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2024-11-23 (토)

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삼성, 퀄컴에 스마트폰 칩셋 비용 70억 달러 지출...2019년 대비 204% 증가

삼성전자가 올해 퀄컴에 스마트폰 칩셋 비용으로 70억달러(약 9조 769억원)를 지출했다. 1일(현지시간) WCCF테크에 따르면 2023년 들어 삼성전자는 퀄컴의 스냅드래곤 스마트폰 칩셋 비용으로 약 70억 달러를 지출했으며, 이는 2019년 23억 달러(3조 3714억원)에 비해 204% 증가한 수치이다. 이 매체는 삼성의 스마트폰 칩셋 지출은 서서히 증가해 이제 한국의 거대 기업이 전체 갤럭시 제품군과 함께 제공되는 기능에서 타협을 강요받는 지경에 이르렀다고 전했다. 스마트폰 칩셋에 대한 삼성의 지속적인 지출 증가는 갤럭시 S 플래그십 시리즈의 사양을 업그레이드하는 데 있어 뒤처지는 이유를 설명해준다는 것. 첨단 제조 공정에서 최첨단 스마트폰 칩셋을 개발하는 것은 비용이 많이 드는 작업이며, 리브너스(Revegnus)가 X(구 '트위터')에 공유한 통계에 따르면 삼성은 스마트폰 칩셋 비용으로 71억 달러(약 9조2037억원)를 지불했다. 2023년에는 이미 69억 4300만 달러(약 9조 2억만원)에 달해 올해 말까지 약 10% 이상 증가할 것으로 예상된다. 삼성이 퀄컴에 대한 의존도를 낮추고 자체 솔루션인 엑시노스 제품군을 더 많이 사용하는 효율적인 솔루션을 마련하지 않는 한 이러한 비용 지출은 계속 될 것으로 예상된다. 이러한 비용 증가는 또한 삼성이 특히 램(RAM)과 관련하여 갤럭시 S 플래그십 라인업에 인상적인 사양을 장착하는 데 있어 경쟁사보다 계속 뒤처지는 배경이기도 하다. 최근 업계 소문에 따르면, 삼성은 갤럭시 S24 시리즈의 RAM을 12GB로 제한하는 방향으로 결정한 것으로 보인다. 이는 경쟁 업체들이 스냅드래곤 8 Gen 3 칩셋을 장착한 제품을 출시하면서, 더 낮은 가격에 무려 24GB의 RAM을 탑재하는 것과 대조적이다. 삼성은 다른 안드로이드 제조사들에 비해 더 많은 제품을 출하하고 있음에도 불구하고, 지난해와 비교했을 때 그 출하량이 현저하게 증가하지는 않았다. 이 매체는 미래의 전망도 크게 다르지 않을 것으로 예상된다며 이미 높은 가격대를 형성하고 있는 퀄컴의 스냅드래곤 8 Gen 3 칩셋에 이어, 내년에 출시될 예정인 스냅드래곤 8 Gen 4는 더욱 비싼 가격으로 출시될 것으로 보인다고 전했다. 아울러 "삼성은 이러한 상황에서 자체 엑시노스 칩셋 개발을 적극적으로 추진해야 하며, 자체 SoC를 경쟁사와 동등한 수준으로 만들어 비용을 절감할 수 있다"며 "이 문제를 해결하지 못한다면, 삼성은 이 악순환에 계속 직면하게 될 것이며, 갤럭시 S 시리즈의 미래 제품에 대한 소비자들의 매력이 감소하여 브랜드 가치가 훼손될 수 있다"고 지적했다.
- IT/바이오
2023-12-04
중국 전기차 니오, 2027년까지 인력 30% AI와 로봇으로 대체

중국 전기차 니오는 2027년까지 인력의 30%를 인공지능(AI)과 로봇으로 대체할 방침이다. 27일(현지시간) 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP) 등 외신과 연합뉴스에 따르면 지화창 니오 부회장은 최근 효율성을 제고하고 경쟁력을 유지하기 위해 생산라인 인력을 2025년에서 2027년까지 30% 줄이고 로봇으로 대체할 것이라고 밝혔다. 지부회장은 "우리는 AI기술을 활용해 숙련노동자와 기술자에 대한 의존도를 대폭 줄이고자 하며 이를 통해 인건비를 절감하려고 한다"고 말했다. 그는 니오가 제조현장에서 완전자동화 혹은 '노동자 프리(free) 시스템'을 구상하고 있다고 덧붙였다. 니오는 이미 안후위(安徽)성 허페이(合肥)시에 있는 제2 공장 내 한 생산 공정에서 100% 자동화를 달성하기 위해 756개의 로봇을 투입했다. 지 부회장은 첨단 장비와 유연한 공정, 효율적인 공급망 관리로 해당 공장을 세계 최고 스마트 공장으로 전환할 목표를 세웠다고 밝혔다. 이에 앞서 니오는 이달 초 인력 10% 감축 구조 조정안도 발표했다. 니오 전체 인력은 2만7000명으로 구조 조정에 따라 2700명이 감원되는 것으로 알려졌다. 니오의 이같은 움직임은 중국 전기차업계가 레드오션(치열한 경쟁이 펼쳐지는 업종)이 되면서 공급과잉 우려가 커지는 가운데 나왔다고 SCMP는 설명했다. 전기차업체는 중국에서 200개 업체가 난립한 가운데 최근에는 샤오미(小米)와 바이두(百度) 같은 정보기술(IT) 대기업까지 가세하면서 수익을 내기가 더욱 어려워지고 있다. 중국의 대표적인 전기차 스타트업인 니오의 올해 1∼10월 누적 판매량은 12만6000대로 전년 동기 대비 36.3% 증가했다. 그러나 이 회사는 2014년 설립 후 지금껏 흑자를 내지 못하고 있다. 지난 4월 니오의 경쟁사인 샤오펑(小鵬)은 비용 25% 절감을 위해 내년에 설계를 미세 조정하고 효율성을 개선하겠다고 밝혔다. 이를 통해 2025년까지 긍정적인 현금 흐름을 창출할 수 있게 하겠다고 설명했다.
- 산업
2023-11-27
3D 프린팅 드론, 최대 마하7 속도로 우주 궤도 진입 전망

최근 3D 프린팅 기술로 제작된 드론이 극도로 빠른 속도로 비행할 수 있어, 우주 궤도에 곧 진입할 수 있을 것이라는 전망이 나왔다. 에너지 관련 전문매체 '인터레스팅 엔지니어링'에 따르면, 발사 서비스 및 우주 시스템 분야의 선두주자인 로켓 랩 유에스에이(Rocket Lab USA, Inc, RKLB)社가 3D 프린팅 드론인 다트 에이이(DART AE) 개발에 착수했다고 보도했다. RKLB의 이 연구는 단순히 별에 도달하는 것을 넘어서, 전례 없는 속도의 발사체 개발에 초점을 맞추고 있다. 이 회사는 마하 7의 속도에 도달할 수 있는 극초음속 차량을 개발하는 HASTE(초음속 가속기 준궤도 테스트) 임무를 위해 미국 국방혁신부(DIU)와 새로운 계약을 체결했다고 발표했다. 이 임무는 하이퍼소닉(Hypersonix)이라는 스크램제트 구동 초음속 차량을 이용한 DART AE를 배치하는 것을 목표로 하며, 올해 로켓 랩이 체결한 7번째 준궤도 발사 계약을 의미한다. DART AE는 최대 마하 7(시속 약 8350km 또는 5320마일)의 놀라운 속도로 비탄도 비행 패턴을 탐색할 수 있다는 것이 특징이다. 로켓 랩의 이번 임무, '극초음속 및 고주율 공중 테스트 역량(HyCat) 프로젝트'로 명명되었으며, 지구 대기 내 상승하는 동안 하이퍼소닉의 페이로드를 배치하는 것을 포함해 HASTE 임무의 '직접 주입' 기능을 시연할 예정이다. 이 회사의 HASTE 준궤도 발사체는 단순히 이전에 성공적이었던 '일렉트론' 로켓의 변형된 버전이 아니라, 극초음속 페이로드 배치 방식에서의 패러다임 변화를 상징하는 새로운 혁신으로 평가된다. 2006년 설립된 로켓 랩은 엔드 투 엔드 우주 서비스를 제공하는 인상적인 실적을 가진 회사로서, 우주 산업 분야에서 높은 명성을 얻고 있다. 캘리포니아주 롱비치에 본사를 두고 있는 이 회사는 일렉트론 소형 궤도 발사체인 '포턴(Photon) 위성 플랫폼'을 설계 및 제조했으며, 현재는 대형 '뉴트론(Neutron)' 발사체를 개발하고 있다. 일렉트론은 전 세계에서 가장 빈번하게 출시되는 상업용 소형 발사체 중 하나로, 그 장점은 비용 효율적인 진정한 상업적 테스트 기능을 제공한다는 점이다. HASTE 준궤도 발사체는 우주 탐사의 새로운 지평을 여는 동시에 우주 탐사를 더 빠르고, 쉽고, 경제적으로 만들겠다는 로켓 랩의 목표와 약속을 잘 보여주는 예이다. 로켓 랩이 전액 출자한 자회사인 로켓 랩 내셔널 시큐어리티(Rocket Lab National Security, RLNS)가 주관하는 HASTE 임무는 미국 국방 및 정보 커뮤니티의 자체 요구 사항을 충족하기 위한 회사의 지속적인 노력을 대변한다. DIU는 하이퍼소닉스와의 협력을 통해 RLNS를 HyCat 프로젝트의 핵심 파트너로 선정했다. 이는 로켓 랩이 극초음속 기술 및 개념 개발을 가속화하는 데 중요한 역할을 하며, 국방 및 정보 부문의 엄격한 요구 사항을 충족하는 능력을 인정받는 것을 의미한다. 2018년 첫 궤도 발사 이후, 로켓 랩의 일렉트론 발사체는 국방뿐만 아니라 연구 및 통신 분야에서도 활약하며 공공 및 민간 부문 조직을 위해 171개의 위성을 궤도에 성공적으로 배치했다. 이러한 성공을 바탕으로, 로켓 랩의 포턴 우주선 플랫폼은 NASA의 달과 화성 탐사 임무에 기여하고, 금성에 대한 최초의 민간 상업 임무에서 중요한 역할을 수행할 것으로 기대된다. 한편, 로켓 랩은 올해 3분기에 6800만 달러(한화 약 883억3200만원)의 수익을 기록했으며, 이 중 4630만 달러(한화 약 601억4370만원)는 우주 시스템 부문의 성과로 이루어진 것으로, 전년 동기 대비 17% 증가한 수치를 보여준다. 우주 시스템 사업부는 스타 트랙커, 리액션 바퀴, 태양 전지판 등의 부품 판매뿐만 아니라 우주선 전체 및 바르다 스페이스, 나사 등의 고객에게 포톤 위성 버스를 포함한 다양한 제품을 제공하고 있다.
- 산업
2023-11-24
호주 기업, 수소 없이도 700°C 열과 전기 생산 기술 특허

기업 활동 중 발생하는 이산화탄소를 최소화하고, 불가피하게 발생하는 이산화탄소에 대해서는 탄소 배출권을 구매하여 실질적인 탄소 배출량을 '0'으로 만드는 '탄소제로' 전략이 주목받고 있다. 이제는 석유 자원이 풍부한 국가들도 이러한 탄소제로 움직임에 동참하며 청정에너지 개발에 적극적으로 나서고 있다. 미국의 경제 전문 매체 포브스는 텍사스주가 세계에서 두 번째로 석유 자원이 풍부함에도 불구하고 호주로부터 수소열 에너지를 도입하려는 배경을 최근 분석했다. 포브스에 따르면, 텍사스주는 기존의 석유나 천연가스 대신 탄소 배출이 적은 청정 에너지 소스에 주목하고 있다. 특히 수소는 청정 에너지로 분류되며, 자동차 엔진에서 연소되거나 전기로 변환될 때 탄소를 배출하지 않는다. 하지만, 높은 온도에서는 산화질소나 질소산화물을 방출할 수 있다. 수소의 생산 방식에 따라 그 환경적 영향이 달라질 수 있다. 메탄을 사용해 제조되는 청색 수소는 비용이 저렴하지만 환경적으로 깨끗하다고 볼 수 없다. 반면, 물을 전기분해하여 만드는 녹색 수소는 비용이 더 들지만 환경에 더 친화적이다. 호주 기업, 뉴멕시코주에 신규 공장 건설 뉴멕시코주는 연소 과정 없이 수소를 열 에너지로 전환하는 새로운 기술을 보유하고 있어, 호주로부터의 수소 도입을 통해 이를 열 에너지로 변환하고자 한다. 이 기술은 중공업에서 바로 사용하거나 거의 모든 전기 응용 분야에서 전기로 변환할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 특히, 연소 과정이 없다는 점은 석탄을 태워 열을 생성하고 전기를 생산하는 전통적인 발전소의 복잡한 기계적 단계를 건너뛸 수 있음을 의미한다. 이러한 접근은 나쁜 탄소 배출을 크게 줄일 수 있는 방법으로, 환경 보호와 지속 가능한 에너지 사용을 위한 중요한 전략 중 하나이다. 호주에 본사를 둔 스타 사이언티픽(Star Scientific)은 2024년 뉴멕시코주 앨버커키에서 새로운 공장 건설을 시작할 계획이라고 발표했다. 이 프로젝트에는 약 1억 달러(약 1297억원)가 투자될 예정이며, 공장은 최대 50에이커 규모의 부지에 10개의 건물로 구성될 예정이다. 이 공장은 연구부터 관리까지 다양한 부서를 아우르며 약 200명의 직원을 고용할 것으로 기대된다. 이번 투자는 뉴멕시코주의 미셸 루잔-그리샴(Michelle Lujan-Grisham) 주지사와 스타 사이언티픽의 글로벌 그룹 회장인 앤드류 호바스(Andrew Horvath)가 지난달 시드니에서 만난 자리에서 발표됐다. 실험 시연서 713°C까지 치솟아 이 회사는 핵융합 연구 중에 흥미로운 발견을 했다. 수소 가스와 산소 가스가 결합하여 물을 형성하도록 촉진하는 동시에 반응에서 상당한 양의 열을 방출하는 새로운 촉매를 발견했다. 이 과정은 물리학이 아닌 화학 반응에 속하며, 두 개의 수소 원자가 헬륨으로 융합되어 핵 에너지를 방출하는 과정과 유사하다. 이러한 원리는 수소 폭탄의 작동 원리를 연상시킨다. 실험실에서 수행된 시연에서는 수소와 산소 유입 파이프를 사용했다. 이 실험에서 온도는 단 몇 분 만에 713°C까지 급상승했으며, 촉매가 뜨거워지며 주황색으로 변하는 현상이 관찰됐다. 이러한 높은 온도는 연소 과정 없이도 일부 산업 공정에 필요한 열을 제공할 수 있어 공정을 단순화하는 데 기여할 수 있다. 이 촉매는 회사의 비밀로 유지되고 있으며, 이미 특허를 받았다. 이 과정은 '헤로(HERO, Hydrogen Energy Release Optimiser)'라고 명명되었으며, 이는 '수소 에너지 방출 최적화'라는 의미를 담고 있다. 이 새로운 기술을 사용하면 집과 사무실의 난방에 최대 700°C까지 필요한 온도를 조절할 수 있다. 또한, 이 과정을 통해 물을 가열하여 증기를 만들고, 그 증기로 터빈을 구동하여 전기를 생산할 수도 있다. 이러한 과정은 석탄 화력 발전소에서 일어나는 과정과 유사하지만, 석탄 연소로 인한 무거운 탄소 배출이 없다는 점에서 차이가 있다. 스타 사이언티픽에 따르면, 기존 발전소에서 석탄 연소 보일러를 이들의 HERO 공정으로 교체하면 탄소 배출량을 크게 줄일 수 있다. 만약 유입되는 수소가 그린수소라면, 전 과정에서 탄소 배출이 전혀 발생하지 않는다. 하지만, 물을 수소와 산소로 전기분해하는 과정은 상당한 에너지를 소모하는 비효율적인 방법일 수 있다. 청색 수소를 사용하는 경우, HERO의 전체 수명에 대한 이점은 명확하지 않다. 이는 청색 수소 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소가 탄소 포집 및 저장(CCS)을 통해 시스템에서 제거되어야 하기 때문이다. 이러한 점들을 고려할 때, HERO 기술의 환경적 이점은 사용되는 수소의 종류에 크게 의존한다고 볼 수 있다. HERO, 수소 연료전지와 장점 공유돼야 수소 연료 전지는 양극과 음극을 갖추고 있으며, 배터리의 작동 원리와 유사한 방식으로 전기를 생산한다. 이 시스템은 고가의 백금 촉매를 사용하는 것이 일반적이다. 연료 전지는 전기와 열을 동시에 생산하지만, 대부분의 경우 열은 크게 활용되지 않는다. HERO는 특히 전력 공급이 작은 것으로 알려진 부문(약 9%)에서 이점을 가져야 한다. 리스타드 에너지(Rystad Energy)의 분석에 따르면, 산업 연소라 불리는 분야(15%)는 전기화를 통해 해결할 수 있으며, 이는 배터리를 사용하는 것이 가능하다. 연료 전지와 HERO는 이러한 분야에서 기회를 포착해야 한다. 연료 전지의 에너지 변환 효율은 약 65%로, 석탄 화력 발전소의 34%와 비교했을 때 상대적으로 높은 편이다. HERO의 효율성은 특정 애플리케이션에서 매우 중요하며, 성능, 비용과 내구성이 입증되면, 운송, 상업 및 주거용 건물의 난방, 가역 그리드 시스템 등 다양한 분야에서 전력이나 열을 공급하는 데 유용하게 사용될 수 있다. 스타 사이언티픽은 HERO에 대해 매우 낙관적이며, 이 기술이 시멘트 공장과 같은 산업 공정에서 필요한 열을 충분히 발생시킬 수 있으며, 장거리 운송이나 화석 연료를 사용하는 중공업 공정과 같이 탈탄소화하기 어려운 부문에서도 유용하게 적용될 수 있다고 강조하고 있다. 이는 탄소 배출을 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있는 혁신으로 평가받고 있다. 뉴멕시코주 주지사 사무실에 따르면 호주의 스타 사이언티픽은 올해 뉴멕시코주에 성공적으로 유치된 싱가포르, 대만, 독일 기업들에 이어 가장 최근에 합류한 국제 기업이다. 제임스 케네이(James Kenney) 뉴멕시코 환경부 장관은 “회사는 수소에 대한 주지사의 낙관적인 접근 방식과 기후 변화 대응에 대한 우리 주의 낙관적인 접근 방식에 매료됐다“고 말했다. 바이오테크, 혁신적인 수소 생산 스타 사이언티픽은 뉴멕시코주에 기반을 둔 수소를 생산하고 판매하는 바이오테크(BayoTech)의 혁신적인 방식에 깊은 인상을 받은 것으로 전해졌다. 바이오테크는 화학 공장 및 정유소에 수소를 공급하는 기존의 대규모 중앙 집중식 공장들보다 더 저렴하고 탄소 배출량이 적은 수소를 생산한다. 이 회사는 깨끗한 천연가스 또는 바이오메탄 소스를 원료로 사용하여 수소를 제조하고 있다. 바이오테크는 지난 11월 2일 미주리주 웬츠빌에 새 수소 허브를 완공했다고 밝혔다. 이 허브는 연간 350톤의 수소를 생산할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 이 수소는 연료전지와 산업 공정에 사용될 예정이다. 또 바이오테크는 니콜라(Nikola) 수소 연료 전지로 구동되는 전기 세미 트럭과 뉴 플라이어(New Flyer) 연료전지 버스를 시연했다. 아울러 니콜라와의 파트너십을 통해 니콜라 연료전지 트럭 50대를 구매할 계획을 발표했다. 이러한 발전은 수소 에너지와 관련된 기술의 발전뿐만 아니라, 수소 기반 교통 수단의 상업적 활용 가능성을 더욱 확장시키는 중요한 진전을 나타낸다. 바이오테크의 이번 발표와 계획은 미래의 친환경 교통 수단에 대한 투자와 연구의 중요성을 강조하며, 지속 가능한 에너지 솔루션에 대한 지역 사회와 산업계의 관심을 끌고 있다.
- 산업
2023-11-21
美 육군, 고출력 마이크로파로 드론 떼 제압 성공

최근 전쟁 판도를 바꾼 중요한 무기 중 하나로 '드론'이 꼽히고 있다. 우크라이나와 러시아 전쟁, 이스라엘과 하마스의 전쟁에서도 드론이 얼마나 중요한 역할을 하고 있는지 알 수 있다. 이제는 거꾸로 드론의 공격을 방어할 수 있는 방어체계 구축에 전 세계의 시선이 옮겨지고 있다. 최근 미군은 드론 떼의 공격에 대응할 수 있는 새로운 방어체계를 구축하고 정부의 수용 테스트를 완료한 것으로 알려졌다. 미국의 군사 전문 매체 C4ISRNET은 에피루스(Epirus)가 개발한 고출력 마이크로파 기술을 이용한 드론 방어용 프로토타입이 정부의 승인 테스트를 통과했다고 보도했다. 보도에 따르면, 이 프로토타입 시스템은 미국 육군에 인도되었으며, 드론뿐만 아니라 로켓, 대포, 박격포, 순항 미사일 등 다양한 위협으로부터 보호하는 간접화재 방어능력(IFPC)을 갖추고 있다. 이 IFPC(Indirect Fire Protection Capability) 시스템은 물리적 요격 기능과 레이저, 고출력 마이크로파 기술을 결합한 것이다. 미군은 현재 미국의 항공우주 기업 다이네틱스(Dynetics)로부터 IFPC 발사대의 첫 12개 프로토타입을 받고 있으며, 이 시스템은 2024년에 운영 테스트를 시작할 예정이다. 에피루스 측은 IFPC-HPM(고출력 마이크로파)이 2022년 12월 미군의 신속 능력 및 핵심 기술 사무국과 체결한 계약에 따라 개발된 무인 항공기 시스템-군집 능력을 갖춘 것이라고 밝혔다. 벤처 캐피털의 지원을 받는 에피루스는 미군이 저가의 드론 위협을 고가의 미사일로 대응하는 문제를 해결하기 위해 비용 효율적인 레오니다스(Leonidas) 시스템을 개발했다. 이 시스템은 과열 없이 즉각적으로 반응하며, 한 번 배치되면 재장전이 필요 없다. 레오니다스의 운영자들은 HPM(고출력 마이크로파) 펄스를 정밀하게 조절하여, 단일 무인 항공 시스템(UAS)이나 드론 무리를 효과적으로 타격할 수 있다. 에피루스는 최근 네바다에서 이 레오니다스 기반 IFPC-HPM 시스템에 대한 정부의 승인 테스트를 성공적으로 마쳤다고 밝혔다. 이 시스템은 다양한 상황에서의 스트레스 테스트를 거쳐, 드론 무리(떼)에 대응할 수 있는 능력과 신뢰성을 입증했다. 회사 측에 따르면, 이 시스템은 미군의 지속적인 평가 및 테스트를 거쳐, 작전 사용을 위한 전략, 기술 및 절차 개발에 기여할 것이다. RCCTO(신속 능력 및 핵심 기술 사무국)와의 계약의 일환으로, 추가적인 3대의 프로토타입이 미군에 인도될 예정이며, 이 시스템은 추가적인 개발 테스트를 진행한다. 에피루스는 2018년 창립 이후 2년 만에 8000만 달러(한화 약 1056억원)의 자본을 조달하며 빠르게 성장했다. 노스롭 그루먼(Northrop Grumman), 제너럴 다이내믹스(General Dynamics), 엘3해리스 테크놀로지스(L3Harris Technologies) 등 대형 계약사들도 이 회사의 기술에 투자했다. 한편, 한국전력기술은 국가 중요 시설물의 안전성 강화를 위해 원자력 발전소에 대한 드론 공격 방어 체계를 구축하기로 하고, 테라디펜스와 협약을 체결했다. 이 회사는 능동형 위상 배열 레이더 기술을 기반으로 10km 이상의 범위에서 무인기나 자살 드론을 탐지, 추적, 무력화하는 안티 드론 방호 체계 기술을 보유하고 있다.
- 산업
2023-11-11
노르웨이, 해상 풍력 비용 50% 절감 새 터빈 개발

노르웨이에서 해상 풍력 발전의 운영 비용을 절반으로 줄일 수 있는 새로운 터빈을 개발했다. 미국 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)에 따르면, 노르웨이에서 기존의 풍력 터빈과는 완전히 다른 새로운 형태의 부유식 풍력 터빈이 개발돼 테스트에 들어갈 예정이다. 월드 와이드 윈드(World Wide Wind, WWW) 사가 개발한 이 대항 회전식 수직 축 터빈(contrarotating vertical-axis turbine, VAWT)은 기존 풍력 터빈에 비해 비용이 저렴하고 효율적일 것으로 기대되고 있다. 기존 풍력 터빈은 바람을 이용해 프로펠러를 회전시켜 전기를 생산한다. 이 프로펠러는 탑의 상단에 위치하며, 발전기와 연결되어 있다. 하지만, 바람 방향에 따라 터빈이 조정되어야 하고, 유지보수 비용도 상당하다. 반면에, 대항 회전식 VAWT(Vertical Axis Wind Turbine)는 이런 단점들을 해결한다. 모든 발전 장비가 지면에 위치해 있고, 터빈은 수직 축을 중심으로 회전한다. 이 구조 덕분에 바람 방향에 상관없이 안정적이며, 유지보수 비용도 절감된다. 더욱이, 이 VAWT는 고정된 블레이드를 사용해 유지보수가 용이하고, 바람 방향에 따른 블레이드 조절이 필요 없다. WWW사의 한스 베른호프 최고기술경영자(CTO)는 대항 회전식 VAWT가 기존 풍력 터빈보다 전력 생산을 두 배로 늘리고, 발전 비용을 절반으로 줄일 수 있다고 밝혔다. 이 혁신적인 터빈 설계는 해상 풍력 발전의 미래에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 경제적이고 효율적인 이 터빈은 해상 풍력을 더욱 저렴하고 접근하기 쉬운 에너지원으로 변모시킬 수 있다. 특히, 대항 회전식 VAWT는 기존 터빈보다 비용 효율성과 성능 면에서 우수할 것으로 예상된다. 이는 해상 풍력이 더 저렴하고 접근 가능한 에너지원이 될 수 있음을 의미한다.
- 산업
2023-11-11
새로운 AI 기술, 음성 듣고 몇 초 만에 당뇨병 판단

AI 기술이 단순한 음성 인식을 넘어, 이제는 수초 내에 당뇨병 여부를 판별하는 혁신적인 단계에 도달했다. 생성형 인공지능(AI)의 활용 범위가 마케팅, 엔터테인먼트, 산업, 교육, 금융 등 다양한 산업 분야를 아우르며 점차 확장되고 있는 가운데, 이제 의료 분야에서도 그 영향력을 발휘하고 있다. 최근에는 환자의 음성만으로 병을 진단해내는 기술이 등장했다. 영국의 인디펜던트 신문에 따르면, 캐나다의 의료 스타트업인 클릭 연구소(Klick Labs)가 개발한 AI는 6~10초 분량의 음성을 분석하여 제2형 당뇨병 환자의 여부를 구분해낼 수 있는 능력을 갖추고 있다고 한다. 이 기술은 여성에서 89%, 남성에서 86%의 높은 정확도로 테스트 결과를 보여주었다. 이 획기적인 연구 결과는 '메이요 클리닉 회보: 디지털 건강'(Mayo Clinic Proceedings: Digital Health) 의학 저널에도 게재되었다. 클릭 연구소의 연구원 제이시 코프먼은 “저희의 연구는 당뇨병 환자와 비당뇨병 환자를 간편하게 구분해내는 시스템을 통해, 당뇨병 진단 방식에 혁명을 가져올 잠재력이 있다”고 밝혔다. 이와 같은 AI의 진보는 향후 의료 진단 방식의 혁신적 변화를 예고하는 것으로 보인다. 제2형 당뇨병의 진단은 통상 많은 시간과 이동, 그리고 비용을 요구하지만, 이제 음성 인식 기술이 이러한 불편함을 해소할 가능성을 제시하고 있다. 연구팀은 이번 연구를 통해 건강한 성인 192명과 제2형 당뇨병 환자 75명의 나이와 성별, 키, 체중 등 기본적인 건강 정보를 포함한 체질량지수(BMI)를 조사했다. 참가자들은 2주 동안 매일 6회, 6~10초간 스마트폰에 제시된 문장을 녹음했다. 또 당뇨병 환자와 비당뇨병 환자를 구별하는 음향 특징을 식별하기 위해 1만8,000개의 녹음을 분석해 14가지 음향적 특징을 도출했다. AI는 인간의 귀로 감지할 수 없는 음조와 강도의 미묘한 변화를 감지해냈다. 국제당뇨병연맹(International Diabetes Federation)의 보고에 따르면, 전 세계 성인 당뇨병 환자 중 절반이 자신의 질환을 인지하지 못하고 있는 상황이며, 대다수 당뇨병 환자가 제2형 당뇨병을 앓고 있다. 이 기술은 특히 인슐린의 비효율적인 사용으로 인해 발생하는 제2형 당뇨병 환자들에게 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 최근 연구에 따르면, 머신 러닝과 데이터 과학을 융합한 새로운 접근법이 의료 분야에서 환자 치료 개선과 의학적 발견 지원에 기여하며, 인공지능(AI)의 역할이 점차 확대되고 있음을 시사한다. 연구진은 당뇨병 여부를 판단하기 위해 피험자의 기본 건강 데이터가 필요한 인공 지능 모델이 다른 건강 상태를 진단하도록 확장될 수 있다고 강조했다. 연구팀은 인공지능 모델이 기본 건강 데이터를 통해 당뇨병 판별뿐 아니라 다양한 건강 상태의 진단으로 그 범위를 넓혀갈 수 있음을 강조했다. 클릭연구소의 부사장이자 연구를 주도한 얀 포삿(Yan Fossat)은 "이 연구는 음성 인식 기술이 제2형 당뇨병뿐만 아니라 다양한 건강 상태를 식별할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있음을 드러냈다"며 "음성 인식 기술은 저렴하고 접근성이 뛰어난 디지털 진단 도구로서 의료 서비스에 혁신을 가져올 수 있는 가능성을 제시한다"고 밝혔다. 한편, 한국 중앙보훈병원은 최근 '초거대 AI 시대에 중소 공공병원의 현실과 미래'를 주제로 한 보훈병원 공공보건의료 콘퍼런스를 주최했다. 이는 의료 분야에서 디지털 변환이 가속화됨에 따라 AI 및 챗봇 기술을 효과적으로 활용하고, 이를 공공병원 시스템에 통합하는 방안에 대한 필요성이 제기됨에 따른 것이다. 또 '딥카스'는 AI를 기반으로 한 심정지 발생 위험 예측 솔루션이다. 전 세계적으로 고령화가 심화되어 급성 심정지 환자 수가 증가하는 가운데, 충분한 의료 인력 확보가 어려운 현실을 개선하기 위해 개발된 시스템이다.
- IT/바이오
2023-11-04
희토류 금속으로 해양 우라늄 저비용 추출 기술 개발

희토류 금속으로 더 간단하고 저렴하게 해양 우라늄을 추출하는 기술이 개발됐다고 과학기술 전문매체 IFL사이언스가 최근 보도했다. 바다에는 육지보다 약 1000배 많은 우라늄이 있는 것으로 알려졌다. 우라늄은 1789년 발견된 후 도자기의 착색제로 사용되었지만, 현재는 원자력 산업과 의료 분야에서 널리 사용되고 있다. 우라늄은 금보다 더 풍부하고, 붕괴하면서 방출하는 방사선을 통해 쉽게 찾을 수 있다. 일반적으로 우라늄 공급은 수요를 충족할 수 있지만, 최근에는 이러한 추세가 지속되지 않을 것이라는 우려가 제기됐다. 세계가 화석 연료 대신 원자력과 같은 청정에너지로 전환함에 따라 새로운 우라늄 공급원을 찾아야 하는 시대로 접어든 것. 우라늄은 바다에 많이 존재하지만 추출하기 어렵다는 문제가 있다. 희토류 금속으로 해양 우라늄 추출 연구를 주도한 제시카 벨리섹 캐롤란(Jessica Veliscek Carolan) 박사는 "바다에는 육지보다 천 배 이상 많은 우라늄이 있지만, 희석되어 있어 추출하기가 어렵다"고 말했다. 벨리섹 박사는 "가장 큰 도전 과제는 바닷물, 소금, 철이나 칼슘과 같은 광물에 우라늄보다 훨씬 많은 양의 다른 물질이 존재한다는 것"이라고 지적했다. 연구팀은 우라늄과 금속 추출이 가능한 층상이중수산화물(LDH) 물질을 조사했다. LDH 물질은 특정 물질을 추출하도록 조정할 수 있는 양전하와 음전하 층을 가지고 있다. 연구팀은 바닷물과 같은 조건에서 우라늄을 추출하기 위해 LDH 물질에 네오디뮴을 첨가한 결과, 바다에 풍부한 다른 원소보다 우라늄을 선택적으로 흡수하는 데 특히 효과적임을 발견했다. 이 연구는 '에너지 어드밴시즈(Energy Advances)'에 게재됐다. 이 기술은 새로운 우라늄 수집에 유용할뿐만 아니라 원자력 산업에서 발생하는 방사성 폐수를 정화하는 데에도 사용될 수 있다. 벨리섹 박사는 "이러한 물질은 제조가 쉽고 저렴하다는 장점이 있다"며 "대규모 우라늄 추출을 위한 비용 효율적인 선택이 될 수 있다"고 말했다. 희토류 금속은 첨단 산업에 필수적인 소재로, 중국이 전 세계 생산량의 약 90%를 차지하고 있다. 이에 따라 희토류 금속의 안정적인 공급과 가격 안정이 국제 사회의 주요 관심사 중 하나다. 해양 우라늄은 바닷물에 포함된 우라늄을 추출하는 기술 개발로, 기존의 지층 우라늄 추출 기술에 비해 비용이 저렴하고 환경 친화적이라는 장점이 있다. 이번 연구는 희토류 금속을 활용한 해양 우라늄 추출 기술이 희토류 금속의 안정적인 공급과 가격 안정을 도모할 수 있는 동시에, 해양 우라늄의 경제성 확보에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
- 산업
2023-11-02
리튬이온 전지, 저온 합성법 리튬 세라믹 개발

리튬이온 배터리는 에너지 저장장치의 최정점에 서 있지만, 고비용과 화재 위험이 단점으로 지적된다. 특히 원자재 가격의 상승이 이어지면서, 보다 경제적이고 효율적인 리튬이온배터리의 연구개발이 가속화되고 있다. 과학기술·의학전문 매체 '사이언스엑스(Science X)'는 최근 화학 학술지 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie)'에 게재된 고체 전해질 역할을 대신할 수 있는 경제적인 저온 합성법 리튬 세라믹 개발 소식을 전했다. 이 연구는 전기자동차의 배터리 개발에 있어서 큰 전환점이 될 것으로 보이며, 기존의 문제점들을 해결하는 데 일조할 것으로 보인다. 전기 자동차용 배터리 개발을 좌우하는 두 가지 요소는 차량 범위를 결정하는 '전력'과 '비용'으로, 이는 내연기관과의 경쟁에서 매우 중요하다. 미국 에너지부는 2030년까지 전기자동차의 배터리 생산 비용을 절감하고, 에너지 밀도를 높이는 것을 목표로 하고 있다. 이를 통해 내연기관 차량에서 전기 차량으로의 전환이 가속화될 것으로 전망되고 있다. 그러나 기존의 리튬이온 배터리만으로는 이 목표를 달성하기 어려울 것으로 보인다. 훨씬 더 작고, 더 가볍고, 강력하며 안전한 배터리를 제작하기 위한 새로운 접근 방식은 흑연 대신 금속 리튬을 사용한 양극 고체 셀을 사용하는 것이다. LLZO합성법 혁신 LLZO를 사용한 리튬이온 배터리 제조 과정에서는 일반적으로 이 물질을 1050°C 이상에서 음극과 함께 소결하여 급속한 리튬 전도성 입방 결정상을 형성하고, 전극에 강력하게 결합시켜야 한다. 그러나 600°C 이상의 고온 조건은 지속 가능한 저코발트 또는 무코발트 양극재의 안정성을 해치며, 생산비용과 에너지 소비 또한 상승시킨다. 이런 문제점을 해결하고자, 보다 경제적이며 지속 가능한 새로운 리튬이온 배터리 생산 방법의 필요성이 대두됐다. 이러한 배경 속에서 미국 케임브리지 MIT와 독일 뮌헨 TU의 연구팀이 새로운 합성 공정을 선보였다. 제니퍼 엘엠 루프(Jennifer LM Rupp) 박사가 이끄는 이 팀은 세라믹 전구체 화합물을 기반으로 하지 않는 새로운 방법을 개발했다. 이 공정은 LLZO를 형성하기 위해 순차적 분해 합성을 통해 직접 치밀화하는 액체 공정을 사용한다. 이를 통해 기존 방법보다 낮은 온도에서도 효율적으로 LLZO를 합성할 수 있게 되어, 생산 과정에서의 에너지 소비와 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 루프 박사와 그의 연구팀은 LLZO의 무정형 형태에서 결정질 형태(cLLZO)로의 다단계 상변환을 분석하기 위해 다양한 방법(라만 분광법, 동적 시차 주사 열량계 등)을 활용했다. 이를 통해 시간-온도-변환 다이어그램을 제작하며, 합성 경로의 조건을 최적화하는데 성공했다. 500도 이하에서 합성 성공 연구팀은 이러한 분석을 바탕으로 500°C라는 상대적으로 낮은 온도에서 10시간 동안 어닐링 과정을 거친 후, cLLZO를 조밀하고 견고한 필름 형태로 만드는 새로운 기술을 선보였다. 이 최적화된 합성 방법을 통해 미래의 배터리 설계에서는 코발트와 같은 사회 경제적으로 중요한 자원을 사용하지 않아도 되며, 지속 가능한 음극과 고체 LLZO 전해질을 통합할 수 있게 됐다. 연구팀은 최근의 연구 성과를 바탕으로 "전고체 배터리의 상용화가 한 걸음 더 가까워졌다"며 "앞으로의 연구를 통해 리튬 세라믹의 성능을 더욱 향상시키고, 다양한 종류의 전고체 배터리에 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 한편, 한국원자력연구원 창업기업 내일테크놀로지는 나노 신소재를 이용하여 리튬이온전지의 성능과 안정성을 향상시키는 새로운 기술을 선보였다. 질화붕소 나노튜브(BNNT)를 활용한 이 기술은, 900도 이상의 고온에서도 안정성을 유지하며, 화학적 반응성이 낮은 것이 특징이다. 내일테크놀로지의 이러한 기술은 배터리 제작 공정에 무리 없이 적용될 수 있으며, 배터리의 출력과 용량, 충전과 방전, 그리고 안전성 등 전반적인 성능 향상에 기여할 것으로 예상된다. 이로써, 배터리 관련 기술 분야에서의 혁신과 더불어 에너지 저장장치의 성능 향상이 기대된다.
- 산업
2023-11-01
호주, 토큰화로 금융 비용 절감 기대…한국도 규제 마련 추진

호주중앙은행(Reserve Bank of Australia, RBA)이 디지털 토큰화를 통한 비용 절감 효과에 주목하고 있다. 최근 발표에 따르면, 토큰화 기술의 도입이 호주 금융 시장에서 수십억 달러의 거래 비용을 절감할 수 있는 가능성을 내비쳤다고 채널뉴스아시아가 보도했다. RBA의 브래드 존스 부총재는 토큰화된 자산의 거래가 중개자 없이 이루어질 수 있어 전통적인 금융 시스템보다 경제적이라고 말했다. 특히, 토큰화된 자산은 블록체인과 같은 분산 원장 기술(DLT)을 이용해 보다 효율적인 기록 관리가 가능하다고 덧붙였다. 이러한 변화를 통해 호주 자본 시장은 연간 약 13억 호주달러(약 8억 미국달러)의 거래 비용을 절약할 것으로 전망되며, 이는 금융 시장의 혁신과 효율성 향상에 크게 기여할 것으로 예상된다. RBA는 디지털 토큰화를 통한 비용 절감을 위해 새로운 전략을 세우고 있다. 첫째, 토큰화된 자산의 표준화를 추진하여 상호 운용성을 강화하고, 더 효율적인 거래 환경을 조성할 계획이다. 둘째, 기술 개발 지원을 통해 비용 절감이 가능한 혁신적인 방법을 발굴할 예정이다. 마지막으로, 토큰화된 자산에 대한 적절한 규제 마련을 통해 소비자를 보호하고 시장의 안정성을 확보할 방침이다. 또한, RBA는 중앙 은행 디지털 통화(CBDC) 발행 또는 민간 기업과의 협력을 통한 인프라 구축 등, 토큰 결제 도입에 대한 다양한 방안을 검토 중이다. RBA의 토큰 결제 방식 도입 검토는 호주뿐만 아니라 전 세계 중앙은행들이 토큰화된 자산에 대한 관심을 높이는 가운데 나온 것으로, 토큰화된 자산이 금융 시스템에 미칠 영향에 대한 관심이 더욱 높아질 것으로 예상된다. 한국, 토큰화 시장 성장 전망 한국은 현재 글로벌 암호화폐 시장에서 주목받는 위치에 있다. 2023년 기준으로 한국은 암호화폐 거래소 거래량에서 세계 1위를 기록하며, 토큰화 시장에서도 큰 성장을 이루고 있다. 한국의 토큰화 시장은 주로 암호화폐와 디지털 자산 두 부분으로 구성되어 있다. 암호화폐 시장은 2022년부터 눈에 띄게 성장하였으며, 거래량이 전년 대비 100% 이상 증가하였다고 추산되고 있다. 한편, 디지털 자산 시장은 한국 금융위원회가 디지털자산기본법 제정안을 발표함으로써 더욱 활성화될 것으로 보인다. 이 법안은 암호화폐와 가상 자산을 포함하고 있다. 한국의 토큰화 시장은 초기 단계에 있지만, 암호화폐 시장의 빠른 성장과 새로운 법규의 도입으로 인해, 앞으로 토큰화 시장이 더욱 활발하게 성장할 것으로 예상된다. 호주와 한국의 토큰화 시장 차이점 호주와 한국의 토큰화 시장은 몇 가지 주요한 차이점을 보이고 있다. 호주 정부는 토큰화에 대한 명확한 정책과 지원 방안을 가지고 시장 발전을 적극 돕고 있다. 반면에 한국 정부는 토큰화 시장에 대한 구체적인 정책과 지원 방안을 아직 발표하지 않았다. 호주의 기업들은 토큰화 시장에 대한 높은 관심을 보이며, 다양한 토큰화된 자산 발행과 거래 플랫폼 출시 등의 활동을 하고 있다. 한국의 기업들도 관심을 보이고 있지만, 시장은 아직 초기 단계에 있어 활동은 상대적으로 적다. 한국은 전 세계적으로도 큰 암호화폐 시장을 가지고 있으며, 토큰화 시장 역시 굉장한 규모와 활약을 보이고 있다. 호주는 이 시장에서 상대적으로 초기 단계에 있지만, 빠르게 성장하려는 움직임을 보이고 있다. 향후 전망 호주와 한국의 토큰화 시장은 모두 성장 가능성이 높은 것으로 평가된다. 호주의 경우 정부의 지원과 기업들의 관심으로 인해 향후 더욱 성장할 것으로 예상된다. 한국의 경우 암호화폐 시장의 성장과 새로운 디지털자산기본법 제정안의 도입이 토큰화 시장의 미래 성장을 뒷받침할 것으로 보인다.
- 산업
2023-10-29
MIT, 태양광 발전으로 수소 효율성 향상

수소를 공해 없이 보다 효율적으로 생산할 새로운 방법이 연구되고 있다. 매사추세츠 공과대학(MIT)의 엔지니어들은 태양열을 이용하여 물을 분해하고, 이 과정에서 온실가스를 배출하지 않는 수소를 효율적으로 생산하는 '태양열화학수소' 시스템을 개발했다고 산업 전문매체 '오일프라이스(Oil Price)'가 보도했다. 기존의 태양열 열화학 수소 생산 시스템은 효율성이 낮았지만, MIT의 설계는 수소 생산에 태양열을 최대 40%까지 활용할 수 있다. '솔라 에너지 저널(Solar Energy Journal)'에 게재된 이 신기술은 태양열을 활용해 물을 분해하고, 그 과정에서 나온 수소를 청정 연료로 사용할 수 있는 시스템이다. 이렇게 생산된 수소는 장거리 트럭, 선박, 항공기의 연료로 사용될 수 있으며, 온실가스가 전혀 배출되지 않는다. 현재 대부분의 수소 생산 방법은 천연가스나 다른 화석 연료를 사용하는데, 이는 환경에 해를 끼치는 '회색' 에너지원에 가깝다. 그러나 태양열화학수소는 오로지 재생 가능한 태양 에너지만을 사용하여 수소를 생산하므로, 환경에 해롭지 않다. 기존의 태양열화학수소 시스템은 태양광의 약 7%만 수소 생산에 활용할 수 있었고, 이로 인해 효율이 낮고 비용이 높았다는 단점이 있었다. MIT 연구팀은 새로운 설계 방법을 도입하여 태양열의 최대 40%를 수소 생산에 활용할 수 있도록 개선시켰다. 이번 연구를 주도한 아흐메드 고니엠(Ahmed Ghoniem) 교수는 "미래의 주요 연료인 수소를 저렴하게 대량 생산할 방법을 찾아야 한다"고 말했다. 그는 "2030년까지 킬로그램당 1달러로 수소를 생산하는 것이 목표다. 경제성을 개선하려면 효율성을 높이고 수집한 태양 에너지의 대부분을 수소 생산에 활용해야 한다"고 덧붙였다. MIT의 새로운 시스템은 집중형 태양열 발전소(CSP) 방식을 사용하며, 여러 거울을 이용해 태양광을 한 곳에 모아 열을 생성한다. 이렇게 모아진 열은 수소를 생산하는데 사용된다. 이 시스템의 핵심은 2단계의 열화학 반응 과정이다. 첫번째 단계에서는 금속이 증기 형태의 물에 노출되며, 이 금속은 증기에서 산소를 제거하고 수소를 추출한다. 이 과정은 '산화'라고 하며, 물과 반응하여 금속이 산화되는 것과 유사하지만, 이 과정은 훨씬 빠르게 진행된다. 수소가 한 번 분리되고 나면, 산화된 금속은 진공 상태에서 재가열되어 원래 상태로 복원된다. 이 과정에서 금속은 산소를 잃게 되고, 다시 물 증기와 반응하여 추가적인 수소를 생산하게 된다. 이러한 과정을 수없이 반복해 수소를 생산하는 것이다. 이 시스템의 구조는 원형 트랙을 따라 달리는 상자 모양의 원자로 열차와 비슷하게 구성되어 있다. 이 원형 트랙은 태양열을 집중하는 CSP 타워 주변에 배치되어 있으며, 각 원자로는 높은 온도에서 산소를 제거하고, 증기와 반응하여 수소를 생산하는 산화환원 과정을 거친다. 원자로는 먼저 아주 뜨거운 스테이션을 통과하며, 금속은 최대 1500도의 태양열에 노출된다. 이 때 금속은 고온에서 산소를 빠르게 잃고, 이후 약 1000도 정도의 스테이션으로 이동해 증기와 반응하여 수소를 생산한다. 그러나, 이 시스템은 반응기가 냉각되는 과정에서 발생하는 열을 어떻게 효과적으로 관리하고 재활용할 것인지에 대한 과제를 안고 있다. 열 재활용 없이는 시스템의 전체 효율성이 떨어져 실제로 사용하기 어렵게 된다. 또 다른 과제는 금속을 녹을 제거할 수 있도록 에너지 효율적인 진공 상태를 유지하는 것이다. 초기 프로토타입에서는 기계식 펌프를 이용하여 진공을 생성했으나, 이 방법은 대량의 수소를 생산할 때 에너지 소비가 많고 비용이 높았다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해, 시스템 내에서 발생하는 열을 대부분 회수하는 방안을 마련했다. 원형 트랙의 원자로는 열을 상호 교환할 수 있도록 설계되었으며, 이를 통해 뜨거운 반응기는 냉각되고, 차가운 반응기는 가열되어 시스템 내의 열을 보존한다. 또한, 연구팀은 에너지 소비를 줄이기 위해 첫번째 원자로 열차 주위를 돌면서 반대 방향으로 움직이는 두 번째 원자로 세트를 추가 설치했다. 이 새로운 궤도의 원자로는 보다 낮은 온도에서 작동하며, 기계식 펌프의 도움 없이도 내부 궤도의 높은 온도에서 발생하는 산소를 제거하는 데 사용된다. 외부 반응기는 에너지 집약적인 진공 펌프 없이도 내부 반응기에서 산소를 흡수하여 금속의 원래 상태로 복원하는 데 효과적이다. 두 세트의 반응기는 연속적으로 운영되어, 순수한 수소와 산소를 분리하여 생성한다. 연구팀은 이러한 개념 설계에 대해 상세한 시뮬레이션을 수행했고, 그 결과 태양열을 이용한 열화학 수소 생산 효율이 이전의 7%에서 40%로 크게 향상될 수 있었다. 고니엠 교수는 "시스템의 에너지 효율을 극대화하고 비용을 최소화하기 위해 우리는 모든 에너지 소스와 그 활용 방법을 고려해야 한다"며, "이 새로운 설계를 통해 태양에서 발생하는 열의 대부분을 활용할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 태양열의 40%를 수소 생산에 활용할 수 있다"고 설명했다. 연구팀은 내년에 에너지부 연구소의 집중형 태양광 발전 시설에서 테스트할 프로토타입 시스템을 구축할 계획이다. 한편, 한국의 DGIST(대구경북과학기술원)와 단국대학교 연구팀은 친환경적인 양자점을 활용하여 세계 최고 수준의 태양광 수소 생산 기술을 개발했다. 이 기술은 양자점의 물성을 조절하여 광전기화학 소자에 적용, 태양광을 효과적으로 수소 생산에 활용하는 방법을 제공한다. 연구팀은 합성된 친환경 양자점을 광전기화학 소자에 적용하여 태양광 에너지의 전 영역을 효율적으로 이용, 수소를 생산할 수 있었다. 이 연구 결과는 '카본 에너지'라는 학술지에 게재됐다.
- 산업
2023-10-27
엔비디아, 로봇 훈련용 AI 에이전트 '유레카' 개발

인공지능(AI) 칩 개발 전문기업인 엔비디아가 로봇에게 복잡한 기술을 가르칠 수 있는 새로운 AI 에이전트인 '유레카(Eureka)'를 개발했다고 발표했다. 엔비디아 공식 블로그 게시물에 따르면 AI 에이전트 유레카를 개발한 엔비디아 리서치는 로봇 손이 인간처럼 빠르게 펜을 돌리는 기술을 수행할 수 있도록 처음으로 훈련시켰다. 또한 서랍과 캐비닛을 여는 법, 공을 던지고 받는 법, 가위를 다루는 법 등을 비롯해 약 30개의 작업을 로봇에게 가르쳤다. 이 AI 에이전트는 대형 언어모델(LLM, large language models)을 사용하여 보상 알고리즘을 자동으로 생성해 로봇이 복잡한 작업을 수행하도록 훈련시킨다. 엔비디아 리서치는 전 세계적으로 수백 명의 과학자와 엔지니어로 구성되어 있으며, AI, 컴퓨터 그래픽, 컴퓨터 비전, 자율주행차, 로봇공학 등의 주제에 초점을 맞춘 다양한 팀이 있다. 이번 연구는 논문과 프로젝트의 AI 알고리즘을 포함하고 있으며, 개발자는 엔비디아의 '아이작 짐(Isaac Gym)'을 사용하여 실험할 수 있다. 아이작 짐은 강화 학습 연구를 위한 물리 시뮬레이션 레퍼런스 애플리케이션으로, 오픈USD(OpenUSD) 프레임워크 기반의 3D 도구와 애플리케이션을 만드는 개발 플랫폼인 엔비디아 옴니버스를 기반으로 구축됐다. 유레카 자체는 GPT-4 대규모 언어 모델로 구동된다. 엔비디아의 AI 머신러닝 수석 디렉터 겸 유레카 논문의 저자인 아니마 아난드쿠르마(Anima Anandkumar)는 "강화 학습은 지난 10년 동안 인상적인 성과를 거뒀지만 시행착오를 거쳐야 하는 보상 설계와 같은 여전히 어려운 과제가 많다"며 "유레카는 어려운 과제를 해결하기 위해 생성과 강화 학습 방법을 통합하는 새로운 알고리즘을 개발하기 위한 첫 걸음"이라고 말했다. 유레카, 로봇 훈련시키는 AI 이 논문에 따르면 로봇의 시행착오 학습을 가능하게 하는 유레카 생성 보상 프로그램은 80% 이상의 작업에서 사람이 작성한 전문 보상 프로그램보다 성능이 뛰어나다. 이로 인해 로봇의 평균 성능이 50% 이상 향상된다. 이 AI 에이전트는 GPT-4 LLM과 생성형 AI를 활용, 강화 학습을 위해 로봇에 보상을 제공하는 소프트웨어 코드를 작성한다. 작업별 프롬프트나 사전 정의된 보상 템플릿이 필요하지 않으며, 사람의 피드백을 쉽게 통합하여 개발자의 비전에 더 정확하게 부합하는 결과를 위해 보상을 수정할 수 있다. 유레카는 아이작 짐의 GPU 가속 시뮬레이션을 사용해 보다 효율적인 훈련을 위해 대량의 보상 후보 품질을 빠르게 평가할 수 있다. 그런 다음 유레카는 훈련 결과에서 주요 통계의 요약을 구성하고 LLM에 보상 함수 생성을 개선하도록 지시한다. 이런 식으로 AI는 스스로 개선된다. 네 발 달린 로봇, 이족 보행, 손재주가 좋은 로봇 손, 협동 로봇 팔 등 다양한 종류의 로봇이 여러 가지 작업을 수행하도록 가르친다. 로봇 적용 범위 확장 기대 이 연구 논문은 로봇 손이 복잡한 조작 기술의 다양한 범위를 보여주는 오픈 소스 민첩성 벤치마크를 기반으로 한 20가지 유레카 훈련 작업의 심층적인 평가를 제공한다. 이처럼 유레카는 로봇 학습에 획기적인 발전을 가져올 것으로 기대된다. 로봇이 스스로 학습할 수 있게 되면 개발자가 로봇에게 특정 작업을 수행하는 방법을 알려주기 위해 많은 시간을 할애할 필요가 없어진다. 또한 유레카는 다양한 종류의 로봇을 훈련함으로써 로봇의 적용 범위를 확장할 수 있다. 엔비디아의 선임 연구 과학자 린지 '짐' 판(Linxi 'Jim' Fan)은 "유레카는 대규모 언어 모델과 엔비디아 GPU 가속 시뮬레이션 기술의 독특한 조합"이라고 말했다. 그는 "우리는 유레카가 손재주 있는 로봇 제어를 가능하게 하고 아티스트를 위해 사실적인 애니메이션을 제작할 수 있는 새로운 방법을 제공할 것이라고 본다"고 덧붙였다. 유레카는 로봇 기술의 미래에 대한 가능성을 제시하는 획기적인 연구이다. 유레카의 발전이 가속화되면 로봇이 우리 생활에서 더 널리 사용될 것으로 기대된다.
- 산업
2023-10-25
중국, 배터리 기술 혁신 새 희토류 발견

배터리 산업에 혁신을 가져올 수 있는 새 희토류가 중국에서 발견됐다. 중국 내몽골의 바얀오보(Bayan Obo) 광산에서 새로운 갈색 흑색 광석 '니오보바오타이트'를 찾아냈다. 영국 매체 테크라운드 최신호는 이 광석에는 희토류 니오븀(Niobium)이 풍부하게 함유되어 있다며 니오븀은 전자 제품, 비행기 제조, 배터리 등에 사용되는 중요한 금속이라고 전했다. 연구에 따르면, 니오븀은 배터리의 성능을 혁신적으로 향상시킬 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 배터리에 니오븀을 주입하면 기존의 리튬 이온 변형에 비해 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있다. 싱가포르 국립대학교의 안토니오 H. 카스트로 네토(Antonio H. Castro Neto) 교수는 "중국은 이 니오븀의 양과 질에 따라 자급자족 할 수 있다"고 말했다. 브라질, 니오븀 공급 지배 브라질은 글로벌 기준에서 니오븀의 세계 최대 공급 국가이며, 캐나다가 그 뒤를 잇고 있다. 브라질에서는 브라질 금속광산회사(CBMM)가 다양한 기관과 공동으로 리튬 배터리에 니오븀을 적용시키기 위해 대학과 연구센터, 배터리 제조업체 등과 협력하고 있다. 스웨덴에서도 최근 니오븀을 포함한 희토류 1백만 톤 이상이 발견되어 유럽에서 가장 큰 매장량을 자랑하고 있다. 희토류 원소는 전기자동차와 풍력 터빈을 비롯해 미사일 유도 시스템이나 레이더 시스템과 같은 방위 장비에 이르기까지 다양한 제품을 제조하는 데 없어서는 안 될 필수 요소이다. 희토류 발견의 의의 새로운 희토류 발견은 중요한 역할을 한다. 니오븀과 다른 희토류 원소는 전자 제품과 기술 발전에 필수적이며, 제품의 강도 향상과 전자기기 배터리의 효율적인 충전을 촉진한다. 이러한 원소들은 다양한 분야에서 사용되므로, 세계 여러 국가는 외부 공급 의존도를 줄이고, 안정된 신뢰할 수 있는 공급망을 유지하기 위해 자국 내 새로운 희토류 원천을 찾는 것을 중요시한다. 중국은 세계 희토류 원소의 60%를 공급하며 상당한 광물 가공 능력을 갖추고 있어, 많은 국가들이 필수 무역 파트너로 여기고 있다. 예를 들어, EU는 청정 에너지로의 전환과 관련한 중요 광물을 얻기 위해 중국에 98% 의존하고 있다. 특정 국가 의존도 해소가 관건 우리나라는 희토류의 자급률이 낮아 대부분 수입에 의존하고 있다. 산업통산자원부에 따르면 희토류 수입의존도가 니오븀 베트남 91%, 마그네슘 중국 84%, 텡스텐 중국 65%, 기타 희토류 중국 50% 순으로 확인됐다. 희토류의 가격이 상승하면 배터리 생산 비용이 증가하여 배터리 가격이 상승할 수 있다. 이는 전기차의 가격 상승으로 이어져 전기차 보급에 걸림돌이 될 수 있다. 중국이 희토류 물질의 수출을 제한할 경우 우리나라 반도체와 배터리 산업은 큰 타격을 입을 수 있다. 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 소속 노용호 국민의힘 의원은 지난 10일 "특정 국가 의존도가 높은 코발트와 리튬, 니켈, 망간 등 이차전지 원료를 비롯해 첨단산업에 필수적인 광물 공급망을 다각화하고 분산화해야 한다"고 말했다. 중국, 흑연 수출 통제 한편, 중국 정부는 이차전지 핵심 원료인 구상흑연 등 고(高)민감성 흑연을 수출 통제 대상으로 분류했다. 중국 상무부와 해관총서(세관)는 20일 '흑연 관련 항목 임시 수출 통제 조치의 개선·조정에 관한 공고'를 발표했다. 수출 통제는 2023년 12월1일부터 적용된다. 수출 통제 대상이 된 품목은 고순도(순도 99.9% 초과), 고강도(인장강도 30Mpa 초과), 고밀도(밀도 ㎤당 1.73ｇ 초과) 인조흑연 재료와 제품, 그리고 구상흑연과 팽창흑연 등 천연 인상흑연과 제품이다. 중국 상무부 대변인은 이날 홈페이지에서 "기존에 임시 통제됐던 구상흑연 등 고민감성 흑연 품목 3종을 이중용도 품목(민간 용도로 생산됐으나 군수 용도로 전환 가능한 물자) 통제 리스트에 포함시켰다"고 밝혔다. 흑연은 이차전지 음극재 원료로 중국 의존도가 높은 한국에도 파장이 우려된다. 산업통상자원부에 따르면 한국은 2021년 기준 인조흑연의 87%, 천연흑연의 72%를 중국에서 수입했다. 앞서 중국은 지난 8월 첨단 반도체 제조에 쓰이는 갈륨과 게르마늄 관련 품목의 수출을 통제한 데 이어 흑연까지 제한해 자원을 무기화 하는 게 아니냐는 우려가 현실로 나타나고 있다.
- 생활경제
2023-10-20
美 스탠포드대, AI 두뇌 탑재 로봇 개 출시

스스로 인지해 장애물을 기어오르거나, 넘거나, 기어다닐 수 있는 인공지능(AI) 알고리즘을 활용한 새로운 종류의 로봇 개가 등장했다. 미국 기술전문매체 '인터레스팅엔지니어링(InterestingEngineering)'은 스탠포드 대학과 상하이 지제 연구소(Shanghai Qi Zhi Institute)가 구조물을 탐지하거나 군사용 등 다양한 용도로 사용할 수 있는 자율작동 로봇 개를 개발했다고 보도했다. 이 로봇 개는 새로운 비전 기반 알고리즘을 통해 높은 물체를 오를 수 있고, 낮은 구조물 아래로 기어가거나 틈새 사이를 비집고 들어갈 수 있다. 이는 로봇 개의 알고리즘이 뇌 역할을 하기 때문이다. 컴퓨터과학과 조교수이자 로봇 개 관련 논문 공동 저자인 첼시 핀(Chelsea Finn)은 "우리의 네 발 달린 로봇이 학습한 자율성과 복잡한 기술의 범위는 매우 인상적이다"라며 "우리는 저렴한 두 가지 다른 기성품 로봇을 사용해 이 로봇 개를 만들었다"고 설명했다. 이 로봇 개의 장점은 완전히 자율적으로 작동할 수 있다는 것이다. 이번 연구의 공동 저자인 지팡 후(Zipeng Fu)는 "우리가 하는 일은 로봇에 장착된 심층 카메라에서 얻은 이미지와 기계 학습을 통해 모든 입력을 처리해 로봇 개가 다리를 움직여 장애물을 넘고, 밑으로 통과하고 주변의 장애물을 피하도록 지각과 제어를 모두 결합하는 것"이라고 말했다. 이 새로운 개는 거친 지형을 탐색하고, 제한된 공간에 접근하고, 재난 지역에서 조난자를 찾아 구조하는 데 도움을 줄 수 있어 까다로운 환경에서 수색과 구조 임무에 이상적이다. 또한 정찰과 감시, 잠재적으로 위험한 상황에서 수행되는 군사용과 방위 분야에도 사용할 수 있다. 지팡 후는 "우리 로봇은 시각과 자율성을 모두 갖추고 있으며, 도전 과제를 파악하고 순간의 요구에 따라 파쿠르(장애물 통과 훈련) 기술을 스스로 선택하고 실행할 수 있는 운동 지능을 갖추고 있다"고 설명했다. 이 연구팀은 먼저 컴퓨터 모델을 사용해 알고리즘을 개발하고 완성한 다음 이를 실제 두 대의 로봇 개에 적용해 운동 능력이 뛰어난 지능형 로봇 개를 만드는 데 성공했다. 로봇은 자신이 선택한 방식으로 작동하고 강화 학습으로 알려진 프로세스를 통해 수행 작업에 따라 보상을 받았다. 이는 알고리즘이 새로운 난이도를 가장 효과적으로 해결하는 방법을 학습하는 매우 효율적인 방법 중 하나다. 그런 다음 연구원들은 현재 사용가능한 컴퓨터와 비전 센서, 전원 공급 장치만 활용하면서 특히 어려운 조건에서 민첩성을 입증하기 위해 실제 로봇 개를 사용하여 광범위한 테스트를 수행했다. 그 결과, 운동 지능이 뛰어난 로봇 개는 자기 키의 1.5배가 넘는 장애물을 오르고, 자기 길이의 1.5배가 넘는 틈새를 뛰어넘고, 자기 키의 3/4에 해당하는 장애물 아래로 몸을 집어넣고, 자기의 폭보다 작은 틈새를 통과할 수 있었다. 한편, 중국 로봇기업 유니트리가 개발한 로봇 개는 기능에 통합된 GPT(다양한 작업 수행이 가능토록 사전 학습한 트랜스포머 모델) 지원 시스템을 통해 사용자를 따르고 다양한 작업을 수행하고 통신도 가능하다. 이 로봇 개는 장애물을 피하면서 환경을 탐색하고 까다로운 지형을 쉽게 통과 할 수 있는 것으로 알려졌다.
- IT/바이오
2023-10-18
AI 에너지 효율성 100배 개선⋯클라우드 의존 없는 실시간 나노전자소자 개발

노스웨스턴 대학교 엔지니어들은 가장 에너지 효율적인 방식으로 정확한 머신러닝 분류 작업을 수행할 수 있는 새로운 나노 전자 장치를 개발했다. 12일(현지시간) 미국 매체 노스웨스턴나우(northwestern now)에 따르면 기존 기술보다 100배 적은 에너지를 사용하는 방식으로 실시간으로 인공지능(AI) 작업을 수행할 수 있다. 이 장치의 가장 큰 특징은 클라우드를 이용하지 않고도 대용량 데이터를 실시간으로 처리하고 분석할 수 있는 점이다. 따라서 설치 공간이 협소하고 전력 소비가 적은 웨어러블 기기, 예를 들어 스마트 시계나 피트니스 트래커에 적용하기에 이상적이다. 연구 팀은 이 새로운 나노전자소자의 성능을 확인하기 위해 심전도(ECG) 데이터를 활용해 불규칙한 심장 박동인 부정맥을 진단하는 실험을 진행했다. 실험 결과, 이 장치는 다양한 부정맥 유형을 거의 95%의 높은 정확도로 판별할 수 있었다. 이번 연구 결과는 공학과 의학 분야에서 큰 파장을 일으킬 것으로 보이며, 관련 논문은 12일 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)' 저널에 게재됐다. '개인화된 서포트 벡터 머신 분류를 위한 재구성 가능한 혼합 커널 이종 접합 트랜지스터'라는 제목의 이 연구는 미국 에너지부, 국립과학재단, 육군 연구소의 지원을 받아 진행됐다. 이 연구의 선임 저자인 노스웨스턴의 마크 허삼(Mark C. Hersam) 박사는 "오늘날 대부분의 센서는 데이터를 수집한 다음 클라우드로 전송하고, 분석은 에너지 소모가 많은 서버에서 수행된 후 최종적으로 사용자에게 결과를 전송한다"며 "이 접근 방식은 엄청나게 비싸고 상당한 에너지를 소비하며 시간이 많이 걸린다"고 성명했다. 이어 "우리 장치는 에너지 효율이 매우 높아 웨어러블 전자기기에 직접 배치하여 실시간 감지 및 데이터 처리를 할 수 있으므로 건강 응급상황에 보다 신속하게 개입할 수 있다"고 말했다. 나노기술 전문가로 유명한 허삼 박사는 노스웨스턴 맥코믹 공과대학에서 월터 머피 재료과학 및 공학 교수로 활약하고 있다. 또한 재료 과학 및 공학과 학과장, 재료 연구 과학 및 공학 센터 소장, 그리고 국제 나노기술연구소 회원 등 왕성한 역할을 하고 있다. 허삼 박사는 이번 연구를 서던캘리포니아 대학교의 한 왕(Han Wang) 교수, 노스웨스턴 대학교의 비노드 상완(Vinod Sangwan) 연구 조교수와 공동으로 주도했다. 머신러닝 툴은 신규 데이터를 분석하기 전에, 먼저 학습 데이터를 다양한 카테고리에 정확하게 분류하는 과정을 거쳐야 한다. 예를 들어, 사진을 색상별로 분류하는 도구의 경우, 빨간색이나 노란색, 파란색 등 각 사진의 색상을 정확히 식별할 수 있어야 한다. 이러한 작업은 인간에게는 간단하지만, 기계에게는 상당한 에너지를 소모하는 복잡한 작업이다. 현재 실리콘 기반 기술로 심전도와 같은 대규모 데이터 세트를 분류하려면 100개 이상의 트랜지스터를 필요로 한다.이러한 각각의 트랜지스터는 작동과정에서 에너지를 소비한다. 하지만 노스웨스턴의 나노 전자 장치는 단 두 개의 장치로 동일한 머신러닝 분류를 수행할 수 있다. 연구진은 디바이스 수를 줄임으로써 전력 소비를 획기적으로 줄이고 표준 웨어러블 기기에 적용 가능한 훨씬 더 작은 크기의 디바이스를 개발했다. 이 새로운 디바이스의 비결은 다양한 소재를 혼합하여 전례 없는 조정성을 구현한 것이다. 기존 기술은 실리콘을 사용하지만 연구진은 2차원 이황화몰리브덴과 1차원 탄소 나노튜브로 소형화된 트랜지스터를 제작했다. 따라서 데이터 처리 단계마다 하나씩 많은 실리콘 트랜지스터가 필요한 대신, 재구성 가능한 트랜지스터는 다양한 단계 간에 전환할 수 있을 만큼 동적이다. 이번 새로운 디바이스의 성공 비결은 다양한 소재의 혼합과 창의적인 조절 능력에 있다. 기존에는 실리콘을 주로 사용했으나, 이번 연구에서는 2차원 이황화몰리브덴과 1차원 탄소 나노튜브를 활용하여 소형화된 트랜지스터를 구현했다. 이러한 혁신적 접근 방법 덕분에, 각 데이터 처리 단계에 여러 개의 실리콘 트랜지스터를 사용하는 것이 아니라, 하나의 재구성 가능한 트랜지스터만으로도 다양한 단계를 동적으로 전환할 수 있게 되었다. 허삼 박사는 이에 대해 "두 가지 서로 다른 재료를 하나의 디바이스에 통합함으로써, 전류 흐름을 강력하게 조절할 수 있는 동적 재구성이 가능하다"며 "이런 방식으로 단일 디바이스에서도 높은 수준의 조절이 가능해져, 작은 공간과 적은 에너지만을 소비하면서도 정교한 분류 알고리즘 실행이 가능하다"고 덧붙였다. 연구진은 장치를 테스트하기 위해 공개적으로 사용가능한 의료 데이터 세트를 찾았다. 먼저 심전도 데이터를 해석하도록 디바이스를 훈련시켰는데, 이는 일반적으로 숙련된 의료진이 상당한 시간을 들여야 하는 작업이다. 그런 다음 장치에 정상, 심방 조기 박동, 심실 조기 수축, 속도 박동, 왼쪽 다발 분기 블록 박동, 오른쪽 다발 분기 블록 박동 등 6가지 유형의 심장 박동을 분류하도록 요청했다. 연구팀은 장치의 성능을 테스트하기 위해 공개적으로 접근 가능한 의료 데이터 세트를 활용했다. 첫 단계에서 연구팀은 디바이스를 훈련시켜 심전도 데이터를 해석할 수 있도록 하였는데, 이는 일반적으로 전문 의료인력이 상당한 시간을 투입해야 해결할 수 있는 문제였다. 연구팀은 이어서 장치에게 정상 심장 박동, 심방 조기 박동, 심실 조기 수축, 속도 박동, 왼쪽 번치 가지 블록, 오른쪽 번치 가지 블록 등 총 6가지 유형의 심장 박동 패턴을 구분하도록 요청했다. 이렇게 개발된 나노전자 장치는 1만 개의 심전도 샘플을 분석하며 각각의 부정맥 유형을 정확하게 식별할 수 있었다. 또한, 이 장치는 데이터를 클라우드로 전송할 필요가 없어, 환자의 소중한 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 환자의 개인 정보 보호도 가능하다. 허삼 박사는 "데이터가 전송될 때마다 도난당할 위험이 증가한다"고 주장했다. 그는 "개인 건강 정보가 손목 시계와 같은 웨어러블 장치에서 로컬로 처리될 경우, 정보의 도난 위험이 크게 감소한다"고 덧붙였다. 그러면서 이런 방법으로 이 장치가 개인 정보의 보호를 강화하고 정보 유출의 위험을 줄일 것이라고 강조했다. 그는 이러한 나노전자 장치가 향후 웨어러블 기기에 통합되어, 각 사용자의 건강 상태에 맞춰 개인화되며 실시간 애플리케이션에 적용될 것으로 전망했다. 이를 통해 사용자들은 추가적인 전력 소모 없이도 기존에 수집된 데이터를 최적화하여 활용할 수 있을 것으로 보인다고 말했다. 허삼 박사는 "AI 도구들이 전력 소비의 큰 부분을 차지하고 있는 상황"이라며 "현재의 컴퓨터 하드웨어에 계속 의존하는 것은 지속 가능하지 않다"라고 경고했다.
- IT/바이오
2023-10-14
청색 OLED, 고효율 상향변화 ⋯전력 수요 대폭 낮춰

새로운 OLED(유기발광다이오드) 전력 절감 기술이 세상에 나왔다. OLED는 색상 왜곡 없이 정확하게 표현 가능하며, LCD(액정디스플레이) 대비 낮은 전력 소모와 빠른 응답 속도로 잔상 없이 동영상 재생이 가능한 점에서 큰 주목을 받고 있다. 이번에 개발된 기술은 OLED를 훨씬 적은 전력으로 원하는 밝기까지 높일 수 있게 만드는 것으로, 디스플레이 산업에서 큰 혁신으로 평가받고 있다. 미국의 산업 전문지 '핵스터(Hackster)'는 최근에 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재된 연구를 인용, 청색 OLED가 100cd/m²(칸델라 매 제곱미터)의 밝기를 얻기 위해 필요한 전력이 기존의 절반만으로도 가능하다는 내용의 에너지 효율적인 OLED 개발 사례를 전하며, 이 기술의 중요성을 강조했다. 도쿄공업대학과 오사카대학, 일본과학기술진흥원(JST), 도야마대학, 시즈오카대학, 분자과학연구소의 연구팀이 함께 연구한 결과, 청색 OLED의 전력 효율성이 크게 개선되었다. 이 연구팀은 청색 OLED가 100cd/m²의 밝기를 얻기 위해 오직 1.47V의 전력만 필요로 하는 에너지 효율적인 기술을 선보였다. 이 수치는 다른 경쟁사 제품의 요구 전력의 절반에 불과하다. 휘도를 나타내는 국제 단위인 칸델라 매 제곱미터(cd/m²)는 단위 면적당 빛의 양을 측정할 때 주로 사용되며, 디스플레이의 밝기를 표현하는 데 핵심적인 역할을 한다. OLED는 선명하고 밝은 화면 표현으로 큰 인기를 얻고 있지만, 비용이 많이 드는 문제점이 있었다. 특히 빨간색과 녹색 OLED의 제작은 상대적으로 용이했으나, 청색은 그렇지 않았는데, 이번 연구로 그 문제점이 해결될 수 있을 것으로 보인다. 연구팀은 "풀 컬러 디스플레이를 위해서는 청색 OLED가 필수적이며, 이는 빨간색과 녹색 기기보다 전력 소모가 월등히 높다"라고 설명했다. 또한 "일반적으로 100cd/m²의 밝기를 달성하기 위해 약 4V의 전압이 필요하지만, 대다수 스마트폰과 태블릿의 배터리는 3.7V의 출력만을 제공하는 상황이다. 우리 연구팀은 이 문제점을 극복했다"고 덧붙였다. 최근에 개발된 청색 OLED 프로토타입은 전원 공급 전압이 단지 1.47V에 불과하며, 기존 설계에 비해 훨씬 낮은 1.97V만으로도 100cd/m²의 밝기를 달성할 수 있다는 것이 특징이다. OLED의 효율성 향상의 비결은 특정 재료의 선별적 사용을 통한 상향 변환 원리에 있다. 이 방식에서는 정공과 전자가 주체 및 수용체 층으로 주입되며, 이후 인터페이스에서 다시 결합하여 전하를 전달한다. 이번 연구를 주도한 도쿄공과대학과 오사카대학의 세이치로 이자와 교수는 "CT 상태의 에너지가 방광체의 밴드갭 에너지보다 낮아, 삼중항(TTA)과 결합된 상향 변환(UC) 메커니즘이 발광체를 구동하는 데 필요한 전압을 크게 줄여준다"고 말했다. 개선된 UC-OLED는 단지 1.97V에서 상업용 디스플레이와 동등한 100cd/m²의 밝기에 도달했다. 그렇지만 이 연구의 세부 로드맵은 아직 공개되지 않았다. 인하대, 고품위 진청색 OLED 소자 개발 한편, 한국 인하대학교의 신소재공학과 이정환 교수 연구팀은 최근 고색순도 및 고효율의 청색 발광 OLED 소자를 성공적으로 개발했다. 이 기술은 발광체 간의 상호작용을 최소화함으로써 진청색을 표현하는 것에 중점을 둔 것이다. 연구 결과, 에너지 전달 효과는 8분의 1로 크게 감소하였으며, 외부 발광 효율은 최대 29%에 도달한 것으로 알려졌다. 연구팀은 발광체 간의 상호작용을 최소화하는 접근법을 통해 진청색을 구현하고자 했다. 이 목적을 달성하기 위해, 트립티센(Triptycene) 분자를 다중 공명 구조를 가진 DABNA 분자에 도입함으로써 고색순도 및 고효율 발광체 특성을 동시에 가진 Tp-DABNA를 개발했다. 이번 연구를 통해 구현된 Tp-DABNA를 기존 DABNA-1 발광체와 비교했을 때 덱스터(Dexter) 에너지 전달 효과를 8분의 1 이하로 줄일 수 있다는 결과를 도출했다. 연구팀은 이를 기반으로 29%의 최대 외부발광효율, 462nm 발광스펙트럼 피크·30nm 이하의 발광 반치폭을 가진 고품위 진청색 OLED 소자를 개발했다고 설명했다. 결국 고색순도를 바탕으로 색공간 CIE1931에서 표현 가능한 색의 범위를 넓혀, 생동감 있는 이미지를 전달할 수 있는 차세대 디스플레이 패널에 적용 가능하다. 이정환 교수는 "최근 융합연구와 공동연구의 중요성이 대두되는 시점에서 울산대 연구팀과 공동연구를 진행해 OLED 디스플레이 분야에서 좋은 연구 성과를 거둬 기쁘다"며 "앞으로도 인하대학교의 우수한 학생들과 차세대 디스플레이·반도체 분야 발전에 도움이 되는 기술 개발에 매진할 계획"이라고 말했다. 한편, OLED시장 세계 1~2위를 달리고 있는 한국의 뒤를 이어, 중국과 대만, 일본이 기술 격차를 줄이며 바짝 추격하고 있다. 이에 한국은 차세대 디스플레이 OLED를 뛰어 넘어 iLED(무기발광) 디스플레이 연구개발에도 힘쏟고 있다.
- 산업
2023-10-05
포스코인터내셔널, 미국에 영구자석 생산 공장 추진

포스코인터내셔널이 국내 유일의 영구자석 전문업체 성림첨단산업과 미국에서 영구자석 생산공장 설립을 논의 중인 것으로 알려졌다. 3일 연합뉴스에 따르면 포스코인터내셔널과 성림첨단산업은 전기차 구동모터코어의 주요 재료인 영구자석 생산을 위한 미국 내 합작회사 설립에 대한 방안을 검토하고 있다. 영구자석은 강한 자화 상태를 오래 보존하는 자석을 말한다. 자화된 물체라도 시간이 지나거나, 강한 충격을 받거나, 열을 받으면 작은 자석들이 원래의 상태로 되돌아가서 자석의 성질을 잃어버리게 된다. 영구자석은 전류가 흐르지 않아도 자력을 띠는 자석이다. 미국에서 생산될 예정인 영구자석은 포스코인터내셔널의 자회사 포스코모빌리티솔루션에서 구동모터코어로 제작돼 제너럴모터스(GM), 포드 등 미국 자동차 업체에 공급되는 방안이 거론된다. 미국 내 생산 시설의 규모나 출자 비율 등에 대한 구체적인 협의 사항은 아직 진행 중이다. 업계 관계자는 "양사가 연말까지 합작회사 설립에 대한 구체적인 방안을 확정하고 공식 발표할 가능성이 크다"고 밝혔다. 포스코인터내셔널이 성림첨단산업과 협력하여 영구자석 시장에 진출하게 되면, 전기차 핵심 부품인 구동모터코어의 공급망 강화가 기대된다. 포스코인터내셔널의 자회사인 포스코모빌리티솔루션은 국내 최고의 구동모터코어 제조사로, 최근 2026년부터 2036년까지 현대차그룹에 총 353만대의 구동모터코어를 공급하기로 계약을 체결했다. 또한 포스코인터내셔널은 2030년까지 중국, 멕시코, 폴란드, 인도 등의 주요 국가에서 연간 500만대의 구동모터코어를 생산하는 해외 기반을 구축할 예정이다. 구동모터코어는 전기차의 핵심 부품으로 모터에서 전기를 발생시키는 부품으로, 가전제품이나 발전기, 전동기, 전기차에도 사용된다. 구동모터코어를 제작에는 네오디뮴 등의 희토류를 이용한 영구자석이 필수적이다. 포스코인터내셔널의 미국 내 영구자석 공장 건설은 미중 갈등 속의 중국발 공급망 리스크를 줄일 수 있을 것으로 예상된다. 중국은 전기차(EV)용 영구자석 중 가장 효율적인 네오디뮴 영구자석의 90% 이상을 생산한다. 작년 12월 중국은 네오디뮴 등 희토류 자석 제조와 자석을 위한 합금 소재의 수출을 제한하면서 희토류에 대한 자원 무기화 뜻을 내비쳤다.
- 산업
2023-10-04
美 리튬이온 배터리,10분 만에 80% 충전 가능한 소재 개발

미국 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)의 연구진이 기존 리튬이온 배터리보다 훨씬 빠른 충전 속도와 오래 지속되는 수명을 가진 새로운 배터리 소재를 개발했다. 최근 사이테크데일리(SciTechDaily)에서 공개된 이 연구에 따르면, 새로 개발된 리튬이온 배터리는 단 10분만에 80%까지 충전이 가능하며, 1500사이클 이상 사용 수명을 자랑한다. 오크리지 국립연구소는 미국 에너지부가 후원하고 UT-Battelle이 연방 기금 연구 개발 센터 (Federally funded research and development centers,FFRDCs)로 관리와 운영을 하는 미국 다중 프로그램 과학 기술 국가 연구소다. 리튬이온 배터리는 액체 전해질을 사용해 갑작스러운 충격이나 압력 변화에 내부 구조가 변화되면 온도가 상승해 폭발할 수 있다. 이번에 개발한 리튬이온 배터리의 핵심 기술은 탄산염 용매를 활용한 새로운 형태의 리튬 염과 이온 흐름의 향상에 있다. 연구팀은 이를 통해 고전류에도 견디며, 배터리 가열 문제가 크게 줄었다는 설명이다. 이번 연구결과는 전기 자동차(EV) 시장에서의 배터리의 충전 시간과 수명 문제를 크게 개선하는 데 기여할 것으로 보인다. 이는 전기자동차의 보급 확대와 환경 보호에 중요한 발판이 될 것으로 전망된다. 이번에 ORNL에서 개발된 배터리는 이온이 전해질, 즉 매개체를 통해 전극 사이로 움직이게 되는 원리로 작동 및 재충전된다. 연구원 즈이지아 두(Zhijia Du)는 탄산염 용매를 활용해 시간이 흐를수록 보다 효율적인 이온 흐름을 보장하는 리튬 염의 새로운 제형을 개발했다. 또한, 이 제형은 고속 충전 시 고전류에 의한 배터리 가열에 효과적으로 대응했다. 아울러 배터리의 안전성과 사이클링 특성을 입증하기 위해 ORNL의 배터리 제조 시설에서 만든 배터리 파우치 셀을 여러 차례 테스트했다. 즈이지아 연구원은 "이 새로운 전해질 제형을 통해 초고속 충전 배터리의 수명을 기존의 3배로 늘릴 수 있음을 확인했다"고 말했다. 이번 연구는 ORNL의 배터리 제조 시설에서 만든 배터리 파우치 셀을 통해 배터리의 안전성과 사이클링 특성을 입증하며 혁신적인 배터리 소재의 가능성을 높였다.
- 생활경제
2023-09-22
플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제

플라스틱을 먹는 효소가 개발이 활성화돼 폐플라스틱 처리에 힘을 보탤 전망이다. 환경오염 주범으로 꼽히는 지구를 뒤덮은 폐플라스틱을 재활용하기 위해 수 많은 연구팀들은 다양한 해결책을 찾고 있다. 특히, 벌집나방 애벌레와 같은 생물학적 자원 활용은 소각이나 매립보다 환경친화적으로 플라스틱을 처리하는 유용한 도구가 될 수 있다. 미국 생화학·분자 생물학 매거진 'ASBMB 투데이'에 따르면, 스페인 생물학자 페데리카 베르토치니(Federica Bertocchini)는 약 10년 전 벌집나방의 애벌레가 플라스틱의 일종인 폴리에틸렌을 먹어 치운다는 사실을 발견했다. 폴리에틸렌은 플라스틱 용기 등을 만드는 데 흔하게 이용되지만, 잘 분해 되지 않는 특성이 있어 폐기가 어렵다는 단점이 있다. 최근 과학자들은 매립지나 자동차폐차장 등을 찾아다니면서 플라스틱을 분해할 수 있는 유기체를 찾고 있다. 이를 채취해 플라스틱의 구성 요소를 회수하는 효율적인 방법을 찾길 기대하고 있는 것. 이후 새로운 재료를 조합해 ‘무한 재활용’이 가능하도록 한다는 계획이다. 영국 포츠머스대 효소혁신센터 존 맥기한(John McGeehan)은 "놀랍게도 전 세계의 수백 개 그룹과 수천 명의 과학자들이 이 문제를 연구하고 있다"고 설명했다. 폐플라스틱, 환경오염 주범 플라스틱은 1950년대 들어 본격적으로 생산됐고 생산량도 급증했다. 매년 약 4억6000만 톤에 가까운 플라스틱이 생산되는 것으로 추정된다. 하지만 이렇게 생산된 플라스틱은 아쉽게도 소각하거나 매립지에 묻히고 있다. 플라스틱은 지구상의 심해나 극지방을 비롯해 비를 타고 내려오거나, 심지어 태반이나 모유, 사람의 혈액에서도 흔적이 보고 되는 등 우리 눈에 보이지 않는 구석구석까지 침투했다. 이처럼 플라스틱은 건강과 환경 문제와 직접 연결되어 있다. 그럼에도 수요는 줄어들지 않고 있으며, 생산량은 오는 2050년까지 10억 톤을 넘길 것으로 예상된다. 플라스틱은 가볍고, 형태를 잡기 쉬운 특성 때문에 이를 대체할 마땅한 소재가 없기 때문이다. 현실적으로 모든 플라스틱을 교체하거나 재활용할 수 없다는 점에서 차선책은 덜 만드는 것이다. 또 약 9%에 불과한 전 세계 플라스틱 재활용률을 높이는 것이 과제다. 하지만, 재활용 과정에서 유해한 화학물질을 흡수할 수 있으며, 수천 가지의 플라스틱 유형에는 각각 고유한 구성과 화학 첨가물이나 착색제가 들어 있어 대다수는 재활용할 수 없는 것이 문제다. 효소 재활용 회사 버치 바이오사이언스(Birch Biosciences) 공동 창립자이자 합성 생물학자인 요한 커스(Johan Kers)는 "우리는 심각한 플라스틱 순환성 문제를 안고 있다"며 "알루미늄과 종이 등은 재활용할 수 있지만 플라스틱 재활용은 힘들다"고 지적했다. '자연'에서 착안한 '효소' 주목 캘리포니아대학교 버클리 캠퍼스 고분자 과학자 팅 쉬(Ting Xu)는 "효소를 통한 접근법은 폐플라스틱을 폐기물의 원천이 아닌 귀중한 자원으로 전환시킬 수 있다"고 설명했다. 이미 1970년대에 플라스틱을 먹는 효소에 대한 연구가 시작됐다. 그러다가 2016년 일본 과학자팀이 사이언스 학술지에 플라스틱을 먹는 획기적인 박테리아의 새로운 변종에 대한 논문을 발표하면서 효소 연구에 다시 불을 지폈다. 교토공과대학 미생물학자 코헤이 오다(Kohei Oda)가 이끄는 연구팀은 이데오넬라 사카이엔시스(Ideonella sakaiensis) 201-F6이라고 불리는 미생물이 음료수병과 섬유에 널리 사용되는 폴리에스터인 PET 플라스틱을 주요 에너지와 식품 공급원으로 사용한다는 사실을 발견했다. 그 이후로 과학자들은 독일 라이프치히 묘지의 퇴비 더미, 그리스 하니아(Chania) 해변 등 전 세계 여러 장소에서 플라스틱을 먹는 미생물을 발견했다. 그리고 바다, 북극 툰드라 표토, 사바나 및 다양한 숲을 포함한 환경에서 자유롭게 떠다니는 DNA에서 발견된 2억 개 이상의 유전자에 대한 대규모 분석을 통해 플라스틱 분해 가능성이 있는 3만 개의 다양한 효소가 있다는 것을 찾아냈다. 맥기한은 콜로라도를 포함해 다른 지역의 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)의 동료들과 함께 이데오넬라 사카이엔시스의 플라스틱 섭취 능력을 담당하는 두 가지 효소를 조작해 성능을 높이고 연결해 플라스틱을 분해할 수 있는 효소 칵테일을 만들었다. 그 결과 이전보다 6배 더 빠르게 PET를 분해할 수 있었다. 최근 과학자들은 인공지능(AI)을 사용해 플라스틱을 더 빠르게 해중합[해중합은 유색 페트(PET)병이나 폴리에스터 섬유 등 플라스틱 분자를 화학적으로 분해하는 기술]하고, 표적 기질에 대해 덜 까다롭고, 더 높은 온도를 견딜 수 있는 효소를 찾아내고 있다. 초기 데이터에 따르면 생물학적 효소를 이용한 재활용은 플라스틱을 새로 만드는 것보다 탄소 배출량이 더 적은 것으로 알려졌다. 탄소와 산소가 얽혀 있는 PET 재활용 플라스틱은 생물학적 재활용에 가장 적합하다. 영국 포츠머스 대학교의 분자 생물물리학자 앤디 픽포드(Andy Pickford)는 이 물질이 '일종의 아킬레스건'이라고 말했다. PET은 탄소가 산소와 얽혀 있다. 직물과 음료수병에서 흔히 발견되며 매년 생성되는 플라스틱의 약 5분의 1을 차지하는 PET는 생물학적 재활용 업체들 사이에서 인기 있는 대상이자 상업적으로 이용 가능한 제품이기도 하다. 실제로 프랑스 회사 카르비오(Carbios)는 연간 5만 톤의 PET 폐기물을 재활용하는 것을 목표로 2025년 프랑스 북부에 바이오 재활용 공장을 열 계획이다. 호주에 본사를 둔 삼사라에코(Samsara Eco)는 2024년 멜버른에 PET에 초점을 맞춘 2만 톤 규모의 재활용을 계획하고 있다. 플라스틱 유형을 연구하고 있는 픽퍼드(Pickford)는 "PET와 유사한 화학적 구성을 가진 폴리아미드와 폴리우레탄도 본질적으로 효소에 의해 분해되기 쉬워 효소 재활용의 유망한 대상"이라고 말했다. 삼사라에코는 합성 폴리아미드의 일종인 나일론을 연구하고 있다. 지난 5월 버려진 옷으로 '세계 최초의 무한 재활용' 나일론-폴리에스테르 의류를 생산하기 위해 인기 운동복 브랜드 룰루레몬(Lululemon)과 다년간의 파트너십을 발표했다. 아직은 연구가 미진하지만 연구원들은 폴리우레탄을 분해하는 미생물에 대해서도 연구 중이다. '슈퍼웜' 유충 활용 기술 향상 효소 재활용은 순수 탄소 골격을 가진 플라스틱의 경우 전망은 흐리다. 비닐봉지를 만드는 데 사용되는 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 제품은 기름기가 많아 투입된 효소를 붙잡을 수 없기 때문이다. 그런데 페데리카 베르토치니는 데메트라(Demetra)와 세레스(Ceres)라는 이름을 붙인 왁스 벌레 타액에서 플라스틱 분해 효소를 확인했다. 이 효소는 탄소 골격에 산소를 주입해 실온에서 몇 시간 내에 폴리에틸렌을 분해하는 것으로 나타났다. 폴리스티렌을 연구하는 호주 퀸즈랜드 대학교의 미생물학자 크리스 린케(Chris Rinke) 박사는 '슈퍼웜(Superworm)'이라고 불리는 미국왕딱지벌레(Zophobas morio) 유충을 발견했다. 플라스틱을 기계적으로 작은 조각으로 파쇄하고 산소 원자를 투입해 '노화'한 다음 특수 기술을 사용해 해당 조각을 해중화하는 두 가지 과정을 통해 폴리스티렌을 분해한다. 린케 박사는 "곤충에서 발견되는 효소가 열쇠를 쥐고 있을 수 있다"고 말했다. 반면, 일부 전문가들은 생물학적 재활용 전망에 대해 낙관적이지 않다. 픽포드는 "아직 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC와 같은 폴리올레핀이 대규모 효소 재활용을 위한 현실적인 목표가 될 것이라고 확신하지 못했다"며 "이런 경우 재활용이 가능한 새로운 플라스틱을 만드는 방향으로 전환하는 것이 더 현실적"이라고 말했다. 한국의 경우, 2020년 포스텍의 차형준 교수 팀은 '산맴돌이거저리(Plesiophthalmus davidis)'라고 불리는 검은 딱정벌레의 유충에서 폴리스티렌 소화 능력을 부여한 장내 세균인 '세라티아 폰티콜라(Serratia Fonticola)'에 대해 보고했다. 또 다른 그룹은 PLA를 포함한 특정 유형의 생분해성 플라스틱을 분해할 수 있는 두 가지 저온 적응성 곰팡이 균주[고산 토양과 북극 해안에서 분리된 라크네룰라(Lachnellula)와 네오데브리에시아(Neodevriesia)]를 발견했다고 보고했다. 하지만 효소를 활용하는 프로세스를 확장하는 것이 얼마나 쉬울지, 그리고 확장된 환경이 어떤 모습일지는 불분명하다. 한편, UN은 오는 2024년 세계 최초의 글로벌 플라스틱 오염 조약을 만들 예정이다. 플라스틱 오염을 억제하는 것을 목표로 하며, 특히 재활용을 더 쉽게 하기 위해 플라스틱 제품의 생산 과 설계에 대한 새로운 규칙을 도입할 것으로 예상된다. 다음 해에는 워싱턴과 캘리포니아, EU에서 플라스틱 용기와 음료수병 재료의 25%를 재활용 플라스틱으로 규정하는 법률이 시행될 예정이다. 그러나 추가적인 변화와 인센티브가 없다면 이러한 노력은 물거품이 될 수도 있다는 지적이다. 화석 연료의 저렴한 가격으로 인해 순수 플라스틱이 저렴하게 유지되는 한 생물학적 효소 활용은 비용 면에서 경쟁력이 없기 때문이다. 맥기한은 "과거 석유 및 가스 산업이 혜택을 누렸던 방식으로 PET 또는 기타 생분해성 공정에 인센티브를 부여해야 한다"며 "생물학적 재활용 기술이 향상되면 새로운 플라스틱과 경쟁할 수 있을 만큼 비용면에서 효율적일 것"이라고 강조했다. 그럼에도 그는 "효소가 전체 플라스틱 문제를 해결하지 못하지만 이제 막 첫 걸음을 뗐다"며 향후 발전에 기대감을 드러냈다.
- IT/바이오
2023-09-21
[퓨처 Eyes(3)] 양자 컴퓨터, AI·챗GPT보다 더 큰 기술 혁신 온다

미래 기술에서 양자 컴퓨터를 빼고 이야기할 수 없다. 양자 컴퓨터는 독특한 도전과제를 제시하고 전례 없는 연산 능력을 약속하는 최첨단 기술이다. 양자 컴퓨터는 양자역학의 원리를 이용하여 작동한다. 이진 논리(0과 1)와 순차적 계산으로 작동하는 기존 컴퓨터와 달리, 양자 컴퓨터는 무한한 수의 가능한 결과를 나타낼 수 있는 양자 비트, 즉 '큐비트(qubit)'라는 정보 단위를 사용해 계산을 수행한다. 이를 통해 양자 컴퓨터는 양자역학의 확률적 특성을 활용하여 엄청난 수의 계산을 동시에 수행할 수 있다. 인공지능(AI) 챗 GPT보다 더 큰 기술혁신을 몰고 올 것으로 기대되는 양자 컴퓨터의 장점은 첫째, 기존 컴퓨터보다 어떤 작업도 더 빠르게 수행할 수 있다. 양자 컴퓨터에서는 원자가 기존 컴퓨터보다 더 빠르게 움직이기 때문이다. 둘째, 높은 수준의 정밀도로 국가 보안 및 메가데이터 처리에 적합하다. 셋째, 에너지 낭비가 적다. 양자 컴퓨터는 아직 초기 단계에 있지만 암호화부터 신약 개발에 이르기까지 다양한 분야에 혁신을 가져올 잠재력을 가지고 있다. 양자 컴퓨터를 사용하면 부작용이 적고 더 효과적인 신약을 개발할 수 있다. 또한 IT 보안의 주요 도전 과제이기도 하다. 연구자와 기술 기업은 양자 컴퓨터의 성능을 견딜 수 있는 새로운 암호화 방법을 모색해야 한다. 여기에는 새로운 암호화 알고리즘을 개발하거나 양자역학의 원리를 사용하여 '양자 암호화'로 알려진 것을 만드는 게 포함될 수 있다. 프랑스 일간 경제지 라 트리뷘(LATRIBUNE)에 따르면 2030년까지 2000~5000대의 양자 컴퓨터가 작동할 것으로 보인다. 이 매체는 양자 컴퓨터 퍼즐에는 많은 조각이 있기 때문에 가장 복잡한 문제를 처리하는 데 필요한 하드웨어와 소프트웨어는 2035년 이후에나 존재할 수 있다고 전망했다. 또 대부분의 기업은 2035년까지 양자 컴퓨터를 통해 상당한 가치를 창출할 수 없겠지만, 일부 기업은 향후 5년 동안 이득을 볼 수 있을 것으로 내다봤다. 양자 컴퓨터 시장 규모는 2022년 약 10억 달러에서 2030년 80억 달러로 증가할 것으로 추정된다. 퓨처 아이즈에서는 양자 컴퓨터 작동 원리와 금융이나 생명공학, 공급망 등의 적용 분야, 향후 양자 컴퓨터 개발 과제 등을 점검해본다. 양자 컴퓨터의 작동 원리 1) 중첩 양자컴퓨터의 '중첩(Quantum superposition)'은 양자역학의 기본 원칙 중 하나로, 양자시스템이 두 개 이상의 상태를 동시에 가질 수 있다는 개념을 의미한다. 전통적인 컴퓨터에서 비트는 0 또는 1의 값을 갖는다. 그러나 양자컴퓨터에서 '큐비트'는 중첩의 원칙 덕분에 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있다. 이러한 특성은 양자컴퓨터가 복잡한 계산을 전통적인 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 수행할 수 있게 해준다. 2) 양자 얽힘 양자 얽힘은 큐비트가 서로 결합하여 한 큐비트의 상태가 다른 큐비트의 상태에 즉각적으로 영향을 미칠 수 있게 함으로써 큐비트 사이의 거리에 관계없이 큐비트를 연결할 수 있게 한다. 이 특성 덕분에 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 복잡한 문제를 더 효율적으로 해결할 수 있다. 3) 양자 게이트 양자 게이트는 큐비트 집합에서 수행할 수 있는 연산이다. 양자 게이트는 고전 컴퓨팅의 논리 게이트와 유사하지만, 중첩과 얽힘 덕분에 양자 게이트는 가능한 모든 입력을 동시에 처리할 수 있다. 양자 컴퓨터의 적용 잠재력 양자 컴퓨터의 잠재력은 방대한 양의 정보를 병렬로 처리할 수 있어 기존 컴퓨터에 비해 계산 능력이 기하급수적으로 증가한다는 데 있다. 기존 컴퓨터는 한 사람의 경주 결과를 계산할 수 있지만, 양자 컴퓨터는 서로 다른 경로를 가진 수백만 명의 참가자가 참여하는 경주를 동시에 분석하고 확률 기반 알고리즘을 사용하여 가장 가능성이 높은 우승자를 결정할 수 있다. 양자 컴퓨터는 특히 여러 가지 확률적 결과가 나오는 최적화 문제와 시뮬레이션을 해결하는 데 적합하며 물류, 의료, 금융, 사이버 보안, 날씨 추적, 농업 등의 분야에 혁신을 가져올 수 있다. 양자 컴퓨터의 영향력은 지정학까지 확장되어 전 세계적으로 힘의 역학 관계를 재편할 수 있다. 양자 컴퓨터는 금융과 생명공학, 공급망 등 많은 산업 분야에 혁신을 가져올 것이다. ◇ 금융 금융 및 투자 산업은 양자 AI(퀀텀 AI)의 혜택을 크게 받을 수 있는 분야 중 하나다. 대량의 데이터를 실시간으로 분석할 수 있는 양자 AI 알고리즘은 금융회사가 보다 정보에 입각한 투자 결정을 내리고 리스크를 보다 효과적으로 관리하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 양자 AI는 시장 동향을 분석하고 주식, 채권 및 기타 금융상품의 움직임을 예측하는 데 사용될 수 있다. 이는 투자자가 투자 시점에 대해 더 많은 정보를 바탕으로 구매, 판매 또는 보유 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있다. 또한 금융회사가 새로운 투자 기회를 파악하는 데도 도움이 될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 대량의 데이터를 분석하여 새로운 트렌드와 성장 가능성이 있는 산업을 파악할 수 있다. 이를 통해 투자자는 새로운 산업의 초기 단계에 진입하고 잠재적으로 상당한 투자 수익을 얻을 수 있다. ◇ 생명공학 양자 AI는 유전자 데이터와 기타 복잡한 의료 정보를 분석할 수 있는 능력을 통해 질병에 대한 새로운 치료법과 치료법을 찾아내는 데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 양자 AI는 대량의 유전자 데이터를 분석하여 암과 같은 질병의 근본적인 원인을 파악하는 데 사용될 수 있다. 이는 연구자들이 이러한 질병을 유발하는 특정 유전자 돌연변이를 표적으로 하는 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 의료진이 환자 개개인에게 맞춤화된 치료를 제공하는 데 도움이 될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 환자의 유전자 데이터를 분석하여 해당 환자의 특정 질환에 가장 효과적인 치료법을 찾아낼 수 있다. 이를 통해 의료진은 보다 효과적인 치료를 제공하고 환자 치료 결과를 개선할 수 있다. ◇ 공급망 및 물류 물류 및 공급망 관리는 양자 AI의 혜택을 크게 받을 수 있는 또 다른 분야다. 복잡한 물류 네트워크를 최적화함으로써 기업은 비용을 절감하고 효율성을 개선할 수 있다. 양자 AI는 배송 경로와 배송 시간을 분석하여 가장 효율적인 상품 운송 방법을 파악하는 데 사용될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 판매 데이터 및 기타 요인을 분석하여 제품 수요를 예측하고 기업이 재고 수준을 최적화할 수 있도록 도울 수 있다. 이를 통해 기업은 낭비를 줄이고 수익성을 개선할 수 있다. ◇ 기후 및 환경 모델링 양자 AI는 기후 및 환경 모델링에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 연구자들은 대량의 환경 데이터를 분석함으로써 기후 변화의 영향을 더 잘 이해하고 그 영향을 완화하기 위한 전략을 개발할 수 있다. 양자 AI는 위성 데이터를 분석하여 해수면 변화를 추적하고 해수면 상승이 해안 지역 사회에 미치는 영향을 예측하는 데 사용될 수 있다. 또 기상 조건을 분석하고 허리케인이나 토네이도와 같은 자연재해의 발생 가능성을 예측하는 데에도 사용될 수 있다. 양자 컴퓨터의 개선점 양자 컴퓨터는 큐비트 수정과 양자 오류 등의 수정, 양자 알고리즘 개발 등이 문제점으로 거론된다. 이를 개선하면 양자 컴퓨터는 상상할 수 없는 혁신적인 단계로 접어들 것으로 보인다. 1) 큐비트 개선 양자 컴퓨팅의 기본 단위인 큐비트는 고전적인 비트에 해당한다. 연구자들은 양자 정보를 보다 안정적으로 저장하고 조작할 수 있는 더 안정적이고 일관된 큐비트를 개발하기 위해 노력하고 있다. 초전도 큐비트, 갇힌 이온 기반 큐비트, 광자 기반 큐비트 등 다양한 기술이 연구되고 있다. 2) 큐비트 수 증가 양자 계산의 규모와 복잡성은 사용 가능한 큐비트 수에 따라 달라진다. 연구자들은 더 강력한 양자 알고리즘을 실행하기 위해 큐비트 수를 크게 늘리고자 한다. 큐비트 수가 많은 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 접근할 수 없는 계산을 수행할 수 있게 해준다. 3) 양자 오류 수정 양자 시스템은 노이즈, 간섭, 불안정성 등의 요인으로 인해 오류가 발생하기 쉽다. 양자 오류 수정은 양자 오류를 감지하고 수정하는 기술을 개발하여 실제 시스템에서 양자 계산의 신뢰성을 보장하는 것을 목표로 하는 활발한 연구 분야다. 4) 양자 알고리즘 연구원들은 양자 컴퓨터에서 실행되도록 설계된 특정 알고리즘을 개발하기 위해 노력하고 있다. 이러한 알고리즘은 양자 속성을 활용하여 기존 알고리즘보다 복잡한 문제를 더 빠르게 해결한다. 유망한 양자 알고리즘의 예로는 쇼 인수분해 알고리즘, 그로버 검색 알고리즘, 양자 시뮬레이션 알고리즘 등이 있다. 5) 양자 머신 러닝과 양자 인공 지능의 사용 연구자들은 양자 시스템의 고유한 특성을 활용할 수 있는 새로운 머신러닝 및 인공 지능 알고리즘을 개발하기 위해 양자 컴퓨팅의 활용을 모색하고 있다. 6) 양자 클라우드 서비스의 부상 큐비트 수와 일관성 시간이 증가함에 따라 많은 기업이 사용자에게 양자 클라우드 서비스를 제공하여 자체 양자 컴퓨터를 구축하지 않고도 양자 컴퓨팅의 성능을 이용할 수 있도록 하고 있다. 7) 양자 오류 수정의 발전 양자 컴퓨터를 실질적으로 유용하게 사용하려면 계산 중에 발생하는 오류를 최소화하는 양자 오류 수정 기술이 필요하다. 이 목표를 달성하기 위해 많은 새로운 기술이 개발되고 있다. 양자 컴퓨팅은 아직 개발 초기 단계에 있으며, 널리 사용 가능하고 상업적으로 실행 가능한 양자 시스템이 현실화되려면 많은 기술적 과제를 극복해야 한다. 하지만 이러한 혁신 분야의 지속적인 발전은 가까운 미래에 양자 컴퓨팅에 대한 흥미로운 전망을 열어줄 수 있다. 양자 컴퓨팅은 새로운 논리 패러다임으로 인해 프로그래밍에 완전히 다른 접근 방식이 필요하다. 이 기술의 잠재력을 효과적으로 활용하려면 불확실성과 반복적인 휴리스틱 접근 방식을 수용하는 것이 필수적이다. 그러나 양자 컴퓨팅의 한 가지 중요한 과제는 오류 확률을 높이지 않고 여러 큐비트를 연결해야 한다는 점이다. 이는 양자 컴퓨팅 기술의 상업적 성장을 가로막는 중요한 장애물로 남아 있다. 양자 상태를 저하시키는 디코히어런스를 피하기 위해 큐비트를 실제 환경으로부터 격리해야 한다는 현실적인 제약이 있다. 현재는 극도로 낮은 온도로 냉각하는 것이 격리에 사용된다. 현재 진행 중인 연구에서는 양자 프로세서의 확장성과 상업적 실용성을 높이기 위해 포토닉스 및 다양한 소재를 포함한 다양한 방법론을 모색하고 있다. 또한 양자 컴퓨터는 '1000큐비트'의 강력한 성능이 필요하다. 지난 10년 동안 양자 컴퓨팅은 괄목할 만한 발전을 이루었다. 예를 들어 IBM은 2017년에 50큐비트 칩을 출시했으며, 2019년에는 특정 계산에서 가장 빠른 기존 슈퍼컴퓨터를 능가하는 성능을 보였다고 주장했다. 1000큐비트 양자 컴퓨터 개발 경쟁이 이미 진행 중이며, 더 많은 발전이 기대된다. 양자 컴퓨터의 잠재력을 최대한 발휘하려면 오류 수정 큐비트의 개발이 필수적이다. 현재의 양자 프로세서는 하나의 오류 수정 큐비트를 구현하기 위해 상당한 수의 표준 큐비트가 필요한 경우가 많다. 그러나 이 문제는 향후 몇 년 내에 해결될 것이라는 낙관적인 전망이 나오고 있다. 현재 거론하는 양자 컴퓨터에 대한 단기적인 전망은 과장된 것일 수 있지만, 장기적인 결과는 판도를 바꿀 가능성이 높다. 다양한 분야에서 전 세계적으로 관심이 높아지면서 상당한 자본이 투입되고 있으며, 향후 몇 년 동안 놀라운 실용적 혁신이 이루어질 수 있는 기반을 마련하고 있다. 양자 컴퓨터는 전례 없는 연산 능력을 제공하고 다양한 산업과 분야에 혁명을 일으켜 세상을 변화시킬 수 있는 가능성을 지니고 있다. 아직 해결해야 할 과제가 남아 있지만, 양자 기술의 지속적인 발전은 언제든 획기적인 발전이 일어날 수 있음을 시사한다. 양자 컴퓨터의 잠재력을 활용하면 모든 첨단 기술 중에서 가장 영향력 있는 기술이 되어 우리 사회에 큰 발전을 가져올 것으로 기대된다.
- 포커스온
2023-09-14