기술개발 – 포커스온경제 통합 검색

전체기사보기
2024-11-22 (금)

검색

엔비디아, 중국시장용 저사양 AI칩 개발⋯내년 2분기 출하 예정

인공지능(AI) 반도체 시장을 선도하고 있는 엔비디아가 올해말 출시되는 블랙웰 시리즈 칩가운데 현재 미국의 수출 통제 규정을 벗어나지 않고 중국에 수출할 수 있는 저사양 AI칩을 별도로 개발하고 있는 것으로 알려졌다. 로이터통신은 22일(현지시간) 정통한 소식통을 인용해 엔비디아가 중국의 유통파트너인 인스퍼와 협력해 블랙웰칩 시리즈중 하나로 중국용 B20이라는 칩의 출시 및 유통을 진행할 예정이다고 보도했다. B20칩의 출하는 2025년 2분기(5~7월)에 시작될 것으로 알려졌다. 이 칩은 엔비디아가 올해말부터 대량 생산할 계획인 블랙웰 칩 시리즈중 하나로 이 시리즈내에서 B200은 챗봇의 답변 제공 같은 일부 작업 속도가 이전 제품보다 30배 빠르다. 미국정부는 2023년부터 중국에 대한 최첨단 반도체 수출을 통제하면서 중국의 군사에 도움이 될 수 있는 슈퍼컴퓨팅 분야의 기술개발을 막으려고 하고 있다. 이후 엔비디아가 중국 시장을 겨냥해 특별히 제작된 칩 3개를 개발했으나 일부는 미국 상무부가 더 엄격한 통제를 적용하면서 중국으로의 출하가 지연되고 있다. 미국의 수출 규제로 중국은 거대기술기업인 화웨이와 텐센트가 지원하는 스타트업 엔플레임이 자체 첨단 AI프로세서 개발을 가속화하고 있다. 엔비디아 매출에서 중국시장 비중은 2년전 26%에 달했으나 미 정부의 수출 규제 여파로 올해 1월말 기준 전체 매출의 17%로 줄어 들었다. 로이터가 5월에 보도한데 따르면 엔비디아가 중국시장용으로 개발한 H20은 올해 납품이 시작됐으며 초기 매출은 부진했으나 경쟁사인 화웨이 칩보다도 낮은 가격을 책정하면서 최근 매출이 급증한 것으로 알려졌다. 연구 그룹 세미어낼리시스는 엔비디아가 올해 중국에서 H20 칩을 100만 개 이상 판매할 예정이며, 매출 규모는 120억 달러에 달할 것으로 예상된다고 지적했다. 로이터통신의 이같은 보도에 이날 엔비디아의 주가는 4%이상 뛰었다.
- IT/바이오
2024-07-23
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
한국 조선업, 올해 1분기 수주액 27개월만에 세계 1위 탈환

올해 1분기 조선산업 수출액이 2년3개월 만에 세계 1위를 탈환한 것으로 나타났다. 4일 산업통상자원부에 따르면 올해 1분기 우리나라 선박 수주액이 136억 달러(18조3436억원)로 나타났다. 지난해 연간 수주액인 299억 달러와 비교하면 1분기 만에 그 절반에 가까운 성과를 달성한 것이다. 한국의 선박 수주액이 세계 1위를 탈환한 것은 2021년 4분기 이후 9개 분기 만이다. 영국의 조선·해운 시황 분석기관 클락슨리서치는 1분기 한국의 선박 수주액이 전년 동기 대비 41.4% 증가했다고 밝혔다. 한국의 조선 수주액은 1분기 기준 전 세계 점유율의 약 44.7%를 차지한다. 한국 조선업계는 아울러 소부장(소재·부품·장비) 생태계를 강화하기 위해 소부장 중소기업의 기술개발과 실증, 평가 등을 지원하는 '미니팹'(반도체 소재·부품·장비 등을 실증하기 위해 300mm 웨이퍼 공정장비를 갖춘 연구시설)도 건설할 계획이다. 1분기 수주량 기준으로는 한국이 449만CGT로 중국(490만CGT)에 밀렸다. 다만 증가율만 놓고 보면 한국은 1년 전과 비교해 32.9% 증가했고 중국은 0.1% 감소했다. 또한 지난달 한국의 수주량은 105만CGT로 중국(73CGT)을 앞섰다. 한국의 선박 수출은 지난해 7월 이후 8개월 연속 상승세다. 또한 3월 기준 세계 수주량 상위 조선소는 HD현대중공업, 삼성중공업, 한화오션 등 국내 조선사들이 모두 차지했다. 아울러 1분기에는 한국이 전 세계에서 발주된 친환경 선박인 액화천연가스(LNG)선(29척), 암모니아선(20척)의 100%를 수주하는 실적을 기록했다. 국내 조선사들이 탈탄소·친환경 전환의 흐름에 발 빠르게 대처하면서 LNG 운반선, 친환경·고부가가치 선박 시장에서 세계적으로 우위를 점하고 있다는 평이다. 한편 산업부는 지난해 11월 ‘K-조선 차세대 선도전략’을 발표하고 올해 3월에는 ‘K-조선 차세대 이니셔티브’를 발족했다. 이를 통해 향후 5년간 9조원 투자를 통한 초격차 기술 확보, 국내 인력 양성 및 외국인력 도입 등 조선산업의 당면 과제에 대응하고 있다.
- 산업
2024-04-04
정부·배터리 3사, 차세대배터리 개발 '박차'…업계, 올해 9조원 투자

한국 정부와 배터리 업계가 차세대 배터리 개발을 위해 총력을 기울이기로 했다. 치열한 글로벌 경쟁 속에서 혁신을 가속화하고 미래 산업 경쟁력을 확보하기 위한 전략이다. 산업통상자원부는 11일, 정부와 배터리 3사(LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온)가 '민관 합동 차세대 배터리 기술개발 사업'을 추진한다고 발표했다. 업계는 올해 총 9조원 이상의 설비·연구개발(R&D) 투자를 계획하고 있으며, 정부는 앞으로 5년간 유망 배터리 개발에 총 1172억원을 지원할 예정이다. 산업통상자원부는 이날 서울 강남구 기술센터에서 안덕근 산업부 장관 주재로 열린 '민관 합동 배터리 얼라이언스' 회의에서 이 같은 방안이 논의됐다고 밝혔다. 이날 회의에는 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 배터리 3사와 에코프로, 엘앤에프, 포스코퓨처엠, 엔켐 등 소개 기업, 현대차, 고려아연 등 총 11개 기업 관계자가 참석했다. 배터리산업협회와 광해광업공단 등의 관계자도 자리했다. 이 자리에서 배터리 3사는 정부가 추진하는 '민관 합동 차세대 배터리 기술개발 사업'의 필요성에 공감하고 참여 의사를 밝혔다. 차세대 배터리는 기존 소재와 다른 물질을 사용해 배터리의 성능과 안전성을 획기적으로 높인 이차전지를 말한다. 이차전지는 반복적으로 충전과 방전이 가능한 전지를 말한다. 한 번 사용한 후 버리는 1차전지와 달리, 전기를 공급하여 재사용할 수 있다는 장점이 있다. 최근 기술적 한계에 도달하고 있는 리튬이온배터리를 대체할 게임 체인저로 주목받고 있다. '꿈의 배터리' 전고체 배터리 이번 사업의 주요 대상은 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리다. 기존 리튬이온 배터리 대비 에너지 밀도와 안전성을 획기적으로 향상시킨 차세대 배터리로, 화재 위험성 감소와 주행거리 증가 효과가 기대된다. 삼성SDI는 최근 열린 '인터배터리 2024'에서 업계 최고 수준의 부피당 에너지 밀도를 자랑하는 900Wh/L 전고체 배터리 개발 현황과 구체적인 양산 준비 로드맵을 공개하기도 했다. 일본의 도요타, 중국의 CATL, 미국의 퀀텀스케이프, 독일의 폭스바겐 등 글로벌 기업들이 차세대 배터리 기술 개발 경쟁에 이미 뛰어들었다. LG엔솔 등 국내 배터리 3사도 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 산업부는 "개별 기업이 모든 필요 기술을 개발하고 적정한 기술 포트폴리오를 확보하기는 어려워 소부장(소재·부품·장비) 기업이 모두 참여하는 정부 과제를 통해 관련 생태계를 폭넓게 육성하려 지원 사업을 추진하기로 했다"고 말했다. 정부는 2028년 개발을 목표로 전고체 배터리, 리튬메탈 배터리, 리튬황 배터리 등 3개 분야의 유망 기술 개발을 추진하고, 이를 위해 2028년까지 총 1172억3000만원을 지원한다. 이외에도 리튬메탈 배터리와 리튬황 배터리 개발도 지원한다. 리튬메탈 배터리는 에너지 밀도와 수명 개선이 기대된다. 리튬황 배터리는 양극소재에 리튬이 아닌 황을 사용해 기존 배터리보다 가벼운 것이 장점이다. 이 때문에 도심항공교통(UAM) 등 기체 무게가 중요한 모빌리티용으로 적합할 것으로 전망된다. 정부는 이들 과제에 대해서는 다음 달 과제 공고를 내고, 상반기 중 평가를 거쳐 하반기부터 개발 사업에 착수하기로 했다. 보급형 배터리 기술개발 사업도 논의 이날 회의에서는 전고체 배터리뿐 아니라 보급형 배터리 기술개발 사업 등 다양한 주제들이 논의됐다. 특히 가격이 저렴한 리튬인산철(LFP) 배터리는 전기차 시장 부진에 따라 완성차 업체들이 속속 채택 방침을 발표하며 관심을 받고 있다. 국내 배터리 3사 역시 지난해부터 LFP 개발에 착수했으며, 에코프로, 엘앤에프 등 소재 기업들도 LFP용 양극재를 개발하고 있다. 지난해부터 LFP 배터리 개발을 위한 R&D 과제를 추진 중인 정부는 올해부터는 나트륨 배터리 개발을 위한 R&D 과제도 함께 진행한다. 나트륨 배터리는 에너지밀도가 낮고 수명도 보통 수준이지만, 안전성이 높고, 가격이 저렴한 것이 장점이다. 정부는 LFP 배터리 기술개발을 위해 2026년까지 총 233억원을, 나트륨 배터리 기술개발에 2027년까지 총 282억원을 투입하기로 했다. 주요 기업들도 올해 설비투자 7조1000억원을 포함해 총 9조원 이상을 국내에 투자할 계획이라고 밝혔다. 차세대 배터리 부문에서 LG에너지솔루션은 차세대 4680(지름 46mm·길이 80mm) 원통형 배터리를 이르면 오는 8월부터 오창 에너지플랜트에서 양산할 예정이라고 밝혔다. 광물제련·소재 부문에서 포스코퓨처엠은 올해 하반기를 목표로 인조흑연 생산 공장 착공을 추진하고, 하이니켈 양극재 생산 공장을 내년 상반기 준공 목표로 추진할 예정이다. 안 장관은 올해 민관이 함께 풀어야 할 과제로 △ 차세대 배터리 기술개발 △ 보급형 제품 개발 △ 미국 인플레이션 감축법(IRA) 등 통상현안 대응 △ 국내 투자를 통한 공급망 자립화 △ 배터리 전주기 순환 체계 구축 등 5대 과제를 제안했다. 또한 이런 과제들을 해결하기 위해 민관 얼라이언스를 시작으로 민관 소통과 협력을 더욱 강화해나가겠다고 말했다. 차세대 배터리 개발은 미래 산업 경쟁력 확보의 핵심이다. 정부와 배터리 업계의 협력 강화를 통해 기술 혁신을 가속화하고 글로벌 시장 선점에 성공한다면, 에너지 효율 향상, 친환경 자동차 산업 발전 등 다양한 파급 효과를 기대할 수 있다.
- 산업
2024-03-11
손정의 SBG 회장, 1천억 달러 규모 AI반도체 벤처 펀드 조성 계획

손정의(孫正義) 소프트뱅크그룹(SBG) 회장겸 사장은 엔비디아에 경쟁하고 인공지능(AI) 개발에 필수적인 반도체를 공급하기 위해 1000억 달러(약 133조 원) 규모의 첨단 AI 반도체 벤처펀드를 조성할 계획이다. 연합뉴스는 17일(현지시간) 블룸버그통신의 정통한 소식통을 인용해 AI 반도체 벤처 펀드가 최근 스타트업 투자를 급격히 축소하고 있는 손정의 회장의 투자 펀드의 다음 시나리오가 될 전망이라고 보도했다. 이 프로젝트는 '이자나기'로 불리는 코드네임으로 불리고 있다고 이 통신은 전했다. 손 회장은 SBG 산하 영국 반도체설계회사 ARM홀딩스를 보완할 회사를 구상하고 있다는 것이다. 한 소식통은 현재 검토되고 있는 한가지 안은 SBG가 300억 달러를 출자하고 중동의 투자자들로부터 700억 달러를 조달하는 방식이라고 지적했다. 성공한다면 이 반도체 프로젝트는 대화형 AI '챗GPT' 등장 이후 AI분야에서 최대급 투자규모가 되며 미국 마이크로소프트(MS)의 오픈AI에 대한 투자액 100억달러 규모를 크게 넘어서게 된다. 손 회장은 이 프로젝트를 '이자나기'로 명명한 이유중 하나는 범용인공지능(AGI) 머릿글자가 포함돼 있기 때문이라고 소식통들은 전했다. 손 회장은 오랫동안 자산의 프리젠테이션에서 AGI의 도래를 예견했으며 인간보다도 현명한 기계로 채워진 세계는 보다 안전하고 건강하며 행복하게 될 것이라고 말했다. 자금조달 방법과 자금 사용방식에 대한 구체적인 내용은 아직 정해지지 않았으며 프로젝트는 더 변화할 가능성도 있다고 소식통은 덧붙였다. 손 회장은 AI시장에 대한 ARM 진출을 강화하기 위해 다수의 투자 아이디어와 전략을 끊임없이 짜내고 있었으며 다른 종류의 차세대 반도체를 항상 모색하고 있다는 것이다. 엔비디아에 도전하기 위해 필요한 기술개발에서 어떤 기업이 중심적인 역할을 해낼지는 분명치 않다. 엔비디아는 첨단AI 엑셀레이터에서 압도적인 리더의 위치를 차지하고 있다. 손 회장과 오픈AI 샘 올트먼 최고경영자(CEO)는 반도체제조에서 손을 잡고 자금을 조달하는데에 대해 대화를 나눈 사실이 있지만 이자나기는 현시점에서 올트먼 CEO의 야망과는 별개의 사안이라고 소식통은 설명했다.
- IT/바이오
2024-02-17
미국, 중국 반도체 YMTC 등 12개사 중국군 관련기업 제재 명단 추가

미국이 중국 최대 메모리 반도체 업체인 창장춘추(長江存儲·YMTC) 등 12개사를 '중국 인민해방군과 관련된 기업 제재명단'에 추가했다. 중국은 이에 대해 '비합리적 탄압'이라며 강하게 반발했다. 1일(현지시간) 로이터통신 등에 따르면 미국 국방부는 31일 웹사이트에 YMTC를 비롯해 인공지능(AI) 회사인 메그비, 자율주행차 주요 기술인 라이다 제조업체 허사이, 테크기업 넷포사 등 12곳을 중국군 관련 기업리스트에 새로 추가했다. 추가 제재명단에는 장강삼협집단공사(CTG), 중국건설기술, 이투네트워크 테크놀로지, 청두주아브자동화, 청두 M&S 전자기술, 구이저우 항공기술개발, 심천 컨시스 과학&기술 등도 포함됐다. 국방부는 이날 성명을 통해 "'중국군 관련 기업 명단'을 업데이트하는 것은 중국의 군·민융합 전략을 강조하고 대응하기 위한 것"이라며 민간 업체처럼 보이는 중국 기업과 대학, 연구 프로그램에서 개발한 첨단 기술이 중국군 현대화를 지원하고 있다고 강조했다. 2024년 국방수권법은 미국 국방부가 이 명단에 오른 중국 기업과 어떤 거래도 해서는 안 된다는 내용을 포함하고 있다. 미 재무부도 이들 기업에게 별도 제재를 가할 수 있다. 이에 앞서 미국은 2021년 화웨이를 포함한 약 50개 기업이 명단에 포함시켰고 다음 해에는 세계 최대 상업용 드론 제조사인 DJI와 중국 최대 유전자 기업 BGI 지노믹스, 중국 국영 열차제조업체인 중궈중처를 명단에 올렸다. 미국은 중국군의 지원을 받는다고 지정한 중국 기업에 대해 자국의 투자사나 연기금 등이 주식을 사고팔지 못하도록 하고 있다. 로이터는 "이 명단에 오른 중국 기업이 당장 미국의 경제제재 대상이 되는 것은 아니지만, 미 기업과 기관들에 이들 중국 기업과의 거래에 따른 위험성을 경고하는 것"이라고 설명했다. 이에 대해 중국 정부는 미국이 '정상적인 경제·무역 협력'을 해치고 있다며 반발했다. 왕원빈(汪文斌) 외교부 대변인은 이날 정례브리핑에서 "우리는 미국이 '국가안보' 개념을 일반화하고, 각종 명목의 차별적 리스트를 만들어 중국 기업을 비합리적으로 탄압하며, 중·미의 정상적 경제·무역 협력을 훼손하는 것에 단호히 반대한다"고 주장했다. 왕 대변인은 그러면서 "미국이 즉시 차별적 행위를 중단하고 중국 기업의 경영에 공평·공정·비차별 환경을 제공하기를 촉구한다"며 "중국은 본국 기업의 정당하고 합법적인 권익을 계속해서 굳게 수호할 것"이라고 강조했다.
- 포커스온
2024-02-02
KAIST, 웨어러블 로봇 제어 센서 마이크로니들 개발

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 땀, 각질 등 피부 상태에 영향을 받지 않고 장기간 안정적으로 작동하는 웨어러블 로봇 제어용 근전도 센서를 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구는 노인, 뇌졸중 환자, 외상 환자 등의 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇의 제어 성능을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대된다. KAIST에 따르면 전기및전자공학부 정재웅 교수와 기계공학과 김정 교수 연구팀이 피부 상태에 영향받지 않는 고품질 전기 생리 신호 측정이 가능한 신축·접착성 마이크로니들(Microneedle·머리카락과 굵기와 유사한 수준의 미세한 바늘로 구성된 패치) 센서를 개발했다. 연구팀은 부드러운 실리콘 중합체 기판에 마이크로니들을 집적해 신축·접착성 마이크로니들 센서를 제작했다. 마이크로니들은 피부의 각질층을 투과해 피부 접촉 저항을 효과적으로 낮춰 땀, 이물질로 오염된 피부에서도 고품질의 전기 생리 신호를 받을 수 있다. 마이크로니들 센서는 미세한 바늘 모양의 장치로, 주로 생체 신호를 측정하거나 피부를 통한 약물 전달에 사용된다. 이 기술은 의료 분야에서 매우 유용하며, 특히 통증을 최소화하면서도 효과적인 약물 전달이나 신체 상태 모니터링이 가능한 방법으로 주목받고 있다. 이 바늘들은 일반적인 주사 바늘에 비해 훨씬 작기 때문에, 사용 시 통증이 거의 없거나 전혀 없는 것이 큰 장점이다. 다양한 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇이 사람의 움직임 의도를 인식하기 위해서는 몸에서 발생하는 근전도를 정확하게 측정하는 웨어러블 전기 생리 센서가 필요하다. 기존 센서들은 오래 쓰면 신호 품질이 떨어지거나 피부의 털, 각질, 땀 등의 영향을 많이 받는다. 이러한 단점은 장시간 신뢰성 높은 웨어러블 로봇 제어를 힘들게 한다. 연구팀은 사람의 움직임으로 인한 피부 늘어남에 맞춰 편안한 착용감과 함께 동작 잡음을 최소화하기 위해 부드러운 실리콘 중합체 기판을 활용, 마이크로니들을 집적해 신축·접착성 마이크로니들 센서를 제작했다. 단단한 마이크로니들이 저항이 큰 피부의 각질층을 투과해 피부 접촉 저항을 효과적으로 낮춰 털, 각질, 땀, 이물질로 피부가 오염돼도 고품질의 전기 생리 신호를 받을 수 있다. 연구팀은 실험을 통해 마이크로니들 센서 패치를 사용했을 때 피부 상태, 신체 움직임의 크기나 종류와 상관없이 안정적인 근전도 센싱을 기반으로 한 동작 의도 인식을 통해 웨어러블 로봇이 사용자의 동작을 효과적으로 보조할 수 있음을 확인했다. 한편, 마이크로니들 센서는 다양한 재료로 제작될 수 있으며, 이들은 각각의 특성에 따라 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 피부 아래로 약물을 전달하는 경우에는 약물이 포함된 마이크로니들이 사용될 수 있으며, 신체의 생체 신호를 측정하는 경우에는 전기 신호를 감지할 수 있는 재료로 제작된 마이크로니들이 사용된다. 마이크로니들 센서 기술은 현재 다양한 의료 분야뿐만 아니라, 웨어러블 기기, 건강 모니터링 시스템 등에서도 활발히 연구되고 있으며, 미래 의료 기술의 중요한 부분으로 여겨지고 있다. 정재웅 교수는 "이번에 개발된 신축성이 뛰어나고 접착력을 갖춘 마이크로니들 센서는 피부 상태에 영향을 받지 않는 안정적인 근전도 센싱을 통해 보다 정확하고 안정적인 웨어러블 로봇 제어를 가능하게 함으로써, 로봇을 활용하는 환자의 재활을 용이하게 할 수 있다"고 말했다. 이 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 최지난 17일 게재됐다. 이 연구는 웨어러블 로봇 기술의 발전에 중요한 기여를 했으며, 향후 재활 치료와 관련된 기술 개발에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2024-01-23
하버드대 연구팀, 고체 배터리 재충전 10분대로 단축

미국 스타트업이 가격이 저렴하면서도 충전 시간을 획기적으로 줄인 전기자동차(EV)용 전고체 배터리를 개발했다. 현대 사회에서 탄소 중립을 향한 움직임이 활발해지면서, 전세계 에너지 기업들은 화석 연료에 대한 의존도를 줄이는 데 집중하고 있다. 이러한 상황에서 전기차용 배터리의 중요성이 더욱 강조되고 있으며, 특히 환경 친화적이고 에너지 효율이 높은 전고체 배터리 개발이 업계의 중요한 과제로 부상했다. 기술 전문 매체 클린테크니카(cleantechnica)는 최근 하버드 대학의 스핀오프 기업인 아덴 에너지(Adden Energy)가 충전 시간을 10분대로 낮춘 새로운 전고체 배터리를 개발했다고 보도했다. 이 배터리는 최대 6000사이클 동안 사용 가능하며, 재충전 시간은 단 10분에 불과하다. 이는 연료 탱크를 채우는 시간과 유사하다고 한다. 비용에 대한 구체적인 언급은 없었으나, 이 회사의 배터리는 수명이 길어 전기차의 제조 비용을 줄이는 데 크게 기여할 것으로 전망된다. 새로운 고체 에너지 저장 기술은 기존 리튬 이온 배터리의 액체를 폴리머, 첨단 세라믹 또는 기타 고체 재료로 대체하는 차세대 기술이다. 리튬 이온이 고체를 통과해 이동하게 하는 것은 어려운 기술이지만, 그로 인해 더 긴 사용 범위와 더 빠른 충전 시간을 제공한다. 새로운 고체 에너지 저장 기술은 기존 리튬 이온 배터리에서 사용되는 액체 전해질을 폴리머, 첨단 세라믹, 또는 다른 고체 재료로 대체하는 혁신적인 접근법이다. 리튬 이온이 고체를 통과해 이동하는 것은 기술적으로 어려운 과제이지만, 이를 통해 배터리의 사용 가능 범위를 확장하고 충전 시간을 단축할 수 있다. 아덴 에너지는 여러 고체 배터리 혁신 기업 중 하나로, 이온 이동의 장애를 극복하는 데 중점을 두고 있다. 특히 이 회사는 리튬 이온 배터리의 양극에서 발생하는 수상돌기 문제에 대한 강력한 해결책을 제시했다. 덴드라이트(일종의 수지상의 골격을 형성한 결정)는 리튬 이온 배터리의 양극에서 발생하는 작은 양치류의 돌기처럼 생긴 현상으로, 배터리 성능을 저하시키고 화재 위험을 증가시키는 요인이다. 2018년, 아덴 에너지는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 황화물 기반의 고체 전해질 연구 결과를 발표하며 고체 배터리 분야에서 중요한 발전을 이루었다. 아덴 에너지는 "우리 논문의 목표는 LGPS와 LSPS라는 두 가지 유형의 결정질 황화물 고체 전해질의 미세 구조를 조절하고 수정함으로써 전압 안정성을 향상시킬 수 있다는 점을 입증하는 것이다"라며 두 가지 유형의 결정질 황화물 고체 전해질에 대해 밝혔다. 더 나아가, 회사는 "황화물 고체 전해질의 미세 구조와 성능 간의 기본 메커니즘을 밝히는 것이 중요하다"며 "이는 미래 재료 및 배터리 셀 설계에 대한 지침이 될 수 있다"고 기대했다. 덴드라이트 현상은 과거에는 주로 액체 전해질을 사용하는 배터리에서만 관찰되었지만, 최근 연구에 따르면 고체 배터리에서도 문제가 될 수 있음이 밝혀졌다. 이 문제를 해결하기 위한 여러 방법이 연구되고 있는 가운데, 하버드 대학 SEAS(John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)의 재료과학 부교수 신 리(Xin Li) 팀은 이 현상을 완전히 멈추는 데 성공했다. 하버드 대학의 언론 담당자 레아 버로우스(Leah Burrows)는 리 팀의 새로운 연구에 대해 "연구팀은 리튬화 반응을 제어하고 균일한 리튬 금속층의 도금을 촉진하기 위해 양극에 마이크론 크기의 실리콘 입자를 사용하여 덴드라이트 형성을 방지했다"고 설명했다. 버로우스는 "이 코팅된 입자가 전류 밀도가 균일하게 분포되는 표면을 만들어 덴드라이트의 성장을 막는다"고 설명했다. 또한, "이런 설계 덕분에 도금과 박리 과정이 평평한 표면에서 더 빠르게 일어날 수 있어 배터리를 약 10분 만에 재충전할 수 있다"고 덧붙였다. 리 부교수는 "우리의 설계에서 리튬 금속이 실리콘 입자를 감싸는 것은 초콜릿 트러플에 있는 헤이즐넛 코어를 단단한 초콜릿 껍질이 감싸는 것과 유사하다"라고 비유했다. 이 혁신적인 새 배터리는 현재 상업적 생산을 위한 확장 단계에 있다. 연구팀은 우표 크기의 파우치 셀을 사용하여 이번 실험을 진행했다. 이는 일반적인 대학 연구실에서 만들어진 배터리보다 10~20배 정도 크며, 실제 사용 환경에서의 데이터 수집에 충분한 크기라고 할 수 있다. 버로우스는 이 배터리의 내구성에 대해서도 언급했다. 그녀는 "배터리가 6000사이클을 거친 후에도 초기 용량의 80%를 유지하며, 이는 현재 시장에 나와 있는 다른 파우치 셀 배터리보다 우수한 성능을 나타낸다"고 말했다. 한편, 아덴 에너지는 2022년에 하버드 대학교의 기술개발실(Office of Technology Development)로부터 이 기술에 대한 독점 라이선스를 획득했다. 또한, 회사는 515만 달러(한화 약 68억원)의 시드 자금을 조달하는 데 성공했다. 이 자금은 창업 아이템을 구체화하고 개발하여 시제품을 생산하는 과정에 사용될 예정이다. 회사 측은 라이선스 획득과 벤처 자금 조달을 통해 하버드 대학의 실험실 프로토타입을 상업적 규모로 확장할 수 있게 되었다고 설명했다. 이를 통해 아덴 에너지는 전기자동차(EV) 시장에 빠르게 충전되고 안정적인 고체 리튬-금속 배터리를 제공할 수 있게 될 것으로 기대된다. 아덴 에너지는 2022년에 손바닥 크기의 파우치 셀을 개발하는 것을 첫 단계로 삼고, 향후 3~5년 이내에 전기자동차(EV)용 풀사이즈의 전고체 배터리 개발을 목표로 하고 있다. 이 회사는 2030년 이전에 이러한 배터리를 시장에 출시될 것으로 예상하고 있다. 리 부교수는 전기차의 중요성에 대해 강조하며, "전기차가 말 그대로 도로 위의 1%에 불과한 단순한 고급 패션 아이템으로 여겨져서는 안 된다"고 말했다. 그는 "청정에너지 미래를 향해 나아가기 위해서는 전기차가 일반 대중에게도 접근 가능해야 한다"고 강조했다. 그는 또한 "만약 전기차 배터리가 3년에서 5년만 지속된다면, 미국은 중고차 시장을 갖지 못할 것"이라고 지적했다. 이어 "기술은 모든 사람이 접근할 수 있어야 하며, 우리가 하고 있는 것처럼 배터리 수명을 연장하는 것은 그 과정에서 매우 중요한 부분이다"라고 덧붙였다.
- 산업
2024-01-18
글로벌 자동차업체, AI 등 디지털기능 탑재 자동차 개발 '열기'

글로벌 완성형자동차 제조업체들은 미국 테슬라와 중국 비야드(BYD) 등 인기 전기자동차(EV)에 필적할 인공지능(AI) 등 디지털기능을 탑재한 자동차개발에 열을 올리고 있다. 14일(현지시간) 로이터통신 등 외신들에 따르면 미국 라스베이거스에서 개최중인 세계최대 IT전시회 'CES'에서 자동차업계와 애널리스트들은 이구동성으로 이같이 지적했다. 테슬라가 스마트폰과 같이 무선으로 소프트웨어를 바꿀 수 있는 OTA(차량 제어기 소프트웨어를 무선으로 업데이트하는 기술) 방식을 탑재한 차량을 발표한 이후 10년이상이 걸렸다. 하지만 기존의 완성차 제조업체들은 소프트웨어로 기능과 특징이 결정되는 '소프트웨어 정의 차량(SDV)'의 개발에서 여전히 뒤떨어져 있다. 자동차 제조업체들은 최근까지 승용차∙픽업트럭의 마력과 추진력을 내세워왔지만 자동차업계에서 눈부신 기술혁신이 이루어 지고 있어 소프트웨어 기능의 향상이 소비자들의 마음을 사로잡고 있다. SDV로의 이행은 일방적으로 한방향으로 나아가지 않는다. 자동차에는 스마트폰보다도 높은 내구성과 안전성이 요구된다. 대화형AI '챗GPT' 등 새로운 AI시스템에는 오류가 따라다닌다. 또한 AI는 기존의 차량 제품 사이클과 비교해 훨씬 급속하게 변화한다. IT기업 시험용 베타판 제공 IT기업들은 제품의 정식출시전에 베타판으로 시험차원에서 소비자에게 기술을 제공하는 사례가 많지만 자동차업계에서는 현시점에서 이같은 방식은 채택하지 않고 있다. 이같은 상황에서 메르세데스-벤츠는 챗GPT를 자사의 차량에 시험적으로 탑재하는 '베타프로그램'을 개시했다. 운전전와 차량 인포테인먼트 시스템 간 자연스럼 대화를 어떤 형태로 개선할 수 있을지를 조사하고 있다. 메르세데스-벤츠의 소프트웨어 수석책임자 매거너스 오에스트베르그는 CES에서 "이전에는 베타 프로그램의 도입 등을 생각하지 않았지만 대규모언어모델(LLM)이 실제로 어떻게 도움이 될지 지켜볼 필요가 있다"고 지적했다. 그는 "기존 차량보다도 훨씬 빠른 속도로 소프트웨어를 개발해 차량에 탑재할 필요가 있다"고 덧붙였다. 오에스트베르그는 "우리는 IT인프라를 바꾸고 있으며 제조라인의 변경를 OTA로 시행하 수 있도록 제조라인을 실제로 바꾸고 있다. 딜러의 판매방식 등 모든 것을 바꾸고 있다"고 언급했다. 소프트웨어 기능 강화에는 거액의 투자가 필요하지만 반드시 순조롭게 진행되지는 않는다. 미국 GM은 지난해 12월 22일 출시한 '시보레 블레이저 EV'의 판매를 중단했다. 고객들로부터 소프트웨어의 오류에 관한 클레임이 있었전 점이 그 원인으로 꼽힌다. 지난 10일 시점에서도 소프트웨어의 수정은 이루어지지 않고 있다. GM은 소프트웨어의 변경준비가 이루어진다면 차량 소유자는 딜러에 차량을 가져가게 된다고 설명했다. 이에 대해 테슬라는 OTA기술을 채택하고 있으며 차량 소유자들이 수리를 위해 딜러에 차량을 가져갈 필요가 없다. "차량 소프트웨어 개발은 험난한 도전" 컨설팅회사 알렉스 파트너스의 글로벌 프랙티스 책임자 마크 웨이그필드는 기존 자동차 제조업체로서 테슬라에 필적하는 소프트웨어 아키텍처를 개발하는 것은 '험난하고 험난한 도전'이라고 지적했다. 독일 폭스바겐(VW)은 지난해 말 EV용 기술을 납품기간내에 개발할 수 없었던 자체 소프트웨어부문 카리아드(CARIAD) 재편을 발표했다. 개발을 서두르기 위해 IT업계에서 제휴처를 찾고 있다. VW 브랜드의 기술개발 책임자 카이 글루닉은 기존 자동차 제조업체와 소프트웨어회사에서는 일 처리방식이 다르다고 지적했다. 그는 "우리도 배우지 않으면 안된다"고 말했다. VW는 CES에서 챗GPT를 장착한 음성어시스턴트 기술을 탑재한 승용차를 연내에 투입한다고 발표했다. 제휴업체인 미국 소프트웨어회사 셀렌스의 이그발 알샤드 최고기술책임자(CTO)는 대형 자동차업체 10~15곳과 제휴 교섭 중이라고 말했다. EV 격전지는 중국 업계관계자와 애널리스트에 따르면 VW와 메르세데스 등 기존 완성차 제조업체의 격전지는 성장이 두드러진 중국 EV시장이다. 테슬라, BYD와 일부 중국 신흥EV 업체들은 게임, 화상회의 등 고정밀의 인포테인먼트 기능을 탑재한 차량디스플레이를 제공하고 있다. 중국의 복수 자동차 제조업체들은 이번 CES에서 인텔리젠트화가 이루어진 차량 두뇌가 될 고성능반도체를 미국의 엔비디아와 인텔로부터 조달하는 계약을 발표했다. 중국 승용차협회에 따르면 지난해 중국시장에서는 BYD 등 자국 브랜드가 시장점유율을 확대했다. 반면 해외업체의 점유율은 축소됐다. 혼다는 시장점유율 회복을 위해 2022년에 소니그룹과 EV합작회사 소니∙혼다 모빌리티를 설립했다. 이 회사의 미즈노 야스히데(水野泰秀) 최고경영자(CEO)는 혼다에서도 노하우가 없다면서 합작회사의 중요성을 강조했다. 과금 과제 새로운 소프트웨어 개발과 투입은 기존 자동차제조업체의 과제이지만 소비자들로부터 과금을 징수할 수 있을지는 또다른 문제다. 일부 자동차제조업체들은 반자율운전 등 기능에 정액요금을 부과하고 있지만 컨설팅회사 딜로이드의 조사에서는 소프트웨어 기능에 추가요금을 지불할 것이라고 응답한 소비자는 25%에 그쳤다. 현대차의 호세 무뇨스 최고집행책임자(COO)는 "CES에서 새로운 소프트웨어 기능에서 추가요금을 과금할 수 있는 것은 최대 3~5년이며 그 이후에는 이같은 기능은 진부해질 것"이라며 "고객들의 요구정도는 항상 매우 높다"고 말했다.
- IT/바이오
2024-01-14
최첨단 2나노 기술개발 경쟁 치열⋯삼성·인텔, TSMC 맹추격

대만, 한국, 미국 반도체업체들이 최첨단 파운드리(위탁생산) 공정인 2나노 기술개발 경쟁을 치열하게 벌이고 있다고 파이낸셜타임스(FT)가 11일(현지시간) 보도했다. FT는 전문가들을 인용해 2나노 부문에서 세계 파운드리 1위 업체인 대만의 TSMC가 우세한 것으로 보이지만 삼성전자와 인텔이 격차를 좁힐 기회가 있다는 기대도 있다고 보도했다. 나노(㎚·10억분의 1m)는 반도체 회로 선폭을 의미하는 단위로, 선폭이 좁을수록 소비전력이 줄고 처리 속도가 빨라진다. 현재 세계에서 가장 앞선 양산 기술은 3나노다. 차세대 첨단 반도체 부문에서 기술적 우위를 차지하는 기업은 지난해 매출 5000억 달러(약 660조원) 규모 시장을 선점할 수 있다고 FT는 분석했다. 업계 소식통들은 TSMC가 이미 2나노 시제품 공정 테스트 결과를 애플과 엔비디아 등 일부 대형 고객에게 보여줬으며 2025년 2나노 반도체 양산을 시작한다고 전했다. 이에 맞서 삼성전자는 엔비디아 등 대형 고객의 관심을 끌기 위해 2나노 시제품 가격 인하 버전을 제공하고 있다. 삼성은 2025년까지 2나노 반도체 양산을 시작할 준비가 돼 있다고 말했다. 미국 헤지펀드 돌턴 인베스트먼트의 제임스 림 애널리스트는 "삼성은 2나노를 게임 체인저로 보고 있다"며 "그러나 삼성이 TSMC보다 더 잘할지에 관해 회의적이다"라고 지적했다. 현재 고급 파운드리 시장에서 TSMC의 점유율은 66%, 삼성은 25%다. 삼성은 작년에 3나노 반도체 대량생산을 시작했다. 미국 퀄컴은 고급 스마트폰 프로세서에 삼성 2나노 반도체를 쓸 것으로 전해졌다. 전문가들은 삼성이 3나노 반도체를 가장 먼저 출시했지만 수율에 문제가 있다고 지적했다. 소식통들은 수율이 60%로, 고객 기대치보다 훨씬 낮다고 분석했다. 인텔은 내년 말까지 차세대 반도체를 생산하겠다는 과감한 주장을 내놨다. 이렇게 할 경우 아시아 경쟁사들보다 앞설 수 있지만 성능에 대한 의구심은 남아있다고 FT는 전했다. 또 인텔이 차세대 반도체를 홍보하고 반도체 디자인 업체에 무료 테스트 생산을 제공하는 것과 관련해, TSMC가 이미 시장에 출시된 자사의 최신 3나노 변종과 비교할 만한 수준이라고 보고 여유로운 자세라고 FT가 지적했다. FT는 삼성과 인텔이 중국 관련 우려로 TSMC 의존도를 낮추는 분위기에서 반사 이익을 얻기를 바라는 것 같다고 분석했다.
- IT/바이오
2023-12-12
SKC, 이차전지·음극재 등 미래 청사진 공개…테크데이 개최

SKC(대표이사 박원철)는 9일 서울 종로구 본사에서 'SKC 테크 데이 2023'을 개최하고 주력 사업과 신규 사업의 기술 청사진을 공개했다. SKC 테크 데이는 SKC의 연구개발 현황과 기술 로드맵을 시장과 공유하는 행사다. SKC의 핵심 사업으로 자리 잡은 이차전지용 동박과 함께 실리콘 음극재, 반도체 글라스 기판, 친환경 생분해 소재 등 새로운 사업의 다양한 기술을 소개했다. 주력인 이차전지 소재사업과 관련해서는 4680 원통형 배터리용 동박 개발 성과와 함께 전고체 배터리 등 미래 이차전지용 음극 집전체 연구개발 방향을 공유했다. 아울러 동박 관련 특허자산 보유 현황도 공개했다. SK넥실리스의 이차전지용 동박 특허 출원 건수는 올해 3월 230건으로 기준 업계 최다 특허망을 가지고 있다. 동박은 이차전지의 성능은 물론이고, 이차전지 제조사의 생산성까지 크게 좌우한다는 점에서 고도의 제조 기술력이 요구된다. SK넥실리스는 꾸준한 연구개발을 통해 확보해 온 기술을 기반으로 최고의 품질의 동박을 생산하고 있다. 안중규 SK넥실리스 소재기술개발센터장은 "높은 강도, 연신율, 내열성은 물론 부식 방지 등 미래 이차전지용 음극 집전체에 필요한 물성을 갖춘 다양한 고객 맞춤 솔루션을 개발 중"이라고 말했다. 또 SKC는 올해 실리콘 음극재 자회사 '얼티머스'를 설립했다. 작년 1월에는 영국 기술기업 '넥세온'의 최대주주가 됐다. SKC는 넥세온의 기술을 활용해 내년 1월 실리콘 음극재 시범 생산을 시작할 예정이다. 반도체 소재와 부품 분야에서 SKC는 글라스 기판사업 투자사 '앱솔릭스'를 설립했다. 이 회사는 올해 말 세계 최초로 고성능 컴퓨팅용 글라스 기판 양산 공장을 완공한다. 또한 스마트 팩토리 기반의 양산 준비와 특허 출원 현황, 소자 내장 기술을 확대 적용한 '인공지능(AI) 학습 가속기' 등 차세대 제품 개발 방향도 공유했다. 올해 10월 SKC의 자회사가 된 ISC는 반도체 테스트 솔루션용 핵심 부품인 러버 소켓 시장에서의 뛰어난 경쟁력을 강조했다. 2003년 세계 최초로 러버 소켓 양산에 성공한 이후, ISC는 후발 경쟁 기업과 10년 이상의 기술 격차를 유지하고 있는 것으로 평가된다. SK넥실리스와 마찬가지로 ISC는 테스트 소켓 분야에서 업계 최초인 578건에 이르는 최다 특허망을 구축하고 있다. 메모리·비메모리 반도체 제조사와 팹리스, 대규모 서버 등을 보유한 빅테크 등 300개 이상의 글로벌 주요 기업이 ISC의 고객사로 있다. SKC는 올해 한국ESG기준원이 매년 발표하는 ESG 평가에서 참여 기업 중 최상위 등급인 ‘A+(플러스)’를 획득했다. 2021년과 2022년에 연속으로 A 등급을 받은 SKC는 이차전지, 반도체, 친환경 소재 중심으로 사업을 지속적으로 재편하며 ESG 경영을 강화해왔다. 또한, SKC는 지난 8월에는 MSCI 평가에서 전년도 BBB 등급에서 A 등급으로 상향 조정되는 성과를 이루었다. SKC는 "수십 년에 걸친 지속적인 연구개발을 통해 확보한 핵심 기술을 기반으로, 다른 누구도 쉽게 따라오기 어려운 '기술적 우위'를 가진 기업으로 발전해 나가고 있다'"고 말했다. 또한 "미래 시장을 향한 SKC의 기술 전략에 대해 지속적으로 소통하며 이를 적극적으로 추진해 나가겠다"고 밝혔다.
- 산업
2023-11-09
리튬이온전지보다 저렴하고 안전한 '수계이차전지' 개발

리튬이온 배터리는 현재 가장 널리 사용되는 에너지 저장 장치 중 하나이지만, 여러 문제점들이 도출되고 있다. 주요 원료의 비싼 가격과 한정된 매장량, 그리고 화재 위험성 등 다양한 문제점들이 제기되고 있어 대안이 필요하다. 이에, 많은 연구자들이 경제적이면서도 안전한 리튬이온 배터리의 대체품을 개발하기 위해 노력하고 있다. 과학기술·의학전문 매체 사이언스엑스(Science X)에 따르면, 한국과학기술원(KIST)의 오시형 박사팀은 비용과 안전을 충족하는 수계이차전지를 개발했다. 이 연구는 '에너지 스토리지 머티리얼(Journal Energy Storage Materials)' 저널에 게재됐다. 수계이차전지는 리튬이온전지에 비해 원재료 비용이 상당히 저렴하며, 경제적인 이점이 있다. 다만 물이 분해되면서 발생하는 수소 가스와 관련된 내부 압력 상승과 전해질 고갈 문제로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있었다. 과학자들은 지금까지 금속 음극과 전해질 사이에서 발생하는 수소를 줄이기 위해 표면 보호층을 개발하여 접촉 면적을 최소화하는 방법을 사용해왔다. 그럼에도 불구하고, 금속 음극의 부식과 그에 따른 부반응으로 인해 전해질의 물이 지속적으로 분해되어 수소 가스가 발생, 이로 인해 장기간 사용랑 경우 폭발 위험이 존재했다. 이 문제를 해결하기 위해 오시형 박사 연구팀은 전지 내에서 발생하는 수소 가스를 자동으로 물로 변환시키는 새로운 방법을 개발했다. 이산화망간과 팔라듐으로 구성된 복합촉매를 이용해 전지의 성능과 안전성을 동시에 향상시킨 것. 이산화망간은 일반적으로 수소 가스와 반응하지 않지만, 팔라듐을 약간 첨가하면 수소 가스가 촉매에 더 쉽게 흡수되어 물로 변환된다. 연구팀은 이번에 개발한 이 새로운 촉매를 사용한 프로토타입 셀에서는, 셀 내부 압력이 0.1기압으로 매우 안정적인 상태를 유지했으며, 전해질의 고갈 현상도 발견되지 않았다고 밝혔다. 이 연구는 수계 이차전지의 주요 안전 문제 중 하나를 효과적으로 해결해, 향후 에너지 저장 장치(ESS)의 상용화에 있어서 중요한 진전을 가져올 것으로 예상된다. 리튬이온전지를 더 경제적이고 안전한 수계이차배터리로 대체한다면, 글로벌 에너지 저장 시스템(ESS) 시장의 빠른 성장을 촉진할 가능성이 있다. KIST의 오시형 박사는 "이 기술은 수계이차전지에 적용될 수 있는 내장형 안전 메커니즘 기반의 맞춤형 안전 전략과 연관되어 있으며, 위험 요소를 자동으로 제어한다"고 말했다. 그는 또한 "이 기술은 수소 가스 누출이 큰 위험 요소인 수소 충전소와 원자력 발전소 등의 다양한 산업 시설에서도 활용될 수 있어 사람들의 안전을 더욱 보장할 수 있을 것"이라고 강조했다. 한편, 수계이차전지는 친환경적이고 안전한 특성을 가지고 있으며, 원재료 비용도 리튬이온전지에 비해 약 10분의 1 수준으로 경제적이라는 장점이 있다. 수계이차전지가 원료물질이 고가이면서 폭발 가능성이 높은 유기용매 전해질을 사용하는 리튬이온전지를 대체한다면 중대형 이차전지의 보급이 대규모로 확대될 수 있다. 이번 연구는 한국 과학기술정보통신부의 지원을 받아, 나노미래소재원천기술개발사업과 중견연구자지원사업을 통해 진행됐다.
- 산업
2023-10-24
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