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2024-11-22 (금)

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[신소재 신기술(34)] 수소 저장용 신소재, 칠수소화 세슘(CsH7)과 9수소화 루비듐(RbH9) 합성 화합물

러시아 스콜코보 과학기술연구소(스콜테크·Skoltech) 연구팀과 러시아 과학 아카데미 슈브니코프(shubnikov) 결정체 연구소 및 중국, 일본, 이탈리아 연구 기관의 과학자들은 현재 최고의 수소 저장 물질보다 4배 더 많은 양의 수소 기체를 "흡수"할 수 있는 수소 화학 저장 물질을 발견했다고 테크익스플로어가 17일(현지시간) 보도했다. 이 연구팀이 개발한 합성한 화합물인 칠수소화 세슘(CsH7)과 9수소화 루비듐(RbH9)은 각각 금속 원자당 최대 7개와 9개의 수소를 저장할 수 있는 획기적인 기술이다. 기존 금속 합금기술로는 금속 원자 하나당 약 2개의 수소 원자를 넣을 수 있었다. 수소를 효율적으로 저장하는 방법을 찾는 것은 미래의 지속 가능한 경제에 통합하는 데 매우 중요하다. 적절한 저장 기술을 갖춘 수소는 향후 고온의 산업 공정과 운송에 연료를 공급하고 전력망의 공급과 수요를 균형 있게 조절하는 역할을 할 수 있다. 이번 연구는 학술지 '첨단 에너지 재료(Advanced Energy Materials)'에 게재됐다. 수소는 미래의 저탄소 경제에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 수소는 재생 가능하게 생산될 수 있고, 연료 전지나 연소를 통해 전기나 열을 생성하는 데 사용될 수 있다. 수소 에너지로 인해 가장 큰 이익을 얻을 수 있는 분야는 제철, 유리 및 시멘트 생산, 화학 산업 등이다. 국제 해운 및 일반적인 운송과 모빌리티 전반도 수소 에너지로 이익을 얻을 수 있다. 그 외에도 수소는 재생 가능 에너지의 불규칙한 공급을 포함해 잉여 에너지를 저장함으로써 전력망의 균형을 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 수소 발전의 광범위한 채택을 막는 가장 큰 장애물은 공기보다 14배 가볍고, 반응성이 높으며, 가두기 어렵고 폭발성이 있는 가스인 수소를 저장하는 안전하고 지속 가능하며 경제적인 기술력의 부족이다. 가스 실린더, 튜브, 극저온 탱크 및 파이프 라인에서 수소를 축적하고 운반하려면 압축 또는 액화하거나 수소 분자로 구성된 고체로 변환해야 할 수도 있다. 하지만 이 방법에는 몇 가지 문제점이 있다. 첫째, 이러한 처리에는 매우 많은 비용이 든다. 압축 및 냉장 과정은 최종적으로 수소가 제공하는 총 에너지의 약 20%~40%에 해당하는 에너지를 소비한다. 이는 매우 높은 손실이다. 둘째, 수소는 질량당 가장 에너지 밀도가 높은 화학 연료이지만 너무 가벼워 압축 또는 액화된 천연가스보다 단위 부피당 여전히 약 절반의 에너지를 보유한다. 이는 특히 차량에 불편하다. 셋째, 수소는 가장 작은 분자이기 때문에 컨테이너에서 쉽게 빠져나가고 심지어 금속 벽에도 침투해 벽을 부서지게 하고 균열과 누출을 일으킨다. 연구의 주요 저자 중 한 명인 스콜테크의 재료 과학 및 공학 박사 드미트리 세메노크(Dmitrii Semenok)는 "대안은 화학 저장"이라고 지적했다. 세메노크 박사는 "예를 들어 마그네슘-니켈 및 지르코늄-바나듐 합금과 같은 특정 물질은 금속 원자가 결정 구조를 형성하는 사이의 공극에 수소를 저장할 수 있다. 이러한 축전기는 상대적으로 밀도가 높고 안전하며 필요에 따라 가열 시 빠르게 수소를 방출한다"라고 설명했다. 그는 "하지만 수소를 포집하고 방출하는 데 필요한 조건과 얼마나 많은 충방전 사이클을 견딜 수 있는지에 따라 금속 합금을 조정할 수는 있지만, 금속 원자 하나당 약 2개의 수소 원자를 넣을 수 있다는 상대적으로 엄격한 제한이 있다. 이것이 가장 큰 지표다"라고 부연했다. 세메노크 박사는 "우리가 합성한 화합물인 칠수소화 세슘(세슘 헵타하이드라이드·CsH7)과 9수소화 루비듐(루비듐 비수소화물·RbH9)은 금속 원자당 각각 최대 7개와 9개의 수소 원자를 담고 있다. 이 두 물질은 대기압에서 안정적으로 수소가 풍부한 최초의 물질이 될 것으로 예상되지만, 후자는 추가 확인이 필요하다. 어쨌든 이 화합물에서 수소 원자의 비율은 알려진 모든 수소화물 중에서 가장 높으며 메탄 CH4보다 두 배나 높다"라고 말했다. 이 연구의 수석 연구자인 스코테크의 재료 발견 연구실 책임자 아르템 오가노프(Artem R. Oganov) 교수는 "우리는 수소가 풍부한 암모니아 보란 분말을 세슘 또는 루비듐과 반응시킨다"고 설명했다. 이렇게 하면 세슘 또는 루비듐 아미도보란으로 알려진 염이 생성된다. 열을 가하면 이러한 염이 세슘 또는 루비듐 일수화물과 다량의 수소로 분해된다. 오가노프 박사는 "실험은 대기압의 10만 배에 달하는 압력을 가하는 두 다이아몬드 사이의 셀에서 실행되기 때문에 여분의 수소가 결정 격자 공극으로 강제 이동하여 세슘 헵타하이드라이드와 루비듐 비수소화물(후자는 두 가지 다른 결정 격자 종류)을 형성한다"라고 말했다. 연구팀에 따르면 세슘과 루비듐은 원자의 크기가 커서 결정 구조에서 수소가 차지할 수 있는 빈 공간이 더 커지기 때문에 "예정된 운명"이라고 한다. 이 화합물의 형성은 연구팀의 시뮬레이션과 기본 물리 법칙에 기반한 계산의 예측과 일치했다. 화합물의 존재는 여러 분석 기법을 통해서도 확인됐다. X-선 분석, 라만 분광법, 반사/투과 분광법 등 다양한 분석 기법을 통해 화합물의 존재를 확인했다. 후자는 스콜테크의 하이브리드 포토닉스 연구소의 데니스 산니코프 연구원의 기여로 가능했다. 연구팀은 이제 약 1만기압의 낮은 압력에서 대규모 유압 프레스를 사용해 실험을 반복하여 더 많은 양의 세슘과 루비듐 폴리하이드리드를 얻고, 이 화합물이 지금까지 알려진 다른 폴리하이드리드와 달리 일단 합성되면 대기압에서도 안정적으로 유지되는지 검증할 계획이다.
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2024-04-19
테슬라 주가, 판매부진 등 영향 15개월만에 최저치⋯시총 5천억달러 무너져

테슬라 주가가 18일(현지시간) 연일 하락세를 이어가면서 약 15개월 만에 최저치를 기록했다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 이날 뉴욕증시에서 테슬라 주가는 전장보다 3.55%(5.55달러) 내린 149.93달러에 마감했다. 이는 지난해 1월 하순 이후 약 1년 3개월 만에 가장 낮은 수준이다. 이날 오전중에는 148.70달러까지 내려 52주 신저가를 새로 썼다. 테슬라 주가는 지난해 7월 19일 299.29달러까지 올랐으나 올해 들어 작년 상승분을 모두 반납했다. 올해 들어 연중 하락 폭은 39.7%에 달한다. 주가 하락에 따라 이날 종가 기준 시가총액은 5000억 달러가 무너져 약 4775억달러(약 659조원) 수준으로 내려앉았다. 미국 상장기업 가운데 테슬라 시총 순위는 월마트(약 4776억달러) 아래인 13위로 추락했다. 테슬라 주가는 지난 12일부터 이날까지 5거래일 연속으로 하락했다. 이날 주가 하락에는 도이체방크 애널리스트 에마뉘엘 로스너의 투자등급 하향 조정 보고서가 영향을 준 것으로 분석된다. 로스너는 테슬라 투자등급을 '매수'에서 '보유'로 하향하면서 목표주가를 189달러에서 123달러로 대폭 내렸다. 그는 테슬라의 저렴한 신차인 이른바 '모델2' 출시 시기가 내년 말 이후로 밀릴 것으로 예상하면서 이런 지연이 2026년 이후 수익과 현금흐름에 상당한 압박을 초래할 것이라고 전망했다. 또 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 오는 8월 공개를 예고한 자율주행 로보택시(무인택시)에 관해서는 "회사의 미래가 완전한 무인 자율주행 코드를 풀어내는 데 달려있는데, 이는 기술·규제·운영 면에서 중대한 도전과제를 안고 있음을 의미한다"고 분석했다. 현재 테슬라의 자율주행 소프트웨어는 운전자의 주의가 100% 필요한 기능으로 판매되고 있다. 업계에서는 진정한 자율주행 기술을 개발해 규제당국의 승인을 받기까지 적지 않은 시간이 걸릴 것으로 보고 있다. 금융전문매체 배런스에 따르면 현재 테슬라 주식을 분석하는 전체 애널리스트 중 35%만이 매수 등급을 부여했다. 스탠다드 앤드 푸어스(S&P) 500 지수 포함 기업의 평균 매수 등급 비율은 약 55%로, 평균에 크게 미치지 못한 것이다. 현재 월가의 테슬라 목표주가 평균치는 약 190달러로, 올해 초의 약 241달러에서 21%가량 하락했다. 이날 미 일간 뉴욕타임스(NYT)는 "전기차 판매가 둔화하면서 테슬라가 주저앉았다(slumping)"고 보도했다. 자동차정보업체 켈리블루북에 따르면 올해 1분기 미국 전기차 판매량은 약 26만9000대로 지난해 같은 기간보다 2.6% 증가했지만, 직전 분기인 작년 4분기보다는 7.3% 감소했다. 이런 영향으로 테슬라는 지난 1분기 시장 예상치에 크게 못 미치는 인도량(판매량) 실적을 발표했으며 최근에는 전 세계 사업장 인력의 10% 이상을 해고한다는 방침을 알렸다.
- 포커스온
2024-04-19
[파이낸셜 워치(5)] IMF "미국의 부채 문제, 글로벌 부채 가중시킬 것"

국제통화기금(IMF)은 미국 정부의 공공 부채 증가 추세가 전 세계 차입 비용을 높이고 글로벌 금융 안정성에 부정적인 영향을 미칠 위험이 있다고 17일(현지시간) 경고했다. 이날 CNN에 따르면 IMF는 미국 정부의 지출 증가, 공공 부채 증가, 금리 상승으로 인해 국채 수익률 또는 금리가 높고 변동성이 커져 다른 선진국과 개발도상국의 금리 상승 위험이 높아졌다고 밝혔다. 일부 개도국은 환율변동성도 겪고 있는 것으로 나타났다. 비토르 가스파르 IMF의 재정 담당 국장은 "미국의 느슨한 재정 정책은 글로벌 금리와 달러에 상승 압력을 가하고 있다"면서 "이는 나머지 국가의 자금 조달 비용을 상승시켜 기존의 취약성과 위험을 악화시킨다"라고 밝혔다. 워싱턴에 본사를 둔 IMF는 이번 주 두 번이나 미국 정부를 겨냥했다. 지난 16일에는 공공 지출과 차입이 미국 경제의 과열에 기여하고 있으며 연방준비은행이 인플레이션 둔화를 더 어렵게 만들고 있다고 말했다. 금리가 높아지면 가계와 기업이 대출을 상환하는 데 더 많은 비용이 들고, 이는 채무 불이행으로 이어져 은행과 기타 대출 기관에 손실을 초래해 금융 불안정을 증가시킬 수 있다. IMF의 이 같은 경고는 35조 달러(약 4경 8104조원)에 육박하는 미국 정부 부채의 급증으로 인한 광범위한 결과에 대한 우려를 더하고 있다. 미국 국채 수익률 급등 제롬 파월 미 연방준비제도(Fed·연준) 의장이 지난 16일 미국의 지속적인 인플레이션으로 금리 인하 시기를 늦출 수 있다는 매파(통화긴축 선호)적 발언을 하면서 이날 국채 수익률은 올해 최고치를 기록했다. 파월 의장은 이날 공개행사에서 인플레이션이 2%로 낮아진다는 더 큰 확신에 이르기까지 기존 예상보다 더 오랜 기간이 걸릴 것 같다고 밝히면서 연준의 금리 인하 시기가 지연될 것임을 시사했다. 파월 의장은 최근 지표에 대해 "2% 물가 목표로 복귀하는 데 추가적인 진전의 부족을 보여준다"라고 평가하기도 했다. 이날 파월 의장의 발언은 연준이 금리를 더 늦게, 더 적게 내릴 것이란 월가의 전망에 힘을 실어줬다. 파월 의장의 이같은 발언이 알려지면서 이날 국채 수익률은 상승했다. 전자거래 플랫폼 트레이드웹에 따르면 통화정책에 민감한 2년 만기 미국 국채 수익률은 이날 뉴욕증시 마감 무렵 4.98%, 전날 같은 시간 대비 6bp(1bp=0.01%p) 올랐다. 파월 의장 발언 여파로 2년 만기 미 국채 수익률은 장 중 한때 5.01%까지 급등하기도 했다. 2년 만기 미 국채 수익률이 5% 선을 돌파한 것은 지난해 11월 중순 이후 5개월 만이다. 10년 만기 미 국채 수익률도 이날 뉴욕증시 마감 무렵 4.66%로 전날 같은 시간 대비 3bp 상승했다. 미국 금리 인하 전망치 조정 뱅크오브아메리카, 골드만삭스, 모건스탠리 등 투자은행들은 잇따라 금리인하 관련 전망치를 하향 조정했다. 월스트리트저널(WSJ)도 최근 학계 및 금융업계 이코노미스트 69명을 상대로 분기 설문조사를 실시한 결과, 전체 응답자의 30%가 올해 금리가 4.75% 이상에서 결정될 것으로 예측, 올해 2차례 인하에 그칠 것임을 시사한다고 전했다. 지난 1월 조사에서는 그같이 답한 경우가 11%에 불과했었다. 이처럼 금리 인하 가능성이 축소된 1차 원인은 지속적인 미국 내 주택 공급 부족과 원자재 가격 및 자동차 보험료 상승 등으로 인한 인플레이션 고착화로 분석됐다. 실제로 3월 미국 소비자물가지수(CPI)는 지난해 같은 달 대비 3.5% 상승한 데다 연준이 선호하는 지표인 개인소비지출(PCE) 가격지수도 지난 2월 2.5%를 기록하는 등 연준의 목표치 2%에 근접하고 있지만 이 역시 주춤한 모양새다. 연합뉴스는 블룸버그를 인용해, 파월 의장의 이날 발언으로 국채 수익률이 연중최고치를 경신하고 달러화가 상세를 보이자 각국 중앙은행들이 난처한 상황에 빠졌다고 18일 전했다. 연준의 기조와 달리 유럽중앙은행(ECB)과 영국 중앙은행인 잉글랜드 은행(BOE), 호주 중앙은행(RBA)이 자체적으로 긴축 완화 사이클에 돌입하면 자국 통화가치가 하락해 수입 물가가 상승하고 인플레이션 둔화 노력이 훼손될 위험에 처할 수 있기 때문이다. 그렇다고 완화정책을 늦추면 경기침체 위험의 우려가 있다는 지적이다. 이와 함께 인도네시아, 말레이시아, 필리핀, 태국, 베트남 등 개발도상국 중앙은행은 이전 예상보다 금리인하 횟수를 줄일 것이라고 외신은 전망했다. IMF는 느슨한 미국 재정정책이 이미 막대한 부채 부담을 증가시킬뿐만 아니라 인플레이션을 연준의 목표 수준으로 낮추는 것을 더 어렵게 만들 수 있다고 지적했다. 또한 높은 인플레이션 수준이 지속될 경우, 이는 투자자들의 금리 인하 기대를 저버릴 수 있으며, 이로 인해 전 세계 주식과 국채를 포함한 금융 자산의 매도로 이어질 가능성이 있다고 우려했다. 이러한 매도 압력은 채권 가격을 하락시키고, 그 결과 채권 수익률이 상승할 것으로 전망된다. 토비아스 아드리안 IMF의 통화 및 자본 시장 부서 책임자는 16일 IMF의 글로벌 금융 안정 보고서와 함께 블로그에 올린 글에서 "이 시나리오에서는 금융 조건이 전반적으로 긴축될 것"이라고 말했다. 그는 "전 세계적으로 채권 수익률이 높아지면 대출자들은 부채 상환이 더 어려워질 것"이라고 덧붙였다. 가스파르는 공공 재정의 제약이 저소득 국가에서 특히 심각할 수 있다고 말했다. 그는 "높고 변동성이 큰 금리는 상황을 더욱 악화시킨다"라고 덧붙였다. 미국 부채 증가의 위험 IMF에 따르면 투자자들은 지속적인 인플레이션, 불확실한 향후 통화 정책 경로, 세계 최대 경제 대국의 추가 부채 발행에 대한 우려를 반영해 미국 국채 보유에 대해 더 높은 수익을 요구하고 있다. 피에르 올리비에 구린차스 IMF 수석 이코노미스트는 16일 기자들에게 "(미국) 정부 부채에 대한 위험 프리미엄은 최근 증가했으며 부채 수준이 높아진 상황에서 여전히 높을 수 있다"고 말했다. 그는 "이는 연준이 올해 말 IMF의 주요 시나리오인 금리 인하를 단행하더라도 미국 정부의 자금 조달 비용이 같은 폭으로 떨어지지 않을 수 있음을 의미한다"고 덧붙였다. 그러면 정부 재정에 더 큰 압박이 가해져 공공 서비스나 금융 붕괴, 전염병 또는 전쟁과 같은 미래의 경제에 대한 부정적인 충격을 흡수하기 위한 자금이 줄어들 수 있다. 재무부에 따르면 지난해 9월 30일에 종료된 2023 회계연도에 미국 정부의 이자 비용은 6590억 달러로 치솟았다. 이는 2020 회계연도의 약 두 배에 달하는 수치이다. 비영리 단체인 책임 있는 연방 예산 위원회에 따르면 2023 회계연도에 정부는 주택, 교통, 고등 교육에 지출한 것보다 부채 상환에 더 많은 비용을 지출했다. IMF는 미국의 공공 부채가 계속 증가하면서 전 세계 정부 부채가 지난해 93%에서 2029년에는 세계 국내총생산의 100%에 근접할 것으로 예상하고 있다.
- 경제
2024-04-18
한국, 대미 수출 21년 만에 대중 수출 앞질러...무역 갈등 우려 제기

우리나라의 대(對)미국 수출이 반도체를 포함한 제조업 분야의 직접투자(FDI)로 인해 당분간 호조를 보일 것으로 예상되지만, 중장기적인 관점(2∼10년)에서는 무역 제재 등의 여러 위험 요소가 존재할 것이라는 분석이 제시됐다. 한국은행이 18일 발표한 '대미국 수출구조 변화 평가와 전망' 보고서에 따르면 2020년 이후 한국 총수출에서 미국의 비중이 계속 커져 올해 1분기에는 대미국 수출이 2003년 2분기 이후 처음으로 대중국 수출액을 넘어섰다. 2024년 1분기 대미국 수출의 호조는 미국의 강력한 소비와 인플레이션 감축법(IRA) 등 산업정책으로 인한 투자 확대에 대한 한국 기업들의 빠른 대응으로 인한 것이라는 진단이다. 2020년 이후 대미국 수출의 구조적 특징으로는 미국 내수(소비·투자)와의 연계성 강화, 신성장 산업 중심의 중간재 비중과 다양성 확대, 소비재 비중의 장기간 30% 유지 등이 거론됐다. 한국은행은 단기적 관점에서 대미국 수출의 증가 추세가 당분간 지속될 것으로 전망했다. 이는 미국의 활발한 소비와 투자가 한국의 직접 수출뿐만 아니라 중국과 아세안을 통한 간접 수출에도 긍정적인 영향을 미치기 때문이다. 또한, 제조업 분야의 FDI가 증가함에 따라 투자 대상국에 대한 수출도 증가하는 경향을 보이고 있다. 실제로, 2020년 이후 미국 내 생산이 대한국 수입 유발률을 빠르게 증가시키고 있다. 그러나 중장기적으로는 한국 기업의 대미국 FDI가 수출 증가에 미치는 효과가 점차 감소할 것이라는 우려가 제기됐다. 아울러 제조업의 FDI가 늘어나면 투자 대상국에 대한 수출도 증가하는 경향이 있다. 실제로 미국 내 생산에 따른 대한국 수입 유발률은 2020년 이후 빠르게 높아지고 있다. 미국의 산업구조는 수입 중간재보다는 국내 산업의 자체 투입이 우세하며, 높은 생산 비용 때문에 한국 대기업이 FDI를 확대하더라도 국내 중소기업의 동반 진출이 어려울 것이라는 것이 한국은행의 분석이다. 미래에는 자동차와 같은 기존 주력 수출 품목뿐만 아니라 인공지능(AI)과 같은 첨단 분야에서도 미국 시장의 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 전망됐다. 일각에서는 대규모 대미국 무역흑자로 인해 미국의 대한국 무역 제재 가능성도 언급됐다. 남석모 한국은행 조사국 국제무역팀 과장은 "과거 미국은 무역수지 적자가 커지거나 자국 산업 보호 여론이 고조될 때 무역 제재를 강화한 사례가 있다"며, 특히 2017∼2018년 동안 트럼프 행정부가 FTA 재협상과 세이프가드 조치를 취한 것을 예로 들었다. 트럼프가 재집권할 경우에 대한 질문에 남 과장은 "무역 제재가 강화될 가능성이 있지만, 선거 운동 중에 제시되는 정책과 실제 집권 후의 정책은 달라질 수 있다"고 답변했다. 통상 압력을 완화하기 위한 방안으로, 미국으로부터 에너지 및 농축산물을 더 많이 수입하는 제안이 나왔다. 이는 에너지와 식량 안보를 확보하고 국내 물가 안정에도 도움이 될 것이라는 주장이다. 남 과장은 "우리 기업들의 대미국 진출이 반도체, 배터리 등 첨단 분야에 집중되어 있어, 이러한 분야에서 국내 투자가 둔화되고 인재 유출의 위험이 있다"며 "인재 유출을 줄이기 위해 기업과 정부가 더욱 적극적으로 협력해야 한다"라고 강조했다.
- 경제
2024-04-18
[퓨처 Eyes(32)] 무중력 흑연 플랫폼, 자기부상 열차 기술의 미래를 열다?

일본 오키나와 과학 기술 연구소(OIST) 양자 기계 연구팀은 흑연과 자석을 활용해 공중에 떠있는 '무중력' 흑연 플랫폼을 선보였다. 과학 전문 웹사이트 피지스(Phys. org)와 뉴아틀라스, 퓨처리즘 등 다수 외신은 "OIST 연구팀은 물리적 접촉이나 기계적 지지대 없이도 안정적으로 매달릴 수 있는 공중 부양 소재 개발에 힘쓰고 있다"며 이번 연구에 대해 집중 조명했다. 공중 부양 소재는 물리적 접촉이나 기계적 지지 없이도 자유롭게 공중에 떠 있는 특성을 지닌 물질을 일컫는다. 가장 흔히 접하는 공중 부양 현상은 자기력에 의해 발생한다. 초전도체나 반자성 물질(자기장에 밀리는 성질)과 같은 물체를 자석 위에 부유시켜 첨단 과학 센서와 일상 용품을 개발할 수 있다는 것이다. 본 연구실 책임자인 제이슨 트왐리(Jason Twamley) 교수는 국제 협력 기관과 함께 흑연과 자석을 활용한 진공 부상 플랫폼을 설계했다. 특기할 만한 점은 이 '부상 플랫폼(플로팅 플랫폼)'이 외부 전원 공급 없이 작동하며, 초고감도 센서 개발을 위한 매우 정밀하고 효율적인 측정 환경을 제공한다는 것이다. 본 연구 결과는 권위있는 학술지 '응용물리학 레터(Applied Physics Letters)'에 게재되었다. '반자성' 물질에 외부 자기장을 가하면 이 물질은 반대 방향의 자기장을 생성하여 반발력을 일으켜 자기장을 밀어낸다. 따라서 반자성 재료로 만든 물체는 강한 자기장 위에 떠 있을 수 있다. 예를 들어 자기부상열차에서는 강력한 초전도 자석이 반자성 물질로 강한 자기장을 만들어 중력을 거스르는 것처럼 보이는 공중부양을 실현한다. 연필심에서 추출되는 흑연(결정질 탄소)은 강력한 자기 반발력(높은 반자성)을 지닌다. 연구팀은 미세한 흑연 구슬 분말을 전기 절연성이 있는 실리카로 화학 코팅한 후 왁스와 혼합하여 그리드(격자) 패턴으로 배열된 자석 위에 부상시키는 1㎠ 크기의 얇은 정사각형 플랫폼을 제작했다. 이 과정에서 흑연은 반자성을 유지하지만 절연은 부양에 필요한 에너지 손실을 방지한다. 테스트 결과 실리카 코팅 흑연 플랫폼은 북극과 남극이 번갈아가며 자석으로 구성된 표면 위에서 장시간 공중에 떠 있을 수 있었다. 연구팀은 이 공중 부양 플랫폼 시스템은 힘, 가속도 및 중력을 측정하는 새로운 유형의 센서로 이어질 수 있다고 밝혔다. 더 정밀한 양자 센서를 위해 또 다른 버전은 피드백 자력을 사용해 플랫폼의 수직 움직임을 지속적으로 수정하고 플랫폼의 운동 에너지를 줄이기 위해 냉각시킨다. 그러나 여기서 단점은 외부 전원이 필요하다는 것이다. 외부 전력 공급 없이 작동하는 자력 부상 플랫폼 구현에는 몇 가지 기술적인 과제가 있다. 가장 큰 어려움은 '와류 감쇠(eddy damping)'로, 이는 진동 시스템이 시간 경과에 따라 외부 힘으로 인해 에너지를 손실하는 현상을 의미한다. 흑연과 같은 전도성 물질이 강력한 자기장을 통과할 때 발생하는 전류 흐름은 에너지 손실을 초래하며, 이는 첨단 센서 개발에 자력 부상 기술을 활용하는 데 있어 주요한 걸림돌이 된다. 이에 OIST 연구원들은 에너지 손실 없이 부유하고 진동할 수 있는 플랫폼, 즉 한 번 가동되면 추가적인 에너지 투입 없이도 장시간 지속적으로 진동을 유지할 수 있는 플랫폼을 설계하기 시작했다. 앞서 지적한 것처럼 이러한 '마찰 없는' 플랫폼은 힘, 가속도, 중력 측정을 위한 새로운 유형의 센서 개발뿐 아니라 다양한 분야에 활용될 수 있는 잠재력을 지닌다. 와류 감쇠 문제를 해결한다고 해도 진동 플랫폼의 운동 에너지 최소화라는 또 다른 과제가 남아 있다. 이 에너지 수준을 낮추는 것은 다음과 같은 두 가지 이유로 중요하다. 먼저, 플랫폼을 센서로 활용할 때 더욱 민감한 측정을 가능하게 한다. 다음으로, 양자 효과가 지배적인 양자 영역으로 진입하여 운동 에너지를 냉각시키면 정밀 측정의 새로운 가능성을 열 수 있다. 따라서 진정한 마찰 없는 자립형 플로팅 플랫폼을 구현하기 위해서는 와류 감쇠와 운동 에너지 문제를 모두 해결해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 흑연 기반의 새로운 물질 개발에 힘썼다. 화학적 변형을 통해 흑연을 전기 절연체로 변환함으로써 에너지 손실을 최소화하면서도 진공 상태에서 물질의 부상을 가능하게 했다. 과학자들은 실험 환경에서 플랫폼의 움직임을 지속적으로 추적하고 분석했다. 이러한 실시간 데이터를 활용하여 피드백 자기장을 적용하여 플랫폼의 진동을 감쇠시킴으로써 플랫폼의 운동을 냉각하고 속도를 크게 감소시켰다. 트왐리 교수는 "열은 진동을 야기하지만, 지속적인 모니터링과 시스템에 실시간 피드백을 제공함으로써 이러한 진동을 줄일 수 있다고 설명했다. 피드백은 시스템의 감쇠 속도, 즉 에너지 손실 속도를 조절하기 때문에 적극적인 감쇠 제어를 통해 시스템의 운동 에너지를 감소시켜 효과적으로 냉각할 수 있다"고 밝혔다. 트왐리 교수는 또한 "충분히 냉각된다면 이 공중 부상 플랫폼은 지금까지 개발된 가장 민감한 원자 중력계보다 더 뛰어난 성능을 발휘할 수 있다"고 강조했다. 이어 "원자 중력계는 원자의 움직임을 이용하여 중력을 정밀하게 측정하는 최첨단 장치이다. 이러한 수준의 정밀도를 달성하기 위해서는 진동, 자기장, 전기 노이즈와 같은 외부 간섭으로부터 플랫폼을 격리하는 엄격한 엔지니어링이 필요하다. 현재 진행 중인 연구는 이러한 시스템을 개선하여 이 기술의 잠재력을 최대한 발휘하는 데 초점을 맞추고 있다"고 덧붙였다.
- 포커스온
2024-04-18
보스턴 다이내믹스의 유압식 휴머노이드 로봇 '아틀라스' 은퇴한다

휴머노이드 로봇(인간 신체를 닮은 로봇)이 로보틱스 산업에서 대세를 이루고 있는 가운데, 보스턴 다이내믹스(Boston Dynamics)는 자사의 유압식 휴머노이드 로봇 아틀라스(Atlas)가 은퇴할 것이라고 공식 발표했다. 이 소식은 테크크런치 등 정보기술 매체에 주요 뉴스로 실렸다. 현대차 그룹이 소유한 것으로도 잘 알려진 보스턴 다이내믹스가 이 같은 결정을 내린 것에 대해 의문도 쏟아지고 있다. 경영과 개발 부문에서 독자적인 전략과 방향을 유지해 온 회사가 현재 뜨겁게 부상하면서 수억 달러씩 투자가 집중되는 휴머노이드 로봇을 은퇴시키기 때문에 이상한 결정이라는 것이다. 이와 관련, 테크크런치는 아틀라스의 은퇴는 마지막이 아니라 새로운 차세대 로봇 시대를 위한 시작을 알리는 것일 수도 있다고 보도했다. 보스턴 다이내믹스는 수년 동안 휴머노이드 로봇 기술 상용화에 주력해 왔다. 현대차가 지난 2021년 회사를 인수하고 롭 플레이터가 회사의 두 번째 CEO로 임명되면서, 개발은 더욱 가속화됐다. 애질리티, 피규어, 1X, 앱트로닉 등과 같은 유사한 회사들에 대한 큰 관심을 고려할 때, 보스턴 다이내믹스가 상업용 휴머노이드 로봇에 매진한 것은 당연한 것이었다. 회사는 매사추세츠주 월섬에 본사를 두고 있다. 물론 보스턴 다이내믹스는 현재 휴머노이드 로봇 공학 기술 면에서는 시장을 크게 앞서 있는 것이 사실이다. 아틀라스가 데뷔한 지도 지난해 7월로 10주년을 넘겼다. 회사는 DARPA(미국 고등방위연구계획국)의 자금을 지원받아 아틀라스를 개발했으며, 이를 통해 휴머노이드 로봇 시대를 이끌었다. 백덤블링, 춤추기 등 사람과 유사하게 움직이는 모습으로 대중의 큰 관심과 인기를 끌었다. DARPA는 "아틀라스는 데뷔 당시 그때까지 제작됐던 것 중 가장 진보된 휴머노이드 로봇이었다. 특히 아틀라스에 탑재된 소프트웨어 두뇌와 신경 기술은 독보적이었다. 아틀라스 로봇은 이런 소프트웨어를 담는 물리적인 껍질이었다"고 말했다. 당시 DARPA 프로그램 관리자였던 길 프래트는 로봇을 실제 1살 짜리 인간 어린이에 비유하기도 했다. 두 다리로 움직이는 2족 보행 로봇 아틀라스는 보스턴 다이내믹스의 연구 및 홍보 자료에 지속적으로 등장하면서 지난 10년 동안 많은 발전을 이루었다. 아틀라스가 은퇴를 결정하게 된 결정적인 이유는 유압 장치에 있다는 지적이 많다. 로봇의 이동에 대한 시스템은 인상적으로 큰 발전을 이루었지만, 유압 장치와 같은 특정 부분은 현대 로봇 공학 표준을 감안하면 '이제는 구식'이라는 것이다. 유압식 휴머노이드 로봇은 유압 시스템을 사용하여 움직이는 인간형 로봇이다. 유압 시스템은 압력을 가한 액체(보통 오일)를 사용하여 동력을 전달한다. 유압 시스템은 전기 모터보다 강력한 토크를 제공해 무거운 물건을 들어 올리거나 힘든 작업을 수행하는 데 적합하다. 또한 비교적 간단한 구조로 되어 있어 제작 및 유지 관리가 용이하다. 방수성이 있어 습한 환경에서도 작동할 수 있는 등의 장점이 있다. 반면, 유압 시스템은 많은 양의 액체를 필요로 하기 때문에 로봇 자체가 무겁고, 작동시 소음이 발생하며, 정밀 제어가 어렵다는 등의 단점이 있다. 최근에는 전기 구동 방식의 휴머노이드 로봇이 개발되면서 유압식 로봇의 사용이 감소하고 있는 추세다. 회사 측은 최근까지도 아틀라스의 상용화를 꾀했던 것으로 보인다. 지난 2월에도 보스턴 다이내믹스는 아틀라스를 대대적으로 홍보하는 영상을 내보내고 있었다. 이 영상의 공식 캡션은 "아틀라스는 넘어뜨릴 수 없다!"였다. 휴머노이드 로봇 아틀라스가 힘, 지각력, 이동성을 결합해 실제 작업을 수행할 준비가 되어 있다는 것이었다. 이 영상에서는 또 증강 현실 기술과 공장 현장 작업을 위해 특별히 설계된 새로운 그래퍼도 선보였다. 현대차가 회사를 소유하고 있다는 점을 감안할 때, 궁극적으로 아틀라스 또는 그 후속 모델이 현대차의 미래 자동차를 제작하는 데 도움을 줄 것이라는 기대도 있었다. 그러나 이 홍보물은 아틀라스의 은퇴와 함께, 불투명한 아틀라스의 미래의 길로 들어갈 것으로 보인다.
- IT/바이오
2024-04-18
무중력 상태서 소행성 탐사 가능한 3족 소형 로봇 개발

소행성이나 위성 등 무중력 또는 저중력 환경에서 탐사할 수 있는 세 발 달린 소형 로봇이 개발됐다고 우주항공 전문 매체 스페이스닷컴이 전했다. 스페이스호퍼(SpaceHopper)라는 이름의 이 로봇은 행성 등 우주 탐험과 관측에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 스페이스호퍼는 스위스 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 학생 연구 프로젝트로 2년 6개월 동안 진행된 결과 도출된 성과다. 최근 연구팀은 유럽우주국의 포물선 비행 동안, 모의 무중력 환경에서 로봇을 테스트했다. 로봇은 3개의 발을 이용해 깡충깡충 뛰며(호핑) 표면을 이동한다. 로봇의 이동 방식이 스페이스호퍼라는 이름의 유래인 셈이다. 로봇은 각 모서리에 관절이 있는 다리가 달린 삼각형의 몸체로 구성되어 있다. 세 개의 다리에는 각각 무릎과 엉덩이 관절이 있다. 관절을 이용해 로봇의 발이 표면을 밀어내고 지면을 차서 스스로를 밀고 나아가면서 지정된 지역 내에 착륙하는 것을 제어할 수 있다. 스페이스호퍼는 중력이 거의 또는 전혀 없는 소행성이나 달과 같은 비교적 작은 천체들을 탐험하도록 특별히 설계됐다. 연구팀은 "(소행성들은) 미래에 인류에게 유용하게 쓰일 수 있는 귀중한 광물 자원을 포함하고 있을 것이며, 개발된 로봇은 이런 탐사에 활용될 수 있다"면서 "행성 또는 위성 탐사는 또한 우주에 대한 지식을 풍부하게 할 것"이라고 기대했다. 물론 천체 탐사에 어려움은 많다. 기본적으로 중력이 거의 없는 환경에서는 우주선의 바퀴와 그 바퀴가 지나가는 표면 사이에 견인력이 없다. 우주선이 통과할 수 있는 대기도 거의 없다. 스페이스호퍼가 바퀴 대신 위 또는 옆으로 이동하기 위해 '톡톡' 짧게 튀도록 개발된 이유도 거기에 있다. 유럽우주국의 포물선 비행은 연구팀이 스페이스호퍼를 배치할 수 있는 저중력 상태에서의 모의 실험을 충실히 수행할 수 있도록 지원했다. 모의실험 중 촬영된 비디오는 스페이스호퍼가 약 30번에 걸쳐 발생했던 무중력 상태에서 각각 약 20~25초 동안 세 다리를 발로 차면서 작동하는 모습을 보여주었다. 연구팀은 "실험은 성공적이었다. 로봇은 세 다리를 사용해 자세를 바로잡고 특정 방향으로 점프할 수 있음을 보여주었다"고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-04-16
[신소재 신기술(32)] 획기적인 '종이 기반' 배터리 개발⋯"식물에서 영감 얻어"

일본에서 희귀 금속이 필요 없는 종이 기반의 물로 활성화되는 배터리가 개발됐다. 일본 도호쿠대학(東北大學)의 재료연구소(AIMR) 연구진은 GPS 센서나 맥박 산소 측정기 센서에 사용할 수 있는 종이 기반의 고성능 마그네슘-공기(Mg-air) 배터리를 개발했다고 오일 프라이스가 14일(현지시간) 보도했다. 이변 연구는 종이의 재활용성과 가벼운 특성을 활용해 보다 환경 친화적인 에너지원으로 발전할 수 있는 가능성을 제시했다. 연구 보고서 논문 '희귀 금속이 없는 고성능 물 활성화 종이 배터리: 웨어러블 센싱 장치를 위한 일회용 에너지원'은 'RSC 인터페이스 응용(RSC Applied Interfaces)' 저널에 게재됐다. 종이는 지난 2000년 동안 인류 문명의 필수품이었다. 종이는 일반적으로 중국 후한 시대 105년 경에 채륜이 발명했다고 알려져 있다. 하지만 최근 중국에서 기원전 2세기 경으로 거슬러 올라가는 종이가 발견되기도 해 종이의 정확한 기원은 알 수가 없다. 글 쓰기를 통해 그동안 인류 역사를 기록해온 종이가 이제는 배터리에 활용돼 친환경적인 미래를 여는 중요한 역할을 하게 됐다. 가볍고 얇은 종이 기반 디바이스는 금속이나 플라스틱 소재에 대한 의존도를 낮추는 동시에 폐기하기도 더 쉽다. 이 연구의 교신 저자인 히로시 야부(Hiroshi Yabu) 교수는 "우리는 식물의 호흡 메커니즘에서 이 장치에 대한 영감을 얻었다"고 말했다. 야부 교수는 "광합성은 배터리의 충전 및 방전 과정과 유사하다. 식물이 태양 에너지를 이용해 땅의 물에서 설탕을, 공기에서 이산화탄소를 합성하는 것처럼, 우리 배터리는 마그네슘을 기질로 활용해 산소와 물에서 전력을 생성한다"고 설명했다. 연구팀은 배터리를 제작하기 위해 마그네슘 호일을 종이에 접착하고 음극 촉매와 가스 확산층을 종이 반대편에 직접 추가했다. 종이 배터리는 1.8V(볼트)의 개방 회로 전압, 100mA/cm²의 1.0V 전류 밀도, 103mA/cm²의 최대 출력을 달성했다. 야부 교수는 " 이 배터리는 인상적인 성능 결과를 보여줬을 뿐 아니라 독성 물질을 사용하지 않고 엄격한 평가를 통과한 탄소 음극과 안료 전기 촉매를 사용해서 작동한다"라고 덧붙였다. 연구팀은 맥박 산소 측정기 센서와 GPS 센서에서 이 배터리를 테스트해 웨어러블 디바이스에 대한 다용도성을 입증했다.
- 포커스온
2024-04-16
미국, 삼성전자에 64억 달러 반도체 보조금 지급⋯역대 3번째 규모

미국 정부가 15일(현지시간) 삼성전자의 미국내 반도체 생산시설 투자에 64억 달러(약 8조8800억 원)의 보조금을 지급한고 발표했다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 상무부는 이날 보도자료를 통해 삼성전자와 미국 반도체법에 따라 최대 64억달러의 직접 자금을 지원한다는 내용의 구속력 없는 예비거래각서(PMT)를 체결했다고 밝혔다. 미국 정부 보조금은 삼성전자가 미국 내 반도체 생산 시설 투자를 촉진하기 위한 조치다. 조 바이든 대통령은 미국의 첨단 반도체 생산 능력 확보를 위해 2022년 반도체법에 서명했다. 삼성전자에 대한 지원금 규모는 현재까지 미국 정부가 발표한 자금 가운데 인텔(85억달러)·TSMC(66억달러)에 이어 세번째로 많다. 사업 투자금(450억 달러) 대비 비율은 TSMC나 인텔보다 높은 것으로 전해졌다. 상무부는 삼성전자를 "첨단 메모리와 첨단 로직 기술 모두를 선도하는 유일한 첨단반도체 기업"이라고 표현하며, 향후 400억달러(약 55조 5200억원) 이상을 미국에 투자할 예정이라고 설명했다. 구체적으로 삼성전자는 텍사스주에 있는 기존 사업장을 미국 내 첨단반도체 개발 및 생산을 위한 종합적인 단지로 전환하겠다고 상무부에 제안했다고 알려졌다. 테일러 지역에 4나노미터와 2나노미터 반도체 공장을 만들고, 연구개발(R&D)과 첨단 패키징 시설을 구축하며 오스틴 지역 기존 시설은 확장한다는 계획이다. 테일러의 첫 공장은 2026년 생산을 시작하고, 두 번째 공장은 2027년 생산을 시작할 예정이다. 지나 러몬도 상무장관은 "제안된 계획은 텍사스를 최첨단 반도체 생태계로 이끌 것이다. 미국은 이를 통해 10년 안에 세계 최첨단 칩의 20%를 생산한다는 목표를 달성할 것으로 전망된다"고 말했다. 아울러 삼성전자의 이번 투자로 1만7000개의 건설 일자리와 4500개 이상의 제조업 일자리가 만들어질 것으로 보고있다. 경계현 삼성전자 대표이사 사장(DS부문장)은 "단순히 생산시설을 확장하는 것이 아니라, 현지 반도체 생태계를 강화하고 미국을 글로벌 반도체 생산 거점으로 자리매김시키는 것"이라며 "AI 반도체와 같은 미래 제품에 대한 고객 수요 급증에 대응하기 위해 최첨단 공정 기술을 갖춘 공장을 갖추고 미국 반도체 공급망 안보 강화를 도울 것"이라고 전했다. 미국은 중국 등과 경쟁하는 상황에서 첨단기술에 대한 접근성이 국가안보에 직결된다고 보고있다. 레이얼 브레이너드 백악관 국가경제위원회(NEC) 위원장은 직접 관련 브리핑에 나서 "결과적으로 삼성전자가 오스틴에서 국방부를 위해 직접 반도체를 제조할 수 있게 될 것"이라고 말했다. 한편 TSMC의 경우 보조금에 더해 50억달러(약 6조9475억원) 규모의 대출지원을 받기로 했지만 삼성전자는 별도의 저리 대출 없이 순수 보조금만 받을 예정이다. 다만 보조금과 별도로 미 재무부에 투자세액 공제를 신청할 예정이며, 투자액의 최대 25%에 대한 세금을 감면받을 수 있다고 상무부는 설명했다. 삼성전자는 이날 미 텍사스주 테일러에서 관련 투자 발표 행사를 열었고, 해당 행사는 경 사장과 러몬도 장관이 직접 참석했다.
- 산업
2024-04-16
미세 플라스틱, 인간 소변서도 발견⋯자궁내막증과 연관 시사

플라스틱이 인체에 미치는 다양한 연구가 진행되는 가운데. 인간의 소변에서 매우 강한 독성을 지닌 미세 플라스틱이 검출됐다. 과학 전문매체 더 쿨다운은 과학자들이 건강한 참가자와 자궁 내막 조직이 자궁 밖에서 자라는 만성 질환인 자궁내막증 환자의 소변 샘플에서 모든 종류의 미세한 입자(미세 플라스틱입자)를 검출했다고 지난 10일(현지시간) 보도했다. 이 연구는 4월 1일 '생태독성학 및 환경 안전 저널(Ecotoxicology and Environmental Safety)'에 게재됐다. 연궈 결과 두 집단 간의 미세 플라스틱 수치는 큰 차이가 없었지만, 검출된 미세 플라스틱의 종류는 달랐다. 건강한 사람의 경우 폴리에틸렌(27%)이 주를 이루었고, 자궁내막증 환자는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, 59%)이 가장 많았다. 또한 건강한 사람의 검체에서는 폴리스티렌(16%), 레진(12%), 폴리프로필렌(12%) 등이 검출됐다. 연구에 따르면 폴리에틸렌은 자궁내막증 참가자의 샘플에서 발견된 미세 플라스틱의 16%를 차지했다. 자궁내막증 환자의 금속 카테터에서 두 번째 샘플 세트를 채취한 결과, 미세 플라스틱의 크기는 약 32 마이크로미터에서 22 마이크로미터로 다른 검체보다 상당히 작았다. 일반적인 미세 플라스틱 크기는 평균 177 x 117 마이크로미터이다. 1마이크로미터는 0.001밀리미터이다. 연구팀은 "미세 플라스틱은 모든 환경에서 발견되며 인체 음식 사슬에도 존재하고 최근 여러 인체 조직에서 검출됐다"고 밝혔다. 자궁내막증은 알려진 원인이 없으며, 과학자들은 미세 플라스틱 수치가 질병과 관련이 있는지, 염증을 유발하거나 화학 물질을 체내로 침출시키는지 여부를 조사했다. 연구팀은 "미세 플라스틱이 신체 내 이동 경로와 이러한 입자의 크기가 신장 사구체 여과 시스템을 통과하기에는 너무 큰 것으로 보이지만 어떻게 이 기관을 통과하거나 우회했는지, 그리고 이러한 미세 플라스틱 존재로 인한 잠재적인 생물학적 영향에 대한 중요한 새로운 질문을 제기한다"라고 밝혔다. 연구팀은 "이는 미세플라스틱의 체내 이동과 신장 사구체 여과 시스템을 통과하거나 우회하는 방법, 그리고 이러한 장기를 통과하기에는 너무 커 보이는 크기로 인해 잠재적인 생물학적 영향과 관련하여 중요한 새로운 의문을 제기한다"고 말했다. 또한 연구팀은 미세 플라스틱이 인체 내에서 어떻게 이동하는지 살펴본 결과, 미세 플라스틱의 크기와 모양도 문제라고 말했다. 또한 오염 물질이 "이론적으로는 신장의 작은 모세혈관을 따라 방광에 도달하기에는 너무 크다"고 지적했다. 이 논문은 미세 플라스틱이 인간에게 미치는 영향은 알려지지 않았지만 "폴리머 특성 분석과 절차적 공백을 설명하는 인간 소변의 미세 플라스틱 오염에 대한 최초의 증거"를 제공했다고 밝혔다. 연구팀은 "그러나 높은 수준의 미세 플라스틱과 염증성 질환, 특히 장 질환 간의 관련성이 나타나고 있다"고 말했다. 또한 "이전 세포 기반 노출 실험에서 불규칙한 모양의 미세 플라스틱이 특히 독성이 강한 것으로 나타났다"면서 "'염증 및 산화 스트레스 유형의 영향'이 자궁 내막증 환자에게도 유사하게 영향을 미칠 수 있다"고 지적했다. 미세 플라스틱과 더 작은 나노 플라스틱은 플라스틱으로 만든 물병이나 식품 용기 등이 시간이 지남에 따라 분해될 때 생성된다. 미세 플라스틱의 양을 줄이는 가장 좋은 방법은 플라스틱 소비를 줄이는 것이다. 예를 들어 영국과 프랑스에서는 대부분의 패스트푸드와 테이크아웃 음식점에서 플라스틱 식기류의 사용을 금지했다. 인도는 2022년에 일회용 플라스틱 사용을 금지했다. 워싱턴 포스트는 다른 연구 결과를 인용하여 미세 플라스틱이 암과 알츠하이머병 위험을 증가시키고 출산 문제를 유발할 수 있다고 보도했다. 또한 이러한 영향은 나이가 들면서 더욱 악화될 수도 있다. 또다른 연구에 따르면 미세 플라스틱은 심장마비와 뇌졸중 발병에도 연관되어 있다. 세계자연보호연맹(IUCN)에 따르면 매년 약 4억톤 이상의 플라스틱이 생산되고 있다. 프랑스 파리의 에펠탑 무게는 약 1만톤이다. 매년 에[펩탑 4만 개 이상에 해당되는 플라스틱이 생산되고 있는 셈이다. 그러나 전 세계적으로 재활용되는 플라스틱은 약 9%에 불과하다. 매일 더 많은 플라스틱이 생산되고 있기 때문에 기업이 플라스틱에 대한 의존도를 낮추는 것이 중요하다. 소비자는 유리나 스테인리스 재질로 된 재사용 가능한 물병을 구입하고 플라스틱을 사용하지 않는 브랜드를 지지하는 등의 노력을 기울일 수 있다. 또한 기술 개발로 식수에서 미세 플라스틱을 제거할 수 있다. '예방이 치료보다 낫다'는 말이 있다. 플라스틱을 줄이기 위한 이러한 작은 실천이 모여 더 안전하고 깨끗한 미래를 만들 수 있다.
- 생활경제
2024-04-12
NASA, 일본과 첨단 우주 탐사 협력…달 탐사선 계약 체결

미국 항공우주국(나사·NASA)이 일본과 공동으로 우주 탐사에 나선다. 먼저 달 탐사를 공동으로 수행할 것으로 보인다. 나사 빌 넬슨 국장과 일본 문부과학성 장관 모리야마 마사히토는 지속 가능한 달 탐사와 우주 개척을 공동으로 수행하기로 합의했다. 이 내용은 11일(현지시간) 나사 공식 홈페이지에 실렸다. 홈페이지 게시글에 따르면 일본은 달 탐사를 위한 유인 및 무인 탐사를 위한 가압 탐사선을 설계, 개발 및 운영할 예정이다. 나사는 로버를 달에 발사하고 인도하며, 이 과정에서 일본 우주비행사가 달 표면을 여행할 수 있도록 지원한다. 바이든 미 대통령과 일본 기시다 총리는 정상 회담에서 “미래의 아르테미스 임무를 통해 일본은 달에 착륙하는 최초의 비 미국인 우주비행사를 배출하게 될 것”이라며 “이는 미국과 일본 국민의 공동 목표”라고 발표했다. 아르테미스는 나사가 진행하는 우주인의 달 착륙 및 탐사 프로그램이다. 가압식 달 탐사선은 우주비행사가 달 표면에서 더 멀리 여행하고 더 오랜 시간 동안 작업할 수 있도록 고안되었다. 양국의 서명은 워싱턴에 있는 나사 본부에서 이루어졌다. 서명식에는 넬슨, 모리야마와 함께 JAXA(일본항공우주탐사국)의 야마카와 히로시 사장도 참석했다. 넬슨은 “별 탐구는 우주를 공개적으로, 평화롭게, 함께 탐사하는 국가들이 주도하고 있다. 미국과 일본이 주역이다. 미국은 이제 혼자서 달 표면을 걷지 않을 것이다. 새로운 탐사선을 통해 양국은 인류에게 도움이 되고 아르테미스 세대에게 달에 대한 획기적인 발견을 전할 것”이라고 말했다. 밀폐된 가압 로버는 우주비행사가 장기간 거주하고 일할 수 있는 이동 거주지 및 실험실 역할을 담당한다. 우주비행사가 더 멀리 여행하고 지리적으로 다양한 지역에서 과학적 연구를 수행할 수 있게 지원한다. 우주비행사 2명이 달 남극 근처 지역을 횡단하면서 최대 30일 동안 활동할 수 있게 된다. 나사는 약 10년 동안 아르테미스7 및 후속 임무에 가압 탐사선을 사용할 계획이다. 일본은 미국과의 달 탐사가 양국 파트너십의 새로운 시대의 상징으로 기억될 역사적인 사건이며, 파트너십을 바탕으로 JAXA와 함께 달 표면 탐사 능력을 대폭 확장하는 가압 로버 개발을 포함, 양국 우주비행사가 함께 탐사한다는 공동 목표를 실현할 것이라고 기대했다. 지난해 1월 체결했던 기본 협정은 우주 과학, 지구 과학, 우주 작전 및 탐사, 항공 과학 및 기술, 우주 기술, 우주 교통, 안전, 임무 보장 등을 포함하여 국가 간 광범위한 공동 활동을 촉진한다. 달 표면 탐사에 대한 합의 외에도 파트너십을 통해 향후 나사의 드래곤플라이 임무, 낸시 그레이스 로마 우주 망원경에 대한 일본의 참여를 보장한다. 태양의 자외선 복사를 관측해 태양 대기의 신비를 밝히는 JAXA의 차세대 태양관측위성 '솔라-C(SOLAR-C)' 개발에도 협력할 예정이다. 나사는 일본 우주비행사가 향후 아르테미스 임무에서 게이트웨이 승무원으로 일할 수 있는 기회를 제공하며, 일본은 게이트웨이의 환경 제어 및 생명 지원 시스템과 화물 운송을 제공하게 된다. 나사는 아르테미스 프로그램을 통해 최초의 여성, 유색인종 및 최초의 국제 파트너 우주비행사를 달에 착륙시키며, 새로운 과학적 연구를 수행한다는 계획이다.
- IT/바이오
2024-04-12
[신소재 신기술(30)] 190% 양자 효율 달성! 태양 전지 혁신 이끌 새로운 양자 물질 개발

미국 펜실베이니아주 리하이 대학교의 연구진은 태양전지 패널의 효율을 획기적으로 높일 수 있는 잠재력을 지닌 소재를 개발했다. 해당 물질을 태양 전지의 활성층으로 사용한 프로토타입은 평균 80%의 광전 흡수율, 높은 광여기 전하체 생성 속도, 최대 190%에 달하는 외부 양자 효율 (EQE)을 나타냈다고 과학 기술 전문 매체 테크익스플로어가 11일(현지시간) 전했다. 이는 실리콘 기반 물질의 이론적 쇼클리 퀴서(Shockley-Queisser) 효율 한계를 훨씬 뛰어넘는 수치이며, 태양전지용 양자 물질 분야를 새로운 차원으로 끌어올린 것이다. 쇼클리 퀴서 한계는 태양전지의 최대 효율을 결정하는 이론적 모델이다. 이 이론은 19661년에 물리학자 윌리엄 쇼클리에 의해 개발됐다. 이 한계는 단일 띠 구조를 가진 반도체 재료를 사용하는 태양전지의 최대 전력 변환효율을 설명하고 있다. 쇼클리 퀴서 한계는 이상적인 조건하에서 단일 접합 실리콘 태양전지의 최대 효율을 33%로 예측한다. 연구 논문을 저술한 치네두 에쿠마(Chinedu Ekuma) 리하이 대학교 물리학 교수는 "이 연구는 지속 가능한 에너지 솔루션에 대한 이해와 개발에서 중요한 도약을 의미하며, 가까운 미래에 태양 에너지 효율과 접근성을 재정의할 수 있는 혁신적인 접근 방식을 강조한다"라고 말했다. 에쿠마 교수와 리하이 박사과정 학생 스리하리 카스투아르가 함께 작성한 이번 연구 논문은 '사이언스 어드밴스' 저널에 발표됐다. 이 소재의 효율성은 주로 소재의 전자 구조 내에 태양 에너지 변환에 이상적인 방식으로 배치된 특정 에너지 레벨인 '중간 대역 상태'에 기인한다. 이러한 상태는 최적의 서브밴드 갭(물질이 태양광을 효율적으로 흡수하고 전하 캐리어를 생성할 수 있는 에너지 범위) 내에서 약 0.78 및 1.26전자볼트의 에너지 레벨을 갖는다. 또한 이 물질은 전자기 스펙트럼의 적외선 및 가시광선 영역에서 높은 흡수율을 보여 특히 우수한 성능을 발휘한다. 기존 태양 전지에서 최대 EQE는 100%이며, 이는 흡수된 태양광 한 개당 전자 하나를 생성 및 수집하는 것을 의미한다. 하지만 최근 몇 년 동안 개발된 일부 첨단 물질과 구성은 고에너지 광자로부터 둘 이상의 전자를 생성 및 수집할 수 있는 능력을 보여주었으며, 이는 100%를 초과하는 EQE를 나타낸다. 이러한 다중 엑시톤 생성(MEG) 물질은 아직 상용화되지 않았지만 태양 에너지 시스템의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 리하이대학교에서 개발한 물질의 경우, 중간대 상태는 반사 및 열 생성을 포함하여 기존 태양 전지에서 손실되는 광자 에너지를 포집할 수 있다. 연구팀은 층을 이룬 2차원 물질 사이의 원자적으로 작은 틈인 '반 데르 발스 갭(van der Waals gap)'을 활용하여 새로운 물질을 개발했다. 반 데르 발스 갭은 분자나 이온을 가둘 수 있다. 재료 과학자들은 일반적으로 다른 원소를 삽입하거나 '인터칼레이트(intercalate)'하여 재료 특성을 조정하는 데 이 틈새를 사용한다. 리하이대학교 연구팀은 새로운 물질을 개발하기 위해 게르마늄 셀레나이드(GeSe)와 주석 황화물(SnS)로 구성된 2차원 물질 층 사이에 0가 구리 원자를 삽입했다. 컴퓨터 응집 물질 물리학 전문가인 에쿠마 교수는 이 시스템의 광범위한 컴퓨터 모델링을 통해 이론적 가능성을 입증한 후 개념 증명으로 프로토타입을 개발했다. 그는 "빠른 반응과 향상된 효율은 첨단 태양광 응용 분야에 사용할 수 있는 양자 물질로서 Cu-인터칼레이티드 GeSe/SnS의 잠재력을 강력하게 보여주며, 태양 에너지 변환의 효율을 개선할 수 있는 길을 제시한다"라면서 "이는 전 세계 에너지 수요를 해결하는 데 중요한 역할을 할 차세대 고효율 태양전지 개발의 유망한 후보 물질이다"라고 말했다. 새로 설계된 양자 물질을 현재의 태양 에너지 시스템에 통합하려면 더 많은 연구와 개발이 필요하지만, 과학자들은 오랜 시간 동안 원자, 이온, 분자를 물질에 정밀하게 삽입하는 방법을 터득해 왔다. 이에 에쿠마 교수는 이러한 물질을 만드는 데 사용되는 실험 기술은 이미 고도로 발전했다고 지적했다.
- 포커스온
2024-04-12
[퓨처 Eyes(31)] 드론·AI 로봇, 미국 대규모 농장에 투입⋯미래 농업의 새로운 지평

미국에서 최근 농업 분야에 드론과 인공지능(AI) 로봇 등 첨단 기술 도입이 활발하다. 드론이나 레이저 제초기, 로봇 손 등은 농작물 재배와 가공 과정의 일부를 대체할 수 있으며, AI를 탑재한 시스템도 활용되고 있다. 농장주들은 비용 절감을 가져다 주는 이러한 로봇 도입을 환영하고 있지만, 농장 현장 작업자들은 로봇에게 자신의 일자리를 빼앗길까 우려하고 있다. 텍사스주 휴스턴 소재 드론 제조업체 하이리오(Hylio)는 지난 3월 하순 미국 연방항공국(FAA)로부터 단일 조종사가 무거운 드론을 여러 대 동시에 운영할 수 있는 면허를 취득해 농업 분야 혁신을 향한 중요한 발걸음을 내딛었다. FAA의 새로운 규정은 단일 조종사가 3대의 드론을 동시에 운영할 수 있도록 허용해 드론 농업의 효율성을 크게 향상시켰다. 기존 규정에서는 단일 드론 운영시 조종사 1명과 감시원 1명이 필요했다. 드론을 여러 대 운영하기 위해서는 복수의 라이선스 소지 운영자가 필요했기 때문에 비용이 많이 들었다. 또 비행 중량 제한으로 넓은 농지를 경작하는 데 많은 시간이 들었다. 하지만 1명의 조종사가 3대의 드론을 동시에 작동시키면 1시간에 150에이커(약 60만7000㎡)에 농약을 살포할 수 있다. 폭스비즈니스에 따르면 하이리오는 55파운드(약 25kg) 이상의 무게를 가진 여러 대의 드론을 동시에 비행할 수 있는 최초의 면허를 획득했다. 이는 상당한 하중을 운반할 수 있는 드론 사용에 대한 획기적인 허가이며, 드론을 기존 트랙터나 파종기에 버금가는 경쟁력 있는 농업 기계로 급부상시키는 계기가 될 것으로 보인다. 이 드론은 배터리로 작동하며 최대 400파운드(약 181kg)까지 운반할 수 있다. 3대의 드론을 동시에 작동시켜 밭에 비료와 살충제를 살포하는 작업을 수행할 수 있다. 이는 기존 농장 노동자나 농약 살포 비행기가 수행하던 작업을 대체할 수 있으며, 농업 생산의 효율성을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대된다. 아서 에릭슨 (Arthur Erickson) 하이리오의 최고경영자(CEO)는 "기존 농업 기계에 비해 초기 투자 비용과 운영 비용이 각각 4분의 1에서 3분의 1 수준으로 저렴하다"고 밝혔다. 실제로 3대의 드론 세트는 단일 트랙터보다 훨씬 저렴하며, 농약 살포 시 불필요한 물 사용을 줄이고 환경 오염을 예방할 수 있다. 또한 씨앗을 뿌리기 적당하게 갈아 놓은 토양을 딱딱하게 압축하지 않아 토양 건강을 유지한다. 현장에서 드론 배터리를 충전하기 위한 발전기 사용량이 적어 연료를 절감한다. 네브래스카 주 농업 기업인 인피니티 프리시즌 Ag(Infinity Precision Ag)의 앤디 크라이케미어는 약 6개월 전부터 주로 접근하기 어려운 곳에서 드론을 사용하기 시작했다. 그는 조종사와 감시원 외에도 드론을 재충전하는 작업 인원 1명이 더 필요하다고 말했다. 크라이케미어는 "이번 FAA의 새 면허 덕분에 이제 2인만으로 3대의 드론을 운영할 수 있다. 3대의 드론을 사용해 작업 범위를 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 현장에 필요한 인원 수도 줄일 수 있다"고 말했다. 또 다른 조종사와 추적 장치를 추가하여 최대 6대의 드론을 동시에 운영한다면 농작물을 짓밟거나 토양을 뭉그러뜨리지 않고 더 넓은 지역을 작업할 수 있다. 하이리오에 따르면 드론은 기종당 약 5만 달러(약 6817만원)~8만달러(약 1억원)에 구입할 수 있다. 기존 트랙터는 30만 달러(약 4억원) 이상이며 고급 모델은 70만 달러(약 9억5000만원) 이상에 이른다. 에릭슨은 "최근 코로나바이러스 사태와 공급망 문제로 인해 새로운 트랙터는 엄청나게 비싸다"라고 말했다. 에릭슨 CEO는 "이번 드론 3대 작동 면허 취득은 선례가 되는 중요한 사건이다. 우리 고객과 다른 기업들은 이 사례를 근거로 유사한 허가를 받을 수 있다"고 말했다. 로봇 손·레이저 제초기 등 선봬 2024년 2월 캘리포니아 중앙 골짜기의 툴레에서 열린 세계 농업 엑스포에는 농작물 살포용 자율주행 로봇과 실리콘 '손'으로 부드럽게 딸기를 따는 AI 로봇 등 다양한 첨단 농업 기계들을 선보였다. 농업용 전기 미니 트랙터인 아미가(Amiga)를 개발한 팜-응(farm-ng)의 이선 루블리는 "미래에는 모든 농부들이 코더(컴퓨터 프로그래밍 언어를 사용해 소프트웨어, 웹사이트, 앱 등을 만드는 사람)가 될 것"이라고 말했다. 아미가는 AI 부품을 사용해 장비 운반, 파종, 경운 및 퇴비 퍼뜨리기 등의 작업을 수행하도록 프로그램할 수 있으며, 한 번 충전으로 몇 시간 동안 작동한다. 산호세에서 약 1시간 거리인 와트슨빌에 위치한 팜-응은 실리콘 밸리 투자자들의 주목을 받고 있으며, 지금까지 총 1600만 달러(약 218억원)의 투자를 유치했다. 폴 마이크셀 카본 로보틱스(Carbon Robotics)의 CEO는 자사의 제품인 레이저 제초기(Laser Weeder)를 공개했다. 레이저 제초기는 강력한 적외선 레이저와 고속 카메라를 사용해 잡초를 식별하고 순식간에 제거한다. 이 제초기는 1시간당 약 10만개의 잡초를 제거할 수 있다. 마이크셀은 "레이저 제초기가 나오기 전에는 사람들이 손 도구를 사용하여 농약을 뿌리며 잡초를 제거해야 했다"고 말했다. 에릭신은 드론의 활용 분야는 다양하다고 말했다. 농지 살포 및 파종 외에도 산불로 인해 타버린 지역에 나무씨앗을 뿌리는 데 사용되기도 하고, 수산업 종사자들은 드론을 이용하여 수중으로 조개를 방류하는 데에도 활용하고 있다는 설명이다. 노동력 부족 해결책? 첨단 기술 개발자들은 이러한 발명품이 수십 년 동안 미국 농업 산업을 괴롭혀온 노동력 부족 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있다고 말했다. 미국 농무부 자료에 따르면 1950년과 2000년 사이에 고용된 농장 노동자 수는 50% 이상 감소했다. 2020년대에도 농장 운영자들은 채용 문제에 어려움을 겪고 있다. 드론이나 로봇 손 등 자동화로 전환하는 것은 노동력 부족을 해결하고 농장 노동자들의 힘들고 지루하며 때로는 위험한 작업 일부를 대체할 수 있다. 하지만 농장 노동자 룰루 카르데나스(61·여성)는 농업용 AI 로봇이 자신의 일자리를 빼앗을까봐 걱정하고 있다. 카르데나스는 "뭔가 대체될 것 같은 느낌이 든다"며 "가족을 부양하는 데 어려움을 겪을 것 같다"고 우려했다. 그녀는 20년 전 멕시코에서 이민 온 이후 캘리포니아 센트럴 밸리에서 밭일을 해왔다. CBS 뉴스에서 새로운 종류의 농장 로봇에 대해 설명했을 때, 카르데나스는 인간과 식물 사이의 정신적 교감을 언급하며 실망감을 감추지 못했다. 룰루는 "차가운 기계로 인간의 열을 대체할 수는 없다"고 말했다. 36년 전 멕시코시티 남쪽에 있는 같은 마을에서 온 카르데나스의 친구 아순시온 폰세도 농장 로봇의 새로운 이미지를 보고 화를 냈다. 얼마 전 미국 시민권자가 된 폰세는 "농부들은 이 로봇의 혜택을 받지만 우리로부터 많은 일을 빼앗아가고 있다"고 말했다. 그는 과거에도 농장에서 장비가 일부 작업을 대신하는 것을 본 적이 있지만, '생각하는' 새로운 기계는 이번이 처음이었다. 폰세는 "양파, 마늘, 양상추, 브로콜리를 수확하는 기계가 많이 있다"며 "기계가 많은 인력을 대체헤 이제 겨우 세 사람이 일하고 있다"고 밝혔다. 불법 이민 노동자, 설자리 잃어 일부 대규모 농장과 옹호 단체는 농장 노동자들이 새로운 기술에 적응하고 드론 운영자나 프로그래머로서 새로운 역할을 맡을 수 있는 기술을 개발할 수 있도록 교육 프로그램을 도입했다. 현재 대규모 농장을 경영하는 멕시코 이민자이자 퇴역 군인인 아드리안 미라몬테스는 "우리는 기계를 사용하면서도 사람들을 돌볼 수 있다고 생각한다"면서 "그들은 기꺼이 배우려고 하고 자신과 가족을 위해 더 나은 일을 하려고 한다"고 말했다. 그러나 AI 로봇을 농장에 투입하는 계획은 미국에서 불법 이민자들의 실직으로 이어질 수 있다. 미국 노동부도 이 문제를 모니터링하고 있다. 대변인은 다음 달 노동부가 바이든 대통령에게 AI로 실직한 농장 노동자들을 도울 수 있는 원조 프로그램 추천 목록을 보낼 것이라고 CBS 뉴스에 말했다. CBS는 "새로운 원조 프로그램은 의회의 승인이 필요하다"면서 "이러한 지원 프로그램이 미국 농장에서 일하는 수십만 명의 서류 미비 이민자에게 도움이 될지는 불분명하다"고 전했다.
- 포커스온
2024-04-11
GM 자율주행 자회사 크루즈, 로보택시 사업 재개 움직임

미국의 자율주행 자동차 기업인 크루즈가 운전자 없이 운행되는 로보택시 사업을 재개한다. 제너럴모터스(GM)의 자율주행 자회사인 크루즈는 9일(현지시간) 보도자료를 내고 애리조나주 피닉스를 시작으로 일부 도시에서 운전자가 탑승한 상태에서 도로 정보를 수집하는 작업을 개시한다고 밝혔다. 크루즈 측은 자율주행이 작동하지 않는 상태에서 운전자가 수동으로 차량을 운전한다고 설명했다. "우리의 목표는 운전자 없는 완전 자율주행을 재개하는 것"이라며 크루즈는 "이번 작업은 자율주행 시스템 검증을 위한 중요한 단계"라고 말했다. 크루즈는 지난해 샌프란시스코에서 로보택시 서비스 시범운영을 시작했으나, 안전 우려로 인해 사업을 중단했다. 작년 10월, 샌프란시스코 시내 한 교차로에서는 한 여성이 로보택시에 치여 중상을 입는 사고가 발생했고, 이후 캘리포니아 주당국은 크루즈의 운행 허가를 취소했다. 그 후 크루즈는 최고경영자(CEO)와 주요 임원들을 모두 교체하고, 모회사 GM은 크루즈에 대한 투자를 대폭 줄였다. 피닉스를 시작으로 이뤄지는 이번 도로 정보 수집 작업은 크루즈가 로보택시 사업을 재개하려는 의지를 드러낸 것으로 해석된다. 크루즈는 "많은 직원이 피닉스에 거주하고 있다"며 "피닉스시의 리더들은 이 지역을 첨단 기술의 인큐베이터로 만들기 위해 노력하고 있다"고 말했다. 한편, 구글의 자율주행 자회사 웨이모 역시 피닉스를 비롯해 로스앤젤레스, 샌프란시스코 등 3개 도시에서 완전 자율주행 로보택시 서비스를 시범 운영 중이다. 애플의 자율주행 전기차 '애플카' 프로젝트는 지난 2월 말 개발 방향과 비용 문제와 관련해 경영진이 결정을 주저하면서 결국 취소됐다. 전기차 업계를 리드하는 테슬라의 경우, 중국의 EV 제조업체와 EV 저가격 경쟁이 치열하게 진행되는 가운데 저가EV가 채산성 확보가 어렵다고 판단해 저가 EV 생산계획을 중단했다는 소식이 지난 4월 초 전해졌다. 테슬라는 대신 같은 소형차 플랫폼에 있어서 완전자율운전차 '로보택시'의 개발을 계속한다는 방침인 것으로 알려졌다. 영국의 반도체 설계업체 Arm(암)은 지난 3월 13일 자율주행차량을 구동할 수 있는 자동차용 반도체 설계를 처음으로 공개했다. 손정의 회장의 소프트뱅크가 지분의 90%를 보유하고 있는 Arm은 이날 자동차제조업체와 부품업체를 겨냥한 새 제품군과 함께 주로 데이터센터에서 사용되는 고성능 '네오버스'급 차량용 애플리케이션을 위한 새 반도체 설계를 처음으로 출시했다. 최근 전기차와 함께 자율주행 시스템이 새로운 트렌드로 떠오르면서 자동차 업계에서는 소프트웨어와 이를 구동할 수 있는 반도체의 중요성이 커지고 있는 실정이다. Arm의 자동차 부문을 이끄는 딥티 바차니는 "자동차 시장은 내연기관 발명 이후 가장 중요한 변화를 겪고 있다"면서 "자동차는 우리 성장과 미래를 담당하는 한 축"이라고 강조했다. Arm은 아마존웹서비스(AWS)와 메르세데스 벤츠, 엔비디아, 텍사스인스트루먼츠 등이 이미 Arm의 새 설계를 자사 제품과 개발 시스템에 적용하고 있다고 전했다. 아울러 최근 투자자들에게 자동차 부문 매출이 4대 주요 부문 가운데 가장 작지만 가장 빠르게 성장하고 있다면서 2022년 자동차 반도체 시장은 190억 달러(약 25조 원)에 달하며 이는 전체 시장 규모 2000억 달러의 10% 수준이라고 Arm은 밝혔다.
- IT/바이오
2024-04-10
[신소재 신기술(29)] 물 엔진, 역사적 첫 작동! 수소 엔진 능가하는 성능 기록

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

중국 항공 모빌리티 선두 주자인 이항 인텔리전트(亿航智能·eHANG)가 당국으로부터 자율 주행 수직 이착륙기(eVTOL) 생산 인가를 받았다. 중국 민간항공국(CAAC)은 eHANG에게 EH216-S 자율 주행 전동 수직 이착륙기(eVTOL)의 대규모 양산을 위한 생산 인가증을 발급했다고 항공 전문매체 ain 온라인판이 지난 7일(현지시간) 보도했다. 이날 광저우에서 열린 행사에서 발표된 이번 승인으로, eHANG은 지난해 10월 13일 세계 최초로 형식 인증을 획득한 지 6개월 만에 생산 인가까지 획득했다. 생산 인가는 항공기 제작에 사용되는 원자재부터 자체 및 공급업체 생산 관리 프로세스, 품질 관리 프로세스, EH216-S 인도 전 테스트, 애프터 서비스 유지 보수 및 정비 작업까지 eHANG의 품질 관리 시스템을 기반으로 한다. 인증 과정에서 중국민간항공국 중남부 지역 관리국의 검토팀은 eHANG의 제조 인프라 및 절차 모든 측면을 검토 평가했다. 평가는 조직 관리, 설계 문서 관리, 인원 역량 및 자격, 공급업체 관리, 생산 프로세스 관리, 검사 및 시험 등 19개 주제를 포함했다. eHANG은 현재 운푸에 위치한 주요 공장에서 생산 속도를 안정적으로 증가시킬 계획이다. 또한 운영 개시를 지원하기 위해 고객과의 파트너십 협력을 강화하고 있다. 중국 도시에서 상업 항공 증가 예상 eHANG은 운영자 교육 및 절차 개발을 통해 다양한 중국 지역에서 2인승 항공기 상업 항공을 지원하고 있다. 민간항공국과 협력하여 2분기에 상업 운영을 위한 규제 기준을 마련하고 있다. 2024년 동안 eHANG은 지방 정부 기관과 협력하여 eVTOL 공중 택시 서비스를 도시 대중교통 시스템에 통합하기 위한 버티포트 네트워크를 구축할 계획이다. 관광객을 위한 관광 비행도 EH216-S의 초기 활용 사례가 될 것으로 보인다. 중국에서 이 항공기의 표준 가격은 단 33만4000달러(약 4억5200만원)이다. eHANG은 2023년 본사가 위치한 광저우를 비롯해 선전과 허페이에서 비행 시연 프로그램을 진행했다. CAAC가 항공기 운항허가증을 발급한 후 선전 오베이 리조트와 광저우 지우롱 호수 공원, 허페이 루오강 중앙 공원에 있는 도심 항공 모빌리티(UAM) 운영 센터에서 소규모로 첫 상업 비행을 실시한 것. 지난해 10월, 허페이 시 정부는 도시의 저공경제를 발전시키기 위해 eHANG과 전략적 협력 협약을 체결했다. 시 정부는 최대 1억 달러(약 1354억원)의 재정 지원을 약속했다. 광저우 당국도 유사한 이니셔티브를 지원하는 계획을 승인했다. 중국 정부, 저공경제 우선 정책 민간항공국은 지난 3월 29일 기자 회견에서 초기 eVTOL 사용 사례를 촉진하고 항공 교통 관리 인프라를 개발하기 위해 여러 UAM 데모 사이트 구축을 지원할 계획이라고 발표했다. 이 기관에 따르면 중국의 저공 경제는 2025년까지 1조 5000억 위안(2120억 달러, 약 280조5450억원) 이상의 가치가 있으며, 2035년에는 3조 5000억 위안(약 654조6050억원)으로 증가할 것으로 예상된다. '저공경제(低空经济)'란, '유·무인 항공기의 저공비행을 기반으로 여객, 화물 운송 서비스를 제공하고 유관 분야와 융복합 연계 발전하는 경제 형태'를 의미한다. 코트라는 지난 3월 28일 발간된 보고서 '융복합 발전이 진행중인 중국 저공경제산업'을 통해 "최근 중국 광저우 등지에서 전동 수직 이착륙기(eVTOL, 드론택시)의 상업 비행 테스트가 성공함으로써 중국 저공경제 산업은 큰 발전 동력을 얻은 것으로 판단된다"고 평가했다. 2024년 1월 중국 국무원에서 발표된 드론 비행관리 임시조례(无人驾驶航空器飞行管理暂行条例)에 따르면, 드론을 중심으로 한 저공경제가 미래 전략산업이자 유망 발전 분야로 손꼽히고 있음을 확인할 수 있다. 코트라 관계자는 "이러한 저공경제는 지속해서 물류, 농업, 교통, 관광 등 유관 산업 분야에 영향을 끼치고 있으며 새로운 산업발전 영역을 마련하고 있다. 일반적으로 중국 저공경제를 구성하고 있는 주요 분야로는 저공 제조산업, 저공비행 산업, 저공 인프라산업, 종합 서비스산업으로 구성된다"고 설명했다. 중국 정부 중앙위원회와 국무원은 지난해 eVTOL 및 기타 무인 항공기를 이용한 항공 서비스를 전략적 우선 순위로 확정했다. 중국의 약 20개 성에서 2024년 저고도 경제 개발 계획을 발표했으며, 올해는 보다 구체적인 정책 이니셔티브를 도입할 것으로 예상된다. 후아지 후(Huazhi Hu) eHang의 설립자이자 회장 겸 최고경영자(CEO)는 "이번 생산 인증서 발급은 EH216-S의 대량 생산의 문을 여는 것으로, 상업 운항으로 나아가는 중요한 단계"라고 말했다. 후아지 CEO는 "오늘부로 EH216-S는 CAAC로부터 형식 인증서, 생산 인증서 및 감항 인증서를 확보했다. 이 모든 주목할 만한 성과는 CAAC의 전문가 팀과 eHang 팀의 협업과 끊임없는 노력에 힘입은 것이며, 항공기 설계, 제조, 품질 관리, 지속적인 감항성 및 기타 분야에서 우리의 집단적 혁신, 지혜, 전문성을 반영한 결과"라고 덧붙였다. 한편, 중국은 수년 전부터 국가 정책적 차원에서 저공경제 발전을 적극 추진하고 있다. 정책 지원이 되는 분야는 교통 플랫폼 구축, 도서 물류‧운송, 스마트 항공, 관광산업 등 광범위하며 특히 광둥성 차원에서 추진 중인 저공경제 시범구 조직 및 비행활동 심의 프로세스 효율화 정책 등이 있다. 한편, 중국은 수년 전부터 국가 정책적 차원에서 저공경제 발전을 적극 추진하고 있다. 정책 지원이 되는 분야는 교통 플랫폼 구축, 도서 물류‧운송, 스마트 항공, 관광산업 등 광범위하며 특히 광둥성 차원에서 추진 중인 저공경제 시범구 조직 및 비행활동 심의 프로세스 효율화 정책 등이 있다. eHANG은 2014년 설립된 기업으로 도심항공교통(UAM) 과학기술 글로벌 선두 업체다. 무인 자울주행 항공기 시스템 및, 물류, 운동, 스마트시티 관리 등 컨설팅 서비스를 제공하고 있다.
- IT/바이오
2024-04-09
반도체 칩 실장하는 기판도 전기 변화에 반응…소재 연구 획기적 전기 마련

컴퓨터 칩 설계에서 크게 고려되지 않는 재료가 실제 정보 처리에서는 중요한 역할을 하며, 이는 더 빠르고 효율적인 디바이스로 이어질 수 있다는 연구 결과가 나와 주목된다고 기술 전문지 테크익스플로어가 전했다. 펜실베이니아 주립대 연구진이 이끈 국제 연구팀은 반도체 칩을 실장하는 기판이 기판에 꽂히는 반도체 칩과 마찬가지로 전기 변화에 반응한다는 사실을 발견했다. 연구팀이 분석에 적용한 것은 고급 이미징 기술과 반도체 재료인 이산화바나듐이었다. 이산화바나듐은 바나듐과 산소가 1대 2 배율로 결합된 산화물 반도체 재료로, 전자 스위치로서 큰 가능성을 보여주었다. 팀은 또 이산화바나듐이 기판을 구성하는 물질인 이산화티타늄과 어떻게 상호작용하는지를 분석했는데, 그 결과는 놀라운 것이었다. 반도체가 전기가 흐르지 않게 하는 절연체와 전기가 흐르게 하는 금속 사이로 전환할 때 기판이 반도체 칩과 유사한 동작을 보여, 기판 자체에도 활성층이 있을 가능성이 높다는 사실을 발견한 것. 연구 책임자 펜실베이니아 대학 벤카트라만 고팔란 교수는 "기판이 반도체 공정에서 적극적인 역할을 할 수 있다는 사실은 미래의 재료와 장치를 설계하는 데 매우 중요하다"고 말했다. 이 연구 결과는 '어드밴스트머티리얼즈'에 실렸다. 고팔란은 "무어의 법칙을 극복하기 위해서는 더 작고 빠른 디바이스에 대한 새로운 아이디어가 필요하다"며 "주목되는 아이디어는 1조분의 1초 안에 금속(디지털 신호 1의 상태)과 절연체(0의 상태) 사이를 전환할 수 있는 이산화바나듐과 같은 물질이다"라고 설명했다. 금속-절연체 트랜지스터로서의 이산화바나듐의 가능성은 이미 밝혀졌으며, 이 물질은 에너지 소비가 특히 적어 반도체 기술에 유망하다. 그러나 이산화바나듐의 특성은 아직 완전히 풀리지 않았으며, 지금까지는 실제 디바이스에서 작동하기 보다는 격리된 상태에서 관찰하는 것이 일반적이었다. 이산화바나듐은 전자 효과와 밀접한 상관관계가 있다. 전자 사이의 반발력이 디바이스를 방해하기 때문에 현재의 실리콘계 디바이스에서 발생하는 것처럼 무시할 수 없다. 이런 특성 때문에 고온 초전도 및 강화된 자기 특성과 같은 새로운 기능의 재료를 만들 수 있다. 고팔란은 "이산화바나듐의 근본적인 물리적 성질은 아직 충분히 이해되지 않았으며 디바이스의 기하학적 구조에서의 성능도 마찬가지"라고 말했다. 그는 "만약 우리가 이산화바나듐을 제대로 동작시킬 수만 있다면, 전자공학의 르네상스가 일어날 것이다. 특히 신경망 컴퓨터인 뉴로모픽 컴퓨팅은 이 디바이스를 사용함으로써 엄청난 성과를 거둘 수 있다"고 강조했다. 연구팀은 이산화바나듐을 디바이스에 전압을 가하여 절연 상태에서 전도성 상태로 전환하는 과정에서의 변화를 조사했다. 이를 위해 강력한 X선 빔을 주사할 수 있는 아르곤 국립연구소의 첨단 광자원(APS: Advanced Photon Source)를 사용했다. 절연-전도성 전환에 대한 재료의 공간적, 시간적 반응을 매핑하면서 연구팀은 기판의 구조에 대한 예상치 못한 변화가 일어난 것을 관찰했다. 이산화바나듐 필름이 금속으로 변하면서 전체 필름 채널이 부풀어 오른 것. 일반적으로는 축소되어야 했는데, 반대 현상이 일어나 필름 구조에서 뭔가 다른 일이 벌어지고 있었던 것이다. APS X선은 이산화바나듐 필름을 통과하여 전기적, 기계적으로 수동적 물질인 이산화티타늄 기판에서 박막을 성장시켰다. 기판은 전기 펄스를 받아 이산화바나듐 필름이 절연체에서 금속으로 전환될 때 매우 활동적이고 완전히 새로운 방식으로 움직이고 반응했다. 펜실베이니아 대학 수학 및 공학팀은 이에 대한 이론 정립을 위해 시뮬레이션과 함게 이론적인 프레임워크도 개발했다. 연구진은 과거 수동적으로 반도체 칩만 실장하는 용도로 사용됐던 이산화티타늄 기판에서 아직 발견되지 않은 잠재적인 현상을 포함해 이산화바나듐의 숨겨진 기능을 파악하는 데도 큰 도움이 될 것이라고 기대했다. 이 연구는 10년에 걸쳐 진행됐는데, 앞으로도 추가 연구와 분석을 진행할 계획이다.
- IT/바이오
2024-04-08
[파이낸셜 워치(2)] 헤지펀드 억만장자 켄 그리핀 "미국 부채, 간과할 수 없는 우려"

다국적 헤지펀드 및 금융 서비스 회사 시타델 설립자이자 최고경영자(CEO)인 켄 그리핀은 미국의 부채는 간과할 수 없는 문제라고 우려했다. 그리핀은 미국 의회 예산국(CBO)의 최근 전망을 인용해 이자 지급 증가와 예산적자 확대 등으로 인해 국가 부채가 역대 최고 수준으로 증가할 것이라고 지적했다고 폭스 비즈니스가 3일(현지시간) 보도했다. 그리핀은 지난 1일(현지시간) 발표된 헤지펀드 투자자들에게 보내는 연례 서한에서 미국 국가 부채 증가에 대해 경종을 울렸다. 그는 부채 상환을 위한 이자 지출 증가로 인해 국가 부채가 역사적 수준으로 증가하고 있으며, 노동 시장의 강세에도 불구하고 연간 예산 적자가 증가할 것으로 예상된다고 지적했다. 그리핀은 "지난 1년 동안 경고했던 것처럼 급증하는 미국 국가 부채는 간과할 수 없는 중요한 문제"라고 썼다. 이어 "예를 들어, 의회 예산국은 2023년 순 이자 지출이 GDP의 3.1%에 달할 것으로 추정하고 있으며, 이는 1974년부터 2023년까지의 평균치보다 1% 포인트(p) 더 높은 수치"라고 설명했다. 그는 또한 "실업률이 3.75%를 맴돌고 있는 상황에서 미국 정부가 6.4%의 재정 적자를 누적하는 것은 무책임한 일이다. 우리는 미래 세대를 위해 더 이상 돈을 빌려 쓰는 것을 중단해야 한다. 서구 세계는 정부 부채 증가와 사회 복지 지출 부담으로 인해 거의 모든 주요 경제가 압박을 받고 있는 가운데 생산성 증가를 획기적으로 늘릴 필요가 있다"라고 덧붙였다. 이자 지급, 2054년 GDP의 6.3%로 증가 의회 예산국은 지난달 발표한 장기 재정 전망에서 이자 지급은 2023년 GDP의 3.1%에서 2054년 GDP의 6.3%로 증가할 것으로 예상했다. 또한 의료보험 및 기타 주요 의료 프로그램 지출은 같은 기간 동안 5.8%에서 8.3%로 증가할 것이며, 사회 보장 지출은 5.0%에서 5.9%로 증가할 것으로 예상했다. 연방 재정 적자는 2024년 GDP의 5.6%에서 2054년 8.5%까지 늘어날 것으로 예상되며, 지출 증가는 세수입 증가를 상회할 것으로 추산된다. 그리핀의 보고서는 또한 현재 경제 상황과 향후 몇 년 동안 발생할 것으로 예상되는 사항에 대한 그의 견해를 엿볼 수 있는 내용도 담고 있다. 그는 2023년은 연방준비제도가 인플레이션을 억제하기 위한 노력으로 인해 전 세계 투자자와 중앙은행에게 "혼란스러운 해"였다고 언급했다. "경제 성장 미미할 것" 그리핀은 "투자자들은 더 높은 인플레이션, 연착륙 가능성 또는 경기 침체를 신호하는 불규칙한 데이터를 헤쳐 나갔다"며 "우리는 미래를 전망할 때 구조적, 순환적 요인으로 인해 중기적 경제 상황은 계속해서 어려움을 겪을 것으로 예상한다"고 설명했다. 그는 "미국을 중심으로 볼 때 인플레이션 완화로 인해 채권시장 환경이 더욱 호전될 것으로 예상한다"고 말했다. 또한 "경제 성장은 미미할 것으로 보이며, 앞으로 몇 분기 동안 잠재 성장률을 밑돌 것으로 예상된다. 중앙은행은 인플레이션 압력과의 싸움을 지속할 것"이라고 덧붙였다. 그러면서 그리핀은 "인플레이션 감소와 지속적인 임금 상승으로 인해 실질 소득 증가할 것이며, 소비자들은 이익을 얻을 것"이라고 말했다.
- 경제
2024-04-04
[퓨처 Eyes(30)] 한국형 인공태양, 1억도 플라즈마 세계 신기록 수립

한국 핵융합에너지연구원(핵융합연·KFE) 연구팀은 인공태양 연구에서 획기적인 성과를 달성하며 과학 역사에 찬란한 족적을 남겼다. 바로 1억도 플라즈마를 48초간 유지하는 놀라운 기록을 세운 것이다. 이는 핵융합 에너지 실현이라는 꿈에 한 발짝 더 다가선 뜻깊은 성과이다. KSTAR(한국 초전도 토카막 핵융합 연구장치)라는 인공태양 핵융합로를 활용한 이번 연구는 한국 과학자들의 탁월한 기술력을 여실히 보여준다. 1억도라는 극한의 온도를 48초간 유지하는 것은 쉬운 일이 아니다. 이는 핵융합 에너지 개발 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 자랑하는 한국 과학의 위상을 더욱 굳건히 하는 계기가 되었다. 토카막(Tokamak)은 태양처럼 핵융합 반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 핵융합장치다. 플라즈마를 구속하는 D자 모양의 초전도 자석으로 자기장을 만들어 플라즈마가 도넛 모양의 진공용기 내에서 안정적인 상태를 유지하도록 제어한다. 1억도 플라즈마 48초간 유지 KFE는 한국의 '인공태양'으로 불리는 KSTAR가 최근 실험에서 핵심 부품을 업그레이드해 태양 중심핵 온도의 7배에 해당하는 1억도의 플라즈마를 48초 동안 연속 운전하는데 성공했다고 지난 3월 27일 밝혔다. 이는 2022년 기록했던 30초를 크게 뛰어넘는 놀라운 발전이며, 핵융합 기술의 지속적인 진보를 보여주는 명확한 증거이다. 플라즈마는 높은 온도에서 전자와 양이온이 분리되어 형성되는, 전기적으로 중성인 기체 상태이다. 이는 태양과 별의 뜨거운 심장부에서 발견되는 특별한 물질 상태이며, 핵융합 반응의 필수적인 요소이다. KSTAR는 한국 초전도 토카막 첨단연구의 정식 명칭으로, 2022년에 1억도 플라즈마를 30초간 유지하는 기록을 세웠다. 텅스텐 디버터로 안정성 향상 2023년 12월 31일부터 3개월간 진행된 최근 테스트에서 KSTAR은 텅스텐 디버터를 사용해 플라즈마의 안정성을 크게 향상시키고 유지 시간을 48초까지 늘리는 데 성공했다. 이는 이전 기록 30초를 크게 뛰어넘는 성과다. 또한 저감속 모드보다 안정적인 고성능 플라즈마 운전 모드인 'H 모드(H-mode)'를 102초 동안 장시간 유지하며 기록을 경신했다. H-모드는 토카막형 핵융합 장치 운전시 특정 조건 하에서 플라즈마의 가둠 성능이 약 2배 증가하는 현상이다. 이는 핵융합 연구 분야에서 획기적인 진보를 의미하며, 미래 에너지 문제 해결에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 1억도 운전을 추진한 고성능시나리오연구팀 한현선 박사는 "1억도 초고온 이온 플라즈마(High-Ti shot) 운전을 기존 30초에서 48초간 유지 달성하며 우리의 운전 방식이 40초대에서도 유효함을 확인했다. 지난해에는 플라즈마를 충분히 가열하고 유지할 파워가 부족해 실험이 어려웠다. 이번에는 중성자빔 가열장치의 성능 향상이 48초 유지의 바탕이 됐다"며 1억도 플라즈마의 장시간 운전은 초고온 플라즈마에 대한 이해를 높일 수 있는 자료이자 향후 핵융합 발전로에 쓰일 새로운 운전 모드 연구의 기반이 된다고 말했다. 텅스텐 재질 디버터(divertor)의 도입이 이러한 획기적인 성과를 가능하게 했다. 디버터는 핵융합 반응에서 발생하는 열과 불순물을 제거해 플라즈마 오염을 최소화하고 주변 장벽을 보호하는 역할을 한다. 텅스텐은 기존 탄소 재질보다 녹는점이 훨씬 높아 열 부하에 대한 내구성이 뛰어나다. 실험 결과, 텅스텐 디버터는 동일한 열 부하 상황에서 표면 온도 상승률이 25% 감소했다. KSTAR 연구 본부 고성능시나리오팀 김현석 선임연구원은 "디버터는 플라즈마의 열속이 집중되는 부분이다. 이번 테스트를 준비하면서 KSTAR처럼 토카막 내벽을 텅스텐으로 교체한 해외 융합 장치들의 사례를 토대로 KSTAR의 새로은 텅스텐 환경이 기본 카본 환경과 크게 다르지 않을 것으로 에상했다. 하지만 초기 실험에서 무언가 달랐다"고 전했다. 김 연구원은 "초기에 토카막 내벽 온도가 잘 안 올라갔다. 디버터는 소재만 바뀐 게 아니라 아랫부분의 구조(형상)도 기존 직선형에서 고래꼬리 형태로 바뀌었다. 형상과 소재 두 가지 요인이 복합적으로 작용해서 플라즈마 성질이 바뀌었는데, 바뀐 형태에서 어떻게 해야 좋은 성능을 발휘할 수 있을지 고민했다. 샷이 발생하면 과거의 형상을 만드는 것에서 시작해서 플라즈마 성능을 잠시 유지하고 안정이 되면 바뀐 디버터 형상으로 바꾸어 유리하는 전략으로 운전하며 기존 성능을 재현할 수 있엇다"고 설명했다. 핵융합은 두 개의 가벼운 원자핵이 합쳐져 더 무거운 원자핵을 만들면서 엄청난 양의 에너지를 방출하는 과정이다. 모든 금속 중 가장 높은 녹는점(3422°C)을 자랑하는 텅스텐은 핵융합 반응의 극한 환경에서도 흔들림 없이 자리한다. 또한 낮은 불순물 형성은 플라즈마 오염을 최소화하여 핵융합 반응의 순도를 높이는 데 기여한다. 프랑스에 건설 중인 ITER 실험로는 핵융합 에너지의 실현 가능성을 검증하는 국제 핵융합 연구의 중심 무대이다. 텅스텐 다이버터를 사용하는 ITER 실험로는 내년 첫 플라즈마 생성을 목표로 하고 있다. KSTAR의 이번 성과는 ITER 실험로의 성공적인 운영에 중요한 데이터를 제공할 것으로 기대된다. 한국핵융합연구소 소장은 이번 성과가 미래 핵융합 발전 시설 개발에 필요한 핵심 기술 확보에 중요한 발걸음이라고 강조했다. 연구팀은 앞으로 ITER 운영 및 미래 핵융합 발전 시설에 필수적인 핵심 기술 확보에 집중할 계획이다. 연구팀은 '토카막'이라 불리는 도넛 모양의 핵융합로 안에 뜨거운 플라즈마를 가두어 물을 가열하고 터빈과 발전기를 사용하여 생성된 증기를 전기로 전환함으로써 반응에서 순 양의 에너지를 획득할 수 있기를 희망한다. 토카막 융합로의 다양한 성과 한편, 전 세계 다른 토카막 핵융합로 또한 최근 몇 년 동안 중대한 성과를 거두었다. 지난해에는 중국 과학자들이 실험용 첨단 초전도 토카막 내부에 플라즈마를 403초 동안 유지하는 데 성공했다. 또한 영국은 JET(Joint European Torus) 장치를 사용해 핵융합 에너지 세계 기록을 수립했다. 뉴사이언티스트에 따르면 단 5초 동안이지만 약 1만 2000가구에 전력을 공급할 수 있는 69메가줄의 에너지를 생산했다. 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소는 재래형 토카막 설계와는 크게 다른 레이저 기반 핵융합로인 내셔널 이그니션 퍼실리티(National Ignition Facility)에서 투입한 에너지의 두 배를 얻었다고 주장했다. 하지만 이러한 모든 연구 결과가 핵분열 원자로를 완전히 대체할 수 있는 핵융합 에너지 혁명으로 이어질지 여부는 아직 불확실하다. 위에서 언급한 것처럼 프랑스 남부 생폴레즈듀랑스 카다라쉬에 다국적 거대 핵융합 연구 시설 'ITER(국제핵융합실험로·International Thermonuclear Experimental Reactor)'가 건설되고 있다. ITER 총 사업 기간은 2007~2042년으로 건설과 운영, 방사능감쇄, 해체 등 4단계를 포함한다. 총건설비는 약 117.7억유 한국을 비롯해 중국, 인도, 일본, 유럽연합(EU·29개국) 등 35개국이 참여하는 이 프로젝트는 핵융합 에너지 상용화의 가능성을 판단하는 중요한 단계이며, 현재까지 건설된 토카막 핵융합로 중 가장 큰 규모를 자랑한다. 2007년 설립된 ITER는 2025년 완공 예정이다. 현재 우리가 사용하는 화석 연료 대신 안전하고 지속 가능한 에너지원 개발 가능성을 가진 ITER는 완공 후 핵융합 실험을 통해 핵융합 에너지의 실현 가능성을 평가할 계획이다. 프랑스의 ITER 시설이 완공되면 인공태양으로 불리는 핵융합에너지에 대한 실용성과 타당성 등에 대한 중요한 답변을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-04-04
SK하이닉스, 미국 인디애나에 5.2조원 투자 차세대 HBM 공장 건설

SK하이닉스가 5조2000억원을 투자해 미국 인디애나주에 차세대 고대역폭 메모리(HBM) 생산 기지를 짓는다. SK하이닉스는 4일 미국 인디애나주 웨스트라피엣에 AI 메모리용 어드밴스드 패키징 생산 기지를 건설하고, 퍼듀대학교 등 현지 연구기관과 반도체 연구·개발에 협력하기로 했다고 밝혔다. SK하이닉스는 2028년 하반기 양산을 목표로 하고 있으며 인공지능(AI) 반도체 핵심인 HBM의 생산 공장을 해외에 짓는 것은 이번이 처음이다. 미국에 AI용 어드밴스드 패키징 생산 기지를 짓는 것은 반도체 업계 최초다. SK하이닉스는 3일(현지시간) 웨스트라피엣에 소재한 퍼듀대에서 인디애나주와 퍼듀대, 미 정부 관계자들과 함께 투자협약식을 열고 이 같은 계획을 공식 발표했다. SK하이닉스는 이 사업에 38억7000만 달러(약 5조2000억 원)를 투자할 계획이다. 이날 행사에는 에릭 홀콤 인디애나 주지사, 토드 영 상원의원, 아라티 프라바카 백악관 과학기술정책실장, 아룬 벤카타라만 상무부 차관보, 멍 치앙 퍼듀대 총장 등 미국 측 인사와 조현동 주미 대사, 김정한 주시카고 총영사가 참석했다. SK에서는 유정준 미주 대외협력 총괄 부회장, 곽노정 SK하이닉스 최고경영자(CEO) 등 경영진이 참석했다. SK하이닉스는 인디애나 공장에서 2028년 하반기부터 차세대 HBM 등 AI 메모리 제품을 양산할 예정이다. SK하이닉스 측은 "이를 통해 글로벌 AI 반도체 공급망을 활성화하는 데 앞장설 것"이라며 "인디애나에 건설하는 생산기지와 연구개발(R&D) 시설을 바탕으로 현지에서 1000개 이상의 일자리를 창출해 지역사회 발전에도 기여하겠다"고 밝혔다. 현재 SK하이닉스는 HBM 시장 점유율 1위를 차지하고 있다. HBM 4세대인 HBM3를 AI 칩 선두 주자인 엔비디아에 사실상 독점 공급하고 있으며, 5세대인 HBM3E도 지난달 말부터 고객사 공급을 시작한다고 밝힌 바 있다. AI 시장 확대로 HBM 등 초고성능 메모리 수요가 급증하고 어드밴스드 패키징의 중요성이 커지는 가운데 SK하이닉스는 기술 리더십을 강화하기 위해 미국에 대한 첨단 후공정 분야 투자를 결정하고 부지를 물색해 왔다. 그동안 다양한 후보지를 검토했으나 인디애나 주 정부가 투자 유치에 적극 나선 데다 지역 내 반도체 생산에 필요한 제조 인프라가 풍부해 인디애나주를 최종 투자지로 선정했다. 반도체 등 첨단 공학 연구로 유명한 퍼듀대가 있다는 점도 영향을 미쳤다고 SK하이닉스는 설명했다. 미국 정부에 반도체 생산 보조금 신청서도 이미 제출한 것으로 알려졌다. 조 바이든 행정부는 2022년 반도체 지원법을 제정, 자국에 반도체 공장을 짓는 기업에 생산 보조금 총 390억 달러(약 52조2000억 원), 연구개발(R&D) 지원금으로 총 132억 달러(약 17조7000억 원) 등 5년간 총 527억 달러(약 70조5000억 원)를 지원하기로 했다. 170억달러를 투자해 텍사스주 테일러에 신규 공장을 짓고 있는 삼성전자의 경우 60억 달러(약 7조9000억 원) 이상의 보조금을 받을 것이라는 외신 보도가 나오기도 했다. 에릭 홀콤 인디애나 주지사는 "인디애나주는 미래 경제의 원동력이 될 혁신적인 제품을 창출하는 글로벌 선두주자"라며 "SK하이닉스와의 새로운 파트너십이 장기적으로 인디애나주와 퍼듀대를 비롯한 지역사회를 발전시킬 것으로 확신한다"고 밝혔다. 토드 영 상원의원은 "SK하이닉스는 곧 미국에서 유명 기업이 될 것"이라며 "미 정부의 반도체 지원법을 통해 인디애나는 발전의 계기를 마련했고, SK하이닉스가 우리의 첨단기술 미래를 구축하는 데 도움을 줄 것"이라고 감사의 뜻을 전했다. 멍 치앙 퍼듀대 총장은 "SK하이닉스는 AI용 메모리 분야의 글로벌 개척자이자 지배적인 시장 리더"라며 "이 혁신적인 투자는 인디애나주와 퍼듀대가 가진 첨단 반도체 분야 경쟁력을 보여주면서 미국 내 디지털 공급망을 완성하는 기념비적인 일"이라고 말했다. 곽노정 SK하이닉스 사장은 "반도체 업계 최초로 AI용 어드밴스드 패키징 생산시설을 미국에 건설하게 돼 기쁘다"라며 "이번 투자를 통해 갈수록 고도화되는 고객의 요구와 기대에 부응해 맞춤형(Customized) 메모리 제품을 공급해 나갈 것"이라고 말했다. SK하이닉스는 인디애나 주와 지역사회 발전을 위한 파트너십을 구축하는 한편 퍼듀 연구재단, 지역 비영리단체, 자선단체의 활동도 지원할 예정이다.
- 산업
2024-04-04

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