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한국 조선업, 올해 1분기 수주액 27개월만에 세계 1위 탈환
- 올해 1분기 조선산업 수출액이 2년3개월 만에 세계 1위를 탈환한 것으로 나타났다. 4일 산업통상자원부에 따르면 올해 1분기 우리나라 선박 수주액이 136억 달러(18조3436억원)로 나타났다. 지난해 연간 수주액인 299억 달러와 비교하면 1분기 만에 그 절반에 가까운 성과를 달성한 것이다. 한국의 선박 수주액이 세계 1위를 탈환한 것은 2021년 4분기 이후 9개 분기 만이다. 영국의 조선·해운 시황 분석기관 클락슨리서치는 1분기 한국의 선박 수주액이 전년 동기 대비 41.4% 증가했다고 밝혔다. 한국의 조선 수주액은 1분기 기준 전 세계 점유율의 약 44.7%를 차지한다. 한국 조선업계는 아울러 소부장(소재·부품·장비) 생태계를 강화하기 위해 소부장 중소기업의 기술개발과 실증, 평가 등을 지원하는 '미니팹'(반도체 소재·부품·장비 등을 실증하기 위해 300mm 웨이퍼 공정장비를 갖춘 연구시설)도 건설할 계획이다. 1분기 수주량 기준으로는 한국이 449만CGT로 중국(490만CGT)에 밀렸다. 다만 증가율만 놓고 보면 한국은 1년 전과 비교해 32.9% 증가했고 중국은 0.1% 감소했다. 또한 지난달 한국의 수주량은 105만CGT로 중국(73CGT)을 앞섰다. 한국의 선박 수출은 지난해 7월 이후 8개월 연속 상승세다. 또한 3월 기준 세계 수주량 상위 조선소는 HD현대중공업, 삼성중공업, 한화오션 등 국내 조선사들이 모두 차지했다. 아울러 1분기에는 한국이 전 세계에서 발주된 친환경 선박인 액화천연가스(LNG)선(29척), 암모니아선(20척)의 100%를 수주하는 실적을 기록했다. 국내 조선사들이 탈탄소·친환경 전환의 흐름에 발 빠르게 대처하면서 LNG 운반선, 친환경·고부가가치 선박 시장에서 세계적으로 우위를 점하고 있다는 평이다. 한편 산업부는 지난해 11월 ‘K-조선 차세대 선도전략’을 발표하고 올해 3월에는 ‘K-조선 차세대 이니셔티브’를 발족했다. 이를 통해 향후 5년간 9조원 투자를 통한 초격차 기술 확보, 국내 인력 양성 및 외국인력 도입 등 조선산업의 당면 과제에 대응하고 있다.
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- 산업
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한국 조선업, 올해 1분기 수주액 27개월만에 세계 1위 탈환
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"파리 올림픽, 역대 최고의 지속 가능한 행사 될 것"
- 올여름 개최되는 파리 올림픽 및 패럴림픽 대회는 지속 가능성이라는 명제의 새로운 기준을 세울 것이라고 파리 올림픽 조직위원회가 호언했다고 세계경제포럼(WEF)이 홈페이지를 통해 전했다. 800회의 스포츠 경기, 1만 5000명의 선수, 4만 5000명의 자원봉사자, 1300만 끼에 달하는 식사 등 올림픽의 세부 내용에서 최고의 지속 가능성을 성취한다는 것은 만만치 않은 일이다. 실제로 주최 측은 이를 인류의 '가장 큰 도전'이라고 묘사했다. 그렇다면 파리 올림픽이 최고의 지속 가능한 행사가 되도록 주최측은 어떻게 준비할까. WEF는 주최 측이 밝힌 다양한 구상을 소개하고 있다. 지속 가능한 올림픽 구상 파리 올림픽은 지금까지의 준비상황만 놓고 보아도 올림픽 역사상 가장 친환경적인 대회로 평가받고 있다. 주최 측은 이번 대회에서 탄소 배출량을 과거 올림픽 평균의 절반으로 줄이겠다고 약속했다. 파리 2024 조직위원회는 "가장 지속 가능한 올림픽을 개최한다는 의미에서 탄소 배출량을 약 175만 톤으로 제한할 것“이라고 말했다. 2020 도쿄 올림픽, 2016 리우 올림픽, 2012 런던 올림픽을 포함한 이전 하계 올림픽에서는 평균 350만 톤의 탄소가 배출되었다고 한다. 특히 탄소 배출을 줄이는 것 외에도 전 세계의 환경 및 사회 프로젝트에 투자해 탄소 상쇄까지 도모한다. 재생에너지부터 어망 재활용까지 과거에는 올림픽 개최로 인해 일반적으로 새로운 경기장에 막대한 비용이 지출되었다. 그러나 파리에서는 95%의 경기를 기존 경기장이나 임시 인프라에서 개최한다. 신규 경기장 건설을 극소화한다는 의미다. 지난 1998년 월드컵 축구를 진행하기 위해 지어진 스타드 드 프랑스(Stade de France)에서 대부분의 행사가 개최될 예정이다. 올해 올림픽을 위해 건설하는 새로운 경기장은 생드니의 아쿠아틱스 센터뿐이다. 건설되는 센터도 자연 친화적인 태양열로 구동되며, 천연 바이오 기반 건자재와 재활용 자재를 사용하고 있다. 선수촌에서 소모하는 전기도 지열이나 태양광 발전 등 신재생에너지 생산을 통해 충당한다는 방침이다. 선수들은 재활용 어망으로 만든 매트리스와 강화 판지로 만든 침대에서 수면한다. 생물 다양성을 위해 선수촌 옥상에는 곤충과 새를 수용할 수 있는 울타리와 개구부가 설치돼 있다. 다양한 종을 유치하기 위해 선수촌 주변에 9000여 그루의 나무도 심었다. 2800동의 선수촌 아파트는 올림픽 경기가 모두 끝난 후 주택으로 개조될 예정이다. 지속 가능한 여행과 음식 지속 가능한 올림픽을 위한 또 다른 특징은 1000km의 자전거 도로와 거리에 새로 심은 20만 그루에 달하는 나무다. 선수 및 관계자들은 물론 관람객들까지 배려한다는 것이다. 파리 관광청은 자전거 도로의 증설로 3000대의 자전거가 추가로 이용할 수 있게 되었으며, 대부분의 올림픽 경기장은 대중교통으로 접근 가능하다고 밝혔다. 올림픽 기간 동안 약 1500만 명의 방문객이 파리를 방문할 것으로 예상된다. 또한 탄소 배출을 줄이고 폐기물을 줄이기 위해 제공되는 식물성 식품의 양을 두 배로 늘리고 일회용 플라스틱의 양을 절반으로 줄이겠다고 약속했다. WEF는 최신 '글로벌 위험 보고서 2024'에서 "대규모 집단이 채식과 지속 가능한 여행 등 다양한 저탄소 생활을 영위할 때 큰 변화를 가져올 수 있다"고 지적했다. WEF는 파리 올림픽이 이 같은 노력을 실천한다면 시장을 변화시키고 ‘기후 변화 완화에 대한 다이얼을 더 빨리 돌릴 수 있다’고 기대했다.
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- 생활경제
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"파리 올림픽, 역대 최고의 지속 가능한 행사 될 것"
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인위적인 재충전 필요 없는 전기자전거 첫 출시
- 지금까지의 전기자전거는 재활용이 불가능한 배터리를 장착하고 있었다. 그런데 이런 전기자전거의 시대가 끝날 것이라는 전망이 나왔다. 이러한 변화는 슈퍼커패시터(콘덴서)에 초점을 맞춘 프랑스 제조업체의 혁신 덕분이라고 한다. 프랑스의 루아레 주의 주도 오를레앙에서 인위적인 배터리 재충전이 필요 없는 세계 최초의 전기자전거가 등장했다고 보스턴 에머슨칼리지 학생들이 운영하는 독립 라디오방송국 WECB가 보도했다. 보도에 따르면 'PI-POP'이라는 브랜드의 이 전기자전거는 마이크로모빌리티 산업의 혁신적 변화다. 인위적인 배터리 충전 방식이 아니라면 어떻게 자전거가 전기로 작동할 수 있을까? 그 비밀은 바로 슈퍼커패시터로 구동되는 방식이다. 슈퍼커패시터는 콘덴서 가운데 전기 용량의 성능을 중점적으로 강화한 것으로, 전지 기능을 주 목적으로 사용하도록 만들어진 부품이다. 중요한 것은 외부로부터의 충전이 아니기 때문에 특히 기후 변화 대응력이 높다는 점이다. 이러한 친환경 전기자전거의 탄생은 7년간의 고민과 연구, 개발이 있기에 가능했다. 개발팀은 이 자전거가 "사람들에게 필요한 세계 최초의 전기 보조 자전거"라고 강조한다. 작동 원리는 간단하다. 페달을 밟으면 전기 에너지가 생성되고, 이 에너지는 슈퍼커패시터에 저장되며, 시스템이 빠르게 재충전될 때 마법이 일어난다. 평지나 내리막에서 페달을 돌리면 충전되고, 오르막길을 달릴 때는 저장된 전기를 사용해 올라간다. 충전을 위해 전원을 연결하지 않는다. 오직 페달링으로 재충전되는 것이다. 특히 좋은 점은 건강을 위한 운동도 수반한다는 점이다. 평지에서 페달을 돌리면 충전과 함께 신체적인 단련도 동시에 이루어진다. 운동이 필요한 장년 및 노년층에게 더 바람직한 이동성 옵션이 될 수 있다. 신진대사가 활발한 청소년층에게도 도움이 된다. 배터리 자체도 기후 변화에 더 잘 대응할 수 있는 솔루션이다. 전 세계적으로 희귀한 금속이며 재활용도 어려운 리튬에 의존하는 배터리 기반 기존 전기 자전거보다 훨씬 친환경적이다. PI-POP 자전거의 슈퍼커패시터는 재활용성이 높은 탄소, 알루미늄, 셀룰로오스, 폴리머로 구성된다. 배터리 수명도 표준 배터리의 3~5년에 비해 10~15년으로 3배 이상 길어졌다. 친환경 전기자전거의 가격은 2450유로(약 356만원)이다. 획기적인 발전으로 지속 가능하고 환경 친화적인 마이크로모빌리티 옵션을 통해 전기 이동성으로 전환할 수 있는 경계가 더욱 넓어지고 있다는 평가다.
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- IT/바이오
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인위적인 재충전 필요 없는 전기자전거 첫 출시
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[신소재 신기술(21)] 홍게껍질로 반도체 및 에너지 저장 기능 갖춘 나노시트 개발
- 일본 과학자들이 홍게의 껍질에 포함된 키토산으로 만든 나노섬유에서 반도체와 에너지 저장 특성을 발견했다. 26일(이하 현지시간) 뉴스마이네비에 따르면 일본 도호쿠대학(東北大學) 연구팀은 홍게 껍질에 포함된 불용성 식이섬유의 일종인 '키토산'으로 만든 나노섬유(ChNF) 조직을 제어해 만든 나노미터 두께의 시트 소재에서 반도체 특성과 에너지 저장 특성을 나타내는 것을 발견했다고 25일 밝혔다. 이번 성과는 도호쿠대 미래과학기술공동연구센터 후쿠하라 미키오 학술연구원, 동 대학 하시타 토시유키 특임교수, 도쿄대 이소카이 아키라 특임교수 등의 공동연구팀에 의해 이루어졌다. 연구 결과는 미국 물리학 협회에서 발행하는 학술지 'AIP-Advances'에 게재됐다. 이번 연구는 친환경적인 반도체와 에너지 저장 소재 개발에 기여할 것으로 기대된다. 반도체는 실리콘으로 대표되는 원소 반도체와 갈륨비소(GaAs) 및 '파이(π) 공액 고분자'와 같은 화합물 반도체로 크게 두 가지로 분류된다. 두 반도체 모두 광물이나 인공 화합물에서 금속을 정제해 만드는데, 생산 과정에서 많은 양의 에너지가 필요하고 환경에 미치는 영향이 크다. 연구팀은 절연체로 인식되는 종이와 셀룰로오스의 나노 크기 미세 구조체인 케나프 식물에서 추출한 셀룰로오스 나노섬유(Cellulose Nanofibers·CNF)를 이용해 전하 분포와 전자 이동을 측정했다. 그 결과, '템포 산화 CNF(TEMPO-oxidized CNF, TEMPO 촉매를 사용해 산화 처리된 셀룰로오스 나노섬유)'는 고전압 단시간 충전 특성을, CNF는 n형 음의 저항을 나타내는 n형 반도체의 다양한 특성을 발견했다. 이 연구에서는 식물 셀룰로오스와 분자 구조가 유사하고 지구상에서 두 번째로 풍부한 바이오매스 화합물인 동물성 키토산에 초점을 맞췄다. 연구팀에 따르면, 키토산에는 케나프(CNF)에서 발현되지 못했던 고속 충전 특성이 발견됨과 동시에 액체 누출 등의 문제를 극복할 수 있는 고체형 축전지를 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 또한 키토산과 같은 자연 유래의 해양 바이오매스 소재를 반도체, 에너지 저장 분야에 활용할 수 있다면 폐기물을 줄여 자원순환형 사회 조성에 기여할 수 있다. 이번 연구에서는 홍게 껍질로 만든 키토산 나노섬유(ChNF)를 대표적인 동물성 소재로 활용하고, 섬유 길이를 300nm 이하로 제어한 ChNF 시트에 Al 전극을 부착한 소자를 제작했다. ChNF 시트 소자의 I(전류)-V(전압) 특성, AC(교류) 임피던스, 주파수 분석, 축전성을 측정한 결과, 전압 제어에 의한 전압 유도 반도체와 같은 특성이 나타나는 것을 확인했다. 또한, ChNF 시트의 -210~+80V 범위에서 동작 속도 1.24V/s의 승강 전압에 대한 I-V 특성에서 음전압 영역에서 전류의 전압 의존성이 역전되는 거동, 이른바 n형 반도체 특성을 보였다. 즉, I-V 특성은 옴의 법칙을 따르지 않고, 전압 상승에 따라 일정 전압 이상에서 전류가 감소하는 음극 저항이 발현된 것이다. 반면, R(저항)-V(전압) 특성을 분석한 결과, 승압 -1V~0V, 강압 +2V~0V 사이에서 3자리 스위칭 효과를 보이는 특성이 관찰됐다. 또한 10~500V에서 2mA의 전류로 5초간 충전한 후 1μA의 정전류로 방전했을 때 충전 전압 대비 저장 용량의 변화를 조사한 결과, 전압 증가에 따라 저장 용량이 선형적으로 증가하며 450V부터 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 다음으로 ChNF 시트의 AC 임피던스 특성을 측정한 결과, 저저항과 고저항의 두 개의 반원을 가진 나이키스트 선도(The Nyquist diagram)를 얻었다. 두 개의 반원은 원자간력 현미경 이미지 관찰을 통해 각각 120~350nm의 바늘 모양과 구형으로 이루어진 갑각류 외골격과 세포벽 조직의 기여하는 것으로 추론했다, 이 나이키스트 선도의 특성으로부터 ChNF 시트는 직류와 교류 영역에서 동일한 회로를 가질수 있음을 시사했다. 연구팀은 또한, 반도체 특성의 전자의 기원을 규명하기 위해 ESR 분석을 시도했다. 전자의 기원을 결정하는 단수 대칭의 피크를 관찰했고, 스펙트럼 강도의 선도가 횡축과 교차하는 자기장의 g값을 통해 키토산의 생성 전자는 비정질 키토산에서 발생하는 아미닐 라디칼(NH¯₂)에서 생성된 전자임을 확인했다. 연구팀은 이번 성과에 대해 "저밀도 경량 반도체 및 에너지 저장 장치 제작을 통해 천연 유래의 바이오 소재 자원을 활용함으로써 지구의 생물 순환 시스템을 활용한 바이오 일렉트로닉스가 발전할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.
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[신소재 신기술(21)] 홍게껍질로 반도체 및 에너지 저장 기능 갖춘 나노시트 개발
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[신소재 신기술(20)] 건물이 대기 중 이산화탄소 흡수한다
- 미국에서 공기 중 이산화탄소(CO₂)를 흡수, 저장하는 건축 자재가 개발됐다. 에코뉴스는 지난 23일(현지시간) 미국의 기술 거물 빌 게이츠가 투자한 스타트업 그래파이트(Graphyte)가 대기 중 이산화탄소를 포집해서 지하에 저장하는 혁신적인 기술을 개발했다고 보도했다. 이 기술은 건설 활동으로 인한 미세먼지 발생, 수질 오염, 소음 문제 등 심각한 환경 오염 문제에 대한 해결책으로, 탄소 배출 감소를 위한 중요한 해결 방안으로 평가된다. 그래파이트는 빌 게이츠가 공동 설립한 브레이크스루 에너지 벤처스(Breakthrough Energy Ventures)가 투자한 스타트업으로 2020년 설립됐다. 이 회사는 2023년 5월 약 1억5000만달러(약 2000억원)의 투자금을 유치했다. 주요 투자자로는 빌 게이츠와 브레이크스루 에너지 벤처스 외에 테마섹(Temasek) 등이 있다. 건설업계는 탄소 중립을 목표로 노력하고 있지만 지속 가능성 달성을 위한 실천 속도는 여전히 느린 편이다. 높은 비용과 업계의 보수적 태도, 환경 규제 부족 등이 지속 가능한 건설의 활성화를 저해하는 주요 요인으로 꼽히고 있다. 그래파이트의 사업 분야는 탄소 제거와 친환경 건축 자재 생산이다. 나무 찌꺼기나 쌀겨(쌀 껍질)와 같은 폐 바이오매스를 활용하는 그래파이트의 '탄소 주조(카본 캐스팅·Carbon Casting)' 공정은 이산화탄소를 흡수해 대기로 다시 배출되지 않도록 하는 탄소 농축 블록을 생산한다. 그래피아트는 "카본 캐스팅은 바이오매스에 포집된 거의 모든 탄소를 보존하고, 그 과정에서 에너지를 거의 소비하지 않으며, 수십억톤의 탄소를 제거할 수 있도록 확장할 수 있다"고 설명했다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 기후 변화에 맞서는 국제적인 시도에 부합하는 탄소 제거에 대한 미래 지향적인 해결책을 제시한다. 카본 캐스트는 건설 산업 혁신에도 기여하고 있다. 그래파이트의 이러한 카본 캐스팅 기술은 2023년 'MIT 테크놀로지 리뷰(Technology Review)'의 50대 혁신 기술에 선정됐다. 건설 프로젝트에 탄소 저장 물질을 사용하면, 건물 자체가 탄소 중립 또는 탄소 네거티브가 되어 탄소 배출량을 줄이는 데 도움이 된다. 탄소 제거는 세계 경제의 탈탄소화를 실현하고, 배출량을 감축하는 데 필수적인 요소다. 그래파이트의 카본 캐스팅 기술은 직접 공기 포집이나 탄소 포집을 통한 바이오매스 에너지 사용과 같은 기존 방법보다 비용을 절감하며, 경제적으로 대규모 탄소 저장을 가능하게 목표를 달성할 수 있다. 이 기술은 쌀겨 등 폐식물 물질을 사용하기 때문에, 탄소 제거를 위한 지속 가능하고 확장 가능한 솔루션으로 평가 받고 있다. 그래파이트의 탄소 저장 기술은 단순한 탄소 격리 외에도 추가적인 이점을 제공한다. 이 기술로 제작된 탄소 고밀도 블록은 구조적 강도와 우수한 단열을 제공해 건물의 내구성과 에너지 효율성이 향상된다. 또한 폐기물 바이오매스를 원료로 사용하면 화석 연료에 대한 의존도를 줄이고, 유기 물질과 관련된 기존의 폐기물 관리 문제를 해결할 수 있다. 탄소 흡수 건축 자재는 주거용 주택, 상업용 건물, 심지어 인프라 프로젝트에도 사용할 수 있어 프로젝트의 전반적인 환경 영향을 크게 줄일 수 있다. 그래파이트의 탄소를 포집하고 저장하는 건물은 자체적으로 이산화탄소를 흡수할 뿐만 아니라 미래의 도시가 어떻게 자급자족할 수 있는지를 보여주는 완전히 새로운 개념이라고 할 수 있다.
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[신소재 신기술(20)] 건물이 대기 중 이산화탄소 흡수한다
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[신소재 신기술(17)] 탄소 배출량 25만 톤 감소! 탄소 네거티브 복합 데크로 건설 산업의 탄소 발자국 줄이기
- 건축 자재에 이산화탄소(CO₂)를 저장해 보다 친환경적인 건축 자재를 만드는 혁신적인 기술이 개발됐다. 건물과 건축에 사용되는 자재의 생산은 일반적으로 지구 온난화와 기후 변화에 영향을 미치는 강력한 온실가스인 이산화탄소를 다량 배출한다. 기술 전문매체 테크익스플로어는 18일(현지시간) 과학자들이 새로 개발한 복합 데크는 제조 과정에서 배출되는 이산화탄소보다 더 많은 이산화탄소를 저장함으로써 탄소 네거티브 특성을 구현했다고 보도했다. 이는 기존 복합 데크의 한계를 극복하는 중요한 성과다. 연구팀은 미국 화학회(ACS) 춘계 회의에서 이번 연구 결과를 발표했다. 이 프로젝트의 수석 연구자 중 한 명인 유기 화학자 데이비드 헬데브란트에 따르면 페록 등 몇 가지 유형의 시멘트를 제외하고는 탄소 네거티브 복합재가 거의 없는 상태다. '페록'은 돌과 철을 결합한 것으로 콘크리트 보다 강도가 5배 높은 친환경 차세대 건축자재다. 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. 건축, 전체 탄소 배출량의 11% 차지 헬데브란트는 그의 팀이 개발한 복합 데크는 "사용 기간 동안 이산화탄소를 배출하지 않는 최초의 복합 재료 중 하나"라고 말했다. 데이비드 힐데브란트는 미국 태평양 북서부 국립연구소(PNNL)에서 일하며 CO₂ 포집을 위한 특수 액체를 개발하고 있다. 세계그린빌딩위원회에 따르면 건물 건설에 사용되는 자재와 공정은 전체 에너지 관련 탄소 배출량의 11%를 차지한다. 그로 인해 업계에서는 재활용 또는 식물 유래 제품을 사용하는 등 탄소 배출량을 상쇄할 수 있는 건축 자재를 개발하는 데 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 대부분의 경우 이러한 지속 가능한 건축 자재는 기존 자재보다 비싸거나 강도나 내구성과 같은 특성을 따라갈 수 없는 경우가 많다. 건축 자재의 한 유형인 데크는 수십억 달러 규모의 산업이다. 목재 플라스틱 합성물로 만든 데크 보드는 자외선에 의한 손상이 적고 오래 사용할 수 있기 때문에 목재 보드의 대안으로 인기가 높다. 합성 데크는 일반적으로 목재 칩 또는 톱밥과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 플라스틱을 혼합하여 제작한다. 이러한 복합재를 보다 지속가능하게 만들기 위한 대안은 폐기물 또는 태워버릴 수 있는 필러를 사용하는 것이다. 헬데브란트의 동료인 키르티 카파간툴라가는 저품질의 갈탄과 제지 과정에서 남은 목재 유래 제품인 리그닌을 데크 합성물의 충전재로 사용했다. 연구팀은 석탄과 리그닌 입자를 플라스틱과 혼합하여 플라스틱에 부착되게 하기 위해 입자의 표면에 에스테르 기능기를 첨가했다. 헬데브란트는 "에스테르는 본질적으로 카복실산이며, 이는 CO₂가 포집된 상태"라고 설명했다. 연구팀은 이 과정을 검증하기 위해 CO₂와 석탄, 리그닌과 같은 목재 제품에 풍부한 페놀 사이에 새로운 화학 결합을 형성하는 고전적인 화학 반응으로 전환했다. 이 반응을 거친 후 리그닌과 석탄 입자는 무게 기준으로 2~5%의 CO₂를 함유했다. 이어서 연구팀은 이 입자들을 다양한 비율로 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 혼합해 갈색을 띠는 검은색 복합재를 제작하고 그 성질을 평가했다. 필러를 80%까지 포함한 복합재는 CO₂ 함량을 최대화하면서도 국제적인 건축 자재 규정에 부합하는 강도와 내구성을 보였다. 이 소재는 PNNL의 전단 보조 가공 및 압출(ShAPETM) 기계를 사용해 마찰 압출 공정으로 제조됐다. 연구원들은 이 기술을 이용해 데크나 야외 가구에 적합한, 표준 목재 복합재와 유사한 외형과 질감을 지닌 10피트(약 3m) 길이의 복합재 패널을 제작했다. 이 새로운 합성 데크 재료는 우수한 물리적 성질뿐만 아니라, 상당한 경제적 및 환경적 이점을 제공한다. 이 데크는 표준 합성 데크 재료보다 18% 더 저렴하다. 헬데브란트는 이 데크가 제조 과정과 사용 기간 동안 발생하는 이산화탄소 양보다 더 많은 이산화탄소를 저장할 수 있는 능력을 갖추고 있다고 말했다. 미국, 1년간 목재 데크 판매량은? 미국에서 매년 판매되는 데크의 양은 35억 5000만피트(약 108만 2040km)에 달한다. 헬데브란트는 연구팀이 개발한 CO₂ 네거티브 복합 데크가 이를 대체하게 되면, 연간 약 25만 톤의 CO₂를 격리할 수 있으며, 이는 5만4000대의 자동차가 1년 동안 배출하는 CO₂량과 맞먹는다고 설명했다. 연구팀은 향후 더 다양한 복합재 조합을 개발하고 그 특성을 실험할 계획이다. 또한 울타리나 사이딩(건물 외벽 마감재)과 같은 여러 건축 자재에 대한 탄소 네거티브 복합재를 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 동시에, 연구팀은 이 새로운 탄소 네거티브 데크의 상용화를 위해 노력 중이다. 이 혁신적인 데크는 이르면 내년 여름부터 건축 자재 전문 매장에서 판매될 수 있을 것으로 예상된다.
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[신소재 신기술(17)] 탄소 배출량 25만 톤 감소! 탄소 네거티브 복합 데크로 건설 산업의 탄소 발자국 줄이기
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[퓨처 Eyes(27)] 로봇 선박, 바다를 지배하다…무인 운항 시대의 도래
- 무인 거대 로봇 선박이 인공지능(AI)의 지휘 아래 처음으로 항해를 시작했다. 이는 인간의 개입 없이 자율적으로 운영되는 선박이라는 점에서 혁신적인 사건이라 할 수 있다. 첨단 센서를 통해 주변 환경을 인식하고 정교한 알고리즘을 기반으로 경로를 계획하는 로봇 선박은 미래 해양 운송의 새로운 장을 열 것으로 기대된다. 영국 방송국 BBC는 지난 6일 무인 선박의 시대가 도래했다고 보도하며, 공상 과학 소설처럼 보였던 무인 항해가 현실이 되고 있다고 강조했다. 다채로운 로봇 선박, 바다를 지배하다 크기, 기능, 용도에 따라 다양한 유형으로 분류되는 로봇 선박은 미래 해양 기술의 핵심으로 주목받고 있다. 수중에서 작동하도록 설계된 '자율 수중 차량(AUV)'은 과학 연구, 해양 탐사, 군사 작전 등에 활용된다. 첨단 센서를 탑재한 AUV는 인간의 개입 없이 자율적으로 임무를 수행하며, 해양 환경에 대한 귀중한 데이터를 수집한다. '무인 지표면 선박(Unmanned Surface Vehicle·USV)'은 해양 측량, 범위 안전, 감시 등을 담당한다. USV는 다양한 크기로 제작되어 다양한 환경에 적응하며, 효율적인 운영을 가능하게 한다. '대형 무인 선박(Large Unmanned Surface Vehicle·LUSV)'은 해양 순찰, 화물 운송, 인명 구조 등의 임무를 수행한다. 강력한 추진력과 넓은 탑재 공간을 갖춘 대형 LUSV는 높은 효율성과 안전성을 자랑하며, 해양 운송의 새로운 지평을 열 것이다. 반면, 공중 드론선(Unmanned Aerial Vehicle·UAV)은 해양 감시, 맵핑, 통신 등을 수행하며, 광범위한 시야를 확보하여 효과적인 정보 수집을 가능하게 한다. 뛰어난 기동성을 바탕으로 빠르게 변화하는 환경에도 유연하게 대응하며, 미래 해양 감시의 핵심으로 주목받고 있다. 녹색 선박 아르마다…미래 해양 운송의 선구자 노르웨이 피오르드를 가로지르는 거대한 녹색 선박 아르마다(Armada, 위의 사진)는 단순한 배가 아니다. 길이 78m, 높이 약 78m(255피트)에 달하는 이 거대한 배는 원격 조종으로 작동하는 첨단 로봇 선박이며, 미래 해양 운송의 새로운 가능성을 보여준다. 카메라, 마이크, 레이더, GPS, 위성 통신 등 최첨단 장비를 갖춘 아르마다에는 선원이 단 16명만 탑승한다. 이는 기존 선박의 3분의 1 수준이다. 아르마다는 수백 마일 떨어진 육지에서도 원격 조종이 가능하며, 해양 작업의 효율성을 극대화한다. 아르마다 프로그램은 해상 풍력 발전소 운영 및 수중 인프라 점검을 위한 다국적 기업인 오션 인피니티(Ocean Infinity)의 야심찬 프로젝트이다. 이 회사는 23척의 아르마다가 완성되면 해양 산업의 새로운 지평을 열 것으로 기대하고 있다. 영국 사우샘프턴에 있는 오션 인피니티의 원격 운영 센터는 마치 미래 영화 세트장을 연상시킨다. 20개의 브리지 스테이션에는 게임과 같은 컨트롤과 터치스크린이 장착되어 있으며, 실시간 스트림을 통해 해저 상황을 파악할 수 있다. 원격조종 수중로봇(Remotely Operated Vehicle, ROV) 훈련생 조종사 마리안 메자 차비는 "모든 것이 자동화되어 있어 놀랍다"며 "해상 작업보다 더 쉽고 효율적"이라고 강조했다. 오션 인피니티는 지난 2월 초 호주 태즈매니아에 로봇 선박 운영 센터를 개설했다. 이 회사의 호주 및 뉴질랜드 상무이사인 데비이드 필드는 "태즈매니아에 있는 이 새로운 운영센터는 정부에 수로학 서비스를 제공할 수 있는 보다 확고한 인프라를 제공할 것"이라고 말했다. 그는 "최근 정부를 위한 프로젝트에서 우리 로봇 선박은 전체 데이터의 58%를 수집했지만 연로 CO₂의 배출량은 4%에 불과했다"고 덧붙였다. 자율성, 로봇 공학, 원격 조작 기술은 인공 지능과 함께 해상 운송을 혁신할 것으로 기대된다. 노르웨이, 벨기에, 일본, 중국 등 전 세계에서 다양한 실험이 진행되고 있으며, 아르마다는 이러한 변화를 주도하는 선구자인 존재다. 친환경적인 로봇 선박 로봇 선박은 '친환경성'이라는 탁월한 장점을 지닌다. 탑승 인원 감소는 선박 크기 축소로 이어지며, 연료 소비량 감소와 탄소 발자국 대폭 축소를 가능하게 한다. 네덜란드 델프트 공과대학교의 루디 네겐본 교수는 자율운항 선박 연구를 통해 이러한 혁신을 주도하고 있다. 그는 선원을 완전히 대체할 첨단 기술의 발전 속도가 빠르지만, 아직 해결해야 할 과제가 남아 있다고 지적한다. 자동 조종 장치를 통해 선박의 자율적인 경로 추종은 가능하지만, 다른 교통과의 상호 작용, 항구 입출항, 예기치 못한 상황이나 악천후 대응 등은 여전히 어려움으로 남아 있다. 하지만 네겐본 교수는 지속적인 기술 발전을 통해 안전성, 효율성, 지속가능성을 극대화한 미래 해상 운송 시대를 열 수 있을 것이라고 확신한다. 무인 선박, 수중 화산 폭발 맵핑 등에 투입 일부 소형 선박은 이미 인간의 개입 없이 다양한 임무를 수행하고 있다. 영국 선박 제조업체 씨킷 인터내셔널(Sea-Kit International)은 이러한 무인 선박의 설계 및 건조를 선도하며 해양 산업의 새로운 지평을 열고 있다. 2022년 씨킷 인터내셔널의 무인 선박은 화려하게 폭발한 활화산 수중 화산을 지도화(맵핑)하기 위해 남태평양 섬 통가에 파견되었다. 인간의 접근이 불가능했던 위험한 환경에서 이 무인 선박은 성공적으로 임무를 수행하며 첨단 기술의 가능성을 증명했다. 영국 플리머스 항구에서 출항한 길이 12m(39피트) 크기의 무인 선박 바키타 호는 또 다른 주목할 만한 사례이다. 밝은 빨간색의 이 배는 네덜란드 측량 회사 푸그로(Fugro)를 위해 건조되었으며, 2차 세계대전 난파선을 조사하는 임무를 수행하고 있다. 475마일(약 764km) 떨어진 스코틀랜드 해안도시 애버딘에 위치한 사무실에서 승무원들은 바키타 호를 완벽하게 통제하며, 인간과 기술의 융합을 통해 새로운 가능성을 창출하고 있다. 위성 통신을 통해 전달되는 푸그로 함장 드미트리 다디친의 명령에 따라 바키타 호는 민첩하게 방향을 제어하며 탐사 임무를 수행한다. 침몰한 구축함을 탐사하기 위해 원격조종 수중로봇(ROV)이 해저로 내려가는 동안, 수면의 카메라는 360도 파노라마 영상을 촬영하여 주변 해역을 감시한다. 수년간 바다에서 근무해 온 드미트리는 "이런 방식으로 작업하는 것이 더 즐겁다"고 말하며 첨단 기술의 장점을 강조했다. 그는 "파도와 흔들림을 느끼지 못하는 것이 아쉽지만, 근무 후 집으로 돌아갈 수 있다는 점은 큰 장점"이라고 덧붙인다. 무인 자동차, 기차, 드론 등의 등장과 마찬가지로 원격 조종 및 자율 운항 기술은 해양 산업의 근본적인 변화를 가져올 것으로 예상된다. 인간의 개입 없이 운영되는 선박은 작업 방식을 혁신하고 새로운 일자리를 창출할 수 있지만, 동시에 안전성과 신뢰성에 대한 의문도 제기된다. 씨킷의 운영 디렉터 애슐리 스켓은 "안전은 우리가 가장 중요하게 생각하는 가치"라고 강조하며, 자율 운항 선박의 개발 과정에서 안전을 최우선으로 고려한다고 설명한다. 스켓은 "선원 없이 운영되는 선박은 문제 발생 시 직접 해결할 사람이 없기 때문에 완벽한 대체 시스템이 필요하다"고 말한다. 씨킷의 자율 운항 선박은 두 개의 독립적인 시스템으로 구성되어 있으며, 상황에 따라 원활하게 전환할 수 있는 첨단 소프트웨어를 탑재하고 있다. 국제해사기구, 자율운항 규범 도입 앞장서다 국제해사기구(IMO)는 해상 자율운항을 둘러싼 문제 해결을 위해 적극 나서고 있다. 2028년까지 자발적 규범을 도입하여 모범 사례를 정의하고, 궁극적으로는 의무화를 추진할 계획이다. 현재 대형 선박은 선장 또는 선원의 동승을 의무화하고 있지만, IMO는 원격 제어 센터에서 운영되는 선박의 경우 선장과 선원의 역할을 새롭게 정의할 예정이다. 헤이케 데김 IMO 이사는 "원격 제어 운영자를 선박의 선장과 동등한 위치로 간주할 수 있는지에 대한 연구가 필요하다"며, "자율운항 시대에 맞는 새로운 규범을 마련해야 한다"고 강조했다. 영국 정부는 이미 원격 선장 개념을 법률에 반영하려는 움직임을 보이고 있으며, 해운 변호사 피오나 케인은 "정부는 이 거대한 산업의 기회를 놓치지 않고 기업들의 투자를 유치하기 위해 노력할 것"이라고 예상했다. 오션 인피니티의 선장 사이먼 맥컬레이는 "한 명의 선장이 여러 척의 선박을 원격으로 관리하는 미래를 상상할 수 있다"며, "이를 위해서는 법 개정과 지식 및 안전 사례 구축이 필요하다"고 강조했다. 그는 탐사선과 위성을 이용한 원격 운영 기술의 발전 가능성을 언급하며, 해양 산업의 혁신에 대한 기대감을 드러냈다. 현대중공업, 자율선박 시스템으로 대서양 최초 횡단 한편, 한국의 현대중공업그룹 산하의 자율운항 기술 전문회사인 아비커스는 2022년 5월, 세계 최초로 대형 선박의 자율운항을 통한 대양 횡단에 성공했다. 아비커스는 2022년 6월 2일, SK해운과 협력하여 18만㎥급 초대형 LNG운반선 '프리즘 커리지' 호의 자율운항 대양 횡단을 성공적으로 완료했다고 발표했다. 아비커스는 HD현대의 사내 벤처로, 이번 성공은 아비커스가 개발한 2단계 자율운항 솔루션인 '하이나스(HiNAS) 2.0'을 선박에 탑재해 달성한 것이다. 이 항해는 자율운항 기술을 이용해 대양을 횡단한 최초의 사례로 기록됐다. 해당 선박은 2022년 5월 1일 미국 남부의 멕시코만 연안에 위치한 프리포트(Freeport)에서 출발해, 파나마 운하를 통과하고 태평양을 횡단하는 등 총 33일간의 운항을 마치고 충남 보령의 LNG터미널에 도착했다. 총 약 2만 km의 운항 거리 중 절반에 해당하는 1만km를 하이나스 2.0을 활용하여 자율운항했다. 아비커스가 개발한 하이나스 2.0은 현대글로벌서비스의 통합스마트십솔루션(ISS, Integrated Smartship Solution)에 기반을 둔 고급 2단계 자율운항 시스템이다. 이 시스템은 최적의 항로와 항속을 계산하고, 인공지능을 활용하여 날씨, 파도 등 주변 환경을 실시간으로 분석해 선박의 항해와 조타 명령을 자동으로 제어한다. 하이나스 2.0의 2단계 자율운항 기술은 선박의 인지와 판단 능력에 조종 및 제어 기능을 추가한 것으로, 기존 1단계 기술을 한층 발전시킨 형태다. 당시 대양 횡단에서 하이나스 2.0을 탑재한 선박은 최적화된 경로를 통해 자율운항을 진행, 연료 사용 효율을 약 7% 향상시키고 온실가스 배출량을 약 5% 줄였다. 뿐만 아니라, 운항 중 다른 선박과의 충돌 위험을 인지하여 100여 차례 이상 회피하는 뛰어난 성능을 보여줬다. 이에 한국선급은 2023년 2월, 자율운항시스템 하이나스 2.0에 대해 개념승인을 부여했다. 이 시스템은 항해 보조 기능을 통해 선장과 항해사의 운항 관련 피로도를 줄여줌으로써, 선박의 안전한 운항을 지원하고 해양 사고 발생률을 낮추는 데 기여할 것으로 보인다. 또한, 하이나스 2.0은 연료 효율성을 개선하여 대기 오염 물질의 배출을 줄이는 데도 도움을 줄 수 있다. 이러한 이유로 한국선급은 이 시스템이 선박의 안전 운항 및 환경 보호에 중요한 역할을 할 것으로 전망했다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(27)] 로봇 선박, 바다를 지배하다…무인 운항 시대의 도래
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'바이오플라스틱' 환경 문제의 해답인가, 새로운 문제의 시작인가?
- 생분해성 혹은 식물 기반의 바이오 플라스틱은 급성장하고 있지만 여전히 기후 및 화학 물질에 대한 우려가 제기됐다. 환경건강뉴스(EHN)은 지난 11일(현지시간) 바이오 플라스틱은 미국 멕시칸 푸드 프랜차이즈 치폴레의 퇴비화 가능한 부리또 그릇부터 코카콜라의 식물성 병, 슈퍼마켓의 불투명한 농산물 봉투에 이르기까지, 식품 산업 전반에 걸쳐 확산되고 있다며 이같이 보도했다. 바이오 플라스틱은 그 외에도 자동차 쿠션, 전자제품, 의류, 건축 자재 등에도 사용되고 있다. EHN에서 소개한 바이오 플라스틱의 정의와 장점과 단점을 다음과 같이 정리했다. 전 세계 바이오 플라스틱 산업은 2023년 87억 달러(약 11조 4031억원)에서 2030년 310억 달러(약 40조 6317억 원)로 급성장세를 보이고 있다. 이는 전통적인 플라스틱 산업보다 빠른 성장률이다. 바이오 플라스틱은 전체 플라스틱 시장의 1%에 불과하지만, 일각에서는 바이오 플라스틱이 플라스틱의 지속 가능한 미래라고 선전하고 있다. 오는 4월, 플라스틱 오염 문제에 대한 해결책을 모색하기 위해 개최되는 국제 조약 회담을 앞두고 있는 대표단 중 일부는 바이오 플라스틱을 조약의 대안 및 대체품으로 포함시키려는 움직임을 보이고 있다. 유럽 바이오플라스틱 협회는 웹사이트에서 "바이오플라스틱이 플라스틱의 진화를 주도하고 있다"고 주장하며 바이오플라스틱의 장점으로 기존 플라스틱에 비해 '탄소 중립성'과 특정 조건에서의 생분해성을 꼽았다. 그러나 바이오 플라스틱이 분해 속도가 빠르고, 더 안전한 소재일 뿐만 아니라 탄소 발자국이 적다는 주장은 과장된 면이 있다. 전문가들은 바이오 플라스틱이 다양한 해결책 중 하나가 될 잠재력을 가지고 있음을 인정하면서도, 제품의 수명 종료 시 관리 및 화학적 안전성을 설계에 포함시키고, 기업의 그린워싱을 방지할 수 있는 더 강력한 표준과 규제의 필요성을 강조했다. 그린워싱(Greenwashing)은 기업이나 조직이 자신들의 제품, 서비스, 정책이 환경에 미치는 영향이 실제보다 훨씬 친환경적이거나 지속 가능하다는 인상을 주기 위해 마케팅 전략이나 홍보 활동을 하는 행위를 말한다. 이러한 행위는 대중에게 오해를 불러일으키거나 잘못된 정보를 제공하여, 실제로는 환경에 해를 끼칠 수 있는 제품이나 서비스를 친환경적인 것처럼 포장하는 것을 포함할 수 있다. 바이오 플라스틱 폐기물 규제 없어 노르웨이 과학기술연구소의 마틴 와그너 생물학 부교수는 바이오 기반 플라스틱을 안전한 방법으로 제조할 수 있다면, 물론 이는 매우 큰 전제이지만, 우려되는 화학 물질을 배제하고, 나노 및 미세 플라스틱의 생성을 최소화하는 방식으로 생산될 경우, 바이오 기반 플라스틱이 해결책의 한 부분이 될 수 있다고 말했다. 와그너의 연구에 따르면, 환경에 우호적인 것으로 여겨지는 퇴비화 가능한 그릇과 식물 기반 음료수 병이 전통적 플라스틱 제품에서 발견되는 것과 같은 수준의 건강에 해로운 화학 물질을 방출할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 또한, 생분해성 바이오 플라스틱이 플라스틱 쓰레기 문제를 근본적으로 해결하지 못한다는 지적도 있다. 바이오 플라스틱은 사용 후 적절한 관리가 필요함에도 불구하고, 바이오 플라스틱 폐기물을 산업적으로 퇴비화하거나 안전하게 관리할 수 있는 인프라나 규정이 아직 충분히 마련되지 않았다. 그로 인해 과학자들과 플라스틱을 지지하는 이들은 플라스틱 사용을 줄이는 것이 플라스틱 위기에 대응하는 가장 핵심적인 해법이라고 강조했다. 특히, 일회용 바이오플라스틱의 사용이 문제를 야기한다고 우려를 표명했다. 플라스틱 재사용을 지지하는 단체인 업스트림(Upstream)의 전무이사 크리스탈 드리스바흐 전무이사는 "지구에서 자원을 수십억 번 채취하고 제조해 단 한 번 사용한 뒤 버리는 행위 자체가 문제의 본질이다"라고 말함으로써, 지속 가능성에 대한 근본적인 접근 필요성을 강조했다. 바이오 플라스틱의 오해 바이오 플라스틱은 생분해성 또는 바이오 기반과 같은 용어가 명확하지 않아 많은 오해를 불러일으킨다는 지적이 있다. 해양 생물학 교수이자 플리머스 대학교 해양 연구소의 리처드 톰슨 소장은 "냉소적인 시각으로 보면 바이오플라스틱은 혼란을 일으키기 위해 의도적으로 만들어진 용어라고 생각한다"고 꼬집었다. 많은 사람들이 모든 바이오 플라스틱이 환경에서 생분해되거나 분해된다고 잘못 알고 있다는 지적이다. 또한 많은 사람들이 바이오 플라스틱이 식물 기반이라고 생각하지만, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)와 같이 화석 연료로만 만들어진 제품도 있다. 업계에서는 PBAT와 같은 물질을 바이오 플라스틱이라고 부르는데, 이는 화학 결합의 유형과 환경 조건에 따라 식물 기반 바이오 플라스틱과 마찬가지로 분해되도록 설계됐기 때문이다. 또한 업계에서는 바이오 플라스틱을 주로 생분해성 플라스틱과 비생분해성 플라스틱으로 나누며, 이들 각각의 범주 안에서 식물 기반 플라스틱과 화석 연료 기반 플라스틱을 동일한 그룹으로 분류하는 경향이 있다. 전 세계적으로 생산되는 플라스틱은 대체로 이 두 범주로 구분된다. 퇴비화 가능한 바이오 플라스틱은 업계 표준에 따라 산업 퇴비화 시설에서 12주 이내에 완전히 분해될 수 있는 생분해성 바이오플라스틱의 특정 부류에 속한다. 다른 한편으로, 비생분해성 바이오 플라스틱에는 사탕수수, 사탕무, 당밀, 또는 옥수수 등에서 추출된 바이오 기반의 폴리에틸렌(바이오-PE), 바이오 기반 폴리에틸렌 테레프탈레이트(바이오-PET), 폴리아미드(나일론) 등이 포함된다. 이 바이오 플라스틱들은 사탕수수 등 천연 자원에서 추출되었음에도 불구하고, 기존의 화석 연료 기반 플라스틱과 유사한 기능성을 제공하도록 설계됐다. 가장 흔히 사용되는 생분해성 바이오플라스틱 중 하나는 폴리락트산(PLA)으로, 옥수수와 같은 전분 기반의 폴리에스테르로 제조된다. 또한, 셀룰로오스 기반의 바이오 플라스틱 섬유도 이 범주에 포함되며, 농업 부산물, 해조류, 효모, 박테리아에서 추출한 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)와 폴리부틸렌숙신산염(PBS)으로 제작된 바이오플라스틱도 동일한 범주 안에 속한다. '3세대' 바이오플라스틱은 농업 폐기물, 음식물 쓰레기, 다시마, 스위치그래스, 폐유, 박테리아, 목재 폐기물 등 다양한 원료를 활용하여 제작되며, 식량 작물을 사용하지 않기 때문에 보다 지속 가능한 대안으로 간주된다. 이러한 3세대 바이오플라스틱 제품들은 이미 시장에 출시되어 있지만, PLA나 바이오 폴리아미드를 사용한 제품들의 규모에는 아직 미치지 못하고 있다. 바이오 플라스틱 사용 용도는? 플라스틱 산업 협회의 지속 가능성 담당 매니저 헤더 노츠는 일회용 바이오 플라스틱 음료 용기, 퇴비화 가능한 식품 서비스 용기, 소매 포장, 그리고 기타 식품 산업 관련 제품이 바이오 플라스틱 사용의 약 43%를 차지한다고 말했다. 그중에서도 PLA와 바이오 PET의 사용이 가장 많다. 노츠에 따르면, 생분해성 멀치 필름 및 기타 농업용 제품이 주로 PLA와 PHA로 제조되어 전체 바이오 플라스틱 사용량의 약 21%를 차지한다. 또한, 안경, 섬유, 컵, 아이폰 케이스, 커피 포드 등의 소비재들은 전체 사용량의 13%를 차지하며, 이들 제품은 생분해성 및 비생분해성 다양한 바이오 플라스틱으로 제작된다. 자동차 산업도 바이오 플라스틱의 또 다른 중요한 소비자 군이다. 자동차 쿠션, 대시보드, 범퍼, 배터리 커버 및 기타 부품들이 점점 더 바이오 기반의 폴리아미드 및 바이오 PP로 제작되고 있다. 바이오 플라스틱의 사용은 또한 건축 및 건설, 전자, 코팅 산업에서도 확장되고 있지만, 상대적으로 더 적은 비율을 차지한다. 대규모 바이오 플라스틱 제조업체들은 대부분 화석 연료 기반 플라스틱을 생산하는 대형 석유화학 회사의 내부 사업부이거나, 이러한 대기업에서 독립한 분사 회사들이다. 그럼에도 불구하고, 어떤 회사가 시장에서 선도적인 위치를 차지하고 있는지에 대해서는 재무 분석가들 사이에 의견이 분분하다. 예를 들어, 인사이더 몽키는 바이오 플라스틱 부문이 전체 시가총액에서 차지하는 비중이 비록 작지만, 전체 시가총액 기준으로 BASF SE, 다우, 라이온델바젤 인더스트리, LG화학, 셀라니즈를 상위 5대 제조업체로 지목했다. 반면, 다른 분석가들은 석유화학 기업에 인수되었거나, 석유화학 기업과의 합작 투자를 통해 성장한 기업들을 시장의 선두 주자로 보는 경향이 있다. 이러한 기업으로는 네덜란드 암스테르담에 본사를 둔 다국적 식품 및 바이오케미컬 기업 코비온(Corbion), 영국 옥스퍼드에 본사를 둔 바이오플라스틱 생산 및 개발회사 바이옴 바이오플라스틱(Biome Bioplastics), 텐마크 코펜하겐의 플랜틱(Plantic), 미국 미시건 주의 네이처웍스(NatureWorks), 태국 방콕에 본사를 둔 바이오플라스틱 및 바이오케미컬 회사 PTT MCC바이오케미(PTT MCC Biochem) 등이 포함된다. 환경과 건강에 미치는 영향 바이오플라스틱은 전통적인 플라스틱과 유사한 제조 공정을 거쳐 생산된다. 이 폴리머는 최소한 부분적으로 식물 재료에서 추출한 화학 물질을 기반으로 하며, 때로는 화석 연료에서 완전히 추출한 화학 물질로 구성된다. 제품의 유연성, 내구성, 색상 및 기타 특성을 조정하기 위해 다양한 화학적 충전재, 첨가제 및 염료가 첨가된다. 세계자연기금(WWF)의 플라스틱 폐기물 및 사업 책임자인 에린 사이먼 부사장은 바이오 플라스틱이 여전히 독성 화학 물질을 포함할 수 있다고 말했다. 사이먼은 “PET를 제조할 때, 오래된 탄소 또는 새로운 탄소를 사용하더라도, 궁극적으로 같은 제품을 만들기 때문에 많은 가공 화학 물질이 여전히 필요하다”며, 바이오 플라스틱 생산 과정에서도 화학 물질의 사용이 불가피함을 지적했다. 와그너의 2020년 연구에 따르면 PLA, PBAT, PHA, PBS, 바이오 PE 및 바이오 PET로 만든 43개의 일상적인 바이오 플라스틱 제품이 기존 제품과 마찬가지로 독성이 있는 것으로 나타났다. 이 중 3분의 2가 환경 내 다양한 생명체에 유해할 가능성이 있는 것으로 나타났으며, 42%는 DNA 손상을 유발할 수 있는 자유 라디칼을 생성하는 화학물질의 존재로 인해 산화 스트레스를 일으키는 것으로 조사됐다. 또한, 4분의 1의 샘플에서는 호르몬 교란 특성이 관찰됐다. 분석된 개별 바이오 플라스틱 샘플에는 평균적으로 1000개에서 최대 2만965개에 이르는 다양한 화학적 특성이 포함되어 있었다. 연구를 주도한 와그너는 "이런 종류의 연구를 진행하면서 가장 충격적인 발견은 개별적인 플라스틱 제품에 엄청나게 많은 화학 물질이 존재한다는 사실이었다"고 말했다. 이 연구 과정에서 발견된 다수의 화학 물질들 중 상당수는 특정되지 않았지만, 와그너는 프탈레이트 같은 '자주 지목되는 화학물질들'은 검출되지 않았다고 말했다. 그는 "바이오플라스틱을 기능적으로 제조하는 데 쓰이는 화학물질들에 대한 우리의 이해가 상당히 제한적임을 발견했다. 폴리머의 화학 구조가 다르기 때문에, 사용되는 첨가제 역시 다를 가능성이 있다"고 밝혔다. 바이오 플라스틱과 기후 변화 바이오플라스틱을 옹호하는 주요 주장 중 하나는 이들이 이론상으로 재생 가능한 자원에서 탄소를 추출할 때 순 이산화탄소 배출량이 증가하지 않으므로, 전체 수명주기 동안 전통적 플라스틱에 비해 훨씬 적은 온실가스를 배출한다는 것이다. 예컨대, 유럽 바이오플라스틱 협회는 전 세계적으로 화석 연료 기반의 폴리에틸렌 수요를 바이오 PE로 대체할 경우, 연간 약 8000만 톤의 이산화탄소 배출을 절감하여 마치 매년 2000만 번의 항공 여행을 줄인 것과 동등한 효과를 가져올 수 있다고 주장한다. 2017년 진행된 연구에서는 미국 내 기존 플라스틱을 옥수수 기반의 PLA로 대체할 경우, 미국 플라스틱 산업에서 발생하는 온실가스 배출량을 25% 감소시킬 수 있을 것으로 추정했다. 이 연구는 또한 화학 산업이 재생 가능 에너지 및 스위치그래스와 같은 더 지속 가능한 원료로 전환함으로써 더 큰 탄소 배출 감소 효과를 달성할 수 있다고 제시했다. 앞서 설명했듯이 바이오 플라스틱 샘플에는 평균적으로 1,000개에서 최대 2만965개에 이르는 다양한 화학적 특성이 포함되어 있음이 밝혀졌다. 드레이스바흐는 세라믹, 스테인리스 스틸, 유리로 만든 재사용 가능한 용기는 수명 기간 동안 일회용 바이오 플라스틱보다 이산화탄소 배출량이 3~10배 적다고 말했다. 하지만 바이오플라스틱이 가져올 수 있는 이산화탄소 절감의 잠재적 이점은, 비료와 살충제의 사용 증가, 그리고 옥수수나 사탕수수 같은 원료의 생산을 위한 토지 개간과 산림 태우기로 인해 일부 상쇄될 수 있다. 또한, 생분해성 플라스틱이 매립지에 매립될 경우, 분해 과정에서 메탄 같은 강력한 온실가스가 배출되어 환경에 또 다른 부담을 줄 수 있다. 바이오 플라스틱 폐기물 규정은? 생분해성 바이오플라스틱의 폐기물 관리는 생분해성을 정의하는 명확한 규정이 부재하기 때문에 복잡한 과제로 남아있다. 업계 자발적 기준에 따르면, 생분해성 제품은 대부분 6개월 이내에 자연적으로 분해되어야 하지만, 생분해성이라고 표시된 일부 제품은 완전히 분해되기까지 수년이 걸릴 수 있다. 예를 들어, 한 연구에 따르면 토양에 묻힌 생분해성 비닐봉지가 3년 후에도 여전히 분해되지 않은 채 발견됐다. 이러한 물질이 퇴비 시설에 매립되면 오염 물질이 되어 걸러내야 한다. 톰슨에 따르면, 재활용 시설에서도 이런 종류의 폐기물은 전체 재활용 플라스틱의 품질을 저하시킬 수 있어 기피 대상이다. 게다가 많은 지역에서는 산업 퇴비화 시설이나 도로변 수거 시설이 부족해, 퇴비화 가능한 포장재와 운반 용기가 결국 매립지나 소각장으로 향하는 경우가 많다. 퇴비화되지 않는 플라스틱이 퇴비화 가능한 플라스틱으로 잘못 인식되는 경우가 빈번하여, 라벨링이 명확하지 않을 때 혼란이 가중된다. 미국 퇴비화 위원회의 린다 노리스-월트 부국장은 이러한 문제를 “그린워싱, 모조품, 짝퉁”이라고 지칭했다. 다수의 퇴비화 업체들이 이러한 재료로 인해 퇴비화 가능한 식품 포장을 기피하며, 이는 업체의 수익성에 부정적인 영향을 미친다. 노리스-월트는 이 문제를 두 가지 주요 요인으로 설명했다. 첫 번째는 처리 과정에서 발생하는 노동력 문제이며, 두 번째는 최종 퇴비 제품의 품질 저하로 인해 농장, 조경업체, 골프장 등의 시장에 미치는 영향이다. 따라서, 바이오플라스틱은 퇴비를 오염시키는 원인이 될 수 있다. 생분해성 인스티튜트(BPI)와 유럽의 대응 기관인 OK컴포스트(OK Compost)는 퇴비화 업체들의 우려에 대응하기 위하여 퇴비화 가능한 포장을 위한 자발적 인증 표준을 마련했다. 이 인증을 획득하기 위해서는 바이오플라스틱 제조업체가 제품의 분해 속도를 증명하는 ASTM 기준을 만족시켜야 하며, PFAS(영구적 화학 물질)를 포함하지 않고, 일반적인 토양 생태독성 테스트를 통과해야 한다. 그러나 노리스-월트는 이러한 인증 프로그램이 퇴비 중 미세 플라스틱 문제를 충분히 고려하지 않는다고 지적했다. 이에도 불구하고, 미국 퇴비화 위원회의 최근 조사 결과, 조사 대상 173개 퇴비업체 중 오직 46개 업체만이 퇴비화 가능한 식품 포장의 사용을 허용하는 것으로 나타났다. 혁신을 위한 기회 전문가들은 바이오플라스틱이 여러 어려움에도 불구하고, 화학적 안전성과 수명이 제품 설계에 주요 고려사항으로 포함될 경우, 농업용 멀치 필름과 같은 특정한 용도에 대해 적합한 대안이 될 수 있다고 지적했다. 린 프로덕션 액션의 마크 로시 전무이사는 플라스틱 사용이 필수적인 상황에서는 바이오플라스틱의 활용을 고려해야 한다고 말했다. 그는 "모든 재료에는 잠재적 문제가 존재한다. 우리는 이러한 재료를 인간의 건강과 안전을 고려하여 어떻게 최적화할 수 있을까?"라고 의문을 제기했다. 플라스틱 산업 내에서 바이오플라스틱은 특정 시장에서의 성장 가능성을 가지고 있지만, 광범위한 대체재로는 여겨지지 않는다. 로시는 바이오플라스틱이 대규모로 기존 플라스틱을 대체할 수 있는 해법이 아니라고 명확히 했다. 다시마나 농업 폐기물로 제작된 차세대 바이오플라스틱은 식량 작물을 원료로 사용함으로써 발생하는 환경적 문제를 어느 정도 해결했으나, 여전히 독성 문제에 대한 해결책을 마련해야 한다는 지적이 있다. 클린 프로덕션 액션은 제조업체들이 자사 제품에서 수천 가지의 유해 화학물질을 식별하고 제거할 수 있도록 돕기 위해, 일회용 식품 포장과 재사용 가능한 용기에 적용할 수 있는 독립적인 표준인 그린스크린(GreenScreen)을 개발했다. 주요 PLA 제조업체 중 하나인 네이처웍스(NatureWorks)는 그린스크린 평가를 통해 자사의 원료가 유해 화학물질을 포함하지 않음을 공식적으로 인증받았다. 그러나 업계 전반에 걸친 변화를 이끌기 위해서는 더 많은 제조업체들이 이러한 제품 인증 과정을 통과해 한다. 노리스-발트는 캘리포니아나 콜로라도에서 시행된 것과 같은 엄격한 라벨링 기준과 법률의 존재가 퇴비화 가능한 바이오플라스틱이 실제로 산업 퇴비화 시설로 올바르게 전달되기 위해 필수적이라고 강조했다. 그녀는 "실수든 의도적이든 시리얼을 퇴비화할 수 있다고 잘못 표시하는 비양심적 기업들에 대해 소송을 제기하는 것만으로도 이러한 오해를 빠르게 중단시킬 수 있다. 여기서 중요한 것은 법의 집행이다"라고 말했다. 전 세계적으로 전문가들은 바이오플라스틱이 현재 직면한 플라스틱 오염 문제에 대응하기 위한 국제적 합의에서 중요한 역할을 하고 있음에 동의하며, 이러한 재료는 기존 플라스틱과는 다르게 관리되어야 한다는 점에 대해 합의했다. 톰슨은 단순히 대안이나 대체재를 찾는 것 이상이 필요하다고 말했다. 그는 "우리가 직면한 문제를 해결할 뿐만 아니라 더 우수한 성능을 제공할 수 있음이 입증된 대안과 대체재가 필요하다"고 강조했다. 톰슨과 와그너가 활동하는 국제적 단체인 '효과적인 글로벌 플라스틱 조약을 위한 과학자 연합'은 플라스틱이 화학물질을 적게 포함하도록 재설계되고, 재료 회수를 간소화할 인센티브를 조약에 포함시키길 바란다. 와그너는 "업계가 1만가지의 화학 물질을 포함하지 않는 제품을 설계하길 바란다"고 말해, 제품 설계 시 화학물질 사용을 대폭 줄이는 것을 목표로 하고 있음을 밝혔다.
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'바이오플라스틱' 환경 문제의 해답인가, 새로운 문제의 시작인가?
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정부·배터리 3사, 차세대배터리 개발 '박차'…업계, 올해 9조원 투자
- 한국 정부와 배터리 업계가 차세대 배터리 개발을 위해 총력을 기울이기로 했다. 치열한 글로벌 경쟁 속에서 혁신을 가속화하고 미래 산업 경쟁력을 확보하기 위한 전략이다. 산업통상자원부는 11일, 정부와 배터리 3사(LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온)가 '민관 합동 차세대 배터리 기술개발 사업'을 추진한다고 발표했다. 업계는 올해 총 9조원 이상의 설비·연구개발(R&D) 투자를 계획하고 있으며, 정부는 앞으로 5년간 유망 배터리 개발에 총 1172억원을 지원할 예정이다. 산업통상자원부는 이날 서울 강남구 기술센터에서 안덕근 산업부 장관 주재로 열린 '민관 합동 배터리 얼라이언스' 회의에서 이 같은 방안이 논의됐다고 밝혔다. 이날 회의에는 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 배터리 3사와 에코프로, 엘앤에프, 포스코퓨처엠, 엔켐 등 소개 기업, 현대차, 고려아연 등 총 11개 기업 관계자가 참석했다. 배터리산업협회와 광해광업공단 등의 관계자도 자리했다. 이 자리에서 배터리 3사는 정부가 추진하는 '민관 합동 차세대 배터리 기술개발 사업'의 필요성에 공감하고 참여 의사를 밝혔다. 차세대 배터리는 기존 소재와 다른 물질을 사용해 배터리의 성능과 안전성을 획기적으로 높인 이차전지를 말한다. 이차전지는 반복적으로 충전과 방전이 가능한 전지를 말한다. 한 번 사용한 후 버리는 1차전지와 달리, 전기를 공급하여 재사용할 수 있다는 장점이 있다. 최근 기술적 한계에 도달하고 있는 리튬이온배터리를 대체할 게임 체인저로 주목받고 있다. '꿈의 배터리' 전고체 배터리 이번 사업의 주요 대상은 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리다. 기존 리튬이온 배터리 대비 에너지 밀도와 안전성을 획기적으로 향상시킨 차세대 배터리로, 화재 위험성 감소와 주행거리 증가 효과가 기대된다. 삼성SDI는 최근 열린 '인터배터리 2024'에서 업계 최고 수준의 부피당 에너지 밀도를 자랑하는 900Wh/L 전고체 배터리 개발 현황과 구체적인 양산 준비 로드맵을 공개하기도 했다. 일본의 도요타, 중국의 CATL, 미국의 퀀텀스케이프, 독일의 폭스바겐 등 글로벌 기업들이 차세대 배터리 기술 개발 경쟁에 이미 뛰어들었다. LG엔솔 등 국내 배터리 3사도 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 산업부는 "개별 기업이 모든 필요 기술을 개발하고 적정한 기술 포트폴리오를 확보하기는 어려워 소부장(소재·부품·장비) 기업이 모두 참여하는 정부 과제를 통해 관련 생태계를 폭넓게 육성하려 지원 사업을 추진하기로 했다"고 말했다. 정부는 2028년 개발을 목표로 전고체 배터리, 리튬메탈 배터리, 리튬황 배터리 등 3개 분야의 유망 기술 개발을 추진하고, 이를 위해 2028년까지 총 1172억3000만원을 지원한다. 이외에도 리튬메탈 배터리와 리튬황 배터리 개발도 지원한다. 리튬메탈 배터리는 에너지 밀도와 수명 개선이 기대된다. 리튬황 배터리는 양극소재에 리튬이 아닌 황을 사용해 기존 배터리보다 가벼운 것이 장점이다. 이 때문에 도심항공교통(UAM) 등 기체 무게가 중요한 모빌리티용으로 적합할 것으로 전망된다. 정부는 이들 과제에 대해서는 다음 달 과제 공고를 내고, 상반기 중 평가를 거쳐 하반기부터 개발 사업에 착수하기로 했다. 보급형 배터리 기술개발 사업도 논의 이날 회의에서는 전고체 배터리뿐 아니라 보급형 배터리 기술개발 사업 등 다양한 주제들이 논의됐다. 특히 가격이 저렴한 리튬인산철(LFP) 배터리는 전기차 시장 부진에 따라 완성차 업체들이 속속 채택 방침을 발표하며 관심을 받고 있다. 국내 배터리 3사 역시 지난해부터 LFP 개발에 착수했으며, 에코프로, 엘앤에프 등 소재 기업들도 LFP용 양극재를 개발하고 있다. 지난해부터 LFP 배터리 개발을 위한 R&D 과제를 추진 중인 정부는 올해부터는 나트륨 배터리 개발을 위한 R&D 과제도 함께 진행한다. 나트륨 배터리는 에너지밀도가 낮고 수명도 보통 수준이지만, 안전성이 높고, 가격이 저렴한 것이 장점이다. 정부는 LFP 배터리 기술개발을 위해 2026년까지 총 233억원을, 나트륨 배터리 기술개발에 2027년까지 총 282억원을 투입하기로 했다. 주요 기업들도 올해 설비투자 7조1000억원을 포함해 총 9조원 이상을 국내에 투자할 계획이라고 밝혔다. 차세대 배터리 부문에서 LG에너지솔루션은 차세대 4680(지름 46mm·길이 80mm) 원통형 배터리를 이르면 오는 8월부터 오창 에너지플랜트에서 양산할 예정이라고 밝혔다. 광물제련·소재 부문에서 포스코퓨처엠은 올해 하반기를 목표로 인조흑연 생산 공장 착공을 추진하고, 하이니켈 양극재 생산 공장을 내년 상반기 준공 목표로 추진할 예정이다. 안 장관은 올해 민관이 함께 풀어야 할 과제로 △ 차세대 배터리 기술개발 △ 보급형 제품 개발 △ 미국 인플레이션 감축법(IRA) 등 통상현안 대응 △ 국내 투자를 통한 공급망 자립화 △ 배터리 전주기 순환 체계 구축 등 5대 과제를 제안했다. 또한 이런 과제들을 해결하기 위해 민관 얼라이언스를 시작으로 민관 소통과 협력을 더욱 강화해나가겠다고 말했다. 차세대 배터리 개발은 미래 산업 경쟁력 확보의 핵심이다. 정부와 배터리 업계의 협력 강화를 통해 기술 혁신을 가속화하고 글로벌 시장 선점에 성공한다면, 에너지 효율 향상, 친환경 자동차 산업 발전 등 다양한 파급 효과를 기대할 수 있다.
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정부·배터리 3사, 차세대배터리 개발 '박차'…업계, 올해 9조원 투자
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[퓨처 Eyes(26)] 소형 원자로 건설 혁명, 획기적인 전자빔 용접으로 1년 공정 하루로 단축
- 소형 모듈 원자로(SMR) 건설에서 1년 걸리는 공정을 하루 만에 끝낼 수 있는 획기적인 전자빔 용접 기술이 개발됐다. 영국 대형 제조회사 셰필드 포지마스터스(Sheffield Forgemasters)는 풀사이즈 소형 모듈형 원자로(SMR) 용기를 일반적인 공정 기간인 12개월이 아닌 단 24시간 만에 용접에 성공하면서 소형 원자로 건설 시장이 급변하고 있다. 이 획기적인 기술은 소형 원자로 보급에 엄청난 파급력을 가져올 것으로 예상된다. 소형 원자로(Small Modular Reactor, SMR·소형 모듈 원전)는 그 이름처럼 작은 크기의 원자로를 의미하며, 경제성, 유연성, 안전성, 확장성 등의 장점을 지닌다. 특히, 최근 급격한 기후 변화의 위협으로 탄소 배출을 최소화하는 에너지원에 대한 수요가 급증하면서 미래의 주요 전력 공급 수단으로 주목받고 있다. 소형 원자로는 기존 대규모 토목 프로젝트 형태의 원자력 발전소 건설 방식을 공장 생산 방식으로 전환해 원자력 산업에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 모듈형 원자로는 표준화된 설계로 대량 생산이 가능하며, 지역 수요에 맞게 필요한 수만큼 설치할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 기존 원자로와 달리 엄청나게 비싼 건물이 필요하지 않아 경제성이 높다. 소형 원자로는 원자력 연료 재사용 기술을 통해 연료 수명을 연장하고 방사성 폐기물 발생량을 감소시킨다. 이는 지속 가능한 에너지 공급을 위한 중요한 기술로 평가된다. 또한, 초기 투자 비용이 상대적으로 적기 때문에 소규모 전력 시장과 개발도상국에서도 원자력 발전 도입이 용이해진다. 소형 원자로는 크기와 디자인의 유연성을 바탕으로 외딴 지역, 도시 인근, 심지어 산업 시설 내부에도 설치가 가능하다. 대부분의 부품은 공장에서 사전 제작되어 현장 설치 과정을 빠르고 효율적으로 진행할 수 있다. 필요에 따라 여러 개의 소형 원자로를 한 지역에 설치해 발전 용량을 조절할 수 있어, 전력 수요 변동에 유연하게 대응하고 안정적인 전력 공급을 가능하게 한다. 소형 원자로는 앞서 언급된 장점들로 인해 투자자들에게 상업적으로 매력적인 대안으로 떠오르고 있다. 특히, 전통적인 대형 원자로에 비해 빠른 수익 회수가 가능하다는 점에서 투자 가치가 높게 평가된다. 혁신적인 국소 전자빔 용접(LEBW) 기술 모든 규모의 원자로 건설에서 발생하는 주요 과제는 원자로 노심을 담는 용기를 용접하여 외부 환경과 격리하는 것이다. 기존 용접 기술은 이 작업에 1년 이상 소요되었지만, 셰필드 포지마스터스는 국소 전자빔 용접(LEBW) 기술을 통해 하루 만에 완료하는 획기적인 결과를 달성했다. 국소 전자빔 용접은 국소 진공 상태에서 고출력 전자총을 사용해 고에너지 밀도 융합 공정을 통해 두 개의 금속 조각을 용접하는 혁신적인 기술이다. 기존 용접 방식에 비해 작업 효율을 95% 향상시키고, 깊은 침투와 높은 깊이 대 너비 비율을 구현할 수 있다. 셰필드 포지마스터스는 지난 2월 20일 국소 전자빔 용접 기술을 이용해 직경 3미터, 두께 200밀리미터(8인치)의 벽을 결함 없이 저렴하게 용접하는데 성공했다고 밝혔다. 또한, 혁신적인 슬로핑 인 및 아웃 기술을 통해 용접 시작과 마무리 과정을 개선했다. '슬로핑 인(Sloping In)'은 원자로 용기 내부의 핵연료봉을 용기 벽면에서 중심부로 향해 경사지게 배치하는 방식이다. 핵연료봉 간 간격을 넓히고 중심부 밀도를 높여 핵연료 활용도를 극대화하고, 냉각재 흐름 개선으로 냉각 효율을 높여 과열 위험을 낮춘다. 핵출력 증가 또한 가능하다. '슬로핑 아웃(Sloping Out)'은 '슬로핑 인'과 반대로 핵연료봉을 배치하는 방식이다. 핵연료봉 간 간격 확대로 냉각 효율을 높이고 핵연료봉 밀도 감소로 핵출력을 조절하여 안전성을 강화한다. 또한, 용기 내부 공간 확보에도 유리하다. 셰필드 포지마스터스의 수석 개발 엔지니어이자 프로젝트 책임자인 마이클 블랙모어는 "이 기술이 원자력 산업에 미치는 영향은 기념비적이며, 잠재적으로 고비용의 용접 공정을 없앨 수 있다"고 강조했다. 블랙모어는 "LEBW 기술은 용접 접합부가 모재(parent material, 원물질)를 완벽하게 복제하기 때문에 용접 검사의 필요성을 줄일 수 있다는 점에서 획기적이다. 또한 영국과 전 세계 SMR 원자로의 상용화 속도를 크게 높일 수 있다"고 설명했다. 세계 최초로 성공적인 전자빔 용접 시연을 완료한 셰필드 포지마스터스는 수십 년 동안 정체되었던 영국 원자력 산업에 새로운 활력을 불어넣을 것으로 기대된다. 이 기술은 앞으로 핵잠수함용 원자로, 시범 발전소, 핵연료 처리 분야뿐만 아니라 SMR 원자로 건설에도 적용될 수 있다. 영국 정부는 이제 롤스로이스가 건설할 모듈형 원자로 15기를 포함한 새로운 원전 건설 계획을 통해 원자력 르네상스를 이끌 계획이다. 셰필드 포지마스터스의 혁신적인 전자빔 용접 기술은 이러한 계획의 성공적인 실행에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 한국 소형원자로 건설 현황 원전 강국인 한국도 세계적인 추세인 소형 모듈 원전 건설을 주도하고 있다. 우리나라 원전 산업의 중심지인 경상남도는 지난 2월 28일 정부의 원전 산업 집중 육성 방침에 발맞춰 핵심 전략을 담은 '경상남도 원전 산업 육성 방안'을 발표했다. 이에 앞서 2월 22일 윤석열 대통령은 경남도청에서 열린 '다시 뛰는 원전산업, 활력 넘치는 창원·경남'이라는 주제의 14번째 민생토론회에 참석했다. 이 자리에서 정부는 원전 생태계 완전 복원, 소형 모듈 원자로(SMR) 독자기술 개발, 경남도·창원시를 글로벌 SMR 클러스터로 육성한다는 구체적인 계획을 공개했다. 경상남도는 정부의 정책 방향에 적극적으로 호응하며, 정부 지원과 별도로 지역 원전 기업에 대한 경영 및 시설 자금 중심의 금융 지원을 강화하겠다는 방침을 밝혔다. 이는 지역 원전 산업의 경쟁력 강화와 지속가능한 성장을 위한 중요한 발걸음이 될 것이다. 경상남도는 SMR 제조 기술, 신형로 설계, 친환경 원전 해체 기술 등 6개 원전 기술을 조세 특례 제한법에 명시된 '국가 전략 기술'로 지정해 달라고 정부에 건의할 예정이다. 또한 경상남도는 SMR 혁신 제작 기술 정부 공모 사업에 지역 업체 참여를 추진하는 등 SMR 독자 기술 확보를 위해 적극적인 노력을 기울일 계획이다. 이를 통해 지역 기업의 경쟁력 강화와 SMR 산업 발전을 동시에 도모할 수 있을 것으로 보인다. 아울러 경상남도는 창원 방위·원자력 융합 국가 산업 단지 조속 추진, 원자력 산업 종합 지원 센터 신설, 원자력 연구원 분원 및 글로벌 SMR R&D 센터 유치 등을 통해 글로벌 SMR 클러스터로 발돋움할 수 있는 구체적인 청사진을 제시했다. 경상남도는 창원시를 중심으로 세계 유일하게 원자력 발전소 주기기 일괄 생산이 가능한 창원 국가 산업 단지 내 두산 에너빌리티를 비롯해 300여 개 협력 업체가 자리잡고 있다. 원자력 발전소 주기기는 원자로, 증기발생기, 터빈, 발전기, 냉각 시스템 등 원자력 발전의 핵심 과정에서 주요한 역할을 하는 장치들을 말한다. 걍상남도는 이러한 유리한 조건을 바탕으로 차세대 원전의 글로벌 제조 거점으로 도약할 수 있는 잠재력을 갖추고 있다. 류명현 경남도 산업국장은 "대통령이 참석한 경남 민생 토론회의 핵심은 경남도·창원을 글로벌 SMR 클러스터로 육성한다는 것이었다"며 "정부 정책에 맞춰 경남이 차세대 원전 글로벌 제조 거점이 되도록 노력하겠다"라고 밝혔다.
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[퓨처 Eyes(26)] 소형 원자로 건설 혁명, 획기적인 전자빔 용접으로 1년 공정 하루로 단축
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[신소재 신기술(9)] 땅콩 껍질로 리튬 이온 배터리 생산 기술 개발
- 중국 과학자들이 땅콩 껍질을 활용하여 리튬 이온 배터리를 생산하는 새로운 기술을 개발했다. 이 연구는 폐기물 활용과 리튬 이온 배터리 성능 개선이라는 두 가지 문제를 동시에 해결했다. 과학기술 전문 매체 더 쿨다운은 지난 5일(현지시간) 중국 과학기술대학교 연구팀이 땅콩 껍질에서 추출한 산화철을 이용하여 리튬 이온 배터리 음극을 제조하는 새로운 방법을 개발했다고 전했다. 연구 결과 땅콩 껍질 기반 음극은 높은 전기 용량과 우수한 사이클 안정성을 보였다. 게다가 떵콩 껍질 기반은 기존 흑연 기반 음극보다 저렴하고 친환경적이다. 이 연구 결과는 지난해 11월 14일 에너지 저장 기술과 시스템에 관한 연구를 다루는 국제 학술지 '저널 오브 에너지 스토리지(Journal of Energy Storage)'에 게재됐다. 리튬 이온 배터리는 양극과 음극(각각 양전극과 음전극) 사이에서 리튬 이온을 이동시켜 작동한다. 현재 대부분의 리튬 이온 배터리 음극은 흑연, 규소, 또는 이 둘의 복합체와 같은 탄소 기반 물질로 제조된다. 그러나 리튬 이온 배터리 연구에 종사하는 과학자들은 이러한 기존 소재보다 더 우수한 물질을 개발할 수 있다고 기대해 왔다. 땅콩 껍질 기반 음극, 높은 전기 용량 지녀 또 다른 학술지 '응용 표면 과학 언드밴스(Applied Surface Science Advances)' 저널에 게재된 「리튬 이온 전지용 음극 재료: 리뷰」라는 제목의 연구 논문에서 연구팀은 "흑연 음극은 용량이 적고 안전상의 문제가 있다는 것이 잘 알려져 있다"고 지적했다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 "다음 세대 리튬 이온 전지용 새로운 음극 재료로서 많은 고성능 음극 재료들이 연구되고 있다"고 덧붙였다. 이같은 상황에서 최근 개발된 음극 재료 중 하나가 바로 땅콩 껍질을 활용한 것이다. 연구팀은 땅콩 껍질이 저렴하다는 점에서 재료로 매력적이라고 설명했다. 연구 논문에서 저자들은 "싸고 반복 성능을 개선하는 데 적합한 열분해 공정을 위한 탄소 원천으로 저렴한 원료를 찾기 위해 노력했다"고 밝혔다. 폐기되는 유기물질인 땅콩 껍질을 활용하여 리튬 이온 배터리를 제조하는 것은 두 가지 문제를 동시에 해결하는 훌륭한 방법이다. 이는 배터리의 효율, 안전성 및 비용을 개선하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 식품 폐기물 문제 해결에도 기여한다. 땅콩 껍질을 이용해 배터리를 만들면 쓰레기 매립지에 폐기되어 지구 온난화 가스를 배출하는 대신 유용한 자원으로 활용될 수 있다. 연구팀은 또한 대나무, 흰목이버섯의 일종인 트레멜라(tremella), 뽕잎, 목재, 녹차 등에서 추출한 탄소 함유 물질 등을 사용해 동일한 실험을 진행했다. 감귤 껍질로 리튬 배터리 재활용 비슷한 맥락에서 또 다른 연구팀은 최근 감귤류 껍질을 이용해 리튬 배터리를 재활용하는 방법을 개발했다. 싱가포르 난양 기술 대학교(Nanyang Technological University·NTU) 과학자들은 감귤 껍질을 활용해 리튬 배터리를 재활용하는 기술을 개발했다. 새로운 방법은 과일 껍질을 이용해 사용한 배터리에서 귀금속을 추출한 다음 새 배터리에 재사용할 수 있었다. 이는 리튬 배터리를 재활용하는 가장 환경 친화적인 방법일 수도 있다. 이 연구팀의 일원인 마다비 스리니바산(Madhavi Srinivasan) 교수는 "현재 산업적으로 전자 폐기물을 재활용하는 과정은 에너지 집약적이며, 유해한 오염 물질과 액체 폐기물을 배출하므로 전자 폐기물의 양이 증가함에 따라 친환경적인 재활용 방법이 시급히 필요하다. 우리 팀은 생분해성 물질로 재활용하는 것이 가능하다는 것을 입증했다"며 "이러한 발견은 우리의 기존 작업을 기반으로 한다"고 설명했다. NTU 팀은 극한의 온도를 요구하지 않고 오렌지 껍질과 감귤류에서 발견되는 약한 유기산인 구연산만을 사용하여 산업 재활용 공정과 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
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[신소재 신기술(9)] 땅콩 껍질로 리튬 이온 배터리 생산 기술 개발
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'인터배터리 2024'에서 주목해야 할 이차전지 소재 트렌드
- 수산화리튬, 황산코발트, 황산니켈 등 이차전지 소재 실물 광물이 한자리에 나란히 전시됐다. 6일 서울 강남구 코엑스에서 개막한 배터리 산업 전시회 '인터배터리 2024'에서 이차전지 소재업체들은 각기 자회사의 기술력과 이차전지 밸류체인(가치사슬)을 소개했다. 이차전지는 반복적으로 충전과 방전이 가능한 전지를 말한다. 한 번 사용한 후 버리는 1차전지와 달리, 전기를 공급하여 재사용할 수 있다는 장점이 있다. 포스코그룹은 인터배터리 2024에서 포스코, 포스코인터내셔널, 포스코퓨처엠을 아우르는 그룹 차원의 이차전지 소재사업 전체 밸류체인을 선보였다. 그룹 내 포스코퓨처엠이 지난해까지 양·음극재 사업을 중심으로 참여했지만, 올해부터는 이차전지 소재의 원료 생산 단계부터 양·음극재 생산까지 공개했다. 포스코의 부스 규모는 전년 대비 약 30% 넓은 360㎡로, 이차전지 소재 밸류체인의 구성과 흐름을 한눈에 확인할 수 있도록 원형 구조의 모형과 영상용 미디어월을 전시관 중앙에 꾸몄다. 중앙 모형 주변에는 탄산리튬, 황산니켈, 황산코발트, 황산망간 등 이차전지 소재 원료와 함께 양·음극재, 리사이클링, 차세대 이차전지 소재 등 밸류체인 단계별로 부스를 설치했다. 리튬 특별부스는특히 해발 4천㎡ 고지대에서 해안가까지 이어지는 리튬 사업 현장 모형으로 꾸며 포스코그룹이 리튬 사업 범위를 시각적으로 보여줬다. 포스코그룹은 지난해 전남 율촌산업단지에 광석리튬 기반 수산화리튬 공장을 준공했다. 아울러 아르헨티나 현지 염수리튬 기반 수산화리튬 공장도 올해 상반기에 준공할 예정이다. 포스코홀딩스의 김준형 친환경미래소재총괄은 이차전지 투자의 지속적인 추진을 강조하며, 리튬인산철(LFP) 생산에 있어 중국 기업과의 합작 가능성을 시사했다. 또한, 글로벌 배터리 시장의 현재 상황에 대해 주문 감소가 없으며 투자를 계속 진행 중임을 밝혔다. 주력 제품으로 리튬을 언급하며, 이와 관련한 생산 홍보에 집중할 계획임을 밝혔다. 김 총괄은 "올해 우리 그룹이 가장 중점을 두고 있는 것은 리튬"이라고 밝혔다. 그는 "이미 3월부터 첫 제품이 출시되었으며, 현재는 마무리 단계에 있어 본격적인 양산을 앞두고 있다. 따라서 리튬 제품의 홍보에 집중할 계획"이라고 설명했다. 에코프로는 세계 최초로 양산한 단결정 하이니켈 양극소재를 비롯해 통합 이차전지 소재 회사로 도약하기 위한 미래 기술을 공개했다. 하이니켈 기술력으로는 NCA(니켈·코발트·알루미늄) 니켈 91% 단결정을 세계 최초로 양산한 기술과 초고용량 NCMX(니켈·코발트·망간·첨가제) 개발 현황, 올 연말 양산 예정인 LFP(리튬인산철) 등의 사업 아이템이 있다. 전구체와 그 소재인 황산니켈과 황산망간, 황산코발트, 전구체에 첨가해 양극재를 만드는 수산화리튬 등 광물 소재 실물도 전시했다. 아울러 나트륨 양극재, 실리콘 음극재, 고체 전해질(전고체) 등 주요 하이니켈 기술력과 미래 사업 아이템을 선보이며 통합 이차전지 회사로 도약하겠다는 비전을 제시했다. 에코프로는 포항캠퍼스에 폐배터리 재활용부터 원료, 전구체, 양극재에 이르는 이차전지 양극소재 생산 과정을 하나의 단지에서 구현한 '클로즈드 루프 시스템'을 구축 운영하며 이를 통해 경쟁력을 확보하고 있다. 양제헌 에코프로 마케팅실 이사는 "제조 비용 절감을 통해 초격차 경쟁력을 확보해 나간다는 전략 아래 30% 비용 절감이 가능한 클로즈드 루프 시스템의 새로운 버전을 공개했다"고 말했다. 이차전지 업체 엘앤에프는 대표적인 이차전지 양극재 제품과 함께 양극재 연구개발 현황과 제조 공정 등을 소개했다. 이 회사는 단결정 양극재, 코발트프리(NMX) 양극재, LFP 양극재, 전고체 전지용(SSB) 양극재, 나트륨이온 전지용(NIB) 양극재 등의 실물을 전시하고 각 제품의 강점을 어필했다. 또 엘앤에프는 현재 진행하는 신사업인 전구체, 음극재, 리사이클링, 차세대 기술 연구 등을 소개하며 향후 3년 내 이들 사업을 시작하겠다고 밝혔다. 또한 2030년 RE100(재생에너지 100% 사용) 달성, 탄소 포집·저장·활용(CCUS) 기술 확보와 탄소 배출 원재료 대체 등을 통한 2050년 넷제로 달성 등 ESG(환경·사회·지배구조) 비전도 소개했다. 한편, LG에너지솔루션의 김동명 사장은 '인터베터리 2024'에서 회사가 자체 개발한 파우치형 셀투팩(CTP) 기술에 대한 공급 계약 논의 중임을 밝혔다. 이 기술은 배터리 모듈 단계를 제거하고 직접 셀을 팩에 조립하여 에너지 밀도를 향상시키고, 무게와 비용을 줄이는 방식이다. LG엔솔은 인터배터리 2024 전시회에서 이 기술과 IT 기기용 미드니켈 소형 파우치 셀을 처음으로 공개했다. 김 사장은 또한 전고체 배터리 개발과 관련하여, 높은 완성도의 제품을 준비 중이라고 밝혔다. 그러나 46시리즈 원통형 배터리의 양산 계획에 대해서는 구체적인 정보를 밝히지 않았다. 김 사장은 제8대 한국배터리산업협회장으로 지난달 취임했다. 전임 회장인 권영수 전 LG에너지솔루션 부회장의 퇴임으로 협회 정관상 자동 승계 규정에 의한 것이다. 김 사장은 산업통상자원부와의 협력을 강조하며, "연구개발(R&D) 및 핵심 광물 생산 지원 등을 논의해야 한다. 중점적으로는 회원사들이 효율적으로 사업을 운영할 수 있도록 지원하는 것이 필요하다"고 전했다. LS MnM의 구동휘 대표는 이차전지 소재 사업을 성장시켜 상장을 추진하겠다는 계획을 발표했다. 국내 최대 비철금속소재 기업인 LS MnM은 작년 하반기에 이차전지 소재 공장에 대한 투자 결정을 내리고 전기차 배터리 소재 분야에 본격적으로 진출했다. 구 대표는 배터리 소재 사업으로는 국내에서 후발주자인 점에 대해 "전기차와 이차전지가 조금 늦어지긴 했다"면서도 "오히려 좀 늦다 보니 공격적으로 투자하신 분들보다 기회가 될 것"이라고 낙관했다. LS MnM은 울산 온산국가산업단지와 새만금에 이차전지 소재 공장을 건설할 예정이며, 전기차 배터리 소재 사업에 본격적으로 참여하고 있다.
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'인터배터리 2024'에서 주목해야 할 이차전지 소재 트렌드
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[신소재 신기술(8)]치즈 부산물로 폐전자제품에서 금 캐내기…획기적인 친환경 기술 개발
- 스위스 연방공과대학(ETH Zurich) 연구팀은 치즈 제조공정 부산물로 폐전자제품에서 금을 추출하는 획기적인 친환경 기술을 개발했다. 지난 4일(현지시간) 과학 기술 전문매체 퓨처리즘에 따르면 스위스 연구팀은 식품 산업 부산물을 기반으로 하는 지속 가능한 방법으로 전자 쓰레기에서 귀금속을 추출하는 새로운 방법을 고안했다. 이 방법은 경제적으로도 매우 효과적이다. 연구팀은 단 1달러의 투자로 50달러 가치의 금을 생산할 수 있다고 추산했다. 특히 주목할 만한 점은 이 과정이 매우 친환경적이라는 것이다. 연구팀은 치즈 제조 과정에서 생성되는 단백질이 풍부한 부산물로 만들어진 단백질 섬유 스폰지가 폐전자제품에서 금을 추출하는 데 유용하게 사용될 수 있다는 사실을 발견했다. 공동 저자이자 ETH 취리히의 라파엘레 메진가(Raffaele Mezzenga) 교수는 성명에서 "제가 가장 좋아하는 사실은 식품 산업 부산물을 사용해서 전자 쓰레기에서 금을 얻었다는 것"이라면서 "이보다 더 지속 가능한 것은 없다"고 말했다. 연구팀은 저널 '어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials)'에 발표된 새로운 논문에서 20개의 오래된 컴퓨터 마더보드(motherboard, CPU와 주기억장치 및 주변 장치 접속을 위한 소켓을 탑재한 기판으로 메인보드라고도 함)에서 450mg(밀리그램)의 22캐럿(91.67%의 순금) 금 덩어리를 회수할 수 있었다고 밝혔다. 이를 위해 연구팀은 산성 조건과 고온에서 유청 단백질을 변성시켜 단백질 나노섬유 슬러리(slurry)를 만들었다. 그런 다음 이 젤을 건조시켜 스폰지를 제작했다. 20개의 마더보드의 금속 부품을 용해하고 용액에서 이온화한 후 스폰지를 용액에 넣어 금 이온을 끌어당겼다. 연구팀은 스펀지를 가열하여 수집된 이온을 조각낸 다음 작은 금덩어리로 녹여냈다. 이 450밀리그램 덩어리는 91% 금과 9% 구리로 구성됐다. 이 금은 현재 온스당 가격으로는 약 33달러에 해당한다. 연구팀에 따르면, 이 기술의 에너지 비용이 회수 가능한 금의 가치에 비해 매우 낮은, 50분의 1에 불과하다고 한다. 공정을 대규모로 확장할 경우 상당한 경제적 이익을 가져올 수 있다. 현재 연구진은 변형 가능한 스펀지를 제작하기 위해 다른 단백질이 풍부한 부산물도 탐색중이다. 세계보건기구(WHO)에 따르면, 전자 폐기물은 전 세계에서 가장 빠르게 증가하는 고형 폐기물 중 하나로, 매년 수백만 대의 전자 기기가 폐기되고 있다. 이러한 폐기물은 적절히 처리되지 않을 경우 환경은 물론 인간 건강에도 해로울 수 있다. ETH 취리히 대학 연구팀의 활용 사례처럼 전자 폐기물 재활용을 촉진하는 것은 환경 보호와 자원 회수 측면에서 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.
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[신소재 신기술(8)]치즈 부산물로 폐전자제품에서 금 캐내기…획기적인 친환경 기술 개발
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신성에스티, 부산에 이차전지 생산 허브 구축
- 이차전지 분야의 선도 기업인 신성에스티가 부산에 생산 허브를 구축한다. 부산시는 4일 오후 부산시청에서 신성에스티와 국내 복귀 투자 양해각서를 체결한다고 발표했다. 양해 작서 체결식에는 박형준 부산시장, 안병두 신성에스티 대표이사, 구자천 신성델타테크 대표이사, 김기영 부산진해경제자유구역청장 등 양측 주요 인사들이 참석한다. 이차전지는 반복적으로 충전과 방전이 가능한 전지를 말한다. 한 번 사용한 후 버리는 1차전지와 달리, 전기를 공급하여 재사용할 수 있다는 장점이 있다. 2004년 설립된 신성에스티는 친환경 전기차 배터리와 에너지저장장치(ESS) 등 이차전지 부품 관련 전문 기술을 보유한 강소기업이다. 특히, 2016년 뿌리기술 전문기업 지정, 2020년 중소기업 기술혁신 대상 수상 등 기술력과 혁신경영 능력을 인정받아 코스닥 시장에도 상장됐다. 신성에스티는 올해 1월 1조7000억원 규모의 미국 수주를 계기로 내년부터 4년간 미국으로 수출할 이차전지 배터리 부품 물량을 납품하기 위해 중국의 생산 거점과 창원 본사를 부산으로 통합 이전할 계획이다. 이는 생산 효율성을 극대화하고 해외 시장 진출을 확대하기 위한 전략적 결정이다. 신성에스티는 부산 강서구 미음외국인투자지역에 463억원을 투자해 올해 연말까지 자동화 설비와 인증시스템을 갖춘 이차전지 스마트팩토리를 건립할 예정이다. 이는 최첨단 기술을 접목한 스마트 공장을 통해 생산성을 향상시키고 고품질 제품을 생산하기 위한 노력이다. 이 회사는 내년부터 부산 스마트팩토리에서 연간 1000억원 규모의 이차전지 배터리 부품을 양산할 계획이다. 이는 국내 이차전지 산업의 성장에 크게 기여할 것으로 기대된다. 신성에스티는 부산 공장 운영을 통해 관리, 구매, 생산, 품질 등 인력 60명을 지역에서 고용한다. 또한, 공장 착공부터 사업 운영까지 지역업체를 활용하여 일자리 창출과 지역경제 활성화에도 기여할 예정이다. 박형준 부산시장은 "미래차의 핵심 부품인 이차전지 분야에서 독자적인 전문 기술을 보유한 신성에스티가 국내 복귀를 부산으로 해 감사드린다"고 밝혔다. 또한, "강서구에 전기차 등 친환경차 관련 기업을 집중적으로 유치해 이차전지·모빌리티 기회발전특구로 지정해 미래 산업의 메카로 키워 나가겠다"고 말하며 신성에스티의 부산 투자를 통해 이차전지 산업 생태계를 구축하고 부산을 미래 산업의 중심지로 발전시키겠다는 의지를 드러냈다. 한편, 이차전지는 충전이 가능한 전지로서, 한 번 사용된 후에 충전하여 여러 번 사용할 수 있는 전지를 가리킨다. 이차전지는 일반적으로 리튬이나 니켈을 사용하여 만들어지며, 주로 휴대전화, 노트북, 전기 자동차(EV), 에너지저장장치(ESS) 등 다양한 다양한 분야에 사용되고 있다. 이차전지의 기본 원리는 충전 및 방전 사이클을 반복함으로써 전자를 이동시켜 전기 에너지를 저장하고 방출하는 것이다. 충전 시 전자가 양극으로 이동하고, 방전 시 전자가 음극으로 이동하여 전기 에너지를 공급한다. 가장 널리 사용되는 이차전지는 리튬이온배터리다. 리튬이온 배터리는 고에너지 밀도와 긴 수명을 제공하며, 충전 및 방전 과정에서도 상대적으로 적은 에너지를 소비한다. 이러한 특성으로 리튬이온 배터리는 모바일 기기부터 전기 자동차까지 다양한 용도에 사용되고 있다. 이차전지는 환경에 미치는 영향이 적고, 재사용이 가능하며, 재충전이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 제조 및 폐기 과정에서 발생하는 환경 문제와 전기화학적 안정성 등의 문제를 고려해야 한다. 최근 이차전지의 환경 문제 등을 해결하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
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- 산업
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신성에스티, 부산에 이차전지 생산 허브 구축
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LG엔솔·SK온, '인터배터리 2024'서 혁신 기술 대방출
- 한국 배터리 선도 기업 LG에너지솔루션과 SK온은 오는 3월 6일부터 8일까지 서울 강남구 코엑스에서 개최되는 국내 최대 규모의 배터리 전시회인 '인터배터리 2024'에 참가해 혁신적인 기술들을 선보일 예정이다. 올해 12회째인 인터배터리 2024는 산업통상자원부가 주최하고 한국배터리산업협회 등이 주관하는 산업 전시회로, 올해는 역대 최대 규모인 전 세계 18개국 579개 배터리 업체가 참가할 예정이다. 지난 2월 29일 한국배터리산업협회에 따르면 이번 행사에는 역대 최대 규모인 전 세계 18개국 579개 배터리 업체가 참여해 1896개의 부스를 운영할 예정이다. 또한 약 7만5000명의 참관객이 찾을 것으로 예상된다. 최신 배터리 관련 기술 및 정보를 공유하는 '더 배터리 콘퍼런스'와 전기차(EV) 산업 전시회인 'EV 트렌드 코리아' 등이 전시회 기간 동안 동시에 개최될 예정이다. 또한, 배터리 잡페어, 미국 전기차 배터리 포럼, 영국 배터리 산업·투자 세미나 등의 부대 행사도 마련되어 있다. LG에너지솔루션은 미드니켈 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리와 셀투팩(Cell to Pack) 기술을 전시하고, 삼성SDI는 '꿈의 배터리'로 불리는 전고체 배터리 개발 현황과 구체적 양산 계획을 소개할 예정이다. SK온은 저온 충전과 방전 성능을 개선한 LFP(리튬인산철) 배터리와 급속 충전 성능을 개선한 SF 배터리를 공개하며 다변화 전략 추진 상황을 공유한다. 포스코홀딩스는 리튬·니켈 상업화 원년을 기념하여 그룹 차원에서 전시회에 참여하여 이차전지 소재 전주기 가치사슬(밸류체인) 구축을 완성해가는 모습을 선보인다. 차세대 배터리를 비롯해 LFP와 에너지저장장치(ESS), 원통형 배터리 등 다양한 미래 배터리 기술을 한자리에서 확인할 수 있다는 점도 이번 전시회의 특징이다. 인공지능(AI) 기반 배터리 솔루션과 재활용·재사용 기술 등도 선보일 예정이다. 협회 측은 "원재료부터 소재, 장비·시스템, 배터리 제조, 재사용·재활용까지 배터리 산업 전체 밸류체인을 조망할 수 있을 것"이라고 설명했다. LG엔솔, 파우치형 셀투팩 기술 최초 공개 LG에너지솔루션은 3일 참가업체 중 최대 규모인 540㎡ 규모로 전시공간을 마련, 자체 개발한 파우치형 셀투팩(Cell to Pack·CTP) 기술을 최초로 공개한다고 밝혔다. 셀투팩 기술은 최근 전기차(EV) 배터리 시장에서 주목받는 첨단 팩 디자인으로, 기존 배터리 구성에서 모듈 단계를 제거하고 팩에 직접 셀을 조립하여 에너지 밀도를 향상시키고 배터리 무게와 비용을 절감하는 것이 특징이다. LG에너지솔루션이 개발한 파우치형 셀투팩은 파우치 셀의 가벼운 무게 특성을 유지하면서 팩 강성을 높이고 검증된 열 전달 방지 기술을 적용하여 안정성을 강화했다. 또한, 팩을 구성하는 부품을 줄이고 공정을 단순화하여 제조 원가를 절감하고 가격 경쟁력도 높였다. LG에너지솔루션은 IT 기기용 미드니켈 소형 파우치 셀을 최초로 공개한다. 또한, LG에너지솔루션의 셀, 모듈, 팩 및 배터리 관리 시스템(BMS)까지 적용된 일본 이스즈의 첫 전기 상용차도 국내에 처음 전시될 예정이다. LG에너지솔루션은 이번 전시회를 통해 배터리 제조를 넘어 고객에게 새로운 경험과 가치를 제공하는 배터리 관리 토탈 솔루션(BMTS) 사업을 소개한다. BMTS 사업은 기존 BMS를 더욱 고도화한 개념으로, BMS 서비스, 배터리별 특화된 안전 진단 및 상태 추정 소프트웨어, 클라우드 서비스, 미래형 모빌리티에 적합한 솔루션까지 배터리 전 생애주기 관리 서비스를 제공한다. LG에너지솔루션은 사내 독립 기업 AVEL의 재생 에너지 전력망 통합 관리 사업 등 신규 사업도 선보일 예정이다. LG에너지솔루션 측은 "인터배터리 2024는 미래를 이끌 혁신적인 제품과 기술을 통해 LG에너지솔루션의 압도적인 기술 리더십을 확인할 수 있는 기회"라고 밝혔다. 또한, "생생한 체험형 콘텐츠와 탁월한 전시 연출을 통해 차별화된 고객 가치를 경험할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. SK온, 어드밴스드 SF 배터리 등 급속충전 기술 첫선 SK온은 어드밴스드(Advanced) SF(Super Fast·급속충전) 배터리를 공개하는 등 진화된 급속충전 기술을 공개한다. SF 배터리는 SK온이 2021년 처음 공개한 하이니켈 배터리로, 18분 만에 셀 용량의 10%에서 80%까지 충전할 수 있다. 하이니켈 배터리는 고에너지 밀도와 긴 수명을 제공하는 리튬 이온 배터리의 한 종류다. 이 배터리는 니켈산화물(Ni(OH)₂) 양극과 리튬 양극을 사용해 작동한다. 하이니켈 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지고 있어서 휴대전화, 노트북, 전기 자동차 등 다양한 전자제품과 이동 수단에 널리 사용된다. 또한, 상대적으로 저렴하고 안정적인 충전/방전 성능을 가지고 있어서 널리 사용되고 있다. 이번에 선보일 어드밴스드 SF 배터리는 이보다 에너지 밀도는 9% 높이면서 급속충전 시간은 유지했다. 에너지 밀도가 높을수록 많은 에너지를 저장할 수 있어 1회 충전 시 주행거리가 길어진다. SK온은 특수 코팅공법을 통해 음극 저항을 획기적으로 낮추고, 음극 정렬 공법을 적용해 리튬이온 이동 경로를 단축했다. 급속충전 시간을 18분에서 15분으로 단축한 SF+ 배터리도 공개된다. SK온만의 이중 레이어 구조에 고용량 실리콘과 저저항 흑연을 배치해 리튬이온 이동 거리를 줄이고, 이동 속도는 늘었다. 저온 성능을 개선한 '윈터 프로(Winter Pro)' 리튬인산철(LFP) 배터리도 선보인다. 일반적으로 LFP 배터리는 저온(영하 20도)에서 주행 거리가 50∼70%로 급감하지만, 윈터 프로 LFP 배터리는 에너지 밀도를 19% 높이고도 저온에서 충전과 방전 용량을 기존 대비 각각 16%, 10% 높였다. SK온은 이번 전시에서 '성장 가속화'를 의미하는 '스피드 온(Speed On)'을 주제로 전시장을 구성하여, 차세대 배터리 기술과 다변화 전략을 선보인다. 핵심 기술로는 물을 사용하지 않는 친환경적인 비수세 공법을 기반으로 하는 SK온 하이니켈 배터리의 양극 활물질 제조 기술과 폼팩터 및 케미스트리(양극재·음극재 소재) 다변화 전략 등이 소개된다. 또한, 에너지 저장 장치(ESS)도 처음 공개될 예정이다. 이외에도 SK온 배터리가 탑재된 다양한 차량 미니어처, 실물 차량 등의 전시를 통해 방문객들에게 시각적 경험을 제공한다. SK온 관계자는 "이번 전시를 통해 SK온의 세계 최고 수준의 연구개발 역량을 직접 체험할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 또한, "앞으로도 끊임없는 혁신 기술 개발과 포트폴리오 다변화를 통해 다양한 고객 요구에 부응할 것"이라고 강조했다. 박태성 협회 상근부회장은 "이번 전시회는 불확실한 대외 환경 속에서 K-배터리의 경쟁력을 강화하고 새로운 도약을 위한 발판이 될 것"이라고 밝혔다. 또한, "최신 기술과 시장 정보 공유, 업계 전문가 네트워킹 기회 제공을 통해 글로벌 배터리 산업 발전에 기여하는 플랫폼으로 자리매김할 것"이라고 기대감을 표했다.
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LG엔솔·SK온, '인터배터리 2024'서 혁신 기술 대방출
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[신소재 신기술(5)] 미국 스타트업 H2MOF, 상온 수소 저장 솔루션 개발
- 캘리포니아 스타트업이 인공지능(AI)을 활용해 상온 수소 저장 솔루션을 개발했다. 세계 각지에서 전 세계 수소 생산 능력 확대를 위한 투자가 이루어지고 있다. 특히 탄소 배출 없는 재생 에너지 사용을 통해 생산되는 녹색 수소에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 수소 활용의 주요한 어려움 중 하나는 저장 과정에 있다. 수소는 기체 또는 액체 상태로 저장할 수 있으며, 기존 저장 방법에는 많은 문제점들이 있다. 미국 과학 기술 전문매체 오일프라이스는 지난 24일(현지시간) 캘리포니아 스타트업 H2MOF가 AI와 첨단 연구를 활용하여 효율적인 상온 수소 저장 솔루션을 개발함으로써 다양한 산업에 혁신을 불러일으키고 있다고 전했다. 대표적인 수소 저장 기술 수소 저장 기술의 발전은 수소 및 연료전지 기술의 발전에 필수적이다. 수소는 모든 연료 중에서 질량당 에너지 밀도가 가장 높지만, 이를 연료나 가스로서 효율적으로 활용하기 위해서는 고도의 저장 기술이 요구된다. 먼저 압축 수소 저장은 현재 가장 널리 사용되는 수소 저장 방식 중 하나다. 이 방식은 수소를 높은 압력에서 저장하는 방법으로, 주로 수소 연료 전지 차량에 적용되고 있다. 액체 수소 저장 기술은 수소를 극저온에서 액화하여 저장하는 방식이다. 이 기술은 높은 에너지 밀도를 가지며 우주항공 분야 등에서 활용된다. 고체 수소 저장 기술은 금속 수소화물, 화학 수소 저장 매체 등을 활용하여 수소를 고체 형태로 저장하는 방법이다. 이 기술은 상대적으로 낮은 압력과 온도에서 수소를 저장할 수 있어 안전성이 높고, 수소 탱크의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다. 미국에서는 수소 및 연료전지 기술 사무소(HFTO)가 바이든 행정부의 2022 인플레이션 감축법(IRA)으로부터 자금을 지원 받아 수소 저장 시스템 기술 발전을 위한 연구 개발 활동을 진행하고 있다. 현재까지 수소 저장 기술 개발은 다양한 도전으로 인해 진전이 더디게 이루어지고 있다. 수소 저장 기술의 중요성 수소 연료 셀 기술 발전을 위해서는 효과적인 수소 저장 기술 개발이 필수적이다. 수소는 단위 질량당 가장 높은 에너지를 가지고 있지만, 에너지 손실 없이 연료를 효과적으로 활용하기 위해서는 첨단 저장 기술이 필요하다. 앞서 밝혔듯이 수소는 기체 또는 액체로 저장할 수 있다. 기체 상태에서는 고압 탱크에 저장할 수 있고, 액체 상태에서는 기체로 다시 끓는 것을 방지하기 위해 극저온(약 -252.8°C)에 저장할 수 있다. 또한 흡수 과정을 통해 고체 물질에 저장할 수도 있다. 그러나 실제 사용을 위한 수소 저장과 관련된 몇 가지 과제가 있다. 예를 들어, 현재 수소를 사용하는 운송수단은 장거리 이동에 필요한 대량의 압축 연료를 저장할 수 없다. 또한 현재의 저장 기술은 매우 비효율적이어서 이 과정에서 많은 양의 에너지가 손실된다. 상온 수소 저장 기술 2021년 설립된 캘리포니아의 스타트업 H2MOF는 이러한 문제를 해결한 상온 수소 저장이라는 혁신적인 수소 저장 기술을 개발했다고 발표했다. 이 기술은 고압 또는 저온을 사용하지 않고 압축 상태의 수소를 저온에서 안정적으로 저장하는 것을 목표로 하고 있다. 상용화에 성공한다면 차량 연료 공급 등 다양한 분야에서 수소를 실온 보관할 수 있게 된다. H2MOF는 인공지능과 컴퓨터 생성 모델을 활용하여 연구 속도를 가속화했다. 이 회사는 수소를 녹색 전환의 핵심 기술로 보고 있으며, 전기와 달리 수소는 산업 운영, 조리 및 난방과 같은 분야에서 연료로 사용될 수 있다고 강조했다. 또한 실온 저장 수소는 대용량 전지를 필요로 하는 선박이나 항공기와 같은 대형 운송 수단의 전기 동력 대체에도 사용될 것으로 기대된다. H2MOF 기술은 친환경 에너지원으로서 수소 활용을 확대하고 탄소 배출 감소에 기여할 것으로 보인다. 또한, 수소 연료 셀 자동차 보급을 촉진하고 새로운 에너지 시장을 창출할 수 있다. 그러나 H2MOF만이 유일한 수소 저장 혁신 사례는 아니다. 2023년 네덜란드의 에인트호벤 공과대학 학생 그룹은 철 펠렛(작은 철구)을 이용한 수소 저장 방법을 제안했다. 연구팀은 이를 실현하기 위해 스팀 다리미 공정을 개발했다. 이 방법은 수소와 철 산화물을 생성하는 증기 철 공정을 기반으로 한다. 생성된 철 산화물은 다시 수소와 결합하여 철로 재생되고, 이 과정을 통해 수소를 반복적으로 저장 및 방출할 수 있다. 현재 수소 저장 기술은 아직 초기 개발 단계에 있으며, 실제 산업 규모로 적용하기 위한 과제들이 남아 있다. 하지만 전 세계적인 투자 및 연구 개발 활동을 통해 수소 활용의 장애물을 극복하고 미래 에너지 전환에 기여할 것으로 기대된다. 2016년 노벨 화학상 수상자이자 H2MOF의 공동 설립자인 프레이저 스토다트는 상온 수소 저장 기술에 대해 "내가 아는 한 수소 생산은 이미 해결된 문제"라고 말했다. 그는 "수소를 생산할 수 있는 효율적인 방법은 충분히 많다. 남은 큰 과제는 저압과 상온에서 많은 양을 저장하는 방식으로 수소를 저장하는 것이다"라면서 "어떤 식으로든 우리는 당연히 거기에 도달할 것이라고 확신한다"라고 말했다.
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[신소재 신기술(5)] 미국 스타트업 H2MOF, 상온 수소 저장 솔루션 개발
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한화오션, 3년만에 초대형 원유운반선 2척 수주
- 한화오션이 3년만에 초대형 원유운반선 2척을 수주했다. 한화오션은 23일 오세아니아 지역 선주로부터 초대형 원유운반선(VLCC) 2척을 3420억원에 수주했다고 밝혔다. 이는 2008년 세계금융위기 이후 16년만의 최고가다. 한화오션이 초대형 원유운반선을 수주한 것은 2021년 이후 3년만에 처음이다. 이는 지속적인 고수익 제품위주의 선별 수주전략으로 이룬 성과로 평가된다. 이들 선박은 거제사업장에서 건조돼 2026년 상·하반기 각각 1척씩 선주측에 인도될 예정이다. 또한 이번 계약에는 추가로 계약할 수 있는 옵션이 포함돼 있어 향후 추가 수주도 기대된다. 이 선박은 한화오션이 개발한 각종 연료 저감 장치와 최적화된 선형을 적용해 탄소배출량을 최소화한 친환경 원유운반선이다. 한화오션 관계자는 "오랜 기간 축적되어 온 차별화된 VLCC 기술력과 건조 경험 그리고 선도적 친환경기술 적용을 바탕으로 지속적인 수익성 위주의 선별수주 전략을 추진하고 있다"며 "이를 통해 경영 정상화에 최선을 다하겠다"고 말했다. 초대형 원유운반선은 2022년 3척이 발주됐지만 2023년 18척이 발주되는 등 시황이 조금씩 살아나고 있다. 뿐만 아니라 전세계적으로 건조중인 수주 잔량도 23척 밖에 되지 않는다. 이 분야에서 압도적인 경쟁력과 건조실적을 보유한 한화오션의 수혜가 앞으로 기대되는 상황이다. 한화오션은 현재 전세계에서 운항중인 925척의 초대형 원유운반선 중 가장 많은 185척을 건조했다. 최근 세계적인 조선해운 리서치 기관인 클락슨사가 집계한 신조선가 기준을 보면 초대형 원유운반선의 선가는 2021년 이후 3년동안 무려 40% 이상 상승했다. 초대형 원유운반선이 LNG운반선, 암모니아운반선과 더불어 새로운 고수익 선종으로 떠오르고 있다. 한화오션은 올해 초대형 원유운반선 2척과 초대형 암모니아운반선 2척 등 총 4척 약 5억1000만 달러 상당의 선박을 수주했다.
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한화오션, 3년만에 초대형 원유운반선 2척 수주
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산의 침식 속도 '가속화'⋯인간 활동이 주범
- 인간 활동이 기후 변화보다 더 빠르게 산의 침식을 가속화하고 있다는 연구 결과가 발표됐다. 프랑스 매체 푸투라(FUTURA)는 지난 17일(현지시간) 최근 연구를 인용해 마지막 빙하기 이후 약 1만 년간의 기간 동안 산의 침식 속도가 인간 활동이 본격적으로 시작된 후 2배에서 4배까지 급격히 증가했다고 보도했다. 이러한 침식 속도의 증가는 주로 농업, 산림 벌채, 광업, 도시화 등 인간의 개입이 주된 원인으로 지목됐다. 연구진은 이와 같은 침식 속도의 상승이 토양의 손실, 홍수, 산사태 등 다양한 문제를 일으킬 수 있음을 지적하며, 이를 완화하기 위한 지속 가능한 토지 관리 방안의 필요성을 강조했다. 인간이 자연 과정에 미치는 영향이 지대한 현재 시대를 '인류세(Anthropocene)'라고 부른다. 이는 산업 혁명 이후로 시작된 새로운 지질 시대 개념으로 크뤼천에 의해 2000년에 제안됐다. 새로운 연구 결과에 따르면, 인류세가 시작된 시기는 수천 년 전으로 거슬러 올라갈 수 있음이 밝혀졌다. 지구의 지형 변화는 두 주요 원인, 즉 판 구조론적 움직임과 침식 과정에 의해 주도되어 왔다. 기후 변화는 바람, 비, 얼음, 그리고 온도의 변화를 통해 지형을 조형하는 중요한 요소임에 틀림없지만, 수천 년 전부터 인간의 등장은 지형 변화에 새로운 동력을 부여했다. 인간 활동이 지구 환경에 끼치는 영향은 오염, 생태계의 파괴, 그리고 극심한 토양 침식 등 다양하며, 우리가 살고 있는 이 지구 어디에서나 인간의 영향을 목격할 수 있다. 특히, 인간에 의한 침식은 평야 지역에서조차 기후 변화로 인한 침식보다 훨씬 더 중대한 문제로 드러나고 있다. 산악 지역에서는 이러한 현상이 더욱 두드러진다. 최근 연구는 산악 지역에서 인간 활동에 의한 침식이 기후 변화에 의한 침식보다 훨씬 심각한 수준임을 밝혀졌다. 산악 지역에서 침식이 가속화되는 현상은 산림 벌채, 농업 활동, 도시화 및 인프라 구축, 그리고 기후 변화와 같은 다양한 요인들로 인해 발생하고 있다. 이러한 침식은 생물 다양성의 감소, 토양의 비옥도 저하, 산사태 및 홍수의 증가와 같은 여러 부정적인 결과를 초래하며, 이는 도로, 다리, 건물과 같은 인프라에도 심각한 손상을 입힐 수 있다. 산악 지역은 그 특성상 강한 기후 변화의 영향을 받으며, 동결-해동 작용과 가파른 경사로 인해 토양 침식이 특히 심각한 지역 중 하나다. 과거에는 이러한 침식 현상이 주로 기후 변화에 의한 것으로 여겨졌으나, 현재는 인간 활동이 중요한 역할을 하고 있음이 명백해졌다. 최근 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 학술지에 발표된 연구에 따르면, 인간의 활동이 기후 변화보다도 더 강력한 영향을 지구에 미치고 있다. 프랑스 국립과학연구센터(CNRS) 소속 연구자들은 알프스 지역에 위치한 가장 큰 자연 호수 중 하나인 부르제 호수의 호수 바닥에 쌓인 퇴적물을 분석했다. 이 분석을 통해 지난 3800년 동안 인간 활동에 의해 발생한 침식이 기후 변화로 인한 침식보다 훨씬 더 심각한 것으로 나타났다. 특히, 청동기 시대와 농업이 번성했던 중세 시대, 그리고 20세기 이후 고지대에서 이루어진 목축 활동이 고산 지역의 토양 침식에 크게 기여한 주요 원인으로 지목됐다. 이전에는 인간이 환경에 미치는 영향이 산업 혁명과 함께 시작된 새로운 지질학적 시대로 간주되어 왔다. 그러나 이 최신 연구는 인간 활동이 환경에 미치는 영향이 훨씬 더 오래전, 즉 선사시대에까지 거슬러 올라갈 수 있음을 제시하며, 이는 우리가 인간과 환경의 상호작용을 이해하는 방식에 대한 재고를 요구했다. 산악 지역의 침식 문제를 해결하기 위해서는 다양한 조치가 필요하다. 이에는 산림의 보호와 재조림 활동을 강화하고, 지속 가능한 농업 관행을 도입하는 것뿐만 아니라, 친환경적인 도시 개발 방식을 채택하여 기후 변화에 따른 침식을 줄이는 노력이 포함된다. 산악 지역에서 인간 활동에 의한 침식은 심각한 문제로, 이에 대처하기 위해서는 개인, 커뮤니티, 정부 등 모든 수준에서의 적극적인 참여와 협력이 필수적이다. 이는 지역적인 문제를 넘어서 전 세계적인 관심과 행동을 요구하는 중대한 과제다.
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산의 침식 속도 '가속화'⋯인간 활동이 주범
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[퓨처 Eyes(23)] 콘크리트보다 강하고 환경친화적인 차세대 건축자재 '페록'
- 기존 콘크리트보다 5배 강하고 이산화탄소(CO₂)를 흡수하는 환경친화적인 건축 자재 페록이 개발됐다. 콘크리트가 건축 자재로 사용되기 시작한 시기는 고대 로마 시대로 거슬러 올라간다. 로마인들은 기원전 3세기경부터 콘크리트를 사용하기 시작했으며, 이를 활용해 수많은 건축물, 교량, 도로 등을 건설했다. 로마 콘크리트는 화산재와 석회석을 혼합한 것으로, 현대 콘크리트의 전신이라 할 수 있다. 그 당시에 건설된 많은 구조물들이 오늘날까지도 남아 있어 그 내구성을 입증하고 있다. 미국 애리조나 대학에서 개발된 '페록(Ferrock)'이라는 새로운 건축 자재가 과학 저널을 통해 최근 또 다시 주목받고 있다. '페록(Ferrock)'은 '철'과 '돌'이 결합된 용어다. 시멘트 대용품으로 사용되는 친환경 건축 자재인 페록은 주로 폐철강 분진과 유리 분쇄물에서 나온 실리카 등 재활용 재료로 생산된다. 철강 분진은 이산화탄소와 반응해 탄산철을 생성하고, 이것이 응고되면 페록이 된다. 미국 매체 쿨다운(TCD)에 따르면 페록은 기존 콘크리트보다 강하면서 환경친화적이라는 특징을 지니고 있어 건물이나 인프라 구조물 설계에 혁신을 가져올 수 있다는 평가를 받고 있다. 강철 분진과 실리카의 혼합물을 철암 및 물과 혼합하고 고농도의 이산화탄소에 노출시키면 페록 경화 과정이 진행된다. 페록의 강도는 일반 포틀랜드 시멘트로 만든 콘크리트의 5배에 달한다. 또한 기존 콘크리트에 비해 더 유연하다. 균열 없이 움직임과 압력을 견디는 페록은 콘크리트에 비해 지진에 의한 압축 하중을 더 많이 견딘다. 일반적으로 페록 강도는 34.5 Mpa(메가파스칼)에서 48 Mpa 사이이며 일부 페록 테스트에서는 69 Mpa에 도달했다. 갓 만들어진 페록은 빠르게 굳으며 최대 강도에 도달하는 데 약 1주일이 걸린다. 페록의 개발은 10여 년 전, 데이비드 스톤 박사 연구원이 시멘트 대체재 개발 대회에서 폐철강 분진을 사용해 우승하면서 시작됐다. 2013년 특허를 획득한 스톤 박사는 '아이언쉘(Iron Shell)' 회사를 설립해 페록 상용화에 나섰다. 스톤 박사는 "실험실에서의 우연한 발견에서 시작됐다"라고 말했다. 보다 지속 가능한 건축 산업 혁신은 짚을 포함한 모든 종류의 재료를 사용하는 전 세계 연구자들의 관심사다. 폐 철강도 바로 여기에 속한다. 건설업계 전문지 사이언스다이렉트(ScienceDirect)에 따르면 페록은 기존 콘크리트보다 압축 강도 13.5%, 인장 강도 20%, 휨 강도 18%가 강하다. 또한 주재료인 철강 분진과 유리 분말을 포함해 페록 제조 과정에 사용되는 재료의 95%는 재활용 재료로 이루어져 비용 효율이 높은 것으로 알려졌다. 아울러 경화 과정에서 특별한 화학 반응을 통해 대기 중 이산화탄소를 흡수해 오염을 줄이는 효과도 있다. 전 세계 시멘트 연간 생산량은 40억 톤이며, 제조 과정에서 지구 대기 오염의 8%를 차지한다고 로이터통신은 전했다. 현재 공개된 페록 사진은 벽돌 모양의 슬라브와 굳어서 벽을 형성하는 슬러리 형태를 보여준다. 보고서는 폐철강 확보 등 과제가 아직 남아있지만 소규모 프로젝트부터 적용 가능하다고 전했다. 페록 외에도 콘크리트보다 더 강한 신소재에 대한 연구는 다양한 분야에서 활발히 이루어지고 있다. 그래핀이나 탄소 나노튜브, 고성능 폴리머,금속 매트릭스 복합 재료 등의 신소재들은 건축, 항공, 자동차 등 여러 산업에서의 응용 가능성을 탐색하고 있다. 먼저 그래핀은 탄소 원자가 2차원 평면상에서 벌집 모양의 격자를 이루는 형태로, 강철보다 약 100배 강하면서도 매우 가벼운 물질이다. 그래핀은 높은 전도성, 유연성, 투명성을 가지며, 이러한 특성으로 인해 전자기기, 에너지 저장 장치, 심지어 건축재료에 이르기까지 광범위한 응용이 기대되고 있다. 탄소 나노튜브(Carbon Nanotubes, CNTs)는 그래핀을 원통형으로 말아 만든 나노스케일의 튜브 형태로, 뛰어난 인장 강도와 탄성 모듈러스를 가지고 있다. 이러한 속성으로 탄소 나노튜브는 항공우주, 군사, 스포츠 용품 등의 고성능 재료에 유용하게 활용될 수 있다. 고성능 폴리머 등 여러 고분자 재료들은 새로운 제조 기술과 결합해 콘크리트보다 훨씬 강하면서도 가벼운 신소재를 만드는 데 사용된다. 이들은 높은 내구성, 우수한 열 저항성 및 화학 저항성을 제공한다. 금속 매트릭스 복합재료(Metal Matrix Composites, MMCs)는 금속을 기반으로 해 다른 금속이나 비금속 재료를 강화재로 추가하여 제작된다. 이러한 복합재료는 원래 금속의 좋은 성질에 강화재의 특성을 더해, 더 높은 강도와 경도, 개선된 내구성을 제공한다. 그밖에 세라믹 매트릭스 복합재료(Ceramic Matrix Composites, CMCs)는 세라믹을 기반으로 하며, 강화재로 탄소 나노튜브나 그래핀 같은 나노물질을 사용할 수 있다. 이들은 높은 온도에서의 안정성, 낮은 밀도, 뛰어난 내마모성 등을 제공한다. 이러한 신소재들은 각각의 독특한 특성으로 인해 콘크리트와 같은 전통적인 건축 재료를 대체하거나, 그 성능을 크게 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 연구와 개발이 계속됨에 따라, 페록과 그래핀 등 신소재들의 생산 비용이 절감되고, 더 넓은 적용 범위와 함께 실용화될 것으로 기대된다.
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[퓨처 Eyes(23)] 콘크리트보다 강하고 환경친화적인 차세대 건축자재 '페록'
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커피 찌꺼기, 모기 퇴치·친환경 활용 꿀팁
- 커피 찌꺼기는 모기 퇴치뿐만 아니라 주방 세제 등 다양한 용도로 사용할 수 있다. 갓 내린 커피의 향은 많은 사람들에게 안락함과 에너지를 전하는 신호로 여겨진다. 뿐만 아니라 사용한 커피 찌꺼기를 냉장고나 신발장에 넣으면 냄새와 습도를 흡수해 준다. 더불어 은은한 커피 향이 퍼져서 쾌적한 분위기를 조성할 수 있다. 미국 온라인 매체 하우스다이제스트(housedigest)는 커피 찌꺼기를 차고에서 활용하는 것이 놀라울 정도로 유용한 방법이 될 수 있다고 소개했다. 이 매체는 커피 찌꺼기가 악취 제거에 도움을 주는 것 뿐만 아니라 차고에 모기가 모이는 것을 방지하는 데도 효과적이라고 설명했다. 차고는 배기 가스, 잔류 페인트, 자동차 냄새 등으로 인해 퀴퀴하거나 불쾌한 냄새가 나는 공간일 수 있다. 이때 커피 찌꺼기는 자연의 방향제 역할을 하여 악취를 흡수하고 중화시킨다. 찌꺼기의 다공성 구조는 스펀지처럼 작용하여 원치 않는 냄새를 흡수하고 중화시킨다는 것. 또한 카페인에서 나오는 질소는 불쾌한 냄새를 흡수하는 데 도움이 된다. 더 나은 향기 분배를 위해서는 통풍구 아래에 커피 찌꺼기를 놓으면 좋다. 모기 퇴치 효과 커피 찌꺼기가 모기 퇴치에 효과적일 수 있다는 의견이 있다. 강한 향이 있는 커피 찌꺼기는 모기들이 싫어하는 냄새로 알려져 있다. 커피 찌꺼기 특유의 톡 쏘는 향이 모기를 막아줄 수 있다는 증거가 있다. 카페인, 산, 그리고 다른 화합물들의 조합은 모기가 싫어하는 냄새를 형성해 커피 찌꺼기가 있는 장소로 모기가 못 오게 만들거나, 모기가 해당 장소에 알을 낳을 가능성을 줄일 수 있다. 이러한 특성은 또한 차고에서 민달팽이, 말벌, 벼룩, 그리고 개미를 퇴치하는 데 도움을 줄 수 있다. 커피 찌꺼기가 모기 퇴치에 효과적인 또 다른 방법은 사람의 냄새를 가리는 특성이 있다. 모기는 인간이 내뿜는 특정 냄새에 끌리며, 커피 찌꺼기는 이러한 냄새를 가리는 데 도움이 되어 모기가 사람을 찾는 것을 더 어렵게 만들 수 있다. 중요한 점은 '신선도' 차고에서 커피 찌꺼기를 사용할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 사항이 있다. 그 중에서도 가장 중요한 것은 신선함이다. 최대의 효과를 얻기 위해서는 최근에 양조한 찌꺼기를 선택해 건조해야 한다. 오래된 것이나 축축한 커피 찌꺼기는 효능을 잃고 냄새 흡수나 해충 억제력이 거의 없다. 최악의 경우 곰팡이 포자가 자라도록 조장할 수 있다. 갓 양조하고 말린 커피 찌꺼기를 사용하거나 모기를 멀리하기 위해 찌꺼기를 태우는 것이 더 좋다. 더 큰 효과를 얻기 위해 팬에 넣고 가볍게 구워 더 많은 향을 내고, 그 다음에 입구와 안뜰 주변에 커피 찌꺼기 그릇을 놓아두면 곤충이 들어오는 것을 막을 수 있다. 커피 찌꺼기 스프레이를 만들 수도 있다. 사용한 커피 찌꺼기를 물에 넣고 끓여서 혼합물을 식힌 다음 액체를 스프레이 병에 걸러낸다. 일시적인 보호를 위해 피부나 옷에 뿌릴 수 있다. 커피 찌꺼기 스프레이를 만들 수도 있다. 사용한 커피 찌꺼기를 물에 넣고 끓여서 혼합물을 식힌 다음 액체만 걸러 스프레이 병에 넣는다. 이를 피부나 옷에 뿌리면 일시적으로 보호 효과를 낸다. 사용한 찌꺼기는 퇴비통이나 일반 쓰레기통에 버리는 것이 좋다. 배수구에 버리면 배수관을 막을 수 있어서 주의해야 한다. 이외에도 커피 찌꺼기는 훌륭한 천연 비료로 활용될 수 있다. 커피 찌꺼기에는 식물 성장에 필요한 질소, 칼륨, 인 등의 영양분이 풍부하며, 토양에 섞어주면 토양의 질을 개선하고 식물의 성장을 돕는 데 기여할 수 있다. 또한 세안 시에 사용하면 스크럽 효과를 주어 피부의 노폐물을 제거하고 혈액 순환을 촉진하는 데 도움이 된다. 특히 주방에서 설거지를 위한 세제로 사용할 때 거친 질감이 기름과 음식물 찌꺼기를 효과적으로 제거해 준다.
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커피 찌꺼기, 모기 퇴치·친환경 활용 꿀팁
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