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- LG화학, 도요타에 3조원 규모 양극재 공급⋯이차전지 소재
- LG화학이 도요타와 이차전지 소재인 양극재 공급계약을 체결했다. 이는 LG에너지솔루션이 도요타와 체결한 전기차 배터리 공급계약에 이어 또 하나의 큰 계약으로 눈길을 끈다. LG화학은 10일 도요타 북미 생산·기술 담당 법인인 TEMA와 2030년까지 전기차용 양극재를 공급할 계약을 맺었다고 밝혔다. 이번 계약 규모는 총 2조8600억원이다. 업계 추산에 따르면 이는 약 60만∼70만대의 전기차를 생산할 수 있는 양이다. 이번 계약의 특징으로는 LG화학이 미국의 인플레이션 방지법(IRA)에 부합하는 양극재를 제조하여 공급한다는 점이다. 이로써 LG화학은 도요타와 장기적인 파트너십을 구축하게 될 전망이다. 특히 도요타 전기차에 LG화학 양극재 첫 도입이라는 사실로 인해 더욱 의미가 깊다. 앞서 LG에너지솔루션(LGES)은 이미 도요타와 20기가와트시(GWh)의 전기차 배터리를 공급하는 계약을 체결했지만, LG화학 측은 이번 계약이 그와는 별개의 계약이라고 밝혔다. 신학철 LG화학 부회장은 "북미에서의 전기차 구매자들에게 우수한 품질과 안정성을 제공하기 위해 도요타와의 협력을 강화할 것"이라면서 "안정적인 공급망을 바탕으로 종합 전지 소재 기업으로서의 지위를 더욱 확고히 하겠다"고 강조했다. 한편, LG에너지솔루션(LGES)은 지난 4일 도요타와 미국에서 생산되는 전기차용 배터리 공급 계약을 체결했다. LGES는 NCMA 롱셀 파우치형 배터리를 도요타에 공급한다. 10일 테슬라레티(TESLARATI)에 따르면 LGES는 2025년부터 매년 20GWh 규모의 고니켈 NCMA 배터리 모듈을 도요타에 공급하기로 했다. 이 회사는 도요타의 NCMA 배터리 모듈을 미시간주 신공장에서 생산하게 된다. 일본 자동차 제조사는 켄터키주 토요타 제조공장에서 생산되는 전기차에 LGES 배터리 모듈을 탑재할 계획이다. 도요타 자동차 북미 사장 겸 CEO인 테츠오 테드 오가와(Tetsuo 'Ted' Ogawa)는 "도요타의 목표는 탄소 배출량을 최대한 빨리, 최대한 많이 줄이는 것"이라고 말했다. 오가와 사장은 "북미에서 도요타의 다양한 경로 접근 방식과 배터리전기차(BEV) 성장 계획을 지원하기 위해 장기적인 관계를 통해 대규모 리튬 이온 배터리 공급을 확보하는 것은 우리의 제조 및 탄소 저감 계획을 달성하는 데 매우 중요하다. LG에너지솔루션과의 협력을 통해 고객이 기대하는 성능과 품질을 제공하는 제품을 제공할 수 있게 되어 기쁘다"고 밝혔다. 지난달 도요타는 2025년까지 60만 대의 배터리 전기차를 생산하겠다는 목표를 발표했다. 이번 LGES 공급 계약은 도요타의 목표를 향한 첫걸음이다. 계약의 일환으로 LGES는 미시간주 배터리 시설에 30억 달러를 투자하여 도요타의 요구사항만을 충족하는 셀 및 모듈 생산 라인을 구축할 예정이다. 새로운 생산 라인은 2025년까지 완공할 계획이다. 앞서 도요타는 2023년 5월, 켄터키에서 3열 배터리 전기 SUV를 공개하며 전기화에 대한 의지를 확고히 했다. 이 회사는 2025년까지 켄터키에서 새로운 전기 SUV의 생산을 시작할 것이라고 발표했다. 또한 3열 완전 전기 SUV의 배터리는 노스캐롤라이나에 있는 도요타의 배터리 제조 공장에서 생산될 것이라고 밝혔다. 이 자동차 제조업체는 3열 전기 SUV 생산을 위해 노스캐롤라이나에 있는 새로운 배터리 시설인 리버티 공장에 21억 달러를 추가로 투자할 계획이다. 리버티 공장은 2025년까지 6개의 배터리 조립 라인, 4개는 하이브리드 전기차 전용, 2개는 배터리 전기차(BEV)용 셀에 집중하여 생산을 시작할 예정이다.
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- 산업
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- 폐플라스틱 업사이클링 비누 제작 성공
- 버지니아 공대에서 플라스틱 폐기물로 비누를 만드는 기술이 개발됐다. 폐플라스틱을 비누와 세제와 같은 계면활성제로 재활용하는 방법이 개발됐다. 미국 과학 전문매체 사이테크데일리에 따르면 버지니아 공대의 연구원들은 플라스틱을 비누, 세제 등을 만드는 데 사용되는 계면활성제라는 귀중한 화학 물질로 업사이클링하는 새로운 기술을 개발했다. 플라스틱과 비누는 질감, 모양, 사용 방법면에는 공통점이 거의 없다. 하지만 분자 수준에서 이 둘 사이에는 놀라운 연관성이 있다. 오늘날 세계에서 가장 일반적으로 사용되는 플라스틱 중 하나인 폴리에틸렌의 화학 구조는 비누의 화학 전구체로 사용되는 지방산의 화학 구조와 놀랍도록 유사하다. 두 물질 모두 긴 탄소 사슬로 이루어져 있지만 지방산은 사슬 끝에 원자 그룹이 하나 더 있다. 버지니아 공과대학의 류궈량(Guoliang 'Greg' Liu) 화학 부교수는 폴리에틸렌의 구조와 지방산의 유사성에 주목했다. 그는 이러한 유사성을 기반으로 폴리에틸렌을 지방산으로 변환하면, 몇 가지 추가 과정을 통해 비누를 제조할 수 있을 것이라는 아이디어를 장기간 갖고 있었다. 문제는 긴 폴리에틸렌 사슬을 적절한 길이의 여러 사슬로 분리하고, 그 과정을 효율적으로 진행하는 것이었다. 류 교수는 이 방법을 통해 저렴한 플라스틱 폐기물을 가치 있는 제품으로 업사이클링하는 높은 잠재력을 인식했다. 류 교수는 벽난로 앞에서 겨울 저녁을 즐기다가 벽난로에서 나오는 연기가 나무 연소 중 생성되는 작은 입자로 이루어져 있다는 점에 착안했다. 안전과 환경상의 이유로 플라스틱을 벽난로에서 태워서는 안 되지만, 류 교수는 안전한 실험실 환경에서 폴리에틸렌을 태울 수 있다면 어떤 일이 일어날지 궁금해지기 시작했다. 폴리에틸렌이 불완전 연소하면 나무를 태울 때처럼 '연기'가 발생할까. 만약 누군가가 그 연기를 포집한다면, 그 연기는 무엇으로 만들어질까. 화학과 블랙우드 생명과학 주니어 교수 펠로우십의 류 교수는 "장작은 주로 셀룰로오스 같은 폴리머로 구성되어 있다. 연소 시 이 폴리머는 짧은 사슬로 분해되며, 결국 작은 기체 분자로 변한 뒤 이산화탄소로 완전히 산화된다"고 말했다. 그는 또 "합성 폴리에틸렌 분자도 비슷한 방식으로 분해할 수 있는데, 작은 기체 분자로 완전히 분해되기 전 단계에서 그 과정을 멈추면 짧은 사슬의 폴리에틸렌과 유사한 분자를 얻을 수 있다"고 덧붙였다. 연구실의 화학과 박사과정 학생인 젠 쉬(Zhen Xu)와 에릭 무냐네자(Eric Munyaneza)의 도움으로 류 박사는 온도 구배 열분해라는 공정으로 폴리에틸렌을 가열할 수 있는 오븐과 같은 작은 반응기를 만들었다. 아래쪽의 오븐은 폴리머 사슬을 끊을 수 있을 만큼 충분히 높은 온도를 유지하고, 위쪽의 오븐은 더 이상의 분해를 멈출 수 있을 만큼 낮은 온도로 냉각되는 구다. 열분해가 끝난 후 잔여물을 확인하니 '단쇄 폴리에틸렌', 더 정확하게는 왁스로 구성되어 있었다. 류 박사는 이것은 플라스틱을 비누로 업사이클링하는 방법을 개발하는 첫 번째 단계였다고 말했다. 비누화 등 몇 가지 단계를 더 추가한 후, 연구팀은 세계 최초로 플라스틱으로 비누를 만들었다. 이 과정을 계속 진행하기 위해 연구팀은 컴퓨터 모델링, 경제 분석 등의 전문가들의 도움을 받았다. 이들 전문가 중 일부는 버지니아 공대의 고분자 혁신 연구소와의 연계를 통해 팀에 합류했다. 이 그룹은 함께 업사이클링 프로세스를 문서화하고 개선해 과학계와 공유할 준비가 될 때까지 연구를 진행했다. 이 연구는 최근 사이언스 저널에 게재됐다. 논문의 수석 저자인 젠 쉬는 "우리 연구는 새로운 촉매나 복잡한 절차를 사용하지 않고도 플라스틱 업사이클링을 위한 새로운 경로를 보여준다. 이 연구에서 우리는 플라스틱 재활용을 위한 탠덤 전략의 잠재력을 보여주었다"고 말했다. 그는 "앞으로 사람들이 더 창의적인 업사이클링 절차를 개발할 수 있는 계기를 마련할 것"이라고 기대했다. 비록 폴리에틸렌이 이 프로젝트에 영감을 준 플라스틱이었지만, 이 업사이클링 방법은 다른 유형의 플라스틱인 폴리프로필렌에도 작용할 수 있다. 이 두 재료는 제품 포장, 식품용기, 직물 등 일상에서 소비자가 많이 접하는 플라스틱의 대부분을 차지한다. 업사이클링 기술의 또 다른 장점은 플라스틱과 열이라는 매우 간단한 재료만 있으면 가능하다는 점이다. 공정의 후반 단계에서는 왁스 분자를 지방산과 비누로 전환하기 위해 몇 가지 추가 성분이 필요하지만, 플라스틱의 초기 변형은 간단한 반응이다. 따라서 이 방법은 비용 효율성이 높고 환경에 미치는 영향이 비교적 적다. 업사이클링이 대규모로 효과적으로 이루어지려면 최종 제품이 공정 비용을 감당할 수 있을 만큼 가치가 있어야 하며, 다른 재활용 옵션보다 경제적으로 더 매력적이어야 한다. 대규모로 업사이클링이 효과적으로 이루어지려면 최종 제품은 프로세스 비용을 상환하고 대안 재활용 옵션보다 경제적으로 더 유리하게 만들 수 있을 정도로 가치 있어야 한다. 비록 비누가 처음에는 특별히 비싼 상품으로 보이지 않을 수 있지만, 실제로 무게로 비교할 때 플라스틱의 두 배 이상의 가치가 있을 수 있다. 현재 비누와 세제의 평균 가격은 톤 당 약 3550달러(약 478만원)이고 폴리에틸렌은 톤 당 약 1150달러(약 155만원)다. 류 교수는 이 연구는 사용한 플라스틱을 다른 유용한 재료의 생산으로 전환하여 폐기물을 줄일 수 있는 새로운 방법의 토대를 마련했다고 말했다. 그는 시간이 지나면 전 세계의 재활용 시설에서 이 기술을 도입할 수 있기를 기대했다. 젠 쉬는 "플라스틱 오염은 특정 국가의 문제가 아니라 전 세계적인 과제임을 인지해야 한다. 복잡한 촉매나 시약 대신 간단한 공정은 많은 나라에서 더 쉽게 적용될 수 있다"라며, "이 방법이 플라스틱 오염 문제 해결의 좋은 시작이 되길 바란다"고 말했다.
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- 산업
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- 英 다우든 부총리, "규제 없는 AI, 세계 불안정 초래" 경고
- 하루가 다르게 발전하는 인공 지능(AI) 시장을 두고 규제 방안을 먼저 마련해야 한다는 목소리가 높아지고 있다. BBC는 최근 올리버 다우든 영국 부총리는 정부가 행동하지 않으면 인공 지능(AI)이 세계 질서를 불안정하게 만들 수 있다고 경고했다고 전했다. 다우든 부총리는 유엔에서 AI 개발 속도가 각국 정부의 안전 확보 능력을 넘어서는 위험에 대해 논의할 계획이다. 영국은 오는 11월 AI 규제를 논의하기 위해 '글로벌 서밋' 개최를 앞두고 있다. 규제가 없는 AI는 결국 일자리를 빼앗고, 잘못된 정보를 부추기거나 차별을 고착화할 수 있다는 주장이다. AI 개발 속도보다 규제 뒤처져 다우든 부총리는 뉴욕에서 열리는 유엔 총회에서 "개별 기업과 국가가 경계를 최대한 멀리, 그리고 빠르게 넓히기 위해 노력하는 글로벌 경쟁이 시작됐다"고 연설했다. 그는 "현재 AI에 대한 글로벌 규제는 현재의 발전 속도에 비해 뒤처지고 있다"고 우려했다. 과거에는 각국 정부가 기술 발전에 대응하여 규제를 만들었지만, 이제는 AI의 발전과 함께 규제를 만들어야 한다는 것. 다우든은 정부와 시민이 위험을 적절히 완화할 수 있다는 확신을 가져야 하는 것처럼 AI 관련 기업도 "스스로 숙제를 해결해야 한다"고 강조했다. 국가가 조치를 취해야만 국민들이 가장 중요한 국가 안보에 대한 우려를 완화하고 안심할 수 있다. 급증하는 AI 시장 전망 많은 전문가들은 일부 AI 시스템의 급격한 기능 향상에 놀라움을 금치 못했다. 서리 대학의 앤드류 로고이스키 교수는 BBC 뉴스와의 인터뷰에서 "우리는 지평이 좁아지는 것을 목격했다"라고 말했다. 그러나 AI 서비스를 제공하는 페컬티AI(Faculty.ai)의 마크 워너는 방사선 스캔에서 암의 징후를 찾는 것과 같은 특정 작업을 수행하도록 설계된 좁은 의미의 AI와 일반 인공 지능을 구분하는 것이 중요하다고 지적했다. 그는 "이러한 알고리즘은 현재로서는 언제 개발될지 예측할 수 없는 새로운 속성을 가진 강력한 알고리즘"이라고 말했다. 워너는 "개인적으로는 현재 세대의 기술에 대해 크게 걱정하지는 않지만, 정부가 점점 더 강력한 버전에 대비하고 무엇을 할 수 있을지 미리 살펴보는 것이 합리적이라고 생각한다"고 말했다. 그는 "저는 15년 동안 AI 안전분야를 지켜봐 왔지만 2~3년 전만 해도 아무도 이러한 논의에 관심을 두지 않았다. 그래서 저는 AI 안전에 대한 진지한 국제적 대화를 시작한 것만으로도 그 자체로 성공이라고 생각한다"고 말했다. 다른 주요 AI 기업들도 규제가 필요하다는 데 동의한다. 최근 워싱턴에서 열린 업계 사장단 비공개 회의에서 일론 머스크 테슬라 CEO는 AI 규제에 대한 압도적인 공감대가 형성됐다고 말했다. 소수 민족 등 소외지역 논의 포함해야 그러나 채텀하우스 국제문제 싱크탱크의 야스민 아피나는 AI 규제가 빠른 시일내에 국제적 합의에 도달하는 것은 어려울 것이라는 입장이다. 아피나는 "사람들이 동의하는 데 오랜 시간이 걸렸던 핵무기와 비교해 AI는 너무 복잡하고 기술적으로도 다르기 때문에 동의할 만한 것을 협상하는 게 쉽지 않을 것 같다"고 말했다. 아울러 소규모 국가, 소외된 지역 사회, 소수 민족에 속한 사람들도 의미 있는 의견을 제시할 필요가 있다고 지적했다. 아피나는 "그들이 테이블에 참석하지 않고, 실제로 목소리를 내지 않는 한 그들은 소외될 수 밖에 없다"고 우려했다. 한편, 리시 수낵 총리는 영국이 AI 규제의 주도권을 잡기를 원한다. 그러나 지난달 하원 과학혁신기술위원회는 법의 신속한 도입 없이는 유럽연합의 AI 법이 글로벌 표준이 되어 영국의 노력을 대체할 수 없다고 경고했다. 이제는 해체된 AI 위원회의 전 멤버로 정부에 자문을 제공했던 워너는 "영국이 투자를 준비하면 AI의 안전한 발전을 선도할 수 있다"고 주장했다. 그는 "이것은 매우 실용적인 중간 경로로 느껴진다. 현재로서는 AI 규제 법안을 만드는 데 많은 자금이 필요하지 않다"고 말했다.
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- IT/바이오
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- 러시아, 결빙 방지 장치 없는 유조선 첫 북극 통과⋯제재 우회
- 우크라이나와 전쟁을 벌이고 있는 러시아가 서방 국가의 제재를 피하기 위해 결빙 방지 장치 없는 유조선으로 북극 항로를 처음으로 통과했다. 러시아가 중국으로 더 많은 원유를 운송하기 위해 결빙 방지(ice-protection, 아이스 프로텍션) 시스템을 사용하지 않는 최초의 아프라막스 유조선을 북극 지역으로 보낸 것. 아프라막스급 유조선(Aframax vessel)은 중량톤수 8만~12만미터톤인 유조선이다. 이 유조선은 단거리에서 중거리 원유 수송에 최적화된 배다. 외신 하이노스뉴스(highnorthnews)는 이러한 결정은 서구의 제재로 어려움을 겪고 있는 러시아가 새로운 경로를 개척하기 위해 예전부터 존재해온 결빙 방지 관행을 포기한 것으로 보인다고 전했다. 레오니드 로자(Leonid Loza) 호는 지난 9월 11일 이른 아침 무르만스크(Murmansk, 북극권 최대 도시) 외곽의 우바 FSO 정박지에서 중국 닝보(Ningbo, 寧波 중국 저장성 동부의 도시)를 향해 출발했다. 현재의 속도와 항로에 따르면 최대 100만 배럴의 원유를 운반할 수 있는 이 아프라막스급 유조선은 노바야젬랴(Novaya Zemlya, 유럽의 동북쪽 끝 북극해에 위치) 군도 북쪽을 지나 러시아의 북극 항로에 들어갈 것으로 예상된다. 이는 2023년 초 러시아 당국이 발표한 계획대로, 아이스 클래스(ice class, 얼음 등급)가 아닌 일반 석유 탱커로 북극 해양 경로를 이용해 원유 선적을 진행하고 있음을 의미한다. '얼음 등급'은 선박이 해빙을 통과할 수 있도록 하는 추가 강화 수준이나 기타 장치를 나타내기 위해 분류 협회 또는 국가 기관에서 지정한 표기법을 의미한다. 일부 얼음 등급에는 선박의 얼음 항해 성능에 대한 요구 사항도 포함된다. 그러나 모든 선박이 얼음 등급으로 제작되는 것은 아니다. 내빙 등급에 맞게 선박을 건조한다는 것은 선체가 더 두꺼워야 하는 등 더 많은 요구 사항이 필요하기 때문이다. 그동안 원유 선적은 결빙 방지 장치가 있는 선박으로만 이루어졌다. 레오니드 로자는 북극 항로를 통해 시도한 최초의 일반 유조선이다. 이 선박의 운영자인 NS 브리즈 선박(NS Breeze Shipping)은 지난 9월 1일 러시아 북극 항로를 관리하는 해사규제기구인 로스아톰(Rosatom)으로부터 비얼음 등급 허가를 받았다. 이 선박은 빙해가 없는 물에서는 독립적으로 항해하고 얇은 얼음 조건에서는 쇄빙선의 에스코트를 받을 수 있다. 제재로 인한 항로 변경 러시아는 제재로 인해 유럽의 원유 시장 접근이 불가능해지자 북극과 우랄산맥 지역의 일부 원유를 중국으로 보내기로 결정했다. 이에 지난 7월과 8월 두달 동안 바르네츠 해의 무르만스크를 비롯한 발트해의 프리모르스크(Primorsk) 항구와 우스트-루가(Ust-Luga) 항구에서 얼음 등급이 더 가벼운 유조선 약 12척을 출항시켰다. 그와 함께 시베리아 동부 해(East Siberian Sea)의 출항이 힘든 얼음 환경으로 인해 초기 선적은 몇주 이상 지연됐다. 원유 유조선은 더 나은 환경과, 쇄빙선과 이동하기 위해 기다려야만 했다. 러시아의 이같은 조치에 대해 브리티시 컬럼비아 대학의 국제 정치와 국제법 캐나다 연구원인 마이클 바이어스 교수는 "절박한 나라들은 절박한 조치를 취한다. 적어도 이 유조선은 엑슨발데즈 원유 유출 사고 이후 국제해사기구(IMO)에서 법 개정으로 인해 이중 선체를 갖추게 되어 안전하다"고 설명했다. '엑슨발데즈 원유 유출 사고'는 1989년 유조선 엑슨발데즈가 미국 알래스카주 프린스 윌리엄 만에서 좌초되면서 적하돼있던 원유 1100만 갤런(24만 배럴)이 유출된 사고를 말한다. 이 사고는 지금까지 해상에서 발생한 인위적 환경 파괴 중 최악의 사건으로 간주되고 있다. 바이어스 교수는 "러시아는 전쟁 중이며 심각한 제재를 받고 있다. 크렘린은 중국과 같이 원유를 구매하려는 국가에 원유를 공급하기 위해 필사적일 것"이라고 지적했다. 레오니드 로자 유조선은 중국으로 향하는 길에 알래스카 서부 해안에 인접한 베링 해협을 지날 예정이다. 결빙 장치 없이 베링 해협을 통과하는 원유 유조선은 올해까지는 극히 드물었다. 내년에 아케틱의 예니세이 만(Yenisei Bay)에서 대규모 보스토크(Vostok) 원유 프로젝트가 가동되면 계절적으로 빙해로 덮인 이 해상을 통해 원유 운송이 증가할 것으로 예상된다. 그러나 전문가들은 얼음 등급이 없는 유조선의 북극 항해로 새로운 위험이 증가할 것이라고 우려했다. 바이어스 교수는 "한 나라가 북극 주요 국가들의 일반적인 관행을 변경할 수 있을까요? 다른 국가들은 러시아를 따르지 않을 것으로 예상한다"라고 말했다.
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- 산업
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- [퓨처 Eyes(3)] 양자 컴퓨터, AI·챗GPT보다 더 큰 기술 혁신 온다
- 미래 기술에서 양자 컴퓨터를 빼고 이야기할 수 없다. 양자 컴퓨터는 독특한 도전과제를 제시하고 전례 없는 연산 능력을 약속하는 최첨단 기술이다. 양자 컴퓨터는 양자역학의 원리를 이용하여 작동한다. 이진 논리(0과 1)와 순차적 계산으로 작동하는 기존 컴퓨터와 달리, 양자 컴퓨터는 무한한 수의 가능한 결과를 나타낼 수 있는 양자 비트, 즉 '큐비트(qubit)'라는 정보 단위를 사용해 계산을 수행한다. 이를 통해 양자 컴퓨터는 양자역학의 확률적 특성을 활용하여 엄청난 수의 계산을 동시에 수행할 수 있다. 인공지능(AI) 챗 GPT보다 더 큰 기술혁신을 몰고 올 것으로 기대되는 양자 컴퓨터의 장점은 첫째, 기존 컴퓨터보다 어떤 작업도 더 빠르게 수행할 수 있다. 양자 컴퓨터에서는 원자가 기존 컴퓨터보다 더 빠르게 움직이기 때문이다. 둘째, 높은 수준의 정밀도로 국가 보안 및 메가데이터 처리에 적합하다. 셋째, 에너지 낭비가 적다. 양자 컴퓨터는 아직 초기 단계에 있지만 암호화부터 신약 개발에 이르기까지 다양한 분야에 혁신을 가져올 잠재력을 가지고 있다. 양자 컴퓨터를 사용하면 부작용이 적고 더 효과적인 신약을 개발할 수 있다. 또한 IT 보안의 주요 도전 과제이기도 하다. 연구자와 기술 기업은 양자 컴퓨터의 성능을 견딜 수 있는 새로운 암호화 방법을 모색해야 한다. 여기에는 새로운 암호화 알고리즘을 개발하거나 양자역학의 원리를 사용하여 '양자 암호화'로 알려진 것을 만드는 게 포함될 수 있다. 프랑스 일간 경제지 라 트리뷘(LATRIBUNE)에 따르면 2030년까지 2000~5000대의 양자 컴퓨터가 작동할 것으로 보인다. 이 매체는 양자 컴퓨터 퍼즐에는 많은 조각이 있기 때문에 가장 복잡한 문제를 처리하는 데 필요한 하드웨어와 소프트웨어는 2035년 이후에나 존재할 수 있다고 전망했다. 또 대부분의 기업은 2035년까지 양자 컴퓨터를 통해 상당한 가치를 창출할 수 없겠지만, 일부 기업은 향후 5년 동안 이득을 볼 수 있을 것으로 내다봤다. 양자 컴퓨터 시장 규모는 2022년 약 10억 달러에서 2030년 80억 달러로 증가할 것으로 추정된다. 퓨처 아이즈에서는 양자 컴퓨터 작동 원리와 금융이나 생명공학, 공급망 등의 적용 분야, 향후 양자 컴퓨터 개발 과제 등을 점검해본다. 양자 컴퓨터의 작동 원리 1) 중첩 양자컴퓨터의 '중첩(Quantum superposition)'은 양자역학의 기본 원칙 중 하나로, 양자시스템이 두 개 이상의 상태를 동시에 가질 수 있다는 개념을 의미한다. 전통적인 컴퓨터에서 비트는 0 또는 1의 값을 갖는다. 그러나 양자컴퓨터에서 '큐비트'는 중첩의 원칙 덕분에 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있다. 이러한 특성은 양자컴퓨터가 복잡한 계산을 전통적인 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 수행할 수 있게 해준다. 2) 양자 얽힘 양자 얽힘은 큐비트가 서로 결합하여 한 큐비트의 상태가 다른 큐비트의 상태에 즉각적으로 영향을 미칠 수 있게 함으로써 큐비트 사이의 거리에 관계없이 큐비트를 연결할 수 있게 한다. 이 특성 덕분에 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 복잡한 문제를 더 효율적으로 해결할 수 있다. 3) 양자 게이트 양자 게이트는 큐비트 집합에서 수행할 수 있는 연산이다. 양자 게이트는 고전 컴퓨팅의 논리 게이트와 유사하지만, 중첩과 얽힘 덕분에 양자 게이트는 가능한 모든 입력을 동시에 처리할 수 있다. 양자 컴퓨터의 적용 잠재력 양자 컴퓨터의 잠재력은 방대한 양의 정보를 병렬로 처리할 수 있어 기존 컴퓨터에 비해 계산 능력이 기하급수적으로 증가한다는 데 있다. 기존 컴퓨터는 한 사람의 경주 결과를 계산할 수 있지만, 양자 컴퓨터는 서로 다른 경로를 가진 수백만 명의 참가자가 참여하는 경주를 동시에 분석하고 확률 기반 알고리즘을 사용하여 가장 가능성이 높은 우승자를 결정할 수 있다. 양자 컴퓨터는 특히 여러 가지 확률적 결과가 나오는 최적화 문제와 시뮬레이션을 해결하는 데 적합하며 물류, 의료, 금융, 사이버 보안, 날씨 추적, 농업 등의 분야에 혁신을 가져올 수 있다. 양자 컴퓨터의 영향력은 지정학까지 확장되어 전 세계적으로 힘의 역학 관계를 재편할 수 있다. 양자 컴퓨터는 금융과 생명공학, 공급망 등 많은 산업 분야에 혁신을 가져올 것이다. ◇ 금융 금융 및 투자 산업은 양자 AI(퀀텀 AI)의 혜택을 크게 받을 수 있는 분야 중 하나다. 대량의 데이터를 실시간으로 분석할 수 있는 양자 AI 알고리즘은 금융회사가 보다 정보에 입각한 투자 결정을 내리고 리스크를 보다 효과적으로 관리하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 양자 AI는 시장 동향을 분석하고 주식, 채권 및 기타 금융상품의 움직임을 예측하는 데 사용될 수 있다. 이는 투자자가 투자 시점에 대해 더 많은 정보를 바탕으로 구매, 판매 또는 보유 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있다. 또한 금융회사가 새로운 투자 기회를 파악하는 데도 도움이 될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 대량의 데이터를 분석하여 새로운 트렌드와 성장 가능성이 있는 산업을 파악할 수 있다. 이를 통해 투자자는 새로운 산업의 초기 단계에 진입하고 잠재적으로 상당한 투자 수익을 얻을 수 있다. ◇ 생명공학 양자 AI는 유전자 데이터와 기타 복잡한 의료 정보를 분석할 수 있는 능력을 통해 질병에 대한 새로운 치료법과 치료법을 찾아내는 데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 양자 AI는 대량의 유전자 데이터를 분석하여 암과 같은 질병의 근본적인 원인을 파악하는 데 사용될 수 있다. 이는 연구자들이 이러한 질병을 유발하는 특정 유전자 돌연변이를 표적으로 하는 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 의료진이 환자 개개인에게 맞춤화된 치료를 제공하는 데 도움이 될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 환자의 유전자 데이터를 분석하여 해당 환자의 특정 질환에 가장 효과적인 치료법을 찾아낼 수 있다. 이를 통해 의료진은 보다 효과적인 치료를 제공하고 환자 치료 결과를 개선할 수 있다. ◇ 공급망 및 물류 물류 및 공급망 관리는 양자 AI의 혜택을 크게 받을 수 있는 또 다른 분야다. 복잡한 물류 네트워크를 최적화함으로써 기업은 비용을 절감하고 효율성을 개선할 수 있다. 양자 AI는 배송 경로와 배송 시간을 분석하여 가장 효율적인 상품 운송 방법을 파악하는 데 사용될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 판매 데이터 및 기타 요인을 분석하여 제품 수요를 예측하고 기업이 재고 수준을 최적화할 수 있도록 도울 수 있다. 이를 통해 기업은 낭비를 줄이고 수익성을 개선할 수 있다. ◇ 기후 및 환경 모델링 양자 AI는 기후 및 환경 모델링에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 연구자들은 대량의 환경 데이터를 분석함으로써 기후 변화의 영향을 더 잘 이해하고 그 영향을 완화하기 위한 전략을 개발할 수 있다. 양자 AI는 위성 데이터를 분석하여 해수면 변화를 추적하고 해수면 상승이 해안 지역 사회에 미치는 영향을 예측하는 데 사용될 수 있다. 또 기상 조건을 분석하고 허리케인이나 토네이도와 같은 자연재해의 발생 가능성을 예측하는 데에도 사용될 수 있다. 양자 컴퓨터의 개선점 양자 컴퓨터는 큐비트 수정과 양자 오류 등의 수정, 양자 알고리즘 개발 등이 문제점으로 거론된다. 이를 개선하면 양자 컴퓨터는 상상할 수 없는 혁신적인 단계로 접어들 것으로 보인다. 1) 큐비트 개선 양자 컴퓨팅의 기본 단위인 큐비트는 고전적인 비트에 해당한다. 연구자들은 양자 정보를 보다 안정적으로 저장하고 조작할 수 있는 더 안정적이고 일관된 큐비트를 개발하기 위해 노력하고 있다. 초전도 큐비트, 갇힌 이온 기반 큐비트, 광자 기반 큐비트 등 다양한 기술이 연구되고 있다. 2) 큐비트 수 증가 양자 계산의 규모와 복잡성은 사용 가능한 큐비트 수에 따라 달라진다. 연구자들은 더 강력한 양자 알고리즘을 실행하기 위해 큐비트 수를 크게 늘리고자 한다. 큐비트 수가 많은 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 접근할 수 없는 계산을 수행할 수 있게 해준다. 3) 양자 오류 수정 양자 시스템은 노이즈, 간섭, 불안정성 등의 요인으로 인해 오류가 발생하기 쉽다. 양자 오류 수정은 양자 오류를 감지하고 수정하는 기술을 개발하여 실제 시스템에서 양자 계산의 신뢰성을 보장하는 것을 목표로 하는 활발한 연구 분야다. 4) 양자 알고리즘 연구원들은 양자 컴퓨터에서 실행되도록 설계된 특정 알고리즘을 개발하기 위해 노력하고 있다. 이러한 알고리즘은 양자 속성을 활용하여 기존 알고리즘보다 복잡한 문제를 더 빠르게 해결한다. 유망한 양자 알고리즘의 예로는 쇼 인수분해 알고리즘, 그로버 검색 알고리즘, 양자 시뮬레이션 알고리즘 등이 있다. 5) 양자 머신 러닝과 양자 인공 지능의 사용 연구자들은 양자 시스템의 고유한 특성을 활용할 수 있는 새로운 머신러닝 및 인공 지능 알고리즘을 개발하기 위해 양자 컴퓨팅의 활용을 모색하고 있다. 6) 양자 클라우드 서비스의 부상 큐비트 수와 일관성 시간이 증가함에 따라 많은 기업이 사용자에게 양자 클라우드 서비스를 제공하여 자체 양자 컴퓨터를 구축하지 않고도 양자 컴퓨팅의 성능을 이용할 수 있도록 하고 있다. 7) 양자 오류 수정의 발전 양자 컴퓨터를 실질적으로 유용하게 사용하려면 계산 중에 발생하는 오류를 최소화하는 양자 오류 수정 기술이 필요하다. 이 목표를 달성하기 위해 많은 새로운 기술이 개발되고 있다. 양자 컴퓨팅은 아직 개발 초기 단계에 있으며, 널리 사용 가능하고 상업적으로 실행 가능한 양자 시스템이 현실화되려면 많은 기술적 과제를 극복해야 한다. 하지만 이러한 혁신 분야의 지속적인 발전은 가까운 미래에 양자 컴퓨팅에 대한 흥미로운 전망을 열어줄 수 있다. 양자 컴퓨팅은 새로운 논리 패러다임으로 인해 프로그래밍에 완전히 다른 접근 방식이 필요하다. 이 기술의 잠재력을 효과적으로 활용하려면 불확실성과 반복적인 휴리스틱 접근 방식을 수용하는 것이 필수적이다. 그러나 양자 컴퓨팅의 한 가지 중요한 과제는 오류 확률을 높이지 않고 여러 큐비트를 연결해야 한다는 점이다. 이는 양자 컴퓨팅 기술의 상업적 성장을 가로막는 중요한 장애물로 남아 있다. 양자 상태를 저하시키는 디코히어런스를 피하기 위해 큐비트를 실제 환경으로부터 격리해야 한다는 현실적인 제약이 있다. 현재는 극도로 낮은 온도로 냉각하는 것이 격리에 사용된다. 현재 진행 중인 연구에서는 양자 프로세서의 확장성과 상업적 실용성을 높이기 위해 포토닉스 및 다양한 소재를 포함한 다양한 방법론을 모색하고 있다. 또한 양자 컴퓨터는 '1000큐비트'의 강력한 성능이 필요하다. 지난 10년 동안 양자 컴퓨팅은 괄목할 만한 발전을 이루었다. 예를 들어 IBM은 2017년에 50큐비트 칩을 출시했으며, 2019년에는 특정 계산에서 가장 빠른 기존 슈퍼컴퓨터를 능가하는 성능을 보였다고 주장했다. 1000큐비트 양자 컴퓨터 개발 경쟁이 이미 진행 중이며, 더 많은 발전이 기대된다. 양자 컴퓨터의 잠재력을 최대한 발휘하려면 오류 수정 큐비트의 개발이 필수적이다. 현재의 양자 프로세서는 하나의 오류 수정 큐비트를 구현하기 위해 상당한 수의 표준 큐비트가 필요한 경우가 많다. 그러나 이 문제는 향후 몇 년 내에 해결될 것이라는 낙관적인 전망이 나오고 있다. 현재 거론하는 양자 컴퓨터에 대한 단기적인 전망은 과장된 것일 수 있지만, 장기적인 결과는 판도를 바꿀 가능성이 높다. 다양한 분야에서 전 세계적으로 관심이 높아지면서 상당한 자본이 투입되고 있으며, 향후 몇 년 동안 놀라운 실용적 혁신이 이루어질 수 있는 기반을 마련하고 있다. 양자 컴퓨터는 전례 없는 연산 능력을 제공하고 다양한 산업과 분야에 혁명을 일으켜 세상을 변화시킬 수 있는 가능성을 지니고 있다. 아직 해결해야 할 과제가 남아 있지만, 양자 기술의 지속적인 발전은 언제든 획기적인 발전이 일어날 수 있음을 시사한다. 양자 컴퓨터의 잠재력을 활용하면 모든 첨단 기술 중에서 가장 영향력 있는 기술이 되어 우리 사회에 큰 발전을 가져올 것으로 기대된다.
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- 포커스온
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