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우주시대 속에서 표준의 중요성국제표준화기구(이하 ISO)에 따르면, 오늘날 약 7500개의 위성이 2,000km 이하의 고도에서 작동되고 있는데 이는 지구 저궤도(LEO)의 상한선이다. 그 중 3분의 1 이상이 지난 2년 동안 발사됐다. 스페이스X와 아마존과 같은 민간 회사 일으킬 발사는 LEO에 있는 인공위성의 수를 45,000개 이상 증가시킬 것이라고 한다. 하지만 위성은 극히 일부이며 궤도 잔해 또는 우주 쓰레기는 더욱 심각한 문제이다. NASA에 따르면 버려진 발사체들이나 오래된 우주선의 일부들, 도구, 버려진 쓰레기 봉지에 이르기까지 테니스 공보다 큰 크기의 27,000개의 궤도 잔해들을 추적하고 있다. 대리석보다 큰 100만 개의 파편과 1mm에서 1cm 사이 크기의 3억 3천만 개의 파편 또한 발견되었다고 한다. 이 모든 물체는 7km/s로 움직여 아주 작은 파편도 상당한 피해를 줄 수 있다. 충돌이나 폭발이 일어난다면 더 큰 문제가 생긴다. 이러한 문제는 운영 위성에도 피해를 끼칠 수 있다. 우주 경쟁이 한창이던 1978년에 NASA의 과학자인 도널드 케슬러(Donald Kessler)는 LEO에 있는 물체의 수가 티핑 포인트에 도달하면 충돌로 인해 생성된 파편이 추가 충돌의 연쇄 반응을 시작할 수 있다고 경고했다. 이는 결국 지구를 둘러싼 파편 구름을 만들어 그 지역을 사용할 수도 지나갈 수도 없게 만들 것이라고 주장했다. 지난 해, G7 국가들은 점점 증가하는 우주 잔해 문제를 다루기로 약속했다. 정상들은 공동성명에서 “지속 가능한 우주 운영과 관련된 공통의 표준, 모범 사례, 지침의 개발의 중요성을 인식하고 있다”며 ISO를 포함한 단체들이 “미래 세대를 위한 우주 환경 보존”을 도울 것을 요구했다. 항공기와 우주 차량에 초점을 맞춘 기술 위원회 ISO/TC 20에 의해 수행되고 있는 작업은 두 가지 주요 방식으로 기여한다. 첫째, 궤도로 진입하는 파편의 양을 줄이고 둘째, 지구 근방 공간의 혼잡 증가로 인한 위험을 완화한다. ISO 24113은 전자에 초점을 맞추고 있다. 본 표준은 유효 수명 동안과 그 이후에 가능한 한 적은 잔해를 남기도록 지구 근처 궤도로 발사되거나 통과하는 모든 우주선 및 발사체의 설계와 운용에 대한 요건을 규정한다. 예를 들어, 위성의 원료가 떨어지면 이는 또 다른 큰 잔해 덩어리가 되기 때문에 ISO 24113은 위성 설계자가 제조업체가 이를 고려할 것을 요구한다. 수명이 다했을 때 연료를 재급유하거나 궤도에서 제거하여 대기 상층부에서 안전하게 연소할 수 있는 위성을 구축하도록 한다. 충돌 위험을 줄이는 데 표준은 중요한 역할을 한다. 세계의 우주 기관들뿐만 아니라, 12개 이상의 나라들이 성공적으로 인공위성을 발사했고 점점 더 많은 수의 민간 기업들도 발사하고 있다. 우주선 간의 충돌 위험을 최소화하고, LEO를 통과하거나 통과하는 로켓의 안전한 통과를 보장하기 위해서는 표준화된 통신 프로토콜이 필수적이다. ISO 26900은 우주선 운영자들이 서로 빠르고 명확하게 의사소통하기 위해 사용할 수 있는 메시지 형식을 명시한다. 비행 전 계획을 공유하거나 다른 운영자에게 적시에 잠재적 충돌에 대해 경고하여 우주선을 조종할 수 있게 한다. ISO에 따르면 작년에 전 세계적으로 145회의 궤도 발사가 일어났다. 지구와 가까운 우주는 국가와 기업의 상업적, 과학적, 군사적 이익에 더욱 중요해진다. 혼잡도와 위험성이 증가하는 이러한 상황에서도 표준은 모두가 안전하게 운영되는데 필요한 공간을 확보할 수 있게 한다.
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BSI, 전기자동차 공공충전소 접근성 확보를 위한 새로운 표준 협의 개시영국표준협회(이하 BSI)에 따르면 전기 자동차의 접근 가능한 충전을 위한 새로운 BSI 표준의 초안은 5월 4일까지 공개된다. BSI는 영국 국가 표준 기구로서 여러 이해관계자들의 의견을 온라인을 통해 접수받고 있다. 2030년까지 새로운 휘발유 및 디젤 자동차의 판매를 단계적으로 중단하겠다는 영국 정부의 약속은 전기 자동차 사용 증가로 이어지고 있으며, 이는 새롭고 중요한 전기 자동차 충전 인프라 네트워크를 필요로 한다. 충전소는 모든 소비자가 이용할 수 있도록 포괄적으로 설계되는 것이 필수적이다. PAS 1899:2022: 전기 자동차 –접근 가능한 충전- 사양은 국제적으로 최초의 표준으로서 모든 잠재적인 사용자와 보행자에게 모든 플러그인 차량에 대한 접근 가능한 공공 충전을 제공하기 위한 요구 사항을 규정한다. 장애인과 노인, 학습 장애 또는 다양한 신경 질환이 있는 사람들을 포함한 모든 사람을 위한 포괄적인 충전 환경을 조성하고자 한다. 본 표준은 보다 향상된 접근성을 위해 충전점 높이, 간격, 무게 장비, 지면 유형, 개별 주차 공간에 대한 충전 장치의 배치, 조명, 사용된 색상, 통신에 사용되는 언어 등 다양한 고려사항을 다루고 있다. BSI의 운송 및 이동성 표준 책임자인 Nich Fleming은 “EV 사용자는 다양한 요구 사항을 가지고 있으며 이 PAS는 사용자 경험을 개선하고 모든 사람이 공공 EV 충전 네트워크에 접근할 수 있도록 도움을 줄 수 있다”며, “EV 충전 네트워크의 접근성을 개선하면 2050년까지 넷제로(Net-Zero)를 달성하려는 경우 영국 운송 부문의 탈탄소화에서 중요한 단계인 EV 채택을 더욱 촉진하는데 도움이 될 것이다”라고 말했다. PAS 1899:2022: 전기 자동차 –접근 가능한 충전- 사양은 2022년 여름에 출판될 예정이다.
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[김학선 박사의 표준살롱] 내 안의 온도를 모르는 체온계란..“내 안의 온도도 버거울 때가 있다”라는 어느 시인의 멋진 글이 생각난다. 내 안의 체온도 버거우니 혹시 상대방의 뜨거운 온도는 어쩌지 하는 생각이 잠깐이나마 나의 뇌리를 스쳐 지나간다. 필자는 전 세계적인 감염병인 코로나 19를 늘 두려워하면서 코로나에 걸리지 않는 “나에게 딱 좋은 체온”은 없을까 하는 망상에 빠지곤 한다. 매일매일 우리 주변에서 마주하는 각종의 체온계들, 비접촉 적외선 온도 측정기, 비대면 발열체크기, 자동 온도계, 비접촉형 체온계 등등 종류도 다양하다. 필자는 얼마 전 두 가지 충격적인 소식을 들었다. 하나는 중국산 미인증 체온계 수입업자가 검거되었다는 소식과 우리 주변에서 체온을 측정하던 체온계 중에 인증되지 않는 부정확한 제품이 많다는 사실이다. 만약 그렇다면 서로간에 체온을 모른 체 업소를 출입한다면 코로나 19의 방역체계는 기초적인 것부터 허술하지 않은가? 거의 중증환자가 되거나 이마에 코로나 환자만큼의 열이 나타나야 종국적으로 확인되는 것인가? 너무나 현실에 부합되지 못하는 낙후적인 일들이라고 생각한다. 정말로 어느 시인의 시처럼 “따뜻하고”, “끈끈한” 사이(?)를 만들기 위해 인증받지 않은 체온계를 사용하는 것이 아닌지 모를 노릇이다. 현재 위중한 코로나 19의 방역을 위하여 천문학적인 예산을 집행하고 있다는데 이러한 노력을 한순간에 무너뜨릴 수 있는 중차대한 사건이다. 그런데 코로나19 감염예방의 가장 기초적인 사람의 체온을 재는 것이 각기 다른 체온계에 따라 높을 수도 있고 낮을 수도 있다면 어느 기준으로 조치해야 할까 하는 심각한 의문이 든다, 아직도 코로나 19는 갈 길이 멀다. 하루속히 믿을 수 없는 부실한 체온계를 모두 회수, 폐기 조치하고 정상적인 제품으로 체온측정을 해야 한다. 우리는 가끔 가장 기초적이고 중요한 일인데도 불구하고 잦은 타성으로 무심코 지나칠 때가 있다. 바로 방심할 때이다.
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KRISS-(주)ICH 간 대형 기술이전 계약 체결▲ KRISS 박현민 원장(사진 좌측)과 ㈜ICH 김영훈 대표이사가 기념촬영을 하고 있다. / 사진제공=한국표준과학연구원(KRISS) KRISS-(주)ICH 간의 대형 기술이전 협약식이 지난 5일 행정동에서 개최됐다. KRISS에서 박현민 원장, 박연규 성과확산부장, 홍영표 책임연구원 등이 참석했으며, ㈜ICH에서는 김영훈 대표이사, 김정률 연구개발본부장 등이 참석했다. 이번에 기술이전 계약을 체결한 유연박막형 중계기/기지국 및 모빌리티용 5G 주파수 필터 설계 기술은 통신사 간 주파수 간섭을 개선하고, 세계 최고 수준의 5G 통신품질을 구현하는 데 도움될 것으로 전망된다. KRISS 융합연구팀이 설계한 5G 주파수 필터 구조는 인공지능을 기반으로 5G 통신시스템에 최적화된 성능을 가진다. 이를 바탕으로 제작된 필터는 외산 제품보다 성능이 뛰어나고, 가격이 저렴해 산업 현장에 즉시 투입 가능하다. ▲ 5G 안테나(사진 왼쪽)와 인공지능을 기반으로 설계한 5G 주파수 필터(메타표면 필터) 개념도 특히 해당 기술은 KRISS의 서로 다른 본부/소에서 의기투합하여 융합연구팀을 결성, 자발적으로 시작한 연구이다. ‘AI 팀제 기반 융합연구 제안’에 최우수 연구과제로 선정되는 등 융합연구의 좋은 사례로 2021년 3월에 언론보도 된 바 있다. ㈜ICH는 Patterned 필름형 첨단·회로소재 전문기업으로, 지난 2012년에 설립됐다. 주요제품으로는 필름형 박막 안테나(MFA), 전자파 차폐(EMI) 가스켓, IT소재용 점착 테이프 등이 있다. KRISS 박현민 원장은 “5G, 6G 기술은 미래 모든 산업영역에서 중요한 역할을 할 것”이라며, “KRISS는 축적된 기술과 경험을 바탕으로 양 기관의 협력에 지원을 아끼지 않겠다”고 말했다. ㈜ICH 김영훈 대표이사는 “원천기술은 다른 선진국에 비해 우리나라가 부족한 것이 사실”이라며, “이해당사자들이 실질적으로 필요로 하는 기술을 만드는 것이 목표이며, 이를 위해 KRISS와 적극적으로 협력하여 노력하겠다”고 말했다. ▲KRISS 융합연구팀 (사진 왼쪽부터 첨단측정장비연구소 윤달재 선임연구원, 물리표준본부 황인준 선임연구원, 소재융합측정연구소 이인호 책임연구원, 물리표준본부 홍영표 책임연구원)
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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.