트렌드 2020.07.31

플렉시블 디스플레이에서 전기자동차까지! 4차 산업혁명 시대에 주목받는 ‘전고체 배터리’

2019년 삼성전자는 세계 최초의 접는 스마트폰 ‘갤럭시 폴드’를 출시해 전세계 소비자의 이목을 집중시켰다. 이 스마트폰은 화면을 접어서 쓴다는 점 때문에 역사에 중요한 획을 그었다. 디스플레이를 접어서 사용하는 것은 대중에게는 영화 속에서나 가능한 일이거나 미래의 일처럼 느껴졌기 때문이다. 화면이 접히는 스마트폰은 스마트폰 역사에서 혁신적인 변화지만, 사실 접는 것은 과도기적인 단계라고 할 수 있다. 궁극적인 목표는 자유자재로 휘거나 둘둘 마는 것이기 때문이다. 스마트폰을 접는 건 디스플레이와 기기의 일부만 휘게 만들면 되는 일이지만 어느 부위나 자유롭게 구부릴 수 있게 하려면 디스플레이 전부, 그리고 회로와 배터리까지 모두 휘어지게 만들어야 하는데 여간 어려운 일이 아니다. 특히 현재 모든 스마트폰이 사용하는 리튬이온배터리는 폭발 등의 위험 때문에 휘어지게 만들 수 없다. 결국 새로운 배터리 개발이 필요한데, ‘전고체 배터리’가 그 대안으로 떠오르고 있다.   전고체 배터리란? ▲리튬이온 배터리 VS 전고체 배터리 비교 (출처: 삼성SDI) 전고체 배터리는 쉽게 말해 전부 고체로 이뤄진 배터리를 말한다. 전부 고체여서 일부분이 액체인 리튬이온 배터리보다 자유롭게 모양을 만들 수 있고 휘어지게도 만들 수 있다. 애초에 배터리를 전부 고체로 만들면 되지 않느냐고 생각할 수 있지만 ‘일부 액체’에서 ‘전부 고체’로 가는 기술적인 장벽이 크기 때문에 지금까지는 전고체 배터리를 상용화하지 못했다. 전부 고체라는 말의 의미를 이해하려면 먼저 배터리의 원리를 알아야 한다. 배터리는 기본적으로 물질이 가지고 있는 산화 환원 경향 차이를 이용해 전류를 흘려보내는 장치로,…
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트렌드 2020.07.29

우리 대신 맛보는 기술! ‘전자혀’

조선 시대 임금이 먹던 음식을 수라라고 한다. 잘 차려진 밥상을 보고 ‘수라상 같다’라고 하는 말이 여기서 나왔다. 좋은 재료를 써서 숙련된 주방 상궁이 만들지만, 임금이 바로 먹지는 못한다. 기미 상궁이 은수저로 먼저 맛보고, 독이 있는지 아닌지 판단한 다음에야 먹을 수 있다. 21세기에 사는 우리는, 어쩌면 모두 임금님 자리에 앉을 수 있을지도 모른다. 우리 대신 먼저 맛을 봐줄, 전자 혀가 있기 때문이다.   인공 세포막을 통해 다섯 가지 기본 맛을 판별해내는 센서 ‘전자혀’ 전자혀는 맛을 측정하고 수치화해서 비교/평가하는 기기다. 우리가 혀에 있는 1만여 개의 미뢰를 통해 맛을 느끼는 것처럼, 전자혀는 미각 센서를 통해 맛을 느낀다. 우리 혀가 느끼는 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛, 감칠맛을 센서를 통해 감지해, 숫자로 바꾼다. 쉬워 보이지만 아직 제대로 구현되진 못했다. 당도계나 염도계처럼 특정 성분량을 재는 기기는 있지만, 사람 같은 전자혀는 아직 나오지 않았다. 시/촉/청각 기술과는 다르게, 미각은 후각과 함께 천천히 발전하고 있는 감각 기술이다. 왜 그럴까? 분명히 혀는 다섯 가지 맛을 느끼지만, 우리 뇌에서 느끼는 맛은 종합 예술에 가깝다. 재료, 냄새, 씹히는 느낌, 먹는 순간의 분위기 등이 모두 조합된 결과다. 특히 후각이 중요한 역할을 한다. 맛을 내는 물질도 수도 없이 많다. 심지어 어떤 맛은 미뢰에서 느끼지도 않는다. 매운맛은 통각으로 분류되고, 떫은맛은 혀의 상태에서 비롯된다. 이 모든 게 어떻게…
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동물의 우수한 특성을 닮다! 진화하는 생체모방 기술, '동물형 생체모방 로봇'
트렌드 2020.07.17

동물의 우수한 특성을 닮다! 진화하는 생체모방 기술, ‘동물형 생체모방 로봇’

인류는 자연을 닮은 기술을 끊임없이 연구해왔다. 원시인들이 사용했던 창이나 칼 등의 무기는 날카로운 발톱과 이빨을 가진 맹수들에게 영감을 얻은 것이다. 고대 그리스인들은 물고기의 날카로운 등뼈를 보고 톱을 만들었다. 거미가 먹이를 포획하는 모습을 보고 거미줄을 지혈하는 데 사용하기도 했다. 왜 인간은 자연을 닮은 기술을 연구할까? 답은 바로 ‘생존경쟁에서 살아남은 생물체들이 지닌 우수한 특성’ 때문이다. 인류는 각기 생물들이 척박한 자연환경 속에서 생존할 수 있었던 특징을 연구함으로써 인간에게는 없는 부분을 보완할 수 있게 됐다.   동물의 우수한 특성을 닮은 생체모방 로봇 ‘생체모방(Biomimetics)’이란 다양한 생물의 특성이나 구조 등을 모사한 기술을 뜻한다. 생명을 뜻하는 ‘바이오(Bio)’와 모사, 모방을 의미하는 ‘미메틱(mimetic)’라는 단어를 합성한 용어다. 최근 과학계에서는 로봇에 생체모방 기술을 적용하는 연구가 활발하다.  ‘생체모방 로봇(Biomimetric Robot)’은 인간이 가지고 있지 않는 자연의 생존력과 효율성, 장점 등을 로봇으로 구현한 것이다. 생체모방 로봇에는 동물들이 오랜 시간 축적해온 자신만의 ‘생존 비법’이 담겨있다고 할 수 있다. 생체모방 동물 로봇에 대표적인 동물은 바로 ‘뱀’이다. 뱀은 생체모방 로봇에 기본이 되는 동물이다. 물속을 자유롭게 이동하는 수륙양용 로봇이나 팔 형태의 로봇(robot arm) 등 뱀의 이동성을 모방한 뱀 로봇은 다양하다. 뱀 로봇은 갈라진 틈이나 좁은 길, 울퉁불퉁한 표면을 쉽게 이동할 수 있어 구조 대원이 진입하기 어려운 붕괴된 건물 안이나 파열된 상하수도 배관 등 재해 현장에서 활용할 수 있다. 멕시코시티에서는 지난 2017년 지진 구조 현장에 뱀 로봇을 투입하기도 했다. ▲왕 뱀의…
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트렌드 2020.06.16

균열이나 손상된 기능을 스스로 회복한다! ‘자가 치유 고분자’ 화학 신소재

1991년에 개봉한 영화 ‘터미네이터 2’를 본 사람이라면 주인공을 암살하기 위해 미래에서 온 로봇과의 마지막 대결 장면을 기억할 것이다. 아무리 총에 맞아도 곧바로 치유되는 무시무시한 로봇을 가까스로 물리치는 해당 장면은 영화의 하이라이트였다. 특히 불사조 같은 악당 로봇 T-1000은 이후 시리즈에도 모습을 바꿔 계속 등장할 만큼 관객들의 뇌리에 깊은 인상을 남겼다. ▲로봇의 자가 치유 능력을 보여준 ‘터미네이터 2’의 T-1000 (출처: 트라이스타픽처스) 영화가 과학자들에게 영감을 준 것일까. T-1000의 ‘자가 치유’ 개념은 과학자들의 연구에도 영향을 미쳤다. 2000년대부터 자가 치유 물질이 속속 개발되기 시작한 것이다. 자가 치유 물질은 말 그대로 균열이나 손상된 기능을 스스로 치료하는 물질을 말한다. 처음에는 고분자 화합물 중심으로 개발되더니, 최근에는 세균을 이용해 스스로 콘크리트의 균열을 메우는 바이오 콘크리트까지 개발되고 있다.   회복 캡슐에서 회복 기능 탑재한 고분자까지 ▲자가 치유 플라스틱 (출처: whitegroup.beckman.illinois.edu) 초창기 개발된 자가 치유 고분자 물질은 ‘마이크로캡슐’을 이용하는 경우가 많았다. 2001년 스콧 화이트 미국 일리노이주립대 항공우주공학과 교수팀이 처음 개발한 방식이다. 액체 화합물을 머리카락 굵기 정도로 작은 다량의 캡슐에 넣고, 이를 다시 플라스틱과 섞어 굳힌 형태다. 플라스틱에 균열이 생기면 캡슐에서 화합물이 새어 나와 빈틈을 메운다. 당시로선 획기적인 발명이었지만 캡슐이 일회용이라 똑같은 부위에 균열이 생기면 속수무책이라는 단점이 있었다. 그래서 최근에는 물체에 자가 치유 물질을 공급하는 통로를 만들어 계속 ‘리필’해주는 방식이 도입됐다. ▲ 자가치유 소재를 자르고 다시 붙인 60초 후,…
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트렌드 2020.06.11

120Km 배송? 30분이면 충분! 장거리, 고속 배송이 가능한 차세대 드론

최근 정부는 오는 2025년부터 서울과 인천공항 등 수도권 지역을 이동할 때 하늘길을 날아다닐 수 있는 ‘드론 택시’ 서비스를 시작하겠다고 발표했다. 정부는 드론 택시 서비스가 본격적으로 시작되면 교통 정체로 인한 이동 효율성 저하와 물류 운송 등 사회적 비용을 70%까지 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 놀라운 점은 드론 택시처럼 사람이 드론에 탑승해서 이동을 한다는 것이 불과 얼마 전까지만 해도 먼 미래 같아 보였다는 점이다. 사람을 태울 수 있을 만큼 크고 안전한 드론이 개발되지 못했다는 점이 첫 번째 이유이고, 물건을 배송하더라도 반드시 드론을 활용해야만 할 필요가 없다는 점이 두 번째 이유다. 그랬던 드론의 위상이 코로나19 사태로 인해 크게 주목받고 있다. 전염병 유행으로 인해 격리되는 가정이나 지역이 늘어나고 있고, 사회적 거리두기로 인해 비대면 접촉이 우선시 되면서 드론이 배송 시스템으로 각광받게 된 것이다.   이에 따라 현재 운행 중인 중소형 드론과는 비교할 수 없을 정도로 크고, 멀리 비행할 수 있는 형태의 드론에 대한 관심도 높아지고 있다. 특히 세계적 물류 운송 업체인 UPS는 독일 드론 개발 전문 스타트업인 독일의 ‘윙콥터(Wingcopter)’ 와의 제휴를 통해 새로운 형태의 운송 및 배송 전문 드론을 개발하고 있어 주목을 끌고 있다.   코로나19 사태로 인해 주목받는 드론 산업 ▲아프리카 르완다, 가나 등 에서 의약품 드론 배송 서비스를 제공하는 ‘집라인’ (출처: 집라인) 미국에서는 코로나 바이러스 감염으로 격리 중인 사람들을 위해 드론을 이용하여 다양한 생필품 및 약품을 전달하면서 호평을 받은 바 있다. 대표적으로는 미국…
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트렌드 2020.06.04

SF영화 속 회의가 현실로?! 떨어져 있어도 함께 하는 ‘텔레프레전스’ 기술

영화 ‘어벤져스: 엔드게임’을 보면, 홀로그램 화상 통화를 하는 장면이 나온다. 타노스가 손가락을 튕겨 전 우주 생명체의 절반을 사라지게 한 날로부터 5년 뒤, 캡틴 마블이 수천개의 행성에 일어난 일을 처리하느라 너무 바쁘다고 말하는 장면이다. 가디언즈 오브 갤럭시의 멤버인 로켓과 마치 바로 옆에 있는 듯 티격태격하다 사라진다. 이처럼, 멀리 떨어져 있어도 지금 눈앞에 있는 듯 느껴지게 해주는 기술이, 바로 텔레프레전스(Telepresence)다. 1980년 MIT 인공지능 연구소의 설립자 마빈 민스키가 만든 말로, 원래는 원격으로 로봇을  조작한다는 아이디어에 붙인 이름이다. 당시 스리마일 섬에서 일어난 원자력 발전소 사고를 보면서, 1948년 출간된 로버트 A. 하인라인의 소설 ‘왈도(Waldo)’나온 원격 조작 인공손을 떠올렸다고 한다. ‘나’는 침대 위에 누워있지만, ‘내 손’은 공장에서 일하는 기술을. 게다가 그런 기술은, 미 해군 원격 조종 심해 탐사 프로젝트 등으로 이미 연구되고 있었다. ▲영화 <킹스맨, 시크릿 에이전트>의 텔레프레전스 기술을 활용한 회의 장면 (출처: 20세기 폭스 코리아) 십여 년 뒤, 텔레프레전스는 커뮤니케이션 기술에 대한 아이디어로 진화한다. 당시 성장하고 있던 컴퓨터와 인터넷 기술 덕분이다. ‘나’와 ‘로봇’은 떨어져 있지만, 같이 있는 것처럼 조작할 수 있다는 개념이, ‘나’와 ‘너’는 떨어져 있지만 같이 있는 것처럼 소통할 수 있다는 개념까지 포함하게 된 것이다. 화상 통화라는 개념은 19세기 후반부터 등장했고, 1970년대부터 상용화되긴 했지만 비싸써 별로 사용되지 않았다. 디지털 기술은 실시간 영상 통화를 표준화시키고 저렴하게 만들어, 널리 쓰일 기반을 만들었다. 1990년부터 94년까지 수행된 ‘온타리오 텔레프레전스 프로젝트’는, 이런 영상 기반 커뮤니케이션 기술로 어떻게 일할 수 있는지를 점검했던 프로젝트였다. 1993년 설립된 텔레슈트(TeleSuite)는…
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트렌드 2020.05.08

5G시대의 핵심기술! ‘빔포밍’

코로나19 대유행은 우리 사회가 많은 것을 깨닫는 계기가 됐다. 그중 하나는, 아직도 인터넷 인프라가 부족하다는 사실이다. 물론 우리는 세계 최고의 IT 강국 중 하나다. 다른 많은 나라와는 다르게, 사회적 거리 두기 기간 동안 늘어난 인터넷 사용을 충분히 소화할 수 있었다. 그렇지만 갑자기 전면적으로 시작된 원격교육과 재택근무를 충분히 지원하지 못한 것도 사실이다. 5G 시대가 본격적으로 시작되면 이런 고민은 사라진다. 5G 네트워크가 가지는 초저지연, 초고속, 초연결성이란 특징은 ‘랜선 라이프’를 살기 위한 좋은 환경을 제공해주기 때문이다. 5G 시대를 열기 위해선 어떤 기술이 필요할까? 여러 가지가 있지만, 핵심은 밀리미터파, 매시브 MIMO, 스몰셀, 빔포밍 등과 같은 통신기술에 있다. 밀리미터파는 초고속 통신을 위해 필요하고, 스몰셀은 밀리미터파의 단점인 짧은 커버리지를 보완하기 위해 설치하는 소형 기지국이다. 매시브 MIMO(Massive Multiple Input Multiple Output)는 기지국과 단말기에서 수십 개 이상의 안테나를 사용해, 데이터 전송량을 늘리는 기술이다. 마지막으로 이 MIMO를 이용해 여러 방향으로 퍼지는 전파를 특정 방향으로 집중적으로 쏘는 기술이, 오늘 이야기할 빔포밍이다.   빔포밍이란 무엇인가? 왜 빔포밍이 핵심 기술일까? 먼저 뜻을 살펴보자. 빔포밍(Beamforming)은 단어 그대로 Beam과 Forming이 합쳐진 말이다. 레이저빔처럼 뭔가가 직선으로 길게 뻗어나간 모습을 빔이라 부른다. 포밍은 특정한 모습으로 뭔가의 형태를 잡아주는 일이다. 따라서 빔포밍이란 말은, 통신 주파수를 빔 모양으로 만들어준다는 것을 의미한다. 처음으로 이 기술을 시연한 사람은 1909년 노벨 물리학상 수상자이자 브라운관을 만든 독일 물리학자, 칼 페르디난트 브라운이다. 1905년, 3개의 안테나를 이용한 위상 배열 안테나를 만들어서, 원하는 방향으로 전파를 쏠 수 있다는 걸 보여줬다. 이후 빔포밍 기술은, 2차 세계 대전…
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트렌드 2020.04.28

불가능을 가능으로 연결해 주는 차세대 인터페이스 기술

인터페이스(interface)란 어떠한 목적을 위해 사용자인 인간과 컴퓨터 사이의 원활한 연결을 위한 것들을 일컫는다. 그중 사용자 인터페이스(UI)가 대표적인데, 사물인터넷의 발전과 더불어 각종 첨단 서비스 실행을 위한 기반으로 UI(UserInterface)의 중요성이 날로 증대되고 있다. 오늘은 사용자 인터페이스의 변천사와 차세대 인터페이스 기술을 소개하고자 한다.   사용자 인터페이스의 변천사! :CUI →GUI→NUI ▲CUI – Command Prompt 시동 화면 (출처: Microsoft) 컴퓨터가 스스로 인간과 같은 대화 혹은 커뮤니케이션을 할 수 없기 때문에 등장한 UI(User Interface). UI의 방식으로는 CUI, GUI, NUI로 구분된다. CUI(Character User Interface)는 UI 중 가장 시초로 들 수 있는데 검은색 화면에 텍스트로 명령어를 입력해서 컴퓨터를 조작하는 방식이다. 키보드로 글자를 치고 원하는 프로그램을 실행하는 방식이기 때문에 CUI에서 마우스는 사실상 필요 없는 장치이다. 명령어를 외워 직접 입력해야 하는 번거로움이 있지만 당시에는 컴퓨터와 대화하는 유일한 방법으로 사용되었다. 대표적인 CUI 방식의 운영체제로는 유닉스(UNIX)의 셀, DOS(disk operating system)의 명령 프롬프트가 있다.   ▲GUI – Microsoft사의 windows10 운영 체제 (출처: https://www.minitool.com/lib/graphical-user-interface.html) CUI에서 발전된 단계인 GUI(Graphic user interface)는 사용자가 편리하게 사용할 수 있도록 입출력 등의 기능을 알기 쉬운 아이콘 등의 그래픽으로 나타낸 것이다. 이때부터 키보드와 함께 마우스도 사용 가능하도록 인터페이스가 바뀌기 시작했다. GUI의 동작은 일반적으로 그래픽 요소의 직접 조작을 통해 수행되는데, 마우스 등을 이용해 화면에 있는 메뉴를 선택하는 작업이 그 예이다. 우리에게 친숙한 Windows와 애플사의 MAC 운영 체제들이 그래픽 사용자 인터페이스를 지원한다. 요즘 스마트폰에 적용되는 터치 화면도 GUI라고 말할 수 있다. 다음으로 NUI(Natural User Interface)은 자연스러운 상호작용에 의한 사용자 인터페이스로 마우스나 키보드 등 별도의 장치 없이 사람의 감각이나 행동, 인지능력을 통해 자연스럽게 디지털 기기를 제어하는 환경을 말한다. 기존의 마우스나 키보드처럼 사용자가 결정해서 선택하지 않아도 사용자의…
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트렌드 2020.04.22

원하는 정보만 수집한다! 크롤링과 빅데이터 분석 활용

  빅데이터 분석의 사회적 필요성 현대사회에서의 빅데이터에 대한 지속적인 관심과 실험적인 시도들은 다변화된 현대 사회를 보다 정교하게 예측하고 효율적으로 작동하도록 정보를 제공하며, 개인화된 사회 구성원들에게 적합한 정보를 제공하고 관리하려는 목적에 기인한다. 실례로, 민간영역에서는 신용카드 이용 내역에 관한 정보부터 소셜미디어의 웹 데이터 등을 토대로 고객선호도를 분석하고, 고객의 구매 패턴과 실구매 트렌드를 파악해 개인 고객 수요에 맞는 맞춤형 정보 제공 등 마케팅에 적극 활용하고 있다. 본 기고에서는 크롤링과 스크랩핑 그리고 이와 연관된 용어의 정의를 알아보고, 크롤링 후 모집된 데이터를 어떠한 방식으로 분석하여 결과와 분석 함의를 도출 할 수 있을지 논하고자 한다.   크롤링이란 무엇일까? 스크랩핑(혹은 웹 스크랩핑)은 인터넷에서 존재하는 데이터를 컴퓨터 프로그램을 통하여 자동화된 방법으로 웹에서 데이터를 수집하는 모든 작업을 말한다. 크롤링은 많은 사람들이 스크랩핑과 혼용하여 사용하고 있지만, 사실은 그 의미가 상이한 용어다. 크롤링은 데이터를 수집하고 분류하는 것을 의미하며, 주로 인터넷 상의 웹페이지(html, 문서 등)를 수집해서 분류하고 저장하는 것을 뜻한다. 엄밀히 말해, 크롤링은 데이터의 수집 보다는 여러 웹페이지를 돌아다닌다는 뜻이 강하며, 데이터가 어디에 저장되어 있는지 위치에 대한 분류 작업이 크롤링의 주요 목적이라 할 수 있다. 파싱은 프로그램 언어를 문법에 맞게 분석해 내는 것인데, 어떤 웹페이지의 데이터를 사용자가 원하는 형식, 즉 일정한 패턴으로 추출해 어떠한 정보를 만들어 내는 것을 의미한다. 어느 위치에 저장된 데이터에 접근을 했다면, 이 데이터를 원하는 형태로 가공하는 작업이 주요 목적이라고 생각하면 된다. 종합하여, 언급한 각각의 작업을 수행하는 프로그램을 크롤러(crawler), 파서(parser), 스크래퍼(scraper) 등으로 부른다. 여러 자료를 보면 크롤링, 스크랩핑 그리고 파싱은 인터넷에서 프로그램을 이용해 자료를 추출하는 작업을 의미하며, 종종 혼용해서 쓰는 경우가…
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트렌드 2020.04.08

다양하게 활용되는 후각 센서! ‘전자코’

후각은 인간의 감각 중 가장 오래된 감각이다. 시각과 청각, 촉각보다도 먼저 가졌다. 그 탓일까? 사람은 무엇보다 후각으로 먼저 상황을 파악한다. 화재 현장을 떠올려보자. 냄새를 맡고 ‘뭐가 타나?’하고 생각하지, 불이 난 걸 보고 냄새를 맡지 않는다. 안타깝지만 자신에게서 나는 냄새는 본인이 알기 어렵다. 이걸 IT 기기가 먼저 맡아 알려주면 안 될까? 가능하지만 쉽지 않다. 인간의 많은 감각 중에 후각 센서 개발이 상당히 늦어진 이유다. 냄새를 맡는 과정이 생각보다 복잡한 탓이다. 후각 수용체 유전자 종류만 해도 약 400여 개다. 수용체 한 종류가 하나의 냄새를 맡지도 않는다. 냄새를 맡는다는 건 뇌가 종합적으로 판단한 결과다.   전자코의 간단한 역사 전자코(Electronic nose)는 이렇게 파악하기 어려운 냄새를 파악해, 데이터로 바꿔서 활용하기 위한 기술이다. 간단히 말하자면, 냄새를 통해 물질의 상태 및 성분을 분석해내는 전자장치다. 연구는 1950년대부터 시작되었지만, 1962년 일본에서 발명된 반도체 제조에 사용하는 가스 센서를 시초로 본다. 이 제품은 특정 가스가 많아질 경우 금속에 부식이 일어나는 성질을 이용해 가스 유출을 감지했다. 1982년에는 영국 워릭 대학의 퍼사우드가 서로 다른 센서를 함께 사용해 이 기술을 개선할 방안을 발표했고, ’87년 한 과학잡지에 전자코라는 이름으로 소개되면서 계속 그렇게 불리게 된다. 가장 유명한 사례는 1990년대 ESA(유럽항공우주국)에서 미르 우주정거장 내부의 공기를 관찰하기 위해 전자코를 만들어 사용했던 것이다. 이때 쓰인 전자코 기기는, 우주정거장에서 일어난 화재를 빠르게 감지해 알림으로써 유용성을 인정받았다. 21세기 들어와 IT 기술 발전과 함께 전자코 기술도 크게 진화하게 된다. 새로운 화학 센서, 센서 제조…
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