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2024-11-22 (금)

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[신소재 신기술(89)] 화장품 미세플라스틱 대체 신소재 개발

영국에서 화장품 미세플라스틱을 대체할 수 있는 신소재가 개발됐다. 미세플라스틱은 크기가 5mm 이하인 작은 플라스틱 조각으로, 1차 미세플라스틱과 2차 미세플라스틱의 두 가지 경로로 생성된다. 1차 미세플라스틱은 처음부터 작은 크기로 만들어진 플라스틱이다. 예를 들어 세안제와 치약 등에 들어 있는 미세플라스틱 알갱이, 화장품에 사용되는 마이크로비즈, 플라스틱 제품 제조 과정에서 발생하는 작은 플라스틱 조각 등이 있다. 2차 미세플라스틱은 큰 플라스틱 제품이 자외선이나 파도 등에 의해 작게 쪼개지면서 생긴 것을 말한다. 예를 들면 비닐봉투, 플라스틱 페트병, 합성섬유 의류 등이 2차 미세플라스틱이 생기는 원인이 될 수 있다. 미세플라스틱은 너무 작아서 하수 처리 시설에서 걸러지지 않고 강이나 바다 등으로 흘러들어가 환경 오염을 일으킨다. 또한 먹이 사슬을 통해 물고기, 조개 등 해양 생물의 몸 속에 축적되어 결국 우리 식탁까지 위협할 수 있다. 신소재 IP 플랫폼 '아기풀(AggiePol)' 개발 이러한 환경 오염 문제를 해결하기 위해 생분해성 폴리머 전문 기업인 테이샤 테크놀로지스(Teysha Technologies)는 유럽 화장품 산업에서 사용되는 미세 플라스틱을 대체할 수 있는 신소재 IP 플랫폼 '아기풀(AggiePol)'을 개발했다고 프로페셔널 뷰티가 전했다. 테이샤는 글로벌 기업들과 협력해 아기풀을 석유 기반 폴리카보네이트 플라스틱 대체제로 활용해 화장품 산업의 미세플라스틱 폐기물을 크게 줄일 계획이다. 영국 소비자들은 65% 이상이 지속 가능한 대안을 찾기 위해 화장품 구매 시 '클린 성분'을 중요하게 여기는 것으로 나타났다. 영국은 2018년에 화장품 미세 플라스틱 사용을 금지했지만, 여전히 증점제(액체의 점성을 높여서 걸쭉하게 만드는 물질), 필름 형성제, 안정제 등 다른 성분을 통해 미세플라스틱이 배출되고 있다. 유럽화학물질청(ECHA)에 따르면 매년 화장품에서 발생하는 미세플라스틱 약 8700톤 중 절반 가량이 환경으로 유출되고 있다. 인류가 화석 연료로 만든 플라스틱을 사용하기 시작한 것은 1세기가 조금 넘었다. 2차 세계 대전 이후 수천 개의 새로운 플라스틱 제품의 생산과 개발이 가속화되면서 오늘날 플라스틱이 없는 삶은 상상할 수도 없게 됐다. 오늘날 일회용 플라스틱은 매년 생산되는 플라스틱의 40%를 차지하고 있다. 세계 각국은 급속히 늘어난 일회용 플라스틱 제품을 처리하기 위해 골머리를 앓고 있다. 테이샤가 개발한 아기풀은 생분해성 바이오 플라스틱 신소재다. 농업 부산물이나 식품 폐기물 등 천연 원료에서 추출되며, 미세플라스틱을 대체할 수 있는 친환경적인 소재로 주목받고 있다. OECD 생분해성 인증 획득 아기풀은 자연 분해돼 무해한 당 성분으로 변하며, OECD 310 테스트를 통과해 생분해성 인증을 획득했다. 테이샤 테크놀로지스는 다양한 제품 라인, 생산 기술 및 고객 요구 사항에 맞춰 아기풀 화학물 및 제형 테스트를 진행했다. 아기풀 성분은 테이샤의 천연 제품 폴리카보네이트 플랫폼을 통해 추출된다. 이 플랫폼은 다양한 용도에 맞게 특성을 조절할 수 있는 폴리머를 생산할 수 있다. 재생 가능한 자원으로 만들어진 이 폴리머는 강도와 유연성을 모두ㅠ 갖추고 있으며, 가수분해를 통해 환경에 유익한 부산물로 분해된다. 구체적으로 말하자면, 폴리하이드록실 천연 재료는 단량체 구성 요소로 활용되고, 일반적인 엔지니어링 재료에서 발견되는 탄산염은 연결체로 사용된다. 폴리카보네이트의 구성에는 당류와 퀴닌산이라는 두 가지 폴리하이드록실 천연 단량체가 사용되었으며, 이를 변형하여 다양한 다양한 선형 및 초분지 폴리머와 공중합체를 생산할 수 있다. 다양한 내구성을 갖춘 '맞춤형' 플랫폼 테이샤의 플랫폼은 다양한 천연 단량체와 티올 공단량체를 조합하여 최종 제품의 강도, 열 안정성, 분해 속도를 조절할 수 있는 '맞춤형' 시스템이다. 또한 다양한 용매와 첨가제를 사용해 최종 폴리머 네트워크의 특성을 변경할 수 있다. 이를 통해 다양한 최종 제품을 만들 수 있으며, 각 제품은 사용 기간 동안 환경에 안정적으로 유지되도록 설계된다. 또한 특정 자연 조건에 장기간 노출될 때 무해한 물질로 분해되도록 설계할 수 있다. 테이샤 테크놀로지스의 최고기술책임자(CTO)인 카렌 울리 박사는 "아기풀과 같은 생분해성 소재를 화장품에 적용하는 것은 지속 가능한 제품에 대한 소비자들의 요구를 충족시킬 뿐만 아니라 업계의 새로운 기준을 제시하는 것"이라며 "소비자와 환경 모두를 위해 더 안전한 미용 제품을 만드는 데 앞장서게 되어 기쁘다"고 말했다.
- 생활경제
2024-08-02
[신소재 신기술(49)] 비건 가죽, 박테리아로 만든다?

유전자 변형 박테리아를 이용해 동물 가죽이 없이도 비건 가죽 소재를 배양하는 새로운 기술이 개발됐다. 영국 임페리얼 칼리지 런던 과학자들은 유전자 조작 박테리아를 이용해 비건 가죽을 배양해 신발 시제품을 제작했다고 더쿨다운이 지난 21일(현지시간) 보도했다. 미생물을 이용해 친환경적인 원단을 만드는 것은 새로운 것이 아니지만 연구팀은 패션 업계에서 가장 환경에 해로운 공정중 하나인 합성 화학 염료가 필요없는 자가 염색 가죽을 생산할 수 있도록 한 것은 이번이 처음이라고 인터레스팅엔지니어링은 전했다. 가죽은 지속가능한 패션 산업 내에서 많은 논쟁의 진원지였다. 가죽을 생산하려면 동물 가죽을 적절하게 가공하고, 염색하기 위해서 유해한 화학 물질을 사용해야 한다. 그로 인해 동물 학대나 환경 오염 등의 논란이 꾸준히 제기됐다. 가장 일반적인 비건 가죽 대체품은 원단이나 코팅에 석유 기반 폴리머(플라스틱)이 포함된다. 이는 동물 사육이나 화학적 처리의 필요성은 없지만 생분해가 되지 않아 플라스틱 페기물 문제에 대한 우려를 불러일으키기도 했다. 임페리얼 칼리지 연구원들은 미생물에서 기능성 직물을 얻는 소재 디자이너인 젠 케인(Jen Keane)과 협력해 박테리아 셀룰로스 시트를 활용해 가죽 시제품을 만들었다. 박테리아로 자가 염색 가죽 제작 임페리얼 칼리지에 따르면 연구팀은 내구성과 유연성이 뛰어나 섬유에 완벽하게 작용하는 미생물 셀룰로오스 시트를 생산하는 박테리아의 일종으로 자가 염색 가죽을 만들었다. 그런 다움 연구팀은 유전자를 변형해 가죽을 성장사키는 미생물이 검은 색소를 생산하도록 지시해 염색 과정을 대체했다. 연구팀은 박테리아를 '신발 모양 용기'에서 2주 동안 배양해 신발의 갑피 부분을 성장 시켰다. 셀룰로오스가 신발과 비슷해지면 연구팀은 86도에서 부드럽게 흔들어 박테리아의 검은색을 활성화해서 가죽 안쪽부터 염색했다. 연구팀은 또 신발 이외에도 정사각형 모양의 셀롤로오스 시트 2장을 함께 꿰매 검은색 지갑을 제작했다. 임페리얼은 연구팀이 "이 박테리아가 다른 미생물의 유전자를 사용해 다양한 패턴, 색상 및 캐시미어와 면과 같은 기타 직물을 생산하도록 조작할 수 있었다"고 밝혔다. 이번 연구의 공동 저자인 케네스 워커 박사는 "우리의 기술은 시제품에서 볼 수 있듯이 실제 제품을 만들 수 있을 만큼 큰 규모로 작동한다"고 말했다. 워커 박사는 "이 연구는 또한 과학자와 디자이너가 함께 작업할 때 발생할 수 있는 시너지 효과를 보여준다"고 덧붙였다. 지속가능한 패션 산업 기대 패션 산업의 친환경 미래를 위한 연구팀의 시도는 여기서 멈추지 않았다. 현재 연구팀은 가죽을 성장시키는 박테리아가 어떤 색소를 만들수 있는 지를 연구하고 있다. 연구팀과 협력자들은 영국의 생명 공학 및 생물과학 연구위원회로부터 250만달러의 자금을 지원받아 합성 생물학을 사용해 패션 산업의 폐기물 절감 연구를 계획하고 있다. 그동안 몇몇 스타트업이 버섯을 활용한 비건 가죽이나 파인애플 잎, 선인장을 사용해 플라스틱이 없는 식물성(비건) 가죽을 만들었지만 대량 생산으로 이어진 사례는 거의 없다. 이번 연구의 제1저자인 톰 엘리스 교수는 "지속가능한 자가 염색 가죽 대체품을 생산할 수 있는 새롭고 빠른 방법을 개발한 것은 중요한 성과"라고 평가했다. 엘리스 교수는 "박테리아의 셀룰로오스는 본질적으로 비건이다. 박테리아 셀룰로오스의 성장에는 가죽을 생산하기 위해 소를 사육하는 데 필요한 탄소 배출량, 물, 토지 사용량 중의 극히 일부분만 필요하다. 박테리아 셀룰로오스는 플라스틱 기반의 가죽 대체제와 달리 석유화학 물질 없이도 가죽을 생산할 수 있으며, 안전하고 무독성으로 생분해된다"고 말했다.
- 포커스온
2024-05-23
[먹을까? 말까?(2)] 소금 대체제, 조기 사망 위험 감소

요리할 때 소금 대체제를 사용하는 것은 심혈관 질환으로 인한 조기 사망 위험을 낮춘다는 연구 결과가 나왔다. CNN은 지난 8일(현지시간) 호주 본드 대학교 연구원들이 진행한 최신 연구에서 식단에서 염화나트륨 함량을 낮춘 소금 대체제를 섭취하면 보다 건강한 생활을 영위할 수 있다는 새로운 결과가 나왔다고 전했다. 이번 연구에서는 일반 소금(정제염, 약 100% 염화나트륨, 경우에 따라 요오드 첨가)과 염화나트륨 함량을 약 75%로 낮추고 나머지 25%는 염화칼륨으로 채운 소금 대체제를 비교했다. 소금 대체제는 일반 소금(정제염) 대신 사용할 수 있는 조미료로 나트륨 함량은 낮추고 다른 미네랄을 함유하고 있다. 대표적인 대체 소금으로는 저나트륨 소금, 칼륨 소금, 죽염, 히말라야 소금, 허브 소금 등이 있다. 소금 대체제 사용과 조기 사망 위험 감소 사이의 연관성을 발견한 이 연구는 미국 내과 의사협회 학술지 '내과연보(Annals of Internal Medicine)'에 게재됐다. 연구를 주도한 호주 본드 대학교의 로아이 알바르코니 박사는 "장기적으로 최대 10년 동안 소금 대체제를 사용하면 심혈관 질환 개선에 효과가 있다는 증거를 제시하게 되어 기쁘다. 이전 연구들은 단기적인 효과, 즉 2주만 지속되는 결과에 집중하는 경향이 있었다"라고 말했다. 혈압 조절제와 유사한 효과 연구팀은 2023년 8월 23일까지 발표된 16건의 무작위 대조 시험을 체계적으로 검토했다. 연구 대상자는 총 3만5251명이며, 평균 연령은 64세였고 심혈관 질환 위험이 높은 것으로 나타났다. 시험은 주로 중국에서 진행되었으며 영국, 대만, 페루, 네덜란드, 노르웨이 등에서도 일부 시험이 진행됐다. 연구 결과의 약 70%는 주로 중국에서 나왔다. 이에 알바르코니 박사는 "서양 국가에서 소금 대체제 연구가 얼마나 적게 이루어졌는지 놀랐다. 이는 부분적으로 우리가 서구 상황에서 소금 대체제가 효과적이라는 것을 확인할 수 있는 충분한 증거가 없어 서양 집단에 대한 근거의 질을 '낮음에서 매우 낮음'으로 평가한 이유이기도 하다"고 말했다. 연구팀은 소금 대체제 사용 시 소변 및 혈압의 나트륨 함량이 감소하는 것을 확인했으며, 이는 혈압 조절제와 유사한 효과라고 설명했다. 알바르코니 박사는 이러한 현상이 사망 위험 감소를 설명할 수 있다고 말했다. 소금 대체제 연구의 한계 한편, 연구팀은 일부 시험에서 소금 대체제의 성분 검증이 이루어지지 않았거나 연구원이 참가자에게 제공하는 대신 참가자가 직접 구매한 제품을 사용했다는 한계를 인정했다. 서양 상황에 이 연구 결과를 적용하기 어려운 또 다른 이유는 북미 지역의 소금 섭취 패턴이 "가공 식품과 레스토랑 음식에 의해 좌우되는 반면, 이 연구는 가정 요리 시 소금을 많이 첨가하는 것에 의해 더 많이 좌우된다"라고 알바르코니 박사는 설명했다. 미국 심장 협회는 대부분의 성인, 특히 고혈압 환자의 경우 1일 나트륨 권장 섭취량은 1500mg 이하, 최대 2300mg을 넘지 않아야 한다고 강조했다. 알바르코니 박사는 이메일을 통해 CNN에 "음식 섭취의 대부분이 포장 음식이나 식당 음식에서 나온다면 나트륨 섭취량이 너무 높을 가능성이 있다"면서 "부종이나 피로, 고혈압, 갈증 증가 또는 배뇨와 같은 나트륨을 너무 많이 섭취했을 수 있는 몇 가지 신체적 징후가 있다"고 설명했다. 그는 "섭취량이 걱정된다면 전문가에게 의료 또는 영양 관련 조언을 구하는 것이 좋다"고 덧붙였다. 포장식품, 나트륨 함량 확인 필수 포장식품을 구입할 때는 라벨에 표시된 나트륨 함량을 확인해야 한다. 가금류나 시리얼과 같은 일부 식품에는 생각보다 더 많은 나트륨이 포함되어 있을 수 있다. 표준 크기 피클 하나에는 일반적으로 약 1500mg의 소금이 들어 있다. 전문가들은 가정 요리에서 단순히 소금을 제거하여 소금 소비를 줄이는 것 외에도 연구에 사용된 것과 같은 구성의 소금 대체제를 구입하거나 대신에 허브나 향신료 등 무염 조미료를 사용하여 음식에 풍미를 더할 수 있다고 말했다. 한편, 연구팀은 신장 결핍 환자와 같이 칼륨에 민감한 환자를 포함하여 '미량 영양소에 민감한' 환자에게 소금 대체제가 안전한지 확인하기 위해 더 많은 연구가 필요하다고 말했다. 또한 대체 소금이라고 해서 모두 건강에 유익한 것은 아니다. 일반 정제염과 같이 섭취량에 주의해야 하며. 툭정 질병이 있는 경우 의사와 상담후 사용하는 것이 좋다.
- 생활경제
2024-04-11
걷기부터 근력운동까지! 다양한 운동이 우울증 완화에 도움

운동이 우울증을 완화하는 데 특히 효과적이라는 연구 결과가 발표됐다. 조깅과 요가, 근력운동, 심지어 산책과 같은 간단한 활동도 우울증을 크게 완화시키는 것으로 나타났다. 미국의 과학문화 포털 스터디파인즈(studyfinds)는 지난 14일(현지시간) 퀸즐랜드 대학의 마이클 노텔(Michael Noetel) 박사가 이끄는 연구팀의 운동이 우울증을 완화하는 데 특히 효과적이라는 연구 결과를 소개했다. 이 연구에 따르면, 운동은 우울증을 완화하는데 매우 효과적이다. 이는 운동이 단독으로 이루어지거나 심리치료 및 약물치료와 같은 기존의 치료 방법과 병행될 때에도 마찬가지다. 연구팀은 이러한 긍정적인 결과에도 불구하고, 많은 연구 결과들의 신뢰성이 아직 낮다고 지적하며 추가적인 연구가 필요하다고 강조했다. 그럼에도 불구하고, 그들은 이러한 유형의 신체 활동을 우울증 치료 전략의 핵심 요소로 고려해야 한다고 권장했다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계적으로 3억 명이 넘는 사람들이 우울증을 겪고 있다. 운동은 흔히 심리치료 및 약물치료와 병행하여 권장되지만, 우울증 완화를 위한 구체적인 운동 방법에 대한 치료 지침은 아직 명확하지 않다. 연구팀은 명확성을 확보하기 위해 1만4000명 이상의 참가자를 포함한 218건의 임상 시험을 검토해 운동이 기존의 우울증 치료법과 어떻게 비교되는지 분석했다. 이러한 광범위한 분석을 통해 댄스, 걷기, 조깅, 요가, 근력 운동, 다양한 유산소 운동, 태극권 등 여러 형태의 운동이 우울증 감소에 상당한 효과를 보였음을 확인했다. 특히 운동을 처방 약물과 결합하거나 유산소 운동을 심리치료와 함께 진행하는 것이 치료 효과를 개선하는 데 도움이 되는 것으로 나타났다. 이는 기존 치료법에 운동을 추가함으로써 얻을 수 있는 추가적인 이점을 제시한다. 이 연구는 성별과 연령에 따른 차이도 발견했다. 예를 들어, 요가는 남성에게 더 큰 이점을 제공하는 반면, 근력 운동은 여성에게 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 또한 요가는 노년층에게 효과가 향상되는 반면, 젊은 층은 근력 운동으로 더 많은 혜택을 경험했다. 걷기와 요가와 같은 가벼운 운동도 상당한 효과를 제공하지만, 달리기나 인터벌 트레이닝과 같은 격렬한 운동이 더욱 효과적이었다. 다양한 건강 상태를 가진 사람들과 우울증의 심각도 수준이 다른 인구 집단 전반에서 운동은 일관되게 효과적임이 입증됐다. 이 연구는 개인적으로 수행하는 운동과 그룹에서 이루어지는 운동 모두에서 유의한 효과를 관찰했으며, 사회적 상호작용, 마음챙김, 자연과의 교감과 같은 요소가 긍정적인 결과에 기여할 수 있음을 시사했다. 연구 저자들은 "우리의 연구 결과는 우울증 치료에 있어, 특히 격렬한 강도의 운동을 임상 실습 지침에 포함시키는 것을 지지합니다"라고 말했다. 그들은 "보건 시스템이 우울증과 관련된 신체적 건강 위험을 줄이는 동시에, 이러한 치료 방법을 기존의 치료법에 대한 보조적인 방안이나 대체제로 제공할 필요가 있다"고 덧붙였다. 말라가 대학의 후안 앙헬 벨론(Juan Ángel Bellón) 교수는 사설을 통해 "1차 진료 의사들은 이제 경미하거나 중등도의 우울증 환자들에게 운동, 심리치료, 또는 항우울제 중에서 독립적인 대안으로 선택을 권할 수 있게 되었다"고 설명했다. 그럼에도 연구 저자들은 우울증을 겪고 있는 사람들에게 규칙적인 운동이 어려울 수 있다는 점을 지적했다. 벨론 교수는 보건 서비스와 지방 및 국가 정부에게 전체 인구가 맞춤형 및 관리되는 운동 프로그램을 이용할 수 있도록 충분한 지원을 제공할 것을 촉구했다.
- 생활경제
2024-02-16
혁신적인 친환경 커피 컵 '더 굿 컵' 출시

커피를 즐기는 많은 이들이 뜨거운 커피를 마실 때 뚜껑의 불편함을 경험한 적이 있을 것이다. 뚜껑을 열면 뜨거운 커피가 흘러넘칠 위험이 있고, 자칫 잘못하면 화상 위험까지 있다. 이러한 불편함을 해결하기 위한 새로운 솔루션으로 '더 굿 컵'이 등장했다. 야후 라이프의 최근 보도에 따르면, 캐나다의 스타트업 '추즈 플래닛 A(Choose Planet A)'가 개발한 '더 굿 컵'은 혁신적인 디자인으로 뜨거운 커피를 마실 때 별도의 뚜껑이 필요 없다. '더 굿 컵'은 종이로 제작되어 재활용과 분해가 가능하며, 사용자의 편의를 위해 컵의 윗부분이 접혀 있는 디자인을 채택하고 있다. 이 제품은 커피 마실 때의 불편함을 최소화하면서 동시에 환경 보호에 기여할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. '더 굿 컵'의 출시는 커피 문화와 친환경 소비 트렌드를 결합한 혁신적인 사례로 평가받고 있다. 개발 과정 3년, 샘플 1000개 제작 '더 굿 컵'은 지속 가능한 미래를 추구하는 'Choose Planet A'가 개발했다. 이 회사는 웹사이트를 통해 "시장에 지속 가능한 플라스틱 대체제를 제공함으로써 산업 전반의 포장 재료에 대한 개선된 최종 사용 주기를 촉진하고자 한다"고 밝혔다. '더 굿 컵' 개발에는 약 3년의 시간이 소요되었으며, 이 과정에서 약 1000개의 수작업 샘플이 제작됐다. 현재 이 제품은 캐나다에서만 판매 중이지만, 앞으로 글로벌 시장으로 확대될 계획이다. 회사는 향후 전 세계적으로 제품의 디자인을 라이선스하려는 목표를 가지고 있으며, 이를 통해 제조 비용과 운송 과정에서 발생하는 폐기물을 줄이고자 한다. 플라스틱 폐기물 감소 기대 플라스틱 폐기물 감소는 현재 중대한 환경적 도전 과제 중 하나로 꼽힌다. 유엔 환경 프로그램은 플라스틱으로 인한 지구의 심각한 오염 상황을 지적하며, "우리의 행성이 플라스틱으로 질식하고 있다"고 경고한다. 특히 일회용 플라스틱 커피 뚜껑은 환경에 부정적인 영향을 끼친다. 환경 비영리 단체인 푸드 프린트(FoodPrint)에 따르면, 일회용 커피 뚜껑은 주로 재활용이 어려운 폴리프로필렌 또는 폴리스티렌 No.6으로 제작되어 환경 문제를 가중시킨다. 이러한 문제의식을 바탕으로 제작된 '더 굿 컵'은 뜨거운 커피를 마실 때의 불편함을 줄이는 동시에 환경 보호에도 기여할 수 있는 혁신적인 제품으로 기대를 모으고 있다.
- 생활경제
2023-11-08
리튬이온 배터리 대체제 개발…EV 시장 혁신 기대

리튬이온 배터리 대체제로 불이 붙거나 폭발하지 않는 솔리드 스테이트 배터리가 개발됐다고 야후가 TC(The Cool Down)를 인용 보도했다. 이 매체는 호주 알텍 배터리(Altech Batteries Ltd)와 독일 프라운호퍼 연구소(Fraunhofer Institute)가 리튬이온 배터리보다 안전하고, 저렴하며, 오래 지속되는 솔리드 스테이트 배터리(CERENERGY) 기술을 개발했다고 전했다. 이 배터리는 알루미늄, 니켈, 세라믹과 같은 저렴하고 풍부한 재료를 사용하여 제작되었으며, 리튬과 코발트와 같은 희소 자원을 사용하지 않는다. 또한, 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 배터리와 달리 화재나 폭발의 위험이 없다. CERENERGY 배터리는 현재 독일에서 파일럿 플랜트를 통해 상용화를 위한 테스트를 진행 중이며, 2024년부터 본격적인 생산이 시작될 예정이다. 리튬이온 배터리는 현재 전기차, 스마트폰, 노트북 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나 리튬과 코발트와 같은 희소 자원을 사용해 비용이 높고 화재나 폭발 위험 등의 기술적 한계가 있다. CERENERGY 배터리는 이러한 한계를 극복한 획기적인 기술이다. 따라서 전기차(EV) 보급 확대와 배터리 산업의 지속 가능한 발전에 기여할 것으로 기대된다. 안전성·경제성·환경성 획기적 개선 CERENERGY 배터리는 기존 리튬 이온 배터리보다 안전성이 크게 개선됐다. 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 배터리는 충전과 방전 과정에서 전해질이 과열되면 화재나 폭발이 발생할 수 있다. 반면, CERENERGY 배터리는 고체 전해질을 사용하기 때문에 이러한 위험이 없다. 또한, CERENERGY 배터리는 제조 비용이 40~50% 저렴할 것으로 예상된다. 이는 리튬과 코발트와 같은 희소 자원을 사용하지 않기 때문이다. 뿐만 아니라, CERENERGY 배터리는 기존 리튬이온 배터리 수명의 3배에 달하는 15년 이상 사용할 수 있을 것으로 예상된다. 한국 배터리 산업에도 기회 CERENERGY 배터리는 한국 배터리 산업에도 새로운 기회를 제공할 전망이다. 전 세계 리튬이온 배터리 시장의 약 20%를 점유하고 있는 한국은 배터리 제조의 선도 국가다. CERENERGY 배터리 기술이 상용화될 경우, 한국의 배터리 기업들은 해당 배터리의 생산을 위해 필요한 기술과 설비 투자를 확보하기 위해 노력할 것으로 예상된다. 이는 한국 배터리 산업의 경쟁력 강화로 이어질 수 있다. CERENERGY 배터리의 개발은 리튬이온 배터리의 고비용과 화재 위험 등 기술의 한계를 극복하고, 배터리 산업의 미래를 바꿀 것으로 기대된다.
- 산업
2023-11-03
설탕 대체품 알룰로스, 대량 생산 기술 개발

설탕 대체품 알룰로스 대량 생산 기술이 개발됐다. 미국 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 식품과학&기술분야 저명 학술지 '네이처스 npj 음식 과학(Nature's npj Science of Food)'에 게재된 설탕 대체품 알룰로스를 대량 생산할 수 있는 기술에 대해 소개했다. 설탕은 우리 몸에 필요한 에너지를 제공하는 주요 영양소이기도 하지만, 과다하게 섭취하면 체중이 늘거나, 제2형 당뇨병, 심장병 등의 만성질환을 일으킬 수 있다. 알룰로스는 자당보다 약 70% 정도의 당도를 가지고 있으면서도, 열량은 단지 10% 정도이며, 제2형 당뇨병 환자의 혈당 수치를 개선할 수 있다. 다만, 현재의 생산 방법으로는 알룰로스의 생산량이 낮고 품질도 높지 않아, 그 성장 가능성이 제한되고 있다. 그런데 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스(UC Davis)의 과학자들이 알룰로스 생산에 대한 중요한 돌파구를 제시했다. 알룰로스의 품질을 높이고 생산량을 증대할 수 있는 방법을 개발해 건강한 설탕 대체품의 가능성을 확대시켰다. 알룰로스는 1그램 당 약 0.4칼로리로, 일반 설탕의 4칼로리에 비해 칼로리가 상당히 낮다. 또한, 단당류로 신체 내에서 다른 신진대사 과정을 거친다. 대장에서 약 70%의 알룰로스가 흡수되며, 이는 24시간 이내에 소변으로 배출된다. 나머지 알룰로스는 대장을 통해 48시간 이내에 몸 밖으로 나온다. 그 결과, 알룰로스는 혈당이나 인슐린 수치에 별다른 영향을 주지 않는다. 현재, 알룰로스는 D-타가토스-3-에피머라아제(D-tagatose-3-epimerase,DTEase)와 D-프시코스-3-에피머라아제(D-psicose-3-epimerase, DPEase)라는 효소를 사용해 프루토스로부터 변환되는 과정을 통해 추출된다. 그러나 이 방법에는 일부 제한적인 요소가 있어, 생산량이 최대 50%에 그치며 순도도 낮게 유지되고 있다. 연구팀은 기존 효소를 개선하여 생산량을 늘리려는 시도를 넘어, 알룰로스를 새로운 방법으로 생산할 방안을 모색했다. 이 과정에서 일반적인 장내 세균인 대장균(E. coli)을 이용한 새로운 생산 방법을 찾아냈다. 이 미생물의 대사 과정을 수정해 포도당을 공급받으면 알룰로스로 변환하도록 했다. 이로 인해 62% 이상의 생산량 증가와 중요한 순도 수준도 달성할 수 있었다. 연구팀은 새로운 생산 방법이 현재 인프라와 생물화학 기술을 사용해 알룰로스 생산을 증대하는 것이 지속 가능하고 경제적이라고 설명했다. 연구자들은 논문에서 "전체 세포 촉매 기술과 인프라는 이미 산업적으로 확립되어 있고, 모델 생물인 대장균은 상업적 식품 생산과 경쟁하지 않는 원료를 사용할 수 있다"고 언급했다. 희귀 설탕인 알룰로스를 대량으로 생산할 수 있는 이 기술은 초가공 식품에 사용될 저칼로리 설탕 대체제를 제공함으로써, 전 세계적으로 증가하고 있는 비만 문제 해결에 기여할 것으로 예상된다. 더불어, 알룰로스의 생산 증가는 의학적으로 중요한 단당류 공급에도 도움을 줄 것으로 보인다. 수정된 대장균은 공급받는 모든 포도당을 소비하므로 현재의 생산 방법에서 필요한 순도 향상을 위한 추가적인 후속 작업이 줄어들 것이 예상된다. 한편, 설탕 대체제로 널리 알려진 감미료에는 스테비아가 있다. 단맛이 강한 대신 칼로리가 없고 체내 흡수가 안 되며 소변으로 그대로 배출되는 것으로 알려졌다. 그러나 스테비아가 장내 미생물 균형에 부정적인 영향을 미친다는 연구 결과도 있다. 에리스리톨 또한 저칼로리 감미료로 알려져 있다. 특정 과일에서 자연적으로 발견되는 설탕 알코올이다. 설탕과는 매우 비슷한 맛을 가졌는데 혈당이나 인슐린 수치를 급등시키지 않는다. 하지만 과도하게 섭취할 경우, 소화에 문제가 생기거나 가스 배출과 설사를 유발할 수 있다. 껌을 통해 잘 알려진 자일리톨도 단맛을 지닌 설탕 알코올이다. 산을 형성하지 않는 천연 감미료이지만 역시 섭취가 지나치면 소화계 부작용이 발생할 수 있다. 이 밖에 몽크푸르트, 사카린 등이 설탕을 대체할 감미료로 알려져 있다.
- 생활경제
2023-11-02
미래 에너지원 수소, '나노 섹션'으로 저비용 생산 가능

수소는 미래의 에너지 시스템의 핵심요소로 주목받고 있다. 전기 저장과 운송에 사용되는 수소는 트럭과 선박 추진 시스템을 기후 친화적으로 전환하거나, 산업 공정에서 천연가스 대체제로 사용될 수 있다. 전기분해를 통해 친환경적인 방식으로 수소를 생산하는 데 사용할 수 있지만 먼저 친환경 전기 확보가 필수적이다. 광촉매에서는 햇빛을 이용해 직접 물을 수소로 전환하기도 한다. 독일 기술 전문 매체 퓨처 존에 따르면 비엔나 공과대학교는 광촉매를 활용해 물을 수소로 직접 전환해 수소를 저렴하게 생산하는 새로운 솔루션을 개발했다. 광촉매의 효율과 비용은 사용되는촉매의 재료에 따라 달라진다. 특히 금속-유기 프레임워크(MOF)는 효과적인 촉매로서의 가능성이 확인됐다. 이 MOF는 넓은 범위의 태양광을 효율적으로 활용하는 데 탁월하다. 티타늄 와플 재료화학연구소의 도미니크 에더 교수가 이끄는 비엔나 공과대학교 연구팀은 티타늄과 탄소층으로 구성된 MOF를 개발했다. 이 물질은 특히 효율적으로 물을 수소로 전환할 수 있다. 이 개발 연구의 제1저자인 파블로 아얄라는 "전자 현미경으로 MOF를 보면 마치 매너 섹션(manner section)처럼 보인다"고 말했다. 그는 "즉, 와플은 금속(티타늄)이고 층을 서로 접착하는 초콜릿 처럼 보이는 것은 유기 부분(탄소)"이라고 설명했다. 나노 컷, 전자 현미경으로 관찰 여기에서 '나노 컷(cuts)'은 길쭉하지 않고 입방체 모양이며 너무 작아서 육안으로 볼 수 없다. 대체로 크기가 수 나노미터(nm)에 불과한 작은 입자는 분말을 생성한다. 아얄라에 따르면, 이 분말을 물이 있는 용기에 넣고 햇빛을 비추면, 유기-금속 부분에서 물이 산소와 수소로 나뉜다. 밀폐된 용기 안에서 위로 부풀어 오르는 가스는 멤브레인을 통해 간단하게 분리할 수 있다. 낮은 무게, 높은 수율 실험 결과에 따르면 개발된 소재는 상대적으로 낮은 무게로 많은 양의 수소를 생산한다. 아얄라는 "가장 잘 알려진 MOF 중 하나는 동일한 조건에서 우리보다 10배 적은 수소를 생산한다"고 말했다. 비엔나 공대 팀은 MOF로 기록적인 결과를 달성했다. 하지만 아얄라는 이에 대해 "프로세스는 지속적으로 개선되고 있다. 이 주제에 대한 새로운 연구가 거의 매주 발표되고 있다"고 말했다. 그러나, 효율성 측면 즉 태양 에너지가 궁극적으로 얼마나 많은 수소로 변환되는지에 관한 한 비엔나 공과대학교의 MOF를 사용한 광촉매 공정은 1퍼센트에 불과했다. 반면, 몇 달 전 미시간 대학의 연구팀은 9%라는 놀라운 수치를 발표했다. 지속가능한 수소 생산이 관건 수소 생산에서 비용은 매우 중요하다. 하지만 아얄라는 "태양은 에너지원으로서 생산성이 매우 높기 때문에 최고 효율이 필요하지 않다. 중요한 것은 지속 가능성을 유지하는 것"이라며 비용이 결정적인 요소가 아니라고 선을 그었다. 게다가 물에서는 일부 물질의 성능이 급격히 저하되는 단점이 있다. 아얄라에 따르면 "나노 컷" 분말은 몇 주 동안 좋은 전환 결과를 달성했다. 그러나 장기적인 연구는 아직 수행되지 않았다. 아얄라는 "5~10년 안에 첫 번째 애플리케이션이 등장할 수 있을 것"이라며 이러한 유형의 수소 생산 원리가 발전할 것으로 기대했다. 한편, 이러한 과정을 거쳐 생산된 수소가 어떤 유형의 플랜트에 적용될지는 아직 예측할 수 없다. 어쨌든 광촉매는 소금물이나 폐수를 포함한 모든 형태의 물에서 작동하는 것이 목표다. 광촉매를 사용하면 미래에는 수소 외에도 완전히 다른 것이 생산될 수도 있다. 예를 들어 비엔나 공과대학교에서는 이미 수중에 떠다니는 미세 플라스틱을 녹이는 데 광촉매를 사용하는 방법에 대한 연구가 진행 중이다.
- 산업
2023-09-12