Translate

2017년 3월 31일 금요일

재활용 로켓 재발사에 성공한 스페이스 X






(Today's flight marks the first time the same ballistic rocket has made a second flight and landed from an orbital space mission(Credit: SpaceX))


 스페이스 X의 팔콘 9 로켓이 역사적인 1단 재사용에 성공했습니다. 현지시각으로 31일 오후 6시 27분 케네디 우주 센터의 Launch Complex 39에서 발사된 팔콘 9R 로켓은 SES-10 통신 위성을 성공적으로 발사한 후 다시 대서양에 있는 무인 바지선인 Of Course I Still Love You에 오후 6시 36분 안착했습니다. 


 이 1단 로켓은 지난 2016년 4월 8일 CRS-8 임무에 사용되었다가 회수된 것으로 지금까지 회수된 팔콘 9R 1단 로켓은 모두 8개입니다. 발사와 재진입에서 큰 물리적 힘과 열에 의해 1단 로켓이 상당한 기계적 압력을 받을 수도 있지만, 성공적으로 다시 재발사가 가능하다는 것을 입증해 우주 개발사에 한획을 그은 사건으로 기록될 것 같습니다. 


 팔콘 9R 1단 로켓은 발사후 1분 22초만에 최대 기계적 스트레스를 받는 Max Q에 도달한 이후 2분 41초 후 일회용인 2단 로켓과 분리되었으며 위성은 32분 후 궤도로 진입했습니다. 1단 로켓이 재착륙 한 것은 거의 9분만이었습니다. 




(동영상) 


 이번 성공으로 스페이스 X는 재활용 로켓에 대한 상당한 경험을 축적했습니다. 이로 인해 6000만 달러에 달한다고 알려진 1단 로켓 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 기대되지만, 몇 차례 재활용이 가능할지 그리고 안전성이 얼마나 높을지는 앞으로 더 검증이 필요한 부분이라서 당장에 획기적으로 비용이 절감되지는 않을 것입니다. 


 하지만 팔콘 9R이 큰 가능성을 보여준 것 만큼은 의심의 여지가 없습니다. 1단 재활용 로켓이 가능하다는 것을 보여주었고 앞으로 신뢰성을 더 확보한다면 우주 발사비용을 최소한 지금보다 더 낮출 수 있을 것이기 때문입니다. 


 과연 이것이 가능할까 반신반의하던게 불과 몇 년 전인데 실제로 성공을 하는 모습을 보면 실패를 두려워하지 않는 무모한 도전이 진보를 이끄는게 아닐까 하는 생각이 듭니다. 



참고 





태양계 이야기 609 - 화성 주위를 5만번 공전한 MRO




(The Context Camera on NASA's Mars Reconnaissance Orbiter has been taking images of Mars since 2006. This animation shows, at one frame per month, how these observations have accumulated to cover more than 99 percent of Mars. No other camera has ever shown so much of Mars in such high resolution.
Credits: NASA/JPL-Caltech/MSSS)


 나사의 화성 탐사선 MRO가 화성 주변을 5만번째 공전했다고 발표했습니다. 화성 표면 전체의 99.1%를 6m 해상도로 찍었을 뿐 아니라 화성 표면의 다양한 변화를 실시간으로 확인하므로써 지난 11년간 (2006년부터 임무 수행) 막대한 양의 정보를 지구로 전송한 MRO는 앞으로도 당분간 화성의 표면을 계속해서 관측할 예정입니다. 


 MRO의 Context Camera (CTX)가 찍은 사진만 해도 9만장에 달하며 하나의 사진이 커버하는 공간은 30km 정도에 달합니다. 이를 위의 사진처럼 모자이크처럼 처리해 겹치는 부분을 없애면 우리가 보는 지형 사진이 나오는 것입니다. MRO가 찍은 화성 표면의 다양한 모습들은 아름다운 컬러 처리를 거친 후 대중에 여러 차례 공개되었습니다. 


 최근에 본 사진 가운데서 가장 아름다운 부분은 화성의 사구 지형입니다. 화성의 레골리스는 지구의 모래와 비슷하고 화성에는 바람이 존재하기 때문에 지구와 어딘지 유사한 사구 지형을 만들어 냅니다. 사진 자체는 2009년 것이지만, 그 신비로운 모습은 모래 보다는 은(silver)으로 된 바다가 물결을 치는 듯 합니다. 


(The mound in the center of this Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) image appears to have blocked the path of the dunes as they marched south (north is to the left in this image) across the scene. Many of these transverse dunes have slipfaces that face south, although in some cases, it's hard to tell for certain. Smaller dunes run perpendicular to some of the larger-scale dunes, probably indicating a shift in wind directions in this area.
Although it might be hard to tell, this group of dunes is very near the central pit of a 35-kilometer-wide impact crater. Data from other instruments indicate the presence of clay-like materials in the rock exposed in the central pit.
This image was acquired by the High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) instrument aboard MRO on April 27, 2009, at 15:16 local Mars time.
Image Credit: NASA/JPL/University of Arizona)


 MRO는 계속해서 화성의 신비로운 모습을 카메라에 담을 것입니다. MRO의 유산은 이 탐사선의 수명이 다한 이후에도 계속해서 살아남을 것으로 기대합니다. 


 참고 




피자 배달에 나선 로봇





(Starship's robots will begin delivering pizzas to customers within a one-mile radius of selected stores in Germany and the Netherlands(Credit: Starship Technologies))


 로봇을 이용한 피자 배달이 이제 현실이 되었습니다. 독일과 네덜란드의 도미노 피자 체인에서 실제로 로봇을 채용했기 때문입니다. 스타쉽 테크놀로지스가 만든 이 배달 로봇은 3.2km 이내의 거리에서 간단한 물건을 배송하기 위해서 제작되었으며 이미 음식 배달 서비스 업체인 저스트 잇이 런던에서 이를 채택해 서비스에 들어갔습니다. 




 로봇 배달부는 인건비 절약은 물론 훨씬 적은 에너지로 물건을 실어날 수 있어 오토바이 배달보다 더 안전하고 효율적인 배달이 가능합니다. 배달 로봇의 속도는 시속 6km 정도로 사람이 걷는 것과 비슷하기 때문에 큰 사고가 날 위험은 적습니다. 다만 이런 로봇이 많아지면 길거리가 복잡해지지 않을까 하는 생각은 드네요. 대신 배달 오토바이는 줄어들게 될 것으로 보입니다. 


 도미노의 CEO인 돈 메이지(Don Meij, Domino's Group CEO and Managing Director)는 로봇의 도입이 앞으로 성장세를 고려할 때 충분한 배달 드라이버를 구하기 힘들기 때문이라고 설명했지만, 도미노가 로봇은 물론 드론을 이용한 공중 피자 배달까지 연구 중이라는 것은 잘 알려져 있습니다. 비용 절감이라는 측면을 보면 결국은 사람을 대체할 가능성이 큰 부분이 바로 물류 배송 부분으로 생각됩니다. 


 로봇 배달부가 얼마나 늘어날지는 모르겠지만, 현재 시도들이 성공적인 반응을 얻으면 의외로 빨리 사람을 대체할 가능성도 배제할 수 없습니다. 더 안전하고 저렴한 배송이 가능해지는 장점은 있지만, 이로 인한 일자리 부족 문제도 고민해 봐야할 것 같습니다. 


 참고 


2017년 3월 30일 목요일

화성의 하늘을 날 수직 이착륙 드론






(출처: 나사) 


 나사 랭글리 연구소(NASA"s Langley Research Center)가 현재 개발 중인 화성 드론의 프로토타입을 공개했습니다. 이 드론은 수직 이착륙 고정익기로 헬기처럼 이착륙하고 고정익기처럼 비행할 수 있도록 제작되었습니다. 화성의 희박한 대기에서 장거리 정찰을 하기 위해서는 수직이착륙 고정익기가 필요하기 때문입니다. 


 (참고로 이전 소개한 마이크로 헬기: http://blog.naver.com/jjy0501/220250282981)


 지금까지 다양한 화성 비행기가 제안되었지만, 현재까지 화성의 하늘을 난 비행기는 없습니다. 화성의 중력은 지구의 1/3 정도로 낮지만 대신 대기 밀도가 1%에 불과해 비행이 만만치 않기 때문입니다. 랭글리 연구소는 이런 환경에서도 비행이 가능한 경량 드론을 개발했습니다. 쉽게 접을 수 있을 뿐 아니라 자율적으로 이착륙과 비행이 가능하며 배터리로 충전해서 여러 번 반복 비행이 가능합니다. 



 (동영상) 


 화성에서 비행 목표는 16km 정도 범위로 유인 혹은 무인 기지로 다시 귀환한 후 배터리를 충전해 다시 비행하는 방식으로 개발이 진행되고 있습니다. 각도를 자유롭게 조절할 수 있는 두 개의 로터는 접을 수 있어 휴대가 간편하며 두 개의 넓은 꼬리 날개는 착륙시 안정적인 착륙을 가능하게 합니다. 


 지구에서 테스트 한 모습을 보면 지구에서 운용해도 괜찮은 컨셉의 드론으로 생각됩니다. 나사의 다른 기술과 마찬가지로 이를 응용한 경량 드론도 나오지 않을까 생각되네요. 


 나사는 이 드론이 자율적으로 화성의 다양한 지형 - 심지어 동굴을 포함 - 을 탐사할 수 있기를 기대하고 있습니다. 미래 화성의 하늘을 날 항공기가 과연 어떤 것일지 궁금합니다. 


 참고 



DDR과 GDDR은 무엇이 다른가?



 작년에 올린 포스트에 흥미로운 댓글을 달아주신 분이 있어 정보 공유 차원에서 글을 써 봅니다. DDR5 가 이미 나와있다는 댓글에 대해서 GDDR5와 DDR5를 구분하지 못한 것이라고 설명했는데, 과연 이 둘이 어떤 차이가 있을까요? GDDR이 Graphics Double Data Rate의 약자라는 점과 실제로 그래픽 카드에서만 쓰이는 점을 생각하면 GDDR은 그래픽 카드에 특화된 메모리로 생각할 수 있고 실제로도 그렇습니다. 다만 세부적인 내용은 기술적으로 제법 복잡합니다. 




 과거 SDRAM의 느린 속도는 클래식 펜티엄 시절부터 시스템 속도를 느리게 하는 주범 가운데 하나였습니다. 이를 극복하기 위해 쓰기와 읽기를 동시할 할 수 있는 DDR (Double Data Rate)이 등장했고 현재까지 널리 사용되고 있습니다. 그런데 메모리 속도가 발목을 잡는 것은 CPU만은 아니었습니다. 


 GPU라는 단어를 처음 등장시켠 엔비디아의 지포스 256 그래픽 프로세서의 경우 (1999년) 메모리 문제로 제 속도를 내기 어려웠습니다. 따라서 SDR메모리와 DDR메모리 버전의 경우 속도 차이가 상당히 났습니다. GPU는 그래픽 처리라는 특화된 목적을 위한 프로세서이지만, 처리해야 하는 데이터 양이 CPU보다 더 많았으므로 CPU보다 용량은 작을지언정 더 빠른 메모리를 필요로 했던 것입니다. 


 엔비디아와 ATI (이후 AMD로 합병)은 끊임없는 경쟁을 통해서 더 빠른 그래픽 카드를 만들게 되는데, 이는 결국 더 빠른 메모리가 필요함을 의미했습니다. 2000년대 초반 GPU는 이미 CPU보다 훨씬 크고 복잡한 프로세서가 되었는데, 이는 그래픽 연산 자체가 병렬화의 이점을 쉽게 얻을 수 있기 때문이기도 했습니다. 


 일반적인 유저의 경우 CPU가 듀얼 코어, 쿼드 코어, 옥타 코어가 된다고 해서 체감성능이 2배, 4배, 8배 늘어나지 않지만 GPU의 경우 일단 그림 그리는 사람이 많으면 전체 그림 작업이 빨라지는 것처럼 속도가 빨라지고 체감속도에서 큰 차이가 났던 것입니다. 그런데 그림 그리는 사람이 많아지면 작업 공간도 커지고 쉽게 이용이 가능해야 합니다. 그런 만큼 더 빠른 메모리를 위해 GDDR 규격이 등장하게 되었습니다. 


 잘 알려져있지는 않지만 GDDR3을 처음 디자인 했던 회사는 ATI였습니다. 그래픽에 특화된 DDR2라는 의미의 GDDR2는 2004년 도입되는데, 엔비디아의 GeForce FX 5700 Ultra에 사용되었습니다. `GeForce 6800 Ultra에 GDDR3가 채택되었고 (역시 2004년) 하나씩 GDDR3를 탑재한 제품이 등장해 GDDR의 시대를 열었습니다. 그런데 과연 DDR3와 무엇이 달랐을까요? 


 사실 이 질문은 잘못되었습니다. GDDR3가 나왔을 당시 DDR3는 없었습니다. DDR3 규격이 나온 것은 2007년입니다. 즉 지금의 GDDR5와 DDR5와 비슷한 관계인 셈입니다. 여기서 유추할 수 있는 사실은 GDDR3가 이름과는 달리 DDR3의 변형이 아니라는 사실입니다. 사실은 DDR2의 변형입니다. GDDR3라는 이름은 높은 성능과 GDDR2의 차별성을 강조하기 위한 것으로 마치 DDR3의 일종인 것 같은 착각을 불러일으킬 수 있습니다. (흥미로운 점은 본래 처음 나왔을 때는 메모리의 표준을 정하는 JEDEC의 규격외 제품이었으나 나중에 GDDR3가 정식으로 JEDEC 규격으로 채택되었다는 점입니다) 


 GDDR와 DDR의 가장 큰 차이점은 데이터 버스의 비트(bit)의 구성입니다. GDDR은 x32의 구성을 지닌 반면 DDR2는 x4/8 구성을 지니고 있습니다. 이를 간단히 설명하면 DDR 메모리는 건물 하나에 엘리비에터가 4,8,16개인 반면 GDDR는 32개라고 할 수 있습니다. 당연히 사람이 더 빨리 타고 내릴 수 있죠. 그런데 사람이 빨리 나가고 들어오기 위해서는 엘리베이터 숫자만 많아서는 안됩니다. 


 만약 출입문에서 들어오려는 사람과 나가려는 사람이 서로 엉키면 빨리 나가거나 들어갈 수 없습니다. DDR1/2/3는 데이터 통로인 스트로브(Strobe)가 읽고 쓰기 통로로 나뉘어 있지 않습니다. 반면 GDDR은 4개의 스트로브가 읽기와 쓰기 전용을 나뉘어져 데이터가 빨리 나가고 들어올 수 있습니다. 


 GDDR4/5와 DDR3의 관계 역시 비슷합니다. SK 하이닉스 홈페이지에서 그 차이에 대해서 알아보겠습니다. 

                                           DDR3             GDDR5
I/O                                          16                     32
Prefetch (per I/O)                               8                             8
Max. Bandwidth                 4.3GB/s(2133Mbps per pin)  32GB/s (8Gbps per pin)
VDD                                                  1.35V, 1.5V            1.35V, 1.5V



 GDDR5는 DDR3와 비교해서 I/O 비트가 32인 특징을 가지고 있으며 핀당 데이터 대역폭이 8Gbps 로 거의 네배 빠릅니다. 그런데 왜 DDR3와 GDDR5의 비교일까요. 그것은 GDDR4와 GDDR5가 모두 DDR3 기반이기 때문입니다. 위키피디아에서 GDDR5 항목을 인용하겠습니다. 


 "Like its predecessor, GDDR4, GDDR5 is based on DDR3 SDRAM memory, which has double the data lines compared to DDR2 SDRAM. GDDR5 also uses 8-bit wide prefetch buffers similar to GDDR4 and DDR3 SDRAM."


 GDDR5는 생각보다 빠른 시기인 2007년에 키몬다에서 샘플이 나왔으며 2010년에 등장한 GTX 4xx 같은 그래픽 카드에 사용되어 지금까지 널리 사용되는 그래픽용 메모리가 되었습니다. 그럴 수 있었던 이유는 DDR3 기반이었기 때문이죠. 제조사 입장에서는 같은 생산 시설에서 만들 수 있습니다. 그러면 여기서 한 가지 의문이 생깁니다. GDDR5가 DDR4보다 더 큰 대역폭을 지원하는데, 그냥 시스템 메모리를 GDDR5를 사용하면 안될까요? 구태여 DDR4나 앞으로 나올 DDR5 같은 규격을 왜 만들까요? 


 GDDR은 장점만 가지고 있는 게 아닙니다. 대역폭을 잡아 늘리기 위해 여러 가지 붙이다보니 비용이 증가하고 전력 소모도 따라서 증가합니다. 동시에 DDR3/4 메모리가 빨라져서 굳이 시스템 메모리로 GDDR을 사용할 필요가 없는 것도 이유입니다. 가격만 올라가고 발열만 심해질 뿐입니다. 다만 콘솔 게임기인 PS4는 GDDR5 8GB를 사용합니다. 이들은 그래픽 처리가 중심인 기기라 GDDR 메모리 수요가 큰 반면 시스템 메모리는 공유해서 사용해도 문제 없는 수준이기 때문입니다. 하지만 다양한 작업을 하는 PC는 다르죠. 


 여기까지 이야기를 읽었다면 위에서 제기된 의문점은 대부분 해소되었을 것으로 보입니다. DDR5는 올해 여러 전문가 및 관련 회사에서 조율해서 JEDEC에서 규격을 정할 것이고 늦어도 내년까지는 공식 발표될 것으로 보입니다. 실제 양산은 2018년 정도로 예상합니다. GDDR5는 DDR5와는 관련이 없고 서로 호환되지도 않습니다. 


 마지막으로 부연 설명을 할 부분은 DDR 메모리가 GDDR보다 업데이트가 늦은 이유입니다. GDDR5나 GDDR5x 같은 이름이 나오게 된 이유도 따지고 보면 DDR 메모리 업데이트가 늦기 때문입니다. 여기에는 앞서 이야기했듯이 CPU의 발전 속도가 GPU보다 느린 것이 가장 큰 이유지만, 이외에도 여러 가지 이유가 있습니다. 그래픽 카드만 신경쓰면되는 GDDR과는 달리 DDR은 CPU/칩셋 제조사와 메인보드 제조사 같은 여러 파트너가 연관되어 있기 때문입니다. 


 DDR메모리의 경우 여러 개의 메모리를 하나의 기판에 붙인 모듈을 메모리 슬롯에 장착하는 방식으로 사용됩니다. 여기에도 노트북용과 PC용이 별개이고 스마트폰 같은 기기를 위한 BGA 방식의 메모리도 존재합니다. 이런 다양한 규격을 여러 제조사와 맞추려면 자주 업데이트 하기는 어렵습니다. 그러면 메인보드, CPU, 칩셋까지 다 바꿔야 하니까요. 


 반면 GDDR 메모리는 특정 그래픽 카드와 GPU만 염두에 두고 만들어지므로 그런 고민이 없습니다. 예를 들어 GDDR5는 170핀 BGA 방식이고 GDDR5X는 190핀 BGA 방식이라 서로 다른 PCB를 사용해야 하지만, 어차피 메모리 혼용이나 교체를 생각할 이유가 없이 기판에 붙어 나오는 방식이기 때문에 문제될 것이 없습니다. 이것이 DDR3 기반으로 세 가지나 다른 GDDR (GDDR4, 5, 5x) 이 나온 이유일 것입니다. (물론 5x의 경우 프리패치가 16개로 DDR5의 특징을 먼저 보여준 부분이 있습니다) 


 GDDR 규격의 미래는 다소 불투명합니다. 적층형 메모리인 HBM가 등장하면서 고성능 그래픽 카드에 탑재되고 있기 때문입니다. 하지만 HBM 역시 장단점이 있어 (가장 큰 문제는 가격과 발열) 한동안 GDDR 메모리가 계속 사용될 것으로 보이며 현재 GDDR6 규격 역시 준비 중입니다. GDDR6와 DDR5에 대한 소식이 새로 나오면 블로그를 통해서 전해드리겠습니다.


 참고 








갤럭시 S8 그리고 S8+ 공개






(출처: 삼성전자) 


 삼성전자가 갤럭시 S8/S8+를 공개했습니다. 정식 공개전 이미 여러 가지 내용들이 알려져 있었는데, 실제 모습을 보면 꽤 고심한 흔적이 나타나는 것 같습니다. 일단 한동안 5인치 내외에서 유지되던 화면이 패블릿 수준으로 대폭 커졌고 전면의 대부분이 화면이 되면서 눈으로 봤을 때도 훨씬 화면이 시원해지고 달라졌음을 느낄 수 있습니다. 디자인 부분에서는 갤럭시 디자인이 정해진 이후 가장 큰 변화라고 생각됩니다. 


 S8/S8+는 각각 5.77 인치와 6.22인치 18.5:9 화면을 지니고 있는데, 이는 LG G6와 미묘하게 다른 부분입니다. 이 화면비는 21:9 영상 및 16:9 영상을 모두 크게 보기 위한 것이지만 다른 한편으로는 2960×1440이라는 주력 스마트폰 시장에서 가장 높은 해상도를 노린 것일수도 있겠다는 생각입니다. 



(공식 소개 영상) 

 

(더 버지) 



(Android Authority) 


 결국 손으로 잡을 수 있는 상태에서 화면을 키우기 위해서는 위 아래로 길게 잡아늘릴 수밖에 없는 셈인데, G6나 S8이 이 부분에서 다시 안드로이드 플래그쉽 시장을 선도하는 것으로 생각됩니다. 크기 대비 시원한 화면은 아이폰 7/7+ 대비 큰 장점인데, 차기 아이폰이 어떻게 대응할지도 궁금합니다.


 갤럭시 S8은 본래 출시되던 시기보다 1-2 개월 늦게 출시되었는데, 그런 만큼 안전성에 대한 테스트 역시 많이 되었을 것으로 생각됩니다. 배터리 역시 전작인 갤럭시 S7 보다 더 넣지 않고 3000/3500mAh에서 만족했는데, 화면이 커진 점을 생각하면 사용시간이 좀 줄지 않았을까 생각되는데 이 부분은 상세한 벤치마크 결과를 봐야 판단이 가능할 것으로 보입니다. 


(S7/S7 엣지와 S8/S8+ 비교. 출처: wccftech)  


 출시를 늦춘 만큼 AP 역시 10nm 급 신형 프로세서를 사용할 수 있게 된 점도 장점입니다. 스냅드래곤 835의 성능 역시 궁금합니다. 이 역시 벤치마크 결과를 봐야 판단이 가능하겠지만, 현 시점에서 안드로이드 최강 스펙인 점은 의문의 여지가 없어 보입니다. 


 S8시리즈에서 새로운 시도는 AI 비서인 빅스비와 데스크탑처럼 사용할 수 있게 도와주는 덱스의 존재입니다. 덱스의 경우 아무래도 모니터가 있는 상태에서는 그냥 PC를 사용하는 편이 더 편리하기 때문에 널리 사용되지 않을 것 같지만, 빅스비는 더 많이 사용될 것으로 생각됩니다. 다만 얼마나 편리하게 사용할 수 있을지는 역시 실사용기가 나와봐야 평가가 가능할 것입니다. 


 갤럭시 S8/S8+는 안드로이드 플래그쉽 스마트폰이 어떻게 진화할 것인지를 잘 보여주고 있습니다. 강력한 플래그쉽 스마트폰으로써 최선의 모습을 보여주기를 희망합니다. 


 참고 









2017년 3월 29일 수요일

압축 공기가 미래 에너지의 대안이 될 수 있을까?



(This is the idea that RICAS 2020 will be helping to realise: surplus energy generated by wind turbines and solar cells is used to compress air, which is stored in caverns in solid bedrock. When air is compressed, it heats up, so a separate underground heat store stockpiles the heat generated by the compression process. When the energy is needed, the air is released through a gas turbine, which generates electricity. The more hot air that is released through the heat store on its way out, the more electricity will be generated; in other words: the more effective is the energy storage. Credit: Giovanni Perillo, SINTEF. Illustration: Knut Gangåssæter, SINTEF)


 신재생에너지의 가장 큰 문제점은 필요한 때 에너지를 생산하기 어렵다는 것입니다. 태양에너지는 밤에는 생산할 수 없고 풍력은 바람이 불지 않으면 전기를 생산하지 못합니다. 더 나아가 전력 소비는 시간이나 계절에 따른 변동이 상당하기 때문에 남는 전기를 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓰는 기술을 개발하는 것은 오랜 과제 가운데 하나였습니다. 


예를 들어 양수력 발전 같은 경우가 바로 그런 시도라고 할 수 있습니다. 하지만 양수력 발전은 건설 장소가 제한될 수밖에 없어 널리 사용된다고 보기는 어려울 것입니다. 따라서 다양한 시도가 동시에 진행중인데, 그 중 하나가 압축 공기를 이용하는 것입니다. 


 공기를 압축해서 에너지를 저장했다가 필요하면 발전기를 돌리는 방식은 이론적으로 매우 간단하기 때문에 종종 시도되곤 합니다. 다만 경제적, 기술적 문제 때문에 현재도 대부분 개발 단계에 머물고 있다는 것이 문제입니다. 이전에 소개한 액화 압축 공기인 Liquid Air Energy Storage (LAES)는 현재 프로토타입 시설이 건설 중이라 어느 정도 상용화에 다가간 기술이라고 할 수 있습니다. 




 오늘 소개할 RICAS 2020는 유럽에서 진행되는 압축 공기 에너지 저장 시스템으로 압축 공기 에너지 저장 시스템의 가장 큰 문제인 압축과 팽창시 발생하는 열손실을 방지하기 위해 별도의 장치를 가지고 있습니다. 흔히 생각하는 것과는 달리 압축 공기 에너지 저장 시스템의 문제는 고압 가스나 액화 가스로 인한 압력이 아니라 기체를 압축하면 열이 발생하고 팽창시키면 열을 흡수한다는 점입니다. 


 결국 에너지 저장과 방출과정에서 상당한 에너지를 열의 형태로 빼앗기기 때문에 에너지 저장 시스템으로 매우 큰 단점입니다. 이미 독일과 미국에서 압축 공기 에너지 저장 시스템이 사용되고 있느나 낮은 효율성으로 널리 사용되지 못하는 것은 그런 이유 때문입니다. 


 RICAS는 스토리지 케이번 (Storage Cavern)이라는 빈 공간에 잘게 부순 암석을 채워넣는 방식으로 열을 저장하는 방식을 사용하고 있습니다. 얼마나 효율적일지는 알 수 없지만, 일단 열에너지 저장 시스템의 가격은 매우 저렴할 것으로 생각됩니다. 


 효과적인 에너지 저장을 위해 이렇게 다양한 신기술이 개발된다는 것은 그만큼 필요성이 대두되고 있다는 이야기일 것입니다. 이런 노력이 모아져서 효과적인 에너지 저장 시스템이 개발될 것으로 기대합니다. 


 참고 


억울한 누명을 쓴 인공 감미료 - 사카린 이야기



(사카린의 초기 포장. 출처: 위키피디아) 


 오늘날 식품에는 여러 가지 첨가제가 들어가고 있습니다. 무분별한 첨가제에 대한 우려도 같이 높아지고 있지만, 사실 몇몇 첨가제는 억울한 누명을 쓴 경우도 있습니다. 아마도 사카린이 가장 대표적인 경우일 것입니다. 


 제 책인 과학으로 먹는 3대 영양소에서는 분량 관계로 사카린에 대한 상세한 이야기를 하지 않았지만, 블로그를 통해서는 문제 없이 소개가 가능할 것입니다. 




 사카린은 이름 때문에 일본에서 개발된 물질처럼 생각되기도 하지만, 사실은 러시아 태생의 독일 화학자 콘스탄틴 팔베르크(Constantin Fahlberg)가 존스홉킨스 대학의 이라 렘센(Ira Remsen)의 연구실에서 우연히 발견한 물질입니다. 


 실험실에서 일하고 난 후 집으로 와서 음식을 먹는데 먹는 음식마다 매우 달게 느껴졌던 것이 사카린 탄생의 비화입니다. 이 때가 1879년이었으니 꽤 오래된 인공 감미료인 셈입니다. 아무튼 사카린을 발견한 후 람센과 팔베르크는 이를 상용화하고 특허를 받기 위해 연구를 계속했습니다. 


 팔베르크는 설탕을 의미하는 라틴어인 사카룸에서 이름을 딴 사카린이라는 물질의 특허를 등록하고 1885년에는 사카린의 상업적 생산법에 대한 특허도 등록했습니다. 이후 독일로 돌아온 팔베르크는 공장을 지어 사카린을 생산해 부자가 되었습니다. 그런데 이 과정에서 렘센이 배제되었기 때문에 둘의 사이는 매우 나빠졌다고 하네요. 역시 돈 문제가 결합되면 쉽지만은 않은 것이 세상일인 것 같습니다. 


 사카린은 설탕에 비해서 300-400배 정도 단맛이 강하며 열에 안정한 특징이 있어 여러 요리에 쉽게 첨가할 수 있습니다. 19세기에는 기적의 인공 감미료였던 셈이지만, 사실 초창기에는 아주 널리 사용된 건 아니었습니다. 사카린이 큰 인기를 끌게 된 계기는 세계 1차 대전으로 당시 설탕 공급이 부족해지자 그 대체품으로 큰 인기를 끈 것이죠. 


 사카린이 논란의 대상이 된 계기는 20세기 와서 합성된 또 다른 인공 감미료인 사이클라메이트 (sodium cyclamate)입니다. (1) 이 물질은 미국외 다른 국가에서는 인공 감미료로 인정되고 있으나 FDA가 1970년에 금지하면서 논란이 되었던 물질입니다. 이 물질은 아직도 미국에서 금지 물질입니다. 아무튼 인공 감미료 가운데 일부가 유해할지도 모른다는 의문이 제기되자 사카린을 포함한 광범위한 인공 감미료가 조사 대상이 되었습니다. 


 흔히 사카린이 쥐(rat)를 이용한 동물 실험에서 방광암을 일으켜서 사용이 중단된 것으로 알려져 있지만, 그 상세한 내용은 알려져 있지 않습니다. 오늘 이야기는 여기에 대한 내용입니다. 


 Weihrauch 등이 보고한 내용에 따르면 사카린을 이용한 동물모델 중 1세대에서 방광암을 유발했던 것은 20개 연구 가운데 한 개에 불과했습니다. 더구나 실험에 사용된 ACI rats은 방광암을 일으키는 기생충 감염비율이 높아 신빙성에 다소 의문이 제기될 수 있습니다. (2) 


 2세대 동물 모형 연구에서는 사카린을 다량으로 섭취한 동물의 2세대 후손에서 방광암의 증가를 관찰할 수 있었습니다. 예를 들어 먹이의 7.5% 사카린으로 섭취한 경우 30% 정도 증가가 관찰되었다고 합니다. (3) 물론 사카린을 이렇게 많이 먹는다는 것은 동물 실험에서나 가능한 일이고 현실적으로 가능한 일이 아닙니다. 밥대신 사카린을 먹는 사람은 아무도 없을 테니 말이죠. 


 그런데 과연 사카린이 방광암을 일으키는 기전은 어떤 것일까요? 그 기전은 비교적 최근에야 알려졌습니다. 설치류의 소변의 높은 pH와 calcium phosphate 및 단백질 농도로 인해 다른 동물에서와는 달리 마이크로 결정이 형성되어 이것이 방광 및 요도 벽을 자극해 만성 염증에 의한 요로 질환과 암을 유발하는 것이 기전입니다. (4,5) 


 따라서 사람과 그 근연관계에 있는 동물에서는 장기간 사카린을 복용해도 암이 유발되지 않을 것이라고 추정할 수 있습니다. 이를 검증하기 위한 동물실험이 일본에서 진행되었습니다. 타카야마 (Takayama) 등은 3종의 원숭이 20마리를 실험군으로 삼아 kg당 25mg의 사카린을 주 5회씩 24년간 투여하는 상당히 장기간에 걸친 드문 연구를 진행했습니다. 16마리가 대조군으로 실험군과 대조군 합쳐 36마리이기 때문에 숫자가 많지 않다는 단점은 있어도 연구자로써 상당히 하기 어려운 연구를 오랜 시간 참고 한 셈인데, 결론적으로 말하면 방광암이 생긴 원숭이는 없었습니다. (6) 


 동시에 영국 등에서는 사카린 소비와 실제 방광암이 연관성이 있는지에 대한 역학 연구가 진행되었습니다. 영국에서 사카린 소비는 2차 대전에 크게 증가했는데, 만약 사카린이 발암성이 있다면 시기적으로 10년 - 20년 후에는 방광암 발생이 증가해야 합니다. 결론적으로 일반 인구 집단은 물론 당뇨병 환자처럼 사카린 섭취가 높은 그룹 모두에서 방광암 증가가 관찰되지 않았습니다. (7,8) 


 이런 점을 고려할 때 결국 사카린에 대한 금지 조치가 풀린 것은 매우 당연한 결과라고 하겠습니다. 그러나 누명을 뒤집어쓴 사카린은 현재 그렇게 많이 사용되지는 않습니다. 그 사이 사카린을 대신할 수많은 인공 감미료가 개발되었기 때문이죠. 


 제 책에서 언급했던 부분이지만, 설탕이나 액상 과당은 그 자체로는 위험한 물질이 아니라도 남용하면 건강을 해치는 물질이 될 수 있습니다. 그리고 실제로 남용되면서 심각한 보건 문제가 되고 있습니다. 이런 점을 생각하면 오히려 유해성이 입증되지 않은 사카린은 정말 억울해 보입니다. 


 다만 새로운 인공 감미료가 대량으로 개발된 점을 고려하면 억울한 유해성 논쟁 없이도 지금은 사카린 사용이 어차피 줄어들지 않았을까 하는 생각은 들지만 말이죠. 



 참고 


1. Weihrauch MR, Diehl V (2004). "Artificial sweeteners—do they bear a carcinogenic risk?". Ann Oncol. 15 (10): 1460–5.

2. Fukushima S, Arai M, Nakanowatari J et al. Differences in susceptibility to sodium saccharin among various strains of rats and other animal species. Gann 1983; 74: 8–20

3. Taylor JM, Weinberger MA, Friedman L. Chronic toxicity and carcinogenicity to the urinary bladder of sodium saccharin in the in utero-exposed rat. Toxicol Appl Pharmacol 1980; 54: 57–75.

4. Whysner, J.; Williams, GM. (1996). "Saccharin mechanistic data and risk assessment: urine composition, enhanced cell proliferation, and tumor promotion". Pharmacol Ther. 71 (1–2): 225–52. doi:10.1016/0163-7258(96)00069-1. PMID 8910956.

5.  Dybing, E. (Dec 2002). "Development and implementation of the IPCS conceptual framework for evaluating mode of action of chemical carcinogens". Toxicology. 181-182: 121–5. doi:10.1016/S0300-483X(02)00266-4. PMID 12505296.

6. Takayama S, Sieber SM, Adamson RH et al. Long-term feeding of sodium saccharin to nonhuman primates: implications for urinary tract cancer. J Natl Cancer Inst 1998; 90: 19–25.

7. Armstrong B, Doll R. Bladder cancer mortality in England and Wales in relation to cigarette smoking and saccharin consumption. Br J Prev Soc Med 1974; 28: 233–240.

8. Armstrong B, Doll R. Bladder cancer mortality in diabetics in relation to saccharin consumption and smoking habits. Br J Prev Soc Med 1975; 29: 73–81.




우주 이야기 640 - 블랙홀의 바람에서 탄생하는 별



(Artist's impression of a galaxy forming stars within powerful outflows of material blasted out from supermassive black holes at its core. Results from ESO's Very Large Telescope are the first confirmed observations of stars forming in this kind of extreme environment. The discovery has many consequences for understanding galaxy properties and evolution. Credit: ESO/M. Kornmesser)


 블랙홀은 강력한 중력으로 모든 물질을 잡아당겨 사상의 지평면 속으로 사라지게 만들 수 있지만, 그 과정에서 많은 물질을 제트의 형태로 분출할 수 있습니다. 제트 혹은 다른 형태로 강착원반 등에서 분출되는 가스는 주변 물질의 밀도를 높여 별의 생성에도 도움을 준다고 알려져 있습니다. 블랙홀이라는 이름과는 달리 단순히 우주의 검은 구멍만은 아니라는 이야기죠. 


 최근 유럽 천문학자팀은 유럽 남방 천문대의 VLT 망원경을 이용해서  IRAS F23128-5919라고 명명된 6억 광년 떨어진 충돌 은하를 관측했습니다. 두 개의 은하가 충돌하면서 남쪽 은하 중심부 근방에서 매우 강력한 물질의 바람이 별을 탄생시키고 있는 분명한 증거를 발견했습니다. 


 연구의 주저자인 케임브리지 대학의 로베르토 마이올리노 (Roberto Maiolino from the University of Cambridge)에 의하면 과학자들은 이전부터 이와 같은 현상이 일어난다고 예측해왔지만, 이를 실제로 관측하기는 대단히 어려웠다고 합니다. 


 이번 연구에서는 VLT에 설치된 가장 정밀학 분광학 장비인 MUSE 및 X-shooter를 이용해서 은하 중심부에서 나오는 가스에 의해 생성되는 젊은 별의 파장을 확인하는데 성공했습니다. 이는 블랙홀이 단순히 별과 가스를 집어삼키는 괴물이 아니라 별을 만드는 우주의 큰 힘이라는 것을 보여주는 증거입니다. 


 은하 중심 블랙홀이 젊은 별을 대거 탄생시키는 가장 흔한 경우는 아마도 두 개의 은하가 충돌해서 새로운 물질이 대거 유입되고 가스의 밀도가 올라가는 순간일 것입니다. 우리 은하와 안드로메다 은하 역시 수십 억년 전 이와 같은 일을 겪게 될 가능성이 큽니다. 물론 우리는 볼 수 없겠지만, 이 충돌은 우주에서 가장 장엄한 광경이 될 것 같습니다. 


 참고 


More information: Star formation inside a galactic outflow, Nature, nature.com/articles/doi:10.1038/nature21677




2017년 3월 28일 화요일

호주의 쥐라기 공원



(Dinosaur tracks in the Walmadany area (Credit: Damian Kelly))


 1억 2700만년에서 1억 4천만년 전, 쥐라기보다는 백악기 초에 가까운 시점에 수많은 공룡 무리가 어떤 이유에서인지 한 지역을 거쳐 지나갔습니다. 이 지역은 현재 호주 서부 킴벌리(Kimberly) 지역의 댐피어 반도 (Dampier Peninsula)의 일부에 해당하는 지역으로 왈마다니(Walmadany)라고 명명된 25km에 달하는 해안지대 입니다. 


 이 지역에서는 수천 개의 공룡 발자국 화석이 확인되어 호주 쥐라기 공원이라고 불리고 있습니다. 퀀즐랜드 대학 및 제임스 쿡 대학의 연구자들은 이곳에서 적어도 150개 이상의 발자국을 확인하고 여기서 21종의 서로 다른 공룡 종을 발견했습니다. 


 연구팀에 의하면 이 공룡 발자국은 다섯 종류의 육식 공룡, 적어도 6종의 목이 긴 네발 용각류 공룡, 4종의 두 발 보행 초식 공룡, 그리고 6종의 갑옷 공룡을 포함하고 있습니다. 여기에는 호주에 당시 스테고사우루스과에 속하는 공룡이 있었다는 유일한 증거와 함께 발자국 길이가 1.7m에 달하는 초대형 용각류 초식 공룡의 증거가 포함되어 있습니다. 


 이들이 왜 한 장소에 발자국을 남겼는지는 알 수 없지만, 이것만으로도 당시 공룡의 다양성을 설명할 수 있는 좋은 증거라고 할 수 있습니다. 


 개인적인 생각이지만, 아마도 이 흔적들은 오늘날 아프리카 초원에서 볼 수 있는 동물의 이동과 비슷한 것일지도 모르겠다는 생각입니다. 초식공룡이 새로운 풀과 물을 찾아 이동하면 그 뒤를 육식 공룡이 따라가는 식이죠. 다만 모든 발자국이 한방향이 아니라는 점을 고려하면 더 다양한 이유가 있었을 수도 있습니다. 


 아무튼 이 발자국 화석은 당시 수많은 공룡들이 서로 공존했던 생태계를 보여준다는 데서 큰 의미가 있습니다. 진정한 의미에서 현재의 세렝게티 국립공원 같은 생태계가 펼쳐진 쥐라기 혹은 백악기 공원이라고 할 수 있는 것이죠. 


 참고