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2024-11-22 (금)

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한국 주도 무탄소연합 "올해부터 해외 기업 참여 확대"

한국 주도의 '무탄소 에너지(Carbon-Free Energy, CFE) 이니셔티브'를 지원하는 비정부기구인 무탄소 연합(Carbon-Free, CF Alliance)이 올해부터 해외 기업을 회원으로 적극 포함시키며 국제적 확장을 모색하기로 결정했다. CF 연합은 28일 서울 중구에 위치한 대한상공회의소에서 개최된 정기 총회에서, 2023년을 CFE 이니셔티브의 글로벌 확산을 위한 기념비적인 해로 설정하고, 이를 위한 전략적 사업 계획을 승인했다고 발표했다. 이 연합체는 올해 중 주요 국가들이 참여하는 '글로벌 작업반'을 출범시키고, 하반기에는 국제 기관 및 기업들에게도 회원 자격을 개방할 계획임을 밝혔다. CF 연합은 윤석열 대통령이 지난해 9월 유엔 총회 기조 연설에서 'CFE 이니셔티브'의 전 세계적 확산을 강조한 이후, 민간 기업 및 기관의 참여와 정부의 지원을 받는 사단법인 형태로 설립됐다. 현재 CF연합에는 삼성전자, SK하이닉스, 포스코, LG화학, 한화솔루션, 한국전력, 한전원자력연료, 한국산업기술시험원 등 20개의 국내 기업과 기관이 참여하고 있다. 아직 해외 기업 및 기관의 참여는 이루어지지 않았으며, RE100(재생 가능 에너지 100% 사용을 목표로 하는 글로벌 이니셔티브)과 같은 국제적으로 인지도가 높고 영향력 있는 이니셔티브에 비해 CF 연합은 상대적으로 인지도가 낮다. 정부와 산업계는 RE100 운동이 청정 전력으로의 전환에 초점을 맞추고 있지만, 이는 주로 전력 사용에 한정되어 있다고 지적했다. 이에 비해, 에너지 사용이 많은 산업 부문 전체를 아우르는 국제적인 탈탄소 규범의 필요성을 강조하며, 이를 통해 한국 기업들이 글로벌 시장에서의 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 전망했다. CF 연합 측은 이날 총회를 통해 한국데이터센터에너지효율협회, 한국생산기술연구원, FITI시험연구원 등 3개의 국내 기관이 CF 연합에 새롭게 가입하기로 했다고 전했다. 이번 행사에 참석한 강경성 산업통상자원부 1차관은 "국제 표준에 부합하는 CFE 이행 기준을 설정하기 위해, 올해 상반기 중 주요 국가들이 참여하는 '글로벌 작업반' 출범을 목표로 하고 있다"고 밝혔다. 또한, "우리 기업들이 전력 사용 및 생산 공정 등의 영역에서 겪는 문제들이 글로벌 이행 기준에 적극적으로 반영될 수 있도록 노력할 것이며, 주요 국가 정부들 뿐만 아니라 국제에너지기구(IEA)와 같은 해외 주요 기관들과의 협력도 강화할 계획"이라고 덧붙였다. 탄소제로(Carbon Zero) 또는 탄소 중립(Carbon Neutrality)은 특정 활동, 기업, 지역, 또는 국가가 발생시키는 온실가스 배출량을 측정하고, 이를 줄이거나 상쇄하여 실질적인 탄소 배출량을 '제로(0)'로 만드는 환경 정책이나 실천 방안을 말한다. 우리나라 정부가 주도하는 무탄소 운동도 이같은 취지에 부합하는 것이다. 이 개념은 기후 변화를 완화하고 궁극적으로 지구 온난화를 제한하는 데 중요한 역할을 한다. 한편, RE100은 'Renewable Energy 100%(신재셍 에너지 100%)'의 약자로, 기업이 사용하는 전력을 100% 재생 가능 에너지로 전환하겠다는 글로벌 이니셔티브다. 이 운동은 기후 변화에 대응하고 지속 가능한 미래를 위해 기업들이 선도적인 역할을 하도록 독려하기 위해 2014년 시작됐다. RE100은 비영리 단체인 국제기후변화 대응 단체 '더 클라이미트 그룹(The Climate Group)'이 국제 비영리 단체 'CDP'(Carbon Disclosure Project·카본 디스클로저 프로젝트, 기후 변화 대응을 위한 기업의 탄소 배출 정보 공개 플랫폼)와 협력해서 운영한다. RE100에 가입한 기업들은 설정된 시간 내에 자신들의 전력 소비를 100% 재생 가능 에너지로 충족시키겠다고 약속한다. 이 목표는 태양광, 풍력, 수력 및 기타 재생 가능 에너지 소스를 통해 달성할 수 있으며, 자체적으로 에너지를 생산하거나, 재생 가능 에너지 공급자로부터 에너지를 구매하거나, 재생 가능 에너지 인증서(RECs)를 구입하여 목표를 달성할 수 있다.
- 산업
2024-02-28
서남극 스웨이츠 빙하 1940년대부터 대규모 감소

과학자들이 서남극 대륙의 '최후의 종말 빙하'라고 불리는 스웨이츠 빙하(Thwaites Glacier)가 1940년대부터 급격히 녹기 시작했다는 사실을 밝혀냈다. 26일(현지시간) CNN에 따르면 이 빙하의 붕괴는 재앙적인 해수면 상승을 초래할 수 있다. 스웨이츠 빙하는 미국 플로리다주 정도의 크기로 폭이 130여㎞로 세계에서 가장 넓고 모두 녹을 경우 해수면을 65㎝ 상승시킬 수 있는 양의 얼음이 저장됐다. 과학자들은 1970년대부터 얼음이 빠른 속도로 손실되고 있다는 것을 알고 있었지만, 위성 데이터는 불과 수십 년 전으로 거슬러 올라가기 때문에 상당한 해빙이 언제 시작되었는지 정확히 알지 못했다. 미국 휴스턴 대학의 레이철 클라크 박사 연구팀은 과학 저널인 미국립과학원회보(PNAS)에 발표한 연구에서 서남극 스웨이츠 빙하 인근 아문센해의 해저 퇴적물을 분석한 결과를 공개했다. 이들의 연구에 따르면, 빙하가 녹는 현상이 가속화되고 있는 것은 1970년대부터 관측되었으나, 실제로는 이미 1940년대부터 대규모로 녹기 시작했음이 밝혀졌다. 연구원들은 해저 아래에서 추출한 해양 퇴적물 코어를 분석하여 이를 확인했다. 연구팀은 이번 발견이 서남극 빙하 중 가장 큰 파인 아일랜드 빙하가 1940년대에 이미 녹기 시작했다는 이전 연구 결과와 일치한다고 밝혔다. 이는 빙하 후퇴 현상이 특정 빙하에만 한정되지 않고, 기후 변화라는 더 넓은 문제의 일부임을 시사한다. 또한, 일단 빙하 후퇴가 시작되면 이를 멈추기가 매우 어렵다는 점을 보여주고 있다. 빙하 후퇴의 원인은 1940년대에 발생한 강력한 엘니뇨 사건으로 추정되며 이후 인간이 초래한 지구 온난화로 인해 후퇴 속도가 더욱 빨라졌다. 스웨이츠 빙하는 대륙 빙상이 바다로 흘러내리는 것을 막아 서남극 빙상의 안정성을 조절한다는 점에서 특히 중요하게 여겨진다. 연구팀은 이번 연구를 통해 2019년에 쇄빙연구선 너새니얼 B. 팔머호를 활용해 스웨이츠 빙하 주변 아문센해에서 채취한 해저 퇴적물을 분석했다. CT 촬영과 방사성 동위원소 납-210(210 Pb)을 사용한 연대 측정법 등을 통해, 약 1만1700년 전 홀로세 지질시대가 시작된 이후부터 현재까지의 빙하 변화 역사를 재구성했다. 방사성 납-210은 반감기가 22.3년으로, 지질학적 시간 척도에서 비교적 짧은 수천 년에 걸친 역사를 상세하게 분석하는 데 적합하다. 이에 비해, 반감기가 약 5730년인 방사성 탄소-14는 수천년에서 수십만 년에 이르는 더 긴 시간 동안의 연대를 측정하는 데 주로 사용된다. 빙하 해양 퇴적물 분석에 따르면, 아문센해에 인접한 육상 빙하의 해안선은 약 9400년 전에 비해 최대 45킬로미터까지 후퇴한 것으로 나타났다. 또한, 지난 100년 간 축적된 퇴적물 속에서는 환경 조건이 급격히 변화한 증거가 발견됐다. 해저의 높은 지역에서는 1940년대 초부터 빙붕이 빠르게 얇아지기 시작한 증거가 발견됐으며, 깊은 해저 분지에서 채취한 퇴적물에는 1950년대에 빙하 해안선이 급속히 후퇴하기 시작했다는 증거가 확인됐다. 이 연구에 참여한 영국 남극연구소(BAS)의 제임스 스미스 박사는 "이 연구 결과는 스웨이츠 빙하, 파인 아일랜드 빙하 및 아문센해 전역의 빙상이 1940년대부터 후퇴하기 시작했을 가능성을 시사한다"고 말했다. 그는 또한 "빙상 후퇴가 일단 시작되면, 상황이 더 나빠지지 않더라도 수십 년간 지속될 수 있다는 점에서 이 연구의 중요성이 있다"고 강조했다. 스웨이츠 빙하가 붕괴되면 해수면이 2피트 이상 상승할 수 있으며 또한 서남극 빙상의 안정성을 약화시켜 더욱 광범위한 해빙을 초래할 수 있다. 이번 연구는 과거 빙하 후퇴 사건과 비교 분석을 통해 빙하가 민감한 상태에 있을 경우 단 한 번의 사건으로도 회복 불가능한 수준까지 후퇴할 수 있다는 것을 보여준다. 휴스턴 대학 지질학과 줄리아 웰너(Julia Wellner) 부교수는 "인간이 기후를 변화시키고 있으며 이번 연구는 기후 변화가 빙하 상태의 단계적 변화로 이어질 수 있음을 보여준다"고 말했다. 남극 대륙은 '잠자는 거인'으로 불리며, 과학자들은 인간 활동이 남극 대륙의 빙하에 어떠한 영향을 미치는지 지속적으로 연구하고 있다. 이 연구는 남극 대륙의 중요 지역에서 발생할 수 있는 빙하 변화에 대한 중요한 정보를 제공한다. 또한, 빙하가 급속도로 녹는 원인이 사라지더라도 빙하의 후퇴가 즉시 멈추지 않는다는 점을 드러낸다. 웰너 부교수는 "만약 지금 빙하가 후퇴하고 있다면, 지구 온난화가 멈춘다고 해도 빙하의 후퇴가 바로 멈추지는 않을 것"이라고 지적했다.
- 산업
2024-02-27
[신소재 신기술(6)] 지열로 대기 중 이산화탄소 직접 회수하는 기술 개발

미국 과학자들이 청정 지열에너지를 이용해 대기 중 이산화탄소를 직접 회수하는 획기적인 기술을 개발했다. 지열에너지는 지구 내부의 열을 활용하는 지속 가능한 에너지원 중 하나다. 지구 내부의 열은 주로 지구의 형성 과정에서 발생한 열, 방사성 붕괴로 인해 발생하는 열, 그리고 마그마의 이동 등 지구 내부의 압력으로 인한 열 등이 있다. 26일(현지시간) 싱크 지오에너지에 따르면 오하이오 주립대 연구팀이 개발한 'DACCUS'라는 시스템은 회수를 위한 에너지를 지열로 충당함으로써 깨끗하고 안전하게 공기에서 이산화탄소를 제거할 수 있다고 한다. 연구팀이 수행한 연구에 따르면 직접 공기 CO₂ 포집 기술(DACC)과 CO₂ 플룸 지열을 결합한 시스템을 개발하는 방법을 제안했다. 이들은 CO2 배출량이 거의 없이 대규모 CO2 제거가 가능한 기후 친화적인 직접 공기 CO₂ 포집, 활용 및 저장(DACCUS) 시스템을 만들 수 있다. 대기 중 이산화탄소를 회수해 지하에 가두는 기술은 대량의 에너지를 필요로 하기 때문에 잘 못하면 오히려 이산화탄소를 배출하는 결과를 초래할 수 있다. 사례 연구 분석 결과, 지층의 두께가 100미터 이상이며 최대 CO₂ 주입 속도가 연간 1MtCO2/유정으로 제한되는 조건에서, 5년간의 초기 활성화 기간(priming period)이 충분한 것으로 나타났다. 보다 두꺼운 지층의 경우, CO₂ 플룸의 지열 시스템 활용에 앞서, 5년 이상의 기간 동안 지질학적 CO₂를 저장해야 한다. 이산화탄소 포집-지하 저장 기술 지구 온난화의 주요 원인 중 하나는 화석 연료의 연소로 인해 대기 중으로 방출되는 이산화탄소다. 따라서 지구 온난화를 억제하기 위해서는 탄소 중립, 즉 탄소 배출을 줄이거나 제로(0)로 만드는 것이 중요하다. 그러나 인간의 활동에는 에너지가 필수적이기 때문에, 이산화탄소 배출을 완전히 제로로 줄이는 것은 현실적으로 어려운 과제다. 이 문제에 대한 창의적인 접근 방법 중 하나는 배출된 이산화탄소를 포집하여 지하에 저장하는 기술, 즉 '이산화탄소 포집 및 저장(CCS)' 기술이다. 이 기술은 대기 중으로의 이산화탄소 방출을 줄이는 데 기여할 수 있다. 그러나 기존의 CCS 기술은 이산화탄소 포집 효율이 낮아, 실제로는 예상과 다르게 이산화탄소 배출을 증가시킬 수 있는 역효과를 낳을 가능성이 있다. 지열에너지를 활용하면 이산화탄소를 포집하면서 동시에 발전을 진행할 수 있다. 오하이오 주립대 연구팀은 이 점에 착안해 '이산화탄소 포집 및 저장(CCS)' 기술에 지열 에너지를 통합하여 운영하는 새로운 접근 방식을 개발했다. 이들이 도입한 시스템은 'DACCUS'(직접 공기 중 이산화탄소 포집 및 활용 저장)로, 대기 중에서 직접 이산화탄소를 분리해내고 이를 지하에 저장하는 동시에, 지열을 활용해 이 과정에 필요한 에너지를 충당한다. 지열은 지속가능하고 청정한 에너지원으로, DACCUS 시스템은 이를 활용하여 대기 중의 이산화탄소를 효과적으로 포집하고 지하에 안전하게 저장한다. 이 과정에서 포집된 이산화탄소는 지하의 지열을 활용하여 지표면으로 열을 전달하는 데 사용한다. DACCUS의 혁신적인 장점은 이산화탄소를 단순히 저장하는 것에서 그치지 않고, 이를 활용하여 지열 발전을 촉진하고 발전 과정에서 에너지를 생산한다는 점이다. 이로 인해 지속 가능한 에너지 생산과 온실가스 감축이라는 이중의 이점을 동시에 달성할 수 있다. 멕시코만서 실증 실험 연구팀은 이 획기적인 시스템의 가능성을 증명하기 위해 지열이 풍부한 미국 멕시코만 지역에서 실증 실험을 진행하고 있다. 연구팀에 따르면, 멕시코만 연안에는 석탄 및 천연가스 발전 시설과 같은 CO₂의 점 공급원이 존재하며, 이산화탄소를 저장하기에 적합한 지질과 DACCUS를 가동하기에 충분한 지열이 있다. 이 시스템을 설치하면 효율적으로 이산화탄소를 회수할 수 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 2050년까지 멕시코만 연안의 한 지층에 25개의 DACCUS 시스템을 가동하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 통해 이 획기적인 기술의 가능성을 보여줄 수 있다. 그러나, 현재 DACCUS 시스템의 구축에는 몇 가지 도과제가 있다. DACCUS 기술을 효과적으로 활용하기 위해서는 초기 5년간 공장 등의 이산화탄소 배출원으로부터 배출되는 이산화탄소를 저장하는 과정이 필수적이다. 이 과정은 마치 펌프에 물을 채워야 물이 나오는 마중물과 같아서, 초기 단계에서 필요한 '프라이밍' 작업으로 볼 수 있으며, 이 단계를 완료해야만 대기 중 이산화탄소의 포집이 가능해진다. 2025년까지 DACCUS 기술을 적용할 수 있다면, 실제로 대기에서 이산화탄소를 제거하기 시작하는 시점은 2030년경이 될 것으로 예상된다. 마르티나 레베니와 제프리 M. 비엘리키의 이번 연구 전체 논문은 '환경 연구 편지 저널(Environmental Research Letters)'에 게재됐다.
- 포커스온
2024-02-27
한수원, 미국 센트루스와 원전연료 공급 협력 강화

한국수력원자력(이하 한수원)이 미국 핵 연료 공급업체와 손잡고 원전 연료 공급 다각화에 나섰다. 한수원은 26일(현지시간) 미국 워싱턴 D.C.에서 핵연료 공급업체 센트루스(Centrus Energy Corp.)와 안정적인 원전 연료 공급을 위한 협력 의향서(LOI)를 체결했다고 발표했다. 이번 협력의향서에는 원자력 사업에서의 협력 체계 구축과 양사의 구체적인 사업 목표가 포함되어 있다. 원자력 사업 협력체계 구축을 위한 양사의 구체적 사업 목표가 담겼다. 한수원은 이 의향서 체결을 통해 농축 우라늄 공급처를 다양화함으로써 원전 연료의 수급 안정성을 강화할 것으로 기대하고 있다. 센트루스는 미국 원자력안전위원회(NRC)로부터 차세대 원전과 소형모듈원자로(SMR) 등 연료로 사용되는 고순도저농축우라늄(HALEU) 생산 허가를 받은 유일한 기업이다. 센트루스는 미국 및 전 세계 원자력 발전소에 안정적인 핵연료 공급을 목표로 하며, 고객에게 핵연료 사이클의 여러 단계에 걸친 서비스를 제공한다. 주요 사업 영역은 저농축 우라늄의 생산, 판매 및 핵연료의 물리적, 기술적 관리를 포함한다. 이 회사는 고순도저농축우라늄(HALEU) 생산에 특히 주목을 받고 있다. HALEU는 현재 및 미래의 고급 원자로 기술, 특히 소형모듈원자로(SMR) 및 기타 첨단 원자로 설계에 필요한 핵연료다. 이러한 우라늄은 기존의 저농축 우라늄보다 높은 농축도를 가지며, 원자로의 효율을 향상시키고 연료 교체 주기를 연장할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 소형모듈원자로(Small Modular Reactor, SMR)는 전통적인 대형 원자력 발전소에 비해 규모가 작은 원자력 발전 시스템으로 미래 전력으로 주목받고 있다. 이러한 SMR은 일반적으로 300MW(메가와트) 이하의 전기를 생산한다. 반면, 전통적인 원자력 발전소는 생산할 수 있는 수천 메가와트를 생산할 수 있다. SMR의 주요 장점은 비교적 낮은 초기 자본 비용과 접근성 그리고 안전성 향상 등을 들 수 있다. 고순도 저농축 우라늄(High-Assay Low-Enriched Uranium, HALEU)은 우라늄-235의 농도가 전통적인 저농축 우라늄(LEU)보다 높지만 고농축 우라늄(HEU)보다는 낮은 형태의 우라늄이다. HALEU는 우라늄-235의 농도가 대략 5%에서 20% 사이인 우라늄을 말한다. 이에 비해, 전통적인 원자력 발전소에서 사용되는 저농축 우라늄은 우라늄-235의 농도가 약 3%에서 5% 사이다. HALEU의 주요 도전 과제 중 하나는 생산과 공급이다. 현재 HALEU의 상업적 규모 생산은 제한적이며, 많은 국가들이 이러한 고급 핵연료의 생산과 공급을 확대하기 위한 노력을 기울이고 있다. HALEU는 핵에너지 산업의 미래에 있어 지속 가능하고 탄소 배출이 낮은 에너지 솔루션을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 황주호 한수원 사장은 "이번 협력의향서 체결을 계기로 안정적 원전 연료 공급에 대한 구체적 논의를 시작하겠다"며 "앞으로 원전 연료 공급망 협력 사업을 확대하고, 사업 협력 분야를 지속적으로 탐색하며 발전시켜 나갈 계획"이라고 말했다.
- 산업
2024-02-27
[신소재 신기술(5)] 미국 스타트업 H2MOF, 상온 수소 저장 솔루션 개발

캘리포니아 스타트업이 인공지능(AI)을 활용해 상온 수소 저장 솔루션을 개발했다. 세계 각지에서 전 세계 수소 생산 능력 확대를 위한 투자가 이루어지고 있다. 특히 탄소 배출 없는 재생 에너지 사용을 통해 생산되는 녹색 수소에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 수소 활용의 주요한 어려움 중 하나는 저장 과정에 있다. 수소는 기체 또는 액체 상태로 저장할 수 있으며, 기존 저장 방법에는 많은 문제점들이 있다. 미국 과학 기술 전문매체 오일프라이스는 지난 24일(현지시간) 캘리포니아 스타트업 H2MOF가 AI와 첨단 연구를 활용하여 효율적인 상온 수소 저장 솔루션을 개발함으로써 다양한 산업에 혁신을 불러일으키고 있다고 전했다. 대표적인 수소 저장 기술 수소 저장 기술의 발전은 수소 및 연료전지 기술의 발전에 필수적이다. 수소는 모든 연료 중에서 질량당 에너지 밀도가 가장 높지만, 이를 연료나 가스로서 효율적으로 활용하기 위해서는 고도의 저장 기술이 요구된다. 먼저 압축 수소 저장은 현재 가장 널리 사용되는 수소 저장 방식 중 하나다. 이 방식은 수소를 높은 압력에서 저장하는 방법으로, 주로 수소 연료 전지 차량에 적용되고 있다. 액체 수소 저장 기술은 수소를 극저온에서 액화하여 저장하는 방식이다. 이 기술은 높은 에너지 밀도를 가지며 우주항공 분야 등에서 활용된다. 고체 수소 저장 기술은 금속 수소화물, 화학 수소 저장 매체 등을 활용하여 수소를 고체 형태로 저장하는 방법이다. 이 기술은 상대적으로 낮은 압력과 온도에서 수소를 저장할 수 있어 안전성이 높고, 수소 탱크의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다. 미국에서는 수소 및 연료전지 기술 사무소(HFTO)가 바이든 행정부의 2022 인플레이션 감축법(IRA)으로부터 자금을 지원 받아 수소 저장 시스템 기술 발전을 위한 연구 개발 활동을 진행하고 있다. 현재까지 수소 저장 기술 개발은 다양한 도전으로 인해 진전이 더디게 이루어지고 있다. 수소 저장 기술의 중요성 수소 연료 셀 기술 발전을 위해서는 효과적인 수소 저장 기술 개발이 필수적이다. 수소는 단위 질량당 가장 높은 에너지를 가지고 있지만, 에너지 손실 없이 연료를 효과적으로 활용하기 위해서는 첨단 저장 기술이 필요하다. 앞서 밝혔듯이 수소는 기체 또는 액체로 저장할 수 있다. 기체 상태에서는 고압 탱크에 저장할 수 있고, 액체 상태에서는 기체로 다시 끓는 것을 방지하기 위해 극저온(약 -252.8°C)에 저장할 수 있다. 또한 흡수 과정을 통해 고체 물질에 저장할 수도 있다. 그러나 실제 사용을 위한 수소 저장과 관련된 몇 가지 과제가 있다. 예를 들어, 현재 수소를 사용하는 운송수단은 장거리 이동에 필요한 대량의 압축 연료를 저장할 수 없다. 또한 현재의 저장 기술은 매우 비효율적이어서 이 과정에서 많은 양의 에너지가 손실된다. 상온 수소 저장 기술 2021년 설립된 캘리포니아의 스타트업 H2MOF는 이러한 문제를 해결한 상온 수소 저장이라는 혁신적인 수소 저장 기술을 개발했다고 발표했다. 이 기술은 고압 또는 저온을 사용하지 않고 압축 상태의 수소를 저온에서 안정적으로 저장하는 것을 목표로 하고 있다. 상용화에 성공한다면 차량 연료 공급 등 다양한 분야에서 수소를 실온 보관할 수 있게 된다. H2MOF는 인공지능과 컴퓨터 생성 모델을 활용하여 연구 속도를 가속화했다. 이 회사는 수소를 녹색 전환의 핵심 기술로 보고 있으며, 전기와 달리 수소는 산업 운영, 조리 및 난방과 같은 분야에서 연료로 사용될 수 있다고 강조했다. 또한 실온 저장 수소는 대용량 전지를 필요로 하는 선박이나 항공기와 같은 대형 운송 수단의 전기 동력 대체에도 사용될 것으로 기대된다. H2MOF 기술은 친환경 에너지원으로서 수소 활용을 확대하고 탄소 배출 감소에 기여할 것으로 보인다. 또한, 수소 연료 셀 자동차 보급을 촉진하고 새로운 에너지 시장을 창출할 수 있다. 그러나 H2MOF만이 유일한 수소 저장 혁신 사례는 아니다. 2023년 네덜란드의 에인트호벤 공과대학 학생 그룹은 철 펠렛(작은 철구)을 이용한 수소 저장 방법을 제안했다. 연구팀은 이를 실현하기 위해 스팀 다리미 공정을 개발했다. 이 방법은 수소와 철 산화물을 생성하는 증기 철 공정을 기반으로 한다. 생성된 철 산화물은 다시 수소와 결합하여 철로 재생되고, 이 과정을 통해 수소를 반복적으로 저장 및 방출할 수 있다. 현재 수소 저장 기술은 아직 초기 개발 단계에 있으며, 실제 산업 규모로 적용하기 위한 과제들이 남아 있다. 하지만 전 세계적인 투자 및 연구 개발 활동을 통해 수소 활용의 장애물을 극복하고 미래 에너지 전환에 기여할 것으로 기대된다. 2016년 노벨 화학상 수상자이자 H2MOF의 공동 설립자인 프레이저 스토다트는 상온 수소 저장 기술에 대해 "내가 아는 한 수소 생산은 이미 해결된 문제"라고 말했다. 그는 "수소를 생산할 수 있는 효율적인 방법은 충분히 많다. 남은 큰 과제는 저압과 상온에서 많은 양을 저장하는 방식으로 수소를 저장하는 것이다"라면서 "어떤 식으로든 우리는 당연히 거기에 도달할 것이라고 확신한다"라고 말했다.
- 포커스온
2024-02-26
테라퀀텀-포스코홀딩스, 퀀텀 AI로 제철 생산 혁신 가속화

포스코홀딩스가 양자 인공지능(Quantum AI)을 활용하여 탄소 배출 감소 및 철강 생산 강화에 착수한다. 스위스 취리히에 본거지를 둔 퀀텀 인공지능 기업 테라 퀀텀(Terra Quantum AG)은 한국의 철강 산업을 선도하는 포스코홀딩스와 협력하여 퀀텀 인공지능(AI) 기술을 활용하여 제철 생산의 효율성을 개선하고 지속가능한 발전을 이루는 데 기여할 협약을 체결했다고 현지 매체 그린카 콩그레스가 25일(현지시간) 보도했다. 양사는 퀀텀 신경망(Quantum Neural Networks)의 잠재력을 극대화하여 제조 효율을 증진시키고, 배출가스 및 에너지 소비 감소와 같은 구체적인 성과를 달성하는 것을 목표로 한다. 포스코는 2016년부터 제철 공정을 디지털화하고 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷(IoT) 등의 첨단 기술을 제철 업무에 적용하여 생산성을 향상시켜 왔다. 테라 퀀텀은 양자 기술 분야에서 선도적인 유럽 기업 중 하나로, 고객에게 실질적인 양자 이점을 제공하는 종단 간 기술 플랫폼을 제공하는 데 중점을 두고 있다. 이 회사는 양자 컴퓨팅, 양자 알고리즘, 양자 보안 등 다양한 영역에서 '양자 서비스(Quantum as a Service)'를 제공한다. 2021년 테라 퀀텀의 시리즈A 펀딩 라운드는 양자 기술 분야에서 달성된 가장 큰 펀딩 라운드 중 하나였으며, 이 라운드의 확장으로 총 펀딩 금액이 7500만 달러(약 1000억 원)에 이르렀다. 자체 독점 양자 하드웨어를 포함한 양자 서비스 플랫폼을 구축하는 것을 목표로 하는 테라 퀀텀은 국제적인 전문가 팀을 보유하고 있으며, 과학, 학계, 산업 분야의 전문 지식을 결합해 양자 물리학의 가장 근본적인 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다. 제철 분야 양자 컴퓨팅 활용 모색 테라 퀀텀과 포스코 홀딩스의 이번 협력은 제철 분야에서 양자 컴퓨팅의 활용을 모색하는 시발점이 될 것이다. 제철 산업은 고도로 복잡하고 에너지 집약적인 산업이다. 기존 제조 공정에서는 고온과 고압 환경으로 인해 변화가 심하고 측정하기 어려운 용광로를 사용한다. 테라 퀀텀은 시계열 예측과 종합 최적화를 통해 이러한 용광로의 효율성을 극대화하는 것을 목표로 한다. 개념 증명(PoC)을 위해 이 솔루션은 세계 최대 제철소인 한국 광양제철소 고로에 적용될 예정이다. 고로 운영 최적화에 딥테크 양자 기술을 활용해 배출가스와 비용을 크게 줄일 수 있는 용선율(RAR) 최적화 등 핵심 분야를 대상으로 한다. 테라 퀀텀 측은 이 프로젝트는 기존 최첨단 AI와 양자 레이어를 결합한 하이브리드 양자 신경망(Hybrid Quantum Neural Networks)을 활용해 포스코가 이미 개발한 첨단 AI 솔루션보다 더 나은 결과를 도출하는 것을 목표로 한다고 밝혔다. 퀀텀 인공지능, 미래 산업 재정의 한편, 퀀텀 인공지능(Quantum AI)은 양자 컴퓨팅 기술과 인공 지능(AI)을 결합한 분야로, 철강 산업을 비롯한 다양한 산업 분야에서 혁신을 가져올 잠재력을 지닌 첨단 기술이다. 양자 컴퓨터는 전통적인 컴퓨터와 달리 양자역학의 원리를 사용 데이터를 처리하며, 이를 통해 복잡한 계산을 훨씬 더 빠르게 수행할 수 있다. 퀀텀 머신 러닝은 양자 컴퓨터의 강력한 계산 능력을 활용하여 기존 인공지능 기술보다 훨씬 더 빠르고 정확하게 데이터를 분석하고 패턴을 인식할 수 있다. 그로 인해, 퀀텀 머신 러닝은 복잡한 데이터 세트를 효율적으로 처리하고 정확도를 높이는 능력을 갖추고 있어 연료 사용량과 운영 매개변수를 최적화하는 데 중요한 역할을 할 수 있으며, 이는 철강 생산에서 탄소 배출 감소와 전체적인 제철 생산 효율 향상으로 이어질 수 있다. 이러한 퀀텀 인공지능 기술은 철강 산업의 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 용광로 운영 최적화, 제품 품질 향상과 새로운 소재 개발 효과를 기대할 수 있다. 먼저 퀀텀 머신 러닝을 통해 용광로의 내부 환경을 실시간으로 모니터링하고 분석하여 최적의 운영 조건을 찾아낼 수 있다. 이는 용광로의 효율성을 높이고 에너지 소비를 줄이는 데 기여할 수 있다. 또한 퀀텀 머신 러닝을 통해 제품의 미세한 결함을 예측하고 방지할 수 있으며, 이는 제품 품질을 향상시키고 불량률을 줄일 수 있다. 게다가, 퀀텀 머신 러닝을 통해 새로운 철강 소재를 개발하고 기존 소재의 성능을 개선할 수 있다. 이는 철강 산업의 경쟁력을 강화하고 새로운 시장을 창출하는 데 기여할 수 있다. 테라 퀀텀과 포스코홀딩스의 협력은 퀀텀 인공지능 기술을 철강 산업에 적용하는 선구적인 시도이며, 이번 협력을 통해 철강 산업의 혁신을 가속화하고 지속가능한 발전을 이루는 데 도움이 될 것으로 전망된다.
- 산업
2024-02-26
[신기술 신소재(4)] 혁신적인 비독성 고품질 산화그래핀 생산 기술 개발

스웨덴 과학자들이 가장 일반적인 방법으로 생산되는 물질에 비해 결함이 훨씬 적은 그래핀 산화물을 합성하는 새로운 방법을 발견했다. 과학전문 매체 싸이키ORG는 지난 20일 스웨덴 우메오 대학 연구팀 그래핀 산화물 합성에 새로운 비독성 방법을 개발하여 기존 주요 방법보다 결함이 현저히 적은 물질을 얻는데 성공했다고 보도했다. 이전에는 유사한 품질의 그래핀 산화물을 얻기 위해서는 매우 독성이 강한 발연 질산을 사용하는 위험한 방법밖에 없었다. 그래핀 산화물은 일반적으로 산소를 제거하여 그래핀을 제조하는데 사용된다. 하지만 그래핀 산화물에 구멍이 존재하면 그래핀으로 전환될 때도 구멍이 생기게 된다. 따라서 그래핀 산화물의 품질은 매우 중요하다. 우메오 대학의 알렉산드르 탈리진(Alexandr Talyzin)박사와 그의 연구팀은 안전하게 고품질 그래핀 산화물을 만드는 방법을 발견했다. 이 연구 결과는 '카본(Carbon)' 저널에 게재됐다. 첨단 나노소재인 그래핀은 유연성, 높은 기계적 강도, 전도성 등 뛰어난 특성으로 인해 경이로운 물질로 불린다. 하지만 모든 그래핀 특성은 결함에 영향을 받는다. 그래핀 산화물로부터 제조된 그래핀은 기대보다 훨씬 낮은 기계적 특성과 전도성을 보인다. 많은 연구에 따르면 가장 많이 사용되는 '험머스(Hummers)' 방법으로 합성하면 항상 많은 결함이 생기는 것으로 나타났다. 험머스 방법은 그래핀 옥사이드(GO, graphene oxide) 제조에 널리 활용되는 대표적인 화학적 합성 기술이다. 1958년 윌리엄 험머스(William S. Hummers)와 리처드 오프만(Richard E. Offeman)에 의해 처음 소개된 이 방법은 강력한 산화제를 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시켜 그래핀 옥사이드를 생산하는 과정으로 이루어진다. 기존 방법들에 비해 안전성이 높고, 합성 속도가 빠르며, 환경 친화적이라는 장점을 지녀 대량 생산에 적합하며 널리 활용되고 있다. 구체적인 합성 과정에서는 황산(H2SO4)을 주요 용매로 사용하고 칼륨 퍼망가네이트(KMnO4)를 산화제로 활용한다. 엄격하게 조절된 온도 조건에서 반응을 진행하여 그래파이트를 산화시키고 그래핀 옥사이드를 생성한다. 이렇게 얻어진 그래핀 옥사이드는 물과 같은 용매에 분산될 수 있으며, 이를 통해 다양한 응용 분야와 연구에 활용될 수 있다. 특히 전자 소자, 에너지 저장 장치, 복합 재료 등 여러 분야에서 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드의 활용도가 높아지고 있다. 훨씬 오래된 '브로디(Brodie)' 방법은 거의 구멍이 없는 그래핀 산화물을 제공하지만 아직 어떤 기업도 이 유형의 그래핀 산화물을 생산하지 않고 상업적으로 이용하지 못하고 있다. 탈리진은 "단순히 너무 위험하고 산업 생산에 적합하지 않다"고 말했다. 브로디 방법은 그래핀 옥사이드 합성에 활용되는 고전적인 화학적 방법이다. 1859년 벤저민 콜린스 브로디(Benjamin Collins Brodie)에 의해 처음 소개된 이 방법은 험머스 방법과는 차별화된 접근 방식을 통해 그래핀 옥사이드를 제조한다. 브로디 방법의 핵심은 강력한 산화제인 질산(HNO3)과 염소산(KClO3)을 사용하여 그래파이트(graphite)를 산화시키는 과정이다. 험머스 방법에 비해 긴 반응 시간과 낮은 온도 조건을 특징으로 하며, 이를 통해 높은 수준의 산화와 기능화를 가진 그래핀 옥사이드를 얻을 수 있다. 장점으로는 브로디 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드는 험머스 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드보다 높은 수준의 산화와 기능화 수준을 가진다. 이는 특정 응용 분야에서 유용할 수 있다. 또한 브로디 방법은 고도로 산화된 그래핀 옥사이드의 제조에 특히 적합하다. 반면, 브로디 방법의 단점은 긴 반응 시간과 위험한 산화제 사용 등이 있다. 험머스 방법에 비해 반응 시간이 길어 대량 생산에 적합하지 않다. 반응 조건을 엄격하게 제어해야 원하는 결과를 얻을 수 있다. 아울러 질산과 염소산은 위험한 산화제이며 취급에 주의가 필요하다. 브로디 방법은 주로 연구 목적으로 사용된다. 특히 고도로 산화된 그래핀 옥사이드가 필요한 경우 선택적으로 사용되고 있다. 이번 연구팀은 험머스 방법의 산(H2SO4)과 브로디 방법의 산화제(염소산 칼륨)를 결합하여 브로디 방법과 동일하게 결함이 적은 그래핀 산화물을 제조할 수 있는 새로운 방법을 발견했다. 하지만 합성 과정은 험머스 산화만큼 간단하다. 탈리진은 "이 방법은 연구팀의 바르토스 구르제다(Bartosz Gurzeda) 연구원의 이름을 따서 구르제다(Gurzeda) 방법으로 명명되어야 한다"라고 주장했다. 탈리진은 결함 없는 그래핀 산화물이 필요한 경우 구르제다 방법이 험머스 방법만큼 널리 사용될 가능성이 높다고 여긴다. 이 방법은 산소 그룹을 제거하여 그래핀을 만들거나 가스 보호 코팅, 반투과성 막, 센서 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있다. 최근 10여 년 동안 그래핀 산화물 자체의 응용 분야에 대한 관심도 높아지고 있다. 층층 구조의 그래핀 산화물 재료는 해수에서 간단한 여과를 통해 식수를 생산하거나 톨루엔과 같은 유해한 유기 오염 물질을 차단하면서 물만 통과시키는 반투과성 보호 코팅 제작을 위한 막 응용 분야에서 집중적으로 연구되고 있다. 탈리진은 "저희는 연구 커뮤니티가 이 새로운 그래핀 산화물을 응용 분야에 적용하여 시험하고 차이를 확인하기를 바란다. 그래핀 산화물은 하나의 물질이 아니라 다양한 특성을 가진 물질 그룹이며 무한한 새로운 응용 가능성을 제공한다"고 말했다. 한편, 그래핀은 탄소 원자가 단원자층 두께의 이차원 결정 격자를 이루며 구성된, 탁월한 특성을 지닌 신소재다. 그래핀은 동일 두께의 다이아몬드보다 강하며, 존재하는 재료 중 최고 수준의 강도를 자랑한다. 약 130GPa의 인장 강도를 가지고 있으며, 얇음에도 불구하고 압도적인 강도를 유지한다. 또한 그래핀은 탁월한 전기 전도성을 지니고 있어, 전자가 거의 무저항으로 빠르게 이동할 수 있다. 이는 그래핀을 전자 소자, 전도성 잉크, 투명 전극 등에 유용하게 활용할 수 있게 한다. 그래핀은 압도적인 열 전도성을 가지고 있어, 열을 매우 효율적으로 전달한다. 이 특성으로 그래핀은 열 관리 분야의 핵심 소재로 주목받고 있다. 그래핀은 놀라운 유연성과 높은 신축성을 동시에 지닌다. 이러한 특징은 그래핀을 플렉서블 전자기기나 착용 가능한 웨어러블 기술에 이상적인 소재로 꼽힌다. 아울러 그래핀은 극도로 높은 투명성을 가지고 있으며, 약 97.7%의 빛을 투과시킨다. 이는 터치스크린, 라이트 패널, 심지어 태양 전지판 등의 응용 분야에서 획기적인 가능성을 제시한다. 그래핀은 뛰어난 화학적 안정성을 지니고 있어, 대부분의 환경에서 산화되거나 분해되지 않는다. 이는 다양한 화학적, 생물학적 환경에서 안심하고 활용할 수 있게 한다. 이러한 그래핀의 탁월한 특성들은 전자, 에너지, 복합 재료, 바이오메디컬 분야 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 핵심 동력이 될 것이다.
- 포커스온
2024-02-23
한화오션, 3년만에 초대형 원유운반선 2척 수주

한화오션이 3년만에 초대형 원유운반선 2척을 수주했다. 한화오션은 23일 오세아니아 지역 선주로부터 초대형 원유운반선(VLCC) 2척을 3420억원에 수주했다고 밝혔다. 이는 2008년 세계금융위기 이후 16년만의 최고가다. 한화오션이 초대형 원유운반선을 수주한 것은 2021년 이후 3년만에 처음이다. 이는 지속적인 고수익 제품위주의 선별 수주전략으로 이룬 성과로 평가된다. 이들 선박은 거제사업장에서 건조돼 2026년 상·하반기 각각 1척씩 선주측에 인도될 예정이다. 또한 이번 계약에는 추가로 계약할 수 있는 옵션이 포함돼 있어 향후 추가 수주도 기대된다. 이 선박은 한화오션이 개발한 각종 연료 저감 장치와 최적화된 선형을 적용해 탄소배출량을 최소화한 친환경 원유운반선이다. 한화오션 관계자는 "오랜 기간 축적되어 온 차별화된 VLCC 기술력과 건조 경험 그리고 선도적 친환경기술 적용을 바탕으로 지속적인 수익성 위주의 선별수주 전략을 추진하고 있다"며 "이를 통해 경영 정상화에 최선을 다하겠다"고 말했다. 초대형 원유운반선은 2022년 3척이 발주됐지만 2023년 18척이 발주되는 등 시황이 조금씩 살아나고 있다. 뿐만 아니라 전세계적으로 건조중인 수주 잔량도 23척 밖에 되지 않는다. 이 분야에서 압도적인 경쟁력과 건조실적을 보유한 한화오션의 수혜가 앞으로 기대되는 상황이다. 한화오션은 현재 전세계에서 운항중인 925척의 초대형 원유운반선 중 가장 많은 185척을 건조했다. 최근 세계적인 조선해운 리서치 기관인 클락슨사가 집계한 신조선가 기준을 보면 초대형 원유운반선의 선가는 2021년 이후 3년동안 무려 40% 이상 상승했다. 초대형 원유운반선이 LNG운반선, 암모니아운반선과 더불어 새로운 고수익 선종으로 떠오르고 있다. 한화오션은 올해 초대형 원유운반선 2척과 초대형 암모니아운반선 2척 등 총 4척 약 5억1000만 달러 상당의 선박을 수주했다.
- 산업
2024-02-23
[신소재 신기술(3)] 리튬 금속 음극 전고체 배터리, -25~120℃에서 작동

리튬 금속 음극을 채용해 -25℃부터 120℃까지 작동하는 전고체 전지가 개발됐다. 일본의 기술 전문 매체 EE타임스는 지난 19일(현지 시간) 덴소와 큐슈대학교 연구진이 새로운 소결 메커니즘을 활용해 750℃의 저온 소결과 리튬(Li) 금속에 대한 안정성을 갖춘 '고체 전해질'을 개발했다고 보도했다. 덴소는 일본의 대표적인 자동차 부품 전문 기업으로 자동차 전자 제어 시스템, 엔진 관련 부품, 내연기관, 하이브리드 및 전기차용 시스템, 자율 주행 기술, 정보 및 통신 기술 등 다양한 분야에서 기술을 보유하고 있다. 또한, 덴소는 에어컨 시스템, 차량 내부 및 외부 조명, 제동 시스템 등과 같은 자동차 주변 시스템도 제조한다. 연구팀은 리튬 금속 음극을 사용하여 제작한 전고체 전지가 -25℃~120℃까지의 광범위한 온도 범위에서 작동하는 것을 확인했다. 재료 간 연속적으로 일어나는 상호 반응으로 인해 저온에서 소결이 진행된다. 리튬 음극 전고체 배터리의 경우 '소결'은 전기화학적인 과정을 의미한다. 리튬 음극 전고체 배터리는 리튬 금속 또는 리튬 이온의 이동을 통해 전기 에너지를 저장하고 방출하는 전지를 말한다. 소결은 이 배터리의 전극(음극) 부분을 제작하는 과정 중 하나다. 리튬 이온 배터리의 음극은 일반적으로 그래핀, 석탄 블랙 또는 다른 탄소 기반 물질로 만들어진다. 소결 과정은 이러한 물질을 압력과 온도를 가하여 밀착시키고, 전해질과 함께 전지 구조에 통합시키는 것을 말한다. 이러한 과정은 음극의 전기적 특성을 최적화하고, 전지의 성능과 안전성을 향상시키는 데 중요하다. 소결은 전지의 제조과정에서 핵심 단계 중 하나이며, 배터리의 성능과 안전성에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 소결 과정은 배터리 제조 과정에서 특히 중요한 부분이다. 덴소의 임진대 연구원(당시 규슈대학교 대학원 종합이공학부 박사과정 3년)과 규슈대학교 대학원 종합이공학연구원의 와타나베 켄 조교수, 시마노에 켄고 교수 등으로 구성된 연구팀은 2024년 2월, 새로운 소결 메커니즘을 활용해 750℃의 저온 소결과 리튬 금속에 대한 안정성을 겸비한 '고체 전해질'을 개발했다고 발표했다. 산화물 전해질을 사용한 전지는 발화 등이 없어 안전성이 높다. 하지만 재료 간 접합을 위해서는 1000℃ 이상의 고온에서 소결해야 한다. 연구팀은 이때 전극재와 전해질재가 반응하는 등 배터리화가 어려웠다고 전했다. 연구팀은 지금까지 전해질 소재인 'Li7La3Zr2O12(LLZ)에 저융점 소결 보조제를 나노 수준으로 복합화해 750℃에서 소결을 실현했다. 그러나 소결 보조제를 첨가하기 때문에 음극 재료인 리튬 금속에 대한 안정성이 현저하게 떨어졌다. 이번 연구에서는 새로운 소결 메커니즘을 활용해 안전성 문제를 해결했다. 연구팀은 열분석과 미세구조 분석 결과, 'Li-Sb-O 산화물' 및 'Li-B-O 산화물'이라는 두 종류의 소결 보조제와 'CO₂'가 연속적으로 상호 반응하는 것을 확인했다. 이를 통해 (Li-)-B-O 산화물은 용융 상태를 유지하며 저온에서 소결이 진행됨을 확인했다. 이 소결 메커니즘을 활용하면 Bi를 포함한 재료 조성을 사용하지 않고도 저온 소결이 가능하다. 또한, Sb를 포함한 조성으로 변경할 수 있어 Li 금속에 대한 안정성이 높은 고체 전해질을 개발하는데 성공했다. 이온전도도는 3.1×10-4S/cm를 달성했다. 'Bi'는 화학 원소 기호로 비스무트(Bismuth)를 나타낸다. 비스무트는 주기율표의 15번째 그룹에 속하는 비금속 원소로, 주로 광산에서 추출된다. 비스무트는 주변환경에서 자연적으로 발견되며, 비스무트의 화합물은 농업, 의약품, 화장품 등 다양한 분야에서 사용된다. 아울러 비스무트는 낮은 독성을 가지고 있어서 의료용 약물로 사용되는 경우가 많다. 또한, Bi는 납의 대체재로서 전자기 기기에 사용되기도 한다. 그러나 높은 가격과 기술적인 제한으로 인해 사용이 제한될 수도 있다. Sb는 화학 원소 기호로 안티모니(Antimony)를 말한다. 안티모니는 주기율표의 15번째 그룹에 속하는 비금속 원소로, 자연적으로 화학적으로 비동정된 형태로 발견된다. 안티모니와 그 화합물은 여러 산업 분야에서 사용되며, 특히 화학, 전자, 의료, 화장품 산업에서 사용되는 경우가 많다. 안티모니의 화합물은 화장품, 화학 처리, 납의 합금, 방사선 차폐재 등 다양한 용도로 사용된다. 또한, 안티모니는 반도체 산업에서 사용되는 반도체 소재의 일부이며, 화합물로서는 일부 의약품에서도 쓰인다. 그러나 안티모니와 그 화합물은 높은 독성을 가지고 있어서 적절한 관리가 필요하다. 연구팀은 개발된 소재를 이용해 제작한 전고체전지의 특성을 평가했다. 그 결과, 상온 환경에서 60회 충전·방전 후 용량 유지율은 98.6%로 나타났다. 전고체 배터리 기술은 지속적으로 발전하고 있다. 이 기술은 전기차 및 재생 에너지 저장 시스템 등의 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 전고체 기술은 전통적인 액체 전해질 전지에 비해 안전성이 뛰어나며 에너지 밀도와 충방전 속도를 향상시키는 잠재력이 있다.
- IT/바이오
2024-02-21
[신소재 신기술(2)] 박테리아, 극한 환경서 이산화탄소 암석화 가속

일부 박테리아가 극한 조건에서 이산화탄소를 암석으로 변환하는 데 기여할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 미국의 과학 전문 매체 뉴스사이언티스트는 지난 14일(이하 현지시간) 미국 사우스다코타 연구팀의 박테리아 연구 결과를 인용, 이산화탄소를 신속하게 암석으로 전환시킬 수 있는 미생물이 폐유정이나 버려진 가스 저장소와 같은 깊은 지하 공간에 온실가스를 저장하는 데 활용될 수 있다고 전했다. IFL사이언스는 지하 1250미터 깊이에서 발견된 특정 박테리아가 이산화탄소를 결정 형태로 변환할 수 있으며, 이러한 탄소 포집 기능을 가진 박테리아를 사용해 버려진 화석 연료 저장소에 온실가스를 안정적으로 저장할 수 있다고 지난 15일 보도했다. 미국 사우스다코타 광업기술대학의 고크체 우스투니식(Gokce Ustunisik) 교수와 그의 동료들은 워싱턴주의 퇴비 더미에서 고온과 고압을 견디는 것으로 알려진 지오바실러스 박테리아 종을 분리했다. 연구팀에 따르면 극한 환경에서 작동하는 박테리아를 활용해 이산화탄소의 광물화 과정을 가속화함으로써, 포집된 이산화탄소를 지하에 주입하고 이를 통해 온실가스를 장기간 안정적으로 저장할 수 있는 가능성이 제시됐다. 사우스다코타의 블랙힐스 지역 깊숙한 곳에는 CO₂를 고체 광물로 신속하게 변환할 수 있는 잠재력을 지닌 박테리아가 서식하고 있다. 과학자들이 이 독특한 미생물을 활용하는 방법을 개발한다면, 고갈된 화석 연료 저장소에서 온실가스를 포집하는 새로운 접근법을 제안할 수 있게 될 것으로 전망된다. 이번 연구는 이러한 박테리아가 이산화탄소를 암석으로 전환하는 과정에서 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 미생물, 단 10일 만에 고체 탄산염 변환 실험실 실험에서 연구팀은 해당 미생물이 존재하는 경우와 그렇지 않은 경우에 이산화탄소가 물에 용해됐을 때의 광물화 속도를 비교했다. 연구팀은 CO₂가 저장될 수 있는 지하 깊은 곳에서 발견될 수 있는 극한의 조건, 즉 다양한 온도, 압력, 그리고 염분 조건에서 이 과정을 시험했다. 이와 함께, 여러 종류의 현무암을 사용하여 이 과정을 검증했다. 이들 미생물이 없을 경우, 연구팀은 CO₂의 광물화 과정을 관찰하지 못했다. 우스투니식 교수는 이 과정이 이상적인 지질학적 조건에서조차 보통 수년이 소요될 수 있다며, "실질적으로 영원히 걸릴 수도 있다"고 말했다. 그러나 미생물이 있을 때는 상황이 달라졌다. 우스투니식 교수에 따르면, 80°C(176°F)의 온도와 해수면 압력의 약 500배에 해당하는 극한의 조건에서 CO₂가 광물 결정 형태를 이루는 데 단 10일이 걸렸다고 한다. 유망한 미생물 후보 3 종류 소더 지오사이언스 LLC와 사우스다코타 광업기술대학의 연구팀은 최근 유전의 극심한 온도와 압력을 견딜 수 있는 탄소 격리용 미생물을 탐색하는 데 주력했다. 이 과정에서 세 가지 유망한 후보 미생물을 발견했다. 이들 중 하나는 미국 내에서 가장 깊은 곳에 위치한 사우스다코타 블랙힐스의 샌포드 지하 연구 시설의 지하 1250미터(4100피트)에서 발견된 바실러스 박테리아 종이다. 다른 두 종은 각각 고온과 고압 조건을 견딜 수 있는 지오바실러스 종과, 최대 110°C(230°F)의 고온과 바닷물의 염분 그리고 고압을 견뎌낼 수 있는 태평양 열수구에서 발견된 고온성 페르세포넬라 마리나(Persephonella marina)이다. 이들 박테리아는 압력, 온도, 산도의 극한 조건을 다루는 일련의 실험실 실험을 성공적으로 견뎌냈다. 위에서 지적했듯이 예비 연구 결과에 따르면, 이 미생물이 CO₂를 방해석 결정으로 전환하는데 최적의 조건은 해수면 압력의 약 500배 높은 압력과 80°C(178°F)온도였다. 이러한 극한의 환경에서, 해당 박테리아는 10일 이내에 CO₂를 탄산염 결정으로 변환할 수 있었다. 이 박테리아가 CO₂와 물과의 반응을 촉매하는 데에는 탄산탈수효소라는 효소가 핵심 역할을 했다. 이 효소 덕분에 박테리아는 CO₂를 효과적으로 광물화할 수 있었다. 이 연구는 작년 말 샌프란시스코에서 열린 미국 지구물리연합 회의(American Geophysical Union conference)에서 발표됐다. 폐유전·가스전, CO₂ 저장에 이상적 장소 폐유전이나 고갈된 가스전에 남겨진 공간은 포집된 CO₂를 저장하는 데 이상적인 장소로 여겨지며, 이 방법을 통해 CO₂가 대기 중으로 방출되어 온실가스로 작용하고 기후 변화를 촉진하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 박테리아는 고갈된 유전이나 가스전의 까다로운 조건에서도 CO₂를 안정적으로 격리하고, 지하 공간에 효과적으로 저장함으로써 영구적인 탄소 격리의 가능성을 제시한다. 또한 고체 탄산염은 버려진 유정에 남아 있는 액체와 가스가 새어 나오는 것을 막는 '플러그' 역할을 효과적으로 수행할 수 있다. 현재 이러한 탄소 포집 기술은 여전히 가설적인 단계에 있지만, 이 기술의 발전은 기후 위기 대응에 있어 중요한 역할을 할 수 있다. 하지만 이 기술만으로는 기후 변화 문제를 해결할 수 없으며, 화석 연료 사용 감소를 위한 노력과 함께 지속 가능한 에너지 시스템 구축을 위해 노력이 필요하다.
- 포커스온
2024-02-19
[퓨처 Eyes(23)] 콘크리트보다 강하고 환경친화적인 차세대 건축자재 '페록'

기존 콘크리트보다 5배 강하고 이산화탄소(CO₂)를 흡수하는 환경친화적인 건축 자재 페록이 개발됐다. 콘크리트가 건축 자재로 사용되기 시작한 시기는 고대 로마 시대로 거슬러 올라간다. 로마인들은 기원전 3세기경부터 콘크리트를 사용하기 시작했으며, 이를 활용해 수많은 건축물, 교량, 도로 등을 건설했다. 로마 콘크리트는 화산재와 석회석을 혼합한 것으로, 현대 콘크리트의 전신이라 할 수 있다. 그 당시에 건설된 많은 구조물들이 오늘날까지도 남아 있어 그 내구성을 입증하고 있다. 미국 애리조나 대학에서 개발된 '페록(Ferrock)'이라는 새로운 건축 자재가 과학 저널을 통해 최근 또 다시 주목받고 있다. '페록(Ferrock)'은 '철'과 '돌'이 결합된 용어다. 시멘트 대용품으로 사용되는 친환경 건축 자재인 페록은 주로 폐철강 분진과 유리 분쇄물에서 나온 실리카 등 재활용 재료로 생산된다. 철강 분진은 이산화탄소와 반응해 탄산철을 생성하고, 이것이 응고되면 페록이 된다. 미국 매체 쿨다운(TCD)에 따르면 페록은 기존 콘크리트보다 강하면서 환경친화적이라는 특징을 지니고 있어 건물이나 인프라 구조물 설계에 혁신을 가져올 수 있다는 평가를 받고 있다. 강철 분진과 실리카의 혼합물을 철암 및 물과 혼합하고 고농도의 이산화탄소에 노출시키면 페록 경화 과정이 진행된다. 페록의 강도는 일반 포틀랜드 시멘트로 만든 콘크리트의 5배에 달한다. 또한 기존 콘크리트에 비해 더 유연하다. 균열 없이 움직임과 압력을 견디는 페록은 콘크리트에 비해 지진에 의한 압축 하중을 더 많이 견딘다. 일반적으로 페록 강도는 34.5 Mpa(메가파스칼)에서 48 Mpa 사이이며 일부 페록 테스트에서는 69 Mpa에 도달했다. 갓 만들어진 페록은 빠르게 굳으며 최대 강도에 도달하는 데 약 1주일이 걸린다. 페록의 개발은 10여 년 전, 데이비드 스톤 박사 연구원이 시멘트 대체재 개발 대회에서 폐철강 분진을 사용해 우승하면서 시작됐다. 2013년 특허를 획득한 스톤 박사는 '아이언쉘(Iron Shell)' 회사를 설립해 페록 상용화에 나섰다. 스톤 박사는 "실험실에서의 우연한 발견에서 시작됐다"라고 말했다. 보다 지속 가능한 건축 산업 혁신은 짚을 포함한 모든 종류의 재료를 사용하는 전 세계 연구자들의 관심사다. 폐 철강도 바로 여기에 속한다. 건설업계 전문지 사이언스다이렉트(ScienceDirect)에 따르면 페록은 기존 콘크리트보다 압축 강도 13.5%, 인장 강도 20%, 휨 강도 18%가 강하다. 또한 주재료인 철강 분진과 유리 분말을 포함해 페록 제조 과정에 사용되는 재료의 95%는 재활용 재료로 이루어져 비용 효율이 높은 것으로 알려졌다. 아울러 경화 과정에서 특별한 화학 반응을 통해 대기 중 이산화탄소를 흡수해 오염을 줄이는 효과도 있다. 전 세계 시멘트 연간 생산량은 40억 톤이며, 제조 과정에서 지구 대기 오염의 8%를 차지한다고 로이터통신은 전했다. 현재 공개된 페록 사진은 벽돌 모양의 슬라브와 굳어서 벽을 형성하는 슬러리 형태를 보여준다. 보고서는 폐철강 확보 등 과제가 아직 남아있지만 소규모 프로젝트부터 적용 가능하다고 전했다. 페록 외에도 콘크리트보다 더 강한 신소재에 대한 연구는 다양한 분야에서 활발히 이루어지고 있다. 그래핀이나 탄소 나노튜브, 고성능 폴리머,금속 매트릭스 복합 재료 등의 신소재들은 건축, 항공, 자동차 등 여러 산업에서의 응용 가능성을 탐색하고 있다. 먼저 그래핀은 탄소 원자가 2차원 평면상에서 벌집 모양의 격자를 이루는 형태로, 강철보다 약 100배 강하면서도 매우 가벼운 물질이다. 그래핀은 높은 전도성, 유연성, 투명성을 가지며, 이러한 특성으로 인해 전자기기, 에너지 저장 장치, 심지어 건축재료에 이르기까지 광범위한 응용이 기대되고 있다. 탄소 나노튜브(Carbon Nanotubes, CNTs)는 그래핀을 원통형으로 말아 만든 나노스케일의 튜브 형태로, 뛰어난 인장 강도와 탄성 모듈러스를 가지고 있다. 이러한 속성으로 탄소 나노튜브는 항공우주, 군사, 스포츠 용품 등의 고성능 재료에 유용하게 활용될 수 있다. 고성능 폴리머 등 여러 고분자 재료들은 새로운 제조 기술과 결합해 콘크리트보다 훨씬 강하면서도 가벼운 신소재를 만드는 데 사용된다. 이들은 높은 내구성, 우수한 열 저항성 및 화학 저항성을 제공한다. 금속 매트릭스 복합재료(Metal Matrix Composites, MMCs)는 금속을 기반으로 해 다른 금속이나 비금속 재료를 강화재로 추가하여 제작된다. 이러한 복합재료는 원래 금속의 좋은 성질에 강화재의 특성을 더해, 더 높은 강도와 경도, 개선된 내구성을 제공한다. 그밖에 세라믹 매트릭스 복합재료(Ceramic Matrix Composites, CMCs)는 세라믹을 기반으로 하며, 강화재로 탄소 나노튜브나 그래핀 같은 나노물질을 사용할 수 있다. 이들은 높은 온도에서의 안정성, 낮은 밀도, 뛰어난 내마모성 등을 제공한다. 이러한 신소재들은 각각의 독특한 특성으로 인해 콘크리트와 같은 전통적인 건축 재료를 대체하거나, 그 성능을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 연구와 개발이 계속됨에 따라, 페록과 그래핀 등 신소재들의 생산 비용이 절감되고, 더 넓은 적용 범위와 함께 실용화될 것으로 기대된다.
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2024-02-15
대서양 순환, '기후 시스템 붕괴' 위기 임박

대서양 해류 시스템이 기후 체계와 인류에게 중대한 위협이 될 수 있는 분기점에 접근하고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 영국의 일간지 가디언은 지난 8일 지구의 기후를 안정시키는 데 중요한 역할을 하는 해류 시스템의 기능 상실이 예상보다 빠를 수 있으며, 이에 대응하기 어려울 수 있다는 과학계의 경고를 전했다. 이 연구를 진행한 과학자들은 해당 시스템이 붕괴의 길로 접어들면 회복이 어려울 것이라는 점에 대한 연구 결과에 놀랐다고 전하면서도, 정확히 언제 그러한 상황이 발생할지는 아직 명확히 알 수 없다고 말했다. 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션과 역사적 데이터를 활용하여, 지구의 기후 조절에 결정적인 역할을 하는 ‘대서양 자오선 역전 순환(AMOC·Atlantic Meridional Overturning Circulation)’의 붕괴 가능성을 조기에 감지할 수 있는 지표를 개발하는 데 성공했다. AMOC은 대기 날씨의 변화와 온도 및 염분의 열염분 변화에 의해 구동되는 대서양의 표면 수준 및 심층 해류 시스템이다. 이러한 해류는 주요 해류의 흐름을 포함하는 지구 열염분 순환 의 절반을 집합적으로 구성한다. 대표적인 해수 순환으로는 북반구에서는 대서양 자오선 역전 순환(AMOC)이 있고, 남반구에 '남극 역전 순환'(Antarctic overturning circulation)이 있다. 둘 다 기후 시스템에서 매우 중요한 역할을 한다. 연구팀은 이미 AMOC이 1만 년 이상 일어나지 않았던 급격한 변화를 향해 가고 있으며, 이는 전 세계 많은 지역에 심각한 영향을 미칠 수 있다는 사실을 발견했다. 걸프 해류와 다른 강력한 해류의 일부를 포함하는 AMOC은 열대 지방에서 북극권으로 열, 탄소 및 영양분을 운반하는 해양 컨베이어 벨트로서, 열과 탄소가 식어 심해로 가라앉는 역할을 한다. 이러한 소용돌이는 지구에 에너지를 분배하고 인간이 초래한 지구 온난화의 영향을 조절하는 데 도움이 된다. 하지만, 그린란드의 빙하와 북극 빙하가 예상보다 빠르게 녹아 바다로 담수를 쏟아 붓고 남쪽에서 더 염도가 높고 따뜻한 물이 가라앉는 것을 방해하면서 시스템이 침식되고 있다. 과학자들은 적은 양이라도 담수의 유입량이 늘어나면 AMOC의 전면적인 붕괴와 이에 따른 전 세계 기후 패턴과 생태계 교란, 식량안보 문제를 불러올 수 있는 '티핑포인트(극적인 전환점)로 작용할 수 있다고 우려한다. 영국 엑서터대학의 팀 렌튼 교수는 북대서양으로의 추가 담수 유입이 심각한 우려를 불러일으키는 상황이라고 지적하며, AMOC의 부분적 붕괴만으로도 영국, 서유럽, 북미의 일부 지역, 그리고 사헬 지역(아프리카 사하라 사막 남쪽의 가장자리)에 광범위한 영향을 미칠 수 있다고 분석했다. AMOC는 지구 기후 시스템 내에서 일단 변화가 시작되면 되돌릴 수 없는 중대한 하위 시스템으로 간주되어 왔으며, 일부 연구에서는 그 붕괴가 2025년에 발생할 수 있다고 예상하기도 했다. 해양에서는 극지방의 차가운 물이 깊은 곳으로 가라앉아 저위도 지역으로 이동하는 심해 해류 순환이 발생한다. 이러한 해수 순환은 열, 탄소, 산소, 영양분의 공급뿐만 아니라 해수면 높이와 전 세계 기후 시스템의 변화에도 중요한 역할을 한다. 붕괴가 임박했다는 추측을 불러일으킨 이전 연구에 따르면 AMOC은 1950년 이후 15% 하락했으며 1000년 만에 가장 약한 상태다. 지금까지는 그 정도가 얼마나 심각할지에 대한 합의가 이루어지지 않았다. 작년에 해수면 온도 변화를 기반으로 한 한 연구에서는 티핑 포인트가 2025년에서 2095년 사이에 발생할 수 있다고 제안했다. 그러나 영국 기상청은 21세기에 AMOC의 크고 급격한 변화는 "매우 드물다"고 말했다. 학술지 '사이언스 어드밴스(Science Advances)'에 게재된 새로운 논문은 케이프타운과 부에노스아이레스 사이의 대서양 남단의 염분 수준에서 경고 신호를 찾음으로써 새로운 국면을 맞이했다. 지구 기후의 컴퓨터 모델에서 2000년 동안의 변화를 시뮬레이션한 결과, 그동안의 느린 감소가 100년 이내에 갑자기 붕괴되어 재앙적인 결과를 초래할 수 있음을 발견했다. 이 논문은 이러한 급격한 변화가 가능한지에 대한 "명확한 해답"을 제공했다고 지적했다. 논문의 주요 저자인 위트레흐트 대학 르네 반 웨스틴(Utrecht University의 René van Westen)은 "이것은 지금까지 기후 체계와 인류에게 나쁜 소식이다. AMOC 티핑은 이론적인 개념에 불과했고 티핑은 모든 추가적인 피드백과 함께 전체 기후 체계가 고려되는 즉시 사라질 것이라고 생각할 수 있다"고 우려했다. 또한 아목 붕괴의 결과 중 일부를 지도화했다. 일부 지역에서는 대서양의 해수면이 1미터 상승해 많은 해안 도시가 침수될 것이며, 아마존의 우기와 건기가 뒤바뀌면서 이미 약해진 열대우림이 한계점을 넘어설 가능성이 있다. 연구팀은 전 세계의 기온은 훨씬 더 불규칙하게 변동할 것으로 예측했다. 즉, 남반구는 더 따뜻해질 것이며, 유럽은 기온이 급격히 낮아지고 강우량이 줄어들 것이다. 현재의 온난화 추세와 비교하면 지금보다 10배나 빠른 속도로 변화가 일어나 적응이 거의 불가능할 것이라고 전망했다. 웨스틴은 "우리가 놀란 것은 티핑이 일어나는 속도였다"라며 "이는 엄청난 일이 될 것이다"라고 말했다. 그는 이러한 현상이 내년에 일어날지 아니면 다음 세기에 일어날지 아직 데이터가 충분하지 않지만, 일단 발생하면 인류의 시간 척도에서 돌이킬 수 없는 변화가 일어날 것이라고 우려했다. 웨스틴은 "우리는 그 방향으로 나아가고 있다. 그건 좀 무서운 일이다"라며 "우리는 기후 변화를 훨씬 더 심각하게 받아들여야 한다"고 강조했다. 실제로 2023년에 아마존 열대우림에 발생한 심각한 가뭄은 기후 변화의 파괴적인 효과를 분명히 드러냈다. 이러한 가뭄의 발생 빈도는 지구 온난화로 인해 30배 증가한 것으로 분석됐다. 이번 가뭄으로 인해, 지구상에서 가장 중요한 탄소 저장소 중 하나인 아마존 열대우림의 수많은 나무들이 죽어나가면서 대규모의 이산화탄소를 방출했고, 이는 지구 온도의 추가 상승을 초래할 위험이 있다.
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2024-02-13
NASA, 해양·대기 관측위성 PACE 발사

미국 항공우주국(NASA·나사)은 해양과 대기의 상태, 기후변화의 영향을 연구하는 위성을 성공적으로 발사했다고 지난 8일(현지시간) 밝혔다. 나사는 발사 후 5분 만에 위성 신호를 수신했으며, 예상대로 작동하는 것을 확인했다. 이 위성은 플랑크톤(Plankton), 에어로졸(Aerosol), 기후(Climate), 해양 생태계(ocean Ecosystem)의 각 앞 글자를 따 페이스(PACE)라는 이름이 붙었다. 나사는 해양 생태계 위성 페이스를 플로리다주 케이프 커네버럴 우주군 기지의 스페이스 런치 콤플렉스 40(Space Launch Complex 40)에서 스페이스X 팰콘9(SpaceX Falcon 9) 로켓을 통해 발사했다고 밝혔다. 빌 넬슨(Bill Nelson) 나사 국장은 “나사의 지구 관측 위성에 새로 추가된 페이스는 이전과는 전혀 다른 방법으로 대기와 해양의 입자가 지구 온난화에 영향을 미치는 주요 요인을 식별할 수 있는 방법을 배우는 데 도움이 될 것이다”라고 설명했다. 빌 넬슨 NASA 국장은 "NASA의 지구 관측 위성에 새롭게 추가된 페이스는 대기와 해양의 입자가 지구 온난화에 영향을 미치는 핵심 요인을 파악하는 데 도움이 될 것"이라며 "이런 임무는 바이든-해리스 행정부의 기후 의제를 지원하고 변화하는 기후에 대한 긴급한 질문에 답하도록 도울 것"이라고 말했다. 페이스는 지구 상공 수백 마일에서 작고 눈에 보이지 않는 것, 즉 물속의 미세한 생명체와 공기 중의 미세한 입자의 영향을 연구하는 임무를 맡았다. 페이스에 탑재된 기기는 자외선과 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 이용해 바다와 그 밖의 수역을 측정한다. NASA는 이를 이용해 과학자들은 식물성 플랑크톤의 분포를 추적하고, 전 지구적 규모로 매일 어떤 생물 군집이 존재하는지 확인해 해양 환경의 변화를 연구할 수 있게 된다고 설명했다. 과학자와 해안 자원 관리자는 이 데이터를 사용하여 어장의 상태를 예측하고, 유해한 조류의 번성을 추적하고, 해양 환경의 변화를 식별할 수 있다. NASA는 특히 플랑크톤은 대기의 이산화탄소를 흡수해 세포 물질로 변환함으로써 지구 탄소 순환에서 핵심적 역할을 하기 때문에 기후변화의 영향을 연구하는 데 중요한 자료로 활용된다고 부연했다. 또 이 위성에 탑재된 두 종류의 편광계 하이퍼-앵귤러 레인보우 폴라리미터#2 (Hyper-Angular Rainbow Polarimeter #2)와 행성 탐사용 분광편광계는 햇빛이 대기 입자와 어떻게 상호작용하는지 감지해 대기 에어로졸(공기 중에 떠 있는 물질의 입자)과 구름의 성질, 지역적·세계적인 규모의 대기 질을 파악하게 해준다. 장비와 편광계의 결합을 통해 페이스는 해양과 대기의 상호 작용과 변화하는 기후가 이러한 상호 작용에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 통찰력을 제공할 것으로 보인다. 워싱턴 나사 본부 과학 임무국 지구 과학 부문 부서장 카렌 세인트 제르맹(Karen St. Germain)은 “페이스의 관측과 과학 연구는 기후 순환에서 해양의 역할에 대한 우리의 지식을 크게 발전시킬 것이다”라며 “데이터의 가치는 지표수 및 해양 지형 임무의 데이터 및 과학과 결합할 때 급등하여 해양 과학의 새로운 시대를 열었다”고 평가했다. 이어 “연구와 데이터를 사용할 준비가 된 얼리 어답터들이 있는 오픈 소스 과학 임무로서, 페이스는 지구 시스템에 대한 우리의 이해를 가속화하고 우리의 해안 지역 사회와 산업이 빠르게 진화하는 도전을 해결하는 것을 돕기 위해 실행 가능한 과학, 데이터 및 실용적인 응용 프로그램을 제공하도록 도울 것이다”고 덧붙였다. 나사 본부의 페이스 프로그램 책임자 마조리 해스켈(Marjorie Haskell)은 "페이스 팀과 협력이 이 관측소를 구현하기 위해 전 세계적인 팬데믹을 포함한 문제를 극복한 그들의 헌신과 끈기를 직접 목격할 수 있어 영광이었다"라며 "열정과 팀워크는 이 새로운 위성이 제공할 데이터에 대한 과학계의 기대감과 일치한다"고 강조했다. 지구의 해양은 해수면 상승, 해양 폭염, 생물 다양성의 감소 등 다양한 방식으로 기후 변화에 영향을 받고 있다. PACE를 통해 연구자들은 대기 중 이산화탄소를 흡수해 세포물질로 변환하는, 지구 탄소 순환에서 핵심적 역할을 하는 식물성 플랑크톤의 기후 변화 영향을 연구할 수 있다. 메릴랜드주 그린벨트에 위치한 나사 고다드 우주 비행 센터의 PACE 프로젝트 과학자 제레미 베르델((Jeremy Werdell))은 "PACE가 열어줄 기회는 매우 흥미로우며, 우리는 아직 상상하지 못한 방법으로 이 놀라운 기술을 활용할 수 있을 것이다. 이는 진정한 발견의 여정이 될 것"이라고 말했다.
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2024-02-10
'물의 행성' 97광년 너머 발견⋯지구형 행성 탐사 '이정표'

허블 우주 망원경(HST)이 60억 년 전에 형성된 외계행성을 둘러싼 물이 풍부한 대기를 감지했다. 포브스는 최근 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'를 인용해 이 외계행성 'GJ 9827d'은 태양계에서 불과 97광년 떨어져 있다며 이같이 보도했다. 미국 항공우주국(NASA·나사)에 따르면 외계행성 GJ 9827d는 지름이 지구의 약 2배이며 태양계의 해왕성 및 금성과 유사하다. 현재까지 대기에서 수증기가 감지된 가장 작은 외계행성이다. 지구형 행성은 태양계 내에서 지구와 비슷한 크기와 구조를 가진 행성을 말한다. 이러한 행성들은 지구와 우사한 특징을 가지고 있을 수 있으며, 물이나 기체로 된 대기를 포함한 환경을 가질 수 있다. 지구형 행성은 일반적으로 '금성형'과 '지구형'으로 분류된다. 이러한 행성들은 지구와 비슷한 크기와 질량을 가지며, 가스나 암석으로 이루어진 지표를 가지고 잇을 가능성이 크다. 이러한 지구형 행성 중에서 지구와 가장 비슷한 특성을 가진 것으로는 금성이 유명하다. 지구형 행성 특징 규명에 접근 물고기자리 방향의 외계행성 GJ 9827d에서 물을 발견한 것은 획기적인 사건이다. 물고기자리는 천문학에서 중요한 별자리 중 하나로 우리 은하의 방향을 나타내는 방향 지시자로도 사용된다. 물고기자리에는 명확한 주요 별이 많이 없지만, 여러 개의 밝은 별들이 모여 있는 모양이 물고기의 형상을 형성한다. 이번 연구 결과를 발표한 천문학자 팀 중 한 명인 독일 막스플랑크 천문연구소의 외계행성 대기물리학 부서를 총괄하는 로라 클라이드버그(Laura Klydeberg)는 보도자료를 통해 "진정한 지구형 행성의 특징에 한 발짝 더 다가서게 됐다"고 말했다. 이번 수증기 검출로 은하계에 존재하는 물이 풍부한 행성에 대한 이해가 비약적으로 발전할 수 있을 것으로 보인다. 행성에 물이 있는지 여부는 생명체 존재 가능성을 판단하는 데 매우 중요한 요소로 여겨지기 때문이다. 미국과 중국, 인도 등 우주 강국이 달 남극 탐사에 집중하는 것도 바로 물이 있기 때문이다. 연구팀 중 한 명인 캐나다 몬트리올대 트로티에 외계행성연구소(iREx)의 비욘 베네케는 "물이 풍부한 대기를 가진 행성이 태양계 외곽 항성계에 실제로 존재할 수 있다는 것을 대기 탐지를 통해 직접적으로 증명한 것은 이번이 처음일 것"이라고 말했다. 베케네는 "이는 암석성 행성의 대기 보유율과 다양성을 규명하는 데 있어 중요한 진전이다"라고 평가했다. 이번 연구 결과를 담은 논문은 '천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)'에 게재됐다. 고온다습한 행성 GJ 9827d는 주별(주로 별자리를 의미함)에 가깝기 때문에 금성처럼 고온다습한 행성일 가능성이 있다. 하지만 행성 대기의 주성분이 물인지, 아니면 수소를 많이 함유한 희박한 대기인지는 아직 밝혀지지 않았다. GJ 9827d에 대해 문제가 되는 것은 그 나이와 주별과의 근접성이다. 형성된 지 60억 년이 지났기 때문에 주별의 강력한 복사로 인해 초기부터 존재했던 수소의 대부분을 잃어버렸을 것으로 추정된다. 베케네는 "비교적 작은 행성을 조사하다 보면 어느 순간 행성에서 수소가 사라지고 이산화탄소를 주성분으로 하는 금성에 더 가까운 대기를 갖게 되는 전환점이 있을 것"이라고 설명했다. 절반은 물, 나머지 절반은 암석 추정 또 다른 가능성은 GJ 9827d가 수증기를 포함한 수소가 풍부한 외계행성(슈퍼지구보다 크고 해왕성형 행성보다 작은 외계행성)으로 수증기가 풍부한 외곽 가스층(수소와 헬륨으로 구성된 외곽 가스층)을 여전히 보유하고 있을 가능성이 있다. 그밖에 또 다른 가능성으로는 목성의 위성인 유로파의 온도를 높인 것과 같은 천체일 수도 있다. 유로파의 얼음 껍질 아래에는 지구의 두 배에 달하는 물이 존재한다. 베게네는 "GJ 9827d는 반은 물이고 반은 암석인 행성일 수 있다"고 지적했다. 그는 "작은 암석질 본체 위쪽에는 다량의 수증기가 있을 것"이라고 덧붙였다. 만약 GJ 9827d에 물이 풍부한 대기가 남아있다면, 주성(개별적인 하나의 별)에서 멀리 떨어진 곳에서 형성된 후 주성 근처로 이동한 것이 분명하다. 연구팀은 최근 제임스 웹 우주망원경(JWST)으로 GJ 9827d를 관측해 더 많은 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 클라이드버그는 "이 관측 데이터로 무엇이 밝혀질지 눈으로 확인할 수 있기를 매우 고대하고 있다"고 말했다. 그는 "물의 행성 문제를 완전히 해결할 수 있기를 바란다"고 기대했다. 한편, 나사는 지난 1월 31일 태양보다 작고 차가운 적색 왜성을 도는 지구 질량 1.5배의 '슈퍼 지구'를 발견했다고 공식 발표했다. 나사에 따르면 'TOI-715 b'로 명명된 이 행성은 잠재적으로 생명체 거주 가능한 행성으로 추정된다. 발견 과정은 NASA 주관 트랜짓 엑소플래닛 서베이 위성(TESS)을 통해 이루어졌다. 나사는 발표문을 통해 "추가 조사가 필요한 '슈퍼지구'는 천문학적 기준으로 볼 때 우리와 상당히 가까운 137광년 떨어진 작고 붉은 별을 돌고 있다"면서 "동일한 항성계 내에 지구 크기의 두 번째 행성이 있을 수도 있다"고 설명했다. 이처럼 우주 과학의 발달로 슈퍼 지구 혹은 물이 존재하는 지구와 유사한 별의 존재가 속속 밝혀지고 있다.
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2024-02-07
EU집행위, 2040년까지 온실가스 90% 삭감 권고⋯농업분야 목표는 삭제

유럽연합(EU) 집행위원회가 6일(현지시간) EU 회원국들에 2040년까지 순 온실가스 배출량을 1990년보다 90%까지 줄일 것을 권고했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 웝크 훅스트라 EU 기후행동 집행위원은 "가용한 최고의 과학과 상세한 영향 평가를 바탕으로 2040년 온실가스 목표는 1990년 수준에 비해 90% 감축된 것이어야 한다고 권고한다"고 말했다. EU집행위는 오는 6월의 유럽의회 의원선거에 대비해 기후변화문제에 대한 EU의 정치적 의욕을 시험하는 야심적인 내용을 내놓았다. 전체 목표는 EU의 공식 기후 과학 자문위가 권장하는 범위 내에 들어갔다. 하지만 이번 권고안에는 농업에 대한 목표는 삭제됐다. 최근 EU의 과도한 환경 규제에 분노한 농부들의 항의를 감안한 것으로 보인다. 원래 초안에는 농업이 전반적인 기후 목표를 준수하기 위해 2040년까지 비이산화탄소(CO₂) 배출량을 2015년 수준에서 30% 줄여야 한다는 내용이 있었는데 빠진 것이다. 유럽의 기후 의제는 농업과 같은 민감한 부문에 영향을 미치기 시작해 정치적으로 논쟁이 되고 있다. 훅스트라 집행위원은 유럽 의회에서 권고를 발표하면서 "밸런스가 잡힌 접근으로 할 필요가 있다"고 언급했다. 그는 "대다수의 역내 주민들은 기후변화의 영향을 인식하고 있으며, (환경) 보호를 원하지만 동시에 그것이 자신의 삶에 어떤 영향을 미치는지 걱정하고 있다"고 지적했다. 로이터통신은 이번 발표된 내용은 권고안이고 최종적으로 목표가 통과되는 것은 오는 6월의 유럽의회 선거 이후 구성될 새로운 EU 위원회와 의회에 달려있다고 전했다. 여론조사에 따르면 선거에서 유럽의회가 우파로 크게 의석을 늘릴 가능성이 있어 야심적인 기후변화 대책의 성립이 어려워질 가능성이 있다.
- 포커스온
2024-02-07
2024년 지구 평균 기온, 산업화 이전 수준보다 1.5°C 상승 예상

2023년은 기록적으로 가장 더운 해로 확인되었으며, 이로 인해 이번 해에는 지구 연평균 기온이 산업화 이전 수준보다 처음으로 1.5°C 상승이라는 임계치를 넘어설 것으로 우려되고 있다. 실제로 작년에는 기후변화로 인해 지구의 허파이자 최대 탄소저장소 역할을 해온 아마존이 극심한 가뭄으로 인해 여러 지역에서는 화재가 발생하고, 동물들이 멸종 위기에 처하는 등 심각한 문제가 발생했다. 스페인 매체 라보즈(lavoz)는 유럽 중기예보센터(ECMWF)가 1850년 이후 기후를 측정한 결과로, 지난해가 역사상 가장 더운 해로 기록되었다고 최근 보도했다. 이 매체에 따르면, 지난해 지구 평균 표면 기온은 14.98°C에 도달해 지금까지 가장 따뜻한 해로 기록된 지난 2016년보다 0.17°C 높아져 역사상 최고로 기록됐다. 현재로서는 올해가 더울 것으로 예측되고 있다. 스페인 바르셀로나 슈퍼컴퓨팅 센터(BSC)의 기후 변동성 및 변화 그룹이 최근 발표한 데카달(10년) 예측에 따르면, 이번 해의 지구 표면 연평균 기온은 이전 기간보다 높을 것으로 예상된다. 게다가, 온실가스 배출이 계속되는 한, 다음 해에도 기온은 계속 상승할 것으로 예상된다. BSC 지구과학부의 기후 변동성 및 변화(CVC) 그룹의 기후학자들은 지구 표면 연평균 온도 상승이 산업화 이전 수준보다 1.43°C에서 1.69°C 사이로 예상된다고 예측했다. 또한, BSC의 CVC 그룹은 올해부터 오는 2033년까지 10년 동안의 기후 변화 예측을 발표했다. BSC의 수석 10년 예측 책임자인 로베르토 빌바오(Roberto Bilbao) 연구원은 "우리의 데카달(10년) 예측 시스템은 온실가스와 에어로졸 배출의 영향뿐만 아니라 기후 시스템에 내재된 자연적 변동성을 고려하여 연도별 변동과 장기적인 온난화 추세를 모두 예측할 수 있게 해준다"고 설명했다. BSC의 예측 시스템에 따르면, 향후 20년(20242028년 및 20292033년) 동안 지구 평균 기온은 산업화 이전 수준보다 각각 1.49°C에서 1.79°C 또는 1.67°C와 1.94°C 사이에 도달할 것으로 예측된다. BSC의 아이크레아(Icrea·카탈루냐연구소)교수이자 BSC CVC 그룹 공동 리더인 마르쿠스 도낫(Markus Domat) 교수는 "특정 연도가 전년도보다 약간 더워지거나, 추워질 수 있는 연도 변동 가능성에도 불구하고, 지구 기후는 여전히 우려스러운 온난화 궤도에 있으며, 이로 인해 2015년 세계 지도자들이 파리에서 합의한 목표치를 달성하지 못할 가능성이 더 커지고 있다"고 우려했다. 지구 또는 지구 온난화는 수년에 걸쳐 생성된 지구 표면 전체의 악화된 온도 상승으로 삼림 벌채나 토양의 과잉 개발과 같은 환경에 영향을 미치는 다양한 인간 활동의 결과로 나타난다. 이러한 이유로 매년 1월 28일은 세계 이산화탄소 또는 이산화탄소 배출 감소의 날로서, 세계 지구 온난화 방지 행동의 날을 기념하고 있다. 이산화탄소는 지구의 생물학적 과정에 필수적이며, 생명의 균형과 웰빙을 유지하는 데 필요한 가스로 지구에 농축되어 있다. 그러나 최근 몇 십 년 동안 산업 사회의 활동과 관련하여 대기 중 이산화탄소 농도가 극적으로 증가하여 지구의 기후에 큰 불균형을 초래하고 있다. 이에 많은 기업들은 이산화탄소 감축을 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 예를 들면, RE100과 탄소제로와 같은 활동이 있다. 'RE100'은 기업이 사용하는 전력량의 100%를 2050년까지 풍력, 태양광 등 재생에너지로 충당하는 국제 캠페인이다. 재생에너지는 석유화석연료를 대체하는 태양열, 태양광, 바이오, 풍력, 수력, 지열 등에서 발생하는 에너지를 의미한다. 이를 통해 이산화탄소 감축을 목표로 하고 있다. '탄소제로'는 기업이 모든 활동에서 발생하는 이산화탄소를 최대한 감축하고, 부득이한 절감이 어려운 부분에 대해서는 탄소배출권을 자발적으로 매입하여 궁극적으로 이산화탄소 발생을 '0'으로 만드는 것을 의미한다.
- 생활경제
2024-02-05
아마존 위협하는 '기후변화'...2023년 파괴적인 가뭄의 원인과 영향

2023년 아마존 열대우림을 강타한 가뭄은 기후 위기의 파괴적인 영향을 여실히 보여주는 사건이었다는 연구 결과가 발표됐다. 영국 매체 가디언은 2023년 아마존 가뭄은 여러 지역에서 기록된 최악의 가뭄이었으며, 과학적 규모에서 '예외적'이라는 최대치를 기록했다고 전했다. 연구에 따르면 석유, 가스, 석탄 연소로 인한 지구 온난화 배출이 없었다면 가뭄은 훨씬 덜 극심했을 것이다. 지구 온난화는 아마존 가뭄 발생 가능성을 30배 더 높아졌다. 과학자들은 자연적인 엘니뇨 기후 현상의 복귀가 더 건조한 조건과 관련이 있지만, 이번 가뭄에서 차지하는 비중은 작았다고 분석했다. 기후 위기는 전 세계적으로 극심한 날씨를 부추기고 있다. 특히 열대 우림은 이미 더 건조한 상태로 전환되는 티핑 포인트에 가까워진 것으로 생각되기 때문에 극심한 아마존 가뭄은 극명하고 우려스러운 예다. 이로 인해 세계에서 가장 중요한 탄소 저장고인 열대우림의 나무가 대량 고사하여 대량의 이산화탄소를 배출하고 지구의 기온을 더욱 상승시킬 수 있다. 기후 위기는 전 세계에 극단적인 기후 현상을 일으키고 있으며, 그 중 아마존의 심각한 가뭄은 극명하고 걱정스러운 예시로 떠오르고 있다. 이는 단순한 자연 재해가 아니라, 지구 온난화라는 암울한 그림자가 우리에게 다가오고 있음을 보여주는 절박한 외침과 다름없다. 이미 더 건조한 상태로 변화하고 있는 아마존은 기후 변화의 임계점에 도달했다. 아마존에 사는 수백만 명의 사람들이 가뭄으로 식수 부족, 농작물 실패, 정전 등의 어려움을 겪고 있으며, 강의 수위는 100년 이래 가장 낮은 수준까지 떨어졌다. 이는 단순한 불편함을 넘어, 인간의 생존을 위협하는 심각한 문제다. 가뭄은 또한 산불을 악화시키고, 높은 수온은 멸종 위기에 처한 분홍돌고래를 포함한 하천 생물들의 대량 죽음을 초래했다. 이는 단순히 지역적인 문제가 아니라, 세계 전체에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 심각한 위협이다. 브라질 산타카타리나 연방대학교 교수이자 이번 분석을 수행한 세계 기상 기여 팀의 일원인 레지나 로드리게스(Regina Rodrigues)는 "아마존은 기후 변화에 맞서는 우리의 싸움을 성사시킬 수도 있고 무너뜨릴 수도 있다"라고 말했다. 이는 단순한 경고가 아니라, 우리 미래를 결정하는 중요한 선택점에 서 있다는 것을 의미한다. 그녀는 "우리가 숲을 보호한다면 숲은 계속해서 세계 최대의 육상 탄소 흡수원 역할을 하게 될 것이다"라며 "그러나 인간이 유발한 배출과 삼림 벌채로 인해 전환점을 넘으면 엄청난 양의 이산화탄소가 배출될 것이므로, 우리는 열대 우림을 보호하고 가능한 한 빨리 화석연료에 의존하는 것에서 벗어나야 한다"고 강조했다. 네덜란드 적십자 적신월 기후 센터의 연구원이자 팀의 일원인 심피위 스튜아트(Simphiwe Stewart)는 "아마존에 살고 있는 많은 지역 사회는 이전에 이런 가뭄을 경험한 적이 없다"며 "사람들은 식량, 의약품, 기타 필수품을 얻기 위해 배를 끌고 메마른 강 위로 먼 길을 가야 했으며, 기후 변화로 지역 사회가 가뭄 심화에 대비하기 위해 정부의 적극적인 개입이 중요하다"고 지적했다. 연구팀은 1.2℃ 더 높아진 오늘날 기후와 산업화 이전 시대의 시원했던 기후에서 발생했던 가뭄을 비교 분석했다. 특히 농업 가뭄에 초점을 맞춰 낮은 강우량과 고온이 토양과 식물의 수분 증발에 미치는 영향을 조사했다. 연구 결과, 지구 온난화로 인한 강우량 감소와 아마존 지역의 극심한 열기가 결합하여 2023년 6월부터 11월까지 발생한 가뭄의 확률이 약 30배 더 높아졌다는 사실이 밝혀졌다. 엘니뇨 현상이 일부 강수량 감소에 영향을 미쳤지만, 가뭄의 주요 원인은 기후 변화로 인한 고온이었다. 2023년 극심한 가뭄은 오늘날의 기후에서 약 50년에 한 번씩 발생할 것으로 예상된다. 하지만 지구 온도가 2도 상승한다면, 이러한 가뭄은 13년마다 발생할 가능성이 높아진다. 이는 기후 변화가 아마존 지역에 미치는 심각한 영향을 보여주는 지표다. 과학자들은 최근 수십 년 동안 쇠고기와 콩 생산을 위한 열대 우림 파괴가 가뭄 악화에 큰 영향을 미쳤다고 주장했다. 초목이 사라지면 땅에 남아 있는 수분이 감소하고, 이는 토양 건조와 기온 상승을 가속화한다. 최근 데이터에 따르면 아마존 열대 우림은 전환점에 가까워지고 있으며, 그 이후에는 열대우림이 사라지고 지구 기후와 생물 다양성에 심각한 영향을 미칠 것으로 보인다. 인간의 손길이 닿지 않은 숲의 75% 이상이 2000년대 초반 이후 안정성을 잃었으며, 이는 가뭄과 산불 이후 회복하는 데 더 오랜 시간이 걸린다는 것을 의미한다. 최근 데이터 분석 결과에 따르면, 아마존 열대 우림은 전환점에 가까워지고 있다. 이는 열대 우림이 사라지고 지구 기후와 생물 다양성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 위험한 상황을 의미한다. 2000년대 초반 이후 인간의 영향을 받지 않은 숲의 75% 이상이 안정성을 잃었으며, 이는 가뭄과 산불 이후 회복하는 데 더 오랜 시간이 걸린다는 것을 뜻한다. 영국 에너지 및 기후 정보 부서의 가레스 레드먼드-킹(Gareth Redmond-King)은 "아마존 열대 우림은 지구의 기후를 조절하는 데 중요하지만, 남미의 이 지역은 훨씬 더 즉각적인 의미에서 영국에도 중요하다"라고 말했다. 이어 "우리가 수입하는 식품의 약 절반은 페루, 콜롬비아, 브라질을 포함한 기후 영향 핫스팟에서 나온다"며 "이들 국가는 바나나, 아보카도, 멜론 및 기타 과일은 물론 영국 가축 사료용 대두의 최고 공급업체"라고 덧붙였다. 그는 따라서 2023년 남미 농민들에게 미친 기후변화의 파괴적인 영향은 슈퍼마켓 진열대에 격차가 생기고 식품 가격이 상승한 것으로 해석될 수 있다고 강조했다. 열대 우림의 파괴는 자연재해로 인한 손실도 있지만 인위적 벌목과 개발에 의한 열대림 파괴는 더욱 심각하다. 인구증가, 경제발전, 농업개발, 공업화 등을 위한 난개발 때문인데, 최근에 이르러 열대 우림은 지난 한 해 상반기에만 서울의 6.6배가 사라졌다. 열대 우림 파괴는 자연 재해로 인한 손실도 존재하지만, 인위적인 벌목과 개발에 의한 파괴가 훨씬 더 심각한 문제다. 인구 증가, 경제 발전, 농업 개발, 공업화 등을 위한 무분별한 개발로 인해 열대 우림은 급격하게 파괴되고 있다. 최근 데이터에 따르면, 지난 한 해 상반기만 서울의 6.6배에 해당하는 규모의 열대 우림이 사라졌다. 한번 훼손된 열대 우림의 생태계는 복원하기 매우 어렵다. 열대 우림은 지상 최대 탄소 저장소 역할을 하고 지구의 허파로 불릴 만큼 중요한 생태계다. 따라서 아마존 우림을 보존하기 위해서는 전 세계적인 노력이 절실히 필요하다.
- 생활경제
2024-02-03
체코 신규원전 입찰, 한수원· 프랑스 2파전

체코 정부가 추진 중인 신규 원전 사업 입찰이 한국과 프랑스의 양국 기업 간 대결 구도로 정리됐다. 이번 경쟁에서 한국수력원자력과 프랑스의 EDF만이 남게 되며, 미국의 원전 기업 웨스팅하우스는 입찰 과정에서 탈락한 것으로 확인됐다. 지난달 31일(현지시간) 로이터·AP·AFP 통신에 따르면 체코 정부는 체코 정부는 신규 원전 사업의 원자로 수를 당초 계획했던 1기에서 4기로 확대하겠다고 발표했으며, 이에 따라 한국수력원자력과 프랑스 전력공사(EDF)에 입찰 참여를 요청했다. 한국에게는 이번 발표가 원전 사업 수주의 긍정적 신호로 받아들여지고 있다. 체코 정부는 원래 한수원, EDF, 그리고 웨스팅하우스 3곳이 입찰에 참여한 가운데, 웨스팅하우스는 체코 정부의 입찰 조건을 충족시키지 못해 최종적으로 경쟁에서 배제됐다고 밝혔다. AFP는 "체코 원자로 입찰에서 웨스팅하우스가 받은 모욕"이라는 제목의 기사를 통해 체코 정부가 신규 원전 프로젝트에 대해 법적 구속력 있는 입찰을 원했으나, 웨스팅하우스가 이러한 요건을 만족시키지 못한 것이 탈락의 주된 이유라고 분석했다. 체코의 요제프 시켈라 산업통상부 장관은 언론과의 만남에서 웨스팅하우스의 입찰 제안이 법적 구속력을 갖추지 못해 요구 조건을 충족시키지 못했다고 밝혔다. 그는 "체코 정부는 한국수력원자력(한수원) 및 프랑스 전력공사(EDF)와의 협력을 계속 이어갈 것"이라며 두 기업과의 작업을 우선시할 뜻을 명확히 했다. 이와 관련하여, 웨스팅하우스는 2022년 한수원의 독자적인 원전 수출을 저지하기 위해 미국 연방법원에 법적 조치를 취한 전례가 있다. 웨스팅하우스는 한수원이 폴란드와 체코로 수출하려는 한국형 원전이 미국의 원자력에너지법에 의해 규제되는 웨스팅하우스 기술을 사용했다고 주장하며, 미국 정부의 허가 없이는 해당 원전을 수출할 수 없도록 요청하는 소송을 제기했다. 그러나 법원은 웨스팅하우스가 소송을 제기할 적합한 주체가 아니라며 이를 기각했다. 그러자 웨스팅하우스는 "미국 연방법원의 판결은 수출통제 집행 권한이 미국 정부에 있다고 판결한 것에 불과하다"며 각하 판결에 대한 항소장을 작년 10월에 제출했다. 웨스팅하우스는 법원의 기각 결정에 대해 "미국 연방법원의 결정은 단지 수출통제의 집행 권한이 미국 정부에 있음을 확인한 것일 뿐"이라며, 기각 결정에 불복해 지난해 10월 항소장을 제출했다고 밝혔다. 이러한 법적 공방은 국제 원전 시장에서의 경쟁 구도와 각국의 기술 수출 관련 법적 요구 사항의 복잡성을 드러내는 사례로 평가되고 있다. 체코 정부는 당초 두코바니 지역에 1200메가와트(MW) 규모의 가압 경수로 원전 1기 건설을 계획했었다. 1200MW 규모의 발전기는 대규모 전력 생산 설비에 속하며, 큰 도시나 여러 도시들을 포함한 광역 지역의 전력 수요를 충당할 수 있는 상당히 큰 용량이다. 예를 들어, 1200MW의 발전 용량은 대략 100만 가구 이상에 전력을 공급할 수 있으며, 이는 가구당 평균 전력 소비량을 고려했을 때의 추정치이다. 이러한 규모의 발전기는 주로 대형 화력 발전소, 원자력 발전소, 혹은 대규모 수력 발전소에서 볼 수 있다. 원자력 발전소의 경우, 하나의 원자로가 1200MW 이상의 출력을 낼 수도 있으며, 이는 고출력으로 안정적인 기저(load) 전력을 공급하는 데 적합하다. 기저 전력은 전력망이 24시간 동안 안정적으로 작동하도록 지속적으로 공급되어야 하는 기본 전력을 의미한다. 1200MW 발전기가 있는 발전소는 고도의 기술과 안전 관리가 요구되며, 전력망에 대한 중요한 기여를 하는 핵심 설비로 간주된다. 체코가 계획하고 있는 1200MW 원자로 4기는 약 400만 가구에 전력을 공급할 수 있는 규모이다. 이날 페트르 피알라 체코 총리는 "입찰 과정을 통해 공급 업체를 선정한 뒤 추가 원자로 건설 여부를 결정하겠다"고 말했다. 피알라 총리는 "입찰 발표 이후 에너지 시장의 변화를 고려할 때, 단 1기의 신규 원자로로는 불충분하다"며 원자로 수 증가 필요성을 강조했다. 이에 따라 체코 정부는 원자로를 4기까지 늘릴 경우, 원자로당 건설 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이러한 계획의 일환으로, 체코 정부는 한수원과 EDF에 오는 4월 15일까지 입찰 수정안을 제출할 것을 요청했다고 밝혔다. 이는 체코가 에너지 안보와 지속 가능한 발전을 위해 원전 건설을 중요한 전략으로 보고 있음을 시사한다. 앞서 한수원은 2022년 11월, 체코 두코바니에 계획된 신규 원전 건설 사업에 참여하기 위해 초기 입찰서를 제출한 이후, 작년 10월 최종 입찰서를 제출했다. 외신에 따르면 체코 정부는 오는 5월 말까지 입찰 평가를 완료하고 6월 중에는 원전 건설 프로젝트의 수행 업체를 선정할 예정이라고 밝혔다. 추가로 계획된 3기의 원자로 건설에 대한 결정은 그 이후에 이루어질 것으로 전망된다. 새로운 원전은 2036년 가동 개시를 목표로 하고 있다. 체코는 석탄 화력 발전소의 폐쇄 및 노후 발전소 교체 과정에서 증가하는 전력 수요를 충족시키는 동시에 탈화석연료 전환을 가속화하는 과제에 직면해 있다. 이러한 배경에서 체코 정부는 원자로 수를 기존 계획된 1기에서 4기로 확대할 계획을 발표했다. 요제프 시켈라 산업통상부 장관은 "2050년까지 우리의 전력 소비는 최대 66%까지 증가할 수 있으며, 이러한 증가분을 충당하기 위해 저탄소 에너지원인 원자력의 역할이 중요하다. 이를 위해서는 최소 1기 이상의 신규 원자로가 필요하다"고 강조했다.
- 산업
2024-02-01
NASA, 지구 밖 첫 동력비행 화성 헬리콥터 날개 손상으로 임무 종료

화성에서 동력 비행에 성공한 미국항공우주국(NASA·나사)의 우주 헬기 '인저뉴어티(Ingenuity)'가 최근 임무를 종료했다. 인저뉴어티의 화성 비행은 2021년 4월 19일 첫 비행에 성공했으며, 나사가 당초 예상했던 30일을 훌쩍 넘겨 약 3년간 임무를 지속했다. 이는 설계도보다 14배 길게 비행한 것이다. 미 CNN에 따르면 나사는 인저뉴어티 화성 헬기가 프로펠러에 손상을 입고 지난 18일 마지막 비행을 끝으로 화성에서의 임무를 종료했다고 지난 25일(현지시간) 발표했다. 나사는 성명을 통해 '인저뉴어티'가 로터 손상으로 '비상 착륙'을 수행해야 했다고 밝혔다. 이는 더 이상 비행할 수 없음을 의미하며, 임무 수행을 마쳤다는 뜻이다. 나사는 2021년 2월 탐사 로버 '퍼서비어런스(Perseverance)'를 화성에 보내면서 비행체를 활용한 탐사 가능성을 탐색하기 위해 인저뉴어티를 함께 실어 보냈다. '인저뉴어티'의 화성 비행은 인류가 지구 외 행성에서 '제어가 되는 동력체'를 비행시킨 첫 번째 사례로, 라이트 형제의 인류 최초 동력 비행과 견주는 것이었다. 태양열 충전으로 가동되는 높이 49㎝, 무게 1.8㎏(화성에서의 무게 0.68㎏)의 이 우주 헬기는 당시 이륙 후 3ｍ 높이까지 상승해 39초간 정지비행을 한 후 착륙했다. 대기 밀도가 지구의 100분의 1수준에 불과해 공기 힘으로는 양력을 만들어내기 힘든 화성에서 헬기가 성공적으로 비행하자 금성이나 토성, 타이탄 위성과 같은 태양계 천체에서의 탐사 방식에 새로운 길이 열릴 것이라는 기대가 커졌다. 화성의 대기 밀도는 지구의 100분의 1 수준으로 매우 낮아 공기의 힘만으로는 양력을 생성하기 어려운 조건에서 헬리콥터의 성공적인 비행이 이루어지자, 금성, 토성, 타이탄과 같은 태양계 내 다른 천체들 위에서의 탐사 방식에 대한 새로운 가능성이 열렸다는 기대가 높아졌다. 나사의 빌 넬슨은 “작은 헬리콥터인 인저뉴어티는 의도했던 것보다 훨씬 더 많은 비행을 했다”며 “우리 태양계에서 미래 비행 가능성을 탐색하기 위한 길을 열었다”고 평가했다. 넬슨은 소셜미디어를 통해 공유한 영상 메시지에서, 인저뉴어티와 같은 임무가 태양계 내 미래 비행의 새로운 가능성을 제시했으며, 화성을 포함한 그 너머의 세계로 향하는 보다 스마트하고 안전한 인간 탐사의 기반을 마련했다고 설명했다. 그는 또한, 이 놀라운 헬리콥터가 상상했던 것보다 더 높고 멀리 비행함으로써, 나사가 불가능해 보이는 것을 가능하게 만드는 데 중요한 역할을 했다고 강조했다. 4번의 비행을 성공적으로 마친 인저뉴어티는 퍼서비어런스 과학 팀과 로버의 운전을 지원하기 위한 공중 정찰의 역할을 수행하는 새로운 임무, 즉 작전 시연에 착수했다. 이 장비는 화성의 흥미로운 지역을 미리 조사해 지구에서 제어되는 바퀴 달린 로봇과 운전자가 '제제로 분화구(Jezero Crater)' 탐사에서 올바른 경로를 선택할 수 있도록 퍼서비어런스를 효과적으로 지원했다. 퍼서비어런스 로버는 제제로 분화구 가장자리에 도달하기 위해 길고 빠른 주행을 시도할 계획이다. 인저뉴어티는 단지 30일 동안 최대 5회의 실험적 테스트 비행을 목표로 하는 기술 시연 목적으로 설계됐다. 그러나 약 3년 간 화성 표면에서 운영되며, 예상을 훨씬 뛰어넘는 72회의 비행을 성공적으로 수행했고, 계획된 거리보다 14배 이상 멀리 비행했다. 총 비행 시간은 2시간을 초과했다. 한편, 인저뉴어티 팀은 이 헬리콥터가 이전 비행에서 비상 착륙을 수행한 후 위치를 확인하기 위해 지난 2024년 1월 18일 수직 비행을 할 계획이었다. 계획대로 최대 12미터에 도달했고 4.5초 동안 호버링한 후 초당 1미터의 속도로 하강을 시작했으나, 화성 표면 약 1미터 높이에서 로버와의 통신이 끊어졌다. 다음날 통신이 이뤄졌지만 프로펠러에 해당하는 로터 블레이드가 손상됐다. 인저뉴어티는 탄소섬유로 만든 날개 4개가 보통 헬기보다 8배 정도 빠른 분당 2400회 안팎 회전하도록 설계됐는데, 나사는 날개 중 하나가 부러진 것을 확인했다. 나사는 인저뉴어티 성공을 발판으로 2027년 태양계에서 생명체가 존재할 가능성이 높은 천체 중 하나로 꼽히는 타이탄에 로봇 회전날개항공기인 '드래곤플라이(Dragonfly)'를 쏘아올릴 예정이다.
- 산업
2024-01-31
우주비행사, 달의 물 마실 수 있을까

최근 달에 가장 먼저 착륙한 미국뿐만 아니라 러시아, 중국, 인도, 일본 등 강대국이 달 탐사 경쟁을 벌이고 있다. 지난해 8월 인도는 달 탐사선 찬드라얀 3호를 달에 착륙시켜 남극으로 보내는데 성공했다. 반면, 일본은 소형 달 탐사선 '슬림'은 지난 1월 20일 착륙 도중 전복되어 임무를 수행하지 못했다. 1969년 미국 우주비행사 닐 암스트롱(Neil Armstrong)이 달 표면을 처음 밟은 이후로, 달은 지속적으로 우주 탐사 분야에서 중요한 연구 대상으로 자리잡고 있다. 강대국들의 달 탐사 목적은 주로 광물 자원과 달의 남극에 존재하는 물 자원을 개발하는 것으로 알려져 있다. 물은 인류 생존에 필요한 중요한 요소다. 스페인 과학 매체 엔세데시엔시아(ensedeciencia)는 달은 탐사에 적합하며 필수 자원의 잠재적 원천이지만, 과학자들은 우주비행사들이 달의 물을 섭취할 수 있는지에 대한 의문을 제기하고 있다고 전했다. 과학자들은 달의 남극에서 상당량의 물을 발견했으며, 이는 미래의 우주 임무에서 이 자원을 활용하는 데 큰 관심을 불러일으키고 있다. 달의 물, 수은 등 유해 물질 함유 여기서 가장 중요한 질문은 우주 비행사들이 달의 물을 안전하게 섭취할 수 있는지 여부다. 지구에서 경험하는 물과 유사하다고 가정할 수 있지만, 달의 물은 구성이 매우 다르다. 2009년 나사의 LCROSS 탐사선이 달의 분화구를 관찰하면서 발견한 바에 따르면, 달의 물은 수소, 마그네슘, 칼슘뿐만 아니라 일산화탄소 및 수은 같은 위험한 성분도 포함하고 있다. 이러한 유해 원소의 존재는 우주비행사들이 달에서 물을 마시는 것이 안전한지에 대한 의문을 제기한다. 이제 과학자들은 달의 물을 여과하고 정화하여 위험한 성분을 제거하는 방법을 개발해야 한다. 그러나 이것은 현재 지구상의 여과 기술로 직접 해결할 수 있는 문제가 아니다. 혁신이 필요하며 달의 독특한 조건에 맞는 해법을 찾아야 하는 과제가 남았다. 이제 필요한 것은 달의 물을 여과하고 정화하여 위험한 성분을 제거하는 방법을 찾는 것이다. 그러나 이는 현재 지구상의 여과 기술만으로는 해결될 수 없는 문제다. 혁신적인 접근이 필요하며, 달의 독특한 환경에 적합한 해결책을 모색해야 한다. 달의 물 정화, 독성 원소 제거 이상의 기술 필요 달의 물을 정화하는 과정은 단순히 유해 원소를 제거하는 것을 넘어선다. 이 과정은 지구에서 사용하는 기본적인 정화 방식과는 다르다. 연구팀은 암모니아, 에틸렌, 일산화탄소, 메탄올, 황화수소, 이산화황, 메탄, 심지어 달 토양 파편 등 다양한 오염 물질을 처리할 수 있는 솔루션을 개발해야 한다. 달의 낮은 중력과 토양의 부식성은 이러한 문제를 해결하기 위한 포괄적인 접근 방식을 찾는 데 큰 도전을 제시한다. 특히, 지구의 6분의 1밖에 되지 않는 달의 중력은 우주비행사들이 정화 작업을 수행하는 데 있어 복잡한 문제를 제기한다. 또한, 달의 물을 정화하기 위해 개발되는 기계나 장비는 우주선의 제한된 공간을 고려하여 작고 효율적이어야 한다. 비록 달의 물을 정화하는 것이 기술적인 도전으로 보일 수 있지만, 이 문제의 해결은 미래 우주 임무의 성공 및 달에서의 지속 가능한 존재 구축에 필수적이다. 이러한 성공은 과학적인 이정표를 설정하는 것뿐만 아니라, 달의 물을 지구로 되돌려 보낼 수 있는 가능성을 열어줄 것으로 예상된다. 한국 달 탐사선 '다누리호' 한편, 2023년 8월, 인도의 찬드라얀3호가 세계 최초로 달 남극에 착륙하는 데 성공한 후, 이를 달까지 운송한 우주선 추진 모듈이 지구 궤도로 재배치되었다고 보고됐다. 이 추진 모듈은 남은 연료를 사용하여 운영되며, 앞으로 달의 시료를 지구로 운반하는 데 기여할 것으로 기대된다. 미국은 첫 번째 민간 달 착륙선의 발사를 준비하고 있다. 아스트로보틱이 개발한 '페레그린'은 오는 2월 23일 지구를 출발하여 달 표면에 착륙할 예정이다. 이 프로젝트가 성공할 경우, 아스트로보틱은 1969년 인류의 첫 달 탐사 이후 달에 착륙한 첫 번째 민간 기업이 될 것이다. 한국의 첫 달 탐사선 '다누리호'는 달 궤도 상공 100km 지점에서 임무를 수행하고 있다. '다누리(KPLO, Korea Pathfinder Lunar Orbiter)'는 한국항공우주연구원(KARI)이 개발했으며, 스페이스X의 팰컨 9 로켓을 사용하여 미국 플로리다주 케이프 커내버럴의 케네디 우주센터에서 2022년 8월 5일 발사됐다. 이 임무는 한국이 독자적으로 수행한 최초의 달 탐사 임무로, 달 궤도에서 과학적 탐사를 수행하고 있다.
- 산업
2024-01-30

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