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인터배터리 2023, 역대 최대 규모로1. 인터배터리 행사 개요 산업통상자원부(장관 이창양) 장영진 1차관은 3.15.(수) 「인터배터리 2023」 개막행사에 참석했다. 인터배터리는 국내·외 배터리 관련 기업들과 기관들이 참여해, 최신 제품들과 미래 제품을 전시하는 배터리 기술의 각축장이다. 올해로 11번째를 맞이하는 인터배터리 행사는 3.15일부터 3일간 서울 코엑스에서 개최되며, 이번 행사는 역대 최다인 국내·외 477개 기업(1,400부스)이 참가하고 역대 최다인 3.5만명 참가자가 사전 등록하는 등 역대 최대 규모로 치러진다. * 지난해 대비 참여기업은 2배 이상(197→477개사 참여), 사전 등록자는 3배 이상 증가(9,623명→34,851명)한 규모 특히 이번 행사에는 16개국 101개의 해외 기업과 정부가 참여했는데 이 역시도 역대 최대 규모이다. 16개국 중 7개국은 정부 및 공공기관에서도 직접 부스를 운영하는데, 이를 통해 인터배터리가 명실상부한 국제행사로 자리매김 했음을 확인할 수 있다. * 참여국 : 미국, 캐나다, 네덜란드, 호주, 스웨덴, 스페인, 체코(이상 7개국은 민간 및 정부기관이 모두 참여), 중국, 인도, 독일, 싱가포르, 홍콩, 일본, 영국, 인도네시아, 포르투갈 2. 주요 전시 기술 < 최첨단 배터리 > 삼성SDI는 독자적 기술로 개발한 차세대 전고체 배터리를 전시한다. 차세대배터리는 새로운 소재·부품을 적용하고 제조공정을 혁신하여 기존 배터리의 성능과 안전성을 획기적으로 제고할 것으로 기대되는 미래의 기술로, 대표적으로는 액체 상태의 전해액을 고체 전해질로 바꿔 안전성을 확보한 전고체 배터리가 있다. 이번에 삼성SDI가 공개한 전고체 배터리는 고체 전해질 외에도 음극재에도 새로운 소재를 적용했다. 기존의 흑연 음극재 대신 실버카본층을 사용해 부피를 획기적으로 줄여 에너지 밀도와 성능을 높인 제품이다. SK온은 지난 1월 CES 2023에서 수상한 배터리 제품을 선보인다. 우리기업들의 주력 제품인 삼원계의 성능을 극대화한 배터리이다. CES 최고 혁신상을 수상한 SF(Super Fast) 배터리는 에너지 용량과 안전성을 유지하면서 충전 속도를 극대화했다. 18분 만에 급속 충전되는 배터리는 현재 출시된 배터리 중 최고 속도를 자랑한다. CES 혁신상을 수상한 Advanced NCM9는 에너지밀도를 기존 제품보다 5% 이상 증가시킨 자동차용 배터리이다. < LFP 배터리 > 중국 기업들이 주로 생산하고 있는 LFP 배터리는 삼원계에 비해 주행거리는 짧지만, 경제적이고 희소 광물을 적게 사용하는 장점이 있다. 최근 핵심광물 가격이 상승하면서 테슬라, BMW 등 완성차 업체들은 중저가 전기차 모델을 중심으로 LFP 배터리 사용을 확대할 계획이다. 이러한 시장 동향을 반영해 LG에너지솔루션과 SK온은 이번 인터배터리에서 LFP 배터리 시제품(prototype)을 최초 공개한다. 현재 생산되는 배터리는 주로 각형이지만, 우리 기업들은 파우치형 LFP배터리를 개발해 중국 제품에 비해 무게를 낮춘 것이 특징이다. < 서비스 산업 > LG에너지솔루션은 배터리 제조를 넘어 배터리 서비스 산업을 선보인다. 이번에 전시된 ‘배터리 공유 스테이션(BSS)’에서는 전기 이륜차 라이더들이 30초 이내로 충전된 배터리로 교환할 수 있어, 충전을 위해 수십 분을 기다리지 않아도 된다. 앞으로 배달용 오토바이 등 다양한 분야에서 교환형 배터리 사용이 늘어날 것으로 보인다. < 소부장 기업 > 이번 인터배터리에는 배터리 제조 기업뿐 아니라 소재, 사용후 배터리 등 배터리 생태계에서 중요한 역할을 하는 기업들이 대거 참여했다. 포스코 그룹은 해외 광산 개발에 투자하는 동시에, 광물 가공-전구체-양극재·음극재 제조까지 투자영역을 확장하고 있다. 이번 전시회를 통해 각 단계에서의 핵심 공정을 소개하고 고성능 배터리에 들어가는 포스코케미칼의 양극재·음극재 기술도 공개한다. 에코프로는 고성능 배터리에 쓰이는 최첨단 양극재 제조기술을 소개한다. 충방전을 반복해도 형태의 변형이 적어 배터리 수명과 안정성이 극대화되는 양극재 신제품을 선보였다. LS MnM은 LS공동관에서 황산니켈, 황산코발트, 수산화 리튬 등 배터리 핵심 광물을 가공하는 기술을, 고려아연은 니켈 제련부터 황산니켈 가공, 전구체 제조와 관련된 기술을 소개한다. 성일하이텍, 민테크 등 사용후배터리 관련 기업들도 이번 전시회를 통해 배터리의 잔존수명 평가장비, 배터리 재사용 ESS, 배터리 리사이클링 등의 기술들을 전시·소개한다. 3. 장영진 1차관 메시지 산업부 장영진 1차관은 축사를 통해“역대 최대 규모의 전시회가 열린 가운데, 이번에는 16개국 100여 개의 해외 기업이 참여할 정도로 인터배터리가 명실상부한 글로벌 전시회로 자리매김하게 되었다.”며, “이는 글로벌 시장에서 K배터리의 압도적 위상을 보여주는 것.”이라고 이번 행사를 평가했다. 장 차관은“글로벌 시장의 치열한 각축전 속에 현재 위상을 유지하려면 정부와 민관이 힘을 모아 끊임없는 혁신과 기술개발로 초격차를 유지해야 한다.”고 강조하며, “우리 업계의 기술개발과 투자 노력들을 뒷받침하고자 앞으로 정부는 전폭적인 제도적 지원을 아끼지 않겠다.”고 말했다. “우선 국가전략기술로 지정된 배터리에 대해 투자 세액공제율이 대폭 상향될 수 있도록 추진하고, 업계의 수출·투자를 발목잡는 규제와 애로는 즉각 해소될 수 있도록 관계부처와 적극 협의해 나가겠다.”고 밝혔다. 장 차관은 “이번 행사의 성공을 발판삼아 앞으로 인터배터리 행사가 배터리 업계의 CES로 자리매김할 수 있기를 희망한다.”며 축사를 마무리했다.
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표준연, 양자·AI 연구 날개 달 스커미온 트랜지스터 개발# 2016년 알파고가 바둑을 둘 때 소모한 전력은 가정집 100가구의 하루 전력소모량과 맞먹고, 2021년 테슬라가 발표한 자율주행용 인공지능은 학습을 위한 서버 한 대의 전력소모량이 알파고의 10배를 넘는다. 에너지 위기의 시대, 초저전력·고성능을 특징으로 하는 스핀트로닉스 기술 혁명이 기다려지는 이유다. 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 스커미온을 제어하는 트랜지스터를 세계 최초로 구현했다. 초저전력 차세대 소자 개발에 쓰일 수 있는 핵심 기반기술로 양자·AI 연구에 활용이 기대된다. * 스커미온(Skymion)은 소용돌이 모양으로 배열된 스핀 구조체로, 수 나노미터까지 크기를 줄일 수 있으며 매우 작은 전력으로도 이동할 수 있어 차세대 스핀트로닉스(Spintronics) 소자 응용기술의 대표주자로 꼽힌다. 21세기 전자공학이 급격히 발전한 계기는 1947년 미국 벨 연구소의 트랜지스터 발명이었다. 트랜지스터가 전자공학에서 전류의 증폭기이자 스위치 역할을 하기 때문이다. 이 때문에 2009년 스커미온이 처음 발견된 후 많은 연구자들이 트랜지스터의 스커미온 버전 개발에 주력했지만 스커미온의 이동을 제어하는 핵심기술의 부재로 달성하지 못했다. 이번에 개발된 스커미온 트랜지스터는 자성체에서 나오는 스커미온의 이동을 전기적으로 제어하는 독자 기술을 바탕으로 해 일반 트랜지스터가 전류를 제어하듯이 스커미온을 흐르거나 멈추게 할 수 있다. 자성 스커미온의 움직임 조절은 스커미온 에너지를 결정하는 자기이방성(magnetic anisotrophy)의 제어가 관건이다. 기존 연구에서는 소자 내 산소의 움직임을 이용하는 방식을 시도했지만 자기이방성을 균일하게 제어하기 어려웠다. KRISS 양자스핀팀은 산화알루미늄 절연체 내부의 수소를 활용해 자기이방성을 균일하게 제어하는 핵심기술을 개발해, 그간 이론상으로만 제안됐던 스커미온 트랜지스터 소자를 세계 최초로 실험을 통해 구현하는 데 성공했다. 이번 성과는 2021년 KRISS가 개발한 스커미온의 생성·삭제·이동 기술에 이어 스커미온 소자 개발을 위한 또 다른 핵심 기반기술이다. 전자공학의 가장 중요한 소자 중 하나인 트랜지스터를 스커미온으로 구현함에 따라, 기존 전자소자에 비해 소비전력·안정성·속도 측면에서 대폭 유리한 뉴로모픽 소자, 로직 소자 등 스커미온 기반 소자들의 개발을 앞당길 전망이다. 황찬용 KRISS 양자기술연구소장은 “국내 대기업에서도 기존 실리콘 반도체의 한계 극복을 위해 스핀트로닉스를 이용한 차세대 반도체에 눈을 돌리고 있다”며 “앞으로도 스커미온 관련 기반기술을 추가로 개발해, 차세대 반도체 소자 및 양자기술에 응용할 수 있는 수준으로 발전시킬 예정”이라고 말했다. 양승모 선임연구원은 “트랜지스터가 20세기 디지털 혁명을 견인했다면, 스커미온 트랜지스터는 21세기 스핀트로닉스 기술 혁명의 단서가 될 것”이라며 기대감을 밝혔다. 한국연구재단 차세대지능형반도체기술개발사업, 중견연구자지원사업, 우수연구자교류지원사업의 지원을 받은 이번 연구는 KRISS 양자기술연구소 양자스핀팀과 건국대학교 박배호 교수팀, 부산대학교 박성균 교수팀, UNIST 한희성 박사가 공동으로 참여했다. 해당 성과는 작년 12월 세계적 학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials, IF: 32.086)에 권두삽화 논문(frontispiece)으로 게재됐다.
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[미국] 달라스 컬리지(Dallas College), ANAB로부터 3개의 산업 인정 견습 프로그램(IRAP)에 대한 인정 획득 부제미국 텍사스주 달라스 컬리지(Dallas College)는 ANSI 국가 인증 위원회(ANSINational Accreditation Board, ANAB)로부터 3개의 추가적인 산업 인정 견습 프로그램(Industry-Recognized Apprenticeship Programs, IRAP)에 대한 인정을 획득했다.3개의 산업 인정 견습 프로그램(IRAPs)은 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 기술자, 멸균 처리 기술자(Sterile Processing Technician), 의료 공급망 전문가(Health Care Supply Chain Professional) 등이다.IRAP는 의료 기관을 위해 현재 근로자의 보다 효과적인 교육 및 생산성 향상뿐 아니라 신규 인재 채용과 같은 서비스를 제공하고 있다.이를 위해 서비스가 부족한 사람들과 직업 전환 중인 사람들 간의 기술 격차를 좁혀 직업 경력을 업그레이드할 수 있는 고품질 업무 기반 학습 기회를 제공한다.이러한 노력의 결과 달라스 컬리지의 IRAP는 ANAB로부터 프로그램에 대한 인증을 획득하게 됐다. IRAP는 지역 및 국가 인재 공급망에서 고용 시장의 요구 충족뿐 아니라 견습생들에 대해 의료 분야에서 요구하는 직업 전선에서 완전하고 숙련되며 유능함을 보장한다.3가지 학습 프로그램은 모두 엄격한 현장 실습 교육과 기술, 강의실 학습을 결합해 초보자용 교육, 현재 인력진의 숙련도 향상 또는 재교육 등을 모두 제공한다.MRI 기술자 IRAP는 테슬라 MRI 기술 연구소 및 ARMRIT와 협력해 개발했다. 견습생들이 MRI 스캐너를 조작하고 병원, 클리닉, 영상센터, 기타 의료 시설에서 진단 이미지를 촬영할 수 있도록 교육받는다.미국 노동통계국(BLS)에 따르면 향후 10년간 매년 방사선 및 MRI 기술자는 2만800명이 필요하다. 이들의 평균 연봉은 $US 7만7360달러다.멸균처리기술자 IRAP는 의료멸균처리협회(Healthcare Sterile Processing Association, HSPA)와 협력해 개발됐다. 멸균처리기술자(중앙서비스기술자 또는 의료장비 준비자)는 의료용품을 멸균, 세척, 가공, 조립, 보관, 유통을 통해 감영 예방을 역할을 담당한다.견습생들은 병원과 클리닉에서 훈련을 받게 되며 CRCST(Certified Registered Central Service Technician) 시험을 준비하게 된다.의료 기술이 발달하고 수술이 증가함에 따라 멸균처리기술자의 수요도 늘어나고 있다. BLS의 통계에 따르면 댈러스, 포트워스, 알링턴 대도시 지역 멸균처리기술자의 평균 임금이 4만2190달러다.의료 공급망 전문가 IRAP는 공급망관리협회(Association for Supply Chain Management, ASCM)와 협력을 통해 개발됐다.병원, 클리닉, 장기 치료 조직과 같은 의료 시설에서 글로벌 공급망 문제를 해결하는 영향력이 큰 직업에서 일할 수 있도록 교육하고 있다.견습 교육을 성공적으로 이수한 견습생들은 CPIM(Certified Planning and Inventory Management), CSCP(Certified Supply Chain Professional) 자격 증명을 획득할 수 있다.ASCM에 따르면 2020년부터 2027년까지 전 세계 공급망 관리 시장이 11.2% 성장할 것으로 전망된다. 특히 공급망이 점점 더 글로벌화, 복잡화되면서 기술 교육의 필요성은 증대되고 있다.참고로 달라스 컬리지는 2021년 발표한 헬스케어 요리 서비스 분야, MRI 기술자, 멸균처리 기술자, 헬스케어 공급망 전문가 프로그램 외에도 2022년 말까지 의료보조, 의료 청구, 코딩 및 헬스케어 시설 관리 등의 3개 분야 IRAP에 대해 인증받을 계획이다.
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[인도] 표준국(BIS), 연말까지 전기자동차의 충전 표준 제출 예상인도 표준국(Bureau of Indian Standards, BIS)에 따르면 2022년 연말까지 전기자동차의 충전 표준이 제출될 것으로 예상된다.현재 국내 표준 초안 위원회와 일본 차데모 어소시에이션(CHAdeMO Association)이 표준을 개발하기 위해 협력하고 있기 때문이다.2개 조직에는 전기자동차를 제조하는 마힌드라 전기와 마루티 스즈키가 참여하고 있다. 전기자동차의 충전설비를 확산시키기 위해서는 표준을 개발하는 것이 중요하다.일본의 전기자동차 충전 표준을 담당하고 있는 CHAdeMO의 표준을 적용한다면 충전소 설치 비용을 3분의 2까지 줄일 수 있을 것으로 전망된다.현재 일본 CHAdeMO는 전기자동차를 제조하는 닛산자동차, 도요타자동차를 포함해 500개 업체가 참여하고 있다. 충전 시설이 부족한 동남아시아 국가들에 충전설비를 저렴하게 보급하기 위한 방안을 연구 중이다.지난 2~3년 동안 세계 각국 정부는 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 전기자동차 보급을 확대하고 있다. 하지만 충전설비가 충분하지 못한 것이 전기자동차 보급의 걸림돌로 작용하고 있다.세계 1위 전기자동차 제조업체인 미국 테슬라는 자체 충전설비를 보급하고 있다. 하지만 대부분의 전기자동차 제조업체들은 표준 충전설비를 보급하는 방안을 검토 중이다.인도 정부는 2030년까지 전체 신차 판매 중 전기자동차의 비율을 30%까지 끌어올릴 방침이다. 2021년 기준 전체 등록된 휘발유 및 디젤 차량 1831만2760대 중 1.7%만이 전기자동차이다.참고로 말레이시아 정부는 2025년까지 전기자동차 충전설비를 1000개까지 확충할 계획이다. 인도네시아,, 태국, 필리핀 등도 전기자동차 보급에 정책의 초점을 맞추고 있다.
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다이아몬드 양자센서로 자기장과 온도의 변화 동시에 감지한다한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)은 자기장과 온도를 정밀 측정할 수 있는 다이아몬드 양자센서를 개발했다고 밝혔다. 저온이나 자기 차폐 환경이 아닌 일상 환경에서도 동작하며, 자기장과 온도의 미세한 분포를 영상화할 수 있다는 점이 특징이다. 센서, 반도체, 2차 전지 등 국가 첨단 산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다. 스핀은 전자가 갖는 물리량이다. 이러한 스핀을 자석에 비유할 수 있는데 스핀이 위로 똑바로 서 있는 상태를 0, 거꾸로 뒤집혀진 상태를 1로 나타낸다. 양자 역학을 이용하면 스핀의 상태가 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 설명할 수 있는데 이를 양자스핀이라 한다. 질소는 다이아몬드에서 가장 흔하게 발견되는 불순물이다. 다이아몬드를 구성하는 원소의 대부분인 탄소가 제자리에 위치하지 못하는 경우가 발생할 떄, 이 빈자리와 질소가 서로 만나면 ‘질소-빈자리’결함이 생성된다. 순수한 다이아몬드 내부에 양자스핀을 갖고 있는 ‘질소-빈자리 결함’을 인위적으로 생성시키면, 다이아몬드는 양자센서의 역할을 하게 된다. ‘질소-빈자리 결함’의 양자스핀을 효과적으로 제어하면, 양자컴퓨팅에 필요한 연산을 하거나 미세한 외부 환경 변화를 감지할 수 있다. 고감도의 다이아몬드 양자센서 개발을 위해서는 다이아몬드의 물성이 가장 중요하다. 연구진은 이를 위해 다양한 조건에서 생성된 다이아몬드를 구매하여 직접 검증했고, 질소의 농도가 일정 수준 이하인 다이아몬드를 선별했다. 선별된 다이아몬드로부터 최적의 성능을 이끌어내기 위해 선행 연구 결과보다 개선된 광학, 마이크로파 기술을 도입했다. 이번에 개발된 다이아몬드 양자센서는 지구가 만들어내는 자기장의 약 백만분의 일인 수십 pT(피코테슬라)의 정밀도로 자기장을 측정할 수 있으며, 사람 체온의 약 백만분의 일인 수십 μK(마이크로켈빈)의 정밀도로 온도변화를 감지할 수 있다. 또한 연구진이 새롭게 개발한 다중센싱 기술을 추가로 사용하면, 하나의 센서로부터 자기장과 온도의 변화를 동시에 감지할 수 있다. 이번 성과는 자기장과 온도의 변화가 복합적으로 일어나는 대상의 정밀 진단이 필요할 경우, 매우 유용하게 사용될 수 있다. 반도체 소자 또는 리튬이온 전지가 대표적 예다. 전자나 이온이 이동하면 자기장과 함께 열이 발생하게 된다. 외부에서 보이지 않는 배터리 분리막의 손상이나 그로 인한 발열을 조기에 감지할 경우, 대형 사고의 발생을 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 연구의 핵심 기술인 센서는 KRISS 양자자기이미징팀을 주축으로 개발됐으며, 나노포토닉스 분석은 한양대학교 이광걸 교수 연구팀, 이론 분석은 미국 메릴랜드 대학 ATC(Quantum Technology Center) 연구팀과의 협업으로 진행됐다. KRISS 양자자기이미징팀 심정현 책임연구원은 “이번 연구를 통해 달성된 다이아몬드 양자센서의 정밀도는 세계적 수준에 근접한 결과”라며, “실용화 목적에 적합한 소형 다이아몬드 양자센서 개발은 후속 연구를 통해 진행할 계획”이라고 말했다. KRISS 기관고유사업, 정보통신기획평가원 양자센서핵심기술개발사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 저명한 물리학 학술지인 Physical Review Applied에 지난 1월 게재됐다.