디지털 가전이나 차재 디바이스 등의 전자부품 시장은 앞으로 더욱 확대될 것으로 예상되고 있으며, 요구되는 기술도 더욱 다양화될 것으로 생각된다. 이와 같이 다양화되는 기술로서 회로나 소자 등의 박막에 패턴을 형성하는 패터닝 기술도 소형화․고밀도화가 요구되고 있다. 기존 기술로는 포토리소그래피에 의한 패터닝이 일반적이지만 박막 등을 사용한 센서 등에서는 소형화․고밀도화에 대응하기 곤란하며, 더구나 레지스트의 도포에서 에칭까지 많은 공정이 필요하고 환경에 대한 부담도 높다. 그래서 최근 레이저에 의한 패터닝이 주목받고 있다. 레이저 패터닝 기술은 포토리소그래피와 비교해 작업 공정을 집약할 수 있기 때문에 공수를 절감할 수 있고 드라이 프로세스가 되기 때문에 환경에 대한 부담도 억제할 수 있다. 그러나 현재의 레이저 패터닝 장치는 2차원 형상에만 대응할 수 있어 자유곡면 등의 3차원 형상에 대한 정밀 패터닝은 곤란하다. 그래서 일본전산머신툴에서는 3차원 형상 레이저 패터닝에 대한 높은 요구에 대응하기 위해 이미 장치화․판매하고 있는 단펄스 레이저를 채용한 미세 레이저 가공기 ‘ABLASER’의 기술을 활용해 레이저 패터닝 과제를 해결하는 동시에, 정밀 3차원 레이
이 글에서는 육아·보육 분야의 사람과 로봇과의 인터랙션 및 거리의 사례로서 텔레 보육 로봇 ChiCaRo와 원격 보육 기술에 대해 소개한다. 코로나19 유행 이전인 2014년부터 필자 등의 연구팀은 ChiCaRo 프로젝트를 발족해 영유아 원격 인터랙션 기술에 의해 일상적인 부모의 육아 지원과 육아·보육의 질 향상을 목표로 하고 있었다. 이 프로젝트에서 연구 개발을 추진하고 있는 텔레 보육 로봇 ChiCaRo는 떨어져 있는 장소의 영유아와 보육자의 원격 보육을 지원하기 위한 로봇 시스템이다(그림 1). 인간은 원래 공동체로 육아하도록 진화해 왔다고 하는데, 이른바 독박 육아 등 핵가족의 증가와 지역의 희박화로 최근 특히 도시권에서는 부모가 가정 내에서 혼자서 육아를 감당해야 하는 상황이 많이 발생해 부모의 육아 부담이 문제가 되고 있다. ChiCaRo는 떨어져 있는 가족과 영유아 간의 일상적인 교류 기회를 로봇 시스템을 통해 만들어 내고, 인간의 생물 진화 과정으로서의 자연체인 공동 육아를 현대판 ‘원격 공동 육아’로 실현함으로써 ‘단독 육아’의 부담 해소를 목표로 하고 있다. 공원의 놀이기구가 사용 금지되는 등 포스트 코로나 시대는 부모와 아이가 편하게 공원
차등 프라이버시 인공지능 기술을 대중화해 인공지능 기반 서비스 사용자들의 개인정보를 보호하는 데에 큰 도움을 줄 수 있을 것 카이스트는(KAIST)는 전기및전자공학부 유민수 교수 연구팀이 세계 최초로 `차등 프라이버시 기술이 적용된 인공지능(AI) 애플리케이션(Differentially private machine learning)'의 성능을 비약적으로 높이는 인공지능 반도체를 개발했다고 지난 19일 밝혔다. 빅데이터 및 인공지능 기술의 발전과 함께 구글, 애플, 마이크로소프트 등 클라우드 서비스를 제공하는 기업들은 전 세계 수십억 명의 사용자들에게 인공지능 기술을 기반으로 여러 가지 서비스인 MLaaS(ML-as-a-Service)를 제공하고 있다. 이러한 서비스 중에는, 대표적으로 유튜브나 페이스북 등에서 시청자의 개별 취향에 맞춰 동영상 콘텐츠나 상품 등을 추천하는 `개인화 추천 시스템 기술'이나, 구글 포토(Photo) 와 애플 아이클라우드(iCloud) 등에서 사진을 인물 별로 분류해주는 `안면 인식 기술' 등이 있다. 이와 같은 서비스는 사용자의 정보를 대량으로 수집해, 이를 기반으로 인공지능 알고리즘의 정확도와 성능을 개선한다. 이 과정에서 필연
앞 편에서 필자는 스마트 팩토리의 가장 중요한 특징 중 하나로 ‘유연성’을 꼽았다. 그리고 하나의 공정 라인에서 다양한 제품을 생산하는 ‘혼류생산’을 예로 들어 유연한 자동화 공정의 장점을 설명했다. 혼류생산의 핵심은 생산하는 제품이 바뀔 때마다 버튼 한 번만 누르면 전 공정이 자동으로 재구성될 수 있어야 하는 것이다. 하지만 수많은 하드웨어 기계장치가 복합된 생산라인에서 이런 기능을 구현하는 것은 쉬운 일은 아니다. 현재 유연한 생산 공정을 위해 도입한 수많은 로봇 시스템 또한 제품이 바뀔 때마다 오프라인으로 프로그램하여 경로를 수정할 수는 있지만 실시간으로 들어오는 제품에 따라 알아서 경로를 수정하지 못한다는 한계점이 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 ‘로봇 비전’ 기술이 꼭 필요하다. 로봇 비전이란 ‘비전(vision)’은 ‘눈, 시력, 시각’을 뜻하는 용어로, ‘로봇 비전’이란 ‘로봇의 눈’을 의미한다. 보통 로봇을 사용하기 위해서는 로봇의 움직임을 엔지니어가 일일이 미리 가르쳐 주어야 하는데, 이를 티칭(teaching) 작업이라고 한다. 하지만 로봇이 사람처럼 시각센서(카메라 또는 레이저)를 통해 환경이나 사물을 인식할 수 있게 되면, 작업 공
스피어엑스 프로젝트 하드웨어 장비 ‘극저온 진공 챔버’ 과학기술정보통신부와 한국천문연구원(이하 ‘천문연’)은 지난 17일 미 항공우주국(NASA)의 우주망원경 ‘스피어엑스(SPHEREx)’ 성능 시험을 위한 장비 개발을 완료했다고 밝혔다. 이 장비는 스피어엑스 망원경의 성능을 지상에서 정밀하게 시험하기 위한 시험 장비로, 천문연은 2019년 8월 개발 착수해 약 3년 만에 개발을 완료하고 지난 6월 미국으로 이송해 설치를 마쳤다. 천문연이 이번에 개발한 장비 중 핵심장비는 극저온 진공챔버로, 우주에서 적외선을 관측하려면 우주의 온도보다 한층 저온으로 냉각되는 망원경이 필요하다. 이에 스피어엑스에 최적화해 개발한 진공챔버는 망원경이 우주에서 냉각돼 도달할 영하 220도 이하의 극저온 진공상태를 구현한다. 또한 스피어엑스 망원경이 촬영하는 사진 속에서 초점이 고르게 제대로 맞춰지는지 검증하고, 사진의 각 부분에서 어떤 색깔이 보이는지를 측정하는 역할을 하게 된다. 특히 극저온 챔버에서 스피어엑스 망원경의 성능을 시험하기 위해서는 거대한 챔버 자체뿐만 아니라 고가의 망원경을 안전하게 집어넣을 수 있는 보조 장비 등도 필요하다. 이를 위해 천문연은 스피어엑스 망원경
새로운 모빌리티 시대를 가속화하다 새로운 모빌리티의 시대로 접어들고 있습니다. 기후 변화, 갈수록 엄격해지는 CO2 규제, 인구 변화, 변화하는 소비자들의 요구 등으로 모빌리티 에코 시스템이 근본적인 변화를 맞이하고 있습니다. 기존 자동차 회사와 새롭게 진입한 모빌리티 업체, 정책 당국, 대중교통 기관 모두 이러한 변화의 당사자들입니다. 이것은 새로운 도전이면서 동시에 새로운 기회이기도 합니다. 마이크로일렉트로닉스는 이러한 변화를 가속화합니다. 자동차에서 열차까지, 파워트레인에서 결제까지, 센서에서 보안까지, 커넥티비티에서 편의성에 이르기까지, 인피니언은 새로운 모빌리티 시대로 가기 위해서 필요한 반도체 기술을 제공합니다. 모빌리티 가치 사슬에서 핵심적인 역할을 하는 인피니언은 우리 세대뿐만 아니라 미래 세대를 위해 모빌리티를 환경적, 사회적, 경제적으로 지속 가능하게 만들기 위해서 자동차 및 운송 업계와 협력하고 혁신하고 있습니다. 미래 모빌리티는 도전이자 기회 반도체 기술이 모빌리티 전환을 위한 기반을 제공합니다. 반도체를 활용해서 탄소 발자국을 최소화하고 안전과 편의성을 극대화할 수 있습니다. 근본적인 변화가 있더라도 개인 소유의 자동차가 여전히 모빌리
단백질 분자 등 정밀 질량측정 위한 고성능 나노센서에 활용 기대 한국표준과학연구원(KRISS)이 2021년 자체 개발한 소자를 이용해 마이크로파 영역에서 주파수 빗을 생성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. KRISS 양자하이브리드팀이 개발한 이번 기술은 초전도 나노전기역학 소자에 마이크로파 신호를 입력해 주파수 빗을 생성하는 기술이다. 주파수 빗은 여러 개의 주파수 신호가 머리빗처럼 일정하고 조밀한 간격으로 나타나는 현상을 가리킨다. 연구팀이 생성한 주파수 빗살의 간격은 나노역학 소자의 고유 주파수와 일치하기 때문에 이 간격을 측정하면 소자의 미세한 진동 주파수의 변화를 정밀하게 추적할 수 있다. 연구팀은 소자의 초전도 성능을 발현시키기 위해 소자를 액체헬륨냉동기에 넣어 극저온 환경을 구축했다. 이후 마이크로파 신호 생성기로 소자에 단일 주파수 신호를 입력해 주파수 빗 현상을 관측하는 데 성공했다. 기존에 사용된 나노역학소자의 주파수 측정법은 소자에 레이저를 쏘아 반사된 빛의 변화를 기준이 되는 레이저 빛과 간섭시켜 그 신호를 분석하는 방식이다. 이 간섭신호에서 나온 나노역학 소자의 주파수를 실시간으로 추적하기 위해서는 특정 주파수의 전기신호와 비교해야 한다.
재료硏, 장수명 고효율 음이온교환막 수전해 스택 기술 국산화 한국재료연구원(KIMS)은 최승목 박사 연구팀이 한국화학연구원(KRICT) 이장용 박사 연구팀과 융합연구를 통해, 고활성/고내구 비귀금속 촉매/전극 소재와 고성능 음이온교환 소재를 개발하고 이를 수전해 시스템에 적용함으로써, 비귀금속 기반의 장수명/고효율 음이온교환막 수전해 스택 기술을 국내 최초로 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. 본 기술은 재료연이 고활성/고내구 비귀금속 촉매 소재 합성 기술과 대면적 전극 공정 기술, 막전극접합체 제조 기술 및 스택 조립/운전 기술을 맡았으며, 화학연이 음이온교환 소재 및 고분자 분리막 제조 기술을 융합해 핵심 소재 부품을 모두 국산화한 것이다. 공동연구팀은 본 기술을 상용 대면적 다중셀 스택에 적용해, 저위발열량기준 수소 발생 효율 75.6%, 수소 1kg 생산에 필요한 소비 전력 44킬로와트 아워, 연속 운전 2,000시간 동안 성능 감소율 0.2퍼센트를 달성했다고 전했다. 기존 연구는 개발된 소재가 수전해 시스템에 적용되지 못하고 소재 단위의 성능 평가에 그치는 한계가 있었다. 공동연구팀은 소재 및 미니셀 단위의 연구를 넘어서는 핵심 원천 소재 및 부품을 상
KIST, 충·방전 방식에 따른 전지 수명과 최적 성능 상관 관계 확인 고도 분석 플랫폼 통한 최신 양극 소재의 용량 저하 메카니즘 규명 전기자동차의 주행거리를 증가시키기 위해서는 리튬 이온전지의 충전 전압을 높여 에너지 밀도를 극대화 하는 것이 필요하지만, 안전한 전지 구동을 위해서는서는 충전 전압의 ‘안전 상한선’이 존재한다. 상한선을 넘어선 경우 전극 물질 내에 되돌릴 수 없는 구조적, 화학적 변화가 발생하여 전지 수명 단축, 심한 경우에는 열 폭주(Thermal runaway) 현상이 발생해 폭발까지 이어질 수 있어서 급격히 성장하는 전기 자동차 시장에 가장 큰 위험요인으로 작용하고 있다. 리튬 이온전지는 충전시 충전 전압의 안전 상한선을 유지하면서 충전 용량을 최대한 확보하기 위해 주로 정전류-정전압 방식을 활용한다. 먼저 일정한 전류를 흘려주는 방식(정전류, Constant-current)으로 충전을 한 이후 일정한 전압을 유지하는 구간을 삽입하는 방식(정전압, Constant-voltage)이다. 이러한 방식은 최대한의 주행거리를 확보하고, 고속 충전시 발생하는 전지 소재의 입자 불균일성을 완화해 구조 불안정성을 낮추는 역할을 한다고 알려져 있다
한국생산기술연구원(이하 생기원)이 폴더블 디스플레이의 주름 문제를 해결한 불소계 폴리이미드 기반 광학필름 개발에 성공했다. 생기원 친환경융합소재연구부문 홍성우 박사 연구팀은 기존 유리 기반 소재의 광 특성을 유지하면서도 굴곡 신뢰성을 갖춘 고강도 투명 유연 광학필름을 개발했다고 밝혔다. 디스플레이를 접으면 안쪽에는 압축력이, 바깥쪽에는 인장력이 발생하기 때문에 반복해서 디스플레이를 접을 경우 표면이 깨지거나 갈라지고, 주름지는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 대표적인 광학 신소재 중 하나가 바로 플라스틱 기반의 ‘유연 광학필름’이다. 폴더블 디스플레이에 사용되는 유연 광학필름은 범용 플라스틱 대비 뛰어난 물성 및 특성을 가지는 엔지니어링 플라스틱으로 제조해야 한다. 폴리이미드(Polyimide)는 대표적인 엔지니어링 플라스틱으로, 전하이동복합체(CTC)라는 독특한 구조를 형성해 범용 플라스틱은 물론 일반 엔지니어링 플라스틱보다 기계적 물성이 탁월하다. 복원력이 좋고 충격에 강하며, 연속 제막공정을 통해 얇은 필름 형태로 만들 수 있어 가볍고 유연한 디스플레이 구현이 가능하다. 반면 낮은 파장대의 빛을 쉽게 흡수하는 CTC의 구조적
사람 지문과 같이 매번 다른 형태를 형성하는 분자조립 나노패턴 활용 DGIST 로봇및기계전자공학과 김봉훈 교수 연구팀이 성균관대 권석준 교수 연구팀, KAIST 김상욱 교수 연구팀과 공동연구를 통해 사람의 지문과 같이 매번 다른 형태를 형성하는 무작위적인 분자조립 나노 패턴을 이용한 새로운 IoT 보안/인증 원천기술을 개발했다. 최근 IoT 기술이 발전함에 따라 다양한 기기들이 인터넷을 통해 연결된 초연결시대가 도래하고 있음에도 불구하고, IoT 기기들의 해킹 사례가 빈번하게 보고되고 있으며, IoT 기술을 안전하게 사용할 수 있느냐에 대한 의문이 제기되는 실정이다. 우리 주위에 흔히 사용되는 인증 방법으로 사람의 지문이나 핸드폰 등에서 제공해주는 QR 패턴을 들 수 있다. 사람의 지문은 모든 사람에게 다르게 형성되므로 각 개인을 식별하기 위한 인증 매체로 오래전부터 사용돼왔으나, 크기가 눈에 보일 정도로 커서 쉽게 복제할 수 있다는 단점을 가지고 있다. 반면 최근까지도 코로나 방역에 큰 역할을 했던 QR코드는 사용할 때마다 매번 다른 패턴을 형성하므로 복제가 어렵지만, 새로이 패턴이 생길 때마다 무선통신으로 등록을 해야 하므로 에너지 소모가 크고 개인의 프
나노메쉬 구조로만 이루어진 전자피부 장치로 장기간 생체신호를 실시간으로 측정하고 처리하는 등 전자피부 디바이스의 통합 시스템 구축에 한걸음 DGIST는 화학물리학과 이성원 교수 연구팀이 전자피부의 소자로 활용할 수 있는 매우 얇은 두께와 우수한 통기성을 갖는 나노메쉬(그물망) 구조의 유기물 전계효과 트랜지스터(Organic Field-Effect Transistor, OFET)를 세계최초로 개발에 성공했다고 밝혔다. 전자피부란 피부에 부착하는 전자기기로 체온, 심박수, 근전도, 혈압 등 신호를 측정하고, 이러한 데이터를 전달하는 역할을 한다. 최근 웨어러블 기기를 응용한 스마트 헬스케어 시스템에 대한 관심이 더욱 높아지면서 관련 기술의 개발이 활성화 되고 있다. 헬스케어 시스템을 통한 생체신호를 실시간으로 정확하게 측정하기 위해서는 대부분의 조직 표면이 부드럽고 끊임없이 움직이기 때문에 유연한 센서(soft sensor)가 요구되는데, 그로 인해 생체표면에 직접 접촉하는 전자장치들은 플라스틱 및 고무와 같은 기판에 제조되어왔다. 하지만, 액체 및 기체 투과성이 낮은 평면 기판 구조의 센서를 피부 표면에 장기간 부착하게 되면 예기치 못한 질병(아토피, 신진대사
금속산화물 잉크에 이온 촉매 첨가…광전변환효율 10%, 전기전도도 20배 등 성능 향상 지스트(광주과학기술원)는 동국대 공동연구팀과 공동으로 고온의 후공정 없이 음이온 촉매를 첨가하는 간단한 방법으로 차세대 유기태양전지의 전기전도도를 20배 이상 개선하는 공정을 개발했다고 밝혔다. 유기태양전지의 필수 소재로 사용되는 몰리브덴 산화물(MoO3)은 몰리브덴 금속 원자에 산소 원자가 결합한 형태의 화합물로서 투명한 전기전도성 박막이다. 몰리브덴에 기능성 유기물이 결합된 유무기 하이브리드 화학소재를 이용한 유기졸겔합성법은 잉크를 통해 금속산화물 박막을 형성하는 공정으로, 기존 진공 열증착 공정을 대체할 수 있다. 그러나 이 박막에 높은 전기적 성능을 이끌어내기 위해서는 금속산화물만의 네트워크가 치밀하게 형성되는 과정이 필수적인데, 이러한 과정은 200℃ 이상의 고온 후공정이 필요해 그 실용성에 문제가 있었다. 지스트 이광희 교수팀(신소재공학부)은 동국대학교 권순철 교수팀(융합에너지신소재공학과)과 함께 금속산화물 잉크에 음이온 촉매를 더해 상온에서 높은 성능의 몰리브덴 산화물을 개발했으며, 양산 가능한 차세대 고효율·장수명 유기태양전지를 개발했다. 이러한 상온 공정은
한 번 쓰고 버리는 게 아닌, 약 1년 동안 지속적으로 쓸 수 있는 혈당센서 기술이 개발됐다. 현재 시판되는 혈당 측정 센서는 대부분 일회용이며, 일회용이 아니더라도 2주일 이상 가는 센서가 드물다. 그러나 향후 웨어러블 기기에 적용하기 위해서는 지속적으로 쓸 수 있는 혈당 센서가 필요하다. 이에 전세계적으로 오래 쓸 수 있는 혈당센서 기술이 개발되고 있지만 기술의 복잡성과 난이도 때문에 연구가 기초 단계에 머물러 있다. 한국화학연구원은 이정오 박사팀과 세명대학교 장아랑 교수팀이 하루 3회 측정시 약 1년 동안 지속적으로 쓸 수 있는 새로운 혈당 센서 기술을 개발했다고 밝혔다. 일반적으로, 혈당 센서는 체액(혈액, 땀 등의 분비물)과 센서 속 효소가 반응해 나오는 부산물 중 하나인 ‘과산화수소’를 검출하는 방식으로 작동한다. 체액 속에 있는 ‘글루코오스’가 센서의 효소와 만나 과산화수소를 배출하면, 센서 안의 전극과 과산화수소가 전기화학적으로 산화 환원 반응을 일으키는 과정에서 과산화수소의 양을 감지하는 원리다. 이때 일어나는 전기화학 반응에는 촉매가 필수적인데, 촉매가 직접 체액에 닿기 때문에 체액으로 인한 손상이 일어나 센서의 지속성이 떨어졌던 것이다.
서울대 연구진이 영구적으로 분자 구조가 끊어지지 않도록 기계 결합한 새로운 나노머신을 세계 최초로 합성했다. 서울대는 남좌민 화학부 교수 연구진이 영구적으로 끊어지지 않도록 기계적으로 엮인 나노미터 크기의 나노카테닌(nanocatenane) 구조를 합성하고 이를 통해 새로운 나노머신을 구현했다고 5일 전했다. 지금까지는 원하는 형태의 나노입자 조립 구조를 만드는데 DNA 등 입자간 상호작용 물질을 활용했는데, 이러한 기능성 물질은 잘 끊어지는 등 안정적이지 않아 전체적 조립 구조를 무너뜨린다는 문제가 있었다. 따라서 전체적 조립 구조와 성질을 유지·조절하는 데는 나노입자 간 끊어지지 않는 결합을 설계하는 것이 필수적인데, 지금까지 구현된 적이 없었다. 남 교수 연구팀은 고리 모양의 분자가 기계결합(mechanical bond)에 의해 서로 엮어있는 카테닌(catenane)이라는 분자에서 영감을 받아 무기 금속인 금을 소재로 사용해 두 나노 고리가 끊어지지 않고 영구적으로 엮여있도록 한 '나노기계결합'·'나노카테닌' 구조를 최초로 구현했다. 이 합성을 통해 만들어진 나노머신은 빛에 의해 기계적 움직임이 제어되는데, 근단백질의 주요성분인 미오신이 만들어내는 힘의