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[신소재 신기술(191)] 중국 칭화대, '투명 뇌' 기술 개발⋯정밀 3D 이미징 새 시대 연다
- 중국 칭화대학 연구진이 뇌와 심장을 비롯한 장기를 투명하게 만들어 내부 구조를 정밀하게 관찰할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 홍콩 매체 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 지난 17일(현지시간) 보도했다. 이번 연구는 학술지 셀(Cell)에 게재됐으며, 생체 조직을 원형 그대로 보존하면서도 고해상도 3차원 이미지를 구현할 수 있다는 점에서 주목된다. VIVIT, 조직을 '이온 유리 상태'로 전환 연구진은 이번 기술을 'VIVIT(vitreous ionic-liquid-solvent-based volumetric inspection of trans-scale biostructure)'라고 명명했다. 이는 생체 조직을 ‘이온 유리 상태(ionic glassy state)’로 전환해 조직을 투명화하는 방식이다. 이 과정을 거친 장기는 팽창이나 수축 같은 손상 없이 원래의 형태와 미세 구조를 유지하면서 빛을 투과한다. 이 기술 덕분에 이제 희미한 신호(희귀 단백질이나 미묘한 뉴런 연결 등)도 볼 수 있게 됐다. VIVID 기술은 3D 이미징과 같은 응용 분야에 엄청난 파급력을 미칠 수 있으며, 연구자들은 이제 미세한 규모에서 전체 장기를 더욱 정확하게 매핑할 수 있게 됐다고 인터레스팅엔지니어링은 평가했다. 특히 VIVIT 기법은 기존의 '조직 투명화(optical clearing)' 방식이 갖고 있던 문제-심각한 조직 변형, 동결·해동 과정에서의 손상-을 극복했다. VIVIT 처리된 조직은 저온에서 장기간 저장이 가능하며, 얼음 결정이 생기지 않고 유리 상태로 굳어 안정성이 높다. 형광 신호 강화, 미세 신경망까지 포착 이 기술은 형광 염색 효과를 2~30배 증폭시켜 희귀 단백질이나 세포 간 미세 연결까지 뚜렷하게 드러낸다. 연구진은 이를 활용해 생쥐의 시상(thalamus) 신경세포 간 연결망을 3차원으로 정밀하게 규명했으며, 인간 뇌 조직에서도 개별 신경세포의 미세 연결성을 분석하는 데 성공했다. 칭화대는 공식 성명을 통해 이번 기술을 "내부 구조를 보여주는 X선 시야와 같은 해부학적 투명성, 그리고 샘플 준비·형광 염색·3D 재구성을 관리하는 내비게이션 엔진을 동시에 갖춘 혁신적 솔루션"이라고 설명했다. 의학·생명과학 전반에 파급력 기대 전문가들은 VIVIT 기술이 뇌과학, 심혈관 연구, 정밀 의학 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 보고 있다. 특히 뇌 신경망의 3차원 지도 제작, 퇴행성 뇌질환 원인 규명, 신약 개발 등에서 큰 진전을 이끌 수 있다는 평가다. 이번 성과는 중국이 생명과학과 의료기기 분야에서 세계적 경쟁력을 높이고 있음을 보여주는 사례로도 주목된다. 연구팀은 "향후 비장, 간, 심장 등 다양한 장기에 적용해 인체 전반의 미세 구조를 규명하는 데 기여하겠다"고 밝혔다.
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[신소재 신기술(191)] 중국 칭화대, '투명 뇌' 기술 개발⋯정밀 3D 이미징 새 시대 연다
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[단독] EV 리콜 빈도 최저 5종과 최다 5종⋯현대 코나 전기차 '안정적'
- 세계 전기차 시장이 급성장하는 가운데, 모델별 리콜 빈도가 뚜렷하게 갈리고 있다. 일부 전기차는 출시 이후 안정적인 품질 관리로 리콜 사례가 드문 반면, 일부 모델은 신기술 적용과 초기 생산 과정에서 결함이 반복되며 잦은 리콜에 직면하고 있다. 제조사의 설계·검증 체계와 공급망 관리 수준이 차이를 가르는 핵심 요인으로 지목된다. 제조사가 안전·신뢰성·규제 준수에 영향을 줄 수 있는 결함을 확인하면 리콜을 실시하며, 경미한 소프트웨어 수정부터 주요 부품 교체까지 범위가 다양하다. 14일(현지시간) DAX스트리트에 따르면 리콜 빈도는 제조사의 설계·시험 과정, 공급망 신뢰도, 전기차 생산 경험 등에 따라 차이가 난다. 일부 모델은 안정적인 품질 관리로 리콜 사례가 적지만, 일부는 출시 이후 반복적으로 리콜이 이어졌다. 리콜 빈도 낮은 전기차 5종 테슬라 모델 3는 주행거리·가속 성능·소프트웨어 통합력에서 높은 평가를 받아왔다. 하드웨어 결함 리콜이 적고, 다수의 소프트웨어 관련 사항은 OTA(Over-the-Air) 업데이트로 해결된다. 제조·소프트웨어 개발의 수직계열화와 방대한 주행 데이터 분석이 결함 사전 대응에 기여했다. 쉐보레 볼트 EV는 합리적인 가격과 실용성을 갖춘 소형 해치백으로, 2020~2021년 LG에너지솔루션 배터리 결함에 따른 대규모 리콜 이후 품질 관리 체계를 강화했다. 단일 모터 구조와 단순 설계가 신뢰성을 높였다. 포르쉐 타이칸은 고성능 전기 스포츠 세단으로, 출시 전 혹독한 주행·환경 테스트를 거쳤다. 소프트웨어나 경미한 기계 조정 수준의 리콜만 기록됐으며, 부품 공급망 관리와 정밀한 조립 품질이 강점이다. BMW i4는 안정적인 부품 채택과 엄격한 품질 보증 절차로 초기 리콜 건수가 적다. 배터리와 소프트웨어 시스템의 안정성이 높고, 소규모 소프트웨어 보정에 그친 사례가 대부분이다. 현대 코나 일렉트릭은 초기 배터리 공급사 결함으로 리콜을 겪었지만, 전량 교체 후 품질 검증을 강화했다. 단순하고 검증된 구동계 설계와 안정적인 소프트웨어 운용이 낮은 리콜 빈도에 기여했다. 리콜 빈번한 전기차 5종 테슬라 모델 S는 혁신성과 장거리 주행 성능으로 시장을 선도했지만, 생산 10년이 넘는 동안 하드웨어·소프트웨어 결함 리콜이 꾸준히 발생했다. 긴 생산 이력과 빈번한 설계 변경이 원인으로 지목된다. 닛산 리프(Leaf)는 세계적으로 가장 오래된 양산 EV 중 하나로, 판매 대수와 운행 환경이 다양해 결함 발견 가능성이 높다. 제동 장치, 에어백, 배터리 관리 문제 등 다양한 사안에서 리콜이 이뤄졌다. 포드 머스탱 마하-E는 출시 초기 배터리 접촉기, 전력 제어 소프트웨어, 루프 글라스 접착 문제 등 신차 개발 단계에서 나타나는 품질 안정화 과정을 거쳤다. 리비안 R1T는 전기 픽업트럭 시장의 신생 주자로, 조립 불량 부품, 안전벨트 고정 결함 등 초기 생산 공정에서 수정 사항이 잦았다. 아우디 e-트론은 배터리 수분 유입 가능성, 충전 시스템 소프트웨어, 제동 시스템 보정 등 다수의 전기·전자 관련 리콜이 보고됐다. 신형 플랫폼과 복잡한 시스템 통합 과정이 영향을 미쳤다. 전문가들은 "리콜 빈도가 반드시 차량의 전반적 품질 저하를 의미하는 것은 아니지만, 구매자 입장에서는 해당 모델의 리콜 이력과 제조사의 대응 역량을 함께 살펴보는 것이 중요하다"고 조언했다.
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[단독] EV 리콜 빈도 최저 5종과 최다 5종⋯현대 코나 전기차 '안정적'
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AI 검색 스타트업 퍼플렉시티, 구글에 크롬 47조원 인수 제안
- 인공지능(AI) 기반 검색 엔진을 운영하는 퍼플렉시티가 구글의 크롬 브라우저를 345억 달러(약 47조7445억 원)에 인수하겠다는 제안을 구글측에 제시했다. 월스트리트저널(WSJ) 등 외신들은 12일(현지 시간) 미국 법원이 이달 중 온라인 검색 시장에서의 구글 독점 해소 방안을 제시할 예정인 가운데 구글 웹브라우저 크롬을 사겠다고 공식 제안했다고 보도했다. 이번 인수 제안은 구글이 전 세계 온라인 검색 시장의 약 90%를 점유하며 독점적 지위를 유지하는 가운데 미 법무부가 크롬 브라우저 사업부 매각을 압박하는 상황에서 나온 것으로 주목된다. 구글은 지난해 8월 미 법무부가 제시한 반독점 소송에서 유죄를 선고받은 후 현재 법원에서 시장 경쟁 회복 방안을 논의 중이다. 법무부는 크롬 사업부 매각을 요구하고 있고, 미국 연방지방법원은 구글에 매각 강제 여부를 검토하고 있다. 퍼플렉시티는 구글의 모회사인 알파벳의 순다르 피차이 CEO(최고경영자)에게 "인수 제안은 크롬을 유능하고 독립적인 운영자에게 넘겨, 반독점 구제를 공익에 부합하도록 하기 위한 목적"이라고 밝혔다. 이에 대해 피차이 CEO는 크롬 매각이 구글 사업 위축, 신기술 투자 저해, 보안 위험 등을 초래할 수 있다며 매각 의사가 없음을 분명히 했다. 피차이 CEO는 지난 4월 재판에서 "법무부의 방안은 유럽연합(EU)의 '디지털 시장법(DMA)'보다 훨씬 광범위하다"며 "이런 조치들을 보면 지난 30년간 우리가 해왔던 식의 연구개발(R&D) 투자와 혁신을 지속하는 것이 사실상 불가능해진다"고 강조했다. 이어 "구글은 크롬에 막대한 투자를 해왔고 보안 측면에서도 가장 적절한 운영 주체"라고 주장했다. 인수 제안 가격인 345억 달러는 퍼플렉시티의 평가액인 180억 달러(약 24조9000억원)를 훨씬 웃도는 금액으로 크롬의 기업 가치는 최근 200억~500억 달러(약 27조6000억~69조1900억원) 사이로 평가되고 있다. 퍼플렉시티는 이번 크롬 인수 거래와 관련해 여러 대형 벤처캐피털 펀드를 비롯한 주요 투자자들이 자금 조달을 전액 지원하기로 합의했다고 밝혔다. WSJ은 "퍼플렉시티의 인수 제안은 법원이 크롬 매각을 강제할 경우 관심 있는 구매자가 있음을 법원에 알리려는 신호"라고 평가했다. 한편 크롬은 전 세계 약 35억 명의 사용자를 보유하며 글로벌 브라우저 시장의 60% 이상을 차지하고 있다.
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AI 검색 스타트업 퍼플렉시티, 구글에 크롬 47조원 인수 제안
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[신소재 신기술(190)] 중국군, '로봇 늑대' 첫 실전 훈련 공개⋯무인 병력 전장 배치 본격화
- 중국이 전장 환경에서 인간과 무인 병력이 협력하는 새로운 형태의 군사 작전을 시연했다. 이번 훈련에서 공개된 핵심 기술은 '로봇 늑대'로 불리는 4족 보행 무장 로봇으로, 중국군 정규 훈련에 처음으로 모습을 드러냈다. 지난 7일(현지시간) 중국 관영 CCTV는 인민해방군(PLA) 76집단군의 보병 2개 중대가 로봇 늑대와 함께 실시한 훈련 영상을 보도했다고 과학 기술전문매체 인터레스팅엔지니어링이 이날 전했다. 훈련은 무인 장비를 전통 병력 운용에 통합하는 것을 목적으로 하며, '로봇 늑대'와 공중 드론이 합동 정찰, 정밀 타격, 고지 돌파 작전에 투입됐다. 영상에는 QBZ-191 소총과 휴대용 로켓 발사기를 장비한 병사들이 로봇과 나란히 진격하는 장면이 담겼으며, 로봇은 등 부위에 화기를 탑재한 채 보행·등반·진형 유지 등 인간 병력과 유기적 협조 능력을 보여주었다. 로봇 주변에는 FPV(1인칭 시점) 드론이 비행하며 정찰 및 자폭공격 훈련도 실시됐다. 훈련에 참여한 여단 소속인 후터(胡特) 병사는 "이번 훈련은 로봇 늑대를 처음으로 직접 조종·운용한 사례"라며 "기초 전투단위부터 인간과 무인 전력을 융합한 운용 체계를 정립해나가고 있다"고 밝혔다. 인간-로봇 협동 전장 실험, 中 '하이브리드 병력' 전략화 가속 '로봇 늑대'는 중국 남방공업그룹(China South Industries Group Corporation)이 개발한 군용 4족 보행 로봇으로, 지난해 2024년 주하이 에어쇼에서 처음 공개됐다. 무게는 약 70kg으로, 정찰·타격·화물 운반·지원 등 다기능 임무 수행을 목표로 설계됐다. 특히 계단 오르기, 장애물 극복 등 복합 지형 대응 능력이 높고, 인간 병력과의 혼성 편대 운용에 최적화된 점이 특징이다. 중국군은 이번 훈련을 통해 '로봇 늑대'가 도시, 고산, 고원지대 등 다양한 환경에서 기존 보병의 임무를 보조하거나 대체할 수 있음을 입증하려는 의도를 드러냈다. 중국군사평론가 푸첸사오(傅前哨)는 "공중 드론보다도 지상 로봇이 실제 전장에서 더 큰 심리적·전술적 효과를 낼 수 있다"며 "로봇은 타격을 받아도 멈추지 않고 계속 전진하기 때문에 적군의 사기를 약화시키는 효과도 있다"고 분석했다. '강철 병사'의 시대…중국, 무인 전투체계 패러다임 전환 선언 이번 훈련은 단순 기술 실험을 넘어, 실질적인 전투 편제 내 로봇 배치를 목표로 한 전략적 전환점으로 평가된다. 특히 최근 우크라이나 전장에서 드론과 지상 로봇을 활용한 러시아군 사례와 유사한 맥락에서 중국도 전장 자동화 및 무인화에 본격 나섰다는 분석이 나온다. 중국은 최근 수년간 AI 기반의 무인 병기, 자율 로봇 전투체계, 로봇-드론 연계 작전술 등에 대한 국방 투자를 확대해 왔다. 로봇 늑대와 같은 무장형 보행 로봇은 기존의 '탐색-보고' 임무를 넘어 '탐색-타격'까지 전환되는 상시 전장 자동화 체계를 가능케 한다. 한편, 향후 이 같은 무기체계의 실전 배치 여부와 관련해 국제사회에서는 전쟁윤리·로봇 자율성 한계·AI 통제 시스템의 투명성 등 여러 이슈가 제기될 것으로 보인다. [Key Insight] 중국의 '로봇 늑대' 실전 훈련은 인간과 무인 병력이 융합된 전투 양상의 새로운 전기를 열었다. 이는 단순한 기술 과시를 넘어 미래 전장의 병력 구조 개편을 암시하며, 로봇 전쟁의 실체가 점점 현실로 다가오고 있음을 시사한다. [Summary] 중국군이 베이징 인민해방군 훈련에서 무장형 4족 로봇 '로봇 늑대'를 실전에 처음으로 투입하며 인간-무인 융합 작전 체계를 실험했다. 이는 복합지형 대응, 병력 보호, 전술 유연성 강화 등 다양한 군사적 함의를 내포하고 있으며, 향후 중국의 AI 기반 전투체계 전략을 본격화하는 분기점이 될 전망이다.
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[신소재 신기술(190)] 중국군, '로봇 늑대' 첫 실전 훈련 공개⋯무인 병력 전장 배치 본격화
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디스플레이 업계도 '캐즘' 위기⋯LGD·삼성D, OLED·AI로 정변 돌파
- 글로벌 디스플레이 시장이 수요 정체 '캐즘(Chasm)'에 직면한 가운데, LG디스플레이와 삼성디스플레이가 OLED와 인공지능(AI) 기반 기술을 중심으로 탈출 전략을 제시했다. LG디스플레이 황상근 상무는 6일 서울 코엑스에서 열린 '디스플레이 비즈니스 포럼 2025'에서 OLED TV 중심의 대중화 전략을 강조했다. 프리미엄 TV 시장에서 OLED의 강점을 기반으로 대형화·보급화 기회를 모색한다는 방침이다. 삼성디스플레이 조성찬 부사장은 같은 행사에서 저전력·고화질 구현을 위한 OPR, MFD, LEAD 등 핵심 기술을 소개하며, AI를 통한 제조 혁신을 강화하겠다는 전략을 밝혔다. [미니해설] 디스플레이도 '캐즘' 위기…LGD·삼성D, 기술과 AI로 돌파구 모색 디스플레이 산업도 '캐즘(Chasm)'의 국면에 진입했다. 캐즘은 혁신기술이 등장해 초기 수요를 형성했지만, 대중 시장으로 확산되기 전 정체기를 맞는 시점이다. LG디스플레이는 이 같은 위기에 OLED 기술을 중심으로 정면 돌파에 나선다. 6일 서울 코엑스에서 열린 '디스플레이 비즈니스 포럼 2025' 기조연설에서 황상근 LG디스플레이 상무는 "OLED TV가 하이엔드 시장에서 이미 특정 크기 구간에서 60% 이상의 점유율을 확보하고 있다"며, "프리미엄 대중 시장으로의 확장이 필요하다"고 강조했다. 프리미엄 OLED에서 '대중화'로…LG디스플레이의 시장 확장 전략 황 상무는 글로벌 TV 수요가 정체되는 주요 요인으로 디스플레이 기술의 과잉 세분화, TV 시청 시간 감소, TV 제품에 대한 소비자 가치 인식 저하 등을 지목했다. 그러나 "여전히 큰 화면과 좋은 화질에 대한 소비자 수요는 견고하다"며 OLED의 특성이 이러한 수요에 부합한다고 설명했다. 실제 OLED는 픽셀 하나하나가 자발광 구조로 명암비, 색 재현력, 반응 속도, 소비 전력 등에서 기존 LCD를 압도하며, 스마트폰, 모니터, TV 전반에 걸쳐 채택 비중을 넓히고 있다. LG디스플레이는 고유의 OLED 기술력을 기반으로 '매스 프리미엄(mass premium)' 시장을 새롭게 공략한다는 계획이다. 이를 위해 가격 경쟁력을 확보하고, 자사 AI 기술을 개발·생산·제조 전 과정에 접목해 운영 효율성을 극대화하고 있다. 삼성디스플레이, 차세대 기술·AI로 '초고효율·저전력' 구현 삼성디스플레이는 AI와 결합한 차세대 디스플레이 기술로 경쟁력을 높이고 있다. 같은 포럼에서 'AI와 함께하는 디스플레이 패러다임 전환'을 주제로 발표한 조성찬 부사장은 "디스플레이는 이제 단순 정보 전달을 넘어 사용자의 일상과 연결된 플랫폼이 됐다"고 말했다. 조 부사장은 핵심 기술로 ▲OPR(On Pixel Ratio) ▲MFD(Multi-Frequency Driving) ▲LEAD(무편광판 기술)를 소개했다. OPR은 화면에서 불필요한 픽셀을 비활성화해 전력 소비를 줄이고, MFD는 화면의 영역별로 주사율을 달리 적용해 에너지 효율을 높이는 기술이다. LEAD는 편광판을 제거하고도 밝기를 50% 이상 향상시키면서 전력 효율까지 높일 수 있는 삼성디스플레이 고유 기술이다. 이러한 기술적 진보는 고해상도와 저전력을 동시에 구현해야 하는 모바일 디스플레이, 폴더블 기기, 노트북 등에서 경쟁력을 극대화할 수 있다. 제조현장까지 침투한 AI…디스플레이 생산 구조의 대전환 삼성디스플레이는 디스플레이 제조 공정에도 AI를 적극 도입하고 있다. 조 부사장은 "AI는 케미컬(발광 소재) 디자인 단계부터 디스플레이 품질 관리, 공정 최적화 등 다양한 영역에 적용돼 제조 효율과 수율을 높이고 있다"고 설명했다. AI를 활용한 품질 예측, 불량 분석, 재료 배합 자동화 등은 불확실성이 높은 디스플레이 생산 환경에서 수율을 높이는 핵심 수단으로 부상하고 있다. 이에 따라 AI는 단순한 기술 지원을 넘어 제조 전략의 중심축으로 자리 잡고 있다. 구조적 수요 정체 속 기술로 돌파…산업 전환기의 해법은 글로벌 디스플레이 시장은 모바일 시장 성장 둔화, TV 수요 감소, 중저가 중심의 중국 패널 공급 확대 등으로 구조적 변화를 맞고 있다. 이러한 환경 속에서 LG디스플레이는 OLED의 프리미엄 가치를 지키며 대중 시장으로의 확산을 꾀하고, 삼성디스플레이는 저전력·고해상도 기술과 AI 중심의 제조 혁신을 통해 새로운 수익 기반을 모색 중이다. 양사는 OLED와 AI라는 전략 축을 중심으로 '수요 캐즘'을 넘어서고, 디스플레이 산업의 패러다임 전환을 선도하겠다는 구상이다. 향후 글로벌 TV 및 모바일 수요 회복과 더불어, 디바이스 폼팩터의 변화가 본격화될 경우 이러한 기술력과 전략의 차별성이 시장 경쟁력으로 연결될 수 있을지 주목된다.
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디스플레이 업계도 '캐즘' 위기⋯LGD·삼성D, OLED·AI로 정변 돌파
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[신소재 신기술(189)] AI로 리튬이온 대체 물질 발견⋯美 NJIT, 차세대 전지 재료 개발에 돌파구
- 미국 뉴저지공과대학교(NJIT) 연구진이 인공지능(AI)을 활용해 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 차세대 에너지 저장 소재 탐색에 성공했다. 전통적인 실험 방식으로는 불가능했던 수천 개의 결정 구조를 AI가 빠르게 탐색하면서, 고용량 차세대 전지 개발에 실마리를 제공했다는 평가다. 이번 연구는 NJIT 기계·산업공학과 디바카르 다타(Dibakar Datta) 교수가 이끄는 연구팀에 의해 수행됐으며, 국제 학술지 '셀 리포트 물리과학(Cell Reports Physical Science)'에 최근 게재됐다. 7월 31일 NJIT에 따르면 다타 교수팀은 '생성형 AI(Generative AI)'를 도입해 다가이온(multivalent-ion) 배터리용 다공성 전이금속산화물 소재를 신속히 발굴했다. 다가이온 배터리는 기존 리튬이온 배터리와 달리 이온당 2~3개의 양전하를 지닌 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 아연 등 풍부한 원소를 활용한다. 이론상 동일한 공간에 더 많은 전하를 저장할 수 있어 에너지 밀도 측면에서 높은 잠재력을 지닌다. 다만, 이들 이온의 전하량과 크기가 커 소재 내부에서의 이동이 어려운 점이 상용화의 큰 장벽으로 작용해왔다. 연구은 이 문제를 해결하기 위해 새로운 AI 기반 탐색 프레임워크를 제안했다. 연구팀은 결정 확산 변분 오토인코더(Crystal Diffusion Variational Autoencoder, CDVAE)와 대형 언어모델(LLM)을 조합한 이중 AI 기법을 개발했다. CDVAE는 대규모 결정 구조 데이터셋을 학습해, 기존에 존재하지 않던 구조를 생성해냈으며, LLM은 열역학적으로 안정한 구조 후보를 정밀하게 선별하는 역할을 수행했다. 이 같은 AI 모델을 활용해 연구진은 수천 개의 새로운 다공성 결정 구조를 탐색했고, 이 중 다가이온 배터리용으로 적합한 5종의 새로운 전이금속산화물 구조를 도출했다. 해당 물질들은 이온 확산에 유리한 넓고 균일한 채널을 갖추고 있어, 고용량 저장과 안정성 확보 측면에서 유리한 것으로 나타났다. 연구팀은 이 구조들의 물리적 특성을 양자역학 기반 시뮬레이션을 통해 검증했으며, 실험적 합성 가능성도 확인했다. 다타 교수는 "문제는 유망한 전지 화학의 부재가 아니라, 수백만 개에 달하는 조합을 실험실에서 모두 검증하는 것이 현실적으로 불가능하다는 점이었다"며, "AI는 이 방대한 재료의 조합을 체계적으로 탐색하고 선별하는 데 가장 효율적인 수단"이라고 설명했다. 그는 이어 "이번 연구는 단순히 새로운 배터리 재료를 찾는 데 그치지 않고, 첨단 전자소자부터 청정에너지 소재까지 폭넓은 응용 분야에 걸쳐 고속 탐색 프레임워크를 제시했다는 데 의의가 있다"고 덧붙였다. 연구진은 향후 실험실 기반 공동 연구를 통해 AI 기반으로 설계한 소재의 실제 합성과 상용화 가능성 검증에 착수할 계획이다. 이번 연구는 AI 기반 재료 과학이 전통적인 실험 중심 연구방식을 보완하거나 대체할 수 있다는 점에서, 차세대 에너지 산업의 전환점을 이끌 수 있을지 주목된다.
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[신소재 신기술(189)] AI로 리튬이온 대체 물질 발견⋯美 NJIT, 차세대 전지 재료 개발에 돌파구
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[신소재 신기술(188)] 니켈-텅스텐 신합금 'Ni₄W', 차세대 전자기기 성능 대폭 개선 기대
- 미국 미네소타대학교 연구진이 스마트폰, 노트북, 데이터센터 등 전자기기의 에너지 효율과 정보 처리 속도를 크게 향상시킬 수 있는 신소재 합금 'Ni₄W'를 개발했다. 과학 전문 매체 사이테크데일리에 따르면 이번에 개ㅈ발된 Ni₄W는 니켈(Ni)과 텅스텐(W)으로 구성된 비정질 저대칭 구조의 합금으로, 기존 메모리 장치에서 자성 전환에 요구되던 외부 자기장을 사용하지 않고도 자성 상태를 바꿀 수 있는 '필드프리(field-free) 스위칭'이 가능한 것이 특징이다. 이 기술은 전자기기의 전력 소모를 획기적으로 줄이고, 차세대 스핀트로닉스 기반 메모리 개발에 활용될 수 있다. 해당 연구 결과는 과학저널 '첨단 소재(Advanced Materials)' 5월호에 게재됐으며, 관련 기술에 대한 특허도 출원 완료된 상태다. 연구를 주도한 미네소타대학교 전기전자컴퓨터공학과의 지앤핑 왕(Jian-Ping Wang) 교수는 "Ni₄W는 데이터 기록에 필요한 전력을 낮춰, 전체 전자기기의 에너지 소비를 크게 줄일 수 있다"며 "스마트폰부터 초대형 데이터센터까지 적용 범위가 광범위하다"고 설명했다. 특히 이 합금은 복수 방향의 스핀 전류를 생성할 수 있어 기존 자성 소재에 비해 높은 수준의 스핀-궤도 토크(Spin-Orbit Torque, SOT) 효율을 구현할 수 있다. 이는 고속 동작과 저전력 소모를 동시에 요구하는 차세대 논리 소자와 메모리 기술의 핵심으로 꼽힌다. 왕 교수 연구팀의 박사과정 연구원인 양이페이(Yifei Yang)는 "Ni₄W는 단독으로 또는 텅스텐과의 적층 구조에서 높은 다방향 SOT 효율을 보여주었으며, 이는 고속 스핀트로닉스 소자 개발에 매우 유리한 조건"이라고 덧붙였다. 해당 연구는 이론적 예측과 실험적 관측을 통해 신뢰성을 확보했다. 이 연구에 공동 제1저자로 참여한 이승준(Seungjun Lee) 박사는 "계산 결과가 실험과 일치해 Ni₄W의 물리적 특성과 가능성을 확증했다"고 말했다. Ni₄W는 희귀 금속이 아닌 범용적인 원소로 구성돼 있어 상용 반도체 제조 공정에 쉽게 적용 가능하다는 장점도 있다. 고비용·고난이도 공정이 필요한 기존 자성 소재와 비교해 가격 경쟁력과 지속 가능성 면에서도 우위를 점할 수 있다는 평가다. 이번 연구는 미국 국가표준기술연구소(NIST)가 후원하고, 반도체연구공사(SRC)의 nCORE 프로그램 산하 첨단 스핀 기반 정보 기술 센터(SMART)가 주도한 국제 공동연구 프로젝트의 일환으로 수행됐다. 미네소타대학교 전자공학부, 화학공학·재료과학과, 나노센터 등이 참여했으며, 국내외 20여 명의 학제 간 연구진이 협업했다. 향후 연구진은 이 합금을 나노스케일 디바이스 수준으로 집적하고, 실제 동작 환경에서의 신뢰성과 내구성을 검증할 계획이다. 전문가들은 Ni₄W 기반 기술이 상용화에 성공할 경우, 기존 전자기기와 메모리 반도체 기술의 패러다임을 근본적으로 바꿀 가능성이 있다고 보고 있다. 이번 연구성과는 차세대 IT 인프라의 전력 효율성과 지속 가능성을 동시에 향상시키는 기반 기술로 주목받고 있다. Ni₄W가 향후 스핀트로닉스 메모리 상용화의 전환점을 마련할 수 있을지 귀추가 주목된다.
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- 산업
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[신소재 신기술(188)] 니켈-텅스텐 신합금 'Ni₄W', 차세대 전자기기 성능 대폭 개선 기대
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[퓨처 Eyes(94)] 운명을 바꾼 0.1%의 DNA⋯영국 '세 부모 아기' 8명, 유전병 대물림 끊었다
- 영국에서 유전병을 끊기 위해 획기적인 기술을 통해 세 명의 부모로부터 태어난 아기 8명이 건강하게 자라고 있어 학계의 주목을 받고 있다. 영국 뉴캐슬 대학에서 개발한 세 명의 유전 물질을 이용한 획기적인 생식 기술 덕분에, 치명적인 유전병의 대물림을 끊고 태어난 아기 8명이 건강하게 자라고 있다. 이 기술로 태어난 아이들 모두 심각한 유전 질환 없이 정상적인 발달 단계를 밟고 있어, 유전병으로 고통받던 가족들에게 새로운 희망을 안겨주고 있다. 대물림되는 고통…'세포 발전소'가 멈추는 병 우리 몸의 거의 모든 세포 안에는 생명 활동에 필요한 에너지를 만드는 '세포의 발전소', 미토콘드리아가 있다. 하지만 이 발전소에 유전 결함이 생기면 몸은 충분한 에너지를 얻지 못해 심장 박동 이상, 뇌 손상, 발작, 실명, 근육 약화 등 심각한 복합 장애를 겪는다. 약 5000명 가운데 1명꼴로 나타나는 이 질환은 오직 어머니를 통해서만 유전되는데, 어떤 아이들은 태어난 지 며칠 만에 사망하기도 한다. 영국의 키토 가족은 이 병의 고통을 생생히 증언한다. 어머니 캣의 막내딸인 14세 포피는 미토콘드리아 질환으로 휠체어에 의지하며, 튜브를 통해 음식을 섭취하고 말을 하지 못한다. 캣은 "딸은 있는 그대로 사랑스럽지만, 이 병이 얼마나 파괴적인지 깨닫는 순간들이 있다"고 말한다. 언니인 16세 릴리 역시 미래에 자신의 자녀에게 병을 물려줄 수 있다는 불안감을 안고 살았다. 릴리는 "나와 내 아이들 같은 미래 세대가 평범한 삶을 살 수 있다는 희망이 생긴 것"이라며 이 기술의 뜻을 강조했다. 부모의 설계도에 건강한 에너지를…'0.1%의 재구성' 이러한 비극의 대물림을 끊기 위해 영국 뉴캐슬 대학교 연구진이 개발한 기술이 바로 '수핵 이식'이라고도 부르는 '전핵 치환술(pronuclear transfer)'이다. 이 기술은 비유하자면, 설계도(부모의 핵 DNA)는 훌륭하지만 발전소(미토콘드리아)가 고장 난 집에, 발전소가 튼튼한 새 집의 동력 시스템을 옮겨오는 것과 같다. 연구진은 먼저 예비 엄마의 난자와 기증자의 난자를 각각 아버지의 정자로 체외수정시킨다. 수정 후 약 10시간이 지나면, 두 수정란에는 머리카락 색과 키 등 아이의 모든 유전 정보가 담긴 '전핵'이라는 설계도가 만들어진다. 연구진은 이 두 수정란에서 전핵을 조심스럽게 꺼내고, 건강한 미토콘드리아, 즉 '튼튼한 발전소'를 가진 기증자의 수정란에 예비 부모의 전핵을 옮겨 심는다. 이렇게 탄생한 아이는 외모와 성격을 결정하는 핵심 유전 정보(99.9%)는 생물학적 부모에게서 물려받고, 세포 에너지 공급을 담당하는 미토콘드리아 DNA(약 0.1%)만 기증자에게서 받는다. 세계 첫 도전, 윤리 논쟁 넘어 마침내 '성공' 영국은 이 기술의 과학 토대를 마련했을 뿐만 아니라, 2015년 의회 투표를 통해 세계 최초로 임상 적용을 허용했다. 물론 과정이 순탄하지는 않았다. 미토콘드리아의 0.1% DNA 역시 다음 세대로 유전되기 때문에, 인류의 유전 정보에 영구 변화를 가한다는 점에서 윤리를 둘러싼 논란이 뜨거웠다. 유전자를 마음대로 바꾸는 '맞춤형 아기'의 등장을 우려하는 목소리도 높았다. 하지만 이 기술이 특정 유전병으로 고통받는 가족에게 유일한 희망이 될 수 있다는 공감대가 커지면서 마침내 문이 열렸다. 뉴캐슬 대학교의 더그 턴불 교수는 "세계 최고의 과학, 이를 뒷받침한 입법, 그리고 국민보건서비스(NHS)의 지원이 있었기에 영국만이 이 일을 해낼 수 있었다. 질병 없는 8명의 아이가 태어난 것은 정말 멋진 결과"라고 평가했다. 뉴잉글랜드 의학 저널에 발표된 보고서를 보면, 지금까지 모두 22가족이 뉴캐슬 불임 센터에서 이 시술을 받았고, 그 결과 쌍둥이 한 쌍을 포함해 남자아이 4명, 여자아이 4명이 태어났다. 현재 한 명은 임신 중이다. NHS에서 희귀 미토콘드리아 질환 서비스를 책임지는 보비 맥팔런드 교수는 BBC와의 인터뷰에서 "오랜 기다림과 두려움 끝에 아기를 품에 안은 부모들의 안도와 기쁨을 보는 것은 정말 멋진 일"이라며 "아기들이 살아있고, 잘 자라며, 정상으로 발달하는 모습을 볼 수 있어 기쁘다"고 말했다. 시술을 받은 한 어머니는 익명으로 "수년간의 불확실성 끝에 이 치료법이 우리에게 희망을, 그리고 마침내 아기를 선물했다"며 "생명력과 가능성으로 가득 찬 아이를 보며 감사함에 벅차오른다"는 소감을 전했다. '세 부모 아기' 남은 과제와 새로운 희망 시술 안전성 또한 입증됐다. 태어난 8명의 아기 가운데 5명에게서는 결함 미토콘드리아 DNA가 전혀 나타나지 않았다. 나머지 3명에게서 5~20% 수준의 결함 DNA가 나타났으나, 이는 질병을 유발하는 것으로 알려진 임계치인 80%를 크게 밑돈다. 일부 아이에게서 고지혈증, 부정맥, 간질 같은 합병증이 나타났지만 모두 치료됐고 자연적으로 사라졌으며, 시술과의 연관성은 아직 밝혀지지 않았다. 모나쉬 대학교의 메리 허버트 교수는 "이번 결과는 낙관할 근거를 제시하지만, 치료 결과를 더욱 개선하려면 미토콘드리아 기증 기술의 한계를 더 잘 이해하기 위한 연구가 꼭 필요하다"고 강조했다. 미토콘드리아 질환 환자 지원 단체인 '릴리 재단'의 리즈 커티스 설립자는 "수년간의 기다림 끝에, 이제 우리는 8명의 아기가 모두 미토콘드리아 질환 징후 없이 태어났다는 것을 안다"며 "고통받는 많은 가족에게 유전의 고리를 끊을 수 있는 첫 번째 진정한 희망"이라고 말했다. 연구팀은 이 시술이 장기적으로 미치는 영향을 면밀히 파악하기 위해 아이들의 건강 상태를 꾸준히 추적 관찰할 계획이다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(94)] 운명을 바꾼 0.1%의 DNA⋯영국 '세 부모 아기' 8명, 유전병 대물림 끊었다
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삼성 갤럭시 Z 폴드7 힌지 논란⋯일부 체험 기기 '완전 개방 안 돼' 우려 확산
- 삼성전자의 최신 폴더블 스마트폰인 '갤럭시Z 폴드7'이 본격 출시되기 시작한 가운데, 일부 체험기기에서 힌지(경첩) 작동에 이상이 있다는 초기 사용자 반응이 나와 주목받고 있다. 20일 IT 커뮤니티 '레딧(Reddit)'을 중심으로 확산된 제보에 따르면, 일부 매장 전시용 갤럭시 Z 폴드7이 완전히 평평하게 펼쳐지지 않는다는 주장이 나왔다고 폰월드가 이날 보도했다. 공개된 사진에서는 기기가 180도에 가깝게 열리지 못하고 약간의 각도를 남긴 채 멈춰 있는 모습을 확인할 수 있다. 일부 사용자는 손으로 약간 밀어줘야 완전히 펼쳐진다고 설명하면서 힌지 작동이 뻣뻣하거나 완전히 잠기지 않는 인상을 준다고 전했다. 해당 기능은 지난 9일 갤럭시 Z 폴드7 출시 이후 꾸준히 제기된 문제다. 샘모바일 또한 지난 18일 갤럭시 Z 폴드 7 데모 기기를 사용해 본 일부 구매자는 기기가 완전히 펼쳐지지 않았다고 주장했다고 전했다. 이 매체는 해당 기기의 사진이 레딧에 게시됐고, 다른 사용자는 미국 베스트바이 매장의 다른 기기에서도 같은 문제가 발생했다고 댓글을 남겼다고 덧붙였다. 이 같은 반응에 대해 업계는 다양한 가능성을 제기하고 있다. 우선 힌지 설계 자체의 문제일 가능성이 거론되는 한편, 매장 내 체험기기의 반복적인 조작으로 인해 발생한 마모 혹은 일부 선행 제작품(pre-production unit)이 품질 기준에 미달한 채 유통됐을 가능성도 배제할 수 없다는 분석이다. 다만 일각에서는 사용자들의 조작 방식에 따른 착시 현상일 수 있다는 시각도 존재한다. 체험기기의 특성상 이용자들이 기기를 신중하게 다루면서 완전히 펼치지 않았을 가능성도 있다는 것이다. 현재까지 삼성전자는 해당 현상에 대해 공식 입장을 밝히지 않은 상태다. 제품 리뷰용으로 지급된 단말기에서는 유사한 문제가 보고되지 않았으며, 리콜이나 생산 차질 등의 징후도 확인되지 않았다. 갤럭시 Z 폴드7에는 '아머 플렉스 힌지(Armour FlexHinge)'라는 새로운 설계가 적용됐다. 삼성전자는 이 힌지가 전작 대비 내구성이 강화됐으며, 디스플레이 중앙의 주름(크리즈, crease)을 줄이고, 장기 사용성도 향상시킨다고 설명하고 있다. 힌지 구조 전반에 스트레스를 고르게 분산시키는 것이 설계 핵심이다. 앞서 출시된 Z 폴드6의 경우 20만 회 이상의 개폐를 견딜 수 있다는 내구성 인증을 받았으며, 이는 하루 평균 100회 사용 기준으로 약 5년 이상을 문제없이 사용할 수 있다는 의미다. 한편, Z 폴드5에서는 기기를 완전히 닫을 수 있는 '제로갭(Zero-gap)' 힌지가 처음 도입되었으나, 이 역시 힌지가 완전히 펴졌을 때 허용되는 각도가 178.5도에서 181.5도 사이로 설정돼 있었다. 이 범위를 벗어날 경우에는 보증 대상이 됐다. 이번 Z 폴드7 역시 유사한 범위를 기준으로 품질 관리가 이뤄졌을 가능성이 있다는 의견도 나온다. 현재로서는 보고된 사례가 일부 데모 기기에 한정돼 있으며, 실제 구매자에게 전달된 정식 제품에서는 아직까지 유사한 문제가 발생했다는 보고는 없는 상황이다. 업계 관계자는 "폴더블폰은 구조적 특성상 초기 모델에서 사용자 체감에 따라 다양한 반응이 나올 수 있으나, 이번 이슈가 제품 전반에 영향을 미치는 구조적 결함인지 여부는 시일이 더 필요할 것으로 보인다"고 말했다. 소비자 입장에서는 제품 수령 시 힌지 작동 여부를 꼼꼼히 확인하고, 이상 징후가 발견될 경우 즉시 삼성전자 고객센터에 문의하는 것이 바람직하다. 향후 사용자들의 추가 사용기와 삼성 측의 공식 입장에 따라 상황의 윤곽이 보다 명확해질 전망이다.
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삼성 갤럭시 Z 폴드7 힌지 논란⋯일부 체험 기기 '완전 개방 안 돼' 우려 확산
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[정책] 정부, AI 휴머노이드·에너지 하베스팅 등 융합연구에 216억 투입
- 정부가 인공지능(AI) 휴머노이드 경량화와 에너지 하베스팅 등 미래 융합기술 개발을 위해 총 216억원을 지원한다. 과학기술정보통신부는 17일 '미래개척융합과학기술개발' 사업의 신규 과제 6개를 선정했다고 밝혔다. 선정된 과제는 4개 경쟁형 파이오니어 과제와 2개 국제공동연구 과제다. 한국과학기술연구원(KIST)과 동국대는 소량 데이터로 손 조작이 가능한 AI 기술을, 가천대와 성균관대는 전원 없이 기기를 구동하는 에너지 기술을 개발한다. 국제공동연구에는 KIST와 UNIST가 각각 미국 대학과 협력해 AI 구동 효율화 및 수소 생산 기술을 개발한다. [미니해설] AI 휴머노이드부터 무전원 수소 생산까지…정부, 미래 융합기술에 216억 지원 정부가 인공지능(AI) 휴머노이드 경량화, 에너지 하베스팅, 수소 생산 등 차세대 융합기술 분야에 총 216억 원을 투입한다. 이번 지원은 이종 분야 간 융합 연구를 통해 신기술 창출과 미래 산업 패러다임 전환을 꾀하는 ‘미래개척융합과학기술개발’ 사업의 일환이다. 과학기술정보통신부는 17일, 올해 해당 사업에서 신규 선정된 6개 과제를 발표했다. 이 가운데 4개는 '미래유망융합기술파이오니어' 과제로, 경쟁형 방식으로 2년간 1단계 연구를 진행한 뒤 우수 과제 1개에 한해 3년간 추가 연구를 지원하는 구조다. 나머지 2개는 해외 연구기관과 협력해 최대 5년간 수행되는 '글로벌융합연구' 과제로 선정됐다. AI 휴머노이드, 적은 데이터로 정교한 손동작 실현 미래유망융합기술파이오니어 분야에서는 인공지능 기반 로봇기술의 한계를 뛰어넘는 시도가 이어진다. 한국과학기술연구원(KIST)의 양성욱 책임연구원 팀과 동국대학교 임수철 교수 팀은 기존 모방학습 대비 10% 이하의 데이터만으로도 자유롭게 손 조작이 가능한 AI 휴머노이드 기술을 개발한다. 이는 복잡한 데이터를 대량으로 학습시켜야 했던 기존 방식과 비교해 학습 비용과 시간 면에서 혁신적인 전환이 기대된다. 전원 없이 작동하는 소형기기…에너지 하베스팅 기술 개발 경쟁 가천대학교 김대건 교수팀과 성균관대학교 백정민 교수팀은 배터리나 외부 전원 없이도 다양한 에너지원을 활용해 소형 기기를 구동할 수 있는 에너지 하베스팅 기술을 연구한다. 이는 센서, 헬스케어 기기, 사물인터넷(IoT) 장비 등에서 독립적인 전원 공급이 가능해지는 기반 기술로 주목받고 있다. 미국과 손잡은 글로벌 융합연구…AI 장기 구동·수소 생산 도전 글로벌 공동연구 분야에서는 두 가지 혁신 기술이 선정됐다. KIST 이이수 책임연구원 팀은 미국 텍사스대학교와 함께 AI 휴머노이드의 장기 구동을 목표로, 인간의 감각과 운동 원리를 모사한 에너지 효율화 기술을 개발한다. 이 기술은 AI 로봇의 지속적이고 안정적인 운용에 핵심적인 역할을 할 전망이다. 또한 울산과학기술원(UNIST) 장지욱 교수팀은 미국 스탠퍼드대학교와 협력해 외부 전력이나 태양광 없이 자체 촉매 반응만으로 물에서 수소를 생산하는 기술 개발에 착수한다. 이는 탄소 배출이 없는 청정 수소 생산 방식으로, 미래 수소경제의 핵심 기술로 평가된다. 과기정통부 관계자는 "이번 사업은 단순한 기술 개발을 넘어, 이종 분야 간 창의적 융합을 통해 새로운 시장을 창출하고 세계 기술 경쟁력을 선도하는 데 목적이 있다"며 "기초연구와 응용기술의 가교 역할을 수행할 수 있도록 지원을 아끼지 않겠다"고 밝혔다. 한편, '미래개척융합과학기술개발' 사업은 2021년 시작된 국가 전략형 융합 연구 프로그램으로, 유망 분야를 선제적으로 발굴하고 과감한 투자로 민간 기술 혁신을 촉진해 왔다. 이번 과제는 오는 하반기부터 본격적인 연구에 착수할 예정이다.
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- IT/바이오
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[정책] 정부, AI 휴머노이드·에너지 하베스팅 등 융합연구에 216억 투입
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[신소재 신기술(187)] 상용 반도체 공정으로 세계 최초 '전자–광자–양자 통합칩' 구현
- 양자 기술의 상용화를 향한 중요한 진전을 알리는 연구 성과가 미국에서 나왔다. 미국 보스턴대학교, UC버클리, 노스웨스턴대학교 공동 연구진은 세계 최초로 전자 회로·광자 소자·양자 광원을 단일 칩 위에 통합한 양자-전자-광자 집적 칩(quantum–electronic–photonic chip)을 구현했다고 밝혔다. 이번 칩은 상용화된 45나노미터급 CMOS(상보성 금속산화막 반도체) 제조 공정을 활용해 제작된 것으로, 상업용 반도체 제조라인에서 양자광학 수준의 정밀성과 실시간 제어 기능을 구현했다는 점에서 주목된다. 이는 향후 양자 컴퓨팅, 양자 센싱, 양자 암호통신 등 다양한 응용 분야의 확장성을 크게 높일 것으로 기대된다. 해당 연구 결과는 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 게재됐으며, 과학 기술 전문 매체 인터레이스팅엔지니어링, 텍크 익스플로어 등 다수 외신이 14일(현지시간) 보도했다. 연구를 주도한 보스턴대학교 밀로시 포포비치 교수는 "양자 기술은 수십 년간 개념에서 현실로 나아가는 긴 여정을 걷고 있다"며, "이번 연구는 소규모지만, 상용 반도체 공정을 통해 재현 가능하고 제어 가능한 양자 시스템을 제작할 수 있음을 증명했다는 점에서 매우 중요한 발걸음"이라고 평가했다. 노스웨스턴 대학교 전기컴퓨터공학과 교수이자 양자 광학 분야의 선구자인 프렘 쿠마르는 "이 연구에 필요한 학제 간 협력은 바로 양자 시스템을 실험실에서 확장 가능한 플랫폼으로 옮기는 데 필요한 것"이라면서 "전자공학, 광자공학, 그리고 양자 측정 분야의 공동 노력이 없었다면 이 연구는 불가능했을 것"이라고 밝혔다. 이번에 개발된 칩은 가로세로 1㎟ 이하 면적에 독립된 12개의 양자광원을 탑재하고 있으며, 각 광원은 마이크로링 공진기를 통해 상관된 광자 쌍(photon pairs)을 생성한다. 이 광자 쌍은 양자 얽힘 기반 통신 및 계산, 고감도 센싱 등에 핵심적으로 활용된다. 다만 마이크로링 공진기는 온도 변화 및 제조 편차에 매우 민감해 광자 생성을 불안정하게 만드는 한계가 있었는데, 이를 해결하기 위해 연구팀은 칩 내부에 실시간 제어 회로 및 피드백 루프를 삽입했다. 광 다이오드가 레이저 정렬 오차를 감지하고, 내장된 히터와 제어 로직이 자동으로 온도 및 공진 조건을 보정해주는 방식이다. 이 과정을 이끈 노스웨스턴대 박사과정 아니루드 라메시는 "양자 시스템의 실시간 안정화 제어를 온칩(on-chip) 방식으로 구현한 것은 확장 가능한 양자 시스템을 향한 핵심 진전"이라며 기술적 의의를 강조했다. '온칩(on-chip)' 방식이란, 하나의 반도체 칩 내부에 다양한 기능이나 소자를 통합하여 구현하는 방식을 의미한다. 다시 말하면, 온칩 방식은 복잡한 기능을 하나의 칩에 통합해 고성능·소형화·자동화를 가능하게 하는 핵심 기술이다. 칩 설계 측면에서는 양자광학 소자의 고성능 요건을 충족하면서도 상업용 CMOS 플랫폼의 물리적·전기적 제약을 동시에 만족시키는 것이 가장 큰 도전이었다. 포토닉 설계를 주도한 보스턴대 임버트 왕 박사과정 연구원은 "기존 양자광학 설계방식을 넘어, CMOS 공정 한계 내에서 설계 최적화를 이뤄야 했다"고 설명했다. 이번 칩은 AI 연산 및 고속 데이터 전송을 위한 상용 집적 플랫폼으로도 알려진 45nm CMOS 공정을 활용해 제작됐다. 해당 공정은 보스턴대, UC버클리, 글로벌파운드리즈(GlobalFoundries), 아야랩스(Ayar Labs) 등이 공동 개발한 것으로, 이번에는 노스웨스턴대가 양자 시스템 통합에 협력하며 응용 범위를 한층 확장했다. UC버클리의 칩 설계를 총괄한 대니얼 크람닉 박사과정 연구원은 "양자 시스템, 전자 회로, 광학 설계라는 서로 다른 영역의 긴밀한 협력이 없었다면 불가능한 성과였다"고 말했다. 한편 이 연구에 참여한 일부 학생 연구원들은 이미 사이퀀텀(PsiQuantum), 아야랩스, 구글X 등 실리콘 포토닉스 및 양자컴퓨팅 스타트업과 연구소에 진출해 기술 상용화를 이어가고 있다. 이번 연구는 미국 국립과학재단(NSF), 패커드 펠로우십(Packard Fellowship), 글로벌파운드리즈의 지원을 받아 진행됐다.
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[신소재 신기술(187)] 상용 반도체 공정으로 세계 최초 '전자–광자–양자 통합칩' 구현
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[신소재 신기술(186)] AI가 설계한 차세대 냉각 소재⋯실내 온도 낮추고 에너지 소비 줄인다
- 인공지능(AI)을 활용해 설계된 새로운 열 방출 소재가 개발돼 냉방 효율을 획기적으로 개선하고, 주거·의류 산업·우주 분야까지 폭넓은 적용 가능성을 제시하고 있다. 미국 텍사스대학교 오스틴캠퍼스 연구진은 중국 상하이교통대, 싱가포르국립대, 스웨덴 우메오대 등과 공동으로, AI 기반 머신러닝 기법을 활용해 3차원 열 메타 방출체(thermal meta-emitter)를 설계하는 프레임워크를 개발했다고 밝혔다. 해당 연구는 국제학술지 네이처(Nature) 7월호에 게재됐다. 연구팀은 이를 통해 총 1,500종 이상의 독자적 소재를 설계했으며, 이러한 소재들은 복잡한 열 방출 특성을 조절함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 고안됐다. 텍사스대 기계공학과의 유빙 정(Yuebing Zheng) 교수는 "기존 방식은 시도와 오류에 의존해 설계 속도와 정확도에 한계가 있었지만, 이번 프레임워크는 설계 공간을 비약적으로 확장함으로써 이전에는 상상조차 어려웠던 고성능 소재를 현실화했다"고 설명했다. 실제 냉각 실험에서도 효과가 입증됐다. 연구진은 설계된 4종의 메타 방출체 중 하나를 모형 주택의 지붕에 적용해 기존 상용 백색·회색 도료와 비교했다. 정오 기준 직사광선 하에서 4시간이 지난 뒤, 해당 메타 방출체를 적용한 지붕의 표면 온도는 기존 도료 대비 평균 5~20도 낮게 유지됐다. 이 같은 성능을 기반으로 연구진은, 고온 도시인 리우데자네이루나 방콕의 아파트에 적용할 경우 연간 약 1만5,800킬로와트시(kWh)의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 추정했다. 이는 일반적인 에어컨 한 대가 연간 소비하는 전력량(약 1,500kWh)의 10배가 넘는 수치다. 연구진은 해당 소재의 활용 분야가 단순 주거·상업용 냉방을 넘어 도시환경, 항공우주, 섬유, 자동차 등 다방면으로 확장될 수 있다고 보고 있다. 예를 들어 도심 건축물에 적용할 경우 열섬현상을 줄이고, 우주선 외부에 활용하면 태양광 흡수와 복사열 방출을 동시에 조절해 내부 온도를 효과적으로 관리할 수 있다는 설명이다. 소비자용 제품에도 적용 가능성이 높다. 이 소재를 의류나 캠핑 장비에 접목하면 더운 환경에서도 착용자의 체온 상승을 억제할 수 있고, 차량 외장재나 내장재로 활용할 경우 햇빛 아래 장시간 주차된 차량의 내부 온도를 낮추는 데 기여할 수 있다. 정 교수는 "기존 자동화 설계 방식은 단층 박막 구조나 평면 패턴 등 단순한 형태만 구현 가능했으나, 이번 프레임워크는 다층적이고 입체적인 구조 설계가 가능해 실질적인 성능 향상이 가능하다"고 밝혔다. 해당 연구를 공동 주도한 카이 야오(Kan Yao) 박사는 "AI가 모든 문제의 해답은 아니지만, 열 방출체처럼 스펙트럼 조절이 핵심인 소재 설계에서는 머신러닝이 최적의 해법이 될 수 있다"고 강조했다. 연구진은 향후 이 프레임워크를 나노광학(nanophotonics) 분야 전반에 확장 적용할 계획이다. 나노광학은 빛과 물질이 나노미터 수준에서 상호작용하는 영역으로, 센서·이미징·에너지 기술 등 차세대 광학 기술의 핵심으로 주목받고 있다. 이번 논문은 AI 기반 신소재 설계가 실험적 한계를 넘어 상용 기술로 이어질 수 있는 가능성을 제시한 사례로 평가된다. 향후 기후변화 대응 및 에너지 효율화 기술 발전의 새로운 전환점이 될 수 있을지 주목된다.
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[신소재 신기술(186)] AI가 설계한 차세대 냉각 소재⋯실내 온도 낮추고 에너지 소비 줄인다
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AI 수요 힘입어 상반기 ICT 수출 1,151억 달러⋯반도체 역대 최고 실적
- 올해 상반기 우리나라 정보통신기술(ICT) 수출이 인공지능(AI) 데이터센터 수요 확대에 힘입어 5개월 연속 증가세를 이어가며, 상반기 기준 역대 두 번째로 높은 실적을 기록했다. 14일 과학기술정보통신부에 따르면 상반기 ICT 수출액은 1151억6000만 달러로 지난해 같은 기간보다 5.8% 증가했다. 품목별로는 반도체가 733억1000만 달러로 11.4% 증가해 역대 상반기 최대치를 기록했으며, SSD와 DDR5 등 고부가 메모리 제품 수요도 호조를 보였다. 반면 디스플레이와 통신장비 수출은 각각 13.9%, 2.5% 감소했다. 무역수지는 442억4천만 달러 흑자를 기록했으며, 지역별로는 미국·대만·베트남 등에서 수출이 증가한 반면, 중국과 EU에서는 감소했다. [미니해설] AI 수요 타고 ICT 수출 상반기 역대 2위…반도체 실적은 사상 최고 올해 상반기 대한민국의 정보통신기술(ICT) 수출이 인공지능(AI) 데이터센터 수요 증가에 힘입어 5개월 연속 성장세를 기록하며 역대 두 번째로 높은 실적을 달성했다. 과학기술정보통신부가 14일 발표한 자료에 따르면, 2024년 상반기 ICT 수출은 1151억6000만 달러로, 전년 동기 대비 5.8% 증가했다. 이는 역대 최고치였던 2022년 상반기 실적에 이어 두 번째로 높은 수치다. 핵심 품목인 반도체 수출은 733억1000만 달러에 달하며 전년 대비 11.4% 증가했다. 이는 반도체 수출이 상반기 기준으로 역대 최고 실적을 경신한 것이다. 고대역폭메모리(HBM), DDR5 등 고부가가치 메모리 수요가 지속된 가운데, D램과 낸드플래시 고정가격이 반등한 것이 주요 원인으로 분석된다. AI 서버용 스토리지 수요가 확대되면서, 컴퓨터 및 주변기기 수출도 66억4000만 달러로 10.8% 늘었다. 특히 데이터센터에서 많이 사용되는 SSD(솔리드 스테이트 드라이브)의 수요가 두드러졌다. 휴대전화 수출은 삼성전자의 갤럭시 S25 시리즈가 호조를 보이면서 전년 동기 대비 9.1% 증가한 60억8000만 달러를 기록했다. 완제품뿐 아니라 부품 및 모듈 수출 증가도 뒷받침됐다. 다만, 디스플레이는 전방 산업의 수요 조절 등의 영향으로 수출이 87억 달러에 그치며 13.9% 감소했다. 통신장비 역시 11억6000만 달러로 2.5% 줄었다. 지역별로는 대만(89.6%), 미국(14.5%), 베트남(10.0%), 인도(9.3%), 일본(5.7%) 등에서 수출이 증가했다. 특히 대만은 AI 반도체 제조 생태계와의 연계성이 강화되며 급격한 수출 증가를 보였다. 반면, 중국(-11.5%)과 유럽연합(-2.7%)으로의 수출은 감소했다. ICT 수입은 709억2000만 달러로 집계됐으며, 이에 따른 상반기 무역수지는 442억4000만 달러의 흑자를 나타냈다. 중국산 수입은 7.8% 감소한 반면, 대만(12.6%), 베트남(15.5%) 등에서의 대체 수입이 늘어나며 공급망 다변화 흐름이 뚜렷해지고 있다. 한편, 6월 ICT 수출도 220억3000만 달러로 지난해 같은 달보다 4.7% 증가했다. 미중 무역갈등과 미국의 관세 정책 불확실성 속에서도 반도체(40.1%)와 휴대전화(227.2%) 중심으로 대미 수출이 크게 증가하면서 미국 수출은 전년 동월 대비 22.6% 늘어난 30억7천만 달러를 기록했다. 이는 미국 시장에 대한 수출이 20개월 연속 증가한 것이다. 6월 ICT 수입은 124억1000만 달러로, 무역수지는 96억2000만 달러 흑자로 집계됐다. 정부는 하반기에도 AI·반도체 중심 수출 흐름을 이어가기 위해 관련 산업에 대한 정책적 지원을 강화할 방침이다. 특히 고부가 메모리 제품의 글로벌 점유율 확대, 대체 수요 시장 개척, 공급망 안정성 확보가 관건이 될 전망이다.
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AI 수요 힘입어 상반기 ICT 수출 1,151억 달러⋯반도체 역대 최고 실적
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[신소재 신기술(185)] 공기만으로 움직이는 '무뇌 로봇 ' 개발⋯자율보행·수영까지 구현
- 디지털 회로나 연산 장치 없이, 오직 공기 흐름과 구조만으로 작동하는 자율 로봇이 네덜란드에서 개발됐다. '무뇌(brainless)' 로봇이라고 불리는 이 장치는 전통적인 로봇공학의 원리를 근본적으로 재해석하며, 로봇 설계의 새로운 방향을 제시하고 있다. 8일(현지시간) 어스닷컴에 따르면 네덜란드 소재 AMOLF 연구소의 알베르토 코모레토(Alberto Comoretto) 연구원과 요하네스 오버펠데(Johannes Overvelde) 박사팀은 길이 조절이 가능한 실리콘 튜브, 간단한 펌프, 공기압만을 활용해 약 1kg(2파운드) 무게의 연성 로봇을 제작했다. 이 로봇은 실험실 탁자 위를 걷고, 책을 넘고, 수조에 들어가 개처럼 수영하는 등 다기능 동작을 구현했다. 로봇은 전통적인 마이크로컨트롤러나 프로그래밍된 코드가 아닌, 유체역학과 탄성 물성에 기반한 '구조 기반 지능(embodied intelligence)' 개념으로 작동한다. 팔다리는 실리콘 튜브로 구성되어 있으며, 내부로 공기가 주입되면 튜브가 주기적으로 꺾이고 펴지면서 자가 진동을 일으킨다. 이러한 운동은 최대 초당 300회의 진동수를 기록하며, 기존 연성 로봇의 한계였던 3Hz를 크게 뛰어넘는다. 흥미로운 점은 이 로봇이 지면 상태에 따라 걷는 방식이 자연스럽게 바뀐다는 것이다. 예를 들어 마찰력이 큰 카펫 위에서는 네 다리가 동시에 움직이며 전진하고, 물속에서는 마찰이 사라지며 다리가 교대로 움직이면서 수영 모드로 전환된다. 이러한 전환은 별도의 센서나 소프트웨어 제어 없이 공기압의 흐름과 구조의 상호작용만으로 이루어진다. 연구팀은 로봇의 다리를 하나의 공기 공급선으로 연결해, 한 쪽 다리의 압력 변화가 다른 다리에도 영향을 미치도록 설계했다. 이는 일종의 '동기화 메커니즘'으로 작용해, 각 팔다리의 운동이 자율적으로 조화롭게 일어난다. 연성 로봇은 복잡한 회로 없이 환경에 적ㅇ으해 움직이며, 전자기기 없이도 장애물을 피하거나 방향을 바꾸는 능력을 보여준다. 예를 들어 벽에 부딪히면 진동이 일시적으로 비대칭화되면서 로봇이 자동으로 방향을 틀고, 물속에 떨어지면 다리 움직임의 위상이 바뀌어 수영으로 전환된다. 이는 사전에 프로그래밍되지 않은, 물리적 조건에 기반한 자발적 반응이다. 이 로봇은 고작 0.12와트의 전력으로 작동하며, 휴대폰 크기의 배터리 하나로 30분 동안 작동할 수 있다. 간단한 광센서와 릴레이 회로를 장착하면 빛을 따라 이동하는 포토택시스(phototaxis) 기능도 구현된다. 플래시라이트를 비추면 로봇이 빛을 향해 이동하고, 장애물을 만나면 회피하는 행동을 스스로 수행한다. 이번 연구의 본질은 '소프트 로봇공학(soft robotics)'의 진보를 넘어, '소재와 형태만으로 구현되는 지능'에 있다. 이는 생물학적 신체의 반사작용이나 힘줄의 탄성처럼, 뇌가 아닌 신체 자체가 판단과 제어의 역할을 일부 담당하는 자연계의 원리와 닮아 있다. 산업적 활용 가능성도 주목된다. 구조적으로 간단하고 저전력으로 작동하는 이 로봇은 전기 회로가 위함할 수 있는 구조물 붕괴 현장이나 수중 환경 등에서 활용 가능성이 크다. 또한 펌프와 튜브, 재활용 가능항 엘라스토머로만 구성돼 전자폐기물 배출이 적고, 지속가능한 기술로 평가 받는다. 연구진은 향후 공기 배출을 이용해 튜브를 주기적으로 압축하는 수동 밸브 기술을 통해 펌프의 소형화를 꾀하고 있다. 동시에, 동일한 기술 원리를 적용해 혈압에 맞춰 동기화되는 인공 심장 개발도 병행 중이다. 다만 공기 기반 시스템의 약점으로 지적되는 고고도·진공 환경 문제에 대해 연구진은 압축가스와 화학 반응형 가스 발생기를 병행하는 하이브리드 방식으로 극복할 수 있다는 입장이다. 이는 우주 탐사 등 극한 환경을 위한 연성 로봇 기술의 확장을 시사한다. 이번 연구는 과학 저널 '사이언스(Science)'에 게재됐으며, 족잡한 ㅇ녀산 없이도 정교한 운동을 구현하는 '물리 기반 로봇지능'이라는 새로운 패러다임을 제시했다. 로봇 공학이 전자회로에서 물리 구조로 무게 중심을 이동시키는 변곡점에 들어섰다는 평가가 나온다.
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[신소재 신기술(185)] 공기만으로 움직이는 '무뇌 로봇 ' 개발⋯자율보행·수영까지 구현
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AI로 암 진단 '1분 시대'⋯LG, 정밀의료 신시장 본격 진출
- LG AI연구원이 9일 차세대 정밀 의료 인공지능(AI) 모델 '엑사원 패스(EXAONE Path) 2.0'을 공개했다. 이 모델은 유전자 변이와 세포, 조직의 미세한 구조를 분석해 암 조기 진단과 예후 예측, 신약 개발 등에 활용할 수 있다. 고해상도 병리 이미지를 전체 슬라이드 단위까지 분석해 유전자 변이 예측 정확도는 78.4%에 달한다. 폐암·대장암 특화 모델도 함께 공개됐다. LG는 미국 밴더빌트대 황태현 교수와 멀티모달 의료 AI 플랫폼 공동 개발도 추진한다. [미니해설]AI로 암 진단 1분 만에…LG, '엑사원 패스 2.0' 공개 LG AI연구원이 차세대 정밀 의료 AI 모델 '엑사원 패스(EXAONE Path) 2.0'을 9일 발표했다. 병리 이미지와 유전자 정보를 통합 분석해 암을 조기 진단하고 치료 전략까지 제시하는 이 모델은, 의료 AI 시장에서 게임 체인저로 떠오를 수 있다는 기대를 모은다. 이번에 공개된 2.0 버전은 지난해 공개된 1.0보다 정밀도와 예측력이 대폭 향상됐다. 고품질 데이터를 학습한 이 모델은 유전자 변이와 발현 형태, 인체 세포 및 조직의 미세한 변화와 구조적 특징까지 정밀하게 분석하고 예측할 수 있다. 특히 병리 진단 과정에서 촬영되는 고해상도 이미지를 단순 조각이 아닌 전체 슬라이드 이미지 단위로 학습하는 신기술이 적용됐다. 이 기술은 유전자 변이 예측 정확도를 세계 최고 수준인 78.4%까지 끌어올렸다. AI 모델이 의사를 대신해 세포를 샅샅이 분석해 암세포 여부와 그 특성을 찾아내는 것이다. 실제 적용에 있어서도 획기적인 변화가 가능하다. 박용민 LG AI연구원 AI 비즈니스팀 리더는 "기존 유전자 검사는 2주 이상 걸리지만, 엑사원 패스 2.0은 이를 1분 이내로 단축할 수 있다"고 강조했다. 그는 "암 환자의 병리 이미지를 신속히 분석해 변이 발생 유전자를 확인하고, 이에 맞는 표적 치료제를 식별할 수 있어 골든타임 확보에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다. 이번 모델에는 폐암과 대장암에 특화된 분석 모델도 포함됐다. 질병별 특성을 반영한 AI 학습으로, 특정 암종의 진단 및 치료 정확도를 더욱 높일 수 있다. 이와 함께 LG AI연구원은 글로벌 최고 수준의 의료 연구기관인 미국 밴더빌트대학교 메디컬 센터와도 손을 잡았다. 협력 파트너인 황태현 교수는 미 정부의 암 정복 프로젝트 '캔서문샷(Cancer Moonshot)'의 위암 프로젝트를 이끄는 한국인 석학이다. 그는 AI와 분자 의학을 융합한 '분자 AI 이니셔티브(Molecular AI Initiative)'를 밴더빌트대에서 주도하고 있다. 양측은 실제 임상시험에 참여 중인 암 환자들의 조직 표본, 병리 조직 이미지, 치료 데이터를 통합 분석해 개인 맞춤형 멀티모달 의료 AI 플랫폼을 개발할 계획이다. 여기에는 질병 발생 원인 규명, 조기 진단, 새로운 바이오마커 및 치료 타깃 발굴, 환자 맞춤형 치료 전략 수립, 치료 효과 예측 기술 고도화가 포함된다. 황 교수는 "우리의 목표는 단순히 정밀한 AI 모델을 만드는 데 그치지 않고, 실제 의료 현장에서 의료진이 진료와 치료에 바로 활용할 수 있는 실용적 플랫폼을 구축하는 것"이라고 설명했다. 이어 "이 AI 플랫폼이 향후 신약 개발의 전 과정을 획기적으로 바꾸는 '게임 체인저' 역할을 할 것"이라고 덧붙였다. LG AI연구원은 이처럼 의료 데이터를 학습하는 AI 기술을 통해 질병의 진단·예측은 물론 치료 전략과 신약 개발까지 아우르는 통합 솔루션을 선보이고 있다. 헬스케어 산업의 핵심 축으로 떠오른 '의료 AI' 분야에서 LG가 본격적인 글로벌 행보에 나섰다는 평가다.
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AI로 암 진단 '1분 시대'⋯LG, 정밀의료 신시장 본격 진출
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[신소재 신기술(184)] 세계 최초 하루 200톤 수소 생산 SMR 시뮬레이터, 미국서 가동
- 미국이 원자력을 활용한 대규모 수소 생산의 실현 가능성을 입증하는 세계 최초의 시뮬레이터를 공개했다. 소형모듈원자로(SMR) 전문기업 누스케일파워(NuScale Power)는 GSE 솔루션즈(GSE Solutions)와 협력해 하루 200톤 이상 수소 생산이 가능한 고온 수전해 시스템을 통합한 원자로 시뮬레이터를 미국 오리건주 코발리스 본사에 구축했다고 지난 2일(현지시간) 밝혔다. 과학기술 전문매체 인터레스팅엔지니어링에 따르면 이 시뮬레이터는 단순한 개념적 모델이 아니라 실시간으로 작동하며, SMR에서 생성된 고온 증기를 활용한 수소 생산 공정 전반을 정밀하게 재현한다. 이를 통해 원자력을 기반으로 한 탈탄소 산업 솔루션의 실증과 전문 인력 양성이라는 이중 목적을 동시에 추구한다. 시뮬레이터에는 GSE의 'JTopmeret' 및 '제이로직(JLogic)' 등 고도화된 디지털 도구가 적용돼, 원자로와 수소 생산 공정 간의 열역학 및 공정 상호작용을 전범위적으로 구현한다. 핵심 기술은 '가역형 고체산화물 연료전지(RSOFCs)'로, 전기·수소·담수 생산을 동시에 수행할 수 있는 이중 기능 시스템이다. 이를 통해 누스케일은 전력 외에도 수소, 담수 등 다양한 청정 자원을 동시에 공급할 수 있는 멀티에너지 플랫폼 구축을 목표로 한다. 이번 개발은 향후 SMR이 단순한 전력 공급원이 아닌 수소경제 및 청정 연료 생산의 중심축으로 재정의될 수 있음을 시사한다. 누스케일 측은 "SMR의 안정적인 출력 특성은 간헐적인 재생에너지와 달리 고온 수전해 방식에 적합한 운전 조건을 제공한다"고 밝혔다. 그동안 재생에너지가 주도해온 녹색수소 생산에서 SMR이 새로운 대안으로 부상할 수 있는 배경이다. 누스케일은 해당 시뮬레이터를 대학 및 산업계에 개방해 운전 인력 양성과 커리큘럼 개발에 활용할 계획이다. 실제 현장 운영 환경에 근접한 교육 시스템은 수소 분야에서도 드물며, 원자력과의 통합은 유례없는 시도다. 이를 통해 통합 원자력-수소 생산 플랫폼을 운영할 전문 인력 생태계를 조성하겠다는 구상이다. 한편, 누스케일은 SMR의 응용 범위를 지속적으로 확장 중이다. 앞서 열린 세계석유화학회의(WPC)에서는 누스케일파워모듈(NPM) 1기만으로도 역삼투 방식으로 하루 1억 5000만 갤런의 담수 생산이 가능하며, 온실가스 배출 없이 12기 구성 시 약 230만 명의 식수를 제공하고 40만 가구에 전력을 공급할 수 있다는 연구 결과를 발표한 바 있다. 또한 미국 에너지부 산하 태평양북서국립연구소(PNNL)와의 공동 연구를 통해 해수담수화 부산물인 염수를 수소 원료로 전환하는 수열화학 공정도 개발 중이다. 이로써 담수화와 수소 생산을 연계한 폐자원 활용형 순환 에너지 시스템 구축에도 박차를 가하고 있다. 이번 시뮬레이터의 구축은 단순한 기술 시연을 넘어, SMR 기반 다중 에너지 생산 체계를 실증하고 글로벌 분산형 청정 에너지 수요에 대응할 수 있는 솔루션으로서의 가능성을 제시했다는 점에서 주목된다. SMR이 수소경제와 산업 탈탄소화, 물 부족 해결 등 복합 위기를 동시에 해결할 수 있는 핵심 인프라로 떠오르고 있다.
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[신소재 신기술(184)] 세계 최초 하루 200톤 수소 생산 SMR 시뮬레이터, 미국서 가동
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[신소재 신기술(183)] 마이크로로봇으로 부비동염 치료⋯중국·홍콩, 약물 없는 신기술 개발
- '마이크로로봇 군단'이 코 막힘 치료에 나섰다. 중국과 홍콩의 연구진이 비강을 통해 투입되는 초소형 로봇 군단을 이용해 농과 점액을 녹이고 부비동염을 치료하는 신개념 비침습 의료기술을 개발했다고 과학 전문 매체 ZME가 보도했다. 해당 기술은 약물을 투입하는 대신 로봇 자체의 표면에서 박테리아를 분해하는 화학반응을 유도해 감염 부위를 직접 타격하는 방식이다. 현재 동물실험 단계에 있으며, 향후 임상시험을 거쳐 인체 적용 가능성을 타진할 계획이다. 비강 투입형 로봇, '현장 생성 무기'로 박테리아 제거 이 치료법은 길이 수 마이크로미터(μm)에 불과한 마이크로로봇을 전자기 유도 방식으로 조종해 콧속 부비강에 투입하고, 로봇 표면에서 광촉매 반응을 유도해 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)을 생성한다. 이 산화물은 박테리아 생물막을 분해하고, 점액을 녹이며, 감염 부위를 정화하는 데 사용된다. 기존 마이크로로봇이 항생제를 실어 나르던 방식과 달리, 이번 기술은 로봇 자체가 화학 무기 역할을 하며 약물 내성의 우려를 줄이고, 인체에 약물을 축적시키지 않는다는 장점이 있다. 연구진은 이를 "비침습적이고, 내성 우려가 낮으며, 약물 비의존적인 치료 플랫폼"이라 표현했다. 동물실험에서 효과 입증…향후 인체 적용 과제가 관건 중국 광시성, 선전(심천), 장쑤성(강소성), 양저우(장쑤성에 위치한 도시), 마카오 등의 공동 연구진은 이 기술을 돼지와 토끼의 부비강에 적용한 결과, 점액층과 농, 박테리아 생물막을 효과적으로 제거하는 데 성공했다. 다만, 현재까지는 동물실험에 국한되며, 인체 대상 임상시험은 아직 이뤄지지 않았다. 향후 과제는 ▲로봇의 정확한 위치 조종, ▲치료 후 로봇의 완전한 회수 또는 생분해 보장, ▲인체 안전성 검증, ▲대중 수용성 확보 등이다. 관련 기술이 임상 승인과 시장 출시까지는 보통 5~10년의 시간이 소요된다. "약물 도달률 극대화…코뿐 아니라 방광·장기 감염에도 적용 가능" 연구진은 이번 기술이 비단 비염이나 부비동염뿐 아니라 방광염, 장내 감염 등 전신 투약으로 치료하기 어려운 감염 부위에도 적용 가능할 것으로 기대하고 있다. 기존 항생제는 전신에 분산돼 일부만 감염 부위에 도달하지만, 마이크로로봇은 감염 부위에 직접 도달해 치료 효율을 극대화할 수 있다는 점이 핵심이다. '로봇 체내 주입 불안…대중 수용성 과제도 남아 한편, 로봇을 체내에 삽입한다는 점에서 대중의 거부감이나 음모론 확산 가능성에 대한 우려도 제기된다. 캐나다 몬트리올 폴리테크닉의 나노로보틱스 연구소장 실뱅 마르텔 교수는 영국 일간지 '가디언'과의 인터뷰에서 "대중은 초기에 거부감을 보일 수 있지만, 익숙해지는 데는 그리 오래 걸리지 않는다"고 밝혔다. 이번 연구는 국제 학술지 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(183)] 마이크로로봇으로 부비동염 치료⋯중국·홍콩, 약물 없는 신기술 개발
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[신소재 신기술(182)] 스위스 연구진, CO₂ 흡수하는 생체 건축 소재 개발
- [신소재 신기술(182)] CO₂ 흡수하는 생체 건축 소재, 스위스 연구진 개발 스위스 연구진, CO₂ 흡수하는 광합성 '생체 건축 소재' 개발…건축 외피 활용 가능성 제시 스위스 연방취리히공과대학(ETH 취리히) 연구진이 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 흡수해 고체 무기물로 전환하는 광합성 기반 '생체(living) 소재'를 개발해 주목받고 있다. 이 소재는 향후 건축물 외벽에 적용돼 건축물 자체가 탄소를 흡수·저장하는 구조물로 기능할 가능성을 제시한다. 과학 기술 전문 매체 라이브사이언스에 따르면 이 소재는 청록색조류(시아노박테리아, cyanobacteria)를 고수분 젤(hydrogel) 기반의 3D 프린팅 소재 내부에서 배양한 구조로, 빛, 물, CO₂를 흡수해 산소와 유기물을 생성하는 광합성 기능을 갖췄다. 특히, 칼슘 및 마그네슘 등 영양분이 공급될 경우, CO₂를 흡수해 탄산염 결정체(예: 석회석)로 전환해 무기 탄소 형태로 고정하는 특성이 있다. ETH 취리히 고분자공학과 마크 티빗(Mark Tibbitt) 교수는 "이 소재는 바이오매스뿐 아니라 무기질 형태로도 탄소를 저장할 수 있어, 건축물의 외피에 적용될 경우 건물 자체가 탄소저장고 역할을 할 수 있다"고 설명했다. 실험에 따르면, 해당 소재는 400일 동안 CO₂를 지속적으로 흡수해 1g당 약 26mg의 이산화탄소를 고정하는 성과를 냈다. 이는 기존의 생물학적 탄소 포집 방식보다 효율성이 높은 것으로 평가된다. 소재는 시간이 흐를수록 구조가 단단해지고 색도 짙어지며, 초기에는 젤 형태였지만 무기질 격자가 형성되며 기계적 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 연구진은 이러한 자가 강화 성질이 건축 재료로의 적용 가능성을 뒷받침한다고 분석했다. 해당 연구는 4월 23일자 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다. 이 소재의 기반은 다공성 하이드로겔로, 내부에서 청록색조류가 광합성을 지속할 수 있도록 빛과 기체 투과성을 확보한 구조다. 연구팀은 해수 성분의 인공 용액으로 영양분을 공급해 광합성과 무기화 반응이 동시에 이뤄지는 조건을 조성했고, 가장 적합한 생존 환경을 구현하기 위해 다양한 3D 구조를 실험했다. 공동 연구자인 ETH 취리히 박사과정 연구원 이판 추이(Yifan Cui)는 "시아노박테리아는 지구상에서 가장 오래된 생명체 중 하나로, 미약한 빛만으로도 이산화탄소와 수분을 활용해 바이오매스를 생성할 수 있다"고 밝혔다. 향후 연구는 해당 소재를 실제 건물 외피에 적용하기 위한 영양분 공급 방식과 유전적 개량을 통한 광합성 효율 제고 방안 등에 초점을 둘 예정이다. 특히 연구진은 베니스 비엔날레 건축 전시회에서 이 소재를 1년간 최대 18kg의 CO₂를 흡수하는 나무 모양의 구조물로 구현해 시연한 바 있다. 티빗 교수는 "이번 생체 소재는 저에너지·친환경적 탄소 고정 방식으로, 기존의 화학적 포집 기술을 보완할 수 있는 가능성을 갖고 있다"며 "도시 환경에서의 탄소저감 수단으로 충분한 잠재력을 지닌다"고 덧붙였다.
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- ESGC
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[신소재 신기술(182)] 스위스 연구진, CO₂ 흡수하는 생체 건축 소재 개발
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[신소재 신기술(181)] 근적외선으로 머리 전체 투과 성공⋯차세대 뇌 진단 기술 주목
- 인간의 머리를 관통하는 빛을 이용한 새로운 뇌영상 기법이 개발됐다. 22일(현지시간) 과학 기술 전문매체 사이언스 얼럿에 따르면 영국 글래스고 대학교 연구팀은 기존 기술의 한계를 넘는 방식으로, 인체에 해를 주지 않는 근적외선을 머리 한쪽에서 쏘아 다른 쪽에서 감지하는 데 성공했다고 밝혔다. 현재 이동성과 비용 측면에서 가장 유용한 비침습 뇌영상 기술은 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)이다. 그러나 이 기술은 두개골 아래 수 센티미터까지만 탐지할 수 있어, 보다 깊은 뇌 영역을 관찰하기 위해선 부피가 크고 고가인 자기공명영상(MRI) 장비에 의존해왔다. 연구진은 빛이 머리 전체를 통과할 수 있도록 fNIRS의 민감도를 크게 확장했다. 레이저의 출력을 인체 안전 기준 내에서 상향 조정하고, 수광 장치의 민감도도 개선했다. 그 결과, 실험 참가자의 머리를 한쪽에서 비춘 근적외선이 반대쪽에서 포착됐다. 다만 이번 실험은 공정 조건이 까다로웠다. 전체 8명의 실험 참가자 중 한 명에게서만 성공적인 결과가 도출됐으며, 해당 피험자는 피부가 밝고 머리카락을 싹 밀어버린다는 조건을 갖췄다. 측정 시간도 약 30분에 달했다. 연구진은 "이번 연구는 비침습 광학 뇌영상 기술을 통해 성인의 두개골 내부 깊은 부위의 생물학적 지표를 탐지할 수 있는 가능성을 보여준다"고 밝혔다. 또한 3D 머리 모델을 기반으로 한 컴퓨터 시뮬레이션에서 예측된 광자의 이동 경로가 실제 측정 결과와 일치해 실험의 신뢰도를 높였다. 빛은 무작위로 흩어지기보다 뇌척수액 등 상대적으로 투명한 경로를 따라 이동했다. 이는 향후 뇌영상 기술의 정밀도를 높이는 데 활용될 수 있을 것으로 보인다. 연구팀은 "빛을 쏘는 위치를 조절함으로써 특정 뇌 부위를 선택적으로 관찰하는 것도 가능해질 수 있다"고 설명했다. fNIRS는 EEG보다 해상도는 낮지만 저비용·경량이라는 장점을 지니며, fMRI보다는 접근성이 높다. EEG는 뇌파 검사를 뜻하는 Electroencephalography(뇌전도)의 약자로, 뇌에서 발생하는 전기 신호를 측정하는 방법이다. EEG는 뇌의 전기적 활동을 실시간으로 측정해 뇌 상태를 파악하는 기술이다. fMRI는 기능적 자기공명영상(functional Magnetic Resonance Imaging)의 약자로, 뇌의 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 신경영상 기술이다. fMRI는 뇌에서 활동이 증가하면 해당 부위로 산소가 풍부한 혈액(BOLD: Blood Oxygen Level Dependent)이 더 많이 공급되는 현상을 이용한다. 이 산소 농도 차이를 자기공명영상(MRI)으로 측정하여 뇌의 활동 상태를 간접적으로 보여준다. 연구진은 이번 연구가 뇌졸중, 뇌손상, 종양 등 다양한 질환 진단에서 보다 실용적인 뇌영상 기기의 개발로 이어질 수 있다고 전망했다. 이번 연구는 국제학술지 '신경광자학(Neurophotonics, 뉴로포토닉스)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(181)] 근적외선으로 머리 전체 투과 성공⋯차세대 뇌 진단 기술 주목
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[신소재 신기술(180)] MIT, 손상된 명화 복원 방식 혁신⋯디지털 아닌 실물 회복 가능하게 해
- 미국 MIT 공과대학에서 손상된 고전 회화를 되살리는 인공지능(AI) 기반 새로운 기술이 개발돼 주목받고 있다. 15일(현지시간) 뉴아틀라스는 기존 인공지능(AI) 기반 복원 방식이 디지털 이미지로의 복제에 그친 것과 달리, 이번 기술은 실물 회화 자체에 가역적인 복원 조치를 적용하는 방식이라며 이같이 보도했다. 핵심은 손쉽게 제거 가능한 투명 마스크를 활용한 '물리적 복원'이라는 점이다. 이 기술은 MIT 기계공학과 대학원생 알렉스 카치킨(Alex Kachkine)이 개발했다. 그는 취미로 고전 회화의 수작업 복원을 해오던 중, 미술관에는 복원이 시급하지만 시간과 비용 문제로 전시되지 못하는 작품이 많다는 점에 주목했다. 그가 고안한 방식은 수년이 걸릴 복원 작업을 단 몇 시간 안에 마칠 수 있도록 한다. 카치킨은 자신이 소장하던 15세기 유화 작품을 실험 대상으로 삼았다. 기존에 덧칠된 복원 흔적을 제거한 후 고해상도로 스캔했고, AI 알고리즘을 활용해 원래의 모습을 디지털로 복원했다. 이어 자체 개발한 소프트웨어로 원작의 손상 부위와 필요한 색상을 정밀하게 파악하고, 이를 바탕으로 복원 지도를 제작했다. 이 디지털 복원 지도는 상업용 고정밀 잉크젯 프린터로 투명 고분자 필름에 두 겹의 마스크로 출력된다. 하나는 색상층, 다른 하나는 백색층이다. 이 마스크는 원화 위에 정밀하게 정렬돼 부착되며, 얇은 바니시 코팅으로 고정된다. 바니시와 마스크 모두 기존 보존 화학제로 손쉽게 제거 가능하며, 원작에는 손상이 없다. 실제 복원 과정에서는 5612개의 손상 영역에 총 5만7314가지의 색상이 사용됐으며, 전체 복원 시간은 3시간 30분에 불과했다. 수작업으로 복원할 경우보다 약 66배 빠른 속도다. 복원 지도는 향후 보존 전문가가 참고할 수 있도록 영구 기록으로 남는다. 카치킨은 "보존 창고 속 많은 예술 작품이 빛을 보지 못하고 있다"며 "이 새로운 기술이 더 많은 예술품을 세상에 다시 선보일 수 있는 계기가 되기를 바란다"고 말했다. 관련 논문은 최근 국제학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.
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[신소재 신기술(180)] MIT, 손상된 명화 복원 방식 혁신⋯디지털 아닌 실물 회복 가능하게 해
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