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양자컴퓨터가 촉매 계산의 빈틈 찾았다…메가존클라우드·KISTI 산업 실증 시동
[경제일보] 양자컴퓨팅을 산업 현장의 문제 해결에 직접 적용해보는 실전형 실험이 국내에서 본격화되고 있다. 메가존클라우드와 한국과학기술정보연구원(KISTI)이 개최한 양자컴퓨팅 해커톤에서 기존 화학 계산법이 정확한 결과를 내기 어려운 영역을 양자컴퓨터로 찾아내는 연구가 대상을 받았다. 아직 양자컴퓨터가 산업 전반에서 고전컴퓨터를 대체하는 단계는 아니지만, 고전 계산의 한계를 특정하고 실험 비용과 시행착오를 줄이는 ‘보완재’로서 가능성을 확인했다는 점에 의미가 있다. 메가존클라우드와 KISTI는 26일 서울 삼정호텔에서 ‘Quantum Reframing Challenge 2026’ 본선을 열었다. 이번 대회에는 고등학생부터 대학생·대학원생, 연구자와 산업체 재직자까지 73개팀 214명이 참가 신청했고, 이 가운데 54개팀이 기획서를 제출해 12개팀이 본선에 올랐다. 본선에서는 아이온큐의 이온트랩, 파스칼의 중성원자, 콴델라의 광자 방식 등 서로 다른 양자컴퓨팅 환경에서 실제 구현·검증이 이뤄졌다. ◆ ‘양자야호’가 찾은 계산 오류의 틈 대상은 성균관대 바이오메카트로닉스학과 학생 3명으로 구성된 ‘Quanskkuad’팀이 차지했다. 팀은 이산화탄소를 에틸렌으로 전환하는 구리 촉매의 선택성을 예측하는 과정에서 기존 밀도범함수이론(DFT) 계산이 정확하지 않을 수 있는 강상관 영역을 양자컴퓨팅으로 검증하는 접근법을 제시했다. 핵심은 기존 계산법을 양자컴퓨터로 통째로 대체하는 것이 아니라, 어느 구간에서 기존 계산의 오차가 커지는지를 찾아 실험 우선순위를 다시 정하는 것이다. 촉매 개발은 후보 물질을 합성하고 반복적으로 실험하는 과정에 상당한 시간과 비용이 들어간다. 따라서 계산 단계에서 신뢰하기 어려운 영역을 미리 가려낼 수 있다면 불필요한 후보 합성과 실험을 줄일 여지가 있다. 다만 이번 결과는 해커톤에서 확인한 ‘가능성’ 단계로, 실제 산업 현장에서 기존 방식 대비 비용·시간을 얼마나 줄일 수 있는지는 후속 검증이 필요하다. 이번 대회의 특징은 양자 알고리즘 자체보다 산업 문제를 양자컴퓨터가 풀 수 있는 형태로 다시 정의하는 데 초점을 맞췄다는 것이다. 실제 본선 과제에는 반도체 전구체 계산 교정, 배터리 소재 후보 탐색, 항만 크레인 작업 배정, 야외 공연장 저음 소음 제어 등 다양한 산업·공공 문제가 포함됐다. 고전컴퓨터의 계산 오류를 보완하려는 계산과학형 과제와 경우의 수가 폭증하는 문제를 다루는 조합최적화형 과제로 나뉘었다. 특히 참가자들에게 생성형 AI 사용을 허용해 양자 프로그래밍 경험이 없는 참가자도 접근할 수 있도록 했다. 본선 진출팀에는 아이온큐·파스칼·콴델라의 플랫폼 튜토리얼과 실제 QPU 활용 기회, 전문가 멘토링이 제공됐다. 양자컴퓨팅을 소수의 물리·수학 전공자만 다루는 기술에서 산업 현장 개발자와 연구자가 활용할 수 있는 도구로 넓히려는 시도다. 이번 행사의 다음 단계는 실제 사업화다. 메가존클라우드와 KISTI는 우수 과제를 후속 개념검증(PoC)과 산업 실증으로 연계할 계획이다. 이를 위해 양사가 지난 3월 문을 연 한국양자융합센터(KQNC)를 활용한다. KQNC는 산업 특화 양자 알고리즘 개발과 기업 대상 PoC, 기술지원, 교육·인력양성을 수행하는 실행 거점으로 구축됐다. 정부도 양자산업의 초점을 하드웨어 개발에서 실제 활용으로 넓히고 있다. 과학기술정보통신부는 이번 사업을 ‘양자컴퓨팅 서비스 및 활용체계 구축’ 사업과 연계하고 있으며, 지난 8월에는 양자를 미래성장동력 ‘7대 SEED’의 차세대 프런티어 분야로 선정했다. KISTI에 구축 중인 100큐비트급 아이온큐 이온트랩 양자컴퓨터의 산업 활용 사례를 늘리는 것도 이번 프로그램의 목적 가운데 하나다. 한편 이번 해커톤이 보여준 것은 ‘양자컴퓨터가 당장 고전컴퓨터보다 빠르다’는 결론이 아니다. 오히려 고전컴퓨터가 어려움을 겪는 특정 문제를 골라내고, 실제 양자 하드웨어에서 검증한 뒤 산업 현장의 PoC로 연결하는 과정 자체가 시작됐다는 것이다. 양자기술 경쟁이 큐비트 수와 하드웨어 성능 경쟁만으로 끝나지 않는 이유다. 메가존클라우드와 KISTI가 이번 성과를 실제 기업의 비용 절감과 연구기간 단축으로 연결한다면 국내 양자컴퓨팅 시장도 ‘기술 시연’에서 ‘산업 가치 창출’ 단계로 넘어갈 수 있다. 반대로 후속 실증에서 기존 슈퍼컴퓨터·고성능컴퓨팅 대비 경제성이 확인되지 않는다면 양자컴퓨팅의 산업화에는 여전히 시간이 필요하다. 이번 대회가 의미를 갖는 지점 역시 바로 이 검증 과정에 있다.
2026-08-27 16:16:59
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고려아연, 아연 넘어 핵심광물로…52년 키운 '끝까지 뽑아내는 기술'
[경제일보] 고려아연의 52년은 아연을 많이 만든 역사가 아니다. 같은 원료에서 얼마나 다양한 금속을 효율적으로 뽑아내느냐를 끊임없이 고민해온 역사에 가깝다. 아연과 연, 동에서 출발해 금·은 같은 귀금속과 안티모니·인듐·비스무트 등 희소금속까지 회수했고, 최근에는 게르마늄과 갈륨처럼 첨단산업과 경제안보에서 중요성이 커진 핵심광물로 영역을 넓히고 있다. 1974년 설립된 고려아연은 1978년 온산제련소를 준공하며 본격적으로 제련사업에 뛰어들었다. 이후 아연·연·동 통합공정을 고도화하고 한 공정에서 나온 부산물과 잔재를 다른 공정의 원료로 활용하는 기술을 쌓아왔다. 지난달 31일 창립 52주년을 맞은 최윤범 고려아연 회장이 꺼낸 화두도 ‘도가니(Crucible)’였다. 뜨거운 열을 견디며 불순물을 걷어내고 새로운 가치를 만드는 도구처럼 위기와 도전을 기술과 조직을 단련하는 과정으로 삼겠다는 의미다. ‘많이 만드는 회사’보다 ‘끝까지 뽑아내는 회사’ 고려아연의 경쟁력은 단순 생산 규모만으로 설명하기 어렵다. 아연·연·동 통합공정을 통해 한 공정의 부산물과 잔재를 다른 공정에 다시 투입하고, 그 과정에서 금·은 등 가치 있는 금속과 핵심광물을 추가로 회수한다. 제련 잔재에서 금속을 회수하는 TSL 공법과 세계 최초로 상용화한 DSR 연 제련 공법, 저온·저압 헤마타이트 공정 등 기술과 운전 노하우가 이를 뒷받침한다. 이 구조의 핵심은 한정된 원료에서 더 많은 부가가치를 만들어내는 데 있다. 특정 금속 가격이 흔들리더라도 금·은과 희소금속 등 다양한 제품을 함께 생산하면서 수익원을 넓힐 수 있다. 안티모니와 인듐, 비스무트도 대표적인 사례다. 고려아연은 안티모니와 인듐을 국내에서 사실상 독보적으로 생산하고 있으며 비스무트 역시 주요 생산품목으로 키웠다. 최근에는 게르마늄과 갈륨 등으로 회수 영역을 확대 중이다. 중국이 주요 전략광물의 생산·정제에서 높은 영향력을 갖고 있는 만큼 이런 역량의 전략적 가치도 커지고 있다. 광물을 보유하는 것만큼 복잡한 원료에서 필요한 금속을 분리·정제할 수 있는 기술이 중요해진 것이다. 제련을 중심으로 넓히는 ‘트로이카 드라이브’ 고려아연이 추진하는 ‘트로이카 드라이브’ 역시 본업인 제련과 동떨어진 사업 확장이 아니다. 트로이카 드라이브는 자원순환, 신재생에너지·그린수소, 이차전지 소재를 세 축으로 한다. 회사는 이를 제련을 중심으로 원료와 에너지, 최종 제품의 영역을 확장하는 전략으로 보고 있다. 자원순환은 제련소로 들어오는 원료를 넓히는 사업이다. 미국 페달포인트를 통해 전자폐기물과 IT 폐기자산, 금속 스크랩 등을 확보하고 이를 다시 고순도 금속으로 재생산한다. 천연 광석뿐 아니라 폐자원까지 제련 원료로 활용하는 구조다. 신재생에너지와 그린수소는 제련에 사용되는 에너지를 바꾼다. 호주 SMC가 자체 태양광발전으로 필요한 전력 일부를 조달하고 있으며, 아크에너지를 중심으로 풍력·태양광·BESS·그린수소 사업도 확대하고 있다. 에너지사업 자체의 수익과 함께 장기적으로 제련 과정의 탄소 부담을 낮춰 ‘그린메탈’ 경쟁력을 확보하려는 전략이다. 이차전지 소재는 제련으로 확보한 금속의 가치를 한 단계 더 높인다. 황산니켈과 전구체, 전해동박은 기존 비철금속 제련·정제 기술과 맞닿아 있다. 고려아연은 켐코와 KPC, 케이잼 등을 통해 이를 사업화하고 있다. 결국 트로이카 드라이브는 ‘폐자원으로 원료 확보를 하고 친환경 에너지로 제련한 뒤 금속 회수해 고부가 소재 생산’으로 이어지는 하나의 흐름이다. ‘도가니 DNA’로 핵심광물 플랫폼 도전 고려아연 관계자는 “도가니는 뜨거운 열을 견디며 불순물을 걷어내고 새로운 가치를 만드는 도구”라며 “크고 작은 위기와 도전을 피하기보다 정면으로 돌파하면서 기술과 조직, 사람을 끊임없이 단련해 새로운 가치를 창출하자는 의미가 담겨 있다”고 했다. 이어 “세계 최대 단일 제련소라는 점도 경쟁력이지만, 한정적인 원료에서 얼마나 다양한 금속을 효율적으로 회수해 더 많은 부가가치를 만드느냐가 고려아연의 경쟁력”이며 “특정 광물 하나보다 공급망 전략적 중요성이 높은 핵심광물 포트폴리오를 확대하고, 트로이카 드라이브를 통해 제련을 중심으로 원료와 에너지, 최종 제품의 영역을 넓혀갈 것”이라고 했다. 이 같은 전략의 다음 무대는 미국이다. 고려아연은 미국에서 아연·연·동뿐 아니라 안티모니와 게르마늄, 갈륨 등 전략광물을 생산하는 통합제련소 프로젝트를 추진하고 있다. 의미는 단순한 해외 생산능력 확대에 있지 않다. 온산제련소에서 축적한 다금속 회수와 통합공정 기술을 미국의 비중국 핵심광물 공급망에 적용하는 사업이라는 점에서 상징성이 크다. 현지에서 발생하는 전자폐기물과 금속 스크랩까지 원료로 활용한다면 자원순환 사업과도 직접 연결된다. 고려아연이 목표로 하는 ‘글로벌 핵심광물 플랫폼’의 형태가 미국에서 구체화되고 있다. 고려아연의 52년을 관통하는 성장 공식은 비교적 단순하다. 원료에서 하나의 금속만 뽑아내지 않는다. 남은 것을 다시 원료로 쓰고, 부산물에서 또 다른 금속을 찾아내며, 폐기물까지 자원으로 되돌린다. 사업은 넓어졌지만 중심은 여전히 제련이다. 과거에는 아연과 연을 얼마나 안정적으로 생산하느냐가 경쟁력이었다면, 이제는 안티모니와 인듐, 게르마늄과 갈륨까지 공급망이 필요로 하는 금속을 얼마나 효율적으로 회수하느냐가 경쟁력을 가른다. 결국 고려아연의 DNA는 아연 그 자체가 아니다. 한정된 원료에서 끝까지 가치를 찾아내고, 그 가치를 다시 새로운 원료와 소재로 연결하는 기술이다. 52년 전 온산의 도가니에서 시작된 제련은 이제 폐전자제품과 이차전지 소재, 친환경 에너지, 글로벌 핵심광물 공급망으로 무대를 넓히고 있다. 고려아연은 제련업을 떠나는 회사가 아니다. 제련의 범위를 계속 넓히는 회사다.
2026-08-11 15:33:05
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KAIST, ESS 전해질 생산 67% 단축…흐름전지 원가 병목 풀었다
[경제일보] 대용량 에너지저장장치(ESS)용 바나듐 전해질의 생산 시간을 67% 줄이는 공정이 나왔다. 흐름전지는 전해질 자체가 전기를 저장하는 매질이어서 전지 가격의 30~50%가 전해질에서 나온다. 생산 공정을 줄이는 일이 곧 시스템 가격을 건드리는 구조다. KAIST는 김희탁 생명화학공학과 교수 연구팀이 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB)의 초기 구동용 전해질인 'V3.5+'를 빠르게 생산하는 공정을 개발했다고 5일 밝혔다. VRFB는 바나듐이 녹은 액체 전해질을 외부 탱크에 담아 순환시키며 충·방전한다. 탱크를 키우면 저장 용량이 늘어 출력과 용량을 따로 설계할 수 있고, 물을 기반으로 한 전해질이라 발화 위험이 낮다. 24시간 멈출 수 없는 AI 데이터센터의 보조 전원이나 태양광·풍력의 출력 변동을 받아내는 장주기 저장 용도로 거론되는 이유다. 문제는 그 전해질을 만드는 데 걸리는 시간이었다. 기존 공정은 5가 바나듐 전구체를 환원제로 4가까지 낮춘 뒤, 전기를 흘려 3.5가로 맞추는 2단계를 거친다. 마지막 전기분해 단계가 설비값과 전력비를 동시에 잡아먹으면서 대량 생산의 발목을 잡아왔다. 연구팀이 짚어낸 것은 병목의 위치다. 화학 환원은 평균 산화수가 약 +4.1에 이르는 지점부터 반응 속도가 급격히 떨어졌다. 연구팀은 바로 이 지점에서 전기분해 대신 백금-탄소(Pt/C) 촉매를 투입하도록 전환 시점을 다시 잡았다. 공정 전체를 바꾸는 대신 가장 느린 구간만 갈아 끼운 셈이다. 전환 시점을 앞당길 수 있었던 근거는 촉매 수명 분석에 있다. 강한 산화성 전해액 안에서 Pt/C 촉매는 탄소 지지체가 부식되고 백금 입자가 뭉치며 성능이 떨어진다. 연구팀은 촉매가 안정적으로 버티는 산화수 범위를 열역학적으로 규명하고, 촉매가 열화되면 반응 속도 상수가 줄어 생산 시간이 늘어난다는 점에 착안해 속도론 기반 가속 수명 평가법을 새로 만들었다. 이를 통해 2500회 이상 반복 생산에도 성능이 유지되는 것을 확인했다. 생산 시간은 기존의 3분의 1 수준으로 줄었고, 환원제로 쓴 옥살산 잔류물도 함께 제거됐다. 이번 성과는 김 교수팀이 7년 가까이 이어온 작업의 연장선에 있다. 연구팀은 2019년 한국에너지기술연구원과 함께 전기분해를 촉매 반응으로 대체하는 공정을 내놓아 생산 비용을 40% 낮췄고, 2021년에는 대용량 촉매 반응기로 연속 생산을 실증했다. 당시 남아 있던 과제가 화학 환원과 촉매 환원 사이의 전환 지점을 어디로 잡느냐였고, 이번 연구가 그 답을 산화수 수준에서 제시했다. 산업 적용을 좌우하는 대목은 설비 교체가 필요 없다는 점이다. 이미 상용화된 촉매를 쓰기 때문에 현재 가동 중인 바나듐 전해질 라인에 그대로 얹을 수 있다. 이번 연구는 롯데케미칼 지원으로 수행됐고, 관련 공정 기술은 롯데케미칼과 공동으로 국내 특허 등록을 마쳤다. 해외 특허도 출원 상태다. 롯데케미칼은 2019년부터 바나듐 전해액 사업을 준비해 왔고 2022년 바나듐 배터리 기업 스탠다드에너지에 650억원을 투입해 2대 주주에 올랐다. 전해액 국산화 측면에서도 의미가 있다. 국내 바나듐 전해액은 그동안 수입 의존도가 높았고, 중국 업체들이 수직계열화를 앞세워 저가 공급에 나서면서 가격 격차가 벌어져 있다. 국내 ESS 보급의 주된 통로인 전력거래소 중앙계약시장 물량은 리튬인산철(LFP) 배터리가 대부분 가져갔다. 흐름전지가 이 판에 끼려면 안전성 논리만으로는 부족하고 전해질 원가부터 낮춰야 한다. 김희탁 교수는 "이번 연구는 대용량 배터리 상용화의 가장 큰 숙제였던 전해질 생산 과정을 반응공학적으로 정밀 분석해 새롭게 설계한 성과"라며 "촉매가 전해액 환경에서 손상되지 않고 안정적으로 작동하는 조건을 과학적으로 규명해 산업 현장의 생산 병목을 해결한 만큼 대용량 에너지저장 기술의 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대한다"고 말했다. 연구는 석경화 박사과정이 제1저자로 주도했다. 결과는 국제학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈에 지난 5월 7일 온라인 게재됐고, 9월 초 공개되는 34호 표지논문으로 선정됐다.
2026-08-05 14:09:16
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에코프로, 리튬·환경이 지킨 흑자…인니 폭우에 영업익 42% 감소
[경제일보] 에코프로가 리튬과 환경사업의 선전에 힘입어 2분기에도 흑자를 이어갔다. 다만 인도네시아 니켈 제련소의 일시적인 가동 차질과 양극재·전구체 수익성 둔화로 영업이익은 전 분기보다 40% 넘게 줄었다. 4일 업계에 따르면 에코프로는 올해 2분기 연결 기준 매출 8208억원, 영업이익 329억원을 기록했다. 매출은 전 분기보다 0.3% 늘었지만 지난해 같은 기간보다는 11.9% 감소했다. 영업이익은 전년 동기보다 103.1% 증가했으나 전 분기 대비로는 41.7% 줄었다. 영업이익률도 6.9%에서 4.0%로 낮아졌다. 실적의 버팀목으로는 리튬과 리사이클, 환경사업을 꼽을 수 있다. 리튬 판매량은 전 분기 선수요의 기저효과로 감소했지만 가격 상승분이 판가에 반영되면서 이익이 늘었다. 폐배터리 리사이클 부문도 메탈 가격과 환율 상승에 힘입어 매출이 전 분기보다 32% 증가했다. 에코프로에이치엔은 반도체 업황 회복에 따른 케미컬필터 수주와 해외 LNG 발전소 공급 확대로 매출 515억원, 영업이익 58억원을 거뒀다. 반면 주력인 배터리 소재 사업은 다소 주춤했다. 에코프로비엠은 2분기 매출 5767억원, 영업이익 180억원을 기록했다. 유럽 전기차 시장의 수요 정체가 실적에 부담을 줬지만, AI 데이터센터와 파워 애플리케이션용 수요가 늘면서 감소 폭을 일부 상쇄했다. 에코프로머티리얼즈는 외부 고객 판매 증가로 매출이 1788억원으로 늘었지만, 인도네시아 그린에코니켈(GEN) 제련소가 폭우와 토사 붕괴로 가동률이 떨어지면서 106억원의 영업손실을 냈다. 회사는 복구 작업을 마치고 생산을 재개하고 있어 하반기에는 가동률이 점차 회복될 것이라는 분석이다. 전기차 시장의 회복 속도도 지역별로 엇갈린다. 올해 상반기 세계 전기차 판매가 2% 증가하는 데 그친 반면 6월 유럽 판매는 31% 늘고 중국과 북미는 각각 11%, 13% 감소했다. 유럽 전체 시장의 성장에도 에코프로비엠 실적이 둔화한 것은 고객사와 제품군별 수요 회복이 고르지 않다는 의미로 풀이된다. 에코프로는 인도네시아 제련소의 가동률 회복과 북미 신규 고객 출하를 통해 하반기 수익성을 끌어올리는 한편, 네바다 리튬 프로젝트와 도시광산, 전고체 배터리·반도체 소재로 사업 영역을 넓힐 계획이다. 송호준 에코프로 대표는 “사업 환경의 불확실성이 이어지고 있지만 공급망 경쟁력 강화와 미래 성장 사업에 대한 투자는 예정대로 추진하고 있다”며 “기존 사업의 안정적인 운영과 신규 사업 성과 창출을 통해 지속 가능한 성장 기반을 마련해 나가겠다”고 했다.
2026-08-04 17:11:12
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