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2025-04-04 (금)

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'리튬 이온 배터리' 단점 고가와 불안정성에 '고체 전해질' 주목

전기자동차부터 휴대폰, 가전제품까지 다양한 분야에서 활용되는 리튬 이온 배터리. 그러나 이 배터리의 높은 가격과 안정성 문제로 고체 전해질 배터리가 대안으로 급부상하고 있다. 현재 국내에서는 SK온이 주도하는 가운데, 세계적으로도 도요타 등 주요 기업들이 고체 전해질 배터리의 연구와 개발에 박차를 가하고 있다. 특히 일본 도호쿠 대학의 연구팀은 이 분야의 연구에서 큰 진전을 이루며 주목받고 있다. 일본 에너지 전문 매체 '에너진'에 따르면, 도호쿠 대학 연구원들은 물리 화학분야 국제 저명 학술지인 '재료 화학(Chemistry of Materials)'에 고체 전해질의 구조가 배터리 성능에 어떤 영향을 주는지 예측 가능한 프레임워크를 공개했다. 고체 전해질(Solid Electrolyte)은 전기를 전도하는 역할을 유지하는 물질 중 하나다. 고체 전해질의 주요 특징은 리튬 이온 배터리의 액체 전해질에 비해 화학적 안정성이 탁월하다. 다시 말하면, 고체 전해질은 배터리의 양극과 음극 사이에서 리튬 이온을 전달하는 역할을 하는 전해질을 고체 형태로 만든 것이다. 액체 전해질에 비해 고체 전해질은 화재 위험이 없고, 온도 변화나 외부 충격에도 강한 장점이 있다. 또한, 분리막이 필요 없어 배터리의 구조를 단순화하고, 에너지 밀도를 높일 수 있다. 고체 전해질은 크게 황화물계, 산화물계, 폴리머계 세 가지 종류로 나눌 수 있다. 황화물계 전해질은 리튬 이온 전도도가 높고, 전극과의 접촉면을 넓게 형성할 수 있는 특징이 있다. 산화물계 전해질은 리튬 이온 전도도는 낮지만, 전기화학적 안정성이 우수하다. 폴리머계 전해질은 기존 액체 전해질과 유사한 제조 공정과 비용 경쟁력을 가지고 있다. 하오 리(Hao Li) WPI-AIMR의 부교수는 "에너지 저장 장치의 개발은 지속 가능한 미래를 보장하는 데 필수"라며 "클로소형 2차 복합 수소화물(CTCH, 리튬 이온 기술을 대체할 고체 전해질)은 리튬 이온 기술의 안전성 및 에너지 밀도 한계를 극복할 수 있는 귀중한 대안"이라고 강조했다. 한편, SK온은 단국대 신소재공학과 박희정 교수 연구팀과 공동으로 새로운 고체 전해질 기술을 선보여 관심을 모았다. 이 연구 팀은 산화물계 고체 전해질 소재인 리튬·란타넘·지르코늄·산소(LLZO)의 첨가물질을 추가해 리튬이온전도도를 기존보다 무려 70% 개선한 것으로 알려졌다. 이러한 기술적 진보는 배터리의 화재 위험 감소와 용량 증대 효과가 있을 것으로 예상된다. 국내외 기업들도 전고체 배터리 시장에 본격 진출하고 있다. SK온과 함께 삼성SDI, LG에너지솔루션은 각각 연구와 개발에 나서고 있으며, 일본의 토요타와 중국의 칭다오에너지 역시 전고체 배터리 기술 개발에 힘쓰고 있다. SK온을 비롯해 삼성SDI는 지난 2022년 국내 최초로 전고체 배터리 파일럿 라인을 착공했다. LG에너지솔루션은 오는 2026년 고분자계 전고체 배터리, 2023년 황화물계 전고체 배터리 양산을 목표로 연구를 진행 중이다. 일본 도요타는 전고체 배터리 관련 특허만 약 1000여개에 달할 만큼, 전고체 배터리 연구에 전념하고 있다. 중국에서는 칭다오에너지가 지난 2018년 100메가와트시 규모의 전고체 배터리 파일럿 생산 공장을 건설한 바 있다. 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용한 차세대 배터리로, 꿈의 배터리라고도 불린다. 고체 전해질은 전기차와 에너지 저장 분야의 향후 기술적 파장을 주도할 핵심 기술로 떠오르며, 그 가능성이 무궁무진함을 입증하고 있다.
- IT/바이오
2023-09-05 08:48:00
전기차 배터리 전문가, CATL 리튬인산철 배터리 급속 충전 이의 제기

중국 리튬 이온 배터리 전문 기업 CATL은 지난 8월 중순 세계 최초의 4C 초고속 충전 리튬 인산철 배터리인 '셴싱(Shenxing)'을 개발, '전기차 초고속 충전 시대'를 열었다고 발표했다. 세계 최대의 EV 배터리 제조업체인 CATL(Contemporary Amperex Technology Co.)은 '셴싱' 배터리가 10분 충전으로 전기 자동차에 약 400킬로미터(약 249마일)의 주행 거리를 제공할 수 있다고 주장했다. 그러나 4일(현지시간) 야후 뉴스에 따르면 배터리 기술 과학자 라치드 야자미(Rachid Yazami) 박사는 "전기차의 총 주행 거리로 환산되는 배터리의 사이클 수명, 극한 온도 성능, 안전성 및 비용과 같은 중요한 정보가 CATL의 주장에는 많이 누락되어 있다"며 CALT 주장에 이의를 제기했다. 1979~1980년에 리튬 그래핀 양극을 발명한 야자미 박사는 세계 최고의 배터리 기술 전문가 중 한명이다. 이 양극은 시장에 출시된 리튬 이온 배터리에서 가장 흔히 사용된다. 상업용 리튬 이온 시장은 2023년부터 2032년까지 1303억 달러 규모로 성장할 것으로 예상된다. 리튬인산철(LFP) 배터리의 장점 중 하나는 지속 가능한 청정 에너지 공급원이라는 점이다. 또한 다른 리튬 이온 배터리보다 비용 효율적이고 폭발 위험이 적어 안전하다. CATL은 이 배터리를 연말까지 대량 생산해 2024년 1분기까지 전기차에 탑재할 수 있을 것이라고 밝혔다. 이 회사는 "현재 급속 충전에 대한 불안감이 소비자들이 전기차로 전환하는 것을 막는 가장 큰 요인이 되고 있다"고 말했다. 미국에는 전기차 충전 인프라가 부족하기 때문에 주행 가능 거리는 전기차 소유자와 잠재적 구매자에게 중요한 요소다. 2022년 미국에서 판매되는 전기차의 평균 주행 거리는 291마일(약 470킬로미터)로 알려졌다. CATL은 셴싱의 '높은 에너지 밀도'로 인해 완전 충전 시 435마일(700킬로미터) 이상의 주행거리를 확보할 수 있다고 주장했다. 또한 CATL은 셴싱이 섭씨 -10도(화씨 14℉)에서 30분 만에 0%에서 80%까지 충전할 수 있다고 밝혔다. 더 레지스터는 "셴싱은 LFP 배터리로, 구형 전기차 리튬 배터리보다 과충전 허용 범위가 더 넓다" 면서 "또한 더 높은 온도에서 작동 할 수 있으며, 그 과정에서 더 많은 열이 발생하기 때문에 빠르게 충전하려는 경우 적합하다"고 전했다. 그러나 단점으로 "배터리가 최대 용량에 가까워질수록 충전 속도가 느려지고 추운 날씨도 충전을 지연시킬 수 있다"고 지적했다.
- 산업
2023-09-04 17:25:00
2023년 특허 만료 앞둔 화이자 등 9대 의약품...일반 바이오 의약품 시장 활짝

화이자, 머크 등 글로벌 바이오제약사들의 9대 의약품들이 올해 특허가 만료될 예정이다. 이들 의약품들의 특허가 만료되면 새로운 일반 의약품들이 시장에 다시 출시돼 바이오 의약품 시장은 활기를 띨 것으로 보이지만 제약사들의 수익은 줄어들 것으로 예상된다. 생명과학 뉴스 전문 매체 바이오스페이스는 글로벌 컨설팅 회사 ZS 에소시에이츠(ZS Associates)의 마리아 휘트먼(Maria Whitman) 제약 및 생명과학 책임자의 말을 인용해 "특허가 만료되면 기업의 수익이 최대 79%까지 감소할 수 있다"고 보도했다. 하지만, 제약사마다 상황이 다를 것이라는 의견도 있다. 하버드 의과대학의 숀 투(S. Sean Tu) 교수는 "화이자와 같은 다양한 포트폴리오를 가진 기업은 큰 영향을 받지 않을 것"이라며 말했다. 웨스트버지니아 대학교 법학 교수이자 하버드 의과대학 규제, 치료 및 법률 프로그램 소속인 숀 투(S. Sean Tu) 교수는 "글로벌 제약사 화이자처럼 다양한 포트폴리오를 가진 기업은 수익에 큰 타격을 입지 않을 것"이라고 분석했다. 올해 특허 만료와 관련해 주목받는 약물로는 에브비(AbbVie)의 '휴미라'가 있다. 이 약물은 다양한 특허 출원으로 다른 기업들의 제네릭 약품 출시를 차단했다. 또한 특허가 만료되더라도 다른 회사가 일반 의약품을 쉽게 판매할 수 있는 것은 아니다. 제약전문 업체 에브비(AbbVie)는 생물학적 의약품 '휴미라(Humira)'에 수백 건의 특허를 출원해 일반적인 아달리무맙(adalimumab 류마티스 관절염, 건선, 크롬병 등 치료에 사용하는 항체 치료제)을 생산하는 것을 막고 있다. 2017년 합의 이후에야 유사품 판매가 가능해졌고, 2023년 7월에서야 새로운 휴미라 유사품이 홍수처럼 시장에 쏟아져 나왔다. 특허 약품 중, 다케다의 주의력결핍과 과잉행동장애(ADHD) 치료제 '비반세(Vyvanse)'는 이미 2023년 2월24일에 만료됐다. 소아적응증은 지난달인 8월24일 만료됐다. 화이자의 정맥항진균제 '에락시스(Eraxis)'는 9월 22일 특허가 만료된다. 존슨앤존슨(Johnson & Johnson)의 건선과 크론병 치료용 생물학적 의약품인 '스텔라라(Stelara)'는 9월25일 특허가 종료된다. 머크(Merck)의 HIV/AIDS를 치료하기 위한 항바이스러스 약물 '이센트레스(Isentress)'는 2023년 10월 3일, 아이거(Eiger)의 빠른 노화 증후군 치료를 위한 최초의 약물 '조킨비(Zokinvy)'도 2023년 10월 17일 만료될 예정이다. 이밖에도 아스텔라스(Astellas)의 요실금 치료제 '미르베트릭(Myrbetriq)'은 11월4일, 노바르티스(Novartis)의 심부전치료제 '엔트레스토(Entresto) 11월27일, 암젠(Amgen)의 건선치료제 '오테즐라(Otezla)' 12월 9일, 노보노디스크(Novo Nordisk)의 당뇨병치료제 '비토자(Victoza)'와 비만치료제 '삭센다(Saxenda)'는 12월30일에 각각 특허 만료될 예정이다. 바이오스페이스는 최근 승인된 약물에 대해 더 많은 특허 출원과 관련 소송이 진행 중이라며, 이로 인해 일반 의약품 출시가 지연될 수 있다고 지적했다. <2023년 특허 만료되는 의약품 9종> -비반세(Vyvanse) : 다케다(Takeda)의 주의력결핍과 과잉행동장애(ADHD) 치료제. 2023년 2월24일, 소아적응증은 2023년 8월24일 만료. -에락시스(Eraxis) : 화이자(Pfizer)의 정맥 항진균제. 2023년 9월22일 만료. -스텔라라(Stelara) : 존슨앤존슨(Johnson & Johnson)의 건선과 크론병 치료용 생물학적 의약품. 2023년 9월25일 만료. -이센트레스(Isentress) : 머크(Merck)의 HIV 치료용 항바이러스 약물. 2023년 10월3일 만료. -조킨비(Zokinvy) : 아이거(Eiger)의 빠른 노화 증후군 치료를 위한 최초의 약물. 2023년 10월17일 만료. -미르베트릭(Myrbetriq) : 아스텔라스(Astellas)의 요실금 치료제. 2023년 11월4일 만료. -엔트레스토(Entresto) : 노바르티스(Novartis)의 심부전치료제. 2023년 11월27일 만료. -오테즐라(Otezla) : 암젠(Amgen)의 건선치료제. 2023년 12월9일 만료. -비토자(Victoza)·삭센다(Saxenda) : 노보노디스크(Novo Nordisk)의 당뇨병치료제와 비만치료제. 2023년 12월30일 만료.
- IT/바이오
2023-09-04 12:30:00
반도체 '쿠데타', 엔비디아 AI원스톱 시스템으로 세계 선두로

인공지능(AI)의 성장과 함께 반도체 산업도 그 국면을 바꾸고 있다. CPU(중앙연산처리장치)와 GPU(그래픽처리장치)의 전통적인 경계는 흐려지며, 인텔과 엔비디아가 그 양대산맥에서 새로운 경쟁을 펼치고 있다. 특히, 엔비디아는 AI 분야에서의 독보적 지배력을 강조하며, 칩부터 소프트웨어, 그리고 다양한 서비스까지 AI 개발을 위한 원스톱 시스템을 제공함으로써 세계적인 톱 위치를 차지하게 되었다. 최근의 데이터센터와 인공지능 열풍은 기존의 반도체 업체들에게 큰 변화의 기회를 제공했다. 닛케이, 뉴욕타임스 등 외신들에 따르면, CPU 최대 업체인 미국 인텔과 GPU 최대 업체인 미국 엔비디아는 서로의 강점을 잠식하는 방향으로 성능 향상을 모색하고 있다. 이 중에서도 엔비디아는 AI에 특화된 원스톱 솔루션으로 시장의 주목을 받으며 독보적인 위치를 확립했다. 뉴욕타임스에 따르면, 신경과학자 출신의 기술 기업가 나빈 라오(Naveen Rao)는 "인텔이 인수한 스타트업에서 AI 작업에 적합한 GPU를 대체할 칩 개발을 했으나, 속도에서 뒤처진 인텔에 비해, 엔비디아는 신속한 제품 업그레이드와 새로운 AI 기능 도입으로 경쟁력을 확보했다"고 주장했다. 라오는 인텔을 떠나 모자이크ML(MosaicML)을 창업, 엔비디아의 칩을 사용해 경쟁사의 칩과 비교 평가했다. 그에 따르면 엔비디아는 자체 기술로 대규모 AI 프로그래머 커뮤니티를 형성해, 단순한 칩 생산 이상의 차별화를 달성했다고 전했다. 엔비디아의 경영전략 AI 집중 선택 엔비디아는 자사의 AI 알고리즘 및 개발 도구를 통해 개발자와 연구자들이 AI 솔루션을 제작하는 데 필요한 지원을 제공하며, 독특한 커뮤니티 활동을 통해 혁신적인 AI 솔루션을 지속적으로 개발하고 공유하고 있다. 엔비디아는 AI를 위한 다양한 제품 라인업을 보유, GPU를 비롯하여 AI에 특화된 칩, 클라우드 서비스, 고성능 서버 및 슈퍼컴퓨터 솔루션, 그리고 AI 연구와 개발 지원 시스템 등을 포함한다. 10년 동안 거의 경쟁 없는 자리를 유지하며, 챗봇용 텍스트 생성 등에도 성공한 바 있다. 엔비디아 젠슨 황(Jensen Huang) 최고경영자(CEO)는 '씨그래프(SIGGRAPH)'에서 생성 AI시대의 새로운 프로세서인 '그레이스 호퍼(Grace Hopper)' AI 반도체를 발표했다. 이 반도체는 엔비디아가 처음으로 데이터센터용으로 개발한 CPU를 포함하며, 주력 GPU 'H100'과 결합하면 AI 학습 속도를 기존 대비 약 4배 향상시킬 수 있다. 젠슨 황CEO는 "회사의 초점이 항상 AI 개발에 있어 원스톱 샵의 위치를 확보했다"고 밝혔다. 엔비디아 그레이스 호퍼 vs 인텔 GPU 맥스 리서치 회사인 옴디아(Omdia)에 따르면 구글, 아마존, 메타, IBM 등도 AI칩을 출시하고 있지만, 엔비디아는 AI 칩 시장의 70% 이상을 차지해, 2분기 매출은 월스트리트의 예상을 크게 뛰어넘는 64%의 증가를 기록했다. 현재 시가총액 1조 달러(약 1321조 원)로, 세계에서 가장 가치 있는 칩 제조업체로 올라섰다. 엔비디아는 지난 10여 년 동안 이미지, 얼굴, 음성 인식 등의 복잡한 AI 작업을 위한 칩의 생산에서 뚜렷한 우위를 보여왔다. 특히, 챗봇용 텍스트 생성 기술인 챗GPT와 같은 분야에서의 성과를 통해 그 능력을 입증하며, 초기 AI 추세를 선제적으로 파악하고 적극 반영함으로써 경쟁력을 강화했다. 인텔도 엔비디아에 뒤질세라 적극적인 반격 자세를 취하며 지난 6월 데이터센터용 AI 반도체인 'GPU 맥스 시리즈'를 시장에 선보였다. 이 제품은 고성능 GPU를 탑재하며, 특히 AI를 이용한 이미지 분석 등에서는 엔비디아의 H100보다 우수한 성능을 보여주는 것으로 알려졌다. 맥스 시리즈의 핵심 반도체는 인텔의 7나노미터 기술과 대만 TSMC의 5나노미터 기술이 통합됐다. 21년 만에 인텔로 복귀한 팻 겔싱어 CEO는 전통적인 독립 제조 방식에서 벗어나 엔비디아를 탄력있게 추격하고 있다. 캐나다의 조사기관 프레지던트 리서치 예상에 따르면 2023년 AI 반도체 시장은 전년 대비 30% 성장하여 218억 달러 규모에 이를 것으로 보인다. AI 반도체의 시장 점유율은 전체의 3%에 불과하지만, 고가 거래가 빈번하게 일어나고 있으며, AI 반도체는 현재의 반도체 시장에서 가장 주목받는 영역 중 하나다. 삼성전자와 비슷하지만 다른 엔비디아 전략 엔비디아와 삼성전자는 AI 분야에서 각기 다른 전략을 펼치며 세계적인 경쟁을 펼치고 있다. 엔비디아는 GPU와 같은 특화된 AI 하드웨어의 개발 및 제조에 중점을 둔다. 또한, 개발자들을 위해 소프트웨어 도구와 프레임워크를 제공하며, GPU 클라우드 서비스로 AI 작업의 효율성을 높이고 있다. 반면 삼성전자는 반도체 분야의 세계적인 위치를 바탕으로 AI 칩과 컴퓨팅 솔루션을 제작하며, 이를 스마트폰, 자율주행차, 그리고 다양한 AI 응용프로그램에 적용한다. 또한, 가전제품에서의 음성인식 AI 기술 개발로 스마트 홈 환경을 강화하고 있다. 예컨대, 엔비디아는 AI 하드웨어와 관련된 도구 및 서비스를 중심으로 생태계를 구축하는 반면, 삼성전자는 다양한 전자 제품에서 AI를 접목해 스마트한 기술 환경을 선도하고 있다. 두 기업은 각자의 강점을 바탕으로 AI 분야에서 세계 각국과 경쟁하며 주도권을 놓고 다투고 있다. 한편 반도체 기술의 지속적인 발전에 따라, 서로의 강점을 지닌 분야를 잠식하고 있는 인텔과 엔비디아의 싸움에 세계 반도체가 흥미진지하게 지켜보고 있다. 인텔과 엔비디아는 모두 압도적인 자금력과 연구 및 개발 능력을 보유하고 있어, 반도체 산업 내에서의 핵심적인 위치를 계속 유지할 것으로 전망된다. 산업 전문가들은 엔비디아에서 촉발된 반도체 산업의 독점적 구조 변화를 산업의 건강한 발전의 일환으로 평가하며, 이로 인해 경쟁이 활성화되어 더 우수한 기술 및 제품이 시장에 등장할 것이라는 기대감을 드러냈다.
- IT/바이오
2023-09-04 09:06:00
이탈리아 파르메산 치즈에 칩 내장…'디지털 라벨' 넣는다

이탈리아 치즈 제조업자들이 파르메산 치즈의 위조 방지를 위해 치즈에 소형 칩을 내장하는 혁신적인 기술을 도입했다. 파르메산 치즈는 전 세계에서 사랑받는 치즈로 주로 파스타나 샐러드에 토핑으로 활용된다. 이 치즈의 인기가 상승하자, 세계 여러 경쟁 업체에서 저렴한 모조품을 생산하기 시작했다. 미국 매체 비즈니스 인사이더는 최근 세계적으로 유명한 치즈 중 하나인 파르메지아노 레지아노 생산자들은 자사 제품의 신뢰성을 보장하기 위해 디지털 라벨을 붙이는 시스템을 도입했다고 전했다. 파르메지아노 레지아노 협회(PRC)는 치즈 제조 과정에 소금 알갱이 크기의 소형 칩을 삽입함으로써 소비자들이 해당 치즈의 원산지를 확인할 수 있는 혁신적인 기술을 시험을 하고 있다. 이 칩은 약 12만 개의 파르메지아노 레지아노 치즈 휠 라벨에 내장되어 있으며 QR 코드 라벨로 스캔 가능한 식품의 원산지와 진위 여부를 확인하는 역할을 수행한다. 유럽 연합이 지정한 특별 보호 조항에 따르면 파르메지아노 레지아노는 유럽 내에서 파르메산이라는 이름을 사용할 수 있는 유일한 치즈로, 이탈리아 북부 지역에 위치한 파르마와 레지오 에밀리아 지방에서만 생산될 수 있다. 파르미지아노 레지아노 협회 회장인 니콜라 베르티넬리는 "디지털 라벨 도입으로 소비자는 안전하게 우리의 치즈를 즐길 수 있게 되었으며, 이로 인해 위조품으로부터 소비자 보호도 강화되었다"라며 자부심을 드러냈다. 베르티넬리 회장은 또한 "우리 협회는 1934년 설립 이래로 국제적으로 우리 치즈의 품질을 알리는 동시에, 유사 제품과의 차별화를 위해 끊임없이 노력해왔다"고 강조했다. 미국은 이탈리아와는 달리 파르메지아노 레지아노에 대한 특별한 보호를 하지 않기 때문에, 위스코신 주 등 다양한 지역에서 '파르메산' 치즈를 제조하고 있다. 파르미지아노 레지아노 협회는 또 지난 2022년에 크래프트 하인즈가 에콰도르에서 '크래프트 파르메산 치즈'로 상표 등록을 시도할 때 이를 막아낸 성과를 보였다. 이를 통해 이탈리아의 파르메지아노 레지아노 치즈는 원산지와 품질을 확보하면서 전 세계 소비자들에게 더욱 신뢰받는 브랜드로 자리매김하고 있다.
- 생활경제
2023-09-01 09:30:00

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