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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 


1단 우주 발사체 개발을 위한 노력 - linear aerospike를 테스트하는 ARCA



(The ACRA Haas 2CA (top) and the Demonstrator 3 rocket(Credit: ARCA))


(The linear spike engine will eventually power the Haas 2CA SSTO rocket(Credit: ARCA))


(The completed test engine next to a mock up of the Haas 2CA rocket(Credit: ARCA))


 ARCA라는 기업에서 과거 X-33에 사용된 바 있는 리니어 에어로스파이크 (Linear Aerospike) 엔진을 이용한 로켓을 개발하고 있습니다. 여기에 대해서 설명하기 위해서 일반적인 우주 로켓 디자인에 대해서 간단한 이해가 필요합니다. 현재의 다단식 로켓은 고도에 따라 엔진 구조를 최적화하기 위해 여러 개의 다른 로켓을 사용합니다. 


 결국 로켓의 추진력은 로켓 엔진에서 분사되는 기체와 외부의 압력 차이로 인해 생깁니다. 그런데 해수면에서 대기압과 높은 고도에서의 대기압은 상당한 차이가 발생합니다. 따라서 전통적인 로켓 엔진은 해수면 높이와 고도 100km에서의 효율성을 동시에 만족시키기 어렵습니다. 이를 타개할 해결책은 여러 단의 로켓을 만들어 필요한 탈출 속도를 확보함과 동시에 각 고도에서 최적화된 로켓을 사용하는 것입니다. 하지만 결국 이런 구조로 인해 구조가 복잡해지고 가격이 비싸집니다. 


 리니어 에어로스파이크 엔진은 기존의 로켓 엔진과는 달리 길쭉하게 생긴 가변형 구조를 지녀 이 문제를 해결할 수 있습니다. 본래 이 엔진이 개발된 이유는 1단식 로켓 (SSTO, Single-Stage-To-Orbit)를 개발하기 위한 것이었습니다. 우주 왕복선을 대체할 저렴한 1단 로켓을 개발하려 했던 것이죠. 하지만 기술적 어려움과 비용 문제로 X-33 프로젝트는 결국 취소되고 말았습니다. 




 ARCA는 바로 이 리니어 에어로스파이크 엔진을 이용해서 Haas 2CA라는 로켓을 개발하려고 생각하고 있습니다. 저렴한 1단 로켓을 이용해 소형 상업용 위성 시장에 진입하려 하는 것입니다. 그 가능성을 테스트하기 위해 ARCA는 Demonstrator 3를 발사할 예정입니다. 목표는 고도 120km까지 로켓을 쏘아올려 리니어 에어로스파이크 엔진의 기술적 가능성을 검증하는 것입니다. 



(동영상) 


 이 로켓은 독특하게도 70%의 과산화수소와 혼합된 RP-1 (정제된 형태의 케로신이라고 함) 을 단일 연료로 사용하며 사실 그렇기 때문에 추력이 높지 않을 것 같지만, 효율적인 엔진 덕분에 충분한 힘을 낼 수 있다고 합니다. 해수면에서의 추력은 4.2t 정도라고 하네요. 


 과연 상업적으로 성공할 수 있을지는 아직 판단이 어렵지만, 매우 흥미로운 시도인 점은 분명합니다. 일단 발사에만 성공해도 기술적으로는 놀라운 성과라고 할 수 있을테니 말이죠. 


 참고 


2017년 9월 25일 월요일

인텔 8세대 코어 프로세서 10월 5일 출시, 가격은 인상하지 않는다!







(출처: 인텔) 


 인텔이 커피레이크로 알려진 8세대 코어 프로세서를 10월 5일 출시한다고 발표했습니다. 중요한 것은 프로세서의 가격으로 8700K가 359달러, 8700이 303달러, 8600K가 257달러, 8400이 182 달러라는 점입니다. 즉 멀티쓰레드를 밴 6코어 6쓰레드 프로세서가 K 버전도 257달러이고 논K 버전은 182달러로 획기적으로 가격이 저렴해진 셈입니다. 8100의 경우 4코어 4쓰레드에 117달러에 시작합니다. 라이젠이 없었다면 기대하기 힘든 변화였을 것입니다. 


 물론 발열 및 전력 소모 등 여러가지 정보가 더 필요하겠지만, 이 정도면 라이젠과 충분히 경쟁할 수 있을 뿐 아니라 사실상 스카이레이크 X 시리즈의 팀킬이 예상되는 수준이라고 할 수 있습니다. 6코어 이하의 스카이레이크 X 프로세서는 보드 및 메모리 가격을 고려할 때 높은 전력 소모와 발열을 고려하지 않고서도 입지가 크게 좁아질 것으로 예상됩니다. 


 다만 Z370 칩셋의 경우 다소 애매한 포지션으로 결국 다음 세대에 새로운 프로세서가 나오면 과연 계속해서 사용할 수 있을지 알 수 없다는 점이 약점입니다. CPU만 업그레이드할 계획이 없는 유저라도 오래 쓰다보면 메인보드가 고장나 교체해야 할 수 있는데, 자꾸 소켓과 칩셋을 변경하다보면 보드를 구하는 데 애를 먹을 수 있습니다. 아마도 차기 프로세서와는 호환이 되지 않을 가능성이 높아 보입니다. 


 이런 점에서 AM4 소켓은 훨씬 유리하지만, 가격대 성능비를 크게 높인 8세대 코어 프로세서 덕분에 인텔 역시 경쟁력을 확보해 AMD 대 인텔의 경쟁 구도가 치열해질 것으로 예상됩니다. 아마도 1700X나 1800X는 가격을 좀 조정해야 하지 않을까 생각합니다. 만약 가격 조정이 이뤄진다면 제조사는 치열하게 경쟁하지만, 유저들은 모두 혜택을 보는 구도가 될 것으로 생각합니다. 설명 라이젠이 가격 인하를 하지 않더라도 이미 그 역할은 충분히 해줬다고 생각하며 앞으로 더 선전하기를 기대해 봅니다. 


 참고 


결국 매각된 이메지네이션 테크놀로지스




 애플 등 여러 회사에 자사의 그래픽 관련 기술을 라이센스해왔던 영국의 이메지네이션 테크놀로지스 (Imagination Technologies, 이하 이메지네이션)가 결국 분할 매각된다는 소식입니다. 이 회사의 매출의 대부분은 애플에 PowerVR GPU를 라이센스하면서 나왔는데, 애플이 자체적인 GPU를 개발해서 탑재하기로 함에 따라 회사 자체가 설자리를 잃었다는 우려가 제기되었는데, 역시 매각되는 운명을 맞이했습니다. 




 이메지네이션을 5억5천만 파운드에 인수하기로 한 회사는 우리에게 생소한 Canyon Bridge라는 회사로 중국계 자본이 들어간 투자회사라고 합니다. 과거 회사 가치를 생각하면 저렴한 가격이지만, 애플과의 라이센스 종료 뉴스가 나간 후 회사 가치가 폭락한 상태이므로 이 정도로 받게 된 것을 다행으로 생각해야 할 것 같습니다. 


 앞으로 이메지네이션의 미래는 예측이 어렵지만, 아마도 가지고 있는 특허를 판매하든지 아니면 축소된 상태로 여전히 라이센스 장사를 하든지 할 것으로 보입니다. 일부 관측은 특허를 이용해서 애플 등 과거 고객과 소송을 벌일 것이라는 예측도 있습니다. 


 한편 이메지네이션은 과거 인수한 MIPS를 다른 회사에 매각하기로 결정했다고 합니다. 역시 캘리포니아에 있는 톨우드 벤처 캐피탈 (Tallwood venture capital)이라는 투자회사로 6500만 달러에 매각하기로 합의했다고 합니다. 이전에 1억 달러에 매입한 것보다 저렴한 가격이지만, MIPS의 상태 역시 PowerVR과 크게 차이가 없어 비싼 가격을 받기는 어려운 상태입니다. 


 MIPS가 과거 인수될 때 이미 주요 라이센스는 다 팔아버린 상태로 남은 회사를 이메지네이션이 인수해서 MIPS CPU의 명맥을 이어나갔으나 사실 시장에서의 반응은 저조했습니다. 시장이 이미 ARM 위주로 쏠린 상태에서 새로운 MIPS CPU는 거의 뉴스거리도 되지 않을 만큼 반응이 없었습니다. 


 MIPS도 그렇지만, PowerVR의 경우 카이로(Kyro) 시절부터 오랜 세월 알게 모르게 많은 유저가 사용해온 GPU로 나름 역사가 깊은 이름입니다. (  http://blog.naver.com/jjy0501/100148246785 참조) 하지만 이제는 미래가 불투명해졌습니다. 과연 수년 후에도 PowerVR의 이름을 볼 수 있을지 걱정되는 상황입니다. 


 이 회사가 오랜 세월 어려움을 겪고 지금에 이른 것처럼 앞으로도 명맥을 이어나갈 수 있기를 기대해 봅니다. 


 참고 




독개구리는 왜 자신의 독에 중독되지 않을까?


(The phantasmal poison frog, Epipedobates anthonyi, is the original source of epibatidine, discovered by John Daly in 1974. In fact, epibatidine is named for frogs of this genus. Epibatidine has not been found in any animal outside of Ecuador, and its ultimate source, proposed to be an arthropod, remains unknown. This frog was captured at a banana plantation in the Azuay province in southern Ecuador in August 2017. Credit: Rebecca Tarvin/University of Texas at Austin)


 독을 만드는 것은 자연계에서 흔한 생존 전략 가운데 하나입니다. 하지만 모든 일에는 그만한 대가가 따르기 마련입니다. 독을 만드는 데 생각보다 많은 에너지가 들어갈 뿐 아니라 천적 역시 독에 대한 내성을 키울 수 있고 스스로가 독에 중독될 우려가 있습니다. 이것이 모든 생물이 독을 만들지 않는 이유일 것입니다. 


 과학자들은 다양한 독개구리들이 어떻게 자신은 독에 중독되지 않는지를 궁금하게 생각했습니다. 여러 종의 개구리가 독립적으로 다양한 독을 개발했는데, 그 가운데 Epipedobates anthonyi이라는 개구리가 생산하는 에피바티딘 (epibatidine)이 있습니다. 이 속에 속하는 개구리가 생산하는 독으로 신경을 마비시키는 신경독입니다.


 텍사스대학의 연구팀은 이 개구리가 생산하는 신경독에 스스로가 중독되지 않는 이유를 연구했습니다. 그 결과 비결은 사람들이 흔히 생각하듯 해독제가 있는 것이 아니라 신경 수용체(receptor)의 구조 변화에 있었습니다. 대략 2500개의 아미노산으로 구성된 이 수용체에 불과 3개의 아미노산 변화가 발생해 신경독과 수용체가 서로 달라붙지 않게 된 것입니다. 


 신경 수용체는 마치 초인종과 같은 역할을 한다고 할 수 있습니다. 정상적으로는 손님이 올 때마다 이 초인종을 눌러야 하지만, 신경독은 여기에 완전히 달라붙어 계속해서 신호를 보내는 장난꾸러기 아이와 같습니다. 결국 계속해서 신호가 멈추지 않거나 혹은 반대로 신호가 중단되어 신경이 마비되는 것입니다. 하지만 아예 달라붙지 않는다면 문제될 것이 없겠죠.


 연구팀이 이 기전에 주목하는 이유가 에피바티딘이 약물로 사용될 수 있기 때문입니다. 이 물질은 중독성이 없는 진통제로 연구되고 있습니다. 다만 이런 독성 물질은 여러 부작용이 있어 사람에게 실제로 사용할 수 있는 약물로 개발되는 것은 극히 일부에 불과합니다. 


 연구팀은 개구리가 독성 물질을 회피하는 능력을 모방해서 안전하고 효과적인 약물을 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 더 나아가 다른 독성 물질 역시 같은 방식으로 안전한 약물로 개발할 수 있기를 기대하고 있습니다. 


 이번 사례 역시 다양한 생물종을 보존하는 것이 생물 자원으로서 가치가 높다는 것을 보여주는 사례입니다. 우리가 한 번도 본적이 없는 개구리지만, 어쩌면 우리가 앞으로 걸릴 질병의 해답이 여기에 숨이었을지도 모르는 일입니다. 우리가 알지도 못하는 개구리와 다른 동식물을 보호해야 하는 이유 중 하나입니다. 


 참고 


R.D. Tarvin el al., "Interacting amino acid replacements allow poison frogs to evolve epibatidine resistance," Science (2017). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aan5061 

불개미 독으로 건선을 치료한다?



 미국에서 말하는 불개미 (fire ant)는 사실 국내에서 말하는 불개미와는 다른 종으로 솔레놉시스(Solenopsis) 속의 개미들을 의미합니다. 불개미는 독을 지니고 있어 불개미에 물리면 이름 그대로 불에 닿은 듯한 통증을 느낄 수 있습니다. 그런데 이런 천연 독성 물질 가운데 약물로 가능성을 지닌 것들이 존재합니다. 


 에모리 의대의 잭 아비저 교수(Jack Arbiser, professor of dermatology at Emory University School of Medicine)가 이끄는 연구팀은 불개미의 독 가운데 하나인 솔레놉신 (solenopsin)이 건선(Psoriasis) 치료에 도움이 될 수 있는지 연구했습니다. 


 건선은 비교적 흔한 피부 질환 가운데 하나로 정확한 발생 기전은 모르지만, T 세포를 비롯한 면역 세포들이 작용해 염증 반응 물질을 분비하고 이것이 피부의 만성 염증으로 이어지는 것으로 이해되고 있습니다. 이 과정에서 중요한 역할을 하는 물질이 스핑고 지질의 일종인 세라마이드 (Ceramide)입니다. 세라마이드는 피부의 항상성을 지키는데 중요한 역할을 하지만, sphingosine-1-phosphate (S1P)라는 염증 매개 물질로 대사되어 피부의 만성 염증을 일으키는 것으로 생각되고 있습니다. 


 연구팀은 쥐를 이용한 동물모델에서 솔레놉신과 유사한 물질을 이용해서 세라마이드와 비슷한 효과를 내지만 S1P로 대사되지 않는 물질을 개발했습니다. 이 신약은 동물 실험에서 건선과 비슷한 면역 반응을 잘 일으키지 않는 것이 확인되었습니다. 그 자체로 건선을 치료한 것은 아니지만, 신약을 개발할 수 있는 가능성을 발견한 것입니다. 


 사실 보톡스처럼 본래 자연계에 존재하는 독성 물질을 이용한 약물이 대중에게까지 친숙하게 사용되는 사례는 드물지 않습니다. 우리가 사용하는 항생제 역시 곰팡이나 박테리아가 만드는 독성 물질이라고 할 수 있습니다. 자연계에 존재하는 다양한 독성 물질은 현재도 약물로 개발 중인 것이 제법 많아서 앞으로 성과가 기대됩니다.


 이런 관점에서보면 생물종 보존은 생물 자원의 보호라는 측면에서 중요합니다. 비록 불개미 자체는 사람에게 해를 끼칠 수 있는 해충이긴 하지만, 이들 역시 생태계의 일원으로 무조건 박멸해야 하는 대상은 아니라는 점 역시 생각해야 합니다. 


 참고