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2025-04-06 (일)

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[윌로우, 양자 혁명의 시작(4)] 윌로우, 암호화 기술의 미래를 뒤흔들다

구글의 양자 컴퓨팅 칩 '윌로우(Willow)'는 기존 컴퓨터의 한계를 넘어선 연산 능력으로 주목받고 있다. 특히 윌로우의 성능은 전통적인 암호화 기술, 특히 RSA 암호화의 안전성에 심각한 도전장을 내밀고 있다. 이번 회에서는 윌로우가 암호화 기술에 미칠 영향을 분석하고, 양자 컴퓨팅 시대에 새로운 보안 패러다임이 요구되는 이유를 살펴본다. [편집자 주] RSA 암호화의 위기: 양자 컴퓨팅의 강력한 도전 현재 인터넷 보안의 핵심 기술인 RSA(비대칭 키 암호화 알고리즘) 암호화는 소수의 곱을 기반으로 한 암호 체계다. 이 체계는 소인수분해의 난해함에 의존해 높은 안전성을 보장하지만, 양자 컴퓨터가 등장하면서 이 방어벽이 무너지기 시작했다. 1944년 피터 쇼어는 '쇼어 알고리즘'을 통해 양자 컴퓨터가 충분히 발전하면 RSA 암호화를 빠르게 해독할 수 있음을 이론적으로 증명했다. 윌로우와 같은 양자 컴퓨팅 칩이 점점 현실화되면서 RSA 암호화는 더 이상 난공불락이 아니다. 구글의 최신 연구 결과에 따르면, 충분한 큐비트를 갖춘 양자 컴퓨터는 기존 암호화 체계를 단 몇 시간 안에 무력화할 수 있다. 양자 내성 암호: 새로운 방패의 등장 이러한 위협에 대응하기 위해 '양자 내성 암호(Post-Quantum Cryptography, PQC)'가 개발되고 있다. PQC는 양자 컴퓨터가 RSA 암호를 무력화하더라도 안전성을 유지할 수 있는 새로운 알고리즘이다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)는 2022년 양자 내성 암호의 표준화를 위한 4가지 알고리즘을 선정했으며, 이는 향후 인터넷 보안의 새로운 기준이 될 가능성이 높다. 구글 역시 윌로우를 활용한 보안 실험에서 PQC 알고리즘을 검증하며, 새로운 보안 체계를 구축하기 위한 연구를 이어가고 있다. 양자 오류 정정: 신뢰할 수 있는 컴퓨팅의 열쇠 랜덤 회로 샘플링(RCS) 실험에서 윌로우는 기존 슈퍼컴퓨터가 10해년(10septillion·10의 25제곱 년) 걸리는 계산을 단 5분 만에 완료하며 압도적인 성능을 입증했다. 양자 컴퓨터가 RSA 암호화를 위협하는 만큼, 자체적인 신뢰성과 안정성 확보도 중요한 과제로 남아 있다. 큐비트는 외부 환경에 민감해 오류가 발생하기 쉬운데, 구글의 윌로우는 양자 오류 정정(Quantum Error Correction, QEC) 기술을 통해 이 문제를 획기적으로 개선했다. 구글 퀀텀 AI 연구팀은 윌로우를 통해 큐비트를 3x3, 5x5, 7x7 배열로 확장하며 오류율을 단계적으로 줄이는 데 성공했다. 이는 "기준점 이하(below threshold)" 상태를 달성한 최초의 사례로, 양자 컴퓨팅의 상용화 가능성을 크게 높였다. 보안 기술의 패러다임 변화 암호화 기술의 변화는 단순히 기술적 도전 과제를 넘어, 사회 전반에 걸쳐 큰 영향을 미칠 것이다. 기존의 RSA와 같은 고전적 암호 체계가 무력화된다면, 금융, 의료, 국방 등 다양한 분야에서 새로운 보안 시스템을 빠르게 구축해야 한다. 이는 단순한 기술 혁신이 아니라 정책적, 윤리적 대응을 포함한 포괄적인 대응이 필요함을 의미한다. 양자 컴퓨팅 시대, 신뢰와 책임의 필요성 구글의 윌로우는 암호화 기술의 패러다임을 뒤흔드는 동시에, 기술 발전이 가져올 윤리적 책임과 사회적 영향을 진지하게 고민하게 만든다. 윌로우는 단순히 기존 체계를 무너뜨리는 도구가 아니라, 신뢰할 수 있는 컴퓨팅 환경을 제공하고, 새로운 보안 표준을 수립하는 데 기여할 것이다. 다음 회에서는 윌로우의 혁신적인 양자 이류 정정 기술과 이를 통해 이루어진 실질적인 성과를 자세히 다룬다. [윌로우, 양자 혁명의 시작(5)]에서 이어진다.
- IT/바이오
2024-12-17 14:56:00
[신소재 신기술(141)] 칼텍, 인체 내 특정 부위에 치료 약물 전달하는 구형 마이크로 로봇 개발

미국 캘리포니아 공과대학교(칼텍·Caltech) 과학자들이 생체적합형 미세 하이브리드 마이크로 로봇을 개발해, 치료용 약물을 원하는 신체 부위에 주입하는 데 성공했다. 미래에는 치료용 약물을 체내 필요한 곳에 정확히 전달하는 것이 소형 로봇의 과제가 될 것이다. 금속 휴머노이드 로봇이나 생체를 모방한 로봇이 아니라 눈에 보이지 않을 정도로 작은 거품과 같은 구체가 될 것이다. 체내 실핏줄을 따라 이동해야 할 것이기 때문이다. 이러한 로봇의 개발은 까다롭다. 위산과 같은 체액으로부터 생존해야 하고 외부에서 제어가 가능해야 한다. 그래야 정확하게 목표 부위로 향할 수 있다. 또 목표에 도달했을 때만 치료제를 방출해야 하며, 그 후에는 인체에 해를 끼치지 않고 신체 내에서 흡수되어야 한다. 이런 모든 요건을 충족하는 마이크로 로봇이 칼텍(Caltech) 연구팀에 의해 개발되었다고 칼텍이 공식 홈페이지를 통해 밝혔다. 연구팀은 로봇을 사용해 쥐의 방광에 발생한 종양의 크기를 줄이는 치료제를 성공적으로 전달했다. 관련 논문은 사이언스 로보틱스(Science Robotics) 저널에 게재됐다. 연구팀이 개발한 로봇은 '생체흡수성 음향 마이크로 로봇(BAM)'이라고 명명됐다. 연구팀의 레이 가오 박사는 "약물을 신체에 주입하면 신체 모든 곳으로 확산된다. 우리가 개발한 마이크로 로봇은 종양 등 치료 대상 부위로 직접 안내해 통제되고 효율적인 방식으로 약물을 방출할 수 있다"고 말했다. 마이크로 또는 나노 로봇 개념은 새로운 것은 아니다. 전문가들은 지난 20년 동안 마이크로 로봇을 개발해 왔다. 그러나 혈액, 소변 또는 타액과 같은 복합적인 생체 유체에서 로봇을 정밀하게 움직이는 것은 매우 어렵기 때문에 생물 대상 적용은 제한적이었다. 특히 생체적합성 및 생체흡수성으로 신체에 독성 물질을 남기지 않아야 하는데, 이 역시 난제였다. 칼텍에서 개발한 마이크로 로봇은 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트라는 하이드로겔로 만들어진 미세한 구체다. 하이드로겔은 액체 또는 수지 형태로 시작해 내부에 있는 폴리머 네트워크가 굳어지면 고체가 되는 재료이다. 이러한 특성으로 하이드로겔은 다량의 액체를 유지할 수 있고, 많은 하이드로겔이 생체적합성을 갖는다. 또한 적층 제조 방법을 통해 구체의 외부에 치료용 약물을 탑재, 신체 내 목표 부위로 운반할 수 있다. 하이드로겔 레시피를 만들기 위해 연구팀의 일원이었던 줄리아 그리어는 '2광자 중합(TPP) 리소그래피'라는 기술을 활용, 3D 프린팅을 연상시키는 방식으로 복잡한 형태의 구조를 층층이 쌓아 올려 완성했다. 이 기술은 적외선 레이저 펄스를 사용해 특정 패턴에 따라 매우 정밀한 방식으로 감광성 폴리머를 가교시키는 기술이다. 그리어 팀은 직경 30마이크론의 미세 구조를 인쇄하는 데 성공했다. 이는 사람의 머리카락 직경과 비슷하다. 최종적으로 마이크로 로봇은 구체의 바깥쪽 내부에 자성 나노 입자와 치료 약물을 넣었다. 자성 나노 입자는 외부에서의 통제를 위한 것으로, 외부 자기장을 사용해 로봇을 원하는 위치로 안내할 수 있게 한다. 로봇이 목표 부위에 도달하면 그 자리에 머무르고 약물을 주입하게 된다. 연구팀은 마이크로 로봇의 외부를 친수성으로 설계해 구형 로봇이 신체를 통과할 때 뭉치지 않도록 했다. 그러나 마이크로 로봇의 내부는 기포를 가두어야 하기 때문에 친수성이어서는 안 된다. 그렇지 않으면 기포는 쉽게 붕괴되거나 용해된다. 가두어진 기포는 로봇을 이동시키고 실시간 이미징으로 추적하기 위해 중요하다. 외부는 친수성이고 내부는 소수성, 즉 물에 대한 저항성을 모두 갖춘 하이브리드 마이크로 로봇을 만들기 위해 연구팀은 2단계 화학적 변형을 고안했다. 먼저, 하이드로겔에 긴 사슬 탄소 분자를 부착해 전체 구조를 소수성으로 만들었다. 그런 다음 산소 플라즈마 에칭 기술을 사용해 외부의 긴 사슬 탄소 구조 일부를 제거함으로써 외부는 친수성으로, 내부는 소수성으로 남겼다. 이것이 이번 연구 프로젝트의 핵심 혁신이었다. 가오는 "내부는 소수성이고 외부는 친수성인 비대칭 표면 변형을 통해 소변이나 혈청과 같은 생체 유체에 장시간 기포를 가둘 수 있게 됐다“고 설명했다. 구형 마이크로 로봇 안에 있는 기포는 초음파 영상 대조제 역할을 한다. 기포를 통해 생체 내에서 움직이는 로봇을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 연구팀은 마이크로 로봇이 목표 지점으로 이동하는 것을 추적하는 방법도 개발했다. 연구의 마지막 단계는 방광 부위에 종양이 있는 쥐에 대한 테스트였다. 연구팀은 21일 동안 마이크로 로봇을 통해 네 차례 치료제를 전달했다. 그 결과 로봇이 전달하지 않은 치료제보다 종양을 줄이는 데 더 효과적이라는 사실이 규명됐다. 연구팀은 이번 개발 결과는 환자에 대한 약물 전달 및 정밀 수술을 위한 매우 유망한 플랫폼이 될 것이라고 자평하고 사람에 대한 임상 실험을 거쳐 상용화가 필요하다고 주장했다.
- IT/바이오
2024-12-17 09:20:00
당신의 손 안의 비서, AI 에이전트 시대가 온다

스마트폰을 꺼내 "오늘 저녁 7시에 친구들과 강남역에서 만나기로 했으니까, 약속 장소 근처 분위기 좋은 레스토랑 예약해줘. 예산은 1인당 5만원 정도로 하고."라고 말하는 순간, 당신의 AI 에이전트는 즉시 임무에 착수한다. 친구들의 취향과 선호도를 파악하고, 최근 인기 있는 레스토랑을 검색하며, 예산에 맞는 메뉴를 고려하여 최적의 장소를 예약한다. 심지어 예약 확정 문자를 친구들에게 보내는 것도 잊지 않는다. 마치 개인 비서를 둔 것처럼, AI 에이전트는 당신의 일상을 더욱 편리하게 만들어줄 것이다. 구글, 메타, 오픈AI 등 주요 기술 기업들은 이처럼 인간의 삶을 혁신적으로 변화시킬 AI 에이전트 기술의 상용화에 박차를 가하고 있다. 단순히 질문에 답변하는 챗봇에서 벗어나 AI 에이전트는 스스로 목표를 설정하고 이를 달성하기 위한 계획을 세우며 인간의 개입 없이 작업을 수행할 수 있다. 이는 산업 전반에 걸쳐 '게임 체인저'로 자리매김할 가능성이 크다. 개인 비서부터 전문가까지, AI 에이전트가 할 수 있는 일 AI 에이전트는 사용자를 대신해 복잡한 작업을 처리하며 기존 AI 기술의 한계를 뛰어넘는다는 점에서 주목받고 있다. 예를 들어 여행 계획을 세우는 AI 에이전트는 사용자의 예산과 선호도를 분석해 항공권 예약, 호텔 선택, 관광 일정 설정 등을 자동으로 처리할 수 있다. 또한, 이메일 관리, 일정 조율, 데이터 분석 같은 반복적 업무를 수행해 인간이 창의적이고 의미 있는 작업에 집중하도록 돕는다. 사이언티픽 아메리칸에 따르면 이러한 AI 에이전트는 '사용자 대신 외부 애플리케이션과 상호작용하며 목표를 달성'하는 독립성을 갖추고 있다. 구글 딥마인드는 '프로젝트 아스트라(Project Astra)'라는 AI 에이전트를 개발 중이며, 이는 개인 일상에서 보조 역할을 하는 것을 목표로 한다. 오픈AI는 2025년 초에 출시될 것으로 예상되는 '오퍼레이터(Operator)'라는 에이전트를 준비하고 있으며, 아마존은 소비자의 구매 습관에 기반해 추천과 구매를 대행하는 맞춤형 AI 에이전트를 선보일 계획이다. AI 에이전트, 혁신과 동시에 윤리적 과제 직면 AI 에이전트의 자율성은 기술적 진보를 의미하지만 동시에 윤리적 문제와 안전성에 대한 우려도 제기되고 있다. 사이언티픽 아메리칸은 "AI 에이전트의 목표와 인간의 가치가 충돌할 경우 심각한 결과를 초래할 수 있다"며 윤리적 정렬(Alignment)의 중요성을 강조했다. 신경망의 선구자인 요슈아 벵지오(Yoshua Bengio) 교수는 "AI 에이전트의 계획 능력이 잘못 설계될 경우 인간의 통제를 벗어날 위험이 있다"고 경고하며 이 기술의 상용화를 신중히 접근해야 한다고 주장했다. AI 에이전트 시대, 새로운 법적·사회적 틀 마련 시급 AI 에이전트의 등장은 기존 법적·경제적 구조에도 도전을 제기한다. 사이언티픽 아메리칸은 AI가 계약을 체결하거나 의사결정을 대신하는 경우 책임 소재를 명확히 할 법적 기준이 필요하다고 밝혔다. 예컨대 AI가 계약 조건을 위반했을 때 기업이 책임을 져야 할지, 아니면 AI 자체가 법적 주체로 인정받아야 할지 논의가 필요하다. 인간과 AI의 공존, 새로운 미래를 향하여 AI 에이전트는 일부 일자리를 대체할 가능성이 있지만, 동시에 새로운 직업군을 창출하고 인간과 AI의 협업 방식에도 변화를 가져올 것으로 기대된다. 예를 들어 AI 에이전트를 관리하고 운영하는 직업이 새롭게 떠오르며 인간은 반복적 업무 대신 고차원적인 문제 해결과 창의적인 작업에 집중할 수 있을 것이다. 요슈아 벵지오는 "AI 에이전트가 일단 상용화되면 경제적 가치와 효용성이 커져 이를 되돌리기 어려워질 것"이라며 초기 단계에서의 규제와 사회적 논의가 필수적이라고 강조했다. AI 에이전트의 등장은 인간의 삶을 혁신적으로 변화시킬 가능성을 내포하고 있다. 하지만 기술적 발전은 윤리적 책임과 사회적 합의와 함께 이루어져야만 진정으로 인간에게 도움이 되는 방향으로 나아갈 수 있을 것이다.
- IT/바이오
2024-12-16 14:05:00
[윌로우, 양자 혁명의 시작(2)] 윌로우, 30년 난제 깨고 양자 컴퓨팅 시대 앞당기다

양자 컴퓨터는 인류가 해결하지 못했던 문제들을 해결할 열쇠를 가지고 있다. 구글이 개발한 혁신적인 양자 컴퓨팅 칩 '윌로우(Willow)'는 그 열쇠를 단단히 쥔 채, 30년간 학계를 괴롭혀 온 난제를 해결하며 양자 컴퓨팅의 상용화를 앞당기고 있다. 이번 회에서는 윌로우가 어떻게 양자 오류 정정의 난제를 해결했는지, 그리고 이를 통해 어떤 가능성이 열렸는지 심층적으로 살펴본다. [편집자 주] 양자 오류 정정, 꿈을 현실로 만들다 양자 컴퓨터는 큐비트(Quantum Bit·양자 역학의 원리를 기반으로 정보를 저장하고 처리하는 단위)를 사용하여 기존 컴퓨터보다 훨씬 더 많은 데이터를 동시에 처리할 수 있지만, 큐비트는 외부 환경에 매우 민감해 오류가 발생하기 쉽다. 이 때문에 과학게에서는 "큐비트를 늘릴수록 오류도 증가한다"는 문제가 걸림돌로 여겨졌다. 그러나 윌로우는 이를 뒤집었다. 구글 퀀텀 인공지능(AI) 팀은 큐비트를 3x3, 5x5, 7x7로 배열하고, 표면 코드(surface code)라는 기술을 통해 오류를 단계적으로 절반씩 줄이는 데 성공했다. 구글은 2019년 '시커모어(Sycamore)' 칩으로 양자 우월성을 처음 달성했으며, 이번에 윌로우는 이를 더욱 확장하고 복잡한 문제를 해결할 수 있는 능력을 입증했다. 이는 1985년 피터 쇼어가 이론화한 양자 오류 정정의 한계를 실질적으로 극복한 사례로, 양자 컴퓨터의 상용화를 향한 거대한 도약을 의미한다. 윌로우, 전설적 성과로 기록되다 윌로우는 단순히 연구 단계에서 멈추지 않았다. 랜덤 회로 샘플링(RCS) 실험에서 윌로우는 기존 슈퍼컴퓨터가 10해년(10septillion·10의 25제곱 년) 걸리는 계산을 단 5분 만에 완료하며 압도적인 성능을 입증했다. 이는 양자 컴퓨터가 단순한 이론이 아닌 실질적인 응용 가능성을 지니고 있음을 보여주는 획기적인 사건이다. 이번에 해결된 문제는 양자 역학 시스템의 시뮬레이션과 같은 분야에서 고전 컴퓨터로는 계산 불가능한 영역에 속한다. 예를 들어 고체 물질 내 전자의 움직임을 계산하거나, 화학 반응의 정확한 에너지 상태를 예측하는 문제처럼 기존의 컴퓨터로는 수십년 걸릴 계산을 단 시간에 수행했다. 3D 큐비트 배열과 초전도 기술의 진화 윌로우의 성공 뒤에는 초전도 큐비트와 3D 큐비트 배열 기술이 있었다. 기존의 평면적 큐비트 배열은 외부 간섭에 취약했지만, 윌로우는 큐비트를 3D 구조로 배치하여 안정성을 극대화했다. 또한 초전도 회로를 활용하여 큐비트 간의 신호 간섭을 줄이고 계산 정확도를 높였다. 이는 윌로우가 기존 양자 컴퓨터와 차별화된 이유 중 하나다. 실시간 오류 정정, 양자 컴퓨팅의 문을 열다 윌로우는 새로운 디코딩 알고리즘을 통해 실시간으로 오류를 감지하고 수정하는 기술적 성과를 달성했다. 이는 양자 컴퓨터가 단순히 이론적 실험을 넘어, 실질적인 응용 분야에서도 신뢰할 수 있는 시스템으로 자리 잡을 수 있는 기반을 마련한 혁신적인 변화다. 양자 컴퓨팅 시대를 앞당기다 구글 퀀텀 AI 팀은 윌로우의 성공을 기반으로 양자 컴퓨팅 상용화의 속도를 더욱 높이고 있다. 구글은 연구 성과를 오픈소스 플랫폼을 통해 공개하며, 전 세계의 연구자와 협력해 양자 컴퓨팅 생태계를 확장하고 있다. 특히 윌로우는 의약품 개발, 에너지 혁신, AI 알고리즘 등 다양한 분야에서 상상 이상의 가능성을 제시하며, 인류가 직면한 난제를 해결하는 데 중요한 도구가 될 것이다. 다음 회에서는 윌로우가 슈퍼컴퓨터를 넘어선 연산 능력을 어떻게 활용할 수 있을지 구체적으로 분석한다. [윌로우, 양자 혁명의 시작(3)]에서 이어진다.
- IT/바이오
2024-12-13 10:29:00
[윌로우, 양자 혁명의 시작(1)] 윌로우, 양자 컴퓨팅의 새로운 지평을 열다

양자 컴퓨터는 더 이상 공상 과학이 아니다. 구글이 개발한 양자 컴퓨팅 칩 '윌로우'는 기존 기술의 한계를 뛰어넘어 미래를 위한 새로운 길을 열고 있다. 윌로우의 연산 능력은 에너지, 의료, 인공지능(AI), 암호화 등 다양한 분야에 혁신적인 영향을 미칠 잠재력을 지니고 있다. 이번 시리즈 <윌로우, 양자 혁명의 시작>은 윌로우가 어떻게 전 세계적인 변화를 이끌고 있는지, 그리고 그 이면에 숨겨진 구글 퀀텀 AI 연구소의 기술 혁신 과정을 심층적으로 탐구한다. [편집자 주] 양자 오류 정정, 기술 혁명의 문을 열다 윌로우의 가장 주목할만한 성과는 양자 오류 정정 기술의 획기적인 발전이다. 큐비트(양자 컴퓨터의 기본 단위)는 외부 간섭에 민감하여 오류가 발생하기 쉬운데, 윌로우는 큐비트를 배열한 3x3, 5x5,7x7 구조에서 오류율을 단계적으로 줄이는 데 성공했다. 이는 '임계값 미만'으로 알려져 있다. 구글 퀀텀 AI 팀은 이 성과를 "양자 오류 수정에서 실제 진전을 보여주려면 임계값 미만임을 입증해야 한다. 이는 1995년 피터 쇼어가 양자 오류 수정을 도입한 이후 엄청난 과제였다"며 30년 난제를 해결했다고 평가했다. 이어 "양자 오류 정정의 기준점을 넘어섰다"라고 표현하며, 양자 컴퓨팅 상용화의 가능성을 더욱 현실화했다고 밝혔다. 슈퍼컴퓨터를 넘어선 윌로우의 연산 능력 랜덤 회로 샘플링(RCS) 벤치마크에서 윌로우는 기존 슈퍼컴퓨터가 10셉틸리언(10septillion은 10의 25제곱 년·10해년) 동안 처리해야 할 계산을 단 5분 만에 완료했다. 이 결과는 단순히 기술 경쟁력을 보여주는 것을 넘어, 양자 컴퓨팅이 실제로 상업적 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 증명한 사례로 기록된다. 구글 퀀텀 AI의 10년 도전, 결실을 맺다 구글 퀀텀 AI 연구소는 2012년 설립 이래 양자 컴퓨팅 연구에 매진해왔다. 초기에는 양자역학의 가능성을 입증하는 연구에 집중했지만, 점차 오류 정정과 계산 성능 향상이라는 구체적인 목표로 전환했다. "정치적 불안정이 지속되더라도 기술 혁신은 멈추지 않는다." 연구소의 비전은 이제 윌로우라는 이름으로 결실을 맺고 있다. 미래를 여는 기술, 인류를 향한 도전 윌로우는 단순한 기술의 진보를 넘어, 에너지 혁신, 의료 연구, AI 융합 등 다양한 산업에 걸쳐 거대한 변화를 일으킬 준비를 하고 있다. 이는 단지 기술 개발의 끝이 아니라, 인류의 새로운 시작을 알리는 신호탄이다. 다음 회차에서는 윌로우가 어떻게 30년간 풀리지 않던 양자 오류 정정의 난제를 해결하며, 양자 컴퓨팅 상용화에 한 걸음 더 나아갔는지 깊이 있게 살펴본다. [윌로우, 양자 혁명의 시작(2)]에서 이어진다.
- IT/바이오
2024-12-12 10:33:00
[신소재 신기술(140)] 일본 연구진, 햇빛·물로 수소 연료생산하는 새로운 개념 반응기 시연

일본 연구진이 햇빛과 물을 이용해 재생 가능한 수소 연료를 생산할 수 있는 새로운 개념 증명 반응기를 시연했다. 특수 광촉매를 이용하는 이 기술은 저렴하고 풍부하며 지속 가능한 수소 연료 생산에 기여할 것으로 기대된다고 라이브사이언스, 인터레스팅엔지니어링등 다수 외신이 전했다. 현재 수소는 대부분 천연 가스에서 추출되기 때문에 화석 연료 의존도를 낮추는 데 한계가 있다. 하지만 이번에 개발된 기술은 햇빛을 이용해 수소를 생산할 수 있어, 향후 수소 에너지 시대를 앞당기는 데 중요한 역할을 할 것으로 전망된다. 새로운 100㎡(1076제곱피트) 규모의 반응기는 광촉매 시트를 사용하여 물 분자에 있는 산소와 수소 원자를 분리하고, 이를 통해 수소를 추출해 연료로 사용한다. 신슈대학교의 카즈나리 도멘 교수 연구팀은 이번 연구 결과를 국제 학술지 '프론티어스 인 사이언스'에 발표했다. 도멘 교수는 "광촉매를 이용한 햇빛 기반 물 분해는 태양 에너지를 화학 에너지로 변환하고 저장하는 이상적인 기술"이라며 "최근 광촉매 소재 및 시스템의 발전으로 실현 가능성이 높아졌지만, 여전히 많은 과제가 남아 있다"고 밝혔다. 이 기술의 핵심 원리는 물을 산소와 수소로 분해하는 것이다. 간단해보이지만 이는 에너지 집약적인 과정이며, 특수광촉매가 필요하다. 광촉매는 빛에 노출되면 물을 구성 요소로 분해하는 화학 반응을 촉진한다. 이러한 개념은 새로운 것이 아니지만 기존의 '1단계' 광촉매는 효율이 낮고 태양 에너지-수소 전환율이 미미했다. 연구팀은 '2단계'로 구성된 더 효율적인 물 분해 과정을 선택했다. 이 시스템에는 하나의 광촉매가 첫단계에서는 물에서 산소를 분리하고 다음 단계에서는 수소를 제거한다. 팀은 이 과정을 위한 광촉매를 개발함으로써 3년 동안 작동한 시제품 반응기를 제작할 수 있었고, 연구실에서 사용하는 자외선보다 실제 햇빛을 사용했을 때 더 잘 작동하는 것을 확인했다. 연구팀의 하사토미 타카시 박사는 "태양 에너지 변환 기술은 밤이나 악천후에서는 작동할 수 없지만, 햇빛 에너지를 연료의 화학 에너지로 저장하면 언제 어디서근 사용할 수 있다"고 설명했다. 팀은 100㎡ 규모의 반응기를 3년간 운영해 개념 증명에 성공했다. 이 반응기는 실제 햇빛에서 실험실 조건보다 더 나은 성능을 보였다. 하사토미 박사는 "자외선에서 반응하는 광촉매를 사용하는 우리 시스템에서 태양 에너지 변환 효율은 자연광에서 약 1.5배 높았다"고 설명했다. 그러나 현재 시뮬레이션된 햇빛에서의 효율은 최대 1%이며 자연광에서는 5% 효율에 도달하지 못하는 한계가 있었다. 연구팀은 5% 효율 장벽을 깨기 위해 더 많은 연구자들이 더 효율적인 광촉매를 개발하고 더 큰 실험 반응기를 구축해야 한다고 강조했다. 아직 초기 단계인 이 기술이 상용화되면 수소 에너지 생산 비용을 낮추고, 친환경 에너지 구축에 크게 기여할 것으로 예상된다.
- 산업
2024-12-09 11:50:00
[신소재 신기술(138)] 세포가 쓴 일기, 이젠 읽을 수 있다!

과학자들이 세포가 스스로 역사를 기록할 수있도록 돕는 혁신적인 기술인 'DNA 타자기'를 개발했다고 뉴욕타임스가 지난 25일(현지시간) 보도했다. 이 기술은 세포가 자신의 DNA에 정보를 기록하는 방식으로, 세포 분열과 환경 변화 등 다양한 생물학적 사건을 추적할 수 있는 방법을 제시한다. 스위스 바젤 대학교의 알렉스 시어 박사는 "이 기술은 발달생물학자들이 오랫동안 꿈꿔온 도구"라며, "세포 분열뿐만 아니라 환경 변화나 단백질 생성 등 중요한 생물학적 이벤트까지 기록할 수 있다"고 밝혔다. DNA 타자기란? DNA 타자기는 세포가 자신의 DNA에 일종의 '기록'을 남길 수 있도록 고안된 기술이다. 이는 DNA 편집 기술인 CRISPER(크리스퍼)를 기반으로 개발됐다. CRISPER은 DNA의 특정 부위를 절단하거나 삽입할 수 있는 유전자 가위 기술로, 이를 활용해 세포가 다양한 생물학적 정보를 스스로 추가하며 자신의 '역사'를 저장할 수 있도록 만든 것이다. 다시 말해 이 기술은 세포 내부의 DNA를 메모장처럼 사용한다고 보면 된다. 세포는 자신의 생애 동안 경험한 일을 이 메모장에 적어두고, 후손 세포에도 이를 전달한다. 마치 세포가 스스로 일기를 쓰는 것과 비슷한다. 현재 연구팀은 실험 단계로, 쥐의 세포에 DNA 타자 기술을 적용 중인 것으로 알려졌다. 이 기술이 성공하면, 모든 세포가 수정란 단계에서부터 분열과 경험의 기록을 보유하는 '기록 쥐'가 탄생할 전망이다. 연구를 주도한 미국 워싱턴대학교의 제이 쉔듀어 박사는 이를 "생물학을 시간의 관점에서 이해하는 새로운 패러다임"이라고 설명하며, "이 기록으로 질병의 초기 징후를 발견하거나 환경적 요인을 분석할 수 있다"고 기대했다. [미니해설] 세포를 스스로의 역사가로 만드는 기술 'DNA 타자기' 수정란이 두 개로, 네 개로 분열하며 형성된 인체의 36조 개 세포는 각각의 독특한 궤적을 지닌다. 하지만 과학자들은 그 과정을 전체적으로 추적하는 데 어려움을 겪어왔다. 스냅샷처럼 특정 시점의 세포만을 관찰하는 것이 한계였기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 'DNA 타자기'다. 이 기술은 세포가 DNA에 유전적 흔적을 남겨 스스로의 역사를 기록하도록 설계됐다. 쉔듀어 박사는 이를 "완전히 새로운 생물학 측정 방식"이라며 "세포 분열뿐만 아니라 특정 단백질 생성이나 바이러스 감염 같은 사건도 기록할 수 있다"고 설명했다. 기술 개발의 배경 DNA 타자기는 DNA 편집 기술인 CRISPER에서 출발했다. CRISPER은 세포 유전체의 특정 지점을 찾아 DNA를 잘라내거나 삽입할 수 있는 기술이다. 쉔듀어 박사는 이를 활용해 제브라피쉬 세포를 변형, 유전체의 여러 지점을 편집할 수 있게 했다. 이 과정에서 세포는 무작위로 특정 부위를 수정하며 이를 후대 세포로 전달했다. 연구팀이 DNA를 분석한 결과, 비슷한 바코드를 지닌 세포들은 동일한 계보임을 나타냈다. 예를 들어 물고기의 혈액세포는 단 5개의 전구체 세포에서 유래한 것으로 밝혀졌다. 시어 박사는 "이 기술을 통해 심장을 만드는 방법처럼 발달의 규칙성을 밝혀낼 수 있기를 바란다"고 말했다. 응용 가능성과 미래 이 기술은 실험실 밖에서도 응용 가능성을 보이고 있다. 미래에는 '감시자 세포'를 인체에 주입해 질병의 초기 징후는 추적하거나 환경 독소의 영향을 분석할 수 있을 것으로 기대된다. 시어 박사는 "지금 몸 상태가 이상하다면 3개월 전에 감염이 있었는지, 7개월 전에 중독이 있었는지를 알 수 있다"고 말했다. 현재 캘리포니아 공과대학교 연구팀은 세포가 유전적 정보를 빛으로 표시하도록 설계해 세포를 파괴하지 않고도 기록을 확인할 수 있는 방법을 개발 중이다. 또한 쉔듀어 박사 연구팀은 세포가 DNA 흔적을 추가적으로 남길 수 있는 'DNA 타자기'를 이용해 쥐의 모든 세포가 분열과 경험의 기록을 보유한 '기록 쥐'를 개발하고 있다. 이 기술이 상용화되면 인체 발달 과정의 규칙성뿐만 아니라 암이나 퇴행성 질환 같은 병리학적 변화를 초기에 발견할 수 있을 것으로 기대된다. "저는 이 기술에 모든 것을 걸었다." 쉔두어 박사의 이 한마디는 DNA 타자기 기술이 생물학의 새로운 지평을 열 것이라는 확신을 담고 있다.
- IT/바이오
2024-11-27 16:48:00
화웨이, 새 AI칩 내년 1분기 양산 계획⋯낮은 수율 걸림돌

중국 최대 통신장비업체 화웨이가 미국 엔비디아에 대항할 새로운 인공지능(AI) 칩을 내년 1분기부터 양산할 예정이다. 로이터통신은 21일(현지시간) 정통한 소식통들을 인용해 "화웨이가 '어센드(Ascend) 910C'(중국명 성텅 910C) 샘플을 일부 IT기업에 보내 주문받기 시작했다"면서 이같이 보도했다. 화웨이는 일부 기술기업들에 샘플을 출하하고 있으며 수주를 개시했다. 미국 반도체기업 엔비디아에 대항하는 것이 목적이다. 앞서 화웨이는 잠재 고객사에 "910C 성능이 (현재까지 상용화된 AI 칩으로는 가장 최신 제품인) 엔비디아 H100 칩에 비견될 만하다"고 설명했다. 다만 중국 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 업체 SMIC(중신궈지)가 생산하는 910C는 수율이 걸림돌인 것으로 전해졌다. 상업성을 갖추기 위해서는 70% 이상의 수율이 필요하지만 미국의 제재로 최첨단 리소그래피(Lithography·노광·빛으로 웨이퍼에 회로를 새기는 공정) 장비가 부족해 약 20%에 머물러 있다는 것이다. 중국은 현재 미국 주도의 제재로 인해 지난 2020년이후 세계 최고의 반도체 장비 제조업체 ASML의 최첨단 극자외선(EUV) 리소그래피 장비에 대한 수입이 막혀있다. 910C 이전 버전 910B도 수율이 약 50%에 그쳐 화웨이가 생산 목표를 낮췄고 제품 인도도 지연되고 있다고 소식통들은 전했다. 한 소식통은 "화웨이는 EUV 리소그래피 부족으로 단기적 해결책이 없다는 것을 알기 때문에 중요한 정부와 기업 주문을 우선시할 것"이라고 내다봤다. 중국 SMIC제 반도체는 대만 TSMC제 반도체보다 성능이 떨어져 화웨이는 SMIC반도체를 TSMC제 반도체로 보완하고 있다. 이에 앞서 TSMC는 자사 반도체가 화웨이 910B에서 발견됐다고 미국 상무부에 통지했다. 미국 상무부는 TSMC에 대해 AI에 사용되는 첨단반도체의 중국고객용 출하를 중단할 것을 명령했다.
- IT/바이오
2024-11-22 05:50:00
[신소재 신기술(133)] 물에 녹는 바이오플라스틱 'MECHS' 개발

플라스틱 오염 문제가 점점 더 심각해지는 가운데, 물에 녹는 새로운 바이오플라스틱이 개발되어 주목받고 있다. 미국 노스이스턴 대학교의 아비나쉬 만줄라-바사반나(Avinash Manjula-Basavanna) 연구원과 닐 조쉬(Neel S. Joshi) 교수 연구팀은 물과 퇴비에서 빠르게 분해되는 바이오플라스틱 'MECHS'를 개발했다고 어스닷컴이 보도했다. 이번 연구 결과는 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 저널에 발표됐다. 새로운 바이오플라스틱 'MECHS'의 특징 MECHS는 '퇴비화, 치유, 확장가능성을 갖춘 기계적으로 조작된 살아있는 물질(Mechanical Engineered Living Materials with Compostability, Healability, and Scalability)'의 약자이다. 이 소재는 유전자 조작된 대장균 박테리아와 섬유 매트릭스를 결합하여 종이 또는 필름 형태로 제작된다. 기존 바이오플라스틱과 달리 MECHS는 빛과 같은 외부 자극에 반응하고 자가 재생 및 조절 능력을 갖추고 있다. 또한 물과 퇴비에 빠르게 분해되어 환경 오염을 줄이는데 기여할 수 있다. 연구팀은 "MECHS는 변기에 버려도 생분해될 정도로 친환경적"이라고 설명했다. 대량 생산 가능-플라스틱 포장재 대체 기대 MECHS는 종이와 유사한 방식으로 대량 생산이 가능하며, 플라스틱 포장재를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 앞서 설명했듯이 기본적으로 이 제품은 유전자 조작된 대장균 박테리아가 섬유 매트릭스와 얽힌 종이 또는 필름과 같은 형태로 만들어진다. 섬유질 구조로 인해 이 바이오플라스틱은 비밀 랩처럼 늘어날 수 있고, 다양한 강성을 위해 유전적으로 조작할 수 있으며 자가 치유 능력까지 갖추었다. 만줄라-바사반나 연구원은 "플라스틱 포장재는 수명이 며칠에서 2년 정도로 짧지만, 현재 사용되는 석유화학 플라스틱은 생분해되는 데 수백 년이 걸린다"며 "MECHS는 생분해성, 수세성(침투액의 물에 의한 세척의 정도를 비교하기 위해 사용되는 척도), 기계적 조정 가능성을 갖춘 지속 가능한 대안"이라고 강조했다. 플라스틱 포장재는 현재 플라스틱 시장의 3분의 1을 차지한다. 상용화 위해 유전자 안정성 확보해야 MECHS는 혁신적인 소재지만 상용화를 위해서는 몇 가지 과제를 해결해야 한다. 먼저, 유전자 조작된 대장균 박테리아(E.coli 박테리아)의 유전적 안정성을 확보해야 한다. 또한 기존 플라스틱 산업의 전환에 따른 경제적, 물류적 문제와 대중의 인식, 규제 문제 등을 해결해야 한다. 연구팀은 MECHS를 시작으로 다양한 생분해성 소재를 개발하고 환경 보존, 의료 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 전망했다. 이들의 연구는 생물학, 화학, 공학 분야의 협력을 통해 지속 가능한 해결책을 제시하는 모범 사례로 평가받고 있다.
- IT/바이오
2024-11-19 15:43:00
인도 최고부호 암바니 소유 스타트업, 미·중 로봇기업에 도전장

인도 최고부호인 무케시 암바니가 소유한 인도 스타트업이 인간형 로봇시장에 참여를 본격화하며 이 분야를 주도하고 있는 미국과 중국기업에 도전장을 던졌다. 블룸버그통신 등 외신들에 따르면 암바니 회장의 릴라이언스 그룹이 지원하는 스타트업 애드버브 테크놀로지의 공동창업자이자 최고경영자(CEO) 싱깃 쿠마르는 2025년에 자사 최초의 휴먼노이드(인간형) 로봇을 발매할 예정이라고 밝혔다고 19일 연합뉴스가 전했다. 릴라이언스 산하의 릴라이언스 인더스트리는 시가총액이 인도 최대이며 애브버브 주식 56%를 보유하고 있다. 애드버브는 인도 로봇·물류자동화 설비기업으로 유명하다. 인도 델리 근교 노이더의 시설에서 휴먼노이드의 제조를 개시해 첫해는 100대 정도 생산할 것이라고 애드버브 관계자는 말했다. 로봇업계에서 인간형 로봇이 주류를 이루고 있는 가운데 애드버브는 비교적 신규참여기업이다. 암바니는 일론 머스크와 제프 베이조스 등 다른 기술억만장자들처럼 인간형로봇이 인기를 얻고 현재 사람이 맡고 있는 작업 일부를 대체할 것으로 전망했다. 인간형로봇 기술은 아직 실증되지 않고 있으며 시장에 출시되고 있는 로봇도 몇가지 되지 않는다. 하지만 머스크는 지난달 2040년까지 2만~2만5000달러의 가격대로 100억 대의 휴머노이드가 출시될 것으로 예측했다. 애드버브의 쿠마르 CEO는 "우리는 설계를 마쳤으며 내년에는 유럽과 미국 시장에서 중국정부의 보조금을 받는 휴머노이드와 세계규모에서 승부할 것"이라고 강조했다. 쿠마르는 애브버브가 릴라이언스 산하의 많은 사업에서 휴머노이드의 시험운영을 하고 3~5년뒤에는 고령화 개호와 방위 등 분야에서 유의미한 형태로 참여할 예정이라고 설명했다. 애드버브 평가액은 릴라이언스 인더스트리가 주식을 취득할 당시 2억6000만 달러였다. 휴머노이드 로봇개발과 제조에 투자를 확대하기 위해 출자자를 모으고 있다. 쿠마르는 현재 출자자와 사모펀드, 벤처캐피탈과 협의중이라고 말했다. 애드버브는 앞으로 군사용 로봇의 상용화도 목표로 하고 있다. 애드버드는 인도군용으로 사족보행 로봇(네 발로 걷는 로봇)을 개발하고 있으며 인도 국영 방위전자기기업체 버라트 일렉트로닉스로부터 군사 시험용으로 발주가 있었다고 밝혔다. 애드버브는 도한 인도 우주기관과 화성에 휴머노이드를 보내기 위한 초기단계의 협의를 진행하고 있다고 덧붙였다. 쿠마르는 "우리의 휴머노이드에 대한 목표는 어렵고 더러우며 위험한 일을 모두 없애는 것"이라고 언급했다.
- 포커스온
2024-11-19 06:03:00
'양자굴기' 용의 비상…중국, 양자 컴퓨터 패권 노린다

중국이 양자 컴퓨터 분야에서 특허 수로 미국을 제치고 세계 1위를 차지했다. 일본 정보 분석 기업 밸류넥스(VALUENEX)가 2024년 10월 집계한 자료에 따르면, 중국의 양자컴퓨터 개발업체인 본원양자계산과기(本源量子計算科技, Origin Quantum Computing Technology)는 2021년부터 2024년까지 363건의 특허를 추가하며 총 3217건을 기록, 2위인 IBM(212건)과 미국(2740건)을 넘어섰다. 본원양자계산과기는 특히 양자운영 체제와 양자 칩 관련 기술에서 강점을 보이고 있으며, 초저온 작동을 위한 핵심 장비인 희석 냉동기도 자체 개발에 성공했다. 양자 컴퓨터는 신약 개발, 핀테크 등 금융 기술, 인공지능(AI), 생화학, 소재 개발 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 높고, 국가 안보와도 밀접하게 연관된 기술이다. 하지만 양자 기술의 발전은 단순한 경제적 가치 창출을 넘어 국가 간 기술 패권 경쟁의 중심으로 부상하며 국제적인 긴장감을 높이고 있다. [미니 해설] 양자 그술 패권 경쟁, 중국의 도약과 글로벌 충격 '손오공'으로 상징되는 중국의 기술야망 중국은 2021년 발표한 14차 5개년 계획(2021~2025년)을 통해 양자 기술을 국가 전략 기술로 선정하고 본원양자계산과기의 성장을 적극 지원해왔다. 2024년 1월 가동을 시작한 본원양자계산과기의 양자 컴퓨터 '본원오공(本源悟空)'은 133개국에서 27만건의 양자 계산 작업을 성공적으로 처리하며 기술적인 역량을 입증했다. 인민일보에 따르면 본원오공은 중국 과학자들이 20년 이상 도전과 실패를 반복한 끝에 개발한 결과물이다. '중국 독자적인 양자 컴퓨터를 만들겠다'는 의지 아래, 중국 정부와 기업은 총 150억달러의 예산을 투입해 양자 기술 연구 및 상용화에 박차를 가하고 있다. 딜로이트 토마츠의 데라베 마사노부는 본원양자계산과기가 유니콘에 가까운 가치로 성장했다고 평가하며 중국 정부의 전폭적인 지원을 성공 요인으로 꼽았다. 양자 컴퓨터가 '슈퍼컴퓨터'를 대체할 수 있을까? 양자 컴퓨터는 기존 슈퍼컴퓨터로는 수천 년이 걸릴 문제를 수 분 내에 해결할 수 있는 가능성을 가진 혁신 기술이다. IBM과 구글이 각각 2025년 1000큐비트 양자 컴퓨터 개발과 '양자 우월성' 입증을 목표로 하는 이유도 여기에 있다. 그러나 현재 양자 컴퓨터는 오류율과 안정성 문제를 안고 있어 슈퍼컴퓨터를 완전히 대체하기 보다는 특정 문제 해결에 있어 보완적인 역할을 할 가능성이 높다. 슈퍼컴퓨터는 기상 예측, 대규모 데이터 처리 등에서 여전히 강점을 지니고 있으며, 양자 컴퓨터는 신약 개발, 금융 모델링 등 특정 알고리즘 중심의 분야에서 혁신을 가져올 전망이다. 따라서 양자 컴퓨터와 슈퍼컴퓨터의 관계는 경쟁 보다는 공존에 가까울 것으로 예상된다. 새로운 디지털 지형의 설계자, 양자 기술 중국의 양자 기술 성과는 경제적 파급 효과와 함께 국제 질서를 재편할 가능성을 내포하고 있다. 중국이 특허 수와 기술 개발에서 선두를 달리며 새로운 디지털 지도를 그려가는 가운데, 미국과 유럽은 양자 기술 개발과 동시에 전략적 보안 우려로 핵심 기술의 특허 출원을 억제하는 방향으로 가고 있다. 이는 양국 간 기술 격차를 좁히기 위한 또다른 경쟁의 양상을 보여준다. 양자 기술이 설계할 새로운 세계 질서는 단순히 기술 경쟁에 그치지 않는다. 보스턴 컨설팅 그룹은 양자 컴퓨터가 2040년까지 최대 8500억달러의 경제적 가치를 창출할 것으로 전망하며, 국가간 기술 격차와 디지털 제국주의를 심화시킬 가능성을 지적했다. 양자 기술이 글로벌 경쟁의 새로운 척도가 되어 경제와 안보를 초월한 영향력을 미칠 것으로 보인다. 양자 기술의 윤리적 딜레마와 인류의 과제 양자 기술은 혁신과 동시에 윤리적, 철학적 과제를 안고 있다. 초고속 암호 해독 기술은 군사적 활용 가능성을 높여 국가간 신뢰를 위협할 수 있다. 동시에 양자 암호 통신은 기존 통신 방식을 혁신하며 보안의 새로운 기준을 제시한다. 중국은 베이징-상하이를 잇는 2000km의 양자 암호 네트워크를 구축하며 세계 최장 기록을 세웠다. 그러나 이러한 기술 발전이 인류 사회의 윤리적, 철학적 기반을 흔들 가능성도 존재한다. 양자 컴퓨터의 계산력은 복잡성과 이해 불가능성을 동반하여 새로운 형태의 '블랙박스 사회'를 초래할 수 있다. 이에 따라 기술 발전과 인간성의 균형을 어떻게 유지할 것인가가 중요한 과제로 떠오르고 있다. 양자 기술의 미래를 준비하는 세계 중국이 양자 기술 분야에서 세계 1위를 차지한 것은 단순한 경제적 성과를 넘어 글로벌 기술 패권 경쟁의 새로운 국면을 열었다는 점에서 큰 의미를 지닌다. IBM과 구글을 비롯한 미국 기업들이 기술 개발에 박차를 가하며 대응하고 있지만, 중국의 성장은 단순한 추격자가 아닌 선도자로서의 위치를 강화하고 있다. 양자 기술의 발전이 가져올 경제적, 안보적, 윤리적 영향을 고려할 때, 각국은 기술 개발뿐 아니라 국제적 협력과 규범 설정을 통해 미래를 준비해야 한다. 양자 기술은 인류에게 거대한 가능성과 함께 중요한 도전 과제를 제시하고 있다.
- IT/바이오
2024-11-18 11:02:00
[퓨처 Eyes(58)] 인듐 셀레나이드, 초저에너지 시대 연다

스마트폰 배터리를 하루 종일 써도 용량이 남는 시대가 올까? 꿈만 같은 이야기가 현실로 다가오고 있다. 인도과학연구소(IISc), 미국 펜실베이니아대학교 공과대학, 매사추세츠공과대학(MIT)의 공동 연구팀이 쏘아 올린 '인듐 셀레나이드(In2Se3)'라는 혁신의 씨앗 덕분이다. 이 소재는 마법처럼 전기적 충격만으로도 기존 메모리보다 10억배나 작은 에너지로 데이터를 저장한다. 미래 메모리 저장 장치의 판도를 뒤흔들 게임 체인저가 등장한 것이다. 기존 메모리, 에너지 소비량 높아⋯인듐 셀레나이드는 '깃털'처럼 가볍다 지금까지 메모리 저장 장치의 주역은 위상변화 메모리(PCM)였다. CD, DVD, 블루레이 등에 널리 쓰이는 이 기술은 특정 물질을 800℃ 이상의 고온으로 녹였다가 급속 냉각하는 방식으로 데이터를 저장했다. 이 과정에서 막대한 전력을 소비하는 게 단점이다. "PCM이 널리 쓰이지 못하는 가장 큰 이유 중 하나는 높은 에너지 소비 때문이다" 펜실베이니아 공과대학의 재료 과학 및 공학(MSE) 분야의 스리니바사 라마누잔 석좌교수 리테시 아가왈의 말처럼 에너지 효율은 메모리 기술의 아킬레스 건이었다. 하지만 인듐 셀레나이드는 이러한 문제에 명쾌한 해답을 제시한다. 전기 충격만으로, 아주 작은 에너지로 데이터를 저장하는 혁신적인 기술이라 메모리 시장의 패러다임을 바꿀 잠재력이 있다. 전류 한 방에 '유리 상태'로 변신!⋯2D 층상 구조가 빚어낸 마법 연구팀은 인듐 셀레나이드 나노선에 전류를 흘려보내는 실험을 진행했다. 그런데 놀랍게도, 전류를 통과시키자 결정 구조가 순식간에 유리 상태로 변했다고 한다. 논문 제1저자인 펜실베이니아 공과대학의 전 박사과정 학생인 가우라브 모디는 "처음에는 소재가 손상된 줄 알았다"며 당시의 놀라움을 감추지 못했다. 일반적으로 아몰화(결정 구조가 무질서한 비결정질 상태로 변하는 현상)를 유도하려면 강력한 전기 펄스를 가해야 한다. 하지만 인듐 셀레나이드는 연속적인 전류만으로 유리 상태로 변한다. 신기하지 않은가? 이 현상의 비밀은 인듐 셀레나이드의 독특한 구조에 숨겨져 있다. 2D 층상 구조, 강유전체성, 압전성, 이 세 가지 요소가 절묘한 조화를 이루며 혁신을 가능하게 했다. 2D 층상 구조 덕분에 전류가 층 사이를 통과하면, 층들이 서로 미끄러지며 특정 쌍극자 모멘트를 가진 도메인을 형성한다. 이 도메인 사이의 결함이 충돌하면서 결정 구조가 붕괴되고, 마침내 유리 상태로 변한다. 아가왈 석좌교수는 IISc의 나노 과학 및 공학 센터(CeNSE)의 파반 누칼라(Pavan NuKALA) 조교수와 박사과정 학생인 숩함 파라테(Shubham Parate)와 협력해 전자 현미경으로 이 과정을 원자 단위에서 마이크로미터 길이까지 면밀히 추적했다. '도메인 경계 충돌'로 에너지 절감⋯스마트 기기 배터리 혁명 이끈다 연구팀은 연속 전류가 재료의 2D 층과 평행하게 흐르면 층이 서로 다른 방향으로 미끄러진다는 것을 발견했다. 파반 누칼라 교수는 이 과정을 도메인 경계가 전기장에 의해 움직이며 서로 충돌하는 현상으로 설명했다. 이는 연쇄 반응을 일으켜 결국 전체 물질을 유리 상태로 바꿔 놓는다. 놀랍게도 이 과정에서 소비되는 에너지는 극히 적다. 연구팀의 파라테 박사과정 학생은 "전자 현미경으로 다양한 길이 척도에서 이 모든 요소들이 함께 살아나 작용하는 놀라운 현상을 관찰했다"고 말했다. 이 기술은 스마트폰, 컴퓨터 등 다양한 전자 기기에 적용되어 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 저전력 메모리 기술은 기기 사용 시간을 획기적으로 늘리고 전력 소모를 줄여, 배터리 걱정 없는 세상을 열어줄 것으로 기대된다. 인듐 셀레나이드, 미래를 향한 '퀀텀 점프'⋯에너지 절감, 그 이상의 가치를 향해 인듐 셀레나이드의 저에너지 아몰화 기술은 에너지 절감에 크게 기여할 것으로 기대된다. 데이터 저장 효율을 극대화하여 스마트 기기 사용 경험을 혁신적으로 개선할 것이다. 인듐 셀레나이드가 이끌어갈 미래는 더욱 빠르고, 가볍고, 오래가는 스마트 기기로 가득할 것으로 기대된다. 하지만 상용화까지는 몇 가지 과제가 남아 있다. 예를 들어 아몰화된 인듐 셀레나이드의 안정성을 높이고, 데이터 저장 용량을 늘리는 연구가 필요하다. 또한 기존의 메모리 생산 공정에 적용할 수 있는 기술 개발도 중요하다. 연구팀은 이러한 과제들을 해결하기 위해 후속 연구를 진행하고 있으며, 인듐 셀레나이드 기반 메모리 기술이 가까운 미래에 상용화될 수 있을 것으로 전망했다. 이 혁신의 물결은 이제 막 시작됐다. 이번 논문은 지난 11월 6일 학술지 네이처에 게재됐다.
- 포커스온
2024-11-14 13:03:00
AMD, 2세대 버설 프리미엄 시스템온칩 공개⋯2026년 상용화

미국 반도체기업 AMD가 12일(현지시간) 데이터 센터와 통신, 항공우주, 방산 등 분야를 겨냥한 FPGA(프로그래머블반도체) 신제품인 2세대 버설 프리미엄을 공개했다. 2세대 버설 프리미엄은 전작인 1세대의 주요 반도체 IP(지적재산권)를 기반으로 새로운 전송 규격인 PCI 익스프레스 6.0과 CXL(컴퓨트익스프레스링크) 3.1 등 최신 입출력 규격을 적용했다. PCI 익스프레스 6.0과 CXL 3.1은 하드 IP 형태로 적용해 호스트와 가속기 간의 데이터 전송 속도와 대역폭을 높였다. 여러 메모리 모듈을 풀 하나로 묶어 각종 프로세서나 시스템온칩(SoC)에 동적으로 배치할 수 있는 메모리 풀링 기능도 지원한다. 마이크 라더(Mike Rather) AMD 제품 마케팅 시니어 매니저는 "AI의 확산으로 대역폭과 데이터 전송 효율, 보안 요구가 증가하고 있다"고 설명했다. 이어 "2세대 버설 프리미엄은 LPDDR5X-8533 메모리와 DDR5-6400 등 고속 메모리, CXL 3.1 표준을 이용한 메모리 확장과 인라인 ECC 암호화 등을 지원해 이런 요구사항에 부합하는 제품"이라고 설명했다. 마누엘 엄(Manuel Uhm) AMD 버설 제품 마케팅 디렉터는 "2세대 버설 프리미엄은 AMD 서버용 에픽(EPYC) 프로세서 뿐만 아니라 PCI 익스프레스 6.0과 CXL 3.1 표준을 따르는 타사 제품, 혹은 RISC-V나 Arm 등 x86 이외 다른 명령어를 쓰는 서버용 프로세서와 통합도 가능할 것"이라고 전망했다. AMD는 2세대 버설 프리미엄이 정보감시정찰(ISR), 전자전(EW), 레이더 등 고도의 처리 능력과 보안이 요구되는 항공우주·방산 분야와 함께 GPU를 다수 연결하는 AI 클러스터에 활용될 수 있다고 전망했다. 마이크 라더 디렉터는 "AMD AECG 제품군은 최소 15년간 지원되며 무기체계나 항공기 수명 주기에 따라 수십 년 유지되는 항공우주·방산 분야의 특성에 맞게 이를 지원할 것"이라고 설명했다. 2세대 버설 프리미엄은 로직셀 150만 개, DSP 3천300개에서 로직셀 330만 개, DSP 7천600개 등 총 4개 제품이 시장에 공급된다. 실시간 처리는 Arm 코어텍스 A72 듀얼코어 CPU와 코어텍스 R5 기반 듀얼코어 CPU가 담당한다. AMD는 개발자들에게 2025년 중반에 비바도 툴을, 2026년 초에는 반도체 샘플과 개발자 키트를 제공할 예정이며, 2026년 하반기부터 2세대 버설 프리미엄 양산에 들어갈 예정이다.
- IT/바이오
2024-11-13 06:38:00
판교~광화문 15분 만에…'서울형 도심항공교통' 내년 실증

내년부터 미래형 첨단 모빌리티, 일명 '하늘을 나는 택시'가 서울 상공을 가로질러 비행하는 모습을 볼 수 있게 된다. 서울시는 2030년 도심항공교통(UAM) 상용화를 목표로 내년 상반기부터 여의도와 한강을 중심으로 UAM 본격 실증에 나선다고 11일 밝혔다. 오세훈 서울시장은 이날 시청에서 열리는 'UAM·드론·AI 신기술 협력 콘퍼런스'에서 이런 내용을 담은 '서울형 도심항공교통(S-UAM) 미래 비전'을 발표한다. 비전에는 서울 전역에 UAM 체계를 구축해 '3차원 입체 교통도시'로 도약한다는 계획이 담겼다. 서울시는 풍부한 관광 자원, 세계적 의료 인프라, 헬기 운영 경험, 대중교통 연계성 등을 S-UAM의 강점으로 꼽았다. 여의도 등 4곳에 '버티포트' 구축 사업 추진에 앞서 서울시는 UAM 운항을 위한 필수시설인 버티포트(정류장)를 단계적으로 확보하기로 했다. 우선 시범 및 초기 단계 운행을 위해 2030년까지 여의도·수서·잠실·김포공항 등 4곳에 주요 시설을 구축한다. 시는 개발 계획, 연계 교통 체계 등을 고려해 부지 약 500곳을 검토해 일차적으로 정거장 부지 30여곳을 선정했다. 버티포트에서는 UAM뿐만 아니라 버스·자율주행 셔틀·지하철·개인형 이동 수단까지 다양한 교통수단에 자유롭게 탑승·환승할 수 있다. 실증-성숙까지 4단계 운행노선 운행 노선은 실증∼초기∼성장∼성숙 4단계로 나뉜다. 실증 기간인 내년 상반기에는 킨텍스(고양)∼김포공항∼여의도공원, 잠실∼수서역 등 2개 구간을 대상으로 실증이 진행된다. 초기 상용화 단계(2026∼2030년)에는 여의도를 기점으로 UAM을 시범 운용한다. 김포공항∼여의도∼잠실∼수서 등 한강 전 구간을 순회한다. 또 김포공항 버티포트와 연계해 비즈니스·이동 수요뿐 아니라 관광·의료용 노선으로도 활용될 전망이다. 2030∼2035년은 한강과 4대 지천을 연결해 수도권을 잇는 광역 노선이 구축된다. 사업 성숙기에 접어드는 2035년 이후에는 주요 도심을 연계한 간선 체계 및 수요자 맞춤형 노선이 완성된다. "3차원 입체교통 서비스 실현" 기대 서울시 관계자는 "S-UAM 체계가 완성되면 지상과 지하에 그쳤던 기존 교통수단을 넘어선 3차원 입체교통 서비스가 실현된다"며 "도시 간 연결성이 획기적으로 개선돼 공간적 한계를 뛰어넘는 '메가시티' 시대가 열릴 것"으로 내다봤다. 예컨대 대중교통이나 승용차로 약 1시간이 걸리는 판교∼광화문역 25㎞ 구간을 UAM으로는 약 15분 만에 이동할 수 있다. 잠실∼인천공항도 25분 만에 오갈 수 있게 된다. UAM 등장으로 천문학적 규모의 경제적 파급효과가 기대된다. 서울시에 따르면 수도권 내 통행시간이 획기적으로 절감돼 연간 약 2조2000억원의 경제 효과가 예상된다. 또 수도권 운송시장 규모 확대로 연간 약 4조원, 서울 시내 버티포트 구축으로 약 1조2000억원의 경제 효과가 창출될 것으로 기대된다. 안전성과 쾌적성을 보장하기 위해 운항 정보 및 안전 체계도 수립한다. 서울시는 2025년 실증 개시, 2040년 UAM 네트워크 완성을 목표로 민·관·학 산업 생태계도 구축하고 있다. 이번 콘퍼런스는 육군·고려대와 공동 개최했으며, 시는 S-UAM 도입 초기 단계부터 공역 관리, 비상 대응 체계 지원 등 안정적 운항을 위한 협력을 꾸준히 이어 나갈 계획이다.
- 경제
2024-11-11 06:58:00
[신소재 신기술(127)] 일본 연구진, AI 활용해 나트륨 이온 배터리 에너지 밀도 향상

인공지능(AI)을 활용해 나트륨 이온 배터리 에너지 밀도를 향상시키는 기술이 일본에서 개발됐다. 5일(현지시간) 마이닝닷컴에 따르면 일본 도쿄이과대학(TUS) 연구진이 머신러닝을 활용해 고효율 나트륨 이온 배터리를 개발하는 데 성공했다. 머신러닝은 인공지능의 한 분야로 컴퓨터가 명시적으로 프로그래밍되지 않고도, 데이터를 통해 학습하고 경험을 통해 스스로 개선할 수 있도록 하는 기술이다. 코마바 신이치 교수가 이끄는 연구팀은 저렴하고 지속가능한 에너지 저장 솔루션 개발의 핵심 목표인 나트륨 이온 배터리 밀도를 향상시키는 데 집중했다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리에 비해 풍부하고 저렴한 재료를 사용한다는 장점이 있지만, 에너지 밀도가 낮아 상용화에 어려움을 겪어왔다. 연구팀은 다양한 금속 조합을 탐색하여 최적의 배터리 성능을 달성하는 나트륨 기반 층산 산화물 설계에 머신러닝 모델을 적용했다. 실험 데이터를 기반으로 학습시킨 결과, 망간, 니켈, 티타늄, 철을 포함한 효과적인 금속 비율을 찾아냈다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 기존의 시행착오 방식에 비해 배터리 재료 개발 시간과 비용을 단축할 수 있다. 연구 결과는 재료과학 저널 A(Journal of Materials Chemistry A) 온라인 판에 게재됐다. 차세대 배터리로 주목 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리를 대체할 차세대 배터리로 주목받고 있다. 먼저 나트륨은 지구상에서 여섯 번째로 풍부한 원소로, 리튬에 비해 훨씬 저렴하고 쉽게 구할 수 있다. 리튬은 특정 지역에 매장량이 집중되어 가격 변동성이 크지만, 나트륨은 전세계적으로 고르게 분포되어 있어 안정적인 공급이 가능하다. 이는 배터리 생산 비용을 절감하여 전기자동차(EV), 에너지 저장 시스템 등의 가격 경쟁력을 높이는데 기여할 수 있다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리보다 열적으로도 안정적이며, 과충전이나 과방전 시에도 화재나 폭발 위험이 낮다. 특히 저온 환경에서도 성능 저하가 적어 극한 환경이나 추운 지역에서도 안정적으로 사용할 수 있다. 나트륨 이온은 리튬 이온보다 이온 반경이 크기 때문에 전해질 내에서 이동 속도가 빠르다. 이는 배터리 이동 속도를 향상시켜 전기차 충전 시간을 단축하는 데 도움이 될 수 있다. 게다가 나트륨은 리튬보다 독성이 낮고 재활용이 용이해 친환경적인 에너지 저장 솔루션을 제공할 수 있다. 또한 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 유사한 생산 공정을 사용할 수 있어 기존 리튬 이온 배터리 생산 시설을 활용할 수 있다. 이는 나트륨 이온 배터리 생산을 위한 초기 투자 비용을 절감하고 빠른 상용화를 가능하게 할 수 있다. 하지만 아직 에너지 밀도와 수명 측면에서 개선의 여지가 남아 있으며, 이러한 과제를 해결하기 위한 연구 개발이 활발히 진행중이다. 코마바 교수는 "배터리 연구에서 머신러닝의 성공적인 적용은 다른 분야의 재료 개발을 위한 탬플릿 역할을 하여 광범위한 재료 과학 분야의 혁신을 가속화할 수 있다"고 말했다. 연구팀은 이 기술이 차세대 배터리 개발을 가속화하여 재생 에너지 발전, 전기 또는 하이브리드 자동차, 노트북, 스마트폰과 같은 소비자 전자 제품을 포함한 에너지 저장 기술 전반에 혁명을 일으킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.
- IT/바이오
2024-11-06 10:52:00
건설 혁명! '임팩트 프린팅', 탄소 절감과 효율성을 동시에

3D 프린팅보다 탄소 집약도가 낮고 지속가능한 건설 방법인 '임팩트 프린팅'이 스위스에서 개발됐다. 건설 회사 아이콘(ICON)은 최근 텍사스주 조지타운에 세계 최대 규모의 3D 프린팅 주택을 완공할 예정이라고 발표했다. 물론 이것이 첫 3D 프린팅 주택 프로젝트는 아니다. 미국과 유럽에서는 이미 수백 개의 3D 프린팅 주택이 건설 중이며, 더 많은 주택 프로젝트가 예정돼 있다. 건설 산업에서 3D 프린팅의 성장을 촉진하는 요인은 여러 가지가 있다. 무엇보다 건설 시간을 단축한다. 몇 달이 걸릴 수 있는 주택 건축을 3D 프린터로 며칠 또는 몇 주 안에 건설할 수 있다. 또 기존 방식에 비해 3D 프린팅은 건설 중에 폐기물로 발생하는 재료의 양도 줄인다. 이러한 장점으로 인해 인건비와 자재비가 절감돼 3D 프린팅이 건설 회사의 매력적인 선택지가 되었다. 그런데 스위스 취리히 연방공과대학(ETH) 연구팀은 3D 프린팅보다 훨씬 더 나은 로봇 건설 방법을 개발했다고 밝혔다. ARS테크니카 홈페이지 게시글에 따르면 연구진은 이를 '임팩트 프린팅'이라고 부르는데, 일반 건축 자재 대신 모래, 미사, 점토, 자갈과 같은 자연 재료를 사용해 주택을 만든다. 연구진에 따르면 임팩트 프린팅은 3D 프린팅보다 탄소 집약도가 낮고 훨씬 더 지속 가능하며 저렴하다. 이는 자연 기반 재료가 풍부하고 재활용이 가능하며 저렴한 비용으로 구할 수 있고 건설 현장에서 발굴할 수도 있기 때문이다. 연구진의 일원인 로렌 베이시 박사는 "건설 현장에서 발굴한 일반적인 재료를 이용해 3D 프린팅을 포함한 기존의 건축 방법보다 훨씬 적은 탄소 배출로 저렴하고 효율적으로 사용 가능한 건축 제품으로 활용할 수 있는 로봇 도구와 방법을 개발했다"고 말했다. ◇ 임팩트 프린팅의 작동 원리 발굴된 자재는 건설에 직접 사용할 수 없다. 따라서 임팩트 프린팅 공정을 시작하기 전에 미세하고 거친 입자가 균형을 이루고 사용 편의성과 구조적 강도를 모두 보장하는 자연 재료 혼합물을 준비한다. 점토와 같은 미세한 재료는 바인더(결합제) 역할을 해 입자가 서로 달라붙도록 하고, 모래나 자갈과 같은 거친 재료는 혼합물을 더 안정적이고 강하게 만든다. 이렇게 해서 최적화된 혼합물은 특수하게 설계된 로봇 시스템이 쉽게 운반한다. 다음 단계에서는 디지털 청사진을 준비한다. 3D 프린터와 마찬가지로 로봇 임팩트 프린팅 시스템도 구조물 생산을 위한 디지털 모델이 필요하다. 디지털 청사진이 준비돼 시스템에 업로드되면 로봇 도구가 건설 현장에서 사용할 수 있도록 모바일 플랫폼에 장착된다. 그런 다음 자연 재료의 혼합물을 로봇 도구에 부착된 대형 용기에 넣는다. 용기가 채워지면 시스템이 작동을 시작하고 디지털 모델이 지정한 대로 구조물을 만드는 데 필요한 작업(재료 압출, 절단, 분무)을 수행한다. 이 작업은 구조물이 완성될 때까지 계속된다. 임팩트 프린팅의 건설 과정은 일반적인 건물의 3D 프린팅과는 매우 다르다. 재료 자체는 구조물을 지탱하기에 너무 약하다. 시멘트와 같은 첨가제는 최종 구조가 견딜 수 있는 응력을 두 배로 늘리기 위해 필요하다. 그러나 임팩트 프린팅에 사용되는 로봇 도구는 고속(초당 10m)으로 건축 자재를 증착한다. 그 결과 발생하는 고속 충격은 시멘트같은 결합 재료가 추가되기 전 자연 재료 층 간의 강력한 결합을 촉진한다. 베이시는 "개발된 방법에 따라 만들어진 소재는 이미 더 높은 강도를 가진다. 따라서 첨가제에 덜 의존한다"고 말했다. 연구진은 이 방식을 사용해 2m 높이의 벽을 성공적으로 만들었다. 시멘트와 같은 첨가제에 의존하지 않고도 비슷한 무게의 다른 구조를 지탱할 만큼 충분히 강한 것이 입증됐다. 그러나 더 높은 건물을 지을 경우에는 문제가 다르다. 그래서 현재로서는 최대 2층 정도 높이가 한계라고 한다. ◇ 지구 환경을 살리는 임팩트 프린팅 3D 프린팅은 기업의 인건비를 낮추고 저렴한 주택 건설을 가능하게 한다. 그러나 반드시 지속 가능하거나 환경 친화적인 것은 아니다. 시멘트를 첨가제로 사용하기 때문이다. 시멘트는 전 세계 탄소 배출량의 약 8%를 차지한다. 게다가 시멘트와 모르타르 등을 사용하기 때문에 3D 프린팅 구조물은 일반적으로 재활용할 수 없다. 임팩트 프린팅 방법으로 건설된 구조물의 경우는 시멘트와 같은 첨가제가 필요하지 않고 탄소 집약도가 낮은 자연 재료를 사용하기 때문에 친환경적이다. 연구진은 시멘트보다 덜 해롭고 재활용하기 쉬운 미네랄 안정제를 1~2% 사용한다. 연구진은 향후 첨가제나 안정제를 전혀 사용하지 않는 방법을 연구할 계획이다. 연구진은 이 기술을 조속히 상용화한다는 계획이다. 조립식 자재 제조 방식은 기술적으로 준비가 거의 되었기 때문에 충분히 가능하다는 입장이다. 내년에는 스타트업으로 출범한다는 로드맵도 마련했다. 3년 안에는 제품을 시장에 출시할 것으로 기대하고 있다.
- 산업
2024-11-01 15:24:00
[퓨처 Eyes(56)] 전기 농업, 식량 위기 극복할 미래 농업의 혁신

햇빛 없이도 식물을 키운다? 마치 공상과학 영화에서나 나올 법한 이야기지만, 현실이 될 날이 머지않았다. 광합성은 지구 생명체의 근원이지만 에너지 효율은 겨우 1%에 불과하다. 이 비효율을 극복하고 미래 식량 위기를 해결할 혁신적인 기술이 바로 '전기 농업(electro-agriculture)'이다. 최근 생명공학 학술지 줄(Joule)에 발표된 논문에서 생명공학자들은 전기 농업이라는 새로운 식량 생산 패러다임을 선보였다. 태양 에너지를 이용해 CO₂를 식물의 먹이로 바꾸는 이 기술은, 햇빛에 의존하는 광합성을 대체하며 농업에 필요한 토지는 94%로 감소해 농업의 미래를 뒤흔들 잠재력을 지녔다. 광합성을 대체하는 전기 농업 캘리포니아 리버사이드 대학교의 생물공학자 로버트 진커슨(Robert Jinkerson) 교수와 워싱턴대학교 세인트루이스 캠퍼스의 전기화학자인 펑 지아오(Feng Jiao) 교수는 새로운 전기 농업 기술을 통해 농작물이 빛이 없는 환경에서도 자랄 수 있는 가능성을 제안했다. 농업의 혁신을 가져올 수 있다고 확신하는 진커슨은 "더 이상 햇빛을 필요로 하지 않는다면, 우리는 농업을 환경으로부터 완전히 분리해 통제된 실내 환경에서 식량을 재배할 수 있다"고 강조한다. 이는 농업이 더 이상 기후나 조건에 영향을 받지 않고 언제 어디서든 필요한 식량을 생산할 수 있음을 의미한다. 전기 농업은 단순히 빛을 대체하는 것 이상의 의미를 갖는다. 진커슨 교수의 연구팀은 태양광 패널을 통해 태양 에너지를 흡수하고, 이 에너지를 CO₂와 물 사이의 화학 반응에 활용해 아세트산염을 생성한다. 이 아세트산염은 식물이 에너지와 탄소 공급원으로 사용하게 된다. 진커슨 교수는 "우리는 식물의 발아 과정에서 사용되는 대사 경로를 다시 활성화시켜, 식물이 광합성 없이 아세트산염만으로도 자랄 수 있도록 연구하고 있다"고 덧붙였다. 현재 토마토와 상추를 대상으로 실험 중이며, 향후 고구마나 곡물 등 주요 작물로도 확장할 계획이다. 이 기술이 상용화될 경우, 전통 농업에서 발생하는 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있다. 펑 자오 교수는 "현재 약 4%의 에너지 효율을 달성했으며, 이는 기존 광합성의 4배 수준이다. 이 방식이 더 효율적이기 때문에 식량 생산에 따른 CO₂ 배출량을 크게 감소시킬 수 있을 것"이라고 전망했다. 이는 농업의 환경적 부담을 대폭 줄일 뿐만 아니라, 식량 생산의 새로운 장을 열 수 있음을 의미한다. 빛 없도 농사를 지을 수 있는 전기 농업은 우주에서의 까다로운 식량 생산 문제도 해결할 수 있다. 기존 농업은 심각한 삼림 벌채로 이어지는 경우가 많은 데, 이는 생물다양성 손실과 기후 변화의 주요 원인이 되도 한다. 전기 농업은 작물 생산에 필요한 토지의 양을 대폭 줄임으로써 토지 개간에 따른 생태적 피해의 일부를 회복시킬 수 있다. 아울러 수로를 오염시키고 수생태계에 영향을 미칠 수 있는 비료와 살충제에 대한 의존도를 낮추므로 지속 가능한 식량 생산에 대한 유망한 대안을 제시한다. 전기 자극을 통한 수확량 증대 전기 농업의 또 다른 중요한 연구는 전기를 이용해 농작물의 성장을 촉진하는 방법이다. 이 기술은 19세기 말에서 20세기 초에 잠시 유행했던 '전기 재배(electroculture)'의 현대적 버전으로 볼 수 있다. 당시에는 전기를 식물에 직접 적용해 수확량을 늘리거나 해충을 제거하려는 시도가 있었으나, 명확한 과학적 근거 없이 실패한 사례들이 많았다. 하지만 오늘날 연구자들은 더 정교한 방법으로 전기를 농업에 적용하고 있다. 미국 앨라배마주의 오크우드 대학교 생화학자인 알렉산더 볼코프(Alexander Volkov) 교수는 저온 플라즈마(Cold Plasma)를 이용해 씨앗을 자극하는 연구를 진행 중이다. 이 연구에서는 식물의 수확량이 20~75% 증가한 결과를 얻었으며, 감자의 경우 수확량이 40%까지 늘어났다. 볼코프 교수는 "우리는 씨앗을 플라즈마로 1분 미만 처리했을 때, 수확량이 눈에 띄게 증가하는 것을 확인했다. 양배추 수확량도 75% 증가했으며, 맛도 더 달았다"라고 밝혔다. 씨앗의 플라즈마 처리는 농업 분야에 떠오르는 기술로, ㅊ플라즈마를 이용해 씨앗의 발아율을 높이고 생장을 촉진하는 기술이다. 플라즈마는 고체, 액체, 기체 상태 다음의 제4의 물질로, 이온, 전자, 중성 입자 등으로 구성된 이온화된 기체이다. 플라즈마는 씨앗 껍질의 표면을 변화시켜 물 흡수율을 높이고, 발아에 필요한 효소 활성을 증가시켜 발아율을 향상시킨다. 또한 플라즈마는 씨앗 내부의 생화학적 반응을 촉진해 뿌리와 씨앗의 생장을 촉진한다. 게다가 플라즈마는 씨앗 표면의 박테리아, 곰팡이 등 병원균을 살균해 씨앗의 건강을 증진시킨다. 저온 플라즈마는 단순히 씨앗의 수확량을 증가시키는 것뿐만 아니라 씨앗이 발아할 때 환경 스트레스를 덜 받게 만들어 준다. 셰튼홀 대학교의 호세 로페즈(Jose Lopez) 교수는 "씨앗이 처음 발아할 때는 외부 환경의 스트레스에 매우 취약하다. 플라즈마는 씨앗의 껍질을 미세하게 구멍을 내어. 씨앗이 물과 양분을 더 쉽게 흡수할 수 있도록 돋븐다"고 설명했다. 그 결과 플라즈마로 처리된 씨앗은 처리되지 않은 씨앗보다 훨씬 더 빠르게 자란다. 전기 농업의 미래 전기 농업을 도입한다면 자연 서식지의 점진적인 복원이 용이해지고, 생물 다양성이 향상되며 탄소 발자국을 줄일 수 있다. 이처럼 엄청난 잠재력에도 불구하고, 전기 농업은 여전히 해결해야 할 과제가 남아 있다. 핵심 문제로는 태양열 화학 반응기의 초기 설치 비용과 유지 관리, 그리고 대규모 실내 농업시설을 지원하는 데 필요한 인프라를 꼽을 수 있다. 또한 아세트산을 주요 에너지 원으로 사용할 때 식물 생리학에 미치는 장기적인 영향을 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하다. 진커슨은 "식물의 경우, 식물이 이런 방식으로 성장하도록 진화하지 않았기 때문에 아세트산염을 탄소원으로 활용하도록 하는 연구 개발 단계에 있다"고 말했다. 그는 "하지만 버섯과 효모, 해조류는 현재 이런 방식으로 재배할 수 있으므로 이러한 응용 분야가 먼저 상용화되고 식물은 나중에 상용화될 것으로 생각한다"고 덧붙였다. 전기 농업이 성공한다면 식량 생산 자체에 혁명을 일으킬 수 있는 환경 친화적이고 공간 효율적인 방법이 될 수 있다.
- 포커스온
2024-10-31 15:27:00
중국 스마트폰 제조사, 점유율 확대⋯삼성-애플 양강구도 위협

샤오미·화웨이 등 중국 스마트폰 제조사들이 시장점유율을 확대하며 삼성전자와 애플의 양강구도를 위협하고 있다. 삼성전자와 애플 모두 점유율이 소폭 하락 하거나 횡보하는 수준에 그친 반면 샤오미·비보·오포 등 중국 빅3 제조사의 합산 점유율은 상승추세를 보이고 있다. 28일 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 삼성전자는 올 3분기 전 세계 스마트폰 판매량의 19%를 차지하며 1위 자리를 지켰지만 1년 전 같은 기간(20%) 보다 1%포인트(p) 하락했다. 2년 전 같은 기간(22년 3분기) 점유율(21%) 보다는 2%포인트나 떨어졌다. 타룬 파탁 카운터포인트리서치 연구위원은 "삼성은 A 시리즈에 대한 지속적인 수요와 S24 시리즈의 성과에 힘입어 19%의 점유율로 시장을 주도했지만, 폴더블폰 시리즈에서 다소 미지근한 반응을 얻었다"고 분석했다. 물론 삼성전자가 이달 한국과 중국에서 출시하는 '갤럭시 Z폴드 스페셜 에디션(SE)'이 주요 변수로 작용할 수 있다는 전망이 나온다. Z폴드 SE는 삼성전자가 역대 갤럭시 Z폴드 시리즈 중 선보인 가장 얇고 가벼운 폴더블폰인 만큼, Z폴드 시리즈 '신제품 효과'로 4분기 점유율 상승을 기대할 수 있다는 관측이 제기된다. 그럼에도 불구하고 Z폴드 SE는 국내 공식 출시 첫날부터 예정됐던 시간 보다 늦게 구매가 가능해져 혼란이 빚어지기도 했다. 애플도 3분기 점유율 16%를 기록하며 1년 전 같은 기간과 동일한 수준을 유지했다. 2년 전(22년 3분기) 점유율(17%)과 비교하면 1%포인트 떨어졌다. 다만 애플의 점유율 전망은 시각이 엇갈리고 있다. 파탁 연구위원은 "애플의 판매량은 올 3분기 1% 성장했으며 아이폰 16 시리즈 출시에 힘입어 지난 달 전세계 1위 브랜드 자리를 차지했다"며 "아이폰 16 시리즈의 초기 판매량이 전작과 비슷한 수준을 보이고 있으며, 기존의 많은 아이폰 사용자들을 감안할 때 아이폰 16 시리즈에 대한 수요는 안정적으로 유지될 것으로 예상된다"고 분석했다. 반면 대만 TF 인터내셔널 증권 분석가 궈밍치는 "애플 인텔리전스 영향으로 아이폰 출하량을 획기적으로 늘릴 수 있다는 낙관적인 전망이 나오지만 애플의 주문량 감축은 기대가 단기적으로 실현되지 않는다고 볼 수 있다"고 분석했다. 그는 애플이 내년 상반기까지 아이폰16 주문량을 약 1000만대 줄였다고 밝혔다. 올 4분기 애플의 아이폰 생산량이 지난해 동기 보다 400만대 줄어든 8000만대를 생산할 것으로 예측했다. 내년 1분기와 2분기는 전년 동기 대비 각각 300만대, 200만대 줄어든 4500만대, 3900만대를 생산할 것으로 전망했다. 그는 애플 보급형 모델인 '아이폰SE' 4세대가 오는 12월 출시하면 내년 상반기 아이폰 매출이 압박을 받을 수 있다고 진단했다. 이런 상황에서 샤오미와 비보의 올 3분기 점유율은 각각 14%, 9%로 1년 전 같은 기간 보다 1%포인트씩 올랐다. 오포는 동일한 점유율(9%)을 보였다. 개별사별로 보자면 삼성전자가 1위, 애플이 2위로 여전히 삼성과 애플의 양강구도라고 볼 수 있지만 중국업체 빅3사의 3분기 합산 점유율은 32%로 중국 스마트폰이 점유율 30%대를 넘어선 상황이다. 중국 스마트폰의 강세는 저가형 스마트폰 시장은 물론 프리미엄 시장에도 공격적으로 진출한 ‘투트랙 전략’이 통했다는 평가다. 저가형 스마트폰은 물론 폴더블폰 등과 같은 프리미엄폰 폼팩터(형태)를 다양화 하는 방식으로 글로벌 시장 영향력을 확대해 나가는 중국 제조사들의 전략이 펼쳐지고 있다. 파탁 연구위원은 “샤오미는 강력한 성장 모멘텀을 이어가며 4개 분기 연속 전년 동기 대비 판매량이 상승했으며 지난 8월에는 판매량 2위를 차지했다”며 “오포는 지난 해 3분기 이후 역대 가장 높은 판매량을 기록했으며,비보는 3분기 중국과 인도에서 판매량 1위를 기록했다”고 말했다. 특히 그는 화웨이 등도 전년 동기 대비 30% 가까이 성장했다고 밝혔다. 화웨이는 최근 품질 논란에 휩싸이긴 했지만 세계 최초로 두 번 접는(트리플 폴드) 스마트폰을 상용화해 폴더블폰 원조 삼성전자의 위협적인 경쟁자로 자리매김했다. 카운터포인트리서치는 1분기 전세계 폴더블폰 시장에서 삼성전자의 점유율이 23%로 화웨이(35%)에 처음으로 1위 자리를 내준 것으로 분석했다. 업계에서는 중국 업체들의 공세가 거세지면서 삼성전자와 애플 등 기존 강자들의 입지를 더욱 위협할 수 있다는 전망이 나온다. 이미 시장에서는 이같은 움직임이 나타나고 있다. 시장조사업체 카날리스에 따르면 비보와 샤오미는 각각 3분기 인도 스마트폰 시장에서 910만대 출하량(점유율 19%), 780만대 출하량(점유율 17%)으로 1, 2위를 차지했다. 삼성전자는 16%의 점유율(750만대 출하량)로 3위에 머물렀다. 업계 관계자는 "초창기 중국 제조사의 '싸구려' 이미지는 이미 벗어난 지 오래"라며 "'애국 소비'를 감안해도 기술력과 가격 경쟁력을 더이상 무시할 수 없다"고 지적했다.
- IT/바이오
2024-10-28 05:38:00
내년 미국서 '에어택시' 운행 발판 마련

내년부터 미국에서 하늘을 나는 교통수단인 '에어택시'가 운행될 발판이 마련됐다. 미국 연방항공청(FAA)은 22일(현지시간) 에어택시 운항을 위한 포괄적인 훈련 및 조종사 자격 인증 규정을 확정했다고 밝혔다. 이 규정은 에어택시의 상용화를 위한 훈련 과정과 조종사 인증 절차를 명확하게 정의한 것으로 전기 수직 이착륙 항공기(eVTOL)의 상업적 운항을 지원한다. FAA는 이를 "이 항공기를 안전하게 도입하기 위한 마지막 퍼즐 조각"이라고 설명했다. 일부 항공사는 내년부터 상업 승객 운송 시작을 계획하고 있다. 기존 규정은 훈련생과 교관을 위한 두 개의 비행 제어 장치가 필요했으나, 새 규정은 단일 비행 제어 장치로도 훈련이 가능하도록 해 효율성을 높였다. 또 eVTOL의 특성과 새로운 기술에 맞춰 연료가 아닌 배터리로 작동하는 항공기의 경우 연료 비축량 등 기존 항공기와 다른 조건을 고려해 안전 기준을 설정할 수 있도록 규제를 유연하게 했다. 로이터 통신은 "eVTOL 상용화를 앞두고 중요한 장애물을 해결했다"고 했고, 블룸버그 통신은 "FAA 안전 규정으로 에어택시가 현실에 한 걸음 더 다가섰다"고 평가했다. eVTOL은 조비(Joby) 에비에이션, 아처(Archer) 에비에이션 등 관련 기업들이 상장하면서 큰 관심을 받고 있다. 이날 조비 주가는 10%, 아처 주가는 6% 이상 상승했다. 항공사와 관련 기업들은 여행객을 공항으로 수송하거나 짧은 도시 여행을 위해 수직으로 이착륙할 수 있는 배터리 구동 항공기를 사용해 교통 체증을 극복할 수 있는 운송 서비스 개발을 모색하고 있다. 델타항공은 수년 내에 공항을 오가는 항공 택시 운송 서비스를 제공하기 위해 조비에 6000만 달러를 투자했고, 도요타는 5억 달러를 투자했다. FAA는 "도심 지역의 승객 수송과 에어 앰뷸런스 서비스 및 화물 운영과 같은 단거리 운영부터 시간이 지나면 소규모 지역 사회에 서비스를 제공할 가능성까지 기회는 광범위하다"고 밝혔다.
- 포커스온
2024-10-23 05:33:00
최상목 부총리, 포스코 73조 투자 지원 약속…녹색국채 발행 검토

최상목 부총리 겸 기획재정부 장관은 17일 포스코 포항제철소를 방문하여 포스코 측과 간담회를 갖고, 수소환원제철 등 신산업 분야를 포함한 73조원 규모의 투자 계획에 대한 적극적인 지원을 약속했다. 이날 간담회에는 강도형 해양수산부 장관, 산업통상자원부 1차관, 과학기술정보통신부 과학기술혁신조정관 등이 참석했으며, 포스코 측에서는 정기섭 포스코홀딩스 대표이사, 유병옥 포스코퓨처엠 대표이사 등이 자리했다. 최 부총리는 "체감경기 회복과 지속적인 성장동력 확보를 위해 신속하고 적극적인 투자가 중요하다"며 범부처 투자지원체계를 가동해 기업 투자를 뒷받침하겠다고 강조했다. 정부는 지난해 11월과 올해 3월 두 차례에 걸쳐 투자 활성화 방안을 발표하고, 약 93조원 규모의 투자 사업을 지원하고 있다. 이를 통해 해상교통안전진단 면제 등 수소환원제철 사업의 행정 절차를 11개월 줄였다고 언급했다. 친환경 투자를 장려하기 위한 녹색금융을 6조원에서 9조원으로 늘리고, 탄소 중립 핵심 기술 연구 개발(R&D)에 대한 재정적 지원도 2조원에서 2조2000억원으로 증액할 계획이다. 기업들이 배출권을 자유롭게 활용할 수 있도록 배출권 이월 규제 및 변동성 관리 체계 등에 대한 제도 개선도 올해 안에 추진한다. 국가전략기술에 대한 세금 감면 혜택 기한 연장도 추진하는 등 새로운 기술 개발도 적극적으로 돕는다. 포스코가 주도하는 수소환원제철 기술은 올해 2월 국가전략기술로 지정됐다. 정부는 포스코의 투자 계획이 차질 없이 이행될 수 있도록 해상교통안전진단 면제 등 수소환원제철 프로젝트 행정절차를 간소화하고, 친환경 투자 촉진을 위한 녹색금융 지원 규모를 확대할 방침이다. 포항 이차전지 산업단지에는 올해 포항 영일만 일반산업단지 용수 공급 시설 설치 등에 154억원을 지원한다. 내년에는 포항 블루밸리 산업단지의 염분 제거 처리수 지하 배관 설치를 위해 72억원을 추가로 투입한다. 또한 공급망 안정화 기금을 활용하여 이차전지 소재 관련 포스코그룹 4개 회사의 공급망 안정화를 위한 추가 투자에 대해서는 낮은 금리 지원도 약속했다. 녹색국채 발행 검토 이와 더불어 정부는 세계국채지수(WGBI) 편입에 따라 녹색국채 발행을 검토하고 있다고 밝혔다. 녹색국채는 조달 자금을 친환경 프로젝트 및 인프라 투자 사업에 사용하도록 한정한 국채로, 정부는 탄소 감축활동 지원 등을 목적으로 재원을 조성하여 기후대응기금 재원으로 활용하는 방안 등을 검토 중이다. 최 부총리는 "녹색국채 발행을 통해 친환경 투자 재원을 확보하고 선진 국채시장에 안착할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다. 또한 최 부총리는 이달 말 종료되는 유류세 인하 조치 연장 여부에 대해 "국내외 유가, 가계 부담 등을 고려하여 종합적으로 결정할 것"이라고 밝혔다. 정부는 간담회에서 논의된 내용을 반영하여 3차 투자 활성화 대책을 다음 달 발표할 예정이다. 수소환원제철이란? 한편, 수소환원제철은 철광석에서 철을 생산할 때, 석탄 대신 수소를 사용하는 기술이다. 기존의 제철 방식은 석탄을 태워 발생하는 일산화탄소로 철광석을 환원시키는데, 이 과정에서 이산화탄소가 대량 배출된다. 반면 수소환원제철은 수소를 환원제로 사용하기 때문에 이산화탄소 대신 물이 생성되어 탄소 배출량을 획기적으로 줄일 수 있다. 즉, 수소환원제철 방식으로 철강을 생산하면 이산화탄소 배출량을 최대 97%까지 절감할 수 있다. 아울러 녹색 철강 생산을 통해 친환경적인 기업으로 이미지를 개선할 수 있다. 또한 탄소 규제 강화에 대비하고 미래 철강 시장을 선점할 수 있다. 수소환원제철은 아직 상용화 단계는 아니지만 탄소 중립 시대를 맞아 철강 산업의 지속 가능성을 위한 필수적인 기술로 주목받고 있다. 그러나 새로운 설비 도입과 인프라 구축에 막대한 비용이 필요하다. 게다가 대량의 수소를 안정적으로 공급 받는 게 중요하다. 높은 기술적 난이도 등 여러 과제들을 해결하기 위해 지속적인 연구 개발과 투자, 정부의 적극적인 지원이 필요하다.
- 산업
2024-10-17 17:28:00

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