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[윌로우, 양자 혁명의 시작(1)] 윌로우, 양자 컴퓨팅의 새로운 지평을 열다
- 양자 컴퓨터는 더 이상 공상 과학이 아니다. 구글이 개발한 양자 컴퓨팅 칩 '윌로우'는 기존 기술의 한계를 뛰어넘어 미래를 위한 새로운 길을 열고 있다. 윌로우의 연산 능력은 에너지, 의료, 인공지능(AI), 암호화 등 다양한 분야에 혁신적인 영향을 미칠 잠재력을 지니고 있다. 이번 시리즈 <윌로우, 양자 혁명의 시작>은 윌로우가 어떻게 전 세계적인 변화를 이끌고 있는지, 그리고 그 이면에 숨겨진 구글 퀀텀 AI 연구소의 기술 혁신 과정을 심층적으로 탐구한다. [편집자 주] 양자 오류 정정, 기술 혁명의 문을 열다 윌로우의 가장 주목할만한 성과는 양자 오류 정정 기술의 획기적인 발전이다. 큐비트(양자 컴퓨터의 기본 단위)는 외부 간섭에 민감하여 오류가 발생하기 쉬운데, 윌로우는 큐비트를 배열한 3x3, 5x5,7x7 구조에서 오류율을 단계적으로 줄이는 데 성공했다. 이는 '임계값 미만'으로 알려져 있다. 구글 퀀텀 AI 팀은 이 성과를 "양자 오류 수정에서 실제 진전을 보여주려면 임계값 미만임을 입증해야 한다. 이는 1995년 피터 쇼어가 양자 오류 수정을 도입한 이후 엄청난 과제였다"며 30년 난제를 해결했다고 평가했다. 이어 "양자 오류 정정의 기준점을 넘어섰다"라고 표현하며, 양자 컴퓨팅 상용화의 가능성을 더욱 현실화했다고 밝혔다. 슈퍼컴퓨터를 넘어선 윌로우의 연산 능력 랜덤 회로 샘플링(RCS) 벤치마크에서 윌로우는 기존 슈퍼컴퓨터가 10셉틸리언(10septillion은 10의 25제곱 년·10해년) 동안 처리해야 할 계산을 단 5분 만에 완료했다. 이 결과는 단순히 기술 경쟁력을 보여주는 것을 넘어, 양자 컴퓨팅이 실제로 상업적 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 증명한 사례로 기록된다. 구글 퀀텀 AI의 10년 도전, 결실을 맺다 구글 퀀텀 AI 연구소는 2012년 설립 이래 양자 컴퓨팅 연구에 매진해왔다. 초기에는 양자역학의 가능성을 입증하는 연구에 집중했지만, 점차 오류 정정과 계산 성능 향상이라는 구체적인 목표로 전환했다. "정치적 불안정이 지속되더라도 기술 혁신은 멈추지 않는다." 연구소의 비전은 이제 윌로우라는 이름으로 결실을 맺고 있다. 미래를 여는 기술, 인류를 향한 도전 윌로우는 단순한 기술의 진보를 넘어, 에너지 혁신, 의료 연구, AI 융합 등 다양한 산업에 걸쳐 거대한 변화를 일으킬 준비를 하고 있다. 이는 단지 기술 개발의 끝이 아니라, 인류의 새로운 시작을 알리는 신호탄이다. 다음 회차에서는 윌로우가 어떻게 30년간 풀리지 않던 양자 오류 정정의 난제를 해결하며, 양자 컴퓨팅 상용화에 한 걸음 더 나아갔는지 깊이 있게 살펴본다. [윌로우, 양자 혁명의 시작(2)]에서 이어진다.
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- IT/바이오
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[윌로우, 양자 혁명의 시작(1)] 윌로우, 양자 컴퓨팅의 새로운 지평을 열다
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[신소재 신기술(140)] 일본 연구진, 햇빛·물로 수소 연료생산하는 새로운 개념 반응기 시연
- 일본 연구진이 햇빛과 물을 이용해 재생 가능한 수소 연료를 생산할 수 있는 새로운 개념 증명 반응기를 시연했다. 특수 광촉매를 이용하는 이 기술은 저렴하고 풍부하며 지속 가능한 수소 연료 생산에 기여할 것으로 기대된다고 라이브사이언스, 인터레스팅엔지니어링등 다수 외신이 전했다. 현재 수소는 대부분 천연 가스에서 추출되기 때문에 화석 연료 의존도를 낮추는 데 한계가 있다. 하지만 이번에 개발된 기술은 햇빛을 이용해 수소를 생산할 수 있어, 향후 수소 에너지 시대를 앞당기는 데 중요한 역할을 할 것으로 전망된다. 새로운 100㎡(1076제곱피트) 규모의 반응기는 광촉매 시트를 사용하여 물 분자에 있는 산소와 수소 원자를 분리하고, 이를 통해 수소를 추출해 연료로 사용한다. 신슈대학교의 카즈나리 도멘 교수 연구팀은 이번 연구 결과를 국제 학술지 '프론티어스 인 사이언스'에 발표했다. 도멘 교수는 "광촉매를 이용한 햇빛 기반 물 분해는 태양 에너지를 화학 에너지로 변환하고 저장하는 이상적인 기술"이라며 "최근 광촉매 소재 및 시스템의 발전으로 실현 가능성이 높아졌지만, 여전히 많은 과제가 남아 있다"고 밝혔다. 이 기술의 핵심 원리는 물을 산소와 수소로 분해하는 것이다. 간단해보이지만 이는 에너지 집약적인 과정이며, 특수광촉매가 필요하다. 광촉매는 빛에 노출되면 물을 구성 요소로 분해하는 화학 반응을 촉진한다. 이러한 개념은 새로운 것이 아니지만 기존의 '1단계' 광촉매는 효율이 낮고 태양 에너지-수소 전환율이 미미했다. 연구팀은 '2단계'로 구성된 더 효율적인 물 분해 과정을 선택했다. 이 시스템에는 하나의 광촉매가 첫단계에서는 물에서 산소를 분리하고 다음 단계에서는 수소를 제거한다. 팀은 이 과정을 위한 광촉매를 개발함으로써 3년 동안 작동한 시제품 반응기를 제작할 수 있었고, 연구실에서 사용하는 자외선보다 실제 햇빛을 사용했을 때 더 잘 작동하는 것을 확인했다. 연구팀의 하사토미 타카시 박사는 "태양 에너지 변환 기술은 밤이나 악천후에서는 작동할 수 없지만, 햇빛 에너지를 연료의 화학 에너지로 저장하면 언제 어디서근 사용할 수 있다"고 설명했다. 팀은 100㎡ 규모의 반응기를 3년간 운영해 개념 증명에 성공했다. 이 반응기는 실제 햇빛에서 실험실 조건보다 더 나은 성능을 보였다. 하사토미 박사는 "자외선에서 반응하는 광촉매를 사용하는 우리 시스템에서 태양 에너지 변환 효율은 자연광에서 약 1.5배 높았다"고 설명했다. 그러나 현재 시뮬레이션된 햇빛에서의 효율은 최대 1%이며 자연광에서는 5% 효율에 도달하지 못하는 한계가 있었다. 연구팀은 5% 효율 장벽을 깨기 위해 더 많은 연구자들이 더 효율적인 광촉매를 개발하고 더 큰 실험 반응기를 구축해야 한다고 강조했다. 아직 초기 단계인 이 기술이 상용화되면 수소 에너지 생산 비용을 낮추고, 친환경 에너지 구축에 크게 기여할 것으로 예상된다.
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- 산업
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[신소재 신기술(140)] 일본 연구진, 햇빛·물로 수소 연료생산하는 새로운 개념 반응기 시연
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[신소재 신기술(138)] 세포가 쓴 일기, 이젠 읽을 수 있다!
- 과학자들이 세포가 스스로 역사를 기록할 수있도록 돕는 혁신적인 기술인 'DNA 타자기'를 개발했다고 뉴욕타임스가 지난 25일(현지시간) 보도했다. 이 기술은 세포가 자신의 DNA에 정보를 기록하는 방식으로, 세포 분열과 환경 변화 등 다양한 생물학적 사건을 추적할 수 있는 방법을 제시한다. 스위스 바젤 대학교의 알렉스 시어 박사는 "이 기술은 발달생물학자들이 오랫동안 꿈꿔온 도구"라며, "세포 분열뿐만 아니라 환경 변화나 단백질 생성 등 중요한 생물학적 이벤트까지 기록할 수 있다"고 밝혔다. DNA 타자기란? DNA 타자기는 세포가 자신의 DNA에 일종의 '기록'을 남길 수 있도록 고안된 기술이다. 이는 DNA 편집 기술인 CRISPER(크리스퍼)를 기반으로 개발됐다. CRISPER은 DNA의 특정 부위를 절단하거나 삽입할 수 있는 유전자 가위 기술로, 이를 활용해 세포가 다양한 생물학적 정보를 스스로 추가하며 자신의 '역사'를 저장할 수 있도록 만든 것이다. 다시 말해 이 기술은 세포 내부의 DNA를 메모장처럼 사용한다고 보면 된다. 세포는 자신의 생애 동안 경험한 일을 이 메모장에 적어두고, 후손 세포에도 이를 전달한다. 마치 세포가 스스로 일기를 쓰는 것과 비슷한다. 현재 연구팀은 실험 단계로, 쥐의 세포에 DNA 타자 기술을 적용 중인 것으로 알려졌다. 이 기술이 성공하면, 모든 세포가 수정란 단계에서부터 분열과 경험의 기록을 보유하는 '기록 쥐'가 탄생할 전망이다. 연구를 주도한 미국 워싱턴대학교의 제이 쉔듀어 박사는 이를 "생물학을 시간의 관점에서 이해하는 새로운 패러다임"이라고 설명하며, "이 기록으로 질병의 초기 징후를 발견하거나 환경적 요인을 분석할 수 있다"고 기대했다. [미니해설] 세포를 스스로의 역사가로 만드는 기술 'DNA 타자기' 수정란이 두 개로, 네 개로 분열하며 형성된 인체의 36조 개 세포는 각각의 독특한 궤적을 지닌다. 하지만 과학자들은 그 과정을 전체적으로 추적하는 데 어려움을 겪어왔다. 스냅샷처럼 특정 시점의 세포만을 관찰하는 것이 한계였기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 'DNA 타자기'다. 이 기술은 세포가 DNA에 유전적 흔적을 남겨 스스로의 역사를 기록하도록 설계됐다. 쉔듀어 박사는 이를 "완전히 새로운 생물학 측정 방식"이라며 "세포 분열뿐만 아니라 특정 단백질 생성이나 바이러스 감염 같은 사건도 기록할 수 있다"고 설명했다. 기술 개발의 배경 DNA 타자기는 DNA 편집 기술인 CRISPER에서 출발했다. CRISPER은 세포 유전체의 특정 지점을 찾아 DNA를 잘라내거나 삽입할 수 있는 기술이다. 쉔듀어 박사는 이를 활용해 제브라피쉬 세포를 변형, 유전체의 여러 지점을 편집할 수 있게 했다. 이 과정에서 세포는 무작위로 특정 부위를 수정하며 이를 후대 세포로 전달했다. 연구팀이 DNA를 분석한 결과, 비슷한 바코드를 지닌 세포들은 동일한 계보임을 나타냈다. 예를 들어 물고기의 혈액세포는 단 5개의 전구체 세포에서 유래한 것으로 밝혀졌다. 시어 박사는 "이 기술을 통해 심장을 만드는 방법처럼 발달의 규칙성을 밝혀낼 수 있기를 바란다"고 말했다. 응용 가능성과 미래 이 기술은 실험실 밖에서도 응용 가능성을 보이고 있다. 미래에는 '감시자 세포'를 인체에 주입해 질병의 초기 징후는 추적하거나 환경 독소의 영향을 분석할 수 있을 것으로 기대된다. 시어 박사는 "지금 몸 상태가 이상하다면 3개월 전에 감염이 있었는지, 7개월 전에 중독이 있었는지를 알 수 있다"고 말했다. 현재 캘리포니아 공과대학교 연구팀은 세포가 유전적 정보를 빛으로 표시하도록 설계해 세포를 파괴하지 않고도 기록을 확인할 수 있는 방법을 개발 중이다. 또한 쉔듀어 박사 연구팀은 세포가 DNA 흔적을 추가적으로 남길 수 있는 'DNA 타자기'를 이용해 쥐의 모든 세포가 분열과 경험의 기록을 보유한 '기록 쥐'를 개발하고 있다. 이 기술이 상용화되면 인체 발달 과정의 규칙성뿐만 아니라 암이나 퇴행성 질환 같은 병리학적 변화를 초기에 발견할 수 있을 것으로 기대된다. "저는 이 기술에 모든 것을 걸었다." 쉔두어 박사의 이 한마디는 DNA 타자기 기술이 생물학의 새로운 지평을 열 것이라는 확신을 담고 있다.
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[신소재 신기술(138)] 세포가 쓴 일기, 이젠 읽을 수 있다!
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화웨이, 새 AI칩 내년 1분기 양산 계획⋯낮은 수율 걸림돌
- 중국 최대 통신장비업체 화웨이가 미국 엔비디아에 대항할 새로운 인공지능(AI) 칩을 내년 1분기부터 양산할 예정이다. 로이터통신은 21일(현지시간) 정통한 소식통들을 인용해 "화웨이가 '어센드(Ascend) 910C'(중국명 성텅 910C) 샘플을 일부 IT기업에 보내 주문받기 시작했다"면서 이같이 보도했다. 화웨이는 일부 기술기업들에 샘플을 출하하고 있으며 수주를 개시했다. 미국 반도체기업 엔비디아에 대항하는 것이 목적이다. 앞서 화웨이는 잠재 고객사에 "910C 성능이 (현재까지 상용화된 AI 칩으로는 가장 최신 제품인) 엔비디아 H100 칩에 비견될 만하다"고 설명했다. 다만 중국 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 업체 SMIC(중신궈지)가 생산하는 910C는 수율이 걸림돌인 것으로 전해졌다. 상업성을 갖추기 위해서는 70% 이상의 수율이 필요하지만 미국의 제재로 최첨단 리소그래피(Lithography·노광·빛으로 웨이퍼에 회로를 새기는 공정) 장비가 부족해 약 20%에 머물러 있다는 것이다. 중국은 현재 미국 주도의 제재로 인해 지난 2020년이후 세계 최고의 반도체 장비 제조업체 ASML의 최첨단 극자외선(EUV) 리소그래피 장비에 대한 수입이 막혀있다. 910C 이전 버전 910B도 수율이 약 50%에 그쳐 화웨이가 생산 목표를 낮췄고 제품 인도도 지연되고 있다고 소식통들은 전했다. 한 소식통은 "화웨이는 EUV 리소그래피 부족으로 단기적 해결책이 없다는 것을 알기 때문에 중요한 정부와 기업 주문을 우선시할 것"이라고 내다봤다. 중국 SMIC제 반도체는 대만 TSMC제 반도체보다 성능이 떨어져 화웨이는 SMIC반도체를 TSMC제 반도체로 보완하고 있다. 이에 앞서 TSMC는 자사 반도체가 화웨이 910B에서 발견됐다고 미국 상무부에 통지했다. 미국 상무부는 TSMC에 대해 AI에 사용되는 첨단반도체의 중국고객용 출하를 중단할 것을 명령했다.
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화웨이, 새 AI칩 내년 1분기 양산 계획⋯낮은 수율 걸림돌
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[신소재 신기술(133)] 물에 녹는 바이오플라스틱 'MECHS' 개발
- 플라스틱 오염 문제가 점점 더 심각해지는 가운데, 물에 녹는 새로운 바이오플라스틱이 개발되어 주목받고 있다. 미국 노스이스턴 대학교의 아비나쉬 만줄라-바사반나(Avinash Manjula-Basavanna) 연구원과 닐 조쉬(Neel S. Joshi) 교수 연구팀은 물과 퇴비에서 빠르게 분해되는 바이오플라스틱 'MECHS'를 개발했다고 어스닷컴이 보도했다. 이번 연구 결과는 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 저널에 발표됐다. 새로운 바이오플라스틱 'MECHS'의 특징 MECHS는 '퇴비화, 치유, 확장가능성을 갖춘 기계적으로 조작된 살아있는 물질(Mechanical Engineered Living Materials with Compostability, Healability, and Scalability)'의 약자이다. 이 소재는 유전자 조작된 대장균 박테리아와 섬유 매트릭스를 결합하여 종이 또는 필름 형태로 제작된다. 기존 바이오플라스틱과 달리 MECHS는 빛과 같은 외부 자극에 반응하고 자가 재생 및 조절 능력을 갖추고 있다. 또한 물과 퇴비에 빠르게 분해되어 환경 오염을 줄이는데 기여할 수 있다. 연구팀은 "MECHS는 변기에 버려도 생분해될 정도로 친환경적"이라고 설명했다. 대량 생산 가능-플라스틱 포장재 대체 기대 MECHS는 종이와 유사한 방식으로 대량 생산이 가능하며, 플라스틱 포장재를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 앞서 설명했듯이 기본적으로 이 제품은 유전자 조작된 대장균 박테리아가 섬유 매트릭스와 얽힌 종이 또는 필름과 같은 형태로 만들어진다. 섬유질 구조로 인해 이 바이오플라스틱은 비밀 랩처럼 늘어날 수 있고, 다양한 강성을 위해 유전적으로 조작할 수 있으며 자가 치유 능력까지 갖추었다. 만줄라-바사반나 연구원은 "플라스틱 포장재는 수명이 며칠에서 2년 정도로 짧지만, 현재 사용되는 석유화학 플라스틱은 생분해되는 데 수백 년이 걸린다"며 "MECHS는 생분해성, 수세성(침투액의 물에 의한 세척의 정도를 비교하기 위해 사용되는 척도), 기계적 조정 가능성을 갖춘 지속 가능한 대안"이라고 강조했다. 플라스틱 포장재는 현재 플라스틱 시장의 3분의 1을 차지한다. 상용화 위해 유전자 안정성 확보해야 MECHS는 혁신적인 소재지만 상용화를 위해서는 몇 가지 과제를 해결해야 한다. 먼저, 유전자 조작된 대장균 박테리아(E.coli 박테리아)의 유전적 안정성을 확보해야 한다. 또한 기존 플라스틱 산업의 전환에 따른 경제적, 물류적 문제와 대중의 인식, 규제 문제 등을 해결해야 한다. 연구팀은 MECHS를 시작으로 다양한 생분해성 소재를 개발하고 환경 보존, 의료 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 전망했다. 이들의 연구는 생물학, 화학, 공학 분야의 협력을 통해 지속 가능한 해결책을 제시하는 모범 사례로 평가받고 있다.
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[신소재 신기술(133)] 물에 녹는 바이오플라스틱 'MECHS' 개발
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인도 최고부호 암바니 소유 스타트업, 미·중 로봇기업에 도전장
- 인도 최고부호인 무케시 암바니가 소유한 인도 스타트업이 인간형 로봇시장에 참여를 본격화하며 이 분야를 주도하고 있는 미국과 중국기업에 도전장을 던졌다. 블룸버그통신 등 외신들에 따르면 암바니 회장의 릴라이언스 그룹이 지원하는 스타트업 애드버브 테크놀로지의 공동창업자이자 최고경영자(CEO) 싱깃 쿠마르는 2025년에 자사 최초의 휴먼노이드(인간형) 로봇을 발매할 예정이라고 밝혔다고 19일 연합뉴스가 전했다. 릴라이언스 산하의 릴라이언스 인더스트리는 시가총액이 인도 최대이며 애브버브 주식 56%를 보유하고 있다. 애드버브는 인도 로봇·물류자동화 설비기업으로 유명하다. 인도 델리 근교 노이더의 시설에서 휴먼노이드의 제조를 개시해 첫해는 100대 정도 생산할 것이라고 애드버브 관계자는 말했다. 로봇업계에서 인간형 로봇이 주류를 이루고 있는 가운데 애드버브는 비교적 신규참여기업이다. 암바니는 일론 머스크와 제프 베이조스 등 다른 기술억만장자들처럼 인간형로봇이 인기를 얻고 현재 사람이 맡고 있는 작업 일부를 대체할 것으로 전망했다. 인간형로봇 기술은 아직 실증되지 않고 있으며 시장에 출시되고 있는 로봇도 몇가지 되지 않는다. 하지만 머스크는 지난달 2040년까지 2만~2만5000달러의 가격대로 100억 대의 휴머노이드가 출시될 것으로 예측했다. 애드버브의 쿠마르 CEO는 "우리는 설계를 마쳤으며 내년에는 유럽과 미국 시장에서 중국정부의 보조금을 받는 휴머노이드와 세계규모에서 승부할 것"이라고 강조했다. 쿠마르는 애브버브가 릴라이언스 산하의 많은 사업에서 휴머노이드의 시험운영을 하고 3~5년뒤에는 고령화 개호와 방위 등 분야에서 유의미한 형태로 참여할 예정이라고 설명했다. 애드버브 평가액은 릴라이언스 인더스트리가 주식을 취득할 당시 2억6000만 달러였다. 휴머노이드 로봇개발과 제조에 투자를 확대하기 위해 출자자를 모으고 있다. 쿠마르는 현재 출자자와 사모펀드, 벤처캐피탈과 협의중이라고 말했다. 애드버브는 앞으로 군사용 로봇의 상용화도 목표로 하고 있다. 애드버드는 인도군용으로 사족보행 로봇(네 발로 걷는 로봇)을 개발하고 있으며 인도 국영 방위전자기기업체 버라트 일렉트로닉스로부터 군사 시험용으로 발주가 있었다고 밝혔다. 애드버브는 도한 인도 우주기관과 화성에 휴머노이드를 보내기 위한 초기단계의 협의를 진행하고 있다고 덧붙였다. 쿠마르는 "우리의 휴머노이드에 대한 목표는 어렵고 더러우며 위험한 일을 모두 없애는 것"이라고 언급했다.
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- 포커스온
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인도 최고부호 암바니 소유 스타트업, 미·중 로봇기업에 도전장
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'양자굴기' 용의 비상…중국, 양자 컴퓨터 패권 노린다
- 중국이 양자 컴퓨터 분야에서 특허 수로 미국을 제치고 세계 1위를 차지했다. 일본 정보 분석 기업 밸류넥스(VALUENEX)가 2024년 10월 집계한 자료에 따르면, 중국의 양자컴퓨터 개발업체인 본원양자계산과기(本源量子計算科技, Origin Quantum Computing Technology)는 2021년부터 2024년까지 363건의 특허를 추가하며 총 3217건을 기록, 2위인 IBM(212건)과 미국(2740건)을 넘어섰다. 본원양자계산과기는 특히 양자운영 체제와 양자 칩 관련 기술에서 강점을 보이고 있으며, 초저온 작동을 위한 핵심 장비인 희석 냉동기도 자체 개발에 성공했다. 양자 컴퓨터는 신약 개발, 핀테크 등 금융 기술, 인공지능(AI), 생화학, 소재 개발 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 높고, 국가 안보와도 밀접하게 연관된 기술이다. 하지만 양자 기술의 발전은 단순한 경제적 가치 창출을 넘어 국가 간 기술 패권 경쟁의 중심으로 부상하며 국제적인 긴장감을 높이고 있다. [미니 해설] 양자 그술 패권 경쟁, 중국의 도약과 글로벌 충격 '손오공'으로 상징되는 중국의 기술야망 중국은 2021년 발표한 14차 5개년 계획(2021~2025년)을 통해 양자 기술을 국가 전략 기술로 선정하고 본원양자계산과기의 성장을 적극 지원해왔다. 2024년 1월 가동을 시작한 본원양자계산과기의 양자 컴퓨터 '본원오공(本源悟空)'은 133개국에서 27만건의 양자 계산 작업을 성공적으로 처리하며 기술적인 역량을 입증했다. 인민일보에 따르면 본원오공은 중국 과학자들이 20년 이상 도전과 실패를 반복한 끝에 개발한 결과물이다. '중국 독자적인 양자 컴퓨터를 만들겠다'는 의지 아래, 중국 정부와 기업은 총 150억달러의 예산을 투입해 양자 기술 연구 및 상용화에 박차를 가하고 있다. 딜로이트 토마츠의 데라베 마사노부는 본원양자계산과기가 유니콘에 가까운 가치로 성장했다고 평가하며 중국 정부의 전폭적인 지원을 성공 요인으로 꼽았다. 양자 컴퓨터가 '슈퍼컴퓨터'를 대체할 수 있을까? 양자 컴퓨터는 기존 슈퍼컴퓨터로는 수천 년이 걸릴 문제를 수 분 내에 해결할 수 있는 가능성을 가진 혁신 기술이다. IBM과 구글이 각각 2025년 1000큐비트 양자 컴퓨터 개발과 '양자 우월성' 입증을 목표로 하는 이유도 여기에 있다. 그러나 현재 양자 컴퓨터는 오류율과 안정성 문제를 안고 있어 슈퍼컴퓨터를 완전히 대체하기 보다는 특정 문제 해결에 있어 보완적인 역할을 할 가능성이 높다. 슈퍼컴퓨터는 기상 예측, 대규모 데이터 처리 등에서 여전히 강점을 지니고 있으며, 양자 컴퓨터는 신약 개발, 금융 모델링 등 특정 알고리즘 중심의 분야에서 혁신을 가져올 전망이다. 따라서 양자 컴퓨터와 슈퍼컴퓨터의 관계는 경쟁 보다는 공존에 가까울 것으로 예상된다. 새로운 디지털 지형의 설계자, 양자 기술 중국의 양자 기술 성과는 경제적 파급 효과와 함께 국제 질서를 재편할 가능성을 내포하고 있다. 중국이 특허 수와 기술 개발에서 선두를 달리며 새로운 디지털 지도를 그려가는 가운데, 미국과 유럽은 양자 기술 개발과 동시에 전략적 보안 우려로 핵심 기술의 특허 출원을 억제하는 방향으로 가고 있다. 이는 양국 간 기술 격차를 좁히기 위한 또다른 경쟁의 양상을 보여준다. 양자 기술이 설계할 새로운 세계 질서는 단순히 기술 경쟁에 그치지 않는다. 보스턴 컨설팅 그룹은 양자 컴퓨터가 2040년까지 최대 8500억달러의 경제적 가치를 창출할 것으로 전망하며, 국가간 기술 격차와 디지털 제국주의를 심화시킬 가능성을 지적했다. 양자 기술이 글로벌 경쟁의 새로운 척도가 되어 경제와 안보를 초월한 영향력을 미칠 것으로 보인다. 양자 기술의 윤리적 딜레마와 인류의 과제 양자 기술은 혁신과 동시에 윤리적, 철학적 과제를 안고 있다. 초고속 암호 해독 기술은 군사적 활용 가능성을 높여 국가간 신뢰를 위협할 수 있다. 동시에 양자 암호 통신은 기존 통신 방식을 혁신하며 보안의 새로운 기준을 제시한다. 중국은 베이징-상하이를 잇는 2000km의 양자 암호 네트워크를 구축하며 세계 최장 기록을 세웠다. 그러나 이러한 기술 발전이 인류 사회의 윤리적, 철학적 기반을 흔들 가능성도 존재한다. 양자 컴퓨터의 계산력은 복잡성과 이해 불가능성을 동반하여 새로운 형태의 '블랙박스 사회'를 초래할 수 있다. 이에 따라 기술 발전과 인간성의 균형을 어떻게 유지할 것인가가 중요한 과제로 떠오르고 있다. 양자 기술의 미래를 준비하는 세계 중국이 양자 기술 분야에서 세계 1위를 차지한 것은 단순한 경제적 성과를 넘어 글로벌 기술 패권 경쟁의 새로운 국면을 열었다는 점에서 큰 의미를 지닌다. IBM과 구글을 비롯한 미국 기업들이 기술 개발에 박차를 가하며 대응하고 있지만, 중국의 성장은 단순한 추격자가 아닌 선도자로서의 위치를 강화하고 있다. 양자 기술의 발전이 가져올 경제적, 안보적, 윤리적 영향을 고려할 때, 각국은 기술 개발뿐 아니라 국제적 협력과 규범 설정을 통해 미래를 준비해야 한다. 양자 기술은 인류에게 거대한 가능성과 함께 중요한 도전 과제를 제시하고 있다.
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'양자굴기' 용의 비상…중국, 양자 컴퓨터 패권 노린다
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[퓨처 Eyes(58)] 인듐 셀레나이드, 초저에너지 시대 연다
- 스마트폰 배터리를 하루 종일 써도 용량이 남는 시대가 올까? 꿈만 같은 이야기가 현실로 다가오고 있다. 인도과학연구소(IISc), 미국 펜실베이니아대학교 공과대학, 매사추세츠공과대학(MIT)의 공동 연구팀이 쏘아 올린 '인듐 셀레나이드(In2Se3)'라는 혁신의 씨앗 덕분이다. 이 소재는 마법처럼 전기적 충격만으로도 기존 메모리보다 10억배나 작은 에너지로 데이터를 저장한다. 미래 메모리 저장 장치의 판도를 뒤흔들 게임 체인저가 등장한 것이다. 기존 메모리, 에너지 소비량 높아⋯인듐 셀레나이드는 '깃털'처럼 가볍다 지금까지 메모리 저장 장치의 주역은 위상변화 메모리(PCM)였다. CD, DVD, 블루레이 등에 널리 쓰이는 이 기술은 특정 물질을 800℃ 이상의 고온으로 녹였다가 급속 냉각하는 방식으로 데이터를 저장했다. 이 과정에서 막대한 전력을 소비하는 게 단점이다. "PCM이 널리 쓰이지 못하는 가장 큰 이유 중 하나는 높은 에너지 소비 때문이다" 펜실베이니아 공과대학의 재료 과학 및 공학(MSE) 분야의 스리니바사 라마누잔 석좌교수 리테시 아가왈의 말처럼 에너지 효율은 메모리 기술의 아킬레스 건이었다. 하지만 인듐 셀레나이드는 이러한 문제에 명쾌한 해답을 제시한다. 전기 충격만으로, 아주 작은 에너지로 데이터를 저장하는 혁신적인 기술이라 메모리 시장의 패러다임을 바꿀 잠재력이 있다. 전류 한 방에 '유리 상태'로 변신!⋯2D 층상 구조가 빚어낸 마법 연구팀은 인듐 셀레나이드 나노선에 전류를 흘려보내는 실험을 진행했다. 그런데 놀랍게도, 전류를 통과시키자 결정 구조가 순식간에 유리 상태로 변했다고 한다. 논문 제1저자인 펜실베이니아 공과대학의 전 박사과정 학생인 가우라브 모디는 "처음에는 소재가 손상된 줄 알았다"며 당시의 놀라움을 감추지 못했다. 일반적으로 아몰화(결정 구조가 무질서한 비결정질 상태로 변하는 현상)를 유도하려면 강력한 전기 펄스를 가해야 한다. 하지만 인듐 셀레나이드는 연속적인 전류만으로 유리 상태로 변한다. 신기하지 않은가? 이 현상의 비밀은 인듐 셀레나이드의 독특한 구조에 숨겨져 있다. 2D 층상 구조, 강유전체성, 압전성, 이 세 가지 요소가 절묘한 조화를 이루며 혁신을 가능하게 했다. 2D 층상 구조 덕분에 전류가 층 사이를 통과하면, 층들이 서로 미끄러지며 특정 쌍극자 모멘트를 가진 도메인을 형성한다. 이 도메인 사이의 결함이 충돌하면서 결정 구조가 붕괴되고, 마침내 유리 상태로 변한다. 아가왈 석좌교수는 IISc의 나노 과학 및 공학 센터(CeNSE)의 파반 누칼라(Pavan NuKALA) 조교수와 박사과정 학생인 숩함 파라테(Shubham Parate)와 협력해 전자 현미경으로 이 과정을 원자 단위에서 마이크로미터 길이까지 면밀히 추적했다. '도메인 경계 충돌'로 에너지 절감⋯스마트 기기 배터리 혁명 이끈다 연구팀은 연속 전류가 재료의 2D 층과 평행하게 흐르면 층이 서로 다른 방향으로 미끄러진다는 것을 발견했다. 파반 누칼라 교수는 이 과정을 도메인 경계가 전기장에 의해 움직이며 서로 충돌하는 현상으로 설명했다. 이는 연쇄 반응을 일으켜 결국 전체 물질을 유리 상태로 바꿔 놓는다. 놀랍게도 이 과정에서 소비되는 에너지는 극히 적다. 연구팀의 파라테 박사과정 학생은 "전자 현미경으로 다양한 길이 척도에서 이 모든 요소들이 함께 살아나 작용하는 놀라운 현상을 관찰했다"고 말했다. 이 기술은 스마트폰, 컴퓨터 등 다양한 전자 기기에 적용되어 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 저전력 메모리 기술은 기기 사용 시간을 획기적으로 늘리고 전력 소모를 줄여, 배터리 걱정 없는 세상을 열어줄 것으로 기대된다. 인듐 셀레나이드, 미래를 향한 '퀀텀 점프'⋯에너지 절감, 그 이상의 가치를 향해 인듐 셀레나이드의 저에너지 아몰화 기술은 에너지 절감에 크게 기여할 것으로 기대된다. 데이터 저장 효율을 극대화하여 스마트 기기 사용 경험을 혁신적으로 개선할 것이다. 인듐 셀레나이드가 이끌어갈 미래는 더욱 빠르고, 가볍고, 오래가는 스마트 기기로 가득할 것으로 기대된다. 하지만 상용화까지는 몇 가지 과제가 남아 있다. 예를 들어 아몰화된 인듐 셀레나이드의 안정성을 높이고, 데이터 저장 용량을 늘리는 연구가 필요하다. 또한 기존의 메모리 생산 공정에 적용할 수 있는 기술 개발도 중요하다. 연구팀은 이러한 과제들을 해결하기 위해 후속 연구를 진행하고 있으며, 인듐 셀레나이드 기반 메모리 기술이 가까운 미래에 상용화될 수 있을 것으로 전망했다. 이 혁신의 물결은 이제 막 시작됐다. 이번 논문은 지난 11월 6일 학술지 네이처에 게재됐다.
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[퓨처 Eyes(58)] 인듐 셀레나이드, 초저에너지 시대 연다
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AMD, 2세대 버설 프리미엄 시스템온칩 공개⋯2026년 상용화
- 미국 반도체기업 AMD가 12일(현지시간) 데이터 센터와 통신, 항공우주, 방산 등 분야를 겨냥한 FPGA(프로그래머블반도체) 신제품인 2세대 버설 프리미엄을 공개했다. 2세대 버설 프리미엄은 전작인 1세대의 주요 반도체 IP(지적재산권)를 기반으로 새로운 전송 규격인 PCI 익스프레스 6.0과 CXL(컴퓨트익스프레스링크) 3.1 등 최신 입출력 규격을 적용했다. PCI 익스프레스 6.0과 CXL 3.1은 하드 IP 형태로 적용해 호스트와 가속기 간의 데이터 전송 속도와 대역폭을 높였다. 여러 메모리 모듈을 풀 하나로 묶어 각종 프로세서나 시스템온칩(SoC)에 동적으로 배치할 수 있는 메모리 풀링 기능도 지원한다. 마이크 라더(Mike Rather) AMD 제품 마케팅 시니어 매니저는 "AI의 확산으로 대역폭과 데이터 전송 효율, 보안 요구가 증가하고 있다"고 설명했다. 이어 "2세대 버설 프리미엄은 LPDDR5X-8533 메모리와 DDR5-6400 등 고속 메모리, CXL 3.1 표준을 이용한 메모리 확장과 인라인 ECC 암호화 등을 지원해 이런 요구사항에 부합하는 제품"이라고 설명했다. 마누엘 엄(Manuel Uhm) AMD 버설 제품 마케팅 디렉터는 "2세대 버설 프리미엄은 AMD 서버용 에픽(EPYC) 프로세서 뿐만 아니라 PCI 익스프레스 6.0과 CXL 3.1 표준을 따르는 타사 제품, 혹은 RISC-V나 Arm 등 x86 이외 다른 명령어를 쓰는 서버용 프로세서와 통합도 가능할 것"이라고 전망했다. AMD는 2세대 버설 프리미엄이 정보감시정찰(ISR), 전자전(EW), 레이더 등 고도의 처리 능력과 보안이 요구되는 항공우주·방산 분야와 함께 GPU를 다수 연결하는 AI 클러스터에 활용될 수 있다고 전망했다. 마이크 라더 디렉터는 "AMD AECG 제품군은 최소 15년간 지원되며 무기체계나 항공기 수명 주기에 따라 수십 년 유지되는 항공우주·방산 분야의 특성에 맞게 이를 지원할 것"이라고 설명했다. 2세대 버설 프리미엄은 로직셀 150만 개, DSP 3천300개에서 로직셀 330만 개, DSP 7천600개 등 총 4개 제품이 시장에 공급된다. 실시간 처리는 Arm 코어텍스 A72 듀얼코어 CPU와 코어텍스 R5 기반 듀얼코어 CPU가 담당한다. AMD는 개발자들에게 2025년 중반에 비바도 툴을, 2026년 초에는 반도체 샘플과 개발자 키트를 제공할 예정이며, 2026년 하반기부터 2세대 버설 프리미엄 양산에 들어갈 예정이다.
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AMD, 2세대 버설 프리미엄 시스템온칩 공개⋯2026년 상용화
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판교~광화문 15분 만에…'서울형 도심항공교통' 내년 실증
- 내년부터 미래형 첨단 모빌리티, 일명 '하늘을 나는 택시'가 서울 상공을 가로질러 비행하는 모습을 볼 수 있게 된다. 서울시는 2030년 도심항공교통(UAM) 상용화를 목표로 내년 상반기부터 여의도와 한강을 중심으로 UAM 본격 실증에 나선다고 11일 밝혔다. 오세훈 서울시장은 이날 시청에서 열리는 'UAM·드론·AI 신기술 협력 콘퍼런스'에서 이런 내용을 담은 '서울형 도심항공교통(S-UAM) 미래 비전'을 발표한다. 비전에는 서울 전역에 UAM 체계를 구축해 '3차원 입체 교통도시'로 도약한다는 계획이 담겼다. 서울시는 풍부한 관광 자원, 세계적 의료 인프라, 헬기 운영 경험, 대중교통 연계성 등을 S-UAM의 강점으로 꼽았다. 여의도 등 4곳에 '버티포트' 구축 사업 추진에 앞서 서울시는 UAM 운항을 위한 필수시설인 버티포트(정류장)를 단계적으로 확보하기로 했다. 우선 시범 및 초기 단계 운행을 위해 2030년까지 여의도·수서·잠실·김포공항 등 4곳에 주요 시설을 구축한다. 시는 개발 계획, 연계 교통 체계 등을 고려해 부지 약 500곳을 검토해 일차적으로 정거장 부지 30여곳을 선정했다. 버티포트에서는 UAM뿐만 아니라 버스·자율주행 셔틀·지하철·개인형 이동 수단까지 다양한 교통수단에 자유롭게 탑승·환승할 수 있다. 실증-성숙까지 4단계 운행노선 운행 노선은 실증∼초기∼성장∼성숙 4단계로 나뉜다. 실증 기간인 내년 상반기에는 킨텍스(고양)∼김포공항∼여의도공원, 잠실∼수서역 등 2개 구간을 대상으로 실증이 진행된다. 초기 상용화 단계(2026∼2030년)에는 여의도를 기점으로 UAM을 시범 운용한다. 김포공항∼여의도∼잠실∼수서 등 한강 전 구간을 순회한다. 또 김포공항 버티포트와 연계해 비즈니스·이동 수요뿐 아니라 관광·의료용 노선으로도 활용될 전망이다. 2030∼2035년은 한강과 4대 지천을 연결해 수도권을 잇는 광역 노선이 구축된다. 사업 성숙기에 접어드는 2035년 이후에는 주요 도심을 연계한 간선 체계 및 수요자 맞춤형 노선이 완성된다. "3차원 입체교통 서비스 실현" 기대 서울시 관계자는 "S-UAM 체계가 완성되면 지상과 지하에 그쳤던 기존 교통수단을 넘어선 3차원 입체교통 서비스가 실현된다"며 "도시 간 연결성이 획기적으로 개선돼 공간적 한계를 뛰어넘는 '메가시티' 시대가 열릴 것"으로 내다봤다. 예컨대 대중교통이나 승용차로 약 1시간이 걸리는 판교∼광화문역 25㎞ 구간을 UAM으로는 약 15분 만에 이동할 수 있다. 잠실∼인천공항도 25분 만에 오갈 수 있게 된다. UAM 등장으로 천문학적 규모의 경제적 파급효과가 기대된다. 서울시에 따르면 수도권 내 통행시간이 획기적으로 절감돼 연간 약 2조2000억원의 경제 효과가 예상된다. 또 수도권 운송시장 규모 확대로 연간 약 4조원, 서울 시내 버티포트 구축으로 약 1조2000억원의 경제 효과가 창출될 것으로 기대된다. 안전성과 쾌적성을 보장하기 위해 운항 정보 및 안전 체계도 수립한다. 서울시는 2025년 실증 개시, 2040년 UAM 네트워크 완성을 목표로 민·관·학 산업 생태계도 구축하고 있다. 이번 콘퍼런스는 육군·고려대와 공동 개최했으며, 시는 S-UAM 도입 초기 단계부터 공역 관리, 비상 대응 체계 지원 등 안정적 운항을 위한 협력을 꾸준히 이어 나갈 계획이다.
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판교~광화문 15분 만에…'서울형 도심항공교통' 내년 실증
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[신소재 신기술(127)] 일본 연구진, AI 활용해 나트륨 이온 배터리 에너지 밀도 향상
- 인공지능(AI)을 활용해 나트륨 이온 배터리 에너지 밀도를 향상시키는 기술이 일본에서 개발됐다. 5일(현지시간) 마이닝닷컴에 따르면 일본 도쿄이과대학(TUS) 연구진이 머신러닝을 활용해 고효율 나트륨 이온 배터리를 개발하는 데 성공했다. 머신러닝은 인공지능의 한 분야로 컴퓨터가 명시적으로 프로그래밍되지 않고도, 데이터를 통해 학습하고 경험을 통해 스스로 개선할 수 있도록 하는 기술이다. 코마바 신이치 교수가 이끄는 연구팀은 저렴하고 지속가능한 에너지 저장 솔루션 개발의 핵심 목표인 나트륨 이온 배터리 밀도를 향상시키는 데 집중했다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리에 비해 풍부하고 저렴한 재료를 사용한다는 장점이 있지만, 에너지 밀도가 낮아 상용화에 어려움을 겪어왔다. 연구팀은 다양한 금속 조합을 탐색하여 최적의 배터리 성능을 달성하는 나트륨 기반 층산 산화물 설계에 머신러닝 모델을 적용했다. 실험 데이터를 기반으로 학습시킨 결과, 망간, 니켈, 티타늄, 철을 포함한 효과적인 금속 비율을 찾아냈다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 기존의 시행착오 방식에 비해 배터리 재료 개발 시간과 비용을 단축할 수 있다. 연구 결과는 재료과학 저널 A(Journal of Materials Chemistry A) 온라인 판에 게재됐다. 차세대 배터리로 주목 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리를 대체할 차세대 배터리로 주목받고 있다. 먼저 나트륨은 지구상에서 여섯 번째로 풍부한 원소로, 리튬에 비해 훨씬 저렴하고 쉽게 구할 수 있다. 리튬은 특정 지역에 매장량이 집중되어 가격 변동성이 크지만, 나트륨은 전세계적으로 고르게 분포되어 있어 안정적인 공급이 가능하다. 이는 배터리 생산 비용을 절감하여 전기자동차(EV), 에너지 저장 시스템 등의 가격 경쟁력을 높이는데 기여할 수 있다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리보다 열적으로도 안정적이며, 과충전이나 과방전 시에도 화재나 폭발 위험이 낮다. 특히 저온 환경에서도 성능 저하가 적어 극한 환경이나 추운 지역에서도 안정적으로 사용할 수 있다. 나트륨 이온은 리튬 이온보다 이온 반경이 크기 때문에 전해질 내에서 이동 속도가 빠르다. 이는 배터리 이동 속도를 향상시켜 전기차 충전 시간을 단축하는 데 도움이 될 수 있다. 게다가 나트륨은 리튬보다 독성이 낮고 재활용이 용이해 친환경적인 에너지 저장 솔루션을 제공할 수 있다. 또한 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 유사한 생산 공정을 사용할 수 있어 기존 리튬 이온 배터리 생산 시설을 활용할 수 있다. 이는 나트륨 이온 배터리 생산을 위한 초기 투자 비용을 절감하고 빠른 상용화를 가능하게 할 수 있다. 하지만 아직 에너지 밀도와 수명 측면에서 개선의 여지가 남아 있으며, 이러한 과제를 해결하기 위한 연구 개발이 활발히 진행중이다. 코마바 교수는 "배터리 연구에서 머신러닝의 성공적인 적용은 다른 분야의 재료 개발을 위한 탬플릿 역할을 하여 광범위한 재료 과학 분야의 혁신을 가속화할 수 있다"고 말했다. 연구팀은 이 기술이 차세대 배터리 개발을 가속화하여 재생 에너지 발전, 전기 또는 하이브리드 자동차, 노트북, 스마트폰과 같은 소비자 전자 제품을 포함한 에너지 저장 기술 전반에 혁명을 일으킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.
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[신소재 신기술(127)] 일본 연구진, AI 활용해 나트륨 이온 배터리 에너지 밀도 향상
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건설 혁명! '임팩트 프린팅', 탄소 절감과 효율성을 동시에
- 3D 프린팅보다 탄소 집약도가 낮고 지속가능한 건설 방법인 '임팩트 프린팅'이 스위스에서 개발됐다. 건설 회사 아이콘(ICON)은 최근 텍사스주 조지타운에 세계 최대 규모의 3D 프린팅 주택을 완공할 예정이라고 발표했다. 물론 이것이 첫 3D 프린팅 주택 프로젝트는 아니다. 미국과 유럽에서는 이미 수백 개의 3D 프린팅 주택이 건설 중이며, 더 많은 주택 프로젝트가 예정돼 있다. 건설 산업에서 3D 프린팅의 성장을 촉진하는 요인은 여러 가지가 있다. 무엇보다 건설 시간을 단축한다. 몇 달이 걸릴 수 있는 주택 건축을 3D 프린터로 며칠 또는 몇 주 안에 건설할 수 있다. 또 기존 방식에 비해 3D 프린팅은 건설 중에 폐기물로 발생하는 재료의 양도 줄인다. 이러한 장점으로 인해 인건비와 자재비가 절감돼 3D 프린팅이 건설 회사의 매력적인 선택지가 되었다. 그런데 스위스 취리히 연방공과대학(ETH) 연구팀은 3D 프린팅보다 훨씬 더 나은 로봇 건설 방법을 개발했다고 밝혔다. ARS테크니카 홈페이지 게시글에 따르면 연구진은 이를 '임팩트 프린팅'이라고 부르는데, 일반 건축 자재 대신 모래, 미사, 점토, 자갈과 같은 자연 재료를 사용해 주택을 만든다. 연구진에 따르면 임팩트 프린팅은 3D 프린팅보다 탄소 집약도가 낮고 훨씬 더 지속 가능하며 저렴하다. 이는 자연 기반 재료가 풍부하고 재활용이 가능하며 저렴한 비용으로 구할 수 있고 건설 현장에서 발굴할 수도 있기 때문이다. 연구진의 일원인 로렌 베이시 박사는 "건설 현장에서 발굴한 일반적인 재료를 이용해 3D 프린팅을 포함한 기존의 건축 방법보다 훨씬 적은 탄소 배출로 저렴하고 효율적으로 사용 가능한 건축 제품으로 활용할 수 있는 로봇 도구와 방법을 개발했다"고 말했다. ◇ 임팩트 프린팅의 작동 원리 발굴된 자재는 건설에 직접 사용할 수 없다. 따라서 임팩트 프린팅 공정을 시작하기 전에 미세하고 거친 입자가 균형을 이루고 사용 편의성과 구조적 강도를 모두 보장하는 자연 재료 혼합물을 준비한다. 점토와 같은 미세한 재료는 바인더(결합제) 역할을 해 입자가 서로 달라붙도록 하고, 모래나 자갈과 같은 거친 재료는 혼합물을 더 안정적이고 강하게 만든다. 이렇게 해서 최적화된 혼합물은 특수하게 설계된 로봇 시스템이 쉽게 운반한다. 다음 단계에서는 디지털 청사진을 준비한다. 3D 프린터와 마찬가지로 로봇 임팩트 프린팅 시스템도 구조물 생산을 위한 디지털 모델이 필요하다. 디지털 청사진이 준비돼 시스템에 업로드되면 로봇 도구가 건설 현장에서 사용할 수 있도록 모바일 플랫폼에 장착된다. 그런 다음 자연 재료의 혼합물을 로봇 도구에 부착된 대형 용기에 넣는다. 용기가 채워지면 시스템이 작동을 시작하고 디지털 모델이 지정한 대로 구조물을 만드는 데 필요한 작업(재료 압출, 절단, 분무)을 수행한다. 이 작업은 구조물이 완성될 때까지 계속된다. 임팩트 프린팅의 건설 과정은 일반적인 건물의 3D 프린팅과는 매우 다르다. 재료 자체는 구조물을 지탱하기에 너무 약하다. 시멘트와 같은 첨가제는 최종 구조가 견딜 수 있는 응력을 두 배로 늘리기 위해 필요하다. 그러나 임팩트 프린팅에 사용되는 로봇 도구는 고속(초당 10m)으로 건축 자재를 증착한다. 그 결과 발생하는 고속 충격은 시멘트같은 결합 재료가 추가되기 전 자연 재료 층 간의 강력한 결합을 촉진한다. 베이시는 "개발된 방법에 따라 만들어진 소재는 이미 더 높은 강도를 가진다. 따라서 첨가제에 덜 의존한다"고 말했다. 연구진은 이 방식을 사용해 2m 높이의 벽을 성공적으로 만들었다. 시멘트와 같은 첨가제에 의존하지 않고도 비슷한 무게의 다른 구조를 지탱할 만큼 충분히 강한 것이 입증됐다. 그러나 더 높은 건물을 지을 경우에는 문제가 다르다. 그래서 현재로서는 최대 2층 정도 높이가 한계라고 한다. ◇ 지구 환경을 살리는 임팩트 프린팅 3D 프린팅은 기업의 인건비를 낮추고 저렴한 주택 건설을 가능하게 한다. 그러나 반드시 지속 가능하거나 환경 친화적인 것은 아니다. 시멘트를 첨가제로 사용하기 때문이다. 시멘트는 전 세계 탄소 배출량의 약 8%를 차지한다. 게다가 시멘트와 모르타르 등을 사용하기 때문에 3D 프린팅 구조물은 일반적으로 재활용할 수 없다. 임팩트 프린팅 방법으로 건설된 구조물의 경우는 시멘트와 같은 첨가제가 필요하지 않고 탄소 집약도가 낮은 자연 재료를 사용하기 때문에 친환경적이다. 연구진은 시멘트보다 덜 해롭고 재활용하기 쉬운 미네랄 안정제를 1~2% 사용한다. 연구진은 향후 첨가제나 안정제를 전혀 사용하지 않는 방법을 연구할 계획이다. 연구진은 이 기술을 조속히 상용화한다는 계획이다. 조립식 자재 제조 방식은 기술적으로 준비가 거의 되었기 때문에 충분히 가능하다는 입장이다. 내년에는 스타트업으로 출범한다는 로드맵도 마련했다. 3년 안에는 제품을 시장에 출시할 것으로 기대하고 있다.
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건설 혁명! '임팩트 프린팅', 탄소 절감과 효율성을 동시에
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[퓨처 Eyes(56)] 전기 농업, 식량 위기 극복할 미래 농업의 혁신
- 햇빛 없이도 식물을 키운다? 마치 공상과학 영화에서나 나올 법한 이야기지만, 현실이 될 날이 머지않았다. 광합성은 지구 생명체의 근원이지만 에너지 효율은 겨우 1%에 불과하다. 이 비효율을 극복하고 미래 식량 위기를 해결할 혁신적인 기술이 바로 '전기 농업(electro-agriculture)'이다. 최근 생명공학 학술지 줄(Joule)에 발표된 논문에서 생명공학자들은 전기 농업이라는 새로운 식량 생산 패러다임을 선보였다. 태양 에너지를 이용해 CO₂를 식물의 먹이로 바꾸는 이 기술은, 햇빛에 의존하는 광합성을 대체하며 농업에 필요한 토지는 94%로 감소해 농업의 미래를 뒤흔들 잠재력을 지녔다. 광합성을 대체하는 전기 농업 캘리포니아 리버사이드 대학교의 생물공학자 로버트 진커슨(Robert Jinkerson) 교수와 워싱턴대학교 세인트루이스 캠퍼스의 전기화학자인 펑 지아오(Feng Jiao) 교수는 새로운 전기 농업 기술을 통해 농작물이 빛이 없는 환경에서도 자랄 수 있는 가능성을 제안했다. 농업의 혁신을 가져올 수 있다고 확신하는 진커슨은 "더 이상 햇빛을 필요로 하지 않는다면, 우리는 농업을 환경으로부터 완전히 분리해 통제된 실내 환경에서 식량을 재배할 수 있다"고 강조한다. 이는 농업이 더 이상 기후나 조건에 영향을 받지 않고 언제 어디서든 필요한 식량을 생산할 수 있음을 의미한다. 전기 농업은 단순히 빛을 대체하는 것 이상의 의미를 갖는다. 진커슨 교수의 연구팀은 태양광 패널을 통해 태양 에너지를 흡수하고, 이 에너지를 CO₂와 물 사이의 화학 반응에 활용해 아세트산염을 생성한다. 이 아세트산염은 식물이 에너지와 탄소 공급원으로 사용하게 된다. 진커슨 교수는 "우리는 식물의 발아 과정에서 사용되는 대사 경로를 다시 활성화시켜, 식물이 광합성 없이 아세트산염만으로도 자랄 수 있도록 연구하고 있다"고 덧붙였다. 현재 토마토와 상추를 대상으로 실험 중이며, 향후 고구마나 곡물 등 주요 작물로도 확장할 계획이다. 이 기술이 상용화될 경우, 전통 농업에서 발생하는 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있다. 펑 자오 교수는 "현재 약 4%의 에너지 효율을 달성했으며, 이는 기존 광합성의 4배 수준이다. 이 방식이 더 효율적이기 때문에 식량 생산에 따른 CO₂ 배출량을 크게 감소시킬 수 있을 것"이라고 전망했다. 이는 농업의 환경적 부담을 대폭 줄일 뿐만 아니라, 식량 생산의 새로운 장을 열 수 있음을 의미한다. 빛 없도 농사를 지을 수 있는 전기 농업은 우주에서의 까다로운 식량 생산 문제도 해결할 수 있다. 기존 농업은 심각한 삼림 벌채로 이어지는 경우가 많은 데, 이는 생물다양성 손실과 기후 변화의 주요 원인이 되도 한다. 전기 농업은 작물 생산에 필요한 토지의 양을 대폭 줄임으로써 토지 개간에 따른 생태적 피해의 일부를 회복시킬 수 있다. 아울러 수로를 오염시키고 수생태계에 영향을 미칠 수 있는 비료와 살충제에 대한 의존도를 낮추므로 지속 가능한 식량 생산에 대한 유망한 대안을 제시한다. 전기 자극을 통한 수확량 증대 전기 농업의 또 다른 중요한 연구는 전기를 이용해 농작물의 성장을 촉진하는 방법이다. 이 기술은 19세기 말에서 20세기 초에 잠시 유행했던 '전기 재배(electroculture)'의 현대적 버전으로 볼 수 있다. 당시에는 전기를 식물에 직접 적용해 수확량을 늘리거나 해충을 제거하려는 시도가 있었으나, 명확한 과학적 근거 없이 실패한 사례들이 많았다. 하지만 오늘날 연구자들은 더 정교한 방법으로 전기를 농업에 적용하고 있다. 미국 앨라배마주의 오크우드 대학교 생화학자인 알렉산더 볼코프(Alexander Volkov) 교수는 저온 플라즈마(Cold Plasma)를 이용해 씨앗을 자극하는 연구를 진행 중이다. 이 연구에서는 식물의 수확량이 20~75% 증가한 결과를 얻었으며, 감자의 경우 수확량이 40%까지 늘어났다. 볼코프 교수는 "우리는 씨앗을 플라즈마로 1분 미만 처리했을 때, 수확량이 눈에 띄게 증가하는 것을 확인했다. 양배추 수확량도 75% 증가했으며, 맛도 더 달았다"라고 밝혔다. 씨앗의 플라즈마 처리는 농업 분야에 떠오르는 기술로, ㅊ플라즈마를 이용해 씨앗의 발아율을 높이고 생장을 촉진하는 기술이다. 플라즈마는 고체, 액체, 기체 상태 다음의 제4의 물질로, 이온, 전자, 중성 입자 등으로 구성된 이온화된 기체이다. 플라즈마는 씨앗 껍질의 표면을 변화시켜 물 흡수율을 높이고, 발아에 필요한 효소 활성을 증가시켜 발아율을 향상시킨다. 또한 플라즈마는 씨앗 내부의 생화학적 반응을 촉진해 뿌리와 씨앗의 생장을 촉진한다. 게다가 플라즈마는 씨앗 표면의 박테리아, 곰팡이 등 병원균을 살균해 씨앗의 건강을 증진시킨다. 저온 플라즈마는 단순히 씨앗의 수확량을 증가시키는 것뿐만 아니라 씨앗이 발아할 때 환경 스트레스를 덜 받게 만들어 준다. 셰튼홀 대학교의 호세 로페즈(Jose Lopez) 교수는 "씨앗이 처음 발아할 때는 외부 환경의 스트레스에 매우 취약하다. 플라즈마는 씨앗의 껍질을 미세하게 구멍을 내어. 씨앗이 물과 양분을 더 쉽게 흡수할 수 있도록 돋븐다"고 설명했다. 그 결과 플라즈마로 처리된 씨앗은 처리되지 않은 씨앗보다 훨씬 더 빠르게 자란다. 전기 농업의 미래 전기 농업을 도입한다면 자연 서식지의 점진적인 복원이 용이해지고, 생물 다양성이 향상되며 탄소 발자국을 줄일 수 있다. 이처럼 엄청난 잠재력에도 불구하고, 전기 농업은 여전히 해결해야 할 과제가 남아 있다. 핵심 문제로는 태양열 화학 반응기의 초기 설치 비용과 유지 관리, 그리고 대규모 실내 농업시설을 지원하는 데 필요한 인프라를 꼽을 수 있다. 또한 아세트산을 주요 에너지 원으로 사용할 때 식물 생리학에 미치는 장기적인 영향을 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하다. 진커슨은 "식물의 경우, 식물이 이런 방식으로 성장하도록 진화하지 않았기 때문에 아세트산염을 탄소원으로 활용하도록 하는 연구 개발 단계에 있다"고 말했다. 그는 "하지만 버섯과 효모, 해조류는 현재 이런 방식으로 재배할 수 있으므로 이러한 응용 분야가 먼저 상용화되고 식물은 나중에 상용화될 것으로 생각한다"고 덧붙였다. 전기 농업이 성공한다면 식량 생산 자체에 혁명을 일으킬 수 있는 환경 친화적이고 공간 효율적인 방법이 될 수 있다.
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[퓨처 Eyes(56)] 전기 농업, 식량 위기 극복할 미래 농업의 혁신
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중국 스마트폰 제조사, 점유율 확대⋯삼성-애플 양강구도 위협
- 샤오미·화웨이 등 중국 스마트폰 제조사들이 시장점유율을 확대하며 삼성전자와 애플의 양강구도를 위협하고 있다. 삼성전자와 애플 모두 점유율이 소폭 하락 하거나 횡보하는 수준에 그친 반면 샤오미·비보·오포 등 중국 빅3 제조사의 합산 점유율은 상승추세를 보이고 있다. 28일 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 삼성전자는 올 3분기 전 세계 스마트폰 판매량의 19%를 차지하며 1위 자리를 지켰지만 1년 전 같은 기간(20%) 보다 1%포인트(p) 하락했다. 2년 전 같은 기간(22년 3분기) 점유율(21%) 보다는 2%포인트나 떨어졌다. 타룬 파탁 카운터포인트리서치 연구위원은 "삼성은 A 시리즈에 대한 지속적인 수요와 S24 시리즈의 성과에 힘입어 19%의 점유율로 시장을 주도했지만, 폴더블폰 시리즈에서 다소 미지근한 반응을 얻었다"고 분석했다. 물론 삼성전자가 이달 한국과 중국에서 출시하는 '갤럭시 Z폴드 스페셜 에디션(SE)'이 주요 변수로 작용할 수 있다는 전망이 나온다. Z폴드 SE는 삼성전자가 역대 갤럭시 Z폴드 시리즈 중 선보인 가장 얇고 가벼운 폴더블폰인 만큼, Z폴드 시리즈 '신제품 효과'로 4분기 점유율 상승을 기대할 수 있다는 관측이 제기된다. 그럼에도 불구하고 Z폴드 SE는 국내 공식 출시 첫날부터 예정됐던 시간 보다 늦게 구매가 가능해져 혼란이 빚어지기도 했다. 애플도 3분기 점유율 16%를 기록하며 1년 전 같은 기간과 동일한 수준을 유지했다. 2년 전(22년 3분기) 점유율(17%)과 비교하면 1%포인트 떨어졌다. 다만 애플의 점유율 전망은 시각이 엇갈리고 있다. 파탁 연구위원은 "애플의 판매량은 올 3분기 1% 성장했으며 아이폰 16 시리즈 출시에 힘입어 지난 달 전세계 1위 브랜드 자리를 차지했다"며 "아이폰 16 시리즈의 초기 판매량이 전작과 비슷한 수준을 보이고 있으며, 기존의 많은 아이폰 사용자들을 감안할 때 아이폰 16 시리즈에 대한 수요는 안정적으로 유지될 것으로 예상된다"고 분석했다. 반면 대만 TF 인터내셔널 증권 분석가 궈밍치는 "애플 인텔리전스 영향으로 아이폰 출하량을 획기적으로 늘릴 수 있다는 낙관적인 전망이 나오지만 애플의 주문량 감축은 기대가 단기적으로 실현되지 않는다고 볼 수 있다"고 분석했다. 그는 애플이 내년 상반기까지 아이폰16 주문량을 약 1000만대 줄였다고 밝혔다. 올 4분기 애플의 아이폰 생산량이 지난해 동기 보다 400만대 줄어든 8000만대를 생산할 것으로 예측했다. 내년 1분기와 2분기는 전년 동기 대비 각각 300만대, 200만대 줄어든 4500만대, 3900만대를 생산할 것으로 전망했다. 그는 애플 보급형 모델인 '아이폰SE' 4세대가 오는 12월 출시하면 내년 상반기 아이폰 매출이 압박을 받을 수 있다고 진단했다. 이런 상황에서 샤오미와 비보의 올 3분기 점유율은 각각 14%, 9%로 1년 전 같은 기간 보다 1%포인트씩 올랐다. 오포는 동일한 점유율(9%)을 보였다. 개별사별로 보자면 삼성전자가 1위, 애플이 2위로 여전히 삼성과 애플의 양강구도라고 볼 수 있지만 중국업체 빅3사의 3분기 합산 점유율은 32%로 중국 스마트폰이 점유율 30%대를 넘어선 상황이다. 중국 스마트폰의 강세는 저가형 스마트폰 시장은 물론 프리미엄 시장에도 공격적으로 진출한 ‘투트랙 전략’이 통했다는 평가다. 저가형 스마트폰은 물론 폴더블폰 등과 같은 프리미엄폰 폼팩터(형태)를 다양화 하는 방식으로 글로벌 시장 영향력을 확대해 나가는 중국 제조사들의 전략이 펼쳐지고 있다. 파탁 연구위원은 “샤오미는 강력한 성장 모멘텀을 이어가며 4개 분기 연속 전년 동기 대비 판매량이 상승했으며 지난 8월에는 판매량 2위를 차지했다”며 “오포는 지난 해 3분기 이후 역대 가장 높은 판매량을 기록했으며,비보는 3분기 중국과 인도에서 판매량 1위를 기록했다”고 말했다. 특히 그는 화웨이 등도 전년 동기 대비 30% 가까이 성장했다고 밝혔다. 화웨이는 최근 품질 논란에 휩싸이긴 했지만 세계 최초로 두 번 접는(트리플 폴드) 스마트폰을 상용화해 폴더블폰 원조 삼성전자의 위협적인 경쟁자로 자리매김했다. 카운터포인트리서치는 1분기 전세계 폴더블폰 시장에서 삼성전자의 점유율이 23%로 화웨이(35%)에 처음으로 1위 자리를 내준 것으로 분석했다. 업계에서는 중국 업체들의 공세가 거세지면서 삼성전자와 애플 등 기존 강자들의 입지를 더욱 위협할 수 있다는 전망이 나온다. 이미 시장에서는 이같은 움직임이 나타나고 있다. 시장조사업체 카날리스에 따르면 비보와 샤오미는 각각 3분기 인도 스마트폰 시장에서 910만대 출하량(점유율 19%), 780만대 출하량(점유율 17%)으로 1, 2위를 차지했다. 삼성전자는 16%의 점유율(750만대 출하량)로 3위에 머물렀다. 업계 관계자는 "초창기 중국 제조사의 '싸구려' 이미지는 이미 벗어난 지 오래"라며 "'애국 소비'를 감안해도 기술력과 가격 경쟁력을 더이상 무시할 수 없다"고 지적했다.
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중국 스마트폰 제조사, 점유율 확대⋯삼성-애플 양강구도 위협
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내년 미국서 '에어택시' 운행 발판 마련
- 내년부터 미국에서 하늘을 나는 교통수단인 '에어택시'가 운행될 발판이 마련됐다. 미국 연방항공청(FAA)은 22일(현지시간) 에어택시 운항을 위한 포괄적인 훈련 및 조종사 자격 인증 규정을 확정했다고 밝혔다. 이 규정은 에어택시의 상용화를 위한 훈련 과정과 조종사 인증 절차를 명확하게 정의한 것으로 전기 수직 이착륙 항공기(eVTOL)의 상업적 운항을 지원한다. FAA는 이를 "이 항공기를 안전하게 도입하기 위한 마지막 퍼즐 조각"이라고 설명했다. 일부 항공사는 내년부터 상업 승객 운송 시작을 계획하고 있다. 기존 규정은 훈련생과 교관을 위한 두 개의 비행 제어 장치가 필요했으나, 새 규정은 단일 비행 제어 장치로도 훈련이 가능하도록 해 효율성을 높였다. 또 eVTOL의 특성과 새로운 기술에 맞춰 연료가 아닌 배터리로 작동하는 항공기의 경우 연료 비축량 등 기존 항공기와 다른 조건을 고려해 안전 기준을 설정할 수 있도록 규제를 유연하게 했다. 로이터 통신은 "eVTOL 상용화를 앞두고 중요한 장애물을 해결했다"고 했고, 블룸버그 통신은 "FAA 안전 규정으로 에어택시가 현실에 한 걸음 더 다가섰다"고 평가했다. eVTOL은 조비(Joby) 에비에이션, 아처(Archer) 에비에이션 등 관련 기업들이 상장하면서 큰 관심을 받고 있다. 이날 조비 주가는 10%, 아처 주가는 6% 이상 상승했다. 항공사와 관련 기업들은 여행객을 공항으로 수송하거나 짧은 도시 여행을 위해 수직으로 이착륙할 수 있는 배터리 구동 항공기를 사용해 교통 체증을 극복할 수 있는 운송 서비스 개발을 모색하고 있다. 델타항공은 수년 내에 공항을 오가는 항공 택시 운송 서비스를 제공하기 위해 조비에 6000만 달러를 투자했고, 도요타는 5억 달러를 투자했다. FAA는 "도심 지역의 승객 수송과 에어 앰뷸런스 서비스 및 화물 운영과 같은 단거리 운영부터 시간이 지나면 소규모 지역 사회에 서비스를 제공할 가능성까지 기회는 광범위하다"고 밝혔다.
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내년 미국서 '에어택시' 운행 발판 마련
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최상목 부총리, 포스코 73조 투자 지원 약속⋯녹색국채 발행 검토
- 최상목 부총리 겸 기획재정부 장관은 17일 포스코 포항제철소를 방문하여 포스코 측과 간담회를 갖고, 수소환원제철 등 신산업 분야를 포함한 73조원 규모의 투자 계획에 대한 적극적인 지원을 약속했다. 이날 간담회에는 강도형 해양수산부 장관, 산업통상자원부 1차관, 과학기술정보통신부 과학기술혁신조정관 등이 참석했으며, 포스코 측에서는 정기섭 포스코홀딩스 대표이사, 유병옥 포스코퓨처엠 대표이사 등이 자리했다. 최 부총리는 "체감경기 회복과 지속적인 성장동력 확보를 위해 신속하고 적극적인 투자가 중요하다"며 범부처 투자지원체계를 가동해 기업 투자를 뒷받침하겠다고 강조했다. 정부는 지난해 11월과 올해 3월 두 차례에 걸쳐 투자 활성화 방안을 발표하고, 약 93조원 규모의 투자 사업을 지원하고 있다. 이를 통해 해상교통안전진단 면제 등 수소환원제철 사업의 행정 절차를 11개월 줄였다고 언급했다. 친환경 투자를 장려하기 위한 녹색금융을 6조원에서 9조원으로 늘리고, 탄소 중립 핵심 기술 연구 개발(R&D)에 대한 재정적 지원도 2조원에서 2조2000억원으로 증액할 계획이다. 기업들이 배출권을 자유롭게 활용할 수 있도록 배출권 이월 규제 및 변동성 관리 체계 등에 대한 제도 개선도 올해 안에 추진한다. 국가전략기술에 대한 세금 감면 혜택 기한 연장도 추진하는 등 새로운 기술 개발도 적극적으로 돕는다. 포스코가 주도하는 수소환원제철 기술은 올해 2월 국가전략기술로 지정됐다. 정부는 포스코의 투자 계획이 차질 없이 이행될 수 있도록 해상교통안전진단 면제 등 수소환원제철 프로젝트 행정절차를 간소화하고, 친환경 투자 촉진을 위한 녹색금융 지원 규모를 확대할 방침이다. 포항 이차전지 산업단지에는 올해 포항 영일만 일반산업단지 용수 공급 시설 설치 등에 154억원을 지원한다. 내년에는 포항 블루밸리 산업단지의 염분 제거 처리수 지하 배관 설치를 위해 72억원을 추가로 투입한다. 또한 공급망 안정화 기금을 활용하여 이차전지 소재 관련 포스코그룹 4개 회사의 공급망 안정화를 위한 추가 투자에 대해서는 낮은 금리 지원도 약속했다. 녹색국채 발행 검토 이와 더불어 정부는 세계국채지수(WGBI) 편입에 따라 녹색국채 발행을 검토하고 있다고 밝혔다. 녹색국채는 조달 자금을 친환경 프로젝트 및 인프라 투자 사업에 사용하도록 한정한 국채로, 정부는 탄소 감축활동 지원 등을 목적으로 재원을 조성하여 기후대응기금 재원으로 활용하는 방안 등을 검토 중이다. 최 부총리는 "녹색국채 발행을 통해 친환경 투자 재원을 확보하고 선진 국채시장에 안착할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다. 또한 최 부총리는 이달 말 종료되는 유류세 인하 조치 연장 여부에 대해 "국내외 유가, 가계 부담 등을 고려하여 종합적으로 결정할 것"이라고 밝혔다. 정부는 간담회에서 논의된 내용을 반영하여 3차 투자 활성화 대책을 다음 달 발표할 예정이다. 수소환원제철이란? 한편, 수소환원제철은 철광석에서 철을 생산할 때, 석탄 대신 수소를 사용하는 기술이다. 기존의 제철 방식은 석탄을 태워 발생하는 일산화탄소로 철광석을 환원시키는데, 이 과정에서 이산화탄소가 대량 배출된다. 반면 수소환원제철은 수소를 환원제로 사용하기 때문에 이산화탄소 대신 물이 생성되어 탄소 배출량을 획기적으로 줄일 수 있다. 즉, 수소환원제철 방식으로 철강을 생산하면 이산화탄소 배출량을 최대 97%까지 절감할 수 있다. 아울러 녹색 철강 생산을 통해 친환경적인 기업으로 이미지를 개선할 수 있다. 또한 탄소 규제 강화에 대비하고 미래 철강 시장을 선점할 수 있다. 수소환원제철은 아직 상용화 단계는 아니지만 탄소 중립 시대를 맞아 철강 산업의 지속 가능성을 위한 필수적인 기술로 주목받고 있다. 그러나 새로운 설비 도입과 인프라 구축에 막대한 비용이 필요하다. 게다가 대량의 수소를 안정적으로 공급 받는 게 중요하다. 높은 기술적 난이도 등 여러 과제들을 해결하기 위해 지속적인 연구 개발과 투자, 정부의 적극적인 지원이 필요하다.
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최상목 부총리, 포스코 73조 투자 지원 약속⋯녹색국채 발행 검토
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[퓨처 Eyes(54)] 테슬라, 2027년 로보택시 '승부수'⋯'사이버캡' 띄우지만 가시밭길 예고
- 미국 전기차 선두주자 테슬라가 '로보택시(무인 택시)'라는 새로운 혁신을 예고했다. 2027년까지 무감독 자율주행 시스템을 탑재한 로보택시를 상용화하겠다는 야심찬 목표를 제시하며 업계의 이목을 집중시키고 있다. 하지만 테슬라의 이러한 계획은 기술적 난관과 시장의 회의적인 시선에 직면하며 험난한 여정이 예상된다. '사이버캡'으로 여는 로보택시 시대, 과연 가능할까? 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)는 지난 10일 로스앤젤레스 버뱅크 워너브라더스 스튜디오에서 열린 '위, 로봇(We, Robot)' 행사에서 '사이버캡'이라는 이름의 2인승 자율주행 로보택시를 공개했다. 운전대와 페달 없이 완전 자율주행이 가능하도록 설계된 사이버캡은 반짝이는 은색 몸체와 동일한 색상의 바퀴가 장착된 차량으로, 외관으로는 미래에서 온 차량 그 자체였다. 머스크는 사이버캡의 가격을 3만 달러(약 4087만 원) 미만으로 2027년 이전 대량 생산을 목표로 한다고 밝혔다. 그러나 현재 테슬라의 자율주행 기술 'FSD(Full Self-Driving)'는 레벨 2 수준에 머물러 있다. 운전자의 개입이 필요한 부분적 자율주행 시스템으로, 완전 자율주행 기술 상용화까지는 상당한 기술적 진보가 필요한 상황이다. 자율주행 기술, 대중의 신뢰 얻을 수 있을까? 테슬라의 적극적인 행보에도 불구하고 자율주행 기술에 대한 대중의 신뢰는 아직 낮다. 최근 우버 보고서에 따르면, 우버 이용자의 절반이 자율주행차 이용을 꺼리는 것으로 나타났다. 자율주행 시스템의 안전성에 대한 우려가 여전히 높기 때문이다. 실제로 우버는 자율주행 기술 도입에 어려움을 겪고 있다. 웨이모(Waymo)와의 협력을 통한 자율주행차 시범 운영에도 불구하고, 승객들의 불안감은 해소되지 못하고 있다고 일렉트렉은 전했다. 이는 자율주행차 상용화의 가장 큰 걸림돌로 작용할 수 있다. 다라 코스로샤히 우버 CEO는 "안전이 가장 중요한 일이다. 그러면 앞으로 3~7년 안에 경제에 집중하기 시작할 것"이라고 전망했다. 테슬라 로보택시, 극복해야 할 과제들 테슬라가 그리는 로보택시의 미래는 장밋빛 전망으로 가득하지만, 현실은 녹록지 않다. 기술적 한계, 법적 규제, 대중의 불신이라는 높은 벽을 넘어야만 2027년 상용화라는 목표를 달성할 수 있다. 무엇보다 완전 자율주행 기술의 완성도를 높이는 것이 관건이다. 복잡한 도심 환경, 예측 불가능한 상황 속에서도 안전하고 정확한 주행을 보장해야 한다. 또한, 시스템 오류, 해킹 등 잠재적 위험 요소를 제거하고 안전성을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다. 법적 규제 마련 또한 시급한 과제다. 자율주행 시스템과 관련된 법적 책임 소재, 보험 및 사고 처리 기준 등 명확한 규범 마련이 필요하다. 자율주행차에 대한 사회적 합의를 이끌어내고 제도적 기반을 구축하는 것이 로보택시 상용화의 필수 조건이다. 대중의 인식 개선도 중요하다. 자율주행 기술에 대한 불안감과 불신을 해소하고, 안전하고 편리한 교통 수단이라는 인식을 심어주어야 한다. 지속적인 기술 개발과 안전성 검증, 투명한 정보 공개를 통해 대중의 신뢰를 얻는 것이 중요하다. CFRA 리서치 애널리스트 개릿 넬슨은 "수많은 기술적 장애물과 안전 테스트, 규제 승인 등의 과제를 해결하는 데 몇 년이 걸릴 것"이라며 테슬라의 2027년 상용화 목표에 회의적인 시각을 보였다. 경쟁사들의 빠른 행보, 테슬라에 '자극제' 될 듯 테슬라가 자율주행 택시 시장의 '게임 체인저'를 꿈꾸지만, 이미 시장을 선점하고 있는 경쟁자들의 존재를 간과할 수 없다. 구글의 자회사 웨이모는 이미 미국 주요 도시에서 로보택시 서비스를 상용화하며 주행 거리와 안전성 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있다. 웨이모는 2018년부터 샌프란시스코에서 자율주행 택시 서비스 '웨이모 원'을 시작으로, 현재 로스앤젤레스, 피닉스, 오스틴 등으로 서비스 지역을 확대하며 시장 지배력을 강화하고 있다. 특히, 웨이모는 누적 주행 거리와 낮은 사고율을 강점으로 내세우며 자율주행 기술에 대한 신뢰도를 높이는 데 주력하고 있다. 중국 IT 기업 바이두 또한 자율주행 택시 시장에서 괄목할 만한 성과를 보여주고 있다. 2021년 베이징에서 로보택시 서비스 '아폴로 고'를 출시한 바이두는 현재 중국 내 10개 도시로 서비스를 확장하며 빠르게 성장하고 있다. 국내 자동차 산업을 선도하는 현대자동차와 기아는 테슬라와 마찬가지로 레벨2 수준의 첨단운전자보조시스템(ADAS)을 구현하고 있다. 특히 현대차는 운전자 개입이 필요없는 레벨 4 자율주행 기술을 탑재한 무인 자율주행차를 개발해 지난 6월부터 서울 마포구 상암 등 제한된 구역에서 시속 50km 이내로 시범 운행을 개시했다. 웨이모와 바이두의 성공적인 로보택시 운영은 테슬라에게는 자극제가 될 것으로 보인다. 테슬라가 자율주행 택시 시장에서 경쟁 우위를 확보하기 위해서는, 경쟁사들의 기술력과 서비스 운영 노하우를 면밀히 분석하고 차별화된 전략을 수립해야 할 것이다. 특히, 웨이모와 바이두가 이미 확보한 방대한 주행 데이터와 운영 경험은 테슬라가 극복해야 할 과제로 꼽힌다. 테슬라가 자체적인 기술력과 브랜드 파워를 바탕으로 경쟁에서 앞서나갈 수 있을지, 앞으로의 행보가 주목된다. 한편 테슬라의 로보택시는 단순한 기술적 진보를 넘어 우리 삶의 방식을 바꿀 잠재력을 지니고 있다. 교통 체증, 사고 감소, 이동 편의 증대 등 다양한 사회적·경제적 효과를 가져올 수 있다. 그러나 꿈을 현실로 만들기 위해서는 혁신적인 기술 개발과 더불어 사회적 공감대 형성, 제도적 뒷받침이 필요하다. 테슬라가 과연 2027년 로보택시 시대를 열고 교통 혁명을 이끌어낼 수 있을지, 그 결과가 주목된다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(54)] 테슬라, 2027년 로보택시 '승부수'⋯'사이버캡' 띄우지만 가시밭길 예고
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현대차, '미래차 고장 예측' 기술 선점 나선다…서울대 등 8개 대학과 손잡아
- 현대자동차그룹이 미래 모빌리티 패러다임을 선도할 핵심 기술 확보에 박차를 가한다. 국내 유수 대학들과의 공동 연구를 통해 차량 고장을 예측하고 선제적으로 대응하는 'PHM(고장 예측 관리) 기술' 고도화에 나선 것이다. 현대차그룹은 서울대, 건국대, 성균관대, 인하대, 한국기술교육대, 한양대, 광주과학기술원(GIST), 울산과학기술원(UNIST) 등 8개 대학과 협력해 'PHM 기술' 개발을 위한 공동 연구실을 설립한다고 16일 밝혔다. 지난 15일 서울대 엔지니어하우스에서 개최된 협약식에는 양희원 현대차·기아 연구 개발(R&D) 본부장(사장), 김영오 서울대 공과대학장 등 주요 관계자들이 참석하여 협력 의지를 다졌다. 이번 산학 협력은 자율 주행 및 전동화 시대에 발맞춰 차량 시스템의 복잡성이 증대됨에 따라 발생 가능한 잠재적 고장을 사전에 예측하고 관리하여 안전성과 신뢰성을 극대화하기 위한 것이다. 공동 연구실은 2027년까지 PHM 요소 기술, 차량 탑재 하드웨어 및 소프트웨어 개발, PHM 플랫폼 구축을 위한 기반 기술 연구에 매진할 계획이다. 특히 차량 시스템의 고장 징후를 실시간으로 포착하기 위한 센서 데이터 수집 및 분석, 예측 알고리즘 고도화에 연구 역량을 집중한다. 이를 통해 차량 내 임베디드 시스템 또는 클라우드 기반의 PHM 플랙폼을 구현하여 고장 예측 정확성을 향상시키는 것이 목표다. 현대차그룹은 이번 연구 성과를 바탕으로 목적기반차랑(PBV)의 예방정비 시스템을 국내 협력 업체들과 연계하여 상용화하고, 나아가 자율 주행 차량을 비롯한 다양한 모빌리티 분야로 PHM 기술 적용범위를 확대할 계획이다. 양희원 현대차·기아 사장은 "PHM 기술은 자율 주행 시대의 안전과 신뢰성을 담보하는 핵심 기술"이라며 "선도적인 기술력 확보를 통해 미래 모빌리티 산업을 이끌어 나가겠다"는 포부를 밝혔다. PHM 기술이란? PHM 기술은 'Prognostics and Health Management(고장 예측 및 관리)'의 약자로, 쉽게 말하면 기계나 장비의 고장을 미리 예측하고 관리하는 기술이다. 마치 사람이 정기적으로 건강검진을 받아 질병을 예방하듯, 기계도 PHM 기술을 통해 '상태'를 체크하고 문제가 생길 가능성을 미리 알아내는 것을 말한다. 의사가 검진 결과를 보고 진단을 내리듯, PHM 기술은 수집된 데이터를 분석하여 기계의 현재 상태를 진단하고, 앞으로 고장이 발생할 가능성을 예측한다. PHM 기술이 중요한 이유는? 기계 고장으로 인한 사고를 예방해 사람의 안전을 지킬 수 있다. 고장이 나기 전에 기계를 미리 수리하면, 큰 고장으로 이어지는 것을 막아 수리 비용을 줄일 수 있고, 기계의 수명도 늘릴 수 있다. 또한 기계의 가동율을 높여 생산성을 향상시킬 수 있다. 이처럼 PHM 기술은 사람의 안전과 편의를 향상시키는데 중요한 역할을 하고 있다. 향후 더욱 발전해 스마트 팩토리, 발전소나 공장 등 산업 현장 뿐만 아니라 의료 장비 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.
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- 산업
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현대차, '미래차 고장 예측' 기술 선점 나선다…서울대 등 8개 대학과 손잡아
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구글, AI 데이터 센터 소요 전력 원자력 발전으로 전환한다
- 구글(Google)이 인공지능(AI) 데이터 센터에 필요한 방대한 양의 에너지를 원자력 발전으로 전환하기로 결정하고, 이를 위해 소형 원자로 사용 계약을 체결했다고 BBC방송이 전했다. 구글은 원자력 발전을 위해 카이로스 파워(Kairos Power)와 계약을 체결했다. 이에 따라 2030년 이전에 첫 번째 원자로 가동을 시작하고, 오는 2035년까지 더 많은 원자로를 배치할 것이라고 밝혔다. 구글은 원자로 구매 가격이 얼마인지, 또는 원자력 발전소 및 데이터 센터가 어디에 지어질 것인지에 대한 세부 사항은 공개하지 않았다. 빅테크들은 AI를 구동하는 거대한 데이터 센터에서 사용하는 전기를 공급하기 위해 점점 더 원자력 에너지원으로 눈을 돌리고 있다. AI 부문은 방대한 데이터 처리 때문에 다른 기술 영역에 비해 월등히 많은 에너지를 소모한다. 구글의 에너지 및 기후 담당 마이클 테렐 이사는 "AI 기술을 지원하기 위한 새로운 전기원이 필요하다"라며 "이번 계약은 방대한 에너지를 친환경은 물론 안정적으로 공급해 새로운 기술 발전을 가속하고 AI의 잠재력을 최대한 활용하는 데 도움이 될 것“이라고 설명했다. 카이로스의 제프 올슨 담당은 "구글과의 계약은 전력망의 탈탄소화를 위한 원자력 발전 실행 가능성을 입증함으로써 핵 에너지의 상용화를 가속하는 데 일조할 것"이라고 말했다. 이 계획은 미국 원자력규제 위원회와 현지 기관의 승인을 받아 진행된다. 지난해 미국 규제 당국은 캘리포니아에 본사를 둔 카이로스에 50년 만에 처음으로 새로운 유형의 원자로 건설을 허가했다. 회사는 지난 7월 테네시주에서 시범 원자로 건설을 시작했다. 원자로 부문 스타트업인 카이로스는 기존 원자력 발전소에서 사용하는 물 대신 용융 불소염을 냉각제로 사용하는 소형 원자로를 개발하고 있다. 탄소를 거의 배출하지 않고 하루 24시간 끊김 없이 전기를 공급하는 원자력은 기술 산업에 매력적인 옵션으로 다가서고 있다. 많은 에너지를 사용하는 테크 기업들은 탄소 배출을 줄여야 한다는 과제에 직면해 있다. 골드만삭스에 따르면 데이터 센터의 글로벌 에너지 소비는 2020년대 말까지 두 배 이상 증가할 것으로 예상된다. 테크타겟(TechTarget) 웹사이트의 산업 편집자 존 무어는 "AI 데이터 센터는 에너지를 공급하고 컴퓨팅 장비를 냉각하기 위해 상상하기 어려운 만큼 대량의 전기가 필요하다"고 말했다. 지난해 열린 COP28(기후변화협약 당사국총회)에서 미국은 화석연료에서 벗어나기 위한 노력의 일환으로 2050년까지 원자력 발전 용량을 세 배로 늘리겠다는 국가 그룹에 합류했다. 물론 반대 의견도 있다. 원자력 발전이 위험성이 없는 것이 아니며, 오래 지속되는 방사성 폐기물을 배출한다는 것이다. 한편 지난달 마이크로소프트는 지난 1979년 미국에서 최악의 원자력 사고가 발생한 3마일 섬(Three Mile Island) 에너지 공장의 운영을 재개하기로 합의했다. 지난 3월 아마존은 펜실베이니아주에 원자력 에너지 추진 데이터 센터를 인수할 것이라고 밝혔다.
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- IT/바이오
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구글, AI 데이터 센터 소요 전력 원자력 발전으로 전환한다
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[퓨처 Eyes(52)] 인간 게놈, '5D 메모리 크리스탈'에 담겨 수십억 년 보존
- 영국 과학자들이 인간 게놈(유전자) 전체를 '5D 메모리 크리스털'에 저장하는 데 성공했다고 CNN과 파퓰러 사이언스, 라이브사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 이 기술은 미래에 인류 멸종 위기 극복에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 멸종 위기 동식물 종 보존에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 사우스햄튼 대학교 연구팀은 열과 화학적으로 가장 안정적인 물질 중 하나인 거의 순수한 실리카로 만든 유리인 용융 석영의 특성을 모방한 합성 소재를 개발해 5D 메모리 크리스털을 만들었다. 이 특수 크리스털은 수십억 년 동안 최대 360테라바이트[Terabyte, 컴퓨터 데이터 저장 용량을 나타내는 단위 중 하나로, 1테라바이트(TB)=1000기가바이트(GB) 또는 약 1조 바이트에 해당]의 정보를 저장할 수 있다. 연구팀이 개발한 동전 크기의 이 메모리 크리스털은 현재 독일 할슈타트에 있는 버려진 소금 광산 깊숙한 곳에 있는 '인류 기억 기록 보관소'에 보관될 예정이다. 이 팀이 개발한 크리스털은 2014년에는 '가장 내구성 있는 디지털 저장 장치'로 기네스 세계 기록에 등재되기도 했다. 섭씨 1천도·우주 방사선 등 극한의 조건 견뎌 사우스햄튼 대학 측은 지난 19일 보도자료를 통해 5D 메모리 크리스털은 섭씨 1000도의 고온, 1제곱센티미터당 10톤(아프리카 코끼리 두 마리의 무게에 해당)의 압력이라는 극한의 환경 조건에서도 견딜 수 있다고 밝혔다. 또한 우주 방사선에 장기간 노출되어도 견딜 수 있어 우주를 통한 긴 여행에도 살아남을 수 있다. 또한 이 크리스털은 영구 보존이 가능하다. 현재 138억 년(우주의 나이와 비슷한 시간) 동안 데이터 유지가 가능한 것으로 알려졌다. 현재 우리가 살고 있는 지구는 50억년 후 태양이 파괴되면 사라질 것으로 추정된다. 단순 계산으로 이 메모리 크리스털은 지구가 파괴된 후에도 데이터 유지가 가능하다. 사우스햄튼 대학교 광전자공학 피터 카잔스키 교수가 주도한 연구팀은 크리스털 결정 내에 정보를 저장하기 위해 초고속 레이저를 사용해 5차원 매트릭스 내에 쌓인 수백만개의 20나노미터(0.0000008인치, 1나노 미터는 10억분의 1미터) 폭의 노드에 데이터를 새겨 넣었다. 정보는 나노 구조의 5가지 차원(높이, 길이, 너비, 방향, 위치)으로 변환되어 저장되므로 '5D'라고 불린다. 팀은 "두 개의 광학 차원과 세 개의 공간 좌표가 포함돼 있다"고 밝혔다. 유기체 복원 가능 게놈 영구 저장 5D 메모리 크리스털은 기존 3D 광학 저장 기술에 '복굴절' 현상을 추가하여 개발됐다. 복굴절은 빛이 매질을 통과할 때 편광 방향에 따라 굴절률이 달라지는 현상이다. 이를 이용해 각각의 미세한 데이터 저장 공간에 1비트가 아닌 8비트(1바이트)의 데이터를 저장할 수 있게 됐다. 카잔스키 교수는 "5D 메모리 크리스털은 미래에 과학 기술이 허락한다면 식물과 동물 등 복잡한 유기체를 복원할 수 있는 게놈 정보의 영구 저장소를 구축할 가능성을 열어준다"고 설명했다. 팀은 DNA의 뉴클레오타이드 또는 염기를 나타내는 네 글자, 즉 아데닌(A), 시토신(C), 구아닌(G) 티민(T)을 사용해 전체 인간 게놈을 설명했다. 국립인간게놈 연구소에 따르면 전체 게놈은 약 30억 글자 길이이다. 또한 연구팀은 먼 미래에 정보를 해독할 존재를 고려하여 시각적 키를 메모리 크리스털에 포함시켰다. 팀은 먼 미래에 누가, 또는 무엇이 정보를 검색할지 고려했다. 그것은 지능(종 또는 기계)일 수도 있고, 너무 먼 미래에 발견되어 참조 프레임이 존재하지 않을 수도 있기 때문이다. 카잔스키는 "크리스탈에 새겨진 시각적 열쇠는 발견자에게 내부에 어떤 데이터가 저장되어 있고 어떻게 사용할 수 있는지에 대한 지식을 제공한다"고 말했다. 현재 과학 기술로는 단일 게놈만으로 종을 부활시키는 것은 불가능하다. 그러나 연구팀은 인간에서 진화했거나 외계에서 온 진보된 문명이 이를 달성하는 데 필요한 지식과 기술을 보유하고 있을 것으로 예상하고 있다. 이번에 사우스햄튼 대학교 연구팀이 개발한 메모리 크리스탈은 5D 메모리 크리스탈의 잠재력을 보여주는 중요한 이정표다. 현재 실험 단계에 있는 이 메모리 크리스탈은 상용화를 위해서는 추가적인 연구 개발이 필요하다. 상용화될 경우, 우리가 데이터를 저장하고 활용하는 방식을 근본적으로 바꿀 수 있을 것으로 기대된다. 한편, 외부 전문가들은 이 연구에 대해 "매우 인상적"이라면서도 미래에 데이터를 읽는 방법에 대한 의문을 제기했다. 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)의 토마스 헤이니스는 CNN에 "수백 년 후에도 데이터를 읽을 수 있는 장치를 만들 수 있을지, 그 장치가 여전히 작동할지 의문"이라고 지적했다. 이 기술은 2016년 세계인권선언, 대헌장, 킹 제임스 성경과 같은 중요 문서 저장에 사용된 바 있다. 지구의 멸종 위기 종, 달에 보관 지구 종말에 대비해 인류의 유산을 남기려는 과학자들의 노력은 이어지고 있다. 올해 초 과학자들은 지구의 멸종 위기 종을 달에 보관하여 보호하는 계획을 발표하기도 했다. 이는 지구에 대재앙이 발생할 경우를 대비한 것이다. 스미소니언 국립 동물원 및 보존 생물학 연구소의 메리 하게돈 연구팀은 지구상 생물종의 멸종에 대비해 달에 멸종 위기 생물 샘플 저장소를 만드는 것이 가능한가를 탐구했다. 새로운 개념의 냉동 세포 저장소는 궁극적으로 섬유질 세포로 동물 피부 샘플을 냉동 보존해 섬유아세포라고 하는 세계의 멸종 위기종의 다른 조직이나 기관을 연결하는 것이다. 달 생물 저장소는 '냉동 보존'을 통해 가능하다는 주장이다. 달의 극지방에는 20억 년 이상 햇빛이 비치지 않는 분화구 바닥과 같은 영구적으로 그늘진 지역이 있다. 이 지역의 온도는 대개 섭씨 영하 196도 이하로 유지된다. 연구팀은 달의 이러한 낮은 온도를 활용해 장기 냉동보존 저장 시설을 건설하고 샘플을 수동 냉각할 것을 제안했다. 물론 이를 실현하는 데는 앞으로도 수십 년이 걸릴 것으로 예상된다. 이처럼 과학자들은 현재에도 일어나고 있는 멸종 위기 동식물 보존을 위해 다각적인 노력을 기울이고 있다. 또한 DNA 타임 캡슐 역할을 할 것으로 보이는 5D 메모리 크리스털은 인류의 지식과 생물 다양성을 보존하며, 먼 미래 세대에게까지 그 유산을 전달할 수 있는 혁신적인 기술로 기대된다.
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[퓨처 Eyes(52)] 인간 게놈, '5D 메모리 크리스탈'에 담겨 수십억 년 보존
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