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2024-11-22 (금)

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전기화학 기술, 가축 분뇨에서 친환경 자원 생산

환경 오염을 주범으로 여겨지는 가축 분뇨에서 친환경적으로 전기를 생산하는 기술이 개발됐다. 매년 전 세계 축산농가에서 30억톤 이상의 동물 배설물이 발생하고 있다. 이는 미국 엠파이어 스테이트 빌딩 9000개 이상에 해당하는 양이다. 모든 분뇨는 수질을 악화시키며 유독한 연기와 온실가스를 방출한다. 그러나 저렴한 전기를 이용해 동물 배설물을 재활용하고 귀중한 화학물질을 회수할 수 있는 기술이 개발돼 환경 오염을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에서는 '네이처 서스테이너빌리티(Nature Sustainability)'에 발표된 연구를 소개했다. 이 연구는 전기를 이용하여 동물 배설물에서 유기 영양소를 분해하고, 동시에 가치 있는 화학물질을 회수하는 새로운 방법을 제시한다. 초기 예측에 따르면, 이 방법으로 얻어지는 화학물질의 경제적 가치가 기술 구현 비용을 상회할 것으로 예상된다. 이는 농부들에게 수익성이 높은 선택지가 될 수 있음을 시사한다. 클락슨 대학의 김태영 화학자는 이번 연구에는 참여하지 않았지만 "풍력, 태양열 발전소에서 발생하는 값싸고 재생가능한 전기를 결합하면 거름이 풍부한 시골 농업 지역에서도 찬환경 전기가 생산될 수 있다"고 말했다. 많은 축산업자들은 이미 동물 배설물을 재활용하기 위해 노력하고 있다. 이들은 배설물을 분뇨 라군(연못)에 저장하여, 바닥에 침전된 암모니아가 풍부한 고형물을 준설하여 비료로 재사용한다. 또한, 남은 유기 화합물을 미생물이 메탄으로 분해하게 하여 이를 수집, 태워 전기를 생산할 수 있다. 이러한 방식은 지속 가능한 에너지와 농업 사이의 상호 작용을 보여주는 예이다. 그럼에도 불구하고, 엄청난 양의 암모니아와 기타 화합물이 자연환경으로 방출되어 해조류가 번성하고 물고기가 죽게 되는 환경오염이 발생한다. 이에 최근 몇 년 동안 몇몇 연구팀에서는 분뇨 라군에서 암모니아와 기타 귀중한 화학물질을 포착하기 위한 전기화학적 방법을 탐색하기 시작했다. 예를 들어, 2021년 실험실 연구에서 김태영 교수와 그의 동료들은 전류를 사용해 막을 통해 양으로 하전된 암모늄 이온을 유도하여 비료 전구체를 농축하고 쉽게 복구할 수 있는 배터리 유형 설정을 보고했다. 그러나 멤브레인(두께가 얇은 막) 설정은 운영하기 어렵고 확장하는 데 비용이 많이 들 수 있다. 위스콘신 매디슨 대학교 환경 엔지니어인 모한 킨(Mohan Qin)과 동료 송진이 이끄는 연구팀은 2단계 접근 방식을 채택해 멤브레인을 없앨 수 있는 가능성을 확인했다. 두 단계 모두 KNiHCF(칼륨·니켈·헥사시아노철산염)라는 배터리 전극 재료를 사용한다. KNiHCF는 이온이 들어오고 나갈 수 있는 간격이 있는 층 구조를 가지고 있다. 연구원들은 KNiHCF의 층 간격이 나트륨이나 칼슘과 같이 분뇨에서 일반적이지만 가치는 떨어지는 이온 대신 암모늄 및 칼륨 이온을 끌어들이는 데 이상적이라는 것을 발견했다. 연구진은 이후 이온으로 채워진 KNiHCF 전극을 폐수 용액에서 제거하고, 이를 이온 전도성 전해질을 첨가한 깨끗한 물이 담긴 두 번째 용기에 두 번째 전극과 함께 배치했다. 전압을 가하면 전자가 두 번째 전극으로 흘러 들어갔고, 이로 인해 KNiHCF 전극에서 양전하를 띤 암모늄 및 칼륨 이온을 용액으로 끌어당겨 농축하고 쉽게 복구할 수 있는 음전하가 생성됐다. 이 설정에는 보너스가 있다. 두 번째 전극의 음전하는 용액의 물과 산소를 유발하여 수소 가스나 과산화수소로 반응했는데, 두 가지 모두 회수된 암모니아 및 칼륨과 함께 판매될 수 있는 귀중한 화학물질이다. 연구팀은 KNiHCF 전극은 반복적으로 사용하면 성능이 저하되는데, 이 문제는 이미 해결 방안을 찾았다고 밝혔다. 연구원들은 또한 1000마리의 젖소가 있는 낙농장의 폐기물을 확장하고 관리하기 위한 설정의 잠재력을 평가하기 위한 분석을 수행했다. 그들은 전기 가격이 미국 평균인 킬로와트시(kWh)당 약 0.08달러(약 100원)로 책정될 경우 해당 운영에서 연간 최대 20만달러(약 2억6320만원)의 이익을 창출할 수 있을 만큼 귀중한 화학 물질을 생성할 수 있다는 사실을 발견했다. 송진 연구원은 재생 가능 전력이 일부 농촌 지역의 전기 비용을 2030년까지 kWh당 약 0.03달러(약 39원)로 낮출 수 있을 것으로 예상했다. 풍력이나 태양열 발전소는 종종 전력망이 처리할 수 있는 것보다 더 많은 전기를 생산하므로 엔지니어는 전력을 버리거나 터빈을 꺼야 했다. 이에 송진은 "풍력, 태양광과 결합할 수 있다면, 가격이 저렴할 때만 전기를 사용하도록 설계할 수 있다"고 말했다. 모한 킨은 "전체 공정이 얼마나 효율적인지 고려할 때, 전기화학적 처리는 거름에 있는 암모니아의 거의 70%를 포착하고 비슷한 양만큼 농장에서 배출되는 암모니아를 줄일 수 있다"며 "이것은 오래된 (가축 분뇨)문제를 처리하는 매우 간단하고 효율적인 방법"이라고 주장했다.
- 산업
2023-12-14
LG엔솔-GM 합작 스프링힐 공장, 첫 번째 얼티엄 배터리 셀 생산 시작

미국 테네시주 스프링 힐에 위치한 LG에너지솔루션(LG Energy Solution)과 제너럴 모터스(GM)의 얼티엄 배터리 셀(Ultium battery cell) 공장이 중요한 이정표를 달성했다. 미국 자동차 전문 매체 지엠 오소리티(GM Authority)는 12일(현지시간) GM과 LG엔솔이 스프링힐 공장에서 배터리 기술 발전의 초석이 될 첫 번째 얼티엄 배터리 셀 배치를 생산했다고 발표했다. 이번 성과는 얼티움 셀(Ultium Cells LLC)의 링크드인(LinkedIn) 게시물을 통해 공개됐다. 2021년 말 착공 이후 건설이 다소 지연되어 2024년 초에 완공될 것으로 예상되는 이 시설은 배터리 셀 생산을 점진적으로 향상시킬 계획이다. '얼티엄 배터리 셀'은 GM과 LG에너지솔루션이 합작 개발한 차세대 전기차용 배터리 기술이다. 이 배터리 셀은 GM의 전기차 전략의 핵심 요소 중 하나로, 여러 가지 면에서 혁신적인 특징을 가지고 있다. 얼티엄 배터리는 모듈식으로 설계되어 다양한 크기와 형태의 전기차에 적용할 수 있다. 이로 인해 GM은 소형 자동차부터 대형 트럭에 이르기까지 다양한 차종에 이 배터리 시스템을 통합할 수 있다. 또한 얼티엄 배터리는 높은 에너지 밀도를 자랑한다. 한 번 충전으로 더 전기차의 긴 주행 거리를 제공하며, 전체적인 차량의 효율성을 향상시킨다. 아울러 제조 비용을 낮추는 것을 목표로 하여, 전기차의 가격을 저렴하게 만들 수 있다. 이는 전기차의 대중화에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 참고로 오하이오주 워렌의 얼티엄 셀 공장은 2022년 9월부터 가동 중이며, 미시간주 랜싱 공장은 2023년 3월에 철골 구조물을 완공했다. 이러한 발전은 얼티엄의 배터리 생산 역량이 빠르게 성장하고 있음을 보여준다. 한편, 2023년 10월 전미자동차노조(UAW) 파업 이후 스프링 힐을 포함한 모든 얼티엄 셀 공장이 UAW 계약에 통합됐다. 이러한 통합은 제너럴 모터스와 LG에너지솔루션이 운영하는 합작 공장의 특성을 고려할 때 특히 주목할 만하다. 스프링 힐 시설을 중심으로 2023년 10월에 발표된 UAW와의 사전 합의에 따르면 다양한 직군의 초임이 인상될 예정이다. 생산 운영자 및 품질 검사관은 시간당 20달러, 작업반장은 시간당 22달러, 공정 유지보수 기술자는 시간당 27~35달러로 인상되었다. 시설 유지보수 기술자는 시간당 29~36달러의 임금을 받을 수 있으며, 각 직군의 정확한 금액은 경력 수준에 따라 달라질 수 있다. 또한 이 공장은 2023년 말까지 1700명의 고용을 목표로 300명의 인력을 확충할 예정이다. 이러한 확장은 지역 경제를 강화할 뿐만 아니라 GM 비즈니스 전략의 광범위한 맥락에서 스프링힐 공장의 전략적 중요성을 강화할 것이라고 GM 오소리티는 전했다.
- 산업
2023-12-13
원자력연, 한국형 소형 원전 해외진출 본격화

한국원자력연구원이 독자 개발해 세계 최초로 표준설계인가를 획득한 소형모듈원자로(SMR)인 SMART(System-integrated Modular Advanced ReacTor)를 상용화하기 위해 민간기업 현대 엔지니어링과 협업한다. 원자력연구원은 한국형 소형원전 SMART 수출을 본격화하기 위해 현대엔지니어링과 업무협약을 체결했다고 11일 밝혔다. 원자력연구원은 원자로 설계 및 현지 인허가 업무를, 현대엔지니어링은 SMART 실증 및 상용화를 위한 사업 개발을 담당할 예정이다. 원자력연은 지난 4월 캐나다 앨버타주와 탄소 감축을 위한 SMART 활용 업무협약을 체결했다. 이후 9월에는 캐나다원자력공사(AECL)와 협력 양해각서(MOU)를 체결하며, 앨버타주와 온타리오주에서 SMART 실증과 상용화 노력을 해왔다. 원자력연과 현대엔지니어링은 SMART 실증·건설사업이 속도를 낼 수 있도록 캐나다 현지 사업 기반을 강화할 계획이다. 두 기관은 지난 9월 캐나다원자력연구소(CNL)의 다양한 SMR 기술을 실증하는 'SMR 실증 프로그램'에 신청서를 공동 제출했다. 내년에는 캐나다 파트너사 확보 및 현지 사업체계 등을 구축할 계획이다. 소형 일체형 원자로인 SMART는 발전 용량이 기존 대형 원전의 10분의 1 규모이다. 용기 하나에 원자로, 증기발생기, 가압기, 냉각재 펌프가 모두 포함돼 있어 SMR 중 가장 빨리 실증 배치가 가능한 것으로 평가되고 있다. 주한규 한국원자력연구원장은 최근 현대엔지니어링과의 업무협약과 관련하여, 이 협약이 한국 고유의 소형모듈원자로(SMR)인 SMART 기술을 활용하여 국내 기업이 주도적으로 사업을 개발하는 시작점이 될 것이라고 말했다. 한편, '소형 원자로(SMR)'는 전통적인 대형 원자로와 달리 작은 크기로 경제성과 유연성, 안전성, 확장성 등의 장점을 갖고 있다. 최근 급격한 기후 변화의 위협으로, 탄소배출을 최소화하는 에너지원에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 소형 원자로는 이러한 배경 속에서 미래의 주요 전력 공급 수단으로 주목받고 있다. SMR은 원자력 연료의 재사용 기술로 연료 수명을 연장하며, 방사성 폐기물의 양도 줄인다. 초기 투자 비용이 적기 때문에, 소규모 전력 시장과 개발 도상국도 원자력 발전을 채택하기 쉽다. 또한 SMR의 크기와 디자인은 유연성을 높여주며, 원격 지역, 도시 인근, 심지어 산업 시설 안에도 설치가 가능하다. 대부분의 부품은 공장에서 미리 제작되므로 현장에서의 설치도 빠르고 효율적이다. 필요에 따라 여러 개의 SMR을 한 지역에 설치해 발전 용량을 조절할 수 있어, 수요 변동에 유연하게 대응한다. 이러한 특징들로 인해 투자자들에게 상업적으로 매력적이며, 전통적인 대형 원자로보다 빠른 수익 회수가 가능하다.
- 산업
2023-12-11
AI 탑재 신발 '문워커', 3배 빠른 걸음 가능

전통적인 동양의 축지법이 현대 기술과 만나 현실화될 날이 머지않았다. 축지법은 전설적인 능력으로, 먼 거리를 순식간에 이동하는 것을 의미한다. 이제 상상 속의 이야기가 아닌 실제로 구현될 수 있는 기술이 등장했다. 미국 텍사스주 오스틴의 지역 신문 케이엑스앤(kxan)은 최근 타임지에서 '2023년 최고의 발명품'으로 선정된 문워커(Moonwalkers)에 대해 보도했다. 오스틴에 본사를 둔 시프트 로보틱스(Shift Robotics)가 개발한 이 신발은 마치 롤러 스케이트를 연상시키지만, 내장된 모터와 인공지능(AI) 기술을 통해 사용자가 평소보다 3배 빠른 속도로 걸을 수 있게 해준다. 이 혁신적인 신발은 단순히 빠르게 이동할 수 있게 하는 것을 넘어, 일상 생활에서의 이동 효율성을 대폭 향상시킬 것으로 기대된다. 이는 기존의 이동 수단에 대한 새로운 패러다임을 제시하며, 일상의 속도와 리듬에 변화를 가져올 것으로 전망된다. 시프트 로보틱스의 쉰지에 장(Xunjie Zhang) 최고경영자(CEO)는 오랫동안 개인 이동성에 대한 관심을 가지고 있었다. 장 CEO는 카네기멜론대학교(Carnegie Mellon University)에서 로봇 공학과 이족 운동을 전공하며, 이 분야에 대한 전문 지식을 쌓았다. 그는 스쿠터와 관련된 교통사고 이후, 보행자가 스쿠터나 자전거보다 훨씬 안전하다는 사실을 인지하게 되었다. 장 CEO는 "걷는 것이 도시를 돌아다니는 가장 안전한 방법임에도 불구하고 왜 한 번도 걷지 않았는지 고민하기 시작했다"고 말했다. 이러한 생각이 문워커 개발의 초석이 되었다. kxan은 시프트 로보틱스의 문워커를 직접 테스트하며 작동 원리를 탐구했다. 이 신발은 외관상 롤러스케이트와 비슷하지만, 내장된 전동 바퀴가 사용자의 걸음마다 앞으로 나아가도록 도와준다. 사용자는 원하는 방향으로의 이동을 제어할 수 있으며, 이는 마치 공항의 무빙워크를 걷는 듯한 느낌을 준다는 설명이다. 장 CEO는 문워커의 독특한 가속 메커니즘에 대해 설명했다. 그는 "바닥에 큰 압력이 가해질 때, 신발은 동시에 가속되지만, '릴리스'와 '컨트롤 폴'이라고 불리는 단계로 전환하는 순간, 가속을 지속하기 위한 추가적인 동력 공급을 중단한다"고 말했다. 신발에 내장된 AI는 사용자의 움직임을 실시간으로 감지하여 속도를 조절한다. 사용자가 속도를 늦추면 신발도 느려지며, 반대로 속도를 높이면 신발의 속도도 증가한다. 급격한 정지나 회전과 같은 상황에서도 신발은 이 모든 것을 계산하여 최적의 반응을 제공한다. 사람의 걸음걸이는 '보행 주기'라고 부르며, 이 주기를 AI가 지속적으로 분석하고 조정한다. AI는 매초 수천 번의 계산을 수행하며, 신발의 데이터를 실시간으로 분석하고 조정한다. 장 CEO는 "우리는 매우 다양한 보행 패턴을 가진 사람들이 어떻게 함께 걷고, 각기 다른 방식으로 걷는지를 연구하며, 이를 통해 제품을 지속적으로 개선하고 있다"고 덧붙였다. 문워커 신발은 다양한 종류의 표면에서도 효과적으로 걸을 수 있도록 설계됐다. 특히, 신발의 바퀴는 균열이나 거친 지형에서도 문제가 발생하지 않도록 배치되어, 사용자가 어떤 환경에서도 안정적으로 이동할 수 있도록 한다. 이 혁신적인 신발은 해당 회사의 공식 홈페이지를 통해 구매할 수 있다. 문워커는 평균적으로 1399달러(약 184만 원)에 판매되며, 휴일에는 할인 행사가 진행될 때도 있다. 신발의 배터리는 최대 1시간 동안 사용할 수 있으며, 완전히 재충전하는 데에는 약 90분이 소요된다. 다만 몇 가지 주의 사항이 있다. 남성의 경우 270mm~300mm(미국 남성 9~12 사이즈), 여성의 경우 275mm~300mm(미국 여성 10.5~13.5 사이즈)가 돼야 하며. 최대 권장 몸무게는 99.8kg(220파운드)이다. 이 기준을 벗어나면 신발의 효율성이 떨어진다.
- IT/바이오
2023-12-08
핵융합에너지 시대는 누가 주도할 것인가?

신냉전 시대에 접어든 현재, 미국과 중국, 러시아, 이란 등은 핵무기를 탑재한 극초음속 미사일을 개발해 실전에 배치하면서 긴장감을 증폭시키고 있다. 그러나 중요한 것은 핵 기술은 전쟁용 무기로만 사용되는 것뿐만 아니라, 청정에너지원으로서도 중요한 역할을 하고 있다는 점이다. 전세계적으로 증가하는 에너지 수요를 충족시킬 수 있는 핵에너지는 경제적 가치가 높으며, 핵 에너지 기술 선점을 두고 국가간의 관심이 집중되고 있다. 미국 경제매체 포브스에 따르면, 1920년 영국의 천체물리학자 아서 에딩턴(Arthur Eddington)은 별이 수소 원자를 헬륨으로 융합시키며 에너지를 발생시킨다고 주장했다. 이후 1939년 핵물리학의 선구자인 한스 베테(Hans Bethe)는 에딩턴의 이론을 뒷받침하는 과정을 확인했다. 마침내 2022년 12월 5일, 로렌스 리버모어 국립 연구소의 미국 에너지부 국립 점화 시설(NIF) 과학자들은 실험실에서 처음으로 이 이론을 증명했다. 그들은 태양의 에너지 생산 과정을 재현하여, 태양이 생성하는 것보다 더 많은 에너지를 발생시키는 핵융합 반응인 '융합 점화'를 달성하는 데 성공했다. 이들은 지난 7월에도 핵융합 점화에 성공하며 이 분야에 중요한 진전을 이루었다. 핵융합 기술은 기존 전력망을 통해 모든 지역에 저렴하고 무한한 청정 에너지를 공급할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있다. 이 기술은 수조 달러 규모의 시장을 창출할 수 있으며, 2050년까지 거의 50% 증가할 것으로 예상되는 전세계 에너지 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 보인다. 핵융합 에너지 경쟁의 시작 영국과 독일, 프랑스, 한국, 일본에서는 핵융합 에너지 프로그램이 진행 중이다. 중국은 21세기 세계 패권을 놓고 미국과 경쟁하는 과정에서 핵융합이 막대한 영향을 미칠 것으로 보고 내다보고 있다. 이미 중국은 지난 10년 동안 다른 어떤 나라보다 더 많은 핵융합 기술 특허를 출원한 것으로 알려졌다. 현재 전 세계적으로 알려진 융합 기업은 43개이며, 융합 산업 협회(Fusion Industry Association)에 따르면 융합 산업은 60억 달러(약 7조7940억원) 이상의 자금을 유치했다. 이들 중 미국은 경주에서 가장 많은 주자를 보유하고 있음에도 현재 직면한 수많은 문제를 해결하기에는 규모가 너무 작다. 최근 미국 에너지부는 핵융합 파일럿 플랜트 건설을 위한 과학 및 기술 문제를 해결하기 위한 응용 R&D 자금을 지원하기 위해 마일스톤 기반 핵융합 개발 프로그램에 따라 이들 미국 기업 중 8곳에 4,300만 달러(약 558억 5700만원)를 지원한다고 발표했다. 이 회사는 1년 6개월 이내에 사전 개념 설계와 핵융합 파일럿 플랜트 실현을 위한 로드맵을 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 이는 미국을 핵융합 기술의 리더로 만드는 중요한 단계다. 미국, 핵융합 기술 리더로 나설 때 역사적으로 에너지 기술의 상용화 경로는 30~50년이 걸렸다. 현재 핵융합 에너지는 중요한 전환점에 도달했다. 이를 그리드에 적용하기 위한 예상 기간은 10년에서 20년 이상이다. 백악관과 많은 기업은 2030년대 초반을 목표로 하고 있으며, 몇몇 핵융합 스타트업은 훨씬 더 공격적인 일정을 가지고 있다. 포브스는 미 연방정부의 지원을 통해 여러 분야에서 동시에 진전을 이루고 10~15년 이내에 개념 증명에서 확장까지의 일정을 단축하기 위해 전국적인 노력으로 전환하고 높은 속도로 전환해야 할 때라고 강조했다. 케네디 대통령은 1961년 인류 역사상 가장 야심찬 공학적 업적 중 하나로 사람을 달에 보내고 안전하게 지구로 귀환시키는 일에 도전했다. 그 목표를 달성하기 위해 2만 개의 산업체와 대학이 동원됐다. 최근 비용 분석에 따르면 아폴로 프로그램을 완료하는 데 거의 260억 달러가 지출된 것으로 나타났다. 이를 2020년 미국 달러로 환산하면 무려 2570억 달러(약 333조8430억원)가 소요됐다. 이러한 엄청난 노력은 우주 시대에 미국이 리더십을 발휘하고 글로벌 항공우주 시장에서 우위를 점할 수 있는 기반을 마련하는 데 도움이 됐다는 평가다. 미국은 항공기 및 우주선 제조 분야에서 전 세계 부가가치의 55%를 차지하고 있으며, 중국은 8%의 점유율로 그 뒤를 이었다. 포브스는 상업적인 융합을 달성하려면 극복해야 할 어려운 과학 및 공학적 과제가 있으며 어떤 개념이 승자가 될지는 불확실하다고 지적했다. 다만, 오클라호마 대학교 연구 및 파트너십 담당 부사장인 토마스 디아즈 드 라 루비아(Tomás Díaz de la Rubia)는 "핵융합 에너지의 상업적 개발의 성공은 역사상 가장 심오한 변화 중 하나가 될 것이며, 퓨젼은 깨끗하고 지속 가능한 기저부하와 안전한 에너지원을 제공할 것”이라며 “이를 통해 지구를 정복하면 에너지 부족에서 풍요로의 변화를 가져올 것이다"라고 말했다. 포브스는 핵융합 혁명을 주도하는 국가는 엄청난 경제 호황과 에너지 안보를 누릴 뿐만 아니라, 에너지가 오랫동안 동맹과 경쟁, 갈등을 형성해 왔기 때문에 엄청난 지정학적 힘을 얻게 될 것이라고 설명했다.
- 산업
2023-12-04
GR-1, '춤추는 휴머노이드'로 미래 로봇의 새로운 지평을 열다

휴머노이드는 노년층을 돕기 위해 개발되는 경우가 많다. 그런데 최근 독특한 기능을 선보인 로봇이 탄생했다. 이 로봇은 인상적인 춤 동작을 선보이며 감탄을 자아내는데 로봇공학의 미래를 제시했다는 점에서 높은 평가를 받고 있다. 미국 IT전문지 '인터레스팅 엔지니어링'은 중국 푸리에 인텔리전스(Fourier Intelligence)의 'GR-1 휴머노이드'가 로봇의 잠재력을 이끌어냈다며 찬사를 보냈다. 푸리에의 'GR-1 휴머노이드 로봇'은 노년층을 돕는 것이 주요 목표지만, 최근 비디오는 로봇의 엔터테인먼트 잠재력을 강조한다. 'GR-1'은 경쟁자의 댄스 실력에 미치지 못하지만, 역동적인 카메라 움직임, 손가락 흔들기, 팔 흔들기, 에어 펀치, 얕은 하프 스쿼트, 허리 비틀기 및 살짝 뻣뻣한 걷기를 보여준다. 이 회사 엔지니어들은 기능성과 창의성을 성공적으로 결합해 'GR-1'을 단순한 간병인 이상으로 만드는 데 성공했다. 300Nm 힙 액추에이터는 'GR-1'이 110파운드(50kg)를 들어 올릴 수 있는 놀라운 능력을 부여한다. 이는 이 정도 크기의 로봇에게는 인상적인 업적이다. 이 기능은 'GR-1'이 침대나 화장실에서 일어나기부터 휠체어 이동에 이르기까지 다양한 활동을 통해 환자를 돕는 데 귀중한 역할을 할 것으로 기대된다. 푸리에는 기본 기능을 갖춘 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼으로 연말까지 100개 장치를 출시할 계획이다. 이러한 장치는 주로 연구 개발 연구소로 이동하여 팀이 실제 서비스를 위해 'GR-1'의 초기 기능을 향상시킬 것으로 보인다. 고도로 발전된 것은 아니지만 현재 'GR-1 휴머노이드' 배치는 푸리에의 혁신 의지를 보여준다. 비디오 릴리스는 맞춤형 액추에이터와 3D 프린팅된 신체 부위를 특징으로 하는 회사의 생산 능력을 보여준다. 로봇은 아직 완전한 기능을 갖춘 지능형 존재는 아니지만 고급 간병 및 치료 보조원 개발에 중요한 단계다. 올해 세계 인공지능(AI) 컨퍼런스에서 발표된 'GR-1'은 침대에서 휠체어로 전환하고 물건을 들어 올리는 등 다양한 활동에서 환자를 돕도록 설계됐다. 지난 2019년에 시작된 'GR-1 프로젝트'의 일부인 휴머노이드 로봇은 중국의 노령화 인구를 위한 AI 지원 동반자 및 치료에 대한 증가하는 수요를 해결한다. 푸리에 인텔리전스 CEO이자 공동 창업자인 젠 코(Zen Koh)는 "앞으로 GR-1 전체가 간병인, 치료 보조자, 동반자가 될 수 있으며, 이는 혼자 있는 어른들을 위한 집이나 마찬가지다"라고 말했다. GR-1의 다용성은 신체적 지원을 넘어 혼자 있는 사람들에게 동반자가 된다. 실용적인 적용을 넘어 GR-1의 최근 댄스 퍼포먼스는 로봇공학이 유틸리티와 엔터테인먼트를 완벽하게 혼합하는 미래를 제시한다. 'GR-1'은 경쟁사의 곡예 수준에 도달하지 못했지만, 인간과 로봇의 관계에 새로운 차원을 도입하여 상호 작용을 더욱 매력적이고 즐겁게 만든다. 기술이 일상생활과 지속적으로 얽혀 있는 세상에서 푸리에의 'GR-1 휴머노이드'는 기능적 능력과 놀라운 댄스 재능을 선보이며 로봇공학이 유용성과 엔터테인먼트를 완벽하게 혼합하는 미래를 암시하고 있다. 에너지 관련 전문매체 '인터레스팅 엔지니어링’은 중국 푸리에 인텔리전스(Fourier Intelligence)의 GR-1 휴머노이드가 로봇의 잠재력을 이끌어 냈다며 찬사를 보냈다. 푸리에의 GR-1 휴머노이드 로봇의 주요 초점은 노년층을 돕는 것이지만, 최근 비디오는 로봇의 엔터테인먼트 잠재력을 강조한다. GR-1은 경쟁자의 댄스 실력에 미치지 못함에도 불구하고 역동적인 카메라 움직임, 손가락 흔들기, 팔 흔들기, 에어 펀치, 얕은 하프 스쿼트, 허리 비틀기 및 살짝 뻣뻣한 걷기를 보여준다. 이 회사 엔지니어들은 기능성과 창의성을 성공적으로 결합해 GR-1을 단순한 간병인 이상으로 만드는데 성공했다. 221파운드(약 100kg) 피트(lb-ft)에 해당하는 300Nm 힙 액추에이터는 GR-1이 110파운드(50kg)를 들어 올릴 수 있는 놀라운 능력을 부여한다. 이는 이 정도 크기의 로봇에게는 인상적인 업적이다. 이 기능은 GR-1이 침대나 화장실에서 일어나기부터 휠체어 이동에 이르기까지 다양한 활동을 통해 환자를 돕는 데 귀중한 역할을 한다. 푸리에는 기본 기능을 갖춘 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼으로 연말까지 100개 장치를 출시할 계획이다. 이러한 장치는 주로 연구 개발 연구소로 이동하여 팀이 실제 서비스를 위해 GR-1의 초기 기능을 향상시킬 것으로 보인다. 고도로 발전된 것은 아니지만 현재 GR-1 휴머노이드 배치는 푸리에의 혁신 의지를 보여준다. 비디오 릴리스는 맞춤형 액추에이터와 3D 프린팅된 신체 부위를 특징으로 하는 회사의 생산 능력을 보여준다. 로봇은 아직 완전한 기능을 갖춘 지능형 존재는 아니지만 고급 간병 및 치료 보조원 개발에 중요한 단계다. 올해 세계 인공지능(AI) 컨퍼런스에서 발표된 GR-1은 침대에서 휠체어로 전환하고 물건을 들어 올리는 등 다양한 활동에서 환자를 돕도록 설계됐다. 지난 2019년에 시작된 GR-1 프로젝트의 일부인 휴머노이드 로봇은 중국의 노령화 인구를 위한 AI 지원 동반자 및 치료에 대한 증가하는 수요를 해결한다. 푸리에 인텔리전스 CEO이자 공동 창업자인 젠 코(Zen Koh)는 "앞으로 GR-1 전체가 간병인, 치료 보조자, 동반자가 될 수 있으며, 이는 혼자 있는 어른들을 위한 집이나 마찬가지다"라고 말했다. GR-1의 다용성은 신체적 지원을 넘어 혼자 있는 사람들에게 동반자가 된다. 실용적인 적용을 넘어 GR-1의 최근 댄스 퍼포먼스는 로봇공학이 유틸리티와 엔터테인먼트를 완벽하게 혼합하는 미래를 제시한다. GR-1은 경쟁사의 곡예 수준에 도달하지 못했지만, 인간과 로봇의 관계에 새로운 차원을 도입하여 상호 작용을 더욱 매력적이고 즐겁게 만든다. 기술이 일상생활과 지속적으로 얽혀 있는 세상에서 푸리에의 GR-1 휴머노이드는 기능적 능력과 놀라운 댄스 재능을 선보이며 로봇공학이 유용성과 엔터테인먼트를 완벽하게 혼합하는 미래를 암시하고 있다.
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2023-12-02
로봇 굴삭기, 거대한 돌담 자율 건설 주목

모양이 일정하지 않은 무정형의 바위를 정밀하게 쌓아 벽을 쌓는 작업은 육체적, 정신적으로 매우 힘든 일로 간주된다. 최근에 이러한 작업을 로봇이 수행했다는 사실이 많은 이들에게 놀라움을 주고 있다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 스위스의 ETH 취리히 연구소 팀이 개조한 12톤짜리 보행형 로봇 굴삭기에 대해 보도했다. 이 로봇의 이름은 HEAP(자율 목적을 위한 유압식 굴삭기)으로, ‘Menzi Muck M545’ 모델의 보행형 굴삭기다. 이 로봇에는 GNSS GPS(글로벌 위치 결정 시스템), 새시(sash)에 장착된 IMU(관성 측정 장치), 제어 모듈, 그리고 객실 및 굴착 암에 설치된 LiDAR 센서 등이 추가됐다. 이 최신 프로젝트에서 HEAP는 건설 현장을 스캔하고 3D 지도를 작성한 다음, 현장에 버려진 여러 톤의 무게를 가진 바위들의 위치를 파악하는 작업부터 시작했다. 그런 다음 로봇은 각각의 바위를 땅에서 들어올려 머신 비전 기술을 사용하여 각 바위의 무게와 무게 중심을 추정하고 3차원 모양을 기록했다. HEAP의 제어 모듈에서 실행되는 알고리즘은 6미터(20피트) 높이와 65미터(213피트) 길이의 안정적인 건식 석벽을 구축하기 위해 각 바위의 최적 위치를 결정한다. '건식' 석벽이란 모르타르나 접착제 없이 오로지 돌만을 사용하여 쌓은 벽을 의미한다. HEAP는 건물 세션당 약 20~30개의 바위를 배치하여 이러한 벽을 건설했다. 연구원들은 이러한 작업량이 외부에서 공급되는 암석이 사용될 경우, 한 번에 얼마나 많은 양을 처리할 수 있는지를 보여주는 예시라고 말했다. 실험 시스템의 주요 특징 중 하나는 현장에서 조달한 바위나 기타 건축 자재를 사용할 수 있다는 점이다. 이는 다른 위치에서 자재를 가져오는 데 드는 에너지 낭비를 줄일 수 있다. 연구팀은 대규모 건식 석벽을 건설하는 데 최초로 로봇 굴착기를 사용했다. 이들은 인공지능을 탑재한 로봇이 건설업의 생산성을 높이고 지속 가능한 성장을 이끌 것으로 기대하고 있다. 로봇 굴착기는 돌 하나를 쌓는 데 평균 12분 정도 소요된다. 이는 사람이 조종하는 경우보다 약 10% 느린 속도이지만, 로봇이 혼자 모든 작업을 수행할 수 있어 노동력 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 보인다. 특히, 현지에서 구할 수 있는 천연 자재나 재활용 재료를 사용할 수 있기 때문에 환경 부담도 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이 굴착기를 개발한 취리히 대학교의 후터 교수는 로봇 굴착기로 담을 쌓으면 비슷한 성능의 철근 콘크리트로 담을 쌓는 것 보다 탄소배출을 41% 줄일 수 있다고 설명했다. 한편, 한국생산기술연구원은 지난 2021년 한양대학교, 한국전자기술연구원, 한국기계산업진흥회 등과 함께 재난 현장에서 소방관들의 안전을 보호하면서 어렵고 복잡한 구조 작업을 신속하게 수행할 수 있는 특수 굴삭기를 개발했다. 이 굴삭기는 자체적으로 움직이지는 못하지만, 웨어러블 장치를 통해 조종사가 마치 자신의 팔처럼 작업기를 자유롭게 움직일 수 있도록 설계됐다. 이 장치는 최대 200kg의 대형 장애물을 옮기거나 22mm 두께의 철근을 절단하고, 시멘트 덩어리를 부수거나 샌드위치 패널을 뚫는 등 다양한 작업을 쉽게 수행할 수 있어, 매몰된 인명을 굴삭기보다 빠르게 구조할 수 있다. 이러한 기능은 숙련되지 않은 사람도 직관적으로 조종할 수 있게 해, 재난 상황에서 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
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2023-11-29
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.
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2023-11-24
하늘을 나는 스포츠카 '스위치블레이드' 첫 비행 성공

미국 항공기 제조업체 샘슨 스카이(Samson Sky)는 오리건주 본사에서 하늘을 나는 스포츠카인 '스위치블레이드(Switchblade)'의 첫 비행을 성공적으로 마쳤다고 일본 드론·멀티곱터 전문 매체 드론(DRONE)이 최근 보도했다. 활주로를 따라 배치된 샘슨 스카이팀은 스위치블레이드가 부드럽게 이륙해 고도 약 150m(500피트)까지 비행하는 것을 지켜봤다. 스위치블레이드는 약 6분 동안 비행한 후 안전하게 착륙했다. 스위치블레이드의 대시보드는 오른손잡이와 왼손잡이 모두 구동할 수 있도록 설계됐다. 대시보드는 운전석과 조수석 정면에 있는 운전에 필요한 각종 계기들이 달린 부분을 의미한다. 스위치블레이드는 도로 주행과 비행이 가능한 스포츠카로, 날개를 접었다 펼 수 있는 것이 특징이다. 도로 주행 모드에서는 시속 125mph(201km/h) 이상으로 달릴 수 있으며, 비행 모드에서는 시속 190mph(305kph) 이상으로 비행할 수 있다. 또한, 스위치블레이드는 2인승으로 날개와 꼬리를 접을 수 있어 도로 주행 시 공간 효율성이 높다. 게다 무연 차량 가스를 사용하는 고유한 하이브리드 전기 시스템으로 친환경적이라는 장점이 있다. 샘슨 스카이 CEO 샘 버스필드(Sam Busfield)는 "이번 스위치블레이드의 첫 비행은 14년간의 설계와 엄격한 테스트를 거친 중요한 이정표"라며 "이번 비행 데이터를 바탕으로 생산 엔지니어링을 마무리하고 여러 생산 프로토타입을 제작할 것"이라고 말했다. 그는 이어서 "스위치블레이드는 날개를 접을 수 있어 도로 주행 시 공간 효율성이 높고, 무연 차량 가스를 사용하는 고유한 하이브리드 전기 시스템으로 친환경적이라는 장점이 있다"며 "이러한 장점으로 인해 하늘을 나는 스포츠카의 상용화 가능성을 높일 것으로 기대된다"고 말했다. 미래형 교통수단인 스위치블레이드가 상용화될 경우, 기존의 자동차와 항공기의 장점을 모두 갖춘 새로운 교통 수단으로 자리매김할 것으로 기대된다.
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2023-11-22
'마이트플라이'의 대형 화물 드론, 美 공군과 맞손

도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM) 생태계 구축을 위한 협력이 활발하게 진행되고 있다. 미국의 한 스타트업은 미 공군의 물류 지원 임무를 수행하는 데 사용될 예정이며, 한국에서는 다양한 운영 방식과 교통수단의 적용을 위한 계획이 세워지고 있다. UAM에 쓰이는 주요 교통수단은 전동 수직 이착륙기(eVTOL)이다. 에너지 관련 전문 매체 '인터레스팅 엔지니어링'에 따르면, 화물 배송용 드론을 개발하는 스타트업 '마이트플라이(MightyFly)'가 자체 개발한 자율 하이브리드 eVTOL 화물 항공기의 추가 개발을 위해 미국 공군과 중요한 계약을 체결했다고 보도했다. 미국 공군은 소기업 혁신 연구(SBIR) 2단계 계약으로 마이트플라이에 약 125만 달러(16억1500만원)를 지급했다. 이 보조금은 마이트플라이의 자율적 부하 마스터링 시스템(ALMS)에 대한 추가 연구에 사용될 예정이다. ALMS는 물류 프로세스를 완전히 독립적으로 만드는 데 도움이 되는 중요한 기술이다. 샌프란시스코에 본사를 둔 마이트플라이는 기업과 정부 기관에 빠르고, 경제적이며, 친환경적인 화물 운송 솔루션을 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 마날 하빕 마이트플라이의 CEO는 "미 공군과의 협력을 통해 민간 및 군사 분야에서의 신속한 물류 요구에 대응하는 자율 항공기 시스템을 개발하고, 군수 분야에 필요한 주요 기능을 통합하는 데 기여할 계획"이라고 전했다. SBIR 프로그램은 국방부에 도움이 될 수 있는 새로운 기술을 개발하는 중소기업에 지원금을 수여한다. 이 계약을 통해 마이트플라이는 군사 분야에 최신 항공 기술을 적용하기 위한 노력을 강화하며, 조비(Joby)나 아커(Archer)와 같은 다른 주요 eVTOL 회사들과 함께 이 분야의 선두 주자로 자리매김하게 됐다. 화물 운송의 신속화 마이트플라이의 자율적 부하 마스터링 시스템(ALMS)은 화물 항공기의 자동적인 적재, 하역과 배송을 가능하게 하여 긴급한 물류 문제를 해결하는 데 기여한다. 이 기술은 기업과 정부 기관에게 자동화, 효율성 향상, 비용 절감의 혜택을 제공한다. 마이트플라이의 3세대 하이브리드 화물 드론은 컨베이어 벨트를 활용하는 로딩 메커니즘을 통해 지상에서 독립적으로 화물을 적재하고 항공기의 화물칸에 저장한다. 목적지에 도착하면 드론은 인간의 개입 없이 패키지를 안전하게 배치하고 회수할 수 있다. 이 완전 자동화된 시스템은 화물 처리 과정을 최적화하고 신속하게 처리한다. 이러한 기술 덕분에 마이트플라이의 3세대 MF100 항공기는 현재의 특송 물류 서비스보다 더욱 빠르고 효율적이며, 신뢰성과 비용 효율성을 갖춘 지점 간에 당일 배송과 가속배송 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 회사에 따르면, 그들의 제품은 물류, 공급망 관리, 제조업, 의료 및 제약 산업, 소매, 자동차, 그리고 석유 및 가스 산업에 이르기까지 다양한 분야에 적용 가능하다. 또한, 이 제품은 국립 공원이나 주립 공원 관리, 인도주의적 활동, 재난 구호 기관 등에도 유용하다. 이 회사는 자사의 eVTOL 항공기에 대해 미국 연방 항공청(FAA)으로부터 실험용 항공기 운용 허가를 획득했으며, 지난해 12월에 테스트 비행을 시작했다. 회사는 성명에서 "캘리포니아에서 1세대와 2세대 항공기인 MVP(Minimum Viable Product)와 센토(Cento)의 시험 비행을 성공적으로 마치고 100회 이상의 자율 호버링 비행을 완료했다"고 발표했다. 하이브리드 전기 수직이착륙기 '마이티플라이 센토' 이전에 2세대 MF-100으로 알려졌던 마이트플라이의 Cento 모델은 화물 용량이 100파운드(45kg), 항속 거리가 600마일(965km), 최고 속도 150마일(시속 240km)인 하이브리드 전기 VTOL 항공기다. 완전 장착된 Cento는 8개의 전기 수직 리프트 팬과 1개의 전방 추진 프로펠러, 그리고 고강도 탄소섬유 구조를 갖추고 있으며, 총 무게는 약 161kg(약 355lb)이다. eVTOL의 크기는 약 4m x 5m(13.1피트 x 16.7피트)로, 이는 소형 자동차 2대보다 적은 공간을 차지한다. 이것은 현장 운영을 위한 지상 환승 스테이션의 크기가 일반적인 주차장의 두 대 차량 공간이면 충분하다는 것을 의미한다. 마이티플라이에 따르면, 올해 말까지 3세대 MF100 항공기의 생산을 마칠 계획이며, 2024년에는 미시간 주에서 45kg(100파운드)의 화물을 탑재할 수 있는 자율 화물 항공기의 비행 시연을 공개적으로 진행할 예정이다. 또한, 2024년 말부터 2025년 동안 협력사들과 함께 개념 증명(Proof of Concept, POC) 프로그램에 참여할 예정이다 K-UAM 드림팀, 기체 안정적 확보 한편, 한국의 SK텔레콤·한국공항공사·한화시스템·티맵모빌리티로 구성된 ‘K-UAM 드림팀’ 컨소시엄(이하 드림팀)은 도심항공교통(UAM) 구축을 위해 적극 나서고 있다. UAM은 전기로 구동되는 전기수직이착륙기(eVTOL)를 기반으로 하는 항공 이동 서비스를 의미하며, 활주로가 필요 없는 수직 이착륙 기능으로 육상 교통과의 연계가 가능한 친환경 이동 수단으로 각광받고 있다. UAM 상용화의 중요한 요소인 기체도 안정적으로 확보했다. SK텔레콤은 지난 6월, 글로벌 UAM 기체 제조사인 조비 에비에이션(Joby Aviation)에 1억 달러(약 1294억 원)를 투자해 한국 시장에서 조비 기체의 독점적 사용 권리를 확보했다. 9월에는 조비와 국내 UAM 실증사업 및 상용화를 위한 협력 계약을 체결하고, 2024년 조비 기체 국내 도입을 위한 준비를 마쳤다. 아울러 지난 15일 드림팀 컨소시엄이 경상북도와 UAM 협력을 위한 업무협약을 체결했다. 드림팀과 경상북도는 2024년 4월 '도심항공교통 활용 촉진 및 지원에 관한 법률' 시행을 맞추어 운송, 공공, 관광 분야 등에서 도심항공교통 서비스 모델을 개발하고, 전용 항공 노선과 수직이착륙장(Vertiport) 구축 등에 착수할 계획이다. 양측은 또한 경상북도 소재 기업들과의 상생과 협력 방안을 마련하고, 도심항공교통 관련 전문 인력 양성을 통해 지역의 도심항공교통 생태계 구축에 적극적으로 나설 예정이다.
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2023-11-17
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.
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2023-11-11
덴마크 기업, 우주비행사 훈련용 해저 정거장 설계

화성이나 우주에서 생활할 우주비행사를 훈련하기 위해 해저 정거장이 구축된다. 미국 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)는 최근, 덴마크의 SAGA 스페이스 아키텍츠(SAGA Space Architects)가 우주비행사 훈련용 수중 서식지(UHAB, underwater habitat)를 설계했다고 보도했다. 수중에서 생활 가능한 UHAB는 최대 4명의 훈련생 우주인이 한 달 이상 머물 수 있으며, 이 기간 동안 해저에 고정되어 있을 예정이다. 달이나 화성의 표면에 앞으로 지어질 구조물과 유사하게, UHAB는 완전히 밀폐되어 있으며 자급자족이 가능한 구조로 설계됐다. 이로 인해 우주인들은 다른 행성에서 지내는 것과 유사한 밀폐된 환경에서 생활하며 겪게 될 신체적, 심리적 도전을 경험할 수 있다. SAGA는 2026년경 유럽 해역에 최종적으로 4인용 버전의 UHAB를 배치할 계획이며, 유럽 우주국(ESA)을 비롯한 기관들이 이를 사용할 수 있을 것으로 보인다. 이 구조물은 바닥 면적이 약 10㎡(108제곱피트)이며, 깊이 10m(33피트) 이상에서 압력에 견딜 수 있다. 또한 생물학자나 해양학자들도 해양 환경연구를 위해 이 구조물을 활용할 수 있다. SAGA는 1인용 데모 버전의 UHAB를 이미 성공적으로 테스트했다. 지난 10월 초, 회사 공동 창업자 겸 수석설계자 세바스티안 아리스토텔레스(Sebastian Aristotelis)는 코펜하겐 인근 해저에서 깊이 7m(23피트)에 위치한 1.5㎡(16제곱피트) 구조물에서 48시간 시간 동안 지내면서 실험을 진행했다. 아리스토텔레스는 실험에 대해 "우리는 많은 가설을 검증할 수 있었으며, 예상치 못했던 교훈을 얻었다"며, "예를 들어, 폐쇄 셀 구조의 단열재는 높은 압력에서 상당히 압축되어 내부 직물을 찢는 문제를 경험했다. 실험에서는 약간의 수축만 관찰됐지만, 실제로 내부에서 느낀 압력은 힘에 대한 직관적인 이해를 얻는데 큰 도움이 되었다"고 말했다. UHAB는 우주인들이 화성에서의 생활에 대비하도록 돕는 중요한 도구가 될 잠재력을 가지고 있다. 우주인들은 UHAB에서 밀폐된 환경에서 생활하고 작업 방법을 학습할 수 있을 뿐만 아니라, 화성과 유사한 극한의 환경 조건에서 생존 기술을 익힐 수 있다. 또한 UHAB는 우주 탐사에 새로운 가능성을 열어줄 수 있다. 예를 들어, 이 구조물은 우주인이 화성이나 우주에 더 오랫동안 머물 수 있도록 하거나, 자원 추출과 가공 과정에 사용될 수 있다.
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2023-11-10
영국 해군, '군수물자' 드론 항공모함 착륙 후 본토 복귀 첫 성공

드론의 활용 범위가 점점 넓어지고 있다. 드론은 이제 군수 물자를 배송하는 수준까지 발전했다. 최근 영국 해군이 운영하는 항공모함에 드론이 최초로 착륙해 드론의 미래 운용 방향에 관심이 모아지고 있다. 미국의 매체 '인사이더'에 따르면, 2023년 9월 드론이 영국의 항공모함 'HMS 프린스 오브 웨일스'에 화물(군수물자)을 배달하고 영국 본토로 복귀하는 첫 번째 테스트를 성공적으로 마쳤다. 이를 바탕으로 영국 해군은 항공모함 타격단에 드론을 통합하여 선박 간 보급품 전송을 용이하게 하는 한편, 유인 헬리콥터가 다른 전술 임무, 예를 들어 잠수함과 수상함으로부터 항공모함 그룹을 보호하는 작업에 집중할 수 있도록 계획하고 있다. HMS 항공모함 사령관 리차드 휴잇(Richard Hewitt) 대령은 최근의 드론 테스트를 '환상적인 이정표'로 칭하며, 이번 드론 비행이 항공모함 항공 분야에서 중대한 역할을 수행하고 있음을 시사한다고 밝혔다. 이번 테스트에 사용된 드론은 영국의 W오토노머스시스템즈(W Autonomous Systems)가 제작한 단거리 이착륙 모델이다. 약 100kg 화물을 1000km 이동 성공 이 드론은 최대 220파운드(약 99.8kg)의 화물을 약 620마일(약 997.8km) 거리까지 운반할 수 있는 능력을 지니고 있다. 회사 측에 따르면, 이 드론은 최대 12시간 동안 공중에 머무를 수 있으며, 원격 조종사의 조작 없이도 작동할 수 있는 자동 조종 시스템을 탑재하고 있다. 또 드론의 이착륙을 위해서는 약 500~600피트(최대 약 183미터)의 공간이 필요한 것으로 알려졌다. 이는 항공모함과 같은 상대적으로 짧은 활주로에서도 드론이 작동할 수 있음을 의미한다. 실제로 HMS 항공모함의 전체 길이는 900피트(약 274미터)를 조금 넘는다. 휴잇 대령은 영국 해군의 보도 자료에서 이번 테스트에 대해 언급하며, "이러한 자율 드론의 운용은 미래의 영국 해군 항공모함 타격 그룹의 표준이 될 것"이라고 말했다. 이어 "현재 영국해군항공대(Fleet Air Arm)의 중추인 F-35 라이트닝 제트기, 해군 멀린 및 와일드캣 헬리콥터와 함께 승무원 없는 항공기를 안전하게 운용하기 위한 중요한 단계"라고 밝혔다. HMS 항공모함에서 테스트를 주도한 애쉬 로프터스(Ash Loftus) 중령은 "항공모함 항공은 해전의 가장 어려운 측면 중 하나이며, 이번 테스트의 성공은 영국 해군의 18개월 간의 작업에 대한 노력의 증거"라고 말했다. HMS 항공모함은 이번 드론 테스트 외에도 다른 목적으로 드론을 시험한 장소였다. 2021년 영국 해군은 승무원이 탑승하는 제트기와 미사일 방어 훈련에 도움이 되는 드론 시스템을 시험했다. 그 당시의 테스트 종료 후, 영국 해군 항공 시험·평가 책임자는 "지금은 해상 항공과 함대 공군의 미래에 있어서 매우 흥미로운 시기다"라고 말했다. 서방 국가들의 군대는 드론을 함대에 통합하는 데 점점 더 중점을 두고 있다. 터키 해군은 드론 비행단을 위해 특별히 설계된 세계 최초의 항공모함인 TCG아나돌루(TCG Anadolu)를 곧 도입할 예정이다. 이 항공모함은 주로 짧은 활주로에서 이륙 가능한 헬리콥터와 경비행기를 수용할 수 있는 규모로, 길이 약 232미터, 폭 32미터에 달하며 1개 대대 약 1400명의 병력을 실을 수 있다. 미국 공군, 6세대 '드론 윙맨' 개발 중 현재 미국 공군과 해군도 유인 항공기와 함께 다양한 역할을 수행할 수 있는 무인 항공기 함대의 개발을 계획하고 있다. 미국 공군의 차세대 항공 우위 프로그램(Next Aircraft Dominance Program)은 6세대 항공기 제품군에 속하는 '드론 윙맨'을 개발 중이다. 이 드론은 조종사가 조종하는 비행기와 함께 비행할 수 있도록 설계됐다. 공군은 또한 협력 전투기의 개발에도 착수했다. 이 프로젝트에 관여하는 관계자들은 조종사들이 이 협력 전투기를 통해 작업 범위를 확장하고 임무 수행 시의 작업량을 줄일 수 있게 될 것이라고 언급했다. 미 해군은 수년 동안 선박에서 소형 드론을 운용해 왔다. MQ-8B과 MQ-8C 무인 헬리콥터와 같은 이들 드론은 주로 호위함과 연안 전투함에서 활용되며 주로 정보와 감시, 정찰 임무를 수행한다. 미국 해군은 현재 항공모함용 MQ-25 Stingray(스팅레이) 공중급유 드론 개발에도 착수한 상태다. 이 MQ-25는 현재 F/A-18 전투기가 수행하는 항공모함 공중급유 임무를 대체할 뿐만 아니라, 미래에는 정보 수집과 같은 추가적인 역할을 맡을 가능성도 열려 있다. 오는 2026년에 배치될 예정인 스팅레이(Stingray)는 최초의 특수 목적으로 제작된 항공모함 기반 드론이 될 것으로 예상된다. 게다가 미 해군은 2045년까지 항공모함 함대의 60%를 무인화하는 것을 목표로 하고 있다. 유인 항공기 및 헬리콥터와 함께 항공모함 작전에 무인 항공기를 통합하는 것은 큰 도전이 될 것으로 보인다. 항공 전문가이자 저널리스트인 알렉스 홀링스(Alex Hollings)는 "해군 항공은 특히 항공모함 착륙과 관련해 오류가 발생할 여지가 거의 또는 전혀 없는 엄격한 작업이다"라며 "착륙 갑판이 때때로 파도로 인해 최대 30피트(약 9.1m)까지 기울어지기 때문에 항공모함 착륙은 일반 항공기에 심각한 손상을 입힐 만큼 단단하며 밤이나 악천후에만 상황이 더욱 악화된다"고 지적했다. 항공 전문가이자 저널리스트인 알렉스 홀링스는 이와 관련하여 "해군 항공, 특히 항공모함 착륙은 오류의 여지가 거의 없어야 하는 엄격한 작업이다"라고 언급했다. 그는 또한 "파도로 인해 항공모함의 착륙 갑판이 때때로 최대 30피트(약 9.1미터)까지 기울어질 수 있기 때문에, 밤이나 악천후의 항공모함의 착륙은 일반 항공기에 심각한 손상을 입힐 수 있는 위험한 작업이다"라고 설명했다. 베트남 전쟁 중 해군 조종사들은 날아오는 지대공 미사일 공격에 대응할 때보다 밤 시간대의 항공모함 착륙 직전에 더 높은 심박수를 기록했다고 한다. 이는 항공모함 착륙의 어려움과 긴장감을 보여주는 사례다. 한편, 원격제어가 가능한 무인 비행장치인 '드론'은 항공교통, 건설, 물류, 농업, 에너지, 방위산업 등 다양한 분야에서 그 쓰임새가 지속적으로 확장되고 있으며, 이에 따라 첨단 기술의 발전과 함께 더욱 진화하고 있다. 한국 드론 시장 전망 우리나라 국토교통부의 ‘2023년 국정감사 제출자료’에 따르면 전 세계 드론산업 시장규모는 2020년 225억달러(약 29조5200억원), 2025년 390.2억달러(약 51조1942억원), 2030년 557.7억달러(약 75조7635원) 수준으로 성장할 전망이다. 우리나라 국토교통부가 2023년 국정감사에 제출한 자료에 따르면, 전 세계 드론 산업의 시장 규모는 2020년에 약 225억 달러(약 29조 5200억 원)였으며, 2025년에는 약 390.2억 달러(약 51조 1942억 원), 2030년에는 약 557.7억 달러(약 75조 7635억 원)로 성장할 것으로 전망된다. 국내 드론시장 규모도 지속적으로 성장할 것으로 예측되고 있다. 2020년 4945억원이었던 시장이 2025년 약 1조392억원, 2030년 약 1조4997억원으로 커질 것으로 예상된다.
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2023-11-06
LG·삼성전자 사운드바, 미국 소비자 선정 '2023년 최고의 제품'

LG와 삼성전자의 사운드바가 미국 소비자들에 의해 '올해의 최고 제품'으로 선정됐다. 미국 소비자 매체인 컨슈머리포트가 최근 발표한 '2023년 최고의 사운드바' 목록에서, LG전자의 사운드바(모델명 SC9S)가 '최상위급 사운드바' 카테고리에서 2위를 차지했다. 컨슈머리포트는 LG 사운드바에 대해 "올해 평가한 사운드바 중에서 최고의 것으로 판명되었으며, 3개의 업파이어링 스피커가 TV 화면 가운데에서 나오는 듯한 사운드를 제공한다"고 호평했다. 한편 삼성전자의 사운드바는 동일 부문에서 3위(HW-S801B)와 4위(HW-Q800C)에 올랐다. 3위를 차지한 HW-S801B 모델은 와이파이 연결을 통한 무선 돌비 애트모스 지원 기능이 특히 높은 평가를 받았고, 4위의 HW-Q800C 모델은 서라운드 사운드 기능이 높은 점수를 받았다. '가성비가 뛰어난 사운드바' 카테고리에서는 삼성전자의 HW-Q600C 모델이 3위에, LG전자의 S65Q 모델이 5위에 각각 이름을 올렸다. LG전자의 사운드바 SC9S 모델은 전면에 위치한 3개의 스피커, 저음을 강화하는 서브우퍼 1개, 그리고 천장을 향해 소리를 발사하는 업파이어링 스피커 3개를 포함하여 3.1.3 채널 시스템을 구성하고 있으며, 최대 400와트(W)의 출력을 지원한다. 이 사운드바는 중앙에 배치된 업파이어링 스피커를 통해 사운드바 아래에서 발생하는 오디오를 TV 화면 중앙에서 나오는 것처럼 생동감 있게 전달한다. 이는 TV의 크기가 커져 화면 중앙과 사운드바 사이의 거리가 멀어지는 현대의 대형 TV에서 발생할 수 있는 음향적 이질감을 줄이고, 보다 현실감 있는 청취 경험을 제공한다. 또한, LG 사운드바는 돌비 애트모스와 아이맥스 인핸스드 등 다양한 고급 사운드 솔루션을 탑재하여 사용자가 집에서도 영화관과 같은 깊은 몰입감의 오디오 경험을 즐길 수 있게 해준다. 특히, LG 올레드 에보 C 시리즈와 함께 사용할 때는 전용 거치대가 제공되어 TV와 사운드바 사이에 별도의 설치 작업이나 선 정리 없이도 깔끔한 연결이 가능하다. 업계 관계자는 "세계 홈오디오 시장에서 가장 큰 비중을 차지하는 미국에서, 국내 음향기기 전문 브랜드인 소노스와 같은 유수의 사운드바 브랜드들과 어깨를 나란히 할 수 있었다는 것은 매우 상징적인 성과"라고 말했다. 한편, LG는 지난 10월 말 세계 최초 무선 올레드 TV인 'LG 시그니처 올레드 M(LG SIGNATURE OLED M)'이 미국 시사주간지 타임(Time)이 선정한 '올해 최고 발명품(The 200 Best Inventions of 2023)'에 선정됐다. LG 시그니처 올레드 M은 가전제품(Consumer Electronics) 부문 최고 발명품으로 선정됐다. 타임이 선정한 올해 최고 발명품 200개 가운데 유일한 TV 제품이다. 이 매체는 LG 시그니처 올레드 M에는 다른 TV들과는 달리 전원 외 입출력을 위한 어떠한 연결선도 없다며 TV 후면에 매달려 있을 주변기기와 연결선은 모두 별도의 '제로 커넥트 박스(Zero Connect Box)'로 옮겼다고 설명했다. 타임지는 매년 혁신적인 제품과 서비스를 선정해 발표한다. 올해는 LG 시그니처 올레드 M이 속한 가전제품 부문을 포함해 접근성과 인공지능, 미용, 로봇, 지속가능성 등 총 21개 부문에서 200개 제품을 최고 발명품으로 선정했다.
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2023-11-05
닛산, 1MW 출력 갖춘 전기 하이퍼카 공개

일본 자동차 제조업체 닛산이 일본 모빌리티 쇼를 앞두고 콘셉트카인 전기 하이퍼카를 공개했다. 기하학적인 디자인과 성능 면에서 흥미 유발에는 성공했지만 아쉽게도 이 차는 양산되지 않는다. 전기차 전문매체 일렉트렉(electrek)은 닛산이 1MW(메가와트)의 엄청난 출력을 자랑하는 하이퍼 포스(Hyper Force)를 공개했다고 보도했다. 1MW는 461명이 한 달을 사용할 수 있는 발전용량이며, 이 정도 규모의 발전용량을 위해서는 축구장 약 2.6개 크기의 발전소가 필요하다. 그러나 이 전기차는 생산계획이 없는 것으로 알려졌다. 우치다 마코토 닛산 사장 겸 CEO는 "쇼에 전시된 콘셉트 카는 미래의 상징에 불과하다"며 "전시된 다섯 대의 콘셉트 카는 모두 미래의 상징이며 남들이 하지 않는 일에 도전한다는 닛산 창립 정신을 구현한다"고 말했다. 닛산은 모빌리티를 넘어 더욱 지속가능한 세상을 만들기 위해 전기자동차(EV)를 혁신시켜 왔다고 밝혔다. 또한 전기자동차는 타협하지 않은 열정과 꿈을, 모든 사람을 위해 더 깨끗하고 안전하며 포용적인 세상을 만드는 닛산의 미래를 상징한다고 강조했다. 대부분의 콘셉트 카와 마찬가지로 닛산은 하이퍼 포스에 대한 사양을 공개하지 않았다. 다만 이 차량은 전고체 배터리를 사용하고 최대 1000kW(킬로와트)의 출력이 가능한 파워트레인을 갖췄으며, 4륜 구동 기술이 적용됐다. 이는 네 바퀴로 움직이는 작은 발전소와 같다는 일렉트렉의 설명이다. 닛산은 이 차량에 대해 '대담한 기하학' 디자인이 특징이라고 강조했다. 넓게 배치된 비율의 외부 디자인은 매끄러운 곡선과 그 성능을 반영하는 대담한 기하학적 모양이 조화롭게 결합되어 있다. 닛산의 고성능 자동차를 표현하는 전면과 후면 램프 등의 요소가 디자인 전반에 통합됐다. 다만, 닛산은 공기역학적 성능의 세부 사항을 밝히지 않은 채 자사의 니스모(NISMO) 레이싱 팀이 강력한 다운포스를 생성하는 설계 개발에 도움을 줬다고만 설명했다. 닛산은 이 차량의 공기역학적 성능과 관련해 다음의 다섯 가지 설명을 내놓았다. 첫째, 프론트 후드 아래의 2단 공기역학적 구조는 강력한 다운포스와 높은 냉각 성능을 모두 제공한다. 둘째, 듀얼 레벨 리어 디퓨저는 공기 흐름을 최적으로 제어한다. 셋째, 프론트 카나드, 프론트 펜더 플립 및 리어 윙의 양쪽 끝은 독특한 액티브 에어로 기능을 갖췄다. 넷째, 새로 개발된 플라즈마 액추에이터는 공기 이탈을 억제하여 그립을 최대화하고 코너링 중에 내부 휠 리프트를 최소화한다. 다섯째, 경량 단조 카본 휠은 공기역학과 브레이크 냉각에 도움이 된다. 이 하이퍼 포스에는 레이싱과 그랜드 투어링의 두 가지 모드가 있는 것으로 보이며 차량의 사용자 인터페이스와 전체 실내는 실제로 모드에 따라 변경된다. 일렉트렉은 닛산은 라이다(LiDAR)와 기타 센서를 갖춘 자율 주행 기능을 갖춘 차량에 대해서도 언급했지만 이는 콘셉트 카의 성격을 고려하면 대부분 가설적인 것이라고 지적했다. 이 매체는 콘셉트 카에 신경 쓰는 것보다 적절한 배터리 열 관리 기능을 갖춘 업데이트되고 경쟁력 있는 버전의 닛산 리프(또는 이와 유사한 것)를 생산했다면 더 좋았을 것이라고 덧붙였다. 닛산의 하이퍼 포스는 현실 세계와 가상 세계 모두에서 원활하게 운전할 수 있는 혁신적인 증강 현실(AR)과 가상현실(VR) 가능이 탑재돼 있다. 차량이 정지하면 운전자는 VR용 블라인드 바이저가 있는 특수 헬멧을 사용할 수 있어 게임화된 운전 경험을 즐길 수 있으며 시계 반대 경주나 온라인 레이서를 가능하게 하는 모드도 완비되어 있다. AR용 스켈레톤 바이저를 사용하면 운전자는 서킷에서 자기 자신, 친구 또는 전문 운전자의 디지털 고스트와 대결할 수 있어 사용자가 실제 트랙에서 안전하게 운전 기술을 발휘할 수 있다. 한편, 일본자동차판매협회연합회와 일본경자동차협회연합회가 발표한 2022년도 일본 승용차(경차 포함) 판매 실적에서 하이브리드 자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV), 전기자동차(EV), 연료전지자동차(FCV) 등이 차지하는 비율은 전년 대비 5.7%p(포인트) 증가한 47.1%를 기록하면서 역대 최고치를 경신했다. 연료별 비율에서는 FCV를 제외한 3개 차종 모두 전년 대비 두 자릿수 이상 증가했다. 다만, HEV가 43.8%로 여전히 일본에서는 가장 많은 비중을 차지했다. 판매량 증가율에 있어서는 전기 자동차가 가장 큰 폭으로 성장하고 있는 것으로 나타났다.
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2023-11-03
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
빈 캔으로 와이파이 신호 높이는 법

불과 몇 십 년 전만 해도, 사람들은 라디오 주파수를 잡기 위해 안테나를 여기저기 돌리며 최적의 위치를 찾아야 했고, TV 신호를 잘 받기 위해 옥상의 안테나를 조정해야 했다. 하지만 시대가 변하면서, 유선 통신망에서 무선 통신망으로의 전환이 이루어졌고, 이제는 무선 통신망을 쉽게 이용할 수 있게 되었습니다. 특히 홈 와이파이(Wi-Fi)는 현대 생활에서 없어서는 안 될 필수 기술이 되었다. 프랑스의 매체 '컨트리 포인트(ContrePoint)'는 와이파이 신호 수신에 문제가 있는 특정 공간에서 캔을 이용한 흥미로운 해결 방법을 소개했다. 이 방법의 원리는 단순하다. 캔은 와이파이 신호의 반사판 역할을 하여 신호를 특정 방향으로 집중시킨다. 와이파이 신호는 원래 모든 방향으로 전파되지만, 라우터가 집의 한 구석에 있을 경우 신호의 일부가 외부로 유출되어 신호 손실이 발생할 수 있다. 라우터 뒤에 반사판을 배치하면 유출되는 전파를 집 내부로 돌려보내 신호 범위를 확장할 수 있다. 금속은 무선 전파를 효과적으로 반사시켜, 이를 이용하면 신호 범위를 넓힐 수 있다. 특히 알루미늄 캔을 반사판으로 사용할 수 있다. 그 원리는 캔의 원통형 모양이 신호를 특정 방향으로 전파할 수 있도록 돕기 때문이다. 반사판을 만드는 방법은 간단하다. 필요한 물품은 빈 알루미늄 캔, 절단기나 가위, 그리고 접착테이프다. 캔을 깨끗이 세척한 후, 링과 바닥 부분을 제거한다. 그 다음 캔을 반으로 접어 반원형으로 만들고, 이를 라우터 뒷부분에 고정시키면 된다. 다만, 이 방법의 효과는 집의 구조나 라우터의 위치 등 여러 변수에 따라 달라질 수 있다. 확실한 효과를 기대할 수는 있지만, 인터넷 속도 자체를 향상시키지는 않는다. 인터넷 속도에 문제가 있다면, 서비스 제공업체 변경이나 유선 연결 고려 등 다른 방법을 찾아야 한다. 만약, 캔이 없거나 더 만족스러운 해결책을 찾고 싶다면, 와이파이 중계기를 구입하는 것이 좋다. 이 작은 장치는 라우터의 와이파이 신호를 수신하고 다시 전송해 범위를 확장 시킨다. 또 다른 해결책은 오래된 라우터를 와이파이 핫스팟으로 사용하는 것이다. 이 방법은 설정이 좀 더 필요하지만 오래된 장비를 재활용하는 좋은 방법이다. 그러나 와이파이 신호 품질에 영향을 줄 수 있는 다른 요소들도 고려해야 한다. 무거운 가전제품이나 전자기기는 라우터로부터 멀리 두고, 라우터의 안테나는 수직으로 배치하는 것이 좋다. 라우터를 벽이나 선반에 높이 위치시켜도 신호 범위와 품질이 향상될 수 있다. 결론적으로, 와이파이 신호를 강화할 수 있는 빠르고 경제적인 해결책을 찾고 있다면 주저하지 말고 알루미늄 캔 반사판을 시도해 보는 것도 좋다. 간단한 팁이지만 큰 변화를 가져올 수 있다.
- IT/바이오
2023-10-21
드론 잡는 장갑 로봇 나왔다

드론은 우크라이나와 러시아의 전쟁에서 볼 수 있듯이 이제 전쟁터에서도 없어서는 안 될 새로운 무기로 변모했다. 전쟁 판도를 바꿔 놓은 게임 체인저(어떤 일에서 결과나 흐름의 판도를 뒤바꿔 놓을 만한 중요한 역할을 한 인물이나 사건, 제품)로써 큰 활약을 했지만, 이젠 그 역할이 줄 것으로 보인다. 바로 드론을 잡을 새로운 무기가 개발됐기 때문이다. 프랑스 매체 푸투라(FUTURA)는 미국 제너럴 다이내믹스 랜드 시스템즈(General Dynamics Land Systems)에서 드론을 파괴하도록 설계된 장갑차가 개발됐다고 전했다. TRX SHORAD(단거리 대공방어)로 명명된 드론 대응 로봇은 10톤 중량의 자동화 시스템 장갑으로 둘러싼 로봇으로, 쿼드콥터 드론을 파괴하기 위해 설계됐다. 이러한 드론들은 우크라이나에서 대량으로 사용되며 포격 명중률을 향상시키거나, 지상의 목표물을 공격하는 데 사용된다. SHORAD는 '단거리 대공 방어'를 의미하는 군사 약어로, 적의 위협에서 병사와 보급 차량 또는 장갑차를 보호하고 적의 시야에서 숨기는 역할을 한다는 것을 뜻한다. TRX SHORAD 로봇의 포탑에 위치한 두 개의 포드는 드론을 격추하기 위해 로켓을 발사할 수 있다. 기관총을 사용할 수 있으며, 로켓을 무력화할 수 있다. TRX 플랫폼은 또한 물류 또는 병사들을 위한 무기 운송과 같은 다른 용도로 사용될 수 있다. 미국뿐만 아니라, 세계 각국에서도 드론을 잡을 신무기 개발이 활발하다. 지난 2022년 유럽의 대표적 방산 업체인 넥스터(Nexter)와 탈레스(Thales)는 파리에서 열린 '유로나발(Euronaval) 2022 방산 행사'에서 40mm 대공포인 레피드파이어(RAPIDFire)의 최신 버전을 공개했다. 자동으로 추적해 파괴하는 시스템으로 카메라 시스템이 드론을 확인하고 탄을 발사해 4km 이내의 드론을 무력화할 수 있다. 한국 국방과학연구소는 지난 2023년 4월 레이저 대공 무기의 시험평가를 진행했다. 당시 레이저를 30회 발사해 3km 밖에 있는 드론 30대를 모두 격추 시킨 것으로 알려졌다. 이에 국방부는 '전투용 적합 판정'을 내렸다. 곧 본격적인 양산과 실전 배치가 가능할 것으로 알려졌다. 영국 육군은 소총을 드론 잡는 스마트 무기로 바꾸는 스마트 사격 통제 시스템 스매쉬를 도입할 계획이다. 소총이 드론에 명중할 수 있는 상태에서만 격발이 가능한 사격 통제 시스템이 장착돼 불필요한 탄알의 낭비를 막을 수 있다. 이밖에도 전자파를 이용한 재머(Jammer, GPS 수신을 방해해 위치와 시간 정보를 먹통으로 만드는 장치), 드론 잡는 드론 등 각종 무기 체계가 활발히 개발되고 있다.
- 산업
2023-10-19
[퓨처 Eyes(7)] 미래 전력의 핵심 드론

드론, 혹은 무인항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)는 미래 군사 전력의 중심으로 빠르게 부상하고 있다. 러시아-우크라이나 전쟁과 이스라엘-하마스 전쟁에서 드론은 현대전의 새로운 양상을 보여주고 있다. 드론은 군사적 용도로 처음 활용되기 시작했다. 제2차 세계대전 후에는 낡은 유인 항공기를 공중 표적용 무인기로 재활용해 오늘날 무인 항공기에 가까운 형태가 탄생했다. 드론의 역사는 오래되었으며, 미국 국방장관실에 따르면 1930년대 세계 1차 대전 중 영국이 사용한 '드론드 페어리 퀸(Droned Fairy Queen)'에서 시작되었다고 한다. 이후 1990년대부터 드론의 군사적 가치가 높아져 활발한 연구와 개발이 이루어지기 시작했다. 많은 군사전문가들은 무인 체계가 미래 군사 전력의 중심이 될 것이라 예상하고 있다. 이제 드론 연구개발은 군사과학기술의 주요 경쟁 분야로 자리잡았으며, 스텔스, 무장, 전략·전술 감시, 항모 수직 이착륙, 초음속 등의 다양한 기술이 연구되고 있다. 드론은 항공우주산업에서 빠르게 성장하고 있는 분야로, 그 활용 가능성이 매우 다양한 분야로 확장될 것으로 기대되고 있다. 드론의 종류 드론은 다양한 목적과 기능에 따라 여러 종류로 분류될 수 있다. 먼저 취미용 드론이 있다. 중국 드론 전문 제조사 DJI 제품인 DJI 매빅(DJI Mavic)과 DJI 팬텀(DJI Phantom)은 일반 소비자가 주로 사용하는 드론으로, 사진이나 동영상 촬영, 비행을 즐기기 위해 사용된다. 접이식 드론 DJI 매빅은 출시 초기 뛰어난 성능과 휴대성으로 호평받았다. 드론 전문가가 경기에 임해 챔피언 등을 결정하는 드론 레이싱에 사용되는 경쟁용 드론은 고속 드론으로 설계됐다. 상업용 드론은 농업, 부동산 촬영, 건설 현장 모니터링 등 상업적인 용도로 사용된다. 산업용 드론은 전력선 점검이나 파이프라인 점검 등 특정 산업 분야에서 사용되는 드론이다. 연구용 드론은 과학 연구나 환경 모니터링 등의 목적으로 사용된다. 군사용 드론은 군사적인 용도로 사용된다. 미국의 MQ-9 리퍼(Reaper)와 노스롭 그루먼이 제조한 RQ-4 글로벌 호크(RQ4 Global Hawk) 등은 정찰, 감시, 공격 등의 역할을 한다. 수송 드론은 작은 화물을 운반하는데 사용될 수 있는 드론이다. 앞으로 물류와 배송 분야에서의 활용이 기대된다. 수중 드론은 물 아래에서 작동하는 드론으로, 주로 해양 연구나 수중 탐사에 사용된다. 이 외에도 많은 특수 목적을 가진 드론들이 있다. 군사용 드론 군사용으로 사용되는 드론에는 아주 다양한 종류가 있다. MQ-9리퍼는 주로 미국 공군(USAF)을 위해 GA-ASI(General Atomics Aeronautical Systems)에서 개발한 원격 제어 또는 자율 비행 작동이 가능한 무인 항공기다. 장기 체공과 고고도 감시를 위해 설계된 최초의 헌터 킬러 UAV이다. USAF는 2021년 5월 현재 300대 이상의 MQ-9 리퍼를 운용했다. 북한이 사용하는 것으로 추정되는 드론의 폭탄 위력이 매우 강력하다는 연구 결과도 나왔다. 경찰대 공공안전학과 박사과정 손현종 연구원은 최근 학술지 '경찰학 연구'에 게재된 '국가중요시설 드론 테러에 대한 리스크(위험성) 평가 연구' 논문에서 이같이 지적했다. 연구에 따르면, 북한이 중동국가에 도입해 개조해서 활용중인 것으로 알려진 드론이 탑재할 수 있는 C4 폭탄의 위력은 미군의 '벙커 버스터' 두 개에 필적하는 수준이다. 농업용으로 사용되는 민간용 드론도 테러용으로 개조하면 큰 폭발력을 가질 수 있으며, 이에 대한 적절한 대비가 필요하다는 지적이다. 지난 13일 러시아 일간 이즈베스티야는 러시아는 우크라이나에 대한 특별 군사 작전을 진행하며, 해상 드론에 대한 공격에 대응하기 위해 해군 특수 헬기부대를 구성하고 있다고 보도했다. 국방부 소식통에 따르면 러시아 해군은 해상 드론을 탐색하고 파괴하는 임무를 수행하기 위해 Ka-27·29 헬기와 Mi-8 헬기 등을 포함하는 특수 헬기부대를 편성했다. Ka-29 전투 헬기는 7.62㎜ 구경의 이동식 기관총을 탑재하고 있고, 필요에 따라 23㎜ 구경 GSh-23L 기관포도 장착할 수 있다. Ka-27 다목적 헬기는 대잠수함 전투 및 탐색·구조 작업에 사용될 수 있으며, 유도 미사일 등 다양한 무기로 무장되어 있다. Mi-8 헬기는 다양한 개조 과정을 거쳐 현재 러시아 해군과 육군에서 운용되고 있으며, 7.62㎜ 또는 12.7㎜ 기관총 등이 탑재되어 있다. 특수 헬기부대의 첫 번째 부대원들은 이미 훈련을 마치고 흑해에서 전투 임무를 수행 중이다. 또한 헬기 조종사들은 낮과 밤, 기상 상황에 관계없이 해상 드론을 탐색하고 파괴할 수 있는 전술을 개발하기 시작했다. 반잠수식 드론, 레이더 탐지 회피 일반적으로 무인 보트나 반잠수식 드론은 수면에서 식별하기 어렵고 레이더를 통한 탐지도 쉽지 않다. 이 때문에 우크라이나군은 흑해 주변의 러시아 해군 기지나 주요 항만 시설을 공격하기 위해 해상 드론을 지속적으로 사용하고 있다. 지난달인 9월 초, 러시아는 크림대교를 공격하려던 우크라이나의 무인 드론 보트 3대를 성공적으로 파괴했다고 발표했다. 그에 앞서 지난 8월, 우크라이나군은 흑해의 주요 러시아 수출항인 노보로시스크의 해군 기지를 해상 드론으로 공격해 러시아 군함에 손상을 입혔다고 주장했다. 또한 우크라이나는 지난 7월, 300㎏의 폭발물을 싣고 시속 80㎞로 이동할 수 있는 새로운 해상 드론을 처음으로 공개했다. 이에 러시아는 흑해에 드론 파괴용 첫 특수 헬기부대를 배치했다. 앞으로 태평양함대를 포함한 다른 함대에도 이를 확대할 계획이다. 러시아의 군사전문가 드미트리 볼텐코프는 "헬기들은 드론을 탐색하기 위해 오랜 시간 공중에 머물 수 있으며, 드론을 발견하면 장착 화기로 즉시 파괴할 수 있다"고 설명했다. 그는 "앞으로 러시아의 모든 함대는 드론 공격에 대비해야 한다"고 덧붙였다. 지난 17일 합참은 하마스가 이스라엘을 공격할 때 드론으로 분리 장벽에 설치된 각종 감시, 통신, 사격통제 체계를 파괴한 후 침투했다면서 북한과의 연계 가능성을 제기했다. 이처럼 드론은 공중과 지상뿐만 아니라 해상과 수중에서도 활약하며 전쟁의 영역을 확장하고 있다. 전문가들은 "드론의 잠재적 위험성이 매우 크다"고 경고하며, 적절한 대응 방안이 필요하다고 강조했다.
- 포커스온
2023-10-19
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