3. 셀룰로오스가 녹고 녹기 어려운 이유는 무엇인가요?

연말이 다가오면서 각계각층이 지난 12개월 동안의 성과와 아쉬움을 되돌아보는 시간이 됐다. Nature의 자매 간행물인 Scientific American은 최근 세계 경제 포럼과 함께 최고의 국제 기술 전문가들로 구성된 패널을 소집하여 2019년 "10대 신흥 기술"을 선정했습니다.

전문 과학 출판물인 '네이처'에 비해 '사이언티픽 아메리칸'은 대중 과학 출판물로 더 자리매김하며 인기가 더 높다. 이 저널은 Nature와 유사한 동료 검토 방식으로 원고를 검토하지 않습니다. 대신 과학 이론과 새로운 과학적 발견을 제시할 수 있는 공개 포럼을 제공합니다. 청중에는 사업주, 고위 관리자, 정책 입안자 및 의견 지도자가 포함됩니다. 보완적인 학술 청중.

따라서 이번에 선정된 2019년 상위 10대 신흥 기술은 단순히 학문 분야에서 가장 진보된 최첨단 성과가 아니라 현재 산업과의 통합에 초점을 맞춘 것입니다. 선정 기준에는 다음 질문이 포함됩니다. 후보 기술이 상당한 사회적, 경제적 이익을 창출할 가능성이 있습니까? 현재의 생산 방법을 변경할 수 있습니까? 투자자들의 관심이 향후 몇 년 내에 크게 진전될 가능성이 있습니까?

4번의 가상 회의 후 기술 전문가들은 최근 몇 년간 빠르게 발전할 것으로 예상되는 다음 10가지 신흥 기술을 선택했습니다.

1. 바이오플라스틱

최근 몇 년간 생태환경이 화두였습니다. 그 중에서도 플라스틱 폐기물은 세계 생태계를 위협하는 주요 요인이 되었습니다. 세계경제포럼(World Economic Forum)에 따르면, 2014년 전 세계적으로 3억 1100만 톤의 플라스틱이 생산되었으며, 이 숫자는 2050년까지 3배가 될 것으로 예상됩니다. 그러나 플라스틱 중 재활용되는 비율은 15%에 불과하며, 나머지 대부분은 소각되거나 매립되거나 심지어 자연에 버려지고 있습니다.

기존 플라스틱은 분해가 어렵기 때문에 자연환경에 수백 년 동안 존재할 수 있기 때문에 바다에 버려지면 문제는 더 심각해집니다. 우연히 해양 생물에게 먹힐 수도 있습니다. 그리고 먹이사슬을 통해 인체에 들어갑니다. 오스트리아 비엔나 의과대학에서 자원봉사자들의 대변을 관찰한 결과, 1인당 매년 약 73,000개의 미세플라스틱을 섭취하는 것으로 추정됩니다.

생분해성 플라스틱 산업 발전을 촉진하고 '순환형' 플라스틱 경제를 창출할 수 있는 플라스틱 위기가 임박했다.

일명 생분해성 플라스틱은 전분 등 천연 물질을 원료로 하여 미생물의 작용으로 생산되는 플라스틱을 말하며, 그 원천과 변형 결과는 바이오매스이다. 석유화학에서 파생된 화학 플라스틱과 마찬가지로 바이오 플라스틱은 액체 상태에서 다양한 형태로 성형될 수 있는 고분자(긴 사슬 분자)로 구성됩니다.

이전 연구는 옥수수, 사탕수수, 폐기름, 식용유를 이용해 플라스틱을 만드는 방법에 초점을 맞췄지만, 이들 제품은 일반적으로 기존 플라스틱의 기계적 강도와 시각적 특성이 부족해 적용이 어렵다. 대규모로. 그러나 전환점이 발생했습니다. 최근 과학자들은 위의 단점을 극복하기 위해 셀룰로오스와 리그닌(식물의 건조물)으로부터 플라스틱을 생산하는 방법을 연구하기 시작했습니다.

셀룰로오스와 리그닌은 지구상에서 가장 풍부한 유기 고분자이며 식물 세포벽의 주요 구성 요소입니다.

그 중 리그닌 모노머는 방향족 고리로 구성되는데, 이는 일부 기존 플라스틱에서 기계적 강도를 제공하는 구조이기도 하다. 리그닌은 대부분의 용매에 용해되지 않지만 연구자들은 이온성 액체를 사용하여 목재 및 목본 식물에서 리그닌을 분리하는 방법을 찾았습니다. 곰팡이 및 박테리아의 효소와 유사한 유전자 조작 효소는 용해된 리그닌을 해당 성분으로 분해할 수 있습니다.

현재 업계에서는 이 획기적인 발전에 주목하고 있으며, 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London) 계열사를 포함한 많은 생명공학 기업들이 이 분야에 막대한 노력을 투자해 왔습니다. 비용과 토지, 물 문제만 해결된다면 이 산업은 폭발적인 성장을 이룰 것으로 예상된다.

2. 소셜 로봇

산업, 의학 등 다양한 분야에서 로봇이 널리 활용되고 있지만, 인간이 상상하는 '인간' 기계와는 아직 격차가 크다.

그러나 최근 인공지능(AI) 기술의 발달로 인간은 수천년 동안 축적된 심리학, 신경과학 지식을 알고리즘으로 변환할 수 있는 기회를 갖게 되었고, 로봇은 음성, 얼굴 인식뿐만 아니라 감정, 그리고 복잡한 언어적, 비언어적 신호에 적절하게 반응하는 능력. 게다가, 미래에는 인간과 '눈' 접촉도 할 수 있게 될 것입니다. 일반적으로 로봇은 점점 더 '사람'을 닮아가고 있으며, 사람과 소통하는 능력도 점점 더 강해지고 있습니다.

따라서 소셜 로봇은 발전 전망이 밝습니다. 실제로 관련 산업이 구체화되기 시작했다. 예를 들어 소프트뱅크 로보틱스(SoftBank Robotics)가 출시한 '페퍼(Pepper)' 로봇은 15,000대 이상의 로봇을 출하했습니다. 이런 종류의 로봇은 이미 인간의 얼굴과 인간의 기본적인 감정을 인식하고, '가슴'의 터치스크린을 통해 대화를 할 수 있으며, 전 세계 주요 호텔, 공항, 쇼핑 장소에서 고객에게 안내 및 커뮤니케이션 서비스를 제공할 수 있다.

소셜 로봇 산업의 성장에 대한 기술 전문가들의 확신 역시 특별한 현장 노인 돌봄에서 나온다. 세계 여러 지역에서 노령화 추세가 심화되고 있는 이 분야는 로봇 응용에 탁월한 분야로, 많은 기업들이 이 핫스팟에 주목하고 있습니다. 또한 소비자 분야와 육아 분야 모두에서 소셜 로봇을 사용할 여지가 있습니다.

'사이언티픽 아메리칸(Scientific American)'에 따르면, 2018년 전 세계 소비자용 로봇 판매량은 56억 달러에 이를 것으로 추산된다. 2025년 말까지 이 시장은 연간 6,500대의 로봇이 판매되면서 190억 달러로 성장할 것이다. 수천 개의 로봇.

3. 마이크로 광학 장비

광학 산업은 틈새 분야로서 기술 혁신에 관심을 두는 사람이 많지 않은 것 같지만, 실제로 관련 제품의 응용은 항상 우리 생활과 밀접하게 연관되어 왔습니다. 예를 들어, 전통적인 유리 절단 및 유리 굽힘 기술을 사용하면 작은 렌즈를 만드는 것이 어렵습니다. 따라서 정확한 초점을 맞추기 위해 휴대폰 카메라의 렌즈를 쌓아두면 휴대폰이 계속 얇고 가벼워지기 어렵습니다. 또한 현미경과 같은 고급 광학 도구도 이러한 문제를 겪고 있습니다.

엔지니어들이 유리 대신 금속을 사용하여 광학 기기를 만드는 마법 같은 방법을 발견했습니다. 이 기술에는 두께가 1미크론 미만인 매우 얇은 금속판을 사용해야 합니다. 엔지니어는 표면에 나노 수준의 공정을 사용하여 다양한 돌출부, 함몰부 및 천공을 추가합니다.

입사광이 이러한 위치에 닿으면 빛의 편광, 강도, 위상, 방향 및 기타 속성이 변경됩니다. 나노미터 규모로 물체를 정확하게 배치함으로써 금속 재료에서 방출되는 빛이 선택된 특성을 갖도록 보장할 수 있습니다. 이 "금속 렌즈"의 가장 뛰어난 특징은 엔지니어가 여러 개의 금속 껍질을 쌓아서 작은 부품을 만들 수 있다는 것입니다.

지난해 과학 연구자들은 이 기술에 있어 획기적인 기술 혁신을 이루어 새로운 렌즈의 색수차 문제를 해결했습니다. 이러한 문제는 일반적인 렌즈를 통해 백색광을 결상할 때 서로 다른 파장의 빛은 서로 다른 굴절률을 가지게 되어 서로 다른 색상의 빛이 서로 다른 진행 광로를 가지게 되어 서로 다른 색상의 광로의 차이로 인해 발생하는 수차가 나타나기 때문에 발생합니다. 허파.

새로운 메탈 렌즈는 정밀한 촬영을 통해 백색광의 모든 파장을 동일한 지점에 집중시킬 수 있다. 메탈 렌즈 자체가 색수차를 일으키지 않는 것 외에도, 유사한 제품들도 다른 제품의 색수차 보정에 도움을 줄 가능성이 있다. 이미지 왜곡, 흐림, 난시 및 기타 문제를 제거할 수 있습니다.

더 중요한 것은 금속화를 통해 광학 부품의 크기를 줄이는 것 외에도 궁극적으로 광학 부품의 비용을 절감할 수 있다는 것입니다. 이 소형 금속 렌즈는 상용 반도체 산업 장비를 이용해 제작이 가능한 것으로 알려졌다. 이는 의심할 여지 없이 올해의 10대 신흥 기술 중 하나로 선정된 이유 중 하나입니다.

현재의 문제는 기존 기술로는 나노 크기의 물체를 센티미터 수준의 칩에 정확하게 배열하는 데 여전히 비용이 매우 높다는 것입니다. 동시에, 금속 렌즈는 아직 유리 렌즈만큼 효과적으로 빛을 투과시킬 수 없습니다.

앞으로 몇 년 안에 금속 렌즈가 내시경 영상 장비, 광섬유 등 일부 작고 간단한 장치에서 유리 렌즈를 먼저 대체할 수도 있습니다. 이는 적어도 Google과 Samsung이 연구하고 있을 만큼 충분히 흥미롭습니다.

4. 불규칙한 단백질

수십 년 전 과학자들은 암부터 신경변성까지 다양한 심각한 질병에 중요할 수 있는 특별한 종류의 단백질을 발견했습니다.

이런 종류의 단백질을 '내재적 무질서 단백질(IDP)'이라고 하는데, 이는 무질서한 단백질의 일종이다. 소위 위스커리스(Whiskerless)란 세포 내 단단한 구조를 갖고 있는 일반적인 단백질과 다르며 안정적인 3차원 구조를 갖고 있지 않다는 뜻이다. 안정적인 상태가 없기 때문에 IDP는 종종 "구성 요소" 역할을 하며 DNA 전사와 같은 다양한 기타 생물학적 반응에 참여합니다.

연구 결과에 따르면 이러한 느슨한 구조는 IDP에 쉬운 결합, 공간적 우월성 및 높은 조정이라는 생물학적 이점을 제공하며 중요한 순간(예: 스트레스에 대한 세포의 반응)에 다양한 유형의 생물학적 프로세스를 결합할 수 있는 것으로 나타났습니다. 그러한 분자들이 함께 모입니다. 그러나 잘못 발현되면 세포에 변화를 일으킬 수도 있으며, 일부 암과 알츠하이머병 등 다양한 심각한 질병이 뒤따르게 되는데, 이와 관련이 있다고 생각됩니다.

관련 메커니즘이 발견됐지만 이전까지 과학자들은 무기력했다. 현재 사용되는 대부분의 약물은 안정적인 단백질 구조를 표적으로 삼아야 하며 IDP는 약물이 효과를 발휘할 만큼 오랫동안 허용하지 않기 때문에 c-Myc, p53 및 k-ras를 포함하여 암을 유발할 수 있는 일부 잘 알려진 무질서한 단백질 ——그것이 전부입니다. 너무 파악하기 어렵습니다.

그러나 이러한 상황은 2017년 프랑스와 스페인 과학자들이 FDA 승인 약물인 트리플루오페라진(정신 질환 및 불안 장애 치료에 사용)이 발견되면서 바뀌었습니다. 이 약물은 장애를 일으키는 단백질인 NUPR1을 억제합니다. 췌장암에서의 역할. 이번 결과는 '모호한' 상태의 IDP를 표적으로 삼아 공격하는 것이 가능함을 입증한다.

이후 연구에서 과학자들은 수천 가지 약물을 대규모로 선별하고 평가했습니다. 그들은 c-Myc를 억제할 수 있는 약물이 많이 있고, 베타-아밀로이드와 알츠하이머병과 같은 질병과 관련된 기타 IDP에 작용할 수 있는 분자도 있다는 것을 발견했습니다.

이 발견은 업계에 열광을 불러일으켰습니다. 이제 생명공학 IDP Pharma는 다발성 골수종과 소세포폐암을 치료하기 위한 단백질 억제제를 개발하고 있으며, Graffinity Pharmaceuticals는 알츠하이머병 병리학을 표적으로 하는 소분자를 확인했습니다. 관련 Cantabio Pharmaceuticals는 신경퇴행과 관련된 IDP를 안정화시키는 소분자를 찾고 있습니다. .

5. 제어 방출 비료

세계적으로 증가하는 인구를 먹이기 위해 전 세계적으로 비료 사용은 증가할 것입니다. 하지만 기존의 화학비료는 비효율적일 뿐만 아니라 환경에 막대한 피해를 끼칩니다.

과거 농부들은 두 가지 방법으로 비료를 시용했습니다. 즉, 암모니아, 요소 및 기타 물질을 밭에 뿌려 작물에 질소 성분을 보충하거나, 탄산칼륨이나 기타 광물 입자를 뿌려 반응 시 인을 생성하는 것입니다. 물로. 그러나 이 두 가지 방법을 사용하면 효율이 매우 낮고, 상대적으로 적은 양분만이 식물에 유입됩니다. 남은 다량의 질소는 온실가스로 대기 중으로 유입되고, 인은 바다로 흘러들어 조류와 기타 유기체가 과도하게 성장하여 경제적 손실을 초래하게 됩니다.

이때 새로운 비료가 등장했다.

과거에는 농업과학자들이 서방형 비료라는 것을 발명했습니다. 질소, 인, 기타 필요한 영양분을 일정 비율에 따라 작은 캡슐로 만들어주는 역할을 하는 캡슐 껍질의 존재로 인해 물과 내부 영양분이 결합하는 속도와 영양산물이 캡슐에서 빠져나가는 속도가 느려져 농작물이 자랄 수 있게 됩니다. 완전히 흡수될 시간을 갖습니다.

올해의 새로운 연구는 한 단계 더 나아가 '지속 방출'을 '제어 방출', 즉 제어 방출로 바꾸었습니다. 복잡한 재료와 제조 기술을 사용하여 껍질을 만들고 조정하여 영양분을 공급할 수 있도록 하는 것입니다. 토양 온도, 산도 또는 수분의 변화에 따라 언제든지 방출됩니다. 현재 이 기술은 예비적인 결과를 얻었습니다. 예를 들어 하이파 그룹이 출시한 제어 방출 비료는 온도가 상승하면 작물의 성장 속도와 비료 방출 속도가 동시에 증가합니다.

업계 관계자들은 일반적으로 미래의 '정밀 농업'에 제어 방출 비료는 없어서는 안 될 부분이라고 말합니다. 데이터 분석, 인공 지능, 새로운 센서 등의 기술을 사용하여 방출 제어형 비료를 정확하게 전달하여 작물 수확량을 늘리고 영양분의 과도한 방출을 최소화할 것으로 예상됩니다.

그러나 다른 여러 기술에는 대규모 자본 투자가 필요하고 오랜 시간이 걸리기 때문에 제어 방출 비료가 향후 몇 년 내에 가장 먼저 등장할 수 있습니다.

6. 텔레프레즌스

영화 '킹스맨'에 주인공이 첨단 안경을 끼면 원래 비어 있던 방이 사람들로 가득 차는 장면이 있다. 현재의 "사람"은 실제로 멀리 있는 사람들이 투사하는 가상 이미지입니다. 이것은 전형적인 텔레프레즌스 시나리오입니다.

Skype 및 FaceTime과 같은 화상 통화 앱이 상업 세계에서 대중 시장으로 이동하고 대규모 멀티플레이어 온라인 게임이 사람들이 인터넷에서 상호 작용하는 방식을 근본적으로 변화시켰듯이 협업 텔레프레즌스 기술은 사람들이 상호 작용하는 방식을 변화시킬 수 있습니다. 사실상 사업 안팎에서.

세계 각지에 있는 한 무리의 사람들이 유동적으로 상호 작용하고 심지어 서로의 손길을 느낄 수도 있다고 상상해 보세요. 이러한 유형의 협업 텔레프레즌스는 미래에 사람들이 생활하는 방식을 변화시켜 물리적 위치가 중요하지 않게 만들 수 있습니다.

여러 분야의 발전으로 이러한 전망이 가능해졌습니다. 첫째, AR/VR 기술은 점차 좋아지고 있습니다. Qianzhan 산업 연구소가 집계한 데이터에 따르면, 최근 몇 년간 고급형 VR 장비 시장이 지속적으로 성장하고 있으며, VR 기술이 개인용 애플리케이션에서 기업까지 침투하기 시작했습니다. 산업, 교육, 의료, 소매 및 기타 산업 분야의 응용 수준.

둘째, 세계는 지체 없이 미래 데이터 전송 기능을 보장하는 5G 네트워크를 빠르게 구축하고 있습니다. 신기술을 적용하면 VR 제품의 지연 시간이 10배 가까이 줄어들고 네트워크 효율성이 100배 향상되어 소비자가 원격으로 장면을 경험할 수 있도록 보장됩니다. 원격 전송으로 지연을 완전히 없애는 것은 불가능하지만, 예측 AI 알고리즘이 이러한 단점을 보완할 수 있습니다.

또한 혁신가들은 자신이 제어하는 로봇이 터치하는 것을 사람들이 느낄 수 있게 해주는 촉각 센서와 같은 원격 상호 작용과 관련된 기술도 완성하고 있습니다.

'사이언티픽 아메리칸'은 텔레프레즌스 기술에 필요한 모든 것이 준비됐고, 3~5년 안에 관련 업계가 변혁적인 발전을 이룰 것이라고 밝혔다. 예를 들어, Microsoft와 같은 기업은 2025년까지 수십억 달러 규모의 산업을 지원할 것으로 예상되는 기술을 개발하기 위해 열심히 노력하고 있습니다.

7. 블록체인 추적 기술

세계보건기구(WHO) 통계에 따르면 매년 약 6억 명이 식중독으로 고통받고 있으며, 42만 명이 사망하고 있다. 발병이 발생한 후 조사관이 원인을 추적하는 데 며칠에서 몇 주가 소요됩니다. 이 기간 동안 더 많은 사람들이 영향을 받을 수 있으며 많은 음식이 무분별하게 폐기될 수 있습니다.

식중독과 음식물 쓰레기를 줄이거나 없애기 위해서는 블록체인 기술의 적용이 중요합니다.

블록체인은 항목이 여러 위치의 컴퓨터에 저장된 여러 개의 동일한 "원장"에 순차적으로 기록되는 분산 회계 시스템입니다. 이러한 중복 배열은 "장부"를 변조해도 전체 기록에 영향을 미치지 않습니다. 시스템을 구축하여 신뢰성이 높은 거래 기록을 생성합니다.

퍼블릭 체인에 재배자, 유통업체, 소매업체를 통합함으로써 엔드 투 엔드 공급망을 통한 특정 식품 경로에 대한 신뢰할 수 있는 기록 세트를 생성할 수 있습니다. 이 기록을 보유하면 소매업체, 레스토랑 등은 오염된 식품을 유통에서 즉시 제거하고 문제가 있는 재고를 정확하게 폐기할 수 있습니다.

이전에 IBM은 블록체인 기반 클라우드 플랫폼인 IBM Food Trust를 개발했으며 Carrefour, Walmart, Sam's Club, Albertsons, Smithfield Foods 등 대형 판매자가 이를 채택했습니다. 한 테스트에서 Walmart는 "오염된" 품목의 출처를 몇 초 만에 식별했습니다. 과거에는 며칠이 걸렸을 작업입니다.

8. 새로운 원자로

후쿠시마 이후 전 세계 사람들은 원자력에 대한 생각을 바꾸었습니다. 여물통에. 그러나 최근 탄소배출 등의 문제가 점차 대중화되면서 청정에너지의 대표적인 사례인 원자력에너지 개발이 다시 의제로 떠오르고 있다.

지난 수십 년 동안 주류 경수로의 원리는 지르코늄 합금으로 감싼 긴 원통형 막대에 작은 이산화우라늄 입자를 축적하는 것이었습니다.

지르코늄은 핵분열로 방출된 중성자를 통과시켜 핵분열 반응을 지속시킵니다.

문제는 제어가 실패해 지르코늄이 과열되면 물과 반응해 수소가스를 생성해 폭발할 수 있다는 점이다. 이러한 상황은 1979년 미국 스리마일섬 폭발과 부분 용해, 그리고 2011년 일본 후쿠시마 다이이치 원자력 발전소 폭발과 방사선 누출이라는 세계 최악의 원자로 사고로 이어졌습니다.

현재 거대 원자력 에너지 기업인 웨스팅하우스 일렉트릭(Westinghouse Electric)과 파마톰(Pharmatom)은 연료 과열 가능성을 줄이는 소위 사고 방지 연료를 개발하고 있으며, 그렇게 하더라도 수소를 거의 또는 전혀 생산하지 않습니다. 한 가지 방향은 지르코늄 합금 코팅을 개선하여 반응을 줄이는 것입니다. 다른 회사에서는 지르코늄과 이산화우라늄을 다른 물질로 대체하려고 노력하고 있습니다.

보도에 따르면 이 신기술은 기존 원자로에 큰 변화가 필요하지 않기 때문에 지금부터 점진적으로 실용화가 가능하다고 한다. 그러나 '사이언티픽 아메리칸'은 미국의 원전이 중단됐고, 독일 등 선진국들도 엄격한 규제를 하고 있다고 언급했다. 차세대 원자력 기술이 결실을 맺기 위해서는 러시아와 중국이 모범을 보일 수도 있다.

러시아도 다른 안전 대책을 전개하고 있다. 국영 기업 로사톰(Rosatom)은 원자력 발전소의 전력이 끊기고 냉각수가 효과적으로 순환하지 못하는 경우에도 최근 국내외에 새로운 '수동' 안전 시스템을 설치했다. 이러한 시스템은 과열도 억제합니다. Westinghouse와 다른 회사들도 최신 설계에 수동적 안전 기능을 통합하고 있습니다.

또한 제조업체들은 핵분열에서 열을 전달하기 위해 물 대신 액체 나트륨이나 용융염을 사용하여 위험한 수소가 생성될 가능성을 제거하는 '4세대' 원자로 모델을 실험하고 있습니다. 중국은 올해 시범 헬륨 냉각 원자로를 전력망에 연결할 계획인 것으로 알려졌다.

9. DNA 데이터 저장

소프트웨어 회사 Domo의 데이터에 따르면 2018년 전 세계 사람들은 Google에서 388만 건의 검색을 수행했으며 YouTube에서 매분 433만 건의 동영상을 시청했습니다. .

2020년이면 전 세계 1인당 초당 1.7MB, 연간 418MB의 데이터가 생성될 것으로 추산된다. 세계 78억 인구를 기준으로 이대로 가면 현재의 0과 1을 저장하는 자기 또는 광학 데이터 저장 자원은 100년 안에 고갈될 것이다. 또한, 데이터 센터를 운영하는 데에는 많은 에너지가 소비됩니다. 간단히 말해서, 우리는 시간이 지날수록 더욱 악화될 심각한 데이터 저장 문제를 안고 있습니다.

놀랍게 들리며 발전하고 있는 저장 기술이 있습니다. 바로 DNA 기반 데이터 저장입니다.

DNA는 생명정보를 저장하는 물질이다. 뉴클레오티드 A, T, C, g의 긴 사슬로 구성되어 있으며, 서로 다른 서열로 데이터를 저장한다. 일반적인 정렬(읽기), 합성(쓰기), 정확한 복사 등은 상당히 간단합니다. 게다가, DNA의 안정성은 충분히 높습니다. 예를 들어, 오늘날 사람들은 50만 년 전 화석의 전체 게놈 서열을 분석할 수 있습니다.

가장 주목해야 할 점은 DNA의 저장 능력이다. DNA는 전자 장치보다 훨씬 높은 밀도로 데이터를 정확하고 대량으로 저장할 수 있습니다. 예를 들어, Harvard University 학자들이 Nature Materials 저널에 이전에 발표한 계산에 따르면 E. coli의 저장 밀도는 입방 센티미터당 약 1019바이트입니다. 즉, 한 변의 길이가 약 1미터인 DNA 큐브는 현재 세계의 1년 저장 수요를 충분히 충족할 수 있습니다.

이 아이디어는 단지 이론적인 것이 아닙니다. 2017년 하버드 대학의 Church 팀은 CRISPR 기술을 사용하여 대장균의 게놈에 인간 손의 이미지를 기록한 다음 성공적으로 판독했습니다. 90. 최근 워싱턴대학교와 마이크로소프트 리서치는 DNA로 인코딩된 데이터를 자동으로 쓰고 저장하고 읽을 수 있는 시스템을 공동 개발했습니다.

현재 전통적인 전자 저장 방식과 경쟁하려면 DNA를 읽고 쓰는 비용을 더욱 줄여야 한다. 그러나 DNA 저장 장치가 빠르게 널리 보급되지는 않더라도 특정 산업에서는 거의 확실히 사용될 것입니다.

10. 재생 에너지 저장

지난 몇 년 동안 풍력 에너지와 태양 에너지 장비의 가격이 급락했으며 전 세계적으로 탄소 감소에 대한 관심이 높아지면서 엄청난 양의 에너지 소비가 발생했습니다. 글로벌 발전구조 변화. 미국 에너지정보청(EIA)의 자료에 따르면 미국의 재생에너지 발전량은 10년 만에 2배로 늘어났다. 향후 2년 동안 풍력 에너지, 태양 에너지 및 기타 재생 가능 에너지원은 여전히 전력 믹스에서 가장 빠르게 성장하는 부분이 될 것입니다.

현재 사람들이 직면하고 있는 문제는 적절한 에너지 저장 방법이 없다는 것이다.

현재 주류인 청정에너지 발전방식은 상당히 불안정하다. 연간 단위로 보면 풍력 발전은 봄, 가을, 겨울에 더 많은 전력을 생산하고, 태양광 발전은 여름과 가을에 더 많은 전력을 생산하지만, 낮에는 풍력 발전이 더 많은 전력을 생산합니다. 태양광 발전은 낮에 더 많은 전기를 생산하고 저녁과 밤에는 전기를 생산하지 않습니다.

이러한 특성을 처리하지 않고 전력망에 연결하면 전력망이 크게 불안정해집니다. 여름에는 전력 소비가 많아 풍력 발전이 이를 따라잡을 수 없습니다. 밤에는 전력 소비와 태양광 발전은 이를 충족시킬 수 없습니다.

따라서 불안정하고 지속 불가능한 1차 에너지는 먼저 축적과 저장을 거쳐 에너지 저장 시스템으로 보내진 뒤 그리드 운영에 적합한 방식으로 그리드에 연결되어야 한다.

수십년 동안 양수는 세계의 주요 대규모 에너지 저장 방법 중 하나였습니다. 원리는 매우 간단합니다. 저수지를 만드는 것입니다. 발전량이 높고 전기가 충분하면 물 펌프가 시작되어 물을 더 높은 저수지로 펌핑합니다. 전기를 생산해야 할 때 문을 열어 물을 방출합니다. 물은 길을 따라 터빈을 통과하여 터빈을 구동하여 전기를 생성합니다. 이 방법은 원리가 간단하고 효과적이지만 첫째, 댐 건설 비용이 매우 비싸고, 둘째, 지형에 크게 의존하고 대중화하기 어렵다는 점이다.

이 때문에 최근 1~2년 사이 배터리 기술 연구가 업계의 새로운 화두로 떠올랐다. EIA는 2019년 2월까지 미국의 유틸리티 규모 배터리 저장 규모가 10년 전 몇 메가와트에서 866메가와트로 급증했다고 밝혔습니다. Wood Mackenzie는 에너지 저장 시장이 2018년부터 2019년까지 2배, 2019년부터 2020년까지 3배가 될 것으로 추정합니다.

리튬 배터리 기술은 향후 5~10년 내에 에너지 산업의 새로운 트렌드가 될 것이라는 것은 업계의 상식이다. 그러면 리튬 배터리 시스템이 낮 시간의 태양광 발전을 저녁 전력 소비 피크 기간까지 공급할 수 있는 4~8시간 동안 에너지를 저장할 수 있음을 확인할 수 있을 것입니다.

문제는 이것이 리튬이온 배터리의 한계일 수도 있다는 점이다. 재생에너지가 발전 시스템에서 진정으로 중요한 역할을 하기 위해서는 더 나은 에너지 저장 시스템과 더 강력한 동원 능력이 있어야 하며, 과학자들은 리튬 이온 배터리 기술을 능가해야 합니다.

현재 가능한 방향은 플로우전지, 수소연료전지 등이다. 현재 업계의 많은 기업들이 주요 문제를 해결하고 있으며, 일부 기업은 이미 투자를 받은 상태이지만, 안타깝게도 현재 대규모 대량 생산에 사용할 수 있는 완제품은 없습니다. EIA는 2017년 말까지 미국에서 단 3개의 대규모 흐름 배터리 에너지 저장 시스템이 배포되었으며 유틸리티 규모의 수소 전력 시스템은 아직 시범 단계에 있다고 밝혔습니다.

그러나 전 세계적으로 온실가스 배출을 줄여야 한다는 압력이 커지고 재생에너지 시장이 발전함에 따라 에너지 저장 기술이 발전하고 대중화될 것은 확실합니다.