이더넷은 산업 프로세스 및 애플리케이션을 포함한 모든 수준의 엔터프라이즈에서 인기가 높아지고 있다. 기업 네트워크에서 흔히 볼 수 있는 스타 토폴로지보다 이더넷 링 토폴로지(Ethernet ring topologies)가 선호되는 다양한 산업용 애플리케이션이 있다. 링 네트워크는 고유한 단일 지점 내 결함성을 제공한다. 내장된 스위치 기술이 포함된 링 노드(Ring nodes)는 인프라 스위치의 필요성을 줄이고 네트워크 케이블을 단순화한다. 장치 레벨 링(DLR) 프로토콜은 링 기반 네트워크의 장애를 감지, 관리 및 복구하는 수단을 제공한다. DLR의 구현은 지원하는 네트워크 인프라에 특정 요구사항을 부과한다. DLR은 DLR 지원 네트워크에서 DLR 프로토콜을 지원하지 않는 장치의 사용을 본질적으로 배제하지 않는다. 레거시 장치 및 기타 고려 사항이 DLR 네트워크에서 이러한 장치의 사용을 자주 지시할 것으로 예상된다. 그러나 DLR 네트워크에서 이러한 장치를 사용하면 DLR 작동 및 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 이 글은 DLR에 대한 개요를 제공하고 DLR 프로토콜을 지원하지 않는 DLR 장치 및 기타장치로 구성된 DLR 네트워크를 구현하기 위한
안경원 서울대 물리천문학부 교수 연구팀, 네이처 포토닉스에 게재 안경원 서울대학교 물리천문학부 교수 연구팀이 빛으로 동작하는 초방사 양자 엔진을 세계 최초로 구현했다. 과학기술정보통신부는 개인기초연구사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과가 국제학술지 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’에 22일 게재됐다고 밝혔다. ‘초방사(超放射, superradiance)’는 양자역학적으로 질서정연하게 구성·행동하는 원자들이 집단적으로 빛을 강하게 방출하는 현상이다. 이번 성과로 엔진의 효율을 획기적으로 향상할 수 있는 가능성을 열었다. 초방사 양자 엔진은 강하게 방출된 빛의 압력으로 작동한다. 엔진의 동작을 위해서는 순간적으로 초방사 현상을 켜고 끌 수 있어야 하는데 지금까지는 그러한 제어가 불가능했다. 연구팀은 다수의 원자들을 초방사를 일으킬 수 있는 양자 중첩상태로 만들고 그들의 양자위상을 직접 제어하면 초방사 현상을 빠르게 켜고 끌 수 있다는 점에 착안해 연구를 진행했다. 연구팀은 체스판 모양의 나노 구멍 격자를 통과한 일부 원자들을 초방사를 일으킬 수 있는 양자 중첩상태로 만든 뒤 이러한 원자들이 두 개의 거울로 구성된 공진기 안에서 빛을 내도
DGIST 박막태양전지연구센터·경남대 신소재공학과 공동연구팀, 범용 소재 박막태양전지 기공 형성 원인 규명 및 억제 기술 개발 DGIST(대구과학기술원)는 박막태양전지연구센터(센터장 강진규)와 경남대학교 신소재공학과 김세윤 교수 연구팀이 함께 친환경 범용 소재 박막태양전지인 CZTS 박막태양전지의 문제점인 기공 형성 원인을 규명하고 이를 억제하는 기술을 개발했다고 최근 밝혔다. 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 발생하는 ‘태양전지’는 지속가능한 신재생 에너지로 실생활에서도 쉽게 찾아볼 수 있다. 그중에서도 CZTS 박막은 값이 싸고 독성이 거의 없는 구리, 주석, 아연을 주요 소재로 사용하기 때문에 대량생산이 용이하다. 또한, 휘어지는 성질을 가지고 있어 여러 분야에 적용 가능하다. 지난 2019년, DGIST 박막태양전지연구센터에서 12.6%라는 세계 최고의 발전전환 효율을 기록한 태양전지를 개발하기도 했으나, 아직 하부 전극 부근에서의 다양한 크기의 구멍이 생기는 등(기공 결함) 여러 결함에 대한 해결책이 필요한 실정이었다. 이에 DGIST 박막태양전지연구센터와 경남대학교 김세윤 연구팀은 CZTS 박막태양전지의 문제점인 흡수층 하부에 존재
국내 연구팀, 열 발생 직후에 존재하는 열전달 음향포논의 파동성을 활용한 퀀텀 방열 기법 제시 반도체 패키징이 고출력·고집적화됨에 따라 구조 설계를 통한 방열 기법이 한계에 이르면서 적정 구동온도를 넘어서는 일이 빈번해졌다. 소비전력은 줄어들고 성능은 더 좋아진 반면에 이 과정에서 연산을 담당하는 칩의 발열부하는 오작동 등의 문제를 야기한다. 그간 관련 업계에서 발열부하를 해결하기 위해 방열판을 이용하거나 냉각팬을 결합하는 공랭식 방열은 실생활에서 익숙하다. 최근에는 그래핀 등의 나노 신소재, 열전(열을 전기로 바꾸는) 현상, 복사 냉각 등을 포함한 방열 개념이 등장하며, 방열문제를 해결하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 열의 전달은 전도, 대류, 복사 등의 방법으로 이루어지는데 반도체는 다양한 물질들로 층층이 쌓여 있어 전도를 방열 패키징에서 중요하게 다뤄왔다. 국내 연구진이 수년 동안 열 전달체인 음향포논의 파동성에 대한 연구에 집중하여 최근 새로운 반도체의 열 제거 기법을 발견했다. 지스트(광주과학기술원)는 전기전자컴퓨터공학부 조영달 교수 연구팀이 열 평형 이전의 음향포논 복사 메커니즘을 발견하고, 음향포논 파동을 빛으로 전환하는 새로운 방법을
친환경․지속가능 복사냉각 소재로 건물 실외 온도 9℃ 감소 효과 예측 국내 연구진이 추가 에너지 사용 없이 에어컨처럼 냉각이 가능한 친환경 제로-에너지 냉각 소재를 개발했다. 한국화학연구원(이하 화학연) 김용석·박찬일 박사·박초연 학생연구원, 중앙대학교 유영재 교수, 캘리포니아대학교 어바인(UCI) 이재호 교수 공동 연구팀은 최근 발표된 연구에서 다양한 분야의 냉각에 활용할 수 있는 친환경 수동 복사냉각 소재를 개발했다. 본 기술 개발을 통해 여름철 냉각이 중요한 건물, 자동차, 태양전지 등 다양한 분야에 응용하여 에너지 사용 없이 효율적인 열관리에 기여할 수 있을 것으로 전망된다. 뿐만 아니라, 생분해되는 친환경 소재를 활용하여 폐기물이 발생하지 않아 친환경 냉각 소재로 널리 활용될 것으로 기대된다. 수동 주간 복사냉각은 플랑크 법칙에 따라 물체에서 자발적으로 발생하는 전자기복사를 이용해, 열을 방출시키고 태양 빛은 반사하여 물체의 표면 온도를 낮추는 기술이다. 즉, 수동 복사냉각 기술은 낮에도 복사냉각을 유지하기 위해서 태양 빛을 95% 이상 반사하면서 열방출을 용이하게 하는 소재 기술이 관건이다. 지구의 대기를 구성하는 분자들(O2, CO2, H2O 등
국내 최초 100 kWth급 순환유동층 연소 시스템에서 암모니아 혼소 운전 기술 확보 전력수급의 안정성을 확보하면서 석탄발전을 청정 발전으로 전환시킬 ‘암모니아 혼소’기술이 국내 최초로 개발됐다. 혼소(Co-firing)란 2종 이상의 연료를 혼합해 연소하는 기술을 말한다. 예를들어 석탄-바이오매스 혼소, 석탄-암모니아 혼소, 바이오매스-암모니아 혼소, 석탄-바이오매스-암모니아 혼소 등이 있다. 한국에너지기술연구원은 청정연료연구실 문태영 박사 연구진이 국내 최초로 순환유동층 연소 시스템에서 이산화탄소 발생을 감축시키는 암모니아 혼소 운전 기술을 개발했다고 밝혔다. 순환유동층 연소(CFBC: Circulating Fluidized Bed Combustion)는 뜨거운 열매체제인 유동사(모래)가 순환하면서 석탄, 바이오매스, 코크스, 고형폐기물 등 고체연료가 연소되어 850-950oC에서 운전되며, 로 내 탈황, 탈질이 가능한 친환경 화력발전방식이다. 석탄화력과 열병합발전소에서 ‘암모니아 혼소’ 기술은 기존 발전 플랜트 및 송·배전선로 등 전력 인프라를 그대로 활용(좌초자산 방지)할 수 있다는 장점이 있다. 또한 재생에너지 간헐성에 따른 수급 불균형 해소는 물론
전지에 닿는 자외선 막고 가시광선 흡수 늘려...유기물 태양전지·다이오드 등 응용 페로브스카이트 태양전지의 수명과 효율을 동시에 잡을 수 있는 다기능성 필름이 개발됐다. UNIST 신소재공학과 최경진 교수 연구팀은 자연 태양광에서 포함된 자외선을 차단하고, 가시광선의 흡수는 늘리는 다기능성 반사 방지 필름을 개발했다. 연구팀에 따르면, 유해 자외선이 차단돼 전지 수명은 늘고, 유효 파장 대역인 가시광선의 흡수는 늘어 태양전지가 전기를 만드는 효율이 올라간다. 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트 태양전지를 올려놓는 방식의 ‘1+1 탠덤 전지’는 2~3년 안에 상용화가 기대되는 차세대 전지다. 효율, 가격경쟁력, 공정 편의성이 탁월해 ‘슈퍼 태양전지’라고도 불린다. 탠덤 태양전지는 구조상 자외선에 약한 페로브스카이트가 상층부에서 직사광선에 노출된다. 또 광 반사를 줄이는 기존 표면 처리 기술을 쓰기 어렵다는 문제가 있다. 상용 실리콘 태양전지는 표면에 피라미드형 미세 요철을 만들어 빛 반사를 줄여왔는데, 탠덤 전지는 실리콘 태양전지 위에 액체 페로브스카이트 원료를 올려 만드는 제조 공정 특성상 실리콘 전지 표면이 매끈해야만 하기 때문이다. 연구팀이 개발한 다기능
디지털 기술과 지속가능성 현재 항공우주, 자동차 및 모빌리티, 하이테크, 바이오 등 다양한 산업에서 커다란 디지털 전환이 진행되고 있다. 또한, 코로나19 팬데믹 이후 환경에 대한 관심이 커짐에 따라 디지털 전환은 ESG 실현을 위한 필수적인 과제로 자리 잡고 있다. 모건스탠리캐피털 인터내셔널이 2021년 진행한 조사에 따르면, 디지털 기술은 온실가스 감축 목표의 약 50%에 기여하고 MSCI의 총 35가지 항목 중 디지털 전환으로 40% 이상의 문제를 해결할 수 있다고 나타났다. 디지털 전환이 현재 속도로 계속된다면, 이산화탄소를 102Mt만큼 절감할 수 있을 것으로 예상된다. 디지털 전환 속도가 빨라지게 되면 이산화탄소 절감 효과는 151Mt를 기록할 것으로 예상되며, 이는 국가 기후 목표 절감량의 58%를 차지한다. 버추얼 트윈이란? 다쏘시스템은 현실의 제품을 가상으로 복제하는 것이 아닌 제품 설계 전부터 모든 구성요소를 가상으로 구현하는 ‘버추얼 트윈’을 제공하는 3D익스피리언스 플랫폼을 제공한다. 3D익스피리언스 플랫폼은 제품 모양, 사이즈, 소재, 구성요소를 미리 가상환경에서 설계할 수 있다. 또한, 설계에 따른 제품 내구성, 열역학, 공기역학 등
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