사회 시뮬레이션 영역에서 1990년대 후반부터 시뮬레이션 기법으로 인지되기 시작한 에이전트 베이스 접근은 약 30년의 역사 속에서 많은 모델의 구축 방법론으로서 그 지위를 확립해 왔다. 시뮬레이션을 실행하는 계산기의 성능 향상과 함께 모델이 대상으로 하는 사회 인구(인원수)의 상한도 향상되어 왔다. 또한 정보공학 기술의 향상에 의해 여러 개의 계산기를 이용해 계산을 실행하는 병렬분산 환경을 이용함으로써 모델이 대상으로 하는 사회의 인구(인원수)는 비약적으로 커졌다고 할 수 있다. 병렬분산을 구성하는 계산기를 풍족하게 준비할 수 있다면, 이론상으로는 일본 전체 1억 2000만 명을 에이전트 베이스의 접근으로 재현한 모델이나 세계 전체 80억 명을 표현한 모델을 구축하는 것도 가능하다. 한편, 병렬분산 환경에서 각 에이전트는 병렬분산 환경을 구성하는 계산기의 하나로 처리되는 경우가 많다. 따라서 계산기에 걸쳐 있는 에이전트 간의 상호작용이나 에이전트가 존재하는 환경(장소)과의 왕래를 실현하기 위해서는 병렬분산 환경을 구축하는 네트워크상에서 정보의 교환을 실현할 필요가 있으며, 그 교환하는 양이 증가함으로써 처리 속도의 저하를 초래할 가능성이 있다. 에이전트 간의
분말 기반 첨단 산업인 우주항공, 모빌리티용 첨단합금에 응용 기대 KAIST는 원자력및양자공학과 류호진 교수 연구팀이 신소재 합금 및 금속복합재 개발에 필요한 고부가가치 분말을 생산하는 분말 표면 제어 및 강화 이식 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구에는 KAIST 류호진 교수 연구팀과 한국원자력연구원(김재준 박사), 한국재료연구원(김정환 박사, 이동현 박사)이 참여했다. 류호진 교수 연구팀은 개발된 기술을 비구형 고강도 알루미늄 분말에 적용하여 고강도 알루미늄/탄화붕소 금속 복합재 분말의 강화재 첨가량을 자유롭게 제어한 후 3D 프린팅을 수행했다. 이렇게 3D 프린팅된 복합재는 기존 소재 대비 90% 향상된 강도를 가지는 것으로 확인돼 연구팀은 자유로운 형상의 적층 제조가 가능한 고성능 복합재를 제조할 수 있음을 실증했다. 개발된 기술을 이용한 3D 프린팅용 알루미늄 금속 복합재 개발 연구는 자동차, 무인기 등의 경량 모빌리티, 항공우주 및 국방 산업 등에 대한 활용성을 인정받아 생산제조 분야 상위 1% 저널인 '적층 제조(Additive Manufacturing)'에 게재됐다. 류호진 교수는 "향후 사용후핵연료 저장 소재, SMR 원자로 부품,
이재성·장지욱 교수팀, 대형 광전극 제조 기술 개발 울산과학기술원(UNIST)은 태양광 수소를 상업적으로 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. UNIST에 따르면 에너지화학공학과 이재성·장지욱 교수 공동연구팀은 아일랜드 틴달 국립연구소와 협력해 프린터에 사용되는 전자동 잉크젯 프린팅 기술을 활용한 대형 광전극 제조 기술을 개발했다. 잉크젯 프린팅 기술은 일반적인 인쇄 용도 외에도 소재 개발을 위한 고속·대량 스크리닝(다수 물질에 대한 분석을 고속으로 동시에 수행하는 탐색 방법)이나 대규모 박막태양전지 제조에 활용되고 있다. 연구팀은 잉크젯 프린팅 기술을 대형 광전극 제조를 위한 스케일업(실험실에서 성공한 프로세스를 상업 규모 장치로 확대하는 것)에 최초로 활용했다. 태양광 수소 기술은 이산화탄소 발생이 전혀 없는 그린수소 생산 기술 중 가장 이상적인 기술로 평가받고 있지만, 효율이 충분하지 않아 기존 화석 연료 개질로 생산되는 수소에 비해 가격 경쟁력이 떨어지는 단점이 있다. 태양광 수소를 생산하기 위한 핵심 요소인 광전극의 성능은 전체 수소 생산 시스템의 효율과 경제성을 결정한다. 연구개발용 광전극은 1㎠ 미만 소형으로, 실용화 규모인 1㎡까지
권영국 교수팀, 구리 기반 고성능 요소(Urea) 생산 촉매 개발...CO2, NO3 동시 저감 가능 세계는 유례없는 고온 현상과 폭설 등 에너지 및 환경 문제에 직면해 다양한 정책과 해결방안 설계해야 하는 상황이다. 이런 상황 속에서 온실가스인 이산화탄소(CO2)와 미세먼지 원료인 질산염(NO3)을 낮추고 함께 농과 각종 산업에 필수적인 요소(Urea)를 생산할 수 있는 가능성이 열려 주목받고 있다. UNIST 에너지화학공학과 권영국 교수팀(제1저자 신석민 석박통합과정 연구원)은 구리 내에 원자 수준의 틈을 제어하는 기술을 적용해 이산화탄소와 질산염을 고부가가치의 요소(Urea)로 전환하는 새로운 촉매 소재를 개발했다. 권 교수팀은 먼저 에너지화학공학과 송현곤 교수팀과 리튬화 공정을 통해 촉매 내부의 원자 수준 틈을 구현했다. 또한 에너지화학공학과 이현욱 교수팀 원자 수준의 틈이 생성되는 것을 실시간 투과 전자 현미경(TEM, Transmission Electron Microscopy)분석을 통해 관측하고 규명했다. 이를 통해 구리 나노입자의 두 면 사이에 원자 수준의 틈을 도입해 이산화탄소와 질산염의 전기화학적 공동환원 반응에 이상적이고 효율적인 촉매를
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