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2024-11-25 (월)

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SK온, 미국산 천연흑연 확보로 IRA 대응력 강화

SK온이 미국산 천연 흑연을 확보하는 등 공급망 다각화를 통해 인플레이션 감축법(IRA) 대응력 강화에 나섰다. SK온은 12일 미국 음극재 파트너사인 웨스트워터 리소스(이하 웨스트워터)와 천연흑연 공급 계약을 체결했다고 발표했다. 웨스트워터는 2027∼2031년 동안 앨라배마주 켈린턴 소재 정제 공장에서 생산한 천연흑연을 SK온의 미국 공장에 공급할 예정이다. 이 계약은 개발 중인 소재가 특정 조건을 충족하면 사전 협의된 가격으로 구매하는 '조건부 오프 테이크' 계약으로, 북미 전동화 시장의 성장 속도에 따라 최대 3만4천t까지 구매 가능하다. 양사는 이번 계약을 통해 지난해 5월에 체결한 배터리 음극재 공동개발 협약에 이어 파트너십을 더욱 확대하게 됐다. 음극재는 전기화학적 재료 중 하나로서, 전지나 전자기기 등에서 음극(마이너스 극)의 역할을 하는 물질을 말한다. 전지에서 음극재는 전지의 음극에서 전자를 받아들이고, 전지에서 발생한 전기를 저장한다. 주로 사용되는 음극재로는 그래핀, 리튬, 코발트 등의 물질이 있다. 다시 말하면, 음극재는 양극재·분리막·전해질과 함께 리튬이온 배터리를 구성하는 4대 요소로, 배터리의 수명, 충전 속도 등을 좌우한다. 현재 전 세계 음극재 생산의 약 85%를 중국이 차지하고 있다. 반면, 양극재는 전기화학적 재료 중 양극(플러스 극)의 역할을 하는 물질을 가리킨다. 전지나 전자기기에서 양극재는 양극(플러스 극)에서 전자를 방출하고, 전지에서 전기를 생성하거나 사용한다. 양극재로는 주로 리튬이나 다른 금속 산화물이 사용된다. 웨스트워터는 2018년 흑연 업체를 인수한 뒤 배터리용 음극재 개발 기업으로 전환했다. 앨라배마주에서 1만7000ha(헥타르) 규모의 쿠사 흑연 매장 지대의 탐사와 채굴권을 갖고 있다. 현재 광산 근처에 올해 양산을 목표로 연산 7500t 규모의 흑연 정제 공장을 건설하고 있다. 양사는 웨스트워터에서 정제한 흑연을 사용하여 SK온이 개발 중인 배터리에 적용하고, 함께 성능을 개선할 계획이다. SK온은 이번 계약으로 음극재 원재료인 천연흑연을 구매하는 협력까지 확대됐으며, 이를 통해 IRA 대응 역량이 더욱 강화될 것이라고 말했다. IRA에 따르면 2025년부터 배터리에 들어가는 핵심광물을 외국우려기관(FEOC)에서 조달할 경우 미국에서 전기차 보조금을 받을 수 없다. 흑연은 음극재의 주요 소재로, 전 세계적으로 FEOC로 지정된 중국 기업에 의존하고 있는 상황이다. 그로 인해 배터리 산업은 새로운 기술 개발과 공급처 다변화를 위해 흑연의 FEOC 적용을 최소 2년간 유예할 것을 요구하고 있다. 한편, SK온은 음극재 공급망 다각화를 위해 2022년 호주의 시라와 천연흑연 수급을 위한 양해각서를 체결한 후, 지난해 1월에는 미국 우르빅스와 음극재 공동개발 협약을 체결했다. 양극재의 경우, 칠레 SQM과 호주의 레이크 리소스 및 글로벌 리튬과 연이어 계약을 체결하며 배터리 소재의 확보 역량을 강화하고 있다. SK온의 박종진 부사장은 "현지 유력 원소재 기업들과의 지속적인 협업을 통해 IRA에 적극적으로 대응할 것"이라고 말했다. 웨스트워터의 테렌스 크라이언 회장은 "글로벌 전기차 배터리 시장을 선도하는 SK온과의 협력에 기쁨을 느끼며, SK온의 공급망 강화를 지원하게 된 것에 만족스럽다"고 밝혔다.
- 산업
2024-02-12
미국 1월 제조업 PMI 49.1…15개월 만에 최고치 경신

올 1월 미국의 제조업 활동이 2022년 5월 이래 가장 강력한 주문 증가세를 바탕으로 15개월 만에 최고 수준을 경신했다. 연합뉴스는 블룸버그통신을 인용해 공급관리협회(ISM)가 집계한 미국의 1월 제조업 구매관리자지수(PMI)가 전월 대비 2포인트 상승한 49.1을 기록했다고 2일 전했다. PMI 지수는 50을 넘으면 경기 확장, 그 이하이면 경기 수축 국면을 의미한다. 현재 미국의 제조업지수는 수축 국면에 머물고 있지만 한 부문을 제외하고 경제학자들의 예측을 상회하는 결과를 보였다. 특히 주목할 만한 것은 신규 주문 지수가 지난해 하반기부터 이어진 강한 수요에 힘입어 5.5포인트 상승한 52.5를 기록, 지난 3년여 간 월간 기준으로는 최대 상승 폭을 나타냈다는 점이다. 또한, 생산 지수는 50.4로 4개월 만에 증가세로 전환되었으며, 고객 재고 지수는 43.7로 나타나, 지난 2022년 10월 이후로는 재고 수준이 가장 낮았다. 이러한 지표들은 미국 내 제조업 활동의 회복세를 시사하며, 경제 전반에 대한 낙관적인 전망을 뒷받침하는 요소로 해석될 수 있다. 시장 분석가들은 최근 발표된 미국 제조업 분야의 성과가 업계가 안정화 단계에 접어들기 시작했음을 나타낸다고 해석하고 있다. 이는 미국의 구매 및 공급관리를 담당하는 임원들이, 연방준비제도(연준·Fed)로부터 올해 이자율 인하 가능성에 대한 긍정적인 신호를 받은 상황에서, 미래 경제에 대한 낙관적 전망을 갖게 되었음을 시사한다. (ISM) 제조업경기 조사위원회의 티머시 피오레 위원장은 이번 결과가 경기확장의 시작을 의미할 수 있으며, 업계가 이러한 변화를 오랫동안 기다려왔다고 말했다. 그는 "이번 분기가 지나야 결과에 대해 더 확실하게 알 수 있을 것"이라며 신중한 입장을 보였다. 산업 분야별로는 의류 및 운송 장비를 포함한 4개 산업에서 성장세가 관찰되었으나, 13개 산업은 여전히 위축되어 있는 상태를 보였다. 이는 미국 제조업의 전반적인 회복세가 일부 산업에 국한되어 있음을 보여주며, 전체 산업의 균형 잡힌 성장을 위한 더 많은 노력이 필요함을 시사한다. 미국내 시장이 안정적인 상황을 유지하는 가운데, 신규 수출 주문 지수는 해외 고객들의 수요가 감소하는 추세를 반영하며 4.7포인트 하락한 45.2로 집계됐다. 이는 2020년 5월 이후 가장 급격한 위축을 나타내는 결과로, 국제 시장에서의 도전적인 환경을 시사한다. 한편, 투입재 가격 지수는 52.9로, 7.7포인트 상승하면서 원자재 가격의 상승 압력이 증가하고 있음을 보여준다. 이러한 변화는 제조업체들이 원가 상승의 부담을 겪고 있음을 나타내며, 향후 생산 비용 및 최종 제품 가격에 영향을 미칠 가능성이 있음을 시사한다.
- 경제
2024-02-02
美 MIT, 액체 금속 이용한 고속 3D 프린팅 기술 개발

미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 연구진이 액체 금속을 사용해 대형 알루미늄 부품을 몇 분 만에 제작할 수 있는 새로운 3D 프린팅 기술을 개발했다고 미국 기술 전문 매체 엔가젯(Engadget)이 최근 보도했다. 액체 금속을 활용한 이 3D 프린팅 기술은 기존 금속 3D 프린팅 기술에 비해 상당한 시간 단축이 가능하며, 대형 알루미늄 부품을 빠르게 제작할 수 있다. 이 기술은 이미 테이블 다리와 의자 프레임 등 가구 부품 제작에 사용되고 있다. '액체 금속 프린팅(Liquid Metal Printing, LMP)'으로 불리는 이 기술은 용융된 알루미늄을 미리 정의된 경로를 따라 작은 유리 비드 층 위로 분사하는 방식으로 작동한다. 이 유리 비드들은 알루미늄이 빠르게 굳어지며 3D 구조를 형성하도록 한다. 연구팀은 이 기술이 기존 금속 제조 공정보다 최소 10배 더 빠르다고 밝혔다. 그러나, 해상도가 낮은 한계로 인해 복잡한 형상의 부품 제작보다는 저해상도의 부품 제작에 더 적합하다는 설명이다. 연구팀은 저해상도 한계가 미세한 디테일이 필수적이지 않은 더 큰 구조물의 구성 요소 제작에는 심각한 문제가 되지 않을 것이라고 말했다. 이러한 구성 요소에는 가구 부품뿐만 아니라 건설 및 산업 디자인 부품도 포함된다. 예를 들어, 액체 금속 프린팅 기술을 통해 테이블 다리 등과 같은 가구 부품을 몇 분 만에 제작할 수 있다. 이와 함께, 건물이나 공장 구조에 필요한 대형 알루미늄 부품의 제작도 가능하다. 이 기술이 아직 초기 단계임에도 불구하고, 금속 제조 분야에서 혁신적인 가능성을 제시하고 있다는 평가를 받고 있다. 액체 금속 프린팅의 한계 액체 금속 프린팅으로 제작된 부품은 해상도가 낮음에도 불구하고 높은 내구성을 지니며 추가 가공을 견딜 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 이 기술로 제작된 제품이 기존의 와이어 아크 적층 제조 방식으로 제작된 제품보다 내구성이 뛰어나다고 보고했다. 또한, 연구팀은 빠른 속도와 높은 해상도가 동시에 필요한 작업에 대해 액체 금속 프린팅 기술을 다른 기술과 결합하는 것을 권장했다. 이 기술은 알루미늄 외에도 다양한 금속에 적용 가능하다. 연구팀은 알루미늄을 선택한 주된 이유로 건축 분야에서의 인기와 재활용 용이성을 들었다. 연구팀은 가열 과정의 일관성을 향상시키고, 금속의 고착 문제를 방지하며, 용융 금속의 흐름을 더 정밀하게 제어하기 위해 이 기술을 지속적으로 개선하는 작업을 계획하고 있다. 특히, 더 큰 노즐 직경으로 인해 불규칙한 인쇄를 일으키는 문제를 해결하는 것도 연구 과제 중 하나다. 연구팀은 이 기술이 금속 제조 분야에서 중대한 변화를 일으킬 수 있는 '게임 체인저'가 될 것으로 기대하고 있다. 최근 몇 년 동안 3D 프린팅 기술은 눈에 띄게 발전했다. 과학자들은 신체에 삽입되어 손상된 조직을 복구하고 청소할 수 있는 작은 3D 프린터를 개발했다. 또한 인간 심장의 작동 가능한 부분을 3D 프린팅하는 데 성공했다. 액체 금속 인쇄 기술이 상용화되면 기존 금속 제조 방식보다 부품을 훨씬 빠르고 효율적으로 제작할 수 있는 가능성을 열게 된다. 이는 제조업체의 생산성을 크게 향상시키고, 제품 비용을 절감하는 데 기여할 것으로 예상된다. 한국의 액체 금속 3D 프린팅 현황 그렇다면 한국의 액체 금속 3D 프린팅 기술은 어느 단계까지 왔을까. 국내 액체 금속 3D 프린팅 기술에 대한대표적인 연구기관으로는 한국과학기술원(KAIST), 한국생산기술연구원(KITECH), 한국전자통신연구원(ETRI) 등이 있다. KAIST에서는 액체 금속을 활용한 3D 프린팅용 합금 개발에 주력하고 있다. 이 합금은 기존의 금속 프린팅 합금에 비해 내구성과 인장 강도가 뛰어난 것으로 평가되어, 건설, 자동차, 항공우주 등의 분야에서의 응용 가능성이 기대된다. KITECH에서는 액체 금속 프린팅 기술을 통해 자동차 부품 제작에 관한 연구를 수행 중이다. 이 연구는 자동차 부품의 제조 공정 단축과 품질 개선을 목표로 하고 있다. 한국전자통신연구원의 경우, 인공지능(AI)을 적용한 3D 프린팅 시스템 개발에 착수했다. 이 시스템은 AI를 활용해 3D 프린팅 공정을 최적화하고, 부품 제조의 효율성 및 품질을 향상시키는 데 중점을 두고 있다. 이러한 연구 개발 노력을 바탕으로, 한국에서의 액체 금속 인쇄 기술 상용화 가능성이 점점 더 커지고 있다.
- 산업
2024-02-01
5분 충전 EV 배터리, 전기차 대중화 앞당긴다

5분 만에 충전이 완료되는 전기자동차(EV) 배터리가 개발됐다. 미국 코넬 대학의 연구원들이 반복되는 '충전 및 방전' 주기를 통해 안정적인 성능을 제공하면서도 5분 이내에 충전할 수 있는 리튬 배터리를 개발했다고 미국 경제매체 패스트컴퍼니(fastcompany)가 지난 1월 25일(현지시간) 보도했다. 리튬이온 배터리는 가벼움, 높은 에너지 효율, 긴 수명 등의 특성으로 인해 전기 자동차에 광범위하게 적용되고 있다. 배터리의 충전 시간은 그 크기와 사용되는 충전기의 종류에 따라 달라진다. 예를 들어, 급속 충전기를 사용하면 전기 자동차를 약 30분 내에 충전할 수 있는 반면, 가정용 '레벨 1' 충전기를 사용할 경우 충전 완료까지 40시간 이상이 소요될 수 있다. 전기자동차 충전 업체 그래비티(Gravity)는 자사의 충전기를 통해 약 200마일 주행 가능한 전기자동차를 단 5분 만에 충전할 수 있다고 주장했다. 그러나 모든 전기자동차가 이러한 고속 충전기의 전력을 처리할 수 있도록 설계된 것은 아니다. 그러나 리튬이온 배터리는 여러 장점에도 불구하고, 충전 시간이 길게 소요되며 전류 급증 처리의 제한점을 가지고 있다. 인듐 양극재 사용 연구팀은 터치스크린과 태양광 패널에 주로 사용되는 인듐이라는 금속이 배터리의 충전 속도와 저장 능력 향상에 기여할 수 있다는 것을 발견했다. 이들이 개발한 배터리는 인듐을 양극 재료로 사용한다. 이는 기존의 리튬이온 배터리 양극이 주로 구리 호일에 코팅된 흑연을 사용하는 것과 대비된다. 충전 시간이 단 5분으로 단축될 경우, 운전자는 한 번의 충전으로 전기 자동차가 얼마나 멀리 갈 수 있는지에 대한 우려를 덜게 된다. 5분 충전 EV 배터리 프로젝트를 주도한 코넬대 공과대학 학장이자 공과대 교수인 린든 아처(Lynden Archer)는 "전기 자동차 배터리를 단 5분 만에 충전할 수 있다면, 300마일 이상 주행 가능한 큰 배터리의 필요성이 감소하게 됨을 의미한다"고 설명했다. 그는 이는 비용 절감 및 전기 자동차의 보다 넓은 채택을 가능하게 하여, 전기 자동차 시장에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다고 강조했다. 인듐을 사용한 양극은 특정 단점도 가지고 있다. 인듐은 상대적으로 무거운 물질이며, 전기 자동차 제조업체들은 더 가벼운 소재를 선호한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 연구 개발은 미래에 더 많은 고속 충전 가능한 배터리의 개발로 이어질 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 연구팀은 인듐과 동일한 특성을 지니면서도 더 가벼운 금속을 찾을 가능성에 대해 말했다. 아처 교수는 특정 금속 합금이 연구 대상은 아니었지만, 원하는 특성을 지닌 재료가 존재할 수 있음을 시사했다. 그는 이를 통해 더 빠른 충전 속도를 달성하는 더 우수한 배터리 양극을 설계할 수 있는 일반적인 원리의 존재를 긍정적으로 평가했다. 아처의 발언은 기술의 발전 가능성을 강조하며, 최첨단 기술보다 더 우수한 성능을 달성할 수 있는 미래 배터리 기술에 대한 기대감을 나타낸다. 한편, 중국은 배터리 충전 기술의 발전보다는 배터리 교체 방식에 더 중점을 두고 있는 것으로 나타났다. 최근에는 세계에서 가장 큰 배터리 제조업체인 CATL이 중국 최대의 차량 공유 서비스 제공업체인 디디추싱과 함께 배터리 교체 기술에 관한 합작 벤처를 설립했다. 이 협력을 통해 교환소에서 단 5분 만에 배터리를 교체할 수 있는 시스템을 제공한다는 계획이다. 배터리 수명과 성능을 향상시키는 데는 기술적 개발뿐만 아니라, 일상적인 관리 방법도 중요하다. 배터리를 극단적인 고온이나 저온에 노출시키지 않는 것, 충전량을 20%에서 80% 사이로 유지하는 것, 그리고 느린 충전 속도를 선택하고 구속된 상태에서 주행하는 것이 배터리 상태를 유지하고 수명을 연장하는 데 도움이 될 수 있다고 알려져 있다. 이러한 관리 방법은 배터리의 효율적 사용과 지속 가능성을 높이는 데 기여할 수 있다.
- 산업
2024-02-01
[퓨처 Eyes(22)] 초전도체 온-오프 스위치 개발, 혁신적 전력·통신 기술 기대

미국 과학자들이 온-오프 스위치가 있는 획기적인 초전도체 발견해 에너지 소비 감소의 길을 열었다. 최근 사이테크데일리 보도에 따르면, 워싱턴 대학교와 미국 에너지부(DOE) 산하 아르곤 국립연구소의 물리학자들이 온-오프 스위치 기능을 갖춘 새로운 초전도체를 발견했다. 초전도체는 특정 온도 아래에서 전기 저항이 완전히 사라지는 물질이다. 이 특징은 실제로는 매우 낮은 온도, 즉 절대 온도에 가까운 온도에서 유지되는데, 이를 초전도 상태라고 한다. 초전도체는 일반적으로 금속, 합금, 반도체 등 다양한 물질로 만들어질 수 있으며, 소수의 원자 또는 분자 구조에서 유래하는 특정한 전자-전자 상호작용이 초전도 상태를 유발한다. 따라서 초전도는 물질이 전류를 제로 저항으로 전달할 수 있는 양자역학적 상태로, 완벽한 전기 전송 효율을 가능하게 한다. 초전도체는 자기공명영상(MRI), 입자 가속기, 핵융합 반응로, 자기부상열차(마그레브 열차)와 같은 다양한 첨단 기술에서 강력한 전자석으로 활용된다. 또한, 초전도체는 양자 컴퓨팅 분야에서도 중요한 역할을 한다. 이 연구팀은 외부 자극에 반응하여 조절 가능한 독특한 특성을 지닌 초전도 물질을 개발, 에너지 효율적인 컴퓨팅과 양자 기술 발전에 기여할 수 있는 가능성을 제시했다. 이러한 발견은 첨단 연구 기법을 활용하여 이루어졌으며, 초전도 특성을 미증유의 방식으로 제어할 수 있는 능력을 통해 다양한 산업 응용 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 해당 물질은 향후 산업용 전자제품에서 초전도 회로로의 응용 가능성을 지니고 있다. 연구팀은 고급 광자 소스를 사용해 이 물질의 희귀한 특성을 검증함으로써 효율적인 대규모 컴퓨팅을 위한 새로운 길을 열었다. 산업용 컴퓨팅에 대한 수요가 증가함에 따라, 이에 대응하는 하드웨어의 크기와 에너지 소비의 증가는 주요 과제로 남아 있다. 이러한 문제에 대한 해결책 중 하나로, 에너지 소비를 크게 줄일 수 있는 초전도 소재의 개발이 주목받고 있다. 거대한 데이터 센터를 운영하는 서버의 온도를 대폭 낮춤으로써, 에너지 효율성을 극대화하여 대규모 컴퓨팅 작업을 수행할 수 있는 가능성을 제시했다. 초전도체란 무엇인가? 초전도체는 저항이 완전히 사라지는 특별한 물질을 말한다. 일반적인 전도체에서는 전기가 흐를 때 내부의 불순물이나 결정 구조 때문에 전자가 충돌하며 에너지를 손실하게 되는데, 이를 전기 저항이라고 한다. 이 저항으로 인해 전기 에너지가 열로 변환되어 손실된다. 그러나 초전도체는 특정 온도(임계 온도) 이하에서 전기 저항이 사라져 전기가 전혀 손실 없이 흐를 수 있게 한다. 초전도 현상은 1911년 헤이케 캄링 온네스에 의해 처음 발견되었으며, 이후 다양한 물질에서 초전도 현상이 관찰됐다. 초전도체는 그 특성으로 인해 많은 고급 기술과 응용 분야에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 초전도체를 이용하면 에너지 손실 없이 전기를 전송할 수 있으며, 매우 강력한 자기장을 생성할 수 있어 자기공명영상(MRI) 장비나 입자 가속기, 초전도 자석 등에 활용된다. 초전도체를 만드는 데 필요한 임계 온도는 물질에 따라 다르며, 초기에 발견된 초전도체는 극저온에서만 초전도 현상을 보였다. 그러나 1986년에 발견된 고온 초전도체는 비교적 높은 온도에서도 초전도 현상을 나타내 연구와 응용의 범위를 크게 확장시켰다. 고온 초전도체의 발견 이후, 상온에서 초전도 현상을 나타내는 물질을 찾기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 오늘날의 전자제품은 반도체 트랜지스터를 사용하여 전류를 빠르게 켜고 끄는 방식으로 정보 처리에 사용되는 2진법과 0진법을 생성한다. 이러한 전류는 전기 저항이 유한한 물질을 통과해야 하므로 에너지의 일부가 열로 낭비된다. 이것이 바로 시간이 지남에 따라 컴퓨터가 뜨거워지는 이유다. 초전도에 필요한 낮은 온도(보통 화씨 영하 200도 이상)로 인해 이러한 소재는 휴대용 장치에 사용하기에는 실용적이지 않다. 하지만 산업적 규모에서는 유용할 수 있다. 워싱턴 대학교의 슈아 산체스가 이끄는 연구팀은 뛰어난 조정 능력을 가진 특이한 초전도 물질을 조사했다. 이 결정은 철, 코발트, 비소 원자로 이루어진 초전도 층 사이에 강자성 유로피움 원자가 평평한 시트를 끼워 만든 결정이다. 산체스에 따르면 자연에서 강자성과 초전도를 함께 발견하는 것은 극히 드문 일이며, 일반적으로 한 단계가 다른 단계를 압도하기 때문이다. 산체스는 "초전도 층이 주변 유로피움 원자의 자기장에 의해 뚫리기 때문에 실제로는 매우 불편한 상황"이라며 "이것은 초전도를 약화시키고 전기 저항을 유한하게 만든다"고 말했다. 초전도 기술의 도전과 혁신 산체스는 아르곤에 있는 DOE 과학부 사용자 시설인 미국 최고의 X-선 광원 중 하나인 APS(Advanced Photon Source)에서 1년간 레지던트로 근무했다. 그곳에서 그는 DOE의 과학 대학원생 연구 프로그램의 지원을 받았다. 산체스는 APS 빔라인 4-ID 및 6-ID의 물리학자들과 협력하여 복잡한 물질의 미세한 세부 사항을 조사할 수 있는 포괄적인 특성화 플랫폼을 개발했다. 산체스와 공동 연구자들은 X-선 기술을 조합해 결정에 자기장을 가하면 '유로피움 자기장 선(europium magnetic field line)'이 초전도 층과 평행하도록 방향을 바꿀 수 있다는 것을 보여줄 수 있었다. 이렇게 하면 길항 효과가 제거되고 저항이 0인 상태가 나타난다. 과학자들은 전기적 측정과 X-선 산란 기술을 사용하여 물질의 거동을 제어할 수 있음을 확인할 수 있었다. 논문의 공동 저자인 아르곤의 필립 라이언은 "초전도를 제어하는 독립적인 파라미터의 특성은 이 효과를 제어하는 완전한 방법을 계획할 수 있다는 점에서 매우 매력적"라고 말했다. 라이언은 "이 잠재력은 양자 장치의 전계 감도를 조절할 수 있는 능력을 포함하여 몇 가지 흥미로운 아이디어를 제시한다"고 설명했다. 그런 다음 연구팀은 결정에 응력을 가하여 흥미로운 결과를 얻었다. 연구팀은 자기장의 방향을 바꾸지 않고도 자성을 극복할 수 있을 정도로 초전도가 증가하거나 자기장의 방향을 바꾸어도 더 이상 제로 저항 상태를 만들 수 없을 정도로 약화될 수 있음을 발견했다. 이 추가 매개변수를 통해 자성에 대한 소재의 민감도를 제어하고 맞춤 설정할 수 있다. 산체스는 "이 물질은 여러 위상 간의 경쟁이 치열하고, 작은 응력이나 자기장을 가하면 한 위상을 다른 위상보다 높여서 초전도를 켜고 끌 수 있기 때문에 흥미롭다"고 말했다. 그는 "대부분의 초전도체는 쉽게 전환할 수 없다"고 강조했다. '전기의 고속도로' 초전도체 전기가 물을 통과하는 것처럼, 초전도체는 전기가 저항 없이 흐르도록 하는 '전기의 고속도로'라고 비유할 수 있다. 마찰 없이 움직이는 완벽한 롤러 스케이트처럼, 초전도체는 에너지 손실 없이 전기를 전달한다. 초전도체의 주요 특징은 다음과 같다. 초전도체는 전기 저항이 0이기 때문에 전류가 손실 없이 흐를 수 있다. 또한 초전도체는 외부 자기장을 완전히 배척하는 마이스너 효과를 나타내며, 외부 자기장에 반대되는 방향의 자기장을 형성하는 반자성을 띠고 있다. 앞으로 활용 분야가 다양한 초전도체는 전기 저항이 없기 때문에 전기를 손실 없이 먼 거리까지 효율적으로 송전하는 데 사용될 수 있다. 초전도체를 활용한 MRI 기계는 강력한 자기장을 생성하여 인체 내부를 상세히 이미징할 수 있는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 초전도체를 사용한 마그레브 열차는 마찰이 없어 고속으로 운행될 수 있는 가능성을 제시한다. 마그레브 열차는 자기 부상 기술을 사용하여 레일과 접촉 없이 운행하는 열차다. '마그레브(Maglev)'는 '자기부상(Magnetic Levitation)'의 줄임말로, 강력한 자석을 사용하여 열차를 공중에 띄워 마찰을 거의 없애고 이동한다. 이 기술 덕분에 마그레브 열차는 기존의 바퀴를 사용하는 철도 시스템보다 훨씬 더 높은 속도로 운행할 수 있으며, 소음과 진동이 현저히 줄어들어 매우 부드럽고 조용한 탑승 경험을 제공한다. 마그레브 열차는 전기를 사용하여 강력한 전자기장을 생성하고, 이 전자기장이 열차를 들어 올리고, 추진하며, 안내하는 데 사용된다. 세계 여러 나라에서 이 기술을 연구하고 개발해 왔으며, 중국의 상하이 마그레브 열차와 일본의 초고속 마그레브 열차 시스템 등이 실제 운영되고 있는 대표적인 예다. 상하이 마그레브는 공항과 도심을 연결하는 노선으로 사용되며, 시속 430km에 달하는 속도로 운행된다. 양자 컴퓨팅 분야에서는 초전도체가 초전도 비트(큐비트·qubit)의 생성에 필수적인 역할을 한다. 큐비트 또는 퀀텀 비트는 양자 정보시스템에서 사용되는 최소 정보 단위로 0이나 1 뿐만 아니라 0과 1 어느 쪽도 확정 지을수 없는 상태까지 표현가능하다. 비록 초전도체 기술이 개발 초기 단계에 있지만, 이 기술은 미래 사회에 중대한 변화를 가져올 수 있는 높은 잠재력을 지니고 있다. 참조: '스트레인 전환 가능한 전계 유도 초전도' 작성자: Joshua J. Sanchez, Gilberto Fabbris, 최용성, Jonathan M. DeStefano, Elliott Rosenberg, Yue Shi, Paul Malinowski, Yina Huang, Igor I. Mazin, 김종우, 주준호 및 Philip J. Ryan, 2023년 11월 24일, 사이언스 어드밴시스. DOI: 10.1126/sciadv.adj5200
- 포커스온
2024-02-01
한국은행 "작년 12월 수출금액 3.3%↑"…반도체 회복에 3개월 연속 상승

20203년 12월 한국 수출금액지수가 반도체 가격 회복 등 영향으로 석 달 연속 상승세를 보였다. 한국은행이 30일 발표한 '무역지수 및 교역조건'(달러 기준) 통계에 따르면, 지난해 12월의 수출금액지수는 132.85(2015년을 100으로 하는 기준)로, 1년 전보다 3.3% 상승했다. 이는 10월(2.3% 상승)과 11월(7.2% 상승)에 이어 3개월 연속 증가 추세다. 품목별로 보면, 제1차금속제품(-7.7%), 화학제품(-2.9%) 등은 하락했지만, 컴퓨터·전자·광학기기(9.9%), 운송장비(10.4%), 농림수산품(10.2%) 등은 큰 폭으로 상승했다. 유성욱 한국은행 물가통계팀장은 "반도체의 경우 수출물량은 지난해 5월부터, 수출금액은 11월부터 전년 대비 증가세로 전환했다"고 밝혔다. 수출물량지수 또한 132.14로, 1년 전 대비 6.2% 상승했다. 이는 9월(1.0% 상승) 이후 4개월 연속 상승세다. 수출물량지수에서도 컴퓨터·전자·광학기기(16.4%), 운송장비(7.1%), 농림수산품(23.4%) 등이 상승을 주도하며 전반적인 증가세에 기여했다. 반면, 지난해 12월 수입금액지수(146.92)와 수입물량지수(124.71)는 1년 전 대비 각각 11.7%, 7.1% 감소했다. 이는 각각 10개월 및 6개월째 지속된 하락세에서 회복되지 못한 상태다. 개별 품목 중에서는 광산품(-16.3%), 화학제품(-14.4%), 전기장비(-15.5%), 기계 및 장비(-13.4%) 등의 수입금액이 크게 감소했다. 수입물량에서는 전기장비(-12.1%), 기계 및 장비(-11.7%) 등이 주된 하락 요인이었다. 수출입금액지수는 특정 시점의 달러 기준 수출입금액을 2015년을 기준 시점으로 하는 수출입금액으로 나눈 비율로 계산되며, 수출입물량지수는 이렇게 계산된 수출입금액지수를 수출입물가지수로 나눈 값이다. 다만, 수입액(통관기준) 중에서는 선박, 무기류, 항공기, 예술품 등이 제외된다. 이러한 품목들은 가격 조사의 어려움으로 인해 수입물가지수를 산출하지 못하기 때문이다. 순상품교역조건지수(85.34)는 1년 전 대비 2.4% 상승하여 7개월 연속 상승세를 이어갔다. 이는 같은 기간 수입 가격이 5.0% 하락한 반면, 수출 가격은 2.7% 하락해 수입 가격이 수출 가격보다 더 크게 떨어졌기 때문이다. 순상품교역조건지수는 수출 상품 한 단위의 가격 대비 수입 상품 한 단위의 가격 비율로 계산되며, 이 지수를 통해 한 단위 수출로 수입할 수 있는 상품의 양을 평가할 수 있다. 소득교역조건지수(112.77)는 수출물량지수(6.2%)와 순상품교역조건지수(2.4%)의 상승에 힘입어 1년 전보다 8.7% 증가했다. 소득교역조건지수는 국가의 수출 총액으로 수입할 수 있는 전체 상품의 양을 나타내는 지표이다. 지난해 연간 기준 수출금액지수와 수입금액지수는 각각 125.35, 148.81로 2022년 대비 각각 8.3%, 12.5% 떨어졌다. 2022년 대비 순상품교역조건지수는 0.2% 상승한 85.14를 기록했다. 이는 수입 가격이 수출 가격보다 더 크게 하락하면서 2020년 이후 3년 만에 처음으로 증가세를 보인 결과다. 순상품교역조건지수의 상승에 대해 유 팀장은 "지난해 하반기부터 반도체 가격과 물량이 점진적으로 증가했으며, 수입물가에 영향을 주는 천연가스와 원유 가격이 하락세를 보이며 안정되었다. 또한, 지난해 자동차와 운송장비 분야의 성과가 순상품교역조건지수의 상승에 기여했다"고 설명했다.
- 경제
2024-01-30
거대한 늙은 흡연자별, 은하수에서 발견

국제 우주과학자들이 우리 은하 중심에서 새로운 유형의 별을 발견했다. 과학 전문매체 스카이 뉴스(sky news)에 따르면 영국 하트퍼드셔 대학교(University of Hertfordshire)의 필립 루카스 교수가 이끄는 국제 과학자팀은 최근 '늙은 흡연자별'로 불리는 새로운 적색 거성을 발견했다. 이 별들은 가스 구름을 방출하는 특징 때문에 늙은 흡연자라는 별명을 얻었다. 연구팀은 10년간 적외선을 이용하여 약 10억 개의 별을 모니터링한 끝에 이 별들을 발견했다. 연구팀이 은하수 중심 부근에서 발견된 21개의 붉은 별은 모호한 밝기 변화를 보였다. 연구팀은 처음에는 이 별들이 활동을 시작한 원시별, 새로운 별을 형성하고 있는 단계, 혹은 먼지 껍질이나 원반에 의한 밝기 변화에서 회복 중인 것인지 분류하기 어려웠다. 분석을 통해 연구팀은 이 별들이 새로운 유형의 적색 거성이라고 결론을 내렸다. 이 별들은 오랜 기간 동안 조용히 있던 상태에서 갑작스레 가스 구름을 방출하는 방식을 보여준다. 이 별들은 우리 은하의 핵심부, 핵 원반으로 알려진 내부 지역에 위치해 있었다. 이 지역은 다른 지역보다 무거운 원소가 풍부하며, 이는 별의 형성과 진화에 영향을 미친다. 과학자들은 이러한 환경이 적색 거성의 상대적으로 차가운 외부층에 있는 가스로부터 먼지 입자가 더 쉽게 응축될 수 있게 만든다고 설명했다. 그럼에도 불구하고, 연구팀이 목격한 짙은 가스 구름의 분출을 어떻게 설명할 수 있는지는 여전히 명확하지 않으며, 몇 가지 가설이 제시되고 있다. 하나의 가설은 핵 원반의 먼지 입자가 적색 거성의 외부층 가스와 결합하여 응축될 수 있다는 것이다. 먼지 입자가 상대적으로 가스보다 더 차가워 응축 과정에서 가스를 냉각시킬 수 있으며, 이는 가스 구름 형성을 촉진할 수 있다. 또 다른 가설은 적색 거성의 외부 가스층이 핵 원반의 먼지 입자와 상호 작용하여 가스 구름을 형성할 수 있다는 것이다. 먼지 입자와 가스의 충돌은 가스를 혼란스럽게 만들어 응축을 유도할 수 있다. 이 두 가지 가설 중 어느 것이 '늙은 흡연자 별'의 가스 구름 형성에 기여하는지는 현재로서는 명확하지 않다. 하지만, 과학자들은 이러한 발견이 핵 원반과 은하 내 다른 금속이 풍부한 지역에서 원소가 분포하는 방식에 대한 이해를 심화시킬 수 있다고 여긴다. 연구팀은 이 발견이 핵 원반 및 은하의 금속이 풍부한 지역에서 원소 분포에 관한 현재의 지식을 변화시킬 수 있다고 말했다. '늙은 흡연자별'은 은하 중심부의 핵 원반에서 발견된 새로운 유형의 별로, 핵 원반은 별들이 무거운 원소를 풍부하게 가지고 있는 지역이다. 이 별들이 핵 원반의 먼지 입자를 은하의 다른 지역으로 전달함으로써, 핵 원소의 은하 내 분포를 변경할 수 있다. 과학자들은 이러한 과정이 은하 중심부의 진화에 변화를 가져올 수 있다고 추정했다. 이 프로젝트에는 영국, 칠레, 한국, 브라질, 독일, 이탈리아 출신의 천문학자들이 참여했다. 이들은 칠레 안데스 산맥의 고지대에 위치한 세로 파라날 천문대(Cerro Paranal Observatory)에서 영국이 제공하는 가시광선 및 적외선 조사 망원경(VISTA)을 활용하여 연구를 진행했다. 연구팀은 '늙은 흡연자' 별뿐만 아니라, 수개월에서 수십 년에 걸쳐 극심한 폭발을 겪는 드문 신생 별, 즉 원시별(protostar)을 포함하여 다양한 신생 별을 탐지했다. 이 새로 발견된 별들 대부분은 우리 은하 내 먼지와 가스에 의해 가시광선에서 가려져 있지만, 적외선을 통해서는 관찰될 수 있어 과학자들은 처음으로 이 별들을 관찰하는 것이 가능했다. 연구팀은 밝기가 최소 40배에서 일부는 300배 이상 증가하는 32개의 분출하는 원시별을 발견했다. 이 연구 결과는 영국 왕립천문학회(Royal Astronomical Society)의 '월간 공지(Monthly Notices Of The Astronomical Society)'에 게재됐다. 이번 발견은 우리 은하 중심부에 대한 새로운 이해를 가능하게 한다. 특히, '늙은 흡연자별'의 발견은 핵 원반의 구성과 진화에 대한 우리의 이해를 전환시킬 수 있는 가능성을 내포하고 있다. 더불어, 분출하는 원시별의 탐지는 태양계 형성 과정에 관한 새로운 통찰력을 제공한다.
- 산업
2024-01-30
중앙대, 그린수소 생산 혁명 루테늄 촉매 개발

수소경제 시대를 앞두고 친환경적인 수소 생산 기술 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 이 가운데 최근 중앙대학교 첨단재료공학과 연구팀이 차세대 수소 전극 촉매로 주목받는 루테늄 촉매의 성능을 획기적으로 향상시킨 연구 결과를 발표했다. 미국 과학 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 중앙대학교 첨단재료공학과 장해성 교수 연구팀이 아연으로 도핑한 루테늄 산화물(SA Zn-RuO2) 촉매를 개발했다고 지난 21일(현지시간) 자세히 소개했다. 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 안정성과 반응성이 향상된 것이다. 수소는 화석연료 대체 에너지원으로 각광받고 있지만, 현재까지 주로 천연가스 개질을 통해 생산되는 '회색 수소'는 환경오염 문제를 해결하지 못하고 있다. 반면, 물과 전기를 이용하여 생산되는 '녹색 수소'는 온실가스 배출 없이 순수한 수소를 확보할 수 있는 친환경 에너지원으로 각국 정부와 기업들의 핵심 투자 분야로 떠오르고 있다. 하지만 현재 녹색 수소 생산 기술은 아직 초기 단계에 머물러 있다. 가장 큰 걸림돌은 산성 전해수를 이용하는 '양극 산화반응(OER)' 촉매의 효율성과 안정성이 부족하기 때문이다. 이 때문에 경제적인 녹색 수소 생산량을 늘리기 어려운 상황이다. 루테늄 촉매로 획기적인 성능 향상 연구팀은 기존 상용 루테늄 촉매에 아연(Zn) 원자를 도핑하는 기술을 개발하여 기존 촉매에 비해 훨씬 높은 반응성과 안정성을 확보했다. 기존 루테늄 촉매는 전류밀도를 높이면 빠르게 성능이 저하되는 반면, 연구팀이 개발한 촉매는 높은 전류밀도에서도 지속적으로 안정적인 수소 생산을 가능하게 한다. 뿐만 아니라, 이 신소재 촉매는 이리듐(Ir)과 같은 귀금속 대신 상대적으로 저렴한 루테늄을 사용함으로써 녹색 수소 생산 비용을 크게 낮출 수 있는 장점도 지니고 있다. 결과적으로 연구팀의 성과는 녹색 수소 경제 실현에 한 걸음 더 다가선 중요한 결과라 할 수 있다. 차세대 전극 촉매의 길을 여는 돌파구 연구팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 더욱 효율적이고 안정적인 차세대 촉매 개발에 힘을 쏟을 계획이다. 이를 통해 친환경 수소 생산 기술 발전을 촉진하고 우리나라 수소경제 선두 국가 진출에 밑바탕을 마련할 것으로 기대된다. 연구팀은 기존 루테늄(RuO2) 촉매에 단일 아연(Zn) 원자를 도핑하고 산소 공백을 도입하는 이중 기술을 개발하여 안정성과 활성을 동시에 높이는 데 성공했다. 'SA Zn-RuO2(단일 아연 도핑 루테늄 산화물)' 촉매라고 명명한 신소재는 산소 공백과 Zn-O-Ru(아연 산소 루테늄) 결합을 통해 기존 촉매의 한계를 효과적으로 극복했다. SA Zn-RuO2 촉매는 유기 골격 구조물을 루테늄과 아연 원자로 가열하여 합성하는데, 이 과정에서 산소 공백과 Zn-O-Ru 결합이 형성된다. 이러한 결합은 두 가지 방식으로 촉매를 안정화한다. 첫째, Ru-O 결합을 강화하여 촉매 구조를 지탱한다. 루테늄-산소 결함은 촉매의 구조적 안정성을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 루테늄-산소 결합이 강하면 촉매가 쉽게 분해되는 것을 방지할 수 있다. 둘째, 아연 원자로부터 전자를 공급하여 산화 과정에서 루테늄의 과도한 산화를 막는다. 또한 향상된 전자 환경은 반응 물질이 촉매 표면에 흡착하는 데 필요한 에너지를 낮춰 반응 속도를 증진시킨다. 장 교수는 연구 배경에 대해 "산성 전해수를 이용하는 수소 생산 기술에서 효율적이고 저렴한 대체 촉매 개발 필요성에 따라 연구를 시작했다"고 밝혔다. 그는 "이번 연구를 통해 단일 아연 도핑과 산소 공백 도입이라는 이중 기술을 통해 산성 환경에서 안정성과 활성을 균형 있게 높이는 전략을 제안한다"고 덧붙였다. 수소 생산 비용 절감 장 교수 연구팀의 실험 결과 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 과전위가 57mV 낮고, 43시간 동안 안정적으로 작동하는 것으로 나타났다. 과전위는 촉매가 반응을 일으키는 데 필요한 전기 에너지의 양으로, 과전위가 낮을수록 효율이 높아진다. 즉, 아연 도핑 루테늄 산화물 촉매는 기존 루테늄 산화물 촉매에 비해 더 적은 에너지를 사용하여 수소를 생산할 수 있다는 의미이다. 또한, 아연 도핑 루테늄 산화물 촉매는 43시간 동안 안정적으로 작동하는 것으로 나타났는데, 이는 기존 루테늄 산화물 촉매의 수명에 비해 크게 향상된 것이다. 연구팀은 "아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 비용 효율적이고 활성 및 내산성 전기 촉매의 개발에 영향을 미칠 가능성이 있다"며 "이는 수소 생산 비용을 절감하고 녹색 수소 생산을 향상시켜 청정 에너지원으로의 전환과 지속 가능한 기술의 발전에 도움이 될 것"이라고 기대했다. 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매의 개발은 지속 가능한 수소 생산에 새로운 돌파구를 마련했다는 평가를 받고 있다. 기존 루테늄 산화물 촉매는 안정성 문제가 있어 실용화 가능성이 낮다는 지적을 받아왔다. 하지만 이번에 개발된 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매는 안정성과 반응성이 모두 향상돼 상용화에 한 걸음 더 가까워졌다. 연구팀은 "향후 아연으로 도핑한 루테늄 산화물 촉매의 성능을 개선하고 대량 생산 기술을 개발해 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 이 연구는 지난 1월 '에너지 화학 저널(Journal of Energy Chemistry)' 88권에 발표됐다.
- 산업
2024-01-26
혼다-GM, 미국서 차량용 수소연료전지 생산 돌입

일본 자동차업체 혼다와 미국 GM은 25일(현지시간) 미국 합작공장에서 차량용 수소연료전지시스템의 생산을 개시한다고 발표했다. 이날 닛케이(日本經濟新聞) 등 외신들에 따르면 혼다와 GM이 절반씩 공동투자한 미국 합작회사 ‘퓨엘셀시스템 매뉴팩추링(FCSM)’이 미국 중서부 미시간주 디트로이트 인근의 브라운스타운 공장에서 수소연료전지 시스템의 생산을 시작했다고 밝혔다. FCSM은 기존 수소연료전지와 비교해 제조비용을 3분의 1로 줄여 수소연료배터리차량(FCV) 용으로 판매할 계획이다. 이에 따라 연소시 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않는 수소를 사용한 배터리를 전세계로 확산시켜나가게 됐다. 혼다와 GM은 지난 2019년 출시한 혼다 FCV '혼다 클라리티 퓨엘셀'용 연료전지와 비교하면 제조비용이 3분의 1에 불과하다고 설명했다. GM과 혼다가 원자재를 공동조달한다든지 고가인 귀금속이 사용을 줄여 비용을 줄였다. 또한 내구성도 2배로 높였다. 혼다와 GM이 공동투자한 FCSM은 지나 2017년에 설립됐다. 부지면적 6500㎡의 생산거점에서 이미 80명의 직원을 고용했다. 공장에서는 연료전지의 조립에 자동화를 도입하는 등 생산성을 높이는 방식도 채택했다. 연료전지는 혼다와 GM이 독자 판매처를 확대해나가기로 했다. 혼다는 스포트유틸리티차량(SUV) 'CR-V'를 기반으로 한 FCV를 올해부터 미국 오하이오주 공장에서 생산한다. 미국 내 수소 충전 인프라가 미흡한 점을 고려해 혼다의 CR-V 수소차는 캘리포니아 지역에서만 판매될 것으로 예상된다. 혼다는 또 상용차 부문에서 이스즈와 합작해 2027년 중 수소트럭을 출시할 계획이다. GM도 미 상용차 제조사 오토카와 협력해 2026년부터 오토카가 만드는 레미콘 트럭, 덤프트럭 등 중장비에 연료전지를 적용할 계획이다. 혼다는 2002년에 FCV 'FCX'를 발매했지만 3세대 클라리티 퓨엘셀은 지난 2021년에 단종했다. 혼다는 2040년에 전세계로 판매하는 모든 신차를 배출가스가 없는 전기자동차(EV)와 RCV 등 '제로에이션차량'으로 한다는 방침을 밝혔다. 미국은 지난 22년 성안된 인플레억제법(IRA)에서 제조시의 CO₂ 배출량이 적은 클린 수소생산을 지원할 방침이며 탈탄소전력원으로 수소연료전지시스템 판매를 확대하고 있다.
- 산업
2024-01-26
흙 속 미생물로 구동되는 환경친화적 연료 전지 개발

미국 노스웨스턴대학교 연구팀이 흙 속 미생물을 이용하여 구동되는 혁신적인 연료 전지를 개발했다. 이 연료 전지는 기존 배터리에 비해 환경적 부담을 대폭 줄일 수 있는 특징을 지니고 있다. 특히, 이 연료 전지는 독성 화학물질을 포함하지 않으며, 환경에 유해한 공급망 문제도 해결했다는 점에서 주목받고 있다. 미국의 과학기술 전문 매체 스터디 파인즈(StudyFinds) 보도에 따르면, 노스웨스턴 연구팀이 개발한 이 연료 전지는 습한 토양과 건조한 토양 조건 모두에서 효율적으로 작동하여 다양한 농업 환경에 적용될 수 있다. 연구팀은 이 기술이 정밀 농업과 녹색 인프라를 위한 지하 센서의 전원 공급원으로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 정밀 농업은 토양의 수분, 영양분, 병충해 등 다양한 정보를 수집하여 농작물 관리를 최적화하는 데 기여하며, 녹색 인프라는 도시의 열섬 현상 완화 및 수질 개선과 같은 환경적 목적을 위해 조성되는 녹지 공간을 의미한다. 이 연료 전지의 상용화가 이루어질 경우, 농업과 환경 분야에 긍정적인 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 농민들은 이 기술을 통해 토양 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 되며, 도시에서는 녹지 공간을 더 효과적으로 관리할 수 있게 될 전망이다. 이러한 혁신적인 기술은 탄소중립을 지향하는 현재의 환경 추세 속에서 매우 중요한 의미를 갖는다. 연구팀은 이 새로운 연료 전지를 토양 수분 측정과 야생 동물 추적 센서에 적용하여 실험을 진행했다. 실험 결과, 두 센서 모두 기존 배터리로 구동되는 센서들보다 성능이 뛰어난 것으로 나타났다. 특히 야생 동물 추적 센서의 경우, 접촉 감지 기능이 중요한데, 이 연료 전지를 사용한 센서는 기존 배터리를 사용하는 센서보다 120% 더 긴 작동 시간을 보였다. 또한, 이 연료 전지는 습한 토양과 건조한 토양 조건 모두에서 효과적으로 작동하는 것으로 확인됐다. 이는 다양한 농업 환경에서의 안정적인 사용 가능성을 시사한다. 연구팀은 이 연구와 관련된 모든 설계, 튜토리얼, 시뮬레이션 도구를 공개적으로 제공함으로써 오픈 소스 방식을 채택했다. 이러한 접근 방식은 해당 분야에서의 추가적인 혁신과 응용을 촉진할 것으로 기대된다. 연구팀의 빌 옌(Bill Yen)은 "사물 인터넷(IoT) 장치의 수가 지속적으로 증가하고 있으며, 이러한 장치가 수조 개에 달하는 미래를 고려할 때 환경에 해로운 리튬, 중금속 및 독소로 모든 장치를 제작하는 것은 불가능하다"고 지적했다. 그는 이어 "분산형 장치 네트워크에 에너지를 공급하기 위한 대체 에너지원을 찾아야 한다"며, "특수한 미생물을 활용해 토양을 분해하고 낮은 에너지로 센서에 전력을 공급하는 토양 미생물 연료 전지를 발견했다"고 설명했다. 옌은 또한 "유기 탄소가 있는 토양을 미생물이 분해할 수 있다면, 이 연료 전지는 잠재적으로 무한히 지속될 수 있다"며, 이 기술의 잠재적 지속 가능성을 강조했다. 미생물 연료 전지(MFC)는 양극, 음극 및 전해질을 갖춘 배터리처럼 작동한다. 하지만 화학 물질 대신 토양에서 자연적으로 발견되는 박테리아를 사용해 유기물이 분해되는 과정에서 전자를 방출하고, 이 전자들이 양극에서 음극으로 흘러 전기 회로를 형성하여 전력을 생성한다. 옌은 "야생, 농장, 습지 등에 센서를 설치하려면 일반적으로 배터리를 사용하거나 태양 에너지를 활용해야 한다"고 말했다. 그는 또한 "태양 전지판은 먼지에 덮여 있거나 태양이 없는 경우에는 작동하지 않으며, 많은 공간을 차지하고 더러운 환경에서는 효과적으로 작동하지 않는다"고 지적했다. 그는 이어 "배터리 역시 전력 공급이 제한적이라는 문제가 있다"며, "농부들이 100에이커(약 40만4600㎡, 12만평)에 달하는 농장을 돌아다니며 배터리를 주기적으로 교체하거나 태양 전지판을 청소하는 일은 현실적이지 않다"고 말했다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 MFC 기술이 더욱 중요하게 여겨지고 있다. 한편, 미생물 연료 전지는 100년 넘게 알려져 왔지만 습도가 낮은 조건에서의 성능 저하문제로 인해 그 활용 범위가 제한적이었다. 이 문제를 해결하기 위해 옌과 그의 팀은 다양한 디자인을 시험해보았고, 결국 독특한 수직 구조를 가진 디자인에서 성공을 거두었다. 탄소 펠트로 제작된 양극은 수평으로 배치되어 있으며, 전도성 금속 음극은 수직으로 설치되어 일관된 수분과 산소 공급이 가능하게 한다. 연구팀은 또한 분쟁 광물과 복잡한 공급망을 배제하고, 토양 기반 미생물 연료 전지의 완전히 생분해 가능한 버전을 개발할 계획이라고 밝혔다. 이번 연구는 미생물 연료 전지의 실용성을 크게 향상시킨 것으로 평가되며, 습한 토양은 물론 건조한 토양에서도 효과적으로 작동한다는 점이 입증됐다. 이에 따라, 다양한 농업 환경에서 사물 인터넷 센서에 전력을 공급하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다. 이 연구는 학술지 '인터랙티브, 모바일, 웨어러블 및 유비쿼터스 기술에 관한 컴퓨팅 기계 협회(Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies)' 저널에 최근 게재됐다.
- IT/바이오
2024-01-23
중국, '전기차 모터 핵심' 희토류 영구자석 기술 수출 금지 대상 포함

중국이 서방의 공급망 '탈중국'에 맞서 희토류 영구자석 제조기술 수출 금지로 희토류 가치사슬 강화에 나섰다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 22일 보도했다. 이 신문은 중국이 2020년 희토류 추출과 분리 기술에 대한 수출 금지를 한 데 이어 지난해 12월에는 희토류 영구자석 제조기술에 대한 수출금지 조치를 하면서 글로벌 희토류 가치사슬 상류부문(upstream)에서 하류부문(downstream)으로 장악력 전환을 꾀하고 있다고 분석했다. 중국의 새로운 수출금지 대상에는 사마륨 코발트, 세륨, 네오디뮴 등 세가지 유형의 희토류 영구자석 제조 기술이 포함됐다. 영구자석은 전기차 구동모터의 핵심 소재다. 희토류 공급망에서 가장 많은 부가가치를 창출한다. 네오디뮴 자석은 희토류 영구자석 중 가장 강력하고 가장 수요가 많으며 전기차의 필수 부품이다. 전기차의 80% 이상이 모터에 네오디뮴을 주축으로 한 희토류 영구자석을 쓴다. 중국은 이미 2001년 네오디뮴 자석 생산에서 일본을 추월해 세계 최대 생산국이자 수출국이 됐다. 희토류는 스마트폰용이나 전기차용 배터리를 비롯해 스텔스 전투기 등 최첨단 산업에 사용되는 핵심 물질로 '산업의 비타민'이라 불린다. 환경 오염, 채산성 악화 등의 문제로 미국 등 선진국들이 희토류 생산을 그만두면서 중국은 세계 희토류 공급의 70% 이상을 점유하고 있는 것으로 알려졌다. 중국은 오랜 기간 희토류 공급망에서 희토류 원료를 추출 등 가공해 희토류 산화물과 금속으로 전환하는 상류부문을 장악해왔다. 그러다 그렇게 가공한 희토류를 영구자석 등 최종제품으로 제조하는 공급망의 하류부문 역시 지배하게 됐다. 중국 세관 자료에 따르면 중국의 희토류 자석 수출은 2016년 약 2만7000 톤에서 지난 2년간 두배 이상이 됐고 이는 중국에서 가장 많이 수출된 희토류 제품이 됐다. 반면 중국의 희토류 산화물 수입량은 2016년 2759톤에서 지난해 상반기 10배 이상 증가했다. 희토류 공급망의 하류부문 생산이 늘어나면서 이에 필요한 상류부문 제품의 수입이 늘어난 것이다.
- 포커스온
2024-01-23
합금의 한계를 뛰어넘는 레이저 제작 금속

미국 에너지부(DOE)의 오크리지 국립 연구소(ORNL) 연구팀은 레이저 기반 적층 제조(AM)를 사용하여 더 강하고 파손 가능성이 적은 고엔트로피 합금을 개발했다. 적층 제조는 금속 분말을 레이저나 열 등으로 녹여서 원하는 모양의 구조물을 만드는 공정으로, 3D 프린팅이라고도 한다. 미국의 과학기술 전문 매체인 사이테크데일리(SciTechDaily)에 따르면 연구원들은 다섯 가지 이상의 원소를 일정 비율로 혼합하여 고엔트로피 합금(HEA)이라는 내구성 있는 합금을 개발했다. 고엔트로피 합금은 심각한 마모 저항성, 극한의 온도와 방사선, 높은 응력을 견딜 수 있는 특성으로 인해 다양한 산업 분야의 사용이 기대된다. 그러나 기존의 3D 프린팅으로 만든 고엔트로피 합금은 강도는 높지만 연성이 부족해 성형하기 어렵고 하중이 가해질 때 쉽게 파손될 수 있다는 단점이 있다. 이는 합금의 응용 범위를 제한하는 문제점 중 하나다. 새로운 고엔트로피 합금의 특징 연구팀은 레이저 기반 적층 제조 공정을 활용하여 나노미터 두께의 나노 라멜라 구조를 가진 새로운 고엔트로피 합금을 개발했다. 이 나노 라멜라는 서로 다른 결정 구조를 가지고 있어 고강도를 제공한다. 또한, 이 판들의 명확한 가장자리는 일정 정도의 어느 정도의 미끄러짐을 허용하여 합금에 연성을 제공한다. 이것은 나노 라멜라가 여러 층으로 쌓인 판 구조와 유사하다는 것을 의미한다. 이러한 층과 층 사이에는 서로 다른 원소들이 포함되어 있다. 이 구조 덕분에 각 층이 서러 잘 붙어 강도가 높아지고, 판의 가장자리가 미끄러짐을 통해 연성이 향상되는 것이다. 새로운 고엔트로피 합금의 성능 새로운 고엔트로피 합금은 기존의 3D 프린팅 고엔트로피 합금에 비해 강도가 1.3배, 연성이 2배 이상 향상됐다. 이는 고엔트로피 합금의 한계를 극복하여 다양한 산업 분야에서 활용 가능성을 높일 것으로 기대된다. 연구팀은 오크리지 국립 연구소에 있는 파쇄 중성자 소스(Spallation Neutron Source)와 고급 광자 소스(Advanced Photon Source)를 활용하여 나노 라멜라의 구조와 특성을 분석했다. 파쇄 중성자 소스는 핵분열을 통해 생성된 중성자를 이용하여 물질의 내부 구조를 연구하는 장비이다. 반면, 고급 광자 소스는 고에너지의 광자를 사용하여 물질의 구조와 특성을 조사하는 장비다. 연구팀은 이러한 장비를 사용해 나노 라멜라의 두께와 결정 구조를 측정하고, 나노 라멜라가 합금의 강도와 연성에 미치는 영향을 연구했다. 연구 결과 나노 라멜라의 두께가 100나노미터(nm) 미만인 경우 강도가 가장 높고, 나노 라멜라의 결정 구조가 서로 다른 경우 연성이 가장 높다는 것을 발견했다. 고엔트로피 합금 응용 분야 연구팀은 이번 연구를 통해 레이저 기반 AM을 사용하여 고엔트로피 합금의 강도와 연성을 동시에 향상시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 이는 고엔트로피 합금의 한계를 극복하여 다양한 산업 분야에서 활용 가능성을 높일 것으로 기대된다. 예를 들어, 새로운 고엔트로피 합금은 더 안전하고 연료 효율적인 차량, 더 강력하고 더 오래 지속되는 기계를 생산하는 데 사용될 수 있다. 새로운 고엔트로피 합금은 △더 가볍고 강한 항공기 및 우주선 제작, △더 안전하고 연료 효율적인 자동차 제작, △더 내구성이 뛰어난 풍력 터빈 및 태양광 패널 제작, △더 강하고 내식성이 뛰어난 의료 기기 제작 등에서 활용될 수 있다.
- 산업
2024-01-18
하버드대 연구팀, 고체 배터리 재충전 10분대로 단축

미국 스타트업이 가격이 저렴하면서도 충전 시간을 획기적으로 줄인 전기자동차(EV)용 전고체 배터리를 개발했다. 현대 사회에서 탄소 중립을 향한 움직임이 활발해지면서, 전세계 에너지 기업들은 화석 연료에 대한 의존도를 줄이는 데 집중하고 있다. 이러한 상황에서 전기차용 배터리의 중요성이 더욱 강조되고 있으며, 특히 환경 친화적이고 에너지 효율이 높은 전고체 배터리 개발이 업계의 중요한 과제로 부상했다. 기술 전문 매체 클린테크니카(cleantechnica)는 최근 하버드 대학의 스핀오프 기업인 아덴 에너지(Adden Energy)가 충전 시간을 10분대로 낮춘 새로운 전고체 배터리를 개발했다고 보도했다. 이 배터리는 최대 6000사이클 동안 사용 가능하며, 재충전 시간은 단 10분에 불과하다. 이는 연료 탱크를 채우는 시간과 유사하다고 한다. 비용에 대한 구체적인 언급은 없었으나, 이 회사의 배터리는 수명이 길어 전기차의 제조 비용을 줄이는 데 크게 기여할 것으로 전망된다. 새로운 고체 에너지 저장 기술은 기존 리튬 이온 배터리의 액체를 폴리머, 첨단 세라믹 또는 기타 고체 재료로 대체하는 차세대 기술이다. 리튬 이온이 고체를 통과해 이동하게 하는 것은 어려운 기술이지만, 그로 인해 더 긴 사용 범위와 더 빠른 충전 시간을 제공한다. 새로운 고체 에너지 저장 기술은 기존 리튬 이온 배터리에서 사용되는 액체 전해질을 폴리머, 첨단 세라믹, 또는 다른 고체 재료로 대체하는 혁신적인 접근법이다. 리튬 이온이 고체를 통과해 이동하는 것은 기술적으로 어려운 과제이지만, 이를 통해 배터리의 사용 가능 범위를 확장하고 충전 시간을 단축할 수 있다. 아덴 에너지는 여러 고체 배터리 혁신 기업 중 하나로, 이온 이동의 장애를 극복하는 데 중점을 두고 있다. 특히 이 회사는 리튬 이온 배터리의 양극에서 발생하는 수상돌기 문제에 대한 강력한 해결책을 제시했다. 덴드라이트(일종의 수지상의 골격을 형성한 결정)는 리튬 이온 배터리의 양극에서 발생하는 작은 양치류의 돌기처럼 생긴 현상으로, 배터리 성능을 저하시키고 화재 위험을 증가시키는 요인이다. 2018년, 아덴 에너지는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 황화물 기반의 고체 전해질 연구 결과를 발표하며 고체 배터리 분야에서 중요한 발전을 이루었다. 아덴 에너지는 "우리 논문의 목표는 LGPS와 LSPS라는 두 가지 유형의 결정질 황화물 고체 전해질의 미세 구조를 조절하고 수정함으로써 전압 안정성을 향상시킬 수 있다는 점을 입증하는 것이다"라며 두 가지 유형의 결정질 황화물 고체 전해질에 대해 밝혔다. 더 나아가, 회사는 "황화물 고체 전해질의 미세 구조와 성능 간의 기본 메커니즘을 밝히는 것이 중요하다"며 "이는 미래 재료 및 배터리 셀 설계에 대한 지침이 될 수 있다"고 기대했다. 덴드라이트 현상은 과거에는 주로 액체 전해질을 사용하는 배터리에서만 관찰되었지만, 최근 연구에 따르면 고체 배터리에서도 문제가 될 수 있음이 밝혀졌다. 이 문제를 해결하기 위한 여러 방법이 연구되고 있는 가운데, 하버드 대학 SEAS(John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)의 재료과학 부교수 신 리(Xin Li) 팀은 이 현상을 완전히 멈추는 데 성공했다. 하버드 대학의 언론 담당자 레아 버로우스(Leah Burrows)는 리 팀의 새로운 연구에 대해 "연구팀은 리튬화 반응을 제어하고 균일한 리튬 금속층의 도금을 촉진하기 위해 양극에 마이크론 크기의 실리콘 입자를 사용하여 덴드라이트 형성을 방지했다"고 설명했다. 버로우스는 "이 코팅된 입자가 전류 밀도가 균일하게 분포되는 표면을 만들어 덴드라이트의 성장을 막는다"고 설명했다. 또한, "이런 설계 덕분에 도금과 박리 과정이 평평한 표면에서 더 빠르게 일어날 수 있어 배터리를 약 10분 만에 재충전할 수 있다"고 덧붙였다. 리 부교수는 "우리의 설계에서 리튬 금속이 실리콘 입자를 감싸는 것은 초콜릿 트러플에 있는 헤이즐넛 코어를 단단한 초콜릿 껍질이 감싸는 것과 유사하다"라고 비유했다. 이 혁신적인 새 배터리는 현재 상업적 생산을 위한 확장 단계에 있다. 연구팀은 우표 크기의 파우치 셀을 사용하여 이번 실험을 진행했다. 이는 일반적인 대학 연구실에서 만들어진 배터리보다 10~20배 정도 크며, 실제 사용 환경에서의 데이터 수집에 충분한 크기라고 할 수 있다. 버로우스는 이 배터리의 내구성에 대해서도 언급했다. 그녀는 "배터리가 6000사이클을 거친 후에도 초기 용량의 80%를 유지하며, 이는 현재 시장에 나와 있는 다른 파우치 셀 배터리보다 우수한 성능을 나타낸다"고 말했다. 한편, 아덴 에너지는 2022년에 하버드 대학교의 기술개발실(Office of Technology Development)로부터 이 기술에 대한 독점 라이선스를 획득했다. 또한, 회사는 515만 달러(한화 약 68억원)의 시드 자금을 조달하는 데 성공했다. 이 자금은 창업 아이템을 구체화하고 개발하여 시제품을 생산하는 과정에 사용될 예정이다. 회사 측은 라이선스 획득과 벤처 자금 조달을 통해 하버드 대학의 실험실 프로토타입을 상업적 규모로 확장할 수 있게 되었다고 설명했다. 이를 통해 아덴 에너지는 전기자동차(EV) 시장에 빠르게 충전되고 안정적인 고체 리튬-금속 배터리를 제공할 수 있게 될 것으로 기대된다. 아덴 에너지는 2022년에 손바닥 크기의 파우치 셀을 개발하는 것을 첫 단계로 삼고, 향후 3~5년 이내에 전기자동차(EV)용 풀사이즈의 전고체 배터리 개발을 목표로 하고 있다. 이 회사는 2030년 이전에 이러한 배터리를 시장에 출시될 것으로 예상하고 있다. 리 부교수는 전기차의 중요성에 대해 강조하며, "전기차가 말 그대로 도로 위의 1%에 불과한 단순한 고급 패션 아이템으로 여겨져서는 안 된다"고 말했다. 그는 "청정에너지 미래를 향해 나아가기 위해서는 전기차가 일반 대중에게도 접근 가능해야 한다"고 강조했다. 그는 또한 "만약 전기차 배터리가 3년에서 5년만 지속된다면, 미국은 중고차 시장을 갖지 못할 것"이라고 지적했다. 이어 "기술은 모든 사람이 접근할 수 있어야 하며, 우리가 하고 있는 것처럼 배터리 수명을 연장하는 것은 그 과정에서 매우 중요한 부분이다"라고 덧붙였다.
- 산업
2024-01-18
삼성SDI, 북미 전기차 배터리 소재 확보 나선다

삼성의 배터리 제조 부문인 삼성SDI가 캐나다에서 니켈 채굴에 나선다. IT 전문 매체 샘모바일(SamMobile)에 따르면, 삼성SDI가 이차 전지 제조에 필요한 핵심 소재 확보를 위해 캐나다니켈과 투자 계약을 체결했다고 잔했다. 지난 15일(현지시간) 캐나다 토론토 증권거래소 홈페이지에 게시된 캐나다니켈 발표에 따르면 삼성SDI는 1850만달러(약 245억원) 규모의 캐나다니켈 지분을 인수하는 계약을 최근 이 회사와 체결했다. 이에 따라 삼성SDI는 캐나다니켈 지분 8.7%(1560만주)를 보유하게 된다. 캐나다니켈은 캐나다 온타리오주에서 니켈 광산을 개발하는 '크로퍼드 프로젝트'를 진행하고 있다. 이차 전지, 또는 충전식 배터리는 에너지를 전기 형태로 저장하고 필요할 때 다시 사용할 수 있는 장치다. 이차 전지는 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 이 과정을 반복할 수 있다. 이차 전지의 가장 큰 특성은 재충전이 가능하다는 점이다. 이는 일회용 배터리(일차전지)와는 다른 점으로 여러 번 충전하여 반복해서 사용할 수 있다. 이차 전지의 발전은 화석 연료 의존도를 줄이고, 재생 가능 에너지의 활용을 증가시키는 데 중요한 역할을 하고 있다. 이를 통해 에너지 효율성을 향상시키고, 탄소 배출을 줄이는 데 기여하고 있다. 이차 전지 기술의 지속적인 발전은 미래 에너지 시스템에 중대한 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이전에는 니켈-카드뮴 배터리가 널리 사용되었지만, 중금속인 카드뮴의 독성으로 인해 사용이 줄어들고 있다. 최근에는 비교적 긴 수명과 환경 친화성으로 인해 니켈-수소 배터리가 하이브리드 자동차 등에서 사용되고 있다. 이차 전지는 휴대용 전자기기, 전기자동차(EV), 에너지 저장 시스템, 비상 전원 공급 장치 등 다양한 분애에서 활용된다. 북미 전기차 배터리 소재 확보 샘모바일에 따르면, 삼성SDI는 온타리오에 위치한 캐나다 니켈의 크로포드(Crawford) 프로젝트로부터 니켈-코발트 10% 생산량도 확보하게 된다. 또 15년 동안 생산량의 20%에 대한 권리를 갖게 되며, 이는 기업 간의 상호 합의를 통해 연장 가능하다고 삼성SDI는 설명했다. 삼성SDI는 그동안 배터리 생산공장을 북미로 이전하려고 노력해 왔으며, 이차 전지 생산에 필요한 소재 확보 움직임을 보이고 있다. 또한 삼성 SDI는 미국에 전기 자동차용 배터리 공장을 짓기 위해 스텔란티스(Stellantis)와 대규모 계약을 체결했으며, 양사는 미국에 두 번째 배터리 공장 건설을 시작했다. 김익현 삼성SDI 부사장은 "이번 기회를 통해 캐나다니켈과 협력을 시작하게 되어 기쁘다"며 "배터리 제조업계의 성장에 캐나다니켈과 함께 기여할 수 있기를 기대한다"고 밝혔다. 마크 셀비(Mark Selby) 캐나다니켈 최고경영자(CEO)는 삼성SDI 투자 이후 메이저 광산회사가 회사를 인수할 수도 있다고 말했다. 캐나다니켈은 온타리오 북동부 티민스-코크레인 지역에 위치한 광산 캠프에서 대규모 노천 니켈 및 코발트 광산 건설을 계획 중이다. 이 광산에서 생산되는 재료는 전기차용 배터리 제조에 사용될 예정이다. 이러한 협력은 전기차 배터리 공급망 강화에 중요한 역할을 할 것으로 보인다.
- 산업
2024-01-17
레이저 가공 HEA, 3D 프린팅으로 강도·연성 향상

최근 레이저와 3D 프린팅 기술을 활용해 강도가 높고 유연성을 갖춘 새로운 형태의 합금을 개발하는 데 성공했다. 합금이란, 기본 금속에 다른 금속을 섞어 고온에서 녹인 후 식혀 만들어진, 원래 금속과는 다른 성질을 가진 새로운 금속 물질을 말한다. 이러한 합금을 제작하는 주된 목적은 기계적 성질을 개선하고, 부족한 특성을 보완하여 금속의 기능을 증진시키기 위함이다. 과학기술 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 레이저 기반 적층 제조 방식을 이용하여 더 강력하고 파손 가능성이 낮은 고엔트로피 합금(HEA)을 만드는 방법을 소개했다. '고엔트로피 합금(HEA:High entropy alloys)'은 기존의 합금 제조 방식과 비교했을 때 뛰어난 강도와 내구성을 제공하며, 합금의 적용 범위를 확장시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. HEA는 심각한 마모, 극한의 온도, 방사선 및 높은 압력과 관련된 응용 분야에서 사용가능하다. 3D 프린팅, 또는 적층 가공(AM)으로 알려진 기술을 사용해 만들 수 있는 합금은 일반적으로 연성이 부족하다는 단점을 가지고 있다. 이는 3D 프린팅을 통해 제작된 고엔트로피 합금이 형태를 유지하는 데 어려움을 겪고, 하중을 받을 때 충분히 변형되거나 늘어나지 않아 쉽게 파손될 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 최근 과학자들은 레이저 기반의 적층 가공 방식을 사용하여, 이러한 연성 문제를 개선한 더욱 강하고 연성이 뛰어난 고엔트로피 합금을 개발하는 데 성공했다. 이들은 이러한 성능 향상의 기본 메커니즘을 더 깊이 이해하기 위해 중성자와 X선 산란, 그리고 전자 현미경과 같은 고급 분석 기술을 활용했다. 이러한 연구 결과는 3D 프린팅 합금의 사용 범위를 확장하고, 그것이 적용될 수 있는 산업 분야를 다양화하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 특히, 연성과 강도가 모두 향상된 새로운 형태의 합금은 더욱 까다로운 응용 분야에서도 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 잠재적인 산업 응용과 에너지 효율성 산업계는 미래에 제조 과정에서 더욱 강력하고 형태를 쉽게 잡을 수 있는 고엔트로피 합금을 사용 가능할 것으로 기대하고 있다. 이러한 HEA를 산업 응용 분야에 사용하기 위해서는 가벼우면서도 복잡한 형태의 HEA 부품에 대한 높은 내구성, 신뢰성, 그리고 파손 저항성이 요구된다. 새로운 합금은 더 안전하고 연료 효율적인 차량의 제조, 더 강한 제품의 생산, 그리고 더 오래 지속되는 기계의 개발을 가능하게 하여, 소비자와 산업계 모두에 혜택을 가져올 것으로 기대된다. 또한, 레이저를 사용하여 분말 합금을 고체 금속 형태로 융합하는 레이저 기반의 적층 가공 방식은 에너지 효율성이 매우 높다는 점에서, 새로운 유형의 HEA 생산에 있어 매력적인 방법으로 여겨진다. 이는 에너지 소비를 줄이면서도 고품질의 합금 부품을 생산할 수 있는 방법으로, 지속 가능한 제조 및 공정 효율성 측면에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 나노 라멜라 구조와 기계적 특성 레이저 기반 적층 가공 공정은 나노미터 두께의 나노 라멜라(얇은 판층) 구조를 생산할 수 있다. 이 공정은 높은 강도를 제공하면서도, 나노 라멜라의 뚜렷한 가장자리가 일정 수준의 미끄러짐(연성)을 허용하여 유연성을 보장한다. 이러한 나노 라멜라는 평균 약 150나노미터 두께의 면심 입방체(FCC) 결정 구조와 평균 약 65나노미터 두께의 체심 입방체(BCC) 결정 구조의 교차 층으로 구성된다. 개발된 새로운 고엔트로피 합금은 약 1.3기가파스칼(인장강도 단위)의 높은 항복 강도를 나타내며, 이는 가장 강한 티타늄 합금의 강도를 능가하는 수준이다. 또한, 이 HEA는 약 14%의 연신율을 제공하는데, 이는 동일한 항복 강도를 가진 다른 AM 금속 합금보다 높은 수치다. 연신율은 재료가 파손되지 않고 얼마나 많은 굽힘을 견딜 수 있는지를 나타내는 지표로, 재료의 유연성과 내구성을 측정하는 중요한 요소다. HEA 첨단 연구기술 및 시설 한편, 미국 테네시주에 위치한 오크리지 국립연구소(ORNL: Oak Ridge National Laboratory)의 연구원들은 에너지부(DOE) 산하 과학 사용자 시설인 파쇄 중성자원(Spallation Neutron Source)을 통해 변형 상태에서 HEA 샘플의 내부 기계적 부하 분배를 조사할 수 있었다. 이 시설의 중성자 데이터는 합금 내부의 상세한 구조적 정보를 제공함으로써 HEA의 기계적 특성에 대한 깊은 이해를 가능하게 했다. 또한, 연구팀은 ORNL 내의 다른 DOE 과학 사용자 시설인 나노입자 재료 과학(Nanophase Materials Sciences) 센터에 위치한 원자 프로브 장비를 활용하여, 교대로 층을 이루는 나노 라멜라 구조 및 미세 구조의 상세한 3D 이미지를 캡처했다. 이와 별개로, 미국 일리노이주에 위치한 시카고 아르곤 국립연구소(Argonne National Laboratory)의 첨단방사광가속기(Advanced Photon Source)는 어닐링 과정을 거친 다양한 HEA 샘플의 단계를 연구하는 데 사용되었다. 이 시설에서의 X선 회절 분석은 합금의 열처리 과정이 그 성질에 어떻게 영향을 미치는지를 평가하는 데 중요한 역할을 했다. 미국 내 첨단 연구기술 및 시설의 활용은 HEA의 개발과 응용에 있어 중요한 도약점을 제공하며, 합금의 구조적 및 기계적 특성에 대한 포괄적인 이해를 가능하게 한다. 이러한 첨단 연구는 HEA의 미래 적용 가능성을 확장하고, 재료 과학 분야에서의 혁신적 발전을 촉진할 것으로 기대된다. 연구소들의 고도화된 기술과 시설은 재료의 기본 구조부터 그 성능에 이르기까지 광범위한 분석을 허용함으로써, 합금의 특성을 극대화하고 다양한 산업 분야에 적용할 수 있는 새로운 기회를 열어준다.
- 산업
2024-01-16
노년층 제조업 취업자 60만명 육박⋯청년층 첫 추월

제조업 취업자의 연령대가 빠르게 높아지면서 노년층 취업자 수가 60만명에 육박해 처음으로 청년층을 넘어섰다. 30~40대는 크게 줄었다. 14일 통계청 경제활동인구조사에 따르면 지난해 제조업 취업자 가운데 60세 이상은 전년보다 5만1000명 늘어난 59만9000명으로 집계됐다. 20대 이하는 전년보다 3만3000명 줄어든 55만5000명이었다. 60세 이상에 비해 4만4000명 적었다. 제조업에서 60세 이상 취업자가 10∼20대보다 많은 건 2014년 산업 분류 개편 이후 처음이다. 60세 이상 취업자는 2014년 23만1000명에서 작년 59만9000명으로 36만8000명 급증했다. 전체에서 차지하는 비중도 2014년 5.2%에서 지난해는 13.4%로 나타났다. 다양한 제조업 분야 가운데 60세 이상은 주로 식료품 제조업이나 기타 기계·장비, 금속 가공제품 등에서, 대기업보다는 중소기업에서 일하는 것으로 전해졌다. 50대도 2014년 103만6000명에서 작년 108만4000명으로 4만8000명 늘었다. 경제 주축이 되는 30대와 40대는 큰 폭으로 감소했다. 30대 취업이 가장 많이 줄었다. 30대는 2014년 124만7000명에서 작년 105만7000명으로 19만명 감소했다. 40대도 9년 새 15만4000명 줄어 작년 116만5000명을 기록했다. 20대 이하는 2014년 62만5000명에서 작년 55만5000명으로 7만명 감소했다. 오랜 기간 청년 최다 취업 업종으로 꼽혔던 제조업은 청년의 제조업 기피 현상, 고졸 취업 청년의 감소 등으로 취업자가 줄고 있다. 지난해 20대 제조업 취업자는 54만5000명으로 숙박·음식점업 취업자(57만4000명)에 밀렸다.
- 경제
2024-01-15
미국 SEC, 비트코인 현물ETF 승인⋯가상화폐 투자 쉬워졌다

미국 증권거래위원회(SEC)가 10일(현지시간) 대표적인 가상화폐인 비트코인 현물을 기초자산으로 하는 상장지수펀드(ETF) 출시를 승인했다. 이에 따라 개인투자자들과 기관투자자들이 가상화폐를 투자하기 쉬워지고 가상화폐 투자가 확대될 것으로 전망된다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 SEC가 블랙록, 그레이 스케일, 비트와이즈, 해시덱스 등 11개의 비트코인 현물 ETF를 승인했다. SEC의 이번 승인으로 모두 11개의 비트코인 ETF가 이르면 11일부터 뉴욕증시에 상장돼 거래를 시작할 수 있게 됐다. 게리 겐슬러 SEC 위원장은 이날 발표한 성명에서 "오늘 위원회는 다수의 상장지수 상품(ETP)의 상장과 거래를 승인했다"고 말했다. 겐슬러 위원장은 "법원은 SEC가 그레이스케일이 신청했던 비트코인 현물 ETF를 불허한 이유를 적절히 설명하지 못한다고 판결했다"며 "이런 배경과 신청 내용을 자세히 검토한 사항을 바탕으로 비트코인 현물 ETP 주식의 상장 및 거래를 승인하는 것이 가장 지속 가능한 길이라고 생각한다"고 승인 배경을 설명했다. 겐슬러 위원장이 언급한 ETP는 ETF의 다른 표현이다. 이번 승인은 타일러와 카메론 윙클보스 형제가 2013년 처음으로 비트코인 ETF 출시를 SEC에 신청한 이후 10년 만에 내려친 첫 허가다. 하지만 겐슬러 위원장은 이번 승인을 확대 해석하지 말라고 당부했다. 이번 승인이 가상자산 자체를 미국 정부가 인정했다는 의미가 아니며, 비트코인 외 다른 가상자산의 현물 ETF 출시 가능성에 영향을 미치는 것도 아니라는 지적이다. 겐슬러 위원장은 "SEC는 가상자산에 대해 가치 중립적이지만 금속 ETP의 기초자산은 대체로 소비나 산업용으로 사용되는 반면 비트코인은 주로 투기적이고 변동성이 큰 자산으로 렌섬웨어나 자금 세탁, 제재 회피, 테러자금 조달 등 불법 활동에도 사용된다는 점에 주목하고 싶다"며 "이에 SEC가 비트코인 현물 ETP 주식의 상장 및 거래를 승인했지만, 비트코인을 승인하거나 보증하는 것은 아니다"라고 경고했다. SEC의 비트코인 ETF 승인으로 비트코인과 이더리움도 상승세를 나타냈다. 글로벌 코인시황 중계사이트인 코인마켓캡에서 비트코인은 24시간 전보다 0.83% 상승한 4만5880 달러에 거래됐다. 시총 2위 이더리움은 24시간 전보다 8.34% 급등한 2519 달러를 기록했다.
- IT/바이오
2024-01-11
생수 속 나노플라스틱, 리터당 수천 개…체내 침범 우려

연구원들이 생수 속에서 이전 추정치보다 10~100배 더 많은 플라스틱 조각이 포함되어 있다는 사실을 발견했다고 CNN이 8일(현지시간) 보도했다. 미국 컬럼비아 대학의 연구원들은 생수에 있는 나노입자의 화학 구조를 보고, 계산하고, 분석할 수 있는 새로운 기술을 제시했다. 새로운 연구에 따르면, 표준 크기 생수 2개에 해당하는 1리터의 물에는 7가지 유형의 플라스틱에서 평균 24만 개의 플라스틱 입자가 포함되어 있으며, 이 중 90%는 나노플라스틱이고 나머지는 마이크로플라스틱인 것으로 확인됐다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 저널에 이날 발표됐다. 나노 입자는 너무 작아서 현미경으로 볼 수 없다. 전문가들은 인간 머리카락 평균 너비의 1000분의 1인 나노플라스틱은 너무 작기 때문에 소화관이나 폐 조직을 통해 혈류로 이동하여 잠재적으로 유해한 합성 화학 물질을 몸 전체와 세포에 퍼트릴 수 있다고 지적했다. 미세 플라스틱은 0.2인치(5mm) 미만에서 2만5000분의 1인치(1마이크로미터)에 이르는 폴리머 조각이다. 그보다 더 작은 것은 10억분의 1미터 단위로 측정해야 하는 나노 플라스틱이다. 이 연구를 주도한 연구팀은 미국에서 판매되는 인기 생수 브랜드 3곳의 실제 플라스틱 조각 수가 리터당 300개가 아니라 11만 개에서 37만 개 사이라는 사실을 발견했다. 단, 저자들은 어떤 브랜드의 생수를 연구했는지는 언급하지 않았다. 공동 저자이자 환경 화학자인 컬럼비아 대학교 라몬트-도허티 지구 천문대의 부교수인 베이잔 얀(Beizhan Yan)은 "이 새로운 기술은 실제로 물속에서 수백만 개의 나노 입자를 볼 수 있었으며, 이는 무기 나노 입자, 유기 입자 및 우리가 연구한 7가지 주요 플라스틱 유형이 아닌 다른 플라스틱 입자일 수 있다"고 말했다. 이 연구는 나노 플라스틱이 인간 건강에 미치는 잠재적 위험을 탐구하는 새로운 방향을 제시했다. '건강한 아기, 밝은 미래'라는 비영리단체의 연합체에서 일하는 연구 책임자 제인 헐리한은 이 연구에 직접 참여하지는 않았지만, 나노 플라스틱의 인간 건강에 대한 잠재적 위험을 더 깊이 이해하기 위한 추가적인 연구가 필요하다고 강조했다. 이 단체는 아기들이 신경독성 화학물질에 노출되는 것을 줄이기 위해 노력하는 과학자들과 기부자들로 구성되어 있다. 헐리한은 "이 연구는 미세 플라스틱 입자에 대한 광범위한 인체 노출이 거의 연구되지 않은 위험을 초래할 수 있음을 시사한다"고 말했다. 그녀는 "특히 영유아가 이러한 위험에 가장 크게 노출될 수 있는데, 그 이유는 영유아의 발달이 더디기 때문"이라고 덧붙였다. 펜실베이니아주립대 베렌드 캠퍼스의 지속가능성 책임자인 셰리 '샘' 메이슨(Sherri 'Sam' Mason)은 이 연구에 참여하지 않았지만, "이 연구는 인상적이며, 투입된 노력이 매우 심오하다. 나는 이를 획기적이라고 부르고 싶다"라고 평가했다. 이 새로운 발견은 수돗물 유해 물질 노출을 줄이기 위해 유리나 스테인리스 스틸 용기에 담긴 수돗물을 마시라는 오랜 전문가의 조언을 강조한다고 메이슨은 말했다. 이러한 조언은 플라스틱으로 포장된 다른 음식과 음료에도 적용된다고 그녀는 덧붙였다. 메이슨은 9개국 11개 브랜드에서 판매되는 생수 샘플의 93%에서 마이크로플라스틱과 나노 플라스틱의 존재를 처음으로 발견한 2018년 연구의 공동 저자였다. 과거 연구에서 메이슨은 오염된 물 1리터에 인간의 머리카락보다 넓은 평균 10개의 플라스틱 입자와 300개의 작은 입자가 포함되어 있음을 발견했다. 그러나 5년 전인 2018년 기술로는 그 작은 입자를 분석하거나 더 많은 것이 있는지 알아낼 방법이 없었다. 메이슨은 "우리가 나노플라스틱의 존재를 몰랐던 것은 아니다. (당시) 우리는 그것들을 분석할 수 없었다"라고 설명했다. 나노 플라스틱, 인간 건강 위협 전문가들은 나노 플라스틱이 인류 건강에 가장 큰 위협을 주는 플라스틱 오염 유형 중 하나로 지목하고 있다. 이는 나노 플라스틱의 미세 입자가 주요 기관의 세포와 조직을 침입해 세포 활동을 방해하고, 비스페놀, 프탈레이트, 난연제, 과불소화 물질(PFAS), 중금속 등의 내분비 교란 화학물질을 축적할 수 있기 때문이다. 러트거스 대학교 어니스트 마리오 약학대학의 독성학 박사이자 약리학 부교수인 피오피 스태플튼(Phoebe Stapleton) 박사는 쥐를 대상으로 한 연구에서 임신한 쥐가 플라스틱 입자를 섭취하거나 흡입한 후 24시간 만에 그들의 태아의 뇌, 심장, 간, 신장 및 폐에서 플라스틱 화학물질을 발견했다고 보고했다. 스태플튼 박사는 "이 시점에서 인간 태반에서 마이크로플라스틱과 나노 플라스틱이 발견됐다"고 말했다. 그는 "인간의 폐 조직과 인간의 대변, 인간의 혈액에서 (미세 플라스틱이) 발견됐다"고 덧붙였다. 생수에서 나노입자를 식별하는 새로운 연구 방법은 라만 분광법의 개선된 형태에 기반을 두고 있다. 이 기술은 분자가 빛에 반응하여 진동하는 방식을 측정함으로써 세포의 화학적 구성을 분석한다. 이 기술의 공동 발명자이자 컬럼비아 대학교 화학과 교수인 웨이 민(Wei Min) 교수는 “이 변형된 라만 분광법, 자극 라만 산란 현미경(SRS)은 두 번째 레이저를 추가해 이전에는 감지하기 어려웠던 나노입자를 여러 자릿수로 증폭된 신호를 통해 탐지할 수 있다"고 말했다. 민 교수는 2008년 SRS를 공동 개발했다. 민 교수는 "이 연구는 자극 라만 산란 현미경을 나노플라스틱 세계에 적용한 최초의 연구"라고 말했다. SRS는 이미지를 획기적으로 향상시킴으로써 기존 기술에서 몇 시간이 걸리던 나노 입자의 이미지를 마이크로초 단위로 명확하게 식별하고 캡처할 수 있으며, 촬영 대상 조직에 손상을 주지 않고도 이미지를 캡처할 수 있다. 해당 연구에서 개발된 알고리즘은 출판 당시 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 그리고 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한 일곱 가지 주요 플라스틱 유형을 식별할 수 있었다. 컬럼비아 대학교 화학 박사과정 학생이자 이 연구의 수석 저자인 나이신 치안(Naixin Qian)은 "다른 연구들을 통해 우리는 생수에 존재하는 대부분의 미세 플라스틱이 주로 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 병에서 누출된 것으로 추정했다"고 말했다. 다양한 유형의 플라스틱 존재 연구팀의 발견에 따르면, 플라스틱 물병 안에는 예상과 달리 다양한 유형의 플라스틱이 존재하며, 각 플라스틱 유형마다 입자 크기가 다르다. 연구팀은 "PET 플라스틱 입자는 크기가 컸지만, 다른 플라스틱 입자는 200나노미터에 불과해 훨씬 더 작았다"고 밝혔다. 연구에 따르면, PET 입자는 병 뚜껑을 반복적으로 여닫거나, 병이 파손되거나, 자동차 안에서 높은 온도에 노출될 때 부서질 수 있는 것으로 밝혀졌다. 컬럼비아 대학교 연구팀은 앞으로 생수에 떠다니는 나노 플라스틱의 출처를 더 깊이 연구할 계획이다. 이들은 나노 플라스틱이 제조 과정 중 오염된 원수에서 유래했을 가능성을 조사하고 있다. 한편, '건강한 아기, 밝은 미래' 재단의 헐리안은 과학이 이와 같은 문제를 탐구하는 동안 사람들이 플라스틱 노출을 줄이기 위해 취할 수 있는 조치들에 대해서도 밝혔다. 그녀는 "플라스틱 용기에 담긴 음식과 음료 섭취를 피하고, 천연 직물로 만든 옷을 입으며, 천연 소재의 소비자 제품을 구매하는 것이 좋다. 일상에서 플라스틱 사용을 줄이고 대안을 찾는 것이 중요하다"고 말했다.
- 생활경제
2024-01-10
알래스카 해저서 발견된 신비의 황금 구체, 그 정체는?

미국 국립해양대기청(NOAA)의 과학자들이 알래스카 해저에서 신비로운 황금 구체를 발견했다. 필리핀 매체 인쿼러넷(INQUIRER.NET)에 따르면, 이 구체는 금속성 노란색으로 빛나며, 자세히 보면 부드러운 질감을 가지고 한쪽에 너비 약 10cm의 구멍이 있다. 과학자들은 이것이 알려지지 않은 종의 알일 수도 있다고 추측하고 있다. 미국 국립해양대기청에서 진행한 실시간 탐사 중계에 참여한 연구원은 "이것을 어떻게 이해해야 할지 모르겠다. 크고 오래된 구멍이 있어 무언가가 들어오거나 나갔을 것 같다"고 말했다. 다른 전문가는 "무언가가 나오지 않기를 바란다"고 했다. 심해 생태학자 케리 하웰(Kerry Howell)은 황금 구체의 질감에 대해 "달걀처럼 부드럽지만, 살이 붙은 느낌이 들며 뚜렷한 해부학적 구조는 없었다"고 말했다. 그는 또 "구멍이 있어 무언가가 들어오거나 나갔을 것으로 보이지만, 내가 본 어떤 달걀과도 다르다"고 덧붙였다. 알래스카 해저에서 발견된 수수께끼 같은 황금 구체에 대한 연구원들의 추가 연구가 진행 중이다. 연구원들은 흡입 장치를 사용하여 이 황금 구체를 수집했다. DNA 검사를 통해 이 구체를 생성한 유기체를 확인할 계획이다. 과학자들은 이 황금 구체가 알일 가능성이 높다고 추정하고 있다. 그러나 구체의 크기가 10cm에 이르기 때문에, 이를 낳은 생물은 상당히 큰 크기일 것으로 예상된다. 러시아, 수중에서 좀비 바이러스 발견 한편, 러시아에서는 수중에서 좀비 바이러스가 발견되는 등 또 다른 수중 발견이 이어지고 있어 과학계를 긴장시켰다. 과학자들은 러시아 콜리마 강의 얼음 댐 아래에서 수천 년 동안 얼어있던 '좀비 바이러스'를 발견했다. 이 바이러스는 약 2만7000년에서 4만8500년 전에 얼어붙은 것으로 추정된다. 좀비 바이러스는 아메바에 감염되어, 감염된 아메바가 다른 생물체에 바이러스를 전파할 수 있다. 감염된 생물체는 의식을 잃고 움직임을 멈추며 결국 사망에 이를 수 있다. 장 미셸 클라베리(Jean-Michel Claverie) 교수는 실험을 통해 이 바이러스가 여전히 활성 상태임을 확인했다. 클라베리 교수는 "수천 년 동안 살아남은 이 바이러스는 놀라운 일이며, 기후 변화로 영구 동토층이 녹아내리면서 고대 병원균이 더 많이 방출될 수 있다"고 경고했다. 이 좀비 바이러스는 인류와 생태계에 잠재적인 위협이 될 수 있다. 클라베리 교수는 "이 바이러스가 인간에게 전염될 수 있는지는 아직 확실하지 않지만, 그 가능성을 배제할 수 없다. 만약 인간에게 전염된다면, 심각한 질병이나 사망을 초래할 수 있다"고 말했다. 좀비 바이러스는 생태계에도 위협이 될 수 있다. 이 바이러스가 다른 동물에게 전염되면, 그 동물들의 개체수 감소나 멸종을 초래할 수 있다. 과학자들은 좀비 바이러스에 대한 대응책을 마련하기 위해 노력하고 있다. 클라베리 교수는 "이 바이러스에 대한 백신이나 치료법을 개발하는 것이 중요하며, 영구 동토층이 녹는 것을 방지하기 위한 노력도 필요하다"고 말했다. 좀비 바이러스와 황금 구체 모두 인류에게 새로운 위협이 될 가능성이 있는 중요한 발견들이다. 과학자들은 이러한 발견들을 심각하게 받아들이고 이에 대응하기 위해 끊임없이 노력해야 할 것이다.
- IT/바이오
2024-01-10
암세포, 근적외선 분자에 99% 파괴

과학자들은 근적외선을 사용해 아미노시아닌 분자를 활성화시키면, 이 분자가 진동하여 암세포의 막을 파괴하는 방법을 개발했다. 이 기술은 라이스 대학교, 텍사스 A&M 대학교, 텍사스 대학교의 연구팀에 의해 개발되었으며, 과학 전문 매체 '사이언스얼럿(ScienceAlert)'을 통해 보도됐다. 이 연구는 학술지 '네이처 케미스트리(Nature Chemistry)'에 게재됐다. 아미노시아닌 분자는 이미 바이오이미징 분야에서 합성 염료로 사용되고 있다. 암 탐지를 위해 저용량으로 사용하는 이 물질은 물속에서 안정적으로 유지되고 세포 외부에 부착하는 데 효과적이다. 라이스 대학교의 화학자 제임스 투어(James Tour)는 이 기술을 "분자 착암기"라고 부르며, "완전히 새로운 세대의 분자 기계로 이전의 페링가형 모터보다 기계적 움직임이 100만 배 이상 빠르고, 가시광선이 아닌 근적외선으로 활성화할 수 있다"고 강조했다. 연구팀은 근적외선이 신체 깊은 부분까지 도달할 수 있어, 뼈나 장기의 암을 수술 없이 치료할 수 있는 가능성을 열어준다고 설명했다. 이러한 발견은 암 치료 분야에 중요한 발전을 의미한다. 실험실에서 배양된 암세포에 대한 실험 결과, '분자 착암기'라는 새로운 방법이 세포를 파괴하는 데 99%의 높은 효율을 보였다. 또한 흑색종 종양이 있는 쥐에게 테스트한 결과, 실험에 참여한 쥐의 절반에서는 암이 사라졌다. 아미노시아닌 분자의 구조와 화학적 특성은 근적외선과 같은 적절한 자극이 있을 때 유지된다는 것을 의미한다. 이 분자가 움직일 때, 내부의 전자들은 플라스몬을 형성하고, 이는 전체 분자에 걸쳐 이동을 유도하는 집합적으로 진동하는 실체를 만든다. 라이스 대학의 화학자 키케론 아얄라 오로즈코(Ciceron Ayala-Orozco)는 "중요한 점은 우리가 이 분자들이 어떻게 작동할 수 있는지에 대한 새로운 이해를 얻었다는 것"이라고 강조했다. 그는 또한 "이 방법으로 분자 전체를 흥분시켜 특정 목표를 달성하는 데 사용되는 기계적 작용을 생성하기 위해 분자 플라즈몬을 사용한 것은 이번이 처음이다. 이 경우에는 암세포의 막을 파괴하는 것이 목표였다"고 덧붙였다. 플라스몬은 분자의 한쪽에 있는 팔을 통해 진동의 움직임으로 인해 분자를 암세포의 막에 연결하는 데 도움을 준다. 이 연구는 아직 초기 단계에 있지만, 이와 같은 초기 발견들은 매우 희망적인 결과를 보여주고 있다. 이 기술은 암세포가 어떤 종류의 방어 메커니즘을 진화시키기 어렵게 만드는 간단하고 생체역학적인 접근법이다. 연구팀은 이와 유사하게 작동할 수 있는 다른 종류의 분자들을 탐색하는 것이 다음 목표다. 아얄라 오로즈코는 "이 연구는 분자 차원에서 기계적 힘을 활용하여 암을 치료하는 새로운 방법에 대한 것"이라고 말했다. 이러한 접근은 암 치료 분야에서 새로운 잠재력을 열어줄 수 있는 중요한 발전이다. 한편, 플라스몬(plasmon)은 금속에서 발견되는 자유 전자의 집합적인 진동을 나타내는 물리학적 개념이다. 금속의 전자들은 특정 조건에서 집단적으로 진동할 수 있으며, 이러한 진동은 전기장과 상호작용하여 플라스몬을 생성한다. 플라스모닉스(plasmonics)라는 분야에서는 이러한 플라스몬의 고유한 성질을 이용하여 다양한 응용을 연구하고 있다. 플라스몬은 나노기술, 광학, 센서 기술 등에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 플라스몬을 이용한 나노입자는 의료 영상, 암 치료, 화학 센서 등에서 사용된다. 특히, 플라스몬의 능력으로 빛의 파장보다 작은 구조에서도 빛을 조작하고 집중시킬 수 있기 때문에, 고해상도의 광학적 기술 개발에 중요한 기초가 된다.
- IT/바이오
2024-01-04

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