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2024-11-25 (월)

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원숭이, 유전자 조작 돼지 신장 이식해 2년 생존

돼지의 신장을 이식 받은 원숭이가 2년 이상 생존했다는 실험 결과가 나왔다. 의학 전문 매체 메디컬 익스프레스는 미국에서 유전자를 수정해 원숭이에게 이식했을 때 장기 거부 반응을 감소시키는 연구를 진행했다고 최근 보도했다. 이 연구는 수정된 게놈을 가진 여러 소형 돼지의 신장을 시노몰구스 원숭이에 이식해 거부 반응을 줄일 수 있는지 실험했다. 메릴랜드 의과 대학의 무하마드 모히우딘(Muhammad Mohiuddin) 연구원은 최근 학술지 '네이처(Nature)'에 여러 연구 기관이 연합해서 진행한 해당 실험 연구 결과를 게재했다. 장기 이식은 장기 부전 환자를 치료하는 주요 방법 중 하나이지만, 기증자 장기의 공급이 수요를 충족시키지 못하고 있다. 이에 따라 과학자들은 줄기세포를 이용한 장기 재생, 비생물학적 물질로 장기를 생성, 또는 동물 장기를 이용하는 등의 대체 방안을 모색하고 있다. 인간 기증자의 장기가 아닌 동물 장기 이용 등의 방법은 가능성은 보이고 있지만, 수술 후 장기 거부 반응이라는 문제가 여전히 남아있다. 이에 연구팀은 기증 동물의 유전자를 수정함으로써 이러한 장기 거부 반응을 줄일 수 있는 새로운 방법을 탐구했다. 먼저 연구팀은 돼지 유전자 69개를 수정했다. 이 중 3개는 장기 거부 반응과 관련된 분자의 생성에 관여하며, 59개는 과거 세대의 돼지 유전체에 포함된 역성 바이러스 DNA와 연관되어 있다. 나머지 7개는 불필요한 혈전 형성을 방지하고 건강한 장기 성장을 돕는 인간 유전자를 추가하기 위해 사용됐다. 연구팀은 수정된 유전자를 가진 돼지를 성체로 키운 후, 15마리 돼지의 신장을 원숭이에게 이식했다. 거부 반응을 방지하기 위해 모든 원숭이에게 면역 억제제를 복용했다. 실험 결과 유전자를 수정하지 않은 돼지 신장을 이식받은 원숭이들은 대부분 2개월 미만 생존했다. 유전자 수정된 돼지 신장을 이식받은 원숭이 중 9마리는 2개월 이상 생존했다. 특히 5마리는 1년 이상, 그리고 1마리는 2년 동안 생존했다. 또 이식받은 신장은 원래의 신장처럼 정상적으로 기능했다. 이번 연구는 동물 장기를 인간에게 이식하는 연구 분야에서 중요한 발전을 이루었다는 평가를 받았다. 전 세계적으로 장기 이식을 기다리는 환자는 수백만 명에 이르지만, 기증자가 부족해 많은 환자들이 제때 필요한 이식을 받지 못하고 있다. 동물 장기를 인간에게 이식하는 방법은 이러한 기증자 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 보인다. 그러나 현재의 연구는 동물에 대한 실험 단계에 머물러 있으며, 인간에게 적용하려면 추가 연구가 필요하다. 연구팀은 향후 인간을 대상으로 한 임상 시험을 진행하여, 동물 장기를 인간에게 이식하는 것이 안전한 방법인지를 확인할 예정이다.
- 생활경제
2023-10-23
포스코·엔지, 호주 필바라에 대규모 그린 수소 프로젝트 착수

한국의 철강 제조업체인 포스코와 글로벌 에너지 대기업인 엔지(Engie)가 호주에서 친환경 철강 산업을 조성하기 위해 필바라에서 대규모 친환경 수소 프로젝트를 추진하기로 합의했다. 호주 현지 매체 리뉴이코노미에 따르면 포스코와 엔지는 지난 13일(현지시간) 풍력, 태양열, 전해조, 파이프 라인으로 구성된 그린 수소 프로젝트를 건설하기 위한 타당성 조사를 실시해 포트 헤드랜드에서 친환경 철강을 생산하는 핵심 투입물인 고온 연탄철(HBI)을 공급할 계획이라고 발표했다. '용선철'이라고도 불리는 고온 연탄철(HBI, Hot Briquetted Iron)은 철광석에서 산소를 제거(환원)한 환원철을 조개탄 모양으로 만든 가공품을 말한다. 이번 연구는 풍력과 태양광 발전을 포함한 필바라 지역의 내륙 재생 에너지 부지와 수소 전해조와 대규모 저장 능력, 그리고 포스코의 HBI 공장에 그린 수소를 공급할 수 있는 파이프라인을 조사할 예정이다. 그린 수소는 직접환원철(DRI) 기술과 HBI 생산을 통해 철광석을 환원하는 제재로 활용된다. 이는 친환경 철강 생산의 핵심 요소다. '해면 철(스펀지 철)'이라고도 불리는 직접환원철(DRI, Direct reduced iron)은 철광석 덩어리를 천연가스(수소)나 천연가스에서 생성된 환원가스 등으로 직접 환원시킨 것을 말한다. 이번 연구는 2024년 초에 완료될 예정이다. 앞서 두 회사는 중동 국가인 오만에서 연간 120만 톤 용량의 그린 암모니아를 공급하기 위해 5GW(기가 와트)를 건설하는 프로젝트에 협력하고 있다. 그러나 이 프로젝트의 규모는 아직 공개되지 않았다. 엔지는 이미 서호주 카라타 인근의 야라 비료 공장에 18MW(메가와트)의 태양광과 8MWh(메가와트시) 배터리 저장 시스템으로 지원되는 호주 최대 규모의 수소 전해조 프로젝트 중 하나인 10MW 전해조를 건설 중이다. 이 회사는 필바라에서 훨씬 더 큰 규모의 친환경 재생 에너지와 수소 프로젝트를 진행할 가능성도 크다. 일본 거대 기업인 미츠이 앤 코(Mitusi and Co)와 합작 투자한 엔지 호주&뉴질랜드(Engie Australia & New Zealand)의 리즈 드 바이세리 대표는 그린 수소를 개발하는 것이 중공업의 이산화탄소 배출량을 줄이는 데 도움이 된다고 말했다. 그는 성명에서 "필바라 지역의 기업과 지역사회는 탈탄소화의 기회와 이점을 볼 수 있다"고 말했다. 이어 "또한 이는 새로운 산업 분야에서 더 많은 일자리를 창출하고 장단기적으로 지역 전체의 경제 활동을 촉진할 수 있다"고 덧붙였다. 바이세리 대표는 "호주는 엔지가 수소 사업 성장을 적극적으로 모색하고 있는 시장"이라며 "우리는 이번 연구가 필바라에서 두 번째로 큰 수소 개발 프로젝트를 진행해, '탄소 순 제로' 목표를 달성하는 데 도움이 될 것으로 기대한다"고 덧붙였다. 포스코는 호주에서 친환경 철강 생산에 통합될 수 있는 친환경 수소 산업을 구축하는 것이 목표라고 밝혔다. 조주익 포스코 수소사업팀장은 "포스코 그룹은 호주에서 단순히 수출용 수소를 생산하는 것 이상을 할 계획이다. 수소 생산뿐만 아니라 수소 활용 산업 개발에도 투자해 부가가치를 창출할 것"이라고 말했다. 빌 존스턴 필바라 주 에너지 장관은 성명에서 "현재 철강 제조업이 전 세계 탄소 배출량의 7% 이상을 배출하고 있다. 친환경 철강을 생산하면 서호주가 친환경 산업의 세계적인 선두주자가 될 수 있을 것"이라고 기대했다.
- 산업
2023-10-20
한화큐셀, 美 IRA 통과 후 조지아주 태양광 패널 공장 첫 준공

태양광 대기업 한화큐셀(Qcells)은 18일(현지시간) 조지아주 달튼 태양광 패널 공장의 확장을 완료했다고 발표했다. 기술 전문 매체 일렉트렉(electrek)은 한화큐셀 달튼 공장은 ‘서반구에서 가장 큰 규모의 제조 공장’으로 미국 인플레이션 억제법(IRA)이 통과된 이후 건설된 최초의 태양광 패널 공장이라고 보도했다. 한화큐셀은 달튼 공장에 2기가와트(GW)의 태양광 용량을 추가하여 전체 생산량을 5.1GW 이상으로 끌어올렸다. 2019년 공장 개장 이후 세 번째로 확장한 것이다. 이곳에서는 두 가지 새로운 태양광 제품, 즉 주거용 태양광 패널인 Q.TRON G2와 유틸리티 시장용 양면 패널이 조립될 예정이다. 달튼 공장은 하루에 약 3만 개의 태양광 패널을 생산할 예정이다. 이번 공장 확장으로 510개의 일자리가 추가로 창출되었으며, 2024년까지 약 1800명의 직원을 고용할 계획이다. 저스틴 리 큐셀 CEO는 "인플레이션 감소법과 조지아 경제 개발팀의 노력 덕분에 이러한 야심찬 계획을 실현할 수 있었고, 청정에너지 분야에서 수천 개의 일자리를 창출할 수 있었다"고 말했다. 서울에 본사를 둔 한화큐셀은 2023년 1월, 조지아에 태양광 공급망을 구축하기 위해 25억 달러(약 3조4000억원) 이상을 투자하겠다고 발표했다. 이는 미국 내 청정 에너지 제조업에 대한 역대 최대 규모의 투자다. 여기에는 달튼 태양광 공장을 확장하고 조지아주 카터스빌에 태양광 잉곳(ingot), 웨이퍼, 셀, 완제품 팬을 제조하는 완전 통합형 태양광 공급망 공장을 건설하는 것이 포함된다. 한화큐셀은 2024년까지 달튼과 카터스빌을 합쳐 약 4000명의 직원을 고용할 예정이다. 총 생산량은 연간 8.4GW(기가와트)에 달할 것이다. 이는 하루에 약 4만6000개의 패널을 생산할 수 있는 용량으로 연간 130만 가구에 전력을 공급할 수 있는 양이다. 한편, 한화그룹의 태양광 사업은 단순히 패널을 공급하는 것을 넘어 턴키(설계·시공 일괄입찰) 사업과 프로젝트 개발로 확대될 예정이다. 박흥권 한화솔루션 큐셀부문(이하 한화큐셀) 북미사업본부장(사장)은 지난 12일(현지시간) 미국 워싱턴주 레드먼드 MS 본사에서 열린 기자간담회에서 "가격 경쟁보다는 전체 시장에서 우리의 입지와 밸류체인(가치사슬) 비중을 늘리고 있다"고 말했다. 한화큐셀은 현재 북미에서 가정용과상업용 태양광 시장에서는 선두를 차지하고 있지만, 유틸리티(발전용) 시장에서는 중국 업체와 가격 경쟁력 면에서 다소 격차가 있다. 박 본부장은 "누가 더 안정적으로 패널을 납품할 수 있느냐가 패널 가격 경쟁보다 중요하다"며 "우리는 패널만 아니라 태양광 발전소 건설, 자본 투자자로 같이 들어가 사업 영역을 넓혀가면서 중국 업체와 가격 경쟁으로 직접 부딪히는 것을 피하고 있다"고 설명했다. 그는 "시장이 성숙해 가면 브랜드 프리미엄이 분명히 있다"며 "대형 공사에서 해당 물품을 정확한 시기에 공급하는 것도 중요한데, 한화큐셀이 안정적으로 공급해왔기 때문에 프리미엄을 주는 것이다. 지난 2∼3년간 한화큐셀의 시장 점유율이 올라가는 이유도 바로 그 때문"이라고 부연했다. 태양광 패널 입찰에 일일이 참여해 가격 경쟁을 하는 것보다 턴키(설계·시공 일괄입찰) 사업 등으로 확대해 MS와 같은 글로벌 업체와 장기간의 협력 관계를 맺는 것이 더 중요하다는 설명이다. 올해 초 한화솔루션은 기술 대기업 MS와 탄소배출 저감을 위한 전략적 파트너십 협약을 맺었다. 협약에 따라 올해부터 MS가 전력구매계약(PPA)을 맺을 태양광 발전소에 2.5기가와트(GW) 이상의 모듈을 순차 공급하고, 태양광 발전소 건설을 위한 설계·조달·시공(EPC)도 맡는다. 박 본부장은 "MS의 경우 탄소중립을 굉장히 중요시 한다"며 "데이터센터 사업이 빠르게 성장하는 가운데 PPA를 맺고 있다. MS 측은 그린에너지 공급이 계획에 못미치자 직접 태양광 패널을 하는 곳과 협의하겠다고 나선 것"이라고 말했다. MS는 2030년까지 '탄소 네거티브' 실현 전략을 선언했다. 탄소 네거티브는 넷제로(탄소 순배출량 0)보다 한 단계 더 나아간 개념으로, 연간 탄소 배출량 이상의 탄소를 제거하거나 상쇄해 실질적 배출량을 제로 이하로 만들겠다는 계획이다. 애드리안 앤더슨 MS 재생에너지 전력구매 총괄도 이날 "MS는 매일 매시간 MS가 사용하는 전기가 무탄소에서 공급되는 것을 실시간으로 추적해서 확인하는 '100/100/0'을 목표로 하고 있다"며 "이를 위해 한화큐셀과 같은 친환경에너지 공급 업체와 긴밀한 파트너십을 체결하고 있고, 정책 당국자들과도 협력하고 있다"고 밝혔다.
- 산업
2023-10-20
美 공군,지열 에너지 활용 '에버-루프' 기술 시험

미국 공군은 지열발전 스타트업 이버(Eavor)의 무한한 지열에너지를 활용한 '에버-루프(Eavor-Loop)' 기술을 시험하기 위한 파일럿 프로젝트를 시작한다고 에너지 전문매체 리차지(RECHARGE)가 최근 전했다. 에버-루프로 불리는 이 기술은 대형 시추장비를 동원해 약 4500m 깊이까지 수직으로 갱을 뚫는다. 미국 오클라호마 시티에 본사를 둔 이버는 텍사스 샌안토니오 합동 기지에 전력을 공급하기 위해 에버-루프 기술을 사용할 예정이다. 이 프로젝트는 공군 에너지 보증국(Air Force Office of Energy Assurance)의 자금 지원을 받아 체서피크 에너지(Chesapeake Energy)의 기술과 운영 전문 지식을 바탕으로 진행될 예정이다. 이버는 지구의 깊은 곳에 있는 지열에너지를 활용하여 2020년대 말까지 전 세계 어디서나 1기가와트 이상의 재생 에너지를 50달러 미만의 가격으로 생성할 수 있다고 밝혔다. 이버의 핵심 기술은 지하에 수평으로 뻗은 폐쇄 루프를 통해 물을 순환시키는 것이다. 차가운 물이 루프의 한쪽 끝으로 흘러 들어가면서 지하에서 가열되고 스팀으로 변환된다. 스팀은 다시 표면으로 올라와 전기 발전 터빈을 구동한다. 이 기술은 기존의 지열 발전 방식과 달리 펌프가 필요하지 않기 때문에 효율적이고 유지 보수가 쉽다. 또한 지열 자원이 풍부한 지역이 아니더라도 적용할 수 있다. 공군은 이번 파일럿 프로젝트를 통해 에버-루프 기술의 잠재력을 평가하고 군사 시설에 적용할 가능성을 검토할 예정이다. 라비 쇼다리(Ravi Chaudhary) 공군 에너지, 설비 및 환경 담당 차관보는 "중국과의 전략적 경쟁 시대에 미국 시설은 더 이상 모든 위협의 성역이 아니다"라며 "중복 에너지 시스템으로 설비를 견고하게 만들고 연료 수요를 줄이는 청정 에너지원을 사용해야 한다"고 말했다. 또한 그는 지열원이 "우리의 에너지 그리드를 강화하고, 위협이 운영에 영향을 주기 전에 이를 격리할 수 있는 능력을 제공한다. 이런 능력은 고급 전투에서 승리를 가져올 것"이라고 덧붙였다. 존 레드펀(John Redfern) 이버의 사장 겸 CEO는 이번 파일럿이 "국내와 국제 규모 모두에서 미래 기지의 롤 모델이 될 수 있다"며 "에너지 복원력, 보안 및 자율성 추구에서 미국 정부와 체서피크와 협력하는 것은 특권"이라고 말했다. 닉 델로소(Nick Dell'Osso) 체서피크 에너지(Chesapeake Energy)의 사장 겸 CEO는 "우리 회사는 지하 엔지니어링, 표면 규제와 영향 완화, 지질 자원 특성화에 매우 적합하다"고 강조했다. 레드펀은 앞서 리차지와의 인터뷰에서 "기술에 대한 아이디어를 처음 들었을 때 실제로 실행 가능하다는 것을 알기 전에 '내가 들어본 것 중 가장 멍청한 아이디어'라고 생각했다"는 솔직 발언을 했다. 이버의 자문위원회 위원장인 마이클 리이브리히(Michael Liebreich)는 "저렴하게 제공될 수 있다면 이 기술은 우리가 얻을 수 있는 성배에 가깝다"고 말했다. 국방부는 이버 파트너십뿐만 아니라 다른 회사인 잔스카 지열&미네랄스(Zanskar Geothermal & Minerals)와 계약을 체결해 다른 두 공군 기지에서 지열 자원을 식별하기 위해 AI 지원 플랫폼을 사용했다. 이버의 기술은 재생에너지 분야에서 획기적인 발전으로 평가받고 있다. 이번 파일럿 프로젝트를 통해 이 기술의 상용화 가능성을 확인할 수 있을 것으로 기대된다.
- 산업
2023-10-11
[퓨처 Eyes(5)] 소형 원자로, 미래 전력 급부상

소형 원자로(Small Modular Reactor, SMR, 소형 모듈 원전)가 미래 전력으로 주목받고 있다. 소형 원자로는 그 이름에서 알 수 있듯이 작은 크기의 원자로를 의미한다. 최근 급격한 기후 변화의 위협으로, 탄소 배출을 최소화하는 에너지원에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 소형 원자로는 이러한 배경 속에서 미래의 주요 전력 공급 수단으로 각광받고 있다. '소형 원자로(SMR)'는 전통적인 대형 원자로와 달리 작은 크기로 경제성과 유연성, 안전성, 확장성 등의 장점을 갖고 있다. 미국 오픈AI의 창업자 샘 알트먼은 지난 7월 삼각형 모양의 특이한 목조 건물의 사진을 SNS에 게재했다. 얼핏 보면 휴양지 펜션이나 별장으로 보이는 이 건물은 사실 알트먼의 스타트업 오클로(Oklo)가 개발 중인 '소형모듈원자로'의 모형이다. 알트먼은 월가의 은행 거물 마이클 클라인과 함께 설립한 기업인수목적회사(SPAC)와 오클로를 합병했고, 그 사실을 알리기 위해 SNS에 이 사진을 올린 것. 오클로의 기업가치는 합병으로 8억5000만 달러(약 1200억 원)로 평가됐다. 오클로의 이름은 아프리카 가보니에서 발견된 20억 년 전의 자연 원자로에서 따온 것이며, 이 원자로는 자연 발생 원자로 현상을 기반으로 설계됐다. 그동안 원자로는 1986년 체르노빌 원전 사고, 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고와 최근 러시아군의 우크라이나 위협 등을 고려하면 부정적인 이미지를 갖기도 했다. 특히 우리나라의 경우 일본이 지난 8월 후쿠시마 원전 처리 오염수 약 7800만톤(t)을 1차 방류한 데 이어 5일 비슷한 양의 2차 방류를 시작해 더욱 민감하게 받아들이고 있다. 차세대 원자로 SMR의 장점 '차세대 원자로'로 불리는 소형 원자로는 작은 크기로 설계되어 경제성이 뛰어나다. 이는 전통적인 원자로에 비해 적은 자원으로 건설할 수 있기 때문이다. 오클로와 같은 SMR들은 패시브 안전 시스템이 포함되어 있어, 비상 상황에서도 자동으로 안전하게 종료될 수 있다. 또한, SMR은 원자력 연료의 재사용 기술로 연료 수명을 연장하며, 방사성 폐기물의 양도 줄인다. 초기 투자 비용이 적기 때문에, 소규모 전력 시장과 개발 도상국도 원자력 발전을 채택하기 쉽다. SMR의 크기와 디자인은 유연성을 높여주며, 원격 지역, 도시 인근, 심지어 산업 시설 안에도 설치가 가능하다. 대부분의 부품은 공장에서 미리 제작되므로 현장에서의 설치도 빠르고 효율적이다. 필요에 따라 여러 개의 SMR을 한 지역에 설치해 발전 용량을 조절할 수 있어, 수요 변동에 유연하게 대응한다. 이러한 특징들로 인해 투자자들에게 상업적으로 매력적이며, 전통적인 대형 원자로보다 빠른 수익 회수가 가능하다. 알래스카 공군기지에 소형원자로 활용 실제로 미국 공군은 지난 8월 31일 알래스카 아일슨 공군기지에 오클로 원자로를 사용할 계획을 발표했다. 이 계획이 실행되면 미국 내에서 연방정부가 상업용 SMR을 사용하는 첫 사례가 될 것으로 보인다. 또 미국 원자력규제위원회(NRC)는 지난 9월 7일 미국 최초의 소형 모듈식 원자로(SMR) 프로젝트 중 하나에 대한 초기 건설 활동을 시작하기 위해 탄소 없는 전력 프로젝트(Carbon Free Power Project)의 신청을 검토하기로 합의했다 . 승인되면 회사는 뉴스케일파워의 기술을 사용하여 아이다호의 제안된 부지에 6모듈 소형 모듈식 원자로 발전소를 건설할 예정이다. 첫 번째 전력 모듈은 2029년까지 작동될 것으로 예상된다. 그밖에 SMR에 대한 활동과 투자자들의 관심은 지속적으로 증가하고 있다. 마이크로소프트의 창업자 빌 게이츠가 투자한 테라파워(Terra Power)도 2008년부터 신형 원자로를 개발하고 있다. 테라파워는 4세대 원전으로 분류되는 소듐고속도(SFR, Sodium Fast Reactor, 물 대신 소듐을 냉각재로 사용)인 NATRUMTM을 개발중이며 2030년 상용화를 목표로 하고 있다. 한국의 이창양 산업통상부 장관은 지난 7월 7일 미국의 소형모듈원전 개발 기업인 테라파워의 크리스 르베크(Chris Levesque) 대표와 만났다. 이 회동은 테라파워가 지난 4월 국빈 방미 때 한국수력원자력과 체결한 소형모듈원전 관련 업무 협약을 체결하는 등 국내 기업과 활발한 협력의 연장선 상에 있다. 미국 뉴스케일 파워도 SMR 개발에 나서고 있다. 이 회사는 지난해 SPAC와의 합병을 통해 상장했고, 최근 루마니아의 SMR 공장 건설 계획을 위해 여러 정부로부터 총 2억7500만 달러의 투자와 융자를 확보했다. 또한 미국 제너럴일렉트릭(GE)과 히타치제작소의 합작회사인 미국 GE히타치 뉴클리어 에너지는 캐나다에 SMR 플랜트를 건설하고 있다. 영국 롤스로이스 등 거대 산업체들도 속속 SMR 사업에 진출하고 있다. 게다가 영국은 지난 7월 "2050년까지 영국 전력의 4분의 1을 국내 원자력 에너지로 확보하겠다"고 선언하고, 가장 우수한 SMR 설계를 겨루는 국제 공모전을 시작했다. AI 등 신기술로 전력 수요 급증 이처럼 국제적으로 소형 원자로가 주목받는 배경으로는 첫째, 세계 경제의 성장과 인공지능(AI)과 같은 신기술에 대한 막대한 전력 수요때문이다. 전력 수요는 앞으로 몇 년 내에 크게 증가할 것으로 예상되고 있다. 이 때문에 저렴하고 안전한 청정 에너지에 대한 수요가 절실한 상황이다. 둘째, 전력 생산을 위한 화석 연료 의존은 지구 온난화 문제를 악화시킨다. 축전 기술의 진전 없이는 풍력이나 태양광 같은 재생 에너지만으로는 수급 차이를 해소하기 어렵다. 셋째, 원자력 기술의 진화다. 20세기에는 막대한 비용과 시간이 소요되는 거대한 발전소에서 에너지를 생산했다. 그러나 SMR은 크기가 작고, 공장에서 제작된 부품들을 현장에서 조립하기 때문에 건설에 드는 비용과 시간이 훨씬 적고, 전력 수요지 인근에 설치할 수 있다. 오클로와 테라파워와 같은 기업들이 개발 중인 기술은 재활용 가능한 핵폐기물을 연료로 활용하므로 핵폐기물 처리 문제의 해결에 기여할 잠재력을 보유하고 있다. 실제로 오클로의 경영진은 자사의 기술이 채택될 경우 "미국 내 사용후핵연료의 기존 재고만으로도 미국의 에너지 수요를 150년 이상 충당할 수 있다"고 강조했다. 오클로의 창업자 제이콥 드윗은 "이것이 탈탄소화를 위한 가장 좋은 방법"이라고 주장했다. 환경 운동가, SMR 건설 반발 그러나 모든 사람들이 이 의견에 동의하는 것은 아니다. 많은 환경 운동가들은 원자력을 부정적으로 바라보며, 그것을 '환경 친화적' 카테고리에서 제외하길 원한다. 미국 원자력규제위원회(NRC) 전 위원장 앨리슨 맥퍼렌은 원자력산업의 일부에서는 알트먼 같은 자유주의자(자유지상주의자)로 알려진 '테크 브로'(기술계의 자신감 있는 남성을 가리키는 말)가 '뉴클리어 브로'로 전락했다는 생각 자체를 반감으로 여긴다고 말했다. 맥퍼렌은 최근 SPAC의 구조와 과대광고에 대한 비판적인 기고에서 "제안된 SMR 중 일부만 실제로 입증되었으며, 원자력 규제기관의 승인을 받은 것은 없어서 상업적 활용 가능성이 아직 없다"고 주장했다. 그는 "기존 원자력 발전소는 온난화 가스 감축에 큰 기여를 해왔고 앞으로도 그럴 것이지만, SMR의 미래는 불확실하다"고 지적했다. 게다가 오클로가 지난해 미국 연방정부에 제출한 첫 라이선스 신청은 같은 해에 기각됐다. 드윗은 내년에 다시 신청할 계획을 세우고 있으며 그 결과에 대해 낙관적이지만, SMR을 활용한 원전이 적어도 2027년까지 가동을 시작하지 않을 것이라고도 인정했다. 지구의 온도가 1도 올라가는 데 과거에는 10만년이 걸렸다. 그런데 산업혁명 이후 불과 100년 동안 지구의 온도가 1도 올라갔다. 아프리카 북동부에 위치한 리비아는 지난 9월 11일 토네이도를 동반한 열대성 폭풍 대니얼이 북동부 지역을 강타해 댐 두 곳이 무너지면서 3만명 이상의 희생자가 발생했다. 소형 원자로 기술은 아직 완전히 검증되지 않았다. 그러나 전례 없는 대형 산불이나 대홍수 등 자연재해가 지구 곳곳을 샅샅이 훑고 지나가는 기후변화의 위협 속에서 가능한 모든 청정에너지 솔루션을 빠르게 탐색하고 실험하는 것이 중요하다.
- 포커스온
2023-10-05
청색 OLED, 고효율 상향변화 ⋯전력 수요 대폭 낮춰

새로운 OLED(유기발광다이오드) 전력 절감 기술이 세상에 나왔다. OLED는 색상 왜곡 없이 정확하게 표현 가능하며, LCD(액정디스플레이) 대비 낮은 전력 소모와 빠른 응답 속도로 잔상 없이 동영상 재생이 가능한 점에서 큰 주목을 받고 있다. 이번에 개발된 기술은 OLED를 훨씬 적은 전력으로 원하는 밝기까지 높일 수 있게 만드는 것으로, 디스플레이 산업에서 큰 혁신으로 평가받고 있다. 미국의 산업 전문지 '핵스터(Hackster)'는 최근에 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재된 연구를 인용, 청색 OLED가 100cd/m²(칸델라 매 제곱미터)의 밝기를 얻기 위해 필요한 전력이 기존의 절반만으로도 가능하다는 내용의 에너지 효율적인 OLED 개발 사례를 전하며, 이 기술의 중요성을 강조했다. 도쿄공업대학과 오사카대학, 일본과학기술진흥원(JST), 도야마대학, 시즈오카대학, 분자과학연구소의 연구팀이 함께 연구한 결과, 청색 OLED의 전력 효율성이 크게 개선되었다. 이 연구팀은 청색 OLED가 100cd/m²의 밝기를 얻기 위해 오직 1.47V의 전력만 필요로 하는 에너지 효율적인 기술을 선보였다. 이 수치는 다른 경쟁사 제품의 요구 전력의 절반에 불과하다. 휘도를 나타내는 국제 단위인 칸델라 매 제곱미터(cd/m²)는 단위 면적당 빛의 양을 측정할 때 주로 사용되며, 디스플레이의 밝기를 표현하는 데 핵심적인 역할을 한다. OLED는 선명하고 밝은 화면 표현으로 큰 인기를 얻고 있지만, 비용이 많이 드는 문제점이 있었다. 특히 빨간색과 녹색 OLED의 제작은 상대적으로 용이했으나, 청색은 그렇지 않았는데, 이번 연구로 그 문제점이 해결될 수 있을 것으로 보인다. 연구팀은 "풀 컬러 디스플레이를 위해서는 청색 OLED가 필수적이며, 이는 빨간색과 녹색 기기보다 전력 소모가 월등히 높다"라고 설명했다. 또한 "일반적으로 100cd/m²의 밝기를 달성하기 위해 약 4V의 전압이 필요하지만, 대다수 스마트폰과 태블릿의 배터리는 3.7V의 출력만을 제공하는 상황이다. 우리 연구팀은 이 문제점을 극복했다"고 덧붙였다. 최근에 개발된 청색 OLED 프로토타입은 전원 공급 전압이 단지 1.47V에 불과하며, 기존 설계에 비해 훨씬 낮은 1.97V만으로도 100cd/m²의 밝기를 달성할 수 있다는 것이 특징이다. OLED의 효율성 향상의 비결은 특정 재료의 선별적 사용을 통한 상향 변환 원리에 있다. 이 방식에서는 정공과 전자가 주체 및 수용체 층으로 주입되며, 이후 인터페이스에서 다시 결합하여 전하를 전달한다. 이번 연구를 주도한 도쿄공과대학과 오사카대학의 세이치로 이자와 교수는 "CT 상태의 에너지가 방광체의 밴드갭 에너지보다 낮아, 삼중항(TTA)과 결합된 상향 변환(UC) 메커니즘이 발광체를 구동하는 데 필요한 전압을 크게 줄여준다"고 말했다. 개선된 UC-OLED는 단지 1.97V에서 상업용 디스플레이와 동등한 100cd/m²의 밝기에 도달했다. 그렇지만 이 연구의 세부 로드맵은 아직 공개되지 않았다. 인하대, 고품위 진청색 OLED 소자 개발 한편, 한국 인하대학교의 신소재공학과 이정환 교수 연구팀은 최근 고색순도 및 고효율의 청색 발광 OLED 소자를 성공적으로 개발했다. 이 기술은 발광체 간의 상호작용을 최소화함으로써 진청색을 표현하는 것에 중점을 둔 것이다. 연구 결과, 에너지 전달 효과는 8분의 1로 크게 감소하였으며, 외부 발광 효율은 최대 29%에 도달한 것으로 알려졌다. 연구팀은 발광체 간의 상호작용을 최소화하는 접근법을 통해 진청색을 구현하고자 했다. 이 목적을 달성하기 위해, 트립티센(Triptycene) 분자를 다중 공명 구조를 가진 DABNA 분자에 도입함으로써 고색순도 및 고효율 발광체 특성을 동시에 가진 Tp-DABNA를 개발했다. 이번 연구를 통해 구현된 Tp-DABNA를 기존 DABNA-1 발광체와 비교했을 때 덱스터(Dexter) 에너지 전달 효과를 8분의 1 이하로 줄일 수 있다는 결과를 도출했다. 연구팀은 이를 기반으로 29%의 최대 외부발광효율, 462nm 발광스펙트럼 피크·30nm 이하의 발광 반치폭을 가진 고품위 진청색 OLED 소자를 개발했다고 설명했다. 결국 고색순도를 바탕으로 색공간 CIE1931에서 표현 가능한 색의 범위를 넓혀, 생동감 있는 이미지를 전달할 수 있는 차세대 디스플레이 패널에 적용 가능하다. 이정환 교수는 "최근 융합연구와 공동연구의 중요성이 대두되는 시점에서 울산대 연구팀과 공동연구를 진행해 OLED 디스플레이 분야에서 좋은 연구 성과를 거둬 기쁘다"며 "앞으로도 인하대학교의 우수한 학생들과 차세대 디스플레이·반도체 분야 발전에 도움이 되는 기술 개발에 매진할 계획"이라고 말했다. 한편, OLED시장 세계 1~2위를 달리고 있는 한국의 뒤를 이어, 중국과 대만, 일본이 기술 격차를 줄이며 바짝 추격하고 있다. 이에 한국은 차세대 디스플레이 OLED를 뛰어 넘어 iLED(무기발광) 디스플레이 연구개발에도 힘쏟고 있다.
- 산업
2023-10-05
리튬이온 배터리, 재활용 시장 성장세

중국의 리튬이온 배터리(LIB) 관련 기술이 날로 발전하고 있다. 게다가 폐배터리 재활용 연구도 활발해 제조와 생산에 이어 재활용까지 명실상부한 배터리 산업 세계 1위 종주국 자존심을 지키려 애쓰는 모습이 역력하다. 최근 널리 사용되고 있는 리튬이온 배터리는 모바일, 태블릿을 비롯해 전기자동차 등 다양한 분야에 쓰이고 있다. 현존하는 배터리 제품 중 에너지 저장능력이 탁월하다는 장점 등으로 그 수요가 증가하고 있다. 하지만, 리튬 가격 상승과 자원 고갈 문제, 독성 물질을 함유한 방전 배터리 처리 문제 등이 수면 위로 떠오르면서 리튬이온 배터리 재활용에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 미국 산업 매체 오일프라이스(Oilprice)는 리튬이온 배터리의 재활용은 높은 품질의 리튬을 회수하기 복합하고 비용이 많이 들기 때문에, 대부분의 재활용 공정은 양극에서 리튬을 추출하는데 중점을 두고 있다고 지적했다. 리튬이온 배터리를 재활용하는 것은 매우 까다로운 공정이다. 다시 사용할 수 있을 만큼 높은 품질의 리튬을 회수하는 것은 복잡하고 비용이 많이 들어간다. 중국과학원(ICCAS) 화학연구소와 중국과학원(UCAS) 대학의 위궈궈(Yu-Guo Guo)와 칭하이 멍(Qinghai Meng)이 이끄는 연구팀은 리튬이온 배터리를 재활용 하는 대체 방법을 개발했다. 이 연구팀은 물 대신에 양극에서 리튬을 회수하기 위해 비양성자성 유기 용액을 사용했다. 양성자성 물질은 수소 이온을 방출할 수 없으므로 수소 가스가 생성되지 않는다. 대부분의 재활용 공정은 음극(방전된 배터리의 리튬 대부분이 위치한 곳)에서 리튬을 추출하는 것을 목표로 한다. 그러나 리튬은 음극에 포함된 다른 금속과 함께 침전되기 쉬워 분리하는데 까다로운 작업이 수반되기 마련이다. 주로 흑연(graphite)으로 이뤄진 양극에서 리튬 추출은 훨씬 효율적이며 배터리 방전 없이 수행할 수 있다. 그러나 수용액으로 침출되면 화재와 폭발 위험도 높다. 또 이러한 반응은 많은 양의 에너지를 방출하고 수소를 생성할 수 있다. 이에 연구팀은 양극에서 리튬을 회수하기 위해 물 대신 유기 용매를 사용했다. 유기 용매 물질은 수소 이온을 방출할 수 없어, 수소 가스가 생성되지 않는다. 이 용매는 다환 방향족 탄화수소(PAH)와 에테르를 포함한다. 특정 PAH는 양극의 양성 리튬 이온과 전자 하나를 함께 흡수할 수 있으며, 온화한 조건에서 이 환원 반응은 효과적으로 제어고 매우 효율적이라는 설명이다. 또 연구팀은 PAH 피렌(네 개의 벤젠 고리로 된 여러 고리 방향족 탄화수소)을 테트라에틸렌글리콜디메틸 에테르와 함께 사용하면 양극에서 활성 리튬을 거의 완전히 용해 시킬 수 있었다고 부연했다. 추가로, 얻어진 리튬-PAH 용액은 새로운 양극에 리튬을 추가하거나 전처리 또는 사용된 양극을 재생하는 데 사용될 수 있다. PAH 용매 시스템은 처리되는 물질에 최적화하기 위해 다양하게 조절될 수 있다. PAH는 석탄, 기름, 가스, 쓰레기, 담배, 고기나 기타 물질이 연소될 때 형성되는 화학물질의 한 종류다. 오일프라이스는 "중국의 새로운 리튬 회수 공정은 효율적이고 비용이 저렴하며 안전 위험을 낮추고, 폐기물을 방지하며 리튬이온 배터리의 지속 가능한 재활용에 대한 새로운 전망을 열어준다"며 "아마도 전 세계 해변과 폐기물에 있는 수백만 개의 배터리를 재활용하는 해결책일 수 있다"고 평했다. 그러나 가장 큰 문제가 아직 남아있다. 재활용을 위해서는 먼저 배터리를 회수해야 한다. 어떤 공정을 사용하더라도 배터리를 수거하지 않으면 재활용 자체가 불가능하다. 게다가 화학 물질 사용도 문제다. 대부분의 사람들은 자신의 동네에 불쾌한 화학 물질이 들어오는 것을 원하지 않기 때문이다. PAH와 에테르를 포함한 것은 가스 밀폐 시설이 필요하며 원격 제어 기능이 반드시 필요하다. 한편, 오리온 마켓 리서치(Orion Market Research)에 따르면, 세계의 리튬이온 배터리 재활용 시장은 2022년~2028년까지 약 18.5% 성장할 것으로 예상하고 있다. 리튬이온 배터리 가격 하락에 의한 사용량 증가와 폐기물 처리에 대한 우려, 그리고 정부 정책 등이 재활용을 견인할 것으로 보여진다. 또한 LG에너지솔루션 자료에 따르면 세계 배터리 재활용 시장 규모는 2023년 108억 달러로 추정된다. 아울러 2024년 424억 달러, 2040년 2089억 달러 등으로 연평균 17% 성장할 것으로 전망되고 있다. 오일프라이스는 "하지만 무엇이든지 빨리 (대응을) 해야 한다"며 "사용된 리튬이온 배터리의 재앙적인 사고가 언젠가는 발생할 것이기 때문"이라며 리튬이온 배터리 재활용 방안 마련을 서둘러야 한다고 말했다.
- 산업
2023-09-26
파나소닉 HD, 전기 없이 '수소 생성기' 연구 착수

일본의 대표 리튬이온 배터리 제조사인 '파나소닉 홀딩스(HD)'가 전기 없이 수소를 생성하는 기술 연구에 본격적으로 착수했다. 이와 함께, 한국도 탄소배출을 하지 않고 수소를 만드는 '수전해' 기술 개발에 힘을 쏟고 있다. 일본 산업 전문 매체 '뉴스위치(Newswith)'에 따르면, 파나소닉 HD는 '메조결정(mesocrystal)'이라는 특별한 규칙적인 결정 구조를 가진 금속 산화물을 활용하면, 태양광만으로 광촉매의 원리로 물을 분해, 수소를 생산할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 이로써 앞으로 수소 에너지 활용 시, 전기를 사용하는 문제를 극복할 수 있을 것이라는 전망이 나왔다. 메조결정(mesocrystal)은 아주 작은 단위결정들이 결합해 큰 구조를 형성하는 특징을 가진다. 직경이 수백 나노미터(나노는 1/10억)에서 수 마이크로미터(마이크로는 1/1백만) 크기이며, 규칙적이고 조밀한 방식으로 축적된다. 표면적이 증가하기 때문에 특성이 향상되고 광촉매 작용의 효율을 기대할 수 있다는 장점이 있다. 파나소닉 HD는 "소자 표면에 금속 산화물의 메조결정질 용액으로 코팅된 기판을 부착해 빛을 통한 광촉매 반응으로 수분을 분해하는 기술을 개발했다"고 밝혔다. 그러면서 "현재 초소형 실험 장비에서는 이 기술의 기본 작동 원리가 확인됐다"고 덧붙였다. 파나소닉은 2030년까지 이 기술의 프로토타입을 완성하는 것을 목표로, 메조 결정 구조를 더욱 정밀하게 제어하고 장치의 크기를 확장하는 연구에 주력할 계획이다. 또한, 태양광과 물을 분리해 얻은 수소로부터 추가 에너지를 얻기 위해 태양 전지판과 함께 사용하는 등의 응용 방법을 검토하고 있는 것으로 알려졌다. 한편, 한국은 탄소배출을 최소화한 수소생산 기술, 즉 '녹색 수소' 생산에 집중하고 있다. 이를 위한 핵심 기술로는 신재생에너지와 수전해가 대표적이다. 수전해 기술은 전기를 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 과정이다. 이 중, 두산퓨얼셀은 양성자 교환막 기반의 고분자 전해질막(PEM) 수전해 시스템을 2023년 하반기에 상용화할 방침이다. 세계 1위의 선박평형수 전기분해 처리장치 제조사 테크로스는 알카라인 방식의 수전해 시스템 개방 중인 것으로 알려졌다. 이밖에도 SK E&S는 미국의 수소 전문 기업 플러그파워와 손잡고 수전해 분야로의 진출을 준비하고 있다.
- IT/바이오
2023-09-25
플라스틱 먹는 '효소' 연구 활성화⋯고비용 과제

플라스틱을 먹는 효소가 개발이 활성화돼 폐플라스틱 처리에 힘을 보탤 전망이다. 환경오염 주범으로 꼽히는 지구를 뒤덮은 폐플라스틱을 재활용하기 위해 수 많은 연구팀들은 다양한 해결책을 찾고 있다. 특히, 벌집나방 애벌레와 같은 생물학적 자원 활용은 소각이나 매립보다 환경친화적으로 플라스틱을 처리하는 유용한 도구가 될 수 있다. 미국 생화학·분자 생물학 매거진 'ASBMB 투데이'에 따르면, 스페인 생물학자 페데리카 베르토치니(Federica Bertocchini)는 약 10년 전 벌집나방의 애벌레가 플라스틱의 일종인 폴리에틸렌을 먹어 치운다는 사실을 발견했다. 폴리에틸렌은 플라스틱 용기 등을 만드는 데 흔하게 이용되지만, 잘 분해 되지 않는 특성이 있어 폐기가 어렵다는 단점이 있다. 최근 과학자들은 매립지나 자동차폐차장 등을 찾아다니면서 플라스틱을 분해할 수 있는 유기체를 찾고 있다. 이를 채취해 플라스틱의 구성 요소를 회수하는 효율적인 방법을 찾길 기대하고 있는 것. 이후 새로운 재료를 조합해 ‘무한 재활용’이 가능하도록 한다는 계획이다. 영국 포츠머스대 효소혁신센터 존 맥기한(John McGeehan)은 "놀랍게도 전 세계의 수백 개 그룹과 수천 명의 과학자들이 이 문제를 연구하고 있다"고 설명했다. 폐플라스틱, 환경오염 주범 플라스틱은 1950년대 들어 본격적으로 생산됐고 생산량도 급증했다. 매년 약 4억6000만 톤에 가까운 플라스틱이 생산되는 것으로 추정된다. 하지만 이렇게 생산된 플라스틱은 아쉽게도 소각하거나 매립지에 묻히고 있다. 플라스틱은 지구상의 심해나 극지방을 비롯해 비를 타고 내려오거나, 심지어 태반이나 모유, 사람의 혈액에서도 흔적이 보고 되는 등 우리 눈에 보이지 않는 구석구석까지 침투했다. 이처럼 플라스틱은 건강과 환경 문제와 직접 연결되어 있다. 그럼에도 수요는 줄어들지 않고 있으며, 생산량은 오는 2050년까지 10억 톤을 넘길 것으로 예상된다. 플라스틱은 가볍고, 형태를 잡기 쉬운 특성 때문에 이를 대체할 마땅한 소재가 없기 때문이다. 현실적으로 모든 플라스틱을 교체하거나 재활용할 수 없다는 점에서 차선책은 덜 만드는 것이다. 또 약 9%에 불과한 전 세계 플라스틱 재활용률을 높이는 것이 과제다. 하지만, 재활용 과정에서 유해한 화학물질을 흡수할 수 있으며, 수천 가지의 플라스틱 유형에는 각각 고유한 구성과 화학 첨가물이나 착색제가 들어 있어 대다수는 재활용할 수 없는 것이 문제다. 효소 재활용 회사 버치 바이오사이언스(Birch Biosciences) 공동 창립자이자 합성 생물학자인 요한 커스(Johan Kers)는 "우리는 심각한 플라스틱 순환성 문제를 안고 있다"며 "알루미늄과 종이 등은 재활용할 수 있지만 플라스틱 재활용은 힘들다"고 지적했다. '자연'에서 착안한 '효소' 주목 캘리포니아대학교 버클리 캠퍼스 고분자 과학자 팅 쉬(Ting Xu)는 "효소를 통한 접근법은 폐플라스틱을 폐기물의 원천이 아닌 귀중한 자원으로 전환시킬 수 있다"고 설명했다. 이미 1970년대에 플라스틱을 먹는 효소에 대한 연구가 시작됐다. 그러다가 2016년 일본 과학자팀이 사이언스 학술지에 플라스틱을 먹는 획기적인 박테리아의 새로운 변종에 대한 논문을 발표하면서 효소 연구에 다시 불을 지폈다. 교토공과대학 미생물학자 코헤이 오다(Kohei Oda)가 이끄는 연구팀은 이데오넬라 사카이엔시스(Ideonella sakaiensis) 201-F6이라고 불리는 미생물이 음료수병과 섬유에 널리 사용되는 폴리에스터인 PET 플라스틱을 주요 에너지와 식품 공급원으로 사용한다는 사실을 발견했다. 그 이후로 과학자들은 독일 라이프치히 묘지의 퇴비 더미, 그리스 하니아(Chania) 해변 등 전 세계 여러 장소에서 플라스틱을 먹는 미생물을 발견했다. 그리고 바다, 북극 툰드라 표토, 사바나 및 다양한 숲을 포함한 환경에서 자유롭게 떠다니는 DNA에서 발견된 2억 개 이상의 유전자에 대한 대규모 분석을 통해 플라스틱 분해 가능성이 있는 3만 개의 다양한 효소가 있다는 것을 찾아냈다. 맥기한은 콜로라도를 포함해 다른 지역의 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)의 동료들과 함께 이데오넬라 사카이엔시스의 플라스틱 섭취 능력을 담당하는 두 가지 효소를 조작해 성능을 높이고 연결해 플라스틱을 분해할 수 있는 효소 칵테일을 만들었다. 그 결과 이전보다 6배 더 빠르게 PET를 분해할 수 있었다. 최근 과학자들은 인공지능(AI)을 사용해 플라스틱을 더 빠르게 해중합[해중합은 유색 페트(PET)병이나 폴리에스터 섬유 등 플라스틱 분자를 화학적으로 분해하는 기술]하고, 표적 기질에 대해 덜 까다롭고, 더 높은 온도를 견딜 수 있는 효소를 찾아내고 있다. 초기 데이터에 따르면 생물학적 효소를 이용한 재활용은 플라스틱을 새로 만드는 것보다 탄소 배출량이 더 적은 것으로 알려졌다. 탄소와 산소가 얽혀 있는 PET 재활용 플라스틱은 생물학적 재활용에 가장 적합하다. 영국 포츠머스 대학교의 분자 생물물리학자 앤디 픽포드(Andy Pickford)는 이 물질이 '일종의 아킬레스건'이라고 말했다. PET은 탄소가 산소와 얽혀 있다. 직물과 음료수병에서 흔히 발견되며 매년 생성되는 플라스틱의 약 5분의 1을 차지하는 PET는 생물학적 재활용 업체들 사이에서 인기 있는 대상이자 상업적으로 이용 가능한 제품이기도 하다. 실제로 프랑스 회사 카르비오(Carbios)는 연간 5만 톤의 PET 폐기물을 재활용하는 것을 목표로 2025년 프랑스 북부에 바이오 재활용 공장을 열 계획이다. 호주에 본사를 둔 삼사라에코(Samsara Eco)는 2024년 멜버른에 PET에 초점을 맞춘 2만 톤 규모의 재활용을 계획하고 있다. 플라스틱 유형을 연구하고 있는 픽퍼드(Pickford)는 "PET와 유사한 화학적 구성을 가진 폴리아미드와 폴리우레탄도 본질적으로 효소에 의해 분해되기 쉬워 효소 재활용의 유망한 대상"이라고 말했다. 삼사라에코는 합성 폴리아미드의 일종인 나일론을 연구하고 있다. 지난 5월 버려진 옷으로 '세계 최초의 무한 재활용' 나일론-폴리에스테르 의류를 생산하기 위해 인기 운동복 브랜드 룰루레몬(Lululemon)과 다년간의 파트너십을 발표했다. 아직은 연구가 미진하지만 연구원들은 폴리우레탄을 분해하는 미생물에 대해서도 연구 중이다. '슈퍼웜' 유충 활용 기술 향상 효소 재활용은 순수 탄소 골격을 가진 플라스틱의 경우 전망은 흐리다. 비닐봉지를 만드는 데 사용되는 폴리염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 제품은 기름기가 많아 투입된 효소를 붙잡을 수 없기 때문이다. 그런데 페데리카 베르토치니는 데메트라(Demetra)와 세레스(Ceres)라는 이름을 붙인 왁스 벌레 타액에서 플라스틱 분해 효소를 확인했다. 이 효소는 탄소 골격에 산소를 주입해 실온에서 몇 시간 내에 폴리에틸렌을 분해하는 것으로 나타났다. 폴리스티렌을 연구하는 호주 퀸즈랜드 대학교의 미생물학자 크리스 린케(Chris Rinke) 박사는 '슈퍼웜(Superworm)'이라고 불리는 미국왕딱지벌레(Zophobas morio) 유충을 발견했다. 플라스틱을 기계적으로 작은 조각으로 파쇄하고 산소 원자를 투입해 '노화'한 다음 특수 기술을 사용해 해당 조각을 해중화하는 두 가지 과정을 통해 폴리스티렌을 분해한다. 린케 박사는 "곤충에서 발견되는 효소가 열쇠를 쥐고 있을 수 있다"고 말했다. 반면, 일부 전문가들은 생물학적 재활용 전망에 대해 낙관적이지 않다. 픽포드는 "아직 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC와 같은 폴리올레핀이 대규모 효소 재활용을 위한 현실적인 목표가 될 것이라고 확신하지 못했다"며 "이런 경우 재활용이 가능한 새로운 플라스틱을 만드는 방향으로 전환하는 것이 더 현실적"이라고 말했다. 한국의 경우, 2020년 포스텍의 차형준 교수 팀은 '산맴돌이거저리(Plesiophthalmus davidis)'라고 불리는 검은 딱정벌레의 유충에서 폴리스티렌 소화 능력을 부여한 장내 세균인 '세라티아 폰티콜라(Serratia Fonticola)'에 대해 보고했다. 또 다른 그룹은 PLA를 포함한 특정 유형의 생분해성 플라스틱을 분해할 수 있는 두 가지 저온 적응성 곰팡이 균주[고산 토양과 북극 해안에서 분리된 라크네룰라(Lachnellula)와 네오데브리에시아(Neodevriesia)]를 발견했다고 보고했다. 하지만 효소를 활용하는 프로세스를 확장하는 것이 얼마나 쉬울지, 그리고 확장된 환경이 어떤 모습일지는 불분명하다. 한편, UN은 오는 2024년 세계 최초의 글로벌 플라스틱 오염 조약을 만들 예정이다. 플라스틱 오염을 억제하는 것을 목표로 하며, 특히 재활용을 더 쉽게 하기 위해 플라스틱 제품의 생산 과 설계에 대한 새로운 규칙을 도입할 것으로 예상된다. 다음 해에는 워싱턴과 캘리포니아, EU에서 플라스틱 용기와 음료수병 재료의 25%를 재활용 플라스틱으로 규정하는 법률이 시행될 예정이다. 그러나 추가적인 변화와 인센티브가 없다면 이러한 노력은 물거품이 될 수도 있다는 지적이다. 화석 연료의 저렴한 가격으로 인해 순수 플라스틱이 저렴하게 유지되는 한 생물학적 효소 활용은 비용 면에서 경쟁력이 없기 때문이다. 맥기한은 "과거 석유 및 가스 산업이 혜택을 누렸던 방식으로 PET 또는 기타 생분해성 공정에 인센티브를 부여해야 한다"며 "생물학적 재활용 기술이 향상되면 새로운 플라스틱과 경쟁할 수 있을 만큼 비용면에서 효율적일 것"이라고 강조했다. 그럼에도 그는 "효소가 전체 플라스틱 문제를 해결하지 못하지만 이제 막 첫 걸음을 뗐다"며 향후 발전에 기대감을 드러냈다.
- IT/바이오
2023-09-21
폐배터리 '블랙매스'에서 희토류 재탄생

전세계적으로 내연 자동차의 전동화 추세가 가속화되면서 폐배터리 폐기물 처리 문제가 점점 부각되고 있다. 특히 리튬, 코발트, 니켈 등의 중요한 자원이 한정적이라는 점에서 이러한 자원에 대한 과도한 의존이 환경적, 경제적 위험요소로 지적되어 왔다. 그러나 최근 업계는 이 문제의 해결책으로 배터리 재활용 기술에 주목하고 있다. 특히 배터리 폐기 과정에서 발생하는 '블랙매스(Black Mass)'라는 검은색 덩어리에서 희망의 신호가 보이고 있다. 프랑스의 주요 일간지 프레시트론(presse-citron)에 따르면, '블랙매스(Black Mass)'는 말 그대로 짙은 검정색의 분말 덩어리인데, 배터리 제조과정에서 발생하는 폐기물인 스카프(Scarp, 배터리 제조 공장에서 발생하는 불량품)와 폐배터리를 수거해 분쇄한 가루를 지칭한다. 이때 폐배터리를 기술적으로 안전하게 파쇄해야 하며, 이 과정에서 니켈, 코발트, 리튬, 망간 등 가치 있는 희토류 원소들을 고순도로 추출해 내는 기술이 매우 중요하다. 이러한 기술을 활용하면 희소 금속에 대한 의존성을 대폭 감소시킬 수 있을 것으로 보인다. 외신 보도에 따르면, 2030년까지 리튬은 15%, 니켈은 11%, 코발트는 44%의 재활용 소재 비중으로 증가할 것으로 예상된다. 유럽연합(EU)은 2023년까지 재활용 배터리 비율을 최대 73%까지 높이는 내용의 새로운 법안을 채택했다. 다만, EU에서는 국가별로 재료 분류가 달라 블랙매스의 대규모 생산 절차가 좀 복잡하다. '유해 폐기물'이라는 라벨이 부착되면 경제협력개발기구(OECD) 회원국만 수출할 수 있기 때문이다. 또 철, 리튬, 인산염 등을 기반으로 하는 새로운 유형의 배터리 출현도 걸림돌이다. 배터리 찌꺼기에 불과했던 블랙매스는 전기차 확산과 자원의 한계라는 측면에서 볼 때 상당한 이점을 가지고 있다. 이 분야에서 선두에 있는 한국 기업 SK에코플랜트는 경주에 첫 배터리 리사이클링 공장을 구축한 것으로 알려져 미래의 친환경 에너지 솔루션으로서의 가능성을 제시하고 있다. SK에코플랜트는 2026년까지 매년 1만 톤의 블랙매스를 처리할 계획이다. 이는 한국에서 처음으로 건설된 이차전지 재활용 공장이다. 이 회사는 자체 개발한 용매추출 공정을 활용하여 후처리 공정의 경쟁력을 강화하겠다는 전략이다. 또한, 유럽, 미국, 아시아와 같은 배터리 산업의 중심지와 전기차가 널리 보급된 지역에 거점을 마련했다. 박경일 SK에코플랜트 사장은 "전기차 확산 본격화와 한정적인 자원 속에서 이차전지 리사이클링 사업은 선택이 아닌 필수"라며, "글로벌 폐배터리 수거망을 확보한 SK에코플랜트는 이번 경주 리사이클링 사업 추진으로 국내는 물론 글로벌 배터리 리사이클링 시장을 선점해 나갈 것"이라고 밝혔다.
- IT/바이오
2023-09-14
항공업계, 제로탄소 위해 '수소에너지'로 눈 돌렸다

롤스로이스와 에어버스를 비롯한 주요 항공사와 에너지 대기업들이 탄소 중립을 위한 동맹을 형성, 항공 탈탄소화 움직임에 속도를 내고 있다. 현대차와 기아를 비롯해 일본과 독일의 주요 자동차 제조사들이 수소 에너지 투자에 앞장서는 가운데, 항공 및 에너지 기업들도 탄소 배출 감소 목적으로 손을 맞잡고 항공업의 탈탄소화 노력을 가속화하고 있다. 에너지 전문 매체 '오일프라이스닷컴'에 따르면, 항공기 엔진의 대표 제조사 롤스로이스, 대형 항공기 제작사 에어버스, 이지젯, 그리고 덴마크의 국영 에너지 기업 외르스테드(Ørsted) 등 주요 항공 및 재생 에너지 기업들이 수소를 활용한 항공 추진을 위한 방안 마련을 위해 영국에서 협력하고 있다. 항공기 관련 주요 기업들은 '수소항공연합(HIA)'을 설립해 영국이 글로벌 리더가 되기 위해 필요한 인프라 건설 지원하고 나섰다. 이들은 항공 규제 체제가 수소 기술에 대비하도록 보장하고 수소 항공 연구 및 개발(R&D)을 위한 자금을 10년 프로그램으로 전환해야 한다고 강조했다. 이 연합에는 항공 및 항공 우주 부품의 주요 제조사 GKN 에어로스페이스와 브리스톨공항도 참여했다. 이 기업들은 수소가 단거리 항공용 연료로서 큰 잠재력을 가졌다고 밝혔다. 에어버스는 오는 2035년 상용 서비스 시작을 목표로 새로운 수소 동력 항공기를 개발 중이다. 롤스로이스는 2022년에 수행한 지상 테스트를 통해 수소를 제트 엔진의 동력원으로 활용할 수 있음을 성공적으로 입증했다. 그러나 지속 가능한 항공 연료(SAF) 사용 확대를 통해 탄소 배출을 감소시키려는 노력이 확산되고 있음에도 불구하고, SAF의 생산 및 도입에 대한 지원에도 석유 기반의 제트 연료 대체에 대한 공급, 비용, 그리고 원료 문제 등 다양한 어려움이 여전히 존재한다는 것이 전문가들의 지적이다. 한편, 유럽연합(EU)은 2025년부터 EU 내에서 이륙하는 모든 항공기에 대해 SAF 혼합 사용을 의무화하는 방침을 세웠다. 이때의 혼합 비율은 2025년에 5%부터 시작하여 2050년까지 63%까지 점차 증가할 예정이다. 한국에서는 대한항공이 2017년 처음으로 SAF를 혼합해 시카고에서 인천까지의 노선을 운행한 적이 있으며, 이후 파리에서 인천까지의 정기편에도 SAF를 사용하기 시작했다. 추가로, 2021년에는 현대오일뱅크와 함께 바이오항공유의 제조 및 사용 기반을 마련하기 위해 협력했다. HIA 초대 회장이자 이지젯 CEO 요한 룬드그렌(Johan Lundgren)은 "항공 업계와 같이 탈탄소화가 어려운 분야에서는 협력을 통한 급진적인 해결책이 필요하다"며 "영국 정부와의 협력을 통해 탄소중립 항공을 위한 자금 및 정책 지원을 확대해 나갈 것을 희망한다"고 밝혔다. 롤스로이스의 최고 기술 책임자 그라치아 비타디니(Grazia Vittadini)는 "우리는 이미 녹색 수소 기반의 최신 항공기 엔진을 성공적으로 테스트했으며, 이것이 중장기적으로 탈탄소화의 주요 해결 방안이 될 것이라고 확신한다"고 강조했다.
- 산업
2023-09-12
버려진 커피 찌꺼기로 콘크리트 강도 높일 수 있다?

철근과 시멘트 같은 원자재 가격의 지속적인 상승으로 건설사의 부담이 가중되고 있다. 이러한 가격 상승은 결국 소비자에게 전달되는 형태가 되고 있다. 그러나 최근 호주의 연구진이 흥미로운 발견을 했다. 버려진 '커피 찌꺼기'를 활용하여 콘크리트의 강도를 향상시키는 기술을 개발한 것이다. 아직 초기 단계이지만, 우리나라 건설 업체들도 이 기술을 활용해보는 것이 좋을 것 같다. 영국 일간지 가디언에 따르면, 호주 로열멜버른공대(RMIT)의 연구팀은 국제학술지 '저널 오브 클리너 프로덕션'에 이러한 기술을 게재했다. 버려진 커피 찌꺼기를 활용한 콘크리트는 강도가 30% 더 높아진다는 연구 결과가 RMIT에서 발표됐다. RMIT의 샤넌 킬마틴-린치(Kilmartin-Lynch) 박사는 "버려지는 커피 찌꺼기와 커피 포드를 가치 있는 재료로 전환하려는 시도로 이 연구를 시작했다"고 밝혔다. 연구팀은 커피 찌꺼기를 바이오차(Biochar)로 전환하여, 이를 콘크리트 제조 과정에서 일부 모래의 대체재로 사용했다. 현재, 연구팀은 지방 의회와 협력하여 다양한 인프라 프로젝트에 참여하고 있으며, 이 기술이 커피 폐기물 처리 문제를 해결하고 천연 모래의 수요 감소에 기여한다면 환경적으로 큰 이점이 될 것이라는 의견을 제시했다. 호주의 '국가식품폐기물 전략 타당성 조사(National Food Waste Strategy Feasibility Study)'에 따르면, 호주의 연간 온실가스 배출량 중 약 3%는 음식 폐기물에서 발생하며, 이 중 약 7만5000톤은 커피 폐기물로 추정된다. RMIT의 라지브 로이찬드 박사( Rajeev Roychand)는 바이오차 제조 과정이 미처리된 커피콩을 로스팅하는 방식과 유사하다고 설명했다. 온실가스의 증가를 피하기 위해 산소가 없는 환경에서 이 과정을 진행하는데, 이를 열분해(Pyrolysis)라고 한다. 열분해의 일반적인 온도는 700~900도 사이지만, 커피 찌꺼기는 약 350도에서 가열될 수 있어 에너지 효율이 좋다. 연구팀은 이를 통해 모래의 15%를 대체할 경우 콘크리트의 강도가 약 29.3% 향상된다고 밝혔다. 린치 박사는 "커피 바이오차는 모래보다 미세한 구조를 가지고 있고, 다공성 특성 때문에 시멘트가 이 다공성 구조와 결합될 수 있다"고 설명했다. 호주에서는 연간 약 7200만 톤의 콘크리트를 생산하기 위해 2880만 톤의 모래가 필요하다. 하지만 커피 찌꺼기로 모래를 완전히 대체하는 것은 현실적으로 불가능하다. 한국에서도 자연환경에서 얻어진 바이오차를 활용한 콘크리트의 탄소중립 활용 및 실용화 연구가 활발히 이루어지고 있다. 콘크리트에 바이오차를 일정 비율로 첨가해 건설 현장에서의 사용 가능성을 조사한 결과, 폐목재, 커피 찌꺼기, 견과류 껍질과 같은 다양한 폐자원이 건축 분야에서의 활용 가능성이 확인되었다. 반면, 호주에서의 커피 찌꺼기를 활용한 연구는 초기 단계에 있으며 내구성 테스트 등 추가 연구가 예정되어 있다. 건설 분야에서 기존 콘크리트를 바이오차를 포함한 콘크리트로 교체할 경우, 온실가스의 배출량을 줄이고 원재료비의 절감이 가능해져 환경적‧경제적 이익을 가져다줄 것으로 기대된다.
- 산업
2023-09-07
바나듐 플로우 배터리, 신재생 에너지의 미래를 열다

영국의 배터리 기업인 인비니티 에너지 시스템(Invinity Energy Systems PLC, 이하 인비니티)은 바나듐 플로우 배터리를 활용하여 신재생 에너지를 효율적으로 관리하며, 전력 네트워크의 안정성을 강화하는 혁신적인 기술을 개발하는 데 성공했다. 영국 기술전문매체 프로액티브인베스터스에 따르면 바나듐 플로우 베터리 관련 기술은 대용량 에너지 저장 시스템(ESS)으로 구현되어 재생 에너지의 효과적인 활용을 가능하게 한다. 바나듐은 은빛 회색의 금속으로, 강철 제련이나 연소 과정을 통해 얻어지거나 우라늄 광산에서 추출된다. 바나듐 레독스 배터리는 바나듐을 전해액으로 사용하며, 양극과 음극을 별도의 탱크에 저장함으로써 리튬 이온 배터리처럼 화재나 폭발의 위험 없이 안전하게 작동한다. 이러한 배터리는 바나듐 플로우 배터리(VFB) 또는 바나듐 레독스 플로우 배터리(VRFB)로도 알려져 있다. 바나듐 플로우 배터리는 환경에 친화적이며, 장기적인 에너지 저장에 적합하게 설계돼 다양한 응용 분야에서 활용된다. 전력 그리드의 에너지 저장, 재생 가능 에너지의 통합, 급속 충전 인프라 지원, 산업용 에너지 저장 등 여러 분야에서 이 배터리의 활용성이 증명되고 있다. 이 배터리의 주요 장점은 장기적인 에너지 저장 능력, 안정성, 수천 번의 충방전 수명, 그리고 용량 감소가 최소화된 구조다. 또한, 이 배터리는 환경 친화적이고, 재활용이 가능하며, 빠른 충전이 가능하다는 장점도 가지고 있다. 인비니티는 최근 캐나다의 재생 에너지 프로젝트 개발 회사인 엘리멘탈 에너지(Elemental Energy)에 8.4 MWh 바나듐 플로우 배터리 공급 계약을 체결했다. 해당 배터리는 앨버타의 차피스 레이크 솔라 스토리지(Chappice Lake Solar Storage) 프로젝트에서 활용되어, 앨버타 전력망에 경제적이면서도 환경 친화적인 전력을 제공할 예정이다. 이로써 재생 에너지의 효율적 활용과 전력망의 안정성이 강화될 것으로 예상된다. 인비니티는 이런 프로젝트들을 통해 다양한 분야에 걸쳐 안정적이고 지속 가능한 에너지 솔루션을 제공하는 능력을 갖추었음을 증명하고 있다. 바나듐 플로우 배터리는 신재생 에너지 산업의 미래를 밝히는 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2023-09-07

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