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교육/과학

심혈관질환 감지·관리 연구로 라이프케어 새 패러다임 이끌어
대구 DGIST자성기반라이프케어 연구센터는 나노(nano)-자성(磁性·magnetism)에 바이오 의료를 접목한 선도적인 융합연구를 진행하고 있다. 포스텍(포항공대), 영남대 의과대학 등 국내 10여 명의 학자와 연구원이 참여해 선도연구를 하고 있으며, 독일 막스플랑크 연구소·라이프니츠 연구소, 프랑스 몽펠리에 의대 등과도 국제협력 연구 시스템을 갖추고 있다. 대구 DGIST자성기반라이프케어 연구센터의 연구현황과 국내 연구력 향상 방안 모색 등을 세 차례에 걸쳐 연재한다.과기부 선도연구사업 수행 중포스텍·영남대 등도 과제 참여獨·佛과 국제협력시스템 구축이학·공학·의학·생물학 전공자다학제 융복합 협력 연구 근간질병 상관관계 통합적인 분석국내외에 37건 특허 출원·등록원천기술 산업화 연구 추진도침묵의 사신으로 불리는 고혈압과 당뇨, 고지혈증과 같은 심혈관 질환은 아무런 증상 없이 수년에서 수십 년 동안 혈관에 손상을 주다가 갑자기 심근경색, 뇌졸중, 죽상경화와 같은 합병증을 일으켜 사람에게 치명적인 손상을 일으킨다. 심혈관 질환으로 인한 세계적인 사망률은 31%로 암에 의한 사망률 13%보다 높지만(한국은 암에 이어 사망률 2위) 심혈관 상태 및 질환을 조기에 감지하거나 완치할 수 있는 치료 방법이 없어 발병 후 평생 관리가 필요한 질병이다.DGIST자성기반라이프케어 연구센터는 전자기 센서 기술을 활용해 심혈관의 물리적·화학적 상태를 비교하고 혈관 및 혈액 활동을 역학적으로 감지하는 의료융합시스템을 구축해 장기간에 걸친 심혈관 나이 측정뿐만 아니라 세포 단위 혈관의 변이 기전을 이해하고 분석하는 기술을 개발 중에 있다. 또 심혈관 관련 질환 원천기술 및 차세대 의료융합시스템 개발을 통해 혈관계 표준지표 관리를 위한 의료융합시스템 구현을 통해 혈관계의 전 주기적 활동을 감지 및 관리하는 새로운 라이프케어 패러다임을 리드하는 세계적인 기술 선도센터다.DGIST자성기반라이프케어 연구센터(과제책임자 김철기 교수)는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 '2018년 선도연구센터지원사업 공학분야(ERC, Engineering Research Center)'에 선정돼 원천 연구를 수행하고 있다. 2025년까지 국비 135억원, 대구시비 8억4천만원 등 총 150억4천만원의 사업비가 투입된다. 2021년 1단계 사업 평가에서 우수 판정을 받았으며, 2단계에서 이에 대한 심화 연구를 수행 중이다. 연구센터장인 DGIST 신물질과학전공 김철기 교수는 "새로운 개념의 전자기 소자 기술과 의료진단 기술을 융합해 혈관 내 세포 단위의 질병 발생 메커니즘에서부터 혈액 및 혈관의 물리적 상태를 지속적으로 감지하고 관리하는 전자기 기반 의료융합시스템을 개발하고 심혈관 질환 관련 의료지표를 표준화하여 삶의 질 향상과 국가 의료 비용을 절감하고자 한다"며 "심혈관 질환 분석 및 표준지표 설정을 위한 원천기술과 의료기기를 개발해 우리나라가 세계적으로 해당 분야 연구를 선도하고 관련 산업 발전과 고용 창출에 앞장서고 있다"고 말했다.◆융합연구 선도연구센터 DGIST 김철기 센터장은 나노자성과 바이오 의료를 접목한 'Nano-Bio-Medical-Magnetics' 경계 기술의 세계적 연구자로 평가받고 있다. 주관기관인 DGIST와 영남대 의과대학, 아산병원, 포스텍, 한국기계연구원의 분자진단, 세포분석, 전자기 피부, 마이크로·나노 유체 채널, 심혈관 질환 및 인공혈관 등 관련 분야 전문가 10명이 연구에 참여하고 있으며, 〈주〉EV 첨단소재, 〈주〉TSR, 바이오 업체인 〈주〉바이오이즈 및 〈주〉에이아이메딕을 중심으로 기술 협력을 하고 있고 지역 유관기관 및 산업체와도 협력 중에 있다.12㎞에 이르는 사람의 혈관 중에서 안구 혈관 및 동맥 혈관, 혈액 및 혈류가 주 분석 대상이며, 소자 및 분석 기술 대상에 따라 미세기술(Micro-), 중시기술(Meso-) 및 거시기술(Macro-)로 대별해 연구를 하고 있으며 매년 두 차례 전체 워크숍을 통해 유관연구의 시너지 효과를 증대하고 있다.미세기술에서는 심혈관 질병상태를 나타낼 수 있는 바이오 마커(bio-marker: 피 한 방울로 수 개의 암을 판별한다는 DNA·RNA 및 단백질을 나타내는 동일한 의미의 특정 생체 분자 표시자) 개발, 자성나노입자기반 다채널 마이크로유체칩 및 미세유체 스트립센서를 이용, 바이오 마커를 분리 및 검출해 심혈관 질환의 발현 전 징후를 감지함으로써 혈관 질환의 예방에 기여하고자 한다. 중시기술에서는 혈관 내 물질 수송을 영상화하는 다중 스케일 기술을 개발하고 혈관세포 이송을 실시간 감지를 통해 질병-이상세포 거동을 정량화한다는 계획이다. 특히 초해상도 영상기술을 통한 단일 세포 수준의 혈류 추적기술의 개발, 모세혈관에서 영양분과 노폐물의 이송을 정량하는 기술 개발과 아울러 세포단위에서 생물리학적 변화(예: 온도, 분자 동역학 및 임피던스)를 분석해 새로운 세포단위 진단기법 개발에 활용한다는 목적을 갖고 있다. 거시기술에서는 비침습형 맥파 측정 시스템을 개량하고 인가 압력에 따른 맥파 측정 신호와 조건에 따른 파형 주파수 시뮬레이션 비교 분석을 통해 고혈압-저혈압-맥파혈류 속도(PWV: pulse wave velocity)-혈관 경직도(AI: Augmentation Index)를 동시에 측정할 수 있는 과학화된 변수의 맥파혈류속도 및 맥박패턴분석 시스템을 개발하고 있다.◆다학제 간 도전적 연구 구현 '돈키호테'를 쓴 세르반테스가 "불가능한 것을 성취하려면 불가능한 것도 실행하여야 한다"는 말처럼 과학기술적 관점, 바이오의학적 관점 및 신기술 창출을 통한 경제적 관점에서 도전적 연구를 진행하고 있다. 센터 핵심 연구원은 이학, 공학, 의학 및 생물학 전공자로서 다학제간 협력 연구를 근간으로 하고 있으며, 각 그룹의 결과는 질병 진단 및 징후 감지를 위해 분자-세포-조직의 상관관계를 통합적으로 분석하고 있다. 다른 기관 연구원이 공간적으로 떨어져 있기 때문에 다학제-융복합 연구에 어려움이 있지만 DGIST가 다른 전공 소속 학생 및 박사후 연구원을 공동지도하는 것이 가능한 제도적 지원과 매년 2회의 센터 공동 워크숍을 통해 이를 극복해 가고 있다. 따라서 다양한 전공 전문가가 자성 융합 Bio-NEMS(Nano Electro Mechanical System)·MEMS(Micro Electro Mechanical System) 고도화 기술 개발을 통해 미시 및 중시, 거시 관점에서 생체 변수 분석을 통해 혈류 및 혈관의 바이오화학, 물리역학적 특성을 분석하고 이의 의과학적 표준화 지표를 도입해 발병 후 대응치료에서 심혈관의 선제관리 중심으로 의료 패러다임을 전환하고자 연구를 진행하고 있다. ◆연구성과DGIST자성기반라이프케어 연구센터는 독일 막스플랑크 연구소·라이프니츠 연구소, 프랑스 몽펠리에 의대(노스트라다무스가 의사로 활동, 14C 유럽에서 유일하게 개복 수술이 허용된 의과대학), 미국 피츠버그 의대와 자성기반 분자진단, 집적화된 지능형 스텐트 개발 등 심혈관 진단 기술에 대해 협력 연구를 수행 중이다.연구센터의 우수한 결과는 세계유수의 학술지(발표논문 IF 평균 8.504) 발표와 더불어, 자성기반 무방향성 악력센서 시제품 제작 및 영남대 병원 임상실험 진행, 혈관 물리특성 표준화 지표 설정을 위한 새로운 소자 및 맥파분석 원천기술 등 37건의 국내외 특허를 출원 및 등록하였고, 2022년 2단계에서는 의과학적 표준화 지표를 확립 및 관련 기술의 산업화 연구를 추진하고 있다. 박종문기자 kpjm@yeongnam.comDGIST 자성기반라이프케어연구센터 관계자가 바이오의료분석을 위한 자성기반 마이크로 디바이스 제작 공정을 살펴보고 있다. 〈DGIST 자성기반라이프케어연구센터 제공〉
2022.09.28
포스텍 연구진, 1회 충전으로 630km달리는 '무음극재 배터리' 개발
꿈의 배터리로 불리는 무음극 배터리가 국내 연구진에 의해 개발됐다.포스텍은 화학과 박수진 교수·통합과정 조성진 연구팀이 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 서동화 교수·김동연 박사 연구팀과 공동 연구로 1회 충전해 오래 쓸 수 있는 무음극 배터리를 개발했다고 27일 밝혔다.이 배터리의 부피당 에너지 밀도는 977와트시/리터(Wh/L)로 상용화된 배터리(약 700Wh/L)보다 40% 높아 한 번만 충전해도 630km를 달릴 수 있다.통상 배터리는 충전과 방전을 거듭할 때 리튬이온이 드나들면서 음극재의 구조를 바꾼다. 시간이 갈수록 배터리 용량이 줄어드는 이유다.음극재 없이 음극 집전체만으로 충·방전이 가능하다면, 배터리 용량을 결정짓는 에너지 밀도를 높일 것으로 여겨졌다. 다만, 실제로는 음극의 부피가 크게 팽창하며 배터리 수명을 악화시킨다는 치명적인 단점이 있다. 리튬을 안정적으로 저장하는 저장체가 음극에 존재하지 않아서다.연구팀은 이온 전도성 기판을 더해 무음극 배터리를 통상적으로 사용되는 카보네이트 용매 기반 액체 전해질에서 구현하는 데 성공했다. 기판은 음극 보호층을 형성할 뿐만 아니라 음극의 부피 팽창을 최소화하도록 돕는다.연구 결과, 배터리는 카보네이트 용매 계열 전해질 환경에서 고용량, 고전류밀도로 오랫동안 높은 용량을 유지했다. 기판이 리튬을 안정적으로 저장할 수 있음을 이론과 실험을 통해 검증했다.또한, 아지로다이트(Argyrodite) 계열 황화물계 고체 전해질을 이용해 전고체 반쪽 전지를 구현했다. 장기간 높은 용량을 유지함을 확인함으로써 폭발하지 않는 배터리의 상용화를 더욱 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.박수진 교수는 "향후 고에너지밀도의 전지를 요구하는 시스템에서는 무음극을 기반으로한 개념이 반드시 필요한 연구"라며 "이러한 측면에서 이번 연구결과는 고무적인 결과이다"고 연구 의의를 설명했다.이번 연구는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈'에 실렸다.김기태기자 ktk@yeongnam.com폴리에틸렌이민 고분자·은·리튬염·카본블랙으로 구성된 이온 전도성 층을 구리 집전체 표면에 코팅해 전극을 제조했다. 이렇게 제조된 이온 전도성 기판은 충·방전 시 리튬 이온을 효과적으로 받아들이고, 내보내는 방식으로 배터리를 작동시킬 수 있다.박수진 포스텍 교수
2022.09.27
인류 첫 지구방어 실험…1천100만㎞밖서 160ｍ 크기 소행성 충돌
지구 충돌 코스의 소행성에 우주선을 충돌시켜 궤도를 바꾸는 전략을 실증하기 위한 인류 최초의 소행성 방어 실험이 27일(이하 한국시간) 지구에서 약 1천120만㎞ 떨어진 심우주에서 이뤄졌다. 미국항공우주국(NASA)은 '쌍(雙) 소행성 궤도수정 실험'(DART) 우주선이 이날 오전 8시14분 '운동 충격체'(kinetic impactor)가 돼 시속 2만2천530㎞(초속 6.25㎞)로 목표 소행성 '다이모르포스'(Dimorphos)에 정확히 충돌하는 데 성공했다고 밝혔다. 작년 11월 말 팰컨9 로켓에 실려 발사된 자판기 크기의 DART 우주선은 충돌 4시간 전 약 9만㎞ 밖에서 '스마트(SMART) 항법' 비행체제로 전환하고서 관제팀 개입 없이 카메라에만 의존해 점으로만 확인된 쌍소행성계를 향해 자율비행을 했다. 우주선은 충돌 직전 다이모르포스와 약 1.2㎞밖에 떨어지지 않은 780ｍ 크기의 '디디모스'(Didymos)를 지난 뒤 자갈이 깔린 다이모르포스의 표면이 가득 채워진 이미지를 마지막으로 전송하고 신호가 끊겼다. 이 이미지를 통해 다이모르포스의 모양과 표면이 처음으로 확인됐는데, 앞서 소행성 탐사가 이뤄진 '베누'(Bennu)나 '류구'(龍宮)와 비슷한 것으로 나타났다. NASA는 충돌 1시간 전부터 유튜브 TV 등을 통해 하나의 점에서 두 소행성이 식별되고 표면이 화면을 가득 메울 때까지 1초마다 전송돼온 다이모르포스의 이미지를 실시간으로 공개하며 충돌 과정을 생중계했다. 인류가 소행성 충돌로부터 지구를 방어하기 위한 전략을 실제 소행성을 대상으로 실험한 것은 이번이 처음으로, 우주선 충돌 결과가 어떻게 나오든 지구방어 전략이 실험실을 떠나 현실화하는 계기가 될 전망이다. 우주선이 10개월여 비행 끝에 목표한 작은 소행성을 찾아가 정확히 충돌 임무를 수행했다는 것 자체만으로 성과로 평가받고 있다. 빌 넬슨 NASA 국장은 "우리는 행성 방어가 지구 차원의 노력이며 우리 행성을 구하는 것이 가능하다는 점을 보여줬다"고 의미를 부여했으며, NASA 행성과학 책임자 로리 글레이즈는 "위험한 소행성 충돌로부터 우리를 보호할 수 있는 잠재적 능력을 갖춘 새로운 시대에 들어섰다"고 선언했다. 총 3억800만 달러(4천290억원)가 투입된 DART 우주선 충돌로 다이모르포스의 궤도가 실제 바뀌었는지는 앞으로 수주에 걸쳐 지상과 우주망원경 관측을 통해 확인될 예정이다. 지름 160ｍ 크기의 다이모르포스는 그리스어로 쌍둥이를 뜻하는 디디모스를 11시간55분 주기로 공전하는데, 이번 충돌로 약 1%인 10분가량 공전주기가 짧아질 것으로 예상된다. 디디모스와 다이모르포스는 지구에 4천800만㎞ 이내로 접근하는 지구 근접 천체(NEO)로 분류돼 있지만 지구충돌 위험은 없으며, 이번 충돌실험으로도 그 가능성은 바뀌지 않을 것이라고 NASA는 강조했다. DART 우주선의 충돌 이후 상황은 충돌 3분 뒤 현장 55㎞ 상공을 지나는 이탈리아우주국의 큐브샛 '리시아큐브'(LICIACube)가 촬영해 지구로 전송한다. 지난 11일 DART 우주선에서 떨어져 나와 약 1천㎞의 거리를 두고 뒤따라온 리시아큐브는 두 대의 광학카메라를 장착하고 있다. 대형 안테나가 없는 리시아큐브가 촬영한 고해상도 이미지를 전송하는 데는 수주에서 수개월이 걸리지만, 현장 상황을 짐작할 수 있는 첫 이미지는 이날 중에 전송받아 공개될 수도 있는 것으로 기대되고 있다. NASA는 또 2년 뒤 유럽우주국(ESA)과 '헤라(HERA) 미션'을 통해 정확한 결과를 확인하게 된다. 우주선 본선과 큐브샛 두 대가 2026년 디디모스와 다이모르포스 궤도에 도착해 충돌구 크기와 분출량, 궤도 변화 등을 정밀하게 관측하게 된다. 이런 결과물은 실험실 내 충돌 실험을 통해 마련한 컴퓨터 모델을 개선해 지구 충돌 코스로 다가오는 소행성으로부터 지구를 방어하는 전략을 수립하는 데 활용될 예정이다. 약 6천600만년 전 공룡시대를 마감한 것과 같은 소행성 충돌 위험으로부터 지구를 방어하기 위한 전략은 다양하게 연구되고 있는데, 그중에서도 우주선을 운동충격체로 활용해 충돌 코스의 궤도를 바꿔놓는 방안이 가장 많이 연구되고, 가장 효율적인 것으로 꼽히고 있다.연합뉴스
2022.09.27
대구 DGIST연구팀, 기존 의료 광학 영상의 한계, 세계 최초 ‘초음파 조직 투명화 기술로 극복
대구 DGIST(총장 국양) 전기전자컴퓨터공학과 장진호·황재윤 교수 공동 연구팀이 초음파에 의한 공기방울을 활용해 생체조직을 더 깊고 세밀하게 관찰할 수 있는 광학 현미경 기술을 세계 최초 개발했다고 19일 밝혔다. 광 영상 및 치료 기술은 생명과학 연구와 임상에서 널리 사용되고 있다. 그러나, 생체 조직 내에서 발생하는 광 산란(optical scattering) 때문에 내리쬔 광이 투과할 수 있는 깊이가 낮아 심부조직의 영상획득과 치료에 태생적 한계가 존재한다. 이로 인해 활용분야 확대에 큰 걸림돌이 되고 있다.이를 극복하기 위해 2017년에 장진호 교수팀은 초음파를 쬐었을 때 생체조직에 생성되는 마이크로미터 수준의 작은 공기방울들을 활용했다. 초음파에 의해 일시적으로 생성되는 공기방울들은 빛의 진행방향으로 광산란을 일으키는 현상을 이용해 빛의 투과깊이를 증가시킬 수 있는 기술을 개발한 바 있다.나아가 장진호·황재윤 교수 공동연구팀은 공기방울을 이용한 광 영상 기술의 적용 범위를 넓히는 데 주목했다. 공초점 형광 현미경은 쬔 빛의 초점면에서 발생하는 형광 신호를 선택적으로 검출해 암세포와 같은 미세조직 구조정보를 고해상도, 고대조도 영상으로 제공해주는 기기이다. 암, 뇌 조직검사를 빠르게 진행할 수 있어 생명과학 연구에서 가장 널리 사용되고 있다. 그러나, 생체조직 내부에서 발생하는 광의 산란에 의해 백 마이크로미터를 초과하는 깊이에서는 광 초점이 흐려져 활용분야와 효용성에 있어 극히 제한적이다.공초점 형광 현미경과 같은 광학 영상의 획득 가능 깊이를 증가시키기 위해서는 조사한 빛을 구성하는 광자가 생체조직 내에서 광 산란에 의해 진행방향이 왜곡되는 현상이 없어야 하나 이, 문제를 극복하기에는 조직 내에 산재되어 생성되는 공기방울들 만으로는 한계가 있었다. ▩ 개발 기술 개념도이에 공동연구팀은 초음파를 이용해 생체조직 내부에 공기방울들이 촘촘하게 채워져 있는(공기방울 밀도 90%이상) 공기방울층을 원하는 영역에 생성할 수 있는 기술과 영상을 획득하는 동안 생성된 공기방울들을 유지할 수 있는 기술을 개발했다. 이 공기방울층에서는 광자의 진행방향에 왜곡이 없어 더 깊은 생체조직 내에도 광집속이 가능함을 실험적으로 증명했다. 또 이 기술을 공초점 형광 현미경에 적용해 기존 대비 6배 이상의 공초점 형광 현미경의 영상 깊이를 확보할 수 있는 광 투명화 역할을 하는 초음파 조직 투명화 기술을 적용한 현미경(UltraSound-induced Optical Clearing Microscopy; US-OCM)을 세계 최초로 개발했다.특히, 이번 연구에서 개발한 초음파 조직 투명화 현미경은 초음파 조사를 멈추면 생성되었던 공기방울들이 사라지고 생체조직에 어떠한 손상도 일어나지 않을 뿐만 아니라 공기방울 생성 전의 광학 특성으로 돌아가는 것을 확인해 생체에 무해함을 시사한다.DGIST 전기전자컴퓨터공학과 장진호 교수는 "초음파와 광영상 전문가의 긴밀한 협업을 통해 기존 광 영상 및 치료 기술의 태생적 한계를 극복할 수 있었다." 며, "본 연구를 통해 확보한 기술은 향후 다양한 광영상(다광자 현미경, 광음향 현미경 등)과 광치료(광열치료, 광역동치료 등) 기술에 적용해 영상 및 치료 깊이를 증가시켜 기존 기술의 활용분야와 효용성 제고에 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다. 이번 연구 성과는 광학 분야의 가장 저명한 글로벌 학술지인 '네이처 포토닉스(Nature Photonics, IF=39.728)'에 9월 5일자로 발표됐다. 아울러, 이번 연구는 삼성미래기술육성사업 지원을 통해 이루어졌다. ? 광 투명화(optical clearing)= 화학약품 등을 이용해 생체조직 구성 요소들의 광 굴절률의 차이를 최소화해 빛의 투과 깊이를 증가시키는 기존기술로, 개발 기술이 동일한 역할을 하기에 US-OCM으로 명명하였음. 그러나 개발 기술은 기존 광 투명화 기술과 달리 생체조직의 광 특성을 일시적으로 변화시켜 생체조직에 손상을 주지 않으며, 원하는 영역에 대해서만 일시적으로 광 투명화를 시킬 수 있고, 영상획득 전 투명화 샘플을 만들기 위해 많은 시간이 필요 없다는 장점이 있음. 박종문기자 kpjm@yeongnam.com오른쪽부터 전기전자컴퓨터공학과 황재윤, 장진호, 김혜민 교수가 포즈를 취하고 있다. DGIST 제공
2022.09.19
쉽게 오염되지 않는 가전제품 열교환기 개발
쉽게 오염되지 않는 가전제품 열교환기가 국내 연구진에 의해 개발됐다.포스텍은 31일 화학공학과 김효민 교수·통합과정 류민 씨 연구팀이 삼성전자 종합기술원 강진규·최형우 박사와 공동연구를 통해 윤활액 코팅의 지속성을 높인 열교환기를 개발했다고 밝혔다.에어컨은 주기적인 청소가 필요한데, 공기에 포함된 먼지나 미생물이 열교환기의 표면을 오염시키기 때문이다. 오염되면 열이 잘 전달되지 않아 에너지 소비량이 늘어난다.가전회사는 열교환기에 오염물이 달라붙지 않도록 다양한 방법을 사용한다.최근 주목받는 윤활액 코팅 방식은 윤활액의 지속성이 떨어지고 기판 부식을 효과적으로 보호하기 어렵다는 문제가 있다.이에 연구팀은 윤활액에 실리카(Silica) 나노 입자층을 덧씌워 이런 한계를 극복했다.이 방식은 나노 입자층이 윤활액을 붙잡으며 지속성을 크게 높이고, 윤활액 손실에 따른 열교환 성능 저하 문제를 해결했다.외부 충격에도 안정적으로 움직이고, 먼지나 기름에 의해 쉽게 더러워지지 않으며 항균성이나 내산성이 뛰어난 것으로 나타났다.이 연구성과는 에너지 소모와 유지보수비를 크게 줄일 수 있어 에어컨뿐만 아니라 냉장고, 의류 건조기 등에 사용되는 열교환기와 다른 산업 분야에서도 폭넓게 활용할 수 있다는 게 연구진의 설명이다.이효민 포스텍 교수는 "이 기술은 학문적 가치가 높을 뿐만 아니라 열교환기 전반에 적용할 수 있어 상업적으로도 활용 가치가 높다"고 말했다.연구 결과는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 실렸다. 김기태기자 ktk@yeongnam.com윤활액 코팅을 이용해 오염 방지 및 내구성이 크게 개선된 열교환기.
2022.09.01
달 궤도선 다누리, 지구로 방향 튼다…2일 기동 예정
한국의 첫 달 궤도선 '다누리'(KPLO)가 2일 중요한 궤적 수정을 앞두고 있다. 지금까지 지구에서 멀어지던 경로를 틀어서 지구와 달 방향으로 돌리는 것으로, 달 궤도 도착을 위한 핵심 과정이다. 1일 한국항공우주연구원(항우연)에 따르면 다누리는 2일 오후 2시께 지구로부터 약 136만㎞ 떨어진 지점에서 궤적수정기동(TCM, Trajectory Correction Maneuver)을 수행한다. 궤적수정기동이란 추력기를 이용해 다누리의 항행 방향, 자세, 속도 등을 조정하는 작업이다. 8월 5일(한국시간) 발사돼 발사체로부터 분리된 후 태양 방향으로 날아가고 있던 다누리는 이번 수정 기동을 거쳐 지구와 달 쪽으로 방향을 돌린다. 궤적수정이 이뤄지는 지점은 태양과 지구의 중력이 평형을 이루는 '라그랑주 L1 포인트' 인근이다. 애초 항우연 연구진들은 발사 이전부터 9차례의 궤적수정기동을 예정하고, 계획된 궤적과 실제 다누리의 궤적 간 오차를 보정하겠다는 계획을 세워뒀다. 첫 궤적수정기동은 발사 이틀 뒤인 8월 7일 지구 근처에서 이뤄졌다. 이 기동은 발사체에서 분리되며 발생한 오차를 보정하고 궤적수정기동 절차를 실제로 우주공간에서 실험해보기 위해 수행됐다. 이때 기동이 매우 정확하게 이뤄진 덕택에, 당초 지난달 12일로 예정됐던 두 번째 궤적수정기동은 불필요해졌다. 따라서 이달 2일 이뤄질 궤적수정기동은 계획상으로는 세 번째 궤적 수정 절차지만, 실제로는 두 번째 시도다. 이번 궤적수정기동이 중요한 이유는 다른 수정기동과 달리 오차를 보정하려는 목적으로 이뤄지는 것이 아니라, 본격적으로 달로 향하는 새로운 길로 다누리를 돌리는 작업이기 때문이다. 조영호 항우연 달탐사사업단 임무운영팀장은 이번 궤적수정기동에 대해 "지구에서 태양 방향으로 가는 길과 태양 근처에서 달로 향하는 길을 잇는 '다리' 역할"을 한다고 설명했다. 그는 "(실제 발생하는 오차를 고려하지 않고, 모든 것이 맞아떨어진다고 가정했을 경우) 이론적으로만 보면 발사체에서 분리돼 달에 가는 동안 (이번) 단 한 번만 궤적수정기동을 하면 되며, 또 발사체가 아무리 정확하게 위성을 분리해줬다고 하더라도 이번 궤적수정기동은 반드시 할 수밖에 없다"고 설명했다. 궤적수정기동은 2일 오전에 미리 다누리에 보내둔 명령을 오후 2시에 자동 실행하는 방식으로 이뤄진다. 궤적수정이 제대로 이뤄졌는지에 대한 판단은 자동 실행 약 1시간 이후인 2일 오후 3시쯤에 일차적으로 할 수 있지만, 확실한 결론은 이후 48시간의 궤적을 충분히 지켜본 뒤에 나온다. 이에 따라 과학기술정보통신부는 4일 오후에 궤적 수정 성공 여부에 대한 판단 결과를 발표할 계획이다. 다만 2일에 아르테미스Ⅰ의 로켓 발사가 예정돼 있는 점을 감안하면, 다누리의 궤적 정보 수집과 판단에 시간이 조금 더 걸릴 수도 있다. 그간 다누리의 궤적을 추적하는데 지원되던 미 항공우주국(NASA)의 심우주안테나가 아르테미스Ⅰ에 활용되기 때문에, 다누리 궤적 정보를 충분히 수집하는 데에 48시간 이상의 시간이 걸릴 수도 있다는 설명이다. 다누리는 한국 시간을 기준으로 낮에는 여주에 설치된 심우주지상안테나, 밤에는 스페인 마드리드, LA 골드스톤의 심우주지상안테나로 실시간 추적되고 있다. 다누리가 방향을 성공적으로 돌리더라도, 지금까지 온 길보다 가야 할 길이 더 멀다. 4개월 반 동안 약 600만㎞를 항행하기로 했는데 아직 절반도 가지 못했다. 조 팀장은 "이번 궤적 수정도 쉬운 일은 아니지만, 아직 길이 많이 남았다"고 말했다. 항우연 연구진은 일단 이달 16일을 다음 궤적수정기동일로 잡아뒀다. 운이 따라서 2일 궤적 수정이 단 한 치의 오차도 없이 이뤄진다면 수정을 할 필요가 없겠지만, 오차가 확인되면 후속조치로 보정하게 된다. 또 그 이후로도 5번의 궤적수정기동 기회가 남아있으며, 마지막 궤적수정기동은 달 궤도 진입을 앞둔 12월 9일로 예정돼있다. 달 궤도 진입은 궤적 수정기동을 모두 마친 뒤에 다가오는 또 다른 중요한 시점이다. 지난 8월 5일 팰콘9 발사체에 실려 발사된 다누리가 발사체에서 분리될 때 속력은 약 초속 10.15km였지만, 현재는 초속 약 0.168km(지구 관찰자 기준)로 상당히 감속됐다. 다누리는 이렇게 속력이 줄어든 상태에서 방향을 돌리며, 이후 지구와 달로 접근하면서 지구 중력의 영향을 받아 다시 점점 속력을 내게 된다. 이런 방식으로 태양과 지구의 중력을 이용하는 것이다. 이에 따라서 역추진으로 다누리의 속도를 적절하게 줄여 다누리가 달 중력에 자연스럽게 포획되도록 '달 궤도 진입 기동'(LOI, Lunar Orbit Insertion)이 이뤄진다. 달 궤도 진입은 올해 12월 17일, 목표한 달 상공 100㎞ 안착은 내년 1월 1일로 각각 예정됐다.연합뉴스
2022.09.01
엔진결함 아르테미스 내달 2일 발사 재시도
미국 항공우주국(NASA)은 엔진 결함으로 발사가 연기된 미국의 유인 달 탐사 계획인 아르테미스(Artemis) 프로그램의 첫 로켓의 발사가 다음 달 2일(현지시각) 재시도될 예정이라고 30일 밝혔다.NASA의 아르테미스Ⅰ 미션 매니저인 마이크 새러핀은 이날 발사 연기 직후 기자회견에서 발견된 로켓 엔진의 문제점을 48∼72시간 이내에 해결한다면 나흘 후인 내달 2일에 재발사가 확실할 것이라고 밝혔다.앞서 NASA는 이날 오전 8시33분(한국시각 밤 9시33분) 플로리다주 케이프커내버럴의 케네디우주센터에서 이 프로그램 1단계 로켓을 발사하기로 했지만, 엔진 결함이 발견돼 발사예정시간을 2분 앞두고 연기를 결정했다. 발사팀은 엔진을 충분히 냉각하는 '컨디셔닝' 과정을 시작했지만 4개의 주 엔진 중 하나가 예상대로 냉각되지 않았다고 새러핀은 밝혔다.하지만 NASA의 탐사 시스템 개발 미션국의 부국장인 짐 프리는 다른 세 개의 엔진 역시 원하는 발사 온도에는 미치지 못했다고 설명했다. 연합뉴스
2022.08.31
48일만에 부활…누리호로 올라간 연세대 큐브위성 교신 성공
지난 6월 한국형 발사체 누리호에 실려 우주로 간 4기의 큐브위성(초소형위성) 중 연세대팀이 만든 '미먼'(MIMAN)이 사출(분리) 48일 만에 지상국과 교신에 성공했다. 26일 박상영 연세대 천문우주학과 교수에 따르면 그가 이끄는 연세대 큐브위성 팀은 지난 22일 오후 4시께 미먼에서 보내는 비콘신호(간단한 위성 상태정보)를 처음으로 수신했다. 이후 큐브위성이 하루에 두 번 한반도를 지나갈 때마다 연세대 지상국에서 계속 신호를 받고 있다. 현재 아주 간단한 수준의 양방향 통신도 어느 정도 가능한 것으로 확인됐으며, 연구팀은 위성에 명령을 보내 텔레메트리(원격수신정보)를 받는 계획을 세우고 있다. 미먼은 지난 6월 21일 누리호에 실린 성능검증위성에 탑재된 채 발사됐으며, 7월 5일 오후 4시께 성능검증위성에서 분리돼 지구 주변을 돌고 있었으나 교신이 이뤄지지 않고 있었다. 미먼은 지상국과 장기간 교신이 안 되면 자동으로 통신시스템을 리셋하게끔 프로그래밍 돼 있는데, 리셋이 성공적으로 이뤄져 통신할 수 있게 됐다고 박 교수는 설명했다. 다만 데이터를 분석한 결과 미먼이 너무 빠르게 회전하고 있어 태양전지판을 통한 충전이 불가능한 상황으로 추정돼, 연구팀이 향후 운용 방법을 고심하고 있다. 현재 미먼의 배터리 충전량은 70% 정도로, 전력을 아끼기 위해 비콘신호만 보내는 최소한의 기능만 하고 있다. 연구팀이 비콘신호를 통해 파악한 정보에 따르면 미먼의 현재 회전속도(각속도)는 초당 53도다. 이 큐브위성이 태양전지판을 통한 충전을 하려면 회전 각속도가 초당 30도 이하여야 한다. 이에 따라 연구팀은 회전 속도를 낮출 방법으로 두 가지 전략을 구상중이라고 설명했다. 첫 번째는 지상국에서 명령을 보내 큐브위성의 자세를 제어하는 기기인 '모멘텀 휠'을 구동하는 것이다. 다만 이 방법은 전력 소모가 커서 위험부담이 크다고 박 교수는 설명했다. 다른 방안은 자연스럽게 회전속도가 줄어들길 기다리는 방법이다. 지구 주위를 공전하는 큐브위성에 걸리는 지구 자기장이 시간적으로 변하면서 전자기 유도 현상에 따라 위성에 와전류(eddy current)가 생기는데, 자기장과 와전류의 작용으로 회전속도가 줄어드는 힘을 이용하는 방식이다. 이 방법은 상황에 따라서 수개월 이상 걸리기 때문에 그동안 배터리의 전력을 안정적으로 유지하는 것이 중요하다. 박 교수는 "어떤 방법을 시도할지 분석 중인데, 일주일 정도 더 고민해서 판단할 계획"이라고 설명했다. 미먼은 한반도 서해 상공의 미세먼지를 관측하는 임무를 맡았으며, 가로·세로 10㎝, 높이 34㎝, 질량 3.7㎏의 초소형 위성이다.연합뉴스
2022.08.26
대구 DGIST 유종성 교수 연구팀, 차세대 리튬-황 전지 분야 터닝 포인트 발견
대구 DGIST(총장 국양) 에너지공학과 유종성 교수 연구팀은 황(sulfur) 활물질이 담겨진 다공성 실리카 중간층 (interlayer) 기술을 개발했다. 이번 연구는 에너지 밀도와 안정성이 중요한 '차세대 리튬-황 전지' 연구개발 및 상용화 분야의 터닝 포인트가 될 것으로 기대된다.최근 대용량 에너지 저장장치의 수요가 증가하면서 리튬이온 전지를 대체 할 수 있는 고에너지, 저비용 차세대 이차전지 연구가 활발하다. 이 중 황을 양극소재로 사용하는 리튬-황 전지는 비싼 희토류를 양극소재로 사용하는 기존의 리튬이온 전지보다 수배 이상 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 전기차, 드론 등 고에너지 장치에 활용이 기대된다. 또 황은 가격이 저렴하고, 풍부한 자원이면서 유해하지 않아 세계적으로 리튬-황 전지에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.하지만 리튬과의 반응 과정에서 전기에너지를 생산하는 활물질인 '황'의 낮은 전도율과 전지의 충전과 방전시 생성되는 다황화물이 전지의 음극 쪽으로 확산되면서 황 활물질의 손실이 발생해 전지의 용량과 수명이 크게 악화된다는 단점이 있다. 이를 개선하기 위해 리튬-황 전지의 전기전도도를 높이거나, 다황화물을 잘 흡착해 확산을 저지 할 수 있는 물질로 층을 만들어서 황 전극과 분리막 사이(중간)에 새로운 층을 만들어 활용하는 중간층(interlayer) 기술이 적용되어져 왔다. 중간층 기술로 리튬-황 전지의 용량과 수명 향상을 위해 기존에 활용 중인 '전도성 탄소'는 황 전극에 전도성을 부여했지만, 극성 리튬 다황화물과의 친화력이 낮아 황의 확산을 막지 못하는 문제가 발생했다. 반면 '극성 산화물'을 중간층 소재로 활용하는 경우 극성 리튬 다황화물과의 상호작용이 뛰어나 황의 손실이 억제되었지만, 전도도가 낮아 황의 활용도가 낮아지게 되는 단점이 있다. 또한 기존에 적용된 다양한 중간층 물질들은 공통적으로 두껍고, 산화환원 활성이 없는 중간층의 삽입으로 인해 상용화에 필요한 에너지 밀도와 사이클 수명을 달성하지 못한다는 단점이 있었다. 이에 연구팀은 판상형 다공성 실리카를 합성하고 그 안에 황을 담아서 산화환원 활성이 있는 새로운 다공성 실리카/황 중간층을 최초로 구현했다. 연구팀은 중간층에 담겨진 황 활물질로 전지 면적당 용량이 증가하고, 효과적인 리튬 다황화물 흡착 자리로서 극성 실리카/황 중간층이 존재함으로 리튬-황 전지의 용량과 수명 효율을 극대화 할 수 있다고 예상했다.이를 규명하기 위해 실리카/황 중간층을 리튬-황 전지에 적용, 700회의 충전과 방전을 구동해 보았는데, 그 결과 700회 충방전 사이클 이후에 다공성 실리카/황 중간층이, 지금까지 통상적으로 사용 되었던 다공성 탄소/황 중간층 대비 탁월한 장기 안정성을 보여주었다. 특히, 10㎎/㎠ 수준의 높은 황 함유량에도 높은 용량과 함께, 탁월한 장기 수명 특성을 증명하였다. 또한 황 담지량 대비 낮은 전해질 양에서도 (낮은 E/S = 4) 우수한 전지 특성을 보여 주어 실용화에도 접근했다.DGIST 에너지공학과 유종성 교수는 "지금까지 시도하지 않았던 다공성 실리카 물질의 기공에 황을 담지한 물질을 용량과 수명 향상을 위한 리튬-황 배터리용 중간층 소재로 이용 할 수 있음을 최초로 규명한 연구성과"라며, "차세대 고에너지, 장수명 리튬-황 전지 개발에 대한 새로운 이정표를 제공 할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다. 이번 연구는 미국 아르곤 국립 연구소(ANL)의 아민 카릴(Amine Khalil) 박사팀과 공동협력으로 진행됐으며, DGIST 에너지공학과 유종성 교수 지도하에 학위 받은 이병준 박사가 제1저자로 참여했다. 본 연구는 세계적 학술지로 인정받는 네이쳐지 자매지인 '네이쳐 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)' 8월 8일자 온라인판에 게재됐다.?활물질 = 전지가 방전할 때 화학적으로 반응하여 전기에너지를 생산하는 물질.?실리카(silicon dioxide, SiO₂)= 이산화규소(SiO₂)를 지칭하며 암석이나 토사의 주성분으로 광섬유, 수정진동차 등 하이테크의 기본이 되는 소재. 결정형의 차이에서 석영, 수정, 수정 유리, 실리카겔이 됨. ?다황화물 = 황화 알칼리 수용액을 방치하거나, 황화 알칼리 수용액에 황을 녹여서 만드는 화합물. 물에 잘 녹으며, 산을 넣으면 '황'의 결합을 분리시키는 특성이 존재함.박종문기자 kpjm@yeongnam.comDGIST 에너지공학과 유종성 교수(왼쪽)와 유정훈 통합과정생이 연구실에서 포즈를 취하고 있다.
2022.08.24
포스텍·울산과학기술원 공동연구팀, 생명의 기원 밝힐 길을 열었다
국내 연구팀이 세계 최초로 상온에서 1나노미터(nm·10억분의 1m) 단일분자의 자세 변화를 관측하는 데 성공했다.포스텍은 물리학과 박경덕 교수와 통합과정 강민구 씨 연구팀이 울산과학기술원(UNIST) 화학과 서영덕 교수와의 공동연구를 통해 상온에서 나타나는 단일분자의 자세 변화를 세계 최초로 시각화했다고 17일 밝혔다. 인간을 포함한 모든 물질의 기본단위인 분자 하나의 자세를 상세히 들여다볼 수 있게 됐다.공기에 노출된 분자는 끊임없이 움직여 '분자 지문'이라고 불리는 라만 산란(일정 주파수의 빛을 조사하면 분자 고유 진동이나 회전 에너지 또는 결정의 격자 진동 에너지만큼 달라진 주파수의 빛이 산란되는 현상) 신호를 검출하기 어렵고, 분자를 영하 200℃ 이하로 얼려 신호를 검출하더라도 단일분자 고유의 특성을 규명하는 데 한계가 있다.이에 연구팀은 금 박막을 입힌 기판 위에 단일분자를 올리고, 매우 얇은 산화알루미늄(Al2O3)층을 그 위에 이불처럼 덮어 묶었다.금과 산화알루미늄 사이에 갇힌 분자는 주변 환경과 분리돼 화학반응을 일으키지 않는데다가 움직임 또한 억제됐다. 이렇게 고정된 분자는 연구팀이 개발한 초고감도 탐침 증강 나노 현미경을 통해 관측됐다. 이 나노 현미경을 이용하면, 단일분자의 미세한 광신호를 정확히 검출하고, 1nm 크기의 단일분자가 누워있는지 서 있는지의 자세 변화를 구분할 수 있다.질병의 원인이 되는 단백질이나 DNA의 분자 배향을 나노미터 수준까지 샅샅이 살펴볼 수 있는 길이 열린 것이다.포스텍 강민구 씨는 "제임스웹 망원경이 가장 먼 곳을 관측해 우주의 기원을 밝힌다면, 우리 연구팀의 단일분자 현미경은 가장 작은 것을 관측해 생명의 기원을 밝힐 수 있다"고 말했다.김기태기자 ktk@yeongnam.com왼쪽은 탐침증강 나노현미경을 이용해 금과 산화알루미늄 층 사이에 갇힌 분자를 관찰하는 것을 묘사한 그림. 오른쪽은 분자의 배향에 따라 분자의 진동모드가 변하는 것을 시각화한 그림.포스텍과 울산과학기술원 공동연구팀이 세계 최초로 상온서 1㎚ 단일분자 자세 변화 관측하는 데 성공했다. 포스텍 박경덕(왼쪽부터) 교수, 통합과정 강민구 씨, UNIST 서영덕 교수 기념촬영 모습.
2022.08.17
포스텍 연구팀, 알츠하이머성 치매 치료 가능성 열어
포스텍 연구진이 알츠하이머성 치매 치료 가능성을 열었다.포스텍은 10일 생명과학과 김경태 교수·박사과정 오은지씨가 국내 신약개발업체인 노브메타파마와 공동연구를 통해 '페록시솜 증식체 활성화 수용체(PPAR)'를 활성화하는 물질을 개발, 알츠하이머성치매 치료의 가능성을 열었다고 밝혔다.대학측은 이 연구 결과는 최근 국제 학술지 뉴로테라퓨틱스에 실렸다고 덧붙였다. 알츠하이머성 치매 환자는 뇌 조직에 비정상적인 단백질 응집체가 만들어지고 만성 염증반응에 의해 신경세포가 손상되면서 인지 기능과 기억력이 점점 감소한다.연구팀은 비만이나 이상 지질 혈증, 당뇨의 치료 표적으로 연구된 PPAR에 주목했다. PPAR는 핵수용체의 한 종류로 유전자 전사조절부위에 결합해 유전자 발현을 조절하는 전사인자다.전사인자는 특정 유전자의 전사(DNA의 유전 정보가 전령 RNA에 옮겨지는 과정) 조절 부위 DNA에 결합해 그 유전자의 전사를 활성화하거나 억제하는 전사 조절 단백질이다.연구팀은 약물 개발 플랫폼으로 PPAR 단백질과 결합할 수 있는 화합물을 개발했다. 이 화합물을 알츠하이머성 치매에 걸린 실험용 쥐 모델에 3개월간 투여한 결과 치매로 떨어진 기억력·인지 기능이 정상 실험용 쥐 모델만큼 회복한 것으로 나타났다. 김경태 교수는 "이 연구성과는 알츠하이머성치매로 고통받는 환자에게 큰 도움이 될 것"이라며 "앞으로 독성 검사와 구조-활성 관계 분석을 통해 알츠하이머성 치매 치료에 최적화된 약물을 개발하겠다"고 말했다. 마창성기자 mcs12@yeongnam.com포스텍 생명과학과 김경태교수
2022.08.10
DGIST 전현애 교수 연구팀 "인간 학습 능력 비밀 파헤치다"
대구 DGIST(총장 국양) 뇌과학과 전현애 교수 연구팀이 통계적 학습과 인간 두뇌의 신경학적 연결망의 관련성을 규명했다. 이번 연구를 통해 인간이 새로운 규칙을 학습하는 능력에 대한 비밀을 풀 수 있는 기반을 마련해, 향후 인지신경과학의 다양한 연구 및 확장이 기대된다.'통계적 학습'은 인간이 주어진 환경으로부터 자신도 모르게 규칙성을 파악하고 그것에 적응하게 되는 핵심적인 인지능력이다. 이러한 통계적 학습의 주요 기전을 밝히기 위해 그 동안 많은 연구가 진행되어 왔지만, 기존 연구들에서는 뇌의 여러 영역들이 어떠한 방식으로 상호작용하여 통계적 학습을 가능케 하는지 그 면모를 자세히 확인할 수 없었다.DGIST 뇌과학과 전현애 교수 연구팀은 인간의 통계적 학습에 관여하는 신경학적 연결망이 뇌의 어느 영역들에 걸쳐 일어나는지 확인하고, 이들 영역들 사이의 연결고리가 어떤 식으로 구성되어야 통계적 학습에 도움이 될 수 있는지를 규명하고자 기능적 자기공명 영상(fMRI)을 이용하였다. 기능적 자기공명 영상(fMRI)은 공간적 해상도가 높아 통계적 학습을 진행할 때 활성화되는 뇌 영역들에 대한 보다 면밀한 관찰이 가능하다. 연구팀은 이러한 장점을 활용하여 통계적 학습을 진행할 때 관여하는 뇌 영역의 발견과 더불어 각각의 영역을 이어주는 신경학적 연결망이 개개인의 통계적 학습에 어떤 도움을 주는지 밝혀냈다. 특히 기존의 연구들과 차별화된 연결망 분석 기법을 적용하여 통계적 학습을 진행할 때 관여하는 핵심 네트워크와 그 기능에 대한 중요한 증거를 제시할 수 있었다. 이 과정에서 데이터 기반(data-driven), 그리고 가설 기반(hypothesis-driven) 신경학적 연결망 분석 기법을 동시에 적용하여 보다 신뢰도 높은 증거를 제시하는데 성공하였다.그 결과, 상전두회(superior frontal gyrus)를 중심으로 펼쳐진 하향 조절(top-down control)에 관련된 영역들과 그들 사이의 신경학적 연결망이 통계적 학습에 핵심적인 역할을 수행하는 것으로 밝혀졌다. 특히 해당 연결망의 연결 강도가 약해질수록 통계적 학습을 더 잘하는 것으로 나타났는데, 이는 목표 지향적 행동(goal-directed behavior)이나 집중도(attention level)와 관련 있는 뇌 영역의 개입을 줄이는 것이 오히려 새로운 규칙을 익히는데 도움이 될 수 있다는 흥미로운 가능성을 제시한다.DGIST 뇌과학과 전현애 교수는 "이번 연구는 인간의 통계적 학습을 가능케 하는 뇌 신경학적 기전에 대한 핵심적인 증거를 제시한 것으로, 향후 연구팀에서 발견한 두뇌 연결망을 중심으로 학습 능력을 높이기 위한 다양한 연구 방법이 진행될 수 있을 것"이라고 밝혔다.한편, 이번 연구는 DGIST 뇌과학과 박정탁 박사과정생이 제1저자로 참여했다. 연구결과는 신경과학 분야 학술지 'NeuroImage'에 게재됐으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자 사업의 지원을 받아 수행됐다.?상전두회(superior frontal gyrus) = 대뇌 이마엽의 가쪽 면에서 앞뒤로 뻗은 이랑(밭의 이랑이나 둑처럼 솟은 부분) 가운데 위쪽의 이랑.박종문기자 kpjm@yeongnam.comDGIST 뇌과학과 전현애 교수(왼쪽)와 박정탁 박사과정생이 연구실에서 포즈를 취하고 있다.
2022.08.09
[속보] 과기부 "한국 첫 달탐사선 다누리, 전이궤도 성공적 진입"
[속보] 과기부 "한국 첫 달탐사선 다누리, 전이궤도 성공적 진입"
2022.08.05
다누리, 지상국 교신 성공…과기장관 "우주탐사 역사 첫걸음"
한국의 첫 달 탐사 궤도선 '다누리'(KPLO·Korea Pathfinder Lunar Orbiter)가 발사 1시간 반만인 한국시간 5일 오전 9시 40분께 지상국과의 첫 교신에 성공했다고 과학기술정보통신부(과기정통부)가 밝혔다. 첫 교신은 호주 캔버라에 있는 안테나를 통해 이뤄졌다고 과기정통부는 설명했다. 발사 현장인 미국 플로리다 케이프커내버럴 우주기지에 출장중인 이종호 과기정통부 장관은 "우리나라 최초의 우주탐사선 다누리가 지상국과 첫 교신에 성공하여 매우 기쁘다"고 말했다. 그는 "지구 중력을 처음으로 벗어나 달로 향하는 다누리는 대한민국 우주탐사 역사의 첫 걸음으로 기록될 것"이라며 "다누리는 최초 교신 성공으로 달을 향한 여정을 본격적으로 시작했다"고 설명했다. 그는 다만 '"달 전이궤적 진입'을 확인하기 위해서는 2∼3시간의 정밀 데이터 분석이 필요하고, 달 궤도 진입, 1년간의 임무수행까지 앞으로 다누리가 가야할 길이 많이 남아있다"고 했다. 다누리호가 달 전이궤적에 제대로 진입했는지 여부는 오후 2시께 과기정통부가 발표할 예정이다. 이종호 장관은 "대한민국이 지구를 너머 온 우주를 누리는 순간까지 국민과 함께 나아가겠다"며 "다누리의 임무 성공까지 국민 여러분 모두가 관심을 가지고 지켜봐주시기 바란다"고 덧붙였다. 이에 앞서 다누리는 이날 한국시간으로 오전 8시 8분 48초께 미국 플로리다 케이프커내버럴의 우주군 기지에서 발사됐으며, 발사 2분 40초만에 1·2단 분리, 발사 3분 13초만에 페어링 분리가 각각 이뤄졌다. 다누리는 이어 지구 표면에서 약 1천656㎞ 떨어진 지점에서 발사 40분 25초만에 팰컨 9 발사체 2단으로부터 분리됐으며, 이 때부터 탑재컴퓨터의 자동 프로그램이 작동해 태양전지판을 펼치면서 이동하고 있다.연합뉴스
2022.08.05
한국 첫 달탐사선 다누리 발사 후 분리 완료…5개월 여정 개시
한국의 첫 달 탐사 궤도선 '다누리'(KPLO·Korea Pathfinder Lunar Orbiter)가 한국시간 5일 오전 8시 8분(미국 동부시간 4일 오후 7시 8분)께 우주로 발사됐다. 다누리는 발사 40여분간에 걸쳐 1단 분리, 페어링 분리, 2단 분리 등을 마치고 우주공간에 놓였으며, 발사 후 초기 과정이 순조롭게 진행된 것으로 보인다. 다누리가 발사 이후 궤적 진입부터 올해 말 목표궤도 안착까지 까다로운 항행 과정을 성공적으로 마무리한다면, 우리나라는 달 탐사선을 보내는 세계 7번째 나라가 되면서 우주 강국의 지위를 굳히게 된다. 지금까지 달 궤도선이나 달 착륙선 등 달 탐사선을 보낸 나라는 러시아, 미국, 일본, 유럽, 중국, 인도 등 6개국이다. 달 탐사 궤도선을 보내는 것은 지구-달의 거리 수준 이상을 탐사하는 '심우주 탐사'의 첫걸음이기도 하다. ◇ 한국시간 오전 8시 8분 미국서 발사…40분 25초만에 2단분리까지 완료 발사를 맡은 미국의 민간 우주개발업체 스페이스X는 다누리가 실린 팰컨 9 발사체를 미국 플로리다 케이프커내버럴의 우주군 기지 40번 발사대에서 하늘로 쏘아 올리는 모습을 유튜브로 생중계했다. 스페이스X는 발사 2분 40초 이후 1·2단 분리, 3분 13초 이후 페어링 분리가 이뤄졌음을 확인했다. 이어 발사 40분 25초 이후 팰컨 9 발사체 2단에서 다누리가 분리돼 우주 공간에 놓였음을 알렸다. 다누리가 분리된 곳은 지구 표면에서 약 1천656㎞ 떨어진 지점으로, 이 때부터 탑재컴퓨터의 자동 프로그램이 작동해 태양전지판을 펼치면서 정해진 궤적을 따라 이동해야 한다. 다누리가 지상국과 처음 교신하는 것은 발사 1시간 이후로, 호주 캔버라에 있는 안테나를 통해 이뤄진다. 과학기술정보통신부(과기정통부)는 오전 9시 10분을 전후해 교신 결과를 알릴 예정이다. 다누리는 지구에서 약 38만km 떨어진 달로 곧장 가지 않고 일단 태양 쪽의 먼 우주로 가서 최대 156만km까지 거리를 벌렸다가, 나비 모양, 혹은 '∞' 꼴의 궤적을 그리면서 다시 지구 쪽으로 돌아와서 달에 접근할 예정이다. 다누리가 이런 '탄도형 달 전이방식'(BLT·Ballistic Lunar Transfer) 궤적에 계획대로 제대로 들어갔는지 연구진이 판단하려면 발사 후 2∼3시간이 지나야 한다. 즉 오전 10∼11시께에야 어느 정도 가늠이 가능하다. 과기정통부는 연구진이 판단한 결과를 토대로 이날 오후 2시께 언론브리핑을 열어 다누리의 궤적 진입 성공 여부를 발표할 계획이다. 다만 궤적 진입은 발사 후에도 목표 궤도에 안착할 때까지 거의 5개월이 걸리는 계획의 1차 관문에 불과하며, 모든 것이 순조롭게 진행되더라도 최종 성공 여부는 올해 말이 되어야 알 수 있다. ◇ 궤적 진입→목표 궤도 진입까지 거의 5개월 진입에 성공한 뒤에도 다누리가 궤적을 잘 따라갈 수 있도록 연구진은 앞으로 약 5개월에 거쳐 오차 보정을 위한 까다로운 궤적 보정 기동을 여러 차례 수행해야한다. 다누리는 12월 16일에서야 달 주변을 도는 궤도에 들어서며, 이후 약 보름간 다섯 차례의 감속기동을 거쳐 조금씩 달에 접근한다. 올해 마지막 날인 12월 31일에 목표 궤도인 달 상공 100㎞에 진입한 뒤 내년부터 임무 수행을 시작하면 비로소 '성공'이 확인된다. 한편, 이날 발사는 당초 예정보다는 이틀 늦춰 진행됐다. 당초 다누리는 한국시간 8월 3일 오전 8시 20분(현지시간 8월 2일 오후 7시 20분)께 발사될 예정이었으나, 지난달 하순 점검 과정에서 발사체 1단의 9개 엔진 중 1개 엔진 센서부의 이상이 발견돼 교체 작업을 해야했기 때문이다. 발사일은 이틀 미뤄졌지만 다누리가 달 주위 궤도에 도달하는 날짜는 12월 16일, 목표 고도 궤도에 진입해 임무를 개시하는 날짜는 12월 31일로 그대로다. 관계자의 설명에 따르면 국내 연구진은 발사 일정이 바뀔 가능성을 고려해 발사일이 지연되는 데 따라 필요한 속도 증분을 날짜별로 계산해뒀으며, 이를 스페이스X 측과도 미리 협의해뒀다. ◇ "다누리 계획 성공하면 '우주 영토 확장' 의미" 한국 최초의 인공위성인 우리별 1호가 1992년 하늘로 올라간 이후 30년 만에 우리나라는 다누리를 통해 지구를 넘어 또다른 천체를 바라보며 새로운 궁금증과 꿈을 품게 됐다. 매일 밤하늘에서 빛나 우리에게 친숙하지만 뒷면은 보여주지 않고 있는 달이 가진 비밀의 일부를 밝히는 데 우리나라가 과학기술로 기여할 기회이기도 하다. 우리나라의 우주탐사가 지구 궤도를 벗어나 일종의 '우주 영토'를 갖게 된다는 의미도 있다. 안형준 과학기술정책연구원 연구위원은 "그동안 우리가 만든 물체를 지구에서 가장 멀리 보낸 것(정지궤도위성)이 3만6천㎞였는데, 달까지 거리인 38만㎞까지 우리의 영토를 확장하는 셈"이라고 말했다. 안 연구위원은 "경제나 안보 등 뚜렷한 활용 목적이 있는 위성이 아니라 과학적 목적의 탐사선을 우주로 보낸다는 것은 기초과학에 투자를 할 수 있을 정도로 국가 수준이 높아진 것이라고도 볼 수 있다"며 "한국이 인류의 지식을 확장한다는 포괄적 목적으로 우주에 나갈 수 있는 선진국에 근접했다"고 평가했다. ◇ 성공시 내년 초부터 6종 과학 장비로 달 관찰 다누리는 목표 궤도 진입에 성공하면 달의 극지방을 지나는 원궤도를 따라 돌면서 탑재한 6종의 과학장비로 달을 관찰할 예정이다. 이 중 5종의 과학장비는 국내 기술로 독자 개발한 것이다. 탑재체 중 우주인터넷 장비를 활용한 심우주 탐사용 우주 인터넷시험(DTN, Delay/Disruption Tolerant Network)이 세계 최초로 시도된다. ETRI 홍보영상, DTN 기술 설명 영상을 비롯해 그룹 방탄소년단(BTS)의 노래 '다이너마이트'(Dynamite) 등 파일을 재생해 지구로 전송하는 시험이 이뤄진다. 또, 2025년까지 달의 남극에 여성을 포함한 우주인들을 착륙시킨 뒤 무사히 지구로 귀환시키겠다는 미국의 '아르테미스'(Artemis) 계획을 위해 NASA가 개발한 과학 장비인 '섀도캠'(ShadowCam)도 다누리에 탑재돼 있다. 다누리에 달린 섀도캠은 해상도 약 1.7ｍ의 카메라를 이용해 달 남북극 지역의 영구 음영지역을 고정밀 촬영하면서 얼음 등 다양한 물질의 존재 여부를 파악할 계획이다.연합뉴스5일 오전 8시 8분 미국 플로리다 케이프커내버럴 미우주군기지 40번 발사장에서 다누리를 탑재한 팰컨-9 발사체가 발사됐다.연합뉴스
2022.08.05

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