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2025-04-06 (일)

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[퓨처 Eyes(54)] 테슬라, 2027년 로보택시 '승부수'…'사이버캡' 띄우지만 가시밭길 예고

미국 전기차 선두주자 테슬라가 '로보택시(무인 택시)'라는 새로운 혁신을 예고했다. 2027년까지 무감독 자율주행 시스템을 탑재한 로보택시를 상용화하겠다는 야심찬 목표를 제시하며 업계의 이목을 집중시키고 있다. 하지만 테슬라의 이러한 계획은 기술적 난관과 시장의 회의적인 시선에 직면하며 험난한 여정이 예상된다. '사이버캡'으로 여는 로보택시 시대, 과연 가능할까? 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)는 지난 10일 로스앤젤레스 버뱅크 워너브라더스 스튜디오에서 열린 '위, 로봇(We, Robot)' 행사에서 '사이버캡'이라는 이름의 2인승 자율주행 로보택시를 공개했다. 운전대와 페달 없이 완전 자율주행이 가능하도록 설계된 사이버캡은 반짝이는 은색 몸체와 동일한 색상의 바퀴가 장착된 차량으로, 외관으로는 미래에서 온 차량 그 자체였다. 머스크는 사이버캡의 가격을 3만 달러(약 4087만 원) 미만으로 2027년 이전 대량 생산을 목표로 한다고 밝혔다. 그러나 현재 테슬라의 자율주행 기술 'FSD(Full Self-Driving)'는 레벨 2 수준에 머물러 있다. 운전자의 개입이 필요한 부분적 자율주행 시스템으로, 완전 자율주행 기술 상용화까지는 상당한 기술적 진보가 필요한 상황이다. 자율주행 기술, 대중의 신뢰 얻을 수 있을까? 테슬라의 적극적인 행보에도 불구하고 자율주행 기술에 대한 대중의 신뢰는 아직 낮다. 최근 우버 보고서에 따르면, 우버 이용자의 절반이 자율주행차 이용을 꺼리는 것으로 나타났다. 자율주행 시스템의 안전성에 대한 우려가 여전히 높기 때문이다. 실제로 우버는 자율주행 기술 도입에 어려움을 겪고 있다. 웨이모(Waymo)와의 협력을 통한 자율주행차 시범 운영에도 불구하고, 승객들의 불안감은 해소되지 못하고 있다고 일렉트렉은 전했다. 이는 자율주행차 상용화의 가장 큰 걸림돌로 작용할 수 있다. 다라 코스로샤히 우버 CEO는 "안전이 가장 중요한 일이다. 그러면 앞으로 3~7년 안에 경제에 집중하기 시작할 것"이라고 전망했다. 테슬라 로보택시, 극복해야 할 과제들 테슬라가 그리는 로보택시의 미래는 장밋빛 전망으로 가득하지만, 현실은 녹록지 않다. 기술적 한계, 법적 규제, 대중의 불신이라는 높은 벽을 넘어야만 2027년 상용화라는 목표를 달성할 수 있다. 무엇보다 완전 자율주행 기술의 완성도를 높이는 것이 관건이다. 복잡한 도심 환경, 예측 불가능한 상황 속에서도 안전하고 정확한 주행을 보장해야 한다. 또한, 시스템 오류, 해킹 등 잠재적 위험 요소를 제거하고 안전성을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다. 법적 규제 마련 또한 시급한 과제다. 자율주행 시스템과 관련된 법적 책임 소재, 보험 및 사고 처리 기준 등 명확한 규범 마련이 필요하다. 자율주행차에 대한 사회적 합의를 이끌어내고 제도적 기반을 구축하는 것이 로보택시 상용화의 필수 조건이다. 대중의 인식 개선도 중요하다. 자율주행 기술에 대한 불안감과 불신을 해소하고, 안전하고 편리한 교통 수단이라는 인식을 심어주어야 한다. 지속적인 기술 개발과 안전성 검증, 투명한 정보 공개를 통해 대중의 신뢰를 얻는 것이 중요하다. CFRA 리서치 애널리스트 개릿 넬슨은 "수많은 기술적 장애물과 안전 테스트, 규제 승인 등의 과제를 해결하는 데 몇 년이 걸릴 것"이라며 테슬라의 2027년 상용화 목표에 회의적인 시각을 보였다. 경쟁사들의 빠른 행보, 테슬라에 '자극제' 될 듯 테슬라가 자율주행 택시 시장의 '게임 체인저'를 꿈꾸지만, 이미 시장을 선점하고 있는 경쟁자들의 존재를 간과할 수 없다. 구글의 자회사 웨이모는 이미 미국 주요 도시에서 로보택시 서비스를 상용화하며 주행 거리와 안전성 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있다. 웨이모는 2018년부터 샌프란시스코에서 자율주행 택시 서비스 '웨이모 원'을 시작으로, 현재 로스앤젤레스, 피닉스, 오스틴 등으로 서비스 지역을 확대하며 시장 지배력을 강화하고 있다. 특히, 웨이모는 누적 주행 거리와 낮은 사고율을 강점으로 내세우며 자율주행 기술에 대한 신뢰도를 높이는 데 주력하고 있다. 중국 IT 기업 바이두 또한 자율주행 택시 시장에서 괄목할 만한 성과를 보여주고 있다. 2021년 베이징에서 로보택시 서비스 '아폴로 고'를 출시한 바이두는 현재 중국 내 10개 도시로 서비스를 확장하며 빠르게 성장하고 있다. 국내 자동차 산업을 선도하는 현대자동차와 기아는 테슬라와 마찬가지로 레벨2 수준의 첨단운전자보조시스템(ADAS)을 구현하고 있다. 특히 현대차는 운전자 개입이 필요없는 레벨 4 자율주행 기술을 탑재한 무인 자율주행차를 개발해 지난 6월부터 서울 마포구 상암 등 제한된 구역에서 시속 50km 이내로 시범 운행을 개시했다. 웨이모와 바이두의 성공적인 로보택시 운영은 테슬라에게는 자극제가 될 것으로 보인다. 테슬라가 자율주행 택시 시장에서 경쟁 우위를 확보하기 위해서는, 경쟁사들의 기술력과 서비스 운영 노하우를 면밀히 분석하고 차별화된 전략을 수립해야 할 것이다. 특히, 웨이모와 바이두가 이미 확보한 방대한 주행 데이터와 운영 경험은 테슬라가 극복해야 할 과제로 꼽힌다. 테슬라가 자체적인 기술력과 브랜드 파워를 바탕으로 경쟁에서 앞서나갈 수 있을지, 앞으로의 행보가 주목된다. 한편 테슬라의 로보택시는 단순한 기술적 진보를 넘어 우리 삶의 방식을 바꿀 잠재력을 지니고 있다. 교통 체증, 사고 감소, 이동 편의 증대 등 다양한 사회적·경제적 효과를 가져올 수 있다. 그러나 꿈을 현실로 만들기 위해서는 혁신적인 기술 개발과 더불어 사회적 공감대 형성, 제도적 뒷받침이 필요하다. 테슬라가 과연 2027년 로보택시 시대를 열고 교통 혁명을 이끌어낼 수 있을지, 그 결과가 주목된다.
- 포커스온
2024-10-17 16:25:00
현대차, '미래차 고장 예측' 기술 선점 나선다…서울대 등 8개 대학과 손잡아

현대자동차그룹이 미래 모빌리티 패러다임을 선도할 핵심 기술 확보에 박차를 가한다. 국내 유수 대학들과의 공동 연구를 통해 차량 고장을 예측하고 선제적으로 대응하는 'PHM(고장 예측 관리) 기술' 고도화에 나선 것이다. 현대차그룹은 서울대, 건국대, 성균관대, 인하대, 한국기술교육대, 한양대, 광주과학기술원(GIST), 울산과학기술원(UNIST) 등 8개 대학과 협력해 'PHM 기술' 개발을 위한 공동 연구실을 설립한다고 16일 밝혔다. 지난 15일 서울대 엔지니어하우스에서 개최된 협약식에는 양희원 현대차·기아 연구 개발(R&D) 본부장(사장), 김영오 서울대 공과대학장 등 주요 관계자들이 참석하여 협력 의지를 다졌다. 이번 산학 협력은 자율 주행 및 전동화 시대에 발맞춰 차량 시스템의 복잡성이 증대됨에 따라 발생 가능한 잠재적 고장을 사전에 예측하고 관리하여 안전성과 신뢰성을 극대화하기 위한 것이다. 공동 연구실은 2027년까지 PHM 요소 기술, 차량 탑재 하드웨어 및 소프트웨어 개발, PHM 플랫폼 구축을 위한 기반 기술 연구에 매진할 계획이다. 특히 차량 시스템의 고장 징후를 실시간으로 포착하기 위한 센서 데이터 수집 및 분석, 예측 알고리즘 고도화에 연구 역량을 집중한다. 이를 통해 차량 내 임베디드 시스템 또는 클라우드 기반의 PHM 플랙폼을 구현하여 고장 예측 정확성을 향상시키는 것이 목표다. 현대차그룹은 이번 연구 성과를 바탕으로 목적기반차랑(PBV)의 예방정비 시스템을 국내 협력 업체들과 연계하여 상용화하고, 나아가 자율 주행 차량을 비롯한 다양한 모빌리티 분야로 PHM 기술 적용범위를 확대할 계획이다. 양희원 현대차·기아 사장은 "PHM 기술은 자율 주행 시대의 안전과 신뢰성을 담보하는 핵심 기술"이라며 "선도적인 기술력 확보를 통해 미래 모빌리티 산업을 이끌어 나가겠다"는 포부를 밝혔다. PHM 기술이란? PHM 기술은 'Prognostics and Health Management(고장 예측 및 관리)'의 약자로, 쉽게 말하면 기계나 장비의 고장을 미리 예측하고 관리하는 기술이다. 마치 사람이 정기적으로 건강검진을 받아 질병을 예방하듯, 기계도 PHM 기술을 통해 '상태'를 체크하고 문제가 생길 가능성을 미리 알아내는 것을 말한다. 의사가 검진 결과를 보고 진단을 내리듯, PHM 기술은 수집된 데이터를 분석하여 기계의 현재 상태를 진단하고, 앞으로 고장이 발생할 가능성을 예측한다. PHM 기술이 중요한 이유는? 기계 고장으로 인한 사고를 예방해 사람의 안전을 지킬 수 있다. 고장이 나기 전에 기계를 미리 수리하면, 큰 고장으로 이어지는 것을 막아 수리 비용을 줄일 수 있고, 기계의 수명도 늘릴 수 있다. 또한 기계의 가동율을 높여 생산성을 향상시킬 수 있다. 이처럼 PHM 기술은 사람의 안전과 편의를 향상시키는데 중요한 역할을 하고 있다. 향후 더욱 발전해 스마트 팩토리, 발전소나 공장 등 산업 현장 뿐만 아니라 의료 장비 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.
- 산업
2024-10-16 10:56:00
구글, AI 데이터 센터 소요 전력 원자력 발전으로 전환한다

구글(Google)이 인공지능(AI) 데이터 센터에 필요한 방대한 양의 에너지를 원자력 발전으로 전환하기로 결정하고, 이를 위해 소형 원자로 사용 계약을 체결했다고 BBC방송이 전했다. 구글은 원자력 발전을 위해 카이로스 파워(Kairos Power)와 계약을 체결했다. 이에 따라 2030년 이전에 첫 번째 원자로 가동을 시작하고, 오는 2035년까지 더 많은 원자로를 배치할 것이라고 밝혔다. 구글은 원자로 구매 가격이 얼마인지, 또는 원자력 발전소 및 데이터 센터가 어디에 지어질 것인지에 대한 세부 사항은 공개하지 않았다. 빅테크들은 AI를 구동하는 거대한 데이터 센터에서 사용하는 전기를 공급하기 위해 점점 더 원자력 에너지원으로 눈을 돌리고 있다. AI 부문은 방대한 데이터 처리 때문에 다른 기술 영역에 비해 월등히 많은 에너지를 소모한다. 구글의 에너지 및 기후 담당 마이클 테렐 이사는 "AI 기술을 지원하기 위한 새로운 전기원이 필요하다"라며 "이번 계약은 방대한 에너지를 친환경은 물론 안정적으로 공급해 새로운 기술 발전을 가속하고 AI의 잠재력을 최대한 활용하는 데 도움이 될 것“이라고 설명했다. 카이로스의 제프 올슨 담당은 "구글과의 계약은 전력망의 탈탄소화를 위한 원자력 발전 실행 가능성을 입증함으로써 핵 에너지의 상용화를 가속하는 데 일조할 것"이라고 말했다. 이 계획은 미국 원자력규제 위원회와 현지 기관의 승인을 받아 진행된다. 지난해 미국 규제 당국은 캘리포니아에 본사를 둔 카이로스에 50년 만에 처음으로 새로운 유형의 원자로 건설을 허가했다. 회사는 지난 7월 테네시주에서 시범 원자로 건설을 시작했다. 원자로 부문 스타트업인 카이로스는 기존 원자력 발전소에서 사용하는 물 대신 용융 불소염을 냉각제로 사용하는 소형 원자로를 개발하고 있다. 탄소를 거의 배출하지 않고 하루 24시간 끊김 없이 전기를 공급하는 원자력은 기술 산업에 매력적인 옵션으로 다가서고 있다. 많은 에너지를 사용하는 테크 기업들은 탄소 배출을 줄여야 한다는 과제에 직면해 있다. 골드만삭스에 따르면 데이터 센터의 글로벌 에너지 소비는 2020년대 말까지 두 배 이상 증가할 것으로 예상된다. 테크타겟(TechTarget) 웹사이트의 산업 편집자 존 무어는 "AI 데이터 센터는 에너지를 공급하고 컴퓨팅 장비를 냉각하기 위해 상상하기 어려운 만큼 대량의 전기가 필요하다"고 말했다. 지난해 열린 COP28(기후변화협약 당사국총회)에서 미국은 화석연료에서 벗어나기 위한 노력의 일환으로 2050년까지 원자력 발전 용량을 세 배로 늘리겠다는 국가 그룹에 합류했다. 물론 반대 의견도 있다. 원자력 발전이 위험성이 없는 것이 아니며, 오래 지속되는 방사성 폐기물을 배출한다는 것이다. 한편 지난달 마이크로소프트는 지난 1979년 미국에서 최악의 원자력 사고가 발생한 3마일 섬(Three Mile Island) 에너지 공장의 운영을 재개하기로 합의했다. 지난 3월 아마존은 펜실베이니아주에 원자력 에너지 추진 데이터 센터를 인수할 것이라고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-10-16 07:33:00
[퓨처 Eyes(52)] 인간 게놈, '5D 메모리 크리스탈'에 담겨 수십억 년 보존

영국 과학자들이 인간 게놈(유전자) 전체를 '5D 메모리 크리스털'에 저장하는 데 성공했다고 CNN과 파퓰러 사이언스, 라이브사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 이 기술은 미래에 인류 멸종 위기 극복에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 멸종 위기 동식물 종 보존에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 사우스햄튼 대학교 연구팀은 열과 화학적으로 가장 안정적인 물질 중 하나인 거의 순수한 실리카로 만든 유리인 용융 석영의 특성을 모방한 합성 소재를 개발해 5D 메모리 크리스털을 만들었다. 이 특수 크리스털은 수십억 년 동안 최대 360테라바이트[Terabyte, 컴퓨터 데이터 저장 용량을 나타내는 단위 중 하나로, 1테라바이트(TB)=1000기가바이트(GB) 또는 약 1조 바이트에 해당]의 정보를 저장할 수 있다. 연구팀이 개발한 동전 크기의 이 메모리 크리스털은 현재 독일 할슈타트에 있는 버려진 소금 광산 깊숙한 곳에 있는 '인류 기억 기록 보관소'에 보관될 예정이다. 이 팀이 개발한 크리스털은 2014년에는 '가장 내구성 있는 디지털 저장 장치'로 기네스 세계 기록에 등재되기도 했다. 섭씨 1천도·우주 방사선 등 극한의 조건 견뎌 사우스햄튼 대학 측은 지난 19일 보도자료를 통해 5D 메모리 크리스털은 섭씨 1000도의 고온, 1제곱센티미터당 10톤(아프리카 코끼리 두 마리의 무게에 해당)의 압력이라는 극한의 환경 조건에서도 견딜 수 있다고 밝혔다. 또한 우주 방사선에 장기간 노출되어도 견딜 수 있어 우주를 통한 긴 여행에도 살아남을 수 있다. 또한 이 크리스털은 영구 보존이 가능하다. 현재 138억 년(우주의 나이와 비슷한 시간) 동안 데이터 유지가 가능한 것으로 알려졌다. 현재 우리가 살고 있는 지구는 50억년 후 태양이 파괴되면 사라질 것으로 추정된다. 단순 계산으로 이 메모리 크리스털은 지구가 파괴된 후에도 데이터 유지가 가능하다. 사우스햄튼 대학교 광전자공학 피터 카잔스키 교수가 주도한 연구팀은 크리스털 결정 내에 정보를 저장하기 위해 초고속 레이저를 사용해 5차원 매트릭스 내에 쌓인 수백만개의 20나노미터(0.0000008인치, 1나노 미터는 10억분의 1미터) 폭의 노드에 데이터를 새겨 넣었다. 정보는 나노 구조의 5가지 차원(높이, 길이, 너비, 방향, 위치)으로 변환되어 저장되므로 '5D'라고 불린다. 팀은 "두 개의 광학 차원과 세 개의 공간 좌표가 포함돼 있다"고 밝혔다. 유기체 복원 가능 게놈 영구 저장 5D 메모리 크리스털은 기존 3D 광학 저장 기술에 '복굴절' 현상을 추가하여 개발됐다. 복굴절은 빛이 매질을 통과할 때 편광 방향에 따라 굴절률이 달라지는 현상이다. 이를 이용해 각각의 미세한 데이터 저장 공간에 1비트가 아닌 8비트(1바이트)의 데이터를 저장할 수 있게 됐다. 카잔스키 교수는 "5D 메모리 크리스털은 미래에 과학 기술이 허락한다면 식물과 동물 등 복잡한 유기체를 복원할 수 있는 게놈 정보의 영구 저장소를 구축할 가능성을 열어준다"고 설명했다. 팀은 DNA의 뉴클레오타이드 또는 염기를 나타내는 네 글자, 즉 아데닌(A), 시토신(C), 구아닌(G) 티민(T)을 사용해 전체 인간 게놈을 설명했다. 국립인간게놈 연구소에 따르면 전체 게놈은 약 30억 글자 길이이다. 또한 연구팀은 먼 미래에 정보를 해독할 존재를 고려하여 시각적 키를 메모리 크리스털에 포함시켰다. 팀은 먼 미래에 누가, 또는 무엇이 정보를 검색할지 고려했다. 그것은 지능(종 또는 기계)일 수도 있고, 너무 먼 미래에 발견되어 참조 프레임이 존재하지 않을 수도 있기 때문이다. 카잔스키는 "크리스탈에 새겨진 시각적 열쇠는 발견자에게 내부에 어떤 데이터가 저장되어 있고 어떻게 사용할 수 있는지에 대한 지식을 제공한다"고 말했다. 현재 과학 기술로는 단일 게놈만으로 종을 부활시키는 것은 불가능하다. 그러나 연구팀은 인간에서 진화했거나 외계에서 온 진보된 문명이 이를 달성하는 데 필요한 지식과 기술을 보유하고 있을 것으로 예상하고 있다. 이번에 사우스햄튼 대학교 연구팀이 개발한 메모리 크리스탈은 5D 메모리 크리스탈의 잠재력을 보여주는 중요한 이정표다. 현재 실험 단계에 있는 이 메모리 크리스탈은 상용화를 위해서는 추가적인 연구 개발이 필요하다. 상용화될 경우, 우리가 데이터를 저장하고 활용하는 방식을 근본적으로 바꿀 수 있을 것으로 기대된다. 한편, 외부 전문가들은 이 연구에 대해 "매우 인상적"이라면서도 미래에 데이터를 읽는 방법에 대한 의문을 제기했다. 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)의 토마스 헤이니스는 CNN에 "수백 년 후에도 데이터를 읽을 수 있는 장치를 만들 수 있을지, 그 장치가 여전히 작동할지 의문"이라고 지적했다. 이 기술은 2016년 세계인권선언, 대헌장, 킹 제임스 성경과 같은 중요 문서 저장에 사용된 바 있다. 지구의 멸종 위기 종, 달에 보관 지구 종말에 대비해 인류의 유산을 남기려는 과학자들의 노력은 이어지고 있다. 올해 초 과학자들은 지구의 멸종 위기 종을 달에 보관하여 보호하는 계획을 발표하기도 했다. 이는 지구에 대재앙이 발생할 경우를 대비한 것이다. 스미소니언 국립 동물원 및 보존 생물학 연구소의 메리 하게돈 연구팀은 지구상 생물종의 멸종에 대비해 달에 멸종 위기 생물 샘플 저장소를 만드는 것이 가능한가를 탐구했다. 새로운 개념의 냉동 세포 저장소는 궁극적으로 섬유질 세포로 동물 피부 샘플을 냉동 보존해 섬유아세포라고 하는 세계의 멸종 위기종의 다른 조직이나 기관을 연결하는 것이다. 달 생물 저장소는 '냉동 보존'을 통해 가능하다는 주장이다. 달의 극지방에는 20억 년 이상 햇빛이 비치지 않는 분화구 바닥과 같은 영구적으로 그늘진 지역이 있다. 이 지역의 온도는 대개 섭씨 영하 196도 이하로 유지된다. 연구팀은 달의 이러한 낮은 온도를 활용해 장기 냉동보존 저장 시설을 건설하고 샘플을 수동 냉각할 것을 제안했다. 물론 이를 실현하는 데는 앞으로도 수십 년이 걸릴 것으로 예상된다. 이처럼 과학자들은 현재에도 일어나고 있는 멸종 위기 동식물 보존을 위해 다각적인 노력을 기울이고 있다. 또한 DNA 타임 캡슐 역할을 할 것으로 보이는 5D 메모리 크리스털은 인류의 지식과 생물 다양성을 보존하며, 먼 미래 세대에게까지 그 유산을 전달할 수 있는 혁신적인 기술로 기대된다.
- 포커스온
2024-09-26 13:08:00
[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.
- IT/바이오
2024-09-25 16:06:00
[신소재 신기술(112)] AI 혁신, 농업 현장에…오렌지 수확 로봇 개발 성공

이스라엘 농업 기술 스타트업 나노벨(Nanovel)이 과수원 등 농장의 과실수에서 과일을 따낼 수 있는 새로운 인공지능(AI) 기반 자율 로봇을 제작, 공개했다고 지역 매체 노카멜스가 전했다. 비용 대비 효과가 좋거나 한국과 같은 과수원 환경에서 적용할 수 있다면, 인건비 등으로 인해 천정부지로 치솟고 있는 과일값 안정에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 나노벨은 이 로봇이 농장의 노동력 부족과 급증하는 생산 비용에 대한 전 세계적 솔루션을 제공할 것이라고 자신했다. 노동력과 생산비라는 두 가지 큰 난제는 미국 애리조나, 캘리포니아, 콜로라도, 뉴멕시코의 농장주들과 협력하는 '웨스턴 그로워스(Western Growers)' 조직의 조사를 통해 해결될 수 있는 것으로 확인됐다고 한다. 나노벨에 따르면 이 로봇은 첨단 엣지 컴퓨팅과 AI 기반 데이터 분석을 기반으로 하고 있다. 이를 통해 높은 수준의 기술적 복잡성을 요구하는 '오렌지 수확'에 성공했다. 울창한 잎사귀 사이에서 오렌지를 선별해 따낸 것이다. 회사는 이 로봇이 세계 최초의 과일 자율 수확 시스템이라고 밝혔다. 개발된 오렌지 수확 로봇은 다중 암(팔) 플랫폼으로 구성되어 있으며 지금은 트랙터로 움직인다. 그러나 회사가 계획하는 차세대 로봇 시스템은 내부 구동 장치와 자율주행 시스템을 갖추게 될 것으로 알려졌다. 망원렌즈 구실도 겸하는 암에는 엣지 컴퓨팅, 첨단 비전 시스템 및 AI가 장착돼 시장 품질 기준을 충족하는 정밀도로 과일을 식별, 평가 및 선택적으로 수확한다. 각 암에는 과일을 고정하는 특허받은 진공 그리퍼(과일을 잡는 손의 기능)와 손상 없이 줄기를 다듬는 커터가 있다. 첫 번째 단계에서 로봇은 오렌지를 수확하고 나중에 다른 감귤류로 확장할 예정이며, 회사의 장기 계획은 레몬, 자몽, 아보카도, 망고, 복숭아, 천도복숭아 수확 로봇으로의 전개다. 나노벨 설립자 겸 CEO인 아이작 매조는 "나노벨의 사명은 자율 수확을 통해 신선한 과일의 가격을 확보하는 것"이라고 말했다. 메조는 "목표는 나노벨의 솔루션을 글로벌 감귤류 시장, 특히 미국과 스페인, 이탈리아와 같은 남유럽 국가에 공급하는 것이다. 우리는 신선한 시장 기준에 맞춘 과실 수확의 새로운 글로벌 표준을 만들고 재배자에게 높은 품질과 경제적 실행 가능성을 보장할 것"이라고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-09-23 13:27:00
[퓨처 Eyes(50)] 핵시계, 초정밀 시간 측정의 새로운 지평을 열다

상상을 초월하는 정확성, 10억년에 단 1초의 오차도 허용하지 않는 시계가 현실로 다가왔다. 과학자들이 기존 원자시계를 뛰어넘는 핵시계 개발에 성공하며, GPS, 인터넷 동기화, 금융 거래 등 다양한 분야에 혁신을 예고했다. 미국 물리과학 연구기관인 JILA와 국립표준기술원(NIST) 펠로우이자 콜로라도 볼더 대학교 물리학 교수인 준 예(Jun Ye)와 그의 팀이 이끄는 국제 연구팀이 핵시계로 알려진 획기적인 시간 측정 장치를 개발했다. 원자시계 넘어 핵시계로, 시간 측정의 새로운 지평 현재 가장 정확한 시계는 원자시계다. 원자시계는 원자 내 전자의 에너지 변화를 이용해 1초를 정의하고, 1초에 수십억 번 진동하는 신호를 통해 시간을 측정한다. 이번에 개발된 핵시계는 원자핵 내부의 에너지 변화를 이용한다는 점에서 원자시계와 차별화되는 새로운 유형의 시간 측정 장치다. 핵시계는 원자 전체가 아닌 원자핵의 진동을 측정한다. 원자핵은 원자보다 훨씬 작지만, 더 많은 '틱(tick)'을 가지고 있어 더 정확한 시간 측정이 가능하며, 전자기장과 같은 외부 교란에도 안정적이다. 새로운 연구에서 JILA와 그의 연구팀은 핵시계의 모든 필수 부품을 만들었다. 즉 시계의 '틱(tick)'을 제공하는 토륨-229 핵전이, 핵의 개별 양자 상태 사이에 정밀한 에너지 점프를 생성하는 레이저, 이러한 '틱'을 직접 측정하는 주파수 빗 등이다. 연구팀은 이러한 노력으로 이전 파장 기반 측정기보다 100만배 높은 수준의 정밀도를 달성했다. 또한 연구팀은 자외선 주파수를 세계에서 가장 정확한 스트론튬 원자시계 중 하나에 사용되는 광학 주파수와 직접 비교해 핵 전이와 원자시계 사이의 직접적인 주파수를 연결하는데 최초로 성공했다. 이러한 직접적인 주파수 연결과 정밀도 향상은 핵시계를 개발하고 기존 시간 유지 시스템과 통합하는 데 있어 매우 중요한 단계다. 더 작지만 더 강력한 핵시계, 정확성의 한계를 뛰어넘다 원자시계는 수십억 년에 몇 초의 오차만 발생할 정도로 정확하지만, 외부 환경의 영향을 받을 수 있다. 반면, 핵시계는 원자핵의 안정성 덕분에 외부 간섭에 덜 민감하고, 더 높은 주파수에서 진동하여 더 정밀한 시간 측정이 가능하다. JILA 연구팀은 토륨-229 원자핵에 자외선 레이저를 쏘아 핵입자를 여기시키고 '광 주파수 빗' 기술로 핵의 에너지 펄스 주파수를 측정하는 데 성공했다. 이는 일반 시계의 추가 진자 운동을 하는 것과 유사한 원리로, 1초당 더 많은 파동 사이클을 측정하여 더욱 정확한 시간 측정을 가능하게 한다. 이번 연구 결과는 지난 9월 4일자 세계적인 학술지 "네이처' 표지 기사에 게재됐다. 연구팀에는 JILA, 비엔나 양자 과학 기술 센터, IMRA America Inc.의 연구자들이 포함됐다. 물리학의 획기적인 발전, 핵시계 현실화에 한 걸음 더 이번 연구는 핵시계 개발에 중요한 이정표를 세웠다. 1976년 토륨 핵의 저에너지 특성을 발견, 2003년 토륨-299 핵시계 활용 가능성 제시, 2023년 토륨-229 결정 삽입 기술 개발 등 오랜 연구 끝에 마침내 핵시계 프로토타입이 탄생한 것이다. 특히 연구팀은 토륨-229 핵의 에너지 변화를 정밀하게 측정하고, 이를 통해 생성된 신호를 높은 정확도로 측정하는 데 성공했다. 이는 핵시계의 실현 가능성을 입증하는 중요한 성과로 평가받는다. 핵시계, 시간 측정 넘어 과학 혁신 이끌 것 핵시계는 아직 초기 단계지만 상용화될 경우 공식 국제시간 측정뿐만아니라 물리학 연구, 우주 탐사 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 특히 암흑 물질 탐색, 자연 상수 검증 등 기본 물리학, GPS 정확도 향상, 통신 네트워크 안정화 등에도 활용될 수 있다. 연구팀은 "이번 연구는 핵시계의 가능성을 보여주는 중요한 발검음"이라며 "레이저 정렬 및 주파수 조정 등을 통해 정확도를 더욱 향상시킬 수 있을 것"이라고 밝혔다. 또한 "2~3년 안에 핵시계가 원자시계의 정확성을 능가할 것"이라고 전망했다. 핵시계는 휴대성과 안정성도 뛰어나 통신, 인터넷, GPS 등 일상생활에도 영향을 미칠 것으로 예상된다. 물리학 전문가들은 "핵시계는 시간 측정의 새로운 패러다임을 제시하는 혁신적인 기술"이라며 "기초과학 연구부터 첨단 기술 개발까지 다양한 분야에 파급 효과를 가져올 것"이라고 평가했다. 핵시계, 미래를 향한 새로운 추 원자시계는 이미 지진, 중력장, 시공간 연구에 중요한 도구로 활용되고 있다. 핵시계는 이러한 분야에 더 큰 발전을 가져올 수 있으며, 휴대성과 사용 편의성도 높을 것으로 예상된다. 핵시계와 원자시계를 함께 사용하면 기본 물리 상수의 변화 여부를 확인하고 암흑 물질 연구에도 새로운 가능성을 열 수 있다. JILA와 NIST 물리학자 준 예는 "수십억년 동안 켜두어도 1초도 잃지 않는 손목시계를 상상해보라"며 "아직은 그 수준에 이르지 못했지만 이 연구를 통해 그 수준의 정밀도에 더 가까워졌다"고 말했다. 더 정확하고 안정적인 시간 측정을 향한 인류의 도전은 끝없이 계속된다. 핵시계 기술의 발전은 단순히 시간 측정의 정확성을 높이는 것을 넘어, 더 빠른 인터넷 속도, 더 안정적인 네트워크 연결, 더 안전한 디지털 통신을 제공할 수 있다. 또한 대규모 입자 가속기 없이 입자 물리학 이론을 검증할 수 있으며, 우주 구조 탐사 등 우리가 우주와 자연을 이해하는 방식을 근본적으로 바꿀 수 있는 잠재력을 지니고 있다.
- 포커스온
2024-09-12 14:24:00
美 육군, 새로운 무인 지상 물류 로봇(MMET) 개발

미 육군이 무인으로 작동하는 지상 물류 로봇(MMET) 상용화에 나섰다고 군사 전문 매체 브레이킹디펜스가 전했다. 육군은 소형 운송 장비보다는 크지만, 대형 운송용 트럭보다는 작은 중간급의 새로운 무인 지상 물류 로봇을 개발하고 있다고 밝혔다. 로봇이지만 휴머노이드와 같은 외형이 아닌 자율주행 물류 차량에 가까운 시스템이다. 육군 전투역량개발사령부 지상차량시스템센터의 케빈 밀스 책음자는 "물류 로봇에 대한 개발 요구 사항이 아직은 초기 단계"라면서 "여전히 개념 및 기능 정의와 구현 방법 등에 대한 작업이 많이 남아 있다"고 밝혔다. 그러면서도 군의 명확한 요구 사항을 파악하고 정리해 로봇 개발을 추진할 것이라고 확인했다. 밀스는 "우리 군은 PLS(팔레타이징 로드 시스템: 대형 전술 재공급 트럭)이 있고, SMET(소형 다목적 운송 장비)를 보유하고 있는데, 둘 사이에는 큰 차이가 있다. SMET는 전장에서 약 1000파운드의 장비와 보급품을 운반하도록 설계된 8륜 로봇이며, PLS는 운송 무게만도 5만 파운드가 넘는 대형 물류 트럭"이라고 말했다. 이번에 개발하는 물류 로봇은 이 둘의 중간 정도에 해당하는 것이다. 중간 규모임을 감안해 육군은 이를 중형 다목적 지상 물류 로봇(MMET)이라고 명명했다. 중형이라는 개념에 맞추어 요구 사항을 수집하고 개선하기 위한 몇 가지 실험이 진행되고 있지만 아직은 초기 단계라고 한다. 현재 연합군지원사령부의 지속가능센터에서 MMET 요구 사항 초안을 작성하고 있으며, 복수의 업계가 향후 개발 및 공급 계획에 대한 자세한 내용을 기다리고 있다. MMET에 의한 중형 수송 작업이 진행되면 로봇 당나귀(SMET), 로봇 전투 차량(RCV), 지상 원정 자율 개조 시스템(GEARS)을 포함해 육군 내부에서 개발 중인 다른 여러 지상 운송 로봇에 합류하게 된다. 지상 자율주행에 대한 광범위한 투자에도 불구하고, 운송 로봇 배치는 나무나 건물과 같은 물리적 장애물을 탐색하고 회피하는 시스템, 자율 운송 로봇의 현장 배치에 대해 주저하는 군 현실 등 다양한 난제에 직면해 있다.
- IT/바이오
2024-09-11 14:30:00
레벨4 자율주행 시대 '성큼'…원격 자율주행 표준화 '박차'

운전자 없는 레벨 4 자율주행 상용화를 앞두고 업계에서 원격자율주행 표준화에 박차를 가하고 있다. 한국정보통신기술협회(TTA)는 2일 이동통신망을 이용해 배송 로봇, 자율주행 셔틀 등을 원격으로 주행시키기 위한 관제 시스템의 연내 표준화를 추진한다고 밝혔다. 레벨 0부터 5까지 총 6단계 자율주행 가운데 국내에서는 레벨 3 수준의 조건부 자율주행 기술이 점차 상용화되는 중으로 글로벌 자율주행 시장에 도전하는 국내 업체가 늘어날 것으로 예상된다. 레벨 3과 레벨 4 자율주행의 가장 큰 차이는 운전자의 개입 여부 필요성이다. 레벨 3(조건부 자율주행)은 특정 조건 하에서 시스템이 차량 제어를 주도하지만 운전자는 시스템의 요청에 따라 언제든지 운전에 개입할 준비가 되어 있어야 한다. 주로 고속도로나 정체구간 등 제한된 환경에서 작동한다. 현재 국내에서 상용화된 자율주행 기술은 대부분 레벨 3 수준이다. 반면, 레벨 4(고도 자율주행)는 특정 조건하에서 운전자의 개입 없이 시스템이 차량을 완전히 제어한다. 시스템이 처리할 수 없는 상황이 발생해도 운전자에게 제어권을 넘기지 않으며, 예를 들어 비상 정차 등 시스템이 스스로 안전하게 대처하는 것을 말한다. 아직 상용화는 이루어지지 않았지만 일부 지역에서 제한적으로 시범 운행 중이다. 한국정보통신기술협회는 "자율주행 기술에 대한 관심은 높아지고 있지만 안전성 문제는 아직 해결되고 있다"며 "사고 등으로 인해 자율주행이 어려운 상황이 됐을 때 원격으로 차량을 제어할 수 있는 기술이 주목받고 있다"며 표준화 배경을 설명했다. 이번 표준화 작업에는 LG유플러스, LG전자, 파이브지에코, 한국전자통신연구원, 한국전자기술연구원 등 14개 관련 기관이 함께 협력해 프로젝트 그룹을 구성하고 있다. 미국 캘리포니아, 일본, 독일 등에서는 운전자가 필요없는 레벨 4 기술의 상용화를 앞두고 자율주행 관련 법규에 원격 운전 내용을 추가해 개정 작업을 진행 중인 것으로 알려졌다. 특히 이번 표준을 제시한 LG유플러스는 국토교통부의 '자율주행 레벨 4 기반 도시환경관리 서비스 연구개발' 과제를 수행하는 기관으로서, 해당 표준을 적용한 원격주행 스스템 개발에 축사흘 계획이다. 한편, 레벨 5 자율주행 단계는 '완전 자율주행' 단계로, 모든 도로 환경 및 상황에서 운전자의 개입 없이 차량 스스로 안전하게 주행할 수 있는 수준을 의미한다. 핸들, 가속 페달, 브레이크 등 운전 관련 장치가 아예 없거나 사용하지 않아도 된다. 복잡한 도심, 악천후, 예측 불가능한 상황 등 어떠한 조건에서도 안전하게 주행하고 대처할 수 있다. 그러나 레벨 5 자율주행은 아직 개발 및 연구 단계에 있으며, 상용화까지는 기술적, 법적, 사회적 측면에서 해결해야 할 과제들이 많이 남아있다.
- IT/바이오
2024-09-02 14:37:00
[신소재 신기술(102)] 국내 연구진, 플라스틱 생산 미생물 개발⋯석유 기반 플라스틱 대체 가능성 열어

국내 연구진이 석유 기반 플라스틱 산업의 대안으로 생분해성 플라스틱을 생산하는 미생물 개발에 성공했다. 한국과학기술원(KAIST) 연구팀은 플라스틱의 강성과 열 안정성을 높이는 고리형 구조의 폴리머를 생산하는 박테리아를 개발했다. 해당 기술에 대해서는 인터레스팅엔지니어링과 물리학org, 사이테크 데일리 등 다수 외신이 조명했다. 외신에서는 "한국 연구진이 개발한 새로운 '살아있는 플라스틱'은 버려지면 스스로 파괴된다"고 호평했다. 연구를 주도한 KAIST 화학 및 생물분자 연구 책임자인 이상엽 교수는 "(플라스틱) 바이오 제조는 기후 변화와 세계적인 플라스틱 위기를 완화하는 데 중요한 역할을 할 것"이라며 "미래를 위한 더 나은 환경을 보장하기 위해 국제적인 협력을 통해 바이오 기반 제조를 촉진해야 한다"고 강조했다. 일반적으로 고리형 분자는 미생물에 독성을 나타내기 때문에 연구진은 독특한 대사 경로를 설계했다. 이를 통해 대장균은 폴리머를 합성할 뿐만 아니라 폴리머와 그 전구체의 축적을 견딜 수 있게 되었다. 결과적으로 생성된 폴리머는 생분해성이며 약물 전달 시스템과 같은 생물 의학 분야에 유용하게 활용될 수 있는 물리적 특성을 가지고 있다. 최초의 미생물을 이용한 방향족 및 지방족 폴리머 생산 포장과 산업 분야에서 사용되는 대부분의 플라스틱(PET, 폴리스티렌 등)은 고리 모양의 '방향족' 구조를 포함하고 있다. 이전 연구에서는 미생물을 이용하여 방향족 및 지방족(비고리형) 단량체가 혼합된 폴리머를 생산하는 데 성공했지만, 이번 연구는 미생물이 방향족 측쇄(곁가지)를 가진 단량체로만 구성된 폴리머를 생산한 최초의 사례다. 이를 위해 연구팀은 다양한 미생물의 효소를 통합하여 새로운 대사 경로를 만들었고, 이를 통해 박테리아가 페닐락테이트라는 방향족 단량체를 생산할 수 있도록 했다. 그런 다음 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하여 이러한 페닐락테이트 단량체를 완전한 방향족 폴리머로 효율적으로 조립할 수 있는 폴리머라제 효소를 설계했다. 이상엽 교수는 보도 자료에서 "이 효소는 자연에 존재하는 어떤 효소보다 폴리머를 더 효율적으로 합성할 수 있다"고 설명했다. 산업용 생산을 위한 규모 확대 연구팀은 박테리아의 대사 경로와 폴리머라제 효소를 개선한 후, 6.6리터(1.7갤런) 발효조에서 미생물을 배양하여 실험 규모를 확대했다. 최적화된 균주는 리터당 12.3g의 폴리머(폴리-D-페닐락테이트)를 성공적으로 생산했다. 그러나 상용화를 위해서는 이 수율을 리터당 최소 100g까지 높이는 것을 목표로 하고 있다. 이 교수는 "그 특성에 근거해 우리는 이 폴리머가 특히 약물 전달에 적합할 것이라고 생각한다"며 "주로 분자량이 낮기 때문에 PET만큼 강하지는 않다"고 말했다. 향후 연구진은 다양한 화학적 및 물리적 특성을 가진 추가적인 방향족 단량체 및 폴리머를 개발할 계획이다. 특히 산업용으로 필요한 더 높은 분자량을 가진 폴리머 개발에 주력할 예정이다. 또한 대규모 생산을 가능하게 하기 위해 공정 최적화 작업도 계속 진행할 계획이다. 이상엽 교수는 "수율을 높이기 위해 더 많은 노력을 기울이면 이 방법을 더 큰 규모로 상용화할 수 있을 것"이라며 "생산 공정의 효율성뿐만 아니라 회수 공정도 개선해 생산된 폴리머를 경제적으로 정제할 수 있도록 노력하고 있다"고 밝혔다. 이 연구는 지난 8월 21일 생명공학 분야의 최신 동향과 미래 전망에 대한 리뷰 논문을 주로 다루는 학술지 '트렌드 인 바이오테크놀로지(Trends in Biotechnology)'에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-08-31 08:32:00
[신소재 신기술(96)] 혈당 변화에 즉각 대응하는 '스마트 인슐린' 나온다

실시간으로 혈당 수치에 맞춰 조절되는 획기적인 유형의 스마트 인슐린이 개발돼 전 세계적으로 수백만 명에 달하는 1형 당뇨병 환자 치료를 혁신할 가능성이 높아졌다고 신기술 개발 동향을 알리는 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 개발된 스마트 인슐린은 필요할 때까지 신체에서 비활성 상태를 유지하다가 혈당을 관리할 시점이 되면 즉시 활성화되어 혈당을 낮추도록 설계됐다. 즉, 혈중 포도당 농도에 반응해 작용하는 스마트 포도당 반응성 인슐린(GRI: Glucose Responding Insulin )이다. 스마트 인슐린은 미국, 영국, 호주, 중국 등의 연구원들이 연합해 개발했다. 이 프로젝트를 담당한 기관 중 하나인 영국 청소년당뇨병연구재단(JDRF: Juvenile Diabetes Research Fund)의 책임자인 레이첼 코너는 "인슐린은 100년 이상 1형 당뇨병 환자들의 생명을 구해 당뇨 치료를 혁신했지만 여전히 충분하지 않다. 인슐린으로 포도당 수치를 관리하는 것은 어려우며, 이제는 과학계가 그 해결책을 찾아야 할 때다"라고 말했다. 현재 증세가 심한 1형 당뇨병 환자는 생존을 위해 하루에 최대 10번까지 합성 인슐린을 주사해야 한다. 혈당 수치의 끊임없는 오르내림은 단기 및 장기적으로 합병증을 유발하는 등 심각한 문제를 일으킬 수 있으며 정신 건강에도 영향을 미칠 수 있다. 기존 인슐린은 주사 시 혈당 수치를 안정시키는 데는 도움이 된다. 그러나 향후의 혈당 변동까지 관리할 수는 없다. 이 때문에 환자가 몇 시간 내에 더 많은 인슐린을 주사해야 하는 경우가 많다. 새로운 포도당 반응성 인슐린은 기존의 인슐린과는 다르게 작용한다. 혈당 수치가 높아질 때만 활성화돼 고혈당을 예방하고, 수치가 너무 낮아지면 비활성화돼 저혈당을 예방한다. 전문가들은 스마트 인슐린이 상용화되는 미래에는 환자가 일주일에 한 번만 인슐린을 투여하면 될 것이라고 추정했다. 스마트 인슐린을 개발한 과학자들은 연구를 가속하기 위해 수백만 달러의 보조금을 받았다. 제1형 당뇨병에 대한 새로운 치료법을 발견하기 위해 영국 당뇨병협회, JDRF, 스티브 모건 재단이 협력, 첨단 연구에 5000만 파운드(873억 원)를 투자하고 있으며 '1형 당뇨병 그랜드 챌린지'를 통해 지원하고 있다. 그랜드 챌린지의 과학 자문 위원회 부의장인 팀 하이즈 박사는 스마트 인슐린이 당뇨병과의 싸움에서 새로운 시대의 시작을 알리는 게임체인저가 될 수 있다고 기대했다. 그는 가디언지와의 인터뷰에서 "1형 당뇨병을 앓고 있는 사람들은 혈당 균형을 맞추기 위해 매일 많은 노력을 기울여야 한다"며 "이번에 개발된 포도당 반응성 인슐린, 소위 스마트 인슐린은 ‘인슐린의 성배’로 생각되며, 이는 약물 요법 중 1형 당뇨병을 치료하는 데 가장 효과적인 솔루션이 될 것"이라고 기대했다. 1형 당뇨병 그랜드 챌린지는 제1형 당뇨병 치료 혁신을 위해 새로운 연구 프로젝트 6개에 270만 파운드(약 47억2200만원) 이상의 자금을 지원하고 있다. 이 자금은 차세대 인슐린 개발을 가속하여 제1형 당뇨병 환자의 삶을 개선하는데 크게 기여하고 있다. 미국, 호주, 중국의 대학에서 수행되는 이 연구는 더 빠르게 작용하면서, 더 정확하게는 1형 당뇨병 관리를 용이하게 함으로써 합병증을 줄이는 인슐린을 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 프로젝트 중 4개는 포도당 반응성 인슐린(GRI)을 연구하고 있다.
- IT/바이오
2024-08-16 15:17:00
중국 화웨이, 엔비디아 대항 최신 A I칩 빠르면 10월 출시

중국 통신장비업체 화웨이가 미국 엔비디아에 대항할 새로운 인공지능(AI) 칩 출시를 앞둔 것으로 전해졌다. 미국의 제재에도 중국의 첨단 기술 개발은 속도를 내고 있는 것이다. 월스트리트저널(WSJ)과 로이터통신은 13일(현지시간) 정통한 소식통들을 인용해 중국 인터넷, 통신회사들은 최근 몇 주간 출시를 앞둔 화웨이의 최신 프로세서 '어센드 910C'와 관련된 테스트 작업을 하고 있다고 보도했다. 화웨이의 '어센드 910C'는 작년에 출시된 엔비디아의 'H100'과 비슷하며 이르면 오는 10월쯤 출하될 것으로 보인다. 현재 틱톡의 모회사인 바이트댄스와 바이두, 차이나모바일 등이 화웨이 최신 칩 구입을 원하는 것으로 알려졌다. 주문량은 7만개가 넘을 가능성이 있고, 규모로는 20억달러(약 2조7400억원)에 달할 전망이다. 화웨이는 이들 잠재 고객사에 "이 제품 성능이 엔비디아 H100 칩에 비견될 만하다"고 설명했다. 다만 화웨이는 보도 내용을 확인해 달라는 로이터통신의 요청에는 응답하지 않았다. 엔비디아의 H100 칩은 A100 칩의 상위 제품으로, 현재까지 상용화된 AI 칩으로는 가장 최신 제품으로 꼽힌다. 이에 앞서 미국 상무부는 2019년 5월 "화웨이가 미국의 국가 안보에 위협이 된다"며 화웨이를 '거래 제한 기업' 명단에 올렸다. 2022년 8월에는 중국군이 AI 용 그래픽처리장치(GPU) 반도체를 사용할 위험이 있다며 엔비디아와 AMD에 관련 반도체의 중국 수출도 금지했다. 이에 중국은 반도체 산업에 대한 지원을 강화하고 있다. 지난 5월에는 중국의 국가반도체산업 투자펀드(일명 대기금, '빅펀드') 3기가 사상 최대규모인 3440억위안(약 65조8381억원) 규모로 출범했다. 당시 이는 중국 정부가 미국 제재에도 반도체 산업 자립을 계속 추구하겠다는 의지를 표한 것으로 분석됐다. WSJ은 "이는 화웨이 등 중국 기업들이 미국의 잇따른 제재를 돌파하고, 미국과 미국 동맹국들의 제품을 대체할 중국 상품을 개발할 수 있다는 것을 보여주는 최신 신호"라고 지적했다. 미국의 제재로 중국의 반도체 산업이 타격을 입었지만 동시에 반도체 자립을 위한 중국의 노력도 가속화됐다는 것이다. 산업 리서치 회사인 세미애널리시스는 화웨이가 미국의 추가 규제에 직면하지 않는다면 내년에 130만~140만개의 '어센드 910C'를 생산할 수 있을 것으로 내다봤다.
- IT/바이오
2024-08-14 06:57:00
[신소재 신기술(88)] 플라스마 처리 목재에서 빛 흡수율 99% 이상 '슈퍼블랙' 신소재 탄생

캐나다 과학자들이 목재를 이용해 거의 모든 빛을 흡수하는 '슈퍼블랙' 신소재 개발에 성공했다. 브리티시컬럼비아 대학교(UBC) 필립 에반스 교수 염구팀은 목재의 방수성을 높이기 위해 고에너지 플라즈마를 처리하는 과정에서 우연히 슈퍼블랙 물질을 개발했다고 뉴아틀라스가 7월 31일(현지시간) 보도했다. '닉실론(Nxylon)'이라는 상표가 붙은 이 소재는 그리스 신화의 밤의 여신인 '닉스(Nyx)'와 그리스어로 나무를 뜻하는 '그쉴론(xylon)'에서 이름을 따왔다. 에반스 교수와 박사과정 학생 케니 정은 방수성을 높이기 위해 톱질한 린든나무 샘플의 표면을 플라즈마 처리했을 때 목재를 구성하는 다공성 세포의 잘린 끝부분의 구조가 바뀐 것을 발견했다. 신소재 '닉실론'은 빛을 1% 미만으로 반사하며, 일반 검은색 페인트(최소 2.5% 반사)보다 빛 반사율이 훨씬 낮다. 또한 린든나무 외의 여러 종류의 나무에서 0.5~1mm두께의 얇은 닉실론 시트를 생산할 수 있어서 횰용도가 높을 것으로 기대된다. 닉실론은 망원경, 태양광 전지, 보석, 시계 등 다양한 분야에 활용할 수 있다. 특히 고가의 흑단이나 장미목을 대체할 저렴하고 지속 가능한 대안으로 주목받고 있다. 현재 닉실론은 반타블랙(Vantablack) 보다 빛을 조금 더 많이 반사하지만, 에반스는 닉실론 기술이 더 발전하면 상황이 바뀔 것이라고 말했다. 또한 반타블랙은 깨지기 쉽고 비용이 많이 드는 수직 방향의 탄소 나노튜브로 구성되어 있는 반면, 닉실론은 그렇지 않다. 2014년 대중에게 공개된 반타블랙은 빛을 99.965% 흡수하는 가장 검은 물질 중 하나다. 서레이 나노시스템(Surrey NanoSystem)이라는 영국 회사에서 상용화했으며, 탄소 나노튜브를 수직으로 배열해 빛이 물질에 갇히도록 만드는 원리로 작동한다. 에반스는 "닉실론은 재생 가능한 목재로 만들어지며, 참피나무 한 그루로 약 20만개의 시계 화면을 만들 수 있다"며 "우리는 표면을 덜 깨지게 만드는 방법을 찾아냈다. 닉실론 시트는 30분 만에 만들 수 있다. 상업적 생산을 위해 설계된 장치를 사용하면 공정 속도를 높일 수 있다고 확신한다"고 설명했다. 연구팀은 앞으로 닉실론의 빛 반사율을 더욱 낮추고 내구성을 강화할 연구를 이어갈 계획이다. 또한 스핀오프 회사인 닉실론 코퍼레이션 오브 캐나다를 통해 상용화를 추진할 예정이다. 이번 연구 결과는 최근 '어드밴스드 지속가능 시스템((Advanced Sustainable Systems)' 저널에 게재됐다.
- 포커스온
2024-08-01 17:19:00
[기후의 역습(34)] 기후 변화로 2050년까지 아라비카 커피 생산량 80% 급감

전 세계에서 매일 22억 잔 이상의 커피가 소비되고 있다. 1억 명이 넘는 전 세계 농부들이 그 모든 커피를 재배하고 생산한다. 소비되는 커피콩은 코페아 아라비카(Coffea arabica)와 코페아 카네포라(Coffea canephora) 두 가지 종이다, 코페아 카네포라는 로부스타(또는 코닐론) 커피라고도 한다. 플로리다 대학교 원예 과학자인 펠리페 페라오 박사에 따르면 예로부터 커피를 즐기는 애호가들은 특유의 풍미와 향 때문에 아라비카 콩을 선호한다고 한다. 그러나 2050년까지 기후 변화로 인해 아라비카 생산량의 약 80%가 감소할 것으로 예상된다. 이에 따라 페라오는 프랑스의 RD2 Vision과 브라질의 인케이퍼 연구소(Incaper Institution) 동료들과 대체 커피 품종을 조사하고 있다. 연구팀은 줄어들 아라비카를 보완하기 위한 대안으로 두 가지를 꼽고 있다. 하나는 커피 농사를 새로운 환경에 적응해 변화시키는 것이고, 두 번째는 회복력이 더 강한 종을 찾아내는 것이다. 플로리다 대학교 농업 및 식품과학 연구소(UF/IFAS)가 주도한 새로운 연구에 따르면 로부스타 커피가 아라비카를 대체할 수 있는 좋은 후보일 가능성이 높다고 PHYS가 전했다. 이 연구는 '작물학(Crop Science)' 저널에 게재됐다. 연구를 이끈 페라오는 "오늘날 전 세계적으로 상용화된 커피콩의 약 60%가 코페아 아라비카를 원료로 한 것임을 고려하면, 앞으로 커피 산업은 대폭 줄어들 아라비카 종의 대안을 찾을 수밖에 없다. 로부스타 커피가 후보로 떠오르는 이유도 여기에 있다"고 말했다. 그는 지난 수십년 동안 로부스타 커피 생산이 약 30% 증가, 커피 산업의 공급망에서 큰 개선을 이루었다고 설명했다. 전반적으로 로부스타 종은 비료와 물 등 투입물이 적기 때문에 아라비카보다 더 많은 커피를 생산할 수 있다. 이름에서 알 수 있듯이 이 식물은 더 강건하기도 하다. 로부스타 커피에 대한 수요는 감소하지 않을 가능성이 크지만, 가장 큰 과제는 커피 공급망에서 요구하는 수요를 충족하기 위해 품질과 생산성을 유지하는 것이다. 그런 의미에서 유전학 및 육종 연구는 다양성과 품질에 영향을 미치는 요인을 파악하기 위한 기본 요소를 제공한다. 연구를 위해 페라오 연구팀은 브라질의 고지대에 소재한 세 곳에서 5년 동안 로부스타와 아라비카의 여러 특성을 평가했다. 핵심은 로부스타 품종이 다른 기후에서 생산될 때 수확량이 늘어날 수 있는지, 또한 맛은 충분히 좋은지를 알아내는 것이었다. 분석 결과 로부스타 품종은 적응력이 매우 강했으며 고지대에서 자라기 때문에 생산과 풍미 점수가 모두 높은 것으로 나타났다. 페라오는 "로부스타 종은 다양성이 크기 때문에 유연하고 날씨 조건에 따라 다른 종을 선택할 수 있다"면서 "미래의 커피, 즉 기후에 민감한 커피에 대한 근본적인 해답을 얻을 수 있었다"고 말했다. 연구팀은 로부스타가 △ 더 적은 투입으로 더 많이 생산해 지속 가능성이 우수하고 △ 품질 면에서 소비자 수요를 만족시킬 수 있는 좋은 풍미를 갖고 있으며 △ 새로운 생산 시스템에 적응하는 가소성 등 세 가지 측면에서 우수하다고 평가했다. 팀은 브라질에서 얻은 로부스타에 대한 좋은 결과를 토대로 미국 플로리다에서도 로부스타를 재배할 수 있는지를 탐구하고 있다. 플로리다에서는 다양한 지역에서 로부스타와 아라비카 커피를 테스트하는 몇 가지 시험이 진행되고 있다. 일부 카운티에서 농장 재배를 진행하는 동시에 연구소 및 터널 구조에서의 실내 생산도 추진하고 있다. 브라질과 비교할 때 토양 특성, 강우량 분포, 온도 및 기상의 차이가 커피 생산과 품질에 영향을 미칠 것이라는 추정이다.
- 생활경제
2024-07-31 14:30:00
[퓨처 Eyes(44)] 바다를 이용한 탄소 포집, 지구 온난화 해결의 새로운 희망

지구 온난화 문제가 심화되는 가운데, 바다의 이산화탄소 제거 기술을 모방한 혁신적인 탄소 포집 기술이 개발돼 주목받고 있다. 탄소 포집 기술은 대기 중의 이산화탄소를 포집하여 저장하거나 활용하는 기술로, 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 배출량을 줄이는 데 중요한 역할을 한다. 해양의 탄소 흡수 방식을 모방한 탄소 직접 제거(CDR) 기술을 선도하는 에쿼틱 테크놀로지(Equatic Technology)는 캐나다 퀘벡주에 세계 최대 규모의 CDR 플랜트를 건설 중이다. 이 플랜트는 연간 10만 9500톤의 이산화탄소를 처리하고 3600톤의 녹색 수소를 생산할 예정이며, 이는 CDR 기술을 상업적 규모로 구현한 최초의 사례로 평가받는다고 비즈니스 인사이더가 전했다. CDR 기술은 대기 중 탄소를 직접 제거하는 기술로, 탄소 포집 기술 중 하나이다. 미국 UCLA 연구팀이 설립한 스타트업인 에쿼틱 테크놀로지는 로스앤젤레스와 싱가포르에서 이미 시범 공장을 운영하며 기술력을 입증한 바 있다. 이들의 핵심 기술은 바닷물에 전류를 흘려 탄소를 고체 형태로 저장하고, 부산물로 생성되는 녹색 수소를 판매하거나 시설 운영에 활용하는 것이다. 이 기술은 전기화학적 과정을 통해 이산화탄소를 탄산염 광물로 변환하여 영구적으로 저장하는 방식이다. 이는 탄소를 제거하는 동시에 에너지원을 생산하는 친환경적인 접근 방식으로, 지구 온난화 완화와 에너지 문제 해결에 동시에 기여할 수 있다. 바다, 매년 25% 탄소 제거 바다는 인간이 배출한 탄소를 가장 많이 흡수하는 곳 중 하나로, 매년 배출되는 탄소의 최대 25%를 제거한다. 바다는 대기 중 이산화탄소를 흡수하여 해양 생물의 광합성에 활용하거나 심해에 저장하는 역할을 한다. 연구에 따르면 바다가 탄소를 흡수하는 과정을 복제하면 지구 대기에서 수십억 톤의 이산화탄소를 제거하는 데 도움이 될 수 있다. 세계은행에 따르면 2020년 전 세계 평균 이산화탄소 배출량은 1인당 4.3메트릭톤(9500파운드, 약 4309kg)이었다. 인간 활동으로 인한 이산화탄소 배출량 증가는 지구 온난화를 가속화시키는 주요 원인이다. 온실가스를 줄이는 것만으로는 지구 온난화를 더 이상 막을 수 없기 때문에 탄소 포집과 저장은 기후 변화를 완화하는 중요한 도구가 될 수 있다. 탄소 제거 비용 톤당 100달러 목표 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술은 발전소나 산업 시설에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 지하 깊은 곳에 저장하는 기술이다. 에쿼틱의 퀘벡 플랜트는 바닷물에 전류를 흘려 물을 수소와 산소로 분리하고, 이 과정에서 생산된 산과 염기를 통해 탄소를 고체 형태로 저장한다. 이때 생성된 약알칼리성 슬러리는 냉각탑을 통해 대기 중 탄소를 추가로 흡수하는 데 사용된다. 이러한 과정을 통해 대기 중 이산화탄소 농도를 낮추고, 지구 온난화를 완화하는 효과를 기대할 수 있다. 에쿼틱 테크놀로지는 싱가포르에도 대규모 공장을 건설 중이다. 싱가포르 공장은 해수 담수화 플랜트에서 얻은 고농도 염수를 전해질로 사용해 전기 분해를 통해 산소와 수소를 생성하고, 탄소는 단단한 미네랄 형태로 저장한다. 이는 용존 및 대기 중 이산화탄소를 최소 1만 년 이상 안전하게 저장하며, 바다의 자연적인 탄소 저장 능력을 활성화하고 확장하는 효과를 가져온다. 에쿼틱 테크놀로지는 탄소 제거 비용을 톤당 100달러까지 낮추는 것을 목표로 한다. 이는 수소 판매를 통한 수익 창출로 가능할 것으로 예상되며, 대규모 탄소 제거를 현실화하고 지구 온난화 문제 해결에 기여할 수 있는 혁신적인 접근 방법이다. 탄소 제거 비용 절감은 탄소 포집 기술의 상용화를 위한 중요한 과제이다. 현재 탄소 제거 비용은 가장 비싼 기술인 직접 공기 포집(DAC)이 톤당 200~700달러가 소요된다. 반면, 생물 에너지 탄소 포집 및 저장(BECCS)은 톤당 15~80달러로 비교적 저렴한 편이다. 직접 공기 포집(DAC)은 대기 중 이산화탄소를 직접 포집하는 기술이며, 생물 에너지 탄소 포집 및 저장(BECCS)은 바이오매스 에너지 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 저장하는 기술이다. 해양 생태계 영향 추가 연구 필요 물론 대규모 탄소 제거 기술이 해양 생물에 미칠 수 있는 영향에 대한 우려도 존재한다. 하지만 에쿼틱 테크놀로지는 해수 필터 설치와 엄격한 국제 표준 준수를 통해 해양 생태계에 미치는 영향을 최소화하고, 탄소 제거량을 투명하게 측정할 계획이다. 탄소 포집 기술의 환경 영향 평가는 기술 개발 과정에서 반드시 고려해야 할 중요한 요소이다. 에쿼틱의 혁신적인 해양 탄소 포집 기술은 지구 온난화 문제 해결에 새로운 지평을 열고, 지속 가능한 미래를 위한 중요한 발걸음이 될 것으로 기대된다. 탄소 포집 기술의 발전은 기후 변화 대응에 있어서 중요한 역할을 할 것이며, 에쿼틱 테크놀로지의 노력은 이러한 변화의 선두에 있다.
- 포커스온
2024-07-25 13:08:00
[신소재 신기술(81)] 핀란드, 목재 부산물 리그닌 활용 차세대 배터리 개발 성공

나무에서 발견되는 천연물질인 리그닌을 활용한 차세대 배터리가 개발됐다. 핀란드에 본사를 둔 임업 및 재생 가능 제품 회사인 스토라 앤소(Stora Enso)는 목재의 주요 성분인 리그닌을 기반으로 한 배터리 대체품 리그노드(Lignode)를 개발했다고 더쿨다운이 보도했다. 스토라 앤소는 이 친환경 배터리 생산을 위해 스웨덴의 나트륨 이온베터리 개발사인 알트리스(Altris)와 상용화를 위해 협력했다. 리그노드는 펄프 제조에서 나오는 제품인 리그닌에서 추출한 지속 가능한 경질 탄소로 리튬 이온과 나트륨 이온의 양극(충전 및 방전 중에 이온을 받거나 방출하는 베터리 부품) 재료로 사용된다. 인터레스팅엔지니어링이 따르면, 리튬 배터리는 가장 에너지 밀도가 높은 솔루션이다. 업계는 현재 리튬 배터리를 사용해 휴대전화, 테블릿, 노트북에 전원을 공급하고 있다. 그러나 리튬 배터리는 리튬, 코발트 등 희귀 금속을 활용해 가격이 높으며, 과충전, 과방전 시 화재 위험이나 열폭주현상 등의 안전 문제가 있다. 특히 열폭주 현상은 배터리셀 하나에서 발생한 열이 다른 셀로 전달되어 연쇄적으로 폭발하는 현상으로 대형 화재의 원인이 될 수 있다. 친환경 배터리는 전기 자동차(EV), 태양광 발전, 풍력발전소를 포함한 대체 에너지 운동에도 중요하다. 에너지연구소(IER)는 리튬 배터리 생산 과정에서 상당한 양의 탄소 오염이 대기 중으로 방출된다고 밝혔다. 배터리 핵심 구성 요소 중 하나인 흑연은 대부분 중국에서 공급하기 때문에, 다른 국가들의 중국 의존도가 높은 점도 문제라고 인터레스팅엔지니어링은 지적했다. IER은 "중국이 전기의 약 60%를 석탄에서 얻는다"고 밝혔다. 석탄을 태워서 전력을 생산하면 독성 오염이 발생해 지구 온난화가 더욱 심화될 수 있다. 게다가 "리튬 배터리는 종종 매립지에 버려져 토양과 지하수로 누출될 수 있는 중금속을 포함한 독소를 방출할 수 있다"고 IER은 지적했다. 그로 인해 업게에서는 친환경적인 에너지 저장 대체품 개발에 노력을 기울이고 있다. 리그닌은 침엽수나 활엽수 등 목본식물의 목질부를 구성하는 주요 성분 중 하나로 나무의 20~30%를 차지한다. 셀룰로오스와 함께 식물 세포벽의 주성분이며. 식물의 강도와 견고함을 제공하는 역할을 한다. 리그닌은 복잡한 3차원 구조를 가진 고분자 화합물로, 다양한 페놀 단위들이 연결되어 있다. 이러한 복잡한 구조 때문에 분해가 어려워 제지산업에서는 펄프 생산 과정에 제거해야 하는 골칫거리로 여겨지기도 했다. 하지만 최근에는 리그닌의 활용 가치가 재조명되면서 바이오 연료, 바이오 플라스틱, 접착제 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 가능성이 높아지고 있다. 스토라 엔소는 "펄프 제조에서 나오는 리그닌은 양극 재료 제조를 위한 안정적이고 일관된 원자재 공급을 보장한다"고 설명했다. '생물 기반' 소재는 구성에 탄소를 포함하므로, 리튬 및 나트륨 배터리에서 양극 재료를 만드는 데 사용되는 흑연을 대체할 수 있는 적격 소재다. 이번 친환경 배터리 개발자인 알트리스에 따르면 나트륨 이온 배터리는 지속가능하고 재활용하기 쉽다. 스토라 앤소의 수석 부사장 겸 생체재료 성장 책임자인 유쏘 콘띠넨(Jusso Konttinen)은 "리그노드는 세계에서 가장 지속 가능한 양극 소재가 될 잠재력이 있기 때문에, 알트리스와의 이번 파트너십은 보다 지속 가능한 전기화를 지원하려는 우리의 공동 의지와 완벽하게 부합한다"고 말했다. 스토라 앤소는 자사 웹사이트에서 "리그닌은 펄프를 생산할 때 발생하는 부산물이기 때문에 양극은 순환 공정의 일부로 만들어진다"면서 "실제로 우리는 (목재) 부산물을 귀중한 자원으로 바꾸고 있다"고 밝혔다. 이 창의적인 에너지 저장 방법이 성공적이라면 현재 널리 사용되고 있는 리튬 배터리의 지속 가능한 대체품이 될 수 있다. 리그닌 활용 배터리 개발로 생산 과정에서 대기 오염을 줄이고, 매립지의 독성 폐기물 또한 동시에 줄일 수 있으며, 저렴한 친환경 소재를 활용한 지속 가능한 배터리 생산이 앞당겨질 전망이다.
- 포커스온
2024-07-22 10:39:00
'영원한 화학물질' 과불화화합물(PFAS) 분해하는 박테리아 발견

자연적으로는 분해되지 않는다고 해 '영원한 화학물질(forever chemicals)'이라고 불리는 과불화화합물(PFAS)은 발암성 오염물질이다. 식품 포장재, 조리기구 등 생활용품에 널리 사용되는 플라스틱 재료로 인간의 건강에 치명적인 영향을 미치며 최근의 연구에서는 인간의 피부를 뚫고 혈관에까지 침투할 수 있는 것으로 밝혀져 충격을 안겨주기도 했다. 커피나 물 한 잔 속에도 영원한 화학물질의 위협이 숨겨져 있는 것이다. 그런 가운데 영원한 화학물질인 PFAS를 파괴하는 박테리아가 한 연구진에 의해 발견돼 큰 관심을 모은다고 환경 전문 어스닷컴이 전했다. 캘리포니아 주립대 리버사이드 캠퍼스(UC Riverside)의 유지 멘 교수 연구팀은 아세토박테리움(Acetobacterium) 속의 박테리아가 PFAS를 파괴한다는 사실을 규명했다. 이 연구는 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 저널에 게재됐다. PFAS는 매우 강력한 탄소-불소 결합으로 인해 '영원한 화학물질'로 불린다. 자연환경(특히 수자원)에서 오랜 기간 분해되지 않고 머물러 있으면서 자연을 파괴하고 인간 건강애 치명적인 영향을 미친다. 장기 지속성으로 인해, 지하수를 비롯한 오염된 수자원 처리는 큰 고민거리였다. 그런데 연구팀은 아세토박테리움 박테리아가 탄소-불소의 강한 결합을 끊는 능력이 탁월하며, 이 박테리아는 전 세계적으로 폐수에서 흔히 발견된다고 밝혔다. 멘 교수는 "이는 PFAS 구조를 해체하고 탈 불소를 달성할 수 있는 첫 번째 발견된 박테리아“라고 말했다. 다만 이 박테리아에게는 한 가지 한계도 있다고 한다. PFAS 중에서도 탄소-탄소 이중 결합을 포함한 불포화 PFAS 화합물에만 효과를 나타냈다는 것이다. 멘 교수팀은 이번 탄소-불소 분리 박테리아 발견에 앞서 지난해에는 PFAS 화합물의 탄소-염소 결합을 끊는 미생물도 찾아냈다. 연구팀은 또 이번 박테리아 조사 과정에서 탄소-불소 결합을 절단하는 특정 효소도 규명해 냈다. 연구팀의 가장 큰 성과가 여기에 있다는 지적도 나온다. 효소는 생화학 반응의 촉매 역할을 하는 단백질로, 발견된 효소는 PFAS 분해의 게임 체인저가 될 수도 있다는 기대다. PFAS 분해 효소를 생산할 수 있는 길을 열 수 있기 때문이다. 오염된 지하수를 정화하는 데 박테리아를 사용하는 것은 충분히 비용 효율적이다. 박테리아는 영양분 주입을 통해 개체수를 늘리는 것도 가능하다. 미생물의 힘을 빌리기 때문에 ‘자연자원 솔루션’이기도 하다. 최근 미 환경보호국(EPA)이 마련한 새로운 PFAS 강화 규정으로 인해 박테리아를 이용한 분해 솔루션의 필요성은 더욱 높아졌다. EPA의 새 규정은 수돗물에 존재하는 특정 PFAS 화합물을 1조 분의 4까지로 제한한다. 새로운 규정에 부응하기 위해 물 공급업체는 PFAS 분해 솔루션을 찾는데 온 힘을 기울이고 있다. 그러나 저비용 고효율 솔루션을 찾기가 어려운 상황이었다. 이런 고민을 이번 연구 결과가 해결해 줄 수 있을 것으로 보인다. 박테리아 및 미생물학적 솔루션에 의한 PFAS 분해 성공은 다른 잔류성 화학물질에 대한 해법 연구로도 확대될 것으로 예상된다. 악명 높은 두 가지 환경 오염 물질인 폴리염화비페닐(PCB)과 다이옥신 등의 분해에 활용할 수 있다는 것이다. 다양한 산업 분야에 사용된 PCB는 자연 분해가 어렵고 토지 및 해수에 오래 잔류하면서 인간 건강과 생태계 모두에 심각한 위험을 초래한다. 산업 공정의 부산물인 다이옥신은 독성이 매우 높으며 암 및 생식 등 질병을 일으킨다. 전 세계 연구팀이 PCB와 다이옥신에 대해 효과적일 수 있는 다른 미생물 균주를 조사하고 있다. 전문가들은 미생물을 이용한 화학물질 분해 솔루션이 혁신적이고 지속 가능한 해법이 될 것이라고 낙관하고 있다. 미생물학과 환경 과학의 융합이 자연을 복원하고 유지하는 중추적인 역할을 담당할 것이며, 희망적인 미래를 예고하고 있다는 지적이다.
- IT/바이오
2024-07-22 09:37:00
[신소재 신기술(74)] 탄소 포집·저장 6배 높인 '하이드레이트'

대기에서 포집한 이산화탄소(CO₂)를 6배나 빠르게 저장하는 새로운 하이드레이트 기술이 개발됐다. 미국 텍사스대학교 오스틴 캠퍼스 연구진이 개발한 새로운 대기 중 탄소 포집 하이드레이트 기술은 기존 방식보다 약 6배 빠른 속도로, 유해 화학 촉진제 없이 탄소를 저장할 수 있다고 테크익스로어와 어스닷컴 등 다수 외신이 보도했다. 미국화학회(ACS) 학술지 '지속 가능 화학 및 공학'에 발표된 이 연구에서 연구팀은 이산화탄소 하이드레이트를 초고속으로 형성하는 기술을 개발했다. 이 독특한 얼음 형태의 물질은 이산화탄소를 해저에 저장하여 대기 중 방출을 막는 역할을 한다. 탄소 포집에서 하이드레이트는 이산화탄소를 물 분자와 함께 얼음과 비슷한 고체 상태로 만드는 기술을 의미한다. 하이드레이트는 자체 부피의 최대 180배에 달하는 이산화탄소를 저장할 수 있다. 아울러 일정한 온도와 압력 조건에서 안정적으로 유지되므로 이산화 탄소 누출 위험을 줄일 수 있다. 연구를 이끈 바이바브 바라두르(Vaibhav Bahadur) 교수는 "우리는 대기 중 수십억 톤의 탄소를 안전하게 제거하는 방법을 찾는 엄청난 과제를 안고 있다"며 "하이드레이트는 탄소 저장을 위한 보편적인 해결책을 제공하며, 탄소 저장 분야에서 중요한 역할을 하려면 빠르고 대규모로 성장시키는 기술이 필요하다. 우리는 환경친화적인 방법으로 하이드레이트를 빠르게 성장시킬 수 있음을 입증했다"고 말했다. 이산화탄소는 가장 흔한 온실가스이며, 기후 변화의 주요 원인이다. 탄소 포집 및 저장 기술은 대기 중 탄소를 제거하고 영구적으로 저장하는 기술로, 지구 탄탄소화의 핵심 요소로 간주된다. 현재 가장 일반적인 탄소 저장 방법은 이산화탄소를 지하 저류층이 주입하는 것이다. 이 기술은 탄소를 포집하고 석유 생산을 증가시키는 이중 효과를 갖는다. 그러나 이 기술은 이산화탄소 누출 및 이동, 지하수 오염, 탄소 주입 관련 시 지진 위험 등 심각한 문제를 안고 있다. 또한 지하 저류층 주입에 적절한 지질학적 특징이 부족한 지역도 많다. 바하두르 교수는 하이드레이트가 대규모 탄소 저장을 위한 '차선책'이지만 주요 문제를 극복하면 '최선책'이 될 수 있다고 강조했다. 지금까지 탄소를 포집하는 하이드레이트 형성 과정은 느리고 에너지 집약적이어서 대규모 탄소 저장 수단으로 활용되기 어려웠다.. 이번 연구에서 팀은 기존 방법보다 하이드레이트 형성 기술을 6배 증가시켰다. 이러한 속도와 화학 물질을 사용하지 않는 공정은 대규모 탄소 저장에 하이드레이트를 더 쉽게 활용할 수 있게 한다. 이 연구의 핵심은 마그네슙으로, 화학촉진제 없이도 촉매 역할을 한다. 특정 반응기에서 이산화탄소를 고속 버블링으로 추가하면 빠르고 친환경적인 하이드레이트를 형성할 수 있다. 게다가 해수에서도 잘 작동하기 때문에 복잡한 담수화 공정이 필요하지 않다. 바라두르 교수는 "해저가 안정적인 열역학 조건을 제공하여 하이드레이트 분해를 방지하기 때문에 매력적인 탄소 저장 옵션이다"라며 "우리는 해안선을 가진 모든 국가에 탄소 저장을 가능하게 만들고 있으며, 이는 전세계적으로 탄소 저장 접근성과 실현 가능성을 높여 지속 가능한 미래에 더 가까워지게 한다"고 설명했다. 이번 연구 성과는 탄소 포집뿐만 아니라 해수 담수화, 가스 분리와 저장 등 다양한 산업에도 적용될 수 있다. 연구팀과 텍사스 대학교는 관련 기술에 대한 특허를 출원했으며, 상용화를 위한 스타트업 설립도 고려하고 있다. 하이드레이트 기술은 탄소 포집 및 저장 분야에서 혁신적인 기술로 주목받고 있으며, 지속적인 ㅇ녀구 개발을 통해 미래 탄소 중립 목표 달성에 기여할 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-07-10 17:15:00
중국 과학자, 시각 장애인 위한 '6족 로봇 안내견' 테스트

시각 장애인을 위한 로봇 안내견에 대한 테스트가 진행돼 그 결과가 주목된다고 CNN 등 외신이 전했다. 안내견 로봇은 중국 상하이교통대(Jiao Tong University)가 개발했다. 개발팀에 따르면 안내견 로봇은 잉글리시 불독 크기에 다리가 6개 달린 6족 로봇으로, 리트리버 등 실제 안내견과는 시각적으로나 촉감적으로 사뭇 다르지만, 시각 장애자들에게 더 실용적인 도움을 줄 것으로 기대된다. 안내견 로봇은 현재 실제 현장에서 테스트 중에 있는데, 카메라와 센서를 통해 기존 안내견이 할 수 없는 신호등 신호 인식 등 다양한 환경을 탐색해 시각 장애인들을 안내하고 있다. 로봇은 음성 인식, 경로 계획 기능, 신호등 인식 기능에 AI 기술까지 접목돼 시각 장애인과 말하고 들으면서 의사소통할 수 있다. 또한 다리가 6개로 일반 반려견보다 2개가 많아 움직임이 부드럽고 최대한 안정적으로 걷는 데 도움이 된다. 로봇은 세 개의 다리를 딛고 나머지 3개를 들어 올리면서 이동한다. 이는 마치 카메라를 지지하는 삼각대와 같다. 개발팀을 이끈 교통대 기계공학부 가오 펑 교수는 삼각대 형식의 지지는 가장 안정적인 구조라고 설명했다. 안내견 로봇 실험은 시각 장애인 부부를 대상으로 했다. 한 사람은 완전한 시각 장애인, 배우자는 약간의 시력만 유지하는 장애인이었다. 로봇의 도움을 받은 부부는 결과에 대체로 만족했다고 한다. 상용화된다면 시각 장애인이 혼자 여행할 때 겪는 문제 중 일부를 충분히 해결할 수 있을 것이라는 평가다. 실제 안내견을 충분히 대체할 수 있다는 것이다. 안내견 로봇은 호주, 영국 등 다른 로봇 공학 선진국에서도 개발하고 있다. 중국도 그 중 하나로, 중국은 특히 안내견이 크게 부족한 실정이다. 중국에는 거의 2000만 명의 시각 장애인이 있지만, 이들을 위한 안내견은 400마리가 조금 넘는 수준이라고 한다. 애완동물 소유 및 도우미 동물은 미국에서도 여전히 사회에 정착되지 않은 생활 문화다. 많은 직장, 레스토랑 및 기타 공공장소에서 래브라도 리트리버와 같은 안내견 출입이 제한된다. 또 실제 안내견은 번식의 한계와 강한 훈련이 필요하기 때문에 항상 공급이 부족하다. 그런점에서 안내견 로봇은 대량 제조가 가능하므로 수요를 감당할 수 있다는 지적이다. 가오 펑은 “개발된 안내견 로봇은 자동차와 같다. 대량 생산이 가능해 가격이 더 저렴해질 수 있으며, 시각 장애인의 이동을 지원하는 도구”라며 ”전 세계적으로 안내견이 필요한 시각 장애인이 수천만 명에 달할 것이기 때문에, 안내견 로봇 시장은 상상 이상으로 크다“고 기대했다.
- IT/바이오
2024-07-10 09:47:00
피규어 휴머노이드 로봇, 미국 BMW 공장에서 자동차 조립 기술 선봬

휴머노이드 로봇 개발 스타트업 피규어(Figure)가 사우스캐롤라이나주 스파르탄버그에 소재한 BMW 공장에서 로봇을 투입해 자동차 생산을 시작했다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 피규어는 지난 1월 BMW와 차 생산에 휴머노이드 로봇을 배치하기로 하는 최초의 상용화 계약을 체결했다. 피규어는 이와 관련, BMW 조립 공정에 투입돼 작업을 수행하는 휴머노이드 로봇을 촬영한 동영상을 공개했다. 동영상에서 휴머노이드 로봇은 완전히 자율적으로 움직이며 동영상에서 나타나는 로봇의 모든 조작은 픽셀을 행동에 직접 매핑하는 신경망에 의해 구동된다. 움직일 대상 이미지를 수신해 이를 손의 동작으로 매핑한 후 작업으로 이어지는 것이다. 수개월 전, 메르세데스-벤츠 역시 앱트로닉(Apptronik)의 아폴로 로봇을 사용해 부품 가져오기와 운반과 같은 간단한 작업을 수행하면서 사람들의 노동 부담을 덜어주었다고 발표한 바 있다. 피규어 로봇은 이보다 한 단계 진보된 동작과 작업을 보여주고 있다. 로봇 정밀도 향상 피규어의 휴머노이드 로봇은 판금 취급, 차체 작업장 운영, 창고 감독 등 광범위한 제조 작업을 수행할 수 있다고 한다. 전기로 작동되는 이 로봇은 높이 1.6m, 무게 60kg, 탑재량 20kg이며, 한 번 충전으로 5시간 동안 작동한다. 영상에서 로봇은 1cm 미만의 공차(기계부품 등을 제작할 때 설계상의 치수에 대해 실제에서 허용되는 범위의 오차) 내에서 판금을 정확하게 배치하는 정밀도를 보여주었다. 영상은 또 로봇이 정상 속도로 작동하는 상황에서 수행되는 기능을 보여주고 있으며, 신경망이 픽셀을 동작에 직접 매핑하여 모든 조작을 유도하는 방법을 강조해 설명하고 있다. 피규어는 이 로봇이 공장에 배치되면서 12~24개월 동안 훈련을 받을 것이며, 교육 기간이 끝나면 각 작업에 필요한 정확한 기술을 갖추고 공장에 투입될 것이라고 밝혔다. 로봇 신경망은 카메라로 들어온 이미지 픽셀을 로봇 동작으로 변환하여 객체 조작을 가능하게 한다. 피규어의 신경망은 로봇의 카메라를 통해 10Hz로 이미지를 수신해 처리하고, 200Hz에서 24DOF 동작(손목 자세 및 손가락 관절 각도)을 생성한다. 여기에는 피규어와 협력하고 있는 오픈AI의 비전 언어 모델이 들어갔다. 홈페이지 설명에 따르면 피규어에는 현재 오픈AI를 비롯해 베조스, 엔비디아 등이 투자하고 있으며, 투자 때 평가받은 회사 가치는 무려 26억 달러에 이른다. 인력 자동화의 미래 피규어의 목표는 10억 유닛의 휴머노이드 로봇을 관리할 수 있는 글로벌 모델을 만드는 것이다. 회사는 미국에만 약 1000만 개의 불안전한 일자리가 있다고 지적하고 이를 휴머노이드 로봇이 대체할 수 있다고 말한다. 또 인구의 노령화는 인력 수급을 악화시켜 노동력 공급 정체로 이어질 것이다. 지속적인 성장을 위해 더 많은 자동화가 필요하며 이를 휴머노이드 로봇이 해결할 수 있다는 것이다. 지난 2022년 브렛 애드콕(Brett Adcock)이 설립한 피규어는 보스턴 다이내믹스, 테슬라, 구글 딥마인드, 아처항공 등에서 우수 인력을 유치해 빠른 속도로 기술을 개발, 휴머노이드 로봇을 탄생시켰다. 회사의 로봇은 개념에서 상용화로 전환됐으며, 2023년 중반까지 기본적인 자율 기능을 시연했다. 지난해 말까지는 적응형 학습 능력 향상이 이루어졌고, 올 1월에는 BMW와의 상용화 계약이 성사됐다. 한편, 여러 자동차 제조업체들이 차 생산에 투입하기 위해 휴머노이드 로봇을 연구하고 있다. BMW, 메르세데스-벤츠와 함께 혼다 및 현대자동차는 조립 라인에서 반복적이고 위험한 작업을 자동화하기 위해 수년 동안 로봇을 실험해 왔다.
- IT/바이오
2024-07-08 14:02:00

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