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2016년 1월 31일 일요일

태양계 이야기 470 - 모래 사구에 도달한 큐리오시티



(This Jan. 19, 2016, self-portrait of NASA's Curiosity Mars rover shows the vehicle at "Namib Dune," where the rover's activities included scuffing into the dune with a wheel and scooping samples of sand for laboratory analysis.
Credits: NASA/JPL-Caltech/MSSS)


 큐리오시티 로버는 현재 샤프산이 기슭을 오르고 있습니다. 샤프산에는 다양한 암석 지형과 더불어 과거 물이 풍부한 환경이었음을 시사하는 다양한 소견들이 관찰되었습니다. 그리고 이제 큐리오시티는 바람에 운반된 고운 모래 입자가 있는 지형에 도달했습니다. 마치 지구의 사막 지형같은 사구 지형은 모래 행성인 화성에서 흔하게 볼 수 있는 풍경입니다. 


 위의 이미지는 큐리오시티의 Mars Hand Lens Imager (MAHLI) 카메라가 찍은 57장의 사진을 합성해서 만든 셀카로 이제 모래가 풍부한 사구 지형으로 들어가는 로버의 모습을 보여주고 있습니다. 큐리오시티는 앞으로 Bagnold Dune Field라는 명칭이 붙은 이 지형을 두 달간 탐사할 예정입니다.


 로버가 도달한 사구의 이름은 나미브 사구(Namib Dune)인데 여기서 로버는 고운 모래 입자를 채취해서 분석하는 작업을 하고 있습니다. 큐리오시티는 이를 위해서 CHIMRA라는 장치를 가지고 있습니다. CHIMRA는 150 마이크로미터와 1mm 크기의 체를 가지고 있어 중간 크기와 가는 모래 입자를 서로 분리할 수 있습니다. 그리고 그 화학 조성을 분석할 수 있는 시스템을 가지고 있습니다. 



(화성의 모래 입자.  The Mars Hand Lens Imager (MAHLI) camera on the robotic arm of NASA's Curiosity Mars rover used electric lights at night on Jan. 22, 2016, to illuminate this postage-stamp-size view of Martian sand grains dumped on the ground after sorting with a sieve.
Credits: NASA/JPL-Caltech/MSSS)


 앞으로 로버는 이 지역에서 화성의 모래와 사구 지형에 대한 연구를 진행하게 될 것입니다. 물론 이전에 화성에 갔던 로버들도 이를 연구할 기회가 있었지만, 큐리오시티처럼 상세하게 분석할 수 있는 도구들은 없었죠. 큐리오시티는 더 상세한 데이터를 수집해서 지구로 전송할 것입니다. 


 큐리오시티가 화성에 도달한 것도 이미 3년 반이 지났습니다. 큐리오시티의 원자력 전지(RTG)는 앞으로도 오랜 시간 더 버틸 수 있는 전력을 공급할 수 있기 때문에 특별한 이변이 없다면 앞으로 몇 년간 활약하는데 문제가 없을 것입니다. 앞으로 어떤 새로운 과학적 성과를 거둘 수 있을지 기대됩니다. 



 참고 



우주 환경에서 견딜 수 있는 곰팡이는?



(The study focused on cryptoendolithic microorganisms, which can be seen here colonizing cracks in rocks (left) and under an electron microscope (right)
(Credit: S Onofri))


 우주에서 식물을 키우는 일은 쉽지 않습니다. 중력이 거의 없는 상태인점은 물론이고 강력한 방사선 환경을 버텨야하기 때문입니다. 만약 화성처럼 대기가 희박하고 추운 행성이라면 그 어려움은 더 커질 것입니다. 과연 지구 생물체 가운데 화성의 환경에서 견딜 수 있는 식물이 있을까요? 


 과학자들은 우리 흔히 생각하는 식물보다는 시아노박테리아 같은 단순한 박테리아나 곰팡이가 더 가능성이 있다고 생각합니다. 이런 단순한 생명체가 오히려 극한 환경에서 생존력이 더 뛰어나기 때문입니다. 일부는 화성에서도 생존이 가능할 수 있습니다.


 스페인 국립 우주항공기술 연구소의 연구자들은 국제 유인 우주정거장(ISS)에 다양한 종류의 곰팡이를 시험삼아 보냈습니다. 이 곰팡이들은 남극을 비롯해서 지구의 극한 환경에서 살아가는 것들로(사진) 화성의 춥고 건조한 환경에서도 생존 가능성이 있어 보이는 것들입니다. 


 이들을 높은 방사선 환경과 미세 중력상태, 그리고 화성과 비슷한 수준의 대기에 노출시켜 18개월간 관찰한 연구한 결과 60%정도의 곰팡이 세포가 생존한 것으로 나타났습니다. 


 이 곰팡이들은 각 1.4cm 정도 크기 용기에 담겨 유럽 우주국이 개발한 EXPOSE-E 장비에 탑재되었으며 화성처럼 높지는 않지만 지구 표면 보다는 훨씬 높은 방사선 환경인 국제 유인 우주 정거장에서 실험되었습니다. 


 이번에 주로 테스트 된 곰팡이 가운데 가장 중요한 것은 cryptoendolithic 계통인 Cryomyces antarcticus와 Cryomyces minteri라는 곰팡이로 남극에서 가장 춥고 건조한 맥머두 드라이 밸리(McMurdo Dry Valleys)에서 채취한 것입니다.


 아직은 이 곰팡이들이 화성에서도 번성할 수 있는지는 검증하기 어렵지만, 일부 지구 생물체가 화성에서도 생존이 가능할 수 있다는 기존의 가설을 지지하는 결과라고 할 수 있습니다. 동시에 화성의 극한 환경에서도 박테리아나 곰팡이 같은 단순한 생물체가 생존할 수 있다는 점을 시사합니다. 


 현재까지 화성 생명체의 존재는 찾지 못했지만, 없다고 단정짓기도 어려운 상태입니다. 앞으로 계속 연구를 진행하면 이 문제에 대한 결론이 나올 것으로 보입니다. 


 참고 



자율 주행 전기 버스를 시험하는 네덜란드






(Testing the Wepod on a university campus (Credit: Wepods/Rogier Leuvenink) )


 최근 자율 주행 기술과 전기차 기술이 급속히 발전하면서 이 두 가지를 결합한 형태의 새로운 운송 수단이 시도되고 있습니다. 쉽게 말해 자율 주행 전기 버스나 택시의 형태입니다. 이전에 소개드린 EZ10 ( http://blog.naver.com/jjy0501/220511183980 참조) 이 그 대표적 사례죠.


네덜란드에서는 위팟(Wepod)이라는 새로운 자율 주행 전기 버스가 테스트에 들어갈 예정이라고 합니다. EZ10과 비슷한 크기의 위팟은 6인승으로 사실 버스보다는 일반 승용차 크기지만 셔틀 버스 개념으로 짧은 노선을 주행하게 됩니다.


 위팟은 한번 충전으로 100km를 주행할 수 있으며 최대 속도는 40km/hr지만 테스트 단계에서는 25km/hr로 제한한다고 합니다. 테스트 장소는 와게닝겐 대학(Wageningen University)으로 1차 테스트가 완료되면 이후 노선을 연장해서 운영할 계획입니다.


 물론 그래도 매우 짧은 거리를 왕복하는 셔틀 버스이며 아직 대중 교통을 대신할 수단이라곤 할 수 없습니다. 그러나 결국 관련 기술이 발전하면 미래에는 자율 주행 전기 버스가 서서히 현재의 대중 교통을 대체할 수단으로 발전할 수 있을 것입니다.


 우선 친환경 교통 수단인 점은 말할 것도 없고 인건비가 들지 않으니 저렴하게 운용할 수 있겠죠. 하지만 관련 직업군은 사라질 수 있습니다. 항상 기술 발전에는 밝은 면만 있는 게 아니겠죠.


 미래를 미리 예측하기는 어렵지만, 결국 자율 주행 기술과 전기차 기술이 발전하면 현재의 운전 관련 직종이나 주유소 관련 직종이 상당부분 사라지고 완벽한 주행 통제가 가능해지면 차량 보험 관련 업종도 급격히 줄어들 수 있습니다. 예측은 항상 어렵지만, 세상이 바뀌고 있는 것만은 확실해 보입니다.


 참고


2016년 1월 30일 토요일

벨로키랍토르(랩터)는 사실 느린 공룡이다?



(Calculated speed adaptation scores for various dinosaurs. (From left) Guaibasaurus was an early dinosaur with a low score typical of primitive forms; despite its pop culture status, Velociraptor is revealed to be among the least swift of the carnivorous dinosaurs; the Jurassic predator Allosaurus was large and moderately adapted for speed; despite its bulk, Tyrannosaurus scores high on the speed charts; the controversial species Nanotyrannus was the bipedal dino best adapted for speed—the Usain Bolt of its era.)​
 보통 공룡 영화에서 거대한 초식 공룡들은 느릿느릿하게 움직이는 반면 주인공을 덮치는 육식 공룡이 매우 빠르게 움직입니다. 상식적으로 생각하면 당연히 육식 공룡이 초식 공룡보다는 빨랐겠지만, 공룡이 달렸던 정확한 속도를 알아낸다는 것은 매우 어려운 일입니다. 
 적어도 발자국 화석으로부터 공룡이 처음 상상했던 것처럼 도마뱀처럼 꼬리를 끌고 다니진 않았다는 건 분명하지만 얼마나 빨리 달렸는지는 공룡의 종류만큼이나 많은 가설이 존재합니다.
 앨버타 대학의 스콧 퍼슨(University of Alberta paleontologist Scott Persons)과 그의 동료들은 전세계 박물관에 보관된 육식 공룡 50여 종의 화석을 분석해서 공룡들의 상대적인 달리기 적합도를 구했습니다. 이들이 채택한 방식은 무릎 아래와 위의 다리 골격의 비율입니다. 빨리 달리는 동물일수록 무릎 아래 부분이 더 길어서 속도를 내기 쉽게 되어 있습니다. 지렛대의 원리를 생각하면 당연한 이야기죠.
 하지만 동시에 수각류 공룡의 두 다리는 하중을 지탱해야 합니다. 특히 거대한 공룡일수록 더 많은 하중을 지탱하다보니 롱다리만 고집할 수는 없는 일이죠. 이런 점을 감안해서 각 공룡의 점수(limb score)를 매긴 결과 나온 결과는 흥미로운 것이었습니다.
 티라노사우루스는 몸집의 크기를 감안했을 때 꽤 빨리 달릴 수 있게 진화되어 있었습니다. 이는 티라노사우루스가 시체 청소부가 아니라 적극적인 사냥꾼일지 모른다는 가설을 지지하는 것이죠. 반면 영화에서 민첩함의 상징인 벨로키랍토르(Velociraptor, 날렵한 사냥꾼 혹은 도둑을 의미함)는 오히려 느린 공룡에 가까운 것으로 나타났습니다.

 연구팀에 의하면 이 결과에는 그럴만한 이유가 있습니다. 벨로키랍토르를 비롯한 랍토르(Raptor) 공룡들은 현쟁 조류와 매우 가까운 수각류 공룡들입니다. 퍼슨은 이들이 나무를 타거나 혹은 일부 종류는 글라이더 비행을 했다고 설명했습니다. 그렇다면 굳이 빠르게 지상을 달려야 하는 이유는 없는 것이죠. 다만 이 주장에 대해서는 앞으로 학계에서 더 검증이 필요할 것으로 보입니다.


 한편 이번 연구에서 빠르게 달리는데 특화된 다리를 가진 것은 의외로 잘 알려지지 않았던 육식 공룡인 나노티라누스(Nanotyrannus)였습니다. 나노티라누스는 과거 청소년기에 있는 티라노사우루스 렉스로 생각되었으나 현재는 몸길이 5m 정도되는 별개의 공룡으로 다시 분류된 공룡입니다. 너무 작지도 크지도 않은 체구를 이용해서 매우 빠르게 움직일 수 있었던 것으로 보입니다.  
 아마도 이 연구결과에도 불구하고 실제로 공룡이 얼마나 빨랐는지에 대한 논란은 계속될 것입니다. 공룡 영화에서와는 달리 실제 고생물학자들은 공룡이 얼마나 빨리 움직였는지에 대해서 다양한 가설을 내놨습니다. 아마 영원히 풀 수 없는 수수께끼 가운데 하나일지 모르지만, 그래도 인간의 지적 호기심은 끝이 없기 때문에 연구는 계속될 것입니다.
 참고

우주 이야기 427 - 은하에서 추방되었다가 다시 돌아온 가스 구름




(스미스 구름의 이동 궤도. The trajectory of the Smith Cloud coming into the Milky Way galaxy. Credit: NASA and ESA )



 1960년대 과학자들은 그린뱅크 전파 망원경(Green Bank Telescope (GBT))을 이용해서 우리 은하에서 빠른 속도로 이동하는 스미스 구름(Smith Cloud)라는 거대한 분자 구름을 발견했습니다. 스미스 구름에 대해서는 이제까지 많은 연구가 있었지만, 이 분자 구름이 어디서 기원했는지는 여전히 미스터리입니다.
 스미스 구름은 적어도 태양같은 별 200만개는 만들 수 있는 거대한 가스 구름으로 초속 73 ± 26km의 속도로 우리 은하 쪽을 향해 움직이고 있습니다. 대략 9800광년 x 3800광년 정도의 크기로 만약에 눈으로 볼 수 있다면 보름달 20배 크기에 달할만큼 큰 분자 구름입니다. 물론 대부분 구성 물질은 수소와 헬륨, 그리고 기타 원소들입니다.
 스미스 구름은 우리 은하의 헤일로에서 현재 디스크 쪽으로 들어오는 중이며 은하 중심에서는 대략 4만 광년 정도 떨어져 있습니다. 은하 디스크와 충돌하는 지점은 페르세우스 팔이 될 것으로 예상되고 있습니다. 막대한 가스가 있는 만큼 우리 은하와 충돌하면 여기서 수많은 별이 탄생하게 될 것으로 생각됩니다.
 노트르담 대학의 니콜라스 레너(University of Notre Dame astrophysicist Nicolas Lehner)와 그의 동료들은 허블 우주 망원경에 설치된 Cosmic Origins Spectrograph 를 이용해서 스미스 구름의 화학적인 구성을 처음으로 밝혔습니다.
 만약 스미스 구름이 은하 사이의 공간에서 기원한 분자 구름이거나 혹은 별이 없는 특수한 형태의 은하라면 대부분 수소와 일부 헬륨으로 구성되어 있을 것입니다. 반면 우리 은하에서 기원했거나 혹은 다른 은하에서 기원했다면 수소와 헬륨보다 무거운 원소가 풍부할 것입니다.
 연구팀은 세 개의 다른 은하에서 오는 빛이 스미스 구름을 통과하면서 흡수되는 파장을 분석해 이 구름이 실제로는 우리 은하에서 기원한 것 같다는 연구 결과를 발표했습니다.
(스미스 구름의 구성 성분을 측정하는 방법  How researchers used the Hubble Space Telescope to view three distant galaxies through the Smith Cloud, a technique that helped them determine the makeup of the cloud. Credit: NASA )


(밤하늘에 보이는 스미스 구름의 위치. 물론 실제로는 육안으로 식별되지 않음.  The location of the Smith Cloud from data provided by F. Lockman. Credit: NASA )

 연구팀은 스미스 구름이 황 분자가 우리 은하 만큼 많다는 사실을 밝혀냈습니다. 이는 단순한 은하간 가스 구름이 아니라는 증거이기도 합니다.

 물론 이 연구 결과대로 스미스 구름이 우리 은하에서 기원했다 하더라도 풀어야할 숙제는 많습니다. 대체 왜 이런 거대 구름이 우리 은하에서 빠져나갔다가 다시 들어오는지, 그리고 이런 현상이 우리 은하와 다른 은하의 역사에서 흔히 발생했는지 여부 등 여러 가지 궁금한 내용들이 적지 않은 것이죠.

 이는 앞으로 연구를 통해서 밝혀지겠지만, 아무튼 3천 만년 후에는 이 구름이 우리 은하에 충돌하면서 수많은 별과 행성을 탄생시키고 여기서 새로운 역사가 생기게 될 것을 생각하면 우주의 거대한 스케일은 인간의 상상을 뛰어 넘는 것 같습니다.      
 ​
 참고

Andrew J. Fox et al. ON THE METALLICITY AND ORIGIN OF THE SMITH HIGH-VELOCITY CLOUD,The Astrophysical Journal (2015). DOI: 10.3847/2041-8205/816/1/L11                                         

세포의 정교한 디지털 이미지를 얻는 신기술




(Raw data is transformed into the pixel super-resolution image. Credit: Ozcan Lab)
 염색을 하지 않고 세포를 현미경으로 관찰하게 되면 흐릿한 세포의 윤곽만 볼 수 있을 것입니다. 병리학자와 미새물학자들은 다양한 조직 및 세포 염색 방법을 개발해 세포와 조직의 구조를 연구해왔는데, 이런 전통적인 방법을 대신할 새로운 광학 현미경 기술이 개발되었다는 소식입니다.

 UCLA의 캘리포니아 나노시스템 연구소(California NanoSystems)의 과학자들은 여러 개의 파장을 동시에 디지털로 분석해 재구성하는 새로운 기술을 통해 세포의 모습을 생생하게 재구성하는 새로운 기술을 선보였습니다.


 UCLA의 아이도간 오즈칸(Aydogan Ozcan) 교수가 이끄는 연구팀은 파장 스캐닝 화소 고해상도(Wavelength scanning pixel super-resolution)이라는 새로운 기술을 통해서 기존의 재래식 광학 현미경 이미즐 한 단계 더 끌어올렸다고 발표했습니다. (사진 참조)
 한 가지 흥미로운 가정은 이 방식이 미래에 인지 기술과 합쳐지는 경우입니다. 앞으로 디지털 기술을 이용해서 자동으로 슬라이드 이미지를 입력한 후 이를 컴퓨터가 판독해 병변을 더 빠르고 정확하게 진단할 수 있을지 모릅니다. 의사의 판독을 대신한다는 의미가 아니라 사람이 놓칠지도 모르는 부분을 잡아내 정보를 제공하는 목적이죠.
 물론 이 방식이 기존의 전통적인 현미경 판독보다 더 나은 방법인지는 앞으로 많은 연구가 필요할 것입니다. 앞으로 현미경을 이용한 진단 분야에 더 혁신적인 기술이 도입되기를 기대합니다.

 참고

2016년 1월 29일 금요일

태양계 이야기 469 - 명왕성의 얼음 표면, 그리고 파란 대기




(Credits: NASA/JHUIAPL/SwRI)


 과학자들은 뉴호라이즌스가 명왕성 표면에 도달하기 이전에 이미 이 왜행성이 암석의 핵과 얼음의 지각을 지닌 천체라는 사실을 알고 있었습니다. 목성 보다 먼 궤도에서 물이 얼은 얼음(water ice, 이 단어는 메탄, 질소, 이산화탄소 등 다른 물질이 얼어서 된 얼음과 구분하기 위한 것)을 다량으로 포함한 천체는 흔하기 때문이죠. 태양계의 대형 위성에서 얼음은 지구의 맨틀과 비슷한 역할을 하고 있습니다.


 뉴호라이즌스의 Ralph/Linear Etalon Imaging Spectral Array (LEISA)는 108,000km 떨어진 지점에서 명왕성의 표면에 얼마나 많은 물의 얼음이 있는지를 측정했습니다. 그 결과 물의 얼음이 생각보다 광범위하게 퍼져있다는 것이 밝혀졌습니다.


 기본적으로 명왕성의 얼음 지각은 물의 얼음으로 되어 있습니다. 하지만 그 위에 물보다 낮은 온도에서 녹거나 기화되는 메탄, 질소, 일산화탄소의 얼음이 덮힐 수 있습니다. 이는 마치 지구의 지각 위에 물이 고여 지구 표면의 대부분이 바다인 것과 비슷한 경우이죠. 표면온도가 매우 낮은 명왕성에서는 물의 얼음이 지각의 기능을 대신한다고 생각하면 이해가 쉽습니다.


 위이 이미지에서 한 가지 특이한 점은 스푸트니크 평원이라고 이름붙은 하트 모양의 지대엔 물의 얼음이 거의 없다는 것입니다. 이는 메탄과 질소 등 다른 형태의 얼음이 표면을 덮고 있기 때문이죠. 아마도 지질활동이 그 이유로 생각되고 있습니다. 다만 정확한 이유에 대해선 앞으로 많은 연구가 필요합니다.



(Credits: NASA/JHUIAPL/SwRI)


 LEISA는 동시에 적외선 파장 (1.25 - 2.5 마이크로미터)에서 명왕성의 대기를 관측했습니다. 명왕성의 대기는 매우 희박해서 사실 명왕성 표면에서 하늘을 보면 그냥 우주가 보이겠지만, 실제로는 대기 속에 연무를 일으킬 수 있는 화학물질 입자(haze particles)가 존재합니다. 메탄이나 질소 같은 대기 성분이 태양빛과 반응해서 에틸렌이나 아세틸렌 같은 화학 물질을 만들 수 있기 때문입니다. 이 화학 물질의 작은 입자가 태양빛을 산란시켜 푸른빛이 나타내는 것입니다.


 명왕성에 대한 연구는 사실 뉴호라이즌스호가 탐사를 시작하면서 본격적으로 시작되었다고 할 수 있습니다. 아직도 데이터를 모두 수신받지 못했는데, 앞으로 몇년간 이 데이터를 분석하고 연구를 진행하면 명왕성에 대해서 많은 사실들이 밝혀질 것으로 생각됩니다.


 참고  



    

200m 급 대형 풍력 발전기가 등장할까?


(Todd Griffith shows a cross-section of a 50-meter blade, which is part of the pathway to the 200-meter exascale turbines being planned under a DOE ARPA-E-funded program. The huge turbines could be the basis for 50-megawatt offshore wind energy installations in the years ahead. Credit: Randy Montoya )​
 풍력 발전에서 가장 중요한 요소는 결국 얼마나 많은 바람을 지속적으로 받느냐 입니다. 이를 위해서는 위치 선정도 중요하지만, 풍력 터빈 자체의 크기가 클 수록 더 많은 바람을 받게 됩니다. 50m지름 터빈에 비해서 100m 지름 터빈은 2배가 아니라 4배의 바람을 받을 수 있죠. 더욱이 더 높은 곳에서 바람을 받게 되기 때문에 사실 그보다 더 큰 전력을 생산할수도 있습니다.
 이런 이유로 풍력 발전 회사들은 더 거대한 풍력 발전기를 건설해서 지금은 지름 100m급 풍력 발전기도 그렇게 드물지 않은 존재가 되었습니다. 물론 크기가 커지는 만큼 설치가 힘들어지거나 제조가 힘들어지는 문제가 같이 발생하지만, 엔지니어들은 계속 그 한계를 극복해왔습니다.
 미국 에너지부 산하의 산디아 국립 연구소(Sandia National Laboratory)​의 토드 그리피스(Todd Griffith)와 미국내 여러 대학의 공동 연구팀은 블레이드 한 개의 길이가 100m에 달하는 (즉 지름 200m 급) 초대형 풍력 발전기를 개발 중에 있습니다.


 현재 미국은 해상 풍력 발전에 대한 투자가 많이 이뤄지지 않았지만, 사실 다른 유럽 국가와 마찬가지로 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 그런데 바다에 풍력 발전기를 설치하면 비싸기 때문에 경제적인 전력 생산을 위해서는 풍력 발전기의 대형화가 필수입니다. 연구팀은 최대 50MW급의 발전이 가능한 초거대 풍력 발전기 개발을 위해 연구하고 있습니다.


  초경량 소재 등 블레이드를 제조하는데 필요한 기술적인 장벽을 넘더라도 한 가지 더 해결해야 할 문제가 있습니다. 그것은 바람이 강하게 불 때 블레이드가 파손되지 않게 하는 것이죠. 특히 미국에서는 허리케인 등 지역에 따라 강력한 바람이 불 때가 있어 강풍이 불 때 견디는 특별한 방법이 필요합니다.


 Segmented Ultralight Morphing Rotor (SUMR)라는 새로운 아이디어는 바람에 흔들리는 나뭇가지처럼 강풍이 불 때 접히는 형태의 특수한 블레이드를 개발하는 것입니다. 물론 100m가 넘는 블레이드가 예상처럼 쉽게 접혔다가 다시 원상태로 복귀할 수 있을지는 장담하기 힘들지만, 앞으로 초대형 풍력 발전기 개발을 위해서 극복해야 할 과제 가운데 하나입니다.


 미국 뿐 아니라 세계 여러 나라들이 풍력 발전에 많은 투자를 하고 있습니다. 지금 설치된 100m 이상 지름의 거대 풍력 발전기도 사실 과거에는 상상하기 어려웠던 것들이죠. 언젠가는 지금은 생각하기 힘든 마천루같은 거대한 높이의 풍력 발전기를 보게 되는 날도 오지 않을까 상상해 봅니다.


 참고





드론 레이싱 리그 열린다





(출처: Drone Racing League)
 드론을 이용한 레이싱 경기에 대해서는 이전에도 소개드린 바 있지만, 미국에서는 실제 리그가 열릴 가능성이 높아졌습니다. US Drone Racing National Championship을 비롯해서 다양한 경기가 실제 상금을 걸고 열리고 있기 때문입니다.
 드론 레이싱 리그는 상상속의 경기가 아니라 2월 22일 NFL의 썬 라이프 경기장(Sun Life Stadium)에서 개최될 예정이라고 합니다. 방식은 경기장을 정해진 위치를 따라 드론이 비행하는 것입니다. 파이럿은 가상 현실 기기를 이용해서 드론과 시야를 같이 하면서 조종합니다. 어떤 방식인지는 동영상을 보면 쉽게 이해가 가능할 것 같습니다.

(동영상)
 드론의 작은 크기를 고려하면 파일럿은 짜릿한 경험을 하겠지만, 직접가서 보는 건 아마도 큰 도움이 되지 않을 듯 하네요. 성패 여부는 중계를 어떻게 잘 하느냐가 아닐까 생각합니다. 과연 새로운 e 스포츠로 발돋움 할 수 있을지 미래가 기대되네요.
 참고

2016년 1월 28일 목요일

이산화탄소를 바로 메탄올로 바꾸는 기술



(Using a new catalyst, researchers have demonstrated that up to 79% of the carbon dioxide captured from the air can be converted into methanol. Credit: Gregory Heath, CSIRO)


 대기 중 이산화탄소 농도가 높아지면서 지구 평균 기온은 지속적으로 상승하고 있습니다. 이는 현대 사회가 직면한 가장 큰 위기 가운데 하나입니다. 이를 해결하기 위한 기술들이 우후죽순처럼 선보이는 가운데 한 가지 주목을 받는 기술은 이산화탄소를 다른 유용한 물질로 변환시키는 기술입니다. 아직은 널리 상용화되었다고 보기는 어렵지만, 이전에 전해드린 것처럼 시험적인 수준의 연료 생산은 진행 중에 있습니다. 




 이산화탄소를 화학적으로 변환시켜 연료나 기타 유용한 물질로 바꾸는 일은 기술적으로는 어렵지 않지만, 그 과정이 사실 복잡했습니다. 보통은 피셔-트롭쉬 공정을 변형시키는 방식으로 진행되는데, 높은 고온에서 일어나는 반응을 사용하는데다 이산화탄소를 일산화탄소로 변형시킨 후 다시 수소 등과 반응을 시키는 복잡한 공정이 필요했기 때문입니다. 


 그런데 남 캘리포니아 대학의 슈리아 프라카쉬 교수(G. K. Surya Prakash, a chemistry professor at the University of Southern California)가 이끄는 연구팀이 공기 중의 이산화탄소를 한 단계로 메탄올로 바꿀 수 있는 새로운 촉매 반응 공정을 개발해 Journal of the American Chemical Society에 발표했다는 소식입니다.


 이전에 나온 변환 촉매들은 반응이 일어나는 온도인 150 °C에서 쉽게 파괴되거나 활성을 잃어버리는 문제를 가지고 있었다고 합니다. 연구팀이 개발한 새로운 촉매는 루테늄(ruthenium) 기반으로 높은 온도에서도 활성을 잃지 않고 반복해서 사용할 수 있으며 이산화탄소를 환원시켜 메탄올(CH3OH)로 이르게 만드는 과정을 중단없이 진행할 수 있다고 합니다.


 메탄올은 가솔린과 혼합해 대체 연료로 사용할 수 있는 것은 물론이고 더 복잡한 화학 물질을 만드는 공정의 원료로 연간 7천만톤 규모의 수요가 있기 때문에 이 연구 결과가 의미있는 것이라고 하겠습니다. 


 공장이나 발전소에서 나온 이산화탄소를 기체 상태 그대로 변형없이 바로 변환시킬 수 있다면 비용적인 측면에서나 효율성이라는 측면에서 매우 유리할 것입니다. 연구팀에 의하면 저장된 이산화탄소 가운데 79%가 메탄올로 변환되었다고 합니다. 


 물론 그렇다고는 해도 실제 규모를 늘려서 대량으로 생산할 때 과연 경제성이 있을지는 아직 판단하기 이른 상태입니다. 하지만 이런 연구가 진행되면 언젠가는 경제적인 방법이 나올 가능성도 있겠죠. 미래는 예측하기 힘들지만 인류는 언젠가 방법을 찾아낼 것이라고 믿습니다. 


 참고 


 Jotheeswari Kothandaraman, et al. "Conversion of CO2 from Air into Methanol Using a Polyamine and a Homogeneous Ruthenium Catalyst." Journal of the American Chemical Society. DOI: 10.1021/jacs.5b12354 

태양계 이야기 468 - 화성에서의 12년을 보낸 오퍼튜니티



(The target beneath the tool turret at the end of the rover's robotic arm in this image from NASA's Mars Exploration Rover Opportunity is "Private John Potts." It lies high on the southern side of "Marathon Valley," which slices through the western rim of Endeavour Crater.
Credits: NASA/JPL-Caltech)


 2004년 1월 24일, 화성에 착륙한 오퍼튜니티 로버는 올해로 착륙 12주년이지만 아직도 작동이 가능합니다. 비록 처음에 비해서 여기 저기 고장난 부분도 있고 빨리 움직이지도 못하지만, 그럼에도 수리 한번 없이 12년간 화성에서 작동이 가능하다는 것 자체로 기적이라고 할 수 있습니다.


 오퍼튜니티는 화성에서 마라톤 (41.159km)를 한 기념으로 이름붙인 마라톤 밸리에서 크게 벗어나지 않은 지역에 있습니다. Private John Potts 이라고 명명된 마라톤 밸리 남쪽 지역에서 현재 태양빛을 받으며 월동을 하고 있기 때문입니다.


(오퍼튜니티의 이동 거리.  Opportunity rover traverse map updated to March 24, 2015 (Sol 3968 in days on Mars for this Mission).)


 오퍼튜니티의 태양 전지 패널은 현재 460W 정도의 발전​량을 보이고 있으며 암석을 갈아 광물 구조를 살피는 등의 작업도 사진에서 보듯이 여전히 가능한 상태입니다. 여기서 겨울을 난 후 일조량이 많아지면 다시 새로운 탐사 목표로 이동할 수 있습니다. 참고로 화성의 1년은 지구로는 1.9년이기 때문에 겨울의 길이가 거의 반년 정도라고 보면 됩니다.


 나사는 이미 오퍼튜니티의 임무 기간을 작동이 가능한 마지막 순간까지로 정해놓고 있습니다. 그게 언제가 될지는 아무도 알 수 없지만, 어쩌면 2020 로버가 도착할 때까지 살아남아 나사의 로버 3대가 동시에 화성에 전개되는 사상 초유의 일이 발생할지도 모르겠습니다.


 먼저간 스피릿은 아쉽지만, 아무튼 오퍼튜니티가 이렇게 12주년을 맞이해서 정말 다행이라고 생각합니다. 어쩌면 화성에 인류가 도착하는 그 순간까지 살아남지 않을지 궁금하네요.


 참고