• 최종편집 2021-10-15(금)

IT/과학
Home >  IT/과학  >  4차산업

실시간 4차산업 기사

  • 한국 세계 최초 ‘초강력 레이저’ 신기록 달성 개발
    [투데이포스트 임도현 기자] 국내 연구진이 레이저 세기의 세계 신기록을 세웠다. 이를 통해 레이저 기술은 극한 물리현상 탐구의 이정표라 할 수 있는 제곱센티미터 당 1023 와트(1023 W/cm2)대로 진입했다. 기초과학연구원(IBS) 초강력 레이저과학 연구단 남창희 단장(광주과학기술원 교수) 연구팀이 초강력 레이저를 1.1×1023 W/cm2 세기로 모으는 데 성공했다고 6일 밝혔다. 1023 W/cm2 이상의 레이저 세기에서는 극도로 강한 전기장이 형성, 양자전기동역학 이론이 예측하는 물리 현상을 직접 실험해 볼 수 있을 것으로 기대된다. IBS 초강력 레이저과학 연구단은 지난 2016년 4 페타와트(PW) 레이저 개발에 성공, 세계에서 가장 높은 출력의 레이저를 보유하고 있다. 4 PW는 전 세계 발전 용량의 1천 배에 해당하는 출력이다. 레이저의 ‘세기’는 출력을 얼마나 작은 공간에 집중시키는지를 의미하며, 각종 물리 현상 탐구의 중요한 지표가 된다. 2004년 미국 미시간 대학이 1022 W/cm2 세기에 처음 도달한 이후 지금까지 1023 W/cm2 에 도달한 연구진은 없었다. 현재 유럽연합의 ELI 빔라인, 미국의 EP-OPAL, 중국의 SEL 등이 1023 W/cm2 레이저를 목표로 건설 중이다. 강력한 레이저 세기의 구현을 위해서는 에너지를 가능한 한 짧은 시간과 좁은 공간에 압축해 순간적으로 최대의 에너지를 내야 한다. 초강력 레이저가 펨토 초(10~15초 동안 지속되는 레이저) 동안 지속되는 이유다. 그러나 빔의 증폭전송 과정에서 공간적인 위상 왜곡이 발생해, 레이저 빔을 좁은 공간에 모으는 데는 한계가 있었다. 연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 대구경 변형거울과 대구경 비축 포물면 거울을 새롭게 제작했다. 대구경 변형거울은 레이저 빔의 파면 왜곡을 높은 분해능으로 보정하는 데에, 대구경 비축 포물면 거울은 레이저 빔의 효율적 집속에 각각 사용된다. 그 결과 4 페타와트 레이저 빔을 지름 1 마이크로미터의 초소형 공간에 모을 수 있었다. 이는 이전에 같은 레이저를 지름 1.5 마이크로미터 공간에 모은 데 비해 면적 대비 2배 이상 향상된 수치다. 지구상에 존재한 적 없던 강력한 레이저는 초신성 폭발 등 우주에서 일어나는 천문현상과 비슷한 환경을 제공할 수 있다. 이때 레이저 세기에 따라 물질과의 상호작용이 완전히 달라진다. 양자전기동역학 이론은 강력한 전기장 하에서는 진공에서 전자와 양전자 쌍이 생성될 것으로 예측한다. 초강력 레이저를 이용해 이러한 현상을 실험적으로 입증할 수 있다. 남창희 단장은 “이번 연구를 통해 IBS의 초고출력 레이저 시설이 세계 최고임을 입증했다”며 “극한 영역에서의 새로운 물리 현상들을 탐구할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구결과는 광학 분야 국제학술지 ‘옵티카(Optica)’ 5월 6일(한국시간) 온라인 게재됐다.
    • IT/과학
    • 4차산업
    2021-05-07
  • 머스크의 '스페이스X', 저궤도 위성 고속통신서비스 독식우려
    [투데이포스트 임도현 기자]일론 머스크가 스페이스X 유인 우주선을 바다 위로 무사히 귀환시켜 다시 한 번 주목받고 있다. 지난 2일 오전 2시57분(미국 동부시간) 스페이스X의 유인 우주선 ‘크루 드래건’의 캡슐(리질리언스)이 칠흙 같은 어둠을 뚫고 국제우주정거장(ISS)에 체류 중이던 우주비행사 4명을 태운 채 미국 플로리다주 앞바다 멕시코만에 착수(着水)했다. 유인 우주선의 착수 귀환은 1968년 12월 아폴로8호 이후 처음으로 국제적인 이목을 끌었다. 스페이스X는 지난해 5월 사상 최초로 민간 유인 우주선 발사에 성공하기도 하는 등 사실상 민간 우주 개발 업계를 선도하고 있다. 제프 베조스 아마존 CEO의 ‘블루 오리진’ 등 경쟁자들을 물리친 지 오래다. 머스크는 2030년까지 화성 도시 건설 등 야심찬 계획을 실천하고 있다. 머스크는 막대한 우주 개발 산업의 ‘파이’를 사실상 독식하고 있다. 최근 미 항공우주국(NASA)이 발주한 ‘아르테미스 프로젝트’의 달 탐사선 개발 사업자로 선정된 게 대표적 사례다. 총 사업비 28억9000만달러(약 3조2200억원) 규모의 초대형 프로젝트다. 우주선 재활용을 통한 가격 경쟁력 등이 주효했다. NASA는 앞으로도 달ㆍ화성 탐사는 물론 위성 서비스 등에서 민간업체들을 최대한 활용한다는 계획이어서 기술 개발 등 시장 선점 효과가 클 전망이다. 스페이스X는 특히 저궤도 위성 고속 통신서비스 시장에 주력해 사실상 홀로 독주하고 있다. 2010년부터 총 1만2000개의 소형 위성을 쏘아 올려 지리적 제약 없이 지구 어느 곳에서도 초고속 통신ㆍ인터넷을 제공하겠다는 ‘스타링크’ 프로젝트를 시작했다. 지난해 10월부터 초당 120메가비트(다운로드 기준) 속도로 북미 지역에서 월 99달러(설치비 499달러)에 시범 서비스 중이다. 지상망이 잘 갖춰진 곳보다는 아프리카, 사하라 사막 등의 약 30억명의 인구가 대상이다. 영국의 원웹, 아마존의 블루오리진도 비슷한 서비스를 계획 중이지만 아직 초기 단계다. 위성 고속 통신서비스는 향후 전개될 6G 통신망 구축과도 연계돼 확장성이 무궁무진하다. 스페이스X는 지난달 말 막강한 로비력을 동원해 자사 발사 인공위성의 통신 효율성을 높이기 위해 고도를 기존 1100km 이상에서 570km 이하로 하향 조정하는 안을 관철시키기도 했다. 국내외에선 견제의 목소리가 나오고 있다. 지난달 30일 과학기술정보통신부가 자리를 만든 ‘제1회 민관 우주 정책 협의회’에서 송경민 KTsat 대표는 스페이스X의 독주를 막기 위해 기업ㆍ정부의 투자가 절실하다고 촉구했다. 실제 미국의 소형 위성 시장규모만 180억달러에 달할 정도다. 과기정통부 관계자는 "장기적으로 스타링크와 같은 우주 통신ㆍ인터넷 시대에서 대비해야 목소리가 나왔다"면서 "현재 정부 차원의 대책은 뚜렷히 나와 있지는 않은 상태"라고 전했다.
    • IT/과학
    • 4차산업
    2021-05-03
  • 바이두, 완전 무인 '로보택시' 내달 2일 베이징서 운행
    [투데이포스트 임도현 기자] 내년 열릴 베이징 동계올림픽을 앞두고 중국 경기장이 위치한 곳에서 '기사없는', '안전요원도 없는' 로보택시 서비스가 정식으로 개시된다. 29일 중국 언론 치처즈자에 따르면 중국 바이두는 베이징 내달 2일부터 서우강위안(首鋼园)에서 자율주행 차량 공유 서비스인 '로보택시(Robotaxi)'를 정식으로 운영한다고 밝혔다. 베이징 시민이 로보택시를 기존 택시처럼 이용할 수 있으며 바이두의 아폴로고(Apollo GO) 앱을 통해 택시를 예약하면 된다. 그간 바이두는 베이징을 비롯한 중국 여러 도시에서 로보택시 시범 서비스를 추진해왔다. 지난해 10월부터 베이징 이좡, 하이뎬, 순이 등 지역에서 로보택시 시범 서비스를 운영해 일부 시민들에게 무료로 체험할 수 있게 했다. 이번에 정식으로 운영되는 서비스는 실제 운전석에 안전요원이 타지 않는다. 상차와 하차, 주행 등이 모두 무인으로 제어된다. 대신 비상 상황이 발생하면 5G 클라우드를 통해 대리 운전이 이뤄져 실시간으로 차량의 상황에 개입할 수 있다. 베이징의 서우강위안은 2022년 개최되는 베이징 동계올림픽의 일부 경기장이 위치한 곳이다. 이어 실제 동계올림픽 기간엔 바이두의 로보택시가 각 경기장, 업무구역, 주차장, 카페 등 구역을 이동할 수 있게 된다. 동계올림픽 기간 동안 서우강위안 구역 내 운동선수, 동계올림픽 조직위원회 업무자들을 위한 에스코트 임무도 맡는다. 바이두의 아폴로 자율주행 차량은 올해 4월까지 이미 1000만 km 이상의 거리 주행 테스트를 마친 것으로 알려졌다. 이중 완전히 안전요원이 타지 않고 테스트한 거리도 15만 km를 넘는다. 최근 중국 내에서 자율주행 차량을 테스트한 기업 중 가장 거리가 길다. 바이두는 향후 3년 내 30개 도시에서 3000대 이상의 로보택시를 운행하면서 300만 명 이상의 사용자에게 서비스하겠단 목표를 갖고 있다.
    • IT/과학
    • 4차산업
    2021-04-30
  • 일론 머스크, 비트코인으로 1천120억 차익… '펌프 앤 덤프' 논란
    [투데이포스트 한지은 기자] 테슬라 최고경영자 일론 머스크가 비트코인의 환금성을 입증해보겠다며 자사가 보유중인 비트코인을 팔아 1억100만 달러(약 1천120억원)의 차익을 거둬 논란이 되고 있다. 현지시간 26일 테슬라는 지난 1월 15억 달러 상당의 비트코인을 매입한 것 중 최근 약 2억2천700만 달러의 비트코인을 매도했고, 이를 통해 1억100만 달러의 차익을 얻었다고 1분기 실적을 통해 밝혔다. 해당 물량은 사측이 보유한 비트코인 중 10% 가량인 것으로 알려졌다. 특히 올해 초 일론 머스크로 인해 가상화폐의 가치가 상승하는 일도 발생했는데, 대표적인 예가 비트코인과 도지코인이다. 그가 SNS 등에 해당 코인을 언급할 때 마다 최소 10% 이상 가격이 상승했으며, 비트코인은 3월 말 한화로 약 7900만원까지 치솟은 바 있다. 도지코인의 경우 3월 말 기준 한화로 약 60원 정도의 가치를 지녔었으나, 그의 언급에 의해 약 550원 가량까지 상승세를 보였다. 이런 와중에 일각에서는 일론 머스크가 비트코인을 언급해 가격을 상승시키고, 가격이 충분히 상승한 후 고점에 다달았을 때 매도해 '펌프 앤 덤프'로 이득을 취한것이 아니냐는 지적이 공개적으로 나오고 있다. 비난이 커지자 일론 머스크는 "테슬라가 보유한 비트코인을 일부 처분한 것 뿐, 개인 소유의 비트코인은 처분하지 않았다"고 해명했다.
    • IT/과학
    • 4차산업
    2021-04-27
  • '이루다'가 쏘아올린 AI 윤리, 사회는 어떻게 변화했나
    [투데이포스트 임도현 기자] AI(인공지능)는 인간의 따뜻한 친구가 될 수 있을까. 인류의 삶을 풍족하게 만들기 위해 고안된 AI는 그러나 최근 알고리즘의 편향성과 부작용 등 각종 논란에 휩싸여있다. AI 뿐 아니다. 빅데이터와 사물인터넷, 로봇, 생명과학 등 4차산업혁명 기술은 앞으로 어떻게 활용되느냐에 따라 양날의 칼이 될 수 있다. 올해 U클린 캠페인은 '사람 중심의 지능정보기술'(Tech For People)을 주제로 새로운 기술이 필연적으로 수반하는 윤리적 문제와 해법을 제시한다. 지난해 12월 우리 사회를 뜨겁게 달군 이른바 '이루다' 사태는 인공지능(AI) 기술의 부작용과 위험성을 일깨운 도화선이 됐다. 이루다는 스캐터랩이 지난해 크리스마스를 앞두고 출시한 20세 여대생 콘셉트의 AI 챗봇. 문맥을 이해하고 자연스럽게 대화하는 능력으로 서비스 2주 만에 가입자가 80만명을 넘어서는 등 화제가 됐다. 하지만 서비스를 시작한지 불과 20일 만에 성착취와 차별 논란에 휩싸이며 운영사는 서비스를 멈춰야 했다. 일부 이용자가 이루다에게 성적인 대화를 유도했고, 장애인·성소수자 등에 대한 혐오 발언 논란도 불거졌기 때문이다. 여기에 이루다 제작사가 카카오톡 대화내용을 무단으로 수집했다는 의혹까지 터지면서 결국 서비스가 중단됐다. 미완의 서비스로 사라진 이루다이지만 한가지 의미있는 족적을 남겼다. 우리 사회에 AI와 인간이 어떻게 공존해야 하는지에 대한 화두를 던진 것이다. 그동안 인간에게만 적용돼 왔던 윤리적, 도덕적 규범의 준수를 AI 마저도 요구받게 된 것이다. AI 기술은 이미 우리 생활 곳곳에 스며들고 있다. 심심할 땐 말동무가 되거나 도움말을 주는 챗봇, 상품과 정보를 맞춤형으로 찾아주는 최적화된 검색엔진, 주문한 상품이 배송되기까지 최단 경로를 계산하는 물류 시스템의 배송 알고리즘까지 이제 우리 생활 전반의 서비스에 AI 기술이 필수적으로 관여한다. AI의 사회적 파급력이 클 수 밖에 없다. AI가 고도화될 수록 알고리즘으로 인한 편향성과 차별논란 역시 피하기 어렵다. 가령 최근 각 기업들이 채택하고 있는 AI 면접과 관련해 해당 AI가 혐오와 차별적 데이터로 학습된 상황이라면, 면접의 결과는 불 보듯 뻔하다. AI가 사회적 편향을 그대로 흡수해 사회 전반에 차별과 편견을 더 조장할 수 있다는 지적이다. 따라서 이를 막기 위한 데이터 사전 필터링과 알고리즘 설정에 그만큼 신중해야 한다는 지적이다.
    • IT/과학
    • 4차산업
    2021-04-27
  • 머스크 '두뇌 칩' 돼지 이어 원숭이까지 성공…인간에 이식될까
    [투데이포스트 임도현 기자] 지난 주, '씨넷, '비즈니스인사이더' 등 미국 IT 전문 매체들은 게임하는 원숭이 '페이저'에 대해 대서특필했다. 페이저는 두뇌에 아주 미세한 컴퓨터 칩을 심은 원숭이로, 이 칩을 통해 생각만으로 게임을 조작할 수 있음을 보여줬다. 페이저의 머리에 들어간 작은 컴퓨터 칩은 '뉴럴링크'라는 미국 한 생명공학 스타트업에서 개발한 제품입니다. 뉴럴링크는 전기자동차 '테슬라'로 유명한 미국 기업가 일론 머스크가 지난 2016년 설립한 회사로, 이 기업은 사람의 두뇌에 심는 컴퓨터 칩을 개발하는 것을 목적으로 연구개발에 투자하고 있습니다. 머스크는 뉴럴링크가 개발한 칩을 통해 두뇌의 결함으로 발생하는 여러 난치병을 해결할 수 있다고 믿는다 전하였다. 페이저를 공개한 뒤 머스크는 자신의 트위터 계정에 쓴 글에서 "이 원숭이는 말 그대로 뇌의 칩을 사용해 비디오 게임을 한다"며 "텔레파시를 하고 있는 것"이라고 흥분을 감추지 못했다. 뉴럴링크가 페이저의 머리에 심어놓은 장치는 'N1링크'라고 불리는 칩이다. 이 칩은 원숭이의 뇌에서 일어나는 신경 활동을 모니터링하고, 이를 데이터화해 게임기 조이스틱의 움직임과 연동시키는 작업을 맡는다. 이 때문에 페이저는 생각하는 것만으로도 조이스틱을 움직여 게임을 진행할 수 있다. N1링크는 뉴럴링크가 지난 2016년부터 개발해 온 기술의 산물이다. 뉴럴링크는 지난해 8월엔 뇌에 칩을 심은 돼지를 선보이기도 했습니다. 단 1년만에 돼지에서 원숭이로 도약하는 데 성공한 셈이다. 머스크는 이와 관련해 "뉴럴링크의 최종 목표는 '사람의 뇌-기계 간 인터페이스(Brain-Machine interface·BMI)를 통해 두뇌 자극을 기계에 전달하는 기능을 만드는 것"이라며 "이 기술이 뇌, 척추 부상 환자의 문제를 해결할 수 있을 것이다. 올해 말 최초로 사람을 대상으로 임상 실험을 할 수 있을 것"이라고 자신하기도 했다. 만일 머스크의 말대로 뉴럴링크가 올해 말 사람의 머리에 칩을 심을 수 있게 되면, 세계 최초로 BMI가 실현되는 셈입니다. 그러나 뉴럴링크의 임상 실험이 예고대로 실행될 수 있을지는 아직 미지수이다. 일각에서는 머스크의 뉴럴링크 프로젝트 자체에 회의적인 시선을 보내기 때문이다. 앞서 미국의 저명한 과학 잡지인 'MIT 테크놀러지 리뷰'는 지난해 8월 기사에서 뉴럴링크에 대해 "설립 이후 4년이 지났지만 이 칩이 어떻게 우울증, 불면증 등 여러 질병을 고칠 수 있는지에 대한 증거는 어디에도 없다"라고 지적했다. 이어 "회사가 직면한 난제 중 하나는 살아있는 두뇌 속에서 10년간 '부식하지 않고' 살아남을 수 있는 칩을 만드는 것"이라며 "그 문제를 해결하는 것에만 수년은 걸릴 것"이라고 전망했다.
    • IT/과학
    • 4차산업
    2021-04-26
  • 인류 최초의 '화성 동력 비행' 성공할까, 오늘 오후 4시30분 진행예정
    [투데이포스트 임도현 기자] 화성에서의 무인 헬리콥터 첫 비행이 오늘 오후 4시30분(한국 시간) 시도된다. 미국 항공우주국(NASA)은 18일 공식 홈페이지를 통해 화성 탐사 헬리콥터 인저뉴어티(Ingenuity)의 첫 비행이 19일 오전 3시30분(미국 동부시간)에 시도한다고 발표했다. 이번 첫 비행은 지난 12일 예정이었으나 사전 점검 도중 문제가 발생해 일정이 재조정된 바 있다. 이번 비행 관련 데이터는 몇 시간에 걸쳐 지구에 도착할 예정이며, 현지시간 오전 6시15분 (한국 시간 7시15분)께 NASA의 유튜브 또는 페이스북 채널을 통해 관련 생중계가 진행될 예정이다. 인저뉴어티는 총 5번의 비행 실험을 예정해두고 있다. 비행 실험에 성공하면, NASA는 지구 외 행성에서의 비행 탐사 능력을 갖추게 된다. 기존에는 주로 지표에서의 고정, 이동형 탐사장치를 활용했지만, 지형의 영향으로 탐사 지역이 제한됐다. 화성의 중력은 지구의 3분의 1 수준이지만 화성에서의 비행은 지구에서보다 어렵다. 비행체가 날기 위해서는 양력을 받아야 하는데, 이 양력은 대기의 밀도에 비례한다. 화성의 대기 밀도는 지구의 1%대 수준으로 알려졌다. 이겨내야 할 중력이 더 작더라도, 날아오르기 위한 양력을 얻기 어려운 것이다. NASA는 이러한 문제를 날개의 고속회전을 통해 해결했다. 2가량의 두 날개가 분당 2600회 가깝게 회전하며 양력을 발생시킨다. 이번 시험 비행은 인류사상 최초로 지구 바깥 행성에서 시도하는 동력 비행이다. NASA는 이를 기념하기 위해 플라이어 1호(인류 최초의 동력 비행체)의 한 조각을 인저뉴어티에 실었다.
    • IT/과학
    • 4차산업
    2021-04-19
  • AI 장착한 로봇 다리, 기술력의 진화 계속되어
    [투데이포스트 임도현 기자] 다리에 입는 로봇이 인공지능(AI)을 장착해 자율주행차처럼 사람 도움 없이 스스로 걸어갈 수 있는 길이 열렸다. 하반신 마비 환자가 다리에 장착하는 로봇이 다양하게 개발됐지만 보행 형태가 바뀔 때마다 수동으로 조작하는 불편함이 있었다. 캐나다 워털루대의 존 맥피 교수 연구진은 지난 4일 논문 사전 공개 사이트인 바이오아카이브(bioRxiv)에 “AI와 휴대용 카메라를 이용해 장애인이 다리에 장착하는 보행 보조 로봇이 주변 환경을 스스로 파악할 수 있음을 입증했다”고 밝혔다. 입는 로봇은 다리를 감싼 보행 보조 장치로, 몸에 장착한다고 ‘웨어러블(wearable·입는) 로봇’, 또는 곤충처럼 몸을 지탱하는 골격이 몸 바깥에 있다고 해서 외골격 로봇이라고도 한다. 장애인의 몸을 고정하고 기계장치의 힘으로 걷게 해준다. 문제는 평지에서 계단으로 올라가거나, 서 있다가 앉으려면 그때마다 사용자가 로봇의 동작 형태를 수동으로 바꿔야 한다는 점이다. 근육의 움직임을 감지해 사용자가 어떤 동작을 하려고 하는지 예측하는 방법도 있지만 근육에서 발생하는 미묘한 전기신호의 변화를 포착하기가 어렵다. 연구진은 사진 분석에서 이미 능력을 입증한 AI의 힘을 빌렸다. 연구진은 입는 로봇을 다리에 장착한 사람이 실제 환경에서 걸어 다니면서 가슴에 매단 휴대폰 카메라로 주변 상황을 찍도록 했다. 워털루대 연구진은 이런 방식으로 560만 장의 사진을 확보해 엑소넷(ExoNet)이라는 입는 로봇용 고해상도 사진 데이터베이스를 구축했다. AI는 데이터베이스의 사진 중에서 상황 정보가 입력된 92만3000여 장을 학습하면서 스스로 주변 환경의 차이를 파악했다. 평지인지 계단인지, 아니면 계단을 올라가는지 내려가는지 사진을 보고 알아내는 것이다. 학습 결과 AI는 나중에 처음 보는 영상을 보고 73% 정확도로 보행 환경을 알아낼 수 있었다고 연구진은 밝혔다. 이제 평지를 걷다가 계단을 올라갈 때 사람이 개입하지 않아도 AI가 알아서 입는 로봇의 보행 형태를 바꿀 수 있게 된 것이다. 미국 노스 캐롤라이나 주립대의 에드가 로바톤 교수 연구진도 같은 방식으로 입는 로봇의 자율주행을 연구하고 있다. 연구진은 입는 로봇의 무릎 부분과 사용자의 안경에 각각 주변 환경을 찍는 카메라를 장착했다. 연구진은 지난해 국제전기전자공학회(IEEE) 발간 학술지에 발표한 논문에서 AI와 카메라를 이용해 6가지 지형을 구분하고 그에 맞게 입는 로봇을 작동하는 데 성공했다고 밝혔다. AI는 타일 바닥과 벽돌, 콘크리트, 풀밭을 구분하고 계단을 올라가는지 아니면 내려가는지도 파악했다. 입는 로봇은 거동이 힘든 장애인이 사용한다는 점에서 안전성이 무엇보다 중요하다. 로바톤 교수는 AI가 지형을 확실하게 판단하기 힘들면 섣부른 결정을 내리지 않고 스스로 안전 모드로 가도록 했다고 밝혔다. 워털루대 연구진은 앞으로 저성능 컴퓨터와 메모리 장치로도 작동할 수 있게 AI의 환경 분석 능력을 향상시킬 계획이다. 노스 캘롤라이나 주립대 연구진도 움직이면서 촬영한 영상이 흐릿하게 나올 때도 AI가 제대로 분석할 수 있도록 소프트웨어를 발전시키고 있다.
    • IT/과학
    • 4차산업
    2021-04-15
  • 국내 연구진이 만들어낸 세계 최고효율 차세대 태양전지, 상용화 가능할까
    [투데이포스트 임도현 기자] 국내 연구진을 중심으로 한 국제공동연구팀이 차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지 효율을 세계 최고수준으로 끌어올리는데 성공했다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부, 한국에너지기술연구원 울산차세대전지연구개발센터, 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 공동연구팀은 페로브스카이트 태양전지 효율을 약 26% 달성에 성공했다고 5일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 6일자에 실렸다. 페로브스카이트는 하나의 음이온과 두 개의 양이온이 결합해 규칙적인 입체구조를 갖는 물질이다. 합성이 쉽고 가격이 저렴해 디스플레이, 센서 분야 등에서도 많이 연구되고 있다. 특히 태양광 발전 분야에서는 현재 실리콘 기반 태양광 발전보다 단가를 획기적으로 낮출 수 있을 것으로 기대되는 차세대 전지이다. 그렇지만 현재 상용화돼 쓰이고 있는 실리콘 태양전지보다 효율이 떨어지고 내구성이 떨어져 상용화까지는 시간이 걸릴 것이라는 시각이 지배적이다. 현재 개발되고 있는 페로브스카이트 태양전지의 효율은 15~20% 안팎이며 상용화돼 쓰이고 있는 실리콘 기반 태양전지 효율은 26.7% 수준이다. 정부는 최근 2050년 탄소제로 사회 구축을 위해 2030년까지 저가 중국산 태양전지를 대체하기 위해 태양전지 효율을 30% 이상 올릴 수 있는 기술개발을 지원하고 상용화까지 이끌어 내겠다고 밝힌바 있다. 이 같은 문제를 해결하기 위해 물질 조성을 바꿔 효율과 안정성을 높이려는 연구가 활발하지만 아직 해결되지 못하고 있다. 연구팀은 페로브스카이트 음이온 일부를 ‘포메이트’라는 물질로 교체하는 방식으로 페로브스카이트 광활성층의 전기적, 화학적 성질을 개선함으로써 전지 효율과 내구성을 높였다. 연구팀은 컴퓨터 가상실험을 통해 포메이트가 페로브스카이트 양이온과 상호작용해 결합력을 강화시키고 전하 수명을 기존보다 50% 이상 증가시켜 전기에너지 전환효율을 높일 수 있다는 것을 파악했다. 실제로 연구팀은 페로브스카이트에 포메이트를 첨가해 태양전지를 만든 결과 기존 페로브스카이트 전지보다 효율이 10% 이상 높아졌다. 태양광을 전기로 바꾸는 전환효율이 25.6%로 세계 최고 수준을 기록한 것이다. 이번 연구는 페로브스카이트 소재를 기반으로 한 태양광전지는 물론 차세대 디스플레이 같은 광전소자 개발에도 도움이 될 것으로 기대되고 있다.
    • IT/과학
    • 4차산업
    2021-04-06
  • 영화속 ‘투명망토’ 가능해질까?…음파탐지, 진동파 흡수하는 ‘메타물질’ 무엇일까
    [투데이포스트 임도현 기자] 빛의 굴절 방향을 조절하거나 흡수해 모습을 감출 수 있는 투명망토를 실현케해줄 새로운 메타물질이 국내연구진에 의해 개발됐다. 이 메타물질은 음파탐지기로도 추적할 수 없는 스텔스 잠수함을 만들거나, 지진을 회피하는데 활용될 수 있다. 포항공과대학교(포스텍) 기계공학과·화학공학과 노준석 교수 연구팀은 빛뿐만 아니라 소리 영역까지 제어할 수 있는 메타물질을 개발했다고 29일 밝혔다. 연구팀은 물속에서 음향 굴절률을 조절해 파동을 흡수하거나 통과시킴으로써 음파탐지기에도 잡히지 않는 ‘수중 스텔스 메타표면’을 제안했다. 뿐만 아니라 진동과 같은 판에서의 파동 흐름을 극단적으로 바꿀 수 있는 것을 확인했다. 특히 실현 불가능케 여겨져왔던 무한한 굴절률인 특이점이 존재하는 클로킹 현상을 실제로 구현할 수 있는 방법론을 제시했다. 자연에서 빛이 어떤 물질을 만났을 때, 일반적으로 양(+)의 방향으로 굴절되는 성질이 있다. 메타물질은 이런 빛의 굴절 특성을 음(-)의 방향, 완전 투과를 일으키는 제로 굴절률(0) 또는 완전 흡수체를 설계할 수 있다. 이 때문에 메타물질을 만나면 투명하게 보이는 것이다. 굴절률은 빛뿐만 아니라 소리도 제어할 수 있는데, 연구팀은 음향의 굴절률을 제어해 음파(音波)가 반사하지 않고 획기적으로 흡수할 수 있는 메타표면을 이론적으로 확인했다. 연구팀은 광대역(14kHz~17kHz)에서 음파를 흡수할 수 있도록 두께가 얇은 메타표면을 설계했다. 이렇게 설계된 메타표면은 음파의 공진을 이용해 물체를 탐지하는 음파탐지시스템으로 탐지되지 않는 ‘수중 스텔스 기능’을 얻을 수 있다. 연구팀은 메타표면을 어떻게 설계하느냐에 따라 지진파와 같은 탄성 파동을 통과시키거나, 방향을 바꾸는 것이 가능하다는 것을 확인했다. 알베르트 아인슈타인의 ‘일반 상대성이론’인 질량으로 인한 중력장의 변화에 따른 시공간의 휨 속에서 빛의 경로가 바뀐다는 아이디어를 차용하여 곡면 판에서 극단적인 탄성 파동을 제어할 수 있는 플랫폼을 제안했다. 그 예시로 굴절률 특이점 렌즈, 즉 두께가 거의 0에 수렴하는 메타표면 렌즈를 만들어 넓은 주파수 대역(15kHz~18kHz)에서 90도, 180도로 휘어질 수 있는 탄성파 이튼 렌즈를 얇은 곡면 판에서 구현했다. 또한 이론상 존재해왔던 특이점이 존재하는 클로킹 현상을 실제로 구현할 수 있는 방법론을 제안해 추후 극단적인 천체인 블랙홀과 같은 현상들을 탄성파에서 테스트 베드로 활용 가능할 것으로 기대된다.
    • IT/과학
    • 4차산업
    2021-03-30
비밀번호 :
투데이포스트, 투데이, 포스트, 경제, 뉴스, 인터넷늇스, 일간투데이, todaypost, today, post, news