자동차 제조 업체들이 새로운 전기자동차의 개발과 출시 시기를 앞당기고 있다. 전기 파워트레인은 구성 면에서 내연 기관과 크게 다르기 때문에 새로운 전기자동차 부품 생산과 조립에 잘 적응해야 한다. 자동차 산업 품질 보증의 주된 과제는 정밀도에 대한 요건을 충족해야 한다. 경량화와 출력 그리고 주행 거리는 전기자동차의 설계와 구성에서 중요한 목표이다. 동시에 제조업체는 전기 파워트레인을 효율적으로 제조하는 방법에 대한 문제에 직면해 있다. 내연 기관 제조에는 선반과 밀링 그리고 연삭과 같은 기계적 공정이 널리 사용되고 있지만, 전기 모터 구성부품인 스테이터, 로터 제작에는 펀칭, 굽힘, 용접 함침 공법이 주로 사용되며, 이는 자동차 품질에 중요한 영향을 미친다. 전기수소차를 위한 ZEISS의 종합 품질 솔루션 전기 모터의 생산 요건은 기존 치수 측정에도 큰 변화를 가져오고 있다. 어떤 경우에는 허용 오차가 넓어지지만, 제한된 접근성과 많은 속성으로 인해 생산 과정이 매우 복잡해졌다. 무결함 용접 이음매 등 새로운 요건과 함침 코팅의 두께 특성도 전기 모터 제조의 어려움을 증폭시키고 있다. 따라서 센서 뿐만 아니라 소프트웨어와 분석에도 훨씬 유연하고 다양한 품질
최근 글로벌하게 각 국가들이 온실가스 절감을 위한 활동으로 탄소중립(Net Zero)을 선언하고 각종 활동을 정책과 법재화를 진행 중이고 몇몇 유럽 연방 국가들은 무역 규제로 활용하고 있다. 탄소중립의 한가운데 있는 산업이 전동화 (Electrification) 이며 가장 전동화가 활발하게 이뤄지는 분야가 전기자동차 분야(Electric Vehicle), 좀더 광범위한 정의로 이모빌리티(e-Mobility) 분야다. 이차전지(배터리)는 이모빌리티의 전체 원가 중 30% - 40% 차지하는 핵심 부품으로, 배터리는 이모빌리티 제품 원가 뿐만 아니라 품질을 결정하는데 아주 중요한 위치에 있다. 뿐만 아니라, 최근 인플레이션 감축법(Inflation Reduction Act, IRA)안에 따른 국내생산 배터리의 우려는 우선 일단락되었지만, 미 재무부가 전기차 배터리 부품과 핵심광물 조달을 금지하는 '외국 우려 단체'를 추가로 발표할 예정이라 아직 우려가 완전히 해소된 상태가 아니다. 다만, 배터리 소재, 부품, 패키지 업체로선 이러한 국내외 정치 및 정책변화와 더불어 무결점 품질확보를 통해 다양한 국가에서 품질을 인정받아야 한다. 헥사곤은 이차전지(배터리) 무결점
'기존 9단계 공정→3단계로'…고성능 AI반도체 핵심 소재 사용 전망 한국전자통신연구원(ETRI)은 자율주행·데이터센터 등 고성능 인공지능(AI) 반도체 핵심 소재로 사용될 신소재 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이 기술은 기존 일본이 보유한 기술보다 전력을 95% 더 절감할 수 있는 첨단 반도체 칩렛 패키징 기술로, 공정을 기존 9단계에서 3단계로 줄였다. 이 기술은 반도체 웨이퍼에 ETRI가 개발한 신소재로 만든 비전도성 필름(NCF)을 붙인 후 타일처럼 생긴 칩렛을 넓은 면적에 쏠 수 있는 면 레이저로 1초 정도 쬐 경화하는 3단계로 이뤄졌다. 첨단 패키징 기술을 기반으로 하는 칩렛은 반도체 기판을 레고 블록처럼 구성하는 개념이다. 그동안 반도체 업계에서는 첨단 반도체 패키징 공정에 주로 일본 소재를 사용해 왔다. 하지만 공정이 9단계를 거치는 등 복잡한 데다 다양한 장비가 사용되고, 높은 전력 소모, 청정실 유지비용, 유해 물질 배출 등이 단점으로 지적됐다. 연구진은 반도체 웨이퍼 기판에 NCF를 적용한 후 다양한 웨이퍼에서 제작된 칩렛으로 타일을 만들어 1초 정도 면 레이저를 조사해 접합 공정을 완성하고, 후경화 공정으로 완료했다. ETRI가 개발
포스텍 포항가속기연구소(PAL)의 천세환 박사팀(XFEL 빔라인부)은 포항가속기연구소의 4세대 선형 방사광 가속기(엑스선 자유 전자 레이저)를 이용해 세계 최초로 양자 스핀 파동의 4차원 시공간 내 시각화에 성공했다. 빅데이터와 AI가 크게 발전하면서 하드디스크와 같은 대용량 저장 장치가 더욱 중요해지고 있다. 자성체 기반 저장 장치의 용량과 처리 속도를 더 높이기 위해서는 소재의 특성을 빠르게 제어하는 기술이 필요하다. 가장 주목할 만한 기술 중 하나는 빛을 이용해 자성 소재의 특성을 제어하는 옵토-스핀트로닉스(opto-spintronics)다. 4세대 선형 방사광 가속기인 엑스선 자유 전자 레이저는 수십 펨토 초의 펄스 시간 폭 덕분에 초고속으로 일어나는 자성 소재 특성 변화를 관측할 수 있다. 이를 이용해 옵토-스핀트로닉스 기술 구현을 위한 새로운 자기 상태(magnetic state)를 발견할 수 있다. 빛의 흡수를 통해 평형 상태에서 벗어난 자기 성질은 '결맞는 양자 스핀 파동(coherent magnon)'을 통해 드러날 수 있다. 이로써 빛-물질 상호 작용에 대한 이해는 물론, 빛으로 자기 상태를 제어하는 새로운 기능의 발견으로도 이어질 수 있다
스마트 웨어러블 소자 및 최소침습형 임플란터블 전자소자 분야 적용 기대 전자 섬유는 최근 각광받고 있는 사용자 친화 웨어러블 소자, 헬스케어 소자, 최소 침습형 임플란터블 전자소자에 핵심 요소로 여겨져 활발하게 연구가 진행되고 있다. 하지만 고체 금속 전도체 필러(Conductive filler)를 사용한 전자 섬유를 늘려서 사용하려 할 경우, 전기전도성이 급격하게 감소해 전기적 성질이 망가진다는 단점이 있다. KAIST는 신소재공학과 스티브 박, 전기및전자공학부 정재웅, 바이오및뇌공학과 박성준 교수 공동 연구팀이 높은 전도도와 내구성을 가지는 액체금속 복합체를 이용해 신축성이 우수한 전자 섬유를 개발했다고 25일 밝혔다. 전자 섬유의 늘어나지 않는 단점을 해결하기 위해 연구팀은 고체처럼 형상이 고정된 것이 아닌 기계적 변형에 맞춰 형태가 변형될 수 있는 액체금속 입자 기반의 전도체 필러를 제시했다. 액체금속 마이크로 입자는 인장이 가해질 경우에 그 형태가 타원형으로 늘어나면서 전기 저항 변화를 최소화할 수 있다. 하지만 그 크기가 수 마이크로미터이기 때문에, 기존에 이용된 딥-코팅(dip-coating)과 같은 단순한 방법으로 실에 코팅하는 것이 불가능하다
KAIST는 생명과학과 정인경 교수 연구팀이 서울대학교 암연구소 김태유 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 인공지능 기반 알고리즘을 활용, 한국인 대장암 환자의 3차원 게놈 지도를 최초로 제시했다고 24일 밝혔다. 연구팀은 이를 토대로 암 세포 특이적인 유전자 조절 기전을 통해 특정 종양유전자들이 과발현되는 현상을 규명했다. 1차원적 게놈 서열 분석에 기반한 현재의 암 유전체 연구는 종양유전자들의 과발현 기작을 설명하는데 한계가 있었다. 하지만 3차원 공간상에 게놈이 어떻게 배열되는지를 분석하는 3차원 게놈 구조 연구는 이러한 한계를 극복 가능케 하고 있다. 본 연구에서는 정상 세포에서는 존재하지 않는 암 세포 특이적 염색질 고리(chromatin loop) 구조가 유전자 발현 촉진 인자인 인핸서와 종양유전자 사이의 상호작용을 형성해 과발현을 유도하는 인핸서 납치(enhancer-hijacking) 현상에 초점을 두고 연구했다. KAIST 생명과학과 김규광 박사과정이 주도한 이번 연구는 게놈간의 공간상 상호작용을 측정할 수 있는 대용량 염색체 구조 포착 Hi-C(High-throughput Chromosome Conformation Capture) 실험 기법을
양극플레이트(양극판)는 수소생산에 사용되는 전해조(전기분해장치)와 연료셀의 핵심이다. 제조과정에 따라서, 플레이트는 수백 개의 양극판으로 구성되는데 한 개의 불량판이 전체 스팩의 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 각 플레이트의 전압을 별도로 모니터링하는 것이 좋다. 바이드뮬러는 모니터링을 위한 솔루션을 개발했다. 바이드뮬러 솔루션을 사용하면 폭발 가능성이 있는 영역에서도 안정적으로, 안전하게, 경제적으로 측정된 값을 기록하고 처리할 수 있다. 개발 배경 그린 수소는 에너지의 원천이자 희망의 원천이다. 이것은 태양광 발전과 풍력 에너지와 같은 더 휘발성이 강한 동력원에 대한 이상적인 보충제가 되게 한다. 또한 일부 전기 분해 공정에서는 폐열을 사용할 수도 있다. 따라서 이 솔루션은 배치될 수 있는 광범위한 가능한 현장이 존재한다. 여기에는 시멘트 공장, 해상 풍력 터빈 시스템 또는 산업용 트럭(예: 지게차)을 작동하기 위해 수소가 발생할 수 있는 회사의 시설이 포함될 수 있다. 원칙적으로 모든 전해질에는 막으로 분리된 두 개의 전극이 필요하다. 수소 분자를 H2와 O2로 분리하기 위한 셀 전압은 약 2.5V이다. 100개의 양극 플레이트 스택의 경우 25
KAIST는 자연어로 기술된 매뉴얼을 이해하고 이를 기반으로 비행기를 직접 조종이 가능한 인간형 로봇을 개발, 이를 실용화할 계획이라고 19일 밝혔다. 연구책임자인 KAIST 심현철 교수와 주재걸, 윤국진, 김민준 교수가 참여한 공동연구팀은 일반적인 언어로 작성된 조종 매뉴얼을 읽고 이해하는 '자연어 처리기반 인간형 조종사 로봇 개발' 미래도전과제의 지원을 기반으로 인공지능과 로보틱스 기술을 적용했다. 인간형 로봇이 기존 항공기를 전혀 개조하지 않은 실제 항공기 조종석에 착석한 다음, 조종석의 다양한 장치들을 직접 조작해 비행하는 방식을 선보였다. 기존 항공기의 자동비행장치(오토파일럿)이나 무인 비행만 가능한 무인항공기와는 근본적인 차이가 있다. 관련 연구진이 개발 중인 조종사 로봇은 인간 조종사에게는 불가능한 전 세계 항공차트(Jeppson Chart)를 전부 기억해 실수 없는 조종이 가능하다. 특히 최근 챗GPT 기술을 활용해 항공기 조작 매뉴얼 및 비상 대처절차를 담은 자료(QRH)를 기억해 즉각적으로 대응할 수 있다. 항공기의 비행 상태를 기반으로 실시간으로 안전한 경로를 계산할 수 있어 인간 조종사보다 빠르게 비상 상황에 대처하는 것이 가능하다. 또
요꼬가와는 생명과학 및 화학 분야의 연구 데이터를 통합 관리할 수 있는 OpreX Connected Intelligence 라인업의 새로운 플랫폼 ‘OpreX™ Informatics Manager’를 개발했다. OpreX Informatics Manager는 문서, 프로젝트, 기술 및 일정 관리를 위한 기능을 통해 연구 자원 관리의 효율성을 높이고 실험실 자동화를 앞당긴다. 개발 배경 연구 개발 작업을 할 때는 모든 종류의 실험과 검증 활동에서 생성되는 데이터를 문서화해야 한다. 과거에는 실험실에서 이 모든 데이터를 종이에 기록했지만, 이제는 생산 및 품질 관리와 같은 업무에 종사하는 직원이 보다 쉽게 공유하고 활용할 수 있도록 이 데이터를 디지털 형태로 유지하는 것이 선호되고 있다. 이런 정보를 공유하기 위하여 기존의 실험실의 정보 시스템은 실험실 정보 관리 시스템 (Laboratory information management systems/LIMS), 전자연구노트(Electronic laboratory notebooks /ELN), 생산관리시스템(MES)에 연결해야만 했다. 요꼬가와는 다양한 산업군을 대상으로 서비스를 제공하는 시스템 통합업체로서 획득한
최근 화학, 생명과학 등 다양한 기초과학 분야의 문제를 해결하기 위해 그래프 신경망(Graph Neural Network) 기술이 널리 활용되고 있다. 그 중에서도 특히 두 물질의 상호작용에 의해 발생하는 물리적 성질을 예측하는 것은 다양한 화학, 소재 및 의학 분야에서 각광을 받고 있다. 예를 들어 어떠한 약물(Drug)이 용매(Solvent)에 얼마나 잘 용해되는지 정확히 예측하고, 동시에 여러 가지 약물을 투여하는 다중약물요법(Polypharmacy)의 부작용을 예측하는 것이 신약 개발 등에 매우 중요하다. KAIST는 산업및시스템공학과 박찬영 교수 연구팀이 한국화학연구원과 공동연구를 통해 물질 내의 중요한 하부 구조(Substructure)를 탐지해 두 물질의 상호작용에 의해 발생하는 물리적 성질 예측의 높은 정확도를 달성할 수 있는 새로운 그래프 신경망 기법을 개발했다고 18일 밝혔다. 기존 연구에서는 두 분자 쌍이 있을 때, 각 분자내에 존재하는 원자들 사이의 상호 작용만을 고려해 그래프 신경망 모델을 학습했다. 예를 들어 특정 발색체의 물(H2O)에 대한 용해도를 예측하고자 할 때, 발색체 내의 각 원자들에 대해 물 분자의 원자들(즉, H, O)
한국전기연구원(KERI) 전동력연구센터가 국내 최초로 산업용 전동기(삼상유도전동기)의 효율을 ‘슈퍼 프리미엄급(IE4)’으로 개발했다. KERI는 이를 넘어 중소기업이 관련 기술을 잘 활용할 수 있도록 만드는 ‘오픈 플랫폼’까지 구축하는 데 성공했다고 밝혔다. 산업용 전동기는 전 세계에서 전력을 가장 많이 소비하는 기기다. 우리나라의 경우도 전체 전력 소비량 중 전동기가 차지하는 비중이 무려 50% 이상에 달한다. 지난 2018년 KERI는 전 세계 전동기 효율을 3%만 높여도 1GW급 원전 108기를 짓지 않아도 되고, 가치로 환산하면 약 34조원을 절감할 수 있다는 결과의 보고서를 발행한 바 있다. 산업용 전동기의 효율 향상은 에너지 절감 및 온실가스 감축을 위한 가장 효과적인 수단이다. 이를 위해 많은 나라들이 저효율 전동기 퇴출 정책 시행과 함께 효율이 더 높은 전동기를 의무 사용하게 하고 있으며, 개발에 막대한 예산을 투자하고 있다. 국제전기기술위원회(IEC)에서는 국제 효율 표준에 따라 전동기 등급을 일반(IE1) - 고효율(IE2) - 프리미엄급(IE3) - 슈퍼 프리미엄급(IE4) - 울트라 프리미엄급(IE5) 전동기로 구분한다. 우리나라는 2
KIST 정승준·김희숙 박사팀, 수직방향 열에너지까지 수확하는 열전소자 개발 사람의 체온처럼 표면에서 수직 방향으로 배출되는 열을 전기로 바꿔 효율을 한층 높이는 에너지 하베스팅 기술이 개발됐다. 이 기술을 이용하면 피부와 닿는 웨어러블 기기 센서를 다른 전원 없이 체온으로 구동시킬 수 있을 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 소프트융합소재연구센터 정승준, 김희숙 박사 공동연구팀이 수직 방향으로 나오는 열에너지를 수확해 전기를 만드는 3차원 프린팅 기반 소프트 열전소자를 개발했다고 16일 밝혔다. 열전소자는 소자 양 끝 온도 차이를 전기로 전환하는 장치다. 열전소자는 주로 2차원 필름 형태로 제작되는데, 보통은 수평 방향으로 양 끝의 열에너지 차이를 이용해 에너지를 만든다. 하지만 몸과 같은 물체에서 열이 방출되는 방향은 필름을 붙이는 면에 수직인 경우가 많아 효율이 떨어졌다. 이 때문에 수직 방향의 열에너지 차이를 활용할 수 있도록 열전소자를 3차원 구조로 만들기도 하지만, 이런 소자들은 크기가 크고 형태도 불안정해 변형에도 취약했다. 이에 연구팀은 우선 열전도도는 낮으면서 유연하고 잘 늘어나는 실리콘계 엘라스토머 소재로 부드러운 절연 플랫폼을 만들었
개요 3G부터 5G, 그리고 이외의 모든 무선 표준은 산업 발전과 함께 이를 지원하고 가속화하기 위해 개발됐다. 예를 들어 4G는 유연한 IP 중심의 음성, 데이터 및 영상 통신에 중점을 뒀고 5G는 이를 또 한 번 전체적으로 개선한 식이다. 3G와 5G 사이 괄목한 변화가 일어났듯이, 다가올 6G는 대중에게 보편적이고 효율적이며 몰입감 넘치는 무선 연결을 제공할 것으로 기대된다. 6G 시스템에 대한 연구개발이 꾸준히 진행되며 6G가 가져올 기술적 발전이 점차 명확해지고 있다. 지금까지 여러 무선 표준이 산업 발전을 도운 것처럼 6G는 새로운 기술을 탄생시켜 엔지니어로 하여금 현재와 미래의 다양한 프로젝트에 박차를 가할 전망이다. 무선 엔지니어 역시 다가오는 6G 시대에 만나게 될 주요 기술의 장단점을 한 발 앞서 파악해 미래 프로젝트를 위한 성공적인 엔지니어링의 초석을 다져야 한다. 새로운 주파수의 등장으로 보다 매끄러운 연결 구현 6G 통신 시스템은 7-24GHz 및 100GHz 이상의 서브 THz와 같은 새로운 주파수 범위를 사용할 것으로 예상된다. 이를 위해 새로운 스펙트럼 관리 방법론이 도입되고 데이터 레이트 및 속도 면에서 성능이 개선돼 네트워크
자동화 시스템의 적용 산업 범위가 확장되며 현대 생활에서 더욱 중요해지고 있다. 자동화가 농기계, 제조·가공 작업자가 사용하는 로봇, 드론에 적용되면서 머신비전 시스템은 신규 어플리케이션에 구축되고 있다. 충격, 진동, 물, 습도, 오염 물질, 온도 변화 등 노출 조건이 열악한 경우가 많다. 머신비전 렌즈는 고객이 기대하는 것보다 더 견고하지만, 새로운 어플리케이션에 구축해야 할 경우 2차 강건설계가 필요할 수 있다. 이를 위한 까다로운 조건을 통과할 수 있는 머신 비전 렌즈가 등장하면서, 자동화 시스템은 고성능과 동시에 모든 환경을 극복할 수 있게 됐다. 추가적으로 강건설계를 적용해야 하는 이유 기존의 머신비전 렌즈는 공장 환경으로 인한 마모를 견딜 수 있게 설계됐다. 설계 당시 렌즈를 기계에 장착하거나, 트럭에 싣거나 등의 충격, 진동, 오염 물질 등에 노출된 상태도 견딜 수 있게 제조되지는 않았다. 그러나 공장 환경은 다른 환경과 달리 열악하더라도 제어가 가능한 것이 특징이다. 기존의 머신비전 렌즈다중 리프 조리개로 구경을 조절하고 이중 스레드 포커스 메커니즘을 통해 렌즈를 자유자재로 움직여 각각의 어플리케이션에 맞게 사용한다.(그림 1) 고정되어 있지
자율 주행 및 기타 인공 지능(AI) 기술이 일상생활에서 널리 사용되면서 반도체 집적 회로(Integrated circuit, IC)의 정보 처리 능력에 대한 수요가 급격히 늘어나고 있다. KAIST는 생명화학공학과 임성갑 교수 연구팀이 가천대 전자공학부 유호천 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 더 높은 데이터 처리 효율성과 집적도를 제공할 신개념 디지털 논리 회로 구현을 세계 최초로 성공했다고 11일 밝혔다. 기존 '0', '1'의 두 가지 논리 상태를 사용하는 2진법 논리 회로와 비교해 3진법 논리 회로는 '0', '1', '2'의 세 가지 논리 상태를 사용해 정보를 표현하는 차세대 반도체 기술로, 같은 정보를 더 적은 논리로 표현할 수 있어 더 높은 정보 처리 효율성을 통해 반도체 칩의 고속화, 저전력화, 소형화가 가능하다. 하지만 논리 상태가 1개 더 추가됨에 따라 세 가지 논리 신호를 모두 안정적으로 출력하기 어려운 문제와 2진법 논리 체계가 3진법 논리 체계와 서로 호환이 되지 않는 문제가 3진법 논리 회로 상용화에 걸림돌로 여겨졌다. 연구팀은 문제 해결을 위해 3진법 논리 회로의 출력 특성을 회로 동작 중에 실시간으로 조절할 수 있는 새로운 논리소