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2024-11-14 (목)

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[퓨처 Eyes(58)] 인듐 셀레나이드, 초저에너지 시대 연다

스마트폰 배터리를 하루 종일 써도 용량이 남는 시대가 올까? 꿈만 같은 이야기가 현실로 다가오고 있다. 인도과학연구소(IISc), 미국 펜실베이니아대학교 공과대학, 매사추세츠공과대학(MIT)의 공동 연구팀이 쏘아 올린 '인듐 셀레나이드(In2Se3)'라는 혁신의 씨앗 덕분이다. 이 소재는 마법처럼 전기적 충격만으로도 기존 메모리보다 10억배나 작은 에너지로 데이터를 저장한다. 미래 메모리 저장 장치의 판도를 뒤흔들 게임 체인저가 등장한 것이다. 기존 메모리, 에너지 소비량 높아⋯인듐 셀레나이드는 '깃털'처럼 가볍다 지금까지 메모리 저장 장치의 주역은 위상변화 메모리(PCM)였다. CD, DVD, 블루레이 등에 널리 쓰이는 이 기술은 특정 물질을 800℃ 이상의 고온으로 녹였다가 급속 냉각하는 방식으로 데이터를 저장했다. 이 과정에서 막대한 전력을 소비하는 게 단점이다. "PCM이 널리 쓰이지 못하는 가장 큰 이유 중 하나는 높은 에너지 소비 때문이다" 펜실베이니아 공과대학의 재료 과학 및 공학(MSE) 분야의 스리니바사 라마누잔 석좌교수 리테시 아가왈의 말처럼 에너지 효율은 메모리 기술의 아킬레스 건이었다. 하지만 인듐 셀레나이드는 이러한 문제에 명쾌한 해답을 제시한다. 전기 충격만으로, 아주 작은 에너지로 데이터를 저장하는 혁신적인 기술이라 메모리 시장의 패러다임을 바꿀 잠재력이 있다. 전류 한 방에 '유리 상태'로 변신!⋯2D 층상 구조가 빚어낸 마법 연구팀은 인듐 셀레나이드 나노선에 전류를 흘려보내는 실험을 진행했다. 그런데 놀랍게도, 전류를 통과시키자 결정 구조가 순식간에 유리 상태로 변했다고 한다. 논문 제1저자인 펜실베이니아 공과대학의 전 박사과정 학생인 가우라브 모디는 "처음에는 소재가 손상된 줄 알았다"며 당시의 놀라움을 감추지 못했다. 일반적으로 아몰화(결정 구조가 무질서한 비결정질 상태로 변하는 현상)를 유도하려면 강력한 전기 펄스를 가해야 한다. 하지만 인듐 셀레나이드는 연속적인 전류만으로 유리 상태로 변한다. 신기하지 않은가? 이 현상의 비밀은 인듐 셀레나이드의 독특한 구조에 숨겨져 있다. 2D 층상 구조, 강유전체성, 압전성, 이 세 가지 요소가 절묘한 조화를 이루며 혁신을 가능하게 했다. 2D 층상 구조 덕분에 전류가 층 사이를 통과하면, 층들이 서로 미끄러지며 특정 쌍극자 모멘트를 가진 도메인을 형성한다. 이 도메인 사이의 결함이 충돌하면서 결정 구조가 붕괴되고, 마침내 유리 상태로 변한다. 아가왈 석좌교수는 IISc의 나노 과학 및 공학 센터(CeNSE)의 파반 누칼라(Pavan NuKALA) 조교수와 박사과정 학생인 숩함 파라테(Shubham Parate)와 협력해 전자 현미경으로 이 과정을 원자 단위에서 마이크로미터 길이까지 면밀히 추적했다. '도메인 경계 충돌'로 에너지 절감⋯스마트 기기 배터리 혁명 이끈다 연구팀은 연속 전류가 재료의 2D 층과 평행하게 흐르면 층이 서로 다른 방향으로 미끄러진다는 것을 발견했다. 파반 누칼라 교수는 이 과정을 도메인 경계가 전기장에 의해 움직이며 서로 충돌하는 현상으로 설명했다. 이는 연쇄 반응을 일으켜 결국 전체 물질을 유리 상태로 바꿔 놓는다. 놀랍게도 이 과정에서 소비되는 에너지는 극히 적다. 연구팀의 파라테 박사과정 학생은 "전자 현미경으로 다양한 길이 척도에서 이 모든 요소들이 함께 살아나 작용하는 놀라운 현상을 관찰했다"고 말했다. 이 기술은 스마트폰, 컴퓨터 등 다양한 전자 기기에 적용되어 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 저전력 메모리 기술은 기기 사용 시간을 획기적으로 늘리고 전력 소모를 줄여, 배터리 걱정 없는 세상을 열어줄 것으로 기대된다. 인듐 셀레나이드, 미래를 향한 '퀀텀 점프'⋯에너지 절감, 그 이상의 가치를 향해 인듐 셀레나이드의 저에너지 아몰화 기술은 에너지 절감에 크게 기여할 것으로 기대된다. 데이터 저장 효율을 극대화하여 스마트 기기 사용 경험을 혁신적으로 개선할 것이다. 인듐 셀레나이드가 이끌어갈 미래는 더욱 빠르고, 가볍고, 오래가는 스마트 기기로 가득할 것으로 기대된다. 하지만 상용화까지는 몇 가지 과제가 남아 있다. 예를 들어 아몰화된 인듐 셀레나이드의 안정성을 높이고, 데이터 저장 용량을 늘리는 연구가 필요하다. 또한 기존의 메모리 생산 공정에 적용할 수 있는 기술 개발도 중요하다. 연구팀은 이러한 과제들을 해결하기 위해 후속 연구를 진행하고 있으며, 인듐 셀레나이드 기반 메모리 기술이 가까운 미래에 상용화될 수 있을 것으로 전망했다. 이 혁신의 물결은 이제 막 시작됐다. 이번 논문은 지난 11월 6일 학술지 네이처에 게재됐다.
- 포커스온
2024-11-14
AMD, 2세대 버설 프리미엄 시스템온칩 공개⋯2026년 상용화

미국 반도체기업 AMD가 12일(현지시간) 데이터 센터와 통신, 항공우주, 방산 등 분야를 겨냥한 FPGA(프로그래머블반도체) 신제품인 2세대 버설 프리미엄을 공개했다. 2세대 버설 프리미엄은 전작인 1세대의 주요 반도체 IP(지적재산권)를 기반으로 새로운 전송 규격인 PCI 익스프레스 6.0과 CXL(컴퓨트익스프레스링크) 3.1 등 최신 입출력 규격을 적용했다. PCI 익스프레스 6.0과 CXL 3.1은 하드 IP 형태로 적용해 호스트와 가속기 간의 데이터 전송 속도와 대역폭을 높였다. 여러 메모리 모듈을 풀 하나로 묶어 각종 프로세서나 시스템온칩(SoC)에 동적으로 배치할 수 있는 메모리 풀링 기능도 지원한다. 마이크 라더(Mike Rather) AMD 제품 마케팅 시니어 매니저는 "AI의 확산으로 대역폭과 데이터 전송 효율, 보안 요구가 증가하고 있다"고 설명했다. 이어 "2세대 버설 프리미엄은 LPDDR5X-8533 메모리와 DDR5-6400 등 고속 메모리, CXL 3.1 표준을 이용한 메모리 확장과 인라인 ECC 암호화 등을 지원해 이런 요구사항에 부합하는 제품"이라고 설명했다. 마누엘 엄(Manuel Uhm) AMD 버설 제품 마케팅 디렉터는 "2세대 버설 프리미엄은 AMD 서버용 에픽(EPYC) 프로세서 뿐만 아니라 PCI 익스프레스 6.0과 CXL 3.1 표준을 따르는 타사 제품, 혹은 RISC-V나 Arm 등 x86 이외 다른 명령어를 쓰는 서버용 프로세서와 통합도 가능할 것"이라고 전망했다. AMD는 2세대 버설 프리미엄이 정보감시정찰(ISR), 전자전(EW), 레이더 등 고도의 처리 능력과 보안이 요구되는 항공우주·방산 분야와 함께 GPU를 다수 연결하는 AI 클러스터에 활용될 수 있다고 전망했다. 마이크 라더 디렉터는 "AMD AECG 제품군은 최소 15년간 지원되며 무기체계나 항공기 수명 주기에 따라 수십 년 유지되는 항공우주·방산 분야의 특성에 맞게 이를 지원할 것"이라고 설명했다. 2세대 버설 프리미엄은 로직셀 150만 개, DSP 3천300개에서 로직셀 330만 개, DSP 7천600개 등 총 4개 제품이 시장에 공급된다. 실시간 처리는 Arm 코어텍스 A72 듀얼코어 CPU와 코어텍스 R5 기반 듀얼코어 CPU가 담당한다. AMD는 개발자들에게 2025년 중반에 비바도 툴을, 2026년 초에는 반도체 샘플과 개발자 키트를 제공할 예정이며, 2026년 하반기부터 2세대 버설 프리미엄 양산에 들어갈 예정이다.
- IT/바이오
2024-11-13
판교~광화문 15분 만에…'서울형 도심항공교통' 내년 실증

내년부터 미래형 첨단 모빌리티, 일명 '하늘을 나는 택시'가 서울 상공을 가로질러 비행하는 모습을 볼 수 있게 된다. 서울시는 2030년 도심항공교통(UAM) 상용화를 목표로 내년 상반기부터 여의도와 한강을 중심으로 UAM 본격 실증에 나선다고 11일 밝혔다. 오세훈 서울시장은 이날 시청에서 열리는 'UAM·드론·AI 신기술 협력 콘퍼런스'에서 이런 내용을 담은 '서울형 도심항공교통(S-UAM) 미래 비전'을 발표한다. 비전에는 서울 전역에 UAM 체계를 구축해 '3차원 입체 교통도시'로 도약한다는 계획이 담겼다. 서울시는 풍부한 관광 자원, 세계적 의료 인프라, 헬기 운영 경험, 대중교통 연계성 등을 S-UAM의 강점으로 꼽았다. 여의도 등 4곳에 '버티포트' 구축 사업 추진에 앞서 서울시는 UAM 운항을 위한 필수시설인 버티포트(정류장)를 단계적으로 확보하기로 했다. 우선 시범 및 초기 단계 운행을 위해 2030년까지 여의도·수서·잠실·김포공항 등 4곳에 주요 시설을 구축한다. 시는 개발 계획, 연계 교통 체계 등을 고려해 부지 약 500곳을 검토해 일차적으로 정거장 부지 30여곳을 선정했다. 버티포트에서는 UAM뿐만 아니라 버스·자율주행 셔틀·지하철·개인형 이동 수단까지 다양한 교통수단에 자유롭게 탑승·환승할 수 있다. 실증-성숙까지 4단계 운행노선 운행 노선은 실증∼초기∼성장∼성숙 4단계로 나뉜다. 실증 기간인 내년 상반기에는 킨텍스(고양)∼김포공항∼여의도공원, 잠실∼수서역 등 2개 구간을 대상으로 실증이 진행된다. 초기 상용화 단계(2026∼2030년)에는 여의도를 기점으로 UAM을 시범 운용한다. 김포공항∼여의도∼잠실∼수서 등 한강 전 구간을 순회한다. 또 김포공항 버티포트와 연계해 비즈니스·이동 수요뿐 아니라 관광·의료용 노선으로도 활용될 전망이다. 2030∼2035년은 한강과 4대 지천을 연결해 수도권을 잇는 광역 노선이 구축된다. 사업 성숙기에 접어드는 2035년 이후에는 주요 도심을 연계한 간선 체계 및 수요자 맞춤형 노선이 완성된다. "3차원 입체교통 서비스 실현" 기대 서울시 관계자는 "S-UAM 체계가 완성되면 지상과 지하에 그쳤던 기존 교통수단을 넘어선 3차원 입체교통 서비스가 실현된다"며 "도시 간 연결성이 획기적으로 개선돼 공간적 한계를 뛰어넘는 '메가시티' 시대가 열릴 것"으로 내다봤다. 예컨대 대중교통이나 승용차로 약 1시간이 걸리는 판교∼광화문역 25㎞ 구간을 UAM으로는 약 15분 만에 이동할 수 있다. 잠실∼인천공항도 25분 만에 오갈 수 있게 된다. UAM 등장으로 천문학적 규모의 경제적 파급효과가 기대된다. 서울시에 따르면 수도권 내 통행시간이 획기적으로 절감돼 연간 약 2조2000억원의 경제 효과가 예상된다. 또 수도권 운송시장 규모 확대로 연간 약 4조원, 서울 시내 버티포트 구축으로 약 1조2000억원의 경제 효과가 창출될 것으로 기대된다. 안전성과 쾌적성을 보장하기 위해 운항 정보 및 안전 체계도 수립한다. 서울시는 2025년 실증 개시, 2040년 UAM 네트워크 완성을 목표로 민·관·학 산업 생태계도 구축하고 있다. 이번 콘퍼런스는 육군·고려대와 공동 개최했으며, 시는 S-UAM 도입 초기 단계부터 공역 관리, 비상 대응 체계 지원 등 안정적 운항을 위한 협력을 꾸준히 이어 나갈 계획이다.
- 경제
2024-11-11
[신소재 신기술(127)] 일본 연구진, AI 활용해 나트륨 이온 배터리 에너지 밀도 향상

인공지능(AI)을 활용해 나트륨 이온 배터리 에너지 밀도를 향상시키는 기술이 일본에서 개발됐다. 5일(현지시간) 마이닝닷컴에 따르면 일본 도쿄이과대학(TUS) 연구진이 머신러닝을 활용해 고효율 나트륨 이온 배터리를 개발하는 데 성공했다. 머신러닝은 인공지능의 한 분야로 컴퓨터가 명시적으로 프로그래밍되지 않고도, 데이터를 통해 학습하고 경험을 통해 스스로 개선할 수 있도록 하는 기술이다. 코마바 신이치 교수가 이끄는 연구팀은 저렴하고 지속가능한 에너지 저장 솔루션 개발의 핵심 목표인 나트륨 이온 배터리 밀도를 향상시키는 데 집중했다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리에 비해 풍부하고 저렴한 재료를 사용한다는 장점이 있지만, 에너지 밀도가 낮아 상용화에 어려움을 겪어왔다. 연구팀은 다양한 금속 조합을 탐색하여 최적의 배터리 성능을 달성하는 나트륨 기반 층산 산화물 설계에 머신러닝 모델을 적용했다. 실험 데이터를 기반으로 학습시킨 결과, 망간, 니켈, 티타늄, 철을 포함한 효과적인 금속 비율을 찾아냈다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 기존의 시행착오 방식에 비해 배터리 재료 개발 시간과 비용을 단축할 수 있다. 연구 결과는 재료과학 저널 A(Journal of Materials Chemistry A) 온라인 판에 게재됐다. 차세대 배터리로 주목 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리를 대체할 차세대 배터리로 주목받고 있다. 먼저 나트륨은 지구상에서 여섯 번째로 풍부한 원소로, 리튬에 비해 훨씬 저렴하고 쉽게 구할 수 있다. 리튬은 특정 지역에 매장량이 집중되어 가격 변동성이 크지만, 나트륨은 전세계적으로 고르게 분포되어 있어 안정적인 공급이 가능하다. 이는 배터리 생산 비용을 절감하여 전기자동차(EV), 에너지 저장 시스템 등의 가격 경쟁력을 높이는데 기여할 수 있다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리보다 열적으로도 안정적이며, 과충전이나 과방전 시에도 화재나 폭발 위험이 낮다. 특히 저온 환경에서도 성능 저하가 적어 극한 환경이나 추운 지역에서도 안정적으로 사용할 수 있다. 나트륨 이온은 리튬 이온보다 이온 반경이 크기 때문에 전해질 내에서 이동 속도가 빠르다. 이는 배터리 이동 속도를 향상시켜 전기차 충전 시간을 단축하는 데 도움이 될 수 있다. 게다가 나트륨은 리튬보다 독성이 낮고 재활용이 용이해 친환경적인 에너지 저장 솔루션을 제공할 수 있다. 또한 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 유사한 생산 공정을 사용할 수 있어 기존 리튬 이온 배터리 생산 시설을 활용할 수 있다. 이는 나트륨 이온 배터리 생산을 위한 초기 투자 비용을 절감하고 빠른 상용화를 가능하게 할 수 있다. 하지만 아직 에너지 밀도와 수명 측면에서 개선의 여지가 남아 있으며, 이러한 과제를 해결하기 위한 연구 개발이 활발히 진행중이다. 코마바 교수는 "배터리 연구에서 머신러닝의 성공적인 적용은 다른 분야의 재료 개발을 위한 탬플릿 역할을 하여 광범위한 재료 과학 분야의 혁신을 가속화할 수 있다"고 말했다. 연구팀은 이 기술이 차세대 배터리 개발을 가속화하여 재생 에너지 발전, 전기 또는 하이브리드 자동차, 노트북, 스마트폰과 같은 소비자 전자 제품을 포함한 에너지 저장 기술 전반에 혁명을 일으킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.
- IT/바이오
2024-11-06
건설 혁명! '임팩트 프린팅', 탄소 절감과 효율성을 동시에

3D 프린팅보다 탄소 집약도가 낮고 지속가능한 건설 방법인 '임팩트 프린팅'이 스위스에서 개발됐다. 건설 회사 아이콘(ICON)은 최근 텍사스주 조지타운에 세계 최대 규모의 3D 프린팅 주택을 완공할 예정이라고 발표했다. 물론 이것이 첫 3D 프린팅 주택 프로젝트는 아니다. 미국과 유럽에서는 이미 수백 개의 3D 프린팅 주택이 건설 중이며, 더 많은 주택 프로젝트가 예정돼 있다. 건설 산업에서 3D 프린팅의 성장을 촉진하는 요인은 여러 가지가 있다. 무엇보다 건설 시간을 단축한다. 몇 달이 걸릴 수 있는 주택 건축을 3D 프린터로 며칠 또는 몇 주 안에 건설할 수 있다. 또 기존 방식에 비해 3D 프린팅은 건설 중에 폐기물로 발생하는 재료의 양도 줄인다. 이러한 장점으로 인해 인건비와 자재비가 절감돼 3D 프린팅이 건설 회사의 매력적인 선택지가 되었다. 그런데 스위스 취리히 연방공과대학(ETH) 연구팀은 3D 프린팅보다 훨씬 더 나은 로봇 건설 방법을 개발했다고 밝혔다. ARS테크니카 홈페이지 게시글에 따르면 연구진은 이를 '임팩트 프린팅'이라고 부르는데, 일반 건축 자재 대신 모래, 미사, 점토, 자갈과 같은 자연 재료를 사용해 주택을 만든다. 연구진에 따르면 임팩트 프린팅은 3D 프린팅보다 탄소 집약도가 낮고 훨씬 더 지속 가능하며 저렴하다. 이는 자연 기반 재료가 풍부하고 재활용이 가능하며 저렴한 비용으로 구할 수 있고 건설 현장에서 발굴할 수도 있기 때문이다. 연구진의 일원인 로렌 베이시 박사는 "건설 현장에서 발굴한 일반적인 재료를 이용해 3D 프린팅을 포함한 기존의 건축 방법보다 훨씬 적은 탄소 배출로 저렴하고 효율적으로 사용 가능한 건축 제품으로 활용할 수 있는 로봇 도구와 방법을 개발했다"고 말했다. ◇ 임팩트 프린팅의 작동 원리 발굴된 자재는 건설에 직접 사용할 수 없다. 따라서 임팩트 프린팅 공정을 시작하기 전에 미세하고 거친 입자가 균형을 이루고 사용 편의성과 구조적 강도를 모두 보장하는 자연 재료 혼합물을 준비한다. 점토와 같은 미세한 재료는 바인더(결합제) 역할을 해 입자가 서로 달라붙도록 하고, 모래나 자갈과 같은 거친 재료는 혼합물을 더 안정적이고 강하게 만든다. 이렇게 해서 최적화된 혼합물은 특수하게 설계된 로봇 시스템이 쉽게 운반한다. 다음 단계에서는 디지털 청사진을 준비한다. 3D 프린터와 마찬가지로 로봇 임팩트 프린팅 시스템도 구조물 생산을 위한 디지털 모델이 필요하다. 디지털 청사진이 준비돼 시스템에 업로드되면 로봇 도구가 건설 현장에서 사용할 수 있도록 모바일 플랫폼에 장착된다. 그런 다음 자연 재료의 혼합물을 로봇 도구에 부착된 대형 용기에 넣는다. 용기가 채워지면 시스템이 작동을 시작하고 디지털 모델이 지정한 대로 구조물을 만드는 데 필요한 작업(재료 압출, 절단, 분무)을 수행한다. 이 작업은 구조물이 완성될 때까지 계속된다. 임팩트 프린팅의 건설 과정은 일반적인 건물의 3D 프린팅과는 매우 다르다. 재료 자체는 구조물을 지탱하기에 너무 약하다. 시멘트와 같은 첨가제는 최종 구조가 견딜 수 있는 응력을 두 배로 늘리기 위해 필요하다. 그러나 임팩트 프린팅에 사용되는 로봇 도구는 고속(초당 10m)으로 건축 자재를 증착한다. 그 결과 발생하는 고속 충격은 시멘트같은 결합 재료가 추가되기 전 자연 재료 층 간의 강력한 결합을 촉진한다. 베이시는 "개발된 방법에 따라 만들어진 소재는 이미 더 높은 강도를 가진다. 따라서 첨가제에 덜 의존한다"고 말했다. 연구진은 이 방식을 사용해 2m 높이의 벽을 성공적으로 만들었다. 시멘트와 같은 첨가제에 의존하지 않고도 비슷한 무게의 다른 구조를 지탱할 만큼 충분히 강한 것이 입증됐다. 그러나 더 높은 건물을 지을 경우에는 문제가 다르다. 그래서 현재로서는 최대 2층 정도 높이가 한계라고 한다. ◇ 지구 환경을 살리는 임팩트 프린팅 3D 프린팅은 기업의 인건비를 낮추고 저렴한 주택 건설을 가능하게 한다. 그러나 반드시 지속 가능하거나 환경 친화적인 것은 아니다. 시멘트를 첨가제로 사용하기 때문이다. 시멘트는 전 세계 탄소 배출량의 약 8%를 차지한다. 게다가 시멘트와 모르타르 등을 사용하기 때문에 3D 프린팅 구조물은 일반적으로 재활용할 수 없다. 임팩트 프린팅 방법으로 건설된 구조물의 경우는 시멘트와 같은 첨가제가 필요하지 않고 탄소 집약도가 낮은 자연 재료를 사용하기 때문에 친환경적이다. 연구진은 시멘트보다 덜 해롭고 재활용하기 쉬운 미네랄 안정제를 1~2% 사용한다. 연구진은 향후 첨가제나 안정제를 전혀 사용하지 않는 방법을 연구할 계획이다. 연구진은 이 기술을 조속히 상용화한다는 계획이다. 조립식 자재 제조 방식은 기술적으로 준비가 거의 되었기 때문에 충분히 가능하다는 입장이다. 내년에는 스타트업으로 출범한다는 로드맵도 마련했다. 3년 안에는 제품을 시장에 출시할 것으로 기대하고 있다.
- 산업
2024-11-01
[퓨처 Eyes(56)] 전기 농업, 식량 위기 극복할 미래 농업의 혁신

햇빛 없이도 식물을 키운다? 마치 공상과학 영화에서나 나올 법한 이야기지만, 현실이 될 날이 머지않았다. 광합성은 지구 생명체의 근원이지만 에너지 효율은 겨우 1%에 불과하다. 이 비효율을 극복하고 미래 식량 위기를 해결할 혁신적인 기술이 바로 '전기 농업(electro-agriculture)'이다. 최근 생명공학 학술지 줄(Joule)에 발표된 논문에서 생명공학자들은 전기 농업이라는 새로운 식량 생산 패러다임을 선보였다. 태양 에너지를 이용해 CO₂를 식물의 먹이로 바꾸는 이 기술은, 햇빛에 의존하는 광합성을 대체하며 농업에 필요한 토지는 94%로 감소해 농업의 미래를 뒤흔들 잠재력을 지녔다. 광합성을 대체하는 전기 농업 캘리포니아 리버사이드 대학교의 생물공학자 로버트 진커슨(Robert Jinkerson) 교수와 워싱턴대학교 세인트루이스 캠퍼스의 전기화학자인 펑 지아오(Feng Jiao) 교수는 새로운 전기 농업 기술을 통해 농작물이 빛이 없는 환경에서도 자랄 수 있는 가능성을 제안했다. 농업의 혁신을 가져올 수 있다고 확신하는 진커슨은 "더 이상 햇빛을 필요로 하지 않는다면, 우리는 농업을 환경으로부터 완전히 분리해 통제된 실내 환경에서 식량을 재배할 수 있다"고 강조한다. 이는 농업이 더 이상 기후나 조건에 영향을 받지 않고 언제 어디서든 필요한 식량을 생산할 수 있음을 의미한다. 전기 농업은 단순히 빛을 대체하는 것 이상의 의미를 갖는다. 진커슨 교수의 연구팀은 태양광 패널을 통해 태양 에너지를 흡수하고, 이 에너지를 CO₂와 물 사이의 화학 반응에 활용해 아세트산염을 생성한다. 이 아세트산염은 식물이 에너지와 탄소 공급원으로 사용하게 된다. 진커슨 교수는 "우리는 식물의 발아 과정에서 사용되는 대사 경로를 다시 활성화시켜, 식물이 광합성 없이 아세트산염만으로도 자랄 수 있도록 연구하고 있다"고 덧붙였다. 현재 토마토와 상추를 대상으로 실험 중이며, 향후 고구마나 곡물 등 주요 작물로도 확장할 계획이다. 이 기술이 상용화될 경우, 전통 농업에서 발생하는 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있다. 펑 자오 교수는 "현재 약 4%의 에너지 효율을 달성했으며, 이는 기존 광합성의 4배 수준이다. 이 방식이 더 효율적이기 때문에 식량 생산에 따른 CO₂ 배출량을 크게 감소시킬 수 있을 것"이라고 전망했다. 이는 농업의 환경적 부담을 대폭 줄일 뿐만 아니라, 식량 생산의 새로운 장을 열 수 있음을 의미한다. 빛 없도 농사를 지을 수 있는 전기 농업은 우주에서의 까다로운 식량 생산 문제도 해결할 수 있다. 기존 농업은 심각한 삼림 벌채로 이어지는 경우가 많은 데, 이는 생물다양성 손실과 기후 변화의 주요 원인이 되도 한다. 전기 농업은 작물 생산에 필요한 토지의 양을 대폭 줄임으로써 토지 개간에 따른 생태적 피해의 일부를 회복시킬 수 있다. 아울러 수로를 오염시키고 수생태계에 영향을 미칠 수 있는 비료와 살충제에 대한 의존도를 낮추므로 지속 가능한 식량 생산에 대한 유망한 대안을 제시한다. 전기 자극을 통한 수확량 증대 전기 농업의 또 다른 중요한 연구는 전기를 이용해 농작물의 성장을 촉진하는 방법이다. 이 기술은 19세기 말에서 20세기 초에 잠시 유행했던 '전기 재배(electroculture)'의 현대적 버전으로 볼 수 있다. 당시에는 전기를 식물에 직접 적용해 수확량을 늘리거나 해충을 제거하려는 시도가 있었으나, 명확한 과학적 근거 없이 실패한 사례들이 많았다. 하지만 오늘날 연구자들은 더 정교한 방법으로 전기를 농업에 적용하고 있다. 미국 앨라배마주의 오크우드 대학교 생화학자인 알렉산더 볼코프(Alexander Volkov) 교수는 저온 플라즈마(Cold Plasma)를 이용해 씨앗을 자극하는 연구를 진행 중이다. 이 연구에서는 식물의 수확량이 20~75% 증가한 결과를 얻었으며, 감자의 경우 수확량이 40%까지 늘어났다. 볼코프 교수는 "우리는 씨앗을 플라즈마로 1분 미만 처리했을 때, 수확량이 눈에 띄게 증가하는 것을 확인했다. 양배추 수확량도 75% 증가했으며, 맛도 더 달았다"라고 밝혔다. 씨앗의 플라즈마 처리는 농업 분야에 떠오르는 기술로, ㅊ플라즈마를 이용해 씨앗의 발아율을 높이고 생장을 촉진하는 기술이다. 플라즈마는 고체, 액체, 기체 상태 다음의 제4의 물질로, 이온, 전자, 중성 입자 등으로 구성된 이온화된 기체이다. 플라즈마는 씨앗 껍질의 표면을 변화시켜 물 흡수율을 높이고, 발아에 필요한 효소 활성을 증가시켜 발아율을 향상시킨다. 또한 플라즈마는 씨앗 내부의 생화학적 반응을 촉진해 뿌리와 씨앗의 생장을 촉진한다. 게다가 플라즈마는 씨앗 표면의 박테리아, 곰팡이 등 병원균을 살균해 씨앗의 건강을 증진시킨다. 저온 플라즈마는 단순히 씨앗의 수확량을 증가시키는 것뿐만 아니라 씨앗이 발아할 때 환경 스트레스를 덜 받게 만들어 준다. 셰튼홀 대학교의 호세 로페즈(Jose Lopez) 교수는 "씨앗이 처음 발아할 때는 외부 환경의 스트레스에 매우 취약하다. 플라즈마는 씨앗의 껍질을 미세하게 구멍을 내어. 씨앗이 물과 양분을 더 쉽게 흡수할 수 있도록 돋븐다"고 설명했다. 그 결과 플라즈마로 처리된 씨앗은 처리되지 않은 씨앗보다 훨씬 더 빠르게 자란다. 전기 농업의 미래 전기 농업을 도입한다면 자연 서식지의 점진적인 복원이 용이해지고, 생물 다양성이 향상되며 탄소 발자국을 줄일 수 있다. 이처럼 엄청난 잠재력에도 불구하고, 전기 농업은 여전히 해결해야 할 과제가 남아 있다. 핵심 문제로는 태양열 화학 반응기의 초기 설치 비용과 유지 관리, 그리고 대규모 실내 농업시설을 지원하는 데 필요한 인프라를 꼽을 수 있다. 또한 아세트산을 주요 에너지 원으로 사용할 때 식물 생리학에 미치는 장기적인 영향을 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하다. 진커슨은 "식물의 경우, 식물이 이런 방식으로 성장하도록 진화하지 않았기 때문에 아세트산염을 탄소원으로 활용하도록 하는 연구 개발 단계에 있다"고 말했다. 그는 "하지만 버섯과 효모, 해조류는 현재 이런 방식으로 재배할 수 있으므로 이러한 응용 분야가 먼저 상용화되고 식물은 나중에 상용화될 것으로 생각한다"고 덧붙였다. 전기 농업이 성공한다면 식량 생산 자체에 혁명을 일으킬 수 있는 환경 친화적이고 공간 효율적인 방법이 될 수 있다.
- 포커스온
2024-10-31
중국 스마트폰 제조사, 점유율 확대⋯삼성-애플 양강구도 위협

샤오미·화웨이 등 중국 스마트폰 제조사들이 시장점유율을 확대하며 삼성전자와 애플의 양강구도를 위협하고 있다. 삼성전자와 애플 모두 점유율이 소폭 하락 하거나 횡보하는 수준에 그친 반면 샤오미·비보·오포 등 중국 빅3 제조사의 합산 점유율은 상승추세를 보이고 있다. 28일 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 삼성전자는 올 3분기 전 세계 스마트폰 판매량의 19%를 차지하며 1위 자리를 지켰지만 1년 전 같은 기간(20%) 보다 1%포인트(p) 하락했다. 2년 전 같은 기간(22년 3분기) 점유율(21%) 보다는 2%포인트나 떨어졌다. 타룬 파탁 카운터포인트리서치 연구위원은 "삼성은 A 시리즈에 대한 지속적인 수요와 S24 시리즈의 성과에 힘입어 19%의 점유율로 시장을 주도했지만, 폴더블폰 시리즈에서 다소 미지근한 반응을 얻었다"고 분석했다. 물론 삼성전자가 이달 한국과 중국에서 출시하는 '갤럭시 Z폴드 스페셜 에디션(SE)'이 주요 변수로 작용할 수 있다는 전망이 나온다. Z폴드 SE는 삼성전자가 역대 갤럭시 Z폴드 시리즈 중 선보인 가장 얇고 가벼운 폴더블폰인 만큼, Z폴드 시리즈 '신제품 효과'로 4분기 점유율 상승을 기대할 수 있다는 관측이 제기된다. 그럼에도 불구하고 Z폴드 SE는 국내 공식 출시 첫날부터 예정됐던 시간 보다 늦게 구매가 가능해져 혼란이 빚어지기도 했다. 애플도 3분기 점유율 16%를 기록하며 1년 전 같은 기간과 동일한 수준을 유지했다. 2년 전(22년 3분기) 점유율(17%)과 비교하면 1%포인트 떨어졌다. 다만 애플의 점유율 전망은 시각이 엇갈리고 있다. 파탁 연구위원은 "애플의 판매량은 올 3분기 1% 성장했으며 아이폰 16 시리즈 출시에 힘입어 지난 달 전세계 1위 브랜드 자리를 차지했다"며 "아이폰 16 시리즈의 초기 판매량이 전작과 비슷한 수준을 보이고 있으며, 기존의 많은 아이폰 사용자들을 감안할 때 아이폰 16 시리즈에 대한 수요는 안정적으로 유지될 것으로 예상된다"고 분석했다. 반면 대만 TF 인터내셔널 증권 분석가 궈밍치는 "애플 인텔리전스 영향으로 아이폰 출하량을 획기적으로 늘릴 수 있다는 낙관적인 전망이 나오지만 애플의 주문량 감축은 기대가 단기적으로 실현되지 않는다고 볼 수 있다"고 분석했다. 그는 애플이 내년 상반기까지 아이폰16 주문량을 약 1000만대 줄였다고 밝혔다. 올 4분기 애플의 아이폰 생산량이 지난해 동기 보다 400만대 줄어든 8000만대를 생산할 것으로 예측했다. 내년 1분기와 2분기는 전년 동기 대비 각각 300만대, 200만대 줄어든 4500만대, 3900만대를 생산할 것으로 전망했다. 그는 애플 보급형 모델인 '아이폰SE' 4세대가 오는 12월 출시하면 내년 상반기 아이폰 매출이 압박을 받을 수 있다고 진단했다. 이런 상황에서 샤오미와 비보의 올 3분기 점유율은 각각 14%, 9%로 1년 전 같은 기간 보다 1%포인트씩 올랐다. 오포는 동일한 점유율(9%)을 보였다. 개별사별로 보자면 삼성전자가 1위, 애플이 2위로 여전히 삼성과 애플의 양강구도라고 볼 수 있지만 중국업체 빅3사의 3분기 합산 점유율은 32%로 중국 스마트폰이 점유율 30%대를 넘어선 상황이다. 중국 스마트폰의 강세는 저가형 스마트폰 시장은 물론 프리미엄 시장에도 공격적으로 진출한 ‘투트랙 전략’이 통했다는 평가다. 저가형 스마트폰은 물론 폴더블폰 등과 같은 프리미엄폰 폼팩터(형태)를 다양화 하는 방식으로 글로벌 시장 영향력을 확대해 나가는 중국 제조사들의 전략이 펼쳐지고 있다. 파탁 연구위원은 “샤오미는 강력한 성장 모멘텀을 이어가며 4개 분기 연속 전년 동기 대비 판매량이 상승했으며 지난 8월에는 판매량 2위를 차지했다”며 “오포는 지난 해 3분기 이후 역대 가장 높은 판매량을 기록했으며,비보는 3분기 중국과 인도에서 판매량 1위를 기록했다”고 말했다. 특히 그는 화웨이 등도 전년 동기 대비 30% 가까이 성장했다고 밝혔다. 화웨이는 최근 품질 논란에 휩싸이긴 했지만 세계 최초로 두 번 접는(트리플 폴드) 스마트폰을 상용화해 폴더블폰 원조 삼성전자의 위협적인 경쟁자로 자리매김했다. 카운터포인트리서치는 1분기 전세계 폴더블폰 시장에서 삼성전자의 점유율이 23%로 화웨이(35%)에 처음으로 1위 자리를 내준 것으로 분석했다. 업계에서는 중국 업체들의 공세가 거세지면서 삼성전자와 애플 등 기존 강자들의 입지를 더욱 위협할 수 있다는 전망이 나온다. 이미 시장에서는 이같은 움직임이 나타나고 있다. 시장조사업체 카날리스에 따르면 비보와 샤오미는 각각 3분기 인도 스마트폰 시장에서 910만대 출하량(점유율 19%), 780만대 출하량(점유율 17%)으로 1, 2위를 차지했다. 삼성전자는 16%의 점유율(750만대 출하량)로 3위에 머물렀다. 업계 관계자는 "초창기 중국 제조사의 '싸구려' 이미지는 이미 벗어난 지 오래"라며 "'애국 소비'를 감안해도 기술력과 가격 경쟁력을 더이상 무시할 수 없다"고 지적했다.
- IT/바이오
2024-10-28
내년 미국서 '에어택시' 운행 발판 마련

내년부터 미국에서 하늘을 나는 교통수단인 '에어택시'가 운행될 발판이 마련됐다. 미국 연방항공청(FAA)은 22일(현지시간) 에어택시 운항을 위한 포괄적인 훈련 및 조종사 자격 인증 규정을 확정했다고 밝혔다. 이 규정은 에어택시의 상용화를 위한 훈련 과정과 조종사 인증 절차를 명확하게 정의한 것으로 전기 수직 이착륙 항공기(eVTOL)의 상업적 운항을 지원한다. FAA는 이를 "이 항공기를 안전하게 도입하기 위한 마지막 퍼즐 조각"이라고 설명했다. 일부 항공사는 내년부터 상업 승객 운송 시작을 계획하고 있다. 기존 규정은 훈련생과 교관을 위한 두 개의 비행 제어 장치가 필요했으나, 새 규정은 단일 비행 제어 장치로도 훈련이 가능하도록 해 효율성을 높였다. 또 eVTOL의 특성과 새로운 기술에 맞춰 연료가 아닌 배터리로 작동하는 항공기의 경우 연료 비축량 등 기존 항공기와 다른 조건을 고려해 안전 기준을 설정할 수 있도록 규제를 유연하게 했다. 로이터 통신은 "eVTOL 상용화를 앞두고 중요한 장애물을 해결했다"고 했고, 블룸버그 통신은 "FAA 안전 규정으로 에어택시가 현실에 한 걸음 더 다가섰다"고 평가했다. eVTOL은 조비(Joby) 에비에이션, 아처(Archer) 에비에이션 등 관련 기업들이 상장하면서 큰 관심을 받고 있다. 이날 조비 주가는 10%, 아처 주가는 6% 이상 상승했다. 항공사와 관련 기업들은 여행객을 공항으로 수송하거나 짧은 도시 여행을 위해 수직으로 이착륙할 수 있는 배터리 구동 항공기를 사용해 교통 체증을 극복할 수 있는 운송 서비스 개발을 모색하고 있다. 델타항공은 수년 내에 공항을 오가는 항공 택시 운송 서비스를 제공하기 위해 조비에 6000만 달러를 투자했고, 도요타는 5억 달러를 투자했다. FAA는 "도심 지역의 승객 수송과 에어 앰뷸런스 서비스 및 화물 운영과 같은 단거리 운영부터 시간이 지나면 소규모 지역 사회에 서비스를 제공할 가능성까지 기회는 광범위하다"고 밝혔다.
- 포커스온
2024-10-23
최상목 부총리, 포스코 73조 투자 지원 약속…녹색국채 발행 검토

최상목 부총리 겸 기획재정부 장관은 17일 포스코 포항제철소를 방문하여 포스코 측과 간담회를 갖고, 수소환원제철 등 신산업 분야를 포함한 73조원 규모의 투자 계획에 대한 적극적인 지원을 약속했다. 이날 간담회에는 강도형 해양수산부 장관, 산업통상자원부 1차관, 과학기술정보통신부 과학기술혁신조정관 등이 참석했으며, 포스코 측에서는 정기섭 포스코홀딩스 대표이사, 유병옥 포스코퓨처엠 대표이사 등이 자리했다. 최 부총리는 "체감경기 회복과 지속적인 성장동력 확보를 위해 신속하고 적극적인 투자가 중요하다"며 범부처 투자지원체계를 가동해 기업 투자를 뒷받침하겠다고 강조했다. 정부는 지난해 11월과 올해 3월 두 차례에 걸쳐 투자 활성화 방안을 발표하고, 약 93조원 규모의 투자 사업을 지원하고 있다. 이를 통해 해상교통안전진단 면제 등 수소환원제철 사업의 행정 절차를 11개월 줄였다고 언급했다. 친환경 투자를 장려하기 위한 녹색금융을 6조원에서 9조원으로 늘리고, 탄소 중립 핵심 기술 연구 개발(R&D)에 대한 재정적 지원도 2조원에서 2조2000억원으로 증액할 계획이다. 기업들이 배출권을 자유롭게 활용할 수 있도록 배출권 이월 규제 및 변동성 관리 체계 등에 대한 제도 개선도 올해 안에 추진한다. 국가전략기술에 대한 세금 감면 혜택 기한 연장도 추진하는 등 새로운 기술 개발도 적극적으로 돕는다. 포스코가 주도하는 수소환원제철 기술은 올해 2월 국가전략기술로 지정됐다. 정부는 포스코의 투자 계획이 차질 없이 이행될 수 있도록 해상교통안전진단 면제 등 수소환원제철 프로젝트 행정절차를 간소화하고, 친환경 투자 촉진을 위한 녹색금융 지원 규모를 확대할 방침이다. 포항 이차전지 산업단지에는 올해 포항 영일만 일반산업단지 용수 공급 시설 설치 등에 154억원을 지원한다. 내년에는 포항 블루밸리 산업단지의 염분 제거 처리수 지하 배관 설치를 위해 72억원을 추가로 투입한다. 또한 공급망 안정화 기금을 활용하여 이차전지 소재 관련 포스코그룹 4개 회사의 공급망 안정화를 위한 추가 투자에 대해서는 낮은 금리 지원도 약속했다. 녹색국채 발행 검토 이와 더불어 정부는 세계국채지수(WGBI) 편입에 따라 녹색국채 발행을 검토하고 있다고 밝혔다. 녹색국채는 조달 자금을 친환경 프로젝트 및 인프라 투자 사업에 사용하도록 한정한 국채로, 정부는 탄소 감축활동 지원 등을 목적으로 재원을 조성하여 기후대응기금 재원으로 활용하는 방안 등을 검토 중이다. 최 부총리는 "녹색국채 발행을 통해 친환경 투자 재원을 확보하고 선진 국채시장에 안착할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다. 또한 최 부총리는 이달 말 종료되는 유류세 인하 조치 연장 여부에 대해 "국내외 유가, 가계 부담 등을 고려하여 종합적으로 결정할 것"이라고 밝혔다. 정부는 간담회에서 논의된 내용을 반영하여 3차 투자 활성화 대책을 다음 달 발표할 예정이다. 수소환원제철이란? 한편, 수소환원제철은 철광석에서 철을 생산할 때, 석탄 대신 수소를 사용하는 기술이다. 기존의 제철 방식은 석탄을 태워 발생하는 일산화탄소로 철광석을 환원시키는데, 이 과정에서 이산화탄소가 대량 배출된다. 반면 수소환원제철은 수소를 환원제로 사용하기 때문에 이산화탄소 대신 물이 생성되어 탄소 배출량을 획기적으로 줄일 수 있다. 즉, 수소환원제철 방식으로 철강을 생산하면 이산화탄소 배출량을 최대 97%까지 절감할 수 있다. 아울러 녹색 철강 생산을 통해 친환경적인 기업으로 이미지를 개선할 수 있다. 또한 탄소 규제 강화에 대비하고 미래 철강 시장을 선점할 수 있다. 수소환원제철은 아직 상용화 단계는 아니지만 탄소 중립 시대를 맞아 철강 산업의 지속 가능성을 위한 필수적인 기술로 주목받고 있다. 그러나 새로운 설비 도입과 인프라 구축에 막대한 비용이 필요하다. 게다가 대량의 수소를 안정적으로 공급 받는 게 중요하다. 높은 기술적 난이도 등 여러 과제들을 해결하기 위해 지속적인 연구 개발과 투자, 정부의 적극적인 지원이 필요하다.
- 산업
2024-10-17
[퓨처 Eyes(54)] 테슬라, 2027년 로보택시 '승부수'…'사이버캡' 띄우지만 가시밭길 예고

미국 전기차 선두주자 테슬라가 '로보택시(무인 택시)'라는 새로운 혁신을 예고했다. 2027년까지 무감독 자율주행 시스템을 탑재한 로보택시를 상용화하겠다는 야심찬 목표를 제시하며 업계의 이목을 집중시키고 있다. 하지만 테슬라의 이러한 계획은 기술적 난관과 시장의 회의적인 시선에 직면하며 험난한 여정이 예상된다. '사이버캡'으로 여는 로보택시 시대, 과연 가능할까? 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)는 지난 10일 로스앤젤레스 버뱅크 워너브라더스 스튜디오에서 열린 '위, 로봇(We, Robot)' 행사에서 '사이버캡'이라는 이름의 2인승 자율주행 로보택시를 공개했다. 운전대와 페달 없이 완전 자율주행이 가능하도록 설계된 사이버캡은 반짝이는 은색 몸체와 동일한 색상의 바퀴가 장착된 차량으로, 외관으로는 미래에서 온 차량 그 자체였다. 머스크는 사이버캡의 가격을 3만 달러(약 4087만 원) 미만으로 2027년 이전 대량 생산을 목표로 한다고 밝혔다. 그러나 현재 테슬라의 자율주행 기술 'FSD(Full Self-Driving)'는 레벨 2 수준에 머물러 있다. 운전자의 개입이 필요한 부분적 자율주행 시스템으로, 완전 자율주행 기술 상용화까지는 상당한 기술적 진보가 필요한 상황이다. 자율주행 기술, 대중의 신뢰 얻을 수 있을까? 테슬라의 적극적인 행보에도 불구하고 자율주행 기술에 대한 대중의 신뢰는 아직 낮다. 최근 우버 보고서에 따르면, 우버 이용자의 절반이 자율주행차 이용을 꺼리는 것으로 나타났다. 자율주행 시스템의 안전성에 대한 우려가 여전히 높기 때문이다. 실제로 우버는 자율주행 기술 도입에 어려움을 겪고 있다. 웨이모(Waymo)와의 협력을 통한 자율주행차 시범 운영에도 불구하고, 승객들의 불안감은 해소되지 못하고 있다고 일렉트렉은 전했다. 이는 자율주행차 상용화의 가장 큰 걸림돌로 작용할 수 있다. 다라 코스로샤히 우버 CEO는 "안전이 가장 중요한 일이다. 그러면 앞으로 3~7년 안에 경제에 집중하기 시작할 것"이라고 전망했다. 테슬라 로보택시, 극복해야 할 과제들 테슬라가 그리는 로보택시의 미래는 장밋빛 전망으로 가득하지만, 현실은 녹록지 않다. 기술적 한계, 법적 규제, 대중의 불신이라는 높은 벽을 넘어야만 2027년 상용화라는 목표를 달성할 수 있다. 무엇보다 완전 자율주행 기술의 완성도를 높이는 것이 관건이다. 복잡한 도심 환경, 예측 불가능한 상황 속에서도 안전하고 정확한 주행을 보장해야 한다. 또한, 시스템 오류, 해킹 등 잠재적 위험 요소를 제거하고 안전성을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다. 법적 규제 마련 또한 시급한 과제다. 자율주행 시스템과 관련된 법적 책임 소재, 보험 및 사고 처리 기준 등 명확한 규범 마련이 필요하다. 자율주행차에 대한 사회적 합의를 이끌어내고 제도적 기반을 구축하는 것이 로보택시 상용화의 필수 조건이다. 대중의 인식 개선도 중요하다. 자율주행 기술에 대한 불안감과 불신을 해소하고, 안전하고 편리한 교통 수단이라는 인식을 심어주어야 한다. 지속적인 기술 개발과 안전성 검증, 투명한 정보 공개를 통해 대중의 신뢰를 얻는 것이 중요하다. CFRA 리서치 애널리스트 개릿 넬슨은 "수많은 기술적 장애물과 안전 테스트, 규제 승인 등의 과제를 해결하는 데 몇 년이 걸릴 것"이라며 테슬라의 2027년 상용화 목표에 회의적인 시각을 보였다. 경쟁사들의 빠른 행보, 테슬라에 '자극제' 될 듯 테슬라가 자율주행 택시 시장의 '게임 체인저'를 꿈꾸지만, 이미 시장을 선점하고 있는 경쟁자들의 존재를 간과할 수 없다. 구글의 자회사 웨이모는 이미 미국 주요 도시에서 로보택시 서비스를 상용화하며 주행 거리와 안전성 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있다. 웨이모는 2018년부터 샌프란시스코에서 자율주행 택시 서비스 '웨이모 원'을 시작으로, 현재 로스앤젤레스, 피닉스, 오스틴 등으로 서비스 지역을 확대하며 시장 지배력을 강화하고 있다. 특히, 웨이모는 누적 주행 거리와 낮은 사고율을 강점으로 내세우며 자율주행 기술에 대한 신뢰도를 높이는 데 주력하고 있다. 중국 IT 기업 바이두 또한 자율주행 택시 시장에서 괄목할 만한 성과를 보여주고 있다. 2021년 베이징에서 로보택시 서비스 '아폴로 고'를 출시한 바이두는 현재 중국 내 10개 도시로 서비스를 확장하며 빠르게 성장하고 있다. 국내 자동차 산업을 선도하는 현대자동차와 기아는 테슬라와 마찬가지로 레벨2 수준의 첨단운전자보조시스템(ADAS)을 구현하고 있다. 특히 현대차는 운전자 개입이 필요없는 레벨 4 자율주행 기술을 탑재한 무인 자율주행차를 개발해 지난 6월부터 서울 마포구 상암 등 제한된 구역에서 시속 50km 이내로 시범 운행을 개시했다. 웨이모와 바이두의 성공적인 로보택시 운영은 테슬라에게는 자극제가 될 것으로 보인다. 테슬라가 자율주행 택시 시장에서 경쟁 우위를 확보하기 위해서는, 경쟁사들의 기술력과 서비스 운영 노하우를 면밀히 분석하고 차별화된 전략을 수립해야 할 것이다. 특히, 웨이모와 바이두가 이미 확보한 방대한 주행 데이터와 운영 경험은 테슬라가 극복해야 할 과제로 꼽힌다. 테슬라가 자체적인 기술력과 브랜드 파워를 바탕으로 경쟁에서 앞서나갈 수 있을지, 앞으로의 행보가 주목된다. 한편 테슬라의 로보택시는 단순한 기술적 진보를 넘어 우리 삶의 방식을 바꿀 잠재력을 지니고 있다. 교통 체증, 사고 감소, 이동 편의 증대 등 다양한 사회적·경제적 효과를 가져올 수 있다. 그러나 꿈을 현실로 만들기 위해서는 혁신적인 기술 개발과 더불어 사회적 공감대 형성, 제도적 뒷받침이 필요하다. 테슬라가 과연 2027년 로보택시 시대를 열고 교통 혁명을 이끌어낼 수 있을지, 그 결과가 주목된다.
- 포커스온
2024-10-17
현대차, '미래차 고장 예측' 기술 선점 나선다…서울대 등 8개 대학과 손잡아

현대자동차그룹이 미래 모빌리티 패러다임을 선도할 핵심 기술 확보에 박차를 가한다. 국내 유수 대학들과의 공동 연구를 통해 차량 고장을 예측하고 선제적으로 대응하는 'PHM(고장 예측 관리) 기술' 고도화에 나선 것이다. 현대차그룹은 서울대, 건국대, 성균관대, 인하대, 한국기술교육대, 한양대, 광주과학기술원(GIST), 울산과학기술원(UNIST) 등 8개 대학과 협력해 'PHM 기술' 개발을 위한 공동 연구실을 설립한다고 16일 밝혔다. 지난 15일 서울대 엔지니어하우스에서 개최된 협약식에는 양희원 현대차·기아 연구 개발(R&D) 본부장(사장), 김영오 서울대 공과대학장 등 주요 관계자들이 참석하여 협력 의지를 다졌다. 이번 산학 협력은 자율 주행 및 전동화 시대에 발맞춰 차량 시스템의 복잡성이 증대됨에 따라 발생 가능한 잠재적 고장을 사전에 예측하고 관리하여 안전성과 신뢰성을 극대화하기 위한 것이다. 공동 연구실은 2027년까지 PHM 요소 기술, 차량 탑재 하드웨어 및 소프트웨어 개발, PHM 플랫폼 구축을 위한 기반 기술 연구에 매진할 계획이다. 특히 차량 시스템의 고장 징후를 실시간으로 포착하기 위한 센서 데이터 수집 및 분석, 예측 알고리즘 고도화에 연구 역량을 집중한다. 이를 통해 차량 내 임베디드 시스템 또는 클라우드 기반의 PHM 플랙폼을 구현하여 고장 예측 정확성을 향상시키는 것이 목표다. 현대차그룹은 이번 연구 성과를 바탕으로 목적기반차랑(PBV)의 예방정비 시스템을 국내 협력 업체들과 연계하여 상용화하고, 나아가 자율 주행 차량을 비롯한 다양한 모빌리티 분야로 PHM 기술 적용범위를 확대할 계획이다. 양희원 현대차·기아 사장은 "PHM 기술은 자율 주행 시대의 안전과 신뢰성을 담보하는 핵심 기술"이라며 "선도적인 기술력 확보를 통해 미래 모빌리티 산업을 이끌어 나가겠다"는 포부를 밝혔다. PHM 기술이란? PHM 기술은 'Prognostics and Health Management(고장 예측 및 관리)'의 약자로, 쉽게 말하면 기계나 장비의 고장을 미리 예측하고 관리하는 기술이다. 마치 사람이 정기적으로 건강검진을 받아 질병을 예방하듯, 기계도 PHM 기술을 통해 '상태'를 체크하고 문제가 생길 가능성을 미리 알아내는 것을 말한다. 의사가 검진 결과를 보고 진단을 내리듯, PHM 기술은 수집된 데이터를 분석하여 기계의 현재 상태를 진단하고, 앞으로 고장이 발생할 가능성을 예측한다. PHM 기술이 중요한 이유는? 기계 고장으로 인한 사고를 예방해 사람의 안전을 지킬 수 있다. 고장이 나기 전에 기계를 미리 수리하면, 큰 고장으로 이어지는 것을 막아 수리 비용을 줄일 수 있고, 기계의 수명도 늘릴 수 있다. 또한 기계의 가동율을 높여 생산성을 향상시킬 수 있다. 이처럼 PHM 기술은 사람의 안전과 편의를 향상시키는데 중요한 역할을 하고 있다. 향후 더욱 발전해 스마트 팩토리, 발전소나 공장 등 산업 현장 뿐만 아니라 의료 장비 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.
- 산업
2024-10-16
구글, AI 데이터 센터 소요 전력 원자력 발전으로 전환한다

구글(Google)이 인공지능(AI) 데이터 센터에 필요한 방대한 양의 에너지를 원자력 발전으로 전환하기로 결정하고, 이를 위해 소형 원자로 사용 계약을 체결했다고 BBC방송이 전했다. 구글은 원자력 발전을 위해 카이로스 파워(Kairos Power)와 계약을 체결했다. 이에 따라 2030년 이전에 첫 번째 원자로 가동을 시작하고, 오는 2035년까지 더 많은 원자로를 배치할 것이라고 밝혔다. 구글은 원자로 구매 가격이 얼마인지, 또는 원자력 발전소 및 데이터 센터가 어디에 지어질 것인지에 대한 세부 사항은 공개하지 않았다. 빅테크들은 AI를 구동하는 거대한 데이터 센터에서 사용하는 전기를 공급하기 위해 점점 더 원자력 에너지원으로 눈을 돌리고 있다. AI 부문은 방대한 데이터 처리 때문에 다른 기술 영역에 비해 월등히 많은 에너지를 소모한다. 구글의 에너지 및 기후 담당 마이클 테렐 이사는 "AI 기술을 지원하기 위한 새로운 전기원이 필요하다"라며 "이번 계약은 방대한 에너지를 친환경은 물론 안정적으로 공급해 새로운 기술 발전을 가속하고 AI의 잠재력을 최대한 활용하는 데 도움이 될 것“이라고 설명했다. 카이로스의 제프 올슨 담당은 "구글과의 계약은 전력망의 탈탄소화를 위한 원자력 발전 실행 가능성을 입증함으로써 핵 에너지의 상용화를 가속하는 데 일조할 것"이라고 말했다. 이 계획은 미국 원자력규제 위원회와 현지 기관의 승인을 받아 진행된다. 지난해 미국 규제 당국은 캘리포니아에 본사를 둔 카이로스에 50년 만에 처음으로 새로운 유형의 원자로 건설을 허가했다. 회사는 지난 7월 테네시주에서 시범 원자로 건설을 시작했다. 원자로 부문 스타트업인 카이로스는 기존 원자력 발전소에서 사용하는 물 대신 용융 불소염을 냉각제로 사용하는 소형 원자로를 개발하고 있다. 탄소를 거의 배출하지 않고 하루 24시간 끊김 없이 전기를 공급하는 원자력은 기술 산업에 매력적인 옵션으로 다가서고 있다. 많은 에너지를 사용하는 테크 기업들은 탄소 배출을 줄여야 한다는 과제에 직면해 있다. 골드만삭스에 따르면 데이터 센터의 글로벌 에너지 소비는 2020년대 말까지 두 배 이상 증가할 것으로 예상된다. 테크타겟(TechTarget) 웹사이트의 산업 편집자 존 무어는 "AI 데이터 센터는 에너지를 공급하고 컴퓨팅 장비를 냉각하기 위해 상상하기 어려운 만큼 대량의 전기가 필요하다"고 말했다. 지난해 열린 COP28(기후변화협약 당사국총회)에서 미국은 화석연료에서 벗어나기 위한 노력의 일환으로 2050년까지 원자력 발전 용량을 세 배로 늘리겠다는 국가 그룹에 합류했다. 물론 반대 의견도 있다. 원자력 발전이 위험성이 없는 것이 아니며, 오래 지속되는 방사성 폐기물을 배출한다는 것이다. 한편 지난달 마이크로소프트는 지난 1979년 미국에서 최악의 원자력 사고가 발생한 3마일 섬(Three Mile Island) 에너지 공장의 운영을 재개하기로 합의했다. 지난 3월 아마존은 펜실베이니아주에 원자력 에너지 추진 데이터 센터를 인수할 것이라고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-10-16
[퓨처 Eyes(52)] 인간 게놈, '5D 메모리 크리스탈'에 담겨 수십억 년 보존

영국 과학자들이 인간 게놈(유전자) 전체를 '5D 메모리 크리스털'에 저장하는 데 성공했다고 CNN과 파퓰러 사이언스, 라이브사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 이 기술은 미래에 인류 멸종 위기 극복에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 멸종 위기 동식물 종 보존에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 사우스햄튼 대학교 연구팀은 열과 화학적으로 가장 안정적인 물질 중 하나인 거의 순수한 실리카로 만든 유리인 용융 석영의 특성을 모방한 합성 소재를 개발해 5D 메모리 크리스털을 만들었다. 이 특수 크리스털은 수십억 년 동안 최대 360테라바이트[Terabyte, 컴퓨터 데이터 저장 용량을 나타내는 단위 중 하나로, 1테라바이트(TB)=1000기가바이트(GB) 또는 약 1조 바이트에 해당]의 정보를 저장할 수 있다. 연구팀이 개발한 동전 크기의 이 메모리 크리스털은 현재 독일 할슈타트에 있는 버려진 소금 광산 깊숙한 곳에 있는 '인류 기억 기록 보관소'에 보관될 예정이다. 이 팀이 개발한 크리스털은 2014년에는 '가장 내구성 있는 디지털 저장 장치'로 기네스 세계 기록에 등재되기도 했다. 섭씨 1천도·우주 방사선 등 극한의 조건 견뎌 사우스햄튼 대학 측은 지난 19일 보도자료를 통해 5D 메모리 크리스털은 섭씨 1000도의 고온, 1제곱센티미터당 10톤(아프리카 코끼리 두 마리의 무게에 해당)의 압력이라는 극한의 환경 조건에서도 견딜 수 있다고 밝혔다. 또한 우주 방사선에 장기간 노출되어도 견딜 수 있어 우주를 통한 긴 여행에도 살아남을 수 있다. 또한 이 크리스털은 영구 보존이 가능하다. 현재 138억 년(우주의 나이와 비슷한 시간) 동안 데이터 유지가 가능한 것으로 알려졌다. 현재 우리가 살고 있는 지구는 50억년 후 태양이 파괴되면 사라질 것으로 추정된다. 단순 계산으로 이 메모리 크리스털은 지구가 파괴된 후에도 데이터 유지가 가능하다. 사우스햄튼 대학교 광전자공학 피터 카잔스키 교수가 주도한 연구팀은 크리스털 결정 내에 정보를 저장하기 위해 초고속 레이저를 사용해 5차원 매트릭스 내에 쌓인 수백만개의 20나노미터(0.0000008인치, 1나노 미터는 10억분의 1미터) 폭의 노드에 데이터를 새겨 넣었다. 정보는 나노 구조의 5가지 차원(높이, 길이, 너비, 방향, 위치)으로 변환되어 저장되므로 '5D'라고 불린다. 팀은 "두 개의 광학 차원과 세 개의 공간 좌표가 포함돼 있다"고 밝혔다. 유기체 복원 가능 게놈 영구 저장 5D 메모리 크리스털은 기존 3D 광학 저장 기술에 '복굴절' 현상을 추가하여 개발됐다. 복굴절은 빛이 매질을 통과할 때 편광 방향에 따라 굴절률이 달라지는 현상이다. 이를 이용해 각각의 미세한 데이터 저장 공간에 1비트가 아닌 8비트(1바이트)의 데이터를 저장할 수 있게 됐다. 카잔스키 교수는 "5D 메모리 크리스털은 미래에 과학 기술이 허락한다면 식물과 동물 등 복잡한 유기체를 복원할 수 있는 게놈 정보의 영구 저장소를 구축할 가능성을 열어준다"고 설명했다. 팀은 DNA의 뉴클레오타이드 또는 염기를 나타내는 네 글자, 즉 아데닌(A), 시토신(C), 구아닌(G) 티민(T)을 사용해 전체 인간 게놈을 설명했다. 국립인간게놈 연구소에 따르면 전체 게놈은 약 30억 글자 길이이다. 또한 연구팀은 먼 미래에 정보를 해독할 존재를 고려하여 시각적 키를 메모리 크리스털에 포함시켰다. 팀은 먼 미래에 누가, 또는 무엇이 정보를 검색할지 고려했다. 그것은 지능(종 또는 기계)일 수도 있고, 너무 먼 미래에 발견되어 참조 프레임이 존재하지 않을 수도 있기 때문이다. 카잔스키는 "크리스탈에 새겨진 시각적 열쇠는 발견자에게 내부에 어떤 데이터가 저장되어 있고 어떻게 사용할 수 있는지에 대한 지식을 제공한다"고 말했다. 현재 과학 기술로는 단일 게놈만으로 종을 부활시키는 것은 불가능하다. 그러나 연구팀은 인간에서 진화했거나 외계에서 온 진보된 문명이 이를 달성하는 데 필요한 지식과 기술을 보유하고 있을 것으로 예상하고 있다. 이번에 사우스햄튼 대학교 연구팀이 개발한 메모리 크리스탈은 5D 메모리 크리스탈의 잠재력을 보여주는 중요한 이정표다. 현재 실험 단계에 있는 이 메모리 크리스탈은 상용화를 위해서는 추가적인 연구 개발이 필요하다. 상용화될 경우, 우리가 데이터를 저장하고 활용하는 방식을 근본적으로 바꿀 수 있을 것으로 기대된다. 한편, 외부 전문가들은 이 연구에 대해 "매우 인상적"이라면서도 미래에 데이터를 읽는 방법에 대한 의문을 제기했다. 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)의 토마스 헤이니스는 CNN에 "수백 년 후에도 데이터를 읽을 수 있는 장치를 만들 수 있을지, 그 장치가 여전히 작동할지 의문"이라고 지적했다. 이 기술은 2016년 세계인권선언, 대헌장, 킹 제임스 성경과 같은 중요 문서 저장에 사용된 바 있다. 지구의 멸종 위기 종, 달에 보관 지구 종말에 대비해 인류의 유산을 남기려는 과학자들의 노력은 이어지고 있다. 올해 초 과학자들은 지구의 멸종 위기 종을 달에 보관하여 보호하는 계획을 발표하기도 했다. 이는 지구에 대재앙이 발생할 경우를 대비한 것이다. 스미소니언 국립 동물원 및 보존 생물학 연구소의 메리 하게돈 연구팀은 지구상 생물종의 멸종에 대비해 달에 멸종 위기 생물 샘플 저장소를 만드는 것이 가능한가를 탐구했다. 새로운 개념의 냉동 세포 저장소는 궁극적으로 섬유질 세포로 동물 피부 샘플을 냉동 보존해 섬유아세포라고 하는 세계의 멸종 위기종의 다른 조직이나 기관을 연결하는 것이다. 달 생물 저장소는 '냉동 보존'을 통해 가능하다는 주장이다. 달의 극지방에는 20억 년 이상 햇빛이 비치지 않는 분화구 바닥과 같은 영구적으로 그늘진 지역이 있다. 이 지역의 온도는 대개 섭씨 영하 196도 이하로 유지된다. 연구팀은 달의 이러한 낮은 온도를 활용해 장기 냉동보존 저장 시설을 건설하고 샘플을 수동 냉각할 것을 제안했다. 물론 이를 실현하는 데는 앞으로도 수십 년이 걸릴 것으로 예상된다. 이처럼 과학자들은 현재에도 일어나고 있는 멸종 위기 동식물 보존을 위해 다각적인 노력을 기울이고 있다. 또한 DNA 타임 캡슐 역할을 할 것으로 보이는 5D 메모리 크리스털은 인류의 지식과 생물 다양성을 보존하며, 먼 미래 세대에게까지 그 유산을 전달할 수 있는 혁신적인 기술로 기대된다.
- 포커스온
2024-09-26
[신소재 신기술(113)] 美 조지아 공대, 리튬이온배터리 획기적 개선 음극재 개발

전기자동차(EV) 시장의 케즘(chasm·일시적 수요 정체) 극복 방안의 하나로 '차세대 배터리'가 거론되는 가운데 미국에서 새로운 음극 소재가 개발됐다. 조지아 공과대학은 홈페이지를 통해 하이롱 첸(Hailong Chen) 교수가 이끄는 다기관 연구팀은 리튬이온배터리(LIBs)를 획기적으로 개선할 수 있는 저렴한 새로운 음극 소재를 개발했다고 밝혔다. 이는 전기자동차 시장과 대규모 에너지 저장 시스템을 변화시킬 가능성이 있다. 조지아공대 우드러프 기계공학부 및 재료과학·공학부 하이롱 첸 부교수는 "오랫동안 사람들은 기존 음극재보다 저렴하고 지속 가능한 대안을 찾고 있었다. 우리가 그걸 찾은 것 같다"고 말했다. 연구팀에 따르면 획기적인 소재인 삼염화철(FeCl3)은 일반적인 음극재 비용의 1~2%에 불과하지만 동일한 양의 전기를 저장할 수 있다. 음극재는 용량, 에너지 및 효율성에 영향을 미치며 배터리 성능과 수명, 경제성에 중요한 역할을 한다. 첸 교수는 "우리 음극재는 게임 체인저가 될 수 있다"며 "이는 전기차 시장 뿐만 아니라 전체 리튬 이온 배터리 시장을 크게 개선할 것"이라고 말했다. 연구 결과는 학술지 네이처 서스테너빌리티(Nature Sustainability)에 게재됐다. 1990년대 초 소니에 의해 처음 상용화된 리튬이온배터리(LIB)는 스마트폰이나 테블릿과 같은 개인용 전자제품의 폭발적인 성장을 촉발했다. 이 기술은 결국 전기자동차에 동력을 공급하는 신뢰할 수 있고 충전 가능한 고밀도 에너지원으로 발전했다. 그러나 개인용 전자 제품과 달리 전기차와 같은 대규모 에너지 사용자는 LIB 비용에 특히 민감하다. 현재 배터리는 전기차 총 비용의 50%를 차지하며, 이로 인해 이러한 청정 에너지 자동차는 내연 기관 자동차보다 더 비싸다. 더 나은 배터리 구축 구식 알카라인 배터리와 납축 배터리에 비해 리튬이온배터리는 더 작은 패키지에 더 많은 에너지를 저장하고 충전 장치에 더 오래 전원을 공급한다. 그러나 리튬이온배터리에는 코발트나 니켈과 같은 희귀 속이 포함되어 있으며 제조 비용이 높다. 지금까지 LIB용으로 네 가지 유형의 음극만 성공적으로 상용화됐다. 기존 LIB는 액체 전해질을 사용하여 에너지 저장 및 방출을 위한 리튬 이온을 운반한다. 저장할 수 있는 에너지 양에는 엄격한 제한이 있으며 누출 및 화재가 발생할 수 있다. 그러나 모든 고체리튬이온배터리는 고체 전해질을 사용하여 배터리 효율성과 안정성을 크게 높이고 더 안전하게 더 많은 에너지를 저장할 수 있도록 한다. 아직 개발 및 테스트 단계에 있는 이러한 배터리는 상당한 개선이 될 것이다. 연구팀이 개발한 FeCl3 음극, 고체 전해질 및 리튬 금속 양극을 사용하면 전체 배터리 시스템 비용이 현재 LIB의 30-40%에 불과하다. 첸 교수는 "이는 전기차를 내연 기관 자동차보다 훨씬 저렴하게 만들뿐만 아니라 새롭고 유망한 형태의 대규모 에너지 저장 장치를 제공해 전력망의 복원력을 향상시킨다"고 말했다. 이어 "또한 우리가 개발한 음극은 전기차 시장의 지속 가능성과 공급망 안정을 크게 향상시킬 것"이라고 기대했다. 음극재로 염화철(FeCl3) 주목 음극재로서의 FeCl3에 대한 첸의 관심은 고체 전해질 재료 연구에서 시작됐다. 그의 연구실은 2019년부터 기존 상용 산화물 기반 음극을 사용해 고체 배터리를 만들려고 시도했다. 결과는 좋지 않았다. 음극과 전해질 재료가 잘 맞지 않았던 것. 연구원들은 염화물 기반 음극이 염화물 전해질과 더 나은 쌍을 이루어 더 나은 배터리 성능을 제공할 수 있다는 점에 착안했다. 첸 교수는 "우리는 시도해볼 가치가 있는 후보(FeCl3)를 찾았다. 결정구조가 리튬이온 저장 및 운송에 잠재적으로 적합했기 때문이다"라고 설명했다. 현재 전기차에서 가장 많이 사용되는 음극은 산화물이며 엄청난 양의 값비싼 니켈과 코발트가 필요하다. 이는 독성이 있을 수 있으며 환경 문제를 야기할 수 있는 중금속이다. 이와 대조적으로 연구팀이 개발한 새로운 음극에는 철(Fe)과 염소(Cl)만 포함되어 있다. 이는 강철과 식용 소금에서 발견되는 풍부하고 저렴하며 널리 사용되는 원소들이다. 초기 테스트에서 FeCl3는 다른 훨씬 더 비싼 음극만큼 또는 더 나은 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 예를 들어 널리 사용되는 음극 리튬철인산염(LiFePO4, LIF)보다 작동 전압이 더 높다. 작동 전압은 배터리가 장치에 연결될 때 제공하는 전기력으로 정원에서 사용하는 호스의 수압과 유사하다. 연구팀은 이 기술이 5년 이내에 전기차에서 상업적으로 실행 가능할 수 있을 것으로 기대했다. 첸은 현재로서는 연구팀이 FeCl3와 관련 소재를 계속 연구할 것이라고 말했다. ◇ 참고: Zhantao Liu, Jue Liu, Simin Zhao, Sangni Xun, Paul Byaruhanga, Shuo Chen, Yuanzhi Tang, Ting Zhu, Hailong Chen. 「모든 고체 리튬 이온 배터리를 위한 저비용 삼염화철 음극」 Nature Sustainability.
- IT/바이오
2024-09-25
[신소재 신기술(112)] AI 혁신, 농업 현장에…오렌지 수확 로봇 개발 성공

이스라엘 농업 기술 스타트업 나노벨(Nanovel)이 과수원 등 농장의 과실수에서 과일을 따낼 수 있는 새로운 인공지능(AI) 기반 자율 로봇을 제작, 공개했다고 지역 매체 노카멜스가 전했다. 비용 대비 효과가 좋거나 한국과 같은 과수원 환경에서 적용할 수 있다면, 인건비 등으로 인해 천정부지로 치솟고 있는 과일값 안정에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 나노벨은 이 로봇이 농장의 노동력 부족과 급증하는 생산 비용에 대한 전 세계적 솔루션을 제공할 것이라고 자신했다. 노동력과 생산비라는 두 가지 큰 난제는 미국 애리조나, 캘리포니아, 콜로라도, 뉴멕시코의 농장주들과 협력하는 '웨스턴 그로워스(Western Growers)' 조직의 조사를 통해 해결될 수 있는 것으로 확인됐다고 한다. 나노벨에 따르면 이 로봇은 첨단 엣지 컴퓨팅과 AI 기반 데이터 분석을 기반으로 하고 있다. 이를 통해 높은 수준의 기술적 복잡성을 요구하는 '오렌지 수확'에 성공했다. 울창한 잎사귀 사이에서 오렌지를 선별해 따낸 것이다. 회사는 이 로봇이 세계 최초의 과일 자율 수확 시스템이라고 밝혔다. 개발된 오렌지 수확 로봇은 다중 암(팔) 플랫폼으로 구성되어 있으며 지금은 트랙터로 움직인다. 그러나 회사가 계획하는 차세대 로봇 시스템은 내부 구동 장치와 자율주행 시스템을 갖추게 될 것으로 알려졌다. 망원렌즈 구실도 겸하는 암에는 엣지 컴퓨팅, 첨단 비전 시스템 및 AI가 장착돼 시장 품질 기준을 충족하는 정밀도로 과일을 식별, 평가 및 선택적으로 수확한다. 각 암에는 과일을 고정하는 특허받은 진공 그리퍼(과일을 잡는 손의 기능)와 손상 없이 줄기를 다듬는 커터가 있다. 첫 번째 단계에서 로봇은 오렌지를 수확하고 나중에 다른 감귤류로 확장할 예정이며, 회사의 장기 계획은 레몬, 자몽, 아보카도, 망고, 복숭아, 천도복숭아 수확 로봇으로의 전개다. 나노벨 설립자 겸 CEO인 아이작 매조는 "나노벨의 사명은 자율 수확을 통해 신선한 과일의 가격을 확보하는 것"이라고 말했다. 메조는 "목표는 나노벨의 솔루션을 글로벌 감귤류 시장, 특히 미국과 스페인, 이탈리아와 같은 남유럽 국가에 공급하는 것이다. 우리는 신선한 시장 기준에 맞춘 과실 수확의 새로운 글로벌 표준을 만들고 재배자에게 높은 품질과 경제적 실행 가능성을 보장할 것"이라고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-09-23
[퓨처 Eyes(50)] 핵시계, 초정밀 시간 측정의 새로운 지평을 열다

상상을 초월하는 정확성, 10억년에 단 1초의 오차도 허용하지 않는 시계가 현실로 다가왔다. 과학자들이 기존 원자시계를 뛰어넘는 핵시계 개발에 성공하며, GPS, 인터넷 동기화, 금융 거래 등 다양한 분야에 혁신을 예고했다. 미국 물리과학 연구기관인 JILA와 국립표준기술원(NIST) 펠로우이자 콜로라도 볼더 대학교 물리학 교수인 준 예(Jun Ye)와 그의 팀이 이끄는 국제 연구팀이 핵시계로 알려진 획기적인 시간 측정 장치를 개발했다. 원자시계 넘어 핵시계로, 시간 측정의 새로운 지평 현재 가장 정확한 시계는 원자시계다. 원자시계는 원자 내 전자의 에너지 변화를 이용해 1초를 정의하고, 1초에 수십억 번 진동하는 신호를 통해 시간을 측정한다. 이번에 개발된 핵시계는 원자핵 내부의 에너지 변화를 이용한다는 점에서 원자시계와 차별화되는 새로운 유형의 시간 측정 장치다. 핵시계는 원자 전체가 아닌 원자핵의 진동을 측정한다. 원자핵은 원자보다 훨씬 작지만, 더 많은 '틱(tick)'을 가지고 있어 더 정확한 시간 측정이 가능하며, 전자기장과 같은 외부 교란에도 안정적이다. 새로운 연구에서 JILA와 그의 연구팀은 핵시계의 모든 필수 부품을 만들었다. 즉 시계의 '틱(tick)'을 제공하는 토륨-229 핵전이, 핵의 개별 양자 상태 사이에 정밀한 에너지 점프를 생성하는 레이저, 이러한 '틱'을 직접 측정하는 주파수 빗 등이다. 연구팀은 이러한 노력으로 이전 파장 기반 측정기보다 100만배 높은 수준의 정밀도를 달성했다. 또한 연구팀은 자외선 주파수를 세계에서 가장 정확한 스트론튬 원자시계 중 하나에 사용되는 광학 주파수와 직접 비교해 핵 전이와 원자시계 사이의 직접적인 주파수를 연결하는데 최초로 성공했다. 이러한 직접적인 주파수 연결과 정밀도 향상은 핵시계를 개발하고 기존 시간 유지 시스템과 통합하는 데 있어 매우 중요한 단계다. 더 작지만 더 강력한 핵시계, 정확성의 한계를 뛰어넘다 원자시계는 수십억 년에 몇 초의 오차만 발생할 정도로 정확하지만, 외부 환경의 영향을 받을 수 있다. 반면, 핵시계는 원자핵의 안정성 덕분에 외부 간섭에 덜 민감하고, 더 높은 주파수에서 진동하여 더 정밀한 시간 측정이 가능하다. JILA 연구팀은 토륨-229 원자핵에 자외선 레이저를 쏘아 핵입자를 여기시키고 '광 주파수 빗' 기술로 핵의 에너지 펄스 주파수를 측정하는 데 성공했다. 이는 일반 시계의 추가 진자 운동을 하는 것과 유사한 원리로, 1초당 더 많은 파동 사이클을 측정하여 더욱 정확한 시간 측정을 가능하게 한다. 이번 연구 결과는 지난 9월 4일자 세계적인 학술지 "네이처' 표지 기사에 게재됐다. 연구팀에는 JILA, 비엔나 양자 과학 기술 센터, IMRA America Inc.의 연구자들이 포함됐다. 물리학의 획기적인 발전, 핵시계 현실화에 한 걸음 더 이번 연구는 핵시계 개발에 중요한 이정표를 세웠다. 1976년 토륨 핵의 저에너지 특성을 발견, 2003년 토륨-299 핵시계 활용 가능성 제시, 2023년 토륨-229 결정 삽입 기술 개발 등 오랜 연구 끝에 마침내 핵시계 프로토타입이 탄생한 것이다. 특히 연구팀은 토륨-229 핵의 에너지 변화를 정밀하게 측정하고, 이를 통해 생성된 신호를 높은 정확도로 측정하는 데 성공했다. 이는 핵시계의 실현 가능성을 입증하는 중요한 성과로 평가받는다. 핵시계, 시간 측정 넘어 과학 혁신 이끌 것 핵시계는 아직 초기 단계지만 상용화될 경우 공식 국제시간 측정뿐만아니라 물리학 연구, 우주 탐사 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 특히 암흑 물질 탐색, 자연 상수 검증 등 기본 물리학, GPS 정확도 향상, 통신 네트워크 안정화 등에도 활용될 수 있다. 연구팀은 "이번 연구는 핵시계의 가능성을 보여주는 중요한 발검음"이라며 "레이저 정렬 및 주파수 조정 등을 통해 정확도를 더욱 향상시킬 수 있을 것"이라고 밝혔다. 또한 "2~3년 안에 핵시계가 원자시계의 정확성을 능가할 것"이라고 전망했다. 핵시계는 휴대성과 안정성도 뛰어나 통신, 인터넷, GPS 등 일상생활에도 영향을 미칠 것으로 예상된다. 물리학 전문가들은 "핵시계는 시간 측정의 새로운 패러다임을 제시하는 혁신적인 기술"이라며 "기초과학 연구부터 첨단 기술 개발까지 다양한 분야에 파급 효과를 가져올 것"이라고 평가했다. 핵시계, 미래를 향한 새로운 추 원자시계는 이미 지진, 중력장, 시공간 연구에 중요한 도구로 활용되고 있다. 핵시계는 이러한 분야에 더 큰 발전을 가져올 수 있으며, 휴대성과 사용 편의성도 높을 것으로 예상된다. 핵시계와 원자시계를 함께 사용하면 기본 물리 상수의 변화 여부를 확인하고 암흑 물질 연구에도 새로운 가능성을 열 수 있다. JILA와 NIST 물리학자 준 예는 "수십억년 동안 켜두어도 1초도 잃지 않는 손목시계를 상상해보라"며 "아직은 그 수준에 이르지 못했지만 이 연구를 통해 그 수준의 정밀도에 더 가까워졌다"고 말했다. 더 정확하고 안정적인 시간 측정을 향한 인류의 도전은 끝없이 계속된다. 핵시계 기술의 발전은 단순히 시간 측정의 정확성을 높이는 것을 넘어, 더 빠른 인터넷 속도, 더 안정적인 네트워크 연결, 더 안전한 디지털 통신을 제공할 수 있다. 또한 대규모 입자 가속기 없이 입자 물리학 이론을 검증할 수 있으며, 우주 구조 탐사 등 우리가 우주와 자연을 이해하는 방식을 근본적으로 바꿀 수 있는 잠재력을 지니고 있다.
- 포커스온
2024-09-12
美 육군, 새로운 무인 지상 물류 로봇(MMET) 개발

미 육군이 무인으로 작동하는 지상 물류 로봇(MMET) 상용화에 나섰다고 군사 전문 매체 브레이킹디펜스가 전했다. 육군은 소형 운송 장비보다는 크지만, 대형 운송용 트럭보다는 작은 중간급의 새로운 무인 지상 물류 로봇을 개발하고 있다고 밝혔다. 로봇이지만 휴머노이드와 같은 외형이 아닌 자율주행 물류 차량에 가까운 시스템이다. 육군 전투역량개발사령부 지상차량시스템센터의 케빈 밀스 책음자는 "물류 로봇에 대한 개발 요구 사항이 아직은 초기 단계"라면서 "여전히 개념 및 기능 정의와 구현 방법 등에 대한 작업이 많이 남아 있다"고 밝혔다. 그러면서도 군의 명확한 요구 사항을 파악하고 정리해 로봇 개발을 추진할 것이라고 확인했다. 밀스는 "우리 군은 PLS(팔레타이징 로드 시스템: 대형 전술 재공급 트럭)이 있고, SMET(소형 다목적 운송 장비)를 보유하고 있는데, 둘 사이에는 큰 차이가 있다. SMET는 전장에서 약 1000파운드의 장비와 보급품을 운반하도록 설계된 8륜 로봇이며, PLS는 운송 무게만도 5만 파운드가 넘는 대형 물류 트럭"이라고 말했다. 이번에 개발하는 물류 로봇은 이 둘의 중간 정도에 해당하는 것이다. 중간 규모임을 감안해 육군은 이를 중형 다목적 지상 물류 로봇(MMET)이라고 명명했다. 중형이라는 개념에 맞추어 요구 사항을 수집하고 개선하기 위한 몇 가지 실험이 진행되고 있지만 아직은 초기 단계라고 한다. 현재 연합군지원사령부의 지속가능센터에서 MMET 요구 사항 초안을 작성하고 있으며, 복수의 업계가 향후 개발 및 공급 계획에 대한 자세한 내용을 기다리고 있다. MMET에 의한 중형 수송 작업이 진행되면 로봇 당나귀(SMET), 로봇 전투 차량(RCV), 지상 원정 자율 개조 시스템(GEARS)을 포함해 육군 내부에서 개발 중인 다른 여러 지상 운송 로봇에 합류하게 된다. 지상 자율주행에 대한 광범위한 투자에도 불구하고, 운송 로봇 배치는 나무나 건물과 같은 물리적 장애물을 탐색하고 회피하는 시스템, 자율 운송 로봇의 현장 배치에 대해 주저하는 군 현실 등 다양한 난제에 직면해 있다.
- IT/바이오
2024-09-11
레벨4 자율주행 시대 '성큼'…원격 자율주행 표준화 '박차'

운전자 없는 레벨 4 자율주행 상용화를 앞두고 업계에서 원격자율주행 표준화에 박차를 가하고 있다. 한국정보통신기술협회(TTA)는 2일 이동통신망을 이용해 배송 로봇, 자율주행 셔틀 등을 원격으로 주행시키기 위한 관제 시스템의 연내 표준화를 추진한다고 밝혔다. 레벨 0부터 5까지 총 6단계 자율주행 가운데 국내에서는 레벨 3 수준의 조건부 자율주행 기술이 점차 상용화되는 중으로 글로벌 자율주행 시장에 도전하는 국내 업체가 늘어날 것으로 예상된다. 레벨 3과 레벨 4 자율주행의 가장 큰 차이는 운전자의 개입 여부 필요성이다. 레벨 3(조건부 자율주행)은 특정 조건 하에서 시스템이 차량 제어를 주도하지만 운전자는 시스템의 요청에 따라 언제든지 운전에 개입할 준비가 되어 있어야 한다. 주로 고속도로나 정체구간 등 제한된 환경에서 작동한다. 현재 국내에서 상용화된 자율주행 기술은 대부분 레벨 3 수준이다. 반면, 레벨 4(고도 자율주행)는 특정 조건하에서 운전자의 개입 없이 시스템이 차량을 완전히 제어한다. 시스템이 처리할 수 없는 상황이 발생해도 운전자에게 제어권을 넘기지 않으며, 예를 들어 비상 정차 등 시스템이 스스로 안전하게 대처하는 것을 말한다. 아직 상용화는 이루어지지 않았지만 일부 지역에서 제한적으로 시범 운행 중이다. 한국정보통신기술협회는 "자율주행 기술에 대한 관심은 높아지고 있지만 안전성 문제는 아직 해결되고 있다"며 "사고 등으로 인해 자율주행이 어려운 상황이 됐을 때 원격으로 차량을 제어할 수 있는 기술이 주목받고 있다"며 표준화 배경을 설명했다. 이번 표준화 작업에는 LG유플러스, LG전자, 파이브지에코, 한국전자통신연구원, 한국전자기술연구원 등 14개 관련 기관이 함께 협력해 프로젝트 그룹을 구성하고 있다. 미국 캘리포니아, 일본, 독일 등에서는 운전자가 필요없는 레벨 4 기술의 상용화를 앞두고 자율주행 관련 법규에 원격 운전 내용을 추가해 개정 작업을 진행 중인 것으로 알려졌다. 특히 이번 표준을 제시한 LG유플러스는 국토교통부의 '자율주행 레벨 4 기반 도시환경관리 서비스 연구개발' 과제를 수행하는 기관으로서, 해당 표준을 적용한 원격주행 스스템 개발에 축사흘 계획이다. 한편, 레벨 5 자율주행 단계는 '완전 자율주행' 단계로, 모든 도로 환경 및 상황에서 운전자의 개입 없이 차량 스스로 안전하게 주행할 수 있는 수준을 의미한다. 핸들, 가속 페달, 브레이크 등 운전 관련 장치가 아예 없거나 사용하지 않아도 된다. 복잡한 도심, 악천후, 예측 불가능한 상황 등 어떠한 조건에서도 안전하게 주행하고 대처할 수 있다. 그러나 레벨 5 자율주행은 아직 개발 및 연구 단계에 있으며, 상용화까지는 기술적, 법적, 사회적 측면에서 해결해야 할 과제들이 많이 남아있다.
- IT/바이오
2024-09-02
[신소재 신기술(102)] 국내 연구진, 플라스틱 생산 미생물 개발⋯석유 기반 플라스틱 대체 가능성 열어

국내 연구진이 석유 기반 플라스틱 산업의 대안으로 생분해성 플라스틱을 생산하는 미생물 개발에 성공했다. 한국과학기술원(KAIST) 연구팀은 플라스틱의 강성과 열 안정성을 높이는 고리형 구조의 폴리머를 생산하는 박테리아를 개발했다. 해당 기술에 대해서는 인터레스팅엔지니어링과 물리학org, 사이테크 데일리 등 다수 외신이 조명했다. 외신에서는 "한국 연구진이 개발한 새로운 '살아있는 플라스틱'은 버려지면 스스로 파괴된다"고 호평했다. 연구를 주도한 KAIST 화학 및 생물분자 연구 책임자인 이상엽 교수는 "(플라스틱) 바이오 제조는 기후 변화와 세계적인 플라스틱 위기를 완화하는 데 중요한 역할을 할 것"이라며 "미래를 위한 더 나은 환경을 보장하기 위해 국제적인 협력을 통해 바이오 기반 제조를 촉진해야 한다"고 강조했다. 일반적으로 고리형 분자는 미생물에 독성을 나타내기 때문에 연구진은 독특한 대사 경로를 설계했다. 이를 통해 대장균은 폴리머를 합성할 뿐만 아니라 폴리머와 그 전구체의 축적을 견딜 수 있게 되었다. 결과적으로 생성된 폴리머는 생분해성이며 약물 전달 시스템과 같은 생물 의학 분야에 유용하게 활용될 수 있는 물리적 특성을 가지고 있다. 최초의 미생물을 이용한 방향족 및 지방족 폴리머 생산 포장과 산업 분야에서 사용되는 대부분의 플라스틱(PET, 폴리스티렌 등)은 고리 모양의 '방향족' 구조를 포함하고 있다. 이전 연구에서는 미생물을 이용하여 방향족 및 지방족(비고리형) 단량체가 혼합된 폴리머를 생산하는 데 성공했지만, 이번 연구는 미생물이 방향족 측쇄(곁가지)를 가진 단량체로만 구성된 폴리머를 생산한 최초의 사례다. 이를 위해 연구팀은 다양한 미생물의 효소를 통합하여 새로운 대사 경로를 만들었고, 이를 통해 박테리아가 페닐락테이트라는 방향족 단량체를 생산할 수 있도록 했다. 그런 다음 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하여 이러한 페닐락테이트 단량체를 완전한 방향족 폴리머로 효율적으로 조립할 수 있는 폴리머라제 효소를 설계했다. 이상엽 교수는 보도 자료에서 "이 효소는 자연에 존재하는 어떤 효소보다 폴리머를 더 효율적으로 합성할 수 있다"고 설명했다. 산업용 생산을 위한 규모 확대 연구팀은 박테리아의 대사 경로와 폴리머라제 효소를 개선한 후, 6.6리터(1.7갤런) 발효조에서 미생물을 배양하여 실험 규모를 확대했다. 최적화된 균주는 리터당 12.3g의 폴리머(폴리-D-페닐락테이트)를 성공적으로 생산했다. 그러나 상용화를 위해서는 이 수율을 리터당 최소 100g까지 높이는 것을 목표로 하고 있다. 이 교수는 "그 특성에 근거해 우리는 이 폴리머가 특히 약물 전달에 적합할 것이라고 생각한다"며 "주로 분자량이 낮기 때문에 PET만큼 강하지는 않다"고 말했다. 향후 연구진은 다양한 화학적 및 물리적 특성을 가진 추가적인 방향족 단량체 및 폴리머를 개발할 계획이다. 특히 산업용으로 필요한 더 높은 분자량을 가진 폴리머 개발에 주력할 예정이다. 또한 대규모 생산을 가능하게 하기 위해 공정 최적화 작업도 계속 진행할 계획이다. 이상엽 교수는 "수율을 높이기 위해 더 많은 노력을 기울이면 이 방법을 더 큰 규모로 상용화할 수 있을 것"이라며 "생산 공정의 효율성뿐만 아니라 회수 공정도 개선해 생산된 폴리머를 경제적으로 정제할 수 있도록 노력하고 있다"고 밝혔다. 이 연구는 지난 8월 21일 생명공학 분야의 최신 동향과 미래 전망에 대한 리뷰 논문을 주로 다루는 학술지 '트렌드 인 바이오테크놀로지(Trends in Biotechnology)'에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-08-31
[신소재 신기술(96)] 혈당 변화에 즉각 대응하는 '스마트 인슐린' 나온다

실시간으로 혈당 수치에 맞춰 조절되는 획기적인 유형의 스마트 인슐린이 개발돼 전 세계적으로 수백만 명에 달하는 1형 당뇨병 환자 치료를 혁신할 가능성이 높아졌다고 신기술 개발 동향을 알리는 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 개발된 스마트 인슐린은 필요할 때까지 신체에서 비활성 상태를 유지하다가 혈당을 관리할 시점이 되면 즉시 활성화되어 혈당을 낮추도록 설계됐다. 즉, 혈중 포도당 농도에 반응해 작용하는 스마트 포도당 반응성 인슐린(GRI: Glucose Responding Insulin )이다. 스마트 인슐린은 미국, 영국, 호주, 중국 등의 연구원들이 연합해 개발했다. 이 프로젝트를 담당한 기관 중 하나인 영국 청소년당뇨병연구재단(JDRF: Juvenile Diabetes Research Fund)의 책임자인 레이첼 코너는 "인슐린은 100년 이상 1형 당뇨병 환자들의 생명을 구해 당뇨 치료를 혁신했지만 여전히 충분하지 않다. 인슐린으로 포도당 수치를 관리하는 것은 어려우며, 이제는 과학계가 그 해결책을 찾아야 할 때다"라고 말했다. 현재 증세가 심한 1형 당뇨병 환자는 생존을 위해 하루에 최대 10번까지 합성 인슐린을 주사해야 한다. 혈당 수치의 끊임없는 오르내림은 단기 및 장기적으로 합병증을 유발하는 등 심각한 문제를 일으킬 수 있으며 정신 건강에도 영향을 미칠 수 있다. 기존 인슐린은 주사 시 혈당 수치를 안정시키는 데는 도움이 된다. 그러나 향후의 혈당 변동까지 관리할 수는 없다. 이 때문에 환자가 몇 시간 내에 더 많은 인슐린을 주사해야 하는 경우가 많다. 새로운 포도당 반응성 인슐린은 기존의 인슐린과는 다르게 작용한다. 혈당 수치가 높아질 때만 활성화돼 고혈당을 예방하고, 수치가 너무 낮아지면 비활성화돼 저혈당을 예방한다. 전문가들은 스마트 인슐린이 상용화되는 미래에는 환자가 일주일에 한 번만 인슐린을 투여하면 될 것이라고 추정했다. 스마트 인슐린을 개발한 과학자들은 연구를 가속하기 위해 수백만 달러의 보조금을 받았다. 제1형 당뇨병에 대한 새로운 치료법을 발견하기 위해 영국 당뇨병협회, JDRF, 스티브 모건 재단이 협력, 첨단 연구에 5000만 파운드(873억 원)를 투자하고 있으며 '1형 당뇨병 그랜드 챌린지'를 통해 지원하고 있다. 그랜드 챌린지의 과학 자문 위원회 부의장인 팀 하이즈 박사는 스마트 인슐린이 당뇨병과의 싸움에서 새로운 시대의 시작을 알리는 게임체인저가 될 수 있다고 기대했다. 그는 가디언지와의 인터뷰에서 "1형 당뇨병을 앓고 있는 사람들은 혈당 균형을 맞추기 위해 매일 많은 노력을 기울여야 한다"며 "이번에 개발된 포도당 반응성 인슐린, 소위 스마트 인슐린은 ‘인슐린의 성배’로 생각되며, 이는 약물 요법 중 1형 당뇨병을 치료하는 데 가장 효과적인 솔루션이 될 것"이라고 기대했다. 1형 당뇨병 그랜드 챌린지는 제1형 당뇨병 치료 혁신을 위해 새로운 연구 프로젝트 6개에 270만 파운드(약 47억2200만원) 이상의 자금을 지원하고 있다. 이 자금은 차세대 인슐린 개발을 가속하여 제1형 당뇨병 환자의 삶을 개선하는데 크게 기여하고 있다. 미국, 호주, 중국의 대학에서 수행되는 이 연구는 더 빠르게 작용하면서, 더 정확하게는 1형 당뇨병 관리를 용이하게 함으로써 합병증을 줄이는 인슐린을 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 프로젝트 중 4개는 포도당 반응성 인슐린(GRI)을 연구하고 있다.
- IT/바이오
2024-08-16