어둠 속에서도 사물을 인식하는 ‘전자 눈’ 기술이 한층 더 진화했다. 자율주행차 라이다(LiDAR), 스마트폰 3D 안면 인식, 헬스케어 웨어러블 기기 등에서 사람의 눈을 대신해 작동하는 적외선 센서가 핵심 부품으로 꼽히는 가운데, KAIST와 공동 연구진이 원하는 형태와 크기로 초소형 적외선 센서를 제조할 수 있는 상온 3차원(3D) 프린팅 기술을 세계 최초로 개발했다. KAIST는 기계공학과 김지태 교수 연구팀이 고려대학교 오승주 교수, 홍콩대학교 티안슈 자오 교수와 공동으로 상온에서 10마이크로미터(µm) 이하 크기의 초소형 적외선 센서를 제조할 수 있는 3D 프린팅 공정을 개발했다고 3일 밝혔다. 적외선 센서는 보이지 않는 적외선을 전기 신호로 변환하는 핵심 부품으로, 로봇 비전 등 미래 전자기술 구현에 필수적이다. 산업 수요가 빠르게 확대되는 가운데, 센서의 소형화·저전력화·형상 다양화 요구가 커지고 있다. 그러나 기존 반도체 기반 제조 방식은 대량 생산에는 적합하지만 고온 공정이 필요해 소재 제약이 있고, 빠른 기술 변화에 유연하게 대응하기 어렵다는 한계가 있었다. 연구팀은 금속·반도체·절연체 소재를 각각 나노결정 액상 잉크 형태로 제작하고, 이를
광주과학기술원(GIST) 신소재공학과 연한울 교수 연구팀이 서울대학교 주영창 교수, 고려대학교 김명기 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 이성수 박사 연구진과 함께 세계 최고 수준의 초박막 전자파 차폐막을 개발했다. 이번 연구는 금속과 2차원 세라믹 소재 ‘맥신(MXene)’을 결합한 새로운 이종접합 구조를 설계해, 기존 차폐막보다 100배 이상 향상된 전자파 차단 성능을 구현한 것이 핵심이다. 이 기술은 전자파 차폐막을 얇게 만들면 성능이 급격히 떨어지는 이른바 ‘두께-성능 딜레마’를 근본적으로 해결했다는 점에서 학계와 산업계의 주목을 받고 있다. 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처(Nature)’에 10월 30일 온라인 게재됐다. 맥신은 금속과 탄소(또는 질소) 원자층이 교대로 쌓인 2차원 구조의 세라믹 소재로, 우수한 전도성과 유연성을 동시에 지닌 차세대 전자소재다. GIST 연구팀은 별도의 미세기공(pore) 구조를 만들지 않고, 기존 반도체 패키징 공정 장비만으로 금속과 맥신을 교차 적층한 ‘EXIM(Embedded-MXene-in-Metal)’ 구조를 구현했다. 이 구조에서 금속층은 전자파를 반사하고, 맥신층은 이를 산란·흡수함으로써 얇은 두께에서도
투명전극의 전도성과 내구성을 동시에 높이는 새로운 기술이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST) 화학과 권태혁 교수 연구팀은 한전 전력연구원 서지훈 박사, KAIST 조은애 교수, 수원대학교 박상원 교수와 공동으로 ‘은(Ag) 나노와이어’의 절연 피복을 교체해 전극 성능을 향상시키는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 기술은 복잡한 장비나 고온 공정 없이 간단한 용액 스핀 코팅만으로 구현할 수 있다. 연구팀은 은 나노와이어 표면을 감싸 전기 흐름을 방해하던 절연 피복 PVP(Polyvinylpyrrolidone)를 에틸렌글리콜(EG) 용액을 이용해 제거하고, 그 자리에 전도성 보호막을 새로 형성하는 데 성공했다. 은 나노와이어는 머리카락보다 수천 배 가는 금속 실로, 이를 얽히게 배열하면 빛을 투과하면서도 전기가 통하는 투명전극이 된다. 하지만 제조 과정에서 생기는 PVP 피복이 전류 흐름을 차단해 전극 전체의 전기 저항을 높이는 문제가 있었다. 연구팀은 에틸렌글리콜 용액을 사용해 PVP를 제거한 뒤, 전기 전도성을 유지하면서도 수분으로부터 은 나노와이어를 보호하는 새로운 막을 형성했다. 이 막은 전류 흐름을 향상시키는 동시에 투명도를 높이고, 장시간 사용
차세대 2차원 층상구조 나노소재로 주목받는 인듐 셀레나이드(InSe)는 실리콘 반도체보다 전자 이동도가 뛰어나고 포화 속도가 두 배 이상 빠른 장점을 가지지만 주로 N형 반도체로만 사용돼 왔다. KAIST 연구진은 이를 극복하고 N형 및 P형, 양극에 우수한 성능을 제공하는 인듐 셀레나이드 기반 기술을 개발, 차세대 전자 소자의 설계 및 상용화 가능성을 크게 앞당길 것으로 기대된다. KAIST는 전기및전자공학부 이가영 교수 연구팀이 나노 반도체 인듐 셀레나이드(InSe) 기반 양극성 다기능 트랜지스터를 개발했다고 30일 밝혔다. 인듐 셀레나이드는 N형 반도체로만 사용되어 왔는데 이는 P형 반도체 및 상보적 회로 구현에 필요한 양(P) 전하를 띄는 정공을 유도하기 어렵다는 문제 때문으로 이는 상용화의 큰 걸림돌로 작용해 왔다. 이가영 교수 연구팀은 정공 유도를 위해 추가적인 공정이나 다른 물질을 접목하는 다양한 시도에도 해결되지 못했던 문제점을 새로운 소자 구조 설계를 통해 해결했다. 이번에 공개된 양극성 반도체 소자는 N형과 P형 트랜지스터에 모두 적용이 가능하다. 연구팀은 인듐 셀레나이드 하부에 전극을 배치하고 금속-반도체 접합 특성을 개선함으로써 전자와
포스텍 포항가속기연구소는 X-선 자유 전자 레이저를 이용해 시료의 나노스케일 구조 정보뿐 아니라 원자 크기에서의 격자구조 정보를 얻을 수 있는 멀티플렉싱 장치 및 실험 방법을 개발했다고 22일 밝렸다. 연구팀은 이를 이용해 공간적으로 국한된 나노입자의 초고속 에너지 전달 과정을 원자 크기 수준에서 관측하는 데 성공했다. 이번 개발은 포항가속기연구소 김상수·남대웅 박사와 포스텍 물리학과 송창용 교수, 신재용 학생, 정철호 박사, 화학과 임영옥 박사 연구팀의 공동 연구를 통해 이뤄졌으며 나노분야 국제 학술지인 '나노 레터스'(Nano Letters)에 2월 1일자 게재됐다. 초고속 빛-물질의 상호작용을 이용하면 물질의 숨겨진 상(Phase)으로의 접근이 가능해진다. 이러한 과정을 유도하기 위해 동역학 반응 기작(Mechanism)에 대한 이해가 필수적이지만 현재 정립된 물리학 지식이 매우 부족한 상황이다. 특히 고체 시료 내의 초고속 에너지 전달 과정을 설명할 수 있는 모델은 아직 부재한 상황이다. 이러한 난제 해결의 방법 중 하나는 전자와 이온의 협력 반응이 발생하는 펨토초(fs, 1000조분의 1초) 수준의 시간 분해능와 옹스트롬(Å,) 수준의 공간 분해능을
헬로티 함수미 기자 | 과학기술정보통신부와 기초과학연구원 나노입자 연구단이 세계 최고 성능의 나노박막 전극을 개발했고, 국제학술지 사이언스에 게재됐다고 밝혔다. 과학기술정보통신부와 기초과학연구원 나노입자 연구단 김대형 부연구단장, 현택환 단장이 세계 최고 성능의 나노박막 전극을 개발했다. 이번 연구는 ‘수상 정렬 방법’이라는 새로운 개발 방법을 통해 기존의 방법으로는 구현할 수 없었던 높은 전도성, 나노 두께, 우수한 신축성 등을 모두 지닌 고성능 나노박막 전극을 제조할 수 있게 된 점에서 의미가 있다. 고성능 나노박막 전극은 금속만큼 전기가 잘 통하면서도, 머리카락 두께 1/300 수준(250nm)으로 얇고, 높은 신축성을 지녀 피부 부착형 착용기기(웨어러블 디바이스)의 핵심 부품으로 응용될 것으로 기대된다. 피부 부착형 착용기기는 기계적 물성이 피부의 물성과 비슷한 특성을 가져야 한다. 따라서 디바이스의 핵심 부품인 전극은 우수한 신축성, 높은 전기 전도성, 얇은 두께는 물론 고해상도 패터닝도 가능해야 한다. 우수한 신축성과 고전도성, 얇은 두께 등을 모두 만족하는 전극을 개발하는 것은 매우 달성하기 어려운 목표로 여겨졌지만, 이번 연구로 개발된 ‘수상
헬로티 이동재 기자 | 국내 최대규모의 나노기술인과 나노융합기업의 교류·협력의 장이자 세계 3대 나노행사인, ‘나노코리아 2021’이 7일부터 3일간 경기도 킨텍스에서 개최된다. 올해로 19회를 맞이하는 ‘나노코리아’는 산업통상자원부와 과학기술정보통신부가 공동 주최하고, 나노융합산업연구조합과 나노기술연구협의회가 주관한다. 삼성, LG, KIST, ETRI 등 270개 기업(기관)이 475개 부스에서 나노융합기술 및 관련분야(스마트센서, 접착․코팅․필름, 레이저, 첨단세라믹)의 첨단융합기술과 응용제품을 전시하고 특히, 나노융합기술 분야에서는 기존 소재 대비 높은 성능을 구현하는 나노신소재와 신소재 제조의 기반이 되는 나노공정 및 측정․분석장비, 삼성전자의 최신 메모리반도체, LG의 생분해성 플라스틱 소재 등을 소개한다. 나노융합 연구개발(R&D) 성과 홍보관에서는 한국형 뉴딜 실현을 위한 나노기술을 주제로 정부 나노 연구개발 성과물 53종이 전시된다. 한편, 전시장 내 오픈 강연장에선 ‘차세대 배터리와 나노융합기술’을 주제로 삼성전자, LG에너지솔루션 등 10개 기업이 참여해 배터리의 성능을 획기적으로 높이는 CNT 등 나노소재 및 부품 개발 방향을 함
[첨단 헬로티] 한국의 산업 전체를 고도화 시키는 핵심 ‘나노융합산업’이 꾸준한 성장세를 보이고 있다. 특히 연구개발(R&D)에 집중적인 투자가 이루어져 향후 성장 속도는 더욱 빨라질 것으로 예상된다. 산업통상자원부(이하 산업부)는 국내 673개 나노융합 기업을 대상으로 실시한 ‘2017 나노융합산업조사’ 결과를 발표했다. 2016년 국내 나노융합 기업 수는 673개, 매출액은 135조987억원, 고용인원은 15만460명으로 전년 대비 각각 10.5%, 1.4%, 0.6% 증가했다. 기업 현황을 보면, 나노융합 기업 중 중소기업이 90.3%(608개)를 차지하는 가운데, 나노소재 기업이 309개(45.9%)로 가장 많고, 나노장비·기기 기업이 182개(27.0%), 나노전자 기업이 120개(17.8%), 나노바이오·의료 기업이 62개(9.2%)로 조사되었다. 이번 나노융합 조사에서 가장 눈에 띄는 부분은 연구개발 투자 증가다. 나노융합산업의 연구개발 투자는 2016년 11조487억원이며, 전체 R&D 투자액(65조9,594억 원)의 16.8%를 차지하는 것으로 파악되었다. 특히
탄소 기반 나노 구조체는 단일 소재만으로도 태양전지, 발광다이오드(LED), 바이오 이미징, 광촉매, 센서 등 다양한 분야에 활용 가능하다는 장점이 있어 산업 현장 및 학계에서 각광받고 있는 소재이다. 이와 더불어, 탄소 구조체 내에 이종 원소를 도입함으로써 광학적 특성 및 촉매 특성을 향상 시킬 수 있다는 연구 결과가 잇달아 발표됨으로써 관심도는 점점 더 증가하는 추세이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(분원장 김준경) 양자응용복합소재연구센터 배수강 박사, 탄소융합소재연구센터 이성호 박사 공동 연구팀은 폴리아크릴로나이트릴(PAN, Polyacrylonitrile)이라고 불리는 고분자 물질로 제작된 탄소섬유를 이용하여 고결정성과 더불어 균일한 크기 분포도를 가지는 질소가 도핑된 그래핀 양자점을 효율적으로 합성할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 PA N계열 고분자 섬유를 기반으로 하는 탄소섬유를 산(Acid) 용액에서 적정 온도로 가열하여 합성하는 하향식 접근법을 이용하여 균일한 크기 분포도를 가지는 수 nm 크기의 탄소 구조체를 합성하였다. 해당 공정은 저분자 유기 전구체를 가열하는 방식의 상향식 접근법으로 합성된
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