🏭미세먼지 주범 질소, 황산화물 70% 저감 기술 개발?!_

🏭미세먼지 주범 질소, 황산화물 70% 저감 기술 개발?!__’21년 11월 4째주

2. 지뢰를 인공지능 기술로 안전하게 탐지하고 제거해요! 3. 비흡연 폐암 진단의 가능성? 마이크로바이옴을 활용한

2021. 11. 24.

[사회문제해결플랫폼] 과학기술로 사회문제를 풀어가는 이야기를 전합니다

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과학기술로 사회문제를 풀어가는 이야기

1. 대기오염을 개선할 새로운 미세먼지 저감 기술
2. 지뢰를 인공지능 기술로 안전하게 탐지하고 제거해요!

3. 비흡연 폐암 진단의 가능성? 마이크로바이옴을 활용한다!

1. 대기오염을 개선할 새로운 미세먼지 저감 기술

미세먼지가 기승을 부렸던 지난 주말, 건강관리 잘하셨나요? 올해 하반기 들어 초미세먼지😷 비상저감조치가 발령된 것은 처음이에요. 때맞춰 한국기계연구원이 우리 기술로 만든 미세먼지 저감 기술 실증을 성공적으로 마쳤어요.

©shutterstock

왜 개발됐을까?

한국기계연구원은 지난 1년간('20.09~'21.09) 경남 하동 🏭화력발전소에 발전 용량(500MW급) 1/1000 규모의 미세먼지 전구물질 제거 장비를 장착하고 실증을 진행했어요. 기존 장비에 이번의 새로운 장비를 추가 설치해 운용한 결과, 변수가 많은 실제 산업 현장임에도 불구하고 세계적으로 최저 배출 농도 수준인 5ppm 이하를 달성했어요. NOx(질소산화물) 배출량을 이전보다 70% 절감📉한 거예요. 무려 디젤 자동차 6000대가 배출하는 양과 같죠.

어떤 과학기술이 적용될까?

이번에 개발된 미세먼지 전구물질 제거 기술은 습식 촉매를 이용해요. 때문에 화력발전소에서 발생하는 연기💨 속 오염물을 물속 덩어리 형태로 걸러낼 수 있고요. 작동 방식은:

먼저 NOx의 비수용성 NO(일산화질소)에 오존을 분사하면 NO₂(이산화질소)가 만들어져요.
그 다음 습식 촉매가 녹아 있는 SOx(황산화물) 환원제를 분무해요.
마지막으로 NOx와 SOx를 동시에 녹여 덩어리 형태의 염으로 환원시켜요.

특히 이 기술은 60도 이하의 매우 낮은 가스 온도에서도 NOx를 제거할 수 있어요. 기존 촉매 방식이 300도🔥 이상의 고온에서만 작동하는 한계를 보완한 탁월한 기술이죠.

사회문제를 어떻게 해결할까?

한국기계연구원의 미세먼지 전구물질 제거 기술은 NOx, SOx, 먼지 등 대기오염물질 배출을 크게 감소시키고요. 고효율👍 제로 에미션(Zero-emission)* 실증에 성공하면서 발전소뿐만 아니라 폐기물 소각로, 제철소 등 일반 산업 분야까지 확대될 전망이에요. IT 제조공정과 같이 배기가스 온도가 낮아 촉매 방식의 저감 장치를 적용할 수 없는 산업 분야에도 활용할 수 있죠. 점차 강화되는 환경🌳 규제에 발맞춰 성장하는 한국기계연구원의 선진화된 대기환경 기술이 어떻게 환경오염을 개선해 나갈지 기대해주세요!

* 산업활동에 있어서 폐기물이 나오지 않도록 하는 새로운 순환형 산업시스템을 말해요.

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2. 지뢰를 인공지능 기술로 안전하게 탐지하고 제거해요!

우리나라 전후방에는 여전히 수많은 지뢰🧨가 숨어 있고, 그에 따른 지뢰불발탄 피해자도 꾸준히 발생하고 있어요. 철원 등의 접경지역 주민들은 집중 호우로 유실된 지뢰에 일상적으로 노출되어 폭발 사고에 대한 우려가 크고요. 이에 과학기술정보통신부는 국방부와 함께 안전성을 높인 지뢰제거 작전을 위해 인공지능을 활용해요.

©shutterstock

왜 개발됐을까?

현재 사용 중인 금속탐지기는 플라스틱 지뢰, 목함 지뢰 등 비금속 지뢰 탐지가 제한돼요. 이에 국방부는 지표투과레이더(GPR) 신호·영상 데이터📊를 도입했는데요. 하지만 탐지하고 식별할 때 숙련도에 따라 정확성 차이가 크게 나는 단점이 있었어요. 때문에 인공지능🤖 기술을 활용하면 안전하게 지뢰를 탐지하고 제거할 뿐만 아니라 지하매설물(ex. 유골)을 정밀분석해서 군 장병이 보다 안전한 지뢰제거 작전을 수행할 수 있을 것으로 기대됐죠.

* 초광대역(UWB) 전자기파로 지표면, 지하매설물, 광물·유적, 지하·벙커·땅굴 등 조사에 사용해요.

어떤 과학기술이 적용될까?

올해 5월부터 착수한 과학기술정보통신부와 국방부의 지뢰탐지 솔루션 개발은 군이 보유한 지뢰 데이터(지뢰 위치, 지표투과레이더 신호 등)를 인공지능으로 분석해요. 실증랩을 통해서 지뢰탐지 신호·환경 관련 데이터를 가공하고 학습할 수 있는 시설과 장비도 제공하고요. 특히 해당 데이터는 국방안전을 위한 핵심 데이터이기 때문에 안전하게 활용될 수 있도록 각종 보안시스템을 철저히💪 설계하여 구현했어요.

사회문제를 어떻게 해결할까?

이번 연구를 통해 향후 다양한 지하매설물을 탐지🔍하고 식별하는 인공지능 해결책을 개발하고요. 군 지뢰탐지 장비와 연동되는 통합플랫폼에 시범적용 후 군의 지뢰 제거 작전에 활용될 계획이에요. 나아가 지하시설물 점검, 폭발물 검색, 싱크홀 발견 등 다양한 분야에 적용 가능한 이번 지뢰탐지 인공지능 기술은 우리 기업의 기술력을 제고하며, 청년 군 장병도 안전🙌하게 보호할 거예요.

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3. 비흡연 폐암 진단의 가능성? 마이크로바이옴을 활용한다!

전 세계 폐암 발생은 연간 약 220만 명으로 알려졌어요. 2020년 한 해에만 무려 180만 명이 폐암으로 사망했죠. 폐암의 주요 원인은 흡연🚬이지만, 폐암 환자의 20% 이상은 비흡연자인데요. 정확한 발병 원인을 찾지 못하던 중, 한국식품연구원이 비흡연 폐암 진단의 가능성을 열어줄 새로운 연구를 발표했어요.

©shutterstock

왜 개발됐을까?

폐의 기관, 기관지, 허파꽈리를 이루는 상피세포의 변이로 인해 발생한 악성😈 종양인 폐암은 두 종류로 나뉘어요:

소세포폐암: 신경내분비세포에서 기원해요.
비소세포폐암: 일반 상피세포에서 발생해요.

폐선암은 비소세포폐암의 60% 이상을 차지하는 가장 흔한 암종이에요. 특히 비흡연자에게서 가장 많이 발생하고요. 하지만 비흡연자의 경우 원인이 불분명한🤔 실정이에요. 생존율 향상을 위해서는 조기 진단이 중요한 비흡연 폐암의 조기진단법이 아직까지는 존재하지 않죠.

어떤 과학기술이 적용될까?

이에 한국식품연구원은 국립암센터와 함께 비흡연 폐선암 환자의 임상 정보와 인체 마이크로바이옴* 빅데이터📊를 활용하여 비흡연 폐선암 진단 모델을 개발했어요. 이를 통한 검증 결과, 인체 마이크로바이옴 중 장내미생물을 이용한 폐암 진단 검정력은 0.76, 구강미생물을 이용한 검정력은 0.95로 나타났어요. 인체 마이크로바이옴 정보를 이용한 모델이 폐암환자와 비질환자를 정확히 구분한 것이죠.

* 미생물군집과 유전체의 합성어를 말해요. 특정 환경에 존재하는 세균, 바이러스 및 곰팡이 등 모든 미생물의 유전체를 통칭해요.

사회문제를 어떻게 해결할까?

이번 연구를 성공적으로 입증한 한국식품연구원은 진행 중인 한국인 장내미생물 정보구축사업이 본래 목적인 한국인 맞춤형 식이 연구뿐만 아니라, 폐암 등의 질환 진단에 활용됨으로써 장내미생물-생체정보 빅데이터 활용의 확장 가능성을 보였다는 점에 의의👍가 있다고 말했어요.

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이번 주 간단 이슈 💬

📌 거대 단백질을 레고 블록처럼 쌓는다? (ft. 한국과학기술원)

한국과학기술원에서 거대(초분자) 단백질을 레고 블록처럼 쌓는 조립 기술을 개발했어요. 단백질 구조체의 크기와 작용기 수를 원하는 대로 조절하고, 메가 달톤(dalton) 크기의 대칭형 거대 단백질 구조체를 조립할 수 있죠. 향후 효율적인 약물 전달, 다양한 백신 개발, 질병 진단에 중요한 역할을 할 수 있어요.

📌 쓰러진 사람을 실시간 탐지하는 인공지능 (ft. 한국전자통신연구원)

CCTV 영상을 통해 쓰러진 사람을 실시간 탐지하는 시각 인공지능 '딥뷰(DeepView)'를 한국전자통신연구원이 개발했어요. 시각지능 딥뷰는 영상 속 사람의 18가지 관절 포인트와 6가지 자세 정보를 종합해 행동을 정확히 인식해요. 앞으로 안전사고 사각지대를 해소하고 시민의 생명을 구하는 중요한 기술로 발전할 거예요.

📌 도파민 농도를 측정하는 디지털 신호 기법 (ft. 한국표준과학연구원)

파키슨병, 간질 등 뇌 신경 질환과 관련된 중요한 신경전달물질인 도파민의 농도를 정확히 측정하는 기술을 한국표준과학연구원이 개발했어요. 이번 기술은 도파민 검출 여부를 나노구조에 기반한 디지털 신호 기법으로 하나씩 세는 방법을 적용해 기존 기술보다 정확하고요. 향후 뇌 신경 질환의 조기 진단 및 치료를 위한 모니터링에 활용될 전망이에요.

📌 24년 달착륙선에 탑재될 한국의 달 우주환경 모니터 (ft. 과학기술정보통신부)

미 항공우주국이 CLPS* 계획의 일환으로 24년에 발사 예정인 무인 달착륙선에 한국의 달 우주환경 모니터(LUSEM)를 탑재하기로 했어요. 달 표면에서 검출되는 고에너지 입자가 우주인에게 어떤 영향을 미치는지 아직 검증되지 않은 상황이기 때문에, 달 우주환경 모니터가 달 표면에서 50킬로전자볼트 이상의 고에너지 입자를 검출할 수 있는 감지기가 되어줄 거예요.

* 아르테미스 프로그램의 하위 계획으로 달의 과학 탐사, 상업적 개발 등과 관련된 탑재체를 실은 무인 달착륙선을 매년 발사하는 계획이에요.

이 밖에도 사회문제 관련 이슈 93건을 더 준비했어요!