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2015년 5월 31일 일요일

지붕을 시원하게? 태양에너지를 거의 흡수하지 않는 물질 개발



 지구의 평균 기온이 올라가면서 폭염 문제는 전세계적으로 심각한 이슈가 되고 있습니다. 여기에는 두 가지 원인이 있는데, 우선 평균 기온이 상승하면서 여름 자체가 길어지고 폭염이 생길 가능성이 높아지는 것과 도시화가 진행되고 고령화가 겹치면서 주거 및 인구 구조가 폭염에 취약해지는 문제가 있습니다. 

 결국 온도 상승과 더불어 인구 및 주거 구조 변화는 동시에 폭염에 대한 취약층을 급격히 높이고 있습니다. 

 이전 포스트 참조  


 이와 같은 문제를 극복하기 위해서는 주택 및 건물 자체가 폭염과 더위에 보다 효율적일 필요가 있습니다. 즉 비교적 적은 에너지를 사용하면서도 비용 효과적으로 온도를 낮출 수 있어야 한다는 것이죠. 이렇게 에너지 효율적으로 주택이나 건물을 건축하면 궁극적으로 많은 비용을 절약할 수 있고 전력 사용을 줄이므로써 장기적으로는 온실 가스 배출도 줄일 수 있습니다. 

 따라서 여기에 대한 아이디어가 다수 나온다는 것은 놀랄만한 일이 아닙니다. 많은 연구자들은 시원한 건물을 만들기 위해서 주로 태양에너지를 흡수하는 옥상 소재를 다르게 만들어야 한다는데 공감하고 있습니다. 대표적인 것은 바로 그린 루프라고 불리는 것으로 옥상에 정원을 만들어 시멘트 바닥보다 덜 열을 흡수하게 만드는 것입니다. 

 그런데 여름철만되면 무시무시한 폭염으로 시달리는 호주의 과학자가 태양에너지를 대부분 반사하거나 복사하는 새로운 신물질을 개발했다고 저널 Advanced Science에 발표했습니다. 

 앤구스 젠틀 박사와 시드니 공과대학의 제프 스미스 교수(Dr Angus Gentle and Emeritus Professor Geoff Smith from the University of Technology Sydney)는 은으로 만든 층위에 특수한 폴리머를 올려놓은 ("coated polymer stack") 소재를 소개했습니다. 이는 마치 거울처럼 보이기도 하지만 거울과는 또 다른 특징을 가지고 있습니다. 



(새로 개발한 신소재를 들 고 있는 앤구스 젠틀 박사. Dr Angus Gentle holding a piece of the special material over an existing cool roof used in testing. )  


(적외선 영역에서 본 온도 차이. An infrared image showing the temperature difference between the new surface (centre) and an existing cool roof used in testing.)

 이 물질은 대기에서 잘 흡수되지 않은 적외선 영역에서 열에너지를 방출(radiating heat at infrared wavelengths) 합니다. 그 결과 매우 시원한 물질이 되는 것입니다. 

 예를 들어 태양 빛을 잘 반사하는 흰색 지붕이라고 해도 보통 섭씨 9-12도 정도 더 높은 온도를 만들 수 있을 만큼 열을 흡수 할 수 있습니다. 일단 열이 흡수되면 잘 빠져나기지 않기 때문이죠. 하지만 반대로 이 물질은 태양빛을 반사하는 것은 물론 흡수된 열도 바로 빠져나가기 때문에 온도가 주변보다 섭씨 11도까지 낮아진다고 합니다. 연구팀의 주장에 의하면 흡수되는 태양에너지는 3%에 지나지 않는다고 합니다.  

 일단 초기 테스트에서 이 신소재는 기대한 수준이 냉각효과를 보여줬다고 합니다. 다만 상세한 설명은 없지만 매우 반사가 잘 되는 물질이기 때문에 아무 장소에나 사용할 순 없고 (만약 그랬다간 새로운 공해가 될 가능성이 있을테니 말이죠) 잘 선택된 건물의 지붕과 외벽에 사용될 수 있어 보입니다. 

 아무튼 앞서 소개했듯이 에너지 효율적으로 건물을 냉각시킬 수 있는 기술의 필요성은 매우 커지고 있습니다. 친환경적인 것은 말할 것도 없고 비용 효율적이기 때문입니다. 사실 여름철에 막대한 냉방 전력 수요를 감당하기 위해서 발전소와 전력망에 막대한 투자를 하는 것은 호주처럼 냉방 전력 수요는 거의 필요없는 국가에서 큰 낭비입니다. 

 물론 우리 나라라고 예외는 아니겠죠. 여름철 에어컨을 조금만 틀어도 전기료는 절대 조금만 나오지 않습니다. 이런 필요를 생각하면 결국 태양에너지를 덜 흡수하는 소재의 개발은 계속될 것 같습니다. 

 참고

"A Subambient Open Roof Surface under the Mid-Summer Sun." Advanced Science. doi: 10.1002/advs.201500119




  

종이접기 로봇 - 물에도 뜨고 물건도 옮길 수 있다?



 MIT의 연구자들이 시애틀에서 열리고 있는 ICRA 2015 컨퍼런스에 아주 재미있는 컨셉의 로봇을 공개했습니다. 종이접기 로봇(Origami Robot)이라고 할 수 있는 이 로봇은 0.3g에 불과하지만 사용자의 의도대로 걸을 수 있을 뿐 아니라 자신의 무게의 2배나 되는 물건도 운반할 수 있고 심지어 물에 떠서 헤엄도 칠 수 있습니다. (동영상 참조) 


(종이접기 로봇. IEEE Spectrum) 



(동영상)


 원리는 간단합니다. 이 로봇은 아주 얇은 PVC 소재 및 자석을 이용한 것입니다. 이것을 한층으로 만든 후 주변을 폴리스티렌이나 종이의 층 사이에 샌드위치처럼 넣고 레이저로 원하는 모양으로 자릅니다. 이후 열을 가하면 PVC가 수축하면서 잘려진 모양에 따라 종이접기처럼 수축하는 것입니다. 이동에 필요한 힘은 자기장으로 해결합니다. 

 이렇게 만든 작은 종이접기 모형 같은 로봇을 생각보다 다재다능합니다. (동영상 참조) 더 독특한 부분은 만드는 소재에 따라서는 용액에서 녹을 수 있다는 것입니다. 이를 이용하면 약물 투여에 활용하거나, 혹은 통상적인 방법으로 도달할 수 없는 위치에 로봇을 투입할 수 있다는 것이 연구팀의 생각입니다. 

 예를 들어 작고 얇은 종이조각 같은 물질을 틈새로 넣어주면 잠시 후 스스로 접혀서 로봇이 된다는 것이죠. 이 기술은 4D 프린터를 개발하는데도 응용될 수 있습니다. 

 꽤 재미있는 컨셉인데, 과연 상용화도 가능할진 모르겠습니다. 아무튼 상상력이 대단한 것 같습니다. 


 참고 


다시 고에너지 레이저 무기에 도전하는 미국의 HELLADS



 레이저 무기는 사실 파괴무기로는 널리 사용되지 못하고 있습니다. 아직은 여러 가지 단점이나 제약점이 장점보다 더 크기 때문이죠. 분명 빛의 속도로 목표를 맞출 수 있다는 것은 큰 장점이지만, 아직은 출력이 약하다는 것은 무시못할 단점입니다. 엄청난 크기의 레이저가 낼 수 있는 출력은 이보다 작은 크기의 재래식 무기에 비해서 별로 크지 않습니다.

 이런 대표적인 사례가 바로 공중 레이저 무기였던 ABL(Airborne Laser - 보잉 YAL-1A) 였습니다. ( http://blog.naver.com/jjy0501/100146789061  참조) 이 무기는 거대한 747 - 200 내부에 역시 거대한 COIL (Chemical Oxygen Iodine Laser)를 탑재하는 것으로 대륙간 탄도 미사일을 요격하기 위해 개발되었으나 결국은 취소되었습니다. 

 너무 거대하고 무거운 고출력 레이저를 항공기에 탑재하다보니 비용이 천정부지로 치솟았는데, 성능은 기대에 미치지 못했기 때문입니다. 

 하지만 그렇다고 미국이 레이저 무기를 포기한 건 물론 아니었습니다. DARPA는 제네럴 아토믹스 에어로나티컬 시스템즈(General Atomics Aeronautical Systems, 이하 제네럴 아토믹)와 협력하여 고에너지 액체 레이저 방어 시스템 (High-Energy Liquid Laser Defense System (HELLADS) 이하 HELLADS)를 개발 중에 있습니다. 

 HELLADS의 목표는 일반적인 대형 군용기 (예를 들어 C-130이나 혹은 B-1B 폭격기 같은) 에 탑재할 수 있는 경량 고출력 액체 레이저를 개발하는 것입니다. 고체 레이저는 소형화가 매우 쉽다는 장점은 있지만 출력이 너무 낮아 무기화가 쉽지 않았습니다. 

 HELLADS는 kW 당 5kg의 무게와 3㎥ 의 최대 부피를 가지는 것을 목표로 개발되었습니다. 그 결과는 150kW 급 레이저로 무게는 불과 907kg에 달하는 고에너지 레이저 무기였습니다.




(HELLADS가 탑재된 무기의 상상도. 실제로는 이렇게 눈으로 보이는 레이저가 나가는 것은 물론 아님.  Credit : DARPA)    

 이 레이저 무기는 공중에서 지상을 공격하는 목표로 개발 중에 있습니다. 과거에 ABL보다 출력이 약하기 때문에 장거리 탄도미사일 요격에는 적합하지 않지만, 빛의 속도로 지상 목표를 공격하는데는 사용될 수 있을 것입니다. 

 레이저의 특징상 정확히 공격하고자하는 목표만 공격할 수 있기 때문에 주변 민간인에 피해를 주지 않고 목표물을 공격할 수 있다는 장점은 분명히 있습니다. 하지만 비가 올때나 안개가 낄 때처럼 기상에 영향을 받을 수 있고 여전히 파괴력 면에서는 같은 수송기나 폭격기에 실을 수 있는 재래식 무기 만큼 강력하지 않기 때문에 기존의 재래식 폭탄을 대신하기 보다는 상호 보완적으로 사용될 수 있을 것입니다. 

 HELLADS의 성패 여부는 아직 결정되지 않았습니다. 현재 화이트샌드 기지에서 첫번째 테스트를 준비 중에 있는데, 여기에서의 테스트 결과가 앞으로 개발에 큰 영향을 미치게 될 것으로 보입니다. 과연 공중 레이저 무기가 새로운 시대의 대세가 될지 지켜봐야 할 것 같습니다.     


 참고 






2015년 5월 30일 토요일

서로 협력해서 일을 하는 로봇



(The MIT team's algorithm takes a different approach to existing methods, deferring difficult grip-related decisions until the easier parts of the task are complete (Credit: MIT/Dominick Reuter))


 MIT의 연구자들이 서로 협력해서 복잡한 작업을 동시에 수행하는 알고리즘을 개발했다고 합니다. 즉 여러 개의 로봇이 서로 협력해서 하나의 물건을 조립하거나 건설할 수 있다는 이야기입니다. 

 지금까지 다양한 로봇들이 서로 협력해서 일을 하는 연구가 진행되었지만, 아직까지 복수의 로봇들이 하나의 일을 협력해서 하는 일은 쉬운 과제가 아닙니다. 일단 서로 협력하기 위해서는 상대의 의도를 어느 정도 파악하고 행동을 예상해서 보조를 맞춰줘야 합니다. 인간에게는 어려운 일이 아니지만, 로봇에게 이를 가르킨다는 것은 대단히 힘든 일이었습니다. 

 MIT의 연구자들은 3대의 로봇이 4개의 부품을 서로 조립해서 의자를 만드는 과정을 공개했습니다. 로봇이 3개이기 때문에 이 작업은 한번에 끝날 수가 없습니다. 알고리즘의 목표는 의자를 만드는 것으로 이를 위해서는 서로 협력할 뿐 아니라 두 단계 이상의 과정을 거쳐야만 합니다. 

 MIT의 다니엘라 루스(Daniela Rus of MIT’s Department of Electrical Engineering and Computer Science) 와 그의 동료들은 로봇들이 불과 수분만에 서로 협력해서 의자를 조립할 수 있는 새로운 알고리즘을 개발했습니다. 이들의 연구는 아직 초보적이지만, 미래에는 복수의 로봇이 협력해서 사물을 조립하거나 혹은 건물을 건설하는 일을 가능하게 만들지 모릅니다.   



(동영상) 

 물론 아직은 갈 길이 멀기는 하지만, 과거에는 간단한 일만 가능하던 로봇들이 점차 복잡한 일을 할 수 있게 될 것은 분명합니다. 미래는 예측하기 어렵지만 미래에는 확실히 로봇의 역할이 더 커지게 될 것으로 보입니다. 

 이것은 인간을 위험하고 힘든 노동에서 해방하는 역할을 할 수 있지만 다른 한편으로는 사라지는 일자리도 분명 존재할 것입니다. 과연 이런 혁신이 가져오는 것이 어떤 결과가 될지 궁금합니다. 

 참고 






우주 이야기 336 - 허블이 관측한 블랙홀의 아광속 제트


 블랙홀은 빛을 포함해 무엇이든지 다 빨아들일 수 있습니다. 적어도 이 명제는 분명한 사실이지만, 이것이 블랙홀이 무조건 빨아들이는 진공 청소기 같은 천체라는 의미는 아닙니다. 사실 수많은 블랙홀들이 역설적으로 대한 물질을 뿜어내고 있습니다
 블랙홀의 중력에 붙잡힌 물질 중 상당 부분은 물론 사상의 지평면 아래로 흡수되어 영원이 사라지게 되지만, 여기로 들어가지 못한 물질은 블랙홀 자전축의 수직방향으로 분출됩니다. 이 현상은 제트(jet)라 불리는데, 블랙홀의 강력한 자기장이 원인이라는 설이 유력하지만, 아직 그 정확한 메카니즘은 100% 이해되지 않고 있습니다.
​ 블랙홀의 제트는 물론 블랙홀이 클수록, 그리고 블랙홀로 흡수되는 질량이 많을 수록 더 커집니다. 우주에서 가장 큰 블랙홀들은 대부분 은하 중심에 있기 때문에 가장 강력한 제트가 분출되는 장소도 은하 중심부입니다. 천문학자들에게 이는 중요한 관측 대상입니다.
 허블 우주 망원경은 지구에서 2억 6천만 광년 떨어진 타원은하인 ​NGC 3862를 관측했습니다. 이 은하는 은하 밖에서도 블랙홀의 제트가 보이는 은하외 제트(extragalactic jets)를 가진 은하입니다. 물론 이는 그만큼 강력한 블랙홀 제트라는 의미입니다. 특히 이 은하의 제트는 유달리 강력해서 가시광 영역에서도 쉽게 관측이 가능할 정도입니다. 허블 우주 망원경은 지난 20년간 이 은하의 제트를 관측해 중요한 사실을 알아냈습니다.
​ 이 블랙홀에서 뿜어져나오는 제트는 플라즈마 상태(원자와 전자가 분리된 상태)로 갈려진 물질로 거의 광속에 근접하는 속도로 뿜어져 나오고 있습니다 (상대성 이론에 따라서 빛보다 더 빠르게 움직일 수 없음) 그런데 이 제트의 흐름을 관측한 결과 이전의 예상과는 달리 제트의 흐름이 연속적이지 않고 중간 중간 뿜어져 나오는 형태에 가깝다는 사실이 밝혀졌습니다.

(허블 우주 망원경이 관측한 ​NGC 3862의 은하외 제트(extragalactic jets).  In the central region of galaxy NGC 3862 an extragalactic jet of material can be seen at the 3 o'clock position (left). Hubble images (right) of knots (outlined in red, green and blue) shows them moving along the jet over 20 years. The "X" is the black hole.
Credits: NASA, ESA, and E. Meyer STScI) 

(동영상)
 당연히 허블 망원경의 이미지를 분석한 과학자들은 의외에 관측 결과에 상당히 놀랐습니다. 은하 중심 블랙홀에서 뿜어져나온 물질들은 앞서 뿜어져 나온 물질들과 충돌하면서 더 밝게 빛났습니다. (앞서 나온 제트는 주변 물질과의 마찰로 속도가 느려짐) 이는 마치 자동차의 후방 충돌(rear-end collision) 같은 일이 블랙홀의 제트 내부에서 일어난다는 것을 의미하는 것입니다. 굳이 말하자면 거의 광속으로 움직이는 물체 끼리 일어난 아광속 충돌 사고라고 할 수 있을 것입니다.   
 과연 어떤 원리로 이런 현상이 발생하는지는 아직 모르지만, 과학자들은 허블 우주 망원경의 능력 덕분에 수억 광년 떨어진 은하 중심 블랙홀이 만드는 대형 충돌 사고를 목격할 수 있었습니다. 아무튼 우주는 우리가 상상하는 것 보다 더 신기한 장소인게 분명해 보입니다.     



 참고



Journal Reference:
  1. Eileen T. Meyer, Markos Georganopoulos, William B. Sparks, Eric Perlman, Roeland P. van der Marel, Jay Anderson, Sangmo Tony Sohn, John Biretta, Colin Norman, Marco Chiaberge. A kiloparsec-scale internal shock collision in the jet of a nearby radio galaxyNature, 2015; 521 (7553): 495 DOI: 10.1038/nature14481

2015년 5월 29일 금요일

이제 장애물도 뛰어넘는 치타 로봇



 공학자들의 꿈 가운데 하나는 실제 동물처럼 자유 자재로 움직일 수 있는 로봇을 개발하는 것입니다. MIT의 치타 로봇 역시 치타처럼 민첩하고 유연하게 움직일 수 있는 4족 보행로봇을 목표로 개발 중이며 DARPA의 지원을 받고 있습니다. 이번에 공개된 영상은 장애물을 마치 진짜 동물처럼 뛰어넘는 모습입니다. 





(장애물을 뛰어넘는 MIT의 치타 로봇의 연속 사진. MIT researchers have trained their robotic cheetah to see and jump over hurdles as it runs — making this the first four-legged robot to run and jump over obstacles autonomously. Credit: Haewon Park, Patrick Wensing, and Sangbae Kim.)  



(동영상) 

 MIT의 치타 로봇이 대단한 이유는 미리 프로그래밍 된 상태에서 장애물을 뛰어넘는 것이 아니라 눈앞의 장애물을 순간적으로 인식한 후 뒤어넘기 때문입니다. 이 로봇에는 장애물을 감지할 수 있는 LIDAR 가 탑재되어 순식간에 갑자기 나타난 장애물을 인지하고 이를 뛰어넘습니다. 이는 민첩한 치타에게는 어렵지 않은 일일지 몰라도 로봇에게는 매우 어려운 문제였습니다. 

 MIT의 연구팀이 도입한 "approach adjustment algorithm" 은 불과 100ms (1/10초) 시간 동안 장애물을 감지하고 이를 회피할 가장 좋은 최적화된 뜀뛰기를 결정할 수 있도록 도와줍니다. 그 결과 갑자기 나타난 장애물이라고 할지라도 치타는 쉽게 뛰어넘을 수 있습니다.

 공개된 영상을 보면 경탄을 자아내게 만드는 기막힌 움직임을 보여주고 있는데, 과연 진짜 치타를 뛰어넘는 로봇이 등장하는 날이 올지 궁금합니다. 

 참고 






우주 이야기 335 - 양파 은하?



(은하 NGC 3923의 허블 우주 망원경 사진. Credit: ESA/Hubble & NASA ) 

 나사는 허블 우주 망원경으로 찍은 은하 NGC 3923를 공개했습니다. 이 은하는 우주에 흔한 타원은하(elliptical galaxy) 가운데 하나로 지구에서 약 9천만 광년 떨어져 있습니다. 이 은하에서 특이한 부분은 가장자리에서부터 여러 개의 동심원의 껍질 같은 구조가 있다는 것입니다. 사실 이 은하는 타원은하에서 껍질 은하(shell galaxy)라고 불리는 종류로 천문학자들은 전체 타원 은하 중 10%가 이런 은하일 것으로 추산하고 있습니다. 이름 그대로 껍질 같은 다층의 구조가 있죠.  

 NGC 3923의 양파 같은 구조(onion-like structure)의 기원은 사실 이 은하가 다른 은하들을 잡아먹은 과거의 흔적이라고 생각하고 있습니다. 은하 포식(galactic cannibalism)은 우주에서 매우 흔한 일입니다. 작은 은하들은 점차 합체되면서 대형 은하로 발전합니다. 우리 은하 역시 과거 수많은 은하를 잡아먹은 흔적이 있습니다. 

 단 우리 은하나 안드로메다 은하 같은 나선 은하에서는 절대 이런 껍질 구조를 볼 수 없다고 합니다. 이 독특한 구조의 기원은 타원은하가 작은 은하와 합체되는 과정에서 서로의 질량 중심으로 다가서는 데서 비롯됩니다. 두 은하는 물결치듯 서로 공전하게 되고 (oscillation ripples), 그 결과 은하의 별들은 중력의 영향에 따라 외곽에 하나의 층을 형성하게 됩니다. 그리고 마지막에 작은 은하는 흡수되어 사라지거나 위성은하가 되죠. 

 이 사진에서는 뚜렷한 껍질을 몇 개밖에 관찰할 수 없지만 사실 이 은하는 20개 이상의 층을 가지고 있는 것으로 알려졌습니다. 즉 그만큼 많은 은하를 흡수 합병했다는 이야기입니다.

 과학자들은 이 은하의 껍질 구조가 아주 드물게 원형이라는 사실에 주목하고 있습니다. 본래 생성 원리상 이런 식으로 완전히 동심원에 가까운 구형 구조는 보기 어렵기 때문이죠. 과연 어떤 원인으로 인해 이런 구조가 되었는지는 앞으로의 연구 과제입니다. 


 참고 





러시아의 MIPS 기반 SoC 바이칼



 러시아는 서방에 대한 과도한 의존도를 줄이고 거의 전무한 상태인 자국의 IT 산업을 육성하기 위해서 자체 프로세서 개발을 지원하고 있습니다. 앞서 소개한 엘브루스 (  http://jjy0501.blogspot.kr/2015/05/Russian-Elbrus-4C-CPU.html 참조)가 그 대표적인 사례가 될 것입니다.

 여기에 더해서 러시아는 우크라이나 사태 이후 껄끄러워진 서방과의 관계 때문에 새로운 ARM 기반의 SoC 를 개발한다고 알려져 있었습니다. 바이칼(물론 러시아의 거대 호수의 이름을 딴 것) 이라는 명칭의 이 SoC는 최근까지 정보가 전혀 공개되지 않다가 마침내 그 모습을 드러냈는데, 뜻밖에도 ARM 이 아닌 MIPS 기반이었습니다.








(출처 : 바이칼/이메지네이션)

 바이칼 T-1 프로세서는 듀얼 코어 MIPS P5600 Warrior CPU를 탑재하고 있으며 DDR3 메모리 컨트롤러를 가지고 있습니다. 단 그래픽 코어에 대한 설명은 빠져 있는데 아마도 이메지네이션 테크놀로지의 라이센스를 받은 만큼 PowerVR 계통 그래픽 코어가 들어가지 않았을까 추정해 봅니다. 공정은 28nm 이며 (아마도 TSMC에서 제작한 것으로 보이는) 패키지 크기는 25x25mm 정도입니다. 클럭은 1.2 GHz 이며 TDP는 5W 미만 수준입니다.

 성능은 크게 기대하기 어려워 보이는데, 아무튼 ARM 도 x86 도 아닌 기묘한 프로세서라는 점에서는 역시 괴상한 물건인 엘브루스와 비슷해 보입니다.


 참고       
  




역사상 가장 오래된 살인 사건의 단서 발견?


 아무리 완벽한 범죄를 꿈꾸더라도 범죄는 증거를 남기기 마련이죠. 오래전 일어난 범죄라도 현대의 법의학자들과 과학자들은 단서를 찾아내곤 합니다 그런데 최근 스페인 과학자들이 제시한 증거는 오래되었다는 측면에서 새로운 기록을 세울 것 같습니다. 왜냐하면 무려 43만년전의 살인 흔적이기 때문입니다.
 스페인의 인류 행동 및 진화 연구소의 노헤미 살라(Nohemi Sala)와 그의 동료들은 미국 공공과학 도서관 온라인 학술지인 PLOS ONE에 발표한 논문에서 자신들이 43만 년전의 타살 흔적을 발견했다고 주장했습니다. 이들이 발견한 화석은 스페인의 작은 석회암 언덕인 시에라 데 아타푸에르카(Sierra de Atapuerca)에서 발견된 것입니다.
 시에라 데 아타푸에르카는 수많은 고인류의 화석이 대거 발견되어 유네스코 세계유산으로 지정된 곳으로 연구팀이 복원한 화석은 대략 43만 년 전에 살았던 것입니다. 이 화석이 발견된 지점은 최소한 28명의 뼈가 한꺼번에 발견된 시마 데 로스후에소스(Sima de los Huesos, 뼈 구덩이란 뜻) 유적지 입니다. 이 장소는 수천개의 뼈가 동시에 발굴되어 이런 명칭이 붙여졌습니다.
 연구팀은 52개의 파편으로 구성된 17번 두개골(cranium 17)을 20년 만에 복원하는데 성공했습니다. 거의 완전하게 복원된 이 두개골에는 빠진 부분이 있었습니다. 그런데 이 소실된 부분은 외상에 의한 함몰된 흔적처럼 보였습니다.

(이번 연구에서 복원된 17번 두개골. A frontal view of Cranium 17 showing the position of the traumatic events T1 (inferior) and T2 (superior). Credit: Javier Trueba / Madrid Scientific Films ) ​
 연구팀은 최신 법의학 기술을 동원해서 이 손실 부분이 정말 외상에 의한 두개골 함몰인지 여부를 검증했습니다. 그 결과 이 함몰 부분이 단순히 화석화 과정에서 소실된 부분이 아니라 외상에 의한 것임이 분명해졌습니다. 그리고 이 외상의 원인은 추락이나 혹은 다른 동물에 의한 것이 아니라 같은 형태의 둔기로 머리를 두 번 정도 맞은 것이 가장 유력한 원인으로 나타났습니다.
 만약 이 주장이 사실이라면 이는 역사상 가장 오래된 타살 흔적 중 하나가 될 것입니다. 하지만 누가 왜 그랬는지는 아마 알아내지 못할 것 같습니다. 이 화석의 주인공은 사실 호모 사피엔스가 아니라 그보다 더 오래된 호모 속의 고인류로 이 장소에서는 네안데르탈인에 가까운 계통의 호모 속의 화석들이 대거 발견되었습니다.

 아마도 다른 야생 동물들처럼 인류의 조상들도 여러 가지 갈등을 조화롭게 해결하지 못하고 폭력으로 해결하는 경우들이 있었을 것입니다. 지금 우리가 보는 것은 그 증거일 수도 있습니다. 아마도 폭력의 기원은 인간 그 자체는 물론이고 그 이상 오래되었을 것입니다.


 참고


Journal Reference:
  1. Sala N, Arsuaga JL, Pantoja-Pérez A, Pablos A, Martínez I, Quam RM, et al. Lethal Interpersonal Violence in the Middle PleistocenePLoS ONE, 2015 DOI:10.1371/journal.pone.0126589


 

2015년 5월 28일 목요일

손상을 스스로 극복하는 로봇 개발



 로봇을 연구하는 연구자들이 가장 닮고 싶어하는 대상은 무생물이 아니라 사실 생물입니다. 지금까지 개발된 가장 효율적인 로봇이라고 해도 실제 동물처럼 효율적이고 복잡한 동작은 할 수 없기 때문입니다. 이 중에는 손상을 입어도 회복할 수 있는 능력도 포함됩니다.

 예를 들어 인간은 한쪽 발목 염좌를 입더라도 바로 적응해서 걸을 수 있습니다. 잘 걷지는 못해도 말이죠. 또 네발 동물들도 한쪽 다리에 부상을 입으면 나머지 다리로 걸을 수 있습니다. 그러나 보통 로봇은 이런 손상을 입으면 제대로 작동이 어렵습니다.

 프랑스 피에르 마리 퀴리 대학의 앙트안느 쿨리와 장 밥티스트 뮤레(Antoine Cully and Jean-Baptiste Mouret, from the Pierre and Marie Curie University in France)와 그의 동료들은 저널 네이처에 손상을 입은 상태에서 수분만에 행동을 복원할 수 있는 로봇을 공개했습니다.

 공개된 로봇은 두 가지 종류로 하나는 곤충처럼 6개의 다리를 지닌 로봇이고 다른 하나는 여러 개의 관절을 지닌 팔 같은 로봇입니다. 연구팀은 이 로봇들이 일부 관절을 못쓰게 되더라도 바로 이전과 거의 비슷하게 작동할 수 있는 능력을 부여했습니다. 이들이 만든 새로운 알고리즘은 물론 생명체에서 영감을 받은 것으로 "Intelligent Trial and Error"라고 명명되었습니다.



(거미 처럼 생긴 로봇. One of the robots introduced in the paper 'Robots that can adapt like animals.' Credit: Antoine Cully )



(동영상)


이 로봇들은 일단 손상을 입으면 인간처럼 여러 가지 가능성을 테스트해본 후 스스로 가장 좋은 방법을 학습해 나갑니다. 따라서 사람이 각각의 상황에 대해서 시나리오를 짜고 대응 알고리즘을 만드는 대신 학습을 통해 어떤 상황에서든 대응이 가능해집니다. 새로운 동직을 시험한 로봇은 어떤 것이 가장 좋은 대안인지 스스로 판단합니다.


 이와 같은 학습형 로봇의 개발은 최근 큰 붐을 일으키고 있습니다. 당장에는 이런 기계 학습 능력이 널리 응용되지는 못하겠지만, 시간이 흐르면 점차 로봇이 정해진 동작만 하는 것이 아니라 매우 다양하고 유연한 능력을 획득하게 될 것입니다. 이것이 얼마나 큰 혁신을 만들지는 알 수 없지만 지금 우리가 목격하는 것은 산업 혁명 이후 가장 큰 변혁을 일굴 씨앗인지도 모릅니다.


 참고


    

화재 연기속에서도 숨쉴수 있다? Saver


 화재에서 가장 위험한 것은 사실 열보다도 연기일 때가 많습니다. 즉 불에 타서 죽는게 아니라 독성가스에 의해 질식해서 의식을 잃거나 혹은 질식사 하게 되는 것이죠. 따라서 화재상황에서는 몸을 숙인 상태에서 수건등으로 입과 코를 막고 대피하도록 설명합니다. 그리고 최근에는 가정용으로 사용할 수 있는 방독면도 나와있습니다.
 하지만 방독면의 경우 비상 상황에서 숙달되지 않은 민간인이 사용하기에는 다소 사용법이 복잡하다는 문제제기도 있습니다. 이런 문제를 극복하기 위한 간이 필터가 등장했습니다. 세이버(Saver)라는 이름의 이 간이 필터는 무엇보다 착용이 간단하고 편리하다는 장점이 있습니다.


(세이버.  Credit : Safety iQ)
 Safety iQ 라는 회사에서 내놓은 이 필터는 극도로 단순하게 생겼고 누구든 착용하는데 어려움을 겪지 않을 것처럼 생겼습니다. 일단 indiegogo를 통해서 출시하면서 필터 버전은 49달러, 화재용 LED 등 + 알람을 포함한 버전은 75달러로 내놓았습니다. 
 필터는 3중 구조로 연기와 먼지 입자를 잡는 필터와 일산화탄소를 무력화 시키는  hopcalite filter, 그리고 독성 흄(fume)을 차단하는 HEPA filter로 구성되어 있습니다. 물론 눈과 코를 막지는 못하기 때문에 기존의 방독면 대비 성능은 떨어지겠지만 대신 착용이 매우 신속하다는 장점이 있습니다.
 어느쪽이 더 좋은지는 아직 검증되지 않은 부분이지만, 찾기 편하고 수납과 착용이 편하다는 장점은 무시할 수 없을 것 같습니다. 만약 자다가 화재가 발생하는 경우 어두운 방안에서 방독면을 찾아서 꺼내 착용한다는 것은 생각보다 쉽지 않을 수도 있기 때문입니다. 특히 이미 가스 때문에 정신이 혼미한 상태에서는 더 그럴 가능성이 높습니다.
 이런점을 생각하면 괜찮은 아이디어 같은데 과연 얼마나 효과적일지도 궁금하네요. 이 회사는 리테일버전을 69/99 달러에 내놓는다는 계획을 가지고 있는데, 가격이 좀더 저렴한 편이 좋지 않을까 생각됩니다.
 참고


시콜스키 S-97 첫 비행 성공


 과거에 소개한 바 있는 시콜스키의 S-97 레이더가 첫 비행에 성공했다는 소식입니다. S-97은 동축 반전식 (반대 방향으로 도는 두개의 로터가 하나의 축에 있는 방식) 헬기에 후방 프로펠러를 달아서 수직 이착륙과 고속 추진력을 얻는 시콜스키사의 X2 테크놀로지가 적용된 고속 정찰 및 공격 헬기입니다. 자세한 내용은 이전 포스트를 참조해주시기 바랍니다.

 이 헬기는 기존의 헬기 대비 빠른 속도와 기동성을 장점으로 내세워 미 육군의 차세대 스카웃 헬기 사업에 도전하고 있습니다. 오랬동안 잘 사용했던 OH-58 Kiowa을 대체하기 위한 이 사업의 승자가 될 수 있을지는 아직 미지수이지만, 아무튼 첫 비행 테스트는 성공적으로 진행되었다고 합니다.
 이 비행 이후 S-97은 2016년까지 계속 테스트 비행을 계속해서 그 성능을 검증하게 될 것입니다. 여기에서 충분한 성능을 가진 것으로 검증되면 X2 테크놀로지의 미래는 밝아질테지만, 아직은 검증되지 않은 신기술입니다.

(S-97 레이더의 첫 비행 테스트.  출처: 시콜스키)  

(참고 영상)
 S-97의 첫 비행은 1 시간 정도 진행되었으며 (현지 시각으로 5월 22일) 기체의 기본적인 성능과 비행 특성을 검증했습니다. 이 테스트를 진행한 테스트 파일럿은 이 기체가 바위처럼 단단하고 진동과 소음이 낮으며 반응성이 좋다고 평가했습니다. 이 헬기는 최고 시속 444km 이라는 매우 빠른 속도를 목표로 하고 있는데, 이는 이 헬기가 대체하려는 스카웃 헬기 및 특수전 헬기에서 매우 중요한 특징입니다.
​S - 97 제원

-General characteristics
Crew: 0-2 pilots
Capacity: 6 troops
Length: 35 ft (11 m)
Gross weight: 8,945 lb (4,057 kg)
Max takeoff weight: 11,000 lb (4,990 kg) 
Main rotor diameter: 1 (2 coaxial)× 33 ft (10 m)

-Performance
Cruising speed: 253 mph; 407 km/h (220 kn)  (with external weapons)
Never exceed speed: 276 mph; 444 km/h (240 kn) 
Range: 354 mi; 308 nmi (570 km)
Endurance: 2hr40min
Service ceiling: 10,000 ft (3,048 m) 95℉

-Armament
Guns: .50 cal gun w/500 rounds
Rockets: 7 shot rockets pod
 시콜스키사는 S-97에서 성공을 거두면 순차적으로 이보다 더 크고 다양한 헬기에 자사의 X2 기술을 응용하려고 하고 있습니다. 과연 이 헬기가 수십년간 큰 변화없이 이어져온 헬기의 기본 디자인에 큰 변화를 일으킬 수 있을지 주목됩니다.

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