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2024-11-22 (금)

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부동산 PF 개선, '채찍과 당근'으로 시행사 자본 20% 확충 유도

정부가 부동산 프로젝트파이낸싱(PF) 시장의 고질적인 문제점을 해결하기 위해 시행사의 자기자본 비율을 높이는 방향으로 제도 개선에 나섰다. 대출 규제 강화라는 '채찍'과 세제 혜택이라는 '당근'을 병행하여, 국내 PF 사업 구조를 선진국 수준으로 끌어올리겠다는 계획이다. 정부는 14일 현재 3~5%에 불과한 PF 사업의 자기자본비율을 선진국 수준인 20% 이상으로 높이기 위해 세제 혜택을 부여한다고 밝혔다. 이날 경제관계장관회의에서 발표된 '부동산 PF 제도 개선방안'의 핵심은 시행사의 자기자본 확충이다. 현재 국내 PF 사업은 시행사의 자기자본 비율이 3~5% 수준에 불과하여 고금리 대출에 대한 의존도가 높고, 이는 금융 시스템 불안정의 요인으로 작용해 왔다. 부동산 PF는 부동산 개발 프로젝트에서 발생하는 미래 수익을 담보로 자금을 조달하는 금융 기법으로, 2023년 말 기준 230조원 규모다. 한국에서 '부동산 PF 위기'가 지속적으로 반복되는 이유는 시행사의 자기자본비율이 선진국에 비해 낮기 때문이다. 미국과 일본에서는 부동산 개발업체가 금융회사나 연기금 등으로부터 투자를 유치하여 자기자본 비율을 30~40% 확보한 후 토지를 매입한다. 그리고 건설 단계에 이르러서야 PF 대출을 활용한다. 하지만 국내 PF 사업은 대부분 자기자본 비율이 3~5% 정도에 불과하다. 따라서 총사업비의 20~40%에 달하는 토지 매입 단계부터 연 10%가 넘는 고금리 대출에 의존해야 한다. 쉽게 말해, 3억 원 정도의 자본금으로 100억 원 규모의 사업을 시작하는 것과 마찬가지다. 이러한 문제를 해결하기 위해 정부는 두 가지 전략을 제시했다. 첫째, 자기자본 비율이 낮은 PF 사업에 대한 금융기관의 대출 심사를 강화한다. 자기자본 투입이 적은 사업에 대출을 실행하는 금융기관은 더 많은 자본금과 충당금을 적립해야 하므로, 금융기관의 리스크 관리를 강화하고 PF 대출 심사를 엄격하게 만드는 효과가 있다. 둘째, 토지주의 PF 사업 참여를 유도한다. 토지주가 토지 또는 건물을 현물로 출자할 경우 양도소득세 과세 시점을 이연해주는 세제 혜택을 제공하여, 시행사의 초기 자본 조달 부담을 완화하고 자기자본 비율을 높일 수 있도록 지원한다. 정부 방안의 핵심은 토지주가 토지건물을 리츠(PF 사업)에 현물출자하도록 유도해 PF 자기자본비율을 높이는 것이다. 이는 미국에서 1992년 도입되어 리츠 시장의 급성장을 이끌었던 '업리츠(UP-REITs)' 방식을 벤치마킹한 것으로, 국내 PF 시장에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다. 김승범 국토교통부 부동산투자제도과장은 "유휴 토지 현물출자가 활성화되면 토지 매입을 위한 대출 규모가 줄어 자기자본비율이 높아지고, 사업비 절감과 분양가 인하 효과도 기대된다"고 설명했다. 이번 개선 방안을 통해 정부는 현재 총사업비의 3%에 불과한 시행사 자기자본 비율을 20% 수준으로 끌어올려, 미국, 일본 등 선진국과 유사한 PF 사업 구조를 정착시키는 것을 목표로 하고 있다. 국토교통부는 수도권 주요 지자체 내 3305㎡(100평) 이상의 주거·상업 지역에 위치한 나대지 7000만㎡를 현물 출자 대상으로 예상하고 있다. 정부는 내년부터 토지 현물 출자를 활용한 개발 사업 활성화를 위한 선도 사업을 추진할 계획이다. 자기자본 비율이 높은 사업장에는 용적률 및 공공기여 완화 등 도시 규제 관련 인센티브를 제공한다. 단순 개발 사업을 넘어 지역 활성화를 위해 사업 부지의 관리 및 운영까지 담당하는 시행사에게는 3기 신도시 등 우량 공공 택지를 우선적으로 공급한다. 또한, 은행과 보험사가 장기 임대 주택 사업에 투자할 수 있도록 자회사 소유를 허용한다. 자기자본비율이 높은 사업장은 인센티브를 받지만, 낮은 사업장은 대출이 어려워진다. PF 사업에 대한 차등적인 대출 규제로 시행사의 자기자본비율이 20% 미만인 사업의 경우, 금융 기관은 더 많은 자본금과 대손충당금을 적립해야 한다. 상호금융, 캐피탈, 새마을금고는 저축은행과 동일하게 자기자본비율이 일정수에 미달하는 사업자에 대한 PF 대출을 제한하도록 하는 방안을 검토한다. 정부는 PF 대출 연체율 수준을 감안하여 금융업권별 위험가중치 및 충당금 규제를 재정비할 계획이다. 구체적인 기준은 금융위원회를 중심으로 금융권과의 협의를 거쳐 내년에 마련된다. PF 대출 시 진행되는 사업성 평가 또한 강화된다. 기존에는 의무 사항이 아니었던 전문평가기관의 사업성 평가를 의무화하고, 평가 기준과 절차를 수립한다. 민간에서 사업성 평가를 정확하게 수행할 수 있도록 전문평가기관 인증 제도도 도입한다. 아울러, 정부는 범부처 태스크포스(TF)를 구성하여 책임준공 개선 방안과 PF 수수료 개선 방안을 내년 중 마련하기로 했다.
- 산업
2024-11-14
비대면 대출 셧다운! 은행권, 총량 관리에 '급제동'

국내 은행권이 가계대출 총량 관리를 위해 '대출 조이기' 기조를 강화하고 있다. 일부 은행에서는 비대면 창구 운영을 중단하는 등 강력한 조치를 취하고 있어 금융 소비자들의 불편이 가중될 것으로 예상된다. 5일 금융권에 따르면, IBK기업은행은 지난달 29일부터 'i-ONE 직장인스마트론', 'i-ONE 주택담보대출', 'i-ONE 전세대출' 등 세 가지 비대면 대출 상품의 신규 판매를 중단했다. 기업은행 관계자는 "가계대출 총량 관리를 위한 한시적인 조치"라고 설명했다. 우리은행 또한 이날부터 다음 달 8일까지 비대면 주택담보대출 상품인 '우리WON주택대출(아파트·연립·다세대·오피스텔)'의 취급을 중단한다. '우리WON전세대출(주택보증·HUG)', '우리스마트전세론(서울보증)', 'iTouch 전세론(주택금융보증·서울보증일반)' 등 전세자금대출 상품 판매도 중단됐다. 이와 더불어 우리은행은 신용대출 상품별 우대금리를 최대 0.5%포인트(p) 인하해 대출 금리를 사실상 인상했다. 신한은행 역시 6일부터 모바일뱅킹 앱 '쏠(SOL)뱅크'에서 모든 비대면 대출 상품의 판매를 한시적으로 중단한다고 공지했다. 신한은행 측은 "가계대출 안정적 관리와 실수요자 공급을 위한 조치"라고 밝혔다. 은행권의 이러한 조치는 가계대출 증가세를 억제하고 금융 시스템 안정을 도모하기 위한 불가피한 선택으로 풀이된다. 그러나 비대면 대출 서비스 이용에 익숙해진 금융 소비자들은 불편을 겪을 수밖에 없으며, 특히 디지털 금융 취약 계층의 금융 접근성이 제한될 우려도 제기된다. 향후 은행권의 대출 조이기 기조가 지속될 경우, 금융 소비자들의 신중한 대출 계획 수립과 함께 정부의 세심한 정책 지원이 필요할 것으로 전망된다. 5대 시중은행(KB국민, 신한, 하나, 우리, NH농협)의 10월 말 가계대출 잔액은 732조 812억 원으로, 9월 말(730조 9,671억 원)에 비해 1조 1141억 원 증가했다. 하지만 증가 규모는 8월(9조 6259억원), 9월(5조 6029억원)과 비교하면 현저히 감소했다. 이처럼 가계대출 증가 추세가 확연히 둔화되었음에도 불구하고, 은행들이 계속해서 대출 상품 판매를 중단하고 금리를 인상하는 것은 연간 총량 관리 목표를 달성하기 위한 노력으로 풀이된다. 7~8월 가계대출 증가폭 사상 최대 7~8월 주택담보대출을 중심으로 가계대출 증가 폭이 사상 최대치를 기록하면서, 금융당국에 연초 보고했던 연간 증가율 목표치나 이후 조정된 목표치(명목 국내총생산 성장률 이내)를 초과한 은행이 다수 발생했기 때문이다. 10월 말 기준 5대 은행의 지난해 말 대비 가계대출 증가율은 KB국민은행 5.57%, 신한은행 8.06%, 하나은행 4.55%, 우리은행 6.83%, NH농협은행 3.64% 수준이다. 한 시중은행 관계자는 "연간 총량 관리 목표를 맞추기 위해서는 가계대출을 더욱 축소해야 하는 상황"이라고 설명했다. 시중은행 대출 규제로 제2 금융권 풍선효과 한편, 시중 은행에서 대출받기가 어려워진 사람들이 상대적으로 규제가 덜한 제2금융권(저축은행, 상호금융, 카드사 등)으로 눈을 돌리고 있다. 이로 인해 제2금융권의 가계대출 잔액이 급증하고 있는 풍선효과가 나타나고 있다. 지난 3일 금융권에 따르면 지난 10월 금융권 전체 가계대출은 지난 9월보다 약 6조원 증가하며 한 달 만에 증가세로 전환했다. 이는 8월 증가액(9.7조원)보다는 감소했지만, 9월(5.2조원)보다는 증가한 규모다. 특히, 5대 시중은행의 대출 증가 폭은 9월보다 1조1141억원 늘어난 반면, 2금융권의 증가 폭은 주요 은행에 비해 4배 이상 폭증했다. 지난달 30일 기준 2금융권 가계대출은 2조원 넘게 증가한 것으로 잠정 집계됐다. 이는 2021년 11월(3조원) 이후 가장 큰 상승 폭이다. 시중은행을 빠져나온 대출 수요는 지방은행과 인터넷은행, 제2금융권으로 확산된 것이다. 이는 서민들의 가계 부채 부담을 증가시키고 금융 시스템의 불안정성을 높일 수 있는 문제점을 가지고 있다. 따라서 금융당국의 적절한 관리 감독이 필요한 상황이다.
- 경제
2024-11-05
[해설] 폭스바겐 위기, 독일 자동차 산업의 전환점인가?

독일 경제의 상징 폭스바겐, 쇠락의 그림자 드리우나 유럽 최대의 자동차 제조업체 폭스바겐(VW)이 심각한 경영난에 직면했다. 판매 부진과 비용 상승이라는 이중고 속에 공장 폐쇄 및 대규모 해고 계획까지 발표하며 독일 산업계와 정치권에 충격을 안겨주고 있다. 한때 독일 경제의 든든한 버팀목이었던 폭스바겐의 위기는 단순한 기업 차원의 문제를 넘어 독일 자동차 산업 전체의 구조적 전환을 예고하는 신호탄으로 해석된다. 전기차 전환의 격랑 속 폭스바겐의 고전 폭스바겐의 위기는 전 세계적인 전기차(EV) 전환 흐름과 밀접한 관련이 있다. 글로벌 컨설팅 기업 프라이스워터하우스(PwC)는 최근 분석에서 전기차 시장의 급격한 성장세를 예측했지만, 폭스바겐은 이러한 변화에 제대로 대응하지 못하고 있다. 테슬라의 모델 Y가 유럽, 중국, 미국 시장을 석권하는 동안 폭스바겐의 전기차 모델은 고전을 면치 못하고 있는 실정이다. 하노버 중소기업 전문대학의 자동차 산업 전문가 프랑크 슈보페 교수는 폭수바겐의 어려움을 전기차 도입 과정에서의 혼란과 중국 경쟁업체들의 약진에서 찾았다. 슈보페 교수는 독일 언론 DW와의 인터뷰에서 "폭스바겐의 시장 점유을 하락은 전기차 시장의 급변하는 환경과 저렴한 가격을 무기로 공세적인 시장 장악에 나선 중국 업체들의 영향 때문"이라고 분석했다. 이는 내연기관 자동차 시대의 강자였던 폭스바겐이 전기차 시대에는 기존의 성공 방정식을 그대로 적용하기 어려줘졌음을 의미한다. 고비용 구조와 해고 위기, 노동자들의 반발 직면 폭스바겐의 위기는 판매 부진뿐만 아니라 고비용 구조에서 비롯된 생산 경쟁력 저하에도 기인한다. 폭스바겐은 2024년 3분기 순이익이 전년 동기 대비 64% 급감했다고 발표했으며, 독일 경제지 한델스블라트는 폭스바겐이 40억 유로(약 5조9900억원)의 비용 절감을 목표로 10% 임금 삭감과 공장 폐쇄를 추진중이라고 보도했다. 이는 수 만명의 직원들에게 해고 위협으로 이어질 수 있다. 폭스바겐의 인사 책임자 아르네 마이스빈켈은 노동조합과의 협상에서 재정 목표 달성을 위한 다양한 논의 가능성을 시사했지만, 노동자들은 강하게 반발하고 있다. 폭스바겐 자회사 아우디가 벨기에 브뤼셀 공장의 전기차 생산 중단 계획을 발표하면서 약 3000명의 직원이 일자리를 잃을 위기에 처하는 등 폭스바겐 내부의 불안감도 고조되고 있다. 정치적 논란으로 비화된 폭스바겐 위기 폭스바겐은 나더작센 주 정부의 지원을 받는 기업이라는 점에서 이번 위기는 정지척 논란으로까지 확대됐다. 폭스바겐 본사가 위치한 나더작센 주는 여전히 회사 지분을 상당 부분 보유하고 있으며, 슈테판 바일 주지사는 폭스바겐의 구조조정 계획에 강력히 반대하며 정치권의 적극적인 개입을 촉구하고 있다. 바일 주지사는 전기차 구매 보조금 재도입과 유럽연합(EU)의 배출가스 기준 완화를 요구하고 나섰다. 그러나 독일 연방 정부는 폭스바겐의 요구에 신중한 태도를 유지하고 있다. 숄츠 총리의 연립 정부는 2023년 예산 부족을 이유로 전기차 보조금을 폐지했으며, 아직까지 재도입에 대한 명확한 입장을 밝히지 않고 있다. 독일 마셜 펀드 베를린 사무소의 수다 데이비드-윌프는 독일 경제의 어려움을 정부의 개혁 지연에서 찾으며 정치권의 적극적인 역할을 강조했다. 독일 산업 쇠퇴의 상징으로 전락하나 폭스바겐의 위기는 독일 경제 전반의 문제를 드러내는 상징적인 사건으로 받아들여 지고 있다. 독일 경제연구소(ifo)의 전 회장 한스-베르너 진은 "탈산업화는 미래의 문제가 아니라 현재 진행형"이라며 폭스바겐을 탄산업화의 첫번째 희생양으로 지목했다. 그는 전기차 전환, EU의 내연기관 금지, 독일의 높은 에너지 비용 등이 팍스바겐에 복합적으로 작용했다고 분석했다. 실제로 독일의 산업 생산은 2023년 초 대비 약 10% 감소하며 6년째 하락세를 이어가고 있다. 런던 소재 캐피털 이코노믹스의 독일 경제 전문가 프란치스카 팔마스는 "폭스바겐의 문제는 독일 산업 전반의 위기를 보여주는 단적인 예"라며 독일 경제의 구조적 문제점을 경고했다. 코메르츠방크의 수석 경제학자 카스텐 브르제스키는 "90년 동안 독일 경제 성공의 상징이었던 폭스바겐이 이제는 위기의 상징으로 전락하고 있다"며 독일 정치권의 과감한 개혁과 투자를 촉구했다. 폭스바겐과 독일 자동차 산업, 미래를 향한 과제 폭스바겐의 위기는 단기간에 해결될 가능성이 낮다. 전기차 전환, 글로벌 경쟁 심화, 비용 구조 변화 등 복합적인 요인이 작용한 결과이기 때문이다. 폭스바겐은 비용 절감과 생산 효율화를 통해 위기 극복에 나서고 있지만, 이러한 노력이 충분할지는 미지수다. 폭스바겐의 위기는 독일 경제의 미래를 가늠하는 중요한 시험대가 될 것이다. 독일은 이번 사태를 계기로 산업 경쟁력 회복을 위한 정치권과 기업의 협력 방안을 모색해야 한다. 폭스바겐의 위기는 독일 경제 전체에 대한 경고이며, 이를 해결하기 위한 노력이 절실히 요구된다.
- 산업
2024-10-31
해양 오염 해결? 생분해 플라스틱, 종이보다 빠른 분해 속도

바다에서 종이보다 더 빨리 분해되는 새로운 생분해성 플라스틱이 개발됐다. 미국 과학자들이 개발한 셀룰로오스 다이아세테이트(CDA)로 만들어진 플라스틱이 해양 환경에서 종이보다 빠르게 생분해되는 것으로 밝혀졌다고 뉴아틀라스가 전했다. 이는 매년 수백만톤의 플라스틱이 바다로 유입되는 문제에 대한 해결책이 될 수 있을 것으로 기대된다. CDA는 면이나 목재 펄프에서 추출한 셀룰로오스를 가공하여 만든 생분해성 플라스틱으로, 1800년대 후반부터 선글라스 프레임, 담배 필터, 사진 필름 등 다양한 제품에 사용되어 왔다. 플라스틱 오염의 가장 큰 문제점은 자연적으로 분해되는 데 수백년이 걸린다는 점이다. 또한 플라스틱은 완전히 분해되지 않고 미세 플라스틱이라는 작은 조각으로 쪼개진다. 미세 플라스틱이 더 잘게 쪼개지면 나노 플라스틱이 된다. 크기가 최대 5mm에 달하는 이들 미세 플라스틱은 토양과 바다를 오염시키고 먹이 사슬을 통해 동물의 몸에 축적되며, 결국 인간의 식탁에 올라 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 플라스틱, 특히 폴리에티렌 테레프탈레이트(PET)는 자연 분해가 어려워 환경 오염의 주범으로 꼽힌다. PET는 전세계 플라스틱 사용량의 12%를 차지하며, 하수구에 존재하는 미세 플라스틱의 최대 50%가 여기에 속한다. 참고로 미국에서 매년 최대 4000만톤의 플라스틱 폐기물을 배출한다. CDA, 발포 공정 통해 분해 속도 높여 미국 우즈홀 해양연구소(WHOI) 연구팀은 CDA가 해수에서 가장 빠르게 분해되는 플라스틱임을 확인했다. 특히, '발포'라는 공정을 통해 CDA를 다공성으로 만들면 분해 속도가 최대 15배까지 빨라져 종이보다도 빠르게 분해된다. 연구팀은 36주간의 실험을 통해 해수 탱크에 담긴 CDA 발포체가 기존 질량의 65~70%를 손실하는 것을 확인했다. 반면, 스티로폼(폴리스틸렌)은 같은 기간 동안 전혀 분해되지 않았다. 이번 연구는 매사추세츠 주 케이프 코드 근처의 마사드 빈야드 사운드의 실험실 환경에서 진행되었으며, 빛, 온도 등 다양한 변수를 제어하여 실제 해양 조건을 구현했다. 실험 결과 CDA 발포체는 기존 CDA보다 190% 빠른 분해 속도를 보였다. 이는 종이 빨대보다도 더 빠른 분해 속도다. 다행인 점은 CDA 발포체의 성공적인 결과를 바탕으로, 이미 생분해성 및 퇴비화 가능한 포장재가 개발되어 기존 스티로폼 육류 포장재를 대체하고 있다. 이번 연구 결과는 해양 플라스틱 오염 문제 해결에 중요한 발걸음이 될 것으로 평가된다. 해당 연구 논문은 저널 ACS 퍼블리케이션스(ACS Publications)에 게재됐다.
- 생활경제
2024-10-21
[기후의 역습(72)] "지구 온난화 맞긴 맞는데"…통계가 드러낸 '불편한 진실'

최근 몇 년 동안 전 세계적으로 기록적인 폭염이 발생한 것을 감안하면 지구 온난화가 극심한 현실인 것으로 보인다. 통계학자를 포함한 국제 연구진이 이를 검증하는 연구를 진행했다고 전문 사이트 PHYS가 전했다. 연구진은 지난 반세기 동안 지구 온난화가 통계적으로 감지할 수 있는 속도로 증가했는지, 또는 급증했는지를 조사했다. 영국 랭커스터 대학교 통계학자와 미국 UC 산타크루즈 캠퍼스의 연구진이 주도한 국제 연구진에 따르면 지구가 점점 뜨거워지고 있는 것은 맞지만, 통계적으로 볼 때 안정적인 속도로 진행되고 있다는 결론이다. 통계적으로 '급속도'라고 정의할 수 있는 가속화된 속도는 아니라는 것이다. 이 연구 결과는 최근 커뮤니케이션스 지구와 환경(Communications Earth & Environment) 저널에 게재됐다. 최근 몇 년 동안 전 세계적으로 기록적인 기온과 폭염이 발생했다. 데이터에 따르면 2023년은 1850년 측정과 기록이 시작된 이래 가장 더운 해였다. 역사상 가장 더웠던 10년이 모두 최근 10년 동안 발생했다. 이러한 기록적인 온도는 지구 온난화 속도가 급증했는지에 대한 논쟁을 불러일으켰다. 일부 전문가는 최근 15년 동안 가속화되었다고 주장했다. 그러나 이번 연구진의 연구 결과는 '급증' 또는 '가속'이라고 정의할 수 있는 통계적 증거가 부족하다는 사실을 보여준다. 연구진을 이끈 UC 산타크루즈의 해양 과학부문 클로디 불뢰외 교수는 "최근 기록적인 온도가 발생한 것은 엄연한 사실이고 지구 온난화가 가속화되고 있을 가능성은 여전히 있다. 그러나 우리는 가속도의 규모가 통계적으로 너무 작거나 아직 강력하게 감지할 수 있는 충분한 데이터가 없다는 것을 발견했다"고 밝혔다. 연구진은 나사(NASA)와 미국해양대기청(NOAA) 등 지구 표면의 평균 온도를 추적하는 4대 주요 기관의 지구 표면 온도 평균을 엄밀하게 분석했다. 온도 추적은 1850년부터 시작됐다. NOAA에 따르면 1850년 이후 지구 온도는 10년마다 화씨 0.11도(0.0556℃)씩 상승했다. 연구는 기후 변화를 모니터링하기 위해 널리 사용하는 '지구 평균 표면 온도(GMST)'를 분석했다. GMST는 시간이 지남에 따라 상승하는 경향이 있는데, 주요 화산 폭발 및 엘니뇨 현상 등 지구 온도에 영향을 미치는 자연 현상으로 인해 장기적인 추세를 중심으로 변동하는 문제점도 보인다. 따라서 온난화 속도의 자연적 변동성과 진정한 근본적 변화를 구별하는 것은 통계학적 과제다. 연구진은 일시적인 변동이 상당 기간에 걸쳐 유지하면 온난화 급증을 통계적으로 감지할 수 있다고 간주했다. 온도 그래프의 기울기가 급격히 상승하고 상당 기간 유지되면 뚜렷하게 관측된다. 연구진은 단기 평균 온도 변동을 고려하고 다양한 통계적 방법을 사용, 조사 대상 연도의 온난화 증가 수준을 파악해 임계값을 결정했다. 임계치를 넘어서면 온난화가 '급속히' 진행되었음을 나타낸다. 연구진은 1970년대 이후 최근까지의 온도 기록 분석에 이 임계값을 적용, 온도 변화 추세가 임계치를 넘었는지 확인했다. 그 결과 임계값을 넘었던 해는 없었던 것으로 드러났다. 랭커스터 대학교의 레베카 킬릭 통계학 교수는 "일반적으로 사용되는 통계적 접근 방식을 적용해 보았을 때 온난화가 가속화되고 있다는 엄격한 통계적 증거는 없다"고 지적했다. 연구진은 분석 결과가 지구 온난화 급증의 한가운데에 있다는 통계적 증거를 보여주지는 않지만, 기후 변화의 현실까지 반박하는 것은 아니라고 강조했다. 보고서는 "지구는 인간 활동으로 인해 현재 가장 뜨겁다. 우리의 분석도 지구가 분명히 지속적으로 온난화되고 있음을 보여준다"고 지적했다.
- 포커스온
2024-10-16
[신소재 신기술(119)] 홍합에서 영감 얻은 접착 박테리아, 플라스틱 폐기물 분해 속도 높여

과학자들이 홍합의 자연적인 접착 특성을 활용해 플라스틱 폐기물 분해 속도를 높이고 있다는 희소식이 전해졌다. 미국 라이스 대학교 연구팀은 홍합의 접착력에서 영감을 얻어 플라스틱 표면에 강하게 달라붙는 미생물을 개발했다고 밝혔다. 이 미생물은 플라스틱 분해 효소와 결합하여 플라스틱 폐기물을 효율적으로 분해할 수 있는 가능성을 제시한다. 플라스틱 오염의 가장 큰 문제점은 자연적으로 분해되는 데 수 백년 이상 걸린다는 점이다. 또한 플라스틱은 완전히 분해되지 않고 미세 플라스틱이라는 작은 조각으로 분해된다. 이러한 미세 플라스틱은 토양과 바다를 오염시키고, 먹이 사슬을 통해 동물의 몸속에 축적된다. 결국 이러한 미세 플라스틱은 인간의 식탁까지 올라와 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 연구팀은 유전자 코드 확장 기술을 이용해 박테리아 유전자 코드에 홍합의 접착 단백질에 존재하는 도파(DOPA· 3, 4-디하이드록시페닐알라닌)라는 아미노산을 도입했다. 이를 통해 박테리아는 플라스틱의 주요 성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 표면에 강하게 부착하고, PET를 분해하는 효소와 함께 작용해 플라스틱 분해 효율을 높였다. 미국은 매년 최대 4천만톤의 플라스틱 폐기물을 배출한다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. PET는 플라스틱의 한 종류로 이 폐기물의 약 64%를 차지한다. PET는 분해되기까지 수 세기가 걸릴 수 있다. 이번 연구를 이끈 화학, 생명과학 및 생명공학 한 샤오(Han Xiao) 부교수는 "이 기술은 플라스틱 오염 문제 해결에 큰 도움이 될 것"이라며 "유전자 코드 확장 기술이 재료 및 세포 공학 분야에서 혁신적인 도구가 될 수 있음을 보여준다"고 설명했다. 생물 부착 방지 기술 활용성 가능성 제시 연구팀은 이 기술이 플라스틱 오염 문제 해결뿐만 아니라 선박, 해양 구조물, 물 처리 시설 등에서 발생하는 생물 부착 문제 해결에도 활용될 수 있다고 밝혔다. 도파를 이용해 변형된 단백질은 다양한 표면에 보호막을 형성해 미생물의 부착을 막는 효과를 나타냈다. 연구팀은 이 기술이 의료 기기, 조직 공학, 약물 전달 등 다양한 생물 의학 분야에도 응용될 것으로 기대하고 있다. 이번 연구 결과는 재료 과학 분야 학술지 '스몰 메서드(Small Methods)'에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-10-10
"중국, '5% 성장' 비상⋯'38조원 선제 투자' 승부수"

중국 경제가 부동산 시장과 소비 부진으로 '5% 안팍 성장' 이라는 목표 달성에 어려움을 겪을 수 있다는 우려가 제기된 가운데, 정부가 경기 침체에 대응하기 위한 정책 조정을 강화하고 사회 기반 시설 투자 등을 지속적으로 추진해 경기 회복에 충력을 기울이겠다는 의지를 표명했다. 정산지에(郑栅洁, Zheng Shanjie) 중국 국가발전개혁위원회 주임은 8일 베이징 국무원 신문판공실에서 열린 기자회견에서 "경제 운영 과정에서 나타나는 하방 압력에 맞서 경기 조절 정책을 강화하고 모든 분야에서 지속적인 노력을 기울여야 한다"고 강조했다. 정 주임은 세계 경제 둔화, 부채 증가, 무역 보호주의 심화 등 국제적인 문제점과 더불어 "3분기 이후 산업 생산, 투자, 소비 등 주요 경제 지표가 불안정한 모습을 보이고 있으며, 일부 산업에서는 과도한 경쟁으로 인해 발전이 정체되고 있고, 일부 기업은 산업 고도화와 변화에 적응하지 못하고 있다"고 지적했다. 그러면서 정 주임은 "올해 경제·산업 발전 목표(5% 안팎의 경제성장률 목표)를 달성할 수 있다는 확신을 가지고 있다"고 자신감을 피력했다. 정 주임은 소비 위축, 기업들의 생산 활동 어려움, 부동산 시장 침체, 주식 시장 부진, 지방 정부의 재정 문제 등 중국 경제의 고질적인 문제들을 다시 한 번 언급하며 정부 차원의 적극적인 대책과 지원이 필요하다"고 강조했다. 또한 "저소득층에 대한 경제적인 지원, 학자금 대출 금리 인하, 소비재 및 신제품 구매 장려, 노인 요양 및 보육 서비스 이용 확대 등을 통해 내수 활성화와 고용 증진을 추진해야 한다"고 덧붙였다. 국가발전개혁위원회는 올해 추진했던 전략 산업 육성 및 사회 기반 시설 확충을 위한 정부 자금 투입과 국채 발행을 내년에도 지속할 계획이라고 전했다. 류쑤서 부주임은 "사업 목록과 투자 계획을 미리 배포하여 공사를 조기에 시작할 수 있도록 지원할 것"이라며 "이달 말까지 1000억 위안(약 19조 원) 규모의 '양중'(국가 핵심 전략 및 안보 역량 강화 등 중점 분야) 건설 프로젝트 목록과 1000억 위안의 중앙 정부 예산 투자 계획을 정해진 절차에 따라 배포할 예정"이라며 2000억 위안(약 38조원)을 선제 투자하겠다고 말했다. 이어 류 부주임은 "앞으로 5년 동안 지방의 파이프라인 건설 및 개선 사업에 총 60만km, 총 4조 위안(약 763조원)이 투입될 것"이라며 "프로젝트 목록과 투자 계획을 미리 수립하여 도시 기반 시설 건설을 지속적으로 추진할 계획"이라고 밝혔다. 또한 "올해 6조 위안(약 1145조원)에 가까운 정부 투자 자금 대부분이 이미 구체적인 사업에 투입되었다"며 7000억위안(약 133조원)의 중앙정부 예산 투자도 모두 집행되어 58%의 착공률을 기록했다고 말했다. 더불어 1조 위안(약 190조원) 규모 초장기 특별 국채 중 '양중' 영역에 7000억위안이 모두 배정됐다며 "2025년에도 계속해서 초장기 특별국채를 발행해 '양중' 건설 사업을 지속적으로 추진할 것"이라고 강조했다. 류 부주임은 "11월과 12월에 새로운 국채를 발행할 계획이 있느냐"라는 기자들의 질문에 "올해 사업 건설에 사용될 특별 국채는 총 3조1200억 위안(약 595억원) 규모이며, 9월말까지 2조8300억 위안(약 540조원)을 발행했고 290억 위안(약 55조원)이 남아 있다"면서 "현재 각 지역에 이달 말까지 발행을 완료하도록 독려하고 있다"고 말했다. 이날 기자회견은 중국 중앙은행 등 정부 당국이 국경절 연휴(10월 1~7일)를 앞두고 유동성 공급, 주택담보대출 금리 인하, 주식 시장 안정 자금 투입 등 경기 부양책을 잇달아 발표한 이후 예고되었던 거시경제 정책 설명 자리로 큰 관심을 모았다. 하지만 재정 투입 등 구체적인 계획은 크게 드러나지 않았다. 중국중앙TV(CCTV) 등 관영 매체들은 기자회견 전부터 국내외 언론들이 큰 관심을 보였다는 점을 강조하기도 했다. 한편, '양중 건설(兩重建設)'은 중국에서 사용하는 용어로 '두 가지 중요한 건설'이라는 뜻이다. 여기서 두 가지 중요한 건설이란 '국가 중대 전략 프로젝트'와 '안전 및 안보 역량 강화'를 말한다. 예를 들어, 5G, 인공지능, 빅데이터, 반도체, 신에너지, 첨단 교통망 등 핵심 산업과 기술 분야에 대한 투자가 국가 중대 전략 프로젝트에 포함된다. 안전 및 안보 역량 강화는 극방력 강화, 테러 방지, 재난 대비, 식량 안보, 에너지 안보 등 국가의 안전과 안보를 위한 인프라 구축 및 기술 개발을 의미한다. 즉, 양중 건설은 중국이 국가 경쟁력을 강화하고 미래를 대비하기 위해 핵심적으로 추진하는 전략적 투자 및 개발 사업이라고 할 수 있다. 중국 정부는 양중 건설을 위해 막대한 자금을 투자하고 있으며, 관련 정책을 적극적으로 추진하고 있다. 이는 중국 경제의 장기적인 성장 동력을 확보하고, 국제 사회에서 영향력을 더욱 확대하려는 의도로 풀이된다.
- 경제
2024-10-08
[우주의 속삭임(59)] 블랙홀, 냉각된 별일까? 아인슈타인 이론 도전하는 새로운 가설

블랙홀은 '얼어붙은 별'이라는 새로운 이론이 등장했다. 극도로 강력한 중력을 가진 블랙홀은, 그 중력이 너무 강해서 빛조차도 탈출할 수 없기 때문에 '검은 구멍'이라고 불린다. 또한 블랙홀은 엄청난 질량을 아주 작은 공간에 압축하고 있어서, 주변의 모든 것을 끌어당긴다. 블랙홀의 중심에는 '특이점'이라고 불리는 점이 있다. 이곳에서는 밀도와 중력이 무한대가 되어 우리가 알고 있는 물리 법칙이 적용되지 않는다. 또한 빛 조차도 빠져나갈수 없는 경계인 '사건의 지평선'이라는 두 가지 특징을 갖는다. 하지만 이 모델은 양자 역학이 도입되면서 심각한 문제에 부딪혔다. 게다가 1970년대에 스티븐 호킹은 사건의 지평선 근처의 양자 효과가 우주 진공에 입자를 생성하는 '호킹 복사(호킹의 복사 역설)'라고 알려진 과정을 일으킨다는 사실을 발견했다. 블랙홀은 이처럼 과학 법칙을 거스르는 특이한 존재로, 해결할 수 없는 많은 역설과 연관되어 왔다. 최근 남아프리카공화국의 로즈대학교와 이스라엘의 벤구리온 대학교 공동 연구팀은 블랙홀에 대한 우리의 모든 지식을 바꿀 수 있는 새로운 이론을 제시했다. 연구팀은 얼어붙은 별 모델에 대한 상세한 이론 분석을 수행했으며, 이 모델이 사건의 지평선과 특이점이 모두 없기 때문에 블랙홀이 실제로 '얼어붙은 별(frozen star)'일 수 있다고 주장했다. 얼어붙은 별은 냉각되어 더 이상 빛이나 열을 방출하지 않는 별의 잔해로, 흑색 왜성(black dwarf)이라고도 불리며 별의 마지막 단계를 나타낸다. 일반적으로 과학자들은 별이 흑색 왜성에 도달하는데 수 조년이 걸린다고 추정한다. 우리 우주는 137억년 밖에 되지 않았기 때문에 아직 흑색 왜성은 존재하지 않는다. 그러나 연구팀은 이번 연구에서 흑색 왜성과 블랙홀 사이의 유사성을 자세히 분석해, 기존 블랙홀 모델과 관련된 많은 역설을 해결할 수 있음을 발견했다. 현재 블랙홀 모델의 문제점 과학계는 블랙홀에 관해서는 1915년 알버트 아인슈타인이 일반 상대성 이론에서 제시한 내용을 따르고 있다. 아인슈타인에 따르면 블랙홀에는 두 가지 특징이 있다. 첫째, 중심에 '특이점(singularity)'이라고 하는 무한 밀도의 점이 존재한다. 둘째, 블랙홀에는 '사건의 지평선(event horizon)'이 있어 빛조차도 탈출할 수 없는 경계를 형성한다. 이 이론은 널리 받아들여지고 있지만, 몇 가지 문제점에 직면해 있다. 예를 들어 실제 관측 결과는 자연에 무한대가 존재하지 않음을 시사하며, 이것이 물리학에서 모든 것이 유한하다고 간주되는 이유다. 또 다른 모순은 앞서 말했듯이 스티븐 호킹의 복사 역설에서 발생한다. 이 역설은 블랙홀이 복사를 방출하고 시간이 지남에 따라 질량을 천천히 잃어 결국 완전히 증발한다고 제안한다. 그러나 아인슈타인은 블랙홀에서 아무것도 빠져나갈 수 없다고 했다. 또한 블랙홀이 증발하면 블랙홀을 형성한 물질이 파괴된다. 그러나 이것은 정보 보존의 법칙에 위배된다. 정보 보존 법칙은 물질과 마찬가지로 정보도 생성되거나 파괴될 수 없다고 명시하며, 양자 역학의 기초를 형성한다. 연구팀은 블랙홀을 특이점과 사건의 지평선이 없는 '얼어붙은 별'로 간주하면 이러한 모든 역설이 해결된다고 밝혔다. 블랙홀은 얼어붙은 별일까? 연구팀은 블랙홀의 엔트로피 및 열 복사와 같은 열역학적 특성의 이론적 값이 흑색 왜성의 값과 유사함을 입증했다. 이번 연구의 제1 저자인 이스라엘 벤 구리온 대학교의 라미 브루스타인 물리학 교수는 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 "우리는 얼어붙은 별이 사건의 지평선이 없지만 (거의) 완벽한 흡수체처럼 행동하고 중력파의 원천으로 작용하는 방법을 보여주었다"며 이러한 물체는 블랙홀처럼 그 위에 떨어지는 거의 모든 것을 흡수할 수 있다고 지적했다. 그는 "게다가 이 천체들은 기존 블랙홀 모델과 동일한 외부 기하학적 구조를 갖고 있으며 기존의 열역학적 특성을 재현한다"고 덧붙였다. 블랙홀이 얼어붙은 별이라면 무한 밀도의 점이나 특이점이 없다는 것을 의미한다. 이는 블랙홀이 실제 세계의 물체와 동일한 유한성 관련 규칙을 따른다는 것을 시사한다. 또한 사건의 지평선이 없다는 것은 복사와 입자가 경계를 탈출할 수 있음을 의미하며, 이는 호킹이 블랙홀에서 빛이 방출된다는 주장과 일치한다. 브루스타인은 "우리는 얼어붙은 별이 지평선이 없음에도 불구하고 (거의) 완벽한 흡수체처럼 행동하고 중력파의 원천 역할을 하는 방법을 보여주었다. 또한 기존 블랙홀 모델과 동일한 외부 기하학적 구조를 생성하고 기존의 열역학적 특성을 재현한다"고 말했다. 그러나 이 연구에도 몇 가지 한계가 있다. 예를 들어 흑색 왜성은 내부 구조를 가지고 있다고 믿어지지만 블랙홀의 경우에는 그렇지 않다. 또한 블랙홀이 실제로 얼어붙은 별이라는 것을 확인하는 실험적 증거는 없다. 따라서 이 가설을 검증하려면 추가 연구가 필요하다. 이 연구는 '피지컬 리뷰 D(physical Review D)' 저널에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-09-23
거대 IT 공룡들, 독점의 늪에서 허우적! 시민들의 반격 시작됐다

미국 법무부가 구글을 향해 세 번째 독점금지 소송을 날리고, EU가 구글과 애플에 철퇴를 내리는 등 전 세계가 디지털 경제 장악을 둘러싼 숨 막히는 혈투에 휩싸였다. 미국 연방 법원은 구글의 검색 시장 독점을 불법으로 규정하고, FTC는 온라인 소비자 가격 차별에 대한 대대적인 조사에 착수했다. 심지어 친기업 성향으로 알려진 지나 러몬도 상무장관마저 민주당 전당대회에서 독점 기업과의 전쟁을 선포하며 규제의 칼날을 더욱 날카롭게 벼렸다. 험난한 법적 투쟁, 그러나 시민들의 승리는 가시화 디지털 플랫폼을 시민에게 이로운 본래의 모습으로 되돌리기 위한 규제 마련과 법적 해결은 첩첩산중이다. 하지만 1990년대 이후 거대 기술 플랫폼 기업들이 쌓아온 아성은 무너지고 있으며, 시민들의 승리가 눈앞에 다가왔다. 구글의 불법 독점, 온라인 광고 구조의 민낯 드러날까 구글을 둘러싼 세 번째 소송은 온라인 광고 구조의 문제점을 파헤칠 것으로 예상된다. 구글과 콘텐츠 기업, 광고주 간의 불공정한 관계, 감시 자본주의 시대에 모든 기업이 알고리즘을 이용해 고객을 가격 차별하는 행태가 만천하에 공개될 것이다. 감시의 눈길 아래, 개인 정보는 만인의 먹잇감 구글은 막강한 정보력으로 미디어, 출판사, 광고주를 감시하고, 경쟁사의 광고비를 낮춰 자사 광고 사업을 강화해왔다. 디지털 세계의 문지기 역할을 하는 구글은 사용자의 온라인 행동에 대한 막대한 정보를 수집하고, 광고주들은 이를 이용해 상품과 서비스의 가격을 개인별로 차별화하는 감시 프라이싱을 자행해왔다. FTC는 알고리즘을 이용한 가격 차별에 대한 본격적인 조사에 착수하며 소비자들의 불안감을 해소하기 위해 나섰다. 거대 기술 기업, 혁신의 주역에서 규제의 대상으로 미 법무부 반독점국장 조나단 칸터는 재임 기간 동안 수많은 소송을 제기하며 거대 기술 기업의 불공정 행위에 맞서 싸우고 있다. 그는 개별 기업의 승소 판례가 쌓이면 당국의 개입이 어려워진다는 점을 간파하고, 문제 자체에 대한 조사에 집중하고 있다. 새로운 시대의 문턱, 거대 기술 기업의 미래는? 소매업에서 농업, 주택, 보험에 이르기까지 다양한 산업에서 개별 소송이 진행 중이지만, 실질적인 승리까지는 험난한 여정이 예상된다. 분명한 것은, 우리는 새로운 시대의 문턱에 서 있다는 것이다. 거대 기술 기업의 비즈니스 모델로 인해 소비자들은 온갖 방식으로 옭아매이고 차별받아 왔다. 이제 변화의 바람이 불기 시작했다. 현재 진행 중인 소송들을 통해 거대 기술 기업의 문제점과 우리 삶에 미치는 영향에 대한 이해가 깊어질 것이며, 마침내 디지털 규제는 현실을 따라잡을 것이다. 거대한 흐름 앞에 선 거대 기술 기업, 그들의 미래는 어떻게 될 것인가? 혁신의 주역에서 규제의 대상으로 전락한 그들은 과연 새로운 시대에 적응할 수 있을까? 혹은 독점의 늪에서 허우적대다 역사의 뒤안길로 사라질 것인가? 전 세계가 주목하는 가운데, 거대 기술 기업들의 운명을 건 싸움은 이제 막 시작되었다.
- IT/바이오
2024-09-21
중국 부동산 하락세 지속, 상반기 주택 경매 12% 급증

중국 부동산시장이 좀처럼 회복 기미를 보이지 못하는 가운데 부채 상환 불이행이나 미완공 등 문제로 법원 경매에 넘겨진 주택의 규모가 증가하고 있다. 중국 경제매체 차이신은 12일 시장조사 기관 CRIC와 중국지수연구원 통계를 인용해 2024년 상반기 중국 주택류 법원 경매 부동산이 20만2000채로 전년 동기 대비 12% 넘게 늘었다고 전했다. 올해 상반기 전체 경매 부동산 규모가 38만2000채로 집계됐다는 중국지수연구원의 자료를 종합하면 법원 경매 부동산 중 주거용이 절반 이상 비중을 차지한 것이다. 중국에서 부동산 경매는 통상 대출 연체나 개인 간 대출 분쟁, 사법적 몰수, 소유주 부존재 등 문제로 진행되고, 부동산은 주택류·상업류·산업류·토지류로 분류된다. CRIC에 따르면 경매 주택은 2선도시(인구 500만명 이상이거나 베이징·상하이·광저우·선전 등 1선도시에 버금가는 경제력을 가진 대도시)에서 가장 눈에 띄게 증가했다. 올해 상반기 5138채가 경매에 부쳐진 중부 허난성 정저우는 작년 대비 43% 증가율을 기록했다. 남동부 푸젠성 샤먼과 동부 장쑤성 쑤저우 등의 주택 경매량도 40% 넘게 늘었다. 차이신은 정저우의 경매량 급증이; 도시 내 '미완공 건물(爛尾樓)' 증가와 연관이 있다고 설명했다. CRIC가 2021년 말 발표한 보고서를 보면 정저우에는 '문제 건물'이 모두 106곳(271만㎡) 있었는데, 이는 그해 정저우 신규 공급 면적의 29%에 달하는 규모였다. 이런 부동산이 완공되지 않고 시간을 보내다 결국 법원에 넘겨졌다는 것이다. 남부 대도시 충칭에서 '하자 부동산' 처리업에 종사하는 한 관계자는 "2023년부터 대출금 상환을 중단하는 사람이 잇따랐고 일부 주택이 법원 경매에 들어갔다"고 전했다. 인구 3000만명이 넘는 충칭은 올해 상반기 5438채가 법원 경매로 넘어갔다. CRIC는 "현재 부동산시장이 여전히 하락 국면에 있고 경제 압박이 더해지면서 지난 몇 해 동안 높은 레버리지로 부동산을 산 사람들이 큰 상환 압력에 직면한 상황이라 대출 상환 위험이 늘 수 있다"며 "이는 주택 경매 규모가 계속 증가한다는 의미"라고 지적했다. 경매로 넘어간 주택 가격은 감정가의 70% 수준에서 결정된다. 하지만 부동산 가격이 전반적으로 떨어지는 추세가 이어지면서 경매 낙찰도 쉽게 이뤄지지는 않고 있다는 게 시장조사기관 분석이다. 중국지수연구원은 올해 상반기 경매 주택 중 5만3000채가 낙찰돼 거래 규모는 작년보다 8.3% 늘었으나 거래액은 0.5%만 증가했다고 밝혔다. 경매에 나온 주택 규모가 커지다 보니 올해 상반기 거래율은 작년 상반기의 27.2%에서 8.8%포인트 떨어진 18.4%에 그쳤다. 평균 낙찰 가격 역시 ㎡당 9084위안(약 173만원)으로 6.7% 하락했다. 주택 경매는 부동산 시장 전체에 도미노 효과를 일으키고 있다. 특히 3선 도시(중소 규모 도시)와 4선 도시(소도시)의 신축 주택은 평균 2.7%의 잠재적 구매자를 잃었고, 180㎡(54.45평) 이상 대형 주택은 8.4%의 수요 감소를 겪었다. 차이신은 광저우 등 1선 도시에서는 경매에 나온 고급 주택이 증가하면서 기존 주택들의 가격을 하락 압박하고 있다고 전했다. 은행들 중에는 주택 소유주와 대출 만기 연장 협상에 나서는 경우도 나타나고 있다. 중국 당국은 지난달 '시진핑 3기'의 경제 방향을 설정한 중국공산당 제20기 중앙위원회 제3차 전체회의(20기 3중전회)를 통해 '고(高)부채·고회전·고레버리지'라는 기존의 성장 모델의 문제점을 해결하겠다는 의지를 밝히는 한편 정부가 나서 부동산 과잉 공급 문제 해소를 지원하겠다는 뜻도 밝혔다. 그러나 부동산 호황기에 무리하게 대출을 받은 대형 부동산업체들이 잇따라 자금난에 빠지고 공급 과잉 속에 시장 거래까지 침체된 상황을 단기간에 해결하기는 어렵다는 지적도 나온다. 부동산업체들의 '위기 상황'도 계속되고 있다. 중국 매체 펑파이에 따르면 광저우의 대형 업체 푸리(R&F)부동산은 전날 싱가포르 거래소에 상장된 자회사가 특수어음의 현금 이자 총 1억4700만달러(약 2000억원)를 만기 이전에 갚지 못했다고 공지했다.
- 산업
2024-08-12
[퓨처 Eyes(46)] 3D 프린팅 심장 반창고, 손상된 인체 조직 대체·복구 가능성 열어

심장에 붙일 수 있는 반창고가 3D 프린팅으로 제작돼 새로운 질병 치료의 길을 열었다. 미국 콜로라도 볼더 대학교(CU Boulder) 연구팀이 펜실베니아 연구팀과 공동으로 인체 조직의 강도와 신축성을 모두 갖춘 3D 프린팅 소재 개발에 성공했다고 CU볼더 투데이, 기술 전문 매체 인터레스팅 엔지니어링 등이 전했다. 가까운 미래에는 생명유지에 필수적인 기관인 심장의 결함이나 손상을 접착형 밴드를 통해 간단히 치료할 수도 있을 것으로 에상된다. 연구팀은 산화 환원 촉진을 통과한 광노출 후 연속 강화(CLEAR)라는 새로운 3D 프린팅 방법을 개발했다. 이 소재는 심장 박동을 견딜만큼 탄력적이면서도 관절에 가해지는 압력을 견딜만큼 강하다. 특히 환자 맞춤형으로 제작할 수 있어 다양한 의료 분야에 활용될 수 있다. 이번 연구 결과는 지난 2일 과학 학술지 '사이언스(Science)'에 게재됐다. 차세대 바이오 소재 연구팀은 이 기술이 심장에 약물을 직접 전달하는 내부 붕대, 연골 패치, 무바늘봉합 등 차세대 바이오 소재 개발의 토대가 될 것으로 기대한다. 연구 책임자인 제이슨 버딕 CU 볼더 바이오프론티어 연구소 교수는 "심장 조직과 연골 조직은 스스로 복구하는 능력이 매우 제한적이라는 점에서 비슷하다. 한 번 손상되면 회복이 어렵다"며 "더 탄력적인 소재를 개발해 복구 과정을 돕는다면 환자들에게 큰 도움을 줄 수 있다"고 말했다. 기존의 의료용 기기는 주로 몰딩이나 주조 방식으로 제작되어 대량 생산에는 적합하지만, 환자별 맞춤형 제작에는 한계가 있었다. 최근 3D 프린팅 기술은 다양한 형태와 구조의 소재로 제작할 수 있어 의료 분야에 새로운 가능성을 열고 있다. 3D 프린팅은 살아 있는 세포를 포함한 다양한 재료를 사용해 물체를 층층이 쌓아 물체를 만드는 기술이다. 특히 하이드로젤(콘택트렌즈 소재)은 인공 조직, 장기 임플란트 제[작에 유망한 소재로 주목받았지만, 기존 3D 프린팅 하이드로젤은 의료 분야에 필요한 강도와 유연성이 부족해 늘어나면서 쉽게 찢어지거나, 압력에 의해 깨지거나, 너무 뻣뻣해서 조직에 맞게 성형하기 어렵다는 문제점이 있었다. 이에 버딕은 기존 3D 프린팅에 대해 "심장에 딱딱한 플라스틱을 붙였다고 상상해 보자. 심장이 뛰는 동안 변형되지 않고 그냥 부러질 것"이라고 설명했다. 새로운 3D 공정은 습한 조직에 붙을 수 있는 견고하고 유연한 소재를 생산해, 기존 프린팅의 문제점을 해결했다. 연구팀은 기존 하이드로젤의 한계를 극복하기 위해 'CLEAR'라는 새로운 3D 프린팅 방법을 개발하여 긴 분자들을 얽히게 만들었다. CLEAR(Continuous-curing after Light Exposure Aided by Redox initiation)는 3D 프린팅 소재에 긴 분자를 얽어 넣어 작동하는 방식이다. 이렇게 제작된 소재는 기존의 DLP(Digital Light Processing, 디지털 광원 처리) 방식으로 제작된 소재보다 훨씬 강하고 동물 조직 및 장기에 잘 부착되는 것으로 나타났다. 장기에 부착 가능한 3D 프린팅 소재 연구팀은 강도와 탄성을 모두 갖춘 3D 프린팅 하이드로젤을 개발하기 위해 벌레의 움직임에서 영감을 얻었다. 벌레는 서로 얽히고 풀리는 과정을 반복하며 3차원 '웜 블롭(worm blob)'을 형성하는데, 이는 고체와 액체의 특성을 모두 가지고 있다. 새롭게 개발된 소재는 엄격한 인장 및 하중 지지 테스트를 거쳤다. 그 중에는 샘플 위에 자전거를 놓는 다소 특이한 절차도 포함됐다. 연구팀은 이러한 테스트를 통해 개발된 소재가 기존 소재보다 월등히 높은 강도와 탄성을 지녔음을 입증했다. 팀은 이 소재가 표준 3D 프린팅 공정을 사용해 만든 소재보다 엄청나게 튼튼하다는 것을 발견했다. 특히 이 소재는 동물 조직과 장기에 대한 호환성과 접착력도 입증했다. 공동 제1저자이자 버딕 연구소의 연구원인 맷 데이비슨은 "이제 우리는 조직을 기계적으로 지지할 만큼 강한 소재를 3D로 인쇄할 수 있다. 이전에는 한 번도 해 본 적이 없다"고 말했다. 연구팀은 이 기술이 심장 결함 복구, 조직 재생 약물 전달, 탈출된 디스크 고정, 수술 부위 봉합 등 다양한 의료 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 특히, 이 기술은 개인 맞춤형 의료 기기 제작에 혁신을 가져올 것으로 예상된다. 또한 이 방법은 경화 과정에 추가 에너지가 필요하지 않아 친환경적이며, 의료 분야뿐만 아니라 연구 및 제조 분야에도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 버딕의 연구팀은 예비 특허를 출원했으며, 이들 물질에 대한 조직 반응을 조사하기 위해 추가 연구를 곧 수행할 예정이다.
- 포커스온
2024-08-08
[신소재 신기술(91)] 노스웨스턴대 연구팀, 연골 재생 신소재 개발 성공

연골을 성공적으로 재생하는 새로운 생리활성 소재가 개발됐다. 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀은 손상된 무릎 연골을 재생하는 새로운 생체 활성 물질을 개발하고, 대형 동물 모델을 이용한 실험에서 성공적인 결과를 얻었다고 메디컬 익스프레스가 전했다. 위의 사진에 보이는 것처럼 연구팀이 개발한 물질은 젤리처럼 보이지만, 실제로는 연골의 자연 환경을 모방하는 복잡한 분자 구성 요소들로 이루어진 네트워크다. 나노섬유는 분홍색, 히알루론산은 보라색으로 표시되어 있다. 연구팀은 새로운 생체 재료 물질을 동물 모델인 양의 손상된 무릎 연골에 적용한 결과, 6개월 이내에 새로운 연골이 생성되는 것을 확인했다. 새로 생성된 연골은 통증 없는 기계적 탄력성을 가능하게 하는 천연 생체 고분자인 콜라겐 II와 프로테오글리칸을 포함하고 있었다. 팀은 이번 연구 결과가 앞으로 무릎 전치환술을 예방하고, 골관절염과 같은 퇴행성 질환이나 스포츠 관련 부상 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 해당 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다. 연골 재생 복구 유도 기대 연구를 이끈 노스웨스턴 대학교의 사무엘 스텁 교수는 "연골은 우리 관절의 중요한 구성 요소"라며 "연골이 손상되거나 시간이 지남에 따라 분해되면 사람들의 전반적인 건강과 이동성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 문제는 성인의 연골은 자연적으로 치유되는 능력이 없다는 것이다. 우리의 새로운 치료법은 자연적으로 재생되지 않는 조직의 복구를 유도할 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 스텁 교수 연구팀이 최근 발표한 '춤추는 분자'를 사용해 인간 연골 세포를 활성화시키고 조직 매트릭스를 구축하는 단백질 생산을 촉진하는 연구 결과에 이어 진행됐다. 새로운 연구에서는 '춤추는 분자' 대신 스텁 교수 연구실에서 개발된 하이브리드 생체 재료를 사용했다. 이 새로운 생체 재료는 연골 성장 및 유지에 필수적인 단백질인 TGFb-1에 결합하는 생체 활성 펩타이드와 연골 및 관절의 윤활 활액에 존재하는 천연 다당류인 히알루론산으로 구성되어 있다. 스텁 교수 연구팀은 생체 활성 펩타이드와 화학적으로 변형된 히알루론산 입자를 통합하여 나노 섬유가 연골의 자연 구조를 모방하는 다발로 자가 조직화되도록 유도했다. 목표는 신체 자체 세포가 연골 조직을 재생할 수 있도록 매력적인 골격을 만드는 것이었다. 나노 섬유의 생체 활성 신호를 사용하여 이 물질은 비계를 채우는 세포에 의한 연골 복구를 촉진한다. 슬개골 결함 있는 양 실험 연구팀은 이 물질의 연골 성장 촉진 효과를 평가하기 위해 슬개골에 연골 결함이 있는 양을 대상으로 실험했다. 양의 슬개골은 인간의 무릎과 유사한 복잡한 관절이다. 스텁 교수에 따르면 양 모델 실험은 매우 중요하다. 양의 연골은 인간과 마찬가지로 완고하고 재생하기가 매우 어렵다. 양의 슬개골과 인간의 무릎은 또한 체중 부하, 크기 및 기계적 부하와 유사하다. 이 연구에서 연구진은 걸쭉한 페이스트 같은 물질을 연골의 결함 부위에 주입했고, 이 물질은 고무 같은 매트릭스로 변형됐다. 스캐폴드(Scaffold)가 분해되면서 결함 부위를 채우기 위해 새로운 연골이 자랐을 뿐만 아니라 복구된 조직은 대조군에 비해 품질이 지속적으로 더 높았다. 스텁 교수는 미래에 이 새로운 물질이 개방형 관절 수술 또는 관절경 수술에 적용될 수 있다고 예상한다. 현재 표준 치료법은 미세 골절 수술로, 외과의사가 기저 뼈에 작은 골절을 만들어 새로운 연골 성장을 유도하는 것이다. 스텁 교수는 "미세 골절 접근 방식의 주요 문제점은 기능적인 관절을 위해 필요한 히알라인(유리질) 연골이 아니라 귀에 있는 연골과 같은 섬유 연골이 형성되는 경우가 많다는 것이다. 유리질 연골을 재생함으로써 우리의 접근 방식은 마모에 대한 저항력을 높여야 하며, 장기적으로 이동성 저하와 관절 통증 문제를 해결하고 동시에 대형 하드웨어를 사용한 관절 재건 필요성을 피할 수 있어야 한다"고 말했다.
- 포커스온
2024-08-07
[퓨처 Eyes(42)] 인간 뇌세포 로봇, 현실로…중국, 뇌-칩 융합 로봇 '메타복' 개발 성공

중국 연구진이 인공 칩 위에서 배양한 뇌세포를 로봇에 연결하여 로봇을 제어하는 획기적인 시스템인 '메타복(MetaBOC)' 개발에 성공했다고 사우스차이나모닝포스트(SCMP)와 뉴아틀라스, 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 보도했다. 이는 인간의 뇌와 기계를 연결하는 '뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)' 기술의 새로운 지평을 열었을 뿐만 아니라, 인공지능(AI)과 생물학적 지능의 융합 가능성을 보여주는 중요한 성과로 기록됐다. 메타복은 뇌세포를 이용하여 로봇을 제어하고 학습시키는 시스템으로, 인간의 뇌 기능을 모방하는 인공지능 개발에 한 걸음 더 다가섰다는 평가를 받는다. 텐진대학교와 남방과학기술대학교 연구팀이 개발한 메타복은 뇌-칩 생체 컴퓨터와 다른 전자 장치의 인터페이스 역할을 수행한다. 즉, 인공적으로 배양된 뇌 오가노이드(미니 뇌)가 전기 신호를 통해 외부 환경을 인지하고, 로봇을 제어해 특정 작업을 수행하도록 돕는 것이다. 이는 인간의 뇌세포를 인공 신체에 이식하는 것을 목표로 하는 '바이오 컴퓨팅' 분야의 혁신적인 발전을 의미한다. 바이오 컴퓨팅은 생물학적 시스템, 즉 뇌세포를 이용하여 정보를 처리하고 계산하는 기술이다. 기존의 실리콘 기반 컴퓨터와 달리, 바이오 컴퓨터는 뇌세포의 벙렬 처리 능력과 에너지 효율성을 활용하여 복잡한 문제를 해결할 수 있다. 메타복은 이러한 바이오 컴퓨팅 기술을 로봇 제어에 적용함으로써, 로봇의 학습 능력과 지능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기능성을 제시했다. 브레인 온 칩 기술, 로봇 학습 능력 향상:인간 뇌 기능 모방 연구팀은 '브레인 온 칩(Brain-on-chip)' 기술을 활용해 로봇의 학습 능력을 획기적으로 향상시켰다. 브레인 온 칩은 작은 칩 위에 살아있는 뇌세포를 배양하고, 이를 통해 뇌의 복잡한 구조와 기능을 연구하는 기술이다. 연구팀은 이 기술을 통해 로봇이 물체를 잡고 장애물을 피하는 등 다양한 작업을 수행하도록 훈련시키는 데 성공했다. 특히, 뇌세포를 3차원 구형 오가노이드 형태로 배양해 더욱 복잡한 신경 연결을 형성하도록 유도했다. 또한 저강도 집속 초음파(LIFU) 자극을 통해 뇌 오가노이드의 지능적 기반을 강화해 뇌세포가 더욱 효과적으로 학습하고 정보를 처리할 수 있도록 했다. 이러한 기술적 진보는 로봇이 인간의 뇌처럼 학습하고 문제를 해결하는 능력을 갖추는 데 기여할 것으로 기대된다. 인공지능과 생물학적 지능의 융합: 새로운 지능 시스템의 탄생 메타복 시스템의 가장 큰 특징은 인공지능 알고리즘을 활용하여 뇌세포의 생물학적 지능과 효과적으로 소통한다는 점이다. 이러한 인공지능과 생물학적 지능의 융합은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 새로운 가능성을 제시하며, 인간과 기계의 상호 작용 방식을 혁신적으로 변화시킬 잠재력을 가지고 있다. 인공지능은 데이터 학습을 통해 스스로 문제 해결 능력을 향상시키는 반면, 생물학적 지능은 직관, 창의성, 감정 등 인간 고유의 능력을 발휘한다. 메타복 시스템은 이 두 가지 지능을 결합하여 새로운 형태의 지능 시스템을 구축하는 것을 목표로 한다. 이러한 시스템은 기존의 인공지능이나 인간의 지능만으로는 해결할 수 없는 복잡한 문제를 해결하는 데 활용될 수 있다. 시뮬레이션 환경에서의 로봇 학습: 안전하고 효율적인 학습 환경 제공 메타복 시스템을 통해 뇌 오가노이드는 시뮬레이션 환경에서 로봇을 제어하고, 장애물 회피, 목표 추적, 물체 파지 등의 작업을 학습하는 데 성공했다. 시물레이션 환경에서의 학습은 실제 뇌세포 손상 없이 효율적인 학습을 가능하게 하며, 다양한 시나리오에서의 학습을 통해 로봇의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 시뮬레이션 기반 학습은 로봇이 실제 환경에 배치되기 전에 다양한 상황에 대한 경험을 쌓을 수 있도록 하며, 로봇의 안전성과 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다. 또한, 시뮬레이션 환경에서의 학습 데이터를 분석하여 로봇의 성능을 개선하고 새로운 기능을 추가하는 데 활용할 수 있다. 윤리적 문제와 기술적 과제: 인간 존엄성과 안전성 확보 하지만 이러한 뇌-칩 인터페이스 기술은 윤리적인 문제를 야기할 수 있다. 접시에서 배양되는 뇌세포는 과연 의식이 있는 것인가. 인공지능 또한 의식이 있다고 봐야 하는가. 생물학적 지능과 실리콘 기반 지능의 윤리는 다르다고 봐야 하는가 등의 의문을 제기한다. 이러한 시스템이 의식을 발달시킨다고 가정해 보면, 실제로 이 시스템으로 테스트 하는 것이 윤리적으로 옳은 일인지, 아닌지를 결정해야 할 수도 있다. 인공 뇌세포를 이용한 로봇 제어가 인간의 존엄성을 침해할 수 있다는 우려와 함께 뇌세포의 생존 유지 및 시스템 안정성 확보 등 해결해야 할 과제도 많다. 또한 뇌-칩 인터페이스 기술이 발전함에 따라 인공지능과 인간 지능의 경계가 모호해지면서 철학적인 논쟁도 불가피할 것으로 보인다. 따라서 메타복 시스템과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 개발 과정에서는 윤리적 문제와 기술적 과제를 충분히 고려해야 한다. 인공 뇌세포 사용에 대한 명확한 윤리적 지침을 마련하고, 뇌세포의 안전한 관리 및 시스템의 안정성 확보를 위한 기술 개발에 힘써야 한다. 또한 인공지능과 인간 지능의 한계에 대한 사회적 논의를 통해 기술 발전에 따른 잠재적 문제점을 예방하고 해결 방안을 모색해야 한다. 미래 사회 변화의 촉매제: 의료, 로봇 공학, 인공지능 분야의 혁신 그럼에도 불구하고, 이번 연구는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술의 발전 가능성을 보여주는 중요한 성과다. 앞으로 메타복 시스템과 같은 기술은 의료, 로봇공학, 인공지능 등 다양한 분야에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대된다. 예를 들어, 뇌졸중이나 착수 손상 환자의 제활 치료, 인공지능 로봇 개발, 뇌 질환 연구 등에 활용될 수 있다. 특히, 메타복 시스템은 인간의 뇌 기능을 모방하는 인공지능 개발에 새로운 가능성을 제시한다. 인간의 뇌는 정교한 정보 처리 시스템으로, 현재의 인공지능 기술로는 완벽하게 모방하기 어렵다. 하지만 메타복 시스템과 같은 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 통해 인간의 뇌 기능을 더욱 심층적으로 이해하고 이를 인공지능 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 인간과 기계의 융합이라는 새로운 시대를 앞당기는 중요한 발걸음이 될 것이다. 앞으로 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술이 어떻게 발전하고 우리 사회에 어떤 영향을 미칠지 주목된다.
- 포커스온
2024-07-04
해양 폐플라스틱 폴리에틸렌 분해 곰팡이 발견

바다에 서식하는 곰팡이 파렝지오돈티움 앨범(Parengyodontium album)이 햇빛에 의한 UV(자외선)에 일정 시간 노출된 플라스틱 폴리에틸렌(PE)을 분해할 수 있는 것으로 나타났다고 PHYS가 전했다. 네덜란드 왕립해양연구소(NIOZ)의 해양 미생물학 연구팀은 이 같은 사실을 밝힌 연구 결과를 '종합환경과학(Science of the Total Environment)' 저널에 발표했다. 연구팀은 더 많은 플라스틱 분해 곰팡이가 깊은 바다에 살고 있을 것으로 예상하고 있다. 이 곰팡이는 바다의 플라스틱 쓰레기 위에 얇은 층을 이루며 다른 해양 미생물과 함께 공존하고 있다. NIOZ의 해양 미생물학자들은 이 곰팡이가 바다에 유입된 모든 플라스틱 중에서도 가장 많은 PE 입자를 분해할 수 있다는 사실을 규명했다. 연구는 NIOZ 연구팀이 위트레흐트 대학, 해양정화재단(Ocean Cleanup Foundation) 및 파리, 코펜하겐, 스위스 세인트 갈렌 등에 소재한 연구기관의 과학자들과 협력해 수행했다. 이번 발견으로 이 곰팡이는 플라스틱을 분해하는 소수의 해양 곰팡이 목록에 합류하게 됐다. 현재까지 발견된 곰팡이는 4종뿐이지만, 더 많은 수의 박테리아가 플라스틱을 분해할 수 있는 것으로 알려져 있다. 플라스틱 분해과정 정확하게 추적 연구팀은 북태평양의 플라스틱 오염 집중지역에서 플라스틱 분해 미생물을 추적했다. 수집된 플라스틱 폐기물에서 탄소가 포함된 특수 플라스틱을 실험실에서 배양해 해양 곰팡이를 분리했다. 연구팀원인 백스마(Vaksma)는 "13C 동위원소는 먹이 사슬에서 추적 가능한 상태로 유지되며 이는 탄소가 어디로 가는지 파악할 수 있게 해주는 태그와 같은 것이고, 연구를 통해 이를 추적했다"고 밝혔다. 이 연구가 과학적으로 뛰어난 이유는 분해 과정을 정량화할 수 있다는 점이라고 백스마는 강조했다. 실험실에서 연구팀은 이 곰팡이에 의한 PE 분해가 하루 약 0.05%의 비율로 발생한다는 것을 관찰했다. 연구팀의 측정에 따르면 곰팡이는 PE를 분해할 때 PE에서 발생하는 탄소를 많이 내보내지는 않았다. 곰팡이가 분해하는 PE의 대부분은 이산화탄소로 변환되어 다시 배출된다. 배출되는 이산화탄소가 강력한 온실가스이지만 환경 등에 새로운 문제를 일으키지는 않는다. 곰팡이가 방출하는 양은 인간이 호흡할 때 방출하는 것처럼 소량에 지나지 않기 때문이다. 자외선의 영향을 받는 경우에만 작용 연구팀은 곰팡이가 PE를 에너지원으로 사용하려면 햇빛의 존재가 필수적이라고 지적했다. 실험실에서 이 곰팡이는 일정한 시간 동안 자외선에 노출된 PE만 분해한다는 것이다. 이는 바다에서 곰팡이가 처음에 해수면 근처에 떠 있던 플라스틱만 분해할 수 있다는 것을 의미한다는 설명이다. 자외선이 플라스틱 자체를 기계적으로 분해한다는 것은 이미 알려져 있지만, 이번 연구 결과는 해양 곰팡이에 의한 생물학적 플라스틱 분해도 활발해질 수 있음을 보여준다. 그 밖의 다른 곰팡이들 많은 양의 다양한 플라스틱이 햇빛에 노출되기 전에 더 깊은 층으로 가라앉기 때문에 곰팡이가 이를 모두 분해할 수는 없다. 연구팀은 바다의 더 깊은 부분에도 플라스틱을 분해하는 아직 알려지지 않은 다른 곰팡이가 있을 것으로 예상했다. 연구진은 해양균류는 탄소로 이루어진 복잡한 물질을 분해할 수 있으며, 해양균류의 양이 많기 때문에 지금까지 확인된 4종 외에 다른 종들도 플라스틱을 분해할 가능성이 높다고 보고 있다. 더 깊은 층에서 플라스틱 분해가 어떻게 일어나는지에 대한 역학에 대해서는 많이 알려지지 않았다. 해저, 폐 플라스틱 집하지 플라스틱을 분해하는 유기체를 찾는 것이 시급하다. 매년 인간은 4000억kg 이상의 플라스틱을 생산하며, 2060년에는 이 양이 적어도 3배 이상 늘어날 것으로 예상된다. 플라스틱 폐기물의 대부분은 바다로 흘러간다. 극지방에서 열대지방에 이르기까지 플라스틱 폐기물은 표층수를 떠돌다가 바다의 더 깊은 곳까지 도달한 후 결국 해저에 묻힌다. 대량의 플라스틱은 결국 바닷물이 거의 정지해 있는 고리 모양 해류인 아열대 환류에 이르게 되는데, 플라스틱이 일단 그곳으로 운반되면 그대로 갇히게 된다. 그 양은 약 8000만kg에 달한다는 추정이다. 떠다니는 거대한 플라스틱의 양은 이미 태평양의 북태평양 아열대 환류에 축적되어 있는데, 이는 전 세계 6대 환류 중 하나일 뿐이다. 그 만큼 해저에 쌓이는 플라스틱의 양이 막대하다는 뜻이다. 해저 플라스틱 분해 박테리아는 플라스틱 오염 문제 해결에 큰 잠재력을 가지고 있다. 그러나 현재 발견된 박테리아는 분해 속도가 느려 플라스틱 오염 해결에 효과적이지 못하다는 문제점이 있다. 지속적인 연구와 투자를 통해 해저 플라스틱 분해 박테리아 기술이 발전한다면 우리는 더욱 깨끗하고 건강한 바다 환경을 유지할 수 잇을 것으로 보인다.
- IT/바이오
2024-06-07
[신소재 신기술(34)] 수소 저장용 신소재, 칠수소화 세슘(CsH7)과 9수소화 루비듐(RbH9) 합성 화합물

러시아 스콜코보 과학기술연구소(스콜테크·Skoltech) 연구팀과 러시아 과학 아카데미 슈브니코프(shubnikov) 결정체 연구소 및 중국, 일본, 이탈리아 연구 기관의 과학자들은 현재 최고의 수소 저장 물질보다 4배 더 많은 양의 수소 기체를 "흡수"할 수 있는 수소 화학 저장 물질을 발견했다고 테크익스플로어가 17일(현지시간) 보도했다. 이 연구팀이 개발한 합성한 화합물인 칠수소화 세슘(CsH7)과 9수소화 루비듐(RbH9)은 각각 금속 원자당 최대 7개와 9개의 수소를 저장할 수 있는 획기적인 기술이다. 기존 금속 합금기술로는 금속 원자 하나당 약 2개의 수소 원자를 넣을 수 있었다. 수소를 효율적으로 저장하는 방법을 찾는 것은 미래의 지속 가능한 경제에 통합하는 데 매우 중요하다. 적절한 저장 기술을 갖춘 수소는 향후 고온의 산업 공정과 운송에 연료를 공급하고 전력망의 공급과 수요를 균형 있게 조절하는 역할을 할 수 있다. 이번 연구는 학술지 '첨단 에너지 재료(Advanced Energy Materials)'에 게재됐다. 수소는 미래의 저탄소 경제에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 수소는 재생 가능하게 생산될 수 있고, 연료 전지나 연소를 통해 전기나 열을 생성하는 데 사용될 수 있다. 수소 에너지로 인해 가장 큰 이익을 얻을 수 있는 분야는 제철, 유리 및 시멘트 생산, 화학 산업 등이다. 국제 해운 및 일반적인 운송과 모빌리티 전반도 수소 에너지로 이익을 얻을 수 있다. 그 외에도 수소는 재생 가능 에너지의 불규칙한 공급을 포함해 잉여 에너지를 저장함으로써 전력망의 균형을 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 수소 발전의 광범위한 채택을 막는 가장 큰 장애물은 공기보다 14배 가볍고, 반응성이 높으며, 가두기 어렵고 폭발성이 있는 가스인 수소를 저장하는 안전하고 지속 가능하며 경제적인 기술력의 부족이다. 가스 실린더, 튜브, 극저온 탱크 및 파이프 라인에서 수소를 축적하고 운반하려면 압축 또는 액화하거나 수소 분자로 구성된 고체로 변환해야 할 수도 있다. 하지만 이 방법에는 몇 가지 문제점이 있다. 첫째, 이러한 처리에는 매우 많은 비용이 든다. 압축 및 냉장 과정은 최종적으로 수소가 제공하는 총 에너지의 약 20%~40%에 해당하는 에너지를 소비한다. 이는 매우 높은 손실이다. 둘째, 수소는 질량당 가장 에너지 밀도가 높은 화학 연료이지만 너무 가벼워 압축 또는 액화된 천연가스보다 단위 부피당 여전히 약 절반의 에너지를 보유한다. 이는 특히 차량에 불편하다. 셋째, 수소는 가장 작은 분자이기 때문에 컨테이너에서 쉽게 빠져나가고 심지어 금속 벽에도 침투해 벽을 부서지게 하고 균열과 누출을 일으킨다. 연구의 주요 저자 중 한 명인 스콜테크의 재료 과학 및 공학 박사 드미트리 세메노크(Dmitrii Semenok)는 "대안은 화학 저장"이라고 지적했다. 세메노크 박사는 "예를 들어 마그네슘-니켈 및 지르코늄-바나듐 합금과 같은 특정 물질은 금속 원자가 결정 구조를 형성하는 사이의 공극에 수소를 저장할 수 있다. 이러한 축전기는 상대적으로 밀도가 높고 안전하며 필요에 따라 가열 시 빠르게 수소를 방출한다"라고 설명했다. 그는 "하지만 수소를 포집하고 방출하는 데 필요한 조건과 얼마나 많은 충방전 사이클을 견딜 수 있는지에 따라 금속 합금을 조정할 수는 있지만, 금속 원자 하나당 약 2개의 수소 원자를 넣을 수 있다는 상대적으로 엄격한 제한이 있다. 이것이 가장 큰 지표다"라고 부연했다. 세메노크 박사는 "우리가 합성한 화합물인 칠수소화 세슘(세슘 헵타하이드라이드·CsH7)과 9수소화 루비듐(루비듐 비수소화물·RbH9)은 금속 원자당 각각 최대 7개와 9개의 수소 원자를 담고 있다. 이 두 물질은 대기압에서 안정적으로 수소가 풍부한 최초의 물질이 될 것으로 예상되지만, 후자는 추가 확인이 필요하다. 어쨌든 이 화합물에서 수소 원자의 비율은 알려진 모든 수소화물 중에서 가장 높으며 메탄 CH4보다 두 배나 높다"라고 말했다. 이 연구의 수석 연구자인 스코테크의 재료 발견 연구실 책임자 아르템 오가노프(Artem R. Oganov) 교수는 "우리는 수소가 풍부한 암모니아 보란 분말을 세슘 또는 루비듐과 반응시킨다"고 설명했다. 이렇게 하면 세슘 또는 루비듐 아미도보란으로 알려진 염이 생성된다. 열을 가하면 이러한 염이 세슘 또는 루비듐 일수화물과 다량의 수소로 분해된다. 오가노프 박사는 "실험은 대기압의 10만 배에 달하는 압력을 가하는 두 다이아몬드 사이의 셀에서 실행되기 때문에 여분의 수소가 결정 격자 공극으로 강제 이동하여 세슘 헵타하이드라이드와 루비듐 비수소화물(후자는 두 가지 다른 결정 격자 종류)을 형성한다"라고 말했다. 연구팀에 따르면 세슘과 루비듐은 원자의 크기가 커서 결정 구조에서 수소가 차지할 수 있는 빈 공간이 더 커지기 때문에 "예정된 운명"이라고 한다. 이 화합물의 형성은 연구팀의 시뮬레이션과 기본 물리 법칙에 기반한 계산의 예측과 일치했다. 화합물의 존재는 여러 분석 기법을 통해서도 확인됐다. X-선 분석, 라만 분광법, 반사/투과 분광법 등 다양한 분석 기법을 통해 화합물의 존재를 확인했다. 후자는 스콜테크의 하이브리드 포토닉스 연구소의 데니스 산니코프 연구원의 기여로 가능했다. 연구팀은 이제 약 1만기압의 낮은 압력에서 대규모 유압 프레스를 사용해 실험을 반복하여 더 많은 양의 세슘과 루비듐 폴리하이드리드를 얻고, 이 화합물이 지금까지 알려진 다른 폴리하이드리드와 달리 일단 합성되면 대기압에서도 안정적으로 유지되는지 검증할 계획이다.
- 포커스온
2024-04-19
[신소재 신기술(29)] 물 엔진, 역사적 첫 작동! 수소 엔진 능가하는 성능 기록

역사상 최초로 움직이는 물 엔진(Water engine·수력 엔진)이 오스트리아에서 개발됐다. 오스트리아의 레이싱 기업 AVL 레이스텍(AVL Racetech)은 물을 주입하는 분사 시스템을 통해 강력한 수소 연소 엔진을 개발했다고 에코뉴스가 전했다. 최근 수소는 경제의 탈탄소화 과정에서 주목받는 대안 에너지원으로 부상하고 있다. 수소 생산에 대한 투자는 전 세계적으로 증가하고 있으며, 스페인의 경우 2022년 1분기에 세계 신규 수소 프로젝트의 20%를 차지했다. 하지만 기존 수소 연소 엔진은 출력 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 AVL 레이스텍은 헝가리의 훔브다(HUMDA) 연구소와 협력해 혁신적인 수소 연소 엔진을 개발했다. 이 엔진은 물 분사 시스템을 통해 기존 수소 연소 엔진의 문제점을 개선했다. 이 수소 연소 엔진은 더 나아가 레이싱카에 사용될 가능성도 있다. 물 분사 시스템 통한 성능 향상 AVL 레이스텍은 기존의 물 주입 방식인 PFI(포트 액체 분사)를 사용해 엔진의 공기 흡입 시스템에 물을 주입했다. 이를 통해 부품 손상을 유발할 수 있는 조기 점화를 방지하고 안정적인 연소를 촉진한다. 회사 측은 이는 '린번 엔진(lean-burn engine)'의 잠재적인 단점을 보완할 수 있다고 설명했다. 린번 엔진은 공연비(공기와 연료의 비율)가 일반적인 엔진보다 훨씬 높다. 이는 엔진이 연료 대비 더 많은 양의 공기를 사용해 연소시키는 것을 의미하며, 결과적으로 연료 효율이 개선되고 배출가스 중 일부 오염 물질의 양이 줄어든다. 린번 방식은 특히 질소산화물(NOx) 같은 오염물질의 배출을 줄이는 데 효과적일 수 있으며, 이는 환경에 미치는 부정적 영향을 감소시키는 데 도움이 된다. 하지만 이 기술은 연소 과정에서 고온이 발생할 수 있어, 질소산화물의 생성을 억제하기 위한 추가적인 기술이나 장치가 필요할 수 있다. 린번 엔진은 주로 가솔린 엔진에 적용되지만, 디젤 엔진에서도 유사한 원리의 연소 방식이 사용된다. 수소 연소 엔진의 미래 물 주입 방식인 PFI분사와 같은 개선을 통해 분당 3000~4000회 회전에서 410hp(마력)과 500Nm(뉴터 미터)의 토크를 내는 2리터 수소 엔진이 탄생했다. 이 엔진 리터당 약 205마력(리터당 150kW)의 특정 출력 밀도를 달성했다. 실제 테스트 결과 이 엔진은 하이 레벨 모터 레이싱 대회에서도 경쟁력을 갖출 것으로 예상된다. 모터스포츠 AVL 디렉터이자 전 프로 레이싱 드라이버인 엘렌 로어(Ellen Lohr)는 "H2 레이싱 엔진으로 얻은 결과는 이 기술로 매우 경쟁력 있는 패키지를 제공할 수 있다는 것을 확인시켜 주었다"고 설명했다. AVL 레이스텍은 이번 개발을 통해 모터스포츠의 지속 가능성 확보에도 기여하고자 한다. 이 수소 연소 엔진은 레이싱뿐만 아니라 일반 자동차의 탈탄소화 전환에도 활용될 수 있으며, 수소 에너지의 자동차 산업 활용 가능성을 한층 더 높였다. 이처럼 수소의 잠재력은 지금까지 우리가 가지고 있었던 자동차의 수소 개념을 바꾸고 있다.
- 포커스온
2024-04-09
[신소재 신기술(23)] 조약돌 활용해 초효율 에너지 저장 시스템 설계

스웨덴 과학자들이 조약돌을 활용해 에너지 저장 효율을 향상시킨 새로운 시스템을 설계했다. 과학 전문매체 더쿨다운은 27일(현지시간) 스웨덴의 KTH 왕립 공과대학교의 연구원들은 기존의 열에너지 저장 기술에 조약돌을 추가해 개선된 시스템을 개발했다고 보도했다. 현재 최첨단 태양열 에너지 시스템에서는 장기간 에너지를 저장하기 위해 용융염을 사용한다. 용융염은 녹는점이 800.7°C 이상일 때 액체 상태가 되는 녹은 소금으로, 일반적인 조건에서는 이온성 고체다. 그러나 용융염은 사용에 있어 작동 온도의 한계와 부식성, 비료로의 사용 가능성으로 인한 추가 비용 발생 등의 문제점을 가지고 있다. 반면, 조약돌은 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 재료다. KTH 연구팀은 조약돌을 사용한 시스템이 솔라스페이스(SolarPACE)에서 90% 이상의 높은 열효율을 달성하면서도 최대 800℃(화씨 1472도)까지의 열을 저장할 수 있음을 발견했다. 이는 용융염 시스템의 한계 온도인 600℃(화씨 111도)를 훨씬 초과하는 수치다. 이러한 혁신적인 발전은 태양 전지로부터 얻은 깨끗하고 재생 가능한 에너지를 저장하는 과정을 더욱 간단하고, 경제적이며, 효율적으로 만들 수 있음을 의미한다. 화석 연료와 같은 전통적인 에너지원에서 태양이나 바람과 같은 깨끗하고 재생 가능한 에너지원으로의 전환이 진행되면서, 미래에 사용할 에너지를 효과적으로 저장하는 방법이 중대한 도전 과제 중 하나로 부상했다. 가스는 간편하게 저장하고 사용할 수 있는 것과 달리, 태양 에너지는 그렇게 단순하게 다룰 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 열에너지를 저장하는 데 액체 주석, 수소, 황과 같은 다양한 재료를 사용한 여러 시스템을 개발했다. 한편, 조약돌을 활용한 에너지 저장 시스템을 연구하는 과학자들은 이 시스템을 효율적으로 작동시키는 데 필요한 추가적인 전력 소비와 같은 도전 과제에 직면해 있다. KTH 왕립 공과대학교 에너지부의 열과 전력 부문 책임자인 라파엘 게데즈 박사는 "공기와 암석을 이용한 축방향 포장재는 본질적으로 비용이 저렴하다고 할 수 있지만, 공기를 효율적으로 순환시키고 특히 전기가 비싼 시간에 대량의 전력을 소비할 수 있다는 점이 채택에 있어 주요한 장애물 중 하나"라고 말했다. 그럼에도 게데즈 박사와 그의 연구팀은 이 시스템을 상업적으로 실행 가능한 옵션으로 만들 수 있다고 낙관하고 있다. 게데즈 박사는 "우리의 연구는 실제로 적용되고 있으며, 최종 사용자와 기술 개발자 모두 산업 이해 관계자들과 긴밀히 협력하고 있다. 궁극적으로 넷제로를 지원하고 연구와 교육 프로그램을 통해 사회에 가시적인 영향을 창출하려는 동기에 의해 주도되고 있다"고 전했다.
- 포커스온
2024-03-29
외신 "삼성, 칩 생산에 MUF 기술 도입 계획"…삼성, 부인

삼성전자가 SK하이닉스가 사용하는 반도체 제조 기술을 도입할 계획이라는 외신 보도를 부인했다. 연합뉴스는 로이터통신을 인용해 인공지능(AI) 붐에 따른 수요 급증에 대응해 반도체 업계의 고성능 반도체 경쟁이 가열되는 가운데, 삼성전자가 경쟁사인 SK하이닉스가 사용하는 반도체 제조 기술을 도입할 계획이라고 13일 보도했다. 로이터통신은 여러 익명 소식통을 인용해 삼성전자가 최근 '몰디드 언더필(MUF)' 기술과 관련된 반도체 제조 장비를 구매 주문했다고 전했다. 하지만 삼성전자는 반도체 칩 생산에 '매스 리플로우(MR)-MUF' 기술을 도입할 계획이 없다며 이 보도를 부인했다. AI 시장의 확대로 고대역폭 메모리(HBM)에 대한 수요가 증가함에 따라, 삼성전자는 이 분야에서 SK하이닉스나 마이크론과는 달리 선두 업체인 엔비디아와 HBM 칩 공급 계약을 체결하지 못한 상황이다. 이에 로이터는 애널리스트들을 인용해, 삼성전자가 경쟁에서 뒤처진 이유 중 하나로 비전도성 필름(NCF) 방식을 고수하고 있음에 따른 생산상의 문제점을 지적했다. HBM(High Bandwidth Memory) 칩은 고대역폭 메모리 기술로, 특히 고성능 컴퓨팅, 서버, 그래픽 처리 장치(GPU) 등에서 데이터 처리 속도를 향상시키기 위해 설계된 반도체 메모리다. HBM은 기존의 DDR(Dual Data Rate) 메모리보다 더 많은 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 것이 특징이며, 이를 통해 시스템의 전반적인 성능을 크게 개선할 수 있다. HBM 기술은 여러 개의 메모리 레이어를 수직으로 적층하여 3D 패키징을 구현한다. 이러한 구조는 메모리 칩 사이의 거리를 단축시켜 데이터 전송 속도를 높이고, 전력 소모를 줄이며, 공간 효율성을 개선하는 장점이 있다. HBM 메모리는 그래픽 카드나 고성능 컴퓨팅 분야에서 요구되는 고대역폭과 낮은 전력 소모 요구 사항을 충족시키기 위해 널리 사용되고 있다. 반대로, SK하이닉스는 NCF 방식의 문제점을 해결하기 위해 MR-MUF 방식으로 전환했으며, 결과적으로 엔비디아에 HBM3 칩을 공급하는 성과를 이루었다. 현재 시장에서는 삼성전자의 HBM3 칩 수율이 약 10∼20% 정도인 반면, SK하이닉스의 수율은 60∼70%에 달한다고 추산된다. 삼성전자는 MUF 재료 공급을 위해 일본의 나가세 등 관련 업체와 협상 중인 것으로 알려졌다. 한 소식통에 따르면, 삼성전자가 추가적인 테스트를 진행해야 하기 때문에 MUF를 사용한 고성능 칩의 대량 생산이 내년까지는 어려울 것으로 예상했다. 또 다른 소식통은 삼성전자의 HBM3 칩이 엔비디아에 공급되기 위한 과정을 아직 통과하지 못했다고 밝혔다. 소식통에 따르면 삼성전자가 HBM 칩 생산에 기존 NCF 기술과 MUF 기술을 모두 사용할 계획이라고 전하기도 했다. 한편, MUF(Molded Underfill) 기술은 반도체 칩과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 사용되는 고급 패키징 기술이다. 이 기술은 반도체 칩을 기판에 장착한 후, 칩과 기판 사이의 미세한 공간에 특정 물질을 주입하여 경화시키는 과정을 포함한다. MUF 기술은 칩의 열 관리를 개선하고, 기계적 강도를 증가시키며, 전기적 성능을 향상시키는 데 도움을 준다. 또한, 이 기술은 칩의 신뢰성을 높이고, 고밀도 패키징이 요구되는 반도체 제품에서 특히 유용하게 사용된다. NCF(Non-Conductive Film) 기술은 반도체 칩과 기판 사이의 연결 공정에서 사용되는 비전도성 필름을 말한다. 이 기술은 반도체 칩의 미세한 배선 패턴과 기판 사이를 연결할 때 사용되는데, 특히 고밀도 패키징 어셈블리에서 중요한 역할을 한다. NCF는 전기적으로는 비전도성이면서 열적, 기계적 성질을 개선해주어 칩의 신뢰성과 성능을 높이는 데 기여한다. 플립 칩(Flip-chip) 기술과 같은 패키징 공정에서 사용되며, 칩과 기판 사이의 미세한 불균일을 채우고, 열 확산을 도와주며, 기계적인 스트레스를 줄여주는 역할을 한다.
- IT/바이오
2024-03-13
S&P 500 사상 첫 5100돌파...다우지수 상승세 지속, 나스닥 최고치 경신

1일(현지시간) 뉴욕 증시 3대 지수가 모두 상승하며 상승세를 이어갔다. S&P 500 지수와 나스닥 지수는 2일 연속 사상 최고치를 경신했으며, 다우지수는 사상 최고치에 바싹 다가섰다. 기술주가 이날 상승을 견인했다. 엔비디아는 4%, AMD는 5.25% 각각 상승하며 엔비디아는 시가총액 2조 달러 돌파 고비를 넘었다. 델 테크놀러지스의 강력한 하드웨어 주문이 반도체 업종 전체에 긍정적인 영향을 미쳤다. 엔비디아는 31.67달러(4.00%) 급등한 822.79달러, AMD는 10.11달러(5.25%) 급등한 202.64달러로 뛰었다. 영국 반도체 설계업체 암(ARM)은 0.58달러(0.41%) 오른 141.62달러, 브로드컴은 98.68달러(7.59%) 폭등한 1399.17달러로 올라섰다. 브로드컴은 오는 7일 분기실적을 발표한다. 다우지수는 90.99포인트(0.23%) 상승하여 3만9087.38로 마감하며 사상 최고치 3만9131에 바싹 다가섰다. 다우지수 구성 종목 중 바이오제약 암젠, 건설장비 캐터필러, 신용카드 비자 등이 상승했다. 반면 스포츠용품 나이키, 화학 다우는 하락했다. 항공기 부품업체 스피릿 에어로시스템즈 인수 협상 보도로 2% 약세를 보인 보잉과, 반독점법 위반 혐의 조사로 1% 약세를 보인 유나이티드헬스그룹도 눈에 띄었다. 특히 반도체 인텔, 고객 정보 관리의 세일즈포스, 소프트웨어 마이크로소프트 등 하이테크주가 매수세를 보였다. 시장에서는 지난 2월 21일 반도체 업체 엔비디아가 호실적을 발표한 이후 인공지능(AI) 수요에 힘입은 하이테크주에 모멘텀이 있다고 잉걸스&스나이더의 티모시 그리스키가 주장했다. S&P 500 지수는 40.81포인트(0.80%) 상승하여 5137.08로 마감하며 사상 최고치를 경신했다. 나스닥 지수는 183.02포인트(1.14%) 상승하여 1만6274.94로 마감하며 사상 최고치를 경신했다. 교류 사이트 메타플랫폼 등이 매수 우위를 보였다. 금융업종은 지역은행 뉴욕 커뮤니티 뱅코프(NYCB)의 26% 폭락 영향으로 0.22% 하락했다. NYCB는 전날 최고경영자(CEO) 교체를 발표한 후 내부 대출 심사와 관련한 문제점을 밝히면서 경영 전망에 대한 불안감을 불러일으켰다. 전문가들은 미국 증시가 앞으로도 상승세를 유지할 가능성이 높지만, 지역은행 위기 등 변동성 요인에 주의해야 한다고 조언했다.
- 경제
2024-03-02
머스크 테슬라 CEO "전기 스포츠카 로드스터 신모델 내년 출시"

일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)는 전기스포츠카 로드스터 신형모델을 내년에는 출시할 수 있을 것이라고 밝혔다. 당초 예정보다 적어도 5년 늦은 출시다. 28일(현지시간) 월스트리저널(WSJ) 등 외신들에 따르면 머스크 CEO는 엑스(구 트위터)에 대한 일련의 투고에서 로드스터가 테슬라와 스페이스엑스의 공동개발로 출시될 것이라고 설명했다. 머스크 CEO는 테슬라에 가장 시급한 것이 저가 보급형 모델2라는 지적 속에서도 브랜드 이미지 구축에 도움이 되는 고급 스포츠카 개발도 병행하겠다는 뜻을 분명히 했다. 머스크는 이날 "오늘밤 우리는 신형 테슬라 로드스터의 디자인 목표를 혁명적으로 끌어올렸다"면서 "이런 자동차는 다시는 없을 것"이라고 말했다. 그는 "이를 심지어 자동차라고 부를 수 있을지조차 모르겠다"고 강조했다. 로드스터의 공개는 올해 연말로 예정돼 있으며 양사는 내년 출시를 목표로 하고 있다. 머스크는 2017년 말에 2세대 로드스터의 시험차를 처음 공개했으며 당시 3년후에 출시할 것이라고 말했다. 2017년 시점에서 테슬라는 모델3의 생산확대에 고전해 자금부족에 빠져 있었으며 2세대 로드스터에 대해서는 1대당 최대 25만달러로 예약금을 청구했다. 지난해 4분기에 테슬라보다 더 많은 EV를 판매한 중국 비야디(BYD)는 자사의 고성능 순전기 슈퍼카 ‘양왕(仰望) U9’은 2.36초만에 시속 100Km 속도를 낼 수 있다고 설명했다. 반면 머스크는 1초미만에 제로에서 시속 60마일(약 97Km)에 도달하는 것을 목표로 하고 있다고 밝혔다. 정지상태에서 시속 100km에 이르는 시간을 뜻하는 이른바 '제로백'이 1초도 안 걸리는 고성능 모터가 장착되지만 이 정도는 전반적인 이 차의 성능에서는 내세울 것이 못 될 정도로 차가 엄청난 기능들을 장착하고 있다는 주장이다. 로드스터는 실제로는 테슬라가 만든 최초의 전기차이며 2008년에 출시됐다. 2010년 테슬라가 기업공개(IPO)에 나설 당시 테슬라가 판매하는 유일한 차종이었다. 그러나 여러 문제점들로 인해 단종됐고 머스크는 신형 로드스터를 내놓겠다고 밝혀왔다.
- 산업
2024-02-29