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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.
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- IT/바이오
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흙 속 미생물로 구동되는 환경친화적 연료 전지 개발
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[퓨처 EYES(20)] NASA, 소닉붐 없는 초음속 항공기 공개
- 미국 항공우주국(나사·NASA)과 록히드 마틴이 공동으로 개발한 실험용 초음속 제트기 X-59가 최근 공개됐다. 이 혁신적인 항공기는 소닉붐 없이 초음속 비행을 할 수 있는 능력으로 주목받고 있다. '소닉붐(Sonic Boom)'은 음속을 초과하는 속도로 비행하는 항공기나 기타 물체가 생성하는 현상이다. 다시 말하면 소닉붐은 마하 1 이상의 속도로 비행하는 항공기에서 발생하는 현상으로, 큰 소리로 유리창을 깨뜨릴 수 있을 정도의 충격파를 발생시킨다. 이 충격파는 항공기 주변에서 계속해서 발생하며, 항공기가 음속을 초과하는 동안 지속된다. 기술 전문매체 기즈모도에 따르면 록히드 마틴이 제작한 이 실험용 초음속 제트기 X-59는 더 조용한 초음속 비행을 개발하기 위해 설계됐다. 퍼퓰러사이언스(popsci)에 따르면 이 최첨단 비행기는 소닉붐의 트레이드 마크인 110데시벨의 '천둥소리' 대신 75데시벨의 '소닉 쿵' 소리를 내는 것을 목표로 한다. 이는 자동차 문을 '쾅'하고 닫는 소리 정도에 불과하다. 천둥소리 '소닉붐', 초음속 여객기의 한계 소닉붐은 갑작스러운 큰 폭발음으로 들리며, 이로 인한 소음과 진동은 인근 지역 주민들에게 수면 방해, 스트레스 증가, 청력 손상 등의 영향을 미친다. 이 때문에 많은 국가에서는 인구 밀집 지역 위에서의 초음속 비행을 제한하고 있다. 이처럼 소닉붐은 초음속 여객기 개발의 한계 중 하나로 작용한다. 여객기가 초음속으로 비행하면 소닉붐이 발생하여 지상에 소음 피해를 줄 수 있기 때문에, 이러한 비행은 대부분 군사 목적이나 특수한 상황에서만 허용된다. 더 레지스터에 따르면 나사의 퀘스트 임무의 핵심인 X-59는 비행기가 음장벽을 깨뜨릴 때 발생하는 소닉 붐(음파 붐) 없이 초음속으로 비행하도록 설계됐다. 미국 연방항공청은 1973년 4월 27일 소음과 충격파로부터 인명과 재산을 보호해야 한다는 이유로 민간 항공기의 방음벽 초과 비행을 금지했다. 또한 일부 군용기에서는 소닉붐이 허용되지만, 2003년 콩코드 제트기가 퇴역한 이후 미국 상공의 상업용 비행에서는 소닉붐 발생을 금지시켰다. 록히드 마틴의 비밀 사업부인 스컹크 웍스(Skunk Works)와 함께 설계한 이 비행기는, 소닉 붐 없이 초음속으로 항공 여행을 할 수 있는 잠재력을 보여주고자 하는 목적을 가지고 있다. 이는 항공 산업에 있어서 중요한 혁신으로, 소닉 붐의 감소는 민간 항공 여행의 새로운 시대를 여는 열쇠가 될 수 있다. X-59의 개발은 또한 환경 보호 측면에서도 중요한 의미를 갖는다. 환경 보호론자들은 초음속 비행의 탄소 배출량 증가에 대해 우려를 표명하고 있으며, X-59는 이러한 문제에 대한 해결책을 제공할 수 있다. 나사는 소닉 붐 문제에 초점을 맞추고 있지만, 이착륙 소음, 배기가스, 연료 연소 등 다른 환경 문제에 대한 연구도 병행하고 있다. 록히드 마틴의 엔지니어이자 X-59 프로그램 책임자인 데이비드 리처드슨은 상업용 초음속 비행의 현실화를 2035년경으로 예상하고 있다. 이는 X-59의 성공이 상업 항공 여행의 미래에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 중요한 지표이다. 음파 붐 감소 위한 특수 설계 X-59의 설계는 독특하고 혁신적이다. 이 실험용 비행기는 길이가 약 95피트(약 28.9m), 폭이 30피트(약 9.1m)미만으로 비슷한 기존 비행기보다 훨씬 작고 길쭉한 형태다. 뉴사이언티스트에 따르면 X-59는 F-16보다 폭은 좁지만 길이는 두 배나 더 길다. 기수(비행기 맨 앞 부분)만 비행기 길이의 거의 절반을 차지한다. 이러한 설계는 앞쪽에서 발생하는 충격파가 뒤쪽에서 발생하는 충격파와 합쳐져 귀가 먹먹할 정도의 굉음을 내는 것을 방지할 수 있다. 또한, 조종석에는 앞쪽을 향한 창이 없다. 대신 조종사들은 고해상도 비디오 카메라로 공급되는 4K 모니터인 나사의 '외부 비전 시스템'을 통해 볼 수 있다. 이같은 설계는 비행기의 소음을 줄이는 데 중요한 역할을 한다. 나사의 팸 멜로이 부행정관은 "오늘날 초음속 비행은 천둥과 같은 음파 붐을 일으킨다"고 말했다. 그는 "이 지역에 사는 사람들은 이 소리에 익숙하다. 하지만 이 소리는 인구 밀집 지역에서 제한적으로 들리는데, 그럴 만한 이유가 있다. X-59는 그 장벽을 깨뜨릴 것"이라고 기대했다. X-59의 의미는 단순히 기술적 혁신에만 국한되지 않는다. 이 프로젝트는 공공의 안전과 환경 보호, 그리고 더 빠른 항공 여행의 가능성을 탐색하는 것을 포함한다. 특히, X-59의 개발과 테스트는 미국 연방항공청(FAA) 및 국제 항공 당국이 초음속 비행에 대한 규제를 재검토하고, 항공기 속도가 아닌 소음도를 기준으로 규정을 다시 작성하는 데 영향을 미칠 수 있다. 멜로이는 "세심하게 설계된 이 비행체는 과거의 파괴적인 붐에 비하면 속삭이는 정도의 부드러운 충돌을 일으킨다"며 "이 획기적인 기술은 육상 초음속 상업 여행의 실현 가능성을 재정의했다. 뉴욕에서 로스앤젤레스까지의 비행 시간을 절반으로 단축해, 우리가 이해하고 있는 미래 기술에 더 가까이 다가갈 수 있게 됐다"고 평가했다. '초음속 비행 규정' 완화 기대 그러나 X-59 프로그램의 테스트와 개발에는 상당한 비용이 소요된다. 프로그램의 총 비용은 8년 동안 약 6억 3200만 달러(약 8471억 원)로 추정되며, 이는 항공 산업에 있어 중요한 투자를 나타낸다. 나사는 X-59가 빠르고 조용하게 비행할 수 있다는 것이 확인되면, 여러 인구 밀집 지역에서 시험 비행을 실시할 계획이다. 이 시험 비행을 통해 지역 주민의 피드백을 수집하고, 그 결과를 연방항공청과 국제 항공 당국에 전달하여 초음속 비행의 소음 규제를 재정립하는 데 중요한 근거를 제공할 것으로 보인다. X-59는 올해 말 처음으로 비행할 계획이며, 테스트 후 초음속 비행을 시도할 예정이다. 이 뾰족한 비행기는 마하 1.4, 약 925mph에 도달하도록 설계됐다. 대형 여객기는 일반적으로 마하 0.78에서 마하 0.81, 즉 575~600마일의 속도로 순항한다. 지금은 퇴역한 콩코드는 에어프랑스와 영국항공이 1969년부터 2003년까지 초음속 여객기를 운항했다. 콩코드는 마하 2, 즉 약 1350마일의 속도에 도달할 수 있었다. 그러나 2000년 7월 25일 에어프랑스 4590편의 추락 사고와 그에 따른 경제적 손실, 부품 수급 문제, 2001년 9월 11일 테러 공격으로 인한 영향 등의 요인 등으로 인해 에어프랑스와 영국항공은 2003년에 이 비행기를 퇴역시키기로 결정했다. 나사의 저소음 비행 시범 프로젝트 매니저인 캐서린 밤은 나사 발표 자료에서 "지상에서의 초음속 비행 금지를 해제한다는 아이디어는 정말 흥미롭다"고 말했다. 그는 "이것이 바로 X-59가 실현할 수 있는 미래"라며 기대감을 드러냈다. 상업용 초음속 여객기 상용화 기여 X-59의 성공은 FAA와 국제 항공 당국이 초음속 비행에 대한 규정을 완화하는 데 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이는 상업용 초음속 여객기의 개발과 상용화를 앞당기는 데 도움이 될 것이다. 전문가들은 X-59는 단순히 새로운 유형의 항공기를 넘어서, 항공 여행의 미래를 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 지적한다. 또한 X-59의 성공은 미국을 비롯한 전 세계 항공 산업에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 상업적인 초음속 여객기 운항이 가능해짐에 따라, 여행 시간이 크게 단축되고, 항공 여행의 효율성이 향상될 것이다. 이는 국제 비즈니스, 관광 산업, 그리고 글로벌 교류에 큰 변화를 가져올 수 있다. 예를 들어, 뉴욕에서 런던까지의 비행 시간은 현재 약 7시간이지만, X-59가 상용화되면 3시간 30분으로 단축될 수 있다. 이는 기업인, 관광객, 그리고 가족들에게 큰 편리함을 제공할 것이다. 또한, 초음속 여객기의 도입은 항공 산업의 새로운 시장을 창출할 것으로 예상된다. 물론, X-59의 성공에는 아직 몇 가지 장애물이 남아 있다. 먼저, X-59의 소음은 아직도 일반적인 초음속 비행기의 소음보다 약간 더 크다. 나사는 X-59의 소음을 더욱 줄이기 위한 연구를 계속하고 있다. 또한, X-59의 상용화에는 상당한 비용이 소요될 것으로 예상된다. 비용 절감과 함께 항공 당국의 초음속 비행에 대한 규제 개정 의지 등이 성공적으로 작용한다면, X-59는 상업적인 성공을 거둘 가능성이 높다.
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- 포커스온
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[퓨처 EYES(20)] NASA, 소닉붐 없는 초음속 항공기 공개
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샤오펑, 하늘을 나는 자동차 모듈식 플라잉카 양산⋯4분기 선주문
- 중국 전기차 스타트업 샤오펑(XPeng)의 항공 모빌리티 자회사 샤오펑 에어로HT(XPeng AeroHT)가 하늘을 나는 자동차인 모듈식 플라잉카를 양산한다고 밝혔다. 샤오펑 에어로HT는 최근 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 가전·IT 전시회 'CES 2024'에서 두 가지의 새로운 모듈식 플라잉카 프로토타입을 공개한 뒤 올해 양산에 들어가며 4분기부터 선주문을 받는다고 발표했다. 미국 기술전문 매체 일렉트렉(electrek)에 따르면, 샤오펑 에어로HT는 라이브 시연을 통해 선보인 전기 수직 이착륙 항공기(eVTOL) 비행 슈퍼카 외에도 모듈식 '육상 항공모함'이 대량 생산에 돌입할 예정이라고 밝혔다 새로운 기술과 혁신적인 디자인으로 유명한 샤오펑 에어로HT는 이번 발표를 통해 전기 항공 모빌리티 시장에서 새로운 바람을 일으키겠다는 포부를 밝혔다. 이 회사는 2013년부터 전기 비행 차량을 개발하고 상용화하기 위해 수천 건의 안전 비행을 수행해왔다. 샤오펑 모터스(XPeng Motors)의 자회사인 에어로HT는 기술적인 혁신으로 주목받고 있다. 특히 샤오펑이 2022년 1024 테크데이(Tech Day)에서 공개한 7세대 플라잉 카는 전기차의 비행 능력을 갖춘 프로토타입으로, 혁신적인 비전을 제시하며 많은 이목을 집중시켰다. 2023년 테크데이에서는 이러한 플라잉 슈퍼카의 개선된 모델과 더불어 두 가지 새로운 플라잉 카 디자인을 선보였다. 그중 하나는 전기 수직 이착륙(eVTOL) 항공기가 장착된 6×6 사륜구동 전기자동차로, '육상 항공 모함'이라는 별칭을 얻었다. 이 차량은 2025년 대량 생산에 들어갈 계획으로, 새로운 교통 수단의 가능성을 제시하고 있다. 샤오펑 에어로HT는 2024년 4분기부터 모듈식 전기 자동차와 전기 수직 이착륙 항공기(EV/eVTOL) 결합 모델의 사전 주문을 시작할 계획이라고 발표했다. 이들은 육상 항공모함이라고 불리는 이 차량이 R&D 검증 단계의 모든 필요한 테스트를 완료했으며, 대량 생산을 위한 준비가 진행 중이라고 밝혔다. 플라잉 카의 최종 디자인은 현재 개발 중에 있지만, 육상 항공모함의 주요 사양에는 다음과 같은 특징이 포함된다. 첫째, 기본 전기차 모듈(BEV)이 있으며, 둘째, 4~5명의 승객을 수용할 수 있는 공간이 마련되어 있다. 셋째, 장거리를 주행할 수 있는 전기 파워트레인은 전기 수직 이착륙 항공기용 공기 모듈을 여러 번 재충전할 수 있으며, 넷째, 3축 6륜 구성을 통해 6×6 사륜구동 및 후륜 조향이 가능하다. 전기 수직 이착륙 항공기의 주요 특징으로는 수직 이착륙과 저고도 비행이 가능한 완전 전기식 조종 시스템, 단일 지점 고장에도 안전한 전기 추진 시스템, 수동 및 자율 비행 모드를 지원하는 에어 모듈, 그리고 270° 파노라마 시야를 제공하는 2인용 콕핏 등이 있다. 육상 항공모함의 정확한 가격에 대한 정보는 아직 공개되지 않았다. 그러나 설립자인 허샤오펑(He Xiaopeng)은 이 차량의 가격이 약 14만 5000달러(한화 약 1억 9489만원) 정도로 책정될 것이라고 말했다. 최종 디자인이 공개되면, 더욱 자세한 정보가 제공될 것으로 예상된다. 대규모 생산 계획에 대해서는, 현재 2024년 4분기에 육상 항공모함의 사전 주문이 시작되는 시점으로 예정되어 있다. 글로벌 모듈식 플라잉카 제작 업체 글로벌 모듈식 플라잉카 시장에서 미국은 가장 선도적인 국가 중 하나다. 대표적인 미국 기업인 조비 에비에이션(Joby Aviation)은 2017년에 설립된 모빌리티 기업으로, 전기 수직 이착륙 항공기인 조비 eVTOL을 개발하고 있다. 조비 eVTOL은 최대 시속 322km로 비행할 수 있으며, 최대 비행 거리는 241km다. 6개의 프로펠러를 이용한 수직 이착륙 기능을 갖추고 있으며, 최대 5명의 승객을 수용할 수 있다. 조비 에비에이션은 2024년부터 이 항공기의 상용화를 계획하고 있으며, 도심 교통, 화물 운송, 응급 의료 서비스 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다. 중국에서는 이항(EHang)이 모듈식 플라잉카 개발을 선도하고 있다. 2014년에 설립된 이항은 전기 수직 이착륙 항공기인 EH216을 개발했으며, 이 항공기는 최대 시속 160km로 비행 가능하고 최대 비행 거리는 25km다. 이항은 2022년부터 EH216의 상용화를 시작했으며, 이는 중국 내 모빌리티 분야에서 중요한 진전을 나타낸다. 일본에서는 2018년에 설립된 스카이드라이브(SkyDrive)가 모듈식 플라잉카 개발을 주도하고 있다. 이 회사는 전기 수직 이착륙 항공기인 SD-03을 개발 중이며, 이 항공기는 최대 시속 100km로 비행 가능하고 최대 비행 거리는 50km다. 스카이드라이브는 2025년부터 SD-03의 상용화를 시작할 계획이다. 한국에서는 한화시스템이 모듈식 플라잉카 개발에 참여하고 있다. 이 회사는 전기 수직 이착륙 항공기인 에이스 에어 모빌리티(Ace Air Mobility)를 개발하고 있으며, 이 항공기는 최대 시속 200km, 최대 비행 거리 100km로 설계됐다. 한화시스템은 2026년부터 에이스 에어 모빌리티의 상용화를 목표로 하고 있다. 이처럼 전 세계 여러 기업들이 전기 수직 이착륙기 개발에 적극적으로 참여하고 있으며, 이러한 기술의 상용화가 가까워지고 있다. 글로벌 시장 조사 업체 글로벌인포메이션의 보고에 따르면, 전 세계 eVTOL 시장은 앞으로 성장할 것으로 예상된다. 전기 수직 이착륙 항공기는 기존 항공기에 비해 소음이 적고 이착륙에 필요한 공간이 적어, 특히 도심 내 이동 수단으로서 큰 관심을 받고 있다. 하늘을 나는 자동차로 비유되는 이러한 전기 수직 이착륙 항공기의 상용화는 도심 내 이동 수단에 대한 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대되고 있다. 이 기술은 도심 교통 문제 해결 및 새로운 이동 수단의 가능성을 탐색하는 데 중요한 역할을 할 것으로 보인다.
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샤오펑, 하늘을 나는 자동차 모듈식 플라잉카 양산⋯4분기 선주문
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18가지 암 93% 초기 발견 가능 획기적인 혈액검사 개발
- 미국에서 18가지 유형의 암을 초기 단계에서 발견할 수 있는 새로운 혈액검사가 개발됐다. 영국 매체 더 선(THE Sun)은 미국의 생명공학 회사 노벨나(Novelna) 연구팀이 개발한 획기적인 혈액 검사 방법은 18가지 유형의 암을 초기 단계에서 발견할 수 있다고 최근 보도했다. 이 검사 방법은 혈장 내 단백질의 변화를 감지하여 암세포와 정상 세포를 구분한다. 연구진은 이 검사를 이전에 암을 진단받은 440명과 건강한 헌혈자 44명에게 테스트했다. 그 결과, 이 검사는 초기 단계의 암을 '매우 정확하게' 탐지할 수 있었고, 80%의 사례에서 암세포에서 유래한 단백질을 확인했다. 특히, 1단계 암의 경우 남성은 93%, 여성은 84%를 발견할 수 있었다. 하버드 대학의 보그단 버드닉(Bogdan Budnik) 박사는 이 혈액 검사의 중요성을 강조하며, "우리가 개발한 이 혈액 검사는 암의 조기 발견에 매우 효과적이며, 암세포에서 나오는 특정 단백질을 증상이 나타나기 전에 감지할 수 있다"고 밝혔다. 현재 영국에는 약 300만 명의 암 환자가 있는 것으로 추정되며, 전문가들은 이 숫자가 2040년까지 530만 명 이상으로 증가할 것으로 예측하고 있다. 암은 초기 단계에서 발견될 경우 치료가 상대적으로 용이하지만, 현존하는 다양한 암 조기 발견 검사들이 종류별로 분류되어 있어 신속한 진단에 어려움이 있다. 영국의 국가의료제도(National Health Service, NHS)는 현재 갤러리(Galleri) 테스트를 시범 운영 중이다. 갤러리 테스트는 50가지의 암을 탐지할 수 있는 능력이 있다고 알려져 있지만, 최근 개발된 노벨나(Novelna)의 새로운 테스트는 갤러리 테스트보다 더 높은 민감도를 보이는 것으로 평가받고 있다. 이 새로운 검사 방법은 혈장 내에 존재하는 단백질을 분석하여 암을 탐지한다. 암세포는 정상 세포와는 다른 단백질을 생성하기 때문에, 이러한 차이를 통해 암을 조기에 발견할 수 있다는 것이 핵심이다. 이 새로운 혈액 검사는 성별을 고려하여 진행되는데, 이는 일부 암이 남성과 여성에서 다른 연령대에 영향을 미칠 가능성이 높기 때문이다. 암은 증상이 나타나기 전, 몸 안에서 작은 암세포들이 퍼져 나가는 단계에서 발견하기 어렵다. 이 단계에서는 암세포가 아직 크기가 작고 증상이 나타나지 않기 때문이다. 그러나 암세포는 정상 세포와 다른 단백질을 생성하는 특징을 가지고 있다. 이러한 특성 때문에 혈액 검사를 통해 암을 조기에 발견할 수 있다. 현재 영국 국가의료제도에서 시험 중인 갤러리 테스트와 새로 개발된 노벨나의 검사 모두 혈액 내의 단백질을 분석하여 암을 탐지한다. 특히, 노벨나의 새로운 검사는 성별에 따른 암 발생 가능성을 고려하여 검사를 진행함으로써, 보다 정확하고 맞춤화된 진단이 가능하게 하여, 암 진단의 정확도와 효율성을 높이는 데 기여하고 있다. 런던 퀸 메리 대학의 스티븐 더피(Stephen Duffy) 교수는 최근의 연구 결과에 대해 "이 연구는 암을 조기에 발견할 수 있는 높은 가능성을 보여주며, 잘못된 결과를 낼 확률이 낮다는 것을 시사한다"고 말했다. 암은 초기 단계에서 발견되고 적절히 치료될 경우 완치 가능성이 높지만, 증상이 나타나기 전에는 발견하기 어려운 것이 현실이다. 이러한 맥락에서, 이 새로운 혈액 검사의 상용화는 암 조기 발견과 치료에 큰 진전을 가져올 것으로 기대된다.
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18가지 암 93% 초기 발견 가능 획기적인 혈액검사 개발
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도요타, 차세대 전고체배터리 EV 투입해 전기차 시장 주도 나서
- 도요타자동차는 충전시간을 줄이고 주행거리를 늘리는 전기자동차(EV)용 차세대 배터리인 전고체배터리를 탑재한 전기자동차(EV)를 수년내에 전세계에 투입할 방침이다. 로이터통신 등 외신들에 따르면 도요타자동차 고위관계자는 11일(현지시간) 인도에서 개최된 투자회의에서 이같이 밝혀 전기차 배터리 시장 주도 의지를 나타냈다. 전고체 배터리는 EV의 주행거리를 극적으로 향상시킬 수 있어 도요타가 지난해 6월에 발표한 전략적 전환의 중요한 항목중 하나다. 도요타와 이데미츠쿄산(出光興産)은 지난해 전고체 배터리의 개발과 양산에 제휴키로 발표했으며 오는 2027~2028년 상용화를 목표로 하고 있다. 도요타와 인도법인 도요타 킬로스카 모터를 이끌고 있는 비카람 굴라티 부사장은 "도요타는 앞으로 수년 이내에 전고체 배터리의 EV를 투입한다. 10분에 충전할 수 있고 주행거리는 1200Km이며 수명은 현저하게 늘어난다"고 설명했다. 반면 회의 개최중이었던 지난 10일 스즈키는 인도 자회사이며 도요타의 제휴처인 마루키 스즈키 인도가 그룹 첫 EV를 일본과 유럽으로 수출할 계획을 발표했다. 지난해 인도 자동차 판매대수에서 차지하는 EV 비율은 약 2%였지만 인도정부는 이 비율을 2030년까지 30%로 끌어올릴 목표를 내세우고 있다. 인도 도로교통장관은 회의에서 인도에서 연간 EV 판매대수가 2030년까지 1000만대에 이를 것이라고 전망했다. 전고체 배터리는 말 그대로 고체로만 만드는 배터리다. 주행거리를 비약적으로 늘리는 동시에 화재 위험성도 억제할 수 있어 '꿈의 배터리'로 불린다. 기존 리튬이온배터리의 4대 소재(양극·음극·분리막·전해질) 가운데 열에 취약한 액체 전해질을 고체로 대체하면 화재 가능성을 크게 낮출 수 있다. 또 고체전해질은 그 자체로 분리막 역할을 해서 별도의 분리막이 필요 없다. 따라서 배터리 부피를 줄일 수 있고, 이는 에너지밀도의 향상과 주행거리 증가로 이어진다. 현재 전고체 배터리 시장에서는 일본이 가장 앞서나가고 있다. 도요타는 전 세계에서 전고체 배터리 관련 특허를 가장 많이 가진 기업이다.
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도요타, 차세대 전고체배터리 EV 투입해 전기차 시장 주도 나서
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그래핀 반도체, 실리콘 한계 뛰어넘다
- 미국 조지아 공대 연구팀이 그래핀을 이용해 새로운 반도체 소재를 개발했다. 이 소재는 기존 실리콘 반도체의 한계를 뛰어넘는 뛰어난 성능을 가지고 있어, 차세대 반도체로 주목받고 있다. 미국 IT 전문지인 톰스하드웨어(tom'sHARDWARE)에 따르면, 조지아 연구팀은 탄화규소 웨이퍼에 그래핀을 성장시켜 에피택셜 그래핀을 만들었다. 에피택셜 그래핀은 탄화규소와 화학적으로 결합해 반도체의 특성을 보이는데, 기존 그래핀이 가지고 있던 밴드갭(Band Gap) 문제를 해결했다는 점에서 혁신적이다. 에피택셜 그래핀은 다른 물질의 표면에 그래핀 결정을 갖도록 성장시킨 것을 말한다. 밴드갭은 전자가 전도대에서 고체 내의 다른 에너지 준위로 이동할 수 있는 에너지 차이를 의미한다. 밴드갭이 없는 그래핀은 전류가 자유롭게 흐르기 때문에 반도체로 사용하기 어렵다. 연구팀이 개발한 에피택셜 그래핀은 밴드갭을 조절할 수 있어, 기존 실리콘 반도체보다 더 빠르고 효율적인 컴퓨팅을 구현할 수 있다. 또한, 양자 컴퓨팅에 필요한 전자의 양자 역학적 파동 특성을 활용할 수 있어, 양자 컴퓨팅의 발전에도 기여할 것으로 기대된다. 그래핀의 뛰어난 특성 그래핀은 탄소 원자가 육각형 벌집 모양으로 연결된 2차원 물질로, 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 강도는 강철의 200배에 달하는 등 뛰어난 전기적, 기계적 특성을 가지고 있다. 이러한 특성으로 인해 그래핀은 반도체, 센서, 광전자 등 다양한 분야에서 차세대 소재로 주목받아 왔다. 그러나 그래핀은 전류 흐름을 조절하기 어려운 밴드갭이 없는 것이 단점으로 지적되어 왔다. 밴드갭은 전자가 전도대에서 고체 내의 다른 에너지 준위로 이동할 수 있는 에너지 차이를 의미한다. 밴드갭이 없는 그래핀은 전류가 자유롭게 흐르기 때문에 반도체로 사용하기 어렵다. 에피택셜 그래핀의 의미 이번 연구에서 조지아대 연구팀은 특수 용광로를 이용해 탄화규소 웨이퍼 표면에 에피택셜 그래핀을 성장시켜 밴드갭 문제를 해결했다. 에피택셜 그래핀은 다른 물질의 표면에 그래핀 결정을 갖도록 성장시킨 것을 말한다. 에피택셜 그래핀이 제대로 만들어지면 탄화규소와 화학적으로 결합해 반도체의 특성을 보인다. 연구팀은 에피택셜 그래핀으로 반도체를 제작한 결과, 실리콘보다 전자 이동성이 10~20배 높은 것으로 나타났다. 이는 그래핀 반도체가 기존 실리콘 반도체보다 더 빠르고 효율적인 컴퓨팅을 구현할 수 있음을 의미한다. 또한, 연구팀은 에피택셜 그래핀이 양자 컴퓨팅에 필요한 전자의 양자 역학적 파동 특성을 활용할 수 있다고 설명했다. 양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨팅보다 훨씬 빠른 연산이 가능한 차세대 컴퓨팅 기술이다. 이번 연구는 그래핀을 실리콘을 대체할 차세대 반도체 소재로 만드는 데 중요한 진전을 이룬 것으로 평가받고 있다. 그래핀 반도체의 상용화 가능성 그래핀 반도체는 아직 상용화되지는 않았지만, 이번 연구를 통해 실리콘을 대체할 차세대 반도체 소재로의 가능성을 한층 높였다는 평가를 받고 있다. 연구팀은 앞으로 에피택셜 그래핀의 성능을 더욱 개선하고, 대량 생산 기술을 개발하기 위해 노력할 계획이라고 밝혔다. 그래핀 반도체가 실질적으로 상용화되기 위해서는 대량 생산 기술의 개발이 무엇보다 중요하다. 연구팀의 노력과 더불어 관련 산업의 투자가 확대된다면, 그래핀 반도체는 머지않아 우리 생활 속에서 만나볼 수 있을 것으로 기대된다.
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그래핀 반도체, 실리콘 한계 뛰어넘다
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[퓨처 EYES(19)] CES 2024에서 가장 인상 깊은 8가지 제품은?
- 세계 최대 가전·정보기술(IT) 전시회 '소비자가전쇼(CES) 2024'가 9일(현지시간) 미국 네바다주 라스베이거스 컨벤션센터(LVCC)에서 개막됐다. 미 소비자가전협회(CTA)가 주관하는 CES는 IT와 가전을 넘어 인공지능(AI)·이동통신·반도체·자동차 등을 총망라한 기술 전시회다. 전 세계 기술 업계가 한자리에 모이는 'CES 2024'에서는 투명 TV, AI가 탑재된 집사 로봇, 하늘을 나는 자동차, 정신 건강을 이롭게 하는 마음을 들여다보는 거울까지 등장해 미래 기술의 진면목을 확인할 수 있었다. 특히, 지난해 전 세계적으로 열풍을 몰고 온 AI 기술이 전면에 등장하면서 AI기술이 적용된 집사 로봇, AI 반려 로봇, AI가 피부 관리 방법을 알려주고 제품도 추천하는 뷰티 앱 등 다양한 AI 장착 제품을 선보였다. CTA 설립 100년째를 맞아 열린 'CES 2024'의 키워드는 AI·모빌리티·헬스케어·지속가능성이다. 개리 샤피로 CTA 회장은 "AI가 CES의 중심에 설 것"이라고 예고하기도 했다. 'CES 2024'를 통해 선보인 미래 기술 8가지를 소개한다. 1. 투명 TV 미국 기술 전문매체 ZD넷은 9일 CES 첫째 날의 키워드는 '투명'이었는데, 삼성과 LG가 선보인 두 개의 새로운 투명 TV 덕분이라고 전했다. 센트럴홀에 자리잡은 LG전자는 세계 최초의 무선 투명 올레드 TV인 'LG 시그니처 올레드 T'를 선보였다. 화면이 앞뒤로 자유자재로 움직이는 가운데 차광막이 올라갔다 내려가며 투명 모드로 전환되었고, 이를 통해 화면 뒤 참관객들의 모습이 보였다. 무선 투명 올레드 TV를 소개한 오혜원 HE브랜드커뮤니케이션담당 상무는 "고객의 삶에서 실제로 어떤 경험을 줄 수 있을지 고민했다"며 "이는 단순히 기술적인 혁신을 보여주는 데서 그치는 게 아니라 올해 하반기나 늦어도 4분기에는 출시될 예정"이라고 말했다. 삼성전자는 지난 7일 열린 '삼성 퍼스트 룩 2024' 행사에서 'AI 스크린 시대'를 선도할 'NQ8 AI 3세대' 프로세서와 이를 탑재한 2024년형 네오(Neo) QLED 8K TV(QN900D)를 공개했다. 'NQ8 AI 3세대' 프로세서는 AI 시스템온칩(SoC) 기술의 집대성으로, 기존 모델보다 8배 많은 512개의 뉴럴 네트워크와 2배 빠른 신경망 처리 장치(NPU)를 탑재하여 삼성 TV 프로세서 중 가장 강력한 성능을 제공한다. 2024년형 네오 QLED 8K는 이 프로세서를 기반으로, 저화질 콘텐츠를 8K 화질로 향상시키고, AI 딥러닝을 통해 스포츠 종목을 자동 감지하여 공의 움직임을 부드럽게 보정하며 영상 왜곡을 최소화한다. 이 기술은 화면에서 나오는 다양한 소리 중에서 음성만 분리해 대화 내용을 더 명확하게 전달할 수 있다. 특히 삼성전자는 세계 최초로 선보인 투명 마이크로 LED를 공개해 참관객들의 시선을 시로잡았다. 삼성전자는 기존 투명 LCD와 투명 OLED, 투명 마이크로 LED를 비교하며 기존 투명 디스플레이의 한계를 극복한 차별성을 부각했다. 육안으로 확인되는 현저히 높은 투과율을 통해 현재 유리로 사용되는 모든 공간을 디스플레이화 할 수 있는 가능성을 보여주었다. 하지만 삼성 측은 투명 마이크로 LED의 상용화 시점은 정해지지 않았다고 밝혔다. 2. 로레알 뷰티 지니어스 프랑스 뷰티 기업 로레알은 AI가 피부 관리 방법을 알려주고 제품도 추천해주는 뷰티 앱을 선보였다. 콜라스 이에로니무스 최고경영자(CEO)는 'CES 2024' 기조연설을 통해 자사의 생성형 AI를 활용한 뷰티 앱 '뷰티 지니어스(Beauty Genius)'를 공개했다. CES에서 로레알이 기조연설을 한 것은 화장품 기업으로는 처음이다. 뷰티 지니어스는 AI가 피부 관리에 관한 개인화된 맞춤형 제안을 해주는 뷰티 비서다. 이용자는 이 앱을 실행해 AI와 대화하며 맞춤형 피부 관리법과 제품을 제안받을 수 있다. AI가 이용자가 업데이트한 사진을 토대로 피부 건조 정도를 파악하고 현재의 피부 상태에 알맞은 제품을 제안하는 방식이다. 이에로니무스 CEO는 "우리는 10년 전부터 디지털 혁명에 적극 참여하고 있으며, 2018년부터 AI 기술을 개발해 오고 있다"고 설명했다. 로레알은 적외선으로 머리를 말릴 수 있는 헤어드라이어 '에어라이트 프로'(AirLight Pro)도 공개했다. 에어라이트 프로는 강력한 열과 공기를 이용해 머리카락을 건조하는 기존 헤어드라이어와 차별된다. 열을 줄이면서 공기 흐름을 최대화하는 강력한 모터를 이용한다는 점에서 다이슨의 초음속 헤어드라이어와 비슷하다. 여기에 적외선을 더했다. 3. AI 반려 로봇 삼성전자와 LG전자는 '집사 로봇'으로 AI 컴패니언(Companion·반려) 로봇 '볼리'와 '스마트홈 AI에이전트'를 선보였다. 삼성전자의 공 모양 '집사 로봇' 볼리는 지속적으로 사용자의 패턴을 학습해 진화한다. 일상 속 크고 작은 귀찮음과 불편함을 해소해주고 사용자가 외출 중에는 집을 모니터링하고 홈 케어를 돕는다. 또 자율 주행을 통해 사용자가 부르면 오고, 별도의 컨트롤러 없이 음성으로 명령을 수행한다. 볼리는 세계 최초 원·근접 투사가 모두 가능한 듀얼렌즈 기술 기반의 프로젝터를 탑재해 벽, 천장, 바닥 어디든 최적의 화면을 제공할 수 있도록 렌즈를 전환해 사용자에게 필요한 정보나 영상 콘텐츠를 어디에서나 볼 수 있고, 사용자의 얼굴 각도를 인식해 정확한 화면을 제공할 수 있다. 삼성전자는 볼리가 멀티 디바이스 경험, 돌봄, 다양한 사용성을 제공한다고 설명했다. 먼저 볼리는 앞뒤에 탑재된 카메라로 스마트싱스와 연동된 기기를 자동으로 인식·연결해 쉽고 빠르게 사물인터넷(IoT) 환경을 설정하고 집을 안전하게 관리하는 집사 역할을 수행한다. 집 안을 이동하며 공간을 인식, 맵을 스스로 완성하고 가전과 여러 기기를 스마트싱스(SmartThings)와 자동으로 연동해 쉽게 제품을 관리하고 제어할 수 있도록 돕는다. 사용자의 패턴을 학습하고 이를 루틴화해 사용자가 별도로 조작하지 않아도 사용자의 일과와 상황에 맞게 동작하도록 설정해준다. 평소 기상 시간에 맞춰 음악을 재생하고 커튼을 열고 당일 날씨나 일정을 사용자 근처의 벽이나 바닥 등에 화면을 투사해주는 식이다. 또 사용자를 대신해 가족과 반려동물을 돌봐주는 역할도 한다. 고령인 가족의 디지털 도우미 역할을 하며 건강 상태를 확인하거나 가족과의 소통 수단이 돼 준다. 시야 밖에 있는 아이나 반려동물을 모니터링해 이상 상황이 발생할 경우 사용자에게 알려주고 필요한 조치를 할 수 있게 도와주기도 한다. 요리를 할 때는 볼리를 활용해 전화를 쉽게 걸고 받을 수 있고, 게임을 하거나 영화를 시청 중일 때는 사용자를 대신해 현관 밖의 방문객을 확인해 준다. 재택근무 시에는 보조 스크린으로서 업무를 도와주는 AI 어시스턴트 역할을 할 수 있다고 삼성전자는 전했다. LG전자 '스마트홈 AI에이전트'는 두 다리에 달린 바퀴와 자율 주행 기술로 집안 곳곳을 자유롭게 이동하며 집안일에 도움을 주고 사용자와 소통한다. LG전자는 스마트홈 AI 에이전트를 '가사 해방을 통한 삶의 가치 제고'를 실현할 만능 가사생활도우미라고 소개했다. 4. 소니의 '공간 콘텐츠 창작 시스템' 가상현실 헤드셋 일본업체 소니가 가상현실(VR) 헤드셋을 착용한 채로 3차원(3D) 모델을 만들 수 있는 이른바 '공간 콘텐츠 창작' 시스템을 새롭게 선보였다. 요시다 겐이치로(吉田憲一郞) 소니 최고경영자(CEO)는 이 장비가 플레이스테이션(PS) VR처럼 게임용이라기보다는 3D를 활용하는 전문가용이라면서, 물리적 공간 위에 가상의 물체를 덮어씌우는 식으로 창작 공간을 확장할 수 있다고 소개했다. 사용자가 헤드셋 상의 4K 화질 유기발광다이오드(OLED) 화면을 보면서, 포인팅 컨트롤러 및 반지 모양 기기를 양손에 들고 실시간으로 가상 물체를 창작할 수 있다는 것이다. 키보드 등 기존 입력기기도 창작에 사용 가능하다. 헤드셋에는 카메라와 센서가 총 6개 달려있고 헤드셋 앞면을 젖힐 수 있는 만큼 사용자가 헤드셋을 완전히 벗지 않고도 실제와 가상을 오가며 작업할 수 있다. 5. 항공모빌리티, 슈퍼널-차세대 AAM 'S-A2' 현대차그룹 미래항공모빌리티(AAM) 독립법인인 슈퍼널은 차세대 기체 'S-A2'의 실물 모형을 처음 공개했다. S-A2는 현대차그룹이 2028년 상용화를 목표로 개발 중인 eVTOL(전기 수직 이착륙기)로, 2020년 CES에서 선보인 첫 비전 콘셉트 'S-A1' 이후 4년 만에 공개된 후속 모델이다. 슈퍼널은 CES 참관객들이 항공 모빌리티를 보다 가깝게 느낄 수 있도록 부스와 야외에 체험시설을 마련하고, 항공 모빌리티의 상용화를 위해 전방위적인 협력을 구축하겠다는 의지도 밝혔다. S-A2는 전장 10ｍ·전폭 15ｍ로, 조종사 포함 5명이 탑승할 수 있도록 설계됐다. 기체는 총 8개의 로터가 장착된 주(主) 날개와 슈퍼널 로고를 본뜬 V자 꼬리 날개, 승객 탑승 공간으로 이뤄졌다. 특히 기체에는 '틸트 로터'(Tilt-Rotor) 추진 방식이 적용됐다. 회전 날개인 로터가 상황에 따라 상하 90도로 꺾이는 구조로, 이착륙 시에는 양력을 얻기 위해 로터가 수직 방향을 향하다가 순항 시에는 전방을 향해 전환되는 것이 특징이다. 수직 이착륙 시 8개의 로터 중 전방 4개는 위로, 후방 4개는 아래로 기울어지는 구조는 슈퍼널이 업계 최초로 도입했다. 이 같은 추진 방식은 수직 비행을 위한 별도의 로터가 필요하지 않아 설계 복잡성을 줄이고, 기체 무게를 크게 낮추는 효과가 있다. 슈퍼널은 여러 개의 로터를 독립적으로 구동하는 분산 전기추진(DEP)을 적용해 하나의 로터가 문제가 생겨도 안전하게 이착륙할 수 있도록 했다. S-A2 기체는 특히 안정성이 강조됐다. 로터와 배터리 제어기, 전력 분배 시스템, 비행 제어 컴퓨터 등 모든 주요 장치에는 비상 상황에 대비한 다중화 설계가 적용됐다. 슈퍼널의 기체는 기존 항공기의 문법을 따르지 않고 자동차 디자인 프로세스를 접목했다. 자연의 원리를 재해석한 '기술 모방' 철학을 적용했다는 설명이다. 캐빈은 조종석과 4인 승객석을 분리해 수하물을 적재할 수 있는 공간을 확보했다. 인체공학적으로 조형된 시트는 수직 비행 시 충격을 완화하도록 설계됐다. 시트 사이에는 자동차와 같은 센터 콘솔이 적용됐다. S-A2의 승객 좌석은 2인석이나 화물칸으로 자유자재로 변형도 가능하다. 6. 정신 건강을 위한 거울 바라코다의 'BMind 스마트 미러'는 AI와 자연어 처리(NLP)를 결합하여 표정, 제스처, 톤을 통해 거울을 바라보는 사람의 감정을 분석한다. 그런 다음 사용자의 현재 기분에 맞춰 기분을 개선하고 스트레스를 더 잘 관리할 수 있도록 광선 치료 세션, 안내 명상, 자기 확언을 제공한다. 7. 필립의 손바닥 인식 스마트 잠금 장치 필립스 스마트 잠금 장치는 비접촉식 기술로 손바닥을 자물쇠의 스캐너 앞에 몇 인치만 갖다 대면 손바닥의 개별 정맥 패턴을 스캔한다. 사용자는 최대 50가지의 다양한 Palm ID 옵션을 추가할 수 있다. 스마트 잠금장치는 와이파이(Wi-Fi)를 사용하여 연결하므로 별도의 허브를 구입할 필요가 없다. 또한, 아마존 AI 비서 알렉사 및 구글 어시스턴트와도 호환된다. 8. 심박수 측정하는 젠하이저의 이어버드 젠하이저는 CES에서 세 가지 새로운 이어버드를 선보였다. 그중에서도 가장 눈에 띄는 제품은 젠하이저 모멘텀 스포츠다. 이 이어버드는 심박수 센서와 체온 센서라는 뛰어난 기능 덕분에 피트니스에 최적화되어 있다. 두 센서 모두 애플워치, 건강 앱인 스트라바(Strava) 등과 같은 피트니스 트래커, 앱 및 구독과 통합되므로 운동을 원활하게 추적할 수 있다.
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[퓨처 EYES(19)] CES 2024에서 가장 인상 깊은 8가지 제품은?
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도시바, 코발트 대체 신형 리튬이온배터리 개발
- 도시바가 코발트를 사용하지 않는 새로운 형태의 이차전지를 개발하는 데 성공했다. 일본 매체 이타임스(eetimes)는 도시바가 코발트를 사용하지 않는 5V급 고전위 양극재를 활용한 새로운 리튬이온 이차전지를 개발했다고 최근 보도했다. 코발트는 지각에서 주로 화합물 형태로 존재하며, 철운석에서 소량의 합금 형태로 발견된다. 코발트는 특히 배터리의 양극재 원료로 사용되며, 중국이 이를 가장 많이 생산하는 것으로 알려져 있다. 이러한 상황 속에서 일본의 도시바가 코발트를 사용하지 않는 신형 리튬이온 배터리 개발에 성공한 것은 주목할 만한 사건이다. 도시바는 오는 2028년 이 기술을 상용화해 미래 자동차 애플리케이션으로 확장하는 것을 목표로 하고 있다. 이 리튬이온 이차전지의 시제품은 3V 이상의 출력전압, 5분 만에 80%까지 충전할 수 있는 고속 충전 성능, 60°C의 고온에서 우수한 수명 특성을 보여준다고 회사 측은 밝혔다. 이러한 이차전지 개발 배경은 탄소 중립 달성을 위해 산업 장비와 상용차의 전기화가 시급한 상황이기 때문이다. 승용차와 달리, 버스, 트럭, 중장비와 같은 상용차량은 긴 운행 시간과 열악한 환경에서 사용된다. 기존의 리튬이온 배터리는 충전 시간이 짧다는 단점이 있고, 열악한 환경에서 수명이 단축되어 상용차의 전기화 요건을 만족시키기 어렵다. 또한, 기존의 리튬 이온 배터리는 재료 공급망에서도 문제를 가지고 있다. 코발트와 같은 희귀 금속은 수요 증가, 생산국의 불균형, 채굴 및 정제 과정에서의 환경적 문제로 인해 공급 부족과 비용 변동의 문제에 직면해 왔다. 이로 인해 세계 각국은 양극재의 코발트 사용을 줄이려고 노력하고 있다. 이러한 상황 속에서, 코발트를 사용하지 않는 5V급 고전위 양극재에 대한 관심이 높아지고 있다. 리튬 이온 배터리의 전압은 양극과 음극 사이의 전위차에 의해 결정되므로, 높은 양극 전위는 전압을 증가시키고 전력 성능을 향상시키는 데 기여할 수 있다. 그러나 높은 전극 전위는 실제로 몇 가지 문제를 야기한다. 이는 전해질과 반응하여 가스를 생성하는 것뿐만 아니라, 금속 이온이 양극에서 전해질로 용해되는 현상을 포함한다. 전해질의 내산화성을 개선하려는 시도들이 있었지만, 가스 생성을 억제하고 리튬 이온의 전도성을 유지하는 것 사이의 상충관계로 인해 이러한 문제를 해결하기 어려웠다. 5V급 고전위 음극 전해질 분해 메커니즘 밝혀 도시바는 5V급 고전위 양극이 전해질을 분해하는 메커니즘을 분석했다. 연구에서는 전해액이 음극 입자의 표면에서 분해되어 가스를 발생시키고, 음극에서 용출된 금속 이온이 음극 표면에 작용하여 가스 발생을 증가시키는 것을 발견했다. 이 연구를 바탕으로, 도시바는 양극의 입자 표면을 변형시켜 금속의 용출을 줄이는 기술과 음극 표면에서 용출된 이온을 중화하는 기술을 개발했다. 이 두 가지 기술의 결합을 통해, 기존 전해질을 사용하면서도 5V급 고전위 양극에서 발생하는 가스 문제를 크게 줄일 수 있었다. 니오븀-티타늄 산화물 양극과 결합 도시바는 이 음극을 니오븀-티타늄 산화물 양극과 결합하여 리튬 이온 이차전지를 개발했다. 산화물 음극은 수명이 길고 안전성이 높아 빠르게 충전할 수 있는 특징이 있어, 도시바는 이를 'SCiB'로 상품화했지만, 전위가 높기 때문에 배터리의 전압이 낮다는 단점이 있다. 이번 연구에서는 고전위 5V급 고전위 양극과 조합하여 양극과 음극의 전위차를 증가시켜 배터리 전압을 향상시켰다. 충방전 사이클 테스트에서의 도시바의 성능 시연은 흥미로운 결과를 보였다. 가스 발생 억제 기술이 적용되지 않은 배터리에서는 가스 발생으로 인한 팽창이 관찰되었으나, 가스 발생 억제 기술이 적용된 배터리에서는 팽창이 전혀 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 새로운 기술의 효과성을 입증하는 것으로 볼 수 있다. 평균 출력 전압이 3.15V인 이 배터리는 기존 SCiB보다 높은 전압을 제공한다. 또한, 이 배터리는 5분 만에 80%까지 급속 충전이 가능한 성능을 보유하고 있다고 한다. 고온 환경에서의 내구성 또한 뛰어나, 60°C의 환경에서 100회의 충방전 후에도 용량 유지율이 99.2%에 달했다. 도시바 나노소재 및 프론티어 연구소 R&D센터의 선임연구원 하라다 야스히로(原田康弘)는 "5V급 고전위 양극을 가진 기존 전해액을 사용하는 배터리로서는 탁월한 성능"이라며 고온 내구성에 대한 자신감을 드러냈다. 도시바는 이 기술을 2028년 실용화하는 것을 목표로 하고 있으며, 향후 용량을 더욱 늘리기 위해 검증을 실시할 예정이다.
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도시바, 코발트 대체 신형 리튬이온배터리 개발
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미국 오버에어 버터플라이 eVTOL, 2024년 초 첫 시험 비행
- 차세대 도심항공모빌리티(UAM)로 주목받는 전기수직이착륙기(eVTOL)가 곧 출시될 전망이다. 미국의 과학 전문 매체 뉴아틀라스에 따르면, 오버에어 버터플라이(Overair의 Butterfly)가 eVTOL 프로젝트인 '버터플라이'에 대한 비행 테스트를 곧 시작할 예정이라고 보도했다. 캘리포니아에 기반을 둔 항공 스타트업인 오버에어가 개발 중인 '버터플라이'는 이 분야에서 두각을 나타내고 있다. 모회사인 카렘 에어크래프트(Karem Aircraft)는 2004년 설립 이후 다양한 수직 이착륙 기술을 개발하며 미군 프로젝트에 참여해왔다. 버터플라이 프로젝트에 따르면, 상용 버전의 이 eVTOL은 조종사 한 명과 승객 네 명을 수용할 수 있으며, 최대 속도는 322km/h에 달하고 배터리 범위는 최대 161km로 계획되어 있다. 추진력은 네 개의 3날 로터(날개 2개, V-테일 2개)로 제공되며, 이 로터들은 수직 비행에서 전진 비행으로 전환 시 방향을 수평에서 수직으로 바꾼다. 버터플라이를 독특하게 만드는 특징 중 하나는 각각의 폭이 20피트(약 6미터) 이상인 큰 로터 크기로, 이는 더 작은 로터를 사용하는 다른 eVTOL 디자인에 비해 더 많은 추력을 킬로와트당 생성한다는 장점이 있다. 로터의 RPM(분당 회전수)과 각각의 블레이드 각도는 지속적으로 자동 조정되어 비행 모드에 따라 효율성이 향상된다. 이러한 RPM 조정은 호버링 시 전력 소비를 최대 60%까지 줄일 수 있으며, 블레이드 각도 조정은 진동과 로터 부하를 감소시켜 안전성과 승차감을 개선하고 유지보수 비용도 절감할 수 있다. 2023년 12월 19일에 공개된 실물 크기의 버터플라이 프로토타입은 앞서 언급된 기술들을 통합하고 있으며, 최종 생산 모델을 위한 무인 원격 제어 테스트 장치로 사용될 예정이다. 현재 지상 테스트는 캘리포니아주 산타아나에 위치한 오버에어 본사에서 진행 중이다. 비행 테스트는 내년 초, 빅터빌에 있는 회사의 테스트 시설에서 시작될 것으로 예정되어 있다. 초기 테스트는 55데시벨의 소음 목표치 달성, 추진 시스템, 비행 제어 메커니즘, 안전 기능 및 효율성 검증에 중점을 두고 진행될 예정이다. 벤 팅거 오버에어 버터플라이 CEO는 "이 실물 크기 프로토타입의 조립은 수년에 걸친 업계 전문 지식, 철저한 개발 계획, 혁신적인 엔지니어링 및 오버에어 팀의 노력을 결집시킨 것'이라며, '이 프로토타입을 통한 추진 테스트로의 성공적인 전환은 eVTOL 영역에서 보다 안전하고 조용하며 신뢰성 있는 항공기 개발에 대한 우리의 헌신을 부각시킨다"고 밝혔다. 한편, 우리나라 현대차그룹의 미국 도심항공모빌리티(UAM) 법인 '슈퍼널'은 세계 최대 가전·정보통신기술(ICT) 박람회 'CES 2024'에 최초로 참가해 신형 도심항공모빌리티 기체 티저 이미지를 선보이고 미래항공모빌리티(AAM) 생태계 구축 전략을 발표할 계획이다. 슈퍼널은 이 박람회에서 2028년 상용화를 목표로 개발 중인 도심항공모빌리티 기체의 디자인을 선보이고, 실물 크기 모델을 전시할 예정이다.
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미국 오버에어 버터플라이 eVTOL, 2024년 초 첫 시험 비행
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용융염 원자로, 안전하고 경제적인 차세대 에너지 솔루션
- 탄소 배출을 줄이기 위한 친환경 에너지원에 대한 세계적인 관심이 높아지고 있다. 이와 관련하여 비스니스 인사이더(BUSINESS INSIDER)는 미국이 기존의 원자로와는 다른 새로운 유형인 용융염 원자로 건설을 허가 했다고 보도했다. 이 용융염 원자로는 전통적인 원자로와 달리, 고온으로 녹인 액체 소금을 냉각재로 사용한다. 일반적인 원자로가 물을 이용하여 증기압으로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 반면, 이 새로운 원자로는 물이 아닌 액체 소금을 사용함으로써 물의 증발 위험이 없다. 액체 소금의 끓는점이 약 1500도로 매우 높아, 원자로에 사고가 발생하더라도 냉각재의 증발로 인한 노심의 용융 가능성이 크게 낮아진다. 용융염 원자로의 독특한 점은 연료봉 대신 액체 핵연료를 사용한다는 것이다. 이 액체 핵연료는 매우 소형화되어 있어, 원자로를 더 작은 크기로 설계할 수 있으며, 연료 교체 시 원전의 가동을 멈출 필요가 없다. 이 특성 덕분에 용융염 원자로는 기존 원자로보다 크기가 작고 건설이 용이하며, 선박이나 외딴 지역과 같은 전력망이 부족한 곳에도 적합하다. 미국 원자력규제위원회(Nuclear Regulatory Commission, NRC)는 최근 미국 카이로스파워(Kairos Power)의 용융염 원자로 건설 프로젝트에 대해 승인했다. 카이로스파워는 2027년까지 테네시주 오크리지에 '에르메스(Hermes)'라 명명된 시험용 원자로를 건설할 계획이다. 이 프로젝트의 초기 버전은 전기를 생산하지 않겠지만, 그 후속 모델인 '헤르메스 2'는 2028년부터 전력 생산을 시작할 것으로 예상된다. 용융염 원자로는 1950년대부터 연구되었지만, 안전 문제와 재료의 부식 문제 등으로 인해 상용화에는 어려움을 겪어왔다. 그러나 최근의 기술 발전으로 이러한 문제들이 해결되면서, 용융염 원자로는 안전성과 경제성 측면에서 크게 개선되어 새롭게 주목받고 있다. 용융염 원자로 기술은 미국에서뿐만 아니라 중국, 영국 등 여러 국가에서도 적극적인 개발이 진행 중이다. 한국의 용융염 원자로 개발 2023년부터 한국 정부는 용융염 원자로 개발을 국가 연구개발 프로젝트로 지정하고 지원하고 있다. 이 프로젝트는 2026년까지 핵심 기술 개발을 목표로 하며, 인증 과정을 거쳐 2030년대에 해양용 원자로 첫 번째 모델의 건설을 목표로 하고 있다. 한국원자력연구원은 이 분야에서 민간 기업들과 협력하여 해양플랜트 및 선박 추진 시스템에 적용될 용융염 원자로 개발에 집중하고 있다. 우리나라의 용융염 원자로 개발은 아직 초기 단계에 있지만, 정부의 적극적인 지원과 민간 기업의 참여로 순조롭게 진행되고 있다. 우리나라가 용융염 원자로 개발에 성공한다면, 세계 최초로 해양용 원자로를 상용화하는 국가가 될 것으로 기대된다. 용융염 원자로가 상용화될 경우 기존의 원자로보다 안전하고 경제적인 방식으로 전력을 생산할 수 있는 가능성을 제시할 것이다.
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용융염 원자로, 안전하고 경제적인 차세대 에너지 솔루션
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美 MIT, 미생물 비료 코팅 개발…재생농업 촉진
- 미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 화학자들은 지속 가능한 대안으로 질소 고정 박테리아를 사용해 화학 비료의 탄소 배출량을 줄이고 있다. 과학 전문 매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 MIT 화학 엔지니어들이 박테리아 세포의 성장이나 기능을 방해하지 않으면서 세포를 손상으로부터 보호하는 금속-유기 코팅을 개발해 종자 발아율을 크게 향상시켰다고 보도했다. 이러한 혁신은 미생물 비료의 접근성을 높이고 재생 농업을 촉진할 수 있다. 이 코팅은 박테리아 세포의 표면에 금속과 폴리페놀로 구성된 삼각형 모양의 구조를 형성한다. 이러한 구조는 박테리아 세포를 둘러싸고 보호막을 형성하여 열이나 습도, 건조 등의 손상으로부터 박테리아 세포를 보호해주어 미생물 비료의 안정성을 향상시킬 수 있다. 화학 비료 생산은 전 세계 온실 가스 배출량의 약 1.5%를 차지한다. MIT 화학자들은 일부 화학 비료를 보다 지속 가능한 공급원인 박테리아로 대체하여 탄소 발자국을 줄이는 데 도움이 되기를 기대하고 있다. 질소 가스를 암모니아로 전환할 수 있는 박테리아는 식물에 필요한 영양분을 제공할 뿐만 아니라 토양을 재생하고 해충으로부터 식물을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 그러나 이러한 박테리아는 열과 습도에 민감하기 때문에 대량 생산해서 농장으로 배송하기가 어렵다. 박테리아 민감성 극복 이러한 장애물을 극복하기 위해 MIT 화학 엔지니어들은 박테리아 세포의 성장이나 기능을 방해하지 않으면서 손상으로부터 세포를 보호하는 금속-유기 코팅을 개발했다. 새로운 연구에서 MIT 연구진은 이러한 코팅 박테리아가 옥수수와 청경채와 같은 채소를 포함한 다양한 종자의 발아율을 향상시킨다는 사실을 발견했다. 코팅된 박테리아로 처리한 씨앗은 코팅되지 않은 신선한 미생물로 처리한 씨앗에 비해 발아율이 150% 증가했다. 연구를 주도한 MIT 화학 공학과 아리엘 퍼스트(Ariel Furst) 박사는 "이 코팅은 농부들이 미생물을 비료로 배치하는 것을 훨씬 쉽게 만들 수 있다. 건조 공정으로부터 박테리아를 보호하고, 액체가 아닌 건조 분말이기 때문에 훨씬 더 쉽고 더 적은 비용으로 유통할 수 있다. 또한 섭씨 55.55도(화씨 132도)까지 견딜 수 있으므로 이러한 미생물을 냉장 보관을 사용할 필요가 없다"라고 말했다. 연구진은 이 기술은 화학 비료 사용을 줄여 환경 오염을 감소시킬 수 있고 토양의 영양분을 보충하고 토양을 건강하게 유지하는 데 도움이 될 수 있어 농업의 지속 가능성을 높이기를 기대한다. 이번 연구는 최근 '미국 화학학회지 Au'에 게재됐다. 미생물 보호 코팅 화학 비료는 공기 중의 질소와 수소를 결합하여 암모니아를 만드는 데 매우 높은 압력을 사용하는 에너지 집약적인 하버-보쉬 공정을 통해 제조된다. 화학 비료의 또 다른 단점으로는 이 과정에서 상당한 탄소 발자국이 발생한다는 점 외에도 장기간 사용하면 결국 토양의 영양분이 고갈된다는 것이다. 토양을 복원하기 위해 일부 농부들은 작물 순환과 퇴비화 등 다양한 전략을 사용해 토양을 건강하게 유지하는 '재생 농업'으로 전환하고 있다. 질소 가스를 암모니아로 전환하는 질소 고정 박테리아가 이러한 접근 방식에 도움이 될 수 있다. 퍼스트 박사는 열과 동결 건조로부터 미생물을 보호하기 위해 이전에 소화관으로 전달되는 치료용 박테리아를 보호하는 등 다른 용도로 미생물을 캡슐화하기 위해 개발한 금속-페놀 네트워크(MPN)라는 코팅을 적용하기로 결정했다. 이 코팅에는 금속과 폴리페놀이라는 두 가지 유기 화합물 성분이 포함되어 있어 스스로 조립되어 보호막을 형성할 수 있다. 철, 망간, 알루미늄, 아연 등 코팅에 사용되는 금속은 식품첨가물로서 안전한 것으로 간주된다. 식물에서 흔히 발견되는 폴리페놀은 탄닌과 오트 등의 분자를 포함한다. 퍼스트 박사는 "우리는 그 자체로 효능이 있는 것으로 알려진 천연 식품 등급의 화합물을 사용하여 미생물을 보호하는 작은 갑옷을 만들고 있다라고 말했다. 이 연구를 위해 연구팀은 12가지 MPN을 만들어 유해한 곰팡이와 기타 해충으로부터 식물을 보호하는 질소 고정 박테리아인 슈도모나스 클로로라피스를 캡슐화하는 데 사용했다. 연구진은 모든 코팅이 최대 섭씨 50도(화씨 122도)의 온도와 최대 48%의 상대 습도로부터 박테리아를 보호한다는 사실을 발견했다. 또한 코팅은 동결 건조 과정에서도 미생물의 생존을 유지했다. 종자 발아 향상 연구팀은 망간과 에피갈로카테킨 갈레이트(EGCG)라는 폴리페놀의 조합인 가장 효과적인 MPN으로 코팅된 미생물을 사용하여 실험용 접시에서 종자 발아를 돕는 능력을 테스트했다. 또 연구팀은 코팅된 미생물을 접시에 넣기 전에 50°C로 가열한 후 코팅되지 않은 신선한 미생물과 동결 건조된 코팅되지 않은 미생물을 비교했다. 연구 결과 코팅된 미생물은 발아율을 150% 향상 시켰다. 퍼스트 박사는 "기술을 개발할 때는 의도적으로 저렴하고 접근하기 쉽도록 설계해야 하는데, 이 기술이 바로 그런 기술이다. 이 기술은 재생 농업의 대중화에 도움이 될 것이다라고 말했다. 퍼스트 박사는 이 기술을 상용화하기 위해 세이아 바이오(Seia Bio)라는 회사를 설립했다. 세이아 바이오는 현재 이 코팅을 적용한 미생물 비료를 농업 현장에 적용하는 데 대한 연구를 진행하고 있다.
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美 MIT, 미생물 비료 코팅 개발…재생농업 촉진
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[퓨처 Eyes(17)] 세계 최대 화물기 '드론 라이너', 10년 내 취항 전망…온라인 쇼핑 혁신 기대
- 영국 항공 스타트업 '드론라이너'는 무한정 공중에 머물 수 있는 자율주행 화물기를 개발 중이라고 밝혔다. 드론라이너는 기존 화물기의 한계를 극복하고, 화물 운송의 혁신을 예고하고 있다. 물론 자동화된 항공기는 새로운 개념은 아니다. 지난 몇 년 동안 많은 기업들이 자율 비행을 실현하기 위해 노력해 왔다. 이러한 기업의 성장은 조종사 부족과 항공 산업의 지속가능성 개선에 대한 필요성과 밀접한 관련이 있다. 이에 따라 여러 기업이 안전하고 지속 가능한 자율주행 항공기를 개발하는 과정에 있다. 영국 일간지 더 선(The Sun)에 따르면 드론라이너는 최근 DL200과 DL350이라는 두 가지 자율주행 화물 항공기의 컨셉을 공개했다. 더 작은 DL200은 전기로 구동되는 단일 부스트 엔진으로 40개 이상의 화물 컨테이너를 실을 수 있다. 최대 화물 중량은 200톤, 최대 이륙 중량은 350톤이다. 반면에 더 큰 버전인 DL350은 세계에서 가장 무거운 항공기로, 두 개의 하이브리드 터보팬 엔진으로 구동된다. DL350은 최대 80개의 컨테이너를 적재할 수 있으며, 최대 화물 중량은 350톤이다. 또한 DL350의 최대 이륙 중량은 600톤이다. 지금까지 비행한 화물기 중 가장 큰 보잉 747-8의 적재 용량은 약 137톤이다. 드론라이너 DL200과 DL350은 모두 6500해리의 항속거리를 자랑한다. 작은 비행기인 DL200에는 터보팬 엔진이 하나, 큰 비행기인 DL350에는 두 개가 장착되지만 항속 거리는 대략 6500해리로 동일하다. 이는 베이징에서 로스앤젤레스까지의 거리보다 길고 지구 둘레의 3분의 1에 해당하는 거리다. 드론라이너의 디자인 디렉터인 마이크 데번스는 더 선과의 인터뷰에서 이 항공기를 "점보 제트기 이후 가장 흥미로운 새 비행기"라고 평가했다. 데번스는 "드론라이너의 취항을 위해서는 수십억 달러의 비용이 들겠지만, 10년 안에 이 항공기가 하늘을 날게 될 것이라고 믿는다. 드론라이너는 점보 제트기 한 대의 무게를 화물칸에 실을 수 있을 정도로 큰 크기와 강력한 엔진 덕분에 많은 양의 화물을 운송할 수 있다"고 덧붙였다. 기존 화물기의 한계 기존 화물기는 항공기의 크기와 연료 효율성의 한계로 인해 장거리 화물 운송에 적합하지 않았다. 먼저, 화물기는 여객기보다 크기가 크고 무거워 연료 소모가 많다. 이에 따라 장거리 화물 운송 시 비용이 많이 들고, 탄소 배출도 증가한다. 또한, 화물기는 탑재 중량이 제한되어 있어 대용량 화물 운송에 어려움이 있다. 현재, 취약한 공급망과 항만 혼잡은 배송을 지연시키는 주요 원인으로 지적되고 있다. 최근의 사건들은 공급망이 얼마나 쉽게 중단될 수 있는지를 보여 주었다. 코로나19 팬데믹과 감염, 또한 전쟁에 대한 우려로 인해 기존 항만과 운송 수단은 취약한 생태계를 형성하고 있다. 국제 교역의 주요 항로 중 파나마 운하와 수에즈 운하는 기후 변화와 전쟁의 영향으로 제 기능을 못하고 있으며, 이로 인해 선박들의 혼잡이 더욱 심각해지고 있다. 파나마 운하는 태평양과 대서양을 연결하며, 수에즈 운하는 지중해와 홍해를 이어준다. 전 세계 상품 교역량의 5%가 지나가는 파나마 운하가 올해 들어 전례 없는 가뭄에 따른 수위 하락으로 선박 통행량을 제한했다. 이에 미국 선박 퍼시픽 웨이하이호는 10일이 더 걸리지만 운하 통과 시 병목 현상이 없는 이집트 수에즈 운하를 이용하기로 결정했다. 수에즈 운하는 지중해와 홍해를 잇는 최단거리 바닷길로 전 세계 상품 교역량의 12%가 이곳을 통과한다. 그런데 예멘의 친이란 반군 세력인 후티가 이스라엘-하마스 전쟁 이후 '팔레스타인 지지'의 표시로 홍해에서 상선 공격을 확대하자 퍼시픽 웨이하이호의 수에즈 운하 통과 계획은 순식간에 무산됐다. 결국 이 배는 지난 18일 수에즈 해협에서 경로를 우회해 파나마 운하 이용보다 15일이나 더 걸리는 아프리카 희망봉 우회 경로를 선택했다. 지난 26일 발표된 스탠더드앤드푸어스(S&P) 글로벌 마켓 인텔리전스 보고서에 따르면, 이러한 우회 항로는 운송 비용을 15% 이상 증가시킨다. 드론항공기를 이용하면 이런 선박 혼잡도를 피할 수 있다. 드론 라이너의 특징 반면에 드론라이너는 이러한 기존 화물기의 한계를 극복하기 위해 다음과 같은 세 가지 특징을 갖추고 있다. 첫째, 드론라이너는 기존 화물기와 달리 직사각형 모양의 기체를 채택하고 있다. 이는 컨테이너를 효율적으로 실을 수 있도록 설계된 것으로, 화물 공간의 낭비를 줄일 수 있다. 둘째, 드론라이너는 하이브리드 전기 비행을 목표로 하고 있다. 이는 연료 효율성을 높이고, 탄소 배출을 줄이기 위한 것이다. 셋째, 드론라이너는 무한정 공중에 머물 수 있는 능력을 갖추고 있다. 이는 드론라이너가 승무원 없이도 자율적으로 운항할 수 있기 때문이다. 드론라이너의 미래형 기능과 전망 드론라이너는 택시 기능과 착륙, 이륙에 필요한 연료와 탑재하중을 지원하는 하이브리드 시스템을 갖춘, 연료 효율이 가장 높은 장거리 항공기로 설계됐다. 초저저항 기체는 항력을 줄이고 연료 효율적 운항이 가능하도록 설계되어 한 번의 비행으로 장거리를 이동할 수 있다. 또한 이 항공기는 지속 가능한 항공 연료(SAF)와 수소 연료로 구동되어 탄소 배출량을 95% 감축하고, 핸드링을 90% 이상 줄여 운영 비용을 절감할 수 있다. 또한 드론라이너는 완전 자율 비행이 가능하여 조종사 없이도 스스로 비행할 수 있다. 따라서 조종석이나 기내 가압장치가 필요하지 않으므로 더 빠른 적재와 하역이 가능하다. 게다가 비행기의 앞면과 뒷면을 열 수 있어 컨테이너를 더 빠르게 넣고 뺄 수 있다. 드론라이너의 상용화는 화물 운송 산업에 큰 변화를 가져올 것으로 기대된다. 드론라이너의 등장으로 화물 운송이 더욱 빠르고 저렴해지고, 온라인 쇼핑과 식료품 배송의 대중화가 촉진될 것으로 전망된다. 온라인 쇼핑과 식료품 배송 분야의 변화 특히 드론라이너는 온라인 쇼핑과 식료품 배송 분야에 큰 변화를 가져올 것으로 예상된다. 드론라이너는 화물 운송 시간을 크게 단축함으로써, 고객이 주문한 상품을 더 빠르게 받을 수 있게 해준다. 또한, 기존의 배송 방식에 비해 비용을 크게 절감할 수 있다. 이는 온라인 쇼핑업체들이 해외에서 상품을 빠르게 배송할 수 있는 기반을 마련해 주며, 고객들의 만족도를 높이는 데 기여할 것으로 보인다. 식료품 배송 업체들은 드론라이너를 활용해 신선한 식품을 빠르게 배송할 수 있게 되어, 고객들의 불만을 해소하고 경쟁력을 강화할 수 있을 것으로 전망된다. 예를 들어, 드론라이너가 상용화되면 고객이 온라인으로 주문한 상품을 당일 또는 익일 배송받을 수 있게 된다. 또한, 드론라이너를 이용하면 채소, 과일 등 신선식품이나 식료품과 같은 상품을 더욱 신속하고 안전하게 배송할 수 있을 것이다. 환경 문제 해결에 기여 드론라이너는 환경 문제 해결에도 기여할 것으로 기대된다. 드론라이너는 하이브리드 전기 비행을 통해 연료 효율성을 높이고, 탄소 배출을 줄일 수 있다. 이에 따라 화물 운송으로 인한 환경 오염이 감소할 것으로 예상된다. 드론라이너에 따르면 DL200과 DL350 두 기체 모두 하이브리드 전기 비행을 지향하며 지속 가능한 제트 연료를 사용한다. 안전성 확보가 관건 그러나 드론라이너의 상용화에는 안전성 문제가 해결되어야 할 과제로 남아 있다. 600톤에 달하는 대형 항공기가 승무원 없이 하늘을 날아다니는 것은 안전상의 우려가 있기 때문이다. 드론라이너 측은 안전성 확보를 위해 다양한 기술을 개발하고 있으며, 기존 공항을 사용하지 않고 폐쇄된 공항이나 사용하지 않는 공군 기지 등을 활용할 방침이라고 밝혔다. 이 회사는 10년 내 상용화를 목표로 하고 있다. 드론라이너의 상용화는 앞에서 살펴보았듯이 화물 운송 산업에 큰 변화를 가져올 것으로 전망된다. 화물 운송의 속도와 효율성이 크게 개선되면서, 식품 배송 산업 등의 성장을 촉진하고, 소비자들의 편익을 증진시킬 것으로 기대된다. 다만, 드론라이너 측은 안전 문제는 여러 번 강조했지만 소음 발생에 대해서는 별다른 언급이 없어서 이 또한 상용화에 앞서 선결 과제로 남았다.
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[퓨처 Eyes(17)] 세계 최대 화물기 '드론 라이너', 10년 내 취항 전망…온라인 쇼핑 혁신 기대
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루테늄 나노 입자로 녹색 수소 생산 비용 절감
- 최근 전 세계적으로 탄소 중립을 위한 노력이 활발해지면서, 녹색 수소의 중요성이 더욱 커지고 있다. 녹색 수소는 태양광, 풍력 등 재생 가능 에너지를 이용해 물을 전기분해하여 생산한 수소로, 생산 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는 친환경 에너지원이다. 그러나 기존의 녹색 수소 생산 기술은 백금이나 이리듐과 같은 귀금속을 촉매로 사용하기 때문에 생산 비용이 높아, 대규모 생산과 활용에 어려움이 있었다. 이에 따라, 저렴한 촉매를 사용하여 녹색 수소 생산 비용을 낮추기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 에너지 전문매체 오일프라이스(OILPRICE)에 따르면 이탈리아의 이노바티브 테크놀로지 연구소(Istituto Italiano di Tecnologia, IIT)와 스핀오프 기업 비디멘션즈(BeDimensions)는 작은 루테늄 입자와 태양열 전해조를 이용한 녹색 수소 생산 기술을 개발했다고 발표했다. 기존의 녹색 수소 생산 방법은 백금이나 이리듐과 같은 귀금속을 촉매로 사용하기 때문에 생산 비용이 높다는 단점이 있다. 반면, 이번에 개발된 기술은 루테늄만을 사용하기 때문에 생산 비용이 크게 낮아질 것으로 기대된다. IIT와 비디멘션즈의 연구진은 루테늄 나노 입자를 전해조 음극의 활성상으로 사용해 전체 전해조의 효율성을 향상시켰다. 루테늄 나노 입자는 백금과 유사한 촉매 작용을 하지만 가격은 백금의 약 3분의 1로 저렴하다. 따라서 킬로와트당 40mg의 루테늄만을 사용하면 기존의 양이온 교환막(Proton Exchange Membrane,PEM) 전해조에 비해 생산 비용을 약 75% 절감할 것으로 예상된다. 녹색 수소 생산이 중요한 이유 녹색 수소는 태양광, 풍력 등 재생 가능 에너지를 이용해 물을 전기분해하여 생산한 수소를 말한다. 화석 연료를 이용해 생산한 수소(회색 수소, 파란 수소)와 달리 생산 과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는다. 녹색 수소는 탄소 중립 사회로의 전환을 위한 핵심 에너지원으로 주목받고 있다. 수소는 연료전지, 연료 저장, 화학 공정 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 이번에 개발된 기술은 녹색 수소 생산 비용을 낮추는 데 기여할 것으로 기대된다. 이는 녹색 수소의 대규모 생산과 활용을 앞당기는 데 도움이 될 것으로 보인다. 에너지 단위당 수소 생산량은? IIT와 비디멘션즈의 연구진은 이번 기술이 기존의 양이온 교환막 전해조에 비해 에너지 단위당 수소 생산량이 높다고 밝혔지만, 구체적인 수치는 언급하지 않았다. 에너지 단위당 수소 생산량은 녹색 수소 생산 비용의 중요한 요소 중 하나다. 따라서 이 기술이 상용화될 경우 에너지 단위당 수소 생산량이 얼마나 되는지 확인하는 것이 중요하다. 루테늄 공급량은 충분할까? 루테늄은 백금 추출의 부산물로 얻어지기 때문에 연간 생산량이 백금의 7분의 1 수준이다. 따라서 이번에 개발된 기술이 상용화될 경우 루테늄의 수요가 증가할 것으로 예상된다. 루테늄의 수요 증가에 따라 가격이 상승할 가능성도 있다. 따라서 루테늄의 공급과 수요를 고려해 기술의 경제성을 평가하는 것이 필요하다. 한국, 루테늄 개발 사업 추진 한국도 루테늄 개발을 위해 노력하고 있다. 과학기술정보통신부 산하 한국과학기술연구원(KIST)은 2021년부터 루테늄의 효율적인 추출 및 정제 기술 개발을 추진하고 있다. 이 기술이 개발되면 루테늄의 생산량과 품질을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 한국수소산업진흥협회는 루테늄의 국내 자급률을 높이기 위한 연구개발(R&D) 사업을 추진하고 있다. 이 사업을 통해 루테늄의 국내 생산 기술을 개발하고, 루테늄의 수요를 창출하기 위한 노력을 기울이고 있다. 이러한 기술 개발을 통해 우리나라도 녹색 수소 생산 비용을 낮추고, 루테늄의 국산화를 추진할 수 있을 것으로 기대된다. 이번에 개발된 기술은 녹색 수소 생산 비용을 크게 낮추는 데 기여할 것으로 기대된다. 이는 녹색 수소의 대규모 생산과 활용을 앞당기는 데 도움이 될 것으로 보인다. 그러나 에너지 단위당 수소 생산량과 루테늄 공급 문제 등은 추가적인 연구와 개발이 필요하다.
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루테늄 나노 입자로 녹색 수소 생산 비용 절감
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미국, 국가안전보장 우려로 레거시반도체 중국의존도 조사
- 미국 정부가 중국이 생산한 레거시(범용) 반도체 칩에 대한 미국 기업들의 의존도 조사에 착수했다. 세계 반도체 시장에서 막대한 비중을 차지하는 레거시 칩을 중국이 값싸게 공급해 미국 기업의 경쟁력을 저해한다는 국가안전보장상의 우려에 대처하기 위한 조치다 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 상무부는 21일(현지시간) 미국 반도체업계의 공급망및 국방산업기반에 관한 조사를 개시한다고 발표했다. 상무부는 오는 1월 산업안보국이 자동차와 항공, 방산 등 100개 이상의 기업을 대상으로 레거시 칩을 확보해 사용하는지 설문조사를 벌일 예정이라고 밝혔다. 미국 상무부는 중국이 지난 10년간 추정 1500억 다럴의 보조금을 중국 반도체기업에 제공해 미국 등 해외경쟁업체로서 세계적인 불공평한 경쟁조건을 조성해왔다며 조사에 나선 이유를 설명했다. 이번 조사는 미국기업이 소위 레거시반도체를 어떻게 조달하고 있는지를 특정하는 것을 목적으로 하고 있으며 내년 1월부터 이루어진다. 중국이 초래한 국가안전보장상의 리스크를 줄이는 것을 목표로 하며 미국 중요산업의 공급망에 있어서 중국제 레거시반도체의 사용과 조달에 초점을 맞춘다. 지나 러몬드 미 상무장관은 "지난 몇 년간 중국 정부가 자국의 레거시 칩 생산을 확대해 미국 기업들이 경쟁하기 어렵게 하려는 잠재적 우려의 징후를 목격해 왔다"며 "이번 설문조사가 다음 단계를 알려줄 것"이라고 강조했다. 익명을 요구한 미국 정부 관계자는 중국의 압박에 대응할 수 있는 관세나 다른 무역 수단 등이 다음 단계에 포함될 수 있다고 설명했다. 러몬 장관은 지난 8월 중국이 세계 시장에 값싼 레거시 칩을 대거 공급할 경우 이에 대응하기 위해 모든 수단을 사용할 것이라고 경고했다. 다만 러먼도 장관은 미국이 구형 반도체의 과잉 공급 문제에 대응하기 위해 수출 통제를 활용하지 않을 것이며 이것을 오직 최첨단 칩에만 적용할 것이라고 설명했다. 미 하원 중국특별위원회는 최근 보고서를 내고 미국이 레거시 칩에 대한 관세를 부과해야 한다고 주장했다. 레거시 칩이란 28나노 이상의 공정을 통해 제조되는 반도체 칩으로 28나노 미만 공정에서 제조되는 첨단 칩은 아니지만 전 세계 경제에 막대한 영향력을 행사한다. 지난 8월까지 전 세계에 공급되는 반도체 중 3분의 2는 2005년 이전에 상용화된 기술이 채택된 레거시 칩이었다. 코로나19 팬데믹(세계적 대유행) 이후 발생한 전 세계적인 반도체 부족은 미국 정부의 2022년 8월 미국 반도체법(Chips and Science Act)으로 이어졌다. 이를 통해 미국은 국내 반도체 제조를 활성화하기 위한 1000억 달러의 보조금을 지급하기로 했다. 미국은 국가안보를 이유로 인공지능(AI) 및 군사용으로 사용되는 최첨단 반도체와 관련해 대중국 제한 조치를 취하고 있다. 이에 대응해 중국 정부는 대규모 자원을 투입해 구형 반도체 증산에 나섰다. 상무부는 일부 중국 반도체 제조사들이 가격을 낮춰 경쟁을 저해했다고 보고 있다.
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- 경제
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미국, 국가안전보장 우려로 레거시반도체 중국의존도 조사
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[퓨처 Eyes(16)] 파력 발전으로 선박 항속 거리 늘린다
- 중국 연구진이 선박에 탑재할 수 있는 파력 발전기를 개발해 눈길을 끌고 있다. 연구진에 따르면, 이 발전기를 탑재하면 선박의 항속 거리가 최대 3배까지 늘어날 수 있다. '파력 발전((Wave Power)'은 해양에서 파도의 운동 에너지를 활용하여 전기 에너지를 생성하는 기술이다. 다시 말하면, 파력 발전은 바다의 파도, 조류, 밀물, 파랑 등 해양 에너지 현상을 이용해 전기를 생산하는 방식으로 재생 가능한 에너지원 중 하나로 간주된다. 바닷물은 지구의 70%를 차지하고 있다. 바다의 파도는 바람에 의해 형성되며, 이 움직임에는 상당한 양의 에너지가 포함되어 있다. 파력 발전은 이 에너지를 포착하여 사용 가능한 전기로 변환한다. 기술 전문매체 뉴 아틀라스에 따르면 중국 상하이 선박 및 해운연구소 연구팀은 선박의 갑판 아래 설치할 수 있는 파력 발전기인 '히빙 오실레이터(Heaving oscillators)'를 개발했다. 히빙 오실레이터는 해상에서 파도의 움직임을 이용하여 에너지를 생산하는 장치이다. 원래 히빙 오실레이터는 부유체(buoy)를 사용하여 파도의 움직임을 전달받아 움직이는 구조물이다. 부유체가 파도의 움직임에 따라 위아래로 움직이면, 이 움직임은 발전기와 연결된 기계장치를 통해 전기 에너지로 변환한다. 기존의 파력 발전기는 이러한 부유식 구조물에 설치해 파도의 움직임을 직접 활용하여 전기를 생산한다. 하지만 파력 발전기를 선박에 설치할 경우 화물 공간을 차지하게 되고, 파도로 인한 충격을 더 심하게 받을 수 있다는 단점이 있다. 중국 상하이 선박연구소 연구팀은 이러한 단점을 해결하기 위해 선박의 갑판 아래에 히빙 오실레이터를 설치했다. 갑판 아래 설치된 히빙 오실레이터는 선박이 바다를 이동할 때 일어나는 선박의 기울기와 구르기, 피칭 동작을 유압 실린더로 전달해 전기를 생산한다. 또한, 오실레이터의 무게를 조절할 수 있어 극한의 날씨에서도 선박 구조에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있다. 중국 연구진, 파력 발전기 개발 상하이 선박연구소의 연구팀은 화물 공간을 확보하기 위해 파력 발전기를 화물선 갑판 아래에 설치하되 선체에 의해 바닷물로부터 격리되는 2체형 포인트 흡수 시스템을 제안했다. 이 장치는 선박의 상단과 하단에 단단히 부착된 프레임과 프레임 레일을 위아래로 움직일 수 있는 진동자 본체, 진동자를 매달기 위한 스프링, 진동자의 바닥과 하단에 부착된 유압 실린더로 구성된다. 유압 동력 이륙 장치를 통해 오일을 펌핑하는 실린더는 오실레이터가 선박과 고정된 프레임 사이에서 상하로 움직이며 에너지를 생성하도록 한다. 또한 오실레이터는 물로 채워져 있으며, 무게를 조절하기 위해 물을 추가하거나 뺄 수 있는 시스템이 장착되어 있다. 이는 특히 극한의 날씨 조건에서 오실레이터의 무게를 감소시켜 선박 구조에 가해지는 스트레스를 줄이는 데 특히 유용하다. 연구팀은 "이 새로운 설계를 통해 선박이 기울어지거나 구르거나 피치 운동을 할 때 슬라이드 막대를 따라 움직일 수 있는 오실레이터를 구현할 수 있었다"고 밝혔다. 또한 "이를 통해 이전 설계에서 하나 또는 두 개의 운동 축에 국한되었던 것과 달리 세 개의 다른 운동 축에서 에너지를 생성할 수 있다"라고 설명했다. 시뮬레이션 테스트를 통해 연구팀은 이 발전기가 파도가 90도 각도로 선박 측면에 직접 부딪히는 상황, 즉 빔 해역에서 에너지 포집 효율이 가장 높다는 사실을 확인했다. 특히 이 시스템은 '특정 파도 주기'에서 축대칭 점 흡수기의 이론적 최대 흡수 전력의 최대 90.71%"에 도달할 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 파도 탱크에서의 테스트를 위해 시스템 프로토타입을 제작하는 것을 다음 단계로 계획하고 있다. 이들은 동일한 시스템을 다른 해양 구조물과 통합하여 작동하도록 "설계를 쉽게 확장할 수 있다"고 밝혔다. 또한 연구팀은 향후 파도 탱크 테스트를 통해 히빙 오실레이터의 성능을 추가적으로 검증할 예정이다. 이 과정을 통해 시스템을 다양한 해양 구조물에 적용 가능하도록 확장하는 방안을 탐구할 계획이다. 이 연구는 '재생 에너지(Renewable Energy)' 저널에 개재됐다. 선박에 탑재된 파력 발전기의 장점 부유식(플로팅) 방식의 파력 발전기는 대규모 설치가 가능하고, 전력 그리드와의 연계가 용이하다는 장점이 있다. 그러나 설치 비용과 유지 관리 비용이 높다는 단점이 있다. 이에 반해, 선박에 탑재된 파력 발전기는 기존의 플로팅 방식에 비해 설치 비용이 저렴하고, 유지 관리가 쉽다. 또한, 선박이 운항하면서 발생하는 파동을 활용할 수 있기 때문에, 에너지 효율이 높다는 장점이 있다. 파력 발전의 상용화 전망 이 연구는 파력 발전의 상용화를 위한 중요한 진전으로 평가받고 있다. 파력 발전은 재생 가능 에너지원 중 하나로, 기존의 화석 연료에 비해 친환경적이라는 장점이 있다. 이번 연구가 상용화된다면, 선박의 운항 효율을 높이고 해양 환경 보호에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 다만, 이 연구에서 조사하지 않은 한 가지는 평균적인 선박 여행에서 얼마나 많은 전력을 공급할 수 있는지 여부이다. 이는 선박 내부의 공간 고려 사항과 함께 이 같은 시스템이 광범위하게 활용될 수 있는지 여부의 핵심이 될 것이다. 또한, 파력 발전에는 여러 도전과제가 있다. 파도의 불규칙성과 해양 환경의 거친 조건 때문에 설치와 유지 관리가 어려울 수 있으며, 초기 투자 인프라 구축에 비용이 많이 들 수 있다. 또한 해양 환경에 영향을 미칠 수 있는 환경적인 문제도 고려해야 한다. 한국에 적용 가능성은? 히빙 오실레이터는 대형 선박의 항속 거리를 늘리는 데 효과적인 기술로 평가된다. 특히, 한국은 해운 강국으로, 대형 선박을 많이 보유하고 있다. 따라서 히빙 오실레이터가 한국의 해운 산업에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 다만, 히빙 오실레이터가 한국에 도입되기 위해서는 몇 가지 과제가 해결되어야 한다. 우선, 히빙 오실레이터의 경제성을 검증해야 한다. 또한, 한국의 해역 환경에 맞게 설계되어야 한다. 연구팀은 "히빙 오실레이터는 기존의 파력 발전기와 비교해 효율적이고 안전하다"며 "향후 상용화를 위해 노력하겠다"고 밝혔다.
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[퓨처 Eyes(16)] 파력 발전으로 선박 항속 거리 늘린다
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정부, 로봇·자율주행·UAM 친화형 건물 1만동 건설
- 정부가 2035년까지 도심에 로봇, 자율주행 자동차, 도심항공교통(UAM) 친화형 건물 1만동을 만들겠다는 로드맵을 발표했다. 이 건물들은 로봇이 자유롭게 이동할 수 있는 공간과 자율주행 자동차를 위한 주차 공간, UAM 이착륙장 등을 갖추게 된다. 정부는 내년 상반기 고양창릉 제3기 신도시에 로봇 친화형 아파트를 짓기 위한 특별 설계 공모를 개최할 예정이다. 또한, 규제를 완화하고 인센티브를 제공해 이러한 건물의 건설을 지원할 계획이다. 이러한 계획은 4차 산업혁명 시대에 맞춰 도시를 스마트화하고, 로봇과 자율주행 자동차의 보급을 확대하기 위한 것이다. 원희룡 국토교통부 장관은 19일 경기 성남시 네이버 1784 사옥에서 '스마트플러스빌딩 활성화 로드맵'을 발표했다. 국토부는 서울고속터미널, 가천길병원, 고양시청 및 서대문구 청사를 스마트플러스빌딩으로 개발하기 위한 공동연구 업무협약(MOU)을 체결했다. 이 MOU에는 현대엘리베이터, 현대차, 현대건설, 네이버랩스, 희림건축, 간삼건축 등 총 28곳의 기업과 기관이 참여했다. 이 협약은 해당 시설들을 첨단 기술과 편의성이 통합된 스마트 건물로 전환하기 위한 연구와 협력의 기반을 마련하고자 하는 것이다. '스마트플러스(+)빌딩'으로 이름을 붙인 미래 모빌리티 친화형 건물에는 용적률·건폐율 완화 혜택을 주고, 관련 건축 기준도 마련할 계획이다. 건물 외부에서 아파트 방 안까지 로봇 배송이 원활하게 이뤄지려면 문턱, 경사가 없어야 하고, 로봇 제어를 위한 전력·통신설비, 충전을 위한 공간이 필요하다. UAM의 경우 도심 빌딩에 이착륙장인 버티포트를 설치해야 효율적으로 작동할 수 있는데, 그러려면 건축물 구조와 기능을 바꿔야 한다. '버티포트(Vertiport)'는 '수직(vertical)'과 '공항(airport)'의 합성어로 도심항공모빌리티(UAM)과 같은 수직 이착륙 비행체가 충전과 정비 등을 할 수 있는 터미널이다. 스마트플러스빌딩은 UAM, 로봇 등이 원활하게 작동할 수 있도록 공간 구조와 설비를 갖춘 건축물을 뜻한다. 이번 로드맵은 원희룡 장관과 하헌구 인하대 교수를 공동위원장으로 하고, 산·학·연 65개 기관이 참여하는 스마트플러스빌딩 얼라이언스가 지난 2월부터 논의해 온 결과다. 최종 목표인 스마트플러스빌딩 1만동 구축을 위해 정부는 우선 내년 상반기 3기 신도시인 고양창릉에서 로봇 친화형 아파트 조성을 위한 '미래건축 특별설계공모'를 한다. 생활권 단위로 주거지역 내 소규모 로봇 물류거점 조성도 허용하기로 결정했다. 건축법 시행령을 고쳐 500㎡ 미만 소규모 주문배송시설의 제2근린생활시설 입지를 허용한다. 아울러 완전 자율주행차 시대를 대비한 건축물 공간 변화도 꾀한다. 자율주차가 가능해지면 건물 내 주차 공간을 축소하거나, 외부로 분리할 수 있다. 한편, 완전 자율주행차, 즉 레벨 5 자율주행차는 어떠한 인간의 개입도 필요하지 않는 자동차를 의미한다. 이 차량은 모든 도로 조건과 환경에서 스스로 운전할 수 있으며, 운전자는 운전에 전혀 관여할 필요가 없다. 이러한 자율주행차는 고도의 센서, 인공지능, 기계 학습 알고리즘을 사용하여 주변 환경을 인식하고, 안전하게 목적지까지 운행한다. 현재 완전 자율주행차는 아직 상용화 단계에 이르지 않았으며, 기술 개발과 법적, 윤리적 문제들이 해결되어야 할 과제로 남아 있다. 정부는 아파트에 자율주차 지원 로봇을 설치할 경우 기계식 주차장 설치를 허용하고, 자율주행 차량을 활용한 외부 주차장 확보 시 주차장 설치 규제를 완화할 방침이다. 또한, 도로에 인접한 건물 저층부에는 자율주행 차량용 도킹 데크, 차량용 엘리베이터, 개인형 이동수단(PM) 주차 공간을 설치하여 편리한 환승 동선을 구축할 예정이다. 건축물 용도에 'UAM 버티포트'를 신설하고, 공공 기능을 갖춘 버티포트에는 용적률과 건폐율 완화를 고려하고 있다. 국토부는 스마트플러스빌딩 조성을 위한 가이드라인을 2024년에 마련하고, 2025년 건물 인증제 도입 및 관련 특별법 제정을 추진할 예정이다. 아울러 규제 완화와 인센티브 부여, 선도사업 지원을 위한 특별법 제정도 추진한다. 이번 스마트플러스빌딩 건축으로 국토부는 건출산업 매출은 12조원, 일자리는 13만개 창출할 것으로 전망했다.
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정부, 로봇·자율주행·UAM 친화형 건물 1만동 건설
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LG이노텍, 전기차 핵심 '무선 배터리 관리시스템' 개발 성공
- LG이노텍이 17일 배터리 성능을 대폭 개선한 무선 배터리 관리 시스템(BMS) 개발에 성공했다고 발표했다. BMS는 전기차에 필수적인 부품으로, 배터리의 전압, 전류, 온도 등을 실시간으로 모니터링하여 배터리의 성능과 수명을 최적화하는 제어 시스템이다. 특히 이번에 개발된 무선 BMS는 케이블과 커넥터가 없어 유선 BMS에 비해 차량의 무게를 3090kg 줄일 수 있으며, 배터리 팩의 여유 공간을 1015% 더 확보할 수 있어 배터리 용량을 증가시킬 수 있다. 이로 인해 전기차와 자율주행차의 핵심 부품으로 주목받고 있다. LG이노텍의 무선 BMS는 상용화된 제품 중에서 가장 높은 800볼트(V)의 전압으로 출시됐다. 높은 전압은 충전 시간을 단축시키는데 기여하기 때문에 많은 국내외 완성차 업체들이 전기차 전압 시스템을 800V로 전환하는 추세다. LG이노텍은 1980년대부터 무선주파수(RF) 모듈레이터 개발을 시작으로 40년간 축적한 무선통신 기술 역량을 바탕으로 이 무선 BMS를 선제적으로 개발했다고 밝혔다. LG이노텍 무선 BMS에 탑재된 RF 통신모듈은 현재 상용화된 모든 타입의 무선 BMS용 통신칩을 호환 적용할 수 있어 고객사의 모든 전기차종에 쉽게 적용이 가능하다. LG이노텍의 무선 BMS에 사용된 RF 통신모듈은 현재 시장에 나와 있는 모든 무선 BMS용 통신칩과 호환될 수 있어 다양한 전기차 모델에 손쉽게 적용될 수 있다. 이 덕분에 LG이노텍은 빠르게 성장하고 있는 글로벌 무선 BMS 시장에서 유리한 위치를 확보할 수 있었다고 설명했다. 또한, LG이노텍은 배터리 팩 개발 단계에서 무선통신의 품질을 가상으로 검증할 수 있는 시뮬레이션 기술을 업계 최초로 개발했다. 이 가상 검증 결과는 실제 측정치와 95% 이상 일치하는 것으로 나타나, 그 유효성이 입증됐다. 이러한 사전 기술 검증을 통해 완성차 및 차량 부품 제조사들이 별도의 기술성 테스트를 의뢰하는 번거로움을 줄일 수 있게 됐다. LG이노텍은 내년부터 무선 배터리 관리 시스템(BMS)의 본격적인 양산을 시작할 계획이다. 이를 위해, 회사는 국내외 주요 완성차 업체들을 대상으로 프로모션 활동을 강화하며 시장 선점에 박차를 가할 전략을 수립했다. 또한, LG이노텍은 다음 달인 2024년 1월 미국 라스베이거스에서 열리는 세계 최대의 가전 및 IT 박람회인 'CES 2024'에 무선 BMS를 전시할 예정이다. 이를 통해 회사는 해당 제품에 대한 관심을 더욱 증대시키고 시장 진입을 강화하고자 한다. 이와 더불어, LG이노텍은 최근 확보한 기술을 바탕으로 무선 전기차 충전 컨트롤러(EVCC) 개발에도 착수할 계획이다. 이는 회사의 기술 범위를 확장하고 무선 기술 분야에서의 리더십을 강화하기 위한 전략적 움직임으로 보인다. 업계 전망에 따르면, 주요 글로벌 완성차 업체들이 내년부터 무선 배터리 관리 시스템(BMS)의 본격적인 도입을 계획하고 있다. 이에 따라 2022년 약 90억원 규모인 글로벌 무선 BMS 시장은 2028년까지 1조 3000억원으로 크게 성장할 것으로 예상된다. 문혁수 최고경영자(CEO)는 LG이노텍이 차별화된 고객 가치를 제공하는 전장부품의 종합 솔루션 공급업체로서의 입지를 계속 확장해 나갈 것임을 강조했다. 이는 회사가 지속적으로 혁신적인 기술과 제품을 개발하며 글로벌 시장에서의 리더십을 강화하려는 전략의 일환이라고 할 수 있다.
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LG이노텍, 전기차 핵심 '무선 배터리 관리시스템' 개발 성공
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원자력연, 한국형 소형 원전 해외진출 본격화
- 한국원자력연구원이 독자 개발해 세계 최초로 표준설계인가를 획득한 소형모듈원자로(SMR)인 SMART(System-integrated Modular Advanced ReacTor)를 상용화하기 위해 민간기업 현대 엔지니어링과 협업한다. 원자력연구원은 한국형 소형원전 SMART 수출을 본격화하기 위해 현대엔지니어링과 업무협약을 체결했다고 11일 밝혔다. 원자력연구원은 원자로 설계 및 현지 인허가 업무를, 현대엔지니어링은 SMART 실증 및 상용화를 위한 사업 개발을 담당할 예정이다. 원자력연은 지난 4월 캐나다 앨버타주와 탄소 감축을 위한 SMART 활용 업무협약을 체결했다. 이후 9월에는 캐나다원자력공사(AECL)와 협력 양해각서(MOU)를 체결하며, 앨버타주와 온타리오주에서 SMART 실증과 상용화 노력을 해왔다. 원자력연과 현대엔지니어링은 SMART 실증·건설사업이 속도를 낼 수 있도록 캐나다 현지 사업 기반을 강화할 계획이다. 두 기관은 지난 9월 캐나다원자력연구소(CNL)의 다양한 SMR 기술을 실증하는 'SMR 실증 프로그램'에 신청서를 공동 제출했다. 내년에는 캐나다 파트너사 확보 및 현지 사업체계 등을 구축할 계획이다. 소형 일체형 원자로인 SMART는 발전 용량이 기존 대형 원전의 10분의 1 규모이다. 용기 하나에 원자로, 증기발생기, 가압기, 냉각재 펌프가 모두 포함돼 있어 SMR 중 가장 빨리 실증 배치가 가능한 것으로 평가되고 있다. 주한규 한국원자력연구원장은 최근 현대엔지니어링과의 업무협약과 관련하여, 이 협약이 한국 고유의 소형모듈원자로(SMR)인 SMART 기술을 활용하여 국내 기업이 주도적으로 사업을 개발하는 시작점이 될 것이라고 말했다. 한편, '소형 원자로(SMR)'는 전통적인 대형 원자로와 달리 작은 크기로 경제성과 유연성, 안전성, 확장성 등의 장점을 갖고 있다. 최근 급격한 기후 변화의 위협으로, 탄소배출을 최소화하는 에너지원에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 소형 원자로는 이러한 배경 속에서 미래의 주요 전력 공급 수단으로 주목받고 있다. SMR은 원자력 연료의 재사용 기술로 연료 수명을 연장하며, 방사성 폐기물의 양도 줄인다. 초기 투자 비용이 적기 때문에, 소규모 전력 시장과 개발 도상국도 원자력 발전을 채택하기 쉽다. 또한 SMR의 크기와 디자인은 유연성을 높여주며, 원격 지역, 도시 인근, 심지어 산업 시설 안에도 설치가 가능하다. 대부분의 부품은 공장에서 미리 제작되므로 현장에서의 설치도 빠르고 효율적이다. 필요에 따라 여러 개의 SMR을 한 지역에 설치해 발전 용량을 조절할 수 있어, 수요 변동에 유연하게 대응한다. 이러한 특징들로 인해 투자자들에게 상업적으로 매력적이며, 전통적인 대형 원자로보다 빠른 수익 회수가 가능하다.
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원자력연, 한국형 소형 원전 해외진출 본격화
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'로봇 개' 예술가로 데뷔⋯미술관 입성
- 최근 로봇 기술의 발전 속도가 놀랍게 빨라지고 있다. 이제 로봇은 단순한 산업용 업무 지원에서 벗어나 노인 요양보호사 역할, 심지어 웨어러블 기기까지 다양한 분야에서 활약하고 있다. 특히, 로봇이 예술가로서의 역할을 수행하는 날도 가까워지고 있는데, 이는 한 예술가가 영화 '블랙 미러'를 연상케 하는 스타일의 로봇 개 세 마리에게 그림 그리기를 가르치면서 시작되었다. 미국 매체 비즈니스인사이더(businessinsider)는 영국 가디언 보도를 인용해 로봇 개 세 마리가 호주 빅토리아 국립 미술관에서 4개월간 진행되는 레지던시 프로그램에 참가하고 있다고 했다. 레지던시 프로그램은 예술가들에게 일정 기간 거주할 수 있는 공간과 전시공간, 작업실 등을 제공해 창작 활동을 지원한다. 보스턴 다이내믹스가 제작한 이 로봇 개들은 도킹 스테이션을 갖춘 자체 스튜디오에서 그림 그리기를 배우고 있다. 이 스튜디오는 전 스페이스X(SpaceX) 상주 예술가이자 폴란드계 미국인 화가 아그니에스카 필라트(Agnieszka Pilat)가 운영하고 있다. 넷플릭스의 인기 시리즈 '블랙 미러'(2019년 첫개봉)에 등장하는 로봇 개와 유사하게 생긴 이 로봇 개들은 2015년 처음 공개되어 빠르게 주목을 받았다. CNN 보도에 따르면, 이 로봇 개들의 첫 동영상은 2200만 회 이상의 조회수를 기록했다. 멜버른에 위치한 빅토리아 국립 미술관에서는 필라트 주도로 이 로봇 개들을 위한 4개월간의 레지던시 프로그램을 진행하고 있다. 보도에 따르면, 이 스튜디오에는 바시아(Basia), 반야(Vanya), 버니(Bunny)라는 이름의 로봇 개들이 사용할 수 있는 도킹 스테이션과 로봇의 위치를 추적할 수 있는 QR 코드가 포함된 큐브가 설치되어 있다. 필라트는 "빅토리아 국립 미술관 팀과 함께 일할 수 있어서 정말 좋았다. 특히 나를 믿어준 박물관 큐레이터 이완 맥오인(Ewan Mceoin)에게 감사드린다"고 말했다. 그녀는 이번 프로젝트를 "팀워크의 훌륭한 예"라고 평가하며, "이것은 인류를 위한 미래 기술의 미묘한 가능성을 탐구하는 영광스러운 일"이라고 덧붙였다. 한편, 폴란드 출신의 예술가 아그니에스카 필라트는 자신이 훈련시킨 로봇 개 중 하나를 마치 애완동물처럼 여기며, 뉴욕 주변을 산책할 때 함께 동행한다. 그녀는 "사람들이 로봇 개의 등장을 예상하고 있지만, 로봇들이 아직은 어색하게 행동하는 것처럼 보인다"고 말했다. 보스턴 다이내믹스는 인공지능(AI) 소프트웨어 회사 레바타스(Levatas)와 협력하여 오픈AI의 챗GPT 기술을 '스팟(Spot)'이라는 로봇에 통합했다. 이로 인해 일부 로봇 개들은 이제 말하는 기능도 갖추게 되었다. 패스트 컴퍼니(Fast Company)는 로봇이 구글 어시스턴트(Google Assistant)의 음성 기술을 사용하여 사람의 말을 듣고 음성으로 답변할 수 있다고 보도했다. 이 기능은 아직 상용화되지 않았지만, 로봇이 수행할 수 있는 다른 기능 중 일부에는 누출 및 유출 감지와 제조 및 물류 산업의 장비 손상 강조 등의 '임무' 수행이 포함되어 있다. 필라트의 웹사이트에 따르면 그녀는 스페이스X에서 또 다른 레지던시를 시작하기 전인 2020년부터 2021년까지 보스턴 다이내믹스의 레지던시 예술가였다. 그녀는 자신의 사이트에서 "기계는 인류의 아이들이다"라며 "나는 그들에게 가족 앨범의 한 페이지를 제공할 뿐이다"라고 말했다. 스팟 개(Spot Dogs)는 자체 쇼를 진행한 최초의 로봇 아티스트가 아니다. 2021년 휴머노이드 로봇 아이다(Ai-Da)는 런던 디자인 박물관에서 전시회를 연 바 있다. 바이러스성 휴머노이드 로봇 아메카(Ameca)를 만든 회사인 엔지니어드 아츠(Engineered Arts)에서 만든 아이다는 카메라 눈, 로봇 팔 및 AI 알고리즘을 사용하여 그림을 그릴 수 있다. 이 로봇은 지난해 이탈리아 자르디니의 유럽 예술 협의회(Concilio Europeo Dell'Arte)에서도 전시회를 가졌다.
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'로봇 개' 예술가로 데뷔⋯미술관 입성
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체코 스타트업, 반려동물용 배양육 유럽 최초 승인
- 체코의 스타트업 베네 미트 테크놀로지스(Bene Meat Technologies)가 반려동물용 배양육에 대한 유럽연합(EU)의 승인을 획득했다. 이는 유럽에서 반려동물 사료용 배양육에 대한 최초의 승인 사례이다. 일본 매체 와이어드(WIRED)는 최근 베네 미트는 살아 있는 동물로부터 세포를 채취하여 깨끗한 환경에서 배양함으로써 고기를 생산하는 기술을 개발했다고 전했다. 이 과정에서 세포는 공기와 영양분을 공급받으며 성장한다. 반려동물 사료부터 인간용 배양육 생산 베네 미트는 현재 개와 고양이용 반려동물 사료 생산에 주력하며 상업 생산을 위한 준비를 진행 중이다. 미국의 바이오크래프트 펫 뉴트리션(BioCraft Pet Nutrition)도 이와 유사한 단계에 있으며, 미국 식품의약국(FDA)과 협의를 진행 중이다. 로만 크리츠 베네 미트의 CEO는 "현재 5개의 해외 사료 제조업체와의 협상을 진행하고 있으며, 이들과의 합의에 도달하는 것이 다음 목표다"라고 밝혔다. 베네 미트는 기본 배양육을 제조업체에 공급할 계획이며, 이들은 이를 더 개선하고 다른 재료와 혼합하여 최종 제품을 상용화할 계획이다. 크리츠 CEO는 "현재 시중의 많은 반려동물 사료는 도축 과정에서 나오는 부산물로 만들어지며, 실제 고기 함량이 매우 낮다. 우리의 제품은 고급 애완동물 사료 브랜드의 가격과 비슷할 것으로 예상한다"라고 덧붙였다. 이어서 베네 미트는 인간용 배양육 생산을 목표로 하고 있으며, 이를 위해서는 제품의 질감과 모양을 최종 다진 고기와 유사하게 조정하는 것이 중요하다. 크리츠 CEO는 "언젠가는 3D 프린터를 사용하여 배양육을 실제 스테이크처럼 보이게 할 수 있겠지만, 비용과 사업 확장 방법을 고려할 때 아직 갈 길이 멀다"라고 말했다. 배양육의 윤리·환경적 장점 베네 미트의 배양육 생산은 동물 사육과 도축이 필요하지 않다는 윤리적 이점이 있다. 또한, 생산에 필요한 에너지 소모가 적어 환경적 장점도 있다. 크리츠 CEO는 "배양육 생산이 소 사육보다 환경에 더 큰 영향을 미친다고 생각하지 않는다. 세포는 증식을 통해 스스로 열을 생산한다. 공기와 영양만 있으면 된다. 오늘날 거의 사용되지 않는 유기 원료는 배양액의 영양 공급원으로 사용할 수 있다. 그렇지 않으면 버려질 물건들이 재사용된다"라고 말했다. 체코, 배양육 개발 경쟁 가열 베네 미트가 반려동물 사료용 배양육을 생산하기 시작한 데 이어, 또 다른 체코 기업인 뮤어이(Mewery)도 돼지고기 버거 등 세 가지 배양육 프로토타입을 개발했다고 밝혔다. 뮤어이는 미세조류(Microalgiers)를 이용한 배양법을 사용하고 있다. 이 회사는 2026년에 첫 식용 배양육의 시범 판매를 시작할 계획이며, 이는 고급 육류 및 고급 야채 제품과 동일한 가격대로 제공될 것으로 예상된다. 뮤어이의 설립자인 로우먼 라오스(Roman Rouse)는 "우리는 일정량의 배양육을 생산할 수 있다는 것을 입증했으며, 앞으로 제품을 다양화하는 방법뿐만 아니라 더 많은 양을 생산하기 위한 핵심 조건도 알고 있다"라고 말했다. 이 회사는 제품 개발을 돕기 위해 미슐랭 스타 세프 등을 접촉한 것 외에도 다양한 식품 전문가를 초대하는 것을 고려하고 있다. 라오스는 배양육 산업의 성공 열쇠는 배지의 저렴한 비용이라고 말했다. 그는 "미세조수류는 일반적으로 사용 가능한 배양 방법보다 저렴한 비용으로 제품을 제공하는 데 사용할 수 있다"라고 말했다. 미국, 식용 배양육 판매 허가 첫발 미국 농무부(USDA)는 식당과 상점에 배양육을 제공하는 두 개의 스타트업을 승인했다. 캘리포니아에 본사를 둔 업사이드 푸드(Upside Foods)와 굿 미트(Good Meat)는 살아있는 닭 세포에서 배양한 닭고기를 판매할 예정이다. 이 배양육은 양조장의 발효 탱크와 유사한 대형 스테인리스 탱크에서 성장되며, 세포는 살아 있는 닭, 깃털, 수정란, 심지어 특수 유전자 은행에서도 채취할 수 있어 동물 도살이 필요 없다. 업사이드 푸드는 '롤러 병'이라 불리는 방법으로 얇은 조직을 배양하는 기술을 사용한다. 이 방법은 비용이 많이 들고, 소량의 고기를 생산하는 데 몇 시간의 노동이 필요하다. 반면, 굿 미트는 '유체 흐름 배양' 기술을 사용하여, 롤러 병 방법보다 효율적이고 대량 생산에 더 적합한 방법을 개발했다. 두 회사는 아직 구체적인 출시 일정을 발표하지 않았지만, 2023년 말까지 제품을 출시할 계획이다. 한국 배양육 시장 우리나라는 CJ제일제당, 신세계푸드, 풀무원 등이 배양육 개발에 뛰어들었다. CJ제일제당은 2024년까지 배양육 상용화를 목표로 하고 있다. CJ제일제당은 2023년 5월에 미국의 배양육 스타트업인 '비욘드 미트'와 합작법인을 설립했으며, 이를 통해 배양육 기술을 확보하고 있다. 신세계푸드는 2025년까지 배양육 햄버거를 출시할 계획으로 2022년 12월에 미국의 배양육 스타트업인 'JUST'와 파트너십을 체결했으며, 이를 통해 배양육 기술을 도입하고 있다. 풀무원은 배양육을 활용한 라면, 냉동식품 등을 개발하고 있다. 풀무원은 2022년 10월 미국의 배양육 스타트업인 '멤피스 미트(Memphis Meats)'와 업무협약을 체결했으며, 이를 통해 배양육 기술을 연구하고 있다. 배양육은 동물 사육과 도축을 필요로 하지 않기 때문에 윤리적, 환경적 이점이 있다. 또 육류 생산에 필요한 물과 에너지를 줄일 수 있다. 전 세계적으로 배양육 개발이 활발히 진행되고 있어 향후 몇 년 안에 배양육이 대중에게 보급될 것으로 예상된다.
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체코 스타트업, 반려동물용 배양육 유럽 최초 승인
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