 대상 외계 행성의 번호를 의미)의 빛 곡선에서 통과 신호를 발견했는데, TOI-6651은 약 690광년 떨어져 있으며, 37억 년 된 것으로 추정되는 준거성 G형 별이다. 이 신호의 행성적 특성은 지상 시설을 사용한 후속 관측을 통해 확인됐다. 연구팀은 논문에서 금속이 풍부한 G형 준거성 별을 통과하는 밀도가 높은 토성 외계 행성 TOI-6651 b의 발견과 특성화를 발표했다고 밝혔다. 연구에 따르면 TOI-6651 b의 반지름은 지구 반지름의 약 5.09배이며 질량은 지구의 61배에 달한다. 이는 입방센티미터 당 2.52g 수준의 체적 밀도이며 지금까지 TESS로 감지된 토성 외계 행성 중 가장 밀도가 높다. TOI-6651 b는 또한 0.09의 이심률로 궤도를 5.05일마다 공전하며, 궤도에서 약 0.06AU의 거리를 두고 있다. 행성의 평형 온도는 1493K로 추정된다. 연구팀은 TOI-6651 b의 핵질량이 지구 질량의 약 53배라고 추정했다. 팀은 이 행성이 주로 암석과 철과 같은 밀도가 높은 물질로 구성되어 있으며, 이들 물질이 전체 질량의 약 87%를 차지한다고 예상했다. 나머지 질량은 저밀도 수소와 헬륨 외피로 구성될 가능성이 가장 높다고 밝혔다. 모항성인 TOI-6651의 경우 반지름은 약 1.32 태양 반경이며, 질량은 1.72 태양 질량이다. 이 별의 유효 온도는 5940K이고 금속성은 0.225덱스로 측정됐다. 연구팀은 결과를 요약하면서 TOI-6651 b의 특이한 특성이 알려진 행성 형성 이론에 이의를 제기하고 있다고 강조했다. 천문학자들은 "TOI-6651 b의 존재는 기존의 행성 형성 이론에 도전하는 것으로, 병합 과정이나 조석 가열로 인한 상당한 대기 질량 손실의 결과일 수 있다면서 "이는 대규모 밀도가 높은 토성 외계 형성에서 역학적 과정과 대기 진화의 복잡한 상호 작용일 수 있음을 알려준다"고 결론지었다.
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[우주의 속삭임(55)] 새로운 고밀도 토성 외계 행성 발견
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서울시, 정비기본계획 재정비로 재건축·재개발 사업성 활성화 추진
- 서울시가 재개발·재건축 사업의 수익성을 높이기 위해 용적률 계산 시 보정계수를 적용하고, 노후 과밀 주거지도 정비가 가능하도록 종 세분화 이전에 적용된 기존용적률을 인정한다. 시는 지난 21일 제12차 도시계획위원회를 열어 '2030 서울특별시 도시·주거환경정비기본계획(주거환경정비사업 부문)' 재정비안을 수정 가결했다고 22일 밝혔다. 이 기본계획은 ▲ 사업성 보정계수 도입 ▲ 현황용적률 인정 ▲ 1·2종일반주거지역 및 준공업지역 등의 용적률 기준 완화 ▲ 공공기여율 완화 등의 내용을 담고 있다. 시는 앞서 지난 3월 이런 내용을 골자로 하는 재개발·재건축 사업지원 방안을 발표한 바 있으며, 후속 조처로 당시 발표 내용을 기본계획에 반영한 것이다. 또 정부의 8·8 주택공급 확대방안 내용도 담아 다음 달 시행하는 등 선제적으로 주택공급 확대에 앞장선다고 시는 덧붙였다. 우선 사업성 개선을 위해 사업성 보정계수를 도입한다. 사업성 보정계수는 단지 또는 지역 간 사업성 편차를 줄이고 사업성을 높이기 위해 지가(부지가격)와 단지 규모, 세대 밀도 등을 고려해 허용용적률에 보정계수를 적용하는 제도다. 예를 들어 땅값이 낮을수록 보정계수를 높게 산정해 사업 수익성을 높여주는 것이다. 시는 현재 20% 수준인 허용용적률 인센티브 범위를 최대 40%까지 늘려 사업성을 보장해 줄 계획이다. 또 이미 현행 조례나 허용용적률을 초과해 건축돼 사업성이 떨어지는 단지나 지역에는 현황용적률(현재 건축물대장상 기재된 용적률)을 기준용적률(재개발) 또는 허용용적률(재건축)로 인정해준다. 과거 고밀도로 건립된 아파트 중 현황용적률이 높은 곳은 사업성이 떨어져 정비사업 기회를 얻기 어렵기 때문이다. 시에 따르면 서울 시내에는 2004년 종세분화 이전 일반주거지역 용적률 범위(최대 400%) 내에서 건립됐으나, 관련 제도 변경으로 현행 용적률 기준을 초과하는 과밀 노후단지가 149개(8만7천 세대) 있다. 이번 기본계획 재정비로 이런 단지가 사업추진에 탄력을 받게 될 것으로 기대된다. 아울러 시는 사업성 보정계수와 현황용적률 중복 적용을 재개발은 물론 재건축에도 일부 허용하기로 했다. 재건축 과밀단지와 일반단지와의 형평성 및 실질적 사업성 개선효과 등을 고려해 이같이 결정했다고 설명했다. 또 열악한 1·2종일반주거지역의 용적률과 높이를 완화하고, 기존에 주거가 밀집된 준공업지역의 주거환경 개선 및 주택공급 확대를 위해 용적률을 완화한다. 1종일반주거지역은 4층 이하 높이 규제를 폐지하고 법령에 따른 높이(필로티 포함 시 6층 이하)까지 허용하며, 상한 및 법적상한용적률을 기존 150%에서 200%까지 확대한다. 2종일반주거지역의 허용용적률은 10%포인트에서 20%포인트로 확대하고, 준공업지역은 법적상한용적률(400%)까지 완화 받을 수 있게 된다. 아울러 공공기여 관련, 용도지역 상향에 따른 공공기여가 과도하지 않도록 1단계 종상향 시 공공기여 비율을 10%로 축소했다. 임대주택 및 전략용도시설을 도입하는 경우 상한용적률에 적용되는 건축물의 기부채납 계수를 0.7에서 1.0으로 높여 사업추진 여건을 개선했다. 공공성을 확보하기 위한 방안도 마련했다. 보행중심 생활공간(열린 공간), 세대 맞춤형 생활환경, 미래 변화 대응 등 주거공간 대개조를 위해 허용용적률 인센티브 항목을 기존 6가지에서 12가지로 대폭 확대했다. 또 미래세대 및 기후위기 대응을 위해 환경친화적 아파트 단지를 조성한다. 이를 위해 제로에너지건축물(ZEB), 녹색건축인증 등에 대한 인센티브를 신설한다. 시는 이번 도시계획위원회 수정가결 내용을 반영해 14일간 재공람 공고를 거쳐 9월 기본계획 재정비안을 최종 고시할 예정이다. 유창수 서울시 행정2부시장은 "이번 2030 기본계획 재정비를 통해 낙후된 노후주거지의 정비 환경을 대폭 개선하고 사업추진 동력이 부족했던 사업장의 어려움이 해소될 것으로 기대된다"며 "기본계획 재정비 이후에도 8·8 주택공급 확대방안이 신속하게 추진되도록 꾸준히 제도를 개선하고 새로운 방안을 찾아가겠다"고 말했다.
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서울시, 정비기본계획 재정비로 재건축·재개발 사업성 활성화 추진
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[신소재 신기술(50)] 항공우주·운송 변화시킬 내열성 알루미늄 합금 탄생
- 중국 과학자들이 섭씨 500도까지 견딜 수 있는 내열성 알루미늄 합금을 개발했다. 텐진 대학교 연구팀은 미래 항공우주 설계에 큰 영향을 미칠 알루미늄의 내열성을 높이는 새로운 기술을 개발했다고 과학 기술 전문매체 인터레스팅엔지니어링이 최근 보도했다. 이번 연구 결과는 지난달 '네이처 머티리얼스'에 게재됐다. 새로 개발된 신소재는 산화 분산 강화 알루미늄 합금으로 최대 섭씨 500도까지 견딜 수 있다. 이는 섭씨 400도 이상에서 빠르게 분해되어 항공우주 산업이나 운송 등의 여러 분야에서 사용이 제한되는 기존 알루미늄 합금의 한계를 해결할 수 있다. 알루미늄 합금은 낮은 밀도, 높은 비강도와 우수한 내식성으로 인해 그동안 높은 평가를 받아왔다. 그러나 높은 온도에서 이러한 특성을 유지하기 힘들어 사용이 제한됐다. 특히 높은 온도가 일반적인 항공우주 응용 분야에서 더욱 그러하다. 연구팀은 알루미늄 합금에 고밀도, 초미세, 균일하게 분산된 나노 입자를 투입해 신소재를 제작했다. 톈진 대학교의 발표에 따르면 이 방법을 통해 합금의 고온 저항성을 크게 개선해 섭씨 500도에서 200 메가파스칼 이상의 인장 강도를 입증했으며, 기존 알루미늄 합금보다 6배 이상 뛰어난 안정성을 나타냈다. 게다가 텐진 대학교 재료과학 및 공학부의 허 춘니안 교수와 그의 팀이 개발한 기술은 일루미눔에만 국한되지 않고 여러 금속을 강화하는 데도 사용할 수 있다. 논문 저자들은 "우리의 공정 방식은 고온 관련 응용 분야를 위한 광범위한 합금에 초미세 나노 입자를 분산시킬 수 있다"고 말했다. 이 공정에는 분말 야금을 사용해 매우 안정적인 산화마그네슘 나노 입자를 알루미늄 매트릭스에 통합하는 것이 포함된다. 이 기술은 재료의 내열성을 향상시킬 뿐만 아니라 제조 공정이 간단하고 비용 효율적이며 대량 생산에 적합하다. 허 교수는 항공우주 엔진 및 핵심 부품을 위한 내열 알루미늄 합금의 개발을 가속화하기 위해 업계 리더 및 연구 기관과 협력하고 있다며 이 혁신적인 알류미늄 소재의 실질적인 의미를 강조했다. 그는 이 소재가 곧 다양한 고온 함금 응용분야에 적용될 것으로 예상하면서 산업적 적용을 기대했다.
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[신소재 신기술(50)] 항공우주·운송 변화시킬 내열성 알루미늄 합금 탄생
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[퓨처 Eyes(35)] 첨단 '고밀도 물 없는 수력' 에너지 플랜트 시연
- 기존 수력 발전의 한계를 극복하는 저지대 언덕을 활용한 고밀도(HD) '무수력(無水力·물 없는 수력) 발전' 시스템이라는 혁신적인 에너지 저장 기술이 개발됐다. 영국 스타트업 리에너자이즈(RheEnergise)가 개발한 무수력 발전 시스템은 물 대신 2.5배 더 높은 밀도의 액체를 사용해 기존 수력 발전소의 40% 용량으로 동일한 전력 저장 성능을 달성했다고 리차지뉴스와 뉴아틀라스 등 다수 외신이 최근 보도했다. 리에너자이즈의 고밀도 무수력(HD Hydro) 기술은 물 대신 특수한 미네랄 분말과 혼합된 액체를 사용해 에너지 저장 효율이 높다. 이 무거운 유체를 사용하면 40%의 부피, 훨씬 작은 탱크 또는 상부 탱크와 하부 탱크 사이의 40%의 높이 차이를 사용해 기존의 양수 발전과 동일한 에너지 저장 성능을 얻을 수 있다. 에너지 수요가 낮을 때 HD Hydro 시스템은 올림픽 규격 수영장보다 큰 지하 저장 탱크로 오르막의 물보다 2.5배 더 밀도가 높은 특허 받은 유체를 펌핑한다. 프로젝트는 5MW에서 100MW까지 다양하며 100m 이하의 수직 높이에서 작업할 수 있다. 또한 이 에너지 저장 시스템은 풍력 및 태양열 시설에서 잉여 전력을 활용하는 데도 사용 가능하다. 기존의 수력 발전 시스템은 세계 최고의 친환경 전기 생산 수단으로, 생산량의 4300TWh, 즉 전체 전기의 15%를 차지한다. 수력 발전으로얻은 전기를 수력 전기라고 하며 일단 건설되면 더 이상 직접적인 폐기물은 발생하지 않으며, 이산화탄소 배출량도 적다. 최근 몇 년 동안 수력 발전이 확장되었음에도 불구하고 지형적인 제약 등으로 더 이상 확장할 여지가 많지 않다. 전통적인 수력 발전은 효율적인 전력 생산을 위해 가파르고 산이 많은 지형 등 충분히 높은 수위를 가진 큰 수역이 필요하다. 기존 수력발전은 지형적 제약을 받지만, 이 기술은 언덕이 훨씬 낮은 지역에도 에너지 저장 시설을 설치할 수 있어, 기존 방식으로는 사용할 수 없었던 전 세계 다양한 지역에 깨끗한 형태의 에너지를 제공할 수 있다. 현재 영국 정부는 이 혁신적인 물 없는 수력 발전소의 파일럿 플랜트 설립을 승인했다. 영국은 무수력 시범 발전소 건설을 통해 기술 검증 및 상업화 기반을 마련하고자 한다. 리에너자이즈의 HD Hydro 500kW 실증기는 영국 데번주의 플리머스 외곽 콘우드(Cornwood)에 있는 광산 회사 시벨코(Sibelco)에 오는 9월 건설을 시작할 예정이다. 영국 정부의 장기 에너지 저장 시범 프로그램 지원으로 무수력 시범 발전소가 건설되며, 성공 시 상업용 대규모 발전소 건설로 이어질 전망이다. 리에너자이즈에 따르면 영국에만 6500개의 무수력 발전소의 잠재적 부지가 있다고 한다. 이 회사는 또 유럽, 아프리카, 북미 및 호주 전역에서 10만개 이상의 잠재적인 부지가 있다고 덧붙였다. 이는 태양열이나 풍력 에너지 저장에도 활용될 수 있으며 리튬 이온 배터리 대비 저렴한 비용과 장기간 저장이 가능하다는 장점이 있다. HD Hydro 시스템은 기존 수력 발전 시설을 건설하는 데 평균 5년에서 10년이 걸리는 데 비해 단 몇 년 만에 건설할 수 있다고 한다. 리에너자이즈는 또한 계곡의 범람이 필요한 기존의 양수 저장 수력 발전 시설보다 설치 면적이 현저히 작기 때문에 몇 년이 아닌 몇 달 만에 계획 승인을 받을 수 있다고 밝혔다. 전 세계가 탈탄소화 경쟁에서 재생 에너지 그리드로 전환하고 있는 상황에서 이 프로젝트는 매우 중요한 소식이다. 무수력 파일럿 플랜트 시설은 시벨코의 콘우드 공장에서 도자기, 타일, 산업용 애플리케이션뿐만 아니라 위생 도기 용 카올린을 생산하는 공장에 설치되고 있다. 이 파일럿 플랜트는 영국 정부의 장기 에너지 저장(LoDES) 실증 프로그램(화장실 제조업체에 적합한 자금 출처)의 지원을 받고 있으며, 데본 카운티 의회의 지원을 받고 있다. 스테판 크로셔(Stephen Crosher) 최고경영자(CEO)는 "이 플랜트 시연은 장기 에너지 저장 부문의 '선구적인 프로젝트'이며 리에너자이즈는 영국과 해외에서 상업 규모의 프로젝트를 구축할 수 있는 강력한 위치에 놓이게 될 것"이라고 말했다. 그는 "호주와 칠레에 이르기까지 전 세계적으로 우리 기술에 관심을 가지고 있다. 우리는 2년 이내에 첫 번째 10MW 그리드 규모 프로젝트를 가동하고 싶다"고 포부를 밝혔다.
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[퓨처 Eyes(35)] 첨단 '고밀도 물 없는 수력' 에너지 플랜트 시연
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[신소재 신기술(27)] 전고체배터리 스타트업 타이란신에너지, 초고에너지밀도 셀 공개
- 중국의 신재생 에너지 기업 타이란신에너지(太藍新能源·Talent New Energy)가 초고에너지 밀도를 갖춘 새로운 전고체 배터리 셀을 공개했다. 중국 전기차 전문매체 CNEV포스트는 전고체 리튬배터리 스타트업 타이란신에너지(이하 타이란)는 단일 셀 용량이 120Ah이고 실제 에너지 밀도가 720Wh/kg인 자동차 등급 전고체 리튬 금속 배터리 시제품을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다고 지난 3일(현지시간) 보도했다. 타이란은 지난 2일 성명에서 이 수치가 리튬 배터리의 단일 셀 용량과 에너지 밀도 부분에서 새로운 업계 기록이라고 밝혔다. 참고로 전기차 제조사 니오(Nio)의 150kWh 반고체 배터리 팩은 베이징 위리온 뉴 에너지 테크놀로지(위리온)의 셀을 사용하며, 용량은 360Wh/kg이다. 니오는 지난달 이 반고체 배터리 팩이 2분기에 출시될 예정이며, 니오 차량에 탑재돼 1회 충전으로 최대 주행 거리(단일 충전 기준)를 1000km 이상으로 늘릴 것이라고 밝혔다. 타이란의 전고체 배터리는 위리온의 반고체 배터리보다 에너지 밀도가 두 배 높기 때문에 대량 생산이 가능하다면 전기차의 주행 가능 거리가 약 2000km에 달할 것으로 예상된다. 전고체 배터리와 반고체 배터리는 모두 차세대 에너지 저장 기술로 주목받고 있다. 두 배터리 기술의 주된 차이점은 전해질의 상태에 있다. 전고체 배터리는 액체나 젤 형태의 전해질 대신 고체 전해질을 사용한다. 고체 전해질은 일반적으로 폴리머, 세라믹 또는 복합체로 만들어진다. 고체 전해질은 불연성이기 때문에 전통적인 리튬 이온 배터리보다 화재나 폭발 위험으로부터 더 안전하다. 또한 고체 전해질을 사용함으로써 더 높은 에너지 밀도를 달성할 수 있다. 즉, 더 적은 공간에 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 반고체 배터리는 고체와 액체 성분을 혼합한 전해질을 사용한다. 즉, 부분적으로는 고체 물질을 포함하지만 액체 성분이 일부 존재한다. 반고체 배터리는 전고체 배터리로의 전환을 위한 중간 단계로 볼 수 있다. 타이란은 성명에서 초박막 고밀도 복합 산화물 전고체 전해질, 고용량 양극 및 음극 소재, 전고체 배터리 성형 공정 등 전고체 리튬 배터리의 여러 핵심 기술에서 혁신을 이뤄냈다고 밝혔다. 새로 발표된 배터리의 양극은 고용량, 수명이 긴 리튬이 풍부한 망간 기반 소재를 사용하고 음극은 초광대폭, 초박막이며 높은 사이클 안정성과 다양한 이점을 갖춘 리튬 금속 기반 복합 소재를 사용한다고 회사 측은 설명했다. 타이란은 또 양극 내 이온 및 전자 수송 네트워크를 효율적으로 구축해 양극 내부의 하전 입자 이동을 개선했다고 밝혔다. 아울러 자체 개발한 유연한 층 소재를 통해 배터리의 종합적인 성능 향상을 실현했으며, 이는 기존 리튬 이온 배터리의 주행거리와 안전성 문제 등을 근본적으로 해결할 수 있을 것으로 기대된다고 전했다. 2018년에 설립된 타이란은 전고체 리튬 배터리 및 소재 기술 개발에 주력하고 있다. 2022년 3월 중국 부동산 개발업체 비구이위안(碧桂園·컨트리 가든)으로부터 투자를 유치한 바 있다. 타이란은 산화물 시스템을 기반으로 고체 전해질과 고체 리튬 배터리를 개발했으며 다양한 소재와 반고체 및 전고체 배터리에 대한 기술 파이프라인을 완성했다. 지난해 보도자료에 따르면 1세대 반고체 배터리의 에너지 밀도는 최대 400Wh/kg, 2세대 준고체 배터리는 400Wh/kg에서 500Wh/kg의 에너지 밀도를 달성했다. 타이란은 이러한 1세대 및 2세대 배터리는 여전히 액체 전해질을 포함하고 있으며, 2023년 7월에 3세대 전고체 배터리는 더 이상 액체 전해질을 포함하지 않을 것이라고 말했다.
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[신소재 신기술(27)] 전고체배터리 스타트업 타이란신에너지, 초고에너지밀도 셀 공개
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[신소재 신기술(20)] 건물이 대기 중 이산화탄소 흡수한다
- 미국에서 공기 중 이산화탄소(CO₂)를 흡수, 저장하는 건축 자재가 개발됐다. 에코뉴스는 지난 23일(현지시간) 미국의 기술 거물 빌 게이츠가 투자한 스타트업 그래파이트(Graphyte)가 대기 중 이산화탄소를 포집해서 지하에 저장하는 혁신적인 기술을 개발했다고 보도했다. 이 기술은 건설 활동으로 인한 미세먼지 발생, 수질 오염, 소음 문제 등 심각한 환경 오염 문제에 대한 해결책으로, 탄소 배출 감소를 위한 중요한 해결 방안으로 평가된다. 그래파이트는 빌 게이츠가 공동 설립한 브레이크스루 에너지 벤처스(Breakthrough Energy Ventures)가 투자한 스타트업으로 2020년 설립됐다. 이 회사는 2023년 5월 약 1억5000만달러(약 2000억원)의 투자금을 유치했다. 주요 투자자로는 빌 게이츠와 브레이크스루 에너지 벤처스 외에 테마섹(Temasek) 등이 있다. 건설업계는 탄소 중립을 목표로 노력하고 있지만 지속 가능성 달성을 위한 실천 속도는 여전히 느린 편이다. 높은 비용과 업계의 보수적 태도, 환경 규제 부족 등이 지속 가능한 건설의 활성화를 저해하는 주요 요인으로 꼽히고 있다. 그래파이트의 사업 분야는 탄소 제거와 친환경 건축 자재 생산이다. 나무 찌꺼기나 쌀겨(쌀 껍질)와 같은 폐 바이오매스를 활용하는 그래파이트의 '탄소 주조(카본 캐스팅·Carbon Casting)' 공정은 이산화탄소를 흡수해 대기로 다시 배출되지 않도록 하는 탄소 농축 블록을 생산한다. 그래피아트는 "카본 캐스팅은 바이오매스에 포집된 거의 모든 탄소를 보존하고, 그 과정에서 에너지를 거의 소비하지 않으며, 수십억톤의 탄소를 제거할 수 있도록 확장할 수 있다"고 설명했다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 기후 변화에 맞서는 국제적인 시도에 부합하는 탄소 제거에 대한 미래 지향적인 해결책을 제시한다. 카본 캐스트는 건설 산업 혁신에도 기여하고 있다. 그래파이트의 이러한 카본 캐스팅 기술은 2023년 'MIT 테크놀로지 리뷰(Technology Review)'의 50대 혁신 기술에 선정됐다. 건설 프로젝트에 탄소 저장 물질을 사용하면, 건물 자체가 탄소 중립 또는 탄소 네거티브가 되어 탄소 배출량을 줄이는 데 도움이 된다. 탄소 제거는 세계 경제의 탈탄소화를 실현하고, 배출량을 감축하는 데 필수적인 요소다. 그래파이트의 카본 캐스팅 기술은 직접 공기 포집이나 탄소 포집을 통한 바이오매스 에너지 사용과 같은 기존 방법보다 비용을 절감하며, 경제적으로 대규모 탄소 저장을 가능하게 목표를 달성할 수 있다. 이 기술은 쌀겨 등 폐식물 물질을 사용하기 때문에, 탄소 제거를 위한 지속 가능하고 확장 가능한 솔루션으로 평가 받고 있다. 그래파이트의 탄소 저장 기술은 단순한 탄소 격리 외에도 추가적인 이점을 제공한다. 이 기술로 제작된 탄소 고밀도 블록은 구조적 강도와 우수한 단열을 제공해 건물의 내구성과 에너지 효율성이 향상된다. 또한 폐기물 바이오매스를 원료로 사용하면 화석 연료에 대한 의존도를 줄이고, 유기 물질과 관련된 기존의 폐기물 관리 문제를 해결할 수 있다. 탄소 흡수 건축 자재는 주거용 주택, 상업용 건물, 심지어 인프라 프로젝트에도 사용할 수 있어 프로젝트의 전반적인 환경 영향을 크게 줄일 수 있다. 그래파이트의 탄소를 포집하고 저장하는 건물은 자체적으로 이산화탄소를 흡수할 뿐만 아니라 미래의 도시가 어떻게 자급자족할 수 있는지를 보여주는 완전히 새로운 개념이라고 할 수 있다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(20)] 건물이 대기 중 이산화탄소 흡수한다
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[신소재 신기술(17)] 탄소 배출량 25만 톤 감소! 탄소 네거티브 복합 데크로 건설 산업의 탄소 발자국 줄이기
- 건축 자재에 이산화탄소(CO₂)를 저장해 보다 친환경적인 건축 자재를 만드는 혁신적인 기술이 개발됐다. 건물과 건축에 사용되는 자재의 생산은 일반적으로 지구 온난화와 기후 변화에 영향을 미치는 강력한 온실가스인 이산화탄소를 다량 배출한다. 기술 전문매체 테크익스플로어는 18일(현지시간) 과학자들이 새로 개발한 복합 데크는 제조 과정에서 배출되는 이산화탄소보다 더 많은 이산화탄소를 저장함으로써 탄소 네거티브 특성을 구현했다고 보도했다. 이는 기존 복합 데크의 한계를 극복하는 중요한 성과다. 연구팀은 미국 화학회(ACS) 춘계 회의에서 이번 연구 결과를 발표했다. 이 프로젝트의 수석 연구자 중 한 명인 유기 화학자 데이비드 헬데브란트에 따르면 페록 등 몇 가지 유형의 시멘트를 제외하고는 탄소 네거티브 복합재가 거의 없는 상태다. '페록'은 돌과 철을 결합한 것으로 콘크리트 보다 강도가 5배 높은 친환경 차세대 건축자재다. 시멘트 대용품으로 사용되는 친환경 건축 자재인 페록은 주로 폐철강 분진과 유리 분쇄물에서 나온 실리카 등 재활용 재료로 생산된다. 철강 분진은 이산화탄소와 반응해 탄산철을 생성하고, 이것이 응고되면 페록이 된다. 건축, 전체 탄소 배출량의 11% 차지 헬데브란트는 그의 팀이 개발한 복합 데크는 "사용 기간 동안 이산화탄소를 배출하지 않는 최초의 복합 재료 중 하나"라고 말했다. 데이비드 힐데브란트는 미국 태평양 북서부 국립연구소(PNNL)에서 일하며 CO₂ 포집을 위한 특수 액체를 개발하고 있다. 세계그린빌딩위원회에 따르면 건물 건설에 사용되는 자재와 공정은 전체 에너지 관련 탄소 배출량의 11%를 차지한다. 그로 인해 업계에서는 재활용 또는 식물 유래 제품을 사용하는 등 탄소 배출량을 상쇄할 수 있는 건축 자재를 개발하는 데 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 대부분의 경우 이러한 지속 가능한 건축 자재는 기존 자재보다 비싸거나 강도나 내구성과 같은 특성을 따라갈 수 없는 경우가 많다. 건축 자재의 한 유형인 데크는 수십억 달러 규모의 산업이다. 목재 플라스틱 합성물로 만든 데크 보드는 자외선에 의한 손상이 적고 오래 사용할 수 있기 때문에 목재 보드의 대안으로 인기가 높다. 합성 데크는 일반적으로 목재 칩 또는 톱밥과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 플라스틱을 혼합하여 제작한다. 이러한 복합재를 보다 지속가능하게 만들기 위한 대안은 폐기물 또는 태워버릴 수 있는 필러를 사용하는 것이다. 헬데브란트의 동료인 키르티 카파간툴라가는 저품질의 갈탄과 제지 과정에서 남은 목재 유래 제품인 리그닌을 데크 합성물의 충전재로 사용했다. 연구팀은 석탄과 리그닌 입자를 플라스틱과 혼합하여 플라스틱에 부착되게 하기 위해 입자의 표면에 에스테르 기능기를 첨가했다. 헬데브란트는 "에스테르는 본질적으로 카복실산이며, 이는 CO₂가 포집된 상태"라고 설명했다. 연구팀은 이 과정을 검증하기 위해 CO₂와 석탄, 리그닌과 같은 목재 제품에 풍부한 페놀 사이에 새로운 화학 결합을 형성하는 고전적인 화학 반응으로 전환했다. 이 반응을 거친 후 리그닌과 석탄 입자는 무게 기준으로 2~5%의 CO₂를 함유했다. 이어서 연구팀은 이 입자들을 다양한 비율로 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 혼합해 갈색을 띠는 검은색 복합재를 제작하고 그 성질을 평가했다. 필러를 80%까지 포함한 복합재는 CO₂ 함량을 최대화하면서도 국제적인 건축 자재 규정에 부합하는 강도와 내구성을 보였다. 이 소재는 PNNL의 전단 보조 가공 및 압출(ShAPETM) 기계를 사용해 마찰 압출 공정으로 제조됐다. 연구원들은 이 기술을 이용해 데크나 야외 가구에 적합한, 표준 목재 복합재와 유사한 외형과 질감을 지닌 10피트(약 3m) 길이의 복합재 패널을 제작했다. 이 새로운 합성 데크 재료는 우수한 물리적 성질뿐만 아니라, 상당한 경제적 및 환경적 이점을 제공한다. 이 데크는 표준 합성 데크 재료보다 18% 더 저렴하다. 헬데브란트는 이 데크가 제조 과정과 사용 기간 동안 발생하는 이산화탄소 양보다 더 많은 이산화탄소를 저장할 수 있는 능력을 갖추고 있다고 말했다. 미국, 1년간 목재 데크 판매량은? 미국에서 매년 판매되는 데크의 양은 35억 5000만피트(약 108만 2040km)에 달한다. 헬데브란트는 연구팀이 개발한 CO₂ 네거티브 복합 데크가 이를 대체하게 되면, 연간 약 25만 톤의 CO₂를 격리할 수 있으며, 이는 5만4000대의 자동차가 1년 동안 배출하는 CO₂량과 맞먹는다고 설명했다. 연구팀은 향후 더 다양한 복합재 조합을 개발하고 그 특성을 실험할 계획이다. 또한 울타리나 사이딩(건물 외벽 마감재)과 같은 여러 건축 자재에 대한 탄소 네거티브 복합재를 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 동시에, 연구팀은 이 새로운 탄소 네거티브 데크의 상용화를 위해 노력 중이다. 이 혁신적인 데크는 이르면 내년 여름부터 건축 자재 전문 매장에서 판매될 수 있을 것으로 예상된다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(17)] 탄소 배출량 25만 톤 감소! 탄소 네거티브 복합 데크로 건설 산업의 탄소 발자국 줄이기
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외신 "삼성, 칩 생산에 MUF 기술 도입 계획"…삼성, 부인
- 삼성전자가 SK하이닉스가 사용하는 반도체 제조 기술을 도입할 계획이라는 외신 보도를 부인했다. 연합뉴스는 로이터통신을 인용해 인공지능(AI) 붐에 따른 수요 급증에 대응해 반도체 업계의 고성능 반도체 경쟁이 가열되는 가운데, 삼성전자가 경쟁사인 SK하이닉스가 사용하는 반도체 제조 기술을 도입할 계획이라고 13일 보도했다. 로이터통신은 여러 익명 소식통을 인용해 삼성전자가 최근 '몰디드 언더필(MUF)' 기술과 관련된 반도체 제조 장비를 구매 주문했다고 전했다. 하지만 삼성전자는 반도체 칩 생산에 '매스 리플로우(MR)-MUF' 기술을 도입할 계획이 없다며 이 보도를 부인했다. AI 시장의 확대로 고대역폭 메모리(HBM)에 대한 수요가 증가함에 따라, 삼성전자는 이 분야에서 SK하이닉스나 마이크론과는 달리 선두 업체인 엔비디아와 HBM 칩 공급 계약을 체결하지 못한 상황이다. 이에 로이터는 애널리스트들을 인용해, 삼성전자가 경쟁에서 뒤처진 이유 중 하나로 비전도성 필름(NCF) 방식을 고수하고 있음에 따른 생산상의 문제점을 지적했다. HBM(High Bandwidth Memory) 칩은 고대역폭 메모리 기술로, 특히 고성능 컴퓨팅, 서버, 그래픽 처리 장치(GPU) 등에서 데이터 처리 속도를 향상시키기 위해 설계된 반도체 메모리다. HBM은 기존의 DDR(Dual Data Rate) 메모리보다 더 많은 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 것이 특징이며, 이를 통해 시스템의 전반적인 성능을 크게 개선할 수 있다. HBM 기술은 여러 개의 메모리 레이어를 수직으로 적층하여 3D 패키징을 구현한다. 이러한 구조는 메모리 칩 사이의 거리를 단축시켜 데이터 전송 속도를 높이고, 전력 소모를 줄이며, 공간 효율성을 개선하는 장점이 있다. HBM 메모리는 그래픽 카드나 고성능 컴퓨팅 분야에서 요구되는 고대역폭과 낮은 전력 소모 요구 사항을 충족시키기 위해 널리 사용되고 있다. 반대로, SK하이닉스는 NCF 방식의 문제점을 해결하기 위해 MR-MUF 방식으로 전환했으며, 결과적으로 엔비디아에 HBM3 칩을 공급하는 성과를 이루었다. 현재 시장에서는 삼성전자의 HBM3 칩 수율이 약 10∼20% 정도인 반면, SK하이닉스의 수율은 60∼70%에 달한다고 추산된다. 삼성전자는 MUF 재료 공급을 위해 일본의 나가세 등 관련 업체와 협상 중인 것으로 알려졌다. 한 소식통에 따르면, 삼성전자가 추가적인 테스트를 진행해야 하기 때문에 MUF를 사용한 고성능 칩의 대량 생산이 내년까지는 어려울 것으로 예상했다. 또 다른 소식통은 삼성전자의 HBM3 칩이 엔비디아에 공급되기 위한 과정을 아직 통과하지 못했다고 밝혔다. 소식통에 따르면 삼성전자가 HBM 칩 생산에 기존 NCF 기술과 MUF 기술을 모두 사용할 계획이라고 전하기도 했다. 한편, MUF(Molded Underfill) 기술은 반도체 칩과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 사용되는 고급 패키징 기술이다. 이 기술은 반도체 칩을 기판에 장착한 후, 칩과 기판 사이의 미세한 공간에 특정 물질을 주입하여 경화시키는 과정을 포함한다. MUF 기술은 칩의 열 관리를 개선하고, 기계적 강도를 증가시키며, 전기적 성능을 향상시키는 데 도움을 준다. 또한, 이 기술은 칩의 신뢰성을 높이고, 고밀도 패키징이 요구되는 반도체 제품에서 특히 유용하게 사용된다. NCF(Non-Conductive Film) 기술은 반도체 칩과 기판 사이의 연결 공정에서 사용되는 비전도성 필름을 말한다. 이 기술은 반도체 칩의 미세한 배선 패턴과 기판 사이를 연결할 때 사용되는데, 특히 고밀도 패키징 어셈블리에서 중요한 역할을 한다. NCF는 전기적으로는 비전도성이면서 열적, 기계적 성질을 개선해주어 칩의 신뢰성과 성능을 높이는 데 기여한다. 플립 칩(Flip-chip) 기술과 같은 패키징 공정에서 사용되며, 칩과 기판 사이의 미세한 불균일을 채우고, 열 확산을 도와주며, 기계적인 스트레스를 줄여주는 역할을 한다.
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외신 "삼성, 칩 생산에 MUF 기술 도입 계획"…삼성, 부인
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신비한 천체, 블랙홀일까 중성자별일까?
- 최근 천문학자들이 발견한 신비한 천체가 블랙홀인지 중성자별인지 논란이 되고 있다. 천문학자들은 최근 지구에서 약 4만 광년 떨어진 천체인 콜드웰 73(NGC 1851)에서 빠르게 회전하는 밀리초 펄서를 발견했다. 이 펄서는 태양 질량의 약 3.887배에 달하는 동반 천체를 가지고 있는데, 이는 태양 질량의 2배보다 큰 중성자별보다 무겁고, 태양 질량의 5배보다 작은 블랙홀보다 가볍다. 이러한 천체는 블랙홀 질량 간격에 위치하는 것으로 알려져 있으며, 태양 질량의 2~5배 사이의 질량을 가진 천체는 중성자별과 블랙홀 중 어느 것으로 분류될지 명확하지 않은 상태이다. 과학 전문 매체 유니버스투데이(universetoday)는 최근 남아프리카의 전파천문대 미어캣(MeerKAT, TRAPUM 프로젝트) 망원경을 사용하여 천문학자들이 'NGC 1851'이라는 구상성단 내에 위치한 PSR J0514-4002E라는 특별한 천체를 발견했다고 보도했다. 나사에 따르면 콜드웰 73(NGC 1851)은 1826년 스코틀랜드 천문학자 제임스 던롭(James Dunlop)이 발견했다. 콜드웰 73은 콜롬바 별자리 방향으로 지구에서 약 4만 광년 떨어진 곳에 위치해 있다. 이 조밀한 구상성단은 쌍안경을 통해 발견할 수 있으며, 흐릿한 빛 조각처럼 보인다. 소형 망원경은 성단의 조밀한 중심에서 멀리 떨어져 있는 성단의 개별 별 중 일부를 분해할 수 있다. 콜드웰 73은 겨울에는 북반구의 적도 위도에서, 여름에는 남반구에서 가장 쉽게 볼 수 있다. 과학 저널 '사이언스(Science)'에 실린 연구에 따르면, 이 천체는 편심 이진 밀리초 펄서로, 펄서와 동반 천체의 총 질량은 약 3.887 ± 0.004 태양 질량으로, 이는 블랙홀의 질량 격차에 위치해 있다. 이 연구의 주요 저자는 맥스 플랑크 전파천문학 연구소(Max Planck Institute for Radio Astronomy)의 이완 바르(Ewan Barr)이며, 논문 제목은 '중성자별과 블랙홀 사이의 질량 간격에 컴팩트한 물체가 있는 쌍성계의 펄서'다. 바르와 그의 팀은 초신성 폭발의 결과로 생성된 빠르게 회전하는 중성자별인 밀리초 펄서의 궤도를 도는 컴팩트한 물체를 발견했다. 펄서는 극에서 전자기 에너지 빔을 방출하며 회전한다. 지구와 펄서가 정확히 맞춰져 있을 때, 우리는 펄서의 깜박임을 관찰할 수 있으며, 이로 인해 펄서는 우주의 등대로 불리게 된다. 밀리초 펄서는 초당 1~10밀리초의 회전 주기를 가지며, 이는 분당 6만회에서 6000회 사이의 회전 속도를 의미한다. 이 연구에서, 천문학자들은 펄서의 정밀한 타이밍 분석을 통해 펄서와 블랙홀로 구성된 이진(쌍성계) 시스템 내에 있는 다른 물체를 감지했다. 그들은 아직 펄서와 블랙홀로 구성된 이진 시스템을 발견하지 못했지만, 그러한 발견을 간절히 원하고 있다. 이러한 이진 시스템은 블랙홀 연구에 새로운 접근법을 제공할 수 있으며, 아인슈타인의 일반상대성이론을 새롭게 검증할 기회를 마련할 수 있다. 이 경우 동반체는 작은 블랙홀이 아니라 무거운 중성자별다. 맨체스터 대학의 천체물리학 교수이자 공동 저자인 벤 스태퍼스(Ben Stappers)는 "펄서-블랙홀 시스템은 중력 이론을 시험하는 데 중요한 대상이 될 것이며, 무거운 중성자별은 고밀도 핵물리학에 대한 새로운 통찰을 제공할 것"이라고 말했다. 중성자별은 거대한 별이 초신성으로 붕괴한 후 남은 극도로 밀도가 높은 천체다. 다른 별의 물질과 상호작용하면서 질량을 증가시키고, 더욱 붕괴될 가능성이 있다. 그러나 천문학자들은 중성자별이 붕괴하여 어떤 상태로 변화하는지 확실히 알지 못한다. 그것이 블랙홀로 변할 수도 있는데, 이는 바로 블랙홀 질량 격차를 연구하는 데 중요한 포인트다. 과학자들은 중성자별이 붕괴하려면 태양 질량의 약 2.2배가 되어야 한다고 추정한다. 이것이 붕괴가 발생하는 데 필요한 임계값이다. 그러나 이론과 관찰 모두 이러한 붕괴된 중성자별이 태양보다 5배 더 큰 블랙홀을 생성할 수 있음을 보여준다. 이로 인해 블랙홀 질량 격차가 발생한다. 과학자들은 중성자별이 블랙홀로 붕괴하기 위한 임계 질량이 태양 질량의 약 2.2배라고 추정한다. 이는 붕괴가 발생하기 위해 필요한 임계값이다. 그러나 이론과 관측 모두에서, 이러한 붕괴 과정이 태양 질량보다 5배 더 큰 블랙홀을 형성할 수 있다는 것이 확인됐다. 이는 블랙홀 질량 격차의 원인이다. 그러나 질량 격차에 존재하는 물체의 정체에 대해서는 확실한 결론이 없다. 관측 결과에 따르면, 해당 구역에는 분명히 어떤 물체가 존재하지만, 그 본질을 명확히 식별하기 어렵다. 연구자들은 이 동반체가 두 중성자별의 합병 결과일 가능성을 제시했다. 만약 동반성이 거대한 중성자별일 경우, 이는 펄서일 가능성이 있다. 그러나 연구진은 어떠한 맥동도 감지하지 못했다. 이 쌍성계 내 물체의 기원은 해당 물체가 무엇인지에 대한 해석을 가능하게 한다. 천체물리학자들은 쌍성계의 진화에 대해 상세한 모델을 개발했으며, 이 모델들은 물질의 전달이 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다. 저자들은 더 낮은 질량의 초기 동반 물체가 펄서에 질량을 전달했다고 여긴다. 이러한 유형의 상호 작용은 별이 촘촘하게 밀집되어 있는 쌍성계 물체가 있는 구상 성단에서 발생할 가능성이 더 높다. 펄서는 또한 매우 빠르게 회전하는데, 이는 동반성으로부터 질량을 얻었다는 또 다른 징후다. 연구팀은 펄서의 초기 동반 물체가 비교적 낮은 질량이었으며, 이 물체로부터 펄서가 질량을 획득했다고 추정한다. 이런 종류의 상호 작용은 별들이 밀집하여 있는 구상 성단 내의 쌍성계에서 발생할 확률이 높다. 펄서의 매우 빠른 회전 속도도, 동반성으로부터 질량을 얻었다는 추가적인 증거를 제공한다. MPIA의 공동 저자 아루니마 듀타(Arunima Dutta)는 "이 쌍성의 진정한 성질을 규명하는 것은 중성자별, 블랙홀, 블랙홀 질량 격차에 숨겨진 모든 가능성에 대한 우리의 이해를 한 단계 발전시킬 것"이라고 말했다.
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- 생활경제
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신비한 천체, 블랙홀일까 중성자별일까?
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콜레스테롤 수치가 높으면 달걀을 먹어도 될까?
- 콜레스테롤 수치가 높은 사람은 식단에 계란을 포함해야 할지 말아야 할지 고민하는 경우가 많다. 과거에는 콜레스테롤이 높은 식단이 심장 질환의 위험을 증가시킨다는 연구 결과가 있었기 때문이다. 그러나 최근 연구에 따르면 달걀 섭취는 LDL(저밀도 지단백질)은 혈관에 쌓여 콜레스테롤 수치를 약간 증가시킬 수 있지만, HDL(고밀도 지단백질)은 혈관에 쌓인 콜레스테롤을 제거해 수치를 낮춘다는 결과가 나왔다고 미국 건강전문지 헬스(health)가 보도했다. 달걀은 단백질과 비타민, 미네랄이 풍부한 영양가 높은 식품이지만, 콜레스테롤도 풍부하게 함유되어 있다. 달걀 1개에는 약 215~275㎎의 콜레스테롤이 들어 있는데, 이는 한국영양학회, 미국심장협회에서 권장하고 있는 하루 콜레스테롤 목표량인 300mg과 근접한 수치이다. 그러나 식품 속 콜레스테롤이 분량 그대로 혈액에 흡수되지는 않는다. 콜레스테롤은 섭취 후 체내 흡수·대사 과정이 복잡하고, 함께 섭취하는 식품에 따라서도 영향을 많이 받는다. 또 혈중 콜레스테롤은 식품을 통해 높아지기 보다, 사람의 간에서 합성되는 것에 더 많은 영향을 받는다. 게다가 혈중 콜레스테롤은 식품 속 콜레스테롤보다 포화지방산의 영향을 더 많이 받는다. 달걀은 전체 지방산 중 60% 이상이 불포화지방산으로 구성돼 있어, 쇠고기나 돼지고기 등 다른 단백질 식품에 비해 포화지방산의 함량이 낮은 편이다. 달걀 속에 콜레스테롤 함량이 높음에도 불구하고, 쇠고기, 돼지고기 등에 비해 혈중 콜레스테롤 수치가 섭취한 만큼 증가하지 않는 것도 바로 이 때문이다. 여기에 달걀 속 '레시틴'이란 성분은 소장에서 콜레스테롤이 흡수되는 것을 막아준다. 베타카로틴, 루테인, 제아잔틴 등과 같은 항산화 성분은 혈중 콜레스테롤이 산화되는 것을 막아 혈관에 찌꺼기가 쌓이지 않도록 하고, 혈관이 딱딱해지는 것을 방지하기도 한다. 이로 인해 전문가들은 하루에 달걀 한 알 정도는 먹어도 된다고 말한다. 심혈관 질환자의 경우도 다른 육류 섭취를 줄이고 채소를 충분히 먹는다면 콜레스테롤 섭취 부담을 덜면서 달걀에 함유된 양질의 영양성분을 섭취할 수 있다는 것이다. 달걀은 건강한 식습관의 일부로 식단에 포함할 수 있는 영양이 풍부한 단백질이다. 콜레스테롤 수치를 낮추기 위해서는 콜레스테롤 섭취를 제한하는 것뿐만 아니라, 규칙적인 운동, 적절한 체중 유지, 금연, 절주 등의 생활습관 개선도 중요하다. 만약 콜레스테롤 수치가 걱정되는 사람은 병원을 방문하여 검사를 받고, 전문의의 조언을 받아 적절한 식단과 생활습관을 유지하는 것이 좋다.
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콜레스테롤 수치가 높으면 달걀을 먹어도 될까?
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영국 스타트업, 핵융합 원자로로 암 치료 새 지평 열어
- 의학 및 약학 기술의 발달로 '암'이 더 이상 치료 불가능한 질병으로 여겨지지 않는 가운데, 영국의 한 스타트업이 핵융합 기술을 활용한 새로운 암 치료법을 개발해 주목을 받고 있다. 최근 미국 IT 전문지 '인터레스팅 엔지니어링'은 영국의 스타트업인 아스트랄 시스템즈(Astral Systems)가 암세포를 직접적으로 치료할 수 있는 혁신적인 핵융합 원자로 기술을 공개했다고 보도했다. 아스트랄 시스템즈는 브리스톨 대학에서 설립된 회사로, 최초의 다중 상태 핵융합(MSF) 원자로를 개발했다고 한다. 이 원자로는 암 방사선 치료와 진단 영상 촬영에 필수적인 의료용 동위원소를 생산하는 데 중점을 두고 설계됐다. 의료용 동위원소는 방사선 치료 중 암세포를 효과적으로 파괴하는 데 사용되는 방사성 물질로, 표적 암 치료에 있어 중요한 역할을 한다고 이 매체는 전했다. 아스트랄 시스템즈의 공동 창립자이자 브리스톨대학교의 객원 연구원 탤몬 퍼스톤(Talmon Firestone) CEO는 "핵의학은 의료계가 암을 스캔하고 종양과 암세포를 근원지에서 직접 치료할 수 있도록 함으로써 수십 년 동안 생명을 구하는 데 크게 기여했다"라고 말했다. 또한 신체 내에서 '방사성 추적자' 역할을 해 영상을 통해 의학적 상태를 쉽게 감지할 수 있다. 이러한 동위원소는 신체 내에서 방사선을 생성하여 의료 전문가에게 장기와 조직의 구조 및 기능에 관한 중요한 정보를 검출하고 정량화할 수 있게 해준다. 현재 전 세계 의료용 동위원소의 대부분은 제한된 수의 핵분열로에 의존하고 있는 상황이다. 이러한 의존성은 특히 의료용 동위원소 공급 부족이 임박한 상황에서 더욱 두드러진다. 영국 정부의 평가에 따르면, 세계적으로 의료용 동위원소 공급의 대다수가 노후화된 소수의 핵분열로에 의존하고 있으며, 이들 중 대부분은 2030년까지 폐쇄될 예정이다. 이는 중요한 의료 자원의 향후 가용성에 대한 우려를 야기한다. 새로운 MSF 원자로는 이러한 과제에 대한 컴팩트한 솔루션을 제공합니다. 이는 중요한 의료 자원의 미래 가용성에 대한 심각한 우려를 낳고 있다. 이에 대응하여, 아스트랄 시스템즈가 개발한 새로운 다중 상태 핵융합(MSF) 원자로는 이러한 도전과제에 대한 혁신적이고 컴팩트한 해결책을 제시하고 있다. 아스트랄 시스템즈는 영국을 비롯한 전 세계 여러 지역에 소형 핵융합로를 전략적으로 설치할 계획을 가지고 있다. 이러한 분산형 전략은 보다 유연하고 비용 효율적인 방식으로 방사성 샘플을 공급할 수 있게 해줄 것으로 기대된다. 이 회사는 소규모 원자로 건설을 통해 몇몇 대형 원자로에 대한 의존성을 줄이고, 이에 따른 위험을 완화하려는 목표를 가지고 있다. 이를 통해 의료용 동위원소의 지속 가능하고 안정적인 생산을 보장할 수 있을 것으로 전망하고 있다. 퍼스톤은 "우리 시스템은 훨씬 더 빠르게 개발되었으며 대체 기술보다 훨씬 작은 규모로 동위원소를 생산할 수 있다“며 ”이는 거대한 국제 핵분열 공장에 의존하지 않고도 병원 허브 근처 또는 내부에서 의료용 동위원소를 생산할 수 있음을 의미한다"고 말했다. 퍼스톤 CEO는 '우리의 시스템은 대체 기술에 비해 빠르게 개발되었으며, 훨씬 작은 규모로 동위원소를 생산할 수 있다'고 말했다. 그는 이어 '이는 병원 허브 근처나 내부에서도 의료용 동위원소를 생산할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 임상의가 사용할 수 있는 진단 및 치료 기술을 극적으로 향상시킬 것이다. 또한 병원 대기 시간과 비용을 줄이고 치료의 질을 높일 것이다'고 강조했다. 2021년 브리스톨 대학교는 아스트랄 시스템즈 및 STFC(과학 기술 위원회)와 협력하여 마이크로노바(MicroNOVA)라는 프로젝트를 통해 MSF 반응기 기술을 최적화하고 상용화하기 위해 100만 파운드(약 16억5038만원)의 연구 보조금을 확보했다. 회사 공동 창립자 월래스 스미스는 "우리의 MSF 원자로는 의료용 방사성 동위원소를 안전하고 보다 효율적으로 개발할 수 있는 메커니즘을 제공할 뿐만 아니라, 본격적인 핵융합 발전소의 모습과 작동 중 어떻게 작동할지 이해하기 위한 이상적인 테스트베드도 제공한다"라고 말했다. 모든 것이 계획대로 진행된다면 이 기술은 암 치료 및 의료용 동위원소 생산의 새로운 시대를 열 것으로 전망된다. 한편, 한국의 원자력연구원은 벨기에 원자력연구소에서 '연구로 핵연료' 최종 검증에 돌입했다. 이 핵연료는 우라늄을 70% 이상 연소하는 극한의 조건에서도 방사능 누출이 없는 것으로 확인되었으며, 핵연료의 안전성이 건전하게 유지됨으로써 뛰어난 안전성을 입증했다고 알려졌다. 원자력연구원은 현재 2단계 성능 검증 단계에 진입했으며, 이 단계는 핵연료 공급자가 시장 진입 전에 거쳐야 하는 마지막 검증 과정이다. 2025년 말까지 이 핵연료를 포함한 집합체 성능검증을 마치면 벨기에의 핵연료 공급 입찰 자격을 획득할 수 있다. 이는 연구로에서 중성자를 생산하기 위해 우라늄을 활용하는 것과 관련이 있다. 연구로는 열을 활용하면 원전이 되고, 중성자만을 활용하면 연구로로 작동한다는 원리를 따른다. 더욱이, 원자력연구원은 고밀도 저농축 '우라늄실리사이드 판형핵연료'(U3Si2)를 개발했다. 이는 저농축 우라늄을 사용하는 3세대 핵연료로, 핵연료 집합체는 곡면형으로 설계되어 핵분열 시 중성자를 중심부로 집중시키는 장점을 가지고 있다. 이러한 핵연료는 의료용 동위원소나 고품질 반도체 웨이퍼 제작 등 다양한 분야에 활용될 수 있는 가능성을 가지고 있다.
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