높은 전도성과 내구성 동시 확보… Angew. Chem. Int. Ed. 표지논문 선정 UNIST 연구진이 친환경적 차세대 에너지원으로 주목받고 있는 수소연료전지의 효율을 혁신적으로 향상시키는 방법을 개발했다. 화학과 나명수 교수팀은 금속-유기 골격체(Metal-Organic Framework, MOF)를 이용해 고체전해질 소재를 개발했다. 이를 통해 수소연료전지에서 사용되는 고체전해질 내 수소이온의 전도성을 혁신적으로 향상시켰다. 연구팀은 수소이온을 제공함과 동시에 매개체로 사용되는 손님 분자(guest molecule) 중 산성도가 낮은 손님 분자를 “최초”로 도입했다. 연구팀은 MOF의 기공 내부에 손님 분자의 수를 증가시키는 새로운 방법론을 통해 수소이온 전도도를 향상시키는 방법을 개발했다. 수소연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 발생하는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 고효율·친환경 발전 장치다. 현재 주로 사용되는 양성자교환막 연료전지(Proton-Exchange Membrane Fuel Cell)는 열적, 기계적, 화학적 안정성을 가진 나피온(Nafion)을 전해질로 사용해 높은 수소이온 전도도를 구현했다. 하지만 작동하는 온도의 기점이
개인 맞춤형 건강 관리에 관심이 높아지면서 입을 수 있는 웨어러블 전자기기가 주목받고 있다. 특히 체온은 개인의 건강 상태를 반영하는 중요한 지표이므로 이를 일상생활에서 불편감 없이 측정하려는 다양한 형태의 센서 개발이 이루어지고 있다. KAIST는 바이오및뇌공학과 박성준 교수 연구팀이 열인발공정(Thermal Drawing Process, TDP)을 이용한 수백 미터 길이의 섬유(파이버)형 온도 센서를 개발했다고 20일 밝혔다. 열인발공정은 열을 이용해 큰 구조체를 말랑말랑하게 만든 후, 빠른 속도로 당겨 복잡한 구조체와 같은 모양 및 기능의 파이버를 뽑아내는 일 또는 가공을 말한다. 의복에 쉽게 적용되는 섬유/직물형 온도 센서는 편하게 온도를 측정할 수 있다는 편리성 때문에 주목받고 있으나 기존 센서를 만드는 제작방법 (코팅, 스피닝 등)의 경우는 대량생산이 어렵다. 또 구조/재료가 단순할 수 밖에 없기 때문에 물리, 화학적 안정성을 높이기 위해서 여러 추가적인 과정을 거쳐야 한다는 문제점이 있었다. 박성준 교수 연구팀은 이러한 문제 해결을 위해 이번 연구에서 '고분자-나노물질 복합체' 재료와 '열인발공정' 방법을 이용했다. 열을 가하면 녹는 고분자와 온
요약 이 글에서는 처리 장치의 전원공급장치를 제작하는 데 필요한 고전류, 빠른 과도 응답 요구사항을 해결하는 다상 모놀리식 벅 솔루션에 대해 살펴본다. 새로운 낮은 출력 잡음 기술인 사일런트 스위처3 아키텍처를 소개하고, 사일런트 스위처3의 빠른 과도 응답 특징을 다상 동작에 활용한다. 이 솔루션은 높은 제어 대역폭 덕분에 다른 솔루션보다 더 적은 수의 출력 커패시터를 사용하며, 과도 응답 시 전원공급장치가 빠른 시간 안에 회복되게 한다. 이와 함께 엔지니어의 향후 설계에 도움이 되는 자세한 설계 팁과 고려사항도 소개한다. 머리말 오늘날 컴퓨팅 환경에서 CPU, FPGA, ASIC의 전력 소모가 증가하고 있다. 5G 트랜시버, 빔포머, 기타 고속 RF 애플리케이션과 같은 몇몇 애플리케이션에서는 대역폭과 RF 잡음 수준과 관련하여 전력 요구사항이 더 엄격하다. RF 애플리케이션에서 광범위하게 사용되는 기존의 2단(벅 + LDO) 솔루션은 높은 출력 전류로 인해 부피가 크고 비효율적이며 많은 히트싱크를 필요로 한다. 출력 전류 성능에 대한 요구사항이 늘어남에 따라, 단일 벅 레귤레이터를 사용하여 요구가 높은 부하에 전력을 공급하는 것은 비경제적이다. 이 분야에서
라이다(LiDAR) 및 양자 센서·컴퓨터와 같은 복잡한 광학 시스템을 하나의 작은 칩으로 만들어 줄 수 있어 세계적으로 많은 연구와 투자가 이루어지고 있는 차세대 반도체 기술이 집적 광학 반도체(이하 광반도체) 기술이다. 기존의 반도체 기술에서 5나노, 2나노 등의 단위로 얼마나 작게 만드느냐가 관건이었는데, 광반도체 소자에서 집적도를 높이는 것은 성능, 가격, 에너지 효율 등을 결정짓는 핵심적인 기술이라 말할 수 있다. KAIST는 전기및전자공학부 김상식 교수 연구팀이 광반도체 소자의 집적도를 100배 이상 높일 수 있는 새로운 광 결합 메커니즘을 발견했다고 19일 밝혔다. 하나의 칩당 구성할 수 있는 소자 수의 정도를 집적도라고 하는데, 집적도가 높을수록 많은 연산을 할 수 있고 공정 단가 또한 낮춰준다. 그러나 광반도체 소자의 집적도를 높이기는 매우 어려운데, 이는 빛의 파동성으로 인해 근접한 소자 사이에서 광자 간에 혼선(crosstalk)이 발생하기 때문이다. 기존 연구에서는 특정 편광에서만 빛의 혼선을 줄여줄 수 있었는데, 연구팀은 이번 연구에서 새로운 광 결합(coupling) 메커니즘의 발견으로써 기존에는 불가능이라 여겨졌던 편광 조건에서도 집
PCB의 레이저 드릴링 또는 레이저 마킹과 같은 넓은 영역에서 고밀도 구조물을 가공하려면 높은 정밀도와 처리량이 필수적이다. 다축 포지셔닝 시스템과 갈바노미터 스캐너의 조합은 산업 생산의 니즈를 해결할 수 있다. syncAXIS의 PI XY 스테이지와 XL SCAN 방식의 excelliSCAN 갈바노미터 스캔 시스템을 동시에 제어함으로써 넓은 영역에서 지속적으로 작동할 수 있으므로 유휴 시간을 방지하고 스티칭 에러를 제거할 수 있다. 스테이지의 이동 범위에 따라 시야를 확장할 수 있는 기능은 정확도, 스폿 크기 및 성능 측면에서 광학을 고정하고 유지할 수 있다는 장점이 있다. XY갈바노미터 스캐너를 갖춘 SCANLAB의 excelliSCAN 스캔 시스템이 레이저 빔을 제어한다. 높은 기하학적 특성과 빠른 속도의 XY리니어 모터 스테이지는 작업물을 포지셔닝하며 정밀도와 안정성을 위한 석정반 옵션을 선택할 수 있다. EtherCAT 기반의 ACS Motion Control 솔루션으로 제어할 수 있고 프로세스 레벨에서 모션, 스캐너 및 레이저 제어를 통합하는 소프트웨어를 지원한다. XL SCAN 방법을 사용하면 작업물 모션 시스템, 스캐너 및 레이저 변조를 동시에
KAIST는 전기및전자공학부 김동준 교수 연구팀이 고성능 조립형 SSD 시스템 개발을 통해 차세대 SSD의 읽기/쓰기 성능을 비약적으로 높일 뿐 아니라 SSD 수명연장에도 적용 가능한 SSD 시스템 반도체 구조를 세계 최초로 개발했다고 15일 밝혔다. 김동준 교수 연구팀은 기존 SSD 설계가 갖는 상호-결합형 구조의 한계를 밝히고 CPU, GPU 등의 비메모리 시스템 반도체 설계에서 주로 활용되는 칩 내부에서 패킷-기반 데이터를 자유롭게 전송하는 온-칩 네트워크 기술을 바탕으로 SSD 내부에 플래시 메모리 전용 온-칩 네트워크를 구성함으로써 성능을 극대화하는 상호-분리형(de-coupled) 구조를 제안했다. 연구팀은 이를 통해 SSD의 프론트-엔드 설계와 백-엔드 설계의 상호 의존도를 줄여 독립적으로 설계하고 조립 가능한 '조립형 SSD'를 개발했다. 김동준 교수팀이 개발한 조립형 SSD 시스템 구조는 내부 구성요소 중 SSD 컨트롤러 내부, 플래시 메모리 인터페이스를 기점으로 CPU에 가까운 부분을 프론트-엔드(front-end), 플래시 메모리에 가까운 부분을 백-엔드(back-end)로 구분했다. 백-엔드의 플래시 컨트롤러 사이 간 데이터 이동이 가능
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
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