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중국 유니트리, 바퀴 달린 4족 보행 로봇 'Go2-W'로 보스턴 다이내믹스에 도전장
- 중국 로봇 회사 유니트리(Unitree)는 보스턴 다이내믹스와 같은 미국의 경쟁사에 맞서 4족 보행 로봇 Go2의 업데이트 버전 Go2-W를 출시했다. Go2-W는 Go2 시리즈의 변형 모델로, 발에 패드 대신 모터 구동 바퀴(휠)를 단 것이 특징이라고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 유니트리가 유튜브에 올린 최근 동영상에서 새로운 바퀴 달린 로봇은 다른 로봇에 대해 다소 공격적인 태도를 보이며, 달리기 경주에서 더 빠른 속도를 내고 있다. 다만 유니트리 웹사이트에 게재된 로봇의 공식 사양에는 여전히 최고 속도가 기존 Go2와 동일한 5.6mph(2.5m/s)로 나와 있다. 유니트리는 새로운 Go2-W 업그레이드 모델의 가격을 공개하지 않았지만 가격은 약 2800달러가 될 것으로 예상된다. 이 4족 보행 로봇의 바퀴에는 지름 7인치의 공압 타이어가 달려 있다. 바퀴의 특성상 계단을 오르기는 어려울 것으로 생각되지만, 계단 오르기와 같은 정적 기동을 위해 바퀴를 잠글 수 있도록 되어 있다. 로봇은 바퀴를 잠그고 걷기 모드로 전환해 어려운 지형을 탐색하고, 계단을 오르고, 장애물을 넘거나 앞다리로 균형을 잡는 것과 같은 기술도 수행할 수 있다. 초광각 라이더(Lidar)와 광각 비전 카메라를 사용해 주변을 탐색하며 정확한 장애물을 감지한다. 라이더는 자율주행 기술에 많이 사용하는 레이더 장치로, 전파를 발사해 장애물에 반사돼 돌아오는 시간을 측정, 정확한 거리와 형태를 3차원으로 인식하는 고도 기술이다. 두뇌는 옥타코어 프로세서로 구동되며, 무선 연결을 위해 와이파이, 4G 및 블루투스까지 지원한다. 로봇은 한 번 충전으로 최대 4시간 동안 작동할 수 있는 15,000mAh 배터리를 장착하고 있으며, 빠른 충전을 지원한다. 유니트리에 따르면 이 로봇은 약 3kg의 짐을 운반할 수 있으며, 일어서면 Go2보다 약간 더 높은 70cm에 무게는 약 18kg이다. 야간 작업을 위해 전면 조명이 달려 있는 것이 특징이며, 자연어 GPT 엔진과 유사한 음성 기능이 포함되어 있다. 유니트리는 지난 2021년 6월 첫 바이오닉 로봇인 Go1을 공개했다. 출시 이후 Go1은 뛰어난 성능, 접근성, 다른 유사 로봇에 비해 비교적 낮은 가격으로 소형 4족 로봇 시장에 큰 영향을 미쳤다. 2년 후 유니트리는 15kg의 로봇개 Go2를 출시했다. 이 로봇은 사각지대를 크게 줄이고 0.05m의 낮은 최소 감지 거리로 인해 모든 지형에 적합한 로봇개라는 평가를 받았다. Go2 본체는 알루미늄 합금과 고강도 엔지니어링 플라스틱으로 만들어졌다. 자체 개발한 4D 라이다 L1과 360×90 반구형 초광각 인식 기술을 적용했다. 특히 광범위한 언어 기반과 강력한 언어 능력 덕분에 Go2는 생성형 AI 부문의 글로벌 최강자인 오픈AI의 GPT를 통합해 사용자의 의도와 주변 환경을 완벽하게 이해할 수 있다고 한다. 이는 로봇이 인간과 소통하고 무엇이 필요한지를 파악해 더 나은 지원을 제공할 수 있으며, 대화도 가능함을 의미한다. 유니트리 웹사이트에 따르면 Go2 로봇은 대규모 AI 시뮬레이션 훈련을 통해 거꾸로 걷기, 장애물 넘기와 같은 고급 보행을 뛰어난 유연성과 안정성으로 학습했다고 주장한다. 출시 당시에는 Go2 에어, Go2 프로, Go2 에듀 등 세 가지 버전으로 나왔다. 표준 모델은 1600달러에 별도의 배송비 399달러였다.
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- IT/바이오
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중국 유니트리, 바퀴 달린 4족 보행 로봇 'Go2-W'로 보스턴 다이내믹스에 도전장
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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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스타링크 등 거대 인공위성, 오존층 파괴 심화 우려
- 오존층을 파괴하는 산화알루미늄 농도가 향후 수십 년 동안 650% 증가할 수 있다는 최초의 연구 결과가 발표돼 주목된다고 스페이스닷컴이 전했다. 이는 대기권에 재진입하는 과정에서 연소되는 위성의 수가 급증하기 때문이라는 지적이다. 게다가 저궤도 위성 인터넷 등 최소 수백 개 이상의 위성 군단을 쏘아 올리는 민간 기업이 급증하고 있어, 지구의 보호막인 오존층에 더욱 나쁜 영향을 미치고 있다는 우려다. 이는 로스앤젤레스의 서던캘리포니아대학교(USC) 연구진이 수행한 것으로, 대기 중 오염 물질의 발생을 모델링하고, 예상되는 위성 수 증가에 따른 산화알루미늄 농도의 변화를 추정한 최초의 연구다. 연구 결과는 '지구물리학연구(Geophysical Research Letters)' 저널 최신호에 발표됐다. 연구진은 위성으로 인한 산화알루미늄의 농도가 증가하면 심각한 오존층 파괴가 발생하며, 오존층의 회복도 크게 방해받을 것이라고 경고하고 무엇보다 우선적으로 오존층을 복구해야 한다고 주장했다. 우주선 본체는 알루미늄으로 만들어지며, 이는 소각될 때 오존을 파괴하는 산화알루미늄을 발생한다. 오존층은 1980년대 에어컨 냉매와 에어로졸 스프레이에 프레온 가스(염화 플루오린화 탄소)를 광범위하게 사용하면서 파괴됐고, 그 결과 남극 대륙 상공 오존층에 큰 구멍이 뚫렸다. 그러나 1987년 프레온 가스 등 오존층 파괴 물질 사용을 금지한 몬트리올 의정서 덕분에 상황은 호전되고 있었다. 그러나 이번 연구 결과대로라면 오존층의 회복은 인간이 만든 인공위성의 위협으로 인해 심각하게 방해받게 된다. 수백에서 수천 개에 이르는 거대 위성 군단들이 특히 문제가 될 것이라는 진단이다. 연구는 분자동역학 시뮬레이션을 이용해 모형 위성 재진입 과정에서 생성되는 산화알루미늄의 양을 측정한 뒤, 향후 계획된 초대형 위성의 지구 궤도 재진입에서 만들어질 산화알루미늄의 양을 예측하는 방법으로 진행됐다. 연구팀은 지난 2022년 약 332톤의 노후 위성이 대기 중에서 연소됐으며, 그 과정에서 17톤의 산화알루미늄 입자가 생성되었다는 것을 발견했다. USC의 조셉 왕 교수는 “2016~2022년 사이에 대기 중 산화알루미늄 농도는 8배 증가했으며, 발사 및 재진입 위성의 수가 증가함에 따라 농도는 계속해서 더 높아질 것”이라고 말했다. 유럽우주국(ESA)에 따르면 현재 약 1만 2540개의 위성이 지구 궤도를 돌고 있으며 그 중 약 9800개가 작동 중이다. 앞으로 10년 후 위성 숫자는 10배 이상으로 늘어날 전망이다. 민간 기업이 저궤도 위성 인터넷 서비스를 위해 수만 개의 위성 군단 네트워크를 구축할 것이기 때문이다. 예를 들어 일론 머스크의 스페이스X가 제공하는 위성 인터넷 스타링크는 현재 6000개 이상의 위성 군단으로 구성돼 있으며, 총 4만 개의 위성을 발사할 계획이다. 원웹(OneWeb), 아마존(Amazon), 중국 프로젝트인 G60 및 궈왕(Guowang) 둥 여러 유사 프로젝트가 진행되고 있다. 이들 프로젝트가 모두 실현되면 2030년대까지 매년 최대 3200톤에 달하는 위성체가 대기권에서 소각될 것이다. 연구진은 이로 인해 연간 630톤의 산화알루미늄이 상층 대기로 방출돼 입자 농도가 최대 650% 증가할 수 있다고 추정했다. 지구를 보호하는 오존층의 대부분은 고도 15~30km의 성층권에 집중돼 있다. 오존은 자외선(UV)을 흡수함으로써 지구 생명체를 보호한다. 연구팀은 위성 연소로 인해 증가하는 산화알루미늄은 오존층에 치명적이라고 강조했다. 다른 오존층 파괴 물질과 달리 산화알루미늄 입자는 소멸되지 않고 오존 파괴를 유발한다는 것이다. 따라서 산화알루미늄은 오존층을 통과해 밑으로 내려올 때까지 계속 오존층을 파괴하며, 파괴 과정은 최대 30년이 걸릴 수 있다. 매년 인공위성보다 훨씬 더 많은 운석이 지구 대기권으로 유입되지만, 운석에는 알루미늄이 없기 때문에 오존층을 위협하지 않는다. 연구팀은 연구 결과의 환경 영향과 관련된 어떤 결론도 시기상조라고 말하고 더 많은 분석이 진행되어야 하며 이번 연구가 동력이 되기를 희망한다고 덧붙였다.
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스타링크 등 거대 인공위성, 오존층 파괴 심화 우려
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[기후의 역습(19)] 건물을 더욱 친환경적으로 만드는 것이 중요한 이유
- 도시 소음에는 건설 노동자들이 새 건물을 건설하면서 드릴로 뚫고, 망치질하고, 땅을 파는 소음이 포함돼 있다. 전 세계는 매 5일마다 파리 크기 정도의 건축물을 건설하고 있다. 문제는 건물을 건설하고 운영하는 방식이 지속가능하지 않다는 데 있다. 유엔환경계획(UNEP)의 최근 보고서에 따르면 2022년 건물 운영 및 건설로 인한 에너지 관련 탄소 배출량은 10기가톤으로 증가해 역대 최고치를 기록했다. 이는 전 세계 탄소 배출량의 37%에 해당한다. UNEP의 기후 완화 책임자인 루스 쿠토(Ruth Coutto)는 UNEP 공식 홈페이지에 게재한 글에서 “가정, 사무실 및 기타 건물의 탄소 배출을 줄이는 것은 파리 협정의 목표를 달성하고 기후 재앙을 피하는 데 필수적”이라며, 건물 탄소 배출을 줄이는 것이 기후 변화에 대응하기 위한 글로벌 노력의 핵심이 되어야 한다고 강조했다. 홈페이지에 실린 쿠토의 게시글을 요약해 소개한다. 사람들이 살고, 자고, 일하고, 노는 장소인 건물은 탄소의 주요 공급원이다. 이 온실가스는 지구의 대기에 열을 가두어 지구를 달구면서 기후 변화를 주도한다. 건물이 탄소 배출의 주요 원인이 되는 이유는 두 가지가 있다. 첫째, 건물은 난방, 냉방, 조명을 위해 막대한 양의 에너지를 사용한다. UNEP의 건물 및 건설에 대한 글로벌 현황 보고서에 따르면 2022년 건축 부문은 전 세계 전력 소비의 34%를 차지했다. 많은 국가에서 에너지는 연소 시 탄소를 방출하는 석탄이나 석유와 같은 화석연료로 만들어진다. 둘째, 건물은 강철, 시멘트, 알루미늄, 유리로 가득 차 있다. 이들을 제작, 운반, 설치하는 데 많은 에너지가 필요하고, 여기서 다량의 탄소가 배출된다. 여전히 건물 부문의 탈탄소화 길은 멀다. 전 세계 건축 부문 배출은 여전히 증가하고 있으며 보고서는 2021년에서 2022년 사이에 배출이 1% 증가할 것이라고 밝혔다. 별것 아닌 것처럼 보이지만 이는 전 세계 도로에 자동차 1000만 대를 추가하는 것과 같다. 2022년 건물에 사용된 에너지의 6%만이 재생 가능한 에너지원에서 나왔다. 이는 국제에너지기구(IEA)가 구상한 '2030년까지 18%' 목표와는 거리가 멀다. 따라서 건물을 더욱 친환경적으로 만드는 것은 매우 긴급한 현안이다. 2050년까지 존재할 건물의 절반은 아직 건설되지 않은 상태다. 세상이 건물을 짓고 사용하는 방식을 바꾸지 않는 한, 기후 변화에 의미 있게 대처할 가능성은 거의 없을 것이며, 이는 특히 극단적인 날씨로 이어질 것이다. 이는 지구가 감당할 수 없다. 이것이 바로 탄소 배출이 거의 없는 건물이 2030년까지 새로운 표준이 되어야 하는 이유다. 이는 UNEP가 주도하는 건축 부문의 배출을 억제하기 위한 국제적 노력인 건물 혁신(Buildings Breakthrough)의 주요 목표 중 하나다. 인류는 건축 부문 전반에서 발생하는 배출을 모두 줄여야 한다. 운영에서 탄소 배출을 줄이려면 건물의 효율성을 높이고 난방 및 냉방 등에 사용되는 에너지량을 줄여야 한다. 새 건물에 대한 더 높은 에너지 성능 표준 채택, 기존 건물의 개조, 보다 효율적인 기기 사용, 더 나은 에너지 계획 및 시스템 통합이 필요하다. 재생 에너지 사용도 늘려야 한다. 그런 점에서 인류는 건물을 기후 친화적으로 만드는 데 지출하는 투자도 늘려야 한다. 건물 및 건설의 탈탄소 구조에 대한 투자는 2850억 달러에 달했지만, 목표에는 미치지 못했다. 2023년에는 투자가 오히려 소폭 감소했다. UNEP는 탄소 발생 회피, 구조 전환 및 개선이라는 세 가지 솔루션을 제안한다. 먼저 건축 자재를 재사용하고, 더 적은 자재로 건물을 짓고, 보다 순환적인 접근 방식으로 기존 건물의 용도를 변경함으로써 탄소 배출을 회피할 수 있다. 둘째, 목재나 대나무 등 재생 및 지속 가능한 바이오 기반 건축 자재로 전환하는 것이 중요하다. 셋째, 콘크리트, 강철, 알루미늄 등 기존 건축 자재의 탄소 배출을 개선하고 줄여야 한다. 제조 과정에서 재생 에너지를 사용하면 가능하다. 이러한 모든 조치를 결합하면 2050년까지 건물 및 건설 부문에서 탄소 배출 순 제로 달성이 가능해진다. 정부 및 지자체의 역할도 중요하다. 정부는 건물과 건설에 대한 기후 행동 로드맵을 개발하고 시행할 수 있다. 전 세계 161개 국가가 아직 이 작업을 수행하지 않았다. 탈탄소화 구축 투자를 장려하고 지속 가능한 관행과 재료를 통해 탄소를 줄이기 위한 정책을 개발할 수 있다. 또한 오래된 건물의 개조를 촉진할 수도 있다. 국제 협력도 강화해야 한다. 그러면 국가는 건물 부문의 지속 가능한 전환을 달성하고 더 광범위하게는 기후 변화에 관한 파리 협약의 목표를 달성하는 데 결정적인 역할을 할 수 있다.
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[기후의 역습(19)] 건물을 더욱 친환경적으로 만드는 것이 중요한 이유
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[신소재 신기술(63)] 양자 얽힘으로 지구 자전 측정 정밀도 획기적인 향상
- 오스트리아 빈 대학교(University of Vienna) 연구팀이 양자 얽힘을 이용해 지구 자전 측정의 정밀도를 획기적으로 높이는 실험에 성공했다. 이 연구는 양자 얽힘을 활용해 전례 없는 정밀도로 회전 효과를 감지하는 향상된 광학 사그낙 간섭계(Sagnac interferometer)를 사용해 양자역학과 일반 상대성 이론 모두에서 잠재적인 돌파구를 제시한다고 사이테크 데일리가 전했다. 양자 얽힘은 두 개 이상의 입자가 서로 연결되어 있어 하나의 입자를 측정하면 다른 입자의 상태도 즉시 결정되는 현상이다. 빈 대학교의 필립 빌터(Philip Walther) 박사가 이끄는 연구팀은 지구 자전이 양자 얽힘 광자에 미치는 영향을 측정하는 실험을 성공적으로 수행했다. 이번 연구는 얽힘 기반 센서의 회전 감도 한계를 뛰어넘는 중요한 성과로 평가된다. 또한, 양자 역학과 일반 상대성 이론의 교차점에서 추가 연구의 발판을 마련할 수 있을 것으로 기대된다. 연구 결과는 지난 6월 14일 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 저널에 게재됐다. 사그낙 간섭게의 발전 연구팀은 거대한 광섬유 사그낙(sagnac) 간섭계를 구축하고 몇시간 동안 낮은 노이즈를 유지하며 안정적인 실험 환경을 조성했다. 이를 통해 이전의 양자 광학 사그낙 간섭계보다 회전 정밀도를 1000배 향상시키는 고품질 얽힘 광자 쌍을 충분히 감지할 수 있었다. 사그낙 광학 간섭계는 회전에 가장 민감한 장치다. 사그낙 간섭계는 빛의 간섭 현상을 이용하여 회전 운동을 감지하는 광학 장치다. 1913년 프랑스 물리학자 조르주 사그낙이 고안했으며, 지난 세기 초부터 아인슈타인의 특수 상대성 이론을 확립하는 데 기여해 기초 물리학을 이해하는 중추적인 역할을 해 왔다. 오늘날에는 광섬유 자이로스코프, 레이저 자이로스코프 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이 장치는 오늘날에도 탁월한 정밀도 분석 덕분에 고전 물리학의 한계로만 제한되었던 회전 속도를 측정하는 최고의 도구로 사용되고 있다. 빈 대학교와 오스트리아 과학 아카데미가 주최하는 연구 네트워크 TURIS의 일환으로 수행된 이번 실험은 최대 얽힘 상태의 두 광자에 대한 지구 자전 효과를 성공적으로 관측했다. 연구팀은 아인슈타인의 특수 상대성 이론과 양자 역학에서 설명하는 회전 기준 시스템과 양자 얽힘 간의 상호 작용을 확인했다. 실제 실험에서 거대한 코일에 감겨진 2km 길이의 광섬유 내부에서 얽힌 광자 2개가 전파되면서 유효 면적이 700㎡가 넘는 간섭계가 구현됐다. 실험 과정에서 연구팀은 지구의 꾸준한 회전 신호를 분리하고 추출하는 데 어려움을 겪었다. 연구의 수석 저자인 라파엘레 실베스트리(Raffaele Silvestri)는 "문제의 핵심은 빛이 지구의 회전 효과에 영향을 받지 않는 측정 기준점을 설정하는 데 있다. 지구의 자전을 멈출 수 없다는 점을 고려하여 우리는 광섬유를 두 개의 동일한 길이 코일로 나누고 이를 광 스위치를 통해 연결하는 해결 방법을 고안했다"고 설명했다. 스위치를 켜고 끄는 방식으로 연구원들은 회전 신호를 마음대로 효과적으로 취소할 수 있었고, 이를 통해 대형 장치의 안정성도 확장할 수 있었다. 마리 퀴리 박사후 연구원으로 이 실험에 참여한 하오쿤 유(Haocun Yu)는 "빛으로 지구 자전을 처음 관측한 지 한 세기 만에 개별 빛의 양자의 얽힘이 마침내 동일한 감도 영역에 진입했다는 점에서 중요한 이정표가 될 것"이라고 말했다. 본 연구는 양자 얽힘 기반 센서의 회전 감도를 더욱 향상시킬 수 있는 토대를 마련했으며, 시공간 곡선을 통한 양자 얽힘의 행동을 테스트하는 미래 실험의 길을 열 것으로 기대된다. 참고 자료: '양자 얽힘을 이용한 지구 자전의 실험적 관측', Raffaele Silvestri, Haocun Yu, Teodor Strömberg, Christopher Hilweg, Robert W. Peterson 및 Philip Walther, 2024년 6월 14일, Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.ado0215
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[신소재 신기술(63)] 양자 얽힘으로 지구 자전 측정 정밀도 획기적인 향상
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[신소재 신기술(50)] 항공우주·운송 변화시킬 내열성 알루미늄 합금 탄생
- 중국 과학자들이 섭씨 500도까지 견딜 수 있는 내열성 알루미늄 합금을 개발했다. 텐진 대학교 연구팀은 미래 항공우주 설계에 큰 영향을 미칠 알루미늄의 내열성을 높이는 새로운 기술을 개발했다고 과학 기술 전문매체 인터레스팅엔지니어링이 최근 보도했다. 이번 연구 결과는 지난달 '네이처 머티리얼스'에 게재됐다. 새로 개발된 신소재는 산화 분산 강화 알루미늄 합금으로 최대 섭씨 500도까지 견딜 수 있다. 이는 섭씨 400도 이상에서 빠르게 분해되어 항공우주 산업이나 운송 등의 여러 분야에서 사용이 제한되는 기존 알루미늄 합금의 한계를 해결할 수 있다. 알루미늄 합금은 낮은 밀도, 높은 비강도와 우수한 내식성으로 인해 그동안 높은 평가를 받아왔다. 그러나 높은 온도에서 이러한 특성을 유지하기 힘들어 사용이 제한됐다. 특히 높은 온도가 일반적인 항공우주 응용 분야에서 더욱 그러하다. 연구팀은 알루미늄 합금에 고밀도, 초미세, 균일하게 분산된 나노 입자를 투입해 신소재를 제작했다. 톈진 대학교의 발표에 따르면 이 방법을 통해 합금의 고온 저항성을 크게 개선해 섭씨 500도에서 200 메가파스칼 이상의 인장 강도를 입증했으며, 기존 알루미늄 합금보다 6배 이상 뛰어난 안정성을 나타냈다. 게다가 텐진 대학교 재료과학 및 공학부의 허 춘니안 교수와 그의 팀이 개발한 기술은 일루미눔에만 국한되지 않고 여러 금속을 강화하는 데도 사용할 수 있다. 논문 저자들은 "우리의 공정 방식은 고온 관련 응용 분야를 위한 광범위한 합금에 초미세 나노 입자를 분산시킬 수 있다"고 말했다. 이 공정에는 분말 야금을 사용해 매우 안정적인 산화마그네슘 나노 입자를 알루미늄 매트릭스에 통합하는 것이 포함된다. 이 기술은 재료의 내열성을 향상시킬 뿐만 아니라 제조 공정이 간단하고 비용 효율적이며 대량 생산에 적합하다. 허 교수는 항공우주 엔진 및 핵심 부품을 위한 내열 알루미늄 합금의 개발을 가속화하기 위해 업계 리더 및 연구 기관과 협력하고 있다며 이 혁신적인 알류미늄 소재의 실질적인 의미를 강조했다. 그는 이 소재가 곧 다양한 고온 함금 응용분야에 적용될 것으로 예상하면서 산업적 적용을 기대했다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(50)] 항공우주·운송 변화시킬 내열성 알루미늄 합금 탄생
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미국, 중국 전기차 관세 100%로 대폭 인상…中 "즉각 취소" 촉구
- 미국 바이든 정부가 오는 11월 대선을 앞두고 중국산 전기차에 대한 관세를 현재 25%에서 100%로 대폭 인상한다. 또 철강·알루미늄 및 전기차용 리튬이온 배터리의 관세도 25%로, 반도체와 태양 전지의 관세는 50%로 인상하는 등 전략 산업과 관련된 제품에 대한 미국의 대(對)중국 관세가 기존의 대략 2~4배 정도로 크게 상향된다. 중국은 바이든 정부가 대중국 첨단기술 수출통제 조치 등에 이어 반도체 및 청정에너지를 비롯한 전략 부문에 고율 관세를 부과하자 크게 반발하고 있다. 게다가 조 바이든 대통령과 도널드 트럼프 전 대통령 간 '중국 때리기 경쟁'이 대선과 맞물려 가열될 것으로 전망되면서 미·중간 통상 갈등이 격화될 수 있다는 전망도 나오고 있다. 백악관은 바이든 대통령이 14일(현지시간) 중국의 불공정 무역 관행 및 그에 따른 피해에 대응하기 위해 무역법 301조에 따라 무역대표부(USTR)에 이런 관세 인상을 지시했다고 밝혔다. 바이든 정부가 발표한 관세 인상 대상은 중국산 수입품 180억 달러(약 24조6510억원) 규모다. 바이든 대통령이 무역법 301조에 따라 대중(對中) 고율 관세를 부과한 것은 이번이 처음이다. 이번 조치는 도널드 트럼프 전 대통령이 재임 중인 2018~2019년 301조에 따라 부과한 대중 고율 관세에 대한 USTR의 심층 검토에 따라 내려진 것이다. 연합뉴스는 트럼프 정부 당시 부과된 고율 관세 적용을 받는 중국산 제품은 지난해 기준으로 2260억달러(약 309조원) 규모로 추정된다고 블룸버그통신을 인용해 보도했다. 현재 부과되는 트럼프 정부 당시의 고율 관세는 이번에 하나도 인하되지 않았다고 이 매체는 전했다. 월스트리트저널(WSJ)은 무역법 301조에 따라 트럼프 전 대통령이 시행하고 바이든 대통령이 강화한 고율 관세정책은 미국의 영구적인 대중국 정책이 됐다고 평가했다. 이번 조치에 따르면 미국 정부는 먼저 올해 중국산 전기차에 대한 관세를 100%로 인상하기로 했다. 중국산 전기차에 부과되는 최종 관세는 기존 27.5%(최혜국 관세 2.5%에 25% 추가)에서 102.5%(최혜국 관세 2.5%에 100% 추가)로 상향됐다. 백악관은 보도 자료에서 "상당한 과잉 생산 리스크로 이어지는 광범위한 보조금과 비(非)시장적 관행 속에서 중국의 전기차 수출은 2022년부터 2023년까지 70% 증가해 다른 곳에서의 생산적 투자를 위협하고 있다"고 밝혔다. 이어 "(중국산 전기차에 대한) 100%의 관세율은 중국의 불공정 무역 관행으로부터 미국 제조업체를 보호할 것"이라고 설명했다. 백악관은 또 △ 리튬이온 전기차 배터리 7.5%→25%(연내) △ 리튬이온 비(非)전기차 배터리 7.5%→25%(2026년) △ 배터리 부품 7.5% → 25%(연내) 등으로 각각 관세를 올린다고 말했다. 또 핵심 광물 가운데 천연 흑연과 영구 자석의 관세는 현재 0%에서 2026년에 25%로 인상된다. 그밖에 다른 핵심 광물은 관세율이 올해 0%에서 25%로 크게 올랐다. 미국 정부는 또 연내 특정한 철강과 알루미늄 제품에 대한 관세를 현재 0~7.5%에서 25%로 올리기로 했다. 또한 2025년까지 중국산 반도체에 대한 관세를 현재 25%에서 50%로 인상한다. 백악관은 "레거시(범용) 반도체 부문에 대한 중국의 정책이 (중국의) 시장점유율 확대 및 생산 능력의 빠른 확장으로 이어지면서 시장이 주도하는 기업의 투자가 위축될 위험이 있다"고 말했다. 미국 상무부는 연초부터 미국 기업의 중국산 범용 반도체 사용 현황 등에 조사에 착수했으며 최근 이를 완료했다고 블룸버그 통신이 이날 보도했다. 백악관은 태양 전지에 대한 관세는 태양 전지 모듈의 조립 여부와 무관하게 25%에서 50%로 올해 일괄적으로 인상한다고 밝혔다. 이를 통해 중국의 정책 주도형 과잉생산으로부터 해당 산업을 보호하겠다는 목표다. 이밖에 △ 항구 크레인(Ship-to-Shore Cranes) 0% → 25%(연내) △ 주사기 및 바늘 0% → 50%(연내) △ 마스크를 비롯한 개인 보호 장비(PPE) 0~7.5% → 25%(연내) △ 의료 및 수술용 고무장갑 7.5% → 25%(2026년) 등으로 관세가 크게 상향된다. 미국의 무역법 301조는 대통령에게 미국의 무역과 투자에 부정적인 영향을 주는 불공정 무역행위에 대응해 필요한 조치를 취할 수 있는 권한을 부여하고 있다. 이 법은 4년마다 정책 효과 등을 검토할 것을 요구하고 있으며 USTR은 최근까지 트럼프 정부 당시의 고율 관세 부과 조치에 대한 검토를 진행해왔다. 바이든 정부는 출범 초반에는 인플레이션 등을 고려해 고율 관세를 조정한다는 입장이었으나 올해 대선이 다가오면서 기존 고율관세를 유지하거나 강화하는 측면을 보이고 있다. 이에 트럼프 전 대통령의 대중국 강경 통상 정책 공약, 이른바 '중국 때리기'에 대한 일반 유권자들의 선호 등이 고려된 것 아니냐는 진단이 나오고 있다. 트럼프 전 대통령은 재임 중 무역법 301조를 활용해 광범위한 중국 제품에 고율 관세를 부과한 데 이어 이번 대선에서 재선에 성공할 경우 중국에 추가로 막대한 관세를 부과하겠다는 공약을 내걸었다. 이른바 '보편 관세 10%' 부과를 공약한 트럼프 전 대통령은 중국에 대해서는 60% 이상 고율의 관세 적용을 시사하고 있다. 그는 또 중국 기업이 멕시코에서 만든 자동차에 대해서도 100% 관세를 부과하겠다고 말했으나 지난 11일 유세에서는 이를 200%로 언급하기도 했다. 이와 관련, 백악관은 바이든 대통령의 이번 조치에 대해 "전략적인 부문에서 신중하게 타깃을 맞춘 것"이라면서 "우리는 동맹을 훼손하거나 모든 국가에서 수입되는 제품에 무차별적으로 10%의 관세를 부과하기보다는 중국의 불공정 관행에 대한 우려를 해결하기 위해 전 세계 파트너와 협력을 강화할 것"이라고 말했다. 한편, 중국 정부는 바이든 정부의 이런 관세 폭탄 조치에 대해 강력히 반발했다. 중국은 미국이 세계무역기구(WTO) 규칙을 위반하고 있다며 즉각적인 취소를 촉구했다. 왕원빈 중국 외교부 대변인은 14일 미국 발표가 전해지기 직전 열린 정례 브리핑에서 "중국은 일관되게 WTO 규칙을 위반한 일방적 부가 관세에 반대해왔다는 점을 여러분께 알리고 싶다"고 밝혔다. 그는 또한 "(중국은) 모든 필요한 조처를 해 자신의 정당한 권익을 수호할 것"이라고 말했다. 중국 상무부도 이날 홈페이지에 올린 대변인 명의 입장문을 통해 "중국은 단호히 반대하며 엄정한 교섭(외교 경로를 통한 항의)을 제기한다"고 밝혔다. 또 미국의 관세 인상에 대해 "국내 정치적인 이유로 경제·무역 문제를 정치화 도구화하는 것"이라며 "미국은 잘못을 바로잡기는커녕 제멋대로 고집하며 실수를 반복하고 있다"고 비난했다. 그러면서 "미국의 관세 인상은 '중국과 디커플링(decoupling·공급망 등 분리)을 추구하지 않는다'는 바이든 대통령의 약속에 위배되는 것으로, 양국 협력 분위기에도 심각한 영향을 미칠 것"이라고 경고하면서 "즉각 잘못을 시정하고 중국에 부과한 추가관세를 취소하라"고 요구했다. 주미중국대사관 류펑위 대변인은 기자들과 만나 "미국은 신재생 에너지 분야 중국 정부의 보조금이 과잉 생산으로 이어지고 있으며 국제 가격을 왜곡하고 있다고 비난하는데, 이는 잘못된 이야기"라며 "그들은 중국의 발전을 방해하고 자국 문제에 중국을 희생앙으로 삼고 있다"고 반발했다. 그로 인해 중국 정부가 상응하는 조치로 미국에 맞대응할 가능성도 있으며 이 경우 양국간 통상 갈등이 격화될 수 있다는 전망이 나온다. 반면, 일각에서는 현재 미국으로 수입되는 중국산 전기차가 거의 없고, 미국이 중국의 태양광 산업에서 차지하는 비중이 미미하다는 이유 등으로 바이든 정부의 이번 조치가 상징적인 조치라는 평가도 나온다. AP통신은 "새 관세는 180억달러 규모의 수입품에만 적용되기 때문에 상당히 상징적"이라고 전했다.
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미국, 중국 전기차 관세 100%로 대폭 인상…中 "즉각 취소" 촉구
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바이든 정부, 중국 전기차에 관세 4배 인상 검토
- 미국 정부가 중국산(産) 전기차에 대한 관세를 기존 25%에서 100%로 4배 올리는 방안을 검토하고 있다. 중국의 저가 전기차 공세에 미국, 한국, 독일 등 각국 자동차 제조국의 우려가 커지는 가운데 11월 대선을 앞둔 미국이 먼저 무역장벽 높이기에 시동을 건 것이다. 월스트리트저널(WSJ)과 파이낸셜타임스(FT) 등 외신들은 11일(현지 시간) 소식통을 인용해 "미국의 중국 전기차에 대한 관세가 4배로 늘어날 것"이라며 "14일 예정된 대중 관세 발표에서 전기차 외에도 중국산 광물, 배터리, 태양광 제품에 대한 관세 상향도 이뤄질 것"이라고 보도했다. 이는 바이든 행정부가 트럼프 행정부의 대중국 관세 정책에 대해 수년 간 검토한 뒤 내놓는 조정안이다. 6년 전과 비교할 수 없는 위협으로 부상한 중국의 '전기차 굴기'에 더 확실한 견제책을 내놓으려는 의지로 보인다. 바이든 정부는 전기자동차 뿐만 아니라 중국의 핵심광물과 태양광 전지, 배터리를 포함한 핵심 전략 분야에도 추가 관세 인상이 예상된다. 바이든 행정부는 2022년부터 트럼프 전 대통령 시절 통상법 301조(슈퍼 301조) 등에 따라 중국산 제품에 부과한 총 3000억달러 규모의 관세에 대한 검토를 진행해 왔다. 트럼프 행정부 시절 중국산 제품에 부과한 대부분의 고율 관세는 그대로 유지될 방침이라고 로이터통신은 전했다. 앞서 블룸버그도 미국 정부가 내주 전기차를 포함한 중국산 제품에 대한 새로운 관세를 발표한다고 보도했다. 이번 조치는 중국의 과잉생산과 저가 수출공세에 대한 맞불 성격이다. 중국은 전기차 뿐 아니라 태양광, 리튬 배터리, 철강을 비롯한 제품을 자국 내 수요보다 많이 생산해 전 세계 시장을 공략하고 있다. 바이든 대통령은 지난달에도 중국산 철강·알루미늄 제품에 대한 관세를 현행 7.5%에서 25%로 올리도록 미국 무역대표부(USTR)에 지시했다. USTR은 해양·물류·조선업 분야에서 중국의 불공정 무역 관행에 대해서도 지난달부터 조사에 착수했다. 이에 앞서 재닛 옐런 미 재무장관은 지난달 중국을 방문해 "미국은 중국산 제품 수입으로 새로운 산업이 파괴되는 것을 용납하지 않겠다"면서 강경한 태도를 보였다. 로이터통신은 이번 조치가 세계 양대 경제 대국 간 긴장이 고조되는 상황에서 중국의 보복을 불러일으킬 수 있다고 우려했다. 중국 외교부는 이날 정례 브리핑에서 미국의 관세 발표 계획과 관련해 "미국이 세계무역기구(WTO) 규정을 성실히 준수하고 관세 인상은 물론 중국에 부과한 모든 추가 관세를 취소할 것을 촉구한다"며 "중국은 자국 권익을 보호하기 위해 필요한 모든 조처를 할 것"이라고 밝혔다.
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바이든 정부, 중국 전기차에 관세 4배 인상 검토
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[신소재 신기술(41)] 극한의 강도와 인성 가진 혁신적인 합금
- 미국 버클리 국립연구소 과학자들은 원자 수준에서 합금 결정의 꼬임이나 굽힘으로 인해 극한의 온도에서도 균열이 발생하지 않는 특별한 금속 합금을 발견했다. 과학 전문매체 사이테크데일리는 지난 4월 29일(현지시간) 로렌스 버클리 국립연구소와 UC 버클리의 연구원들이 개발한 신소재에 대해 거의 불가능에 가까운 강도와 인성으로 재료 과학자들에게 충격을 주는 혁신적인 새로운 합금이라고 전했다. 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 하프늄으로 구성된 금속 합금은 지금까지 거의 달성하기 불가능해 보였던 극한의 고온과 저온 모두에서 놀라운 강도와 인성을 보여주었다고 한다. 여기서 강도는 재료가 원래 모양에서 영구적으로 변형되기 전에 견딜 수 있는 힘의 양으로 정의되며, 인성은 파단(균열)에 대한 저항력을 의미한다. 광범위한 조건에서 굽힘과 파단에 대한 합금의 복원력은 더 높은 효율로 작동할 수 있는 차세대 엔진을 위한 새로운 종류의 재료에 대한 문을 열 수 있다고 평가된다. 이전에는 이러한 특성을 동시에 달성하는 것이 거의 불가능하다고 여겨졌다. 이 연구는 로버트 리치(Robert Ritchie) 박사가 이끄는 로렌스 버클리 국립연구소(Berkeley Lab)와 UC 버클리 팀과 디란 아펠리안(Diran Apelian) 교수가 이끄는 UC 어바인 팀, 엔리케 라베르니아(Enrique Lavernia) 교수가 이끄는 텍사스 A&M 대학교 팀의 협력으로 진행됐다. 이 연구는 최근 '사이언스(Science)' 저널에 게재됐다. 이 합금의 특징은 넓은 온도 범위에서 강도과 파손에 대한 놀라운 저항성을 가지고 있다는 것이다. 이는 차세대 엔진을 위한 새로운 소재 개발에 혁신을 가져올 수 있는 가능성을 열어준다. 새로운 금속 합금 RHEA/RMEA 연구팀은 이 합금의 놀라운 특성을 발견하고 원자 구조에서 발생하는 상호 작용으로 인해 이러한 특성이 어떻게 발생하는지 밝혀냈다. 이들은 특히 RHEA/RMEA(Refractory High or Medium Entropy Alloys)라고 불리는 새로운 금속 합금 계열에 속하는 합금에 집중했다. 리치 연구실의 박사 과정 학생인 제1저자 데이비드 쿡(David Cook)은 "열을 전기 또는 추력으로 변환하는 효율은 연료가 연소되는 온도에 따라 결정되며, 온도가 높을수록 더 좋다. 그러나 작동 온도는 이를 견뎌야 하는 구조 재료에 의해 제한된다"고 설명했다. 쿡 연구원은 "우리는 현재 고온에서 사용하는 재료를 더욱 최적화할 수 있는 새로운 금속 재료가 절실히 필요하다. 이 합금이 바로 그 가능성을 보여주는 것"이라고 덧붙였다. 기존 RMEA의 한계 돌파한 뛰어난 인성 대부분의 상업용 또는 산업용 응용 분야에서 사용되는 금속은 하나의 주요 금속에 소량의 다른 원소를 혼합하여 만든 합금이지만, RHEA/RMEA는 매우 높은 녹는점을 가진 금속 원소를 거의 동일한 비율로 혼합해서 만든다. 이로 인해 RHEA/RMEA는 과학자들이 아직 밝혀내지 못한 독특한 특성을 가지고 있다. 리치 박사 팀은 고온 응용 분야의 잠재력으로 인해 수년 동안 이러한 합금을 연구해 왔다. 해당 논문의 공동 저자인 푸닛 쿠마르(Punit Kumar)박사는 "저희 팀은 이전에 RHEA/RMEA에 대한 연구를 진행했으며 이러한 재료가 매우 강하지만 일반적으로 극도로 낮은 인성을 가지고 있다는 것을 발견했다. 따라서 이 합금이 예외적으로 높은 인성을 보이는 것을 발견했을 때 매우 놀랐다"고 말했다. 극한의 온도에서도 강도와 인성 유지 쿡에 따르면 대부분의 RMEA는 파단 인성이 10MPa√m 미만으로, 기록상 가장 부서지기 쉬운 금속 중 하나다. 골절에 견디도록 특별히 설계된 최고의 극저온 강은 이 소재보다 약 20배 더 강하다. 하지만 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 하프늄(Nb45Ta25Ti15Hf15) RMEA 합금은 상온에서 일반적인 RMEA보다 25배 이상의 강도를 기록하여 극저온 강철을 능가할 수 있었다. 연구팀은 -196°C(액체 질소 온도), 25°C(실온), 800°C, 950°C 및 1200°C의 총 5가지 온도에서 새로운 합금의 강도와 인성을 평가했다. 마지막 온도인 1200°C는 태양 표면 온도의 약 1/5에 해당한다. 마침내 연구팀은 합금이 추위에서는 가장 강도가 높고 온도가 상승함에 따라 다소 약해졌지만 여전히 넓은 범위에서 인상적인 수치를 자랑한다는 것을 발견했다. 인성은 기존 균열에 얼마나 많은 힘이 필요한지 계산해서 산출되며 모든 온도에서 높았다. 원자 배열의 비밀 풀기 거의 모든 금속 합금은 결정질이며, 이는 재료 내부의 원자가 반복 단위로 배열되어 있음을 의미한다. 그러나 완벽한 결정은 없으며 모두 결함을 포함하고 있다. 가장 눈에 띄는 결함은 결정 내 원자의 미완성 평면인 전위라고 불리는 결함이다. 금속에 힘이 가해지면 모양 변화를 수용하기 위해 많은 전위가 움직이게 된다. 예를 들어 알루미늄으로 만든 종이 클립을 구부리면 종이 클립 내부의 전위가 움직이면서 모양이 변한다. 그러나 낮은 온도에서는 전위의 움직임이 더 어려워지고, 그 결과 많은 재료가 저온에서 전위가 움직이지 못해 부서지기 쉽다. 타이타닉의 강철 선체가 빙산에 부딪혔을 때 부서진 것도 바로 이 때문이다. 녹는 온도가 높은 원소와 그 합금은 이러한 현상을 극한으로 끌어올려 800°C까지 부서지기 쉽다. 하지만 이 RMEA는 액체 질소(-196°C)와 같은 낮은 온도에서도 잘 깨지지 않는 특성을 보이고 있다. 공동 연구자인 앤드류 마이너와 연구팀은 이 놀라운 금속 내부 특성을 이해하기 위해 버클리 랩 분자 파운드리의 일부인 국립 전자 현미경 센터의 4차원 주사 투과 전자 현미경(4D-STEM)과 주사 투과 전자 현미경(STEM)을 사용해 응력을 받은 샘플과 구부러지지 않고 금이 가지 않은 대조 샘플을 분석했다. 전자 현미경 데이터에 따르면 합금의 특이한 인성은 '꼬임 밴드(kink band)'라는 희귀 결함의 예상치 못한 부작용에서 비롯된 것으로 밝혀졌다. 꼬임 밴드는 가해진 힘으로 인해 결정 조각이 스스로 붕괴되어 갑작스럽게 구부러질 때 결정에 형성된다. 연구팀은 이전 연구를 통해 RMEA에서 꼬임 밴드가 쉽게 형성된다는 사실을 알고 있었지만 연화 효과가 격자를 통해 균열이 퍼지기 쉽게 만들어 재료의 강도를 낮출 것이라고 가정했다. 하지만 실제로는 그렇지 않았다. 쿡은 "우리는 원자 사이에 날카로운 균열이 있는 경우 꼬임 밴드가 실제로 손상을 멀리 분산시켜 균열의 전파에 저항하여 균열을 방지하고 매우 높은 파괴 인성을 이끌어 낸다는 것을 처음으로 보여주었다"라고 말했다. 한편, 리치는 "기계 엔지니어는 실제 세계에서 사용하기 전에 재료의 성능에 대한 깊은 이해가 당연히 필요하기 때문에 Nb45Ta25Ti15Hf15 합금을 제트기 터빈이나 스페이스X 로켓 노즐과 같은 것을 만들기 전에 훨씬 더 근본적인 연구와 엔지니어링 테스트를 거쳐야 한다"고 지적했다.
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[신소재 신기술(41)] 극한의 강도와 인성 가진 혁신적인 합금
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중국, 12월부터 '보복관세법' 통과⋯무역장벽 전방위 확산
- 중국이 자국 제품에 높은 관세를 매긴 국가에 '보복관세'를 부과하기로 하면서 미중 무역 갈등이 다시 고조되고 있다. 28일(현지시간) 로이터통신과 뉴욕타임스를 비롯한 외신에 따르면 중국 정부는 '해외 국가의 고율 관세에 동등한 관세를 부과할 수 있다'는 조항 17조를 중심으로 한 새 관세법을 오는 12월부터 시행한다. 새 관세법 17조의 핵심은 미국의 슈퍼 301조처럼 중국과 무역협정을 체결한 국가가 고관세를 부과하면 '상호주의 원칙'에 따라 고관세, 즉 보복관세를 부과할 수 있다는 내용이다. 이에 앞서 중국 상무부는 "미국무역대표부(USTR)의 (슈퍼 301조) 조사 발표에 결사반대한다"며 "중국의 권리와 국익을 보호하기 위해 모든 조치를 취하겠다"고 발표했다. 오는 11월 대선을 앞둔 미국과 자국 산업 보호에 나선 유럽연합(EU)이 연일 공세를 강화하자 중국도 맞보복 카드를 잇달아 꺼내든 것이다. 특히 최근 들어선 중국과 서방 양측 간 대결 구도가 다른 나라로 빠르게 확산되는 분위기다. 관세법이 통과된 시점이 블링컨 장관이 중국을 방문한 직후라는 점에서 더욱 눈길을 끌고 있다. 블링컨 장관은 24일부터 사흘간 이뤄진 방중 기간에 중국 수뇌부에 중국의 과잉생산에 대한 미국의 우려를 전달했다. 그는 시진핑(習近平) 주석과도 직접 만났지만 별다른 합의를 도출하지 못했다. 블링컨 장관을 만난 시 주석은 "미국과 중국은 적이 아닌 파트너"라고 강조했으나 그가 중국을 떠나자마자 감춰둔 발톱을 드러냈다. 양타오(楊濤) 중국 외교부 미대양주 담당 사장(司長∙국장급)은 26일 블링컨 장관 방중 관련 기자회견에서 "과잉되는 것은 중국의 생산능력이 아니라 미국의 우려"라고 지적했다. 최근 미국은 중국에 과잉생산을 빌미로 관세 인상을 예고한 상태다. 조 바이든 미국 대통령은 현재 7.5%인 중국산 철강·알루미늄 제품의 관세를 25%로 세 배 이상 올리도록 미국 무역대표부(USTR)에 권고했다. 도널드 트럼프 전 대통령은 11월 대선에서 재집권하면 중국을 적성국으로 분류해 중국산 제품에 60%의 관세를 부과하는 방안을 검토 중인 것으로 알려졌다. 트럼프 전 대통령 시절 시작된 양국 간 무역 전쟁은 11월 미 대선 등과 맞물려 최근 다시 고조되는 분위기다. 미국은 중국의 저가 제품 공세로 자국의 제조업 기반이 무너질 수 있다는 위기감에 관세 인상 방침을 고수중이다. 중국도 '지켜보고만 있지는 않겠다'는 의지를 새 관세법을 통해 예고하면서 미중 무역 갈등이 다시 심화할 수 있다는 우려가 번지고 있다.
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중국, 12월부터 '보복관세법' 통과⋯무역장벽 전방위 확산
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애플, 내달 7일 신형 아이패드 시리즈 발표
- 혼합현실(MR) 헤드샛 비전프로(Vision Pro) 출시로 2024년을 시작한 애플이 다음 단계로 내달 신형 아이패드를 발표한다. 애플은 내달 7일 오전 7시(현지시간) 오전 10시 언론에 ‘특별 애플 이벤트’가 개최될 것을 알리고 미디어 관계자를 초대했다. 애플 홈페이지에 게재된 초대장 이미지에는 애플 펜(Apple Pencil)이 포함되어 있어 신제품 아이패드가 이번 행사를 통해 발표될 것임을 분명하게 보여주고 있다. 정보에 따르면 아이패드 프로 모델은 OLED 디스플레이(더 큰 모델의 경우 13인치로 크기가 약간 증가), 업데이트된 M3 칩셋 등이 장착된다고 더버지가 보도했다. 또한 오랫동안 지연됐던 전면 카메라의 수평 위치 변경도 이루어질 것으로 알려졌다. 특히 2029년 11월 공개된 자체 개발 칩셋 M1 이후 성능이 대폭 향상된 M3 칩이 탑재된 것이 주목된다. 아이패드 성능이 대폭 상향될 것이라는 기대다. 나아가 새로운 애플펜과 알루미늄 본체, 더 큰 트랙패드로 재설계된 매직 키보드로 꾸며진다. 이번 행사는 애플이 아이패드로 이 시장에 처음 진출한 이래, 아이패드 신모델을 오랫동안 기다려온 사용자들에게 최상의 제품을 제공함으로써 종지부를 찍을 것이라는 예상이다. 행사에서는 또한 더 큰 12.9인치 크기 디스플레이를 포함해 새로워진 아이패드 에어도 출시될 것으로 보인다. 애플 전문기자인 블룸버그의 마크 거먼의 최근 보도에 따르면, 현재 아이패드 에어의 재고는 애플 판매점에서 줄어들고 있다. 이는 업그레이드된 모델이 곧 출시될 것이라는 좋은 지표다.
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- IT/바이오
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애플, 내달 7일 신형 아이패드 시리즈 발표
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구리 가격, 공급 불안 지속으로 톤당 1만달러 근접⋯2년만에 최고치 경신
- 구리 가격이 최근 1톤당 1만달러에 근접해 2년 만에 최고치를 경신했다. 21일(현지시간) 마이닝 닷컴은 구리 가격 상승은 투자자들이 주요 광산의 공급 혼란으로 인해 제련소들이 대체 공급원 확보에 어려움을 겪을 것이라는 전망에 따라 투자를 늘리고 있는 것과 관련이 있다며 이같이 보도했다. 다른 기본 금속들도 최근 몇 주 동안 큰 폭의 상승세를 보였고, 구리는 22일 장중 한때 최고치인 톤당 9988달러까지 상승했다. 이란과 이스라엘의 지정학적 리스크와 통화정책에 대한 불확실성 재부각은 여전히 시장 부담 요인으로 남아 있지만, 미국과 중국의 제조업 활동 개선 조짐이 금속을 끌어올렸다. 구리 가격 상승은 주요 광산에서 발생한 일련의 공급 차질에 의해 촉발되었으며, 이로 인해 제련소들은 대체 공급원 확보에 어려움을 겪고 있다. 중국의 수요는 계절적으로 저점을 찍고 있지만, 글로벌 제조업 활동의 일시적인 반등이 수요 회복에 도움이 될 것이라는 기대가 높아지고 있기 때문이다. 씨티그룹 애널리스트들은 이메일 메모에서 "앞으로의 방향은 데이터에 따라 달라질 것이며 개별 금속 펀더멘털이 주도할 것"이라고 전망했다. 이들은 향후 3개월 동안 구리 가격은 타이트한 시장과 숏 커버링에 대한 전망으로 강세를 보일 것으로 보이지만 다른 금속은 물리적 펀더멘털이 상대적으로 약하다고 말했다. 최근 미국 연방준비제도(연준·Fed) 이사회의 금리 인하 지연이라는 입장 변화에도 불구하고 구리 가격은 상승했다. 제롬 파월 연준 의장은 지난주 인플레이션 통제에 확신을 갖기까지는 은행이 "예상보다 더 오랜 시간"이 걸릴 것이라고 언급했다. 알루미늄은 아시아 창고에서 금속 출고 주문이 5일 연속 증가하면서 재고량이 사상 최저 수준으로 떨어졌다. 블룸버그는 지난 19일 글로벌 무역 및 광산회사인 글렌코어(Glencore)와 트라피구라(Trafigura)가 대규모 금속 출고 주문에 참여했다고 보도했다. 글렌코어(Glencore)는 스위스 바르에 본사를 둔 글로벌 무역 및 광산회사다. 석유, 석유 제품, 석탄, 금속, 광물 등 다양한 상품을 생산, 운송, 거래하며, 세계 최대 규모의 상품 거래 회사 중 하나로 자리매김하고 있다. 1974년에 설립된 글랜코어는 현재 100개국 이상에서 약 19만 명의 직원을 보유하고 있다. 2023년 기준 연 매출은 약 2500억 달러를 기록했다. 트라피구라는 스위스 제네바에 본사를 둔 글로벌 무역 및 원자재 회사다. 석유, 석유 제품, 석탄, 금속, 광물 등 다양한 상품을 거래하며, 세계 최대 석유 상인 중 하나로 꼽힌다. 1993년 설립된 트라피구라는 현재 50개국 이상에서 사업을 운영하고 있으며, 2023년 기준 연매출은 약 2500억달러에 달한다. 구리는 22일 1.1% 상승해 장중 한때 최고치인 톤당 9988 달러에 도달한 후 현지 시간 오후 3시 53분에 0.2 % 하락한 9861 달러에 거래됐다. 다른 금속들은 횡보 또는 하락세를 보였으며, 아연과 주석은 각각 0.7%와 2.4% 하락했다.
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- 산업
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구리 가격, 공급 불안 지속으로 톤당 1만달러 근접⋯2년만에 최고치 경신
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바이든 행정부, 중국 철강·알루미늄 관세 3배 인상 방침⋯통상갈등 격화 예고
- 조 바이든 미국 대통령이 중국산 철강과 알루미늄에 대한 관세를 3배 인상하는 방안을 예고했다. 가격 경쟁력을 앞세운 중국의 수입 제품이 밀려 드는 탓에 미국 내 관련 산업 노동자들이 피해를 보고 있다는 이유를 들었지만 대선을 앞두고 관련 노동자들의 지지를 끌어내기 위한 조치로 풀이된다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 백악관은 17일(현지시간) "바이든 대통령이 미국무역대표부(USTR)에 중국산 철강 및 알루미늄 관세를 3배 인상하는 방안을 검토할 것을 지시했다"고 밝혔다. 교역 상대국의 불공정 무역 행위에 대한 보복을 규정한 '무역법 301조'를 활용, 현행 7.5%인 중국산 철강 및 알루미늄 관세를 3배 이상 올리겠다는 것이다. 바이든 대통령이 이날 직접 권고한 세율은 25%에 이른다. 바이든 대통령은 멕시코를 통해 수입되는 중국의 철강 및 알루미늄에 대한 관세 회피를 막기 위해 멕시코와 협력할 것도 지시했다. 백악관은 "중국산 철강 및 알루미늄 수입으로 미국 노동자들은 불공정한 경쟁에 직면해 있다"고 지적했다. 레이얼 브레이너드 백악관 국가경제위원회(NEC) 위원장은 "철강 같은 제조업 분야에서 중국은 이미 세계가 흡수할 수 있는 양 이상을 생산해내고 있다"며 "중국은 보조금 정책 등을 통해 인위적으로 낮아진 가격을 등에 업고 미국산 철강의 경쟁력을 떨어뜨리고 있다"고 말했다. 실제로 관세 인상 조치가 이뤄질 경우 중국의 보복으로 무역전쟁에 불이 붙을 수 있다. 캐서린 타이 USTR 대표도 전날 "수년 동안 중국의 제어를 받지 않는 비(非)시장 정책 등이 철강과 알루미늄, 태양광, 배터리, 전기차, 핵심 광물 등 광범위한 분야에서 미국에 미치는 영향을 지켜봤다"며 이에 대한 대응 방법을 강구하고 있다"고 밝히며 강경 기조를 확인했다. 로이터통신은 "미중 두 경제 대국 간 긴장이 고조되고 있는 상황에서 (바이든의 조치는) 중국의 반발을 부를 수 있다"고 전했다. 다만 중국산 철강 및 알루미늄의 미국 내 점유율이 최근 미국의 보호무역 기조와 맞물려 급락한 만큼, 관세 인상 여파는 제한적일 것으로 보인다. 미국 월스트리트저널(WSJ)등 외신에 따르면 지난해 미국의 중국산 철강 수입량은 59만8000톤으로 전년보다 8.2% 감소했다. 약 300만 톤을 수입하던 2014년과 비교해 수입량이 대폭 줄었다. 중국산 알루미늄 수입량 역시 약 20만 톤으로 미국의 전체 알루미늄 수입량(546만 톤)의 약 3.7%에 불과하다. 오는 11월 미 대선에서 맞붙는 전현직 대통령은 '중국 때리기' 정책을 앞다퉈 꺼내놓고 있다. 이미 재임 시절 중국과 무역전쟁을 벌였던 트럼프 전 대통령은 최근 "재집권 시 모든 중국산 수입품에 60% 이상의 관세를 매기겠다"며 무역전쟁 부활을 예고한 상태다. 바이든 대통령의 행보 역시 경합주(州)의 표심 잡기용이란 지적이 나온다. 그는 이날 대표적인 경합주 펜실베이니아의 피츠버그를 방문해 중국산 철강 및 알루미늄에 대한 관세 인상 조처를 공식화한다. US스틸 본사가 있는 피츠버그는 이른바 '블루칼라(생산현장 근로자)' 유권자 비중이 높다. 미국 워싱턴포스트는 "바이든 대통령은 값싼 중국산 수입품의 홍수로부터 미국 노동자들을 보호하겠다며 사실상 유권자들을 향해 구애하고 있다"고 평했다. 한편 중국상무부는 이날 중국의 해운, 물류, 조선분야를 대상으로 한 미국의 조사개시에 단호히 반대한다는 입장을 내놓으며 반발했다. 중국 상무부는 자국의 권리와 국익을 지키기 위해 모든 조치를 강구할 것이라고 경고했다.
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바이든 행정부, 중국 철강·알루미늄 관세 3배 인상 방침⋯통상갈등 격화 예고
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미국·영국, 러시아 자금줄 막기 위해 구리·니켈·알루미늄 수입 금지
- 미국과 영국은 우크라이나 침략 전쟁을 벌이는 러시아의 자금줄을 막기 위해 러시아산 구리, 니켈, 알루미늄 수입을 금지했다. 미국 재무부는 12일(현지시간) 미국과 영국 정부의 공동 조치로 시카고상업거래소(CME)와 런던금속거래소(LME)가 러시아산 알루미늄, 구리, 니켈 신규 생산(4월13일 이후 생산) 물량을 취급하는 것을 금지했다고 밝혔다. 미국 재무부는 4월 13일 이후 생산된 러시아산 알루미늄, 구리, 니켈의 거래를 시카고상업거래소(CME)와 런던금속거래소(LME)에서 금지했다. 다만, 양국은 현재 각 거래소가 보유한 기존 재고 물량은 예외로 했다. 미국과 영국은 이번 조치를 통해 러시아의 전쟁 자금 조달을 막고자 한다. 미국과 영국은 러시아산 알루미늄·구리·니켈에 대해 자국으로의 수입을 각각 금지했다. 재닛 옐런 미 재무장관은 "우리의 파트너인 영국과의 공조 하에 이뤄지는 핵심 광물에 대한 이번 제재는 우크라이나를 상대로 한 잔인한 전쟁을 계속하는 데 쓸 러시아의 재정 수입을 계속 겨냥할 것"이라고 밝혔다. 옐런 장관은 이어 "이번 제재는 정밀하고, 책임있게 시행함으로써 원치않는 파급효과로부터 우리 파트너와 동맹들을 보호해가면서 러시아의 수입을 감소시킬 것"이라고 강조했다. 러시아는 세계 알루미늄 생산량의 5%, 구리 4%, 니켈 6%를 차지한다. 이번 조치로 인해 런던금속거래소(LME) 등에서 러시아산 금속을 거래할 수 없게 되면서 러시아산 알루미늄 등의 국제 유통이 상당히 위축될 것으로 예상된다. 실제로 3월 말 기준 LME 창고의 니켈 재고 중 36%, 구리 재고 중 62%, 알루미늄 재고 중 91%가 러시아산이었다. 이번 조치는 러시아 경제에 상당한 타격을 줄 것으로 예상된다. 하지만, 글로벌 금속 시장에 변동성을 야기할 수 있다는 우려도 제기되고 있다.
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- 산업
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미국·영국, 러시아 자금줄 막기 위해 구리·니켈·알루미늄 수입 금지
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인위적인 재충전 필요 없는 전기자전거 첫 출시
- 지금까지의 전기자전거는 재활용이 불가능한 배터리를 장착하고 있었다. 그런데 이런 전기자전거의 시대가 끝날 것이라는 전망이 나왔다. 이러한 변화는 슈퍼커패시터(콘덴서)에 초점을 맞춘 프랑스 제조업체의 혁신 덕분이라고 한다. 프랑스의 루아레 주의 주도 오를레앙에서 인위적인 배터리 재충전이 필요 없는 세계 최초의 전기자전거가 등장했다고 보스턴 에머슨칼리지 학생들이 운영하는 독립 라디오방송국 WECB가 보도했다. 보도에 따르면 'PI-POP'이라는 브랜드의 이 전기자전거는 마이크로모빌리티 산업의 혁신적 변화다. 인위적인 배터리 충전 방식이 아니라면 어떻게 자전거가 전기로 작동할 수 있을까? 그 비밀은 바로 슈퍼커패시터로 구동되는 방식이다. 슈퍼커패시터는 콘덴서 가운데 전기 용량의 성능을 중점적으로 강화한 것으로, 전지 기능을 주 목적으로 사용하도록 만들어진 부품이다. 중요한 것은 외부로부터의 충전이 아니기 때문에 특히 기후 변화 대응력이 높다는 점이다. 이러한 친환경 전기자전거의 탄생은 7년간의 고민과 연구, 개발이 있기에 가능했다. 개발팀은 이 자전거가 "사람들에게 필요한 세계 최초의 전기 보조 자전거"라고 강조한다. 작동 원리는 간단하다. 페달을 밟으면 전기 에너지가 생성되고, 이 에너지는 슈퍼커패시터에 저장되며, 시스템이 빠르게 재충전될 때 마법이 일어난다. 평지나 내리막에서 페달을 돌리면 충전되고, 오르막길을 달릴 때는 저장된 전기를 사용해 올라간다. 충전을 위해 전원을 연결하지 않는다. 오직 페달링으로 재충전되는 것이다. 특히 좋은 점은 건강을 위한 운동도 수반한다는 점이다. 평지에서 페달을 돌리면 충전과 함께 신체적인 단련도 동시에 이루어진다. 운동이 필요한 장년 및 노년층에게 더 바람직한 이동성 옵션이 될 수 있다. 신진대사가 활발한 청소년층에게도 도움이 된다. 배터리 자체도 기후 변화에 더 잘 대응할 수 있는 솔루션이다. 전 세계적으로 희귀한 금속이며 재활용도 어려운 리튬에 의존하는 배터리 기반 기존 전기 자전거보다 훨씬 친환경적이다. PI-POP 자전거의 슈퍼커패시터는 재활용성이 높은 탄소, 알루미늄, 셀룰로오스, 폴리머로 구성된다. 배터리 수명도 표준 배터리의 3~5년에 비해 10~15년으로 3배 이상 길어졌다. 친환경 전기자전거의 가격은 2450유로(약 356만원)이다. 획기적인 발전으로 지속 가능하고 환경 친화적인 마이크로모빌리티 옵션을 통해 전기 이동성으로 전환할 수 있는 경계가 더욱 넓어지고 있다는 평가다.
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- IT/바이오
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인위적인 재충전 필요 없는 전기자전거 첫 출시
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'인터배터리 2024'에서 주목해야 할 이차전지 소재 트렌드
- 수산화리튬, 황산코발트, 황산니켈 등 이차전지 소재 실물 광물이 한자리에 나란히 전시됐다. 6일 서울 강남구 코엑스에서 개막한 배터리 산업 전시회 '인터배터리 2024'에서 이차전지 소재업체들은 각기 자회사의 기술력과 이차전지 밸류체인(가치사슬)을 소개했다. 이차전지는 반복적으로 충전과 방전이 가능한 전지를 말한다. 한 번 사용한 후 버리는 1차전지와 달리, 전기를 공급하여 재사용할 수 있다는 장점이 있다. 포스코그룹은 인터배터리 2024에서 포스코, 포스코인터내셔널, 포스코퓨처엠을 아우르는 그룹 차원의 이차전지 소재사업 전체 밸류체인을 선보였다. 그룹 내 포스코퓨처엠이 지난해까지 양·음극재 사업을 중심으로 참여했지만, 올해부터는 이차전지 소재의 원료 생산 단계부터 양·음극재 생산까지 공개했다. 포스코의 부스 규모는 전년 대비 약 30% 넓은 360㎡로, 이차전지 소재 밸류체인의 구성과 흐름을 한눈에 확인할 수 있도록 원형 구조의 모형과 영상용 미디어월을 전시관 중앙에 꾸몄다. 중앙 모형 주변에는 탄산리튬, 황산니켈, 황산코발트, 황산망간 등 이차전지 소재 원료와 함께 양·음극재, 리사이클링, 차세대 이차전지 소재 등 밸류체인 단계별로 부스를 설치했다. 리튬 특별부스는특히 해발 4천㎡ 고지대에서 해안가까지 이어지는 리튬 사업 현장 모형으로 꾸며 포스코그룹이 리튬 사업 범위를 시각적으로 보여줬다. 포스코그룹은 지난해 전남 율촌산업단지에 광석리튬 기반 수산화리튬 공장을 준공했다. 아울러 아르헨티나 현지 염수리튬 기반 수산화리튬 공장도 올해 상반기에 준공할 예정이다. 포스코홀딩스의 김준형 친환경미래소재총괄은 이차전지 투자의 지속적인 추진을 강조하며, 리튬인산철(LFP) 생산에 있어 중국 기업과의 합작 가능성을 시사했다. 또한, 글로벌 배터리 시장의 현재 상황에 대해 주문 감소가 없으며 투자를 계속 진행 중임을 밝혔다. 주력 제품으로 리튬을 언급하며, 이와 관련한 생산 홍보에 집중할 계획임을 밝혔다. 김 총괄은 "올해 우리 그룹이 가장 중점을 두고 있는 것은 리튬"이라고 밝혔다. 그는 "이미 3월부터 첫 제품이 출시되었으며, 현재는 마무리 단계에 있어 본격적인 양산을 앞두고 있다. 따라서 리튬 제품의 홍보에 집중할 계획"이라고 설명했다. 에코프로는 세계 최초로 양산한 단결정 하이니켈 양극소재를 비롯해 통합 이차전지 소재 회사로 도약하기 위한 미래 기술을 공개했다. 하이니켈 기술력으로는 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 니켈 91% 단결정을 세계 최초로 양산한 기술과 초고용량 NCMX(니켈·코발트·망간·첨가제) 개발 현황, 올 연말 양산 예정인 LFP(리튬인산철) 등의 사업 아이템이 있다. 전구체와 그 소재인 황산니켈과 황산망간, 황산코발트, 전구체에 첨가해 양극재를 만드는 수산화리튬 등 광물 소재 실물도 전시했다. 아울러 나트륨 양극재, 실리콘 음극재, 고체 전해질(전고체) 등 주요 하이니켈 기술력과 미래 사업 아이템을 선보이며 통합 이차전지 회사로 도약하겠다는 비전을 제시했다. 에코프로는 포항캠퍼스에 폐배터리 재활용부터 원료, 전구체, 양극재에 이르는 이차전지 양극소재 생산 과정을 하나의 단지에서 구현한 '클로즈드 루프 시스템'을 구축 운영하며 이를 통해 경쟁력을 확보하고 있다. 양제헌 에코프로 마케팅실 이사는 "제조 비용 절감을 통해 초격차 경쟁력을 확보해 나간다는 전략 아래 30% 비용 절감이 가능한 클로즈드 루프 시스템의 새로운 버전을 공개했다"고 말했다. 이차전지 업체 엘앤에프는 대표적인 이차전지 양극재 제품과 함께 양극재 연구개발 현황과 제조 공정 등을 소개했다. 이 회사는 단결정 양극재, 코발트프리(NMX) 양극재, LFP 양극재, 전고체 전지용(SSB) 양극재, 나트륨이온 전지용(NIB) 양극재 등의 실물을 전시하고 각 제품의 강점을 어필했다. 또 엘앤에프는 현재 진행하는 신사업인 전구체, 음극재, 리사이클링, 차세대 기술 연구 등을 소개하며 향후 3년 내 이들 사업을 시작하겠다고 밝혔다. 또한 2030년 RE100(재생에너지 100% 사용) 달성, 탄소 포집·저장·활용(CCUS) 기술 확보와 탄소 배출 원재료 대체 등을 통한 2050년 넷제로 달성 등 ESG(환경·사회·지배구조) 비전도 소개했다. 한편, LG에너지솔루션의 김동명 사장은 '인터베터리 2024'에서 회사가 자체 개발한 파우치형 셀투팩(CTP) 기술에 대한 공급 계약 논의 중임을 밝혔다. 이 기술은 배터리 모듈 단계를 제거하고 직접 셀을 팩에 조립하여 에너지 밀도를 향상시키고, 무게와 비용을 줄이는 방식이다. LG엔솔은 인터배터리 2024 전시회에서 이 기술과 IT 기기용 미드니켈 소형 파우치 셀을 처음으로 공개했다. 김 사장은 또한 전고체 배터리 개발과 관련하여, 높은 완성도의 제품을 준비 중이라고 밝혔다. 그러나 46시리즈 원통형 배터리의 양산 계획에 대해서는 구체적인 정보를 밝히지 않았다. 김 사장은 제8대 한국배터리산업협회장으로 지난달 취임했다. 전임 회장인 권영수 전 LG에너지솔루션 부회장의 퇴임으로 협회 정관상 자동 승계 규정에 의한 것이다. 김 사장은 산업통상자원부와의 협력을 강조하며, "연구개발(R&D) 및 핵심 광물 생산 지원 등을 논의해야 한다. 중점적으로는 회원사들이 효율적으로 사업을 운영할 수 있도록 지원하는 것이 필요하다"고 전했다. LS MnM의 구동휘 대표는 이차전지 소재 사업을 성장시켜 상장을 추진하겠다는 계획을 발표했다. 국내 최대 비철금속소재 기업인 LS MnM은 작년 하반기에 이차전지 소재 공장에 대한 투자 결정을 내리고 전기차 배터리 소재 분야에 본격적으로 진출했다. 구 대표는 배터리 소재 사업으로는 국내에서 후발주자인 점에 대해 "전기차와 이차전지가 조금 늦어지긴 했다"면서도 "오히려 좀 늦다 보니 공격적으로 투자하신 분들보다 기회가 될 것"이라고 낙관했다. LS MnM은 울산 온산국가산업단지와 새만금에 이차전지 소재 공장을 건설할 예정이며, 전기차 배터리 소재 사업에 본격적으로 참여하고 있다.
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'인터배터리 2024'에서 주목해야 할 이차전지 소재 트렌드
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[퓨처 Eyes(25)] 지구 저궤도에 야구 공 크기 물체 3만 개 떠다닌다⋯우주 쓰레기, 인류 미래 위협
- 지구 상공에 위성을 포함해 약 3만 개의 물체가 돌고 있는 것으로 나타났다. 천문학자들은 스푸트니크 발사 이후 약 70년이 지난 현재 수많은 기계가 우주를 날아다니면서, 이들 공해 물질로 인해 지상 망원경으로 다른 은하계를 연구하는 것이 불가능해질까 우려하고 있다. CNN은 지난 21일 더 큰 문제는 우주 쓰레기라며 야구공 크기 이상의 약 3만 개의 물체가 지구 상공 수백 마일에 걸쳐 총알의 10배 속도로 날아다니고 있다고 전했다. 1957년 10월 4일, 러시아 스푸트니크(Sputnik) 1호 인공위성이 로켓에 실려 우주를 향해 날아갔다. 무게 약 83㎏의 금속구 형태의 스푸트니크 1호는 타원형의 지구 제궤도로 발사한 세계 최초의 인공위성이었다. 당시 미소 냉전 시대에 쏘아 올린 이 위성은 이후 인류의 우주시대와 우주경쟁의 방아쇠를 당겼다. 미 국립해양대기국(NOAA)은 최근 최초로 고공 항공기로 성층권 시료를 채취해 새로운 과학적 사실을 발견했다. 이에 따르면 영리적인 우주 경쟁은 측정 가능한 방식으로 하늘을 변화시키고 있으며 오존층과 지구 기후에 잠재적으로 해로운 결과를 초래할 수 있다. NOAA 화학 과학 연구소의 연구 물리학자인 토리 손베리(Troy Thornberry)는 지구 저궤도를 돌고 있는 우주 쓰레기를 포함한 물체에 대해 "우리는 인간 우주 교통의 지문을 성층권 에어로졸에서 볼 수 있다"고 말했다. 그는 "우리는 이전에는 없었던 많은 물질을 성층권에 추가하는 것을 고려하고 있으며, 우리가 우주에 넣는 물질의 순수 질량도 고려하고 있다"고 덧붙였다. 연구에 따르면 현재 상층 대기의 입자 중 10%는 궤도를 벗어나고 불타는 로켓이나 위성에서 나온 금속 조각을 포함하고 있다. 보고서는 인류가 위성에서 내려오는 정보에 점점 더 의존하게 되면서 향후 수십 년 동안 인공 쓰레기가 성층권 에어로졸의 50%를 차지하게 될 것이라고 예측했다. 우주 탐사선, 새로운 화석 연료 배출물 추가 이러한 변화가 오존층에 어떤 영향을 미칠지는 불확실하지만 이미 위기에 처한 기후 시스템에 대한 영향은 복잡하다. 미 항공우주국(NASA·나사)의 스페이스 셔틀에서 사용된 고체 로켓 부스터에서 스페이스X 로켓의 연료를 케로신으로 전환한 것은 모든 로켓 발사 시 엄청난 양의 새로운 화석 연료 배출물을 추가했다. 오래된 위성들이 궤도 이탈 과정에서 연료로 인한 쓰레기 구름을 만들고 있다. NASA 관계자들은 지구를 둘러싼 우주 쓰레기를 나타내는 점들은 크기가 정확하지 않지만 "매년 혼잡 상태는 악화되고 있다"고 말했다. 과학자들은 결국 지구는 지구 고유의 가시적인 고리를 갖게 될 것이라고 이론화했다. 다른 몇몇 행성처럼 얼음과 우주 암석 조각 대신 이 고리는 우주 쓰레기로 만들어질 것이라는 경고다. 손베리는 CNN에서 "우리는 수천 개의 위성으로 구성된 별자리를 말한다. 각각 1톤 정도 무겁고 지구로 떨어질 때 운석처럼 작용한다"고 말했다. 현재 궤도 상공에 8300개 이상의 위성이 있으며 앞으로 얼마나 많은 위성이 추가될지에 대한 예측은 크게 달라진다. 300개 이상의 상업 및 정부 기관은 2030년까지 47만8000개의 위성을 발사할 계획이라고 발표했지만 이 수치는 과대추정이라는 지적이 이어지고 있다. 미국 정부 책임부는 향후 6년 동안 5만8000개의 위성이 발사될 것이라고 예측했다. 다른 분석가들은 궤도에 진입할 가능성이 있는 수치는 2만 개 보다 훨씬 적다고 추정했다. 케슬러 증후군 스푸트니크 발사 이후 미국과 구소련은 우주 탐사 경쟁을 벌였다. 미국 우주 비행사 닐 암스트롱은 1969년 7월 인류 최초로 달에 발을 디디기에 이르렀다. 1979년 NASA 과학자 도널드 케슬리(Donald Kessler)가 "인공 위성의 충돌 빈도: 쓰레기 벨트의 생성"이라는 제목의 논문을 발표하기 전까지는 거기 도달하기 위해 만들어진 궤도 쓰레기는 거의 고려되지 않았다. 궤도 쓰레기 교통 체증은 '케슬러 증후군'에 대한 두려움을 다시 불러일으켰다. 영화 '그래비티'(2013년)에서 묘사된 케슬러 증후군은 지구 궤도가 너무 혼잡해져서 결국 더 많은 쓰레기가 발생해 더 많은 충돌을 초래하고, 발사가 불가능해지는 악순환이 만들어질 것이라는 우려를 간결하게 표현한 용어다. 궤도 쓰레기 무려 1억 개 전체적으로 연필심 크기의 인공 쓰레기가 1억 개 이상 궤도를 돌고 있으며 이는 우주 사업에서 발생하는 주요 위험이다. NASA에 따르면, 최소 야구공 크기의 물체 약 2만5000개와 훨씬 더 작은 물체를 포함하면 1억 개 이상이 지구를 돌고 있다. 하늘에는 최대 총알 속도의 10배까지 이동할 수 있는 9000톤의 쓰레기가 떠다니고 있어, 로켓 및 장비 발사는 재앙적인 결과를 초래할 수 있다고 관계자들은 경고했다. 전문가들은 저궤도에서는 심지어 작은 쓰레기 조각이 시속 3만7000km 이상의 속도로 우주를 통과하여 국제 우주 정거장(ISS)의 창문을 깨뜨릴 수도 있다고 지적했다. 스페이스X는 최근 3만개의 스타링크 위성을 추가로 투입하기 위해 신청했으며, 현재 이미 5000개 이상의 대형 물체가 소유한 위성이다. 2023년 가디언 보고서에 따르면, 통제되지 않는 우주 쓰레기가 지속적으로 늘면서 천문학자들은 빛 공해로 인해 망원경으로 밤하늘을 관측하는 데 방해를 받고 새로운 발견을 하는 능력이 저하될 수 있다고 우려하고 있다. 또한, 더 많은 위성이 민감한 천문 관측 장비와 라디오 방해를 일으킬 수 있다는 우려도 있다. 론 로페즈는 CNN에 "10년 전에는 우리 창립자가 우주 쓰레기 이야기를 하다니 미쳤다고 생각했다"고 말했다. 로페즈는 '궤도 쓰레기 제거'라는 새로운 사업분야에서 시장 점유율을 경쟁하는 일본 기업 아스트로스케일(Astroscale)의 미국 지사 사장이다. 그는 "하지만 지금은 우주 지속 가능성과 쓰레기 문제에 대한 패널이나 일련의 강연 없이는 우주 컨퍼런스에 참석할 수 없다"고 전했다. 로페즈는 자신의 회사가 쓰레기 트럭, 궤도 재활용 센터 및 '우주 순환 경제'를 구축하는 데는 아직 거리가 멀다고 인정하지만, 아스트로스케일은 2022년 강력한 자석을 장착한 위성을 사용해 동일한 3년 임무에서 발사된 이동 목표물을 포착했다. 그는 "이것은 도킹 및 다른 위성과의 랑데뷰를 수행하는 데 필요한 많은 기술을 시연한 최초의 상업적으로 자금이 조달된 우주선이었다. 우리는 이들을 이동시키고, 결국에는 연료를 보급하거나, 어떤 경우에는 쓰레기 문제를 해결하기 위해 궤도를 이탈시킬 수도 있다"고 말했다. 지난 2월 18일 항공우주 회사 로켓 랩(Rocket Lab)이 뉴질랜드에서 발사한 두 번째 아스트로스케일 임무는 우주 쓰레기를 자세히 조사할 예정이다. 일본 정부와 민간 기업이 공동으로 추진하는 우주쓰레기 제거 기술 개발 프로젝트 ADRAS-J는 2009년 저궤도에 남겨진 로켓 단계의 움직임을 관찰할 계획이다. 2023년 11월 22일 발사된 ADRAS-J 위성은 2024년 2월 22일 목표 쓰레기와 성공적인 랑데뷰를 마쳤다. 아스트로스케일의 임무는 카메라와 센서를 사용하여 로켓 쓰레기를 연구하고 궤도에서 제거하는 방법을 파악하는 것이다. 일본 목조 위성 제작 한편, 올 여름 일본과 NASA 과학자들이 대부분 목재로 만든 세계 최초의 생분해 위성을 발사할 때 예정이다. 이는 스푸트니크 이후 참으로 작은 한 걸음이다. 일본의 과학자들이 우주 오염 문제에 대응하기 위해 세계에서 가장 독특한 우주선 중 하나를 개발했다. 이는 목재로 제작된 소형 위성 리그노샛(LignoSat)으로, 목련 나무를 사용해서 제작됐다. 지난 18일 야후에 따르면, 커피 머그잔 크기의 소형 리그노샛 위성은 국제 우주 정거장에서 실시된 실험에서 안정성과 균열 저항성이 뛰어난 것으로 확인됐다. 교토 대학과 스미토모 임업(Sumitomo Forestry)의 연구팀은 생분해성 재료인 목재를 사용하여 현재 금속으로 제작되는 위성에 대한 환경친화적인 대안을 모색하기 위해 이 위성을 제작했다. 교토 대학의 일본 우주 비행사이자 항공 우주 공학자인 타카오 도이(Takao Doi) 교수는 지구 대기권으로 재진입하는 위성이 연소되면서 작은 알루미나 입자를 생성하고, 이 입자들이 대기 상층부에 오랜 기간 동안 머물면서 결국 지구 환경에 영향을 미친다고 설명했다. 올해 여름, 이 목재 위성은 미국의 로켓에 실려 우주로 발사될 예정이다. 매년 약 2000개 이상의 우주선이 발사될 것으로 예상되는 가운데, 재진입 시 연소되면서 대기 상층부에 침착될 수 있는 알루미늄 사용은 곧 심각한 환경 문제를 초래할 수 있다. 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학의 과학자들이 실시한 최근 연구에 따르면, 인공위성이 재진입할 때 알루미늄이 오존층에 심각한 피해를 입힐 수 있으며, 지면으로 도달하는 햇빛의 양에도 영향을 미칠 수 있다는 우려가 제기됐다. 하지만, 리그노샛과 같은 목재로 만들어진 위성의 경우, 이러한 문제가 발생하지 않는다. 임무를 마친 후 대기권으로 재진입하며 연소될 때, 오직 생분해성 재료의 미세한 입자만을 생성한다. 한국, 포획 위성 개발 착수 한국 정부는 임무를 완수한 후 우주에서 떠도는 국내 위성들을 회수하여 지구 대기권으로 다시 진입시켜 소멸시키는 '위성 포획' 프로젝트에 착수한다. 과학기술정보통신부는 지난 27일 '우주 물체의 능동적 제어를 위한 선행 기술 개발 사업'의 온라인 설명회에서, 이 기술을 적용한 소형 위성을 개발하고 이를 2027년에 발사 예정인 누리호를 통해 실제 우주에서 테스트할 계획이라고 발표했다. 우주 물체의 능동적 제어 기술은 위성이나 소행성과 같은 우주물체에 접근해 로봇 팔이나 그물을 사용해 이들의 위치나 궤도를 조정하는 기술이다. 이 기술은 우주에서 임무를 마친 채 우주 쓰레기로 전락한 위성들을 포획하여 지구 대기권으로 안내해 소각 처리하는 데 활용될 수 있으며, 최근에는 위성에 연료를 추가로 공급하거나 수리를 진행하고, 궤도를 변경하여 임무 기간을 연장하는 등의 다양한 용도로 관심을 받고 있다. 과기정통부가 공개한 과제 제안요구서(RFP)에 따르면 이번 프로젝트의 목표는 능동적 제어 기술, 특히 위성 포획 및 지구로의 재진입 기능을 갖춘 500kg 미만의 소형 위성을 개발하여 2027년 누리호의 6차 발사 때 이를 실증하는 것이다. 이 기술은 2027년 기준으로 지구 상공 500km에 위치한 우리별 1, 2, 3호, 과학기술 위성 1호, 국내 대학들의 큐브위성 등의 우주 잔해물을 포획하여 지구 대기권으로 안내해 소멸시키는 능력을 우주에서 직접 검증하는 것을 목적으로 한다. 이 프로젝트에는 2028년까지 총 447억 원의 예산이 할당되어 있으며, 프로젝트 첫 해인 올해에는 25억 원이 투입될 예정이다. 지구, 바다, 그리고 이제는 우주에서도 오염 위기가 분명하게 드러나고 있으며, 우주 쓰레기 문제를 해결하기 위한 국제 협력이 필요한 시기다.
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[퓨처 Eyes(25)] 지구 저궤도에 야구 공 크기 물체 3만 개 떠다닌다⋯우주 쓰레기, 인류 미래 위협
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미국 알코아, 호주 알루미나에 주식교환방식 22억 달러 인수 제안
- 미국 1위 알루미늄 제조 회사 알코아는 26일(현지시간) 알루미늄 주원료인 알루미나 생산업체인 호주의 알루미나를 22억 달러(2조9200억 원)에 전액 주식교환방식으로 매수하는 안을 제시했다. 이날 월스트리트저널(WSJ)과 로이터통신 등 외신들에 따르면 알코아와 알루미나 양사는 현단계에서는 법적 구속력이 없는 조건하에서 교섭돌입에 머물고 있지만 알루미나의 발행완료 주식의 20%미만을 보유하고 있는 앨런 그레이 오스트레일리아가 이 지분을 알코아에 매각한다는데 합의했다고 공동발표했다. 알코아의 알루미나 인수는 최근 전기차 등으로 알루미늄 수요가 확대되자 이에 대응하기 위한 조치로 분석된다. 알루미나 주주들은 1주당 알코아 0.0285주와 교환하게 된다. 마이클 페라로 알루미나의 매니징디렉터겸 최고경영자(CEO)는 알코아의 제안보다도 유리한 매수안이 없다며 주주들에게 찬성표를 던지도록 권유할 방침이다. 다만 알루미나 이사회는 구속력 있는 매수제안에 대한 이행은 확실하지 않다고 밝혔다. 알코아는 이날 "이번 인수가 성사되면 알루미늄 생산을 위한 재료의 타사 의존도를 줄이고, 시장의 가격 변동의 파고를 잘 극복하게 될 것"이라고 지적했다. 이어 "세계에서 가장 큰 20개 보크사이트 광산 중 5곳을 소유하게 되고, 중국을 제외하고 세계에서 가장 큰 20개 알루미나 정제소 중 5곳을 소유하게 된다"고 덧붙였다. 양사간의 합병이 실현된다면 알코아는 알루미나의 생산 상류사업(탐사및 개발)이 확충될 뿐만 아니라 양사의 지배구조가 간소화된다. WSJ는 알코아가 이번 인수를 글로벌 알루미늄 생산 강자의 자리를 확고히 하려는 전략으로 분석했다. 알루미늄은 전기차 생산과 신재생 에너지 인프라에 대거 활용되면서 중요 자원으로 부상했다. 알코아와 알루미나는 웨스턴 오스트레일리아주에서 적자 알루미늄 제련소를 공동경영하고 있다. 알코아는 지난 1월 어려운 시장상황을 이유로 연내에 생산을 중단할 계획을 발표했다.
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미국 알코아, 호주 알루미나에 주식교환방식 22억 달러 인수 제안
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코발트 없는 전극 개발 성공, 전기차 배터리의 새로운 기준
- 현재 출시되고 있는 전기자동차(EV)는 환경적, 사회적 비용이 많이 드는 희소하고 값비싼 금속인 코발트를 사용하는 리튬 이온 배터리로 구동된다. 그런데 최근 니켈 이온으로 구현되는 코발트 없는 전극이 개발됐다. 20일(현지시간) 전자기술 매체 테크익스플로어(techxplore)는 일본과 프랑스 대학 연구팀이 전기 자동차용 코발트 프리 배터리의 새로운 지평을 열 실용적인 니켈 기반 전극 재료를 개발했다고 보도했다. 요코하마 국립대학교 나오아키 야부우치(Naoaki Yabuuchi) 박사는 "리튬 이온 배터리용 코발트가 없는 고에너지 전극 재료에 대한 절실한 필요성이 있다"고 말했다. 리튬 이온 배터리는 리튬 이온이 양극으로 충전된 전극에서 음극으로 충전된 전극으로 흐를 때 재충전된다. 대부분의 휴대용 전자제품용 리튬 이온 배터리의 양극에는 높은 안정성과 에너지 밀도를 제공하는 화합물인 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)이 포함돼 있다. 그러나 코발트 공급망은 한정적이고 문제가 많아 전기차를 포함한 대형 배터리 생산에 병목현상을 일으키고 있다. 더욱이 코발트 추출 과정은 유독성 폐기물을 발생시켜 토양, 공기, 물을 오염시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 LiCoO2와 구조가 유사한 리튬 니켈 산화물(LiNiO2)은 종종 코발트가 없는 전극 재료의 대안으로 사용된다. 하지만 이 화합물은 주요 불안정성 문제로 어려움을 겪고 있다. 특히, 높은 전압 영역에서 니켈 이온 이동과 관련된 점진적인 용량 손실이 발생한다. 니켈 이온은 부분적으로 다른 금속 이온으로 대체되어 전극의 가역성을 향상시켰다. 코발트 이온 외에도 망가니즈, 알루미늄, 마그네슘 등이 재도입되어, 이러한 조합은 '니켈 풍부 층상 재료'를 형성하여 양극 재료로 사용된다. 야부우치 교수는 "지금까지 니켈 기반 전극 재료에는 10~20%의 코발트 이온이 필요했다"며 "하지만 이는 여전히 너무 많은 양이고, 금속 치환을 통해 공정을 개선할 수 있는 방법에 대한 통일된 이해는 아직 이뤄지지 않았다"고 지적했다. 야부우치 교수와 연구팀은 이러한 지식 공백을 해결하기 위해 문제가 되는 상전이 현상을 더 깊이 연구했다. 외부 전장의 영향으로 리튬 이온이 양극으로부터 빠져나갈 때, 니켈 이온들은 리튬 층 내의 특정 위치로 이동하는데, 이 과정은 원래 가역적이지만, 지속적인 충방전을 통해 가역성이 점차 저하되면서 결국 용량이 완전히 소실된다. 이는 코발트 이온 이동에서는 나타나지 않는 현상이다. 이전 연구에 따르면 LiNiO2에 텅스텐을 첨가하는 것은 고전압 영역에서 유해한 상전이를 억제하는 효과적인 방법이라고 보고됐다. 야부우치 연구팀은 값비싼 텅스텐 이온 대신 더 가볍고 풍부한 원소인 인(phosphorous) 이온을 대체할 수 있다는 가설을 테스트했다. 연구팀은 나노크기의 인산리튬(Li3PO4)과 결합된 LiNiO2를 상세히 분석한 결과, 특정 조건에서는 리튬 층 내부의 과도한 니켈 이온이 반발성 전기 상호작용을 일으켜 니켈 이온 이동이 효과적으로 억제됨을 확인했다. 이 연구 결과를 바탕으로 리튬 층 내부에 추가적인 니켈 이온이 포함된 Li0.975Ni1.025O2(리튬 결핍 LiNiO2)이 인 첨가 없이 간단한 방법으로 합성됐다. 연구 결과 Li0.975Ni1.025O2 는 니켈 이온 이동을 효과적으로 억제하고 코발트 이온을 사용하지 않아도 안정적인 가역성을 제공할 수 있음을 보여줬다. 야부우치 교수는 "이 연구 결과는 매우 간단하고 경제적인 방법으로 고성능의 실용적인 코발트 없는 니켈 기반 전극 재료를 개발하는 새로운 방향을 제시하고 있다"며 "이 재료는 고성능 니켈 기반 전극 재료의 궁극적인 목표를 달성했다"고 주장했다. 연구팀은 앞으로 코발트를 전혀 사용하지 않는 리튬 이온 배터리 재료의 실현 가능성을 연구할 계획이다.
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코발트 없는 전극 개발 성공, 전기차 배터리의 새로운 기준
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일본, 우주 오염 방지 위해 세계 최초 목조 위성 개발
- 일본의 과학자들이 우주 오염 문제에 대응하기 위해 세계에서 가장 독특한 우주선 중 하나를 개발했다. 이는 목재로 제작된 소형 위성 리그노샛(LignoSat)으로, 목련 나무를 사용하여 만들어졌다. 18일(현지시간) 야후에 따르면, 리그노샛 위성은 국제 우주 정거장(ISS)에서 실시된 실험에서 안정성과 균열 저항성이 뛰어난 것으로 확인됐다. 올해 여름, 이 목재 위성은 미국의 로켓에 실려 우주로 발사될 예정이다. 교토 대학과 스미토모 임업(Sumitomo Forestry)의 연구팀은 생분해성 재료인 목재를 사용하여 현재 금속으로 제작되는 위성에 대한 환경친화적인 대안을 모색하기 위해 이 위성을 제작했다. 교토 대학의 일본 우주 비행사이자 항공 우주 공학자인 타카오 도이(Takao Doi) 교수는 지구 대기권으로 재진입하는 위성이 연소되면서 작은 알루미나 입자를 생성하고, 이 입자들이 대기 상층부에 오랜 기간 동안 머물면서 결국 지구 환경에 영향을 미친다고 설명했다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 교토 대학의 연구원들은 다양한 목재 종류를 평가하고 우주 발사 및 지구 궤도에서의 장기 비행을 견딜 수 있는지를 검증하는 프로젝트를 시작했다. 첫 번째 실험은 우주 환경을 모사한 실험실에서 진행되었으며, 목재 샘플이 질량 변화나 분해, 손상의 징후 없이 안정적임이 확인됐다. 프로젝트 책임자인 코지 무라타(Koji Murata)는 "목재가 이러한 극한 조건을 견딜 수 있는 능력에 대해 우리는 매우 놀랐다"고 말했다. 이 실험이 끝난 후, 샘플은 ISS로 보내졌고, 그곳에서 거의 1년 동안 노출 시험을 거친 후 지구로 돌아왔다. 이번에도 그것들은 손상의 징후를 거의 보이지 않았는데, 무라타는 우주에 나무를 태울 수 있는 산소가 없고 나무를 썩게 할 수 있는 생물이 없기 때문이라고 설명했다. 이 실험을 마친 후, 샘플은 국제 우주 정거장(ISS)으로 전송되어 거의 1년 동안 우주 환경에 노출된 후 지구로 반환됐다. 반환된 샘플은 손상의 징후를 거의 보이지 않았다. 무라타는 이 현상을 우주에는 나무를 태울 수 있는 산소가 없고, 나무를 분해할 수 있는 미생물이 존재하지 않기 때문이라고 설명했다. 일본 벚나무를 포함한 여러 종류의 목재가 실험에 사용됐고, 특히 목련 나무가 가장 견고한 것으로 입증됐다. 무라타는 "목련 나무는 교토의 나무 위성 제작에 사용되었으며, 이 위성은 궤도상에서 우주선의 성능을 평가하는 다양한 실험을 포함하게 될 것"이라고 밝혔다. 리그노샛의 궤도상 작동이 성공적으로 수행될 경우, 더 많은 위성의 자재로 목재 사용 가능성이 열릴 것으로 전망된다. 매년 약 2000개 이상의 우주선이 발사될 것으로 예상되는 가운데, 재진입 시 연소되면서 대기 상층부에 침착될 수 있는 알루미늄 사용은 곧 심각한 환경 문제를 초래할 수 있다. 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학의 과학자들이 실시한 최근 연구에 따르면, 인공위성이 재진입할 때 알루미늄이 오존층에 심각한 피해를 입힐 수 있으며, 지면으로 도달하는 햇빛의 양에도 영향을 미칠 수 있다는 우려가 제기됐다. 하지만, 리그노샛과 같은 목재로 만들어진 위성의 경우, 이러한 문제가 발생하지 않는다. 임무를 마친 후 대기권으로 재진입하며 연소될 때, 오직 생분해성 재료의 미세한 입자만을 생성한다. 목재 위성은 환경에 더 친화적이며, 무게가 가볍고 비용도 저렴하다. 또한, 우주 환경에서의 안정적인 성능이 확인됐다. 이러한 목재 위성 개발은 위성 제작 방법에 혁신을 가져오고 환경 보호에 기여할 수 있는 중요한 단계로 평가된다.
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일본, 우주 오염 방지 위해 세계 최초 목조 위성 개발
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