출처 – 포커스온경제 통합 검색

전체기사보기
2025-05-09 (금)

검색

[퓨처 Eyes(83)] 초강력 자기장 별 '마그네타', 금 등 무거운 원소 새 기원으로 떠올라

우리가 일상에서 사용하는 금이나 은, 백금 같은 귀금속은 과연 어디서 왔을까? 과학자들은 오랫동안 이 무거운 원소들이 우주의 장구한 역사 속, 아주 특별하고 강력한 사건을 통해 생겨났을 것이라고 추측해왔다. 최근까지 유력한 후보는 '중성자별'이라는 매우 무겁고 단단한 천체 두 개가 충돌하며 일으키는 거대한 폭발이었다. 그런데 최근, 과학자들이 금과 같은 무거운 원소를 만드는 또 다른 '공장' 후보를 발견했다는 연구 결과가 나왔다. 바로 '마그네타'라는 초강력 자기장을 가진 특별한 중성자별이 일으키는 거대한 우주 폭발이다. 무거운 원소 기원의 오랜 의문 138억 년 전 빅뱅으로 우주가 처음 탄생했을 때는 수소, 헬륨 같은 가벼운 원소들만 존재했다. 이후 별 내부 핵융합으로 탄소, 산소, 철 등 좀 더 무거운 원소가 생겨났다. 별이 수명을 다하고 폭발(초신성 폭발)할 때 이 원소들은 우주 공간으로 퍼져나가 새로운 별과 행성을 만드는 재료가 되었다. 그러나 금, 은, 백금, 우라늄처럼 철보다 훨씬 무거운 원소들은 일반적인 별의 핵융합이나 초신성 폭발만으로는 만들어지기 어렵다. 이들을 만들기 위해서는 훨씬 더 극한의 환경과 특별한 과정이 필요하다. 과학자들은 이 과정을 'r-과정(rapid neutron capture process)'이라고 부른다. 원자핵이 짧은 시간에 중성자를 빠르게 흡수하며 무거운 원소로 변신하는 과정이다. 이 r-과정이 정확히 우주 어디서 일어나는지가 오랜 숙제였다. 2017년, 천문학계는 큰 발견을 했다. 지구에서 약 1억 3000만 광년 떨어진 곳에서 두 개의 중성자별이 충돌하는 장면을 포착한 것이다. 중성자별은 태양보다 훨씬 무거운 별이 최후를 맞이할 때 남는 핵으로, 각설탕 한 조각 크기가 수억 톤에 달할 정도로 밀도가 높다. 이 두 개의 중성자별이 충돌하면서 시공간이 휘어지는 중력파와 함께 엄청난 빛과 에너지가 뿜어져 나왔다. 과학자들은 이 현상을 '킬로노바'라고 부른다. 이 킬로노바 현상 분석 결과, 금, 백금, 납 등 다양한 무거운 원소가 r-과정으로 대량 생성됨을 처음 확인했다. 마치 우주에 있는 거대한 '금 공장'과 같았다. 이 발견으로 중성자별 충돌은 무거운 원소의 주요 기원 중 하나로 확실하게 자리 잡았다. 그러나 킬로노바만으로는 모든 설명이 부족했다. 컬럼비아 대학교의 천문학자 아닐러드 파텔 박사는 "중성자별 합병은 우리 은하의 역사에서 비교적 후기에 발생하는 현상"이라고 지적한다. 우주 초기에 존재했던 무거운 원소까지 설명하기는 어려웠다. 과학자들은 r-과정이 일어날 수 있는 또 다른 장소를 찾아야 했다. 특별한 중성자별 '마그네타' 주목 새로운 연구는 바로 이 지점에서 출발한다. 연구팀이 주목한 것은 '마그네타'다. 마그네타는 중성자별 중에서도 지구 자기장의 수조 배에 이르는 초강력 자기장을 가진 특별한 천체다. 과학자들은 마그네타가 어떻게 형성되는지 정확히 밝히려고 노력 중이며, 우주 탄생 후 약 2억 년 안에 첫 별들과 함께 등장했을 것으로 추정한다. 마그네타는 때때로 표면에서 거대한 폭발을 일으키는데, 이를 '거대 플레어(giant flare)'라고 부른다. 이는 마치 지구에서 지진이 일어나듯, 중성자별 표면 아래의 움직임 때문에 지각에 쌓인 스트레스가 터져 나오며 발생하는 '별 지진(starquake)'과 비슷하다. 이 거대 플레어는 태양이 100만 년 동안 방출하는 것보다 더 많은 에너지를 단 몇 초 만에 쏟아낼 정도로 강력하며, 별 표면의 물질들을 고속으로 우주 공간에 내뿜는다. 연구팀은 2004년 12월, 인근 마그네타에서 관측된 거대 플레어 데이터에 주목했다. 당시 이 폭발 자체도 엄청났지만, 더 흥미로운 것은 폭발이 있고 약 10분 뒤 감지된 정체불명 희미한 '잔광(afterglow)' 신호에 있었다. 이 잔광 신호의 정체는 20년간 미스터리였다. '잔광' 신호에서 찾은 결정적 단서 컬럼비아 대학교와 플랫아이언 연구소의 브라이언 메츠거 교수 등 연구진은 마그네타의 거대 플레어가 r-과정을 통해 무거운 원소를 만들 수 있다는 이론 모델을 개발했다. 이 모델은 플레어로 분출된 뜨겁고 중성자가 풍부한 물질 속에서 r-과정이 일어나 금 같은 무거운 원소가 생성되며, 이 과정에서 특정 감마선이 나올 것으로 예측했다. 루이지애나 주립대학교의 에릭 번스 교수는 과거 데이터를 뒤져 2004년 마그네타 플레어의 잔광 신호를 찾아냈다. 놀랍게도 이 잔광 감마선 신호의 특징이 연구팀 이론 모델 예측과 거의 완벽히 일치했다. 마그네타 거대 폭발이 r-과정으로 무거운 원소를 생성했다는 강력한 증거가 될 수 있다. 나사의 인테그랄(INTEGRAL), 레시(RHESSI), 윈드(Wind) 위성 등 과거 임무 데이터들이 이 발견을 뒷받침했다. 파텔 박사는 "우리 중 누구도 20년 동안 데이터가 그냥 거기에 있었을 것이라고는, 그리고 우리의 이론 예측이 그렇게 완벽하게 일치할 것이라고는 상상하지 못했다"며 "우리 휴대폰이나 노트북 속 부품 일부가 우리 은하 역사 속 이런 극한의 폭발에서 만들어졌다고 생각하니 매우 흥미롭다"고 밝혔다. 새로운 가능성, 신중론 그리고 미래 이 연구 결과는 r-과정이 중성자별 충돌뿐 아니라 마그네타 거대 플레어 같은 다른 환경에서도 일어날 수 있음을 보여준다. 연구에 참여하지 않은 오클라호마 대학교의 존 카원 교수는 "r-과정이 다른 천체물리 현장에도 존재한다는 좋은 증거"라고 평가했다. 또한, 마그네타는 중성자별 충돌에 비해 우리 은하 내에서 더 가까이 발생할 수 있어, 앞으로 무거운 원소 생성 과정을 더 자세히 연구할 기회를 제공할 수 있다. 인디애나 대학교 블루밍턴의 찰스 호로위츠 박사는 "다음 마그네타 거대 플레어에서는 개별 원소를 직접 검출할 수도 있다는 점이 가장 흥미로운 가능성"이라고 기대감을 나타냈다. 그러나 아직 단정하기는 이르다는 신중론도 있다. 2017년 중성자별 충돌에서 방출된 엑스선 발견을 이끌었던 로마 대학교의 엘레오노라 트로야 박사는 이번 마그네타 플레어 증거가 "2017년에 수집된 증거와는 비교할 수 없다"고 지적했다. 그는 마그네타가 만드는 금 생산은 "가능한 설명 중 하나일 뿐이며, 마그네타는 복잡한 천체라 금 대신 다른 가벼운 금속을 만들 수도 있다"고 덧붙였다. 따라서 "금의 새로운 원천을 발견했다기보다는, 생산을 위한 대안 경로를 제안한 것으로 봐야 한다"고 강조했다. 연구팀은 마그네타 거대 플레어가 우리 은하에 있는 철보다 무거운 원소의 약 10% 정도를 설명할 수 있을 것으로 추정한다. 여전히 나머지 90%의 무거운 원소를 만드는 다른 과정이나 장소가 필요하다는 뜻이다. 빠르게 회전하는 중성자별을 탄생시키는 특별한 종류의 초신성 등 다른 후보들도 떠오른다. 파텔 박사는 "이번 발견은 우리를 올바른 그림에 더 가깝게 이끌지만, 다른 가능한 r-과정 장소와 결합해야 한다"고 말했다. 2027년 발사 예정인 나사의 새로운 감마선 망원경 COSI(콤프턴 분광계 및 영상장치)는 앞으로 마그네타 거대 플레어를 직접 관측하고 생성되는 원소를 식별하여 이 수수께끼를 푸는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대를 모은다. 우리가 날마다 사용하는 일상 생활 속 금속들이 사실은 수십억 년 전, 상상조차 할 수 없는 우주의 격렬한 사건 속에서 태어났다는 사실이 경이롭다. 과학자들의 끈질긴 탐구를 통해 우리는 우주와 우리 자신의 기원을 조금씩 더 깊이 이해하게 될 것이다.
- 포커스온
2025-05-08 13:02:00
지브롤터 정박 중국 코스코 벌크선서 코카인 120kg '덜미'

중국 코스코 쉬핑 스페셜라이즈드 캐리어스 소속 파나마 선적 벌크선 '그레이트저우호'에서 코카인 120kg이 나오자 지브롤터 현지 세관 당국이 수사에 나섰다. 7일(현지시간) 트레이드윈즈의 보도에 따르면 지난 4월 30일 오후 1시 45분쯤 브라질 산투스항을 떠나 연료를 채우러 지브롤터에 들른 6만5000재화중량톤수(DWT)급 울트라맥스 '그레이트저우호'(2017년 건조)의 왼쪽 바닷물 흡입구(시체스트)에서 해당 마약이 나왔다. 지브롤터 세관은 수중 드론을 동원해 이를 찾아냈다. 선체 정밀 수색…숨겨진 꾸러미 4개 발견 현지 일간지 '수르(Sur)' 보도에 따르면 세관의 대대적인 수색 작업은 5월 1일 새벽까지 이어졌다. 이 과정에서 의심스러운 꾸러미 4개가 나왔고, 세관 순찰선 HMC 센티넬호가 이를 거둬들여 지브롤터 세관 해양 기지로 옮겼다. 지브롤터 세관(HM Customs) 쪽은 "선원 모두를 조사했으며, 배의 2차 정밀 수색도 마쳤다"고 밝혔다. '그레이트저우호'는 조사가 끝난 뒤 출항 허가를 받고 이탈리아로 떠났고, 이 사실은 선박자동식별장치(AIS) 자료로 확인됐다. 세관 당국은 압수한 코카인의 정확한 출처와 최종 목적지를 계속 수사하고 있다. 당국 관계자들은 "이 코카인이 지브롤터로 들어올 것은 아니었던 듯하다"고 전했다. 당국 "첨단장비 효과 톡톡"⋯국제 마약 차단 의지 존 파야스 지브롤터 세관장은 "이번 일은 직원들이 애쓴 덕분"이라며 "2024년 12월에 들여온 수중 드론 투자가 성과를 내고 있다"고 말했다. 파비안 피카르도 지브롤터 자치정부 수반도 성명을 내어 "지브롤터 세관이 성공적으로 작전을 수행한 것을 축하한다"며 "이번 일은 지브롤터가 국제 마약 거래와의 싸움에서 중요한 몫을 하고 있음을 범죄 조직에 다시 한번 똑똑히 보여주는 기회가 될 것"이라고 힘주어 말했다. 한편, 배 주인인 중국 코스코 측은 이번 일과 관련해 공식적인 의견을 밝히지 않았다.
- IT/바이오
2025-05-08 10:21:00
1분기 상업업무용 빌딩 거래, 2년 만에 최저⋯거래금액도 6분기 만에 최저

2025년 1분기(1∼3월) 전국 상업업무용 빌딩 거래량이 2년 만에 최저치를 기록했다. 탄핵 정국 등으로 인한 경기 불확실성이 주요 원인으로 지목된다. 부동산플래닛이 7일 국토교통부 실거래가 자료를 분석한 결과, 1분기 거래량은 3148건으로 지난해 같은 기간보다 5.5%, 전 분기보다는 10% 줄었다. 이는 2023년 1분기(2784건) 이후 가장 낮은 수치다. 같은 기간 거래금액도 6조9757억원으로 집계돼 전년 동기 대비 10.7%, 전분기 대비 36.4% 감소했다. 이는 2023년 3분기 이후 6분기 만에 가장 낮은 금액이다. 지역별로는 경기 화성시가 92건으로 거래량 1위를, 서울 강남구가 1조 1923억원으로 거래금액 1위를 기록했다. 최고가 거래는 서울 중구 대신파이낸스센터(6620억원)였다. [미니해설] 정국 불확실성에 움츠러든 빌딩 시장…1분기 거래량·금액 모두 '뚝' 지난 1분기 상업업무용 빌딩 시장이 뚜렷한 위축세를 나타냈다. 탄핵 정국과 조기 대선 가능성에 따른 불확실성이 기업 투자심리를 위축시키며 거래량과 거래금액이 모두 큰 폭으로 줄어든 것으로 나타났다. 상업용 부동산 프롭테크 기업 부동산플래닛이 국토교통부 실거래가를 분석한 결과, 올해 1분기 전국 상업업무용 빌딩 거래량은 3148건으로 지난해 동기 대비 5.5%, 전분기 대비 10.0% 감소했다. 이는 2023년 1분기(2,784건) 이후 가장 적은 수치다. 거래 금액은 6조9,757억원으로, 전년 대비 10.7%, 전분기 대비 36.4% 줄었다. 거래금액 기준으로는 2023년 3분기(6조8,087억원) 이후 최저 수준이다. 지역별로는 세종(-46.2%), 전남(-1.6%) 등 13개 시도에서 거래량이 줄었고, 거래량이 증가한 곳은 대구(14.9%), 울산(13.7%), 대전(6.2%), 강원(3.9%)에 불과했다. 거래 금액 기준으로도 강원(-56.6%), 울산(-52.1%), 서울(-40.6%) 등 대부분 지역에서 감소세가 뚜렷했다. 반면 세종(94.7%), 충남(86.0%), 경남(7.9%) 등은 예외적으로 거래금액이 늘었다. 규모별로는 10억원 미만 빌딩 거래가 2043건으로 전체의 64.9%를 차지했다. 이어 10억50억원 미만은 867건(27.5%), 50억100억원 미만 134건(4.3%), 100억~300억원 미만 80건(2.5%), 300억원 이상은 24건(0.8%)에 그쳤다. 지역별 세부 데이터를 보면 경기 화성시가 92건으로 거래량이 가장 많았으며, 서울 강남구는 거래금액 기준으로 1조1,923억원으로 전국 최고치를 기록했다. 특히 1분기 최고가 거래는 서울 중구 대신파이낸스센터로, 6,620억원에 매매돼 주목을 받았다. 부동산플래닛 정수민 대표는 "1분기 중대형 빌딩 거래가 주춤하면서 전체 시장 거래량과 금액이 전분기 대비 모두 하락했다"며 "탄핵 정국 등 정치적 불확실성이 영향을 끼친 것으로 보인다"고 말했다. 다만 정 대표는 "거래량이 1월부터 3월까지 매달 연속 증가세를 보였고, 하반기 금리 인하 가능성과 정책 환경 변화에 따라 시장 분위기가 반전될 가능성도 있다"고 덧붙였다. 이번 통계는 중소형 빌딩에 집중된 투자 심리, 금리 수준, 정치적 불안정성 등 복합적 요소들이 상업용 부동산 시장에 미치는 영향을 보여준다. 특히 자산시장 전반의 유동성이 제한된 가운데 고가 거래는 급감하고, 상대적으로 유동성이 있는 저가 매물이 주로 거래되고 있는 점이 두드러진다. 향후 금리 정책 변화와 정국 안정 여부, 정책적 규제 완화 조치 등이 빌딩시장 회복의 주요 변수가 될 것으로 보인다.
- 산업
2025-05-07 10:31:00
[퓨처 Eyes(82)] 뇌 학습의 새로운 비밀⋯시냅스별 다른 규칙 따른다

우리는 새로운 것을 어떻게 배울까? 최신 유행하는 K-팝 가사와 안무, 새로운 직장에서의 업무, SNS에서 핫한 카페나 레스토랑 가는 길 같은 정보는 어떻게 뇌에 인코딩될까? 이에 대한 넓은 의미의 답은 뇌가 새로운 정보를 수용하기 위해 적응 과정을 거친다는 것이다. 새로운 행동을 따르거나 새로 도입된 정보를 기억하기 위해 뇌의 회로는 변화한다. 이러한 변화는 수조 개의 시냅스, 즉 뉴런들이 서로 신호를 주고받는 연결 지점에서 세심하게 조율된 과정을 통해 일어난다. 새로운 정보는 특정 시냅스를 강화하는 반면 다른 시냅스는 약화시키는데, 이를 시냅스 가소성이라고 불리며 학습과 기억의 핵심 기전으로 여겨진다. 시냅스 가소성에는 시냅스가 강해지는 장기 강화(LTP, Long-Term Potentiation)와 약해지는 장기 억제(LTD, Long-Term Depression)가 대표적이다. 미국 UC샌디에이고대학 연구팀이 뇌가 새로운 정보를 학습할 때 신경세포(뉴런)의 연결 지점인 시냅스(synapse)가 기존 학설과 달리 위치에 따라 다양한 규칙을 적용하며 변화한다는 사실을 과학적으로 규명했다고 사이테크 데일리가 최근 보도했다. 미국 국립보건원(NIH)과 미국 국립과학재단(NSF) 등의 지원을 받은 이 연구는 뇌 학습 및 기억의 핵심 기전인 시냅스 가소성(synaptic plasticity)에 대한 이해를 근본적으로 변화시키는 발견이다. 차세대 인공지능(AI) 시스템 개발과 알츠하이머병 등 다양한 뇌 질환 치료 연구에 중요한 통찰을 제공할 전망이다. 과거 신경과학계는 뇌의 한 영역 또는 한 뉴런 안에서 시냅스 변화가 동일한 규칙에 따라 일어난다고 생각했다. 즉, 뉴런 전체가 같은 방식으로 정보를 저장하고 처리한다고 여겨졌다. 하지만 실제 뇌가 복잡한 정보를 매우 효율적으로 학습하고 기억하는 과정에서 어떤 시냅스가 변화해야 하는지, 어떤 규칙이 적용되는지에 대한 세부 원리는 명확하지 않았다. 특히 개별 시냅스가 전체 행동이나 결과에 대해 어떻게 '책임'을 배분받고 변화하는지 설명하기 어렵다는 난제인 '크레딧 할당 문제(credit assignment problem)'가 남아있었다. UC 샌디에이고 연구팀, 생쥐 뇌의 뉴런·시냅스 실시간 추적 UC샌디에이고 신경생물학자 윌리엄 '제이크' 라이트(William 'Jake' Wright), 네이선 헤드릭(Nathan Hedrick), 코미야마 타카키(Takaki Komiyama) 박사 연구팀은 국립보건원과 국립과학재단, 글로벌 브레인 시범상 사이먼스 협력, 에릭 및 웬디 슈미트 과학 분야 AI 펠로우십 등의 주요 재정 지원을 받아 수년간 이 연구를 수행했다. 연구 결과는 4월 17일 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다. 연구팀은 생쥐(mouse)를 실험 모델로 사용했다. 생쥐는 인간과 유사한 뇌 구조와 학습 능력을 가지고 있어 뇌과학 연구에 널리 활용된다. 연구팀은 2광자 현미경이라는 첨단 이미징 기술을 이용해 살아있는 생쥐의 뇌 속 개별 뉴런과 시냅스의 변화를 실시간으로 관찰했다. 이 기술은 뇌 깊숙한 곳까지 고해상도로 이미지를 얻을 수 있어 기존의 한계를 극복할 수 있었다. 연구 과정에서 생쥐에게 새로운 행동 과제(예: 특정 신호에 반응해 레버를 누르기 등)를 학습시키는 동안, 뇌의 특정 영역(대뇌 피질)에서 뉴런의 가지돌기(덴드라이트, dendrite)와 그 위의 시냅스(돌기, spine)를 실시간으로 추적했다. 시냅스의 크기, 모양, 신호 강도 변화 등을 시간에 따라 정밀하게 측정했다. 시냅스에서 획기적인 핵심 발견 이전에는 불가능했던 수준으로 개별 시냅스를 시각화한 결과, 뉴런이 학습 과정 중 기존 생각에서 가정했던 것처럼 하나의 규칙 세트만 따르지 않는다는 사실이 드러났다. 데이터는 개별 뉴런이 여러 규칙을 따르며, 특히 가지돌기의 서로 다른 구역에 위치한 시냅스가 서로 다른 학습 규칙(장기 강화 또는 장기 억제 등)에 따라 변화함을 보여줬다. 이는 뉴런 하나가 여러 '연산 모듈'을 병렬로 갖는다는 의미다. 뇌는 수많은 시냅스가 각자 '지역 정보'만 가지고 변화하지만, 전체적으로는 복잡한 행동을 학습한다. 연구팀은 뉴런이 서로 다른 규칙을 동시에 적용함으로써, 각 시냅스가 자신의 역할(크레딧)을 효율적으로 배분받아 변화할 수 있음을 확인하며 신경과학계의 난제였던 '크레딧 할당 문제'에 대한 새로운 해법을 제시했다. 연구진은 시냅스가 실제로 변화하는 순간, 그 주변 환경(자극의 종류, 시간, 위치 등)을 모두 기록하며 시냅스 변화의 '규칙성'과 '다양성'을 동시에 입증할 수 있었다. 뇌 학습 연구의 파급 효과와 의미 연구 책임 저자인 코미야마 타카키 교수는 "이번 연구는 뇌가 학습 과정에서 복잡한 신호를 어떻게 효율적으로 처리하는지, 그리고 그 과정에서 각 시냅스가 어떤 역할을 하는지를 근본적으로 새롭게 이해하게 해준다"며 "앞으로 뇌 질환 치료와 인공지능 발전에 큰 영향을 미칠 것으로 기대한다"고 강조했다. 그는 신경생물학 및 신경과학 부서의 교수이며, 할르지오글루 데이터 과학 연구소와 카블리 뇌-마음 연구소에서도 재직 중이다. 이번 발견은 인공지능과 뇌와 유사한 신경망 개발에 중요한 시사점을 던진다. 현재의 인공 신경망(딥러닝 등)은 보통 모든 노드(뉴런)가 동일한 학습 규칙을 따르지만, 이 연구 결과는 하나의 인공 뉴런에 여러 학습 규칙을 적용하는 새로운 설계 방식이 가능함을 시사한다. 이는 더 유연하고 효율적인 인공지능(AI), 즉 인간 뇌와 유사한 '적응형' 인공지능 개발로 이어질 전망이다. 건강 및 행동 측면에서 이번 발견은 중독, 외상 후 스트레스 장애(PTSD), 알츠하이머병은 물론 자폐증 등 다양한 신경 발달 장애 치료에 새로운 접근 방식을 제시할 수 있다. 알츠하이머병 등 다양한 뇌 질환은 시냅스 가소성의 이상과 밀접한 관련이 있는데, 이번 연구는 질환별로 영향을 받는 시냅스 규칙이 다를 수 있음을 시사하며, 특정 시냅스 영역만을 타겟으로 하는 맞춤형 치료법 개발에 새로운 길을 제시한다. 연구의 제1 저자인 라이트 박사는 "시냅스 가소성은 일반적으로 뇌 내에서 균일하다고 여겨졌지만, 우리 연구는 학습 중 시냅스가 어떻게 수정되는지 더 명확히 이해하게 해주고, 많은 뇌 질환이 어떤 형태의 시냅스 기능 장애를 포함하고 있기 때문에 건강에 잠재적으로 중요한 영향을 미칠 수 있다"고 덧붙였다. 그는 "이번 연구는 뇌가 정상적으로 작동하는 방식을 이해하는 잠재적 기초를 마련하며, 이는 다양한 질병에서 무엇이 잘못되는지를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것"이라고 말했다. 뉴련 관련 향후 연구 방향과 전망 이 새로운 발견은 이제 연구자들을 뉴런이 왜, 어떻게 여러 규칙을 동시에 사용할 수 있는지, 여러 규칙 사용이 에너지 효율성이나 정보 저장 용량 극대화 등 어떤 이점을 주는지, 그리고 질환별 시냅스 규칙 차이는 무엇인지 등 근본 원리에 대한 심층 후속 연구로 이끌고 있다. 이 연구는 뇌가 학습할 때 '한 개의 뉴런=하나의 규칙'이라는 기존 통념을 깨고, '한개의 뉴런=여러 규칙 병행'이라는 새로운 패러다임을 제시했다. 이는 뇌과학, 의학, 인공지능 등 다양한 분야에 혁신적 영감을 주는 발견으로, 앞으로 관련 연구와 기술 발전에 중요한 이정표가 될 것이다.
- 포커스온
2025-05-01 10:55:00
[신소재 신기술(172)] MIT, '벌' 닮은 초소형 비행로봇 개발⋯자율 수분·정밀 비행 가능성 열어

미국 매사추세츠공대(MIT) 연구진이 벌의 날갯짓을 모사한 초소형 비행로봇을 개발해, 농업 분야에서의 자율 수분 등 응용 가능성을 제시했다. 이번 성과는 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 게재됐다. MIT 테크놀로지 리뷰에 따르면 전기전자공학과 케빈 천(Kevin Chen) 교수팀은 기존 설계보다 100배 이상 긴 비행 시간을 기록한 새로운 비행로봇을 공개했다. 이 로봇은 종이클립보다 가벼운 무게(1g 미만)로, 1000초(약 17분) 동안 연속 비행이 가능하며, 체공 중에서도 정밀한 자세 조종과 공중제비(더블 플립), 곡선 비행을 수행할 수 있다. 날개 구조 개선으로 비행 효율·안정성 획기적 향상 기존 로봇은 두 쌍의 날개가 서로 간섭하면서 상승력을 충분히 확보하지 못하는 한계를 지녔다. 이에 연구진은 날개를 로봇 중심에서 바깥 방향으로 배치해 간섭을 줄이고, 각 날개가 독립적으로 움직일 수 있도록 개별 조정 장치를 적용했다. 또한 인공 근육 역할을 하는 액추에이터와 날개를 연결하는 히지(hinge) 구조를 길게 개선해, 고주파 구동 시 발생하는 구조적 변형(buckling)을 최소화했다. 이를 통해 비행 중 기계적 응력은 감소하고, 추진력은 더욱 강화됐다. 실험을 주도한 천 교수는 "이번 로봇은 기존 설계 대비 비행 시간에서 비약적인 성과를 냈다"며 "학생이 실험 중 1000초가 인생에서 가장 긴 순간처럼 느껴졌다고 말할 정도로 긴장된 시도였다"고 밝혔다. 농업·환경 모니터링 등 실용화 단계로 이번에 개발된 로봇은 초속 35cm의 비행 속도와 함께 정해진 경로(M-I-T)를 따라 움직이는 정밀 유도 비행까지 구현해냈다. 연구진은 향후 1만초(약 164분 40초, 2시간 46분 40초) 이상 비행 시간 확보와 꽃 중심 착륙 및 이륙 기능 개발을 목표로 삼고 있다. 특히 구조를 간소화해 전자 부품 탑재 공간을 확보함에 따라, 소형 배터리와 센서 장착을 통한 실외 비행 및 자율 내비게이션 구현 가능성도 열렸다. 이는 다층형 수직 농장 등 폐쇄형 농업 시스템에서의 정밀 수분 작업, 환경 모니터링, 방제 로봇 등 다양한 실용적 활용을 기대하게 한다. "실제 벌 수준에는 못 미치지만, 상용화 가까워져" 천 교수는 "아직 실제 벌처럼 섬세한 움직임은 구현하지 못했지만, 비행 시간과 정밀도가 향상되면서 보조 수분 등 구체적인 응용 가능성에 한 걸음 다가섰다"고 말했다. 이번 연구는 자연 생물의 기계적 특성을 복제하려는 생체모사공학(biomimetics) 분야에서 주목할 만한 진전으로 평가된다. 초소형 로봇이 가진 기술적 한계를 극복함으로써, 앞으로의 스마트 농업·도심 생태계 유지·기후 대응 등 다양한 영역에서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 보인다.
- IT/바이오
2025-04-28 11:30:00
최근 6년간 금융사고 8,500억원…배임·횡령이 절반 차지

최근 6년여 동안 국내 금융권에서 발생한 금융사고 금액이 8,500억원에 달한 것으로 나타났다. 28일 국회 정무위원회 소속 강민국 의원실이 금융감독원 자료를 분석한 결과, 2019년부터 올해 4월까지 금융권에서 발생한 사고는 총 468건, 금액은 8,422억8,400만원으로 집계다. 금융사고는 해마다 증가하는 추세다. 특히 지난해에는 3,595억6,300만원(112건)으로 역대 최고 수준을 기록했다. 사고 유형별로는 업무상 배임(2,524억9,400만원)과 횡령·유용(1,909억5,700만원)이 절반 이상을 차지했다. 업권별로는 은행권 사고가 4,594억9,700만원(54.6%)으로 가장 많았다. 강 의원은 "임직원의 준법 의식과 내부통제 강화가 절실하다"고 강조했다. [미니해설] 6년간 금융사고 8,500억원…은행권 사고 55% 차지, '내부통제 강화' 목소리 최근 6년여 동안 국내 금융권에서 발생한 금융사고 금액이 8,500억원에 육박한 것으로 나타났다. 금융사고 건수와 규모 모두 꾸준히 증가하는 가운데, 금융당국과 금융권의 내부통제 강화 필요성이 다시금 제기되고 있다. 국회 정무위원회 소속 강민국 의원실이 28일 금융감독원으로부터 제출받은 '국내 금융업권 금융사고 발생 현황'에 따르면, 2019년부터 올해 4월까지 국내 금융권에서 발생한 금융사고는 총 468건, 피해 규모는 8,422억8,400만원에 달했다. 연도별로 보면 금융사고 규모는 2019년 424억4,000만원(60건), 2020년 281억5,300만원(74건), 2021년 728억3,000만원(60건) 수준이었다. 하지만 2022년 들어 1,488억1,600만원(60건)으로 급증했고, 2023년에도 1,423억2,000만원(62건)에 달했다. 특히 지난해에는 3,595억6,300만원(112건)으로, 사고 금액과 건수 모두 역대 최고치를 기록했다. 올해에도 지난 4월 14일 기준 이미 481억6,300만원 규모의 금융사고가 발생한 상태다. 사고 종류별로는 업무상 배임이 2,524억9,400만원으로 가장 많은 비중을 차지했다. 이어 횡령·유용이 1,909억5,700만원(203건), 사기가 1,626억100만원, 도난·피탈이 13억5,100만원 순으로 나타났다. 배임과 횡령 사고만으로 전체 사고 금액의 절반 이상을 차지하는 셈이다. 업권별로는 은행권 사고가 전체의 54.6%에 해당하는 4,594억9,700만원에 달해 가장 많았다. 증권사 사고가 2,505억8,400만원(29.8%), 저축은행 571억200만원(6.8%), 손해보험사 472억5,500만원(5.6%), 카드사 229억6,600만원(2.7%), 생명보험사 48억8,000만원(0.6%) 등이 그 뒤를 이었다. 개별 금융회사로 보면 우리은행이 1,158억3,100만원으로 최다 사고액을 기록했다. 국민은행이 912억9,600만원, 경남은행이 601억5,900만원으로 뒤를 이었다. 이는 은행권 내 대형 사고 발생과 관리 부실 문제를 여실히 드러낸다는 지적이다. 강민국 의원은 "금융사고의 지속적 증가는 임직원들의 준법 의식 부족과 함께 내부통제 장치가 제대로 작동하지 않고 있음을 방증한다"며 "업권별 특성을 반영한 맞춤형 내부통제 강화 방안을 조속히 마련해야 한다"고 강조했다. 금융당국과 금융권은 사고 방지를 위한 내부통제 강화 대책을 꾸준히 내놓고 있지만, 여전히 현실에서는 효과가 미흡하다는 비판도 제기된다. 특히 배임과 횡령처럼 비교적 전통적 유형의 사고가 반복되고 있어, 단순 규정 정비를 넘어선 실질적 점검과 감시 체계 강화가 요구되고 있다. 업계 관계자는 "최근 금융시장 불확실성이 커지면서 금융회사 내부의 긴장감도 다소 느슨해진 측면이 있다"며 "내부통제를 단순히 '형식적 절차'로 인식할 것이 아니라, 임직원의 윤리 의식 강화와 병행해 근본적으로 재정비할 필요가 있다"고 말했다.
- 금융/증권
2025-04-28 10:39:00
[기후의 역습(133)] 전 세계 산호 84% 백화⋯기록 이래 최악의 피해

전 세계 산호초의 84%가 백화(bleaching) 현상을 겪고 있는 것으로 나타났다. 이는 관측 사상 가장 광범위하고 심각한 피해로, 기후변화로 인한 해수 온난화가 원인으로 지목됐다. 국제 산호초 이니셔티브(ICRI)는 24일(현지시간) "이번 백화는 1998년 이래 네 번째로 발생한 글로벌 산호 백화 사태로, 2014~2017년에 산호초 약 3분의 2에 영향을 미쳤던 백화 현상의 기록을 경신했다"고 밝혔다. 이번 백화 현상은 2023년 1월부터 시작됐으며, 해수 온난화로 인해 종료 시점조차 불투명한 상황이다. ICRI는 100개 이상의 정부, 비정부기구 및 기타 단체로 구성된 기구다. 사이언티픽 아메리카는 "호주의 그레이트 배리어부터 미국 플로리다의 키스까지 전 세계 산호초의 밝고 선명한 색깔이 지구 역사상 최대 규모의 산호 백화 현상으로 인해 광활한 지역에서 유령처럼 하얗게 변했다"고 지적했다. 이어 "이 위기는 해양 생테계와 세계 경제에 막대한 영향을 미칠 수 있다"고 덧붙였다. 국제 산호초 학회 서기이자 전직 미국 국립해양대기청(NOAA) 산호 관측 책임자였던 마크 이킨은 "지금의 해수 온도 스트레스는 임계값 이하로 떨어지지 않아 앞으로도 전 지구적 백화 현상이 반복될 수 있다"고 우려했다. 그는 이어 "산호초의 붕괴는 단순한 해양 생물의 위기를 넘어 인류의 삶과 생계를 위협하는 지구적 변화"라고 경고했다. 2024년은 지구 평균 기온이 사상 최고치를 기록한 해였으며, 해양 수온도 예외는 아니었다. 극지방을 제외한 해양의 연평균 표면 수온은 섭씨 20.87도(화씨 69.57도)로, 산호 생태계에는 치명적이다. 산호초는 높은 생물 다양성을 유지하기 때문에 '바다의 열대우림'으로 불린다. 전체 해양 생물의 약 25%가 산호초 주변에서 발견된다. 산호는 공생 동물이다. 내부에 공생하는 조류(algae)에서 영양분을 얻으며 특유의 다양한 밝은 색을 띤다. 그러나 수온이 지속적으로 높아질 경우 조류가 독성 물질을 방출하고 산호는 이를 배출하며 색을 잃는다. 이 과정에서 산호는 하얗게 변하는 백화 현상을 나타내며 흰 골격이 드러나고, 생존 가능성이 급격히 낮아진다. 수온이 다시 차가워지면 조류가 산호에 다시 서식해 산호초가 회복될 수 있다. 하지만 조류가 사라지는 동안 산호는 약해지고 질병과 오염이 더 취약해진다. 조류가 너무 오랫동안 사라지면 산호는 죽게된다. 산호는 해안선 침식을 막아주고 폭풍으로부터 해안선을 보호해준다. 일부 연구에 따르면 산호초는 매년 세계 경제이 약 9조 8000억 달러를 기여하는 것으로 추산된다. ICRI는 현재 산호초 백화 현상으로 인해 "82개국 영토와 경제권이 피해를 입었다"고 밝혔다. 미국 NOAA 산호초 감시 프로그램은 이번 백화 사태의 심각성을 반영해 경보 척도에 추가 단계를 도입했다. 2023년 기관의 백화 경보 등급에 세 가지 새로운 등급(위 도표의 AL3, AL4, AL5)을 추가한 것. 이전에는 최고 등급인 2등급(위 도표의 AL2)이 열에 민감한 산호의 사망 위험을 나타냈다. 그러나 이제 최고 등급(AL5, 진한 보라색)은 산호초 내 산호의 80% 이상이 사망 위험에 처해 있음을 의미한다. 세계 곳곳에서 산호 보존과 복원 노력이 진행 중이다. 네덜란드의 한 연구소는 세이셸 인근 해역에서 채취한 산호 조각을 인공 환경에서 증식시키고 있으며, 플로리다 해안 등에서는 고온에 노출된 산호를 구조해 회복시킨 뒤 다시 자연에 방류하는 프로젝트가 추진되고 있다. 하지만 과학자들은 이러한 보완 조치만으로는 한계가 있다고 지적했다. 산호초를 보호하기 위한 가장 효과적인 방법은 온실가스 배출을 줄이는 것이라고 입을 모았다. 특히 이산화탄소와 메탄 등 화석연료 사용에서 비롯된 인위적 배출을 억제하지 않으면 해양 생태계 회복은 어렵다는 분석이다. 즉, 산호초를 보호하고 보존하는 가장 효과적인 방법은 육지에서 바다로 흘러드는 오염 물질을 줄이고, 과도한 어업을 종식시키고, 이산화탄소와 기타 온실가스 배출을 억제해 인간의 영향을 최소화하는 것이다. 이킨 박사는 "기후변화의 근본 원인을 해결하지 않는다면 그 어떤 보존 활동도 임시 방편에 불과하다"고 강조했다. 멜라니 맥필드 글로벌 산호초 감시 네트워크(GCRMN) 카리브해 분과 공동의장도 "행동하지 않는다면 산호초는 사실상 사망 선고를 받는 것이나 마찬가지"라고 경고했다. 한편, 도널드 트럼프 미국 대통령은 재임 2기 들어 화석연료 확대와 청정에너지 프로그램 축소 정책을 강하게 추진하고 있다. 이에 이킨 박사는 "지금 미국 정부는 생태계를 파괴하는 방향으로 나아가고 있으며, 보호 조치의 철회는 돌이킬 수 없는 피해를 초래할 것"이라고 경고했다.
- ESGC
2025-04-25 10:35:00
국내 벤처기업 절반, 수출입 참여…전체 중기 수출의 16% 차지

국내 벤처기업 두 곳 중 한 곳이 수출입 활동을 하고 있는 것으로 나타났다. 벤처기업협회가 23일 발표한 '2024년 벤처기업 무역 동향'에 따르면 지난해 벤처기업 3만7,967개 중 수출입 실적이 있는 기업은 1만7155개로 전체의 45.2%였다. 수출기업은 9936개, 수입기업은 1만4852개였다. 벤처기업의 수출액은 188억 달러로, 전체 중소기업 수출액의 16%를 차지했다. 수출 품목은 화장품이 1위, 국가별로는 미국이 최대 수출국이었다. [미니해설] 벤처기업, 절반 이상이 무역 참여…수출액 188억 달러로 중소기업 수출의 16% 차지 국내 벤처기업이 중소기업 수출의 핵심 축으로 부상하고 있다. 벤처기업협회가 4월 23일 발표한 '2024년 벤처기업 무역 동향'에 따르면 지난해 벤처기업 3만7,967개 중 1만7,155개가 수출 또는 수입 실적을 보이며 무역활동에 참여했다. 이는 전체 벤처기업의 45.2%에 해당하며, 두 곳 중 한 곳이 글로벌 시장에 진출하고 있다는 의미다. 이 가운데 수출기업은 9,936개, 수입기업은 1만4,852개로 집계됐다. 벤처기업의 연간 무역 규모는 305억 달러로, 이 중 수출이 188억 달러, 수입이 117억 달러였다. 수출이 수입보다 많아 전반적인 무역흑자 구조를 유지하고 있는 셈이다. 국가별 수출 현황을 살펴보면 미국이 43억 달러로 가장 많았고, 중국(32억 달러), 베트남(18억 달러), 일본(14억 달러), 홍콩(6억 달러) 순이었다. 이는 한국 벤처기업들이 주력 시장을 북미와 아시아 주요국으로 설정하고 활발한 교역을 벌이고 있음을 보여준다. 품목별로는 화장품이 15억 달러로 가장 큰 비중을 차지했다. 그 뒤를 기타 기계류(10억 달러), 반도체 제조용 장비(9억 달러) 등이 이었고, 첨단 제조업 중심의 수출 구조가 두드러졌다. 업종별로는 제조업에서 기계가 25억 달러로 수출 1위를 차지했으며, 서비스업에서는 도소매 업종이 8억 달러로 가장 많았다. 수출 벤처기업은 전체 수출 중소기업 9만5949개 중 10.4%를 차지했으며, 벤처기업의 수출금액은 전체 중소기업 수출(1177억 달러)의 16%를 기록했다. 특히 기업당 평균 수출액은 벤처기업이 190만 달러로, 중소기업 평균인 120만 달러보다 약 58% 높은 수치를 보였다. 이는 벤처기업의 기술력과 시장 확장성이 중소기업 내에서도 높은 수출 경쟁력으로 이어졌다는 분석이다. 수입 측면에서는 중국이 61억 달러로 벤처기업 전체 수입의 절반 이상을 차지했고, 미국(9억 달러), 베트남(9억 달러), 일본(6억 달러), 대만(4억 달러)이 뒤를 이었다. 주요 수입 품목으로는 전자 집적회로(6억 달러), 반도체 디바이스(3억 달러) 등 반도체 관련 부품이 상위를 차지했다. 이정민 벤처기업협회 사무총장은 "벤처기업은 중소기업 내에서도 무역 활동 참여율이 높고 수출 비중도 크다"며 "세계 시장에서의 성과를 확대하기 위한 정책적 지원이 요구된다"고 말했다. 이어 "최근 미국 트럼프 행정부의 관세 강화 등 보호무역주의 기조가 뚜렷해지는 가운데, 벤처기업들이 국제 무역 환경 변화에 직면하고 있다"며 "정부 차원의 선제적 대응과 무역 피해 보완 대책이 시급하다"고 강조했다. 이번 발표는 기술기반 벤처기업의 글로벌 진출 확대를 위한 정책 수립의 기초 자료로 활용될 전망이며, 무역 여건 악화 속에서도 수출 성장 동력으로서의 역할을 수행 중인 벤처기업에 대한 관심과 지원이 필요하다는 점을 다시 한번 부각시켰다.
- IT/바이오
2025-04-23 11:31:00
[신소재 신기술(171)] 포스텍 연구진, 극한 온도 변화 견디는 '하이퍼어댑터' 초고성능 합금개발

국내 연구진이 영하 196도부터 영상 600도까지, 총 800도에 이르는 극한 온도 변화에도 강도와 연성을 유지하는 차세대 금속 합금을 개발했다. 포항공과대학교(POSTECH) 김형섭 교수 연구팀은 철, 니켈, 코발트, 크롬, 알루미늄, 티타늄 등을 조합해 새로운 고엔트로피 합금(High Entropy Alloy, HEA)을 제작하고, 이를 '하이퍼어앱터(Hyperadaptor)'라는 이름을 붙였다고 코스모스매거진과 사이테크데일리가 22일(현지시간) 보도했다. 새로 개발된 HEA는 -196°C(77K)의 극저온 조건에서 600°C(873K)의 고온에 이르는 넓은 온도 범위에서 거의 일정한 기계적 성능을 보여준다. 이러한 놀라운 안정성은 합금 내에 균일하게 분포된 나노 크기의 L1₂ 석출물이 존재하기 때문이다. 이 미세 입자는 변형을 억제하는 보강재 역할을 하며, 금속 내부의 미끄럼 변형(slip)을 조절함으로써 외부 환경 변화에도 소재의 강도와 연성(유연성)을 유지하게 한다. 이번 연구는 학술지 '머티리얼스 리서치 레터스(Materials Research Letters)'에 게재됐다. 포스텍이 개발한 고엔트로피 합금은 5종 이상의 원소를 거의 동일한 비율로 혼합한 소재로, 기존 금속보다 강도, 인성, 내열성, 내식성 등이 우수하다는 평가를 받고 있다. 특히 다양한 원소가 무작위로 결합하면서 오히려 구조적 안정성이 향상된다는 점에서 '엔트로피의 역설'로 주목받아 왔다. 김형섭 교수는 "이번에 개발한 HEA는 기존 합금의 온도 의존적 성능 한계를 극복한 최초의 소재"라며 "극한 환경에서도 일정한 기계적 거동을 유지하는 새로운 물질군의 등장을 의미한다"고 밝혔다. 이번에 개발된 HEA는 니켈 35%, 철·코발트·크롬 53%, 알루미늄 7%, 티타늄 5%로 구성됐으며, 구조는 FCC(면심입방체) 형태다. 이는 각 입방체의 꼭짓점과 면 중심에 원자가 배치된 형태로, 높은 연성과 강도를 동시에 지닌 것이 특징이다. 연구팀은 여기에 알루미늄과 티타늄을 '구조 보강재'처럼 첨가해 고온에서도 형태와 기능이 변형되지 않도록 했다. 논문의 제1저자인 박효진 박사는 "일반적인 금속은 특정 온도 범위에 최적화되어 있지만, 이 HEA는 극저온과 고온을 넘나드는 환경에서도 성능 저하 없이 상요할 수 있다"며 "가스터빈, 항공기 제트엔진, 로켓추진체, 원자력 발전소 등 극한 환경의 금속 소재로 활용도가 높을 것"이라고 설명했다. 이번 연구 성과는 고온과 저온을 오가는 극한 산업 현장에 새로운 가능성을 제시하는 한편, 미래 항공우주 및 자동차, 에너지 산업의 핵심 소재 기술로 자리매김할 것으로 기대된다. ◇ 참고문헌: 박효진, 손수정, 안성열, 하효정, 김래언, 이재흥, 주효문, 김정기, 김형섭 공저, '하이퍼어앱터(Hyperadaptor); 넓은 온도 범위에서 Ni 기반 고엔트로피 합금의 온도 비감응성 인장 특성', Materials Research Letters 2025년 2월 6일 . DOI: 10.1080/21663831.2025.2457346
- 포커스온
2025-04-23 11:05:00
정부, 12.2조원 규모 '필수 추경' 편성⋯3년 만의 추경 예산

정부가 18일 임시 국무회의를 열고 총 12조 2000억원 규모의 추가경정예산안을 의결했다. 2022년 이후 약 3년 만의 추경이자 한덕수 대통령 권한대행 체제하의 첫 추경이다. 산불 등 재난 대응에 3조 2000억 원, 통상·인공지능(AI) 경쟁력 강화에 4조4000억 원, 소상공인 및 취약계층 지원에 4조 3000억 원이 투입된다. 전체 93개 사업이 대상이며, 재원은 가용재원 4조 1000억 원과 국채발행 8조 1000억 원으로 조달된다. 이번 추경으로 국가채무는 1279조 원, GDP대비 비율은 48.4%로 증가한다. 정부는 오는 22일 국회에 추경안을 제출할 예정이다. [미니해설] 정부, 3년 만에 '12.2조 필수 추경' 편성…국회 통과시 총지출 685조원 돌파 정부가 18일 임시 국무회의를 열고 총 12조2000억 원 규모의 2025년도 추가경정예산안을 확정했다. 이는 2022년 코로나 손실보상 추경 이후 3년 만의 추경이자, 대통령 권한대행 체제 하에서 최초로 편성된 추경으로, 정치·경제적 의미가 적지 않다. 이번 추경은 당초 정부가 검토한 규모보다 약 2조원 늘어난 수준이다. 기획재정부는 "재해·재난, 통상·AI, 민생 지원 등 시급한 현안 위주의 필수 항목으로만 구성됐다"며 '필수 추경'이라는 이름을 붙였다. 정부는 총 14개 부처, 93개 사업을 추려 3대 분야에 집중 투자한다. 먼저, 산불 피해 및 태풍·집중호우 등 자연재해 대응에 3조 2000억 원이 배정됐다. 예산국회에서 삭감된 예비비 중 1조 4000억 원을 증액해 긴급 대응 체계를 보완한다. 또 통상·AI 기술 경쟁력 강화에는 4조 4000억 원이, 소상공인 및 취약계층 지원에 4조 3000억 원이 각각 투입된다. 김윤상 기재부 2차관은 "이번 추경은 경기진작용이 아니라 피해 복구와 미래 대비를 위한 긴급조치"라며, "국회에서 신속하게 통과되기를 간곡히 요청드린다"고 밝혔다. 예산실장인 김동일 차관보도 "민생지원에 중점 투자했다"며 "올해 안에 전액 집행 가능한 구조로 설계됐다"고 설명했다. 외평채 35억달러로 확대 정부는 외환시장 불안에도 대응했다. '외화표시 외국환평형채권(외평채)' 발행 한도를 기존 12억 달러에서 35억 달러로 확대하고, 원화 외평채는 그만큼 줄이는 방식으로 조정했다. 환율 급등 상황에서 달러 유동성을 확보하려는 조치로, 글로벌 금융위기 당시인 2009년 이후 최대 규모다. 재원은 기금 등 가용재원 4조 1000억 원과 국채 발행 8조 1000억 원으로 충당한다. 이에 따라 국가채무는 기존 1273조원에서 6조원 늘어난 1279조원이 되며, GDP 대비 채무 비율은 48.4%로 상승한다. 관리재정수지는 84조 7000억 원 적자로 확대되며, 적자율도 3.2%로 재정준칙 기준인 3%를 초과하게 됐다. 재정 건전성 우려 제기 총지출은 기존 673조 3000억 원에서 685조 5000억 원으로 늘고, 이에 따라 연간 총지출 증가율도 2.5%에서 4.4%로 상향된다. 반면 총수입은 1조 3000억 원 증가하는 데 그쳐, 재정 건전성에 대한 우려도 제기된다. 정부는 이번 추경이 성장률을 끌어올리는 데는 제한적인 영향을 미칠 것으로 내다봤다. 김 차관은 "성장률 제고 효과는 0.1%포인트 수준"이라며, "경기부양형 추경은 아니기 때문에 SOC 등 소비·투자 확대는 포함되지 않았다"고 강조했다. 정치권에서는 증액 가능성도 제기된다. 더불어민주당은 추경 규모를 최소 15조 원까지 확대해야 한다는 입장이다. 이에 대해 김차관은 "국회 증액 요구를 원칙적으로 거부하지 않겠다"며. "추경의 목적에 부합하면 유연하게 검토하겠다"고 밝혔다. 정부는 오는 22일 추경안을 국회에 제출할 예정이다. 여야모두 필요성에는 공감하고 있어, 이르면 5월초 통과 가능성도 제기된다. 이번 추경은 지난 4일 대통령에서 파면된 윤석열 정부 초기인 2022년 5월 편성된 62조 원 규모의 추경 이후 최대 규모로, 정치 공백 속 대통령 권하대행 체제에서 내놓은 첫 대규모 예산 조정안이라는 점에서 향후 국정 방향을 가늠할 수 있는 분수령이 될 것이다.
- 경제
2025-04-18 11:35:00
[퓨처 Eyes(80)] 뇌 속 '디지털 쌍둥이' 탄생…AI 모델, 뇌 연구 혁명 예고

눈을 감고 뇌 속을 탐험하는 상상을 해보자. 복잡하게 얽힌 신경망 속에서 수많은 정보들이 빛의 속도로 오간다. 인간은 오랫동안 이 미지의 세계를 이해하기 위해 노력해왔다. 그리고 마침내, 과학자들이 인공지능(AI)이라는 강력한 도구를 이용하여 뇌의 비밀을 풀 실마리를 찾아냈다. 마치 영화 속 한 장면처럼, 쥐의 뇌를 똑같이 복제한 가상 세계, 즉 '디지털 트윈'이 현실로 나타난 것이다. 최근 스탠퍼드 의과대학 연구진과 공동 연구팀은 AI 모델을 활용해 쥐 뇌의 시각 정보를 처리하는 특정 부위를 완벽하게 복제하는 데 성공하며 뇌 연구의 새로운 장을 열었다. 이 놀라운 디지털 쌍둥이는 실제 쥐들이 영화를 볼 때 뇌의 시각 피질에서 발생하는 방대한 양의 활동 데이터를 학습했다. 그 결과, 새로운 영상이나 사진이 주어졌을 때 수만 개에 달하는 뇌세포, 즉 뉴런들이 어떻게 반응할지 정확하게 예측할 수 있게 되었다. 이처럼 뇌의 작동 방식을 그대로 옮겨놓은 디지털 트윈은 과학자들이 뇌의 복잡한 내부 구조와 기능을 훨씬 쉽고 효율적으로 연구할 수 있도록 돕는다. 이번 연구의 핵심 인물이자 스탠퍼드 의과대학 안과 교수인 안드레아스 톨리아스 박사는 "만약 우리가 뇌의 모델을 아주 정확하게 만들 수 있다면, 이는 우리가 훨씬 더 많은 실험을 할 수 있다는 의미가 된다"고 설명했다. 그는 이어 "가장 유망한 결과를 보이는 실험들을 실제 뇌에서 다시 한번 확인해볼 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 이 연구 결과는 지난 4월 9일, 세계적인 과학 학술지 '네이처'에 발표되어 큰 주목을 받았다. 이번 연구의 주 저자는 베일러 의과대학의 의대생인 에릭 왕 박사다. 디지털 트윈, 뇌 연구의 새로운 가능성을 열다 지금까지 개발된 시각 피질 AI 모델들은 학습 데이터에서 보았던 특정 종류의 자극에 대해서만 뇌의 반응을 흉내 낼 수 있었다. 하지만 이번에 새롭게 개발된 모델은 이전 모델들과는 확연히 다르다. 이 모델은 다양한 종류의 새로운 시각 정보에 대해서도 뇌가 어떻게 반응할지를 예측할 수 있다. 심지어 각 뉴런의 미세한 해부학적 특징까지도 알아낼 수 있다는 점이 놀랍다. 톨리아스 박사는 "결국에는 인간 뇌의 적어도 일부분이라도 디지털 트윈으로 만들 수 있을 것이라고 믿는다"며 이번 연구의 잠재력을 강조했다. 이 새로운 모델은 '파운데이션 모델'이라는 비교적 새로운 종류의 AI 모델에 속한다. 파운데이션 모델은 엄청난 양의 데이터를 학습한 후, 습득한 지식을 새로운 작업이나 새로운 형태의 데이터에 적용할 수 있는 능력을 갖춘 모델을 말한다. 연구자들은 이러한 능력을 '훈련 분포 외부로 일반화'라고 표현한다. 우리에게 친숙한 예로는 챗GPT를 들 수 있다. 챗GPT는 방대한 텍스트 데이터를 학습하여 새로운 텍스트를 이해하고 생성하는 능력을 보여준다. 톨리아스 박사는 "여러 면에서 지능의 핵심은 강력하게 일반화하는 능력이다"라며, "궁극적인 목표, 즉 우리가 도달해야 할 성배는 바로 학습한 데이터의 범위를 넘어서는 상황에서도 일반화할 수 있는 능력을 갖추는 것"이라고 강조했다. 쥐의 뇌를 학습한 AI 모델, 비결은 '액션 영화' 새로운 AI 모델을 훈련시키기 위해 연구팀은 먼저 실제 쥐들이 영화를 시청하는 동안 뇌 활동을 기록했다. 흥미롭게도 쥐들에게 보여준 영화는 사람들이 보는 일반적인 영화였다. 연구팀은 이 영화들이 쥐가 실제 자연 환경에서 볼 수 있는 장면들과 최대한 비슷할 것이라고 생각했다. 톨리아스 박사는 "쥐에게 현실적인 영화를 보여주는 것은 매우 어렵다. 왜냐하면 쥐를 위한 할리우드 영화를 만드는 사람은 아무도 없기 때문이다"라고 말했다. 하지만 액션 영화가 그나마 쥐들이 볼 만한 움직임을 많이 담고 있어 선택되었다. 쥐는 사람의 주변 시야와 비슷한 저해상도 시력을 가지고 있어, 세부적인 모습이나 색깔보다는 주로 움직임을 감지한다. 톨리아스 박사는 "쥐는 움직임을 좋아하고, 움직임은 쥐의 시각 시스템을 매우 강하게 활성화시킨다. 그래서 우리는 액션이 많은 영화를 쥐들에게 보여주었다"고 설명했다. 연구팀은 짧은 시간 동안 여러 번의 영화 시청 실험을 진행하며, 총 8마리의 쥐가 '매드맥스'와 같은 액션 영화의 짧은 장면들을 시청하는 동안 900분 이상에 걸쳐 뇌 활동을 기록했다. 이 과정에서 카메라를 이용하여 쥐들의 눈 움직임과 행동 변화를 꼼꼼하게 관찰했다. 연구팀은 이렇게 모아진 방대한 데이터를 이용하여 핵심 AI 모델을 훈련시켰고, 이 모델에 약간의 추가 학습을 시키는 방식으로 각 개별 쥐의 특성을 반영하는 맞춤형 '디지털 트윈'을 만들 수 있었다. 정확한 예측 넘어 뇌 구조까지 파악 이렇게 만들어진 디지털 트윈들은 실제 쥐들이 새로운 영상이나 정지 이미지를 보았을 때 나타내는 신경 활동을 매우 흡사하게 흉내 낼 수 있었다. 톨리아스 박사는 이처럼 디지털 트윈이 성공적으로 작동할 수 있었던 가장 큰 이유는 바로 방대한 양의 학습 데이터 덕분이라고 말했다. 그는 "그들은 엄청나게 많은 데이터 세트로 훈련되었기 때문에 예측 정확도가 매우 인상적이었다"고 강조했다. 비록 신경 활동 데이터만을 이용하여 훈련되었지만, 이 새로운 모델들은 다른 종류의 데이터에도 적용될 수 있는 뛰어난 능력을 보여주었다. 특히 한 마리의 특정 쥐의 디지털 트윈은 시각 피질에 있는 수천 개의 뉴런들의 해부학적 위치와 세포 종류는 물론, 이들 뉴런 사이의 연결망까지 정확하게 예측해냈다. 연구팀은 이러한 예측 결과가 실제 쥐의 시각 피질을 초고해상도 전자현미경으로 촬영한 이미지와 얼마나 일치하는지 비교하여 검증했다. 이 전자현미경 이미지는 쥐의 시각 피질 구조와 기능을 전례 없는 수준으로 자세하게 매핑하는 대규모 프로젝트의 일부였다. 'MICrONS' 프로젝트로 알려진 이 연구 결과 역시 '네이처'에 동시에 발표되었다. 뇌 연구의 '블랙박스'를 열고 미래를 보다 디지털 트윈은 실제 쥐의 수명을 훨씬 뛰어넘어 존재하며 작동할 수 있기 때문에, 과학자들은 사실상 동일한 동물에 대해 횟수 제한 없이 무한에 가까운 실험을 수행할 수 있다. 기존에는 몇 년이 걸렸을 실험을 단 몇 시간 만에 완료할 수 있으며, 수백만 건의 실험을 동시에 진행하는 것도 가능해져 뇌가 정보를 어떻게 처리하고 지능이 작동하는 원리에 대한 연구 속도를 획기적으로 높일 수 있을 것으로 기대된다. 톨리아스 박사는 "우리는 말하자면 뇌라는 '블랙박스'를 열어 개별 뉴런 또는 뉴런 집단 수준에서 뇌가 어떻게 정보를 부호화하고 함께 작동하는지 이해하려고 노력하고 있다"고 말했다. 실제로 이 새로운 모델들은 이미 새로운 통찰력을 제공하고 있다. '네이처'에 동시에 발표된 또 다른 관련 연구에서 연구자들은 디지털 트윈을 이용하여 시각 피질의 뉴런들이 서로 연결을 형성할 때 어떤 기준으로 다른 뉴런들을 선택하는지 밝혀냈다. 과학자들은 이전부터 비슷한 기능을 하는 뉴런들이 마치 사람들이 친구를 사귀는 것처럼 서로 연결되는 경향이 있다는 것을 알고 있었다. 디지털 트윈 연구를 통해 어떤 유사성이 가장 중요한 역할을 하는지가 새롭게 밝혀졌다. 뉴런들은 시각 공간의 같은 영역에 반응하는 뉴런들보다, 예를 들어 파란색과 같은 동일한 시각적 자극에 반응하는 뉴런들과 더 잘 연결되는 것을 선호한다는 사실이 밝혀진 것이다. 톨리아스 박사는 "이는 마치 사람이 어디에 사는지보다 무엇을 좋아하는지를 기준으로 친구를 선택하는 것과 같다"며, "우리는 뇌가 어떻게 조직되는지에 대한 훨씬 더 정확한 규칙을 배우게 되었다"고 말했다. 연구팀은 앞으로 자신들의 모델링 기술을 다른 뇌 영역과 더 나아가 인지 능력이 더 발달한 영장류를 포함한 다른 동물들에게까지 확장할 계획이다. 톨리아스 박사의 말처럼, 인간의 복잡한 생각과 감정, 그리고 행동을 만들어내는 미지의 영역, 뇌. 이번 연구는 그 심연을 향해 내딛은 용감한 발걸음이다. 작은 쥐의 뇌에서 시작된 디지털 트윈 기술이 언젠가 인간의 뇌를 완벽하게 이해하고, 나아가 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 난치병으로 고통받는 수많은 사람들에게 희망의 빛을 선사하는 날이 오기를 기대해본다. AI가 그려낼 뇌 연구의 눈부신 미래는 이미 우리 눈앞에 성큼 다가와 있는지도 모른다. 이번 연구에는 괴팅겐 대학교와 앨런 뇌 과학 연구소의 연구진도 참여했다. 이번 연구는 인텔리전스 고급 연구 프로젝트 활동(Intelligence Advanced Research Projects Activity), 국립 과학 재단 뉴로넥스 보조금(National Science Foundation NeuroNex grant), 국립 정신 건강 연구소(National Institute of Mental Health), 국립 신경 질환 및 뇌졸중 연구소(National Institute of Neurological Disorders and Stroke, 보조금 번호 U19MH114830), 국립 눈 연구소(National Eye Institute, 보조금 번호 R01 EY026927 및 시각 연구 핵심 보조금 T32-EY-002520-37), 유럽 연구위원회(European Research Council) 및 독일 연구 재단(Deutsche Forschungsgemeinschaft)의 지원을 받았다. 스탠퍼드 메디슨에 대하여 스탠퍼드 메디슨은 스탠퍼드 의과대학과 성인 및 소아 의료 서비스 시스템으로 이루어진 통합 학술 의료 시스템이다. 이들은 협력 연구, 교육 및 환자 진료를 통해 생물의학의 모든 잠재력을 활용하고 있다. 더 자세한 정보는 med.stanford.edu에서 확인할 수 있다.
- 포커스온
2025-04-17 15:35:00
아파트 매매량·거래액 3개월 연속 증가…3월 거래액 23조 돌파

올해 들어 전국 아파트 매매가 석 달 연속 증가세를 보였다. 16일 직방이 국토교통부 실거래가 자료를 분석한 결과, 전국 아파트 매매 건수는 1월 2만6050건에서 3월 4만4181건으로 1.7배 증가했다. 같은 기간 거래총액도 11조8773억원에서 23조2192억원으로 2배 가까이 늘었다. 서울 강남구와 양천구, 경기 화성시와 성남 분당구, 인천 서구 등이 거래를 주도했다. 금리 인하 기대와 규제 완화 논의가 거래심리를 자극했다는 분석이다. [미니해설] 상반기 부동산 회복세? 아파트 거래량·거래액 나란히 상승세⋯서울·수도권 중심 활황 올해 1분기 전국 아파트 시장이 회복세를 보이며 매매량과 거래량이 3개월 연속 증가한 것으로 나타났다. 부동산 정보업체 직방이 16일 발표한 자료에 따르면, 1월~3월 전국 아파트 매매량은 각각 2만6050건, 3만8252건, 4만4181건으로 꾸준히 상승했다. 같은 기간 매매액도 11조 8773억원에서 23조 2192억원으로 두 배 가까이 뛰었다. 3월 한 달 동안만 따져보면, 거래 건수는 1월 대비 약 1.7배, 거래액은 2배로 증가한 셈이다. 직방은 이 같은 상승세의 배경으로 '토지거래허가구역 해제 논의'와 '기준금리 인하 기대감' 등 시장심리에 긍정적인 영향을 준 요소들을 꼽았다. 수도권을 중심으로 한 지역별 거래 추이를 보면, 서울은 3월 한 달간 총 7369건, 거래액 9조4947억원으로 집계됐다. 자치구별로는 강남구가 589건으로 최다 거래를 기록했고, 강동구(518건), 성동구(491건), 노원구(470건), 송파구(452건), 영등포구(445건) 등이 뒤를 이었다. 특히 양천구는 1월 100건에 불과했던 거래량이 3월에는 417건으로 급증해 4배 이상 증가했다. 전문가들은 재건축 기대감이 커진 목동 신시가지 단지를 중심으로 수요가 몰린 것으로 분석했다. 거래금액 측면에서는 강남구가 1조5058억원으로 압도적 1위를 기록했고, 송파구(7863억원), 성동구(7324억원)가 그 뒤를 이었다. 경기 지역도 활기를 띠었다. 3월 기준 화성시가 939건으로 거래량이 가장 많았고, 용인시 수지구(663건), 성남시 분당구(572건) 등이 뒤를 이었다. 거래액 역시 성남시 분당구(7636억원), 용인 수지구(5249억원), 화성시(5140억원) 순이었다. 인천에서는 서구가 536건으로 가장 많은 거래가 이루어졌고, 남동구(491건), 연수구(406건) 순으로 나타났다. 거래액은 서구(2336억원), 연수구(2275억원), 남동구(1804억원) 순이었다. 지방 시장도 상승 흐름을 보였다. 1월 1만5166건이던 거래량은 3월에 2만2353건으로 약 47% 증가했다. 거래액도 같은 기간 4조 원대에서 6조원으로 약 50% 늘었다. 특히 세종시는 대통령 집무실 설치 기대감과 가격 조정에 따른 저가 매물 소화가 맞물리며 3월 거래량이 687건, 거래액은 3510억원으로 각각 2.6배, 2.8배 증가했다. 그러나 이러한 회복 흐름이 지속될지에 대해서는 신중론이 나온다. 직방은 "6월 총선을 앞두고 부동산 정책 방향이 아직 불확실하고, 글로벌 경기 둔화와 국내 경제 여건의 북활실성도 커지고 있다"고 밝혔다. 이어 "이달 들어 시장은 다시 숨고르기 양상을 보이고 있으며, 하반기 예정된 DSR 3단계 시행 역시 수요 진입에 제약이 될 수 있다"고 덧붙였다. 2분기 시장 흐름은 정책 불확실성, 금리 기조, 글로벌 경기 상황 등에 따라 변동성이 클 것으로 전망된다. 일부 지역에서는 단기 상승이 제한될 수 있으며, 실수요 중심의 거래가 이어질 가능성이 크다는 분석이다.
- 산업
2025-04-16 10:31:00
[신소재 신기술(168)] "쌀알만 한 뇌, 우주만큼 정밀하게 해부됐다"

쌀알만 한 생쥐 뇌 조직의 정밀 해부를 통해 신경세포 8만4000개와 5억 개의 시냅스, 5.4㎞에 달하는 신경망이 드러났다. 9년에 걸쳐 진행된 국제 공동 연구가 포유류 뇌를 가장 정밀하게 해부한 커넥톰을 완성 한 것이다. 인공지능(AI) 기술과 인간의 손길이 결합된 이번 프로젝트는 뇌과학의 디지털 전환을 본격화하는 전환점이 될 전망이다. 미국 프린스턴대학교, 스탠퍼드대학교, 텍사스 베일러 의과대학, 시애틀 앨런 뇌과학연구소 등 22개 연구기관 소속 150명 이상이 참여한 국제 공동연구팀은 생쥐 뇌의 1㎣도 채 되지 않는 부위에서 8만4000개의 신경세포와 5억 개 이상의 시냅스 연결, 5.4㎞ 길이의 신경망 구조를 밝혀냈다. 이는 현재까지 포유류 뇌를 대상으로 한 가장 정밀하고 방대한 커넥톰(connectome·신경연결지도)으로 기록됐다. 연구팀은 뇌 지도를 만들면서 수만 개의 개별적인 나무 모양의 뉴런을 디지털 방식으로 풀어내고, 각 뉴런의 고유한 가지 시스템을 추적한 다음, 이를 하나하나 재구성해 광대한 회로 네트워크를 만들었다. 이를 커넥톰이라고 부른다. 프린스턴 대학교는 이번 연구는 9년간 진행됐으며 22개 기관의 150명 이상의 연구자들이 이 프로젝트에 참여했다고 밝혔다. 이번 연구는 미국 베일러 의과대학에서 시작됐다. 과학자들은 특수 현미경을 사용해 생쥐가 러닝머신 위에서 10초 동안 베이스점프, 루지 등 다양한 익스트림 스포츠, 애니메이션, 영화 매트릭스, 매드맥스: 분노의 도로 등의 비디오 영상을 보는 동안 쥐의 시각 피질 1㎣(세제곱밀리미터) 부분의 뇌 활동을 기록하는 방식으로 진행됐다. 이후 앨런 연구소 연구팀은 생쥐 뇌를 2만8000개 층으로 절단하고, 인공지능(AI) 분석과 인간의 수작업 검수를 결합해 신경세포 간 연결망을 일일이 추적해 재구성했다. 연구팀이 진행한 코티컬 네트워크(Cortical Networks)의 머신 인텔리전스인 MICrONS 프로젝트는 지금까지 포유류 뇌의 가장 자세한 배선도를 구축했으며, 이 배선도는 온라인에서 무료로 이용할 수 있다. 이번 연구를 총괄한 데이비드 마코위츠 박사는 "인간 게놈 프로젝트에 비유되는 신경과학의 분수령"이라고 평가했다. 이어 프린스턴 대학교의 또 다른 연구팀은 인공지능과 머신러닝을 사용하여 세포와 연결망을 3D 입체로 재구성했다. 뇌 활동 기록과 함께, 이 입체에는 5억 2300만 개의 시냅스(20만 개의 세포를 연결하는 연결점)와 4km 길이의 축삭(다른 세포로 뻗어 나가는 가지)이 포함되어 있다. 스탠퍼드대학교 신경과학자 안드레아스 톨리아스 교수는 "이 연구는 구조와 기능을 동시에 기록한 최초의 사례"라며 "우리가 세계를 인식하고 감정을 느끼고 결정을 내리는 뇌의 생물학적 구조를 데이터로 포착한 것"이라고 강조했다. 연구팀은 이를 통해 단순한 신경 배치도뿐 아니라, 각 신경세포 간 상호작용과 정보 전달 방식까지 시각화해냈다. 과거 곤충의 뇌를 대상으로 한 연결지도는 존재했지만, 이번처럼 포유류 뇌의 고도 복잡성을 구현한 사례는 처음이다. 프린스턴대 신경과학자 세바스찬 승 교수는 "이번 연구를 통해 구현한 커넥톰(connectome)은 뇌과학의 디지털 전환을 여는 출발점"이라며 "이 기술은 신경 연결의 이상 패턴을 식별하고, 치매 등 뇌 질환의 원인을 규명하는 데 획기적인 전기를 마련할 것"이라고 말했다. 이 연구는 뇌의 새로운 특성, 유형, 조직 및 기능 원리, 세포 분류의 새로운 방식을 밝혀냈다. 특히 뇌 안의 새로운 억제 원리를 발견한 것은 이번 연구의 가장 큰 성과로 평가된다. 과학자들은 이전에 신경 활동을 억제하는 억제 세포를 다른 세포의 활동을 약화시키는 단순한 힘으로 생각했다. 반면 연구팀은 훨씬 더 정교한 수준의 의사소통을 발견했다. 억제 세포는 무작위로 행동하는 것이 아니라, 어떤 흥분 세포를 표적으로 삼을지 매우 선택적으로 결정하여 네트워크 전체에 걸친 조정 및 협력 시스템을 구축한다. 어떤 억제 세포는 함께 작용하여 여러 흥분 세포를 억제하는 반면, 어떤 억제 세포는 특정 유형의 세포만을 표적으로 삼아 더욱 정밀하게 작용한다. 뇌의 형태와 기능을 이해하고, 뉴런 간의 세부적인 연결을 전례 없는 규모로 분석할 수 있는 능력은 뇌와 지능 연구에 새로운 가능성을 열어준다. 또한 알츠하이머병, 파킨슨병, 자폐증, 조현병과 같이 신경 전달 장애를 수반하는 질환에도 영향을 미칠 수 있다. 공개된 이번 데이터는 인공지능 연구는 물론, 뇌 질환 조기 진단, 치료법 개발 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 특히 인간의 뇌가 정보 처리 속도나 효율성 측면에서 현존하는 어떤 AI보다도 앞선 이유를 설명하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 앨런 연구소 부연구원인 누노 다 코스타 박사는 "고장 난 라디오가 있는데 회로도를 가지고 있다면 수리하기가 더 수월할 것"이라고 이번 연구의 성과를 비유했다. 그는 "우리는 이 모래알(뇌 세포)에 대한 일종의 구글 지도 또는 청사진을 제시하고 있다. 앞으로 이를 활용하여 건강한 쥐의 뇌 배선과 질병 모델의 뇌 배선을 비교할 수 있을 것이라고 강조했다. 이 연구 결과는 과학저널 '네이처(Nature)'에 일련의 논문으로 발표됐다.
- IT/바이오
2025-04-14 09:53:00
[퓨처 Eyes(79)] 꿈의 양자 컴퓨터 현실로 성큼…안정성과 혁신 향상 기대

미래를 혁신할 핵심 기술로 주목받는 양자 컴퓨터는 뛰어난 잠재력에도 불구하고 극도로 민감한 특성 때문에 '믿을 수 없는' 존재로 여겨져 왔다. 하지만 최근 과학계에서는 이러한 한계를 극복하고 꿈의 양자 컴퓨터를 현실로 만들기 위한 획기적인 연구 결과들이 잇따라 발표되고 있다. 주변 환경의 미세한 방해에도 안정적인 연산을 가능하게 하는 '마법 입자'에 대한 연구와, 기존 물리학의 상식을 뛰어넘는 특이한 성질을 가진 새로운 물질을 합성한 연구는 양자 컴퓨터 상용화의 길을 더욱 밝히고 있다. 불안정이라는 꼬리표를 떼고, 인류의 난제를 해결할 열쇠가 될 양자 컴퓨터. 그 꿈을 현실로 성큼 다가서게 만든 두 가지 혁신적인 연구 결과를 따라가 보자. 기존의 컴퓨터는 0과 1, 두 가지 상태만으로 정보를 처리하는 반면, 양자 컴퓨터는 큐비트라는 특별한 단위를 사용한다. 큐비트는 0과 1은 물론, 0과 1이 동시에 존재하는 '중첩'이라는 신비한 상태를 가질 수 있어 기존 컴퓨터로는 풀기 어려웠던 복잡한 문제들을 훨씬 빠르게 해결할 것으로 기대된다. 하지만 큐비트는 주변의 아주 작은 소리나 빛, 온도 변화에도 쉽게 영향을 받아 그 상태가 깨져버리는, 마치 모래성 같은 존재다. 과학자들은 오랫동안 이 불안정성을 극복하고 안정적인 양자 컴퓨터를 만드는 방법을 찾아왔다. 마요라나 입자, 양자 안정성의 새로운 희망 최근 옥스퍼드 대학교, 델프트 공과대학교, 아인트호벤 공과대학교 연구팀과 퀀텀 머신즈 등 국제 공동 연구팀은 '마요라나 영 모드(Majorana zero modes, MZM)'라는 특별한 입자를 이용하여 양자 컴퓨터의 안정성을 획기적으로 높일 수 있는 방법을 찾아냈다. 마요라나 영 모드는 주변 환경의 방해에도 강하게 저항하는 특이한 준입자로, 마치 옷감처럼 튼튼하게 얽혀 있어 외부의 간섭에도 쉽게 그 상태가 변하지 않아 이론적으로 오랫동안 안정적인 양자 정보를 저장하고 처리하는 데 매우 적합한 후보로 여겨져 왔다. 하지만 실제로 이 입자를 안정적으로 구현하는 것은 매우 어려운 과제였다. 연구팀은 양자점과 초전도 물질을 연결하여 만든 '3-사이트 기타예프 사슬'이라는 특별한 구조를 아주 정밀하게 설계했다. 이 특별한 사슬 구조는 마요라나 영 모드들을 마치 안전한 방에 격리시키듯, 서로 멀리 떨어뜨려 외부의 불안정한 요소로부터 보호하는 역할을 한다. 이 구조 안에서 마요라나 영 모드들이 서로 멀리 떨어져 안정적으로 존재할 수 있는 최적의 지점, 즉 '스위트 스폿'을 찾아낸 것이다. 이렇게 분리된 마요라나 영 모드들은 원치 않는 상호 작용을 줄이고 외부 노이즈에 대한 저항력을 크게 높여준다. 해당 연구 결과는 학술지 네이처 나노테크놀로지에 게재됐다. 연구를 이끈 옥스퍼드 대학교 재료학과의 그레그 매주어 박사는 "이번 연구 결과는 기타예프 사슬을 확장하는 것이 마요라나 안정성을 유지할 뿐만 아니라 향상시킨다는 것을 증명하는 중요한 진전"이라며, "옥스퍼드에 새로 설립한 연구 그룹을 통해 이 연구를 더욱 발전시켜 더욱 확장 가능한 양자점 플랫폼을 만드는 데 집중할 것"이라고 밝혔다. 앞으로 연구팀은 이 사슬을 더 길게 늘려 마요라나 영 모드들이 외부 환경으로부터 더욱 완벽하게 격리되어 안정성이 기하급수적으로 높아질 것으로 기대하고 있다. 이는 실용적인 양자 컴퓨터 개발에 중요한 발걸음이다. 새로운 물질의 탄생, 양자 기술의 혁신을 이끌다 한편, 러트거스 대학교 연구팀이 주도하는 국제 연구팀은 최근 기존의 양자 물리학으로는 이해하기 어려웠던 두 가지 특별한 물질을 결합하여 새로운 인공 구조를 만드는 데 성공했다. 마치 샌드위치처럼 얇게 쌓아 올린 이 구조는 미래 양자 컴퓨터의 핵심 재료가 될 수 있을 것으로 주목받고 있다. 연구팀이 결합한 두 가지 물질은 각각 독특한 성질을 가지고 있어 오랫동안 '불가능한 물질'로 여겨져 왔다. 하나는 원자력 발전소에서 방사성 물질을 가두는 데 사용되는 다이스프로슘 티타네이트로, 자연계에서 찾기 어렵다는 '자기 홀극(자기 단극)'이라는 특별한 입자를 붙잡아 둘 수 있는 성질을 가지고 있다. 마치 물 분자처럼 특별한 배열을 가진 이 물질은 내부에 작은 자석들이 갇혀 있어, 특정 조건에서 마치 N극만 있거나 S극만 있는 자석처럼 행동하는 자기 홀극을 만들어낼 수 있다. N극과 S극이 항상 함께 있는 일반적인 자석과 달리, 자기 홀극은 N극 또는 S극 중 하나만 가진 자석과 같은 입자다. 노벨상 수상자인 폴 디랙이 1931년에 그 존재를 예측했지만, 우주에서는 아직 발견되지 않았다. 다른 하나는 파이로클로어 이리데이트라는 새로운 자기 반금속으로, 독특한 전자적, 위상적, 자기적 특성 때문에 주로 실험 연구에 사용된다. 이 물질 안에는 빛처럼 빠르게 움직이고 회전 방향도 다른 '바일 페르미온(Weyl Fermions)'이라는 아주 작은 입자가 들어있다. 이 입자들은 마치 빛과 같은 속도로 움직이며, 전자의 흐름을 제어하는 데 매우 유용하여 미래의 초고속 전자 소자나 양자 컴퓨터의 재료로 주목받고 있다. 1929년 헤르만 바일에 의해 예측된 이 입자는 2015년에 처음으로 결정 형태로 발견되었으며, 전기를 매우 잘 통하게 하고 자기장이나 전자기장에 특별하게 반응하는 성질을 가지고 있어 전자 장치의 재료로 사용될 때 매우 안정적이다. 러트거스 대학교 물리학 및 천문학과의 자크 차칼리안 교수는 "이번 연구는 이전에는 불가능했던 방식으로 완전히 새로운 인공 2차원 양자 물질을 설계하는 새로운 방법을 제시하며, 양자 기술을 발전시키고 그 기본 속성에 대한 더 깊은 통찰력을 제공할 잠재력을 가지고 있다"고 말했다. 연구팀은 'Q-DiP'라는 새로운 장비를 직접 제작하여 이 두 가지 '불가능한' 물질을 원자 수준에서 정밀하게 쌓아 올리는 데 성공했다. 이 새로운 물질은 양자 컴퓨터는 물론, 차세대 양자 센서와 같은 첨단 기술에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 미래를 바꿀 양자 기술, 우리의 삶에 미칠 영향 지금까지 우리는 양자 컴퓨터라는 꿈을 향한 두 갈래의 획기적인 발걸음을 지켜보았다. 한 연구는 양자 컴퓨터의 안정성을 높이는 데 초점을 맞추었고, 다른 연구는 혁신적인 특성을 가진 새로운 물질을 제시했다. 극미의 세계에서 펼쳐지는 과학자들의 끊임없는 탐구는, 한때 공상과학 소설 속 이야기로만 여겨졌던 양자 컴퓨터를 현실의 문턱 앞으로 데려왔다. 양자컴퓨팅 기술이 상용화되면 신약 개발과 의학 연구에 혁신을 일으키고, 금융 , 물류, 제조 분야 등에서 비용을 획기적으로 절감해 일상 생활에 큰 영향을 미칠 것으로 보인다. 과학자들은 양자기술이 머신러닝 알고리즘에도 혁신을 일으켜 인공지능(AI) 시스템을 더욱 강력하게 만들 것으로 기대하고 있다. 불안정성을 극복하려는 노력과 상상조차 어려웠던 새로운 물질의 탄생은, 앞으로 우리가 경험하게 될 미래 컴퓨팅의 혁신을 예고하는 듯하다. 어쩌면 가까운 미래에는 지금은 상상할 수조차 없는 놀라운 능력으로 인류의 숙제를 해결하는 양자 컴퓨터가 우리 곁에 함께하게 될지도 모른다. 우리가 상상하는 미래는 과연 어떤 모습일까? 과학의 발걸음이 멈추지 않는 한, 꿈은 현실이 될 날을 기다리고 있다.
- 포커스온
2025-04-10 13:08:00
[ESGC] '조용히, 그러나 치명적으로'…일상 속 플라스틱이 인체 침투하는 나노 입자로 변하는 과정 규명

플라스틱이 쓰레기통을 넘어 인간 세포 내부까지 침투하고 있다는 경고가 거듭 나오고 있는 가운데 과학자들이 일반 플라스틱이 나노 플라스틱으로 분해되는 과정을 처음으로 규명했다. 미국 컬럼비아대 공대 연구진은 일상에서 사용되는 플라스틱이 어떻게 수십억 개의 미세·나노플라스틱으로 분해되어 환경과 인체를 위협하는지를 분자 수준에서 규명했다고 과학 전문매체 어스닷컴과 웹사이트 PHYS.org 등 다수 외신이 보도했다. 이 연구는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다. 바이러스보다 작은 입자, 세포핵까지 침투 75년 전 시장에 출시된 플라스틱은 자연 상태에서 햇빛, 열, 수분 등에 노출되면 눈에 보이지 않는 크기의 미세조각으로 분해된다. 특히 나노플라스틱은 1마이크로미터(μm) 이하의 크기로, 인간 세포막은 물론 세포핵까지 통과할 수 있을 만큼 작다. 연구를 이끈 사낫 쿠마르(Sanat Kumar) 컬럼비아대 화학공학과 교수는 "이런 입자들은 공기와 물, 식품은 물론 인체 혈액과 심지어 남극의 눈 속에서도 검출된다"고 설명했다. 플라스틱 구조의 붕괴 메커니즘 현재 사용되는 플라스틱의 약 75%는 '반결정성 고분자(semicrystalline polymer)'로 구성되어 있다. 강력한 현미경으로 보면 플라스틱은 단단한 결정 구조와 유연한 비결정 구조가 층을 이루며 결합돼 있다. 연구진은 이 구조 중 유연한 층이 환경 자극에 가장 먼저 손상되며, 이로 인해 플라스틱 전체 구조가 무너진다는 점에 주목했다. 즉, 단단한 층에서는 플라스틱 분자가 강한 결정 구조로 단단하게 조직되어 있다. 부드러운 층에서는 분자 구조가 없고 비정질의 덩어리를 형성한다. 이러한 층이 수천개 쌓이면 가볍고 내구성이 뛰어나며 매우 다재다능한 플라스틱 재료가 만들어진다. 연구팀은 부드러운 층에서 나노플라스틱으로 분해되기 시작하며 환경적 열화로 인해 시간이 지남에 따라 약해지고 플라스틱이 스트레스를 받지 않아도 부서질 수 있다는 것을 발견했다. 부드러운 층은 그 자체로 환경에서 빠르게 분해된다. 그런데 부드러운 층이 파괴되면서 단단한 층이 부서지면 문제가 발생하기 시작한다. 이러한 결정질 조각이 수 세기 동안 환경에 남아 인간을 포함한 생명체에 심각한 피해를 줄 수 있는 나노 플라스틱 및 미세 플라스틱으로 분해되는 것이다. 쿠마르 교수는 "매립지처럼 겉보기에는 조용한 조건에서도 유연한 층은 쉽게 붕괴된다"며 "이때 단단한 결정성 조각들이 분리되면서 나노플라스틱이 된다"고 설명했다. 이 입자들은 자연 분해가 거의 불가능해 수백 년간 환경에 잔존할 수 있으며, 공기 중이나 수계, 식품을 통해 인체로 유입될 수 있다. "세포 안에서 DNA 교란 가능성도" 가장 작은 나노플라스틱은 세포핵까지 침투해 유전물질(DNA)에 영향을 줄 수 있다. 쿠마르 교수는 "이 입자들은 석면(asbestos)과 유사한 행동을 보이며, 암, 심혈관 질환, 뇌졸증 등과의 연관 가능성이 제기된다"고 경고했다. 그는 이어 "이제는 나노플라스틱이 단순한 환경문제를 넘어, 건강 문제이자 경제적 부담이 될 수 있다는 점을 인식해야 한다"고 덧붙였다. 나노플라스틱 적게 배출하는 소재 개발 필요 연구진은 문제 해결을 위해 플라스틱 구조 자체를 개선하는 방향을 제시했다. 특히 유연한 층을 강화하면 플라스틱이 나노 조각으로 분해되는 속도를 늦출 수 있다는 설명이다. 쿠마르 교수는 "강도나 유연성을 해치지 않으면서도 구조를 안정화하는 기술이 충분히 가능하다"며 "플라스틱 폐기보다는 재활용 비율을 높이는 것이 장기적으로는 더 경제적일 수 있다"고 말했다. '보이지 않는 위협'에 대응할 시점 통계 데이터 플랫폼 스태티스타에 따르면 전 세계 플라스틱 폐기물 발생량은 지난 40년 동안 7배 이상 증가하여 연간 3억 6000만 톤에 달했다. 또한 2040년까지 전 세계 플라스틱 오염이 두 배로 증가할 것으로 예상했다. 현재 전 세계에서 재활용되는 플라스틱은 전체의 2%에 불과하다. 그 외 대부분은 자연 속에서 미세·나노플라스틱으로 변해 인간과 생태계를 위협하고 있다. 쿠마르 교수는 "플라스틱 폐기에는 보이지 않는 건강 비용이 따른다. 지금 행동하지 않으면 그 대가는 생각보다 클 것"이라고 경고했다. 이번 연구는 우리가 일상적으로 사용하는 플라스틱 제품-물병, 식품 포장재 등-이 완전히 사라지는 것이 아니라 '작아질 뿐'이라는 사실을 과학적으로 증명했다. 플라스틱 오염 문제는 눈에 보이지 않는 크기로 조용히, 그러나 치명적으로 다가오고 있어 더욱 주의해야 한다. ◇ 참고 문헌: Nicholas F. Mendez et al, '반결정성 폴리머에서 정지 나노플라스틱 형성의 메커니즘', Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58233-3
- ESGC
2025-04-10 09:53:00
[먹을까? 말까?(96)] '우주 된장' 맛은 어떨까?⋯국제우주정거장서 발효 실험

과학자들이 국제우주정거장(ISS)에서 콩을 발효시켜 세계 최초로 우주 된장(우주 미소·space miso)을 탄생시켰다. 미소는 일본 요리에서 사용하는 된장을 말한다. 국제우주정거장에서 발효된 '우주 된장'이 처음으로 지구에 돌아와 세상에 모습을 드러냈다. 과학자들은 이번 실험이 우주 환경에서의 미생물 생존 가능성과 향후 우주 탐사 시 식량 다양성 확대에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 2일(현지시간) CNN에 따르면 미국 매사추세츠공과대학(MIT)의 매기 코블렌츠와 덴마크 공과대학의 조슈아 에반스 박사는 2020년 3월, 조리된 콩 반죽을 담은 용기를 ISS로 보냈다. 이 반죽은 약 30일간 미세중력 환경에서 발효 과정을 거친 뒤 '우주 된장'이 완성된 후 지구로 귀환시켰다. 해당 실험은 2025년 4월 2일 학술지 아이사이언스(iScience)에 게재됐다. 된장이 담긴 용기에는 온도, 습도, 압력, 방사선 등을 실시간으로 측정하는 센서가 부착돼 발효 환경을 정밀하게 기록했다. 우주 발효와 비교하기 위해 미국 캠브리지와 덴마크 코펜하겐 두 곳에서 같은 재료를 이용한 된장을 발효시켰다. 에반스 박사는 CNN과의 인터뷰에서 "우주에서의 발효는 전례가 없던 시도였기에 결과를 예측하기 어려웠다"고 밝혔다. 그는 "우주 된장은 색이 더 어둡고, 육안상으로도 더 많이 흔들린 흔적이 있었다"며 "이는 우주로의 운반 과정에서 발생한 영향으로 보인다"고 설명했다. 연구진은 우주 환경의 미세중력, 방사선 노출 등의 요소가 미생물의 성장과 대사 작용에 영향을 미쳤을 가능성을 제기했다. 실제로 '우주 된장'은 지구에서 발효된 된장과 유사한 감칠맛을 지녔지만, 구수한 맛이 강했고 볶은 견과류 향이 느껴졌다고 한다. 코블렌츠 박사는 "우주에서도 미생물 군집이 생존하고 활동할 수 있음을 보여주는 사례"라며, "이번 실험은 우주에서의 생명 가능성과 식문화 확장을 위한 기초자료가 될 수 있다"고 강조했다. 이번 실험은 우주 식량의 다양화 가능성을 실험한 여러 시도 중 하나다. 그간 우주에서는 상추, 무, 고추 등의 신선 농작물 재배 실험이 진행되어 왔으며, 2021년에는 고추 수확을 기념해 ISS 내에서 '타코 파티'가 열리기도 했다. 한편 일본 주류업체 아사히 슈조는 자사의 인기 브랜드 '닷사이'를 우주에서 발효시키기 위한 실험을 준비 중이다. 해당 업체는 일본우주항공연구개발기구(JAXA)를 통해 ISS 내 '기보(Kibo)' 모듈에 접근할 수 있는 권한을 확보했으며, 우주 양조 장비 개발을 병행해 2025년 시험 발사에 나설 예정이다. 이번 연구는 향후 우주 탐사와 장기 체류 임무에서 건강과 문화적 다양성을 동시에 고려한 식량 개발의 단초로 평가된다. 다만, 에반스 박사는 "우주 된장의 영양학적 가치에 대한 정밀 분석은 아직 진행 중이며, 단백질 조성이나 생리활성 물질의 함량 등은 추가 검토가 필요하다"고 덧붙였다.
- 포커스온
2025-04-04 10:08:00
[퓨처 Eyes(78)] 중국, '칩 혁명' 쏘아 올릴 레이저 개발…ASML 독주 시대 '흔들'

손톱보다 작은 반도체 칩, 그 안에는 세상을 움직이는 빛이 새겨져 있다. 바로 극자외선(DUV) 레이저 광선이다. 현재 이 빛을 다루는 기술은 네덜란드의 거대 기업 ASML이 굳건히 움켜쥐고 있다. 그러나 최근, ASML의 아성에 도전하는 한줄기 빛이 포착됐다. 중국과학원(CAS)의 연구자들이 기존과는 전혀 다른 방식으로, 차세대 반도체 생산의 판도를 뒤흔들 '꿈의 레이저' 개발에 성공한 것이다. 국제광공학회(SPIE)는 지난 3월 22일, CAS 연구진이 실험실 환경에서 반도체 포토리소그래피에 사용되는 193nm 파장의 빛을 방출하는 고체 심자외선(DUV) 레이저를 개발했다고 발표했다. 이는 기존의 가스 기반 엑시머 레이저 방식과는 완전히 다른 접근 방식으로 더욱 주목받고 있다. 심자외선 레이저는 매우 짧은 파장에서 고에너지 빛을 방출하며, 반도체 제조, 고해상도 분광법, 정밀 소재 개공과 양자 기술 분야에서 중요한 역할을 한다. 기존의 엑시머 또는 가스 방전 레이저와 비교하면 DUV 레이저는 응집성이 더 낮고 더 낮은 전력 소비를 제공해 더 작고 효율적인 시스템을 구축할 수 있다. 만약 이 새로운 극자외선 레이저 광원 기술이 실제 대량 생산에 적용될 수 있다면, 이는 곧 첨단 공정 기술을 활용한 차세대 반도체 칩 생산 장비 개발의 가능성을 열어젖히는 혁신적인 성과로 평가받을 수 있다. 하지만 고체 레이저의 성능을 대규모 생산에 필요한 수준으로 끌어올릴 수 있을지는 아직 미지수다. 기존 DUV 레이저 기술의 한계 현재 ASML, 캐논, 니콘 등 주요 반도체 장비 기업들은 193nm 파장의 DUV 레이저를 만들기 위해 주로 불화아르곤(ArF) 엑시머 레이저를 사용한다. 이 방식은 아르곤과 플루오린 가스를 혼합한 챔버에 고전압 전기 펄스를 가해 불안정한 ArF 분자를 만들고, 이 분자가 다시 안정화되면서 193nm 파장의 빛을 방출하는 원리를 이용한다. 이 레이저는 짧고 강한 에너지 펄스 형태로 최대 100~120W의 출력을 내며, 최신 액침 DUV 장비의 경우 초당 8000~9000번(8~9kHz)의 빠른 속도로 빛을 쏜다. 이 빛은 복잡한 광학 시스템을 거쳐 반도체 웨이퍼에 회로 패턴이 담긴 마스크를 통과하며 미세한 회로를 새기는 데 사용된다. 중국과학원의 새로운 해법 '고체 레이저' 하지만 CAS 연구팀은 이러한 기존 방식 대신 완전히 새로운 고체 방식을 택했다. 이들은 자체 제작한 이터븀(Yb)이 첨가된 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 결정 증폭기를 이용해 1030nm 파장의 레이저 빔을 먼저 만든다. 이 빔을 두 갈래로 나눈 뒤, 각각 다른 광학 과정을 거쳐 최종적으로 193nm 파장의 빛을 얻는 방식이다. 첫 번째 경로에서는 1030nm 빔을 비선형 광학 과정인 4차 조화파 발생(FHG)을 통해 원래 파장의 1/4인 258nm 빔으로 변환시킨다. 이 과정에서 약 1.2W의 출력이 발생한다. 두 번째 경로에서는 나머지 1030nm 빔을 광학 파라메트릭 증폭기에 넣어 1553nm 파장의 빔을 만들고, 이 빔은 약 700mW의 출력을 갖는다. 최종적으로 이 두 개의 빔, 즉 258nm와 1553nm 파장의 빔을 직렬로 연결된 리튬 삼붕산염(LBO) 결정에 통과시켜 평균 전력 70mW, 6kHz의 주파수, 그리고 880MHz보다 좁은 선폭을 가진 193nm 파장의 결맞는 빛을 얻게 된다. CAS 측은 이 테스트 시스템의 스펙트럼 순도가 현재 상용 시스템과 견줄 만한 수준이라고 밝혔다. CAS 시스템이 만들어낸 193nm 파장의 빛은 고체 레이저 방식으로 얻어진 것으로, 평균 전력은 70mW, 주파수는 6kHz, 선폭은 880MHz 미만이다. 이는 ASML의 ArF 엑시머 기반 생산 시스템이 제공하는 100~120W 출력, 9kHz 주파수와 비교하면 아직 성능 면에서 크게 뒤처지는 수준이다. 과학기술 전문매체 톰스 하드웨어는 "ASML의 제품보다 훨씬 낮은 성능"이라고 지적했다. 그럼에도 불구하고 이번 CAS의 성과는 매우 중요한 의미를 갖는다. 기존의 가스 기반 방식이 아닌 고체 방식으로 193nm 파장의 레이저를 만들었다는 점 자체가 혁신적인 시도이기 때문이다. 특히 CAS 연구팀은 여기서 한발 더 나아가 1553nm 빔에 나선형 위상판을 적용하여 궤도 각운동량을 갖는 소용돌이 빔을 생성하는 데 성공했다. 사이테크 데일리는 이를 두고 "최초로 고체 레이저에서 193nm 소용돌이 빔이 생성된 것"이라고 강조하며, "이러한 빔은 하이브리드 ArF 엑시머 레이저의 시딩에 유망하며 웨이퍼 처리, 결함 검사, 양자 통신 및 광학 미세 조작에 중요한 응용 분야를 가질 수 있다"라고 보도했다. 소용돌이 빔은 빛이 진행하면서 회전하는 독특한 형태를 띠는데, 이는 물질을 아주 정밀하게 제어하거나 정보를 담아 전달하는 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 첨단 기술이다. 특히 양자 기술 분야에서는 소용돌이 빔이 양자 통신이나 양자 컴퓨팅의 효율성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다. 미래 반도체 기술의 판도 바꿀까 비록 현재 CAS 시스템의 출력은 상업용 반도체 생산에 필요한 수준에 크게 못 미치지만, 이번 연구는 고체 레이저 기반의 새로운 DUV 광원 개발 가능성을 열었다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 높은 처리량과 안정적인 공정이 필수적인 반도체 제조 분야에서 CAS의 기술이 상용화되기까지는 앞으로 여러 세대의 추가적인 개발이 필요할 것으로 예상된다. 사이테크 데일리는 "이 혁신적인 레이저 시스템은 반도체 리소그래피의 효율성과 정밀도를 향상시킬 뿐만 아니라 첨단 제조 기술을 위한 새로운 길을 열어준다. 193nm 소용돌이 빔을 생성하는 능력은 해당 분야에서 더 큰 발전을 이끌어 전자 장치 생산 방식을 혁신할 가능성이 있다"라고 전망했다. 이번 연구를 이끈 쉬안훙원 박사를 비롯한 중국과학원 연구팀의 작은 빛줄기가 미래 반도체 산업의 거대한 지각 변동을 일으킬 수 있을지, ASML이 굳건히 지켜온 빛의 성채에 균열을 낼 수 있을지 귀추가 주목된다. ◇ 참고 문헌: 『광학 파라메트릭 증폭기를 이용한 소형 협대역 선폭 고체 193nm 펄스 레이저 광원 및 그 소용돌이 빔 생성』 저자: 장지타오, 헝샤오보, 왕준우, 천성, 왕샤오지에, 퉁천, 리정, 쉬안훙원, 2025년 3월 9일, 어드밴스드 포토닉스 넥서스. DOI: 10.1117/1.APN.4.2.026011
- 포커스온
2025-04-03 13:25:00
[신소재 신기술(165)] '불가능한 재료의 융합'⋯양자컴퓨팅 문 여는 인공 구조체 탄생

국제 공동연구진이 기존 과학 이론으로는 공존하기 어려웠던 두 가지 물질을 원자 단위에서 결합해, 새로운 양자 인공 구조체를 구현하는 데 성공했다. 이 연구는 향후 양자컴퓨팅과 차세대 센서 기술에 중요한 기반이 될 수 있다는 평가를 받고 있다. 미국 러트거스대학교 뉴브런즈윅 캠퍼스 물리천문학과 자크 차칼리안(Prof. Jak Chakhalian) 교수 연구팀이 주도한 이번 연구 결과는 세계적 과학 저널 나노 레터스(Nano Letters)에 표지 논문으로 게재됐다고 웹사이트 PHYS.org가 1일(현지시간) 보도했다.. 연구진은 약 4년에 걸친 실험을 통해 원자 단위에서 '디스프로슘 타이타네이트(dysprosium titanate)'와 '피로클로르 이리데이트(pyrochlore iridate)'라는 두 인공 물질을 결합한 초미세 '양자 샌드위치 구조'를 개발했다. 이 두 물질은 각각 특이한 전자기 및 양자역학적 성질로 인해 기존에는 서로 결합이 불가능한 것으로 여겨졌다. 한쪽 층을 이루는 디스프로슘 타이타네이트는 일명 '스핀 아이스(spin ice)'라고 불리는 물질로, 내부 스핀 배열이 물의 얼음 구조를 닮았다. 이 구조는 자연계에서는 존재하지 않는 것으로 알려진 '자기 홀극(magnetic monopole, 자기 단극)'을 유사 입자로 출현시킬 수 있다. 자기 홀극은 1931년 노벨물리학상 수상자인 폴 디랙이 예언했으나 자유 상태에서는 존재가 확인되지 않았다. 다른 쪽 층은 피로클로르 이리데이트라는 자성 준금속으로, 생다론적 입자인 '바일 페르미온(Weyl fermion)'을 포함하고 있다. 바일 페르미온은 1929년 헤르만 바일이 처음 제안했으며, 2015년에야 결정 구조 내에서 실험적으로 확인된 바 있다. 빛처럼 빠르게 움직이며 좌·우 회전을 구분할 수 있는 이 입자는 외부 잡음이나 불순물에 강한 전자적 안정성을 갖는다. 이처럼 각기 다른 특성을 지닌 두 물질을 원자 수준에서 안정적으로 접합한 것은 기존의 재료과학이 풀지 못한 난제를 해결한 것으로 평가된다. 차칼리안 교수는 "이번 연구는 인공 양자 물질 설계의 새로운 지평을 열었으며, 이전에는 상상할 수 없었던 방식으로 양자 기술의 본질을 탐구할 수 있게 됐다"고 밝혔다. 실험을 위한 결정적 전환점은 연구팀이 자체 제작한 '양자현상 탐색 플랫폼(Q-DiP, Quantum phenomena Discovery Platform)'이라는 장비였다. 이 장치는 적외선 레이저 가열기와 정밀 레이저 빔 조합을 통해 초정밀 원자층 증착이 가능하며, 절대온도에 가까운 극저온에서도 물질의 양자 상태를 탐색할 수 있도록 설계됐다. 현재 이 장비는 미국 내 유일한 장비로, 실험 장비 자체로도 과학적 성과로 평가받는다. 이 연구에는 박사과정의 마이클 테릴리(Michael Terilli), 우총치(Tsung-Chi Wu), 학부생 시절부터 참여한 도로시 도티(Dorothy Doughty), 재료과학자 미하일 카리예프(Mikhail Kareev) 등이 핵심 기여자로 참여했다. 이번에 개발된 양자 구조체는 향후 양자컴퓨팅의 핵심 구성 요소로 활용될 가능성이 크다. 특히 특정 양자 상태를 안정적으로 유지하는 데 필요한 전자 및 자기적 특성이 우수하다는 점에서, 차세대 양자센서와 스핀트로닉스(spintronics) 장치 개발에 직접적인 응용이 가능하다. 양자컴퓨팅은 정보를 처리하는 데 있어 기존 컴퓨터의 이진 논리를 뛰어넘는 '중첩' 상태를 활용한다. 이는 한 번에 여러 연산을 동시에 수행할 수 있게 해 신약 개발, 금융 알고리즘, 인공지능(AI) 처리 등 다양한 분야에서 혁신적인 성과를 기대하게 한다. 차칼리안 교수는 "이번 연구는 단순한 물질 합성의 진보를 넘어, 양자 기술을 위한 물질 설계의 새로운 시대를 여는 첫걸음"이라며 "향후 양자 센서 기술을 포함한 응용과학 분야에 중대한 영향을 미칠 것"이라고 강조했다.
- IT/바이오
2025-04-03 09:53:00
[우주의 속삭임(109)] 우주여행, 뼈에 '치명적 구멍'…NASA의 실험쥐가 보여준 골다공증의 미래

인간의 우주여행이 점점 현실이 되고 있는 가운데, 장기간의 무중력 상태에 머무는 것이 심각한 골밀도 소실이 일어날 수 있다는 인체에 미치는 충격적 결과가 드러났다. 미 항공우주국(나사·NASA)이 국제우주정거장(ISS)에 37일간 실험쥐를 보내 수행한 골밀도 관련 연구에서, 뼛속이 '속부터 녹아내리는' 심각한 현상이 확인된 것이다. 특히 하중을 견디는 역할을 하는 대퇴골이 가장 큰 피해를 입었다. 해당 연구에 대해서는 과학 전문매체 사이언스얼럿이 3월 31일(현지시간) 보도했다. NASA와 블루마블우주과학연구소가 공동 진행한 이번 연구는 미국 공공과학 도서관 온라인 학술 웹사이트 '플로스 원(PLOS ONE)'에 게재됐다. 뼈가 비어간다⋯"지구의 하중 잃은 뼈, 내부부터 무너져" 연구진은 쥐를 이용해 무중력 상태에서의 골다공증 진행 과정을 정밀 분석했다. 그 결과, 지구에 남아 있던 대조군 쥐들과 비교해 우주로 떠난 쥐들은 대퇴골 말단, 즉 엉덩이와 무릎 관절이 연결되는 부위에 커다란 공백(구멍)이 생긴 것으로 나타났다. 반면 척추 부위, 특히 요추는 비교적 온전하게 보존됐다. 이는 뼈가 단순히 전신적으로 약해지는 것이 아니라, 지구에서 체중을 지탱하던 부위일수록 미세중력에서 훨씬 더 빨리, 더 심하게 손상된다는 사실을 보여준다. 연구에 참여한 생체공학자 루크마니 케이힐 박사는 "우주에서는 신체의 하중을 지탱하는 기능이 사라지기 때문에 뼈가 쓰임을 잃고, 그 결과 구조 자체가 붕괴하기 시작한다"며 "이는 뇌과학에서 말하는 '사용하지 않으면 퇴화한다'는 개념과 유사하다"고 밝혔다. 우주골다공증, 지구보다 10배 빠른 속도로 진행 중력에서 자유로워지는 것이 인간의 몸에 꼭 유익한 것만은 아니다. 실제로 우주에 다녀온 우주비행사들은 평균적으로 한 달에 1% 이상, 지구 평균보다 10배 가까운 속도로 골밀도를 상실하는 것으로 보고됐다. 이는 골다공증 노인 환자보다 더 빠른 속도이며, 수개월만 우주에 머물러도 수십 년 치의 골소실이 일어날 수 있다. 심지어 이번 실험의 실험쥐들은 골격 성장이 마무리되지 않은 젊은 개체들이었음에도, 미세중력에서 대퇴골 내 연골이 조기 골화되는 현상이 나타났다. 이는 뼈의 성장이 멈추고, 오히려 발육이 저해될 수 있다는 신호다. 방사선 탓 아니다⋯"골 소실 문제는 중력 부재" 이번 연구의 핵심은, 우주 공간에서의 뼈 손상이 단순한 우주 방사선, 빛 부족 등의 전신적 요인이 아니라는 점이다. 연구진은 대조군 쥐에게도 로켓 발사 시의 진동과 비행 조건을 모사했지만, 유의미한 골소실은 나타나지 않았다. 또한, 우주에서 쥐가 받은 일일 방사선량은 극히 낮았으며, 과거 방사선 단독 실험에서 골소실을 유도한 수준과 비교해도 수십 분의 일에 불과했다. 결국, 골밀도 저하의 본질적인 원인은 '중력이 없는 환경' 그 자체라는 결론에 가까워지고 있다. 해답은 '운동'⋯식이요법은 한계 이러한 우주골다공증 현상을 막기 위해, NASA는 단순한 식단 조절이나 칼슘 보충제보다 무중력 환경에서도 하중을 시뮬레이션할 수 있는 운동 기기의 활용에 주목하고 있다. 실제로 ISS에서는 러닝머신에 몸을 고정해 사용하는 방식의 운동이 도입되어 있으며, 향후 중력 모사 웨이트 트레이닝 기기도 확대될 전망이다. 인류가 화성이나 그 너머로의 장기 우주여행을 본격적으로 준비하고 있는 지금, 우주에서 모무는 동안 인간의 '뼈'는 최대 약점이자 극복 과제로 떠오르고 있다. 우주에서의 '골다공증'을 극복하지 못한다면, 미래의 우주인들은 먼 별보다 지구의 중력을 그리워하게 될지도 모른다.
- 포커스온
2025-04-02 09:58:00
[먹을까? 말까? (95)] 사무실 커피 머신 커피, 심혈관 건강에 악영향 줄 수 있어

스웨덴 과학자들의 연구 결과, 사무실 커피 머신에서 추출한 커피가 심혈관 건강에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 있는 것으로 나타났다. 스웨덴 웁살라대학(Uppsala University)과 찰머스공과대학(Chalmers University of Technology) 연구팀이 진행한 연구에 따르면, 사무실 커피 머신으로 추출한 커피에서 LDL 콜레스테롤(저밀도 지단백 콜레스테롤)을 높이는 성분인 '카페스톨(cafestol)'과 '카웨올(kahweol)'이 상대적으로 높은 농도로 검출됐다. 해당 연구에 대해서는 과학 전문매체 사이테크 데일리와 미국 일간지 폭스뉴스가 심층 보도했다. 커피 머신과 추출 방법에 따라 카페스톨과 카웨올과 같은 유해한 디테르펜의 양이 크게 달라질 수 있으며, 커피를 자주 마시는 사람은 자신도 모르게 LDL 콜레스테롤 수치가 높아질 수 있다. 끓인 커피에는 콜레스테롤을 높이는 디테르펜인 카페스톨과 카웨올이 많이 들어 있다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다. 반면 종이 필터를 사용하는 드립 필터 커피 메이커는 이들 물질을 매우 효과적으로 제거한다. 연구진은 스웨덴 내 다양한 직장에 설치된 14종의 사무실용 커피 머신에서 추출한 커피와 종이 필터 또는 프렌치 프레스 방식으로 추출한 일반 커피의 성분을 비교 분석했다. 사용된 커피는 5가지 일반 브랜드의 분쇄 커피였다. 그 결과, 일반적인 종이 필터를 사용하는 가정용 드립 방식에 비해 대부분의 사무실 커피 머신이 필터링 성능이 떨어져 LDL 콜레스테롤을 높이는 유해 성분이 다량 검출된 것으로 확인됐다. 머신 종류에 따라 성분 농도 차이 커 이번 연구에서 가장 일반적인 커피 머신 유형인 브루잉 머신은 디테르펜 농도가 가장 높은 커피를 생산했다. 연구진은 페큘레이터 커피, 에스프레소, 프렌치 프레스 커피, 끓인 커피, 패브릭 필터를 통해 부은 끓인 커피를 비교 분석했다. 끓인 커피에는 한 잔당 가장 높은 수준의 디테르펜이 함유되어 있었다. 일부 에스프레소 샘플에도 높은 수치가 포함되어 있었지만, 그 수치는 큰 편차를 보였다. 연구 책임자인 데이비드 이그만(David Iggman) 박사는 "커피 추출 과정에서 필터링이 콜레스테롤 수치를 높이는 물질의 함량을 결정하는 핵심 요소"라며 "모든 커피 머신이 이러한 성분을 제대로 걸러내지는 못했다"고 밝혔다. 특히 머신 종류에 따라 성분 농도 차이가 크게 나타났으며, 같은 머신에서도 시기에 따라 농도 변화가 있었다고 덧붙였다. 연구팀은 커피 머신의 필터 청소 방식도 성분 농도에 영향을 줄 수 있다고 지적했다. 금속 필터를 반복적으로 청소하면 필터의 구멍이 마모되어 유해 성분 제거 능력이 떨어질 수 있다는 설명이다. 필터링 잘 된 '드립 커피'가 최선의 선택 이그먼 박사는 "대부분의 커피 샘플에는 커피를 마신 사람들의 LDL 콜레스테롤 수치와 향후 심혈관 질환 위험에 영향을 미칠 수 있는 수치가 포함되어 있었다. 매일 많은 양의 커피를 섭취하는 사람들에게는 가급적 필터링이 잘된 드립 방식의 커피를 마시는 것이 바람직하다"며 "이번 연구로 인해 커피 섭취 습관과 심혈관 건강과의 연관성에 대한 관심이 높아지기를 기대한다"고 강조했다. 이번 연구는 국제 학술지 '영양, 대사 및 심혈관 질환(Nutrition, Metabolism & Cardiovascular Diseases)'에 게재됐다. ◇ 참고 문헌: 『사무실 커피 머신과 기존 부루잉 방법의 카페스톨(Cafestol) 및 카웨올(kahweol) 농도 비교Cafestol and kahweol concentrations in workplace machine coffee compared with conventional brewing methods』 Erik Orrje, Rikard Fristedt, Fredrik Rosqvist, Rikard Landberg and David Iggman, 2025년 2월 20일, 학술지 "영양, 대사 및 심혈관 질환(Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases)". DOI: 10.1016/j.numecd.2025.103933
- 생활경제
2025-03-31 10:05:00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 다음 마지막