헬로티 김진희 기자 | 지구가 태양 주위를 돌면서 자전하듯이, 전자도 원자핵 주위를 돌며 스스로 회전하는 것과 비슷한 성질을 가진다. 전자의 자전에 해당하는 ‘스핀’이란 성질을 이용해 자성 메모리 소자의 소비 전력을 획기적으로 낮출 수 있는 기술이 나왔다. 포스텍 물리학과 이길호 교수·통합과정 신인섭 씨 연구팀은 위상물질과 자석을 합쳐 스핀 전류를 높은 효율로 발생시키는 소자 구조를 개발했다. 이 물질은 크기가 작지만 많은 스핀 전류가 흘러 차세대 자성 메모리 소자로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 흔히 ‘반도체’로 줄여 말하는 반도체 기반의 메모리 소자는 전자가 가지는 전하의 성질만을 이용해 전류를 흐르게 한다. 그러나 사실 전자는 전하 뿐만 아니라 스핀이라는 성질을 갖기 때문에, 스핀도 흐르게 할 수 있다. 단, 이 성질은 불순물의 영향을 받으면 쉽게 사라져 실제 소자로 적용하는 데 한계가 있었다. 최근 웨어러블 기기 등 소자를 필요로 하는 기기의 크기가 작아지면서 더 작은 소자를 만들기 위한 연구가 지속되는 가운데, 소자의 크기가 작아짐에 따라 불순물의 영향이 줄어들어 스핀을 활용한 차세대 메모리 소자로 만들 수 있다는 가능성이 제기됐다. 일반적으로
헬로티 함수미 기자 | 호서대는 배병성(전자융합공학부) 교수팀이 반도체와 디스플레이산업 최신 기술인 계면 산화막을 절연막으로 사용하는 수직구조 트랜지스터를 세계 최초로 개발했다고 지난 28일 밝혔다. 호서대에 따르면 이번 기술을 이용하면 별도의 진공증착 없이 산소 분위기에서 열처리를 진행, 트랜지스터 구조의 절연층을 형성해 저전압 구동이 가능한 수직 구조의 트랜지스터를 형성할 수 있다. 저전압 저전력의 신규 소자 구조 개발을 했다는 데 이번 연구의 의미가 있다고 연구팀은 설명했다. '계면산화를 이용한 수직구조 박막트랜지스터'라는 제목의 이 연구는 세계적인 과학 저널 네이처의 자매지 '사이언티픽 리포트' 온라인판에 지난 23일 게재됐다. 배병성 교수는 "이 연구는 트랜지스터의 게이트 절연막을 형성하는 방법으로 기존 화학기상증착기(CVD)를 사용하지 않고 반도체 재료와 금속과의 경계면에서의 반응을 이용해 산소 분위기에서의 열처리로 얇은 산화막을 형성한 것"이라고 밝혔다. 연구팀은 앞으로 연구개발 된 트랜지스터의 성능을 향상하고 신뢰성을 높여 안정된 저전력 소자로 발전시킬 예정이다.
UNIST 연구팀, 식물 광합성의 효율적 전자전달 모방하는 염료 화학분자 설계 전략 제시 식물 광합성 방식처럼 염료가 태양빛을 흡수해 만든 전자를 손실 없이 전극에 전달할 수 있는 새로운 염료분자 디자인 전략이 나왔다. 이 염료를 쓴 염료감응 태양전지는 기존보다 최대 60% 이상 향상된 효율을 보였다. UNIST 화학과 권태혁·권오훈 교수팀은 기존 염료 분자의 도너-억셉터 분자구조에 새로운 화학 구조를 추가해 식물광합성의 전자전달 방식을 모방할 수 있는 염료를 개발했다. 이 염료는 분자 유닛간 강한 상호작용과 약한 상호작용을 모두 가진다는 특성이 있다. 강한 상호작용은 분자 내에서 전자를 빠르게 전달하지만 전자(-)와 정공(+) 재결합도 빠른 단점이 있었는데, 약한 상호작용을 추가로 형성해 전자를 빠르게 전달하면서 재결합 손실을 줄일 수 있다는 것이 연구진의 설명이다. 이 염료 분자를 쓴 태양전지는 최대 10.8%의 효율을 기록했으며, 이는 염료 분자 내 상호작용을 조절하지 않는 태양전지 대비 60% 이상 향상된 수치다. 제1저자인 화학과 노덕호 연구원은 “분자 내 서로 다른 상호작용을 형성해 각기 다른 상호작용의 장점을 살리고 단점은 상호 보완함으로써, 식
헬로티 김진희 기자 | 전기에너지를 이용해 물에서 수소를, 그리고 필요시 다시 전기로 변환하는 미래형 에너지저장 기술인 양방향 고온수전해-연료전지 기술의 핵심 부품 ‘평관형 셀’ 제조기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 양방향 고온수전해-연료전지 기술은 하나의 장치 안에 650-750℃의 고온에서 수증기를 전기분해해 수소를 생산하는 수전해와 수소를 활용해 전기를 발생시키는 연료전지 기술이 공존하는 미래형 에너지저장 기술이다. 특히 기존 200℃ 미만의 저온에서 작동하는 수전해-연료전지 기술과 달리 수전해 스택효율 및 발전효율이 약 10% 이상 높은 장점이 있다. 한국에너지기술연구원 고온에너지전환연구실 서두원 책임기술원 연구진은 국내 최초로 100cm2 활성면적의 대면적 평관형 고체산화물 셀 핵심 부품 기술을 개발했다. 연구진이 개발한 평관형 셀은 기존 평판형, 원통형 셀 각각의 장점인 고효율고안정성을 담보하면서도 부피당 높은 출력밀도를 보였다. 연구진이 개발한 평관형 셀은 압출공정으로 제작돼 크기, 두께, 길이 등을 자유롭게 변형 가능하다. 여기에 연구원 고유의 디자인인 납작한 튜브형상을 적용해 양 끝단을 밀폐시킨 후 수증기 이동을 위한 채널은 평관형 셀의
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 이동재 기자 | 전세계 친환경 전기차 판매 대수가 2025년 기준으로 1,690만대를 넘어설 것으로 예상됨에 따라, 전기차용 고안전성 배터리 시장의 성장 가능성 및 경제적 파급효과가 무궁무진할 것으로 전망되고 있다. 이런 가운데, 국내 연구진이 상용화가 가능한 전고체 전지용 고분자 고체 전해질 및 전극 핵심 기술을 개발하여 기술이전한다. 한국화학연구원은 에너진(주)과 지난 25일 화학연에서 전고체 고분자 전지 기술이전 계약 체결식을 개최하였다. 이날 행사에는 화학연 이미혜 원장, 에너진(주) 장진숙 대표 등 관계자 8명이 참석했다. 화학연 강영구·석정돈·김동욱 박사 연구팀은 기존 고체 전해질의 한계를 뛰어넘는 높은 이온 전도도와 유연성을 지닌 고분자 고체 전해질 및 계면 안정성과 전기화학 안정성이 우수한 복합전극 기술을 적용한 ‘전고체 고분자 전지’ 개발에 성공했다. 에너진(주)은 화학연의 전고체 고분자 전지 기술을 접목하여, 전지 성능 향상 및 전지 제조 자동화 공정 개발을 통해 전고체 고분자 전지 상용화를 목표로 하고 있다. 기존의 ‘리튬이온 전지’의 전해질이 액체 상태로 온도변화나 외부 충격에 의해 불안정하게 되면 화재 위험이 있는 반면, ‘전고
현재 널리 쓰이는 리튬이온전지를 대체할 후보로 거론되는 '아연공기전지'의 성능을 향상하는 광활성 촉매 기술이 개발됐다고 한국과학기술연구원(KIST)이 밝혔다. KIST에 따르면 에너지저장연구센터 이중기 박사 연구팀은 아연공기전지의 느린 촉매 반응을 개선하기 위해 반도체의 계면(interface, 기체·액체·고체 가운데 인접한 두 가지 종류 사이의 경계면) 특성을 이용한 p-n 접합구조 광활성 복합촉매를 개발하는 데 성공했다. 광활성 복합촉매란 빛 에너지를 흡수해 화학반응을 촉진하는 화합물을 말한다. 연구진이 제작한 p-n 접합구조 광활성 복합촉매를 이용하면 빛이 없는 환경에서도 기존 아연공기전지의 최고 성능과 유사한 에너지 밀도를 낼 수 있었고, 태양광이 있는 상황에서는 에너지 밀도를 약 7% 높일 수 있었다. 충·방전도 1천 사이클까지 뒷받침해 기존에 알려진 촉매 중 가장 우수했다고 연구진은 설명했다. 이중기 박사는 "리튬이온배터리의 대안으로 부상하고 있는 금속공기전지의 난제를 해결하는 데 광활성 복합촉매 제조 기술이 도움이 될 것"이라고 기대했다. 이번 연구는 에너지·환경 분야 국제학술지 '응용 촉매 B: 환경'(Applied Catalysis B: En
헬로티 김진희 기자 | 인공지능(AI)이 텍스트를 인간 수준으로 이해하고, 적합한 이미지를 자동으로 결합한다. 한국전자기술연구원(KETI)이 인공지능 연구에 활용 가능한 최첨단 사전학습 모델 ‘VL-KE-T5’를 무료 공개하고 배포했다고 16일 밝혔다. 사전학습 모델은 자기지도학습(Self-supervised Learning)을 통해 대용량 데이터로부터 범용적 의미를 미리 학습하는 인공지능 기법으로, 높은 구축 비용이 필요한 학습 데이터 기반의 학습을 최소화하고 비교적 쉽게 확보 가능한 원시 데이터를 학습에 활용하여 다양한 인공지능 문제에 높은 성능을 보여주고 있다. ‘VL-KE-T5’는 지난해 4월 KETI가 구축하여 무상 공개했던 언어(한국어-영어) 기반 사전학습 모델인 ‘KE-T5’와 구글이 공개한 시각 기반 사전학습 모델인 ‘ViT’의 의미 정보를 정렬시킨 모델이다. KETI는 언어 및 시각 기반 사전학습 모델을 인공지능이 동시에 처리할 수 있도록 두 모델의 상이한 의미 표현을 동일한 의미 단위로 정렬시켰다. KETI가 공개한 ‘VL-KE-T5’는 영상 정보와 언어 정보의 연계 처리가 가능한 복합지능 모델이며, 한국어와 영어를 동시에 지원하고 있으므로
국내 연구진이 학습하지 않은 물체의 비가시 영역도 로봇이 검출할 수 있는 기술을 개발했다. 지스트(광주과학기술원) 융합기술학제학부 이규빈 교수 연구팀이 개발한 이번 기술은 계층적 가림 모델링을 통하여 복잡한 로봇 환경에서도 미학습 물체의 가시 영역과 비가시 영역, 가림 여부를 동시에 검출하는 딥러닝 기술이다. 로봇이 새로운 환경에서 물체를 조작하려면 사전에 학습하지 않은 새로운 물체가 주어지더라도 이를 정확히 검출할 필요가 있다. 이미지로부터 객체별 영역을 검출하는 인스턴스 분할(Instance Segmentation)은 딥러닝 및 로봇 비전의 핵심 연구 분야로 다양한 연구가 제안됐으나, 사전에 학습한 범주의 물체만 인식할 수 있거나 미학습 물체의 가시(보이는) 영역만을 검출 가능하다는 한계가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구팀은 미학습 물체의 가시 영역뿐만 아니라 가려진 영역과 가려짐 여부도 동시에 검출하는 것을 목표로 하는 미학습 물체의 아모달 인스턴스 분할(Unseen Object Amodal Instance Segmentation)이라는 새로운 태스크를 제안하였다. 또한 연구팀은 물체 간 가림 관계를 효과적으로 고려하기 위한 계층적 가림
한국에너지기술연구원이 페로브스카이트 태양전지의 효율과 안정성을 향상시킬 수 있는 자기조립단분자막 기반의 정공수송물질을 개발했다. 페로브스카이트는 '탠덤 태양전지' 구현에 꼭 필요한 요소다. 최근 태양전지의 한계 효율을 극복하기 위해 활발히 연구되고 있는 '탠덤 태양전지'는 빛의 이용률을 높이기 위해 두 개의 서로 다른 에너지 흡수대(밴드갭)를 가진 태양전지를 적층한 기술이다. 결정질이나 CIGS 태양전지의 상부에 단파장 빛 흡수에 적합한 물질을 결합해 발전 효율을 크게 높일 수 있는데, 적합한 물질이 페로브스카이트다. 기존 페로브스카이트 구조(전자수송층 - 페로브스카이트 광흡수층 - 정공수송층) 기반의 탠덤 태양전지는 빛이 입사되는 상부 층에 정공수송층이 배치되는데, 이곳에서 입사 빛의 일부를 흡수하는 기생흡수가 발생해 효율이 떨어진다. 이 문제를 해결한 역구조의 페로브스카이트 태양전지(정공수송층 - 페로브스카이트 광흡수층 - 전자수송층)는 낮은 기생흡수로 페로브스카이트 기반 탠덤 태양전지에서 우수한 호환성을 보이지만, 기존 구조의 페로브스카이트 태양전지에 비해 효율이 낮다. 이중 가장 활발히 연구되는 페로브스카이트/실리콘 기반 이중접합 태양전지의 경우 하부
측량 분야에서 고정도의 변위 계측 기술이라고 하면, 오랫동안 수준 측량이 사용되고 있었다. 기술의 진보와 함께 최근에는 GNSS 측량이나 위성 SAR에 의한 변위 계측이라는 선택지도 생겨났다. GNSS 측량에 관한 상세한 내용은 앞서 ‘고정도 GNSS 측위 기술의 계량 분야 이용 동향’에서 다루었는데, 많은 장소에서 활용되고 있다. 위성 SAR의 실제 이용은 GNSS 측량에는 미치지 못하지만, 면적으로 계측할 수 있는 점이나 지상에 계측기기가 필요 없기 때문에 과거로 거슬러 올라가 계측할 수 있는 등 다른 기술에는 없는 장점이 있다. 여기에서는 위성 SAR를 이용한 변위 계측 기술의 개요와 그 활용의 확대에 대해 다루기로 한다. 위성 SAR 및 간섭 SAR의 개요 SAR은 합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar)의 약자로, 일반적으로는 ‘사’라고 부르고 있다. 플랫폼은 위성에 한정되지 않고 항공기나 UAV, 지상 설치형 등 여러 가지가 있는데, 여기에서는 위성에 초점을 맞춰 설명한다. 우선 처음으로 SAR는 일반적인 위성 광학 센서와 달리, 마이크로파에 의한 능동형 센서이다. 마이크로파를 이용하고 있기 때문에 구름을 투과하고, 야간에도
최근 Lidar(Light Detection and Ranging)를 이용한 3차원 계측은 자동운전을 위한 지도 작성, 이동 로봇의 내비게이션, 상공의 지형 계측 등 다양한 분야에서 이용되고 있다. 현재 이용되고 있는 Lidar의 대부분은 근적외 펄스 레이저를 이용해 대상물까지의 ‘거리’와 ‘방향’을 계측하는 것이다. 거리 계측은 Time of Flight (ToF) 방식에 의해 레이저를 발사한 후 대상물에 닿아 반사되어 되돌아올 때까지의 시간으로부터 산출한다. 레이저의 발사 각도는 회전형 Lidar의 경우에는 엔코더 등의 센서로 계측할 수 있기 때문에 대상물까지의 방향을 계측할 수 있다. 이것에 의해 Lidar에서 대상물까지의 상대적인 3차원 벡터를 계측할 수 있다. Lidar를 이동체에 탑재해 이동하면서 상대적인 3차원 계측을 하는 것으로, 대규모 환경의 3차원 계측이 가능해진다. 차량, 항공기, 이동 로봇 등의 여러 가지 플랫폼에 Lidar를 탑재해 환경을 계측하는 기법이 이용되고 있는데, 최근 드론, UAV(Unmanned Aerial Vehicle)에 Lidar를 탑재한 UAV-Lidar에 의한 3차원 계측이 급속히 확산되고 있다. 지금까지 UAV에
극단의 스펙트럼 영역까지 광학 용도 확장 극자외선(EUV, Extreme ultraviolet)은 X-ray와 deep UV(DUV) 스펙트럼 영역 사이인 대략 10nm - 100nm를 아우르는 파장 대역입니다. 최근에는 리소그래피, 나노스케일 이미징 및 분광법과 같이 극자외선 영역을 다루는 수많은 압착 성형 응용 분야를 위해 콤팩트한 극자외선 소스 개발에 많은 노력이 집중돼 왔습니다. 에드몬드 옵틱스는 이와 같은 노력의 결과 몇몇 유형의 상용화된 EUV 광원을 이용하게 됐습니다. 대다수의 소재가 극자외선에 대한 강력한 흡수력을 갖기에 광학 부품 대부분은 투과성이 아닌 반사성을 띱니다. 따라서 파장이 짧은 극자외선 광학 제품들은 가시광 부품보다 엄격한 표면 품질 요건이 필요합니다. 이처럼 까다로운 요건으로 인해 극자외선 광학 제품의 양산이 쉽지는 않지만, 고해상도 이미징, 분광법 및 소재 가공 용도에서 다양한 이점을 보임에 따라 에드몬드 옵틱스는 극자외선 광학 제품 양산에 더 많은 노력을 기울이고 있습니다. 극자외선 광원 최초의 실용 극자외선 광원은 대형 연구실과 리소그래피 업체에서만 사용할 수 있는 거대 장치의 형태였으나 최근에는 극자외선 기술의 발달로 더
신속한 자동 초점 조절 및 시야의 한계 극복 기존의 렌즈를 사용할 경우에는 신속한 초점 재조절이 필요한 고속 혹은 고정밀 어플리케이션에서 선명하면서도 정확한 이미지를 캡처하는 데 어려움이 따릅니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 에드몬드 옵틱스는 리퀴드 렌즈를 통해 빠른 초점 조절이 가능해져 다양한 작동 거리에 위치하거나 높이가 서로 다른 피사체를 손쉽게 촬영하도록 돕고 있습니다. 리퀴드 렌즈는 전류나 전압이 가해지면 자체 형태가 바뀌는 광학 등급의 액상을 함유한 소형의 셀입니다. 이러한 형태의 변화는 수 밀리 초 내로 일어나며 렌즈에 광학적 파워를 발생시켜 초점 거리와 작동 거리가 이동하게끔 합니다. 이미징 시스템에 리퀴드 렌즈를 결합하면 고속의 초점 조절, 다양한 심도와 작동 거리를 수용해야하는 어플리케이션에 이상적인 솔루션이 됩니다. 머신비전 용도의 리퀴드 렌즈 대량의 어셈블리 라인과 같은 머신비전 용도에는 높은 처리량을 보장하기 위해 고속의 정밀 측정이 필요합니다. 이에 에드몬드 옵틱스의 리퀴드 렌즈는 다양한 거리에서 신속한 포커싱이 필요할 때 경제적이면서도 콤팩트한 솔루션을 제공할 수 있게 됩니다. 생명 과학 용도의 리퀴드 렌즈 머신비전 용도 이외에도
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