KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2010-06-09
 
미국해군연구청(ONR, Office of Naval Research)은 최근에 해양에서 선박에서 선박으로 화물을 이동시키는 분야에서 위대한 시금석이 될 중요한 기술에 대한 다방면의 시험을 완료했다고 밝혔다. 이 기술은 LVI Lo/Lo(Large Vessel Interface Lift On/Lift Off)라고 명명된다.

5월에 시행된 멕시코 만에서의 최종 해양시험에서, 1m 파고 상태에서도 128개의 컨테이너가 선박에서 선박으로 안전하게 이동되었다. 크레인 운전자들은 방해받지 않는 상태의 컨테이너를 들어 올려 하역하였고, 몇 개의 면에 방해물이 있는 상태에서도 컨테이너를 들어 올려 방해물이 있는 일정한 구멍으로 컨테이너를 하역할 수 있었다.

"나는 실행을 위한 아이디어 시기에서부터 시험 상태까지 약 4년 6개월 동안 이 프로젝트를 준비해 왔다,"고 미국해군연구청(ONR)의 해전 및 무기국(Sea Warfare and Weapons Department)의 프로그램 매니저인 Paul Hess박사는 밝혔다. "이 기술이 현실화되는 현장을 보게 되고 미래에 해군에서 운용할 때 기대되는 효과를 예상할 수 있다는 사실이 매우 뿌듯하다."고 그는 밝혔다.
선박이 정박한 상태에서의 성능에 비해, 계획한 것처럼 크레인이 동작하지 않는 것으로 증명되었다고 Hess박사는 밝혔다.

만약 미래의 선박에 이 기술이 적용된다면, LVI Lo/Lo 크레인은 심해를 가진 항구에 꼭 정박해야하는 필요성을 제거하면서 해양기지에서 해변으로 컨테이너화된 화물 이동 작업흐름을 매우 편하도록 시행할 수 있을 것이다. 또한, 컨테이너나 군용차량인 험비 그리고 다른 중량 화물을 해양에서 안전하고 신속하게 이동할 수 있을 것이다.

"안전하다는 것이 산업계에서 관심을 가져야하는 중요한 장점이 될 것이다. 해안에서 멀리 떨어진 석유회사들은 특히 안전 측면에서 이 기술을 주목하고 있다. 군사적으로 해양 운송이 필요한 장치들을 위해서, 화물을 다른 선박에 하역하기 위해서는 정기적인 크레인 운용을 위한 10명의 운용원들이 필요하다. 그러나, 이 크레인을 운영하면, 단 3명이 필요한데, 1명은 크레인 조종실에 있고 2명은 각각의 선박에 있으면 된다. 이것은 부상과 불상사 가능성을 감소시키는 것이다."고 Hess박사는 밝혔다.

수치적 및 물리적 모델링을 통해 크레인의 움직임이 다른 리프팅 기술과는 아주 다르게 세팅되었고, 이것은 선박의 움직임을 능동적으로 보상하는 능력 때문이다. 이렇게 빠르게 진행되는 작업은 거대한 규모의 크레인이 더욱 효율적으로 선박 간의 고중량 화물 이동을 발전된 기술로 제어함으로써 잠재적 가치를 더 높여 주었다.

2009년, 시험용 크레인은 표준의 20피트 컨테이너를 이동시키기 위해 미국 해군의 크레인 선박인 SS Flickertail State(T-ACS-5) 설치되고 근처의 해양에서 통합되었다. 이번 달 초에, Flickertail State호는 상업적인 석유산업의 해양 정박기술(at-sea mooring techniques)을 사용하는 작동 환경에서 움직이는 2대의 선박 간에 컨테이너를 이동시키는 크레인의 성능을 평가하기 시작했다.

미국해군연구청(ONR)은 Lo/Lo 크레인의 미래에 대해 변환작업을 시행하는 파트너들과 대화중이다. 그러나, 이 기술을 발전시키는 방법을 위한 직접적인 결정은 아직 이루어지지 않았다. Flickertail State호의 시험용 크레인은 앞으로 더 시험될 예정이며 미국 정부의 인명구조 작업과 재앙을 방지하는 효과를 보조하는 작업을 지원하게 될 것이다. 
 
 
출처 : http://www.physorg.com/news194628548.html

기억력과 학습 능력을 향상시키는 마그네슘! 

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2010-02-05 

뇌의 마그네슘은 쥐의 나이에 상관없이 학습 능력과 기억력을 향상시킨다는 새로운 보고가 2010년 2월 2일자 “사이언스 데일리”에 실렸다. “뉴론(Neuron)” 연구 저널의 1월 28일자에 실린 이 연구 결과에 따르면 마그네슘의 섭취를 증가하는 것이 인지 능력(cognitive abilities)을 향상시키는 확실한 방법이라고 결론지었다. 마그네슘의 부족은 인식 기능을 손상시키고 나아가서는 노화와 더불어 기억력이 빠르게 감퇴한다는 추측이 맞을 수도 있다는 것을 보여준다.

다이어트(diet)가 인지 능력에 상당히 중요한 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여주는 것이다. 신경 세포 사이의 상호 의사전달을 담당하는 스냅스(Synapses)에 긍정적인 영향을 주는 식이 요인의 식별은 학습 능력과 기억력을 향상시킬 뿐만 아니라 노화와 병으로 인한 학습 능력과 기억력의 감소를 방지할 수도 있다. 중국 베이징 칭화 대학 학습 및 기억력 연구소 (the Center for Learning and Memory at Tsinghua University in Beijing, China) 소장인 구오송 리우(Guosong Liu) 교수는 음식 섭취를 통해 보충되는 마그네슘의 증가가 두뇌 기능을 향상시키는지를 알아보는 연구의 책임자이다. “마그네슘은 두뇌를 포함한 신체 내의 많은 조직을 적절하게 하기 위한 필수요소이다. 이전의 연구에서 마그네슘은 배양된 뇌 세포의 시냅스 소수성(synaptic plasticity)을 증가시킨다는 것을 보여주었다. 이런 이유로 인해 우리는 더 나아가 뇌의 마그네슘 양이 증가되면 동물의 인지 기능을 향상시키는지에 대한 연구를 하게 되었다.”라고 리우 박사는 설명하고 있다.

입으로 섭취하는 보충물로 뇌의 마그네슘을 증가시키는 것은 무척이나 어려운 과정이기 때문에, 리우 박사와 그 동료들은 마그네슘과 L-트레오닌을 합성한 ‘마그네슘-L-트레오닌(magnesium-L-threonate, MgT)’이라는 새로운 마그네슘 화합물을 만들었다. L-트레오닌은 동물 단백질에서 많이 발견되는 필수 아미노산 중의 하나이다. 이 새로운 MgT 화합물은 식이요법을 통해 뇌에 섭취되는 마그네슘의 양을 확실히 증가시켜줄 것이다. 연구진은 서로 다른 연령대의 쥐에게 MgT를 주입하여 마그네슘의 양을 증가시켜, 기억력과 관련된 행동 변화와 세포의 변화를 조사했다. “뇌의 마그네슘 증가는 쥐의 연령에 상관없이 여러 형태의 학습 능력과 기억력을 향상시킨다는 것을 알게 되었다.”라고 리우 박사는 말한다. 핵심 신호 전달 분자를 활성화시키는 기능적인 시냅스가 수적으로 늘어났으며, 학습 능력과 기억력의 아주 중요한 요소인 장/단기 시냅스의 과정 또한 향상되는 것을 “기억력과 관련된 세포 변화”에 대한 자세한 실험을 통해 알게 되었다.

본 연구에서는 마그네슘을 많이 포함하고 있는 음식들을 섭취하는 쥐들을 콘트롤 쥐(control rats)로 채택하여 일반적인 식이 요법을 통해 섭취된 마그네슘 보다 많은 양을 섭취한 경우에 대한 영향도 조사하였다. “마그네슘 섭취를 늘림으로써 뇌의 마그네슘 양을 증가시키는 것은 인지 능력을 향상시킬 수 있는 유용한 새로운 전략이 될 것이다. 더우기,산업 국가 인구의 절반이 마그네슘 결핍 증세를 보이고 있는데, 이런 현상은 나이가 들면서 더욱 심각해지고 있다. 이는 노화에 따른 기억력 감퇴로 이어질 것이다. 마그네슘의 섭취를 늘리면 이런 감쇠 현상을 방지할 수 있을 것이다.” 라고 리우 박사는 설명한다.

본 연구는 미국 MIT와 중국 칭화대학교 신경과학 합동 연구팀에 의해 진행되었으며, 쥐 속에 마그네슘이 많아지면 장/단기 기억력과 학습 능력이 모두 개선되었다. 쥐를 이용한 실험에서 MgT 화합물이 일반적인 마그네슘 화합물보다 뇌에 더 큰 효과를 일으킨다는 사실을 보여주고 있다. MgT를 먹은 쥐의 시냅스에서 신경 전달이 일어나는 비율, 해마 속 시냅스 밀도 등이 쥐의 연령과 관계없이 크게 늘었으며, 뇌 속 마그네슘 수치가 올라가면 쥐의 공간지각 능력과 기억력이 눈에 띌 만큼 좋아졌다. 체내 마그네슘 량이 정상 이상이면 노화에 따른 인지능력 감퇴와 관련된 질환의 발병률을 줄일 수 있으며, 연구팀은 MgT가 인체에 나쁘지 않다는 것만 확인된다면 MgT 복용이 곧 상용화될 것으로 예상하였다. 한편 연구팀은 노인과 알츠하이머 환자를 대상으로 하여 체내 마그네슘 량과 인지능력 사이의 관계를 연구할 예정이라고 덧붙였다.

참고문헌: Inna Slutsky, Nashat Abumaria, Long-Jun Wu, Chao Huang, Ling Zhang, Bo Li, Xiang Zhao, Arvind Govindarajan, Ming-Gao Zhao, Min Zhuo, Susumu Tonegawa and Guosong Liu. Enhancement of Learning and Memory by Elevating Brain Magnesium. Neuron, Jan. 28, 2010 

미국, 뇌 스캔으로 `마음의 상처`를 진단
 
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2010-02-08
 
 
- 뇌 스캔으로 `마음의 상처`를 진단 / 미군 시도 -

심리적 외상 후 스트레스 장해(PTSD(Posttraumatic Stress Disorder ))에 괴로워하는 이라크 및 아프가니스탄으로부터의 귀환병은 30만 명 이상으로 추정되고 있다. 그러나 이 장애는 지금까지 객관적·생물학적인 진단 기준이 부족한 `경도의 부진`이라고 인식되어 왔다. 그러나 이제, 그 인식이 바뀔지도 모른다. 이번에 미네소타 대학과 미네폴리스(Minneapolis) 퇴역군인 의료 센터의 연구자 등이 PTSD 환자에게는 뇌활동에 명확한 패턴이 있는 것을 발견했던 것이다.

이 연구팀은 뇌자도(MEG(Magnetoencephalography ))라는 뇌 화상 기술을 이용하여 뇌 정보처리를 측정하였다. 연구팀은 PTSD에 고민하는 74명의 미국 퇴역군인과 이 장애를 가지지 않는 일반 시민 250명을 대상으로 뇌 스캔을 실시하였다. 뇌 안에 명확한 생물학적 지표를 찾아냄으로써 PTSD 환자를 90%의 정밀도로 정확하게 진단하는 것이 가능하게 되었다고 한다.

MEG 장치는 뇌 내의 전기적 활동을 측정하는 신속하고 고감도로 정확한 방법이다. 뇌자도(MEG)는 뇌의 전기적인 활동에 의해서 생기는 자장을, 초전도 양자 간섭계(SQUIDs(Superconducting Quantum Interference Devices))로 불리는 매우 감도가 높은 디바이스를 이용하여 계측하는 이메징 기술이다.

컴퓨터 단층촬영(CT) 스캔이나 자기 공명 화상(MRI) 장치가 뇌 신호를 몇 초 두고 기록하는데 대해 MEG는 밀리 세컨드 단위로 하기 때문에 다른 시험에서는 간과하게 되는 생물학적 지표나 뇌활동을 파악할 수 있다. PTSD에 대해서는, 현재 정신의학 전문가가 미국 병사를 진단하고 있지만 그 진단은 전문가가 아니라도 된다고 한다. 증상이 나타나기까지 비록, 같은 심리적 외상을 경험한 사람이라도 몇 년이나 걸리는 환자도 있어 증상은 사람에 따라서 다르다.

미국 국방총성은 더 객관적으로 시스템 화된 진단 툴을 목표로 하고 있다. 예를 들면 휴대식 가정용 수면 모니터나 PTSD;와의 조합되기 쉬움을 조사하는 유전자 검사 등이다. 미국 국방초성은, 스트레스를 완화하는 의약품 기사)의 개발 프로그램까지 시작하고 있다. 물론 퇴역군인 74명을 대상으로 한 조사라고 하는 것은 너무 적지만 연구팀은 다음 단계로서 500명의 퇴역군인과 500명의 일반 시민을 대상으로 이번 발견의 추가시험을 하고 싶다고 한다.

이번 연구를 인솔한 Apostolos Georgopoulos 박사는 이 획기적 발견에 의해서 치료가 신속화되어 보험 적용이 용이하게 되는 것을 바라고 있다. 그러나 이 방법도 대규모 임상에서의 시험을 거쳐야만 된다. 만약 PTSD의 치료가, MEG 스캔 결과가 있는 생물학적 지표와 일치하는 환자만을 대상으로 하게 되면 정말로 괴로워하고 있으면서 검사로 발견되지 않는 퇴역군인이 생길 수도 있기 때문이다.

<참고자료 1> MRI 데이터 3D 렌더링.
<참고자료 2> 콜로라도 대학의 뇌자도 장치 

이탈리아 Visconti에서 스페인의 Almodovar까지, 다른 나라에서 온 많은 사람들이 처음으로 접하는 장소들은 영화처럼 보일 것이다. 영화스크린에 나오는 장소를 그들이 실제로 방문했을 때, 새롭다고 생각될 수 있을지 상상해 보십시오. 개인들의 위치기반서비스와 증강현실을 결합하는 것은 멀티미디어 콘텐츠를 실제 영상과 겹치거나 결합시키는 것으로서, 유럽연구자들과 시 당국은 도시를 방문하는 관광객, 영화애호가, 호기심 많은 지역주민 및 영화전문가들이 작은 영화 마술을 볼 수 있는 기기를 개발하고 있다. 이 기기는 카메라와 LCD 스크린이 결합된 한 쌍의 쌍안경과 유사하며, 스페인의 San Sebastian, 이탈리아 베니스에서 테스트되어졌다. 그리고 상업적인 제품을 개발하기 위해서 아름다운 전망이 담긴 자료들을 계속 개발하고 있다. 이것은 위치기반 정보를 제공하는 하이브리드 추적시스템을 사용하며, 멀티미디어 콘텐츠를 다운로드하고, 공유하기 위하여 도시의 무선통신을 사용하게 된다.

“유럽의 도시들은 역사적인 영상, 다큐멘터리 영상으로부터 영화장면과 사진으로 보여줄 수 있는 풍부한 시청각적인 콘텐츠를 가지고 있기 때문에, 이것을 사용함으로서 방문객들과, 지역주민들, 심지어 영화전문가들이 더욱 폭넓은 경험을 할 수 있게 해줄 것이다. 지금까지 이것을 공유할 수 있는 방법은 거의 없었다.” 라고 Maria Teresa Linaza가 설명했다. 그는 San Sebastian의 Vicomtech연구센터의 연구자이며, EU의 지원을 받고 있는 CINeSPACE 프로젝트의 기술 코디네이터이다.

스마트폰에 포함된 위치인식과 증강현실 애플리케이션 같은 특징들은 CINeSPACE 프로젝트가 시작된 지 3년 안에 시장에서 선보일지라도, 전용 플랫폼과 기기가 주는 동일한 몰입경험을 제공할 수는 없을 것이라고 Linaza가 지적했다. 스마트폰의 작은 스크린을 쳐다보는 것과는 다르게, CINeSPACE 기기는 한 쌍의 쌍안경처럼 사람들의 시선을 고정시켜줄 것이다. 그래서 사용자들은 도시 광경에서 멀티미디어를 볼 수 있게 되기 때문에, 그것이 인기있는 쇼핑거리나 역사적인 광장이 될 수도 있을 것이다.

사용자들은 GPS, WLAN 태크, 관성 큐브 및 마커가 없는 광학트래킹이 장착된 지능형 센서융합시스템을 가지고 도시 주변을 안내받게 될 것이다. 개인화된 위치기반서비스는 그들에게 어디를 가고 있는지, 증강현실적인 경험을 하기에 좋은 위치가 어디인지를 말해주게 된다. 그리고 지도와 다른 멀티미디어 콘텐츠는 쌍안경기기의 4.5인치 LCD 터치패널을 통하여 제공하게 되며, 사용자들이 관심도에 따라서 장소를 선택할 수 있게 된다. 프로젝트 파트너들은 이 기기가 지역관광사무실에서 렌트하여 사용하게 될 것이라고 말했다. “예를 들어, 베니스의 St. Marks광장에서 사용자들은 오드리 헵번이 어디에 서있었는지, 바실리카를 어디에서 볼 수 있는지, 그들 자신이 자리를 잡고 볼 수 있게 될 것이다. 또는 어떻게 광장이 보여졌는지에 대한 역사적인 영상을 볼 수 있을 것이다.” 라고 Linaza가 말했다.

콘텐츠는 비디오, 사진 또는 오디오기록으로 구성될 것이며, 이것들은 지방자치단체의 중앙서버에 저장되어, 요청이 있을 때 다운로드될 수 있다. 그리고 사용자 자신을 포함한 다양한 소스로부터 나올 수도 있을 것이다. “도시 아카이브로부터 나온 필름장면과 영상 뿐만 아니라, 사용자들이 그들 자신의 콘텐츠도 만들고, 공유할 수 있는 능력을 줄 수 있게 되기를 바라고 있다. 예를 들어, 사용자들이 장착된 카메라를 가지고 사진과 비디오를 찍고 나서, 그들이 선택했던 다른 장소에서 가상의 노트를 남겨놓게 되면, 다른 사용자들은 Wi-Fi 네트워크를 통해서 볼 수 있게 되는 것이다. 또한 이 그룹은 도시를 탐험할 때, 연락을 취하기 위하여 통신네트워크를 사용할 수 있을 것이다.” 라고 프로젝트 코디네이터가 설명했다.

지난 여름에 CINeSPACE 시스템은 San Sebastian과 Venice에서 테스트되어졌고, 사용자들은 이 시스템의 전체적인 개념과 증강현실 콘텐츠의 품질에 대하여 높은 점수를 주었다. 기기 및 인터페이스와 관련된 사용자 피드백을 만드는 것에 목표를 두고 있는 향후 연구는 독일 마이크로 전기광학기기 제조업체와 프로젝트 파트너 Trivisio에 의해서 3번째 프로토타입을 연구하고 있는 중이며, 곧 이것을 상업화하려는 계획을 가지고 있다.

“증강현실과 이와 같은 위치기반 시스템은 관광객과 지역시민들에게 도시를 새롭게 발견하는 방법을 제공해줄 것이다.” 라고 Gorka Diez가 말했다. 그는 CINeSPACE 프로젝트의 코디네이터이며, 도시의 경제적, 기술적인 발전을 위한 시립회사인 Fomento de San Sebastian의 프로젝트 매니저이다. 그리고 “San Sebastian의 시험를 통하여, 우리는 또한 영화전문가들이 영화촬영지로 사용할 수 있도록 해주며, 지역주민들에게는 그들의 도시를 더 많이 보여줄 수 있을 것이다. 많은 사람들은 ‘와우, 영화를 여기에서 찍은 줄 알지 못했네요!’ 또는 ‘이곳이 이렇게 보일 수 있는지 몰랐네요!’와 같은 반응을 보일 것이다.” 와 같이 덧붙였다.

CINeSPACE가 개발한 증강현실과 위치기반시스템은 미래에 많은 인기를 얻게 될 것이며, 더 많은 사람들이 눈이 열리는 것과 같은 놀라움을 경험할 수 있을 것이다.그리고 그들이 살고 있는 도시와 방문하는 장소에 대하여 더 많은 것을 알 수 있게 될 것이다.

CINeSPACE 프로젝트는 EU의 6번째 Framework Programme 중 ICT 분야에서 자금을 지원받고 있다.  
 
 
출처 : http://cordis.europa.eu/ictresults/index.cfm?section=news&tpl=article&BrowsingType=Features&ID=91251

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2010-04-29
 
많은 정책입안자들은 직업 창출을 위한 청정 에너지와 같은 새로운 산업을 찾고 있지만, 정보기술(IT)이 직업을 창출하는데 있어 중요한 역할을 수행한 IT의 주요 역할을 간과하고 있다. 지난 십 년간 미국에서 IT 직종은 매우 빠르게 성장하고 있는데, 미국 노동청의 직업 고용설문에 의하면 1999년부터 2008년 사이 새로운 IT 직종이 688,00개나 생겼고 증가율로는 26%를 기록한 것으로 나타났다. 이러한 IT 고용은 전체적인 증가 수준보다 약 4배 이상 빠른 것이다(전체 평균은 약 6.2%).

그러나 근래에 이러한 긍정적인 사실들이 2000년 초기 닷컴붕괴로 인해 희석되고 있다. 또한 일부는 1990년대 IT가 직업 창출의 주요 기폭제였지만, 더 이상은 아니며, 많은 IT 직업이 인도나 동유럽 저비용 국가들로 옮겨가고 있다고 지적하고 있다. 이러한 부정적인 입장에 대한 주요 사실을 살펴보면 다음과 같다.
하나는 일부 IT 직업이 해외로 갔음에도 불구하고, 프로그래머와 같은 많은 직업이 일상적인 직업이 되고 있다는 점이다. 사실 지난 10년간 프로그래머 직업이 25% 감소하였다.
둘째로 프로그래머 직업의 감소에도 불구하고 두 종류의 새로운 IT 직업 분야가 매우 빠르게 성장하고 있다. 하나는 네트워크 관리자, 컴퓨터 지원 전문가와 같은 온라인 관련 IT 직업이고(각 147,000 직업과 106,000 직업이 창출), 다른 하나는 네트워크 시스템과 데이터 커뮤니케이션 분석 전문가로 98,000 직종에서 230,000 직종으로 거의 134% 증가하였다. 두 번째 직종은 고급 기술이 필요한 분야로 저임금 국가로 이전하기 어려운 상황이다.

중요한 것은 IT 직업의 증가는 미국 가정의 재정적인 안정성을 증가시키는데 일조하였다는 점이다. 2008년 미국 평균 종사자들은 42,263 달러를 벌었으나, IT 종사자들은 평균 74,500 달러는 번 것으로 나타났다. 또한 IT 직종이 없어지면서 임금이 낮아졌으나, IT 종사자들의 시간당 평균 임금은 비-IT 직업보다 소폭 빠르게 상승한 것으로 나타났다.

미국 경제는 기술혁신 생산, 높은 생산성 확보, 삶의 질 향상 등을 위해 IT에 의존하는 것이 좀 더 심화될 것이다. 새로운 기술혁신은 초고속 브로드밴드에서 부터 클라우딩 컴퓨팅 등에 이르기까지 매우 빠르게 지속 창출되고 있다. IT 자본 투자는 1999년 26%에서 2008년 29%로 지속 상승하고 있다. 2009년 기술 속도 500개 상위 기업들 중 360개 기업이 IT 관련 기업들이었다.

미국 노동부 직업 아웃룩 2010~2011을 보면, 2018년 사이에 IT 직업은 790,000개 더 창출될 것이라 예측하고 있는데, 주요 분야별 증가 예측치를 이를 살펴보면, 컴퓨터 네트워크 및 DB 관리자가 286,600개, 컴퓨터 시스템 분석가가 108,100개, 컴퓨터 소프트웨어 기술자가 295,000개, 컴퓨터 지원 전문가가 78,000개, 컴퓨터 과학자가 7,000개이다(컴퓨터 프로그래머가 유일하게 12,000개 감소될 것이라 예측하였다.)

정책입안자들은 지난 세월 IT가 중요한 직업 창출의 요인이었던 관계로 자연스럽게 미래에도 이러한 것이 지속될 것이라 착각하고 있다. 직업 창출을 지속하기 위해서는 공급 및 수요 측면에서 이를 위한 정책을 추진해야 한다.
공급 측면에서는 미국 내 IT 기술 인력을 효과적으로 교육시킬 수 있고 외국 IT 인력들을 유인할 수 있는 교육훈련 프로그램을 마련하는 것이 중요하다. 고등학교 및 대학교 수준에서 컴퓨터 과학 교육의 확대 및 강조가 필요하다.
수요 측면에서는 디지털 변환을 촉진하기 위한 정책들을 확대하고 지속 추진해야 한다. 미국경제회생법안에는 IT에 대한 투자를 강조하였고, 국가 브로드밴드 추진계획은 브로드밴드의 확대뿐만 아니라 IT 어플리케이션을 강조하였다. ITIF에서는 헬스 IT, 스마트 그리드, ITS와 같은 분야에서 미국이 뒤쳐져 있으며, 이를 개발하기 위한 계획을 수립해야 함을 제시한 바 있다.
 
 
 
출처 : ITIF

 
 
KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-12-27
 
포유류 뇌 속의 신경활동을 다광자 현미경법으로 관찰하면, 연구자들은 개별적인 활성 뉴런들의 위치를 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 뉴런 그룹들이 어떻게 자신들의 활동을 조절하는지를 볼 수도 있다. 그렇지만 다광자 현미경은 크다는 문제가 있다. 이 현미경은 시험용 쥐에 장착하기에는 너무나 크므로, 그 대신 쥐를 현미경에 달아야 한다. 이것은 쥐가 뉴런이 활성화되는 것처럼 움직이지 않는다는 것을 의미한다. “가상현실”, 즉 시험용 쥐 앞에 비디오 스크린을 두는 것이 도움이 될 수도 있지만 한계가 있다.

그래서 막스플랑크생체인공두뇌학연구소(Max Planck Institute for Biological Cybernetics)와 막스플랑크의학연구소(Max Planck Institute for Medical Research)의 과학자들이 쥐에게 묶을 수 있을 정도로 충분히 가벼운 5.5g의 무게를 가지며 시야에 있는 뉴런들이 현미경에 대해 3 μm 이하로 움직일 정도로 견고하게 장착되는 소형 광섬유연결 2광자 현미경을 만들었다. 이 현미경은 쥐가 빠르게 달릴 때에도 쥐의 두뇌에 있는 뉴런들의 영상을 5분 이상 기록할 수 있을 정도로 충분히 안정적이다.

티타늄사파이어 초고속 레이저가 880 또는 925nm의 여기 펄스를 각각 2.4 및 1.6 W의 평균 광전력으로 제공한다. 이 펄스들은 여기용 단일모드 광섬유를 통해 현미경으로 전달된다. 연구진은 구부러졌을 때 어떤 광섬유가 광학적으로 가장 안정적인지를 확인하기 위해 3가지 종류의 단일모드 광섬유들을 시험하였으며, 최종적으로 편광유지 광섬유로 결정했다. 구부림에 둔감한 다른 광섬유들은 구부러졌을 때 출력편광이 변했다. 이 현미경에는 주문 제작된 액침 렌즈가 들어있는데, 개구수는 0.9이고 초점거리는 0.7 mm, 작동거리는 0.7mm이다. 광섬유는 비공진 방식으로 설계된 압전 레버를 통해 스캐닝된다. 비공진 방식은 임의 접근이 가능하며 공진스캐닝 방식보다 훨씬 더 유연한 스캐닝 패턴을 제공한다. 직경이 0.98 mm인 플라스틱 광섬유는 광을 수집하기 위한 광섬유로 쓰인다.

먼저 연구진은 마취된 동물에 대해 현미경을 시험했다. 쥐의 코 바로 앞에 있는 시각적 자극에 대해 반응하는 뉴런영역 바로 위에 헤드마운트 현미경이 놓였다. 대물렌즈를 빠져나온 여기 레이저 광의 평균 광전력은 100~150 mW였다. 초점에서는 약 40~60 mW였으며, 산란거리는 200 μm로 가정했다. 1시간이라는 시간 동안에도 어떠한 세포 손상도 관찰되지 않았다. 쥐 앞에 놓인 움직이는 격자 영상은 예상했던 대로 쥐의 뉴런반응을 불러일으켰다. 그 다음에는 완전히 깨어있고 자유로운 쥐로 현미경을 시험했다. 4시간이 넘는 시험에서조차도, 쥐는 정상적으로 돌아다니는 것처럼 보였으며, 달리고, 파고, 먹고, 달려드는 등의 쥐가 하는 행동을 했다. 이 쥐들의 달리는 속도와 가속은 물론 그 습성조차도 머리에 현미경을 장착하지 않은 쥐와 비슷했다.

뉴런 영상은 뉴런뿐만 아니라 성상세포(astrocytes)의 활동까지도 추적했다. 성상세포는 두뇌의 활동에 적극적으로 참여하는 것으로 여겨지고 있으며, 현재 집중적으로 연구되고 있다. 반원형의 트랙을 따라서 움직이는 쥐를 감시하고, 쥐의 시선 변화와 그와 동시에 찍은 자극유발 뉴런활동 사이의 관계에 대한 연구와 같은 부수적인 실험들도 수행되었다. 때때로 쥐가 머리를 심하게 흔들 때와 같은 경우(약 2% 정도의 시간)에는 영상이 불안정했다. 그럼에도 불구하고 연구진은 사회적 상호작용, 먹이 포획, 그리고 균형을 감지하는 전정계(vestibular system)를 이용하는 것과 같은 복잡한 일을 하는 동안의 두뇌 작용을 감시하는데 이 소형 현미경이 특히 유용할 것으로 예상하고 있다.

* 그림 : 동물의 활동을 제한하지 않으면서 장착될 정도로 충분히 작은 소형 2광자 현미경 
 
 
 
출처 : http://www.laserfocusworld.com/display_article/371314/12/none/none/News/MULTIPHOTON-MICROSCOPY:-Miniature-microscope-images-active-neuron

 

 
 
KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-12-20
 
Boeing사는 미국 내의 주요 도시들에 지능형 도로 조명 관리 시스템을 제공하기 위해 덴마크의 청정 기술 기업인 Amplex와의 협력 계약을 발표했다. Boeing사가 제공하고자 하는 지능형 도로 조명 관리 시스템은 탄소 배출량을 현저히 감소시키면서도 에너지 소비량을 25~35% 절감할 수 있는 시스템이다.

Amplex사는 이미 세계 전역에서 수백만의 도로 조명을 운영해온 바 있으며, 이번 협력 계약으로 Boeing사의 판매, 계약, 프로그램 관리, 구현, 서비스 및 지원에 있어서의 전문성과 Amplex사의 AmpLight 시스템이 결합함으로써, 두 회사는 맞춤형 에너지 절감 솔루션을 미국의 도시들에 제공할 수 있게 되었다. AmpLight 시스템은 중앙 제어, 모니터링, 에너지 절감 모드, 원격 및 전력 품질 측정, 전압 안정화 및 무선 통신/IT 시스템을 포함하고 있다. 에너지 소비량 및 비용을 줄이는 것 외에도, AmpLight는 온실 가스 배출을 줄여준다.

Amplex사는 미국에서 가장 큰 10개의 대도시가 AmpLight 시스템으로 바꾼다면 거의 60만 톤의 온실 가스 배출량을 줄일 수 있다고 추산한 바 있으며, 이는 매년 20만대의 차량을 도로에서 사라지게하는 것과 같은 정도의 감소이다. Boeing Energy Solutions는 보잉 통합 방위 시스템 (Boeing Integrated Defense Systems)의 계열사로서, 스마트 그리드 솔루션, 에너지 보증 및 재생 가능 에너지 솔루션 등을 포괄하는 에너지 신흥 시장에 초점을 맞추고 있다.

주요 서비스는 신뢰성을 향상시키고, 효율성을 증대시키며, 미국 국방부, 에너지부, 지방 정부들, 공익 설비들 및 해외 소비자들에 의해 사용되는 에너지 자원의 보안을 개선하기 위한 혁신적인 시스템을 제공하는 것이다. “도로 조명은 시 전력 예산의 약 40%를 차지하며, 미국 전체 전력 생산량의 2~4%를 소비한다.”라고 Amplex의 대표 Jens Hørup Jensen은 말했다. Boeing의 북유럽 부문 대표 Jan Narlinge은 다음과 같이 덧붙였다. “이러한 상황은 Boeing과 Amplex의 협력을 통해 미국의 모든 주요 도시들에 이득을 가져다 줄 수 있는 전력 및 비용 절감 솔루션을 제공할 수 있는 기회이다.” 
 
 
 
출처 : http://www.traffictechnologytoday.com/news.php?NewsID=18372
 
 
 

 

 
 
KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-12-07 
 
 

독일 뮌헨 공과대학(TUM; Technische Universitaet Muenchen) 연구진은 모든 신차 모델에 대한 배기가스(exhaust emission)를 규제하는 Euro 5 발효를 3개월 후로 앞둔 시점에서 보다 더 엄격한 Euro 6 배기가스 기준에 충족할 수 있는 엔진을 논증하는 데 성공했다. LVK(Internal Combustion Engines) 의장인 Georg Wachtmeister 교수가 주도하는 연구진은 배기가스에서 오염 물질을 측정할 수 없는 수준으로 줄이는 데 성공했다. 또 연구진은 엔진이 운영되는 동안 연소 챔버에서 직접적으로 시료를 수거할 수 있는 탐측기(probe)를 개발했다. 이러한 방법을 이용하여 연구진은 배기가스를 제어하는 새로운 방안을 개발하는 목표와 함께, 매연(soot)이 어떻게 형성되는지를 정확하게 규명할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

연구진은 2톤에 달하는 LVK 연구용 엔진이 최대 동력으로 운영되더라도 배기가스 냄새를 거의 감지할 수 없었다고 밝혔다. 이 엔진은 최저의 배기가스를 배출하는 트럭용 디젤 엔진(truck diesel engine)을 개발하는 NEMo(Niedrigst-Emissions-LKW-Dieselmotor) 연구 프로젝트의 핵심이다. 연구진은 촉매 전환기 없이 Euro 6 기준을 충족시킬 수 있는 엔진의 고안을 기대하고 있다.

2014년 발효될 Euro 6은 보다 더 엄격한 기준을 요구하고 있다. Euro 6의 지침은 거의 측정할 수 없는 수준으로 배기가스의 배출 기준을 명문화하고 있다. 예를 들며 디젤 엔진은 킬로그램 당 단 5 밀리그램(mg)의 매연 입자와 80 mg의 질소산화물(nitrogen oxide)을 배출할 수 있다. 이러한 수치는 2009년 8월까지 유효했던 Euro 4 기준과 비교했을 때 매연은 1/5, 질소산화물은 1/4 수준에 그치는 것이며, Euro 5의 기준과 비교했을 때 질소산화물은 1/2 수준에 해당하는 것이다.

그러나 배기가스 감축은 질소산화물과 매연 입자가 각각 독립적으로 삭감될 수 없다는 사실로 인하여 복잡한 국면에 놓인다. 질소산화물은 공기가 존재하는 환경 하의 연소 챔버에서 디젤 연료가 연소될 때, 엔진에서 형성된다. 공기는 21%의 산소와 78%의 질소로 구성된다. 디젤 연료는 산소와 반응하여 이산화탄소와 물을 생성시킨다. 이러한 반응은 산소가 공기 중에서 질소와 반응하기 시작하여 질소산화물을 형성할 만큼 연소 챔버의 온도가 높아질 때 매우 빠르게 일어난다.

이러한 효과를 방지하기 위하여 현대 디젤 엔진은 배기가스를 냉각시킨 후 신선한 공기와 함께 연소 챔버로 배기가스의 일부를 재순환시킨다. 이러한 혼합물에서 배기가스에서 형성되는 이산화탄소와 물은 완만한 연소 공정을 거쳐 온도를 유지한다. 그 결과 더 적은 질소산화물이 형성되고 공기-배기가스 혼합물(air-exhaust mixture)에서 산소의 비율이 낮아지기 때문에, 매연 생성 증가에 따른 비용은 증가하게 된다.

연구진이 고안한 시험용 엔진은 공기-배기가스 혼합물이 높은 압력 하에서 연소 챔버에 주입되는 방식으로 운영된다. 엔진의 터보차저(turbo-charger)는 대량으로 생산되는 자동차 엔진을 다룰 수 있는 압력의 2배 이상인 대기압의 10배까지 혼합물을 압축한다. 이러한 방식의 압축을 이용하여 공기-배기가스 혼합물은 디젤 연료가 완전히 연소되기 충분한 산소를 함유한다.

연구진은 디젤 연료를 연소 챔버에 주입하는 분사구(nozzle)에서의 또 다른 개선을 통해 혁신을 달성했다. 주사기(injector)는 연료를 미세한 방울로 분무시켜 완전 연소를 가능하게 한다. 상용 주입기에 의해 생성되는 더 큰 연료 분무 입자들은 연료 분자의 외층에서만 연소된다. 그 결과 배기가스 흄이 연료 입자를 감싸 산소로부터의 접근을 차단한다. 배기가스의 외피는 밀도가 증가하고, 결국 산소가 연료와 함께 반응하지 못하게 한다. 이 과정에서 매연이 형성된다.

NEMo 주사기 분사구는 매연 없이 매우 신속하게 연소되는 연료 연무를 생성하기 위하여 3000 bar 이상의 압력에서 디젤 연료를 미립자로 만든다. 불행하게도 이것은 기온 상승을 초래하기 때문에, 배기가스 재순환, 부스트 압력(boost pressure), 분사구 형태 등의 세 가지 변수 사이에 적절한 균형이 필요하다.

아직까지 연구진이 개발한 엔진은 Euro 6 기준을 충족하지는 못한다. 연구진은 연료 방울이 연소하는 동안 매연이 수 초 내에 어떻게 형성되는지 정확하게 규명하기를 기대하고 있다. 연소 챔버에 탐측기를 단순하게 배치하는 것이 연소 과정을 방해할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 연구진은 빠른 속도에서 연소 챔버의 중앙으로 발사될 수 있는 작은 관을 구축했다. 기체를 포집하는 밸브는 다시 연소 챔버만 남기 전 시료를 포집하기 위하여 단 1 밀리초(ms)만을 필요로 한다. 이 방법을 이용하여 13종의 시료가 매연 입자의 성장과 더 낮은 배기가스를 배출하는 엔진의 개발 연구에 이상적인 조건이 단일 점화 동안 수거될 수 있었다. 
 
 
 
 
출처 : http://www.eurekalert.org/pub_releases/2009-12/tum-mld120409.php
 
 
 

 

미래의 소형 발전원으로서 진동 에너지의 활용
 
KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-12-02
 
 
영국 브리스톨 대학(Bristol University)의 연구원들은 자유에너지(free energy)를 얻기 위해 진동을 동력화하는 연구를 수행하고 있다. 브리스톨 연구팀은 5년 내에 상업용 전기생산을 위한 청정에너지원으로 사용하기 위해 가정용 전기제품과 자동차의 진동으로부터 동력에너지를 얻기를 희망하고 있다.

에너지 수확(energy harvesting)으로 알려진 이 개념은 지난 10년 이상 동안 알려져 왔고, 상용장치가 이미 특정 지역에 존재한다. 예를들어, 산업체 펌프에서 발생되는 진동은 펌프의 작동 조건을 모니터하는 센서에 전력을 공급하는 전력원으로 적용되고 있다.

현재, 개발된 장치는 좁은 영역의 주파수 또는 초 당 수 번의 진동 횟 수 이내의 진동을 단지 이용하고 있을 뿐이다. 이 장치들은 진동 장치 끝에 연결된 질량추를 갖는 스프링을 사용하여, 이들의 작은 진동을 확대시키는 소위 공명현상 (resonance) 공정을 이용, 필요한 에너지를 얻고 있다.

이 프로젝트를 이끌고 있는 Stephen Barrow 박사에 따르면, 심지어 2-3 밀리와트의 전기로 심장박동 모니터 또는 엔진 온도 센서와 같은 작은 전자장비를 가동할 수 있으며, MP3 플레이어 또는 휴대폰과 같은 전력소모형 장비를 재충전하는데 사용될 수 있을 것이라고 밝혔다.

그러나, 현재의 문제점은 진동 수준이 너무 낮을 때, 너무 작은 전기가 생산되어 장치를 가동시킬 수 없다는 것이다. 이러한 상황은 진동의 빈도가 일정하게 변화하는 교통수단과 같은 응용에 있어 문제를 야기할 수 있다. 이러한 결과로서, 브리스톨 대학교 연구팀은 비선형 스프링과 무게추(non-linear spring and mass)를 기초로 한 새로운 종류의 장치를 개발하고 있다. 이 새로운 형태의 스프링은 기존 대비 더 넓은 범위의 진동을 공명시켜 많이 사용되는 다양한 형태의 전기장치를 가동할 수 있게 한다.

생산되는 전기량은 배터리 수준과 유사하나, 기존의 일회용 전지와 같이 오염물질을 배출하지 않아 더욱 환경친화적이라고 한다. 이들은 추가적으로 규칙적으로 새로 갈아주는 불편함도 없다.

Burrow 박사는 현재 회수될 수 없는 진동 형태의 매우 거대한 자유, 청정 에너지가 존재한다고 밝히며, 넓은 범위의 진동 에너지 수확은 더욱 효율적이고 지속가능하게 필요한 에너지를 충족할 수 있는 귀중한 에너지원 확보에 기여할 것이라고 주장하였다. 이러한 장치는 특별히, 케이블 설치가 어렵거나, 유지보수가 어려운 응용분야에 적합하다.

연구팀은 또한, 이 장치를 무선 모니터링 및 엔진 부품 과 건물 내 구조물과 같이 응력의 양을 측정하는 진단 센서에 사용될 수 있다고 예상하고 있다. 이러한 전기장치는 철도차량의 브레이크 온도 또는 심장박동수, 체온 및 혈압 모니터링에 사용될 수 있을 것이다. 
 
 
 
출처 : Business Green
 
 
 

 

수송 분야가 온난화에 미치는 영향이 2배로 증가
 
KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-11-29
 
수송 분야의 배출량이 지구 온난화에 미치는 영향이 2100년까지 현재보다 2배로 확대될 것이라는 새로운 연구 결과가 나왔다. 노르웨이에 있는 국제 기후 및 환경 연구 센터(Centre for International Climate and Environment Research, CICERO)에서의 연구자들이 수송 분야의 지구 온난화 영향에 대한 연구 결과를 발표하였다. 대기 분야의 저널(the journal Atmospheric Environment)에 발표된 이들의 연구 결과는 유럽 연합이 지원하는 기후 변화 연구 프로젝트(Quantifying the climate impact of global and European transport systems, QUANTIFY)의 일부분이며 기후변화 연구 프로젝트는 6차 프레임워크 프로그램(the Sixth Framework Programme, FP6) 하에서 839만 유로의 자금 지원을 받았다.

연구자들은 최초로 2000년에 인류가 기여하는 지구 온난화 영향력의 9%를 차지하고 있는 수송 분야를 포함하여 수송 분야와 연계된 모든 기여도를 계산하였다. 지구 온난화에 가장 많은 영향을 끼치는 가스 조성은 오존에 이어 이산화탄소이다. 연구자들은 도로 수송 분야가 가장 크게 영향을 끼치고 있음을 발견하였다. 2000년에 도로 수송 분야는 총 11%를 차지하였다. 항공 분야는 4%이며 철도 분야는 1%이었다. 반면, 선박 분야는 이산화황과 질소 산화물 배출 영향 때문에 2000년에 -7%를 차지하는 것으로 나타났다.

연구자들은 IPCC SRES 시나리오들에 부합하는 4가지 수송 시나리오들을 위한 미래의 지구 평균 온도를 계산하였다. 수송 분야들에서 전체 기후 변화에 대한 실제 기여도를 계산하면 2050년에 15%, 2100년에 20%가 될 것으로 예상된다. 모든 시나리오들에서 도로 수송 분야가 지구 온난화에 가장 많은 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 연료들에 포함되어 있는 황성분의 저감 때문에 21세기 말에는 선박 분야의 실제 기여도가 변하게 된다. CICERO의 연구 책임자인 얀 푸글레스트베트(Jan S. Fuglestvedt) 박사는 국제 교역과 여행의 증가가 이산화탄소 배출량의 증가를 야기시키며 도로 수송이 지구 온난화에 가장 큰 기여를 하고 있으며 미래에도 큰 변화가 발생하지 않을 것이라고 말했다.

유럽 연합에 40개 국에서 QUANTIFY 프로젝트에 참여하는 국가들은 체코, 헝가리, 폴란드, 영국 등이며 러시아와 미국도 참여하고 있다. 또한 독일이 관련 프로젝트를 주관하고 있으며 2010년 2월에 종료될 예정이다. 
 
 
출처 : http://www.greencarcongress.com/2009/11/quantify-20091127.html#more