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영국 스타트업, 핵융합 원자로로 암 치료 새 지평 열어
- 의학 및 약학 기술의 발달로 '암'이 더 이상 치료 불가능한 질병으로 여겨지지 않는 가운데, 영국의 한 스타트업이 핵융합 기술을 활용한 새로운 암 치료법을 개발해 주목을 받고 있다. 최근 미국 IT 전문지 '인터레스팅 엔지니어링'은 영국의 스타트업인 아스트랄 시스템즈(Astral Systems)가 암세포를 직접적으로 치료할 수 있는 혁신적인 핵융합 원자로 기술을 공개했다고 보도했다. 아스트랄 시스템즈는 브리스톨 대학에서 설립된 회사로, 최초의 다중 상태 핵융합(MSF) 원자로를 개발했다고 한다. 이 원자로는 암 방사선 치료와 진단 영상 촬영에 필수적인 의료용 동위원소를 생산하는 데 중점을 두고 설계됐다. 의료용 동위원소는 방사선 치료 중 암세포를 효과적으로 파괴하는 데 사용되는 방사성 물질로, 표적 암 치료에 있어 중요한 역할을 한다고 이 매체는 전했다. 아스트랄 시스템즈의 공동 창립자이자 브리스톨대학교의 객원 연구원 탤몬 퍼스톤(Talmon Firestone) CEO는 "핵의학은 의료계가 암을 스캔하고 종양과 암세포를 근원지에서 직접 치료할 수 있도록 함으로써 수십 년 동안 생명을 구하는 데 크게 기여했다"라고 말했다. 또한 신체 내에서 '방사성 추적자' 역할을 해 영상을 통해 의학적 상태를 쉽게 감지할 수 있다. 이러한 동위원소는 신체 내에서 방사선을 생성하여 의료 전문가에게 장기와 조직의 구조 및 기능에 관한 중요한 정보를 검출하고 정량화할 수 있게 해준다. 현재 전 세계 의료용 동위원소의 대부분은 제한된 수의 핵분열로에 의존하고 있는 상황이다. 이러한 의존성은 특히 의료용 동위원소 공급 부족이 임박한 상황에서 더욱 두드러진다. 영국 정부의 평가에 따르면, 세계적으로 의료용 동위원소 공급의 대다수가 노후화된 소수의 핵분열로에 의존하고 있으며, 이들 중 대부분은 2030년까지 폐쇄될 예정이다. 이는 중요한 의료 자원의 향후 가용성에 대한 우려를 야기한다. 새로운 MSF 원자로는 이러한 과제에 대한 컴팩트한 솔루션을 제공합니다. 이는 중요한 의료 자원의 미래 가용성에 대한 심각한 우려를 낳고 있다. 이에 대응하여, 아스트랄 시스템즈가 개발한 새로운 다중 상태 핵융합(MSF) 원자로는 이러한 도전과제에 대한 혁신적이고 컴팩트한 해결책을 제시하고 있다. 아스트랄 시스템즈는 영국을 비롯한 전 세계 여러 지역에 소형 핵융합로를 전략적으로 설치할 계획을 가지고 있다. 이러한 분산형 전략은 보다 유연하고 비용 효율적인 방식으로 방사성 샘플을 공급할 수 있게 해줄 것으로 기대된다. 이 회사는 소규모 원자로 건설을 통해 몇몇 대형 원자로에 대한 의존성을 줄이고, 이에 따른 위험을 완화하려는 목표를 가지고 있다. 이를 통해 의료용 동위원소의 지속 가능하고 안정적인 생산을 보장할 수 있을 것으로 전망하고 있다. 퍼스톤은 "우리 시스템은 훨씬 더 빠르게 개발되었으며 대체 기술보다 훨씬 작은 규모로 동위원소를 생산할 수 있다“며 ”이는 거대한 국제 핵분열 공장에 의존하지 않고도 병원 허브 근처 또는 내부에서 의료용 동위원소를 생산할 수 있음을 의미한다"고 말했다. 퍼스톤 CEO는 '우리의 시스템은 대체 기술에 비해 빠르게 개발되었으며, 훨씬 작은 규모로 동위원소를 생산할 수 있다'고 말했다. 그는 이어 '이는 병원 허브 근처나 내부에서도 의료용 동위원소를 생산할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 임상의가 사용할 수 있는 진단 및 치료 기술을 극적으로 향상시킬 것이다. 또한 병원 대기 시간과 비용을 줄이고 치료의 질을 높일 것이다'고 강조했다. 2021년 브리스톨 대학교는 아스트랄 시스템즈 및 STFC(과학 기술 위원회)와 협력하여 마이크로노바(MicroNOVA)라는 프로젝트를 통해 MSF 반응기 기술을 최적화하고 상용화하기 위해 100만 파운드(약 16억5038만원)의 연구 보조금을 확보했다. 회사 공동 창립자 월래스 스미스는 "우리의 MSF 원자로는 의료용 방사성 동위원소를 안전하고 보다 효율적으로 개발할 수 있는 메커니즘을 제공할 뿐만 아니라, 본격적인 핵융합 발전소의 모습과 작동 중 어떻게 작동할지 이해하기 위한 이상적인 테스트베드도 제공한다"라고 말했다. 모든 것이 계획대로 진행된다면 이 기술은 암 치료 및 의료용 동위원소 생산의 새로운 시대를 열 것으로 전망된다. 한편, 한국의 원자력연구원은 벨기에 원자력연구소에서 '연구로 핵연료' 최종 검증에 돌입했다. 이 핵연료는 우라늄을 70% 이상 연소하는 극한의 조건에서도 방사능 누출이 없는 것으로 확인되었으며, 핵연료의 안전성이 건전하게 유지됨으로써 뛰어난 안전성을 입증했다고 알려졌다. 원자력연구원은 현재 2단계 성능 검증 단계에 진입했으며, 이 단계는 핵연료 공급자가 시장 진입 전에 거쳐야 하는 마지막 검증 과정이다. 2025년 말까지 이 핵연료를 포함한 집합체 성능검증을 마치면 벨기에의 핵연료 공급 입찰 자격을 획득할 수 있다. 이는 연구로에서 중성자를 생산하기 위해 우라늄을 활용하는 것과 관련이 있다. 연구로는 열을 활용하면 원전이 되고, 중성자만을 활용하면 연구로로 작동한다는 원리를 따른다. 더욱이, 원자력연구원은 고밀도 저농축 '우라늄실리사이드 판형핵연료'(U3Si2)를 개발했다. 이는 저농축 우라늄을 사용하는 3세대 핵연료로, 핵연료 집합체는 곡면형으로 설계되어 핵분열 시 중성자를 중심부로 집중시키는 장점을 가지고 있다. 이러한 핵연료는 의료용 동위원소나 고품질 반도체 웨이퍼 제작 등 다양한 분야에 활용될 수 있는 가능성을 가지고 있다.
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- IT/바이오
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영국 스타트업, 핵융합 원자로로 암 치료 새 지평 열어
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핵융합에너지 시대는 누가 주도할 것인가?
- 신냉전 시대에 접어든 현재, 미국과 중국, 러시아, 이란 등은 핵무기를 탑재한 극초음속 미사일을 개발해 실전에 배치하면서 긴장감을 증폭시키고 있다. 그러나 중요한 것은 핵 기술은 전쟁용 무기로만 사용되는 것뿐만 아니라, 청정에너지원으로서도 중요한 역할을 하고 있다는 점이다. 전세계적으로 증가하는 에너지 수요를 충족시킬 수 있는 핵에너지는 경제적 가치가 높으며, 핵 에너지 기술 선점을 두고 국가간의 관심이 집중되고 있다. 미국 경제매체 포브스에 따르면, 1920년 영국의 천체물리학자 아서 에딩턴(Arthur Eddington)은 별이 수소 원자를 헬륨으로 융합시키며 에너지를 발생시킨다고 주장했다. 이후 1939년 핵물리학의 선구자인 한스 베테(Hans Bethe)는 에딩턴의 이론을 뒷받침하는 과정을 확인했다. 마침내 2022년 12월 5일, 로렌스 리버모어 국립 연구소의 미국 에너지부 국립 점화 시설(NIF) 과학자들은 실험실에서 처음으로 이 이론을 증명했다. 그들은 태양의 에너지 생산 과정을 재현하여, 태양이 생성하는 것보다 더 많은 에너지를 발생시키는 핵융합 반응인 '융합 점화'를 달성하는 데 성공했다. 이들은 지난 7월에도 핵융합 점화에 성공하며 이 분야에 중요한 진전을 이루었다. 핵융합 기술은 기존 전력망을 통해 모든 지역에 저렴하고 무한한 청정 에너지를 공급할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있다. 이 기술은 수조 달러 규모의 시장을 창출할 수 있으며, 2050년까지 거의 50% 증가할 것으로 예상되는 전세계 에너지 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 보인다. 핵융합 에너지 경쟁의 시작 영국과 독일, 프랑스, 한국, 일본에서는 핵융합 에너지 프로그램이 진행 중이다. 중국은 21세기 세계 패권을 놓고 미국과 경쟁하는 과정에서 핵융합이 막대한 영향을 미칠 것으로 보고 내다보고 있다. 이미 중국은 지난 10년 동안 다른 어떤 나라보다 더 많은 핵융합 기술 특허를 출원한 것으로 알려졌다. 현재 전 세계적으로 알려진 융합 기업은 43개이며, 융합 산업 협회(Fusion Industry Association)에 따르면 융합 산업은 60억 달러(약 7조7940억원) 이상의 자금을 유치했다. 이들 중 미국은 경주에서 가장 많은 주자를 보유하고 있음에도 현재 직면한 수많은 문제를 해결하기에는 규모가 너무 작다. 최근 미국 에너지부는 핵융합 파일럿 플랜트 건설을 위한 과학 및 기술 문제를 해결하기 위한 응용 R&D 자금을 지원하기 위해 마일스톤 기반 핵융합 개발 프로그램에 따라 이들 미국 기업 중 8곳에 4,300만 달러(약 558억 5700만원)를 지원한다고 발표했다. 이 회사는 1년 6개월 이내에 사전 개념 설계와 핵융합 파일럿 플랜트 실현을 위한 로드맵을 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 이는 미국을 핵융합 기술의 리더로 만드는 중요한 단계다. 미국, 핵융합 기술 리더로 나설 때 역사적으로 에너지 기술의 상용화 경로는 30~50년이 걸렸다. 현재 핵융합 에너지는 중요한 전환점에 도달했다. 이를 그리드에 적용하기 위한 예상 기간은 10년에서 20년 이상이다. 백악관과 많은 기업은 2030년대 초반을 목표로 하고 있으며, 몇몇 핵융합 스타트업은 훨씬 더 공격적인 일정을 가지고 있다. 포브스는 미 연방정부의 지원을 통해 여러 분야에서 동시에 진전을 이루고 10~15년 이내에 개념 증명에서 확장까지의 일정을 단축하기 위해 전국적인 노력으로 전환하고 높은 속도로 전환해야 할 때라고 강조했다. 케네디 대통령은 1961년 인류 역사상 가장 야심찬 공학적 업적 중 하나로 사람을 달에 보내고 안전하게 지구로 귀환시키는 일에 도전했다. 그 목표를 달성하기 위해 2만 개의 산업체와 대학이 동원됐다. 최근 비용 분석에 따르면 아폴로 프로그램을 완료하는 데 거의 260억 달러가 지출된 것으로 나타났다. 이를 2020년 미국 달러로 환산하면 무려 2570억 달러(약 333조8430억원)가 소요됐다. 이러한 엄청난 노력은 우주 시대에 미국이 리더십을 발휘하고 글로벌 항공우주 시장에서 우위를 점할 수 있는 기반을 마련하는 데 도움이 됐다는 평가다. 미국은 항공기 및 우주선 제조 분야에서 전 세계 부가가치의 55%를 차지하고 있으며, 중국은 8%의 점유율로 그 뒤를 이었다. 포브스는 상업적인 융합을 달성하려면 극복해야 할 어려운 과학 및 공학적 과제가 있으며 어떤 개념이 승자가 될지는 불확실하다고 지적했다. 다만, 오클라호마 대학교 연구 및 파트너십 담당 부사장인 토마스 디아즈 드 라 루비아(Tomás Díaz de la Rubia)는 "핵융합 에너지의 상업적 개발의 성공은 역사상 가장 심오한 변화 중 하나가 될 것이며, 퓨젼은 깨끗하고 지속 가능한 기저부하와 안전한 에너지원을 제공할 것”이라며 “이를 통해 지구를 정복하면 에너지 부족에서 풍요로의 변화를 가져올 것이다"라고 말했다. 포브스는 핵융합 혁명을 주도하는 국가는 엄청난 경제 호황과 에너지 안보를 누릴 뿐만 아니라, 에너지가 오랫동안 동맹과 경쟁, 갈등을 형성해 왔기 때문에 엄청난 지정학적 힘을 얻게 될 것이라고 설명했다.
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핵융합에너지 시대는 누가 주도할 것인가?
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중앙대, 보행 보조 웨어러블 로봇 출시
- 로봇공학자들은 최근 몇 년 사이에 수술, 재활, 의료 지원 분야에 적용할 수 있는 진보된 로봇 시스템을 개발해왔다. 이들 로봇 시스템은 이미 많은 장애인과 신체적 외상을 입은 환자, 그리고 의료 시술을 받은 사람들의 삶의 질을 향상시키는 데 큰 도움을 주고 있다. 특히 산업 현장에서는 근로자의 건강과 안전, 편의를 위해 중요한 역할을 하고 있다. 전자기술 매체 테크익스플로어(techxplore)는 최근 한국 중앙대학교 연구원들이 노화, 근육 약화, 수술 또는 특정 질병으로 인해 걷는데 어려움을 겪는 사람을 돕기 위해 특별히 설계된 새로운 보행 보조용 웨어러블 로봇을 출시했다고 보도했다. '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 게재된 논문 내용을 살펴보면, 이 로봇은 걷는 동안의 균형을 개선하는 동시에 대사 비용(에너지 소비)을 줄이는 데 효과적인 것으로 밝혀졌다. 연구를 주도한 이기욱 교수는 "우리의 최근 논문은 주로 보행 보조를 위한 대부분의 웨어러블 로봇이 시상면(상하 방향)의 움직임에만 초점을 맞추고 있다는 인식에서 영감을 받았다"며 "그러나 걷기는 본질적으로 3차원 활동이며 다른 차원의 움직임도 마찬가지로 중요하다"고 말했다. 이기욱 교수와 그의 동료들이 개발한 이 로봇은 과거에 제안된 고관절 외전(다리를 옆으로 벌리는 동작) 지원 로봇들과 달리, 전두엽(인체의 정면 부분)에 초점을 맞추고 있으며, 이는 걷는 동안의 움직임과 측면 안정성을 지원하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 논문의 공동저자 김명희 교수는 걷기 연구에서 전방 움직임과 측면 균형이 전통적으로 별개의 기능으로 여겨져 왔다고 설명했다. 그는 "최근에야 전후방 방향의 보조가 측면 안정성에 기여한다는 사실이 인정되었으나, 전후방 보행 효율성에 대한 측면 보조의 영향에 대한 연구는 아직 부족하다"고 지적했다. 연구팀의 핵심 가정은 자연스러운 엉덩이 외전(다리를 옆으로 움직이는 동작) 순간을 모방하는 웨어러블 로봇의 사용이 걸을 때 대사 비용을 줄일 수 있다는 것이다. 이는 신체 중심선에서 멀어지는 다리의 움직임을 포함하며, 걷기뿐만 아니라 인간이 매일 수행하는 다양한 활동을 지원하는 데 중요하다. 이 교수는 "우리가 개발한 고관절 외전 보조 웨어러블 로봇이 측면 신체 움직임을 지원해 보행 효율을 증가시키는 원리로 작동한다"고 말했다. 그는 "우리가 앞으로 걸을 때 균형을 유지하기 위해 몸의 질량 중심이 자연스럽게 좌우로 이동하는데 이 과정을 회복이라고 한다"며 "이 회복 단계에서는 고관절 외전 근육이 작동하고, 우리 장치는 이러한 근육을 보조하여 착용자가 더 쉽게 움직일 수 있도록 해주며, 더 적은 노력으로 질량 중심을 회복할 수 있도록 돕는다"고 말했다. 연구팀은 시뮬레이션과 실제 실험 모두에서 로봇의 성능을 평가했다. 이러한 테스트 결과는 로봇이 일반 보행에 비해 보행 시 대사 비용을 11.6% 감소시키는 동시에 균형과 안정성을 향상시킨다는 매우 긍정적인 결과를 보여주었다. 이 교수는 "우리의 연구는 보행 효율성 향상을 위해 웨어러블 로봇이 단지 시상면(상하 방향)에만 집중할 필요가 없다는 것을 입증한다"라며 "걷기는 3차원적인 움직임이기 때문에 다양한 평면에서의 움직임을 고려하는 것이 필수"라고 강조했다. 연구팀이 개발한 엉덩이 외전 보조 로봇은 걷기를 지원하는 엉덩이와 다리의 움직임에 직접적인 영향을 미친다. 이 독특한 디자인 덕분에, 로봇은 인간이 보통 걸을 때 들이는 노력의 일부를 효과적으로 '대체'할 수 있게 해주며, 이는 보행 과정을 더욱 용이하게 만든다. 김 교수는 "우리의 연구는 몸의 무게 중심을 한 발에서 다른 발로 더 효과적으로 전달함으로써 걷기 효율성을 높이는 측면 지원의 중요한 역할을 입증한다"고 설명했다. 그는 이러한 통찰이 근력이 감소한 개인에게 특히 유익하며, 지원 메커니즘에 대한 새로운 방향을 제시한다고 말했다. 또한, 김 교수는 앞으로 측면 지원이 이동성에 제한이 있는 사람들에게 어떻게 도움이 될 수 있는지 탐색하고, 잠재적으로 재활 및 지원 전략을 변화시키는 것이 중요하다고 강조했다. 이기욱 교수팀이 개발한 로봇 시스템은 앞으로 더 개선되어 상용화될 것으로 예상된다. 이 로봇은 노인, 다리나 엉덩이 수술을 받은 환자, 그리고 걷기에 어려움을 겪는 사람들에게 매우 유용할 것으로 보인다. 이 교수는 "향후 연구를 위해 고관절 외전이 보행 균형에 어떤 영향을 미치는지 더 깊이 파악할 계획"이라며 "우리는 고관절 외전이 보행 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 균형에도 영향을 미칠 수 있다는 것을 관찰했으며, 보행 균형 개선에 있어 웨어러블 로봇의 잠재력을 탐구하는 것을 목표로 한다"고 말했다. 한편, 한국의 현대로템은 지난 2021년 현대자동차와 공동 개발한 웨어러블 로봇을 기반으로, 기존 제조산업군에서 사업 영역을 확장했다. 이 로봇은 VEX(조끼형 웨어러블 로봇)와 H-Frame(지게형), CEX(의자형) 등 3종이다. VEX는 장시간 팔을 들어올리는 작업에서 팔과 어깨의 피로감을 덜어주는 장비로 별도의 전원 공급 없이도 사용이 가능하며 무게도 2.5kg으로 가볍다. H-Frame은 바닥에서 허리 높이까지 물체를 들어올리는 데 효과적이며, CEX는 앉은 자세에서 착용자의 자세를 지지해주는 데 도움을 준다. 현대로템의 웨어러블 로봇은 이미 현대자동차, 기아, 현대제철을 포함한 자동차, 중공업, 조선, 물류, 유통 분야에서 상용화되어 사용되고 있다. 이 로봇들은 산업 현장에서 근로자의 건강과 안전, 편의를 증진시키는 데 크게 기여하고 있으며, 그 효과성이 입증되고 있다.
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중앙대, 보행 보조 웨어러블 로봇 출시
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런던-뉴욕 80분, 초음속 비행 미래 이끄는 하이퍼 스팅
- 런던에서 뉴욕까지 단 80분 만에 비행할 수 있는 미래형 초음속 제트기 하이퍼 스팅(Hyper Sting)이 주목받고 있다고 자동차·비행 전문 매체 슈퍼카블론디(SupercarBlondie)가 보도했다. 최근 디자인이 공개된 하이퍼 스팅은 항공기 디자이너 오스카 비냘스(Oscar Viñals)가 설계한 것으로, 당초 2020년대 중반에 첫 비행을 목표로 했다. 하이퍼 스팅은 마하 5.5의 속도를 낼 수 있다. 이는 현재 운용 중인 초음속 여객기인 보잉 콩코드의 속도인 마하 2.0의 약 2.75배에 달하는 수치로, 대서양 횡단 비행 시간을 5배 단축시킬 수 있는 수준이다. 하이퍼 스팅은 내부 디자인도 혁신적이다. 170명의 승객을 태울 수 있는 하이퍼 스팅의 내부는 100m(328피트)로 콩코드보다 30m(100피트) 더 길어 승객들에게 더 많은 공간과 편안함을 제공할 것으로 기대된다. 또한 콩코드의 약 25.9m(85피트)에 비해 날개가 약 51.5m(169피트) 더 넓다. 하이퍼 스팅의 핵심 기술은 핵 추진이다. 하이퍼 스팅은 저온 핵융합로를 통해 동력을 얻을 것으로 예상된다. 핵융합은 두 개의 원자핵이 합쳐져 더 큰 원자핵이 되는 핵반응이다. 이 반응은 태양에서 일어나는 에너지의 원천으로, 화석 연료를 사용하는 방식에 비해 효율적이고 친환경적이라는 장점이 있다. 하이퍼 스팅에 탑재될 핵융합로는 두 개의 램제트 엔진을 구동하기에 충분한 출력을 제공할 것으로 예상된다. 램제트 엔진은 고속으로 비행하는 항공기에 사용되는 엔진으로, 공기의 압축과 가열을 통해 추진력을 얻는다. 하이퍼 스팅의 상용화는 새로운 항공 산업 생태계를 조성할 것으로 기대된다. 하이퍼 스팅은 기존의 초음속 여객기보다 훨씬 더 복잡한 기술이 필요하며, 이를 개발하고 유지하기 위해서는 새로운 기술과 인력이 필요할 것이다. 미래형 초음속 제트기 하이퍼 스팅은 아직 개발 초기 단계에 있지만, 초음속 비행의 잠재력을 최대한 활용하고자 하는 혁신적인 프로젝트로, 성공적으로 개발된다면 항공 여행의 패러다임을 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
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런던-뉴욕 80분, 초음속 비행 미래 이끄는 하이퍼 스팅
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하늘을 나는 스포츠카 '스위치블레이드' 첫 비행 성공
- 미국 항공기 제조업체 샘슨 스카이(Samson Sky)는 오리건주 본사에서 하늘을 나는 스포츠카인 '스위치블레이드(Switchblade)'의 첫 비행을 성공적으로 마쳤다고 일본 드론·멀티곱터 전문 매체 드론(DRONE)이 최근 보도했다. 활주로를 따라 배치된 샘슨 스카이팀은 스위치블레이드가 부드럽게 이륙해 고도 약 150m(500피트)까지 비행하는 것을 지켜봤다. 스위치블레이드는 약 6분 동안 비행한 후 안전하게 착륙했다. 스위치블레이드의 대시보드는 오른손잡이와 왼손잡이 모두 구동할 수 있도록 설계됐다. 대시보드는 운전석과 조수석 정면에 있는 운전에 필요한 각종 계기들이 달린 부분을 의미한다. 스위치블레이드는 도로 주행과 비행이 가능한 스포츠카로, 날개를 접었다 펼 수 있는 것이 특징이다. 도로 주행 모드에서는 시속 125mph(201km/h) 이상으로 달릴 수 있으며, 비행 모드에서는 시속 190mph(305kph) 이상으로 비행할 수 있다. 또한, 스위치블레이드는 2인승으로 날개와 꼬리를 접을 수 있어 도로 주행 시 공간 효율성이 높다. 게다 무연 차량 가스를 사용하는 고유한 하이브리드 전기 시스템으로 친환경적이라는 장점이 있다. 샘슨 스카이 CEO 샘 버스필드(Sam Busfield)는 "이번 스위치블레이드의 첫 비행은 14년간의 설계와 엄격한 테스트를 거친 중요한 이정표"라며 "이번 비행 데이터를 바탕으로 생산 엔지니어링을 마무리하고 여러 생산 프로토타입을 제작할 것"이라고 말했다. 그는 이어서 "스위치블레이드는 날개를 접을 수 있어 도로 주행 시 공간 효율성이 높고, 무연 차량 가스를 사용하는 고유한 하이브리드 전기 시스템으로 친환경적이라는 장점이 있다"며 "이러한 장점으로 인해 하늘을 나는 스포츠카의 상용화 가능성을 높일 것으로 기대된다"고 말했다. 미래형 교통수단인 스위치블레이드가 상용화될 경우, 기존의 자동차와 항공기의 장점을 모두 갖춘 새로운 교통 수단으로 자리매김할 것으로 기대된다.
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하늘을 나는 스포츠카 '스위치블레이드' 첫 비행 성공
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도쿄대, 저렴하고 안정적인 나트륨 이온 배터리 음극 재료 개발
- 도쿄 이과대학 연구팀이 현재 주류인 리튬 이온 배터리보다 저렴하고 안정적인 고성능 나트륨 이온 배터리 음극 재료를 개발해 상용화에 한 걸음 다가섰다고 피씨 워치(PC WATCH)가 최근 보도했다. 이번에 개발된 새로운 음극 재료는 아연산화물(ZnO) 주형 하드 카본(HC-Zn)으로, 리튬이나 코발트와 같은 고가의 원소를 사용하지 않아 리튬 이온 배터리의 대안으로 기대된다. 리튬 이온 배터리는 휴대폰, 노트북, 전기차 등에 사용되는 가장 일반적인 배터리다. 리튬 이온을 저장하는 음극과 리튬 이온을 이동시키는 전해질로 구성된다. 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 수명으로 인해 널리 사용되고 있지만, 리튬이나 코발트와 같은 고가의 원소를 사용한다는 단점이 있다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리의 대안으로 개발되고 있는 배터리다. 나트륨 이온을 저장하는 음극과 나트륨 이온을 이동시키는 전해질로 구성된다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 유사한 성능을 가지고 있지만, 리튬이나 코발트와 같은 고가의 원소를 사용하지 않아 저렴한 비용으로 생산할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 마그네슘, 아연, 칼슘의 글루코니움 염산을 출발 원료로 하여 기존과 동일한 주형법으로 각 하드 카본을 합성했다. 다양한 평가를 실시한 결과, HC-Zn이 가장 우수한 전극 성능을 나타냈다고 한다. 또한 글루코늄산 아연과 아세트산 아연의 비율이 75:25인 것을 음극 재료로 사용한 나트륨 이온 배터리를 제작하고 배터리 성능을 평가한 결과, 에너지 밀도는 312Wh/kg에 이르렀다. 이는 현재 널리 사용되고 있는 리튬 이온 배터리와 비교하여 동등한 수준이다. 이번 연구로 개발된 HC-Zn 음극 재료는 기존의 그래핀 음극 재료보다 저렴하고 안정적이며, 에너지 밀도도 동등한 수준으로 나타났다. 이는 휴대폰, 노트북, 전기차 등 다양한 전자기기의 배터리 대용량화를 가능하게 할 것으로 기대된다. 또한, 리튬이나 코발트와 같은 고가의 원소를 사용하지 않아 환경 친화적인 배터리의 개발에도 기여할 것으로 전망된다.
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도쿄대, 저렴하고 안정적인 나트륨 이온 배터리 음극 재료 개발
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빌 게이츠, 혁신적인 '풍력 터빈' 설계에 투자
- 라이트 형제는 독학으로 인쇄기계를 제작하기 시작했으며, 번 돈을 활용하여 자전거 판매 사업을 시작했다. 이 사업을 바탕으로 하늘을 날 수 있는 기계, 즉 지금의 비행기를 꿈꾸었고, 결국 최초의 동력 비행기 '플라이어I'를 개발하는 데 성공했다. 이 사례는 항공기 기술 분야에서 혁신을 이룬 대표적인 사례로 기록됐다. 이번엔 비행기가 아닌, 새로운 풍력에너지가 에너지 업계의 새로운 기술 혁신을 가져올 지 세간의 관심을 끌고 있다. 마이크로 소프트사 고문 빌 게이츠가 획기적인 새로운 풍력 터빈 설계를 지시했다고 호주 에너지 전문매체 리뉴이코노미(reneweconomy)가 최근 보도했다. 빌 게이츠는 자신이 투자한 에너지 벤처기업 브레이크스루 에너지 벤처스(Breakthrough Energy Ventures)에 트랙 기반의 날개를 사용한 혁신적인 풍력에너지 설계를 개발하라고 지시했다. 그런데, 브레이크스루 에너지 벤처스가 주목하는 미국 스타트업 에어룸 에너지(Airloom Energy)는 새로운 풍력 에너지 발전 기술을 선보였다. 에어룸 에너지는 바람의 힘을 효율적으로 활용하고자 고유한 특징을 갖춘 '초저비용' 풍력 에너지 시스템을 개발했다. 이 시스템은 다른 어떤 시스템과도 다르게 높은 경량 트랙을 따라 이동하는 날개를 사용한다. 이 날개는 높이 10m에 설치되어 있으며, 수 미터에서 수 마일까지 이르는 트랙을 빠르게 따라 달린다. 또한, 25m 높이의 타워는 특허받은 브리들링 시스템을 통해 안정적으로 고정되어 있다. 에어룸은 기술 비용에 대해 대담한 주장을 했는데, 자본 비용은 기존 풍력 발전 단지를 건설하는 데 드는 비용의 1/4 수준이며, 평균 에너지 비용은 기존 풍력 에너지의 1/3 수준으로 낮아질 것으로 밝혔다. 이것은 1kWh 당 미국 달러 0.013로 매우 저렴한 수준이다. 와이오밍에 본사를 둔 이 회사는 현재 미국에서 50kW 테스트 장치를 운영하고 있으며, 2.5MW 에어룸 시스템은 하나의 표준 트랙터 트레일러로 운송될 수 있다고 밝혔다. 또한, 위치 선정, 뷰 평면 및 사용에 따라 높거나 낮게, 짧거나 길게 구성할 수 있으며 시운전 시 대규모 콘크리트 기초가 필요하지 않다. 이 회사는 전체 중량과 자재가 감소하면서 (풍력 발전) 사용 종료 시 매립에 미치는 영향을 크게 줄일 수 있다고 설명했다. 에어룸 에너지는 최근 구글에서 호주 엔지니어이자 전기화 옹호자인 사울 그리피스(Saul Griffith)와 공동 설립한 기술인 마카니(Makani) 에너지 케이트(연)과 같은 혁신을 위해 10년을 일했던 CEO 닐 닉너(Neal Rickner)를 고용했다. 이 기술을 결국 보류됐으며, 풍력 에너지 생산 방식을 재고하려는 여러 시도가 있었지만 어느 것도 큰 성과를 이루지 못했다. 그럼에도 불구하고, 에어룸은 테스트 장치의 추가 연구 및 개발을 지원하기 위해 빌 게이츠의 '브레이크스루 에너지 벤처스'가 주도하는 시드 자금으로 400만 달러(약 51억 8600만원)를 모금했다. 브레이크스루 에너지 벤처스의 투자 위원회 공동 책임자인 카미셀 로버츠(Carmichael Roberts)는 '풍력 산업은 수십 년 동안 더 큰 터빈을 확장하여 에너지 생산 비용을 낮추어 왔다'며 '이 방법은 전체 비용을 줄이는 데 매우 성공적이었지만 현재 이러한 접근 방식은 부지 선정과 자재 비용 측면에서 어려움에 직면하고 있다'고 지적했다. 로버츠는 이어 "에어룸의 독특한 접근 방식은 이러한 문제를 모두 해결할 수 있으며, 풍력 에너지에 대한 비용 절감과 함께 새로운 시장 기회를 열어줄 것"이라고 강조했다. 이러한 주장이 사실이라면, 에어룸의 기술은 풍력발전의 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 보인다. 이는 풍력 에너지를 더 경쟁력 있고, 더 많은 사람들에게 접근 가능하게 만들 수 있다. 회사 또한 기술을 상용화하고 비용을 줄이기 위해 계속 노력해야 한다.
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- 산업
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빌 게이츠, 혁신적인 '풍력 터빈' 설계에 투자
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'마이트플라이'의 대형 화물 드론, 美 공군과 맞손
- 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM) 생태계 구축을 위한 협력이 활발하게 진행되고 있다. 미국의 한 스타트업은 미 공군의 물류 지원 임무를 수행하는 데 사용될 예정이며, 한국에서는 다양한 운영 방식과 교통수단의 적용을 위한 계획이 세워지고 있다. UAM에 쓰이는 주요 교통수단은 전동 수직 이착륙기(eVTOL)이다. 에너지 관련 전문 매체 '인터레스팅 엔지니어링'에 따르면, 화물 배송용 드론을 개발하는 스타트업 '마이트플라이(MightyFly)'가 자체 개발한 자율 하이브리드 eVTOL 화물 항공기의 추가 개발을 위해 미국 공군과 중요한 계약을 체결했다고 보도했다. 미국 공군은 소기업 혁신 연구(SBIR) 2단계 계약으로 마이트플라이에 약 125만 달러(16억1500만원)를 지급했다. 이 보조금은 마이트플라이의 자율적 부하 마스터링 시스템(ALMS)에 대한 추가 연구에 사용될 예정이다. ALMS는 물류 프로세스를 완전히 독립적으로 만드는 데 도움이 되는 중요한 기술이다. 샌프란시스코에 본사를 둔 마이트플라이는 기업과 정부 기관에 빠르고, 경제적이며, 친환경적인 화물 운송 솔루션을 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 마날 하빕 마이트플라이의 CEO는 "미 공군과의 협력을 통해 민간 및 군사 분야에서의 신속한 물류 요구에 대응하는 자율 항공기 시스템을 개발하고, 군수 분야에 필요한 주요 기능을 통합하는 데 기여할 계획"이라고 전했다. SBIR 프로그램은 국방부에 도움이 될 수 있는 새로운 기술을 개발하는 중소기업에 지원금을 수여한다. 이 계약을 통해 마이트플라이는 군사 분야에 최신 항공 기술을 적용하기 위한 노력을 강화하며, 조비(Joby)나 아커(Archer)와 같은 다른 주요 eVTOL 회사들과 함께 이 분야의 선두 주자로 자리매김하게 됐다. 화물 운송의 신속화 마이트플라이의 자율적 부하 마스터링 시스템(ALMS)은 화물 항공기의 자동적인 적재, 하역과 배송을 가능하게 하여 긴급한 물류 문제를 해결하는 데 기여한다. 이 기술은 기업과 정부 기관에게 자동화, 효율성 향상, 비용 절감의 혜택을 제공한다. 마이트플라이의 3세대 하이브리드 화물 드론은 컨베이어 벨트를 활용하는 로딩 메커니즘을 통해 지상에서 독립적으로 화물을 적재하고 항공기의 화물칸에 저장한다. 목적지에 도착하면 드론은 인간의 개입 없이 패키지를 안전하게 배치하고 회수할 수 있다. 이 완전 자동화된 시스템은 화물 처리 과정을 최적화하고 신속하게 처리한다. 이러한 기술 덕분에 마이트플라이의 3세대 MF100 항공기는 현재의 특송 물류 서비스보다 더욱 빠르고 효율적이며, 신뢰성과 비용 효율성을 갖춘 지점 간에 당일 배송과 가속배송 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 회사에 따르면, 그들의 제품은 물류, 공급망 관리, 제조업, 의료 및 제약 산업, 소매, 자동차, 그리고 석유 및 가스 산업에 이르기까지 다양한 분야에 적용 가능하다. 또한, 이 제품은 국립 공원이나 주립 공원 관리, 인도주의적 활동, 재난 구호 기관 등에도 유용하다. 이 회사는 자사의 eVTOL 항공기에 대해 미국 연방 항공청(FAA)으로부터 실험용 항공기 운용 허가를 획득했으며, 지난해 12월에 테스트 비행을 시작했다. 회사는 성명에서 "캘리포니아에서 1세대와 2세대 항공기인 MVP(Minimum Viable Product)와 센토(Cento)의 시험 비행을 성공적으로 마치고 100회 이상의 자율 호버링 비행을 완료했다"고 발표했다. 하이브리드 전기 수직이착륙기 '마이티플라이 센토' 이전에 2세대 MF-100으로 알려졌던 마이트플라이의 Cento 모델은 화물 용량이 100파운드(45kg), 항속 거리가 600마일(965km), 최고 속도 150마일(시속 240km)인 하이브리드 전기 VTOL 항공기다. 완전 장착된 Cento는 8개의 전기 수직 리프트 팬과 1개의 전방 추진 프로펠러, 그리고 고강도 탄소섬유 구조를 갖추고 있으며, 총 무게는 약 161kg(약 355lb)이다. eVTOL의 크기는 약 4m x 5m(13.1피트 x 16.7피트)로, 이는 소형 자동차 2대보다 적은 공간을 차지한다. 이것은 현장 운영을 위한 지상 환승 스테이션의 크기가 일반적인 주차장의 두 대 차량 공간이면 충분하다는 것을 의미한다. 마이티플라이에 따르면, 올해 말까지 3세대 MF100 항공기의 생산을 마칠 계획이며, 2024년에는 미시간 주에서 45kg(100파운드)의 화물을 탑재할 수 있는 자율 화물 항공기의 비행 시연을 공개적으로 진행할 예정이다. 또한, 2024년 말부터 2025년 동안 협력사들과 함께 개념 증명(Proof of Concept, POC) 프로그램에 참여할 예정이다 K-UAM 드림팀, 기체 안정적 확보 한편, 한국의 SK텔레콤·한국공항공사·한화시스템·티맵모빌리티로 구성된 ‘K-UAM 드림팀’ 컨소시엄(이하 드림팀)은 도심항공교통(UAM) 구축을 위해 적극 나서고 있다. UAM은 전기로 구동되는 전기수직이착륙기(eVTOL)를 기반으로 하는 항공 이동 서비스를 의미하며, 활주로가 필요 없는 수직 이착륙 기능으로 육상 교통과의 연계가 가능한 친환경 이동 수단으로 각광받고 있다. UAM 상용화의 중요한 요소인 기체도 안정적으로 확보했다. SK텔레콤은 지난 6월, 글로벌 UAM 기체 제조사인 조비 에비에이션(Joby Aviation)에 1억 달러(약 1294억 원)를 투자해 한국 시장에서 조비 기체의 독점적 사용 권리를 확보했다. 9월에는 조비와 국내 UAM 실증사업 및 상용화를 위한 협력 계약을 체결하고, 2024년 조비 기체 국내 도입을 위한 준비를 마쳤다. 아울러 지난 15일 드림팀 컨소시엄이 경상북도와 UAM 협력을 위한 업무협약을 체결했다. 드림팀과 경상북도는 2024년 4월 '도심항공교통 활용 촉진 및 지원에 관한 법률' 시행을 맞추어 운송, 공공, 관광 분야 등에서 도심항공교통 서비스 모델을 개발하고, 전용 항공 노선과 수직이착륙장(Vertiport) 구축 등에 착수할 계획이다. 양측은 또한 경상북도 소재 기업들과의 상생과 협력 방안을 마련하고, 도심항공교통 관련 전문 인력 양성을 통해 지역의 도심항공교통 생태계 구축에 적극적으로 나설 예정이다.
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'마이트플라이'의 대형 화물 드론, 美 공군과 맞손
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[퓨처 Eyes(11)] 나노와이어 '두뇌' 네트워크, "즉시 학습하고 기억" 가능성 입증
- 최근 '나노와이어 두뇌' 등 물리적 신경망의 혁신적인 발전이 주목을 받고 있다. 뇌의 뉴런이 작동하는 방식에서 영감 받은 물리적 신경망은 최근 실험에서 처음으로 즉석에서 학습하고 기억하는 것이 확인되는 단계에 이르렀다. 나노와이어 두뇌는 인공 지능(AI)과 기계 학습 분야에서 사용되는 혁신적인 기술 중 하나다. 이 개념의 핵심은 미세한 나노스케일의 와이어를 사용하여 인간 두뇌의 작동 방식을 모방하는 것이다. 다시 말하면, 나노와이어 두뇌 또는 나노와이어를 사용하는 인공 신경망은 뇌의 구조와 기능을 모방하기 위해 나노스케일의 전도성 와이어를 사용하는 첨단 기술이다. 이 기술은 신경과학과 나노기술의 교차점에 있으며, 인공 지능과 머신 러닝 분야에서 혁신적인 발전을 가져올 가능성이 크다. 과학전문 매체 사이키(phys.org)에 따르면 호주 시드니 대학교와 미국 로스앤젤레스 캘리포니아 대학교의 과학자들이 주도한 최근 연구에서 나노와이어 네트워크(신경망)가 뇌의 뉴런처럼 작동하여 '즉석에서 학습하고 기억'하는 능력을 보여주었다. 나노와이어 신경망이란? 나노와이어 네트워크는 직경이 불과 10억 분의 1미터인 미세한 와이어들로 구성되어 있다. 이 와이어들은 어린이 게임 '나무 블록 빼기 놀이'(Pick Up Sticks, 쌓아 올려져 있는 나무 조각들의 밑창 빼기)와 유사한 패턴으로 배열되어 있으며, 인간 뇌의 신경망을 모방한다. 이는 복잡한 실제 학습과 기억 작업을 수행할 수 있는 저에너지 기계 지능 개발의 가능성을 열어주고 있다. 논문 제1저자인 루오민 주(Ruomin Zhu) 시드니대학교 나노연구소 및 물리학과 박사과정 연구원은 "나노와이어 네트워크를 사용해 뇌에서 영감을 받은 학습·기억 기능을 동적 스트리밍 데이터 처리에 활용할 수 있다"고 설명했다. 기억과 학습 작업은 나노와이어가 교차하는 접점에서 발생하는 전자 저항의 변화를 이용한 간단한 알고리즘을 통해 이루어진다. 이 기능은 '저항성 메모리 스위칭'으로 알려져 있으며, 전기적 입력이 전도성 변화와 맞닥뜨릴 때 발생한다. 이는 인간 뇌의 시냅스에서 일어나는 현상과 유사하다. 이 연구는 인공 지능과 기계 학습 분야에서 새로운 장을 열고 있으며, 향후 더욱 효율적이고 지능적인 기계 시스템의 개발로 이어질 것으로 기대된다. 이 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션즈'에 지난 11월 1일 게재됐다. 이 연구에서 과학자들은 이미지에 해당하는 전기 펄스 시퀀스를 인식하고 기억하는 방법으로 나노와이어 네트워크를 활용했다. 이는 인간 뇌의 정보 처리 방식에서 영감을 얻은 것으로, 뇌과학과 인공 지능의 접목을 시도한 중요한 연구 사례로 평가된다. 전화번호 기억과 비슷 연구 책임자인 즈덴카 쿤치치 교수는 이 기억 과제가 전화번호를 기억하는 것과 비슷하다고 설명했다. 그는 이 네트워크가 MNIST 데이터베이스의 필기 숫자 이미지, 즉 머신 러닝에서 사용되는 7만개의 작은 회색조 이미지 컬렉션을 활용하여 벤치마크 이미지 인식 작업을 수행했다고 말했다. 쿤치치 교수는 "과거 연구에서 나노와이어 네트워크가 간단한 작업을 기억하는 능력을 증명했다. 이번 연구는 온라인으로 접근 가능한 동적 데이터를 활용하여 작업을 수행함으로써 이러한 연구 결과를 확장했다"고 덧붙였다. 그는 "지속적으로 변경되는 대량의 데이터를 처리할 때 온라인 학습 기능을 달성하는 것은 어려운 과제다. 표준 방식은 데이터를 먼저 메모리에 저장한 후 이를 활용해 머신 러닝 모델을 훈련하는 것이지만, 이 방법은 광범위한 적용에는 너무 많은 에너지를 소모한다"고 설명했다. 이어 "우리의 새로운 접근 방식을 통해 나노와이어 신경망은 데이터 샘플마다 즉시 학습하고 기억함으로써 온라인으로 데이터를 추출할 수 있으며, 이는 메모리와 에너지 사용을 크게 줄여준다"고 말했다. 루오민 주 연구원은 온라인 정보 처리의 추가적인 장점을 언급했다. 그는 "예를 들어, 센서에서 데이터가 지속적으로 스트리밍되는 상황에서는, 인공 신경망을 활용한 머신 러닝이 실시간으로 적응할 수 있어야 한다. 하지만 현재 기술은 이에 최적화되어 있지 않다"고 부연했다. 이 연구에서 나노와이어 신경망은 테스트 이미지를 93.4%의 정확도로 식별하며 벤치마크 머신 러닝 성능을 입증했다. 연구에 포함된 기억 과제는 최대 8자리 숫자 시퀀스를 재생하는 것이었다. 두 과제 모두에서, 데이터를 네트워크로 스트리밍하여 온라인 학습 능력을 증명하고, 메모리가 학습을 어떻게 향상시키는지를 보여주었다. 나노와이어 두뇌 특징 나노와이어 두뇌의 특징으로는 나노스케일 구조와 전도성, 플라스틱성, 저에너지 소비 등이 있다. 먼저 나노와이어는 극도로 작은 크기(일반적으로 나노미터 단위)를 가지고 있어, 매우 높은 밀도의 신경망을 구현할 수 있다. 이는 인간 두뇌의 복잡한 신경망을 모방하는 데 유리하며, 여러 신경망의 연결을 통해 복잡한 계산을 수행할 수 있다. 전통적인 전자 기기에 비해 에너지 효율이 높아 저에너지를 사용한다. 또한 나노와이어는 전기 신호를 효율적으로 전달할 수 있어, 뇌의 신경 전달 방식을 모방하는 데 적합하다. 나노와이어 기반 신경망은 플라스틱성(학습과 기억에 필요한 구조적, 기능적 변화)을 통해 새로운 정보를 학습하고 저장할 수 있다. 나노와이어는 전기화학적 신호를 사용하여 정보를 처리하고 저장한다. 뉴런과 같이 동적으로 연결되며, 학습과 기억 과정에서 이들 연결이 강화되거나 약화된다. 나노와이어 두뇌 응용 분야 나노와이어 두뇌는 인간 두뇌와 유사한 방식으로 정보를 처리하고 학습하는 AI 시스템에 활용된다. 데이터 스트리밍과 실시간 학습 능력을 통해 기계 학습 모델을 개선하는 데 사용될 수 있다. 자율적인 의사결정과 복잡한 환경에서의 적응력을 갖춘 로봇에 적용될 수 있다. 나노와이어 기반 기술은 미래의 AI 및 컴퓨팅 분야에서 중요한 역할을 할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 그러나 이 기술은 아직까지 연구 개발 단계에 있으며, 상용화까지는 추가 연구와 발전이 필요하다. 이러한 나노와이어 두뇌 기술은 빠르게 진화하고 있는 분야로, 그 개발과 응용은 향후 몇 년 동안 상당한 관심을 끌 것으로 예상된다.
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[퓨처 Eyes(11)] 나노와이어 '두뇌' 네트워크, "즉시 학습하고 기억" 가능성 입증
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일본 코뿔소 닮은 사족보행 탑승 로봇 개발
- 일본에서 미래형 교통수단을 연상시키는 코뿔소를 닮은 사족보행 탑승 로봇이 공개됐다. 과학 기술 전문매체 퓨처리즘닷컴(futurism.com)에 의하면, 기술 기업들이 올해 일본 모빌리티 쇼에서 다양한 가전제품과 항공기, 로봇, 자율 휠체어, 이동 보조기구 등을 선보였다. 그중 최대 4명의 승객을 태울 수 있는 미니밴 크기의 코뿔소와 유사한 사족보행 탑승 로봇 SR-02이 관람객들의 눈길을 사로잡았다. 기존의 '일본 모터 쇼'에서 올해 모빌리티 쇼로 이름을 바꾼 '2023 일본 모빌리티 쇼(2023 Japan Mobility Show)'는 지난 10월 28일부터 11월 5일까지 도쿄 빅사이트에서 개최됐다. 다양한 분야에서 약 475개 기업과 스타트업이 참가했으며 총 방문객은 약 111만명으로 집계됐다. 또 다른 기술 전문 매체 아르스 테크니카는 지난 10월 31일 "자동차 쇼가 끝났고 모빌리티 쇼가 시작됐다"면서 "초현실적이고 공상 과학 영화에 나올법한 이동수단이 가득하며 그 중 일부는 현재 이용이 가능하다"고 전했다. 사족보행 탑승 로봇 SR-02은 일본 제조업체 산세이 테크놀로지스가 제작한 프로토타입으로 영화 '스타워즈: 제다이의 귀환'의 AT-AT 워커와 코뿔소를 닮았다. 이 로봇은 놀이공원의 놀이기구로 디자인됐다. 산세이는 작년 2월 SR-02를 처음 공개하면서 "'세계 최초의 보행 탑승 로봇'으로서 여러 승객을 태울 수 있으며 네 다리로 걷을 때의 동적인 모션의 새로운 경험을 제공한다"고 설명했다. 사족보행 탑승 로봇 SR-02 프로토타입은 높이 약 3.35m(11피트), 폭은 약 1.5m(5피트)로 원격으로 제어하거나 탑승자가 직접 조작할 수 있다. SR-02는 아직 상용화되지 않았으며, 정확한 출시 일정도 확정되지 않았다. 퓨처리즘닷컴은 이 로봇은 놀이공원 방문객들에게 새로운 경험을 제공할 수 있는 큰 잠재력을 가진 혁신적인 제품이 분명하다고 전했다. 이번 모빌리티 쇼에서 눈길을 끈 것은 혼다의 전동 수직이착륙기 eVTOL, 개인용 모밀리티 회사인 휠(Whill)의 완전자율주행차인 '자율 이동 의자(자울주행 휠체어)', 이즈스(Isuzu)의 내부가 완전히 평평한 바닥을 갖춘 전기 대중 교통버스 '에르가(Erga) EV버스' 등이다. 특히 혼다가 틸트로터라고 설명한 eVTOL은 수직 이륙과 리프트를 위한 8개의 고정 로터와 모션을 위한 2개의 전방을 가리키는 프로펠러가 있다. 아르스 테크니카는 외에도 전기굴착기, 거대한 LED 눈을 가진 귀여운 배송 로봇, '거친 외계환경'에 대비한 사륜차 등이 공개됐다고 전했다.
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일본 코뿔소 닮은 사족보행 탑승 로봇 개발
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일본, 세계 최대 핵융합로 'JT-60SA' 첫 플라즈마 발생 성공
- 일본이 최근 핵융합 연구의 새로운 이정표를 세웠다. 초전도 자석을 활용해 도넛 모양의 챔버 내에 고온의 플라즈마를 안정적으로 유지하는 새로운 핵융합로 'JT-60SA'가 성공적으로 가동 됐다. 일본의 새 핵융합로 'JT-60SA'는 세계 최대 규모의 융합로로, 프랑스에서 진행중인 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트의 연구를 지원하는 것을 목적으로 한다. 에너지 전문매체 인터레스팅 엔지니어링에 따르면 15년이 넘는 건설 기간과 테스트를 거친 JT-60SA가 지난 2023년 10월 26일, 첫 플라즈마 발생에 성공했다. 플라즈마는 기체가 초고온 상태로 가열되어 전자와 양전하를 가진 이온으로 분리된 상태를 말한다. JT-60SA는 일본의 국립 양자과학기술연구소(QST)가 개발한 핵융합로로, 섭씨 2억도까지 가열된 플라즈마를 약 100초 동안 유지할 수 있었다. 이는 이전의 핵융합로에 비해 상당한 개선으로, 핵융합 반응을 일으키기 위한 충분한 온도와 지속 시간을 달성할 수 있는 가능성을 보여준다. 에너지 핵융합 프로젝트 매니저 샘 데이비스는 "이 기계가 기본적인 기능을 성공적으로 수행했다는 것을 전 세계에 증명한 것"이라고 평가했다. 이 프로젝트는 유럽연합(EU) 기관과 일본 국립 양자과학기술연구소(QST) 간의 협력을 바탕으로 진행되었으며, JT-60SA 및 관련 프로그램을 통해 양 기관은 지속적인 연구 협력을 이어갈 예정이다. 핵융합 작동 방식 핵융합은 태양이 에너지를 만드는 원리와 유사한 방식으로 에너지를 생성한다. 이 과정에서 두 개의 수소 원자핵이 융합해 헬륨 원자핵을 형성하며, 이때 질량의 일부가 에너지로 전환된다. 이 방법은 화석 연료와 같은 전통적인 에너지원에 비해 훨씬 더 청정하고 지속 가능한 대안으로 여겨진다. 핵융합 반응에서는 두 원자핵이 결합하여 더 큰 원자핵을 만들며, 이 과정에서 발생하는 질량 손실이 상당한 에너지를 방출한다. 태양의 중심에서는 핵융합을 통해 수소 원자핵이 헬륨 원자핵으로 변환되며, 이때 방출되는 에너지가 태양의 빛과 열의 원천이 된다. 지구에서도 핵융합을 통해 에너지를 생산할 수 있다. 핵융합로에서는 수소와 중수소를 주입해 융합 반응을 일으키고, 이 과정에서 방출되는 에너지를 전기로 변환해 사용한다. 이를 통해 얻어진 에너지는 청정하고 지속 가능한 에너지원으로, 환경에 미치는 영향이 적은 특징을 가지고 있다. 희귀 동위원소 중수소 사용 연기 JT-60SA는 토카막(Tokamak)이라는 형태의 핵융합로다. 토카막은 핵융합 연구에서 일반적으로 사용되는 디자인으로 도넛 모양의 초전도 자석을 사용하여 플라즈마를 가두는 방식이다. JT-60SA의 첫 번째 플라즈마 실험에서는 희귀 동위원소인 중수소 대신 수소를 사용했다. 중수소는 핵융합 반응을 일으키는 데 더 효율적이지만, 희귀하고 비용이 많이 들기 때문에 충분한 양을 확보하기가 어렵다. QST는 2024년 말부터 중수소를 사용한 플라즈마 실험을 시작할 계획이다. 중수소 사용 실험을 통해 핵융합 반응의 효율성을 높이고, 핵융합로의 안정성을 평가할 예정이다. 중수소 사용의 기대 효과 중수소 사용 실험에서 예상되는 주요 효과는 다음과 같다. 첫째, 중수소는 일반 수소에 비해 핵융합 반응을 더 효율적으로 일으키기 때문에, 중수소를 사용할 경우 핵융합로에서 생성되는 에너지의 양이 증가할 수 있다. 이는 핵융합 반응의 전반적인 효율성을 향상시킬 것이다. 둘째, 중수소는 안정적인 핵 구조를 가지고 있어 핵융합로의 안정성 평가에 기여할 수 있다. 셋째, 중수소를 사용하면 일반 수소에 비해 적은 양으로도 핵융합 반응을 유도할 수 있으므로, 핵융합로의 크기와 운영 비용을 줄일 수 있다. /이러한 특성 덕분에 중수소 사용은 핵융합 기술 발전에 있어 중요한 역할을 할 것으로 기대된다./킬 일본 QST의 향후 계획 QST는 2024년 말부터 중수소를 사용한 플라즈마 실험을 시작할 계획으로 중수소 사용 실험을 통해 핵융합 반응의 효율성을 높이고, 핵융합로의 안정성을 평가할 예정이다. 일본의 국립 양자과학기술연구소(QST)는 2024년 말부터 중수소를 활용한 플라즈마 실험을 시작할 계획이다. 이 실험을 통해 QST는 핵융합 반응의 효율성을 향상시키고 핵융합로의 안정성을 평가하려고 한다. 더 나아가, QST는 중수소 사용 실험을 통해 2030년까지 핵융합로에서 전력 생산에 필요한 핵심 기술을 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 연구와 개발 작업은 핵융합 에너지의 상용화를 향한 중요한 단계로, 장기적으로는 지속 가능하고 청정한 에너지원의 확보에 기여할 것으로 기대된다. 일본은 2050년까지 핵융합 에너지 상용화를 목표로 하고 있다. JT-60SA의 성공적인 가동은 이러한 목표 달성에 중요한 기여를 할 것으로 보인다. JT-60SA 성공의 의의 JT-60SA의 성공은 핵융합 에너지의 실현에 한 걸음 더 가까워졌다는 것을 의미한다. JT-60SA는 프랑스에서 건설중인 국제핵융합실험로(ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) 프로젝트를 지원하기 위해 개발됐다. ITER는 핵융합 에너지의 상용화를 목표로 하는 국제 협력 프로젝트다. 주요 참여 국가로는 유럽연합, 미국, 러시아, 중국, 일본, 대한민국, 인도 등이 있으며, 이들 국가들이 자원, 기술, 재정을 공동으로 제공한다. JT-60SA의 데이터는 ITER의 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. ITER의 성공적인 가동은 지구에서 핵융합 에너지를 실용적인 에너지원으로 만드는 데 기여할 것으로 전망된다.
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- 산업
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일본, 세계 최대 핵융합로 'JT-60SA' 첫 플라즈마 발생 성공
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일본 NTT, 미국 자율운행사업 진출⋯무인버스·택시 시스템·센서 개발
- 일본 통신사업자 NTT가 미국 스타트업 출자를 통해 자율운행 사업에 진출한다. 닛케이(日本經濟新聞)는 6일(현지시간) NTT가 미국 자율운행 상용차서비스사인 '메이모빌리티(May Mobility)'에 약 100억원을 출자하기로 했다고 밝혔다. NTT는 이번 출자를 통해 해 일본용 무인버스와 택시 자율주행 시스템을 개발하고, 도요타 자동차 차량에 탑재해 2025년 상용화에 나설 방침이다. NTT는 이번 출자로 메이 모빌리티의 자율주행 시스템 일본 독점 판매권을 얻고, 2025년 이후 관련 소프트웨어와 센서를 내장한 차량을 지자체나 운행 사업자에게 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 차량 생산은 NTT와 자본 제휴를 맺은 도요타가 맡는다. 상용 서비스에 앞서 내년 도요타의 미니 밴 '시에나'를 활용해 테스트 작업을 진행할 계획이다. NTT와 도요타는 자율주행 보급을 위해 다른 기업과의 연계도 모색한다는 입장이다. 도요타의 홍보담당자는 NTT와 자율운행에 위해 실증실험을 개시하는 것은 사실이라면서도 구체적인 내용에 대해서는 언급을 회피했지만 3개사에서 연계해갈 것이라고 말했다. 하지만 도요타와 NTT는 공동으로 자율운행 차량을 개발한다는 점에 대해서는 "공동개발 계획은 없다"고 부인했다. 지난 2017년 미국 미시간대 자율운행 팀의 멤버가 설립한 메이모빌리티는 주행 시 취득한 데이터를 인공지능(AI)으로 해석, 운전 중 상황을 실시간 판단하는 '레벨 4'의 독자 기술을 보유하고 있다. 운전자가 탑승한 상태에서 자율주행하는 레벨3와 달리 레벨4는 목적지만 입력하면 운전자 없이 돌발 상황에 순간 대처하며 주행할 수 있다. 메이모빌리티의 자율주행 시스템은 북미 시장을 중심으로 12개 도시에서 35만 회 이상의 주행 실적을 보유하고 있으며 지난해 일본 도요타와 독일 BMW그룹으로부터 투자를 받았다. 도쿄(東京)해상홀딩스가 자본업무제휴를 맺었으며 브릿지스톤도 미국 자회사를 통해 출자했다.
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일본 NTT, 미국 자율운행사업 진출⋯무인버스·택시 시스템·센서 개발
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인도, 초소형 슈퍼커패시터 개발⋯에너지 저장 분야 혁신 기대
- 인도에서 개발된 초소형 슈퍼커패시터(콘덴서)가 에너지 저장 분야에서의 혁신을 예고했다. 과학기술 전문매체 '사이테크 데일리(SciTechDaily)'는 최근 인도 과학 연구소(Indian Institute of Science, IISc)의 응용 물리학부 연구진이 기존의 슈퍼커패시터보다 훨씬 작고 밀도가 높은 초소형 슈퍼커패시터를 개발했다고 보도했다. 화학 분야 학술지 'ACS 에너지 레터(Energy Letters)'에 게재된 최근의 연구에서, 연구원들은 전통적인 커패시터에서 사용되는 금속 전극을 대체하여, 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistors, FET)를 전하 수집기로 활용해 슈퍼커패시터를 제작했다. 이 연구를 주도한 교신 저자인 아바 미스라(Abha Misra) IAP의 교수는 "FET를 슈퍼커패시터의 전극으로 사용하는 것은 커패시터의 전하 조정 방식에 있어 혁신적인 접근이다"라고 언급했다. 현재 사용되는 커패시터들은 주로 금속 산화물 기반의 전극을 사용하지만, 이는 전자 이동성이 낮다는 한계를 가지고 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 미스라 박사 팀은 전자 이동성을 개선하고자 이황화몰리브덴(MoS₂)과 그래핀 층을 몇 원자 두께로 번갈아 가며 금 접점에 연결한 하이브리드 FET를 개발하기로 결정했다. 이들은 두 FET 전극 사이에 고체 젤 전해질을 적용하여 고체 상태의 슈퍼커패시터를 구축했다. 이 전체 구조는 이산화규소와 실리콘 베이스 위에 구축됐다. 미스라 박사는 "두 시스템을 통합하는 것이 설계의 핵심이다"라고 언급했다. 이 두 시스템은 서로 다른 전하 용량을 가진 두 개의 FET 전극과 이온성 매질인 젤 전해질로 구성된다. IAP의 박사 과정 학생이자 연구의 수석 저자 중 한 명인 비노드 판와르(Vinod PanWar)는 트랜지스터의 모든 이상적인 특성을 구현하기 위한 장치 제작이 어려웠다고 말했다. 이 초소형 슈퍼 커패시터는 매우 작아 현미경 없이는 볼 수 없으며, 제작 과정에서는 높은 정밀도와 뛰어난 손기술이 필요하다. 현미경으로 관찰 가능 크기와 무게 면에서 기존 슈퍼커패시터를 능가하는 이 초소형 슈퍼커패시터는 배터리를 대체할 수 있는 새로운 가능성을 제시하고 있다. 연구팀은 전계 효과 트랜지스터(FET)와 이황화 몰리브덴(MoS₂)과 그래핀 층을 통합해 특정 조건에서 전기 용량이 3000% 이상 증가하는 결과를 얻었다. 슈퍼커패시터(콘덴서)는 특히 전기 용량의 성능을 강화하여, 전지처럼 사용할 수 있도록 설계된 부품이다. 전자 회로에서 사용되는 이 커패시터는 전기적으로 충전지와 유사한 기능을 제공한다. 기본적인 원리는 '전력을 저장하여 필요에 따라 방출하는 것'이며, 전자 회로가 안정적으로 작동하도록 하는 데 필수적인 부품 중 하나이다. 초소형 슈퍼커패시터는 기존 슈퍼커패시터보다 훨씬 작고 조밀한 구조를 가진다는 장점이 있다. 이러한 특성은 거리의 가로등부터 전자제품, 전기 자동차, 의료 기기에 이르기까지 다양한 응용 분야에 활용될 수 있는 기회를 제공한다. 현재 이러한 대부분의 장치는 배터리로 작동한다. 하지만 배터리는 시간이 지나면서 전기 저장 능력이 감소하여 제한된 수명을 갖게 된다. 반면, 커패시터는 설계 특성상 훨씬 오래 전기를 저장할 수 있는 장점이 있다. 슈퍼커패시터는 배터리와 커패시터의 장점을 결합하여 대량의 에너지를 저장하고 방출할 수 있는 장치로, 차세대 전자기기에서 매우 중요한 역할을 할 것으로 여겨진다. 이번 연구는 초소형 슈퍼커패시터의 가능성을 보여주는 중요한 성과로 평가된다. 향후 연구가 성공적으로 진행된다면, 초소형 슈퍼커패시터는 기존의 배터리를 대체하여 다양한 전자 기기의 성능과 수명을 향상시키는 데 기여할 것으로 기대된다. 한국, 초소형 슈퍼커패시터 개발 현황 한편, 한국에서도 슈퍼커패시터 관련 연구와 개발을 진행하는 업체가 다수 있다. 에스피지(주)는 고체 전해질 기반의 슈퍼커패시터와 FET를 이용한 초소형 슈퍼커패시터를 개발하고 있다. 포스코케미칼(주)는 그래핀 기반의 초소형 슈퍼커패시터를, LG화학(주)는 전기 자동차용 초소형 슈퍼커패시터를 개발하고 있다. 한국의 슈퍼커패시터 기술은 세계 수준에 도달하고 있다. 이를 바탕으로 국내 업체들이 초소형 슈퍼커패시터 시장에서 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 전망된다. 초소형 슈퍼커패시터는 다양한 전자 기기에 적용 가능한 높은 잠재력을 가지고 있다. 특히 전기 자동차, 스마트 워치, IoT 기기 등에서 기존의 배터리를 대체할 수 있는 새로운 솔루션으로 기대를 모으고 있다. 전기 자동차의 경우, 초소형 슈퍼커패시터를 사용하면 배터리의 용량을 줄일 수 있고, 충전 시간을 단축할 수 있다. 또한, 스마트 워치나 IoT 기기에서의 사용은 배터리 수명을 연장할 수 있다. 초소형 슈퍼커패시터 기술의 지속적인 개발과 상용화가 진행된다면, 에너지 저장 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 것으로 기대된다.
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인도, 초소형 슈퍼커패시터 개발⋯에너지 저장 분야 혁신 기대
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바나나, 멸종 위기…캐번디시 '파나마병 TR4' 남미 확산
- 세계적으로 가장 많이 소비되는 캐번디시 바나나가 멸종 위기에 직면했다. 영국 매체 조(JOE)에 따르면, 캐번디시 바나나를 위협하는 파나마병 TR4가 최근 남아메리카에서도 발견됐다. 파나마병 TR4는 토양에서 서식하는 곰팡이로, 식물의 혈관계를 공격하여 식물의 시들게 한다. 이 병균은 이미 아시아, 아프리카, 중동, 호주, 중앙 아메리카에서 카벤디시 바나나를 감염시켰다. 캐번디시 바나나는 전 세계 바나나 생산량의 약 47%를 차지하는 품종으로, 영국에서만 연간 50억 개 이상이 소비된다. 캐번디시 바나나는 비교적 저렴한 가격과 달콤한 맛으로 많은 소비자들에게 사랑받고 있다. 유전자 변형 기술로 저항력 향상 연구 과학자들은 유전자 변형 기술을 활용하여 캐번디시 바나나의 병에 대한 저항력을 향상시키기 위한 연구를 진행 중이다. 퀸즐랜드 과학기술대학(QUT)의 연구팀은 QCAV-4라는 유전자 변형 캐번디시 바나나를 개발하고 있다. QUT의 제임스 데일 교수는 "캐번디시 바나나의 수출 시장이 심각하게 영향을 받기 전에 해결책이 마련될 것이라고 확신한다"고 말했다. 그러나 현재 유전자 변형 기술은 아직 상용화 단계에 이르지 못했으며, 캐번디시 바나나를 대체할 수 있는 새로운 품종 개발에도 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 만약 캐번디시 바나나가 멸종될 경우, 식품 공급망에 큰 혼란이 발생할 것으로 우려된다. 바나나는 전 세계에서 가장 많이 소비되는 과일 중 하나로, 바나나를 주 원료로 사용하는 다양한 제품들 또한 이에 영향을 받을 수 있다. 한국 바나나 소비량 한국에서 바나나는 과일 중에서 가장 많이 소비되는 품목 중 하나다. 2022년 기준, 우리나라의 바나나 소비량은 약 100만 톤으로, 이는 전세계 바나나 소비량의 약 1%에 해당하는 규모다. 국내에서 소비되는 바나나는 주로 에콰도르, 필리핀, 콜롬비아 등에서 수입되는 캐번디시 바나나다. 파나마병 TR4가 국내에 유입될 경우, 캐번디시 바나나 의존도가 높은 국내 바나나 산업에 큰 타격이 예상된다. 정부는 파나마병 TR4의 국내 유입 방지를 위해 검역 강화 등의 조치를 취하고 있다. 또한, 캐번디시 바나나를 대체할 수 있는 새로운 바나나 품종을 개발하기 위한 연구도 진행하고 있다.
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바나나, 멸종 위기…캐번디시 '파나마병 TR4' 남미 확산
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리튬이온 배터리 대체제 개발…EV 시장 혁신 기대
- 리튬이온 배터리 대체제로 불이 붙거나 폭발하지 않는 솔리드 스테이트 배터리가 개발됐다고 야후가 TC(The Cool Down)를 인용 보도했다. 이 매체는 호주 알텍 배터리(Altech Batteries Ltd)와 독일 프라운호퍼 연구소(Fraunhofer Institute)가 리튬이온 배터리보다 안전하고, 저렴하며, 오래 지속되는 솔리드 스테이트 배터리(CERENERGY) 기술을 개발했다고 전했다. 이 배터리는 알루미늄, 니켈, 세라믹과 같은 저렴하고 풍부한 재료를 사용하여 제작되었으며, 리튬과 코발트와 같은 희소 자원을 사용하지 않는다. 또한, 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 배터리와 달리 화재나 폭발의 위험이 없다. CERENERGY 배터리는 현재 독일에서 파일럿 플랜트를 통해 상용화를 위한 테스트를 진행 중이며, 2024년부터 본격적인 생산이 시작될 예정이다. 리튬이온 배터리는 현재 전기차, 스마트폰, 노트북 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 리튬과 코발트와 같은 희소 자원을 사용해 비용이 높고 화재나 폭발 위험 등의 기술적 한계가 있다. CERENERGY 배터리는 이러한 한계를 극복한 획기적인 기술이다. 따라서 전기차(EV) 보급 확대와 배터리 산업의 지속 가능한 발전에 기여할 것으로 기대된다. 안전성·경제성·환경성 획기적 개선 CERENERGY 배터리는 기존 리튬 이온 배터리보다 안전성이 크게 개선됐다. 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 배터리는 충전과 방전 과정에서 전해질이 과열되면 화재나 폭발이 발생할 수 있다. 반면, CERENERGY 배터리는 고체 전해질을 사용하기 때문에 이러한 위험이 없다. 또한, CERENERGY 배터리는 제조 비용이 40~50% 저렴할 것으로 예상된다. 이는 리튬과 코발트와 같은 희소 자원을 사용하지 않기 때문이다. 뿐만 아니라, CERENERGY 배터리는 기존 리튬이온 배터리 수명의 3배에 달하는 15년 이상 사용할 수 있을 것으로 예상된다. 한국 배터리 산업에도 기회 CERENERGY 배터리는 한국 배터리 산업에도 새로운 기회를 제공할 전망이다. 전 세계 리튬이온 배터리 시장의 약 20%를 점유하고 있는 한국은 배터리 제조의 선도 국가다. CERENERGY 배터리 기술이 상용화될 경우, 한국의 배터리 기업들은 해당 배터리의 생산을 위해 필요한 기술과 설비 투자를 확보하기 위해 노력할 것으로 예상된다. 이는 한국 배터리 산업의 경쟁력 강화로 이어질 수 있다. CERENERGY 배터리의 개발은 리튬이온 배터리의 고비용과 화재 위험 등 기술의 한계를 극복하고, 배터리 산업의 미래를 바꿀 것으로 기대된다.
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- 산업
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리튬이온 배터리 대체제 개발…EV 시장 혁신 기대
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삼성 파운드리, 1.4나노·2나노 공정 대형고객 확보 전망
- 삼성이 여러 회사들과 1.4나노와 2나노 공정을 통해 대형 칩 고객 확보에 있어 긍정적인 전망을 가지고 있다고 미국 기술 매체 샘모바일(SAMMOBILE)이 보도했다. 삼성 파운드리는 현재 대형 고객들과 협상 중이며, 2025년까지 2나노 공정, 2027년까지 1.4나노 공정 제품을 양산할 계획이다. 삼성 파운드리는 세계 최초로 3나노 공정을 상용화했으나, AMD, 엔비디아(Nvidia), 퀄컴과 같은 대형 칩 고객 확보에는 성공하지 못했다. 하지만 삼성 파운드리는 상대적으로 저렴한 암호화폐 기업의 ASIC(주문형 집적 회로) 칩 공급을 통해 시장에 입지를 확보했다. 관계자에 따르면 GAA(Gate All Around) 기술을 도입한 1.4나노와 2나노 공정은 성능과 전력 효율성 면에서 큰 개선이 이루어질 것으로 예상되고 있다. 삼성 파운드리 정기태 CTO는 이미 1.4나노미터와 2나노미터 프로세스를 위한 대형 칩 고객들과 협상이 진행중이라고 밝혔다. 정 CTO는 "삼성 파운드리는 현재 2세대 3나노미터 칩 제조 공정의 개발을 진행 중이며, 이는 2024년 말까지 엑시노스 2500(Exynos 2500)과 스냅드래곤 8 Gen 4의 제조에 활용될 것으로 예상된다"고 전했다. 또한, 정 CTO는 한국 COEX에서 열린 2023년 반도체 엑스포에서 고객이 제품을 입수하는데 대략 3년이 걸린다고 언급했다. 그는 이미 대형 고객들과의 협상이 진행 중이므로 이러한 계획이 몇 년 안에 실현될 것으로 보인다고 말했다. 그는 "파운드리 사업은 고객사에게 '안정성'이 가장 중요하다"고 강조하며, 새로운 기술을 처음부터 채택하는 것은 쉽지 않을 것이라고 말했다. 칩 제조사에서 문제가 발생할 경우, 고객사 역시 피해를 입을 수 있기 때문에 공급 업체 선정 시 신중을 기해야 한다는 설명이다. 또한, 정 CTO는 "GAA 공정은 지속 가능한 기술로 보이지만, 핀펫 기술에서는 더 이상 개선의 여지가 적다"고 말하며, "앞으로 2나노, 1.4나노 공정 등에서는 대형 고객사와 협상이 진행 중이다"고 덧붙였다. 그는 후공정 분야에서도 삼성전자, TSMC, 인텔 간의 경쟁이 계속될 것으로 예상했다. 그는 "후공정 분야는 전공정에 비해 중국 기업의 진입이 상대적으로 용이하지만, TSMC처럼 다양한 고객으로부터 피드백을 받거나, 삼성이나 인텔처럼 설계와 제조를 모두 수행하는 종합 반도체 회사(IDM)가 아닌 이상, 새로운 참여자들이 경쟁에 참여하는 것은 쉽지 않을 것"이라고 밝혔다. 삼성전자 파운드리는 1.4나노와 2나노 공정을 활용해 대형 고객을 확보하는 방향으로 추진할 것으로 보이며, GAA 기술의 강점을 활용하여 대형 고객사들을 확보할 수 있을지 관심이 집중되고 있다.
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삼성 파운드리, 1.4나노·2나노 공정 대형고객 확보 전망
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리튬이온 전지, 저온 합성법 리튬 세라믹 개발
- 리튬이온 배터리는 에너지 저장장치의 최정점에 서 있지만, 고비용과 화재 위험이 단점으로 지적된다. 특히 원자재 가격의 상승이 이어지면서, 보다 경제적이고 효율적인 리튬이온배터리의 연구개발이 가속화되고 있다. 과학기술·의학전문 매체 '사이언스엑스(Science X)'는 최근 화학 학술지 '앙게반테 케미(Angewandte Chemie)'에 게재된 고체 전해질 역할을 대신할 수 있는 경제적인 저온 합성법 리튬 세라믹 개발 소식을 전했다. 이 연구는 전기자동차의 배터리 개발에 있어서 큰 전환점이 될 것으로 보이며, 기존의 문제점들을 해결하는 데 일조할 것으로 보인다. 전기 자동차용 배터리 개발을 좌우하는 두 가지 요소는 차량 범위를 결정하는 '전력'과 '비용'으로, 이는 내연기관과의 경쟁에서 매우 중요하다. 미국 에너지부는 2030년까지 전기자동차의 배터리 생산 비용을 절감하고, 에너지 밀도를 높이는 것을 목표로 하고 있다. 이를 통해 내연기관 차량에서 전기 차량으로의 전환이 가속화될 것으로 전망되고 있다. 그러나 기존의 리튬이온 배터리만으로는 이 목표를 달성하기 어려울 것으로 보인다. 훨씬 더 작고, 더 가볍고, 강력하며 안전한 배터리를 제작하기 위한 새로운 접근 방식은 흑연 대신 금속 리튬을 사용한 양극 고체 셀을 사용하는 것이다. LLZO합성법 혁신 LLZO를 사용한 리튬이온 배터리 제조 과정에서는 일반적으로 이 물질을 1050°C 이상에서 음극과 함께 소결하여 급속한 리튬 전도성 입방 결정상을 형성하고, 전극에 강력하게 결합시켜야 한다. 그러나 600°C 이상의 고온 조건은 지속 가능한 저코발트 또는 무코발트 양극재의 안정성을 해치며, 생산비용과 에너지 소비 또한 상승시킨다. 이런 문제점을 해결하고자, 보다 경제적이며 지속 가능한 새로운 리튬이온 배터리 생산 방법의 필요성이 대두됐다. 이러한 배경 속에서 미국 케임브리지 MIT와 독일 뮌헨 TU의 연구팀이 새로운 합성 공정을 선보였다. 제니퍼 엘엠 루프(Jennifer LM Rupp) 박사가 이끄는 이 팀은 세라믹 전구체 화합물을 기반으로 하지 않는 새로운 방법을 개발했다. 이 공정은 LLZO를 형성하기 위해 순차적 분해 합성을 통해 직접 치밀화하는 액체 공정을 사용한다. 이를 통해 기존 방법보다 낮은 온도에서도 효율적으로 LLZO를 합성할 수 있게 되어, 생산 과정에서의 에너지 소비와 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 루프 박사와 그의 연구팀은 LLZO의 무정형 형태에서 결정질 형태(cLLZO)로의 다단계 상변환을 분석하기 위해 다양한 방법(라만 분광법, 동적 시차 주사 열량계 등)을 활용했다. 이를 통해 시간-온도-변환 다이어그램을 제작하며, 합성 경로의 조건을 최적화하는데 성공했다. 500도 이하에서 합성 성공 연구팀은 이러한 분석을 바탕으로 500°C라는 상대적으로 낮은 온도에서 10시간 동안 어닐링 과정을 거친 후, cLLZO를 조밀하고 견고한 필름 형태로 만드는 새로운 기술을 선보였다. 이 최적화된 합성 방법을 통해 미래의 배터리 설계에서는 코발트와 같은 사회 경제적으로 중요한 자원을 사용하지 않아도 되며, 지속 가능한 음극과 고체 LLZO 전해질을 통합할 수 있게 됐다. 연구팀은 최근의 연구 성과를 바탕으로 "전고체 배터리의 상용화가 한 걸음 더 가까워졌다"며 "앞으로의 연구를 통해 리튬 세라믹의 성능을 더욱 향상시키고, 다양한 종류의 전고체 배터리에 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 한편, 한국원자력연구원 창업기업 내일테크놀로지는 나노 신소재를 이용하여 리튬이온전지의 성능과 안정성을 향상시키는 새로운 기술을 선보였다. 질화붕소 나노튜브(BNNT)를 활용한 이 기술은, 900도 이상의 고온에서도 안정성을 유지하며, 화학적 반응성이 낮은 것이 특징이다. 내일테크놀로지의 이러한 기술은 배터리 제작 공정에 무리 없이 적용될 수 있으며, 배터리의 출력과 용량, 충전과 방전, 그리고 안전성 등 전반적인 성능 향상에 기여할 것으로 예상된다. 이로써, 배터리 관련 기술 분야에서의 혁신과 더불어 에너지 저장장치의 성능 향상이 기대된다.
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- 산업
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리튬이온 전지, 저온 합성법 리튬 세라믹 개발
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에너지 저장·CO₂ 동시 포집하는 이중 목적 배터리 탄생
- 기후 변화 대응을 위해 에너지 저장과 CO₂ 포집이 동시에 가능한 이중 목적 배터리의 개발이 가속화되고 있다고 에너지 전문 매체 오일프라이스(OILPRICE)가 최근 보도했다. 영국 서리 대학교(University of Surrey) 연구진은 리튬-CO₂ 배터리용 촉매 개발을 가속화하는 새로운 시스템을 개발했다고 밝혔다. 이 시스템은 랩온어칩(lab-on-a-chip, '칩 속의 실험'이라는 의미) 기술을 기반으로 하며, 백금, 금, 은, 구리, 철, 니켈 등 다양한 재료를 빠르고 효율적으로 테스트할 수 있다. 리튬-CO₂ 배터리는 리튬과 이산화탄소를 결합하여 작동하는 새로운 유형의 배터리다. 에너지를 저장할 뿐만 아니라 CO₂를 포집할 수 있어 기후 변화 대응에 유망한 기술로 평가받고 있다. 이 연구는 '에너지·환경 과학(Energy & Environmental Science)' 저널에 게재됐다. 연구진이 새로운 시스템을 도입해 다양한 재료를 테스트한 결과, 철과 니켈이 가장 효과적인 촉매로 작용한다는 사실을 확인했다. 앞으로 이 시스템을 활용하여 리튬-CO₂ 배터리의 성능 향상과 상용화 연구에 집중할 예정이다. 이 연구를 주도한 카이 양(Kai Yang) 박사는 "우리는 여러 작업을 동시에 진행할 수 있는 혁신적인 랩온어칩 전기화학 테스트 플랫폼을 개발했고, 이 방법은 기존 방법에 비해 비용과 효율성 면에서 우수하며 조작도 더 용이하다"고 설명했다. 에너지 저장과 CO₂ 포집 기술은 기후 변화에 대응하는 데 있어 필수적이다. 에너지 저장은 재생에너지의 일시적 불안정성을 보완하며, CO₂ 포집은 지구 온난화를 완화하기 위해 대기 중 CO₂ 농도를 감소시키는 데 기여한다. 이 두 기술을 결합한 이중 목적 배터리는 기후 변화 대응의 중심 기술로 각광받고 있다. 리튬-CO₂ 배터리는 기존 배터리보다 에너지 밀도가 높아 오랫동안 사용할 수 있다. 또한, 재생에너지와의 연계 사용이 가능해 환경에 더 친화적이다. 하지만, 이중 목적 배터리는 여전히 에너지 저장 용량이 상대적으로 적고, 비용이 높으며, 안전성 문제도 해결 과제로 남아 있다. 연구자들은 리튬-CO₂ 배터리 성능 향상과 상용화를 위해 노력할 계획이며, 여러 종류의 이중 목적 배터리 개발도 계속 진행 중이다. 이중 목적 배터리는 아직 초기 개발 단계에 있지만, 앞으로 기후 변화에 대한 중요한 대응 수단으로 자리매김할 것으로 예상된다.
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에너지 저장·CO₂ 동시 포집하는 이중 목적 배터리 탄생
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中 세계 최초 전기 수직 이착륙 항공기 상용화 임박
- 중국의 드론 제조 기업 이항(eHang)은 자사의 eVTOL(전기 수직 이착륙) 항공기 '이항216(EHang 216)'이 중국 민항국(CAAC)으로부터 타입 인증을 받았다고 뉴 아틀라스(NEW ATLAS)가 보도했다. 이는 세계 최초로 eVTOL 항공기에 대한 타입 인증이다. 이항216은 8개의 프로펠러가 장착된 eVTOL 항공기로, 한 번에 최대 5명의 승객을 태울 수 있다. 이 항공기의 최고 속도는 시속 130km이며, 최대 비행 거리는 35km에 달한다. 이항은 중국 광저우의 푸톈 국제공항에서 이항216을 이용한 승객 운송 서비스를 시작했다. 푸톈 국제공항은 광저우 도심에서 약 30km 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 이항216은 이 구간을 약 15분 만에 연결한다. 이항은 앞으로 '이항 216'의 서비스를 중국 전국으로 확장할 계획이며, 국제 시장으로의 진출도 계획 중이다. 이항의 eVTOL 항공기는 수직 이착륙이 가능해 도심 공간에서의 효율적 이동을 가능하게 하며, 전기 구동 방식으로 소음 감소와 환경 친화적인 면에서도 기대되고 있다. 글로벌 시장 조사 기관 프로스트 앤드 설리번(Frost & Sullivan)의 보고에 따르면, eVTOL 항공기 시장은 2025년까지 약 100조원에 달할 것으로 예상된다. 현재 세계적으로 eVTOL 항공기를 개발 중인 기업은 100여 개에 달한다. 이 중에는 미국의 조비 항공(Joby Aviation), 영국의 버티컬 에어로(Vertical Aerospace), 독일의 볼로콥터(Volocopter) 등이 대표적이다. 중국은 현재 eVTOL(전기 수직 이착륙) 항공기 분야에서 세계를 선도하는 국가 중 하나로 자리매김하고 있다. 이항(eHang)을 비롯해 웨이보(Weibo), 샤오미(Xiaomi)와 같은 중국의 대형 기술 기업들도 이 분야에 적극 투자하며 개발을 진행하고 있다. 중국의 eVTOL 항공기 기술 발전이 가속화됨에 따라, 앞으로 세계 eVTOL 시장에서 중국 기업의 영향력이 더욱 커질 것으로 전망된다. 이항이 세계 최초로 eVTOL 항공기 타입 인증을 받은 것은 중국이 이 분야에서 전 세계적으로 선두를 달리고 있음을 입증하는 사건이다. 이미 2016년부터 이항은 eVTOL 항공기의 상업적 운영을 시범적으로 실시해 왔다. 중국의 빠른 발전 속도에 대해서는 안전 문제에 대한 우려의 목소리도 있지만, 중국은 이를 해결하기 위해 4만회 이상의 시험 비행을 진행했다고 발표했다. 중국의 적극적이고 빠른 추진 방식은 앞으로 세계 eVTOL 시장의 경쟁 구도에 큰 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 중국 기업들이 글로벌 시장에서 선두를 지킬 수 있도록 시장을 빠르게 선점하는 데 성공할지 관심이 집중되고 있다.
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中 세계 최초 전기 수직 이착륙 항공기 상용화 임박
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아마존, 美 드론 활용 의약품 배송 서비스 시작…1시간 내 도착
- 미국의 대표 온라인 쇼핑몰 아마존이 의약품 드론 배송 서비스를 신규 론칭했다고 밝혔다. 서비스 지역에서는 주문한 의약품이 드론을 통해 1시간 내로 고객에게 직접 배송될 예정이다. 일본 매체 니케이 아시아에 따르면 이번 서비스는 미국 텍사스주 칼리지 스테이션 지역에서 먼저 시작되며, 아마존이 운영하는 '아마존 파머시(Amazon Pharmacy)'에서 고객의 주문을 받아 처리한다. 주문이 들어오면, 약사가 해당 의약품을 준비하고 드론에 싣어 고객의 집까지 빠르게 배송하는 시스템이다. 아마존 파머시는 독감이나 폐렴 등 다양한 질병에 대한 처방약 500가지 이상을 드론 배송으로 고객에게 전달하고 있다. 이로써 환자들은 병원이나 약국에 직접 방문하지 않아도 필요한 약을 쉽고 편리하게 받을 수 있게 되었다. 고객이 배송을 받을 주소를 사전에 등록하면, 아마존의 드론은 그 주소로 직접 약을 배송한다. 드론은 목적지에 도착하면 약 4미터 높이에서 약을 땅에 내려놓는다. 이 서비스에는 추가 비용이 발생하지 않는다. 아마존은 이 같은 드론 배송 서비스를 미국 외 다른 국가로도 확대할 계획이다. 2024년까지 영국과 이탈리아에서도 서비스를 시작할 예정이다. 아마존은 더욱 효율적이고 빠른 배송 서비스를 제공함으로써 고객 만족도를 높이고 글로벌 배송 네트워크를 확장해 나갈 계획이다. 헬스케어 부문에 진출한 아마존은 이를 더욱 강화하고 있다. 아마존은 2018년에 온라인 약국 '필팩(PillPack)'을 인수하여 아마존 파머시를 설립했다. 2023년에는 39억 달러(약 5조 2646억원)에 '원메디컬(United Medical)'을 인수하여 구독 기반의 진료 서비스를 제공하고 있다. 아마존은 드론 배송 서비스의 선두 주자로, 그 도입과 개발에 많은 시간과 노력을 투자해왔다. 2013년 처음 드론 배송 아이디어를 공개한 이후, 2022년에는 미국 일부 지역에서 드론 배송을 상용화할 계획이라고 발표했다. 또한 10년 내에 연간 5억 개의 상품을 드론을 통해 배송하는 목표를 세웠다. 아마존은 또한 원격 진료 서비스도 미국 전역에서 활발히 제공하고 있다. 현재는 일부 지역에서만 약품 당일 배송과 드론 배송 서비스를 제공하고 있지만, 앞으로 서비스를 확장하여 더 많은 지역에서 진료부터 처방, 배송까지 원스톱 서비스를 제공할 계획이다. 아마존의 드론 배송 서비스는 의약품 배송 외에도 다양한 상품에 적용될 예정이다. 현재 미국 텍사스주 칼리지 스테이션과 캘리포니아주 록포드에서 서비스가 제공되고 있으며, 2024년까지 서비스를 제공하는 지역 1곳을 추가 확대할 계획이다. 아마존의 미국 드론 배송 서비스는 현재 최대 5파운드(약 2.3kg)의 무게까지 상품을 운반할 수 있으며, 텍사스주 칼리지 스테이션에서는 2022년 12월 이후로 이미 수백 건의 배송이 성공적으로 이루어졌다고 밝혔다. 현재로서는 아마존을 포함하여 윙, 집라인 등 총 5개의 업체가 미국 연방항공국(FAA)으로부터 상업용 드론 배송에 대한 허가를 받았다. 다만, 다양한 규제와 안전성 검증 과정이 필요하기 때문에 드론 배송 서비스는 아직 일부 지역에서만 제한적으로 운영되고 있다. 아마존은 의약품 드론 배송 소식과 함께 신형 드론 MK30을 공개했다. 이 신형 드론은 최대 비행 거리가 24km에 달해 기존 모델 MK27의 12km에 비해 두 배 가량 증가했다. 또한, MK30은 프로펠러를 육각형 고정날개로 둘러싼 독특한 디자인을 적용해 소음을 40% 감소시켰다. 아마존은 2024년부터 이 신형 드론을 미국 일부 지역의 의약품 드론 배송에 활용할 계획이다. 한편, 미국 내에서는 여러 기업들이 드론을 활용한 의약품 배송에 주목하고 있다. 월마트는 2023년부터 텍사스주에서 의약품 드론 서비스를 시작했다. 드론봇은 2022년부터 캘리포니아주에서 혈액 드론 배송 서비스를, 릴리도 올해부터 인디애나주에서 드론을 이용한 의약품 배송 서비스를 실시하고 있다. 물론, 한국에서도 드론 배송의 상용화가 본격적으로 추진되고 있다. 국토교통부는 2025년까지 드론 배송의 본격적인 서비스를 실현하기 위한 로드맵을 마련 중이다. 2023년까지는 드론 배송에 필요한 법적 및 제도적 기반을 구축할 예정이며, 2024년에는 도심을 포함한 일부 지역에서 시범 사업을 운영할 계획이다. 2025년부터는 시범 사업의 결과를 바탕으로 전국적인 드론 배송 서비스 확대를 목표로 하고 있다. 현재 한국의 드론 배송 시장은 초기 단계에 있지만, 기술 발전과 정부의 적극적인 지원에 힘입어 빠른 성장이 예상된다. 아마존과 같은 글로벌 기업들의 성공 사례를 바탕으로, 드론 배송이 한국의 물류와 의약품 배송 분야에서도 혁신을 가져올 것으로 전망된다.
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아마존, 美 드론 활용 의약품 배송 서비스 시작…1시간 내 도착
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