차세대 이차전지 상용화 가능성 높여…국제학술지 'ACS 나노' 게재 리튬이온전지를 대체할 차세대 이차전지로 주목받는 마그네슘 전지를 일반 전해질에서도 구동할 수 있는 기술이 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구센터 이민아 선임연구원 연구팀이 부식성 첨가제가 없고 대량생산이 가능한 일반 전해질로도 마그네슘 전지를 고효율로 구동할 수 있는 마그네슘 금속 화학적 활성화 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 마그네슘 전지는 2가 이온인 마그네슘 이온을 활용하는 전지로 리튬 같은 알칼리 금속 이온 전지보다 높은 에너지 밀도를 낼 수 있다. 마그네슘 금속을 음극으로 활용하면 리튬 금속에 비해 1.9배 큰 용량을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 마그네슘은 이온을 운반하는 전해질과 반응성이 커 충·방전이 어려운 게 상용화를 가로막아 왔다. 부식성 전해질을 써 충·방전 효율을 높이는 방법도 있지만 부품 부식이 빨리 일어나는 문제가 있었다. 연구팀은 음극으로 활용할 마그네슘 금속을 반응성 알킬 할라이드 용액에 담가 표면에 보호막을 합성하는 공정을 개발했다. 여기에 특정 용매를 섞으면 마그네슘 표면에 나노구조가 만들어지며 충·방전이 촉진되는 것으로 나타났
이동욱 교수팀 연구…"소재 재사용성 높여 친환경 사회에 기여" 울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 이동욱 교수팀이 감압점착제에 온도 반응성을 부여해 고온에서 쉽고 깨끗하게 떼어낼 수 있는 기술을 구현했다고 1일 밝혔다. UNIST에 따르면 감압점착제는 살짝 눌러주는 힘만으로 강한 접착력이 생겨 납땜, 나사 등의 대체 소재로서 전자 제품 결합, 패키징 등에 널리 사용되고 있다. 그러나 생산품 폐기 시 접착 소재를 제거하기 어렵고, 제거하더라도 독성이 강한 용매를 써야 해 재사용할 수 있는 소재 훼손과 환경오염을 유발하게 된다. 이 때문에 분리수거나 재활용을 위해서는 평소에는 접착력을 유지하다가 필요 시 접착력을 감소시켜 쉽게 제거할 수 있는 특성이 중요하다. 이에 연구팀은 외부 자극에 반응해 특성이 바뀌는 스마트 고분자를 이용해 '열 반응성 스마트 점착제'를 개발했다. 이 점착제는 상온에서 기존 상용화 제품보다 우수한 접착력을 보였다. 반면 섭씨 80도의 고온 자극에 반응해서는 접착력이 97% 감소하는 특성을 나타냈다. 특히 가열과 냉각을 반복했을 때도 안정적으로 접착력이 전환되는 특성이 구현됐다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 스마트 점착제의 접착 전
첨단 하드웨어 및 소프트웨어 기술을 기반으로 한 증강현실(AR) 및 가상현실(VR) 시스템은 기존에 페이지나 화면에 표시하는 것과 비교해서 복합적인 디지털 정보를 시각적으로, 청각적으로, 촉각적으로 더 효율적이고 직관적으로 이해할 수 있도록 한다. 갈수록 더 많은 분야에서 개발자들이 AR 애플리케이션으로 사용자의 현실 세상에 가상의 물체를 배치하거나, VR 애플리케이션으로 사용자를 가상의 세상에 배치하고 있다. 이러한 실제-대-가상 연속체 상의 모든 조합을 총칭해서 혼합현실(MR)이라고 한다. MR은 인간의 고대역폭 감각 신경경로를 활용한다 MR 애플리케이션은 인간 감각 체계의 높은 정보 대역폭을 활용해서 엔터테인먼트, 학습, 직무 수행에 있어서 고도로 몰입적인 접근법을 가능하게 한다. 연구 조사에 따르면, 인간의 시각은 550Gbps 이상의 비트 레이트를 달성하고, 청각은 1.4Mbps를 달성한다. 손바닥에는 거의 7만 개의 압력점이 존재하는데, 한 손바닥의 촉각적 응답은 단 21ms의 지연시간으로 비트 레이트로 따졌을 때 190Mbps 이상으로 동작할 수 있다. 이러한 신경경로를 활용해서 MR 애플리케이션으로부터의 복합적 정보가 뇌의 인지 기능으로 더 효
현대자동차∙기아가 샤시캡(Chassis-Cab) 차량의 적재공간을 효율적으로 사용할 수 있는 ‘단차 없는 스윙&슬라이딩 도어 기술’을 최초로 개발했다고 23일 밝혔다. 현대자동차∙기아가 독자 개발한 이 기술은 샤시캡 적재함 측면부 도어를 스윙과 슬라이딩 방식으로 모두 개폐 가능하도록 설계돼 사용자가 필요에 따라 편리한 방식을 선택해 물건을 상·하차할 수 있는 것이 특징이다. 현재 시중에서 볼 수 있는 소형 트럭의 적재함 측면 도어는 대부분 양쪽으로 밀어 여는 방식만 제공되고 있어 일정 크기 이상의 물건을 하차하기 위해서는 후방 도어를 이용해야만 했다. 게다가 측면 도어는 전·후방 단차로 인해 구조적으로 적재공간 안쪽으로 문이 이동되기 때문에 도어 두께만큼 내부공간의 손실이 발생한다. ‘단차 없는 스윙&슬라이딩 도어 기술’은 이러한 한계를 극복해 고객 편의를 극대화하는데 초점을 맞췄다. 옆면 두 개의 문을 필요에 따라 슬라이딩으로도, 스윙으로도 열 수 있도록 해 평소에는 슬라이딩 도어를 이용하다가 큰 물건을 싣거나 내릴 때에는 스윙 도어를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 특히 슬라이딩 방식은 기아 카니발의 사이드도어와 같이 열리는 문이 고정된 문
픽잇(Pickit) 3.3은 이미지 캡처 시간을 최대 50%까지 단축하여 M-HD2 카메라 사용 시 애플리케이션 사이클 시간을 크게 개선한다. 표면 처리(샌딩, 디버링) 및 디스펜싱(접착, 밀봉)과 같이 픽앤플래이스가 아닌 애플리케이션에서는 대략적인 위치가 알려진 단일 부품을 미리 감지하고 해당 부품에 대한 작업을 수행해야 한다. 픽잇 3.3은 이러한 애플리케이션을 보다 효과적으로 해결하고 배포하기 위해 예상 물체 위치 필터를 도입하고, 주요 로봇 브랜드에 대해 바로 사용할 수 있는 로봇 프로그램을 제공한다. 마지막으로 원형 홀을 완벽하게 검출하는 새로운 엔진도 옵션 애드온으로 추가됐다. 최대 50% 향상된 이미지 캡처 시간 고화질 HD 카메라의 이미지 캡처 시간이 최적화됐다. M-HD 및 L-HD 카메라의 경우 최대 10%, 특히 M-HD2의 경우 최대 50%까지 단축할 수 있다. 특히 M-HD2 카메라의 Pickit HD 카메라 사전 설정은 3.2버전보다 캡처 시간이 평균 40%(0.8초) 단축됐다. 이는 로봇에 장착된 카메라의 경우 애플리케이션 사이클 타임에 직접적인 영향을 미친다. 물체 감지는 이미지 캡처와 이미지 처리의 두 단계로 구성된다. 이미지…
차세대융합기술연구원(융기원)은 융기원 경기도반도체혁신센터 전옥성 박사와 경기대 박상윤 교수 연구팀이 저습 및 저온 환경에서도 우수한 성능을 유지하는 이차전지 기술을 개발했다고 19일 밝혔다. 이차전지는 전기 에너지를 화학 에너지로 변환해 저장하고, 필요할 때 다시 전기 에너지로 변환해 사용할 수 있는 충전 가능한 전지로, 휴대전화·노트북·전기자동차 등 다양한 기기와 시스템에서 사용되고 있다. 전지는 양극·음극·전해질·격리판 등 4개로 구성되는데, 액상 전해질을 사용하는 경우 전해질 건조 문제와 누액 문제로 한계가 있고, 고체상태 전해질을 사용하는 경우에는 성능과 내구성이 저하될 수 있다. 특히 아연-공기 전지는 대기 중의 산소를 연료로 활용해 안정성·경제성·친환경성을 갖춘 차세대 에너지 저장 장치로 주목받고 있으나, 공기극 부분이 외부 공기와 직접적으로 접촉되고 산소를 자유롭게 공급받을 수 있는 개방형 구조로 돼 있어 전해질 내의 수분이 증발하고 전지의 수명을 감소시키는 문제가 있다. 공동 연구팀은 이를 해결하고자 고체에서 액체로 변형이 가능한 반죽 형태의 고체 전해질을 단순한 혼합을 통해 제조하는 데 성공했다. 새로운 전해질은 저습 환경에서 대기 중의 수분
한국전기연구원 박준호 박사팀, 비싼 황화리튬과 첨가제가 필요 없는 ‘간단 합성법’ 개발 고체전해질을 저렴한 가격으로 대량생산할 수 있는 또 하나의 기술이 개발되어 큰 주목을 받고 있다. 한국전기연구원(이하 KERI) 이차전지연구단 박준호 박사팀이 고가의 황화리튬은 물론, 첨가제 없이 고순도의 고체전해질을 제조할 수 있는 ‘간단 합성법(One-pot)’을 개발했다고 밝혔다. 고체전해질 제조법은 고에너지 볼 밀링(ball milling) 공정을 통한 ‘건식 합성법’과 용액의 화학 반응을 활용하는 ‘습식 합성법’이 있다. 연구팀은 공정의 스케일업 및 양산화 관점에서 유리한 습식 합성법에 집중했고, 용매 내에서의 최적 합성 반응을 통해 고순도의 고체전해질을 제조하는 데 성공했다. 가장 큰 장점은 고가의 황화리튬(Li2S)을 사용하지 않아도 된다는 것이다. 황화리튬은 고제전해질 제조를 위해 투입되는 시작물질 비용의 95%를 차지할 정도로 비싸다. 또한 습식 합성과정에서 황화리튬이 미반응 불순물로 남아 셀 성능 저하의 원인이 되는 경우도 종종 발생한다. 일부 황화리튬을 사용하지 않는 합성법이 제안되기도 했지만, 고가의 첨가제를 추가로 사용해야 하고, 잔존 불순물이 발생
한국과학기술연구원(KIST)은 물질구조제어연구센터 김종민 선임연구원과 계산과학연구센터 한상수 책임연구원팀이 이재우 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀과 공동으로 높은 전류 밀도에서도 우수한 성능으로 과산화수소를 대량 생산하는 고효율 탄소 촉매를 개발했다고 11일 밝혔다. 과산화수소 합성에는 고가 팔라듐 촉매를 사용하는 '안트라퀴논 공정'이 주로 쓰이는데, 이는 과산화수소를 저장하고 운송하는 데 비용이 많이 들고 촉매 반응 과정에서 환경오염을 일으키는 유기 오염물질이 나오는 문제도 있었다. 이런 단점을 대체하는 공정으로 산소 환원반응을 활용해 친환경적으로 과산화수소를 합성하는 전기화학적 합성법이 주목받고 있으나 여기에 쓰이는 기존 상업용 탄소 촉매는 높은 전류밀도에서 촉매 활성도가 낮아 대량생산이 어려웠다. 연구팀은 이산화탄소를 수소화붕소나트륨과 반응시켜 붕소를 도핑한 다공성 탄소 촉매를 합성했다. 이 촉매를 실험과 계산과학으로 분석한 결과, 표면 붕소와 산소가 같이 결합한 지점에서 과산화수소 생성률이 극대화되고, 높은 전류밀도에서도 과산화수소가 잘 만들어지는 것으로 나타났다. 개발한 촉매는 실제 반응기에서 촉매 1㎏당 과산화수소 284㎏을 생산했으며 10
탄소 중립에 도달하기 위해 수소가 미래 에너지원으로 주목받고 있다. 수소 연료전지는 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 전기를 생산하는 발전장치로 중소형 발전뿐만 아니라 승용차, 버스, 선박 등과 같은 운송 수단의 동력원으로 개발되고 있다. 그러나 현재 전극 재료로 귀금속인 백금을 사용하고 있어 가격을 낮추는 데 걸림돌이 되고 있다. KAIST는 신소재공학과 에너지 변환 및 저장재료 연구실 조은애 교수 연구팀이 백금을 대체할 수 있는 저렴하지만 고성능을 가진 전극 소재를 개발하는 데 성공했다고 11일 밝혔다. KAIST 조은애 교수 연구팀은 차세대 연료전지로 개발되고 있는 음이온 교환막 연료전지용 전극 소재로 백금보다 우수한 성능을 갖는 '니켈-몰리브데넘 소재'를 개발했다. 신규 개발 촉매를 실제 연료전지에 적용하는 경우 다양한 변수에 의해 실성능을 얻지 못하는 경우가 많았지만 연구팀은 이번 연구에서 이를 극복하고 실제 연료전지에 신규 개발 촉매를 적용하는 것에 성공했다. 니켈은 음이온 교환막 연료전지용 비귀금속 전극 소재로 주목받았으나, 백금 성능의 100분의 1에도 미치지 못해 실제 적용되지 못하고 있었다. 그러나 이번에 연구팀이 개발한 니켈-몰리브데넘 촉
차세대 광통신, 바이오 이미징, 양자 계산 분야에 활용 가능 서울대학교 공과대학은 화학생물공학부 오준학 교수 연구팀이 원편광의 선택적 감지가 가능한 고분자 반도체 기반 나선형 초분자체 제작과 이를 활용한 고성능 원편광 감지 및 이미징 기술을 개발했다고 밝혔다. 빛은 전기장과 자기장이 진행 방향에 대해 수직으로 진동하며 전파되는데, 이때 전자기파가 원을 그리며 나아가는 빛이 원편광이다. 원편광은 외부 반사광 차단 필름을 통과할 수 있어 디스플레이의 발광 효율을 개선하고 양안에 맺히는 상을 다르게 해 3차원 디스플레이의 구현이 가능하다. 또한 기존 빛의 파장과 광량 정보 이외에도 고유의 스핀 각운동량 정보를 지니고 있어 암호화된 광통신 및 양자 계산 분야에 활용될 수 있다. 이처럼 원편광은 빛의 응용범위를 넓힐 수 있는 차세대 광원으로 주목받고 있다. 하지만 기존에 원편광 제어를 위해서는 편광판 및 위상지연판과 같은 외부 광학 장치가 필요해 장치의 소형화 및 집적화에 많은 어려움이 있었다. 이를 해결하고자 최근 고유한 원편광 분별 능력을 지닌 키랄성 소재가 개발돼 왔으나 원편광 분별 능력이 낮으며, 복잡하고 값비싼 제작 공정이 요구돼 실제 응용에는 한계가 있었다
레이저로 반도체 칩 내에서 정확한 타이밍의 클럭 신호 분배 가능 최근 반도체 칩의 성능이 급격하게 향상됨에 따라, 보다 정확한 타이밍으로 칩 내의 다양한 회로 블록들의 동작을 동기화시키는 클럭(clock) 신호를 공급하는 기술이 중요해지고 있다. KAIST는 기계공학과 김정원 교수 연구팀이 레이저를 이용해 반도체 칩 내에서 초저잡음 클럭 신호를 생성하고 분배할 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 기존에는 클럭 신호의 정확성이 통상적으로 피코초(1조 분의 1초) 수준이었으나 이번에 개발된 기술을 이용하면 기존의 방식보다 월등한 펨토초(femtosecond, 10-15초, 천 조 분의 1초) 수준의 정확한 타이밍을 가지는 클럭 신호를 칩 내에서 생성하고 분배할 수 있으며, 클럭 분산 과정에서 발생하는 칩 내에서의 발열 또한 획기적으로 줄일 수 있다. KAIST 기계공학과 현민지 박사과정 학생이 제1 저자로 참여하고 고려대학교 세종캠퍼스 정하연 교수팀과의 공동연구로 이루어진 이번 논문은 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 4월 24일 자로 게재됐다. 고성능의 반도체 칩 내에서 클럭 신호를 분배하기 위해서는 클럭 분배 네트워크(clock distribution
개요 다중화(muxed) SAR(successive approximation register) ADC 애플리케이션은 크기와 전력의 제약이 있는데, 이들 제약은 종종 채널당 아날로그 신호 체인 설계 선택에 따라 달라진다. 이 글에서는 다중화 SAR ADC에 아날로그 입력 high-Z(고 임피던스) 기술을 사용함으로써 어떻게 성능과 정확도를 떨어트리지 않으면서 솔루션 크기와 전력 소모를 크게 줄일 수 있는지 알아본다. 머리말 다중화 SAR ADC는 시스템에서 다양한 변수들을 연속으로 모니터링해야 하는 애플리케이션에 흔히 사용된다. 광 통신 애플리케이션에서는 레이저 바이어싱을 광 전력 측정을 통해 모니터링할 수 있으며, VSM 애플리케이션에서는 전극으로부터 EEG/ECG 신호를 모니터링할 수 있다. 이들 다중화 애플리케이션은 공통적으로 다음과 같은 요구 사항들이 있다. ∙ 모니터링해야 할 채널이 많다. 일반적으로, ADC가 모든 채널을 순서대로 처리한다. ∙ 대체로 채널들의 전압이 서로 연관성이 없다. ∙ 시스템 차원의 풋프린트와 전력 소모의 제약이 크다. 이러한 요건들 때문에 해결해야 할 몇 가지 과제들이 있다. ADC가 어느 한 채널에서 변환을 마치면 ADC…
기존 산업 오토메이션 분야의 증기·천연가스 등의 유체 관리나 거래 등에 더해, 최근에는 탄소 중립에 대한 대응 등 유량 계측의 고정도화 요구는 여전히 중요시되고 있다. 여기서는 디지털 통신을 활용해 관리 호스트 경유로 유체 정보를 다운로드함으로써 고정도 계측을 실현한 차압 전송기 기반 질량 유량계의 최신 기술, 실류 시험 결과를 소개한다. 또한 IoT화·스마트화를 바탕으로 한 장래 동향에 대해 디지털 트랜스포메이션(DX) 실현을 위한 상위 시스템의 유량계 데이터 유효 활용의 관점에서 가능성을 설명한다. 차압·압력 전송기 기반 유량계 측정기기로서 차압·압력 전송기의 용도는 그림 1에 나타낸 바와 같이 유량 측정, 압력 측정, 레벨 측정의 세 가지 용도로 분류된다. 측정 대상의 종류는 액체, 가스, 스팀 등 폭넓게 대응할 수 있으며, 기기의 비용이 비교적 저렴하다는 특징이 있다. 또한 기기의 보수·조정 작업이 제로점 조정 등으로 끝나고, 가동 중에 정기적으로 기기를 현장 교정에 보낼 필요도 없어 관리가 용이한 특징도 있다. 이 차압·압력 전송기에 오리피스판 등의 조리개 기구로 대표되는 유량 프라이머리 기기를 조합해 유량 계측에 사용한다. 이 경우 조리개 기구에서
지난 호에는 이더넷의 요구 조건에 대해서 개략적으로 살펴봤다. 또한 이더넷-APL에 적용되는 모든 기술적 특성에 대해서도 소개했다. 이번 글에서는 이더넷-APL의 주요 기술적 특성과 국내외 시장에 대해서 살펴본다. 이더넷-APL의 채택 이더넷은 상호운용성에 대한 강력한 요구사항이 있는 환경에서 신뢰할 수 있는 통신 기술임이 입증됐다. 이것은 산업현장, 사무실 및 건물, 그리고 많은 개인 주택단지에도 적용된 바가 있다. 이더넷 기술의 고도화는 제품개발과 프로토콜 스택에 있어서 네트워크망의 계획, 설치 후 커미셔닝 및 여러 문제를 해결할 수 있는 다양한 도구들을 사용하여 널리 수용할 수 있도록 환경 조성하는 것을 포함한 개념이다. 끊김 없는(seamless)는 설치는 빠른 도입, 높은 참여도를 보장하므로 모든 사용자에게 장기적인 비즈니스 환경을 제공한다. 따라서 프로세스 자동화 시스템의 수명 주기업무의 당사자들, 예컨대 벤더, 종합 건설사 및 엔지니어링 회사, 건설현장의 테스크포스 부서 해당 책임자, 시설을 관리하는 공무 및 보전설비 관리자, 계측 제어 부, 동력 및 운전관리 부서운영 담당자, 석유, 석유화학, 종합화학공장 공정부서 책임자, 운영반장 등은 이더넷
2차원 소재 기반의 이중 플로팅 게이트 소자 구현…고밀도 데이터 정밀 제어 가능해 UNIST 신소재공학과 및 반도체 소재·부품 대학원 서준기 교수팀이 2차원 물질 기반의 뇌 기능을 정밀하게 모방할 수 있는 이중 플로팅 게이트(Double-floating-gate) 반도체 소자를 개발했다. 일반적으로 사용하는 컴퓨팅 시스템은 데이터의 ‘연산’과 ‘저장’이 독립적인 영역으로 구분돼 있어 동작 과정이 순차적으로 진행된다. 이러한 컴퓨팅 시스템은 데이터가 복잡해지고 회로당 소자의 수가 늘어남에 따라 높은 전력 소모와 느린 연산 속도를 유발한다. 반면, 인간의 뇌는 약 1000억 개의 뉴런 및 뉴런과 뉴런 사이에 존재하는 약 1000조 개의 시냅스가 병렬적으로 연결돼 있다. 뇌는 시냅스의 연결 강도에 의해 데이터의 ‘연산’과 ‘저장’ 기능이 통합돼 있어 약 20W 이하의 적은 전력으로도 고밀도의 복잡한 데이터를 처리할 수 있다. 최근 인공지능을 활용한 방대하고 복잡한 이미지를 처리하고 자연어 학습과 같은 기술이 급속하게 발전함에 따라 인간의 뇌를 모방한 시냅스 소자와 뉴로모픽 컴퓨팅(neuromorphic computing) 시스템의 필요성이 요구되고 있다. 인공 시
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