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[신소재 신기술(7)] 스위스 연구팀, 혁신적 사족 로봇 개발⋯최첨단 조작 작업 수행
- 스위스 연구팀이 사족 로봇이 다리만을 사용하여 최첨단 조작 작업을 수행할 수 있는 컨트롤러 '페디풀레이트(Pedipulate)'를 개발했다. 크립토폴리탄은 지난 26일(현지시간) 스위스 ETH 취리히 로봇 시스템 연구소의 연구팀이 과학 논문 온라인 저장소 아카이브(arXiv) 서버에 발표한 연구에서 사족 로봇이 다리를 사용해 복잡한 조작 작업을 수행할 수 있는 혁신적인 컨트롤러인 페디풀레이트를 개발했다고 보도했다. 페디풀레이트는 '다리를 사용하여 조작하다'라는 뜻을 가진 단어로, 사족 로봇이 다리를 사용하여 복잡한 조작 작업을 수행할 수 있도록 지원하는 혁신적인 컨트롤러다. 이 개발은 로봇 공학 분야의 중요한 도약을 의미하며, 전통적인 검사 역할 외에도 유지 보수, 가정 지원 및 탐험 활동에서 다리 로봇의 활용 가능성을 보여줬다. 로봇 공학의 격차 해소 「사족 로봇의 다리 이용 조작: 페디풀레이트(Pedipulate)」라는 제목의 이 연구는 조작을 위해 추가 로봇 팔을 필요로 하는 기존의 사족 로봇 설계에 도전했다. 기존 설계는 전력 소비와 기계적 복잡성을 증가시킨다는 설명이다. 연구팀은 사족 동물을 관찰하면서 로봇의 다리를 이동과 조작에 활용함으로써 로봇 시스템을 크게 단순화하고 비용을 절감할 수 있다는 가설을 세웠다. 페디풀레이트는 특히 우주 탐사와 같이 크기와 효율성이 중요한 분야에서 유용하다. 페디풀레이트는 딥 강화 학습을 통해 훈련되며 신경망을 사용하여 발 위치 목표를 추적한다. 이는 로봇 발과 목표 지점 간의 거리를 최소화하는 동시에 갑작스러운 움직임이나 충돌과 같은 바람직하지 않은 'bewegt(베베크트, 움직임)'를 제어한다. 이 컨트롤러는 12개의 토크 제어 관절과 각 발에 힘-토크 센서가 장착된 '애니멀 D(ANYmal D)' 로봇에서 테스트되었으며, 실제 상황에서 다리 기반 조작의 실현 가능성을 입증했다. 정밀성과 적응력 평가 컨트롤러의 성능은 시뮬레이션 및 실제 환경에서 엄격하게 평가됐다. 이는 넓은 작업 공간에 도달하는 뛰어난 능력을 보여주었으며, 시뮬레이션에서 평균 추적 오차는 0.037 미터, 실제 응용 프로그램에서 근거리 목표의 경우 0.057 미터에 달했다. 이러한 정밀도를 통해 로봇은 작업별 적응 없이 문 열기부터 암석 샘플 채취까지 다양한 작업을 수행할 수 있다. 페디풀레이트의 주요 혁신 중 하나는 적응적 명령 생성을 위한 교육 과정이다. 이 방식을 통해 로봇은 삼족 보행을 사용하여 높은 곳에 위치한 먼 거리의 목표물에 접근할 수 있다. 이 접근 방식은 로봇의 이동성을 향상시키고 명령이 고정된 로컬 제어 프레임에서 정의되기 때문에 사용자에게 더 직관적인 제어 경험을 제공한다. 결과적으로 운영자는 로봇의 움직임을 보다 손쉽게 지시하고 안내할 수 있다. 척박한 외부 환경서 작동 페디풀레이트는 다양한 분야에서 사족 로봇의 활용 가능성을 열어준다. 산업 환경에서 이 로봇은 기계 검사 및 운영과 같은 유지 보수 작업을 수행할 수 있다. 또한 가정 지원을 위해 물건 가져오기, 가전 제품 열기, 가구 재배치를 수행할 수 있다. 더욱이, 험난한 지형에서 물체를 탐색하고 조작하는 능력은 지구나 다른 행성에서 탐사 임무를 수행하는 데 적합하다. 페디풀레이트 컨트롤러는 미끄러운 표면이나 예상치 못한 힘과 같은 외부 환경에 대해 강하다. 이동과 조작을 매끄럽게 통합함으로써 이 컨트롤러는 전례 없는 효율성과 안정성을 갖춘 보다 자율적이고 다재다능한 로봇 보조 도구의 길을 열었다. 로봇 공학의 미래 로봇 공학이 계속 발전함에 따라 페디풀레이트를 개발한 스위스 연구팀의 혁신은 인간 삶의 질을 향상시키는 데 있어서 기계의 성장하는 능력을 강조했다. 이는 유지 보수, 지원 및 탐색 작업에서 가능한 일의 경계를 넓히는 역할을 한다. 이 연구 결과는 로봇 공학 분야에 크게 기여하며 로봇이 우리 일상과 작업 공간에서 더욱 중요한 역할을 수행할 수 있는 미래를 엿볼 수 있게 한다. 사족 로봇의 잠재력을 보여주는 획기적인 기술인 페디풀레이트는 다양한 분야에서 인간의 삶을 개선하는 데 기여할 것으로 기대된다. ETH 취리히 로봇 시스템 연구소의 필립 암(Philip Arm), 마얀크 미탈(Mayank Mittal), 헨드릭 콜벤바흐(Hendrik Kolvenbach), 마르코 후터(Marco Hutter)가 수행한 이 작업은 오는 5월 일본에서 열리는 'IEEE 국제 로봇 및 자동화 회의(ICRA 2024 )'에서 발표될 예정이다.
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[신소재 신기술(7)] 스위스 연구팀, 혁신적 사족 로봇 개발⋯최첨단 조작 작업 수행
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중국 비야디, 페라리 등 슈퍼카 대항 3억원 최고급EV '양왕U9' 출시
- 중국 전기차업체 비야디(BYD)는 25일(현지시간) 168만 위안(약 3억1000만 원)의 최고급 전기자동차(EV)를 내놓았다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 BYD는 중국 상하이(上海)에서 개최된 인터넷행사에서 페라리와 람보르기나의 가솔린엔진 슈퍼카에 대항하기 위해 고성능 EV슈퍼카 '양왕(仰望)U9'을 출시했다. BYD는 양왕U9는 2.36초만에 시속 100Km에 도달하며 최고속도는 시속 309.19Km에 달한다고 밝혔다. 또한 중국 전기차 주행거리 기준인 NEDC에 따라 1회 충전으로 최대 700km 주행이 가능하다. U9의 가장 특별한 점은 신규 차체 제어 시스템 'DiSus-X'로 차체가 위아래, 좌우, 앞뒤로 움직이는 방식을 적용했다는 것이다. 이 서스펜션은 인텔리전트 댐핑 바디 컨트롤, 인텔리전트 하이드롤릭 바디 컨트롤, 인텔리전트 에어 바디 컨트롤로 구성되어 수직이나 수평 이동, 혹은 종방향 이동이 가능하며 코너 주행 시 한 쪽 바퀴 없이 세 바퀴로 달릴 수도 있다. 양왕U9는 중국 내수용으로 판매될 예정이다. BYD는 지난해 4분기(2023년10~12월)에 EV 판매에서 미국 테슬라를 넘어서 전세계 1위업체로 부상했다. BYD는 값싼 EV 제조업체로 알려졌지만 고급모델로 양왕과 팡청바오(方程豹)를 선보였다. 중국에서는 춘제(春節) 후 가격경쟁에 직면하고 있지만 BYD는 수익성이 높은 고급차량에 대한 수요가 여전히 강할 것으로 예상하고 있다. BYD는 약 100만 위안의 고급세단을 포함해 양왕 브랜드의 다른 고급EV를 연내에 중국에 투입할 방침이다.
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중국 비야디, 페라리 등 슈퍼카 대항 3억원 최고급EV '양왕U9' 출시
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[신기술 신소재(4)] 혁신적인 비독성 고품질 산화그래핀 생산 기술 개발
- 스웨덴 과학자들이 가장 일반적인 방법으로 생산되는 물질에 비해 결함이 훨씬 적은 그래핀 산화물을 합성하는 새로운 방법을 발견했다. 과학전문 매체 싸이키ORG는 지난 20일 스웨덴 우메오 대학 연구팀 그래핀 산화물 합성에 새로운 비독성 방법을 개발하여 기존 주요 방법보다 결함이 현저히 적은 물질을 얻는데 성공했다고 보도했다. 이전에는 유사한 품질의 그래핀 산화물을 얻기 위해서는 매우 독성이 강한 발연 질산을 사용하는 위험한 방법밖에 없었다. 그래핀 산화물은 일반적으로 산소를 제거하여 그래핀을 제조하는데 사용된다. 하지만 그래핀 산화물에 구멍이 존재하면 그래핀으로 전환될 때도 구멍이 생기게 된다. 따라서 그래핀 산화물의 품질은 매우 중요하다. 우메오 대학의 알렉산드르 탈리진(Alexandr Talyzin)박사와 그의 연구팀은 안전하게 고품질 그래핀 산화물을 만드는 방법을 발견했다. 이 연구 결과는 '카본(Carbon)' 저널에 게재됐다. 첨단 나노소재인 그래핀은 유연성, 높은 기계적 강도, 전도성 등 뛰어난 특성으로 인해 경이로운 물질로 불린다. 하지만 모든 그래핀 특성은 결함에 영향을 받는다. 그래핀 산화물로부터 제조된 그래핀은 기대보다 훨씬 낮은 기계적 특성과 전도성을 보인다. 많은 연구에 따르면 가장 많이 사용되는 '험머스(Hummers)' 방법으로 합성하면 항상 많은 결함이 생기는 것으로 나타났다. 험머스 방법은 그래핀 옥사이드(GO, graphene oxide) 제조에 널리 활용되는 대표적인 화학적 합성 기술이다. 1958년 윌리엄 험머스(William S. Hummers)와 리처드 오프만(Richard E. Offeman)에 의해 처음 소개된 이 방법은 강력한 산화제를 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시켜 그래핀 옥사이드를 생산하는 과정으로 이루어진다. 기존 방법들에 비해 안전성이 높고, 합성 속도가 빠르며, 환경 친화적이라는 장점을 지녀 대량 생산에 적합하며 널리 활용되고 있다. 구체적인 합성 과정에서는 황산(H2SO4)을 주요 용매로 사용하고 칼륨 퍼망가네이트(KMnO4)를 산화제로 활용한다. 엄격하게 조절된 온도 조건에서 반응을 진행하여 그래파이트를 산화시키고 그래핀 옥사이드를 생성한다. 이렇게 얻어진 그래핀 옥사이드는 물과 같은 용매에 분산될 수 있으며, 이를 통해 다양한 응용 분야와 연구에 활용될 수 있다. 특히 전자 소자, 에너지 저장 장치, 복합 재료 등 여러 분야에서 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드의 활용도가 높아지고 있다. 훨씬 오래된 '브로디(Brodie)' 방법은 거의 구멍이 없는 그래핀 산화물을 제공하지만 아직 어떤 기업도 이 유형의 그래핀 산화물을 생산하지 않고 상업적으로 이용하지 못하고 있다. 탈리진은 "단순히 너무 위험하고 산업 생산에 적합하지 않다"고 말했다. 브로디 방법은 그래핀 옥사이드 합성에 활용되는 고전적인 화학적 방법이다. 1859년 벤저민 콜린스 브로디(Benjamin Collins Brodie)에 의해 처음 소개된 이 방법은 험머스 방법과는 차별화된 접근 방식을 통해 그래핀 옥사이드를 제조한다. 브로디 방법의 핵심은 강력한 산화제인 질산(HNO3)과 염소산(KClO3)을 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시키는 과정이다. 험머스 방법에 비해 긴 반응 시간과 낮은 온도 조건을 특징으로 하며, 이를 통해 높은 수준의 산화와 기능화를 가진 그래핀 옥사이드를 얻을 수 있다. 장점으로는 브로디 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드는 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드보다 높은 수준의 산화와 기능화 수준을 가진다. 이는 특정 응용 분야에서 유용할 수 있다. 또한 브로디 방법은 고도로 산화된 그래핀 옥사이드의 제조에 특히 적합하다. 반면, 브로디 방법의 단점은 긴 반응 시간과 위험한 산화제 사용 등이 있다. 험머스 방법에 비해 반응 시간이 길어 대량 생산에 적합하지 않다. 반응 조건을 엄격하게 제어해야 원하는 결과를 얻을 수 있다. 아울러 질산과 염소산은 위험한 산화제이며 취급에 주의가 필요하다. 브로디 방법은 주로 연구 목적으로 사용된다. 특히 고도로 산화된 그래핀 옥사이드가 필요한 경우 선택적으로 사용되고 있다. 이번 연구팀은 험머스 방법의 산(H2SO4)과 브로디 방법의 산화제(염소산 칼륨)를 결합하여 브로디 방법과 동일하게 결함이 적은 그래핀 산화물을 제조할 수 있는 새로운 방법을 발견했다. 하지만 합성 과정은 험머스 산화만큼 간단하다. 탈리진은 "이 방법은 연구팀의 바르토스 구르제다(Bartosz Gurzeda) 연구원의 이름을 따서 구르제다(Gurzeda) 방법으로 명명되어야 한다"라고 주장했다. 탈리진은 결함 없는 그래핀 산화물이 필요한 경우 구르제다 방법이 험머스 방법만큼 널리 사용될 가능성이 높다고 여긴다. 이 방법은 산소 그룹을 제거하여 그래핀을 만들거나 가스 보호 코팅, 반투과성 막, 센서 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있다. 최근 10여 년 동안 그래핀 산화물 자체의 응용 분야에 대한 관심도 높아지고 있다. 층층 구조의 그래핀 산화물 재료는 해수에서 간단한 여과를 통해 식수를 생산하거나 톨루엔과 같은 유해한 유기 오염 물질을 차단하면서 물만 통과시키는 반투과성 보호 코팅 제작을 위한 막 응용 분야에서 집중적으로 연구되고 있다. 탈리진은 "저희는 연구 커뮤니티가 이 새로운 그래핀 산화물을 응용 분야에 적용하여 시험하고 차이를 확인하기를 바란다. 그래핀 산화물은 하나의 물질이 아니라 다양한 특성을 가진 물질 그룹이며 무한한 새로운 응용 가능성을 제공한다"고 말했다. 한편, 그래핀은 탄소 원자가 단원자층 두께의 이차원 결정 격자를 이루며 구성된, 탁월한 특성을 지닌 신소재다. 그래핀은 동일 두께의 다이아몬드보다 강하며, 존재하는 재료 중 최고 수준의 강도를 자랑한다. 약 130GPa의 인장 강도를 가지고 있으며, 얇음에도 불구하고 압도적인 강도를 유지한다. 또한 그래핀은 탁월한 전기 전도성을 지니고 있어, 전자가 거의 무저항으로 빠르게 이동할 수 있다. 이는 그래핀을 전자 소자, 전도성 잉크, 투명 전극 등에 유용하게 활용할 수 있게 한다. 그래핀은 압도적인 열 전도성을 가지고 있어, 열을 매우 효율적으로 전달한다. 이 특성으로 그래핀은 열 관리 분야의 핵심 소재로 주목받고 있다. 그래핀은 놀라운 유연성과 높은 신축성을 동시에 지닌다. 이러한 특징은 그래핀을 플렉서블 전자기기나 착용 가능한 웨어러블 기술에 이상적인 소재로 꼽힌다. 아울러 그래핀은 극도로 높은 투명성을 가지고 있으며, 약 97.7%의 빛을 투과시킨다. 이는 터치스크린, 라이트 패널, 심지어 태양 전지판 등의 응용 분야에서 획기적인 가능성을 제시한다. 그래핀은 뛰어난 화학적 안정성을 지니고 있어, 대부분의 환경에서 산화되거나 분해되지 않는다. 이는 다양한 화학적, 생물학적 환경에서 안심하고 활용할 수 있게 한다. 이러한 그래핀의 탁월한 특성들은 전자, 에너지, 복합 재료, 바이오메디컬 분야 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 핵심 동력이 될 것이다.
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[신기술 신소재(4)] 혁신적인 비독성 고품질 산화그래핀 생산 기술 개발
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미국 "민간 탐사선, 달 착륙 성공"…52년만에 달 귀환
- 미국의 민간 기업이 개발한 달 탐사선이 달에 성공적으로 착륙했다고 해당 회사가 발표했다. 미국의 우주 기업 인튜이티브 머신스상업용 달 탑재체 서비스 프로그램을 통해 NASA와 계약을 맺고 우주선을 개발한 휴스턴에 본사를 둔 인튜이티브 머신스에 따르면 로켓은 지난 15일 시속 2만4600마일(초속 11킬로미터)의 속도로 오디세우스를 지구 궤도에 성공적으로 발사했다. 이번 오디세우스의 달 착륙은 정부 기관이 아닌 민간 업체로는 세계 최초로 달에 연착륙하는 기록을 세웠다. 이번 달 탐사선 발사는 미국의 달 착륙 임무가 지난 1월 실패한 뒤 이뤄진 후속 조치다. NASA는 민간 파트너와 협력해 로봇 우주선 개발을 추진함으로써 달의 환경을 탐사하고 중요 자원을 조사하고자 한다. 이는 향후 10년 내에 우주 비행사를 달에 다시 보내기 위한 준비 작업의 일환이다. 즉, 오디세우스의 달 여행은 오는 2026년 말 아르테미스 프로그램을 통해 달에 유인 탐사선을 보내려는 NASA의 현재 계획에 앞서 달 환경을 평가하기 위한 일종의 정찰 임무로 볼 수 있다. 달의 남극은 물 얼음이 매장된 것으로 추정되는 지역으로, 새로운 국제 우주 경쟁이 벌어지고 있는 가운데 많은 관심을 받고있는 지역이다. 달 남극의 물은 우주비행사를 위한 식수나 더 깊은 우주 탐사를 위한 로켓 연료로 전환될 수 있기 때문이다. 이번 달 착륙선 오디세우스에는 6개의 NASA 과학 및 기술 탑재물이 장착되어 있다. 여기에는 달 표면에 쏟아지는 태양풍과 기타 하전 입자에 의해 생성되는 달 플라즈마를 연구할 라디오 수신기 시스템이 포함된다. 또한 정밀 착륙을 유도하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 센서 등이 탑재돼 향후 달 착륙 임무에 사용될 수 있는 기술을 테스트할 예정이다. 더 힐은 22일 "오디세우스는 달에 착륙한 최초의 민간 우주선이 되었다"며 우주 날씨를 조사하는 것이 이번 임무 중 하나라고 전했다. 오디세우스에는 NASA가 달 탐사 작업을 진행하면서 '과학 테스트 기술을 수행하고 능력을 입증'하는 데 도움이 되는 과학 장비가 탑재되어 있다. NASA에 따르면 달로 가는 동안 착륙선의 기기는 연료량을 측정하고 플룸-표면 상호작용에 대한 데이터를 수집하는 데 도움이 될 것이라고 한다. 달에 도착한 후에는 우주 날씨와 달 표면의 상호작용, 전파 천문학 등을 조사할 예정이라고 NASA는 밝혔다. 그러나 달로 향하는 여정에서 몇 가지 문제에 직면해 예상 착륙 시간이 지연됐다. AP 통신에 따르면 착륙 몇 시간 전에 우주선의 레이저 내비게이션 시스템이 고장났다. 따라서 인튜이티브 머신스의 비행 제어 팀은 실험적인 NASA 레이저 시스템에 의존해야 했다. 오디세우스는 향후 인류의 달 탐사를 준비하는 데 도움이 될 것으로 평가된다. NASA는 이날 "무인 달 착륙선이 동부 표준시 오후 6시 23분(UTC 2323)에 착륙하여 달 표면에 NASA 과학을 가져왔다"고 게시했다. 또한 "이 장비들은 #아르테미스(#Artemis)를 통해 향후 인류의 달 탐사를 준비할 것"이라고 전했다.
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미국 "민간 탐사선, 달 착륙 성공"…52년만에 달 귀환
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중국 BYD, 미국 시장 진출 위해 멕시코 공장 신설 검토
- 중국의 전기차업체인 비야디(BYD)가 멕시코 공장을 교두보로 미국 시장을 우회 공략하겠다는 전략에 따라 멕시코 공장 설립을 검토 중이다. 이에 따라 글로벌 완성차 업체 간 전기차 경쟁은 더욱 치열해질 전망이다. 23일(현지시간) 닛케이(日本經濟新聞) 등 외신에 따르면 비야디는 멕시코에 신규 공장을 설립하기 위한 타당성 조사에 착수했다. 비야디는 멕시코 현지 정부 및 지방자치단체와 공장 위치를 포함한 여러 조건을 놓고 협상을 벌이고 있다. 공장 후보지로는 북부 누에보레온주 등이 거론되는 것으로 전해졌다. 비야디는 공장 예정지와 건설 일정에 대해 구체적으로 언급하지 않았다. 다만 쩌우 저우 비야디 멕시코법인장은 "국제 브랜드에 해외 생산은 필수"라며 "멕시코에는 큰 가능성이 있고 중요한 시장이기도 하다"고 밝혔다. 비야디가 멕시코 공장 건설을 검토하는 건 해외 시장 개척 전략의 일환으로 분석된다. 비야디는 지난해 4분기 전세계 전기차 판매 1위 업체에 올랐지만, 대부분이 중국 내수 시장에서 팔렸다. 지난해 해외 판매 비중은 8%에 그쳤다. 이에 비야디는 지난해 브라질에, 12월엔 헝가리에 전기차 공장을 짓겠다는 계획을 발표하는 등 해외 생산거점을 확대하고 있다. 멕시코 공장 신설은 미국 시장 진출을 고려한 투자로 해석된다. 멕시코 임금 수준은 북미 국가의 4분의 1 수준으로 알려져 있다. 미국·멕시코·캐나다 조약(USMCA)에 따라 미국이 중국산 자동차에 부과하는 27.5%의 수입 관세를 피할 수도 있다. 비야디가 미국에 진출하게 되면 미국 내 전기차 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 예상된다. 비야디는 전기차 가격에 40%를 차지하는 배터리는 물론 모터 제어장치까지 직접 생산할 수 있어 가격경쟁력 면에서 우위를 갖고 있다. 글로벌 완성차 업체들은 비야디의 진출을 경계한다. 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)는 지난 1월 실적 발표에서 "무역 장벽이 없다면 중국 전기차업체들이 경쟁사들을 괴멸시킬 것"이라고 말했다. 짐 팔리 포드 CEO도 "중국 차는 결국 미국 시장까지 진출할 것"이라며 "공정한 경쟁이 이뤄지지 않는다면 기존 수익이 20~30% 줄어들 것"이라고 우려를 표했다. 글로벌 자동차 업계는 최근 '값싼 중국 전기차'에 맞서기 위한 방안을 모색하고 나섰다. 로이터는 최근 포드와 제너럴모터스가 전기차 기술의 비용을 낮추기 위한 파트너십을 고려하고 있다고 보도했다. 루카 데 메오 르노그룹 CEO는 "2027년까지 가솔린과 하이브리드 모델 30%, 전기차는 40%까지 제조 비용 줄일 것"이라고 했다.
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중국 BYD, 미국 시장 진출 위해 멕시코 공장 신설 검토
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[신소재 신기술(3)] 리튬 금속 음극 전고체 배터리, -25~120℃에서 작동
- 리튬 금속 음극을 채용해 -25℃부터 120℃까지 작동하는 전고체 전지가 개발됐다. 일본의 기술 전문 매체 EE타임스는 지난 19일(현지 시간) 덴소와 큐슈대학교 연구진이 새로운 소결 메커니즘을 활용해 750℃의 저온 소결과 리튬(Li) 금속에 대한 안정성을 갖춘 '고체 전해질'을 개발했다고 보도했다. 덴소는 일본의 대표적인 자동차 부품 전문 기업으로 자동차 전자 제어 시스템, 엔진 관련 부품, 내연기관, 하이브리드 및 전기차용 시스템, 자율 주행 기술, 정보 및 통신 기술 등 다양한 분야에서 기술을 보유하고 있다. 또한, 덴소는 에어컨 시스템, 차량 내부 및 외부 조명, 제동 시스템 등과 같은 자동차 주변 시스템도 제조한다. 연구팀은 리튬 금속 음극을 사용하여 제작한 전고체 전지가 -25℃~120℃까지의 광범위한 온도 범위에서 작동하는 것을 확인했다. 재료 간 연속적으로 일어나는 상호 반응으로 인해 저온에서 소결이 진행된다. 리튬 음극 전고체 배터리의 경우 '소결'은 전기화학적인 과정을 의미한다. 리튬 음극 전고체 배터리는 리튬 금속 또는 리튬 이온의 이동을 통해 전기 에너지를 저장하고 방출하는 전지를 말한다. 소결은 이 배터리의 전극(음극) 부분을 제작하는 과정 중 하나다. 리튬 이온 배터리의 음극은 일반적으로 그래핀, 석탄 블랙 또는 다른 탄소 기반 물질로 만들어진다. 소결 과정은 이러한 물질을 압력과 온도를 가하여 밀착시키고, 전해질과 함께 전지 구조에 통합시키는 것을 말한다. 이러한 과정은 음극의 전기적 특성을 최적화하고, 전지의 성능과 안전성을 향상시키는 데 중요하다. 소결은 전지의 제조과정에서 핵심 단계 중 하나이며, 배터리의 성능과 안전성에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 소결 과정은 배터리 제조 과정에서 특히 중요한 부분이다. 덴소의 임진대 연구원(당시 규슈대학교 대학원 종합이공학부 박사과정 3년)과 규슈대학교 대학원 종합이공학연구원의 와타나베 켄 조교수, 시마노에 켄고 교수 등으로 구성된 연구팀은 2024년 2월, 새로운 소결 메커니즘을 활용해 750℃의 저온 소결과 리튬 금속에 대한 안정성을 겸비한 '고체 전해질'을 개발했다고 발표했다. 산화물 전해질을 사용한 전지는 발화 등이 없어 안전성이 높다. 하지만 재료 간 접합을 위해서는 1000℃ 이상의 고온에서 소결해야 한다. 연구팀은 이때 전극재와 전해질재가 반응하는 등 배터리화가 어려웠다고 전했다. 연구팀은 지금까지 전해질 소재인 'Li7La3Zr2O12(LLZ)에 저융점 소결 보조제를 나노 수준으로 복합화해 750℃에서 소결을 실현했다. 그러나 소결 보조제를 첨가하기 때문에 음극 재료인 리튬 금속에 대한 안정성이 현저하게 떨어졌다. 이번 연구에서는 새로운 소결 메커니즘을 활용해 안전성 문제를 해결했다. 연구팀은 열분석과 미세구조 분석 결과, 'Li-Sb-O 산화물' 및 'Li-B-O 산화물'이라는 두 종류의 소결 보조제와 'CO₂'가 연속적으로 상호 반응하는 것을 확인했다. 이를 통해 (Li-)-B-O 산화물은 용융 상태를 유지하며 저온에서 소결이 진행됨을 확인했다. 이 소결 메커니즘을 활용하면 Bi를 포함한 재료 조성을 사용하지 않고도 저온 소결이 가능하다. 또한, Sb를 포함한 조성으로 변경할 수 있어 Li 금속에 대한 안정성이 높은 고체 전해질을 개발하는데 성공했다. 이온전도도는 3.1×10-4S/cm를 달성했다. 'Bi'는 화학 원소 기호로 비스무트(Bismuth)를 나타낸다. 비스무트는 주기율표의 15번째 그룹에 속하는 비금속 원소로, 주로 광산에서 추출된다. 비스무트는 주변환경에서 자연적으로 발견되며, 비스무트의 화합물은 농업, 의약품, 화장품 등 다양한 분야에서 사용된다. 아울러 비스무트는 낮은 독성을 가지고 있어서 의료용 약물로 사용되는 경우가 많다. 또한, Bi는 납의 대체재로서 전자기 기기에 사용되기도 한다. 그러나 높은 가격과 기술적인 제한으로 인해 사용이 제한될 수도 있다. Sb는 화학 원소 기호로 안티모니(Antimony)를 말한다. 안티모니는 주기율표의 15번째 그룹에 속하는 비금속 원소로, 자연적으로 화학적으로 비동정된 형태로 발견된다. 안티모니와 그 화합물은 여러 산업 분야에서 사용되며, 특히 화학, 전자, 의료, 화장품 산업에서 사용되는 경우가 많다. 안티모니의 화합물은 화장품, 화학 처리, 납의 합금, 방사선 차폐재 등 다양한 용도로 사용된다. 또한, 안티모니는 반도체 산업에서 사용되는 반도체 소재의 일부이며, 화합물로서는 일부 의약품에서도 쓰인다. 그러나 안티모니와 그 화합물은 높은 독성을 가지고 있어서 적절한 관리가 필요하다. 연구팀은 개발된 소재를 이용해 제작한 전고체전지의 특성을 평가했다. 그 결과, 상온 환경에서 60회 충전·방전 후 용량 유지율은 98.6%로 나타났다. 전고체 배터리 기술은 지속적으로 발전하고 있다. 이 기술은 전기차 및 재생 에너지 저장 시스템 등의 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 전고체 기술은 전통적인 액체 전해질 전지에 비해 안전성이 뛰어나며 에너지 밀도와 충방전 속도를 향상시키는 잠재력이 있다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(3)] 리튬 금속 음극 전고체 배터리, -25~120℃에서 작동
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삼성TV, 18년 연속 세계 1위 달성
- 삼성전자가 18년 연속 글로벌 TV 시장 1위를 달성했다. 삼성전자는19일 2023년 글로벌 TV 시장에서 매출 기준 1위를 기록했다고 밝혔다. 지난 2006년 처음으로 1위에 오른 이후 18년째 최고 자리를 지킨 것이다. 시장조사업체 옴디아는 삼성전자가 2023년 글로벌 TV 시장에서 매출 기준 30.1%의 점유율을 기록했다고 밝혔다. 삼성전자는 Neo QLED(네오 퀀텃담발광다이오드)·초대형·라이프스타일 등 프리미엄 제품을 중심의 판매 전략을 통해 18년 연속 1위 자리를 지켰다. 지난해 Neo QLED를 포함한 삼성 QLED의 경우 831만대가 판매됐다. 2017년 삼성이 QLED를 처음으로 선보인 이후 작년까지 7년 동안 누적 판매 수치는 약 4400만대에 달한다. 삼성 TV는 2500달러 이상 프리미엄 시장과 75형 이상 초대형 시장에서도 굳건한 1위를 지켰다. 작년 한 해 2500달러 이상 프리미엄 TV 시장에서 점유율 60.5%(매출 기준)를 기록했다. 이는 2022년 48.3% 대비 12.2% 포인트 상승한 것으로, 프리미엄 TV 시장에서 독보적인 영향력을 입증했다. 삼성은 75형 이상 초대형 시장에서도 매출 기준 33.9%의 점유율을 기록했다. 특히 Neo QLED 라인업 중 가장 큰 사이즈인 98인치 판매가 호조를 보여 90형 이상 초대형 시장에서 점유율 30.4%로 1위를 달성했다. 삼성전자는 작년 한 해 OLED(유기발광다이오드) TV 시장에서도 출시 2년 만에 100만대 판매를 넘어섰으며 매출 기준 22.7%의 점유율을 기록했다. 특히 OLED 라인업이 점차 확대되는 올해부터는 OLED TV 시장 점유율이 본격 상승할 것으로 보고 있다. 용석우 삼성전자 영상디스플레이사업부 사장은 "글로벌 TV 시장 18년 연속 세계 1위라는 결과는 소비자들께서 주신 믿음의 결과"라며 "향후에도 소비자들의 일상을 더욱 가치있게 변화시킬 수 있는 다양한 혁신들을 지속적으로 선보일 것"이라고 말했다. 한편 용석우 사장은 지난 1월 미국 라스베이거스에서 열렸던 CES 2024에서 'NQ8 AI 3세대' 프로세서를 소개하며 'AI 스크린 시대'의 시작을 선언했다. 향후 AI 스크린이 집안의 모든 기기들을 연결·제어하는 'AI 홈 디바이스'의 중심 역할을 수행하게 될 것이며 차세대 AI 프로세서와 타이젠 OS를 바탕으로 기존 스마트 TV를 넘어 소비자들에게 새로운 삶의 방식을 선사하겠다는 비전을 밝혔다. 앞서 지난달 미국서 열린 'CES 2024'에서 삼성 OLED TV S95D는 반사 방지 디스플레이로 극찬받았다. 미국 기술전문매체 지디넷은 지난 1월 11일 "작년 LG의 G3 OLED나 소니의 A95L OLED가 삼성 OLED TV의 S95C 버전보다 조금 더 낫다는 의견도 있었지만 화질 면에서 지난해 세계 3대 TV라는 데에는 대체로 동의하는 분위기"라고 전했다. 그러면서 올해 출품한 S95D에 대해서 "하지만 삼성의 최상위 OLED의 새로운 반사 방지 디스플레이는 이 세 가지 OLED TV가 직면한 가장 큰 문제 중 하나를 해결할 정도로 매우 뛰어나다"고 평가했다. 또한 "삼성의 S95D는 밝은 광원을 효과적으로 분산시켜 부드러운 빛으로 바꿔준다"고 덧붙였다. 한편, 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 TCL은 2023년 3230만 대의 TV를 판매하여 2위를 차지했다. 특히, 미니 LED TV 시장에서 높은 성장률을 기록하며 점유율을 확대하고 있다.
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삼성TV, 18년 연속 세계 1위 달성
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美 네브래스카 대학교 링컨 팀, 우주에서 수술 로봇 성공
- 네브래스카 대학교 링컨 캠퍼스의 팀이 국제 우주 정거장(ISS)에서 수술용 로봇 팔 작동에 성공했다. 과학 전문 매체 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)는 15일(현지시간) 네브래스카-링컨 대학교(UNL) 팀의 이번 시험은 미래 화성 임무나 지구상의 외딴 지역에서의 수술에 큰 가능성을 제시한다고 전했다. 이 로봇 팔, '소형 생체 내 로봇 보조기(spaceMIRA)'는 네브래스카 대학교 링컨팀 주도로 민간 기업인 버츄얼 인시전(Virtual Incision)과의 협력으로 개발됐다. 이 로봇 팔은 약 30cm의 길이와 약 0.9kg(약 2파운드)의 무게를 가지며, 전자레인지 크기의 상자 안에 들어간다. 내장된 카메라를 통해 외과 의사는 실제 인체 조직 대신 10개의 고무 밴드를 절단하는 작업을 할 수 있었다. 6명의 외과 의사들은 네브래스카주 링컨에 위치한 버츄얼 인시전 본사에서 이 테스트를 진행했고, 임무 제어는 앨라배마주 헌츠빌에 위치한 마샬 우주 비행 센터의 미 항공우주국(NASA·나사) 페이로드 운영 센터에서 이루어졌다. 약 2시간에 걸친 테스트 동안 6명의 의사가 이 로봇 팔을 이용한 수술에 참여했다. 0.5~0.75초의 지연시간에도 불구하고, 모든 참가자는 성공적으로 작업을 완료했다. 연구진은 지구상의 큰 움직임이 국제 우주 정거장에서는 더 작은 움직임으로 전환될 수 있도록 다양한 스케일링 요소를 실험했다. 링컨의 대장항문외과 의사 마이클 잡스트는 "움직임을 시작하려면 약간의 지연이 있다. 이는 수술실에서 경험한 것보다 확실히 느린 움직임이다"라고 말했다. 잡스트 박사는 이전에 지구에서 최소 침습적 로봇 보조(Minimally Invasive Robotic Assistance, MIRA) 로봇 팔을 사용해 환자의 결장 일부를 성공적으로 제거한 경험이 있다. 외과 의사들은 고무 밴드에 총 20번의 절개를 내기 위해 높은 정밀도를 요구했을 뿐만 아니라, 로봇 팔이 케이스에 부딪히지 않도록 주의해야 했다. 국제 우주 정거장에 손상을 입혀 파편이 우주로 방출되면 잠재적으로 재앙을 초래할 수 있기 때문이다. 이번 테스트의 성공은 화성과 같은 장거리 임무에서의 우주 수술 가능성을 제시할 뿐만 아니라, 네브래스카 대학교 링컨 팀은 의료 팀의 직접적인 접근이 어려운 외딴 지역에서 의사들이 수술을 수행하는 데 도움이 될 수 있다고 지적했다. 버츄얼 인시전의 공동 창립자이자 네브래스카 대학교 링컨의 셰인 패리터(Shane Farritor) 교수는 "지구 상공 250마일의 궤도를 도는 우주 정거장에서 SpaceMIRA의 성공적인 운용은 지상의 의료 시설에서 이 기술이 얼마나 유익하게 사용될 수 있는지를 보여준다"고 말했다. 버츄얼 인시전은 성명을 통해 "이 실험은 모든 참여한 외과 의사와 연구자들에게 큰 성공으로 평가되었으며, 문제는 거의 또는 전혀 발생하지 않았다"라고 전했다. 또한, 회사는 이번 성과를 "수술 분야의 미래를 변화시킬 것"이라고 강조했다. 이번 성공적인 실험은 미래의 우주 수술 뿐만 아니라 지상의 의료 시설에도 큰 영향을 미칠 것으로 기대되며, 의학 분야에서 중요한 진전으로 평가된다.
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美 네브래스카 대학교 링컨 팀, 우주에서 수술 로봇 성공
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챗봇 기억 기능, 혁신인가 위험인가?…윤리적 논쟁 가열
- 인공지능(AI) 개발업체 오픈AI가 사용자와의 기존 대화를 기억했다가 다음 대화 때 활용할 수 있는 새로운 버전의 챗GPT를 출시했다. 14일(이하 현지시간) 더 버지에 따르면 챗GPT의 '기억' 기능은 과거 대화 기록을 기반으로 사용자를 인식하고 맞춤형 응답을 제공하여 챗봇 경험을 한층 더 개인화하고 자연스럽게 만들어지만 이와 동시에 개인 정보 침해에 대한 우려도 함께 불러일으키고 있다. 오픈AI는 13일 블로그 게시물을 통해 챗GPT 이용자가 대화 속 특정 정보를 기억하도록 하거나 챗GPT가 자체적으로 어떤 내용을 기억할지 정할 수 있는 옵션을 테스트 중이라고 발표했다. 기억 기능의 추가로 챗GPT는 과거 대화를 기반으로 사용자를 인식하고 개인화된 경험을 제공할 수 있게 되었으며 대화 맥락을 이해해 더욱 자연스럽고 적절한 응답을 제공한다. 또한 과거 정보와 현재 질문을 연관하여 사용자의 의도를 더 정확하게 파악하고 동일한 정보를 반복적으로 제공할 필요가 없어 시간이 절약되고 사용자의 필요를 더 빠르고 정확하게 파악하여 교육, 여행, 건강 등 다양한 분야에서 사용자에게 맞춤형 서비스 제공 등으로 기능이 향상됐다. 개인의 경험을 기반으로 하기 때문에 공부하는 학생들에게는 개개인의 학습 진행 상황에 맞춘 맞춤형 학습 계획 제공 할 수 있으며 사용자 선호도를 반영한 여행 계획 추천 및 예약이 가능하며 건강 상태 및 운동 기록 추적을 통한 건강 관리 지원도 가능해졌다. 오픈AI 측은 우선 유료·무료 이용자 가운데 수십만명을 대상으로 테스트 후 적용을 확대할 계획이다. 샘 올트먼 CEO는 챗GPT 주간 이용자 수가 약 1억명 수준이라고 지난해 11월 밝히기도 했다. 하지만 기억 기능은 동시에 프라이버시 침해에 대한 우려를 낳고 있다. 사용자 개인의 민감한 정보가 유출될 수 있다는 것. 오픈AI는 사용자의 동의 없이 데이터를 모델 훈련에 사용할 수 있으며 챗봇이 사용자의 정보를 기억하고 활용하는 것은 윤리적인 논쟁을 불러일으키고 있다. 이런 다양한 문제를 방지하기 위해 오픈AI는 이용자에게 기억 기능을 제어할 수 있는 권한을 부여해 이용자들은 저장된 개인 정보를 삭제할 수 있으며, 어떤 내용을 기억하는지 챗GPT에 설명을 요청할 수 있다. 또 해당 기능 이용을 완전히 중단할 수도 있다. 일리야 슈츠케버(Ilya Sutskever) 오픈AI의 공동 설립자이자 최고 기술 책임자(CTO)는 기억 기능이 개인화와 프라이버시 사이의 균형을 유지하면서 챗봇 경험을 향상시킬 것이라며 사용자에게 데이터 사용에 대한 최종적인 제어 권한을 부여했으며 기술 개발 시 윤리적 책임을 고려한다고 말했다. 챗GPT의 기억 기능은 챗봇 경험을 개인화하고 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있지만, 동시에 개인 정보 침해와 윤리적 문제에 대한 우려를 동반한다. 오픈AI는 사용자에게 기억 기능을 제어할 수 있는 권한을 부여하고 투명성을 강화하는 등 노력을 기울이고 있지만, 지속적인 논의와 사회적 합의를 통해 윤리적 기준을 마련하고 사용자의 프라이버시를 보호할 수 있는 방안을 모색해야 할 필요가 있다.
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챗봇 기억 기능, 혁신인가 위험인가?…윤리적 논쟁 가열
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곤충이 불 속으로 날아가는 이유는?
- 가로등 등 인공조명에 곤충이 모이는 현상에 대한 새로운 연구 결과가 발표됐다. 영국 등 연구팀은 고속 카메라를 이용해 곤충의 움직임을 자세히 분석한 결과, 공충이 빛에 끌리는 것이 아니라 빛을 기준으로 방향을 잡기 때문에 불 속으로 날아가는 것처럼 보인다는 것을 밝혀냈다고 일본 NHK가 최근 보도했다. 곤충이 인공적인 빛에 모이는 현상은 널리 알려져 있지만, 왜 이러한 행동을 취하는지 자세한 과학적인 이유는 아직 밝혀지지 않았다. 이 수수께끼에 대해 영국 등 연구팀은 다양한 인공광을 이용해 '나방'과 잠자리 등 곤충이 날아다니는 방식을 고속 카메라로 분석했다. 이번 연구는 지난 1월 30일 과학저널 '네이처 커뮤니케이션즈'에 발표됐다. 연구팀은 영상을 자세히 살펴본 결과, 곤충들이 불빛을 향해 날아가는 것이 아니라 불빛에 등을 돌리기 위해 끊임없이 자세를 바꾸며 날아가는 것을 발견했다. 이 습성은 자연계에서는 태양과 같은 빛을 기준으로 위아래를 인식해 비행하는 데 도움이 되지만, 전구와 같은 인공광의 경우 빛에 등을 돌리도록 자세를 바꾸기 때문에 전구 주위를 빙빙 돌며 비행하게 된다는 것이다. 이번 실험에서는 전구 위로 올라온 잠자리가 등을 아래쪽으로 돌려 멈췄다가 전구 쪽으로 떨어지면서 빛 속으로 날아가는 모습도 포착됐는데, 이런 움직임은 곤충이 빛에 끌린 것처럼 보이는 결과를 낳았다. 연구진은 이번 연구 결과가 곤충이 불꽃과 빛 속으로 뛰어드는 이유에 대한 오래된 미스터리에 대한 새로운 설명을 제공한다고 말했다. 한편, 영국 임페리얼 칼리지 런던(ICL)은 2023년 4월 벌레가 빛을 중심으로 모이는 메커니즘을 연구했다. 이 메커니즘은 '배광반응'으로 알려져 있다. 배광반응은 곤충이나 물고기에게 흔히 나타나는 자세 조절 기능으로, 밝은 방향으로 등을 돌리려는 반사적 행동이다. 작은 벌레나 물고기는 중력과 반대 방향을 빛의 밝기로 감지해 자동으로 등을 돌리는 자세 제어 시스템을 가지고 있다. 광원에 접근하면 곤충들이 배광반응을 일으켜 광원으로 급상승 또는 추락하는데, 이러한 행동이 인간에게는 겉으로 보기에 광원을 향해 돌진하는 것처럼 보일 수 있다. 또한, 곤충에 따라 배광반응이 발생하는 빈도가 다르다는 사실도 밝혀졌다. 예를 들어, 먼지날파리(Drosophila spp)나 협죽도 매나방(Daphnis nerii) 등은 다른 종에 비해 배광반응을 잘 일으키지 않았다. 이러한 연구 결과는 종에 따라 배광반응이 일어나는 빛의 파장을 발견할 수 있다면, 빛을 모아서 해로운 벌레를 효과적으로 퇴치할 수 있을 것으로 기대된다.
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곤충이 불 속으로 날아가는 이유는?
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중국 SMIC, 4분기 순이익 예상 초과 실적 발표…화웨이폰 인기 덕분
- 중국 최대 파운드리 반도체 제조사인 SMIC가 거래처인 휴대전화 제조업체 화웨이의 수요 증가로 인해 예상을 뛰어넘는 실적을 발표했다. 7일 연합뉴스는 6일(현지시간) 블룸버그통신을 인용해 SMIC는 지난해 4분기 순이익이 1억7470만 달러라고 전했다. 이는 애널리스트의 평균 예상치 1억3910만 달러를 웃도는 수치다. 매출은 총 16억8000만 달러로 시장 예상치 16억6000만 달러보다 2000만달러가 높았다. SMIC는 스마트폰과 노트북에 사용되는 첨단 7나노미터 반도체를 생산할 수 있지만, 아직은 대만 TSMC와 비교했을 때 몇 년 뒤떨어진 기술력을 가지고 있다고 평가받고 있다. SMIC는 작년에 화웨이가 출시한 메이트 60 프로 스마트폰에 7나노미터 프로세서를 공급했다. 이 첨단 부품을 제공받았기 때문에 화웨이는 미국이 수년간 가한 제재를 뚫고 5G 휴대전화 시장으로 복귀가 가능했다. 화웨이의 휴대전화 출하량은 지난해 4분기에 36% 급증했다. 리서치 기관 IDC에 따르면 화웨이는 지난해 중국 내 4위 스마트폰 공급업체로 자리매김했다. 지난해 4분기에 시장 점유율이 높아진 업체는 화웨이뿐이다. 카운터포인트 리서치는 이번 주 초 화웨이가 올해 들어 첫 2주 동안에는 중국 내 판매 1위를 기록했다고 발표했다. SMIC는 아직 가전제품이나 전기 자동차를 포함한 다양한 기기에 들어가는 비첨단 반도체를 주로 생산한다. 연합뉴스는 블룸버그 인텔리전스의 찰스 섬 애널리스트는 이 분야가 수요 부진으로 인해 경영 압박을 받고 있다고 분석했다고 전했다. 한편, 비첨단 반도체는 첨단 기술을 적용하지 않은, 덜 발전된 혹은 간단한 기능을 수행하는 반도체를 가리킨다. 주로 일반적인 소비자 제품이나 가전 제품에 사용되는 반도체를 비첨단 반도체로 분류할 수 있다. 예를 들어, 가정용 전자제품, 자동차의 일반적인 제어 시스템 등이 여기에 해당된다. 이러한 반도체는 주로 저렴하고 안정적인 기능을 제공하는 것이 주된 목적이다. 반면, 첨단 반도체는 최신 기술과 고성능을 갖춘 반도체를 의미한다. 이는 전력 효율성이 뛰어나고, 더 빠르고 안정적인 성능을 제공하는 반도체를 포함한다. 대표적인 예로는 고성능 컴퓨터 프로세서, 높은 해상도의 이미징 센서, 5G 통신을 지원하는 모뎀 등이 있다. 첨단 반도체는 현대 기술 발전의 핵심이며, 인공지능(AI), 자율 주행 자동차, 의료 기기 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 하고 있다. 중국 상하이에 본사를 둔 SMIC 그룹은 상하이, 베이징, 톈진, 심천에 8인치 및 12인치 웨이퍼 제조 시설을 갖춘 국제적인 제조 및 서비스 기반을 갖추고 있다. SMIC 그룹은 전 세계 고객에게 8인치 및 12인치 웨이퍼에 대한 반도체 파운드리 및 기술 서비스를 제공하고 있다. 또 미국, 유럽, 일본, 대만, 중국에 마케팅 및 고객 서비스 사무소를 두고 있으며, 중국 홍콩에 대표 사무소를 두고 있다.
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중국 SMIC, 4분기 순이익 예상 초과 실적 발표…화웨이폰 인기 덕분
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달의 축소, NASA 달 탐사에 미치는 영향은?
- 달이 지속적으로 수축하는 현상이 미래 달 탐사에 영향을 미칠 것이라는 주장이 제기됐다. 미국 매체 크론 등 다수 외신은 미 항공우주국(나사·NASA)는 달이 줄어들고 있다는 사실을 수년 전부터 알고 있었다고 전했다. 과학자들은 2019년 달이 지난 수억 년 동안 약 46m(약 150피트) 정도 줄어들었다고 추정했다. 워싱턴 스미소니언 연구소의 최근 연구에 따르면 달의 내부는 냉각되고 있으며, 부서지기 쉬운 지각에 균열이 생겨 한 조각이 다른 조각 위로 미끄러지는 '추력 단층'이 발생하여 달 지진을 유발할 수 있다. 이는 적어도 5년 전까지만 해도 과학계에서 통용되던 상식이었다. 비즈니스 인사이더는 동료 심사를 거친 행성 과학 저널(Planetary Science Journal)에 발표된 새로운 연구에 따르면 달의 추력 단층 중 일부는 NASA의 유인탐사선 계획인 아르테미스 III 임무를 위한 잠재적 착륙 지점 근처에 있으며 장기적인 달 정착에 문제가 될 수 있다고 전했다. 달 남극의 위험 아르테미스III 임무는 물 얼음을 포함한 중요한 자원이 있는 달 남극 근처에 우주 비행사를 착륙시키는 것을 목표로 하고 있다. 1972년 이후 인간이 달 표면에 발을 디딘 것은 아르테미스호가 처음이다. NASA 보도 자료에 따르면 달 남극에서는 작은 진동에도 산사태가 발생할 수 있으며, 이는 우주 비행사에게 위험할 수 있다. 달 축소 관련 논문의 수석 저자인 스미소니언의 톰 와터스(Tom Watters)는 뉴스위크와의 인터뷰에서 "아르테미스 3호와 같은 단기 임무는 강하고 얕은 월진이 드물기 때문에 위험할 것 같지 않다"고 말했다. 하지만 NASA가 2030년까지 실현할 것으로 예상하는 장기적인 달 정착 계획에는 더 큰 위험이 있다. NASA의 오리온 달 탐사선 프로그램 책임자는 2022년 BBC와의 인터뷰에서 "우리는 사람들을 달 표면으로 내려보낼 것이고, 그들은 달 표면에서 살면서 탐구할 것"이라고 말했다. 지구의 지진보다 더 강할 수 있는 달의 지진 달은 시간이 지날수록 계속해서 줄어들고 있으면서 새로운 단층이 생겨날 가능성이 높아지고 있다. 또한 단층이 생기면 달의 지진(월진)이 발생할 수 있다. 와터스와 다른 연구자들은 달 남극의 섀클턴 분화구 벽을 따라 지진이 산사태를 일으킬 수 있다고 예측하는 모델을 만들었다. 이 연구의 공동 저자인 니콜라스 슈머는 소행성과 혜성 또한 달 표면을 파괴했다고 성명에서 말했다. 슈머는 "느슨한 퇴적물로 인해 흔들림과 산사태가 발생할 가능성이 매우 높다"고 말했다. 연구팀은 미끄러지는 추력 단층이 1969년과 1977년 사이에 일련의 달 지진을 일으켰다고 추정했다. 당시 아폴로 우주비행사들은 임무 수행 중 달에 지진계를 설치해 지진을 감지했다. 와터스는 CNN에 "이러한 지진은 지구 기준으로는 비교적 가벼운 수준이었지만(가장 큰 지진은 규모 5.0), 달의 낮은 중력으로 인해 더 심하게 느껴졌다고 말했다. 과학자들은 달에 영구적인 기지를 설치할 때 단층의 위치와 안정성을 반드시 고려해야 한다고 강조했다. 단층 위에 기지를 설치하면 지진 발생 시 큰 위험에 처할 수 있기 때문이다. 유인 달탐사선 아르테미스 임무 연기 한편, NASA는 지난 1월 9일(현지시간) 보도자료를 통해 유인 탐사선으로 달 궤도를 도는 아르테미스 프로그램 2단계 계획(아르테미스Ⅱ)을 2025년 9월로, 우주비행사를 달에 착륙시키는 3단계(아르테미스Ⅲ) 계획을 2026년 9월로 연기한다고 밝혔다. 민간 우주 기업 아스트로보틱의 달 착륙선 페레그린이 지구에서 발사된 직후 연료 누출로 인해 달 탐사 임무를 포기해야 하는 상황이 발생하자 NASA는 이 같은 결정을 내렸다. 당초 NASA는 아르테미스Ⅱ 임무로 올해 11월 우주비행사 4명을 태운 탐사선을 달 궤도에 보냈다가 지구로 귀환시키고, 내년에는 이들을 달에 착륙시키는 아르테미스Ⅲ 임무에 들어갈 계획이었다. 하지만 이번 발표에 따라 아르테미스의 단계별 추진 일정은 약 1년씩 늦춰지게 됐다. NASA는 2022년 12월에 진행된 아르테미스 1단계에서 무인 우주선 오리온의 달 궤도 비행 임무에서 여러 문제가 발생했다고 밝혔다. 해당 팀은 배터리 문제와 공기 환기, 그리고 온도 제어를 담당하는 회로 구성 요소에 관한 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다. 당시 NASA는 우주비행사를 모방한 마네킹을 태워 달 궤도를 비행하는 임무를 수행했다. 무인우주선 오리온은 우주발사시스템(SLS) 로켓에 실려 발사되어 25일 만에 성공적으로 지구에 귀환했지만, 이러한 문제들로 우주비행사의 안전을 보장하기 위해 추가적인 보완이 필요하다고 NASA가 설명했다. 달 탐사는 새로운 가능성을 제공하지만 동시에 위험과 불확실성이 가득한 곳이다. 아르테미스 III 임무를 성공적으로 수행하고 달 남극에 안전하게 정착하기 위해서는 달의 축소와 월진을 대비한 과학적 연구, 기술 개발, 그리고 철저한 준비가 필요하다.
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- 산업
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달의 축소, NASA 달 탐사에 미치는 영향은?
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UNIST, 실시간 변형 가능 메타 물질 개발
- 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 실시간으로 모양과 성질을 바꿀 수 있는 물질을 개발했다. 5일 UNIST 발표에 따르면, 신소재공학과 김지윤 교수와 제1저자 최준규 연구원 등 연구팀은 세계 최초로 실시간으로 물질의 모양과 특성을 조절할 수 있는 메타 물질을 개발했다. 기존 메타 물질은 설계된 모양과 특성을 바꿀 수 없거나 제한적으로만 변화할 수 있었지만, 이번 연구에서 개발된 메타 물질은 실시간으로 적재적소에 사용할 수 있다는 점이 특징이다. 메타 물질은 자연에 존재하는 물질과는 달리 특별한 물리적 특성을 가지도록 설계된 인공 물질이다. 예를 들어, 젤리와 같은 일반적인 물질은 세로 방향으로 누르면 가로가 늘어나지만, 메타 물질은 세로 방향으로 눌러도 가로가 줄어들 수 있다. 이러한 특성은 건축, 항공, 로봇 등 다양한 분야에서 응용될 수 있다. 다시 말하면, '메타 물질'은 일반적인 물질과는 다르게 극미세한 구조나 특수한 물성을 가진 물질을 지칭하는 용어다. 이러한 물질은 전자파 등의 에너지를 특별한 방식으로 상호 작용하거나 제어할 수 있는 특성을 갖고 있다. 최근의 연구에서는 메타 물질을 사용하여 광학 장치, 플렉서블 전자기기, 에너지 효율적인 소자 등의 다양한 응용 분야에서 혁신적인 기술이 개발되고 있다. 메타 물질은 주로 나노 기술이나 메타물질 공학을 통해 디자인되며, 다양한 형태와 특성을 갖추고 있다. UINST 연구팀은 메타 물질의 기본 단위 구조인 메타 픽셀에 액체 또는 고체로 변하게 만드는 녹는 점이 낮은 합금을 융합했다. 이어 융합된 합금의 상태가 변화하는 것을 픽셀 단위로 조절하면서 메타 물질의 다양한 성질을 구현했다. 또한, 융합된 합금을 활용하여 디지털 패턴의 정보(0=액체, 1=고체)를 표현하며, 사용자는 실시간으로 디지털 패턴 명령어를 입력할 수 있도록 설계됐다. 입력된 디지털 패턴을 통해 메타 물질의 모양, 강도, 변형 비율 등이 실시간으로 조절된다. 연구팀은 개발한 메타 물질의 활용하여 '적응형 충격 에너지 흡수 물질'을 시연했다. 이 물질은 예측하지 못한 상황에서 발생하는 충격에 따라 성질을 적절히 변형하고, 보호하는 대상에 전달되는 힘을 최소화해 손상이나 부상의 가능성을 줄였다. 연구팀은 또 메타 물질을 원하는 장소와 시간에 힘을 전달할 수 있는 '힘 전달 재료'로 성공적으로 활용했다. 김지윤 교수는 "개발한 메타 물질은 기존의 다양한 디지털 기술과 기기뿐만 아니라 딥러닝 등 인공지능 기술과도 원활하게 호환될 수 있다"며 "스스로 학습하고 주변 환경에 적응할 수 있는 혁신적인 신소재의 첫걸음이 될 것"이라고 말했다. 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'에 표지 논문으로 선정돼 지난달 25일 정식 출판됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 한국재료연구원 지원을 받았다.
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- IT/바이오
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UNIST, 실시간 변형 가능 메타 물질 개발
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펩타이드 NT-B2R, 암세포 성장 억제 효과 입증…신약 개발 기대
- 최근 연구에서 펩타이드 화합물(NT-B2R)이 암세포의 성장을 억제하는 데 탁월한 능력을 보이며, 신약 개발에 대한 기대감을 높이고 있다. 건강한 세포에서 정상적인 기능을 수행하는 MYC 단백질이 암세포에서는 과도하게 활성화되어 암의 확산을 돕지만, 이를 효과적으로 제어할 방법을 과학자들은 연구해왔다. 과학 전문 매체 '사이언스얼럿(ScienceAlert)’은 캘리포니아대학교 리버사이드(UCR) 연구팀이 MYC 단백질과 결합하거나 상호작용하여 이를 조절할 수 있는 펩타이드 화합물 개발에 성공했다고 최근 보도했다. 이 획기적인 발견은 암세포의 비활성화 및 성장 억제 메커니즘을 이해하는 데 중요한 진전을 의미한다. 이번 연구는 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)'에 게재됐다. MYC는 핵 안에서 DNA에 결합하는 단백질을 생성하는 암 유발 유전자 중 하나로, 그 통제가 암 치료 연구에서 중요한 문제 중 하나로 손꼽힌다. MYC 단백질의 도전적인 특성 중 하나는 구체적인 형태가 없어, 약물이 효과적으로 식별하고 정상적인 기능을 유지하게 하는 것이 어렵다는 점이다. UCR의 생화학자 쉐 밍(Min Xue) 교수는 MYC를 암세포에 대한 '음식'보다는 암의 급속한 성장을 촉진하는 '스테로이드'에 비유했다. 이 비유는 MYC가 인간 암 사례의 약 75%에 관여하는 주요 원인임을 강조헸다. 정상적인 상황에서 MYC의 활동은 엄격하게 조절되지만, 암세포 내에서는 이러한 조절 메커니즘이 실패하여 과잉 활동을 보인다. 이러한 문제를 해결하기 위해 UCR 연구팀은 MYC에 결합할 수 있는 펩타이드 라이브러리를 개발하기로 했다. 이 과정에서 MYC 단백질의 드물게 발견되는 구조적 요소를 연구하고, 특히 MYC를 비활성화하는 데 뛰어난 능력을 보인 펩타이드인 NT-B2R을 확인할 수 있었다. 이 발견은 MYC 관련 암 치료법 개발에 있어 중대한 진전을 의미한다. NT-B2R 펩타이드는 인간 뇌암 세포 배양 실험에서 MYC 단백질에 성공적으로 결합하여 암세포의 유전자 조절 메커니즘을 변화시키고, 신진대사 및 세포 증식을 줄이는 효과를 보인 것으로 나타났다. 이는 NT-B2R이 암 치료에 있어 유망한 후보임을 보여주는 중요한 발견이다. 이번 연구의 핵심 돌파구는 연구진이 펩타이드의 구조와 형태가 변화함에 따라 MYC와 같은 비정형 단백질과의 상호작용을 개선할 수 있음을 발견한 이전 연구에 기반한다. 연구팀의 쉐 밍 박사는 펩타이드가 다양한 형태와 위치를 취할 수 있지만, 특정 구조로 고정되면 다른 형태를 취할 수 없게 되어 결합 과정에서의 무작위성이 줄어들고 이것이 결합 효율을 높이는 데 기여한다고 설명했다. 쉐 밍 박사는 추가로, 이 펩타이드의 결합 능력을 이전 연구 대비 2배 향상시킴으로써 약물 개발 목표에 한층 더 다가섰다고 밝혔다. 이러한 진보는 암 치료 연구에서 펩타이드 기반 치료법의 가능성을 한층 더 확장하는 결과를 가져왔다. 암 치료 연구에서 나타난 초기 성과에도 불구하고, NT-B2R 펩타이드의 암세포 억제 효과를 실제 치료에 적용하기까지는 해결해야 할 과제가 많이 남아 있다. 현재 이 펩타이드는 지질 나노입자, 즉 지방 구체를 통해 전달되고 있는데, 이 방식은 임상적 약물 투여에는 적합하지 않아 대체 전달 방식에 대한 연구가 필요한 상황이다. 또한, 이러한 연구 결과를 인간에게 적용하기 위해서는 엄격한 임상 시험을 거쳐야 하며, 이 과정에서 암세포가 건강한 생물학적 과정을 이용하는 것을 억제하는 새로운 방법을 확인할 수 있을 것으로 기대된다. 쉐 밍박사는 MYC의 비정형 구조와 그로 인한 혼란, 그리고 다양한 암 유형에 대한 그것의 직접적 영향으로 인해, 이 펩타이드 기반 치료법이 암 치료 연구의 중요한 돌파구가 될 수 있다고 말했다. "MYC는 그 구조가 부족하다는 기본적인 특성 때문에 많은 암 유형에 영향을 미친다. 이로 인해 이 약물은 항암제 개발의 중요한 목표가 되었다. 이제 이 중요한 치료법이 우리의 연구로 인해 현실화되고 있다는 사실에 큰 기대를 갖고 있다"고 밝혔다.
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펩타이드 NT-B2R, 암세포 성장 억제 효과 입증…신약 개발 기대
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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.
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美 MIT, 액체 금속 이용한 고속 3D 프린팅 기술 개발
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[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
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[퓨처 Eyes(22)] 초전도체 온-오프 스위치 개발, 혁신적 전력·통신 기술 기대
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NASA, 지구 밖 첫 동력비행 화성 헬리콥터 날개 손상으로 임무 종료
- 화성에서 동력 비행에 성공한 미국항공우주국(NASA·나사)의 우주 헬기 '인저뉴어티(Ingenuity)'가 최근 임무를 종료했다. 인저뉴어티의 화성 비행은 2021년 4월 19일 첫 비행에 성공했으며, 나사가 당초 예상했던 30일을 훌쩍 넘겨 약 3년간 임무를 지속했다. 이는 설계도보다 14배 길게 비행한 것이다. 미 CNN에 따르면 나사는 인저뉴어티 화성 헬기가 프로펠러에 손상을 입고 지난 18일 마지막 비행을 끝으로 화성에서의 임무를 종료했다고 지난 25일(현지시간) 발표했다. 나사는 성명을 통해 '인저뉴어티'가 로터 손상으로 '비상 착륙'을 수행해야 했다고 밝혔다. 이는 더 이상 비행할 수 없음을 의미하며, 임무 수행을 마쳤다는 뜻이다. 나사는 2021년 2월 탐사 로버 '퍼서비어런스(Perseverance)'를 화성에 보내면서 비행체를 활용한 탐사 가능성을 탐색하기 위해 인저뉴어티를 함께 실어 보냈다. '인저뉴어티'의 화성 비행은 인류가 지구 외 행성에서 '제어가 되는 동력체'를 비행시킨 첫 번째 사례로, 라이트 형제의 인류 최초 동력 비행과 견주는 것이었다. 태양열 충전으로 가동되는 높이 49㎝, 무게 1.8㎏(화성에서의 무게 0.68㎏)의 이 우주 헬기는 당시 이륙 후 3ｍ 높이까지 상승해 39초간 정지비행을 한 후 착륙했다. 대기 밀도가 지구의 100분의 1수준에 불과해 공기 힘으로는 양력을 만들어내기 힘든 화성에서 헬기가 성공적으로 비행하자 금성이나 토성, 타이탄 위성과 같은 태양계 천체에서의 탐사 방식에 새로운 길이 열릴 것이라는 기대가 커졌다. 화성의 대기 밀도는 지구의 100분의 1 수준으로 매우 낮아 공기의 힘만으로는 양력을 생성하기 어려운 조건에서 헬리콥터의 성공적인 비행이 이루어지자, 금성, 토성, 타이탄과 같은 태양계 내 다른 천체들 위에서의 탐사 방식에 대한 새로운 가능성이 열렸다는 기대가 높아졌다. 나사의 빌 넬슨은 “작은 헬리콥터인 인저뉴어티는 의도했던 것보다 훨씬 더 많은 비행을 했다”며 “우리 태양계에서 미래 비행 가능성을 탐색하기 위한 길을 열었다”고 평가했다. 넬슨은 소셜미디어를 통해 공유한 영상 메시지에서, 인저뉴어티와 같은 임무가 태양계 내 미래 비행의 새로운 가능성을 제시했으며, 화성을 포함한 그 너머의 세계로 향하는 보다 스마트하고 안전한 인간 탐사의 기반을 마련했다고 설명했다. 그는 또한, 이 놀라운 헬리콥터가 상상했던 것보다 더 높고 멀리 비행함으로써, 나사가 불가능해 보이는 것을 가능하게 만드는 데 중요한 역할을 했다고 강조했다. 4번의 비행을 성공적으로 마친 인저뉴어티는 퍼서비어런스 과학 팀과 로버의 운전을 지원하기 위한 공중 정찰의 역할을 수행하는 새로운 임무, 즉 작전 시연에 착수했다. 이 장비는 화성의 흥미로운 지역을 미리 조사해 지구에서 제어되는 바퀴 달린 로봇과 운전자가 '제제로 분화구(Jezero Crater)' 탐사에서 올바른 경로를 선택할 수 있도록 퍼서비어런스를 효과적으로 지원했다. 퍼서비어런스 로버는 제제로 분화구 가장자리에 도달하기 위해 길고 빠른 주행을 시도할 계획이다. 인저뉴어티는 단지 30일 동안 최대 5회의 실험적 테스트 비행을 목표로 하는 기술 시연 목적으로 설계됐다. 그러나 약 3년 간 화성 표면에서 운영되며, 예상을 훨씬 뛰어넘는 72회의 비행을 성공적으로 수행했고, 계획된 거리보다 14배 이상 멀리 비행했다. 총 비행 시간은 2시간을 초과했다. 한편, 인저뉴어티 팀은 이 헬리콥터가 이전 비행에서 비상 착륙을 수행한 후 위치를 확인하기 위해 지난 2024년 1월 18일 수직 비행을 할 계획이었다. 계획대로 최대 12미터에 도달했고 4.5초 동안 호버링한 후 초당 1미터의 속도로 하강을 시작했으나, 화성 표면 약 1미터 높이에서 로버와의 통신이 끊어졌다. 다음날 통신이 이뤄졌지만 프로펠러에 해당하는 로터 블레이드가 손상됐다. 인저뉴어티는 탄소섬유로 만든 날개 4개가 보통 헬기보다 8배 정도 빠른 분당 2400회 안팎 회전하도록 설계됐는데, 나사는 날개 중 하나가 부러진 것을 확인했다. 나사는 인저뉴어티 성공을 발판으로 2027년 태양계에서 생명체가 존재할 가능성이 높은 천체 중 하나로 꼽히는 타이탄에 로봇 회전날개항공기인 '드래곤플라이(Dragonfly)'를 쏘아올릴 예정이다.
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NASA, 지구 밖 첫 동력비행 화성 헬리콥터 날개 손상으로 임무 종료
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이모티브, 뇌파 기반 AI 연구 강화 위해 벨파스트에 연구소 개설
- 미국 기반의 뇌파검사(EEG) 헤드셋 제조 기업 이모티브(Emotive Inc)가 영국 벨파스트에 새로운 연구소를 설립한다고 발표했다. 미국 샌프란시스코에 본사를 두고 있는 이 회사는 호주의 시드니, 베트남 하노이와 호치민시로 사업을 확장했다. 이모티브는 개인이 자신의 뇌를 이해하고 전 세계적으로 뇌 연구를 촉진하는 것을 자사의 주요 미션으로 삼고 있다. 이를 위해 벨파스트에 연구소를 설립하는 것은 이 회사의 글로벌 영향력 확대와 연구 역량 강화에 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 영국 매체 아이리시뉴스(irishnews)에 따르면, 이모티브는 퀸즈 대학교 인근에 부지를 매입한 것으로 보이며, 방문 전문가를 위한 숙소와 1층에 커피숍을 설치하는 계획 허가를 확보했다고 한다. 이는 해당 지역에서의 업무 홍보 및 네트워킹을 강화하기 위한 조치로 보인다. 또한, 보타닉 애비뉴(Botanic Avenue)와 유니버시티 로드(University Road) 사이에 위치한 7 로우어 크레센트(7 Lower Crescent)에 등록된 건물에 대한 계획 신청서가 지난해 제출된 것으로 알려졌다. 이 계획은 더블린대학교(UCD) 전직 교수였던 스콧 리카드(Scott Rickard) 박사가 진행했다. 그는 2023년 4월에 이모티브의 수석 인공지능(AI) 과학자로 임명됐다. 이 연구소의 설립은 뇌파 기반 AI 연구의 새로운 장을 열 것으로 기대된다. 수학, 컴퓨터 과학, 전기 공학 분야의 전문가인 스콧 리카드 박사는 세일즈포스(Salesforce)와 다국적 헤지 펀드 씨타델(Citadel)에서의 고위직 경력을 가지고 있다. 또한, 더블린에 기반을 둔 기술 회사를 운영한 경험도 그의 이력에 포함된다. 이모티브의 대리인은 계획 프로세스에 제출된 지원 성명에서 이 회사를 "인베스트 NI(Invest NI)의 지원을 받아 벨파스트에 연구 및 관리 시설을 설립하려는 미국 인공지능 연구 회사"로 설명했다. 이는 이모티브가 지역 경제에 기여하고자 하는 의지를 보여주는 것이다. 신청서에는 '이모티브 AI & 커피 회사(Emotiv AI & Coffee Company)'에 대한 언급도 포함되어 있으며, 이는 연구소 내의 커피숍 설치 계획을 시사한다. 제안된 개발 계획의 일환으로, 이모티브는 내부 관리자 플랫폼을 만들 계획인 것으로 알려졌다. 이 플랫폼은 Invest NI 기술 개발 지원 프로그램을 통해 방문하는 외부 전문가들이 직원들을 교육하고 멘토링할 수 있도록 지원하는 데 사용될 예정이다. 성명서에서는 "이모티브의 '인공지능 개발 회사' 프로젝트의 추가적인 측면으로, 고객들이 기존 상업 지역에서 로컬 서비스를 이용하면서 동시에 회사의 AI 개발을 경험할 수 있는 커피숍 시설을 설치할 계획"이라고 적혀 있다. 한편, 이모티브는 뇌파검사(EEG)를 사용하여 인간 두뇌에 대한 이해를 증진시키는 생물정보학 기업으로, 개인이 자신의 뇌를 이해하고 전 세계적으로 뇌 연구를 가속화하는 것을 목표로 한다. 이 기술은 BCI(Brain Computer Interface·뇌 컴퓨터 인터스페이스)의 범주에 속하며, 인지 성능 추적과 감정 모니터링 및 이 두 가지를 조절하는 것을 목표로 한다. BCI는 MMI(Mind Machine Interface·마음-기계 인터스페이스), DNI(Direct Neural Interface·직접 신경 인터스페이스), BMI(Brain Machine Interface·뇌 컴퓨터 인터스페이스) 등으로도 불린다. 이모티브 기술 및 인터페이스의 응용 프로그램은 게임에서 대화형 TV, 일상적인 컴퓨터 상호 작용, 핸즈프리 제어 시스템, 스마트 적응 환경, 예술, 접근성 디자인, 시장 조사, 심리학, 학습, 의학에 이르기까지 다양한 잠재적 산업 및 응용 프로그램에 걸쳐 있다. 이모티브의 기술 및 인터페이스 응용 프로그램은 게임, 대화형 TV, 일상 컴퓨터 상호작용, 핸즈프리 제어 시스템, 스마트 적응 환경, 예술, 접근성 디자인, 시장 조사, 심리학, 교육, 의학 등 다양한 잠재적 산업 및 응용 분야에 걸쳐 있다. 이러한 다양한 적용 가능성은 이모티브의 기술이 갖는 광범위한 영향력과 혁신성을 보여준다.
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이모티브, 뇌파 기반 AI 연구 강화 위해 벨파스트에 연구소 개설
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KAIST, 웨어러블 로봇 제어 센서 마이크로니들 개발
- 한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 땀, 각질 등 피부 상태에 영향을 받지 않고 장기간 안정적으로 작동하는 웨어러블 로봇 제어용 근전도 센서를 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구는 노인, 뇌졸중 환자, 외상 환자 등의 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇의 제어 성능을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대된다. KAIST에 따르면 전기및전자공학부 정재웅 교수와 기계공학과 김정 교수 연구팀이 피부 상태에 영향받지 않는 고품질 전기 생리 신호 측정이 가능한 신축·접착성 마이크로니들(Microneedle·머리카락과 굵기와 유사한 수준의 미세한 바늘로 구성된 패치) 센서를 개발했다. 연구팀은 부드러운 실리콘 중합체 기판에 마이크로니들을 집적해 신축·접착성 마이크로니들 센서를 제작했다. 마이크로니들은 피부의 각질층을 투과해 피부 접촉 저항을 효과적으로 낮춰 땀, 이물질로 오염된 피부에서도 고품질의 전기 생리 신호를 받을 수 있다. 마이크로니들 센서는 미세한 바늘 모양의 장치로, 주로 생체 신호를 측정하거나 피부를 통한 약물 전달에 사용된다. 이 기술은 의료 분야에서 매우 유용하며, 특히 통증을 최소화하면서도 효과적인 약물 전달이나 신체 상태 모니터링이 가능한 방법으로 주목받고 있다. 이 바늘들은 일반적인 주사 바늘에 비해 훨씬 작기 때문에, 사용 시 통증이 거의 없거나 전혀 없는 것이 큰 장점이다. 다양한 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇이 사람의 움직임 의도를 인식하기 위해서는 몸에서 발생하는 근전도를 정확하게 측정하는 웨어러블 전기 생리 센서가 필요하다. 기존 센서들은 오래 쓰면 신호 품질이 떨어지거나 피부의 털, 각질, 땀 등의 영향을 많이 받는다. 이러한 단점은 장시간 신뢰성 높은 웨어러블 로봇 제어를 힘들게 한다. 연구팀은 사람의 움직임으로 인한 피부 늘어남에 맞춰 편안한 착용감과 함께 동작 잡음을 최소화하기 위해 부드러운 실리콘 중합체 기판을 활용, 마이크로니들을 집적해 신축·접착성 마이크로니들 센서를 제작했다. 단단한 마이크로니들이 저항이 큰 피부의 각질층을 투과해 피부 접촉 저항을 효과적으로 낮춰 털, 각질, 땀, 이물질로 피부가 오염돼도 고품질의 전기 생리 신호를 받을 수 있다. 연구팀은 실험을 통해 마이크로니들 센서 패치를 사용했을 때 피부 상태, 신체 움직임의 크기나 종류와 상관없이 안정적인 근전도 센싱을 기반으로 한 동작 의도 인식을 통해 웨어러블 로봇이 사용자의 동작을 효과적으로 보조할 수 있음을 확인했다. 한편, 마이크로니들 센서는 다양한 재료로 제작될 수 있으며, 이들은 각각의 특성에 따라 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 피부 아래로 약물을 전달하는 경우에는 약물이 포함된 마이크로니들이 사용될 수 있으며, 신체의 생체 신호를 측정하는 경우에는 전기 신호를 감지할 수 있는 재료로 제작된 마이크로니들이 사용된다. 마이크로니들 센서 기술은 현재 다양한 의료 분야뿐만 아니라, 웨어러블 기기, 건강 모니터링 시스템 등에서도 활발히 연구되고 있으며, 미래 의료 기술의 중요한 부분으로 여겨지고 있다. 정재웅 교수는 "이번에 개발된 신축성이 뛰어나고 접착력을 갖춘 마이크로니들 센서는 피부 상태에 영향을 받지 않는 안정적인 근전도 센싱을 통해 보다 정확하고 안정적인 웨어러블 로봇 제어를 가능하게 함으로써, 로봇을 활용하는 환자의 재활을 용이하게 할 수 있다"고 말했다. 이 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 최지난 17일 게재됐다. 이 연구는 웨어러블 로봇 기술의 발전에 중요한 기여를 했으며, 향후 재활 치료와 관련된 기술 개발에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.
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- IT/바이오
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KAIST, 웨어러블 로봇 제어 센서 마이크로니들 개발
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일본, 달 착륙 도전...'핀포인트 착륙' 성공할까?
- 일본의 달 탐사선 '슬림(SLIM, 달 탐사 스마트 랜더)'이 최초의 달 착륙을 불과 8시간 앞두고 있다. 19일 일본 매체 니케이 보도에 따르면, 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 소형 탐사선 '슬림'은 20일 오전 0시 무렵 달에 착륙 강하를 시작할 예정이다. 이 탐사선은 목표 지점에 대한 오차범위를 100미터 이내로 줄이는 정확한 '핀포인트 착륙'을 목표로 하고 있다. 슬림은 2023년 9월 7일 일본의 대형 로켓 'H2A'를 통해 다네가시마 우주센터에서 발사되었으며, 이후 약 38만km 떨어진 달로의 여정을 시작했다.이후 작년 10월 지구 궤도를 벗어나 달로 향하기 시작했고, 작년 12월 25일 달 궤도에 진입했다. 이번 착륙 시도가 성공한다면 일본 달 탐사선으로는 첫 착륙으로, 일본의 달 탐사 역량 강화에 크게 기여할 것으로 기대된다. 이 로켓은 600km의 계획된 고도에 근접하고 있으며, 1월 19일 오후 10시 40분에는 약 15km까지 낮춰 최종 준비 단계에 들어간다. 달 착륙은 20일 오전 0시 20분로 예정되어 있다. 20일 오전 0시 현재 슬림은 시속 약 6400km로 제트기보다 몇 배 빠른 속도로 항행할 예정이다. 엔진의 역분사로 속도를 줄여 20분 후 착륙 목표 지점인 약 800km 떨어진 곳으로 항행한다. 일본 지역으로 비유하면 히로시마현 상공에서 감속을 시작해 도쿄돔 지붕에 딱 떨어지는 정확도가 요구된다. 착륙 마지막 단계의 이 과정은 매우 정밀하며, JAXA 기술진은 이를 '마의 20분'이라고 부른다. 이 시간 동안 슬림은 자동으로 항행하여 목표 지점에 도달하게 된다. 고정밀 착륙을 위해서는 지상에서 판단하는 것만으로는 제어를 따라잡을 수 없기 때문이다. 일본이 2007년 발사한 달 궤도 위성 '카구야'가 제공한 달 표면의 고정밀 지도가 슬림 착륙에 도움이 되는 것으로 알려졌다. 슬림은 지도와 카메라로 촬영한 달 표면 이미지를 대조해 자신의 세부 위치를 파악하고 자세와 속도를 조정한다. 목표 지점 바로 위에서는 기체 자세를 수직으로 가깝게 하고, 도중에 장애물인 암석 등이 있으면 수평으로 움직여 회피할 수 있다. 착륙 직전, JAXA는 세계적으로 드문 두 대의 소형 로봇 '레브1'과 '레브2'(통칭 SORA-Q=소라큐)를 발사할 예정이다. 스프링이 장착된 '레브1'은 중앙대, 도쿄농공대와 공동 개발한 약 2kg 무게의 로봇으로, 달 표면에 착륙한 후 반동을 이용해 튀어 오르며 이동한다. '레브2'는 다카라토미와 공동 개발한 야구공 크기의 로봇으로, 중앙에 카메라를 장착하고 바퀴가 달린 외피로 주행한다. 이 로봇들은 슬림과 달 표면의 영상을 촬영하여 데이터 중계 역할을 하는 '레브1'을 통해 지상으로 전송한다. 이들 로봇의 기술은 향후 달 지하 탐사나 경사진 지형 탐사에 유용하게 활용될 수 있다. 레브1에서 쌓은 기술을 활용하면 향후 달 지하에 있는 동굴로 방출해 뛰어다니며 탐사할 수 있다. 레브2의 기술은 가파른 경사가 있는 달 분화구를 오르내리는 등 일반 탐사 차량이 진입하기 어려운 곳을 탐사하는 데 도움이 될 수 있다. 두 로봇이 이번에 계획대로 움직일 수 있을지 주목된다. 슬림, 달 지면에 비스듬히 착륙 슬림의 착륙 방식은 독특하다. 전통적인 수직 착륙 방식이 아닌, 스스로 쓰러지면서 착륙하는 방법을 채택하고 있다. 이 방식은 험준한 절벽이나 경사면에서도 안전한 착륙을 가능하게 한다. 착륙 지점은 '시오리'라 불리는 분화구 근처로, 여기서 탐사선은 적외선 카메라를 사용해 달의 맨틀 성분을 관측하며 지구와의 차이점을 연구할 계획이다. 달이 탄생한 기원과 달과 지구와의 관계에 대한 데이터를 확보하는 것이 목표다. 이번 임무가 성공한다면 일본은 달 탐사 경쟁에 중요한 이정표를 세우게 된다. 과거 냉전 시대에 미국과 소련이 주도했던 달 탐사는 이제 전 세계적인 경쟁으로 확대되고 있다. 미국은 아폴로 프로그램을 통해 여러 차례 유인 달 착륙을 성공적으로 수행했다. 최초의 달 탐사 성공 국가인 미국은 무인 탐사선을 여러 차례 달에 착륙시켰다. 러시아는 작년 8월 달 탐사선을 쏘아올렸으나 착륙에 실패했다. 러시아는 1976년 달 탐사선인 루나 24 이후 47년 동안 어떤 우주선도 달 궤도에 재진입하지 못했다. 현재 달 탐사 분야를 주도하는 중국은 2013년 미국과 소련에 이어 세 번째로 달 착륙에 성공한 국가로, 지금까지 3회의 연속 착륙 성공을 기록했다. 중국은 창어 프로그램을 통해 무인 탐사선을 달에 착륙시켰으며, 유인 달 착륙을 계획하고 있다. 인도는 무인 탐사선 '찬드라얀' 프로그램을 통해 달 탐사를 시도하하고 있다. 작년 8월 달 탐사선 찬드라얀 3호가 달 남극에 무사히 착륙했다. 중국에 대항하기 위해 미국은 현재 아폴로 계획 이후 유인 달 착륙을 목표로 하는 '아르테미스 계획'을 세웠고, 일본도 참여한다. 미국과 중국은 달에서 채굴한 물과 광물 등 자원을 활용해 거주 가능한 달 기지 건설을 구상하고 있다. 한편, JAXA는 20일 새벽 슬림의 달 착륙 결과를 판단해 발표할 예정이다. 성공하면 약 1~2주 후 카메라와 로봇으로 촬영한 달의 이미지를 공개한다. 핀포인트 착륙의 성패를 알 수 있는 것은 약 한 달 후가 될 전망이다.
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일본, 달 착륙 도전...'핀포인트 착륙' 성공할까?
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