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2017년 9월 30일 토요일

화성 탐사 계획을 업데이트한 스페이스 X











(출처: 스페이스 X)


 스페이스 X의 일론 머스크 CEO가 자신의 화성 탐사 프로젝트를 업데이트 했습니다. 여전히 실현 가능성에 대해서는 회의적인 시각이 많지만, 국제우주회의 (International Astronautical Congress (IAC))에서 공개된 컨셉에서 흥미로운 부분은 바로 새로운 대형 발사체인 BFR입니다. 


 1단과 2단을 합쳐 높이가 106m에 달하는 이 새로운 로켓의 1단 (BFR 부스터) 4,400톤의 무게와 5,400톤의 추력을 지니고 있으며 지름은 9m입니다. 부피로 보면 인류를 달에 착륙시킨 아폴로/새턴 시리즈는 물론 현재 개발 중인 나사의 SLS와 견줄만한 크기입니다. 연료는 냉각된 액체 메탄과 산소가 사용되며 31개의 랩터 (Rapter) 엔진이 추력을 만듭니다. 컨셉에서는 이 부스터 역시 수직 착륙이 가능한 것으로 되어 있습니다. 


 길이가 48m에 지름이 9m에 달하는 2단은 다양한 목적으로 개발될 것이라고 합니다. 위에서 나온 컨셉으로는 우주 왕복선 같은 용도로 사용하거나 혹은 달/화성 착륙선으로 활용할 계획임을 알 수 있습니다. 목표는 1,2단 모두 회수해서 재사용 하는 것이겠지만, 그만큼 페이로드가 감소하는 부분은 피할 수 없을 것입니다. 


 2단인 수송선은 1,100톤의 추진체를 실을 수 있으며 기체 자체의 중량은 85톤이라고 합니다. 그렇다면 과거 나왔던 우주 왕복선보다 훨씬 큰 부피에도 불구하고 기체 중량이 비슷하다는 이야기인데, 아무리 역추진 로켓이 있더라도 이렇게 큰 기체가 대기권 재진입시 마찰과 열을 견딜 수 있을지 약간 궁금합니다. 참고로 4개의 랩터 엔진과 해수면 높이에서 효율을 고려한 2개의 엔진을 지녀 총 6개의 엔진이 있습니다. 


 또 다른 흥미로운 언급은 화성 수송선 버전의 경우 825㎥의 내부 공간을 제공해 40개 정도의 객실을 공급할 수 있다는 것입니다. 탑승 승객은 80-200명 정도를 예상하고 있다고 하네요. 다만 장거리 여행을 하는 경우 적지 않은 식량과 물, 그리고 생명 유지 장치가 필요해 실제로 탑승 가능한 승객의 수는 훨씬 적을 것으로 예상됩니다. 그래도 엄청난 크기의 수송선이라는 사실은 분명합니다. 그래서 지구 저궤도까지 페이로드도 150톤에 달한다고 하네요. 




(동영상) 


 로켓이라는 물건이 크기가 커지면 비용은 기하급수적으로 커진다는 점을 생각하면 과연 민간 기업이 개발과 테스트를 감당할 수 있을지 의문이 생길 수 밖에 없지만, 아무튼 흥미로운 소식인 점은 분명합니다. 동시에 현재 개발 중인 팔콘 헤비 로켓으로는 사실 달이나 화성 유인 탐사는 어렵다는 점을 스스로 인정한 것으로도 풀이될 수 있습니다. 


 아무튼 BFR 부스터가 실제로 개발될 수 있을지 상당히 궁금해지는 소식이었습니다. 가능하다면 민간 우주 탐사는 물론 우주 개발에 한 획을 긋는 엄청난 성과가 될 듯 합니다. 


 참고 


아미노산이 식욕을 조절한다




 식욕을 조절하는 것은 동물의 생존에 있어서 매우 중요합니다. 에너지가 떨어졌는데도 보충을 하지 않거나 반대로 이미 많이 먹어서 더 들어갈 공간이 없는데도 계속 먹는 일이 있으면 안되기 때문이죠. 우리가 흔히 간과하는 일이지만, 사실 식욕을 적당히 조절하는 뇌의 여러 조절 중추의 기능은 생존에 매우 중요합니다. 물론 과학자들이 이를 연구하는 목적 가운데 하나는 식욕을 조절해서 비만 치료 등 치료 목적으로 응용하기 위한 것도 있습니다. 


 식욕에 큰 영향을 미치는 영양소는 에너지 대사의 기본인 포도당입니다. 하지만 아미노산 (단백질)과 지방 역시 영향을 줄 수 있습니다. 다만 그 기전은 완전히 이해되지 않고 있습니다. 영국 워릭 대학 (University of Warwick)의 연구자들은 tanycyte라는 뇌세포에 초점을 맞춰 연구를 진행했습니다. 


 tanycyte는 제3뇌실벽에 위치한 세포로 뇌척수액 (cerebrospinal fluid (CSF))의 화학 물질에 대한 정보를 중추신경계에 전달하는 것이 주된 기능으로 생각되는 세포입니다. 예를 들어 뇌척수액에 있는 포도당 농도에 의해 자극되어 그 신호를 뇌의 다른 부분으로 전달합니다. 


 연구팀은 쥐를 이용한 동물모델을 통해 tanycyte가 사실 아미노산에도 반응한다는 연구결과를 발표했습니다. 아미노산 농도가 높아지면 30초 이내로 반응을 해서 식욕에 영향을 준다는 것입니다. 흥미로운 사실은 감칠맛 혹은 우아미 (umami)와 연관된 음식이 쥐의 입에 닿아도 이 세포가 흥분한다는 사실입니다. 


 이런 맛과 관련된 음식 - 소고기, 돼지고기, 호두, 아몬드, 아보카도, 연어 등 - 을 먹으면 tanycyte가 잘 반응하는 것으로 보이며 이는 식욕 조절에 도움을 줄 수 있습니다. 예를 들어 열량이 높은데도 불구고 견과류가 오히려 체중 조절에 도움이 된다는 연구들이 있는데, 식욕을 억제하는 효과가 그만큼 크기 때문으로 풀이됩니다. 물론 여기에는 견과류에 풍부한 지방산도 영향을 줄 것 같습니다. 


 식욕 조절 기전은 우리의 생각보다 복잡하고 아직 알려지지 않은 부분이 많습니다. 앞으로 이 부분에 대한 연구가 진행되어 부작용이 적고 효과가 우수한 식욕 억제제가 개발될 수 있기를 기대해 봅니다. 


 참고 



인텔이 만든 뉴로모픽 칩 - Loihi



(출처: 인텔) 


 인텔이 뇌를 모방한 뉴로모픽 컴퓨팅 (neuromorphic computing) 프로세서를 공개했습니다. 로이히 (Loihi)라는 이름의 이 뉴로모픽 칩은 아직 실제로 제품이 공개된 것은 아니며 2018년에 대학과 연구 기관에 초기 제품이 공급될 예정이라고 합니다. 


 뉴로모픽 컴퓨팅은 요즘 인기인 컨볼루션 신경망 (convolutional neural networks), 이나 딥 러닝 신경망 (deep learning neural network) 학습처럼 기존의 CPU나 GPU를 이용해서 학습하는 것이 아니라 실제 뇌를 모방한 프로세서를 이용해서 학습을 한다는 차이점이 있습니다. 


 뉴로모픽 컴퓨팅은 아직 널리 사용된다고 보기는 어렵지만, 기존의 머신 러닝에 비해 적은 컴퓨팅 자원과 에너지를 소모해서 학습할 수 있다는 장점이 있습니다. 또 일반적인 머신 러닝과 원리가 좀 다른 만큼 머신 러닝으로 해결하기 어려운 문제를 해결하는데도 도움이 될 수 있습니다. 




(동영상) 


 사실 뉴로모픽 칩은 이미 IBM에서 먼저 출시해 테스트에 들어간 상태입니다. 이전에 소개한 트루노스가 그 주인공입니다. 




 IBM의 뉴로모픽 칩은 100만개의 전자 뉴런과 2억 5600만개의 시냅스 구조를 가지고 있으며16개의 칩이 하나의 어레이를 이루고 있습니다. 여기에 비해 인텔의 로이히는 그런 게 있다 정도만 공개된 상태로 아직 평가를 하기에는 이른 상태입니다. 아마도 내년 상반기에 자세한 내용이 나올 것으로 예상되는데, 기존의 프로세서와 구조가 다른 만큼 제대로 활용하는 것도 시간이 더 필요하겠죠. 


 과연 인공지능의 미래가 뉴로모픽 칩처럼 전용 신경칩일지 아니면 기존의 프로세서를 활용한 딥러닝이 될 지 궁금합니다. 


 참고 


2017년 9월 29일 금요일

동물일까 아닐까? 딕킨소니아 이야기



(British paelaeontologists have determined that Dickinsonia was indeed an animal(Credit: Alex Liu))


 캄브리이기보다 이전인 에디아카라기 (5억4,100만년 - 6억3,500만년 전)에는 기묘한 화석들이 많이 발견됩니다. 에디아카라 생물군이라고 명명된 이 생물들은 현생 동물문과 연관성을 알기 힘든 독특한 신체 구조를 가지고 있어 학자들 사이에서도 분류와 생활상에 대한 논쟁이 많은 생물들입니다. 


 대부분의 에디아카라 생물은 부드러운 바다 밑 모래 바닥에 누워 생활했던 것으로 보이며 입이나 소화기관의 흔적이 없고 뜯어먹힌 흔적도 없어 과연 동물이 맞는지에 대해서 논쟁이 있었습니다. 일부에는 여과섭식자라는 주장도 있었지만, 산호 같이 공생 광합성 조류에서 영양분을 얻는다거나 혹은 식물이나 심지어 생물체가 아닌 단순 광물이라는 주장까지 있었습니다. 




 옥스퍼드 대학의 연구팀은 대표적인 에디아카라 생물군 가운데 하나인 딕킨소니아(Dickinsonia)에 대해서 연구했습니다. 딕킨소니아는 위의 사진처럼 동그랗고 납작하게 생긴 생물로 여러 개의 체절 같은 구조물을 지니고 있습니다. 5억 8000만 전부터 에디아카라기가 끝날 때까지 200종 정도가 번성을 누렸던 생물이지만, 과연 동물인지 여부도 알기 힘든 구조를 지니고 있습니다. 


 연구팀은 다양한 딕킨소니아의 화석을 비교해 이들이 동물처럼 자란다고 주장했습니다. 아마도 머리로 보이는 체절이 있고 여기에서 새로운 체절이 생겨나면서 점차 자라는 것으로 보이기 때문입니다. 한 가지 더 흥미로운 사실은 어떻게 자라났는지입니다. 


 과거 연구에서도 이 생물이 동물이라고 가정하고 한쪽 방향에서 자라난다고 생각했습니다. 이에 따르면 체절이 작은 부분이 머리 쪽으로 가장 젊은 체절이며 점점 자라서 왼쪽에 있는 체절처럼 커진다고 생각했습니다. 하지만 화석을 컴퓨터 모델링을 통해 분석한 결과는 반대의 의견을 제시했습니다. 즉 큰 체절이 있는 쪽이 머리이며 중앙에서 새로운 체절이 더해져 점점 자란다는 것입니다. 


 물론 이 연구 하나만으로 논쟁이 사그러들 가능성은 크지 않습니다. 하필 모래에 눌린 흔적 같은 화석 이외에는 아무 증거가 없다보니 미세 구조를 알기가 어렵고 (아마도 이것은 이들이 살았던 환경이 부드러운 모래바닥이기 때문으로 보입니다) 어느 쪽도 결정적인 증거를 제시하기 어렵기 때문입니다. 


 앞으로 운좋게 미세 구조가 보존된 딕킨소니아의 화석이 발견되기 전까지 이 미스터리 생물을 둘러싼 논쟁은 계속될 것으로 보입니다. 


 참고 




장시간 오래 앉아있으면 건강에 더 나쁘다?


 수렵 채집인 시절이나 농경 시대에 앉아서 일하는 사람의 수는 매우 적었을 것입니다. 하지만 현대인의 경우 직종에 따른 차이는 커도 하루 종일 앉아서 일하는 사람의 수가 매우 늘어났습니다. 여기에 여가 활동 역시 TV 시청이나 컴퓨터 사용 등 앉아서 하는 경우가 많아지면서 과거와는 달리 하루에 상당한 시간을 의자에 앉아 지내는 경우가 많아졌습니다.


 당연히 이는 자연적인 상태와는 거리가 멀기 때문에 여러 가지 건강상의 문제를 일으킨다는 것이 알려져 있습니다. 어렵게 생각하지 않더라도 운동을 하는 것과 앉아서 TV를 시청하거나 게임을 하는 것 가운데 어느 것이 더 건강한지는 쉽게 알 수 있습니다. 앉아있는 시간이 길어질수록 운동량은 감소하고 비만의 위험도는 물론 각종 질환의 위험도가 증가하게 됩니다. 궁극적으로는 사망률도 증가하게 됩니다. 


 그런데 구체적으로 얼마나 오래 계속해서 앉아있는 것이 위험할까요? 여기에 대한 연구 결과가 저널 Annals of Internal Medicine에 발표되었습니다. 콜럼비아 의대의 케이스 디아즈 (Keith Diaz, PhD, associate research scientist in the Department of Medicine at Columbia University Medical Center (CUMC))가 이끄는 연구팀은 1-2시간 정도 움직이지 않고 있는 것 (one to two hours at a time without moving)이 사망 위험도를 의미있게 증가시켰다고 발표했습니다. 


 7,985명의 45세 이상 성인을 대상으로 한 연구에서 참가자들은 정확하게 앉은 시간을 측정하기 위해 허리에 센서를 달고 (hip-mounted activity monitor) 일주일간 생활했습니다. 그리고 4년에 걸쳐 이들의 사망률을 추적 관찰했습니다. 총 340명의 사망 케이스가 확인되었는데, 앉아서 보내는 시간은 물론 한 번에 움직이지 않고 앉아있는 시간 역시 사망에 영향을 미쳤습니다. 60-90분 정도 움직이지 않고 지내는 경우 가장 활발하게 움직이는 사람에 비해 사망률의 거의 두 배 정도 높은 것으로 나타났기 때문입니다. 


 이 연구 결과는 장시간 앉아서 일을 하는 경우 중간 중간 일어나서 가벼운 운동이나 몸풀기를 하는 것이 좋다는 점을 시사합니다. 사실 이런 권고안은 이전부터 있어왔습니다. 장시간 업부, 공부 혹은 운전을 하는 경우 중간 중간에 스트레칭과 휴식, 운동이 필요합니다. 문제는 우리 나라에서는 자리를 지키고 오래 동안 공부나 일을 해야 열심히 한다는 편견이 있다는 사실입니다.  


 하지만 건강을 지키는 것은 물론 업무나 공부 효율을 높이기 위해서는 사실 중간 중간 움직여주는 것이 좋다는 것 역시 널리 알려진 내용입니다. 좀 더 몸을 움직이고 계속해서 앉아 있는 시간을 줄이기 위해서 개인은 물론 사회적인 인식의 전환이 필요할 것 같습니다. 


 참고 


 Patterns of sedentary behavior and mortality in U.S. middle-aged and older adults: A national cohort study

annals.org/aim/article/doi/10.7326/M17-0212


고대 호주의 괴수들



(Diprotodon undertaking mass migration, while being observed by a giant lizard (Megalania) and giant grey kangaroos. Credit: Laurie Beirne)


 지금 호주를 생각하면 상상하기 어려운 일이지만, 5만년 전 인간이 상륙하기 전 호주 대륙에는 온갖 독특한 대형 동물들이 서식하는 아프리카 초원 같은 분위기였습니다. 지금은 멸종한 거대 캥거루를 비롯해 거대한 유대류 초식동물과 사람보다 큰 키를 지닌 날지 못하는 새, 그리고 이들을 사냥하는 대형 도마뱀 및 유대류 육식동물이 존재했던 것입니다. 


 퀸즐랜드 대학의 길버트 프라이스 박사(University of Queensland's Dr Gilbert Price)와 그 동료들은 호주 빙하기의 세렝게티 (Australia's Ice Age Serengeti)를 연구했습니다. 지구가 빙하기이던 시절 호주 대륙에는 거대한 초원이 펼쳐져 있었고 여기에는 키 1.8m 몸길이 3.5m에 무게는 최대 3톤이나 되는 거대한 초식 동물인 디프로토돈 (Diprotodon)이 살았습니다. 


 디프로토돈은 우리에게 익숙하지 않은 동물이지만, 역사상 가장 큰 유대류로 160만년 전에서 46,000년 전까지 호주 대륙에서 번성했습니다. 두 개의 앞쪽으로 향한 이빨이라는 뜻의 이 고대 동물은 이름때문에 중생대에 살았을 것 같은 느낌이지만, 인류의 호주 도착 직후 미스터리하게 사라진 유대류 중 하나입니다. 


 연구팀은 디프로토돈이 지금의 세렝게티의 초식동물처럼 수백km를 걸어 이동했다고 주장했습니다. 당시에는 해수면이 지금보다 낮아 뉴기니섬과 호주 대륙이 연결되어 더 큰 대륙을 형성하고 있었으며 더 다양한 동식물이 서식할 수 있는 환경이 조성되어 있었습니다. 이 고대 대륙에서 거대한 유대류 초식 동물이 물과 먹이를 구하기 위해 이동하면 유대류 사자나 거대 도마뱀이 이를 따라가는 모습도 볼 수 있었을 것입니다. 


 이런 별난 세상을 만든 것은 역시 지리적 격리입니다. 오랜 세월 다른 대륙과 분리된 덕에 호주 대륙에서 매우 독특한 생물상이 펼쳐진 것이죠. 오늘날에는 그 일부 생존자인 캥거루 일부와 코알라 등만 볼 수 있다는 사실이 매우 아쉽습니다. 


 참고 


Gilbert J. Price et al. Seasonal migration of marsupial megafauna in Pleistocene Sahul (Australia–New Guinea), Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2017). DOI: 10.1098/rspb.2017.0785

2017년 9월 28일 목요일

우주 이야기 699 - 토성 성운의 신비한 3차원 구조



(The spectacular planetary nebula NGC 7009, or the Saturn Nebula, emerges from the darkness like a series of oddly-shaped bubbles, lit up in glorious pinks and blues. This colorful image was captured by the powerful MUSE instrument on ESO's Very Large Telescope (VLT), as part of a study which mapped the dust inside a planetary nebula for the first time. Credit: ESO/J. Walsh)


 지구에서 5000광년 떨어진 지점에 있는 토성 성운(Saturn Nebula) 혹은 NGC 7009은 행성상 성운입니다. 토성 성운은 생김새가 토성과 비슷하다고 해서 붙은 별명인데, 물론 실제로 행성은 아니고 죽은 별의 잔해가 지구 방향에서 바라볼 때 토성의 고리처럼 보인다고 해서 붙은 이름입니다. 


 유럽 남방 천문대 (ESO)의 거대 지상 망원경인 VLT에는 다양한 파장에서 이미지를 관측할 수 있는 MUSE 장치를 이용해서 토성 성운의 3차원적인 구조를 관측했습니다. 망원경으로 본 성운은 물론 2차원 평면적인 구조지만, 투과성이 다른 파장에서 관측하므로써 지구에서 관측해도 3차원적인 구조를 해석할 수 있는 것입니다. 




 (동영상) 


 토성 성운은 죽은지 얼마 안되는 별로 중앙에는 현재 백색왜성으로 변형중인 별이 있고 그 주변으로 가스가 급격한 속도로 팽창하면서 주변에 여러 개의 충격파를 만들고 있습니다. 물론 그 전 단계에는 적색 거성이었는데, 중심에 연료가 떨어지고 마지막에 붕괴되면서 가스를 뿜어내는 것이죠. 이 과정에서 이미 적색 거성 단계에서 먼저 빠져나온 가스 및 먼지와 충돌하면서 다양한 구조가 형성됩니다. 행성상 성운의 모양이 매우 다양한 것은 그 때문입니다. 


 하지만 이번 연구에서는 예상치 않았던 물결 모양 구조가 확인되었습니다. 과학자들은 그 이유를 알지는 못하지만, 덕분에 새로운 연구 과제가 생긴 셈입니다. 3차원적으로 구조를 확인할 수 있는 MUSE 장치 덕분에 과학자들은 행성상 성운의 연구는 물론 다른 천체를 연구할때도 많은 도움을 받을 수 있을 것으로 기대됩니다. 


 참고 





초식공룡이 갑각류도 같이 먹었다?


(CU Boulder Associate Professor Karen Chin excavating dinosaur coprolites at Grand Staircase-Escalante National Monument in Utah. The new study shows herbivorous dinosaurs also were eating crustaceans, likely seasonally. Credit: University of Colorado)


 오래전 초식 공룡이 주식인 식물 이외에도 동물성 단백질을 사이드 디쉬로 즐겼다는 연구 결과가 나왔습니다. 카렌 친 교수(Associate Professor Karen Chin)가 이끄는 콜로라도 대학의 연구팀은 7,500만년 전 유타 주에 살았던 공룡의 분변 화석 (coprolites)을 분석해서 이런 결론을 내렸습니다. 


 연구팀은 오리 주둥이 공룡으로 불리는 하드로사우루스(hadrosaurus)의 분변 화석으로 생각되는 화석을 연구했습니다. 대변이 화석화된 분변 화석에는 이 생물이 주로 뭘 먹고 살았는지, 기생충 감염은 없었는지에 대한 중요한 정보를 제공하기 때문입니다. 보통 초식 동물의 분변화석에는 많은 양의 섬유질과 식물 잔재물이 남아있기 때문에 연구팀이 생각보다 많은 갑각류의 흔적을 발견하고 놀란 것은 당연합니다. 


 더 놀라운 사실은 육식의 증거가 13마일 이상 떨어진 3개의 다른 지층에서 발견된 10개 이상의 분변화석에서 발견된다는 점입니다. 이는 하드로사우루스가 생각보다 훨씬 동물성 식사를 선호했다는 이야기입니다. 대략 5cm넘는 작은 곤충이나 다른 갑각류, 그리고 무척추동물을 식물과 같이 섭취했던 것으로 보이는데, 생각보다 많은 양의 갑각류의 흔적이 있다는 이야기는 우연히 섭취한 것이 아니라 의도적으로 먹었던 것으로 해석할 수 있는 부분입니다. 


 흥미로운 사실은 이 지역이 바닷가나 혹은 바닷가에 가까운 지역으로 게 같은 갑각류의 화석이 많이 발견되는 지역이라는 점입니다. 비록 구체적으로 어떤 종류의 갑각류인 점은 특정할 수 없지만, 연구팀은 이와 같은 포식활동이 어쩌면 알을 낳기 위한 것과 관련이 있을지 모른다고 보고 있습니다. 살아있는 근연 그룹인 조류 역시 알을 낳기 전에는 단백질과 칼슘을 더 많이 섭취하려는 경향을 보이기 때문입니다. 만약 이 가설이 옳다면 초식 공룡의 생활사는 우리가 상상하는 것 이상으로 복잡한 것일지도 모릅니다. 


 작은 갑각류나 곤충은 당시에도 훌륭한 단백질 공급원이었을 것입니다. 특히 하드로사우루스 같은 초식 공룡도 문제 없이 먹을 수 있는 고기였을 것입니다. 본문의 내용과는 사실 관련이 없지만, 왠지 베어그릴스의 명언이 생각나는 대목입니다. 


 참고 


Consumption of crustaceans by megaherbivorous dinosaurs: dietary flexibility and dinosaur life history strategies, Scientific Reports (2017). nature.com/articles/doi:10.1038/s41598-017-11538-w


기름진 식물을 만드는 돌연변이


(This graph shows how combining genetic mutations can increase the accumulation of oil in the leaves of a common laboratory plant. A is the wild type Arabidopsis plant with no mutations; B is Arabidopsis with two mutations that disrupt both the transport of sugar out of leaves and the conversion of sugar to starch; C has the same mutations as B plus two additional mutations: one to block another sugar-conversion pathway, and one to block the transport of lipids. The results suggest this biochemical-genetic strategy could contribute to increasing oil production and accumulation in the vegetative tissues of plants grown for biofuels or other commodity products. Credit: Brookhaven National Laboratory)


 제 책인 과학으로 먹는 3대 영양소에서 강조한 것처럼 추가적인 당(sugar) 섭취는 결국 비만의 원인이 됩니다. 하지만 식물에서는 어떨까요? 식물은 광합성을 통해 포도당을 생성할 수 있는데, 역시 남는 포도당은 다른 형태로 저장하게 됩니다. 가장 간단한 방법은 포도당을 굴비처럼 엮어서 전분(starch, 녹말) 형태로 만드는 것입니다. 하지만 에너지 저장 밀도를 높이기 위해서 좀 더 투자를 해 지방으로 바꿀 수 있습니다. 


 미 에너지부의 산하의 브룩헤븐 국립 연구소 (Brookhaven National Laboratory)의 과학자들은 비교적 간단한 유전자 변형으로 식물이 잎에 많은 양의 지방을 저장하게 만들 수 있다는 내용의 연구 결과를 발표했습니다. 


 연구팀은 애기장대(Arabidopsis)의 잎에서 당성분이 전분으로 바뀌는 것과 잎 밖으로 빠져나가는 부위에 돌연변이를 일으켜 당성분의 전환과 수송을 방해했습니다. 이것만으로 잎에 지방 성분이 크게 증가했지만, 여전히 상업적으로 사용하기에는 낮은 수준이었습니다. 연구팀은 여기서 한 발 더 나아가 다른 당 변환 과정 및 지방 수송 과정을 막는 돌연변이를 일으켜 잎에 포함된 지방성분을 크게 늘렸습니다. (위의 그래프) 


 본래 애기장대는 유전학 실험용으로 선호되는 식물이지 식물성 기름을 생산하는 작물이 아닙니다. 하지만 연구팀은 식물성 기름을 생산하는 에너지 작물로의 전환을 보여줬습니다. 물론 다른 작물의 잎에서 기름을 추가적으로 생산할 수 있게 도울 수도 있습니다. 


 흥미로운 부분은 연구팀이 접근하는 방식입니다. 식물성 지방을 생성하는 유전자를 삽입하는 대신 포도당을 전분으로 전환하거나 혹은 포도당을 수송하는 과정을 차단해서 남는 당이 지방으로 전환되어 잎에 축적되게 만들었습니다. 당이 남아돌면 결국 지방으로 축적된다는 점을 응용한 것이죠. 이점은 물론 사람에서도 마찬가지입니다. 


참고 


More information: Zhiyang Zhai et al. Sugar Potentiation of Fatty Acid and Triacylglycerol Accumulation, Plant Physiology (2017). DOI: 10.1104/pp.17.00828


2017년 9월 27일 수요일

8세대 코어 프로세서 호환성 논란 - 왜 Z270은 지원하지 않는가?



(출처: 인텔) 


 인텔의 8세대 코어 프로세서 (커피 레이크) 가운데 최소한 6코어 프로세서는 300시리즈 칩셋만 호환됩니다. 이와 같은 사실은 선공개된 박스에 이미 적혀있었기 때문에 새삼스러운 이야기는 아니지만, 정식으로 공개가 되고 난 후 논쟁은 수그러들지 않고 있습니다. 


 Z270 메인보드가 새 프로세서를 지원하지 못하는 이유에 대해서 인텔은 6코어 지원/오버클럭을 위한 향상된 전력 공급 / DDR4 2666 메모리 지원을 이유로 들고 있습니다. 해외 웹사이트에서 인텔 측 대변인을 통해서 들은 이야기도 정식으로 공개된 슬라이드 내용과 완전히 똑같습니다. 


 하지만 소식을 전한 wccftech는 몇 가지 이유를 들어서 이 이야기가 넌센스라고 반박했습니다. 우선 새로운 6코어 프로세서의 TDP와 소켓 핀은 완전히 이전 세대와 동일합니다. 그리고 많은 Z270 메인보드가 오버클럭을 염두에 두고 95W보다 훨씬 많은 전력과 발열을 감당하도록 설계되어 있습니다. 


 이것과 비슷한 사례로 AMD는 220W의 미친 것 같은 TDP를 지닌 FX 9000 시리즈 프로세서를 공개했지만, 새로운 메인보드 대신 990FX 메인보드가 이를 지원했습니다. 물론 모든 메인보드가 호환되었던 것은 아니지만, 최소한 제조사가 바이오스 업데이트를 통해서 지원이 가능한 경우 그 길을 막지는 않았던 것입니다. 그러나 8세대 코어 프로세서는 Z370으로 반드시 교환해야 한다고 못을 박았습니다. 일부 용감한 제조사가 이를 뚫더라도 인텔에서 권장하거나 책임지는 상황은 아닌 것입니다. 


 DDR4 2666 역시 마찬가지로 이미 많은 Z270에서 이보다 더 높은 클럭의 DDR4 메모리를 지원하고 있습니다. 설령 Z270에서 DDR4 2400 까지 밖에 지원 못하더라도 메모리 클럭에 따른 체감 성능 차이는 크지 않기 때문에 사용자는 얼마든지 DDR4 2400과 새로운 6코어 프로세서를 사용할 권리가 있습니다. 이를 무시하고 소비자의 권리를 아예 차단한 것은 어떻게 보더라도 논란이 불가피한 부분입니다. 


 물론 위에 명시한 것 이외에도 여러 이유가 있을지도 모릅니다. 하지만, 소비자가 기술적 문제까지 일일이 다 챙길 이유는 없다고 생각합니다. 그런 기술적 문제를 해결해서 소비자에게 혜택이 돌아가도록 하는 것이 고객과 함께 성장하는 기업의 모습일 것입니다. 


 아마도 인텔의 반응이 바뀔 듯 하지는 않지만, 그래도 소비자가 목소리를 내는 것은 중요합니다. 이대로 말없이 지나가면 Z370 칩셋의 운명 역시 Z270과 비슷하게 될 가능성이 크기 때문입니다. 


 참고 




삼엽충의 위



(A specimen of the trilobite Palaeolenus lantenoisi from the Guanshan Biota in southern Yunnan Province, China. Rarely are internal organs preserved in fossils, but this specimen shows the digestive system preserved as reddish iron oxides. The digestive system is comprised of a crop (inflated region at top of specimen), lateral glands, and a central canal that runs along the length of the body; the iron oxides that extend beyond the fossil are the remains of gut contents that were extruded during preservation. Credit: © F. Chen)


 과학자들이 캄브리아기 삼엽충의 화석에서 가장 오래된 위의 증거를 찾아냈다는 소식입니다. 미국 자연사 박물관의 멜라니에 홉킨스(Melanie Hopkins, an assistant curator in the Division of Paleontology at the American Museum of Natural History)와 중국의 연구팀은 중국에서 발견된 삼엽충 화석 가운데 가장 보존 상태가 좋은 화석을 통해 적어도 2종 이상의 삼엽충이 이전 생각보다 2000만년 전에 위 구조를 발전시켰다는 증거를 발견했습니다. 


 삼엽충은 고생대를 통틀어 가장 번성한 생물 가운데 하나로 2만 종 이상이 알려져 있으며 고생대 지층의 지표 화석으로 흔히 사용됩니다. 이렇게 화석이 많이 발견되는 것은 숫적으로 매우 많았던 것도 이유지만, 이들이 딱딱한 외골격을 발전시킨 것 역시 중요한 이유입니다. 따라서 화석화되는 것도 대부분 외골격이 전부이며 부드러운 내장 기관의 흔적이 남는 경우는 드문 편입니다. 그러나 삼엽충 화석이 워낙 많기 때문에 가끔 내장 기관의 흔적이 화석으로 남는 경우도 있습니다. 


 과학자들은 이전 연구를 통해서 삼엽충의 소화 기관에 두 가지 구조가 존재한다는 사실을 알고 있었습니다. 긴 튜브 같은 구조에 주변에 소화샘 가진 것과 주변의 특별한 소화샘 없이 부풀어 오른 소화관으로 위(stomach)라고 부를 수 있는 구조물입니다. 전자가 먼저 발견되기 때문에 과학자들은 전자에서 후자가 진화된 것으로 생각하고 있습니다. 


 연구팀은 270종의 삼엽충 화석을 조사해 철 성분이 많은 내장 기관 구조를 분석습니다. 그 결과 사실 삼엽충의 위 구조가 매우 초기인 5억 1400만년 전에 진화된 것이라고 주장했습니다. 그렇다면 초기 삼엽충의 진화는 이미 꽤 복잡하게 진행되었다는 이야기입니다. 


 지금과 마찬가지로 5억 년 전에도 먹고 사는 문제는 매우 중요했을 것입니다. 5억년 된 소화기관의 모습은 이 문제를 해결하기 위한 노력의 결정체입니다. 지금은 지층에 남은 단순한 흔적이지만, 그 의미는 적지 않을 것입니다. 


 참고 


More information: PLOS ONE (2017). DOI: 10.1371/journal.pone.0184982



우주 이야기 653 - 독특한 풍선 형태의 명왕성 착륙선 컨셉




(The GAC concept would use a balloon with a diameter of 80 m (262 ft)  to set a lander down on Pluto(Credit: Global Aerospace Corporation))


 당장에는 발사가 어렵지만, 나사는 미래 명왕성에도 착륙선을 보내려고 생각하고 있습니다. 이 독특한 얼음 천체에 대해서 근접 영상을 촬영하는 것만으로는 충분한 정보를 얻을 수 없기 때문입니다. 작은 크기에도 불구하고 명왕성의 표면은 다양한 지질 활동이 있다는 점을 암시하고 있으며 여기에는 태양계 생성의 비밀과 해왕성 궤도 밖에 존재하는 얼음 천체의 이야기가 담겨있습니다. 이를 알아내기 위해서는 역시 표면을 직접 탐사할 착륙선이 필요합니다. 


 하지만 이렇게 먼 장소에 착륙선을 포함한 탐사선을 보내는 것은 사실 매우 어려운 과제 가운데 하나입니다. 명왕성 표면에 착륙하려면 적지 않은 연료가 필요한데, 그 자체가 막대한 비용을 의미하기 때문입니다. 따라서 나사는 여러 가지 아이디어들을 접수하고 있습니다. 2017년 NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) 심포지움에는 여러 가지 기상천외한 아이디어들이 등장했습니다. 그 가운데 풍선 착륙선의 아이디어는 과거 행성 탐사에서는 보기 어려운 매우 독특한 개념이라고 할 수 있습니다. 


 명왕성의 극도로 희박한 대기로 인해 일반적인 낙하산은 무용지물이 될 수 밖에 없습니다. 글로벌 에어로스페이스사 Global Aerospace Corporation (GAC)는 최대 지름이 80m까지 커지는 풍선을 대안으로 제시했습니다. 이 풍선에 의한 항력 (drag force)이 몇 파운드에 불과한 연료로도 충분한 감속이 가능하게 만들 수 있다는 것입니다. 


 거의 진공이나 다를 바 없지만, 명왕성에도 대기는 있기 때문에 풍선을 잡아당기는 힘이 생기게 마련입니다. 단 낙하산은 희박한 대기를 고려하면 제대로 펼쳐지기 어렵지만, 풍선은 이에 관계 없이 내부 기체로 인해 팽창될 수 있는 것이죠. 이는 엔트리크래프트 (entrycraft)라고 불리는 데, 제조사 측은 48,000 km/h로 명왕성 대기권에 진입하는 착륙선에서 충분한 감속력을 제공할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 


 정말 그럴지는 물론 테스트를 해봐야 알겠지만, 이 착륙선의 기상 천외함은 여기서 끝이 아닙니다. 일반적인 착륙선과는 달리 이들이 제안한 착륙선은 한 번에 착륙을 끝내는 것이 아니라 착륙지점에서 튀어 올라 공중에서 관측을 하게 됩니다. 명왕성의 중력이 지구의 0.06%에 불과하기 때문에 어차피 빠른 속도로 착륙하는 착륙선이 튕겨나가지 않고 착륙하기 힘들다면 아예 수백 km 정도 튀어오르게 디자인해서 더 넓은 지역을 관측하겠다는 것입니다. 


 지금까지 나온 여러 가지 기상천외한 아이디어 가운데서도 단연 으뜸이라고 할 수 있는데, 과연 실제로 가능할지는 모르겠습니다. 한 가지 확실한 것은 이렇게 자유로운 상상력을 발표하고 논의할 수 있는 분위기 자체가 지금의 나사를 만든 원동력 가운데 하나일 것이라는 점입니다. 


 참고 




2017년 9월 26일 화요일

두 개의 다른 합금을 출력한 3D 프린터



(An image from a microscope reveals how the two metals, copper alloy and Inconel, mix and interlock to form a strong bond created by the innovative 3-D printing process during manufacturing of the igniter prototype. Credit: NASA/UAH/Judy Schneider)


 금속 3D 프린팅은 3D 프린터의 산업적 활용에서 큰 전기를 마련했습니다. 과거에는 제작하기 매우 까다로웠던 복접한 금속 부품도 3D 프린터로 빠르고 쉽게 제작할 수 있게 된 것입니다. 복잡한 항공기 엔진 부품이나 로켓 부품이 3D 프린터로 제작되어 실제로 사용되는 단계에 이르렀으며 이외에도 여러 산업 분야에서 활용을 넓혀나가고 있습니다. 


 나사 역시 금속 3D 프린터를 이용한 로켓 부품 제조에 관심이 많은데, 최근 마셜 우주 비행 센터의 엔지니어들이 최초로 두 가지 다른 합금을 이용한 3D 프린팅에 성공했다는 소식입니다. 이는 금속 적층 제조 공정 (additive manufacturing)에서 새로운 전기를 마련한 것으로 평가할 수 있습니다. 


 나사의 엔지니어들이 제조한 부품은 로켓 엔진 점화기(rocket engine igniter)로 두 가지 합금을 이용해서 제조하는 매우 제작이 까다로운 부품이라고 합니다. 3D 프린터를 이용해서 제작한 엔진 점화기는 비용을 30%, 제조 시간은 50%나 단축할 수 있어 로켓 제작 시간과 비용 모두를 감소시킬 것으로 기대되고 있습니다. 


 이 엔진 점화기는 30회 이상의 저압 고온 테스트를 거쳤으며 과거 전통적인 방법인 불꽃 용접(brazing process)을 대신할 수 있는 가능성을 보여줬습니다. 참고로 구리 합금과 인코넬 (Inconel, 니켈, 크롬, 철 등으로 구성된 내열 합금) 두 가지를 출력한 것이라고 하네요.


 금속 3D 프린터는 우주 항공 분야에서 큰 혁신을 일으킬 것으로 기대됩니다. 그리고 이렇게 3D 프린팅 기술의 진보와 더불어 앞으로 더 많은 분야에서 활용될 것으로 예상됩니다. 


 참고 


5대의 드론을 격추시킨 ATHENA 레이저


(In a live-fire demonstration at the Army’s White Sands Missile Range in New Mexico, a 30-kilowatt class laser weapon system developed by Lockheed Martin brought down five unmanned aerial vehicles(Credit: Lockheed Martin))


 미 육군의 하이트 샌즈 시험장에서 록히드 마틴이 개발하고 있는 레이저 무기가 5대의 드론을 연속으로 격추했습니다. 이전에 소개한 Advanced Test High Energy Asset (ATHENA)가 그 주인공으로 과거 이 회사가 개발한 아담 (ADAM)보다 출력을 강화한 30kW급 전술 레이저입니다. 이전에도 소개한 적이 있죠. 





(동영상) 


 현재 개발된 레이저 무기는 재래식 무기에 비해 사실 출력이 약합니다. 따라서 기존의 무기를 대체하기에는 어려움이 많지만, 특수 용도로는 사용될 수 있을 것으로 예상됩니다. 예를 들어 드론 격추가 그런 임무입니다. 작은 드론을 잡기 위해 미사일을 쓰기도 그렇고 대공포 사격 역시 거리나 표적의 크기상 어려운 경우가 있습니다. 


 레이저는 작고 빠르게 움직이는 표적을 공격하기에 안성맞춤으로 무엇보다 1회 발사 비용이 수 달러 이내로 저렴하고 계속해서 발사가 가능하다는 큰 장점을 가지고 있습니다. 부피에 비해 파괴력이 약한 단점도 드론을 공격할 때는 큰 문제가 되지 않을 것입니다. 이번 사격 테스트에서는 3.3m 날개 너비를 가진 드론 5대 모두를 100% 격추시켜 레이저 무기가 드론과 소형 항공기를 공격하는 데 충분한 성능을 발휘할 수 있다는 점을 증명했습니다. 


 물론 실전 배치가 되기 위해서는 성능을 입증하는 것만이 아니라 예산을 승인할 의회의 동의를 얻는 것이 중요하기 때문에 비용 문제 등이 해결되어야 할 것으로 보입니다. 레이저 무기는 이제 제법 실전 배치 단계에 이른 듯 한데, 과연 공격용 레이저 포를 탑재한 장갑차나 군함이 취역하는 건 언제가 될지 궁금합니다. 


 참고