한국기계연구원 친환경에너지연구본부와 현대차·기아 전동화설계센터가 협력해 세계 최초로 암모니아를 고압으로 직접 분사하는 방식의 엔진을 개발했다. 이 엔진은 온실가스 배출이 없는 재생 가능한 연료를 활용하여 차량, 선박, 항공기 등 다양한 모빌리티 분야는 물론 산업용 발전기에도 적용 가능할 전망이다. 이번에 개발된 엔진은 수소 운반체로 알려진 암모니아를 별도의 분해 과정 없이 직접 연료로 사용 가능하다는 점에서 혁신적이다. 기존 기체 연료 방식의 출력 불안정성과 유해 배출물 생성 문제를 해결하기 위해 고압 액상 분사 방식을 도입해 안정적인 연료 공급을 가능하게 했다. 이 기술은 순수 암모니아만으로도 세계 최고 수준의 비출력을 달성할 수 있어 추가적인 연소 개선 장치나 첨가물이 필요하지 않다. 연구팀은 성능 최적화를 위해 점화장치 개선, 연료 분사 시기 조정, 흡배기 밸브 열림 시기 최적화를 진행했으며, 암모니아 전용 후처리 시스템을 통해 질소산화물과 미연 암모니아 배출량을 최소화했다. 그 결과, 열효율과 출력이 크게 향상되었고 유해 배출물도 대폭 감소했다. 박철웅 한국기계연구원 책임연구원은 “이번 기술은 기존 암모니아 엔진의 성능을 획기적으로 개선한 신개념 기술
한국생산기술연구원(이하 생기원)이 고체수소 저장기술 개발에 성공하며 수소 저장의 효율성과 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 돌파구를 마련했다. 이번 연구는 박형기·나태욱 수석연구원을 중심으로 한 기능성소재부품그룹 연구팀이 주도했다. 수소는 에너지 밀도가 낮아 고압으로 압축한 뒤 운송하는 방식이 주로 사용되어 왔지만, 이 과정에서 운송 효율이 낮고 안전 문제가 발생하는 한계가 있었다. 이에 비해 고체수소 저장기술은 낮은 압력에서도 높은 부피 저장 밀도를 제공하며, 보다 안전하고 효율적인 수소 저장 방법으로 주목받고 있다. 연구팀은 수소저장합금의 원천 성분계를 개발하고, 이를 통해 고체수소 저장 모듈을 제조하는 데 성공했다. 이 합금은 10기압 이하의 낮은 압력에서도 별도의 압축이나 냉각 없이 상온에서 수소를 저장할 수 있는 특징을 갖는다. 또한, 시스템 기준으로 1㎥당 약 50㎏의 수소를 저장할 수 있는 부피저장밀도를 구현했다. 이번 연구 성과는 하이드로켐과의 협력을 통해 상용화 가능성을 확인했다. 연구팀은 하이드로켐과 함께 수소저장합금 300㎏을 장입한 고체수소 저장 모듈을 개발했으며, 이 모듈은 액화수소와 유사한 저장 밀도를 구현함과 동시에 충전 및 방출 과
한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 김지한 교수 연구팀이 인공지능(AI)을 이용해 사용자가 원하는 물성을 갖는 나노 신소재를 설계할 수 있는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 최근 텍스트와 이미지, 비디오 생성 등 다양한 분야에서 생성형 AI가 주목받고 있지만, 소재 개발 분야에서는 실용적으로 활용되지 못하고 있다. 특히 구조가 복잡한 다공성 소재의 경우, 입력하는 데이터의 형식이 제한돼 생성형 AI를 활용하는 데 어려움이 있었다. 연구팀은 화학 분야 나노 신소재로 주목받고 있는 금속유기골격체(MOF·금속과 유기물을 결합한 다공성 소재)의 공극 구조를 효율적으로 설계할 수 있는 생성형 AI 모델 ‘모퓨전’을 개발했다. 처음으로 다공성 물질에 3차원 모델링 기법에 사용되는 함수를 도입, 효율적인 구조 생성이 가능하다. 사용자는 원하는 물성을 숫자, 텍스트 등 다양한 형태로 입력할 수 있으며, 모델은 데이터의 형태와 상관없이 높은 생성 성능을 낼 수 있다. 생성 효율은 81.7%로, 기존 보고된 다른 모델들을 크게 웃도는 것으로 나타났다. 특히 사용자가 원하는 수소 저장 용량을 반영한 MOF 공극 구조 생성에서 높은 정확도를 보였다고 연구팀은 설명했다.
한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 오일권 교수 연구팀이 형상기억합금을 이용해 보이지 않아도 공간을 감지할 수 있는 촉각 기술 ‘직교 방향 제어 웨어러블 햅틱’(WHOA)을 개발했다고 21일 밝혔다. 최근 화재 등 재난 상황에 드론을 투입해 정보를 수집하는 촉감형 인터페이스 기술이 활발히 연구되고 있지만, 기존 기술은 시야가 제한된 상황에서 입체적인 정보를 전달하는 데 어려움이 있었다. 연구팀은 외부 힘으로 형태가 바뀌더라도 온도가 올라가면 본래 형태로 돌아가는 특수 금속인 형상기억합금 소재를 적용, 3차원 공간 정보를 재구성할 수 있는 웨어러블 햅틱 기술(옷감형 구동기)을 개발했다. 서로 수직인 독립된 촉감 모드를 생성, 팔이나 발에 착용했을 때 사용자에게 입체 공간정보를 촉감으로 전해 내비게이션과 원격 조작을 직관적으로 수행할 수 있도록 보조한다. 사용자는 가로, 세로 방향의 독립적인 촉각 모드 조합을 통해 드론이 보낸 공간정보 데이터를 입체적으로 피드백 받을 수 있으며, 신발 안 작은 공간에서도 동작이 가능해 장시간 착용 시 피로를 최소화할 수 있다. 연구팀은 WHOA를 적용한 드론 내비게이션 시스템을 화재 현장의 건물을 배경으로 한 가상현실(VR)
요약 빠르게 진화하는 자동화 창고 및 제조 시설 환경에서는 공정의 각 구성 요소에 대한 세심한 제어가 무엇보다 중요하다. 사소한 가동 중단 시간도 큰 영향을 미칠 수 있다. 자율 이동 로봇(autonomous mobile robot, AMR)과 무인 운반 차량(automated guided vehicle, AGV)은 이 생태계에서 중요한 역할을 담당하므로 정밀한 모니터링 및 자동 안전 복구 시스템을 구현해야 한다. 또 다른 중요한 주제는 배터리의 성능을 최적화하고 전체 수명을 연장하여 불필요한 낭비를 최소화하고 귀중한 자원을 보존할 수 있는 배터리의 효율적인 모니터링이다. 이 글에서는 배터리 효율성을 개선하는 데 사용되는 몇 가지 중요한 지표에 대해 간략하게 설명하고 이러한 애플리케이션을 위한 배터리 관리 시스템을 선택할 때 고려해야 할 주요 사항에 대해 안내한다. 머리말 그림 1과 같이 자율 이동 로봇(autonomous mobile robot, AMR)을 설계할 때 적절한 배터리 팩과 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)을 선택하는 것은 중요하다. 공장이나 창고와 같이 긴밀하게 통합된 환경에서는 매순간 중요한 만큼
곤충의 겹눈은 빠르게 움직이는 물체를 병렬적으로 감지하고, 어두운 환경에서는 감도를 높이기 위해 시각세포가 여러 시간의 신호를 합쳐서 반응해 움직임을 결정한다. KAIST 연구진이 곤충의 생체를 모사해 기존 고속 카메라가 직면했던 프레임 속도와 감도 간의 한계를 극복한 저비용 고속 카메라를 개발하는데 성공했다. KAIST는 바이오및뇌공학과 정기훈·전산학과 김민혁 교수 연구팀이 곤충의 시각 구조에서 영감을 받아 초고속 촬영과 고감도를 동시에 구현한 새로운 생체모사 카메라를 개발했다고 16일 밝혔다. 고속 및 저조도 환경에서의 고품질 이미징은 많은 응용 분야에서 중요한 과제다. 기존의 고속 카메라는 빠른 움직임을 포착하는 데 강점을 가지고 있지만, 프레임율을 높일수록 빛을 수집할 수 있는 시간이 줄어들어 저조도 환경에서는 감도가 부족한 문제가 발생해왔다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 곤충의 시각 기관처럼, 여러 개의 광학 채널과 시간 합산을 활용하는 방식을 채택했다. 기존 단안 카메라 시스템과 달리, 생체 모사 카메라는 겹눈을 통해 서로 다른 시간대의 프레임을 병렬적으로 획득할 수 있다. 이 과정에서 각 프레임이 중첩되는 시간 동안 빛을 합산함으로써 신호대잡음비
1000시간 이상의 고안정성 테스트를 거친 세계 최대 수준인 206cm²크기의 대면적 반투명 유기 태양전지 모듈 구현 기술이 광주과학기술원 연구팀에 의해 개발했다. 광주과학기술원(지스트·GIST)은 13일 차세대에너지연구소 강홍규 책임연구원과 신소재공학부 이광희 교수 공동연구팀이 도심 친화형 태양광 시설인 ‘차세대 반투명 유기태양전지 기술’ 구현에 성공했다고 밝혔다. 기존 반투명 유기 태양전지 기술은 유기 소재와 투명 전극의 취약성으로 장기적 안정성을 보장하기 어렵고, 건물 적용을 위한 대면적 구현이 어렵다는 문제가 있었다. 연구팀은 모듈 확장을 위해 대면적에서도 균일한 코팅 두께를 실현해 효율 균일도를 확보했고, 기존 독성 용매 대신 친환경 용매를 활용해 작업자의 안전과 환경 보호도 동시에 고려하는 기술을 개발했다. 대면적 모듈 크기를 온전히 보호하는 새로운 방법을 도입해 외부 요인으로 인한 열화를 지연시켜 모듈의 고내구성까지 구현했다. 이를 바탕으로 세계 최고 수준인 206cm²크기의 대면적 반투명 유기 태양전지 모듈에서 1000시간 이상의 가속 열화 조건의 고안정성 테스트도 통과했다. 문헌에 보고된 최고 수준인 114.5cm²면적에서 4.5%의 광전변환
강유전체는 메모리 소자에서 전하를 잘 저장하기 때문에 ‘전기를 기억하는 소재’와 같다는 특성으로 차세대 반도체 기술 개발에 있어 핵심 소재로 부각되고 있다. KAIST 연구진이 이러한 강유전체 소재를 활용해 현재 메모리 반도체 산업의 양대 산맥인 디램(DRAM)과 낸드 플래시(NAND Flash) 메모리의 한계를 극복한 고성능, 고집적 차세대 메모리 소자를 개발하는데 성공했다. KAIST는 전상훈 교수 연구팀이 하프니아 강유전체 소재를 활용한 차세대 메모리 및 스토리지 메모리 기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 하프니아 강유전체 소재는 비휘발성 절연막으로 CMOS 공정 호환성, 동작 속도, 내구성 등의 우수한 물리적 특성을 바탕으로 차세대 반도체의 핵심 소재로 활발하게 연구되고 있는 물질이다. 디램 메모리는 우리가 스마트폰, 컴퓨터, USB 등에서 사용하는 데이터를 저장하는 휘발성 메모리다. 휘발성 특성으로 인해 외부 전력이 끊어지면 저장된 데이터가 손실되지만, 공정 단가가 낮고 집적도가 높아 메인 메모리로 활용돼 왔다. 하지만 디램 메모리 기술은 소자의 크기가 작아질수록 디램 소자가 정보를 저장하는 저장 커패시터의 용량도 작아지게 되고 더 이상 메모리 동작을
차세대 2차원 층상구조 나노소재로 주목받는 인듐 셀레나이드(InSe)는 실리콘 반도체보다 전자 이동도가 뛰어나고 포화 속도가 두 배 이상 빠른 장점을 가지지만 주로 N형 반도체로만 사용돼 왔다. KAIST 연구진은 이를 극복하고 N형 및 P형, 양극에 우수한 성능을 제공하는 인듐 셀레나이드 기반 기술을 개발, 차세대 전자 소자의 설계 및 상용화 가능성을 크게 앞당길 것으로 기대된다. KAIST는 전기및전자공학부 이가영 교수 연구팀이 나노 반도체 인듐 셀레나이드(InSe) 기반 양극성 다기능 트랜지스터를 개발했다고 30일 밝혔다. 인듐 셀레나이드는 N형 반도체로만 사용되어 왔는데 이는 P형 반도체 및 상보적 회로 구현에 필요한 양(P) 전하를 띄는 정공을 유도하기 어렵다는 문제 때문으로 이는 상용화의 큰 걸림돌로 작용해 왔다. 이가영 교수 연구팀은 정공 유도를 위해 추가적인 공정이나 다른 물질을 접목하는 다양한 시도에도 해결되지 못했던 문제점을 새로운 소자 구조 설계를 통해 해결했다. 이번에 공개된 양극성 반도체 소자는 N형과 P형 트랜지스터에 모두 적용이 가능하다. 연구팀은 인듐 셀레나이드 하부에 전극을 배치하고 금속-반도체 접합 특성을 개선함으로써 전자와
과학기술정보통신부 국립전파연구원은 국내 양자분야 최초로 국가표준을 제정했다고 27일 밝혔다. 이를 통해 양자 키 분배 네트워크의 개념과 기능 정의, 서비스 품질 평가 항목을 규정해 양자정보기술의 상용화에 필수적인 기술 기반을 체계적으로 확립했다. 이번 국가표준은 과학기술정보통신부, 국립전파연구원, 한국지능정보사회진흥원(NIA), 정보통신기획평가원(IITP), 미래양자융합포럼, 양자기술 글로벌 사실표준화 기구 퀸사(QuINSA) 등이 협력해 개발했다. 국가표준 제정을 위해 올해 1월부터 5월까지 전문위원회를 구성해 기술 검토를 진행한 후 약 2개월간의 행정 예고를 통해 의견을 수렴했다. 이후 기술심의회와 표준 심의를 거쳐 최종적으로 국가표준을 제정했다. 우리나라는 2022년 세계에서 세 번째로 양자암호통신 서비스를 상용화하고 세계 시장 선점 발판을 마련하기 위해 과학기술정보통신부를 중심으로 국제표준화기구 등에서 국제표준 정립에 적극적으로 참여해 왔다. 정창림 국립전파연구원장은 “앞으로도 양자 분야에서 글로벌 경쟁력을 강화하고 시장을 선도하기 위해 국가표준과 국제표준 분야에서 민관 협력을 강화하고 전방위적인 지원을 아끼지 않겠다”고 밝혔다. 헬로티 이창현 기자
한국과학기술원(KAIST)은 김희탁 교수팀이 LG에너지솔루션 연구팀과 공동으로 도심항공모빌리티(UAM)용 리튬황전지의 성능 저하 원인을 밝히고 이를 토대로 성능을 혁신적으로 개선할 수 있는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 리튬황전지는 리튬이온전지의 양극 물질로 ‘황’을 이용하는 배터리다. 도심 항공 교통을 연결하는 UAM의 에너지원으로 쓰이는 기존 상용 리튬이온전지는 무게당 에너지 밀도가 낮아 리튬이온전지 대비 2배 이상의 무게당 에너지 밀도를 낼 수 있는 리튬황전지가 차세대 이차전지로 주목받고 있다. 다만 리튬황전지의 안정적 구동을 위해서는 많은 양의 전해액이 필요해 전지 무게가 증가하고 이에 따라 에너지밀도가 감소하는 한계가 있었다. 전해액 사용량을 줄이게 되면 성능 열화가 가속하는 문제가 발생하는데, 정확한 원인이 밝혀지지 않아 UAM 용 리튬황전지 개발에 어려움이 있었다. 연구팀은 다양한 전해액 환경에서의 실험을 통해 성능 저하의 원인이 전극 부식으로 인한 전해액 고갈 때문임을 밝혔다. 너무 많거나 적지도 않은 적절한 용매화 능력을 갖춘 불소화 에테르 용매를 도입해 리튬 금속 음극을 안정화하는 방법으로 전해액 분해를 억제하는 데 성공했다. 이를 통해
우주 방사선 등 미세한 에너지를 검출하는 우주용 센서나, 양자컴퓨터에 설치된 초전도 큐비트(qubit)의 양자 상태를 안정적으로 유지하기 위해서는 온도를 매우 낮게 유지해 열적 교란을 최소화해야 한다. KAIST 연구진은 값비싼 냉매를 사용하지 않고 소형의 크기로 초저온을 달성할 수 있는 냉각장치를 개발하는 데 성공했다. KAIST는 기계공학과 정상권 교수 연구팀이 세계 최초로 자기장 변화를 이용해 절대온도 0도에 가까운 온도를 구현하는 방식의 단열 탈자 냉동기와 흡착식 냉동기를 통합한 구조를 제안하고 이를 구현, 절대온도 0.3 K(섭씨 -272.85도)의 냉각 온도를 달성했다고 19일 밝혔다. 이러한 초저온 냉각을 위해 일반적으로는 동위원소인 헬륨-3과 헬륨-4의 혼합물을 이용한 희석식 냉동기(dilution refrigerator)가 사용돼왔다. 하지만 희석식 냉동기는 값이 매우 비싼 헬륨-3을 사용하며, 또한 밀도가 매우 낮은 헬륨-3이 순환하는 시스템이기 때문에 상온부에 거대한 기체 순환 장치가 요구되어 시스템의 크기가 거대하다는 단점이 있다. KAIST 연구팀은 헬륨-3 없이도 작동 가능한 소형 단열 탈자 냉동기를 개발했다. 기체 압축과 팽창을 통
제조업체들은 자사와 파트너 기반 디지털 서비스 및 역량을 통합하여 소프트웨어 정의 공장(Software Defined Factory, SDF)을 구축하고 있다. 이 과정에서 하드웨어(HW)와 소프트웨어(SW)를 분리하고 주요 산업 자산을 가상화하여 유연성을 높이고 보안을 강화하며 유지보수 비용을 줄이고자 한다. 예측 유지보수, 인공지능(AI), 디지털 트윈과 같은 기술을 활용하면 공장 운영 최적화와 제품 품질 향상이 가능해진다. IT 분야에서는 이미 SW 정의 네트워킹(SDN) 모델이 등장했다. SW 정의 생산 네트워크는 동적인 연결성, 복원력, 보안을 제공하며 SDF를 지원하기 위한 필수 요소이다. 중앙 집중형 네트워크 컨트롤러(CNC)는 SW 정의 네트워크의 핵심 역할을 한다. 이번 세션에서는 CNC가 생산 시스템에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 이러한 새로운 모델로 전환하기 위한 주요 아키텍처와 고려사항을 다룰 예정이다. 또한 SW 정의 네트워크가 ODVA 기반 산업 자동화 시스템에 어떻게 적용될 수 있는지 논의한다. 산업 네트워크를 위한 CNC의 필요성 중앙 집중형 네트워크 컨트롤러(CNC)는 산업 네트워크를 자동으로 배포, 구성, 유지관리 및 모니터
RPOFINET IRT는 왜 필요한가? 실시간 통신 프로토콜로 분류되는 PROFINET, EtherCAT 및 EtherNet/IP와 같은 산업용 통신 프로토콜들은 이미 1밀리초 정도의 빠른 사이클 타임과 10~100마이크로초의 지터를 달성할 수 있다. 하지만, 이 수준의 성능으로도 충분하지 않은 경우들이 있다. 현실적으로 데이터를 전송하고 처리하는 데 시간이 걸리기 때문이다. 또한 특정 애플리케이션에서는 생산 단계가 올바르게 수행되도록 데이터의 전송 및 처리 시간을 정확하게 동기화하는 것이 매우 중요하다. 특히 모션 제어 분야의 경우, 표준 실시간 PROFINET의 사이클 타임이 더 이상 충분히 빠르지 않고 지터 및 결정론 같은 다른 주요 지표가 이미 필요한 표준을 충족하지 못하는 지점까지 증가하면서 데이터 통신 속도와 성능에 대한 요구가 더 중요해졌다. 예를 들어 로봇 팔은 부품을 집어 올리거나 처리하기 위해 특정 시간에 정확하게 지정된 위치에 있어야 한다. 팔이 약간만 빠르거나 늦게 움직여도 프로세스의 심각한 중단을 초래할 수 있다. 이 경우, 신속하면서도 안정적인 데이터 전송 및 처리가 필요하다. PROFINET IRT는 표준 실시간 통신이 한계에 도달
현재 일본 내각부가 주도해 진행하고 있는 ‘문샷(Moonshot)형 연구개발 제도’라고 불리는 프로젝트가 있다. 이 제도는 초고령사회나 지구온난화 등과 같은 중요한 사회 과제에 대응하기 위해 국가가 매력적인 목표(문샷 목표)를 내걸고 도전적인 연구개발을 추진하는 것이다. 목표는 현재 1부터 9까지 설정되어 있으며, 그중 하나가 문샷 목표 3 ‘2050년까지 AI와 로봇의 공동 진화를 통해 스스로 학습․행동해 사람과 공생하는 로봇을 실현’하는 것이다. 저자는 이 목표 중에서 ‘활력 있는 사회를 만드는 적응 자재 AI 로봇군’이라는 프로젝트를 진행 중이다. 2050년의 사회상으로 제창하고 있는 것은 ‘스마터 인클루시브 소사이어티(Smarter Inclusive Society)’로, 이것은 다양한 AI 로봇이 공익 시설(상업 시설, 문화 시설, 관광 시설, 스포츠 시설, 개호 시설, 병원, 보육 시설 등)에 배치되어 사회 인프라로 기능함으로써 ‘누구나 언제 어디서나 안심하고 AI 로봇을 사용하는 것이 당연하게 되어 모든 사람이 적극적으로 사회에 참여할 수 있는 활력 있는 사회’이다. 이러한 스마터 인클루시브 소사이어티를 실현하기 위해 본 프로젝트가 검토하고 있는
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UPDATE: 2025년 04월 19일 10시 10분
