지구는 복잡한 생태계이며, 그 안에서 우리의 위치는 다양한 요인에 따라 달라집니다. 토양 건강부터 대기 질, 식물과 미생물의 행동에 이르기까지, 자연 세계와 그 안에 사는 다른 생명체들을 이해하는 것은 우리의 생존에 매우 중요합니다. 기후 변화가 계속됨에 따라 환경과 그 안에 존재하는 다양한 생명체를 연구하는 것은 더욱 중요해질 것입니다.
2023년 10월, 미국 에너지부(DOE) 산하 아르곤 국립연구소 과학국 소속 사용자 시설인 첨단광자원(APS)은 세계 최고 수준의 연구소에서 생물학 및 환경 연구와 분석 역량을 확대하기 위한 새로운 X선 과학 연구 프로그램을 공식 출범합니다. eBERlight라는 회사는 최근 미국 에너지부의 생물학 및 환경 연구(BER) 프로그램으로부터 승인을 받았습니다. 이 프로그램의 목표는 BER 임무에 참여하는 연구원들을 APS의 세계 최고 수준의 X선 과학 자원과 연결하는 것입니다. eBERlight 연구진은 APS의 다양한 역량에 대한 접근성을 확대함으로써 새로운 과학적 방법을 발견하고, 학제 간 연구팀을 구성하여 우리가 살고 있는 세상에 대한 새로운 관점을 탐구하고자 합니다.
아르곤 국립 연구소의 단백질 결정학자이자 eBERlight 연구를 이끌고 있는 캐롤라인 미칼스카는 "이번 기회를 통해 APS에 이전에는 존재하지 않았던 새로운 것을 만들어낼 수 있을 것"이라고 말했다. â�<“저는 扩大准入范围, 以适应更多 的生环境研究，并且由" â�<“저희는 扩大准入范围，以适应更多 的生耂环境研究，并且由于该计划是如此new，因”"우리는 더 많은 생물학 및 환경 연구를 가능하게 하기 위해 접근성을 확대하고 있으며, 이 프로그램이 매우 새롭기 때문에 시설을 이용할 과학자들이 개발에 도움을 주고 있습니다."
1990년대 설립 이후, APS는 생물학 연구 분야에서 "거대분자 결정학"을 선도해 왔습니다. 과학자들은 이 기술을 활용하여 감염성 질환과 바이러스에 대해 더 자세히 알아보고 백신과 치료법 개발의 토대를 마련하고 있습니다. APS는 이제 이러한 성공을 생명과학 및 환경과학의 다른 분야로 확장하고자 합니다.
이러한 확장의 문제점 중 하나는 많은 생물학 및 환경 과학자들이 APS가 연구 발전에 어떻게 도움이 될 수 있는지 알지 못하고, 물체에서 밝은 X선을 생성하는 과정에 익숙하지 않다는 것입니다. 마찬가지로, 많은 과학자들은 각 실험 시설이 특정 과학 및 기술에 최적화되어 있기 때문에 APS의 여러 실험 시설(빔라인) 중에서 어떤 것이 자신의 실험에 가장 적합한지 알지 못합니다.
미할스카는 바로 이 지점에서 eBERlight가 중요한 역할을 한다고 말했습니다. 그녀는 eBERlight를 과학자들이 적절한 기술을 적절한 APS 경로에 연결할 수 있도록 설계된 가상 생태계라고 설명했습니다. 연구자들은 eBERlight 담당자에게 연구 제안서를 제출하고, 담당자는 제안된 연구를 수행하기 위한 실험 설계와 적절한 채널을 연결하는 데 도움을 줄 것입니다. 그녀는 APS의 다양한 역량 덕분에 eBERlight가 생물학 및 환경 과학의 여러 분야에 영향을 미칠 수 있다고 덧붙였습니다.
"저희는 BER 연구원들이 무엇을 연구하고 있는지, 그리고 저희가 어떻게 그 연구를 보완할 수 있을지 살펴보고 있습니다."라고 그녀는 말했다. â�<“其中一些研究人员从未使用过APS 等同步加速器. â�<“其中一些研究人员从未使用过APS 等同步加速器."이 연구자들 중 일부는 APS와 같은 싱크로트론을 사용해 본 적이 없습니다."그들은 APS에서 이용 가능한 도구가 무엇인지, 그리고 다른 곳에서는 할 수 없는 과학적 질문들이 무엇인지 배우게 됩니다.
"이번 기회를 통해 APS에 이전에는 없었던 새로운 것을 구축할 수 있게 되었습니다. 우리는 생물학 및 환경 연구의 범위를 확장하고 있으며, 새로운 연구이기 때문에 이 시설을 이용할 과학자들이 프로젝트 개발에 적극적으로 참여하고 있습니다." — 캐롤라인 미칼스카, 아르곤 국립 연구소
eBERlight가 구체적으로 어떤 과학 분야를 지원할 것인지에 대해 미칼스카는 토양 연구부터 식물 재배, 구름 형성, 바이오 연료에 이르기까지 모든 것을 포함할 것이라고 밝혔습니다. 미국물리학회(APS) X선 과학 부문 부국장인 스테판 포그트는 물의 순환을 목록에 추가하며, 이 정보가 변화하는 기후 조건을 더 잘 이해하는 데 매우 중요하다고 강조했습니다.
"우리는 기후 과학과 관련된 문제들을 연구하고 있으며, 앞으로도 계속해서 연구해야 합니다."라고 보그트 교수는 말했다. âé们需要了解如何应对气候变化对环境的深远影响.” âé们需要了解如何应对气候变化对环境的深远影响.”“우리는 기후 변화가 가져오는 심각한 생태학적 결과에 어떻게 대처해야 할지 이해해야 합니다.”
eBERlight는 10월에 공식 출범했지만, APS는 시설 전면 개편의 일환으로 1년간 운영을 중단할 예정입니다. 이 기간 동안 연구팀은 생물학적 및 환경적 샘플링 시스템 연구 개발, 데이터베이스 구축, 그리고 프로그램 홍보 활동에 집중할 것입니다.
2024년에 APS가 다시 가동되면 그 기능은 크게 확장될 것입니다. eBERlight 팀은 다양한 기술을 대표하는 13개의 APS 채널과 장기 계약을 체결할 예정입니다. eBERlight를 통해 연구하는 과학자들은 아르곤 연구소의 자원, 예를 들어 미국 에너지부 과학국 산하 슈퍼컴퓨터와 연구소 슈퍼컴퓨터가 있는 아르곤 컴퓨팅 시설과 단백질 결정화 및 분석 준비를 담당하는 첨단 단백질 특성화 센터 등을 이용할 수 있게 됩니다.
이 프로그램이 발전함에 따라, 태평양 북서부 국립 연구소의 환경 분자 과학 연구소 및 로렌스 버클리 국립 연구소의 공동 게놈 연구소와 같은 다른 DOE 과학 사무국 사용자 시설과의 연계를 활용할 것입니다.
아르곤 국립연구소 물리학자이자 eBERlight 팀의 일원인 조우 핀프로크는 "아이 하나를 키우는 데는 마을 전체의 도움이 필요하지만, 과학적 문제를 해결하는 데는 훨씬 더 큰 마을의 도움이 필요하다"고 말했다. â�<“저는 eBERlight의 다양한 면성을 사용하고 있습니다. â�<“저는 eBERlight의 다양한 면성을 사용하고 있습니다."저는 eBERlight의 다면적인 특성이 마음에 듭니다. eBERlight는 생물학적, 지상적, 생태학적 시스템에 대한 과학 연구를 발전시키는 통합 플랫폼을 구축하기 위해 노력하고 있습니다."간단해 보이지만, 규모와 잠재적 영향은 엄청납니다.
아르곤 국립 연구소의 선임 물리학자이자 그룹 리더인 켄 켐너에 따르면, eBERlight 프로젝트는 수년간 구상되어 온 아이디어입니다. 켐너는 연구소 설립 후 27년 동안 APS에서 근무하며 환경 연구자들이 연구소의 자원을 활용할 수 있도록 지원하는 데 많은 시간을 할애했습니다. 그는 이제 eBERlight를 통해 이러한 노력을 더 큰 규모로 이어갈 것이라고 말했습니다. 또한 온실가스, 습지 생태계, 식물과 미생물이 토양 및 퇴적물과 상호작용하는 방식에 대한 연구를 통해 어떤 새로운 돌파구가 마련될지 기대한다고 덧붙였습니다.
켐너에 따르면 eBERlight의 성공 비결은 생물학 및 환경 과학자뿐 아니라 싱크로트론 과학자들을 양성하는 데 있다.
그는 "방사선 전문의들이 환경 과학 문제를 더 잘 이해하고, 환경 연구 문제를 더 잘 해결할 수 있도록 기술을 적용할 수 있도록 훈련시켜야 한다"고 말했다. â�<“您还必须教育环境科school家了解光源设施对于解决这些问题有多么施組. â�<“您还必须教育环境科school家了解光源设施对于解决这些问题有多么施組."또한 환경 과학자들에게 광원이 이러한 문제를 해결하는 데 얼마나 효과적인지 교육해야 합니다."이는 그들을 유치하는 데 있어 장벽을 낮추기 위해 시행되는 것입니다.
광자 과학 연구소 부소장이자 APS 소장인 로랑 샤퐁은 새로운 계획이 APS와 그 역량에 대한 접근성을 민주화하는 것을 의미한다고 말했습니다.
샤폰은 "이 계획은 APS가 국가에 매우 중요한 자원이며, 시급한 문제, 특히 환경 및 생물학적 문제를 해결하는 데 도움이 되는 프로그램을 개발할 수 있는 역량을 갖추고 있다는 중요한 메시지를 전달합니다."라고 말했습니다. â�<“eBERlight는 현재 세계에서 가장 뛰어난 자체 기술을 보유하고 있습니다. â�<“eBERlight는 현재 세계에서 가장 뛰어난 자체 기술을 보유하고 있습니다.“eBERlight는 실질적인 관련성이 있는 생명 과학 문제를 해결하고자 하는 과학자들에게 포괄적인 솔루션을 제공할 것입니다.”
"과학자들이 어떤 큰 어려움에 직면하더라도 APS가 그들을 도울 수 있기를 바랍니다."라고 그녀는 말했다. â�<“这些挑战影响着我们每个人。” â�<“这些挑战影响着我们每个人。”“이러한 문제들은 우리 모두에게 영향을 미칩니다.”
아르곤 국립연구소 리더십 컴퓨팅 시설(ALCF)은 과학 및 공학 커뮤니티에 광범위한 분야에 걸쳐 기초적인 발견과 이해를 증진하는 데 필요한 슈퍼컴퓨팅 기능을 제공합니다. 미국 에너지부(DOE)의 첨단 과학 컴퓨팅 연구(ASCR) 프로그램의 지원을 받는 ALCF는 개방형 과학에 전념하는 DOE 산하의 두 주요 컴퓨팅 센터 중 하나입니다.
미국 에너지부 과학국 산하 아르곤 국립 연구소의 첨단 광자원(APS)은 세계에서 가장 생산적인 X선 발생 시설 중 하나입니다. APS는 재료 과학, 화학, 응집 물질 물리학, 생명 및 환경 과학, 응용 연구 분야의 다양한 연구자들에게 고휘도 X선을 제공합니다. 이러한 X선은 재료 및 생물 구조, 원소 분포, 화학적, 자기적 및 전자적 상태 연구뿐만 아니라 배터리에서 사출 노즐에 이르기까지 국가 경제, 기술 및 사회 발전에 필수적인 다양한 기술적으로 중요한 엔지니어링 시스템 연구에 이상적입니다. 매년 5,000명 이상의 연구자들이 APS를 이용하여 2,000편 이상의 논문을 발표하고 있으며, 이는 다른 어떤 X선 연구 시설 사용자보다 중요한 발견을 상세히 기술하고 더 많은 중요한 생물학적 단백질 구조를 규명하고 있습니다. APS 과학자와 엔지니어들의 혁신적인 기술은 가속기 및 광원 개발의 기반이 됩니다. 여기에는 연구자들이 중요하게 여기는 매우 밝은 X선을 생성하는 입력 장치, X선을 수 나노미터 크기로 집속하는 렌즈, 연구 대상 시료와 X선의 상호 작용을 극대화하는 장비, 그리고 X선 데이터를 수집하고 분석하는 소프트웨어가 포함됩니다. APS 연구에서 발생하는 대량의 데이터를 관리할 수 있습니다.
본 연구는 미국 에너지부 산하 과학국 소속 아르곤 국립 연구소가 계약 번호 DE-AC02-06CH11357에 따라 관리하는 사용자 시설인 첨단 광자원(Advanced Photon Source)의 자원을 활용했습니다.
아르곤 국립 연구소는 시급한 국가 과학 기술 문제 해결에 전념하고 있습니다. 미국 최초의 국립 연구소인 아르곤 국립 연구소는 거의 모든 과학 분야에서 최첨단 기초 및 응용 과학 연구를 수행합니다. 아르곤 국립 연구소의 연구원들은 수백 개의 기업, 대학, 그리고 연방, 주, 지방 정부 기관의 연구원들과 긴밀히 협력하여 특정 문제를 해결하고, 미국의 과학적 리더십을 강화하며, 국가의 더 나은 미래를 건설하는 데 기여하고 있습니다. 아르곤 연구소에는 60개국 이상의 국적을 가진 직원들이 있으며, 미국 에너지부 과학국 산하 시카고 소재 아르곤 유한회사(Argonne LLC)에서 관리하고 있습니다.
미국 에너지부 과학국은 미국에서 물리 과학 연구에 가장 많은 자금을 지원하는 기관으로, 우리 시대의 가장 시급한 과제들을 해결하기 위해 노력하고 있습니다. 더 자세한 정보는 https://energy.gov/science 에서 확인하실 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 11월 6일