달팽이관 모방해 다양한 주파수 영역 신호 선택적으로 인식 울산과학기술원(UNIST)은 소리를 들을 수 있는 인공피부로 로봇을 조종하는 인터페이스 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. UNIST에 따르면 고현협(에너지화학공학과) ·김재준(전기전자공학과) 교수 연구팀은 사람의 동작, 촉감, 소리 등을 인식해 기계에 전달하는 '사람-기계 인터페이스'를 개발했다. 이 인터페이스는 귓속의 달팽이관 구조를 모방한 인공피부 센서를 기반으로 한다. 두께, 다공성, 면적 등이 서로 다른 마찰 전기 센서 여러 개가 연속적으로 붙어 있는 형태다. 두께와 너비, 단단함 정도가 부위별로 다른 달팽이관 기저막이 소리를 주파수별로 구분해 받아들이는 원리를 응용했다. 센서의 이러한 특성 덕분에 사람의 동작처럼 느리게 반복되는 저주파 신호 뿐만 아니라 빠르게 진동하는 소리, 촉감 같은 고주파 신호도 낮은 신호 대 잡음비로 기계에 모두 전달할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 또 센서 내부 구조를 특수하게 설계해 기존 평면 형태 센서보다 압력 민감도가 최대 8배 향상했다. 인식 주파수 대역폭도 45∼9천㎐로 사람의 심전도 신호(0.5∼300㎐), 근전도 신호(50∼3천㎐), 심음도 신호(
국내 최초‘25Gbps급 애벌런치 포토다이오드’ 개발 ‘방사선기기 팹센터’ 운영 성공 사례, 올해 하반기 양산 목표 전량 수입에 의존하던 5G 네트워크 핵심부품을 이제 국내에서도 생산할 수 있게 된다. 한국원자력연구원 첨단방사선연구소와 광반도체 전문기업 ㈜포셈이 공동 연구로‘25Gbps급 애벌런치 포토다이오드(Avalanche-Photodiode, 이하 APD)’를 국내 최초로 개발했다. APD는 다른 포토다이오드보다 빛 에너지당 수십에서 수백 배 많은 전기신호를 생성한다. 따라서 대용량, 고속 전송이 관건인 5G 네트워크망 구성 시 광신호를 검출하는 핵심부품으로 활용된다. 국내 이동통신 3사는 프론트홀로 전송할 때 주로 10Gbps APD를 사용한다. 최근 IoT, 고해상도 영상 등 고속 데이터에 대한 수요가 계속 증가함에 따라, 점차 25Gbps급 전환이 이뤄질 것으로 전망된다. 이번 기술개발은 25Gbps APD의 첫 국산화이자, 원자력연구원이 ‘방사선기기 팹센터(이하 팹센터)’를 매개로 산업체와 협력한 대표적 사례다. APD 연구는 초기 투자 비용이 많이 드는 사업이므로 중소기업들은 시작에 어려움을 겪었다. 그래서 지금까지 국내에서는 25Gbps급 A
과열 등 출력제한 문제 해결해 국내 최고 출력 달성, 한화 납품 한국생산기술연구원이 날아오는 무인 드론을 근거리에서 격추시킬 정도로 강력한 레이저 출력을 낼 수 있는 '3㎾급 광섬유 레이저 광원’을 국내 최초로 개발했다. 최근 잇따른 전쟁에서 드론 등의 무인기로 인한 피해 사례가 많아지면서, 신속·정확하면서도 미사일방어 시스템보다 저렴한 비용으로 운용 가능한 레이저 무기가 차세대 방공체계로 각광받고 있다. 레이저 무기에는 빛의 전(全)반사를 이용해 광속으로 빔을 쏠 수 있는 광섬유 기반의 레이저를 주로 적용하는데, 빔 품질이 우수하고 외부 간섭에 따른 에너지 손실도 거의 없어 고출력에 유리하기 때문이다. 특히 ㎾급 고출력 레이저 가공기는 이미 소부장 100대 핵심 전략품목으로서 반도체, 디스플레이, 자동차, 조선 등 제조 분야에서 절단, 용접, 드릴링과 같은 다양한 용도로도 사용되고 있다. 하지만 레이저 성능을 궁극적으로 결정하는 핵심부품인 광원 모듈은 미국, 독일, 일본 등 선진국 수입에만 의존하고 있어, 제조혁신과 자주국방 실현을 위해 광원기술 국산화가 절실한 실정이다. 일반적으로 광섬유 레이저의 출력이 ㎾급으로 높아지면, 수㎜ 두께의 강철도 자를 수 있
선명한 유방 영상과 인체공학적 디자인으로 디지털 맘모그라피 수준 끌어올려 한국산업기술평가관리원(KEIT)이 디자인혁신역량강화사업으로 지원한 디지털 진단영상 솔루션 기업인 디알텍의 프리미엄 디지털 유방촬영기 'AIDIA'가 개발됐다. 유방암은 늦게 발견될수록 사망률이 급격하게 증가해 조기 발견이 중요하다. 특히 한국인은 치밀 유방이 많아 조기 병변 검출이 어려워 유방촬영 영상의 화질이 조기진단에 매우 중요하다. 디알텍의 AIDIA는 세계 유일의 직·간접방식 디텍터 기술 및 세계 최초 65㎛ 픽셀 사이즈로 고선명·고품질 영상을 제공해 정밀 진단이 가능하도록 디지털 맘모그라피(Digital Mammography) 수준을 한 단계 끌어올린 제품이다. 이번 KEIT 지원을 통해 AIDIA는 인체공학적 디자인을 가미하여 환자의 검진환경을 개선하고, 유방영상 판독 전용 소프트웨어를 통해 유방암 조기검진기기로 활용도를 극대화했다. 특히, AIDIA는 유방암 진단을 위해 필요한 영상촬영 시 환자의 불안요소와 신체 노출에 대한 부담감을 최소화하기 위해 인체와 유사한 둥글고 부드러운 모서리를 주로 사용하는 등 여성친화적인 디자인을 적용하여 환자에게 긍정적인 촬영 경험을 제공한다
외부 전기장 활용해 고효율 광센서를 구현할 원천기술 개발 성공 반도체 공정 과정의 효율성을 향상하여 향후 다양한 IoT과 VR/AR기기 등에도 적용 가능할 것으로 기대 DGIST 에너지공학과 이종수 교수 연구팀은 한국과학기술연구원(KIST) 황도경 박사 연구팀과 함께 반도체 적층과 도핑공정이 필요 없는 차세대 광센서를 개발하는데 성공했다고 24일 밝혔다. 전자기기의 변화를 감지하는 센서 중에서도 광센서는 빛의 양, 물체의 모양이나 상태, 동작 등을 감지한다. 이때문에 광센서는 인간의 시각기능에 비유하기도 한다. 광센서를 만들기 위해서는 빛의 파장에 반응하는 반도체 물질이 있어야 한다. 주로 쓰이는 3차원 반도체는 서로 다른 성질을 가진 반도체와 금속을 물리적으로 붙인 것이기 때문에 접합 부위에서 전자의 이동이 방해받아 고성능 전자기기 개발이 힘들어진다. 반면, 2차원 반도체는 평면을 따라 이동하기 때문에 외부의 방해로부터 자유로워 빠른 속도로 이동할 수 있는 이상적인 조건을 가진다. 그러나 2차원 반도체는 빛에 의해 생성되는 전자/홀 쌍, 즉 엑시톤 분리에 필요한 높은 에너지 장벽을 가지고 있어 실제 광전소자 적용에 한계가 있었다. 이에 DGIST 이종수 교
고강도 고내구성 분리판 기술 기업에 이전, 양산시작 연료전지 탄소복합체 분리판 양산 체계 구축 연료전지의 핵심 부품이자 대부분 수입에 의존했던 탄소 복합체 분리판이 국내 연구진에 의해 원천 기술이 개발되어 국산화의 길을 열었다. 한국에너지기술연구원은 고온에너지전환연구실 정두환 박사 연구진이 확보한 발전용 건물용 연료전지 분리판 제조 원천기술의 씨엔티솔루션 기술이전과 에너지연의 산업연계형, 성공후불제 사업 공동연구를 통해 탄소 복합체 분리판 양산 체계를 구축했다고 밝혔다. 친환경적이며 높은 효율로 발전, 건물, 수송 등 여러 분야에 걸쳐 개발, 적용되고 있는 연료전지의 상용화를 위해서는 소형화, 고밀도, 경량화 등을 위한 기술개발이 필요하다. 특히 분리판은 여러 개의 단위전지를 연결해 스택의 골격을 구성하는 핵심 소재로, 스택 가격의 30%, 무게의 80%를 차지해 비용절감과 무게로 인한 에너지밀도 감소 문제를 극복해야 한다. 이러한 상황을 인식해 연구진은 탄소나노튜브를 이용해 고강도 고내구성의 탄소 복합체 분리판을 개발했다. 기존 탄소나노튜브가 첨가되지 않는 흑연 분리판과 비교해 가볍고 높은 전도도와 강도를 가지며, 후가공 공정이 필요 없고 제조공정이 간단해
이 글에서는 통합 파워트레인 솔루션을 사용해 파워 일렉트로닉스를 통해 전기 자동차 채택 속도를 높일 경우의 이점을 검토합니다. 와이드 밴드갭 반도체 스위치와 절연 게이트 드라이버의 도입을 집중 조명해 파워트레인 통합의 중요성을 보여줍니다. 전기차에 적합한 파워트레인이란? 하이브리드 전기차(HEV)와 전기차(EV)가 점점 많이 출시됨에 따라 자동차 제조업체는 차량 파워트레인의 전기화를 늘리고 있습니다. 이산화탄소 배출을 억제하려는 전 세계적 규제로 인해 HEV/EV 판매량이 연간 20%~25% 증가하고 있으며, 2030년까지 판매되는 차량의 20%~25%를 차지할 것으로 예상됩니다. 또한, HEV/EV를 사용하는 소비자가 늘어남에 따라 성능이 향상되고 주행 범위가 긴 에너지 효율적이고 강력한 소형 시스템에 대한 요구가 커졌습니다. 여기서 가장 큰 문제 중 하나는 대량 판매 시장 채택을 가능하게 하고 자동차 회사의 낮은 수익성을 해결하기 위해 합리적인 비용의 HEV/EV를 제작하는 것입니다. 현재 소형 및 중형 EV의 평균 가격은 유사한 내연 기관 차량보다 약 1만 달러 더 높습니다. 처음에는 이 가격 차이가 오로지 배터리 비용 때문으로 생각됐습니다. 사실 배터
국립전파연구원, 2019년부터 국내 대학과 공동연구로 결실 맺어 과학기술정보통신부는 28㎓ 5G 안테나의 성능을 고속으로 측정할 수 있는 시스템을 세계 최초로 개발했다고 22일 밝혔다. 그동안 5G 안테나 측정에는 대부분 소형 안테나 시험시설이 이용됐으나, 이 경우 5G 단말기 측정에 200시간 정도 소요되는 등 다양한 신제품의 시장 적기 출시에 많은 어려움이 있었다. 이에 국립전파연구원은 3개년에 걸쳐 국내 대학과의 공동연구를 통해 측정 프로브와 수신기를 하나로 결합시킨 핵심부품인 모듈 개발에 성공하고, 측정 정확성과 측정 시간을 획기적으로 개선할 수 있는 시스템 구축을 완료했다. 이번 시스템의 개발 경과를 보면 2019년 1차 연도 때는 3.5㎓ 대역 측정 시스템을, 이듬해인 2020년 2차 연도에는 3.5㎓/28㎓ 이중 주파수대역 측정 시스템을 개발해 시간을 단축했다. 지난해 3차 연도에서는 앞서 개발한 핵심 부품 모듈을 원형 구조물에 고밀도로 배치해 5G 단말기 등에서 방사되는 전파를 360° 전방향에서 동시에 측정하는 방식으로 측정 시간을 12분 내외로 단축하는데 성공한 것이다. 국립전파연구원은 이번에 개발한 고속측정시스템 및 측정 기술이 신제품의
화학흡착 나노전사기반 공정으로 나노광소자 대량 생산 성공 기계연-NTU 공동연구, 연구성과 저명학술지 ‘ACS NANO’ 발표 한국기계연구원이 세계 최초로 접착제가 필요 없는 화학흡착 나노전사기반 나노광소자 대량 제조기술을 개발했다. 나노광검출기부터 나노LED, 나노태양전지까지 다양한 분야에 활용되는 고가의 나노광소자 생산공정을 획기적으로 개선해 경제성을 높일 것으로 기대된다. 기계연 전략조정본부 정준호 본부장은 접착제가 필요 없는 화학흡착 나노전사기술을 개발하고, 연구성과를 나노분야의 저명 학술지 ‘ACS NANO’ 16호에 발표했다. 이번 연구는 싱가포르 난양공대(NTU) 전기전자공학과 김문호 교수 연구팀과 함께 이뤄졌다. 이번 연구는 고세장비(High aspect ratio) 나노구조체기반 나노광소자를 저가로 대량 제조할 수 있는 화학흡착 나노전사기술 개발에 성공했다. 기존 고가의 노광장비와 건식 식각장비 대신 저가의 나노전사장비와 습식 식각장비만으로 고성능 나노광소자의 대량 제조에 성공한 것이다. 이번에 개발한 화학흡착 나노전사공정은 나노구조체가 패터닝된 유연 나노스탬프에 20㎚ 두께의 금을 증착하고 특정 압력(5bar)과 온도조건(160-200℃)으
포스텍 임근배 교수팀, 힘 기반 리튬‧마그네슘 분리 메커니즘 정립 기후변화와 화석연료 고갈 위험으로 전기자동차 수요가 늘어나며, 동력원의 핵심인 리튬 역시 중요한 금속으로 몸값을 높이고 있다. 리튬은 주로 소금호수에서 증발과 침출 공정을 거쳐 추출할 수 있지만, 물속에 리튬과 함께 녹아 있는 다량의 마그네슘이 리튬 추출의 방해꾼 역할을 해왔다. 포스텍 기계공학과 임근배 교수·박사과정 이민수 씨·권혁진 박사 연구팀은 RIST(포항산업과학연구원) 정우철 박사와 공동으로 필터나 추출제를 전혀 사용하지 않는 전기력 기반의 리튬·마그네슘 이온 분리 방법을 개발, 재료과학 분야 국제 학술지 ‘재료화학 A 저널(Journal of Materials Chemistry A)’에 뒷표지 논문(back cover)으로 발표했다. 소금호수에서 리튬을 추출할 때, 마그네슘은 증발 공정에서 리튬과 화합물을 형성하고, 화학적 침전 공정에서는 리튬과 함께 침전되며 두 번에 걸쳐 손실을 유발한다. 자연히 소금호수의 마그네슘 함량이 늘어날수록 손실과 생산비용은 커질 수밖에 없다. 이를 개선하기 위해 다양한 방법이 제안됐지만, 특정 매개체에 의존하는 분리 방식은 실제 산업 분야에서 활용되기는
‘배터리는 물속에서 사용할 수 없다’는 상식을 뒤집어 배터리 화재를 차단하는 기술개발이 시작됐다. 특수 방화물질이 포함된 물속에서 작동하는 ‘워터 인 배터리(Water-in-Battery, WIB)’ 시스템이 그 주인공이다. UNIST 에너지화학공학과 김영식 교수팀과 한국동서발전, 교원창업기업 ㈜포투원, 한국기계전기전자시험연구원(KTC)은 17일 ‘WIB 시스템 기술개발 과제 착수회의’를 온라인으로 개최했다. WIB 시스템은 방화물질을 녹인 용액 속에서 배터리를 작동시키는 개념을 구현한 것이다. 정상 작동 시에는 배터리의 열을 낮춰 수명을 향상시키고, 배터리가 열폭주를 일으키면 표면의 방화물질이 침투해 산소와 열을 차단하면서 화재를 조기 차단하는 원리다. 이날 착수회의에서는 WIB 시스템 개발 및 실증을 위한 협력방안이 논의됐다. 참여기관들은 WIB가 적용된 100kWh급 ESS 시스템을 설계, 제작해 구축하고 실증하기 위한 협력에 나선다. 신재생에너지와 연계한, 폭발 걱정 없는 ESS 기반 전기차 충전소를 운영하는 것이 목표다. 김영식 교수는 “최근 5년간 국내에서만 약 30건의 ESS 화재가 보고되는 등 배터리 화재문제에 대한 경각심이 높아지는 가운데,
한국기계연구원(이하 기계연)이 이미지의 왜곡 없이 25% 늘어나는 신축성 메타 마이크로 LED 디스플레이 기술을 개발했다. 기계연 나노역학장비연구실 장봉균 선임연구원과 연구진은 잡아당기는 방향에 따라 늘어나면서도 이미지 왜곡이 없는 마이크로 LED 신축성 메타 디스플레이 기술을 개발하고, 관련 연구성과를 ‘Advanced Functional Materials’에 발표했다. 이번 성과는 과학기술정보통신부 글로벌프론티어 사업 파동에너지극한제어연구단의 지원을 받아 2019년도 수행하고 있는 ‘Micro-LED 기반 메타 디스플레이 기술 개발’ 과제를 통해 개발됐다. 기계연 나노역학장비연구실은 2008년부터 마이크로 LED 전사 기술을 연구하고 있다. 연구진은 자연계에 존재하지 않는 역학적인 특성을 갖는 역학 메타물질의 설계와 제조 기술을 활용하여 세계 최초로 신축 디스플레이를 잡아당겨도 이미지의 왜곡이 없는 3인치급 마이크로 LED 메타 디스플레이를 구현했다. 고무와 같이 자연계의 신축성이 있는 물질 대부분은 가로 방향으로 늘렸을 때, 세로 방향으로는 줄어든다. 따라서 신축성 디스플레이를 구현했을 때, 표시된 이미지가 왜곡된다. 이는 신축 디스플레이도 마찬가지였다
KAIST(전기및전자공학부 이정용 교수 연구팀)가 페로브스카이트 퀀텀닷(양자점) 층에 직접적인 자외선, 전자빔 처리나 용액 가둠막 없이 고효율을 낼 수 있는 RGB 패턴 발광 다이오드 제작 기술을 개발했다. 페로브스카이트 퀀텀닷은 높은 외부 양자 효율과 색 순도를 가지고, 퀀텀닷 내부의 할라이드 음이온의 종류와 그 비율에 따라 밴드갭을 조절할 수 있다는 장점을 가져 차세대 디스플레이 발광 물질로 주목받고 있는 물질이다. 하지만, 페로브스카이트 퀀텀닷은 용매 분산을 위하여 긴 탄소 사슬을 갖는 절연 유기 분자가 퀀텀닷 주변을 둘러싸고 있어 전자 소자로 적용 시 낮은 성능을 갖게 하고, 패터닝 공정에 사용되는 자외선 및 전자빔 처리에 취약해 디스플레이를 만들기 위한 픽셀 패터닝 공정이 매우 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 연구팀이 개발한 공정은 페로브스카이트 퀀텀닷 주변의 절연성 유기 리간드(결합 분자)를 전하 수송이 유리한 유기 리간드(결합 분자)로 교환해 발광 다이오드 성능을 향상할 뿐만 아니라 동시에 퀀텀닷 내부 할라이드 조성 비율을 조절하는 할라이드 음이온 교환을 통해 퀀텀닷 박막의 발광 색상을 자유롭게 바꿀 수 있다. 연구팀은 더 나아가 페로브스카이트
울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 이동욱 교수 연구팀이 홍합의 수중 접착력을 모방한 해수전지용 결착제(바인더) 물질을 개발, 전지 전극 성능을 개선했다고 13일 밝혔다. 연구팀에 따르면 해수전지의 양극은 탄소 섬유가 엮인 집전체(전기를 모으는 역할)와 섬유 표면의 촉매(전기가 모이고 나가는 화학 반응을 촉진) 입자로 이뤄져 있는데, 결착제는 촉매와 집전체를 접착시켜 고정하는 물질이다. 촉매와 집전체가 제대로 붙어 있지 않으면 과전압이 높아지고, 탄소 부식이 쉽게 일어나 전지 성능을 떨어뜨린다. 특히 일반적으로 연료전지에 사용되는 결착제인 이소불화비닐의 경우 유기 용매에서와는 달리 물속에서 접착력이 크게 떨어지는 문제가 있었다. 연구팀은 이러한 한계점을 보완하고자 홍합의 접착 단백질 성분을 모방해 우수한 수중 접착성을 지닌 새로운 결착제를 합성했다. 개발한 결착제를 쓴 해수전지는 기존에 사용하던 결착제를 썼을 때보다 과전압이 최대 60% 이상 줄었고, 전극 성능(충·방전 과전압 차이)이 4배 정도 향상됐다. 전자현미경 관찰 결과 집전체의 부식도 크게 개선됐다. 또 결착제 내부에서는 촉매 입자가 검출됐는데, 이는 결착제가 집전체 부식 보호뿐만 아니라
매우 낮은 온도에서 전기 저항이 ‘0’이 돼 전류가 흐르는 물질을 초전도체라고 한다. 이 초전도체는 대용량의 전류를 에너지 손실 없이 보낼 수 있어 MRI, 자기부상열차 등 다양한 기술에 활용될 수 있다. 특히 비싼 액체헬륨을 사용하는 저온초전도체와 달리, 고온초전도체는 값이 싼 액체질소를 사용할 수 있지만 작동원리가 아직 베일에 싸여 있다. 이 가운데 최근 국내 연구진이 두 조각의 초전도체를 비틀리게 쌓아 고온초전도체의 원리를 확인했다. 포스텍 물리학과 이후종 명예교수·이길호 교수, 통합과정 이종윤 씨 연구팀은 산화구리 기반 Bi2Sr2CaCu2O8+x(이하 Bi-2212) 조각의 각도를 비틀어 쌓음으로써 고온초전도체의 비등방 초전도성을 검증했다. 같은 물질이더라도 각도를 비틀어 쌓으면 지금까지 존재하지 않았던 물성이 나타날 수 있다. 초전도체가 아닌 두 개의 그래핀을 약 1.1도 비틀어 쌓으면 초전도성을 띠는 현상이 그 예다. 그래핀은 결정 방향과 관계없이 물성이 동일한 등방성 결정층인데, 방향에 따라 물성이 달라지는 비등방성 결정층의 경우 비틀어 쌓는 각도에 따라 물성이 더 극적으로 바뀐다. 특히 비등방성 결정 구조에서 비롯하는 비등방 초전도성은 고온초
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