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수소·실리카 생산 신공정 개발…"기존 대비 수천배 저렴"

수소를 생산할수록 투입비용 대비 산출 수익이 커지는 '마이너스' 비용구조의 수소·실리카 동시생산 공법이 개발됐다. UNIST 에너지화학공학과 백종범 교수팀은 폐태양광 패널의 실리콘을 활용해 고순도 수소와 고부가가치 산업용 소재인 실리카를 동시에 생산하는 고효율 공법을 개발했다고 6일 밝혔다. 실리콘은 물과 반응해 수소와 실리카를 만들 수 있다. 하지만 실제로는 반응이 시작되자마자 실리콘 표면에 형성되는 실리카 피막이 물의 접근을 차단해 반응이 멈춰 버린다. 이 때문에 수소 생산량이 이론적 최대 생산량에 턱없이 부족했다. 연구팀은 강한 약제를 사용하지 않고도 이 실리카막을 제거할 수 있는 공법을 개발해 고순도 수소를 기존보다 최대 5배 많이 생산하는데 성공했다. 실리콘과 물을 작은 구슬이 들어 있는 용기에 넣고 굴리면, 구슬과 실리콘 입자가 서로 부딪히면서 실리카 보호막을 반복해서 부수고 벗겨내는 원리다. 실험 결과 상용 실리콘 1g당 약 1706mL의 수소가 생산됐다. 이는 이론적 최대 생산량(1713mL g⁻¹)의 99.6%에 해당하는 수준이다. 일반적인 열화학 방식이 이론 최대치 약 18~28% 수준에 머무는 것과 비교하면 최대 5배 높은 수소 생산 효율이다. 또 폐태양광 패널에서 직접 얻은 실리콘 가루를 이용한 실험에서도 이론적 최대치의 약 98% 수준에 이르는 수소 생산 성능을 기록했다. 함께 생산된 실리카도 촉매 지지체로서 우수한 성능을 보였다. 지지체는 촉매의 활성 금속 입자를 고르게 분산시켜 주고 고정해 주는 역할의 물질이다. 생산된 실 리카를 사용한 니켈 촉매는 이산화탄소를 메탄으로 바꾸는 화학 반응에서 상용 실리카를 사용한 촉매보다 더 높은 이산화탄소 전환율과 메탄 선택도를 기록했다. 실리카 표면에 많은 수산기(-OH)가 촉매 입자를 더 잘 분산시키기 때문인 것으로 분석됐다. 경제성 측면에서 부산물인 실리카로 얻는 수익을 아예 제외하고 계산하더라도, 이 공정의 수소 생산 단가는 기존 열화학 방식보다 수십에서 수천 배나 저렴한 것으로 나타났다. 실리카 판매 이익까지 더하면 수소를 생산할수록 오히려 수익이 나는 '마이너스 비용 구조'도 가능하다는 분석이다. 또 한 번씩 끊어서 작업하는 배치 방식보다 끊임없이 기계를 돌리는 연속식 공정에서 생산량과 에너지 효율이 훨씬 뛰어나, 향후 대규모 산업 현장에 바로 투입하기에도 수월하다. 백종범 교수는 “태양광 폐패널에서 나오는 실리콘을 활용해 친환경적으로 수소를 생산하면서 산업적으로 활용 가능한 실리카까지 얻을 수 있다는 점이 기술의 장점”이라며 “처치 곤란인 폐태양광 패널을 고부가가치 자원으로 탈바꿈시켜 자원 순환 경제를 구축하는 데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다. 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 줄(Joule)에 3월 27일 자 온라인으로 공개됐다. 공법 핵심인 기계화학 공정은 줄 퓨처 에너지(Future Energy) 부문에 지난 3일 소개됐다. 퓨처 에너지는 지속 가능한 미래를 위한 유망 에너지 기술과 기술의 산업적 적용 가능성을 다루는 기획 코너다.

2026.04.06 08:00박희범 기자

美, 반도체 공급망 위한 '팍스 실리카' 펀드 출범…3700억원 투입

미국 국무부가 자국 내 반도체 공급망 강화를 위한 '팍스 실리카(Pax silica)' 펀드를 출범한다고 26일(현지시간) 발표했다. 미국은 해당 펀드에 2억 5000만 달러(약 3700억원) 대외 원조 자금을 배정할 예정이다. 국무부는 "팍스 실리카는 공급망의 모든 단계에 걸쳐 전략 파트너십과 협력적 조치를 제공한다"며 "이 기금이 평균 1조 달러 이상 자산을 보유한 대규모 국부펀드와 민간 자본을 유치할 것으로 기대한다"고 밝혔다. 앞서 도널드 트럼프 미 행정부는 지난해 12월 반도체 제조용 핵심광물의 공급망 안정화를 위해 팍스 실리카라는 안보 협력체를 출범시킨 바 있다. 초기 한국과 일본, 싱가포르, 영국, 인도, 호주 등 8개국이 연합체에 합류했다. 가입국은 추가되고 있다. 팍스 실리카 참여국은 핵심광물과 반도체 설계·제조·패키징 등에서 공급망 취약성을 공동 점검하고, 이를 해결하기 위한 프로젝트를 추진할 계획이다. 이는 반도체·인공지능(AI) 등 첨단 산업 굴기에 적극 나서는 중국을 견제하기 위한 목적이라는 분석이 나온다. 현재 중국은 반도체 등 다양한 첨단 산업의 핵심 소재인 희토류 공급을 90%가량 장악하고 있다. 제이컵 헬버그 미 국무부 경제성장·에너지·환경 담당 차관은 "팍스 실리카 연합체의 투자 규모는 1조 달러 이상이 될 것"이라며 "일본 소프트뱅크, 싱가포르 테마섹 등이 창립 멤버가 될 것"이라고 말하기도 했다.

2026.03.28 08:00장경윤 기자

GIST, 빛으로 유해가스 감지하는 고감도 센서 개발

광주과학기술원(GIST)은 이상한 신소재공학과 교수와 이창열 고등광기술연구원(APRI) 수석연구원 연구팀이 차세대 반도체 소재 기반 가시광 가스센서 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 센서가 민감하려면 가스가 센서 표면에 붙고 떨어지는 과정에서 전하 이동이 활발해야 한다. 그런데, 상온에서는 이러한 과정이 노이즈 등으로 제한적이어서 성능이 떨어지는 문제가 있었다. 또한 기존 광 기반 센서는 주로 자외선(UV)을 필요로 하는데, 이에는 전력 소모가 크고 소재 열화(성능 저하)를 유발해 장기 안정성도 문제였다. 연구팀은 이같은 문제를 유리막과 금속 산화물 재료로 해결했다. 빛을 받으면 전하를 만들어내는 아주 작은 알갱이(할라이드 페로브스카이트 나노입자)를 스펀지처럼 구멍이 많은 구조와 결합한 새로운 센서를 개발한 것. 미세한 결정을 두께 약 2 nm(10억분의 1미터)의 매우 얇은 유리막(실리카 보호층)으로 감싼 뒤, 빨대처럼 구멍을 통해 공기가 잘 드나드는 기둥 형태의 금속 산화물 재료(주석) 위에 결합했다. 연구팀은 빛을 받으면 전하가 많이 생성돼 전하 이동이 활발해지고 상온에서도 센서가 안정적으로 작동하는 것을 학인했다. 또한 실리카 보호층은 수분·산소 등 외부 환경으로부터 소재를 보호해 안정성을 더했다. 구멍이 많은 금속 산화물 구조를 통해 가스가 더 잘 확산되고 표면에 많이 닿아 감지 성능도 향상됐다. 연구팀은 이 센서를 어두운 조건(암조건)과 눈에 보이는 빛(가시광·녹색광)을 비추는 조건에서 이산화질소 감지 성능을 비교했다. 그 결과, 센서는 초미량(0.105 ppb)부터 고농도(10 ppm)까지 넓은 농도 범위에서 이산화질소를 감지했다. 이는 세계보건기구(WHO) 기준(13.3 ppb)의 약 127분의 1 수준까지 탐지 가능한 높은 민감도를 의미한다. 특히 얇은 유리막인 실리카 보호층으로 인해 약 5주 이상 안정적으로 작동해 장기 안정성 성능도 확보했다. 가열 없이 상온에서 작동하며, 가시광만으로도 오염물질의 존재와 농도를 정밀하게 감지한다는 것이 연구팀 부연 설명이다. 이상한 교수는 "별도 가열 장치가 필요 없어 전력 소모를 줄일 수 있기 때문에 휴대용 센서, 스마트 기기, 실내 공기질 관리 시스템 등에 활용될 것"으로 기대했다. 공동 연구자인 이창열 고등광기술연구원 수석연구원은 “기존 태양전지·발광소자뿐 아니라 가스 센서 등 다양한 광전자 소자로의 확장 가능성을 보여준 사례”라고 밝혔다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'에 온라인으로 게재됐ㅎ다. 한편 GIST는 이번 연구 성과가 산업적으로 응용 가능하다는 판단에 따라 기술사업화실 기술이전 협의 목록에 올려놨다.

2026.03.26 09:49박희범 기자

딥엑스, '임베디드 월드'서 글로벌 기업과 AI 반도체 협력 강화

국내 인공지능(AI) 반도체 기업 딥엑스가 세계 최대 규모 임베디드 전시회 '임베디드 월드 2026'에서 글로벌 파트너 업체 기술 협력 파트너로 참여했다고 12일 밝혔다. 에브넷 실리카는 전용 AI 하드웨어를 내장하지 않은 기존 산업용 기기에서도 딥엑스의 'DX-M1' 칩을 추가하는 방식으로 강력한 엣지 AI를 구현하는 솔루션을 소개했다. 이 기술은 마이크로소프트의 '로컬 파운드리(Local Foundry)'와 결합돼 클라우드 연결이 없는 오프라인 상태에서도 고성능 AI 실행을 지원하는 대안으로 평가받았다. 전시장 내 AI 및 컴퓨팅 섹션에서는 AMD와 딥엑스 협력 성과를 공개했다. 양사는 '울트라리틱스(Ultralytics) YOLO NPU 가속 비전 AI' 데모로 AMD 컴퓨팅 파워와 딥엑스의 NPU 가속 기술을 결합했을 때 시너지를 증명했다. 딥엑스는 "글로벌 대기업 프로세서와 통합돼 산업 현장에 즉시 투입 가능한 양산형 플랫폼임을 보여주는 사례"라고 자평했다. 마틴 그로센 에브넷 실리카 디렉터는 "임베디드 시스템, AI, 연결성, 센서가 하나로 통합돼 세상을 바꾸고 있다"고 말했다. 딥엑스 관계자는 "에브넷 실리카와 독점 파트너십과 글로벌 기술 리더들과 협력으로 유럽 시장을 포함한 전세계 임베디드 시장에서 딥엑스 NPU 기술이 표준으로 자리 잡도록 노력하겠다"고 밝혔다.

2026.03.12 14:45전화평 기자

2㎜ 두께 유리에 데이터 저장…"1만년 이상 보존 가능"

마이크로소프트(MS) 리서치가 유리에 데이터를 고밀도로 저장하고 읽고 쓸 수 있는 레이저 기반 저장 기술 '프로젝트 실리카' 최신 연구 성과를 공개했다고 기즈모도 등 외신이 최근 보도했다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 '네이처'에 게재됐다. MS는 이번 논문을 통해 두께 2㎜의 작은 유리 조각 안에 기가바이트(GB) 규모의 데이터를 인코딩하는 기술을 선보였다. 특히 그 동안 사용하던 고품질 석영 유리 대신 가정용 주방용품에 널리 쓰이는 붕규산 유리를 활용했다는 점이 주목된다. 일반적인 하드디스크드라이브(HDD) 등 기존 아카이브 저장 매체는 수명이 제한적이어서 수십 년 이상 장기 보관에는 한계가 있다. 이에 MS 리서치는 유리 내부에 나노미터(㎚) 단위의 데이터 기록층을 형성해 수백 년 이상 데이터를 보존할 수 있는 차세대 아카이브 저장 매체를 개발하는 프로젝트 실리카를 추진해 왔다. 그 동안 프로젝트 실리카는 높은 광 투과성과 내열성을 갖춘 석영 유리를 사용해왔다. 석영 유리는 광섬유나 고급 광학 기기에 쓰이는 소재지만, 제조가 까다롭고 공급처가 제한적이며 비용이 높은 단점이 있었다. 이번 연구의 핵심은 상대적으로 저렴하고 대량 확보가 용이한 붕규산 유리에서도 데이터 보존이 가능함을 실증한 데 있다. MS는 이를 통해 저장 매체의 비용과 실용성 측면에서 중요한 장벽을 낮췄다고 설명했다. 외신들은 붕규산 유리가 이론적으로 최대 1만 년 이상 데이터를 유지할 수 있어 '궁극의 저장 매체'가 될 잠재력이 있다고 평가했다. 프로젝트 실리카는 펨토초(10의 -15승 초) 레이저를 이용해 유리 내부에 복셀(voxel) 단위로 데이터를 새긴다. 하나의 방식은 복굴절 특성을 활용해 타원형 구조의 방향 차이로 정보를 구분하고, 다른 방식은 레이저 에너지 강도를 조절해 굴절률 변화를 만들어 데이터를 기록한다. 이 기술은 단 한 번의 레이저 펄스로 데이터를 기록할 수 있어 쓰기 과정의 복잡성과 비용을 크게 줄였다. 데이터 판독 장치 역시 단순화돼 기존 3~4대의 카메라가 필요했던 시스템을 1대로 줄일 수 있게 됐으며, 이에 따라 장비의 소형화와 저비용화도 가능해졌다. 이번 실험에서는 가로•세로 12㎠, 두께 2㎜의 합성 석영 유리 플레이트 1장에 4.8테라바이트(TB)의 데이터를 저장하는 데 성공했다. 붕규산 유리에서도 2.02TB의 저장 용량을 달성해 실용성을 입증했다. 내구성 시험에서는 붕규산 유리에 위상 복셀 방식으로 기록된 데이터가 290℃의 고온 환경에서도 1만 년 이상 유지되는 것으로 확인됐다. 연구진은 “실온에서는 이보다 훨씬 더 장기간의 보존이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

2026.02.20 10:14이정현 미디어연구소

화장품·식품·의약품 등에 많이 쓰이는 나노크기 '실리카', 태아 운동신경 발달에 "독"

식품첨가물과 화장품, 의약품 등에 쓰이는 나노미터 크기 실리카(SiO₂)가 태아 운동신경 발달에 문제를 일으킬 수 있다는 과학적 연구결과가 나왔다. 한국생명공학연구원은 줄기세포융합연구센터 이미옥 박사 연구팀이 국가독성과학연구소 이향애 박사팀과 공동으로 인간 줄기세포 유래 뇌 오가노이드를 활용해 실리카 나노입자가 인간 초기 뇌 발달 과정에 미치는 영향을 규명했다고 8일 밝혔다. 실리카는 식품첨가물을 비롯해 화장품과 산업 소재, 의약품 등에 널리 쓰인다. 크기가 마이크론 단위 이상으로 비교적 큰 입자 형태에서는 안전한 물질로 인식되어 왔다. 그러나 최근들어 분야별 미세화나 기능성 향상을 의해 나노입자로 만든 실리카가 많이 쓰인다. 연구팀은 "나노미터급 실리카 입자는 세포 내 유입, 조직 축적, 생체 장벽 통과 가능성이 상대적으로 높아, 기존 독성 평가 결과를 그대로 적용하기 어렵다. 식품이나 화장품, 환경 및 산업 현장을 통해 만성적·복합적으로 노출될 가능성이 있음에도 불구하고 인체, 특히 발달 단계에서 신경계에 미치는 영향에 대한 밀한 평가는 충분히 이루어지지 않았다"며 이번 연구 취지를 설명했다. 연구팀은 이를 위해 인간 다능성 줄기세포(hPSC)로부터 도파민 신경계가 형성되는 중뇌 오가노이드를 제작하고, 신경발달 초기 단계에서 실리카(SiO₂) 나노입자 노출에 따른 변화를 분석했다. 분석결과 오가노이드의 전반적인 성장과 신경 전구세포 증식이 유의하게 감소했다. 도파민 신경 전구세포 및 성숙 도파민 신경세포 표지자 발현이 선택적으로 저해됨도 확인했다. 반면, 전체 신경세포 분화 자체는 크게 감소하지 않아 특정 신경계 계통에 선택적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 세포 사멸 관련해서는 뚜렷한 세포 독성이나 세포 사멸을 유발하지 않았으며, 대신 성상세포 활성화 및 염증성 사이토카인(IL-6) 발현 증가 등 신경염증 반응이 관찰됐다. 또 오가노이드 내 활성산소종(ROS) 수준을 감소시키고, 칼슘 신호 전달과 신경 네트워크 전기생리학적 활동을 저해했다. 분자 수준 분석에서는 신경발달(CREB 및 PLC-γ1 등)과 시냅스 성숙에 중요한 신호 경로의 인산화가 감소했다. 전사체 분석을 통해 신경발달 및 시냅스 기능 관련 유전자 발현이 전반적으로 억제됨도 확인했다. 이미옥 박사는 "신경세포 발현이 제대로 되지 않으면 운동신경에 문제가 생긴다"며 "나노 실리카가 전반적으로 줄기세포 성장과 분화를 억제하는 등 뇌 기능적 교란이 일어날 수 있음을 의미한다"고 말했다. 연구결과는 환경위해성 분야 국제학술지(Journal of Hazardous Materials, IF 11.3)에 게재됐다. 교신저자는 생명연 이미옥 박사 및 한국독성연구소 이향애박사, 제1저자는 생명연 김서현, 이영선 연구원이다. 연구는 과기정통부 국가전임상지원체계구축사업, 인공아체세포기반 재생 치료기술 개발 사업단, 바이오의료개발사업, 생명연 주요사업 지원을 받았다.

2026.01.08 16:07박희범 기자

美, 반도체·광물 안보 협력체 '팍스 실리카' 출범…8개국 참여

미국이 인공지능(AI)과 반도체, 핵심광물 등 공급망을 중심으로 한 새로운 경제안보 동맹 구상을 공식화하며 대중국 견제에 속도를 내고 있다. 최근 월가 자금이 중국 AI 기업으로 몰리는 흐름과도 무관치 않다는 분석이 나온다. 미 의회에서는 자국 자본이 중국 기술 발전에 활용되지 못하도록 규제안을 통과시키는 등 초당적인 대처도 감지된다. 미국 국무부는 지난 11일 자국 주도로 한국, 일본 등 8개국이 참여하는 경제 협력체 '팍스 실리카'가 출범했다고 발표했다. 핵심광물과 에너지 투입재부터 첨단 제조, 반도체, AI 인프라, 물류에 이르기까지 안전하고 번영하며 혁신 주도적인 실리콘 공급망 구축을 출범 목표로 밝혔다. 팍스 실리카에서 팍스는 라틴어로 평화, 안정, 장기적 번영을 의미하고 실리카는 반도체 제조에 필요한 원료인 실리콘 정제 화합물을 뜻한다. 반도체, AI 등 첨단 산업을 뒷받침하는 공급망을 국가 안보 차원에서 관리하고 재편하겠다는 미국의 전략이 구체화됐다는 평가가 나온다. 참여국은 미국을 비롯해 한국, 일본, 싱가포르, 네덜란드, 영국, 이스라엘, 아랍에미리트연합(UAE), 호주다. 국무부는 이들 국가를 "신뢰할 수 있는 동맹국"으로 규정하며 “글로벌 AI 공급망을 주도하는 가장 중요한 기업과 투자자들의 본거지”라고 언급했다. 국무부가 공개한 팍스 실리카 팩트시트에는 중국을 직접 거론하지 않은 것으로 알려졌다. 하지만 팍스 실리카 출범은 희토류 등 첨단산업 공급망을 중국이 장악한 상황을 대응하겠다는 성격이 뚜렷하다는 분석이 제기된다. 국무부는 "강압적 의존도를 줄이고 AI의 기초가 되는 소재와 역량을 보호하며 동맹국들이 대규모로 혁신적 기술을 개발하고 배포할 수 있도록 보장하는 것을 목표로 한다"고 밝혔다. 협력 분야로는 소프트웨어 애플리케이션 및 플랫폼, 프론티어 파운데이션 모델, 네트워크 인프라, 컴퓨팅·반도체, 첨단 제조, 물류·운송, 광물 정제·가공, 에너지 등이 제시됐다. 팍스 실리카 참여국들은 핵심광물과 반도체 설계·제조·패키징 등에서 공급망 취약성을 공동으로 점검하고 이를 해결하기 위한 프로젝트를 추진할 계획이다. 이러한 경제안보 동맹 형성 움직임은 최근 월가 자금이 중국 AI 기업으로 몰리는 흐름과 무관치 않다는 견해도 나온다. 최근 월스트리트저널(WSJ) 보도에 따르면 미국 투자자들은 AI 모델을 개발하는 중국 기술 기업들의 주식을 적극 매수하고 있다. 중국에 기반을 둔 벤처캐피탈(VC)들은 AI 투자를 염두에 두고 달러 표시 펀드를 조성하고 일부 미국 대학 기금들도 대중국 투자 재개를 검토하는 것으로 알려졌다. 미국 정가에서는 자국 자본이 중국으로 몰리는 추세를 우려하는 기류가 형성되고 있다. 언론 보도에 따르면 마이크 존슨 미 하원의장은 “공산주의 중국의 침략 행위를 뒷받침하는 투자는 반드시 중단돼야 한다”고 밝힌 것으로 전해졌다. 이런 분위기 속에 지난 10일 미 연방하원은 내년 미 국방수권법안(NDAA)을 통과시켰다. 최종안에는 대통령에게 중국의 AI 및 군사 관련 첨단 기술 산업에 대한 미국의 투자를 제한할 수 있는 권한을 확대하는 조항이 포함된 것으로 알려졌다. 중국의 기술 발전에 미국 자본이 활용되는 것을 구조적으로 차단하는 정책과제에 초당적으로 대처했다는 평가가 나오고 있다.

2025.12.14 11:26김윤희 기자