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GH파워, 그린 수소 생산 원자로 개발
- 캐나다 기업이 재활용 알루미늄 캔을 활용해 그린 수소를 생산하는 원자로를 선보였다. 수소는 지구 전체 에너지 구성의 90%를 차지하는 중요한 자원이지만, 현재 대부분 화석 연료에서 추출되어 환경에 큰 부담을 주고 있다. 전 세계적으로 재생 가능 에너지를 활용하여 생산한 그린 수소에 대한 관심이 증가하고 있다. 그린 수소는 탄소 배출이 없는 친환경 에너지원으로서 미래의 에너지원으로 각광받고 있다. 그러나 기존의 그린 수소 생산 방식은 높은 비용과 낮은 효율성이라는 문제를 안고 있었다. 이에 대한 해결책으로, 캐나다에서 새로운 원자로 설계가 개발되어 이 분야에서 큰 주목을 받고 있다. 최근 에너지 전문 매체 오일프라이스(OILPRICE)의 보도에 따르면, 캐나다 기업 지에이치 파워(GH Power)가 개발한 원자로는 재활용 알루미늄과 물만을 사용하여 수소, 알루미나, 열을 생산하는 방식해 주목받고 있다. GH파워의 원자로는 기존의 그린 수소 생산 방식보다 비용이 60% 저렴하고 효율성이 85% 높다는 장점이 있다. 이 혁신적인 원자로 설계는 모듈식으로 제작되어, 소규모 설비에서부터 대규모 발전소까지 확장 가능하다. 이는 그린 수소 시장의 확장에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. GH 파워는 현재 온타리오주 해밀턴에 2MW 규모의 실증 상업용 원자로를 건설 중이며, 이는 내년 2분기부터 수익을 창출할 것으로 예상된다. 또한, 회사는 북미와 유럽에서 대규모 수소 발전소 건설하기 위해 우량 전략 파트너와 협력 관계를 구축하고 있다. GH 파워는 캐나다와 독일 정부가 후원하는 독일의 RWTH 아헨 대학교(RWTH Aachen University)와의 협력을 통해 이 기술을 개발했고, 녹색 기술 보조금을 받는 등 세계적으로 기술력을 인정받았다. GH 파워의 기술은 재활용 알루미늄을 원자로에서 열을 발생시키는 연료로 사용하며, 물은 알루미늄과 반응하여 수소와 산화알루미늄을 생성한다. 이렇게 생성된 수소는 연료로 사용되거나 다른 화합물의 제조에 활용될 수 있다. 또한, 산화알루미늄은 재활용되어 다시 원자로에서 연료로 사용될 수 있어, 자원 순환을 통한 지속 가능한 생산 체계를 구축하는 데 중요한 역할을 한다. 저비용 수소 GH 파워의 원자로 기술은 기존 화석 연료와의 가격 경쟁력을 갖춘 점에서 혁신적이다. 현재 전기 분해를 통해 생산되는 녹색 수소는 천연 가스에서 추출된 수소보다 약 3배 비싼 반면, GH 파워의 기술은 기존 전기 분해 방법으로 생산하는 것보다 이미 60% 저렴한 비용으로 수소를 생산할 수 있다. 이 원자로는 두 가지 중요한 녹색 출력물을 생산한다. 첫 번째는 발열이며, 이 열은 수소 생산뿐만 아니라 지역난방이나 산업용 열원으로도 활용될 수 있다. 두 번째는 녹색 알루미나로, 기존의 알루미나 생산 공정이 염산을 사용하여 알루미늄을 추출하는 방식에서 발생하는 염산 누출과 대기 오염 문제를 해결한다. GH 파워의 기술은 물과 재활용 알루미늄을 주요 원료로 하여, kg당 약 1.50달러(약 1960원)의 저렴한 비용으로 수소를 생산한다. 이는 기존의 염산 침출 및 가수분해 공정에 비해 약 85% 저렴한 비용으로, 수소 생산의 경제성을 크게 높인다. 27MW 규모의 발전소는 연간 약 120만 톤의 탄소 상쇄를 생산할 수 있는데, 이는 탄소 상쇄 비용이 톤당 40달러(약 5만2300원)에서 80달러(약 10만4600원) 사이인 것을 고려할 때, 상당한 탄소 상쇄 수익 잠재력을 의미한다. 수소 산업은 아직 초기 단계에 있지만, 급속한 성장세를 보이고 있다. 글로벌 시장조사기관 리서치앤마켓(Research and Markets)의 보고에 따르면, 수소 산업의 시장 규모는 2022년 1230억달러(약 160조 7610억원)에서 2030년에는 5580억달러(729조 3060억원)로 성장할 것으로 예측되며, 이는 연평균 11.4%의 성장률을 의미한다. 수소 산업의 주목받는 기업들 수소 산업은 다양한 분야의 기업들이 진출하고 있다. 그 중에서도 주목할 만한 기업으로는 다음과 같은 기업들이 있다. 에어 프로덕츠 앤 케미칼스(Air Products and Chemicals, Inc.)는 산업용 가스 부문에서 확고한 입지를 구축한 기업으로, 현재 수소 시장에서 상당한 발전을 이루고 있다. 발라드 파워 시스템즈(Ballard Power Systems Inc.)는 연료 전지 산업의 선구자로, 첨단 양성자 교환막(PEM) 기술로 잘 알려져 있다. 쉘(Shell)은 전통적인 석유 메이저에서 다각화된 에너지 회사로 전환한 기업으로, 수소 이니셔티브에 대한 그들의 진출은 지속 가능성과 혁신을 향한 광범위한 변화를 반영하는 중요한 부분이다. BP는 과거 회사명을 '브리티시 페트롤리움(British Petroleum)'에서 '비욘드 페트롤리움(Beyond Petroleum)'으로 리브랜딩을 통해 변화를 상징한다. 이러한 기업들은 모두 그린 수소 생산 분야에서 혁신적인 기술과 비즈니스 모델을 개발하고 있으며, 향후 이 시장의 성장을 주도할 것으로 기대된다. 한국의 수소 기업들 한국원자력연구원(KAERI)은 한국 최초의 원자로를 개발한 연구기관으로, 다양한 원자력 기술을 연구하고 개발하고 있다. 한국원자력연구원은 재활용 알루미늄과 물을 사용하여 수소를 생산하는 원자로 개발을 추진하고 있다. 이 원자로는 지에이치 파워의 원자로와 마찬가지로 두 가지 녹색 출력물인 발열과 녹색 알루미나를 생산한다. 한국원자력연구원의 원자로는 현재 개발 초기 단계에 있으며, 2025년경 실증 상업용 원자로를 건설할 계획이다. 이외에도 한국에는 수소 생산을 위한 다양한 기술을 개발하고 있는 기업들이 있다. 대표적으로 현대자동차, SK그룹, 포스코 등이 있다. 현대자동차는 수소연료전지 자동차를 생산하는 기업으로, 수소 생산 기술 개발에도 적극적으로 투자하고 있다. SK그룹은 수소 생산, 저장, 운송, 활용 등 수소 산업의 전 분야에 진출하고 있으며 포스코는 풍력, 태양광 등 재생 에너지를 활용한 수소 생산 기술을 개발하고 있다. 수소 산업, 투자의 기회 될까 수소 산업은 빠른 성장이 기대되는 산업인 만큼, 투자의 기회가 될 수 있다는 분석도 나온다. 실제로, 수소 산업 관련 기업의 주가는 최근 들어 상승세를 보이고 있다. 그러나, 수소 산업은 아직 초기 단계인 만큼, 투자 시에는 신중한 접근이 필요하다는 지적도 있다. 수소 생산, 저장, 운송, 활용 등 다양한 분야에서 기술 개발이 진행 중이며, 시장이 성숙하기까지는 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 또한, 수소 산업은 정부의 정책에 영향을 받는 산업이기도 하다. 정부의 정책 변화에 따라 시장의 성장 속도나 방향이 달라질 수 있기 때문에, 투자 시에는 정부 정책을 면밀히 살펴볼 필요가 있다. 수소 산업은 미래 에너지원으로서 주목받고 있으며, 그 성장 잠재력이 높은 산업이다. 그러나 수소 산업은 아직 초기 단계에 있기 때문에, 이 분야에 대한 투자는 신중한 접근이 필요하다.
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GH파워, 그린 수소 생산 원자로 개발
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버려진 플라스틱으로 바닐라 아이스크림을 만든다고?
- 플라스틱은 20세기 최대의 발명품으로 여겨지지만 자연환경에서 쉽게 분해되지 않는 성질 때문에 대량생산·대량소비가 증가함에 따라 그 처리방법이 큰 문제로 대두되고 있다. 포브스 재팬에 따르면 1950년부터 2015년 65년간 세계에서 제조된 플라스틱은 83억톤에 이르며, 일본에서도 2019년에만 850만 톤의 플라스틱이 폐기물이 발생했다. 특히, 1인당 플라스틱 용기 폐기량에서 미국에 이어 일본이 세계에서 두 번째로 높은 수치를 기록하고 있다 바다로의 플라스틱 유입도 심각한 문제로, 매 분마다 트럭 한 대 분량의 플라스틱이 바다로 유입되고 있다. 이로 인해 해양 생물이 플라스틱을 섭취하고 결국 목숨을 잃는 사례가 전 세계적으로 보고되고 있다. 유엔환경계획(UNEP)은 플라스틱으로 인해 매년 수십만 마리의 해양 생물이 죽는다고 추정한다. 예를 들어, 2018년 태국 남부에서 발견된 약해진 고래의 위에서는 80장 이상의 비닐봉지가 발견됐다. 플라스틱 문제의 심각성이 증가함에 따라 이를 해결하기 위한 획기적인 기술이 잇달아 개발되고 있다. 이탈리아 출신 디자이너 엘레오노라 오틀라니 씨와 영국의 한 대학 연구팀은 폐플라스틱에서 바닐라 향의 아이스크림을 제조하는 새로운 방법을 개발했다고 밝혔다. 이들의 연구는 폐플라스틱을 활용해 식품을 만드는 세계 최초의 시도로 여겨진다. 연구팀은 페트병에 사용되는 플라스틱을 박테리아나 효소로 분해하여 바닐라 에센스 제조에 사용되는 화합물을 추출하는 데 성공했다. 아직 식품 안전성 검사를 받지 않았기 때문에 일반 시장에는 판매되지 않고 있으나, 연구팀은 계속해서 연구를 진행하여 폐플라스틱 활용 방안을 모색할 계획이다. 그러나 플라스틱이 인체에 미치는 영향에 대해서는 아직 많은 부분이 밝혀지지 않았기 때문에 이러한 연구는 매우 신중하게 진행되어야 한다. 일본의 대학에서도 플라스틱 문제 해결을 위한 흥미로운 기술이 개발되고 있다. 고치 대학의 아시우치 교수는 낫토의 끈적한 성분인 '폴리감마글루타민산'과 치약에 사용되는 양이온을 결합하여, 플라스틱 분해 기능을 갖는 새로운 물질 'PGAICs'를 개발했다. 일반적인 플라스틱은 바다에서 장기간 남아 있지만 PGAICs가 포함된 플라스틱은 약 5년 후에 바다에서 완전히 분해될 것으로 예상된다. 한국의 SK지오센트릭은 현실적으로 플라스틱 사용을 완전히 배제하는 것이 불가능하다고 보고, 환경에 미치는 부정적인 영향을 최소화하면서 플라스틱을 현명하게 사용하기 위한 방안을 모색했다. 이를 위해 회사는 화학적 재활용 기술을 개발했다. 세계 최초의 플라스틱 재활용 종합단지인 '울산 ARC(Advanced Recycling Cluster)'는 이러한 노력의 결실이다. 2025년에 완공될 예정인 이 단지는 가동되면 매년 500밀리리터짜리 생수병 213억 개 분량, 즉 32만 톤의 폐플라스틱을 재활용할 수 있다. 이는 국내에서 연간 소각되거나 매립되는 폐플라스틱(350만 톤)의 약 10%에 해당하는 양이다. 또한, LG화학은 충남 당진에 위치한 폐플라스틱 열분해유 공장을 2024년 상업 생산을 목표로 건설 중이다. 금호석유화학 역시 폐폴리스틸렌(PS) 열분해 사업을 추진할 계획이다. 폐플라스틱 재활용 시장은 앞으로 큰 성장세를 보일 것으로 전망된다. 컨설팅 회사 삼일PwC의 분석에 따르면, 전 세계 플라스틱 재활용 시장의 규모는 2021년 약 424억 달러(한화 약 55조2684억 원)에서 2027년에는 638억 달러(약 83조1633억 원)까지 증가할 것으로 예상된다. 이와 같은 혁신적인 발명이 세계적으로 확산되기를 기대하는 동시에, 우리는 플라스틱의 대량 생산과 폐기를 해결해야 하는 근본적인 문제에 직면해 있다. 이를 해결하기 위한 구체적인 방안으로는 에코백 사용으로 일회용 비닐봉투 소비를 줄이고, 페트병 음료 구매를 자제하고, 개인 컵을 휴대하는 등의 실천이 필요하다. 개개인의 작은 행동 변화가 큰 소비 패턴의 변화로 이어져야 한다.
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버려진 플라스틱으로 바닐라 아이스크림을 만든다고?
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커피 찌꺼기, 숯보다 뛰어난 탈취력으로 환경 지킨다
- 커피를 추출하고 남은 찌꺼기는 환경보호에 유용하게 사용될 수 있다. 일본의 웨더뉴스 보도에 따르면 커피 찌꺼기는 숯보다 우수한 탈취 효과를 가지고 있다. 웨더뉴스의 2022년 설문조사 결과, 커피 찌꺼기를 버리는 사람이 61%에 달했다. 이는 커피 찌꺼기의 높은 탈취력을 잘 모르고 있는 데 따른 것으로 보인다. 커피 찌꺼기는 활성탄의 5배에 달하는 탈취 효과가 있어 환경을 지키는 데 활용할 수 있다. 커피 찌꺼기는 다공성 구조를 가지고 있어 암모니아를 효과적으로 흡수한다. 또한 추출된 커피 찌꺼기의 분자는 암모니아를 화학적으로 흡착 및 중화하여 불쾌한 냄새를 제거하고 탈취 효과를 발휘한다. UCC 커피 아카데미의 연구에 따르면, 커피 찌꺼기는 활성탄에 비해 암모니아 흡수율이 높다. 수분 함량이 7%인 활성탄은 암모니아 흡수율이 17.3%인 반면, 수분 함량이 4%인 커피 찌꺼기는 41.0%, 수분 함량이 21%인 커피 찌꺼기는 90.5%의 흡수율을 보여, 활성탄보다 최대 5.23배 높은 효과를 나타냈다. 커피 찌꺼기의 탈취 효과를 살린 재사용 방법은 다음과 같다. 화장실이나 냉장고 탈취제 집에서 커피를 추출한 후 남은 찌꺼기는 화장실이나 냉장고의 탈취제로 유용하게 사용될 수 있다. 커피 찌꺼기를 평평한 용기에 담아 화장실에 두면 탈취 효과를 볼 수 있으며, 1~2일마다 교체하는 것이 좋다. 고온에서는 곰팡이가 생길 수 있으니 주의해야 한다. 커피 찌꺼기를 말려 신발이나 신발장, 냉장고 등에 넣어 탈취제로 사용할 수 있다. 커피 찌꺼기를 충분히 말린 후 부직포 봉지에 넣으면 신발장이나 냉장고용 탈취제로 사용할 수 있다. 건조한 찌꺼기를 티팩과 같은 봉지에 넣어 사용하면 흩날림을 방지할 수 있다. 잡초 방제와 비료 효과 커피 찌꺼기는 정원 가꾸기에도 유용하다. 일본 UCC와 긴다이 대학 농학부의 공동 연구에 따르면, 커피 찌꺼기를 토양에 혼합하면 겨울에는 해바라기, 여름에는 호밀 등 식물의 성장에 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다. 커피 찌꺼기는 토양에 혼합하면 첫해에는 식물의 성장을 억제할 수 있다. 이는 커피 찌꺼기에 포함된 카페인과 폴리페놀 등의 물질이 작용하기 때문으로 추정된다. 하지만 토양과 혼합한 후 12개월이 지나면 식물의 성장 억제 효과가 감소하고, 두 번째 해에는 토양 내 비료로 사용되는 탄소와 질소의 함량이 증가하는 등 토양의 질 개선 효과가 나타난다. 커피 찌꺼기는 식물의 성장을 촉진하고 병충해에 대한 저항력을 강화하는 효과가 있다. 또한, 퇴비로 쉽게 전환될 수 있어 토양 개량에도 매우 효과적이다. 이렇게 다양한 활용 방안이 있는 커피 찌꺼기는 단순한 쓰레기가 아닌 친환경적인 자원이다. 커피를 마신 후에는 커피 찌꺼기를 버리지 않고, 정원 가꾸기나 탈취제 등 다양한 방법으로 재활용함으로써 환경 보호에 기여할 수 있다.
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커피 찌꺼기, 숯보다 뛰어난 탈취력으로 환경 지킨다
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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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로봇 굴삭기, 거대한 돌담 자율 건설 주목
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韓·인니, 니켈 등 핵심광물 공급망 강화 협력 강화
- 한국과 인도네시아가 핵심광물 공급망 강화를 위한 협력을 강화하기로 합의했다. 산업통상자원부(장관 방문규)와 인도네시아 에너지광물자원부(장관 아리핀 타스리프)는 28일(화) 인도네시아 자카르타에서 '제14차 한-인니 에너지포럼'을 개최하고, 핵심광물 공급망 강화를 위한 양국 간 협력을 강화하기로 했다고 밝혔다. 한국과 인도네시아는 지난 1979년 에너지 분야 정책 교류와 협력사업 발굴을 위해 자원협력위원회를 설치했고, 이 위원회를 2007년 한·인니 에너지포럼으로 개편하면서 연례화했다. 이번 포럼은 양국 간 에너지 협력을 강화하고 한국 기업들의 인도네시아 비즈니스 기회를 창출하는 데 기여할 것으로 기대된다. 올해 포럼은 주제별로 석유·가스·광물 협력(1세션), 전력·신재생에너지 협력(2세션), 상호협력 구축(3세션) 등 3개 세션으로 나눠 진행됐다. 이날 포럼에서 양국은 한국지질자원연구원(원장 이평구)과 인도네시아 반둥공과대학 간의 '한-인니 핵심광물 공동연구 센터'를 공식 출범시켰다. 이 센터는 이차전지용 고순도 니켈 제조 공정 및 폐배터리 재활용 기술 등을 공동으로 연구할 계획이다. 이번 협력은 인도네시아의 풍부한 니켈, 주석 등 광물 매장량을 바탕으로 한국이 보다 안정적인 자원 확보를 기대할 수 있는 발판을 마련할 것으로 보인다. 인도네시아는 2021년 기준 니켈(세계 1위), 주석(2위), 금(5위), 보크사이트(6위), 석탄(7위) 등 방대한 광물자원 매장량을 보유하고 있다. 특히 매장량 면에서 니켈은 2100만톤(22.3%), 주석은 800만톤(18.6%)으로 각각 세계 1, 2위를 차지했다. 포럼에서는 또한 석유·가스, 이산화탄소 포집·저장(CCS), 수소, 소형원전(SMR) 등 에너지 전 분야에 걸쳐 양국 간 협력 강화 방안도 논의됐다. 양국은 기후위기 대응을 위해 수소 생산 신설, CCS 실증사업, SMR 개발 등 다양한 분야에서 협력을 강화하기로 했다. 이를 통해 음식물 쓰레기 등 폐기물을 활용한 수소 생산·활용 인프라 구축, 인도네시아 유·가스전의 이산화탄소 저장소 전환 등의 사업이 진행될 예정이다. 이는 향후 한국 기업들의 수소차 및 관련 설비 수출에 좋은 기회가 될 것으로 전망된다. 오는 29일, 한국지질자원연구원과 인도네시아 반둥공과대학이 참여하는 '한-인니 핵심광물 공동연구센터'가 정식으로 문을 열 예정이다. 산업통상자원부의 한 관계자는 이와 관련하여 "한-인니 공동연구센터를 통해 이차전지용 고순도 니켈 제조 공정 및 폐배터리 재활용 기술에 대한 연구가 활발하게 진행될 것으로 기대한다"고 전했다.
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韓·인니, 니켈 등 핵심광물 공급망 강화 협력 강화
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전기차 배터리 니켈 기반 음극, 충전 수명 연장 길 열렸다
- 전기자동차(EV) 배터리의 수명을 연장하고 안전한 배터리를 만들 수 있는 새로운 기준이 제시됐다. 현재 전기차 배터리 시장에서 리튬이온 배터리가 가장 널리 사용되고 있지만, 화재 위험과 비싼 비용 문제로 어려움을 겪고 있는 상황이다. 최근 이 분야의 연구가 진전을 보이고 있다. 야후 뉴스에 따르면, 텍사스 대학교(UT) 오스틴캠퍼스 연구팀은 전기자동차용 배터리에서 사용되는 니켈 기반 음극의 균열 원인을 확인했다고 보도했다. 이 발견은 배터리의 충전 수명을 연장하고 더 안전한 배터리를 제작하는 데 중요한 발전으로 평가된다. 니켈 기반 음극은 배터리의 주요 부품 중 하나로, 사이언스다이렉트(ScienceDirect)에 따르면, 사이클 수명에 대한 의문이 있지만 높은 용량과 밀도를 제공하는 것으로 알려져 있다. 전기자동차 배터리의 수명을 단축시키는 음극 균열 문제는 오랜 기간 사용으로 인한 마모로 인해 발생하는 것으로 여겨져 왔다. 이 문제는 대부분의 업계 전문가들에 의해 '필연적'인 현상으로 인식되어 왔다. 그러나 UT 연구팀은 이러한 균열이 전해질과 음극 사이의 반응과 더 밀접한 관련이 있다는 새로운 발견을 했다. 이 발견은 파워 팩의 유용성을 확장하고, 더 나은 화학적 구성을 가진 배터리를 개발하는 데 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 보인다. 연구팀의 책임자 아루무감 만티람(Arumugam Manthiram)은 "이 분야의 전반적인 이해에 오류가 있었으며, 우리는 이러한 오해를 바로잡고 전해질에 더 많은 주목을 기울여야 함을 보여주고 싶다"고 말했다. 이러한 연구 결과는 배터리의 안전성을 향상시키고, 이미 성장하고 있는 전기자동차 부문의 확장에 기여할 수 있는 새로운 검사 방법과 업계 노력의 일부로서 중요한 의미를 가진다. 리튬 이온 배터리에서 충전 및 방전 과정 중에 리튬 이온은 양극과 음극 사이를 오가며 이동한다. 미국 에너지부에 따르면, 이 이온들은 전해질이라고 불리는 용액(액체 또는 고체 형태일 수 있음)을 통해 이동한다. UT 연구팀이 최근에 발견한 문제의 핵심은 바로 이 전해질과 관련된 것이다. 연구팀 책임자 아루무감 만티람은 실험실 보고서에서 "전해질이 음극 표면과 반응하여 균열 형성을 증가시킨다는 사실을 발견했다"고 밝혔다. UT 팀은 배터리 작동 중에 가역적인 균열이 발생한다고 보고했는데, 이 보고서에 따르면 전해질은 이러한 균열로 침투하여 음극에서 산소를 제거하고 균열을 고정시킨다. 배터리 전문가들은 리튬 이온 배터리에서 발생하는 문제를 이해하기 쉽게 설명하기 위해 이 과정을 강둑이 침식되는 강에 비유했다. 이들의 견해에 따르면, 전해질이 음극 표면에 미치는 영향이 배터리 열화의 주요 원인으로 지목되고 있다. 이번 발견을 통해, 연구팀은 이제 더 많은 배터리 전문가들이 균열 문제 해결을 위해 전해질과 음극 간의 상호작용에 초점을 맞추기를 기대하고 있다. 실제로, 새로운 양극재를 개발하는 것보다 기존 양극재의 문제를 해결하는 것이 더 효과적일 수 있다는 의견이 제시됐다. 또한, 전 세계의 연구소에서는 최적의 배터리 성능을 달성하기 위해 다양한 금속 혼합을 탐구하고 있다. 이러한 연구에는 철이나 공기와 같은 일반적인 요소들도 포함되어 있으며, 이는 전기자동차 배터리의 성능과 안정성 향상을 위한 중요한 연구 분야로 자리잡고 있다. UT 연구원인 스티븐 리(Steven Lee)는 전해질 사용의 개선이 배터리 수명 연장에 중요한 역할을 할 수 있다고 강조했다. 리는 "상업적인 측면에서 보면, 입증되지 않은 이국적인 구조 수정 방법에 의존하는 것보다 더 나은 전해질을 사용하는 것이 훨씬 더 확장성이 뛰어나다"고 밝혔다. 그는 이어 "우리의 접근법은 배터리 수명을 연장하기 위한 더 쉬운 해법을 제공할 수 있는 새로운 관점으로 배터리 커뮤니티를 교육하는 것"이라고 덧붙였다. 한편, 전문가들은 전기차 사용의 증가와 함께 배터리 안정성이 중요한 경쟁 요소가 될 것으로 전망하고 있다. 이에 따라, 한국은 2023년 9월 여의도 전경련회관 콘퍼런스센터에서 전기차 및 에너지저장시스템(ESS) 화재의 원인 분석과 예방, 진압에 관한 기술 세미나를 개최했다. 전기차 화재의 주요 원인으로는 노화에 따른 성능 저하, 주행 중 배터리의 충격 및 손상 등이 꼽힌다. 대부분의 전기차 화재는 충전 완료 후 2시간에서 5시간 사이에 발생하는데, 특히 셀 간 전압 차를 조정하는 셀밸런싱 과정에서 문제가 발생할 가능성이 높다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전기차 충전 기술 기업 차지인의 최영석 대표는 "전기차를 장기간 사용할 경우 화재 발생 위험이 있으므로 노화되고 손상된 배터리를 식별하는 기술이 필요하다"고 강조했다.
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- 산업
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전기차 배터리 니켈 기반 음극, 충전 수명 연장 길 열렸다
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나노플라스틱, 파킨슨병의 새로운 원인으로 부상
- 나노플라스틱이 인간의 뇌에서 특정 단백질과 결합해 파킨슨병을 일으킨다는 연구 결과가 나왔다. 미국 과학 전문매체 인터레스팅 엔지니어링이 지난 18일(현지시간) 듀크 대학교 의과대학의 연구 결과를 인용해 이같이 보도했다. 나노플라스틱은 일반적으로 크기가 100나노미터(0.1마이크로미터) 미만인 아주 작은 플라스틱 입자를 말한다. 나노플라스틱은 크기가 작기 때문에 세포나 분자 수준에서 유기체에 침투할 수 있다. 최근 몇 년 동안 나노플라스틱이 환경과 인간 건강에 미치는 영향에 대한 연구와 관심이 증가했다. 이번 연구에서는 나노플라스틱이 바로 인간의 뇌에 침투해 파킨슨병을 일으킬 수 있다는 것을 확인했다. 인간의 뇌에서 나노플라스틱 발견 듀크대학교 의과대학이 진행한 새로운 연구에서는 나노플라스틱과 신체 기관에 자연적으로 존재하는 특정 단백질 사이의 상호 작용으로 인해 발생하는 파킨슨병 및 특정 형태의 치매와 관련된 변화를 관찰했다. 연구를 주도한 듀크대학교 의과대학 약리학 및 암 생물학과 교수인 앤드류 웨스트 박사는 "파킨슨병은 세계에서 가장 빠르게 성장하는 신경 질환으로 불려 왔다"라고 말했다. 웨스트 박사는 "수많은 데이터가 환경적 요인이 파킨슨병에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사하지만, 그러한 요인은 대부분 밝혀지지 않았다"고 설명했다. 연구진은 다음의 세 가지 방법을 통해 알파-시누클레인 단백질과 폴리스티렌 나노입자 사이에 중요한 연관성이 있다는 것을 발견했다. 첫째, 시험관 실험을 통해 알파-시누클레인 단백질을 관찰했다. 둘째, 배양된 신경세포를 사용하여 이 단백질의 반응을 연구했다. 셋째, 파킨슨병을 가진 마우스(쥐) 모델을 사용하여 알파-시누클레인 단백질의 특성을 분석했다. 그 결과 연구진은 알파-시누클레인 단백질이 폴리스티렌 나노 입자를 포함한 플라스틱으로 만들어진 일회용 컵이나 수저와 같은 제품에 응집되는 경향이 있음을 발견했다. 이 단백질은 주로 파킨슨병과 다른 신경 퇴행성 질환과 연관되어 있다. 연구진의 이러한 발견은 파킨슨병의 발병 메커니즘에 대한 새로운 이해를 제공하며, 향후 치료 전략 개발에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 이번 연구에서 얻은 가장 놀라운 결과 중 하나가 세포 내 폐기물을 분해하고 재활용하는 중요한 기능을 하는 리소좀과 관련된 것이었다고 연구진은 지적했다. 리소좀은 세포의 '쓰레기 처리' 또는 '재활용 센터'로 불리는데, 연구진은 이 리소좀에서 발견되는 단백질과 플라스틱 사이에 강력한 연결 고리가 존재한다는 사실을 발견했다. 이는 세포의 폐기물 처리 및 재활용 과정에 영향을 미칠 수 있으며, 플라스틱과 같은 외부 물질이 세포 내 기능에 어떤 영향을 미치는지에 대한 새로운 통찰을 제공한다. 나노플라스틱, 암 그 이상의 영향? 연구진은 이러한 연구 과정에서 여전히 해결해야 할 많은 의문점들을 가지고 있다고 말했다. 그러나 이번 연구는 암을 넘어서 나노플라스틱이 건강에 미치는 영향을 조사할 필요성을 시사한다. 웨스트 박사는 "미세 플라스틱 및 나노 플라스틱 오염 물질이 암과 자가 면역 질환에 미치는 잠재적 영향이 현재 연구되고 있음에도 불구하고, 이들의 연구 모델에서 관찰된 상호 작용의 놀라운 특성은 특히 파킨슨병과 치매의 위험 및 진행과 관련해 나노 플라스틱 오염 물질의 영향을 평가할 필요성을 보여준다"고 강조했다. 한편, 웨스트 박사는 나노 입자가 치매나 기타 신경 퇴행성 질환에 미치는 영향에 대한 결정적인 증거를 제시하는 데 필요한 기술은 현재 존재하지 않는다고 설명했다. 그러나 과학자들은 나노 입자가 인체에 심각한 손상을 일으킬 수 있는 잠재력을 밝혀내는 연구를 계속 진행하고 있다. 이러한 연구는 나노플라스틱의 잠재적인 위험에 대한 인식을 높이고, 이에 대한 대응 전략을 개발하는 데 필수적인 기여를 할 것으로 기대된다.
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- IT/바이오
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나노플라스틱, 파킨슨병의 새로운 원인으로 부상
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해양 플라스틱 쓰레기 수거 선박 '만타', 혁신 기술로 주목
- 최근 기후 변화와 해양 보호에 긍정적인 영향을 미치는 혁신적인 기술이 화제가 되고 있다. 콘텐츠 제작자 샘 벤틀리가 소개한 해양 플라스틱 쓰레기 청소 선박인 '만타'가 그 주인공이다. 야후 파이낸스 보도에 따르면, 벤틀리는 자신의 동영상을 통해 해양 오염 방지 조직 '더 씨 클리너스'가 개발한 이 혁신적인 플라스틱 수거 선박 '만타'의 작동 방식에 대해 설명했다. 만타는 태양열과 풍력을 이용한 혼합 발전 시스템을 탑재하고 있다. 이 선박은 수거한 플라스틱을 연료로 재활용하는 폐기물-에너지 전환 장치를 통해 최대 20시간 동안 지속적인 운영이 가능하다. 만타는 매 시간 약 3톤의 쓰레기를 해양에서 제거할 수 있으며, 수거된 쓰레기는 플라스틱, 유리, 알루미늄 등으로 분류되어 육상에서 재활용된다. 또한, 만타는 대형 해양 오염 물질을 수거하기 위한 크레인과 얕은 해역에서 플라스틱 쓰레기를 수거하는 데 특화된 소형 선박을 갖추고 있어, 다양한 환경에서의 청소 작업이 가능하다. 플라스틱 오염은 물 공급원에 유해 화학 물질을 방출하고 해양 생물에게 위험한 미세 플라스틱을 축적시켜 해양 생태계에 심각한 피해를 준다. 콘텐츠 제작자 샘 벤틀리의 만타 소개 동영상은 시청자들에게 큰 인상을 남겼다. 많은 사람들이 댓글을 통해 만타의 성능에 감탄하고 그 혁신성에 매료되었다고 밝혔다. 한 사용자는 "너무 멋진 기술이라 널리 알려야 한다"고 언급했고, 다른 사용자는 "정말 놀라운 발명"이라고 칭찬했다. 또 다른 사용자는 "이러한 긍정적인 메시지를 전하고, 사람들에게 희망과 미소를 선사해서 감사하다"고 댓글을 남겼다. 환경보호 단체 '더 씨 클리너스'에 따르면, 매년 전 세계적으로 약 3억 8000만 톤의 플라스틱이 생산되며, 이 중 절반은 일회용 제품이다. 플라스틱 폐기물 중 최대 32%가 자연 환경으로 유입되고 있는데, 특히 해양 환경이 큰 위험에 처해 있다. 매년 9톤에서 14톤 가량의 플라스틱이 바다로 유입되는 것으로 추정된다. 이러한 상황에서 만타와 같은 해양 플라스틱 청소 선박의 확대는 해양 플라스틱 오염을 크게 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 그러나 궁극적으로 플라스틱의 생산과 사용을 줄이는 것이 더욱 중요할 수 있다. 대부분의 플라스틱은 원유와 같은 화석 연료를 기반으로 만들어지며, 제조 과정에서 상당량의 온실가스를 배출한다. 또한, 플라스틱 제조에 사용되는 독성 물질은 장기적으로 사람들의 건강에 여러 가지 위험을 초래할 수 있다. 플라스틱은 자연환경에서 수백 년 동안 머무르며, 자연적으로 분해되지 않는 특성을 가지고 있다. 이러한 상황에서 만타와 같은 해양 플라스틱 청소 선박은 이미 발생한 플라스틱 오염 문제에 대한 효과적인 해결책을 제공한다. 그러나 장기적으로는 플라스틱에 대한 의존도를 줄이는 것이 플라스틱으로 인해 발생할 수 있는 환경적 피해를 예방하는 데 더욱 중요할 수 있다. 지속 가능한 대안의 사용과 플라스틱 사용을 줄이는 노력이 결합될 때, 플라스틱 오염 문제에 대한 보다 근본적인 해결책을 찾을 수 있을 것이다.
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해양 플라스틱 쓰레기 수거 선박 '만타', 혁신 기술로 주목
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중국, 시멘트 공장 창고 재활용시설 떠 있는 '방주' 공개
- 사용하지 못하는 의미 있는 공장을 개조해 지역 명물인 카페나 식당을 만들거나, 자동차를 고치는 정비소로 활용하는 등 다양한 시도가 이어지고 있다. 물론 한국의 경우에만 국한되는 것은 아니다. 최근 중국에서도 역사적 가치가 있는 공장을 재활용하는 설계 도안이 공개됐다. 미국 매체 뉴아틀라스(newatlas)에 따르면, 중국 매드아키텍스(MAD Architects)는 지금은 사용하지 않은 상하이의 거대한 시멘트 공장 창고 위에 방주를 연상시키는 복합 용도의 건물을 디자인해 눈길을 끌고 있다. 방주 이미지를 구현할 이 시멘트 공장은 중국 상하이에 위치한 장장 시멘트 공장(Shanghai Zhangjiang Cement Factory)으로, 한때 중국 도시에서 가장 큰 시멘트 공장 중 하나로 꼽혔다. 이번 개조 공사는 대규모 창고에 중점을 뒀다. 1971년에 건설된 이 건물은 선박 가공을 위해 시멘트 공장에 원자재를 보내는 첫 번째 정류장 역할을 해왔다. 2013년에 운영을 중단하기까지 약 50년간 상하이의 도시 건설과 발전을 목격했다. 최근, 중국의 건축가들은 역사적인 산업 상징물인 시멘트 사일로, 가마 테일 타워, 1만미터 사일로 등을 포함하는 공장을 보존하기 위한 공원 클러스터 설계를 의뢰받았다. 이러한 역사적 가치가 있는 산업 건물들을 재개발하고 재사용함으로써, 문화와 스포츠, 창의적 상업 지원 시설 등을 갖춘 복합 캠퍼스로 변모시키는 계획이다. 매드가 수행할 개조 공사는 창고 벽의 산업적 미학을 존중하면서도, 지붕은 '아크(ark, 방주)'라는 이름의 새롭고 다양한 기능을 갖춘 복합 건물로 대체될 예정이다. 공동 작업 공간, 연구실, 다목적 홀, 카페, 대형 건물 등이 포함될 예정이며, 공개적으로 접근 가능한 옥상 공원이 설계되었다. 내부는 대형 금속 계단을 통해 접근 가능하며(엘리베이터 설치도 고려 중), 지상 층에는 조경과 판매 공간이 조성될 예정이다. 또한 기존 창고의 서쪽 벽은 유리벽으로 교체해 햇빛이 들어오는 밝은 공간으로 꾸민다. 건축적으로 복잡한 이 구조는 새로운 기둥, 바닥 트러스, 스패닝 트러스, 대형 스패닝 빔을 추가함으로써 방주가 떠 있는 것 같은 부유 효과를 구현한다. 오래된 벽은 스터드, 강철 와이어 메쉬, 강철 프레임을 사용하여 보강할 계획이다. 건물 내부에서 강변의 경치를 즐길 수 있도록, 오래된 공장 건물의 1층은 강변을 따라 개방되어 수변 광장과 통합될 예정이다. 건물 중앙에는 복도가 설치되어 공원 내의 광장과 강둑을 연결하며, 새로 설계된 다리는 강 양안을 연결해 지역민들이 이 새로운 공공 공간을 더욱 편리하게 이용할 수 있도록 할 것이다. 옥상은 추가적인 도시 공공 공간으로 구상됐다. 사람들은 이 공간에 자유롭게 접근할 수 있으며 멀리 천양강의 경치를 즐길 수 있다. 방주의 처마는 완만하게 기울어져, 건물 높이가 추안강 유역에 미칠 수 있는 압박감을 최소화하는 동시에 옥상 테라스에서 바라보는 전망을 최적화한다. 매드에 따르면, 이 프로젝트는 오래된 구조와 새로운 구조를 결합하여 시간과 물리적 차원에서의 3차원적 계층 구조를 구현함으로써 쇠퇴한 산업 현장에 새로운 활력을 불어넣을 것으로 기대한다. 매드의 공동창업자 마 옌쑹(Ma Yansong)은 "산업 유산은 그 안에 담긴 역사적 가치 때문뿐만 아니라 미래에 역사 의식을 주는 중요한 요소로 보존되고 활용되어야 한다"며 "이에 우리는 산업 미학을 단순히 찬양하고 통합하는 것이 아니라 현재와 미래의 정신에 초점을 맞출 필요가 있다"고 강조했다. 현재 방주 프로젝트는 진행 중이며 오는 2026년 완공될 예정이다.
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- 생활경제
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중국, 시멘트 공장 창고 재활용시설 떠 있는 '방주' 공개
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혁신적인 친환경 커피 컵 '더 굿 컵' 출시
- 커피를 즐기는 많은 이들이 뜨거운 커피를 마실 때 뚜껑의 불편함을 경험한 적이 있을 것이다. 뚜껑을 열면 뜨거운 커피가 흘러넘칠 위험이 있고, 자칫 잘못하면 화상 위험까지 있다. 이러한 불편함을 해결하기 위한 새로운 솔루션으로 '더 굿 컵'이 등장했다. 야후 라이프의 최근 보도에 따르면, 캐나다의 스타트업 '추즈 플래닛 A(Choose Planet A)'가 개발한 '더 굿 컵'은 혁신적인 디자인으로 뜨거운 커피를 마실 때 별도의 뚜껑이 필요 없다. '더 굿 컵'은 종이로 제작되어 재활용과 분해가 가능하며, 사용자의 편의를 위해 컵의 윗부분이 접혀 있는 디자인을 채택하고 있다. 이 제품은 커피 마실 때의 불편함을 최소화하면서 동시에 환경 보호에 기여할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. '더 굿 컵'의 출시는 커피 문화와 친환경 소비 트렌드를 결합한 혁신적인 사례로 평가받고 있다. 개발 과정 3년, 샘플 1000개 제작 '더 굿 컵'은 지속 가능한 미래를 추구하는 'Choose Planet A'가 개발했다. 이 회사는 웹사이트를 통해 "시장에 지속 가능한 플라스틱 대체제를 제공함으로써 산업 전반의 포장 재료에 대한 개선된 최종 사용 주기를 촉진하고자 한다"고 밝혔다. '더 굿 컵' 개발에는 약 3년의 시간이 소요되었으며, 이 과정에서 약 1000개의 수작업 샘플이 제작됐다. 현재 이 제품은 캐나다에서만 판매 중이지만, 앞으로 글로벌 시장으로 확대될 계획이다. 회사는 향후 전 세계적으로 제품의 디자인을 라이선스하려는 목표를 가지고 있으며, 이를 통해 제조 비용과 운송 과정에서 발생하는 폐기물을 줄이고자 한다. 플라스틱 폐기물 감소 기대 플라스틱 폐기물 감소는 현재 중대한 환경적 도전 과제 중 하나로 꼽힌다. 유엔 환경 프로그램은 플라스틱으로 인한 지구의 심각한 오염 상황을 지적하며, "우리의 행성이 플라스틱으로 질식하고 있다"고 경고한다. 특히 일회용 플라스틱 커피 뚜껑은 환경에 부정적인 영향을 끼친다. 환경 비영리 단체인 푸드 프린트(FoodPrint)에 따르면, 일회용 커피 뚜껑은 주로 재활용이 어려운 폴리프로필렌 또는 폴리스티렌 No.6으로 제작되어 환경 문제를 가중시킨다. 이러한 문제의식을 바탕으로 제작된 '더 굿 컵'은 뜨거운 커피를 마실 때의 불편함을 줄이는 동시에 환경 보호에도 기여할 수 있는 혁신적인 제품으로 기대를 모으고 있다.
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- 생활경제
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혁신적인 친환경 커피 컵 '더 굿 컵' 출시
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DL이앤씨, 국내 최초 '모듈러 단독주택' 타운형 단지 준공
- DL이앤씨는 전남 구례군 산동면에 국내 최초의 '모듈러 단독주택 타운형 단지'를 준공했다고 6일 밝혔다. 모듈러 주택은 공장에서 사전 생산한 건축물의 각 유닛을 현장으로 옮겨 조립하는 방식으로 지어진다. 현장 작업이 최소화돼 공기 단축, 품질 균일화 등이 가능하고 탄소 발생량과 폐기물, 분진, 소음 등이 적어 친환경 공법으로 인식된다. 이번에 준공된 주택 단지는 연면적 2347.63㎡ 부지에 26가구 규모로 지어졌다. 각 단독 주택은 다락방을 포함한 지상 1층짜리 건물로, 전용면적은 74㎡다. 귀농·귀촌형 공공임대주택 사업으로 추진된 이번 단지는 지난해 6월 착공에 들어가 최근 준공 후 입주를 시작했다. DL이앤씨는 이번 단지에 총 11개의 철골 모듈러 유닛을 조합해 하나의 주택을 만드는 설계 방식을 적용했다. 기존의 모듈러 주택은 1개의 유닛만을 사용해 원룸 등 소형주택을 제작하는 데 머물러 설계, 상품성 등에 한계가 있었다. 그러나 DL이앤씨는 개별 유닛을 효율적으로 결합해 방 3개, 화장실 2개, 주방, 거실, 다락, 세탁실, 베란다 등을 구성하면서 단독주택의 넓은 평면을 살렸다. 이와 함께 유닛 조합 설계, 무용접 커넥터, 무하지(하부 구조물) 외장 접합 시스템 등 자체 특허 기술을 대거 적용해 생산성을 일반 주택 대비 125% 개선하기도 했다. DL이앤씨는 이번 준공을 바탕으로 차별화된 모듈러 주택 사업을 지속해서 확대한다는 방침이다. 특히 고객이 레고 놀이처럼 표준 모듈러 유닛을 골라 원하는 평면을 만들 수 있는 '멀티 커넥션 기술'을 개발하고 있다. 기존의 모듈러 유닛을 신속하게 해체해 새로운 장소로 이동해 재설치·재활용할 수 있는 '기초-유닛 해체 기술'도 개발 중이다. DL이앤씨 관계자는 "모듈러 주택은 기존 주택보다 생산성과 시공성이 획기적으로 높아 경제적일 뿐만 아니라 친환경적인 만큼 시장의 급성장이 예상된다"며 "DL이앤씨는 차별화된 모듈러 기술을 통해 주택의 패러다임 변화를 지속해서 혁신하고 선도해 갈 것"이라고 말했다.
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DL이앤씨, 국내 최초 '모듈러 단독주택' 타운형 단지 준공
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SK그룹, 베트남과 신재생에너지·자원순환 사업 협력 강화
- 29일 SK그룹에 따르면, 최태원 SK그룹 회장은 지난 27~28일 베트남 하노이를 방문해 팜 민 찐 총리, 브엉 딘 후에 베트남 국회의장 등 고위급 인사와 만나 그린 비즈니스 협력을 심도 있게 논의했다. 최 회장은 행사에서 "수소, 탄소포집·저장·활용(CCUS), 소형모듈원자로(SMR), 에너지 솔루션 등 첨단 기술을 활용해 베트남의 청정에너지 전환을 지원하고, 넷제로(탄소 중립) 달성에 협력할 계획"이라며 "현지 정부, 파트너들과 함께 생산에서 소비에 이르는 전 과정에서 친환경 생태계를 구축하는 것이 목표"라고 밝혔다. 이번 방문은 최 회장이 지난 16~18일 프랑스 파리에서 열린 'SK 최고경영자(CEO) 세미나' 이후 첫 글로벌 현장 점검이다. 이번 방문에는 조대식 SK수펙스추구협의회 의장, 추형욱 SK E&S사장, 박경일 SK에코플랜트 사장, 박원철 SKC 사장 등 그린, 에너지 분야 주요 경영진이 대거 동행했다. 베트남은 정치·안보적 외풍에서 비교적 자유롭고 현지 정부, 기업과 오랜 기간 신뢰를 쌓아온 데다, 한국의 3대 교역국으로 인프라가 잘 갖춰져 있어 SK가 동남아 거점으로 삼아온 국가다. 특히 베트남 정부가 '2050년 넷제로'를 국가적 핵심 과제로 추진하고 있어 SK의 그린 비즈니스 사업과 ESG(환경·사회·지배구조) 경영 방침과도 시너지를 기대하고 있다. SK는 이번 방문을 통해 현지에서 친환경 사업을 확대할 전망이다. SK E&S는 281메가와트(MW) 규모의 태양광·해상 풍력발전소를 현지에 준공해 상업 운영 중인 것에 더해 756MW 규모의 육상풍력발전소를 추가 구축하고, 청정수소·액화천연가스(LNG) 사업도 추진할 계획이다. SKC는 베트남 하이퐁에 2025년 가동을 목표로 세계 최대 규모의 생분해 소재 생산시설을 건설하고 있고, SK에코플랜트는 베트남 북부 박닌 소각설비에 인공지능(AI) 기술을 적용한 데 이어 현지 자원순환 기업들과 폐기물 처리·폐배터리 재활용 사업을 모색하고 있다. 최 회장은 베트남 방문 기간 파트너십을 여러 차례 강조하며 지난 30년간 다져온 신뢰를 이어가며 앞으로도 베트남의 산업 전환과 새로운 변화를 함께 하겠다는 의지를 드러냈다. 베트남이 산업 구조 진화에 속도를 내는 가운데 SK는 국가혁신센터 건립에 3000만달러(약 400억원)를 지원하는 등 스타트업 육성과 기술 혁신에 힘을 보탰다. SK는 국가혁신센터 개관 첫 행사로 다음 달 1일까지 열리는 '베트남 국제 혁신 엑스포(VIIE) 2023'에 전시관을 마련하고, 첨단 미래도시로 변한 약 30년 후 하노이를 가상현실로 선보여 큰 호응을 얻기도 했다. SK 관계자는 "베트남은 1990년대 최종현 선대회장이 현지 원유개발 사업을 시작한 이래 다양한 사업, 사회활동을 함께한 상징적인 협력국"이라며 "그린 비즈니스 외에도 디지털, 첨단산업 영역에서 지속가능한 성장을 위한 협업을 확대해 나갈 것"이라고 밝혔다. 최 회장과 SK 경영진은 현장을 점검하며 현지 직원을 격려하고, 동남아 사업 방향에 대한 열띤 토론을 펼쳤다. 이를 마지막으로 파리에서 시작해 아프리카, 베트남까지 이어진 10월 해외 출장 일정을 마무리했다. 최 회장은 파리에서 열린 'SK CEO 세미나'에서 "대격변 시대를 헤쳐 나가기 위한 방법론으로 경제블록별 조직화, 에너지·AI·환경 관점의 솔루션 패키지 마련 등 글로벌 전략을 논의했다"고 밝혔다. 이러한 글로벌 전략에 따라 SK는 베트남을 동남아 지역 거점으로 삼고, 신재생에너지, 자원순환 등 그린 비즈니스 분야에서 협력을 강화해 나갈 계획이다. 특히, SK E&S는 베트남에서 태양광, 풍력, 수소 등 다양한 신재생에너지 사업을 추진하고 있다. SKC는 세계 최대 규모의 생분해 소재 생산시설을 건설하고 있으며, SK에코플랜트는 폐기물 처리, 폐배터리 재활용 사업을 모색하고 있다. SK는 이러한 사업을 통해 베트남의 청정에너지 전환과 넷제로 달성에 기여하고, 동시에 글로벌 그린 비즈니스 시장에서 경쟁력을 강화해 나갈 것으로 기대된다. 한편, 최 회장은 이번 베트남 방문을 통해 현지 정부와 기업과의 관계를 강화하고, 동남아 지역에서 SK의 글로벌 성장 기반을 다지는 계기를 마련했다. 최 회장은 "베트남은 SK의 중요한 비즈니스 파트너이자 동반자"라며 "앞으로도 양국의 협력을 통해 지속가능한 성장을 이루고, 지역 경제 발전에 기여해 나가겠다"고 밝혔다.
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SK그룹, 베트남과 신재생에너지·자원순환 사업 협력 강화
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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.
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MIT, 태양광 발전으로 수소 효율성 향상
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친환경 배터리 재활용 기술로 알루미늄‧리튬 대량 회수
- 스웨덴 샬머스 대학의 연구팀이 전기차 폐배터리 셀로부터 알루미늄 100%와 리튬 98%를 회수할 수 있는 친환경 배터리 재활용 기술을 개발했다고 광업·금속산업 전문지 마이닝 닷컴(MINING.COM)이 보도했다. 이 연구팀은 식물에서 추출한 옥살산이라는 유기 화합물을 이용해 폐자동차 배터리에서 알루미늄과 리튬을 우선적으로 추출했다. 이후 순차적으로 코발트, 니켈, 망간 등 다른 금속도 회수했다. 이번 연구의 주재료인 옥살산은 일반적으로 시금치나 루바브에서 발견되는 유기화합물로 기존의 무기 화학물질에 비해 독성이 낮고 환경에 미치는 영향이 낮다. 한국에서는 익숙하지 않은 채소인 루바브의 세모꼴 이파리는 옥살산이 과다 함유돼 식용으로 사용하지 못하는 것으로 알려졌다. '세퍼레이션 앤드 퓨러퍼케이션 테크널러지(Separation and Purification Technology)' 저널에 실린 논문에 따르면 이 기술은 폐리튬이온 배터리의 내용물을 고체 미립자로 분쇄하는 것으로 시작한다. 여과 과정을 거친 그 결과, 투명한 액체인 옥살산에 용해된 미세하게 분쇄된 흑색 분말이 생성되면서 각종 금속을 회수하는 원리다. 연구원들은 온도와 농도, 시간의 미세한 조절을 통해 옥살산을 활용해 리튬과 코발트 등을 회수하는 새롭고 획기적인 방법을 발견한 것. 수석 연구원 마르티나 페트라니코바(Martina Petranikova)는 "무기 화학 물질에 대한 대안이 절실히 필요하다. 현재 공정에서 가장 큰 장애물 중 하나는 알루미늄과 같은 잔류 물질의 제거다. 이 새로운 방법은 재활용 산업에 혁신적인 대안을 제시하며, 전기차 폐배터리 개발을 방해하는 문제를 해결하는 데 큰 도움이 될 것"이라고 설명했다. 연구원들이 개발한 이 방법은 '습식 제련'이라고 불리며, 전통적인 습식 야금 공정과는 다르다. 습식 야금에서는 전기차 배터리 셀의 모든 금속이 무기산에 용해된다. 그러나 이 새로운 방법에서는 '불순물'로 분류되는 알루미늄과 구리 같은 재료가 제거된 후에, 코발트, 니켈, 망간, 리튬과 같은 귀금속이 분리 회수된다. 기존 방법은 알루미늄과 구리의 잔여량은 적지만, 여러 번의 정제 과정이 필요하며 이 과정에서 리튬의 손실이 발생할 수 있다. 새롭게 개발된 방법은, 일반적인 순서와는 반대로 리튬과 알루미늄을 먼저 회수함으로써 새 배터리 제조에 필요한 귀중한 금속의 낭비를 줄일 수 있다. 이 과정에서 생성되는 검은색 물질의 여과 과정은 마치 커피 추출을 연상시킨다. 여과 과정을 통해 알루미늄과 리튬이 액체 상태로 분리되며, 다른 금속들은 '고체' 상태로 남게 된다. 그 다음 단계는 알루미늄과 리튬을 분리하는 것이다. 논문의 수석 저자인 레아 루케트(Léa Rouquette)는 "각 금속이 매우 다른 특성을 가지고 있어서 분리 작업은 그리 어렵지 않을 것이라 생각한다. 우리의 방법은 배터리 재활용 분야에서 새로운 가능성을 열고 있으며, 더 깊게 연구할 가치가 있다"라고 말했다. 페트라니코바 수석연구원은 "확장 가능한 방법이기 때문에 앞으로 몇 년 동안 이 분야에서 널리 사용될 것으로 기대한다"고 덧붙였다. 한국 배터리 재활용 기술 시장 전망 전기차의 보급이 확대됨에 따라 한국의 배터리 재활용 시장도 성장세가 예상된다. 정부는 2030년까지 배터리 재활용률을 90%로 끌어올리려는 목표를 세우고 있으며, 이를 향한 기술 개발이 활발히 진행 중이다. 포스코케미칼, LG화학, SK이노베이션 등 주요 기업들이 친환경 배터리 재활용 기술 개발에 투자하고 있다. 특히 포스코케미칼은 리튬이온 배터리에서 리튬을 효과적으로 회수하는 새로운 기술을 연구하고 있다. 이 기술은 리튬이온 배터리의 양극재로부터 리튬을 효율적으로 추출하며, 기존 방법에 비해 리튬의 손실을 줄이는데 초점을 맞추고 있다. 또 포스코케미칼은 최근 스웨덴의 리튬 이온 배터리 재활용 회사인 노르드볼트와 양극재 리사이클링 기술 개발에 관한 협약을 맺었다. LG화학은 리튬이온 배터리로부터 코발트와 니켈을 더 효율적으로 회수하기 위한 기술을 연구 중이다. 이 기술은 배터리의 양극재와 음극재를 분리해 코발트와 니켈을 회수하는 과정을 포함하며, 이를 통해 기존 방법에 비해 코발트와 니켈의 회수율을 향상시킬 수 있다. SK이노베이션은 리튬, 코발트, 니켈, 망간을 리튬이온 배터리로부터 회수하는 새로운 기술을 개발하고 있다. 이 기술은 배터리를 고온에서 처리하여 이들 금속을 추출하는 방식으로, 기존 공정보다 에너지 효율이 높다. 한국의 친환경 배터리 재활용 기술은 국제적으로도 주목받고 있는 분야다. 지속적인 기술 개발이 활발하게 진행됨에 따라, 한국은 전기차 배터리 재활용 분야에서 세계적인 선두 위치를 차지할 것으로 예상된다.
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친환경 배터리 재활용 기술로 알루미늄‧리튬 대량 회수
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NBA 스타 릭 폭스, 바하마에 '탄소 흡수 콘크리트' 주택 건축
- 전 NBA 레이커스의 전설이자 배우인 릭 폭스(54·Rick Fox)가 바하마에 환경친화적인 '탄소 흡수 콘크리트' 주택을 건축했다. 폭스는 총 1000채의 탄소배출 제로 주택을 건설할 계획이다. 미국 경제매체 더 버지(The Verge)는 최근 릭 폭스가 건설한 탄소 흡수 콘크리트 집은 기후 변화 문제 개선에 기여할 것으로 보인다며 이같이 보도했다. 폭스는 지속가능한 건축자재 스타트업 '파르타나(Partanna)'의 CEO이자 공동 창업자다. 벤처캐피털·사모펀드 체루빅 벤처스(Cherubic Ventures)가 파르타나에 투자했다. 체루빅 벤처스는 전 세계 제품 출시 전 단계의 기업에 투자하는 시드 단계 벤처캐피털 회사다. 현재 샌프란시스코, 타이페이, 워털루, 도쿄에 사무실을 두고 있으며, 4억 달러(약 5400억원)의 운용자산(AUM)을 관리하고 있다. 폭스는 바하마에서 탄소중립을 실현하는 이 프로젝트가 성공하면, 현재 대체재인 탄소 흡수 콘크리트를 일반적인 건축 자재로 도입해 건설 산업의 환경오염을 줄일 계획이다. 그는 "나는 헐리우드 경력을 일시 중단하고, 기후 변화에 대응하는 실질적인 해결책을 찾기로 결정했다"고 말했다. 폭스의 주장에 따르면, 콘크리트와 그 주요 성분인 시멘트는 전 세계적인 이산화탄소 배출량의 약 8%를 차지하며, 이는 기후 변화에 큰 영향을 미치고 있다. 폭스는 고향인 바하마에서 겪은 기후 변화의 영향 때문에 이 분야에 뛰어든 것이라고 설명했다. 2019년 허리케인 도리안은 바하마에 큰 피해를 주었으며, 아바코 섬의 주택 75%를 파괴하고 수천 명이 이재민이 되었다. 릭 폭스는 캘리포니아의 건축가 샘 마샬과 함께 과학자들과 협력하여, '파르타나(Partanna)'라는 회사를 공동 창업해, 탄소 집약적인 시멘트를 사용하지 않는 새로운 콘크리트 제조 방법을 개발했다. 파르타나에서 제작한 콘크리트는 전통적인 시멘트 대신 해수 정수 시설에서 얻은 염수와 강철 생산 부산물인 '슬래그'를 기반으로 한다. 이 혼합물은 상온에서도 경화될 수 있어 에너지 소비가 추가로 필요하지 않고, 콘크리트의 바인더 성분이 대기 중의 CO₂를 흡수해서 그 안에 가둔다. 이 콘크리트는 건물이 완공된 후에도 계속해서 CO₂를 흡수할 능력이 있으며, 건물이 철거될 경우에도 흡수된 CO₂를 유지하면서 재사용이 가능하다. 파르타나 측은 이런 유형의 콘크리트와 건물을 '카본 네가티브(carbon negative)'라고 말했다. 예를 들어 약 116m²(약 35평)의 탄소 흡수 콘크리트 건물은 연간 약 5200그루의 성숙한 나무가 흡수하는 양만큼의 CO₂를 흡수할 수 있다고 설명했다. 애리조나 주립 대학의 지속 가능한 공학 및 건축 환경 학교의 드와락 라비쿠마르(Dwarak Ravikumar) 조교수는 파르타나의 폐기물 활용방식 콘크리트에 대해 긍정적인 평가를 내렸다. 그는 "폐기물을 사용하는 것은 좋은 일"이라면서도 "이 기술이 기후에 어떤 전반적인 영향을 미치는지를 정확히 평가하려면, 시스템 전체를 상세하게 분석해야 한다"고 덧붙였다. 라비쿠마르는 파르타나가 탄소 흡수 콘크리트의 환경적 영향과 확장 가능성을 정확히 평가하기 위해 충분한 데이터를 공유해야 한다고 강조했다. 한편 바하마 정부는 파르타나와의 협력을 통해, 내년에 건설 예정인 29채의 주택으로 구성된 커뮤니티 프로젝트로 시작해 총 1000채의 주택을 건설하기로 합의했다. 바하마 나사우에 지어진 첫 번째 주택은 현재 프로토타입 단계로 아직 거주자가 없다. 하지만 앞으로 지어질 주택들은 생애 첫 주택 구매자들을 대상으로 입주자들을 선정할 예정이다. 파르타나의 건축 자재는 사우디아라비아의 홍해 관광 개발에도 사용될 예정으로 알려졌다. 한편, 국내에도 이산화탄소를 흡수할 수 있는 건축 자재를 개발 중인 기업들이 존재한다. 일례로 에코비오는 바다 생물의 껍질에서 추출한 키토산을 활용한 콘크리트를 개발했다. 또 에코콘크리트는 폐플라스틱을 재활용하여 콘크리트를 제작했고, 제이에스콘크리트는 폐석탄재를 재활용한 콘크리트를 개발하고 있다. 유엔은 2030년까지 43%의 탄소배출을 절감한다는 계획을 세웠다. 그러나 현실은 고작 7%의 탄소배출을 줄일 것이라는 전망이다. 그럼에도 기업들이 지속적인 노력을 펼친다면, 건설 분야에서의 온실가스 배출을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기후 변화에 대응하는 데에도 크게 기여할 것으로 예상된다.
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- 생활경제
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NBA 스타 릭 폭스, 바하마에 '탄소 흡수 콘크리트' 주택 건축
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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.
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빈 캔으로 와이파이 신호 높이는 법
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[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.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(7)] 미래 전력의 핵심 드론
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화장지의 종말이 가까워지고 있다
- 환경을 위해 화장지를 사용하지 않는 시대가 가까워지고 있다. 화장지는 환경에 대한 재앙으로 여겨진다. 오염시키는 플라스틱, 중독시키는 화학물질, 사라지는 나무, 고통받는 동물 사이에서 화장지는 이제 과거의 물건이 될 수도 있다. 프랑스 매체 '르포르타주 포토(reportages photos)'에 따르면 프랑스인들은 19세기부터 화장지를 사용하기 시작했다. 현대식 화장지의 발명은 클라렌스와 어빈 스콧['스카티(scott)' 화장지 창립자] 형제 덕분이다. 화장지는 오랜 역사를 갖고 있다. 중국인들은 천 조각을 사용해 몸을 닦았다. 그리스인들은 매우 매끄러운 세라믹 돌을 사용했다. 로마인들은 '자일로스폰지움(xylospongium)'이라는 도구를 사용했는데 스펀지가 달린 막대기 끝에 젖은 스폰지가 달려 있었다. 다른 문화에서는 비슷한 목적으로 동물 가죽을 사용했다. 19세기가 되어서야 비로소 현대판 화장지가 빛을 보기 시작했다. 1857년에 미국 기업가 조셉 가야티(Joseph Gayetti)가 최초로 화장지 롤을 시장에 출시했다. 그는 알로에를 주입하고 민감한 피부를 진정시키는 화장지를 치료상의 이점을 약속하는 이름인 '가야티의 의료용 휴지(Gayetty's Medicated Paper)'라고 불렀다. 이후 클라렌스와 어빈 스콧 형제가 개발한 화장지는 어떤 경쟁 업체도 이것을 대체할 수 없었다. 스콧 형제는 화장지를 더 실용적이고 쉽게 보관할 수 있도록 롤 형태로 만드는 아이디어를 생각해 냈다. 그리하여 대부분의 서구 국가에서 필수적인 위생 제품인 화장지가 탄생했다. 그러나 환경적 영향 때문에 이제는 롤 형태의 화장지를 불가피하게 대체해야 할 필요성이 대두됐다. 화장지는 실용적이지만 이를 제조하려면 수천 그루의 나무를 베어야 하므로 많은 자연 서식지가 파괴된다. 잎의 재활용 여부에 관계없이 목재 섬유를 처리하기 위해 생산에 많은 양의 물이 필요하다는 것은 말할 것도 없다. 화장지 롤이 완성되면 잎은 배수구로 흘러가는 경우가 많으며, 배수구에서 유해 물질이 폐수로 배출 될 수 있다. 플라스틱 오염은 화장지 롤과 관련된 또 다른 문제다. 화장지는 대부분 비닐랩으로 포장되어 있다. 또 완전히 생분해되는 화장지 롤도 매우 드물다. 19세기 혁신 기술 화장지 화장지는 상대적으로 최근의 발명이며, 역사를 통틀어 모든 문명에서 보편적으로 사용되지는 않았다. 우리가 오늘날 알고 있는 화장지의 등장은 19세기로 거슬러 올라가 클라렌스와 어빈 스콧 형제의 노력 덕분에 1890년에 혁신적인 제품이 탄생했다. 그런 다음 분리 가능한 셀룰로오스시트를 사용했다. 그 이후로는 어떤 대안도 그것을 대신할 수 없었다. 그러나 아시아에서는 종이를 사용하면 배수관이 막히기 때문에 화장실 사용 후 개인 위생을 위해 비데가 일반적으로 사용되기도 한다. 이 방법은 더 위생적으로 여겨지지만, 사람들은 화장지를 다른 것으로 바꾸려는 변화를 싫어한다. 화장지 대체품은 무엇? 화장지를 대체하기 위한 제안 중 하나는 재사용 가능한 대체품을 사용하는 것이다. 이 경우, 화장지를 화장실에 버리는 대신 사용 후에 세척해야 한다. 물론 실수로 변기에 버리지 않아야 하며, 그렇게 하면 배관이 막힐 수 있다. 그러나 이 대안은 효과와 위생에 대한 질문이 제기된다. 화장지는 효율성 측면에서 비데와 비교할 때 매우 부족한 면이 많다. 종이는 잔여물과 대변을 충분히 제거하지 못할 수 있다. 게다가 민감한 피부를 가진 사람들 중에서 화장지를 자주 사용하면 피부 자극을 일으킬 수 있다. 일본은 화장지 대신 워시렛을 사용한다. 종이 없이도 깨끗하게 씻을 수 있는 물세척 기능을 갖춘 최첨단 변기다. 환경에 대한 인식이 증가하면서 생태학과 지구 보전에 관심 있는 사람이라면 변화를 고려하는 것이 필수적이다. 우리의 생태계를 보존하기 위해서는 화장지 대체품을 찾는 신속한 조치가 필요하다.
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화장지의 종말이 가까워지고 있다
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[퓨처 Eyes(5)] 소형 원자로, 미래 전력 급부상
- 소형 원자로(Small Modular Reactor, SMR, 소형 모듈 원전)가 미래 전력으로 주목받고 있다. 소형 원자로는 그 이름에서 알 수 있듯이 작은 크기의 원자로를 의미한다. 최근 급격한 기후 변화의 위협으로, 탄소 배출을 최소화하는 에너지원에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 소형 원자로는 이러한 배경 속에서 미래의 주요 전력 공급 수단으로 각광받고 있다. '소형 원자로(SMR)'는 전통적인 대형 원자로와 달리 작은 크기로 경제성과 유연성, 안전성, 확장성 등의 장점을 갖고 있다. 미국 오픈AI의 창업자 샘 알트먼은 지난 7월 삼각형 모양의 특이한 목조 건물의 사진을 SNS에 게재했다. 얼핏 보면 휴양지 펜션이나 별장으로 보이는 이 건물은 사실 알트먼의 스타트업 오클로(Oklo)가 개발 중인 '소형모듈원자로'의 모형이다. 알트먼은 월가의 은행 거물 마이클 클라인과 함께 설립한 기업인수목적회사(SPAC)와 오클로를 합병했고, 그 사실을 알리기 위해 SNS에 이 사진을 올린 것. 오클로의 기업가치는 합병으로 8억5000만 달러(약 1200억 원)로 평가됐다. 오클로의 이름은 아프리카 가보니에서 발견된 20억 년 전의 자연 원자로에서 따온 것이며, 이 원자로는 자연 발생 원자로 현상을 기반으로 설계됐다. 그동안 원자로는 1986년 체르노빌 원전 사고, 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고와 최근 러시아군의 우크라이나 위협 등을 고려하면 부정적인 이미지를 갖기도 했다. 특히 우리나라의 경우 일본이 지난 8월 후쿠시마 원전 처리 오염수 약 7800만톤(t)을 1차 방류한 데 이어 5일 비슷한 양의 2차 방류를 시작해 더욱 민감하게 받아들이고 있다. 차세대 원자로 SMR의 장점 '차세대 원자로'로 불리는 소형 원자로는 작은 크기로 설계되어 경제성이 뛰어나다. 이는 전통적인 원자로에 비해 적은 자원으로 건설할 수 있기 때문이다. 오클로와 같은 SMR들은 패시브 안전 시스템이 포함되어 있어, 비상 상황에서도 자동으로 안전하게 종료될 수 있다. 또한, 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. 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. 알래스카 공군기지에 소형원자로 활용 실제로 미국 공군은 지난 8월 31일 알래스카 아일슨 공군기지에 오클로 원자로를 사용할 계획을 발표했다. 이 계획이 실행되면 미국 내에서 연방정부가 상업용 SMR을 사용하는 첫 사례가 될 것으로 보인다. 또 미국 원자력규제위원회(NRC)는 지난 9월 7일 미국 최초의 소형 모듈식 원자로(SMR) 프로젝트 중 하나에 대한 초기 건설 활동을 시작하기 위해 탄소 없는 전력 프로젝트(Carbon Free Power Project)의 신청을 검토하기로 합의했다 . 승인되면 회사는 뉴스케일파워의 기술을 사용하여 아이다호의 제안된 부지에 6모듈 소형 모듈식 원자로 발전소를 건설할 예정이다. 첫 번째 전력 모듈은 2029년까지 작동될 것으로 예상된다. 그밖에 SMR에 대한 활동과 투자자들의 관심은 지속적으로 증가하고 있다. 마이크로소프트의 창업자 빌 게이츠가 투자한 테라파워(Terra Power)도 2008년부터 신형 원자로를 개발하고 있다. 테라파워는 4세대 원전으로 분류되는 소듐고속도(SFR, Sodium Fast Reactor, 물 대신 소듐을 냉각재로 사용)인 NATRUMTM을 개발중이며 2030년 상용화를 목표로 하고 있다. 한국의 이창양 산업통상부 장관은 지난 7월 7일 미국의 소형모듈원전 개발 기업인 테라파워의 크리스 르베크(Chris Levesque) 대표와 만났다. 이 회동은 테라파워가 지난 4월 국빈 방미 때 한국수력원자력과 체결한 소형모듈원전 관련 업무 협약을 체결하는 등 국내 기업과 활발한 협력의 연장선 상에 있다. 미국 뉴스케일 파워도 SMR 개발에 나서고 있다. 이 회사는 지난해 SPAC와의 합병을 통해 상장했고, 최근 루마니아의 SMR 공장 건설 계획을 위해 여러 정부로부터 총 2억7500만 달러의 투자와 융자를 확보했다. 또한 미국 제너럴일렉트릭(GE)과 히타치제작소의 합작회사인 미국 GE히타치 뉴클리어 에너지는 캐나다에 SMR 플랜트를 건설하고 있다. 영국 롤스로이스 등 거대 산업체들도 속속 SMR 사업에 진출하고 있다. 게다가 영국은 지난 7월 "2050년까지 영국 전력의 4분의 1을 국내 원자력 에너지로 확보하겠다"고 선언하고, 가장 우수한 SMR 설계를 겨루는 국제 공모전을 시작했다. AI 등 신기술로 전력 수요 급증 이처럼 국제적으로 소형 원자로가 주목받는 배경으로는 첫째, 세계 경제의 성장과 인공지능(AI)과 같은 신기술에 대한 막대한 전력 수요때문이다. 전력 수요는 앞으로 몇 년 내에 크게 증가할 것으로 예상되고 있다. 이 때문에 저렴하고 안전한 청정 에너지에 대한 수요가 절실한 상황이다. 둘째, 전력 생산을 위한 화석 연료 의존은 지구 온난화 문제를 악화시킨다. 축전 기술의 진전 없이는 풍력이나 태양광 같은 재생 에너지만으로는 수급 차이를 해소하기 어렵다. 셋째, 원자력 기술의 진화다. 20세기에는 막대한 비용과 시간이 소요되는 거대한 발전소에서 에너지를 생산했다. 그러나 SMR은 크기가 작고, 공장에서 제작된 부품들을 현장에서 조립하기 때문에 건설에 드는 비용과 시간이 훨씬 적고, 전력 수요지 인근에 설치할 수 있다. 오클로와 테라파워와 같은 기업들이 개발 중인 기술은 재활용 가능한 핵폐기물을 연료로 활용하므로 핵폐기물 처리 문제의 해결에 기여할 잠재력을 보유하고 있다. 실제로 오클로의 경영진은 자사의 기술이 채택될 경우 "미국 내 사용후핵연료의 기존 재고만으로도 미국의 에너지 수요를 150년 이상 충당할 수 있다"고 강조했다. 오클로의 창업자 제이콥 드윗은 "이것이 탈탄소화를 위한 가장 좋은 방법"이라고 주장했다. 환경 운동가, SMR 건설 반발 그러나 모든 사람들이 이 의견에 동의하는 것은 아니다. 많은 환경 운동가들은 원자력을 부정적으로 바라보며, 그것을 '환경 친화적' 카테고리에서 제외하길 원한다. 미국 원자력규제위원회(NRC) 전 위원장 앨리슨 맥퍼렌은 원자력산업의 일부에서는 알트먼 같은 자유주의자(자유지상주의자)로 알려진 '테크 브로'(기술계의 자신감 있는 남성을 가리키는 말)가 '뉴클리어 브로'로 전락했다는 생각 자체를 반감으로 여긴다고 말했다. 맥퍼렌은 최근 SPAC의 구조와 과대광고에 대한 비판적인 기고에서 "제안된 SMR 중 일부만 실제로 입증되었으며, 원자력 규제기관의 승인을 받은 것은 없어서 상업적 활용 가능성이 아직 없다"고 주장했다. 그는 "기존 원자력 발전소는 온난화 가스 감축에 큰 기여를 해왔고 앞으로도 그럴 것이지만, SMR의 미래는 불확실하다"고 지적했다. 게다가 오클로가 지난해 미국 연방정부에 제출한 첫 라이선스 신청은 같은 해에 기각됐다. 드윗은 내년에 다시 신청할 계획을 세우고 있으며 그 결과에 대해 낙관적이지만, SMR을 활용한 원전이 적어도 2027년까지 가동을 시작하지 않을 것이라고도 인정했다. 지구의 온도가 1도 올라가는 데 과거에는 10만년이 걸렸다. 그런데 산업혁명 이후 불과 100년 동안 지구의 온도가 1도 올라갔다. 아프리카 북동부에 위치한 리비아는 지난 9월 11일 토네이도를 동반한 열대성 폭풍 대니얼이 북동부 지역을 강타해 댐 두 곳이 무너지면서 3만명 이상의 희생자가 발생했다. 소형 원자로 기술은 아직 완전히 검증되지 않았다. 그러나 전례 없는 대형 산불이나 대홍수 등 자연재해가 지구 곳곳을 샅샅이 훑고 지나가는 기후변화의 위협 속에서 가능한 모든 청정에너지 솔루션을 빠르게 탐색하고 실험하는 것이 중요하다.
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[퓨처 Eyes(5)] 소형 원자로, 미래 전력 급부상
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폐플라스틱 업사이클링 비누 제작 성공
- 버지니아 공대에서 플라스틱 폐기물로 비누를 만드는 기술이 개발됐다. 폐플라스틱을 비누와 세제와 같은 계면활성제로 재활용하는 방법이 개발됐다. 미국 과학 전문매체 사이테크데일리에 따르면 버지니아 공대의 연구원들은 플라스틱을 비누, 세제 등을 만드는 데 사용되는 계면활성제라는 귀중한 화학 물질로 업사이클링하는 새로운 기술을 개발했다. 플라스틱과 비누는 질감, 모양, 사용 방법면에는 공통점이 거의 없다. 하지만 분자 수준에서 이 둘 사이에는 놀라운 연관성이 있다. 오늘날 세계에서 가장 일반적으로 사용되는 플라스틱 중 하나인 폴리에틸렌의 화학 구조는 비누의 화학 전구체로 사용되는 지방산의 화학 구조와 놀랍도록 유사하다. 두 물질 모두 긴 탄소 사슬로 이루어져 있지만 지방산은 사슬 끝에 원자 그룹이 하나 더 있다. 버지니아 공과대학의 류궈량(Guoliang 'Greg' Liu) 화학 부교수는 폴리에틸렌의 구조와 지방산의 유사성에 주목했다. 그는 이러한 유사성을 기반으로 폴리에틸렌을 지방산으로 변환하면, 몇 가지 추가 과정을 통해 비누를 제조할 수 있을 것이라는 아이디어를 장기간 갖고 있었다. 문제는 긴 폴리에틸렌 사슬을 적절한 길이의 여러 사슬로 분리하고, 그 과정을 효율적으로 진행하는 것이었다. 류 교수는 이 방법을 통해 저렴한 플라스틱 폐기물을 가치 있는 제품으로 업사이클링하는 높은 잠재력을 인식했다. 류 교수는 벽난로 앞에서 겨울 저녁을 즐기다가 벽난로에서 나오는 연기가 나무 연소 중 생성되는 작은 입자로 이루어져 있다는 점에 착안했다. 안전과 환경상의 이유로 플라스틱을 벽난로에서 태워서는 안 되지만, 류 교수는 안전한 실험실 환경에서 폴리에틸렌을 태울 수 있다면 어떤 일이 일어날지 궁금해지기 시작했다. 폴리에틸렌이 불완전 연소하면 나무를 태울 때처럼 '연기'가 발생할까. 만약 누군가가 그 연기를 포집한다면, 그 연기는 무엇으로 만들어질까. 화학과 블랙우드 생명과학 주니어 교수 펠로우십의 류 교수는 "장작은 주로 셀룰로오스 같은 폴리머로 구성되어 있다. 연소 시 이 폴리머는 짧은 사슬로 분해되며, 결국 작은 기체 분자로 변한 뒤 이산화탄소로 완전히 산화된다"고 말했다. 그는 또 "합성 폴리에틸렌 분자도 비슷한 방식으로 분해할 수 있는데, 작은 기체 분자로 완전히 분해되기 전 단계에서 그 과정을 멈추면 짧은 사슬의 폴리에틸렌과 유사한 분자를 얻을 수 있다"고 덧붙였다. 연구실의 화학과 박사과정 학생인 젠 쉬(Zhen Xu)와 에릭 무냐네자(Eric Munyaneza)의 도움으로 류 박사는 온도 구배 열분해라는 공정으로 폴리에틸렌을 가열할 수 있는 오븐과 같은 작은 반응기를 만들었다. 아래쪽의 오븐은 폴리머 사슬을 끊을 수 있을 만큼 충분히 높은 온도를 유지하고, 위쪽의 오븐은 더 이상의 분해를 멈출 수 있을 만큼 낮은 온도로 냉각되는 구다. 열분해가 끝난 후 잔여물을 확인하니 '단쇄 폴리에틸렌', 더 정확하게는 왁스로 구성되어 있었다. 류 박사는 이것은 플라스틱을 비누로 업사이클링하는 방법을 개발하는 첫 번째 단계였다고 말했다. 비누화 등 몇 가지 단계를 더 추가한 후, 연구팀은 세계 최초로 플라스틱으로 비누를 만들었다. 이 과정을 계속 진행하기 위해 연구팀은 컴퓨터 모델링, 경제 분석 등의 전문가들의 도움을 받았다. 이들 전문가 중 일부는 버지니아 공대의 고분자 혁신 연구소와의 연계를 통해 팀에 합류했다. 이 그룹은 함께 업사이클링 프로세스를 문서화하고 개선해 과학계와 공유할 준비가 될 때까지 연구를 진행했다. 이 연구는 최근 사이언스 저널에 게재됐다. 논문의 수석 저자인 젠 쉬는 "우리 연구는 새로운 촉매나 복잡한 절차를 사용하지 않고도 플라스틱 업사이클링을 위한 새로운 경로를 보여준다. 이 연구에서 우리는 플라스틱 재활용을 위한 탠덤 전략의 잠재력을 보여주었다"고 말했다. 그는 "앞으로 사람들이 더 창의적인 업사이클링 절차를 개발할 수 있는 계기를 마련할 것"이라고 기대했다. 비록 폴리에틸렌이 이 프로젝트에 영감을 준 플라스틱이었지만, 이 업사이클링 방법은 다른 유형의 플라스틱인 폴리프로필렌에도 작용할 수 있다. 이 두 재료는 제품 포장, 식품용기, 직물 등 일상에서 소비자가 많이 접하는 플라스틱의 대부분을 차지한다. 업사이클링 기술의 또 다른 장점은 플라스틱과 열이라는 매우 간단한 재료만 있으면 가능하다는 점이다. 공정의 후반 단계에서는 왁스 분자를 지방산과 비누로 전환하기 위해 몇 가지 추가 성분이 필요하지만, 플라스틱의 초기 변형은 간단한 반응이다. 따라서 이 방법은 비용 효율성이 높고 환경에 미치는 영향이 비교적 적다. 업사이클링이 대규모로 효과적으로 이루어지려면 최종 제품이 공정 비용을 감당할 수 있을 만큼 가치가 있어야 하며, 다른 재활용 옵션보다 경제적으로 더 매력적이어야 한다. 대규모로 업사이클링이 효과적으로 이루어지려면 최종 제품은 프로세스 비용을 상환하고 대안 재활용 옵션보다 경제적으로 더 유리하게 만들 수 있을 정도로 가치 있어야 한다. 비록 비누가 처음에는 특별히 비싼 상품으로 보이지 않을 수 있지만, 실제로 무게로 비교할 때 플라스틱의 두 배 이상의 가치가 있을 수 있다. 현재 비누와 세제의 평균 가격은 톤 당 약 3550달러(약 478만원)이고 폴리에틸렌은 톤 당 약 1150달러(약 155만원)다. 류 교수는 이 연구는 사용한 플라스틱을 다른 유용한 재료의 생산으로 전환하여 폐기물을 줄일 수 있는 새로운 방법의 토대를 마련했다고 말했다. 그는 시간이 지나면 전 세계의 재활용 시설에서 이 기술을 도입할 수 있기를 기대했다. 젠 쉬는 "플라스틱 오염은 특정 국가의 문제가 아니라 전 세계적인 과제임을 인지해야 한다. 복잡한 촉매나 시약 대신 간단한 공정은 많은 나라에서 더 쉽게 적용될 수 있다"라며, "이 방법이 플라스틱 오염 문제 해결의 좋은 시작이 되길 바란다"고 말했다.
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폐플라스틱 업사이클링 비누 제작 성공
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