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'난제'통합검색 결과 입니다. (4건)

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'물리학 난제' 고온초전도체·초유체 비밀, 이번엔 풀릴까

국내 연구진이 현대 응집물질물리학의 화두인 고온초전도체나 초유체 현상의 비밀을 풀 실마리를 제시해 과학기술계 관심이 집중됐다. 과학기술정보통신부는 연세대학교 김근수 교수 연구팀이 세계 최초로 고체 물질 속에서 전자가 액체의 특징과 고체의 특징을 모두 갖는 '전자결정' 조각을 발견했다고 17일 밝혔다. '전자결정'은 헝가리 물리학자 유진 위그너가 1930년 대 제시한 이론이다. 위그너는 전자가 서로 밀어내는 힘 때문에 규칙적인 배열을 이루어 움직일 수 없는 고체상태로 존재할 수 있다는 '위그너 결정'론을 제시했다. 이 이론으로 위그너는 1963년 노벨물리학상을 받았다. 김근수 교수는 지난 2021년 물리학계의 난제였던 '액체 금속의 전자구조'에서 제안한 이론 모델을 60년 만에 실측에 성공했다. 당시 김 교수는 흑린이라는 결정 고체 표면에 알카리 금속(나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘)을 뿌려 준 후 알카리 금속으로 도핑된 검은 인의 전자구조를 장비를 이용해 측정했다. 이번엔 같은 방법으로 방사광가속기를 이용해 전자결정 조각을 세계 처음 찾았다. 이 연구는 과기정통부 기초연구사업(글로벌 리더연구)의 지원을 받아 수행됐다. 2021년부터 오는 2017년까지 6년간 총 15억 원이 투입된다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처' 10월 17일(현지시간 10월16일 오후 4시) 게재됐다. 고체 물질 속에서 원자는 규칙적인 배열을 이루어 움직일 수 없는 반면, 전자들은 마치 기체처럼 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 전압을 걸어 전자들의 흐름을 만들어 주면 전류가 발생한다. 전자들이 서로 밀어내는 힘으로 규칙적인 배열이 이루어져 움직일 수 없는 상태인 '전자결정'을 만들수 있으면 고온초전도체나 초유체와 같은 난제를 풀 단초가 될 것으로 물리학계가 보고 있다. 고온초전도체는 영하 240도 이상의 비교적 높은 온도에서 저항이 사라지는 물질을 말한다. 또 초유체는 극저온에서 점성이 사라지는 물질이다. 이들 두 물질은 양자컴퓨터나 의료, 반도체 등 다양한 분야에 활용 가능하다. 김근수 교수는 "방사광가속기와 각분해광전자분광 장치를 이용해 전자의 에너지와 운동량을 정밀 측정했다"며 "미세한 전자결정 조각이 존재할 때 나타나는 독특한 불규칙성을 관측하는 데 성공했다"고 말했다. 방사광가속기는 미국 로렌스버클리국립연구소 'ALS 방사광가속기'를 활용했다. 전자결정 조각의 크기는 1~2㎚수준으로 머리카락 굵기의 1만분의 일보다 작다. 김 교수는 "이번 연구에서 발견한 전자 상태의 불규칙한 특성은 물질의 점성이 사라지는 초유체의 대표적인 특징과 유사하다"며 "이를 로톤(roton)이라 하는데, 오직 짧은 거리의 배열만 존재하는 결정 조각을 바탕으로 초유체와 로톤의 미시적 원리를 이해할 수 있을 것"으로 기대했다. 로톤은 1940년대 러시아 물리학자 란다우(1962년 노벨상 수상)가 초유체를 설명하기 위해 도입한 준입자다. 불규칙성이 특징이다. 김 교수는 "지금까지 학계에서는 전자의 규칙적인 배열이 있는 경우와 없는 경우를 이분법적으로 인식해 왔다”며 “이번 연구를 통해 짧은 거리의 배열만 존재하는 제3의 전자결정 상태를 인식하게 되었다는 점에서 이번 연구의 의의가 있다”고 밝혔다

2024.10.17 00:01박희범

대한민국 난제1위 "고령화·인구감소"꼽아

대한민국 국민들은 인구구조 변화(고령화·인구감소)를 가장 큰 국가 난제로 인식하고 있는 것으로 나타났다. 과학기술정책연구원(STEPI)은 국민이 선정한 10대 국가난제 현황과 대응방안을 담은 정책노트를 발행하고, STEPI 국가난제 웹페이지에 공개했다고 31일 밝혔다. STEPI는 전국 19세 이상의 성인 남녀 1천 명을 대상으로 '2024 국가난제 국민인식조사'를 실시했다. 또 전문가 100명을 대상으로 국가난제 후보를 발굴했다. 국가난제는 이해관계 충돌과 사회적 갈등 등으로 국가(행정부와 국회)의 적극 대응이 필요한 문제를 의미한다. 이번 조사에서는 지난해에 이어 여전히 인구구조(1위), 지역소멸 문제(2위)가 중시됐다. 또 사회불안(6위) 및 국민생계(3위) 이슈가 10위 권 내에 새롭게 진입해 관심을 끌었다. 이외에 환경보전(4위), 기술 경쟁력(5위), 사회집단 갈등(7위), 교육혁신(8위), 탄소중립(9위), 국가안보(10위) 등이 순위권에 올랐다. 홍성주 혁신시스템연구본부장은 “국민의 체감도가 높은 국가난제는 한방의 해결책보다는 국가 지도자들의 꾸준하고 지속적인 해결 의지와 자원투입을 필요로 한다”고 말했다.

2024.07.31 11:24박희범

천문연, 美 개기일식 '다이아 반지' 공개

한국천문연구원이 9일(현지시각 8일) 북미 전역을 가로지르는 개기일식을 촬영한 영상을 공개했다. 이 사진은 태양 2대 난제를 해결하는 자료로 활용된다. 개기일식은 미국 텍사스주 람파사스시(Lampasas, Texas) 기준으로 8일 12시 18분부터 14시 58분까지 2시간 40분간 진행됐다. 태양이 완전히 가리는 개기식 기간은 4분 26초였다. 천문연이 공개한 개기일식 사진은 개기일식에서 태양이 달 끝에 걸려 다이아 반지 모양을 띠는 '다이아 반지의 순간'이다. 김명진 책임연구원이 8일 오후 1시53분(한국시간 4월 9일 오전 3시53분) 미국 아칸소주 말번(Malvern)에서 촬영했다. 천문연은 이번 개기일식 때 텍사스주로 2개 관측단을 파견해 개기일식을 관측하고, NASA와 공동으로 개발한 국제우주정거장용 코로나그래프(CODEX) 핵심 연구를 위한 지상 관측을 수행했다. 이 관측 자료는 태양의 2대 난제인 태양풍이 코로나를 통과할 때 수백㎞로 가속하는 현상과 코로나 중심 온도가 태양 표면 온도보다 수십배 더 올라 수백만도에 이르는 현상을 연구하는데 활용한다. 조경석 책임연구원은 “흐린 날씨에도 불구하고 천문연-NASA팀은 코로나 온도와 속도를 결정할 수 있는 4개 필터를 통해 편광 영상과 비편광 영상을 모두 확보했다"며 "향후 데이터 분석을 통해 낮은 코로나의 편광 특성과 지구대기의 편광 영향을 자세히 분석할 예정”이라고 말했다. 이 결과는 9월 국제우주정거장에 설치될 코덱스(CODEX)의 관측 결과와 함께 코로나 연구 자료로 활용될 예정이다.

2024.04.09 17:15박희범

혁신도전형 국가 R&D사업 협의체 출범

과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 '과기정통부')는 14일 서울 광화문 국가과학기술자문회의 대회의실에서 '혁신도전형 국가R&D사업 협의체' 출범식을 개최했다. 이날 출범식은 류광준 과학기술혁신본부장 주재로 혁신도전 대표사업 소관 4개 부처 담당 국장, 관련 연구관리전문기관 관계자 및 현장연구자들이 참석했다. 혁신도전 대표 사업은 ▲한계도전프로젝트(과기정통부) ▲한국형 ARPA-H 프로젝트(보건복지부) ▲혁신도전프로젝트(과기정통부) ▲산업기술알키미스트프로젝트(산업통상자원부) ▲미래도전국방기술개발(방위사업청) ▲과학난제융합연구개발(과기정통부) 등 6개다. 이날 출범식은 박상욱 과학기술 수석이 참석한 가운데 과기정통부 과학기술혁신본부의 '혁신도전형 국가R&D 추진방향' 및 6개 혁신도전 R&D 대표사업 추진현황 발표, 류광준 과학기술혁신본부장 주재 간담회로 진행됐다. 박상욱 과학기술수석은 “윤석열 정부 R&D 정책의 핵심은 세계 최고·최초를 지향하는 혁신적인 연구에 연구자들이 실패 걱정 없이 도전할 수 있도록 만드는 것"이라며 "이를 위해 혁신도전사업 추진 주체들이 벽을 허물고 노하우를 공유, 관련 제도를 상호 업그레이드 하는 것이 매우 중요하다”고 강조했다. 박 수석은 또 “그간 혁신도전형 사업들이 상호교류나 경험 축적 없이 각자 추진 되었던 아쉬움이 있었던 것이 사실이나, 앞으로는 대표선수들이 모인 협의체가 전체 R&D 체질 개선의 첨병이 돼 달라"고 당부했다. 박 수석은 “세계 최고·최초의 혁신적 연구에 대해서는 예산 지원을 아끼지 않겠다는 것이 정부의 일관된 원칙인 만큼 혁신도전형 R&D 투자목표를 2025년 1조원 이상, 2027년 정부 전체 R&D 예산의 5% 수준으로 설정할 것”이라고 언급했다. 이어진 간담회에서 참석자들은 '정부 R&D의 혁신도전성 강화방안 및 협의체의 발전적 운영방안' 등에 대해 다양한 의견을 개진했다. 간담회를 주재한 류광준 과학기술혁신본부장은 “향후 '혁신도전형 국가R&D사업 협의체'에 참여하는 관계부처, 연구관리전문기관, 현장연구자와 함께 지속적으로 소통하면서 '한국형 고위험 선도형 연구개발 생태계 확립'을 내실 있게 추진해 나가겠다”고 밝혔다.

2024.03.15 00:10박희범

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