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2025-07-26 (토)

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[기후의 역습(155)] 대기질 개선의 역설⋯도시 폭염, 오히려 더 뜨거워진다

스모그와 안개를 유발하는 작은 입자인 에어로졸 수치 감소가 오히려 도시의 폭염을 급증시킨다는 놀라운 연구 결과가 나왔다. 미국 텍사스대학교 오스틴 캠퍼스 연구팀이 발표한 새로운 연구 결과에 따르면, 전 세계 주요 도시에서 폭염 빈도와 강도가 급격히 증가하고 있는 배경에는 의외의 요인이 숨어 있는 것으로 나타났다고 어스닷컴과 뉴사이언티스트가 보도했다. 폭염의 주요 원인이 온실가스뿐만이 아니라, 최근 수십 년간 급격히 줄어든 '대기 중 에어로졸(미세 입자)'이라는 사실이 밝혀진 것이다. 연구팀은 "도시 폭염의 원인을 분석한 결과, 인구 밀집 지역에서 에어로졸의 영향력이 온실가스보다 최대 2.5배 더 컸다"며 "청정한 공기가 오히려 지역적 폭염 노출을 가속화하고 있다"고 지적했다. 공기 깨끗해질수록 더 더워지는 도시 연구진은 1920년부터 현재까지의 에어로졸 농도 변화를 전 지구 기후모형(Global Climate Model)을 통해 분석한 결과, 과거에는 에어로졸이 태양 복사를 반사하거나 차단하는 방식으로 열기를 일부 막아주는 '자연의 그늘' 역할을 해왔다고 설명했다. 그러나 대기질 개선을 위한 전 세계적인 규제 강화로 에어로졸이 급격히 줄어들면서, 이 '차단막'이 사라지고 있다는 것이다. 폭염은 단순히 온도가 높은 날을 의미하지 않는다. 이번 연구에서 정의한 폭염은 한 지역의 따뜻한 계절 중 최고 기온 상위 10%에 해당하는 날이 3일 이상 연속되는 경우다. 이러한 극한 날씨는 건강 위험은 물론 전력망 부담, 기반시설 파손 등 도시 시스템 전반에 심각한 영향을 초래한다. "우리는 이미 티핑포인트를 넘었다" 연구를 이끈 기타 퍼사드(Geeta Persad) 교수는 "에어로졸 감소가 단기적으로 건강에는 이롭지만, 폭염 노출의 급격한 증가라는 위험을 동시에 가져왔다"며 "우리는 이미 티핑포인트를 넘은 상태"라고 경고했다. 그는 "현재와 같은 감소 속도가 유지될 경우, 2080년에는 전 세계 폭염 일수가 연평균 약 40일에서 110일로 거의 세 배 증가할 것"이라고 예측했다. 가장 큰 영향을 받을 지역으로는 서유럽, 사하라 이남 아프리카, 남아시아, 남미 등 인구밀집도가 높은 저위도권 지역이 지목됐다. 특히 서유럽은 20세기 후반까지 높은 에어로졸 농도가 폭염을 차단해 왔으나, 최근 규제에 따라 빠르게 감소하고 있으며, 연구진은 앞으로 25년 내 서유럽 도심 지역에서 연간 폭염일이 최대 40일 늘어날 수 있다고 전망했다. 에어로졸과 온실가스, 닮은 듯 다른 속성 에어로졸과 온실가스는 모두 화석연료 연소 등에서 발생하지만, 기후에 미치는 방식은 전혀 다르다. 온실가스는 대기 중에 수십 년에서 수세기까지 남아 지구 전역에 영향을 주는 반면, 에어로졸은 몇 주 내로 지역 대기에서 사라지고 영향도 국지적이다. 이로 인해 에어로졸 감소의 효과는 빠르게 체감되며, 특히 도시권의 열악한 인프라와 맞물릴 경우 그 피해는 더 크다. 오염 되돌릴 수는 없어…폭염 대응책 시급 연구진은 "이번 결과가 '오염을 허용하자'는 메시지가 되어선 안 된다"며 "에어로졸은 호흡기 및 심혈관 질환을 유발하고 조기 사망률을 높이는 유해 물질로, 규제는 반드시 유지돼야 한다"고 강조했다. 다만, 청정 공기가 폭염을 동반할 수 있다는 역설적 상황에 대한 정책적 대비가 필요하다는 지적이다. 이에 따라 연구진은 ▲도시 인프라의 내열 설계 강화 ▲냉방 취약계층 지원 확대 ▲냉방센터 등 공공 피난 공간 확보 ▲기상 경보 체계 고도화 등을 포함한 통합적인 폭염 대응 전략 마련이 시급하다고 제언했다. 해당 연구 결과는 국제학술지 '환경연구서한(Environmental Research Letters)'에 게재됐다. 이번 연구는 폭염 대응이 더는 '기후변화의 부수 효과'가 아닌, 독립적이고 선제적인 도시 정책의 핵심 과제로 부상하고 있음을 시사한다.
- ESGC
2025-07-24 09:24:00
[우주의 속삭임(91)] 아마추어 천문학자, 목성 얼음층의 숨겨진 비밀 포착

아마추어와 프로 천문학자들이 협력해 연구한 결과, 목성의 구름이 지금까지 정설처럼 인식됐던 ‘암모니아 얼음으로 인해 형성’된 것이 아니라 안개성 스모그와 혼합된 황화수소암모늄으로 구성됐을 가능성이 높은 것으로 나타났다. 이는 옥스퍼드 대학교를 비롯한 연구진에 의해 수행됐으며, 지구물리학 연구 저널(Journal of Geophysical Research: Planets)에 게재됐다. 보고서의 요약 글은 옥스퍼드 대학교 홈페이지에 실렸다. 새로운 발견은 미국 콜로라도의 아마추어 천문학자 스티븐 힐 박사에 의해 시작됐다. 그는 우주 관측용 일반 망원경 및 특수 색상 필터를 사용해 목성 대기의 풍부한 암모니아와 구름 꼭대기 압력을 매핑(지도화)하는 데 성공했다. 힐 박사의 성과는 아마추어 천문학자가 목성 대기의 암모니아 풍부함을 지도화할 수 있음을 보여주었을 뿐만 아니라, 구름이 목성의 따뜻한 대기 속에 너무 깊이 자리 잡고 있어 암모니아 얼음이라고 볼 수 없다는 것을 보여주었다. 연구에서 옥스포드 대학 물리학과의 패트릭 어윈 교수는 칠레에 있는 유럽 남방 천문대 초대형 망원경(VLT)의 다중 유닛 분광 탐사기(MUSE)로 힐 박사의 분석 방법을 적용해 목성을 관찰했다. MUSE는 분광학을 이용해 목성의 가스가 다양한 파장의 가시광선에서 뚜렷한 지문을 만들어 가스 행성인 목성 대기의 암모니아와 구름 높이를 지도화했다. 어윈 교수 팀은 컴퓨터 모델에서 빛이 가스 및 구름과 어떻게 상호 작용하는지 시뮬레이션함으로써 목성의 주요 구름이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 깊고 압력과 온도가 더 높은 영역에 있어야 한다는 것을 발견했다. 사실 암모니아가 응축되기에는 너무 따뜻했다. 구름은 암모니아 대신 황화수소암모늄으로 만들어져야 했다. MUSE 관찰에 대한 이전 분석에서도 비슷한 결과가 나왔다. 그러나 이런 분석은 전 세계적으로 소수의 그룹에서만 수행할 수 있는 정교하고 매우 복잡한 방법이기 때문에 그 결과를 입증하기 어려웠다. 새로운 연구에서 어윈 교수 팀은 인접한 좁은 색상 필터의 밝기를 비교하는 힐 박사의 방법론이 동일한 결과를 도출한다는 사실을 발견했다. 그리고 이 새로운 방법은 훨씬 빠르고 간단하기 때문에 검증하기가 매우 쉽다. 따라서 연구팀은 목성의 구름은 실제로 700mb로 예상되는 암모니아 구름보다 더 깊은 압력을 갖고 있으며, 따라서 순수한 암모니아 얼음으로 구성될 수 없다는 결론을 내렸다. 어윈 교수는 "일반 천체 망원경과 특수 필터를 사용하는 아마추어 학자가 목성 대기에 대한 새로운 창을 열고, 목성의 오랫동안 신비로웠던 구름의 본질 및 대기가 어떻게 순환하는지를 이해하는 데 기여할 수 있음을 보여주었다"라고 말했다. 이는 시민 과학자들이 목성 대기의 특징, 목성의 띠, 작은 폭풍, 대적반과 같은 큰 소용돌이를 포함해 암모니아와 구름 압력 변화를 추적할 수 있음을 의미한다. 그렇다면 목성 구름이 암모니아가 응축돼 만들어지지 않은 이유는 무엇일까. 연구팀은 광화학(햇빛에 의해 유도되는 화학 반응)이 목성 대기에서 매우 활발하며, 습하고 암모니아가 풍부한 공기가 위로 올라가면서 암모니아가 파괴되거나, 암모니아 얼음이 형성되기도 전에 빠르게 광화학 생성물과 혼합됐기 때문이라고 추정했다. 따라서 목성의 주요 구름은 실제로 황화수소암모늄과 광화학, 스모그 생성물이 섞인 것으로, 이는 목성 이미지에서 볼 수 있는 붉은색과 갈색 색상을 생성한다는 것이다. 연구팀은 또 토성에 대한 VLT/MUSE 관측에도 이 방법을 적용했다. 그 결과 만들어진 암모니아 지도에서도 제임스웹 우주 망원경 관측에서 나온 것을 포함해 여러 연구와 유사하게 일치한다는 것을 발견했다. 이는 토성 대기에서도 유사한 광화학적 과정이 발생하고 있음을 시사한다.
- IT/바이오
2025-01-09 15:16:00
교통 스모그, 알츠하이머 발병 증가의 원인? 새로운 연구 결과 발표

교통 관련 대기 오염이 뇌에 알츠하이머 질환을 유발하는 아밀로이드 플라크의 축적과 연관될 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 22일(현지시간) 학술 전문매체 스터디 파인즈(StudyFinds)에 따르면 미국 신경학회(American Academy of Neurology)에서 수행한 연구에서, 교통으로 인한 대기 오염에 자주 노출된 사람들이 뇌에서 아밀로이드 플라크의 높은 수준을 경험할 가능성이 더 크다는 사실이 밝혀졌다. 아밀로이드 플라크는 알츠하이머병의 주요 병리학적 특징 중 하나로 알려져 있다. 연구팀은 직경이 2.5마이크론 이하인 미세먼지(PM2.5) 농도를 평가했다. 이어서, 치매 연구를 위해 사후에 뇌를 기증한 224명의 개인의 뇌 조직을 분석했다. 연구 결과, 사망하기 1년 및 3년 전에 더 높은 수준의 스모그에 노출된 개인들은 뇌에서 아밀로이드 플라크가 더 많이 발견됐다. 특히, 사망 전 1년 동안 PM2.5에 1 µg/m3 추가로 노출된 사람들은 더 높은 플라크 수준을 보일 가능성이 거의 두 배였으며, 사망 전 3년 동안 높은 노출을 경험한 사람들은 더 높은 플라크 수준을 가질 확률이 87% 더 높았다. 주목할 만한 사실은 알츠하이머병과 연관된 주요 유전적 변이(APOE e4)를 지니지 않는 개인들 사이에서 대기 오염과 알츠하이머병 징후 간의 가장 강력한 연관성이 관찰되었다는 점이다. 이는 환경적 요소가 유전적 요소와 별개로 알츠하이머병의 발생에 중요한 역할을 할 수 있음을 나타낸다. 이 연구는 대기 오염이 직접적으로 뇌에 플라크를 형성한다는 직접적 증거를 제공하는 것은 아니다. 그러나 교통량이 많은 지역에서 스모그에 노출되는 것이 뇌 건강에 해로울 수 있음을 우리에게 상기시킨다. 현재 연구는 주로 교육 수준이 높은 백인 개인에 초점을 맞추어 진행되었기 때문에, 이 결과가 다양한 인구 집단에도 동일하게 적용될 수 있을지는 확실하지 않다. 그럼에도 불구하고, 우리 주변 환경의 대기 오염이 뇌 건강에 미치는 영향을 탐구하는 연구는 앞으로 더 많이 이루어질 것으로 예상된다.
- 생활경제
2024-02-23 15:19:00
입자물리학, 양자 우주 탐사 위한 10개년 계획 공개

입자 물리학 프로젝트 우선 순위 지정 패널(Particle Physics Projects Prioritization Panel·P5)은 최근 향후 5년에서 10년 간의 연구 자금 지원에 대한 권장 사항을 담은 상세한 보고서를 발표했다. 입자물리학은 기본입자의 특성과 상호작용을 탐구하는 물리학의 한 분야이다. 이 권고안은 뮤온, 중성미자, 암흑물질, 힉스 입자 등의 연구를 포함하고 있으며, 비록 구속력은 없지만 미국 입자 물리학 커뮤니티의 의견을 반영한다. 이는 물리학 연구 분야에서 가장 창의적인 아이디어 중 일부를 제시하는 것으로, 해당 분야의 발전 방향을 제안하고 있다. 인터넷 포럼 빅씽크(Big Think)는 최근 보도를 통해 미국 입자 물리학 커뮤니티가 다년간의 검토를 거쳐 향후 5년에서 10년간의 연구 비전을 발표했다고 전했다. 이들은 다양한 프로젝트들이 자금을 지원받을 경우, 연구자들이 자연의 법칙을 더 깊이 이해하는 데 크게 기여할 수 있을 것이라고 강조했다. 이번 권고안은 '양자 우주 탐사: 입자 물리학의 혁신과 발견을 위한 길'이라는 제목의 보고서에서 발표됐다. 이 보고서는 고에너지 물리학 자문 패널(HEPAP)의 하위 패널인 입자 물리학 프로젝트 우선순위 지정 패널(P5)에 의해 작성됐다. 이 권고안은 미국 에너지부 과학국과 국립과학재단 등 자금 지원 기관에 제출되어 향후 10년간의 자금 지원 결정을 안내하는 데 사용될 예정이다. 입자 물리학자들은 실험실에서 달성 가능한 최극단의 조건에서 물질의 거동을 연구한다. 이들은 양성자와 전자와 같은 아원자 입자를 거의 광속에 가까운 속도로 가속시키고, 크고 강력한 입자 가속기를 사용하여 이들을 충돌시킨다. 세계에서 가장 강력한 가속기를 사용하는 과학자들은 약 섭씨 7조도에 달하는, 상상하기 어려운 극도의 고온에 도달할 수 있다. 이는 태양의 핵심보다도 10만 배 더 뜨겁고, 초신성의 중심보다 약 100배 더 뜨겁다. 빅뱅 직후 1조분의 1초도 안 되는 시점부터 우주 전체에 걸쳐 온도가 균일하지 않았다. 미국 입자 물리학 커뮤니티는 약 5년마다 지난 5년 동안의 진전을 평가한다. 이 정보를 바탕으로, 단기적으로 진전을 이룰 가능성이 높은 연구에 우선 순위를 둔다. 커뮤니티는 예산, 필요한 기술의 존재 여부 및 개발 상황과 같은 실질적인 사항을 고려해야 한다. 과학적 영향력도 중요한 고려 대상이다. P5와 HEPAP는 모두 어떤 프로젝트를 추진해야 할지에 대한 권고를 제시하는 자문 및 정부 자금 지원 기관에 불과하다. P5 보고서는 다양한 규모와 영향력을 가진 프로젝트를 권장한다. 이 중 더 큰 프로젝트 중 하나는 우주의 우주 마이크로파 배경을 연구하기 위한 4세대 노력이다. 이 마이크로파는 빅뱅 이후 남은 가장 오래된 탐지 가능한 잔해로, 초기 우주의 모습을 직접 관찰할 수 있게 해 준다. 또 다른 주요 프로젝트는 세계적 수준의 중성미자 연구 프로그램을 강화하기 위해 페르미랩(Fermilab) 가속기 단지를 업그레이드하는 것이다. 페르미랩은 미국의 주요 입자물리학 연구소로, 지구 전체를 통과할 수 있는 드물게 상호작용하는 중성미자의 행동을 연구하기 위해 특별한 노력을 기울이고 있다. 중성미자 연구는 우주가 왜 물질로만 보이는지에 대한 해답을 찾는 데 중요한 역할을 할 수 있으며, 우리가 가진 최고의 이론은 반물질도 동등하게 존재해야 한다고 가정한다. P5 보고서는 또한 일반 물질보다 약 5배 더 널리 퍼져 있을 것으로 추정되는, 형태가 알려지지 않은 암흑물질을 찾기 위한 3세대 실험을 권장하고 있다. 만약 암흑물질이 실제로 존재한다면, 그것은 거의 상호작용 없이 지구를 통과할 것으로 예상된다. 이러한 이론적 형태의 물질을 탐지하기 위해서는 집중적인 연구 노력과 첨단 기술이 필요하다. 보고서는 또한 미국이 유럽이나 아시아에서 개발될 힉스 입자에 대한 심층 연구를 수행할 미래의 가속기 프로젝트에 참여하는 것을 권장한다. 이는 2012년에 발견된 힉스 입자가 다른 아원자 입자에 질량을 부여하는 역할을 한다는 것을 더 상세히 연구하는 데 중요하다. 또한, 고에너지 뮤온 충돌기의 개발 가능성을 탐구하는 것도 야심 찬 제안 중 하나다. 뮤온은 전자보다 무겁고, 빠르게 붕괴하는 특성을 가지고 있다. 뮤온 충돌기를 만들기 위해서는 연구자들이 뮤온을 생성하고 포획한 후, 매우 짧은 시간 내에 가속하고 충돌시켜야 한다. 이러한 시설의 구현 가능성은 아직 확실하지 않지만, 국가 가속기 과학 커뮤니티가 협력하여 이를 확인하는 것이 중요하다. 더 적당한 가격의 미래 시설에는 아이스큐브(IceCube) 감지기의 업그레이드가 포함된다. 아이스큐브는 남극 대륙의 입방 킬로미터 규모의 얼음을 활용하여, 현재까지 발견된 가장 강력한 에너지를 가진 우주 중성미자를 포함해 우주 중성미자를 연구한다. 이러한 연구는 초신성, 중성자별 충돌, 거대한 블랙홀 주변에서 가속되는 물질과 같은 격렬한 천문학적 현상에 대한 중요한 통찰력을 천문학자들에게 제공할 수 있다. 2세대 아이스큐브는 10배 더 많은 얼음을 사용하여 훨씬 더 정밀한 측정이 가능하다. P5 위원회의 권고안은 구속력은 없지만, 미국 입자물리학 커뮤니티의 판단을 반영하고 있다. P5 소집 전에는 수천 명의 물리학자들이 스노우매스 프로세스(Snowmass Process)를 통해 함께 작업했다. 여러 해에 걸쳐 이들은 최고의 아이디어를 제안하고, 이에 대한 토론을 위해 대규모 회의에 모였다. 토론, 비평 및 개선을 거쳐 스노우매스의 제안은 자연 법칙에 대한 우리의 이해를 향상시키는 가장 창의적인 아이디어 중 일부를 제시한다. P5 위원회는 스노우매스의 제안을 검토하여 일부는 개선하고, 나머지는 자금 지원 기관에 제출할 예정이다. 이 과정의 다음 단계는 미국 DOE(에너지부) 및 NSF(국립과학재단)와 같은 기관들이 국제적 차원의 협력을 고려하고 재정적 실제 상황을 반영하는 것이다. 2024년이 되면 미국 입자물리학 연구의 미래 방향이 더욱 명확해질 것으로 기대된다. 반면, 한국의 경우 연구 지원금이 끊기면서 연구진이 어려움을 겪고 있다. 한국의 연구팀은 우주에서 가장 높은 에너지를 가진 것으로 알려진 우주선(cosmic ray) 관측에 성공한 '텔레스코프 어레이(TA) 코퍼레이션' 국제 공동 연구에 참여 하고 있었다. 박일흥 성균관대 물리학과 교수가 이끄는 연구팀은 지난 연구 최종 평가에서 최우수 등급을 받았음에도 불구하고 한국연구재단의 우수연구자교류지원사업에서 탈락하여 연구 중단 위기에 직면했다. 이 연구팀이 관측하는 우주선은 우주공간에서 지구로 끊임없이 도달하는 다양한 입자와 방사선으로, 이를 통해 암흑물질을 비롯한 미지의 우주 구성물질을 규명하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 그러나 아쉽게도 2023년 1월, 연구비 확보의 불확실성으로 인해 박 교수 연구팀의 연구가 중단됐다. 결과적으로 한국 연구팀은 최소 1~2년 동안 TA 코퍼레이션 국제 공동 연구에 기여할 수 없게 됐다.
- 산업
2023-12-21 11:14:00