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2024-11-14 (목)

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일본 NTT, 미국 자율운행사업 진출⋯무인버스·택시 시스템·센서 개발

일본 통신사업자 NTT가 미국 스타트업 출자를 통해 자율운행 사업에 진출한다. 닛케이(日本經濟新聞)는 6일(현지시간) NTT가 미국 자율운행 상용차서비스사인 '메이모빌리티(May Mobility)'에 약 100억원을 출자하기로 했다고 밝혔다. NTT는 이번 출자를 통해 해 일본용 무인버스와 택시 자율주행 시스템을 개발하고, 도요타 자동차 차량에 탑재해 2025년 상용화에 나설 방침이다. NTT는 이번 출자로 메이 모빌리티의 자율주행 시스템 일본 독점 판매권을 얻고, 2025년 이후 관련 소프트웨어와 센서를 내장한 차량을 지자체나 운행 사업자에게 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 차량 생산은 NTT와 자본 제휴를 맺은 도요타가 맡는다. 상용 서비스에 앞서 내년 도요타의 미니 밴 '시에나'를 활용해 테스트 작업을 진행할 계획이다. NTT와 도요타는 자율주행 보급을 위해 다른 기업과의 연계도 모색한다는 입장이다. 도요타의 홍보담당자는 NTT와 자율운행에 위해 실증실험을 개시하는 것은 사실이라면서도 구체적인 내용에 대해서는 언급을 회피했지만 3개사에서 연계해갈 것이라고 말했다. 하지만 도요타와 NTT는 공동으로 자율운행 차량을 개발한다는 점에 대해서는 "공동개발 계획은 없다"고 부인했다. 지난 2017년 미국 미시간대 자율운행 팀의 멤버가 설립한 메이모빌리티는 주행 시 취득한 데이터를 인공지능(AI)으로 해석, 운전 중 상황을 실시간 판단하는 '레벨 4'의 독자 기술을 보유하고 있다. 운전자가 탑승한 상태에서 자율주행하는 레벨3와 달리 레벨4는 목적지만 입력하면 운전자 없이 돌발 상황에 순간 대처하며 주행할 수 있다. 메이모빌리티의 자율주행 시스템은 북미 시장을 중심으로 12개 도시에서 35만 회 이상의 주행 실적을 보유하고 있으며 지난해 일본 도요타와 독일 BMW그룹으로부터 투자를 받았다. 도쿄(東京)해상홀딩스가 자본업무제휴를 맺었으며 브릿지스톤도 미국 자회사를 통해 출자했다.
- 산업
2023-11-07
인도, 초소형 슈퍼커패시터 개발⋯에너지 저장 분야 혁신 기대

인도에서 개발된 초소형 슈퍼커패시터(콘덴서)가 에너지 저장 분야에서의 혁신을 예고했다. 과학기술 전문매체 '사이테크 데일리(SciTechDaily)'는 최근 인도 과학 연구소(Indian Institute of Science, IISc)의 응용 물리학부 연구진이 기존의 슈퍼커패시터보다 훨씬 작고 밀도가 높은 초소형 슈퍼커패시터를 개발했다고 보도했다. 화학 분야 학술지 'ACS 에너지 레터(Energy Letters)'에 게재된 최근의 연구에서, 연구원들은 전통적인 커패시터에서 사용되는 금속 전극을 대체하여, 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistors, FET)를 전하 수집기로 활용해 슈퍼커패시터를 제작했다. 이 연구를 주도한 교신 저자인 아바 미스라(Abha Misra) IAP의 교수는 "FET를 슈퍼커패시터의 전극으로 사용하는 것은 커패시터의 전하 조정 방식에 있어 혁신적인 접근이다"라고 언급했다. 현재 사용되는 커패시터들은 주로 금속 산화물 기반의 전극을 사용하지만, 이는 전자 이동성이 낮다는 한계를 가지고 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 미스라 박사 팀은 전자 이동성을 개선하고자 이황화몰리브덴(MoS₂)과 그래핀 층을 몇 원자 두께로 번갈아 가며 금 접점에 연결한 하이브리드 FET를 개발하기로 결정했다. 이들은 두 FET 전극 사이에 고체 젤 전해질을 적용하여 고체 상태의 슈퍼커패시터를 구축했다. 이 전체 구조는 이산화규소와 실리콘 베이스 위에 구축됐다. 미스라 박사는 "두 시스템을 통합하는 것이 설계의 핵심이다"라고 언급했다. 이 두 시스템은 서로 다른 전하 용량을 가진 두 개의 FET 전극과 이온성 매질인 젤 전해질로 구성된다. IAP의 박사 과정 학생이자 연구의 수석 저자 중 한 명인 비노드 판와르(Vinod PanWar)는 트랜지스터의 모든 이상적인 특성을 구현하기 위한 장치 제작이 어려웠다고 말했다. 이 초소형 슈퍼 커패시터는 매우 작아 현미경 없이는 볼 수 없으며, 제작 과정에서는 높은 정밀도와 뛰어난 손기술이 필요하다. 현미경으로 관찰 가능 크기와 무게 면에서 기존 슈퍼커패시터를 능가하는 이 초소형 슈퍼커패시터는 배터리를 대체할 수 있는 새로운 가능성을 제시하고 있다. 연구팀은 전계 효과 트랜지스터(FET)와 이황화 몰리브덴(MoS₂)과 그래핀 층을 통합해 특정 조건에서 전기 용량이 3000% 이상 증가하는 결과를 얻었다. 슈퍼커패시터(콘덴서)는 특히 전기 용량의 성능을 강화하여, 전지처럼 사용할 수 있도록 설계된 부품이다. 전자 회로에서 사용되는 이 커패시터는 전기적으로 충전지와 유사한 기능을 제공한다. 기본적인 원리는 '전력을 저장하여 필요에 따라 방출하는 것'이며, 전자 회로가 안정적으로 작동하도록 하는 데 필수적인 부품 중 하나이다. 초소형 슈퍼커패시터는 기존 슈퍼커패시터보다 훨씬 작고 조밀한 구조를 가진다는 장점이 있다. 이러한 특성은 거리의 가로등부터 전자제품, 전기 자동차, 의료 기기에 이르기까지 다양한 응용 분야에 활용될 수 있는 기회를 제공한다. 현재 이러한 대부분의 장치는 배터리로 작동한다. 하지만 배터리는 시간이 지나면서 전기 저장 능력이 감소하여 제한된 수명을 갖게 된다. 반면, 커패시터는 설계 특성상 훨씬 오래 전기를 저장할 수 있는 장점이 있다. 슈퍼커패시터는 배터리와 커패시터의 장점을 결합하여 대량의 에너지를 저장하고 방출할 수 있는 장치로, 차세대 전자기기에서 매우 중요한 역할을 할 것으로 여겨진다. 이번 연구는 초소형 슈퍼커패시터의 가능성을 보여주는 중요한 성과로 평가된다. 향후 연구가 성공적으로 진행된다면, 초소형 슈퍼커패시터는 기존의 배터리를 대체하여 다양한 전자 기기의 성능과 수명을 향상시키는 데 기여할 것으로 기대된다. 한국, 초소형 슈퍼커패시터 개발 현황 한편, 한국에서도 슈퍼커패시터 관련 연구와 개발을 진행하는 업체가 다수 있다. 에스피지(주)는 고체 전해질 기반의 슈퍼커패시터와 FET를 이용한 초소형 슈퍼커패시터를 개발하고 있다. 포스코케미칼(주)는 그래핀 기반의 초소형 슈퍼커패시터를, LG화학(주)는 전기 자동차용 초소형 슈퍼커패시터를 개발하고 있다. 한국의 슈퍼커패시터 기술은 세계 수준에 도달하고 있다. 이를 바탕으로 국내 업체들이 초소형 슈퍼커패시터 시장에서 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 전망된다. 초소형 슈퍼커패시터는 다양한 전자 기기에 적용 가능한 높은 잠재력을 가지고 있다. 특히 전기 자동차, 스마트 워치, IoT 기기 등에서 기존의 배터리를 대체할 수 있는 새로운 솔루션으로 기대를 모으고 있다. 전기 자동차의 경우, 초소형 슈퍼커패시터를 사용하면 배터리의 용량을 줄일 수 있고, 충전 시간을 단축할 수 있다. 또한, 스마트 워치나 IoT 기기에서의 사용은 배터리 수명을 연장할 수 있다. 초소형 슈퍼커패시터 기술의 지속적인 개발과 상용화가 진행된다면, 에너지 저장 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2023-11-06
바나나, 멸종 위기…캐번디시 '파나마병 TR4' 남미 확산

세계적으로 가장 많이 소비되는 캐번디시 바나나가 멸종 위기에 직면했다. 영국 매체 조(JOE)에 따르면, 캐번디시 바나나를 위협하는 파나마병 TR4가 최근 남아메리카에서도 발견됐다. 파나마병 TR4는 토양에서 서식하는 곰팡이로, 식물의 혈관계를 공격하여 식물의 시들게 한다. 이 병균은 이미 아시아, 아프리카, 중동, 호주, 중앙 아메리카에서 카벤디시 바나나를 감염시켰다. 캐번디시 바나나는 전 세계 바나나 생산량의 약 47%를 차지하는 품종으로, 영국에서만 연간 50억 개 이상이 소비된다. 캐번디시 바나나는 비교적 저렴한 가격과 달콤한 맛으로 많은 소비자들에게 사랑받고 있다. 유전자 변형 기술로 저항력 향상 연구 과학자들은 유전자 변형 기술을 활용하여 캐번디시 바나나의 병에 대한 저항력을 향상시키기 위한 연구를 진행 중이다. 퀸즐랜드 과학기술대학(QUT)의 연구팀은 QCAV-4라는 유전자 변형 캐번디시 바나나를 개발하고 있다. QUT의 제임스 데일 교수는 "캐번디시 바나나의 수출 시장이 심각하게 영향을 받기 전에 해결책이 마련될 것이라고 확신한다"고 말했다. 그러나 현재 유전자 변형 기술은 아직 상용화 단계에 이르지 못했으며, 캐번디시 바나나를 대체할 수 있는 새로운 품종 개발에도 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 만약 캐번디시 바나나가 멸종될 경우, 식품 공급망에 큰 혼란이 발생할 것으로 우려된다. 바나나는 전 세계에서 가장 많이 소비되는 과일 중 하나로, 바나나를 주 원료로 사용하는 다양한 제품들 또한 이에 영향을 받을 수 있다. 한국 바나나 소비량 한국에서 바나나는 과일 중에서 가장 많이 소비되는 품목 중 하나다. 2022년 기준, 우리나라의 바나나 소비량은 약 100만 톤으로, 이는 전세계 바나나 소비량의 약 1%에 해당하는 규모다. 국내에서 소비되는 바나나는 주로 에콰도르, 필리핀, 콜롬비아 등에서 수입되는 캐번디시 바나나다. 파나마병 TR4가 국내에 유입될 경우, 캐번디시 바나나 의존도가 높은 국내 바나나 산업에 큰 타격이 예상된다. 정부는 파나마병 TR4의 국내 유입 방지를 위해 검역 강화 등의 조치를 취하고 있다. 또한, 캐번디시 바나나를 대체할 수 있는 새로운 바나나 품종을 개발하기 위한 연구도 진행하고 있다.
- 생활경제
2023-11-06
리튬이온 배터리 대체제 개발…EV 시장 혁신 기대

리튬이온 배터리 대체제로 불이 붙거나 폭발하지 않는 솔리드 스테이트 배터리가 개발됐다고 야후가 TC(The Cool Down)를 인용 보도했다. 이 매체는 호주 알텍 배터리(Altech Batteries Ltd)와 독일 프라운호퍼 연구소(Fraunhofer Institute)가 리튬이온 배터리보다 안전하고, 저렴하며, 오래 지속되는 솔리드 스테이트 배터리(CERENERGY) 기술을 개발했다고 전했다. 이 배터리는 알루미늄, 니켈, 세라믹과 같은 저렴하고 풍부한 재료를 사용하여 제작되었으며, 리튬과 코발트와 같은 희소 자원을 사용하지 않는다. 또한, 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 배터리와 달리 화재나 폭발의 위험이 없다. CERENERGY 배터리는 현재 독일에서 파일럿 플랜트를 통해 상용화를 위한 테스트를 진행 중이며, 2024년부터 본격적인 생산이 시작될 예정이다. 리튬이온 배터리는 현재 전기차, 스마트폰, 노트북 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 리튬과 코발트와 같은 희소 자원을 사용해 비용이 높고 화재나 폭발 위험 등의 기술적 한계가 있다. CERENERGY 배터리는 이러한 한계를 극복한 획기적인 기술이다. 따라서 전기차(EV) 보급 확대와 배터리 산업의 지속 가능한 발전에 기여할 것으로 기대된다. 안전성·경제성·환경성 획기적 개선 CERENERGY 배터리는 기존 리튬 이온 배터리보다 안전성이 크게 개선됐다. 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 배터리는 충전과 방전 과정에서 전해질이 과열되면 화재나 폭발이 발생할 수 있다. 반면, CERENERGY 배터리는 고체 전해질을 사용하기 때문에 이러한 위험이 없다. 또한, CERENERGY 배터리는 제조 비용이 40~50% 저렴할 것으로 예상된다. 이는 리튬과 코발트와 같은 희소 자원을 사용하지 않기 때문이다. 뿐만 아니라, CERENERGY 배터리는 기존 리튬이온 배터리 수명의 3배에 달하는 15년 이상 사용할 수 있을 것으로 예상된다. 한국 배터리 산업에도 기회 CERENERGY 배터리는 한국 배터리 산업에도 새로운 기회를 제공할 전망이다. 전 세계 리튬이온 배터리 시장의 약 20%를 점유하고 있는 한국은 배터리 제조의 선도 국가다. CERENERGY 배터리 기술이 상용화될 경우, 한국의 배터리 기업들은 해당 배터리의 생산을 위해 필요한 기술과 설비 투자를 확보하기 위해 노력할 것으로 예상된다. 이는 한국 배터리 산업의 경쟁력 강화로 이어질 수 있다. CERENERGY 배터리의 개발은 리튬이온 배터리의 고비용과 화재 위험 등 기술의 한계를 극복하고, 배터리 산업의 미래를 바꿀 것으로 기대된다.
- 산업
2023-11-03
삼성 파운드리, 1.4나노·2나노 공정 대형고객 확보 전망

삼성이 여러 회사들과 1.4나노와 2나노 공정을 통해 대형 칩 고객 확보에 있어 긍정적인 전망을 가지고 있다고 미국 기술 매체 샘모바일(SAMMOBILE)이 보도했다. 삼성 파운드리는 현재 대형 고객들과 협상 중이며, 2025년까지 2나노 공정, 2027년까지 1.4나노 공정 제품을 양산할 계획이다. 삼성 파운드리는 세계 최초로 3나노 공정을 상용화했으나, AMD, 엔비디아(Nvidia), 퀄컴과 같은 대형 칩 고객 확보에는 성공하지 못했다. 하지만 삼성 파운드리는 상대적으로 저렴한 암호화폐 기업의 ASIC(주문형 집적 회로) 칩 공급을 통해 시장에 입지를 확보했다. 관계자에 따르면 GAA(Gate All Around) 기술을 도입한 1.4나노와 2나노 공정은 성능과 전력 효율성 면에서 큰 개선이 이루어질 것으로 예상되고 있다. 삼성 파운드리 정기태 CTO는 이미 1.4나노미터와 2나노미터 프로세스를 위한 대형 칩 고객들과 협상이 진행중이라고 밝혔다. 정 CTO는 "삼성 파운드리는 현재 2세대 3나노미터 칩 제조 공정의 개발을 진행 중이며, 이는 2024년 말까지 엑시노스 2500(Exynos 2500)과 스냅드래곤 8 Gen 4의 제조에 활용될 것으로 예상된다"고 전했다. 또한, 정 CTO는 한국 COEX에서 열린 2023년 반도체 엑스포에서 고객이 제품을 입수하는데 대략 3년이 걸린다고 언급했다. 그는 이미 대형 고객들과의 협상이 진행 중이므로 이러한 계획이 몇 년 안에 실현될 것으로 보인다고 말했다. 그는 "파운드리 사업은 고객사에게 '안정성'이 가장 중요하다"고 강조하며, 새로운 기술을 처음부터 채택하는 것은 쉽지 않을 것이라고 말했다. 칩 제조사에서 문제가 발생할 경우, 고객사 역시 피해를 입을 수 있기 때문에 공급 업체 선정 시 신중을 기해야 한다는 설명이다. 또한, 정 CTO는 "GAA 공정은 지속 가능한 기술로 보이지만, 핀펫 기술에서는 더 이상 개선의 여지가 적다"고 말하며, "앞으로 2나노, 1.4나노 공정 등에서는 대형 고객사와 협상이 진행 중이다"고 덧붙였다. 그는 후공정 분야에서도 삼성전자, TSMC, 인텔 간의 경쟁이 계속될 것으로 예상했다. 그는 "후공정 분야는 전공정에 비해 중국 기업의 진입이 상대적으로 용이하지만, TSMC처럼 다양한 고객으로부터 피드백을 받거나, 삼성이나 인텔처럼 설계와 제조를 모두 수행하는 종합 반도체 회사(IDM)가 아닌 이상, 새로운 참여자들이 경쟁에 참여하는 것은 쉽지 않을 것"이라고 밝혔다. 삼성전자 파운드리는 1.4나노와 2나노 공정을 활용해 대형 고객을 확보하는 방향으로 추진할 것으로 보이며, GAA 기술의 강점을 활용하여 대형 고객사들을 확보할 수 있을지 관심이 집중되고 있다.
- IT/바이오
2023-11-01
리튬이온 전지, 저온 합성법 리튬 세라믹 개발

리튬이온 배터리는 에너지 저장장치의 최정점에 서 있지만, 고비용과 화재 위험이 단점으로 지적된다. 특히 원자재 가격의 상승이 이어지면서, 보다 경제적이고 효율적인 리튬이온배터리의 연구개발이 가속화되고 있다. 과학기술·의학전문 매체 '사이언스엑스(Science X)'는 최근 화학 학술지 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie)'에 게재된 고체 전해질 역할을 대신할 수 있는 경제적인 저온 합성법 리튬 세라믹 개발 소식을 전했다. 이 연구는 전기자동차의 배터리 개발에 있어서 큰 전환점이 될 것으로 보이며, 기존의 문제점들을 해결하는 데 일조할 것으로 보인다. 전기 자동차용 배터리 개발을 좌우하는 두 가지 요소는 차량 범위를 결정하는 '전력'과 '비용'으로, 이는 내연기관과의 경쟁에서 매우 중요하다. 미국 에너지부는 2030년까지 전기자동차의 배터리 생산 비용을 절감하고, 에너지 밀도를 높이는 것을 목표로 하고 있다. 이를 통해 내연기관 차량에서 전기 차량으로의 전환이 가속화될 것으로 전망되고 있다. 그러나 기존의 리튬이온 배터리만으로는 이 목표를 달성하기 어려울 것으로 보인다. 훨씬 더 작고, 더 가볍고, 강력하며 안전한 배터리를 제작하기 위한 새로운 접근 방식은 흑연 대신 금속 리튬을 사용한 양극 고체 셀을 사용하는 것이다. LLZO합성법 혁신 LLZO를 사용한 리튬이온 배터리 제조 과정에서는 일반적으로 이 물질을 1050°C 이상에서 음극과 함께 소결하여 급속한 리튬 전도성 입방 결정상을 형성하고, 전극에 강력하게 결합시켜야 한다. 그러나 600°C 이상의 고온 조건은 지속 가능한 저코발트 또는 무코발트 양극재의 안정성을 해치며, 생산비용과 에너지 소비 또한 상승시킨다. 이런 문제점을 해결하고자, 보다 경제적이며 지속 가능한 새로운 리튬이온 배터리 생산 방법의 필요성이 대두됐다. 이러한 배경 속에서 미국 케임브리지 MIT와 독일 뮌헨 TU의 연구팀이 새로운 합성 공정을 선보였다. 제니퍼 엘엠 루프(Jennifer LM Rupp) 박사가 이끄는 이 팀은 세라믹 전구체 화합물을 기반으로 하지 않는 새로운 방법을 개발했다. 이 공정은 LLZO를 형성하기 위해 순차적 분해 합성을 통해 직접 치밀화하는 액체 공정을 사용한다. 이를 통해 기존 방법보다 낮은 온도에서도 효율적으로 LLZO를 합성할 수 있게 되어, 생산 과정에서의 에너지 소비와 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 루프 박사와 그의 연구팀은 LLZO의 무정형 형태에서 결정질 형태(cLLZO)로의 다단계 상변환을 분석하기 위해 다양한 방법(라만 분광법, 동적 시차 주사 열량계 등)을 활용했다. 이를 통해 시간-온도-변환 다이어그램을 제작하며, 합성 경로의 조건을 최적화하는데 성공했다. 500도 이하에서 합성 성공 연구팀은 이러한 분석을 바탕으로 500°C라는 상대적으로 낮은 온도에서 10시간 동안 어닐링 과정을 거친 후, cLLZO를 조밀하고 견고한 필름 형태로 만드는 새로운 기술을 선보였다. 이 최적화된 합성 방법을 통해 미래의 배터리 설계에서는 코발트와 같은 사회 경제적으로 중요한 자원을 사용하지 않아도 되며, 지속 가능한 음극과 고체 LLZO 전해질을 통합할 수 있게 됐다. 연구팀은 최근의 연구 성과를 바탕으로 "전고체 배터리의 상용화가 한 걸음 더 가까워졌다"며 "앞으로의 연구를 통해 리튬 세라믹의 성능을 더욱 향상시키고, 다양한 종류의 전고체 배터리에 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 한편, 한국원자력연구원 창업기업 내일테크놀로지는 나노 신소재를 이용하여 리튬이온전지의 성능과 안정성을 향상시키는 새로운 기술을 선보였다. 질화붕소 나노튜브(BNNT)를 활용한 이 기술은, 900도 이상의 고온에서도 안정성을 유지하며, 화학적 반응성이 낮은 것이 특징이다. 내일테크놀로지의 이러한 기술은 배터리 제작 공정에 무리 없이 적용될 수 있으며, 배터리의 출력과 용량, 충전과 방전, 그리고 안전성 등 전반적인 성능 향상에 기여할 것으로 예상된다. 이로써, 배터리 관련 기술 분야에서의 혁신과 더불어 에너지 저장장치의 성능 향상이 기대된다.
- 산업
2023-11-01
에너지 저장·CO₂ 동시 포집하는 이중 목적 배터리 탄생

기후 변화 대응을 위해 에너지 저장과 CO₂ 포집이 동시에 가능한 이중 목적 배터리의 개발이 가속화되고 있다고 에너지 전문 매체 오일프라이스(OILPRICE)가 최근 보도했다. 영국 서리 대학교(University of Surrey) 연구진은 리튬-CO₂ 배터리용 촉매 개발을 가속화하는 새로운 시스템을 개발했다고 밝혔다. 이 시스템은 랩온어칩(lab-on-a-chip, '칩 속의 실험'이라는 의미) 기술을 기반으로 하며, 백금, 금, 은, 구리, 철, 니켈 등 다양한 재료를 빠르고 효율적으로 테스트할 수 있다. 리튬-CO₂ 배터리는 리튬과 이산화탄소를 결합하여 작동하는 새로운 유형의 배터리다. 에너지를 저장할 뿐만 아니라 CO₂를 포집할 수 있어 기후 변화 대응에 유망한 기술로 평가받고 있다. 이 연구는 '에너지·환경 과학(Energy & Environmental Science)' 저널에 게재됐다. 연구진이 새로운 시스템을 도입해 다양한 재료를 테스트한 결과, 철과 니켈이 가장 효과적인 촉매로 작용한다는 사실을 확인했다. 앞으로 이 시스템을 활용하여 리튬-CO₂ 배터리의 성능 향상과 상용화 연구에 집중할 예정이다. 이 연구를 주도한 카이 양(Kai Yang) 박사는 "우리는 여러 작업을 동시에 진행할 수 있는 혁신적인 랩온어칩 전기화학 테스트 플랫폼을 개발했고, 이 방법은 기존 방법에 비해 비용과 효율성 면에서 우수하며 조작도 더 용이하다"고 설명했다. 에너지 저장과 CO₂ 포집 기술은 기후 변화에 대응하는 데 있어 필수적이다. 에너지 저장은 재생에너지의 일시적 불안정성을 보완하며, CO₂ 포집은 지구 온난화를 완화하기 위해 대기 중 CO₂ 농도를 감소시키는 데 기여한다. 이 두 기술을 결합한 이중 목적 배터리는 기후 변화 대응의 중심 기술로 각광받고 있다. 리튬-CO₂ 배터리는 기존 배터리보다 에너지 밀도가 높아 오랫동안 사용할 수 있다. 또한, 재생에너지와의 연계 사용이 가능해 환경에 더 친화적이다. 하지만, 이중 목적 배터리는 여전히 에너지 저장 용량이 상대적으로 적고, 비용이 높으며, 안전성 문제도 해결 과제로 남아 있다. 연구자들은 리튬-CO₂ 배터리 성능 향상과 상용화를 위해 노력할 계획이며, 여러 종류의 이중 목적 배터리 개발도 계속 진행 중이다. 이중 목적 배터리는 아직 초기 개발 단계에 있지만, 앞으로 기후 변화에 대한 중요한 대응 수단으로 자리매김할 것으로 예상된다.
- 산업
2023-10-31
中 세계 최초 전기 수직 이착륙 항공기 상용화 임박

중국의 드론 제조 기업 이항(eHang)은 자사의 eVTOL(전기 수직 이착륙) 항공기 '이항216(EHang 216)'이 중국 민항국(CAAC)으로부터 타입 인증을 받았다고 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)가 보도했다. 이는 세계 최초로 eVTOL 항공기에 대한 타입 인증이다. 이항216은 8개의 프로펠러가 장착된 eVTOL 항공기로, 한 번에 최대 5명의 승객을 태울 수 있다. 이 항공기의 최고 속도는 시속 130km이며, 최대 비행 거리는 35km에 달한다. 이항은 중국 광저우의 푸톈 국제공항에서 이항216을 이용한 승객 운송 서비스를 시작했다. 푸톈 국제공항은 광저우 도심에서 약 30km 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 이항216은 이 구간을 약 15분 만에 연결한다. 이항은 앞으로 '이항 216'의 서비스를 중국 전국으로 확장할 계획이며, 국제 시장으로의 진출도 계획 중이다. 이항의 eVTOL 항공기는 수직 이착륙이 가능해 도심 공간에서의 효율적 이동을 가능하게 하며, 전기 구동 방식으로 소음 감소와 환경 친화적인 면에서도 기대되고 있다. 글로벌 시장 조사 기관 프로스트 앤드 설리번(Frost & Sullivan)의 보고에 따르면, eVTOL 항공기 시장은 2025년까지 약 100조원에 달할 것으로 예상된다. 현재 세계적으로 eVTOL 항공기를 개발 중인 기업은 100여 개에 달한다. 이 중에는 미국의 조비 항공(Joby Aviation), 영국의 버티컬 에어로(Vertical Aerospace), 독일의 볼로콥터(Volocopter) 등이 대표적이다. 중국은 현재 eVTOL(전기 수직 이착륙) 항공기 분야에서 세계를 선도하는 국가 중 하나로 자리매김하고 있다. 이항(eHang)을 비롯해 웨이보(Weibo), 샤오미(Xiaomi)와 같은 중국의 대형 기술 기업들도 이 분야에 적극 투자하며 개발을 진행하고 있다. 중국의 eVTOL 항공기 기술 발전이 가속화됨에 따라, 앞으로 세계 eVTOL 시장에서 중국 기업의 영향력이 더욱 커질 것으로 전망된다. 이항이 세계 최초로 eVTOL 항공기 타입 인증을 받은 것은 중국이 이 분야에서 전 세계적으로 선두를 달리고 있음을 입증하는 사건이다. 이미 2016년부터 이항은 eVTOL 항공기의 상업적 운영을 시범적으로 실시해 왔다. 중국의 빠른 발전 속도에 대해서는 안전 문제에 대한 우려의 목소리도 있지만, 중국은 이를 해결하기 위해 4만회 이상의 시험 비행을 진행했다고 발표했다. 중국의 적극적이고 빠른 추진 방식은 앞으로 세계 eVTOL 시장의 경쟁 구도에 큰 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 중국 기업들이 글로벌 시장에서 선두를 지킬 수 있도록 시장을 빠르게 선점하는 데 성공할지 관심이 집중되고 있다.
- 산업
2023-10-30
아마존, 美 드론 활용 의약품 배송 서비스 시작…1시간 내 도착

미국의 대표 온라인 쇼핑몰 아마존이 의약품 드론 배송 서비스를 신규 론칭했다고 밝혔다. 서비스 지역에서는 주문한 의약품이 드론을 통해 1시간 내로 고객에게 직접 배송될 예정이다. 일본 매체 니케이 아시아에 따르면 이번 서비스는 미국 텍사스주 칼리지 스테이션 지역에서 먼저 시작되며, 아마존이 운영하는 '아마존 파머시(Amazon Pharmacy)'에서 고객의 주문을 받아 처리한다. 주문이 들어오면, 약사가 해당 의약품을 준비하고 드론에 싣어 고객의 집까지 빠르게 배송하는 시스템이다. 아마존 파머시는 독감이나 폐렴 등 다양한 질병에 대한 처방약 500가지 이상을 드론 배송으로 고객에게 전달하고 있다. 이로써 환자들은 병원이나 약국에 직접 방문하지 않아도 필요한 약을 쉽고 편리하게 받을 수 있게 되었다. 고객이 배송을 받을 주소를 사전에 등록하면, 아마존의 드론은 그 주소로 직접 약을 배송한다. 드론은 목적지에 도착하면 약 4미터 높이에서 약을 땅에 내려놓는다. 이 서비스에는 추가 비용이 발생하지 않는다. 아마존은 이 같은 드론 배송 서비스를 미국 외 다른 국가로도 확대할 계획이다. 2024년까지 영국과 이탈리아에서도 서비스를 시작할 예정이다. 아마존은 더욱 효율적이고 빠른 배송 서비스를 제공함으로써 고객 만족도를 높이고 글로벌 배송 네트워크를 확장해 나갈 계획이다. 헬스케어 부문에 진출한 아마존은 이를 더욱 강화하고 있다. 아마존은 2018년에 온라인 약국 '필팩(PillPack)'을 인수하여 아마존 파머시를 설립했다. 2023년에는 39억 달러(약 5조 2646억원)에 '원메디컬(United Medical)'을 인수하여 구독 기반의 진료 서비스를 제공하고 있다. 아마존은 드론 배송 서비스의 선두 주자로, 그 도입과 개발에 많은 시간과 노력을 투자해왔다. 2013년 처음 드론 배송 아이디어를 공개한 이후, 2022년에는 미국 일부 지역에서 드론 배송을 상용화할 계획이라고 발표했다. 또한 10년 내에 연간 5억 개의 상품을 드론을 통해 배송하는 목표를 세웠다. 아마존은 또한 원격 진료 서비스도 미국 전역에서 활발히 제공하고 있다. 현재는 일부 지역에서만 약품 당일 배송과 드론 배송 서비스를 제공하고 있지만, 앞으로 서비스를 확장하여 더 많은 지역에서 진료부터 처방, 배송까지 원스톱 서비스를 제공할 계획이다. 아마존의 드론 배송 서비스는 의약품 배송 외에도 다양한 상품에 적용될 예정이다. 현재 미국 텍사스주 칼리지 스테이션과 캘리포니아주 록포드에서 서비스가 제공되고 있으며, 2024년까지 서비스를 제공하는 지역 1곳을 추가 확대할 계획이다. 아마존의 미국 드론 배송 서비스는 현재 최대 5파운드(약 2.3kg)의 무게까지 상품을 운반할 수 있으며, 텍사스주 칼리지 스테이션에서는 2022년 12월 이후로 이미 수백 건의 배송이 성공적으로 이루어졌다고 밝혔다. 현재로서는 아마존을 포함하여 윙, 집라인 등 총 5개의 업체가 미국 연방항공국(FAA)으로부터 상업용 드론 배송에 대한 허가를 받았다. 다만, 다양한 규제와 안전성 검증 과정이 필요하기 때문에 드론 배송 서비스는 아직 일부 지역에서만 제한적으로 운영되고 있다. 아마존은 의약품 드론 배송 소식과 함께 신형 드론 MK30을 공개했다. 이 신형 드론은 최대 비행 거리가 24km에 달해 기존 모델 MK27의 12km에 비해 두 배 가량 증가했다. 또한, MK30은 프로펠러를 육각형 고정날개로 둘러싼 독특한 디자인을 적용해 소음을 40% 감소시켰다. 아마존은 2024년부터 이 신형 드론을 미국 일부 지역의 의약품 드론 배송에 활용할 계획이다. 한편, 미국 내에서는 여러 기업들이 드론을 활용한 의약품 배송에 주목하고 있다. 월마트는 2023년부터 텍사스주에서 의약품 드론 서비스를 시작했다. 드론봇은 2022년부터 캘리포니아주에서 혈액 드론 배송 서비스를, 릴리도 올해부터 인디애나주에서 드론을 이용한 의약품 배송 서비스를 실시하고 있다. 물론, 한국에서도 드론 배송의 상용화가 본격적으로 추진되고 있다. 국토교통부는 2025년까지 드론 배송의 본격적인 서비스를 실현하기 위한 로드맵을 마련 중이다. 2023년까지는 드론 배송에 필요한 법적 및 제도적 기반을 구축할 예정이며, 2024년에는 도심을 포함한 일부 지역에서 시범 사업을 운영할 계획이다. 2025년부터는 시범 사업의 결과를 바탕으로 전국적인 드론 배송 서비스 확대를 목표로 하고 있다. 현재 한국의 드론 배송 시장은 초기 단계에 있지만, 기술 발전과 정부의 적극적인 지원에 힘입어 빠른 성장이 예상된다. 아마존과 같은 글로벌 기업들의 성공 사례를 바탕으로, 드론 배송이 한국의 물류와 의약품 배송 분야에서도 혁신을 가져올 것으로 전망된다.
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2023-10-27
일본, 도로 주행 중 전기차 무선 충전 시험

전기차의 보급이 점차 확대되면서, 기업들이 더욱 편리한 전기차 충전 방법을 개발하기 위해 노력하고 있다. 이미 충전된 배터리를 교환하는 간편한 방법부터, 사용 시간이 더 긴 배터리 개발까지 여러 방안이 포함되어 있다. 일본은 도로를 달리는 동시에 차량을 무선으로 충전하는 충전 코일 기술을 선보여 주목을 받고 있다. 일본 니케이 아시아에 따르면, 도쿄 인근 치바 현에서는 전기차가 주행 중 도로 위에서 무선으로 충전될 수 있는 기술을 시험하고 있다. 이번 시험은 도쿄 대학과 타이어 제조 회사 브리지스톤, 자동차 부품 제조 회사 NSK와 덴소, 부동산 회사 미쓰이 후도산, 그리고 치바 대학이 협력하여 진행하고 있는 프로젝트이다. 도로에 충전 코일 설치 충전 코일은 도로 표면, 특히 신호등 앞에 설치되어 있어 전기자동차(EV)가 충전할 수 있도록 하고 있다. 전기차가 코일 위를 10초 동안 주행하게 되면, 대략 1km 주행할 수 있는 만큼의 전력이 충전된다. 이 코일은 자동차 바닥 부근의 장치로부터 전기를 전송받는다. 이런 방식의 충전 기술은 스마트폰의 무선 충전과 비슷한 원리다. 도로에 설치된 충전 코일은 차량을 인식한 후에만 전기를 공급하며, 플러그인 하이브리드 차량도 이 코일을 통해 충전이 가능하다. 이 프로젝트의 실험은 2025년 3월까지 계속될 예정이다. 이 기간 동안 기술의 안전성과 내구성 등 여러 가지 요소를 테스트한다. 카시와 지역은 2030년까지 이런 방식으로 충전할 수 있는 자동 셔틀버스 서비스를 도입할 계획이다. 카시와의 카즈미 오타 시장은 "민간과 협력하여 카시와노하에서 스마트시티의 발전을 추구하고 있다"고 말했다. 전기화된 도로 도입 자동차 산업이 전기차로 전환하고 있지만, 충전소의 부족 등으로 인해 전기 자동차의 보급이 제한되고 있는 상황이다. 일부에서는 전기차의 생산이 계속 증가한다면 결국 배터리 부족 문제가 발생할 것이라고 우려하고 있다. 전기화된 도로를 도입하면 전기차가 더 작은 배터리로도 효율적으로 운행할 수 있게 해준다. 이로 인해 차량의 무게가 줄어들고, 주행과 배터리 제조 과정에서 발생하는 탄소 배출도 줄일 수 있다. 카시와는 지능형 교통 시스템(ITS)의 실험 도시로 선정됐다. 도로 충전 프로젝트는 61개의 다양한 기관과 민간 기업이 참여해 진행 중이다. 카시와의 교통 정책 담당자 후지타 나오히로는 "카시와에서 진행된 모빌리티 실험은 성공적이었다"고 말했다. 중국, 무선 충전 특허 출원 한편, 중국의 샤오미는 차량이 충전이 필요할 때 선택할 수 있는 무선 충전 방법에 대해 새로운 특허를 출원했다. 이 방법은 자율 주행 차량이 충전이 필요한 차량에 접근해 이동 중인 다른 차량에 무선으로 전기 에너지를 전송하는 시스템이다. 미국에서는 전기차의 충전 인프라 문제를 해결하기 위해, 2024년부터 차량이 이동하거나 정차 중일 때도 충전이 가능한 '전기 도로 프로젝트'를 건설할 계획이다. 한국은 2009년에 세계 최초로 이동 중에 무선 충전이 가능한 '온라인 전기자동차(OLEV)'를 개발했으나, 높은 투자 비용 때문에 상용화에는 실패했다. 현재 이 분야에서는 이스라엘의 일렉트리온, 미국의 위트리시티, 노르웨이의 ENRX가 선두주자로 나서고 있다. ENRX는 도로 한 가운데 자기 유도 기술을 적용한 무선 충전 패드를 매립해 운전 중에도 전기차를 충전할 수 있게 했다.
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2023-10-25
리튬이온전지보다 저렴하고 안전한 '수계이차전지' 개발

리튬이온 배터리는 현재 가장 널리 사용되는 에너지 저장 장치 중 하나이지만, 여러 문제점들이 도출되고 있다. 주요 원료의 비싼 가격과 한정된 매장량, 그리고 화재 위험성 등 다양한 문제점들이 제기되고 있어 대안이 필요하다. 이에, 많은 연구자들이 경제적이면서도 안전한 리튬이온 배터리의 대체품을 개발하기 위해 노력하고 있다. 과학기술·의학전문 매체 사이언스엑스(Science X)에 따르면, 한국과학기술원(KIST)의 오시형 박사팀은 비용과 안전을 충족하는 수계이차전지를 개발했다. 이 연구는 '에너지 스토리지 머티리얼(Journal Energy Storage Materials)' 저널에 게재됐다. 수계이차전지는 리튬이온전지에 비해 원재료 비용이 상당히 저렴하며, 경제적인 이점이 있다. 다만 물이 분해되면서 발생하는 수소 가스와 관련된 내부 압력 상승과 전해질 고갈 문제로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있었다. 과학자들은 지금까지 금속 음극과 전해질 사이에서 발생하는 수소를 줄이기 위해 표면 보호층을 개발하여 접촉 면적을 최소화하는 방법을 사용해왔다. 그럼에도 불구하고, 금속 음극의 부식과 그에 따른 부반응으로 인해 전해질의 물이 지속적으로 분해되어 수소 가스가 발생, 이로 인해 장기간 사용랑 경우 폭발 위험이 존재했다. 이 문제를 해결하기 위해 오시형 박사 연구팀은 전지 내에서 발생하는 수소 가스를 자동으로 물로 변환시키는 새로운 방법을 개발했다. 이산화망간과 팔라듐으로 구성된 복합촉매를 이용해 전지의 성능과 안전성을 동시에 향상시킨 것. 이산화망간은 일반적으로 수소 가스와 반응하지 않지만, 팔라듐을 약간 첨가하면 수소 가스가 촉매에 더 쉽게 흡수되어 물로 변환된다. 연구팀은 이번에 개발한 이 새로운 촉매를 사용한 프로토타입 셀에서는, 셀 내부 압력이 0.1기압으로 매우 안정적인 상태를 유지했으며, 전해질의 고갈 현상도 발견되지 않았다고 밝혔다. 이 연구는 수계 이차전지의 주요 안전 문제 중 하나를 효과적으로 해결해, 향후 에너지 저장 장치(ESS)의 상용화에 있어서 중요한 진전을 가져올 것으로 예상된다. 리튬이온전지를 더 경제적이고 안전한 수계이차배터리로 대체한다면, 글로벌 에너지 저장 시스템(ESS) 시장의 빠른 성장을 촉진할 가능성이 있다. KIST의 오시형 박사는 "이 기술은 수계이차전지에 적용될 수 있는 내장형 안전 메커니즘 기반의 맞춤형 안전 전략과 연관되어 있으며, 위험 요소를 자동으로 제어한다"고 말했다. 그는 또한 "이 기술은 수소 가스 누출이 큰 위험 요소인 수소 충전소와 원자력 발전소 등의 다양한 산업 시설에서도 활용될 수 있어 사람들의 안전을 더욱 보장할 수 있을 것"이라고 강조했다. 한편, 수계이차전지는 친환경적이고 안전한 특성을 가지고 있으며, 원재료 비용도 리튬이온전지에 비해 약 10분의 1 수준으로 경제적이라는 장점이 있다. 수계이차전지가 원료물질이 고가이면서 폭발 가능성이 높은 유기용매 전해질을 사용하는 리튬이온전지를 대체한다면 중대형 이차전지의 보급이 대규모로 확대될 수 있다. 이번 연구는 한국 과학기술정보통신부의 지원을 받아, 나노미래소재원천기술개발사업과 중견연구자지원사업을 통해 진행됐다.
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2023-10-24
독일 스타트업, 시리즈 생산용 고체 전지 세계 최초 개발

독일의 스타트업이 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 신형 고체 전지의 개발에 성공해, 상용화를 앞두고 있다. 스페인 에너지 전문 매체 '리뉴어블 에너지 매거진'에 따르면, 독일 HPB(High Performance Battery)의 귄터 햄비처 박사 연구팀이 세계 최초의 시리즈 생산용 고체 전지를 선보였다. 이번 고체 전지 개발은 배터리 및 에너지 저장 분야에서 높은 성과를 거두며, 가정용부터 산업용, 자동차 산업에 이르기까지 광범위한 분야에 적용될 전망이다. 특히 HPB의 고체 전지는 기존 리튬이온 배터리보다 월등한 성능을 자랑한다. 내구성 면에서도 1250회 충전이 가능한 리튬이온 배터리에 비해, 이 신형 고체 전지는 최소 1만2500회의 충전이 가능하며, 불연성이라는 높은 안전성도 갖췄다. 또한, 환경 친화적인 면에서도 기존 기술에 비해 50% 이상 우수한 성능을 보이고 있어 에너지 및 이동성 분야에서 '녹색 혁명'을 주도할 기술로 평가받고 있다. HPB 고체 전해질은 현재 널리 사용되고 있는 액체 전해질에 비해 뛰어난 전도성이 특징으로, 이는 전지 셀에서 사용 가능한 전력에 큰 영향을 준다. 실제로, 영하 40°C에서도 HPB 고체 전해질은 기존 액체 전해질이 영상 60°C에서 보이는 최적의 전도성보다도 더 높은 성능을 나타냈다. 자동차 산업에 적용될 고성능 충전식 배터리 개발을 위해 HPB는 이 고체 전해질을 활용한다. 이로 인해 극한의 낮은 온도 환경에서도 배터리가 안정적으로 작동할 수 있으며, 따라서 겨울철에 배터리를 예열하는 작업이 필요 없게 되었다. 또한, HPB 고체 배터리의 수명이 더 길어져 교체 주기가 늘어나 원자재 소비도 줄어든다. 사용되는 주요 원자재들은 전 세계적으로 안정적으로 확보가 가능해, 현존하는 지정학적 의존성 문제도 해결할 수 있을 것으로 보인다. 플래시 배터리 테크(Flash Battery Tech)는 "최근 고체 전지 연구 결과, 현재 리튬 이온 기술보다 2-2.5배 더 높은 에너지 밀도를 가진 것으로 확인되었다"고 밝혔다. 그는 "이러한 고체 배터리의 도입은 더 가볍고 컴팩트한 배터리를 가능하게 해, 전기자동차의 주행 거리를 크게 늘릴 수 있다"고 덧붙였다. 기술의 실제 적용을 통해 그 효과를 확실히 알 수 있을 것으로 보인다. 이론적으로, 54Kwh의 전기자동차(EV) 배터리 용량이 108-135Kwh로 증가할 경우, 한 번의 완전 충전으로 64만4805km(40만500마일)를 주행할 수 있을 것으로 예상된다. HPB의 세바스찬 하인즈(Sebastian Heinz) CEO는 "우리 기술은 단순히 배터리 기술의 새로운 장을 여는 것이 아니라, 전세계적인 에너지 전환과 기후 보호에도 중요한 역할을 하고 있다"며, "독일과 유럽, 인도 등 여러 국가에서 이미 우리 기술에 큰 관심을 보이고 있으며, 스위스에서는 이 기술을 활용한 기가팩토리 설립도 계획 중에 있다"고 설명했다. 한편, 한국에서도 전고체 배터리 분야에서 주목할 만한 성과가 나왔다. 김현우 한국기초과학지원연구원(KBSI) 선임연구원과 김영식 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수가 이끄는 팀은 산화물 기반 'LATP' 고체 전해질막을 개발했다. 이 전해질막은 높은 온도에서 소멸하는 탄소 재질의 '희생 템플레이트' 합성법을 사용하여 만들어졌으며, 이를 통해 상업적으로 사용될 수 있을 만큼 충분한 이온 전도도를 가지고 있다. 또한, 이용민 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 교수와 한국전자통신연구원(ETRI)의 연구팀은 흑연-실리콘 기반의 전극에 사전 리튬화 기술을 도입하여, 더 높은 에너지 밀도와 안정성을 가진 전고체 전지용 전극을 개발했다. 이로 인해 전극의 초기 충방전 효율이 개선되었으며, 전기화학적 성능도 향상됐다. 특히, 리튬화 과정에서 일어나는 전극의 부피 팽창이 약 40% 감소하여, 전극의 수명이 더욱 연장되었다는 결과가 나왔다.
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2023-10-19
삼성SDI‧한국산업기술평가관리원, 리튬이온배터리용 내화성 젤 공개

삼성SDI와 한국산업평가관리원 과학자들이 화재 위험이 낮은 리튬이온배터리용 내화성 젤을 개발했다. 호주 매체 미라지뉴스는 17일(현지시간) 한국의 유니스트(UNIST) 에너지·화학공학부의 송현곤 교수, 한국화학연구원 첨단특수화학연구센터의 정서현 박사, 한국에너지기술연구원 울산에너지기술연구센터의 김태희 박사가 이끄는 공동 연구팀이 배터리 기술의 획기적인 이정표를 세웠다며 불연성 젤 고분자 전해질(GPE)을 개발해 리튬이온 배터리(LIB)의 열 폭주와 화재 사고 위험을 완화해 안전성을 획기적으로 개선했다고 보도했다. 리튬이온 배터리의 잠재적인 가연성은 특히 지하 주차장에 있는 전기 자동차(EV)에서 심각한 화재 우려가 제기됐다. 연구팀은 이 문제를 해결할 새로운 방법을 찾았다. 그들은 불연성 고분자 반고체 전해질을 성공적으로 개발해 배터리 화재를 효과적으로 줄일 수 있는 방안을 제시했다. 기존에는 불연성 전해질을 만들기 위해 난연성 첨가제나 끓는점이 매우 높은 용매를 주로 사용해 왔다. 그러나 이러한 방법은 종종 이온 전도도가 크게 감소해 전해질의 전반적인 성능을 저하시켰다. 연구팀은 전해질에 미량의 폴리머를 도입하여 반고체 전해질을 만들었다. 이 새로운 접근법은 기존 액체 전해질에 비해 리튬 이온 전도도를 33%까지 획기적으로 높였다. 또한 이 불연성 반고체 전해질을 적용한 파우치형 배터리는 고체-전해질 간상(SEI) 층을 형성하고 작동하는 동안 불필요한 전해질 반응을 효과적으로 방지해 수명 특성이 110% 향상됐다. 이 혁신적인 전해질의 주요 장점은 탁월한 성능과 불연성이다. 고분자 반고체 전해질은 배터리 화재 발생을 줄이기 위해 연소 중 연료 화합물과의 라디칼 연쇄 반응(Radical Chain Reaction)을 억제한다. 연구팀은 이러한 라디칼 반응의 안정화와 억제 능력을 정량적으로 분석하여, 개발된 고분자가 얼마나 우수한지를 입증했다. 정지홍 교수(UNIST 에너지·화학공학부)는 "배터리 내부의 고분자 물질과 휘발성 용매의 상호작용을 통해 라디칼 연쇄 반응을 효과적으로 억제할 수 있다"고 강조했다. 정 교수는 "전기화학적 정량화를 통해 불연성 전해질의 메커니즘을 이해하는 데 크게 기여할 것"이라고 말했다. 공동 제1저자인 김미금 UNIST 에너지·화학공학부 석사과정과 한국화학연구원의 연구팀은 다양한 실험을 통해 배터리 자체의 뛰어난 안전성을 추가로 확인했다. 그들은 그림 2와 같이 불연성 반고체 전해질을 파우치형 배터리에 적용, 실제 배터리 응용 분야에서 전해질의 불연성을 평가했고, 이를 통해 배터리의 종합적인 안전성을 검증했다. 송현곤 교수는 "UNIST의 전기화학, 한국화학연구원 첨단특수화학연구센터의 고분자 합성, 한국에너지기술연구원 울산첨단에너지기술연구센터의 배터리 안전성 시험 등 연구팀의 다학제적 구성이 이번 성과에 큰 힘이 됐다"고 말했다. 이어 "기존 배터리 조립 공정에 바로 적용할 수 있는 불연성 반고체 전해질을 사용함으로써 향후 보다 안전한 배터리 상용화를 앞당길 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 이번 연구는 국내 5건, 해외 2건의 특허를 출원해 그 의의를 더하고 있다. 또한 국제 학술지 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)'의 표지 논문으로 선정되어 2023년 10월 13일 온라인에 게재됐다. 이 연구는 한국연구재단(NRF), 과학기술정보통신부(과기정통부), 한국산업기술평가관리원(KEIT), 한국화학연구원(KRICT), 삼성SDI(주)의 지원으로 수행됐다.
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2023-10-18
美 공군,지열 에너지 활용 '에버-루프' 기술 시험

미국 공군은 지열발전 스타트업 이버(Eavor)의 무한한 지열에너지를 활용한 '에버-루프(Eavor-Loop)' 기술을 시험하기 위한 파일럿 프로젝트를 시작한다고 에너지 전문매체 리차지(RECHARGE)가 최근 전했다. 에버-루프로 불리는 이 기술은 대형 시추장비를 동원해 약 4500m 깊이까지 수직으로 갱을 뚫는다. 미국 오클라호마 시티에 본사를 둔 이버는 텍사스 샌안토니오 합동 기지에 전력을 공급하기 위해 에버-루프 기술을 사용할 예정이다. 이 프로젝트는 공군 에너지 보증국(Air Force Office of Energy Assurance)의 자금 지원을 받아 체서피크 에너지(Chesapeake Energy)의 기술과 운영 전문 지식을 바탕으로 진행될 예정이다. 이버는 지구의 깊은 곳에 있는 지열에너지를 활용하여 2020년대 말까지 전 세계 어디서나 1기가와트 이상의 재생 에너지를 50달러 미만의 가격으로 생성할 수 있다고 밝혔다. 이버의 핵심 기술은 지하에 수평으로 뻗은 폐쇄 루프를 통해 물을 순환시키는 것이다. 차가운 물이 루프의 한쪽 끝으로 흘러 들어가면서 지하에서 가열되고 스팀으로 변환된다. 스팀은 다시 표면으로 올라와 전기 발전 터빈을 구동한다. 이 기술은 기존의 지열 발전 방식과 달리 펌프가 필요하지 않기 때문에 효율적이고 유지 보수가 쉽다. 또한 지열 자원이 풍부한 지역이 아니더라도 적용할 수 있다. 공군은 이번 파일럿 프로젝트를 통해 에버-루프 기술의 잠재력을 평가하고 군사 시설에 적용할 가능성을 검토할 예정이다. 라비 쇼다리(Ravi Chaudhary) 공군 에너지, 설비 및 환경 담당 차관보는 "중국과의 전략적 경쟁 시대에 미국 시설은 더 이상 모든 위협의 성역이 아니다"라며 "중복 에너지 시스템으로 설비를 견고하게 만들고 연료 수요를 줄이는 청정 에너지원을 사용해야 한다"고 말했다. 또한 그는 지열원이 "우리의 에너지 그리드를 강화하고, 위협이 운영에 영향을 주기 전에 이를 격리할 수 있는 능력을 제공한다. 이런 능력은 고급 전투에서 승리를 가져올 것"이라고 덧붙였다. 존 레드펀(John Redfern) 이버의 사장 겸 CEO는 이번 파일럿이 "국내와 국제 규모 모두에서 미래 기지의 롤 모델이 될 수 있다"며 "에너지 복원력, 보안 및 자율성 추구에서 미국 정부와 체서피크와 협력하는 것은 특권"이라고 말했다. 닉 델로소(Nick Dell'Osso) 체서피크 에너지(Chesapeake Energy)의 사장 겸 CEO는 "우리 회사는 지하 엔지니어링, 표면 규제와 영향 완화, 지질 자원 특성화에 매우 적합하다"고 강조했다. 레드펀은 앞서 리차지와의 인터뷰에서 "기술에 대한 아이디어를 처음 들었을 때 실제로 실행 가능하다는 것을 알기 전에 '내가 들어본 것 중 가장 멍청한 아이디어'라고 생각했다"는 솔직 발언을 했다. 이버의 자문위원회 위원장인 마이클 리이브리히(Michael Liebreich)는 "저렴하게 제공될 수 있다면 이 기술은 우리가 얻을 수 있는 성배에 가깝다"고 말했다. 국방부는 이버 파트너십뿐만 아니라 다른 회사인 잔스카 지열&미네랄스(Zanskar Geothermal & Minerals)와 계약을 체결해 다른 두 공군 기지에서 지열 자원을 식별하기 위해 AI 지원 플랫폼을 사용했다. 이버의 기술은 재생에너지 분야에서 획기적인 발전으로 평가받고 있다. 이번 파일럿 프로젝트를 통해 이 기술의 상용화 가능성을 확인할 수 있을 것으로 기대된다.
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2023-10-11
NASA, 리튬 배터리 에너지 밀도 '획기적' 개선

높은 에너지 효율로 주목 받아온 리튬 배터리가 환경 문제와 비싼 비용 문제로 여론의 뭇매를 맞고 있다. 에너지 기업들은 이에 대응해 대체재와 새로운 처리 기술 개발에 열을 올리고 있다. 이러한 가운데 미국 항공우주국(NASA)이 리튬을 대체하면서도 에너지 밀도를 눈에 띄게 개선했다는 소식이 전해져, 산업계에 큰 주목을 받고 있다. 미국 매체 '굿뉴스네트워크(GoodNewsNetwork)'는 나사가 기존 리튬 이온 배터리보다 배터리 수명과 방전 능력이 월등히 뛰어난 새로운 기술을 연구 중이라고 전했다. 현재 전기차의 핵심 기술로 자리 잡고 있는 리튬 이온 배터리는 사용 시간이 길어질수록 과열과 화재 위험, 전원 손실 등의 문제를 안고 있다. 이에 나사의 최신 프로젝트인 'SABERS(Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety)'는 이 문제점을 해결할 수 있는 고체 상태 배터리 팩 개발에 성공했다. 나사의 이번 연구 성과가 상용화된다면 전기차는 물론 다양한 전자기기의 배터리 수명과 안전성 문제에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 보인다. SABERS는 항공 분야의 중대한 도전과제를 극복하기 위해 설계된 나사의 'CAS(Convergent Aeronautics Solutions)' 프로젝트에서 투자를 받아왔다. 이 프로젝트의 주요 연구 목표는 배터리를 활용한 항공기 운용이다. 현재 항공기는 전 세계 온실가스 배출량 중 약 2%를 차지하고 있어, 환경 오염 문제의 주요 원인 중 하나로 꼽힌다. 배터리는 탄소 배출이 많은 제트 연료에 대한 잠재적인 개선책으로 간주된다고 굿뉴스네트워크는 설명했다. SABERS의 최근 연구 성과로, 고체 상태 배터리는 지난해 시장의 다른 제품들보다 10배나 빠른 에너지 방출 속도를 보였으며, 기술 개선을 통해 이 수치가 추가로 5배 향상됐다. 또한 배터리 내의 황과 셀레늄 셀은 케이스 없이 직접 적층되어 무게 절감이 가능하다. 이로 인해 여러 배터리를 분리 과정 없이 쉽게 쌓을 수 있어 효율성이 높아졌다. 나사의 글렌 연구 센터에서 활동 중인 SABERS팀의 수석 연구원 로코 비기아노(Rocco Viggiano) 박사는 "현대 배터리 중 가장 첨단으로 여겨지는 리튬 이온 배터리에 비해, 새롭게 연구 중인 배터리의 에너지 저장 능력이 2~3배 높아질 것이며, 이에 따른 배터리의 중량도 30~40% 감소할 것"이라고 밝혔다. 또한 SABERS 연구팀은 이번 연구 성과로 현재 전기 자동차의 2배에 해당하는 1kg당 500와트시로 물체에 동력을 공급할 수 있게 됐다. 나사는 "올해 SABERS 프로젝트의 핵심 목표는 배터리의 성능이 에너지 및 안전 기준을 만족하면서도 실제 환경에서 최대 출력에서도 안전하게 작동할 수 있다는 것을 입증하는 것이었다"고 전했다. 나사의 SABERS 팀은 배터리 연구를 위해 조지아 공과대학과 협력을 펼쳐왔다. 비기아노 박사는 "조지아 공과대학은 배터리 셀의 작동 중 미세한 변화에 주목하고 있으며, 이러한 연구가 SABERS 팀에게 배터리 내부 압력의 변화를 관찰하는 데 큰 도움을 줬다"고 설명했다. 비기아노 박사는 또 "조지아 공과대학과의 협업을 통해 셀 제조 방식을 실질적으로 어떻게 최적화할 수 있는지에 대한 인사이트를 얻을 수 있었고, 이는 다양한 개선 방안으로 이어졌다"라고 강조했다. 나사가 연구 중인 'SABERS' 배터리는 고체 형태로 구성돼 화재 위험이 없어 항공기에 필요한 동력 공급에서 큰 장점을 보인다. 특히 이 배터리는 현존하는 리튬 배터리보다 두 배 더 높은 온도에도 안정적으로 작동하며, 경량화된 구조로 인해 제한된 공간 내에 더 많은 에너지를 저장할 수 있다는 강점을 가지고 있다. 하지만, 이런 고성능 배터리의 제작 비용이 상당히 높아 실제 상용화까지는 시간이 소요될 것으로 전망된다.
- 산업
2023-10-10
英 요크대, 해저 광섬유 통해 양자통신 시연

영국 요크 대학교 연구팀이 아일랜드와 영국 간에 해킹이 불가능한 양자 정보를 전송하는 데 처음으로 성공했다. 미국 과학전문매체 톰스하드웨어에 따르면 연구진은 '다중 테라비트'의 정보를 전송할 수 있는 초저손실 광섬유 인프라를 활용하여 광자 큐비트(qubit)로 아일랜드와 영국 사이의 224킬로미터(km)를 전송하는 것을 시연했다. 큐비트는 양자컴퓨터로 계산할 때, 또는 양자 정보의 기본 단위를 말한다. 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터로 수 만년이 걸리는 복잡한 문제를 기하 급수적인 속도 향샹을 통해 기존 컴퓨터로는 불가능한 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대되는 차세대 기술이다. 퀀텀 커뮤니케이션 허브와 인프라 제공업체인 유네트웍스(euNetworks, 유럽의 대역폭 인프라 서비스 제공업체)의 협업으로 이루어진 이 성과는 최장거리 해저 양자통신 신기록을 동시에 세웠다. 유네트웍스는 15개국 51개 도시를 포괄하는 고용량 도시 간 백본과 연결된 유럽 전역의 17개 광섬유 기반 대도시 네트워크를 소유 및 운영하고 있다. 때때로 새롭고 더 강력한 양자 처리 장치(QPU)의 세부 사항이나 양자 공학을 사용하여 아원자 세계를 계산기로 사용하는 새로운 방법에 혹하기 쉽다. 그러나 기술의 척도는 이상적인 것이 아니라 실제로 어떻게 적용되는지에 달려 있다. 실제로 양자통신은 이미 상용 등급의 광섬유 인프라를 통해 테스트 되고 있다. 양자통신은 두 큐비트가 서로 멀리 떨어져 있어 다른 큐비트에 대한 설명 없이는 한 큐비트를 설명할 수 없는 양자 얽힘의 특성을 활용한다. 다시 말하면 양자 얽힘은 큐비트가 서로 결합하여 한 큐비트의 상태가 다른 큐비트의 상태에 즉각적으로 영향을 미칠 수 있게 함으로써 큐비트 사이의 거리에 관계없이 큐비트를 연결할 수 있게 한다. 이 특성 덕분에 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 복잡한 문제를 더 효율적으로 해결할 수 있다. 그러나 얽힌 양자 상태의 문제는 변덕스럽고 실패하기 쉬우며, 데이터를 빼내려는 시도를 비롯한 외부 간섭으로 인해 유용한 상태가 무너질 수 있다. 이러한 불안정성 때문에 첨단 광섬유 케이블을 통해 224킬로미터에 달하는 수중을 가로지르는 큐비트 시연은 놀라운 기술 수준의 방증이다. 2021년에 이미 660킬로미터를 가로지르는 양자통신이 입증됐지만, 이번처럼 고압의 수역이 가로막고 있지 않았다. 연구 책임자인 마르코 루카마리니 교수는 "많은 대기업과 조직이 데이터 보안을 위해 양자 통신에 관심을 갖고 있지만, 특히 이동 가능 거리라는 한계가 있다"고 말했다. 루카마리니 교수는 "거리가 멀어질수록 양자 정보를 전달하는 빛의 입자인 광자가 채널에서 손실되거나 흡수되거나 산란될 가능성이 높아져 정보가 목표에 도달할 확률이 줄어든다. 이는 조직이 개인 디지털 정보를 다른 도시나 다른 국가로 전송해야 할 때 문제가 되며, 통신의 시작점과 끝점 사이에 바다라는 또 다른 문제가 발생할 수 있다"고 설명했다. 이번 연구는 양자통신이 상용화가 성큼 다가왔음을 보여주는 것으로 평가된다.
- IT/바이오
2023-10-07
브리지스톤, '인공 근육'으로 로봇 팔다리 구현

타이어 전문 기업 '브리지스톤'이 인공 근육 신기술을 선보였다. 오랜 기간의 고무 소재 연구 끝에, 로봇 움직임을 위한 '인공 근육' 개발에 성공한 것. 일본 매체 뉴스위치(Newswitch)의 최근 보도에 따르면, 브리지스톤은 좌우로 구부러지는 특성을 가진 인공 근육을 제작에 성공했다. 새롭게 공개된 인공 근육은 특별한 구조로 디자인됐다. 판 스프링에 두 개의 튜브를 장착하면 튜브가 팽창될 때 해당 튜브의 측면 방향으로 구부러진다. 이러한 구조 덕분에 한 개의 튜브만으로도 킬로그램 단위의 큰 힘을 발휘할 수 있다. 특히, 이 인공 근육을 로봇의 손가락 부분에 적용하면 로봇이 손을 열거나 닫는 동작을 수행하는 것이 가능하다는 것이 브리지스톤 측의 설명이다. 이 회사는 인공 근육을 '소프트 로보틱스 벤처스'라는 자체 벤처를 통해 상용화할 방안을 모색하고 있다. 로봇 기술의 새로운 변화를 주도하고 있는 '로봇 근육'이 맥키벤 형태의 설계를 중심으로 주목을 받고 있다. 이 혁신적인 설계는 고강도 섬유로 짜여진 슬리브 안에 고무 튜브를 삽입하여 부풀리는 방식이다. 튜브의 팽창을 통해 인공 근육은 수축하는 힘을 발휘하며, 내부의 판 스프링과 조화롭게 작동하여 근육이 신축적으로 구부러진다. 흥미롭게도 판 스프링 양측에 튜브를 배치하면, 부풀리는 방향으로 인공 근육이 구부러질 수 있다. 과거 기술에서는 로봇 손가락이 닫는 방향으로만 움직였지만, 이번에 개발된 인공 근육은 양쪽으로 구부러져 손가락을 열거나 닫는 동작이 가능하다. 심지어 이를 로봇의 다리에 적용하면, 앞으로 밀거나 뒤로 당기는 동작도 가능하게 된다. 또한 이 인공 근육의 특징 중 하나는 공압 구동 방식을 채택해 가볍고, 킬로그램 단위의 힘을 발휘할 수 있다는 점이다. 복잡한 기어 구조가 없어 파손 위험이 줄어들며, 물이나 모래 같은 환경에도 높은 저항성을 보인다. 간결한 구조 덕분에 상당히 긴 길이의 인공 근육 제작도 가능하다. 현재는 신축성 있는 미터 단위의 큰 근육을 연구 중이다. 브리지스톤 관계자는 "부드러운 신체와 움직임을 제어하는 기술, 소프트 로보틱스에 큰 가능성을 보고 있다"며, "정확한 손의 위치나 형태에 구애받지 않아도, 인공 근육이 자동으로 형태를 조절해 불규칙한 대상도 쉽게 잡을 수 있다"고 설명했다. 한편, 이보다 앞서 2022년 12월, 미국의 MIT에서는 '맥키벤 엑추에이터'라는 공압장치를 모방한 로봇 인공호흡기를 선보였다. 이는 횡경막 기능 장애를 앓고 있는 환자들에게 새로운 희망의 빛을 선사했다. 게다가 강력한 골격과 부드러운 외부 코팅을 통해 단순한 파지만으로도 대상을 식별하는 놀라운 핸드 기술도 선보였다. 국내 기업 클론로보틱스도 이 분야에서 뒤쳐지지 않는다. 인공 근육과 밸브의 조화로움을 통해 사람의 손처럼 유연한 움직임을 구현한 '로봇 핸드'를 구현했다. 또한, 생추어리AI는 휴머노이드 로봇에 특화된 핸드를 탑재, 지퍼백 안에 공을 넣는 정교한 동작을 완벽히 구현하는 기술력을 과시했다. 로봇 과학 전문가들은 '로봇 핸드 기술'을 로보틱스 발전의 핵심으로 꼽고 있어, 이 분야에 대한 기업과 정부, 연구 기관의 지속적인 관심과 투자가 절실하게 요구된다.
- 산업
2023-10-06
[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.
- 포커스온
2023-10-05
파나소닉 HD, 전기 없이 '수소 생성기' 연구 착수

일본의 대표 리튬이온 배터리 제조사인 '파나소닉 홀딩스(HD)'가 전기 없이 수소를 생성하는 기술 연구에 본격적으로 착수했다. 이와 함께, 한국도 탄소배출을 하지 않고 수소를 만드는 '수전해' 기술 개발에 힘을 쏟고 있다. 일본 산업 전문 매체 '뉴스위치(Newswith)'에 따르면, 파나소닉 HD는 '메조결정(mesocrystal)'이라는 특별한 규칙적인 결정 구조를 가진 금속 산화물을 활용하면, 태양광만으로 광촉매의 원리로 물을 분해, 수소를 생산할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 이로써 앞으로 수소 에너지 활용 시, 전기를 사용하는 문제를 극복할 수 있을 것이라는 전망이 나왔다. 메조결정(mesocrystal)은 아주 작은 단위결정들이 결합해 큰 구조를 형성하는 특징을 가진다. 직경이 수백 나노미터(나노는 1/10억)에서 수 마이크로미터(마이크로는 1/1백만) 크기이며, 규칙적이고 조밀한 방식으로 축적된다. 표면적이 증가하기 때문에 특성이 향상되고 광촉매 작용의 효율을 기대할 수 있다는 장점이 있다. 파나소닉 HD는 "소자 표면에 금속 산화물의 메조결정질 용액으로 코팅된 기판을 부착해 빛을 통한 광촉매 반응으로 수분을 분해하는 기술을 개발했다"고 밝혔다. 그러면서 "현재 초소형 실험 장비에서는 이 기술의 기본 작동 원리가 확인됐다"고 덧붙였다. 파나소닉은 2030년까지 이 기술의 프로토타입을 완성하는 것을 목표로, 메조 결정 구조를 더욱 정밀하게 제어하고 장치의 크기를 확장하는 연구에 주력할 계획이다. 또한, 태양광과 물을 분리해 얻은 수소로부터 추가 에너지를 얻기 위해 태양 전지판과 함께 사용하는 등의 응용 방법을 검토하고 있는 것으로 알려졌다. 한편, 한국은 탄소배출을 최소화한 수소생산 기술, 즉 '녹색 수소' 생산에 집중하고 있다. 이를 위한 핵심 기술로는 신재생에너지와 수전해가 대표적이다. 수전해 기술은 전기를 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 과정이다. 이 중, 두산퓨얼셀은 양성자 교환막 기반의 고분자 전해질막(PEM) 수전해 시스템을 2023년 하반기에 상용화할 방침이다. 세계 1위의 선박평형수 전기분해 처리장치 제조사 테크로스는 알카라인 방식의 수전해 시스템 개방 중인 것으로 알려졌다. 이밖에도 SK E&S는 미국의 수소 전문 기업 플러그파워와 손잡고 수전해 분야로의 진출을 준비하고 있다.
- IT/바이오
2023-09-25
상온서 작동하는 '자성 양자 컴퓨팅 물질' 개발

상온에서 작동하는 자성 양자 컴퓨팅 물질이 개발돼 학계의 주목을 받고 있다. 과학 전문매체 테크놀로지 네트웍스(technologynetworks)는 텍사스 주립대학교 엘 패소 캠퍼스(The University of Texas at El Paso, UTEP) 물리학부 연구원들이 상온에서 작동하는 자성 양자 컴퓨팅 물질을 개발했다고 전했다. 양자 컴퓨팅은 세계를 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 신약 개발이나 의료 분야뿐만 아니라 과학 연산 문제를 기존 컴퓨팅보다 지수적으로 빠르게 해결할 수 있다. 그러나 양자 컴퓨터는 초저온에서만 작동한다는 큰 단점이 있다. UTEP 물리학부의 아흐마드 엘-겐디(Ahmed El-Gendy) 박사는 "양자 컴퓨터를 작동시키려면 실온에서 사용할 수 없다"고 말했다. 그는 "컴퓨터를 식히고, 그밖에 다른 모든 물질을 식혀야 하는데, 비용이 매우 많이 든다"고 설명했다. 2019년 이후로 UTEP 팀은 양자 컴퓨팅을 위한 완전히 새로운 자성 물질을 개발하기 위해 노력해왔다. 상온에서 작동뿐만 아니라 희귀 희토류 재료로 만들어지지 않은 자석에 중점을 두었다. 마침내 엘-겐디 박사가 이끄는 팀은 일정한 온도에서 작동하는 고자성 양자 컴퓨팅 재료(순수 철의 100배 강한 자성)를 개발했다. 이 논문은 물리학회 저널 「어플라이드 피직스 레터(Applied Physics Letters)」 여름 호에 소개됐다. 희토류 원석으로 만든 자석은 현재 스마트폰, 차량, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)를 포함한 많은 최신 응용 분야에서 사용된다. 이 자석에 컴퓨터 정보가 저장된다. 양자 컴퓨터에서 자석은 속도를 향상시키기 위해 사용된다. 엘-겐디는 현재 강한 자기 특성은 저온에서만 작동한다고 말했다. 실제로 현재 양자 컴퓨터는 절대 영도(-273.15℃) 바로 위 부근인 섭씨 약 -273도(화씨 -459도)의 저온에서 기능이 유지된다. 그는 "모든 자석은 희토류 원소로 만들어져 있으며, 그런 자석을 만들 재료가 부족하다"고 지적했다. 또한 "우리는 곧 어떤 산업에서도 이러한 자석을 만들 수 있는 이러한 재료가 없다는 문제를 직면하게 될 것"이라고 우려했다. 엘-겐디 박사 팀은 수년간의 시행착오 끝에 아미노페로세늄(aminoferrocene)과 그래핀의 혼합물을 찾아냈다. 이 물질은 극도로 강력한 자성을 나타낸다는 점이 특징이다. 그는 "우리는 그 자성을 의심했지만, 실험 결과는 명백한 초자성 동작을 보여준다"고 말했다. 이어 "이런 종류의 물질을 이전에 아무도 만들어보지 않았다. 이 물질을 사용해 상온에서 양자 컴퓨터를 만들 수 있을 것으로 생각한다"고 기대했다. 그러나 이 제품을 상용화하기 위해서는 아직 해결해야 할 과제가 많다. 상온에서 작동하는 자성물질을 만드는 것은 어렵기 때문이다. 엘-겐디 박사 팀은 준비 과정을 최적화하고 물질의 효율성을 계속 향상시키기 위해 더욱 노력하겠다고 밝혔다.
- 산업
2023-09-22