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[기후의 역습(145)] 기후변화, 토양 내 '슈퍼박테리아' 확산 부추긴다⋯항생제 내성 새 경로 주목
- 기후변화가 토양 속 항생제 내성균 확산을 가속화하고 있다는 연구 결과가 나왔다. 해수면 상승이나 폭염, 허리케인 등 기후 재난과는 달리 눈에 보이지 않는 위협이지만, 인류의 공중보건에 심대한 영향을 미칠 수 있는 조용한 변화라는 점에서 주목된다. 영국 더럼대학교(Durham University)를 포함한 국제 연구팀은 최근 발표한 연구에서 지구 평균기온 상승이 토양 속 항생제 내성 유전자(antibiotic resistance genes, ARGs)와 병원성인자(virulence factors)의 증가와 밀접한 연관이 있다는 사실을 확인했다고 밝혔다. 해당 내용에 대해서는 쿨다운,어스닷컴 등이 보도했다. 연구 결과는 과학 저널 '네이처 생태학 및 진화(Nature Ecology & Evolution)'에 게재됐다. 연구팀은 전 세계 토양 샘플의 메타게놈 분석, 현장조사, 실험실 실험을 종합해 온도 상승과 항생제 내성 유전자(ARGs) 발현의 상관관계를 도출했다. 그 결과, 기온이 오를수록 토양 내 박테리아가 생존에 유리한 항생제 내성 유전자를 더 많이 보유하고, 새로운 내성 균주가 출현할 가능성도 커지는 것으로 나타났다. 특히 이러한 유전자는 환경 속 세균에서 인간 감염원으로 전이될 가능성이 있다는 점에서 공중보건에 심각한 위협이 될 수 있다. 더럼대 환경공학자 데이비드 W. 그레이엄 교수는 "이번 연구는 인간 건강과 환경 변화가 얼마나 밀접하게 연결되어 있는지를 잘 보여준다"며, "대다수 전염병의 병원체는 환경에서 유래하는 만큼, 토양 내 내성 증가가 곧 치료 불가능한 감염증 확산으로 이어질 수 있다"고 강조했다. 기후변화가 항생제 내성 문제에 영향을 준다는 사실은 2023년 유엔환경위원회 보고서 '슈퍼버그에 대비하기(Bracing for Superbugs)'에서도 예견된 바 있다. 이번 연구는 그 예측을 실증적으로 뒷받침하는 최초의 정량적 결과로 평가된다. 연구에 따르면, 토양 내 ARGs는 지구온난화가 지속될 경우 금세기 말까지 최대 23% 증가할 수 있다. 특히 프로테오박테리아(Proteobacteria)와 박테로이데테스(Bacteroidetes, 의간균류) 등 항생제 내성과 병원성 유전자를 보유한 세균군의 활성이 높아질 것으로 예상된다. 이는 기존 항생제의 효과를 무력화할 새로운 '슈퍼박테리아' 출현 가능성과 직결된다. 기후변화로 인해 과거엔 병원체가 생존하기 어려웠던 미국 알래스카주 북부, 핀란드 북부와 동부, 스웨덴 북부, 아이슬란드 북부, 러시아 연방 북부, 칠레 최남부 등 한대 지역조차 이들의 서식지로 전환되고 있다는 점도 우려를 키운다. 연구진은 "저온 환경에서는 일반적으로 세균 생존이 어렵지만, 기온이 상승하면서 이들 지역에서도 내성균이 살아남고 진화할 여지가 커지고 있다"고 지적했다. 실험실에서 이뤄진 온도 상승 실험 결과도 경고 신호를 보낸다. 대장균(Escherichia coli)을 대상으로 한 연구에서 온도가 높을수록 항생제 내성 유전자의 발현이 증가했으며, 이는 세균이 항생제를 배출하는 '에플럭스 펌프'나 스트레스 대응 단백질을 더 많이 생성하게 했다는 설명이다. 전문가들은 기후변화를 단순한 환경 문제가 아닌, 보건 위기와 직결된 다층적 문제로 인식해야 한다고 강조한다. 특히 '원헬스(One Health)' 접근법을 통해 인간, 동물, 환경 건강을 통합적으로 고려하는 대응 전략이 요구된다고 지적한다. 연구진은 시민 과학의 참여도 요청했다. 고온 지역의 토양 변화, 항생제 내성균 출현 사례 등에 대한 기록과 시각 자료가 향후 데이터 축적과 대응 정책 수립에 기여할 수 있다는 설명이다. 보이지 않는 토양 속 미생물 생태계의 변화는 곧 인간 사회로 연결될 수 있다. 코로나19 등 인수공통감염병의 경험이 말해주듯, 미생물의 환경 내 진화와 확산은 언제든 인류에게 새로운 도전을 안겨줄 수 있다. 연구진은 "우리가 보는 것 너머의 생태계 변화에 주의를 기울이지 않는다면, 항생제 내성 문제는 기후 위기의 또 다른 재난이 될 것"이라고 경고했다.
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[기후의 역습(145)] 기후변화, 토양 내 '슈퍼박테리아' 확산 부추긴다⋯항생제 내성 새 경로 주목
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[기후의 역습(143)] 지구촌 가뭄 확산⋯원인은 '대기의 갈증'
- 기후변화로 인해 지구촌 곳곳에서 가뭄이 더 자주, 더 심각하게 발생하고 있다는 경고가 나왔다. 단순히 강수량 감소만이 원인은 아니었다. 새로운 연구에 따르면, 대기의 '갈증'이 심화되며 가뭄의 강도와 확산을 가속하고 있는 것으로 나타났다고 더 컨버세이션이 지난 4일(현지시간) 보도했다. 국제학술지 '네이처(Nature)'에 최근 게재된 연구에 따르면, 1981년부터 2022년까지 지난 40여 년간 가뭄 악화의 약 40%는 '대기증발수요(AED, Atmospheric Evaporative Demand)'의 증가에 기인한 것으로 분석됐다. 연구진은 이 현상을 '대기의 갈증(atmospheric thirst)'으로 비유했다. 해당 논문의 주저자는 영국 옥스퍼드대학교의 수문기후학자(hydro-climatologist)로 활동하고 있는 솔로몬 게브레초르코스(Solomon Gebrechorkos) 박사다. 공동 저자로는 미국 캘리포니아대학교 샌타바버라 캠퍼스(UC Santa Barbara) 기후위험센터(Climate Hazards Center)의 크리스 펑크(Chris Funk) 소장 등이 참여했다. 이 논문은 1981년부터 2022년까지 40여 년간의 고해상도 기후 데이터를 분석하여, 대기증발수요(AED, Atmospheric Evaporative Demand)의 증가가 전 세계 가뭄 심화에 미친 영향을 정량화했다. 연구 결과에 따르면, AED의 증가는 가뭄 심화의 약 40%를 설명하며, 특히 유럽과 동아프리카 지역에서 강수량 감소 없이도 가뭄이 악화되는 현상이 관찰됐다. AED는 대기가 지표와 식물로부터 요구하는 수분의 양을 의미한다. 온도가 높고 햇볕이 강하며, 바람이 많이 불고 공기가 건조할수록 대기가 요구하는 수분량은 증가한다. 이로 인해 강수량이 큰 폭으로 줄지 않았더라도 토양과 수역, 식생에서 수분이 빠르게 증발해 가뭄이 심화될 수 있다. 연구팀은 "강수량이 일정하더라도 AED가 늘면 지표의 수분 수지는 적자로 전환된다"며 "이는 마치 소득은 그대로인데 지출만 늘어나는 가계의 재정 적자 상황과 같다"고 설명했다. 실제로 2018년부터 2022년 사이, 가뭄이 영향을 미친 전 세계 육지 면적은 74% 증가했으며, 이 중 58%는 AED 상승에 따른 것으로 조사됐다. 2022년은 40여 년 사이 가장 가뭄이 심했던 해로 기록됐고, 세계 육지의 30% 이상이 중등도 이상 가뭄을 겪었다. 특히 유럽과 동아프리카 지역은 이례적인 건조 현상에 직면했다. 강수량이 크게 줄지 않았음에도 AED가 급증하면서 상황이 악화됐다. 유럽의 경우, 하천 유량 감소로 수력 발전이 차질을 빚고, 농작물 수확량이 급감했으며, 도시 곳곳에서 물 부족 현상이 나타나는 등 물, 농업, 에너지 부문 전반에 심각한 충격이 가해졌다. 연구는 고온, 풍속, 습도, 일사량 등 AED에 영향을 미치는 주요 기상 데이터를 통합해 전 세계적 분석을 수행했다. 이 데이터를 강수량과 결합해 가뭄 강도를 나타내는 지수로 활용함으로써, 기후가 어떻게 가뭄을 유발·심화시키는지 보다 정확하게 규명했다. 연구진은 AED를 간과하면 정부와 지역사회가 실질적인 가뭄 리스크를 과소평가할 수 있다고 경고했다. 특히 서아프리카, 동아프리카, 호주 서부와 남부, 미국 남서부 지역에서는 지난 20년간 AED가 가뭄 심화의 60% 이상을 설명한 것으로 나타났다. 전문가들은 가뭄 대응 전략 수립에 있어 원인을 정확히 진단하는 것이 중요하다고 강조했다. 강수량 부족이 주된 원인이라면 저수지 확보나 물 절약 정책이 효과적일 수 있지만, AED가 주요 요인일 경우에는 증발 손실을 줄이고 식물의 수분 스트레스를 완화하는 방향의 대응이 필요하다는 것이다. 구체적으로는 건조에 강한 작물 재배, 물 효율을 높이는 관개 시스템 도입, 토양 건강 개선, 생태 복원 등을 통해 토양 수분 보존 능력을 높이는 전략이 요구된다. 연구팀은 "기후변화로 인한 지구 온난화는 대기의 갈증을 더욱 가중시킬 것이며, 앞으로 가뭄은 더 자주, 더 넓게, 더 심하게 나타날 가능성이 크다"며 "AED를 기반으로 한 감시 및 계획 체계가 기후 적응 전략의 핵심이 되어야 한다"고 강조했다. 이 연구는 기후변화로 인한 대기 수분 수요 증가가 가뭄의 주요 원인 중 하나임을 밝혀내어, 향후 가뭄 예측 및 대응 전략 수립에 중요한 시사점을 제공한다.
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[기후의 역습(143)] 지구촌 가뭄 확산⋯원인은 '대기의 갈증'
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[신소재 신기술(177) 폐건설자재·유리로 만든 '비시멘트 고강도 고결제'⋯日 연구진, 160kN/㎡ 압축력 확보
- 일본 연구진이 시멘트를 전혀 사용하지 않고 산업 폐기물만으로 고강도의 토양 고결제를 개발했다. 이 신소재는 일반 포틀랜드 시멘트(OPC)에 비해 탄소배출과 비용을 획기적으로 줄이면서도 건설용 기준 강도를 충족해, 차세대 친환경 인프라 소재로 주목받고 있다. 해당 내용에 대해서는 인터레스팅엔지니어링, 데일리 갤럭시 등 다수 외신이 보도했다. 일본 오사카 외곽의 대학 실험실에서 시이나 이나즈미(Shinya Inazumi) 교수가 이끄는 연구팀은 건설현장의 먼지와 분쇄 유리를 주원료로 한 지오폴리머 기반 고결제를 개발했다. 해당 소재는 110도~200도의 저온 열처리를 통해 활성화되며, 지반 보강에 요구되는 압축강도 160kN/㎡ 이상을 확보했다. 이는 도로, 건물, 교량 등의 기초 지반 안정화에 충분한 수준이다. 고결제는 일반 시멘트의 생산 과정에서 필연적으로 발생하는 이산화탄소(CO₂) 배출 문제를 회피할 수 있어 지속가능한 건설소재로 주목받고 있다. 국제기후변화위원회(IPCC)에 따르면, 전 세계 이산화탄소 배출량의 약 7~8%가 OPC 생산에서 발생한다. 연구팀은 초기 실험에서 소량의 비소(As) 용출이 확인됐으나, 이에 대해서는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 첨가해 안정화를 유도함으로써 환경 안정성까지 확보했다고 밝혔다. 이나즈미 교수는 "지속가능성은 환경안전을 희생해서는 안 된다"며, "건설폐기물과 탄소배출이라는 이중 과제를 동시에 해결할 수 있는 대안 기술이 될 것"이라고 강조했다. 이 고결제는 빠른 경화성과 우수한 작업성은 물론, 염해·황산·동결융해 등 외부 화학적 스트레스에도 강해, 재난 대응 등 긴급 보강 용도로도 활용 가능성이 높다. 특히 점토층이 많은 일본 일부 지역에서는 기존 시멘트보다 낮은 비용과 탄소부담으로 안정적인 지반 강화를 실현할 수 있다는 평가다. 해당 연구 성과는 국제 학술지 '클리너 엔지니어링 앤 테크놀로지(Cleaner Engineering and Technology)'에 게재됐으며, 건설·토목 분야에서 새로운 대체재로 적용 가능성을 넓히고 있다. 연구팀은 향후 벽돌형 블록 생산 등 농촌 개발용 건축재로의 확장도 가능하다고 내다보고 있다. 2024년 기준 세계 시멘트 생산량은 약 44억 톤에 달하며, 시장 규모는 약 3,850억 달러(약 560조 원)에 이른다. 이처럼 대규모이면서 환경 부담이 큰 산업 내에서, 일본발 친환경 고결제 기술이 시장의 균형을 바꿀 수 있을지 주목된다.
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[신소재 신기술(177) 폐건설자재·유리로 만든 '비시멘트 고강도 고결제'⋯日 연구진, 160kN/㎡ 압축력 확보
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[ESGC] "흙 속까지 플라스틱 오염"⋯지렁이·달팽이 체내서 미세플라스틱 첫 확인
- 지렁이와 딱정벌레 등 육상 생태계 역시 플라스틱 오염에서 자유롭지 않은 것으로 드러났다. 영국 서식스대와 엑서터대 공동연구진은 정원, 초지, 농경지 등 51개 지점에서 2000마리 이상의 무척추동물과 토양샘플을 수집했다. 그 중에서 580여 개의 무척추동물 표본을 분석한 결과, 지렁이·민달팽이·달팽이·딱정벌레 등 토양 속 생물들에서 미세플라스틱이 검출됐다고 밝혔다. 과학전문매체 더 컨버세이션에 따르면 연구진은 전체적으로 무척추동물 표본의 12%%에서 플라스틱 조각이 확인됐으며, 지렁이의 경우 29%라는 가장 높은 오염률을 보였다고 밝혔다. 이어 달팽이와 민달팽이에서 각각 24%의 오염률이 기록됐다. 한 딱정벌레의 경우, 몸길이의 4분의 1에 해당하는 나일론 조각이 내부에서 발견되기도 했다. 이번 연구는 미세플라스틱이 더 이상 해양 생태계의 문제에 그치지 않고, 육상 생물군에도 광범위하게 확산되고 있음을 보여주는 사례로 평가된다. 연구팀은 "플라스틱이 토양에서 분해되며 배출하는 화학물질은 생물 다양성에 치명적인 위협이 될 수 있다"며 "이로 인해 성장 저해, 장기 손상, 생식력 감소 등 심각한 생리적 피해가 초래된다는 기존 연구 결과도 있다"고 덧붙였다. 이번 조사에서는 폴리에스터가 가장 많이 검출된 플라스틱 유형이었다. 이는 주로 의류에서 떨어져 나와 하수 슬러지를 통해 토양에 축적되는 것으로 추정된다. 그 외에도 일회용 포장재, 농업 자재(예: 플리스, 멀치 필름, 온실 필름, 사일리지 포장재), 심지어 페인트에도 흔히 사용되는 플라스틱이 발견됐다. 연구팀은 "189개의 고슴도치 샘플 중 19%에서 플라스틱이 검출됐다"며 "한 샘플에서만 분홍색과 투명한 폴리에스터 섬유 12개가 발견되어 충격을 받았다"고 토로했다.. 식물 잔해를 섭취하는 초식성 생물과 분해자들이 가장 높은 수준의 플라스틱 오염을 보였지만, 무당벌레 등 육식성 생물에서도 플라스틱이 확인됐다. 이는 플라스틱이 먹이사슬을 따라 상위 생물로 전달되고 있음을 의미한다. 무척추동물은 생태계에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어 지렁이는 토양에 공기를 공급하고 영양소 순환을 돕습니다. 따라서 지렁이가 플라스틱을 섭취하면 이를 먹이로 삼는 동물, 그들이 사는 토양, 심지어 우리가 재배하는 식량에도 영향을 미친다. 실제로 플라스틱으로 오염된 토양에서 자란 식물은 미세 플라스틱을 세포 내로 흡수하는 것으로 나타났다 . 이는 식물의 성장을 저해하고, 식물이 보유할 수 있는 수분을 제한하며, 궁극적으로 우리에게 필요한 식량을 생산하는 능력을 저하시킬 수 있다. 서식스대 환경생물학자 피오나 매튜스 교수는 "현재 미세플라스틱 오염은 육상 생태계의 모든 먹이망에서 확인되고 있으며, 단순한 쓰레기뿐 아니라 의류, 페인트 등 다양한 경로를 통해 퍼지고 있다"며 "플라스틱이 생태계에 어떤 방식으로 피해를 주는지를 조속히 파악하고, 유입량을 줄이기 위한 긴급한 조치가 필요하다"고 강조했다. 연구를 이끈 서식스대 에밀리 스리프트 박사과정 연구원은 "플라스틱 오염이 이처럼 광범위할 줄은 예상치 못했다"며 우려를 나타냈다. 이번 연구 결과는 최근 국제학술지 '환경 독성학 및 화학(Environmental Toxicology and Chemistry)'에 게재됐다.
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[ESGC] "흙 속까지 플라스틱 오염"⋯지렁이·달팽이 체내서 미세플라스틱 첫 확인
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[ESGC] 가정용 식기세척기, 미세플라스틱 오염의 또 다른 원인
- 플라스틱 용기나 조리도구를 식기세척기로 세척하는 일상적인 행위가 미세플라스틱 오염을 유발할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 호주 퀸즐랜드대 환경보건과학연합센터(Queensland Alliance for Environmental Health Sciences)의 엘비스 오코포(Dr. Elvis Okoffo) 박사 연구팀은 식기세척기가 그간 간과되어 온 미세플라스틱 배출원임을 밝혀냈다고 지난 20일(현지시간) 발표했다. 웹사이트 PHYS.org에 따르면 이번 연구는 플라스틱 용기와 식기를 가정용 식기세척기로 세척할 때, 나노 수준에서 미세한 플라스틱 입자들이 다량 방출된다는 사실을 규명했다. 이 입자들은 세척 과정에서 발생하는 고온(최대 70℃), 화학적 세제, 마찰 등에 의해 용기 표면에서 떨어져 나와 배수구를 통해 하수로 유입된다. 최근 'ACS 수자원 과학저널(ACS ES&T Water)'에 게재된 이번 연구에 따르면, 가정용 식기세척기에서 일반적인 플라스틱 용기를 가득 채워 한 번 세척할 경우 약 92만 개의 미세 및 나노 플라스틱 입자가 하수로 유출된다. 이는 가구당 연간 약 3,300만 개에 달하는 수치다. 이 입자들의 전체 질량은 인당 연간 약 6밀리그램으로, 쌀 한 톨 무게의 4분의 1에 해당한다. 오코포 박사는 "비록 질량으로 따지면 그 양은 적을 수 있으나, 수치상 방출되는 입자 수는 결코 무시할 수 없는 수준"이라며 "플라스틱의 사용과 세척, 폐기 전 과정에 대한 보다 세심한 주의가 필요하다"고 강조했다. 그는 이어 "강이나, 토양, 바다 등 환경에 유입되는 플라스틱은 생태계와 인체 건강에 장기적인 위해가 될 수 있다"고 덧붙였다. 호주에서는 약 58%의 가정이 식기세척기를 정기적으로 사용하고 있다. 이에 연구팀은 향후 세척기 내부에 미세플라스틱을 걸러낼 수 있는 필터나 포집 장치를 내장하는 기술 개발이 필요하다고 제언했다. 더불어 플라스틱 제조업체들에게도 세척기 내 사용에 적합한 내구성 높은 소재 개발이 요구된다고 덧붙였다. 오코포 박사는 "오염이 환경에 유입되기 전에 차단하는 것이, 사후에 복잡하고 비용이 큰 대응책을 마련하는 것보다 훨씬 효과적"이라며 "수많은 가정에서의 작은 변화가 결국은 전 지구적 플라스틱 오염 부담을 줄이는 데 기여할 수 있다"고 강조했다. 이번 연구는 인간 활동이 유발하는 '보이지 않는 오염'에 대해 다시 한 번 경각심을 일깨우며, 일상의 습관이 지구 환경에 미치는 영향을 돌아보게 만든다. ◇ 참고 문헌: 엘비스 D. 오코포 외, 기계식 식기 세척 중 플라스틱 제품에서 마이크로 및 나노 크기의 입자 방출, ACS ES&T Water (2025). DOI: 10.1021/acsestwater.4c00768
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[ESGC] 가정용 식기세척기, 미세플라스틱 오염의 또 다른 원인
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국산 굴껍데기, 미국 수출길 열다…친환경 고순도 칼슘 120억 공급 계약
- 국내 기술로 굴 껍데기에서 추출한 친환경 고순도 칼슘이 미국 시장에 본격 진출한다. 한국화학연구원은 11일, 연구원 창업기업인 피엠아이바이오텍(PMI)이 굴 패각을 원료로 제조한 고순도 칼슘을 향후 5년간 약 120억원 규모로 미국의 글로벌 유통기업에 공급하는 계약을 체결했다고 밝혔다. 해양수산부에 따르면 2022년 기준 국내에서 연간 배출되는 굴 껍데기는 30만t을 넘어선다. 이로 인한 처리 비용만 수백억원에 달하고, 부패 시 악취와 함께 토양 및 수질 오염을 유발해 '골칫덩이'로 취급돼 왔다. 이를 자원으로 활용하려는 시도가 이어졌으나, 기존에는 소성 공정 또는 강알칼리성 화학물질을 사용하는 방식이 주를 이뤄 에너지 소비가 많고 온실가스 및 악취 유발 물질을 배출하는 등의 환경 문제가 지적돼 왔다. PMI는 이 같은 한계를 넘어선 친환경 기술을 자체 개발해 주목받고 있다. 회사가 개발한 공정은 연료를 사용하지 않고, 패각이 녹아 있는 수용액에 수산화 이온을 흘려 칼슘을 추출하는 방식이다. 이 과정에서 발생한 이산화탄소와 폐수까지 재활용해 공정 내 온실가스 배출량을 최소화했으며, 재생에너지 기반 전력을 사용해 에너지 효율도 대폭 향상시켰다. 특히 공정 전반에서 휘발성유기화합물(VOCs) 배출이 거의 없어 악취 문제도 해소했다는 것이 연구팀의 설명이다. 이번 기술로 생산된 칼슘은 식품 및 건강기능식품 원료로 활용 가능한 프리미엄급 제품으로, 99% 이상의 고순도를 자랑한다. 중금속 함유량은 기존 제품의 0.1~1% 수준에 불과하며, 생체 흡수율은 3배 이상 높아 기존 수입산 대비 품질 경쟁력에서도 우위를 보이고 있다. 박정규 PMI 대표는 "이번 계약은 그동안 전량 수입에 의존하던 친환경 칼슘을 국산화한 첫 사례”라며 “다양한 글로벌 기업들과의 테스트를 통해 품질의 우수성을 입증한 결과"라고 강조했다. 이번 수출을 계기로 국내 해양 폐기물 자원의 고부가가치화와 환경문제 해결이라는 두 마리 토끼를 잡는 전기가 마련될 것으로 기대된다.
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국산 굴껍데기, 미국 수출길 열다…친환경 고순도 칼슘 120억 공급 계약
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[우주의 속삭임(112)] NASA, "태양풍이 달 표면 물 생성에 기여"…혁신적 연구 결과 발표
- 미국 항공우주국(나사·NASA)이 달 표면의 물 분자 형성에 태양풍이 중요한 역할을 했을 가능성을 제시하는 연구 결과를 발표했다. 이번 발견은 달 극지의 영구 음영 지역(영구 그늘진 지역)에 물 얼음이 어떻게 축적되는지를 설명하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. NASA에 따르면, 여러 차례의 우주 탐사를 통해 달 표면에서는 물 분자와 물을 구성하는 성분인 수산기(OH) 분자가 검출된 바 있다. 그러나 이들 물질의 기원은 명확히 규명되지 못했으며, 과거에는 화산활동, 달 지각 내부에서의 가스 분출, 미세 운석 충돌 등이 주요 가설로 제시돼 왔다. NASA가 주도한 이번 실험은 '태양풍 기원설'을 검증하는 데 초점을 맞췄다. 태양풍은 초속 160만 km/h에 달하는 고속의 전하 입자 흐름으로, 태양계 전체를 강타한다. 지구에서 밤하늘을 밝히는 오로라를 통해 태양풍의 생생한 증거를 볼수 있다. 다만, 지구는 자기권에 의해 태양 입자를 반사시켜 태양풍으로부터 보호받지만, 달은 매우 약하고 불규칙한 자기장을 갖고 있어 태양풍의 직격탄을 맞는다. 달 표면은 산소가 풍부한 암석과 먼지로 구성되어 있으나, 수소는 상대적으로 부족하다. 태양풍은 대부분 전자를 잃은 수소 원자핵(양성자)으로 구성되어 있으며, 이들이 달 표면을 지속적으로 강타하면서 수소를 공급하게 된다. 이 과정에서 달 암석과 상호작용을 통해 물이 생성될 수 있다는 것이다. NASA는 특히 달 표면의 물 분자가 일일 주기로 변화하는 패턴에 주목했다. 태양에 의해 가열된 지역에서는 수증기로 방출되지만, 차가운 지역에서는 유지되는 양상이 반복됐다. 만약 미세 운석 충돌이 주요 원인이라면 물의 양이 지속적으로 감소했어야 하지만, 매일 다시 동일 수준으로 회복되는 현상이 관찰됐다. 이는 태양풍이 물 생성을 주도하고 있음을 뒷받침하는 근거로 해석된다. 이를 검증하기 위해 연구팀은 1972년 아폴로 17호 임무에서 수집한 달 토양 샘플을 이용해 실험을 진행했다. 팀은 진공 상태에서 입자 가속기를 사용해 며칠 동안 모의 태양풍을 퍼부었다. 이는 달에서 약 8만 년에 해당하는 시간이다. 이후 샘플의 화학적 변화를 분석한 결과, 기존에는 존재하지 않던 물의 흔적이 확인됐다. 연구를 이끈 NASA 고다드 우주비행센터의 행성과학자 리 시아 여(Li Hsia Yeo) 박사는 성명에서 "단순히 달 토양과 태양이 지속적으로 방출하는 수소만으로 물이 생성될 수 있다는 가능성을 보여준 것"이라며 이번 발견의 의의를 강조했다. 이번 연구는 지난 3월 17일 '지구물리학 연구저널: 행성 부문(JGR Planets)'에 게재됐다. 연구팀은 이번 결과가 향후 유인 달 탐사에 실질적인 도움이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 달 남극 지역에 저장된 물 얼음은 향후 탐사 임무에서 귀중한 자원이 될 수 있다. 또한 이번 연구는 달 이외에도 대기나 자기장이 거의 없는 천체들에서 태양풍과 환경 간 상호작용을 이해하는 데 중요한 통찰을 제공할 것으로 보인다. 이는 생명의 기본 요소인 물이 우주에서 어떻게 생성되거나 소멸하는지를 이해하는 데 기여할 수 있다.
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[우주의 속삭임(112)] NASA, "태양풍이 달 표면 물 생성에 기여"…혁신적 연구 결과 발표
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[ESGC] 연 4억톤 플라스틱 시대, 일본 연구진 '투명 종이소재'로 돌파구 제시
- 일본 연구진이 해양 오염의 주범인 일회용 플라스틱을 대체할 수 있는 신소재를 개발했다. 이 소재는 플라스틱처럼 투명하고 내열성이 뛰어나며, 해양에 유입되더라도 1년 이내에 완전히 분해되는 특징을 갖고 있다고 클린 테크니카가 17일(현지시간) 보도했다. 플라스틱인 엄청난 강도와 내구성을 갖고 있지만 바로 그 특성 때문에 환경에 악영향을 미친다. 토양이나 바다에 유입된 플라스틱은 분해되는 데 수백년이 걸린다. 오션 클린업 프로젝트(The Ocean Cleanup Project)에 따르면 매년 약 200만 톤의 플라스틱 쓰레기가 해변과 수로를 통해 바다로 유입된다. 플라스틱은 작은 조각으로 쪼개져서 미세 플라스틱과 나노 플라스틱으로 분해되며, 미세 플라스틱은 바다의 가장 깊은 곳과 가장 높은 산 정상에서도 발견된다. 최근 과학자들은 인간의 태반, 모유, 혈액, 뇌 세포에서도 미세 플라스틱이 발견됐다는 연구 결과를 발표해 충격을 던졌다. 일본 해양지구과학기술기구(JAMSTEC)를 포함한 연구팀은 4월 9일 국제 학술지 사이언티픽 어드바이저(Scientific Adviser)를 통해 새로운 투명 종이보드 'tPB(transparent PaperBoard)'를 공개했다. 이 소재는 100% 셀룰로오스로 구성되어 있으며, 용도 폐기 후에도 재활용이 가능하고 심해 환경에서도 완전 분해되는 특성을 지닌다. 연구팀은 셀룰로오스를 수산화리튬 브로마이드 수용액에 녹인 뒤 겔 상태로 가공하여 1mm 두께의 투명한 시트를 제조했다. 이 시트는 컵이나 빨대 형태로 성형할 수 있으며, 식물성 지방산 유도체로 표면을 처리하면 완전 방수 기능도 확보할 수 있다. 연구진은 이 소재의 해양 생분해성을 확인하기 위해 4곳의 서로 다른 해양 환경(수심 2m의 항만 인근부터 수심 5,550m에 이르는 심해까지)에 시트를 침수시키는 실험을 진행했다. 그 결과, 깊은 해역에서도 300일 이내에 완전 분해됐으며, 수온이 높은 얕은 바다에서는 더 빠르게 분해가 진행됐다. 연구 책임자는 "tPB는 기존 셀룰로오스 기반 소재의 한계를 극복하면서도 생분해성과 재활용성을 모두 갖춘 최초의 소재"라고 강조하며 "심해 유입 시까지 염두에 둔 순환형 소비재로서의 가능성을 입증했다"고 밝혔다. 이번 연구는 단순한 기술 개발을 넘어 플라스틱 폐기물 문제 해결을 위한 구조적 대안을 제시한다는 점에서 의미가 크다. 현재 전 세계 플라스틱 생산량은 연간 4억 톤에 달하며, 이 중 약 40%가 일회용으로 사용된 뒤 곧바로 폐기된다. 특히, 해양으로 유입된 일회용 플라스틱은 수백 년에 걸쳐 분해되며 미세플라스틱으로 축적돼 인체와 생태계를 위협하고 있다. 일회용 플라스틱을 대체할 수 있는 현실적이면서도 환경 친화적인 소재가 확보된 것은 이러한 악순환의 고리를 끊는 전환점이 될 수 있다. 연구팀은 "tPB는 순환경제 사회 실현을 위한 핵심 소재로 자리잡을 수 있다"고 전망했다.
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[ESGC] 연 4억톤 플라스틱 시대, 일본 연구진 '투명 종이소재'로 돌파구 제시
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[먹을까? 말까?(98)] 현미, 건강에 더 좋다? 미시간대 "비소 함량 주의 해야"
- 흔히 건강식으로 여겨지는 현미(brown rice)가 백미에 비해 영양소는 풍부하지만, 동시에 인체에 유해한 비소(arsenic) 함량도 높다는 연구 결과가 나왔다. 특히 어린아이들의 경우 비소 노출 위험이 상대적으로 커 주의가 필요하다는 지적이다. 미국 미시간 주립대학교 농업 및 자연자원대학 연구진이 학술지 '리스크 분석(Risk Analysis)'에 발표한 연구에 따르면, 미국내 유통되는 현미가 백미보다 무기 비소(inorganic arsenic) 함량이 높은 것으로 나타났다고 과학전문매체 사이테크데일리, 뉴욕포스트 등이 13일(현지시간) 보도했다. 현미는 벼의 왕겨를 벗겨낸 상태로 도정되지 않은 쌀로, 백미보다 비타민이나 식이섬유를 많이 포함하고 있어 상대적으로 탄수화물이 낮기 때문에 건강식품으로 취급되기도 한다. 반면 백미는 현미에서 겨층을 제거한 쌀로, 백미로 만드는 과정에서 영양분이 제거된다. 연구를 주도한 미시간대 존 A. 한나 석좌교수이자 수석연구원인 펠리시아 우(Felicia Wu)는 "현미 섭취가 더 높은 비소 노출을 초래하지만, 극단적인 수준으로 매일 다량을 섭취하지 않는 이상 성인의 건강에 장기적으로 심각한 문제를 야기할 가능성은 낮다"고 설명했다. 다만 "유아나 만 5세 이하의 어린이는 체중 대비 섭취량이 많고 민감도가 높아 비소 노출 위험이 클 수 있다"고 경고했다. 비소는 토양에 자연적으로 존재하는 독성 물질로, 논에서 재배되는 벼가 다른 곡물보다 비소를 더 많이 흡수하는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 미국 환경보호청(EPA)의 '미국인 식생활 데이터베이스(What We Eat in America)'를 활용해 현미와 백미 섭취로 인한 비소 노출 비교를 분석했다. 그 결과 미국 내에서 재배된 쌀의 경우 현미의 무기 비소 비율은 48%로, 백미의 33%보다 높았다. 국제적으로 재배된 쌀에서도 비슷한 결과를 보였으며, 현미의 무기 비소 비율이 백미보다 높게 나타났다. 연구팀은 이러한 결과가 현미 자체가 건강에 해롭다는 의미로 받아들여져서는 안 된다고 강조했다. 펠리시아 우 교수는 "현미 섬유질과 단백질, 니아신 등 다양한 영양 성분을 포함하고 있으며, 비소 노출로 인한 위험과 영양적 이점 간의 균형을 종합적으로 고려해야 한다"고 말했다. 이번 연구는 향후 미국 식품의약국(FDA)이 식품내ㅑ 비소 함량 규제를 위한 근거로 활용될 전망이다. FDA는 이미 마시는 물인 식수내 비소 규제를 시행 중이며, 향후 식품 내 비소 허용 기준을 마련하는 '클로저 투 제로(Closer to Zero)' 계획을 추진하고 있다. ◇ 참고 문헌: '미국의 백미와 비교한 현미의 비소 함량 및 노출', Christian Kelly Scott 및 Felicia Wu, 2025년 2월 28일, 위험 분석. DOI: 10.1111/risa.70008
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[먹을까? 말까?(98)] 현미, 건강에 더 좋다? 미시간대 "비소 함량 주의 해야"
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[기후의 역습(125)] 자연 탄소 흡수 능력 감소 추세, 기후 변화 가속화 경고
- 자연적인 이산화탄소(CO₂) 격리 과정이 약화되고 있으며, 이로 인해 기후 변화가 더욱 가속화될 것이라는 연구 결과가 발표되어 주목을 받고 있다. 스코틀랜드 스트라스클라이드 대학교 연구팀은 식물이 광합성을 통해 대기 중 CO₂를 흡수하고 저장하는 탄소 격리 과정이 1960년대에는 연간 0.8%씩 증가했으나, 2008년을 정점으로 하락세로 전환되어 현재는 연간 0.25%씩 감소하고 있다고 밝혔다. 과거 1960년대의 탄소 격리 성장률이 지속되었다면 자연 탄소 격리는 1960년부터 2010년까지 50% 증가했을 것이지만, 현재의 감소 추세가 이어진다면 250년 안에 절반으로 줄어들 것이라는 분석이다. 해당 연구에 대해서는 글래스고우 스트라스칼라이드 대학교가 17일(현지시간) 홈페이지를 통해 밝혔다. CO₂ 인위적 배출 상쇄 능력 약화 자연 탄소 격리는 최근 연간 약 1.2%씩 증가하고 있는 인간 활동으로 인한 탄소 배출량을 일부 상쇄하는 역할을 한다. 이러한 상쇄 효과를 유지하기 위해서는 인간의 탄소 배출량을 연간 0.3%씩 감축해야 한다. 이는 약 1억 톤의 CO₂ 감축에 맞먹는 양이다. 본 연구 결과는 영국 왕립 기상학회(Royal Meteorological Society) 학술지 '웨더(Weather)'에 게재됐다. 연구의 공동 저자인 스트라스클라이드 대학교 지속가능발전센터 방문 교수 제임스 커런(James Curran) 박사는 "지구 육지의 대부분은 북반구에 위치하며, 북반구의 여름철에는 풍부한 식생이 대기 중의 막대한 양의 CO₂를 흡수한다"고 설명했다. 커런 박사는 이어 "북반구의 겨울철에는 일부 CO₂가 죽은 식물의 자연 분해를 통해 대기 중으로 다시 방출되지만, 일부는 뿌리, 토양 및 휴면 상태의 목질 물질에 갇혀 남아있다. 인간 활동으로 인한 추가적인 배출 때문에 CO₂ 농도의 전체적인 곡선은 여전히 매년 상승하고 있다"고 덧붙였다. 그는 또한 "탄소 격리를 포함한 생물 다양성과 관련 생태계 서비스를 재건하기 위한 모든 노력이 시급하다. 삼림 벌채를 중단하고, 생태계 복원을 장려하며, 산불을 예방해야 한다. 회복력이 뛰어나고 향상된 생태계 서비스를 제공하는 대규모 서식지의 경우, 단편화를 우선적으로 해결해야 하며, 화석 연료를 단계적으로 폐지하고, 목재 및 섬유 제품을 더 넓은 순환 경제의 일환으로 가능한 한 오랫동안 재사용해야 한다"고 강조했다. "탄소 격리 감소는 이미 진행중" 커런 교수는 탄소 격리가 여전히 증가하고 있으며 미래의 어느 시점에서 감소하기 시작할 것이라는 광범위한 믿음이 존재하지만, 데이터는 이미 감소가 진행 중임을 보여준다고 지적했다. 그는 "대기 중 CO₂ 증가는 식물의 비료와 같은 역할을 하며, 특히 캐나다와 러시아의 광활하고 추운 북위 지역에서 지구 온난화로 식물이 더 빠르고 쉽게 잘 자랄 수 있는 것은 알려진 사실이다"라고 말했다. 커런 교수는 "위성 관측 결과 지구의 식생이 확산되면서 '더 푸르게' 변하고 있는 것으로 보고되지만, 과도한 열, 가뭄, 홍수, 바람 피해, 산불, 사막화, 그리고 잠재적으로 더 넓게 퍼지는 식물 해충 및 질병으로 인한 식생 성장 손상 등 다른 모든 영향으로 인해 그 단순한 가정이 반박된다"고 설명했다. 이 연구에 사용된 데이터는 하와이 마우나 로아 화산 북쪽 측면에 위치한 마우나 로아 천문대(MLO)에서 제공했다. 해발 3397m에 위치한 마우나 로아 천문대는 1950년대부터 대기 변화와 관련된 데이터를 지속적으로 모니터링하고 수집해온 최고의 대기 연구 시설이다. 2022년 마우나로아 화산이 폭발하면서 용암이 진입로를 가로질러 시설로 가는 전선을 끊어버려 마우나로아 천문대에서의 측정이 중단됐다. 현재 천문대는 차량으로 접근이 불가능하고 지역 전력회사의 전력 공급이 중단된 상태다. 천문대 직원들은 4개의 천문대 건물에 제한적인 태양광 발전을 설치해 글로벌 모니터링 연구실과 스크립스의 중요한 CO₂ 기록 및 기타 대기 측정값을 포함한 약 33%의 측정값을 현장에서 복구했다. ◇ 참고 문헌: James C. Curran et al, Natural sequestration of carbon dioxide is in decline: climate change will accelerate, Weather (2025). DOI: 10.1002/wea.7668
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[기후의 역습(125)] 자연 탄소 흡수 능력 감소 추세, 기후 변화 가속화 경고
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[신소재 신기술(160)] 플라스틱, 4시간만에 94% 재활용⋯공기 중 습기가 비결
- 지구촌 플라스틱 문제 해결에 청신호가 켜졌다. 미국 노스웨스턴대학교 연구팀이 공기 중 습기를 이용해 플라스틱 폐기물을 분해하는 혁신적인 신기술을 개발했다고 발표했다. 이 신기술은 기존 플라스틱 재활용 방식에 비해 안전하고 경제적이며 지속가능한 것으로 플라스틱 순환 경제 구축에 크게 기여할 것으로 전망된다. 새로운 기술은 공기 중의 미량의 습기만으로 플라스틱 폐기물을 효율적으로 재활용하는 간편한 방법이다. 연구팀은 폴리에스터 계열 플라스틱 중 가장 널리 사용되는 페트(PET)의 결합을 끊는 저렴한 촉매를 개발했다. 이 촉매를 활용해 분해된 PET는 공기중의 미량의 수분에 노출되는 것만으로 플라스틱의 기본 구성 단위인 단량체로 전환된다. 연구팀은 이 단량체를 재활용하거나 고부가가치물질로 업사이클링할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 해당 연구에 대해서는 전문매체 쿨다운, 인터레스팅엔지니어링,웹사이트 PHYS.org 등 다수 매체가 다루었다. 연구의 공동 교신 저자인 노스웨스턴 대학 조교수인 요시 크라티쉬 연구원은 보도자료를 통해 "본 연구의 가장 획기적인 성과는 플라스틱 분해에 공기 중 습기를 활용하여 매우 깨끗하고 선택적인 공정을 달성했다는 점"이라고 말했다. 크라티쉬 연구원은 "미국은 1인당 플라스틱 오염국 1위이며, 우리는 그 플라스틱의 5%만 재활용한다"면서 "다양한 유형의 플라스틱 폐기물을 처리할 수 있는 더 나은 기술이 절실히 필요하다. 오늘날 우리가 가진 대부분의 기술은 플라스틱 병을 녹여서 품질이 낮은 제품으로 다운사이클한다"고 밝혔다. 이어 "우리 연구에서 특히 흥미로운 점은 공기 중의 수분을 이용해 플라스틱을 분해하여 매우 깨끗하고 선택적인 공정을 달성했다는 것이다. PET의 기본 구성 요소인 단량체를 회수함으로써 재활용하거나 더 가치 있는 재료로 업사이클할 수도 있다"고 강조했다. 플라스틱 지속 가능한 해결책 제시 연구팀은 플라스틱 폐기물을 분해하기 위해 몰리브덴 촉매와 활성탄을 사용했다. 이 두 물질은 모두 저렴하고 풍부하며 무독성이라는 장점을 지닌다. 실험 과정은 다음과 같다. 먼저 PET 플라스틱과 촉매, 활성탄을 혼합한 후 가열한다. 폴리에스터 플라스틱은 화학 결합으로 연결된 반복 단위의 거대 분자(폴리머)로 구성되어 있다. 가열 과정을 통해 이 화학 결합이 단시간내 끊어지는 것이다. 다음으로 연구진은 분해된 물질을 공기에 노출시켰다. 놀랍게도 분해된 물질은 극소량의 습기만으로 폴리에스터의 고부가가치 전구체인 테레프탈산(TPA)으로 변환됐다. 부산물은 상업적 가치가 있는 산업용 화학물질인 아세트알데히드뿐이었다. 이는 쉽게 제거할 수 있다. 연구의 제1 저자인 나빈 말라크 연구원은 "상대적으로 건조한 환경에서도 대기 중에는 평균 1만~1만5000㎦의 물이 존재한다"며 "대기 중 습기를 활용함으로써 대량의 용매를 제거하고 에너지 투입량을 줄이며, 공격적인 화학 물질 사용을 피할 수 있어 더욱 깨끗하고 환경 친화적인 공정이 가능하다"고 설명했다. 크라티쉬 연구원은 시스템이 완벽하게 작동했지만, 과도한 양의 물을 첨가했을 때 기능이 오히려 저하됐다고 밝혔다. 이는 폐플라스틱 분해에 적절한 균형 유지가 중요하며, 결국 자연적인 공기 중 습도가 플라스틱 폐기물 분해에 최적의 양을 제공했다는 것이다. 심각한 플라스틱 오염 문제 PET 플라스틱은 식품 포장재 및 음료 용기에 광범위하게 사용되며, 전 세계 플라스틱 소비량의 12%를 차지한다. 자연 분해가 잘 안 돼 플라스틱 오염의 주범으로 꼽힌다. 사용 후 매립되거나 미세 플라스틱 또는 나노 플라스틱으로 분해되어 토양과 하수, 수로를 오염시킨다. 플라스틱 재활용은 중요한 연구 분야이지만, 기존 방식은 고온, 고에너지 소비, 유해 용매 사용 등 극단적인 조건에 의존하며 독성 부산물을 생성하는 경우가 많다. 더욱이 백금, 팔라듐과 같은 촉매는 고가이며 독성이 있어 더욱 유해한 폐기물을 생성한다. 반응 완료 후에는 재활용 물질을 용매로부터 분리해야 하는데, 이 과정 또한 시간과 에너지가 많이 소모된다. 크라티쉬 연구원은 "용매 대신 공기 중 수증기를 사용했다. 이것은 플라스틱 재활용 문제를 해결하는 훨씬 더 우아한 방법"이라고 강조했다. 빠르고 효율적인 공정 새로운 공정은 빠르고 효율적이다. 단 4시간 만에 가능한 TPA의 94%를 회수한다. 개발된 촉매는 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 재활용이 가능하며, 반복 사용에도 효과를 유지한다. 또한 이 방법은 혼합 플라스틱에도 적용 가능하도록 설계되어 선택적으로 재활용 할 수 있다. 이러한 선택성은 재활용 산업에 상당한 경제적 이점을 제공하는 전처리 분류의 필요성을 없애준다. 실제 플라스틱 병, 의류, 혼합 플라스틱 폐기물 등 실제 재료에 대한 테스트에서도 이 공정은 매우 효과적이었으며, 색깔있는 플라스틱까지 순수하고 투명한 무색의 TPA로 분해됐다. 연구팀은 향후 산업적 응용을 위해 공정 규모를 확대해 대량의 플라스틱 폐기물을 효율적으로 관리할 수 있도록 노력할 계획이다. 이번 연구 결과는 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발행하는 학술지 '그린 케미스트리(Green Chemistry)'에 최근 게재됐다.
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[신소재 신기술(160)] 플라스틱, 4시간만에 94% 재활용⋯공기 중 습기가 비결
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트럼프 행정부, 환경 오염 규제 12건 이상 '도끼질'⋯규제 철폐 속도전
- 트럼프 행정부가 12일(현지 시간), 차량 및 발전소 오염 규제를 포함한 주요 기후변화 정책들을 대거 철회하겠다는 방침을 발표하며 미국의 청정 대기, 깨끗한 물, 기후변화 대응 노력에 심각한 타격을 가할 것으로 전망된다. 이번 규제 완화 조치는 도널드 트럼프 대통령이 적극적으로 육성하겠다고 공언해 온 제조업을 포함한 주요 산업계에 불확실성을 더욱 증폭시킬 것으로 예상된다고 CNN이 이날 전했다. 이날 행정부는 불과 2시간여 만에 31건에 달하는 규제 철회 및 정책 변경을 속도전처럼 발표했으며, 보도자료에는 내용 미비나 오탈자가 발견되기도 하는 등 졸속 추진 논란마저 일고 있다. 환경보호국(EPA)은 청정 에너지로의 전환을 유도했던 발전소 및 자동차 제조업체 대상 규제를 폐지할 것이라고 밝혔다. 더불어, 매연, 수은, 석탄재 오염 규제, 풍하 지역 대기 오염을 규제하는 '선한 이웃 규칙(good neighbor rule)' 또한 철회하고, 환경 정의 및 다양성 감독 프로그램도 폐지할 예정이다. 특히, 트럼프 행정부의 EPA는 기후 오염의 위험성에 대한 과학적 근거를 재검토하여 폐기하려는 움직임을 보이고 있어 논란이 더욱 커지고 있다. 이는 연방 정부의 기후변화 규제 근거를 무력화하는 것으로, 지구 온난화를 유발하는 오염 물질 관리 권한을 EPA로부터 박탈하는 결과를 초래할 수 있다는 우려가 제기된다. 미국 과학자단체 '우려하는 과학자 연맹(Union of Concerned Scientists)'은 트럼프 행정부의 이번 조치가 사익을 위해 국민 건강을 희생시키는 행위라고 비판했다. 레이첼 클리터스 선임 정책 국장은 성명을 통해 "이번 규제 철폐는 미국을 병들게 하고, 대기, 물, 토양을 위험 수준으로 오염시킬 것"이라며, "트럼프 행정부는 EPA의 임무를 공중 보건 및 환경 보호에서 오염 유발 기업과 억만장자들의 이익 증진으로 변질시키려 한다"고 강도 높게 비난했다. 클리터스 국장은 대기 및 수질 오염으로 고통받는 사람들에게 "끔찍한 날"이라고 개탄했다. 트럼프 행정부 관계자들은 이번 주 휴스턴에서 열린 주요 에너지 컨퍼런스에서 기후 과학에 대한 의문을 제기하며, 바이든 행정부의 주요 기후변화 규제들을 '분쇄기(shredder)'에 넣겠다는 의지를 분명히 했다. 크리스 라이트 에너지부 장관은 지난 10일 CERAWeek 컨퍼런스에서 "트럼프 행정부는 국민들에게 끝없는 희생을 강요했던 바이든 행정부의 비합리적이고 사이비 종교적인 기후변화 정책을 종식시킬 것"이라고 말했다. 그는 이어 트럼프 행정부는 "기후변화를 현대 세계 건설의 부작용인 지구적 물리 현상 그 자체로 다룰 것"이라고 덧붙였다. 트럼프 행정부의 EPA는 바이든 행정부의 규정을 철폐하고 새로운 규정을 제정하기 위해 수개월에 걸친 규제 절차를 거쳐야 하며, 이번 발표는 그 과정의 시작을 알리는 신호탄이다. 기후변화 및 환경 단체들은 EPA의 잇따른 조치에 격렬하게 반발하며 법적 대응을 예고했다. 제이슨 릴랜더 생물다양성센터 기후법률연구소 법률 국장은 "트럼프 행정부의 무지는 지구에 대한 악의로만 능가될 뿐"이라며, "지옥과 고난, 맹렬한 화재와 치명적인 폭염이 닥쳐와도 트럼프와 그의 측근들은 국민의 생명보다 오염 유발 기업의 이익을 우선시하려 혈안이 되어 있다"고 비난했다. 규제 '분쇄기'에⋯혼란 가중되는 산업계 규제 정책의 급격한 변화는 수년 앞을 내다보고 계획을 수립하며 안정성을 중시하는 자동차 및 전력 유틸리티 산업에 어려움을 가중시킬 수 있다. CNN은 전기 및 자동차 산업 협회에 논평을 요청한 상태다. EPA는 바이든 행정부가 2024년 3월 확정한 차량 오염 규제를 폐지함으로써 전기차(EV) 산업을 직접 겨냥하고 있다. 해당 규정은 자동차 배기가스 기준을 강화하여 미국 자동차 제조업체들이 전기차 및 가솔린-배터리 혼합 방식의 연료 효율이 높은 하이브리드 모델 생산을 늘리도록 유도하는 내용을 담고 있었다. 리 젤딘 EPA 국장은 성명에서 "미국 자동차 산업은 지난 행정부의 억압적인 규제 체제로 인해 발목이 잡혀왔다"며, 트럼프 행정부는 "소비자 선택권과 환경을 보호하기 위해 법치주의를 준수할 것"이라고 주장했다. 주요 자동차 산업 협회는 이번 발표에 신중한 반응을 보였다. 존 보젤라 자동차혁신연합(Alliance for Automotive Innovation) CEO는 성명에서 "미국의 배기가스 규제에 대한 균형 잡힌 접근 방식은 차량 선택권을 보존하고, 업계의 글로벌 경쟁력을 유지하며, 향후 국가 경제 및 안보를 지원할 수 있는 입지를 확보하는 데 핵심적"이라고 밝혔다. 자동차 업계에 대한 이번 발표는 트럼프 대통령이 백악관 앞에서 테슬라 CEO 일론 머스크의 전기차를 전시하고, 머스크의 정부 개입 논란과 유럽 판매 부진 속에서 주가가 하락하자 테슬라 차량을 '정가'로 구매하겠다고 공언한 지 하루 만에 나온 것이다. 트럼프 대통령은 당시 행사에서 기자들에게 "오랫동안 운전을 안 했지만, 운전하는 것을 좋아한다"며 "백악관에 전기차를 두고 직원들이 사용하게 할 것"이라고 말했다. 트럼프 대통령은 대선 유세 기간 동안 전기차에 대해 강하게 비판했지만, 머스크와 긴밀한 관계를 형성한 이후로는 다소 완화된 태도를 보이고 있다. 트럼프 행정부는 또한 석탄 및 신규 천연가스 발전소에 2032년까지 기후 오염 배출량을 90% 감축 또는 포집하도록 의무화한 바이든 행정부의 규정을 철폐하겠다고 발표했다. 젤딘 국장은 오바마 행정부의 발전소 규제까지 거론하며, "트럼프 대통령은 첫 임기 때 청정 전력 계획(Clean Power Plan)을 폐기하겠다고 약속했으며, 우리는 현재 그 약속을 이행해 나가고 있다"고 강조했다. 알렉스 본드 전력 유틸리티 무역협회인 에디슨 전기 협회(Edison Electric Institute) 청정 에너지 및 환경 담당 이사는 "전력 회사들은 일관된 연방 정부 차원의 규제 체계를 갖춰야 한다"며, "그렇지 않으면 주별 규제와 소송에 직면하여 고객 비용 상승과 전력망 안정성에 영향을 미칠 수 있다"고 우려를 표했다. 본드 이사는 협회와 회원사들이 "청정 대기법(Clean Air Act)에 따른 EPA의 온실가스 배출 규제 권한을 계속 지지한다"고 덧붙였다.
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트럼프 행정부, 환경 오염 규제 12건 이상 '도끼질'⋯규제 철폐 속도전
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[기후의 역습(123) 2월 지구 기온 역대 세 번째로 상승…해빙 면적 사상 최저
- 2025년 2월은 전례 없는 해빙 감소와 함께 역대 세 번째로 높은 기온을 기록한 것으로 나타났다. 유럽연합(EU) 집행위원회의 코페르니쿠스 기후변화 서비스(C3S)가 발표한 최신 보고서에 따르면, 2월 한 달 동안 지구 평균 기온이 산업화 이전(1850~1900년) 대비 1.59°C 높았으며, 북극과 남극의 해빙 면적은 사상 최저 수준을 기록했다. 코페르니쿠스 기후변화 서비스(C3S)는 유럽중기예보센터(ECMWF)가 운영하는 프로그램으로, 전 세계 위성, 선박, 항공기, 기상 관측소에서 수집된 방대한 데이터를 활용해 ERA5 재분석 데이터 세트를 기반으로 월간 기후 보고서를 정례적으로 발표한다. 북극·남극 해빙 면적, 21년 만에 최저 수준 2025년 2월 초, 전 지구 일별 해빙 면적은 남극과 북극을 합산하여 사상 최저치를 기록했다. 이후 한 달 내내 2023년 2월의 최저 기록 아래에 머물렀다. 특히 북극 해빙 면적은 2월 기준 역대 최저치를 기록하며, 평균 대비 8% 감소했다. 이로 인해 북극 해빙 면적은 3개월 연속 월별 최저 기록을 경신하는 추세를 보였다. 남극 해빙 면적 역시 2월 기준 역대 네 번째로 낮은 수준을 기록하며 평균 대비 26% 감소했다. 2월 말에는 일별 해빙 면적이 연간 최저점에 도달한 것으로 보이며, 이는 위성 관측 사상 두 번째로 낮은 최저점으로 평가된다. 2025년 2월, 역대 세 번째로 높은 기온 2025년 2월은 전세계적으로 세 번째로 따뜻한 2월로 기록됐다. 2월의 전 세계 평균 기온은 13.36°C로, 1991~2020년 2월 평균보다 0.63°C 높았다. 이는 역대 네 번째로 따뜻했던 2020년 2월보다 0.03°C 높은 수치로, 기후 변화가 지속되고 있음을 보여준다. 또한, 2025년 2월 기온은 산업화 이전(1850~1900년) 평균보다 1.59°C 높았다. 이는 지난 20개월 중 19개월 동안 지구 평균 표면 기온이 산업화 이전 대비 1.5°C 이상 높은 상태를 유지했음을 의미한다. 2024년 12월부터 2025년 2월까지의 북반구 겨울(2025년 북반구 겨울)은 1991~2020년 평균보다 0.71°C 높아 역대 두 번째로 따뜻한 겨울로 기록됐다. 역대 최고 기온을 기록했던 2024년 겨울보다는 0.05°C 낮았다. 2024년 3월부터 2025년 2월까지의 최근 12개월 동안 지구 평균 기온은 1991~2020년 평균보다 0.71°C, 산업화 이전보다 1.59°C 높게 나타났다. 핀란드 북부 기온 급등⋯유럽은 지역별로 차이 2025년 2월 유럽 대륙의 평균 기온은 0.44°C로, 1991~2020년 2월 평균보다 0.40°C 높았다. 그러나 역사적으로 보면 10위권 내에는 들지 못했다. 유럽 내에서는 핀란드 북부, 아이슬란드, 알프스 지역에서 평균보다 높은 기온이 관측됐으나, 동유럽 일부 지역은 이례적으로 낮은 기온을 기록했다. 유럽 외 지역에서는 북극 대부분 지역의 기온이 평균을 웃돌았으며, 칠레 북부, 아르헨티나, 호주 서부, 미국 남서부, 멕시코 등에서도 평년보다 높은 기온이 나타났다. 반면, 미국과 캐나다 일부 지역은 평균보다 낮은 기온을 기록했다. 또한, 흑해, 카스피해, 동지중해 연안 지역, 러시아 남부, 몽골, 중국, 일본을 포함한 동아시아 지역에서도 기온이 평균을 밑돌았다. 2025년 유럽 겨울(2024년 12월2025년 2월) 평균 기온은 1991~2020년 평균보다 1.46°C 높아 역대 두 번째로 따뜻한 겨울로 기록됐다. 그러나 2020년 겨울(2.84°C)보다는 낮은 수치였다. 해수면 온도, 역대 두 번째 높은 수치 기록 2025년 2월, 남위 60도에서 북위 60도 사이 해역의 평균 해수면 온도(SST)는 20.88°C로, 2월 기준 역대 두 번째로 높은 수치를 기록했다. 이는 역대 최고 기록인 2024년 2월보다 0.18°C 낮은 수치다. 대부분의 해양 분지와 해역에서 해수면 온도는 여전히 평균보다 높은 상태를 유지하고 있다. 특히 남극해와 남대서양 지역에서는 1월에 비해 고온 지역의 범위가 다소 줄었지만, 멕시코만과 지중해 일부 해역에서는 지난달보다 기록적인 고온 지역이 확대됐다. 강수량 감소⋯유럽 대부분 지역 건조 2025년 2월, 유럽 대부분 지역에서 강수량이 평균보다 적었다. 중부 및 동유럽, 스페인 남동부, 튀르키예 대부분 지역에서는 토양 수분 부족 현상이 관찰됐다. 반면, 아이슬란드, 아일랜드, 영국 남부, 프랑스 남부 일부, 이탈리아 중부 지역에서는 평균보다 많은 강수량이 기록되었다. 유럽 외 지역에서도 북미, 서남아시아, 중앙아시아, 중국 동부, 호주, 남아메리카 대부분 지역에서 건조한 기후가 지속됐다. 특히 아르헨티나에서는 이로 인해 대규모 산불이 발생했다. 반대로 미국 동부와 서부, 알래스카, 캐나다 일부 지역, 아라비아 반도, 러시아 중부, 중앙아시아 지역에서는 평균보다 습한 조건이 관측되었다. 남동 아프리카와 남태평양 지역에서는 연이은 사이클론으로 인해 심각한 피해가 발생했다. "해빙 감소, 기후 변화의 직접적 결과" 사만다 버지 코페르니쿠스 기후변화 서비스 전략 책임자는 "2025년 2월은 지난 2년간 지속된 기록적 고온 현상의 연장선상에 있다"며 "지구 온난화의 직접적인 결과로 해빙 감소가 가속화되고 있다"고 강조했다. 그는 이어 "남극과 북극에서 기록적이거나 기록에 근접한 해빙 감소가 나타났으며, 이는 전 지구 해빙 면적을 사상 최저 수준으로 끌어내렸다"고 덧붙였다.
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[기후의 역습(123) 2월 지구 기온 역대 세 번째로 상승…해빙 면적 사상 최저
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일상용품 속 안전한 '고분자', 유해물질 방출 '새로운 위협'
- 일상샐활 속 각종 제품에 광범위하게 사용되는 화학 물질에 대한 안전성 논란이 끊이지 않는 가운데, 그간 인체에 무해하다고 여겨졌던 고분자(폴리머·polymer) 화합물이 유해 물질을 방출하는 '트로이 목마' 역할을 할 수 있다는 충격적인 연구 결과가 발표되어 파장이 예상된다. 미국 독성물질관리법(TSCA) 및 유럽연합의 REACH 규제 등 주요 유해 물질 규제에서조차 예외로 취급될 만큼 안전성이 강조되어 온 고분자는, 분자 크기가 커 인체에 흡수되지 않아 건강상 위험이 없다는 것이 과학계의 통념이었다. 그러나 국제 학술지 '네이처 지속가능성(Nature Sustainability)'에 게재된 획기적인 동료 평가(peer-review) 연구 논문은 일부 고분자 난연제가 분해되어 인체에 유해한 화학 물질로 변질될 수 있다는 사실을 밝혀내며 기존의 학설을 정면으로 반박했다고 과학 전문매체 사이테크데일리가 4일(현지시간) 보도했다. 논문의 수석 저자인 중국 광둥성에 있는 지난(Jinan)대학교의 다 첸(Da Chen) 박사는 "이번 연구는 고분자가 유해 화학 물질의 '트로이 목마'가 될 수 있음을 시사한다"며 "본래 비활성 상태의 거대 분자로 제품에 첨가되지만, 시간이 지나면서 분해되어 유해한 부산물에 우리를 노출시킬 수 있다"고 경고했다. '무독성' 대체재로 개발된 폴리머 난연제, 유해 물질 방출⋯제브라피시 실험 통해 독성 확인 연구팀은 기존 난연제의 유해성을 대체하기 위해 '무독성'으로 개발된 두 종류의 폴리머 브롬화 난연제((polymeric brominated flame retardants, polyBFRs)를 대상으로 심층 연구를 진행했다. 실험 결과, 두 종류의 polyBFRs 모두 수십 종의 작은 분자로 분해되는 것으로 확인됐다. 특히 제브라피시를 이용한 독성 실험에서, 이들 작은 분자들이 미토콘드리아 기능 장애를 유발하고 발달 및 심혈관에 심각한 손상을 초래할 수 있는 잠재력이 있다는 사실이 입증됐다. 토양·공기·먼지 등 환경 전반에 유해 물질 검출⋯전자 폐기물 재활용 시설 인근 농도 '최고' 더욱 심각한 문제는, 연구진이 환경 오염 실태를 조사하는 과정에서 이들 고분자 분해 물질이 토양, 공기, 먼지 등 환경 전반에 광범위하게 퍼져 있음을 확인했다는 점이다. 특히 전자 폐기물 재활용 시설 인근 지역에서 가장 높은 농도로 검출됐으며, 이들 시설에서 멀어질수록 농도가 점차 감소하는 경향을 보였다. 이는 전자 제품에 사용된 polyBFRs가 유해한 분해 물질을 환경으로 방출하고, 인간과 야생 동물이 이에 노출되어 심각한 피해를 입을 수 있음을 시사하는 충격적인 결과다. 논문의 공동 저자인 캐나다 토론토대학교의 미리아 다이아몬드 교수는 "전자 제품에 polyBFRs가 광범위하게 사용될 경우, 제품 생산, 가정 내 사용, 폐기 및 재활용 등 전 과정에서 유해 물질 노출이 발생할 수 있다"고 지적하며 "화학 산업계가 생산량을 공개하지 않고 있지만, 생산량이 매우 높을 것으로 추정되는 만큼, 오염 가능성과 그로 인한 인간 및 야생 동물에 대한 심각한 피해가 매우 우려스럽다"고 강조했다. 이번 연구 결과는 기존의 안전성 평가 기준에 허점을 드러내며, 고분자 화합물에 대한 보다 엄격한 규제와 심층적인 안전성 검증의 필요성을 제기하는 중요한 계기가 될 것으로 보인다. ◇ 참조: 「고분자 난연제 분해의 환경적 영향」 작성자: Xiaotu Liu, Yinran Xiong, Xiao Gou, Lei Zhao, Shanquan Wang, Yanhong Wei, Xiaoyun Fan, Yang Yu, Arlene Blum, Lydia Jahl, Miriam L. Diamond, Yiping Du, Zhuyi Zhang, Shuxin Jiang, Xiaowei Zhang, Ting Wu 및 Da Chen, 3 March 2025, 네이처 자속가능성(Nature Sustainability). DOI: 10.1038/s41893-025-01513-z
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일상용품 속 안전한 '고분자', 유해물질 방출 '새로운 위협'
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[우주의 속삭임(100)] 화성의 붉은색, 냉수 속 철 산화물 '페리하이드라이트' 때문일 가능성 제기
- 화성을 상징하는 붉은 색은 건조 광물인 '적철석' 이 아닌, 물이 풍부한 철광물인 페리하이드라이트(ferrihydrite) 때문이라는 의견이 제기됐다. 화성은 특유의 붉은색으로 인해 오랜 기간 '붉은 행성'으로 불렸다. 최근 과학계는 이 독특한 색채의 기원을 밝혀낼 잠재적 단서를 발견해, 기존의 통념을 뒤집는 새로운 이론을 제시했다. 화성의 먼지는 산화철을 포함한 다양한 광물이 뒤섞인 것으로 알려져 있다. 새로운 연구에 따르면 산화철 중 하나인 물이 풍부한 페리하이드라이트가 화성의 붉은 색의 원인이라고 미국 항공우주국(나사·NASA)은 설명했다. 미국 브라운 대학교 지구·환경·행성 과학부의 박사후 연구원인 주저자 애덤 발란티나스는 "화성이 왜 붉은지에 대한 근본적인 질문은 아마도 수천 년에서 수백 년 동안 이어져 왔다"고 말했다. 발란티나스는 "저희 분석에 따르면 페리하이드라이트는 먼지의 모든 곳에 있으며 아마도 암석 형성에도 있을 것이다. 페리하이드라이트가 화성이 붉은 이유라고 생각한 것은 처음은 아니지만, 관찰 데이터와 새로운 실험 방법을 사용해 실험실에서 화성 먼지를 만들어 테스트할 수 있다"고 설명했다. 화성은 지구 가까이에 위치한 거리 상의 이점과 수십년 동안 탐사선을 보냄으로써 태양계에서 가장 광범위하게 연구된 행성 중 하나다. 궤도선과 착륙선은 화성의 붉은색이 행성을 뒤덮은 먼지 속 산화된 철 광물에서 비롯된다는 자료를 제공해 왔다. 과거 화성 암석 속 철은 물 또는 물과 대기 중 산소와 반응하여 지구에서 녹이 형성되는 것과 유사한 방식으로 산화철을 생성했다. 수십억 년에 걸쳐 산화철은 먼지로 분해되어 화성의 바람에 의해 이동하며 행성 전체에 퇴적되었고, 이는 현재에도 먼지 회오리와 대규모 먼지 폭풍을 일으키고 있다. 미국 브라운대학교 연구팀이 시뮬레이션된 화성 먼지를 보여주는 실험실 샘플. 황토색은 철분이 풍부한 페리히드라이트의 특징으로, 화성의 고대 물 활동과 환경 조건에 대한 중요한 통찰력을 제공하는 광물이다. 이 미세 분말 혼합물은 페리히드라이트와 현무암으로 구성되어 있으며 입자 크기가 1마이크로미터(머리카락 지름의 1/100) 미만이다(샘플 규모: 가로 1인치). 사진=애덤 발란티나스 그동안 우주선의 관측에만 의존한 화성 산화철 분석에서는 물의 흔적이 감지되지 않아 연구자들은 산화철이 적철석(hematite)일 것이라는 가설을 세웠다. 철광석의 주요 구성 성분인 건조 광물 적철석은 수십억 년에 걸쳐 화성 대기와의 반응을 통해 형성되었을 것으로 추정됐다. 이는 적철석이 화성 표면에 호수와 강이 존재했던 것으로 추정되는 시기 이후에 형성되었음을 의미했다. 그러나 브라운대학교 연구팀은 다수의 탐사 임무에서 수집된 자료와 모사된 화성 먼지를 결합한 새로운 연구 결과는 적철석이 아닌 냉수 환경에서 형성되는 광물인 페리하이드라이트(ferrihydrite)가 붉은색의 원인일 수 있다는 가능성을 제시했다. 이는 수백만 년 전 화성의 환경과 잠재적 거주 가능성에 대한 과학적 이해를 변화시킬 수 있음을 시사한다. 해당 연구 결과는 지난 25일 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 발표됐다. 연구를 주도한 애덤 발란티나스 박사후 연구원은 "화성은 여전히 붉은 행성이다. 다만, 화성이 왜 붉은색인지에 대한 우리의 이해가 변화했을 뿐이다"라고 밝혔다. 지구 실험실서 화성 먼지 재연 연구팀은 유럽우주국(ESA)의 화성 익스프레스 궤도선과 엑소마스 미량 가스 궤도선, 그리고 NASA의 화성 정찰 궤도선과 큐리오시티, 패스파인더, 오퍼튜니티 로버에서 수집된 자료를 활용했다. 미량 가스 궤도선의 CaSSIS 컬러 카메라는 화성 먼지 입자의 정확한 크기와 구성을 밝혀 연구자들이 지구에서 자체적으로 먼지를 제작할 수 있도록 했다. 연구진은 다양한 유형의 산화철을 사용하여 실험실에서 자체적인 화성 먼지를 만들었다. 모사된 먼지는 특수 분쇄기를 통해 화성의 먼지와 동일한 크기의 입자로 제작됐으며, 두께는 사람 머리카락의 1/100에 해당한다. 연구팀은 화성 궤도를 돌며 행성을 연구하는 궤도선에서 사용하는 기술과 유사한 X선 기계와 반사 분광계를 사용하여 먼지를 분석했다. 이후 실험실 자료와 우주선 자료를 비교했다. 발란티나스 연구원은 화성 익스프레스의 OMEGA 반사 분광계는 화성의 먼지가 가장 많은 지역에서도 물이 풍부한 광물의 증거를 보여주었으며, CaSSIS 자료는 실험실 시료와 비교했을 때 적철석이 아닌 페리하이드라이트가 화성 먼지와 가장 잘 일치한다는 것을 보여줬다고 밝혔다. CaSSIS 카메라 개발을 주도한 스위스 베른 대학교 물리학 연구소의 니콜라스 토마스 교수는 "우리는 현무암과 혼합된 페리하이드라이트가 화성에서 우주선이 관측한 광물과 가장 잘 일치한다는 것을 발견했다"고 말했다. 미량 가스 궤도선 자료를 사용하여 스위스 베른 대학교에서 연구를 시작한 발란티나스 연구원은 "주요 시사점은 페리하이드라이트가 표면에 물이 존재했을 때만 형성될 수 있기 때문에 화성이 우리가 이전에 생각했던 것보다 더 일찍 녹슬었다는 것이다. 또한 페리하이드라이트는 현재 화성의 조건에서도 안정적으로 유지된다"고 밝혔다. 물이 풍부했던 과거 화성 발란티나스 연구원은 화성의 붉은색에 대한 미스터리가 수천 년 동안 지속되어 왔다고 말했다. 유럽우주국(ESA)에 따르면 로마인들은 화성의 색이 피를 연상시킨다는 이유로 전쟁의 신의 이름을 따서 화성이라고 명명했으며, 이집트인들은 화성을 '헤르 데셰르(Her Desher)', 즉 "붉은 것"이라고 불렀다. 발란티나스 연구원은 화성의 색이 물이 없는 형태의 녹인 적철석이 아닌 페리하이드라이트와 같은 물을 함유한 녹슨 광물 때문일 수 있다는 사실이 연구진을 놀라게 했다고 말했다. 하지만 이는 화성의 지질학적, 기후학적 역사에 대한 흥미로운 단서를 제공한다고 그는 덧붙였다. 발란티나스는 "물이 함유된 녹이 화성 표면 대부분을 덮고 있다는 것은 화성의 고대 과거에 액체 상태의 물이 이전에 생각했던 것보다 더 광범위하게 존재했을 수 있음을 시사한다. 이는 화성이 한때 액체 상태의 물이 존재했던 환경을 가지고 있었음을 의미하며, 물은 생명체의 필수 조건이다. 우리 연구는 화성에서 페리하이드라이트 형성에 산소(대기 또는 다른 출처에서)와 철과 반응할 수 있는 물이 모두 필요했음을 보여준다"고 말했다. 페리하이드라이트, 30억년 전 생성 가능성 이번 연구는 광물이 정확히 언제 형성되었는지 밝히는 데 초점을 맞추지는 않았다. 하지만 페리하이드라이트는 냉수에서 형성되기 때문에 수백만 년 전 화성이 더 따뜻하고 습했던 시기가 아닌 약 30억 년 전에 생성되었을 가능성이 있다. 발란티나스는 "이 시기는 화성에서 격렬한 화산 활동이 일어나 얼음이 녹는 현상과 물과 암석 사이의 상호작용을 촉발하여 페리하이드라이트 형성에 유리한 조건을 제공했을 가능성이 높은 시기였다. 이 시기는 화성이 초기 습한 상태에서 현재의 사막 환경으로 전환되는 시기와 일치한다"고 말했다. 페리하이드라이트는 먼지뿐만 아니라 화성 암석층에도 존재할 가능성이 있다. 이를 확인하는 가장 좋은 방법은 붉은 행성에서 암석과 먼지 실제 표본을 확보하는 것이다. 퍼시비어런스 로버는 이미 암석과 먼지를 포함하는 여러 표본을 수집했으며, NASA와 ESA는 화성 표본 귀환 프로그램(Mars Sample Return program)을 통해 2030년대 초까지 지구로 가져오는 것을 목표로 하고 있다. ESA의 미량 가스 궤도선 및 화성 익스프레스 프로젝트 과학자인 콜린 윌슨은 "이 귀중한 표본을 실험실로 가져오면 먼지에 페리하이드라이트가 얼마나 포함되어 있는지, 그리고 이것이 화성의 물의 역사와 생명체 존재 가능성에 대한 우리의 이해에 어떤 의미를 갖는지 정확히 측정할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 한편 이번 연구 결과는 발란티나스 연구원과 동료들에게 먼지 폭풍을 통해 화성 전체로 퍼져나가기 전 페리하이드라이트의 원래 생성 위치와 페리하이드라이트가 형성되었을 때 화성 대기의 정확한 화학적 구성 성분 등 새로운 미스터리를 안겨주었다. 호건 교수는 먼지가 언제 어디서 형성되었는지 이해하는 것은 과학자들이 초기 지구와 유사한 행성의 대기가 어떻게 진화했는지에 대한 통찰력을 얻는 데 도움이 될 수 있다고 말했다. 호건 교수는 "페리하이드라이트는 눈이 녹거나 따뜻한 기후에서 짧은 기간 동안 강렬한 강우로 인해 단기간에 많은 물이 이동하는 지구의 토양에서 매우 흔하게 발견된다. 우리는 또한 (큐리오시티 로버가 탐사하고 있는 화성의) 게일 분화구의 호수 퇴적물에서도 페리하이드라이트의 증거를 발견했다. 이 퍼즐을 풀 수 있는 가장 좋은 방법은 화성 먼지 표본을 지구의 실험실로 가져오는 것이다"라고 덧붙였다.
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[우주의 속삭임(100)] 화성의 붉은색, 냉수 속 철 산화물 '페리하이드라이트' 때문일 가능성 제기
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개발도상국 도시 빈곤층, 플라스틱 연료 사용 급증⋯독성 물질 배출로 건강 위협
- 전 세계적으로 조리 연료로서의 플라스틱 연소가 심각한 문제로 대두되고 있다. 특히 개발도상국 도시 빈곤층에서 가스나 전기 등 에너지원을 확보하지 못하거나, 전통적인 연료인 목재조차 부족한 상황에서 플라스틱을 난방 및 조리 연료로 사용하는 사례가 급증하고 있다. 이는 독성 물질 배출로 인해 수백만 명의 건강을 위협하는 위험한 관행으로 지적된다. 급격한 도시화로 에너지 수요는 증가하는 반면, 저렴하고 청정한 연료 대안을 지원하는 정책은 여전히 미흡한 실정이다. 아프리카, 아시아, 라틴아메리카 등 인구 밀집 지역에서는 청정 에너지원을 감당할 수 없는 인구가 상당수를 차지하는 등 심각한 에너지 소비 패턴이 나타나고 있다. 제한된 선택지 속에서 많은 가정은 가용 가능한 모든 가연성 물질에 의존하며, 이는 오염과 질병의 악순환을 심화시킨다. 도시화, 위기 심화시켜 개발도상국의 급속한 도시화는 플라스틱 연소 위기를 더욱 심화시키고 있다. 과거 농촌 지역에서 쉽게 구할 수 있었던 목재나 숯 같은 전통적인 연료는 급속히 팽창하는 도시 내에서 점점 희소해지고 있다. 반면, 부적절한 폐기물 관리로 인해 플라스틱 폐기물이 과잉 공급되고 있으며, 이는 위험하지만 쉽게 구할 수 있는 연료원으로 인식되고 있다. 호주 커틴대학교 연구진이 주도한 새로운 연구는 플라스틱 연료 문제의 심각성을 부각하며, 플라스틱 연료 사용을 억제하기 위한 긴급 조치를 촉구하고 있다고 어스닷컴이 25일(현지시간) 보도했다. 플라스틱 연소, 건강 위협 연구를 주도한 비샬 바라드와즈 박사는 플라스틱 연소로 인해 수백만 명이 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있는 독성 물질에 노출된다고 경고했다. 바라드와즈 박사는 "플라스틱 연소는 다이옥신, 퓨란, 중금속과 같은 유해 화학 물질을 공기 중에 방출하며, 이는 폐 질환과 같은 여러 건강 문제와 복지 문제를 야기할 수 있다"고 지적했다. 특히 실내에서 더 많은 시간을 보내는 여성과 어린이에게 위험이 더욱 심각하지만, 그 영향은 광범위하게 확산되어 인근 지역과 도시 전체에 영향을 미칠 수 있다. 이번 연구는 플라스틱 연소 문제의 규모를 강조하며 다양한 지역의 충격적인 통계를 제시했다. 바라드와즈 박사는 "설문 조사에서 나이지리아 가구의 13%가 조리 연료로 쓰레기를 사용한다고 보고했으며, 인도네시아의 토양 및 식품 샘플에서는 플라스틱 연소와 관련된 위험한 수준의 독성 물질이 검출됐다"고 밝혔다. 플라스틱 소비 추세 심화 이 문제는 빈곤과 불평등으로 이미 어려움을 겪고 있는 수백만 명에게 영향을 미친다는 점에서 더욱 심각하다. 더욱이 도시 인구 규모가 급격히 늘어날수록 플라스틱 소비 또한 기하급수적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 바라드와즈 박사는 "2050년까지 전 세계 인구의 3분의 2가 도시에 거주하게 될 것이며, 이미 많은 도시가 폐기물 수거와 같은 기본적인 서비스를 제공하는 데 어려움을 겪고 있다"고 설명했다. 그는 "2060년까지 전 세계 플라스틱 소비량이 3배로 증가하고, 개발도상국의 급속하고 무분별한 도시화로 인해 불평등이 심화될 것을 고려하면 이는 더욱 심각한 문제가 될 것이다"라고 경고했다. 다각적인 접근 방식으로 문제 해결해야 페타 애쉬워스 교수에 따르면 이 위기를 해결하기 위해서는 다각적인 접근 방식이 필요하다. 효과적인 정부 개입이 필수적이지만, 현재 정책은 플라스틱 연소로 가장 큰 영향을 받는 지역 사회의 요구를 제대로 고려하지 못하는 경우가 많다. 애쉬워스 교수는 "많은 정부가 슬럼가와 같이 소외된 지역에 집중되어 있기 때문에 이 문제를 효과적으로 해결하지 못하고 있다. 사람들이 따뜻하게 지내고 음식을 조리할 다른 선택지가 없다면 플라스틱 연소 금지는 도움이 되지 않을 수 있다"고 지적했다. 대신, 연구는 취약 계층에게 대체 에너지원을 제공하는 실용적이고 포용적인 해결책의 필요성을 강조한다. 애쉬워스 교수는 "문제 해결을 위한 가능한 방법으로는 빈곤층 가구가 감당할 수 있도록 청정 연료에 대한 보조금 지급, 슬럼가에 플라스틱이 쌓이는 것을 방지하기 위한 폐기물 관리 개선, 플라스틱 연소의 위험성에 대한 지역 사회 교육 캠페인, 저소득 지역에 맞춘 저비용 혁신적인 조리 솔루션 등이 있다"고 말했다. 앞으로 나아갈수록, 이 위기의 전체 규모를 파악하고 현실적인 해결책을 개발하기 위해서는 종합적인 연구와 협력적인 노력이 필수적이라는 점이 분명해진다. 플라스틱 연소의 파급 효과 플라스틱 연소 위기는 개발도상국에서 가장 두드러지지만, 그 영향은 직접적인 영향을 받는 지역 사회를 훨씬 넘어선다. 공기 중으로 방출되는 독성 오염 물질은 전 세계적인 대기 오염에 영향을 미친다. 이는 호흡기 질환과 환경 오염을 심화시킬 수 있다. 국제기구, 정책 입안자, 연구진은 지속 가능하고 장기적인 해결책을 개발하기 위해 협력해야 한다. 전 세계적인 폐기물 관리 정책 강화, 대체 에너지 기술 투자, 국경을 넘나드는 협력 촉진은 위기 완화를 위한 중요한 단계가 될 것이다. 더욱 도시화된 미래로 나아가는 세상에서, 명확한 과제는 대담하고 즉각적인 조치가 없다면 수백만 명이 이 침묵의 위기의 결과로 계속 고통받을 것이라는 점이다. 본 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 시티즈(Nature Cities)'에 게재됐다.
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개발도상국 도시 빈곤층, 플라스틱 연료 사용 급증⋯독성 물질 배출로 건강 위협
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[우주의 속삭임(99)] 화성 고대 해안선 발견, 과거 대양 존재 가능성 제시
- 현재는 먼지로 뒤덮인 건조한 사막과 같은 화성에 과거 호수뿐 아니라 대양까지 존재했을 가능성이 제기됐다. 미국과 중국 공동 연구팀의 최근 연구 결과에 따르면 지표 투과 레이더 관측을 통해 약 40억 년 전 화성에 해변과 유사한 지하 지형이 확인됐다고 과학 기술 전문 매체 컨버세이션과 사이언스얼럿이 24일(현지시간) 보도했다. 이는 화성이 과거 북반구에 거대한 바다를 품고 있었음을 시사하는 강력한 증거로 평가된다. 이 연구에는 중국 광저우 대학의 리 젠후이(Jianhui Li)가 이끄는 중국과 미국 과학자 팀이 참여했으며, 중국 국가우주국(CNSA)의 무인 화성 탐사선 주룽(Zhurong)이 수행한 작업을 기반으로 했다. 연구진은 해당 바다를 '듀테로닐루스(Deuteronilus)'라 명명했다. 펜실베이니아 주립대학교의 지질학자 벤자민 카르데나스는 "화성에서 고대 해변 및 삼각주와 유사한 지형을 발견했다"며, "바람, 파도, 풍부한 모래 등 휴양지 해변과 유사한 증거를 확인했다"고 밝혔다. 화성 탐사 로버는 지질, 토양, 대기를 포함한 여러 측면을 연구한다. 종종 물의 증거를 찾는데, 물은 화성에서 생명의 존재 여부를 결정하는 주요 요소이기 때문이다. 퇴적암은 화성에 물이 존재하고, 생명체가 존재할 수 있다는 증거를 담고 있을 수 있기 때문에 종종 조사 대상이 된다. 나사의 퍼시비어런스 로버는 현재 델타 퇴적물에서 생명체를 찾고 있다. 델타는 이집트의 나일 델타처럼 강의 하구에 대량의 토사와 같은 퇴적물이 쌓인 삼각형 지형인 삼각주(river delta)를 말한다. 퍼시비어런스 로버는 너비가 약 45km인 제제로 분화구에 있는 삼각주를 탐사하고 있으며, 고대 호수가 있었던 곳으로 추정된다. 반면 중국의 주룽 로버는 화성 북반구에 위치한 유토피아 평원에서 고대 바다 흔적을 찾고 있다. 화성의 물의 역사는 여전히 풀리지 않은 거대한 수수께끼이다. 표면만 보면 액체 상태의 물이 존재했던 흔적을 찾기 어렵고, 전 세계적인 먼지 폭풍은 화성의 건조함을 더욱 강조한다. 그러나 점차 늘어나는 증거들은 화성이 과거 표면에 액체 상태의 물을 풍부하게 보유했음을 보여준다. 화성에 물이 존재했다는 사실은 더 이상 논쟁의 여지가 없으나, 물의 양과 소멸 시기, 소멸 원인 등은 여전히 미스터리로 남아있다. 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스의 지구물리학자 마이클 망가는 "대양은 행성의 기후와 표면 형성에 큰 영향을 미치며, 잠재적인 생명체 서식 환경이 될 수 있다"고 설명했다. 이어, "화성 탐사에서 '물을 따라가라'는 주제가 중요한 이유이며, 특히 해저에 존재했을 가능성이 있는 해변 퇴적물을 관측하는 것은 매우 흥미로운 일"이라고 덧붙였다. 화성, 과거 충분한 물 존재 시사 중국 국가우주국(CNSA)의 주룽(Zhurong) 화성 탐사 로버가 수집한 데이터를 활용한 중국-미국 공동 연구팀(광저우 대학교의 엔지니어 리젠후이 및 지질학자 류하이 주도)은 과거 화성에 충분한 양의 물이 존재했음을 시사하는 새로운 증거를 제시했다. 주룽 로버는 유토피아 평원(Utopia Planitia)을 이동하며 지표 투과 레이더(GPR)를 통해 지하 80미터 깊이까지 암석층을 측정했다. 이 기술은 전파를 지하로 보내고, 밀도가 다른 물질을 만나 반사되는 파형을 분석하여 지하 구조의 3차원 지도를 생성한다. 주룽 로버의 데이터를 기반으로 한 이전 연구에서 해안선으로 추정되는 지형이 발견되었으나, 그 해석은 확정되지 않았다. 그러나 이번 GPR 데이터 분석 결과, 주룽 로버의 이동 경로를 따라 15도 각도로 상승하는 두꺼운 물질층이 발견되었으며, 이는 지구의 고대 해안선과 유사한 특징을 보였다. 망가 교수는 "해당 구조는 사구, 충돌 분화구, 용암류와는 다른 형태를 보였으며, 이는 대양의 존재 가능성을 시사한다"고 말했다. 또한, "이러한 지형의 방향은 과거 해안선과 평행하며, 장기간에 걸쳐 모래 해변이 형성되었음을 뒷받침하는 적절한 방향과 경사를 가지고 있다"고 설명했다. 이러한 지형은 강에서 퇴적물이 유입되고 파도와 조석 작용이 존재하는 거대한 액체 상태의 대양을 암시한다. 또한, 지구에서 퇴적물이 형성되는 데 걸리는 시간과 비교했을 때, 화성에는 수백만 년 동안 물 순환이 존재했음을 시사한다. 이러한 퇴적물은 호숫가에서는 형성될 수 없다. 망가 교수는 "수역이 클수록 조석 간만의 차이가 커지고, 바람이 더 큰 파도를 만들 수 있는 공간과 시간이 확보된다"며, "큰 조석과 파도는 해변 형성에 도움을 준다"고 설명했다. 화성에는 지구의 달과 같은 조석에 큰 영향을 미치는 위성이 없다. 태양 또한 지구의 조석에 영향을 미친다. 화성의 조석은 지구와는 다른 형태일 수 있지만, 분명히 존재했을 것이며, 풍부한 바람은 표면 파도를 생성했을 것으로 추정된다. 이번 발견은 화성에 과거 생명체가 살 수 있는 환경이 존재했을 가능성을 높이고, 적절한 장비를 갖추고 탐사할 경우 고대 생명체의 흔적을 찾을 수 있는 장소를 제시한다. 망가 교수는 "물, 육지, 대기가 함께 존재하는 해안 환경은 잠재적인 생명체 서식 환경이다. 이러한 환경이 언제 어디에 존재했는지 아는 것은 탐사 방향을 설정하고 위성 관측과 같은 다른 관측 결과를 해석하는 데 도움이 된다"고 말했다. 또한, "해안선은 과거 생명체의 흔적을 찾기에 좋은 장소이며, 지구의 초기 생명체는 공기와 얕은 물의 경계와 같은 곳에서 시작된 것으로 추정된다"고 덧붙였다. 망가 교수 팀의 최근 연구에 따르면, 화성의 물은 대부분 내부로 흡수되어 현재 접근 불가능한 액체 저장소 형태로 존재할 수 있다. 이번 연구는 화성의 흥미롭고 신비로운 과거에 이러한 저장소를 채울 만큼 충분한 액체 상태의 물이 존재했음을 시사하는 또 다른 퍼즐 조각이 될 수 있다. 다음 단계는 액체 상태의 대양에 대한 가설을 더욱 심층적으로 검증하고, 외계 행성의 파도와 조석을 모델링하는 것이다. 본 연구 결과는 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재됐다.
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- 포커스온
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[우주의 속삭임(99)] 화성 고대 해안선 발견, 과거 대양 존재 가능성 제시
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[신소재 신기술(156)] 일반 암석을 탄소 포집 암석으로 변모시키는 신기술 개발
- 미국 스탠퍼드 대학교 화학과의 유슈안 첸 연구원이 매트 카난 교수옆에서 일반 암석이 굥정을 가해 CO₂ 포집 물질로 전환시킨 결과물을 들고 있다. 사진 출처=빌 리바드 / 프레코트 에너지 연구소 기후 변화로 지구가 몸살을 앓고 있는 가운데 일반 암석을 탄소를 포집하는 물질로 전환하는 혁신적인 신기술이 개발됐다. 인류 활동으로 대기 중에 배출되는 온실가스 중 이산화탄소(CO₂)는 지구 온난화의 주요 원인으로 지목된다. 이에 따라 전문가들은 화석 연료 사용량의 감축과 대기 중 이산화탄소를 적극적으로 제거하는 개술 개발의 필요성을 강조해왔다. 하지만 기존 탄소 포집 기술은 비용이 많이 들고 에너지 소모량이 많으며, 탄소 저장 솔루션 확보가 필수적이라는 한계점을 지니고 있다. 이런 가운데 미국 스탠퍼드 대학교 연구진은 암석을 활용한 혁신적인 탄소 포집 전략을 제시했다고 과학기술 전문 매체 기즈모도가 23일(현지시간) 보도했다. 스탠퍼드 대학교 매튜 카난(Mattew Kanan)과 유쉬안 첸 (Yuxuan Chen) 화학과 연구진은 열을 이용해 광물을 CO₂를 영구적으로 흡수하는 물질로 전환하는 공정을 개발했다. 지난 19일 학술지 '네이처(Nature)'에 발표된 연구 결과에 따르면, 이 공정은 실용적이고 저렴하며 일반적인 농업 관행의 요구 사항을 충족시켜 일석이조의 효과를 기대할 수 있다. 카난 교수는 "지구에는 대기 중 CO₂를 제거할 수 있는 광물이 무한정 존재하지만 인간의 온실 가스 배출을 상쇄시키기에는 반응 속도가 충분하지 않다"며 "이번 연구는 확장 가능한 방식으로 이러한 문제를 해결했다"고 밝혔다. 수십년 동안 과학자들은 암석의 자연적인 CO₂ 흡수 과정인 풍화 작용을 가속화하는 방법을 연구해왔다. 카난 교수와 첸 연구원은 풍화 속도가 느린 일반 규산염 광물을 풍화 속도가 빠른 광물로 전환함으로써 이 문제를 해결했다. 첸 연구원은 "단순한 이온 교환 반응을 통해 비활성 규산염 광물을 활성화하는 새로운 화학 반응을 구상했다"며 "이처럼 효과가 좋을 줄은 예상하지 못했다"고 설명했다. 이온은 전하를 띤 원자 또는 원자 그룹을 의미한다. 연두팀은 시멘트 생산 과정에서 영감을 얻었다. 시멘트 생산에서는 가마를 사용하여 석회석(퇴적암)을 산화칼슘이라는 반응성 화합물로 전환한 후 모래와 혼합한다. 연구진은 이 과정을 재현하되, 모래 대신 규산마그네숨이라는 물질을 사용했다. 규산마그네슘은 열을 가하면 이온 교환을 통해 산화마그네슘과 규산칼숨으로 전환되는 두 가지 광물을 포함한다. 이 광물들은 풍화 속도가 빠르다. 카난 교수는 "이 공정은 승수 역할을 한다"며 "반응성 광물인 산화칼슘과 비활성 규산마그네슘을 사용하여 두 가지 반응성 광물을 생성한다"고 설명했다. 연구진은 실험을 통해 습윤 규산칼슘과 산화마그네슘을 공기에 노출시킨 결과, 수 주에서 수개월 내에 풍화 작용의 결과물인 탄산염 광물로 전환되는 것을 확인했다. 카난 교수는 "산화마그네슘과 규산칼슘을 넓은 토지에 살포하여 대기 중 CO₂를 제거할 수 있다"며 "현재 시험 중인 흥미로운 응용 분야 중 하나는 농업 토양에 첨가하는 것"이라고 밝혔다. 이 방법은 토양이 너무 산성일 때 탄산칼슘을 첨가하는 농부들에게도 실용적일 수 있다. 이 과정을 석회 처리라고 한다. 카난 교수는 "이 제품을 첨가하면 두 광물 성분이 모두 알칼리성이므로 석회 처리가 필요하지 않다"며 "또한 규산칼슘이 풍화되면서 식물이 흡수할 수 있는 형태의 규소를 토양에 방출하여 작물 수확량과 회복력을 향상시킬 수 있다"고 설명했다. "이상적으로는 농부들이 농업 생산성과 토양 건강에 유익한 이 광물에 비용을 지불하고, 탄소 제거는 부가적인 효과로 얻을 수 있을 것이다." 약 1톤의 산화마그네슘과 규산칼슘은 대기 중 CO₂ 1톤을 흡수할 수 있으며, 이 추정치는 다른 탄소 포집 기술에 사용되는 에너지의 절반 미만을 사용하는 가마에서 배출되는 CO₂를 포함한다. 그러나 이 솔루션을 효과적인 수준으로 확장하려면 매년 수백만 톤의 산화마그네슘과 규산칼슘이 필요하다. 첸 연구원은 감람석이나 사문석과 같은 규산마그네슘의 천연 매장량 추정치가 정확하다면 인간이 배출한 모든 대기 중 CO₂를 제거하고도 남을 만큼 충분할 것이라고 지적했다. 또한 규산염은 광산 폐기물에서 회수할 수도 있다. 카난 교수는 "사람들은 이미 연간 수십억 톤의 시멘트를 생산하는 방법을 알고 있으며, 시멘트 가마는 수십 년 동안 작동한다"며 "이러한 학습과 설계를 활용하면 실험실 발견에서 의미 있는 규모의 탄소 제거로 이동하는 명확한 경로가 있다"고 강조했다.
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- ESGC
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[신소재 신기술(156)] 일반 암석을 탄소 포집 암석으로 변모시키는 신기술 개발
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[신소재 신기술(155)] 험지 극복 소프트 로봇 '리프봇', 일본 연구진 개발
- 곡선이나 굴곡이 심한 반원형 지형 등 험난한 지형을 극복할 수 있는 소프트 로봇(연성 로봇) 리프봇(Leafbot)이 개발됐다. 소프트 로봇 공학은 비정형 환경에서 뛰어난 적응력을 보여주는 로봇 분야로 주목받고 있다. 기존 로봇이 예측 불가능한 지형에서 잘 올라가지 못하는 등 어려움을 겪는 반면, 소프트 로봇은 뛰어난 유연성을 바탕으로 험난한 지형에서도 이동 능력을 향상시키고 있다. 일본 호쿠리쿠첨단과학기술대학원대학(JAIST)의 호 반 안(Van Anh Ho) 교수 연구팀은 다양한 굴곡면과 지형에서 리프봇의 적응력을 탐구했다. 이 연구에는 JAIST의 박사 과정 학생인 린 비엣 응우옌(Linh Viet Nguyen)과 코이 탄 응우옌(Khoi Thanh Nguyen)이 참여했으며, 연구 결과는 전문 학술지인 'IEEE 로봇공학 트랜잭션(IEEE Transactions on Robotics)'에 게재됐다. 해당 로봇 기술에 대해서는 테크익스플로어가 지난 17일(현지시간) 상세히 전했다. 호 교수는 "소프트 로봇은 복잡하고 비정형적인 환경을 탐색하는 능력으로 점점 더 인정받고 있으며, 검사 및 탐사와 같은 분야에서 활용 가치가 높다"며 "우리는 진동 기반 운동을 활용하여 최소한의 제어 메커니즘으로 복잡한 장애물을 극복할 수 있는 로봇을 설계했다"고 밝혔다. 기존의 진동 기반 로봇은 불규칙한 지형을 처리하기 위해 복잡한 제어 알고리즘이 필요한 경우가 많았다. 반면 리프봇은 부드러운 소재의 유연한 구조와 단순하면서도 효과적인 이동 전략을 사용하여 경사면을 횡단하고 장애물을 탐색한다. 연구팀은 리프봇의 구조를 설계하기 위해 곡선형 돌출부가 있는 부드러운 일체형 실리콘 고무를 사용하여 기어가는 다리 형태를 모방했다. 소프트 로봇의 몸체는 진동 모터에 부착되어 이동을 위한 진동 메커니즘이 가능하다. 리프봇의 움직임에 대한 물리적 원리를 설명하기 위해 연구팀은 구심력, 비대칭 마찰 상호 작용, 다리 변형과 같은 요소를 통합하는 분석 모델을 개발했다. 또한 유한 요소 분석 시뮬레이션을 통해 소프트 구조가 다양한 지형과 상호 작용하는 방식에 대한 이해를 더욱 발전시켰다. 호 교수는 "우리는 형태가 이동에 어떤 영향을 미치는지 분석하고자 했다"며 "실험 결과는 예측을 검증했으며, 특정 다리 패턴이 까다로운 지형에서 리프봇의 성능을 어떻게 최적화하는지 보여주었다"고 덧붙였다. 연구팀은 계산 모델링 외에도 광범위한 실증 테스트를 수행했다. 경사면, 반원형 장벽, 계단식 지형 등 다양한 지형에서 서로 다른 다리 구성을 가진 세 가지 로봇 모델의 성능을 비교 분석했다. 그 결과 로봇의 곡선형 다리 형태가 장애물을 극복하는 데 중요한 역할을 하여 최대 30도의 경사면과 반원형 장벽을 횡단할 수 있음을 확인했다. 또한 이론적 모델링과 실험적 검증의 성공적인 통합을 통해 리프봇의 디자인이 효과적이고 확장 가능하도록 했다. JAIST 박사 과정 학생이자 공동 저자인 린 비엣 응우옌은 "정확한 작동에 의존하는 기존 로봇과 달리 리프봇의 적응력은 다양한 표면에서 자체 조정을 가능하게 한다"며 "이러한 능력은 좁고 울퉁불퉁한 공간에서 이동성이 요구되는 분야에 특히 유용하다"고 말했다. 이 혁신적인 로봇 연구의 의미는 실험실 실험에 국한되지 않고 다양한 분야의 실제 응용 분야로 확장된다. 리프봇은 잔해가 많고 울퉁불퉁한 땅 등으로 탐사에 어려움이 큰 재난 지역에서 특히 유용할 수 있다. 이 로봇은 좁은 공간에서도 탐색할 수 있으므로 파이프라인 검사, 지하 탐사, 자율 이동성이 필요한 기타 산업 환경에도 사용할 수 있다. 또한 농업 분야에도 응용할 수 있다. 토양 분석 및 작물 검사 등에 리프봇을 활용해 정밀 농업을 가능하게 한다. JAIST 박사 과정 학생이자 공동 저자인 코이 탄 응우옌은 이번 연구의 중요성에 대해 "우리의 연구 결과와 인공지능(AI) 및 머신러닝의 발전을 결합하면 최소한의 인간 개입으로 작업을 수행할 수 있을 것"이라며 "센서 피드백 시스템을 통합하고 에너지 효율성을 개선함으로써 리프봇이 실시간 지형 적응 및 의사 결정이 가능한 자율 시스템으로 진화하여 소프트 로봇 공학 분야를 혁신할 것으로 예상한다"고 기대했다. ◇ 참조: Linh Viet Nguyen et al, '진동 메커니즘으로 구동되는 단일 구조 소프트 로봇의 지면 역학(Terradynamics of Monolithic Soft Robot Driven by Vibration Mechanism)', IEEE Transactions on Robotics (2025). DOI: 10.1109/TRO.2025.3532499
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(155)] 험지 극복 소프트 로봇 '리프봇', 일본 연구진 개발
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[퓨처 Eyes(67)] 우주 농업, 달에서 희망을 싹틔우다
- 인류의 우주 진출이 가속화되면서, 우주에서의 식량 생산은 중요한 과제로 떠올랐다. 나사(NASA)는 달과 화성으로 향하는 미래의 우주 임무에서 우주인들이 신선한 식물을 포함한 영양가 있는 농산물을 섭취할 수 있는 방법을 검토하고 있다. 밀봉된 식품 포장은 시간이 지남에 따라 맛이 변하고 비타민이 분해되어 건강에 문제가 될 수 있다. 비타민C가 부족하면 우주인들은 괴혈병에 걸릴 수 있고, 비타민 결핍은 다른 여러 건강 문제를 일으길 수 있다고 나사는 설명했다. 또한 우주에 지구의 식물을 가져가는 것은 우주 개척자들에게 심리적 웰빙에 좋으며, 우주인의 장기 임무에서 건강을 유지하는 데 중요하다고 나사는 덧붙였다. 현재 지구 저궤도를 돌고 있는 국제 우주 정거장에는 우주인들이 다양한 동결 건조 식품이나 미리 포장된 식품을 정기적으로 공급받아 식단을 충족하고 있다. 나사는 무중력 상태에서 상추와 토마토, 무와 같은 식물을 재배하는 방법을 실험하고 있다. 이를 통해 우주 비행이 식물 유전학, 물 사용과 식품의 풍미 등에 어떤 영향을 미치는지를 연구하고 있는 것이다. 더 나아가 햇빛이나 지구 중력이 없는 심우주의 폐쇄된 환경에서 어떻게 식물을 생산할 수 있을 것인가?에 초점을 맞추고 있다. 그러면, 달과 화성 중 어디가 농작물 재배에 더 적합할까? 최근 연구 결과는 우리의 예상을 뒤엎고 달의 손을 들어주었다고 스페이스닷컴이 최근 보도했다. 달 vs 화성, 작물 성장의 승자는? 북애리조나대학교의 연구 조교 로라 리는 "흥미로운 점은 달에서 작물이 화성에서보다 더 잘 자랐다는 점입니다. 우리는 반대일 것이라고 예상했죠."라고 밝혔다. 2024년 미국 지구물리학연합(AGU) 가을 학술대회에서 발표된 이 연구는 달과 화성의 토양 조건이 작물 성장에 미치는 영향을 비교 분석한 최초의 실험 중 하나다. 연구 결과는 달 토양의 구조적 특징이 작물 생장에 더 유리함을 보여준다. 화성 토양은 질소가 풍부하지만, 점토처럼 밀도가 높아 뿌리 호흡에 필수적인 산소 공급을 제한한다. 반면, 달의 표면을 덮고 있는 흙과 암석 부스러기인 레골리스(regolith)는 상대적으로 느슨한 구조로 뿌리 성장에 더 적합한 환경을 제공한다. 마치 지구의 밭을 갈아 토양에 공기를 공급해주는 것과 같은 효과를 기대할 수 있다. 폐수 비료, 우주 농업의 해결사? 척박한 우주 환경에서 비료는 작물 재배의 필수 요소다. 하지만 지구에서 비료를 운송하는 것은 막대한 비용이 소요된다. 이에 대한 대안으로, 연구진은 우주인의 폐수에서 추출한 미생물을 열처리하여 만든 비료인 밀오르가나이트(Milorganite)를 사용했다. 폐기물을 재활용하여 비료를 생산한다는 점에서 지속 가능한 우주 농업 시스템 구축에 필요한 아이디어지만, 아직까지는 해결해야 할 과제가 남아있다. 화성에서 밀오르가나이트를 사용한 옥수수 재배 실험 결과는 그다지 성공적이지 못했다. 지구에서 흔히 사용하는 질소 비료를 사용했을 때보다 옥수수 생존율이 현저히 낮았다. 이는 인간 폐수를 활용한 비료 생산 기술을 더욱 발전시켜야 할 필요성을 보여준다. 효율적인 폐기물 처리 시스템과 작물 생장에 최적화된 비료 생산 기술 개발, 그리고 옥수수 외에도 다양한 작물의 생장 특성을 연구하여 우주 환경에 적합한 작물을 선별하는 것은 우주 농업의 핵심 과제다. 다양한 작물, 우주 농업의 미래를 밝히다 연구진은 옥수수 외에도 브로콜리, 호박, 콩, 알팔파 등 다양한 작물을 대상으로 실험을 진행 중이다. 특히, 알팔파는 달과 화성 토양 모두에서 높은 생존율을 보이며 미래 우주 농업의 핵심 작물로 떠올랐다. 알팔파는 질소 고정 능력이 뛰어나 토양을 비옥하게 만드는 효과가 있다. 또한, 단백질 함량이 높아 영양학적으로도 우수하며, 가축 사료로도 활용 가능하다. 영화 '마션(The Martian)'에서 화성에 홀로 남겨진 식물학자이자 기계공학자인 주인공 마크 와트니(맷 데이먼 분)가 화성에서 생존하기 위해 감자를 재배했던 장면처럼, 감자는 향후 연구에서 다룰 중요한 작물 중 하나다. 감자는 탄수화물 함량이 높고 재배가 용이하여 우주 식량 자원으로서 큰 잠재력을 지니고 있다. 달, 자급자족 시대 앞당길까? 2019년 발표된 연구에 따르면, 화성이 자급자족 가능해지기까지는 약 100년이 소요될 것으로 예상된다. 반면, 나사의 연구에 따르면 달은 몇십 년 안에 자급자족이 가능할 수도 있다. 지구와의 거리가 짧아 물자 수송이 용이하다는 점이 달의 큰 장점이다. 하지만, 달에는 대기가 없어 소행성 충돌이나 태양 복사에 대한 대비책 마련이 필요하다. 화성은 방사선, 극저온, 독성 물질인 과염소산염 등 극복해야 할 환경적 난관이 많다. 특히, 토양의 유기물 부족은 작물 재배에 큰 어려움을 야기한다. 우주 농업, 지구 농업의 미래를 밝히다 우주 농업 연구는 단순히 우주 탐사를 위한 기술 개발을 넘어 지구 농업의 혁신에도 기여할 수 있다. 극한 환경에서 작물을 재배하는 기술은 기후 변화와 토지 황폐화 등으로 어려움을 겪는 지구 농업에 새로운 해결책을 제시할 수 있다. 예를 들어, 우주 농업 기술은 사막화 지역이나 척박한 토양에서의 작물 재배에 응용될 수 있다. 이번 연구는 인류의 우주 진출과 지속 가능한 미래를 위한 중요한 발걸음이다. 달과 화성의 토양 특성을 정확히 이해하고, 이에 맞는 작물 재배 기술을 개발하는 것은 우주 농업 성공의 핵심 열쇠다. 앞으로 더욱 활발한 연구를 통해 우주에서 인류가 자립할 수 있는 기반을 마련해야 한다. 특히, 우주 환경의 극심한 온도 변화, 방사선, 낮은 중력 등에 대응하기 위한 인공 환경 제어 기술 개발과 인력 부족 문제를 해결하고 효율성을 높이기 위한 자동화된 농작물 재배 시스템 구축도 중요한 과제다. 끊임없는 연구 개발과 투자를 통해 우주 농업의 꿈을 현실로 만들어 나가야 한다.
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[퓨처 Eyes(67)] 우주 농업, 달에서 희망을 싹틔우다
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