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[신소재 신기술(189)] "AI로 리튬이온 대체 물질 찾았다"⋯美 NJIT, 차세대 전지 재료 개발에 돌파구
- 미국 뉴저지공과대학교(NJIT) 연구진이 인공지능(AI)을 활용해 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 차세대 에너지 저장 소재 탐색에 성공했다. 전통적인 실험 방식으로는 불가능했던 수천 개의 결정 구조를 AI가 빠르게 탐색하면서, 고용량 차세대 전지 개발에 실마리를 제공했다는 평가다. 이번 연구는 NJIT 기계·산업공학과 디바카르 다타(Dibakar Datta) 교수가 이끄는 연구팀에 의해 수행됐으며, 국제 학술지 '셀 리포트 물리과학(Cell Reports Physical Science)'에 최근 게재됐다. 7월 31일 NJIT에 따르면 다타 교수팀은 '생성형 AI(Generative AI)'를 도입해 다가이온(multivalent-ion) 배터리용 다공성 전이금속산화물 소재를 신속히 발굴했다. 다가이온 배터리는 기존 리튬이온 배터리와 달리 이온당 2~3개의 양전하를 지닌 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 아연 등 풍부한 원소를 활용한다. 이론상 동일한 공간에 더 많은 전하를 저장할 수 있어 에너지 밀도 측면에서 높은 잠재력을 지닌다. 다만, 이들 이온의 전하량과 크기가 커 소재 내부에서의 이동이 어려운 점이 상용화의 큰 장벽으로 작용해왔다. 연구은 이 문제를 해결하기 위해 새로운 AI 기반 탐색 프레임워크를 제안했다. 연구팀은 결정 확산 변분 오토인코더(Crystal Diffusion Variational Autoencoder, CDVAE)와 대형 언어모델(LLM)을 조합한 이중 AI 기법을 개발했다. CDVAE는 대규모 결정 구조 데이터셋을 학습해, 기존에 존재하지 않던 구조를 생성해냈으며, LLM은 열역학적으로 안정한 구조 후보를 정밀하게 선별하는 역할을 수행했다. 이 같은 AI 모델을 활용해 연구진은 수천 개의 새로운 다공성 결정 구조를 탐색했고, 이 중 다가이온 배터리용으로 적합한 5종의 새로운 전이금속산화물 구조를 도출했다. 해당 물질들은 이온 확산에 유리한 넓고 균일한 채널을 갖추고 있어, 고용량 저장과 안정성 확보 측면에서 유리한 것으로 나타났다. 연구팀은 이 구조들의 물리적 특성을 양자역학 기반 시뮬레이션을 통해 검증했으며, 실험적 합성 가능성도 확인했다. 다타 교수는 "문제는 유망한 전지 화학의 부재가 아니라, 수백만 개에 달하는 조합을 실험실에서 모두 검증하는 것이 현실적으로 불가능하다는 점이었다"며, "AI는 이 방대한 재료의 조합을 체계적으로 탐색하고 선별하는 데 가장 효율적인 수단"이라고 설명했다. 그는 이어 "이번 연구는 단순히 새로운 배터리 재료를 찾는 데 그치지 않고, 첨단 전자소자부터 청정에너지 소재까지 폭넓은 응용 분야에 걸쳐 고속 탐색 프레임워크를 제시했다는 데 의의가 있다"고 덧붙였다. 연구진은 향후 실험실 기반 공동 연구를 통해 AI 기반으로 설계한 소재의 실제 합성과 상용화 가능성 검증에 착수할 계획이다. 이번 연구는 AI 기반 재료 과학이 전통적인 실험 중심 연구방식을 보완하거나 대체할 수 있다는 점에서, 차세대 에너지 산업의 전환점을 이끌 수 있을지 주목된다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(189)] "AI로 리튬이온 대체 물질 찾았다"⋯美 NJIT, 차세대 전지 재료 개발에 돌파구
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[신소재 신기술(188)] 니켈-텅스텐 신합금 'Ni₄W', 차세대 전자기기 성능 대폭 개선 기대
- 미국 미네소타대학교 연구진이 스마트폰, 노트북, 데이터센터 등 전자기기의 에너지 효율과 정보 처리 속도를 크게 향상시킬 수 있는 신소재 합금 'Ni₄W'를 개발했다. 과학 전문 매체 사이테크데일리에 따르면 이번에 개ㅈ발된 Ni₄W는 니켈(Ni)과 텅스텐(W)으로 구성된 비정질 저대칭 구조의 합금으로, 기존 메모리 장치에서 자성 전환에 요구되던 외부 자기장을 사용하지 않고도 자성 상태를 바꿀 수 있는 '필드프리(field-free) 스위칭'이 가능한 것이 특징이다. 이 기술은 전자기기의 전력 소모를 획기적으로 줄이고, 차세대 스핀트로닉스 기반 메모리 개발에 활용될 수 있다. 해당 연구 결과는 과학저널 '첨단 소재(Advanced Materials)' 5월호에 게재됐으며, 관련 기술에 대한 특허도 출원 완료된 상태다. 연구를 주도한 미네소타대학교 전기전자컴퓨터공학과의 지앤핑 왕(Jian-Ping Wang) 교수는 "Ni₄W는 데이터 기록에 필요한 전력을 낮춰, 전체 전자기기의 에너지 소비를 크게 줄일 수 있다"며 "스마트폰부터 초대형 데이터센터까지 적용 범위가 광범위하다"고 설명했다. 특히 이 합금은 복수 방향의 스핀 전류를 생성할 수 있어 기존 자성 소재에 비해 높은 수준의 스핀-궤도 토크(Spin-Orbit Torque, SOT) 효율을 구현할 수 있다. 이는 고속 동작과 저전력 소모를 동시에 요구하는 차세대 논리 소자와 메모리 기술의 핵심으로 꼽힌다. 왕 교수 연구팀의 박사과정 연구원인 양이페이(Yifei Yang)는 "Ni₄W는 단독으로 또는 텅스텐과의 적층 구조에서 높은 다방향 SOT 효율을 보여주었으며, 이는 고속 스핀트로닉스 소자 개발에 매우 유리한 조건"이라고 덧붙였다. 해당 연구는 이론적 예측과 실험적 관측을 통해 신뢰성을 확보했다. 이 연구에 공동 제1저자로 참여한 이승준(Seungjun Lee) 박사는 "계산 결과가 실험과 일치해 Ni₄W의 물리적 특성과 가능성을 확증했다"고 말했다. Ni₄W는 희귀 금속이 아닌 범용적인 원소로 구성돼 있어 상용 반도체 제조 공정에 쉽게 적용 가능하다는 장점도 있다. 고비용·고난이도 공정이 필요한 기존 자성 소재와 비교해 가격 경쟁력과 지속 가능성 면에서도 우위를 점할 수 있다는 평가다. 이번 연구는 미국 국가표준기술연구소(NIST)가 후원하고, 반도체연구공사(SRC)의 nCORE 프로그램 산하 첨단 스핀 기반 정보 기술 센터(SMART)가 주도한 국제 공동연구 프로젝트의 일환으로 수행됐다. 미네소타대학교 전자공학부, 화학공학·재료과학과, 나노센터 등이 참여했으며, 국내외 20여 명의 학제 간 연구진이 협업했다. 향후 연구진은 이 합금을 나노스케일 디바이스 수준으로 집적하고, 실제 동작 환경에서의 신뢰성과 내구성을 검증할 계획이다. 전문가들은 Ni₄W 기반 기술이 상용화에 성공할 경우, 기존 전자기기와 메모리 반도체 기술의 패러다임을 근본적으로 바꿀 가능성이 있다고 보고 있다. 이번 연구성과는 차세대 IT 인프라의 전력 효율성과 지속 가능성을 동시에 향상시키는 기반 기술로 주목받고 있다. Ni₄W가 향후 스핀트로닉스 메모리 상용화의 전환점을 마련할 수 있을지 귀추가 주목된다.
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[신소재 신기술(188)] 니켈-텅스텐 신합금 'Ni₄W', 차세대 전자기기 성능 대폭 개선 기대
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[퓨처 Eyes(94)] 운명을 바꾼 0.1%의 DNA⋯영국 '세 부모 아기' 8명, 유전병 대물림 끊었다
- 영국에서 유전병을 끊기 위해 획기적인 기술을 통해 세 명의 부모로부터 태어난 아기 8명이 건강하게 자라고 있어 학계의 주목을 받고 있다. 영국 뉴캐슬 대학에서 개발한 세 명의 유전 물질을 이용한 획기적인 생식 기술 덕분에, 치명적인 유전병의 대물림을 끊고 태어난 아기 8명이 건강하게 자라고 있다. 이 기술로 태어난 아이들 모두 심각한 유전 질환 없이 정상적인 발달 단계를 밟고 있어, 유전병으로 고통받던 가족들에게 새로운 희망을 안겨주고 있다. 대물림되는 고통…'세포 발전소'가 멈추는 병 우리 몸의 거의 모든 세포 안에는 생명 활동에 필요한 에너지를 만드는 '세포의 발전소', 미토콘드리아가 있다. 하지만 이 발전소에 유전 결함이 생기면 몸은 충분한 에너지를 얻지 못해 심장 박동 이상, 뇌 손상, 발작, 실명, 근육 약화 등 심각한 복합 장애를 겪는다. 약 5000명 가운데 1명꼴로 나타나는 이 질환은 오직 어머니를 통해서만 유전되는데, 어떤 아이들은 태어난 지 며칠 만에 사망하기도 한다. 영국의 키토 가족은 이 병의 고통을 생생히 증언한다. 어머니 캣의 막내딸인 14세 포피는 미토콘드리아 질환으로 휠체어에 의지하며, 튜브를 통해 음식을 섭취하고 말을 하지 못한다. 캣은 "딸은 있는 그대로 사랑스럽지만, 이 병이 얼마나 파괴적인지 깨닫는 순간들이 있다"고 말한다. 언니인 16세 릴리 역시 미래에 자신의 자녀에게 병을 물려줄 수 있다는 불안감을 안고 살았다. 릴리는 "나와 내 아이들 같은 미래 세대가 평범한 삶을 살 수 있다는 희망이 생긴 것"이라며 이 기술의 뜻을 강조했다. 부모의 설계도에 건강한 에너지를…'0.1%의 재구성' 이러한 비극의 대물림을 끊기 위해 영국 뉴캐슬 대학교 연구진이 개발한 기술이 바로 '수핵 이식'이라고도 부르는 '전핵 치환술(pronuclear transfer)'이다. 이 기술은 비유하자면, 설계도(부모의 핵 DNA)는 훌륭하지만 발전소(미토콘드리아)가 고장 난 집에, 발전소가 튼튼한 새 집의 동력 시스템을 옮겨오는 것과 같다. 연구진은 먼저 예비 엄마의 난자와 기증자의 난자를 각각 아버지의 정자로 체외수정시킨다. 수정 후 약 10시간이 지나면, 두 수정란에는 머리카락 색과 키 등 아이의 모든 유전 정보가 담긴 '전핵'이라는 설계도가 만들어진다. 연구진은 이 두 수정란에서 전핵을 조심스럽게 꺼내고, 건강한 미토콘드리아, 즉 '튼튼한 발전소'를 가진 기증자의 수정란에 예비 부모의 전핵을 옮겨 심는다. 이렇게 탄생한 아이는 외모와 성격을 결정하는 핵심 유전 정보(99.9%)는 생물학적 부모에게서 물려받고, 세포 에너지 공급을 담당하는 미토콘드리아 DNA(약 0.1%)만 기증자에게서 받는다. 세계 첫 도전, 윤리 논쟁 넘어 마침내 '성공' 영국은 이 기술의 과학 토대를 마련했을 뿐만 아니라, 2015년 의회 투표를 통해 세계 최초로 임상 적용을 허용했다. 물론 과정이 순탄하지는 않았다. 미토콘드리아의 0.1% DNA 역시 다음 세대로 유전되기 때문에, 인류의 유전 정보에 영구 변화를 가한다는 점에서 윤리를 둘러싼 논란이 뜨거웠다. 유전자를 마음대로 바꾸는 '맞춤형 아기'의 등장을 우려하는 목소리도 높았다. 하지만 이 기술이 특정 유전병으로 고통받는 가족에게 유일한 희망이 될 수 있다는 공감대가 커지면서 마침내 문이 열렸다. 뉴캐슬 대학교의 더그 턴불 교수는 "세계 최고의 과학, 이를 뒷받침한 입법, 그리고 국민보건서비스(NHS)의 지원이 있었기에 영국만이 이 일을 해낼 수 있었다. 질병 없는 8명의 아이가 태어난 것은 정말 멋진 결과"라고 평가했다. 뉴잉글랜드 의학 저널에 발표된 보고서를 보면, 지금까지 모두 22가족이 뉴캐슬 불임 센터에서 이 시술을 받았고, 그 결과 쌍둥이 한 쌍을 포함해 남자아이 4명, 여자아이 4명이 태어났다. 현재 한 명은 임신 중이다. NHS에서 희귀 미토콘드리아 질환 서비스를 책임지는 보비 맥팔런드 교수는 BBC와의 인터뷰에서 "오랜 기다림과 두려움 끝에 아기를 품에 안은 부모들의 안도와 기쁨을 보는 것은 정말 멋진 일"이라며 "아기들이 살아있고, 잘 자라며, 정상으로 발달하는 모습을 볼 수 있어 기쁘다"고 말했다. 시술을 받은 한 어머니는 익명으로 "수년간의 불확실성 끝에 이 치료법이 우리에게 희망을, 그리고 마침내 아기를 선물했다"며 "생명력과 가능성으로 가득 찬 아이를 보며 감사함에 벅차오른다"는 소감을 전했다. '세 부모 아기' 남은 과제와 새로운 희망 시술 안전성 또한 입증됐다. 태어난 8명의 아기 가운데 5명에게서는 결함 미토콘드리아 DNA가 전혀 나타나지 않았다. 나머지 3명에게서 5~20% 수준의 결함 DNA가 나타났으나, 이는 질병을 유발하는 것으로 알려진 임계치인 80%를 크게 밑돈다. 일부 아이에게서 고지혈증, 부정맥, 간질 같은 합병증이 나타났지만 모두 치료됐고 자연적으로 사라졌으며, 시술과의 연관성은 아직 밝혀지지 않았다. 모나쉬 대학교의 메리 허버트 교수는 "이번 결과는 낙관할 근거를 제시하지만, 치료 결과를 더욱 개선하려면 미토콘드리아 기증 기술의 한계를 더 잘 이해하기 위한 연구가 꼭 필요하다"고 강조했다. 미토콘드리아 질환 환자 지원 단체인 '릴리 재단'의 리즈 커티스 설립자는 "수년간의 기다림 끝에, 이제 우리는 8명의 아기가 모두 미토콘드리아 질환 징후 없이 태어났다는 것을 안다"며 "고통받는 많은 가족에게 유전의 고리를 끊을 수 있는 첫 번째 진정한 희망"이라고 말했다. 연구팀은 이 시술이 장기적으로 미치는 영향을 면밀히 파악하기 위해 아이들의 건강 상태를 꾸준히 추적 관찰할 계획이다.
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[퓨처 Eyes(94)] 운명을 바꾼 0.1%의 DNA⋯영국 '세 부모 아기' 8명, 유전병 대물림 끊었다
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삼성 갤럭시 Z 폴드7 힌지 논란⋯일부 체험 기기 '완전 개방 안 돼' 우려 확산
- 삼성전자의 최신 폴더블 스마트폰인 '갤럭시Z 폴드7'이 본격 출시되기 시작한 가운데, 일부 체험기기에서 힌지(경첩) 작동에 이상이 있다는 초기 사용자 반응이 나와 주목받고 있다. 20일 IT 커뮤니티 '레딧(Reddit)'을 중심으로 확산된 제보에 따르면, 일부 매장 전시용 갤럭시 Z 폴드7이 완전히 평평하게 펼쳐지지 않는다는 주장이 나왔다고 폰월드가 이날 보도했다. 공개된 사진에서는 기기가 180도에 가깝게 열리지 못하고 약간의 각도를 남긴 채 멈춰 있는 모습을 확인할 수 있다. 일부 사용자는 손으로 약간 밀어줘야 완전히 펼쳐진다고 설명하면서 힌지 작동이 뻣뻣하거나 완전히 잠기지 않는 인상을 준다고 전했다. 해당 기능은 지난 9일 갤럭시 Z 폴드7 출시 이후 꾸준히 제기된 문제다. 샘모바일 또한 지난 18일 갤럭시 Z 폴드 7 데모 기기를 사용해 본 일부 구매자는 기기가 완전히 펼쳐지지 않았다고 주장했다고 전했다. 이 매체는 해당 기기의 사진이 레딧에 게시됐고, 다른 사용자는 미국 베스트바이 매장의 다른 기기에서도 같은 문제가 발생했다고 댓글을 남겼다고 덧붙였다. 이 같은 반응에 대해 업계는 다양한 가능성을 제기하고 있다. 우선 힌지 설계 자체의 문제일 가능성이 거론되는 한편, 매장 내 체험기기의 반복적인 조작으로 인해 발생한 마모 혹은 일부 선행 제작품(pre-production unit)이 품질 기준에 미달한 채 유통됐을 가능성도 배제할 수 없다는 분석이다. 다만 일각에서는 사용자들의 조작 방식에 따른 착시 현상일 수 있다는 시각도 존재한다. 체험기기의 특성상 이용자들이 기기를 신중하게 다루면서 완전히 펼치지 않았을 가능성도 있다는 것이다. 현재까지 삼성전자는 해당 현상에 대해 공식 입장을 밝히지 않은 상태다. 제품 리뷰용으로 지급된 단말기에서는 유사한 문제가 보고되지 않았으며, 리콜이나 생산 차질 등의 징후도 확인되지 않았다. 갤럭시 Z 폴드7에는 '아머 플렉스 힌지(Armour FlexHinge)'라는 새로운 설계가 적용됐다. 삼성전자는 이 힌지가 전작 대비 내구성이 강화됐으며, 디스플레이 중앙의 주름(크리즈, crease)을 줄이고, 장기 사용성도 향상시킨다고 설명하고 있다. 힌지 구조 전반에 스트레스를 고르게 분산시키는 것이 설계 핵심이다. 앞서 출시된 Z 폴드6의 경우 20만 회 이상의 개폐를 견딜 수 있다는 내구성 인증을 받았으며, 이는 하루 평균 100회 사용 기준으로 약 5년 이상을 문제없이 사용할 수 있다는 의미다. 한편, Z 폴드5에서는 기기를 완전히 닫을 수 있는 '제로갭(Zero-gap)' 힌지가 처음 도입되었으나, 이 역시 힌지가 완전히 펴졌을 때 허용되는 각도가 178.5도에서 181.5도 사이로 설정돼 있었다. 이 범위를 벗어날 경우에는 보증 대상이 됐다. 이번 Z 폴드7 역시 유사한 범위를 기준으로 품질 관리가 이뤄졌을 가능성이 있다는 의견도 나온다. 현재로서는 보고된 사례가 일부 데모 기기에 한정돼 있으며, 실제 구매자에게 전달된 정식 제품에서는 아직까지 유사한 문제가 발생했다는 보고는 없는 상황이다. 업계 관계자는 "폴더블폰은 구조적 특성상 초기 모델에서 사용자 체감에 따라 다양한 반응이 나올 수 있으나, 이번 이슈가 제품 전반에 영향을 미치는 구조적 결함인지 여부는 시일이 더 필요할 것으로 보인다"고 말했다. 소비자 입장에서는 제품 수령 시 힌지 작동 여부를 꼼꼼히 확인하고, 이상 징후가 발견될 경우 즉시 삼성전자 고객센터에 문의하는 것이 바람직하다. 향후 사용자들의 추가 사용기와 삼성 측의 공식 입장에 따라 상황의 윤곽이 보다 명확해질 전망이다.
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삼성 갤럭시 Z 폴드7 힌지 논란⋯일부 체험 기기 '완전 개방 안 돼' 우려 확산
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[정책] 정부, AI 휴머노이드·에너지 하베스팅 등 융합연구에 216억 투입
- 정부가 인공지능(AI) 휴머노이드 경량화와 에너지 하베스팅 등 미래 융합기술 개발을 위해 총 216억원을 지원한다. 과학기술정보통신부는 17일 '미래개척융합과학기술개발' 사업의 신규 과제 6개를 선정했다고 밝혔다. 선정된 과제는 4개 경쟁형 파이오니어 과제와 2개 국제공동연구 과제다. 한국과학기술연구원(KIST)과 동국대는 소량 데이터로 손 조작이 가능한 AI 기술을, 가천대와 성균관대는 전원 없이 기기를 구동하는 에너지 기술을 개발한다. 국제공동연구에는 KIST와 UNIST가 각각 미국 대학과 협력해 AI 구동 효율화 및 수소 생산 기술을 개발한다. [미니해설] AI 휴머노이드부터 무전원 수소 생산까지…정부, 미래 융합기술에 216억 지원 정부가 인공지능(AI) 휴머노이드 경량화, 에너지 하베스팅, 수소 생산 등 차세대 융합기술 분야에 총 216억 원을 투입한다. 이번 지원은 이종 분야 간 융합 연구를 통해 신기술 창출과 미래 산업 패러다임 전환을 꾀하는 ‘미래개척융합과학기술개발’ 사업의 일환이다. 과학기술정보통신부는 17일, 올해 해당 사업에서 신규 선정된 6개 과제를 발표했다. 이 가운데 4개는 '미래유망융합기술파이오니어' 과제로, 경쟁형 방식으로 2년간 1단계 연구를 진행한 뒤 우수 과제 1개에 한해 3년간 추가 연구를 지원하는 구조다. 나머지 2개는 해외 연구기관과 협력해 최대 5년간 수행되는 '글로벌융합연구' 과제로 선정됐다. AI 휴머노이드, 적은 데이터로 정교한 손동작 실현 미래유망융합기술파이오니어 분야에서는 인공지능 기반 로봇기술의 한계를 뛰어넘는 시도가 이어진다. 한국과학기술연구원(KIST)의 양성욱 책임연구원 팀과 동국대학교 임수철 교수 팀은 기존 모방학습 대비 10% 이하의 데이터만으로도 자유롭게 손 조작이 가능한 AI 휴머노이드 기술을 개발한다. 이는 복잡한 데이터를 대량으로 학습시켜야 했던 기존 방식과 비교해 학습 비용과 시간 면에서 혁신적인 전환이 기대된다. 전원 없이 작동하는 소형기기…에너지 하베스팅 기술 개발 경쟁 가천대학교 김대건 교수팀과 성균관대학교 백정민 교수팀은 배터리나 외부 전원 없이도 다양한 에너지원을 활용해 소형 기기를 구동할 수 있는 에너지 하베스팅 기술을 연구한다. 이는 센서, 헬스케어 기기, 사물인터넷(IoT) 장비 등에서 독립적인 전원 공급이 가능해지는 기반 기술로 주목받고 있다. 미국과 손잡은 글로벌 융합연구…AI 장기 구동·수소 생산 도전 글로벌 공동연구 분야에서는 두 가지 혁신 기술이 선정됐다. KIST 이이수 책임연구원 팀은 미국 텍사스대학교와 함께 AI 휴머노이드의 장기 구동을 목표로, 인간의 감각과 운동 원리를 모사한 에너지 효율화 기술을 개발한다. 이 기술은 AI 로봇의 지속적이고 안정적인 운용에 핵심적인 역할을 할 전망이다. 또한 울산과학기술원(UNIST) 장지욱 교수팀은 미국 스탠퍼드대학교와 협력해 외부 전력이나 태양광 없이 자체 촉매 반응만으로 물에서 수소를 생산하는 기술 개발에 착수한다. 이는 탄소 배출이 없는 청정 수소 생산 방식으로, 미래 수소경제의 핵심 기술로 평가된다. 과기정통부 관계자는 "이번 사업은 단순한 기술 개발을 넘어, 이종 분야 간 창의적 융합을 통해 새로운 시장을 창출하고 세계 기술 경쟁력을 선도하는 데 목적이 있다"며 "기초연구와 응용기술의 가교 역할을 수행할 수 있도록 지원을 아끼지 않겠다"고 밝혔다. 한편, '미래개척융합과학기술개발' 사업은 2021년 시작된 국가 전략형 융합 연구 프로그램으로, 유망 분야를 선제적으로 발굴하고 과감한 투자로 민간 기술 혁신을 촉진해 왔다. 이번 과제는 오는 하반기부터 본격적인 연구에 착수할 예정이다.
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[정책] 정부, AI 휴머노이드·에너지 하베스팅 등 융합연구에 216억 투입
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[신소재 신기술(187)] 상용 반도체 공정으로 세계 최초 '전자–광자–양자 통합칩' 구현
- 양자 기술의 상용화를 향한 중요한 진전을 알리는 연구 성과가 미국에서 나왔다. 미국 보스턴대학교, UC버클리, 노스웨스턴대학교 공동 연구진은 세계 최초로 전자 회로·광자 소자·양자 광원을 단일 칩 위에 통합한 양자-전자-광자 집적 칩(quantum–electronic–photonic chip)을 구현했다고 밝혔다. 이번 칩은 상용화된 45나노미터급 CMOS(상보성 금속산화막 반도체) 제조 공정을 활용해 제작된 것으로, 상업용 반도체 제조라인에서 양자광학 수준의 정밀성과 실시간 제어 기능을 구현했다는 점에서 주목된다. 이는 향후 양자 컴퓨팅, 양자 센싱, 양자 암호통신 등 다양한 응용 분야의 확장성을 크게 높일 것으로 기대된다. 해당 연구 결과는 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 게재됐으며, 과학 기술 전문 매체 인터레이스팅엔지니어링, 텍크 익스플로어 등 다수 외신이 14일(현지시간) 보도했다. 연구를 주도한 보스턴대학교 밀로시 포포비치 교수는 "양자 기술은 수십 년간 개념에서 현실로 나아가는 긴 여정을 걷고 있다"며, "이번 연구는 소규모지만, 상용 반도체 공정을 통해 재현 가능하고 제어 가능한 양자 시스템을 제작할 수 있음을 증명했다는 점에서 매우 중요한 발걸음"이라고 평가했다. 노스웨스턴 대학교 전기컴퓨터공학과 교수이자 양자 광학 분야의 선구자인 프렘 쿠마르는 "이 연구에 필요한 학제 간 협력은 바로 양자 시스템을 실험실에서 확장 가능한 플랫폼으로 옮기는 데 필요한 것"이라면서 "전자공학, 광자공학, 그리고 양자 측정 분야의 공동 노력이 없었다면 이 연구는 불가능했을 것"이라고 밝혔다. 이번에 개발된 칩은 가로세로 1㎟ 이하 면적에 독립된 12개의 양자광원을 탑재하고 있으며, 각 광원은 마이크로링 공진기를 통해 상관된 광자 쌍(photon pairs)을 생성한다. 이 광자 쌍은 양자 얽힘 기반 통신 및 계산, 고감도 센싱 등에 핵심적으로 활용된다. 다만 마이크로링 공진기는 온도 변화 및 제조 편차에 매우 민감해 광자 생성을 불안정하게 만드는 한계가 있었는데, 이를 해결하기 위해 연구팀은 칩 내부에 실시간 제어 회로 및 피드백 루프를 삽입했다. 광 다이오드가 레이저 정렬 오차를 감지하고, 내장된 히터와 제어 로직이 자동으로 온도 및 공진 조건을 보정해주는 방식이다. 이 과정을 이끈 노스웨스턴대 박사과정 아니루드 라메시는 "양자 시스템의 실시간 안정화 제어를 온칩(on-chip) 방식으로 구현한 것은 확장 가능한 양자 시스템을 향한 핵심 진전"이라며 기술적 의의를 강조했다. '온칩(on-chip)' 방식이란, 하나의 반도체 칩 내부에 다양한 기능이나 소자를 통합하여 구현하는 방식을 의미한다. 다시 말하면, 온칩 방식은 복잡한 기능을 하나의 칩에 통합해 고성능·소형화·자동화를 가능하게 하는 핵심 기술이다. 칩 설계 측면에서는 양자광학 소자의 고성능 요건을 충족하면서도 상업용 CMOS 플랫폼의 물리적·전기적 제약을 동시에 만족시키는 것이 가장 큰 도전이었다. 포토닉 설계를 주도한 보스턴대 임버트 왕 박사과정 연구원은 "기존 양자광학 설계방식을 넘어, CMOS 공정 한계 내에서 설계 최적화를 이뤄야 했다"고 설명했다. 이번 칩은 AI 연산 및 고속 데이터 전송을 위한 상용 집적 플랫폼으로도 알려진 45nm CMOS 공정을 활용해 제작됐다. 해당 공정은 보스턴대, UC버클리, 글로벌파운드리즈(GlobalFoundries), 아야랩스(Ayar Labs) 등이 공동 개발한 것으로, 이번에는 노스웨스턴대가 양자 시스템 통합에 협력하며 응용 범위를 한층 확장했다. UC버클리의 칩 설계를 총괄한 대니얼 크람닉 박사과정 연구원은 "양자 시스템, 전자 회로, 광학 설계라는 서로 다른 영역의 긴밀한 협력이 없었다면 불가능한 성과였다"고 말했다. 한편 이 연구에 참여한 일부 학생 연구원들은 이미 사이퀀텀(PsiQuantum), 아야랩스, 구글X 등 실리콘 포토닉스 및 양자컴퓨팅 스타트업과 연구소에 진출해 기술 상용화를 이어가고 있다. 이번 연구는 미국 국립과학재단(NSF), 패커드 펠로우십(Packard Fellowship), 글로벌파운드리즈의 지원을 받아 진행됐다.
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[신소재 신기술(187)] 상용 반도체 공정으로 세계 최초 '전자–광자–양자 통합칩' 구현
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[신소재 신기술(186)] AI가 설계한 차세대 냉각 소재⋯실내 온도 낮추고 에너지 소비 줄인다
- 인공지능(AI)을 활용해 설계된 새로운 열 방출 소재가 개발돼 냉방 효율을 획기적으로 개선하고, 주거·의류 산업·우주 분야까지 폭넓은 적용 가능성을 제시하고 있다. 미국 텍사스대학교 오스틴캠퍼스 연구진은 중국 상하이교통대, 싱가포르국립대, 스웨덴 우메오대 등과 공동으로, AI 기반 머신러닝 기법을 활용해 3차원 열 메타 방출체(thermal meta-emitter)를 설계하는 프레임워크를 개발했다고 밝혔다. 해당 연구는 국제학술지 네이처(Nature) 7월호에 게재됐다. 연구팀은 이를 통해 총 1,500종 이상의 독자적 소재를 설계했으며, 이러한 소재들은 복잡한 열 방출 특성을 조절함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 고안됐다. 텍사스대 기계공학과의 유빙 정(Yuebing Zheng) 교수는 "기존 방식은 시도와 오류에 의존해 설계 속도와 정확도에 한계가 있었지만, 이번 프레임워크는 설계 공간을 비약적으로 확장함으로써 이전에는 상상조차 어려웠던 고성능 소재를 현실화했다"고 설명했다. 실제 냉각 실험에서도 효과가 입증됐다. 연구진은 설계된 4종의 메타 방출체 중 하나를 모형 주택의 지붕에 적용해 기존 상용 백색·회색 도료와 비교했다. 정오 기준 직사광선 하에서 4시간이 지난 뒤, 해당 메타 방출체를 적용한 지붕의 표면 온도는 기존 도료 대비 평균 5~20도 낮게 유지됐다. 이 같은 성능을 기반으로 연구진은, 고온 도시인 리우데자네이루나 방콕의 아파트에 적용할 경우 연간 약 1만5,800킬로와트시(kWh)의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 추정했다. 이는 일반적인 에어컨 한 대가 연간 소비하는 전력량(약 1,500kWh)의 10배가 넘는 수치다. 연구진은 해당 소재의 활용 분야가 단순 주거·상업용 냉방을 넘어 도시환경, 항공우주, 섬유, 자동차 등 다방면으로 확장될 수 있다고 보고 있다. 예를 들어 도심 건축물에 적용할 경우 열섬현상을 줄이고, 우주선 외부에 활용하면 태양광 흡수와 복사열 방출을 동시에 조절해 내부 온도를 효과적으로 관리할 수 있다는 설명이다. 소비자용 제품에도 적용 가능성이 높다. 이 소재를 의류나 캠핑 장비에 접목하면 더운 환경에서도 착용자의 체온 상승을 억제할 수 있고, 차량 외장재나 내장재로 활용할 경우 햇빛 아래 장시간 주차된 차량의 내부 온도를 낮추는 데 기여할 수 있다. 정 교수는 "기존 자동화 설계 방식은 단층 박막 구조나 평면 패턴 등 단순한 형태만 구현 가능했으나, 이번 프레임워크는 다층적이고 입체적인 구조 설계가 가능해 실질적인 성능 향상이 가능하다"고 밝혔다. 해당 연구를 공동 주도한 카이 야오(Kan Yao) 박사는 "AI가 모든 문제의 해답은 아니지만, 열 방출체처럼 스펙트럼 조절이 핵심인 소재 설계에서는 머신러닝이 최적의 해법이 될 수 있다"고 강조했다. 연구진은 향후 이 프레임워크를 나노광학(nanophotonics) 분야 전반에 확장 적용할 계획이다. 나노광학은 빛과 물질이 나노미터 수준에서 상호작용하는 영역으로, 센서·이미징·에너지 기술 등 차세대 광학 기술의 핵심으로 주목받고 있다. 이번 논문은 AI 기반 신소재 설계가 실험적 한계를 넘어 상용 기술로 이어질 수 있는 가능성을 제시한 사례로 평가된다. 향후 기후변화 대응 및 에너지 효율화 기술 발전의 새로운 전환점이 될 수 있을지 주목된다.
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[신소재 신기술(186)] AI가 설계한 차세대 냉각 소재⋯실내 온도 낮추고 에너지 소비 줄인다
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AI 수요 힘입어 상반기 ICT 수출 1,151억 달러⋯반도체 역대 최고 실적
- 올해 상반기 우리나라 정보통신기술(ICT) 수출이 인공지능(AI) 데이터센터 수요 확대에 힘입어 5개월 연속 증가세를 이어가며, 상반기 기준 역대 두 번째로 높은 실적을 기록했다. 14일 과학기술정보통신부에 따르면 상반기 ICT 수출액은 1151억6000만 달러로 지난해 같은 기간보다 5.8% 증가했다. 품목별로는 반도체가 733억1000만 달러로 11.4% 증가해 역대 상반기 최대치를 기록했으며, SSD와 DDR5 등 고부가 메모리 제품 수요도 호조를 보였다. 반면 디스플레이와 통신장비 수출은 각각 13.9%, 2.5% 감소했다. 무역수지는 442억4천만 달러 흑자를 기록했으며, 지역별로는 미국·대만·베트남 등에서 수출이 증가한 반면, 중국과 EU에서는 감소했다. [미니해설] AI 수요 타고 ICT 수출 상반기 역대 2위…반도체 실적은 사상 최고 올해 상반기 대한민국의 정보통신기술(ICT) 수출이 인공지능(AI) 데이터센터 수요 증가에 힘입어 5개월 연속 성장세를 기록하며 역대 두 번째로 높은 실적을 달성했다. 과학기술정보통신부가 14일 발표한 자료에 따르면, 2024년 상반기 ICT 수출은 1151억6000만 달러로, 전년 동기 대비 5.8% 증가했다. 이는 역대 최고치였던 2022년 상반기 실적에 이어 두 번째로 높은 수치다. 핵심 품목인 반도체 수출은 733억1000만 달러에 달하며 전년 대비 11.4% 증가했다. 이는 반도체 수출이 상반기 기준으로 역대 최고 실적을 경신한 것이다. 고대역폭메모리(HBM), DDR5 등 고부가가치 메모리 수요가 지속된 가운데, D램과 낸드플래시 고정가격이 반등한 것이 주요 원인으로 분석된다. AI 서버용 스토리지 수요가 확대되면서, 컴퓨터 및 주변기기 수출도 66억4000만 달러로 10.8% 늘었다. 특히 데이터센터에서 많이 사용되는 SSD(솔리드 스테이트 드라이브)의 수요가 두드러졌다. 휴대전화 수출은 삼성전자의 갤럭시 S25 시리즈가 호조를 보이면서 전년 동기 대비 9.1% 증가한 60억8000만 달러를 기록했다. 완제품뿐 아니라 부품 및 모듈 수출 증가도 뒷받침됐다. 다만, 디스플레이는 전방 산업의 수요 조절 등의 영향으로 수출이 87억 달러에 그치며 13.9% 감소했다. 통신장비 역시 11억6000만 달러로 2.5% 줄었다. 지역별로는 대만(89.6%), 미국(14.5%), 베트남(10.0%), 인도(9.3%), 일본(5.7%) 등에서 수출이 증가했다. 특히 대만은 AI 반도체 제조 생태계와의 연계성이 강화되며 급격한 수출 증가를 보였다. 반면, 중국(-11.5%)과 유럽연합(-2.7%)으로의 수출은 감소했다. ICT 수입은 709억2000만 달러로 집계됐으며, 이에 따른 상반기 무역수지는 442억4000만 달러의 흑자를 나타냈다. 중국산 수입은 7.8% 감소한 반면, 대만(12.6%), 베트남(15.5%) 등에서의 대체 수입이 늘어나며 공급망 다변화 흐름이 뚜렷해지고 있다. 한편, 6월 ICT 수출도 220억3000만 달러로 지난해 같은 달보다 4.7% 증가했다. 미중 무역갈등과 미국의 관세 정책 불확실성 속에서도 반도체(40.1%)와 휴대전화(227.2%) 중심으로 대미 수출이 크게 증가하면서 미국 수출은 전년 동월 대비 22.6% 늘어난 30억7천만 달러를 기록했다. 이는 미국 시장에 대한 수출이 20개월 연속 증가한 것이다. 6월 ICT 수입은 124억1000만 달러로, 무역수지는 96억2000만 달러 흑자로 집계됐다. 정부는 하반기에도 AI·반도체 중심 수출 흐름을 이어가기 위해 관련 산업에 대한 정책적 지원을 강화할 방침이다. 특히 고부가 메모리 제품의 글로벌 점유율 확대, 대체 수요 시장 개척, 공급망 안정성 확보가 관건이 될 전망이다.
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AI 수요 힘입어 상반기 ICT 수출 1,151억 달러⋯반도체 역대 최고 실적
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[신소재 신기술(185)] 공기만으로 움직이는 '무뇌 로봇 ' 개발⋯자율보행·수영까지 구현
- 디지털 회로나 연산 장치 없이, 오직 공기 흐름과 구조만으로 작동하는 자율 로봇이 네덜란드에서 개발됐다. '무뇌(brainless)' 로봇이라고 불리는 이 장치는 전통적인 로봇공학의 원리를 근본적으로 재해석하며, 로봇 설계의 새로운 방향을 제시하고 있다. 8일(현지시간) 어스닷컴에 따르면 네덜란드 소재 AMOLF 연구소의 알베르토 코모레토(Alberto Comoretto) 연구원과 요하네스 오버펠데(Johannes Overvelde) 박사팀은 길이 조절이 가능한 실리콘 튜브, 간단한 펌프, 공기압만을 활용해 약 1kg(2파운드) 무게의 연성 로봇을 제작했다. 이 로봇은 실험실 탁자 위를 걷고, 책을 넘고, 수조에 들어가 개처럼 수영하는 등 다기능 동작을 구현했다. 로봇은 전통적인 마이크로컨트롤러나 프로그래밍된 코드가 아닌, 유체역학과 탄성 물성에 기반한 '구조 기반 지능(embodied intelligence)' 개념으로 작동한다. 팔다리는 실리콘 튜브로 구성되어 있으며, 내부로 공기가 주입되면 튜브가 주기적으로 꺾이고 펴지면서 자가 진동을 일으킨다. 이러한 운동은 최대 초당 300회의 진동수를 기록하며, 기존 연성 로봇의 한계였던 3Hz를 크게 뛰어넘는다. 흥미로운 점은 이 로봇이 지면 상태에 따라 걷는 방식이 자연스럽게 바뀐다는 것이다. 예를 들어 마찰력이 큰 카펫 위에서는 네 다리가 동시에 움직이며 전진하고, 물속에서는 마찰이 사라지며 다리가 교대로 움직이면서 수영 모드로 전환된다. 이러한 전환은 별도의 센서나 소프트웨어 제어 없이 공기압의 흐름과 구조의 상호작용만으로 이루어진다. 연구팀은 로봇의 다리를 하나의 공기 공급선으로 연결해, 한 쪽 다리의 압력 변화가 다른 다리에도 영향을 미치도록 설계했다. 이는 일종의 '동기화 메커니즘'으로 작용해, 각 팔다리의 운동이 자율적으로 조화롭게 일어난다. 연성 로봇은 복잡한 회로 없이 환경에 적ㅇ으해 움직이며, 전자기기 없이도 장애물을 피하거나 방향을 바꾸는 능력을 보여준다. 예를 들어 벽에 부딪히면 진동이 일시적으로 비대칭화되면서 로봇이 자동으로 방향을 틀고, 물속에 떨어지면 다리 움직임의 위상이 바뀌어 수영으로 전환된다. 이는 사전에 프로그래밍되지 않은, 물리적 조건에 기반한 자발적 반응이다. 이 로봇은 고작 0.12와트의 전력으로 작동하며, 휴대폰 크기의 배터리 하나로 30분 동안 작동할 수 있다. 간단한 광센서와 릴레이 회로를 장착하면 빛을 따라 이동하는 포토택시스(phototaxis) 기능도 구현된다. 플래시라이트를 비추면 로봇이 빛을 향해 이동하고, 장애물을 만나면 회피하는 행동을 스스로 수행한다. 이번 연구의 본질은 '소프트 로봇공학(soft robotics)'의 진보를 넘어, '소재와 형태만으로 구현되는 지능'에 있다. 이는 생물학적 신체의 반사작용이나 힘줄의 탄성처럼, 뇌가 아닌 신체 자체가 판단과 제어의 역할을 일부 담당하는 자연계의 원리와 닮아 있다. 산업적 활용 가능성도 주목된다. 구조적으로 간단하고 저전력으로 작동하는 이 로봇은 전기 회로가 위함할 수 있는 구조물 붕괴 현장이나 수중 환경 등에서 활용 가능성이 크다. 또한 펌프와 튜브, 재활용 가능항 엘라스토머로만 구성돼 전자폐기물 배출이 적고, 지속가능한 기술로 평가 받는다. 연구진은 향후 공기 배출을 이용해 튜브를 주기적으로 압축하는 수동 밸브 기술을 통해 펌프의 소형화를 꾀하고 있다. 동시에, 동일한 기술 원리를 적용해 혈압에 맞춰 동기화되는 인공 심장 개발도 병행 중이다. 다만 공기 기반 시스템의 약점으로 지적되는 고고도·진공 환경 문제에 대해 연구진은 압축가스와 화학 반응형 가스 발생기를 병행하는 하이브리드 방식으로 극복할 수 있다는 입장이다. 이는 우주 탐사 등 극한 환경을 위한 연성 로봇 기술의 확장을 시사한다. 이번 연구는 과학 저널 '사이언스(Science)'에 게재됐으며, 족잡한 ㅇ녀산 없이도 정교한 운동을 구현하는 '물리 기반 로봇지능'이라는 새로운 패러다임을 제시했다. 로봇 공학이 전자회로에서 물리 구조로 무게 중심을 이동시키는 변곡점에 들어섰다는 평가가 나온다.
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[신소재 신기술(185)] 공기만으로 움직이는 '무뇌 로봇 ' 개발⋯자율보행·수영까지 구현
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AI로 암 진단 '1분 시대'⋯LG, 정밀의료 신시장 본격 진출
- LG AI연구원이 9일 차세대 정밀 의료 인공지능(AI) 모델 '엑사원 패스(EXAONE Path) 2.0'을 공개했다. 이 모델은 유전자 변이와 세포, 조직의 미세한 구조를 분석해 암 조기 진단과 예후 예측, 신약 개발 등에 활용할 수 있다. 고해상도 병리 이미지를 전체 슬라이드 단위까지 분석해 유전자 변이 예측 정확도는 78.4%에 달한다. 폐암·대장암 특화 모델도 함께 공개됐다. LG는 미국 밴더빌트대 황태현 교수와 멀티모달 의료 AI 플랫폼 공동 개발도 추진한다. [미니해설]AI로 암 진단 1분 만에…LG, '엑사원 패스 2.0' 공개 LG AI연구원이 차세대 정밀 의료 AI 모델 '엑사원 패스(EXAONE Path) 2.0'을 9일 발표했다. 병리 이미지와 유전자 정보를 통합 분석해 암을 조기 진단하고 치료 전략까지 제시하는 이 모델은, 의료 AI 시장에서 게임 체인저로 떠오를 수 있다는 기대를 모은다. 이번에 공개된 2.0 버전은 지난해 공개된 1.0보다 정밀도와 예측력이 대폭 향상됐다. 고품질 데이터를 학습한 이 모델은 유전자 변이와 발현 형태, 인체 세포 및 조직의 미세한 변화와 구조적 특징까지 정밀하게 분석하고 예측할 수 있다. 특히 병리 진단 과정에서 촬영되는 고해상도 이미지를 단순 조각이 아닌 전체 슬라이드 이미지 단위로 학습하는 신기술이 적용됐다. 이 기술은 유전자 변이 예측 정확도를 세계 최고 수준인 78.4%까지 끌어올렸다. AI 모델이 의사를 대신해 세포를 샅샅이 분석해 암세포 여부와 그 특성을 찾아내는 것이다. 실제 적용에 있어서도 획기적인 변화가 가능하다. 박용민 LG AI연구원 AI 비즈니스팀 리더는 "기존 유전자 검사는 2주 이상 걸리지만, 엑사원 패스 2.0은 이를 1분 이내로 단축할 수 있다"고 강조했다. 그는 "암 환자의 병리 이미지를 신속히 분석해 변이 발생 유전자를 확인하고, 이에 맞는 표적 치료제를 식별할 수 있어 골든타임 확보에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다. 이번 모델에는 폐암과 대장암에 특화된 분석 모델도 포함됐다. 질병별 특성을 반영한 AI 학습으로, 특정 암종의 진단 및 치료 정확도를 더욱 높일 수 있다. 이와 함께 LG AI연구원은 글로벌 최고 수준의 의료 연구기관인 미국 밴더빌트대학교 메디컬 센터와도 손을 잡았다. 협력 파트너인 황태현 교수는 미 정부의 암 정복 프로젝트 '캔서문샷(Cancer Moonshot)'의 위암 프로젝트를 이끄는 한국인 석학이다. 그는 AI와 분자 의학을 융합한 '분자 AI 이니셔티브(Molecular AI Initiative)'를 밴더빌트대에서 주도하고 있다. 양측은 실제 임상시험에 참여 중인 암 환자들의 조직 표본, 병리 조직 이미지, 치료 데이터를 통합 분석해 개인 맞춤형 멀티모달 의료 AI 플랫폼을 개발할 계획이다. 여기에는 질병 발생 원인 규명, 조기 진단, 새로운 바이오마커 및 치료 타깃 발굴, 환자 맞춤형 치료 전략 수립, 치료 효과 예측 기술 고도화가 포함된다. 황 교수는 "우리의 목표는 단순히 정밀한 AI 모델을 만드는 데 그치지 않고, 실제 의료 현장에서 의료진이 진료와 치료에 바로 활용할 수 있는 실용적 플랫폼을 구축하는 것"이라고 설명했다. 이어 "이 AI 플랫폼이 향후 신약 개발의 전 과정을 획기적으로 바꾸는 '게임 체인저' 역할을 할 것"이라고 덧붙였다. LG AI연구원은 이처럼 의료 데이터를 학습하는 AI 기술을 통해 질병의 진단·예측은 물론 치료 전략과 신약 개발까지 아우르는 통합 솔루션을 선보이고 있다. 헬스케어 산업의 핵심 축으로 떠오른 '의료 AI' 분야에서 LG가 본격적인 글로벌 행보에 나섰다는 평가다.
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AI로 암 진단 '1분 시대'⋯LG, 정밀의료 신시장 본격 진출
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[신소재 신기술(184)] 세계 최초 하루 200톤 수소 생산 SMR 시뮬레이터, 미국서 가동
- 미국이 원자력을 활용한 대규모 수소 생산의 실현 가능성을 입증하는 세계 최초의 시뮬레이터를 공개했다. 소형모듈원자로(SMR) 전문기업 누스케일파워(NuScale Power)는 GSE 솔루션즈(GSE Solutions)와 협력해 하루 200톤 이상 수소 생산이 가능한 고온 수전해 시스템을 통합한 원자로 시뮬레이터를 미국 오리건주 코발리스 본사에 구축했다고 지난 2일(현지시간) 밝혔다. 과학기술 전문매체 인터레스팅엔지니어링에 따르면 이 시뮬레이터는 단순한 개념적 모델이 아니라 실시간으로 작동하며, SMR에서 생성된 고온 증기를 활용한 수소 생산 공정 전반을 정밀하게 재현한다. 이를 통해 원자력을 기반으로 한 탈탄소 산업 솔루션의 실증과 전문 인력 양성이라는 이중 목적을 동시에 추구한다. 시뮬레이터에는 GSE의 'JTopmeret' 및 '제이로직(JLogic)' 등 고도화된 디지털 도구가 적용돼, 원자로와 수소 생산 공정 간의 열역학 및 공정 상호작용을 전범위적으로 구현한다. 핵심 기술은 '가역형 고체산화물 연료전지(RSOFCs)'로, 전기·수소·담수 생산을 동시에 수행할 수 있는 이중 기능 시스템이다. 이를 통해 누스케일은 전력 외에도 수소, 담수 등 다양한 청정 자원을 동시에 공급할 수 있는 멀티에너지 플랫폼 구축을 목표로 한다. 이번 개발은 향후 SMR이 단순한 전력 공급원이 아닌 수소경제 및 청정 연료 생산의 중심축으로 재정의될 수 있음을 시사한다. 누스케일 측은 "SMR의 안정적인 출력 특성은 간헐적인 재생에너지와 달리 고온 수전해 방식에 적합한 운전 조건을 제공한다"고 밝혔다. 그동안 재생에너지가 주도해온 녹색수소 생산에서 SMR이 새로운 대안으로 부상할 수 있는 배경이다. 누스케일은 해당 시뮬레이터를 대학 및 산업계에 개방해 운전 인력 양성과 커리큘럼 개발에 활용할 계획이다. 실제 현장 운영 환경에 근접한 교육 시스템은 수소 분야에서도 드물며, 원자력과의 통합은 유례없는 시도다. 이를 통해 통합 원자력-수소 생산 플랫폼을 운영할 전문 인력 생태계를 조성하겠다는 구상이다. 한편, 누스케일은 SMR의 응용 범위를 지속적으로 확장 중이다. 앞서 열린 세계석유화학회의(WPC)에서는 누스케일파워모듈(NPM) 1기만으로도 역삼투 방식으로 하루 1억 5000만 갤런의 담수 생산이 가능하며, 온실가스 배출 없이 12기 구성 시 약 230만 명의 식수를 제공하고 40만 가구에 전력을 공급할 수 있다는 연구 결과를 발표한 바 있다. 또한 미국 에너지부 산하 태평양북서국립연구소(PNNL)와의 공동 연구를 통해 해수담수화 부산물인 염수를 수소 원료로 전환하는 수열화학 공정도 개발 중이다. 이로써 담수화와 수소 생산을 연계한 폐자원 활용형 순환 에너지 시스템 구축에도 박차를 가하고 있다. 이번 시뮬레이터의 구축은 단순한 기술 시연을 넘어, SMR 기반 다중 에너지 생산 체계를 실증하고 글로벌 분산형 청정 에너지 수요에 대응할 수 있는 솔루션으로서의 가능성을 제시했다는 점에서 주목된다. SMR이 수소경제와 산업 탈탄소화, 물 부족 해결 등 복합 위기를 동시에 해결할 수 있는 핵심 인프라로 떠오르고 있다.
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[신소재 신기술(184)] 세계 최초 하루 200톤 수소 생산 SMR 시뮬레이터, 미국서 가동
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[신소재 신기술(183)] 마이크로로봇으로 부비동염 치료⋯중국·홍콩, 약물 없는 신기술 개발
- '마이크로로봇 군단'이 코 막힘 치료에 나섰다. 중국과 홍콩의 연구진이 비강을 통해 투입되는 초소형 로봇 군단을 이용해 농과 점액을 녹이고 부비동염을 치료하는 신개념 비침습 의료기술을 개발했다고 과학 전문 매체 ZME가 보도했다. 해당 기술은 약물을 투입하는 대신 로봇 자체의 표면에서 박테리아를 분해하는 화학반응을 유도해 감염 부위를 직접 타격하는 방식이다. 현재 동물실험 단계에 있으며, 향후 임상시험을 거쳐 인체 적용 가능성을 타진할 계획이다. 비강 투입형 로봇, '현장 생성 무기'로 박테리아 제거 이 치료법은 길이 수 마이크로미터(μm)에 불과한 마이크로로봇을 전자기 유도 방식으로 조종해 콧속 부비강에 투입하고, 로봇 표면에서 광촉매 반응을 유도해 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)을 생성한다. 이 산화물은 박테리아 생물막을 분해하고, 점액을 녹이며, 감염 부위를 정화하는 데 사용된다. 기존 마이크로로봇이 항생제를 실어 나르던 방식과 달리, 이번 기술은 로봇 자체가 화학 무기 역할을 하며 약물 내성의 우려를 줄이고, 인체에 약물을 축적시키지 않는다는 장점이 있다. 연구진은 이를 "비침습적이고, 내성 우려가 낮으며, 약물 비의존적인 치료 플랫폼"이라 표현했다. 동물실험에서 효과 입증…향후 인체 적용 과제가 관건 중국 광시성, 선전(심천), 장쑤성(강소성), 양저우(장쑤성에 위치한 도시), 마카오 등의 공동 연구진은 이 기술을 돼지와 토끼의 부비강에 적용한 결과, 점액층과 농, 박테리아 생물막을 효과적으로 제거하는 데 성공했다. 다만, 현재까지는 동물실험에 국한되며, 인체 대상 임상시험은 아직 이뤄지지 않았다. 향후 과제는 ▲로봇의 정확한 위치 조종, ▲치료 후 로봇의 완전한 회수 또는 생분해 보장, ▲인체 안전성 검증, ▲대중 수용성 확보 등이다. 관련 기술이 임상 승인과 시장 출시까지는 보통 5~10년의 시간이 소요된다. "약물 도달률 극대화…코뿐 아니라 방광·장기 감염에도 적용 가능" 연구진은 이번 기술이 비단 비염이나 부비동염뿐 아니라 방광염, 장내 감염 등 전신 투약으로 치료하기 어려운 감염 부위에도 적용 가능할 것으로 기대하고 있다. 기존 항생제는 전신에 분산돼 일부만 감염 부위에 도달하지만, 마이크로로봇은 감염 부위에 직접 도달해 치료 효율을 극대화할 수 있다는 점이 핵심이다. '로봇 체내 주입 불안…대중 수용성 과제도 남아 한편, 로봇을 체내에 삽입한다는 점에서 대중의 거부감이나 음모론 확산 가능성에 대한 우려도 제기된다. 캐나다 몬트리올 폴리테크닉의 나노로보틱스 연구소장 실뱅 마르텔 교수는 영국 일간지 '가디언'과의 인터뷰에서 "대중은 초기에 거부감을 보일 수 있지만, 익숙해지는 데는 그리 오래 걸리지 않는다"고 밝혔다. 이번 연구는 국제 학술지 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 게재됐다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(183)] 마이크로로봇으로 부비동염 치료⋯중국·홍콩, 약물 없는 신기술 개발
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[신소재 신기술(182)] 스위스 연구진, CO₂ 흡수하는 생체 건축 소재 개발
- [신소재 신기술(182)] CO₂ 흡수하는 생체 건축 소재, 스위스 연구진 개발 스위스 연구진, CO₂ 흡수하는 광합성 '생체 건축 소재' 개발…건축 외피 활용 가능성 제시 스위스 연방취리히공과대학(ETH 취리히) 연구진이 대기 중 이산화탄소(CO₂)를 흡수해 고체 무기물로 전환하는 광합성 기반 '생체(living) 소재'를 개발해 주목받고 있다. 이 소재는 향후 건축물 외벽에 적용돼 건축물 자체가 탄소를 흡수·저장하는 구조물로 기능할 가능성을 제시한다. 과학 기술 전문 매체 라이브사이언스에 따르면 이 소재는 청록색조류(시아노박테리아, cyanobacteria)를 고수분 젤(hydrogel) 기반의 3D 프린팅 소재 내부에서 배양한 구조로, 빛, 물, CO₂를 흡수해 산소와 유기물을 생성하는 광합성 기능을 갖췄다. 특히, 칼슘 및 마그네슘 등 영양분이 공급될 경우, CO₂를 흡수해 탄산염 결정체(예: 석회석)로 전환해 무기 탄소 형태로 고정하는 특성이 있다. ETH 취리히 고분자공학과 마크 티빗(Mark Tibbitt) 교수는 "이 소재는 바이오매스뿐 아니라 무기질 형태로도 탄소를 저장할 수 있어, 건축물의 외피에 적용될 경우 건물 자체가 탄소저장고 역할을 할 수 있다"고 설명했다. 실험에 따르면, 해당 소재는 400일 동안 CO₂를 지속적으로 흡수해 1g당 약 26mg의 이산화탄소를 고정하는 성과를 냈다. 이는 기존의 생물학적 탄소 포집 방식보다 효율성이 높은 것으로 평가된다. 소재는 시간이 흐를수록 구조가 단단해지고 색도 짙어지며, 초기에는 젤 형태였지만 무기질 격자가 형성되며 기계적 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 연구진은 이러한 자가 강화 성질이 건축 재료로의 적용 가능성을 뒷받침한다고 분석했다. 해당 연구는 4월 23일자 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다. 이 소재의 기반은 다공성 하이드로겔로, 내부에서 청록색조류가 광합성을 지속할 수 있도록 빛과 기체 투과성을 확보한 구조다. 연구팀은 해수 성분의 인공 용액으로 영양분을 공급해 광합성과 무기화 반응이 동시에 이뤄지는 조건을 조성했고, 가장 적합한 생존 환경을 구현하기 위해 다양한 3D 구조를 실험했다. 공동 연구자인 ETH 취리히 박사과정 연구원 이판 추이(Yifan Cui)는 "시아노박테리아는 지구상에서 가장 오래된 생명체 중 하나로, 미약한 빛만으로도 이산화탄소와 수분을 활용해 바이오매스를 생성할 수 있다"고 밝혔다. 향후 연구는 해당 소재를 실제 건물 외피에 적용하기 위한 영양분 공급 방식과 유전적 개량을 통한 광합성 효율 제고 방안 등에 초점을 둘 예정이다. 특히 연구진은 베니스 비엔날레 건축 전시회에서 이 소재를 1년간 최대 18kg의 CO₂를 흡수하는 나무 모양의 구조물로 구현해 시연한 바 있다. 티빗 교수는 "이번 생체 소재는 저에너지·친환경적 탄소 고정 방식으로, 기존의 화학적 포집 기술을 보완할 수 있는 가능성을 갖고 있다"며 "도시 환경에서의 탄소저감 수단으로 충분한 잠재력을 지닌다"고 덧붙였다.
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- ESGC
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[신소재 신기술(182)] 스위스 연구진, CO₂ 흡수하는 생체 건축 소재 개발
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[신소재 신기술(181)] 근적외선으로 머리 전체 투과 성공⋯차세대 뇌 진단 기술 주목
- 인간의 머리를 관통하는 빛을 이용한 새로운 뇌영상 기법이 개발됐다. 22일(현지시간) 과학 기술 전문매체 사이언스 얼럿에 따르면 영국 글래스고 대학교 연구팀은 기존 기술의 한계를 넘는 방식으로, 인체에 해를 주지 않는 근적외선을 머리 한쪽에서 쏘아 다른 쪽에서 감지하는 데 성공했다고 밝혔다. 현재 이동성과 비용 측면에서 가장 유용한 비침습 뇌영상 기술은 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)이다. 그러나 이 기술은 두개골 아래 수 센티미터까지만 탐지할 수 있어, 보다 깊은 뇌 영역을 관찰하기 위해선 부피가 크고 고가인 자기공명영상(MRI) 장비에 의존해왔다. 연구진은 빛이 머리 전체를 통과할 수 있도록 fNIRS의 민감도를 크게 확장했다. 레이저의 출력을 인체 안전 기준 내에서 상향 조정하고, 수광 장치의 민감도도 개선했다. 그 결과, 실험 참가자의 머리를 한쪽에서 비춘 근적외선이 반대쪽에서 포착됐다. 다만 이번 실험은 공정 조건이 까다로웠다. 전체 8명의 실험 참가자 중 한 명에게서만 성공적인 결과가 도출됐으며, 해당 피험자는 피부가 밝고 머리카락을 싹 밀어버린다는 조건을 갖췄다. 측정 시간도 약 30분에 달했다. 연구진은 "이번 연구는 비침습 광학 뇌영상 기술을 통해 성인의 두개골 내부 깊은 부위의 생물학적 지표를 탐지할 수 있는 가능성을 보여준다"고 밝혔다. 또한 3D 머리 모델을 기반으로 한 컴퓨터 시뮬레이션에서 예측된 광자의 이동 경로가 실제 측정 결과와 일치해 실험의 신뢰도를 높였다. 빛은 무작위로 흩어지기보다 뇌척수액 등 상대적으로 투명한 경로를 따라 이동했다. 이는 향후 뇌영상 기술의 정밀도를 높이는 데 활용될 수 있을 것으로 보인다. 연구팀은 "빛을 쏘는 위치를 조절함으로써 특정 뇌 부위를 선택적으로 관찰하는 것도 가능해질 수 있다"고 설명했다. fNIRS는 EEG보다 해상도는 낮지만 저비용·경량이라는 장점을 지니며, fMRI보다는 접근성이 높다. EEG는 뇌파 검사를 뜻하는 Electroencephalography(뇌전도)의 약자로, 뇌에서 발생하는 전기 신호를 측정하는 방법이다. EEG는 뇌의 전기적 활동을 실시간으로 측정해 뇌 상태를 파악하는 기술이다. fMRI는 기능적 자기공명영상(functional Magnetic Resonance Imaging)의 약자로, 뇌의 활동을 실시간으로 관찰할 수 있는 신경영상 기술이다. fMRI는 뇌에서 활동이 증가하면 해당 부위로 산소가 풍부한 혈액(BOLD: Blood Oxygen Level Dependent)이 더 많이 공급되는 현상을 이용한다. 이 산소 농도 차이를 자기공명영상(MRI)으로 측정하여 뇌의 활동 상태를 간접적으로 보여준다. 연구진은 이번 연구가 뇌졸중, 뇌손상, 종양 등 다양한 질환 진단에서 보다 실용적인 뇌영상 기기의 개발로 이어질 수 있다고 전망했다. 이번 연구는 국제학술지 '신경광자학(Neurophotonics, 뉴로포토닉스)'에 게재됐다.
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- IT/바이오
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[신소재 신기술(181)] 근적외선으로 머리 전체 투과 성공⋯차세대 뇌 진단 기술 주목
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[신소재 신기술(180)] MIT, 손상된 명화 복원 방식 혁신⋯디지털 아닌 실물 회복 가능하게 해
- 미국 MIT 공과대학에서 손상된 고전 회화를 되살리는 인공지능(AI) 기반 새로운 기술이 개발돼 주목받고 있다. 15일(현지시간) 뉴아틀라스는 기존 인공지능(AI) 기반 복원 방식이 디지털 이미지로의 복제에 그친 것과 달리, 이번 기술은 실물 회화 자체에 가역적인 복원 조치를 적용하는 방식이라며 이같이 보도했다. 핵심은 손쉽게 제거 가능한 투명 마스크를 활용한 '물리적 복원'이라는 점이다. 이 기술은 MIT 기계공학과 대학원생 알렉스 카치킨(Alex Kachkine)이 개발했다. 그는 취미로 고전 회화의 수작업 복원을 해오던 중, 미술관에는 복원이 시급하지만 시간과 비용 문제로 전시되지 못하는 작품이 많다는 점에 주목했다. 그가 고안한 방식은 수년이 걸릴 복원 작업을 단 몇 시간 안에 마칠 수 있도록 한다. 카치킨은 자신이 소장하던 15세기 유화 작품을 실험 대상으로 삼았다. 기존에 덧칠된 복원 흔적을 제거한 후 고해상도로 스캔했고, AI 알고리즘을 활용해 원래의 모습을 디지털로 복원했다. 이어 자체 개발한 소프트웨어로 원작의 손상 부위와 필요한 색상을 정밀하게 파악하고, 이를 바탕으로 복원 지도를 제작했다. 이 디지털 복원 지도는 상업용 고정밀 잉크젯 프린터로 투명 고분자 필름에 두 겹의 마스크로 출력된다. 하나는 색상층, 다른 하나는 백색층이다. 이 마스크는 원화 위에 정밀하게 정렬돼 부착되며, 얇은 바니시 코팅으로 고정된다. 바니시와 마스크 모두 기존 보존 화학제로 손쉽게 제거 가능하며, 원작에는 손상이 없다. 실제 복원 과정에서는 5612개의 손상 영역에 총 5만7314가지의 색상이 사용됐으며, 전체 복원 시간은 3시간 30분에 불과했다. 수작업으로 복원할 경우보다 약 66배 빠른 속도다. 복원 지도는 향후 보존 전문가가 참고할 수 있도록 영구 기록으로 남는다. 카치킨은 "보존 창고 속 많은 예술 작품이 빛을 보지 못하고 있다"며 "이 새로운 기술이 더 많은 예술품을 세상에 다시 선보일 수 있는 계기가 되기를 바란다"고 말했다. 관련 논문은 최근 국제학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.
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[신소재 신기술(180)] MIT, 손상된 명화 복원 방식 혁신⋯디지털 아닌 실물 회복 가능하게 해
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AI 부정행위 4배 급증⋯英 대학가, 기존 표절 줄고 '생성형 AI 활용' 확산
- 영국 대학에서 인공지능(AI) 도구를 이용한 부정행위가 급증하고 있다. 16일(현지시간) 영국 일간지 '가디언'이 실시한 학문적 부정행위 실태 조사에 따르면, 2023~2024학년도에 AI 도구를 이용한 부정행위가 6900건 이상 적발됐으며, 이는 재학생 1000명당 5.1건에 해당하는 수치다. 전년도(1.6건)에 비해 4배 가까이 늘어난 수치로, 전문가들은 이는 "빙산의 일각"일 뿐이라고 지적했다. 이에 비해 전통적인 표절 사례는 같은 기간 동안 1000명당 19건에서 15.2건으로 감소했고, 올해는 다시 8.5건 수준으로 줄어들 것으로 전망됐다. 학문적 부정행위의 양상이 기존의 복사·붙여넣기에서 생성형 AI 활용으로 빠르게 이동하고 있는 것이다. 이 조사는 정보공개법(FOIA)에 따라 '가디언'이 155개 대학을 대상으로 최근 5년 간의 부정행위, 표절, AI 오남용 사례에 대한 통계를 요청해 이뤄졌으며, 이 중 131개 대학이 일부 데이터를 제공했다. 그러나 여전히 전체의 27%는 AI 오남용을 별도 항목으로 집계하지 않고 있어, 교육계가 AI 문제에 체계적으로 대응하기 까지 시간이 더 필요하다는 평가도 나온다. 대학의 대응은 아직 미진하다. 고등교육정책연구소(HEPI)가 올해 2월 실시한 설문조사에 따르면, 대학생의 88%가 과제 수행에 AI를 활용하고 있으며, 레딩대학(University of Reading)의 실험에서는 AI가 생성한 답안을 제출했을 때 94%가 탐지되지 않은 것으로 나타났다. 해당 연구를 공동 집필한 레딩대학 심리학과 피터 스카프 교수는 "AI 탐지는 전통적 표절 탐지와 달리 명확한 증거를 확보하기 어렵다"며 "AI 사용이 의심되더라도 실제 입증은 거의 불가능에 가깝다"고 밝혔다. 그는 또 "모든 과제를 대면 시험으로 전환하는 것도 현실적으로 불가능하며, 학생들은 금지하더라도 AI를 사용할 것"이라며 교육계가 새로운 평가 방식을 고민해야 한다고 강조했다. 실제로 소셜미디어에서는 학생을 대상으로 한 AI ‘인간화 도구’들이 확산되고 있다. 가디언은 틱톡(TikTok) 등에서 챗GPT로 생성한 문장을 '사람이 쓴 것처럼 바꿔주는 툴'을 소개하는 수십 개의 영상을 확인했다. 이들 도구는 AI 탐지 프로그램을 우회하는 데 활용되고 있다. 임페리얼칼리지 런던의 학문적 진실성 전문가 토머스 랭커스터 박사는 "AI 결과물을 어떻게 편집하느냐에 따라 부정행위 적발은 매우 어려워진다"며 "그래도 일부 학생은 이 과정을 통해 배움을 얻고 있을지도 모른다"고 밝혔다. 실제 대학생들의 목소리도 다양하다. 잉글랜드 북부의 한 대학에서 경영학 학사 과정을 막 마친 학생 ‘하비’는 "AI는 아이디어와 과제 구조를 짜는 데 도움이 된다. 거의 모든 친구들이 어느 정도는 AI를 쓴다"며, "완전히 그대로 제출하기보다는 아이디어를 얻고 이를 개인적으로 재구성하는 방식"이라고 말했다. 남서부 지역에서 음악 비즈니스를 전공한 1학년 학생 '아멜리아'는 "AI는 특히 학습장애가 있는 학생에게 도움이 된다"며 "내 친구 중 한 명은 글을 직접 작성하되 구조화와 문장 정리에 AI를 활용하는데, 그녀는 난독증이 있어 AI를 통해 큰 도움을 받고 있다"고 전했다. 영국 정부 역시 AI이 교육 활용 가능성을 긍정적으로 평가하고 있다. 피터 카일 과학부 장관은 "AI는 난독증 학생에거 동등한 기회를 제공할 수 있는 도구"라며 교육격차 해소를 위한 역할에 기대를 드러냈다. 기술 기업들도 대학생을 주요 고객층으로 삼고 있다. 구글은 자사 AI인 '제미나이(Gemini)'의 프리미엄 기능을 대학생에게 15개월간 무료 제공하고 있으며, 오픈AI는 미국과 캐나다의 대학생을 대상으로 할인 혜택을 제공 중이다. 학계에서는 궁극적으로 대학이 AI를 배척하기보다, 평가 방식 자체를 근본적으로 재설계해야 한다는 목소리가 힘을 얻고 있다. 랭커스터 박사는 "단순 암기와 지식 전달의 가치는 해마다 줄고 있다"며 "AI가 대체할 수 없는 소통 능력, 대인 관계 역량, 신기술을 수용하는 자신감을 기르는 데 평가의 초점을 둬야 한다"고 강조했다. 영국 정부도 이에 발맞춰 AI 활용을 위한 가이드라인을 발표하고, 1억 8700만 파운드(약 3452억 원)를 국가 기술 교육 프로그램에 투자 중이다. 정부 대변인은 "생성형 AI는 교육에 혁신적 기회를 제공할 수 있으며, 대학은 이를 교육과 평가에 신중히 통합해 미래 인재 양성에 대비해야 한다"고 밝혔다. ※ 편집자 주: 이 기사는 영국 일간지 '가디언(The Guardian)'의 단독 보도를 바탕으로 재구성된 내용입니다.
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AI 부정행위 4배 급증⋯英 대학가, 기존 표절 줄고 '생성형 AI 활용' 확산
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삼성, 2nm '엑시노스 2600' 수율 70% 승부수⋯TSMC 맹추격
- 삼성전자가 2026년 출시하는 갤럭시 S26 시리즈에 탑재할 차세대 2nm 공정 기반 '엑시노스 2600'의 수율 목표를 70%로 세웠다. 연초 30%에 머물렀던 초기 수율을 고려하면 매우 과감한 목표치여서 업계의 관심이 쏠린다고 IT전문 매체 트루테크가 지난 14일(현지시간) 보도했다. 반도체 업계에서 수율은 생산성과 직결되는 핵심 지표로, 웨이퍼 한 장에서 생산한 전체 칩 가운데 정상 작동하는 칩의 비율을 뜻한다. 수율이 낮으면 불량 칩 처리 비용이 생산 단가에 반영돼 스마트폰 같은 최종 제품의 가격 인상으로 이어진다. 삼성 파운드리는 올해 초 30%였던 2nm 공정 수율을 현재 50% 수준까지 끌어올렸으며, 이미 시제품 양산에 돌입했다. 연말까지 목표치인 70%를 달성해야 본격적인 대량 생산과 상용화에 나설 수 있다. GAA 신기술 적용…본격 양산 '카운트다운' 엑시노스 2600은 삼성이 차세대 GAA(Gate-All-Around) 트랜지스터 아키텍처를 적용한 최초의 2nm 애플리케이션 프로세서(AP)다. GAA 기술은 기존 핀펫(FinFET) 구조의 한계를 넘어 전류 누설을 최소화하고 데이터 처리 속도와 전력 효율을 크게 향상시킨다. 삼성 파운드리는 올해 말 위험생산(양산 전 품질 검증 단계)을 거쳐 수율이 안정되는 대로 오는 12월이나 명년 1월부터 본격 양산에 돌입해, 2026년 2월 공식 발표 후 2~3월 사이 세계에 출시할 갤럭시 S26 시리즈 일정에 맞출 계획이다. 파운드리 명운 건 '승부수'…관건은 TSMC 추월 2nm 엑시노스 2600은 삼성 파운드리의 미래를 좌우할 핵심 승부수로 꼽힌다. 업계 1위인 대만 TSMC는 2nm 공정에서 이미 60%를 웃도는 수율을 기록하는 것으로 알려졌다. 삼성으로서는 파운드리 시장에서 경쟁력을 확보하려면 70% 수율 달성이 필수적이다. 목표를 달성하면, 삼성은 TSMC와 본격적인 선두 경쟁을 벌일 발판을 마련한다. 삼성은 엑시노스 2600 칩셋을 유럽, 중동, 아프리카 및 아시아 일부(한국, 중국, 일본 제외) 국가에 출시하는 갤럭시 S26 모델에 탑재한다. 반면, 한국을 포함한 북미, 중국, 일본 등 주요 시장에는 TSMC가 3nm 공정으로 제작하는 퀄컴의 '스냅드래곤 8 젠 2 엘리트' AP를 사용한다. 특히 최상위 모델인 갤럭시 S26 울트라의 경우, 세계 모든 시장에 스냅드래곤 AP를 독점 탑재한다.
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삼성, 2nm '엑시노스 2600' 수율 70% 승부수⋯TSMC 맹추격
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[신소재 신기술(179)] 이산화탄소를 시멘트로⋯친환경 건설을 향한 새로운 전환점
- 이산화탄소를 오염물질로만 여겨온 기존 인식에 도전하는 획기적인 연구 결과가 나왔다. 10일(현지시간) 어스닷컴에 따르면 미국 미시간대학교를 중심으로 UC 데이비스와 UCLA 연구진이 참여한 공동 연구팀은 이산화탄소(CO₂)를 금속 옥살레이트(metal oxalates)로 전환해 시멘트 제조 원료로 활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스 화학과 조교수이자 이 연구의 공동 주저자인 헤수스 벨라스케스는 "금속 옥살산염은 아직 충분히 탐구되지 않은 분야로, 대체 시멘트 재료, 합성 전구체, 심지어 이산화탄소 저장 솔루션으로 활용될 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 미국 에너지부(DOE)가 후원하는 '탄소 순환 종결 센터(Center for Closing the Carbon Cycle, 4C)'의 일환으로 수행됐다. 4C의 주요 목표는 대기 중 배출되는 이산화탄소를 포집해 활용 가능한 물질로 전환하는 실용적인 방안을 찾는 데 있다. 연구팀은 시멘트의 주원료인 포틀랜드 시멘트 제조 과정에서 대규모 이산화탄소가 배출된다는 점에 주목, 발상을 전환해 이산화탄소를 투입해 새로운 시멘트 성분을 만들어내는 방식으로 접근했다. 팀은 이산화탄소를 금속 이온과 결합시켜 금속 옥살레이트 형태의 고체를 생성한 뒤, 이를 시멘트 제조에 활용할 수 있다는 점에서 의미 있는 진전을 이뤘다. 특히 이번 연구의 핵심은 극미량의 납(lead)을 촉매로 활용하면서도 높은 반응 효율을 달성했다는 데 있다. 기존 기술은 다량의 납을 필요로 해 환경과 건강에 대한 부담이 컸다. 연구팀은 고분자 물질을 이용해 납의 화학적 환경을 정밀 제어함으로써 필요한 납의 양을 "10억 분의 1(ppb)' 수준으로 낮췄다. 이는 상업용 재료에 존재하는 불순물 수준에 불과해 산업적 확장 가능성을 높인 성과다. 미시간대 찰스 맥크로리(Charls McCrory) 교수는 "이번 연구는 이산화탄소라는 가치 없는 폐기물을 고부가가치 재료로 '업사이클링'하는 혁신적인 사례"라며 "이산화탄소를 단순히 매립하거나 제거하는 것을 넘어 건설 자재로 활용함으로써 실질적인 기후 대응 수단으로 삼을 수 있다"고 강조했다. 실제로 이 기술은 두 개의 전극을 활용한 전기화학 반응으로 작동된다. 한쪽 전극은 이산화탄소를 옥살레이트 이온으로 환원시키고, 다른 금속 전극에서는 금속 이온이 방출되어 옥살레이트와 결합해 고체 금속 옥살레이트를 생성한다. 이 고체는 침전 후 수거돼 시멘트 제조에 사용될 수 있다. UC 데이비스의 공동저자 헤수스 벨라스케스(Jesus Velasquez) 박사는 "금속 옥살레이트는 아직 충분히 연구되지 않은 영역으로, 시멘트 대체재는 물론 이산화탄소 저장 소재로도 잠재력을 가진다"고 평가했다. 공동저자인 아나스타샤 알렉산드로바(Anastassia Alexandrova) UCLA 교수는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 촉매 역할을 하는 납의 메커니즘을 이론적으로 검증했다. 그녀는 "산업계에서 유용한 촉매는 종종 우연히 발견되며, 이번 연구처럼 극미량의 불순물이 핵심적인 역할을 하는 사례는 앞으로도 더 많을 것"이라고 내다봤다. 무엇보다 이산화탄소를 고체화해 안정적으로 저장할 수 있다는 점은 환경적으로도 주목할만하다. "이것은 단순한 포집을 넘어 실제로 유용한 고체 재료를 만들어낸다는 점에서 기후 변화 대응에 실질적인 효과를 갖는다"고 맥크로리 교수는 설명했다. 연구팀은 향후 산업화 가능성을 염두에 두고 최종 생산물의 품질과 수율을 높이기 위한 최적화 작업을 지속할 계획이다. "아직 갈 길은 멀었지만, 납 함량을 ppb 수준으로 낮춘 것은 친환경 확장을 위한 중요한 이정표"라며 "상업적 스케일로의 확대 가능성은 충분하다"고 덧븉였다. 이 연구 결과는 국제 과학 저널 '첨단 재료(Advanced Materials, 어드밴스트 머티리얼)'에 정식 게재됐다.
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[신소재 신기술(179)] 이산화탄소를 시멘트로⋯친환경 건설을 향한 새로운 전환점
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[글로벌 핫이슈] 야심작의 추락⋯잇단 결함·판매 부진에 테슬라 '골칫덩이' 된 사이버트럭
- 테슬라의 '역대 최고 제품'이 될 것이라던 사이버트럭이 잇따른 품질 문제와 판매 부진에 시달리며 회사의 골칫거리로 전락했다. 야심 차게 선보인 신기술의 상징은 이제 테슬라의 일론 머스크 최고경영자(CEO)의 논란 많은 정치 행보와 맞물려 브랜드 명성에 흠집을 내고, 소유주들에게 수리 스트레스를 안기는 문제의 상징이 됐다고 월스트리트저널이 지난 7일(현지시간) 보도했다. 이러한 가운데 머스크 CEO와 트럼프 대통령의 관계가 틀어지면서 테슬라는 어려운 시기를 맞았다. 두 사람이 공개적으로 모욕을 주고받은 후 테슬라의 시가총액은 하루 만에 약 1500억 달러(약 204조 원) 증발하며 사상 최대 하락폭을 기록했다. 기대 밑돈 판매량, 실망스러운 첫 성적표 실제로 2024년 미국 내 사이버트럭 판매량은 4만 대에 미치지 못해, 해마다 25만 대를 팔겠다던 머스크의 목표에 한참 모자랐다. 올해 1분기 판매량은 약 7,100대에 그쳐 포드의 F-150 라이트닝에 판매량에서 뒤처졌다. 상황이 이렇자 테슬라는 판매량을 늘리고자 저가 버전을 출시하고 무이자 할부, 무료 업그레이드 등 인센티브 카드를 꺼내 들었다. "소유주가 베타테스터"…끊이지 않는 품질 논란 10만 달러(약 1억 3615만 원)에 이르는 사이버트럭은 출시 직후부터 품질 문제에 휩싸였다. 소셜 미디어에서는 앞유리 균열, 녹과 비슷한 주황색 반점 발생 등 불만이 쏟아졌다. 출시 첫해에만 위험한 결함으로 일곱 차례 리콜했고, 지난 3월에는 주행 중 금속 외장 패널이 떨어져 나가는 문제로 리콜 횟수는 여덟 번으로 늘었다. 지난 3월 사이버트럭을 구매한 데이비드 픽은 "일론 머스크는 모델 X의 팰컨 도어가 가장 큰 업무상 실수였다고 말하겠지만, 나는 사이버트럭이 훨씬 더 큰 기업의 실책이 되리라 믿는다"고 말했다. 그는 "테슬라는 최첨단 기술을 시장에 서둘러 내놓기 때문에 결국 소유주가 시험 사용자가 되는 셈"이라고 꼬집었다. 그는 약 7만 2000달러(약 9802만 원)에 차를 사고 7300달러(약 993만 원)를 들여 외장 패널에 랩핑 작업을 마쳤으나, 직후 해당 패널의 접착 불량 탓에 리콜 통보를 받았다. 그는 "과거 테슬라 리콜의 80%는 소프트웨어 업데이트로 해결했지만, 지금은 물리 문제와 씨름한다"고 토로했다. "문제 알고도 출시"…부실했던 개발 과정 더욱 심각한 문제는 가속 페달 패드, 앞유리 와이퍼 등 일부 품질 문제를 출시 전부터 내부에서 알고 있었다는 사실이다. 사이버트럭 개발에 참여했던 전 직원들은 월스트리트저널(WSJ)과 한 인터뷰에서 "회사가 제품을 서둘러 시장에 내놔야 한다는 내부 압박이 있었다"고 증언했다. 사이버트럭의 문제는 이미 예견됐다는 지적도 있다. 개발 과정부터 순탄치 않았기 때문이다. 2019년 머스크가 시제품을 처음 공개하며 제시한 가격은 3만 9900달러(약 5432만 원), 주행거리는 500마일이었다. 하지만 개발이 2년 넘게 늦어지고 수륙양용 기능 같은 야심 찬 계획들이 기술 한계에 부딪혔다. 결국 개발팀은 초기 설계를 폐기하고 더 작고 평범한 육상용 트럭으로 방향을 틀었다. 이 과정에서 최종 시험 기간을 불과 몇 달로 줄였다. 유튜버 리드 토마스코의 사례는 문제를 극명하게 보여준다. 그는 지난 2월 주행 중 트럭 측면의 금속 패널이 통째로 날아가는 황당한 경험을 했다. 이 문제는 혹한의 날씨에 접착제가 부서지기 쉬워 발생하는 결함으로, 결국 4만 6000대 이상을 리콜하는 사태를 불렀다. 토마스코는 "차량의 다른 패널에서도 거의 모두 접착 불량을 발견했다"면서 "왜 다른 패널은 리콜하지 않는지 의문이었다"고 말했다. 결국 테슬라는 그가 낸 차량 가격 10만 2000달러(약 1억 3887만 원) 거의 전액을 환불하는 조건으로 트럭을 되샀다. 그럼에도 토마스코는 "조만간 더 저렴한 최신 모델을 살 계획"이라고 밝혔다.
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[글로벌 핫이슈] 야심작의 추락⋯잇단 결함·판매 부진에 테슬라 '골칫덩이' 된 사이버트럭
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[신소재 신기술(178)] 핵추진 기술, 심우주 탐사의 새로운 문을 열다
- 태양계 외곽과 심우주 탐사를 위한 '핵분열 기반 전기추진(nuclear electric propulsion)' 기술이 우주항행의 새로운 전기를 예고하고 있다. 1950년대 처음 개념이 제안된 이 기술은 최근 화성 너머로 탐사영역을 확장하려는 인류의 흐름과 맞물려 다시금 주목받고 있다고 과학전문 매체 인터레스팅엔지니어링이 3일(현지시간) 보도했다. 인도 방갈로르에 본사를 둔 두 민간 우주기업 최고경영자들은 '제56회 달·행성과학 콘퍼런스(LPSC 2025)'에서 핵열 전기추진 기술의 가능성과 한계를 다룬 공동연구를 발표했다. 연구팀은 화학추진과 태양광 기반 시스템이 장기 심우주 탐사에는 한계가 있다고 지적하며, 핵분열 기반 전기추진 기술이 이러한 제약을 돌파할 열쇠가 될 수 있다고 강조했다. 인도 민간 우주항공 기업 액셀러론 에어로스페이스(Acceleron Aerospace) 말라야 쿠마르 비스왈 최고경영자(CEO)과 그라하 스페이스(Grahaa Space) 라메시 쿠마르(CEO)는 "핵분열 추진은 높은 에너지 밀도와 태양광에 의존하지 않는 자립적 전력공급이 가능해, 수십 년간 안정적인 탐사 운용이 가능하다"고 밝혔다. 이들은 기존 추진체 대비 핵분열 추진의 주요 장점으로 △ 추진력과 생명 유지 장치 구동을 위한 안정적 전력 제공 △ 탐사 시간 단축 △ 대형 탑재체 수송 가능성 등을 꼽았다. 미 항공우주국(나사·NASA)에 따르면 핵 추진은 화학 로켓보다 추진제 효율이 더 높다. 화성으로의 유인 및 화물 임무와 태양계 외곽으로의 과학 임무에 활용될 수 있는 잠재적 기술로, 많은 경우 더 빠르고 강력한 임무를 수행할 수 있다. 핵추진 시스템은 특히 태양빛이 닿지 않는 그림자 지형이나 태양계 외곽과 같은 저광량 환경에서도 운용이 가능하다는 점에서 활용성이 높다. 이번 연구는 핵추진의 장점 외에도 방사선 차폐, 시스템 중량, 안전성 확보 등 기술적 난제도 조명했다. 비스왈은 미국 과학 매체와의 인터뷰에서 "NASA의 '킬로파워(Kilopower)' 프로젝트와 같은 연구는 핵분열 기술의 실현 가능성을 뒷받침하는 긍정적 신호"라고 평가했다. 특히 이 기술이 목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 물론, 태양계 너머 카이퍼벨트까지의 접근을 가능케 할 것이라는 분석도 내놓았다. 그러나 현실적인 과제는 여전히 남아 있다. 바로 '예산'이다. 핵추진 로켓은 1950년대에도 제안된 바 있으나, 당시 NASA의 로켓용 핵추진 엔진 NERVA(너바) 프로그램은 1973년 예산 삭감과 스페이스 셔틀 집중정책으로 폐기됐다. 기술적 가능성에도 불구하고 투자 수익이 단기간에 나타나지 않는다는 점이 지속적인 자금 확보의 걸림돌로 작용하고 있다. NERVA(너바, Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) 프로그램은 1955년부터 1973년까지 미국이 추진한 핵열추진 로켓 개발 프로젝트로, NASA와 미국 원자력위원회(AEC)가 공동으로 주도했다. 이 프로그램은 기존 화학로켓보다 높은 추진 효율을 제공하여, 심우주 탐사와 유인 화성 탐사 임무를 위한 핵심 기술로 여겨졌다. NERVA는 액체 수소를 추진제로 사용하며, 고온의 핵분열 반응로에서 수소를 가열하여 노즐을 통해 분사함으로써 추진력을 얻는 방식이다. 이러한 핵열추진 방식은 기존 화학로켓보다 약 23배 높은 비추력(약 800~900초)을 제공하여, 더 무거운 탑재물을 더 먼 거리로 운반할 수 있는 잠재력을 지녔다. 1973년, NERVA 프로그램은 여러 요인으로 인해 종료됐다. 우선, 아폴로 프로그램 이후 우주 탐사에 대한 정치적·사회적 관심이 감소하면서, 유인 화성 탐사와 같은 장기 계획에 대한 지원이 줄어들었다. 또한, 환경 및 안전에 대한 우려, 예산 삭감, 무인 탐사선의 발전 등도 프로그램 종료에 영향을 미쳤다. 2023년, NASA 우주비행사 출신이자 민간 우주기업 '애드 아스트라(Ad Astra)'를 설립한 프랭클린 창 디아즈는 "핵 전기추진 엔진(VASIMR)을 우주에서 시험 운용하기 위한 기술은 이미 준비됐지만, 상용화를 위한 수백만 달러 규모의 자금 확보가 관건"이라고 말한 바 있다. 비용과 시간, 기술적 장벽을 넘어설 수 있다면 핵추진 기술은 단순한 대안이 아닌 '심우주 탐사의 새로운 시대'를 여는 열쇠가 될 수 있다. 우주 기술이 지닌 상징성과 전략적 가치가 커지는 지금, 이 고전적이지만 혁신적인 접근법이 재조명받고 있다.
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[신소재 신기술(178)] 핵추진 기술, 심우주 탐사의 새로운 문을 열다
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