전체기사보기
-
-
고에너지 레이저로 3D 프린팅 금속 미세 조정 기술 개발
-
-
고에너지 레이저로 3D 프린팅 금속을 미세조정하는 기술이 개발됐다.
금속 3D 프린터는 기본적으로 재료를 층층이 쌓아 올리는 일반적인 3D 프린터의 원리를 따른다. 이 과정에서 금속 분말(파우더)을 프린터 바닥에 얇게 펴 바르고, 제품의 형상에 맞게 해당 금속 분말 부위에 고출력, 고정밀 레이저를 적용한다. 레이저의 고열에 의해 금속 파우더가 미세 용융되면서 입자들이 결합한다. 이러한 과정에서 레이저로 금속을 미세 조정하는 기술이 최근 개발되어 주목 받고 있다.
미국 과학 전문 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 영국 케임브리지 대학교가 주도하는 연구팀이 고에너지 레이저를 사용해 금속의 복잡한 형태를 손상시키지 않으면서 3D 프린팅 금속의 특성을 미세 조정하는 새로운 기술을 개발했다고 보도했다.
적층 인쇄나 3D 프린팅은 엔지니어링과 제조 분야에서 점점 더 중요한 도구로 자리 잡고 있지만, 여전히 해결해야 할 중요한 단점들이 있다. 이를 극복하기 위한 새로운 접근 방식이 필요하다.
3D 프린팅 금속은 일반적으로 금속 합금의 미세한 분말을 얇은 층으로 놓는 기계를 사용한다. 이 과정에서 디지털 모델에 따라 레이저 또는 전자빔으로 각 층을 녹이거나 소결(분말 입자들이 가열 등의 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 되는 과정)하고, 새로운 층을 추가한다. 프린팅이 완료된 후에는 여분의 파우더를 제거하고 최종 제품을 완성한다.
이 방식을 통해 복잡한 형태를 빠르게 제작할 수 있지만, 금속 제품 제작에는 형태 외에도 고려해야 할 요소가 많다. 금속의 물리적, 화학적, 기계적 특성 간의 복잡한 상호작용이 중요한데, 이를 적절히 제어하지 못하면 최종 제품의 품질이 떨어질 수 있다.
예를 들어, 3D 프린팅으로 제작한 칼은 전통적인 방식으로는 어려운 복잡한 곡선과 정교한 디자인을 구현할 수 있지만, 금속 자체의 특성을 고려하지 않으면 칼날이 쉽게 부러지거나 너무 부드러워질 수 있다.
이는 3D 프린팅의 복잡한 형태 제작에서 해결해야 할 주요 과제다.
금속 작업자들은 수천 년의 경험과 최근 과학의 발전을 바탕으로 금속의 특성을 효과적으로 제어할 수 있는 검증된 기술을 개발해왔다.
금속 가공의 과정에는 금속을 가열하고 두드려 그 결정 구조를 변화시키는 작업이 포함된다. 가열, 냉각, 단조(고체인 금속재료를 해머 등으로 두들기거나 압력을 가하는 기계적인 방법으로 일정한 모양으로 만드는 조작) 과정을 통해 조절함으로써, 금속 조각은 메스에서 I빔(I-Beams)에 이르기까지 다양한 용도에 적합한 구조로 미세 조정될 수 있다.
그러나 이러한 방식은 단순한 모양의 금속 물체에는 적용될 수 있지만, 복잡한 3D 프린팅된 형태에는 적용하기 어렵다. 용광로에 넣거나 망치로 두드리는 방법은 3D 프린팅의 목적에 부합하지 않기 때문이다.
이 문제를 해결하기 위해 싱가포르, 스위스, 핀란드, 호주의 연구원들로 구성된 케임브리지 대학 팀은 현장에서 금속의 특성을 변경하기 위해 레이저를 사용하는 방법을 적용하기로 했다.
이 아이디어의 핵심은 레이저를 사용해 스테인리스 스틸로 만들어진 완성된 물체의 특정 부분을 선택적으로 녹여 결정 구조를 변경하는 것이다. 이 방식을 통해 연구팀은 3D 인쇄된 금속의 취성(매우 적은 변경에도 파괴되는 경우, 이를 '깨지기 쉽다'고 하고 그 정도를 '취성'이라고 함) 문제를 해결하고 금속을 강화하는 데 성공했다. 레이저를 사용한 이러한 미세한 재가열 과정은 전통 금속 가공에서 망치로 쇠를 단련하는 것과 유사하다.
연구팀은 금속을 연마하는 전통적인 기술에 착안하여 3D 프린팅에서 유사한 결과를 얻기로 했다. 예를 들어, 고품질의 칼날을 만드는 전통적인 방법 중 하나는 강철과 철을 사용해 여러 번 용접하고 두드리는 것이다. 이 과정에서 두 금속이 정밀하게 층을 이루며 칼날이 형성된다. 이러한 방법을 통해 칼 대장장이는 칼날 전체의 특성뿐만 아니라 특정 부분의 특성도 제어할 수 있으며, 결과적으로 칼날의 중앙은 유연하고, 가장자리는 날카롭게 유지된다.
케임브리지 대학 연구팀은 레이저로 처리한 부위와 처리하지 않은 부위를 번갈아 가며 대장장이가 구사한 것과 흡사한 기술을 개발했다. 이 기법을 통해 그들은 제품의 최종 속성을 효과적으로 제어할 수 있었다.
케임브리지 공학부의 마테오 세이타(Matteo Seita) 박사는 "이 방법이 금속 3D 프린팅 비용을 줄이고, 결과적으로 금속 제조 산업의 지속 가능성을 향상시킬 수 있다고 생각한다"며 "가까운 미래에 용광로의 저온 처리 과정을 우회하여, 3D 프린팅 부품을 엔지니어링 분야에 사용하기 전에 필요한 단계를 더욱 줄일 수 있기를 바란다"고 말했다.
한편, 최근 미국 캘리포니아 공과대학교(칼텍, Caltech) 연구팀은 독감 바이러스만큼 작은 금속재료로 3D 프린팅에 성공했다. 칼텍의 제조 방법에 따르면 150나노미터(독감 바이러스와 비슷한 크기)의 작은 금속재료를 비슷한 크기의 기존 재료보다 3~5배 더 견고하게 만들 수 있다.
또한 한국의 한국재료연구원은 용접기법을 사용하는 3D 프린팅 과정에서 용융금속의 부피를 제어하는 원천기술을 개발했다. 이를 통해 3차원 공간에서 금속을 자유롭고 연속적으로 프린팅할 수 있는 금속 3D 프린팅 펜 기술을 개발했다.
금속 3D 프린팅 펜 기술의 장점은 3차원 공간에서 용접토치가 움직이는 방향대로 금속을 연속적으로 적층 제조할 수 있다는 것이다. 기존 레이저 기반 금속 3D 프린팅과 비교할 때, 장비 구축 비용이 낮고 상용 용접재료를 사용해 빠르게 적층제조 할 수 있다. 또한 제조시간이 단축되고, 층간 경계가 없으며, 치밀한 미세조직을 형성해 우수한 기계적 성질을 갖는 제품을 만들 수 있다.
-
2023-11-16
-
-
일본, 해저 화산 폭발로 새로운 섬 탄생
-
-
세계 곳곳에서 해수면 상승으로 인한 섬 침몰 우려가 커지고 있는 가운데, 일본에서 해저 화산 폭발로 새로운 섬이 탄생했다고 지오 뉴스(Geo News)가 전했다.
일본 기상청(JMA)은 지난 11월 1일, 태평양 오가사와라 제도 이오지마 해역에서 해저 화산 폭발로 새로운 섬이 형성되었다고 밝혔다.
이 섬은 일본 수도인 도쿄에서 남쪽으로 약 1200km 떨어진 이오지마 앞바다에서 약 1km 지점에 위치한다. 섬의 크기는 가로 약 400m, 세로 약 200m로 추정된다.
지난 1일 일본 해상자위대가 섬이 바다 위로 떠오른 모습을 촬영하면서 새로운 섬이 형성된 것이 세상에 알려졌다.
기상청은 작년부터 이 지역의 화산 활동을 모니터링해 왔으며, 지난 10월 30일 발생한 해저 화산 폭발로 분출한 암석이 쌓이면서 이 섬이 형성된 것으로 보고 있다. 폭발 당시 섬은 해수면 위로 약 30m가량 솟아올랐으며, 이후에도 화산 활동이 계속되고 있다.
이후 파도의 침식으로 섬의 형태가 점차 변하고 있는 것으로 알려졌다.
도쿄 대학 지진연구소의 나카다 세츠야 명예 교수는 "분출 전부터 표면 아래에 마그마가 축적되어 있었으며, 이 마그마가 분출하면서 섬이 형성된 것으로 보인다"고 설명했다.
이 섬의 육지를 형성한 주요 퇴적물은 경석이다. 담색 또는 백색의 화산 생성물인 경석은 화산에서 분출한 마그마가 갑자기 식으면서 생긴 돌로 스펀지처럼 구멍이 많은 것이 특징이다. 또한 이 섬에는 토사가 많아서 앞으로 파도에 씻겨 사라질 수도 있다.
이오지마 해안 부근에 새로운 육지가 형성된 것은 이번이 처음이 아니다.
됴쿄대 지진연구소는 화산 활동이 계속되면 섬이 더 커질 수 있다고 내다봤다.
일본은 해수면 상승으로 인해 섬 침몰 피해를 입을 가능성이 있는 국가 중 하나로, 일본 정부는 섬의 침몰을 막기 위해 해안 보호 시설을 강화하는 등 다양한 노력을 기울이고 있다.
-
2023-11-16
-
-
산업통상부 장관, 미국에 '합리적 IRA 배터리 지침 제정' 요구
-
-
방문규 산업통상자원부 장관이 미국 정부에 인플레이션 감축법(IRA)에 포함된 배터리 관련 추가 지침에 대해 '합리적인 수준으로 제정이 필요하다'고 요구했다.
산업부는 16일, 아시아태평양경제협력체(APEC) 정상회의 참석을 계기로 미국을 방문 중인 방 장관이 15일(현지시간) 샌프란시스코에서 지나 러몬도 미국 상무부 장관과 만나 반도체 등 첨단 산업 분야에서의 협력 확대와 주요 통상 현안에 대한 지속적인 협조를 요청했다.
또한 방 장관은 지난 4월과 8월에 있었던 한미 정상회담과 한미일 정상회담을 언급하며, 반도체와 배터리를 포함한 첨단산업 공급망, 기술안보, 핵심 광물 등 다양한 분야에서 한미 양국 간의 협력이 확대되고 있음을 강조했다.
방 장관은 이어 한국 산업부와 미국 상무부가 첨단산업과 기술 분야에서 한미 동맹을 강화하는 데 중요한 역할을 계속해야 한다고 강조했다. 특히, 그는 인플레이션 감축법(IRA)에 따른 '외국우려기업(FEOC) 지침' 제정과 관련된 한국의 입장을 미국 측에 전달했다.
특히 방 장관은 IRA에 따른 '외국우려기업(FEOC) 가이던스(지침)' 제정에 관한 우리 측 입장을 전달했다.
방 장관은 올해 말 발표될 예정인 FEOC 지침이 배터리와 핵심 광물의 글로벌 공급망을 고려하여 합리적으로 제정되어야 한다고 강조했다. 2025년부터 FEOC에서 조달한 핵심 광물을 사용하는 배터리는 IRA에 따른 전기차 세액공제 혜택을 받지 못하게 된다. 현재 미국 정부는 FEOC에 대한 세부 지침을 아직 발표하지 않은 상태다.
미국 인프라법 규정 중 '중국, 러시아, 북한, 이란 정부의 소유 혹은 통제 아래 있는 기업'의 정의를 확대해석해 인플레이션 감축법(IRA)의 '외국우려기업(FEOC)' 지침에 적용될 경우, 대부분의 중국 기업들이 FEOC에 포함될 위험이 있다.
전 세계 전기차와 배터리 산업에서는 중국 기업들이 핵심 광물의 채굴과 가공 분야에서 차지하는 중요한 비중을 감안할 때, 중국산 핵심 광물을 전면 배제하는 것이 실현 가능하지 않다는 지적이다.
한국 산업계는 미국 정부가 합리적 수준의 지침을 제정할 것을 기대하며 이에 대한 의견을 지속적으로 제시해왔다.
한편, 방 장관은 지난 8월 한미일 산업장관회의 신설로 세 나라가 보다 제도화된 협력을 할 수 있게 됐다고 언급했다. 한미일 산업장관회의는 내년 초 개최될 예정이다.
한미일 산업장관회의는 미국, 일본, 한국이 합의한 일련의 연례 회의의 일환으로 만들어졌다. 이 회의는 외교, 국방, 통상, 산업, 국가 안보 등 다양한 영역에서 3국 관계를 강화하기 위해 마련됐다.
이 회의는 최소 1년에 한 번씩 개최되며, 3국이 번갈아 가며 주재를 맡는다. 이 회의의 목적은 3국 간 파트너십의 심화를 반영하여 첨단 산업과 기술 등의 분야에서 협력을 강화하고 주요 현안을 해결하는 것이다.
-
2023-11-16
-
-
美 칼텍, "지구 내부 '덩어리'는 다른 행성의 '흔적'"
-
-
달을 생성한 것으로 추정되는 원시 행성의 흔적이 지구 내부에서 발견되어 큰 관심을 끌고 있다. 최근의 이 발견은 지구와 달의 기원에 대한 이론에 중요한 증거가 될 수 있다.
영국의 과학 전문 매체 사이키(phys.org)는 미국 캘리포니아 공대(칼텍, Caltech) 과학자들이 '네이처' 학술지에 발표한 논문을 인용해 지구 내부에서 원시 지구와 충돌한 행성의 흔적을 발견했다고 보도했다.
이 연구는 두 가지 중요한 과학적 미스터리를 해결할 수 있는 가능성을 제시한다. 하나는 수천 년 동안 인류를 매혹시켜온 달의 기원에 관한 것이고, 다른 하나는 그 충돌이 지구 내부에 어떤 영향을 미쳤는지에 관한 것이다. 주된 이론은 약 45억 년 전, 화성 크기의 행성이 아직 형성 중이던 지구와 충돌하여 달이 생성되었다는 것이다.
수천 년 동안, 달의 기원은 과학자부터 호기심 많은 어린이까지 모두를 매혹시켜왔다. 가장 널리 받아들여지는 이론은 약 45억 년 전, 지구가 형성되는 과정에서 화성 크기의 행성인 '테이아(Theia)'와의 거대한 충돌로 인해 달이 생성되었다는 것이다. 당시 지구는 현재 크기의 약 85%에 불과했으며, 이 충돌로 인한 엄청난 양의 잔해가 우주로 튕겨져 나가 달을 형성했다.
이 이론에도 불구하고, 수십 년 동안 테이아의 존재를 뒷받침할 명확한 증거는 발견되지 않았다.
그러나 최근 네이처에 발표된 미국 연구팀의 새로운 연구 결과는 우리가 테이아에 대해 이해하는 방식에 대해 새로운 관점을 제시할 수 있음을 나타낸다. 이 연구는 과학자들이 테이아의 흔적을 찾는 방식에 대해 재고할 필요가 있음을 시사하고 있다.
'원시지구' 충돌 행성 흔적 2곳 추정
1980년대에 지진파를 통해 발견된 지구 표면 아래 약 2900킬로미터(1800마일) 깊이에 위치한 두 개의 거대한 '덩어리'는 지질학자들에게 오랫동안 의문을 제기해왔다.
이 대륙 크기의 물질 덩어리는 지구의 암석 맨틀의 바닥, 즉 녹아 있는 핵 근처에 걸쳐 있다. 하나는 아프리카 아래, 다른 하나는 태평양 아래에 위치해 있다.
과학자들은 이 덩어리들이 주변 암석에 비해 훨씬 더 뜨겁고 밀도가 높다는 것을 발견했다. 그러나 이 덩어리들의 정확한 성질과 기원에 대해서는 여전히 많은 것이 불확실하다.
최근 연구에 따르면, 이 덩어리들은 지구 형성 당시 테이아라는 원시 행성과의 충돌로 지구 내부로 들어온 ‘매장된 유물'일 수 있다. 이 충돌로 인해 테이아의 잔해가 지구의 깊은 내부에 숨겨져 있었을 가능성이 제시되고 있다.
연구팀은 달을 형성시킨 테이아와의 충돌이 지구가 생명을 유지할 수 있는 독특한 행성으로 발전하는 데 중요한 역할을 했을 것이라고 주장했다.
캘리포니아 공과대학의 지구역학 연구원이자 이번 연구의 주 저자인 첸 위안(Qian Yuan)은 AFP와의 인터뷰에서 테이아 충돌의 증거가 아직 발견되지 않은 것이 "매우, 매우 이상하다"고 언급했다.
위안에 따르면, 테이아는 원시 지구와 충돌할 때 초당 10km(약 6마일) 이상의 속도로 이동하고 있었으며, 이 속도로 인해 일부 잔해가 지구의 하부 맨틀까지 침투할 수 있었다고 한다. 맨틀은 지각과 외핵 사이의 암석층을 의미한다.
철분 함량 높아 지구 멘틀에 축적
연구팀이 개발한 시뮬레이션 동영상은 테이아의 맨틀 덩어리가 지구 내부에서 어떻게 움직이는지 보여주고 있다. 이 덩어리들은 수십 킬로미터에 이르는 너비를 가지고 있으며, 지구 내부를 소용돌이치며 이동하고 있다.
과학자들은 녹은 테이아 물질이 냉각되고 굳어지면서, 높은 철분 함량으로 인해 지구 맨틀과 핵의 경계에까지 가라앉았다고 설명했다. 이 물질들은 오랜 시간에 걸쳐 대규모저속지역(LLVP)으로 알려진 별도의 두 개의 덩어리로 축적되었으며, 현재는 각각 달보다 더 큰 크기에 이르렀다.
첸 위안은 이러한 발견에 대해 "지구의 깊은 내부에 대한 이론을 검증하는 것은 매우 어렵고, 모델링이 100% 확실할 수 없다"고 말했다. 이는 지질학적 연구에서 자주 마주치는 복잡성과 불확실성을 반영하는 발언이다.
이 이론이 만약 사실이라면 그 의미는 중대할 수 있다. 지구는 현재까지 알려진 바에 의하면 우주에서 생명이 존재할 수 있는 유일한 행성이다. 첸 위안은 테이아와의 충돌이 지구의 구성을 단 24시간 만에 극적으로 변화시켰을 수 있다고 말했다.
위안은 초기 조건이 지구를 독특하게 만드는 중요한 요소, 즉 다른 암석 행성과 구별되는 이유라고 주장했다. 이전 연구들은 테이아가 생명의 핵심 성분인 물을 지구에 가져왔을 가능성을 제시했다. 또한, 이 덩어리가 맨틀 기둥(마그마 기둥)을 형성하여 지구 표면에 영향을 미치고 초대륙의 진화와도 연관이 있을 수 있다는 관찰이 있었다.
위안은 "테이아는 지구에 중요한 무언가를 남겼고, 이는 지난 45억 년 동안 지구의 진화에 중요한 역할을 했다"고 강조했다.
스코틀랜드 스털링 대학교의 지구 과학 및 행성 탐사 전문가 크리스티안 슈뢰더는 이 이론이 다양한 증거와 일치한다며, 이것이 매우 중요하고 흥미로운 발견임을 강조했다.
슈뢰더는 달의 형성에 대한 미스터리가 여전히 완전히 해결되지 않았다고 언급하면서도, 이번 연구가 테이아 충돌 이론에 무게를 두고 있으며 핵과 맨틀의 경계에서 관찰되는 이상 현상에 대한 신뢰할 수 있는 설명을 제공한다고 말했다.
이처럼 지구 내부에 보존될 가능성이 있는 테이아의 잔해가 오늘날 지구상에서 진행되는 중요한 과정들에 영향을 미쳤을 수 있다는 의견에 힘이 실리고 있다.
-
2023-11-16
-
-
MS, 자체 개발 AI·클라우드 칩 공개…대만 TSMC가 제조
-
-
기술 대기업 마이크로소프트(MS)가 인공지능(AI) 기술과 클라우드 서비스를 위한 반도체 칩을 자체 개발해 공개했다.
MS는 15일(현지시간) 연례 개발자 회의 '이그나이트 콘퍼런스'에서 자체 개발한 AI 그래픽처리장치(GPU) '마이아 100'과 고성능 컴퓨팅 작업용 중앙처리장치(CPU) '코발트 100'을 내놓았다.
'마이아 100'은 엔비디아 GPU와 유사한 형태로 생성형 AI의 기본 기술인 대규모 언어모델(LLM)을 훈련하고 실행하는 데이터센터 서버 구동을 위해 설계됐다.
MS는 이 칩을 개발하기 위해 챗GPT 개발사 오픈AI와 협력했다고 설명했다.
샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)는 "MS와 협력해 우리의 (AI) 모델로 마이아 칩을 정제하고 테스트했다"며 "이제 마이아를 통해 최적화된 애저의 AI 기반은 더 뛰어난 성능의 모델을 학습하고 고객에게 더 저렴한 가격으로 제공할 수 있다"고 말했다.
다만 MS는 '마이아 100'을 외부에 판매할 계획은 아직 없으며, 자체 AI 기반 소프트웨어 제품과 애저 클라우드 서비스의 성능을 높이는 데 활용할 계획이라고 밝혔다.
CNBC 등 미국 매체들은 MS가 개발한 '마이아 100'이 엔비디아의 GPU 제품과 경쟁할 수 있을 것으로 전망했다.
세계 생성형 AI 훈련에 필요한 AI 칩 시장은 엔비디아가 80% 이상을 차지하고 있으며 수요에 비해 공급이 크게 부족한 상황이다.
MS가 이날 공개한 다른 제품인 '코발트 100'은 낮은 전력을 사용하도록 설계된 '암(Arm) 아키텍처'를 기반으로 만든 CPU다. 클라우드 서비스에서 더 높은 효율성과 성능을 내도록 설계된 제품이다.
데이터센터 전체에서 '와트(전력단위)당 성능'을 최적화하는 것을 목표로 하며, 이는 소비되는 에너지 단위당 더 많은 컴퓨팅 성능을 얻는 것을 의미한다고 회사 측은 설명했다.
사티아 나델라 MS 최고경영자(CEO)는 "이 128코어의 칩은 모든 클라우드 공급업체를 통틀어 가장 빠르다"며 "이 칩은 이미 MS 서비스의 일부를 구동하고 있으며, 전체에 적용한 뒤 내년에는 고객에게도 판매할 예정"이라고 말했다.
이 제품은 아마존웹서비스(AWS)가 개발한 고성능 컴퓨터 구동용 칩인 '그래비톤' 시리즈나 인텔 프로세서 제품 등과 경쟁할 수 있다고 미 언론은 전망했다.
외신에 따르면 MS가 개발한 두 칩 모두 대만 반도체 회사 TSMC가 제조하는 것으로 알려졌다.
MS는 자체 칩 개발을 이어가는 한편 엔비디아와 AMD가 각각 개발한 최신 GPU 제품 H200과 MI300X도 자사의 AI·클라우드 서비스에 내년 중 도입한다는 계획도 밝혔다.
칩을 자체 제작하면 서비스 구동을 위한 하드웨어 성능을 높일 수 있을 뿐만 아니라 비용도 크게 낮출 수 있다.
-
2023-11-16
-
-
美 CU 볼더, 거미에서 영감받은 초소형 로봇 개발
-
-
미국 콜로라도 대학교 볼더 연구진이 거미에서 영감을 받은 초소형 로봇 '엠클라리(mCLARI)'를 개발했다고 과학전문 매체 텍스플로어(Techxplore)가 최근 보도했다.
이 로봇은 길이 2cm이며 무게가 1g에 불과하지만, 자신의 체중의 3배 이상을 견딜 수 있고 좁은 공간에서도 자유롭게 이동할 수 있다.
이번 연구는 카우식 자야람 교수와 박사과정 하이코 카부츠 주도로 이뤄졌으며 지난 10월 1일부터 5일까지 디트로이트에서 열린 지능형 로봇·시스템에 관한 국제 컨퍼런스 ‘2023 IROS’에서 안전·보안 및 구조 로봇 분야 최우수 논문상을 수상했다.
로봇 엠클라리(mCLARI)는 기존 소형 변형 로봇 '클라리(CLARI, Compliant Legged Articulated Robotic Insect)'를 개선한 것으로, 크기는 60%, 부피는 38% 줄어들었지만 이동 속도는 3배 이상 빨라졌다.
엠클라리(mCLARI)는 볼더 연구팀이 지난 8월 30일 '어드밴스드 인텔리전트 시스템즈'에 발표한 곤충 크기 초소형 로봇이다. 볼더에서 개발한 기존 곤충형 로봇 클라리는 한쪽 면의 길이가 약 34mm(1.3인치)인데, 엠클라리는 21mm(0.8인치)까지 줄일 수 있어 좁은 공간을 통과하는 데 더욱 유리한 크기로 바뀌었다.
엠클라리(mCLARI)는 복잡한 환경에서 몸의 회전 동작이 아니라, 모양을 바꾸고 옆으로 움직이는 방식으로 기동성을 발휘한다. 이러한 작동 방식은 중대 재난 현장에서 구조 활동 지원, 환경 모니터링, 수술 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 종이접기 기반 디자인과 적층 제작 기술을 활용해 로봇을 소형화했으며 새로운 접근법을 사용해 기계적인 능숙함을 잃지 않고도 디자인을 축소할 수 있었다는 설명이다.
연구팀은 "엠클라리(mCLARI)는 생물학적 영감을 받은 로봇의 가능성을 보여주는 대표적인 사례"라며 "앞으로도 다양한 크기와 기능을 가진 생물학적 영감을 받은 로봇이 개발될 것으로 기대된다"고 말했다.
-
2023-11-16
-
-
[퓨처 Eyes(11)] 나노와이어 '두뇌' 네트워크, "즉시 학습하고 기억" 가능성 입증
-
-
최근 '나노와이어 두뇌' 등 물리적 신경망의 혁신적인 발전이 주목을 받고 있다. 뇌의 뉴런이 작동하는 방식에서 영감 받은 물리적 신경망은 최근 실험에서 처음으로 즉석에서 학습하고 기억하는 것이 확인되는 단계에 이르렀다.
나노와이어 두뇌는 인공 지능(AI)과 기계 학습 분야에서 사용되는 혁신적인 기술 중 하나다. 이 개념의 핵심은 미세한 나노스케일의 와이어를 사용하여 인간 두뇌의 작동 방식을 모방하는 것이다.
다시 말하면, 나노와이어 두뇌 또는 나노와이어를 사용하는 인공 신경망은 뇌의 구조와 기능을 모방하기 위해 나노스케일의 전도성 와이어를 사용하는 첨단 기술이다. 이 기술은 신경과학과 나노기술의 교차점에 있으며, 인공 지능과 머신 러닝 분야에서 혁신적인 발전을 가져올 가능성이 크다.
과학전문 매체 사이키(phys.org)에 따르면 호주 시드니 대학교와 미국 로스앤젤레스 캘리포니아 대학교의 과학자들이 주도한 최근 연구에서 나노와이어 네트워크(신경망)가 뇌의 뉴런처럼 작동하여 '즉석에서 학습하고 기억'하는 능력을 보여주었다.
나노와이어 신경망이란?
나노와이어 네트워크는 직경이 불과 10억 분의 1미터인 미세한 와이어들로 구성되어 있다. 이 와이어들은 어린이 게임 '나무 블록 빼기 놀이'(Pick Up Sticks, 쌓아 올려져 있는 나무 조각들의 밑창 빼기)와 유사한 패턴으로 배열되어 있으며, 인간 뇌의 신경망을 모방한다. 이는 복잡한 실제 학습과 기억 작업을 수행할 수 있는 저에너지 기계 지능 개발의 가능성을 열어주고 있다.
논문 제1저자인 루오민 주(Ruomin Zhu) 시드니대학교 나노연구소 및 물리학과 박사과정 연구원은 "나노와이어 네트워크를 사용해 뇌에서 영감을 받은 학습·기억 기능을 동적 스트리밍 데이터 처리에 활용할 수 있다"고 설명했다.
기억과 학습 작업은 나노와이어가 교차하는 접점에서 발생하는 전자 저항의 변화를 이용한 간단한 알고리즘을 통해 이루어진다. 이 기능은 '저항성 메모리 스위칭'으로 알려져 있으며, 전기적 입력이 전도성 변화와 맞닥뜨릴 때 발생한다. 이는 인간 뇌의 시냅스에서 일어나는 현상과 유사하다.
이 연구는 인공 지능과 기계 학습 분야에서 새로운 장을 열고 있으며, 향후 더욱 효율적이고 지능적인 기계 시스템의 개발로 이어질 것으로 기대된다.
이 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션즈'에 지난 11월 1일 게재됐다.
이 연구에서 과학자들은 이미지에 해당하는 전기 펄스 시퀀스를 인식하고 기억하는 방법으로 나노와이어 네트워크를 활용했다. 이는 인간 뇌의 정보 처리 방식에서 영감을 얻은 것으로, 뇌과학과 인공 지능의 접목을 시도한 중요한 연구 사례로 평가된다.
전화번호 기억과 비슷
연구 책임자인 즈덴카 쿤치치 교수는 이 기억 과제가 전화번호를 기억하는 것과 비슷하다고 설명했다. 그는 이 네트워크가 MNIST 데이터베이스의 필기 숫자 이미지, 즉 머신 러닝에서 사용되는 7만개의 작은 회색조 이미지 컬렉션을 활용하여 벤치마크 이미지 인식 작업을 수행했다고 말했다.
쿤치치 교수는 "과거 연구에서 나노와이어 네트워크가 간단한 작업을 기억하는 능력을 증명했다. 이번 연구는 온라인으로 접근 가능한 동적 데이터를 활용하여 작업을 수행함으로써 이러한 연구 결과를 확장했다"고 덧붙였다.
그는 "지속적으로 변경되는 대량의 데이터를 처리할 때 온라인 학습 기능을 달성하는 것은 어려운 과제다. 표준 방식은 데이터를 먼저 메모리에 저장한 후 이를 활용해 머신 러닝 모델을 훈련하는 것이지만, 이 방법은 광범위한 적용에는 너무 많은 에너지를 소모한다"고 설명했다.
이어 "우리의 새로운 접근 방식을 통해 나노와이어 신경망은 데이터 샘플마다 즉시 학습하고 기억함으로써 온라인으로 데이터를 추출할 수 있으며, 이는 메모리와 에너지 사용을 크게 줄여준다"고 말했다.
루오민 주 연구원은 온라인 정보 처리의 추가적인 장점을 언급했다. 그는 "예를 들어, 센서에서 데이터가 지속적으로 스트리밍되는 상황에서는, 인공 신경망을 활용한 머신 러닝이 실시간으로 적응할 수 있어야 한다. 하지만 현재 기술은 이에 최적화되어 있지 않다"고 부연했다.
이 연구에서 나노와이어 신경망은 테스트 이미지를 93.4%의 정확도로 식별하며 벤치마크 머신 러닝 성능을 입증했다. 연구에 포함된 기억 과제는 최대 8자리 숫자 시퀀스를 재생하는 것이었다. 두 과제 모두에서, 데이터를 네트워크로 스트리밍하여 온라인 학습 능력을 증명하고, 메모리가 학습을 어떻게 향상시키는지를 보여주었다.
나노와이어 두뇌 특징
나노와이어 두뇌의 특징으로는 나노스케일 구조와 전도성, 플라스틱성, 저에너지 소비 등이 있다. 먼저 나노와이어는 극도로 작은 크기(일반적으로 나노미터 단위)를 가지고 있어, 매우 높은 밀도의 신경망을 구현할 수 있다. 이는 인간 두뇌의 복잡한 신경망을 모방하는 데 유리하며, 여러 신경망의 연결을 통해 복잡한 계산을 수행할 수 있다. 전통적인 전자 기기에 비해 에너지 효율이 높아 저에너지를 사용한다.
또한 나노와이어는 전기 신호를 효율적으로 전달할 수 있어, 뇌의 신경 전달 방식을 모방하는 데 적합하다. 나노와이어 기반 신경망은 플라스틱성(학습과 기억에 필요한 구조적, 기능적 변화)을 통해 새로운 정보를 학습하고 저장할 수 있다.
나노와이어는 전기화학적 신호를 사용하여 정보를 처리하고 저장한다. 뉴런과 같이 동적으로 연결되며, 학습과 기억 과정에서 이들 연결이 강화되거나 약화된다.
나노와이어 두뇌 응용 분야
나노와이어 두뇌는 인간 두뇌와 유사한 방식으로 정보를 처리하고 학습하는 AI 시스템에 활용된다. 데이터 스트리밍과 실시간 학습 능력을 통해 기계 학습 모델을 개선하는 데 사용될 수 있다. 자율적인 의사결정과 복잡한 환경에서의 적응력을 갖춘 로봇에 적용될 수 있다.
나노와이어 기반 기술은 미래의 AI 및 컴퓨팅 분야에서 중요한 역할을 할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
그러나 이 기술은 아직까지 연구 개발 단계에 있으며, 상용화까지는 추가 연구와 발전이 필요하다.
이러한 나노와이어 두뇌 기술은 빠르게 진화하고 있는 분야로, 그 개발과 응용은 향후 몇 년 동안 상당한 관심을 끌 것으로 예상된다.
-
2023-11-16
-
-
정부, 미국·EU 등과메탄 배출량 측정 표준화 위한 협의체 창설나서
-
-
정부는 미국, 유럽연합(EU), 일본 등 주요국과 함께 메탄 배출량을 정확하게 측정하기 위한 협의체를 마련키로 했다.
산업통상자원부는 16일 '국제 메탄 측정 표준화 협의체(MMRV Framework)'에 창립멤버로 참여한다고 밝혔다. 협의체에는 호주, 브라질, 캐나다, 콜롬비아, 동지중해가스포럼(옵저버), 유럽연합(EU), 프랑스, 독일, 이탈리아, 일본, 노르웨이, 영국, 미국 등 14개국이 참여한다.
천연가스의 주성분인 메탄은 천연가스·석유의 채굴, 생산, 수송 등 다양한 단계에서 누출되고 있다. 하지만 국제적으로 합의된 공통의 측정 기준이 없어 메탄 배출량을 측정하기 어려운 문제점이 있었다.
협의체는 각 나라·기업이 활용할 수 있는 객관적인 측정 기준을 마련하고, 다양한 메탄 측정 기술을 중립적으로 살펴볼 방침이다. 또 공공 분야와 민간의 협력체계 마련 등이 논의된다.
우리나라도 천연가스 소비국으로서 민간과 소통하며 온실가스 측정·점검·보고·검증 규범 마련 과정에 적극 참여할 계획이다.
협의체는 앞으로 기술적인 논의를 이어가고, 마련될 절차·방법론에 대해서는 천연가스 시장에서 자율적으로 활용하도록 권고할 계획이다.
산업부 관계자는 "국제사회의 책임 있는 일원으로서 앞으로도 기후변화 대응을 위한 국제 메탄 감축 관련 논의에 적극적으로 참여할 것"이라며 "특히 논의 결과를 국내 관련 업계와 공유하고, 액화천연가스(LNG) 배관망 등에서 불필요하게 누출되는 메탄 감축을 위해 관리 노력을 지속 강화해 나갈 계획"이라고 말했다.
-
2023-11-16
-
-
국제유가, 미국 원유재고 급증 등 영향 하락⋯WTI 2% 하락 76달러대
-
-
국제유가는 15일(현지시간) 미국 원유재고 급증 등 영향으로 하락했다.
이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국뉴욕상업거래소(NYMEX)에서 서부텍사스산중질유(WTI)는 전거래일보다 2.04%(1.60달러) 하락한 배럴당 76.66달러에 마감했다. 지난 8일이후 가장 큰 폭으로 하락했다.
북해산 브렌트유 1월물은 1.6%(1.29달러) 내린 배럴당 81.18달러로 거래됐다.
국제유가가 하락한 것은 미국 에너지정보청(EIA)이 2주 동안의 미국 석유 재고 데이터를 발표한 영향이 컸다. EIA는 시스템 업데이트로 지난주에 발표를 연기했다.
미국 상업용 원유 재고는 10일로 끝나는 한 주 동안 360만 배럴 증가한 4억3940만 배럴을 기록했다. 이는 월스트리트저널(WSJ)이 집계한 전망치인 80만배럴 증가를 크게 웃돈 증가폭이다.
휘발유 재고는 150만 배럴 감소한 2억1570만배럴을, 디젤과 난방유 재고는 140만 배럴 감소한 1억660만배럴로 집계됐다.
스탠다드앤드푸어스(S&P) 글로벌 커머디티 인사이츠에 따르면 10월까지 2주 동안 450만 배럴 증가할 것으로 예상했다. 2주 동안의 재고 증가는 이같은 예상치를 훌쩍 뛰어넘었다.
뉴욕 연방준비은행(연은)이 발표한 11월 엠파이어 스테이트 제조업 지수는 9.1로, 직전 달 수치인 마이너스(-) 4.6보다 13.7포인트 급등했다. 하지만 향후 업황에 대한 기업들의 기대감은 급속히 둔화했다.
6개월 후 경기 기대를 보여주는 일반 기업환경지수는 -0.9로 하락했다. 10월 수치는 전월 대비 24포인트 급락하면서 약 1년 만에 가장 낮았다.
다만 원유 시장 참가자들은 산유국들의 감산이 2024년까지 연장될지 주목하고 있다. 이는 오는 26일에 열리는 석유수출국기구(OPEC)와 러시아 등 비OPEC산유국간 협의체인 OPEC플러스(+)가 어떤 결정을 내릴지에 달려 있다.
세븐스 리포트 리서치의 타일러 리치 공동 편집자는 WTI 원유 선물이 뉴욕 엠파이어스테이트 지수 발표 후 하락세를 보였다고 언급했다. 그는 "경제지표는 경제 연착륙 기대에 부정적인 영향을 미쳤고, 이스라엘과 하마스간의 분쟁은 아직 세계 원유 시장에 아직 큰 영향을 주지는 않았다"고 말했다.
경제 불안에 따른 수요 부진 우려도 이어졌다.
중국의 10월 정유 처리량은 산업용 연료 수요가 약화되고 정제 마진이 축소되면서 전월 최고치에서 내려왔다. 하지만 산업 생산과 소매 판매가 예상보다 빠른 속도로 늘며 중국의 10월 경제활동은 호조를 보였다.
일본 경제는 3분기 위축됐다. 소비와 수출에 힘입은 2개 분기 연속 확장세가 꺾인 것이다. 미국 소매판매는 7개월 만에 처음으로 감소했다.
달러화가 엔과 유로 등에 대해 절상된 점도 국제유가를 끌어내린 요인으로 꼽힌다.
한편 대표적인 안전자산인 국제금값은 달러강세와 미국 장기금리 상승 등에 3거래일만에 하락했다. 이날 뉴욕상품거래소에서 12월물 금가격은 0.1%(2.2달러) 내린 온스당 1964.3달러에 거래를 마쳤다.
-
2023-11-16
날짜선택