고가 외국산 교정 장비 국산화 보급…"국내 6G 산업 발전 초석" 한국표준과학연구원(KRISS)은 6G 후보 주파수로 유력한 D대역(110∼170GHz)의 전자파 임피던스 측정표준을 개발했다고 25일 밝혔다. 임피던스는 전자파가 진행될 때 받는 저항 정도를 나타내는 지표로, 전자파 측정에서 가장 기본이 되는 값이다. 전자파 측정표준 가운데 가장 필수적인 표준으로, 통신·국방 등 전자파가 사용되는 분야에서 성능평가 기준 역할을 한다. KRISS 전자파측정기반팀은 일본·독일에 이어 D대역 전자파 임피던스 측정표준을 세계 세 번째로 확립하고, 독일과 상호비교를 통해 국제적 동등성도 확보했다. 110GHz 이상의 임피던스 측정표준에 대해 국제 상호비교가 진행된 것은 이번이 최초다. 이번 표준 개발로 다양한 6G 관련 소자·부품 등 성능을 높은 신뢰도로 검증할 수 있게 됐다고 KRISS 측은 설명했다. 6G 뿐만 아니라 국방용 레이더 등 D대역 주파수에서 전자파를 사용하는 모든 분야에 적용할 수도 있다. KRISS는 이번에 개발한 전자파 표준을 산업 현장에 보급하기 위한 D대역 임피던스 교정 장비도 자체 기술로 개발했다. 그동안 임피던스 측정에 사용하는 회로망 분석기
단백질 분자 등 정밀 질량측정 위한 고성능 나노센서에 활용 기대 한국표준과학연구원(KRISS)이 2021년 자체 개발한 소자를 이용해 마이크로파 영역에서 주파수 빗을 생성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. KRISS 양자하이브리드팀이 개발한 이번 기술은 초전도 나노전기역학 소자에 마이크로파 신호를 입력해 주파수 빗을 생성하는 기술이다. 주파수 빗은 여러 개의 주파수 신호가 머리빗처럼 일정하고 조밀한 간격으로 나타나는 현상을 가리킨다. 연구팀이 생성한 주파수 빗살의 간격은 나노역학 소자의 고유 주파수와 일치하기 때문에 이 간격을 측정하면 소자의 미세한 진동 주파수의 변화를 정밀하게 추적할 수 있다. 연구팀은 소자의 초전도 성능을 발현시키기 위해 소자를 액체헬륨냉동기에 넣어 극저온 환경을 구축했다. 이후 마이크로파 신호 생성기로 소자에 단일 주파수 신호를 입력해 주파수 빗 현상을 관측하는 데 성공했다. 기존에 사용된 나노역학소자의 주파수 측정법은 소자에 레이저를 쏘아 반사된 빛의 변화를 기준이 되는 레이저 빛과 간섭시켜 그 신호를 분석하는 방식이다. 이 간섭신호에서 나온 나노역학 소자의 주파수를 실시간으로 추적하기 위해서는 특정 주파수의 전기신호와 비교해야 한다.
우주·항공·국방·에너지 등 핵심 극한산업 설계의 안정성·효율성 향상에 기여 우주 극한환경 견디는 초고온 내열소재 측정 돌파구 확보 한국표준과학연구원(KRISS)이 3,000K(켈빈) 이상의 초고온 환경에서 내열소재의 열물성을 정밀측정할 수 있는 기술을 개발했다. 지난 6월 21일 한국이 발사에 성공한 누리호는 3,773 K에 달하는 초고온 연소가스를 배출해 추진력을 얻었다. 냉각장치를 고려하더라도 발사체에 사용되는 합금소재는 3,000K 이상의 초고온을 견뎌야 한다. 우주 발사체나 항공기 엔진, 핵융합로 등의 극한환경에서는 녹는점이 높은 티타늄, 텅스텐 등의 내열금속소재가 주로 사용된다. 작동 온도가 높을수록 효율이 향상되나, 금속은 고온에서 부피가 팽창하므로 안정적인 설계를 위해서는 소재가 열에 반응하는 성질인 열물성을 정확하게 파악하는 것이 필수적이다. 상용 열물성 측정장치는 시료에 직접 접촉하는 방식으로, 측정 가능한 최고온도가 2,000 K 수준이다. 그보다 높은 온도의 시료는 비접촉식으로 측정해야 정확한 값을 얻을 수 있어 정전기를 통한 공중부양장치를 사용한다. 이 장치는 우리나라 외에 미국, 독일, 중국, 일본 등 항공우주분야 강국들만 보유한 장치
한국표준과학연구원(KRISS)은 지난 20일 세계측정의 날(WMD)을 맞아 원내 기념행사를 개최했다. 세계측정의 날은 1875년 5월 20일 세계 17개국이 프랑스 파리에서 체결한 미터협약을 기념해 지정한 날이다. KRISS를 비롯한 각국의 국가측정표준기관들은 과학과 산업의 기반이 되는 단위와 측정의 중요성을 알리기 위해 매년 새로운 주제로 행사를 개최하고 있다. 미터협약(meter convention)은 미터법 도량형의 제정·보급을 목적으로 1875년 체결한 국제협약으로서, 길이와 질량의 단위를 미터 기반으로 제정한 것이다. 우리나라는 1959년 미터협약에 가입 후, 1964년부터 계량법에 기반해 미터법을 전면 실시했다. 2022년 세계측정의 날 행사는 ‘측정표준, 디지털 세상의 기준(Metrology in the Digital Era)’을 주제로 개최됐다. 이번 주제는 전 세계가 디지털 사회로 이행하고 있는 과정에서 측정표준의 역할을 되짚어보기 위해 선정됐다. 올해 세계측정의 날 기념식에서는 측정과학 및 측정기술 발전에 공헌한 유공자들을 대상으로 과학기술정보통신부 장관 표창, 국가과학기술연구회 이사장상, 한국표준과학연구원 원장 표창이 수여됐다. 이어 ‘디
표준연-성균관대, 피부에 부착해 심전도·체온 실시간 측정하는 전자패치 개발 부작용 없이 24시간 착용할 수 있어 의료용 웨어러블 기기에 활용 가능 한국표준과학연구원(KRISS)과 성균관대학교가 피부에 부착해 생체신호를 측정할 수 있는 의료용 실리콘 전자패치 기술을 개발했다. 이번 기술의 핵심성과는 화학 접착제 없이도 피부 접착력이 우수한 실리콘 전자패치와 탄소나노섬유 기반의 신축성 전극이다. 심전도, 체온 등 생체신호를 24시간 상시 모니터링할 수 있어 의료용 웨어러블 기기 등에 활용할 수 있다. 의료용 웨어러블 기기는 인구 고령화와 심혈관질환의 증가, 비대면 원격의료 확대로 수요가 증가하는 추세다. 특히 심근경색, 협심증, 부정맥 등의 심혈관질환은 전조증상을 환자가 인지하지 못해 치료의 골든타임을 놓치는 경우가 많아, 웨어러블 기기 등을 이용해 생체신호를 상시 모니터링하는 것이 중요하다. 기존의 전자패치는 신체를 움직이거나 피부에 땀과 유분이 발생하면 접착력이 급격히 떨어져 상시 착용이 어렵다. 이를 보완하기 위해 화학접착제를 사용하는 경우 피부 가려움증, 알러지 등의 부작용이 발생할 수 있다. 생체 전기신호를 전달하기 위해 전도성 소재를 사용하나, 화학적
헬로티 이동재 기자 | 한국표준과학연구원(KRISS)가 국내 대기업의 수소전기차 수출에 도움을 줄 수 있는 핵심 기술을 개발했다. KRISS 안전측정연구소 수소에너지소재연구팀은 수소전기차에 사용되는 금속 소재에 대해 저온 고압 수소가스 환경에서 수소취성(Hydrogen environment embrittlement)을 측정할 수 있는 시스템을 개발하고 소재의 성능을 평가하는 데 성공했다. KRISS는 미국, 일본, 독일과 함께 금속 소재의 수소 사용 적합성 평가기술에 대한 국제비교를 완료했다. 수소전기차용 소재의 성능평가 국제공인기술을 확보함에 따라 미국·유럽 등 해외 국가에 국산 소재로 생산된 수소전기차를 수출하는 데 큰 도움이 될 전망이다. 수소가스를 대면하는 소재는 수소취성 손상을 동반한다. 수소취성이란 수소가 금속 등의 소재에 침투해 취성을 일으키는 현상을 말하며, 이로 인해 수소에너지 사용 제품에 치명적인 손상을 주기도 한다. 안전한 수소에너지 활용을 위해서는 사용환경에서 해당 소재의 충분한 성능 확인이 필요하다. 최근 전 세계적으로 친환경 수소전기차가 보급되면서 수소취성을 방지하고 문제를 관리하는 방법론이 대두되고 있다. 특히, 수소전기차에서 수소
헬로티 김진희 기자 | 한국표준과학연구원(KRISS) 광영상측정표준팀은 반도체, 디스플레이, 센서 등에 활용되는 소자 내부구조를 한 번의 측정만으로 실시간 검사하는 데 성공했다. 이번 기술의 가장 큰 특징은 소자를 절단하지 않는 비파괴적 측정방식으로 내부의 층별 두께와 형상을 동시에 측정 가능하다는 것이다. 2020년 KRISS에서 개발한 실시간 나노 소자 측정기술이 점 측정방식으로 두께 측정에만 제한적으로 활용된 것과 달리, 이번 기술은 실시간으로 두께와 형상을 동시에 측정할 수 있어 활용도가 더욱 클 것으로 기대된다. 이번 기술은 한 번의 측정으로 소자 절단면을 직접 들여다보는 것처럼 나노미터급의 정확한 측정이 가능하다. 진동과 온도와 같은 외부 환경 변화에 영향을 적게 받고, 시스템 구성이 복잡하지 않아 생산현장에 장착해 초고속 실시간 검사를 할 수 있다. 박막을 10층 이상 겹겹이 쌓는 적층형 박막 구조물은 반도체, 디스플레이 및 신에너지 산업을 포함한 최첨단 산업에서 초고속화 및 대용량화의 한계를 뛰어넘으며 핵심구성 요소로 활용되고 있다. 그러나 복잡해진 첨단 제조 기술 공정을 뒷받침할 측정기술이 절대적으로 부족해 품질 등 생산성에 문제가 되고 있다
헬로티 김진희 기자 | 한국표준과학연구원(KRISS)은 지난 17일 연구원 행정동에서 ㈜파월코퍼레이션과의 기술이전 협약식을 개최했다. 이번에 기술이전 계약을 체결한 플라즈마 측정 기술은 반도체·디스플레이 공정에 사용되는 플라즈마 변수를 실시간으로 측정하는 기술이다. 반도체 핵심 공정에 사용되는 플라즈마의 상태를 측정하고 안정적으로 유지하는 것은 매우 중요하다. 반도체의 생산성·수익성의 척도인 수율은 곧 반도체 생산 공정의 안정성에 달려있기 때문이다. 기존 플라즈마 측정 센서는 변수를 직접 측정하는 것이 아닌 웨이퍼의 온도 혹은 전압 균일도를 측정하는 간접 측정 방식을 사용했다. 간접 측정 센서는 공정을 멈추고 센서를 삽입해 측정하는 방식이므로 공정 이상을 실시간으로 감지하기 어렵고, 수율을 떨어뜨린다는 단점이 있었다. KRISS 이효창 선임연구원·김정형 책임연구원이 개발한 플라즈마 측정 기술은 가동 장비를 멈추지 않고도 공정에 사용되는 플라즈마 밀도값 및 균일도를 실시간으로 측정할 수 있으며, 측정 불확도 또한 2% 이내로 세계 최고 수준이다. 이번 기술이전을 통해 양 기관은 평면형 플라즈마 측정 기술이 적용된 정전 척(ESC) 개발에 힘을 모을 예정이다.
헬로티 이동재 기자 | 리튬이온 배터리는 이미 소형 가전, IT 기기부터 전기차까지 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다. 현재는 더 빨리 충전되고 더 오래가며, 무게가 가볍고 높은 출력 밀도를 갖는 차세대 배터리의 수요가 급증하고 있다. 미래 에너지 소재는 향상된 특성 뿐만 아니라 친환경적인 요인도 함께 고려되어야 하므로, 이를 만족하는 이차전지 소재의 연구 및 개발이 요구되고 있다. 산화철은 지구에 풍부하게 존재하며, 독성이 적고 화학적으로도 매우 안정된 물질이기 때문에 리튬이온 배터리 소재로 다양한 연구가 진행돼왔다. 산화철을 비롯한 전이금속산화물은 충·방전에서 많은 개수의 리튬이온을 이용할 수 있어서 기존 흑연 소재보다 3배에서 4배 정도 큰 용량을 갖는 장점이 있다. 이러한 장점에도 불구하고 낮은 리튬 이동도, 큰 부피 변화, 낮은 초기 쿨롱 효율 등의 단점 때문에 실제 개발은 매우 제한적이다. 한국표준과학연구원(KRISS) 소재융합측정연구소 EM나노메트롤로지팀과 건국대학교 김연호 교수 연구팀은 리튬이온 배터리의 초기 쿨롱 효율과 용량을 획기적으로 향상한 산화철 나노구조체를 개발했다. 쿨롱 효율은 최근에 충전을 완료한 용량이 바로 그 전에 충전을 완료
헬로티 조상록 기자 | 실제 화재로 발생하는 불만 인식해 발화 10초 이내에 알려주는 지능형 화재감지기가 개발됐다. 한국표준과학연구원(이하 KRISS) 안전측정연구소 비파괴평가팀과 KRISS 연구소기업 한선에스티가 만들었다. 대부분의 기존 화재감지기들은 최초 발화 1분 이후인 화재 2단계에 화재를 감지하므로, 연기와 화염으로 인해 진압과 대피가 어려웠다. 또한 스프링클러는 실내 온도 72도가 넘어야 작동되므로, 실내에 있는 사람의 안전을 확보할 수 없었다. 이번 지능형 화재감지기는 화재 극 초기에 해당하는 1단계에서 화재를 인식해 자체경보와 스마트폰앱을 통해 알려준다. 불꽃의 위치 좌표를 확인할 수 있어 소화장치를 연동할 경우 국소 공간의 자동소화도 가능하다. 지능형 화재감지기는 오경보율 3% 이내로 기존 화재감지기인 연기감지기나 열감지기의 오경보율인 34%~50%에 비해 신뢰성이 매우 높다. 지능형 화재감지기의 이러한 성능이 가능한 이유는 적외선센서와 적외선 열화상센서를 결합한 융합센싱기술을 도입, 불꽃 인식률을 높였기 때문이다. 적외선센서가 불꽃의 특정 CO2 파장대를 이용하여 빠르게 불꽃을 인식할 수 있는 장점을 활용했다. 이에 더해, 화재감지기가 설치
헬로티 이동재 기자 | 국내 연구진이 소리가 나는 곳의 위치와 크기를 정확하게 시각화할 수 있는 인공지능 기술을 개발했다. 이번 기술은 기존보다 10배 이상 정확하며, 연산시간은 10분의 1 수준이다. KRISS-포스텍 공동연구팀은 소리의 위치와 크기를 이미지로 변환하는 인공지능(AI) 기술을 개발하고 지도처럼 시각화해 쉽게 위치를 파악할 수 있도록 했다. 이를 실생활에 활용하면 ‘산속 조난자 위치’를 소리로 찾을 수 있다. 최근 드론과 같은 무인 항공기 기술은 사람의 개입 없이 정찰·수송·구조 등의 분야에 전천후로 활용되고 있다. 하지만, 무인 항공기 기술을 통한 음원 위치 추적기술은 정밀도가 낮고 주변 소음 환경에 따라 극심한 성능 저하가 불가피하다는 단점이 있다. 공동연구팀이 개발한 음원 위치 추적기술은 기존보다 10배 이상 정확한 정보를 제공하기 때문에 드론 프로펠러 소음이나 다른 배경 소음이 있는 악조건에도 사용할 수 있다. 향후 정찰·수송·구조 등에 이번 기술을 결합하면 다양한 비대면 드론 임무 성공에 기여할 것으로 기대된다. 위 그림은 공동연구팀이 개발한 ‘딥러닝 기반 음원 위치 추적기술’의 드론 조난자 구조 활용 시나리오이다. 산속 조난자의 소
[헬로티] 국내 연구진이 양자통신과 양자컴퓨팅에 쓰이는 정보 단위인 큐비트 상태를 평가하는 기술을 개발하고 세계 최고 수준의 정확도를 달성하는 데 성공했다. 여기서 큐비트(qubit)란, 원자, 광자와 같은 기본 양자입자에 저장된 정보. 0과 1의 중첩이 가능해 정보의 보안성이 높고 경우에 따라 대용량 정보처리가 가능해, 양자암호통신과 양자컴퓨팅에서 사용되는 기본 정보 단위를 말한다. 양자상태 정밀측정기술은 양자정보 기술의 신뢰성을 검증하기 위한 핵심기술이다. 양자암호통신을 포함한 양자정보 기술 산업 분야에서 널리 활용할 수 있다. 양자정보기술에서 측정은 그 자체가 정보처리 과정의 일부이기도 하다. 측정 행위가 측정 대상인 양자상태에 영향을 주고, 이런 상호작용을 양자컴퓨터의 계산 과정이나 양자통신에 활용하기 때문이다. 부정확한 측정은 정보의 오류를 유발하며, 응용기술은 본래 목적을 달성할 수 없다. 양자상태를 정밀하게 측정하려는 연구는 꾸준히 수행돼왔다. 그러나 원자나 광자 같은 양자역학적 입자들을 직접 측정하는 양자기술의 특성상, 측정 대상의 수가 많지 않아 정밀도가 제한적이다. 최근에는 이를 개선하기 위해서 머신러닝 방법론이 사용돼왔다. 기존에 제안된
[헬로티] 기존보다 100배 넓은 면적 한 번에 검사, 표면 미세 결함까지 확인 가능...높은 분해능 갖는 광학식 측정 장비, 산업계 첫 도입 기대 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 차세대 첨단부품 표면의 미세 결함을 정밀하면서도 빠르게 검사할 수 있는 측정기술을 개발하는 데 성공했다. 이번 기술은 시제품 형태로 제작돼, 산업 분야에 즉시 투입이 가능하다. KRISS 첨단측정장비연구소 안희경 선임연구원은 수백 나노미터(㎚·1 ㎚는 10억분의 1 m) 수준의 정밀한 분해능으로 첨단부품 표면의 흠집 등 미세 결함을 빠르게 검사할 측정기술을 개발했다. 이 기술을 적용한 측정 장비는 기존 산업계에서 쓰이는 100배율 렌즈가 장착된 장비보다 자세하게 표면을 관찰할 수 있고, 한 번에 관찰할 수 있는 면적이 100배 정도 넓다. 사진. KRISS 개발 측정기술(개략도-좌, 실험장비사진-우) 반도체는 스마트기기, 인공지능, 5세대(5G) 이동통신, 사물인터넷(IoT) 등에 탑재되는 주요 부품으로 주목받고 있다. 손바닥 크기의 모바일 기기는 물론, 착용형 기기에도 반도체를 사용하면서 반도체 패키징 소형화의 중요성이 커지고 있다. 반도체 패키징은 회
[첨단 헬로티] 한국표준과학연구원(KRISS)의 제15대 박현민 원장이 지난 24일 공식 취임했다. 이날 열릴 예정이었던 제15대 원장 취임식은 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산 예방을 위해 취소되었다. ▲ KRISS 제15대 박현민 원장 KRISS 15대 원장에 취임한 박현민 원장(만 57세)은 취임사에서 “기본으로 돌아가 KRISS의 역할을 명확히 하자”며 “변화하는 산업생태계로의 과감한 투자 및 집중을 통해 새로운 패러다임으로 빠르게 변신해야 한다”라고 전했다. 박현민 원장은 조직 내 화합을 강조하며, 임기 동안 ‘수월성 있는 연구소’, ‘명확한 성과창출’, ‘원칙과 신뢰 기반의 결정’ 세 가지에 집중하여 기관을 운영할 계획이다. 박현민 원장의 임기는 2020년 2월 24일부터 3년이다.
[첨단 헬로티] 한국표준과학연구원(이하 KRISS)이 비침습적 산전검사(NIPT, 임신 10주차부터 혈액으로 태아의 기형 여부를 진단할 수 있는 검사)용 다운증후군 표준물질을 개발하는 데 성공했다. 산전검사의 품질을 향상시켜 태아의 기형 여부 진단에 정확도를 높일 것으로 전망된다. KRISS 바이오분석표준센터 연구팀은 독자적인 DNA 정량분석 기술을 활용, 다운증후군에 양성인 혈청표준물질을 개발했다. 이번 성과는 다운증후군 표준물질로는 세계 최초로 혈청 형태로 개발되어, 실제 임산부 혈액의 DNA 형태와 99 % 이상 일치한다. 산전검사가 보편화됨에 따라 최근 임산부의 혈액만으로 태아의 기형 유무를 검사할 수 있는 NIPT가 각광받고 있다. NIPT는 임산부의 혈액 속 5 %에도 미치지 못하는 태아의 DNA를 검사해서, 특정 염색체 수가 2개인지 3개인지를 판별해내는 고도의 기술을 요구한다. 하지만 아직 NIPT 결과만으로 기형 여부를 확신하기에는 불안요인이 있다. 검사 자체의 난도가 높은데다 혈액에서 DNA만 남기는 정제과정에서 DNA의 양이 많게는 50 %까지 손실될 수 있기 때문이다. 현재는 NIPT 결과에 조금이라도 이상 징후가 보이면 고위험군으로 판
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