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2024-11-22 (금)

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[퓨처 Eyes(37)] 양자 컴퓨팅, 초순수 실리콘 개발로 큰 도약

과학자들이 실리콘 동위원소 제거를 통해 정제된 초순수 실리콘을 만들어 양자 컴퓨팅 구현에 한 발 더 다가섰다. 최근 영국과 호주의 과학자들이 고성능 큐비트 장치를 구성할 수 있는 초순수 실리콘을 생산해 양자 컴퓨팅 발전에 새로운 가능성을 열었다고 어스닷컴과 인디펜던스 등 다수의 외신이 보도했다. 이번 연구는 호주 멜버른 대학교와 영국 맨체스터 대학교의 첨단 전자 재료 그룹이 주도했다. 실리콘은 전자 제품과 컴퓨팅에서 매우 중요한 소재로, 반도체 기술의 동의어처럼 사용된다. '실리콘 밸리'라는 지명도 실리콘의 중요성을 반영한다. 실리콘은 다양한 조건에서 전기를 전도하도록 만들 수 있으며, 지각에서 두 번째로 풍부한 원소로 쉽게 구할 수 있는 장점이 있다. 지난 수십 년 동안 실리콘은 컴퓨터의 엄청난 확장을 촉진했지만, 실리콘의 순도 문제는 슈퍼컴퓨터 등 고급 시스템에서 제한 요소로 작용했다. 실리콘은 자연 상태에서 실리콘-28(Si-28), 실리콘-29(Si-29), 실리콘-30(Si-30) 등 세 가지 안정적인 동위원소로 존재한다. Si-28은 전체 실리콘의 약 92.23%를 차지하며, Si-29는 약 4.67%, 희귀한 Si-30은 약 3.10%를 차지한다. 이번 연구의 공동 감독자인 데이비드 제이미슨 교수는 "자연적으로 발생하는 실리콘은 대부분 Si-28이지만, 약 4.5% 존재하는 동위원소 Si-29가 문제를 일으킨다"고 지적했다. 그는 "실리콘-29는 각 원자의 핵에 여분의 중성자가 있어 작은 불량 자석처럼 작용해 양자 일관성을 파괴하고 컴퓨팅 오류를 일으킨다"고 설명했다. 연구팀은 이온 주입기를 사용해 컴퓨터 칩에 Si-28 빔을 발사해 Si-29의 불순물을 제거했다. 그 결과 Si-29 함량이 4.5%에서 0.0002%로 감소했다. 제이미슨 교수는 "이온 주입기를 조정해 실리콘을 이 수준으로 순수하게 정제할 수 있다"고 밝혔다. 이번 연구를 주도한 리처드 커리 교수는 "이 획기적인 발전으로 양자 컴퓨팅을 구축하는 작업이 상당히 가속화될 것"이라고 말했다. 커리 교수는 "우리는 실리콘 기반 양자 컴퓨터를 구성하는 데 필요한 중요한 ‘벽돌’을 효과적으로 만들었다"라고 비유하면서, "이 기술은 인류를 변화시킬 잠재력을 가진 기술(양자 컴퓨팅)을 실현 가능하게 만드는 중요한 단계"라고 덧붙였다. 이번 발견은 과학 학술지 커뮤니케이션 머티리얼스-네이처에 게재됐다. 양자 컴퓨터는 큐비트 수가 많을수록 더 강력하지만, 오류에 더 취약하다. 양자 컴퓨팅의 구성 요소인 큐비트는 매우 민감하여 안정적인 환경이 필요하기 때문이다. 온도 변화 등 환경의 아주 미세한 변화도 컴퓨터 오류를 일으킬 수 있다. 다시 말하면, 양자 컴퓨터는 양자 물리학의 무한한 영역을 활용해 일반 컴퓨터가 할 수 없는 일을 수행할 수 있다. 그러나 정보를 처리하고 저장하는 양자 비트(큐비트)는 미세한 온도 변동이나 실리콘 불순물과 같은 사소한 간섭으로 인해 '일관성'을 잃을 수 있다. 그로 인해 오늘날 과학자들이 사용하는 양자 컴퓨터는 절대 온도(-273도)에 가까운 냉장고에 넣어 두는 경우에만 오류 없이 작동할 수 있다. 큐비트는 중첩과 얽힘 같은 고유한 특성을 가지며, 이를 통해 많은 계산을 병렬로 수행할 수 있다. 하지만 큐비트는 환경에 매우 민감하여 쉽게 양자 상태를 잃을 수 있다. 이를 디코히어런스라고 한다. 이러한 취약성 때문에 양자 오류 수정 기술이 필요하다. 실리콘은 기존 컴퓨팅의 기반이 되는 물질로, 연구자들은 실리콘이 확장 가능한 양자 컴퓨터의 해답이 될 것으로 기대하고 있다. 천연 실리콘의 동위원소 문제를 해결한 멜버른 대학교의 과학자들은 Si-29와 Si-30의 원자를 제거하여 양자 컴퓨터에 적합한 고품질의 초순수 실리콘을 만들어냈다. 슈퍼 컴퓨터를 능가하는 양자 컴퓨터는 단 30개의 큐비트로 작동된다. 이 프로젝트에서 실험을 수행한 라비 아차리아 박사는 "고품질 실리콘 큐비트를 생성하는 능력은 지금까지 사용된 실리콘의 순도에 의해 제한되었다. 우리가 보여준 획기적인 순도는 이 문제를 해결한다"고 설명했다. 제이미슨 교수는 "우리의 기술은 인공지능, 보안 데이터, 통신, 백신 및 의약품 설계, 에너지 사용, 물류 및 제조 등 사회 전반에 걸쳐 획기적인 변화를 약속하는 안정적인 양자 컴퓨터로 가는 길을 열어준다"고 밝혔다. 그는 "이제 우리는 매우 순수한 실리콘-28을 생산할 수 있게 됐다. 다음 단계는 많은 큐비트에 대해 동시에 양자 일관성을 유지할 수 있음을 입증하는 것이다. 큐비트가 30개에 불과한 양자 컴퓨터는 일부 응용 분야에서 오늘날의 슈퍼컴퓨터 성능을 능가할 것"이라고 덧붙였다. 새로운 의약품 설계나 정확한 일기 예보는 오늘날의 슈퍼 컴퓨터로는 계산이 너무 어려운 영역이다. 커리 교수는 "대규모 데이터를 처리할 수 있는 능력을 재고할 수 있는 기술을 통해 우리는 기후 변화의 영향을 해결하고, 보안 통신과 백신 설계 등 의료 문제를 해결하는 등 복잡한 현실 문제에 대한 솔루션을 찾을 수 있을 것"이라고 말했다. 이번 연구 성과는 1917년 어니스트 러더퍼드의 '원자 쪼개기' 발견, 1948년 '더 베이비'의 전자 저장 프로그램 컴퓨팅 최초 시연 등 맨체스터 대학교의 과학 혁신 역사와 맞물려 중요한 이정표가 될 것으로 보인다. 연구팀은 이번에 발견한 초순수 실리콘이 큐비트가 많은 양자 컴퓨터가 더 오랫동안 안정적으로 작동하는 데 도움이 될 것이며, 다음 단계는 이를 테스트하는 것이라고 말했다.
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2024-05-23
'AI 서울 정상회의' 장관 세션, 미국·일본 등 21개국 참석

22일 오후 서울 성북구 한국과학기술연구원(KIST)에서 열린 'AI 서울 정상회의' 장관 세션에는 21개국 장관급 인사들과 국내외 주요 기업 19곳 고위 관계자 등이 참석했다. 이종호 과학기술정보통신부 장관과 미셸 도넬란 영국 과학혁신기술부 장관은 공동의장으로 나서 '인공지능(AI) 안전성 확립 역량 강화'와 '지속 가능한 AI 발전 촉진'이라는 두 가지 주제를 심층적으로 논의했다. 이번 회의는 지난해 11월 영국 블레츨리 파크에서 열린 "AI 안정성 정상회의'에 이은 후속 회의다. 이 장관은 개회사에서 지난 6개월 동안 생성형 AI가 예상보다 훨씬 빠른 속도로 발전하며 우리 일상과 경제, 사회 전반에 새로운 혁신을 가져오고 있다고 강조했다. 또한, "AI 위험과 부작용에 대한 우려가 증가하고 있으며, 국제 사회는 관련 규범 정립을 위한 노력을 본격화하고 있다"고 지적했다. 그는 전날 정상급 합의 문서인 '서울 선언'에서 제시된 비전을 바탕으로 오늘 세션에서는 AI 안전 확보와 지속 가능한 발전을 논의하고자 한다고 밝혔다. 미셸 도넬란 장관은 "AI 발달 속도 자체가 매우 빠르기 때문에 우리도 더 신속하게 행동해야 AI 안전성을 담보할 수 있다"고 강조했다. 도넬란 장관은 "국제 사회가 AI 리스크에 대한 회복 탄력성을 갖춰야 한다"며 "지식을 모으는 속도가 사회가 그것을 알아가는 속도보다 빠르기 때문에 과학계 리더들이 앞으로 구체적인 활동 계획을 합의해 내놓기를 바란다"며 노력을 지속할 것을 촉구했다. 첫 번째 장관 세션에서는 각국의 'AI 안전 연구소' 설립 현황을 공유하고 글로벌 공조 방안을 논의했다. 특히 1차 회의 후속 조치인 'AI 안전 국제 과학 보고서'를 토대로 현재와 가까운 미래의 AI 위험 요인을 진단하고 안전성 강화 방안을 모색했다. 두 번째 세션에서는 에너지·환경·일자리 등 AI가 초래하는 부작용에 대해 회복 탄력성을 확보하기 위한 방안을 논의했다. AI 개발과 운영 확대에 따른 막대한 전력 소모에 대응할 필요성이 높아지면서, 저전력 반도체 등 우리나라의 AI 반도체 비전을 중심으로 새로운 글로벌 의제를 논의했다. 이날 장관 세션에는 정부 인사로 공동의장들을 비롯해 세스 센터 미국 국무부 핵심·신흥기술 부특사, 슈테판 슈노르 독일 연방 디지털교통부 장관, 니시다 시오지 일본 국회 총무성 차관 등 20개국 고위 인사들이 참여했다. 유엔에서는 아만딥 싱 길 사무총장 기술특사가 참석했다. 해외업계에서는 에이단 고메즈 코히어 대표이사와 앤드루 잭슨 코어42 최고책임자, 크리스티나 몽고메리 IBM 최고신뢰임원, 잭 클라크 앤트로픽 공동 설립자, 링게 텐센트 유럽 대표, 나타샤 크램튼 마이크로소프트 최고 AI 책임자, 롭 셔먼 메타 부사장 겸 최고 개인정보보호책임자, 샌디 쿤바타나간 오픈AI APAC 정책실장, 톰 루 구글 딥마인드 부사장 등이 자리에 함께 했다. 또 국내에서는 전경훈 삼성전자 사장, 유영상 SK텔레콤 대표, 배경훈 LG AI 연구원장 등이 참석했다. 학계·시민사회 인사로는 카네기 국제평화기금의 아서 넬슨 부이사관과 루먼 차우더리 휴메인 인텔리전스 대표, 오혜연 카이스트 교수, 이경무 서울대 교수 등이 참가했다. 앞서 윤석열 대통령은 21일 리시 수낵 영국 총리와 함께 'AI 서울 정상회의'를 주재하고 안전·혁신·포용의 3대 원칙을 담은 합의를 도출했다. 대통령실은 이날 윤 대통령은 청와대 영빈관에서 화상으로 주재한 AI 서울 정상회의 개회사에서 "대한민국은 국제사회의 책임 있는 일원으로서 인공지능(AI) 안전, 혁신, 포용을 조화롭게 추진해 나가겠다"고 밝혔다고 전했다. 윤 대통령은 "생성형 AI 등장 이후 AI 기술이 전례 없는 속도로 발전하면서 인류 사회에 막대한 파급 효과를 가져올 것으로 전망된다"고 말했다. 또한 "이번 회의는 한국 정부가 수립한 디지털 권리장전, 유엔 총회의 AI 결의안, 주요 7개국(G7) 차원의 히로시마 AI 프로세스 등 그간의 노력을 결집해 글로벌 차원의 AI 규범과 거버넌스를 진전시키는 계기가 될 것"이라고 강조했다. 회의에 참석한 정상과 글로벌 기업 대표들은 AI가 갖는 위험 요소는 최소화하면서, 자유로운 연구개발을 통해 잠재력은 최대한 구현하고, 이를 통해 창출된 혜택은 인류 모두가 누릴 수 있는 방안을 논의했다고 대통령실은 전했다. 회의에 참여한 정상들은 '안전하고 혁신적이며 포용적인 AI를 위한 서울선언'과 그 부속서인 'AI 안전 과학에 대한 국제 협력을 위한 서울 의향서'를 채택했다. 회의에 참석한 정상들은 '서울선언'에서 "AI의 안전·혁신·포용성은 상호 연계된 목표로서 AI 거버넌스에 대한 국제 논의에 이들 우선순위를 포함하는 것이 중요하다고 인식한다"는데 동의했다. 글로벌 AI 선도 기업들은 자발적으로 AI 위험을 에방하고 책임 있는 AI를 개발하겠다는 안전 서약을 했다. 차기 회의는 프랑스가 'AI 행동 정상회의(AI Action Summit)라는 명칭으로 개최할 예정이다.
- IT/바이오
2024-05-22
한국, 2029년까지 항공·우주용 국산 탄소복합재 기술 확보

한국 정부가 2029년까지 항공·우주용 국산 탄소복합재 기술 확보하기 위해 나선다. 탄소복합재는 가벼우면서 강도가 높은 특성을 지닌 혁신 소재로서 항공우주, 자동차, 에너지 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 높다. 하지만 국내 탄소복합재 산업은 아직 초기 단계에 머물러 있으며, 기술력 부족과 해외 경쟁으로 인해 해외 시장 진출에 어려움을 겪고 있었다. 산업통상자원부는 22일 서울 강남구 한국과학기술회관에서 제2차 탄소복합재 점프업 파트너십 회의를 열고 이 같은 내용을 포함한 '항공·우주용 국산 탄소복합재 기술개발·인증 로드맵'을 발표했다. 정부는 이를 통해 도심항공교통(UAM), 우주발사체 등 미래산업 기반을 확보하고 수출 시장 확대를 도모한다는 전략이다. 이번 로드맵은 첨단 소재 분야의 핵심 기술 확보, 해외 시장 공략, 산업 생태계 구축 등 3가지 주요 목표를 중심으로 구성됐다. 이 로드맵은 오는 2029년까지 탄소복합재 기술 개발과 관련 인증을 획득하기 위한 기업별·제품별 개발 일정과 전략을 담고 있다. 구체적으로는 차세대 무기체계, 차세대 항공기 구조물, 소형발사체 미래항공모빌리티(AAV), 수송기 등 분야에 사용될 탄소복합재 기술 개발 계획이 포함됐다. 다만, 산업부는 보안 등의 이유로 로드맵의 세부 일정과 내용은 공개하지 않았다. 그러나 수요기업의 제품 개발 계획에 맞춰 국산 탄소복합재가 공급될 수 있도록 탄소복합재 기업의 기술개발 및 인증획득을 지원하고 부품의 실증 지원을 추진할 예정이다. 또한 이 로드맵이 차질 없이 진행될 수 있도록 점프업 파트너십 내 운영 중인 '우주항공·방산 분과'에서 이행 상황을 점검하기로 했다. 산업부는 지금까지 국내 탄소복합재는 항공·우주 분야에 사용된 실적이 부족해 해외시장 진출에 어려움을 겪어왔으나, 이번 로드맵을 통해 해외 진출 기회가 확대될 것으로 기대했다. 위에서 밝혔듯이, 탄소복합재는 탄소섬유, 활성탄소, 인조흑연, 탄소나노튜브(CNT) 등 가볍고 강도가 높은 물리적 특성을 갖는 소재다. 이 중 탄소섬유는 UAM, 우주발사체 등에 쓰이고, 탄소나노튜브는 이차전지 등 첨단산업의 핵심 소재로 활용된다. 앞서 정부는 지난해 7월 한국항공우주산업(KAI), 대한항공 등 탄소복합재 수요 기업과 효성첨단소재, 국도화학, 한국카본 등 공급 기업이 참가하는 '탄소복합재 점프업 파트너십'을 발족해 이번 로드맵을 준비해왔다. 이승렬 산업부 산업정책실장은 "업계가 수립한 로드맵을 통해 국산 소재가 항공·우주용 첨단분야로 활발히 진출할 수 있길 기대한다"며 "정부도 로드맵 이행에 차질이 없도록 적극 지원하겠다"고 강조했다. 탄소복합재 산업의 성장은 국내 제조업의 경쟁력 강화에도 기여할 것으로 기대된다. 탄소복합재는 항공우주, 자동차, 에너지 등 첨단 산업의 핵심 소재로 활용되기 때문에, 탄소복합재 산업의 성장은 이러한 산업들의 경쟁력을 높일 수 있다.
- IT/바이오
2024-05-22
EU, 세계 첫 AI 규제법 최종 승인…내달 발효·2026년 전면 시행

유럽연합(EU)이 21일(현지시각) 세계 최초 인공지능(AI) 규제법인 'AI법'을 최종 승인했다. 주요 외신들에 따르면 EU 이사회는 이날 "AI 기술의 포괄적인 규칙을 설정하는 획기적인 규제법인 AI법을 승인했다"고 밝혔다. 이 법은 유럽의회와 유럽이사회 의장 서명을 거쳐 EU 관보에 게재된다. 법은 기술적으로 관보 게재 20일 후 발효되지만, 대부분 조항은 2026년 본격적으로 시행된다. 마티유 미셸 벨기에 디지털 장관은 이날 성명을 통해 "AI법 채택은 EU에 중요한 이정표"라면서 "이 법을 통해 유럽은 신기술을 다룰 때 신뢰, 투명성, 책임의 중요성을 강조하는 동시에 빠르게 변화하는 기술이 더욱 발전하고 유럽의 혁신을 촉진할 수 있도록 보장할 것"이라고 강조했다. 이 법은 위험 기반의 접근 방식을 채택, 고위험 AI 분야에 더 엄격한 규제를 적용한다. 또 이 법은 인지 행동 조작 및 사회적 채점과 관련된 AI 사용을 금지한다. 인종, 종교, 성적 취향과 같은 특정 범주에 따라 사람을 분류하기 위해 생체 인식 데이터를 사용하거나 프로파일링을 기반으로 한 예측 치안을 위해 AI를 사용하는 것도 금지된다. 다만 테러나 납치 등 심각한 범죄는 제외된다. '범용' AI의 경우 시스템적 위험을 초래하지 않는 경우 투명성 요구 사항을 준수하도록 요구한다. 그러나 시스템적 위험이 있는 경우엔 더 엄격한 규칙을 준수해야 한다. 군사 ,국방, 연구 목적으로만 사용되는 시스템은 이러한 규정에서 면제된다. EU 차원의 법 집행을 위해 EU 집행위원회 내에 'AI 사무소'를 설립한다. EU 집행위는 AI법을 위반하는 기업에 회사 전체 매출의 7%인 3500만 유로(약 519억원)의 벌금을 부과한다. 이날 표결은 유럽의회가 2021년 EU 집행위 초안을 수정을 거쳐 승인한 지 두 달 만에 이뤄졌다.
- IT/바이오
2024-05-22
삼성전자, 불확실성 속 반도체 사장 전격 교체…전영현 부회장 발탁

삼성전자가 반도체 위기 극복 핵심 전략으로 전영현(64) 미래사업기획단장(부회장)으로 반도체 사업 수장으로 전격 발탁했다. 지난해 반도체 업황 악화로 15조원에 육박하는 적자를 낸 가운데 삼성전자는 불확실성이 큰 대내외 환경 속에서 반도체 사업 경쟁력을 강화하기 위해 '원포인트' 인사를 단행한 것으로 보인다. 삼성전자는 21일 전영현 부회장을 디바이스솔루션(DS)부문장에, 전 부회장이 맡고 있던 미래사업기획단장에 기존 DS부문장이었던 경계현 사장을 각각 임명했다고 발표했다. 삼성전자는 "이번 인사는 불확실한 글로벌 경영 환경하에서 대내외 분위기를 일신해 반도체의 미래 경쟁력을 강화하기 위한 선제적 조치"라고 설명했다. '반도체 신화'의 주역인 전 신임 DS부문장은 LG반도체 출신으로, 2000년 삼성전자 메모리사업부로 입사해 D램·낸드플래시 개발, 전략 마케팅 업무를 거쳐 2014년부터 메모리사업부장을 맡아 왔다. 2017년 삼성SDI로 옮긴 전 부회장은 5년간 삼성SDI 대표이사를 맡았으며, 작년 말 인사에서 '귀환', 신설된 미래사업기획단을 맡아 삼성의 미래 먹거리를 발굴하는 데 주력해왔다. 전 부회장은 DS부문을 이끌며 기술 혁신과 조직의 분위기 쇄신을 통해 반도체 기술 초격차와 미래 경쟁력 강화에 집중할 것으로 보인다. 삼성전자는 지난해 주력인 반도체 업황 부진으로 DS부문에서 연간 14조8800억원의 적자를 기록했다. IT 수요 침체 등의 영향이 컸지만, 최근 인공지능(AI) 시장 확대로 급성장한 고대역폭 메모리(HBM) 시장에서도 SK하이닉스에 주도권을 뺏기는 등 차세대 기술 개발이나 시장 선점에 제대로 대응하지 못했다는 지적도 나오고 있다. 올해 1분기에는 전방 수요 회복과 메모리 가격 상승 등에 힘입어 2022년 4분기 이후 5개 분기 만에 흑자 전환로 돌아섰으며, HBM 5세대인 HBM3E 12단 양산 등에 속도를 내고 있다. 삼성전자는 "전 부회장은 삼성전자 메모리 반도체와 배터리 사업을 글로벌 최고 수준으로 성장시킨 주역으로, 그간 축적된 풍부한 경영 노하우를 바탕으로 반도체 위기를 극복할 것으로 기대한다"고 밝혔다. 삼성전자는 내년 정기 주주총회와 이사회를 통해 전 부회장의 사내이사 및 대표이사 선임 절차를 밟을 계획이다. 한편, 경 사장은 최근 반도체 위기 상황에서 새로운 돌파구 마련을 위해 스스로 부문장에서 물러난 것으로 알려졌다. 한종희 디바이스경험(DX)부문장과 협의하고 이사회에도 사전 보고한 것으로 알려졌다. 다만 종전에 맡고 있던 SAIT(옛 삼성종합기술원) 원장은 경 사장이 계속 담당한다. 2020년부터 삼성전기 대표이사를 맡아 적층세라믹커패시터(MLCC) 기술 경쟁력을 끌어올린 경 사장은 2022년부터 삼성전자 DS부문장을 맡아 반도체 사업을 총괄해 왔으며, 향후 미래사업기획단을 이끌며 미래 먹거리 발굴을 주도할 예정이다 삼성전자는 부문장 이하 사업부장 등에 대한 후속 인사는 검토되지 않았다고 말했다. 한편, 삼성전자 주가는 이날 오전 10시 36분 현재 7만8900원으로 보합세를 보이고 있다.
- IT/바이오
2024-05-21
[신소재 신기술(48)] 해킹 불가능한 양자 항법 시스템, 영국에서 최초 비행 테스트

영국에서 해킹이 불가능한 항공기 양자 기술 시험 비행이 성공했다. 영국 항공기에서 획기적인 양자 기술 시험 비행이 성공적으로 진행되어 기존 GPS 시스템을 보완하는 견고한 백업 시스템 개발에 새로운 가능성을 제시했다고 BBC가 최근 보도했다. 이번 연구 개발을 지원한 영국 정부는 공개적으로 인정된 최초의 양자 기술 항공기 시험 비행이라고 밝혔다. 앤드류 그리피스 과학부장관은 지난 9일(현지시간) 시험 비행 후 "영국이 세계 양자 기술 선두 국가임을 다시 한 번 증명하는 사례"라고 밝혔다. 양자 기술 기업인 인플렉션(Infleqtion)이 주도하고 업계 및 학계 파트너와 협력한 이 프로젝트는 정부로부터 약 800만 파운드(약 137억원)의 지원을 받았다. 25억 파운드(약 4조 2947억원) 규모의 국가 양자 전략(National Quantum Strategy) 및 국가 양자 기술 프로그램(National Quantum Technologies Programme)과 함께 이 자금 지원은 선도적인 양자 기반 경제로서 영국의 입지를 확고히 하는 것이 목표라고 영국 국방 기술업체 키네틱(QinetiQ)은 밝혔다. 인플렉션이 이끄는 틈은 일련의 시험 비행 동안 두 가지 획기적인 양자 기술, 즉 기술 기업 티커(Tiqker) 광학 원자 시계와 밀폐된 초저온 원자 기반 양지 시스템을 키네틱의 개조 항공기인 RJ100에 탑재해 시연했다. 현재 주로 사용되고 있는 GPS는 위성 기반 시스템이지만, 이번 시험에 사용된 것은 양자 기반 시스템이다. 양자 기술은 매우 미세한 단위의 물질 특성을 이용하는 기술을 말한다. GPS는 항공기, 선박, 자동차 운행뿐만 아니라 군사 분야에서도 중요하게 사용되며, 스마트폰의 위치 정보에도 활용된다. 하지만 GPS 신호는 간섭(재밍, jamming) 또는 위장(스푸핑, spoofed)을 통해 오류를 발생시킬 수 있다. 실제로 지난 3월 그랜트 샤프스 영국 국방장관이 탑승한 RAF 항공기의 GPS 신호가 러시아 영토 인근을 비행하는 동안 간섭을 받았던 사례가 있다. 핀란드 항공사인 핀에어 또한 항공기 2대가 GPS 간섭을 받은 후 매일 운항하던 에스토니아 타르투(Tartu) 행 운항을 한 달 동안 중단해야 했다. 전문가들은 러시아가 위성 항법 시스템에 장애를 일으켜 수천 건의 민간 항공편에 영향을 미쳤다고 비난했다. 드론과 미사일을 포함한 많은 군사 기술에도 GPS가 사용된다. 하지만 GPS 간섭은 소규모로도 진행될 수 있다. 예를 들어 고용주가 차량에 GPS 추적 장치를 설치한 경우 운전자가 이를 차단하는 데에도 사용될 수 있다. 전문가들은 GPS가 우주에서 수신되는 신호에 의존하기 때문에 자동차 헤드라이트 정도의 출력만을 갖춘 GPS 위성은 쉽게 간섭을 받을 수 있다고 지적했다. 영국에서 이번에 시험 운행한 새로운 시스템은 -273°C(절대 영도 근처)까지 냉각된 원자 군을 사용한다. 원자 군은 항공기 자체에 탑재되기 때문에 스푸핑이나 전파 방해의 영향을 받지 않는다. 새로운 시스템은 매우 작은 입자를 다루는 과학 용어로 ‘양자 시스템’이라고 부른다. 개별 원자는 엄청나게 작으며(머리카락 한 가닥은 약 100만 개의 원자로 이루어져 있음), 이러한 미세한 양자 단위에서 작업하는 것은 지상에서도 매우 어렵다. 원자를 사용하는 이 시스템은 항공기의 방향과 가속도 측정을 목표로 한다. 이를 종합적으로 활용하면 비행기의 정확한 위치를 정밀하게 파악하는 데 사용할 수 있다. 이번 시험 비행은 이처럼 미세한 원자를 매우 제한된 공간인 까다로운 항공기 환경에서도 사용할 수 있음을 보여주었다. 영국 정부는 이번 시험 비행이 "영국 내 최초의 항공기 탑재 양자 기술 시험"이자 "공개적으로 알려진 전 세계 최초의 시험 비행"이라고 밝혔다. 이달 초 마무리된 이번 시험 비행에는 양자 기술 기업인 인플렉션(Infleqtion)과 항공 우주 기업 BAE 시스템스(BAE Systems), 영국의 방 및 안보 과학 기술 연구 기관 키네틱(QinetiQ)이 참여했다. 하지만 양자 기술 자체는 매우 미세하지만 현재까지 개발된 장비는 여전히 사이즈가 크다는 단점이 있다. 이 프로젝트에 참여했던 BAE 시스템스 팀의 헨리 화이트(Henry White)는 이러한 이유로 "더 넓은 공간을 확보할 수 있는 선박"에 처음으로 적용될 가능성이 있다고 언급했다. 이번 시험 비행에서는 GPS 신호가 차단된 경우 백업으로 사용할 수 있는 양자 시계도 항공기에 탑재됐다. 실험실에서 최고의 양자 시계는 놀라운 정확도를 자랑했다. 화이트는 "우주 초기부터 작동하기 시작했다면 지금까지 1초도 늦지 않았을 것"이라고 말했다. 그는 이번 시험 비행이 "중대한 이정표"라고 평가하면서도 실제 활용까지는 시간이 걸릴 것이라고 인정했다. 항공 보안 분야의 사이버 보안 회사인 펜 테스트 파트너스(Pen Test Partners)의 켄 문로(Ken Munro)는 이번 시험 비행이 "올바른 방향으로 나아가는 중요한 발걸음"이라고 평가하면서도 "영국 상용 항공 분야에서 실제로 적용되기까지는 10~20년이 걸릴 것"이라고 예상했다. 영국 항공기에서 진행된 양자 기술 시험 비행은 GPS 시스템에 대한 의존도를 높일 수 있는 획기적인 기술 개발에 중요한 진전을 보여주었다. BBC는 아직 초기 단계이지만, 이번 시험 비행은 미래 항공 및 해양 운송 분야에 혁신을 가져올 수 있는 문을 열었다고 평가했다. 향후 연구 개발을 통해 양자 기술 기반 항법 시스템의 정확도, 효율성, 실용성을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
- 포커스온
2024-05-17
구글, 생성형AI 신모델 1.5프로 출시⋯AI비서 '프로젝트 아스트라' 공개

미국 구글 모회사 알파벳은 14일(현지시간) 인공지능(AI) 모델 제미나이(Gemini)의 경량판 1.5프로를 출시했다. 또한 구글은 사람처럼 대화하는 비서(assistant)와 같은 인공지능(AI) 기능 '프로젝트 아스트라'도 선보였다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 구글은 이날 미 캘리포니아주 마운틴뷰 쇼어라인 엠피씨어터에서 '구글 연례개발자회의(I/O)'를 열고 자사의 최신 AI 모델인 제미나이를 통해 AI의 미래를 현실화하기 위한 비전을 발표했다. 순다르 피차이 최고경영자(CEO)는 "제미나이 생태계에 상상 가능한 AI의 모든 것을 담았다"며 "이번 주부터 미국 내 모든 이용자에게 완전히 개편된 경험인 'AI 개요'를 시작한다는 것을 발표하게 돼 기쁘다"고 말했다. 'AI 개요'는 제미나이를 이용해 검색 결과를 빠르게 요약하고 관련 링크를 제공받을 수 있는 기능이다. 이용자들은 대화 형태로 자유롭게 검색할 수 있고, 사진뿐만 아니라 동영상으로도 검색이 가능해진다. 구글은 작년부터 AI를 이용해 질문에 대한 답변 초안을 작성하기 시작했지만 지금까지는 실험용 버전이었다.검색 엔진에 생성형 AI를 탑재한 것은 구글 검색이 등장한 이후 25년만에 가장 큰 변화다. 특히 검색에 대한 결과는 지금까지 다양한 링크가 제공된 것과 달리 대화 형태로 제공된다. 미국 이용자를 시작으로 앞으로 몇 달 안에 더 많은 국가에 제미나이를 탑재한 새로운 검색 기능이 제공된다. 구글은 연말까지 10억 명 이상의 사용자에게 제공할 계획이라고 밝혔다. 구글은 또 제미나이와 구글의 음성 모델을 기반으로 하는 새로운 '프로젝트 아스트라(Project Astra)'도 선보였다.이는 미래 AI 어시스턴트를 위한 구글의 비전으로, AI가 사람처럼 보고 들을 수 있고 음성으로 대화하면서 이용자의 개인 비서 역할을 하는 기능이다. 구글 지메일과 구글 문서, 캘린더 등 구글 앱에서 개인 정보를 가져와 이용자의 스케줄을 알려주고 계획을 짜준다. 이 비전을 위한 전 단계로 구글은 '제미나이 라이브'를 선보였다. 이 기능은 사람처럼 대화하고 이미지는 업로드를 통해 인식한다. 구글은 '제미나이 라이브'를 수개월 내에 출시하고 이후 실시간 시각과 청각 등 프로젝트 아스트라를 위한 기능도 추가할 계획이다. 구글은 또 지난 2월 공개한 멀티모달 AI 모델 제미나이 1.5 프로를 이날부터 한국어를 포함해 35개 언어로 출시한다고 밝혔다. 제미나이 1.5 프로는 제미나이 1.0 울트라의 업그레이드 버전이다. 100개의 이메일을 단 몇 초 만에 요약하고 1시간 분량의 동영상을 한 번에 처리할 수 있다. AI 모델이 한 번에 처리할 수 있는 정보의 양을 '콘텍스트 윈도'라 하고, 이는 단어·이미지·영상·오디오·코드 등의 의미를 가진 '토큰'으로 구성된다. 제미나이 1.5 프로는 최대 100만개의 토큰 처리 능력을 갖췄는데, 조만간 200만 개의 토큰 처리 능력을 갖춘 버전도 출시할 예정이다. 제미나이 1.5 프로보다 더 가벼우면서도 같은 멀티모달 추론 기능과 긴 콘텍스트 기능을 갖춘 제미나이 1.5 플래시도 선보였다. 텍스트 투 이미지 AI인 이마젠의 최신 버전인 이마젠3와 함께 텍스트를 입력하면 1분 이상의 영상을 만들어주는 AI 모델 비오(Veo)도 공개했다.또 서버용 AI 반도체인 TPU 6세대인 트릴리움(Trillium)도 발표했다. 이전 모델 대비 칩당 최대 컴퓨팅 성능이 4.7배 향상됐다고 구글은 설명했다. 구글은 "이번 행사를 통해 '제미나이 시대'의 본격 개막을 알렸다"며 "제미나이 생태계 완성으로 AI 혁신을 가속화해나갈 계획"이라고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-05-15
세계 최초 돼지 신장 이식 환자 사망

세계 최초로 유전자 변형 돼지 신장을 이식한 미국 남성 리처드 릭 슬레이먼이 7주만에 향년 62세로 사망했다. 과학 전문매체 뉴아틀라스는 13일(현지시간) 유전자 변형 돼지 신장을 최초로 이식받은 인간 수혜자가 안타깝게도 세상을 떠났음에도 불구하고 여전히 의학적 이정표이자 성공으로 간주되고 있다며 이같이 보도했다. 슬레이먼 씨가 획기적인 수술을 받았던 매사추세츠 종합병원(MGH)의 수술팀은 성명을 통해 그의 사망이 신부전의 결과로 간주되지 않는다고 밝혔다. 병원 측은 지난 11일 성명을 통해 "매사츄세츠 종합병원 이식팀은 릭 슬레이먼 씨의 갑작스러운 사망에 깊은 슬픔을 느낀다"고 말했다. 그러면서 "우리는 그것이 그의 최근 이식의 결과라는 징후를 발견하지 못했다. 슬레이먼 씨는 전 세계 수많은 이식 환자들에게 희망의 등불로 영원히 기억될 것이며, 우리는 이종 이식 분야를 발전시키기 위한 그의 신뢰와 의지에 깊이 감사드린다"고 표했다. 슬레이먼 씨는 지난 3월 16일 유전자 변형 돼지 신장 이식 수술을 받았다. 그는 새 신장을 이식받은 지 며칠 만에 걸어 다닐 수 있었고, 약 2년 동안 신장의 기능을 유지할 수 있을 것으로 예상됐다. 슬레이먼은 7년 간의 투석 끝에 2018년 같은 병원에서 인간 신장 이식 수술을 받았으나 5년만에 신장이 망가져 투석 치료를 재개했다. 그는 2018년 인간 신장 이식의 합병증으로 인해 지난해 신장을 제거한 후 지난 3월 돼지 신장을 이식한 뒤 일주일에 세 번씩 받던 투석 치료도 중단할 수 있었다. 슬레이먼은 말기 신장 질환을 앓고 있었으며 울혈성 심부전증도 앓고 있었다. 병원 측에 따르면, 신장은 매사추세츠 주 케임브리지의 이제네시스(eGenesis)가 인간 수혜자에게 해로운 유전자를 제거하고 특정 인간 유전자를 추가하여 호환성을 향상시키기 위해 유전자 편집된 돼지로부터 제공되었다고 한다. 회사는 또한 인간을 감염시킬 가능성이 있는 돼지 고유의 레트로바이러스를 비활성화했다. 사인은 아직 발표되지 않았지만, 그의 가족은 성명을 통해 이 획기적인 수술이 이종 이식의 발전에 긍정적인 결과를 가져왔다고 말했다. 미국에서는 약 9만 명이 신장 이식 대기자 명단에 올라 있으며, 이 중 상당수는 이식을 받기 전에 사망한다. 슬레이먼의 가족은 성명에서 "릭은 이식 후 이식을 받은 이유 중 하나가 생존을 위해 이식이 필요한 수천 명의 사람들에게 희망을 주기 위해서였다고 말했다"면서 "릭은 그 목표를 달성했으며 그의 희망과 낙관주의는 영원히 지속될 것이다. 그는 모든 환자, 연구자, 의료 전문가에게 영감을 주는 유산이 될 것"이라고 밝혔다. 이제네시스도 5월 11일 소셜 미디어에 "슬레이먼 씨는 진정한 선구자였다"며 "그의 용기는 신부전으로 고통받는 현재와 미래의 환자들을 위한 길을 개척하는 데 도움이 되었다"는 글을 게재했다. 슬레이먼의 가족은 이 획기적인 '생명 연장' 수술이 사랑하는 가족과 발전하는 이종 이식 분야 모두를 위한 선물이라고 주장했다. 그의 가족은 "우리 가족은 사랑하는 릭이 갑자기 세상을 떠난 것에 대해 깊은 슬픔을 느끼지만, 그가 많은 사람들에게 영감을 주었다는 사실에 큰 위안을 삼고 있다"면서 "전 세계 수백만 명의 사람들이 릭의 이야기를 알게 되었다. 우리는 그가 보여준 낙관주의에 위로를 받았으며 지금도 여전히 위로를 받고 있다"고 전했다. 또한 수술을 집도한 전담팀에 "이종 이식을 이끈 그들의 엄청난 노력 덕분에 우리 가족은 릭과 함께 7주를 더 보낼 수 있었고, 그 기간 동안의 추억은 우리의 마음과 정신에 남을 것"이라며 감사를 표했다. MGH 팀도 이에 공감하며 "슬레이먼 씨의 가족과 사랑하는 사람들이 그를 아는 모든 이들에게 관대함과 친절함으로 감동을 주었던 특별한 사람을 기억하며 진심으로 애도를 표한다"라고 전했다. 슬레이먼 씨의 신장 이식 수술은 세 번째로 진행된 이종 이식(Xenotransplant)이며, 돼지 장기를 살아있는 인간에게 이식하는 시술이었다. 이에 앞서 2021년 미국에서 최초의 돼지 심장 이식 환자(57·남성)가 2개월 만에 사망했다. 이듬해인 2022년 미국에서 두 번째 돼지 심장 이식 환자(58·남성)가 이식 후 6주 만에 사망했다. 현재까지 돼지 심장 이식의 장기적인 생존 기록은 없다. 현재 54세의 여성 리사 피사노 씨가 지난 4월 유전자 변형 돼지 신장 이식 수술을 받고 치료 중에 있다. 유전자 변형 기술은 돼지의 DNA를 정확하게 수정해 인체가 동물 기관을 이물질로 인식하고 거부하는 것을 방지한다. 지난 4월 12일, 심부전과 신부전을 동시에 앓고 있는 뉴저지 여성 리사 피사노 씨가 유전자 변형 돼지 신장을 이식받은 두 번째 수혜자가 되었다. 피사노 씨는 그에 앞서 지난 4월 4일 뉴욕대 랭곤 헬스(NYU Langone) 센터에서 심장 보조장치를 이식받았고, 8일 뒤인 4월 12일 유전자 변형된 돼지 신장과 함께 흉선(thymus gland) 이식 수술도 받았다. 뉴욕대 랭곤 헬스 센터는 지난 4월 24일 피사노 씨에게 세계 최초로 기계 심장 보조 장치와 유전자 편집 돼지 신장을 동시에 이식하는 혁신적인 수술을 성공적으로 완료했다고 발표했다.
- 생활경제
2024-05-14
아파트 사전청약, 도입 34개월만에 폐지

민간에 이어 공공분양 아파트 사전청약제도도 폐지된다. 문재인 정부가 집값 급등기 수요를 분산시키기 위해 2021년 7월 이 제도를 부활시킨 지 2년 10개월 만이다. 국토교통부는 14일 사전청약을 받을 때 약속했던 본청약 시기가 길게는 3년 이상 대거 뒤로 밀리며 '희망고문'을 한다는 비판이 이어지자 사전청약 제도를 더이상 시행하지 않기로 했다고 밝혔다. 사전청약은 통상 아파트 착공 때 진행하는 청약 접수를 1∼2년 정도 앞당겨 받는 것이다. 이명박(MB) 정부 때인 2009년 보금자리주택에 처음 적용됐으나 본청약까지 수년이 걸려 상처만 남긴 채 폐지됐다. 입주가 3∼4년씩 늦어지면서 기다림에 지쳐 계약을 포기하는 사례가 속출했고 입주까지 11년이 걸린 곳도 있었다. 문재인 정부는 사전청약 제도를 재도입하며 지연 사태가 없도록 하겠다고 했지만 본청약이 예정대로 진행되지 못하는 사례가 반복됐다. 지구 조성과 토지 보상이 완료되지 않은 상태에서 무리하게 사전청약을 받다 보니 문화재나 발굴되거나 맹꽁이 같은 보호종이 발견되면 본청약이 기약 없이 늦어졌다. 사전청약이 도입된 2021년 7월부터 지난해 12월까지 공공에서 진행한 사전청약 물량은 99개 단지 5만2000가구 규모다. 이 중 13개 단지 6915가구만 본청약이 완료됐으며, 13개 단지 중에서도 사전청약 때 예고한 본청약 시기를 지킨 곳은 양주회천 A24 단지(825가구) 단 한 곳에 불과하다. 이런 과정에서 당첨자들이 이탈하면서 공공 사전청약 당첨자의 본청약 계약률은 54%에 그치고 있다. 나머지 86개 단지 4만5000가구의 본청약 시기가 올해부터 본격적으로 다가오는 가운데 이들 단지의 본청약이 대거 밀릴 것으로 예상되자 국토부는 사전청약 제도를 더는 유지하기 어렵다고 판단했다. 한국토지주택공사가(LH) 본청약 예정일이 한두 달 앞으로 임박해서야 지연 사실을 통보하면서 본청약에 맞춰 계약금, 중도금 등 자금 마련 계획과 전월세 계약을 맺었던 사전청약 당첨자들의 피해가 커지고 있기 때문이다. 공사비가 급증하는 상황에서 사업 시기가 밀리면서 확정 분양가가 사전청약 때 예고됐던 것보다 높아지는 문제도 있다. 정부는 일단 사전청약 신규 시행을 중단한 뒤 공공주택특별법 시행규칙을 고쳐 사전청약 제도를 아예 폐지한다는 계획이다. 국토부는 본청약이 6개월 이상 지연된 단지의 사전청약 당첨자에 대한 지원 방안을 함께 내놓았다. 본청약 때 계약금 비율을 10%에서 5%로 낮춰 나머지는 잔금으로 납부하도록 하고, 중도금 납부 횟수는 2회에서 1회로 조정한다. 또 본청약 지연 단지가 중도금 집단대출을 받을 수 있도록 지원하기로 했다. LH는 사전청약 당첨자가 직접 거주하기를 원하는 주택을 구하면 LH가 집주인과 전세계약을 맺어 저렴하게 재임대하는 전세임대를 안내한다. LH는 그간 본청약 예고일 1∼2개월 전 사전청약 당첨자들에게 본청약 지연 여부를 통보했으나 앞으로는 예상 지연 기간과 사유를 최대한 일찍 안내하기로 했다. 앞으로 새로 공급되는 공공분양주택은 사전청약 없이 바로 본청약을 진행한다. 정부는 올해 22개 단지, 1만2000가구가 본청약으로 공급할 계획이었으나 사업 일정이 지연되면서 공급 물량이 13개 단지 6899호로 축소됐다. 인천가정2·성남신촌은 본청약이 끝났고, 오는 9월에는 수방사 군부지·수원당수·의왕월암·인천계양 등에서, 10월에는 파주운정3·충북혁신도시에서, 11월엔 의왕청계2·성남금토·남원주역세권에서 본청약이 이뤄진다. 국토부는 올해 공공분양주택 '뉴홈' 1만가구를 사전청약으로 공급하겠다고 밝혔으나 제도 자체를 폐지하며 없던 일이 됐다. 국토부는 공공 사전청약 단지 99곳에 지구별로 LH 담당자를 배치해 사업이 제대로 추진되는지 점검하고, 국토부·LH 간 협의체를 구성해 사업 기간 단축 방안을 마련하기로 했다.
- 경제
2024-05-14
[파이낸셜 워치(8)] "중국 경제 '막다른 골목' 향해…중국 정부, 어떤 조치도 안 취할 것"

중국 경제는 '막다른 골목'으로 향하고 있으며, 중국 정부는 이를 막기 위해 어떤 조치도 취하지 않을 것이라는 지적이 나왔다. 중국은 최근 성장 둔화와 부동산 시장 위기, 청년 실업률 상승, 미국 기술 제재 등의 문제에 직면해 있다. 이러한 상황으로 인해 일부 전문가들은 중국이 잃어버린 10년의 침체기를 맞이할 가능성이 있는 것으로 예측했다고 뉴욕타임스와 포천, 포브스 등 다수 외신이 12일(현지시간) 보도했다. 중국 지도부는 침체된 경제 성장을 되살리기 위해 수출 급증에 의존하고 있지만 이러한 정책으로는 세계 2위의 경제가 처한 불안에서 벗어나지 못할 것이라고 중국 최고 전문가가 말했다. 제이 캐피털 리서치(J Capital Research)의 공동 설립자이자 중국 전문가인 앤 스티븐슨-양(Anne Stevenson-Yang)은 최근 뉴욕 타임스에 게재한 투고에서 중국 정부의 과도한 통제와 개혁 약속 불이행이 중국 경제의 침체를 야기했다고 지적했다. 과도한 통제가 경제 발목 잡아 스티븐슨-양은 "수년간의 불규칙하고 무책임한 정책, 과도한 공산당의 통제, 이행되지 않은 개혁 약속으로 인해 중국 경제는 자국내 소비 수요 약화와 성장 둔화라는 막다른 골목에 이르렀다"면서 "중국 지도자들이 이 수렁에서 빠져나올 수 있는 유일한 방법은 수출을 다시 늘리는 것뿐이다"라고 적었다. 그녀는 "중국 지도자들은 수출 증대를 통해 이 난관을 극복하려고 하지만 이는 오히려 무역 파트너와의 갈등을 심화시키고 국민들의 불만을 증가시켜 정부 규제 강화로 이어질 수 있다"고 예상했다. 그녀는 중국 경제 문제의 근본 원인은 공산당의 과도한 통제에 있으며, 이는 사라지지 않고 있으며, 산업 역량을 더 늘리는 데 초점을 맞춘 전략은 비생산적이라고 말했다. 또한 스티븐슨-양은 중국 기업의 혁신 부족과 과잉 투자 등의 문제도 지적하며 1989년 톈안문 사건 이후 정부 개혁 기회를 놓쳤다는 점을 아쉬워했다. 스티븐슨-양은 대부분의 경제학자들은 중국 지도자들이 민간 부문에 대한 통제를 풀고 소비를 늘리라고 권고했지만, 이는 정부 개혁을 수반하는 일이며 "받아들일 수 없는 일"이라고 덧붙였다. 스티븐슨-양은 중국 소비자들이 지출을 늘리기를 거부하고 중국의 무역 파트너들이 수출에 더 많은 장벽을 세우면서 시진핑 주석의 정책 옵션이 고갈되고 있다고 경고했다. 실제로 바이든 행정부는 다양한 중국 상품에 대해 심각한 관세를 부과할 태세를 갖추고 있습. 중국 경제가 여전히 기존 기술을 복제하는 데 주로 의존하고 있기 때문에 혁신도 구출되지 않을 것이라고 그녀는 덧붙였다. 그녀는 "이 모든 것은 1970년대 후반부터 중국을 변화시키고 세계를 사로잡았던 '개혁 개방' 시대가 소리 없이 막을 내렸다는 것을 의미한다"고 지적하면서 "마오쩌둥은 불확실한 세상에서 중국인은 '땅굴을 깊이 파고 곡식을 사방에 저장하며 패권을 추구하지 말아야 한다'고 말한 적이 있다. 그런 식의 포위망이 다시 돌아오고 있다"라고 경고했다. '중국 잃어버린 10년' 예측도 중국의 성장 둔화, 부동산 위기, 높은 청년 실업률, 핵심 기술에 대한 미국의 규제로 인해 이른바 '잃어버린 10년'이 될 것이라는 예측도 나오고 있다. 베테랑 전략가인 에드 야르데니(Ed Yardeni)는 지난해 중국이 고령화 사회로 진입하고 있다며 앞으로 "세계 최대의 양로원"이 될 수 있다고 지적했다. 하지만 중국의 한 최고 전문가는 지난달 이러한 비관론에 대해 미국이 안주할 수 있다고 경고했다. 피터슨 국제경제연구소(Peterson Institute for International Economics)의 선임 연구원인 니컬러스 라디(Nicholas Lardy)는 최근 외교 전문지 포린 아페어스(Foreign Affairs)에 기고한 글에서 "중국의 성장률은 최근 몇 년 동안 둔화되었지만 향후 미국보다 두 배 빠른 속도로 성장할 가능성이 있다"고 전망했다. 중국은 최근 서방 국가에 대한 경제 의존도를 낮추기 위한 여러 가지 조치를 취하고 있다. 이러한 움직임 뒤에는 경제적·군사적 이유가 혼재되어 있을 가능성이 있다고 비즈니스 인사이더는 전했다. 중국은 최근 수년간 반도체 칩, 전기자동차, 배터리, 태양광 패널 등의 생산을 늘리기 위해 막대한 투자를 진행했다. 또한 2023년 기준으로 중국의 최대 수출 시장은 미국과 유럽을 제치고 동남아시아가 차지하고 있다. 뿐만 아니라 중국 정부는 미국 국채 보유 규모를 줄이고, 서방 국가 식량 수입 의존도를 낮추기 위한 노력과 에너지 안보 강화에도 힘을 쏟고 있다. 전문가들은 이러한 중국의 움직임이 경제적 시각에서 단기적으로 침체 국면에 있는 중국 경제를 활성화하는 동시에 장기적인 서방과의 지정학적 갈등에 대비하는 목적이 있을 수 있다고 분석했다. 하지만 이러한 전략은 중국의 또 다른 목표, 즉 대만과의 통일 전쟁에 대비하는 것이라는 지적도 나오고 있다. 미국 싱크탱크 ‘신미국 안보 센터(Center for a New American Security)’의 국가 안보 전문가 비벡 칠루쿠리는 비즈니스 인사이더와의 인터뷰에서 "시진핑 국가주석의 가장 명확한 목표 중 하나는 타이완과의 통일이며, 이러한 상황을 게임처럼 치를 경우 중국 경제의 취약성을 최소화하기 위해 노력할 것이라는 것은 당연한 추측"이라고 밝혔다. 반면, 일부 전문가들은 무력에 의한 대만 통일 시도가 임박했다면 몇가지 다른 신호가 나타날 것으로 예상한다고 말했다. 전력문제연구소의 중국 경제전문가인 스콧 케네디는 "중국은 서방과의 긴장이 상당히 심각해, 조만간 긴장이 수그러들 가능성이 낮다는 가정하에 운영되고 있다"며 "동시에 그렇게 하는 것이 실제 전쟁과 그 후에 일어날 가능성을 준비하는 것과는 여전히 상당히 다르다"고 주장했다. 이와 같이 중국 경제는 현재 여러 가지 과제에 직면해 있으며 전문가들은 성장 전망에 대해 서로 다른 분석을 내놓고 있다.
- 경제
2024-05-13
소프트뱅크 자회사 암(ARM), 2025년 AI 칩 출시 목표로 개발 착수

소프트뱅크 그룹의 자회사 암(ARM)이 인공지능(AI) 칩 개발에 뛰어들어 내년 첫 제품 출시를 목표로 한다고 닛케이 아시아가 12일(현지시간) 보도했다. 이는 손정의 소프트뱅크 그룹 회장이 640억 달러(약 87조8400억 원)을 투자해 그룹을 거대 AI 기업으로 변모시키려는 노력의 일환이다. 영국에 본사를 둔 암은 2025년 봄까지 프로토타입 개발을 목표로 AI 칩 사업부를 설립할 계획이다. 계약 제조업체가 맡을 대량 생산은 내년 가을 시작될 것으로 예상된다. 암은 이미 엔비디아 등 칩 개발업체에 아키텍처(회로 설계)를 공급하고 있으며, 스마트폰용 프로세서 아키텍처 시장에서 90% 이상의 점유율을 차지하고 있다. 소프트뱅크가 90% 지분을 소유한 암이 초기 개발 비용을 부담하며, 소프트뱅크도 수천억 엔을 투자할 것으로 예상된다. 대량 생산 체제가 구축되면 AI 칩 사업을 분사해 소프트뱅크 산하에 둘 수도 있다. 소프트뱅크는 이미 대만 반도체 제조사 등과 생산 능력 확보를 위한 협상을 진행 중인 것으로 알려졌다. 손정의 회장의 AI 혁명 비전 아래 소프트뱅크는 데이터 센터, 로봇, 발전 분야로 사업 확장을 목표로 한다. 손 회장은 최신 AI, 반도체, 로봇 기술을 결합해 다양한 산업 분야의 혁신을 촉진할 계획이다. 이 프로젝트의 핵심은 대량의 데이터를 처리할 수 있는 AI 칩이다. 이러한 야심찬 투자는 AI의 힘에 대한 손 회장의 깊은 믿음에서 비롯되었다. 손 회장은 지난해 7월 심포지엄에서 "인간의 지적 능력을 뛰어넘는 AI는 수정 구슬에 미래를 묻듯 문제를 해결할 수 있다"며 "일본은 그 중심에 가장 밝은 수정 구슬을 만들어야 한다"고 말했다. 이후 그는 실적 발표도 건너뛰고 전 세계를 돌아다니며 이 비전을 실현하기 위해 노력했다. 대만과 미국의 칩 허브를 방문하고 소프트뱅크의 이니셔티브에 협력할 것으로 예상되는 기업 경영진과도 만났다. 그는 또한 해운, 제약, 금융, 제조, 물류 등의 분야에서 인간을 보조할 것으로 기대되는 범용 인공지능(AGI)에도 주목하고 있다. AI 칩 시장은 성장이 가속화될 것으로 예상된다. 캐나다의 프리시던스 리서치에 따르면 올해 300억 달러(약 41조1750억 원)로 추정되는 이 시장은 2029년에 1000억 달러(약 137조2500억 원)를 돌파하고 2032년에는 2000억 달러(약 274조5000억 원)를 넘어설 것으로 예상된다. 현재 이 분야를 선도하는 엔비디아는 수요 증가를 따라잡지 못하고 있으며, 소프트뱅크는 이 기회를 포착했다. 주력 투자 사업이 회복되면서 공격적인 행보를 이어갈 수 있는 재정적 여력도 생겼다. 13일에 발표될 2023 회계연도 실적 보고서에서는 전년도 1조 엔(약 8조8091억 원)에 가까운 손실을 기록했던 수익이 크게 개선되었음을 발표할 것으로 예상된다. 재무제표에는 충분한 현금을 보유하고 있음을 보여줄 것이다. 소프트뱅크는 이르면 2026년부터 미국, 유럽, 아시아, 중동에 자체 개발한 칩을 탑재한 데이터 센터를 건설할 계획이다. 데이터 센터는 막대한 양의 전력을 필요로 하기 때문에 발전 사업에도 진출할 예정이다. 차세대 융합 기술에 주목하여 풍력 및 태양광 발전소 건설을 계획하고 있다. 소프트뱅크는 지난 2월 사우디아라비아 국부펀드와 로봇 공학 합작회사 설립 계획을 발표했다. 인수합병도 추진 중이다. 자체 자금과 국부펀드 등의 투자를 포함해 총 투자 규모는 10조 엔(약 88조910억 원)에 달할 것으로 예상된다. 소프트뱅크는 과거에도 기술 발전에 발맞춰 주력 사업을 전환한 적이 있다. 1990년대 후반에는 미국 야후와 합작 투자를 통해 인터넷 사업을 운영했고, 2000년대 후반에는 영국 보다폰과 미국 스프링을 인수하며 모바일 사업으로 전환했다. 이제 소프트뱅크는 AI 중심 그룹으로의 변신을 시도한다. 하지만 대규모 투자에는 위험이 따르기 때문에 손정의 회장의 비즈니스 통찰력은 그의 비전을 추구하는 과정에서 다시 한번 시험대에 오를 것으로 보인다.
- IT/바이오
2024-05-12
정부, 10일부터 배추·김·포도 등 농수산물 7종 할당관세 신규 적용

한국 정부는 10일부터 배추와 김 등 농수산물 7종에 대한 할당관세를 새롭게 적용한다. 할당관세 적용되는 대상은 배추·포도·코코아두(수입 전량), 양배추(6000톤), 당근(4만톤), 마른김(700톤), 조미김(125톤) 등이다. 김병환 기획재정부 제1차관은 오늘(10일) 오전 정부서울청사에서 개최된 '비상경제차관회의 겸 물가관계차관회의'에서 "민생에 가장 중요한 지표인 물가 안정에 총력 대응하겠다"며 이같이 밝혔다. 최근 가격이 급등한 김에 대해, 해양수산부와 공정거래위원회, 해경이 공동으로 유통시장의 현장점검을 실시하고, 장기적으로는 2700헥타르(헥타르·1㏊는 1만㎡)의 신규 양식장을 개발할 계획이다. 해수부는 이에 앞서 김 양식장 개발 규모를 기존의 2000㏊에서 2700㏊로 확대한다는 방침을 세웠다. 이는 축구장(0.714㏊) 넓이의 3800배에 해당되는 규모다. 김 차관은 5월에도 하루에 배추 110톤, 무 80톤의 물량을 지속적으로 공급하고, 6월까지 바나나·키위·체리 등 직수입 과일을 3만5000톤 이상 도입할 것이라고 덧붙였다. 또한 이날 회의에서는 경제를 활성화하기 위해 '기업성장 지원방안'도 논의했다. 구체적인 내용은 다음 주 발표할 예정이다. 김 차관은 "지역의 활발한 창업이 경제 역동성을 높이는 토대"라며 "지역에서 창업한 기업이 지역에서 성장하고 지역에서 일자리를 창출할 수 있도록 성장지원 서비스를 강화하겠다"고 말했다. 한편, 김 차관은 외교부와 조달청과의 협업을 통해 우크라이나에 지원할 의료 및 안전 분야 물품 약 30억 원 상당을 조달 혁신 제품으로 선정했다고 전하며, "이달 중에 지원을 마무리할 계획"이라고 밝혔다.
- 경제
2024-05-10
[퓨처 Eyes(35)] 첨단 '고밀도 물 없는 수력' 에너지 플랜트 시연

기존 수력 발전의 한계를 극복하는 저지대 언덕을 활용한 고밀도(HD) '무수력(無水力·물 없는 수력) 발전' 시스템이라는 혁신적인 에너지 저장 기술이 개발됐다. 영국 스타트업 리에너자이즈(RheEnergise)가 개발한 무수력 발전 시스템은 물 대신 2.5배 더 높은 밀도의 액체를 사용해 기존 수력 발전소의 40% 용량으로 동일한 전력 저장 성능을 달성했다고 리차지뉴스와 뉴아틀라스 등 다수 외신이 최근 보도했다. 리에너자이즈의 고밀도 무수력(HD Hydro) 기술은 물 대신 특수한 미네랄 분말과 혼합된 액체를 사용해 에너지 저장 효율이 높다. 이 무거운 유체를 사용하면 40%의 부피, 훨씬 작은 탱크 또는 상부 탱크와 하부 탱크 사이의 40%의 높이 차이를 사용해 기존의 양수 발전과 동일한 에너지 저장 성능을 얻을 수 있다. 에너지 수요가 낮을 때 HD Hydro 시스템은 올림픽 규격 수영장보다 큰 지하 저장 탱크로 오르막의 물보다 2.5배 더 밀도가 높은 특허 받은 유체를 펌핑한다. 프로젝트는 5MW에서 100MW까지 다양하며 100m 이하의 수직 높이에서 작업할 수 있다. 또한 이 에너지 저장 시스템은 풍력 및 태양열 시설에서 잉여 전력을 활용하는 데도 사용 가능하다. 기존의 수력 발전 시스템은 세계 최고의 친환경 전기 생산 수단으로, 생산량의 4300TWh, 즉 전체 전기의 15%를 차지한다. 수력 발전으로얻은 전기를 수력 전기라고 하며 일단 건설되면 더 이상 직접적인 폐기물은 발생하지 않으며, 이산화탄소 배출량도 적다. 최근 몇 년 동안 수력 발전이 확장되었음에도 불구하고 지형적인 제약 등으로 더 이상 확장할 여지가 많지 않다. 전통적인 수력 발전은 효율적인 전력 생산을 위해 가파르고 산이 많은 지형 등 충분히 높은 수위를 가진 큰 수역이 필요하다. 기존 수력발전은 지형적 제약을 받지만, 이 기술은 언덕이 훨씬 낮은 지역에도 에너지 저장 시설을 설치할 수 있어, 기존 방식으로는 사용할 수 없었던 전 세계 다양한 지역에 깨끗한 형태의 에너지를 제공할 수 있다. 현재 영국 정부는 이 혁신적인 물 없는 수력 발전소의 파일럿 플랜트 설립을 승인했다. 영국은 무수력 시범 발전소 건설을 통해 기술 검증 및 상업화 기반을 마련하고자 한다. 리에너자이즈의 HD Hydro 500kW 실증기는 영국 데번주의 플리머스 외곽 콘우드(Cornwood)에 있는 광산 회사 시벨코(Sibelco)에 오는 9월 건설을 시작할 예정이다. 영국 정부의 장기 에너지 저장 시범 프로그램 지원으로 무수력 시범 발전소가 건설되며, 성공 시 상업용 대규모 발전소 건설로 이어질 전망이다. 리에너자이즈에 따르면 영국에만 6500개의 무수력 발전소의 잠재적 부지가 있다고 한다. 이 회사는 또 유럽, 아프리카, 북미 및 호주 전역에서 10만개 이상의 잠재적인 부지가 있다고 덧붙였다. 이는 태양열이나 풍력 에너지 저장에도 활용될 수 있으며 리튬 이온 배터리 대비 저렴한 비용과 장기간 저장이 가능하다는 장점이 있다. HD Hydro 시스템은 기존 수력 발전 시설을 건설하는 데 평균 5년에서 10년이 걸리는 데 비해 단 몇 년 만에 건설할 수 있다고 한다. 리에너자이즈는 또한 계곡의 범람이 필요한 기존의 양수 저장 수력 발전 시설보다 설치 면적이 현저히 작기 때문에 몇 년이 아닌 몇 달 만에 계획 승인을 받을 수 있다고 밝혔다. 전 세계가 탈탄소화 경쟁에서 재생 에너지 그리드로 전환하고 있는 상황에서 이 프로젝트는 매우 중요한 소식이다. 무수력 파일럿 플랜트 시설은 시벨코의 콘우드 공장에서 도자기, 타일, 산업용 애플리케이션뿐만 아니라 위생 도기 용 카올린을 생산하는 공장에 설치되고 있다. 이 파일럿 플랜트는 영국 정부의 장기 에너지 저장(LoDES) 실증 프로그램(화장실 제조업체에 적합한 자금 출처)의 지원을 받고 있으며, 데본 카운티 의회의 지원을 받고 있다. 스테판 크로셔(Stephen Crosher) 최고경영자(CEO)는 "이 플랜트 시연은 장기 에너지 저장 부문의 '선구적인 프로젝트'이며 리에너자이즈는 영국과 해외에서 상업 규모의 프로젝트를 구축할 수 있는 강력한 위치에 놓이게 될 것"이라고 말했다. 그는 "호주와 칠레에 이르기까지 전 세계적으로 우리 기술에 관심을 가지고 있다. 우리는 2년 이내에 첫 번째 10MW 그리드 규모 프로젝트를 가동하고 싶다"고 포부를 밝혔다.
- 포커스온
2024-05-09
삼성전자, 올레드 모니터 출시 1년만에 세계 1위 올라

삼성전자가 글로벌 올레드(OLED·유기발광다이오드) 모니터 시장에서 처음으로 판매 1위 달성했다. 8일 시장조사업체 IDC에 따르면 삼성전자는 지난해 글로벌 올레드 모니터 시장에서 금액 기준 34.7%, 수량 기준 28.3% 점유율을 기록하며 1위를 차지했다. 삼성전자가 2022년 10월 첫 올레드 모니터 34형 오디세이 'OLED G8(G85SB)'를 출시한 지 1년 만이다. 삼성전자는 LCD(액정표시장치) 모니터를 포함한 2023년 글로벌 게이밍 모니터 시장에서도 금액 기준 시장 점유율 20.8%를 보였다. 2019년 이후 5년 연속 게이밍 모니터 업계 1위 자리를 굳혔다. 글로벌 IT 매체들도 일제히 호평했다. 북미 IT매체인 PC월드(PC World)는 "오디세이 OLED G8(G80SD)은 높은 명암비와 풍부한 색상을 묘사하는 디스플레이 기술력과 인체공학적 디자인"이라 평했다. 디지털 트렌드(digital trends)는 "AI(인공지능) 프로세서가 탑재된 OLED G8(G80SD)은 콘텐츠에 따라 자동으로 화질을 설정해 준다"고 전했다. 삼성전자는 지난해 49형 오디세이 'OLED G9 (G95SC)'를 출시한 데 이어 올해도 올레드 모니터 라인업을 강화하며 글로벌 판매 1위 수성에 나선다. 삼성전자의 올해 신제품은 ▲32형 '오디세이 OLED G8(G80SD)' ▲27형 '오디세이 OLED G6(G60SD)' ▲기존 모델에 신규 기능을 탑재한 2024년형 '오디세이 OLED G9(G95SD)' 등이다. 정훈 삼성전자 영상디스플레이사업부 부사장은 "삼성 오디세이 게이밍 모니터가 게이머들에게 최고의 게이밍 기기로 인정 받을 수 있도록 기술 혁신을 거듭하겠다"고 말했다.
- 산업
2024-05-08
산업부 "AI자율공장으로 생산성 20% 향상"…선도사업에 올해 1천억원 투입

한국 정부는 제조업 분야에서 인공지능(AI)을 통한 자율공장 도입을 촉진하고자 역량을 강화하고 있다. 오는 2030년까지 업종별 AI 자율 제조 공장 모델을 개발해 민간에 공유함으로써, 제조업 생산성을 현재보다 20% 이상 향상시킬 목표를 설정했다. 산업통상자원부는 8일 이 같은 내용을 담은 'AI 자율 제조 전략 1.0'을 발표하고, 올해 이를 위한 선도 사업에 1000억원 이상의 예산을 투자할 것이라고 밝혔다. 'AI 자율 제조'는 AI를 기반으로 로봇과 장비를 제조 공정에 통합하여 생산의 고도화와 자동화를 실현하는 전략이다. 현재 자동차와 반도체 등 주요 산업 현장에는 이미 많은 로봇이 투입되어 공정의 자동화가 이루어지고 있지만, 이는 단순 반복 작업에 국한되어 있다. 산업부는 기업들이 AI를 적극적으로 제조 공정에 활용해 자율 제조 체계를 구축할 수 있도록 주도적으로 핵심역량을 확보하고, 이를 민간과 공유할 계획이다. 이를 위해 산업부는 '200대 AI 자율 제조 선도 프로젝트'를 단계적으로 추진할 계획이며, 올해는 지역 특화산업을 포함한 10대 프로젝트를 우선 선정하여 총 100억 원을 지원하기로 했다. 자동차, 전자, 기계, 섬유 등 다양한 산업 분야에 맞춤형 AI 적용 모델을 개발하여 민간에 공유할 목표를 가지고 있다. 선도 프로젝트를 통해 축적된 데이터와 기술은 우수 사례를 중심으로 지속적으로 공유될 예정이며, 2030년까지 각 업종별로 개발된 '첨단 AI 자율 제조 공장 모델'을 구축해 민간 기업이 쉽게 도입할 수 있도록 공개할 예정이다. 로봇과 소프트웨어(SW)를 포함한 AI 자율 제조 테스트 베드를 구축해 기업들이 AI 자율 제조 시스템을 구축하는 과정에서 활용할 수 있도록 지원한다. 특히, 생산의 고도화를 주도하는 로봇 분야에서의 테스트 베드 조성이 시급하다고 보고, 이 분야에 2028년까지 2000억 원을 투입할 계획이다. 기존 산업단지에 입주한 기업들에게는 AI를 활용한 업종별 제품 및 공정 설계와 데이터 분석을 지원해 AI를 통한 생산 고도화를 추진한다. 연구 개발에 1조원 이상 투자 AI 자율 제조의 핵심 역량을 확보하기 위해, 정부와 민간은 업종별 특화 기술 연구개발(R&D)에 1조원 이상을 투자하기로 결정했다. 이 투자금은 기계, 로봇, 조선, 이차전지, 반도체 등 주요 제조업 분야의 공정 자동화, 디지털 트윈 기술 개발, 그리고 유연 생산 기술에 집중될 예정이다. AI 자율 제조의 주요 기술인 산업 AI, 장비 및 로봇, 통합 솔루션 개발 분야의 기술 로드맵을 연말까지 완성하고, 3000억 원 규모의 예비타당성 조사를 통해 기술 도입 시기를 앞당길 계획이다. 또한 AI 자율 제조 생태계 조성을 위한 투자도 병행된다. 2027년까지 산업 AI, 로봇 등 분야에서 1만3000 명의 전문 인력을 양성하고, 250개 이상의 AI 자율 제조 전문 기업을 육성할 목표로 투자가 진행된다. 이와 함께, AI 자율 제조의 확산을 저해하는 법과 제도의 개선을 위해 상반기 중에 작업반을 발족하고, 독일의 프라운호퍼 같은 선진 연구기관과의 공동 연구개발, 표준 마련, 실증 등에서 협력을 강화할 예정이다. 산업통상자원부는 이 전략을 체계적으로 수행하기 위해 정부, 연구소, 협회 및 단체, 10개 이상의 업종별 주요 기업이 참여하는 '얼라이언스'를 구성해 AI 자율 제조의 컨트롤타워로 활용할 계획이다. 'AI 신산업 정책 위원회' 출범 한편, 산업통상자원부는 이날 산학연 AI 전문가 200여 명이 참여하는 'AI 신산업 정책 위원회'의 출범식을 개최하고, 앞으로 6개월 동안 AI를 활용한 산업 정책 방향을 설정하기로 했다. 위원회는 자율 제조, 디자인, R&D, 에너지, 유통, AI 반도체 등 6대 분야별로 전략을 수립하여 매달 발표할 계획이다. 안덕근 산업부 장관은 "저출산으로 인한 인력 부족, 생산성 정체, 경쟁국의 추격, 글로벌 공급과잉 등 다양한 위기 요인에 직면한 우리 산업에 AI를 통한 혁신이 필수적'"이라며, "AI 자율 제조 전략을 적극 추진하여 제조업 혁신은 물론 산업 전반의 대전환을 선도하겠다"고 밝혔다.
- IT/바이오
2024-05-08
[신소재 신기술(44)] 혈액뇌장벽 관통 나노입자 개발

혈액 뇌 장벽을 뚫는 나노입자가 개발돼 유방암과 뇌 전이 치료의 새로운 가능성을 열었다. 미국 마이애미 대학교 밀러 의과대학 실베스터 종합 암 센터의 연구원들은 혈액뇌장벽을 관통할 수 있는 나노입자를 개발했다고 과학 웹사이트 phys.org가 지난 6일(현지시간) 보도했다. 연구원들의 목표는 한 번의 치료로 원발성 유방암 종양과 뇌 전이를 죽이는 것이다. 이 연구는 실험실 연구에서 유방암과 뇌종양을 줄일 수 있음을 보여준다. 이차 종양이라고 불리는 '뇌 전이'는 유방암, 폐암, 대장암과 같은 고형 종양에서 가장 흔하게 발생하며 예후가 좋지 않은 경우가 많다. 암이 뇌에 침범하면 뇌와 신체의 나머지 부분을 분리하는 거의 뚫을 수 없는 막인 혈액 뇌 장벽으로 인해 치료가 어려울 수 있다. 이 연구를 주도한 실베스터의 생화학 및 분자생물학 부교수이자 기술 및 혁신 부책임자인 샨타 다르 박사는 연구팀이 개발한 나노 입자가 향후 원발 종양을 동시에 치료하는 추가적인 이점과 함께 전이를 치료하는 데 사용될 수 있다고 말했다. 다르 박사는 이번 논문의 시니어 저자이기도 하다. 이 연구 논문은 지난 5월 6일 미국 국립과학원 회보에 게재됐다. 연구팀은 전임상 연구에서 세포의 에너지 생산 중심인 미토콘드리아를 표적으로 하는 두 가지 전구 약물을 입자에 탑재해 유방암과 뇌종양을 축소할 수 있음을 보여주었다. 다르 박사는 "저는 항상 나노 의학이 미래라고 말한다. 물론 우리는 이미 그 미래에 와 있다"며 나노 입자를 제형에 사용하는 상용화된 코로나19 백신을 언급했다. 그러면서 "나노 의학은 암 치료제의 미래이기도 하다"라고 덧붙였다. 이 새로운 방법은 다르 연구팀이 이전에 개발한 생분해성 폴리머로 만든 나노 입자와 암의 에너지원을 겨냥하여 연구실에서 개발한 두 가지 약물을 결합해서 사용한다. 암세포는 건강한 세포와 다른 형태의 신진대사를 하는 경우가 많기 때문에 대사를 억제하면 다른 조직을 해치지 않고 종양을 죽이는 효과적인 방법이 될 수 있다. 이러한 약물 중 하나는 고전적인 화학 요법 약물인 시스플라틴의 변형 버전으로, 빠르게 성장하는 세포의 DNA를 손상시켜 암세포의 성장을 효과적으로 중단시킴으로써 암세포를 죽인다. 그러나 종양 세포는 DNA를 복구해 때때로 시스플라틴 내성을 일으킬 수 있다. 다르 박사팀은 약물의 표적을 염색체와 게놈을 구성하는 DNA인 핵 DNA에서 미토콘드리아 DNA로 바꾸도록 수정했다. 미토콘드리아는 세포의 에너지원이며 훨씬 작은 자체 게놈을 포함하고 있으며, 암 치료 목적상 중요한 것은 큰 게놈과 동일한 DNA 복구 메커니즘을 가지고 있지 않다는 점이다. 암세포는 성장과 증식을 유지하기 위해 다양한 에너지원을 전환할 수 있기 때문에 연구팀은 산화적 인산화로 알려진 에너지 생성 과정을 공격하는 변형 시스플라틴을 키나아제로 알려진 미토콘드리아 단백질을 표적으로 하고 다른 종류의 에너지 생성인 해당 작용을 억제하는 또 다른 약물인 Mito-DCA와 결합하여 개발했다. 다르 박사는 뇌에 접근할 수 있는 나노입자를 개발하는 것은 먼 길이라고 말했다. 그녀는 평생 동안 나노 입자를 연구해 왔으며, 다양한 형태의 폴리머를 연구하는 이전 프로젝트에서, 전임상 연구에서 일부 나노 입자가 뇌에 도달하는 것을 발견했다. 다르의 연구팀은 이러한 폴리머를 더욱 연마하여 혈액-뇌 장벽과 미토콘드리아의 외막을 모두 통과할 수 있는 나노 입자를 개발했다. 다르 박사는 "이 사실을 알아내기까지 많은 우여곡절이 있었으며, 이 입자가 혈액뇌장벽을 통과하는 메커니즘을 이해하기 위해 여전히 노력하고 있다"고 말했다. 그런 다음 연구팀은 전임상 연구에서 특수 약물이 탑재된 나노 입자를 테스트한 결과 유방 종양과 뇌에 종양을 형성하기 위해 주입된 유방암 세포를 모두 축소시키는 효과가 있다는 사실을 발견했다. 나노 입자-약물 조합은 또한 실험실 연구에서 무독성이며 생존 기간을 크게 연장하는 것으로 나타났다. 연구팀은 향후 환자 유래 암세포를 사용해 인간의 뇌 전이를 더 가깝게 재현하기 위해 실험실에서 이 방법을 테스트할 계획이다. 또한 특히 공격적인 뇌암인 교모세포종의 실험실 모델에서 이 약물을 테스트할 예정이다. 다르 박사의 연구실에서 근무하는 마이애미 대학교 박사 과정 학생이자 이번 연구의 공동 제1저자인 아카시 아쇼칸은 "저는 고분자 화학에 관심이 많고, 이를 의료 목적으로 사용하는 것이 정말 매력적이다"라고 말했다.
- 포커스온
2024-05-08
[신소재 신기술(43)] 투명 소재로 광전지 새로운 가능성 열어

독일 라이프치히 물리학자들이 빛이 반투명 물질에서도 전기를 생성한다는 것을 증명했다. 반투명 소재는 빛에 노출되면 빛의 흡수량이 매우 적더라도 전기를 생성할 수 있는 것으로 알려져 있다. 일부 물질은 특정 주파수의 빛에 투명하다. 이러한 물질에 빛을 비추면 이전의 가정과는 달리 전류가 생성될 수 있다. 라이프치히 대학교와 싱가포르 난양공과대학교의 과학자들이 이를 증명하는 데 성공했다고 오일프라이스가 전했다. 이 연구 결과는 '피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)' 저널에 발표됐다. 이번 발견은 광전자 및 광전지 분야에 혁명을 일으킬 잠재력을 가지고 있다. 라이프치히 대학교 이론물리연구소의 인티 소데만 빌라디에고 교수는 "이는 광 증폭기, 센서, 태양전지와 같은 광전자 및 광전소자를 구성하는 데 새로운 패러다임을 열었다"고 말했다. 그의 동료인 시 리쿤은 "물질의 빛 흡수량이 매우 작은 경우에도 빛으로 전류를 구동하는 것이 가능하다. 이것은 중요한 새로운 통찰력이다"라고 전했다. 플로케 페르미 액체 인티 소데만 빌라디에고와 그의 동료들은 '플로케 페르미 액체(Floquet Fermi liquid)' 상태를 조사했다. 페르미 액체는 많은 양자 역학적 입자의 특수한 상태로, 일반적인 고전적인 입자와는 매우 다른 특성을 가지고 있다. 즉, 페르미 액체는 금이나 은과 같은 금속 속 전자의 전기 유체와 같은 일반적인 물질부터 저온에서 헬륨-3 원자의 유체와 같은 보다 이색적인 상황에 이르기까지 다양한 상황에서 발생할 수 있다. 이러한 액체는 저온에서 전기의 초전도체가 되는 등 '놀라운 특성'을 나타낼 수 있다. 플로케 페르미 액체는 시간 주기적으로 변화하는 외부 힘에 의해 영향을 받는 특수한 유형의 금속 상태다. 페르미 액체는 낮은 온도에서 전자들이 마치 자유롭게 움직이는 액체처럼 행동하는 금속 상태이다. 전자 상호작용은 약하며, 전자들은 페르미 에너지로 알려진 특정 에너지 수준에 집중된다. 플로케 페르미 액체는 시간 주기적으로 변화하는 외부 힘에 의해 페르미 액체가 영향을 받는 상태이다. 이러한 힘은 전자의 운동에 영향을 미치고 새로운 에너지 상태를 생성할 수 있다. 외부 힘은 특정 주기로 진동하며, 이를 '시간 주기성'이라고 한다. 예를 들면 레이저 빛, 자기장, 전기장 등이 외부의 힘에 해당된다. 또한 외부 힘은 전자의 에너지 스펙트럼에 새로운 에너지 상태를 생성한다. 이러한 새로운 상태는 '플로케 밴드'라고 불린다. 플로케 페르미 액체는 외부 힘에 비선형적으로 응답한다. 다시 말하면, 외부 힘의 크기에 따라 응답의 크기가 비례하지 않다. 외부 힘의 강도에 따라 플로케 페르미 액체는 절연체 또는 초전도 상태 등 다른 물질 상태로 변화할 수 있다. 플로케 페르미 액체의 응용 분야 플로케 페르미 액체는 광전자 소자, 예를 들어 태양 전지 및 LED의 성능 향상에 사용될 수 있다. 또 양자 컴퓨터 구현에 사용될 수 있는 새로운 유형의 큐비트를 제공할 수 있다. 아울러 고온 초전도 현상을 이해하는 데 도움이 될 수 있다. 플로케 페르미 액체는 아직 연구 초기 단계이지만, 다양한 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 가지고 있는 흥미로운 물질 상태이다. 소데만 빌라디에고 교수는 "우리 논문에서는 이러한 유체 상태의 몇 가지 특성을 설명한다"면서 "이를 연구하기 위해서는 빛에 의해 흔들리는 전자의 복잡한 상태에 대한 상세한 이론적 모델을 개발해야 했는데, 이는 결코 쉬운 일이 아니다"고 말했다.
- 포커스온
2024-05-07
[신소재 신기술(42)] 플라스틱 폐기물 90% 분해하는 혁신 기술

과학자들은 우리 시대 가장 심각한 환경 문제 중 하나인 플라스틱 오염을 해결하기 위한 독창적인 방법을 제시했다. 미국 캘리포니아 대학교 연구팀이 플라스틱을 먹는 매우 강한 포자가 함유된 플라스틱이 매립지에서 스스로 분해되는 기술을 개발했다고 네이처닷컴과 BBC, 뉴아틀라스 등 다수 외신이 집중 조명했다. 이 연구에서는 고온 용융 압출을 사용해 폴리머 분해 박테리아의 포자를 열가소성 폴리우레탄에 통합하는 바이오 복합재 제작을 시연했다. 플라스틱의 한 종류인 폴리우레탄은 강도와 탄성이 뛰어나 휴대폰 케이스부터 운동화까지 모든 제품에 사용되지만 재활용이 까다로워 주로 매립된다. 플라스틱에 첨가되는 박테리아의 종류는 식품 첨가물 및 프로바이오틱스로 널리 사용되는 고초균(枯草菌)으로 영문으로는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)로 불린다. 고초균은 토양과 발효식품 등 다양한 환경에서 발견되는 세균이다. 또한 바실러스 서브틸리스 포자로 채워진 열가소성 폴리우레탄의 전반적인 인장 특성이 크게 개선되어 인성이 매우 향상됐다. 캘리포니아대학교 샌디에이고 라호야 캠퍼스의 김한솔 연구원은 "자연에서 플라스틱 오염을 완화할 수 있다는 희망이 있다"고 말했다. 공동 연구원 존 포코르스키는 "우리의 공정은 소재를 더욱 견고하게 만들어 플라스틱의 수명을 연장한다"고 말했다. 그는 "그리고 이 공정이 완료되면 폐기 방법에 관계없이 환경으로부터 플라스틱을 제거할 수 있다"고 설명했다. 포코르스키 연구원은 "이 플라스틱은 현재 실험실에서 연구 중이지만 제조업체의 도움을 받으면 몇 년 안에 실제 환경에 적용될 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 플라스틱은 강하고 다양한 용도로 사용되는 소재지만, 이러한 장점은 폐기 처리를 어렵게 만드는 요인이기도 하다. 플라스틱은 분해되는 데 수십 년 또는 수백 년이 걸리기 때문에 엄청난 양의 플라스틱 쓰레기가 매립지와 바다를 오염시키고 있는 실정이다. 연구팀은 플라스틱에 플라스틱 분해 박테리아 포자를 넣어 매립지에 폐기될 때 활성화되도록 만들었다. 이를 통해 5개월 만에 플라스틱 물질의 90%가 생분해되는 것이 확인됐다. 게다가 '플라스틱 분해 박테리아 포자'를 넣은 플라스틱은 실제로 사용하는 동안 일반 플라스틱보다 더욱 견고하고 강했다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 플라스틱을 분해하는 능력을 갖춘 박테리아를 발견하고, 이 과정을 담당하는 효소를 분리하여 효율성을 높였다. 이를 통해 효소와 박테리아로 플라스틱을 처리하는 더 효율적인 재활용 시설이 구축될 수 있다. 하지만 재활용 시설로 옮겨지지 않는 플라스틱은 어떻게 될까. 앞서 지적했듯이 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 신발, 스포츠 용품, 휴대폰 케이스, 자동차 부품 등을 만드는데 일반적으로 사용되는 견고한 플라스틱 유형이지만 현재 재활용이 불가능하다. 연구팀은 TPU 폐기 처리를 위해 플라스틱 분해 박테리아 바실러스 서브틸리스의 포자를 플라스틱 자체에 직접 넣는 새로운 방법을 연구했다. 또한 연구팀은 포자를 넣은 플라스틱 제품이 너무 일찍 분해되지 않고, 정상적인 기간 동안 사용한 뒤 매립지나 자연 환경에서 폐기될 때만 생분해가 시작되도록 설계했다. 내열성 미생물로 온도 한계 극복 먼저 극복해야 할 문제는 플라스틱 제조에 사용되는 높은 온도였다. 플라스틱 가공시 사용되는 고온으로 인해 대부분의 박테리아 포자가 죽는다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 내열성 미생물을 유전공학적으로 제작했으며, 플라스틱 가공 온도인 135°C(275°F)에서 변형된 박테리아의 96~100%가 생존하는 것을 확인했다. 변형되지 않은 박테리아의 경우 생존율은 겨우 20%에 불과했다. 다음으로 연구팀은 박테리아가 플라스틱을 얼마나 잘 분해하는지 테스트했다. 이 과정은 토양의 영양분과 수분에 의해 시작된다. 플라스틱 무게의 최대 1% 농도에서 박테리아는 퇴비에 묻힌 후 5개월 이내에 플라스틱 물질의 90% 이상을 분해했다. 이 새로운 플라스틱은 사용 중 강도가 약화될 것으로 추정했지만, 실제로는 그 반대 효과가 나타났다. 포자를 넣어 만든 플라스틱은 일반 폴리우레탄(TPU)보다 최대 37% 더 강하고 인장 강도가 최대 30% 더 높은 것으로 나타났다. 연구팀은 포자가 강화 충전재 역할을 하는 것으로 추정했다. 연구팀은 이 기술은 확장 가능성이 높으며, 사용 중 더욱 견고하고 강하면서 재활용이 불가능한 TPU를 폐기 처리하는 새로운 방법을 열 수 있다고 말했다. 이를 다른 몇 가지 방법과 함께 사용한다면 플라스틱 오염 문제 해결에 진전을 이룰 수 있을 것으로 보인다. 플라스틱의 약 80%가 재활용되지 않고 매립지나 자연 환경에 축적되고 있는 실정다. 또한 폴리우레탄(PU)은 세계에서 6번째로 많이 생산되는 플라스틱이지만 재활용을 위한 거버넌스는 없다. PU 폐기물은 수지 식별 코드의 카테고리 7(PETE, HDPE, PVC, LDPE, PP, PS 이외의 기타 플라스틱)에 따라 잠재적으로 수거될 수 있지만, 미국에서는 일반적으로 이 카테고리의 플라스틱 중 0.3%만이 재활용되고 있다. 플라스틱 분해 과정에 박테리아 포자를 결합시킨 것은 산업 공정에서 재생 가능한 폴리머 충전재로서 살아있는 세포를 도입할 수 있는 흥미로운 기회를 제공했다는 평가를 받고 있다. 연구진은 잠재적으로 확장 가능한 이 기술이 재활용할 수 없는 TPU를 폐기하는 새로운 방법을 제시하는 동시에 사용 중에 더 튼튼하고 강하게 만들 수 있다고 말했다. 이 기술을 다른 몇 가지 방법과 결합하면 플라스틱 오염 문제를 해결하는 데 어느 정도 진전을 이룰 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구는 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 저널에 발표됐다.
- 포커스온
2024-05-03
[퓨처 Eyes(34)] 펭귄처럼 헤엄치는 수중 로봇, 쿼드로인 2세대 출시

인간 형태를 닮은 휴머노이드 로봇, 하늘을 나는 드론이 농업에 활용되며 속속 출시되는 가운데, 펭귄의 유영 방식을 모방한 수중 로봇이 공개됐다. 독일 수중 기술 기업 에보로직스(EvoLogics)는 최근 펭귄의 유영 방식을 모방한 개선된 수중 자율 운항체(AUV) 쿼드로인(Quadroin) 2세대를 출시했다고 뉴아틀라스가 보도했다. 에보로직스는 독일 베를린에 본사를 둔 수중 로봇 공학 기업으로, 혁신적이고 고성능의 수중 로봇, 데이터 네트워크, 센서 기술 개발에 주력하고 있다. 2005년 설립된 이 회사는 해양 연구, 오프쇼어 산업, 국방 분야에서 활용되는 다양한 제품과 솔루션을 제공하며 전 세계적인 명성을 얻었다. 쿼드로인은 2020년 에볼로지스가 헬름홀츠 센터 헤레온(Helmholtz-Zentrum Hereon) 연구소의 부르카르트 바셰크(Burkard Baschek) 교수와 협력하여 개발한 핑귄(PingGuin) 실험 AUV의 후속 제품이다. 핑귄의 디자인은 이 회사의 창업자인 루돌프 바나쉬(Rudolf Bannasch) 박사의 아델리(Adelie) 펭귄 운동 연구를 기반으로 구현됐다. 저항을 최소화하도록 설계된 쿼드로인은 최대 10노트(Knot)의 속도를 달성해 에너지 효율성을 극대화하고 다양한 현장 배치를 가능하게 한다. 노트는 해양에서 배의 속도를 나타내는 단위로, 1시간에 1해리(1.85km)를 가는 속도를 의미한다. 따라서 10노트는 1시간에 18.5km의 거리를 이동하는 속도에 해당한다. 일반적으로 선박의 느린 속도는 5노트 미만이며, 보통 속도는 5~10노트, 빠른 속도는 10노트 이상으로 분류된다. 물론 선박의 종류, 엔진 성능, 해양 환경 등에 따라 10노트의 속도는 느리거나 빠르게 느껴질 수 있다. 예를 들어 소형 요트의 경우 10노트는 상당히 빠른 속도이지만, 대형 컨테이너 선의 경우 10노트는 비교적 느린 속도에 해당한다. 펭귄 모방 수중 로봇 퀘드로인 사실 펭귄 모방 수중 로봇의 개념은 2009년까지 거슬러 올라간다. 당시 에보로직스는 독일 전기 자동화 기업 페스토(Festo)와 협력하여 펭귄과 유사한 아쿠아펭귄(AquaPenguin) 시연용 모델을 개발했다. 실제 쿼드로인은 2021년 5월 처음 공개되었는데, 펭귄의 유영 방식을 모방하여 제작되었으며, 헬름홀츠 센터 헤레온 연구소의 MUM(Modifiable Underwater Mothership) 프로젝트에 활용되고 있다. 이 프로젝트에서 쿼드로인은 다양한 센서를 탑재하고 무리를 지어 해류 데이터를 수집했다. 탑재된 센서는 수심별 온도, 압력, 용존 산소량, 전기 전도도, 형광 등을 정밀하게 측정할 수 있다. 다른 AUV와 마찬가지로 쿼드로인은 선박이나 해안에서 투입된 후 사전 프로그래밍된 수중 경로를 따라 자율적으로 이동하며 데이터를 수집한다. 수집된 데이터는 쿼드로인이 수면으로 올라갈 때 무선 전송되거나 기지로 돌아와 직접 다운로드받을 수 있다. 쿼드로인은 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 또는 옵션인 이리듐 위성 모듈을 통해 전송한다. 이 두 시스템과 탑재된 글로벌 네비게이션 위성 시스템(GNSS)은 쿼드로인이 수면에 올라올 때 자동으로 뒤집히는 아치형 다기능 안테나를 사용한다. 추가적인 장점으로 안테나에는 빨간색과 초록색 LED 점멸등이 장착되어 사용자가 로봇을 회수할 때 쉽게 찾을 수 있도록 한다. 에보로직스 대표는 "새로운 쿼드로인이 올해 4분기에 양산에 돌입할 예정이며, 상업 고객들에게는 요청 시 가격 정보를 제공한다"고 밝혔다. 쿼드로인 활용 방안 쿼드로인은 다양한 해양 생물의 행동과 서식지를 관찰하고 데이터를 수집하는 데 활용될 수 있다. 이를 통해 해양 생태계에 대한 이해를 높이고 효과적인 보호 전략을 수립하는 데 기여할 수 있다. 또한, 해양 환경을 효과적으로 모니터링하는 데에도 활용될 수 있다. 쿼드로인은 수온, 염도, 용존 산소량 등 해양 환경 변수를 정밀하게 측정하고 실시간으로 데이터를 전송할 수 있다. 이를 통해 해양 오염, 기후 변화 등 해양 환경 문제를 파악하고 해결책을 모색하는 데 도움이 될 수 있다. 쿼드로인은 해저 지형을 정밀하게 측량하고 3D 모델을 구축하는 데 활용될 수 있다. 그로 인해 해양 자원 탐사, 해저 케이블 및 파이프라인 설치, 해양 구조 작업 등에 크게 활용될 수 있다. 또한, 쿼드로인은 해저 석유 및 가스 매장지를 효율적으로 탐색하고 개발 계획을 수립하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 오프쇼어 에너지 개발의 효율성을 높이고 환경 영향을 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 쿼드로인은 해저 사고 현장을 탐사하고 생존자를 구조하는 데 활용될 수 있으며, 해저 침몰선 및 잔해물을 탐색하고 인양하는 데에도 활용될 수 있다. 해양 국방 분야에도 활용 쿼드로인은 적군 함정 및 해양 활동을 정밀하게 정찰하고 정보를 수집하는 데 활용될 수 있으며, 이는 해상 작전의 효율성을 획기적으로 높이고 적의 위협을 사전에 예측하는 데 크게 기여할 수 있다. 또한, 쿼드로인은 해저 지뢰를 효과적으로 탐지하고 제거하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 해상 통로의 안전을 확보하고 군함 및 상선의 안전을 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 쿼드로인은 해저 침몰선을 탐색하고 인양하는 데 활용될 수 있으며, 이를 통해 해양 역사 연구를 체계적으로 수행하고 침몰선에서 귀중한 유물을 발견하는 데 기여할 수 있다. 최근 미국 농업 분야에서는 드론과 인공지능(AI) 로봇 등 첨단 기술 도입이 활발하게 이루어지고 있다. 드론, 레이저 제초기, 로봇 손 등은 농작물 재배 및 가공 과정의 일부를 자동화할 수 있으며, AI 기반 시스템의 활용은 미래 농업의 새로운 가능성을 열어주고 있다. 수중 로봇 기술의 발전과 더불어 쿼드로인 또한 다양한 분야에서 활용될 것으로 전망된다. 하늘을 나는 드론이 다방면에서 활용되고 있는 것처럼, 쿼드로인 2세대는 아직 개발 초기 단계이지만, 앞으로 해양 분야뿐만 아니라 국방, 농업, 과학 연구, 레저 및 관광, 교육 등 다양한 분야에 새로운 변화를 가져올 것으로 기대된다. 한편 해양 강국인 한국은 한국해양과학기술원(KIOST), 한국해양연구원(KORDI), 한국과학기술원(KAIST), 포항공과대학교(POSTECH), 한화오션, HD현대중공업, 삼성중공업 등을 중심으로 자율 운항, 인공지능, 센서 기술, 통신기술, 로봇 공학 등의 핵심기술을 보유하고 있다. 특히 정부는 '해양 4.0' 산업 육성을 위해 수중 로봇 개발을 핵심 전략 분야로 지정하고 적극적으로 지원하고 있다.
- 포커스온
2024-05-02
[신소재 신기술(41)] 극한의 강도와 인성 가진 혁신적인 합금

미국 버클리 국립연구소 과학자들은 원자 수준에서 합금 결정의 꼬임이나 굽힘으로 인해 극한의 온도에서도 균열이 발생하지 않는 특별한 금속 합금을 발견했다. 과학 전문매체 사이테크데일리는 지난 4월 29일(현지시간) 로렌스 버클리 국립연구소와 UC 버클리의 연구원들이 개발한 신소재에 대해 거의 불가능에 가까운 강도와 인성으로 재료 과학자들에게 충격을 주는 혁신적인 새로운 합금이라고 전했다. 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 하프늄으로 구성된 금속 합금은 지금까지 거의 달성하기 불가능해 보였던 극한의 고온과 저온 모두에서 놀라운 강도와 인성을 보여주었다고 한다. 여기서 강도는 재료가 원래 모양에서 영구적으로 변형되기 전에 견딜 수 있는 힘의 양으로 정의되며, 인성은 파단(균열)에 대한 저항력을 의미한다. 광범위한 조건에서 굽힘과 파단에 대한 합금의 복원력은 더 높은 효율로 작동할 수 있는 차세대 엔진을 위한 새로운 종류의 재료에 대한 문을 열 수 있다고 평가된다. 이전에는 이러한 특성을 동시에 달성하는 것이 거의 불가능하다고 여겨졌다. 이 연구는 로버트 리치(Robert Ritchie) 박사가 이끄는 로렌스 버클리 국립연구소(Berkeley Lab)와 UC 버클리 팀과 디란 아펠리안(Diran Apelian) 교수가 이끄는 UC 어바인 팀, 엔리케 라베르니아(Enrique Lavernia) 교수가 이끄는 텍사스 A&M 대학교 팀의 협력으로 진행됐다. 이 연구는 최근 '사이언스(Science)' 저널에 게재됐다. 이 합금의 특징은 넓은 온도 범위에서 강도과 파손에 대한 놀라운 저항성을 가지고 있다는 것이다. 이는 차세대 엔진을 위한 새로운 소재 개발에 혁신을 가져올 수 있는 가능성을 열어준다. 새로운 금속 합금 RHEA/RMEA 연구팀은 이 합금의 놀라운 특성을 발견하고 원자 구조에서 발생하는 상호 작용으로 인해 이러한 특성이 어떻게 발생하는지 밝혀냈다. 이들은 특히 RHEA/RMEA(Refractory High or Medium Entropy Alloys)라고 불리는 새로운 금속 합금 계열에 속하는 합금에 집중했다. 리치 연구실의 박사 과정 학생인 제1저자 데이비드 쿡(David Cook)은 "열을 전기 또는 추력으로 변환하는 효율은 연료가 연소되는 온도에 따라 결정되며, 온도가 높을수록 더 좋다. 그러나 작동 온도는 이를 견뎌야 하는 구조 재료에 의해 제한된다"고 설명했다. 쿡 연구원은 "우리는 현재 고온에서 사용하는 재료를 더욱 최적화할 수 있는 새로운 금속 재료가 절실히 필요하다. 이 합금이 바로 그 가능성을 보여주는 것"이라고 덧붙였다. 기존 RMEA의 한계 돌파한 뛰어난 인성 대부분의 상업용 또는 산업용 응용 분야에서 사용되는 금속은 하나의 주요 금속에 소량의 다른 원소를 혼합하여 만든 합금이지만, RHEA/RMEA는 매우 높은 녹는점을 가진 금속 원소를 거의 동일한 비율로 혼합해서 만든다. 이로 인해 RHEA/RMEA는 과학자들이 아직 밝혀내지 못한 독특한 특성을 가지고 있다. 리치 박사 팀은 고온 응용 분야의 잠재력으로 인해 수년 동안 이러한 합금을 연구해 왔다. 해당 논문의 공동 저자인 푸닛 쿠마르(Punit Kumar)박사는 "저희 팀은 이전에 RHEA/RMEA에 대한 연구를 진행했으며 이러한 재료가 매우 강하지만 일반적으로 극도로 낮은 인성을 가지고 있다는 것을 발견했다. 따라서 이 합금이 예외적으로 높은 인성을 보이는 것을 발견했을 때 매우 놀랐다"고 말했다. 극한의 온도에서도 강도와 인성 유지 쿡에 따르면 대부분의 RMEA는 파단 인성이 10MPa√m 미만으로, 기록상 가장 부서지기 쉬운 금속 중 하나다. 골절에 견디도록 특별히 설계된 최고의 극저온 강은 이 소재보다 약 20배 더 강하다. 하지만 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 하프늄(Nb45Ta25Ti15Hf15) RMEA 합금은 상온에서 일반적인 RMEA보다 25배 이상의 강도를 기록하여 극저온 강철을 능가할 수 있었다. 연구팀은 -196°C(액체 질소 온도), 25°C(실온), 800°C, 950°C 및 1200°C의 총 5가지 온도에서 새로운 합금의 강도와 인성을 평가했다. 마지막 온도인 1200°C는 태양 표면 온도의 약 1/5에 해당한다. 마침내 연구팀은 합금이 추위에서는 가장 강도가 높고 온도가 상승함에 따라 다소 약해졌지만 여전히 넓은 범위에서 인상적인 수치를 자랑한다는 것을 발견했다. 인성은 기존 균열에 얼마나 많은 힘이 필요한지 계산해서 산출되며 모든 온도에서 높았다. 원자 배열의 비밀 풀기 거의 모든 금속 합금은 결정질이며, 이는 재료 내부의 원자가 반복 단위로 배열되어 있음을 의미한다. 그러나 완벽한 결정은 없으며 모두 결함을 포함하고 있다. 가장 눈에 띄는 결함은 결정 내 원자의 미완성 평면인 전위라고 불리는 결함이다. 금속에 힘이 가해지면 모양 변화를 수용하기 위해 많은 전위가 움직이게 된다. 예를 들어 알루미늄으로 만든 종이 클립을 구부리면 종이 클립 내부의 전위가 움직이면서 모양이 변한다. 그러나 낮은 온도에서는 전위의 움직임이 더 어려워지고, 그 결과 많은 재료가 저온에서 전위가 움직이지 못해 부서지기 쉽다. 타이타닉의 강철 선체가 빙산에 부딪혔을 때 부서진 것도 바로 이 때문이다. 녹는 온도가 높은 원소와 그 합금은 이러한 현상을 극한으로 끌어올려 800°C까지 부서지기 쉽다. 하지만 이 RMEA는 액체 질소(-196°C)와 같은 낮은 온도에서도 잘 깨지지 않는 특성을 보이고 있다. 공동 연구자인 앤드류 마이너와 연구팀은 이 놀라운 금속 내부 특성을 이해하기 위해 버클리 랩 분자 파운드리의 일부인 국립 전자 현미경 센터의 4차원 주사 투과 전자 현미경(4D-STEM)과 주사 투과 전자 현미경(STEM)을 사용해 응력을 받은 샘플과 구부러지지 않고 금이 가지 않은 대조 샘플을 분석했다. 전자 현미경 데이터에 따르면 합금의 특이한 인성은 '꼬임 밴드(kink band)'라는 희귀 결함의 예상치 못한 부작용에서 비롯된 것으로 밝혀졌다. 꼬임 밴드는 가해진 힘으로 인해 결정 조각이 스스로 붕괴되어 갑작스럽게 구부러질 때 결정에 형성된다. 연구팀은 이전 연구를 통해 RMEA에서 꼬임 밴드가 쉽게 형성된다는 사실을 알고 있었지만 연화 효과가 격자를 통해 균열이 퍼지기 쉽게 만들어 재료의 강도를 낮출 것이라고 가정했다. 하지만 실제로는 그렇지 않았다. 쿡은 "우리는 원자 사이에 날카로운 균열이 있는 경우 꼬임 밴드가 실제로 손상을 멀리 분산시켜 균열의 전파에 저항하여 균열을 방지하고 매우 높은 파괴 인성을 이끌어 낸다는 것을 처음으로 보여주었다"라고 말했다. 한편, 리치는 "기계 엔지니어는 실제 세계에서 사용하기 전에 재료의 성능에 대한 깊은 이해가 당연히 필요하기 때문에 Nb45Ta25Ti15Hf15 합금을 제트기 터빈이나 스페이스X 로켓 노즐과 같은 것을 만들기 전에 훨씬 더 근본적인 연구와 엔지니어링 테스트를 거쳐야 한다"고 지적했다.
- 포커스온
2024-05-02

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