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영국 맨체스터 대학, 빅벤 높이 2배 120m 이상 점프하는 로봇 개발
- 영국 맨체스터 대학(University of Manchester)의 엔지니어들이 현재까지 설계된 점프 로봇 가운데 가장 높은 120m를 점프할 수 있는 로봇을 개발했다고 전문 매체 테크익스플로러가 전했다. 연구진은 수학, 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험실 테스트를 결합해 최적의 부품을 채용하고 크기, 모양을 최적화한 로봇을 설계하는 방법을 발견했다. 개발된 로봇은 자체 크기의 수십 배에 달하는 장애물을 넘을 수 있을 만큼 높이 점프할 수 있다. 현재까지 개발된 가장 높이 점프하는 로봇은 자기 몸 크기의 110배에 해당하는 33m까지 도약할 수 있다. 이번에 맨체스터 대학 연구진이 개발한 로봇은 공중에서 120m 이상, 중력이 약한 달에서는 빅벤 타워 높이의 무려 두 배 이상인 200m 이상 점프할 수 있다. 이 개발 결과는 '메커니즘 및 기계 이론(Mechanism and Machine Theory)' 저널 최근호에 발표됐다. 이 로봇은 행성 탐사부터 재난 구조, 위험하거나 접근하기 어려운 공간 탐사 및 모니터링에 이르기까지 다양한 응용 분야에 혁명을 일으킬 것으로 기대된다. 연구진의 일원인 맨체스터 대학교 우주 로봇공학 연구원 존 로 박사는 "로봇은 전통적으로 점프 대신 바퀴를 굴리거나 다리를 사용해 걷도록 설계되었지만, 점프는 우주 공간에서 이동할 수 있는 매우 효과적인 방법을 제공한다"라고 말했다. 지형이 고르지 않거나 동굴 내부, 숲 속, 바위 지대 표면, 심지어 우주의 다른 행성 표면과 같이 장애물이 많은 곳에 적합하다는 것이다. 로 박사는 "점핑 로봇이 이미 개발됐지만 이런 종류의 로봇을 설계하는 데는 몇 가지 큰 난제가 있다. 가장 중요한 것은 크고 복잡한 장애물을 극복할 수 있을 만큼 높이 점프하는 것이다"라며 "우리가 설계한 로봇은 스프링 구동 점핑의 에너지 효율성과 성능을 획기적으로 향상시킨다"고 설명했다. 연구진은 기존의 점핑 로봇이 스프링 에너지를 완전히 방출하기 전에 도약하는 경우가 많아 비효율적이고, 최대 점핑 높이도 제한한다는 사실을 발견했다. 또한 위로 똑바로 움직이는 대신 몸체가 좌우로 움직이거나 회전함으로써 도약 에너지를 낭비한다는 것도 밝혀냈다. 이에 따라 설계된 새로운 로봇 디자인은 필요한 구조적 강도와 강성을 유지하면서도 이 같은 바람직하지 않은 동작을 제거하는 데 중점을 두었다. 연구진인 항공우주공학 벤 파슬루 교수는 "캥거루처럼 땅을 밀어낼 수 있는 다리가 맞을지, 거대한 스프링을 갖춘 피스톤이 맞을지 등 로봇의 구조와 형태에 대해 결정할 사항이 매우 많았다"고 말했다. 다이아몬드처럼 마름모꼴의 대칭 모양이어야 할지, 곡선적이고 유기적인 형태를 갖출지도 연구 대상이었다. 로봇의 크기도 중요했다. 크기가 작으면 가볍고 민첩하지만, 대형 로봇은 더 강력한 점프를 위해 더 큰 모터를 운반할 수 있으므로 어느 정도의 크기로 할 것인지를 정해야 했다. 그래서 설계된 로봇은 로봇 질량을 위쪽으로 많이 분배하고 아래쪽으로 가늘게 만들어졌다. 프리즘 모양의 더 가벼운 다리와 신축성이 큰 스프링을 사용했다. 점프 성능을 향상시키고 점핑 로봇의 에너지 효율성을 극대화하기 위함이었다. 연구진은 후속 작업으로 점프 방향을 제어하고 착지 시의 운동 에너지를 활용해 로봇이 한 번에 수행할 수 있는 점프 횟수를 늘리는 방법을 찾고 있다. 또한 로봇을 달에 더 쉽게 운반하고 사용할 수 있도록 우주 임무를 위한 보다 효율적인 디자인을 모색하고 있다.
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- IT/바이오
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영국 맨체스터 대학, 빅벤 높이 2배 120m 이상 점프하는 로봇 개발
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[신소재 신기술(61)] 에스테르 환원, 새로운 광촉매로 청색광 활용해 효율성 극대화
- 새로운 광촉매(N-BAP)로 청색광을 활용해 에스테fm를 효율적으로 환원하는 기술이 개발됐다. 일본 국립자연과학연구소(NINS) 연구팀은 빛을 에너지원으로 활용하여 에스테르를 효월적으로 환원하는 새로운 광촉매를 개발했다고 밝혔다고 PHYS가 전했다. 이 연구 결과는 지난 6월 14일 '미국 화학학회지(Journal of the American Chemical Society)'에 게재됐다. 에스테르는 유기화합물의 한 종류로 알코올과 산이 반응하여 물이 빠져나오면서 생성되는 물질이다. 일반적으로 에스테르는 딸기 등 과일 향이나 꽃 향 등 특징적인 향기를 가지고 있다. 이러한 향기 때문에 향수나 화장품, 의약품, 식품 첨가물 등 다양한 분야에 활용된다. 그러나 기존의 에스테르 환원 방법은 높은 비용과 환경 문제를 야기했다. 공동 교신 저자인 NINS의 분자과학연구소(IMS) 산타로 오쿠무라 조교수는 "지난 10년 동안 광촉매 반응은 유기 합성 분야에서 자속 가능한 개발 목표(SDG)에 적합한 방법으로 큰 주목을 받았다"고 말했다. 오쿠무라 조교수눈 "광촉매는 금속 환원제가 없을 때 가사광선을 에너지원으로 사용해 산화와 완원 반응을 촉진한다. 하지만 다중 전자 전달 과정을 통한 광촉매 반응은 개발이 미흡해 전자가 4개 필요한 에스테르이 광촉매 환원을 통한 알코올 형성은 아직 미개발상태다"라고 설명했다. 이어 "에스테르를 광촉매로 환원하여 알코올을 만드는 것은 전례 없는 연속적인 4중 SET 공정이 필요하기 때문에 엄청난 도전"이라고 말했다. NINS 연구팀은 지속 가능한 광촉매를 사용해 에스테르를 환원하는 방법을 연구했다. 광촉매는 빛에 의해 활성화되는 촉매로, 반응성이 높은 금속 환원제 없이 촉매와 유기 화합물 사이의 전자 이동 과정을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 그러나 기존의 광촉매는 고가의 비재생 금속을 사용하며, 제한적인 유기 화학물만 환원할 수 있었다. 또한 일반적으로 한 번에 한 개의 전자만 화합물에 추가하는 단일 전자 이동(SET)방식을 사용하여 원하는 수준의 환원을 달성하기 위해 여러 번의 반복 과정이 필요했다. 4중 SET 공정을 달성하기 위해 연구팀은 'N-BAP'라는 새로운 광촉매를 개발했다. 파란색 빛(청색광)을 받으면 활성화되는 N-BAP광촉매는 물과 다른 탄소 기반 화학 그룹과 반응하는 화학 그룹을 생성하며, 옥살산염과 함께 사옹하면 빠른 속도로 4개의 전자를 연속적으로 추가해 원하는 알코올을 생성할 수 있다. 오쿠무라는 N-BAP 촉매와 미량 환원제인 옥살산염의 조합은 카르비놀 음이온을 생성하기 위한 에스테르의 급속한 연속적인 4-전자 환원을 가능하게 하고, 이어서 양성자화되어 알코올을 생성하게 한다고 말했다. 그는 "이 연구는 에스테르의 새로운 변환 가능성을 열 수 있으며 지속 가능한 개발 목표(SDGs)에 적합한 녹색 유기합성으로서 지속가능한 사회에 기여할 것으로 기대된다"고 밝혔다.
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- 포커스온
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[신소재 신기술(61)] 에스테르 환원, 새로운 광촉매로 청색광 활용해 효율성 극대화
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[먹을까? 말까?(27)] L-테아닌, 스트레스 감소 효과⋯복용시 주의점은?
- 녹차나 말차, 홍차 등에서 발견되는 아미노산의 일종인 L-테아닌이 긴장 안화와 스트레스 감소 등의 효과가 있는 것으로 나타났다. 일부 식품과 보충제에서 발견되는 비단백질 아미노산인 L-테아닌이 스트레스 완화 및 수면 개선 등 신경을 안정시키는 효과로 주목빋고 있다고 이팅웰이 전했다. L-테아닌은 말차나 녹차, 홍차 등의 식물과 일부 버섯과 같은 균류에서 자연적으로 생성되는 성분으로, 긴장 완화 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 일반적으로 알약 또는 분말 형태의 보충제로도 섭취 가능하다. L-테아닌이란? L-테아닌은 스트레스 완화 효과 외에도 다양한 건강상 이점을 제공할 수 있다. 연구 결과에 따르면, L-테아닌은 건강한 개인뿐만 아니라 주요 우울 장애 환자의 스트레스 관련 증상 완화, 수면의 질 개선 및 인지 기능 향상에 도움이 될 수 있다. 또한, 운동선수나 스트레스에 노출된 개인의 경우 L-테아닌 섭취 시 운동 능력 향상과 스트레스 반응 감소 효과가 보고됐다. L-테아닌은 주의력, 집중력 및 인지 능력을 향상시킬 수 있다. 특히 카페인과 함께 섭취하면 기억력과 실행 기능 향상, 주의 산만과 잡념 감소 효과가 더욱 극대화될 수 있다. 또한, L-테아닌은 지속적인 주의력 및 충동 조절 능력 향상에 도움이 되므로 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD) 환자에게도 유익할 수 있다. 그러나 이러한 효과를 명확히 규명하기 위해서는, 특히 아동 및 청소년을 대상으로 한 추가적인 연구가 필요하다. L-테아닌은 항산화, 면역 조절 및 항염증 특성을 가지고 있다. 연구 결과에 따르면 L-테아닌은 호흡기 감염 발생률 감소, 독감 예방 및 소화관 염증 감소에 기여할 수 있다. 현재까지 연구 결과를 종합해 볼 때, L-테아닌 섭취와 관련된 심각한 부작용은 보고되지 않았다. 그러나 L-테아닌 섭취량 증가를 위헤 차를 많이 마시는 경우, 카페인 과다 섭취로 인해 두통, 메스꺼움, 긴경 과만, 짜증 등의 부작요이 잘생할 수 있다. 고위험 환경에서 근무하거나 높은 수준의 스트레스에 노출되는 사람들은 L-테아닌의 잠재적인 인지 기능 향상 효과, 특히 카페인과 함께 섭취했을 때 나타나는 집중력 향상 효과를 경험할 수 있다. 또한 수면의 질이 낮거나 우울증 및 불안 증세를 겪는 사람들도 L-테아닌 섭취를 통해 증상 완화를 기대할 수 있다., L-테아닌 섭취시 주의 사항 L-테아닌에 대한 연구가 충분히 수행되지 않았기 때문에 임산부와 아기에게 젖을 먹이는 수유부는섭취를 피해야 한다. 또 고혈압 약물을 복용하는 사람들은 L-테아닌이 혈압을 더욱 낮출 수 있으므로 주의해야 한다. 암치료를 위해 화학 요법을 받는 환자들도 L-테아닌 보충제 섭취를 피해야 한다. L-테아닌의 강력한 항산화 기능이 특정 항암제의 효능을 감소시킬 수 있기 때문이다. L-테아닌은 다양한 건강상의 이점을 제공할 수 있지만, 좀 더 광범위하고 다양한 연구를 통해 효능을 확인할 필요가 있다. 그리고, 새로운 보충제 섭취 전에는 항상 의료 전문가와 상담하는 것이 좋다. 특히 암치료 중이거나 고혈압 환자인 경우 L-테아닌 섭취 전 반드시 전문가와 상담해야 한다.
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- 생활경제
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[먹을까? 말까?(27)] L-테아닌, 스트레스 감소 효과⋯복용시 주의점은?
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[퓨처 Eyes(39)] 유전자 편집 기술 eePASSIGE, 인간 세포 치료 효율 극대화
- 혁신적인 유전자 편집 기술이 최근 개발돼 낭포성 섬유증 등 수백, 수천 개의 돌연변이 유형으로 발생하는 난치성 유전 질환 치료에 새로운 가능성을 제시했다. 기존 유전자 편집 기술은 제한적인 범위 내에서만 변화를 줄 수 있었지만, 이번에 개발된 신기술은 건강한 유전자 복사본을 원래 위치에 직접 삽입해 치료 효과를 극대화할 수 있다. 미국 매사추세츠 공과대학(MIT)과 하버드 브로드 연구소 연구팀은 인간 세포에서 전체 유전자를 삽입하거나 대체할 수 있는 획기적인 유전자 편집 시스템인 'eePASSIGE'를 개발했다. 해당 내용은 네이처와 PHYS등 다수 외신이 지난 10일(현지시간) 집중 조명했다. 이번 연구는 브로드 연구소의 데이비드 리우(David Liu) 박사가 이끌었으며, 단일 유전자 치료법 개발에 중요한 발판을 마련할 것으로 전망된다. 'eePASSIGE'로 명명된 이 프라임 편집 시스템은 기존 유사 방식보다 몇 배 더 효율적인 유전자 전체 치료를 가능하게 하여, 유전 질환 치료의 새 지평을 열 것으로 기대된다. 이 신기술은 최대 100~200개 염기쌍까지 다양한 변화를 유도하는 프라임 편집과 함께 개발된 재조합 효소를 활용한다. 이 재조합 효소는 수천 염기쌍에 달하는 큰 DNA 조각을 유전자(게놈)의 특정 위치에 효율적으로 삽입할 수 있다. 다시 말하면, eePASSIGE는 기존의 유전자 편집 기술보다 훨씬 더 효율적이고 정확하게 유전자를 조작할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 특히 기존 기술에서는 어려웠던 대규모 유전자 편집이 가능해, 수천 염기쌍 길이의 대규모 유전자 삽입도 가능하다. 따라서 이 기술은 낭포성 섬유증처럼 수백 또는 수천 개의 돌연변이 유형 중 하나에 의해 발생하는 질병 치료에 혁신적인 변화를 가져올 수 있다. eePASSIGE는 또 다른 유전자 편집 기술에 비해 오류율이 낮아 정확하게 원하는 유전자 변형을 일으킬 수 있다. 게다가 손상된 유전자를 교체하거나 정상적인 유전자를 삽입하는 방식으로 다양한 유전자 질횐을 치료할 수 있는 잠재력이 있다. 이번 연구 결과는 유전자 편집 기술이 단순히 유전자 일부를 수정하는 것을 넘어 전체 유전자를 효과적으로 치료하는 단계로 진입했음을 보여준다. 이는 난치성 유전 질환 치료에 새로운 희망을 제시하며, 향후 유전자 치료 분야의 발전을 가속화할 것으로 보인다. 연구 결과는 저명한 학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)'에 게재되어 학계의 주목을 받고 있다. 유전자 편집 기술 유전자 편집은 살아있는 유기체의 DNA를 직접 수정하여 질병을 치료하거나 원하는 특성을 부여하는 기술로, 유전자 보강과 유전자 치료라는 두 가지 방식으로 구현된다. 1970년대 시작된 유전자 조작 기술은 '유전자 가위' 크리스퍼(CRISPER)의 등장과 함께 혁명적인 발전을 이루었다. 특히 3세대 유전자 가위인 크리스퍼-Cas9는 DNA를 정교하게 자르고 붙이는 기술로, 생명과학 분야의 '게임 체인저'로 평가받는다. CRISPER-Cas9는 Cas9 단백질과 CRISPR RNA를 이용해 특정 DNA 부위를 정확하게 절단하고, 원하는 유전자를 삽입하거나 삭제할 수 있다. 이 기술은 유전 질환 치료, 농작물 개량 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 크리스퍼-Cas9 이전에도 다양한 유전자 편집 기술이 개발되었다. 2009년에서 2010년 사이에 개발된 '탈렌(TALENs)'은 염기 서열을 인식하는 단백질을 사용하여 DNA를 절단하고 변형하는 기술이다. 또한, '징크 핑거(ZFN)' 기술은 인간 게놈 유전자의 3%에서 발견되는 아연 집게 단백질을 이용하여 DNA를 인식하고 절단한다. 최근에는 CRISPR-Cas9 기술을 변형하여 DNA 염기 서열을 직접 변형하는 '베이스 편집' 기술도 등장했다. 유전자 가위 크리스퍼(CRISPER) 지난 10년 동안 크리스퍼(CRISPER)는 DNA를 쉽고 정확하게 편집할 수 있는 능력으로 생물의학계와 생명과학계에 큰 반향을 일으켰다. 크리스퍼는 인체의 DNA 조각이나 그 화학(소위 후생 유전학)을 정확하게 수정할 수 있으므로 생명의학 과학에서 임상 용도로 사용할 수 있는 잠재적인 도구가 된다. 스탠포드 대학교 생명공학부 부교수이자 사라판 ChEM-H연구소의 스탠리 치 교수는 "크리스퍼는 단순한 도구가 아니다. 기초 과학, 의학, 환경 분야의 오랜 난제를 해결할 수 있는 학문이자 원동력이 되고 있다"고 설명했다. 치 교수는 "최근 미국 식품의약국(FDA)이 겸상 적혈구 빈혈과 베타 지중해빈혈을 치료하는 최초의 크리스퍼 약물인 캐스게비(Casgevy)를 승인한 것은 다른 질병에 대한 안전성과 잠재력을 말해준다"고 부연했다. 캐스게비는 2021년 10월 FDA로부터 승인된 암 치료제로 특정 유형의 혈액암 치료에 사용되고 있다. '겸상 적혈구 빈혈'은 적혈구에 있는 돌연변이가 있는 질병이다. 일반적으로 잦은 수혈이나 일치하는 기증자의 골수 이식 외에는 치료법이 없다. 이는 비용이 많이 들고 환자의 전반적인 건강에 해를 끼친다. 크리스퍼를 사용하면 일회성 치료를 수행해 돌연변이를 영구적으로 교정하는 것이 가능하다. 크리스퍼를 사용해 잠재적으로 치료를 고려할 수 있는 유전병은 8000가지가 넘는다. 현재 크리스퍼는 설정하는 데 몇 주 밖에 걸리지 않으며, 설정 비용은 수 백달러가 조금 넘는다. 연구진은 유전자 편집 기술의 효율성을 높이기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 기존 프라임 편집 기술은 수십 염기쌍까지 변화를 유발하는 데 효과적이었지만, 수천 염기쌍에 이르는 전체 유전자를 원래 위치에 삽입하는 데에는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 머지않아 유전자 편집 기술은 더욱 정교하고 효율적인 도구로 발전할 것으로 전망된다. eePASSIGE 유전자 편집 기술 이번 연구는 유전자 질환 치료에 있어 돌연변이 유형에 상관없이 치료 가능성을 높이고, 주변 DNA 서열을 보존하여 유전자 발현 조절을 정확하게 유도할 수 있다. 앞서 2021년 리우 박사 연구팀은 이러한 목표 달성을 위한 중요한 단계를 발표했다. 연구팀은 '트위핀(twinPE)'이라는 프라임 접근 방식을 개발해 게놈에 재조합 효소 '착륙 지점'을 설치하고, 천연 재조합 효소인 Bxb1을 사용하여 새로운 DNA를 프라임 편집된 표적 위치에 삽입하는 방법을 제시했다. 하지만 PASSIGE(prime-editing-assisted site-specific integrase gene editing)라고 불리는 이 기술은 일부 유전자 질환 치료에만 효과적이며 대부분의 질환 치료에는 적용하기 어려운 한계가 있었다. 따라서 이번 연구에서는 PASSIGE의 편집 효율을 높이는 데 초점을 맞췄다. 연구 결과, 재조합 효소 Bxb1이 PASSIGE의 효율성을 제한하는 요인임을 확인했다. 연구팀은 실험실에서 더 효율적인 Bxb1 변형체를 빠르게 진화시키기 위해 이전에 개발한 PACE(phage-assisted continuous evolution) 도구를 사용했다. 개발된 새로운 변형체(eeBxb1)는 'PASSIGE' 시스템을 개선해 실험 쥐 및 인간 세포에서 평균 30%의 유전자 크기 통합할 수 있게 했다. eePASSIGE 기술을 적용한 이 수치는 기존 기술의 4배, 최근 발표된 PASTE라는 다른 방법보다 약 16배 더 효율적이다. 연구팀은 "eePASSIGE와 개조된 바이러스 유사 입자(eVLPs)와 같은 전달 시스템을 결합해 유전자 편집제의 치료 전달을 제한하는 기존 장애물을 극복하기 위한 연구를 진행하고 있다"고 말했다. 이러한 노력은 유전자 질환 치료에 있어 새로운 가능성을 열 수 있다. 향후 임상 연구를 통해 안전성과 효능을 검증해야 하는 것이 과제다. 이번 연구는 유전자 편집 기술의 발전을 보여주는 중요한 성과다. eePASSIGE 시스템은 다양한 유전자 질환 치료에 효과적인 새로운 치료법 개발에 기여할 수 있으며, 향후 지속적인 연구를 통해 더욱 안전하고 효과적인 유전자 치료법 개발이 기대된다. 하지만 동시에 유전자 편집 기술의 윤리적 문제 또한 해결해야 할 중요한 과제다. 유전자 편집 기술은 인간 유전자를 영구적으로 변화시킬 수 있는 강력한 도구다. 따라서 이 기술을 사용하기 전에 신중한 윤리적 논의와 규제가 필요하다. 또한 유전자 편집 기술의 오남용 가능성도 고려해야 한다. 지속적인 연구와 사회적 논의를 통해 유전자 편집 기술을 안전하고 책임감 있는 방식으로 활용해 인류 건강 증진에 기여해야 할 것이다.
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[퓨처 Eyes(39)] 유전자 편집 기술 eePASSIGE, 인간 세포 치료 효율 극대화
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삼성전자, AI칩 '원스톱' 솔루션 제공…2027년 첨단 파운드리 기술 도입
- 삼성전자가 2027년 첨단 파운드리(반도체 위탁생산) 기술을 도입해 인공지능(AI) 칩 개발에서부터 위탁생산, 조립에 이르기까지 AI 칩 생산을 위한 원스톱 서비스를 강화한다고 12일(현지시간) 발표했다. 삼성전자는 이날 미국 실리콘밸리에서 '삼성 파운드리 포럼 2024'를 개최, AI 시대를 주도할 반도체 부문의 기술 전략을 공개했다. 종합 반도체 기업으로서의 장점을 극대화해 AI 열풍에 따른 AI 칩 수요에 적극적으로 대응하고, 세계 최대 파운드리 업체인 대만의 TSMC를 추격할 계획이다. 삼성전자는 현재 파운드리와 메모리, 어드밴스드 패키지(첨단 조립)를 '원팀'으로 제공하고 있는 AI 칩 생산을 위한 원스톱 턴키(일괄) 서비스를 2027년 더욱 강화할 계획이라고 밝혔다. 삼성전자는 현재 파운드리의 시스템 반도체와 메모리의 고대역폭(HBM), 이를 패키징하는 통합 'AI 솔루션'을 통해 고성능 저전력 AI 칩 제품을 출시 해오고 있다. 이를 통해 기존 공정 대비 칩 개발에서부터 생산에 걸리는 시간을 약 20% 단축하고 있다고 삼성전자는 설명했다. 2027년에는 새로운 파운드리 기술을 도입해 이를 더욱 강화한다는 방침이다. 먼저 2027년까지 2나노(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 공정에 '후면전력공급(BSPDN)' 기술을 도입(SF2Z)하기로 했다. 삼성전자는 이미 내년부터 2나노 공정을 시작한다고 밝혔다. 여기에 '후면전력공급' 기술을 탑재한다는 것이다. '후면전력공급'은 전력선을 웨이퍼 후면에 배치해 전력과 신호 라인의 병목 현상을 개선하는 고난도 기술로, 전세계적으로 아직 상용화 사례가 없다. 그동안 반도체 전력선은 웨이퍼 앞면에 회로를 그렸지만, 후면전력공급에 의해 후면에도 회로를 그리게 되면 초미세화 공정을 구현할 수 있는 '게임 체인저'로 평가됐다. 대만 TSMC는 2026년 말 2나노 이하 1.6공정에 '후면전력공급' 기술을 도입하겠다고 밝힌 바 있다. 삼성전자는 후면전력공급 기술을 통해 기존 2나노 공정 대비 소비전력·성능·면적의 개선 효과와 함께 전류의 흐름을 불안정하게 만드는 전압 강하 현상을 대폭 줄여 고성능 컴퓨팅 설계 성능을 향상할 것으로 기대하고 있다. 또한 삼성전자는 2027년에는 AI 솔루션에 적은 전력 소비로도 고속 데이터 처리가 가능한, 빛을 이용한 광학 소자 기술까지 통합할 계획이다. 게다가 2025년에는 기존 4나노 공정에 칩을 더 작게 만들면서 성능을 높이는 '광학적 축소' 기술을 도입(SF4U)해 양산할 예정이라고 말했다. 지난 4월 TSMC가 2026년부터 1.6나노 공정 양산 계획을 발표하자, 업계에서는 삼성전자도 1.4나노 양산 시점을 앞당길 수 있을 것이라고 전망했다. 삼성전자는 그러나 이날 2027년 1.4나노 공정 양산 계획을 재확인하며 "목표한 성능과 수율을 확보하고 있다"고 밝혔다. 수율은 웨이퍼 1장에 설계된 최대 칩 개수 대비 실제로 생산된 정상 칩의 개수를 백분율로 나타낸 수치이다. 수율이 높을 수록 생산성이 좋아지고, 수율이 낮으면 불량품이 많아져 손실이 커지고, 생산 비용도 증가하게 된다. 삼성전자 파운드리 사업부 최시영 사장은 이날 기조연설에서 "AI 시대 가장 중요한 건 AI 구현을 가능케 하는 고성능·저전력 반도체"라며 "AI 반도체에 최적화된 게이트올어라운드(GAA) 공정 기술과 광학 소자 기술 등을 통해 AI 시대 고객들이 필요로 하는 원스톱 AI 솔루션을 제공할 것"이라고 말했다. 이날 행사에는 영국 반도체 설계 기업인 암(Arm) 르네 하스 최고경영자(CEO)와 캐나다 AI 반도체 기업 그로크의 조나단 로스 CEO 등이 각각 협력사가 참여했다. 이들은 고객사 자격으로 무대에 올라 'AI 시대에 가속화되는 컴퓨트 플랫폼'과 '생성형 AI를 위한 그로크의 전환'을 주제로 연설했다. 한편, 올해 1분기 파운드리(반도체 위탁생산) 세계 1위 업체인 대만 TSMC와 삼성전자의 시장 점유율 격차가 더 커진 것으로 나타났다. 12일 대만 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 글로벌 10대 파운드리 업체의 올해 1분기 합산 매출은 291억7200만달러로, 전 분기 대비 4.3% 감소했다. TSMC의 1분기 매출은 188억4700만달러로 전 분기 대비 4.1% 감소했다. AI 관련 고성능컴퓨터(HPC) 수요 강세에도 스마트폰 등 소비재 재고 비수기에 따른 것으로 해석된다. 다만 다른 경쟁사들의 부진으로 TSMC의 시장 점유율은 61.7%로 전 분기(61.2%)보다 0.5%포인트 증가했다. 업계 2위인 삼성전자의 1분기 매출은 33억5700만달러로, 7.2% 감소했다. 시장 점유율은 11.0%로 전 분기(11.3%)보다 0.3%포인트 감소했다. 이에 따라 TSMC와 삼성전자 간 점유율 격차는 2023년 4분기 49.9%포인트에서 2024년 1분기에 50.7%포인트로 확대됐다.
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삼성전자, AI칩 '원스톱' 솔루션 제공…2027년 첨단 파운드리 기술 도입
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스위스 과학자, 카카오 과육 활용해 지속가능한 초콜릿 생산
- 스위스 과학자들이 벌레로 인해 고사 위기에 처한 카카오 나무 열매를 최대한 활용할 수 있는 기술을 개발했다고 예루살렘포스트가 26일(현지시간) 보도했다. 전 세계 초콜릿의 50%는 서아프리카 코트디부아르와 가나에 있는 카카오나무에서 생산된다. 하지만 이 지역 카카오나무는 '카카오 새싹 팽창 바이러스 감염병'이 빠르게 확산되면서 코코아 공급과 가격 급등에도 큰 영향을 미치고 있다. 코코아 콩(cocoa bean)은 건조된, 그리고 부분적으로 발효된 카카오나무 열매의 씨앗으로 초콜릿의 원료가 된다. 카카오의 꼬투리는 3cm 두께의 거칠고 가죽과 같은 외피를 가지고 있다. 이 꼬투리는 단 맛을 내는 점액질의 펄프로 가득차 있으며, 그 안에 30~50개의 아몬드처럼 생긴 큰 씨앗들이 담겨 있다. 세계적으로 인기 있는 간식인 초콜릿의 주성분은 카카오 열매에서 추출한 코코아 매스(카카오를 발효해서 만드는 초콜릿의 원료)와 코코아 버터다. 스위스 연방공립대학 ETH 취리히의 연구원들은 초콜릿 업계와 협력해 코코아 열매를 최대한 활용함으로써 코코아 재배의 수익성을 높이는 동시에 초콜릿을 더 건강한 기호식품으로 만들 수 있는 가능성을 조사하고 있다. 에리히 빈드하브 교수와 그의 연구팀은 지속 가능한 코코아 열매 재배에 전념하는 스트트업인 코아(Koa), 스위스 초콜릿 제조업체 펠클린(Felchlin)과 협력해 카카오 과육을 활용한 새로운 코코아 열매 초콜릿 레시피를 개발했다. 전 세계가 순환적이고 지속가능한 경제를 중심으로 재편성되면서 식품 분야에도 혁신적인 기술이 요구되고 있다. 식품 활용도를 극대화하여 관련 환경 부담을 줄이는 쪽으로 향하고 있는 것. 이는 코코아 재품과 같이 환경에 미치는 영향이 큰 식품의 경우 특히 중요하다. 이번 논문은 저명한 학술지 '네이처 푸드(Nature Food)'에 게재됐다. 「코코아 꼬투리 측면 스트림의 가치화로 초콜릿의 영양 및 지속 가능성 측면 개선」이라는 이번 논문의 주저자인 킴 미쉬라는 코코아 열매가 허니듀 멜론과 비슷하다고 말했다. 연구팀은 "카카오 열매와 허니듀는 구조가 비슷하다. 둘다 딱딱한 껍질을 가지고 있어 자르면 과육이 드러나고 안쪽에는 코코아 콩이나 멜론 씨앗과 같은 과육이 들어 있다"고 설명했다. 기존 초콜릿은 카카오 꼬투리 안에 들어 있는 코코아 콩만 사용하지만 연구팀은 '코코아 과일 초콜릿 레시피'에 과육과 과육의 속껍질을 사용했다. 연구팀은 이를 분말로 가공하고, 과육의 일부와 섞어 코코아 젤을 만들었다. 이 젤 물질은 매우 달콤하며 일반적으로 초콜릿에 첨가되는 가루 설탕을 대체할 수 있다. 연구팀은 완벽한 레시피를 찾기 위해 실험실에서 다양한 구성의 질감을 체계적으로 테스트한 끝에 이같은 결과물을 내놓았다. 과육에서 추출한 과즙을 너무 많이 넣으면 초콜릿이 덩어리가 졌고., 너무 적게 넣으면 단맛이 부족했다. 연구팀은 단맛과 식감 사이의 완벽한 균형을 찾기 위해 노력했다. 가루 설탕을 사용할 때는 덩어리 문제가 발생하지 않았다. 실험 결과 초콜릿에는 과육 젤이 최대 20% 함유될 수 있으며, 이는 5~10%의 가루 분말 설탕(이하 가루 설탕)이 함유된 초콜릿의 맛과 같았다. 일반 다크 초콜릿에는 가루 설탕이 30~40% 정도 함유돼 있다. 새로운 레시피를 테스트하기 위해 스위스의 베른 응용과학대학의 패널들은 각 5g 무게의 초콜릿 조각을 다양한 양의 가루 설탕이 함유된 초콜릿과 코코아 젤로 단맛을 낸 새로운 제품으로 나누어 데트스를 진행했다. 미쉬라 연구원은 "이를 통해 동일한 양의 가루 설탕으로 표현되는 우리 레시피의 단맛을 경험작으로 확인할 수 있었다"고 말했다. 새로 개발된 레시피는 코코아 젤을 감미료로 사용함으로써 코코아 과일 초콜릿은 일반 유럽산 다크 초콜릿보다 섬유질 함량(100g당 15g대 12g)이 더 높다. 유럽산 일반 다크 초콜릿에는 섬유질이 100g당 12g이 들어있지만 새로운 레시피에는 15g이 함유됐다. 또한 포화지방 함량도 일반 초콜릿의 33g에 비해 23g에 불과하다. ETH 연구팀은 포화 지방산을 약 30% 줄이면서 섬유질 함량을 약 20% 늘릴 수 있었다. 미쉬라 연구원은 "섬유질은 장 활동을 자연스럽게 조절하고 초콜릿 섭취시 혈당 수치가 너무 급격히 상승하는 것을 방지하기 때문에 생리학적 측면에서 가치가 있다. 포화 지방도 너무 많이 섭취하면 건강에 위험을 초래할 수 있다. 포화 지방의 섭취 증가와 심혈관 질환의 위험 증가 사이에는 관계가 있다고 말했다. 그는 "농부들이 코코아 콩을 판매할 수 있을 뿐만 아니라 과육과 과피에서 나오는 주스를 말려서 분말로 갈아서 판매할 수도 있다는 것을 의미한다"면서 "이렇게 하면 코코아 재배 농가의 수입을 더 많이 창출할 수 있으며, 코코아 열매의 가치 창출이 많아지면 지속 가능한 코코아 생산이 가능해진다"고 덧붙였다. 그렇다고 해서 코코아 열매 초콜릿이 곧 식료품점에 출시되는 의미는 아니다. 미쉬라는 "우리 초콜릿이 매력적이고 일반 초콜릿과 비슷한 감각적 경험을 제공한다는 것을 보여주었지만, 건조 시설이 필요한 코코아 농부부터 시작해 전체 가치 창출 사슬을 조정해야 할 것"이라고 말했다. ETH는 코코아 과육 초콜릿 레시피에 대한 특허를 출원했다. 코코아 과일 초콜릿의 개발은 기술, 영양, 친환경성, 소규모 농가를 위한 소득 다각화가 어떻게 코코아 공장의 전체 가치 창출 사슬을 개선할 수 있는지를 보여주는 유망한 사례다.
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- 생활경제
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스위스 과학자, 카카오 과육 활용해 지속가능한 초콜릿 생산
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[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.
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[퓨처 Eyes(34)] 펭귄처럼 헤엄치는 수중 로봇, 쿼드로인 2세대 출시
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[퓨처 Eyes(33)] 인텔, 인간 뇌 모방 뉴로모픽 컴퓨터 '하라 포인트' 공개
- 미국 반도체 기업 인텔은 인간 뇌의 작동 방식을 본떠 설계 및 구성된 세계 최대 규모의 뉴로모픽 컴퓨터 '하라 포인트(Hala Point)'를 개발했다고 발표했다. '하라 포인트'라고 명명된 이 컴퓨팅 시스템은 차세대 인공지능(AI) 모델을 구축하려는 연구자를 지원하도록 설계됐다. 라이브사이언스에 따르면, 하라 포인트는 1152개의 신규 인공지능 칩 '로이히 2' 프로세서로 구동된다. 인텔 측은 이 혁신적인 시스템이 기존 컴퓨터 시스템 대비 인공지능 작업 속도를 50배 향상시키고 에너지 소비량을 100배 줄일 수 있다고 주장한다. 다만, 이 수치는 아직 동료 검토를 거치지 않은 연구 결과를 기반으로 한 것임을 밝혔다. 22일(현지시간) AI비즈니스 보도에 따르면, 인텔의 새로운 뉴로모픽 컴퓨터는 에너지 사용량을 크게 줄이면서 기존 GPU 대비 최대 50배 더 빠른 성능을 제공한다. '하라 포인트'에는 최대 11억 5000만 개의 인공 뉴런과 14만 544개의 뉴로모픽 처리 코어를 지원하며, 1152개의 로이히 2 프로세서에 분산된 1288억 개의 시냅스를 탑재하고 있다. 이 강력한 하드웨어는 초당 최대 20경 회 연산, 즉 20페타옵스의 처리 성능을 제공하며, 인텔의 초기 뉴로모픽 시스템인 포호이키 스프링스(Pohoiki Springs) 대비 최대 12배 향상된 성능을 자랑한다. 하라 포인트는 기존 하드웨어 대비 50배 빠른 속도로 동작하면서도 에너지 소비량은 100배 적게 소비한다. 이는 GPU 및 CPU 기반 시스템에서 달성한 성능을 뛰어넘는 놀라운 수치이며, 인공지능 분야의 발전에 획기적인 도약을 선사할 것으로 기대된다. 하지만 뉴로모픽 컴퓨터는 슈퍼컴퓨터와 데이터 처리 방식이 달라 직접적인 비교는 어렵다. 이 혁신적인 시스템은 뉴멕시코주 앨버커키에 위치한 샌디아 국립연구소에 설치되어 장치 물리학, 컴퓨팅 아키텍처, 컴퓨터 과학 등 다양한 분야의 과학적 문제 해결에 활용될 예정이다. 기존 컴퓨터와 어떻게 다른가? 뉴로모픽 컴퓨터는 기존 컴퓨터와 아키텍처부터 근본적으로 차별화된다. 미국 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 컴퓨터 과학자 프라사나 데이트 박사는 리서치게이트(ResearchGate)에 올린 글에서 뉴로모픽 컴퓨터가 인공 신경망을 기반으로 구축된다고 설명했다. 기존 컴퓨터는 0과 1로 이루어진 이진 데이터를 처리하는 반면, 뉴로모픽 컴퓨터는 '스파이크 입력'이라는 일련의 불연속적인 전기 신호를 사용한다. 또한, 칩 자체에 메모리와 연산 능력을 통합하여 데이터 이동 거리를 줄이고 병렬 처리를 가능하게 함으로써 전력 소비를 획기적으로 감소시킨다. 인텔은 "하라 포인트가 AI 에이전트, 대규모 언어 모델, 스마트 시티 인프라 관리와 같은 '미래 지능형 응용 분야'에 대한 실시간 연속 학습을 가능하게 할 수 있다"고 밝혔다. 인텔 랩스 뉴로모픽 컴퓨팅 랩(Neuromorphic Computing Lab)의 마이크 데비스(Mike Davies) 소장은 "오늘날 인공지능 모델의 컴퓨팅 비용이 지속 불가능한 속도로 증가하고 있다"고 지적했다. 그는 "현재 인공지능 산업은 확장 가능한 근본적으로 새로운 접근 방식을 절실히 필요로 한다"고 강조하며, 이에 인텔은 딥 러닝 효율성과 혁신적인 두뇌 영감 학습 및 최적화 기능을 결합한 첨단 뉴로모픽 컴퓨터 '하라 포인트'를 개발했다고 설명했다. 데비스 소장은 "하라 포인트를 통한 연구가 대규모 인공지능 기술의 효율성과 적응성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다"고 덧붙였다. 현재 하라 포인트는 연구용 프로토타입 단계라 구매는 불가능하다. 하지만 인텔은 이 혁신적인 시스템이 미래 인공지능 제품의 기반이 되고 인공지능으로 인한 컴퓨팅 집약도를 효과적으로 줄이는 데 기여할 것으로 기대하고 있다. 뉴로모픽 컴퓨팅, AI혁신 이끌까? 뉴로모픽 컴퓨팅(Neuromorphic Computing)은 인간 뇌의 놀라운 신경 가소성, 즉 경험을 통해 적응하고 변화하는 뇌의 능력을 모방하는 시스템 구축에 초점을 맞춘 첨단 연구 분야이다. 이진 코드를 사용하는 기존 컴퓨팅 시스템과 달리 뉴로모픽 시스템은 인공 뉴런과 시냅스의 복잡한 네트워크를 활용하여 정보를 처리한다. 연구자들은 뉴로모픽 컴퓨팅이 인간 두뇌의 놀라운 학습 능력을 모방하여 시스템의 효율성을 극대화하고 정보 처리 능력을 향상시킬 수 있다고 기대한다. 인공지능 시스템은 이전 경험과 데이터를 활용하여 지속적으로 학습하고 발전할 수 있을 것으로 전망된다. 인텔의 혁신적인 노력 외에도, 구글 딥마인드(Google DeepMind)는 단순히 증가하는 데이터로 AI 작업을 훈련하는 것이 아니라 메모리에서 학습하도록 가르치는 '뉴로AI(NeuroAI)' 개념을 연구하고 있다. 뉴로모픽 하드웨어 시스템의 또 다른 예로는 IBM의 '노스폴(NorthPole)' 반도체가 있다. 이는 인간 두뇌의 정보 처리 방식을 모방하지만 단일 칩에 구현된 첨단 시스템이다. 인텔의 뉴로모픽 컴퓨터 시스템은 비디오, 음성, 무선 통신 등 다양한 워크로드를 처리하는 딥 러닝 모델을 크게 강화할 수 있는 잠재력을 지닌다. 인공지능 분야의 게임 체인저인가? 초기 연구 결과에 따르면, 하라 포인트는 인공지능 작업에서 와트당 15조 연산(TOPS/W)이라는 놀라운 에너지 효율성을 달성했다. 대부분의 기존 인공 신경망 처리 장치(NPU)와 다른 인공지능 시스템들이 보여주는 와트당 10 TOPS 이하의 수치를 훨씬 뛰어넘는 성능이다. 뉴로모틱 컴퓨팅은 인공지능 응용 분야에서 특히 유망한 기술로 여겨지고 있다. 로보틱스, 자율주행 차량, 지능형 카메라 시스템, 실시간 의사 결정 시스템 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 또 뉴모로틱 칩은 전력 소모가 매우 낮아 배터리 수명이 중요한 모바일 기기나 원격 센서에 적합하다. 그러나 고도의 복잡성과 대규모 통합을 요구하는 뉴로모틱 칩의 설계와 제조는 아직까지 도전 과제로 남아 있다. 또한 이 기술을 기존의 컴퓨팅 시스템과 효울적으로 통합하는 방법도 주요 과제 중 하나다. 뉴로모픽 컴퓨팅 기술은 아직 초기 개발 단계이지만, 하라 포인트와 유사한 규모의 시스템들은 빠르게 개발되고 있다. 호주 서부 시드니 대학교 국제 뉴로모픽 시스템 연구 센터(ICNS)는 2023년 12월 유사한 시스템을 배치할 계획이라고 발표했다.
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[퓨처 Eyes(33)] 인텔, 인간 뇌 모방 뉴로모픽 컴퓨터 '하라 포인트' 공개
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LG전자·카카오모빌리티, '로봇' 배송 서비스 25일 선봬
- LG전자와 카카오모빌리티가 협력해 이달 25일부터 대형 오피스, 호텔, 아파트, 병원 등을 대상으로 로봇 배송 서비스를 시작한다. 이 서비스에서 LG전자의 인공지능(AI) 자율주행 배송 로봇인 '클로이 서브봇'이 카카오모빌리티의 로봇 배송 플랫폼 '브링'(BRING)에 통합되어 사용된다. 22일 LG전자와 카카오모빌리티는 오는 25일 서울 성동구 성수동 '누디트 서울숲'에서 첫 선을 보이는 로봇 배송 서비스는 기업간거래(B2B) 분야 사업 확대에서 본격적으로 속도를 낼 계획이라고 발표했다. LG전자는 AI 기반의 클로이 로봇과 함께 로봇의 배송 현황과 상태를 모니터링할 수 있는 관제 솔루션을 제공한다. 카카오모빌리티는 이를 자체 로봇 배송 서비스에 통합해서 운영한다. '브링온' 플랫폼, 배송 주문 자동 분류 서비스를 이용하는 고객은 애플리케이션(앱)을 통해 건물 내 상점에서 커피나 음식 등을 주문할 수 있으며, 주문된 항목은 로봇의 서랍에 실려 배송된다. 로봇은 독립적으로 엘리베이터를 호출하고 탑승하며, 자동문을 통과해 한 번에 최대 4곳까지 물품을 배달하는 시스템이다. 양사는 2022년 '미래 모빌리티 서비스 혁신을 위한 업무 협약'을 체결하고 AI 로봇 배송 서비스 사업화를 위해 기술적으로 협력해왔다. 이러한 협력을 바탕으로 카카오모빌리티는 자체 로봇 개방형 API(응용 프로그램 인터페이스) 플랫폼인 '브링온(BRING-ON)'과 로봇 배송 서비스 '브링(BRING)'을 출시했다. '브링온' 플랫폼은 카카오모빌리티의 인공지능을 활용한 최적 배차 및 수요 예측 등의 고급 모빌리티 기술을 집약적으로 활용한다. 이 플랫폼은 복잡한 배송 주문을 자동으로 분류하고 각 로봇에 최적화된 배차를 제공하여 관리자의 개입을 최소화하고 배송 효율성을 극대화하는 것이 특징이다. LG 클로이 서브봇, 최대 30kg 적재 LG전자가 제공하는 LG 클로이 서브봇은 양문형 디자인으로, 네 개의 서랍에 최대 30kg의 물건을 적재할 수 있다. 이 로봇은 일반적인 크기(약 350mL)의 커피를 최대 32잔까지 운반할 수 있으며, 위생을 고려해 항균 처리된 소재와 탈취 기능을 갖춘 환기팬을 적용했다. 로봇의 6개 바퀴에는 독립 서스펜션(충격 흡수 장치)이 적용되어 건물 내에서도 안정적으로 주행할 수 있다. 또한, 보안과 잠금 장치를 갖추고 있어 안전한 운용이 가능하다. 로봇 전면에는 10.1인치 디스플레이가 탑재되어 이동 중인 광고판 역할을 하며, 올해 '레드닷 디자인 어워드'와 'iF 디자인 어워드'에서 수상함으로써 디자인 우수성을 인정받았다. LG전자는 '2030 미래 비전'을 실현하기 위해 상업용 로봇 사업 분야에서의 배송과 물류 서비스를 강화하고 있으며, 이를 신사업 육성의 한 축으로 삼고 있다. 최근에는 AI 기반 자율주행 서비스 로봇 스타트업인 베어로보틱스에 6000만 달러(약 800억원)를 투자해 사업 영역을 확장하고 있다. LG전자는 여러 해에 걸친 로봇 사업 경험을 바탕으로, LG전자는 로봇 공급뿐만 아니라 최종 소비자에게 상품을 전달하는 '라스트 마일 배송'에 이르는 유통 단계 전반에 걸쳐 토털 솔루션을 구축할 계획이다. 미국의 시장조사기관 마켓앤마켓에 따르면, 글로벌 자율화 라스트마일 배송 시장은 지난해 약 9억 달러(약 1조 2100억원)에서 2030년까지 약 42억 달러(약 5조6600억원)로 성장할 것으로 전망된다. 연평균 성장률은 22.7%에 달할 것으로 예상된다. 시장조사기관 럭스리서치는 오는 2030년 전체 물류 중 20%가 로봇을 통해 이루어질 것으로 예측했다. 노규찬 LG전자 로봇사업담당은 "서비스 로봇은 다양한 환경에서 활용하기 위해 AI, 통신, 관제를 포함한 고도화된 플랫폼 기술력을 필요로 한다"며 "다년간 축적된 로봇 솔루션 역량과 노하우를 기반으로 새로운 고객 경험을 제공할 것"이라고 밝혔다.
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LG전자·카카오모빌리티, '로봇' 배송 서비스 25일 선봬
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[파이낸셜 워치(3)] 엔화 153엔대에서도 정부 개입 보류...시장 불안 심화
- 외환시장에서 달러 대비 엔화 환율이 34년 만에 1달러=153엔대로 하락했다. 시장이 환율 개입의 방어선으로 여겼던 1달러=152엔을 돌파하면서 시장 참여자들의 개입에 대한 경계감이 한층 높아졌다. 멈출 줄 모르는 엔화 약세의 주된 원인은 미국 인플레이션을 배경으로 한 강력한 달러 강세로, 정부가 개입하더라도 엔화 강세는 일시적일 것이라는 시각이 많다. 미국의 조기 금리인하 시나리오가 무너지면서 정부와 시장의 눈치싸움은 더욱 치열해질 것으로 보인다. 11일 니혼게이자이신문(닛케이)에 따르면 칸다 신토 재무성 재무관은 이날 오전 기자들에게 "현재 움직임이 가파르며, 지나친 움직임에 대해서는 모든 수단을 배제하지 않고 적절한 대응을 할 것이다"라고 말했다. 이어 스즈키 슌이지 재무상도 "과도한 움직임에는 모든 옵션(선택지)을 배제하지 않고 적절히 대응하겠다"며 개입을 시사했다. 10일(현지시간) 뉴욕 외환시장에서 엔화가 급락해 한때 1달러=153엔24전으로 1990년 6월 이후 가장 낮은 엔저-달러 강세 수준을 기록했다. 10일 저녁에는 151엔대 후반에서 움직이고 있어 1엔 이상 엔저가 진행된 셈이다. 닛케이는 미국 소비자물가지수(CPI)가 예상치를 웃돌면서 미국의 조기 금리 인하 기대감이 줄어 들면서 엔화 가치가 하락한 것으로 진단했다. 미국 노동부가 10일(현지시간) 발표한 3월 소비자물가지수(CPI)는 식품과 에너지를 제외한 근원 지수 상승률이 전년 동월 대비 3.8%로 시장 예상치를 웃돌았다. 이후 발표된 미 연방공개시장위원회(FOMC) 회의록(3월 19~20일 개최분)에서도 인플레이션 상승을 경계하는 목소리가 나온 점도 의식됐다. 미국 연방준비제도(연준·Fed)가 6월 금리인하를 단행할 것이라는 관측이 빠르게 후퇴하면서 달러가 모든 통화에 대해 일제히 강세를 보였다. 미국 금리선물 동향을 통해 시장이 반영하는 통화정책 전망을 분석하는 '페드워치'에 따르면, 6월 11~12일 미 연방준비제도이사회(FOMC)에서 금리인하를 단행할 것이라는 전망은 4월 9일 50%에서 10일 20%로 낮아졌다. 시장은 지금까지 환율 개입의 방어선이 1달러=152엔으로 보아왔으며, 11일 도쿄 시장에서도 1달러=152엔대 후반에서 움직였지만 칸다 재무관은 "하룻밤 사이에 1엔 정도(변동), 그것을 과도한 변동이라고 판단할지는 말씀드리지 않겠다"며 기존과 같이 구두 개입에 그쳤다. 일본 당국의 이같은 배경에는 해외 중앙은행의 일련의 움직임과 관련 있다. 11일 밤(한국시간) 유럽중앙은행(ECB)이 이사회를 개최한다. 라가르드 총재가 6월 금리 인하에 대해 어떤 발언을 할지 관심을 모으고 있다. 금리인하 메시지가 강해지면 유로화 약세, 달러화 강세를 통해 엔화 약세가 진행될 가능성이 있다. 현 단계에서 강국이 개입을 실시해도 충분한 개입 효과를 내기 어렵다. 미국 상품선물거래위원회(CFTC)에 따르면 지난 2일 현재 헤지펀드 등 비상업부문(투기세력)의 엔화 매도 규모는 1조7900억 엔으로 2013년 12월 이후 최고치를 기록했다. 이번 1달러=153엔 돌파도 '미일 정상회담 중 환율 개입은 없다'고 본 투기세력이 개입 효과를 극대화할 수 있는 시점을 노린 것으로 보인다. 시장은 언제 엔 매수 개입이 있을지 주목하고 있다. 미쓰비시 UFJ 신탁은행 자금환전부 사카이 기세이 시장영업과 과장은 "1달러=152엔이 환율 개입의 경계선으로 여겨졌지만, 이는 단숨에 무너졌다. 언제 어느 시점에 환율 개입이 있어도 이상하지 않은 상황"이라며 경계감이 고조되고 있다. 일본 정부와 일본은행이 환율 개입에 나설 환율 수준도 관심사다. 오카산증권의 다케베 리키야 수석전략가는 "개입하면 152~153엔이 방어선임을 알릴 수 있지만, 개입하지 않으면 엔저가 가속화될 수 있다"며 153엔대를 다음 방어선으로 보는 시각이 많다"고 말했다. 고토 유지로 노무라증권 수석 외환전략가는 "이대로 개입하지 않으면 4월 중 155엔까지 엔저가 진행될 가능성이 있다"고 지적했다. 지난 2022년에는 세 차례에 걸쳐 엔화 매수-달러 매도 외환개입을 실시했다. 당시 첫 번째 개입은 2022년 9월 22일 1달러=145엔을 넘어선 시점에 개입을 단행해 한때 5엔 가까이 엔고 현상이 나타났다. 그러나 2주 만에 다시 145엔대까지 하락하자 2022년 10월 21일 재개입을 단행했고, 151엔94엔을 기록하던 엔화 환율은 한때 144엔대 중반까지 상승했다. 같은 달 24일에도 다시 개입해 엔화 약세로 돌아서는 것을 막았다. 한편, 이번에는 정부 개입에 따른 엔고 효과가 지속되지 않을 것이라는 전망도 많다. 미국 장기 금리의 지표인 10년 만기 국채 금리는 10일 4.5%대를 기록해 22년 환율 개입 당시 4.2% 정도를 웃돌고 있다. 일본은행의 마이너스 금리 해제 이후에도 완화적 금융환경이 지속되는 가운데 벌어진 미일 금리차라는 펀더멘털(경제 기초여건)은 개입으로 바뀌지 않았기 때문이다. 일본 국내 세력의 달러 매수 수요도 강하다. 리소나 은행의 다나카 하루나 고문은 "지금은 수입 기업의 달러 수요가 강하다. 개입으로 엔화가 강세를 보이면 실수요의 달러 매수가 엔고 진행을 억제할 가능성이 높다"고 말했다. 정부는 약 1.3조 달러의 외화 준비금을 미국 단기 국채 등으로 보유하고 있으며, 이것이 달러 매도 개입의 재원이 된다. 개입 효과를 극대화하기 위해서는 기업의 달러 수요가 한풀 꺾일 때까지 기다릴 필요가 있다는 시각도 있다. 2024년 초에 예상했던 '연준의 조기 금리인하로 엔화 시세가 엔고-달러 약세로 돌아설 것'이라는 시나리오는 이미 무너졌다. 닛케이는 '엔을 살 이유가 없다'는 목소리도 높은 가운데, 한 번에 수조 엔 규모의 '최대 엔 매수자'인 연준의 환율 개입 시기와 규모에 따라 엔화 약세 진행을 멈출 수 없을 수도 있다고 전했다.
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[파이낸셜 워치(3)] 엔화 153엔대에서도 정부 개입 보류...시장 불안 심화
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[신소재 신기술(28)] 바이러스 잡는 나노 스파이크 실리콘, 96% 제거 효율!
- 표면에 접촉하는 바이러스를 96%까지 제거할 수 있는 나노 코팅된 실리콘 신소재가 개발됐다. 호주 로열 멜버른 공과대학교(RMIT) 연구팀은 바이러스 제거가 탁월한 나노 스파이크로 코팅된 새로운 실리콘 소재를 개발했으며, 이 소재는 표면에 닿은 바이러스 입자의 최대 96%를 제거하는 성능을 보였다고 과학 전문 매체 사이언스얼럿이 최근 보도했다. 이 나노 스파이크 실리콘 소재는 병원, 연구실, 멸균 환경이 필수적인 모든 장소에서 활용 가능성이 높다. 연구팀에 따르면 나노 스파이크는 바이러스 입자와 접촉 시 물리적으로 파괴하거나 바이러스의 복제 기능을 저해한다. 연구 결과 6시간 만에 표면상의 거의 모든 바이러스 활성이 저지됐다. 연구팀은 "96% 바이러스 제거율은 표면 접촉을 통해 전염되는 다양한 병원체로부터 사람을 보호하는데 충분하다"고 말했다. 연구를 주도한 RMIT 분자생물학자인 나탈리 보그 박사는 "이 바이러스 제거용 신소재 표면은 육안으로는 평평한 검은 거울처럼 보이지만 실제로는 바이러스를 죽이도록 특별히 설계된 미세한 스파이크로 구성되어 있다. 사람들이 만지는 장치와 표면에 이 소재를 적용하면 바이러스 확산을 방지하고 소독제 사용을 줄일 수 있다"고 설명했다. 자연에서 영감 받은 나노 스파이크 소재 이번 연구는 자연에서 영감을 받았다. 잠자리와 매미 등 곤충의 날개에는 박테리아와 곰팡이를 파괴하는 나노 스케일 스파이크가 있다. 하지만 바이러스는 훨씬 더 작기 때문에 나노 스파이크 실리콘 소재 또한 바이러스처럼 미세해야 한다. 연구팀은 이온 빔 기술을 사용해 실리콘 웨이퍼 일부를 제거해 높이 290nm((나노 미터), 끝 너비 2nm(인체 머리카락보다 3만 배 가늘음)의 스파이크 표면을 만들었다. 이후 연구팀은 기관지염, 폐렴, 크루프 등 질병을 유발하는 네 가지 유형의 인간 파라인플루엔자 바이러스(hPIV-3)를 사용해 이 소재의 항균 효능을 실제 및 이론적으로 검증했다. hPIV-3는 인간 파라인플루엔자 바이러스 중 가장 독성이 강하다. 연구팀은 발표된 논문에서 "특히 우리의 연구는 항바이러스 표면의 설계와 최적화에 대한 귀중한 통찰력을 제공하며, 그 효과를 극대화 하는데 있어 날카로운 나노 피처의 중요한 역할에 중점을 둔다"고 설명했다. 현재 연구는 실험실 단계이지만 이 표면 소재를 확장 적용할 수 있다면 의료 환경에서 획기적인 변화를 가져올 수 있다. hPIV는 급성 호흡기 질환의 3분의 1을 차지하며 특히 어린이는 감염 위험이 높다. 병원은 면역력이 약한 환자가 밀집해 있는 특수 환경으로 인해 방치될 경우 바이러스가 빠르게 확산될 수 있다. 연구팀은 앞으로 다양한 소재 구성 및 다른 바이러스 유형을 대상으로 실험을 진행할 계획이다. RMIT 응용물리학자인 샘슨 마흐 박사는 "실험실이나 의료 시설과 같은 위험한 생물학적 물질에 노출 위험이 있는 고위험 환경에 이 최첨단 기술을 도입한다면 감염병 봉쇄 조치를 크게 강화할 수 있다"고 말했다. 이 연구 결과는 'ACS 나노' 저널에 게재됐다.
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[신소재 신기술(28)] 바이러스 잡는 나노 스파이크 실리콘, 96% 제거 효율!
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LG엔솔·GM 합작 얼티엄셀즈, 제2공장 가동…첫 배터리 인도
- LG에너지솔루션과 미국 제너럴모터스(GM)의 합작법인인 얼티엄셀즈 제2공장이 착공 2년 6개월만에 가동을 시작했다. LG에너지솔루션은 1일(현지시간) 미국 테네시주 스프링힐 지역에 위치한 얼티엄셀즈 제2공장이 첫 번째 배터리 셀 생산을 완료해 고객사에 인도했다고 2일 밝혔다. 해당 공장에서 생산된 배터리는 GM의 캐딜락 리릭을 포함한 3세대 신규 전기차 모델에 장착될 예정이다. 얼티엄셀즈 제2공장은 생산 라인을 단계적으로 확장해 총 50기가와트시(GWh)의 생산 능력을 갖추게 될 예정이다. 이는 한 번 충전으로 500㎞ 이상 주행 가능한 고성능 순수 전기차 약 60만 대를 생산할 수 있는 양이다. 이 공장은 자동화·정보화·지능화 등 최첨단 스마트팩토리 시스템을 적용해 생산 효율을 극대화했다. LG에너지솔루션은 자동화된 제조 공정과 설비를 통해 생산 속도를 크게 향상시켰으며, 각 생산 단계에서 최첨단 품질 검사 및 제품 오류 검증 방법을 적용하여 최고 수준의 품질을 확보하기 위한 조치를 취했다고 밝혔다. LG에너지솔루션 관계자는 얼티엄셀즈 제1공장 및 제2공장이 LG에너지솔루션의 풍부한 생산 경험, 고객 가치 중심의 역량, 그리고 최첨단 스마트팩토리 시스템을 통합한 결과물이라고 평가했다. 이 관계자는 초기 가동 단계에서 발생할 수 있는 문제들을 최소화해 안정적인 운영을 지속할 계획이라고 말했다. 얼티엄셀즈는 2022년 11월에 미국 오하이오주에 위치한 제1공장의 가동을 시작해 안정적인 생산을 유지하고 있으며, 미시간주의 제3공장은 내년 가동을 목표로 건설이 순조롭게 진행되고 있다고 밝혔다. 김영득 얼티엄셀즈 제2공장의 법인장은 LG에너지솔루션과 GM의 강력한 파트너십을 기반으로 구축된 제2공장이 제1공장, 제3공장과 함께 북미 전기차 시장의 중심 기지로서의 역할을 수행할 것이라고 말했다. 김 법인장은 또한, 압도적인 기술 리더십을 바탕으로 차별화된 고객 경험을 제공할 것이라고 덧붙였다. LG에너지솔루션은 전 세계적인 경기 침체와 전기자동차(EV) 시장의 수요 감소에도 불구하고, 미래를 대비한 투자를 계속하고 있다고 밝혔다. 이 회사는 얼티엄셀즈 제1공장과 제2공장, 제3공장을 포함해 현대차그룹, 혼다, 스텔란티스 등 여러 파트너와의 합작 공장을 운영하거나 건설 중이다. 또한, LG에너지솔루션은 미국 미시간주와 애리조나주에서 자체 공장을 운영하거나 설립 준비 중에 있다. LG에너지솔루션 관계자는 전기차 수요 둔화를 보이고 있는 현재 경제 상황을 '일시적인 위기'로 평가하며, 북미 시장을 포함한 글로벌 전기차 시장이 본격적인 성장기에 접어들 때 선제적으로 시장에 진입함으로써 큰 이점을 얻을 수 있을 것으로 전망했다. 이 관계자는 회사가 압도적인 기술 리더십과 고객 가치를 기반으로 차별화된 기회를 모색하고 있으며, 이를 위해 전사적인 노력을 기울이고 있다고 강조했다.
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LG엔솔·GM 합작 얼티엄셀즈, 제2공장 가동…첫 배터리 인도
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[신소재 신기술(19)] 항공기, 연료 효율 개선 위한 새로운 날개 디자인 개발
- 에어버스와 보잉을 포함한 항공기 제조업체들은 연료 효율 개선 등을 위해 새로운 날개 디자인을 연구하고 있다. 롭리포트는 24일(현지시간) 날개가 펄럭이는 비행기는 항공 우주보다는 애니메이션에 등장할 기술처럼 들릴지 모르지만 세계 최대 항공기 제조업체들은 넷제로를 실현하기 위해 혁신적인 방법으로 차세대 비즈니스 및 여객기를 개발하고 있다고 보도했다. 연구 목표는 항공기의 연료 효율을 획기적으로 향상시켜 2050년까지 탄소 중립을 달성하겠다는 항공 업계의 지속 가능성 목표를 실현하는 것이다. 유럽의 에어버스는 기류 저항을 극복하기 위해 모양이 변형되는 날개 디자인 등 급진적인 형태의 날개인 엑스트라 퍼포먼스 윙(Extra Performance Wing) 개발을 진행하고 있다. 반면 미국의 보잉은 NASA와 협력하여 기존보다 훨씬 길고 날씬한 날개를 받치는 트러스 구조를 사용하는 실험 항공기 X-66A 개발에 참여하고 있다. 에어버스 업넥스트 프로그램의 일부인 이 프로젝트의 기술 날개 책임자인 세바스티앙 블랑은 에어버스가 개발 중인 엑스트라 퍼포먼스 윙은 "새의 깃털을 모방해 공기역학적 흐름을 극대화하기 위해 자동으로 조정된다"고 말했다. 이 변형 날개 길이는 165피트에 이르며 내년에 세스나 시테이션 Ⅶ(Cessna Citation VII) 제트기로 시험 비행을 시작할 예정이다. 블랑은 "새처럼 능동 제어 기술을 사용해 주변 환경에 맞게 동적으로 적응한다"고 설명했다. 또한 부가적인 디자인인 접이식 윙팁을 통해 공항 게이트의 제약 조건에 맞으면서도 성능을 향상시킬 수 있다. 얇고 길쭉한 날개는 또한 보잉이 지난해 NASA의 지속 가능한 비행 시연 프로그램의 일환으로 승인한 컨셉트인 X-66A에도 중요한 부분이다. 7년에 걸쳐 11억 5000만 달러 규모의 이 프로젝트를 주도하는 보잉은 동체를 줄이고 엔진을 트랜소닉 트러스 브레이스드 윙(Transonic Truss-Braced Wing)이라는 공기 역학 트러스에 장착해 MD-90 항공기를 개조할 예정이다. 에어로플랩에 따르면 X-66은 미국이 항공 온실가스 배출 제로 목표를 달성하도록 돕는 데 초점을 맞춘 NASA의 첫 번째 실험용 비행기 프로젝트다. 지상 및 비행 시험은 2028년에 시작될 것으로 예상된다. NASA의 X-66A 프로젝트 관리자인 브렌트 코블리지는 "우리의 목표는 현재의 단일 통로 항공기를 대체할 수 있는 더 지속 가능한 비행기를 개발하는 것"이라고 말했다. 그는 또한 단일 통로 항공기는 전 세계 항공기 배출량의 거의 절반을 차지한다며 "우리는 이 프로젝트를 통해 최첨단 추진 시스템과 더 가벼운 소재를 사용하여 연료 소비를 30% 줄일 수 있을 것으로 기대한다"고 덧붙였다. 항공 업계가 향후 26년내에 탄소 중립을 달성하려는 목표는 비용 측면에서만도 상당한 어려움에 직면해 있다. 하지만 세계 최대 항공 우주 혁신 기업들이 독창적인 개념의 새로운 날개 설계에 나섬에 따라 다른 기업들도 곧 지속 가능 디자인을 속속 개발할 것으로 예상된다.
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[신소재 신기술(19)] 항공기, 연료 효율 개선 위한 새로운 날개 디자인 개발
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[신소재 신기술(13)] 암치료용 새로운 AI 개발
- 미국 메이요 클리닉의 연구원들이 암 치료를 위해 새로운 인공지능(AI) 알고리즘을 개발했다. 메디컬 익스프레스는 지난 12일(현지시간) 메이요 클리닉 연구원들은 메이요 클리닉 연구원들이 기존 AI 모델이 주로 사용하는 데이터 학습 방식을 넘어서는 '가설 기반 AI'라는 독창적인 인공지능 알고리즘을 개발했다고 보도했다. 이번 연구는 학술지 캔서(Cancers)에 게재됐다. 이 혁신적인 AI는 암과 같은 복잡한 질병의 원인을 파악하고 치료 전략을 개선하는 데 사용될 수 있는 새로운 접근 방식을 제공한다. 메이요 클리닉의 시스템 생물학 및 분자 약리학, 실험 치료학 부서에서 AI 연구를 담당하는 수석 저자이자 공동 개발자인 후 리(Hu Li) 박사는 이 AI가 과학적 질문에 답하고, 질병을 더 깊이 이해하며, 개인화된 의학을 지원하기 위해 설계된 표적 정보 기반 알고리즘이라고 밝혔다. 리 박사는 이 기술이 기존 AI에서 간과되었던 중요한 통찰을 발견할 가능성이 있다고 강조했다. 기존 AI는 주로 얼굴 인식, 임상 진단 이미지 분류와 같은 분류 및 인식 작업에 활용되어 왔으며, 사람처럼 텍스트를 생성하는 등의 생성 작업에도 점점 더 많이 쓰이고 있다. 하지만, 연구팀은 기존 학습 알고리즘이 과학적 지식이나 가설을 충분히 통합하지 못한다고 지적했다. 이는 AI가 편향되지 않은 대규모 데이터 세트에 과도하게 의존하게 만들고, 그런 데이터 세트를 구하는 것이 어려울 수도 있기 때문이다. 특히, 리 박사는 이러한 제약이 의학과 같이 새로운 지식을 발견해야 하는 분야에서 AI의 활용도와 유연성을 크게 제한한다고 밝혔다. 이는 AI 기술의 발전 방향에 대해 중요한 고려사항을 제시한다. AI는 암 연구와 같이 방대하고 복잡한 데이터 세트에서 패턴을 찾아내는 데 매우 유용한 도구다. 이러한 경우에서 기존 AI 사용의 주요 목표는 해당 데이터 세트의 정보를 최대한 활용하는 것이다. 리 박사는 기존 지식과 가설을 통합하지 못하는 것이 문제가 될 수 있다고 지적했다. 그는 "AI 모델이 연구자와 임상의의 신중한 설계 없이 결과를 도출할 수 있으며, 이런 접근 방식을 '쓰레기 속의 쓰레기' 문제라고 부른다"고 밝혔다. 그러므로, 그는 과학적 질문에 대한 안내 없이는 AI가 덜 효과적인 분석을 제공하고, 테스트 가능한 가설을 형성하며, 의학 발전에 기여할 수 있는 중요한 통찰을 놓칠 수 있다고 설명했다. 이러한 관점은 AI의 효율성과 유용성을 극대화하기 위한 설계와 개발 과정에서 고려해야 할 핵심 요소다. ‘가설 기반 AI’를 통해 연구자들은 알려진 병원성 유전자 변종과 암의 특정 유전자 간의 상호작용을 학습 알고리즘 설계에 통합하는 등 질병에 대한 이해를 통합하는 방법을 모색할 수 있다. 이를 통해 연구자와 임상의는 어떤 구성 요소가 모델 성능에 기여하는지 파악하여 해석 가능성을 높일 수 있다. 또한, 이 전략은 데이터 세트 문제를 해결하고 열린 과학적 질문에 대한 집중을 촉진할 수 있다. 메이요 클리닉의 면역학과 교수인 다니엘 빌라도(Daniel Billadeau) 박사는 "이 새로운 종류의 AI는 암과 면역 체계 간의 상호작용을 더 잘 이해할 수 있는 새로운 길을 열었으며, 의학적 가설을 테스트할 뿐만 아니라 환자가 면역 요법에 어떻게 반응할지 예측하고 설명하는 데 큰 가능성을 제시한다"고 말했다. 빌라도 박사는 이 연구의 공동 저자이자 공동 발명가이며 암 면역학에 오랫동안 관심을 가지고 연구해 왔다. 연구팀은 가설 기반 AI가 종양 분류, 환자 계층화, 암 유전자 발견, 약물 반응 예측, 종양 공간 조직 등 모든 종류의 암 연구 애플리케이션에 활용될 수 있다고 말했다. 기계 기반 추론은 과학자들이 가설 및 생물학적, 의학적 지식을 학습 알고리즘 설계에 통합함으로써 가설을 시험하고 검증하는 데 중요한 역할을 한다. 리 박사는 이러한 유형의 알고리즘 개발이 전문성과 깊은 지식을 요구하기 때문에 접근성이 제한될 수 있다는 단점을 지적했다. 그는 또한 편향의 가능성에 대해 경고하며, 연구자들이 다양한 정보를 적용할 때 이를 신중히 고려해야 한다고 조언했다. 이 방법은 일반적으로 범위가 제한적이며 모든 가능한 시나리오를 포괄하지 못할 수 있기 때문에, 예상치 못한 중요한 관계를 간과할 위험이 있다. 리 박사는 "그럼에도 불구하고 가설 기반 AI는 인간 전문가와 AI 간의 활발한 상호 작용을 촉진하여 AI가 일부 전문직 일자리를 대체할 것이라는 우려를 완화해준다"고 말했다. 이러한 상호작용은 AI의 발전과 활용에 있어 인간의 역할이 여전히 중요함을 강조한다. 가설 기반 AI는 아직 초기 단계이기 때문에 편향을 최소화하고 해석을 향상시키기 위해 어떻게 지식과 생물학적 정보를 최적으로 통합할 수 있는지와 같은 중요한 질문들이 남아 있다. 리 박사는 이러한 과제에도 불구하고 가설 기반 AI는 한 걸음 더 나아간 것이라고 평가했다. 리 박사는 이런 도전에도 불구하고, 가설 기반 AI가 의미 있는 진전을 이루었다고 평가했다. 그는 이 기술이 더 깊은 이해와 개선된 치료 방법을 가능하게 하여 의학 연구를 크게 앞당길 수 있으며, 결국 환자들에게 보다 나은 치료 옵션을 제공하는 새로운 방향을 제시할 수 있다고 말했다.
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[신소재 신기술(13)] 암치료용 새로운 AI 개발
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[퓨처 Eyes(27)] 로봇 선박, 바다를 지배하다…무인 운항 시대의 도래
- 무인 거대 로봇 선박이 인공지능(AI)의 지휘 아래 처음으로 항해를 시작했다. 이는 인간의 개입 없이 자율적으로 운영되는 선박이라는 점에서 혁신적인 사건이라 할 수 있다. 첨단 센서를 통해 주변 환경을 인식하고 정교한 알고리즘을 기반으로 경로를 계획하는 로봇 선박은 미래 해양 운송의 새로운 장을 열 것으로 기대된다. 영국 방송국 BBC는 지난 6일 무인 선박의 시대가 도래했다고 보도하며, 공상 과학 소설처럼 보였던 무인 항해가 현실이 되고 있다고 강조했다. 다채로운 로봇 선박, 바다를 지배하다 크기, 기능, 용도에 따라 다양한 유형으로 분류되는 로봇 선박은 미래 해양 기술의 핵심으로 주목받고 있다. 수중에서 작동하도록 설계된 '자율 수중 차량(AUV)'은 과학 연구, 해양 탐사, 군사 작전 등에 활용된다. 첨단 센서를 탑재한 AUV는 인간의 개입 없이 자율적으로 임무를 수행하며, 해양 환경에 대한 귀중한 데이터를 수집한다. '무인 지표면 선박(Unmanned Surface Vehicle·USV)'은 해양 측량, 범위 안전, 감시 등을 담당한다. USV는 다양한 크기로 제작되어 다양한 환경에 적응하며, 효율적인 운영을 가능하게 한다. '대형 무인 선박(Large Unmanned Surface Vehicle·LUSV)'은 해양 순찰, 화물 운송, 인명 구조 등의 임무를 수행한다. 강력한 추진력과 넓은 탑재 공간을 갖춘 대형 LUSV는 높은 효율성과 안전성을 자랑하며, 해양 운송의 새로운 지평을 열 것이다. 반면, 공중 드론선(Unmanned Aerial Vehicle·UAV)은 해양 감시, 맵핑, 통신 등을 수행하며, 광범위한 시야를 확보하여 효과적인 정보 수집을 가능하게 한다. 뛰어난 기동성을 바탕으로 빠르게 변화하는 환경에도 유연하게 대응하며, 미래 해양 감시의 핵심으로 주목받고 있다. 녹색 선박 아르마다…미래 해양 운송의 선구자 노르웨이 피오르드를 가로지르는 거대한 녹색 선박 아르마다(Armada, 위의 사진)는 단순한 배가 아니다. 길이 78m, 높이 약 78m(255피트)에 달하는 이 거대한 배는 원격 조종으로 작동하는 첨단 로봇 선박이며, 미래 해양 운송의 새로운 가능성을 보여준다. 카메라, 마이크, 레이더, GPS, 위성 통신 등 최첨단 장비를 갖춘 아르마다에는 선원이 단 16명만 탑승한다. 이는 기존 선박의 3분의 1 수준이다. 아르마다는 수백 마일 떨어진 육지에서도 원격 조종이 가능하며, 해양 작업의 효율성을 극대화한다. 아르마다 프로그램은 해상 풍력 발전소 운영 및 수중 인프라 점검을 위한 다국적 기업인 오션 인피니티(Ocean Infinity)의 야심찬 프로젝트이다. 이 회사는 23척의 아르마다가 완성되면 해양 산업의 새로운 지평을 열 것으로 기대하고 있다. 영국 사우샘프턴에 있는 오션 인피니티의 원격 운영 센터는 마치 미래 영화 세트장을 연상시킨다. 20개의 브리지 스테이션에는 게임과 같은 컨트롤과 터치스크린이 장착되어 있으며, 실시간 스트림을 통해 해저 상황을 파악할 수 있다. 원격조종 수중로봇(Remotely Operated Vehicle, ROV) 훈련생 조종사 마리안 메자 차비는 "모든 것이 자동화되어 있어 놀랍다"며 "해상 작업보다 더 쉽고 효율적"이라고 강조했다. 오션 인피니티는 지난 2월 초 호주 태즈매니아에 로봇 선박 운영 센터를 개설했다. 이 회사의 호주 및 뉴질랜드 상무이사인 데비이드 필드는 "태즈매니아에 있는 이 새로운 운영센터는 정부에 수로학 서비스를 제공할 수 있는 보다 확고한 인프라를 제공할 것"이라고 말했다. 그는 "최근 정부를 위한 프로젝트에서 우리 로봇 선박은 전체 데이터의 58%를 수집했지만 연로 CO₂의 배출량은 4%에 불과했다"고 덧붙였다. 자율성, 로봇 공학, 원격 조작 기술은 인공 지능과 함께 해상 운송을 혁신할 것으로 기대된다. 노르웨이, 벨기에, 일본, 중국 등 전 세계에서 다양한 실험이 진행되고 있으며, 아르마다는 이러한 변화를 주도하는 선구자인 존재다. 친환경적인 로봇 선박 로봇 선박은 '친환경성'이라는 탁월한 장점을 지닌다. 탑승 인원 감소는 선박 크기 축소로 이어지며, 연료 소비량 감소와 탄소 발자국 대폭 축소를 가능하게 한다. 네덜란드 델프트 공과대학교의 루디 네겐본 교수는 자율운항 선박 연구를 통해 이러한 혁신을 주도하고 있다. 그는 선원을 완전히 대체할 첨단 기술의 발전 속도가 빠르지만, 아직 해결해야 할 과제가 남아 있다고 지적한다. 자동 조종 장치를 통해 선박의 자율적인 경로 추종은 가능하지만, 다른 교통과의 상호 작용, 항구 입출항, 예기치 못한 상황이나 악천후 대응 등은 여전히 어려움으로 남아 있다. 하지만 네겐본 교수는 지속적인 기술 발전을 통해 안전성, 효율성, 지속가능성을 극대화한 미래 해상 운송 시대를 열 수 있을 것이라고 확신한다. 무인 선박, 수중 화산 폭발 맵핑 등에 투입 일부 소형 선박은 이미 인간의 개입 없이 다양한 임무를 수행하고 있다. 영국 선박 제조업체 씨킷 인터내셔널(Sea-Kit International)은 이러한 무인 선박의 설계 및 건조를 선도하며 해양 산업의 새로운 지평을 열고 있다. 2022년 씨킷 인터내셔널의 무인 선박은 화려하게 폭발한 활화산 수중 화산을 지도화(맵핑)하기 위해 남태평양 섬 통가에 파견되었다. 인간의 접근이 불가능했던 위험한 환경에서 이 무인 선박은 성공적으로 임무를 수행하며 첨단 기술의 가능성을 증명했다. 영국 플리머스 항구에서 출항한 길이 12m(39피트) 크기의 무인 선박 바키타 호는 또 다른 주목할 만한 사례이다. 밝은 빨간색의 이 배는 네덜란드 측량 회사 푸그로(Fugro)를 위해 건조되었으며, 2차 세계대전 난파선을 조사하는 임무를 수행하고 있다. 475마일(약 764km) 떨어진 스코틀랜드 해안도시 애버딘에 위치한 사무실에서 승무원들은 바키타 호를 완벽하게 통제하며, 인간과 기술의 융합을 통해 새로운 가능성을 창출하고 있다. 위성 통신을 통해 전달되는 푸그로 함장 드미트리 다디친의 명령에 따라 바키타 호는 민첩하게 방향을 제어하며 탐사 임무를 수행한다. 침몰한 구축함을 탐사하기 위해 원격조종 수중로봇(ROV)이 해저로 내려가는 동안, 수면의 카메라는 360도 파노라마 영상을 촬영하여 주변 해역을 감시한다. 수년간 바다에서 근무해 온 드미트리는 "이런 방식으로 작업하는 것이 더 즐겁다"고 말하며 첨단 기술의 장점을 강조했다. 그는 "파도와 흔들림을 느끼지 못하는 것이 아쉽지만, 근무 후 집으로 돌아갈 수 있다는 점은 큰 장점"이라고 덧붙인다. 무인 자동차, 기차, 드론 등의 등장과 마찬가지로 원격 조종 및 자율 운항 기술은 해양 산업의 근본적인 변화를 가져올 것으로 예상된다. 인간의 개입 없이 운영되는 선박은 작업 방식을 혁신하고 새로운 일자리를 창출할 수 있지만, 동시에 안전성과 신뢰성에 대한 의문도 제기된다. 씨킷의 운영 디렉터 애슐리 스켓은 "안전은 우리가 가장 중요하게 생각하는 가치"라고 강조하며, 자율 운항 선박의 개발 과정에서 안전을 최우선으로 고려한다고 설명한다. 스켓은 "선원 없이 운영되는 선박은 문제 발생 시 직접 해결할 사람이 없기 때문에 완벽한 대체 시스템이 필요하다"고 말한다. 씨킷의 자율 운항 선박은 두 개의 독립적인 시스템으로 구성되어 있으며, 상황에 따라 원활하게 전환할 수 있는 첨단 소프트웨어를 탑재하고 있다. 국제해사기구, 자율운항 규범 도입 앞장서다 국제해사기구(IMO)는 해상 자율운항을 둘러싼 문제 해결을 위해 적극 나서고 있다. 2028년까지 자발적 규범을 도입하여 모범 사례를 정의하고, 궁극적으로는 의무화를 추진할 계획이다. 현재 대형 선박은 선장 또는 선원의 동승을 의무화하고 있지만, IMO는 원격 제어 센터에서 운영되는 선박의 경우 선장과 선원의 역할을 새롭게 정의할 예정이다. 헤이케 데김 IMO 이사는 "원격 제어 운영자를 선박의 선장과 동등한 위치로 간주할 수 있는지에 대한 연구가 필요하다"며, "자율운항 시대에 맞는 새로운 규범을 마련해야 한다"고 강조했다. 영국 정부는 이미 원격 선장 개념을 법률에 반영하려는 움직임을 보이고 있으며, 해운 변호사 피오나 케인은 "정부는 이 거대한 산업의 기회를 놓치지 않고 기업들의 투자를 유치하기 위해 노력할 것"이라고 예상했다. 오션 인피니티의 선장 사이먼 맥컬레이는 "한 명의 선장이 여러 척의 선박을 원격으로 관리하는 미래를 상상할 수 있다"며, "이를 위해서는 법 개정과 지식 및 안전 사례 구축이 필요하다"고 강조했다. 그는 탐사선과 위성을 이용한 원격 운영 기술의 발전 가능성을 언급하며, 해양 산업의 혁신에 대한 기대감을 드러냈다. 현대중공업, 자율선박 시스템으로 대서양 최초 횡단 한편, 한국의 현대중공업그룹 산하의 자율운항 기술 전문회사인 아비커스는 2022년 5월, 세계 최초로 대형 선박의 자율운항을 통한 대양 횡단에 성공했다. 아비커스는 2022년 6월 2일, SK해운과 협력하여 18만㎥급 초대형 LNG운반선 '프리즘 커리지' 호의 자율운항 대양 횡단을 성공적으로 완료했다고 발표했다. 아비커스는 HD현대의 사내 벤처로, 이번 성공은 아비커스가 개발한 2단계 자율운항 솔루션인 '하이나스(HiNAS) 2.0'을 선박에 탑재해 달성한 것이다. 이 항해는 자율운항 기술을 이용해 대양을 횡단한 최초의 사례로 기록됐다. 해당 선박은 2022년 5월 1일 미국 남부의 멕시코만 연안에 위치한 프리포트(Freeport)에서 출발해, 파나마 운하를 통과하고 태평양을 횡단하는 등 총 33일간의 운항을 마치고 충남 보령의 LNG터미널에 도착했다. 총 약 2만 km의 운항 거리 중 절반에 해당하는 1만km를 하이나스 2.0을 활용하여 자율운항했다. 아비커스가 개발한 하이나스 2.0은 현대글로벌서비스의 통합스마트십솔루션(ISS, Integrated Smartship Solution)에 기반을 둔 고급 2단계 자율운항 시스템이다. 이 시스템은 최적의 항로와 항속을 계산하고, 인공지능을 활용하여 날씨, 파도 등 주변 환경을 실시간으로 분석해 선박의 항해와 조타 명령을 자동으로 제어한다. 하이나스 2.0의 2단계 자율운항 기술은 선박의 인지와 판단 능력에 조종 및 제어 기능을 추가한 것으로, 기존 1단계 기술을 한층 발전시킨 형태다. 당시 대양 횡단에서 하이나스 2.0을 탑재한 선박은 최적화된 경로를 통해 자율운항을 진행, 연료 사용 효율을 약 7% 향상시키고 온실가스 배출량을 약 5% 줄였다. 뿐만 아니라, 운항 중 다른 선박과의 충돌 위험을 인지하여 100여 차례 이상 회피하는 뛰어난 성능을 보여줬다. 이에 한국선급은 2023년 2월, 자율운항시스템 하이나스 2.0에 대해 개념승인을 부여했다. 이 시스템은 항해 보조 기능을 통해 선장과 항해사의 운항 관련 피로도를 줄여줌으로써, 선박의 안전한 운항을 지원하고 해양 사고 발생률을 낮추는 데 기여할 것으로 보인다. 또한, 하이나스 2.0은 연료 효율성을 개선하여 대기 오염 물질의 배출을 줄이는 데도 도움을 줄 수 있다. 이러한 이유로 한국선급은 이 시스템이 선박의 안전 운항 및 환경 보호에 중요한 역할을 할 것으로 전망했다.
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[퓨처 Eyes(27)] 로봇 선박, 바다를 지배하다…무인 운항 시대의 도래
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[퓨처 Eyes(26)] 소형 원자로 건설 혁명, 획기적인 전자빔 용접으로 1년 공정 하루로 단축
- 소형 모듈 원자로(SMR) 건설에서 1년 걸리는 공정을 하루 만에 끝낼 수 있는 획기적인 전자빔 용접 기술이 개발됐다. 영국 대형 제조회사 셰필드 포지마스터스(Sheffield Forgemasters)는 풀사이즈 소형 모듈형 원자로(SMR) 용기를 일반적인 공정 기간인 12개월이 아닌 단 24시간 만에 용접에 성공하면서 소형 원자로 건설 시장이 급변하고 있다. 이 획기적인 기술은 소형 원자로 보급에 엄청난 파급력을 가져올 것으로 예상된다. 소형 원자로(Small Modular Reactor, SMR·소형 모듈 원전)는 그 이름처럼 작은 크기의 원자로를 의미하며, 경제성, 유연성, 안전성, 확장성 등의 장점을 지닌다. 특히, 최근 급격한 기후 변화의 위협으로 탄소 배출을 최소화하는 에너지원에 대한 수요가 급증하면서 미래의 주요 전력 공급 수단으로 주목받고 있다. 소형 원자로는 기존 대규모 토목 프로젝트 형태의 원자력 발전소 건설 방식을 공장 생산 방식으로 전환해 원자력 산업에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 모듈형 원자로는 표준화된 설계로 대량 생산이 가능하며, 지역 수요에 맞게 필요한 수만큼 설치할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 기존 원자로와 달리 엄청나게 비싼 건물이 필요하지 않아 경제성이 높다. 소형 원자로는 원자력 연료 재사용 기술을 통해 연료 수명을 연장하고 방사성 폐기물 발생량을 감소시킨다. 이는 지속 가능한 에너지 공급을 위한 중요한 기술로 평가된다. 또한, 초기 투자 비용이 상대적으로 적기 때문에 소규모 전력 시장과 개발도상국에서도 원자력 발전 도입이 용이해진다. 소형 원자로는 크기와 디자인의 유연성을 바탕으로 외딴 지역, 도시 인근, 심지어 산업 시설 내부에도 설치가 가능하다. 대부분의 부품은 공장에서 사전 제작되어 현장 설치 과정을 빠르고 효율적으로 진행할 수 있다. 필요에 따라 여러 개의 소형 원자로를 한 지역에 설치해 발전 용량을 조절할 수 있어, 전력 수요 변동에 유연하게 대응하고 안정적인 전력 공급을 가능하게 한다. 소형 원자로는 앞서 언급된 장점들로 인해 투자자들에게 상업적으로 매력적인 대안으로 떠오르고 있다. 특히, 전통적인 대형 원자로에 비해 빠른 수익 회수가 가능하다는 점에서 투자 가치가 높게 평가된다. 혁신적인 국소 전자빔 용접(LEBW) 기술 모든 규모의 원자로 건설에서 발생하는 주요 과제는 원자로 노심을 담는 용기를 용접하여 외부 환경과 격리하는 것이다. 기존 용접 기술은 이 작업에 1년 이상 소요되었지만, 셰필드 포지마스터스는 국소 전자빔 용접(LEBW) 기술을 통해 하루 만에 완료하는 획기적인 결과를 달성했다. 국소 전자빔 용접은 국소 진공 상태에서 고출력 전자총을 사용해 고에너지 밀도 융합 공정을 통해 두 개의 금속 조각을 용접하는 혁신적인 기술이다. 기존 용접 방식에 비해 작업 효율을 95% 향상시키고, 깊은 침투와 높은 깊이 대 너비 비율을 구현할 수 있다. 셰필드 포지마스터스는 지난 2월 20일 국소 전자빔 용접 기술을 이용해 직경 3미터, 두께 200밀리미터(8인치)의 벽을 결함 없이 저렴하게 용접하는데 성공했다고 밝혔다. 또한, 혁신적인 슬로핑 인 및 아웃 기술을 통해 용접 시작과 마무리 과정을 개선했다. '슬로핑 인(Sloping In)'은 원자로 용기 내부의 핵연료봉을 용기 벽면에서 중심부로 향해 경사지게 배치하는 방식이다. 핵연료봉 간 간격을 넓히고 중심부 밀도를 높여 핵연료 활용도를 극대화하고, 냉각재 흐름 개선으로 냉각 효율을 높여 과열 위험을 낮춘다. 핵출력 증가 또한 가능하다. '슬로핑 아웃(Sloping Out)'은 '슬로핑 인'과 반대로 핵연료봉을 배치하는 방식이다. 핵연료봉 간 간격 확대로 냉각 효율을 높이고 핵연료봉 밀도 감소로 핵출력을 조절하여 안전성을 강화한다. 또한, 용기 내부 공간 확보에도 유리하다. 셰필드 포지마스터스의 수석 개발 엔지니어이자 프로젝트 책임자인 마이클 블랙모어는 "이 기술이 원자력 산업에 미치는 영향은 기념비적이며, 잠재적으로 고비용의 용접 공정을 없앨 수 있다"고 강조했다. 블랙모어는 "LEBW 기술은 용접 접합부가 모재(parent material, 원물질)를 완벽하게 복제하기 때문에 용접 검사의 필요성을 줄일 수 있다는 점에서 획기적이다. 또한 영국과 전 세계 SMR 원자로의 상용화 속도를 크게 높일 수 있다"고 설명했다. 세계 최초로 성공적인 전자빔 용접 시연을 완료한 셰필드 포지마스터스는 수십 년 동안 정체되었던 영국 원자력 산업에 새로운 활력을 불어넣을 것으로 기대된다. 이 기술은 앞으로 핵잠수함용 원자로, 시범 발전소, 핵연료 처리 분야뿐만 아니라 SMR 원자로 건설에도 적용될 수 있다. 영국 정부는 이제 롤스로이스가 건설할 모듈형 원자로 15기를 포함한 새로운 원전 건설 계획을 통해 원자력 르네상스를 이끌 계획이다. 셰필드 포지마스터스의 혁신적인 전자빔 용접 기술은 이러한 계획의 성공적인 실행에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 한국 소형원자로 건설 현황 원전 강국인 한국도 세계적인 추세인 소형 모듈 원전 건설을 주도하고 있다. 우리나라 원전 산업의 중심지인 경상남도는 지난 2월 28일 정부의 원전 산업 집중 육성 방침에 발맞춰 핵심 전략을 담은 '경상남도 원전 산업 육성 방안'을 발표했다. 이에 앞서 2월 22일 윤석열 대통령은 경남도청에서 열린 '다시 뛰는 원전산업, 활력 넘치는 창원·경남'이라는 주제의 14번째 민생토론회에 참석했다. 이 자리에서 정부는 원전 생태계 완전 복원, 소형 모듈 원자로(SMR) 독자기술 개발, 경남도·창원시를 글로벌 SMR 클러스터로 육성한다는 구체적인 계획을 공개했다. 경상남도는 정부의 정책 방향에 적극적으로 호응하며, 정부 지원과 별도로 지역 원전 기업에 대한 경영 및 시설 자금 중심의 금융 지원을 강화하겠다는 방침을 밝혔다. 이는 지역 원전 산업의 경쟁력 강화와 지속가능한 성장을 위한 중요한 발걸음이 될 것이다. 경상남도는 SMR 제조 기술, 신형로 설계, 친환경 원전 해체 기술 등 6개 원전 기술을 조세 특례 제한법에 명시된 '국가 전략 기술'로 지정해 달라고 정부에 건의할 예정이다. 또한 경상남도는 SMR 혁신 제작 기술 정부 공모 사업에 지역 업체 참여를 추진하는 등 SMR 독자 기술 확보를 위해 적극적인 노력을 기울일 계획이다. 이를 통해 지역 기업의 경쟁력 강화와 SMR 산업 발전을 동시에 도모할 수 있을 것으로 보인다. 아울러 경상남도는 창원 방위·원자력 융합 국가 산업 단지 조속 추진, 원자력 산업 종합 지원 센터 신설, 원자력 연구원 분원 및 글로벌 SMR R&D 센터 유치 등을 통해 글로벌 SMR 클러스터로 발돋움할 수 있는 구체적인 청사진을 제시했다. 경상남도는 창원시를 중심으로 세계 유일하게 원자력 발전소 주기기 일괄 생산이 가능한 창원 국가 산업 단지 내 두산 에너빌리티를 비롯해 300여 개 협력 업체가 자리잡고 있다. 원자력 발전소 주기기는 원자로, 증기발생기, 터빈, 발전기, 냉각 시스템 등 원자력 발전의 핵심 과정에서 주요한 역할을 하는 장치들을 말한다. 걍상남도는 이러한 유리한 조건을 바탕으로 차세대 원전의 글로벌 제조 거점으로 도약할 수 있는 잠재력을 갖추고 있다. 류명현 경남도 산업국장은 "대통령이 참석한 경남 민생 토론회의 핵심은 경남도·창원을 글로벌 SMR 클러스터로 육성한다는 것이었다"며 "정부 정책에 맞춰 경남이 차세대 원전 글로벌 제조 거점이 되도록 노력하겠다"라고 밝혔다.
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[퓨처 Eyes(26)] 소형 원자로 건설 혁명, 획기적인 전자빔 용접으로 1년 공정 하루로 단축
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신성에스티, 부산에 이차전지 생산 허브 구축
- 이차전지 분야의 선도 기업인 신성에스티가 부산에 생산 허브를 구축한다. 부산시는 4일 오후 부산시청에서 신성에스티와 국내 복귀 투자 양해각서를 체결한다고 발표했다. 양해 작서 체결식에는 박형준 부산시장, 안병두 신성에스티 대표이사, 구자천 신성델타테크 대표이사, 김기영 부산진해경제자유구역청장 등 양측 주요 인사들이 참석한다. 이차전지는 반복적으로 충전과 방전이 가능한 전지를 말한다. 한 번 사용한 후 버리는 1차전지와 달리, 전기를 공급하여 재사용할 수 있다는 장점이 있다. 2004년 설립된 신성에스티는 친환경 전기차 배터리와 에너지저장장치(ESS) 등 이차전지 부품 관련 전문 기술을 보유한 강소기업이다. 특히, 2016년 뿌리기술 전문기업 지정, 2020년 중소기업 기술혁신 대상 수상 등 기술력과 혁신경영 능력을 인정받아 코스닥 시장에도 상장됐다. 신성에스티는 올해 1월 1조7000억원 규모의 미국 수주를 계기로 내년부터 4년간 미국으로 수출할 이차전지 배터리 부품 물량을 납품하기 위해 중국의 생산 거점과 창원 본사를 부산으로 통합 이전할 계획이다. 이는 생산 효율성을 극대화하고 해외 시장 진출을 확대하기 위한 전략적 결정이다. 신성에스티는 부산 강서구 미음외국인투자지역에 463억원을 투자해 올해 연말까지 자동화 설비와 인증시스템을 갖춘 이차전지 스마트팩토리를 건립할 예정이다. 이는 최첨단 기술을 접목한 스마트 공장을 통해 생산성을 향상시키고 고품질 제품을 생산하기 위한 노력이다. 이 회사는 내년부터 부산 스마트팩토리에서 연간 1000억원 규모의 이차전지 배터리 부품을 양산할 계획이다. 이는 국내 이차전지 산업의 성장에 크게 기여할 것으로 기대된다. 신성에스티는 부산 공장 운영을 통해 관리, 구매, 생산, 품질 등 인력 60명을 지역에서 고용한다. 또한, 공장 착공부터 사업 운영까지 지역업체를 활용하여 일자리 창출과 지역경제 활성화에도 기여할 예정이다. 박형준 부산시장은 "미래차의 핵심 부품인 이차전지 분야에서 독자적인 전문 기술을 보유한 신성에스티가 국내 복귀를 부산으로 해 감사드린다"고 밝혔다. 또한, "강서구에 전기차 등 친환경차 관련 기업을 집중적으로 유치해 이차전지·모빌리티 기회발전특구로 지정해 미래 산업의 메카로 키워 나가겠다"고 말하며 신성에스티의 부산 투자를 통해 이차전지 산업 생태계를 구축하고 부산을 미래 산업의 중심지로 발전시키겠다는 의지를 드러냈다. 한편, 이차전지는 충전이 가능한 전지로서, 한 번 사용된 후에 충전하여 여러 번 사용할 수 있는 전지를 가리킨다. 이차전지는 일반적으로 리튬이나 니켈을 사용하여 만들어지며, 주로 휴대전화, 노트북, 전기 자동차(EV), 에너지저장장치(ESS) 등 다양한 다양한 분야에 사용되고 있다. 이차전지의 기본 원리는 충전 및 방전 사이클을 반복함으로써 전자를 이동시켜 전기 에너지를 저장하고 방출하는 것이다. 충전 시 전자가 양극으로 이동하고, 방전 시 전자가 음극으로 이동하여 전기 에너지를 공급한다. 가장 널리 사용되는 이차전지는 리튬이온배터리다. 리튬이온 배터리는 고에너지 밀도와 긴 수명을 제공하며, 충전 및 방전 과정에서도 상대적으로 적은 에너지를 소비한다. 이러한 특성으로 리튬이온 배터리는 모바일 기기부터 전기 자동차까지 다양한 용도에 사용되고 있다. 이차전지는 환경에 미치는 영향이 적고, 재사용이 가능하며, 재충전이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 제조 및 폐기 과정에서 발생하는 환경 문제와 전기화학적 안정성 등의 문제를 고려해야 한다. 최근 이차전지의 환경 문제 등을 해결하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
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신성에스티, 부산에 이차전지 생산 허브 구축
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삼성·LG전자, 독일 'iF 디자인 어워드' 104개 부문 수상…디자인 탁월성 입증
- 삼성전자와 LG전자가 세계 3대 디자인상 중 하나인 독일 국제 디자인 공모전 'iF 디자인 어워드 2024'에서 104개 부분을 수상하며 디자인 우수성을 입증했다. 삼성전자는 OLED TV(모델명 S95C)와 갤럭시 Z 플립5 메종 마르지엘라 에디션 패키지로 금상을 수상하는 등 제품 부문에서 38개, 사용자 경험(UX) 및 사용자 인터페이스(UI) 부문에서 16개, 콘셉트 부문에서 10개, 커뮤니케이션 부문에서 9개, 패키지 부문에서 1개, 서비스 부문에서 1개 등 총 75개의 상을 수상했다고 29일 발표했다. 극도로 얇은 두께를 가진 금상 수상 OLED TV는 벽면에 매립된 듯한 설치를 통해 빈틈없는 결합을 이루고, 이는 감각적인 몰입감을 극대화하는 경험을 제공한다. 콜라보레이션의 새로운 장을 여는 갤럭시 Z 플립5 메종 마르지엘라 에디션은 프랑스 패션 브랜드 '메종 마르지엘라'와 두 번째로 협업한 제품으로 특별 제작된 패키지 박스를 통해 마치 수납함에서 옷을 꺼내는 듯한 언박싱(Unboxing) 경험할 수 있다. 패브릭 질감의 종이와 브랜드의 정수를 담은 디자인은 고급스러운 촉감과 함께 감각적인 경험을 제공한다. 혁신적인 세탁·건조 시스템을 갖춘 올인원 솔루션 '비스포크 AI 콤보', 예술과 기술의 조화로운 결합을 보여주는 액자형 스피커 '뮤직 프레임', 혁신적인 커버 스크린 사용 경험을 제공하는 폴더블 스마트폰 '갤럭시 Z 플립5'와 '갤럭시 Z 폴드5' 등이 수상했다. 사용자 중심의 지능형 서비스 플랫폼 '삼성 나우 플러스', AI 기반 최적화된 몰입형 사운드 시스템 'Q 심포니', 리뉴얼된 사용자 친화적인 인터페이스의 '디자인삼성 웹사이트' 등이 우수 디자인에 선정됐다. 노태문 삼성전자 디자인경영센터장(사장)은 "제품의 본질적인 가치를 드러내는 디자인을 최우선으로 생각한 결과"라고 밝히며 "끊임없는 디자인 발전을 통해 소비자 중심의 디자인 철학을 실천하고, 감성적인 가치를 더하는 디자인으로 소비자의 변화하는 라이프스타일과 조화를 이루고 의미있는 고객 경험을 제공하겠다"고 강조했다. LG전자, 29개 부문 수상 LG전자는 2024년 iF 디자인 어워드에서 제품 부문 22개, UX 부문 7개 등 총 29개의 상을 휩쓸며 디자인 경쟁력을 다시 한번 입증했다. 국내 최초 히트펌프 방식 올인원 세탁건조기인 'LG 시그니처 세탁건조기'는 제품 부문과 UX 부문에서 모두 상을 받으며 혁신적인 디자인과 사용자 친화적인 경험을 인정받았다. 이 외에도 제품 부문에서는 LG 본보야지, LG 마이크로 LED TV, LG 스탠바이미 고, LG 클로이, LG 전기차 충전기 등이 디자인 우수성을 인정받았다. UX 부문에서는 LG 아트쿨 에어컨 등이 사용자 중심의 디자인으로 돋보였다. 1953년부터 시작된 iF 디자인 어워드는 세계 3대 디자인상 중 하나로, 제품, 패키지, 커뮤니케이션, 콘셉트, 인테리어, 건축, 서비스 디자인, UX, UI 등 총 9개 부문에서 디자인 차별성과 영향력을 종합적으로 평가한다. 삼성전자와 LG전자의 이번 수상은 끊임없는 디자인 혁신을 통해 사용자에게 최고의 가치를 제공하려는 노력의 결과다.
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삼성·LG전자, 독일 'iF 디자인 어워드' 104개 부문 수상…디자인 탁월성 입증
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삼성전자, 반도체업계 최초 '12단 HBM3E' 개발
- 삼성전자가 업계 최초로 36GB(기가바이트) 'HBM3E' 12H(12단 적층) D램 개발에 성공했다. 삼성전자는 27일 24Gb(기가비트) D램 칩을 TSV(실리콘 관통 전극) 기술로 12단까지 적층해 업계 최대 용량인 36GB HBM3E 12H를 구현했다고 밝혔다. HBM3E는 5세대 고대역폭메모리다. 삼성전자는 상반기 양산 예정인 이 제품을 통해 고용량 HBM(고대역폭메모리) 시장 선점의 '터닝포인트'로 삼겠다는 계획이다. 'HBM3E 12H'는 1024개의 입출력 통로(I/O)에서 초당 최대 1280GB의 대역폭과 현존 최대 용량인 36GB을 제공한다. 성능과 용량 모두 전작인 HBM3 8H(8단 적층) 대비 50% 이상 개선됐다. 삼성전자는 'Advanced TC NCF(열압착 비전도성 접착 필름)' 기술로 12H 제품을 8H 제품과 동일한 높이로 구현해 HBM 패키지 규격을 만족시켰다. 이 기술을 적용하면 HBM 적층 수가 증가한다. 특히 칩 두께가 얇아지면서 발생할 수 있는 '휘어짐 현상'을 최소화할 수 있는 장점이 있어 고단 적층 확장에 유리하다. 삼성전자는 NCF 소재 두께도 지속적으로 낮춰 업계 최소 칩 간 간격인 '7마이크로미터(㎛)'를 구현했다. 이를 통해 HBM3 8H 대비 20% 이상 향상된 수직 집적도를 실현했다. 또한 칩과 칩 사이를 접합하는 공정에서 신호 특성이 필요한 곳과 열 방출 특성이 필요한 곳에 각각 다른 사이즈의 범프를 적용함으로써 열 특성을 강화하는 동시에 수율도 극대화했다. 삼성전자에 따르면 이번 12단 HBM3E를 사용할 경우 GPU(그래픽처리장치) 사용량이 줄어 기업들이 총소유 비용(TCO)을 절감할 수 있다는 설명이다. 가령 서버 시스템에 HBM3E 12H를 적용하면 HBM3 8H를 탑재할 때보다 평균 34% 인공지능(AI) 학습 훈련 속도 향상이 가능하며, 추론의 경우에는 최대 11.5배 많은 AI 사용자 서비스가 가능할 것으로 기대된다. 삼성전자는 HBM3E 12H의 샘플을 고객사에 제공하기 시작했으며 올해 상반기 양산할 예정이다.
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삼성전자, 반도체업계 최초 '12단 HBM3E' 개발
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日 달 탐사선 '슬림', 25일만에 지상과 통신재개
- 영하 170도에 달하는 극한의 '달의 밤' 동안 활동을 중단했던 일본의 달 탐사선 '슬림(SLIM)'이 지상과의 통신을 다시 시작했다고 교도통신과 요미우리신문이 26일 보도했다. 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 전날인 25일 밤 슬림이 복구돼 지상과 통신 재개에 성공했다고 이날 발표했다. 슬림은 지난달 31일, 착륙 지점에서 일몰이 발생해 태양광 발전이 불가능해지자 휴면 상태로 전환됐다. 교도통신은 그러나 약 2주간 지속된 달의 밤을 이겨내고 태양 전지 패널에 다시 빛이 도달하면서 발전을 재개한 것으로 보인다고 전했다. 그러나 JAXA는 기계 본체가 고온 상태에 있어 장시간 통신이 어려울 뿐만 아니라, 관측용 특수 카메라 등 장비의 상태도 아직 확인되지 않았다고 밝혔다. 슬림은 지난달 20일 달에 성공적으로 착륙했으나, 기체가 기울어져 태양광 발전이 불가능한 상태로 확인됐다. 이러한 상황으로 인해 JAXA는 슬림이 달 착륙 후 약 2시간 반 만에 가동을 중단했다. 당초 JAXA는 태양 전지를 이용한 발전으로 몇 일간 슬림을 운영할 계획이었다. 이후 슬림은 극적으로 태양광 발전이 가능해짐에 따라 지난달 28일 지상과의 교신을 통해 운영을 재개했다. 일본은 탐사선 슬림의 달 표면 착륙으로 미국, 러시아, 중국, 인도에 이어 세계에서 다섯 번째로 달 착륙에 성공한 국가로 기록됐다. 지난해 8월 인도는 달 탐사선 '찬드라얀 3'호를 달 남극에 성공적으로 착륙시켰다. 그러나 인도와 비슷한 시기에 47년만에 달로 향한 러시아 달 탐사선 '루나25'는 착륙에 실패했다. 한편, 미국 민간 달 탐사선 '오디세우스'도 지난 22일(현지시간) 달 표면에 기울어진 채로 착륙했다. 이는 미국 달 탐사선이 52년 만에 달을 재방문한 것으로, 오디세우스는 미국 민간 기업 최초로 달에 착륙한 새로운 역사를 썼다. 미국의 우주 기업 인튜이티브 머신스는 자사가 개발한 달 탐사선 오디세우스가 달 남극 인근의 '말라퍼트 A' 분화구에 성공적으로 착륙했지만 기울어진 채로 착륙한 것 같다고 밝혔다. 달 탐사선이 옆으로 기울어져서 착륙하는 상황은 일반적으로 의도된 상태가 아니다. 이러한 상황은 주로 착륙 과정에서 예상치 못한 문제가 발생했을 때 발생한다. 여기에는 지형이나 착륙 시스템 오류 등 여러 가지 원인이 있을 수 있다. 착륙 예정 지역의 지형이 고르지 않거나 바위와 같은 장애물이 있을 경우, 탐사선이 예상한 방식으로 안착하지 못하고 기울어질 수 있다. 또한 착륙 장치의 고장이나 기능 문제로 인해 탐사선이 안정적으로 착륙하지 못하고 기울어지는 경우가 있다. 예를 들어, 한쪽 다리의 충격 흡수 장치가 제대로 작동하지 않으면 탐사선이 기울 수 있다. 탐사선의 항법 시스템에서 발생한 오류로 인해 착륙 위치가 잘못되거나 착륙 각도가 예상과 다를 수 있다. 이는 탐사선이 기울어져 착륙하는 원인이 될 수 있다. 기울어진 착륙은 탐사선의 임무 수행 능력에 영향을 줄 수 있으며, 경우에 따라서는 태양광 패널이 제대로 햇빛을 받지 못하거나, 과학 장비의 사용에 제약을 받을 수 있다. 따라서, 탐사선 설계와 착륙 계획 단계에서 이러한 위험을 최소화하기 위한 다양한 안전 조치와 예비 계획을 마련하는 것이 중요하다. 특히 오디세우스의 경우 마국의 유인 달 탐사 프로그램 아르테미스에 앞서 달에 착륙했다. 미 항공우주국(NASA·나사)에 따르면 아르테미스 프로그램에 따라 인간은 2026년 달 표면으로 재진입할 예정이며, 최초의 여성과 유색 인종이 달 탐사에 나선다. 이러한 유인 우주선 발사에 앞서 달 표면에 정확하게 착륙하는 기술을 극대화해 안전한 착륙을 위한 준비를 철저히 해야 할 것으로 보인다.
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日 달 탐사선 '슬림', 25일만에 지상과 통신재개
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