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2025-06-17 (화)

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[신소재 신기술(124)] COF 소재, 탄소 포집 능력 극대화⋯소량으로도 효과 탁월

소량의 물질로 대기 중 이산화탄소를 효과적으로 제거하는 새로운 탄소 포집 기술이 미국에서 개발됐다. 이산화탄소를 비롯한 온실가스는 배출은 쉽지만, 이를 다시 포집하는 것은 어려운 과제였다. 대기 중 탄소를 제거하는 기술은 기후 위기의 영향을 줄이는 중요한 방법이지만, 아직 많은 기술이 설계 단계에 있거나 효율성이 낮아 실질적인 효과를 거두기가 어려웠다. 미국 캘리포니아 버클리캠퍼스(UC Berkeley) 연구팀은 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 직접 포집하는 과정을 단순화하는 새로운 기술을 개발했다고 홈페이지를 통해 발표했다. 해당 내용은 IFL사이언스에서 다루었다. 현재 이산화탄소를 포집하는 기술은 크게 자연 기반 기술과 인공 기술로 나눌 수 있다. 먼저 자연 기반 기술에는 나무를 심고 관리하는 방법이 있다. 가장 오래되고 검증된 방법이지만 토지 이용에 제약이 있고 효과가 나타나기까지 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 또한 토양의 탄소를 제거해 대기 중 이산화탄소 농도를 낮추는 방법과 해조류 등을 통해 해양의 이산화탄소 흡수 능력을 향상시키는 해양 기반 기술이 있다. 인공 기술 중 직접 공기 포집(DAC)은 공기 중 이산화탄소를 직접 포집해 저장하거나 활용하는 기술이다. 이는 토지 사용 면적이 적고, 이산화탄소를 직접 제거해 효과가 빠르다. 그밖에 이산화탄소를 암석이나 광물과 반응시켜 탄산염 형태로 저장하는 기술, 바이오에너지 탄소 포집 및 저장(BECCS) 등이 있다. 나사(NASA) 과학자들에 따르면 인간 활동의 여파로 현재 이산화탄소 수치는 산업혁명 이전보다 50% 더 높다. COF 소재란? UC버클리 연구팀이 이번에 개발한 새로운 탄소 포집 기술인 다공성 소재 '공유 결합 유기 골격(COF)'은 기존 DAC 기술의 한계 중 하나인 물이나 기타 오염 물질에 의한 분해 없이 주변 공기에서 CO₂를 포집한다. 이 기술의 핵심은 '공유 결합 유기 골격-999(COF-999)'라는 소재이다. COF-999는 규칙적인 내부 기공을 가진 단단한 결정 구조로, 이산화탄소와 상호 작용하는 아민(amine, NH₂ 그룹)으로 내부가 장식되어 있다. 아민은 이산화탄소를 흡착한 후 방출하는 사이클을 통해 탄소를 포집하고 저장하는 데 사용될 수 있다. 이 기술은 기존 탄소 포집 기술의 한계를 극복하는 획기적인 발전으로 평가 받는다. 기존 탄소 포집 기술은 이산화탄소 농도가 높은 곳에서 효과적으로 작동했다. 반면, 연구팀이 개발한 새로운 다공성 물질은 공기 중의 이산화탄소가 다공성 물질 사이를 통과하면서 흡착되는 방식으로, 대기 중의 낮은 이산화탄소 농도를 효율적으로 제거할 수 있다. 연구 책임자인 오마르 야기 교수는 "이 물질을 튜브에 넣고 버클리의 바깥 공기를 통과 시켰더니 공기 중 이산화탄소가 완전히 제거되었다"며 "성능 면에서 비교할 대상이 없을 정도로 획기적인 기술"이라고 강조했다. 소량으로도 높은 탄소 포집 효과 연구팀은 250g의 물질로 1년에 20kg의 이산화탄소를 제거할 수 있을 것으로 예상했다. 팀은 이는 다 자란 나무가 1년 동안 공기 중의 이산화탄소를 제거하는 것과 같은 효과를 지닌다며, 기존 탄소 포집 시스템과 함께 사용하여 효율성을 높일 수 있다고 설명했다. 야기 교수는 "COF-999는 화학적 및 열적으로 안정적인 구조를 가지고 있으며, 에너지 소비가 적고 100회 이상 사용해도 성능 저하가 없다"며 "대기 중 탄소 포집에 가장 적합한 물질"이라고 설명했다. 머신러닝 활용으로 기술 개선 기대 연구팀은 머신러닝 기술을 활용해 이 기술을 더욱 발전시킬 계획이다. 이와 더불어 기후 위기를 늦추기 위해서는 배출량 감소 노력과 파리협정 준수가 중요하다고 강조했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-10-25 11:33:00
[기후의 역습(73)] 과학계, 해양 열파 견디는 산호초 번식 성공…"온실가스 감축 시급"

선택적 번식을 통해 내열성이 강한 산호가 탄생할 것으로 보인다. 뉴캐슬 대학교의 코랄어시스트 랩(Coralassist Lab) 연구진이 주도해 성체 산호를 선택적으로 번식시켜 내열성을 강화하는 방법을 세계 최초로 찾아냈다고 PHYS가 전했다. 연구에는 호주 빅토리아 대학교, 영국 런던의 호니먼 박물관 및 정원, 팔라우 국제 산호초 센터, 더비 대학교, 엑서터 대학교 등이 협력했다. 찾아낸 방법은 성체 산호가 강렬한 해양 열파에서도 살아남을 수 있는 능력을 키우는 것이다. 번식 노력은 성공적이었으며, 성체 산호 자손의 내열성을 향상시키는 것이 단일 세대에서도 가능하다는 사실을 보여주었다. 이 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션 저널에 게재됐다. 물론 연구의 초기이기 때문에 기후 변화로 예상되는 미래의 해양 열파에 비하면 개선폭은 미미했다는 자평이다. 연구진은 지구 온실가스 배출량을 빠르게 줄이는 것만이 온난화를 완화하고 산호가 적응할 수 있는 기회를 제공하는 절대적인 요건이라고 강조했다. 뉴캐슬 대학교의 리엄 락스 박사는 "산호의 선택적 번식은 가능하지만, 만병통치약은 아니며 번식 효과를 극대화하기 위해 더 많은 연구가 필요하다"면서 "동시에 온실가스 배출을 급속히 감축하는 것이 필요하다"라고 강조했다. 뉴캐슬 대학교의 산호초 생태학 교수인 제임스 게스트 박사는 "연구 결과는 선택적 번식이 산호 개체군 회복력을 향상시키는 실행 가능한 도구가 될 수 있음을 보여준다"고 설명했다. 그러나 여전히 극복해야 할 과제가 많다는 지적이다. 인위적인 개입의 효과는 긴급한 기후 조치에 의해 결정되기 때문에 변수가 많다. 생물에 대한 선택적 육종은 바람직한 특성을 가진 동식물을 생산하기 위해 인간에 의해 수천 년 동안 실행돼 왔다. 이번에는 자연 보호, 특히 산호초 생존을 위한 방법으로 고려되고 있다. 해양 생태계는 기후 변화 영향의 최전선에 있다. 산호는 특히 해양 생태계의 중심에 있는데, 해양 열파에는 매우 민감하다. 기후 변화는 산호의 대량 백화 및 사망을 유발할 수 있다. 이미 전 세계적으로 산호초 감소가 심각한 상황이다. 연구진은 산호의 두 가지 다른 특성에 대한 선택적 번식 실험을 수행했다. 하나는 짧고 강렬한 열 노출(10일, 섭씨 3.5도 상승)에 대한 내성이고 다른 하나는 자연 해양 열파에 더 일반적인 덜 강렬하지만 장기간 노출(1개월, 섭씨 2.5도 상승)에 대한 내성이었다. 연구진은 낮은 열 내성보다는 높은 열 내성을 가진 부모 군체를 선택하면 자손의 내성이 증가한다는 것을 발견했다. 이 결과는 10일 및 1개월 노출 모두에 적용됐다. 연구 결과 이론적으로 열 내성은 한 세대 내에 주당 약 섭씨 1도씩 향상될 수 있다. 그러나 이 수준의 내성 향상은 끊임없는 온난화에 적응하기에 충분하지 않을 가능성이 크다. 연구 결과, 단기 스트레스 내성을 위한 선택적 번식은 장기간 열 스트레스 노출에서 자손 산호가 생존할 수 있는 능력을 향상시킨다는 증거를 보여주지는 않았다. 유전적 상관관계가 발견되지 않았기 때문에, 이러한 특성은 독립적인 유전적 통제 하에 있는 것으로 보인다. 이는 중요한 의미를 갖는다. 개입이 번식을 위한 내열성 군체를 효과적으로 식별할 수 있는 저렴하고 빠른 분석의 이점을 얻을 수 있기 때문이다. 그러나 이러한 분석법이 자연적인 해양 열파에 대한 성체 산호군의 생존을 예측하지 못할 경우 관리 개입에 심각한 문제가 된다. 코랄어시스트 랩의 아드리아나 휴마네스 박사는 "선택적 번식을 성공적으로 구현하기 전까지 많은 작업이 남아 있다. 어떤 특성을 우선시하고 그 특성이 유전적으로 어떻게 연관되는지 결정하기 위해서는 더 깊은 이해가 필요하다"고 강조했다.
- IT/바이오
2024-10-17 15:16:00
현대차, '미래차 고장 예측' 기술 선점 나선다…서울대 등 8개 대학과 손잡아

현대자동차그룹이 미래 모빌리티 패러다임을 선도할 핵심 기술 확보에 박차를 가한다. 국내 유수 대학들과의 공동 연구를 통해 차량 고장을 예측하고 선제적으로 대응하는 'PHM(고장 예측 관리) 기술' 고도화에 나선 것이다. 현대차그룹은 서울대, 건국대, 성균관대, 인하대, 한국기술교육대, 한양대, 광주과학기술원(GIST), 울산과학기술원(UNIST) 등 8개 대학과 협력해 'PHM 기술' 개발을 위한 공동 연구실을 설립한다고 16일 밝혔다. 지난 15일 서울대 엔지니어하우스에서 개최된 협약식에는 양희원 현대차·기아 연구 개발(R&D) 본부장(사장), 김영오 서울대 공과대학장 등 주요 관계자들이 참석하여 협력 의지를 다졌다. 이번 산학 협력은 자율 주행 및 전동화 시대에 발맞춰 차량 시스템의 복잡성이 증대됨에 따라 발생 가능한 잠재적 고장을 사전에 예측하고 관리하여 안전성과 신뢰성을 극대화하기 위한 것이다. 공동 연구실은 2027년까지 PHM 요소 기술, 차량 탑재 하드웨어 및 소프트웨어 개발, PHM 플랫폼 구축을 위한 기반 기술 연구에 매진할 계획이다. 특히 차량 시스템의 고장 징후를 실시간으로 포착하기 위한 센서 데이터 수집 및 분석, 예측 알고리즘 고도화에 연구 역량을 집중한다. 이를 통해 차량 내 임베디드 시스템 또는 클라우드 기반의 PHM 플랙폼을 구현하여 고장 예측 정확성을 향상시키는 것이 목표다. 현대차그룹은 이번 연구 성과를 바탕으로 목적기반차랑(PBV)의 예방정비 시스템을 국내 협력 업체들과 연계하여 상용화하고, 나아가 자율 주행 차량을 비롯한 다양한 모빌리티 분야로 PHM 기술 적용범위를 확대할 계획이다. 양희원 현대차·기아 사장은 "PHM 기술은 자율 주행 시대의 안전과 신뢰성을 담보하는 핵심 기술"이라며 "선도적인 기술력 확보를 통해 미래 모빌리티 산업을 이끌어 나가겠다"는 포부를 밝혔다. PHM 기술이란? PHM 기술은 'Prognostics and Health Management(고장 예측 및 관리)'의 약자로, 쉽게 말하면 기계나 장비의 고장을 미리 예측하고 관리하는 기술이다. 마치 사람이 정기적으로 건강검진을 받아 질병을 예방하듯, 기계도 PHM 기술을 통해 '상태'를 체크하고 문제가 생길 가능성을 미리 알아내는 것을 말한다. 의사가 검진 결과를 보고 진단을 내리듯, PHM 기술은 수집된 데이터를 분석하여 기계의 현재 상태를 진단하고, 앞으로 고장이 발생할 가능성을 예측한다. PHM 기술이 중요한 이유는? 기계 고장으로 인한 사고를 예방해 사람의 안전을 지킬 수 있다. 고장이 나기 전에 기계를 미리 수리하면, 큰 고장으로 이어지는 것을 막아 수리 비용을 줄일 수 있고, 기계의 수명도 늘릴 수 있다. 또한 기계의 가동율을 높여 생산성을 향상시킬 수 있다. 이처럼 PHM 기술은 사람의 안전과 편의를 향상시키는데 중요한 역할을 하고 있다. 향후 더욱 발전해 스마트 팩토리, 발전소나 공장 등 산업 현장 뿐만 아니라 의료 장비 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.
- 산업
2024-10-16 10:56:00
LG엔솔-포드 '맞손'…13조 규모 상용차 배터리 공급 계약

LG에너지솔루션이 미국 자동차 거장 포드와 손잡고 유럽 전기 상용차 시장 공략에 나선다. 양사는 15일, 109GWh(기가와트시) 규모의 전기 상용차 배터리 셀 및 모듈 장기 공급 계약을 체결했다고 발표했다. 이는 13조원을 웃도는 초대형 계약으로, LG에너지솔루션의 폴란드 브로츠와프 공장에서 생산된 배터리가 포드의 차세대 전기 상용차 모델 '이-트랜짓'에 탑재될 예정이다. 이번 계약은 지난해 초 양사가 추진했던 튀르키예 배터리 합작법인(JV) 설립 계획을 수정하여, LG에너지솔루션의 기존 생산 시설에서 배터리를 공급하는 방식으로 진행된다. 당시 양사는 전기차 시장의 캐즘(Chasm·일시적 수요 정체) 등 시장 상황을 고려해 이같이 수정했다. 계약 규모는 압도적이다. 109GWh는 일반 전기차 약 130만~140만 대, 전기 상용차 약 100만 대 이상에 탑재될 수 있는 물량이다. 업계에서는 이번 계약으로 LG에너지솔루션이 셀 기준 약 13조원, 모듈까지 포함하면 그 이상의 매출을 올릴 것으로 추산하고 있다. 특히 이번 계약은 유럽 상용차 시장 1위를 점유하고 있는 포드의 '트랜짓' 모델에 배터리를 공급한다는 점에서 의미가 크다. '트랜짓'은 2018년부터 지난해까지 6년 연속 글로벌 경상용차 판매량 1위를 기록한 베스트셀링 모델로, 전동화 모델 역시 견조한 시장 수요가 예상된다. 업계 전문가들은 "고출력, 장수명, 고에너지밀도가 요구되는 상용차 특성상 LG에너지솔루션의 고성능 삼원계 파우치형 배터리가 최적의 솔루션으로 판단된 것"이라고 분석하며, 이번 계약을 통해 LG에너지솔루션이 글로벌 상용차 배터리 시장에서도 선두 주자로 자리매김할 것으로 전망했다. 전기 상용차, 시장 진입 어려운 고수익 시장 전기 상용차는 일반 전기차에 비해 차량 한 대에 탑재되는 배터리 용량이 크고, 주행거리가 길다는 특징이 있다. 또한 차량 교체 주기가 길고, 눈, 비 등 열악한 환경에서 운행되는 경우가 많아 배터리에 대한 요구 조건이 까다롭다. 따라서 높은 가격과 장기간의 안정적인 공급이 가능해야 하므로, 진입 장벽이 높고 고수익 시장으로 여겨지고 있다. 글로벌 시장조사기관 LMC 오토모티브는 유럽 전기차 상용 시장이 매년 3% 씩 빠르게 성장하고 있으며, 2030년에는 유럽 전체 상용차 시장에서 전기차가 차지하는 비중이 50%를 넘어설 것으로 전망했다. LG에너지솔루션 관계자는 "전기 상용차 시장은 높은 수익성을 가진 매력적인 시장이지만, 승용차보다 훨씬 뛰어난 배터리 성능과 내구성을 요구하기 때문에 쉽게 진출할 수 없는 시장" 이라며 "이번 계약은 LG에너지솔루션이 고객의 엄격한 기준을 충족하는 차별화된 기술력과 제품 경쟁력을 보유하고 있음을 입증하는 것"이라고 강조했다. LG에너지솔루션은 이번 포드와의 대규모 배터리 공급 계약을 통해 수주 경쟁에서 우위를 확보하고, 폴란드 공장의 생산성 향상에도 크게 기여할 것으로 기대하고 있다. 뿐만 아니라 상용차 시장에서도 기술 선도 기업으로서의 입지를 더욱 공고히 한다는 계획이다. 김동명 LG에너지솔루션 CEO는 이번 계약 체결에 대해 "전기 상용차 시장에서도 LG에너지솔루션의 탁월한 기술력과 혁신적인 제품 경쟁력을 입증하는 중요한 사례"라고 평가하며, "견고한 현지 생산 기반을 바탕으로 유럽 시장에서 리더십을 강화하고, 고객에게 차별화된 가치를 제공하는 선도적인 제품을 지속적으로 선보일 것"이라고 포부를 밝혔다. 또한, 양사는 기존에 LG에너지솔루션 폴란드 공장에서 생산해온 포드 '머스탱 마하-E'용 배터리를 LG에너지솔루션 미시간 공장에서 생산하기로 합의했다. 이를 통해 인플레이션 감축법(IRA) 등 북미 시장의 정책적 이점을 적극 활용해 사업 효율성을 극대화할 계획이다.
- 산업
2024-10-15 17:36:00
현대엔지니어링, 층간소음 잡는 '천장형 차음 구조' 개발…"아파트 리모델링에 딱!"

현대엔지니어링이 국내 최초로 천장에 시공하는 층간소음 저감 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 기존에는 바닥에 층간소음 방지재를 시공하는 방식이 일반적이었지만, 이번에 개발된 기술은 천장에 시공하여 층간소음을 줄이는 것이 특징이다. 기존 건축물의 골조 변경 없이 천장에 추가 시공이 가능하기 때문에, 노후 아파트나 리모델링 현장에도 적용할 수 있다. 특히 층간소음 사후확인제 기준을 충족하지 못하는 아파트에 유용하게 활용될 것으로 기대된다. 한편, '천장형 차음 구조'는 위층 바닥과 아래층 천장 사이에 메타물질 방음 소재를 넣어 층간소음을 차단하는 기술이다. 위층 바닥에는 고체전달음(고체를 통해 전달되는 소리)을 줄이는 방음 소재를 사용하고, 아래층 천장에는 공기전달음(공기를 통해 전달되는 소리)을 차단하는 방음 소재를 사용한다. 이렇게 두 가지 소음을 동시에 잡아 층간소음 저감 효과를 극대화했다고 회사측은 설명했다. 특히 메타물질 방음 소재에 적용된 '다중 반공진모드 기술'은 그동안 차단하기 어려웠던 저주파 영역의 중량충격음까지 효과적으로 막아준다. 다중 반공진모드 기술은 쉽게 말하면 특정 주파수의 소리를 '선택적'으로 차단하는 기술이다. '반공진'이란 어떤 물체가 특정 주파수에서 진동을 하지 않는 현상을 말하는데, 다중 반공진모드 기술은 이러한 반공진 현상을 여러 주파수에서 동시에 발생시켜 소음을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 특성을 가진 인공 물질이다. 다중 반공진모드 기술에서는 메타물질을 이용해 소리의 파장보다 작은 구조를 만들고, 이 구조를 통해 특정 주파수의 소리를 흡수하거나 반사시켜 차단한다. 다중 반공진모드 기술은 아파트 층간 소음 뿐만 아니라 도로 소음 차단, 공장 소음 저감, 냉장고, 에어컨 등 가전제품의 소음 감소와 항공기 엔진의 소음 감소 등에도 활용될 것으로 기대된다. 현대엔지니어링 관계자는 "천장형 차음 구조는 기존 바닥형 구조의 한계를 극복한 혁신적인 기술"이라며 "앞으로 다양한 건설 프로젝트에 적용하여 입주민들이 층간소음 문제에서 벗어날 수 있도록 노력할 것"이라고 밝혔다.
- 산업
2024-10-15 14:39:00
[신소재 신기술(117)] 오징어에서 영감 받은 온도 조절 의류

기후 변화의 영향으로 계절의 경계가 모호해지면서, 옷차림에 대한 고민이 깊어지고 있다. 특히 간절기에는 일교차가 커서 옷을 선택하기가 쉽지 않다. 10월 초순의 서울만 하더라도 낮에는 섭씨 20도를 웃도는 온화한 날씨지만, 아침저녁으로는 10도 안팎의 쌀쌀함이 감돌아 옷 입기가 난감하다. 즉, 겉옷을 입고 있자니 덥고, 벗자니 춥다. 게다가 개인마다 추위나 더위를 느끼는 정도가 다르기 때문에, 모두를 만족시키는 의류 소재를 찾기란 더욱 어렵다. 일부 스포츠 의류나 기능성 이너웨어 브랜드에서 온도 조절 소재를 사용했다고 홍보하지만, 진정한 의미에서 개인의 열적 필요에 따라 능동적으로 온도를 조절하는 옷은 아직까지 존재하지 않았다. 그러나 최근 자연에서 영감을 얻은 혁신적인 기술이 개발돼 이러한 한계를 극복할 가능성을 제시했다. 미국 연구진이 오징어 피부에 착안해, 착용자의 체온에 따라 온도를 조절하는 혁신적인 의류 신소재를 개발한 것. 이는 단순한 온도 조절 기능을 넘어, 착용자 개개인의 열적 쾌적성을 극대화하는 '스마트 의류' 시대의 도래를 예고한다. 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스(UCI) 연구팀은 오징어 피부의 색상 변화 메커니즘을 모방하여 통기성, 세탁성, 유연성을 갖춘 온도 조절 신소재를 개발했다고 밝혔다. 해당 내용에 대해서는 어스닷컴과 인터레스팅엔지니어링 등 다수 외신이 보도했다. 오징어 피부는 여러 층으로 구성되어 있으며, 각 층이 빛을 조작하여 색상과 패턴을 바꾼다. 연구팀은 이러한 원리를 이용하여 적외선 스펙트럼에서 작동하는 복합소재를 만들었다. 사람의 몸에서 열이 방출될 때 적외선 복사 형태로 방출되는 데, 이 신소재는 이러한 적외선 방출을 조절해 온도 조절 기능을 한다. 연구 저자인 알론 고로데츠키는 "오징어 피부는 빛을 조작하고 동물의 전체적인 색상과 무늬를 변화시키기 위해 함께 작동하는 여러 층으로 구성된 복잡한 구조"라고 설명했다. 그는 "일부 층에는 발색단이라는 기관이 있는데, 이 기관은(근육의 작용에 따라) 확장된 상태와 수축된 상태를 전환하여 피부가 가시광선을 투과하고 반사하는 방식을 변화시킨다"고 부연했다. 이 복합 소재는 폴리머로 코팅된 구리 섬(copper islands)으로 구성되어 있다. 이 소재는 열카메라가 작동하는 방식처럼 적외선 스펙트럼을 기반으로 작동한다. 소재를 늘리면 구리 섬들이 분리되면서 적외선 투과 및 반사율이 변화한다. 이를 통해 의류의 온도를 미세하게 조절할 수 있다. 이전 연구에서 연구팀은 복합 소재의 적외선 특성을 모델링했으며, 이번 연구에서는 세탁성, 통기성, 직물 통합성을 향상시켰다. 얇은 필름을 추가하여 세탁 내구성을 높였고, 구멍을 뚫어 면직물과 비슷한 통기성을 확보했다. 또한 메쉬 소재에 부착해 직물에 쉽게 통합될 수 있도록 했다. 연구팀은 "이 소재는 스키 재킷, 양말, 장갑, 모자 등 추운 날씨 의류에 적합할 것"이라며 "세탁 가능한 유기 전자 장치, 신축성 있는 전자 섬유, 에너지 수확 마찰 전기 소재 등 다양한 웨어러블 기술에도 활용될 수 있을 것"이라고 기대했다. 이번 연구 결과는 APL 바이오엔지니어링 저널에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-10-07 17:15:00
AI 자율제조 혁신, 10조원 규모 금융 지원으로 날개 달다

인공지능(AI)을 제조 공정에 도입하여 생산성과 품질을 혁신적으로 향상시키는 'AI 자율 제조' 사업에 10조원 규모의 전용 금융 상품이 출시된다. 산업통상자원부는 24일 서울 중구 플라자호텔에서 'AI 자율제조 금융 지원 협약식'을 개최하고, 무역보험공사, 극내외 은행, 펀드 운용사 등과 함께 AI 자율제조 전용 금융 상품 도입 계획을 발표했다. 무역보험공사는 향후 5년간 최대 10조원 규모의 'AI플러스(AI Plus+)' 보험 상품을 통해 AI 자율제조 투자 기업의 대출 상환을 보증, 기업들이 일반 금리보다 낮은 금리로 자금을 조달할 수 있도록 지원한다. 특히, 수출 증대 효과를 극대화하기 위해 설비 투자를 통해 생산된 제품을 수출하는 기업을 중점 지원할 계획이다. 기업들은 무역보험공사가 협력 양해각서를 체결한 14개 국내외 은행을 이용할수 있게 된다. 신한·기업·하나은행은 AI 자율제조 기술 보유 기업에 2000억원 규모의 전용 대출 프로그램을 신설, 0.7%포인트 우대 금리를 제공한다. 한국산업기술기획평가원은 450억원 규모의 전용 펀드를 조성하여 AI, 로봇, 소프트웨어 등 AI 자율제조 관련 기술 개발 기업에 투자할 예정이다. 안덕근 산업통상자원부 장관은 "AI 자율제조는 대규모 투자가 필요한 만큼, 금융 지원을 통해 제조업과 AI, 금융이 함께 성장하는 선순환 생태계를 구축할 것"이라고 기대감을 밝혔다.
- IT/바이오
2024-09-24 15:20:00
[퓨처 Eyes(49)] 신개념 하이드로겔, 초기 관절염 치료 및 진행 억제 가능성 제시

중국 과학자들이 관절염 치료의 새로운 지평을 열 혁신적인 생체 재료 개발에 성공했다. 이번 연구는 퇴행성 관절염으로 고통받는 전 세계 수억 명 환자들에게 새로운 희망을 제시할 것으로 기대된다. 관절염은 뼈 사이의 완충 역할을 하는 연골이 점차 파괴되면서 발생하는 질환이다. 연골 손상은 윤활 감소와 마찰 증가를 초래하여 결국 관절에 돌이킬 수 없는 손상을 입힌다. 특히 성인의 연골은 자연적으로 치유되지 않아 치료가 어려운 난제로 꼽혀왔다. 관절염, 삶의 질 저하시키는 질환 세계보건기구(WHO)에 따르면, 전 세계 관절염 환자 수는 꾸준히 증가하여 1990년부터 2019년까지 113% 증가한 5억 2800만 명에 달한다. 인구 고령화와 현대인의 생활 방식 변화가 관절염 증가세를 부추기고 있다. 국내에서도 관절염 문제는 심각하다. 국민건강보험공단 통계에 따르면, 무릎 관절염 환자 수는 지난해 기준 4년간 6.7% 증가했다. 특히 60대 이상 노년층에서 무릎 관절염 발병률이 높게 나타났다. 무릎 관절염은 초기에는 간헐적인 통증으로 시작되지만, 방치할 경우 심각한 통증, 다리 변형, 보행 장애까지 이어질 수 있다. 손상된 연골, 정밀하게 치료한다 이번에 중국 연구팀이 개발한 기술은 '하이드로겔 마이크로스피어(HMS)'와 항체를 결합하여 연골 윤활을 회복시키는 획기적인 치료법이다. 홍콩 매체 사우스차이나 모닝 포스트(SCMP)에 따르면 상하이 고등 연구소와 창사 샹야 국립 병원 연구팀은 손상된 조직 복구에 널리 사용되는 '하이드로겔 마이크로스피어'를 활용하여 관절염 치료의 새로운 접근법을 제시했다. 이번 연구 결과는 첨단 소재 분야 학술지 '어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 게재됐다. 이 혁신적인 마이크로스피어는 천연 단백질에서 추출한 젤라틴 메타크릴레이트와 합성 고분자인 폴리(설포베타인 메타크릴레이트)를 결합하여 만들어졌다. 이 두 물질의 조합은 세포 성장과 수분 공급에 이상적인 환경을 제공한다. 연구팀은 나아가 손상된 연골에 결합하고 마이크로스피어에 부착되는 표적 항체를 개발하여 치료 효과를 극대화했다. 이 새로운 치료법은 기존 생체 윤활제와 달리 염증 부위를 정확하게 표적하여 치료할 수 있다는 장점을 가진다. '하이드로겔 마이크로스피어'는 작고 균일한 구형의 하이드로겔 입자이다. 쉽게 말해, 아주 작은 크기의 물을 많이 머금을 수 있는 3차원 젤리 공을 떠올리면 된다. 크기는 일반적으로 마이크로미터(㎛) 단위로 매우 작다. 구조는 3차원 망상구조를 가진 친수성 또는 양친매성 고분자 사슬이 가교되어 형성된다. 쉽게 비유하자면, HMS는 작은 스펀지처럼 물을 흡수하여 촉촉함을 유지하고, 필요한 물질을 머금고 있다가 서서히 방출하는 역할을 한다. 이러한 특성 덕분에 약물 전달, 조직 공학, 세포 배양 등 의료 분야에서 다양하게 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 쥐 실험 통해 초기 골관절염 치료 효과 입증 연구팀은 개발한 생체 물질을 쥐에게 주입하여 초기 골관절염 치료 효과를 검증했다. 그 결과, 이 치료법은 골관절염 증상을 완화하고 추가적인 관절 손상을 예방하는 데 효과적인 것으로 나타났다. 특히, 새로운 생체 재료는 표준 식염수 주입과 비교했을 때 마찰을 줄이고 관절 윤활을 개선하는 측면에서 기존 치료법보다 뛰어난 성능을 보였다. 보고에 따르면 마찰 계수는 표준 식염수 주입에 비해 '3분의 1' 이상 감소했다. 이번 연구는 특히 초기 단계 관절염 치료에 대한 유망한 접근 방식을 제시한다. 표적 윤활 제공과 추가적인 관절 손상 예방을 통해 관절염 치료의 새로운 패러다임을 열 것으로 기대된다. 연구팀은 "개발된 주입형 표적 윤활 HMS와 정밀 표적 윤활 HMS는 특히 초기 단계의 골관절염 진행을 늦추는 데 유망하고 편리한 기술"이라고 강조했다. 관절염 치료의 새 지평 열리나 앞서 미국 노스웨스턴대학교 연구팀은 손상된 무릎 연골을 재생하는 새로운 생체 활성 물질을 개발하고, 양을 이용한 실험에서 성공적인 결과를 얻었다. 이 새로운 생체 재료는 연골 성장 및 유지에 필수적인 단백질인 TGFb-1에 결합하는 생체 활성 펩타이드와 연골 및 관절의 윤활 활액에 존재하는 천연 다당류인 히알루론산으로 구성되어 있다. 노스웨스턴 연구팀은 새로운 생체 재료 물질을 동물 모델인 양의 손상된 무릎 연골에 적용한 결과, 6개월 이내에 새로운 연골이 생성되는 것을 확인했다. 새로 생성된 연골은 통증 없는 기계적 탄력성을 가능하게 하는 천연 생체 고분자인 콜라겐 II와 프로테오글리칸을 포함하고 있었다. 해당 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다. 관절은 일단 망가지면 자연적으로 재생되지 않아 그동안 치료의 한계가 있었다. 그러나 이처럼 연골을 재생시키기 위한 전 세계 과학자들의 노력이 합쳐지면 관절염 치료를 더욱 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
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2024-09-05 13:03:00
오픈AI 등 글로벌 테크기업, TSMC 1.6나노 공급 쟁탈전…차세대 AI 주도권 노린다

세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 업체인 대만 TSMC가 오는 2026년 하반기 양산 예정인 1.6㎚(나노미터·10억분의 1m) 반도체칩에 대한 수요가 벌써부터 대기상태에 돌입한 것으로 알려졌다. 3일(현지시간) 대만 연합보에 따르면 애플이 TSMC의 1.6㎚ 공정인 A16 기술을 활용한 첫번째 칩 생산을 예약한 데 이어 '챗GPT' 개발사인 오픈AI도 예약 명단에 이름을 올렸다. A16 기술은 칩 뒷면을 통해 전력을 공급하고 차세대 나노시트 트랜지스터를 탑재해 성능을 높인 것이 특징이다. 최근 수요가 급증하는 인공지능(AI) 칩 고객을 겨냥해 개발됐다. TSMC는 개별 고객사에 관해 언급하지 않는다는 입장이지만, 업계는 오픈AI가 엔비디아에 대한 의존도를 낮추려 주문형 반도체(ASIC) 개발에 적극적으로 나선 만큼 차세대 공정 확보는 자연스러운 수순이라고 보고 있다. 현재 오픈AI는 ASIC 칩 개발을 위해 미국 반도체 설계 기업 브로드컴, 마벨 등과 협력하고 있는데, 브로드컴과 마벨 역시 TSMC의 고객이다. 따라서 오픈AI와 이들 기업이 협력해 개발한 ASIC 칩은 TSMC의 3㎚ 공정과 이후 1.6㎚ 공정에서 순차적으로 생산될 전망이다. TSMC는 지난 4월 앞서 밝힌 2025년 2㎚와 2027년 1.4㎚ 로드맵 중간에 1.6㎚ 공정을 적용하겠다고 깜짝 발표했다. TSMC는 "AI 칩 업체들의 수요로 예상보다 빨리 새로운 A16 칩 제조 프로세스를 개발했다"며 "A16은 칩 뒷면에서 전력을 공급할 수 있어 AI 칩의 속도를 높일 수 있다"고 설명했다. 케빈 장 TSMC 사업개발담당 수석부사장은 당시 구체적인 고객사는 언급하지 않고 "스마트폰 제조업체보다 AI 칩 제조업체가 이 기술(A16)을 가장 먼저 채택할 가능성이 높다"며 "AI 칩 제조 기업들은 칩 설계를 최적화해 그 성능을 극대화하려고 하고 있다"고 말했다. 2년 뒤 예정된 공정에 큰손 고객들이 줄을 서면서 TSMC가 미세공정 경쟁에서 주도권을 쉽게 뺏기지 않을 것이란 평가가 나온다. 삼성전자는 TSMC와 유사하게 내년 2㎚, 2027년 1.4㎚ 공정 양산을 계획하고 있으나, 3㎚ 이하 공정에서 여전히 대형 고객사 수주에 어려움을 겪고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올 2분기 TSMC의 세계 파운드리 시장 점유율(매출 기준)은 62.3%, 삼성전자 11.5%, 중국 SMIC 5.7% 순이다. 3년 전 파운드리 사업에 재도전장을 낸 인텔은 당초 올해 말 1.8㎚ 공정을 양산한다는 계획이었으나, 실적 부진으로 파운드리 사업을 축소하거나 분리·매각하는 방안을 검토 중인 것으로 전해졌다.
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2024-09-03 07:02:00
구글 딥마인드, 탁구 로봇 개발…인간 제압할까?

탁구는 빠른 판단력과 순발력, 신속한 몸놀림이 필요한 운동이다. 탁구는 생활 운동으로, 또는 올림픽과 같은 대회의 공식 종목으로 인기를 끌어 왔다. 탁구는 로봇이 도전하기 어려웠던 부문이었고, 지난 40년 동안 개발이 진행됐음에도 불구하고 인간을 뛰어넘지 못했다. 그런데 구글 딥마인드(Google DeepMind)가 탁구 로봇을 선보여 주목된다. 이로 인해 탁구에서 인간이 차지했던 우위의 시대가 끝날 지도 모른다고 퍼퓰러사이언스가 전했다. 구글 AI 개발자 팀은 최근 발표된 논문에서 아마추어 수준의 탁구 실력을 발휘하는 탁구 로봇 시스템을 설계했다고 밝혔다. 또한 탁구 로봇 프로토타입도 만들어 시연하는 동영상도 제작해 공개했다. 지금까지 AI 개발자들은 체스나 바둑 등 두뇌를 사용하는 정적인 게임 부분에서 AI 역량을 극대화했다. 이미 오래전 이야기지만 한국 이세돌 9단과의 바둑 대결은 세기의 관심을 끌었었다. 그러나 로봇 산업에서 미래 전략과 실시간의 물리적 동작을 결합하는 측면에서의 표준은 탁구다. 개발자들은 40년 이상 탁구 로봇을 개발하면서 인간과의 경쟁을 무수히 많이 진행해 왔다. 탁구는 동적인 변수, 복잡한 동작, 타이밍에 대한 빠른 적응 등 막대한 연산 및 물리적 요구 사항이 수반되기 때문에 진행은 더뎠다. 탁구 경기에서도 알 수 있듯이 작은 공은 사람 눈으로 따라가기 어려울 정도로 빨리 튀어오른다. 구글 딥마인드는 X(구 트위터)에 올린 게시글에서 "탁구 로봇은 공을 되받아치는 가장 기본적인 기술은 물론 상대편을 꺾기 위한 전략 수립, 스코어에 맞는 장기 계획 수립 등 고수준 기술까지 능숙해야 한다“고 설명했다. 구글 엔지니어들은 고도로 발전된 탁구 로봇을 개발하기 위해 먼저 위치, 스핀, 속도에 대한 정보를 포함한 탁구공 상태의 대규모 데이터 세트를 모아 조합했다. 그리고 물리적으로 정확한 가상 시뮬레이션에서 AI 시스템에 이 데이터 세트를 사용, 서브 반환, 백핸드 조준, 포핸드 탑스핀 등의 기술을 학습하도록 했다. 그런 다음 학습된 AI 시스템을 복잡하고 빠른 움직임이 가능한 로봇 팔과 연계해 사람과 대결시켰다. 로봇에 탑재된 카메라로 촬영한 탁구공의 시각 정보를 포함한 데이터는 시뮬레이션에서 다시 분석해 학습의 ‘지속적인 피드백 루프’를 만들었다. 구글 딥마인드는 이 로봇을 실전에 투입해 토너먼트를 개최했다. 구글은 초보자, 중급자, 고급 실력자, 선수급 등 네 가지 기술 수준에 맞추어 29명의 탁구 선수를 모집해 트랙에 장착된 로봇과 경기를 가졌다. 연구원들에 따르면, 탁구 로봇은 전체 중 총 13경기, 즉 게임의 45%에서 승리, ‘아마추어 수준으로는 훌륭한 수준의 성과’를 보여주었다. 그러나 탁구 로봇의 실력이 매우 우수하다는 평가는 내려지지 않았다. 탁구 로봇은 모든 초보자 수준의 선수들을 이겼지만 중급 상대자와의 경기에서는 55%만 이겼고, 두 명의 고급 실력자를 대상으로는 한 번도 이기지 못했다. 물론 이 정도 수준의 탁구 로봇이 개발된 것은 큰 의미를 갖는다는 평가다. 토너먼트에 참여한 사람들은 향후 개선된 차세대 로봇과의 재경기에 대해 압도적인 관심을 표명했다.
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2024-08-14 09:46:00
삼성전자, 업계 최박형 12나노급 모바일 D램 양산 개시…초슬림 기기 설계 혁신 이끌어

삼성전자는6일 업계 최소 두께를 자랑하는 차세대 모바일 D램, 12나노급 LPDDR5X D램 12GB(기가 바이트) 및 16GB 패키지의 양산을 시작한다고 발표했다. 이번 신제품은 두께가 단 0.65mm에 불과해, 현존하는 12GB 이상 LPDDR D램 중 가장 얇은 초박형 솔루션이다. 삼성전자는 독보적인 반도체 기술력을 바탕으로 업계 최소 크기의 12나노급 LPDDR D램을 4단으로 적층하고, 첨단 패키지 기술 및 ECM 기술을 최적화해 이러한 혁신을 이뤄냈다. 이를 통해 기존 제품 대비 두께를 약 9% 감소시키고 열저항은 21.2% 개선하는 쾌거를 달성했다. 특히, 웨이퍼 박판화 기술인 백랩(Back-lap) 공정을 극대화해 궁극의 슬림함을 구현한 점이 주목할만하다. 모바일 D램은 저전력, 고성능, 고용량 특성은 물론, 얇은 패키징 기술 또한 중요한 경쟁력으로 꼽힌다. 최근 모바일 기기의 초슬림화 및 고성능화 추세에 발맞춰 모바일 D램 역시 점점 얇아지고 있다. 이는 곧 기기 내부 발열 관리에도 직결되는 문제다. 삼성전자의 이번 신제품은 얇아진 두께만큼 확보된 여유 공간을 통해 원활한 공기 흐름을 유도하고 기기 내부 온도를 효과적으로 제어한다. 일반적으로 고성능이 필요한 온디바이스 인공지능(AI)은 발열 때문에 기기 온도가 일정 구간을 넘기면 성능을 제한하는 온도 제어 기능이 작동한다. 이번 제품을 탑재하면 온디바이스 AI 구동 시 발생하는 발열 문제를 해결해, 속도와 화면 밝기 저하 등 기기 성능 저하를 최소화하고 사용자 경험을 극대화할 수 있다. 시장조사기관 옴디아는 고성능 스마트폰에 탑재되는 모바일 D램의 유닛당 용량이 2028년까지 약 2배 이상 증가할 것으로 전망했다. 이제 LPDDR D램은 모바일을 넘어 AI 가속기, PC, 전장 등 다양한 분야에서 핵심 메모리 솔루션으로 자리매김하고 있다. 삼성전자는 이번 0.65mm 모바일 LPDDR5X D램을 모바일 애플리케이션 프로세서 및 모바일 제조사에 신속하게 공급해 저전력 D램 시장의 지배력을 강화할 방침이다. 더 나아가, 6단 구조 기반 24GB 및 8단 구조 32GB 모듈 역시 업계 최박형 LPDDR D램 패키지로 개발해 기술 리더십을 공고하 할 계획이다. 배용철 삼성전자 메모리 사업부 상품기획실장은 "고성능 온디바이스 AI 시대의 도래와 함께 LPDDR D 램의 성능 향상 뿐만 아니라 효율적인 온도 제어 역량 또한 중요한 화두로 떠올랐다" 며 "삼성전자는 시장의 지석적인 초박형 저전력 D램 개발과 고객 맞춤형 솔루션 제공을 통해 시장의 요구에 부응하고 혁신을 선도해 나갈 것이다"라고 밝혔다.
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2024-08-06 09:37:00
[신소재 신기술(78)] 유기 태양 전지 패널, 햇빛 20% 전기 변환 성공…실리콘 대체 가능성 높여

미국 과학자들이 새로운 유기 태양 전지 패널을 개발해 햇빛의 20%를 전기로 변환하는 데 성공했다. 유기 태양 전지판(Organic Solar Cell)은 빛을 흡수해 전기를 생산하는 태양 전지의 한 종류다. 기존의 실리콘 태양 전지판과 달리 탄소 기반의 유기 반도체 물질을 사용해 제작된다. 캔사스대학교 연구진이 유기 반도체에 햇빛의 20%를 전기로 변환해, 태양 에너지 분야에 혁신을 가져올 수 있는 가능성을 제시했다고 인터레스팅엔지니어링이 보도했다. 수년 동안 실리콘은 태양 에너지 환경을 지배해왔다. 실리콘의 효율성과 내구성 덕분에 태양광 패널에 가장 많이 사용하는 소재가 된 것. 하지만 실리콘 기반 태양전지는 딱딱하고 생산 비용이 비싸서 곡면에 적용하는 데 한계가 있었다. 유기 반도체는 실리콘 태양 전지 패널보다 저렴하고 유연하며, 다양한 색상과 투명도를 구현할 수 있어 차세대 태양 전지 소재로 주목받고 있다. 유기 태양 전지판은 얇고 가벼우며, 플라스틱 기판 등 다양한 소재에 적용할 수 있어 곡면이나 불규칙한 표면에도 설치가 가능하다. 게다가 유기 물질은 실리콘보다 독성이 적고 재활용이 용이해 환경 친화적이다. 유기 반도체는 이미 휴대전화, TV, 가상현실(VR)헤드셋과 같은 가전제품의 디스플레이 패널에 사용되지만 상업용 태양광 패널에는 아직 널리 사용되지 않는다. 유기 반도체인 탄소 기반 소재는 더 낮은 비용과 더 큰 유연성으로 실행가능한 대안을 제공한다. 하지만 지금까지는 빛을 전기로 변환하는 효율성이 낮아 실리콘 태양 전지 패널을 대체하기 어렵다는 한계가 있었다. 연구를 주도한 캔자스 대학교의 물리학 및 천문학 부교수인 와이런 챈 박사는 "이러한 재료는 벽에 페인트를 칠하는 것처럼 용약 기반 방법을 사용해 임의의 표면에 코팅할 수 있기 때문에 태양광 패널의 생산 비용을 잠재적으로 출 수 있다"고 설명했다. 이러한 유기 반도체는 단순히 비용 절감에만 그치지 않는다. 특정 파장의 빛을 흡수하도록 조정할 수 있어 새로운 가능성을 열어준다. 챈은 "이러한 특성 덕분에 유기 태양 전지 패널은 차세대 친환경적이고 지속 가능한 건물에 사용하기에 특히 적합하다"고 덧붙였다. 이번 연구는 유기 반도체의 일종인 비풀러렌 악셉터(NFA)의 높은 효율성에 대한 의문에서 시작됐다. 연구진은 NFA가 기존 유기 반도체보다 뛰어난 성능을 보이는 이유를 규명하는 과정에서 예상치 못한 현상을 발견했다. 특정 조건에서 NFA의 전자가 에너지를 잃는 대신 주변 환경으로부터 에너지를 얻는 현상을 관찰한 것이다. 이는 뜨거운 커피가 주변으로 열을 잃는 것과는 반대되는 현상으로 양자역학과 열역학의 결합으로 설명될 수 있었다. 연구진은 첨단 기술인 시간 분해 이광자 광전자 분해법을 활용해 1조분의 1초보다 짧은 시간 동안 전자의 에너지 변화에 추적했다. 그 결과 NFA의 전자가 양자역학적 특성으로 인해 여러 분자에 동시에 존재하는 것처럼 보이며, 이러한 현상이 열역학 제2법칙과 결합해 열흐름의 방향을 역전시키는 것을 확인했다. 이러한 역전된 열 흐름은 NFA의 전자가 주변 환경으로부터 에너지를 흡수하고 전하 분리 과정을 촉진해 전류 생성 효율을 높이는 데 기여한다. 연구진은 이번 발견이 태양 전지 효율을 20%까지 끌어올려 실리콘 태양 전지와의 격차를 좁히는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 또한 이러한 에너지 획득 메커니즘은 태양 전지 뿐만 아니라 이산화탄소를 유기 연료로 변환하는 광촉매 등 다른 재생 에너지 분야에도 적용될 수 있을 것으로 전망했다. 이는 유기 반도체 기반 기술의 잠재력을 극대화하고, 지속가능한 에너지 시스템 구축에 기여할 수 있는 중요한 발견으로 평가된다. 이번 연구는 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 저널에 게재됐다.
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2024-07-16 10:25:00
[퓨처 Eyes(43)] 일본, 도쿄-오사카 500km 컨베이어 벨트 건설...물류 혁신의 신호탄?

일본이 도쿄에서 오사카까지 무려 500km가 넘는 구간에 컨베이어 벨트를 건설해 물류 이동 속도를 획기적으로 높이겠다는 야심찬 계획을 발표했다. 전 세계 물류 회사들이 24시간 운행 가능한 완전 자율주행 트럭에 주목하는 가운데, 일본은 배달 기사 부족 문제에 대한 독특한 해결책을 제시한 셈이다. 참고로 서울에서 광주까지는 약 300km, 서울에서 부산까지는 약 400km임을 감안한다면, 도쿄-오사카 간 거리는 상당히 먼 거리다. 이러한 일본의 컨베이어 벨트 건설 계획은 슈퍼카블론디, 카스쿱스 등 다수 자동차 전문 매체의 주목을 받고 있다. 일본 국토교통성은 6월 보고서를 통해 트럭 운전사 부족 문제를 해결하기 위한 획기적인 계획을 발표했다. '오토플로우 로드(Autoflow Road, 자동 흐름 도로)'라는 이름의 이 컨베이어 벨트 시스템은 도쿄와 오사카를 연결하며, 대형 공항 수하물 컨베이어 벨트와 비슷한 형태로 주요 도로 옆이나 아래에 설치될 예정이다. 자동화된 전기 카트를 이용해 특수 제작된 경로를 따라 물품을 이동하는 방식도 대안으로 고려되고 있다. 24시간 쉬지 않고 운영되는 이 시스템은 이론적으로 매일 2만5000명의 트럭 운전사가 운송하는 것과 같은 양의 화물을 처리할 수 있다. 인구 감소와 운전 시간 규제 강화로 인해 2020년 66만 명이었던 일본 트럭 운전사 수는 2030년 48만 명으로 감소할 것으로 예상되기 때문에, 이러한 시스템은 일본 물류 산업에 큰 변화를 가져올 수 있다. 보고서에 따르면, 일본의 트럭 운전사 부족 현상은 일부 지역에서 41%에 달하며, 대책이 마련되지 않으면 2030년에는 배송 물량의 30%가 최종 목적지에 도달하지 못할 수도 있다. 아직 승인되지는 않았지만, 재팬타임스는 정부 보고서에는 컨베이어 벨트 계획이 2034년 출시를 목표로 하고 있다고 전했다. 2만5000대의 트럭이 도로에서 사라진다면 교통 체증 완화, 탄소 배출 감소, 트럭 운송 문제 해결에 도움이 될 수 있다. 컨베이어 벨트 시스템은 이미 전 세계 일부 지역에서 시험 운영되고 있어, 일본의 계획이 실현될 가능성은 충분하다. 일본의 리가타야마 석회석 광산에서는 이미 23km 길이의 컨베이어 벨트를 사용하고 있으며, 아프리카에서는 100km 길이의 시스템으로 광산과 항구 사이에 인산염을 운반하고 있다. 하지만 건설 비용은 막대할 것으로 예상된다. 일본 정부는 아직 공식적인 추정치를 제공하지 않았지만, 재팬타임스는 약 230억 달러(3조7000억 엔)에 달할 것으로 예상한다. 요미우리 신문은 오토플로우 로드 건설 비용이 10km 구간당 5800만 달러(약 93억 7000만엔, 약 800억원)에 달할 것으로 추산했다. 게다가 10년 후 인프라가 완공될 때쯤에는 자율주행 기술이 현재보다 훨씬 발전할 가능성이 높아, 컨베이어 벨트 건설의 실효성에 대한 의문도 제기된다. 컨베이어 벨트의 장점 컨베이어 벨트는 운송 효율성 증대와 인력 부족 문제 등을 해결할 수 있다. 또한 교통 체증 완화와 환경 문제 등에도 도움이 될 수 있다. 컨베이어 벨트는 자동화된 시스템으로 24시간 운영이 가능하며, 대량의 화물을 빠르고 효율적으로 운송할 수 있다. 일본의 경우처럼 트럭 운전사 부족 문제를 해결하고 인건비 절감 효과를 기대할 수 있다. 또한 도로 위 트럭 운행 감소로 교통 체증을 완화하고 탄소 배출량을 줄여 환경 보호에 기여할 수 있다. 자동화 시스템으로 유지 보수가 비교적 간편하며, 고장 발생 시 신속한 대응이 가능하다. 게다가 운전자의 피로, 부주의 등으로 인한 사고 위험을 줄이고, 안전한 운송 환경을 조성할 수 있다. 초기 비용과 기술적 한계 극복해야 컨베이어 벨트는 분명 물류 시스템에 혁신을 가져올 수 있는 잠재력을 지녔다. 하지만 동시에 극복해야 할 과제도 만만치 않다. 우선 막대한 금액의 초기 투자 비용과 높은 전력 소비, 기술적 한계 등의 단점도 있다. 컨베이어 벨트 시스템 구축에는 막대한 초기 투자 비용이 필요하다. 또한 시스템 유지 보수 및 전력 소비 등으로 인해 운영 비용이 높을 수 있다. 컨베이어 벨트는 주로 규격화된 화물 운송에 적합하며, 특수 화물이나 다양한 크기의 화물 운송에는 제약이 있을 수 있다. 폭설, 폭우 등 기상 악화 시 시스템 운영에 차질이 발생할 수 있으며, 야외에 설치된 경우 화물 손상 가능성도 있다. 현재 기술 수준으로는 완벽한 자동화 및 안전성 확보가 어려운 점 등 기술적 한계가 있을 수 있다. 일본 정부는 컨베이어 벨트 시스템을 통해 물류 효율성을 극대화하고, 배송 운전자 부족 문제와 늘어나는 화물 수요에 효과적으로 대응하며, 온실가스 배출량 감축에도 기여할 수 있을 것이라 기대한다. 하지만 10km 구간당 800억 엔이라는 막대한 건설 비용은 여전히 풀어야 할 숙제다. 컨베이어 벨트, 과연 물류 시스템의 구원투수가 될 수 있을까? 아니면 빛 좋은 개살구로 전락할까? 막대한 비용 문제를 해결하지 못한다면 장밋빛 미래는 요원할 수 있다. 일본 정부의 신중한 검토와 현명한 결정이 필요한 시점이다.
- 포커스온
2024-07-11 13:08:00
SK, 2026년까지 AI·반도체 투자에 80조원 확보⋯"'AI 밸류체인 리더십' 강화해야"

SK 그룹은 사업 구조 재조정을 시작으로, 2026년까지 80조원의 자금을 확보하여 인공지능(AI)과 반도체를 포함한 미래 성장 분야에 투자할 계획이다. 그룹은 '큰 파도(Big Wave)'에 미리 대응하여 가치 사슬 및 기본적인 체질 변화를 통해 미래 성장 기회를 확보하고, 자사의 경영 철학인 'SKMS'(SK Management System)을 기반으로 운영 개선 등 경영 기초를 강화할 예정이다. 최태원 회장, 최재원 수석부회장, 최창원 수펙스추구협의회 의장을 비롯한 주요 계열사 CEO 20여 명은 지난 28∼29일 경기 이천 SKMS연구소에서 열린 경영 전략 회의에서 이러한 전략적 방향성을 공유하고 논의했다. 최 회장과 최 수석부회장은 화상으로 회의에 참여하였으며, 최윤정 SK바이오팜 사업개발본부장(부사장)도 처음으로 회의에 참석했다. 이번 회의에서 SK 경영진은 상반기 동안 다양한 태스크포스(TF) 활동을 통해 밸류체인 재조정 등을 추진한 결과를 공유했으며, 각 사는 이를 바탕으로 올해 하반기부터 사별 이사회에서 구체적인 실행 계획을 추진할 계획이다. 미국 출장 중인 최 회장은 화상으로 참석, 최근 그룹의 포트폴리오 조정과 관련하여 "'새로운 트랜지션(전환) 시대'를 맞아 선제적이고 근본적인 변화가 필요하다"고 강조했다. 최 회장은 "지금 미국에서는 AI 말고는 할 얘기가 없다고 할 정도로 AI 관련 변화의 바람이 거세다"며 "그룹 보유 역량을 활용해 AI 서비스부터 인프라까지 'AI 밸류체인 리더십'을 강화해야 한다"고 밝혔다. 최 회장은 SK가 강점을 가진 에너지 솔루션 분야도 글로벌 시장에서 AI 못지 않은 성장 기회를 확보할 수 있을 것으로 전망했다. SK그룹은 현재 '다가올 미래'인 배터리 사업을 담당하는 SK온을 살리기 위한 다양한 시나리오를 고민 중이다. 최 회장은 이어 "그린·화학·바이오 사업 부문은 시장 변화와 기술 경쟁력 등을 면밀히 따져서 선택과 집중, 그리고 내실 경영을 통해 '질적 성장'을 추구해야 한다"고 당부했다. 최창원 의장은 "우리에게는 질적 성장 등 선명한 목표가 있고 꾸준히 노력하면 이루지 못할 것이 없다"면서 "각 사별로 진행 중인 '운영 개선' 등에 속도를 내서 시장에 기대와 신뢰로 보답해야 한다"고 말했다. 최 의장은 특히 사업 재조정 과정에서 컴플라이언스(준법) 등 기본과 원칙을 철저히 준수해야 하고, 이해관계자들과의 적극적이고 진정한 소통이 중요하다는 점 등을 강조했다. SK 경영진은 이 회의에서 2026년까지 수익성 개선, 사업 구조 최적화, 시너지 강화 등을 통해 80조원의 자금을 확보하기로 하였습니다. 이 자금은 AI와 반도체 등 미래 성장 분야 투자와 주주 환원에 할당될 예정이다. 또한, 3년 내 운영 개선을 통해 30조원의 잉여 현금 흐름을 창출하여 부채 비율을 100% 이하로 관리하는 것도 목표로 포함됐다. SK그룹은 작년 10조원의 적자를 올해 흑자로 전환하고, 2026년 세전 이익 목표는 40조원대로 설정했다. 또한, SK그룹은 AI 반도체를 필두로 한 고대역폭 메모리(HBM)와 같은 AI 관련 사업부터 AI 데이터 센터와 개인용 AI 비서(PAA) 등 AI 밸류체인을 세밀하게 정교화하여 글로벌 경쟁력을 강화하겠다는 방침이다. 이와 관련하여 SK하이닉스는 앞으로 5년간 총 103조원을 투자해 반도체 사업 경쟁력을 강화할 계획이며, 이 중 약 80%인 82조원을 HBM 등 AI 관련 사업에 투자할 예정이다. SK텔레콤과 SK브로드밴드는 AI 데이터 센터 사업에 5년간 3조4천억원을 투자할 계획이다. 이번 회의에서는 계열사 간 AI와 반도체 밸류체인의 시너지 강화를 위해 7월 1일부로 '반도체위원회'를 수펙스추구협의회에 신설하기로 했다. 위원장은 SK하이닉스의 곽노정 사장이 맡게 될 예정이다. 참석한 CEO들은 중복 투자 해소 등을 위해 전체 계열사 수를 '관리 가능한 범위'로 조정할 필요성에 공감하며, 각 계열사가 내부 절차를 거쳐 단계적으로 추진하기로 했다. 현재 SK그룹은 총 219개의 계열사를 보유하고 있으며, 이를 통해 우량 자산을 내재화하고 미래 성장 사업 간 시너지를 극대화할 계획이다. 1박 2일간 20여 시간에 걸친 열띤 토론 끝에 SK 경영진은 SKMS와 수펙스추구 정신의 회복과 실천이 이 시점에서 중요하다는 공감을 나누었다. CEO들은 "도전적인 경영 환경을 극복하고 미래에 대비하기 위해 전 구성원이 'Back to the Basic' 정신 하에 합심해야 한다"며, "최고 경영진부터 SKMS의 핵심인 'VWBE'(Voluntarily, Willingly Brain Engagement·자발적·의욕적 두뇌 활용) 정신과 겸손한 자세로 솔선수범하는 리더십을 발휘하자"고 다짐했다. 이를 위해 8월 이천포럼과 10월 CEO 세미나에서 SKMS를 주요 토론 주제로 채택하고, 각 계열사의 실천 활동을 강화하겠다고 했다. 또한, SK그룹은 구성원들이 SKMS 정신을 실천하면서 업무에 집중할 수 있도록 근무 방식을 고도화할 계획이며, 이는 유연 근무 시스템, '해피 프라이데이', 재택 근무 등으로 이루어질 것이다. SK그룹 관계자는 "다가오는 큰 기회에 대비하기 위해 성장의 기반을 충분히 마련하자는 것이 이 회의의 핵심과 결론"이라며, "미래를 위한 투자 활동은 SK 기업 가치 제고 뿐만 아니라 국가 경제에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대한다"라고 말했다.
- IT/바이오
2024-06-30 10:51:00
SK온, 엑손모빌과 손잡고 북미 리튬 공급망 강화…최대 10만 톤 확보

SK온이 미국 최대 석유 기업인 엑손모빌과 전략적 파트너십을 체결하여 북미 지역 리튬 공급망 확장에 박차를 가한다. SK온은 지난 24일(현지시간) 세계 최대 규모의 리튬·배터리 원소재 콘퍼런스 '패스트마켓 콘퍼런스'에서 엑손모빌과 리튬 공급 양해각서(MOU)를 체결했다고 26일 발표했다. 이번 협약에 따라 SK온은 엑손모빌이 아칸소주 염호에서 친환경적인 직접리튬추출(DLE) 기술을 활용하여 생산한 리튬을 최대 10만톤까지 공급받을 수 있게 됐다. 구체적인 공급 시기 및 물량은 본계약 쳬결후 확정될 예정이다. 엑손모빌은 배터리 핵심 소재 사업 진출을 위해 지난해 초 아칸소 염호를 인수하고, 같은 해 11월 리튬 채굴을 개시했다. 해당 염호에는 전기차 5000만대 분의 배터리를 생산할 수 있는 탄산리튬환산 기준(LCE) 400만톤의 리튬이 매장된 것으로 추정된다. 엑손모빌은 2030년부터 연간 전기차 100만대 분량의 리튬을 공급한다는 목표다. LDE 기술은 염수에서 리튬을 직접 추출하는 혁신적인 공법으로, 기존의 경암 채굴 방식보다 탄소 배출량이 적어 친환경적이다. 초기 설비 투자 비용은 높지만, 염호에서 소금물을 증발시켜 리튬을 얻는 전통적인 방식에 비해 생산 기간이 단축되어 생산성이 높고 물 사용량이 적다는 장점이 있다. SK온은 미국 인플레이션감축법(IRA), 유럽연합(EU), 핵심원자재법(CRMA) 등 급변하는 글로벌 산업 정책에 선제적으로 대응하기 위해 핵심 광물 확보를 통해 부ㅠㄱ미 시장에서의 경쟁 우위를 확보하고 소비자 이익을 극대화할 계호기이다. 이를 위해 SK온은 올해 2월 미국 웨스트워터와 천연 흑연 공급 구매 계약을 체결했으며, 지난해 11월에는 칠레 SQM과 리튬 공급 구매 계약을 맺었다. 또한 2019년 12월에는 스위스 글렌코어와 코발트 구매 계약을 쳬결하는 등 다양한 글로벌 기업들과의 협력을 통해 안정적인 공급망 구축에 힘쓰고 있다. 박종진 SK온 전략구매당담 부사장은 "핵심 시장인 북미 지역 소비자 이익을 보장하기 위해 IRA 요건을 충족하는 핵심 광물 확보에 지속적으로 노력하겠다"고 밝혔다.
- 산업
2024-06-26 09:38:00
금융위, 가계부채 급증 불구하고 '2단계 스트레스 DSR' 시행 9월로 연기

가계 부채가 급증세를 보이는 가운데 정부가 2단계 스트레스 DSR(총부채원리금상환비율) 규제 시행을 갑자기 2개월 연기한다. 금융위원회는 25일 관계기관과 협의를 거쳐 2단계 스트레스 DSR 시행일을 당초 7월 1일에서 9월 1일로 연기한다는 내용을 담은 '하반기 스트레스 DSR 운용방향'을 발표했다. 가계대출 한도를 단계적으로 줄이는 조치가 시행 1주일을 앞두고 연기되면서 주택거래 회복과 대출금리 인하로 가계부채 문제가 더욱 악화될 수 있다는 우려가 제기되고 있다. 그러나 금융위는 범정부적 자영업자 지원대책이 논의되는 상황이고, 이달말 시행되는 부동산 프로젝트 파이낸싱(PF) 사업성 평가 등 전반적인 부동산 PF 시장의 연착륙 과정 등을 고려한 결정이라고 설명했다. 금융위 관계자는 "2단계 스트레스 SDR이 시행되더라도 DSR을 적용받는 모든 차주의 한도가 감소하는 것이 아니라 '고DSR' 차주들의 최대한도가 감소하는 것으로 자금 수요가 긴박한 사람들이 많다"라면서 "제2금융권 주택담보대출의 경우, 대출이 줄어드는 차주가 약 15% 정도로 분석돼 이분들의 어려움을 고려했다"고 말했다. 스트레스 DSR은 변동성 금리대출 등을 이용하는 차주가 대출 이용 기간에 금리상승으로 언리금 상환 부담이 증가할 가능성에 대비해, DSR을 산정할 때 일정 수준의 가산금리(스트레스금리)를 부과해 대출한도를 산출하는 제도다. 정부는 지난 2월 은행권 주택담보대출을 대상으로 스츠레스 금리의 25%를 적용하는 1단계 조치를 도입했다. 올 하반기부터는 은행 주택담보대출과 신용대출, 2금융권 주택담보대출에 스트레스 금리의 50%를 적용하는 2단계 조치를 시행할 예정이었지만, 두 달 미뤄져 9월부터 시행하게 됐다. 전 금융권 가계대출을 대상으로 스트레스 금리를 100% 적용하는 3단계 시행 또한 2025년 초에서 2025년 하반기로 미뤄졌다. 스트레스 금리는 과거 5년간 최고 수준에 달했던 월별 가계대출 가중평균 금리와 현행 금리 간 격차를 기반으로 산출하되, 금리 변동 추정의 편차를 보정하기 위해 하한 1.5%, 상한 3.0%의 범위를 설정했다. 이에 따라 금년 상반기에 적용된 스트레스 금리 하한 1.5%의 25%에 해당하는 0.38%의 적용은 8월 말까지 유지될 예정이다. 정부는 스트레스 DSR로 인해 실제 대출 한도가 제한되는 '영끌'(고 DSR) 차주의 비율이 약 7~8% 수준으로, 대다수 차주는 기존과 동일한 한도 및 금리를 적용받을 것이라고 밝혔다. 2단계 스트레스 DSR 시행 시에도 차주별 DSR 최대 대출 한도는 은행권 및 제2금융권 주택담보대출의 경우 대출 유형별로 약 3~9%, 은행권 신용대출은 금리 유형 및 만기별로 약 1~2% 감소할 것으로 예상된다. 정부는 9월 1일부터 기본 스트레스 금리인 하한 금리 1.5%에 적용되는 가중치를 50%로 상향 조정하여, 스트레스 금리를 0.75%로 적용할 계획이다. 한편, 금융위가 시행 연기의 근거로 제시한 서민 및 자영업자 대출 축소 가능성이나 부동산 PF 연착륙 진행 상황은 인과 관계가 명확하지 않다는 견해도 존재한다. 이에 금융위는 "정부의 가계부채 관리 기조에는 변함이 없으며, 금년 가계부채 증가율을 국내총생산(GDP) 성장률 범위 내에서 안정적으로 관리할 계획"이라고 밝혔다. 더불어, "향후 스트레스 DSR 적용 범위 확대 및 스트레스 금리의 단계적 상향 조정을 통해 가계부채 억제 효과를 점진적으로 강화할 것"이며, "기준금리 인하 시 스트레스 금리 상승을 통해 금리 하락에 따른 대출 한도 증가를 억제하여 정책 효과를 극대화할 수 있다"고 덧붙였다.
- 경제
2024-06-25 09:33:00
영국 맨체스터 대학, 빅벤 높이 2배 120m 이상 점프하는 로봇 개발

영국 맨체스터 대학(University of Manchester)의 엔지니어들이 현재까지 설계된 점프 로봇 가운데 가장 높은 120m를 점프할 수 있는 로봇을 개발했다고 전문 매체 테크익스플로러가 전했다. 연구진은 수학, 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험실 테스트를 결합해 최적의 부품을 채용하고 크기, 모양을 최적화한 로봇을 설계하는 방법을 발견했다. 개발된 로봇은 자체 크기의 수십 배에 달하는 장애물을 넘을 수 있을 만큼 높이 점프할 수 있다. 현재까지 개발된 가장 높이 점프하는 로봇은 자기 몸 크기의 110배에 해당하는 33m까지 도약할 수 있다. 이번에 맨체스터 대학 연구진이 개발한 로봇은 공중에서 120m 이상, 중력이 약한 달에서는 빅벤 타워 높이의 무려 두 배 이상인 200m 이상 점프할 수 있다. 이 개발 결과는 '메커니즘 및 기계 이론(Mechanism and Machine Theory)' 저널 최근호에 발표됐다. 이 로봇은 행성 탐사부터 재난 구조, 위험하거나 접근하기 어려운 공간 탐사 및 모니터링에 이르기까지 다양한 응용 분야에 혁명을 일으킬 것으로 기대된다. 연구진의 일원인 맨체스터 대학교 우주 로봇공학 연구원 존 로 박사는 "로봇은 전통적으로 점프 대신 바퀴를 굴리거나 다리를 사용해 걷도록 설계되었지만, 점프는 우주 공간에서 이동할 수 있는 매우 효과적인 방법을 제공한다"라고 말했다. 지형이 고르지 않거나 동굴 내부, 숲 속, 바위 지대 표면, 심지어 우주의 다른 행성 표면과 같이 장애물이 많은 곳에 적합하다는 것이다. 로 박사는 "점핑 로봇이 이미 개발됐지만 이런 종류의 로봇을 설계하는 데는 몇 가지 큰 난제가 있다. 가장 중요한 것은 크고 복잡한 장애물을 극복할 수 있을 만큼 높이 점프하는 것이다"라며 "우리가 설계한 로봇은 스프링 구동 점핑의 에너지 효율성과 성능을 획기적으로 향상시킨다"고 설명했다. 연구진은 기존의 점핑 로봇이 스프링 에너지를 완전히 방출하기 전에 도약하는 경우가 많아 비효율적이고, 최대 점핑 높이도 제한한다는 사실을 발견했다. 또한 위로 똑바로 움직이는 대신 몸체가 좌우로 움직이거나 회전함으로써 도약 에너지를 낭비한다는 것도 밝혀냈다. 이에 따라 설계된 새로운 로봇 디자인은 필요한 구조적 강도와 강성을 유지하면서도 이 같은 바람직하지 않은 동작을 제거하는 데 중점을 두었다. 연구진인 항공우주공학 벤 파슬루 교수는 "캥거루처럼 땅을 밀어낼 수 있는 다리가 맞을지, 거대한 스프링을 갖춘 피스톤이 맞을지 등 로봇의 구조와 형태에 대해 결정할 사항이 매우 많았다"고 말했다. 다이아몬드처럼 마름모꼴의 대칭 모양이어야 할지, 곡선적이고 유기적인 형태를 갖출지도 연구 대상이었다. 로봇의 크기도 중요했다. 크기가 작으면 가볍고 민첩하지만, 대형 로봇은 더 강력한 점프를 위해 더 큰 모터를 운반할 수 있으므로 어느 정도의 크기로 할 것인지를 정해야 했다. 그래서 설계된 로봇은 로봇 질량을 위쪽으로 많이 분배하고 아래쪽으로 가늘게 만들어졌다. 프리즘 모양의 더 가벼운 다리와 신축성이 큰 스프링을 사용했다. 점프 성능을 향상시키고 점핑 로봇의 에너지 효율성을 극대화하기 위함이었다. 연구진은 후속 작업으로 점프 방향을 제어하고 착지 시의 운동 에너지를 활용해 로봇이 한 번에 수행할 수 있는 점프 횟수를 늘리는 방법을 찾고 있다. 또한 로봇을 달에 더 쉽게 운반하고 사용할 수 있도록 우주 임무를 위한 보다 효율적인 디자인을 모색하고 있다.
- IT/바이오
2024-06-20 15:01:00
[신소재 신기술(61)] 에스테르 환원, 새로운 광촉매로 청색광 활용해 효율성 극대화

새로운 광촉매(N-BAP)로 청색광을 활용해 에스테fm를 효율적으로 환원하는 기술이 개발됐다. 일본 국립자연과학연구소(NINS) 연구팀은 빛을 에너지원으로 활용하여 에스테르를 효월적으로 환원하는 새로운 광촉매를 개발했다고 밝혔다고 PHYS가 전했다. 이 연구 결과는 지난 6월 14일 '미국 화학학회지(Journal of the American Chemical Society)'에 게재됐다. 에스테르는 유기화합물의 한 종류로 알코올과 산이 반응하여 물이 빠져나오면서 생성되는 물질이다. 일반적으로 에스테르는 딸기 등 과일 향이나 꽃 향 등 특징적인 향기를 가지고 있다. 이러한 향기 때문에 향수나 화장품, 의약품, 식품 첨가물 등 다양한 분야에 활용된다. 그러나 기존의 에스테르 환원 방법은 높은 비용과 환경 문제를 야기했다. 공동 교신 저자인 NINS의 분자과학연구소(IMS) 산타로 오쿠무라 조교수는 "지난 10년 동안 광촉매 반응은 유기 합성 분야에서 자속 가능한 개발 목표(SDG)에 적합한 방법으로 큰 주목을 받았다"고 말했다. 오쿠무라 조교수눈 "광촉매는 금속 환원제가 없을 때 가사광선을 에너지원으로 사용해 산화와 완원 반응을 촉진한다. 하지만 다중 전자 전달 과정을 통한 광촉매 반응은 개발이 미흡해 전자가 4개 필요한 에스테르이 광촉매 환원을 통한 알코올 형성은 아직 미개발상태다"라고 설명했다. 이어 "에스테르를 광촉매로 환원하여 알코올을 만드는 것은 전례 없는 연속적인 4중 SET 공정이 필요하기 때문에 엄청난 도전"이라고 말했다. NINS 연구팀은 지속 가능한 광촉매를 사용해 에스테르를 환원하는 방법을 연구했다. 광촉매는 빛에 의해 활성화되는 촉매로, 반응성이 높은 금속 환원제 없이 촉매와 유기 화합물 사이의 전자 이동 과정을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 그러나 기존의 광촉매는 고가의 비재생 금속을 사용하며, 제한적인 유기 화학물만 환원할 수 있었다. 또한 일반적으로 한 번에 한 개의 전자만 화합물에 추가하는 단일 전자 이동(SET)방식을 사용하여 원하는 수준의 환원을 달성하기 위해 여러 번의 반복 과정이 필요했다. 4중 SET 공정을 달성하기 위해 연구팀은 'N-BAP'라는 새로운 광촉매를 개발했다. 파란색 빛(청색광)을 받으면 활성화되는 N-BAP광촉매는 물과 다른 탄소 기반 화학 그룹과 반응하는 화학 그룹을 생성하며, 옥살산염과 함께 사옹하면 빠른 속도로 4개의 전자를 연속적으로 추가해 원하는 알코올을 생성할 수 있다. 오쿠무라는 N-BAP 촉매와 미량 환원제인 옥살산염의 조합은 카르비놀 음이온을 생성하기 위한 에스테르의 급속한 연속적인 4-전자 환원을 가능하게 하고, 이어서 양성자화되어 알코올을 생성하게 한다고 말했다. 그는 "이 연구는 에스테르의 새로운 변환 가능성을 열 수 있으며 지속 가능한 개발 목표(SDGs)에 적합한 녹색 유기합성으로서 지속가능한 사회에 기여할 것으로 기대된다"고 밝혔다.
- 포커스온
2024-06-19 09:35:00
[먹을까? 말까?(27)] L-테아닌, 스트레스 감소 효과⋯복용시 주의점은?

녹차나 말차, 홍차 등에서 발견되는 아미노산의 일종인 L-테아닌이 긴장 안화와 스트레스 감소 등의 효과가 있는 것으로 나타났다. 일부 식품과 보충제에서 발견되는 비단백질 아미노산인 L-테아닌이 스트레스 완화 및 수면 개선 등 신경을 안정시키는 효과로 주목빋고 있다고 이팅웰이 전했다. L-테아닌은 말차나 녹차, 홍차 등의 식물과 일부 버섯과 같은 균류에서 자연적으로 생성되는 성분으로, 긴장 완화 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 일반적으로 알약 또는 분말 형태의 보충제로도 섭취 가능하다. L-테아닌이란? L-테아닌은 스트레스 완화 효과 외에도 다양한 건강상 이점을 제공할 수 있다. 연구 결과에 따르면, L-테아닌은 건강한 개인뿐만 아니라 주요 우울 장애 환자의 스트레스 관련 증상 완화, 수면의 질 개선 및 인지 기능 향상에 도움이 될 수 있다. 또한, 운동선수나 스트레스에 노출된 개인의 경우 L-테아닌 섭취 시 운동 능력 향상과 스트레스 반응 감소 효과가 보고됐다. L-테아닌은 주의력, 집중력 및 인지 능력을 향상시킬 수 있다. 특히 카페인과 함께 섭취하면 기억력과 실행 기능 향상, 주의 산만과 잡념 감소 효과가 더욱 극대화될 수 있다. 또한, L-테아닌은 지속적인 주의력 및 충동 조절 능력 향상에 도움이 되므로 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD) 환자에게도 유익할 수 있다. 그러나 이러한 효과를 명확히 규명하기 위해서는, 특히 아동 및 청소년을 대상으로 한 추가적인 연구가 필요하다. L-테아닌은 항산화, 면역 조절 및 항염증 특성을 가지고 있다. 연구 결과에 따르면 L-테아닌은 호흡기 감염 발생률 감소, 독감 예방 및 소화관 염증 감소에 기여할 수 있다. 현재까지 연구 결과를 종합해 볼 때, L-테아닌 섭취와 관련된 심각한 부작용은 보고되지 않았다. 그러나 L-테아닌 섭취량 증가를 위헤 차를 많이 마시는 경우, 카페인 과다 섭취로 인해 두통, 메스꺼움, 긴경 과만, 짜증 등의 부작요이 잘생할 수 있다. 고위험 환경에서 근무하거나 높은 수준의 스트레스에 노출되는 사람들은 L-테아닌의 잠재적인 인지 기능 향상 효과, 특히 카페인과 함께 섭취했을 때 나타나는 집중력 향상 효과를 경험할 수 있다. 또한 수면의 질이 낮거나 우울증 및 불안 증세를 겪는 사람들도 L-테아닌 섭취를 통해 증상 완화를 기대할 수 있다., L-테아닌 섭취시 주의 사항 L-테아닌에 대한 연구가 충분히 수행되지 않았기 때문에 임산부와 아기에게 젖을 먹이는 수유부는섭취를 피해야 한다. 또 고혈압 약물을 복용하는 사람들은 L-테아닌이 혈압을 더욱 낮출 수 있으므로 주의해야 한다. 암치료를 위해 화학 요법을 받는 환자들도 L-테아닌 보충제 섭취를 피해야 한다. L-테아닌의 강력한 항산화 기능이 특정 항암제의 효능을 감소시킬 수 있기 때문이다. L-테아닌은 다양한 건강상의 이점을 제공할 수 있지만, 좀 더 광범위하고 다양한 연구를 통해 효능을 확인할 필요가 있다. 그리고, 새로운 보충제 섭취 전에는 항상 의료 전문가와 상담하는 것이 좋다. 특히 암치료 중이거나 고혈압 환자인 경우 L-테아닌 섭취 전 반드시 전문가와 상담해야 한다.
- 생활경제
2024-06-18 10:52:00
[퓨처 Eyes(39)] 유전자 편집 기술 eePASSIGE, 인간 세포 치료 효율 극대화

혁신적인 유전자 편집 기술이 최근 개발돼 낭포성 섬유증 등 수백, 수천 개의 돌연변이 유형으로 발생하는 난치성 유전 질환 치료에 새로운 가능성을 제시했다. 기존 유전자 편집 기술은 제한적인 범위 내에서만 변화를 줄 수 있었지만, 이번에 개발된 신기술은 건강한 유전자 복사본을 원래 위치에 직접 삽입해 치료 효과를 극대화할 수 있다. 미국 매사추세츠 공과대학(MIT)과 하버드 브로드 연구소 연구팀은 인간 세포에서 전체 유전자를 삽입하거나 대체할 수 있는 획기적인 유전자 편집 시스템인 'eePASSIGE'를 개발했다. 해당 내용은 네이처와 PHYS등 다수 외신이 지난 10일(현지시간) 집중 조명했다. 이번 연구는 브로드 연구소의 데이비드 리우(David Liu) 박사가 이끌었으며, 단일 유전자 치료법 개발에 중요한 발판을 마련할 것으로 전망된다. 'eePASSIGE'로 명명된 이 프라임 편집 시스템은 기존 유사 방식보다 몇 배 더 효율적인 유전자 전체 치료를 가능하게 하여, 유전 질환 치료의 새 지평을 열 것으로 기대된다. 이 신기술은 최대 100~200개 염기쌍까지 다양한 변화를 유도하는 프라임 편집과 함께 개발된 재조합 효소를 활용한다. 이 재조합 효소는 수천 염기쌍에 달하는 큰 DNA 조각을 유전자(게놈)의 특정 위치에 효율적으로 삽입할 수 있다. 다시 말하면, eePASSIGE는 기존의 유전자 편집 기술보다 훨씬 더 효율적이고 정확하게 유전자를 조작할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 특히 기존 기술에서는 어려웠던 대규모 유전자 편집이 가능해, 수천 염기쌍 길이의 대규모 유전자 삽입도 가능하다. 따라서 이 기술은 낭포성 섬유증처럼 수백 또는 수천 개의 돌연변이 유형 중 하나에 의해 발생하는 질병 치료에 혁신적인 변화를 가져올 수 있다. eePASSIGE는 또 다른 유전자 편집 기술에 비해 오류율이 낮아 정확하게 원하는 유전자 변형을 일으킬 수 있다. 게다가 손상된 유전자를 교체하거나 정상적인 유전자를 삽입하는 방식으로 다양한 유전자 질횐을 치료할 수 있는 잠재력이 있다. 이번 연구 결과는 유전자 편집 기술이 단순히 유전자 일부를 수정하는 것을 넘어 전체 유전자를 효과적으로 치료하는 단계로 진입했음을 보여준다. 이는 난치성 유전 질환 치료에 새로운 희망을 제시하며, 향후 유전자 치료 분야의 발전을 가속화할 것으로 보인다. 연구 결과는 저명한 학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)'에 게재되어 학계의 주목을 받고 있다. 유전자 편집 기술 유전자 편집은 살아있는 유기체의 DNA를 직접 수정하여 질병을 치료하거나 원하는 특성을 부여하는 기술로, 유전자 보강과 유전자 치료라는 두 가지 방식으로 구현된다. 1970년대 시작된 유전자 조작 기술은 '유전자 가위' 크리스퍼(CRISPER)의 등장과 함께 혁명적인 발전을 이루었다. 특히 3세대 유전자 가위인 크리스퍼-Cas9는 DNA를 정교하게 자르고 붙이는 기술로, 생명과학 분야의 '게임 체인저'로 평가받는다. CRISPER-Cas9는 Cas9 단백질과 CRISPR RNA를 이용해 특정 DNA 부위를 정확하게 절단하고, 원하는 유전자를 삽입하거나 삭제할 수 있다. 이 기술은 유전 질환 치료, 농작물 개량 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 크리스퍼-Cas9 이전에도 다양한 유전자 편집 기술이 개발되었다. 2009년에서 2010년 사이에 개발된 '탈렌(TALENs)'은 염기 서열을 인식하는 단백질을 사용하여 DNA를 절단하고 변형하는 기술이다. 또한, '징크 핑거(ZFN)' 기술은 인간 게놈 유전자의 3%에서 발견되는 아연 집게 단백질을 이용하여 DNA를 인식하고 절단한다. 최근에는 CRISPR-Cas9 기술을 변형하여 DNA 염기 서열을 직접 변형하는 '베이스 편집' 기술도 등장했다. 유전자 가위 크리스퍼(CRISPER) 지난 10년 동안 크리스퍼(CRISPER)는 DNA를 쉽고 정확하게 편집할 수 있는 능력으로 생물의학계와 생명과학계에 큰 반향을 일으켰다. 크리스퍼는 인체의 DNA 조각이나 그 화학(소위 후생 유전학)을 정확하게 수정할 수 있으므로 생명의학 과학에서 임상 용도로 사용할 수 있는 잠재적인 도구가 된다. 스탠포드 대학교 생명공학부 부교수이자 사라판 ChEM-H연구소의 스탠리 치 교수는 "크리스퍼는 단순한 도구가 아니다. 기초 과학, 의학, 환경 분야의 오랜 난제를 해결할 수 있는 학문이자 원동력이 되고 있다"고 설명했다. 치 교수는 "최근 미국 식품의약국(FDA)이 겸상 적혈구 빈혈과 베타 지중해빈혈을 치료하는 최초의 크리스퍼 약물인 캐스게비(Casgevy)를 승인한 것은 다른 질병에 대한 안전성과 잠재력을 말해준다"고 부연했다. 캐스게비는 2021년 10월 FDA로부터 승인된 암 치료제로 특정 유형의 혈액암 치료에 사용되고 있다. '겸상 적혈구 빈혈'은 적혈구에 있는 돌연변이가 있는 질병이다. 일반적으로 잦은 수혈이나 일치하는 기증자의 골수 이식 외에는 치료법이 없다. 이는 비용이 많이 들고 환자의 전반적인 건강에 해를 끼친다. 크리스퍼를 사용하면 일회성 치료를 수행해 돌연변이를 영구적으로 교정하는 것이 가능하다. 크리스퍼를 사용해 잠재적으로 치료를 고려할 수 있는 유전병은 8000가지가 넘는다. 현재 크리스퍼는 설정하는 데 몇 주 밖에 걸리지 않으며, 설정 비용은 수 백달러가 조금 넘는다. 연구진은 유전자 편집 기술의 효율성을 높이기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 기존 프라임 편집 기술은 수십 염기쌍까지 변화를 유발하는 데 효과적이었지만, 수천 염기쌍에 이르는 전체 유전자를 원래 위치에 삽입하는 데에는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 머지않아 유전자 편집 기술은 더욱 정교하고 효율적인 도구로 발전할 것으로 전망된다. eePASSIGE 유전자 편집 기술 이번 연구는 유전자 질환 치료에 있어 돌연변이 유형에 상관없이 치료 가능성을 높이고, 주변 DNA 서열을 보존하여 유전자 발현 조절을 정확하게 유도할 수 있다. 앞서 2021년 리우 박사 연구팀은 이러한 목표 달성을 위한 중요한 단계를 발표했다. 연구팀은 '트위핀(twinPE)'이라는 프라임 접근 방식을 개발해 게놈에 재조합 효소 '착륙 지점'을 설치하고, 천연 재조합 효소인 Bxb1을 사용하여 새로운 DNA를 프라임 편집된 표적 위치에 삽입하는 방법을 제시했다. 하지만 PASSIGE(prime-editing-assisted site-specific integrase gene editing)라고 불리는 이 기술은 일부 유전자 질환 치료에만 효과적이며 대부분의 질환 치료에는 적용하기 어려운 한계가 있었다. 따라서 이번 연구에서는 PASSIGE의 편집 효율을 높이는 데 초점을 맞췄다. 연구 결과, 재조합 효소 Bxb1이 PASSIGE의 효율성을 제한하는 요인임을 확인했다. 연구팀은 실험실에서 더 효율적인 Bxb1 변형체를 빠르게 진화시키기 위해 이전에 개발한 PACE(phage-assisted continuous evolution) 도구를 사용했다. 개발된 새로운 변형체(eeBxb1)는 'PASSIGE' 시스템을 개선해 실험 쥐 및 인간 세포에서 평균 30%의 유전자 크기 통합할 수 있게 했다. eePASSIGE 기술을 적용한 이 수치는 기존 기술의 4배, 최근 발표된 PASTE라는 다른 방법보다 약 16배 더 효율적이다. 연구팀은 "eePASSIGE와 개조된 바이러스 유사 입자(eVLPs)와 같은 전달 시스템을 결합해 유전자 편집제의 치료 전달을 제한하는 기존 장애물을 극복하기 위한 연구를 진행하고 있다"고 말했다. 이러한 노력은 유전자 질환 치료에 있어 새로운 가능성을 열 수 있다. 향후 임상 연구를 통해 안전성과 효능을 검증해야 하는 것이 과제다. 이번 연구는 유전자 편집 기술의 발전을 보여주는 중요한 성과다. eePASSIGE 시스템은 다양한 유전자 질환 치료에 효과적인 새로운 치료법 개발에 기여할 수 있으며, 향후 지속적인 연구를 통해 더욱 안전하고 효과적인 유전자 치료법 개발이 기대된다. 하지만 동시에 유전자 편집 기술의 윤리적 문제 또한 해결해야 할 중요한 과제다. 유전자 편집 기술은 인간 유전자를 영구적으로 변화시킬 수 있는 강력한 도구다. 따라서 이 기술을 사용하기 전에 신중한 윤리적 논의와 규제가 필요하다. 또한 유전자 편집 기술의 오남용 가능성도 고려해야 한다. 지속적인 연구와 사회적 논의를 통해 유전자 편집 기술을 안전하고 책임감 있는 방식으로 활용해 인류 건강 증진에 기여해야 할 것이다.
- 포커스온
2024-06-13 13:05:00