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우주 최초의 분자, 실험실서 재현했다

과학자들이 우주 최초의 분자 형성 과정을 재현해 우주 초기 별 형성 과정의 비밀을 밝혀냈다고 라이브사이언스, 기즈모도 등 외신들이 4일(현지시간) 보도했다. 보도에 따르면, 독일 막스 플랑크-하이델베르크 핵물리학 연구소 연구진들은 세계 최초로 우주 초기 조건을 모방해 우주 최초의 분자를 재현했다. 해당 연구 결과는 지난 달 말 천문학 및 천체물리학 저널에 실렸다. 지금으로부터 138억 년 전 빅뱅 직후, 우주는 높은 온도에 노출되어 있다가 온도가 급격히 낮아지면서 수소와 헬륨이 최초의 원소로 형성된 것으로 알려져 있다. 이후 우주에서 최초의 별이 탄생하기까지 수억 년이 더 걸렸는데, 과학자들은 우주에서 별이 생겨나게 된 과정을 오랫동안 연구해왔다. 원시 별이 스스로 에너지를 만들 수 있는 핵융합을 시작하려면, 그 안의 원자와 분자들이 서로 충돌해 열을 방출해야 한다. 이 과정은 1만 도 이하의 온도에서는 거의 효과가 없다고 그 동안 알려져 왔었다. 연구진은 우주 최초의 분자인 '수소화 헬륨(helium hydride)'을 실험실에서 재현했다. 연구진은 영하 267도에서 최대 60초 동안 이온을 저장하고 냉각시키며 수소화 헬륨과 중수소(deuterium) 사이의 충돌을 재현하는 실험을 진행했다. 이는 별에서 핵융합을 시작하는 것과 유사한 과정으로 이 충돌이 입자의 온도에 따라 어떻게 달라지는 지를 연구했다. 이를 통해 온도가 낮아져도 입자의 반응 속도가 일정하게 유지된다는 것을 발견했다. 이는 이전에 알고 있던 것과는 상반되는 결과다. 이번 실험으로 우주 최초의 분자인 헬륨 수소화물 이온(HeH+)이 낮은 온도에서도 이 과정을 지속할 수 있으며, 이 분자가 초기 우주에서 별 형성에 필수적인 요소일 가능성이 있다는 것을 시사한다고 외신들은 전했다. 홀거 크레겔 독일 막스 플랑크 핵물리학 연구소 연구원은 "이전 이론에서는 낮은 온도에서 반응 확률이 크게 감소한다고 예측했으나 이번 실험과 이론적 계산을 통해 이를 확인할 수 없었다"며, "이온과 다른 원자 사이의 반응은 이전에 생각했던 것보다 초기 우주의 화학 반응에 훨씬 더 중요했던 것으로 보인다"고 밝혔다.

2025.08.05 17:05이정현

달에서 마법의 광물 '헬륨3' 캔다…굴착기 시제품 공개 [우주로 간다]

달 표면에서 마법의 광물 '헬륨3'를 채굴하는 목표를 지닌 미국 우주탐사 스타트업 인터룬(Interlune)이 굴착기 시제품을 공개했다고 과학전문매체 뉴아틀라스가 27일(현지시간) 보도했다. 최근 인터룬은 달 탐사선 '루나 하베스터(Lunar Harvester)'의 핵심 구성요소 중 하나인 실물 크기 굴삭기 시제품을 공개했다. 인터룬은 달에서 헬륨3를 채굴해 지구로 운반하는 것을 목표로 하는 회사다. 미국 에너지부와 항공우주국(NASA), 국립과학재단(NSF)의 지원을 받아 헬륨3 추출 및 분리 기술 개발을 진행하고 있다. 이 회사의 헬륨3 채굴 과정은 굴착, 분류, 추출, 분리의 4가지 단계를 거친다. 첫 번째 굴착 단계에서 인터룬은 미국 중공업 장비 제조사 버미어(Vermeer)와 협력해 작년 중반까지 소형 굴착기 시제품을 개발하고 테스트했다. 이번에 공개된 시제품은 기존 도랑 굴착 기술에 비해 견인력, 전력 소비, 먼지를 줄이도록 설계됐다. 이 전기 굴착기는 달 표면의 표토를 파내 시간 당 최대 100톤(t)을 제거할 수 있으며 달 표토를 분류 장치로 이송시킨다. 이후 자원 추출 및 분리 작업이 진행되며, 분리된 달 표토는 달로 다시 반환된다. 회사 측은 달 중력 환경을 시뮬레이션한 시애틀 소재의 극저온 실험실에서 이런 구성 요소들을 적극적으로 개발, 테스트하고 있다고 밝혔다. 인터룬은 2027년 헬륨3 농도 검증을 위한 달 탐사를 진행한 후, 2029년까지 달에 수확 공장을 시범적으로 건설할 예정이다. 본격적인 운영 및 판매는 2030년대 초부터 시작될 것으로 예상된다. 헬륨은 에너지 생산부터 의학 분야에 이르기까지 중요하게 사용되고 있으나 2008년 중반부터 부족 현상을 겪고 있다. 헬륨의 동위원소인 헬륨3는 지구에는 거의 존재하지 않는 원소이나 달 표면에는 풍부한 것으로 알려졌다. 헬륨3은 1g만 있어도 석탄 40톤이 생산하는 에너지를 대체할 수 있다고 알려진 마법의 광물로, 양자 컴퓨팅, 의료 영상과 같은 응용 분야를 비롯해 향후 핵융합로의 연료로 사용될 수 있을 것으로 전망되고 있다.

2025.05.28 14:51이정현

"AI 수요 감당할 기업은 29%에 불과…인프라 등 전략 잘 짜야"

"전 세계 비즈니스 리더의 82%가 AI를 사용하지만, 종합적인 전략을 갖춘 곳은 39%에 불과합니다. 관련된 전력 인프라와 인재 역시 준비가 부족한 상황이죠. 전체 조직의 29%만이 증가하는 AI 수요를 감당할 시스템을 보유하고 있습니다." 정춘상 Arm코리아 이사는 22일 경기 성남시 소재 본사에서 기자들과 만나 글로벌 AI 산업 현황 및 전략에 대해 이같이 밝혔다. Arm은 최근 글로벌 AI 산업의 현황을 분석한 'AI 준비도 지수 보고서'를 발간했다. 미국·유럽·중국·일본 등 8개국 665명의 기업 의사결정권자를 대상으로 올해 1~2월까지 설문을 진행했다. 보고서에 따르면, 전 세계 기업의 82%가 이미 일상적인 운영에 AI 애플리케이션을 도입하고 있다. 또한 10곳 중 8개 기업이 AI 전용 예산을 편성하고 있으며, 특히 미국 기업 중 57%는 IT 예산의 10% 이상을 AI에 투자하고 있는 것으로 나타났다. 다만 강력한 AI 도입 의지에도 구체적인 전략 수립 상황은 아직 부족하다는 게 Arm의 분석이다. 정성훈 Arm코리아 FAE 디렉터는 "AI의 광범위한 도입과 경영진의 적극적인 의지에도 불구하고, 명확하고 종합적인 AI 전략을 보유한 조직은 전체의 39%에 불과하다"며 "기업들은 인프라 준비도, 인재 확보, 데이터 품질이라는 세 가지 핵심 영역에서 뚜렷한 준비 부족을 드러내고 있다"고 설명했다. 인프라 면에서는 전체 조직의 29%만이 증가하는 AI 수요를 감당할 시스템 또는 저장 자원을 보유하고 있다. AI 워크로드의 에너지 요구를 처리할 전용 전력 인프라를 갖춘 기업은 23%로 더 적은 상황이다. 인재 격차가 벌어질 것이라는 우려도 나온다. 전체 비즈니스 리더의 34%는 AI 전문성 측면에서의 인력이 현저히 부족하거나 부족하다고 보고 있으며, 49%는 숙련된 인재 부족을 AI 도입의 가장 큰 장애 요인으로 지목했다. 정춘상 이사는 "AI 도입은 앞으로도 모든 산업에서 지속적으로 가속화될 전망으로, 인프라·인재·데이터·보안 격차 해소가 핵심 과제"라며 "포괄적인 전략 수립을 통해 오늘날의 격차를 해소하는 것이 AI 중심의 성공을 위한 미래 기반이 될 것"이라고 말했다. 한편 Arm은 AI 컴퓨팅의 미래를 위한 주요 기술로 엣지 AI용 'Armv9' 아키텍처 플랫폼, 코어텍스-M 프로세서의 머신러닝 성능을 향상시키는 '헬륨(Helium)', 서버용 아키텍처인 'Neoverse(네오버스)' 등을 보유하고 있다. 최근까지 집계된 Arm 아키텍처 기반 칩의 출하량은 3천100억만개로, 관련 생태계에 합류한 소프트웨어 개발자 수도 2천200만명에 달한다.

2025.05.23 10:17장경윤

"태백 폐광, 달 자원 탐사 전초기지로 변신중"

강원 태백 폐광이 우주자원 개발을 위한 장비 실증 시설로 탈바꿈했다. 지난 28일 찾은 (구)함태광업 폐광도에서 폐광자원을 활용한 우주 현지 자원 개발 장비 실증 시연회가 개최됐다. 3월 말인데도 태백시에는 한 때 함박눈이 펑펑 쏟아졌다. (구)함태광업 탄광 채굴은 지난 1993년 멈췄다. 탄광으로 이름을 날리던 태백시는 석탄산업이 사양길로 접어 들면서 우주라는 새로운 시장으로 진로를 모색 중이다. 이상호 태백시장은 이날 시연회에 앞서 가진 개회사에서 "태백이 지난 100년간 캔 석탄 에너지의 양이 오는 2040년 달에서 가져올 헬륨-3의 에너지 양과 같다고 한다"며 "헬륨을 가져와 우주광물 산업과 연결하면 태백시의 소득 수준이 현재의 2배가 될 것"이라고 힘주어 말했다. 태백시가 달 자원에 사활을 거는 이유에 대해 한국지질자원연구원 김성용 정책기획본부장은 "태백시와 우주 자원을 개발하려는 국가과학기술연구회 및 각 출연연구기관 간 상호 공감대가 잘 형성돼 진행 중"이라며 "무엇보다 지자체의 적극적인 참여가 우주자원 개발에 큰 힘을 싣게 됐다"고 말했다. 방사선 대응 실험 등 밀폐된 공간에서 가능한 일들이 폐광을 이용하면 보다 용이하다는 설명이다. 이날 시연에는 한국지질자원연구원 이평구 원장과 이철규 국회 산업통상자원중소벤처기업위원장 등이 참석했다. 또, 국가우주위원회 방효충 부위원장(KAIST 교수)도 큐브위성 시연자로 참석해 관심을 끌었다. 이평구 원장은 인사말에서 "태백탄광이 우주자원 시연회의 장으로 거듭났다는 사실에 가슴이 벅차 오른다"며 "태백이 60~70년 전 석탄으로 우리나라 산업을 일으킨 원동력이 됐듯, 다가올 2100년에는 핵융합에너지 원료인 헬륨-3로 우주 자원 산업의 동력을 만들 것으로 본다"고 말했다. 시연회 첫 마이크는 한국지질자원연구원 김경자 우주자원개발센터장이 잡았다. 김경자 센터장은 "헬륨-3, 희토류, 산소, 물 등의 달 자원 개발은 미래 지구 에너지 문제 해결을 넘어 화성 테라포밍의 관문을 여는 열쇠"라며 이날 장비에 대해 설명했다. 김 센터장은 "달에서의 자원 채취 작업의 기술적 가능성과 안전성을 시범 적용해 철저히 검증하는 가늠터(테스트베드)로 보면 된다"며 "세계 최초로 폐광산 갱도를 이용했다"고 이번 시연에 의미를 부여했다. 지질연은 이번 시범 시연을 통해 폐광산 갱도를 달 탐사 전초기지로 탈바꿈해 다가오는 우주 자원 개발 경쟁에서 선점을 확보한다는 계획이다. 연구팀은 저중력 환경에서의 동력 전달과 울퉁불퉁한 비평판 표면에서의 원활한 주행이 가능한 달 표면 다목적 모빌리티를 현장에서 시연했다. 자율주행 기능과 탑재체를 유연하게 교체할 수 있는 다목적 화물 공간을 보유한 달 탐사의 핵심적인 장비 중 하나다. 이날 시연에서는 달 토양 채취를 위한 드릴 장착 실험도 선보였다. 지면을 이동하며, 레이저 유도 플라즈마 분광기(LIBS) 등의 센서를 통해 달 표면에 존재하는 50종 이상의 원소를 실시간 분석하는 달 표면 탐사모빌리티와 달 표토층에서 물, 산소, 휘발성 기체를 추출하는 달 표토층 자원추출기를 공개했다. 이 밖에도 달 자원 개발용 무인 기지를 구축하고, 심우주 탐사의 자원 활용 효율화를 높일 수 있는 △실시간 우주방사선 분광분석 시스템 △달 표면 자원탐사를 위한 초저궤도 큐브샛 △로켓연료 생산장치 △달 표면 무선송전시스템 △우주용 히트파이프 원자로 등을 선보였다. 특히, 마지막 시연은 달표면 휘발성 물질 추출 로버(프로토타입)가 달 남극 표면을 그대로 모사한 울퉁불퉁한 크레이터에서 달의 토양을 1g 채취했다. 이 로버는 무인탐사연구소(대표 조남석)가 제작했다. 지질자원연은 앞으로 각 자원 개발 장비들을 하나의 기지형 플랫폼 형태로 융합해 우주 자원 탐사 및 개발이 진행되는 동안 지속적인 연구와 실험이 가능한 환경을 조성할 계획이다. 김경자 센터장은 "초융합 플랫폼인 국제우주자원실증융합협력센터(ISRU Nexus Hub) 구축은 우주 자원 활용의 선도적인 모델을 제시하며, 미래 산업의 기반이 될 중요한 기술적 진전을 이루는 데 크게 기여할 것"으로 기대했다. 김 센터장은 "이번 시연은 단순히 기술적 진전을 넘어 새로운 우주 산업의 미래를 여는 전환점이 될 것"이라며, “국내외 선진기관과의 협력을 바탕으로 대한민국이 우주 자원 개발 선도국으로 자리매김하는 것이 목표"라고 덧붙였다. 한편, 지질자원연은 태백시와 협력하여 달 자원개발 및 지하연구시설(URL) 등 융합연구를 위해 연구실험의 지원과 국내외 연구기관 및 기업들이 협력할 수 있는 '태백 K-우주자원융합실증단지' 조성을 추진 중이다.

2025.03.31 10:01박희범