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2025-09-29 (월)

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[신소재 신기술(51)] '영원한 전자제품' 약속하는 실내 태양전지 기술 등장

스웨덴 태양전지 전문회사 익제거(Exeger)가 실내의 약한 빛에서도 작동되는 혁신적인 태양전지 제품을 내놓았다고 인디펜던스가 최근 보도했다. 익제거의 광전지 소재 파워포일(Powerfoyle)은 헤드폰에서 테블릿에 이르기까지 다양한 장치에 통합할 수 있어 일회용 배터리와 케이블이 필요하지 않다. 북극에 가까운 곳에 위치한 스웨덴은 겨울철에 빛이 부족하다는 점이 익제거의 공동 설립자 조반니 필리(Giovanni Fili)가 태양을 넘어 태양광 전지의 유일한 동력원으로 눈을 돌리게 된 이유 중 하나였다. 그의 획기적인 기술은 직사광선부터 촛불에 이르기까지 거의 모든 광원에서 전기를 얻을 수 있다. 달빛으로도 전력을 생산할 수 있지만, 실제로 사용하기까지는 시간이 좀 걸린다고 이 매체는 덧붙였다. 스톡홀름 북쪽 변두리에 있는 한 공장에서는 6초마다 한 장당 수천 유로에 달하는 일급 비밀 프린터가 시트를 뿜어내고 있다. 각 시트에는 108개의 소형 태양 전지가 들어 있으며, 곧 키보드에서 헤드폰에 이르기까지 일상적인 기기에 적용될 것이다. 익제거의 파워포일 태양광 전지는 기존의 유리로 덮인 패널과는 완전히 다른 구조를 가지고 있으며, 전도체 역할을 하는 은 선을 제거했다. 또한 부분적인 그림자에 민감하지 않아 광전지 패널의 효율성을 크게 저하시키는 문제를 개선했다. 이 특허받은 재질은 거의 모든 재질로 변형되어 헤드셋, 스피 등 다양한 제품에 완벽하게 통합될 수 있으며 방수, 방진, 내충격성을 제공한다. 필리는 인디펜던스와의 인터뷰에서 "거의 칠흑같이 어두운 해저의 해조류처럼, 우리는 아주 적은 광자를 효율적으로 사용할 수 있다"고 말했다. 그가 입고 있는 티셔츠에는 회사의 기술이 전 세계 문제를 동시에 해결할 수 있는 "세상을바꾸는 기술"이라고 적혀 있었다고 이 매체는 전했다. 익제거는 현재까지 헤드폰, 무선 스피커, 자전거 헬멧 등 7개의 제품에 파워포일 태양광 전지를 적용했으며, 6개 제품의 추가 출시를 발표했다. 아디다스, 필립스, 3M 등이 익제거의 교객이며, 로지텍과 애플도 논의 중인 것으로 알려졌다. 익제거는 특히 일회용 배터리 사용을 대폭 줄이거나 완전히 없앨 수 있단느 점을 강조하고 있다. 이는 특히 스마트 홈 분야의 혁신을 가져올 수 있다. 실제로 TV 리모컨만 해도 매년 31억 개의 일회용배터리가 버려지고 있으며, 익제거의 기술은 폐배터리 오염 등의 문제를 해결하는 데 기여할 수 있다. 이 회사의 파워포일은 다양하고 내구성이 뛰어나 노트북이나 스마트폰과 같은 고전력 장치를 제외하고는 거의 모든 전자기기에 적용될 수 있다. 또한 기존 배터리의 사용 시간을 50~100% 늘릴 수 있다. 또한 익제거는 가끔 사용하는 사용자라면 전혀 충전할 필요가 없는 태양광 전지 태블릿 커버 개발도 진행하고 있다. 미국 경제매체 포브스는 필리를 아마존 창업자 제프 베이조스, 마이크로소프트(MS) 창업자 빌 게이츠, 전기 자동차 테슬라의 최고경영자(CEO) 일론 머스크와 동일한 인물에 비유하기도 했다. 한편, 익제거의 태양광 전지 기술은 태양전지를 생산하는 프린터와 마찬가지로 철저히 비밀로 유지되고 있다. 현재 스톡홀름 공장에서 매분당 수천개씩 인쇄되고 있는 파워포일의 용도조차도 일반에게 아직 공개되지 않고 있다. 필리는 "이것은 정말 엄청난 일이다. 우리는 세계 최대의 키보드 및 마우스 공급 업체와 계약을 확보했으며, 이미 세계 유수 기업 및 브랜드와 파트너십을 맺었다"고 밝혀 키보드 제품이 사용도리 것임을 암시했다. 그는 "우리 손주들은 케이블이 있었다고 웃을 것"이라면서 "이 기술은 세계를 장악할 것"이라며 자신감을 드러냈다.
- IT/바이오
2024-05-28 15:25:00
의료용 그래핀 센서 개발 기업 MCK테크, 버사리엔 한국자산 60만4000파운드에 매입

영국 서부 포레스트 오브 딘(Forest of Dean)의 첨단 소재 엔지니어링 그룹 버사리엔(Versarien)이 한국에 있는 그룹의 공장과 장비를 매각한다. 11일(현지시간) 영국 비즈니스 전문매체 펀치라인에 따르면 버사리엔은 의료용 그래핀 센서 개발 기업 MCK테크(주)와 총 60만4000만 파운드(약 10억1525만원)에 그룹의 한국 공장 및 장비를 매각하고, 그룹 소유의 특허 5건에 대한 독점 라이선스 계약과 함께 추가 비용을 지불하는 계약을 체결했다. 버사리엔은 회사 재건 전략의 일환으로 주요 사업 이외의 자산 처분을 추진하고 있으며, 2020년 한화 에어로스페이스로부터 인수한 한국 공장과 설비는 주요 사업과 연관이 없다고 판단되어 매각 대상으로 선정됐다고 이 매체는 전했다. 현재 버사리엔은 첨단 소재 회사인 고성능 나노복합소재를 개발·제조하는 에에에이씨 시로마(AAC Cyroma)와 고성능 텅스텐 카바이드 소재를 개발·제조하는 토탈 카바이드(Total Carbide) 등 성숙한 사업 부문도 매각을 위해 논의를 진행하고 있다. 추가 자산 매각 시기와 인수 자금의 규모는 아직 확실하지 않은 것으로 알려졌다. 매각 수익금은 기업 운영 및 워킹 캐피탈 충당에 사용될 예정이며, 버사리엔은 회사 재건 전략 지원을 위한 단기 및 장기 자금 조달을 계속 추진할 것으로 예상된다. 2023년 3월 31일 기준 한국 공장의 총 자산 가치는 84만4151 파운드(약 14억 3587만원)였으며, 2022년 9월 30일까지 18개월 동안 버사리엔 코리아의 순손실은 77만1690 파운드(약 13억 원)에 달했다. 버사리엔의 스티븐 홋지 최고경영자(CEO)는 "앞서 언급했던 바와 같이, 버사리엔의 전략은 영국에서 제조 부분을 최소화하고 특허, 기술 노하우 및 기타 지식재산권을 주요 파트너에게 라이센싱하는 것이다. 이 전략에 따라 한국산 CVD 그래핀 생산 장비 매각과 5건의 특허를 MCK Tech에 라이센싱하게 되어 기쁘다. MCK Tech는 의료 분야용 그래핀 센서 개발을 하는 우수한 기업이다"라고 밝혔다. 이어 홋지 CEO는 "MCK테크의 조승민 대표는 삼성테크윈과 한화에어로스페이스에서 그룹장을 역임한 후 2017년 대전의 첨단메타소재센터(CAMM)와 합작법인인 MCK테크를 설립한 국내 CVD 그래핀의 선구자 중 한 명이다. 앞으로도 CVD 그래핀 소재에 대한 접근성을 유지하고 협업을 통해 MCK테크의 성장을 지원할 수 있기를 기대한다"고 말했다. MCK테크 조승민 CEO는 "CVD 그래핀 생산 장비 인수는 CVD 그래핀 제조 및 응용 분야 개발을 위한 전략적 투자다. 삼성테크윈과 한화 에어로스페이스의 기술을 계승하여 그래핀 산업에서 선두 기업으로 자리 잡을 수 있게 됐다. 또한 저명한 그래핀 기업인 버사리엔과의 협력 관계 구축을 통해 향후 수년간 CVD 그래핀과 그래핀 플레이크 상용화에 공동 노력할 수 있게 되어 기쁘다"라고 말했다. 한편, CVD 그래핀은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition) 방법으로 합성된 그래핀을 말한다. 이 방법은 고순도의 그래핀을 대면적으로 생산할 수 있어 산업적으로 매우 중요하다. 화학기상증착 과정에서는 탄소를 함유한 가스(예: 메탄)가 높은 온도에서 촉매 금속 표면(주로 구리나 니켈) 위에 흘러가며 탄소 원자가 분리되어 촉매 표면 위에 그래핀층을 형성하게 된다. '대면적'은 그래핀이 넓은 면적에 걸쳐 균일하게 합성되었음을 의미한다. 대면적 그래핀 생산은 고기능성 전자기기, 대형 투명 전도성 필름 등 큰 규모의 응용을 가능하게 하는 중요한 기술적 달성이다. 또한 CVD 그래핀의 생산 방법은 고도로 제어 가능하여, 높은 품질의 그래핀을 일관되게 생산할 수 있는 장점이 있다. 이렇게 생산된 그래핀은 투명 전도 필름, 전자기기, 에너지 저장 장치, 각종 센서 등 다양한 고기능성 소재로의 응용이 가능하다.
- IT/바이오
2024-03-12 09:18:00
2023년 4분기 글로벌 낸드 매출, 전분기 대비 24% 급증

글로벌 낸드플래시 매출이 지난해 4분기에 전 분기 대비 24% 이상 대폭 증가한 것으로 나타났다. 낸드플래시(NAND Flash)는 비휘발성 플래시 메모리의 한 유형으로, 전원이 꺼져도 데이터를 유지할 수 있는 저장 매체다. 낸드플래시는 빠른 읽기와 쓰기 속도, 높은 밀도, 낮은 전력 소비 등의 특성으로 인해 다양한 전자기기에 널리 사용된다. 예를 들어, 스마트폰, 태블릿, USB 메모리 스틱, SSD(Solid State Drive)와 같은 저장 장치, 디지털 카메라 등에서 데이터 저장용으로 활용된다. 낸드플래시는 여러 개의 메모리 셀을 포함하며, 이 셀들이 전기적으로 데이터를 저장한다. 각 메모리 셀은 1비트에서부터 멀티 레벨 셀(MLC), 트리플 레벨 셀(TLC), 심지어 쿼드 레벨 셀(QLC)과 같이 여러 비트를 저장할 수 있도록 진화해왔다. 이러한 기술의 발달은 저장 용량을 크게 향상시키는 동시에 생산 비용을 줄이는 데 기여했다. 시장조사업체 트렌드포스는 6일 작년 4분기 전 세계 낸드 매출은 직전 3분기보다 24.5% 증가한 114억8580만달러를 기록했다고 발표했다. 트렌드포스는 "연말 프로모션에 따른 최종 수요 안정화와 부품 시장의 주문 확대로 전년 동기 대비 출하량이 호조를 보였다"며 "2024년 수요에 대한 기업 부문의 긍정적인 전망과 전력적 비축도 출하량 증가를 촉진했다"고 설명했다. 업체별로 보면 삼성전자의 작년 4분기 낸드 매출은 42억달러로 전 분기보다 44.8% 증가했다. 서버, 노트북, 스마트폰 전반에 걸쳐 수요가 급증한 영향이다. 삼성전자의 낸드 시장 점유율도 전 분기 31.4%에서 36.6%로 오르며 1위를 유지했다. SK하이닉스와 자회사 솔리다임의 작년 4분기 매출은 24억8040만달러로 전 분기보다 33.1% 상승했다. 시장 점유율도 20.2%에서 21.6%로 소폭 올라 2위를 유지했다. 3위 웨스턴디지털(WD)의 지난해 4분기 매출은 7.0% 증가한 16억6500만달러, 4위 키옥시아의 매출은 8.0% 증가한 14억4300만달러로 각각 집계됐다. 5위 마이크론은 수익성 개선을 위해 공급량을 대폭 줄여 비트 출하량은 전분기 대비 10% 이상 감소했고 매출은 1.1% 감소한 11억3750만 달러를 기록했다. 트렌드포스는 "공급망 재고 수준의 개선과 잠재적인 공급 부족을 피하려는 고객들의 주문 확대로 전통적인 비수기임에도 불구하고 2024년 1분기는 낸드 매출이 추가로 20% 더 증가할 것"이라고 전망했다. 아울러 지속적인 주문 규모 확대로 낸드 플래시 고정 가격은 평균 25% 상승할 것으로 예상했다.
- IT/바이오
2024-03-06 17:12:00
[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 13:22:00
폴더블 스마트폰, 구글 픽셀 폴드2 vs 갤럭시 Z폴드6 비교

최근 유출된 구글 픽셀 폴드2(Google Pixel Fold 2) 디자인 렌더링 이미지는 카메라 모듈 디자인이 크게 달라졌다. 22일(현지시간) 불가리아 모바일 기기 전문 매체 지에스엠아레나(GSMArena)에 의하면 구글 픽셀 폴드2는 기존 카메라 덮개 대신 둥근 직사각형 모양의 섬돌에 타원형 홈 두 개가 겹쳐져 있는 독특한 디자인으로 변경됐다. 이전 유출 사진과 유사하게 완성도가 낮아 프로토타입 느낌이 엿보이지만 실제 디자인과 유사할 가능성이 높다는 지적이다. 디자인적 완성도는 논란이 있지만 이번 렌더링 이미지는 차콜 컬러 버전을 보여준다. 내부 디스플레이는 베젤 크기를 줄이기 위해 오른쪽 상단에 숨겨진 셀프 카메라를 가지고 있다. 외부 디스플레이는 이전 모델보다 훨씬 큰 6.4인치 (모서리 포함 6.6인치)이며 가운데에 홀펀치 셀프 카메라가 있다. '홀펀치 셀프 카메라'는 스마트폰 디스플레이의 일부에 구멍 모양의 작은 카메라 모듈이 내장되어 있는 디자인을 말한다. 이러한 디자인은 전면 카메라를 화면 안쪽에 숨기고 화면의 사용 가능한 영역을 최대화하는 방법 중 하나다. 디스플레이의 일부를 뚫고 카메라를 배치하기 때문에 '홀펀치(hole-punch)'라고 불리며, '셀프 카메라(selfie camera)'는 전면 카메라를 가리키는 용어다. 따라서 '홀펀치 셀프 카메라'는 화면에 구멍 모양의 작은 카메라 모듈이 있는 스마트폰의 전면 카메라를 의미한다. 접혀 펼친 내부 디스플레이는 모서리 포함 7.9인치, 모서리 제외 시 7.6인치이며 펼친 상태에서 휴대폰 크기는 155.2 x 150.2 x 5.27mm이다. 이전 소문과 일치하게 이전 모델보다 더 정사각형 모양이며 약간 더 얇아졌다. 접힌 상태에서는 155.2 x 77.1 x 10.54mm로 최근 공개된 삼성 갤럭시 제트 폴드6(Galaxy Z Fold6)보다 더 얇다. 하단 베젤에는 USB-C 포트, 스피커 그릴, SIM 트레이가 위치하며 전원 버튼과 볼륨 버튼은 오른쪽에 있다. 또 다른 스피커 그릴과 안테나 라인은 상단 금속 프레임에 위치해 있다. 과거에는 소문에 따르면 픽셀 폴드 2가 텐서 지4(Tensor G4) 칩셋을 탑재할 가능성이 있었으며, 이 경우 출시 시기는 10월이다. 픽셀 9 및 픽셀 9 프로와 함께 출시될 수 있다. 또한, 구글은 역사상 최초로 16GB RAM과 UFS 4.0 스토리지를 탑재할 것으로 예상된다. 2024년 들어 폴더블 스마트폰 시장은 더욱 치열해지고 있다. 삼성은 6세대 폴더블 기기인 갤럭시 제트 폴드 6를 출시했고, 구글은 픽셀 폴드 2로 경쟁에 참여했다. 두 기기 모두 혁신적인 기능을 탑재하고 있지만, 디자인, 스펙, 가격 등에서 차이를 보인다. 디자인 면에서 픽셀 폴드 2는 독특하고 미래적인 디자인을 추구한다. 둥근 직사각형 카메라 섬모는 시선을 사로잡지만, 완성도에 대한 논란이 있다. 반면, 갤럭시 제트 폴드 6는 세련되고 완성도 높은 디자인을 자랑하며, 더욱 전통적인 폴더블 스마트폰의 모습을 유지한다. 색상 면에서 픽셀 폴드 2는 차콜 컬러 버전이 유출됐으며, 다양한 색상 출시 가능성이 있다. 갤럭시 제트 폴드 6는 블랙, 실버, 그린, 베이지 등 4가지 색상으로 출시되었다. 길이는 픽셀 폴드 2는 펼쳤을 때 155.2 x 150.2 x 5.27mm, 접었을 때 155.2 x 77.1 x 10.54mm다. 갤럭시 제트 폴드 6는 펼쳤을 때 158.2 x 128.1 x 6.7mm, 접었을 때 158.2 x 67.1 x 14.4mm이다. 두 기기 모두 접었을 때는 비슷하지만, 펼쳤을 때 픽셀 폴드 2가 더 정사각형에 가깝고 얇다. 아울러 픽셀 폴드2는 내부 디스플레이 베젤이 더 좁고, 외부 디스플레이가 더 큰 것이 특징이다. 반면, 갤럭시 제트 폴드 6는 더 높은 화질의 디스플레이를 제공한다. 칩셋 면에서 픽셀 폴드 2는 텐서 지4 칩셋을 사용할 가능성이 높으며, 갤럭시 제트 폴드 6는 스냅드래곤 8 제네레이션 2(Snapdragon 8 Gen 2) 칩셋을 사용한다. 두 칩셋 모두 강력한 성능을 제공하지만, 스냅드래곤 8 제네레이션 2가 더 높은 벤치마크 점수를 기록하고 있다. 칩셋(chipset)은 컴퓨터나 전자기기에서 중앙처리장치(CPU)를 비롯한 다양한 하드웨어 구성 요소들 간 통신과 데이터 전송을 관리하는 하드웨어다. 주로 마이크로프로세서, 메모리 컨트롤러, 그래픽 처리장치(GPU), 입출력 장치 등이 포함될 수 있다. 램(RAM)의 경우 픽셀 폴드 2는 구글 역사상 최초로 16GB RAM을 탑재할 것으로 예상된다. 갤럭시 제트 폴드 6는 12GB RAM을 탑재한다. RAM은 은 컴퓨터나 전자기기에서 프로그램 실행 및 데이터 처리에 임시로 사용되는 주기억장치다. 따라서 RAM 용량이 클수록 여러 앱을 동시에 실행하거나 대용량 데이터를 처리할 때 더 유리하다. 픽셀 폴드 2는 UFS 4.0 스토리지를 사용할 것으로 예상된다. 반면, 갤럭시 제트 폴드 6는 UFS 3.1 스토리지를 사용한다. UFS 4.0은 UFS 3.1보다 2배 빠른 속도를 제공한다. 따라서 픽셀 폴드 2는 앱 실행 속도, 데이터 읽고 쓰기 속도 등에서 럭시 제트 폴드 6보다 더 빠른 성능을 보여줄 것으로 예상된다. 한편, 픽셀 폴드 2의 배터리 용량은 아직 공개되지 않았다. 갤럭시 제트 폴드 6는 4400mAh 배터리를 탑재한다. 일반적으로 폴더블 스마트폰은 일반 스마트폰보다 배터리 용량이 더 크지만, 그로 인해 두꺼운 디자인을 감수해야 한다. 픽셀 폴드 2의 카메라 사양은 아직 공개되지 않았다. 갤럭시 제트 폴드 6는 후면에 50MP 메인 카메라, 12MP 울트라와이드 카메라, 10MP 망원 카메라, 전면에 10MP 카메라를 탑재한다. 픽셀 폴드 2는 구글의 뛰어난 카메라 기술을 적용하여 더욱 향상된 카메라 성능을 보여줄 것으로 기대된다. 게다가 픽셀 폴드 2의 가격은 아직 공개되지 않았다. 갤럭시 제트 폴드 6는 출시 당시 220만원에 출시되었다. 픽셀 폴드 2는 갤럭시 제트 폴드 6와 경쟁하기 위해 비슷한 가격대로 출시될 가능성이 높다. 픽셀 폴드 2는 독특하고 미래적인 디자인, 넓은 외부 디스플레이, 16GB RAM, UFS 4.0 스토리지 등의 장점을 가지고 있다. 갤럭시 제트 폴드 6는 완성도 높은 디자인, 강력한 칩셋, 고화질 디스플레이, 긴 배터리 수명 등의 장점을 가지고 있다. 사용자는 스마트폰의 최종 선택에서 디자인 선호도, 필요한 기능, 예산 등을 고려해야 한다. 픽셀 폴드 2는 독특한 디자인과 강력한 스펙을 선호하는 사용자에게 적합하며, 갤럭시 제트 폴드 6는 완성도 높은 디자인과 긴 배터리 수명을 선호하는 사용자에게 적합하다. 폴더블 스마트폰 시장의 미래 폴더블 스마트폰 시장은 더욱 빠르게 성장하고 있다. 삼성과 구글 외에도 여러 기업들이 폴더블 스마트폰 시장에 참여하고 있으며, 기술 발전과 가격 경쟁을 통해 폴더블 스마트폰은 점점 대중화될 것으로 예상된다. 향후 폴더블 스마트폰은 더욱 얇고 가벼워지며, 더 강력한 성능과 더 향상된 카메라 기능을 제공할 것으로 보인다. 또한, 새로운 디자인과 새로운 기능들이 등장해 폴더블 스마트폰 시장은 더욱 다양화될 것으로 전망된다.
- IT/바이오
2024-02-22 17:13:00
일본 반도체 르네사스, 호주 소프트웨어 개발업체 알티움 7.9조원에 매수

일본 반도체업체 르네사스 일렉트로닉스는 15일(현지시간) 미국 캘리포니아주에 본사를 둔 반도체 소프트웨어개발업체 알티움을 약 8900억 엔(7조9000억 원)으로 매수한다고 발표했다. 이날 로이터통신 등 외신들에 따르면 르네사스의 알티움 매수가격은 주당 68.50 호주달러이며 지난 14일 알티움 종에 대해 약 34%의 프리미엄을 추가한 액수다. 기업가치는 88억 호주달러(약 7조6141억 원)로 추산된다. 알티움은 클라우드상에서 프린트기판의 설계소프트를 제공하는 회사이며 호주에서 창업해 호주증시에 상장했다. 지난해 회계연도(2022년7~2023년6월) 매출액은 엔화기준은 396억 엔이며 영업이익은 약 130억 엔을 기록했다. 시바타 히데토시(柴田英利) 르네사스 사장은 기자회견에서 20% 전후의 높은 성장률, 높은 이익률을 유지하고 있는 점이 이번 인수의 주요 요인이라고 설명했다. 그는 매수자금은 주거래은행으로부터 새롭게 조달할 예정의 차입금과 사내현금으로 충당할 것이라며 사모펀드 차입은 고려하지 않고 있다고 설명했다. 시바타 사장은 EBITAD(이자비용, 세금, 감가상각비, 무형자산상각비 차감 전 이익)에 대한 순 이자부채액의 배율은 매수후에는 2.1배까지 확대하지만 앞으로 2~3년 전후에 1배이하로 억제할 수 있다는 입장을 나타냈다. 전자기기와 시스템 설계는 복수의 단계에서 많은 관계업체들이 제휴하는 등 복잡화되고 있다. 양사는 제휴해 효율적이면서 짧은 개발사이클로 설계할 수 있는 환경을 제공하는 것을 목표로 한다. 비용면과 수익면에서의 시너지를 예상하고 있지만 처음에는 투자를 가속화해 알티움의 매출을 끌어올리기를 기대하고 있으며 4~5년 후에 탑라인을 크게 늘릴 것으로 예상되고 있다. 르네사스는 호주 법원과 규제당국의 승인을 거쳐 올해 하반기에 알티움 매수를 완료할 예정이다. 시바타 사장은 1000억~2000억 엔 정도의 M&A(기업 인수및 합병)에 대해서는 앞으로도 검토할 것이라고 덧붙였다. 르네사스는 히다치(日立)제작소와 미쓰비시(三菱)전기의 반도체통합회사 NEC의 반도체자회사 2개사가 경영통합해 2010년에 출범했다. 잉여생산능력을 안으며 적자를 지속해왔지만 공장폐쇄와 인력감축으로 비용을 줄여 2015년에 흑자전환했다. 시바타 사장은 성장을 꾀하기 위해 해외 반도체기업을 연이어 매수했다. 2017년에 미국 인터실, 2019년엔 미국 인터그레이티드 디바이스 테크놀로지, 2021년에 영국 다이얼로그 세미컨텍터 등 아날로그 반도체기업 매수로 모두 1조7000억 엔(약 15조 933억원)을 투입했다.
- IT/바이오
2024-02-15 14:51:00
[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.
- 포커스온
2024-02-15 09:22:00
LG엔솔, 호주 리튬정광 8.5만t 확보…"전기차 EV 27만대분"

LG에너지솔루션이 호주에서 전기자동차(EV) 배터리의 핵심 소재인 리튬 확보에 나섰다. 14일 LG에너지솔루션은 호주 리튬 생산업체 웨스CEF(Wesfarmers Chemicals, Energy & Fertilisers)와 리튬 정광 공급계약을 체결했다고 밝혔다. 이번 계약으로 LG에너지솔루션은 올해 1년 동안 웨스CEF로부터 리튬 정광 8만5000톤(t)을 공급받게 된다. 리튬정광은 리튬 광석을 가공해 농축한 리튬 정광(Lithium concentrate)은 리튬을 포함한 광석을 채굴한 후, 이를 물리적 또는 화학적 과정을 통해 농축한 고순도 광물로, 수산화리튬과 탄산리튬의 원료로 사용된다. 리튬 정광은 주로 스포듐렌(Spodumene)과 페탈라이트(Petalite) 같은 광물에서 추출되며, 이들 광물은 리튬의 주요 원료 중 하나다. 리튬 정광은 리튬 이온 배터리의 생산, 세라믹, 유리 제조 등 다양한 산업 분야에서 사용되는 중요한 중간 원료다. 리튬 정광에서 추출한 리튬은 주로 탄산리튬(Li₂CO₃)이나 수산화리튬(LiOH)과 같은 형태로 정제되어, 배터리 제조 등에 사용된다. 리튬 정광의 수요는 전 세계적으로 전기차 및 휴대용 전자기기 시장의 성장에 힘입어 지속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 리튬 정광을 생산하는 광산의 개발과 운영도 활발히 이루어지고 있으며, 리튬 공급망 확보는 많은 기업들에게 중요한 전략적 과제가 되고 있다. LG에너지솔루션이 이번에 확보한 리튬 정광은 약 1만1000t의 수산화리튬을 생산할 수 있는 양으로, 한 번의 충전으로 500km 이상을 주행할 수 있는 고성능 전기차 약 27만 대 분량의 배터리 제작이 가능하다. 수산화리튬(Lithium Hydroxide, 화학식: LiOH)은 리튬의 수산화물 형태로, 주로 전기차 배터리, 항공 우주 산업, 그리스 제조 등에 사용되는 중요한 화학 물질이다. 전기차 배터리의 핵심 원료 중 하나로, 리튬 이온 배터리의 제조 과정에서 핵심적인 역할을 한다. 수산화리튬은 리튬 광석에서 추출한 리튬 또는 리튬 염수를 가공하여 생산한다. 탄산리튬(Lithium Carbonate, 화학식: Li₂CO₃)은 리튬의 탄산염 형태로, 전기차 배터리, 세라믹, 유리 등 다양한 산업 분야에서 쓰이는 핵심 소재다. 특히, 리튬 이온 배터리의 핵심 원료 중 하나로, 전기차의 핵심 동력원인 리튬 이온 배터리를 제조하는 데 필수적인 물질이다. LG에너지솔루션 관계자는 "이번 계약을 통해 미국 자유무역협정(FTA) 권역 내 리튬 공급망을 강화하고, 고성능 전기차 배터리 생산 확대에 필요한 핵심 원료를 확보할 수 있게 됐다"고 밝혔다. 양사는 향후 추가 공급 계약에 대해서도 논의할 예정이다. 리튬은 전기차 배터리의 핵심 원료로, 전기차 시장 성장에 따라 수요가 급증하고 있다. LG에너지솔루션은 이번 계약을 통해 미국 시장 진출을 위한 리튬 확보 기반을 마련한 것으로 평가된다. 웨스CEF는 호주 10대 기업 웨스파머스(Wesfarmers)의 자회사로, 2019년 호주 서부 마운트홀랜드 광산 프로젝트에 투자하며 리튬 생산 사업에 진출했다. 또한 웨스CEF는 세계 최대 리튬 생산 업체 칠레 SQM과 합작 법인을 설립해 광산과 수산화리튬 생산 시설을 공동으로 개발하고 있다. LG에너지솔루션은 이전에 웨스CEF와 2025년부터 5년 간 마운트홀랜드 광산 프로젝트를 통해 생산될 수산화리튬 5만t을 공급받기로 하는 계약을 체결한 바 있어, 이번 계약은 양사 간 협력의 지속적인 확대를 의미한다. LG에너지솔루션은 웨스CEF가 공급하는 수산리튬은 전량 미국의 인플레이션 감축법(IRA) 보조금 요건을 충족한다고 설명했다. 양사는 앞으로도 미국 FTA 권역 내에서 핵심 광물 및 원재료의 안정적인 공급망을 구축하기 위해 긴밀히 협력할 계획이다. 이강열 LG에너지솔루션 구매센터장(전무)은 "웨스CEF와 같은 잠재력이 높은 파트너들과의 전략적 협력 관계를 강화함으로써 핵심 원재료의 안정적 확보는 물론, 경쟁력 있는 가격의 배터리 제조를 목표로 하고 있다"고 밝혔다. 또한, LG에너지솔루션은 글로벌 원재료 시장의 불확실성, 예를 들어 특정 국가에서의 원재료 가격 급등 같은 예측 불가능한 공급망의 충격에도 불구하고, 핵심 원재료를 안정적으로 조달할 수 있는 구조적인 경영 체계를 마련하기 위한 지속적으로 노력하고 있다. 이는 글로벌 공급망 변화에 유연하게 대응할 수 있는 기반을 마련함으로써, 회사의 경쟁력을 한층 더 강화시키는 데 기여할 것으로 보인다. 미국 내에서 LG에너지솔루션은 IRA 보조금 요건을 충족하기 위해 소재 파트너들과의 전방위적 협력에 주력하고 있습니다. 이와 동시에, 미국을 벗어난 지역에서는 가격 경쟁력과 신속한 공급 대응 능력을 갖추기 위해 역량을 집중하고 있다. 이와 관련하여, LG에너지솔루션은 전 세계적으로 리튬 공급망 확보에 주력하고 있음을 확인하며, 호주의 그린테크놀로지메탈스로부터 캐나다에서 생산되는 리튬 정광의 25%, 칠레의 SQM으로부터 수산화리튬 및 탄산리튬 10만t, 그리고 호주 라이온타운으로부터 리튬 정광 70만t을 확보했다고 발표하기도 했다. 한편, 리튬 가격은 전기차 수요 감소로 현재 하락 추세를 보이고 있다. 중국 전기자동차 업체들의 수요 둔화로 이차전지에 필수 금속인 리튬 가격은 지난 1년간 약 80% 폭락했다. 영국 일간 파이낸셜타임스(FT)는 지난 1월 25일 데이터 그룹 벤치마크 미네랄 인텔리전스를 인용해 리튬 가격은 공급 과잉 영향으로 t당 1만3200달러 수준까지 하락했다고 전했다. 리튬 가격이 지난 2021~2022년 8만 달러 수준에 거래된 것에 비하면 5분의 1로 줄어든 것으로 2020년 이후 최저 수준이다. 리튬 가격은 지난 2019~2020년 t당 약 6000달러(약 800만원)였다. 현재 가격이 당시 저점 수준까지 떨어지지는 않았지만 생산업체들의 수익성은 좋지 않다. 골드만삭스는 지난달 올해 전 세계 수요의 17%에 해당하는 약 20만t의 탄산리튬 과잉이 예상된다면서 시장 균형을 맞추기 위해서는 '상당한 공급 감축'이 필요할 것이라고 전망했다. 리튬 배터리의 핵심 원자재인 탄산리튬 가격은 2022년 11월 t당 8만2900달러(약 1억1100만원)에 육박했다가 하락세로 접어든 뒤 작년 4월 약 2만7660달러(약 3700만원) 아래로 떨어졌다. 지난달 31일 기준으로는 1만3200달러(약 1766만원) 수준에 머물고 있다.
- 산업
2024-02-14 09:38:00
SK온, 미국산 천연흑연 확보로 IRA 대응력 강화

SK온이 미국산 천연 흑연을 확보하는 등 공급망 다각화를 통해 인플레이션 감축법(IRA) 대응력 강화에 나섰다. SK온은 12일 미국 음극재 파트너사인 웨스트워터 리소스(이하 웨스트워터)와 천연흑연 공급 계약을 체결했다고 발표했다. 웨스트워터는 2027∼2031년 동안 앨라배마주 켈린턴 소재 정제 공장에서 생산한 천연흑연을 SK온의 미국 공장에 공급할 예정이다. 이 계약은 개발 중인 소재가 특정 조건을 충족하면 사전 협의된 가격으로 구매하는 '조건부 오프 테이크' 계약으로, 북미 전동화 시장의 성장 속도에 따라 최대 3만4천t까지 구매 가능하다. 양사는 이번 계약을 통해 지난해 5월에 체결한 배터리 음극재 공동개발 협약에 이어 파트너십을 더욱 확대하게 됐다. 음극재는 전기화학적 재료 중 하나로서, 전지나 전자기기 등에서 음극(마이너스 극)의 역할을 하는 물질을 말한다. 전지에서 음극재는 전지의 음극에서 전자를 받아들이고, 전지에서 발생한 전기를 저장한다. 주로 사용되는 음극재로는 그래핀, 리튬, 코발트 등의 물질이 있다. 다시 말하면, 음극재는 양극재·분리막·전해질과 함께 리튬이온 배터리를 구성하는 4대 요소로, 배터리의 수명, 충전 속도 등을 좌우한다. 현재 전 세계 음극재 생산의 약 85%를 중국이 차지하고 있다. 반면, 양극재는 전기화학적 재료 중 양극(플러스 극)의 역할을 하는 물질을 가리킨다. 전지나 전자기기에서 양극재는 양극(플러스 극)에서 전자를 방출하고, 전지에서 전기를 생성하거나 사용한다. 양극재로는 주로 리튬이나 다른 금속 산화물이 사용된다. 웨스트워터는 2018년 흑연 업체를 인수한 뒤 배터리용 음극재 개발 기업으로 전환했다. 앨라배마주에서 1만7000ha(헥타르) 규모의 쿠사 흑연 매장 지대의 탐사와 채굴권을 갖고 있다. 현재 광산 근처에 올해 양산을 목표로 연산 7500t 규모의 흑연 정제 공장을 건설하고 있다. 양사는 웨스트워터에서 정제한 흑연을 사용하여 SK온이 개발 중인 배터리에 적용하고, 함께 성능을 개선할 계획이다. SK온은 이번 계약으로 음극재 원재료인 천연흑연을 구매하는 협력까지 확대됐으며, 이를 통해 IRA 대응 역량이 더욱 강화될 것이라고 말했다. IRA에 따르면 2025년부터 배터리에 들어가는 핵심광물을 외국우려기관(FEOC)에서 조달할 경우 미국에서 전기차 보조금을 받을 수 없다. 흑연은 음극재의 주요 소재로, 전 세계적으로 FEOC로 지정된 중국 기업에 의존하고 있는 상황이다. 그로 인해 배터리 산업은 새로운 기술 개발과 공급처 다변화를 위해 흑연의 FEOC 적용을 최소 2년간 유예할 것을 요구하고 있다. 한편, SK온은 음극재 공급망 다각화를 위해 2022년 호주의 시라와 천연흑연 수급을 위한 양해각서를 체결한 후, 지난해 1월에는 미국 우르빅스와 음극재 공동개발 협약을 체결했다. 양극재의 경우, 칠레 SQM과 호주의 레이크 리소스 및 글로벌 리튬과 연이어 계약을 체결하며 배터리 소재의 확보 역량을 강화하고 있다. SK온의 박종진 부사장은 "현지 유력 원소재 기업들과의 지속적인 협업을 통해 IRA에 적극적으로 대응할 것"이라고 말했다. 웨스트워터의 테렌스 크라이언 회장은 "글로벌 전기차 배터리 시장을 선도하는 SK온과의 협력에 기쁨을 느끼며, SK온의 공급망 강화를 지원하게 된 것에 만족스럽다"고 밝혔다.
- 산업
2024-02-12 10:18:00
UNIST, 실시간 변형 가능 메타 물질 개발

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 실시간으로 모양과 성질을 바꿀 수 있는 물질을 개발했다. 5일 UNIST 발표에 따르면, 신소재공학과 김지윤 교수와 제1저자 최준규 연구원 등 연구팀은 세계 최초로 실시간으로 물질의 모양과 특성을 조절할 수 있는 메타 물질을 개발했다. 기존 메타 물질은 설계된 모양과 특성을 바꿀 수 없거나 제한적으로만 변화할 수 있었지만, 이번 연구에서 개발된 메타 물질은 실시간으로 적재적소에 사용할 수 있다는 점이 특징이다. 메타 물질은 자연에 존재하는 물질과는 달리 특별한 물리적 특성을 가지도록 설계된 인공 물질이다. 예를 들어, 젤리와 같은 일반적인 물질은 세로 방향으로 누르면 가로가 늘어나지만, 메타 물질은 세로 방향으로 눌러도 가로가 줄어들 수 있다. 이러한 특성은 건축, 항공, 로봇 등 다양한 분야에서 응용될 수 있다. 다시 말하면, '메타 물질'은 일반적인 물질과는 다르게 극미세한 구조나 특수한 물성을 가진 물질을 지칭하는 용어다. 이러한 물질은 전자파 등의 에너지를 특별한 방식으로 상호 작용하거나 제어할 수 있는 특성을 갖고 있다. 최근의 연구에서는 메타 물질을 사용하여 광학 장치, 플렉서블 전자기기, 에너지 효율적인 소자 등의 다양한 응용 분야에서 혁신적인 기술이 개발되고 있다. 메타 물질은 주로 나노 기술이나 메타물질 공학을 통해 디자인되며, 다양한 형태와 특성을 갖추고 있다. UINST 연구팀은 메타 물질의 기본 단위 구조인 메타 픽셀에 액체 또는 고체로 변하게 만드는 녹는 점이 낮은 합금을 융합했다. 이어 융합된 합금의 상태가 변화하는 것을 픽셀 단위로 조절하면서 메타 물질의 다양한 성질을 구현했다. 또한, 융합된 합금을 활용하여 디지털 패턴의 정보(0=액체, 1=고체)를 표현하며, 사용자는 실시간으로 디지털 패턴 명령어를 입력할 수 있도록 설계됐다. 입력된 디지털 패턴을 통해 메타 물질의 모양, 강도, 변형 비율 등이 실시간으로 조절된다. 연구팀은 개발한 메타 물질의 활용하여 '적응형 충격 에너지 흡수 물질'을 시연했다. 이 물질은 예측하지 못한 상황에서 발생하는 충격에 따라 성질을 적절히 변형하고, 보호하는 대상에 전달되는 힘을 최소화해 손상이나 부상의 가능성을 줄였다. 연구팀은 또 메타 물질을 원하는 장소와 시간에 힘을 전달할 수 있는 '힘 전달 재료'로 성공적으로 활용했다. 김지윤 교수는 "개발한 메타 물질은 기존의 다양한 디지털 기술과 기기뿐만 아니라 딥러닝 등 인공지능 기술과도 원활하게 호환될 수 있다"며 "스스로 학습하고 주변 환경에 적응할 수 있는 혁신적인 신소재의 첫걸음이 될 것"이라고 말했다. 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼스'에 표지 논문으로 선정돼 지난달 25일 정식 출판됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 한국재료연구원 지원을 받았다.
- IT/바이오
2024-02-05 17:25:00
Z세대, 밀레니얼 세대보다 빨리 늙는 이유?

최근 Z세대가 밀레니얼 세대보다 더 빨리 늙는다는 주장이 제기됐다. Z세대는 1997년부터 2012년 사이에 태어난 세대로, 디지털 환경에 익숙하고 개방적인 사고방식을 가진 것으로 알려져 있다. 밀레니얼(M) 세대는 1980년대 초반에서 2000년대 초반에 출생한 세대를 말한다. 한국에서는 일반적으로 밀레니얼 세대와 Z 세대를 합쳐서 'MZ 세대'로 부르고 있다. 영국 일간지 데일리메일에 따르면 전문가들은 Z세대의 이러한 빠른 노화 현상의 원인으로 스트레스, 패스트푸드 소비 증가, 주로 앉아서 지내는 생활 방식, 삶의 목적 상실 등 다양한 사회적 및 생활 환경적 요인을 지목했다. 그러나 최근 틱톡에서 1900만 회 이상 조회된 바 있는 26세 인플루언서 조던 하울렛의 영상은 Z세대의 노화 문제를 더욱 부각시켰다. 하울렛은 "나는 Z 세대인데, 자주 30대나 40대로 오해받는다"며, 경제적 불안, 인플레이션, 직장 내 스트레스가 Z세대의 조기 노화의 주범이라고 주장했다. 하울렛은 비즈니스 인사이더와의 인터뷰에서 "Z세대는 9시부터 5시까지의 정규직을 유지하며 생계와 저축을 위해 애쓰고 있지만, 이로 인한 스트레스가 노화를 가속화할 수 있다"고 말했다. 그는 또 "Z세대는 장기적인 커리어 목표 달성과 30세 이전의 성공에 대한 거대한 압박감이 스트레스를 증가시키며, 이는 노화를 촉진시킨다"고 덧붙였다. 하울렛은 자신뿐만 아니라 많은 Z세대 친구들도 실제 나이보다 훨씬 더 늙어 보인다고 전했다. 이처럼 Z세대의 빠른 노화 현상은 사회적, 경제적 요인이 복합적으로 작용한 결과로, 이에 대한 근본적인 대책 마련이 요구되고 있다. 소셜미디어와 담배가 노화 주범 애틀랜타 바인 메디컬 어소시에이츠(Vine Medical Associates)의 수석 의사인 수잔 페리(Suzanne Ferree) 박사는 Z세대의 노화 가속화에 대해 소셜 미디어의 영향을 지적했다. 페리 박사는 "Z세대는 소셜 미디어를 통해 타인과 자신을 비교하며 스트레스를 받는 경우가 많은데, 이러한 스트레스가 노화를 촉진할 수 있다"고 말했다. 페리 박사는 또 Z세대의 생활 습관 변화, 특히 전자담배 사용의 증가가 피부 노화를 가속화하는 또 다른 요인이라고 거론했다. 그는 "Z세대 사이에서 전자담배 사용이 늘어나고 있는데, 이는 피부 노화를 촉진할 수 있다"고 말했다. 그밖에 스트레스가 노화 과정에 미치는 영향에 대한 연구 결과도 있다. 스트레스는 세포 DNA에 염증과 손상을 일으켜 노화를 가속화할 수 있다고 한다. 페리 박사는 "스트레스는 코르티솔 호르몬을 분비하게 하며, 이 호르몬은 피부를 구성하는 물질의 분해를 촉진하는 이화 작용 호르몬으로 작용한다"고 설명했다. 페리 박사는 젊은이들이 스트레스에 대처하는 능력이 더 우수할 수 있지만, 스트레스 수준이 지나치게 높아지면 노화가 가속될 수 있다고 덧붙였다. 미국 루이빌 대학교(the University of Louisville)의 신경학 교수인 로버트 프리들랜드(Robert Friedland) 박사는 "Z세대의 고용 불안이 초래하는 만성 스트레스는 뇌, 심장 건강, 포도당 대사 등에 부정적인 영향을 끼친다"고 지적했다. 페리 박사는 Z세대의 장시간 앉아 있는 생활 방식이 노화 현상에 영향을 줄 수 있다고 말했다. 그녀는 운동이 근육 활동을 촉진하여 노화 방지에 도움이 되는 다양한 화학적 전달물질을 분비한다고 설명했다. 그러나 앉아서 생활할 경우, 이러한 활동이 감소하여 건강에 필수적인 화학적 전달물질의 분비도 줄어든다. 스마트폰 사용 증가로 멜라토닌 분비 감소 페리 박사는 또한 스마트폰 화면 사용 시간의 증가가 멜라토닌 분비 감소와 연관되어 있다고 말했다. 멜라토닌은 수면을 조절하는 호르몬으로, 그 분비가 줄면 수면 부족을 초래할 수 있으며, 이는 노화를 가속화하는 요소로 간주된다. 특히 스마트폰이나 컴퓨터, TV 등 전자기기에서 방출되는 청색광은 멜라토닌의 분비를 더욱 억제하여 수면 패턴에 영향을 미친다고 강조했다. 전문가들은 식생활의 질이 저하되는 현상이 인간의 노화 속도에 중대한 영향을 미칠 것으로 지적했다. 프리드랜드 박사는 "현재 패스트푸드, 가공식품, 탄산음료 및 영양가 없는 음료의 소비가 증가하는 추세"라고 말했다. 페리 박사는 "식품의 질 저하가 인공 첨가물과 화학 물질 증가로 인해 "동일한 음식이 예전만큼 영양을 제공하지 못하고 있다"고 설명했다. 이러한 변화는 현대인의 식단에 부정적인 영향을 미치고 있다. 신체적 원인 외에도 감정과 정신 건강은 신체에 해를 끼쳐 노화를 가속화할 수 있다. 페리 박사는 "인생의 목적이 없다고 느끼는 Z세대는 노화가 더 빨리 진행될 수 있다"고 말했다. 밀레니얼 세대, 동안 유지 비결은? 밀레니얼 세대와 Z세대 사이의 차이를 더욱 부각시키는 것은 밀레니얼 세대가 건강한 식단, 스킨케어에 대한 깊은 이해, 메이크업 기술의 향상 등을 통해 더 젊게 유지할 수 있었던 반면, Z세대는 이러한 요소들에 덜 노출되었거나 이를 활용하는 데 있어서 제약을 겪고 있다는 점이다. 이는 1980년부터 1997년 사이에 태어난 밀레니얼 세대가 동일한 나이대의 이전 세대들에 비해 상대적으로 젊어 보일 수 있다는 의미를 담고 있다. 또한 전문가들은 밀레니얼 세대는 청소년기와 20대 초반에 효과적인 스킨케어 방법을 학습했으나, Z세대는 기술의 과도한 노출로 인해 스킨케어 제품의 부적절한 사용이 시작되어 조기 노화를 촉진할 수 있다고 지적했다. 에스테틱 분야 전문가들은 현재 10대 후반과 20대 초반의 연예인 및 인플루언서가 과거와 비교했을 때 더 빠른 노화 현상을 보이는 주된 이유 중 하나로 이를 꼽았다. 한편, 한국에서도 Z세대의 노화 문제에 대한 관심이 증가하고 있다. 최근 한국보건사회연구원의 조사 결과, Z세대 중 72.2%가 스트레스를 경험한다고 응답했으며, 이는 밀레니얼 세대의 67.7%보다 높은 비율이다. 전문가들은 Z세대가 노화 현상을 예방하기 위해 스트레스 관리, 건강한 식단 유지, 충분한 수면, 규칙적인 운동을 실천하는 것이 중요하다고 강조했다. 더불어, 미래에 대한 긍정적인 전망과 목표 의식을 가지고 생활하는 것이 노화를 늦추는 데 기여할 수 있다고 조언했다
- 생활경제
2024-01-29 11:42:00
삼성SDI, 북미 전기차 배터리 소재 확보 나선다

삼성의 배터리 제조 부문인 삼성SDI가 캐나다에서 니켈 채굴에 나선다. IT 전문 매체 샘모바일(SamMobile)에 따르면, 삼성SDI가 이차 전지 제조에 필요한 핵심 소재 확보를 위해 캐나다니켈과 투자 계약을 체결했다고 잔했다. 지난 15일(현지시간) 캐나다 토론토 증권거래소 홈페이지에 게시된 캐나다니켈 발표에 따르면 삼성SDI는 1850만달러(약 245억원) 규모의 캐나다니켈 지분을 인수하는 계약을 최근 이 회사와 체결했다. 이에 따라 삼성SDI는 캐나다니켈 지분 8.7%(1560만주)를 보유하게 된다. 캐나다니켈은 캐나다 온타리오주에서 니켈 광산을 개발하는 '크로퍼드 프로젝트'를 진행하고 있다. 이차 전지, 또는 충전식 배터리는 에너지를 전기 형태로 저장하고 필요할 때 다시 사용할 수 있는 장치다. 이차 전지는 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 이 과정을 반복할 수 있다. 이차 전지의 가장 큰 특성은 재충전이 가능하다는 점이다. 이는 일회용 배터리(일차전지)와는 다른 점으로 여러 번 충전하여 반복해서 사용할 수 있다. 이차 전지의 발전은 화석 연료 의존도를 줄이고, 재생 가능 에너지의 활용을 증가시키는 데 중요한 역할을 하고 있다. 이를 통해 에너지 효율성을 향상시키고, 탄소 배출을 줄이는 데 기여하고 있다. 이차 전지 기술의 지속적인 발전은 미래 에너지 시스템에 중대한 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이전에는 니켈-카드뮴 배터리가 널리 사용되었지만, 중금속인 카드뮴의 독성으로 인해 사용이 줄어들고 있다. 최근에는 비교적 긴 수명과 환경 친화성으로 인해 니켈-수소 배터리가 하이브리드 자동차 등에서 사용되고 있다. 이차 전지는 휴대용 전자기기, 전기자동차(EV), 에너지 저장 시스템, 비상 전원 공급 장치 등 다양한 분애에서 활용된다. 북미 전기차 배터리 소재 확보 샘모바일에 따르면, 삼성SDI는 온타리오에 위치한 캐나다 니켈의 크로포드(Crawford) 프로젝트로부터 니켈-코발트 10% 생산량도 확보하게 된다. 또 15년 동안 생산량의 20%에 대한 권리를 갖게 되며, 이는 기업 간의 상호 합의를 통해 연장 가능하다고 삼성SDI는 설명했다. 삼성SDI는 그동안 배터리 생산공장을 북미로 이전하려고 노력해 왔으며, 이차 전지 생산에 필요한 소재 확보 움직임을 보이고 있다. 또한 삼성 SDI는 미국에 전기 자동차용 배터리 공장을 짓기 위해 스텔란티스(Stellantis)와 대규모 계약을 체결했으며, 양사는 미국에 두 번째 배터리 공장 건설을 시작했다. 김익현 삼성SDI 부사장은 "이번 기회를 통해 캐나다니켈과 협력을 시작하게 되어 기쁘다"며 "배터리 제조업계의 성장에 캐나다니켈과 함께 기여할 수 있기를 기대한다"고 밝혔다. 마크 셀비(Mark Selby) 캐나다니켈 최고경영자(CEO)는 삼성SDI 투자 이후 메이저 광산회사가 회사를 인수할 수도 있다고 말했다. 캐나다니켈은 온타리오 북동부 티민스-코크레인 지역에 위치한 광산 캠프에서 대규모 노천 니켈 및 코발트 광산 건설을 계획 중이다. 이 광산에서 생산되는 재료는 전기차용 배터리 제조에 사용될 예정이다. 이러한 협력은 전기차 배터리 공급망 강화에 중요한 역할을 할 것으로 보인다.
- 산업
2024-01-17 17:49:00
도시바, 코발트 프리 5V급 리튬 이온 배터리 개발

도시바에서 코발트 사용을 배제한 코발트 프리 5V급 리튬이온 배터리를 개발했다. 리튬 이온 배터리는 휴대폰, 노트북 등의 다양한 전자기기의 저원으로 널리 사용되고 있다. 전기차에도 사용되면서 리튬 이온 배터리 시장은 꾸준하게 성장을 하고 있다. 최근에는 코발트 프리 배터리, 실리콘 음극 배터리, 고속 충전 배터리 등 새로운 기술이 개발되고 있다. 폴란드 매체 메디아24(M'edia24)에 따르면 도시바가 코발트 프리 5V(볼트)급 리튬 이온 배터리를 최근 개발했다. 이 배터리는 코발트와 니켈이 함유되지 않아 희귀 금속에 대한 의존도를 줄이고 비용을 절감할 수 있다. 또한, 5분 만에 80%까지 충전할 수 있는 고속 충전 성능을 갖추고 있다. 코발트는 고성능 배터리 제작에 필수적이지만 채굴 과정에서 환경적, 윤리적 문제가 발생할 수 있다. 코발트 프리 배터리는 이러한 문제를 해결하기 위해 개발됐다. 도시바에서 개발한 배터리는 5볼트급 고전압을 제공해 기존 배터리보다 더 높은 에너지 밀도와 효율성을 달성할 수 있다. 이는 장거리 주행이 필요한 전기차나 고성능을 요구하는 전자 기기에 유리하다. 도시바의 새로운 리튬 이온 배터리는 음극에 코발트가 없는 니켈 환원 물질을 사용한다. 기존의 리튬 이온 배터리에서 음극에 코발트가 사용되는 이유는 코발트가 음극을 안정화하고 전압을 높이는 역할을 하기 때문이다. 하지만 코발트는 희귀 금속이며 가격이 비싼 편이다. 도시바는 음극 표면에 전해액과 반응을 억제하는 기술과 부극 표면에서 용출 이온을 무해화하는 기술을 개발하여 일반적으로 사용되는 전해액에서 가스 발생을 억제했다. 이를 통해 코발트 없이도 안정적인 고전압 배터리를 만들 수 있었다. 도시바는 1.5Ah급의 라미네이트형 배터리 프로토타입을 제작하여 성능을 테스트한 결과 이 배터리는 3V 이상의 고전압, 5분간 80% 급속 충전 성능, 그리고 6000회 이상의 충전·방전을 반복해도 초기 상태에 비해 80% 이상의 용량을 유지하는 내구성을 입증했다. 도시바는 새로 개발된 리튬 이온 배터리를 2028년 실용화하는 것을 목표로 하고 있다. 전동 공구나 산업 기기 등 소형으로 고전압을 필요로 하는 용도부터 장차 자동차용 배터리까지 다양한 분야에 적용할 계획이다. 한국, 코발트 프리 배터리 개발 박차 한국에서도 코발트 프리 배터리 개발에 박차를 가하고 있다. 삼성SDI는 니켈·망간·코발트(NMC) 배터리에서 코발트 함량을 50%까지 낮춘 'NCM523' 배터리를 개발했다. 이 배터리는 기존 NMC 배터리 대비 코발트 사용량을 30% 줄일 수 있다. LG에너지솔루션은 코발트 함량을 10% 이하로 줄인 'NCM811' 배터리를 개발하고 있다. 이 배터리는 기존 NMC 배터리 대비 코발트 사용량을 90% 줄일 수 있다. SK이노베이션은 코발트 없이 니켈과 망간만을 사용한 'NMx' 배터리를 개발 중이다. 이 배터리는 코발트 사용량을 100% 없앨 수 있다. 이번 도시바의 코발트 프리 배터리 개발은 리튬 이온 배터리의 성능과 지속 가능성을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다. 희귀 금속에 대한 의존도를 줄이고 고속 충전 성능을 향상시킴으로써 전기차 등 친환경 자동차의 보급을 촉진할 수 있을 것으로 보인다.
- 산업
2023-12-13 17:34:00
[퓨처 Eyes(12)]액체 금속, 화학공학 공정 혁신 '녹색화' 기대

호주 시드니 대학교에서 저온에서 촉매 역할을 하는 액체 금속을 개발했다. 액체 금속은 말 그대로 액체 상태인 금속을 의미한다. 이러한 금속들은 특정 온도에서 액체 상태로 존재하며, 그 특성 때문에 로봇공학이나 인공 장기, 핵융합 등 여러 분야에서 다양한 용도로 활용된다. 과학 전문매체 사이키(phys.org)에 따르면 호주 시드니 대학교 화학·생명분자 공학부의 쿠로쉬 칼란타르-자데 교수와 시드니 대학교와 뉴사우스웨일스 대학교에서 활동하는 준마 탕 박사가 이끄는 연구팀은 에너지 대량 소비가 특징인 20세기 초반의 화학 공정을 대체할 새로운 기술인 액체 금속을 테스트했다고 발표했다. '네이처 나노테크놀로지'에 발표된 액체 금속에 대한 최신 연구는 화학 산업의 전환점을 제시하고 있다. 연구팀은 녹는점이 낮은 30도의 액체 갈륨에 녹는점이 높은 주석과 니켈을 용해해 액체 금속을 얻었다. 액체 금속은 높은 전도성, 낮은 점도, 그리고 가변적인 형태를 가지고 있다. 즉, 액체 금속은 고체 금속에 비해 이동성이 높고, 형태를 자유롭게 변형할 수 있다. 대표적인 액체 금속인 수은은 상온에서 액체 상태를 유지한다. 연구팀은 에너지를 대량 소비하는 전통적인 고체 촉매 대신 액체 금속을 사용하는 새로운 방법을 도입했다. 현재 화학 공정으로 금속을 생산하는 것은 전체 온실가스 배출의 약 10~15%를 차지하고 있다. 전 세계 에너지의 10% 이상을 화학 공정에서 사용하는 현재 상황에서 이번 액체 금속 기술 개발은 중요한 의미를 갖는다. 액체 금속을 사용하는 방법은 기존 고체 촉매 기반 공정에 비해 에너지 소비를 크게 줄일 수 있다. 이는 환경에 미치는 부정적인 영향을 감소시키는 동시에 산업 효율성을 향상시킬 수 있다. 이 연구는 화학 산업의 지속 가능한 미래를 위한 중요한 단계로 여겨지며, 화학 공정의 혁신과 환경 보호라는 두 가지 주요 과제를 동시에 해결할 수 있는 가능성을 제시했다. 액체 금속의 특성 액체 금속은 독특한 물리적 성질과 화학적 안정성 덕분에 전자기기와 고체 배터리의 전극 소재, 냉각 시스템, 의료기기, 로봇공학 등 다양한 분야에서 적용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 액체 금속은 뛰어난 전기 전도성을 가지고 있어, 유연한 전자기기, 인쇄 회로, 연결기기, 센서, 안테나 설계 등에 사용된다. 또한, 액체 금속의 낮은 점도와 높은 표면 장력은 미세 전자기기의 제조에 이상적이다. 아울러 액체 금속은 높은 열 전도성과 낮은 점도를 가지고 있어, 고성능 컴퓨터, 레이저 시스템, 핵 융합 반응기 등에서 발생하는 열을 효과적으로 관리하고 분산시키는 데 사용된다. 액체 금속은 핵 융합 반응기에서 냉각재로 사용되며, 핵 연료 재처리와 폐기물 관리에도 적용될 수 있다. 더 나아가 액체 금속의 생체 적합성과 유연성으로 인해, 의료 장치, 인공 장기, 생체 센서, 약물 전달 시스템 등의 개발에 활용된다. 액체 금속은 유연한 로봇, 착용 가능한 로봇 기술, 소프트 로봇공학에서 구조 및 센서 재료로서의 가능성을 가지고 있다. 액체 금속의 특성은 에너지 저장 시스템, 특히 고온 배터리와 연료 전지에서의 응용에 유리하다. 이러한 다양한 응용 분야는 액체 금속의 유연성과 기능성을 강조하며 미래 기술 발전에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 화학 공정 혁신으로 '녹색화' 기대 연구자들은 액체 금속이 기존 화학 산업의 '녹색화'를 앞당겨 화학 공정 혁신을 가져올 것으로 전망했다. 액체 금속 공정은 에너지 집약적인 고체 공정과 달리, 녹는점이 낮은 주석과 니켈을 용해하여 액체 금속의 표면으로 이동시키고 입력 분자인 카놀라유와 반응시킨다. 이 과정을 통해 작은 유기 사슬을 형성하며, 이 중에는 많은 산업에서 중요한 고에너지 연료인 프로필렌도 포함된다. 칼란타르-자데 교수는 "우리의 방법은 화학 산업이 에너지 소비를 줄이고 화학 반응을 녹색화하는 데 전례 없는 잠재력을제공한다"며 "2050년까지 화학 부문의 탄소 배출이 20% 이상을 차지할 것으로 예상되는 가운데, 패러다임 전환이 필수적이다"라고 말했다. 사진=시드니 대학교 연구팀은 녹는점이 높은 니켈과 주석을, 녹는점이 30도인 액체 갈륨 기반의 액체 금속에 용해시켜 액체 금속이라는 새로운 공정을 개발했다. 탕 박사는 "액체 갈륨에 니켈을 용해함으로써, 우리는 매우 낮은 온도에서 '슈퍼' 촉매로 작용하는 액체 니켈을 활용할 수 있게 되었다"고 설명했다. 저온에서 '슈퍼' 촉매 역할 시드니 대학교 화학 및 생명분자 공학부의 아리푸르 라힘 박사와 준마 탕 박사 팀은 액체 금속을 만든 공식을 낮은 온도 공정을 사용하여 다른 금속을 혼합함으로써 다양한 화학 반응에도 적용할 수 있다고 밝혔다. 탕 박사는 "낮은 온도에서 촉매 작용이 이루어지므로 이론적으로 주방 가스레인지에서도 가능하지만, 집에서는 시도하지 않는 것이 좋다"고 권했다. 한편 액체 금속은 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 우선 냉각제다. 액체 금속은 열을 잘 전달하기 때문에, 반도체 제조 공정이나 레이저 제조 공정에서 냉각제로 활용된다. 또 액체 금속은 열을 잘 전달하기 때문에, 전자 제품이나 자동차의 냉각 시스템에서 열전도체로 활용된다. 전기를 잘 전달하기 때문에, 전기 회로나 센서의 전기 전도체로도 사용될 수 있다. 아직 연구 초기 단계에 있지만, 이러한 다양한 용도로 인해 액체 금속은 높은 잠재력을 지닌 신소재로 평가 받고 있다.
- 포커스온
2023-11-23 10:03:00
도쿄대, 저렴하고 안정적인 나트륨 이온 배터리 음극 재료 개발

도쿄 이과대학 연구팀이 현재 주류인 리튬 이온 배터리보다 저렴하고 안정적인 고성능 나트륨 이온 배터리 음극 재료를 개발해 상용화에 한 걸음 다가섰다고 피씨 워치(PC WATCH)가 최근 보도했다. 이번에 개발된 새로운 음극 재료는 아연산화물(ZnO) 주형 하드 카본(HC-Zn)으로, 리튬이나 코발트와 같은 고가의 원소를 사용하지 않아 리튬 이온 배터리의 대안으로 기대된다. 리튬 이온 배터리는 휴대폰, 노트북, 전기차 등에 사용되는 가장 일반적인 배터리다. 리튬 이온을 저장하는 음극과 리튬 이온을 이동시키는 전해질로 구성된다. 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 수명으로 인해 널리 사용되고 있지만, 리튬이나 코발트와 같은 고가의 원소를 사용한다는 단점이 있다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리의 대안으로 개발되고 있는 배터리다. 나트륨 이온을 저장하는 음극과 나트륨 이온을 이동시키는 전해질로 구성된다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 유사한 성능을 가지고 있지만, 리튬이나 코발트와 같은 고가의 원소를 사용하지 않아 저렴한 비용으로 생산할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 마그네슘, 아연, 칼슘의 글루코니움 염산을 출발 원료로 하여 기존과 동일한 주형법으로 각 하드 카본을 합성했다. 다양한 평가를 실시한 결과, HC-Zn이 가장 우수한 전극 성능을 나타냈다고 한다. 또한 글루코늄산 아연과 아세트산 아연의 비율이 75:25인 것을 음극 재료로 사용한 나트륨 이온 배터리를 제작하고 배터리 성능을 평가한 결과, 에너지 밀도는 312Wh/kg에 이르렀다. 이는 현재 널리 사용되고 있는 리튬 이온 배터리와 비교하여 동등한 수준이다. 이번 연구로 개발된 HC-Zn 음극 재료는 기존의 그래핀 음극 재료보다 저렴하고 안정적이며, 에너지 밀도도 동등한 수준으로 나타났다. 이는 휴대폰, 노트북, 전기차 등 다양한 전자기기의 배터리 대용량화를 가능하게 할 것으로 기대된다. 또한, 리튬이나 코발트와 같은 고가의 원소를 사용하지 않아 환경 친화적인 배터리의 개발에도 기여할 것으로 전망된다.
- 생활경제
2023-11-20 17:00:00
에코프로, 3분기 영업이익 69.3% 급감⋯광물 가격 하락 영향

에코프로(ECOPRO)가 2023년 3분기 영업이익이 광물 가격 하락 등의 영향으로 약 70% 급감했다. 에코프로는 7일 공지를 통해 연결 기준 3분기 영업이익이 650억원으로, 작년 동기 대비 69.3% 감소했다고 발표했다. 이차전지와 양극활물질, 전구체 등을 전문으로 생산하는 에코프로의 3분기 매출은 1조9038억원으로 작년 동기 대비 16.7% 증가했다. 전지재료 사업의 제품 판매량은 증가세를 유지했지만, 광물 가격의 하락과 최근 테슬라 등 전기자동차 시장 성장 둔화 등이 영업이익 감소에 영향을 미친 것으로 풀이된다. 이차전지는 충전이 가능한 배터리를 의미한다. 전기를 저장했다가 필요할 때 전기 에너지로 다시 변환하여 사용할 수 있는 장치다. 이차전지는 자동차, 휴대폰, 노트북, 전기자전거 등 다양한 전자기기에 널리 사용되고 있으며, 특히 최근에는 전기자동차와 재생에너지 저장 시스템에서 핵심적인 역할을 하고 있다. 이차전지의 대표적인 예로는 리튬이온 배터리, 니켈-카드뮴 배터리, 납산 배터리 등이 있다. 에코프로의 2023년 1∼3분기 누적 매출액은 5조9854억원, 영업이익은 4176억원으로 집계됐다. 에코프로비엠의 3분기 매출액은 1조 8033억원으로 작년 동기 대비 15.4% 증가했으나, 영업이익은 459억원으로 67.6% 감소했다. 전기차용 양극재의 판매량은 증가했지만, 광물 가격의 하락과 전방 산업의 수요 부진이 수익성 감소로 이어졌다. 에코프로에이치엔은 3분기에 매출 654억원, 영업이익 115억원으로 집계됐다. 미세먼지 저감 사업 중심의 영업활동 강화에 힘입어 매출은 7.9% 증가했지만, 영업이익은 11.8% 감소했다. 에코프로 관계자는 "광물 가격의 지속적인 하락으로 영업이익이 크게 줄었다"고 언급하며, "4분기에도 어려움이 이어질 것으로 예상되는 만큼, 원가 절감 등의 조치를 적극적으로 취하여 경영난을 극복하기 위한 노력을 강화할 계획이다"라고 밝혔다. 1998년 설립된 에코프로는 대기오염 제어와 관련된 친환경 핵심 소재와 부품 개발에 주력해왔다. 2003년부터는 수입 의존도가 높은 이차전지 핵심 소재들을 단계별로 국산화하는 데 성공했다. 2016년 5월 양극 소재 사업의 전문화를 위해 에코프로비엠을 물적 분할했다. 이어 2021년 5월에는 대기환경 사업의 전문화를 위해 에코프로에이치엔을 인적 분할하고, 회사를 지주회사로 전환했다.
- 산업
2023-11-07 12:03:00
인도, 초소형 슈퍼커패시터 개발⋯에너지 저장 분야 혁신 기대

인도에서 개발된 초소형 슈퍼커패시터(콘덴서)가 에너지 저장 분야에서의 혁신을 예고했다. 과학기술 전문매체 '사이테크 데일리(SciTechDaily)'는 최근 인도 과학 연구소(Indian Institute of Science, IISc)의 응용 물리학부 연구진이 기존의 슈퍼커패시터보다 훨씬 작고 밀도가 높은 초소형 슈퍼커패시터를 개발했다고 보도했다. 화학 분야 학술지 'ACS 에너지 레터(Energy Letters)'에 게재된 최근의 연구에서, 연구원들은 전통적인 커패시터에서 사용되는 금속 전극을 대체하여, 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistors, FET)를 전하 수집기로 활용해 슈퍼커패시터를 제작했다. 이 연구를 주도한 교신 저자인 아바 미스라(Abha Misra) IAP의 교수는 "FET를 슈퍼커패시터의 전극으로 사용하는 것은 커패시터의 전하 조정 방식에 있어 혁신적인 접근이다"라고 언급했다. 현재 사용되는 커패시터들은 주로 금속 산화물 기반의 전극을 사용하지만, 이는 전자 이동성이 낮다는 한계를 가지고 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 미스라 박사 팀은 전자 이동성을 개선하고자 이황화몰리브덴(MoS₂)과 그래핀 층을 몇 원자 두께로 번갈아 가며 금 접점에 연결한 하이브리드 FET를 개발하기로 결정했다. 이들은 두 FET 전극 사이에 고체 젤 전해질을 적용하여 고체 상태의 슈퍼커패시터를 구축했다. 이 전체 구조는 이산화규소와 실리콘 베이스 위에 구축됐다. 미스라 박사는 "두 시스템을 통합하는 것이 설계의 핵심이다"라고 언급했다. 이 두 시스템은 서로 다른 전하 용량을 가진 두 개의 FET 전극과 이온성 매질인 젤 전해질로 구성된다. IAP의 박사 과정 학생이자 연구의 수석 저자 중 한 명인 비노드 판와르(Vinod PanWar)는 트랜지스터의 모든 이상적인 특성을 구현하기 위한 장치 제작이 어려웠다고 말했다. 이 초소형 슈퍼 커패시터는 매우 작아 현미경 없이는 볼 수 없으며, 제작 과정에서는 높은 정밀도와 뛰어난 손기술이 필요하다. 현미경으로 관찰 가능 크기와 무게 면에서 기존 슈퍼커패시터를 능가하는 이 초소형 슈퍼커패시터는 배터리를 대체할 수 있는 새로운 가능성을 제시하고 있다. 연구팀은 전계 효과 트랜지스터(FET)와 이황화 몰리브덴(MoS₂)과 그래핀 층을 통합해 특정 조건에서 전기 용량이 3000% 이상 증가하는 결과를 얻었다. 슈퍼커패시터(콘덴서)는 특히 전기 용량의 성능을 강화하여, 전지처럼 사용할 수 있도록 설계된 부품이다. 전자 회로에서 사용되는 이 커패시터는 전기적으로 충전지와 유사한 기능을 제공한다. 기본적인 원리는 '전력을 저장하여 필요에 따라 방출하는 것'이며, 전자 회로가 안정적으로 작동하도록 하는 데 필수적인 부품 중 하나이다. 초소형 슈퍼커패시터는 기존 슈퍼커패시터보다 훨씬 작고 조밀한 구조를 가진다는 장점이 있다. 이러한 특성은 거리의 가로등부터 전자제품, 전기 자동차, 의료 기기에 이르기까지 다양한 응용 분야에 활용될 수 있는 기회를 제공한다. 현재 이러한 대부분의 장치는 배터리로 작동한다. 하지만 배터리는 시간이 지나면서 전기 저장 능력이 감소하여 제한된 수명을 갖게 된다. 반면, 커패시터는 설계 특성상 훨씬 오래 전기를 저장할 수 있는 장점이 있다. 슈퍼커패시터는 배터리와 커패시터의 장점을 결합하여 대량의 에너지를 저장하고 방출할 수 있는 장치로, 차세대 전자기기에서 매우 중요한 역할을 할 것으로 여겨진다. 이번 연구는 초소형 슈퍼커패시터의 가능성을 보여주는 중요한 성과로 평가된다. 향후 연구가 성공적으로 진행된다면, 초소형 슈퍼커패시터는 기존의 배터리를 대체하여 다양한 전자 기기의 성능과 수명을 향상시키는 데 기여할 것으로 기대된다. 한국, 초소형 슈퍼커패시터 개발 현황 한편, 한국에서도 슈퍼커패시터 관련 연구와 개발을 진행하는 업체가 다수 있다. 에스피지(주)는 고체 전해질 기반의 슈퍼커패시터와 FET를 이용한 초소형 슈퍼커패시터를 개발하고 있다. 포스코케미칼(주)는 그래핀 기반의 초소형 슈퍼커패시터를, LG화학(주)는 전기 자동차용 초소형 슈퍼커패시터를 개발하고 있다. 한국의 슈퍼커패시터 기술은 세계 수준에 도달하고 있다. 이를 바탕으로 국내 업체들이 초소형 슈퍼커패시터 시장에서 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 전망된다. 초소형 슈퍼커패시터는 다양한 전자 기기에 적용 가능한 높은 잠재력을 가지고 있다. 특히 전기 자동차, 스마트 워치, IoT 기기 등에서 기존의 배터리를 대체할 수 있는 새로운 솔루션으로 기대를 모으고 있다. 전기 자동차의 경우, 초소형 슈퍼커패시터를 사용하면 배터리의 용량을 줄일 수 있고, 충전 시간을 단축할 수 있다. 또한, 스마트 워치나 IoT 기기에서의 사용은 배터리 수명을 연장할 수 있다. 초소형 슈퍼커패시터 기술의 지속적인 개발과 상용화가 진행된다면, 에너지 저장 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 것으로 기대된다.
- IT/바이오
2023-11-06 15:42:00
빈 캔으로 와이파이 신호 높이는 법

불과 몇 십 년 전만 해도, 사람들은 라디오 주파수를 잡기 위해 안테나를 여기저기 돌리며 최적의 위치를 찾아야 했고, TV 신호를 잘 받기 위해 옥상의 안테나를 조정해야 했다. 하지만 시대가 변하면서, 유선 통신망에서 무선 통신망으로의 전환이 이루어졌고, 이제는 무선 통신망을 쉽게 이용할 수 있게 되었습니다. 특히 홈 와이파이(Wi-Fi)는 현대 생활에서 없어서는 안 될 필수 기술이 되었다. 프랑스의 매체 '컨트리 포인트(ContrePoint)'는 와이파이 신호 수신에 문제가 있는 특정 공간에서 캔을 이용한 흥미로운 해결 방법을 소개했다. 이 방법의 원리는 단순하다. 캔은 와이파이 신호의 반사판 역할을 하여 신호를 특정 방향으로 집중시킨다. 와이파이 신호는 원래 모든 방향으로 전파되지만, 라우터가 집의 한 구석에 있을 경우 신호의 일부가 외부로 유출되어 신호 손실이 발생할 수 있다. 라우터 뒤에 반사판을 배치하면 유출되는 전파를 집 내부로 돌려보내 신호 범위를 확장할 수 있다. 금속은 무선 전파를 효과적으로 반사시켜, 이를 이용하면 신호 범위를 넓힐 수 있다. 특히 알루미늄 캔을 반사판으로 사용할 수 있다. 그 원리는 캔의 원통형 모양이 신호를 특정 방향으로 전파할 수 있도록 돕기 때문이다. 반사판을 만드는 방법은 간단하다. 필요한 물품은 빈 알루미늄 캔, 절단기나 가위, 그리고 접착테이프다. 캔을 깨끗이 세척한 후, 링과 바닥 부분을 제거한다. 그 다음 캔을 반으로 접어 반원형으로 만들고, 이를 라우터 뒷부분에 고정시키면 된다. 다만, 이 방법의 효과는 집의 구조나 라우터의 위치 등 여러 변수에 따라 달라질 수 있다. 확실한 효과를 기대할 수는 있지만, 인터넷 속도 자체를 향상시키지는 않는다. 인터넷 속도에 문제가 있다면, 서비스 제공업체 변경이나 유선 연결 고려 등 다른 방법을 찾아야 한다. 만약, 캔이 없거나 더 만족스러운 해결책을 찾고 싶다면, 와이파이 중계기를 구입하는 것이 좋다. 이 작은 장치는 라우터의 와이파이 신호를 수신하고 다시 전송해 범위를 확장 시킨다. 또 다른 해결책은 오래된 라우터를 와이파이 핫스팟으로 사용하는 것이다. 이 방법은 설정이 좀 더 필요하지만 오래된 장비를 재활용하는 좋은 방법이다. 그러나 와이파이 신호 품질에 영향을 줄 수 있는 다른 요소들도 고려해야 한다. 무거운 가전제품이나 전자기기는 라우터로부터 멀리 두고, 라우터의 안테나는 수직으로 배치하는 것이 좋다. 라우터를 벽이나 선반에 높이 위치시켜도 신호 범위와 품질이 향상될 수 있다. 결론적으로, 와이파이 신호를 강화할 수 있는 빠르고 경제적인 해결책을 찾고 있다면 주저하지 말고 알루미늄 캔 반사판을 시도해 보는 것도 좋다. 간단한 팁이지만 큰 변화를 가져올 수 있다.
- IT/바이오
2023-10-21 08:07:00
중국, 배터리 기술 혁신 새 희토류 발견

배터리 산업에 혁신을 가져올 수 있는 새 희토류가 중국에서 발견됐다. 중국 내몽골의 바얀오보(Bayan Obo) 광산에서 새로운 갈색 흑색 광석 '니오보바오타이트'를 찾아냈다. 영국 매체 테크라운드 최신호는 이 광석에는 희토류 니오븀(Niobium)이 풍부하게 함유되어 있다며 니오븀은 전자 제품, 비행기 제조, 배터리 등에 사용되는 중요한 금속이라고 전했다. 연구에 따르면, 니오븀은 배터리의 성능을 혁신적으로 향상시킬 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 배터리에 니오븀을 주입하면 기존의 리튬 이온 변형에 비해 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있다. 싱가포르 국립대학교의 안토니오 H. 카스트로 네토(Antonio H. Castro Neto) 교수는 "중국은 이 니오븀의 양과 질에 따라 자급자족 할 수 있다"고 말했다. 브라질, 니오븀 공급 지배 브라질은 글로벌 기준에서 니오븀의 세계 최대 공급 국가이며, 캐나다가 그 뒤를 잇고 있다. 브라질에서는 브라질 금속광산회사(CBMM)가 다양한 기관과 공동으로 리튬 배터리에 니오븀을 적용시키기 위해 대학과 연구센터, 배터리 제조업체 등과 협력하고 있다. 스웨덴에서도 최근 니오븀을 포함한 희토류 1백만 톤 이상이 발견되어 유럽에서 가장 큰 매장량을 자랑하고 있다. 희토류 원소는 전기자동차와 풍력 터빈을 비롯해 미사일 유도 시스템이나 레이더 시스템과 같은 방위 장비에 이르기까지 다양한 제품을 제조하는 데 없어서는 안 될 필수 요소이다. 희토류 발견의 의의 새로운 희토류 발견은 중요한 역할을 한다. 니오븀과 다른 희토류 원소는 전자 제품과 기술 발전에 필수적이며, 제품의 강도 향상과 전자기기 배터리의 효율적인 충전을 촉진한다. 이러한 원소들은 다양한 분야에서 사용되므로, 세계 여러 국가는 외부 공급 의존도를 줄이고, 안정된 신뢰할 수 있는 공급망을 유지하기 위해 자국 내 새로운 희토류 원천을 찾는 것을 중요시한다. 중국은 세계 희토류 원소의 60%를 공급하며 상당한 광물 가공 능력을 갖추고 있어, 많은 국가들이 필수 무역 파트너로 여기고 있다. 예를 들어, EU는 청정 에너지로의 전환과 관련한 중요 광물을 얻기 위해 중국에 98% 의존하고 있다. 특정 국가 의존도 해소가 관건 우리나라는 희토류의 자급률이 낮아 대부분 수입에 의존하고 있다. 산업통산자원부에 따르면 희토류 수입의존도가 니오븀 베트남 91%, 마그네슘 중국 84%, 텡스텐 중국 65%, 기타 희토류 중국 50% 순으로 확인됐다. 희토류의 가격이 상승하면 배터리 생산 비용이 증가하여 배터리 가격이 상승할 수 있다. 이는 전기차의 가격 상승으로 이어져 전기차 보급에 걸림돌이 될 수 있다. 중국이 희토류 물질의 수출을 제한할 경우 우리나라 반도체와 배터리 산업은 큰 타격을 입을 수 있다. 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 소속 노용호 국민의힘 의원은 지난 10일 "특정 국가 의존도가 높은 코발트와 리튬, 니켈, 망간 등 이차전지 원료를 비롯해 첨단산업에 필수적인 광물 공급망을 다각화하고 분산화해야 한다"고 말했다. 중국, 흑연 수출 통제 한편, 중국 정부는 이차전지 핵심 원료인 구상흑연 등 고(高)민감성 흑연을 수출 통제 대상으로 분류했다. 중국 상무부와 해관총서(세관)는 20일 '흑연 관련 항목 임시 수출 통제 조치의 개선·조정에 관한 공고'를 발표했다. 수출 통제는 2023년 12월1일부터 적용된다. 수출 통제 대상이 된 품목은 고순도(순도 99.9% 초과), 고강도(인장강도 30Mpa 초과), 고밀도(밀도 ㎤당 1.73ｇ 초과) 인조흑연 재료와 제품, 그리고 구상흑연과 팽창흑연 등 천연 인상흑연과 제품이다. 중국 상무부 대변인은 이날 홈페이지에서 "기존에 임시 통제됐던 구상흑연 등 고민감성 흑연 품목 3종을 이중용도 품목(민간 용도로 생산됐으나 군수 용도로 전환 가능한 물자) 통제 리스트에 포함시켰다"고 밝혔다. 흑연은 이차전지 음극재 원료로 중국 의존도가 높은 한국에도 파장이 우려된다. 산업통상자원부에 따르면 한국은 2021년 기준 인조흑연의 87%, 천연흑연의 72%를 중국에서 수입했다. 앞서 중국은 지난 8월 첨단 반도체 제조에 쓰이는 갈륨과 게르마늄 관련 품목의 수출을 통제한 데 이어 흑연까지 제한해 자원을 무기화 하는 게 아니냐는 우려가 현실로 나타나고 있다.
- 생활경제
2023-10-20 15:16:00
AI 에너지 효율성 100배 개선⋯클라우드 의존 없는 실시간 나노전자소자 개발

노스웨스턴 대학교 엔지니어들은 가장 에너지 효율적인 방식으로 정확한 머신러닝 분류 작업을 수행할 수 있는 새로운 나노 전자 장치를 개발했다. 12일(현지시간) 미국 매체 노스웨스턴나우(northwestern now)에 따르면 기존 기술보다 100배 적은 에너지를 사용하는 방식으로 실시간으로 인공지능(AI) 작업을 수행할 수 있다. 이 장치의 가장 큰 특징은 클라우드를 이용하지 않고도 대용량 데이터를 실시간으로 처리하고 분석할 수 있는 점이다. 따라서 설치 공간이 협소하고 전력 소비가 적은 웨어러블 기기, 예를 들어 스마트 시계나 피트니스 트래커에 적용하기에 이상적이다. 연구 팀은 이 새로운 나노전자소자의 성능을 확인하기 위해 심전도(ECG) 데이터를 활용해 불규칙한 심장 박동인 부정맥을 진단하는 실험을 진행했다. 실험 결과, 이 장치는 다양한 부정맥 유형을 거의 95%의 높은 정확도로 판별할 수 있었다. 이번 연구 결과는 공학과 의학 분야에서 큰 파장을 일으킬 것으로 보이며, 관련 논문은 12일 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)' 저널에 게재됐다. '개인화된 서포트 벡터 머신 분류를 위한 재구성 가능한 혼합 커널 이종 접합 트랜지스터'라는 제목의 이 연구는 미국 에너지부, 국립과학재단, 육군 연구소의 지원을 받아 진행됐다. 이 연구의 선임 저자인 노스웨스턴의 마크 허삼(Mark C. Hersam) 박사는 "오늘날 대부분의 센서는 데이터를 수집한 다음 클라우드로 전송하고, 분석은 에너지 소모가 많은 서버에서 수행된 후 최종적으로 사용자에게 결과를 전송한다"며 "이 접근 방식은 엄청나게 비싸고 상당한 에너지를 소비하며 시간이 많이 걸린다"고 성명했다. 이어 "우리 장치는 에너지 효율이 매우 높아 웨어러블 전자기기에 직접 배치하여 실시간 감지 및 데이터 처리를 할 수 있으므로 건강 응급상황에 보다 신속하게 개입할 수 있다"고 말했다. 나노기술 전문가로 유명한 허삼 박사는 노스웨스턴 맥코믹 공과대학에서 월터 머피 재료과학 및 공학 교수로 활약하고 있다. 또한 재료 과학 및 공학과 학과장, 재료 연구 과학 및 공학 센터 소장, 그리고 국제 나노기술연구소 회원 등 왕성한 역할을 하고 있다. 허삼 박사는 이번 연구를 서던캘리포니아 대학교의 한 왕(Han Wang) 교수, 노스웨스턴 대학교의 비노드 상완(Vinod Sangwan) 연구 조교수와 공동으로 주도했다. 머신러닝 툴은 신규 데이터를 분석하기 전에, 먼저 학습 데이터를 다양한 카테고리에 정확하게 분류하는 과정을 거쳐야 한다. 예를 들어, 사진을 색상별로 분류하는 도구의 경우, 빨간색이나 노란색, 파란색 등 각 사진의 색상을 정확히 식별할 수 있어야 한다. 이러한 작업은 인간에게는 간단하지만, 기계에게는 상당한 에너지를 소모하는 복잡한 작업이다. 현재 실리콘 기반 기술로 심전도와 같은 대규모 데이터 세트를 분류하려면 100개 이상의 트랜지스터를 필요로 한다.이러한 각각의 트랜지스터는 작동과정에서 에너지를 소비한다. 하지만 노스웨스턴의 나노 전자 장치는 단 두 개의 장치로 동일한 머신러닝 분류를 수행할 수 있다. 연구진은 디바이스 수를 줄임으로써 전력 소비를 획기적으로 줄이고 표준 웨어러블 기기에 적용 가능한 훨씬 더 작은 크기의 디바이스를 개발했다. 이 새로운 디바이스의 비결은 다양한 소재를 혼합하여 전례 없는 조정성을 구현한 것이다. 기존 기술은 실리콘을 사용하지만 연구진은 2차원 이황화몰리브덴과 1차원 탄소 나노튜브로 소형화된 트랜지스터를 제작했다. 따라서 데이터 처리 단계마다 하나씩 많은 실리콘 트랜지스터가 필요한 대신, 재구성 가능한 트랜지스터는 다양한 단계 간에 전환할 수 있을 만큼 동적이다. 이번 새로운 디바이스의 성공 비결은 다양한 소재의 혼합과 창의적인 조절 능력에 있다. 기존에는 실리콘을 주로 사용했으나, 이번 연구에서는 2차원 이황화몰리브덴과 1차원 탄소 나노튜브를 활용하여 소형화된 트랜지스터를 구현했다. 이러한 혁신적 접근 방법 덕분에, 각 데이터 처리 단계에 여러 개의 실리콘 트랜지스터를 사용하는 것이 아니라, 하나의 재구성 가능한 트랜지스터만으로도 다양한 단계를 동적으로 전환할 수 있게 되었다. 허삼 박사는 이에 대해 "두 가지 서로 다른 재료를 하나의 디바이스에 통합함으로써, 전류 흐름을 강력하게 조절할 수 있는 동적 재구성이 가능하다"며 "이런 방식으로 단일 디바이스에서도 높은 수준의 조절이 가능해져, 작은 공간과 적은 에너지만을 소비하면서도 정교한 분류 알고리즘 실행이 가능하다"고 덧붙였다. 연구진은 장치를 테스트하기 위해 공개적으로 사용가능한 의료 데이터 세트를 찾았다. 먼저 심전도 데이터를 해석하도록 디바이스를 훈련시켰는데, 이는 일반적으로 숙련된 의료진이 상당한 시간을 들여야 하는 작업이다. 그런 다음 장치에 정상, 심방 조기 박동, 심실 조기 수축, 속도 박동, 왼쪽 다발 분기 블록 박동, 오른쪽 다발 분기 블록 박동 등 6가지 유형의 심장 박동을 분류하도록 요청했다. 연구팀은 장치의 성능을 테스트하기 위해 공개적으로 접근 가능한 의료 데이터 세트를 활용했다. 첫 단계에서 연구팀은 디바이스를 훈련시켜 심전도 데이터를 해석할 수 있도록 하였는데, 이는 일반적으로 전문 의료인력이 상당한 시간을 투입해야 해결할 수 있는 문제였다. 연구팀은 이어서 장치에게 정상 심장 박동, 심방 조기 박동, 심실 조기 수축, 속도 박동, 왼쪽 번치 가지 블록, 오른쪽 번치 가지 블록 등 총 6가지 유형의 심장 박동 패턴을 구분하도록 요청했다. 이렇게 개발된 나노전자 장치는 1만 개의 심전도 샘플을 분석하며 각각의 부정맥 유형을 정확하게 식별할 수 있었다. 또한, 이 장치는 데이터를 클라우드로 전송할 필요가 없어, 환자의 소중한 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 환자의 개인 정보 보호도 가능하다. 허삼 박사는 "데이터가 전송될 때마다 도난당할 위험이 증가한다"고 주장했다. 그는 "개인 건강 정보가 손목 시계와 같은 웨어러블 장치에서 로컬로 처리될 경우, 정보의 도난 위험이 크게 감소한다"고 덧붙였다. 그러면서 이런 방법으로 이 장치가 개인 정보의 보호를 강화하고 정보 유출의 위험을 줄일 것이라고 강조했다. 그는 이러한 나노전자 장치가 향후 웨어러블 기기에 통합되어, 각 사용자의 건강 상태에 맞춰 개인화되며 실시간 애플리케이션에 적용될 것으로 전망했다. 이를 통해 사용자들은 추가적인 전력 소모 없이도 기존에 수집된 데이터를 최적화하여 활용할 수 있을 것으로 보인다고 말했다. 허삼 박사는 "AI 도구들이 전력 소비의 큰 부분을 차지하고 있는 상황"이라며 "현재의 컴퓨터 하드웨어에 계속 의존하는 것은 지속 가능하지 않다"라고 경고했다.
- IT/바이오
2023-10-14 10:24:00