전기차 배터리의 기존 음극 소재를 그대로 쓰면서 고속충전에 따른 수명 저하도 줄일 수 있는 획기적 방식의 양극 소재 기술이 나왔다. UNIST 교원창업기업인 에스엠랩(SMLAB)이 리튬이온배터리의 고속충전 특성을 개선할 수 있는 ‘단결정 양극 소재’ 기술을 개발했다. 양극 소재의 형상과 표면구조를 변화시키는 것만으로도 수명 특성이 30% 이상 향상됐다. 전기차에 사용 중인 리튬이온배터리에 급속 충전을 반복하면 양극과 음극에서 부반응이 일어나 수명이 저하된다. 급속 충전 시 리튬이온은 음극의 흑연 입자 내부로 들어가지 못하고 전해액과 반응해 손실된다. 양극에서도 빠른 속도로 리튬이온이 드나들게 되는데, 이런 충‧방전이 반복되면 부피가 팽창하면서 양극 구조를 붕괴해 리튬이온 출입을 어렵게 만든다. 이런 문제들은 결국 배터리 셀 온도를 높이고, 이에 따라 전해액과 양극과 음극의 소재 표면에서 분해도 가속화되므로 수명 저하로 이어지는 것이다. 이를 해결하는 기술로는 주로 음극 소재의 개선이 제안됐다. 흑연 대신 리튬을 사용하거나 흑연과 실리콘을 사용해 충전 시간을 단축하려는 시도였다. 배터리 충전 시 리튬이온은 음극의 흑연 구조 속에 있는 빈 공간으로 들어간다. 기
IBS, 고신축성 반도체 양자점 복합소재 기반의 포토트랜지스터 어레이 기술 개발 머신러닝기법 적용해 형태 변형되어도 가시광선(적색/녹색/청색)을 정밀하게 감지 가능 기초과학연구원(IBS)는 나노입자연구단 손동희 객원연구원, 김대형 부연구단장, 현택환 연구단장 공동연구팀이 다양한 형태로 변형해도 가시광선 영역의 빛을 정밀하게 감지 가능한 신축성 나노소자를 개발했다고 밝혔다. 구 형태인 사람의 눈은 곡률변화에도 다양한 파장대의 빛을 어떠한 시력 저하 없이 정밀하게 감지할 수 있지만 전자소자는 형태가 변화하면 빛 감지 능력이 떨어진다. 연구진은 인체 눈의 기능성을 모사하기 위해, 양자점, 유기 반도체성 고분자, 고무처럼 탄성력이 있는 탄성중합체를 최적의 비율로 합성해 고신축성 반도체 양자점 나노복합소재를 개발했다. 이러한 소재 기반으로 제작된 능동 매트릭스형 다층구조 포토트랜지스터 어레이에 머신러닝기법을 적용해 형태가 변해도 다양한 빛을 정확하게 감지 할 수 있도록 하였다. 연구진은 나노복합소재에서 나타난 탄성중합체 내의 양자점과 유기 반도체 소재 간의 상분리 현상에 주목했다. 소재가 늘어나면 양자점의 간격이 벌어지며 전기적 성능이 떨어지지만 유기 반도체 소재가
생기원-DGIST, 물 속 미세플라스틱 제거하는 친환경 입자 제거기술 개발 미세플라스틱은 지름이 5㎜ 미만인 플라스틱 입자를 가리키며, 처음부터 작게 만들어진 ‘1차 미세플라스틱’과 잘게 부서지고 쪼개진 ‘2차 미세플라스틱’으로 분류된다. 결국 바다로 유입되어 해양생태계를 오염시키는데, 최상위 포식자인 인체에도 영향을 줄 수 있어 이를 걸러내는 제거기술 개발이 요구되고 있다. 그러나 크기가 작은 미세플라스틱을 물속에서 필터로 처리하기 어렵고, 특히 나노미터 크기 초미세 플라스틱의 경우 필터가 막히거나 필터 자체의 해양오염 문제가 제기되어 왔다. 이에 생기원 정밀기계공정제어연구그룹 조한철 박사 연구팀과 DGIST 에너지공학과 이주혁 교수 연구팀이 공동연구를 통해 물 속 미세 플라스틱 입자를 처리할 수 있는 친환경 입자 제거기술 개발에 성공했다. 한국생산기술연구원이 DGIST와 공동으로 물 속 마이크로(㎛)~나노미터(㎚) 크기의 미세플라스틱을 걸러내는 친환경 미세플라스틱 제거기술을 개발했다고 밝혔다. 생기원 조한철 박사팀은 높은 전압을 통해 전기영동 증착 효율을 높일 수 있다는 점에 주목하고, DGIST 이주혁 교수팀이 개발한 3차원 다공성 미세구조 ‘마찰대전
포스텍 “원스텝 프린팅 공정으로 쉽고 빠르게 메타 홀로그램 제작” 최근 ‘맘마미아’ 노래로 유명한 가수 ‘아바(ABBA)’가 40년의 공백을 깨고 홀로그램 콘서트를 연다고 발표해 눈길을 끌었다. 무대에는 1970년대 모습을 재현한 홀로그램 아바타가 등장해 공연을 펼칠 예정이다. 이처럼 현실에 존재하지 않는 이미지를 자유자재로 불러낼 수 있는 홀로그램 기술이 각광을 받고 있다. 특히 메타물질로 만든 ‘메타 홀로그램’은 빛의 입사 방향에 따라 서로 다른 홀로그램 영상을 동시에 표현할 수 있다는 게 장점이지만, 이미지가 선명하지 않고 제작하기 까다로워 상용화가 어려웠다. 포항공과대학(포스텍)은 기계공학과·화학공학과 노준석 교수·기계공학과 통합과정 김주훈 씨·박사과정 오동교 씨 연구팀이 메타 홀로그램을 ‘도장 찍듯이’ 한 번에 찍어내는 원스텝 프린팅 공정을 개발했다고 밝혔다. 이 공정으로 만든 메타 홀로그램의 효율은 90%(이론 효율 96.9%, 실험 효율 90.6%)를 웃돌며 세계 최고치를 기록했다. 이 연구성과는 광학 분야 국제 학술지 ‘레이저 앤 포토닉스 리뷰(Laser & Photonics Reviews)’에 최근 게재됐다. 메타 홀로그램을 만들 때
스마트팩토리 구현을 위한 핵심 ICT 기술로 자리매김 기대 한국광기술원은 머신비전 카메라용 자동초점 무선제어 기술을 개발했다고 지난 5일 밝혔다. 기존 머신비전 카메라는 상업용 카메라와는 달리 기기 자체에서 자동으로 초점을 조절하는 기능이 없기에, 특정 부품을 검사하기 위해서는 고정 배율로만 촬영해야 하는 불편함이 있었다. 하지만 최근 다품종소량생산 환경에 따라, 머신비전 카메라도 다양한 부품 측정을 위한 자동초점 조절 기능이 필요하다는 요구가 증가해왔다. 한국광기술원 지능형광학모듈연구센터(N-Facility) 한승헌 박사 연구팀이 개발한 본 기술은, 기존 상용화 자동초점 교환렌즈를 머신비전 카메라와 결합할 수 있게 한 기술이다. 개발한 교환렌즈 무선제어 모듈은 광학 초점 조절용 거리 측정장치를 탑재하여 ▲자동으로 초점 조절이 가능하면서도 ▲블루투스를 활용하여 무선으로 제어 가능한 장점이 있다. 초점 조절용 거리 측정장치의 최대 측정 거리는 2m로 최소 1mm 이내의 거리정밀도를 가지고 있으며, 무선제어 기능은 최대 10m 거리에서도 스마트폰 애플리케이션으로 제어할 수 있다. 박종복 한국광기술원 지능형광학모듈연구센터장은 “머신비전 무선제어 기술은 4차 산업혁
카이스트(KAIST)는 신소재공학과 스티브 박, 전기및전자공학부 정재웅 교수 공동 연구팀이 높은 전도도와 내구성을 가지는 액체금속 복합체를 이용해 건강 모니터링 및 치료를 위한 개인 맞춤형 전자문신을 즉석으로 구현할 수 있는 기술을 개발했다고 지난 4일 밝혔다. 기존의 전자문신(e-tattoo)은 주로 얇은 박막 위에 전도성 물질을 패터닝 하는 방식으로 만들어졌다. 하지만 소자를 일률적인 공정을 통해 제작해야 하기 때문에, 시술자의 요구를 즉석에서 반영할 수 없었다. 또 기판의 존재로 인한 제한된 신축성과 통기성은 사용을 제한하는 단점이 있었다. 나아가서 기존의 비싸거나 상대적으로 전도성이 낮은 신축성 재료들과 달리 금속처럼 전도성이 높으면서도 상대적으로 저렴한 재료를 이용해야 전자문신의 적용성을 높일 수 있었다. 이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 액체금속 복합체 기반의 현탁액(suspension)을 이용해 전자문신을 구현할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 전도성이 우수하고 상대적으로 저렴하면서 생친화성도 우수한 갈륨기반의 액체금속을 백금으로 기능화된 탄소나노튜브와 함께 팁소니케이션을 통해 현탁액을 만들어 전자문신에 사용될 수 있는 잉크를 제작하였다. 추
KAIST 전산학부 한동수 교수 연구팀이 실내외 환경 구분 없이 정밀한 위치인식이 가능한 `실내외 통합 GPS 시스템'을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번에 개발된 실내외 통합 GPS 시스템은 실외에서는 GPS 신호를 사용해 위치를 추정하고 실내에서는 관성센서, 기압센서, 지자기센서, 조도센서에서 얻어지는 신호를 복합적으로 사용해 위치를 인식한다. 이를 위해 연구팀은 인공지능 기법을 활용한 실내외 탐지, 건물 출입구 탐지, 건물 진입 층 탐지, 계단/엘리베이터 탐지, 층 탐지 기법 등을 개발했다. 아울러 개발된 각종 랜드마크 탐지 기법들을 보행자 항법 기법(PDR)과 연계시킨 소위 센서 퓨전 위치인식 알고리즘도 새롭게 개발했다. 지금까지는 GPS 신호가 도달하지 않는 공간에서는 무선랜 신호나 기지국 신호를 기반으로 위치를 인식하는 것이 보통이었다. 하지만 이번에 개발된 실내외 통합 GPS 시스템은 신호가 존재하지 않고 실내지도가 제공되지 않는 건물에서도 위치인식을 가능하게 하는 최초의 기술이다. 연구팀이 개발한 알고리즘은 구글, 애플의 위치인식 서비스에서는 제공하지 않는 건물 내에서의 정확한 층 정보를 제공할 수 있다. 비전이나 지구 자기장, 무선랜 측위 방식과
지스트, 장시간 성능 유지되는 금속 캡슐화된 유기 반도체 광음극으로 모듈 개발 국내 연구진이 비교적 저렴하고 효율적인 유기 반도체 기반 광전극을 활용하여 장시간·대량 수소 생산이 가능한 대면적의 모듈 시스템을 개발했다. 태양열을 이용해 이산화탄소 배출 없이 수소를 효율적으로 생산하는 친환경 광전기화학(光電氣化學) 물분해 기술, 이른바 ‘그린(green) 수소’ 생산 기술의 효율성 향상과 안정성 개선을 통해 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 유기 반도체는 다른 반도체 소재에 비해 비교적 저렴하고 다양한 공정 방법을 가지고 있어 대규모·대면적 생산에 용이하고 에너지 전환 효율이 높아 유망한 광전극 소재로 꼽힌다. 그러나 유기 물질 자체가 수분에 취약해 광전기화학 물분해를 통한 수소 생산 실용화를 위해서는 유기 반도체 성능의 큰 저하 없이 장시간 구동하게 하는 기술 개발이 시급하다. 지스트(광주과학기술원)는 신소재공학부 이상한 교수 연구팀은 태양에너지로부터 다량의 수소 생산을 가능하게 하는 유기 반도체 광전극 기반 모듈 시스템을 선보였다고 밝혔다. 연구팀은 광전극 내에 수분이 침투되는 것을 막아 유기 반도체가 장시간 구동할 수 있도록 하는 금속 캡슐화
마이크로 LED 실장공정 기술적 난제 해결 한국광기술원은 팬아웃 방식의 새로운 마이크로LED 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 팬아웃 기술은 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)의 마이크로LED를 웨이퍼 또는 패널 단위의 임의 기판에 대량 전사한 후, 칩 위에 외부와 전기적으로 연결되는 패드를 반도체 공정을 통해 재배열하는 기술이다. 기존 반도체 패키징 공정에는 널리 활용되고 있었으나, 마이크로LED 기술에 적용한 것은 이번 기술 개발이 처음이다. 기존 마이크로LED 기술은, R/G/B 칩의 전극을 인쇄회로기판 또는 박막트랜지스터의 전극과 개별적으로 접속해 주는 실장 공정이 필수이다. 마이크로LED 칩의 크기가 작아질수록 전극의 크기도 함께 작아지기에 실장 시 더 높은 정밀도를 가지는 소재 및 장비 개발이 필요하다. 이는 마이크로LED 디스플레이 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 반면, 팬아웃 기술은 10마이크로미터 이하 칩 크기에도 적용 가능할 뿐만 아니라 재배열된 전극을 통하여 인쇄회로기판 또는 박막트랜지스터의 전극과 접속할 수 있어, 기존의 실장 공정에서 나타날 수 있는 여러 기술적 난제를 해결했다는 장점이 있다. 한국광기술원 마이크로LED디
우주·항공·국방·에너지 등 핵심 극한산업 설계의 안정성·효율성 향상에 기여 우주 극한환경 견디는 초고온 내열소재 측정 돌파구 확보 한국표준과학연구원(KRISS)이 3,000K(켈빈) 이상의 초고온 환경에서 내열소재의 열물성을 정밀측정할 수 있는 기술을 개발했다. 지난 6월 21일 한국이 발사에 성공한 누리호는 3,773 K에 달하는 초고온 연소가스를 배출해 추진력을 얻었다. 냉각장치를 고려하더라도 발사체에 사용되는 합금소재는 3,000K 이상의 초고온을 견뎌야 한다. 우주 발사체나 항공기 엔진, 핵융합로 등의 극한환경에서는 녹는점이 높은 티타늄, 텅스텐 등의 내열금속소재가 주로 사용된다. 작동 온도가 높을수록 효율이 향상되나, 금속은 고온에서 부피가 팽창하므로 안정적인 설계를 위해서는 소재가 열에 반응하는 성질인 열물성을 정확하게 파악하는 것이 필수적이다. 상용 열물성 측정장치는 시료에 직접 접촉하는 방식으로, 측정 가능한 최고온도가 2,000 K 수준이다. 그보다 높은 온도의 시료는 비접촉식으로 측정해야 정확한 값을 얻을 수 있어 정전기를 통한 공중부양장치를 사용한다. 이 장치는 우리나라 외에 미국, 독일, 중국, 일본 등 항공우주분야 강국들만 보유한 장치
화학연, 자가치유 코팅 소재 기술 개발 자동차 표면이 긁혔을 때 햇빛을 쬐면 30분만에 스스로 원상 복구되는 투명한 보호용 코팅 소재가 개발됐다. 보호용 코팅 소재는 제품 본래의 색이 드러날 수 있도록 무색투명해야 하고, 고가 제품의 표면을 보호해야 하므로 내구성이 좋아야 한다. 특히 자동차 보호용 코팅 소재는 온도 등 외부 변화에 크게 영향받지 않아야 한다. 이러한 조건을 모두 만족시키면서 자가치유 기능을 부여하기가 지금까지는 매우 어려웠다. 자가치유가 잘 되려면 분자의 이동이 자유로워야 해서 내구성이 약하며, 자가치유를 일으키는 특정 조건 때문에 코팅 소재의 성능이 떨어질 수 있기 때문이다. 한국화학연구원은 김진철, 박영일, 정지은 박사 연구팀이 위 조건을 모두 만족시켜 기존 보호용 코팅 소재와 내구성 등의 성능이 동일하면서도 햇빛만으로 자가치유되는 투명한 코팅 소재를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 자동차 모형에 신소재를 코팅하고 표면에 흠집을 낸 후, 한낮 햇빛에 30분 정도 노출시키자 흠집이 완전히 사라지고 코팅 소재의 표면이 회복되는 것을 확인했다. 또한 돋보기를 이용해 빛을 모으면 30초 후 흠집이 완전히 없어지는 것을 확인했다. 개발된 소재에 햇빛
Journal of Materials Chemistry A 표지논문 선정 국내 연구진이 비교적 저렴하고 효율적인 유기 반도체 기반 광전극을 활용하여 장시간·대량 수소 생산이 가능한 대면적의 모듈 시스템을 개발했다. 태양열을 이용해 이산화탄소 배출 없이 수소를 효율적으로 생산하는 친환경 광전기화학 물분해 기술, 이른바 ‘그린 수소’ 생산 기술의 효율성 향상과 안정성 개선을 통해 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 유기 반도체는 다른 반도체 소재에 비해 비교적 저렴하고 다양한 공정 방법을 가지고 있어 대규모·대면적 생산에 용이하고 에너지 전환 효율이 높아 유망한 광전극 소재로 꼽힌다. 그러나 유기 물질 자체가 수분에 취약해 광전기화학 물분해를 통한 수소 생산 실용화를 위해서는 유기 반도체 성능의 큰 저하 없이 장시간 구동하게 하는 기술 개발이 시급하다. 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 이상한 교수 연구팀은 태양에너지로부터 다량의 수소 생산을 가능하게 하는 유기 반도체 광전극 기반 모듈 시스템을 선보였다. 연구팀은 광전극 내에 수분이 침투되는 것을 막아 유기 반도체가 장시간 구동할 수 있도록 하는 금속 캡슐화 기술을 적용, 현재까지 보고된 유기 반
서론 과거에 주로 디스플레이의 검사 용도로 사용되던 머신 비전은 근래에 들어 그 범용성을 점차 확장하고 있다. 현재의 머신 비전은 PCB, 반도체, 2차 전지를 포함한 대부분의 산업 환경에 사용되고 있다. 이와 같은 트렌드의 변화로 훨씬 더 복잡한 형태의 Defect를 검사하고자 하는 니즈가 증가하고 있다. 머신 비전에서 사용하는 검사 방법도 고객의 니즈에 맞춰서 발전하고 있다. 이에 우리는 비전 검사에 사용할 수 있는 다양한 빛의 특징을 확인하고 이 특징들을 사용하는 사례를 소개하려 한다. 이를 통해 단순히 2D, 3D로 구분 현재의 검사 기술을 더 다양한 방향에서 접근하고 다양한 니즈에 적합한 검사 방법을 찾을 수 있기를 기대해본다. 빛의 특징 머신 비전에서는 렌즈를 이용해 보고자 하는 불량을 검출하는 검사법을 중심으로 발전을 해왔다. 이는 빛의 밝기 특성을 이용한 검사법이다. 실제로 빛은 밝기라는 특징 외에도 아래와 같은 다양한 특징들을 가지고 있다. 다양한 빛의 특징들은 모두 검사에 사용될 수 있다. 빛의 밝기 (Intensity) 1826년 Joseph Nicéphore Niepce이 촬영한 최초의 풍경 사진이다. 비록 사물이 뚜렷하게 구분되지 않고
머리말 소스와 드레인 사이의 오프 커패시턴스 CDS(OFF)는 소스 신호가 드레인과 결합하지 못하게 막는 오프 상태 스위치의 차단 능력을 나타내는 지표가 된다. 이는 PhotoMOS, OptoMOS, 포토릴레이, MOSFET 릴레이 등으로 불리기도 하는 솔리드 스테이트 릴레이(SSR)에서 일반적으로 사용되는 규격이며, 솔리드 스테이트 릴레이 데이터 시트 상에는 ‘출력 커패시턴스(COUT)’로 표기된다. 한편 CMOS 스위치는 동일한 특성을 오프 절연으로 표현하고, 드레인과 결합하는 오프 스위치 소스 신호의 양을 가리킨다. 이 글에서는 오프 절연 규격으로부터 COUT을 도출한 다음, 이를 가지고 솔리드 스테이트 릴레이와 CMOS 스위치 성능을 좀더 효과적으로 비교하는 방법에 대해 설명한다. 이러한 비교가 필요한 이유는, DC와 고속 AC 신호 스위칭 같이 솔리드 스테이트 릴레이를 사용하는 많은 애플리케이션에 적합한 CMOS 스위치로 적용할 수 있기 때문이다. 오프 절연으로부터 CDS(OFF) 도출하는 방법 그림 1은 ADG5412의 주파수 대비 오프 절연의 통상적인 성능 플롯을 보여준다. 이 플롯을 보면 소스의 신호 주파수가 높아짐에 따라서 오프 절연이 감소한
wBMS이 전기차에서 갖는 장점은? 무선 배터리 관리 시스템(wBMS) 기술이 제공하는 모든 이점은 프로세스에서부터 제품에 이르기까지 시스템 보안이 보장될 수 있을 때만 온전히 누릴 수 있다. wBMS의 기술적, 비즈니스적 이점에 대해 전기차(EV) OEM과 나눈 초기 논의에서 확인한 과제들은 달성하기에는 벅차 보이는 것들이었지만 그렇다고 무시하기에는 보상이 너무 크고 확실하기에 그럴 수도 없었다. 무선 커넥티비티가 유선·케이블 아키텍처에 비해 갖는 본질적인 장점은 이미 수많은 상용 애플리케이션에서 입증됐으며, 이제는 무선 적용을 시도할 후보 기술로 BMS가 확실한 낙점을 받았다. 전기차 배터리 팩이 마침내 성가신 통신 배선 하네스로부터 자유로워짐에 따라 보다 가볍고 작은 모듈식 배터리 팩 실현에 한 발 더 다가서게 됐다. 이를 통해 배터리 팩 배선을 최대 90%, 부피의 15%를 줄임으로써 전체 전기차 설계와 풋프린트를 크게 간소화하고 BOM 비용과 개발 복잡성, 이와 관련한 수동 설치 및 유지보수 작업도 대폭 줄일 수 있다. wBMS는 또 하나의 무선 배터리 설계를 해당 OEM의 전체 EV 차량으로 쉽게 확장할 수 있어, 완성차 제조사와 모델에 각각 적용
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