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[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.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(127)] 일본 연구진, AI 활용해 나트륨 이온 배터리 에너지 밀도 향상
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생성형 AI, 폭발적인 성장 이면에 '전자 폐기물 문제' 심각
- 생성형 인공지능(AI)이 폭발적인 성장세를 기록하고 있지만 엄청난 전자 폐기물을 배출하는 것으로 밝혀졌다. 생성형 AI는 인공지능의 한 종류로, 주어진 데이터를 학습해 새로운 콘텐츠를 만들어내는 능력을 가졌다. 마치 사람처럼 창의적인 결과물을 만들어 낼 수 있다는 점에서 기존 AI와 차별화된다. IEEE 스펙트럼은 4일(현지시간) 지난주 네이처 컴퓨테이셔널 사이언스(Nature Computational Science) 저널에 발표된 연구를 인용해 대규모 언어 모델(LLM)의 공격적인 채택만으로도 2030년까지 연간 250만톤(t)의 전자 폐기물이 발생할 것으로 추산된다고 전했다. 딜로이트에 따르면 생성형 AI에 대한 민간 투자는 2022년 약 30억 달러(약 4조1307억원)에서 2023년 250억달러(약 34조4225억원)로 급증했으며, 민간 기업의 약 80%가 향후 3년 안에 AI 비즈니스를 주도할 것으로 예상하고 있다. 이러한 급속한 성장은 최신 GPU, CPU 및 기타 전자 장비를 데이터 센터에 끊임없이 업그레이드해야 함을 의미하며, 이는 전자 폐기물의 폭발적인 증가로 이어질 수 있다. 이번 연구의 공동 저자인 이스라엘 라이히만 대학의 지속 가능성 및 기후 연구원 아사프 차초르(Asaf Tzachor)는 "AI는 진공 상태에서 존재하지 않는다. AI는 유형의 환경 발자국을 가진 상당한 하드웨어 리소스에 의존한다"며 "AI 발전의 이점을 누리면서 부정적인 환경 영향을 완화하는 전략을 개발하기 위해 전자 폐기물 문제에 대한 인식이 중요하다"고 말했다. 지금까지 AI 지속 가능성에 대한 대부분의 연구는 AI 모델의 에너지 및 물 사용량과 그에 따르는 탄소 배출량에 중점을 두었다. 차초르는 중국 과학 아카데미의 평 왕(Peng Wang) 교수, 웨이창 천(Wei-Qiang Chen) 교수와 함께 생성형 AI와 관련된 전자 폐기물의 잠재적 중량을 계산했다. 이 연구는 문제의 잠재적 규모를 추정하고 기업이 보다 지속 가능한 관행을 채택하도록 촉구하기 위한 것이다. 전자 폐기물 문제의 심각성 전자 폐기물에는 독성 금속 및 기타 화학 물질이 포함되어 있어 환경으로 유출되어 건강 문제를 일으킬 수 있다. 유엔 글로벌 전자 폐기물 모니터에 따르면 2022년 전 세계적으로 총 6200만톤의 전자 폐기물이 발생했으며, 이는 재활용 프로그램보다 5배 빠르게 증가하고 있다. 승용차 1대의 무게를 1.5톤으로 가정하면 전자 폐기물 6200만톤은 약 4133만대의 승용차 무게와 맞먹는다. 또다른 예시로 파리 에펠탑의 무게는 약 1만톤이다. 6200개의 에펠탑이 프랑스 파리에 빽빽히 들어찼다고 가정한다면 2022년 한 해 동안 배출된 전자 폐기물의 양이 얼마나 엄청난지 짐작할 수 있을 것이다. AI 성장세에 힘입어 향후 몇 년 동안 AI는 폐기물 문제에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 차초르는 생성형 AI와 관련된 전자 폐기물에는 폐기된 GPU, CPU, 데이터 센터의 백업 전원용 배터리, 메모리 모듈 및 인쇄 회로 기판이 포함된다고 말했다. 이 연구는 제한적인 확장부터 공격적인 확장형까지 생성형 AI 채택에 대한 네 가지 잠재적인 시나리오를 자세히 설명하고 2023년을 기준으로 연간 2600톤의 전자 폐기물이 발생할 것으로 예측한다. 만약 AI 사용이 제한적으로 확장될 경우, 2023년부터 2030년까지 총 120만톤의 전자 폐기물이 발생하는 반면, 공격적으로 확될 경우 같은 기간 동안 총 500만톤의 전자 폐기물이 발생할 것으로 예상된다. 차초르는 현재 추세를 고려할 때 공격적인 시나리오가 가장 가능성이 높다고 말했다. 이 연구는 다른 형태의 생성형 AI가 아닌 대규모 언어 모델만 고려한다는 한계가 있다. 차초르는 LLM이 계산 집약도가 가장 높은 모델 중 하나이기 때문에 연구팀이 LLM에 중점을 두었다고 밝혔다. 그는 "다른 형태의 AI를 포함하면 예상되는 전자 폐기물의 수치가 더 늘어날 것"이라고 덧붙였다. AI 전자 폐기물 감소를 위한 해결 방안 이론적으로 더 발전된 칩을 채택하면 서버 팜에서 더 적은 자원으로 더 많은 작업을 수행하고 폐기물을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 그러나 각 업그레이드는 폐기물 발생량의 순 증가로 이어진다. 또한 현재 반도체에 대한 무역 제한으로 인해 업그레이드가 항상 가능한 것은 아니다. 최첨단 칩에 접근할 수 없는 국가에서는 그 결과 더 많은 폐기물이 발생할 수 있다. 이 연구에 따르면 최신 칩으로 업그레이드하는 데 1년 지연되면 전자 폐기물이 14% 증가한다. 이러한 AI 폐기물 발생량을 줄이는 가장 좋은 방법 중 하나는 전자 장비를 재사용하는 것이다. 차초르를 이를 "다운사이클링"이라고 했다. 최첨단 기술이 더 이상 적용되지 않는 서버는 웹사이트 호스팅이나 더 기본적인 데이터 처리 작업에 재활용하거나 교육 기관에 기증하는 방법 등이 있다. 아마존, 구글, 메타를 포함한 대부분의 기술 기업은 탄소 발자국 및 친환경 에너지 사용에 중점을 둔 지속 가능성 목표를 발표했다. 마이크로소프트(MS)는 테이터 센터의 전자 폐기물 발생량을 제한하기로 약속했다. 2023년 기준 전 세계의 데이터 센터 시장 규모는 2192억3000만 달러(약 301조 9016억원)으로 추정된다. 한국의 경우 2022년 기준 민간 데이터 센터 매출 규모는 약 3조9000억원이다. 차초르는 AI 전자 폐기물과 관련된 모범 사례를 준수하도록 하려면 규제가 필요할 수도 있다고 말했다. 그는 "기업이 이런 전략을 채택할 수 있도록 인센티브를 제공해야 한다"고 강조했다.
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생성형 AI, 폭발적인 성장 이면에 '전자 폐기물 문제' 심각
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중국 공업기업 이윤 마이너스 전환, 경제 회복에 찬물
- 성장률 5% 안팎 달성에 실패해 경기침체에 빠질 것이라는 불안감 짙어진 중국경제에 또다른 적신호가 켜졌다. 중국 공업 기업들의 9월 수익이 내수 부진과 무역 갈등, 과잉생산 등으로 전년 대비 27.1% 급감하면서 연간 전체 이익 증가율이 '마이너스'로 돌아선 것이다. 중국 국가통계국은 27일(현지시간) "작년 동기의 높은 기저효과 등 영향으로 9월 '규모 이상' 공업 기업(연간 매출액 2000만위안 이상 기업)의 이윤이 27.1% 감소했다"고 밝혔다. 이에 따라 1∼9월 공업 기업 이윤 총액 역시 3.5% 줄어든 5조 2281억 6000만위안(약 109조원)을 기록했다. 중국 국가통계국이 매달 '규모 이상' 공업 기업을 대상으로 조사해 발표하는 이윤 총액은 제조업체들의 수익성 동향을 가늠할 수 있는 지표다. 중국 공업 기업들의 이윤 증가율은 올해 1∼2월 10.2%를 기록한 뒤 1∼3월엔 4.3%로 다소 꺾였다. 반면 4월 한 달 이윤은 전년 대비 4.0% 상승해 1∼4월 증가율은 4.3%로 유지됐다. 5월의 경우 작년 대비 이윤 증가율이 0.7%에 그쳤지만 6월에는 3.6%로 크게 반등했다. 7월의 이윤 증가율은 4.1%로 전달보다 더 높아져 올해 1∼7월 전체 수치를 3.6%까지 끌어올렸다. 지난 8월에는 작년 동기 대비 17.8%나 급감해 올해 8개월간의 전체 이윤 증가율을 0.5%로 끌어내렸고 감소폭을 27.1%로 키운 9월에는 올해 전체 이윤 증가율이 '마이너스'(-3.5%)로 내려가게 됐다. 산업 부문별로 보면 1∼9월 광업 기업들의 이윤은 전년 대비 10.7% 감소한 8963억8000만위안(약 175조원), 8월까지 증가세였던 제조업은 3.8% 감소한 3조7325억위안(약 728조원)으로 나타났다. 미국·유럽연합(EU) 등 서방 진영과 무역 마찰에 국내 과잉 생산, 내수 둔화 등 문제가 겹친 자동차제조업은 올해 9월까지 이윤이 1.2% 줄어들었다. 화학원료·화학제품제조업(-4.0%)과 특수설비제조업(-5.5%), 전기기계·장비제조업(-7.2%), 석탄채굴업(-21.9%), 비철광물제품업(-51%) 등도 이윤 감소세를 보였다. 비철금속 제련·압연가공업(52.5%), 전력 생산·공급(13.8%), 방직업(11.5%), 컴퓨터·통신설비제조업(7.1%) 등은 1∼9월 이윤이 증가했다고 국가통계국은 설명했다. 중국은 올해 경제 성장률 목표를 작년과 같은 '5% 안팎'으로 설정하고 소비재·생산설비 신형 갱신 등 내수 진작 정책을 내놨으나 서방 진영과의 무역 마찰이 잇따르는 데다 부동산이 좀처럼 회복되지 않으면서 전반적 경기 활성화에 어려움을 겪고 있다. 3분기 성장률이 4.6%에 그치는 등 올해 경제성장률 목표 달성에 '빨간불'이 들어왔다는 우려가 나오는 가운데 중국 당국은 최근 잇따라 경기 부양 의지를 표명해왔다. 잇단 장관급 기자회견에서 구체적인 정책 일정과 재정 지출 규모가 거의 언급되지 않았다는 비판도 나왔다.
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중국 공업기업 이윤 마이너스 전환, 경제 회복에 찬물
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[신소재 신기술(120)] 염수 폐수를 콘크리트로 변환하는 혁신 기술 나왔다
- 핀란드의 오울루 대학교(University of Oulu) 연구진이 알칼리 활성화를 통해 농축 염수를 안정화해 콘크리트로 변환하는 새로운 처리 기술을 개발했다고 전문 매체 아조빌드가 전했다. 개발된 기술은 염수 폐수를 시멘트 바인더에 통합하는 혁신적 솔루션이라는 평가다. 이 연구 결과는 담수화(Desalination) 저널에 게재됐다. 연구 보고서에 따르면 광산 및 산업에서 나오는 염수 폐수를 결합, 광산 매립과 같은 다양한 용도에 사용할 수 있는 다른 유형의 시멘트 바인더를 만들 수 있다. 일종의 신소재 콘크리트인 셈이다. 이를 통해 매우 농축된 소금 용액을 고체 형태로 안전하게 결합, 비용을 절약하고 환경을 개선할 수 있다. 광업, 재가공 및 배터리 생산과 같은 여러 산업 분야에서는 일반적으로 나트륨, 황산염 및 염화물 등 세 가지 요소가 포함된 염수 폐수를 대량으로 생산한다. 이러한 분야는 녹색 친환경 및 디지털 전환이 특히 필요하다. 이러한 염 자체는 환경에 위험하거나 해롭지는 않다. 동일한 염분이 바닷물에도 널리 퍼져 있다. 그러나 발트해의 낮은 염도, 특히 내륙 담수에서는 생물군에 해로울 수 있다. 예를 들어, 지난 2012년 핀란드 광산업체 탈비바라(Talvivaara)의 광산 사고 이후 소금에 오염된 호수는 영구적으로 성층화돼 호수 바닥의 산소 결핍을 초래할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 제안된 기술은 칼슘, 실리콘, 알루미늄이 풍부한 원료를 소금물 및 소량의 수산화나트륨과 결합한다. 결과적으로 콘크리트 바인더로 사용할 수 있는, 충분한 강도를 가진 페이스트가 생산된다. 농축 염수, 나트륨, 황산염 및 염화물의 주요 성분은 고체 구조에서 매우 잘 안정화되고 수용성을 잃는 것으로 밝혀졌다. 수용성을 잃는다는 것은 물에 녹지 않아 견고함을 유지한다는 의미다. 이 연구에서는 또한 알칼리 활성 페이스트의 강도가 염도가 높을수록 증가한다는 사실도 발견했다. 단점은 소금이 부식을 일으킬 수 있기 때문에, 이러한 종류의 콘크리트에는 표준 강철 보강재를 사용할 수 없다는 것이다. 염분에 강한 소재가 필요하다. 채취하고자 하는 금속이나 소재를 분리한 후 광산에 남아 있는 폐기물, 즉 광산 잔여물은 별도의 저장지로 옮겨진다. 이 잔여물에는 종종 알칼리 활성화에 필요한 원소인 칼슘, 실리콘, 알루미늄이 대량으로 포함되어 있다. 광산 잔여물은 콘크리트 및 건설 부문에서 점차 활용이 늘면서 인기를 얻고 있다. 신소재와 광산 수질 정화 연구를 진행하고 있는 오울루 대학교가 이번에 제시한 해법은 건설 부문에 새로운 바람을 일으킬 가능성이 높다고 한다. 한편 이번 연구는 유럽연합(EU)의 '차세대(NextGeneration) EU 프로그램'이 공동으로 자금을 지원하는 카이파(KaiPa) 프로젝트의 일부로 수행됐다.
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[신소재 신기술(120)] 염수 폐수를 콘크리트로 변환하는 혁신 기술 나왔다
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[퓨처 Eyes(53)] 세계 최초, 나노 크기 물방울 생성 실시간 포착
- 수소와 산소를 결합하는 과정을 통해 나노크기의 물방울 생성 장면이 처음으로 포착됐다. 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀이 은백색 금속인 팔라듐(Pd)을 이용해 수소와 산소를 결합, 나노 크기의 물방울을 실시간으로 생성하는 과정을 세계 최초로 관찰하고 촬영하는 데 성공했다. 이 연구는 심우주 탐사에서 물을 생산하는 혁신적인 기술로 활용될 가능성을 제시하며 주목받고 있다. PHYS.org, IFL사이언스, 사이언스 얼러트 등 다수 외신이 이 같은 내용을 중점적으로 다루었다. 팔라듐 반응으로 나노 물방울 생성 물(H₂O)의 성분은 간단하다. 수소 원자 2개와 산소 원자 1개를 섞으면 지구 생명체 유지에 가장 중한 물 분자가 만들어진다. 연구팀은 팔라듐 반응을 직접 관찰하기 위해 20나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터) 너비의 팔라듐 조각 표면에 수소와 산소 원자를 추가하고 멤브레인을 사용해 이어지는 상호작용을 포착했다. 팔라듐은 수소를 흡수하고 저장하는 능력이 뛰어난 금속으로, 수소가 팔라듐 구조 내부로 들어가 산소와 빠르게 결합하면서 물을 생성한다. 이번 연구에서는 벌집 모양의 나노 반응기와 초박막 유리 멤브레인을 사용해, 팔라듐 표면에서 수소와 산소가 결합해 물방울을 형성하는 과정을 실시간으로 시각화했다. 연구팀은 고진공 투과 전자 현미경을 이용해 이 극미세 반응을 관찰했다. 벌집 모양의 나노 반응기는 기체 분자를 가두어 서로 반응하게 한 후, 그 과정을 초박막 멤브레인을 통해 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 구현했다. 이를 통해 연구팀은 팔라듐이 수소와 산소를 빠르게 물로 변환하는 나노 단위의 과정을 확인했다. 전자 에너지 분광법을 통한 분석 연구팀은 팔라듐 표면에서 생성된 나노 크기의 물방울을 전자 에너지 분광법(EELS)을 사용해 분석했다. 이 방법은 전자를 시료에 쏘아 전자의 에너지 손실을 측정함으로써 시료의 화학적 결합 상태를 파악하는 기술이다. 이를 통해 연구팀은 팔라듐 표면에서 발생하는 물 분자의 결합 상태와 생성 과정을 정밀하게 관찰할 수 있었다. 이는 또한 인도의 달 탐사선 찬드라얀 1호가 달에서 물의 존재를 확인하는데 사용된 것과 동일한 기술이기도 하다. 2008년 발사된 찬드라얀 1호는 얼름, 헬륨-3을 포함한 달의 자원을 조사했다. 물은 인류 생존에 중요한 요소로 과학자들은 달의 남극에서 상당한 양의 물을 발견했으며, 미래의 우주 임무에서 달의 물을 활용하는 점에 주목하고 있다. 게다가 지난 2023년 8월 23일 찬드라얀 3호가 달에서 물이 풍부한 지역으로 알려진 남극 지역에 세계 최초로 착륙해 달 탐사의 새로운 이정표를 세웠다. 우주에서 물 생성 응용 가능성 이번 연구는 심우주 탐사에서 물을 현지에서 생산할 수 있는 가능성을 열었다. 팔라듐을 이용해 수소를 미리 우주선에 저장해두면, 우주 비행사들은 산소만 추가해 식수를 생산할 수 있는 방법을 제시한 것이다. 이는 달, 화성,목성 탐사와 같은 장기 우주 미션에서 중요한 자원 확보 방식으로 활용될 수 있다. 연구의 시니어 저자인 노스웨스턴 대학교 비나약 드라비드 교수는 "나노 규모의 물방울을 직접 시각화함으로써, 극한의 반응 조건 없이도 가스와 금속 촉매를 사용해 빠르게 물을 생성할 수 있는 최적의 조건을 파악할 수 있었다"고 밝혔다. 그는 "이 기술은 우주 환경뿐만 아니라, 수소 연료 전지와 같은 에너지 생산 기술에도 중요한 영향을 미칠 것"이라고 덧붙였다. 팔라듐의 촉매 역할과 수소 에너지 팔라듐은 연성과 전성이 뛰어나 가공하기 쉽고, 내부식성이 강하며 고온에서도 안정적이다. 특히 촉매 활성이 뛰어나 다양한 화학 반응에 활용되며, 수소를 흡수하는 능력 덕분에 최근 수소 에너지와 연료 전지 분야에서 그 중요성이 더욱 커지고 있다. 이번 연구는 팔라듐이 수소와 산소를 결합해 물을 생성하는 속도가 수소와 산소의 주입 순서에 따라 크게 달라진다는 사실을 밝혀냈다. 이는 우주 공간과 같은 특수 환경에서 물을 효율적으로 생산하는 기술 개발에 기여할 것으로 기대된다. 영화 '마션'의 현실화 연구팀은 영화 '마션'에서 주인공 마크 와트니(맷 데이먼 분)가 화성에서 로켓 연료를 태워 수소를 추출하고 산소와 결합해 물을 만든 장면을 언급하며, "우리 기술도 극한 환경 없이 팔라듐과 기체만으로 물을 생성할 수 있다"고 설명했다. 이는 우주 탐사에서 더 간단하고 효율적인 물 생산 방법을 제시한 것이다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재되었으며, 향후 우주 탐사 및 수소 에너지 분야에서 중요한 응용 가능성을 제시하고 있다.
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[퓨처 Eyes(53)] 세계 최초, 나노 크기 물방울 생성 실시간 포착
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[우주의 속삭임(69)] 화성, 왜 생명체가 살 수 없게 됐나?
- 현재 화성의 게일 분화구를 탐사하고 있는 나사(NASA)의 탐사선 큐리오시티가 초기 화성의 기후가 생명체가 살기에 적합했던 상황(표면에 광범위한 물이 있다는 증거)에서 어떻게 생명체가 살기에 부적합한 곳으로 바뀌었는지에 대한 새로운 세부 정보를 제공하고 있다고 나사가 홈페이지를 통해 밝혔다. 화성 표면은 매우 차갑고 오늘날 생명체가 살기에는 부적합하지만, 전문가들은 나사의 화성 탐사선은 먼 과거에 화성에 생명체가 살았을 수 있는지에 대한 단서를 찾고 있다. 그런 가운데 연구진이 큐리오시티에 탑재된 장비를 이용해 게일 분화구에서 발견된 탄소가 풍부한 광물(탄산염)의 동위원소 구성을 측정했고, 화성의 고대 기후가 어떻게 변화했는지에 대한 새로운 정보를 찾아냈다. 메릴랜드주에 소재한 나사 고다드 우주비행센터의 데이비드 버트 박사는 최근 미국 국립과학원회보에 발표된 연구 논문에서 "이 탄산염의 동위원소 값은 극심한 양의 증발이 있었음을 알려주며, 탄산염은 일시적인 액체 상태의 물만을 지탱할 수 있는 기후에서 형성되었을 가능성이 높다“라고 말했다. 그는 "채취한 탄산염 샘플은 화성 표면에서 생명체가 살았던 고대 환경(생물권)과 일치하지는 않지만, 탄산염이 형성되기 전 생물권이 있었을 가능성을 배제하지는 않는다"고 덧붙였다. 즉, 화성은 탄산염이 생성되기 전 물이 풍부했을 때에는 생물권이 있었을 가능성이 있지만, 갑작스러운 액체 상태 물의 대규모 증발로 인해 물이 마르고 그 과정에서 탄소가 풍부한 탄산염이 만들어졌을 가능성이 있다는 것이다. 동위원소는 원자 번호는 같지만, 질량이 다른 원자를 말한다. 물이 급속도로 증발함에 따라 가벼운 탄소와 산소는 대기 중으로 빠져나가고, 무거운 탄소 원자는 남아 더 많은 양이 축적되어 결국 탄산염 암석과 결합됐다. 과학자들이 탄산염에 관심을 갖는 이유는 기후에 대한 기록, 즉 증거로 작용할 수 있기 때문이다. 이러한 광물은 물의 온도와 산성도, 물과 대기의 구성을 포함, 광물이 형성된 당시 환경의 특징을 그대로 보존한다. 이 논문은 게일 분화구에서 발견된 탄산염에 대한 두 가지 형성 가능성을 제안하고 있다. 첫 번째는 탄산염이 게일 분화구 내에서 일련의 습윤-건조 순환을 통해 만들어졌다는 것이다. 두 번째는 탄산염이 게일 분화구에서 극저온 조건 아래 매우 염분이 많은 물에서 형성됐을 것이라는 가능성이다. 공동 연구자인 나사의 제니퍼 스턴 박사는 "이러한 형성 메커니즘은 서로 다른 생명체 거주 가능성 시나리오를 제시하는 두 가지 다른 기후 체제를 보인다"며 "첫 번째 시나리오인 습윤-건조 순환은 더 살기 좋은 환경과 덜 좋은 환경 사이의 교차를 나타낸다. 반면, 두 번째 시나리오에서 화성 중위도의 극저온 기온은 대부분의 물이 얼어 있고 염분이 많아 거주 가능성이 낮은 환경을 보인다"고 말했다. 첫 번째 시나리오에서 생명체의 거주 가능성이 높음을 시사한다. 고대 화성에 대한 이 같은 기후 시나리오는 특정 광물의 존재, 대규모의 모델링 및 암석층 형성의 식별을 기반으로 제안됐다. 이 결과는 시나리오를 뒷받침하는 암석 샘플의 동위원소 증거를 추가한 최초의 결과다. 화성 탄산염의 중금속 동위원소 값은 지구의 탄산염 광물보다 매우 높으며, 화성 광물에서 기록된 가장 무거운 탄소 및 산소 동위원소 값이다. 연구진에 따르면 습윤-건조 또는 차갑고 염분이 많은 두 가지 기후 시나리오는 모두 중금속 탄소와 산소가 풍부한 탄산염을 형성하는 데 필요하다. 이 발견은 큐리오시티 탐사선에 실린 화성 샘플분석(SAM) 및 레이저분광기(TLS) 장비를 사용해 이루어졌다. SAM은 샘플을 섭씨 900도까지 가열한 다음 TLS를 사용해 가열 단계에서 생성되는 가스를 분석한다. 한편, 이 작업에 대한 자금 지원은 나사의 화성 탐사 프로그램을 통해 지원됐다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(69)] 화성, 왜 생명체가 살 수 없게 됐나?
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국제유가 5거래일 연속 상승⋯중동 분쟁 격화 '불안감 고조'
- 국제유가는 7일(현지시간) 중동분쟁 격화 우려 등 영향으로 급등세를 보였다. 국제유가는 5거래일 연속 상승세다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 뉴욕상업거래소에서 서부텍사스산중질유(WTI) 11월물 가격은 전거래일보다 3.7%(2.76달러) 오른 배럴당 77.14달러로 마감했다. 이는 지난 8월 말 이후 최고치다. 글로벌 원유 가격 벤치마크인 북해산 브렌트유 12월물은 3.7%(2.88달러) 상승한 배럴당 80.93달러에 거래됐다. 브렌트유 역시 8월 말 이후 가장 높았으며 한달여만에 배럴당 80달러를 돌파했다. 국제유가는 지난 1일 이란이 이스라엘에 최소 180대의 미사일을 발사한 이후 중동 위기가 고조되면서 상승세를 이어가고 있다. 지난주 WTI는 9%, 브렌트유는 8% 각각 상승했다. 이날 이란의 지원을 받는 레바논 무장 정파 헤즈볼라는 이스라엘의 3대 도시인 하이파를 공격했다. 예멘에서는 이스라엘 중부를 향해 지대지 미사일이 발사됐지만 격추됐다고 이스라엘 군이 밝혔다. 이스라엘과 하마스의 전쟁 1년을 맞은 이날 이스라엘 측은 레바논 남부로 지상 침투를 확대했다. 이스라엘이 이란에 대한 보복을 다짐한 가운데 이란의 석유 시설에 대한 공격으로 이어질 경우 이란의 원유 공급이 차질을 빚어 유가가 더 오를 수 있다는 전망이 제기된다. 리포 오일 어소시에이츠의 앤드루 리포 대표는 이 같은 상황이 발생하면 유가가 배럴당 3~5달러가량 더 오를 것으로 전망했다. 튜더, 피커링 홀츠 앤 코의 분석가들은 "갈등이 계속 고조될 것이라는 우려가 있으며 이란의 하루 340만 배럴 생산이 위험에 처한 것뿐만이 아니라 지역 공급에 추가적인 지장을 줄 수 있다"고 진단했다. CIBC 프라이빗 웰스 그룹의 레베카 바빈 선임 에너지 트레이더는 "공포감이 조성되고 있다"며 "오래 기다릴수록 롤러코스터 꼭대기에 올라가 내려가기를 기다리듯이 공포는 커질 것 같다"고 지적했다. 한편 대표적인 안전자산인 국제금값은 미국 장기금리 4%대 급등 등 영향으로 하락했다. 이날 뉴욕상품거래소(COMEX)에서 12월물 금가격은 전장보다 0.1%(1.8달러) 하락한 2666.00달러를 기록했다. 제이너 메탈의 피터 A 그랜트 부대표 겸 선임 금속 전략가는 "달러 강세가 단기적으로 현시점에서 역풍이며 이것이 금의 사상 최고치 경신을 막고 있다"면서도 "지정학적 갈등과 미 대선이 가까워질수록 정치적 불확실성이 커지면서 생기는 안전자산 수요 때문에 단기적으로 2700달러까지 오를 가능성이 있으며 장기적으로는 3000달러 전망이 유효하다"고 강조했다.
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- 산업
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국제유가 5거래일 연속 상승⋯중동 분쟁 격화 '불안감 고조'
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리오틴토, 리튬생산업체 아카디움리튬 인수 타진
- 글로벌 광산 대기업인 리오틴토가 아일랜드에 본사를 둔 리튬생산업체 아카디움 리튬의 인수를 타진했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 리오틴토는 아카디움 리튬을 인수하기 위한 협상이 진행중이라는 사실을 확인했다. 양사는 인수가격이나 거래조건은 공개되지 않았다. 아카디움사의 가치는 40억 달러(약 5조4000억원)에서 60억달러(약 8조원)로 평가되는 것으로 알려졌다. 이 거래가 성사되면 합병회사는 앨버말에 이어 최대 리튬 생산업체로 부상하게 된다. 리오틴토 측은 "매수제안은 구속력을 갖지 못하며 합의에 이를지 매수협상이 진전을 이룰지 불확실하다"고 말했다. 리튬은 전기자동차 배터리와 전력 저장에 필수적인 금속으로 최근 중국의 공급 증가로 가격이 급격히 하락했다. 리튬 가격이 폭락하면서 아카디움의 주가도 올들어 50% 이상 하락했다. 그러나 리튬 이온 배터리의 성장으로 리튬 수요는 향후 꾸준히 증가할 것으로 예상된다. 리오는 아카디움을 인수함으로써 아르헨티나, 호주, 캐나다 및 미국에 있는 리튬 광산, 가공 시설 및 매장지에 접근할 수 있을 뿐만 아니라 테슬라와 BMW, 제너럴 모터스 등의 고객 기반을 확보할 수 있게 된다. 캐너코드의 분석가들은 합병된 회사가 2030년까지 글로벌 리튬 화학물질 공급의 약 10%를 차지할 것으로 추산했다. TD 코웬의 분석가들은 아카디엄의 생산량이 향후 3년간 78% 성장할 것이라며 2028년에는 13억 달러의 수익이 발생할 것으로 추산했다. 이들은 아카디엄의 가치평가가 주당 5달러 이상에서 시작해야 할 것으로 추정했으며 이는 아카디움의 지난 금요일 종가 3.08달러에 최소 60%의 프리미엄이 붙는다는 것을 의미한다. 블랙와틀 인베스트먼트 파트너는 아카디움에 보낸 서한에서 "매각 가격이 80억달러는 되야할 것"이라고 밝혔다. 이같은 소식이 전해지사 호주 증시에서는 아카디움 리튬은 50% 가까이 급등했다. 반면 리오틴토는 2% 떨어졌다.
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- 산업
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리오틴토, 리튬생산업체 아카디움리튬 인수 타진
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[먹을까? 말까?(65)] 70일 정어리 다이어트, 결과는?
- 70일 동안 정어리만 먹는다면 우리 몸에 어떤 영향을 미칠까. 62세의 여성 건강 코치가 정어리와 식물성 오일만 섭취하는 독특한 식단을 통해 12kg 감량에 성공하고 족저근막염 통증을 완화했다고 데일리메일이 온라인판을 통해 전했다. 제인이라는 이름을 사용하는 이 여성은 올해 5월 체질량 지수(BMI)가 과체중 범위에 속하는 82kg이었다. 하지만 정어리 식단을 시작한 지 10일 만에 약 6kg을 감량했고, 70일 후에는 체중을 70kg까지 줄였다. 이는 건강한 체중 범주에 불과 1kg 모자란 수치이다. 또한 그녀는 고단백 식단인 정어리 덕분에 족저근막염으로 인한 발바닥 통증이 크게 완화되었다고 주장했다. 그녀는 소셜 미디어 의사 아네트 보즈워스 박사에게 자신의 발 통증이 정어리 식단 후 '10에서 2'로 줄었다고 말했다. 처음에는 통증 때문에 눈물을 흘렸지만, 점차 음식 중독 문제를 인식하고 적은 양의 음식으로도 만족할 수 있게 되었다고 밝혔다. 제인은 이전의 육식 위주 식단(저탄수화물 고지방 식단)이 체중 감량 효과가 없어서 정어리 식단을 시작하게 되었다고 설명했다. 이 여성은 저탄수화물 고지방(저탄고지) 식단으로 과도한 칼로리를 섭취한 탓에 1년만에 체중이 2.5kg이나 늘었다. 정어리 다이어트를 시작한 뒤 처음에는 주변 사람들이 그녀의 식단에 우려를 표했지만 영양 섭취량을 계산하고 매일 종합 비타민을 섭취하며 건강을 유지했다고 한다. 생선에 함유된 수은과 같은 중금속 섭취에 대한 걱정도 있었지만 제인은 정어리는 작고 수명이 짧아 중금속 함량이 낮을 것으로 판단했다고 덧붙였다. 정어리 식단 적용 방법 제인의 식단은 하루에 정어리 통조림 4개와 MCT 오일 2테이블스푼으로 구성됐다. MCT 오일은 팜핵과 코코넛에서 추출한 무향의 물질로, 체중 감량에 도움이 된다고 알려져 있다. 그녀는 하루 칼로리 섭취량을 1500kcal로 엄격하게 제한했으며, 아침 8시에 정어리 통조림 1개, 점심 12시에 통조림 2개와 MCT 오일 4큰술, 오후 3시에 각각 정어리 통조림 1개를 섭취했다. 제인은 30일째 되는 날 정어리가 허기를 충분히 면하게 하고, 더 이상 다음 식사에 대한 걱정이나 간식에 대한 욕구가 사라졌다고 말했다. 영국 국민건강보험공단(NHS)에 따르면 체중을 유지하기 위해 여성은 2000kcal, 남성은 약 2500kcal을 섭취해야 한다. 정어리와 기름진 생선은 칼로리가 비교적 낮은 편임에도 불구하고 비타민과 미네랄, 다량의 영양소를 제공한다. NHS는 뼈를 강화하는데 필수적인 비타민D와 칼슘이 풍부한 정어리나 뼈째 먹는 작은 생선을 섭취할 것을 권장한다. 정어리 통조림 한 캔에는 약 230칼로리가 들어있다. 또한 근육을 튼튼하게 하고 포만감을 주는데 필수적인 약 20g의 단백질이 함유되어 있다. 이는 NHS의 여성 1일 단백질 권장량의 약 절반에 못 미치는 수준이다. 성인의 경우 하루 필요한 단백질은 몸무게 1kg 당 0.8g정도로 한국영양학회에 따르면 단백질의 1일 권장 섭취량은 여성의 경우 45~50g, 남성의 경우 50~55g이다. 정어리 식단 부작용 한편, 전문가들은 정어리 식단을 장기적으로 고수하면 영양 불균형을 초래할 수 있다고 우려했다. 정어리 다이어트는 고단백 저탄수화물 식단으로 단기간에 체중 감량 효과를 볼 수 있지만 정어리에 부족한 영양소(탄수화물, 식이섬유, 비타민, 무기질 등) 결핍으로 인해 피로, 무기력증, 면역력 저하, 변비, 빈혈 등이 발생할 수 있다는 것. 특히 정어리는 단백질 함량이 높아 지나치게 많이 섭취할 경우 신장에 부담을 줄 수 있어 신장 질환이 있는 경우 주의가 필요하다. 정어리에 포함된 퓨린 성분은 체내에서 요산으로 분해되어 통풍을 유발하거나 악화시킬 수도 있다. 게다가 정어리 통조림의 경우 나트륨 함량이 높아 고혈압, 심혈관 질환 발병 위험을 높일수도 있다. 단기간에 체중 감량 후 정삭적인 식단으로 돌아갈 경우, 요요현상이 발생할 가능성이 높다. 이와같이 아무리 좋은 식단이라도 장기적으로 지속할 경우 영양 불균형으로 인한 또다른 건강 문제가 발현될 수 있으므로 전문가의 도움을 받는 것이 좋다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(65)] 70일 정어리 다이어트, 결과는?
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중국發 훈풍, 원자재 시장 랠리 이끌까?
- 세계 경제가 요동치는 가운데, 중국이 던진 경기 부양책이라는 승부수는 원자재 시장에 뜨거운 불을 지폈다. 구리, 금 등 주요 원자재 가격이 급등하며 시장의 관심이 집중되고 있다. 과연 중국의 승부수는 원자재 시장, 나아가 세계 경제에 어떤 영향을 미칠까? 중국 부양책, 원자재 가격 급등의 방아쇠 당겨 2024년 하반기 들어 구리와 금 가격은 가파른 상승 곡선을 그리고 있다. 이는 글로벌 경제 불안정 심화, 각국 중앙은행의 통화정책 변화, 그리고 중국의 경기 부양책이라는 세 가지 요인이 복합적으로 작용한 결과다. 미국 연준의 금리 인하 정책은 시장에 유동성을 공급하며 금 가격 상승을 부추기고 있다. 금리가 하락하면 안전자산 선호 현상이 강화되고, 이는 금 가격 상승으로 이어지는 것이다. 특히 중국의 경기 부양책은 산업용 금속인 구리 가격 급등에 결정적인 역할을 했다. 전 세계 구리 수요의 절반을 차지하는 중국은 부동산 시장과 제조업 회복을 목표로 대규모 부양책을 발표했고, 건설 경기 활성화에 대한 기대감으로 구리 가격은 급등하고 있다. '세계의 공장' 중국, 원자재 시장 쥐락펴락 막대한 영향력을 가진 '세계의 공장' 중국은 2024년 9월, 부동산 시장과 금융 시스템 안정화를 위한 강력한 경기 부양책을 내놓았다. 부양책 발표 이후 구리 가격은 4% 이상 급등하며 시장의 예상을 뛰어넘는 상승세를 나타냈다. 전기차, 재생에너지, 5G 통신망 등 미래 산업의 핵심 소재로 자리매김한 구리는 중국 부양책의 훈풍에 힘입어 수요 증가가 더욱 가속화될 것으로 예상된다. 금 가격 역시 중국의 경제 안정화 노력과 세계적인 인플레이션 우려 속에서 꾸준한 상승세를 이어가고 있다. 원자재 가격 변동, 세계 경제 뒤흔든다 원자재 가격 변동은 세계 경제 전반에 걸쳐 도미노처럼 파급력을 행사한다. 구리 가격 상승은 건설 및 제조업 비용 증가로 이어져 소비자 물가 상승을 야기할 수 있다. 금 가격 상승 또한 세계 경제에 중대한 영향을 미친다. 경제적 불확실성이 고조될수록 안전자산인 금에 대한 수요가 증가하며 금 가격 상승은 주식 시장 불안정성을 야기할 수 있다. 원자재 시장의 향방은? 향후 원자재 시장은 중국 경제 정책, 글로벌 통화정책, 에너지 시장 변화라는 3대 변수에 의해 그 향방이 결정될 것이다. 중국 경제 회복 여부는 원자재 수요를 좌우하는 핵심 요인이며, 중국 정부가 인프라 확장과 제조업 강화 정책을 지속적으로 추진할 경우 원자재 시장은 강세를 유지할 것으로 전망된다. 금 가격은 글로벌 경제의 불확실성, 각국 중앙은행의 통화정책 변화, 인플레이션 우려, 지정학적 리스크 등 다양한 요인에 의해 영향을 받을 것으로 예상된다. 에너지 가격 변동 또한 원자재 시장에 상당한 영향력을 행사하며, 에너지 가격 상승은 금속 가격 상승으로 이어질 수 있다. 세계 경제의 불확실성이 고조되는 가운데 원자재 시장은 여전히 예측 불가능한 상황이다. 원자재 시장의 향방에 대한 면밀한 분석과 전략적인 대응이 필요한 시점이다.
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중국發 훈풍, 원자재 시장 랠리 이끌까?
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[신소재 신기술(113)] 美 조지아 공대, 리튬이온배터리 획기적 개선 음극재 개발
- 전기자동차(EV) 시장의 케즘(chasm·일시적 수요 정체) 극복 방안의 하나로 '차세대 배터리'가 거론되는 가운데 미국에서 새로운 음극 소재가 개발됐다. 조지아 공과대학은 홈페이지를 통해 하이롱 첸(Hailong Chen) 교수가 이끄는 다기관 연구팀은 리튬이온배터리(LIBs)를 획기적으로 개선할 수 있는 저렴한 새로운 음극 소재를 개발했다고 밝혔다. 이는 전기자동차 시장과 대규모 에너지 저장 시스템을 변화시킬 가능성이 있다. 조지아공대 우드러프 기계공학부 및 재료과학·공학부 하이롱 첸 부교수는 "오랫동안 사람들은 기존 음극재보다 저렴하고 지속 가능한 대안을 찾고 있었다. 우리가 그걸 찾은 것 같다"고 말했다. 연구팀에 따르면 획기적인 소재인 삼염화철(FeCl3)은 일반적인 음극재 비용의 1~2%에 불과하지만 동일한 양의 전기를 저장할 수 있다. 음극재는 용량, 에너지 및 효율성에 영향을 미치며 배터리 성능과 수명, 경제성에 중요한 역할을 한다. 첸 교수는 "우리 음극재는 게임 체인저가 될 수 있다"며 "이는 전기차 시장 뿐만 아니라 전체 리튬 이온 배터리 시장을 크게 개선할 것"이라고 말했다. 연구 결과는 학술지 네이처 서스테너빌리티(Nature Sustainability)에 게재됐다. 1990년대 초 소니에 의해 처음 상용화된 리튬이온배터리(LIB)는 스마트폰이나 테블릿과 같은 개인용 전자제품의 폭발적인 성장을 촉발했다. 이 기술은 결국 전기자동차에 동력을 공급하는 신뢰할 수 있고 충전 가능한 고밀도 에너지원으로 발전했다. 그러나 개인용 전자 제품과 달리 전기차와 같은 대규모 에너지 사용자는 LIB 비용에 특히 민감하다. 현재 배터리는 전기차 총 비용의 50%를 차지하며, 이로 인해 이러한 청정 에너지 자동차는 내연 기관 자동차보다 더 비싸다. 더 나은 배터리 구축 구식 알카라인 배터리와 납축 배터리에 비해 리튬이온배터리는 더 작은 패키지에 더 많은 에너지를 저장하고 충전 장치에 더 오래 전원을 공급한다. 그러나 리튬이온배터리에는 코발트나 니켈과 같은 희귀 속이 포함되어 있으며 제조 비용이 높다. 지금까지 LIB용으로 네 가지 유형의 음극만 성공적으로 상용화됐다. 기존 LIB는 액체 전해질을 사용하여 에너지 저장 및 방출을 위한 리튬 이온을 운반한다. 저장할 수 있는 에너지 양에는 엄격한 제한이 있으며 누출 및 화재가 발생할 수 있다. 그러나 모든 고체리튬이온배터리는 고체 전해질을 사용하여 배터리 효율성과 안정성을 크게 높이고 더 안전하게 더 많은 에너지를 저장할 수 있도록 한다. 아직 개발 및 테스트 단계에 있는 이러한 배터리는 상당한 개선이 될 것이다. 연구팀이 개발한 FeCl3 음극, 고체 전해질 및 리튬 금속 양극을 사용하면 전체 배터리 시스템 비용이 현재 LIB의 30-40%에 불과하다. 첸 교수는 "이는 전기차를 내연 기관 자동차보다 훨씬 저렴하게 만들뿐만 아니라 새롭고 유망한 형태의 대규모 에너지 저장 장치를 제공해 전력망의 복원력을 향상시킨다"고 말했다. 이어 "또한 우리가 개발한 음극은 전기차 시장의 지속 가능성과 공급망 안정을 크게 향상시킬 것"이라고 기대했다. 음극재로 염화철(FeCl3) 주목 음극재로서의 FeCl3에 대한 첸의 관심은 고체 전해질 재료 연구에서 시작됐다. 그의 연구실은 2019년부터 기존 상용 산화물 기반 음극을 사용해 고체 배터리를 만들려고 시도했다. 결과는 좋지 않았다. 음극과 전해질 재료가 잘 맞지 않았던 것. 연구원들은 염화물 기반 음극이 염화물 전해질과 더 나은 쌍을 이루어 더 나은 배터리 성능을 제공할 수 있다는 점에 착안했다. 첸 교수는 "우리는 시도해볼 가치가 있는 후보(FeCl3)를 찾았다. 결정구조가 리튬이온 저장 및 운송에 잠재적으로 적합했기 때문이다"라고 설명했다. 현재 전기차에서 가장 많이 사용되는 음극은 산화물이며 엄청난 양의 값비싼 니켈과 코발트가 필요하다. 이는 독성이 있을 수 있으며 환경 문제를 야기할 수 있는 중금속이다. 이와 대조적으로 연구팀이 개발한 새로운 음극에는 철(Fe)과 염소(Cl)만 포함되어 있다. 이는 강철과 식용 소금에서 발견되는 풍부하고 저렴하며 널리 사용되는 원소들이다. 초기 테스트에서 FeCl3는 다른 훨씬 더 비싼 음극만큼 또는 더 나은 성능을 발휘하는 것으로 나타났다. 예를 들어 널리 사용되는 음극 리튬철인산염(LiFePO4, LIF)보다 작동 전압이 더 높다. 작동 전압은 배터리가 장치에 연결될 때 제공하는 전기력으로 정원에서 사용하는 호스의 수압과 유사하다. 연구팀은 이 기술이 5년 이내에 전기차에서 상업적으로 실행 가능할 수 있을 것으로 기대했다. 첸은 현재로서는 연구팀이 FeCl3와 관련 소재를 계속 연구할 것이라고 말했다. ◇ 참고: Zhantao Liu, Jue Liu, Simin Zhao, Sangni Xun, Paul Byaruhanga, Shuo Chen, Yuanzhi Tang, Ting Zhu, Hailong Chen. 「모든 고체 리튬 이온 배터리를 위한 저비용 삼염화철 음극」 Nature Sustainability.
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[신소재 신기술(113)] 美 조지아 공대, 리튬이온배터리 획기적 개선 음극재 개발
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[파이낸셜 워치(33)] 국제금값 내년 온스당 3천달러 돌파 이정표 세울까
- 연일 최고가를 경신하고 있는 국제금값이 이제 온스당 2600달러를 넘어 3000달러를 향해 질주할 것이라는 분석이 국제금융시장에서 확산되고 있다. 17일(현지시간) 로이터통신 등 외신들에 따르면 국제금값은 미국 뉴욕상품거래소(COMEX)에서 12월물 국제금값은 지난 13일 종가 기준 온스당 2610.70달러로 사상 최고가를 새로 썼으며 16일에는 장중 2617.40달러로 고점을 높였다. 국제금값은 올해 들어 전날까지 25.9%가량 오른 상태다. 400온스 금괴당 가격도 처음으로 100만 달러(13억3500만원)을 넘어섰다. 국제금값이 이처럼 급등세를 보이고 있는 것은 중동 등 지정학적 리스크 고조와 글로벌 경제둔화(리세션) 우려 등에 따라 안전자산인 금에 대한 수요가 강해지고 있는 데다 글로벌 중앙은행의 금 매수 추세가 꺾이질 않고 있기 때문으로 분석된다. 이에 따라 전문가들은 미국 연방준비제도(연준∙Fed) 등 주요국 중앙은행들의 금융완화 조치와 접전 양상을 보이고 있는 미국 대통령선거 등을 계기로 온스당 3000달러 돌파라는 새로운 이정표를 세우지않을까하는 전망을 내놓고 있는 상황이다. 중국 중앙은행인 인민은행이 금을 꾸준히 모으고 있는 것도 금값을 끌어올리는 요인 중 하나로 꼽힌다. 인민은행은 금값 급등에 따라 현재 금 매입을 보류하고 있지만 지난 4월까지 18개월 연속으로 외화보 유고를 늘리기 위한 목적으로 금을 매입하며 금값 상승세를 자극해왔다. 시티리서치의 북미 상품부문 책임자인 아카쉬 도시는 "국제금값은 미국 금리인하, 상장투자신탁(ETF)의 왕성한 수요, 매장에서의 현물수요 등에 힘입어 2025년 중반에 온스당 3000달러, 올해말에는 2600달러까지 상승할 가능성이 있다"고 전망했다. 금관련 국제조사기관 월드골드카운실(세계금협회⋅WGC)은 "금의 ETF는 8월에 4개월 연속으로 자금이 유입됐다"고 밝혔다. WGC에 따르면 지난주 순매수량은 8.5톤(t)에 달했다. 미국 연준의 연방공개시장위원회(FOMC)가 18일 금리인하를 결정할 예정이어서 시장의 관심은 2020년이후 미국의 금리인하 가능성에 맞춰져있다. 이자가 붙지 않는 금으로서는 저금리가 상승요인이 되는 경향이 있다. 자나 메탈스의 부사장겸 선임메탈전략가 피터 A 그랜드는 "앞으로 발표될 경제지표가 성장리스크와 노동시장의 약세를 보여준다면 11월내지 12월의 50bp(1bp=0.01%포인트) 금리인하 가능성이 높아진다. 이렇게 된다면 금가격으로서는 순풍을 받아 3000달러 돌파가 빨라질 것"이라고 예상했다. 글로벌 주요 중앙은행의 금리인하가 진행되고 있으며 지난 12일에는 유럽중앙은행(ECB)가 올해 두번째 0.25% 금리인하를 단행했다. WGC의 시장전략가 조셉 카브드니는 "우리는 미국 대선이 틀림없이 불확실성을 높이고 금이 당분간 각종 리스크에 대한 헤지 역할을 수행하는 등 투자자들의 수요를 뒷받침하는 다른 요인도 고려하고 있다"고 언급했다. 11월 5일 치러지는 미국 대선은 시장의 잠재적인 변동성을 가져오면서 투자자들이 안전자산인 금으로 눈을 돌릴 것으로 보여 금 가격을 끌어올린 가능성이 있다. RJO퓨처스의 선임시장전략가 다니엘 파비로니스는 3000달러라는 이정표달성은 가능하다면서 미국 대선후 정치 불안정화로 이같은 시나리오가 더욱 힘을 얻을 가능성이 있다고 분석했다. 투자은행과 애널리스트들은 금에 대해 점차 강세전망을 강하게 지지하고 있다. 골드만삭스는 지정학적 리스크와 금융리스크에 대한 안전자산으로서 금의 단기적 상승에 지금까지 보여온 이상의 자신감을 보이고 있다. 시티은행 애널리스트은 보고서에서 금 투자 심리가 향후 3~6개월동안 상승할 것으로 전망한다고 밝혔다. 역시 2025년 중반까지 금 가격이 온스당 3000달러까지 오를 것이라고 보고있으며 4분기 평균 가격은 온스당 2550달러로 예측했다. 호주의 맥커리는 금가격의 예상치를 상향조정해 내년 1분기에 2600 달러의 가격변동사이클의 정점을 맞고 3000달러로 급등할 가능성이 있다고 보고 있다. 맥커리의 애널리스트는 "선진국의 심각한 재정전망은 구조적으로 금가격 상승의 플러스 요인이 될 것이라는 점에 변함이 없지만 이미 많은 요인이 가격에 반영되고 있어 내년 후반에는 순환적인 역풍이 불 가능성도 있다"는 견해를 나타냈다. 반면 일부 분석가들은 신중론을 제기한다. 다니엘 갈리 TD증권의 상품전략가는 "금에 대한 매수세가 과도하다"며 "금리 인하 등 시장이 그리고 있는 예상 시나리오가 빗나갈 경우 가격이 조정될 수 있다"고 경고했다.
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- 포커스온
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[파이낸셜 워치(33)] 국제금값 내년 온스당 3천달러 돌파 이정표 세울까
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[우주의 속삭임(55)] 새로운 고밀도 토성 외계 행성 발견
- 인도 아메다바드(Ahmedabad)에 소재한 물리연구소(PRL: Physical Research Lab)의 천문학자들이 통과 외계 행성 조사 위성(TESS: Transiting Exoplanet Survey Satellite) 관찰에서 상대적으로 밀도가 높은 새로운 토성 외계 행성을 발견했다고 PHYS가 전했다. 이 발견은 '천문학 및 천체물리학 저널(Astronomy & Astrophysics journal)'에 발표됐다. TESS는 외계 행성을 찾기 위해 태양 근처에서 가장 밝은 별 약 20만 개를 대상으로 조사를 진행하고 있다. 지금까지 7200개가 넘는 후보 외계 행성(TESS 관심 대상, 또는 TOI)을 찾아냈으며, 그중 545개가 최종 확인됐다. PRL의 산제이 발리왈 천문학자 팀은 이번에 TESS가 모니터링한 또 다른 TOI를 찾아냈다. 그들은 TOI-6651(관심 대상 외계 행성의 번호를 의미)의 빛 곡선에서 통과 신호를 발견했는데, TOI-6651은 약 690광년 떨어져 있으며, 37억 년 된 것으로 추정되는 준거성 G형 별이다. 이 신호의 행성적 특성은 지상 시설을 사용한 후속 관측을 통해 확인됐다. 연구팀은 논문에서 금속이 풍부한 G형 준거성 별을 통과하는 밀도가 높은 토성 외계 행성 TOI-6651 b의 발견과 특성화를 발표했다고 밝혔다. 연구에 따르면 TOI-6651 b의 반지름은 지구 반지름의 약 5.09배이며 질량은 지구의 61배에 달한다. 이는 입방센티미터 당 2.52g 수준의 체적 밀도이며 지금까지 TESS로 감지된 토성 외계 행성 중 가장 밀도가 높다. TOI-6651 b는 또한 0.09의 이심률로 궤도를 5.05일마다 공전하며, 궤도에서 약 0.06AU의 거리를 두고 있다. 행성의 평형 온도는 1493K로 추정된다. 연구팀은 TOI-6651 b의 핵질량이 지구 질량의 약 53배라고 추정했다. 팀은 이 행성이 주로 암석과 철과 같은 밀도가 높은 물질로 구성되어 있으며, 이들 물질이 전체 질량의 약 87%를 차지한다고 예상했다. 나머지 질량은 저밀도 수소와 헬륨 외피로 구성될 가능성이 가장 높다고 밝혔다. 모항성인 TOI-6651의 경우 반지름은 약 1.32 태양 반경이며, 질량은 1.72 태양 질량이다. 이 별의 유효 온도는 5940K이고 금속성은 0.225덱스로 측정됐다. 연구팀은 결과를 요약하면서 TOI-6651 b의 특이한 특성이 알려진 행성 형성 이론에 이의를 제기하고 있다고 강조했다. 천문학자들은 "TOI-6651 b의 존재는 기존의 행성 형성 이론에 도전하는 것으로, 병합 과정이나 조석 가열로 인한 상당한 대기 질량 손실의 결과일 수 있다면서 "이는 대규모 밀도가 높은 토성 외계 형성에서 역학적 과정과 대기 진화의 복잡한 상호 작용일 수 있음을 알려준다"고 결론지었다.
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- IT/바이오
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[우주의 속삭임(55)] 새로운 고밀도 토성 외계 행성 발견
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[신소재 신기술(109)] 나노실크 기반 여과 소재, 물속 화학물질과 중금속 제거 효과
- 화학 물질에 의한 물 오염은 전 세계적으로 빠르게 확산되고 있는 심각한 문제다. 미국 질병통제예방센터(CDC)의 최근 연구에 따르면, 검사를 받은 사람의 98%가 혈류에서 '영원한 화학 물질'이라고 알려진 화합물 계열인 과불화화합물(PFAS)이 검출됐다. 이런 화학 물질과 중금속을 여과하는 효과가 큰 소재가 MIT 연구팀에 의해 개발됐다고 MIT 공식 홈페이지가 발표했다. 게시글에 따르면 연구팀이 개발한 여과 소재는 화학이나 중금속 오염에 대한 자연 기반 솔루션을 제공할 수 있다고 한다. 상수도 필터로의 우선 활용이 예상된다는 기대다. 이 소재는 천연 실크와 셀룰로오스를 기반으로 하고 있으며, 지속성 화학 물질과 중금속을 광범위하게 제거할 수 있다. 나아가 항균 특성도 강해 필터가 오염되는 것을 방지하는 데 도움이 된다. PFAS 화학 물질은 화장품, 식품 포장, 방수 의류 소재, 소방용 거품, 조리도구용 코팅제 등 제품에 광범위하게 사용돼 오염을 일으킨다. 미국에서만 이 화학 물질로 오염된 5만 7000곳이 확인됐다. 미국 환경보호국(EPA)은 PFAS를 1조 분의 7 미만으로 제한하도록 규제하는 새로운 규정을 마련했으며, 이를 준수하기 위한 PFAS 정화에는 연간 15억 달러가 소요될 것으로 추정한다. 연구팀은 "PFAS 및 유사 화합물에 의한 오염은 실질적인 위협으로, 이번에 개발한 솔루션은 이를 효율적, 경제적으로 해결할 수 있다"라며 "연구팀이 단백질과 셀룰로오스 기반의 소재를 개발한 근본적인 이유"라고 설명했다. 이 연구는 우연히 이루어졌다. 초기 여과 소재 기술은 PFAS 제거와 전혀 관련 없는 목적을 위해 개발됐다. 당초에는 낮은 품질의 위조 종자 확산을 막기 위한 라벨링 시스템을 만드는 용도로 만들어졌다. 연구팀은 실온에서 환경친화적인 물 기반 드롭 캐스팅 방법을 통해 실크 단백질을 균일한 나노스케일 결정 또는 나노섬유로 가공하는 방법을 고안했다. 연구팀은 새로운 나노섬유 재료가 오염 물질을 걸러내는 데도 효과적일 것이라고 보았지만, 초기 시도에서는 효과를 보지 못했다. 그런데 여기에 셀룰로오스를 추가함으로써 해법을 찾아냈다. 팀은 얇은 막으로 형성될 수 있는 실크 기반 섬유에 셀룰로오스를 통합한 다음 셀룰로오스의 전하를 조정해 화학 물질과 중금속 오염 물질을 제거하는 데 매우 효과적인 재료를 생산하는 데 성공했다. 실험 결과 셀룰로오스의 전하는 강력한 항균 특성을 나타냈다. 이는 여과 필터의 주요 고장 원인 중 하나가 박테리아와 곰팡이에 의한 오염이라는 점에서 의미있는 발견이었다. 필터의 항균 특성이 오염 문제를 크게 줄일 수 있게 된 것이다. 실험실 테스트에서 이 여과 재료는 현재 사용되는 일반 재료인 활성탄 또는 과립 활성탄보다 물에서 훨씬 더 많은 오염 물질을 추출해 제거했다. 연구팀은 앞으로 원료의 내구성과 가용성을 개선하는 작업을 이어갈 계획이다. 연구에 활용된 실크 단백질은 실크 섬유 산업의 부산물로 이용할 수 있지만, 소재를 물 여과로 확장하면 공급이 부족할 수 있다. 대체 단백질 소재가 더 낮은 비용으로 같은 기능을 수행할 수도 있을 것이라는 기대다. 연구팀은 이 여과 소재가 주방 수도꼭지에 부착하는 필터로 우선 사용될 가능성이 높다고 말했다. 향후에는 거대 상수도 시설에서의 여과 용도로 확장될 것으로 예상했다. 물론 이는 오염 물질을 확실히 걸러준다는 사실이 입증된 후에 가능한 일이다. 연구팀은 이 소재의 큰 장점이 식품 성분이기 때문에 오염이 발생할 가능성은 매우 낮다고 자신했다. 한편 이 연구는 미국 해군연구소, 미국 국립과학재단, 싱가포르-MIT 연구기술연합의 지원을 받았다.
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[신소재 신기술(109)] 나노실크 기반 여과 소재, 물속 화학물질과 중금속 제거 효과
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[신소재 신기술(108)]국제우주정거장서 '금속 3D 프린팅' 첫 성공
- 유럽우주국(ESA)이 국제우주정거장(ISS)에서 금속 3D 프린터로 부품을 제작하는 데 성공했다. 이는 우주 공간에서 금속 3D 프린팅 기술을 활용한 최초의 사례로, 미래 우주 탐사에 새로운 가능성을 제시했다. ESA는 에어버스와 협력하여 개발한 '금속 3D 프린팅 기술 시연기'를 올해 초 ISS에 발사했다. ESA 우주비행사 안드레아스 모겐센은 이 장비를 ESA 콜럼버스 모듈에 설치했고, 지난 8월, 마침내 우주에서 최초의 3D 금속 형상을 성공적으로 인쇄했다. 미국과 러시아, 유럽연합(EU) 등이 참여한 닥구적 우주 정거장인 국제우주정거장은 1998년 건설이 시작됐으며, 지구 상공에서 400km 떨어진 저궤도를 돌고 있다. 이번 성공은 기존 ISS에서 플라스틱 3D 프린터만 사용되었던 것과 비교하면 획기적인 발전이다. 3D 금속 프린팅 기술은 무중력 상태에서도 필요한 부품을 즉시 제작하고 장비를 수리할 수 있게 해, 장기 우주 탐사 임무의 자율성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 일반적으로 3D 금속 프린터는 금속 합금 분말을 바닥에 깔고 전자빔이나 레이저로 디지털 파일에 기반한 패턴을 소결하는 방식으로 작동한다. 무중력 상태에서 금속을 녹이는 것도 문제지만, 금속 가루를 다루는 것은 위험할 뿐만 아니라 완전히 비현실적이다. 에어버스와 영국 크랜필드 대학이 개발한 금속 3D 프린터는 플라스틱 프린터를 모방해 이 문제를 해결했다. 스테인리스 스틸 와이어를 워크헤드에 공급하고 레이저로 그 자리에서 녹인 다음, 녹은 강철이 즉시 냉각되고, 굳어지도록했다. 안전성을 높이기 위해 전체 작업은 밀폐된 금속 상자에서 원격으로 수행됐ESA에 따르면 이 프린터는 지난 8월 4개의 테스트 형상 중 첫번째 형상을 완성했다. 이에 대해 과학 전문 매체 뉴아틀라스는 "외관상으로는 크게 칭찬할 수준은 아니었다"며 "사실 다소 투박하지만 이 프린터는 승무원이 예비 부품이나 득수 장비를 직접 제작할 수 있도록 함으로써 미래의 임무가 지구로부터 더 독립적으로 수행되는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 보여주는 기술 시연기"라고 전했다. 이번에 제작된 금속 부품은 품질 분석을 위해 다른 3가지 샘플과 함께 지구로 반환될 예정이다. 샘플 중 2개는 네덜란드에 있는 ESA의 기술 심장부(ESTEC)로, 다른 1개는 쾰른에 있는 우주비행사 훈련 센터(EAC)로 보내져 LUNA 시설에 사용되고, 나머지 1개는 덴마크 공과대학교(DTU) 등으로 보내져 추가 연구에 활용될 계획이다. ESA의 인간 및 로봇 탐사 책임자인 다니엘 노이엔슈반더는 "우주에서 최초의 금속 3D 형상을 프린팅한 것은 우주 탐사에 있어 중요한 이정표"라며, "국제적이고 다양한 분야의 팀이 이루어낸 이 성과는 장거리 및 장기 임무에서 필요한 부품을 현장에서 제작할 수 있는 가능성을 열었다"고 평가했다.
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[신소재 신기술(108)]국제우주정거장서 '금속 3D 프린팅' 첫 성공
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철광석 가격 급락, 90달러 선 무너져…글로벌 경기 침체 우려
- 전 세계 철광석 가격이 중국의 수요 부진과 글로벌 성장 둔화 우려로 2022년 이후 처음으로 톤(t)당 90달러 아래로 내려갔다. 연합뉴스는 9일 블룸버그 통신을 인용해 철광석 선물 가격은 올해 들어 3분의 1 이상 하락했다고 전했다. 특히; 비금속과 원유 가격도 최근 몇 주간 하락세를 보이는 등 원자재 시장 전반에 약세 분위기가 확산되고 있다. 이는 올해 원자재 시장이 전반적으로 불안정할 것이라는 전망에 따른 것이다. 철광석 선물 10월물은 이날 싱가포르 거래소에서 한 때 전장부다 2.3% 하락한 89.60달러를 기록한 뒤 한국 시간으로 오전 11시 45분 현재 90.60달러로 거래되고 있다. 알루미늄은 지난 6일까지 8일 연속 하락세를 기록했으며 현재도 0.3% 하락했다. 6가지 주요 비철금속 가격을 추종하는 LMEX 금속 지수도 올해 들어 지난 5월 중순까지 25% 오른 뒤 약세로 전환돼 현재 상승률이 3% 대로 낮아졌다. 골드만삭스는 오랫동안 유지해온 구리 강세 전망에 대해 중국의 수요 약세 등으로 지난주 톤당 5000달러나 수정, 축소했다. 시티그룹은 올해 11월 치러지는 미국 대통령 선거를 둘러싼 불확실성이 세계 경제를 침체시키고 금속 가격에 부담을 줄 것으로 내다봤다. 중국 최대 철강 제조사 바오우철강그룹도 2008년과 2015년 침체 당시보다 심각한 위기에 직면할 수 있다고 우려했다. 단, 업계는 철강 수요는 일반적으로 여름 철이 지나면 회복세를 보이는 점에 기대를 걸고 있다. RBC 캐피털 마켓의 칸 페커 애널리스트는 다음 달인 10월 초 중국 국경절의 일주일 연휴를 거론하면서 "중국의 가을 건설 시즌이 돌아오고 국경절에 앞선 계절적인 재입고 등에 힘입어 이달 중순부터 철광석 가격이 어느 정도 지지력을 되찾을 것"이라고 전망했다.
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철광석 가격 급락, 90달러 선 무너져…글로벌 경기 침체 우려
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중국, 일본에 반도체 수출규제 강화하면 '보복' 경고
- 중국정부는 일본이 중국기업용 반도체제조장치 판매와 서비스 제공을 추가로 제한할 경우 일본에 대해 강력한 경제적 보복조치를 강구할 것이라고 경고했다. 블룸버그통신 등 외신들은 2일 복수의 중국 고위관계자들을 인용해 이같이 보도했다. 외신들은 중국 고위관계자들이 최근 일본과의 수차례 회의에서 일본정부측에 반도해서 이같은 입장을 설명했다고 전했다. 미국은 중국을 첨단반도체 기술로부터 격리시키는 전략으로 일본 등 동맹국에게 보조를 맞출 것을 요구하고 있지만 이같은 대처는 상황을 더욱 복잡하게 만들고 있다. 일본측이 안고 있는 구체적인 우려중 하나는 새로운 반도체 규제에 반발한 중국이 자동차생산에 불가결한 주요광물에 대한 접근을 제한을 할 가능성이 있다는 점이다. 도요타자동차가 이같은 우려를 일본정부 관계자에게 비공개적으로 전했다라고 블룸버그통신이 전했다. 한 소식통은 도요타가 일본의 반도체정책에 깊이 관여하고 있으며 도요타의 대만 TSMC 구마모토(熊本)공장 출자도 그 일례라고 지적했다. 일본이 반도체분야에서 새로운 대중수출 규제를 도입할 경우 심각하게 영향을 받는 것은 도쿄일렉트로닉 등 반도체제조장치 제조업체다. 도쿄일레트로닉 등에 의한 고정밀도의 반도체관련 장치의 중국판매에 대해 미국은 제한 강화를 일본에 요구하고 있다. 중국의 국내 반도체산업 육성을 제한하려고 하는 미국의 장기대책의 일환이다. 미일 양국이 협의하는 가운데 미일 양국 정부의 고위관계자들은 중요광물의 충분한 공급을 확보하는 전략도 준비하고 있다고 소식통은 설명했다. 중국은 지난해 갈륨과 게르마늄, 흑연 수출을 제한했다. 도요타에 대한 규제는 전례가 있다. 중국은 지난 2010년 동중국해에서 중국어선이 해상보안청의 순시함과 접촉해 중국선 선장이 공무집행방해 혐의로 체포되자 일본에 대한 희소금속 수출을 일시적으로 중지했다. 이 조치는 일본의 전자산업에 충격을 주었다. 이같은 보도에 일본 반도체관련주는 이날 거래에서 하락했다. 도쿄일렉트론은 1.9%, 레이저텍과 디스코는 각각 징중 2.8%, 3.3% 떨어졌다. 조 바이든 미국정부는 일본측의 우려를 완화시키는 점에서 올해내에 합의할 수 있다라고 확산하고 있다고 일부 소식통은 말했다. 다만 더 강경한 선택지도 있다. 미국은 수면하에서 해외직접제품규칙(FDPR)으로 불리는 권한을 행사할지 여부를 눈여겨 보고 있다. 이는 반도체·정보통신·센서·레이저·해양·항공우주 등 7개 분야 57개 기술에 대해서는 제3국에서 생산된 제품이라도 미국 기술과 소프트웨어를 사용했다면 미국 상무부의 허가를 받아야 다른 나라에 수출할 수 있다. 미국이 이 규정을 적용한 사례는 아직 없다. 도요타자동차와 중국 외교부는 이에 대한 질의에 응답하지 않았다.
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중국, 일본에 반도체 수출규제 강화하면 '보복' 경고
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[우주의 속삭임(38)] 은하 나이, 기존 추정보다 수십억 년 더 많을 수도...가이아 망원경 관측 결과
- 가이아 우주 망원경을 이용한 연구 결과, 태양 근처 고대별의 존재가 밝혀져 우리 은하의 일부가 기존 예상보다 수십억년 더 오래되었을 가능성이 제기됐다. 태양 가까이 위치한 고대 별들은 빅뱅 이후 10억년도 채 되지 않아 형성됐으며, 이는 은하수의 일부가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 오래되었다는 것을 시사한다는 연구 결과가 발표됐다고 라이브사이언스가 보도했다. 독일 라이프니츠 포츠담 천체물리학 연구소(AIP)연구팀은 유럽우주국(ESA) 가이아 탐사선 데이터를 분석해 태양계 주변 약 3200광년 범위 내 80만개 이상의 별을 조사했다. 그 결과 이들 별 중 다수가 100억년 이상 되었으며, 일부는 130억년 이상 된 것으로 나타났다. 이는 기존에 은하 원반이 80~100억년 전에 형성됐다고 추정했던 것보다 훨씬 이른 시기다. 우주의 나이는 약 138억년이므로, 우리 은하의 원반에 130억년 된 별이 존재한다는 것은 우주 탄생 후 첫 10억년 동안 원반이 형성되었을 것임을 의미한다. 이는 우리 은하의 별 형성 연대 시기를 크게 앞당길수 있다는 것. 연구 책임자는 "원반에 있는 이 고대 별들은 은하수의 얇은 원반의 형성이 이전에 믿었던 것보다도 약 40~50억년 더 일찍 시작되었음을 시사한다"고 설명했다. AIP 연구팀은 유럽우주국의 가이아 우주선이 수집한 데이터를 연구하여 이 고대 별들의 연대를 측정하고 올해 초 사전 인쇄본 arXiv 서버에 연구 결과를 게시했다. AIP는 이번 발견에 대해 지난 7월 31일 발표했다. 특히 이 고대 별들 중 일부는 금속 함량이 높아 초기 은하의 빠른 금속 농축 과정을 시사한다. 이는 일반적인 고대 별들의 특징인 낮은 금속 함량과 대비되는 결과로, 은하 형성 초기 단계에 대한 새로운 시각을 제시한다. 이번 연구 결과는 은하 형성 과정에 대한 기존 이론을 수정하고 은하역사를 재구성하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 가이아 탐사선은 은하 병합 흔적, 초기 구성 요소 등 은하 역사에 대한 다양한 정보를 밝혀왔으며, 최근 운석 충돌로 인한 일시적인 데이터 수집 중단에도 불구하고 2025년말까지 임무를 수행할 예정이다.
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[우주의 속삭임(38)] 은하 나이, 기존 추정보다 수십억 년 더 많을 수도...가이아 망원경 관측 결과
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전자동 치과 로봇, 세계 최초로 인간 대상 수술 실시
- AI 제어 자율 로봇이 치과계에서 처음으로 인간 환자를 대상으로 치과 시술을 성공적으로 수행했다. 특히 인간 치과의사가 할 수 있는 것보다 약 8배 빠른 속도로 해 냈다고 뉴아틀라스가 전했다. 미국 보스턴에서 설립된 스타트업 퍼셉티브(Perceptive)가 만든 이 치과 로봇은 휴대용 3D 체적 스캐너와 광간섭 단층촬영(OCT) 장치를 사용해 치아, 잇몸, 심지어 치아 아래의 신경까지 포함한 입의 자세한 3D 모델을 구축한다. 입의 체적 모델을 구축하는 OCT는 광선만 사용하므로 인체에 유해한 X선 방사선이 전체 과정에서 배제되고, 고해상도 촬영이 가능하며, 충치의 상태까지 약 90%의 정확도로 자동으로 감지된다고 한다. 물론 치과의사와 환자와의 상담과 시술에 대한 의사결정 과정은 거친다. 일단 결정이 내려지면 로봇 치과 의사가 수술을 인계받는다. 로봇 치과 의사에 수술 계획과 과정이 전달되면 로봇이 수술을 진행한다. 치과 로봇의 첫 번째 전문 분야는 치과 크라운(인공 금속관을 씌우는 치과 시술)을 위한 치아 준비다. 퍼셉티브는 인간 의사 시술의 경우 크라운은 일반적으로 두 번으로 나뉘어 시행되며 총 두 시간 정도 걸리는 과정이라고 밝혔다. 그러나 로봇 치과의사는 이를 15분에 안에 마친다고 한다. 퍼셉티브는 치과 로봇이 '움직임이 매우 많은 조건에서도' 안전하게 업무를 처리할 수 있다고 주장하며, 움직이는 인간 환자에 대한 시술은 모두 성공적이었다고 밝혔다. 퍼셉티브의 설립자 겸 CEO 크리스 시리엘로는 "세계 최초의 완전 자동화된 로봇 치과 시술을 성공적으로 완료했다"며 "이 의학적 혁신은 치과 시술의 정밀성과 효율성을 높이고, 더 나은 치과 치료에 대한 접근성을 높여 환자 경험과 임상 결과를 개선한다. 우리는 시스템을 발전시키고 환자를 위한 확장 가능하고 완전 자동화된 치과 의료 솔루션을 개척하기를 희망한다"고 말했다. 퍼셉티브의 임상 자문위원회 위원 카림 자클라마는 "퍼셉티브의 AI 기반 로봇 시스템은 치의료계를 혁신할 것이다. 절차를 간소화하고 환자에게 편안함을 더할 것이며, 특히 구강 내 스캐너와 같은 고급 이미징 기능은 종전과 비교할 수 없는 세부 정보를 제공해 문제를 더 정확하게 조기 진단하고 환자와 더 효과적으로 소통할 수 있게 해준다. 이러한 효율성 덕분에 개인화된 환자 치료에 더 집중하고 의자에 앉아 있는 시간을 줄여 더 많은 환자를 효과적으로 치료할 수 있다"고 설명했다. 고정밀 인간 제어 로봇 수술은 이미 빠른 속도로 발전하고 있다. 인간 의사의 안정적인 손에 대한 전통적인 필요성은 사라지고 있다. 휴머노이드 분야에서 보듯, 로봇을 원격 조작하기 시작하는 순간, 로봇이 언젠가는 인간과 동일한 작업을 수행하도록 훈련될 것이며, 치과 분야도 마찬가지다. 크라운과 같이 60분짜리 마라톤 시술을 두 번 하는 대신 15분 만에 로봇 치과의사의 시술로 끝낼 수 있다면, 그것은 엄청난 개선이다. 시스템은 비용이 들겠지만, 많은 시간을 절약하기 때문에 충분히 상쇄할 수 있다. 환자 입장에서는 오히려 치료비가 줄어드는 효과가 크다. 그러나 이 치과 로봇은 아직 FDA 승인을 받지 못했다. 퍼셉티브는 로봇 치과의사의 출시 일정을 정하지 않았다. 대중이 로봇 치료를 받을 수 있기까지는 몇 년이 걸릴 수 있다. 퍼셉티브는 로봇의 기능을 확장하고 치료 범위를 넓한다는 계획이다.
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전자동 치과 로봇, 세계 최초로 인간 대상 수술 실시
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[퓨처 Eyes(45)] 美 유타대, 공기 중 수분으로 식수 만드는 '마법 장치' 개발
- 극심한 물 부족 문제를 해결할 혁신적인 기술이 등장했다. 미국 유타 대학교 공학 연구팀은 공기 중의 수분을 포집하여 깨끗한 식수를 생산하는 소형 장치 개발에 성공했다고 테크익스플로어와 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 전했다. 지난 7월 26일 학술지 '셀 리포츠 피지컬 사이언스(Cell Reports Physical Science)'에 게재된 연구 내용에 따르면, 연구팀은 연료를 사용하는 흡착식 대기 중 물 포집(AWH) 장치를 개발했다. 이 장치는 특수 흡착제를 이용해 공기 중 수분을 흡수한 후, 열을 가해 물 분자를 액체 상태로 변환시키는 방식으로 작동한다. 현재 물 부족으로 어려움을 겪는 나라가 많다. 특히 중동과 북아프리카, 남아시아 지역은 극심한 물 부족에 시달리고 있다. 중동 및 북아프리카 지역은 전 세계에서 물 부족이 가장 심각한 지역으로, 인구의 83%가 물 부족에 시달리고 있다. 그중 예멘, 리비아, 요르단, 이란, 이라크 등이 심각한 물 부족 국가로 꼽힌다. 남아시아 인구의 74%도 물 부족에 노출되어 있으며, 인도, 파키스탄, 아프가니스탄 등이 대표적인 물 부족 국가다. 사하라 이남 아프리카 지역은 극심한 가뭄으로 인해 식수와 생활용수 부족 문제가 심각하며, 에티오피아, 케냐, 소말리아 등이 큰 어려움을 겪고 있다. 지구 대기에는 유타 주의 그레이트 솔트 호수를 800번 채울 수 있는 엄청난 양의 물이 존재한다. 대기 중에서 수분을 추출하는 기술은 만성적인 물 부족에 시달리는 전 세계 수십억 명에게 깨끗한 식수를 공급할 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 다공성 물질을 흡착제로 사용 기존의 대기 중 수분 포집(AWR) 기술은 크기, 비용, 효율성 측면에서 여러 단점을 가지고 있었다. 그러나 유타대 공학 연구팀은 건조한 지역에서도 공기를 식수원으로 활용하는 데 한 걸음 더 다가갈 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 연구팀은 개발한 최초의 소형 급속 순환 연료 기반 AWH 장치를 공개했다. 이 2단계 프로토타입은 흡습성 물질을 사용해 습하지 않은 공기에서 물 분자를 끌어낸 다음, 열을 가해 물 분자를 액체 상태로 방출한다. 연구팀은 '금속 유기 골격체(MOF)'라는 다공성 물질을 흡착제로 활용했다. MOF는 레고 블록처럼 다양한 구조로 재배열할 수 있으며, 연구팀은 알루미늄 푸마레이트를 이용해 물 분자만 선택적으로 흡착하도록 설계된 MOF를 개발했다. 이 MOF는 흡착 과정에서 열을 방출하는 발열 특성을 가지고 있어, 열을 가하면 흡착된 물 분자를 쉽게 방출할 수 있다. 연구를 주도한 유타대 사마르 라오 기계공학과 조교수는 "공기 중의 수증기만 흡착하고 다른 것은 흡착하지 못하도록 만들 수 있다. 정말 선택적이다"라고 설명했다. 물, 하루 5리터 생산 이 연구의 수석 저자인 대학원생 네이션 오티즈와 함께 개발한 시제품은 1kg의 흡착제로 하루 5리터의 물을 생산할 수 있다. 즉, 3일 만에 15리터의 물을 생산할 수 있으며, 이는 일반적인 물 휴대량을 넘어서는 수준이다. 연구팀은 흡착제로 대기 중의 수분을 추출한 뒤 군용 캠핑 스토브를 활용해 열을 가하고 물을 응축시켜키는 방식을 채택했다. 이는 에너지 밀도가 높은 연료를 사용해 건조한 환경에서도 물을 효율적으로 생산할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이번 연구는 미국 국방부가 지원하는 DEVCOM 솔저 센터(Soldier Center) 프로그램의 일환으로 진행됐다. 군은 물 공급이 제한적인 외딴 지역에서 작전하는 병사들에게 수분을 공급하기 위한 기술 개발에 관심을 가지고 있다. 연구팀은 이 장치가 병사들이 큰 물통을 휴대하지 않고도 필요할 때마다 물을 생산할 수 있도록 해줄 것으로 기대하고 있다. 라오 교수는 "우리는 군인들이 작고 컴팩트한 물 생성 장치를 갖고 물이 가득 찬 큰 물통을 갖고 다닐 필요가 없도록 방위용 애플리케이션에 대해 특별히 살펴보았다"며 "이것은 말 그대로 수요에 따라 물을 생산할 것"이라고 말했다. 민간 활용 위해 특허 출원 중 연구팀은 이 기술을 군사용뿐만 아니라 일반 가정에서도 활용할 수 있도록 특허 출원을 진행 중이다. 특히 물 부족 문제를 겪는 지역에서 식수 공급에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 "기존 대기 중 물 포집 기술은 크기, 비용, 효율성 문제로 실용화에 어려움을 겪었지만, 이번에 개발한 장치는 이러한 문제를 해결하고 실용성을 높였다"며 "물 부족 문제를 겪는 전 세계 수십억 명에게 깨끗한 식수를 공급할 수 있는 잠재력을 지니고 있다"고 강조했다. 특히 가정에서 하루 평균 15~20리터의 식수를 소비한다는 점을 고려할 때, 이 장치가 가정용 식수 문제 해결에도 크게 기여할 것으로 기대된다. 하지만 아직 시제품 단계이며, 태양광 대신 연료를 사용하는 방식이기 때문에 환경 문제를 고려해야 한다는 지적도 있다. 연구팀은 앞으로 효율성과 안전성을 높이고, 실제 환경에서의 성능을 검증하는 추가 연구를 진행할 계획이다.
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[퓨처 Eyes(45)] 美 유타대, 공기 중 수분으로 식수 만드는 '마법 장치' 개발
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