KAIST는 생명화학공학과 김범준 교수 연구팀이 높은 전기적 성능과 신축성을 동시에 갖는 새로운 형태의 전도성 고분자 물질을 개발해 세계 최고 성능의 스트레처블 유기태양전지를 구현했다고 26일 밝혔다. 유기 태양전지(organic solar cells)는 빛을 받아 전기를 생산하는 광 활성층이 유기물로 구성되는 전자소자로, 기존 무기 재료 기반 태양전지에 비해 가볍고 유연하다는 장점이 있어 몸에 착용할 수 있는 웨어러블 전자소자에 사용 가능하다. 특히 태양전지는 이러한 전자소자의 전력을 공급하는 필수적인 소자이지만, 기존 고효율 태양전지는 신축성을 가지기 어려워서 웨어러블 소자로 거의 구현된 바가 없다. 김범준 교수 연구팀은 높은 전기적 성질을 가지는 전도성 고분자에 고무처럼 늘어나는 고신축성 고분자를 화학 결합을 통해 연결해 높은 전기적 성능과 기계적 신축성을 동시에 가지는 새로운 형태의 전도성 고분자를 개발했다. 개발된 고분자는 현재 세계 최고 수준의 광전변환효율(19%)을 가지는 유기태양전지를 구현하면서도 기존 소자들에 비해 10배 이상 높은 신축성을 달성했다. 이를 통해 40% 이상 잡아당겨도 작동하는 세계 최고성능의 스트레처블 태양전지를 구현했으며
UNIST 등 공동 연구팀, 6G 통신용 THz 나노공진기 개발…물리 기반 AI로 나노공진기 최적화 UNIST 등 공동 연구진이 6G 통신용 주파수의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대되는 기술을 개발했다. 빛이나 적외선과 같은 테라헤르츠(THz) 전자기파를 3만 배 이상 증폭시킬 수 있는 기술이다. UNIST 물리학과 박형렬 교수팀은 미국 테네시대학교 이준수 교수팀, 미국 오크리지 국립 연구소 윤미나 교수팀과 함께 6G 통신용 THz 나노공진기의 최적화 기술을 개발했다. 슈퍼컴퓨터로도 오래 걸리던 작업을 물리 이론 모델 기반의 AI 학습으로 개인 컴퓨터에서도 쉽게 설계 가능하도록 만들었다. 연구팀은 THz 전자기파 투과 실험으로 새로 개발한 나노공진기의 효율을 분석했다. 일반 전자기파가 만드는 전기장과 비교했을 때, 3만 배 이상 증폭된 전기장을 발생시킬 수 있었다. 이는 지금까지 학계에 보고된 THz 나노공진기에 비해 300% 이상 효율이 향상된 결과다. 지금까지는 광 시뮬레이션과 AI를 합해 최적의 설계법을 찾아내는 ‘AI 역설계 기술’이 사용됐다. 주로 가시광이나 적외선 영역에서 작동하는 광소자 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 소자를 설계했다. 박형
KAIST는 신소재공학과 이건재 교수 연구팀이 마이크로진공 흡입력을 조절해 대량의 마이크로 LED 칩을 색깔별 원하는 칩들만 선택적으로 전사하는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다. 이 교수팀은 레이저빔 조사시 물질 특성을 조정해 식각하는 레이저 유도 에칭(Laser-induced etching, LIE) 기술을 활용해 미세 관통홀을 유리 기판에 초당 7000개 속도로 형성했고, 이를 진공 채널에 연결해 미세진공 흡입력을 발생시켜 마이크로 LED를 전사하는 데 성공했다. 이 기술은 기존 전사 기술 대비 뛰어난 접착력 전환성을 달성했으며,다수의 진공 채널별 독립적인 진공 조절을 통해 대량의 마이크로 LED 칩을 선택적으로 전사했다. 또한 다양한 재료, 크기, 모양, 두께를 지닌 초소형 반도체 칩들을 칩 손상 없이 임의의 기판에 높은 수율로 전사할 수 있었다. 이건재 교수는 "이번에 개발된 마이크로진공 전사 기술은 가파르게 성장하는 마이크로 LED 시장에서 높은 생산 원가를 절감하고 중저가 마이크로 LED 제품 양산화의 핵심 기술로 활용될 것이 기대된다"고 전했다. 이 교수는 "현재 얇은 핀으로 칩을 들어 올리는 이젝터 시스템을 적용해 대량의 상용 마이크로 LED를
요약 안전 무결성 수준(safety integrity level, SIL) 3 솔루션을 필요로 하는 제조회사는 SIL 2 구성 요소를 사용할 경우 여러 가지 문제에 부딪히게 된다. 산업 기능 안전 표준 IEC 61508 개정 3이 윤곽을 드러냄에 따라 새로운 방법의 채택이 필수적으로 요구되고 있다. 이 글에서는 SIL 3을 성공적으로 구현하는데 따른 과제를 극복하고 제품 출시 기간을 단축할 수 있는 솔루션을 살펴본다. 머리말 지난 수년 동안 산업 기능 안전 시스템이 눈에 띄게 증가했는데, 그 배경에는 다음과 같은 요인이 있었다. 비용을 더욱 줄이기 위해 새로운 복합 기술을 사용하고자 하는 제조회사의 수요(예 : 2차 접촉기를 추가하는 대신 안전 토크 차단 사용), 많은 공장의 생산 현장에서 생산성을 향상하는 것으로 확인된 로봇(특히 협동 로봇의 사용), 안전 인증 장비의 사용이 전반적인 신뢰성을 향상시켜준다는 인식, 진단 기능을 사용하는 것이 많은 공장과 플랜트에서 처리량을 향상시켜준다는 인식, 새로운 안전 요구사항의 도입이 그것이다. 그 밖의 동인으로는 규제 의무와 더불어 에너지, 석유 및 가스 부문에 대한 엄격한 요구사항의 도입을 들 수 있다. 본론으로
상용화 제품 중 전압 가장 높은 800V…40년 축적 무선통신 기술 기반 LG이노텍이 배터리 성능을 대폭 개선한 무선 배터리 관리 시스템(BMS) 개발에 성공했다고 17일 밝혔다. 전기차의 필수 부품인 BMS는 배터리의 전압·전류·온도 등을 실시간으로 모니터링해 배터리 성능과 수명을 최적화하는 제어 시스템이다. 이중 무선 BMS는 케이블과 커넥터 등이 없어 유선 BMS 대비 차량 무게를 30∼90㎏ 줄일 수 있고 배터리 팩 여유 공간을 10∼15% 추가 확보해 배터리 용량을 늘릴 수 있어 전기차·자율주행차의 핵심 부품으로 떠오르고 있다. LG이노텍의 무선 BMS는 상용화된 제품 중 전압이 가장 높은 800볼트(V)로 출시됐다. 전압이 높을수록 충전 시간이 단축되기 때문에 국내외 완성차 업체들은 전기차 전압 시스템을 800V로 전환하는 추세다. LG이노텍은 1980년대 무선주파수(RF) 모듈레이터를 시작으로 40년간 축적한 무선통신 기술 역량을 기반으로 무선 BMS를 선제적으로 개발했다고 설명했다. LG이노텍 무선 BMS에 탑재된 RF 통신모듈은 현재 상용화된 모든 타입의 무선 BMS용 통신칩을 호환 적용할 수 있어 고객사의 모든 전기차종에 쉽게 적용이 가능하
삼성전자는 세계 정상급 학술지인 '어드밴스드 머티리얼스'(Advanced Materials)에 플래시 메모리 저장 원리에 대한 논문을 게재했다고 14일 밝혔다. 삼성전자 혁신센터 CSE(Computational Science and Engineering)팀은 기존과 차별화된 접근 방식을 통해 플래시 메모리 정보 저장의 핵심 역할을 하는 비정질 실리콘 질화물에서 전자가 안정되게 저장되는 근본 원리를 밝혀내는 데 성공했다. 논문에는 CSE팀 최운이 박사가 제1저자 및 교신저자로 참여했으며, 김대신 상무와 권의희 DE, 손원준 파트장, 양승열 SAIT(구 종합기술원) 마스터 등이 공동 저자로 참여했다. 이번 연구는 그동안 간과했던 원자 수준에서의 작동 원리를 밝혀냈다는 데 의미가 있다는 것이 삼성전자의 설명이다. 최근까지도 원자 수준에서는 플래시 메모리의 근본적인 저장 메커니즘에 대한 논쟁과 연구가 지속됐다. 셀을 수직으로 쌓아 올려 저장 용량을 극대화하는 V낸드 기술도 세대를 거듭하면서 고도의 미세화가 필요한 상황에서 원자 수준에서 일어나는 현상에 대한 근본적인 이해 없이는 메모리 기술 혁신을 이뤄내기 힘든 단계에 직면했다. 특히 비정질 실리콘 질화물에 전자를
Society 5.0 등 사회 시스템 변혁에 대해 DX화의 요망이 있는 가운데, 필요 정보의 획득·전송·기록에 관련된 기반 기술로서 센싱 기술에 큰 기대가 집중되고 있다. 말할 것도 없이 센싱 기술은 도량형으로 시작되어 현재에 이르기까지 매우 오랜 역사를 가지고 있으며, 사회가 변천함에 따라 새로운 기능을 부가·실현하는 동시에 그 시대의 요청에 대응한 다양한 역할을 수행해 왔다. 제2차 세계대전 후 시작된 제조업의 기기 계측화·자동화 속에서 이른바 오토메이션의 실현에 크게 공헌했지만, 지금 다시 비제조업으로 적용 분야를 확대하는 기운이 높아지고 있어 센싱 기술의 복합 계측화, 예측 기술의 필요성이 논의되는 등 잠재적이지만 다량의 센싱 요구가 있다고 여겨지며 그 표면화가 주목받고 있다. 한편, 새로운 계측 시즈의 출현 등도 있어 그 사회 실장화가 요망되고 있다. 실제로 사회의 DX화에 있어 기반 기술을 담당하고 있으며, 이 글에서는 센싱 기술의 향후 역할과 장래 전망에 대해 개인적인 견해와 함께 설명한다. DX 사회와 빅데이터, 그리고 센싱 기술 이미 알고 있듯이 DX(Digital Transformation)란 스웨덴의 우메오 대학 교수인 에릭 스톨터만(Er
저온 건식 재활용 기술 적용 대기 분위기서 CO2 배출 획기적 저감 흑연 함유량 적은 블랙매스와 흑연 분리 회수할 수 있는 단순화된 선별 공정 혁신 한국지질자원연구원 자원활용연구본부 김병수 박사 연구팀이 저온 건식 재활용 기술을 적용한 ‘리튬인산철(LFP) 폐배터리 재활용 기술 개발’에 성공했다고 밝혔다. 연구팀이 개발한 이 기술은 방전된 폐리튬이온배터리를 선별 공정 없이 단순 파쇄 후 1200°C 이하의 온도에서 부분 용융해 블랙매스(리튬 95% 이상 분리, 흑연 함유량 3% 이하)와 흑연을 분리 회수(80% 이상)할 수 있는 세계 최초의 친환경 저온 건식재활용 기술이다. 현재 폐배터리 재활용 기술은 대부분 NCM(니켈/코발트/망간) 또는 NCA(니켈/코발트/알루미늄) 배터리 계열에 적용된다. 특히 기계적 파분쇄→건조→물리적 선별→열 처리후 습식공정을 거치거나 질소 또는 대기분위기에서 1400°C 이상의 건식공정 처리 후 습식공정을 통해 재활용하고 있다. 2030년 전 세계에서 전기차에 사용되는 배터리 중 LFP 배터리가 55% 이상일 것으로 예상됨에 따라 환경․자원적 측면에서 LFP 배터리의 재활용 기술에 대한 연구개발이 필요한 시점이라는 지적이 있어 왔
구김과 펼침을 반복해도 주름이 잡히지 않는 새로운 디스플레이 기술이 제시됐다. 한국연구재단은 아주대 한승용, 강대식, 고제성 교수 연구팀이 형상기억 폴리머 소재를 활용해 자유롭게 형태를 변형할 수 있으면서도 접힌 부분의 구겨진 주름을 스스로 펼 수 있는 전자 장치를 개발했다고 7일 밝혔다. 폴더블 디스플레이의 반복되는 접힘 자국으로 발생하는 주름은 장치의 성능을 저하하거나 화면 왜곡과 같은 문제를 야기한다. 연구팀은 우화 과정 중 체액을 활용해 강성(어떤 물체가 외부로부터 압력을 받아도 모양이나 부피가 변하지 아니하는 단단한 성질) 변화를 나타내는 나비 날개 메커니즘에 착안했다. 부드러움과 딱딱함을 약 700배까지 조절할 수 있는 형상기억 폴리머로 전자 장치를 제작하고, 구겨진 상태에서의 소성 변형(주름)을 회복하는 데 성공했다. 개발된 전자 장치는 강성이 낮은 엘라스토머(고무와 같은 특성을 가진 폴리머 재료)층을 결합해 회복 불가능한 소성 변형을 방지하는 완충 기능을 갖추고 있고, 변형에 강한 은 나노와이어 전극을 내장했다. 작은 알약에도 압축해 보관할 수 있는 이 장치는 단단한 강성을 유지하지만, 꺼내서 열을 가하면 형상기억 폴리머의 강성이 순간적으로 낮
UNIST 화학과 심교승 교수팀이 모든 소재를 회수하고 재활용할 수 있는 유기물 기반의 유연한 전자 소자와 웨어러블 기기를 개발했다고 밝혔다. 최근 유기 전자소재를 활용한 웨어러블 전자기기의 활발한 연구 및 기술개발이 진행 중이다. 이에 따라 다양한 유기 전자 폐기물이 늘어나고 있지만, 지금까지의 재활용 기술은 LCD 기판에 쓰이는 유리나 전극으로 이용되는 금속과 같은 무기물 소재에만 치중되고 있었다. 심교승 교수는 “인체에 무해한 용매로 친환경적이고 경제적인 공정을 활용했다”며 “무기물이 아닌 재활용이 가능한 유기물기반 전자재료만 선별해 유연성 있는 웨어러블 전자기기를 만들었다”고 설명했다. 연구팀은 드랍 캐스팅(drop casting)을 활용해 물질 낭비를 최소화하고 다양한 수동소자와 능동소자를 제작했다. 드랍 캐스팅은 용액을 기판 위에 떨어트린 다음 열처리를 통해 막을 형성하는 방법이다. 제작된 유기 전자소재인 유기 전도체, 절연겔, 반도체 등의 재활용성을 평가했다. 유기 전도체의 경우 5번 이상 재활용이 가능했으며, 유기 절연겔의 경우 30번 이상의 재사용, 유기 반도체는 1번 정도 재활용 가능한 것으로 확인됐다. 연구팀은 개발된 재활용이 가능한 유연
경희대·한국기술교육대 연구팀 "기존 대비 발전량 30% 향상" 마치 트램펄린처럼 탄성이 있는 표면에 물방울을 떨어뜨려 기존 물방울 기반 발전기 효율을 획기적으로 높이는 하이브리드 발전기가 개발됐다. 한국연구재단은 경희대 최동휘 교수 연구팀이 한국기술교육대학교 박성제 교수, 라문우 교수와 함께 압축 좌굴 현상에 기반한 4차원 프린팅 공정 기술을 새롭게 제안, 이 공정을 활용해 떨어지는 물방울로부터 전기를 생산할 수 있는 물방울 기반 하이브리드 발전기를 개발했다고 6일 밝혔다. 물방울 기반 발전기는 물방울과 고체 재료가 접촉하면서 발생하는 정전기를 활용해 전기 에너지를 생산하는 소자다. 떨어지는 물방울은 자연환경에 존재하는 역학적 에너지원 중 하나로 이를 활용한 에너지 수확 기술은 2020년 처음 제안된 후 소형 전자기기의 분산형 전력원 등으로 활용 가능성이 높아 전기 에너지 생산량을 높이기 위한 연구가 활발하다. 연구팀은 기존 물방울 기반 발전기가 적용한 딱딱한 고체 표면 충돌 방식에서 벗어나, 탄성을 갖는 구조를 채택해 낭비되는 에너지까지 회수하는 실마리를 찾았다. 떨어지는 물방울이 고체 표면과 충돌하면서 낭비되는 에너지를 소자 내 탄성에너지 형태로 변환,
KAIST는 전기및전자공학부 최성율 교수 연구팀과 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 공동연구를 통해 강한 빛을 다양한 탄소 기반 소재에 조사해, 0.02초 이내에 나노입자 촉매와 단일원자(single atom) 촉매를 진공 시설이 없는 대기 조건에서 합성하고 우수한 촉매 성능을 구현하는데 성공했다고 6일 밝혔다. 연구팀은 2022년 4월 제논 램프 빛을 조사해 금속산화물의 상(phase) 변화와 표면에 촉매 입자가 생성될 수 있음을 최초로 밝혔고 그 후속으로 소재의 광열효과를 유도하는 합성법에 대한 연구를 진행했다. 이에 초고온(1800~3000oC)과 빠른 승/하온 속도(105 oC/초)를 통해 기존의 합성법으로는 구현할 수 없는 촉매 입자를 합성하는 데 성공했다. 이번 기술은 대면적의 빛을 활용하고 대기 중의 환경에서 매우 빠른 시간(0.02초 이내)에 고엔트로피 촉매 및 단일원자 촉매의 합성을 세계 최초로 구현한 기술이다. 광열효과가 뛰어난 소재(탄소 나노섬유, 그래핀 산화물, 맥신(Mxene))에 다종 금속 염을 고르게 섞어주고 빛을 가하게 되면 초고온 및 매우 빠른 승/하온 속도를 기반으로 최대 9성분계의 합금 촉매를 합성할 수 있음을 밝혔다. 합금
얇은 막 형태 '맥신 초박막 스피커'...유연한 디스플레이 등에 활용 국내 연구진이 어디든지 붙일 수 있고, 모양도 자유자재로 바꿀 수 있는 스피커를 개발했다. 울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 고현협 교수팀이 한국화학연구원 안기석 박사팀과 함께 '스피커 자체의 형태를 변화시켜 소리의 방향을 조절할 수 있는 맥신 초박막 스피커'를 개발했다고 28일 밝혔다. 이 초박막 스피커는 마이크로미터(㎛·100만분의 1m) 이하의 얇은 막 형태다. 각종 표면에 쉽게 붙일 수 있고, 형태도 바꿀 수 있다. 스피커 지지대 모양에 따라 360도나 선택적인 위치로 출력도 할 수 있다. 공동 연구팀은 각종 센서나 반도체 등으로 쓰이는 평면 구조 나노 물질인 맥신(MXene)을 스피커 개발에 활용했다. 또 두께가 열이 침투되는 깊이보다 얇은 패럴린 기판을 사용했다. 이 덕분에 소리를 양방향으로 출력할 수 있고, 굽히거나 비트는 등 모양을 변형시켜도 안정적인 소리를 만들어낼 수 있다. 높은 음압 레벨(SPL) 출력(15㎑에서 74.5㏈)이나 14일간의 소리 성능 테스트에서 높은 안정성을 보였다고 연구팀은 설명했다. 특히 20㎝×20㎝ 크기의 유연한 대면적 표면으로 포물선형
최근 영국 시장에 진출하려는 수출 기업 및 관계자들이 계속해서 바뀌는 품질 인증 제도에 어려움을 겪은 바 있다. 브렉시트 후속 조치로 영국 정부가 2022년 1월부터 유럽통합인증(CE) 대신 자체 영국안전품질 인증 제도인 UKCA(UK Conformity Assessed) 마크를 도입하려고 했으나, 시장의 혼선으로 병행 인증 유예 기간을 두다가 지난 8월 결국 이를 무기한 허용하는 것으로 방침을 바꾸었기 때문이다. 제품을 특정 국가에 판매하기 위해선 시험, 인증 및 승인의 총체적인 과정을 거쳐야 하는데, 이를 ‘글로벌 마켓 액세스(Global Market Access, 이하 GMA)’라고 일컫는다. 자체적인 시험 인증을 도입하려고 한 영국의 사례처럼 국가 및 지역마다 규정과 인증 요구사항이 다르거나 변경되는 경우가 있다. 글로벌 시장에 진출하려는 제조업체는 각 국가의 규정에 대해 올바르게 숙지하고 있어야 하며, 최신 정보를 기반으로 GMA 전략을 수립해야 한다. 주기적으로 무선, EMC, 안전 인증 및 규제 요건의 변화를 파악하는 등 항상 최신 정보를 유지해야 한다. 국가별 인증 요건은 상이하나, 일반적으로 세 가지 유형으로 나뉜다. 유럽연합 및 영국과 같이
고객 기대치의 변화와 전기차의 부상, 예상치 못한 글로벌 공급망의 혼란으로 자동차 및 제조 업계는 새로운 수준의 서비스와 효율성을 달성해야 한다는 압박을 받고 있다. 이에, 아시아 태평양(APAC) 지역의 기업들은 소비자 행동 변화를 인식하고 앞서 나가기 위해 분주히 혁신하고 있다. 예를 들어, 싱가포르에서는 자율주행 및 전기차 연구 개발 계획을 지속적으로 수립해 왔는데, 주롱(Jurong) 지구에 위치한 ‘현대차 그룹 혁신 센터’가 그 예다. 싱가포르는 전기차 생산을 포함한 새로운 자동차 기술을 개발하기 위해 40여 년 만에 최초의 자동차 조립 공장을 구축했다. 그러나 지속적인 혁신은 난항을 겪을 수 있다. 극도로 복잡한 환경에서 차량을 생산, 운송 및 서비스하고 완벽한 개인 맞춤형 고객 경험을 제공하기 위해서는 보이지 않는 곳에서 많은 공정이 요구되기 때문이다. 디지털 전환으로의 여정에는 많은 어려움이 존재하지만 지금이야 말로 전체 자동차 생태계가 부품, 차량, 재사용 가능한 차량용 수납함 및 심지어 도구의 추적 기능 개선을 위해 무엇을 할 수 있는지 살펴볼 때다. 바코드 솔루션 보완 바코드는 제조 공정에서 여전히 필수적인 요소다. 그러나 오늘날의 기업은