'축전 가능한 시멘트', 주택에 이용

미국 MIT, 논문에 ‘주택 기초에 가정의 하루치 전력 저장’

미국 MIT는 시멘트에 탄소 재료를 섞은 축전 장치를 개발했다. 주택 기초에 이용하면 가정에서 사용하는 하루치 전력을 저장할 수 있다. 전기자동차를 충전할 수 있는 도로 등, 활용이 확대될 것으로 보인다.

“누구나 구할 수 있는 재료만을 사용해 건축의 새로운 지평을 열 수 있다”. MIT 토목환경공학과 프란츠-요제프 울름(Franz-Josef Ulm) 교수는 개발한 ‘축전 가능한 시멘트’의 가능성을 이렇게 표현한다.

울름 교수 연구팀이 발표한 것은 일반 시멘트와 물, 그리고 탄소 미립자인 ‘카본블랙’을 섞어 경화시킨 축전장치다. 염화칼륨 등의 전해액에 담그는 방법으로 전력을 저장할 수 있다는 것을 실증했다. 논문은 7월 31일자로 미국 학술지 ‘PNAS’에 게재됐다.

연구진은 이 시멘트를 두께 1mm, 직경 1cm의 버튼 크기로 가공해 전해액에 담가 태양광 발전 패널과 접속. 저장된 전기를 사용해 LED 조명을 점등하는 데 성공했다. 논문에 따르면 출력은 1볼트 정도였다.

개발한 것은 대용량 전력을 저장할 수 있는 ‘슈퍼 커패시터’의 일종이다. 

유럽, 중국부터 외판 강화

도요타자동차는 연료전지(FC) 시스템의 외판을 강화해 비용 저감을 목표로 한다. 우선은 수소 시장의 대폭 확대가 예상되는 유럽과 중국에서 현지 상용차 업체와의 협업 등을 통해 양산 규모를 확보한다는 생각이다. 2030년에는 연간 10만대의 외판을 예상하고 있는데, 이 경우 FC 시스템 비용은 기존 대비 37% 줄일 수 있다고 한다.

“(FC 시스템을) 싸게 팔려면 양이 필요하다. 우선은 대수가 나오는 유럽과 중국에서 비용을 낮춘다”. 도요타가 2023년 7월에 개최한 수소 사업 설명회에서 도요타의 부사장인 나카지마(中嶋) 씨는 이렇게 강조한다.

도요타는 연료전지차(FCV) ‘MIRAI’에서 초대부터 2대째에 걸쳐 FC 시스템의 비용을 반감했다. FC 스택에 한정하면 비용을 75% 줄일 수 있었다고 한다. 하이브리드차(HEV) 부품을 적극 유용했고, FCV용 부품은 생산성을 향상시켰다.

“그럼에도 아직도 고객의 기대에 부응한 비용에는 도달하지 못했다”(도요타 수소 팩토리의 하마무라(濱村) 수석 프로젝트 리더). 고정비 상각에는 최소한 연간 1만대의 생산 규모가 필요하다고 한다.

2족 보행 인간형 로봇이 걸어 다니는 미국의 최첨단 시설

아마존닷컴은 10월 중순, 본사가 위치한 미국 시애틀의 교외에서 물류 관련 발표회를 개최, 최첨단 로봇과 새로운 배송 서비스를 발표했다. 발표된 각 기술들을 살펴보니 아마존닷컴이 다시 물류 개혁을 추진하려는 의도를 엿볼 수 있었다. 우선 재고 시스템을 일변시킬 수 있는 새로운 시스템 ‘세쿼이아(Sequoia)’와 이족보행 인간형 로봇 ‘디짓(Digit)’의 도입이 무엇을 의미하는지 알아보자.

‘갠트리라고 부르는 철제 선반에 토트라는 이름의 파란색 바구니’. 아마존의 미국 본사에서 자동차로 약 40분 소요되는 워싱턴 주 교외에 위치한 아마존닷컴의 물류 시설 ‘BFI1’에서 낯선 설비가 가동되고 있었다. 아마존닷컴이 ‘차세대 시스템’이라고 평가하는 세쿼이아이다.

자동화된 파렛트와 같은 설비로, 언뜻 보면 이 시스템의 혁신성은 알 수 없다. 하지만 아마존이 최근 몇 년간 발표해온 기술들을 종합해보면 아마존이 ‘제2의 물류 혁명’을 계획하고 있다는 것을 알 수 있다.

세쿼이아의 혁신성을 이해하기 위해 우선 현재의 시스템을 간단히 소개한다. 아마존은 물류 거점인 풀필먼트(Fulfillment) 센터 대부분에 로봇 등 자동화 설비를 배치하고 있으며 이들을 총칭해 '아마존 로보틱스'라고 부른다.

네트워크의 ‘안’과 ‘밖’에서 IP 주소를 변환

‘NAT(Network Address Translation)’는 기업이나 가정의 LAN(Local Area Network) 내에서 이용하는 프라이빗 IP 주소를, 인터넷으로 통신할 때 사용하는 글로벌 IP 주소로 변환하는 기술을 말한다. 라우터의 기능 중 하나이며 기본적으로 IPv4 네트워크에서 사용한다.

프라이빗 IP 주소로는 LAN 내에 있는 단말에서 인터넷에 있는 서버에 액세스할 수 없다. 그래서 라우터가 발신처의 프라이빗 IP 주소(내부 IP 주소)를 글로벌 IP 주소(외부 IP 주소)로 바꿔서 발신한다. 수신처 서버에서는 그 글로벌 IP 주소를 갖고 있는 단말을 발신처로 간주한다.

라우터는 변환처인 내부 IP 주소와 변환 대상인 외부 IP 주소의 대응 관계를 ‘NAT 테이블’에서 관리한다. 서버로부터 응답을 받은 라우터는 수신처의 글로벌 IP 주소를 NAT 테이블에 따라 프라이빗 IP 주소로 다시 변환한다. 이렇게 해서 발신처의 단말에 응답이 전달된다.

IP 주소가 바뀌는 것이므로 외부 네트워크에게 내부 네트워크를 은폐할 수 있다. LAN 내부의 단말에는 외부 네트워크에서 직접 액세스할 수 없게 되므로 보안을 강화할 수 있다.

AOM이 개발한 차세대 이미지 포맷

AVIF는 개방형 영상 코덱이나 포맷을 검토하는 비영리단체 ‘Alliance for Open Media(AOM)’가 개발한 차세대 이미지 포맷이다. 이미지의 압축율을 높임으로써 같은 품질의 JPEG 이미지와 비교해 파일 사이즈를 최대 50% 줄일 수 있다고 한다.

일반적으로 웹사이트에서 사용하는 이미지 파일 사이즈를 작게 할 수 있으면 웹사이트의 표시 속도를 빠르게 할 수 있어 방문자의 이탈을 막을 수 있다. 미국 구글의 조사에 따르면, 화면 표시에 필요한 시간이 3초가 되면 32%의 방문자가 이탈한다.

구글 등의 검색 사이트에서 검색 결과 상위에 표시될 확률이 높아져 SEO(검색 엔진 최적화) 대책도 된다. EC(전자상거래) 사이트 등 이미지를 대량으로 사용하고, 동시에 검색 결과의 표시 순위가 접속수에 직결되는 다양한 사업자가 혜택을 볼 수 있다.

-- 개발로부터 3년 만에 보급이 진행 --
이미지 포맷은 1992년 발표된 JPEG가 오랫동안 주류였다. 차세대 이미지 포맷으로서 10년에 구글이 ‘WebP’를 개발했다. WebP도 주요 브라우저가 지원을 종료하기는 했다. 

1. 머리글
필자는 현재 ‘정보통신과 계측 제어의 융합’이라는 테마를 내걸고 게이오기주쿠(慶応義塾)대학에서 연구실을 운영하고 있으며, 통신네트워크 공학과 제어 공학을 중심으로 한 교육 연구 활동에 종사하고 있다. 이번 특집에서는 필자의 연구 경력, 그리고 현재의 연구 내용과 그 미래상에 대해 간단히 소개한다.

2. 연구 경력
필자는 학창 시절, 전기계 로봇 제어 연구실에 소속되어 병렬링크로봇(Parallel Link Robot)과 원격조작로봇의 제어 기술에 관련된 연구를 했다. 개인적인 연구는 제어계 설계 등 소프트웨어 기술이 중심이었지만, 연구실 내의 다양한 프로젝트에 참여할 기회가 많아 하드웨어에서 소프트웨어까지의 대략적인 지식을 익힐 수 있게 된 것이 현재의 연구 테마로 이어지는 귀중한 경험이 되었다.

석사 과정 수료 후에는 통신 관련 기업의 연구소에 취직. 석사 과정에서는 통신네트워크를 통해 복수의 로봇 협조를 제어함으로써 힘 촉각 정보를 공유하는 ‘실세계 햅틱’을 연구했다. 그리고 그 과정에서 통신네트워크 기술에 흥미를 가지게 되었다.

취직한 기업에서는 이른바 네트워크 로보틱스 연구도 시행되었지만, 당시 필자는 통신 인프라에 대한 흥미가 더 컸기에 학창 시절 전공과는 거리가 먼 광통신 연구를 추진하는 연구실로의 배속을 희망했다.

5대 방식이 실용화 경쟁

양자컴퓨터의 개발이 세계적으로 가속되고 있다. 선행하는 것이 초전도방식이지만, 그 것만은 아니다. 다양한 방식의 연구개발이 진행되고 있는 최전선을 리포트한다.

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