Society 5.0 등 사회 시스템 변혁에 대해 DX화의 요망이 있는 가운데, 필요 정보의 획득·전송·기록에 관련된 기반 기술로서 센싱 기술에 큰 기대가 집중되고 있다. 말할 것도 없이 센싱 기술은 도량형으로 시작되어 현재에 이르기까지 매우 오랜 역사를 가지고 있으며, 사회가 변천함에 따라 새로운 기능을 부가·실현하는 동시에 그 시대의 요청에 대응한 다양한 역할을 수행해 왔다. 제2차 세계대전 후 시작된 제조업의 기기 계측화·자동화 속에서 이른바 오토메이션의 실현에 크게 공헌했지만, 지금 다시 비제조업으로 적용 분야를 확대하는 기운이 높아지고 있어 센싱 기술의 복합 계측화, 예측 기술의 필요성이 논의되는 등 잠재적이지만 다량의 센싱 요구가 있다고 여겨지며 그 표면화가 주목받고 있다. 한편, 새로운 계측 시즈의 출현 등도 있어 그 사회 실장화가 요망되고 있다. 실제로 사회의 DX화에 있어 기반 기술을 담당하고 있으며, 이 글에서는 센싱 기술의 향후 역할과 장래 전망에 대해 개인적인 견해와 함께 설명한다. DX 사회와 빅데이터, 그리고 센싱 기술 이미 알고 있듯이 DX(Digital Transformation)란 스웨덴의 우메오 대학 교수인 에릭 스톨터만(Er
저온 건식 재활용 기술 적용 대기 분위기서 CO2 배출 획기적 저감 흑연 함유량 적은 블랙매스와 흑연 분리 회수할 수 있는 단순화된 선별 공정 혁신 한국지질자원연구원 자원활용연구본부 김병수 박사 연구팀이 저온 건식 재활용 기술을 적용한 ‘리튬인산철(LFP) 폐배터리 재활용 기술 개발’에 성공했다고 밝혔다. 연구팀이 개발한 이 기술은 방전된 폐리튬이온배터리를 선별 공정 없이 단순 파쇄 후 1200°C 이하의 온도에서 부분 용융해 블랙매스(리튬 95% 이상 분리, 흑연 함유량 3% 이하)와 흑연을 분리 회수(80% 이상)할 수 있는 세계 최초의 친환경 저온 건식재활용 기술이다. 현재 폐배터리 재활용 기술은 대부분 NCM(니켈/코발트/망간) 또는 NCA(니켈/코발트/알루미늄) 배터리 계열에 적용된다. 특히 기계적 파분쇄→건조→물리적 선별→열 처리후 습식공정을 거치거나 질소 또는 대기분위기에서 1400°C 이상의 건식공정 처리 후 습식공정을 통해 재활용하고 있다. 2030년 전 세계에서 전기차에 사용되는 배터리 중 LFP 배터리가 55% 이상일 것으로 예상됨에 따라 환경․자원적 측면에서 LFP 배터리의 재활용 기술에 대한 연구개발이 필요한 시점이라는 지적이 있어 왔
구김과 펼침을 반복해도 주름이 잡히지 않는 새로운 디스플레이 기술이 제시됐다. 한국연구재단은 아주대 한승용, 강대식, 고제성 교수 연구팀이 형상기억 폴리머 소재를 활용해 자유롭게 형태를 변형할 수 있으면서도 접힌 부분의 구겨진 주름을 스스로 펼 수 있는 전자 장치를 개발했다고 7일 밝혔다. 폴더블 디스플레이의 반복되는 접힘 자국으로 발생하는 주름은 장치의 성능을 저하하거나 화면 왜곡과 같은 문제를 야기한다. 연구팀은 우화 과정 중 체액을 활용해 강성(어떤 물체가 외부로부터 압력을 받아도 모양이나 부피가 변하지 아니하는 단단한 성질) 변화를 나타내는 나비 날개 메커니즘에 착안했다. 부드러움과 딱딱함을 약 700배까지 조절할 수 있는 형상기억 폴리머로 전자 장치를 제작하고, 구겨진 상태에서의 소성 변형(주름)을 회복하는 데 성공했다. 개발된 전자 장치는 강성이 낮은 엘라스토머(고무와 같은 특성을 가진 폴리머 재료)층을 결합해 회복 불가능한 소성 변형을 방지하는 완충 기능을 갖추고 있고, 변형에 강한 은 나노와이어 전극을 내장했다. 작은 알약에도 압축해 보관할 수 있는 이 장치는 단단한 강성을 유지하지만, 꺼내서 열을 가하면 형상기억 폴리머의 강성이 순간적으로 낮
UNIST 화학과 심교승 교수팀이 모든 소재를 회수하고 재활용할 수 있는 유기물 기반의 유연한 전자 소자와 웨어러블 기기를 개발했다고 밝혔다. 최근 유기 전자소재를 활용한 웨어러블 전자기기의 활발한 연구 및 기술개발이 진행 중이다. 이에 따라 다양한 유기 전자 폐기물이 늘어나고 있지만, 지금까지의 재활용 기술은 LCD 기판에 쓰이는 유리나 전극으로 이용되는 금속과 같은 무기물 소재에만 치중되고 있었다. 심교승 교수는 “인체에 무해한 용매로 친환경적이고 경제적인 공정을 활용했다”며 “무기물이 아닌 재활용이 가능한 유기물기반 전자재료만 선별해 유연성 있는 웨어러블 전자기기를 만들었다”고 설명했다. 연구팀은 드랍 캐스팅(drop casting)을 활용해 물질 낭비를 최소화하고 다양한 수동소자와 능동소자를 제작했다. 드랍 캐스팅은 용액을 기판 위에 떨어트린 다음 열처리를 통해 막을 형성하는 방법이다. 제작된 유기 전자소재인 유기 전도체, 절연겔, 반도체 등의 재활용성을 평가했다. 유기 전도체의 경우 5번 이상 재활용이 가능했으며, 유기 절연겔의 경우 30번 이상의 재사용, 유기 반도체는 1번 정도 재활용 가능한 것으로 확인됐다. 연구팀은 개발된 재활용이 가능한 유연
경희대·한국기술교육대 연구팀 "기존 대비 발전량 30% 향상" 마치 트램펄린처럼 탄성이 있는 표면에 물방울을 떨어뜨려 기존 물방울 기반 발전기 효율을 획기적으로 높이는 하이브리드 발전기가 개발됐다. 한국연구재단은 경희대 최동휘 교수 연구팀이 한국기술교육대학교 박성제 교수, 라문우 교수와 함께 압축 좌굴 현상에 기반한 4차원 프린팅 공정 기술을 새롭게 제안, 이 공정을 활용해 떨어지는 물방울로부터 전기를 생산할 수 있는 물방울 기반 하이브리드 발전기를 개발했다고 6일 밝혔다. 물방울 기반 발전기는 물방울과 고체 재료가 접촉하면서 발생하는 정전기를 활용해 전기 에너지를 생산하는 소자다. 떨어지는 물방울은 자연환경에 존재하는 역학적 에너지원 중 하나로 이를 활용한 에너지 수확 기술은 2020년 처음 제안된 후 소형 전자기기의 분산형 전력원 등으로 활용 가능성이 높아 전기 에너지 생산량을 높이기 위한 연구가 활발하다. 연구팀은 기존 물방울 기반 발전기가 적용한 딱딱한 고체 표면 충돌 방식에서 벗어나, 탄성을 갖는 구조를 채택해 낭비되는 에너지까지 회수하는 실마리를 찾았다. 떨어지는 물방울이 고체 표면과 충돌하면서 낭비되는 에너지를 소자 내 탄성에너지 형태로 변환,…
KAIST는 전기및전자공학부 최성율 교수 연구팀과 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 공동연구를 통해 강한 빛을 다양한 탄소 기반 소재에 조사해, 0.02초 이내에 나노입자 촉매와 단일원자(single atom) 촉매를 진공 시설이 없는 대기 조건에서 합성하고 우수한 촉매 성능을 구현하는데 성공했다고 6일 밝혔다. 연구팀은 2022년 4월 제논 램프 빛을 조사해 금속산화물의 상(phase) 변화와 표면에 촉매 입자가 생성될 수 있음을 최초로 밝혔고 그 후속으로 소재의 광열효과를 유도하는 합성법에 대한 연구를 진행했다. 이에 초고온(1800~3000oC)과 빠른 승/하온 속도(105 oC/초)를 통해 기존의 합성법으로는 구현할 수 없는 촉매 입자를 합성하는 데 성공했다. 이번 기술은 대면적의 빛을 활용하고 대기 중의 환경에서 매우 빠른 시간(0.02초 이내)에 고엔트로피 촉매 및 단일원자 촉매의 합성을 세계 최초로 구현한 기술이다. 광열효과가 뛰어난 소재(탄소 나노섬유, 그래핀 산화물, 맥신(Mxene))에 다종 금속 염을 고르게 섞어주고 빛을 가하게 되면 초고온 및 매우 빠른 승/하온 속도를 기반으로 최대 9성분계의 합금 촉매를 합성할 수 있음을 밝혔다. 합금
얇은 막 형태 '맥신 초박막 스피커'...유연한 디스플레이 등에 활용 국내 연구진이 어디든지 붙일 수 있고, 모양도 자유자재로 바꿀 수 있는 스피커를 개발했다. 울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 고현협 교수팀이 한국화학연구원 안기석 박사팀과 함께 '스피커 자체의 형태를 변화시켜 소리의 방향을 조절할 수 있는 맥신 초박막 스피커'를 개발했다고 28일 밝혔다. 이 초박막 스피커는 마이크로미터(㎛·100만분의 1ｍ) 이하의 얇은 막 형태다. 각종 표면에 쉽게 붙일 수 있고, 형태도 바꿀 수 있다. 스피커 지지대 모양에 따라 360도나 선택적인 위치로 출력도 할 수 있다. 공동 연구팀은 각종 센서나 반도체 등으로 쓰이는 평면 구조 나노 물질인 맥신(MXene)을 스피커 개발에 활용했다. 또 두께가 열이 침투되는 깊이보다 얇은 패럴린 기판을 사용했다. 이 덕분에 소리를 양방향으로 출력할 수 있고, 굽히거나 비트는 등 모양을 변형시켜도 안정적인 소리를 만들어낼 수 있다. 높은 음압 레벨(SPL) 출력(15㎑에서 74.5㏈)이나 14일간의 소리 성능 테스트에서 높은 안정성을 보였다고 연구팀은 설명했다. 특히 20㎝×20㎝ 크기의 유연한 대면적 표면으로 포물선형
최근 영국 시장에 진출하려는 수출 기업 및 관계자들이 계속해서 바뀌는 품질 인증 제도에 어려움을 겪은 바 있다. 브렉시트 후속 조치로 영국 정부가 2022년 1월부터 유럽통합인증(CE) 대신 자체 영국안전품질 인증 제도인 UKCA(UK Conformity Assessed) 마크를 도입하려고 했으나, 시장의 혼선으로 병행 인증 유예 기간을 두다가 지난 8월 결국 이를 무기한 허용하는 것으로 방침을 바꾸었기 때문이다. 제품을 특정 국가에 판매하기 위해선 시험, 인증 및 승인의 총체적인 과정을 거쳐야 하는데, 이를 ‘글로벌 마켓 액세스(Global Market Access, 이하 GMA)’라고 일컫는다. 자체적인 시험 인증을 도입하려고 한 영국의 사례처럼 국가 및 지역마다 규정과 인증 요구사항이 다르거나 변경되는 경우가 있다. 글로벌 시장에 진출하려는 제조업체는 각 국가의 규정에 대해 올바르게 숙지하고 있어야 하며, 최신 정보를 기반으로 GMA 전략을 수립해야 한다. 주기적으로 무선, EMC, 안전 인증 및 규제 요건의 변화를 파악하는 등 항상 최신 정보를 유지해야 한다. 국가별 인증 요건은 상이하나, 일반적으로 세 가지 유형으로 나뉜다. 유럽연합 및 영국과 같이
고객 기대치의 변화와 전기차의 부상, 예상치 못한 글로벌 공급망의 혼란으로 자동차 및 제조 업계는 새로운 수준의 서비스와 효율성을 달성해야 한다는 압박을 받고 있다. 이에, 아시아 태평양(APAC) 지역의 기업들은 소비자 행동 변화를 인식하고 앞서 나가기 위해 분주히 혁신하고 있다. 예를 들어, 싱가포르에서는 자율주행 및 전기차 연구 개발 계획을 지속적으로 수립해 왔는데, 주롱(Jurong) 지구에 위치한 ‘현대차 그룹 혁신 센터’가 그 예다. 싱가포르는 전기차 생산을 포함한 새로운 자동차 기술을 개발하기 위해 40여 년 만에 최초의 자동차 조립 공장을 구축했다. 그러나 지속적인 혁신은 난항을 겪을 수 있다. 극도로 복잡한 환경에서 차량을 생산, 운송 및 서비스하고 완벽한 개인 맞춤형 고객 경험을 제공하기 위해서는 보이지 않는 곳에서 많은 공정이 요구되기 때문이다. 디지털 전환으로의 여정에는 많은 어려움이 존재하지만 지금이야 말로 전체 자동차 생태계가 부품, 차량, 재사용 가능한 차량용 수납함 및 심지어 도구의 추적 기능 개선을 위해 무엇을 할 수 있는지 살펴볼 때다. 바코드 솔루션 보완 바코드는 제조 공정에서 여전히 필수적인 요소다. 그러나 오늘날의 기업은
지난 6월, 오라클은 오라클 데이터베이스(DB) 장기 지원 릴리즈 오라클 데이터베이스 19c 엔터프라이즈 에디션이 클라우드 및 온프레미스에서 널리 구축되는 Arm 아키텍처에 대한 인증을 획득했으며, 해당 아키텍처 상에서 이용이 가능하다고 발표했다. 이를 통해 고객은 오라클 클라우드 인프라스트럭처(OCI) 상에서 암페어 알트라 프로세서(OCI 암페어 A1) 컴퓨트 인스턴스를 활용해 오라클 데이터베이스 서비스를 구독 방식으로 이용하게 됐으며, 선택에 따라 원하는 암페어 암 기반 서버에서 오라클 데이터베이스 19c를 구동하게 됐다. 최근 오라클 데이터베이스 고객들은 어느 때보다 높은 쌍방향성 및 처리량을 요구하는 인공지능(AI), 머신러닝(ML) 및 JSON 문서뿐 아니라, 많은 양의 데이터를 활용하는 복잡한 애플리케이션을 구축한다. 그렇기에 오라클 데이터베이스의 암 아키텍처 인증은 전 세계 기업 조직을 위한 시의적절한 조치다. 현재 친환경적이고 에너지 효율적인 암 기술 아키텍처 및 암페어 프로세서는 하이퍼스케일 클라우드 데이터 센터에 널리 도입됐다. 또한, 1800억 개 이상의 프로세서가 모바일 폰, 사물인터넷(IoT) 센서 및 스마트 기기에 탑재된 상태다. 암
음이온교환막 활용한 새로운 촉매층 제조기술 개발…이오노머 없애 계면저항 획기적 개선 그린수소 생산 기술 상업화에 한발 더 가까이 나아갈 가능성을 여는 기술이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 권영국 교수팀이 음이온 교환막과 지지체 사이에 촉매층을 직접 성장시켜 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly)를 제조하는 ‘막-촉매-지지체 일체형 전극 제조기술’을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 산소를 발생시키는 대표적인 촉매인 니켈, 철 기반의 촉매층을 음이온 교환막과 전극 지지체 사이에 직접 성장시켰다. 또한 계면 저항을 획기적으로 개선하며 수소 생산의 성능과 전극 촉매의 안정성 또한 향상시켰다. 음이온 교환막 수전해 기술은 음이온만 선택적으로 이동시키는 교환막을 전해질로 사용해 수소를 생산하는 시스템이다. 기존 시스템의 단점 보완 및 장점을 극대화한 시스템이지만 상업화를 위한 성능 및 계면 저항에 대한 개선이 필요하다. 연구팀은 먼저 강한 환원제 산화제의 반대말. 반응이 일어나는 동안 다른 물질의 산소를 제거하거나 상대 물질에 전자를 주는 물질인 BH4-를 음이온만 통과시키는 ‘음이온 교환막’을 통해 이동시켰다. 연구팀은 이
정훈기 박사 "전고체 전지 안정적 저압 구동 가능성 입증" 국내 연구진이 전고체 배터리의 양극 내부에서 열화현상이 발생하는 메커니즘을 확인하고 저압 환경에서 전고체 전지의 안정적인 구동 가능성을 입증했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 에너지 저장 연구센터 정훈기 박사팀이 리튬이온전지와 비슷한 압력에서 전고체 전지를 구동할 때 급격한 용량 저하와 수명 단축을 일으키는 열화 요인을 규명했다고 12일 밝혔다. 전고체 전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체에서 전부 고체로 대체한 배터리다. 불연성인 고체를 사용해 화재나 폭발 위험이 없고, 온도변화나 외부 충격에도 강해 '꿈의 배터리'로 불린다. 다만 전고체 전지는 충전·방전을 반복하며 양극과 음극의 부피가 변하면서 고체 전해질과 만나는 지점인 계면이 탈착되는 '계면 열화'가 발생하기 때문에 외부 장치로 높은 압력을 유지해 이런 현상을 막아야 했다. 기존 연구는 전고체 전지의 짧은 수명 특성을 계면 접촉에 따른 손실로만 여겨 저압 구동 환경에서의 원인 평가가 명확히 이뤄지지 않았다. 연구진은 동전형 리튬이온전지와 비슷한 0.3㎫ 수준의 저압 환경에서 황화물계 고체 전해질을 적용한 동전형 전고체…
전기차 핵심 부품용 소재기술 대일의존 돌파구 열어 한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환, 이하 재료연)은 엔지니어링세라믹연구실 고재웅 박사 연구팀이 전기차 구동 모듈용 질화규소 베어링 볼 제조기술을 국산화하는 데 성공했다고 밝혔다. 질화규소 베어링 볼은 전기차의 높은 출력 인가와 고속 회전 구동 환경하에서 전기 침식에 의한 고장을 방지하고, 이와 함께 높은 내구성과 신뢰성을 가지는 장점이 있다. 일본으로부터 전량 수입해야 해, 이에 대한 문제가 지속해서 지적되어왔다. 핵심 부품 공급은 지난 2019년 일본의 화이트리스트 배제를 시작으로 2022년 글로벌 공급망 재편 대응을 위해 정부가 중점 정책으로 고려할 정도로 중요한 문제이다. 전기차의 경우 20,000rpm 이상의 초고속 회전이 이뤄지는 베어링 부품의 필수 소재인 베어링 볼 수급이 원활하지 않다는 게 자동차와 베어링 완제품 제조 기업의 공통된 의견이다. 연구팀은 질화규소 원료 분말에서 소재 및 베어링 볼 부품에 이르기까지 국내 수요 대응이 가능하도록 기술을 개발해왔다. 이후 해당 기술을 외부 공인 평가기관과 수요기업을 통해 테스트함으로써 세계 1위 질화규소 베어링 볼 기업인 T사에 근접한 수준의 기계적…
방사선에 포함된 중성자를 더 효율적으로 막을 수 있는 방법이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST)은 반도체 소재·부품대학원 및 신소재공학과 권순용 교수팀이 방사선 중성자를 막을 수 있는 차폐막을 개발했다고 9일 밝혔다. 방사선에 포함된 중성자는 원자력 발전, 의료 기기, 항공·우주산업 등에 필수적으로 사용된다. 그러나 유출되면 다른 원자들과의 상호 작용으로 전자 기기나 생명체에 예측하지 못한 현상을 유발하는 위험한 입자다. 연구팀은 2차원 나노물질인 맥신(MXene)의 모체인 맥스(MAX Phase)와 맥신을 직접 합성했다. 여기에 중성자를 흡수할 수 있는 탄화 붕소를 잘게 쪼개 맥신층 사이에 삽입하는 기술을 고안했다. 연구팀은 맥신-탄화 붕소 혼합 용액의 안정성을 높여 큰 면적의 유연하고 가벼운 중성자 차폐 필름을 만들었다. 또 실험을 통해 다양한 물체의 표면에 코팅할 수 있는 기술도 개발했다. 중성자 차폐 코팅막을 입힌 나일론 복합체는 2만번 이상의 굽힘 테스트에서도 최대 98%까지 원형을 유지했다. 특히 밀리그램 단위의 탄화 붕소 사용에도 높은 중성자 차폐율(30㎎ 사용 시 40%)을 보였다고 연구팀은 설명했다. 권순용 교수는 "이번 기술로 원하는 두께
국내 연구진이 다 써버린 배터리의 건강상태를 분해 없이 진단하고 재활용 여부를 쉽게 판단할 수 있는 기술을 개발했다. UNIST 에너지화학공학과 김동혁, 최윤석 교수 및 탄소중립대학원 임한권 교수팀이 컴퓨터가 독립적으로 훈련하는 딥러닝을 기반으로 배터리 부품의 건강 상태를 진단할 수 있는 시스템 DeepSUGAR를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 학습을 통해 새로운 창작물을 만드는 생성형 인공지능 기술 ‘생성형 대립 신경망(GAN)’과 효과적으로 이미지 처리할 수 있는 ‘합성곱 신경망(CNN)’을 결합했다. DeepSUGAR는 리튬 배터리를 충·방전시킬 때 얻은 전압, 전류, 용량 데이터를 빛의 삼원색 값으로 변환해 이미지화한다. 이를 기반으로 딥러닝 모델을 활용해 배터리의 건강 상태를 예측한다. 모듈, 팩 등 배터리 구성에 상관없이 적용 가능해 기존 배터리 진단 방법과 차별화된다. 김동혁 교수는 “충·방전 데이터를 이미지화하는 DeepSUGAR의 특징을 활용해 배터리를 분해하지 않고도 사용된 배터리의 재활용 여부를 판단할 수 있는 검증 시스템을 구축했다”고 설명했다. 연구팀이 구축한 시스템은 생성형 AI를 이용해 배터리의 건강 상태를 바탕으로 배터리 부품인 모
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