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폴란드 스타트업 '네보모', 자기부상열차 개발 성공
- 폴란드 기반 스타트업 '네보모(Nevomo)'가 역사상 처음으로 레일 위에서 마찰 없이 움직이는 자기부상열차를 선보였다. 이 기술은 원래 하이퍼루프(Hyperloop)를 개발하는 중에서 생겨난 것으로 알려졌다. 독일 IT 전문 매체 '골렘(golem.de)'은 "네보모가 기존 철도 노선 위에서 열차가 떠있게 하는 '맥레일(Magrail)' 기술을 성공적으로 시연했다"고 보도했다. 이 시연은 폴란드 남동부 노와 사르지나(Nowa Sarzyna)의 실험 노선에서 진행됐다. 실험에서는 원래 6m 길이와 2톤 무게의 차량이 레일 위를 달리던 것을 70km/h의 속도로 약 2cm 높이에서 떠서 움직이게 했다. 맥레일 기술은 열차가 최대 550km/h 속도로 달릴 수 있으며, 전체 시스템은 자석 기반으로 에너지 효율이 높다. 그러나 이를 실현하기 위해서는 레일의 중앙과 양쪽에 추가적인 설치 작업이 필요하다. 1km 당 설치 비용은 약 500만 유로(약 71억원)로 추정된다. 이러한 발전에 따라, 여러 철도 회사들이 네보모의 기술에 주목하고 있다. 특히 올해 초 네보모는 프랑스 최대 철도 회사인 SNCF와 협력 계약을 체결하기도 했다. 네보모의 프셰멕 벤 패척(Przemek Ben Paczek) 대표는 "철도 역사상 차량이 기존 레일 위에서 마찰 없이 움직인 것은 이번이 처음"이라며, 이 기술이 현실적인 해결책으로 작동할 것임을 강조했다.
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- 산업
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폴란드 스타트업 '네보모', 자기부상열차 개발 성공
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영국 반도체 기업 '암(Arm)' 공모가, 최상단 51달러로 확정
- 미국 IPO(기업공개) 시장에서 올해 최대 관심을 받는 영국의 반도체 설계 전문 기업 '암(Arm)'의 공모가가 투자자들의 높은 관심을 받아 희망 공모가 범위의 최상단, 주당 51달러로 결정됐다. 연합뉴스가 보도한 미국 월스트리트저널(WSJ) 등 여러 외신에 따르면 13일 현지시간, Arm은 최종적으로 주당 51달러의 공모가격으로 결정했다. 이전에 Arm은 증권신고서에서 주당 47달러에서 51달러 사이의 희망 공모가 범위를 알렸다. 상장을 앞둔 Arm에 대한 투자자들의 강력한 수요가 이번 공모가격 결정에 큰 영향을 미친 것으로 보인다. 세계 최대 반도체 위탁생산 기업인 대만 TSMC는 Arm의 기업공개(IPO)에 최대 1억 달러(약 1327억 원)를 투자하겠다고 밝혔다. WSJ은 Arm의 공모가가 주당 51달러로 결정될 경우 회사의 전체 가치는 대략 545억달러(72조4000억원)에 이를 것으로 추산했다. 이는 지난달 소프트뱅크가 비전펀드로부터 Arm의 지분을 인수할 때 평가된 640억 달러보다는 적으나, 이전에 엔비디아에 판매될 때의 400억 달러나 시장 예상치인 450억~500억 달러보다는 큰 액수다. 현재 Arm의 모든 지분을 소유하고 있는 소프트뱅크는 이번 IPO를 통해 자사 지분의 약 10%를 매각해 약 50억 달러를 조달할 예정이다. 최근 Arm의 매출이 정체된 것과 중국 시장의 위험 요소에 대한 우려가 있음에도 불구하고, 인공지능(AI) 시장의 확장으로 매출 성장을 기대하고 있다. 한편, 소프트뱅크는 2016년 손정의 회장의 지휘 아래 Arm을 320억달러(약 42조6000억원)에 인수했다. 1990년 설립된 Arm은 반도체 설계 분야에서 세계적인 리더로, 주로 프로세서 아키텍처와 IP(Intellectual Property) 설계를 제공하는 기업이다. Arm은 실제 반도체를 직접 제조하지 않는다. 대신, 설계한 프로세서 아키텍처와 기술을 다른 기업들에 라이선스 형태로 제공하며, 이 기업들은 이를 바탕으로 실제 칩을 제조한다. Arm 프로세서는 에너지 효율이 뛰어나기로 알려져 있다. 이러한 특성 덕분에 배터리를 사용하는 모바일 장치에 많이 사용된다. 현대의 대부분의 스마트폰은 Arm 기반 프로세서를 사용하고 있으며, IoT(사물 인터넷)과 클라우드 컴퓨팅 시장의 확대와 함께 그 중요성이 계속해서 늘어나고 있다.
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- IT/바이오
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영국 반도체 기업 '암(Arm)' 공모가, 최상단 51달러로 확정
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눈물로 충전하는 '스마트 렌즈 배터리' 개발
- 눈물로 작동하는 스마트 콘택트 렌즈가 개발됐다. 프랑스 매체 위진누벨(L`USINENOUVELLE)은 싱가포르의 난양 공과대학(Nanyang Technological University)의 연구팀은 지난 9월 초 눈물로 충전되는 배터리를 개발했다고 전했다. 이 스마트 콘택트 렌즈는 눈물을 이용하여 12시간 동안 작동 가능하다. 사용자의 안구 내에 있는 눈물만으로도 배터리를 충전하는 이 기술은 기존 렌즈와 같이 눈에 장착하여 다양한 정보를 제공한다. 이 기술의 도입으로 이메일 확인, 소셜 미디어 접근, 건강 모니터링, 시력 보정 등 다양한 기능이 눈 앞에서 가능해질 전망이다. 물론, 안전한 배터리 개발이 주요 과제로 거론되어 왔으나, 난양 공과대학의 연구팀은 혁신 기술을 통해 스마트 콘택트 렌즈의 보급이 한층 가까와졌다. 특히, 이번에 공개된 배터리는 두께가 0.5mm에 불과한 유연한 형태로, 솔루션 식염수에 담가놓기만 해도 충전이 가능하다. 눈물의 나트륨 및 포타슘 이온이 배터리의 포도당 기반 코팅과 반응하여 전기를 생성하는 원리로 작동한다. 눈물을 흘리기 위해 '타이타닉'과 같은 슬픈 영화를 볼 필요 없이, 평소의 눈물만으로도 이 배터리를 충전하는 데 문제가 없다고 연구진은 밝혔다. 과학자들의 연구 결과를 토대로, 이 배터리는 45 마이크로암페어(μA)의 전류와 201 마이크로와트(mW)의 최대 출력을 제공할 수 있어, 스마트 콘택트 렌즈의 12시간 연속 작동이 가능하다. 그러나, 이 기술의 충전 및 방전 주기는 200회로, 기존 리튬 배터리의 300~500회와 비교할 때 상대적으로 낮다. 리석우(Seok Woo Lee) 난양 공과대학 교수는 "우리 방식은 포도당과 물을 활용하여 전기를 발생시키는데, 이는 인간과 환경에 해가 없다"고 설명했다. 이러한 연구 성과를 바탕으로 난양대 연구팀은 스마트 콘택트 렌즈 제조사들에게 배터리 테스트를 제안할 계획이다. 이 기술의 도입은 스마트 콘택트 렌즈 개발의 속도를 더욱 높일 것으로 전망된다.
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- 산업
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눈물로 충전하는 '스마트 렌즈 배터리' 개발
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[퓨처 Eyes(3)] 양자 컴퓨터, AI·챗GPT보다 더 큰 기술 혁신 온다
- 미래 기술에서 양자 컴퓨터를 빼고 이야기할 수 없다. 양자 컴퓨터는 독특한 도전과제를 제시하고 전례 없는 연산 능력을 약속하는 최첨단 기술이다. 양자 컴퓨터는 양자역학의 원리를 이용하여 작동한다. 이진 논리(0과 1)와 순차적 계산으로 작동하는 기존 컴퓨터와 달리, 양자 컴퓨터는 무한한 수의 가능한 결과를 나타낼 수 있는 양자 비트, 즉 '큐비트(qubit)'라는 정보 단위를 사용해 계산을 수행한다. 이를 통해 양자 컴퓨터는 양자역학의 확률적 특성을 활용하여 엄청난 수의 계산을 동시에 수행할 수 있다. 인공지능(AI) 챗 GPT보다 더 큰 기술혁신을 몰고 올 것으로 기대되는 양자 컴퓨터의 장점은 첫째, 기존 컴퓨터보다 어떤 작업도 더 빠르게 수행할 수 있다. 양자 컴퓨터에서는 원자가 기존 컴퓨터보다 더 빠르게 움직이기 때문이다. 둘째, 높은 수준의 정밀도로 국가 보안 및 메가데이터 처리에 적합하다. 셋째, 에너지 낭비가 적다. 양자 컴퓨터는 아직 초기 단계에 있지만 암호화부터 신약 개발에 이르기까지 다양한 분야에 혁신을 가져올 잠재력을 가지고 있다. 양자 컴퓨터를 사용하면 부작용이 적고 더 효과적인 신약을 개발할 수 있다. 또한 IT 보안의 주요 도전 과제이기도 하다. 연구자와 기술 기업은 양자 컴퓨터의 성능을 견딜 수 있는 새로운 암호화 방법을 모색해야 한다. 여기에는 새로운 암호화 알고리즘을 개발하거나 양자역학의 원리를 사용하여 '양자 암호화'로 알려진 것을 만드는 게 포함될 수 있다. 프랑스 일간 경제지 라 트리뷘(LATRIBUNE)에 따르면 2030년까지 2000~5000대의 양자 컴퓨터가 작동할 것으로 보인다. 이 매체는 양자 컴퓨터 퍼즐에는 많은 조각이 있기 때문에 가장 복잡한 문제를 처리하는 데 필요한 하드웨어와 소프트웨어는 2035년 이후에나 존재할 수 있다고 전망했다. 또 대부분의 기업은 2035년까지 양자 컴퓨터를 통해 상당한 가치를 창출할 수 없겠지만, 일부 기업은 향후 5년 동안 이득을 볼 수 있을 것으로 내다봤다. 양자 컴퓨터 시장 규모는 2022년 약 10억 달러에서 2030년 80억 달러로 증가할 것으로 추정된다. 퓨처 아이즈에서는 양자 컴퓨터 작동 원리와 금융이나 생명공학, 공급망 등의 적용 분야, 향후 양자 컴퓨터 개발 과제 등을 점검해본다. 양자 컴퓨터의 작동 원리 1) 중첩 양자컴퓨터의 '중첩(Quantum superposition)'은 양자역학의 기본 원칙 중 하나로, 양자시스템이 두 개 이상의 상태를 동시에 가질 수 있다는 개념을 의미한다. 전통적인 컴퓨터에서 비트는 0 또는 1의 값을 갖는다. 그러나 양자컴퓨터에서 '큐비트'는 중첩의 원칙 덕분에 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있다. 이러한 특성은 양자컴퓨터가 복잡한 계산을 전통적인 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 수행할 수 있게 해준다. 2) 양자 얽힘 양자 얽힘은 큐비트가 서로 결합하여 한 큐비트의 상태가 다른 큐비트의 상태에 즉각적으로 영향을 미칠 수 있게 함으로써 큐비트 사이의 거리에 관계없이 큐비트를 연결할 수 있게 한다. 이 특성 덕분에 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 복잡한 문제를 더 효율적으로 해결할 수 있다. 3) 양자 게이트 양자 게이트는 큐비트 집합에서 수행할 수 있는 연산이다. 양자 게이트는 고전 컴퓨팅의 논리 게이트와 유사하지만, 중첩과 얽힘 덕분에 양자 게이트는 가능한 모든 입력을 동시에 처리할 수 있다. 양자 컴퓨터의 적용 잠재력 양자 컴퓨터의 잠재력은 방대한 양의 정보를 병렬로 처리할 수 있어 기존 컴퓨터에 비해 계산 능력이 기하급수적으로 증가한다는 데 있다. 기존 컴퓨터는 한 사람의 경주 결과를 계산할 수 있지만, 양자 컴퓨터는 서로 다른 경로를 가진 수백만 명의 참가자가 참여하는 경주를 동시에 분석하고 확률 기반 알고리즘을 사용하여 가장 가능성이 높은 우승자를 결정할 수 있다. 양자 컴퓨터는 특히 여러 가지 확률적 결과가 나오는 최적화 문제와 시뮬레이션을 해결하는 데 적합하며 물류, 의료, 금융, 사이버 보안, 날씨 추적, 농업 등의 분야에 혁신을 가져올 수 있다. 양자 컴퓨터의 영향력은 지정학까지 확장되어 전 세계적으로 힘의 역학 관계를 재편할 수 있다. 양자 컴퓨터는 금융과 생명공학, 공급망 등 많은 산업 분야에 혁신을 가져올 것이다. ◇ 금융 금융 및 투자 산업은 양자 AI(퀀텀 AI)의 혜택을 크게 받을 수 있는 분야 중 하나다. 대량의 데이터를 실시간으로 분석할 수 있는 양자 AI 알고리즘은 금융회사가 보다 정보에 입각한 투자 결정을 내리고 리스크를 보다 효과적으로 관리하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 양자 AI는 시장 동향을 분석하고 주식, 채권 및 기타 금융상품의 움직임을 예측하는 데 사용될 수 있다. 이는 투자자가 투자 시점에 대해 더 많은 정보를 바탕으로 구매, 판매 또는 보유 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있다. 또한 금융회사가 새로운 투자 기회를 파악하는 데도 도움이 될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 대량의 데이터를 분석하여 새로운 트렌드와 성장 가능성이 있는 산업을 파악할 수 있다. 이를 통해 투자자는 새로운 산업의 초기 단계에 진입하고 잠재적으로 상당한 투자 수익을 얻을 수 있다. ◇ 생명공학 양자 AI는 유전자 데이터와 기타 복잡한 의료 정보를 분석할 수 있는 능력을 통해 질병에 대한 새로운 치료법과 치료법을 찾아내는 데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 양자 AI는 대량의 유전자 데이터를 분석하여 암과 같은 질병의 근본적인 원인을 파악하는 데 사용될 수 있다. 이는 연구자들이 이러한 질병을 유발하는 특정 유전자 돌연변이를 표적으로 하는 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있다. 또한 의료진이 환자 개개인에게 맞춤화된 치료를 제공하는 데 도움이 될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 환자의 유전자 데이터를 분석하여 해당 환자의 특정 질환에 가장 효과적인 치료법을 찾아낼 수 있다. 이를 통해 의료진은 보다 효과적인 치료를 제공하고 환자 치료 결과를 개선할 수 있다. ◇ 공급망 및 물류 물류 및 공급망 관리는 양자 AI의 혜택을 크게 받을 수 있는 또 다른 분야다. 복잡한 물류 네트워크를 최적화함으로써 기업은 비용을 절감하고 효율성을 개선할 수 있다. 양자 AI는 배송 경로와 배송 시간을 분석하여 가장 효율적인 상품 운송 방법을 파악하는 데 사용될 수 있다. 양자 AI 알고리즘은 판매 데이터 및 기타 요인을 분석하여 제품 수요를 예측하고 기업이 재고 수준을 최적화할 수 있도록 도울 수 있다. 이를 통해 기업은 낭비를 줄이고 수익성을 개선할 수 있다. ◇ 기후 및 환경 모델링 양자 AI는 기후 및 환경 모델링에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 연구자들은 대량의 환경 데이터를 분석함으로써 기후 변화의 영향을 더 잘 이해하고 그 영향을 완화하기 위한 전략을 개발할 수 있다. 양자 AI는 위성 데이터를 분석하여 해수면 변화를 추적하고 해수면 상승이 해안 지역 사회에 미치는 영향을 예측하는 데 사용될 수 있다. 또 기상 조건을 분석하고 허리케인이나 토네이도와 같은 자연재해의 발생 가능성을 예측하는 데에도 사용될 수 있다. 양자 컴퓨터의 개선점 양자 컴퓨터는 큐비트 수정과 양자 오류 등의 수정, 양자 알고리즘 개발 등이 문제점으로 거론된다. 이를 개선하면 양자 컴퓨터는 상상할 수 없는 혁신적인 단계로 접어들 것으로 보인다. 1) 큐비트 개선 양자 컴퓨팅의 기본 단위인 큐비트는 고전적인 비트에 해당한다. 연구자들은 양자 정보를 보다 안정적으로 저장하고 조작할 수 있는 더 안정적이고 일관된 큐비트를 개발하기 위해 노력하고 있다. 초전도 큐비트, 갇힌 이온 기반 큐비트, 광자 기반 큐비트 등 다양한 기술이 연구되고 있다. 2) 큐비트 수 증가 양자 계산의 규모와 복잡성은 사용 가능한 큐비트 수에 따라 달라진다. 연구자들은 더 강력한 양자 알고리즘을 실행하기 위해 큐비트 수를 크게 늘리고자 한다. 큐비트 수가 많은 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 접근할 수 없는 계산을 수행할 수 있게 해준다. 3) 양자 오류 수정 양자 시스템은 노이즈, 간섭, 불안정성 등의 요인으로 인해 오류가 발생하기 쉽다. 양자 오류 수정은 양자 오류를 감지하고 수정하는 기술을 개발하여 실제 시스템에서 양자 계산의 신뢰성을 보장하는 것을 목표로 하는 활발한 연구 분야다. 4) 양자 알고리즘 연구원들은 양자 컴퓨터에서 실행되도록 설계된 특정 알고리즘을 개발하기 위해 노력하고 있다. 이러한 알고리즘은 양자 속성을 활용하여 기존 알고리즘보다 복잡한 문제를 더 빠르게 해결한다. 유망한 양자 알고리즘의 예로는 쇼 인수분해 알고리즘, 그로버 검색 알고리즘, 양자 시뮬레이션 알고리즘 등이 있다. 5) 양자 머신 러닝과 양자 인공 지능의 사용 연구자들은 양자 시스템의 고유한 특성을 활용할 수 있는 새로운 머신러닝 및 인공 지능 알고리즘을 개발하기 위해 양자 컴퓨팅의 활용을 모색하고 있다. 6) 양자 클라우드 서비스의 부상 큐비트 수와 일관성 시간이 증가함에 따라 많은 기업이 사용자에게 양자 클라우드 서비스를 제공하여 자체 양자 컴퓨터를 구축하지 않고도 양자 컴퓨팅의 성능을 이용할 수 있도록 하고 있다. 7) 양자 오류 수정의 발전 양자 컴퓨터를 실질적으로 유용하게 사용하려면 계산 중에 발생하는 오류를 최소화하는 양자 오류 수정 기술이 필요하다. 이 목표를 달성하기 위해 많은 새로운 기술이 개발되고 있다. 양자 컴퓨팅은 아직 개발 초기 단계에 있으며, 널리 사용 가능하고 상업적으로 실행 가능한 양자 시스템이 현실화되려면 많은 기술적 과제를 극복해야 한다. 하지만 이러한 혁신 분야의 지속적인 발전은 가까운 미래에 양자 컴퓨팅에 대한 흥미로운 전망을 열어줄 수 있다. 양자 컴퓨팅은 새로운 논리 패러다임으로 인해 프로그래밍에 완전히 다른 접근 방식이 필요하다. 이 기술의 잠재력을 효과적으로 활용하려면 불확실성과 반복적인 휴리스틱 접근 방식을 수용하는 것이 필수적이다. 그러나 양자 컴퓨팅의 한 가지 중요한 과제는 오류 확률을 높이지 않고 여러 큐비트를 연결해야 한다는 점이다. 이는 양자 컴퓨팅 기술의 상업적 성장을 가로막는 중요한 장애물로 남아 있다. 양자 상태를 저하시키는 디코히어런스를 피하기 위해 큐비트를 실제 환경으로부터 격리해야 한다는 현실적인 제약이 있다. 현재는 극도로 낮은 온도로 냉각하는 것이 격리에 사용된다. 현재 진행 중인 연구에서는 양자 프로세서의 확장성과 상업적 실용성을 높이기 위해 포토닉스 및 다양한 소재를 포함한 다양한 방법론을 모색하고 있다. 또한 양자 컴퓨터는 '1000큐비트'의 강력한 성능이 필요하다. 지난 10년 동안 양자 컴퓨팅은 괄목할 만한 발전을 이루었다. 예를 들어 IBM은 2017년에 50큐비트 칩을 출시했으며, 2019년에는 특정 계산에서 가장 빠른 기존 슈퍼컴퓨터를 능가하는 성능을 보였다고 주장했다. 1000큐비트 양자 컴퓨터 개발 경쟁이 이미 진행 중이며, 더 많은 발전이 기대된다. 양자 컴퓨터의 잠재력을 최대한 발휘하려면 오류 수정 큐비트의 개발이 필수적이다. 현재의 양자 프로세서는 하나의 오류 수정 큐비트를 구현하기 위해 상당한 수의 표준 큐비트가 필요한 경우가 많다. 그러나 이 문제는 향후 몇 년 내에 해결될 것이라는 낙관적인 전망이 나오고 있다. 현재 거론하는 양자 컴퓨터에 대한 단기적인 전망은 과장된 것일 수 있지만, 장기적인 결과는 판도를 바꿀 가능성이 높다. 다양한 분야에서 전 세계적으로 관심이 높아지면서 상당한 자본이 투입되고 있으며, 향후 몇 년 동안 놀라운 실용적 혁신이 이루어질 수 있는 기반을 마련하고 있다. 양자 컴퓨터는 전례 없는 연산 능력을 제공하고 다양한 산업과 분야에 혁명을 일으켜 세상을 변화시킬 수 있는 가능성을 지니고 있다. 아직 해결해야 할 과제가 남아 있지만, 양자 기술의 지속적인 발전은 언제든 획기적인 발전이 일어날 수 있음을 시사한다. 양자 컴퓨터의 잠재력을 활용하면 모든 첨단 기술 중에서 가장 영향력 있는 기술이 되어 우리 사회에 큰 발전을 가져올 것으로 기대된다.
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[퓨처 Eyes(3)] 양자 컴퓨터, AI·챗GPT보다 더 큰 기술 혁신 온다
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전기차 시장, '전고체 배터리'가 뜬다…10대 리드 기업 어디?
- 최근 전기차 업계가 주목하는 기술 중 하나는 '전고체 배터리'다. 이 기술은 기존 리튬 이온 배터리보다 에너지 저장 용량이 뛰어나고, 충전 시간도 단축되는 등 탁월한 성능을 자랑한다. 그렇다면 이 전고체 배터리는 기존 배터리와 다른 점은 무엇일까. 전고체 배터리는 이름에서도 알 수 있듯이 액체 전해질이 아닌 고체 전극과 고체 전해질을 사용한다. 이로 인해 배터리의 누출이나 열 문제가 크게 줄어들어 사용자의 안전을 더욱 보장한다. 게다가 작은 크기로도 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있어 휴대성과 효율성 모두에서 높은 점수를 받는다. 시장의 변화에 민감하게 반응하는 글로벌 자동차 기업들도 전고체배터리 개발에 발빠르게 뛰어들었다. 토요타와 폭스바겐은 이미 전고체 배터리 기술 개발에 속도를 내고 있다. 이러한 대기업들이 전고체 배터리의 선봉에 서게 될 것인가, 아니면 다른 참여 기업들이 이를 따라잡거나 앞질러 나갈 것인가. 전기차 시장의 미래는 어떻게 전개될지 기대된다. 폭스바겐과 퀀텀스케이프는 전기 자동차용 고체 상태 배터리 기술 개발에 손을 잡았다. 전기차의 두 가지 큰 걸림돌인 '주행 거리'와 '충전 시간'을 해결하기 위해서는 향상된 '에너지 저장 능력'과 '빠른 충전'이 선결과제다. 이 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 전고체 배터리는 소비자의 전기차에 대한 인식을 크게 바꿔놓을 것으로 보인다. 전고체 배터리 개발 진행중인 선도적인 10개 기업은 다음과 같다. 1. 도요타 토요타는 21세기 자동차 혁신의 핵심으로 전고체 배터리를 지목하며, 2027년까지 상용화를 목표로 연구개발을 가속화하고 있다. 도요타의 이러한 움직임은, 배터리가 전기차 업계의 핵심 부품임을 감안하면, 전기차 시장에서의 선두 주자로의 복귀를 알리는 신호로 해석된다. 그들은 이미 2012년부터 전고체 배터리 기술 개발에 뛰어들었고, 현재 200명 이상의 전문가로 구성된 팀이 이를 주도하고 있다. 그 결과, 토요타는 1000개 이상의 특허를 보유하게 되었다. 이 기업의 최종 목표는 전고체 배터리의 장점을 살려 완충 상태에서 약 700km (435마일)의 주행 거리를 달성하는 전기차와 하이브리드 차량을 출시하는 것이다. 2. 폭스바겐(Volkswagen) 폭스바겐은 전고체 배터리 연구의 선구자 중 하나인 퀀텀스케이프와 파트너십을 맺고 전기 자동차용 고에너지 밀도 배터리를 개발하고 있다. 2018년 폭스바겐은 퀀텀스케이프와 함께 전기차용(EV) 배터리 기술 개발을 추진했고, 2020년 추가적으로 2억 달러의 투자를 통해 이 연구의 가속화를 선언했다. 퀀텀스케이프는 기존 배터리 대비 전고체 배터리가 약 80% 더 긴 주행 거리와 80% 더 많은 충전량을 제공한다고 주장했다. 2022년 말 현재, 퀀텀스케이프는 전고체 배터리 셀의 시험을 진행 중이다. 폭스바겐은 다른 기업들과 협업하여 고체 상태 기술 및 전극 건조 코팅 공정과 같은 다양한 배터리 기술을 연구 중이며, 이를 2030년에 대량 생산에 투입할 계획이다. 3. 파나소닉(Panasonic) 전세계적인 전기차 시장의 확대와 함께 배터리 기술의 중요성이 강조되는 가운데, '파나소닉'과 '도요타'의 조합이 눈길을 끈다. 두 기업은 2020년 '프라임 플래닛 에너지 솔루션(Prime Planet Energy & Solutions, Inc.)'이라는 이름의 합작기업을 설립, 생산성과 용량 모두에서 우수한 배터리 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있다. 도요타는 이미 전고체 배터리 기술 관련 1000개 이상의 특허를 보유하고 있으며, 파나소닉도 445개의 특허로 그 기술력을 과시하고 있다. 파나소닉은 지난 수십 년 동안 배터리 기술을 선도해 왔다. 특히 전고체 배터리 기술 연구에 주력하며, 액체 전해질로 인한 화재, 폭발 위험 등의 문제점을 해결하고자 고체 상태 배터리로의 전환에 큰 희망을 걸고 있다. 파나소닉은 기술에 대한 구체적인 일정을 제공하지는 않았지만, 연구 및 개발에 적극적으로 투자하고 있다. 특히 도요타, 테슬라, 포드와 같은 국제적인 자동차 기업들과의 협력은, 전고체 배터리의 시장 출시 때 그들이 이 분야의 혁신을 주도할 가능성을 제시한다. 4. 베이징 웨이란신에너지기술(Beijing WeLion New Energy Technology) 중국 기업 니오(Nio)는 배터리 제조업체인 중국 베이징 웨이란신에너지기술(北京卫蓝新能源科技·Beijing WeLion New Energy Technology, 이하 '웨이란'-WeLion)과 파트너십을 맺어 새로운 배터리 기술을 선보였다. 이들 두 기업은 전기 자동차에 대한 반고체 상태 배터리 셀을 생산했다. 반고체 상태 배터리는 리튬 이온 배터리의 젤 전해질과 고체 전해질을 결합한 것이다. 니오는 특히 이번 파트너십을 통해 웨이란으로부터 150 kWh 용량의 반고체 배터리 셀을 공급받게 되었으며, 이 배터리는 'Nio ET7' 전기자동차에 적용될 예정이다. 이러한 혁신적인 기술을 탑재한 세단 'Nio ET7'은 CLTC 기준으로 약 1000킬로미터(621 마일), EPA 기준으로는 740킬로미터(460 마일)의 높은 주행 거리를 자랑한다. 또한, 이 배터리는 'Nio ES6 SUV'에도 적용되어, 약 689킬로미터(428 마일)의 주행 거리를 제공하게 된다. 5. 중국 CATL(Amperex Technology Co. Limited) 중국 배터리 대기업 CATL은 2023년 4월 전기 항공기 전동화를 향한 새로운 움직임을 위해 고체 상태 배터리 기술의 한 형태인 압축형 배터리 셀을 출시했다. 이 배터리 셀은 에너지 밀도가 500 Wh/kg로 매우 높다. 중국의 배터리 대기업 'CATL'은 2023년 4월 전기 항공기의 전동화를 목표로 고채 상태 배터리 기술의 한 형태인 압축형 배터리 셀을 출시했다. 이번에 선보인 배터리 셀은 무려 500 Wh/kg의 높은 에너지 밀도를 자랑한다. 반면, 테슬라가 자랑하는 4680 배터리 셀의 에너지 밀도는 244 Wh/kg에 불과하다. 이를 비교하면 CATL의 신제품은 기존 리튬 이온 배터리에 비해 약 두 배의 충전량을 가지고 있음을 알 수 있다. 이렇게 혁신적인 배터리 기술은 중국 지리자동차(Geely)의 2023년 형 전기차 '지커-001(Zeekr-001 EV)'에도 적용될 수 있으며, 해당 차량은 CLTC 기준으로 641 마일의 주행 거리를 달성할 수 있다. CATL의 압축형 배터리 셀은 이보다 훨씬 더 긴 주행 거리를 제공할 전망이다. 6. 혼다 혼다는 2050년까지 탄소 중립을 목표로 하고 있으며, 이를 위해 제너럴 모터스(GM)와 소니 같은 기업들과 파트너십을 맺어 고체 상태 배터리 기술을 연구하고 있다. 또한 혼다는 일본의 사쿠라에 4300억 엔 (약 2950만 달러)을 투자해 2028년까지 전기 자동차에 고체 상태 배터리 셀을 도입하는 생산 라인을 구축하는 작업을 진행 중이다. 고체 상태 배터리 기술의 가장 큰 단점은 세포의 무결성을 위협하는 덴드라이트(dendrites)의 존재다. 혼다는 덴드라이트 문제를 해결하기 위한 새로운 연구를 진행하고 있다. 이를 통해 2030년까지 연간 200만 대의 배터리 전기 자동차 생산을 목표로 하고 있다. 7. 닛산 닛산은 2028년까지 고체 상태 배터리로 구동되는 차량을 시장에 선보이기 위한 연구를 본격화했다. 가나가와에 위치한 닛산의 연구 센터에서는 2024년까지 고체 상태 셀 프로토타입을 생산하기 위한 공장 건립 작업이 진행 중이다. 고체 상태 배터리 기술 도입 후, 닛산은 EV 배터리 비용을 최소 50% 절감하며, 충전 능력을 현존하는 기술의 세 배로 향상시키고, 에너지 밀도를 두 배로 늘리는 것을 목표로 삼고 있다. 시장에서 현재 주목받는 최고 성능의 배터리 셀은 에너지 밀도 240 Wh/kg을 제공하는데, 닛산의 목표는 이를 480~500 Wh/kg로 높이는 것이다. 이외에도 닛산은 액체 전해질을 사용하지 않는 올 고체 상태 배터리와 나트륨을 활용한 셀에 대한 연구를 활발히 진행하고 있다. 8. 솔리드에너지시스템(SolidEnergy Systems) 솔리드에너지시스템(SES)은 치차오 후 박사(Dr. Qichao Hu)가 2012년에 매사추세츠주 워본(Woburn)에 설립했다. 이 회사는 리튬 금속 기술을 사용하며, 리튬 이온 배터리 셀에서 발견되는 전통적인 젤 대신 분리 막으로 사용한다. SES 리튬 금속 배터리 셀은 에너지 밀도가 400 Wh/kg이며, 전통적인 리튬 이온 배터리 셀의 주행 거리를 두 배로 늘릴 수 있다. SES는 안전하고 효율적인 배터리 개발에 중점을 둔다. 인공 지능 알고리즘을 활용해 배터리의 안전성을 향상시켰고, 가볍고 비용 효율적으로 제작될 수 있다. 게다가 15분만에 배터리의 80%까지 빠르게 충전할 수 있다는 것은 큰 강점이다. 차량 제조업체들과의 협력도 활발한 편이다. 제너럴 모터스(GM), 혼다, 현대자동차, 지리, 기아와 같은 주요 자동차 기업들과 파트너십을 체결하고 있다. 특히 2021년에는 GM이 SES에 1억 3900만 달러를 투자했으며, 2025년부터는 SES의 리튬 금속 배터리 셀을 자동차에 적용할 계획이다. 9. 솔리드 파워(Solid Power) 솔리드 파워는 2011년 콜로라도 대학의 스핀오프로 탄생했으며 현대자동차, BMW, 포드와 같은 글로벌 자동차 제조업체들의 후원을 받으며 빠르게 성장했다. 2021년에는 콜로라도 주의 손턴(Thornton)에 7만5000평방 피트(약 6967제곱미터) 규모의 최첨단 생산 공장을 설립했다. 솔리드 파워의 주요 기술은 전통적인 리튬 이온 배터리의 액체 전해질을 황화물 기반의 고체 전해질로 교체하는 것이다. 이 고체 전해질은 액체 전해질보다 안전하며, 안정적인 성능을 제공한다. 이 회사는 2028년까지 연간 80만 대의 전기차 배터리 셀 생산을 목표로 하고 있으며, 그를 위한 생산 확장 계획을 세우고 있다. 또한, 솔리드 파워는 미국 에너지부의 "전기 자동차를 위한 미국 저탄소 생활 (EVs4ALL)" 프로그램에서 총 4200만 달러 중 560만 달러의 지원을 받아 연구 및 개발 활동을 지속적으로 진행하고 있다. 10. 실라 나노 테크놀로지스(Sila Nanotechnologies) 실라 나노 테크놀로지스는 BMW, 다임러 AG(Daimler AG), 지멘스(Siemens), CATL과 같은 세계적인 기업들과 전략적 파트너십을 체결해 전기 자동차용 고체 상태 배터리의 상용화를 위한 강력한 투자 지원을 확보했다. 산업 내 주요 플레이어들의 지원 아래, 이 회사는 2028년까지 150 GWh 이상의 대규모 배터리 셀 생산을 목표로 하는 로드맵을 구축하고 있다. 특히, 실라 나노는 20% 더 긴 주행 거리와 20분만에 10-80%까지 충전이 가능한 타이탄 실리콘(Titan Silicon) 배터리 셀을 선보였다. 이 기술은 메르세데스-벤츠의 EQG 모델에 적용될 예정이다. 더욱이, 회사는 기존 고체 상태 배터리 기술의 덴드라이트 현상과 부피가 큰 세라믹 전해질의 한계를 극복하기 위한 방안으로, 중간 온도에서 다공성 분리막-양극 스택에 고체 전해질을 용융 침투시키는 방식을 도입할 계획이다.
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전기차 시장, '전고체 배터리'가 뜬다…10대 리드 기업 어디?
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폐배터리 '블랙매스'에서 희토류 재탄생
- 전세계적으로 내연 자동차의 전동화 추세가 가속화되면서 폐배터리 폐기물 처리 문제가 점점 부각되고 있다. 특히 리튬, 코발트, 니켈 등의 중요한 자원이 한정적이라는 점에서 이러한 자원에 대한 과도한 의존이 환경적, 경제적 위험요소로 지적되어 왔다. 그러나 최근 업계는 이 문제의 해결책으로 배터리 재활용 기술에 주목하고 있다. 특히 배터리 폐기 과정에서 발생하는 '블랙매스(Black Mass)'라는 검은색 덩어리에서 희망의 신호가 보이고 있다. 프랑스의 주요 일간지 프레시트론(presse-citron)에 따르면, '블랙매스(Black Mass)'는 말 그대로 짙은 검정색의 분말 덩어리인데, 배터리 제조과정에서 발생하는 폐기물인 스카프(Scarp, 배터리 제조 공장에서 발생하는 불량품)와 폐배터리를 수거해 분쇄한 가루를 지칭한다. 이때 폐배터리를 기술적으로 안전하게 파쇄해야 하며, 이 과정에서 니켈, 코발트, 리튬, 망간 등 가치 있는 희토류 원소들을 고순도로 추출해 내는 기술이 매우 중요하다. 이러한 기술을 활용하면 희소 금속에 대한 의존성을 대폭 감소시킬 수 있을 것으로 보인다. 외신 보도에 따르면, 2030년까지 리튬은 15%, 니켈은 11%, 코발트는 44%의 재활용 소재 비중으로 증가할 것으로 예상된다. 유럽연합(EU)은 2023년까지 재활용 배터리 비율을 최대 73%까지 높이는 내용의 새로운 법안을 채택했다. 다만, EU에서는 국가별로 재료 분류가 달라 블랙매스의 대규모 생산 절차가 좀 복잡하다. '유해 폐기물'이라는 라벨이 부착되면 경제협력개발기구(OECD) 회원국만 수출할 수 있기 때문이다. 또 철, 리튬, 인산염 등을 기반으로 하는 새로운 유형의 배터리 출현도 걸림돌이다. 배터리 찌꺼기에 불과했던 블랙매스는 전기차 확산과 자원의 한계라는 측면에서 볼 때 상당한 이점을 가지고 있다. 이 분야에서 선두에 있는 한국 기업 SK에코플랜트는 경주에 첫 배터리 리사이클링 공장을 구축한 것으로 알려져 미래의 친환경 에너지 솔루션으로서의 가능성을 제시하고 있다. SK에코플랜트는 2026년까지 매년 1만 톤의 블랙매스를 처리할 계획이다. 이는 한국에서 처음으로 건설된 이차전지 재활용 공장이다. 이 회사는 자체 개발한 용매추출 공정을 활용하여 후처리 공정의 경쟁력을 강화하겠다는 전략이다. 또한, 유럽, 미국, 아시아와 같은 배터리 산업의 중심지와 전기차가 널리 보급된 지역에 거점을 마련했다. 박경일 SK에코플랜트 사장은 "전기차 확산 본격화와 한정적인 자원 속에서 이차전지 리사이클링 사업은 선택이 아닌 필수"라며, "글로벌 폐배터리 수거망을 확보한 SK에코플랜트는 이번 경주 리사이클링 사업 추진으로 국내는 물론 글로벌 배터리 리사이클링 시장을 선점해 나갈 것"이라고 밝혔다.
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폐배터리 '블랙매스'에서 희토류 재탄생
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로봇공학, 맞춤형 학습 제공으로 교육 환경 혁신
- 교육과 로봇공학은 서로 긴밀하게 연관되어 있다. 로봇공학은 교육 방법론에 로봇 기술을 결합해 교육 환경을 혁신하고 학습 효과를 높이는 데 활용된다. 과학 전문 매체 애널리틱스 인사이트(Analytisc Insight)는 2023년에 로봇공학의 발전 덕분에 학생들이 최첨단의 교육 경험을 누릴 수 있게 되어 교육 분야에 새로운 시대가 열렸다고 최근 보도했다. 이 매체는 올해 교육 분야에서 로봇공학이 교육과 창의력을 높이는 10가지 방법을 제시했다. 1. 맞춤형 학습 로봇공학이 교육 분야에서 주목받는 기여 중 하나는 바로 맞춤형 학습이다. 맞춤형 학습은 각 학생의 학습 능력과 목표를 고려해 개별적인 학습 계획을 세우고, 교육 자료를 최적화한다. 디지털 기술을 통해 학습 환경을 맞춤 설정하고, 학습 과정을 지속적으로 추적하여 개선해 나간다. 학생마다 다른 피드백을 제공하여 학습의 방향성을 미세 조정한다. 인공지능을 탑재한 로봇은 학생의 개별적인 필요에 맞춰 교육을 제공한다. 이로 인해 모든 학생이 동등한 교육 기회를 가지며, 이해도와 기억력을 향상시킬 수 있다. 2. STEM 교육의 활성화 STEM 교육은 과학(Science), 기술(Technology), 공학(Engineering), 수학 (Mathematics) 분야의 통합 교육을 말한다. 이 교육은 학생들의 과학적, 기술적 능력 개발과 함께 문제 해결 능력을 향상시킨다. 로봇은 학생들에게 이론을 실제로 적용하는 실습 기회를 제공한다. 이러한 접근 방식은 STEM 분야에 대한 학생들의 관심을 높여, 미래의 직업 준비에 더욱 도움을 준다. 3. 코딩과 프로그래밍 스킬 현대의 디지털 시대에서 코딩과 프로그래밍 능력은 더욱 중요해지고 있다. 레고 그룹에서 만든 '마인드스톰(LEGO Mindstorms)'은 로봇 제작 및 프로그래밍을 통해 다양한 작업을 수행하게 한다. 또 교육용 로봇 플랫폼으로 설계된 '라즈베리파이(Raspberry Pi)'는 학생들의 코딩 교육에 인기 있는 도구로 자리 잡았다. 이런 도구들은 프로그래밍의 진입 장벽을 낮춰 다양한 연령대의 학습자들이 쉽게 접근할 수 있게 만든다. 4. 비판적 사고력 강화 로봇은 실제 세계의 시나리오를 통해 학생들의 비판적 사고력을 강화한다. 이를 통해 학생들은 문제를 깊게 분석하며, 혁신적인 해결책을 찾아내고 변화하는 상황에 적응하는 능력을 키운다. 이 경험은 교실을 넘어서서도 유용하게 활용될 수 있는 문제 해결 능력을 학생들에게 배움의 기회로 제공한다. 5. 접근성과 포용성 강화 로봇 기술은 장애를 가진 학생들까지 포함하여 더 포괄적인 교육 환경을 제공한다. 특수 교육이 필요한 학생들에게 로봇은 맞춤 지원을 통해 그들이 본인의 속도와 방식에 맞게 학습하도록 돕는다. 이렇게 포용성을 강화함으로써 모든 학생에게 평등한 교육의 기회를 제공하는 중요한 단계를 밟게 된다. 6. 가상 학습 동반자 디지털 교육의 확산에 따라, 로봇 기반의 가상 학습 동반자는 중요한 역할을 시작하게 되었다. 학생들이 느낄 수 있는 외로움이나 고독감을 해소하는 데 도움을 주며, 학습을 상호작용적으로 만들어 학생의 동기를 부여하고 온라인 교실 참여를 높인다. 7. 교사 보조 로봇은 교사를 대체하는 것이 아닌, 그들의 업무를 지원하고 보완하는 역할을 한다. 숙제 채점, 교실 자원 관리, 학생 관리 등의 업무를 로봇이 수행하게 되면 교사는 학생들의 교육과 멘토링에 더욱 집중할 수 있다. 8. 문화와 언어 교육 로봇은 문화와 언어 교육에서 몰입도 높은, 상호작용적인 경험을 제공한다. 언어 교육 로봇은 학생들이 의미 있는 대화를 나누게 하여 언어 능력을 향상시키는 동시에 다른 문화에 대한 이해를 깊게 한다. 이 로봇들은 현실 세계 상호 작용을 시뮬레이션 하여 언어의 장벽을 줄이고 다양한 문화에 대한 이해를 높이게 함으로써, 학생들이 글로벌한 사회에서 더 잘 연결될 수 있게 도와준다. 9. 팀워크와 협력 강화 현대의 직장에서는 팀으로의 협업 능력이 중요한 역량 중 하나이다. 로봇은 학생들에게 프로젝트를 통한 협업의 중요성을 실감하게 해주며, 이를 통해 의사소통 및 협업 능력을 향상시키도록 도와준다. 이는 현대 사회에서 성공하기 위한 필수 기술을 갖추는 데에 기여한다. 10. 미래 직업을 위한 준비 교육 분야의 로봇공학은 학생들에게 최신 기술의 트렌드를 직접 경험하게 해 줌으로써 미래의 직업에 대비할 수 있게 한다. 로봇 관련 공모전이나 프로젝트 중심의 학습을 통해, 학생들은 기술 중심의 직업 시장에서 요구되는 핵심 능력과 경험을 얻게 된다. 이와 같이 로봇공학은 현재 교육 분야의 변화를 주도하고 있다. 맞춤형 학습에서부터 미래 직업 준비에 이르기까지, 로봇은 학생들의 학습 방식과 그들이 세상과 어떻게 상호작용하는지를 새롭게 정립하고 있다. 기술의 발전에 힘입어, 로봇공학은 교육 분야에서의 중요성을 지속적으로 확대하며 학습자들에게 밝고 혁신적인 미래의 가능성을 제시하고 있다. 이런 변화를 적극적으로 받아들이는 교육자와 기관들은 끊임없이 발전하는 세상에서 학생들이 성공적으로 나아갈 수 있도록 지원할 수 있다.
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로봇공학, 맞춤형 학습 제공으로 교육 환경 혁신
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효율성 높은 리튬 배터리, 문제점은 무엇?
- 알카라인, 니켈수소, 리튬 등 여러 종류의 배터리가 시장에 나와 있지만, 리튬이온 배터리가 가장 인기 있고 널리 사용되는 것으로 알려져 있다. 리튬 배터리는 고에너지 밀도와 오래 지속되는 수명 때문에 휴대용 장치에 주로 선호되지만, 최근에는 높은 생산 비용과 화재 위험 등이 문제점으로 부각되고 있다. IT 전문 매체 슬래시기어(Slash Gear)는 영국 패러데이 연구소(Faraday Institution) 비아트리체 브라우닝(Beatrice Browning) 박사를 인용, 리튬이온 배터리의 경우 리튬 이온이 전극 안팎으로 순환할 때 발생하는 전극 구조가 손상되면 배터리 수명이 단축될 수 있다고 보도했다. 또한 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)의 연구에 따르면, 온도와 충전상태(SoC), 부하 프로필 등의 외부 스트레스 요인이 배터리 성능 저하에 영향을 미쳤으며 시간이 지남에 따라 용량이 감소하는 모습을 보였다. 뉴어크 일렉트로닉스(Newark Electronics)는 배터리를 사용하지 않아도 지속적인 방전으로 인해 노화될 수 있음을 확인했다. 또 제조 결함과 같은 여러 제어 불가능한 이유로 치명적인 결과를 초래할 수도 있다고 지적했다. 배터리는 과충전 혹은 부적절한 전압 사용으로 문제가 발생할 수 있으며, 이러한 문제는 잠재적으로 위험을 수반한다. 실제로 2019년 뉴저지와 2021년 캘리포니아에서는 애플 배터리의 부풀림 이슈 때문에 집단소송이 제기됐다. 물론, 애플 외에도 리튬이온 배터리를 사용하는 많은 다른 전자 제품 회사들이 같은 문제를 겪고 있다. 에너지 효율성과 가벼운 특성으로 오늘날 많은 자동차 제조업체에서 선택하고 있는 리튬이온 배터리는 여전히 화재의 위험이 있다. 미국 환경보호국(Environmental Protection Agency)에 따르면 2013년부터 2020년까지 미국의 64개 지자체 폐기물 시설에서 240건 이상의 리튬이온 배터리 화재가 발생했다. 특히, 2016년에는 삼성이 설계 결함으로 갤럭시 노트7 라인 생산을 영구 중단하는 등 미국 내 190만 대의 갤럭시 노트7을 리콜했다. 더 큰 문제는 리튬 배터리를 처분하는 방법에 여전히 제한이 있다는 점이다. 이러한 배터리는 화재 위험이 있어 운송 과정에서부터 실제 폐기물 처리 장소에 도착해서도 문제를 일으킬 수 있다. 미국 환경보호국은 리튬이온 배터리 단자를 테이프로 감싸고 플라스틱 봉지에 보관하는 것을 권장하고 있다. 슬래시기어는 "리튬을 재활용하는 새로운 방법이 발견되었지만, 가정용 배터리 제품을 적절히 처분하는 것은 많은 노력이 필요하다”며 “모든 사람이 인증된 전자 제품 재활용업자에 가는 시간과 여력이 있지는 않다"고 지적했다. 또한, 비싼 생산 비용도 걸림돌이다. 미국환경보호국에 따르면, 2021년 기준 리튬 배터리의 가격은 1kWh 당 약 132달러(약 17만5810원) 정도로 다른 배터리에 비해 높다. 리튬이온 배터리는 여전히 많은 종류의 전자 제품에서 최고의 선택이지만, 미래에는 보다 더 효율적인 배터리 구성 요소가 필요하다. 이에 업계에서는 리튬 기반 배터리보다 빠르게 충전되는 알루미늄 이온 배터리와 같은 새로운 배터리 기술을 개발하고 있다.
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효율성 높은 리튬 배터리, 문제점은 무엇?
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발각시 액화되는 '스파이 로봇' 개발
- 서울대 재료공학부 강승균 교수팀 연구원들이 자외선(UV)과 열에 반응해 자가 붕괴하는 '에퍼멀 로봇(Ephemeral Robot)'의 프로토타입(본격적인 상품화에 앞서 성능을 검증 및 개선하기 위해 간단히 핵심 기능만 넣어 제작한 기본모델)을 개발했다. 연구원들이 개발한 이번 에퍼멀 로봇은 자외선(UV)과 열에 접촉하면 스스로 분해 될 수 있는 실리콘 엘마스토머(silicone elastomer)를 이용해 제작했다. 임무 중에는 기능을 유지하고 필요에 따라 액화해 수명 주기를 제어하여 중요한 데이터의 보안을 유지 할 수 있다. 이 로봇은 적에게 노출되면 스스로 녹아 사라질 수 있는 장점을 보유하고 있어 정찰 로봇 등 군사적 활용도가 높을 것으로 기대된다. 그러나 애퍼멀 로봇의 대표적인 소재인 열경화 실리콘은 내열성 및 내화학성이 강해 소재 분해에 적합하지 않는 지적이다. 열경화 실리콘 기반의 소프트 로봇의 분해를 위해서는 300°C까지의 극한 온도와 유사한 극단적인 pH 수준에 견뎌야 하는 문제를 먼저 해결해야 한다. 서울대 연구팀은 자외선 감응형 소재를 활용해 본연의 장점을 유지하면서 강한 자외선을 통해 가교 고분자를 쉽고 빠르게 분해할 수 있으며, 큰 열에너지나 극단적인 pH 조건이 갖춰지지 않아도 로봇이 스스로 액화될 수 있다고 말했다. 개발 소재를 소프트 로봇에 적용해 분해를 쉽게 함으로써 다양한 분야로의 응용 가능성을 열었다. 광 감응형 플루오린 발생제를 첨가한 실리콘 탄성 복합체 기반 자외선 감응형 소재는 복구할 수 없는 분해 가능한 소재다. 기존 실리콘과 같은 간단한 합성 프로세스와 뛰어난 기계적 특성을 가졌으며, 가교 구조의 고분자를 쉽고 빠르게 분해할 수 있도록 설계됐다. 연구팀은 해당 재료 시스템을 기반으로 소프트 로봇을 제작하고 주위 환경을 정찰할 수 있는 초박형 전자소자를 제작·탑재해 자외선, 온도, 로봇의 움직임까지 실시간으로 측정하는 로봇 시스템을 구현했다. 프로젝트 주요 저자인 서울대학교 재료과학 및 공학부의 오민하 박사는 "유연한 로봇이 주어진 미션을 완료 후에 붕괴가 필요한 상황이 되면, 로봇이 스스로 붕괴 절차를 밟으며 2시간 이내에 붕괴된다"고 설명했다. 이번에 개발한 로봇의 소재는 경직되지 않은 실리콘 엘라스토머(실리콘 수지)를 기반으로 한다. 내부에는 자외선으로 활성화되는 디페닐요오노늄 플루오라이드(DPI-HFP) 생성기가 분산되어 있으면서, 작은 LED를 통해 자외선 빛에 노출되면 실리콘 소재는 플루오라이드 이온(F −)을 방출하여 구조 전체가 즉시 붕괴된다. 자외선 자극에 반응해 Si-O-Si 결합이 F− 이온을 통해 균열되며 전체 구조가 파괴된다. 연구자들은 이 장치를 테스트하기 위해 다양한 전자 기기(온도 및 자외선을 측정하는 응력 센서 등)에 장착해 테스트를 진행했다. 로봇의 형태는 생분해성 폴리락틱 애씨드(생분해성 폴리머) 형태의 몰드 내에서 DPI-HFP-실리콘 혼합물을 60°C에서 30분 동안 경화시켰으며, 자가파괴 과정은 자외선을 활성화하고 60분 동안 120°C로 녹이는 것으로 시작된다. 이 시스템이 적용돼 파괴된 로봇은 실리콘 복합물과 기능이 없는 얇은 전자 부품을 포함한 오일 형태의 잔여물만 남긴다. 연구팀은 이 기술이 로봇 폐기물을 줄이는 데 도움을 주는 것뿐만 아니라 군사 작전과 접근하기 힘든 지역의 탐사 로봇에도 적용될 수 있다고 예상하고 있다. 연구원들은 사용자 안전을 고려한 액화 로봇 후속 연구를 계속 진행할 계획이라고 전했다.
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- IT/바이오
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발각시 액화되는 '스파이 로봇' 개발
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스위스 연구지원회사(BTRY), 전고체 배터리 시장 진출
- 스위스 연방재료 과학기술연구소(EMPA)가 혁신적인 배터리 기술로 전고체 배터리 시장에 진출한다. 금속산업 및 광업 전문 매체인 '마이닝(MINING)'에 따르면, EMPA는 전고체 배터리 시장 진입을 목표로 새 회사 'BTRY'를 설립할 예정이다. 이 매체에 따르면, '전고체 배터리(solid state battery)'는 기존 리튬 이온 배터리와 달리 1분 이내의 빠른 충전과 방전이 가능하고 수명이 10배 이상 지속된다. 게다가 온도 변화에도 안정적인 성능을 보인다. 또한 전고체 배터리는 인화성이 없어 안전하다. 기존의 리튬 이온 셀은 부주의하게 취급하거나 손상될 경우 유독한 가스가 방출되거나, 진화가 어려운 위력적인 화재가 발생하기도 했다. 전고체 배터리의 한 예로 박막 배터리(Thin Film battery)가 있다. 이는 반도체 공정기술인 진공증착 방식을 사용해 얇은 기판 위에 양극재, 고체 전해질, 음극재를 순차적으로 적층하여 제작하는 2차 전지를 지칭한다. 고비용으로 대량 생산 난항 박막 배터리는 두께가 단지 0.15mm로, 종이처럼 휘어지는 특성을 가지고 있다. 기존 전지에 비해 고온에서의 안정성이 우수하며, 수명도 매우 길다. 그러나 단위 부피당 충전 용량은 리튬 이온 배터리보다 낮고, 제조 비용은 3배 이상 더 비싸기 때문에 대량 생산에 어려움이 있다. 마이닝에 따르면 BTRY의 책임 연구원인 압데살렘 아리비아(Abdessalem Aribia)와 모리츠 푸셔(Moritz Futscher)가 개발한 이 새로운 배터리는 에너지 저장 용량을 늘리는데 성공했다. 푸셔 연구원은 "박막 배터리 제조 시 사용되는 박막셀의 생산 방법은 현재 반도체 칩과 유리 코팅 제작 기술을 활용하므로, 새로 개발한 박막 배터리의 제조에 큰 어려움이 없을 것"이라고 설명했다. 박막 배터리 저장 용량 향상 박막 배터리는 고정밀 제조 방식을 사용을 하는데 독성 용매가 필요하지 않은 환경 친화적인 장점을 가지고 있으나 아직까지 대량 생산 하기엔 원가 대비 효율성이 낮은 부분이 있다. 이에 아리비아 연구원은 "스마트폰이나 스마트워치처럼 배터리 전체를 구동하는 것이 아니라 일부만을 담당하는 제품에 적합하다"고 밝혔다. BTRY사의 연구원들은 박막 배터리의 에너지 저장 용량 향상을 기반으로 원가 대비 효율성을 개선해 대량 상용화를 목표로 연구에 더욱 매진할 계획이다.
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- 산업
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스위스 연구지원회사(BTRY), 전고체 배터리 시장 진출
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항공업계, 제로탄소 위해 '수소에너지'로 눈 돌렸다
- 롤스로이스와 에어버스를 비롯한 주요 항공사와 에너지 대기업들이 탄소 중립을 위한 동맹을 형성, 항공 탈탄소화 움직임에 속도를 내고 있다. 현대차와 기아를 비롯해 일본과 독일의 주요 자동차 제조사들이 수소 에너지 투자에 앞장서는 가운데, 항공 및 에너지 기업들도 탄소 배출 감소 목적으로 손을 맞잡고 항공업의 탈탄소화 노력을 가속화하고 있다. 에너지 전문 매체 '오일프라이스닷컴'에 따르면, 항공기 엔진의 대표 제조사 롤스로이스, 대형 항공기 제작사 에어버스, 이지젯, 그리고 덴마크의 국영 에너지 기업 외르스테드(Ørsted) 등 주요 항공 및 재생 에너지 기업들이 수소를 활용한 항공 추진을 위한 방안 마련을 위해 영국에서 협력하고 있다. 항공기 관련 주요 기업들은 '수소항공연합(HIA)'을 설립해 영국이 글로벌 리더가 되기 위해 필요한 인프라 건설 지원하고 나섰다. 이들은 항공 규제 체제가 수소 기술에 대비하도록 보장하고 수소 항공 연구 및 개발(R&D)을 위한 자금을 10년 프로그램으로 전환해야 한다고 강조했다. 이 연합에는 항공 및 항공 우주 부품의 주요 제조사 GKN 에어로스페이스와 브리스톨공항도 참여했다. 이 기업들은 수소가 단거리 항공용 연료로서 큰 잠재력을 가졌다고 밝혔다. 에어버스는 오는 2035년 상용 서비스 시작을 목표로 새로운 수소 동력 항공기를 개발 중이다. 롤스로이스는 2022년에 수행한 지상 테스트를 통해 수소를 제트 엔진의 동력원으로 활용할 수 있음을 성공적으로 입증했다. 그러나 지속 가능한 항공 연료(SAF) 사용 확대를 통해 탄소 배출을 감소시키려는 노력이 확산되고 있음에도 불구하고, SAF의 생산 및 도입에 대한 지원에도 석유 기반의 제트 연료 대체에 대한 공급, 비용, 그리고 원료 문제 등 다양한 어려움이 여전히 존재한다는 것이 전문가들의 지적이다. 한편, 유럽연합(EU)은 2025년부터 EU 내에서 이륙하는 모든 항공기에 대해 SAF 혼합 사용을 의무화하는 방침을 세웠다. 이때의 혼합 비율은 2025년에 5%부터 시작하여 2050년까지 63%까지 점차 증가할 예정이다. 한국에서는 대한항공이 2017년 처음으로 SAF를 혼합해 시카고에서 인천까지의 노선을 운행한 적이 있으며, 이후 파리에서 인천까지의 정기편에도 SAF를 사용하기 시작했다. 추가로, 2021년에는 현대오일뱅크와 함께 바이오항공유의 제조 및 사용 기반을 마련하기 위해 협력했다. HIA 초대 회장이자 이지젯 CEO 요한 룬드그렌(Johan Lundgren)은 "항공 업계와 같이 탈탄소화가 어려운 분야에서는 협력을 통한 급진적인 해결책이 필요하다"며 "영국 정부와의 협력을 통해 탄소중립 항공을 위한 자금 및 정책 지원을 확대해 나갈 것을 희망한다"고 밝혔다. 롤스로이스의 최고 기술 책임자 그라치아 비타디니(Grazia Vittadini)는 "우리는 이미 녹색 수소 기반의 최신 항공기 엔진을 성공적으로 테스트했으며, 이것이 중장기적으로 탈탄소화의 주요 해결 방안이 될 것이라고 확신한다"고 강조했다.
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- 산업
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항공업계, 제로탄소 위해 '수소에너지'로 눈 돌렸다
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AI 드론 '스위프트', 인간 드론 전문가 3명 상대 압승
- 인공지능(AI) 드론과 숙련된 인간 드론 조종사가 시합을 벌이면 과연 누가 이길까. 2016년부터 시작된 자율 비행 시스템의 연구는 AI 기술의 발전으로 현재에 이르러, 최근 '스위프트(Swift)'라는 AI 드론이 숙련된 조종사 3명을 제치고 드론 경주에서 화려한 승리를 거두었다. 기술 전문 매체 '트렌딩 토픽스(TRENDING TOPICS)'에 따르면, 취리히 대학의 엘리야 카우프만(Elia Kaufmann) 박사를 중심한 연구 팀은 '네이처(Nature)' 저널에 '스위프트'라는 AI 기반 드론 시스템을 발표하며 학계의 주목을 받았다. 이 드론은 시뮬레이션과 현실 세계의 데이터를 결합하여, 세계 최고 수준의 쿼드로콥터 조종 능력을 보여주었다. 연구팀은 AI 드론 '스위프트'와 숙련된 드론 조종사인 드론 레이싱 세계 챔피언 알렉스 바노버(Alex Vanover), 스위스 챔피언을 세 번 차지한 마빈 샤퍼(Marvin Schäpper), 2019년 멀비 GP 우승자 토마스 비트마타(Thomas Bitmatta) 등 3명과 총 25회 경주를 펼쳤다. 그 결과, AI 드론 스위프트는 열다섯 번의 경주에서 인간 조종사들을 앞서 1위를 차지하는 쾌거를 이뤘다. 시합에 참여한 드론 조종사 토마스 비트마타는 "스위프트 드론의 뛰어난 잠재력을 목격하게 되어 감명 받았다"고 전했다. 이러한 연구 성과는 항공 산업을 넘어 자율주행 차량, 항공기, 개인용 로봇 등의 분야에서도 큰 혁신을 가져올 것으로 예상된다. AI 기술의 발전은 앞으로 우리 일상에서 더욱 큰 변화와 기여를 할 것으로 보인다.
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- IT/바이오
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AI 드론 '스위프트', 인간 드론 전문가 3명 상대 압승
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건강수명 늘리는 장수의 식단, 당신도 따라할 수 있다
- 최근 효모를 활용한 실험에서 식단을 조절함으로써 건강한 노화 예방 효과를 볼 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 과학기술 전문매체 사이테크데일리(SciTechDaily)에 따르면, 웰컴트러스트(Wellcome Trust)와 영국 생명공학연구위원회(BBSRC)의 지원을 받은 영국 바브라함 연구소(Babraham Institute)의 과학자들이 효모를 기반으로 한 노화 예방 연구를 수행하고 결과를 발표했다. 바브라함 연구소의 존 하우슬리(Jon Houseley) 박사와 그의 연구팀은 식단의 조절을 통해 건강한 노화를 추구할 수 있으며, 건강 저하가 노화 과정에서 필연적인 것이 아니라는 점을 확인했다. 과학자들은 오랜 시간 동안 의도적으로 칼로리 섭취를 줄임으로써 노화와 관련된 건강 문제를 감소시키고 수명을 연장할 수 있다는 것을 알고 있었다. 생쥐를 대상으로 한 연구에서는 이러한 효과를 얻기 위해서는 평생 동안 식단을 조절해야 한다는 것을 발견했다. 효모 식단으로 칼로리 제한 그러나 하우슬리 박사의 최근 효모 연구는 칼로리 제한 대신 다른 방법으로 수명 주기 내내 건강을 향상시킬 방법을 발견했다. 도롯타 호카이(Dorottya Horkai) 수석 연구원은 “어린 시절의 식단 조절이 효모를 건강한 상태로 이끌 수 있음을 확인했다”고 전하며, "칼로리 제한 없이 다른 종류의 식사를 통해 효모의 노화와 세포 피로감을 줄일 수 있었다"고 덧붙였다. 연구팀은 평상시 포도당이 풍부한 식단에서 효모를 길렀던 것을 갈락토오스(단순 단당류 중 하나로, 생물체 내에선 주로 유당의 형태로 발견) 기반의 식단으로 전환했다. 실험 결과 일반적으로 노화와 함께 나타나는 다양한 분자 변화가 관찰되지 않았다. 갈락토오스에서 성장한 효모 세포는 노화 후에도 젊은 세포와 유사한 건강 상태를 보였고, 수명은 늘어나지 않았으나, 노화로 인한 건강 저하 기간이 크게 감소했다. 지속적인 올바른 식단 유지가 중요 중요한 점은, 식단 변화의 효과는 주로 세포가 어린 단계에서 발현되며, 늙은 효모 세포에서는 크게 차이가 나타나지 않는다는 것이다. 효모와 인간 사이의 젊음의 정의를 해석하는 것은 복잡할 수 있으나, 여러 연구들이 공통적으로 지적하는 것은, 건강한 삶을 유지하기 위해선 어릴 때부터 올바른 식단이 중요하다는 점이다. 효모 세포의 노화 과정은 동물이나 인간의 노화 메커니즘과 유사하므로 이상적인 연구로 간주된다. 이러한 효모 연구는 더 많은 연구가 필요하겠지만, 극단적인 칼로리 제한보다는 식단 조절을 통한 건강한 노화 추구가 바람직할 것으로 보인다.
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- 생활경제
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건강수명 늘리는 장수의 식단, 당신도 따라할 수 있다
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일본 벤처기업, '지렁이 근육' 모방 배관검사 로봇 개발
- 일본 중앙대 출신의 벤처기업 '솔라리스'가 배관의 깊은 곳까지 접근 가능한 지렁이 근육을 모방한 로봇 '수하'를 선보였다. 기술 전문 매체 와이어드에 따르면 이 로봇은 얇고 유연한 초음파 센서를 갖추고 있어 배관 내부의 노후화된 부분을 정밀하게 파악할 수 있다. 배관은 공장 설비나 도시 인프라에서 중요한 역할을 하는데, 내부의 노후화나 열화가 진행되면 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서 깊숙한 곳까지 정확하게 검사하는 것이 중요하다. 검사 목적으로 배관을 일시적으로 잘라내면 내부를 육안으로 확인할 수 있지만, 시간이 오래 걸리기 때문에 실용성이 떨어진다. 현재는 파이버스코프를 이용해 내부를 확인하는 방식이 주를 이루지만, 깊은 곳까지 완벽하게 검사하기에는 한계가 있다. 외부에서 밀어 넣는 힘만으로는 파이버스코프가 커브에 막혀 깊은 곳까지 도달할 수 없는 문제가 있었다. 솔라리스가 개발한 '수하(Sooha)'는 지렁이의 움직임을 모방한 로봇으로, 깊은 배관 내부까지 접근이 가능하다. 특히 '인공 근육' 기술을 활용하여 지렁이처럼 연동운동을 구현, 배관 내부의 좁은 공간에서도 움직일 수 있다. 지렁이 모방 '인공 근육' 로봇 수하의 가장 큰 특징은 지렁이의 이동 매커니즘을 모방한 것이다. 좁은 공간에서 효과적으로 움직일 수 있어, 배관과 같은 한정된 공간에서의 움직임에 최적화되어 있다. '연동운동'이라고 불리는 지렁이의 이동 메커니즘은 근육의 마디마디가 연결된 몸이 부분적으로 수축과 팽창을 반복하는 동작을 조합한 것이다. 지렁이가 움직일 때는 먼저 몸의 앞쪽 마디가 수축한다. 그 다음 앞쪽의 마디가 늘어나는 것과 거의 동시에 뒤쪽의 마디가 수축한다. 그러면 수축한 마디보다 뒤쪽에 있는 마디 전체가 앞으로 당겨진다. 이런 일련의 동작을 반복하면서 지렁이는 점차 앞으로 나아간다. 연동운동을 모방하기 위해 '수하'에 구현된 것은 고무 튜브를 이어 붙인 '인공 근육'이다. 이 인공 근육은 로봇 본체와 마찬가지로 나카무라 교수의 연구 성과에 기반하고 있다. 솔라리스 인공 근육의 마디는 공기가 주입되면 마디의 측면만 부풀어 오른다. 반면 세로축은 팽창하지 않도록 고정되어 있다. 따라서 측면이 팽창하는 힘에 의해 종축이 마디의 중앙으로 당겨지면서 인공근육 마디가 수축하게 된다. 수하의 앞부분에서 뒷부분으로 갈수록 인공근육의 수축을 순차적으로 반복함으로써 연동운동을 모방하고 있다. 이 로봇은 나카무라 타로(中村太郎) 교수의 연구를 바탕으로 개발됐다. 지난 2023년 7월 '울트라 수하(Ultra Sooha)'라는 초음파 센서가 탑재된 콘셉트 모델을 공개하며 주목받았다. 이번에 공개된 로봇은 배관 검사 뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서 활용 가능성을 보이고 있다.
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- IT/바이오
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일본 벤처기업, '지렁이 근육' 모방 배관검사 로봇 개발
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[퓨처 Eyes(2)] 인도, 태양 탐사선 '아디트야-L1' 발사 성공
- 인도가 달 정복에 이어 태양의 비밀 벗기기에 도전하고 있다. 인도 달 탐사 우주선 찬드라얀 3호가 달 남극에 착륙한 지 불과 10일 만에 첫 태양 탐사선 아디트야-L1(Aditya-L1)이 태양을 향해 성공적으로 발사됐다. 무게가 약 1480kg(3264 파운드)로 초경량급 우주선인 '아디트야-L1'은 지난 9월 2일 오전 11시 50분(GMT 06시 20분)에 인도 남부 스리하리코타에 있는 사티시 다완 우주센터에서 44.4미터 높이의 극지 위성 발사체(PSLV-XL)를 이용해 태양을 향해 장대한 여행을 시작했다. 이 우주선은 '라그랑주 5'점 중 하나를 중심으로 후광 궤도를 돌며 지구에서 150만km를 비행할 예정이다. 이는 지구-태양 거리의 1%에 해당한다. 인도 우주국은 태양 탐사선이 이 거리를 여행하는 데 4개월(약 125일)이 걸릴 것이라고 밝혔다. 태양계에서 가장 큰 천체를 연구하기 위한 인도 최초의 우주 기반 태양 관측 임무는 '아디티야'라고도 알려진 힌두교의 태양신 수리아의 이름을 따서 명명됐다. BBC에 따르면 우주선 '아디티야-L1'에서 'L1'은 '라그랑주점 1'의 약자로, 인도 우주선이 향하고 있는 태양과 지구 사이의 정확한 지점을 의미한다. 유럽우주국에 따르면 라그랑주 지점은 태양과 지구와 같은 두 개의 큰 물체의 중력이 서로 상쇄되어 우주선이 '호버링(hovering, 정지 비행)'할 수 있는 지점을 말한다. 태양 활동·우주 날씨 실시간 관측 미국 기술 전문매체 테크 크런치에 따르면 인도의 우주 기관인 인도우주연구기구(ISRO)는 아디트야-L1 우주선에 원격 감지용 4개와 현장 실험용 3개 등 총 7개의 과학장비(페이로드, payload)를 설치했다. 탑재된 장비에는데이터를 수집하고 관측을 하기 위해 가시 방출선 코로나그래프, 태양 자외선 영상 망원경, X-선 분광기, 태양풍 입자 분석기, 플라즈마 분석기 패키지, 3축 고해상도 디지털 자력계 등이 장착되어 있다. ISRO는 이 우주선에 태양 코로나(가장 바깥층), 광권(태양 표면 또는 지구에서 보이는 부분), 염색권(광권과 코로나 사이에 있는 얇은 플라즈마 층)을 관찰하고 연구할 7가지 페이로드를 탑재했다고 밝혔다. 코드명 'PSLV-C57'인 이 우주선 임무의 전반적인 목적은 태양 활동과 그것이 우주 날씨에 미치는 영향을 실시간으로 관측하는 것이다. 이륙 한 시간여 만에 아디트야-L1 우주선은 146×12,117마일의 타원형 궤도에 진입시켰다. 인도가 발사체 상단이 두 번의 연소 과정을 거쳐 의도했던 궤도에 우주선을 진입시킨 것은 이번이 처음이다. ISRO의 S. 소마나스 회장은 우주국의 임무 통제 센터에서 참석자들에게 "이제 아디트야-L1은 몇 가지 지구 기동을 거친 후 여정을 시작할 것"이라면서 "아디트야 우주선이 긴 여정을 마치고 L1의 후광 궤도에 진입할 수 있도록 최선을 다하길 기원한다"라고 말했다. 아디트야-L1은 L1을 향해 발사되기 전에 지구를 여러 번 돌게 된다. 그리고 일식 동안 태양이 숨겨져 있더라도 지속적으로 태양을 관찰하고 과학적 연구를 수행할 수 있다. 이번 연구는 과학자들이 태양풍과 태양 플레어와 같은 태양 활동과 그것이 지구와 우주 날씨에 미치는 영향을 실시간으로 이해하는 데 도움이 될 것이다. 태양 탐사 비용 4600만달러 이번 태양 탐사선의 비용이 얼마인지 밝히지 않았지만, 인도 언론의 보도에 따르면 37억 8000만 루피(4600만 달러, 약 615억 원)가 소요될 것으로 예상된다. 아디트야-L1 미션의 프로젝트 책임자인 니가르 샤지는 "아디트야-L1 팀에게는 꿈이 실현된 것"이라고 말했다. 샤지는 "아디트 [임무]가 시운전되면 이 나라의 헬리오피직스는 물론 전 세계 과학계의 자산이 될 것"이라고 기대했다. 과거에는 미국, 유럽, 중국이 태양을 연구하기 위해 우주에서 태양 관측소 임무를 수행했다. 지금까지 지상 망원경을 이용한 태양 관측에 주력해 온 인도가 이 분야에 뛰어든 것은 이번이 처음이다. 아디트야-L1이 성공하면 인도는 이미 태양을 연구하고 있는 일부 극소수 국가 그룹에 합류하게 된다. 일본은 1981년 태양 플레어를 연구하기 위해 최초로 탐사선을 발사했다. 미국 우주국 나사(NASA)와 유럽우주국(ESA)은 1990년대부터 태양을 관찰해 왔다. 나사와 ESA는 2020년 2월, 공동으로 태양 궤도선을 발사해 가까운 거리에서 태양을 연구하고 있다. 과학자들은 태양의 역동적인 행동을 이해하는 데 도움이 될 데이터를 수집하고 있다고 밝혔다. 아울러 나사의 최신 우주선인 파커 태양 탐사선은 최초로 2021년 태양의 외기권인 코로나를 통과해 새로운 역사를 썼다. 유엔 우주국(UNOOSA)에 따르면 지구 궤도에는 약 1만290개의 위성이 남아 있으며, 그 중 약 7800개의 위성이 현재 작동 중이다. 한편, 인도의 태양 탐사선은 지난 8월 말 세계 최초로 달 남극 근처에 탐사선을 성공적으로 착륙시킨 것에 연이은 쾌거다. 이로써 인도는 미국, 구소련, 중국에 이어 세계에서 네 번째로 달에 연착륙한 국가가 되었다. 달 남극에는 인류 생존의 필수 자원인 물이 존재하고 있는 것으로 알려졌다. 나사에 따르면 달에서 물을 최초로 발견한 것은 인도 탐사선이다. 2008년 인도 탐사선 찬드라얀 1호가 달 표면에 퍼져 있고 극지방에 집중된 수산기 분자를 감지한 것이 물 발견에 결정적으로 기여했다. 현재 인도는 우주에 50개 이상의 위성을 보유하고 있으며 통신 링크, 날씨 데이터, 해충 침입, 가뭄 및 임박한 재난 예측 등 여러 가지 중요한 서비스를 제공한다. ISRO는 아디트야-L1과 함께 2025년으로 예정된 인간 우주 비행 임무인 가가냥(Gaganyaan) 발사를 오랫동안 준비해 오고 있다. 또 인도 우주국은 금성을 향한 무인 탐사선 발사도 계획하고 있다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(2)] 인도, 태양 탐사선 '아디트야-L1' 발사 성공
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한국전기연구원(KERI), 차세대 '리튬황배터리' 개발 성공
- 기존 배터리가 전기 저장만을 목적으로 했다면, 미래의 배터리는 단순 저장을 넘어서 부가가치 있는 화학물질 생산 기능을 갖는 하이브리드 배터리로 변화할 것으로 보인다. 한국의 연구팀은 아연과 망간을 활용해 이러한 하이브리드 배터리를 개발했고, 그 결과 기존 배터리에 비해 10% 이상의 향상된 전압과 에너지 효율을 보였다. 과학·기술 매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'에 따르면, 최근 과학자들은 단순 전기 저장 외에도 유용한 화학물질을 생성하는 하이브리드 배터리 시스템의 개발에 성공했다고 발표했다. 이 하이브리드 배터리는 전기 에너지를 저장하는 동시에 유용한 화학물질도 생성한다. 전통적인 2차 배터리는 전극 재료에 전기 에너지를 저장하는 방식을 사용한다. 반면, 레독스 흐름 전지(Redox Flow Battery)는 전극에 연결된 탱크에 보관된 화학물질을 활용한다. 이는 산화와 환원의 화학적 반응을 통해 전자가 전해액을 통해 음극에서 양극으로 이동하며 전기에너지를 발생시키는 원리를 기반으로 한다. 이번에 연구자들이 개발한 하이브리드 배터리는 사용 과정에서 푸르푸랄(나일론 합성에 사용되거나 살충제로 활용되는 액체)을 기반으로 한 니켈 수산화물 배터리이다. 이 배터리는 바이오매스(생물 유기체)에서 추출한 푸르푸랄을 푸르푸릴 알코올이나 푸로산 중 하나로 변환할 수 있다. 푸르푸랄 자체는 농업용 바이오매스에서 흔히 발견되는 오탄당에서 형성되는 작은 분자이며, 다양한 화학 분야에서 중요한 중간체로 사용되는 플랫폼 화학물질로 알려져 있다. 이물질은 푸로산으로 산화될 때 식품 방부제, 약물, 향료 합성의 중간체가 될 수 있으며, 환원될 때는 레진(수지), 향료, 약물의 전구체로서의 역할을 하는 푸르푸릴 알코올로 변환된다. 중국 베이징의 청화대학(Tsinghua University)에서 활동하는 하오홍 두안(Haohong Duan) 박사를 포함한 연구팀은 하이브리드 흐름 배터리를 사용해 두 종류의 부가가치 화학물질을 추출함으로써 배터리 시스템의 비용 효율성을 개선하는 데 성공했다. 기존의 충전식 배터리는 충전 과정에서 전극에 전기를 저장하고, 방전 시에는 해당 전기를 회로로 전달한다. 반면 레독스 흐름 전지라는 다른 타입의 배터리는 특정 화학물질에 전기를 저장하며, 해당 화학물질은 두 상태 사이에서 순환하면서 배터리 내에 계속 보관된다. 한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 박준우 박사팀과 부산대학교의 박민준 교수팀은 아연과 망간을 주요 소재로 사용하여 고성능 '레독스 흐름 전지' 기술을 개발했다. 레독스 흐름 전지는 큰 용량 저장이 가능하며, 배기가스를 발생시키지 않아 화재나 폭발 위험에서 상대적으로 안정적이다. 이러한 특성으로 인해 에너지저장장치(ESS) 용도로서 많은 관심을 받는 차세대 전지로 평가받고 있다. 연구자들은 에너지 저장 및 제공과 동시에 추가 화학물질을 생산하는 능력을 결합하여 이를 조사했고, 그 과정에서 흥미로운 결과를 발견하게 되었다고 한다. 양극용 이중 기능성 금속 촉매의 혁신적인 발전이 관찰되었는데, 로듐(백금족 금속의 일종)과 구리를 단일 원자 합금으로 조합하여 만들어진 촉매가 등장했다. 이 촉매는 배터리가 충전될 때 푸르푸랄(전해액 포함)을 푸르푸릴 알코올로 효과적으로 변환하며, 방전 시에는 푸로산을 생성한다. 또한 연구원들은 음극에서 니켈-아연 또는 니켈-금속 수소화물 배터리에서 사용되는 음극 재료와 유사한 특성을 가진 코발트-도핑 수산화니켈 재료를 확인했다. 이러한 조합을 통해 참신한 이중용 배터리 시스템이 개발되었다. 태양 전지로 충전된 이 배터리는 4개를 직렬로 연결하여 사용되며, LED 조명과 스마트폰 등의 장치를 작동시키면서도 지속적으로 푸르푸릴 알코올과 푸로산을 생성한다. 이 화학물질들은 흐름 시스템을 통해 전달된다. 이 새로운 하이브리드 배터리는 일반 배터리와 비교하여 에너지 밀도와 전력 밀도에서 유사한 성능을 보이면서도, 동시에 전력과 부가가치 있는 화학물질을 생산한다는 점이 새로 확인되었다. 1kWh의 에너지 저장 시, 0.7kg의 푸르푸릴 알코올이 생성되고, 0.5kWh의 전력 공급 시에는 1kg의 푸로산이 생산된다. 단, 푸르푸랄은 지속적으로 시스템에 공급되며, 최종 제품은 전해질에서 분리해야 한다. 이 연구팀이 제시한 하이브리드 방식은 2차 전지의 지속 가능성과 경제성을 높이는 첫걸음이지만, 이를 더욱 발전시키기 위한 지속적인 노력이 필요하다.
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- IT/바이오
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한국전기연구원(KERI), 차세대 '리튬황배터리' 개발 성공
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금과 비트코인, 투자의 이중 선택…어느 것이 더 나을까?
- 최근 들어 금과 가상 화폐인 비트코인이 투자의 대안으로 급부상하며 시장의 주목을 받고 있다. 금은 수세기 동안 안정된 투자처로 인정받았다면, 비트코인은 디지털 시대를 대표하는 신세대 투자처로 떠오르고 있다. 금의 가격은 주가나 통화의 변동에 영향을 받지 않는다. 인플레이션 또는 경제 위기의 상황에서도 투자자들의 신뢰를 받아왔다. 오히려, 금융 시장의 혼란으로 다른 자산의 가격이 하락할 때 금의 가격은 상승하는 추세를 보이곤 한다. 이로 인해 포트폴리오의 리스크를 줄이는 헤지 역할도 한다. 전통적인 투자수단 '금' 금의 공급량은 한정적이며, 금은 소진되면 더 이상 생산되지 않는 희귀 자원이다. 더불어 금은 장신구부터 반도체 소재에 이르기까지 다양한 제품에서 활용되므로 그 수요는 계속될 것으로 예상된다. 이러한 특성 덕분에, 금의 가치는 장기적으로 안정적으로 유지될 것으로 전망된다. 하지만 많은 장점에도 불구하고 금의 단점도 있다. 금은 꾸준한 수익을 창출하지만, 일반적으로 수익률이 높지 않아 재산 증식보다는 재산 보존에 더 적합하다. 주식과 같은 다른 자산으로 더 큰 수익을 창출할 수 있는 여지를 확보하기 위해 포트폴리오의 5~10% 이상을 금으로 보유하지 않는 것이 좋다. 또한 실물 금에 투자하는 경우 금을 안전하게 보관하고 보험에 가입해야 하므로 비용이 추가된다. 신세대 투자수단 '비트코인' 비트코인은 최근 기술 애호가와 트렌드 세터들 사이에서 화제의 중심에 있다. 이 비교적 신생 투자 옵션인 비트코인은 중앙은행의 개입 없이 블록체인 기술을 기반으로 하는 가상 자산(암호화폐)으로 2009년 태어났다. 비트코인의 장점으로는 급속한 수익창출을 들 수 있다. 금과 같은 전통적인 자산들은 안정적인 가치를 지녔지만, 비트코인은 그 급격한 변동성으로 때때로 큰 수익을 가져다 준다. 2019년 1월 1비트코인(BTC)이 약 3800달러의 가치를 지녔으나, 2021년 11월에는 약 6만9000달러로 급등해 그 잠재력을 증명했다. 법정화폐와 달리 물리적 형태가 없는 비트코인은 다양한 디지털 플랫폼과 거래소에서 손쉽게 거래할 수 있다. 이러한 편의성은 투자자들에게 큰 매력 포인트로 작용한다. 그러나 비트코인의 높은 변동성은 수익의 잠재력을 가진 반면, 그만큼의 손실 위험도 동반하는 양날의 검으로 작용한다. 때로는 그 가격 변동이 예측하기 어려워, 투자 타이밍이 매우 중요하다. 게다가 비트코인에 관한 지식이 널리 퍼져 있지 않아, 많은 투자자들이 투자에 주저하게 된다. 암호화폐 특유의 전문 용어나 시스템을 이해하는 데 어려움을 겪을 수 있다. 비트코인의 규제가 미흡한 상황에서 사기 위험도 존재한다. 디지털 지갑이나 개인 키를 분실하면 투자한 자금 전부를 잃을 위험이 있다. 그렇다면 금과 비트코인 중 어떤 투자가 더 나을까. 금과 비트코인 중 하나를 결정할 때는 각각의 장단점을 잘 따져봐야 한다. 전통적인 투자처인 금에 비해 비트코인은 높은 수익과 위험을 동시에 안고 있는 신세대 투자 옵션이다. 투자자는 자신의 투자 스타일과 리스크 허용 범위를 고려해 투자를 결정해야 할 것이다. 어떤 옵션을 선택하든 직접 조사를 하고 전반적인 투자 전략을 염두에 두는 것이 중요하다. 잘 모르겠다면 재무 설계사의 도움을 받는 것도 좋은 방법이다.
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- 경제
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금과 비트코인, 투자의 이중 선택…어느 것이 더 나을까?
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오픈AI의 GPT-4 경쟁자 구글 '제미니', 올해 말 공개 예정
- 기술 대기업 구글에서 오픈AI의 생성형 인공지능(AI) 챗GPT의 대항마인 '제미니(Gemini)'를 출시한다. 현재 생성형 AI 시장의 예상 가치는 2032년까지 1조 3000억 달러에 달할 것으로 전망된다. 지난해 11월 첫선을 보인 오픈AI의 챗GPT는 이미 월간 활성 사용자 수가 1억 명을 돌파하며 그 성장세를 이어가고 있다. 이러한 상황에서 구글이 자체 개발한 대화형 AI 챗봇 '바드(Bard)'와 새로운 언어 모델(PaLM 2 LLM)을 선보이며 시장에서의 존재감을 확대하고 있다. 4일(현지시간) 기술 전문매체 더 테크아웃룩에 따르면 구글이 올해 말 오픈AI의 챗GPT의 GPT-4와 직접적으로 경쟁할 수 있는 '제미니'를 공개할 예정이라는 소식이 전해졌다. GPT-4는 오픈AI에서 개발한 자연어 처리(NLP) 모델로, GPT(Generative Pre-trained Transformer) 시리즈의 네 번째 버전으로 5000억 개의 파라미터를 가지고 있는 것으로 알려졌다. 이전 버전인 언어 기반 인공지능 모델 GPT-3는 약 1750억 개의 파라미터를 가지고 있다. 제미니는 구글이 보유한 TPUv5 칩, 총 1만6384개의 칩을 활용해 훈련되었으며, 훈련 데이터는 압도적인 65조 개의 토큰으로 이뤄져 있다. 또한 유튜브 콘텐츠와 알파고의 훈련 기법 역시 활용되었다. 시장 전문가들은 구글 제미니가 GPT-4를 능가할 세 가지 주요 이유를 지적한다. 첫째, 텍스트와 이미지 생성 능력, 둘째, 구글 서비스에서 확보한 독점적 학습 데이터, 그리고 셋째, 세르게이 브린(구글 공동 창업자)과 폴 바햄(딥마인드 수석 AI 과학자 겸 머신러닝 전문가) 등 AI 분야의 석학들이 구글의 딥마인드와 브레인 팀의 협력으로 더 많은 것을 기대할 수 있다는 점이다. 아직 결과는 미지수지만, 구글의 '제미니'가 얼마나 GPT-4에 버금가는 성능을 보여줄 것인지에 대한 관심이 높아지고 있다.
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- IT/바이오
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오픈AI의 GPT-4 경쟁자 구글 '제미니', 올해 말 공개 예정
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마이크로소프트, AI 탑재 백팩 특허 획득
- 기술 대기업 마이크로소프트(MS)는 스마트 센서가 탑재된 인공지능(AI) 기반 백팩 디자인에 대한 특허를 취득했다. 미국 기술 전문매체 톰스 하드웨어(Tom's Hardware)에 따르면 미국 특허청(USPTO)은 지난 5월 출원된 마이크로소프트의 AI 기반 백팩 특허를 최근 승인했다. MS파워유저(MSPowerUser)가 처음 보도한 마이크로소프트의 디지털 비서가 장착된 백팩 특허는 '인공 지능 지원 웨어러블'에 대한 것으로 명시되어 있다. 공개된 AI 탑재 백팩 특허 삽화와 주요 예시 대부분은 독특한 디자인으로 시선을 끌고 있다. MS 스마트 백팩의 주요 디자인 특징으로 암 스트랩(Arm strap)에 여러 개의 센서가 내장됐다. 착용자의 정면을 향하고 있는 이 센서들은 각각 카메라, 마이크, GPS, 나침반 등의 기능을 포함한다. 마이크로소프트는 백팩의 스트랩(strap, 끈)에 햅틱 액추에이터(haptic actuator, 촉각적 피드백을 생성하기 위해 사용하는 장치)뿐만 아니라 LED와 스피커를 추가했다. 스마트 웨어러블에는 일부 실시간 처리가 필요한 것으로 보인다. 따라서 이미지, 텍스트, 음성, 얼굴 및 인지 인식을 제공하기 위해 다양한 인식 모듈이 들어 있다. 백팩에 탑재된 시스템은 AI 스마트 기능을 위해 내장된 처리 능력에 데이터를 공급하는 실시간 모니터뿐만 아니라 기록 장치(온보드 스토리지 사용), 무선 연결, 배터리 전원/충전 등의 기능도 갖추고 있다. 착용자는 위의 모든 감지 및 처리 기능을 갖춘 디지털 백팩을 통해 AI의 향상된 사물 식별과 분석, 주변 기기와의 상호 작용, 상황별 인사이트 확보 등의 혜택을 누릴 수 있을 것으로 예상된다. 위 그림에서 데이터 플로(Flow) 차트는 백팩과 데이터 피드가 개인용 컴퓨터 및 클라우드 서버와 함께 작동하는 방식을 보여준다. 또 다른 삽화(아래 그림)에서는 디지털 백팩을 메고 돌아다니는 사람이 스키장을 탐색하고 슈퍼마켓 가격을 확인하고 콘서트 티켓 예매를 고려하는 모습을 보여준다. 사용자는 때때로 "헤이 백팩, 이 포스터를 내 캘린더에 추가해 줘"와 같이 음성을 통해 백팩에 내장된 AI와 상호 작용할 수 있다. 또는 스트랩의 센서와 상호 작용해 일부 AI 동작 또는 상황에 맞는 작업을 실행할 수도 있다. 마이크로소프트의 특허는 주로 집 밖에서 디지털 비서의 유용성에 대해 집중한 면모가 돋보인다. PC 프로세서는 이제 전용 AI 가속 하드웨어를 갖추기 시작했으며, 마이크로소프트는 사무실 생산성 및 협업 도구에 AI를 빠르게 통합한 것으로 보인다. 그러나 톰스 하드웨어는 마이크로소프트의 AI 백팩은 개발 과정에서 드러난 시장성 부족이나 기타 단점으로 인해 많은 특허가 취소되었기 때문에 실현되지 않을 수도 있다고 전했다.
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마이크로소프트, AI 탑재 백팩 특허 획득
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두산에너빌리티, 국내 최초 'K-가스터빈' 상업운전 개시
- 중공업계 큰손 두산에너빌리티가 국내에서 첫 270MW 국산 가스터빈의 상업운전을 성공적으로 시작했다. 미국 에너지 전문 매체 파워매거진은 지난 2일(현지시간) 두산에너빌리티의 'K-가스터빈' 첫 상업운전 성공을 통해 한국이 세계 가스터빈 기술 시장에서 탄탄한 기반을 구축하고 있다고 보도했다. 이 매체에 따르면, 두산에너빌리티는 380MW H급 '초대형' 가스터빈 시장을 개척할 대형 복합화력 가스터빈 발전소 첫 계약도 체결했다. 지난 6월에는 공기업인 한국중부발전과 충청남도 보령시에 569MW급 보령신복합화력발전소 건설 계약을 2억1300만 달러에 체결, 2026년 6월 가동을 목표로 한다. 이번 계약에는 증기터빈과 배열회수보일러(HRSG) 공급도 포함된다. 또한, 두산에너빌리티는 지난 7월 28일 한국서부발전과 공동으로 개발한 경기도 김포 열병합발전소에서 270MW급 가스터빈의 상업운전에 들어갔다. 국내 가스터빈 기술 자체 개발 두산에너빌리티의 이러한 성과는 2022년 3월까지 두산중공업으로 알려진 이 회사의 끈질긴 기술 개발 노력의 결과다. 1896년 설립해 한국의 대형 석탄 발전소 건설을 주도해 온 두산에너빌리티는 1990년대부터 국내 가스터빈 기술 개발에 집중해 왔다. 특히 2005년, 두산중공업은 5MW급 가스터빈을 자체 개발함으로써 기술력을 입증했다. 2013년, 두산중공업은 산업통상자원부(이하 '산자부')와 한국에너지기술연구원이 해외 수입 의존도를 낮추기 위해 추진한 국책 과제인 국내 가스터빈 산업 육성에 중추적인 역할을 해왔다. 두산의 목표는 세계 최대 가스터빈 OEM 업체인 제너럴 일렉트릭, 지멘스 에너지, 미쓰비시 파워, 안살도 에너지아 등이 본사를 두고 있는 미국, 독일, 일본, 이탈리아 등 국제 무대에서 경쟁할 수 있는 가스터빈 산업을 육성하는 것이었다. 'K-가스터빈' 첫 상업 운전 이정표 두산에너빌리티에 따르면 270MW급 DGT6-300H.S1의 효율은 40%가 넘는다. 2022년 3월 첫 번째 점화 이후의 테스트는 국가에서 요구하는 연소 조절 테스트, 출력 변동 테스트, 그리고 비상 정지 테스트를 포함했다고 한국서부발전(KOWEPO)이 밝혔다. 한국서부발전은 두산 본사가 있는 경상남도 창원 공장에서 제조 과정에서 가스터빈의 신뢰성을 평가하고 유지하기 위해 3000개 이상의 계측기를 설치했다고 전했다. 이제 한국서부발전은 국가 전력망과 연계한 8000시간의 실증 운전을 통해 '차세대 K-가스터빈' 개발에 도움이 될 데이터를 확보하고 수출을 뒷받침할 계획이다. 아울러 두산에너빌리티는 시장의 요구에 따라 1500℃ 이상의 고온에서도 견딜 수 있도록 설계된 초합금 소재를 적용하고 43% 이상의 효율을 갖춘 380㎿급 H급 모델인 DGT6-300H.S2 개발에 착수했다. 두산에너빌리티는 최근 한국중부발전과 맺은 계약에 증기터빈과 배열회수보일러(HRSG) 공급도 포함돼 보령 신복합화력발전소는 한국형 표준 복합화력 가스터빈(CCGT) 모델이 탑재된 세계 최초의 프로젝트가 될 것으로 전망된다. 회사 측은 2021년부터 국내 산업계, 학계, 연구계 등 340여 개 기관의 전문성을 활용해 CCGT 모델을 개발해왔다고 밝혔다. 이러한 노력은 신뢰성을 확보하는 데 결정적이었다고 말했다. 또한 "지금까지 국내 가스복합화력발전소는 다양한 형태의 외국산 가스터빈 모델을 적용했기 때문에 효율적인 유지보수 서비스에 많은 어려움이 있었다"고 전했다. 100% 수소연료 가스터빈 개발 추진 두산에너빌리티는 2027년 12월까지 진행되는 국책과제의 일환으로 국내 협력사와 함께 수소를 50%까지 공동 연소할 수 있는 복합화력 가스터빈 개발을 추진 중이다. 이를 위해 한국동서발전은 울산복합화력발전소의 25년 된 E급 가스터빈을 270MW급 H급 수소 가스터빈으로 전환할 예정이다. 두산은 이러한 전환을 통해 상당한 비용 절감 효과를 거둘 수 있을 것으로 전망하고 있다. 회사 측은 "고효율 H급 수소 가스터빈 사용 시, 기존 E급 수소 가스터빈에 비해 연간 최대 약 700억 원(약 5300만 달러)의 연료비를 절감 가능하다"고 밝혔다. 단, 이는 상반기 한국가스공사의 평균 연료비와 수소 비용을 기반으로 하며, 수소 가스터빈의 연간 가동률을 50%로 설정한 가정이다. 또한, "수소를 연료 혼합의 50%로 사용할 경우 기존 100% LNG 연료 가스터빈과 비교해 탄소 배출을 최대 21.4% 줄일 수 있다"고 덧붙였다. 마지막으로 두산에너빌리티와 한국 파트너들은 2027년 12월까지 400MW급 '초대형' 100% 수소 연료 가스터빈을 별도로 개발하고 있다. 두산은 "2026년까지 100% 수소 연료 가스터빈의 핵심 부품인 연소기 개발을 완료하는 것이 목표"라고 밝혔다.
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두산에너빌리티, 국내 최초 'K-가스터빈' 상업운전 개시
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