포항공과대학교 노준석 교수팀, 근적외선 영역에서 최고 효율의 광스핀홀 효과 구현 광스핀홀 효과란 빛이 굴절할 때 입사 평면에 수직인 방향으로 빛이 이동하는 현상을 말한다. 경계면에 대한 정보를 담고 있어 정밀 측정의 기반 기술로 각광을 받고 있다. 포항공과대학교(포스텍)는 기계공학과·화학공학과 노준석 교수·기계공학과 김민경 박사·통합과정 양영환 씨 연구팀이 연세대 미래캠퍼스 의공학부 이다솔 교수와 함께 근적외선 영역대에서 효율이 높은 광스핀홀 효과를 처음으로 구현, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 최근 발표했다고 밝혔다. 빛이 경계면에서 투과하거나 반사하면 두 갈래로 갈라지는데, 광스핀홀 효과를 증가시키고자 할수록 투과하거나 반사하는 빛의 세기가 약해지며 효율이 낮아졌다. 효율을 높이고자 하는 연구가 진행된 바 있으나 3차원의 복잡한 형상이 필요한 데다가 이를 제작할 수 있는 공정이 없었다. 작동 영역도 파장이 비교적 긴 마이크로웨이브 영역으로 한정돼 있었다. 연구팀은 빛의 경로를 자유자재로 바꿀 수 있는 메타표면으로 파장이 800나노미터(nm, 1nm=10억분의 1m)인 근적외선 영역에서 광스핀홀 효과를 구현
인플루엔자, 코로나19 제거 실험 결과 각 99.9%, 99% 사멸, 2차 오염도 원천 차단 기존 헤파필터 제작 공정 적용과 환기장치의 구조 변경 없이 적용 가능 계절을 가리지 않는 미세먼지와 코로나19로 인해 실내 머무는 공간이 길어짐에 따라 효과적인 실내 환기에 관심이 높아지고 있다. 이러한 가운데 국내 연구진이 공기질 개선은 물론 바이러스까지 제거할 수 있는 기술을 개발해 기업에 이전하고 사업화를 앞두고 있어 눈길을 끌고 있다. 한국에너지기술연구원 에너지ICT융합연구단은 광열효과 기반 헤파필터를 개발했다. 연구팀은 최초로 광열효과 기반 필터를 이용해 포집된 코로나와 같은 바이러스, 세균을 99.9% 사멸시키고, 포집된 필터에서 발생 가능한 바이러스의 2차 증식을 원천적으로 막을 수 있다고 밝혔다. 실내외에서 유입, 발생하는 미세먼지, 바이러스 등 각종 유해물질들로 인해 이 모든 것을 해결할 수 있는 공기청정기 및 열회수환기장치에 대한 수요가 높아지고 있다. 그런데 공기정화 시스템에 설치된 헤파필터는 오염물질이 쌓이면서 곰팡이, 세균, 바이러스가 서식할 수 있는 유리한 환경을 만들어 다시금 실내로 확산돼 2차 오염을 유발할 수 있다. 2차 오염을 막기 위
와이드 밴드갭 반도체의 우수성 클라우드 기반 인터넷 서비스, 인공지능, 암호화폐 같은 기술이 부상하면서 데이터센터의 처리 성능에 대한 요구가 크게 증가하고 있다. 거기에 전기 요금이 인상되고 부동산 비용이 증가함에 따라 데이터 센터의 전반적인 비용을 낮추기 위해 고도로 효율적이면서 콤팩트한 서버 전원장치가 필요하게 됐다. 이러한 새로운 전원장치를 사용해 서버의 전력 소비를 낮출 뿐 아니라 동시에 열 발생을 줄임으로써 냉각에 필요로 하는 이차 비용을 줄인다. 이 글에서는 와이드 밴드갭 반도체가 실리콘(Si) 기술과 비교해 성능 상으로 어떻게 유리하고 서버 전원장치에 WBG를 어떻게 활용할 수 있는지 설명한다. 최적화 결과를 통해 WBG 기반 전력 디바이스를 채택한 디자인이 효율과 전력 밀도 면에서 어떻게 더 우수한지 설명한다. WBG와 Si 기술 비교 WBG 반도체는 훨씬 더 우수한 FOM(figure of merit)을 제공한다. 그렇다면 WBG 반도체를 채택한 시스템 솔루션이 전력 밀도와 효율 면에서 얼마나 더 우수할까? 이 질문에 대답하기 위해서는 먼저 WBG 반도체의 기본적인 특성을 이해하는 것이 필요하다. SiC와 GaN의 가장 큰 특징은 역회복 전하
PoE와 VLC의 결합 안전하고 효율적으로 90W 이상의 전력을 제공하는 이더넷 전원 장치(PoE)는 커넥티드 조명 시스템의 주요 성장 동력으로 자리 잡았다. 이를 가시광선 통신(VLC)의 장점과 결합하면, 특정 애플리케이션 분야에서 RF 기반 솔루션보다 더 나은 성능을 제공하는 안전한 고성능 실내 위치 확인 시스템을 개발할 수 있다. 이 글에서는 이더넷 전원장치가 어떻게 발전해 산업용 조명에 적합한 솔루션이 됐는지 살펴보고, 시스템에 VLC 기술을 추가해 위치 확인 기능을 구현하는 방법에 대해 알아본다. PoE 표준(IEEE 802.3xx) PoE 표준은 중앙 허브에서 저전력 주변기기에 전력을 공급하기 위해 개발됐으며, 건물에서 주 전원을 공급하는데 관련된 복잡성, 비용, 규정 준수에 대한 문제를 제거하도록 개발됐다. 다른 많은 표준과 마찬가지로 IEEE 802.3xx PoE 표준은 수년에 걸쳐 발전해 왔으며, 구현될 때마다 더 강화된 기능과 성능을 제공한다. 첫 번째 표준인 IEEE 802.3af는 2003년에 시작됐으며 IP 전화, 액세스 포인트, 센서와 같은 장치에 15.4W의 전력을 제공했다. 사실상 케이블 손실로 인해 각 주변기기에서 사용 가능한
강조되는 보안 기능 산업 애플리케이션 분야에는 무선 연결에 대한 명백한 수요가 있다. 이러한 수요는 무선주파수와 소프트웨어 정의 디지털 제어를 무선 마이크로컨트롤러(MCU)의 형태로 결합한 첨단 통합 솔루션으로 충족되고 있다. 시중의 무선 MCU 수가 증가하는 가운데, 각 디바이스 제조업체들 간의 차이는 더욱 분명해지고 있다. 이들은 무선주파수가 제공하는 연결성을 필요로 하지만, 모든 수준에서 보안이 필요한 것도 잘 알고 있다. 최근까지도 보안이 항상 표준으로 포함돼온 것은 아니며, 현재 사용 중이고 새로운 설계에 채택되는 상당수의 무선 MCU가 최신 솔루션의 보안 수준을 제공하지 않을 수도 있다. 반도체 제조업체와 IP 제공업체는 공동으로 경험을 공유하고 잠재적인 공격 벡터를 발견함으로써 매 순간마다 보안에 대해 더 많은 것을 배운다. 새로운 사이버 위협에 대한 끊임없는 투쟁을 고려하면, 오늘날 구성된 모든 플랫폼은 미래에 어떻게 보호 기능을 제공할지 고민해야 한다. 이를 위해 안전한 FOTA(Firmware-over-The Air) 업데이트를 지원하는 강력한 기반이 필요하다. 여기에 완전히 통합된 무선주파수를 추가하면 보안에 도움이 될 수 있지만, 동시에
ADAS 기술의 보급화 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)은 자동차를 안전하고 스마트하게 만들어 자동차 제조업체가 사고 없는 미래 비전을 실현하도록 해준다. 구현하기 쉽고 효율적인 ADAS를 구축하도록 자동차 제조업체에 힘을 실어주면 자동차 안전 기능이 차량에서 주류가 되고 저렴해진다. 사고는 1초 만에 벌어진다. 주행 중 문자 메시지를 확인하거나 뒷좌석에 앉은 아이를 확인하다 도로에 집중하지 못하는 사이에 전방에 급정차한 차량 방향으로 몇 십 미터를 미끄러지듯 돌진하다 멈춰서는 경우가 있다. 또는 자동 비상 제동 시스템이 전방의 장애물을 감지하지 못해서 밀리미터 초 이내에 브레이크를 작동해야 하는 상황이 발생할 수도 있다. 완전 자율주행 자동차는 여전히 미래의 이야기일 수 있지만 자동차의 자동화 기능이 안전에 미치는 영향은 오늘날 모두가 체감 중이다. ADAS를 차량에 적용하는 것이 저렴해지고 많은 모델에서 주류가 됨에 따라, 어댑티브 크루즈 컨트롤(ACC) 또는 사각지대 모니터링 기능과 같이 과거에는 고급형 추가 옵션 기능으로 간주됐던 안전 기능이 점차 표준으로 적용되고 있다. Jacinto 프로세서의 총괄 책임자인 커트 무어(Curt Moore)는 “일
수소·연료전지연구센터 유성종 박사팀, 경희대·강원대와 공동 연구 국내 연구진이 연료전지의 촉매로 사용할 수 있는 고(高)내구성 단원자 코발트 촉매를 스프레이 열분해법을 이용해 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 수소·연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀이 경희대학교 김진수 교수, 강원대학교 임형규 교수 연구팀과 함께 기존 코발트 나노입자 형태 촉매보다 성능과 안전성이 개선된 단원자 코발트 촉매를 제조하는 데 성공했다고 1일 밝혔다. 연료전지에 들어가는 백금 촉매는 가격이 비싸기 때문에 연구 현장에서는 이를 대체하기 위한 철, 코발트 등 비귀금속계 촉매를 개발하려는 시도가 이뤄지고 있으나, 성능과 안정성이 아직 백금 촉매에 미치지 못하고 있다. 기존 백금 촉매를 만드는 과정에서 발생하는 금속의 뭉침 현상, 낮은 비표면적 등을 해결하기 위해 나온 단원자 촉매(원자 단위의 촉매 활성 부위 조절을 위해 제조된 촉매 소재) 공정 개발의 필요성도 제기돼 왔다. 연구진은 이런 문제들을 해결하고자 공업용 가습기를 이용한 스프레이 열분해법을 단원자 촉매 제조에 적용했다. 스프레이 열분해법은 액적(droplet)을 빠르게 열처리해 방울 모양의 입자를 얻는 방법이다. 이를
대기 환경에서 용액 코팅법으로 제조한 페로브스카이트/CISSe 탠덤 태양전지, 세계 최고 효율 기록 국내 연구진이 잉크 코팅 방식을 통해 4단자형 용액공정 기반 페로브스카이트/CISSe 탠덤 태양전지 최고 효율을 달성하고 양산화 가능성도 열어 주목을 받고 있다. 한국에너지기술연구원은 태양광연구단이 대기 환경에서 간편하게 용액을 발라 코팅하는 방법으로 제작하는 저비용/고효율 페로브스카이트/CISSe 탠덤 태양전지 핵심기술을 개발했다고 밝혔다. '쇼클리-콰이저(Shockle y-Queisser)' 이론에 따르면 기존 단일접합 태양전지가 가질 수 있는 최대 효율은 약 30% 초반이다. 이를 극복하기 위해 두 개의 서로 다른 에너지 흡수대(밴드갭)를 가진 태양전지를 적층해 빛의 이용률을 높인 게 탠덤 태양전지이다. 탠덤 태양전지는 일반적으로 실리콘이나 CIGSe계 태양전지를 하부셀로, 페로브스카이트 태양전지를 상부셀로 결합해 구성한다. 하부셀은 주로 장파장의 빛을 사용하기 때문에 CIGS계 태양전지를 하부셀로 적용할 때는 갈륨(Ga)을 제거해 밴드갭을 낮춘 CISe 또는 CISSe 흡수층이 주로 활용된다. CIGSe (Cu(In,Ga)Se₂)계 태양전지는 구리, 인
오는 6월 개최 CVPR 2022 구두 발표 논문 선정 쾌거 자율주행 자동차를 향한 꿈이 어느덧 현실에 가까워지고 있지만, 여전히 상용화를 위해선 넘어야 할 과제들이 있다. 갑자기 끼어든 보행자 등 예상치 못한 도로 상황에 즉각적으로 대응해야 하는 데다가, 악천후 상황에서도 주변을 정확하게 인식해야 하기 때문이다. 이는 탑승자의 안전과도 직결되기 때문에 더욱 중요하게 여겨진다. 포항공과대학은 인공지능대학원·컴퓨터공학과 곽수하 교수·인공지능대학원 통합과정 이소현 씨·컴퓨터공학과 손태영 석사 연구팀은 짙은 안개가 낀 날씨에서도 사람, 자동차, 도로, 나무 등 의미에 따라 영상을 정확하게 분할하는 영상인식 인공지능(AI) 기술을 개발했다고 밝혔다. 최근 AI의 발전 덕택에 영상인식 기술이 깨끗한 영상에서는 사람 수준의 성능을 보이곤 하지만, 변화무쌍한 날씨 등 도전적인 환경에서는 여전히 뚜렷한 한계를 보였다. 연구팀은 안개 낀 상태에 불변하는 영상인식 모델을 학습하여 한계를 극복하고자 했다. 입력 영상에서 안개 낀 상태를 하나의 영상 스타일로 간주하고, AI가 이 스타일의 변화에 불변하는 영상표현 방식을 학습하도록 했다. 이를 위해, 연구팀은 영상 정보로부터 안개
강홍규 박사·이광희 교수팀, 친수성 산화물층 형성으로 박막 불균일 문제 해결 기존 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지인 ‘유기 태양전지’ 상용화에 기여할 고효율 대면적 모듈 필름이 개발됐다. 지스트 연구혁신센터 강홍규 박사와 차세대에너지연구소 이광희 소장(신소재공학부 교수) 공동 연구팀은 유연한 투명전극 기판 위에 500㎠ 이상 대면적 크기의 고효율 유기 태양전지 모듈 필름 제작기술을 개발했다. 유기 태양전지는 빛을 흡수해 전하를 생성하는 광활성층에 친환경 유기물질을 사용하는 차세대 태양전지. 초저가·초고속으로 두루마리 형태의 ‘롤투롤(roll to roll)’ 대량 생산이 가능하다. 기존 실리콘 태양전지에 비해 유연하고, 투명하며, 가벼운 필름 형태로 제작 가능해 장소의 제약 없이 유리, 벽면 등에 부착해 사용할 수 있다. 최근 유기 태양전지 소면적 셀에서 약 20%의 에너지 변환 효율이 보고되어 국내외에서 상용화를 위한 대면적 모듈 제작기술에 대한 관심이 증가하고 있다. 기존 유기 태양전지 연구는 대부분 값비싸고 딱딱한 인듐주석산화물(ITO) 투명전극 유리기판(약 1㎠) 위에 제작한 작은 셀(cell) 단위 수준에서 이루어져 왔다. 대면적이면서 유연
태양광 발전, 도심 속 건물과 하나 된다 한국생산기술연구원이 태양광 패널을 건물 벽면이나 옥상의 외장재로 활용해 건물 스스로 전기를 생산해낼 수 있는 도심형 고출력 태양광 패널 제조기술을 개발하고 상용화에 성공했다. 태양광 에너지를 얻기 위해선 보통 넓은 면적이 필요하다. 과거에는 주로 해가 잘 드는 산간지역이나 염전, 저수지 등에 대규모 태양광 발전기를 설치했다. 하지만 그 과정에서 환경이 훼손될 수 있고, 도심까지의 거리가 멀어 송전 도중 발생하는 에너지 손실도 상당하다는 문제점이 있었다. 그 대안으로, 건물 옥상이나 외벽에 ‘건물일체형 태양모듈(Building Integrated Photovoltaic, 이하 BIPV)’을 설치해 도심에서 자가발전 하는 새로운 방식이 최근 각광받고 있다. 그런데 기존 태양광 패널의 경우, 셀(Cell)과 셀을 금속 리본(Ribbon)으로 연결해 60셀, 72셀 등 특정 묶음의 바둑판 형태로만 제작이 가능했다. 이 방식은 전류가 생성되지 않는 빈 여백이 생겨 출력손실이 불가피했다. 특히 해가 지거나 구름에 가리면 패널에 저장되는 에너지가 적어져, 건물들이 밀집된 도심에서의 발전효율이 크게 떨어졌다. 또한, 막대 모양의 은
음식물 보관용 랩으로 반려로봇과 인간의 촉각적 감정 교류 구현 쓰다듬고, 꼬집고, 비틀기까지! 손으로 직접 접촉하여 사람처럼 정서적 교감을 할 수 있는 로봇용 투명 피부가 개발됐다. 한국연구재단은 한국기술교육대학교 김상연 교수 연구팀이 최동수 교수(제1저자, 금오공과대학교), 최승문 교수(포항공과대학교)와 협력하여 로봇과 같은 전자장치가 사람과 촉각적으로 감정 교류를 할 수 있는 ‘감정촉각피부’를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 음식 포장을 위해 사용하는 ‘랩’에 착안하여 원료인 폴리염화비닐 젤(polyvinyl chloride gel)과 물을 용매로 하는 하이드로젤(hydrogel)을 결합, 투명하면서도 매우 잘 늘어나는 감정촉각피부를 개발하는데 성공하였다. 또한, 폴리염화비닐 젤과 하이드로젤의 제조 비율에 따른 특성을 확인했고 투명성과 신축성이 유지되면서 접착할 수 있는 방법을 제시하였다. 나아가, 개발한 촉각 피부를 통해 다양한 촉각 감정 구분 및 감정교류의 가능성을 확인하였다. 이번 연구 성과는 일상생활에서 주로 이용하는 음식물 포장용 랩에 사용되는 물질을 개량시킨 결과로, 가격이 저렴할 뿐만 아니라 투명하고 잘 늘어나는 특성을 가져 웨어러블 장치, 로봇
희유금속 분리 정제 기술을 바탕으로 전기차 배터리 핵심원료인 리튬·니켈·코발트 등 폐배터리 재활용 혁신기술 개발 성공 전 세계적인 친환경 에너지로의 전환에 따른 전기차 보급이 빠르게 확산되면서 전기차 배터리 원료광물의 수요와 관심이 높아지고 있는 가운데, 초기 단계에 머무르고 있는 국내외 폐배터리 재활용 기술개발 고도화의 필요성이 증대되고 있다. 한국지질자원연구원(KIGAM)은 순환자원연구센터 배터리재활용연구단 김홍인 센터장 연구팀이 폐배터리 재활용 혁신기술을 적용해 전기차 폐배터리에서 순도 높은 리튬․니켈․ 코발트 등 핵심원료를 추출, 재활용하는데 성공했다고 밝혔다. 폐배터리 재활용 기술은 희유금속 분리 정제 공정 원천 기술을 바탕으로 전기차 폐배터리에서 리튬이온전지의 원료물질(탄산리튬·황산니켈·황산코발트 등)을 다시 제조하는 혁신적인 연구기술록, 배터리 원료인 전구체로 만들어 ESS 및 전기차용 양극재로 활용된다. 지질자원연에 따르면, 추출 과정에서 양극과 음극을 분리해 침출잔사(불순물)가 발생하는 음극을 미리 분리, 배터리 분리 공정의 효율성을 높였다. 특히 폐배터리 셀 기준 98% 이상의 희소금속을 회수해 재활용할 수 있는 선도 기술로 소형 리튬이온전
서론 3D 스마트 센서는 로봇 품질검사시스템에 '시각'이라는 역량을 제공한다. 떠오르는 로봇: 대량 생산 환경에서 산업용 로봇을 사용하면 많은 검증된 이점을 누릴 수 있다. 무엇보다 로봇은 이전에 수작업으로 했던 일들을 자동화한다. 로봇은 높은 수준의 속도와 반복성으로 장시간 작업 비용을 최소화하는 동시에 제품 품질과 생산성을 크게 개선한다. 비전 가이드 로봇 시스템: 비전 가이드 로봇(Vision-Guided Robot, VGR) 시스템은 하나 이상의 머신비전 센서가 장착된 로봇이다. 센서의 안내에 따라 로봇은 가변 목표 위치로 이동한 다음 미리 정해진 기능(예: 통에서 객체를 집어 다른 위치에 놓음)을 수행한다. VGR 시스템은 로봇의 적응력을 크게 개선하고 구현하기 쉽게 만드는 한편, 이전에는 고정 로봇 셀의 설계 및 설정과 관련되었된 비용과 복잡성을 크게 줄여 생산 프로세스를 빠르게 바꾸고 있다. 산업 응용분야 비전 가이드 로봇 기술은 속도, 반복성, 유연성을 제공하여 고품질 공산품에 대해 증가하는 생산 수요를 맞춘다. 픽 앤 플레이스(Pick & Place): 오늘날의 공장에서는 물건을 집어서 두는 경우(픽 앤 플레이스)가 아주 많다. 이러한
광전소재연구단 황도경 박사 공동연구팀 성과 국내 연구진이 2차원 반도체 소자의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 초박막 전극 신소재 개발에 성공했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 광전소재연구단 황도경 박사, 군산대 물리학과 이기문 교수 공동 연구팀이 전기적 특성을 자유자재로 제어할 수 있는 2차원 반도체 기반 전자 소자를 구현하는 데 성공했다고 28일 밝혔다. 컴퓨터 프로세서의 필수 부품인 실리콘 기반 논리 소자는 미세화·집적화가 심화될수록 공정비용과 전력 소모가 증가하는 문제가 있다. 이를 극복하기 위해 초박막 2차원 반도체에 기반한 전자 소자 및 논리 소자 개발 연구가 최근 활발하게 진행되고 있지만 2차원 반도체의 전기적 특성을 제어하기가 어려워 다양한 논리 회로를 구현하는 데 한계가 있다. 연구팀은 새로운 초박막 전극 소재인 셀렌늄화주석(Cl-SnSe2)을 이용해 반도체 계면과의 결함을 최소화하고 N형과 P형 소자 특성을 자유자재로 제어해냈다. 연구팀은 새롭게 개발한 소자를 통해 NOR(노어), NAND(낸드) 등 서로 다른 논리 연산이 가능한 고성능·저전력 상보성 논리회로를 구현하는 데도 성공했다. 황 박사는 "기술적 한계로 실용화가 어려웠던 AI
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