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2024-11-25 (월)

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지구 자전축, 80cm 또 기울어진 이유는?

지구의 자전축 기울기가 약 80cm(약 31.5인치)나 또 어긋난 것으로 밝혀졌다. 최근에 '지구의 기울기'가 다시 화제가 되고 있는 가운데, 과학자들의 조사에 따르면 지구의 기울기 변동이 가속화되어 31.5인치(약 80 센치)나 변경된 것으로 확인됐다. 이 데이터는 2023년 6월 지구과학 저널 「지구물리학 연구 레터(Geophysical Research Letters)」에 게재된 연구에 따른 것으로, '지하수의 과도한 채취'가 지구 기울기의 주요 원인으로 보고됐다. 또한 이 연구에서는 "지구의 기울기 변화와 전 세계적인 해수면 상승(약 0.24인치 또는 약 6mm) 간에 연관성이 있다"고 지적했다 지구 자전축의 변화가 세계 해수면에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 지하수 채취가 왜 자전축의 기울기에 영향을 주는지, 그리고 자전축의 기울기가 31.5인치로 커진 것이 실제로 얼마나 큰 문제인지에 대해 정리했다. 먼저 자전축의 기울기는 지구에 어떤 영향을 미칠까. 자전축의 기울기는 지구를 특징짓는 특징 중 하나다. 자전축이 기울어져 있기 때문에 지구에는 봄, 여름, 가을, 겨울과 같은 계절이 발생하는 지역이 있으며, 북극과 남극에서는 궁극적으로 극야(위도 66.55도 이상인 극지방에서 겨울철에 해가 뜨지 않고 밤만 계속되는 기간)와 극주야(?)/백야(해가 지지 않아 밤에 어두워지지 않는 현상)가 존재한다. 이 현상을 놀이기구를 떠올리면 쉽게 이해할 수 있다. 자전축이 공전 궤도에 수직이라면, '틸트 어 휠(Tilt-a-Whirl)' 놀이기구처럼 어느 북반구나 남반구에서도 일년 내내 일정한 일조 시간을 가지며, 태양의 궤도 위치가 항상 같아 시간의 흐름에 따른 변화가 없을 것이다. 이와 같은 상황은 북극점과 남극점에서도 동일한 상황이 지속될 것이다. 하지만, 지구는 기울어져 있기 때문에 '틸트 어 휠' 내부에 있는 것처럼 중심(태양)이나 수평선에 가까워질 때도 있고 멀어질 때도 있다. 우리가 평소에 단단하다고 느끼는 지구의 안정성은 실제로는 그렇지 않다. 지구의 지각은 주로 단단한 암석으로 구성되어 있으며, 대부분의 지역에서는 약 40킬로미터(약 25마일)의 깊이에 이른다. 1 평방피트(약 930㎠) 크기의 지표면 아래 40킬로미터 깊이의 지각 부분은 부피로 따지면 대략 1만1000톤으로 추정된다. 이것은 2012년 티레니아 해에서 전복된 호화 여객선 코스타 콘코르디아(약 11만4000톤)의 무게와 거의 비슷하며, 이 배를 원래의 상태로 세울 수 있는 무게와 동일하다. 그러나 태양계 내에서 밀도가 가장 높은 행성인 지구에서도 40킬로미터 두께의 지각은 지구 지름의 0.33% 정도에 불과하며, 1만1000톤은 지구의 총 질량인 5.972 ×10²⁴kg에 비하면 미미하다. 지구를 M&M 초콜릿 한 알로 비유하면, 얇은 설탕 코팅 부분이 지각에 해당한다. 그렇다면 과도한 지하수 채취는 어떤 문제를 야기할까. 지각 위에는 바다가 있고, 지각 바로 아래에는 광대한 지하 담수층이 있다. 그 아래에는 유동성 있는 암석을 포함한 맨틀이 있으며, 외피 아래의 외부 핵은 액체이다. 현재 지구의 내부 핵은 고체라는 주장이 유력하다. 최근 발표된 지하수 관련 논문에서는 특정 현상에 대한 조사가 진행되고 있다. "지하수를 얻기 위해 지하 또는 지각 내에 저장된 물을 얻으려고 구멍을 뚫으면 갑자기 지구 외부의 일부 무게가 크게 가벼워지며, 지구 전체의 균형 유지에 매우 간단한 형태로 영향을 미치게 된다"는 설명이다. 볼링 공이나 회전하는 스피너 외부에만 구멍을 뚫는다면 어떤 변화가 일어나는지 상상해보자. 볼링공은 여전히 회전은 가능하겠지만, 원래의 회전과는 달리 불규칙한 방식으로 회전할 것이다. 게다가 지구에는 대량의 물과 용해된 금속이 있으므로, 이러한 물질들이 새로운 회전 방향에 영향을 받아 추가적인 회전 특성을 나타낼 수도 있다. 지구의 기울기는 '자전축 기울기'라고도 하며, 약 4만 1000년마다 22.1도에서 24.5도 사이로 변동한다. 지구의 위도 1도당 거리는 대략 111.11킬로미터(약 69마일)이기 때문에, 80cm의 변화는 사실상 크게 중요하지 않다고 볼 수 있다. 이 논문은 지구의 기울기에 영향을 미치는 특정 요인에 집중하고 있다. 중요한 것은 이 변화가 자연적인 변동이 아닌 인간의 활동에 의한 결과라는 점이다. 인류는 약 4만 1000년 전부터 존재했지만, 그 당시 인간은 지하수를 채취하기 위해 지각을 깊게 파지 않았다. 반면, 정화된 물을 위한 우물의 역사를 살펴보면, 약 9000년 전 신석기 시대의 시리아 텔 사비 아비아드(Tell Seker al-Aheimar) 유적에서 발견된 것이 가장 오래된 것으로 기록되어 있다. 과도한 지하수 채취 문제는? 미국 지질 조사국(USGS)에 따르면 지표면 아래의 수층은 세계의 강과 호수의 수백 배 이상의 물량을 포함하고 있다. 여기서수층은 지하수를 저장하는 암석과 퇴적층을 의미한다. 이 지하수는 지구의 다양한 지역(사막 포함)에서 볼 수 있지만, 접근이 어렵거나 정화 처리가 필요한 경우가 많다. 지하수는 지표면 근처에 위치하며, 단지 몇 시간 정도만 축적되었을 수도 있고, 지하의 매우 깊은 곳에서 몇 천 년 동안 존재했을 수도 있다. 미국 과학·공학·의학 아카데미와 애리조나 주립 대학교의 '과학과 기술의 이슈(Issues in Science and Technology)' 간행물에 따르면, 호수와 강의 담수 부족 때문에 인간은 지하수를 채취하기 시작했다. 이러한 지하수는 음용, 관개, 그리고 광물 채굴 등 여러 목적으로 사용되고 있다. 그렇지만 지하수의 과도한 채취는 자연 환경과 습지에 큰 피해를 준다. 이는 땅이 건조해지는 것뿐만 아니라 토양의 붕괴, 야생동물과 물고기, 나무에 대한 부정적 영향, 그리고 일부 종의 멸종 위험을 가져온다. 더욱이, 최근의 연구에서는 지하수 채취가 지구의 기울기에도 영향을 주고 있음이 밝혀졌다. 지구 기울기가 변한 다른 요인 지구는 완벽한 균형을 가진 공이나 볼링 공처럼 완벽하게 균형 잡힌 상태를 유지할 필요가 없다. 사실, 과학자들은 '테이아(Theia)'라는 천체가 원시 지구와의 충돌로 인해 지구가 기울게 되어 자전하게 되었다는 가설을 제기하고 있다. 이 충돌에 의해 원시 지구에서 분리된 부분이 달이 되었다고 추측하고 있다. 당시 충돌로 인해 원시 지구의 한 쪽에는 커다란 스위스 치즈 같은 크레이터가 생겨나, 그 결과 회전 축이 변화했다고 본다. 그 이후로 지구의 자전축이 다시 원래대로 돌아온 적은 없다. 지구와 같은 행성은 자전으로 인해 시간이 지남에 따라 점차적으로 거의 완벽한 구형에 가까운 형태로 변화한다. 이 개념은 '정적압력 균형'이라고 불린다. 사실, 거의 완벽한 구형에 가까운 형태는 행성이나 천체의 기본적인 특성 중 하나이다. 이를 고려하면 '테이아'라는 천체의 충돌 이전의 울퉁불퉁한 지구는 자전 활동이 회복되기 전까지 '행성'으로 간주되지 않았을 수도 있다. 지구의 자전축 기울기는 지구의 구 형태를 유지하는 데 영향을 미치지 않는다고 여겨진다. 지구의 정적압력 균형은 이러한 기울기와 상관없이 각 행성의 자전 현상에 의해 결정되기 때문이다. 미국 항공우주국(NASA)은 2018년 "20세기에 지구의 기울기 변화를 초래한 3가지 주요 원인을 확인했다"고 보고했다. 나사에서 파악한 원인은 '그린란드의 얼음 해빙', 빙하의 이동 또는 해빙으로 인해 얼음의 무게가 사라져 지각이 서서히 상승하는 '빙하성 반동', 그리고 '맨틀 대류'이다. 맨틀 대류는 지각 아래에 있는 유동성 있는 암석 성분이 가열되어 상층으로 이동하고 표면 근처에서 냉각되어 밀어내는 운동이다. 온도가 다른 암석의 밀도가 서로 다르기 때문에 중심을 뒤흔드는 것. 한편, 과학자들은 지구의 기울기가 많은 다른 요인에 의해 변동된다는 사실을 알고 있지만, 이러한 요인을 동시에 연구하는 단계는 아직 확립되지 않았다고 말했다. 2020년 논문에서 과학자들은 "지구는 내부에서부터 외부로 이르기까지 다양한 시간 스케일에서 연속적인 변화가 진행 중이기 때문에 이러한 동적 매개변수는 모두 안정된 값을 갖지 않으며 시간이 지남에 따라 변화한다"고 지적했다. 또한 "이러한 변동은 상대적으로 작기 때문에 최근까지 관측하기 어려웠다"면서 "앞으로 몇 년 안에 지구의 기울기 변화가 특정 요인에 의해 크게 변할 것이라는 뉴스를 자주 접할 가능성은 낮을 것으로 생각된다"고 밝혔다.
- 산업
2023-09-26
도시바, 74년 만에 상장폐지… JIP와 140억 달러 규모 거래

도시바가 74년 만에 상장폐지를 앞두고 있다. 사모펀드 재팬 인더스트리얼 파트너스(JIP)와의 140억 달러(약 18조 7880억 원) 규모 거래가 성사됨에 따라 비상장 기업으로의 전환 길이 열렸다. 니혼게이자이신문(닛케이) 등 다수 외신의 보도에 따르면 도시바는 지난달 8일부터 이달 20일까지 진행한 주식 공개매수 절차에 전체 주식의 78.65%가 응해 공개매수가 성립했다고 21일(이하 현지시간) 발표했다. 21일 CNN 보도에 따르면, JIP 주도의 컨소시엄은 도시바 주식의 78.65%를 입찰, 이를 통해 도시바가 상장폐지에 필요한 3분의 2 이상의 과반수 주식을 확보하게 되었다. 공개매수 성립 기준은 응모 주식이 전체 주식의 3분의 2를 넘는 것이다. 공개매수 성립에 따라 도시바는 11월 임시 주주총회 개최 등 후속 절차를 거쳐 연내에 상장 폐지될 전망이라고 닛케이는 전했다. 이번 거래로 148년 역사의 전자-발전소 제조업체인 도시바가 해외 활동가 투자자들과 수년간의 싸움 끝에 일본 자국 기업의 손에 들어가게 됐다. 도시바는 이르면 12월 상장폐지될 예정이다. 퀴디티 어드바이저(Quiddity Advisors)의 트레비스 룬디(Travis Lundy)는 "활동가 주주들과 도시바 간의 오랜 갈등이 이번 인수로 종결될 것"이라며, 상호 간의 대립에서 벗어나 이제는 새로운 시작을 기대하고 있다고 전했다. 도시바는 지난 3월, 2조엔(약 135억 달러, 약 18조 1320억 원)으로 평가된 매수 제안을 승인했다. 일부 주주들은 제안 가격에 불만을 표출했으나, 회사 측은 더 높은 제안이나 경쟁 입찰 가능성이 없다고 밝혔다. 시마다 다로 도시바 최고경영자(CEO)는 21일 성명을 통해 "많은 주주들이 회사의 상황을 이해하고 지지해준 데 대해 감사하다"며, "도시바는 새로운 주주와 함께 미래로 나아갈 준비가 되어 있다"고 전했다. 도시바는 복잡한 이해관계자 간의 관계 때문에 사업 운영에 어려움을 겪고 있었으며, 안정적인 주주 기반 아래에서 고수익 디지털 서비스 중심의 장기 전략을 수립할 계획이다. JIP는 시마다 CEO를 계속 유임할 예정이다. 룬디는"경영진과 새로운 소유권 아래에서의 전망이 회사의 사기를 향상시킬 것"이라며 기대감을 드러냈다. 해외에는 잘 알려지지 않았지만 JIP는 올림푸스의 카메라 사업, 소니그룹의 노트북 컴퓨터 사업 등 일본 대기업의 기업분할과 분사에 관여해왔다. 도시바는 2015년부터 회계부정으로 큰 타격을 입었다. 막대한 손실을 입었으며 상장폐지 직전까지 갔다. 또한 일련의 기업 지배구조 스캔들에 휘말리기도 했다.
- 산업
2023-09-22
외계 행성 'K2-18b', 생명 징후⋯메탄·이산화탄소 확인

미국 항공우주국(NASA)이 제임스웹 우주망원경을 통해 생명체가 존재할 가능성이 큰 행성을 찾아냈다. 소위 우주 강국으로 불리는 미국, 유럽, 인도, 중국, 러시아 그리고 한국과 일본 등은 최근 지구에서는 보이지 않는 달 뒷면을 탐사하기 위해 심혈을 기울이고 있다. 달 자원 탐사뿐만 아니라 자국의 과학기술을 뽐내기 위한 하나의 방편이기도 하다. 여기에 우주망원경도 첨단 기술이 대거 탑재되면서 우주에서 지구와 같은 생명체가 존재할 수 있는 행성을 찾고 있다. 마치 영화 '아바타'에서 행성을 찾는 것을 연상시킨다. 미국 미디어 바이트(The Byte)와 영국 매체 가디언에 따르면, 나사는 제임스웹 우주망원경을 통해 K2-18b에서 메탄과 이산화탄소 등을 발견해 생명체가 존재할 가능성이 있다고 밝혔다. 나사는 최근 제임스웹 우주망원경(JWST)으로 지구에서 120광년 떨어진 사자자리의 행성인 K2-18b의 대기 구성을 관찰한 결과 물로 이뤄진 바다와 해양 세계가 존재할 가능성을 발견했다고 밝혔다. K2-18b는 2015년 나사가 K2 임무에서 케플러 우주망원경을 통해 처음 확인했으며 앞서 지난 2019년 대기에 수증기가 있다는 관측 결과가 발표된 바 있다. 이 행성은 질량이 지구의 약 9배에 달하며, 지구보다는 크고 해왕성보다는 작은 질량을 지칭하는 이른바 '슈퍼지구'에 해당한다. 하이시언 행성 가능성 제임스웹 망원경은 K2-18b에서 지구상에 살아있는 유기체만이 생산할 수 있는 황함유화합물의 일종인 디메틸설파이트(DMS dimethyl sulfide)라 불리는 분자를 발견했다. 연구자들은 이 행성의 대기에서 메탄과 이산화탄소 존재를 확인했다. 이 행성은 바다로 덮여 있고, 수소가 풍부한 대기를 가진 '하이시언 행성'(Hycean planet, 대기에는 수소가 있고 표면에는 물이 있어서 생명체가 존재할 가능성이 있는 행성)일 가능성이 있다. K2-18b는 시스템상 거주 가능 지역에서 약 120광년 떨어진 사자자리의 차가운 왜성인 모항성을 공전한다. 이는 기술적으로 액체 물이 표면에 존재할 수 있을 만큼 별로부터 충분한 복사선을 받는다는 것을 의미한다. 이번 웹 망원경의 관측 결과 K2-18b의 대기에 메탄과 이산화탄소가 풍부하고 암모니아는 부족한 것으로 파악됐다. 나사는 "이는 이 행성의 수소 대기 아래에 물로 이뤄진 바다가 있을 수 있다는 가설을 뒷받침한다"고 설명했다. '미니 해왕성' 추정 외계 행성의 일종 K2-18b는 지구와 해왕성 크기의 중간 규모로, '미니 해왕성(sub-Neptunes)'이라고 불리는 외계 행성의 일종이다. 이 행성들은 우리 태양계의 어떤 행성과도 매우 달라서 행성의 성질에 대해서는 오직 근거에 기인한 추측만 할 수 있다. 영국 카디프 대학교 슈바지트 사카르(Subhajit Sarkar) 교수는 "비록 이런 종류의 행성은 우리 태양계에는 존재하지 않지만, 미니 해왕성은 지금까지 은하계에서 알려진 가장 일반적인 유형의 행성"이라고 말했다. 그는 이어 "현재까지 거주 가능 구역 미니 해왕성의 가장 상세한 스펙트럼을 얻었으며 이를 통해 대기에 존재하는 분자를 밝히는 데 성공했다"고 설명했다. 그러나 K2-18b가 생명체로 가득 차 있다고 결론을 내리기에는 너무 이르다는 지적이다. 연구자들은 더 많은 데이터가 시급한 실정이라고 언급했다. 연구팀 책임자인 영국 케임브리지 대학 니쿠 마두수단(Nikku Madhusudhan) 교수는 BBC를 통해 "만약 (생명체가) 확인된다면 이는 엄청난 일이 될 것이며 올바른 판단을 해야 한다는 책임감을 느낀다"고 말했다. 마두수단 교수는 "가장 궁극적인 목표는 거주 가능한 외계 행성에서 생명체를 식별하는 것이다. 이번 발견은 이 연구에서 하이시언 세계를 더 깊이 이해하기 위한 첫 걸음"이라고 덧붙였다. 다행스럽게도 제임스웹 우주망원경의 MIRI(중적외선 장비) 분광기를 통해 더 많은 데이터가 수집되고 있다. K2-18b 행성에 실제 바다가 존재한다면 수소 대기 아래 외계 생명체 존재도 가능할 것으로 보인다. 한편, K2-18b는 지구 지름의 약 2.6배, 질량의 8.6배의 크기로, 수소가 풍부한 대기 밑에 바다 또는 얼음이 존재할 것으로 예상되는 행성이다. 중력이 지구보다 1.18배며, 0도에서 40도의 온도로 인간이 살기에 적합한 것으로 추정된다. 2019년 9월 BC는 영국 유니버시티 칼라지 런던(UCL)의 연구팀이 이 행성의 대기에서 수증기를 찾아냈다고 보도됐다. 물이 있다는 것은 생명체가 살고 있거나 살 수 있다는 강력한 신호로 풀이된다.
- IT/바이오
2023-09-20
'건강식품' 명성 아래 숨겨진 위험…갈색 빵·저지방 요거트 주의보

호주 시드니 대학 연구 팀은 갈색 빵이나 저지방 요거트, 프로틴 바 등이 오히려 건강을 해칠 수 있다고 발표했다. '건강식품'으로 알려진 갈색 빵이나 저지방 요거트가 건강을 해칠 수 있다는 연구 결과가 발표되어 주목받고 있다. 영국의 매체 '미러(Mirror)'에 따르면, 전문가들은 일부 '건강식품'이 심각한 질병의 위험을 높일 수 있다고 경고했다. 호주에서 수행된 이 연구에 따르면, 갈색 빵, 저지방 요거트, 프로틴 바 등이 건강에 좋은 식품으로 알려져 있지만 이들 식품은 심장마비나 고혈압 같은 질병의 위험을 높일 수 있다. 이 연구는 46세부터 55세 사이의 1만 6명의 여성을 대상으로 15년간 식습관을 조사한 결과를 바탕으로 한 것이다. 연구진은 초가공 식품 섭취를 많이 하는 여성의 경우 치명적 질병 발병 위험이 39%나 높아질 수 있다고 발표했다. 시드니 대학의 아누쉬리아 팬트(Anushriya Pant) 연구원은 최근 암스테르담에서 열린 유럽 심장학회에서 "초가공 식품은 대체로 섬유질이 부족하며, 염분과 설탕 함량이 많다"며, "칼로리가 낮다고 해서 '건강식품'이라 여겨지는 많은 제품들은 사실 염분 함량이 상당히 높다"고 지적했다. 이전 연구에서는 초가공 식품이 비만, 2형 당뇨병 및 암과 연관될 수 있다는 결과가 나왔다. 비만 건강 연합(Obesity Health Alliance)의 캐서린 제너 이사는 "기업들이 그런 식품을 '건강식품'이라 주장하는 것은 바람직하지 않다"고 강조했다. 중국 연구진의 최근 연구 결과에 따르면, 초가공 식품과 심장 질환 사이에는 확실한 연결고리가 있다. 현재 영국 성인 중 4명 중 1명은 고혈압을 겪고 있지만, 이들 중 많은 이들이 일명 '건강식품'이 고혈압과 같은 질병에 영향을 줄 수 있다는 사실을 잘 모르고 있다. 따라서, 자신의 건강 상태를 주기적으로 점검하고 건강한 생활을 추구하는 것이 중요하다. 이와 같은 연구 결과는 우리에게 올바른 건강식품 선택과 건강 관리의 중요성을 다시 한번 상기시켜 준다.
- 생활경제
2023-09-16
영국 반도체 기업 '암(Arm)' 공모가, 최상단 51달러로 확정

미국 IPO(기업공개) 시장에서 올해 최대 관심을 받는 영국의 반도체 설계 전문 기업 '암(Arm)'의 공모가가 투자자들의 높은 관심을 받아 희망 공모가 범위의 최상단, 주당 51달러로 결정됐다. 연합뉴스가 보도한 미국 월스트리트저널(WSJ) 등 여러 외신에 따르면 13일 현지시간, Arm은 최종적으로 주당 51달러의 공모가격으로 결정했다. 이전에 Arm은 증권신고서에서 주당 47달러에서 51달러 사이의 희망 공모가 범위를 알렸다. 상장을 앞둔 Arm에 대한 투자자들의 강력한 수요가 이번 공모가격 결정에 큰 영향을 미친 것으로 보인다. 세계 최대 반도체 위탁생산 기업인 대만 TSMC는 Arm의 기업공개(IPO)에 최대 1억 달러(약 1327억 원)를 투자하겠다고 밝혔다. WSJ은 Arm의 공모가가 주당 51달러로 결정될 경우 회사의 전체 가치는 대략 545억달러(72조4000억원)에 이를 것으로 추산했다. 이는 지난달 소프트뱅크가 비전펀드로부터 Arm의 지분을 인수할 때 평가된 640억 달러보다는 적으나, 이전에 엔비디아에 판매될 때의 400억 달러나 시장 예상치인 450억~500억 달러보다는 큰 액수다. 현재 Arm의 모든 지분을 소유하고 있는 소프트뱅크는 이번 IPO를 통해 자사 지분의 약 10%를 매각해 약 50억 달러를 조달할 예정이다. 최근 Arm의 매출이 정체된 것과 중국 시장의 위험 요소에 대한 우려가 있음에도 불구하고, 인공지능(AI) 시장의 확장으로 매출 성장을 기대하고 있다. 한편, 소프트뱅크는 2016년 손정의 회장의 지휘 아래 Arm을 320억달러(약 42조6000억원)에 인수했다. 1990년 설립된 Arm은 반도체 설계 분야에서 세계적인 리더로, 주로 프로세서 아키텍처와 IP(Intellectual Property) 설계를 제공하는 기업이다. Arm은 실제 반도체를 직접 제조하지 않는다. 대신, 설계한 프로세서 아키텍처와 기술을 다른 기업들에 라이선스 형태로 제공하며, 이 기업들은 이를 바탕으로 실제 칩을 제조한다. Arm 프로세서는 에너지 효율이 뛰어나기로 알려져 있다. 이러한 특성 덕분에 배터리를 사용하는 모바일 장치에 많이 사용된다. 현대의 대부분의 스마트폰은 Arm 기반 프로세서를 사용하고 있으며, IoT(사물 인터넷)과 클라우드 컴퓨팅 시장의 확대와 함께 그 중요성이 계속해서 늘어나고 있다.
- IT/바이오
2023-09-14
전기차 시장, '전고체 배터리'가 뜬다…10대 리드 기업 어디?

최근 전기차 업계가 주목하는 기술 중 하나는 '전고체 배터리'다. 이 기술은 기존 리튬 이온 배터리보다 에너지 저장 용량이 뛰어나고, 충전 시간도 단축되는 등 탁월한 성능을 자랑한다. 그렇다면 이 전고체 배터리는 기존 배터리와 다른 점은 무엇일까. 전고체 배터리는 이름에서도 알 수 있듯이 액체 전해질이 아닌 고체 전극과 고체 전해질을 사용한다. 이로 인해 배터리의 누출이나 열 문제가 크게 줄어들어 사용자의 안전을 더욱 보장한다. 게다가 작은 크기로도 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있어 휴대성과 효율성 모두에서 높은 점수를 받는다. 시장의 변화에 민감하게 반응하는 글로벌 자동차 기업들도 전고체배터리 개발에 발빠르게 뛰어들었다. 토요타와 폭스바겐은 이미 전고체 배터리 기술 개발에 속도를 내고 있다. 이러한 대기업들이 전고체 배터리의 선봉에 서게 될 것인가, 아니면 다른 참여 기업들이 이를 따라잡거나 앞질러 나갈 것인가. 전기차 시장의 미래는 어떻게 전개될지 기대된다. 폭스바겐과 퀀텀스케이프는 전기 자동차용 고체 상태 배터리 기술 개발에 손을 잡았다. 전기차의 두 가지 큰 걸림돌인 '주행 거리'와 '충전 시간'을 해결하기 위해서는 향상된 '에너지 저장 능력'과 '빠른 충전'이 선결과제다. 이 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 전고체 배터리는 소비자의 전기차에 대한 인식을 크게 바꿔놓을 것으로 보인다. 전고체 배터리 개발 진행중인 선도적인 10개 기업은 다음과 같다. 1. 도요타 토요타는 21세기 자동차 혁신의 핵심으로 전고체 배터리를 지목하며, 2027년까지 상용화를 목표로 연구개발을 가속화하고 있다. 도요타의 이러한 움직임은, 배터리가 전기차 업계의 핵심 부품임을 감안하면, 전기차 시장에서의 선두 주자로의 복귀를 알리는 신호로 해석된다. 그들은 이미 2012년부터 전고체 배터리 기술 개발에 뛰어들었고, 현재 200명 이상의 전문가로 구성된 팀이 이를 주도하고 있다. 그 결과, 토요타는 1000개 이상의 특허를 보유하게 되었다. 이 기업의 최종 목표는 전고체 배터리의 장점을 살려 완충 상태에서 약 700km (435마일)의 주행 거리를 달성하는 전기차와 하이브리드 차량을 출시하는 것이다. 2. 폭스바겐(Volkswagen) 폭스바겐은 전고체 배터리 연구의 선구자 중 하나인 퀀텀스케이프와 파트너십을 맺고 전기 자동차용 고에너지 밀도 배터리를 개발하고 있다. 2018년 폭스바겐은 퀀텀스케이프와 함께 전기차용(EV) 배터리 기술 개발을 추진했고, 2020년 추가적으로 2억 달러의 투자를 통해 이 연구의 가속화를 선언했다. 퀀텀스케이프는 기존 배터리 대비 전고체 배터리가 약 80% 더 긴 주행 거리와 80% 더 많은 충전량을 제공한다고 주장했다. 2022년 말 현재, 퀀텀스케이프는 전고체 배터리 셀의 시험을 진행 중이다. 폭스바겐은 다른 기업들과 협업하여 고체 상태 기술 및 전극 건조 코팅 공정과 같은 다양한 배터리 기술을 연구 중이며, 이를 2030년에 대량 생산에 투입할 계획이다. 3. 파나소닉(Panasonic) 전세계적인 전기차 시장의 확대와 함께 배터리 기술의 중요성이 강조되는 가운데, '파나소닉'과 '도요타'의 조합이 눈길을 끈다. 두 기업은 2020년 '프라임 플래닛 에너지 솔루션(Prime Planet Energy & Solutions, Inc.)'이라는 이름의 합작기업을 설립, 생산성과 용량 모두에서 우수한 배터리 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있다. 도요타는 이미 전고체 배터리 기술 관련 1000개 이상의 특허를 보유하고 있으며, 파나소닉도 445개의 특허로 그 기술력을 과시하고 있다. 파나소닉은 지난 수십 년 동안 배터리 기술을 선도해 왔다. 특히 전고체 배터리 기술 연구에 주력하며, 액체 전해질로 인한 화재, 폭발 위험 등의 문제점을 해결하고자 고체 상태 배터리로의 전환에 큰 희망을 걸고 있다. 파나소닉은 기술에 대한 구체적인 일정을 제공하지는 않았지만, 연구 및 개발에 적극적으로 투자하고 있다. 특히 도요타, 테슬라, 포드와 같은 국제적인 자동차 기업들과의 협력은, 전고체 배터리의 시장 출시 때 그들이 이 분야의 혁신을 주도할 가능성을 제시한다. 4. 베이징 웨이란신에너지기술(Beijing WeLion New Energy Technology) 중국 기업 니오(Nio)는 배터리 제조업체인 중국 베이징 웨이란신에너지기술(北京卫蓝新能源科技·Beijing WeLion New Energy Technology, 이하 '웨이란'-WeLion)과 파트너십을 맺어 새로운 배터리 기술을 선보였다. 이들 두 기업은 전기 자동차에 대한 반고체 상태 배터리 셀을 생산했다. 반고체 상태 배터리는 리튬 이온 배터리의 젤 전해질과 고체 전해질을 결합한 것이다. 니오는 특히 이번 파트너십을 통해 웨이란으로부터 150 kWh 용량의 반고체 배터리 셀을 공급받게 되었으며, 이 배터리는 'Nio ET7' 전기자동차에 적용될 예정이다. 이러한 혁신적인 기술을 탑재한 세단 'Nio ET7'은 CLTC 기준으로 약 1000킬로미터(621 마일), EPA 기준으로는 740킬로미터(460 마일)의 높은 주행 거리를 자랑한다. 또한, 이 배터리는 'Nio ES6 SUV'에도 적용되어, 약 689킬로미터(428 마일)의 주행 거리를 제공하게 된다. 5. 중국 CATL(Amperex Technology Co. Limited) 중국 배터리 대기업 CATL은 2023년 4월 전기 항공기 전동화를 향한 새로운 움직임을 위해 고체 상태 배터리 기술의 한 형태인 압축형 배터리 셀을 출시했다. 이 배터리 셀은 에너지 밀도가 500 Wh/kg로 매우 높다. 중국의 배터리 대기업 'CATL'은 2023년 4월 전기 항공기의 전동화를 목표로 고채 상태 배터리 기술의 한 형태인 압축형 배터리 셀을 출시했다. 이번에 선보인 배터리 셀은 무려 500 Wh/kg의 높은 에너지 밀도를 자랑한다. 반면, 테슬라가 자랑하는 4680 배터리 셀의 에너지 밀도는 244 Wh/kg에 불과하다. 이를 비교하면 CATL의 신제품은 기존 리튬 이온 배터리에 비해 약 두 배의 충전량을 가지고 있음을 알 수 있다. 이렇게 혁신적인 배터리 기술은 중국 지리자동차(Geely)의 2023년 형 전기차 '지커-001(Zeekr-001 EV)'에도 적용될 수 있으며, 해당 차량은 CLTC 기준으로 641 마일의 주행 거리를 달성할 수 있다. CATL의 압축형 배터리 셀은 이보다 훨씬 더 긴 주행 거리를 제공할 전망이다. 6. 혼다 혼다는 2050년까지 탄소 중립을 목표로 하고 있으며, 이를 위해 제너럴 모터스(GM)와 소니 같은 기업들과 파트너십을 맺어 고체 상태 배터리 기술을 연구하고 있다. 또한 혼다는 일본의 사쿠라에 4300억 엔 (약 2950만 달러)을 투자해 2028년까지 전기 자동차에 고체 상태 배터리 셀을 도입하는 생산 라인을 구축하는 작업을 진행 중이다. 고체 상태 배터리 기술의 가장 큰 단점은 세포의 무결성을 위협하는 덴드라이트(dendrites)의 존재다. 혼다는 덴드라이트 문제를 해결하기 위한 새로운 연구를 진행하고 있다. 이를 통해 2030년까지 연간 200만 대의 배터리 전기 자동차 생산을 목표로 하고 있다. 7. 닛산 닛산은 2028년까지 고체 상태 배터리로 구동되는 차량을 시장에 선보이기 위한 연구를 본격화했다. 가나가와에 위치한 닛산의 연구 센터에서는 2024년까지 고체 상태 셀 프로토타입을 생산하기 위한 공장 건립 작업이 진행 중이다. 고체 상태 배터리 기술 도입 후, 닛산은 EV 배터리 비용을 최소 50% 절감하며, 충전 능력을 현존하는 기술의 세 배로 향상시키고, 에너지 밀도를 두 배로 늘리는 것을 목표로 삼고 있다. 시장에서 현재 주목받는 최고 성능의 배터리 셀은 에너지 밀도 240 Wh/kg을 제공하는데, 닛산의 목표는 이를 480~500 Wh/kg로 높이는 것이다. 이외에도 닛산은 액체 전해질을 사용하지 않는 올 고체 상태 배터리와 나트륨을 활용한 셀에 대한 연구를 활발히 진행하고 있다. 8. 솔리드에너지시스템(SolidEnergy Systems) 솔리드에너지시스템(SES)은 치차오 후 박사(Dr. Qichao Hu)가 2012년에 매사추세츠주 워본(Woburn)에 설립했다. 이 회사는 리튬 금속 기술을 사용하며, 리튬 이온 배터리 셀에서 발견되는 전통적인 젤 대신 분리 막으로 사용한다. SES 리튬 금속 배터리 셀은 에너지 밀도가 400 Wh/kg이며, 전통적인 리튬 이온 배터리 셀의 주행 거리를 두 배로 늘릴 수 있다. SES는 안전하고 효율적인 배터리 개발에 중점을 둔다. 인공 지능 알고리즘을 활용해 배터리의 안전성을 향상시켰고, 가볍고 비용 효율적으로 제작될 수 있다. 게다가 15분만에 배터리의 80%까지 빠르게 충전할 수 있다는 것은 큰 강점이다. 차량 제조업체들과의 협력도 활발한 편이다. 제너럴 모터스(GM), 혼다, 현대자동차, 지리, 기아와 같은 주요 자동차 기업들과 파트너십을 체결하고 있다. 특히 2021년에는 GM이 SES에 1억 3900만 달러를 투자했으며, 2025년부터는 SES의 리튬 금속 배터리 셀을 자동차에 적용할 계획이다. 9. 솔리드 파워(Solid Power) 솔리드 파워는 2011년 콜로라도 대학의 스핀오프로 탄생했으며 현대자동차, BMW, 포드와 같은 글로벌 자동차 제조업체들의 후원을 받으며 빠르게 성장했다. 2021년에는 콜로라도 주의 손턴(Thornton)에 7만5000평방 피트(약 6967제곱미터) 규모의 최첨단 생산 공장을 설립했다. 솔리드 파워의 주요 기술은 전통적인 리튬 이온 배터리의 액체 전해질을 황화물 기반의 고체 전해질로 교체하는 것이다. 이 고체 전해질은 액체 전해질보다 안전하며, 안정적인 성능을 제공한다. 이 회사는 2028년까지 연간 80만 대의 전기차 배터리 셀 생산을 목표로 하고 있으며, 그를 위한 생산 확장 계획을 세우고 있다. 또한, 솔리드 파워는 미국 에너지부의 "전기 자동차를 위한 미국 저탄소 생활 (EVs4ALL)" 프로그램에서 총 4200만 달러 중 560만 달러의 지원을 받아 연구 및 개발 활동을 지속적으로 진행하고 있다. 10. 실라 나노 테크놀로지스(Sila Nanotechnologies) 실라 나노 테크놀로지스는 BMW, 다임러 AG(Daimler AG), 지멘스(Siemens), CATL과 같은 세계적인 기업들과 전략적 파트너십을 체결해 전기 자동차용 고체 상태 배터리의 상용화를 위한 강력한 투자 지원을 확보했다. 산업 내 주요 플레이어들의 지원 아래, 이 회사는 2028년까지 150 GWh 이상의 대규모 배터리 셀 생산을 목표로 하는 로드맵을 구축하고 있다. 특히, 실라 나노는 20% 더 긴 주행 거리와 20분만에 10-80%까지 충전이 가능한 타이탄 실리콘(Titan Silicon) 배터리 셀을 선보였다. 이 기술은 메르세데스-벤츠의 EQG 모델에 적용될 예정이다. 더욱이, 회사는 기존 고체 상태 배터리 기술의 덴드라이트 현상과 부피가 큰 세라믹 전해질의 한계를 극복하기 위한 방안으로, 중간 온도에서 다공성 분리막-양극 스택에 고체 전해질을 용융 침투시키는 방식을 도입할 계획이다.
- IT/바이오
2023-09-14
손등에 전자 칩 이식…카드·차 키 필요 없는 세상온다?

우리 몸에 이식된 칩을 통해 문을 열거나 자동차의 시동을 걸고 결제까지 할 수 있는 시대가 성큼 다가오고 있다. 공상과학소설이나 같은 장르의 영화(SF)에서나 볼 법한 일이 현실에서 일어나고 있다. 프랑스 과학기술 매체 '프랑스인포(Franceinfo)'에 따르면, 여러 기업들이 피부 안에 이식할 수 있는 전자 칩을 개발 중이다. 이 전자칩은 매우 정교한 보안 프로토콜까지 관리할 수 있다는 게 전문가들의 분석이다. 피부 이식 칩이 상용화되면 주머니 속의 지갑이나 열쇠 없이도 생활이 가능해진다. 더욱 발전된 암호화 기술로 은행카드, 차 키, 생체인식 여권, 건강보험 카드까지 모두 대체할 수 있게 되는 것이다. 맨몸만으로도 여러 기능을 실행할 수 있는 시대가 열리고 있다. 생체 칩 전문 기업인 '비보키(Vivokey)'와 '월릿모어(Walletmor)'는 손바닥 피부 아래에 칩을 이식하는 서비스를 제공하고 있다. 실제로 2022년, 브랜든 댈러리(Brandon Dalaly)라는 청년은 자신의 오른손에 무선 통신이 가능한 칩 2개를 이식받았다. 그는 '비보키'의 마이크로칩 베타 테스터로 활동한 100명 중 한 명이었다. 이 칩에는 암호화폐 데이터부터 집 열쇠, 의료보험 카드 정보, 그리고 테슬라 모델3의 스마트 기능까지 모두 저장되어 있다. 생체 이식 칩을 이용하면 키의 분실이나 도난 문제에서 벗어날 수 있다. 물론 부정적인 시나리오를 상상할 수는 있지만, 우리는 이미 얼굴이나 지문으로 휴대전화의 잠금을 쉽게 해제하고 있으며, 누군가의 정보를 훔쳐보려는 극단적인 시도를 걱정할 필요도 없다. 왜냐하면 이런 칩은 외부에 드러나지 않으며, 따로 소지할 필요도 없기 때문이다. 이 작은 장치는 좁쌀만큼의 크기를 가지면서도 신뢰성 있고 안전하게 설계됐다. 사실, 몇 년 전부터 개들의 식별용으로 이미 활용되고 있었다. 그러나 모든 사람이 이 칩을 이식받을 준비가 되어 있는 것은 아니다. 첨단 기술이 사람의 몸에 적용될 때 항상 그 기술의 안전성, 장기적인 영향 등을 고려해야 하며, 기술이 실제로 도입되기 전에는 이런 부작용에 대한 연구와 테스트가 필요하다는 게 전문가들의 지적이다. 기술은 편리할 뿐만 아니라 사회적, 문화적으로수용되어야 하는 것을 보여준다. 불과 몇 년 전 만 해도 휴대전화로 결제하는 것이 불가능하게 여겼던 것처럼 조만간 손바닥을 통해 결제하는 날이 올 수도 있다.
- IT/바이오
2023-09-13
마이크로소프트, AI 탑재 백팩 특허 획득

기술 대기업 마이크로소프트(MS)는 스마트 센서가 탑재된 인공지능(AI) 기반 백팩 디자인에 대한 특허를 취득했다. 미국 기술 전문매체 톰스 하드웨어(Tom's Hardware)에 따르면 미국 특허청(USPTO)은 지난 5월 출원된 마이크로소프트의 AI 기반 백팩 특허를 최근 승인했다. MS파워유저(MSPowerUser)가 처음 보도한 마이크로소프트의 디지털 비서가 장착된 백팩 특허는 '인공 지능 지원 웨어러블'에 대한 것으로 명시되어 있다. 공개된 AI 탑재 백팩 특허 삽화와 주요 예시 대부분은 독특한 디자인으로 시선을 끌고 있다. MS 스마트 백팩의 주요 디자인 특징으로 암 스트랩(Arm strap)에 여러 개의 센서가 내장됐다. 착용자의 정면을 향하고 있는 이 센서들은 각각 카메라, 마이크, GPS, 나침반 등의 기능을 포함한다. 마이크로소프트는 백팩의 스트랩(strap, 끈)에 햅틱 액추에이터(haptic actuator, 촉각적 피드백을 생성하기 위해 사용하는 장치)뿐만 아니라 LED와 스피커를 추가했다. 스마트 웨어러블에는 일부 실시간 처리가 필요한 것으로 보인다. 따라서 이미지, 텍스트, 음성, 얼굴 및 인지 인식을 제공하기 위해 다양한 인식 모듈이 들어 있다. 백팩에 탑재된 시스템은 AI 스마트 기능을 위해 내장된 처리 능력에 데이터를 공급하는 실시간 모니터뿐만 아니라 기록 장치(온보드 스토리지 사용), 무선 연결, 배터리 전원/충전 등의 기능도 갖추고 있다. 착용자는 위의 모든 감지 및 처리 기능을 갖춘 디지털 백팩을 통해 AI의 향상된 사물 식별과 분석, 주변 기기와의 상호 작용, 상황별 인사이트 확보 등의 혜택을 누릴 수 있을 것으로 예상된다. 위 그림에서 데이터 플로(Flow) 차트는 백팩과 데이터 피드가 개인용 컴퓨터 및 클라우드 서버와 함께 작동하는 방식을 보여준다. 또 다른 삽화(아래 그림)에서는 디지털 백팩을 메고 돌아다니는 사람이 스키장을 탐색하고 슈퍼마켓 가격을 확인하고 콘서트 티켓 예매를 고려하는 모습을 보여준다. 사용자는 때때로 "헤이 백팩, 이 포스터를 내 캘린더에 추가해 줘"와 같이 음성을 통해 백팩에 내장된 AI와 상호 작용할 수 있다. 또는 스트랩의 센서와 상호 작용해 일부 AI 동작 또는 상황에 맞는 작업을 실행할 수도 있다. 마이크로소프트의 특허는 주로 집 밖에서 디지털 비서의 유용성에 대해 집중한 면모가 돋보인다. PC 프로세서는 이제 전용 AI 가속 하드웨어를 갖추기 시작했으며, 마이크로소프트는 사무실 생산성 및 협업 도구에 AI를 빠르게 통합한 것으로 보인다. 그러나 톰스 하드웨어는 마이크로소프트의 AI 백팩은 개발 과정에서 드러난 시장성 부족이나 기타 단점으로 인해 많은 특허가 취소되었기 때문에 실현되지 않을 수도 있다고 전했다.
- IT/바이오
2023-09-05
소형 곤충 로봇 '클라리', 좁은 틈새서 형태 변형…재난 대응 혁신 기대

미국 콜로라도 대학교 엔지니어들이 곤충처럼 모양을 바꾸고 좁은 틈새를 통과할 수 있는 로봇 '클라리(CLARI)'를 개발했다. 미국 기술 전문매체 인터레스팅엔지니어링은 곤충의 끈기와 적응력에서 영감을 받은 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스(CU 볼더)의 엔지니어 팀이 좁은 공간에서 움직일 수 있도록 형태를 바꿀 수 있는 획기적인 소형 로봇인 클라리(CLARI, Compliant Legged Articulated Robotic Insect)를 개발했다고 최근 보도했다. 사람 손바닥보다 작고 탁구공보다 가벼운 클라리는 정사각형에서 좁고 길쭉한 형태로 모양을 바꿀 수 있어 좁은 공간도 거뜬히 통과할 수 있다. 휴대하기 쉽고 형태 변형 능력을 갖춘 이 작은 로봇은 재난 대응 작업에 혁신을 가져올 것으로 보인다. CU 볼더의 폴 M. 레이디 기계공학과 박사과정에 재학 중인 하이코 카부츠는 보도자료를 통해 "주변 환경에 수동적으로 적응할 수 있는 클라리의 능력은 우리가 미처 생각지도 못한 엄청난 역할을 앞으로 담당할 수 있다"고 말했다. 연구진은 지난 8월 30일 학술지 「고급 지능형 시스템(Advanced Intelligent Systems)」 에 로봇 클라리의 혁신적인 설계를 게재했다. 모듈식 설계 구조로 유연성 갖춰 현재 클라리는 4개의 다리를 가진 모듈식 구조로 설계되었다. 이런 설계 덕분에 다리를 추가하거나 구조를 다양하게 조정하는 것이 가능하다. 카부츠는 거미에서 영감을 받아 거미줄을 통과할 수 있는 8개의 다리를 가진 로봇을 구상하고 있다. 그는 "모듈식 설계는 다양한 용도로 활용 가능한 다용도 도구로의 변신을 가능하게 한다"고 말했다. 클라리는 막대한 잠재력을 가지고 있지만, 현재는 전원과 기본 명령을 전달하는 전선에 의존하고 있다. 이 연구의 공동 저자인 카우식 자야람 조교수는 클라리가 자율적으로 돌아다니기를 기대하고 있다. 자야람은 "클라리는 초기 단계이지만, 제트 엔진 내부나 무너진 건물 잔해 아래와 같이 기계가 접근하기 어려웠던 곳에도 들어갈 수 있는 로봇의 개발이 목표"라고 밝혔다. 동물의 왕국을 모델로 한 로봇을 디자인한 경력이 있는 자야람은 기존의 큐브형 로봇 구조에 도전하고 있다. 그는 "동물들의 다양한 형태처럼 로봇도 다양한 형태를 가질 수 있지 않을까요?"라고 반문했다. 곤충 특성 모방 로봇 자야람은 클라리 개발 이전, 버클리 캘리포니아 대학교에서 바퀴벌레가 좁은 수직 공간을 통과하는 능력을 모방한 로봇을 설계했다. 그는 이런 작업이 시작 단계에 불과하다고 여긴다. 자야람은 "동물의 세계는 디자인에 대한 무한한 영감을 제공합니다. 동물들이 좁은 공간을 통과하는 다양한 방법이 있는데, 왜 단 하나의 방식만을 참고할까요?"라고 질문을 던졌다. 클라리는 기존의 디자인을 발전시켜 수평 간격을 좁히는 데 중점을 뒀다. 이 로봇은 폭이 34mm(약 1.3인치)에서 21mm(약 0.8인치)까지 조절 가능해, 다양한 환경에 적응하며 움직일 수 있다. 장애물 자율 감지 지원 자야람과 카부츠는 클라리의 단순한 형태 변형 능력만으로 만족하지 않고, 센서를 통합하여 클라리가 장애물을 자울적으로 감지하고 회피할 수 있게 만들 계획이다. 특히 로봇에 다리가 추가되면서, 유연성과 힘의 균형을 찾기 위한 연구도 진행하고 있다. 카부츠는 "고르지 못한 울퉁불퉁한 자연 지형을 넘나들거나, 풀잎 같은 장애물을 피하거나, 바위 틈을 기어다닐 수 있는 로봇을 상상해 보세요. 이것이 우리가 목표로 하는 미래 곤충 로봇의 모습이다"라고 말했다. 클라리는 작은 크기, 높은 적응성, 그리고 유연한 모듈식 설계를 통해 로봇공학의 새로운 지평을 열 예정이다. 이러한 특성들은 재난 발생 지역의 구조 활동이나 엔진 내부 점검과 같은 복잡한 작업에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 카부츠는 "거미나 파리처럼 움직이는 로봇을 구현한다면, 지금까지 접근하기 어려웠던 지역까지 탐험하게 될 것이다. 말 그대로 하늘도 그 한계가 아니라는 것이죠"라고 말했다. 클라리는 현재 엄청난 잠재력을 갖춘 프로토타입 단계에 있다. 생물체의 독특한 움직임을 모방한 로봇은 미래의 로봇 기술의 가능성을 활짝 열어주고 있다.
- IT/바이오
2023-09-04

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