- 억만장자 사업가들은 비용을 낮춰 지속적으로 사용 가능한 우주 이동 플랫폼을 개발할 경우 우주가 가져다줄 무한한 사업화 기회 를 엿보고 있다. 우선 인공위성을 적극 활용해 지구탐사, 통신, 항 법의 도움을 받을 수 있다. 예를 들면 지구 관측 데이터를 통해 인 류의 생존이 걸려 있는 기후변화에 대응할 방법을 찾을 수 있다. 또 초소형 인공위성으로 구축한 위성인터넷을 통해 전 세계를 연 결할 수 있다. 우리나라가 추진 중인 한국형 위성항법 시스템kPs이 완성되면 우리 국민은 전보다 향상된 위치정보를 얻을 수 있다. 먼 미래에 우리에게 영향을 줄 우주산업으로는 지구 저궤도에 태양전지판을 설치해 무선으로 에너지를 지상으로 보내기, 소행성 에 있는 희귀 귀금속광물 채취하기, 지구 저케도를 통해 지구 위의 한 지점에서 다른 지점까지 이전에 상상도 못 했던 짧은 시간에 이 동하기 등이 있다. 이 같은 사업 아이템은 극복해야 할 산적한 기 술과 막대한 비용 문제가 걸려 있지만 상황 전개에 따라 충분히 실현 가능하다
- 고성능 차량 브랜드로 널리 알려진 포르셰의 창립자인 페르디난 트 포르셰[Ferdinand Porsche, 1875-1951]도 1900년에 전기차를 만든 기록 이 있다. 이 전기차는 독립된 공간에 모터를 장착하고 동력축을 연결해 바퀴를 구동하는 일반적인 방식이 아니라 바퀴 안쪽에 직접 모터를 삽입한 형태였다. 바퀴를 구동하기 위해 사용한 배터리는 60~80V, 170~300Ah의 전기에너지를 공급했다. 포르셰가 오스트리아 빈의 마차 제조업체와 공동으로 제작한 로너-포르셰Lohner- Porsche라는 이름의 전기차는 평균 시속 35km로 대략 50km를 운 행했다.' 여러 가지 장점이 있는 전기자동차의 1차 전성기는 그리 오래가 지 않았다. 1908년 헨리 포드Henry Ford,1863-1947가 모델 T"라는 가 솔린기관 자동차를 대량생산하는 데 성공한 것이다. 덕분에 차량 가격이 대당 미화 650달러까지 내려갔다. 당시 전기차가 1,750달 러였으니, 내연기관 자동차를 거의 세 대나 살 수 있는 비싼 가격이었다. 여기에 더해 1912년 찰스 케터링charles Kettering이 전기스 타터를 발명했다. 이 발명으로 페나 번거로있던 시동 레버 작업 없 이도 내연기관 자동차를 운행하게 되었다. 지역마다 주유소가 생겨 휘발유 급유도 수월해졌다." 전기자동차는 내연기관에 비해 1회 충전으로 가능한 최대 주행거리, 즉 항속거리가 짧고 동력 성능이 상대적으로 좋지 않다는 등의 이유로 짧은 전성기를 뒤로하고 몰 락의 길을 걸었다 그후 전기자동차는 원유 가격의 등락에 따라 잠시 관심을 받았 다가 가격이 안정되면 언제 그랬냐는 듯 사람들 기억에서 사라지는 상황이 반복되었다.
- 이전에는 없었던 문제
최적의 성능을 유지하기 위해 배터리 온도를 관리하는 것 말고도 전기자동차는 해결이 쉽지 않은 문제가 하나 있다. 운전자와 승객을 위한 냉난방에 사용하는 에너지원이 사라진 것이다. 내연기관 자동차는 운동에너지로 전환되지 못하고 외부로 방출되는 풍부한 엔진 폐열을 난방에 적극적으로 활용했다. 냉방은 가정에 있는 에어컨디셔너와 같은 원리로 엔진 회전축의 운동에너지 일부를 끌어다 냉동 사이클 압축기를 돌리고 냉방장치를 가동해 차량 내부로 차가운 바람을 보냈다.
하지만 초기 전기자동차 모델은 난방을 하기 위해 PTCpositive temperature coefficient 방식을 적용한 전기히터를 사용했다. PTC 히터는 기존 열선 대신 세라믹 소재를 사용한 히터로 전기에너지를 그 대로 열에너지로 전환하는 장치다. 예를 들어 100줄 전기에너지가 저항으로 최대 100줄 열에너지로 전환된다. 냉난방장치를 다룰 때 투입한 일 전달량 대비 냉난방을 위해 열에너지로 전달한 양을 성능계수cop; coefficient 0f Performance라고 한다. PTC 히터는 성능계수 가 1을 넘어설 수 없는 한계가 있다. 열역학 제2법칙에 의하면 열 에너지는 일부분만 전기에너지로 변환된다. 엔진에서 버려지는, 이 미 열에너지로 존재하는 에너지가 아닌 '고급' 전기에너지를 고스란히 '저급' 열에너지로 바꾸는 것은 똑똑한 에너지 활용법이 아니다. 난방을 위해 전기에너지를 이렇게 사용하다 보면 주행에 필요한 에너지가 줄어드는 원치 않는 상황이 벌어진다. 안 그래도 전기 에너지가 부족하다고 느끼는데 말이다. 이전 연구결과에 따르면 겨울에는 최대 60%나 평균 주행거리가 짧아지고, 여름에는 33% 가 줄어든다는 보고가 있다." 이런 이유로 특히 북유럽처럼 추운 겨울이 기나긴 곳에서는 전기자동차로 버티기가 쉽지 않다. 전 세계에서 전기자동차 보급에 가장 적극적인 노르웨이의 자동차연맹 NAF; The Norwegian Automobile Federation은 2020년 연초 20개의 전기자 동차를 이용해 북유럽 겨울 날씨 조건에서 주행거리를 측정한 결 과가 있는데, 공인 주행거리 대비 평균 18.5%나 감소했다."
- 냉난방 문제와 배터리 열관리 문제를 해결하려면 PTC 히터보 다 높은 성능계수를 갖는 냉난방장치를 개발하고, 배터리 장치에 서 발생하는 열을 적극적으로 회수해 재활용할 필요가 있다. 해결 방안으로 히트펌프heat pump가 있다. 히트펌프는 이름 그대로 열에 너지를 퍼올리는 장치다. 이것은 PTC 히터와 달리 투입한 전기에 너지 몇 배 이상의 열전달을 가능하게 한다. 이 장치의 개념은 최 근에 발명한 것이 아니다. 에어컨디셔너와 같은 냉난방장치에 쓰 이는 증기 압축냉동 사이클 vapor compression rerigeration cycle이라는 원리를 적용한 것이다. 히트펌프는 필요에 따라 열을 방출하는 난 방기나 열을 흡수하는 냉방기로 사용할 수 있다. 빌딩 내부 천장에 달린 냉난방장치도 히트펌프 원리를 활용한 것이다. 버려지는 열에너지를 회수해 적극적으로 활용하려면 시스템이 복잡해지는 것 은 피할 도리가 없다. 히트펌프는 투입한 에너지보다 흡수하거나 방출한 열에너지가 크다는 장점이 있지만, 대기 온도가 아주 낮거 나높은 경우에는 성능계수가 낮아지는 단점이 있다.
- 테슬라에 따르면 자신들의 자율주행 컴퓨터는 텍사스 오스틴 삼성공장에서 14nm 공정을 적용해 만든 프로세서 칩을 두 개 탑재 하고 있다. 전체 연산성능은 144 TOPSTilions of Operations per Second (일초에 1조(10'2)의 연산능력)로 컴퓨터 메인보드에 있는 중앙연산 처리장치(PU: Central Processing Unit, 그래픽 처리장치GPu; Graphics Procesing unit, 인공신경망 연산을 빠르게 진행하기 위한 신경망 처리장치 NPU; Neural Processing Unit 기능을 모두 갖추고 있다. 최신 스마트폰에 들어 있는 모바일 중앙처리장치AP; Application Processor의 반도체 성능이 15TOPS 수준25이므로 그에 비하면 거의 10배 가까운 연산성능을 갖고 있다. 업체의 주장에 따르면 이 보드는 대략 72와트의 전력을 소비하는데, 이 정도는 거실 천장에 달린 LED 램프가 소비하는 전력 수준이다. 전력 소비는 극히 작지만 이 장치를 냉각시키기 위한 냉각수 통로가 보드 뒷면에 흐르고 있다.



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