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2024-11-22 (금)

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[신소재 신기술(57)] 영국 스타트업, AI로 희토류 없는 영구자석 개발

영국의 한 스타트업이 인공지능(AI)을 활용해 희토류를 사용하지 않고도 영구 자석을 제작했다. 런던에 본사를 둔 스타트업 머티리얼스 넥서스(Materials Nexus)는 영국 헨리 로이스 연구소 및 셰필드 대학교와 협력해 AI 기반 소재 발굴 플랫폼을 활용해 희토류 원소를 사용하지 않고 새로운 영구 자석인 '마그넥스(MagNex)'를 개발했다고 인터레스팅엔지니어링(IE)이 11일(현지시간) 보도했다. 영구 자석은 외부 에너지 공급 없이도 자기장을 유지할 수 있는 자석이다. 전자레인지 문이나 스피커, 하드디스크 드라이브뿐만 아니라 풍력 터빈 로터, 첨단 로봇, 전기자동차(EV)에 이르기까지 다양한 분야에서 사용된다. 현재 사용되는 영구 자석은 네오디뮴과 디스프로슘 등과 같은 희토류 광물을 사용해서 만들어진다. 이들은 매우 희귀하며 공급망 문제에 매우 취약한 광물이다. 머티리얼스 넥서스는 강력한 인공지능 모델을 활용해 기존 재료를 대체하거나 프로세스를 줄이는 새로운 재료를 설계해 산업생산 과정의 여러 문제를 해결하고자 했다. 새로 개발된 영구 자석 제작은 기존 프로세스보다 200배나 빨랐고, 탄소 배출량은 70%나 절감됐다. 조나단 빈(Jonathan Bean) 머티리얼스 넥서스 공동 설립자 겸 CEO는 "이 AI 기반 플랫폼은 원하는 물성을 지닌 원소 조합을 빠르고 체계적으로 주기율표에서 검색한다. 모든 데이터는 자체 양자역학 계산을 통해 생성되기 때문에 실험 데이터 세트보다 정확성과 범위가 넓다. 이 데이터는 기계 학습 알고리즘을 통해 입력되고 최적의 공식을 생성한다"고 설명했다. 1억개 이상 후보 물질 조성 연구팀은 이 기술을 희토류를 사용하지 않는 영구 자석 개발에 적용하여 1억 개 이상의 후보 물질 조성을 분석해 새로운 유형의 영구 자석을 제작했다. 보도자료에 따르면 연구팀은 3개월간의 설계 및 테스트를 거쳐 기존 방식 대비 20% 저렴한 소재 비용으로 마그넥스를 개발하는데 성공했다. 개발 속도는 기존 방식의 200배나 빨랐다. 셰필드 대학의 야금 및 재료 가공교수인 이안 토드(Iain Todd)는 "머티리얼스 넥서스와의 첫번째 협력이 이처럼 긍정적인 결과를 낳게 되어 매우 기쁘다"고 말했다. 토드 교수는 "재료 발견을 위해 AI를 사용하는 머티리얼스 넥서스의 접근 방식과 셰필드의 헨리 로이스 연구소에서 고급 합금을 제조하기 위해 보유하고 있는 세계적인 시설이 결합되어 새로운 자성 재료를 놀라운 속도로 개발할 수 있었다. 이 접근 방식의 추가적인 이점은 현재 사용 가능한 희토류 재료에 비해 탄소 배출량이 70% 감소한다는 것이다"라고 강조했다. 탄소 배출량 70% 감소 빈 CEO는 "AI 기반 재료 설계는 자기 뿐만 아니라 재료 과학 전체 분야에도 영향을 미칠 것"이라면서 "이제 우리는 모든 종류의 산업 요구에 맞는 새로운 재료를 설계할 수 있는 확장 가능한 방법을 확인했다"고 말했다. 그는 "마그넥스에 대한 소재 발굴 재료 검색에 3개월이 걸렸다. 데이터 세트와 기능을 확장함에 따라 검색 속도도 더욱 빨라질 것"이라고 IE와의 인터뷰에서 밝혔다. 빈은 또한 "이미 반도체, 촉매제, 코팅 등 다양한 제품 분야에 대한 광범위한 관심을 불러일으켰다. 점점 더 시급해지는 공급망과 환경 문제 해결을 위한 새로운 소재 개발에 시장 수요를 충족시키는데 우리 플랫폼이 어떤 역할을 할지 기대된다"고 덧붙였다. 마그넥스의 개발은 희토류 없는 영구 자석 제조 기술의 발전을 가속화하고 미래 청정 에너지 개발에 기여할 것으로 잔망된다.
- 포커스온
2024-06-12
한국 조선업, 글로벌 발주량 감소에도 시장점유율 상승

한국 조선사들의 선박 수주 증가에 한국 조선업의 지난 5월 시장 점유율이 국제기준 조선발주량 감소에도 불구하고 더 높아진 것으로 나타났다. 11일 업계에 따르면 5월 글로벌 신조선 발주는 총 62척이다. 지난해 같은 달의 발주가 166척이었던 것과 비교하면 발주 선박 수를 기준으로 62.7% 감소했다. CGT(표준선 환산톤수)를 기준으로 삼으면 51.3%가 줄어든 179만CGT를 기록했다. 올해 누적 발주량은 총 726척으로 지난해 같은 기간(841척)보다 13.7% 축소됐다. CGT를 기준으로 비교해도 올해 누적 발주량은 1574만CGT로 지난해 대비 17.5% 줄었다. 하지만 한국 조선사들은 수주 낭보를 이어가고 있다. HD현대의 조선 중간 지주사인 HD한국조선해양은 올해 수주 목표액(135억 달러)의 89.7%(121억1000만달러)를 달성했다. 상반기가 채 끝나지 않은 상황임을 감안하면 수주 목표액을 초과 달성할 것으로 보인다. HD한국조선해양 산하 HD현대미포는 지난 7일 PC(석유화학제품 운반)선 2척(수주금액 1372억원), 지난 10일 PC선 2척(수주금액 1484억원) 계약 소식을 전했다. 시장은 HD현대미포가 이미 2년 치가 넘는 일감을 수주한 것으로 본다. 한화오션은 지난달 LPG 운반선 1척을 수주했고 오는 2027년 인도할 예정이다. 한화오션은 해양 프로젝트 수주 등으로 사업 다변화를 꾀하고 있다. 최근에는 대형 해상풍력설치선 진수에 성공했다. 국내 빅3 조선사인 삼성중공업도 상선 수주와 건조에 집중하고 있다. 올해 1분기 수주 잔고는 33조2458억원이다. 1분기에만 연간 수주 목표의 39%(38억달러 수주)를 달성했다. 배의 가격인 신조선가의 지표인 클락슨 지수는 지난 5월 31일 기준 186.43을 기록하며 상승세를 이어가고 있다. 조선사들이 과거보다 높은 가격에 배 제작 계약을 따낼 수 있는 상황이다. 중국 조선사의 발주량 확대가 가장 큰 우려 사항이다. 고부가가치 선박을 선별 수주하는 것은 중요하지만, 중국과 경쟁에서 이길 기술 초격차가 필요하다는 것이다. 한국 조선사의 국제 시장 점유율(1~5월 CGT 기준)은 지난해 25%에서 올해 28%로 성장했지만 중국이 54%에서 61%로 치고 올라오면서 경쟁이 심화되고 있다. 업계 관계자는 "신조선가지수가 높은 시기에 선박 수주가 이어지는 것은 조선사에 긍정적이다"며 "지난해 저가 수주된 물량이 일부 남아있지만, 올해 실적이 개선될 여지가 있다"고 말했다.
- 산업
2024-06-11
일본 소프트뱅크, 인공지능 시대 개척⋯샤프 공장 부지에 AI 데이터센터 추진

일본 소프트뱅크는 인공지능(AI) 데이터센터 구축을 위해 전자업체 샤프의 오사카(大阪)부 사카이(堺)시 LCD TV 패널 생산 공장 부지 매입을 추진중이다. 10일 닛케이(日本經濟新聞) 등 일본 현지매체들에 따르면 소프트뱅크는 내년까지 AI 사업용 기반 구축에 총 1700억 엔(약 1조500억 원)을 투자할 계획이며 현재 여러 곳에서 데이터센터 정비를 추진 중이다. 현재 전체 부지의 약 60%를 취득하기 위해 독점 교섭권을 맺고 협의 중으로 내년부터 데이터센터를 가동해 생성형AI를 개발·운용하는 업체 등에 임대하는 사업 등을 계획하고 있다. 이에 앞서 손 종의(孫正義, 손 마사요시) 소프트뱅크 회장은 다음 무대로 AI를 점찍으며 대대적인 투자를 예고했다. AI 반도체칩부터 로봇, 데이터센터까지 다양한 구상들이 나오는데, 핵심 전략으로 AI 전용 반도체 개발을 꼽으며 내년 봄 시제품을 제작해, 같은 해 가을 양산 체제에 들어가는 걸 목표로 하고 있다. 이와 관련해 반도체 설계 자회사인 ARM(암)에 전담 사업부를 꾸릴 계획인 것으로 전해졌다. ARM은 이른바 '반 엔비디아' 연합의 핵심 카드로 꼽힌다. 이미 엔비디아와 퀄컴 등 주요 칩 개발사에 반도체 회로 설계를 판매하고 있어 '팹리스의 팹리스'로 불리고 있는데 한 발 더 나아가 자체 AI 칩까지 만들어 판을 흔들겠다는 전략으로 분석된다. 이와 관련해 닛케이는 "소프트뱅크가 이미 대만 TSMC와 협상을 진행하며 제조역량 확보에 나선 상황"이라고 전했다. 소프트뱅크는 여기에 더해 이르면 내후년 미국과 유럽, 아시아, 중동에까지 자체 개발 칩을 탑재한 데이터센터를 구축할 계획도 가지고 있고 또 사우디 국부펀드와 로봇 합작회사 설립도 추진 중인 것으로 알려졌다. 'AI 왕국'을 꿈꾸고 있는 손정의 회장, 엔비디아 라이벌로 부상하고 있는 맞춤형 AI 칩 개발 전문업체 그래프코어도 눈독 들이고 있으며 오픈AI 투자도 검토 중이다. 반도체 칩 설계부터 개발, 생산뿐만 아니라 AI 서비스라는 엔드유저, 최종 소비자까지 노리겠다는 전략으로 풀이된다.
- IT/바이오
2024-06-10
[신소재 신기술(54)] 무산소 공정으로 고품질 그래핀 대량 생산 가능

북미 과학자들이 무산소 공정을 활용해 '꿈의 소재'로 불리는 그래핀의 대량 생산 길을 열었다. 미국 콜럼비아 대학교 대학원 엔지니어링의 혼(Hone) 연구소가 국립표준기술연구소(NIST), 캐나다 몬트리올 대학교 연구원들과 함께 '무산소 화학 지상 증착(OF-CVD)' 기술을 개발해 고품질 그래핀의 대량 생산을 가능하게 했다고 아조나노와 인디펜던스 등 다수 외신이 보도했다. 이 기술은 고품질 그래핀 샘플을 대규모로 생산할 수 있으며, 산소와 그래핀 품질 간의 직접적인 상관관계를 밝히고 미량 산소가 그래핀의 성장 속도에 어떤 영향을 미치는지 보여준다고 그래핀은 탄소 원자 단일층으로 이루어진 물질로 2004년 처음 발견됐다. '21세기 경이로운 소재'로 꼽히는 그래핀은 전기 전도성과 강도가 매우 뛰어나 에너지 저장부터 의료 기기, 전자 제품에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 혁신을 가져올 수 있는 물질로 알려져 있다. 하지만 현재까지 그래핀은 제조 과정에서 불순물이 발생하고 대량생산이 어려워 산업 활용에 한계가 있었다. 특히 산소 존재는 그래핀 성장 속도에 영향을 미치고 불순물을 발생시켜 산업적 활용을 저해하는 주요 원인이었다. 연구팀은 산소를 거의 완전히 제가한 상태에서 그래핀을 화학 기상 증착(CVD)방식으로 합성하는 새로운 방법을 개발했다. 연구팀은 "산소 제거를 통한 고품질 그래핀 합성 재현 기능성 확보는 대량 생산으로 나아가는 중요한 이정표"라고 말했다. 기존 그래핀 제조 방법은 두 가지였다. 첫번째는 박리 그래핀 방식이다. 연필 심과 동일한 재료인 흑연 샘플에서 가정용 테이프를 사용해 흑연 막을 벗겨내는 '스카치 테이프(박리 그래핀)' 방법은 매우 순수한 그래핀을 얻을 수 있지만 대량 생산에는 적합하지 않다. 두 번째는 CVD 성장 방식으로 알려져 있다. 15년 전 개발된 CVD 방식은 대량 생산이 가능하지만 산소 존재로 인해 품질이 균일하지 않았고, 성장 속도 저하 문제 등이 있었다. CVD 방식은 메탄과 같은 탄소 함유 가스가 구리 표면위로 통과한다. 가스의 온도가 메탄 조직과 탄소 원자가 재구성되어 벌집 모양의 단일 그래핀 층을 형성하는 지점까지 올라가면 그래핀이 합성된다. CVD 성장을 확장하면 cm(센티미터) 혹은 m(미터) 크기의 그래핀 샘플을 생산하는 것이 가능하다. 그러나 문제는 산소였다. 연구팀은 산소로 인해 공정이 훼손되는 문제를 해결하기 위해 산소 제어를 통한 그래핀 합성 프로세스를 개선했다. 공동 저자인 몬트리올의 리차드 마텔(Richard Martel)과 피에르 레베스크(Pierre Levesque)는 이전에 미세한 농도의 산소가 성장을 방해하고 심지어 그래핀을 제거할 수 있다는 사실을 입증했다. 약 6년 전, GSAS'19의 크리스토퍼 디마르코는 증착 과정에서 첨가되는 산소의 양을 정밀하게 제어할 수 있는 CVD 성장 시스템을 설계하고 구축했다. 디마르코의 연구는 현재 박사 과정 중인 싱저우 얀(Xingzhou Yan)과 제이콥 아몬트리(Jacob Amontree)가 수행해 성장 시스템을 개선했다. 이들은 미량의 산소가 제거되었을 때 CVD 성장이 일관되게 더 빨라진다는 사실을 발견했다. 또한 산소가 없는 CVD 그래핀 성장의 동역학을 조사하고 간단한 모델을 사용하여 온도와 가스 압력 등 다양한 매개변수에 따라 성장 속도를 예측할 수 있음을 발견했다. OF-CVD로 성장한 샘플의 품질은 박리 그래핀의 품질과 거의 동일한 것으로 나타났다. 컬럼비아 대학교 물리학과 교수들과 협력으로 생산된 그래핀은 자기장이 존재할 때 분수 양자 홀 효과에 대한 강력한 증거를 제공했다. 개선된 공정을 통해 빠르고 안정적으로 성장하는 고품질 그래핀을 얻을 수 있었으며, 이는 향후 그래핀 대량 활용 가능성을 열어준다. 이번 연구 결과는 학술지 '네이처(Nature)'에 '산소 없는 화학 기상 증착을 통한 재현 가능한 그래핀 합성'이라는 제목으로 게재됐다.
- 포커스온
2024-06-05
입양·재혼도 증여세 공제⋯국세청 '상속·증여 세금상식' 배포

입양과 재혼, 미혼출산도 올해부터 시행되는 혼인·출산 증여재산 공제 헤택을 받을 수 있게 됐다. 국세청은 4일 상속·증여세 관련 상담 사례와 신고 과정에서 발생하는 실수 사례를 모은 '상속·증여 세금상식 Ⅱ'를 제작해서 배포한다고 밝혔다. 올해부터 혼인·출산한 자녀는 1억원까지 세금을 내지 않고 부모에게서 증여를 받을 수 있다. 기존 비과세 대상인 5000만원까지 합해서 총 1억5000만원을 세금을 물지 않고 받을 수 있게 된 것이다. 초혼이나 재혼과 관계 없이 모두 증여재산 공제를 받을 수 있다. 또한 아이를 입양하거나 미혼 상태에서 자녀를 출산해도 장여재산 공제 적용 대상에 해당한다. 그렇다면 둘째도 출산·증여재산 공제를 받을 수 있을까? 출산·증여재산 공제는 자녀의 출생 순서와 무관하게 적용되므로 둘째 출생일로부터 2년 이내에 재산을 증여받으면 출산 증여재산공제가 적용된다는 게 국세청의 설명이다. 다만 혼인 증여재산공제와 다르게 출생일이나 잉입양신고일 전에 증여받으면 적용되지 않으므로 증여 계획이 있다면 자녀의 출생일이나 입양신고일 이후에 증여를 받아야 한다. 부득이한 사정으로 결혼식 후 혼인신고를 늦게 했을 경우 과연 증여재산 공제를 받을 수 있을까? 예를 들어 '2021년 12월에 결혼식을 올리고, 사정이 있어서 2022년 12월에 혼인 신고를 했다. 그런데 2024년 5월에 부모에게서 현금을 증여받았다.' 이 경우 결혼식을 올린 지 2년이 지났기 때문에 혼인 증여재산공제가 적용될까? '혼인일은 혼인관계증명서상 신고일을 말하는 것이므로 결혼식을 올린 날짜와 무관하다'고 국세청은 설명했다. 위의 사례와 같이 2021년 12월 굘혼식을 올렸지만, 2022년 12월 혼인신고를 했다면 증여일(2024년 5월)전 2년 내에 해당하므로 혼인 증여재산 공제를 받을 수있다는 설명이다. 국세청은 또 증여재산이 공제액(5000만원)보다 적어서 실제로 내야할 세금이 없다면 증여세 신고를 하지 않아도 불이익을 받지 않는다고 밝혔다. 그러나 증여세 신고를 한 금액은 향후 필요한 경우 자금 원천으로 인정 받을 수 있기 때문에 가급적이면 신고를 하는 것이 좋다. 증여받은 재산을 양도할 때 증여액을 취듞5ㅏ액으로 인정받을 수도 있다. 단, 혼인·증여재산 공제 대상에 '채무 면제'는 포함되지 않는다. 결혼 전 자녀가 부모에게서 돈을 빌려 사용한 뒤 결혼 후, 부모가 자녀들이 빌린 돈을 받지 않기로 한 경우가 이에 해당된다. 이때 자녀가 빌린 돈은 증여세 과세 대상이지만 혼인 증여재산 공제를 받을 수는 없다. 즉, 채무자(빌려준 사람)로부터 채무 면제를 받으면 채무자(빌린 사람)는 그 면제 받은 채무액에 대해 증여세를 내게 되는 데, 채무자가 채무 면제로 얻은 증여이익은 혼인·출산증여 공재가 적용되는 증여 재산이 아니므로, 부모에게서 빌린 돈을 면제 받기로 약정하더라도 혼은 증여재산공제가 적용되지 않는다는 것. 이는 혼인 증여재산 공제가 법에 규정된 대상만을 적용하는 '열거주의'를 따르고 있기 때문이다. 국세청은 '채무 면제'는 증여재산 공제 대상으로 법에 열거되지 않기 때문에 공제를 받을 수 없다고 설명했다. 위의 경우 부모로부터 현금을 받아 증여재산공제를 받은 뒤 채무를 상환하는 방법이 있다고 국세청은 부연했다. 한편, '상속·증여 세금상식 Ⅱ'는 국세청 홈페이지에 게시될 예정이다. 국세청 공식 블로그와 페이스북 등을 통해서도 확인할 수 있다. 국세청은 앞으로도 국민들이 궁금해하는 주제를 선별해 주기적으로 안내하여 상속·증여세를 쉽게 이해할 수 있도록 지원하겠다고 밝혔다.
- 생활경제
2024-06-04
도요타·혼다 등 5개 업체도 자동차 품질인증 부정 확인

세계 완성차 1위 업체인 도요타자동차 본사 내에서도 자회사 다이하쓰공업과 마찬가지로 품질 인증 취득을 위한 부정행위가 저질러졌던 것으로 확인됐다. 3일(현지시간) 닛케이(日本經濟新聞)와 NHK 등 일본언론에 따르면 일본 국토교통성은 이날 도요타를 비롯해 마쓰다, 야마하발동기, 혼다, 스즈키 등 5개 업체로부터 자동차 성능 시험에서 부정행위가 있었다는 사실을 보고받았다고 이날 발표했다. 이들 업체가 인증 부정을 신고한 모델은 모두 38개이며, 그중 지금도 생산되고 있는 차량은 6개 모델이다. 국토교통성은 6개 모델에 대해 출하 정지를 지시했다. 닛케이는 "인증 부정이 일본 차 신뢰에 상처를 줬다"며 "품질을 무기로 세계에서 사업을 확대한 일본 차에 동요가 일고 있다"고 평가했다. 국토교통성은 "부정행위는 신뢰를 해치고 자동차 인증제도 근간을 흔드는 것으로 매우 유감스럽다"는 입장을 밝혔다. 이에 앞서 국토교통성은 다이하쓰가 자동차와 엔진을 대량 생산할 때 필요한 인증인 '형식 지정' 취득 과정에서 대규모 부정행위를 저질렀다는 사실이 드러나자 다른 업체에 유사 사례가 있는지 조사하도록 지시했다. 도요타는 코롤라 필더, 코롤라 악시오, 야리스 크로스 등 현재 생산 중인 자동차 3개 모델과 크라운, 아이시스, 시엔타, 렉서스 RX 등 과거에 만들었던 4개 모델 등 7종에서 부정행위가 있었다고 밝혔다. 코롤라는 도요타가 1966년 출시 이후 5000만 대 이상을 생산해 일본에서 이른바 '국민차'로 알려진 차종이다. 도요타는 보행자 보호 시험과 관련해 허위 자료를 제출하거나 충돌 시험에서 부정행위를 한 것으로 알려졌다. 부정행위는 2014년부터 있었던 것으로 확인됐으며 대상 차량 수는 4월 말까지 약 170만 대로 집계됐다. 다만 조사가 여전히 진행 중이어서 이달 말이나 돼야 전모가 밝혀질 것으로 보인다고 닛케이는 전했다. 이와 관련해 도요타 아키오(豊田章男) 도요타 회장은 이날 오후 도쿄에서 기자회견을 열어 "그룹 내에서 문제가 발생한 것에 대해 그룹 책임자로서 진심으로 사죄드린다"고 말했다. 도요타 회장은 2022년 이후 히노자동차, 다이하쓰, 도요타자동직기(도요타 인더스트리즈) 등 자회사와 계열사에서 연이어 부정행위가 드러나자 지난 1월 30일 기자회견을 열어 사과한 데 이어 불과 4개월 남짓 만에 또다시 고개를 숙였다. 그는 "규정에 정해진 기준은 통과했기에 고객이 안전하게 사용할 수 있다는 점은 확인했다"면서도 "이러한 행위는 인증제도의 근저를 흔드는 것으로 자동차 업체로서는 절대로 해서는 안 된다고 생각한다"고 강조했다. 도요타는 이번 사태를 계기로 혼슈(本州) 동북부 미야기(宮城)현과 이와테(岩手)현 공장 생산라인 가동을 6일부터 중단하기로 했다. 국토교통성은 이르면 4일에라도 관련 법률에 근거해 혼슈 중부 아이치(愛知)현 도요타(豊田)시에 있는 도요타 본사에서 현장 검사를 실시할 예정이다. 도요타 외에 마쓰다는 지금도 생산 중인 자동차 2종과 과거에 제작한 3종 등 5종, 야마하발동기는 판매 중인 1종과 지금은 생산하지 않는 2종 등 3종에서 부정행위가 발견됐다고 각각 보고했다. 혼다는 과거 차종 22종, 스즈키는 옛 차종 1종에서 각각 부정행위가 있었던 것으로 파악됐다고 정부에 알렸다. 모로 마사히로(毛籠勝弘) 마쓰다 사장과 미베 도시히로(三部敏宏) 혼다 사장도 이날 기자회견을 열어 사죄 의사를 표명했다. 마쓰다는 2014년에 부정행위가 시작됐고 대상 차량은 15만 대라고 밝혔다. 혼다는 2009년 이후 실시한 소음과 엔진 출력 시험 등에서 435만 대에 부정행위가 있었다고 발표했다. 부정행위와 관련된 차량이 수백만 대에 이르는 것으로 나타나면서 대규모 리콜이 이뤄질 가능성이 있다는 분석도 나온다. 닛케이는 "다이하쓰와 도요타자동직기에서 발각된 인증 부정 문제가 국내 주요 자동차 업체로 확대됐다"며 "업체로부터 각 차종의 안전성에 문제가 없고 사고 정보도 없다는 보고가 있었다고 한다"고 전했다. 이어 "자동차는 (일본) 제조업 출하액의 20%를 차지하는 기간산업"이라며 "일본 대형 자동차 업체에서 부정행위가 발견된 2016년 이후 지금까지 '부정은 없다'고 했던 도요타와 혼다도 품질 문제가 발각돼 자동차 업체의 자정능력이 낮은 수준이라는 사실이 부각되게 됐다"고 지적했다.
- 산업
2024-06-04
[신소재 신기술(53)] 새로운 냉각 기술로 양자 컴퓨팅 시대 열린다

미국에서 획기적인 냉각 기술이 개발돼 절대 영도 도달 시간을 단축했다. 미국 정부기관인 국립 표준 기술 연구원(NIST) 연구팀은 획기적인 냉각 기술을 개발해 빅 칠(Big Chill)로 알려진 절대 영도에 근접한 초저온을 기존보다 훨씬 빠르고 효율적으로 달성할 수 있게 됐다고 라이브사이언스가 최근 보도했다. 이 기술은 양자 컴퓨팅, 천문학 등 중요 과학 실험에 필요한 준비 시간을 크게 단축 시킬 수 있을 것으로 기대된다. 절대 영도는 -273.15℃ 또는 0켈빈으로 표시되는 가장 낮은 온도를 의미한다. 이 온도에서 원자와 분자는 완전히 정지 상태에 있으며, 열 에너지가 전혀 존재하지 않는다. 절대 온도는 이론적 개념이며 실제로 실험적으로 달성하기에는 어렵다. 현재까지 절대 온도에 가장 근접하게 도달한 온도는 1999년 로듐을 활용한 냉각 기법으로 기록한 약 100피코켈빈이다. 과학 실험에 사용되는 민감한 전기 장비는 온도 변동과 같은 외부 노이즈의 간섭을 받지 않도록 절대 영도 근처의 초저온을 유지해야 한다. 하지만 기존 냉장 장치는 이러한 온도를 달성하는 데 배우 비용이 많이 들고 비효율적이었다. NIST 과학자들은 훨씬 더 빠르고 효율적으로 절대 온도를 달성할 수 있는 새로운 프로토타입의 냉장고를 제작했다. 염구팀은 이를 사용하면 연간 2700만와트의 전력을 절약하고, 전세계 에너지 소비를 3000만달러까지 줄일 수 있다고 주장했다. 이번 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 저널에 게재됐다. 기존PTR 설계 개선해 초저온 달성 기존 가정용 냉장고는 액체 냉매가 저압 파이트(증발기)를 통해 순환하면서 열을 흡수해 내부를 냉각시키는 방식으로 작동한다. 냉매는 압축기를 거쳐 다시 액체 상태로 변환되면서 온도가 상승하고 이 열은 냉장고 뒷면을 통해 방출된다. 과학자들은 40년 이상 펄스 튜브 냉장기(PTR)를 사용해 초저온을 달성해돴다. PTR은 헬륨 가스를 이용해 유사한 과정을 거치지만 열을 훨씬 더 잘 흡수한다. PTR은 효과적이긴 하지만 에너지 소비가 많고 비용이 많이 들며, 냉각 시간이 오래 걸리는 담점이 있다. NIST 연구팀은 기존 PTR 설계 개선을 통해 냉각 시간을 단축하고 전체 비용을 낮출 수 있다고 밝혔다. 연구팀은 PTR은 기본 온도(보통 4 켈빈 근처)에서만 최적의 성능을 발휘하도록 설계되어 있어 전체 냉각 과정 중 상당 부분에서 비효율적으로 작동한다고 지적했다. 이에 NIST 연구팀은 압축기(컴프레서)와 냉장고 사이의 PTR 설계를 조정해 헬륨 가스 사용 효율을 높였다. 기존 방식에서는 헬륨 가스 일부가 순환 루트 대신 방출 밸브로 유출되면서 낭비됐다. 적은 비용으로 양자 컴퓨팅 구현 연구팀이 제안한 재설계에는 온도가 내려가면 수축하는 밸브가 포함돼 헬륨 가스 낭비를 방지할 수 있다. 이러한 개선으로 NIST 팀이 셜계를 수정한 PTR은 기존 방식보다 1.7배~3.5배 빠르게 초저온(빅 칠)을 달성했다. 연구팀은 이 새로운 기술을 통해 이탈리아의 희귀 현상 암흑 물질 연구소(CUORE)에서 수행한 실험 시간을 최소 1주일 단축할 수 있었다고 밝혔다. 이 연구소는 현재까지 이론상으로만 존재하는 방사성 붕괴 형태와 같은 희귀 현상을 연구하는데 사용된다. 정확한 연구 결과를 얻기 위해서 이러한 시설에서 배경 잡음을 최대한 줄여야 한다. 연구진은 이 새로운 방법을 사용하면 현재 이론적인 형태의 방사능 붕괴와 같은 희귀 사건을 찾는 데 사용되는 이탈리아의 극저온지하천문대(CUORE)에서의 실험 시간을 최소 일주일 이상 단축할 수 있다고 연구 결과에서 밝혔다. 이 시설에서 정확한 결과를 얻으려면 배경 소음을 최대한 줄여야 한다. 양자 컴퓨터도 비슷한 수준의 격리가 필요하다. 양자 컴퓨터는 양자 비트, 즉 큐비트(qubit)를 사용한다. 기존 컴퓨터는 정보를 비트(bit) 단위로 저장하고 1 또는 0의 값으로 데이터를 인코딩하여 순차적으로 계산을 수행하지만 큐비트는 양자역학의 법칙에 따라 1과 0의 중첩을 차지하며 계산을 병렬로 처리하는 데 사용할 수 있다. 그러나 큐비트는 매우 민감하기 때문에 열 에너지의 미세한 변동을 포함해 최대한의 외부 노이즈(배경 잡음) 차단이 필요하다. 연구팀은 이론적으로 가까운 미래에 훨씬 더 효율적인 냉각 방법을 달성할 수 있으며, 이는 양자 컴퓨팅 분야에서 더 빠른 혁신으로 이어질 수 있다고 말했다. 또한, 연구팀은 이 기술이 초저온을 달성하면서도 동시에 훨씬 저렴한 비용으로 초저온 산업에 도움이 될 수 있으며, 시간 집약적이지 않은 실험 및 산업 응용 분야의 비용을 절감할 수 있다고 덧붙였다.
- 포커스온
2024-06-03
한국, 수출금융 7조원 확대…연말까지 나프타·LPG 무관세

한국 정부와 시중 은행 등 민간이 함께 7조원 규모의 추가 수출금융을 제공할 예정이다. 스타트업과 테크, 내수, 수출주력 등 기업특성에 맞춘 지원도 강화할 계획이다. 정부는 3일 오전 최상목 부총리 겸 기획재정부 장관 주재로 경제관계장관회의를 열어 이와 같은 내용을 담은 '수출 추가지원 방안'을 논의했다. 올해 7000억달러 수출 목표를 달성하고 경기 회복 흐름을 다지기 위해 업종별·기업별 수출 인프라를 더욱 개선하겠다는 의도다. 우선 민간과 정부의 무역금융을 총 7조원 확대하기로 했다. 정책금융기관의 올해 수출금융 규모를 당초 360조원에서 365조원으로 5조원 증가하고, 5대 시중은행의 수출기업 우대상품은 5조4000억원에서 7조4000억원으로 2조원 증가시킨다. 또한 수출바우처 수행기관의 서비스품질 평가지표를 새롭게 도입하고, 각 부처의 수출지원사업을 통합 공고하기로 했다. 분야별 해외거점 간 협력 양해각서(MOU)를 체결해 수출지원을 위한 범부처 협력을 강화한다. 할당관세와 관련해서는, 연말까지 나프타, 액화석유가스(LPG) 및 관련 제조용 원유에 대해 무관세(관세율 3%→0%)를 적용한다. 선박 생산 및 수출 규제를 간소화하기 위해, 수출입 안전관리 우수업체에는 수출신고 선박의 승선신고를 면제하고, 트럭을 통한 액화천연가스(LNG) 선박 연료충전 규제를 2대에서 4대로 완화한다. 반도체 등 핵심 수입물품의 사후관리 편의를 위해, 수입신고 이전에도 사후관리 생략을 신청할 수 있도록 제도를 개선할 예정이다. 간이수출신고 제도에 대해서는, 7월에 관세청 고시를 개정해 허용 한도금액을 현행 200만원에서 400만원으로 높일 예정이다. 간이수출신고를 통해 여러 수출업체가 1곳의 해외구매자에게 수출할 때 '합포장'도 허용할 계획이다. 또한, 국산 애니메이션의 해외 공동제작을 활성화하기 위해 내국인의 제작비 출자 비중 요건을 30%에서 20%로 완화하고, 내년부터는 반기별로 콘텐츠 및 정보통신기술(ICT) 분야의 서비스 무역통계를 생산할 예정이다. 공제조합이 대외경제협력기금(EDCF) 사업보증서를 발급할 수 있도록 하는 방안도 마련했다. 아울러, 기업 특성에 맞춘 맞춤형 지원도 강화할 예정이다. 소상공인에는 대한무역투자진흥공사(코트라) 해외시장조사 서비스 수수료를 연말까지 50% 감면하고, 소상공인 수출통계를 새롭게 생산하고 공표할 계획이다. 우수 기술력을 보유한 테크기업에는 우대 금융을 제공하며, 소비재 및프랜차이즈 내수기업을 위한 전용 수출지원트랙을 신설한다. 최근 물류비 상승에 대응해 수출바우처 하반기 지원분을 신속히 집행하고 추가 지원방안을 검토할 예정이다. 중견기업의 성장절벽을 해소하기 위해 해외인증지원 수출지원사업 대상을 중견기업까지 확대할 방침이다.
- 경제
2024-06-03
편의점 금테크, 새로운 물결! CU, 11가지 금 상품 출시

편의점이 젊은 층을 대상으로 카드형과 펜던트 등 다양한 금 상품을 출시했다. 편의점 CU는 3일부터 도깨비 카드형 골드 4종, 용의 해 카드형 골드 3종, 문화유산 카드형 골드 3종, 네잎클로버 펜던트 메달 1종 등 11종의 금 상품을 판매한다고 밝혔다. 최근 글로벌 지정학적 위기 등으로 금 가격이 급등하면서 편의점에서도 '금테크' 열풍이 불고 있다. 카드형 골드 상품은 한국조폐공사에서 제조하고 보증하는 순도 99.9%의 금이다. 가격은 중량과 형태에 따라 10만원대부터 400만원대까지 다양하다. CU는 판매 시점 시세가 아닌, 제조 시점 시세를 적용한 정찰제로 판매되기 때문에 금값이 오름세인 요즘에는 구매와 함께 차익 실현을 할 수 있어 재테크 매력이 크다고 설명했다. CU 커머스 애플리케이션인 '포켓CU'와 전국 오프라인 매장에서 구매 금액을 지불하면 고객이 지정한 주소로 배송해준다. CU는 지난 4월 조폐공사에서 제작한 카드형 골드를 0.5ｇ과 1ｇ, 1.87ｇ 등 3개 중량으로 판매해 약 1억원의 매출을 올렸다. 1ｇ은 판매 시작 2일 만에, 1.87ｇ은 15일 만에 각각 완판될 정도로 인기를 끌었다. 가장 많이 구매한 연령층은 30대로 전체 41.6%를 차지했다. 그 뒤를 이어 40대 36.5%, 50대 15.3%, 20대 6.6% 순이었다. 불안정한 경제 상황으로 실물 자산의 가치가 높아지는 가운데 금리 변동성 등에 대한 기대감까지 더해지면서 전 세계적으로 '금값 랠리'가 이어지고 있어 관련 투자 수요도 지속해 늘어날 것으로 전망된다. CU를 운영하는 BGF리테일 유성환 서비스플랫폼팀 책임은 "금테크에 대한 관심이 날로 높아지면서 편의점에서도 젊은 층을 중심으로 금을 구매하는 소비자가 눈에 띄게 증가했다"며 "이에 맞게 소액 투자가 가능한 다양한 금 상품을 선보여 고객 만족도를 높일 것"이라고 말했다. 한편, 국제 금값은 2주 연속 하락했지만 4개월 연속 상승세를 기록해 시장 심리가 엇갈리고 있음을 나타내고 있다. 2일(현지시간) FX엠파이어에 따르면 금 가격은 지난 5월 20일 사상 최고치인 온스당 2449.89달러를 돌파한 뒤 하락세를 보이고 있다. 지난 5월 31일 발표된 미국 4월 개인소비지출(PCE) 물가지수는 0.3% 상승해 예상과 일치했으며 연간으로는 2.7% 상승한 것으로 나타났다. 예상치를 충족했음에도 불구하고 인플레이션은 여전히 미 연방준비제도(연준 ·Fed)의 목표치인 2%를 상회하고 있는 것으로 나타났다. 연준 관계자들은 금리 인하를 고려하기 전에 몇 달간의 낮은 인플레이션이 필요하다는 점을 거듭 강조했다. 이러한 신중한 입장으로 인해 트레이더들은 9월 금리 인하를 예측하고 있지만 장담할 수 없는 상황이다. 그럼에도 불구하고 글로벌 경제 불확실성과 함께 인플레이션 목표 달성을 위한 연준의 점진적 접근에 대한 시장의 관심은 장기적으로 금 강세 전망을 딋받침하고 있다고 FX엠파이어는 지적했다.
- 생활경제
2024-06-03
AI 모델, 사람처럼 좋아하는 숫자가 있다…시험 결과 밝혀져

인공지능(AI) 모델은 여러 면에서 사람들을 놀라게 한다. 그중 하나는 이들이 마치 인간처럼 좋아하는 숫자가 있다는 점이라고 테크크런치가 전했다. AI 모델은 그들이 할 수 있는 것뿐만 아니라 할 수 없는 것, 그 이유에 있어서도 항상 사람들을 놀라게 한다. 이러한 행동은 피상적이기도 하지만 시스템을 보여주는 것이다. AI 모델은 마치 인간이 하는 것처럼 무작위 숫자를 선택한다. 그것은 무엇을 의미하는 걸까. 사람들이 무작위로 숫자를 선택할 수는 없는 걸까. 실제로 이것은 우리 인간이 가지고 있는 매우 오래되고 잘 알려진 한계를 보여주는 것이다. 즉, 인간은 무작위성을 지나치게 생각하고 오해하는 경향이 있다. 사람에게 동전 던지기 100번을 예측하라고 지시하고 이를 실제 동전을 100번 뒤집어서 비교해보자. 실제 동전 뒤집기는 직관에 의존하는 것이 아니어서 항상 구별할 수 있다. 예를 들어, 연속적으로 6~7개의 앞면 또는 뒷면이 있는 경우가 많으며, 이는 인간이 예측하는 100개에 포함하는 경우가 거의 없다. 누군가에게 0에서 100 사이의 숫자를 선택하라고 요청할 때도 마찬가지다. 사람들은 1이나 100을 거의 선택하지 않는다. 5의 배수는 드물고, 66과 99처럼 반복되는 숫자도 있다. 선택은 무작위적으로 보이지 않을 수도 있는데, 이는 작고, 크고, 독특한 특성을 구현하기 때문이다. 대신 일반적으로 중간 어딘가에서 7로 끝나는 숫자를 선택하는 경우가 많다. 심리학에는 이런 종류의 예측 가능성에 대한 예가 많다. 하지만 AI가 같은 일을 한다고 해서 이상한 것은 아니다. 그래머너(Gramener)에 있는 일부 엔지니어들이 비공식적이지만 몇 개의 주요 대규모언어모델(LLM) 챗봇에게 0에서 100 사이의 숫자를 무작위로 선택하도록 요청하는 흥미로운 실험을 수행했다. 결과는 무작위가 아니었다. 여러 주요 LLM 챗봇에게 0에서 100 사이의 숫자를 무작위로 선택하도록 요청하는 실험이었다. 그런데 그 결과는 무작위가 아닌 것으로 나타났다. 테스트는 세 가지 LLM 모델을 대상으로 이뤄졌다. 그런데 이들 모두 최종 결정에서 나름대로 가장 좋아하는 숫자를 갖고 있었다. 챗GPT로 생성형 AI 시장 폭발을 일으킨 오픈AI의 GPT-3.5 터보는 47 숫자를 많이 좋아했다. 과거에는 42를 즐겨 선택했다. 이 숫자는 ‘은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서(The Hitchhiker's Guide to the Galaxy)’의 작가 더글러스 아담스(Douglas Adams)가 인생, 우주 및 모든 것에 대한 답으로 유명해진 숫자다. 앤트로픽(Anthropic)의 클로드(Claude) 3 Haiku는 42를 기록했고 구글의 제미나이(Gemini)는 72를 좋아했다. 다른 상황에서의 선택에서도 이들 LLM 모델은 인간과 유사한 편향성을 보여 주었다. 이들 모두 낮은 숫자와 높은 숫자를 피하는 경향이 있었다. 클로드는 87을 넘기거나 27 이하로 내려간 적이 없었다. 숫자가 똑같은 경우는 회피하는 경향이 두드러졌다. 그런데 33, 55, 66은 없었지만 77이 나타났다. 7로 끝나는 숫자를 좋아하는 사람들의 경향과 일치하는 결과로 보인다. 이는 AI가 의인화에 한 단계 더 다가가고 있음을 의미한다는 분석도 나왔다. LLM 모델은 무엇이 무작위인지 아닌지에 관심이 없다. 이들은 무작위성이 무엇인지도 모른다. 다만 훈련 데이터를 보고 '임의의 숫자 선택'과 같은 질문 뒤에 가장 자주 작성된 내용을 반복한다. 더 자주 나타날수록 모델은 이를 반복해 선택하는 것이다. LLM 시스템 교육에서는 의도적이든 아니든 사람들이 하는 방식으로 행동하도록 훈련받는다. 그렇기 때문에 사람과의 유사성(pseudanthropy)을 피하거나 예방하기가 매우 어렵다. 결국 사람과 유사한 선택을 한다는 것이다. 심할 경우 이 모델들은 ‘자신들이 사람이라고 생각한다’고 말할 수도 있다. LLM은 항상 알 필요도 생각할 필요도 없이 사람을 흉내 내고 있다. 병아리콩 샐러드 레시피를 요청하든, 투자 조언을 요청하든, 임의의 숫자를 요청하든 과정은 동일하다. 결국 LLM은 인간이 제작한 콘텐츠를 통해 교육받기 때문에 인간처럼 생각하고 느끼는 것이라는 지적이다.
- IT/바이오
2024-05-30
[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.
- 포커스온
2024-05-27
[신소재 신기술(49)] 비건 가죽, 박테리아로 만든다?

유전자 변형 박테리아를 이용해 동물 가죽이 없이도 비건 가죽 소재를 배양하는 새로운 기술이 개발됐다. 영국 임페리얼 칼리지 런던 과학자들은 유전자 조작 박테리아를 이용해 비건 가죽을 배양해 신발 시제품을 제작했다고 더쿨다운이 지난 21일(현지시간) 보도했다. 미생물을 이용해 친환경적인 원단을 만드는 것은 새로운 것이 아니지만 연구팀은 패션 업계에서 가장 환경에 해로운 공정중 하나인 합성 화학 염료가 필요없는 자가 염색 가죽을 생산할 수 있도록 한 것은 이번이 처음이라고 인터레스팅엔지니어링은 전했다. 가죽은 지속가능한 패션 산업 내에서 많은 논쟁의 진원지였다. 가죽을 생산하려면 동물 가죽을 적절하게 가공하고, 염색하기 위해서 유해한 화학 물질을 사용해야 한다. 그로 인해 동물 학대나 환경 오염 등의 논란이 꾸준히 제기됐다. 가장 일반적인 비건 가죽 대체품은 원단이나 코팅에 석유 기반 폴리머(플라스틱)이 포함된다. 이는 동물 사육이나 화학적 처리의 필요성은 없지만 생분해가 되지 않아 플라스틱 페기물 문제에 대한 우려를 불러일으키기도 했다. 임페리얼 칼리지 연구원들은 미생물에서 기능성 직물을 얻는 소재 디자이너인 젠 케인(Jen Keane)과 협력해 박테리아 셀룰로스 시트를 활용해 가죽 시제품을 만들었다. 박테리아로 자가 염색 가죽 제작 임페리얼 칼리지에 따르면 연구팀은 내구성과 유연성이 뛰어나 섬유에 완벽하게 작용하는 미생물 셀룰로오스 시트를 생산하는 박테리아의 일종으로 자가 염색 가죽을 만들었다. 그런 다움 연구팀은 유전자를 변형해 가죽을 성장사키는 미생물이 검은 색소를 생산하도록 지시해 염색 과정을 대체했다. 연구팀은 박테리아를 '신발 모양 용기'에서 2주 동안 배양해 신발의 갑피 부분을 성장 시켰다. 셀룰로오스가 신발과 비슷해지면 연구팀은 86도에서 부드럽게 흔들어 박테리아의 검은색을 활성화해서 가죽 안쪽부터 염색했다. 연구팀은 또 신발 이외에도 정사각형 모양의 셀롤로오스 시트 2장을 함께 꿰매 검은색 지갑을 제작했다. 임페리얼은 연구팀이 "이 박테리아가 다른 미생물의 유전자를 사용해 다양한 패턴, 색상 및 캐시미어와 면과 같은 기타 직물을 생산하도록 조작할 수 있었다"고 밝혔다. 이번 연구의 공동 저자인 케네스 워커 박사는 "우리의 기술은 시제품에서 볼 수 있듯이 실제 제품을 만들 수 있을 만큼 큰 규모로 작동한다"고 말했다. 워커 박사는 "이 연구는 또한 과학자와 디자이너가 함께 작업할 때 발생할 수 있는 시너지 효과를 보여준다"고 덧붙였다. 지속가능한 패션 산업 기대 패션 산업의 친환경 미래를 위한 연구팀의 시도는 여기서 멈추지 않았다. 현재 연구팀은 가죽을 성장시키는 박테리아가 어떤 색소를 만들수 있는 지를 연구하고 있다. 연구팀과 협력자들은 영국의 생명 공학 및 생물과학 연구위원회로부터 250만달러의 자금을 지원받아 합성 생물학을 사용해 패션 산업의 폐기물 절감 연구를 계획하고 있다. 그동안 몇몇 스타트업이 버섯을 활용한 비건 가죽이나 파인애플 잎, 선인장을 사용해 플라스틱이 없는 식물성(비건) 가죽을 만들었지만 대량 생산으로 이어진 사례는 거의 없다. 이번 연구의 제1저자인 톰 엘리스 교수는 "지속가능한 자가 염색 가죽 대체품을 생산할 수 있는 새롭고 빠른 방법을 개발한 것은 중요한 성과"라고 평가했다. 엘리스 교수는 "박테리아의 셀룰로오스는 본질적으로 비건이다. 박테리아 셀룰로오스의 성장에는 가죽을 생산하기 위해 소를 사육하는 데 필요한 탄소 배출량, 물, 토지 사용량 중의 극히 일부분만 필요하다. 박테리아 셀룰로오스는 플라스틱 기반의 가죽 대체제와 달리 석유화학 물질 없이도 가죽을 생산할 수 있으며, 안전하고 무독성으로 생분해된다"고 말했다.
- 포커스온
2024-05-23
[신소재 신기술(47)] ETH 취리히, 그래핀 내 전자 소용돌이 최초 감지

스위스 연방 공과대학교(ETH 취리히)의 연구팀이 최초로 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀에서 전자 소용돌이를 직접 검출하는 데 성공했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 14일(현지시간) 보도했다. 금속 와이어와 같은 일반적인 전기 도체를 배터리에 연결하면 도체 내의 전자는 배터리가 생성하는 전기장에 의해 가속된다. 전자는 이동하는 동안 전선의 불순물 원자 또는 결정 격자의 빈 공간과 자주 충돌해 운동 에너지의 일부를 격자 진동으로 변환한다. 이 과정에서 손실되는 에너지는 예를 들어 백열전구를 만질 때 느낄 수 있는 열로 변환된다. 격자 불순물과의 충돌은 자주 발생하지만 전자 간의 충돌은 훨씬 드물다. 그러나 벌집 모양 격자로 배열된 탄소 원자 단일층인 그래핀을 일반적인 철 또는 구리 와이어 대신 사용하면 상황이 달라진다. 그래핀에서 불순물 충돌은 드물고 전자 간 충돌이 주요 역할을 한다. 이 경우 전자는 점성 액체처럼 행동한다. 따라서 잘 알려진 흐름 현상인 소용돌이(와류)가 그래핀 층에서 발생해야 한다. ETH 취리히의 크리스티안 데겐(Christian Degen) 연구원은 고해상도 자기장 센서를 사용해 그래핀의 전자 소용돌이를 처음으로 직접 감지하는 데 성공했다고 '사이언스(Science)' 저널에 보고했다. 고감도 양자 감지 현미경 데겐과 그의 동료 연구원들은 제작 과정에서 폭 1㎛(마이크로미터) 너비의 전도성 그래핀 스트립에 부착한 작은 원형 디스크에 형성된 소용돌이를 연구했다. 디스크의 직경은 1.2㎛에서 3㎛사이였다. 이론적 계산에 따르면 작은 디스크에서는 전자 소용돌이가 형성되지만 큰 디스크에서는 형성되지 않아야 한다. 소용돌이를 가시화하기 위해 연구팀은 그래핀 내부에 흐르는 전자가 생성하는 미세한 자기장을 측정했다. 이를 위해 연구팀은 다이아몬드 바늘 끝에 질소-공동 센터(Nitrogen-vacancy center, NV 센터)가 내장된 양자 자기장 센서를 사용했다. 원자 결함인 NV 센터는 외부 자기장에 따라 에너지 레벨이 변하는 양자 물체처럼 작동한다. 레이저 빔과 마이크로웨이브 펄스를 사용하면 센터의 양자 상태를 자기장에 최대 감도를 갖도록 준비할 수 있다. 연구원들은 레이저를 사용해 양자 상태를 판독함으로써 이러한 자기장의 세기를 매우 정확하게 측정할 수 있었다. 데겐 연구팀의 박사 과정 학생이었던 마리우스 팜은 "다이아몬드 바늘의 크기가 작고 그래핀 층과의 거리가 약 70나노미터에 불과하기 때문에 100나노미터 미만의 해상도로 전자 전류를 볼 수 있었다"고 말했다. 이 분해능은 소용돌이를 관찰하기에 충분하다. 소용돌이 흐름 방향 반전 관찰 연구팀은 측정에서 더 작은 디스크에서 예상되는 소용돌이의 특징적인 징후, 즉 흐름 방향의 반전을 관찰했다. 일반(확산) 전자 수송에서는 스트립과 디스크의 전자가 같은 방향으로 흐르지만, 소용돌이의 경우 디스크 내부의 흐름 방향이 반전된다. 계산에서 예측한 대로 더 큰 디스크에서는 소용돌이가 관찰되지 않았다. 팜은 "매우 민감한 센서와 높은 공간 분해능 덕분에 그래핀을 냉각할 필요도 없었고 상온에서 실험을 수행할 수 있었다"고 말했다. 또한, 연구팀은 전자 와류뿐만 아니라 정공 캐리어에 의해 형성된 와류도 감지했다. 그래핀 아래에서 전압을 가함으로써, 연구원들은 전류 흐름이 더 이상 전자가 아닌 정공이라고도 하는 누락된 전자에 의해 전달되도록 자유 전자의 수를 변경했다. 전자와 정공이 모두 작고 균형 잡힌 농도가 있는 전하 중립점에서만 와류가 완전히 사라졌다. 팜은 "현재 전자 소용돌이의 탐지는 기초 연구이며 아직 미해결 과제가 많이 남아 있다"고 말했다. 연구팀은 전자와 그래핀의 경계면과의 충돌이 흐름 패턴에 어떤 영향을 미치는지, 더 작은 구조에서 어떤 효과가 발생하는지 추가 연구를 진행할 계획이다. 출처: Marius L. Palm 외, '상온에서 그래핀의 전류 소용돌이 관찰', Science (2024). DOI: 10.1126/science.adj2167
- IT/바이오
2024-05-16
[신소재 신기술(46)] 머리카락만큼 얇고 소리 75% 차단하는 '방음 커튼'

아파트 등 공동주택이 늘어나면서 한밤중에 들려오는 소리에 잠을 못 이루는 사람이 많다. 반대로 너무 예민해서 자신이 내는 소리에 옆방이나 옆집 사람이 잠 못 이루는 것을 걱정하는 경우도 있다. 머리카락만큼 얇지만 소리를 75% 차단하는 방음 커튼이 미국에서 개발돼 층간 소음 등 소음 문제 해결에 희소식을 전하고 있다. 미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 요엘 핀크(Joel Fink) 등 연구팀은 머리카락처럼 가는 직물에 스피커 기술을 접목해 조용한 공간을 만들 수 있는 방음 커튼을 개발했다고 발표했다. 방음 실크, 노이즈 캔슬링 기능 과학 전문 매체 기가진(Gigazine)에 따르면 MIT가 개발한 '방음 실크(soundproof silk)'는 두 가지 방식으로 조용한 공간을 조성하고 소음을 억제한다. 첫 번째는 소리에 반응해 음파를 발생시켜 소음을 상쇄하는 노이즈 캔슬링(noise-canceling) 기능이다. 직물에 노이즈 캔슬링 기능을 부여하는 기술은 직물을 마이크로 만드는 데 사용되는 기술을 응용한 것이다. 이전 연구에서는 진동을 받으면 전기 신호를 방출하는 압전 섬유를 직물에 꿰매어 직물 마이크를 제작했다. 반면 방음 실크는 압전 섬유에 전기 신호를 통과시켜 소리를 생성했다. 연구팀은 심지어 방음 실크를 원형 프레임에 부착해 바흐 음악을 재생하는 스피커로 사용하는 데도 성공했다. 이 직물은 소음과 반대 위상의 음파를 방출해 소리를 상쇄시켜 소음 제거 방음 실크를 구현했다. MIT의 그레이스 양(Grace Yang) 연구원은 이번 연구에 대해 "직물을 이용해 소리를 낼 수도 있지만 우리가 사는 세상은 이미 소음으로 가득 차 있기 때문에 소리를 내는 것보다 침묵을 만드는 것이 더 가치 있다고 생각했다"고 설명했다. 그러나 이 소음 제거 기능은 헤드폰과 귀 사이의 공간과 같은 좁은 공간에서만 작동하며 큰 방과 같은 넓은 공간에서는 작동하지 않는다. 직물에 진동 제어 기능 삽입 따라서 연구팀은 방음 실크에 두 번째 기능을 삽입했다. 섬유의 진동을 제어하고 직물이 움직이지 않도록 해 소리가 직물을 통과하지 못하게 한 것이다. 예를 들어, 아파트에서 이웃이 한밤중에 소음을 낼 경우 소음으로 인해 벽이 진동해 방 안에 소리가 발생하기 때문에 소리가 다음 아파트로 전달된다. 연구팀은 직물을 가만히 잡고 있을 때 방음 실크가 거울처럼 작동해 소리를 반사하고, 소리가 직물을 통해 청취자에게 전달되는 것을 막는다는 것을 발견했다. 이러한 방음 효과는 방과 같은 넓은 공간에서도 작동한다. 실제로 연구팀은 위의 그림 왼쪽 하단의 '직접 억제 모드'와 함께 소음 제거 기능을 테스트했을 때 최대 65데시벨, 즉 사람이 큰 소리로 말하는 것과 같은 음량의 소리를 줄일 수 있다는 것을 발견했다. 또한 직물의 진동을 억제하는 '진동 억제 모드'(오른쪽 하단)는 최대 75%까지 소음 전달을 줄일 수 있었다. 연구팀은 앞으로 다중 주파수를 차단할 수 있는 직물을 연구하고 압전 섬유 개수, 봉제 방법 및 인가 전압을 변경하여 방음 성능을 더욱 향상시킬 계획이다. 연구팀은 "이 특수 커튼을 통해 '역위상을 통한 소리의 상쇄와 '직물의 진동을 억제해 소리를 반사하는 것'이 가능하다"고 밝혔다. 이번 연구 내용은 2024년 4월 1일자 과학저널 '언드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 게재됐다.
- 포커스온
2024-05-14
두산로보틱스, 최장 길이 다리 장착 협업 로봇 '프라임 시리즈' 출시

두산로보틱스가 북미 최대 규모로 열리는 자동화 기술·로봇 전시회에서 강력한 최신 협업 로봇 프라임 시리즈(P-시리즈)를 공개했다. 두산은 새로운 프라임 시리즈 'P3020'이 인공지능(AI)과 저전력 소모에 기반한 현존하는 가장 오래 지속되는 코봇(협업 로봇)이라고 말했다. 두산에 따르면 P3020 협업 로봇의 적재량은 최대 30kg이고 작업 범위는 2m다. 리프트 없이 고정된 위치에서 최대 2m 높이까지 팔레타이징(팔레트 쌓기 작업)할 수 있으며 약 20cm 높이의 상자를 최대 10겹까지 쌓을 수 있다. 두산로보틱스 윌리엄 류 대표는 프라임 시리즈 발표와 관련, "두산로보틱스는 모션 플랫폼 기업으로서, 협업 로봇이 날로 증가하는 사람의 작업을 대체해야 한다는 요구에 부응하고 있다"면서 "로봇 산업은 계속해서 기하급수적인 속도로 성장하고 있으며, 두산의 소프트웨어, 협업 로봇, AI 라인업은 '최대 성능, 최대 효율성, 최대 안전'을 갖춘 협업 로봇이라는 점에서 차별화됐다"고 강조했다. 회사는 자사의 로봇이 제조, 물류, 식음료, 건축, 영화 제작, 서비스 부문, 의학 등 여러 산업 분야에 적용할 수 있다고 밝혔다. 2022년 출시된 H-시리즈 코봇 라인은 버커코리아, 스키폴공항 등 여러 글로벌 기업에 공급됐다. 두산은 이를 통해 글로벌 시장 점유율을 72%나 높였다고 밝혔다. 두산에 따르면 P-시리즈 코봇은 비슷한 탑재량을 가진 로봇보다 소모 전력을 크게 줄였다. 중력 보상 메커니즘이 내장되어 있고, 손목 케이블이 장착돼 있다. 이 로봇은 가장 높은 안전 등급도 획득했다고 한다. 두산은 자사 시스템이 AI 기술과의 접목을 통해 복잡한 적재 작업을 능숙하게 할 수 있다고 주장했다. AI 모델을 업데이트하고 필요한 모듈을 자율적으로 다운로드함으로써 지속적으로 학습할 수 있다는 것이다. 올해 초 두산은 다트 슈트(Dart-Suite) 소프트웨어와 오토 매틱(Otto Matic) 팔레타이징 시스템 등 두 가지 신제품도 출시했다. 회사는 시스템을 구동하는 AI가 자동으로 모듈을 다운로드해 모델을 지속적으로 학습하고 업데이트한다고 설명했다. 개발된 다트 슈트 소프트웨어는 로봇의 활용을 고도화하고 자동화 접근성을 높이는 로봇 생태계라는 설명이다. 플랫폼에는 AI가 통합되어 사용자가 다양한 인터페이스를 통해 작업을 개발, 판매, 다운로드할 수 있다. 특히 IDE(통합 개발 환경)를 사용하기 때문에 고객은 이를 통해 모바일 장치 앱과 유사하게 고객의 요구에 맞는 모듈을 만들 수 있다. 오토 매틱은 구조화되지 않은 다양한 크기의 상자를 처리할 수 있다. 두산은 코봇에 딥러닝과 컴퓨터 비전 기술을 추가하기 위해 이 시스템을 개발했다고 밝혔다. 회사는 또 식료품 체인점을 위한 케이크 장식 로봇, 사용자의 기분을 인식하여 칵테일을 추천하는, 마이크로소프트 챗GPT를 사용하는 무디(Moodie) 음료 믹서, 드럼 연주 로봇도 선보였다.
- IT/바이오
2024-05-09
애플, 'AI용 최신 M4 탑재' 신형 아이패드 출시

애플은 7일(현지시간) 자사가 개발한 인공지능(AI)용 최신 칩인 M4를 공개하고 M4를 탑재한 신형 아이패드 프로를 출시했다. 애플이 자사가 개발한 최신 칩 'M4'를 내놓으며 지지부진했던 인공지능(AI) 경쟁과 아이패드 판매에서 반전을 모색하고 나선 것이다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 애플은 이날 오전 온라인으로 '렛 루즈(Let Lose)' 이벤트를 열고 최신 태블릿 PC인 신형 아이패드 프로와 에어를 출시했다. 애플이 새로운 아이패드를 내놓는 것은 2022년 10월 이후 18개월여만이다. 아이패드 프로는 아이패드 시리즈 가운데 최고급형이고 에어는 고급형이다. 아이패드 프로는 11인치와 13인치 모델의 두 가지 크기로 출시됐다. 11인치는 5.3㎜, 13인치는 5.1mm 두께로 역대 가장 얇은 제품이라고 설명했다. 11인치 무게는 450g도 되지 않고, 13인치는 이전보다 100g 이상 가벼워졌다. 디스플레이는 유기발광다이오드(OLED)를 이용한 '울트라 레티나 XDR'(Ultra Retina XDR)이 적용됐다. 기존에는 LCD가 사용됐으며 OLED는 아이폰에만 탑재돼 왔다. '울트라 레티나 XDR'는 두 개의 OLED 패널을 조합해 화면을 최대한 더 밝게 해주는 '탠덤 OLED'라는 기술이 적용됐다. 애플은 "세상에서 가장 앞선 디스플레이로 한층 탁월한 시각적 경험을 선사한다"고 설명했다. 특히 아이패드 프로에는 'M4'라는 애플의 최신 칩이 탑재됐다. 이는 기존 프로에 적용돼던 M2는 물론, 애플의 최신 노트북에 사용되는 M3 칩보다 앞선 칩이다. 2세대 3나노미터 공정으로 제작된 시스템온칩(SoC)인 M4를 통해 전력 효율성과 함께 얇은 디자인, 새로운 디스플레이 엔진 장착이 가능하다고 애플은 설명했다. 또 'M4' 칩이 "강력한 인공지능을 위한 칩"이라고 밝혔다. M4에는 AI의 기계 학습을 가속하기 위한 애플의 가장 빠른 뉴럴 엔진(neural engine)이 탑재됐다. 이 뉴럴 엔진은 초당 38조 회에 달하는 연산 처리 능력을 갖추고 있고, 애플의 A11 바이오닉 칩에 처음 탑재됐던 뉴럴 엔진 대비 속도는 60배 더 빠르다. 애플의 플랫폼 아키텍처 담당 부사장인 팀 밀레는 "뉴럴 엔진은 M4를 AI를 위한 강력한 칩으로 만든다"며 "뉴럴 엔진과 M4는 오늘날 어떤 AI PC의 신경망처리장치(NPU)보다 더 강력하다"고 설명했다. 가격은 11인치는 899달러, 13인치는 1199달러부터 시작한다. 애플은 이와 함께 새로운 아이패드 에어도 공개했다. 아이패드 에어는 11인치와 13인치로 출시되며, 모두 애플의 M2 칩을 장착했다. M2 칩은 M1 칩을 향상시킨 칩으로, M1을 장착한 아이패드 에어 대비 약 50%의 속도가 향상됐다. 또 중앙처리장치(CPU)의 기계학습(ML) 가속기와 강력한 그래픽처리장치(GPU) 등을 결합해 획기적인 AI 성능을 제공한다고 애플은 설명했다. 아이패드 에어는 또 화상 회의에 더 적합하도록 아이패드 프로와 같이 가로형 전면 카메라가 탑재됐다. 11인치는 599달러, 13인치는 799달러부터 시작한다. 팀 쿡 애플 최고경영자(CEO)는 이날 온라인 행사에 나와 "역대 가장 강력한 아이패드 라인업이 나왔다"고 말했다. 애플은 이와 함께 아이패드 프로 신작을 위해 새롭게 제작된 매직 키보드와 영화 제작 등에 쓰이는 아이패드용 편집 시스템 파이널 컷 프로2, 이용자의 센서를 더 잘 감지하는 애플 펜슬 프로도 선보였다. 아이패드 프로와 에어는 이날부터 미국 등 29개 국가에서 주문할 수 있고 오는 15일부터 매장에 전시된다. 우리나라 출시 일정은 아직 알려지지 않았다.
- IT/바이오
2024-05-08
[신소재 신기술(42)] 플라스틱 폐기물 90% 분해하는 혁신 기술

과학자들은 우리 시대 가장 심각한 환경 문제 중 하나인 플라스틱 오염을 해결하기 위한 독창적인 방법을 제시했다. 미국 캘리포니아 대학교 연구팀이 플라스틱을 먹는 매우 강한 포자가 함유된 플라스틱이 매립지에서 스스로 분해되는 기술을 개발했다고 네이처닷컴과 BBC, 뉴아틀라스 등 다수 외신이 집중 조명했다. 이 연구에서는 고온 용융 압출을 사용해 폴리머 분해 박테리아의 포자를 열가소성 폴리우레탄에 통합하는 바이오 복합재 제작을 시연했다. 플라스틱의 한 종류인 폴리우레탄은 강도와 탄성이 뛰어나 휴대폰 케이스부터 운동화까지 모든 제품에 사용되지만 재활용이 까다로워 주로 매립된다. 플라스틱에 첨가되는 박테리아의 종류는 식품 첨가물 및 프로바이오틱스로 널리 사용되는 고초균(枯草菌)으로 영문으로는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)로 불린다. 고초균은 토양과 발효식품 등 다양한 환경에서 발견되는 세균이다. 또한 바실러스 서브틸리스 포자로 채워진 열가소성 폴리우레탄의 전반적인 인장 특성이 크게 개선되어 인성이 매우 향상됐다. 캘리포니아대학교 샌디에이고 라호야 캠퍼스의 김한솔 연구원은 "자연에서 플라스틱 오염을 완화할 수 있다는 희망이 있다"고 말했다. 공동 연구원 존 포코르스키는 "우리의 공정은 소재를 더욱 견고하게 만들어 플라스틱의 수명을 연장한다"고 말했다. 그는 "그리고 이 공정이 완료되면 폐기 방법에 관계없이 환경으로부터 플라스틱을 제거할 수 있다"고 설명했다. 포코르스키 연구원은 "이 플라스틱은 현재 실험실에서 연구 중이지만 제조업체의 도움을 받으면 몇 년 안에 실제 환경에 적용될 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 플라스틱은 강하고 다양한 용도로 사용되는 소재지만, 이러한 장점은 폐기 처리를 어렵게 만드는 요인이기도 하다. 플라스틱은 분해되는 데 수십 년 또는 수백 년이 걸리기 때문에 엄청난 양의 플라스틱 쓰레기가 매립지와 바다를 오염시키고 있는 실정이다. 연구팀은 플라스틱에 플라스틱 분해 박테리아 포자를 넣어 매립지에 폐기될 때 활성화되도록 만들었다. 이를 통해 5개월 만에 플라스틱 물질의 90%가 생분해되는 것이 확인됐다. 게다가 '플라스틱 분해 박테리아 포자'를 넣은 플라스틱은 실제로 사용하는 동안 일반 플라스틱보다 더욱 견고하고 강했다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 플라스틱을 분해하는 능력을 갖춘 박테리아를 발견하고, 이 과정을 담당하는 효소를 분리하여 효율성을 높였다. 이를 통해 효소와 박테리아로 플라스틱을 처리하는 더 효율적인 재활용 시설이 구축될 수 있다. 하지만 재활용 시설로 옮겨지지 않는 플라스틱은 어떻게 될까. 앞서 지적했듯이 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 신발, 스포츠 용품, 휴대폰 케이스, 자동차 부품 등을 만드는데 일반적으로 사용되는 견고한 플라스틱 유형이지만 현재 재활용이 불가능하다. 연구팀은 TPU 폐기 처리를 위해 플라스틱 분해 박테리아 바실러스 서브틸리스의 포자를 플라스틱 자체에 직접 넣는 새로운 방법을 연구했다. 또한 연구팀은 포자를 넣은 플라스틱 제품이 너무 일찍 분해되지 않고, 정상적인 기간 동안 사용한 뒤 매립지나 자연 환경에서 폐기될 때만 생분해가 시작되도록 설계했다. 내열성 미생물로 온도 한계 극복 먼저 극복해야 할 문제는 플라스틱 제조에 사용되는 높은 온도였다. 플라스틱 가공시 사용되는 고온으로 인해 대부분의 박테리아 포자가 죽는다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 내열성 미생물을 유전공학적으로 제작했으며, 플라스틱 가공 온도인 135°C(275°F)에서 변형된 박테리아의 96~100%가 생존하는 것을 확인했다. 변형되지 않은 박테리아의 경우 생존율은 겨우 20%에 불과했다. 다음으로 연구팀은 박테리아가 플라스틱을 얼마나 잘 분해하는지 테스트했다. 이 과정은 토양의 영양분과 수분에 의해 시작된다. 플라스틱 무게의 최대 1% 농도에서 박테리아는 퇴비에 묻힌 후 5개월 이내에 플라스틱 물질의 90% 이상을 분해했다. 이 새로운 플라스틱은 사용 중 강도가 약화될 것으로 추정했지만, 실제로는 그 반대 효과가 나타났다. 포자를 넣어 만든 플라스틱은 일반 폴리우레탄(TPU)보다 최대 37% 더 강하고 인장 강도가 최대 30% 더 높은 것으로 나타났다. 연구팀은 포자가 강화 충전재 역할을 하는 것으로 추정했다. 연구팀은 이 기술은 확장 가능성이 높으며, 사용 중 더욱 견고하고 강하면서 재활용이 불가능한 TPU를 폐기 처리하는 새로운 방법을 열 수 있다고 말했다. 이를 다른 몇 가지 방법과 함께 사용한다면 플라스틱 오염 문제 해결에 진전을 이룰 수 있을 것으로 보인다. 플라스틱의 약 80%가 재활용되지 않고 매립지나 자연 환경에 축적되고 있는 실정다. 또한 폴리우레탄(PU)은 세계에서 6번째로 많이 생산되는 플라스틱이지만 재활용을 위한 거버넌스는 없다. PU 폐기물은 수지 식별 코드의 카테고리 7(PETE, HDPE, PVC, LDPE, PP, PS 이외의 기타 플라스틱)에 따라 잠재적으로 수거될 수 있지만, 미국에서는 일반적으로 이 카테고리의 플라스틱 중 0.3%만이 재활용되고 있다. 플라스틱 분해 과정에 박테리아 포자를 결합시킨 것은 산업 공정에서 재생 가능한 폴리머 충전재로서 살아있는 세포를 도입할 수 있는 흥미로운 기회를 제공했다는 평가를 받고 있다. 연구진은 잠재적으로 확장 가능한 이 기술이 재활용할 수 없는 TPU를 폐기하는 새로운 방법을 제시하는 동시에 사용 중에 더 튼튼하고 강하게 만들 수 있다고 말했다. 이 기술을 다른 몇 가지 방법과 결합하면 플라스틱 오염 문제를 해결하는 데 어느 정도 진전을 이룰 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구는 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 저널에 발표됐다.
- 포커스온
2024-05-03
소니·아폴로, 파라마운트 현금 260억 달러에 인수 제안

소니그룹과 미국 투자회사 아폴로 글로벌 매니지먼트는 미국 영화∙TV업체 파라마운트 글로벌을 현금 260억 달러(약 35조6720억 원)에 매수하겠다는 안을 제시했다. 2일(이하 현지시간) 뉴욕타임즈와 로이터통신 등 외신들은 정통한 소식통들을 인용해 이같이 보도했다. 매수제안에는 모두 현금에다 채무를 포함하고 있다. 소니와 아폴로는 소니 픽처스 최고경영자(CEO)인 토니 빈시케라와 아폴로의 파트너인 애런 소벨 CEO가 서명한 제안서를 제출했다. 제안 조건에는 아폴로가 소수 지분을 갖고 운영 통제권을 양도하면서 소니가 대주주가 된다는 내용이 포함됐다. 익명의 소식통들은 소니와 아폴로의 매수안이 구속력없는 관심표명이며 예비적인 제안이라고 전했다. 파라마운트는 독립계영화∙TV제작사 스카이댄스 미디어의 톱 데이비드 엘리슨 등의 합병제안을 검토중이다. 파라마운트의 이사회와 엘리슨 씨의 독점교섭 기간은 3일에 종료될 예정이다. 파라마운트는 사리 레드스톤이 가족 지주회사 내셔널 어뮤지먼트를 통해 지배하고 있다. 엘리슨의 제안에는 레드스톤 가족의 지배권을 프리미엄 가격으로 취득해 스카이댄스를 합병시키는 내용이 포함된다. 이러한 소식에 이날 파라마운트의 주가가 급등했다. 이날 오후장에서 파라마운트의 주가는 전날보다 13% 오른 13.85달러에 거래됐다.
- 산업
2024-05-03
챗GPT 등 생성형 AI 기술 이용, 유전자 가위 '크리스퍼' 제작 길 넓힌다

이제 생성형 인공지능(AI) 기술을 이용해 컴퓨터 키 하나만 누르면 유전자 편집 도구를 만들 수 있는 길이 열리게 됐다고 네이처가 보도했다. 지금까지는 유전자 가위라고 알려진 크리스퍼(CRISPR) 유전자 편집 시스템을 발견하기 위해 온천, 이탄 습지, 분변, 심지어는 요구르트에 이르기까지 모든 미생물을 탐색해야 했다. 생명공학 스타트업 프로플루언트(Profluent)는 수백만 개의 단백질 서열을 훈련한 생성형 AI 기술(단백질 언어 모델)을 적용해 크리스퍼 유전자 편집 단백질을 설계하는 방법을 발표했다. 캘리포니아 버클리에 소재한 프로플루언트의 알리 마다니 최고경영자(CEO)는 “챗GPT와 같은 생성형 AI 기술을 사용해 크리스퍼와 같은 복잡한 시스템을 설계하는 것이 가능하다는 것을 보여주었다”고 밝혔다. 이 연구 결과는 생뮬학 온라인 프리프린트 서버 'bioRxiv' 사이트에 실렸다. 게시글에서는 "온전한 기계 학습으로 설계된 단백질에 의한 인간 게놈의 최초의 성공적인 편집"이라고 적고 있다. 크리스퍼 설계를 위한 생성형 AI는 단백질이나 게놈 서열 형태의 방대한 생물학적 데이터를 훈련받는다. 이 '사전 훈련' 단계를 통해 AI 모델은 ‘어떤 아미노산이 함께 결합되는지’ 등 유전자 서열에 대한 지식을 쌓게 된다. 이 정보는 완전히 새로운 단백질 서열 생성과 같은 작업에 적용될 수 있다. 프로플루언트 연구팀은 종전에 자사가 개발한 '프로젠(ProGen)'이라는 단백질 언어 모델을 사용해 새로운 항균 단백질을 개발했다. 그 후 박테리아와 고세균 등 단세포 미생물이 바이러스를 방어하기 위해 사용하는 수백만 개의 다양한 크리스퍼 시스템을 학습시켜 프로젠 차기 버전을 만들었다. 진보한 크리스퍼 시스템을 개발하기 위함이었다. 크리스퍼 유전자 편집 시스템은 단백질뿐만 아니라 표적을 지정하는 RNA 분자로도 구성돼 있기 때문에, 연구팀은 이러한 '가이드 RNA'를 설계하기 위한 또 다른 AI 모델도 개발했다. 연이어 신경망을 사용해 자연에서 발견되는 수십 개의 서로 다른 단백질 계열에 속하는 수백만 개의 새로운 크리스퍼 단백질 서열을 설계했다. AI가 설계한 크리스퍼가 올바른 유전자 편집자라는 사실도 확인됐다. '가이드 RNA'를 인간 세포에 삽입했을 때 의도한 표적을 정확하게 절단했다는 것. 확인 결과 실험실에서 널리 사용되는 크리스퍼-카스9(CRISPR-Cas9)에 속하는 단백질만큼 표적 DNA 서열을 절단하는 데 효율적이었다. 오히려 잘못된 위치에서 절단하는 횟수가 훨씬 적었다. 한편 캘리포니아 스탠포드 대학의 컴퓨터 생물학자 브라이언 히 교수와 캘리포니아 팔로알토에 소재한 Arc연구소가 이끄는 연구팀도 단백질과 RNA 서열을 모두 생성할 수 있는 AI 모델을 개발했다. EVO라고 불리는 이 모델은 박테리아와 고세균의 8만 개 게놈과 기타 미생물 서열(3000억 개의 DNA)에 대해 훈련받았다. EVO가 설계한 일부 크리스퍼-카스9 시스템의 예상 구조는 천연 단백질의 구조와 유사했다. 이 연구 역시 bioRxiv 사이트에 게시됐다. 마다니는 AI가 설계한 유전자 편집 도구가 기존 크리스퍼보다 의료 부문 응용에 더 적합할 수 있다고 기대했다. 프로플루언트는 AI 생성 크리스퍼를 테스트하기 위해 유전자 편집 치료법을 개발하는 회사와의 파트너십도 추진하고 있다. 편집 기술의 정밀도를 높이고 맞춤형 디자인으로 발전시킨다는 계획이다.
- IT/바이오
2024-05-02
[퓨처 Eyes(34)] 펭귄처럼 헤엄치는 수중 로봇, 쿼드로인 2세대 출시

인간 형태를 닮은 휴머노이드 로봇, 하늘을 나는 드론이 농업에 활용되며 속속 출시되는 가운데, 펭귄의 유영 방식을 모방한 수중 로봇이 공개됐다. 독일 수중 기술 기업 에보로직스(EvoLogics)는 최근 펭귄의 유영 방식을 모방한 개선된 수중 자율 운항체(AUV) 쿼드로인(Quadroin) 2세대를 출시했다고 뉴아틀라스가 보도했다. 에보로직스는 독일 베를린에 본사를 둔 수중 로봇 공학 기업으로, 혁신적이고 고성능의 수중 로봇, 데이터 네트워크, 센서 기술 개발에 주력하고 있다. 2005년 설립된 이 회사는 해양 연구, 오프쇼어 산업, 국방 분야에서 활용되는 다양한 제품과 솔루션을 제공하며 전 세계적인 명성을 얻었다. 쿼드로인은 2020년 에볼로지스가 헬름홀츠 센터 헤레온(Helmholtz-Zentrum Hereon) 연구소의 부르카르트 바셰크(Burkard Baschek) 교수와 협력하여 개발한 핑귄(PingGuin) 실험 AUV의 후속 제품이다. 핑귄의 디자인은 이 회사의 창업자인 루돌프 바나쉬(Rudolf Bannasch) 박사의 아델리(Adelie) 펭귄 운동 연구를 기반으로 구현됐다. 저항을 최소화하도록 설계된 쿼드로인은 최대 10노트(Knot)의 속도를 달성해 에너지 효율성을 극대화하고 다양한 현장 배치를 가능하게 한다. 노트는 해양에서 배의 속도를 나타내는 단위로, 1시간에 1해리(1.85km)를 가는 속도를 의미한다. 따라서 10노트는 1시간에 18.5km의 거리를 이동하는 속도에 해당한다. 일반적으로 선박의 느린 속도는 5노트 미만이며, 보통 속도는 5~10노트, 빠른 속도는 10노트 이상으로 분류된다. 물론 선박의 종류, 엔진 성능, 해양 환경 등에 따라 10노트의 속도는 느리거나 빠르게 느껴질 수 있다. 예를 들어 소형 요트의 경우 10노트는 상당히 빠른 속도이지만, 대형 컨테이너 선의 경우 10노트는 비교적 느린 속도에 해당한다. 펭귄 모방 수중 로봇 퀘드로인 사실 펭귄 모방 수중 로봇의 개념은 2009년까지 거슬러 올라간다. 당시 에보로직스는 독일 전기 자동화 기업 페스토(Festo)와 협력하여 펭귄과 유사한 아쿠아펭귄(AquaPenguin) 시연용 모델을 개발했다. 실제 쿼드로인은 2021년 5월 처음 공개되었는데, 펭귄의 유영 방식을 모방하여 제작되었으며, 헬름홀츠 센터 헤레온 연구소의 MUM(Modifiable Underwater Mothership) 프로젝트에 활용되고 있다. 이 프로젝트에서 쿼드로인은 다양한 센서를 탑재하고 무리를 지어 해류 데이터를 수집했다. 탑재된 센서는 수심별 온도, 압력, 용존 산소량, 전기 전도도, 형광 등을 정밀하게 측정할 수 있다. 다른 AUV와 마찬가지로 쿼드로인은 선박이나 해안에서 투입된 후 사전 프로그래밍된 수중 경로를 따라 자율적으로 이동하며 데이터를 수집한다. 수집된 데이터는 쿼드로인이 수면으로 올라갈 때 무선 전송되거나 기지로 돌아와 직접 다운로드받을 수 있다. 쿼드로인은 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 또는 옵션인 이리듐 위성 모듈을 통해 전송한다. 이 두 시스템과 탑재된 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS)은 쿼드로인이 수면에 올라올 때 자동으로 뒤집히는 아치형 다기능 안테나를 사용한다. 추가적인 장점으로 안테나에는 빨간색과 초록색 LED 점멸등이 장착되어 사용자가 로봇을 회수할 때 쉽게 찾을 수 있도록 한다. 에보로직스 대표는 "새로운 쿼드로인이 올해 4분기에 양산에 돌입할 예정이며, 상업 고객들에게는 요청 시 가격 정보를 제공한다"고 밝혔다. 쿼드로인 활용 방안 쿼드로인은 다양한 해양 생물의 행동과 서식지를 관찰하고 데이터를 수집하는 데 활용될 수 있다. 이를 통해 해양 생태계에 대한 이해를 높이고 효과적인 보호 전략을 수립하는 데 기여할 수 있다. 또한, 해양 환경을 효과적으로 모니터링하는 데에도 활용될 수 있다. 쿼드로인은 수온, 염도, 용존 산소량 등 해양 환경 변수를 정밀하게 측정하고 실시간으로 데이터를 전송할 수 있다. 이를 통해 해양 오염, 기후 변화 등 해양 환경 문제를 파악하고 해결책을 모색하는 데 도움이 될 수 있다. 쿼드로인은 해저 지형을 정밀하게 측량하고 3D 모델을 구축하는 데 활용될 수 있다. 그로 인해 해양 자원 탐사, 해저 케이블 및 파이프라인 설치, 해양 구조 작업 등에 크게 활용될 수 있다. 또한, 쿼드로인은 해저 석유 및 가스 매장지를 효율적으로 탐색하고 개발 계획을 수립하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 오프쇼어 에너지 개발의 효율성을 높이고 환경 영향을 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 쿼드로인은 해저 사고 현장을 탐사하고 생존자를 구조하는 데 활용될 수 있으며, 해저 침몰선 및 잔해물을 탐색하고 인양하는 데에도 활용될 수 있다. 해양 국방 분야에도 활용 쿼드로인은 적군 함정 및 해양 활동을 정밀하게 정찰하고 정보를 수집하는 데 활용될 수 있으며, 이는 해상 작전의 효율성을 획기적으로 높이고 적의 위협을 사전에 예측하는 데 크게 기여할 수 있다. 또한, 쿼드로인은 해저 지뢰를 효과적으로 탐지하고 제거하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 해상 통로의 안전을 확보하고 군함 및 상선의 안전을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 쿼드로인은 해저 침몰선을 탐색하고 인양하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 해양 역사 연구를 체계적으로 수행하고 침몰선에서 귀중한 유물을 발견하는 데 기여할 수 있다. 최근 미국 농업 분야에서는 드론과 인공지능(AI) 로봇 등 첨단 기술 도입이 활발하게 이루어지고 있다. 드론, 레이저 제초기, 로봇 손 등은 농작물 재배 및 가공 과정의 일부를 자동화할 수 있으며, AI 기반 시스템의 활용은 미래 농업의 새로운 가능성을 열어주고 있다. 수중 로봇 기술의 발전과 더불어 쿼드로인 또한 다양한 분야에서 활용될 것으로 전망된다. 하늘을 나는 드론이 다방면에서 활용되고 있는 것처럼, 쿼드로인 2세대는 아직 개발 초기 단계이지만, 앞으로 해양 분야뿐만 아니라 국방, 농업, 과학 연구, 레저 및 관광, 교육 등 다양한 분야에 새로운 변화를 가져올 것으로 기대된다. 한편 해양 강국인 한국은 한국해양과학기술원(KIOST), 한국해양연구원(KORDI), 한국과학기술원(KAIST), 포항공과대학교(POSTECH), 한화오션, HD현대중공업, 삼성중공업 등을 중심으로 자율 운항, 인공지능, 센서 기술, 통신기술, 로봇 공학 등의 핵심기술을 보유하고 있다. 특히 정부는 '해양 4.0' 산업 육성을 위해 수중 로봇 개발을 핵심 전략 분야로 지정하고 적극적으로 지원하고 있다.
- 포커스온
2024-05-02

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