요즘 사회적으로 핫한 키워드는 친환경과 모빌리티다. 모빌리티는 움직이는 모든 수단을 칭함으로써 크게는 자동차, 작게는 개인용 전동 킥보드까지 두루 포함한다. 친환경과 모빌리티, 이 둘을 엮으면 자연스럽게 떠오르는 게 전기자동차(이하 전기차)다. 그래서인지 지난 1월에 열렸던 CES에서도 대세는 전기차였다. 사실 환경 문제에서 자동차는 대기오염, 소음, 진동 등의 교통 공해로 단골손님이다. 특히 대기오염 문제는 가장 큰 사회적 문제로, 미국에서는 생산된 지 5년 이상 되는 모든 차량은 매 2년에 한 번씩 의무적으로 자동차 배기가스 검사인 ‘Smoke Check’를 실시하고 있으며 검사가 통과되지 않거나 인증서를 차량에 붙이지 않으면 벌금을 무는 정책을 시행 중에 있다. 우리나라도 앞으로의 대세가 될 전기차의 개발 활성화와 도입 확대를 위해, 그리고 무엇보다 대기오염 해결을 위해 2011년부터 전기차 보조금 지급 정책을 이어오고 있다. 이러한 정부의 활성화 정책, 환경보호에 대한 사람들의 인식 변화, 그리고 전기차의 성능 개선이 오늘날 전기차의 인기로 나타난 것이 아닐까? 한국의 전기자동차 시장 현황 이미 글로벌 자동차 제조사에서는 모두 전기차를 생산하고 있으며
차세대 반도체 소자인 GAA(Gate All Around)소자나 3차원 반도체 집적기술에 적용 기대 카이스트(KAIST)는 신소재공학과 전석우 교수와 신종화 교수 공동연구팀이 차세대 반도체 공정 핵심기술인 3차원의 나노구조를 단일 노광으로 효율적으로 제작하는 방법을 개발했다고 27일 밝혔다. 노광 공정이란 빛을 이용해 실리콘 웨이퍼에 전자 회로를 새기는 공정을 말한다. 이번 연구 성과는 갈수록 복잡해지는 반도체 구조와 배선구조 등을 기존 2차원 평면 노광 방식으로 건물을 한층 한층 제작하듯이 진행하던 방식에 비해 훨씬 더 낮은 비용과 공정으로 제작할 수 있는 근거를 마련한 획기적인 연구 결과로 판단된다. 공동연구팀은 수반행렬 방법(Adjoint method) 기반 역설계 알고리즘을 활용해, 적은 연산으로 원하는 형태의 나노 홀로그램을 생성하는 위상 마스크의 격자구조를 효율적으로 찾아내는 방법론을 제시했다. 이는 기존의 반도체 리소그래피 공정에 적용됐으며, 연구팀은 광감응성 물질에 단 한 번의 빛을 쏘아 목표하는 나노 홀로그램을 형성하고, 물질화해 원하는 3차원 나노구조를 단 한 번의 노광으로 구현할 수 있음을 실험적으로 증명했다. 최근 리소그래피 및 패터닝
"실생활이나 산업 현장서 정전기 제어에 널리 이용 가능" 한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 김용현 교수 연구팀이 수천 년 동안 해결되지 않은 난제 가운데 하나인 마찰전기 발생 원리를 규명했다고 26일 밝혔다. 연구팀은 두 물질을 마찰시킬 때 경계면에서 발생하는 열에 의해 전하가 이동할 수 있다는 아이디어를 바탕으로 마찰전기의 작동원리를 찾아냈다. 마찰전기와 관련한 가장 대표적인 두 가지 현상이 마찰열과 전기적 성질을 띠는 대전현상인데, 연구팀은 마찰전기를 '마찰열에 따른 대전현상'으로 설명하기 위해 미시적 열전효과(열과 전기의 상관 현상)에 주목했다. 계면 마찰열로 물질 내 온도분포에 변화가 생기면 전자의 재분배 때문에 계면에 전압 차이가 발생한다. 이러한 계면 전압을 보상하기 위해 전하가 움직이면서 발생하는 대전현상 때문에 마찰전기가 나타난다는 것이다. 연구팀은 마찰전기의 전하 이동 방향을 예측할 수 있는 '마찰전기 팩터'(triboelectric factor) 공식을 유도했고, 이를 이용해 세계 최초의 이론 마찰 대전열을 구성했다고 설명했다. 대전열은 종류가 다른 두 물질이 마찰·압력으로 접촉할 때 양의 전하로 대전되기 쉬운 물질 순서로 나열한 것이다
UNIST, 디지털 트윈도 구현해 금속 내·외부 응력 변화 실시간 확인 울산과학기술원(UNIST)은 나사 풀림 위험을 감지하거나 내·외부 물리적 변형 요인을 구분할 수 있는 지능형 금속 부품을 개발했다고 26일 밝혔다. UNIST에 따르면 기계공학과 정임두 교수 연구팀은 3D 프린팅 적층제조기술과 인공지능(AI) 기술을 이용해 '인지 가능한 스테인리스 금속 부품'을 개발하는 데 성공했다. 또 인공지능 기술과 증강현실(VR) 융합기술로 금속 부품 단위의 디지털 트윈(Digital Twin)을 구현했다. 디지털 트윈은 현실의 사물을 가상 공간에 똑같이 구현하는 것을 말한다. 연구팀은 스테인리스 금속 부품 제조 과정에서 변형 센서를 심어 물리적인 상태를 반영하는 데이터를 얻은 뒤, 인공지능 분석을 통해 금속 부품 스스로 상태를 감지하도록 했다. 이 부품은 스스로 주변 고정 나사의 풀림 정도와 풀린 나사 위치 등을 약 90%의 정확도로 감지할 수 있으며, 손, 망치, 스패너 등 자신을 때린 물건의 종류까지 구분할 수 있다. 이와 함께 디지털 트윈 금속 부품을 통해 혼합현실에서 해당 금속 내·외부 응력 분포 변화도 실시간을 확인할 수 있게 했다. 섭씨 1천도 이상의
국내 연구진이 가상현실(VR)을 촉각으로 느끼게 하는 기술을 개발했다. 25일 한양대에 따르면 한양대 융합전자공학부 정예환 교수팀은 VR에서 촉감을 구현하는 '신축성 피부부착형 햅틱 인터페이스'를 개발했다. 햅틱 인터페이스란 VR이나 확장현실(XR)에서 물체를 실제로 잡거나 만진 것처럼 촉각을 일으키는 기술로 '촉각재현기술'이라고도 한다. 연구진에 따르면 '신축성 피부부착형 햅틱 인터페이스' 기술로 기존 촉각재현기술 장치보다 더욱 가볍고, 무선으로 설계할 수 있으며, 다양한 자극 패턴을 피부에 전달하는 세밀한 감각 구현 시스템을 만들어낼 수 있다. 시각 기반인 내비게이션의 도로 안내를 촉각 패턴으로 표현하거나, 음악 트랙을 촉각 패턴으로 변환하는 등 진동을 통해 감각 패턴을 실시간으로 생성해내는 식이다. 정 교수팀은 "잠재적으로 장거리 관계와 엔터테인먼트 분야에서 새로운 경험을 주는 것은 물론 인공기관에 감각 피드백을 제공할 수 있어 원격 의료분야에서도 활용할 수 있을 것"이라고 기대했다. 이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구자 지원사업과 한양대의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 전자공학 분야 세계 권위지 '네이처 일렉트로닉스'(Nature Electro
효율적인 모니터링 수행하는 AI 기존 모니터링은 데이터 기술 전문가가 시스템이 정상적으로 작동하는지 판단하기 위해 사용하는 데이터를 집약해 표시한다. 이처럼 필수적인 정보를 전달하고자 기존 모니터링은 무수히 많은 알림을 생성한다. 이들 알림 중 특정 문제를 수정하는 데 중요한 역할을 하는 알림이 있는 반면 나머지는 대부분 소음에 불과하다. 또 알림 소음을 걸러내는 것 자체가 일이 될 수 있다. 복잡한 IT 인프라에는 여러 마이크로 서비스 아키텍처가 존재하므로, 기술 전문가가 조직의 클라우드 환경을 효율적으로 관찰, 모니터링 및 분석해야 한다. 이를 위해서는 소음을 줄이고 알림에 대한 피로도를 낮춰야 한다. 소음이 줄어들수록 기술 전문가가 장애나 문제점을 감지하는 게 더 수월해질 수 있다. 솔라윈즈가 최근 선보인 통합 하이브리드 클라우드 옵저버빌리티 솔루션은 기술 전문가가 시계열 분석으로 시기별 트렌드를 분류함으로써 최종 사용자가 작업이 필요한 정확한 지점에 대한 지침을 받게 한다. 이로써 조직은 서비스 제공 및 구성 요소의 종속성에 대한 엔드 투 엔드 가시성을 확보하게 된다. 솔라윈즈 옵저버빌리티 솔루션은 AI 기반 IT 운영(AIOps)과 머신러닝이 통합된
한국에너지기술연구원, 구멍 숭숭 그래핀 코팅 기술로 이차전지, 연료전지 내구성 잡았다 탄소중립 달성을 위해 태양광, 풍력 등 재생에너지 기술 뿐만 아니라 수소와 연료전지, 이차전지 등 에너지원을 저장/공급하는 차세대 에너지 소자 개발이 활발히 이루어지고 있다. 한국에너지기술연구원은 고온에너지전환연구실 김희연 박사 연구진이 연료전지 촉매 및 이차전지 전극 물질의 표면에 다공성 그래핀쉘을 코팅하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구진이 개발한 기술은 연료전지 촉매와 이차전지 전극의 내구성 저하 문제를 근본적으로 해결하는 기술로, 다공성 그래핀쉘을 연료전지 전극용 백금(또는 백금-전이금속 합금) 촉매와 이차전지 전극용 실리콘산화물에 적용해 내구성을 200% 이상 향상시킬 수 있다고 설명했다. 연구진은 2010년대 초부터 꿈의 소재라 불리는 그래핀*을 적용한 전극 소재 연구에 집중해왔다. 특히, 모두가 흠집이 없는 매끈한 그래핀을 만드는데 집중할 때, 연구진은 오히려 고정관념을 깨고 구멍이 숭숭 뚫린 다공성 그래핀에 집중했다. 다공성 그래핀을 금속 촉매의 표면에 코팅하는 경우, 중간중간 구멍을 가진 그래핀 껍질의 신축성과 보호효과로 인해 연료전지 및 이차전지의 성능저하
"기존 촉매 대비 400% 높은 전류밀도에서 수소 생산이 가능한 것 확인" 국내 연구진이 물을 전기분해해 고순도의 ‘수소’를 생산(수전해)하는 비용을 낮출 수 있는 망간 기반의 새로운 촉매를 개발했다. ‘수전해’ 방식은 온실가스를 배출하지 않는 친환경적인 수소 생산 방법이지만, 고가의 전력비용이 실용화의 걸림돌이 되고 있다. 수소를 보다 폭넓고 다양하게 활용하기 위해서는 생산단가를 대폭 낮춰야 하며, 따라서 적은 에너지로 수소를 생산할 수 있는 고성능 촉매 개발이 요구된다. 이리듐, 루테늄과 같은 귀금속은 산소발생 반응을 일으키기 위한 우수한 촉매로 수전해에 주로 사용되고 있지만, 가격이 비싸다는 단점이 있다. 따라서 가격이 저렴하고 우수한 전이금속 기반(니켈, 코발트, 철)의 수소·산소 발생 촉매의 개발이 중요하다. 지스트(광주과학기술원)는 지구‧환경공학부 이재영 교수 연구팀이 인하대학교 화학공학과 이기영 교수 연구팀과 공동으로 수행한 연구에서, 전도성 탄소와 혼합된 망간 기반 촉매를 활용해 촉매의 전기 전도도를 조절함으로써 수전해 성능을 향상시키는 데 성공했다고 발표했다. 망간 기반의 금속 산화물은 자연계에 존재하는 대표적인 물분해 반응 촉매로, 구조적인
펄스 레이저 광원을 활용한 친환경 회수 기술 개발 은 회수율 97%, 실리콘 회수율 95%, 회수된 자원의 순도는 99.99% 한국세라믹기술원은 정현성·허수원·정현진 박사 연구팀은 환경부의 ‘미래발생 폐자원의 재활용 촉진 기술 개발사업’을 통해 태양광 폐패널 자원 회수 기술 및 전처리 자동화 기술을 본격적으로 개발한다고 밝혔다. 무한한 에너지원인 태양광을 전기로 만드는 태양전지는 화석연료 대비 kWh당 생성되는 이산화탄소를 크게 줄일 수 있는 점에서 2050 탄소중립의 이산화탄소 배출량 감축목표에 부합하는 에너지 기술로 각광받고 있다. 그러나 태양광 패널의 기대수명은 20년 내외로 2050년에는 11만 5,250톤의 폐패널이 발생할 것으로 예상되며, 2023년 태양광 폐패널의 생산자 책임 재활용 제도가 도입이 되므로 기존 자원 회수 기술의 향상이 필요하다. 태양광 패널은 70%의 유리, 알루미늄, 플라스틱, 은 등으로 구성되어 있으며, 그 중 약 96%가 재활용이 가능하다. 현재, 태양광 폐패널의 재활용 공정은 폐패널을 파쇄하여 원료를 분리하기 때문에 원재료 분류과정이 복잡하고 순도를 높이기 위해 화학물질을 사용하거나 고온의 열처리 과정을 거쳐야하므로 에너지
포항공과대학교-한양대 공동연구팀, 리튬이온전지의 용량·수명을 더욱 정확하게 예측할 수 있는 AI 기술 개발 자가용과 버스, 택시에 이르기까지, 최근 도로에서는 전기자동차를 어렵지 않게 볼 수 있다. 전기자동차는 친환경적이면서 유지 비용이 저렴하다는 장점이 있지만, 배터리가 방전된다거나 수명이 다 되면 치명적인 사고가 일어날 수 있어 주의가 필요하다. 전기자동차에 주로 사용되는 리튬이온전지의 용량과 수명을 정확하게 예측하는 기술이 필요한 이유다. 포항공과대학교(포스텍)는 기계공학과 이승철 교수·박사과정 김승욱 씨 연구팀이 한양대 오기용 교수와의 공동연구를 통해 리튬이온전지의 용량·수명을 더욱 정확하게 예측할 수 있는 인공지능(AI) 기술을 개발했다고 밝혔다. AI에 물리 지식을 더해 예측 성능을 획기적으로 높인 이 연구성과는 에너지 분야 국제 학술지 ‘어플라이드 에너지(Applied Energy)’에 최근 게재됐다. 배터리 용량을 예측하는 방법은 복잡한 배터리의 내부 구조를 단순화한 물리 기반 모델과 배터리의 전기적·기계적 응답을 활용한 AI 모델 두 가지로 나뉜다. 다만 기존의 AI 모델은 학습에 방대한 데이터가 필요한데다 학습하지 않은 데이터에 대해 예측
IBS 나노구조물리 연구단, 그래핀 단점 보완한 ‘홀리그래파인’ 합성 기초과학연구원(IBS)은 나노구조물리 연구단 이효영 부연구단장(성균관대학교 교수) 연구팀이 반도체 특성을 띠는 새로운 2차원 탄소 동소체인 ‘홀리그래파인’을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 반도체 구현이 어려운 그래핀의 단점을 보완하는 물질을 합성함으로써 광전자공학, 촉매, 센서 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 대표적인 탄소 동소체는 다이아몬드와 흑연이다. 그래핀, 풀러렌, 탄소 나노튜브 등 현대에 발견된 다양한 탄소 동소체는 나노물질 과학에 혁명을 일으키고 있다. 특히 그래핀의 전자 이동 속도는 실리콘의 140배에 이르고 강도는 강철의 200배에 달하여 꿈의 소재로 각광을 받았다. 하지만 그래핀은 밴드갭이 없어 반도체로 사용하기에 한계가 있다. 밴드갭이 존재해야 때로는 전기를 통하게 하고 때로는 통하지 않게 하는 반도체로 활용할 수 있다. 그래핀의 한계를 보완하기 위해 빠른 전하 이동 속도를 가지는 동시에 밴드갭 조절이 가능한 새로운 유형의 2차원 탄소 동소체를 찾는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그래핀에 물리적·화학적 방법으로 구멍을 생성하면 전류의 흐름을 방해하여
이오노머 미세다공성 구조에 영향 미치는 분산용매 파라미터 발견 고온, 무가습 조건에서 고분자전해질 수소연료전지 성능 향상 수소연료전지는 수소와 공기 중의 산소의 반응을 통해 전기 에너지를 만들어내는 장치로, 공해 물질을 배출하지 않아 친환경 전원 공급 장치로 주목받고 있다. 다양한 방식의 수소연료전지 가운데 이온교환이 가능한 고분자 막을 전해질로 사용하는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)는 비교적 무게가 가볍고 시동 시간이 빨라 가정용, 자동차용 전원으로 연구되고 있다. PEMFC는 작동 온도가 높을수록 전기화학 반응 속도가 빨라지고 불순물에 대한 높은 저항성을 갖기 때문에 고성능을 요구하는 트럭, 지하철, 기차, 비행기, 선박 등에 사용될 수 있다. 그러나 100℃ 이상의 고온에서는 고분자 내 수분이 증발하면서 이온전도도가 감소하는 것을 방지하기 위해 별도의 냉각 시스템이 필요하고, 이로인해 증가되는 무게는 PEMFC의 효율성 저하로 이어진다. 냉각 시스템 없이 PEMFC를 사용하기 위해서는 80~200℃의 고온·무가습 조건에서의 성능 개선이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 물질구조제어연구센터 이성수 박사팀이 로스알라모스 연구소(LANL)
'최고' LCC 효소 분해 속도 두 배…에너지절약형 재활용 체제 구축에 도움 기대 플라스틱은 매립하면 수백년이 가도 썩지 않지만 이를 만 하루가 안 되는 짧은 시간에 분해하는 효소가 발견돼 학계에 보고됐다. 플라스틱을 분해하는 효소가 발견된 것이 처음은 아니지만 이 효소는 지금까지 발견된 효소 중 분해속도가 가장 빠른 것으로 제시돼 주목을 받고있다. 독일 라이프치히대학과 과학 전문 매체 '사이언스얼러트'(ScienceAlert) 등에 따르면 이 대학 '분석화학연구소'의 크리스티안 조넨데커 박사가 이끄는 연구팀은 라이프치히 공동묘지의 두엄 더미에서 발견한 폴리에스터 가수분해효소 'PHL7'에 관한 연구 결과를 유럽화학학회가 발행하는 저널 '켐서스켐'(ChemSusChem)에 발표했다. 연구팀은 PHL7을 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 계열 플라스틱 분해에서 최고로 꼽혀온 LCC 효소와 비교하는 실험을 했다. LCC는 지난 2016년 일본의 자원재활용 공장에서 처음 발견된 PET 분해 효소로 플라스틱 분해 효소의 최적 표준이 돼왔으며, 이를 변형해 플라스틱 분해 능력을 강화하려는 연구가 진행돼 왔다. 연구팀이 PET를 효소가 들어있는 용액에 담가놓는 결과,
산업용 사물 인터넷(IIoT) 장치는 일반적으로 데이터 감지 및 릴레이를 위한 간단한 게이트웨이 역할을 하며, 클라우드 연결을 통해 무거운 리프팅이나 다량의 수치 데이터를 처리한다. 오늘날 공장에서 사용되는 머신 비전 센서는 대량의 데이터를 계속해서 고속으로 생산한다. 이렇게 생산되는 많은 데이터를 처리하려면 어떤 새로운 솔루션이 필요할까? 로컬 컴퓨팅으로 소스에서 데이터 감소 체계를 지원해 데이터 처리 및 인라인 검사 속도를 높이는 ‘엣지 컴퓨팅’이 새로운 패러다임으로 떠오르고 있다. 1. 가속화된 데이터를 처리하는 방법은? 품질을 보장하고 자동화를 추진하며, 사용자 지정을 실현하기 위한 오늘날 공장에서는 생산 현장에서 직접 데이터를 생성하고 처리해야 한다. 제조업체들은 이런 자동화 프로세스뿐만 아니라 재구성·수요에 따라 고품질 제품을 생산하는 적시 프로세스를 추진하기 위해 정보 통신용 네트워크 스마트 장치의 4차 산업혁명 개념을 받아들이고 있다. 스마트 센서는 디지털화와 컴퓨팅이 ‘엣지(가장자리)’에서 이뤄지는 공장 생태계의 필수 요소다. 엣지 장치는 데이터 부하를 줄이고, 전자상거래 시스템에 실시간 정보를 제공하는 수준의 유의미한 결과를 보고한다. 조직
미래 기술을 선보이는 RobotBrag 전시회는 Danish Technological Institute(DTI)와 덴마크 로봇협회(DIRA)가 주최하는 행사로, 올해 76개의 회사와 3000명 이상의 관람객이 참석했다. DTI는 전시회에서 빈 픽킹 애플리케이션을 포함한 몇 가지 혁신적인 어플리케이션 전시를 통해 ‘로봇’이라는 단어의 100주년을 기념하고자 했다. DTI는 스칸디나비아의 기술을 이끌어 가는 대변자로써, 이번 전시회에서 기술력이 뛰어난 빈 픽킹 데모를 구성해 전시하기로 한 것이다. 이 데모에서 로봇이 세 개의 서로 다른 빈에서 물체를 선택해 출력 빈에 넣는 ‘주문 선택/주문 이행’ 어플리케이션을 시연하고자 했지만, 이 어플리케이션을 수행할 수 있는 3D 비전 기술이 필요했다. 또한 준비 기한은 3주밖에 남지 않았다. 3주 이내에 구축 과제, 해결해야 할 점들은? DTI는 3주라는 짧은 시간 안에 카메라, 비전 시스템을 찾아 빈 픽킹 데모를 구축해야 했다. 데모를 구축하기 위해 몇 가지 필요 조건이 있다. 첫째, 다양한 소재 등을 픽킹할 수 있는 정교함이다. 로봇은 작은 물체들과 큰 물체, 반짝이는 금속, 투명한 가방, 무광택의 검은 물체 등의 모