KAIST 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 원자간력 현미경(Atomic Force Microscopy, AFM)을 활용해 나노 수준에서 강유전체 소재의 전기적 특성을 분석하고 제어하는 통합 전략과 가이드라인을 제시하는 리뷰 논문을 발표했다. 강유전체는 외부 전기 없이도 스스로 전기적 상태를 유지하는 소재로, 전력이 끊겨도 정보가 유지되는 차세대 메모리와 정밀 센서 기술의 핵심 물질로 주목받고 있다. 반도체 소자의 초소형화가 빠르게 진행되면서 나노 단위에서 발생하는 미세한 물리 현상이 전체 소자의 성능을 좌우하게 됐고 이를 정밀하게 분석하고 제어하는 기술의 중요성도 더욱 커지고 있다. 연구팀은 AFM을 기반으로 압전반응 힘 현미경(PFM), 켈빈 탐침 힘 현미경(KPFM), 전도성 원자간력 현미경(C-AFM) 등 다양한 분석 기술을 하나로 묶어 소재의 구조와 전하 분포를 입체적으로 파악하는 통합 분석 체계를 세웠다. 이 체계는 단순한 관찰을 넘어 현미경 탐침을 통해 전기적 자극을 가해 나노 수준에서 데이터 도메인을 직접 설계하고 조작할 수 있는 연구 플랫폼으로의 진화를 의미한다. 특히 이번 연구는 탐침을 통한 기계적 압력으로 분극을 반전시키는 나노 조작 기술
다연결 이동 로봇은 여러 개의 유닛을 직렬로 연결한 구조이며, 유닛에는 바퀴나 크롤러 등과 같은 추진력을 생성하는 기구를 갖추고 있다. 이 로봇은 관절을 이용해 자세를 자유롭게 변화시키면서 좁은 공간이나 단차, 계단, 불규칙 지형 등 다양한 환경을 이동할 수 있다. 특히 좁은 공간은 길쭉한 몸통을 활용할 수 있는 환경이기 때문에 다연결 이동 로봇은 좁은 공간 점검에서 활약이 기대된다. 다연결 이동 로봇을 포함한 길쭉한 줄 모양 로봇은 지금까지 다양한 타입이 개발되어 왔으며, 그 기구와 제어, 응용에 대해서도 연구가 진행되고 있다. 실용화 관점에서는 Soryu-C를 비롯해 다양한 좁은 부위 점검용 다연결 이동 로봇이 하이봇사에서 제공되고 있으며, 그 외에도 ACM-R4.3(시미즈건설, 하이봇, 도쿄공대)이 후쿠시마 제1원자력발전소 조사에 이용되고 있다. 저자도 지금까지 다연결 이동 로봇이나 뱀형 로봇과 같은 길쭉한 로봇의 연구를 오랫동안 계속해 왔으며, 현장에서 실증 실험도 다수 실시하고 있다. 그러나 실증 실험 및 얻은 교훈 중에는 지금까지 공개할 기회가 없었던 내용도 적지 않다. 따라서 이 글에서는 좁은 공간 점검을 가정해 커스터마이즈한 다연결 이동 로봇과
공장이나 플랜트 설비, 각종 인프라에서 배관은 필수적인 구성 요소이다. 이러한 배관은 노후 진행을 막기 위해 정기적이고 지속적인 점검·보수가 요구되는데, 최근에는 유지관리 비용 증가와 저출산 고령화에 따른 숙련 작업자 감소가 큰 과제가 되고 있다. 따라서 점검 작업의 노동력 절감화·자동화에 대한 관심이 높아지고 있다. 배관 내부 점검에는 이전부터 공업용 내시경이 이용되어 왔는데, 작업 부담이 크기 때문에 로봇에 의한 점검의 효율화가 기대되고 있다. 배관 내 점검 로봇의 연구는 오랜 기간에 걸쳐 진행되어 왔으며, 대구경 배관에 대응하는 로봇은 이미 다수 실용화되어 있다. 한편, 내경이 작은 배관(이 글에서는 20mm에서 50mm 정도의 배관을 소경 배관이라고 부르기로 한다)은 내부 공간의 제약이 엄격하고 기술적 난이도가 높기 때문에 대응 가능한 로봇이 제한적이다. 소경 배관 내를 주행하는 로봇은 소프트 로봇적 접근, 즉 유연한 구조를 가진 배관 로봇이 많이 연구되고 있다. 필자 등도 유연 재료를 이용한 새로운 운동 생성 메커니즘에 기반한 소경 배관 점검 로봇의 연구 개발에 대응하고 있다. 이 글에서는 소경 배관이라는 환경의 특징을 정리하는 동시에, 필자 등이
스마트 기기가 얇아질수록 발목을 잡아온 '카메라 두께 문제'를 근본적으로 해결할 기술이 국내 연구진에 의해 탄생했다. KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수와 전산학부 김민혁 교수 공동연구팀이 기생 곤충 제노스 페키(Xenos peckii)의 독특한 시각 원리를 적용해, 두께 0.94mm의 초박형 구조에서도 사람의 시야를 뛰어넘는 140도의 대각 시야각을 확보하는 '광시야 생체모사 카메라'를 개발했다고 7일 밝혔다. 기존 고성능 광각 카메라는 다수의 렌즈를 겹쳐 써야 해 두께가 두꺼워질 수밖에 없는 구조적 한계를 안고 있었다. 일반 곤충의 겹눈은 넓은 시야를 확보하지만 해상도가 낮고, 단일 렌즈 카메라는 해상도는 높지만 시야가 좁다는 상충 관계를 극복하는 것이 핵심 과제였다. 연구팀이 주목한 것은 제노스 페키의 중간 형태 시각 구조다. 이 곤충은 여러 개의 눈이 장면을 부분 이미지 단위로 나누어 촬영한 뒤 뇌에서 하나로 결합해 고해상도 영상을 완성하는 독특한 방식을 갖는다. 연구팀은 이 '분할 촬영 및 통합' 원리를 카메라 구조에 그대로 도입했다. 구체적으로는 여러 개의 마이크로렌즈가 각각 다른 방향을 동시에 촬영하고, 이를 디지털 영상 결합 과정을 통해 하
국내 연구진이 이산화탄소를 플라스틱으로 만드는 과정의 효율을 높인 기술을 개발했다. KAIST는 화학과 송현준 교수 연구팀이 머리카락보다 훨씬 가는 은 실들이 거미줄처럼 얽힌 구조인 ‘은 나노선 네트워크’를 활용한 새로운 전극 구조를 개발해, 이산화탄소를 유용한 화학물질로 전환하는 효율을 세계 최고 수준으로 끌어올렸다고 6일 밝혔다. 이산화탄소를 플라스틱을 만드는 원료인 에틸렌과 같은 화학물질로 바꾸는 과정에서, 전기가 흐르며 화학 반응이 일어나는 핵심 부위인 ‘전극’ 내부에 물이 스며들어 성능이 떨어지는 문제가 있었다. KAIST 연구팀은 물은 차단하면서도 전기의 흐름과 촉매 반응을 원활하게 이루어지도록 설계한 새로운 전극 구조를 개발해 효율과 안정성을 동시에 개선했다. 전기를 이용해 이산화탄소를 유용한 화학물질로 전환하는 전해 공정에서는 전극 내부가 전해액으로 가득 차면서 이산화탄소가 반응할 공간이 줄어드는 ‘침수(Flooding) 현상’이 오랫동안 해결되지 않은 문제였다. 이를 막기 위해 물을 밀어내는 소재를 사용하면 전기가 잘 통하지 않는 단점이 있어, 별도의 장치가 필요하는 등 공정이 복잡해지는 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해
태양광 폐패널의 실리콘으로 고순도 수소와 고부가가치 화학소재를 동시에 생산할 수 있는 기술이 나왔다. 2차 환경 오염 우려 때문에 매립이 어렵고 고온 소각조차 쉽지 않은 태양광 폐패널을 경제적이면서도 친환경적으로 처리할 기술로 주목받고 있다. UNIST 에너지화학공학과 백종범 교수팀은 폐태양광 패널의 실리콘을 활용해 고순도 수소와 고부가가치 산업용 소재인 실리카를 동시에 생산하는 고효율 공법을 개발했다고 6일 밝혔다. 실리콘은 물과 반응해 수소와 실리카를 만들 수 있다. 하지만 실제로는 반응이 시작되자마자 실리콘 표면에 형성되는 실리카 피막이 물의 접근을 차단해 반응이 멈춰 버린다. 이 때문에 수소 생산량이 이론적 최대 생산량에 턱없이 부족했다. 연구팀은 강한 약제를 사용하지 않고도 이 실리카막을 제거할 수 있는 공법을 개발해 고순도의 수소를 기존보다 최대 5배 많이 생산해 냈다. 실리콘과 물을 작은 구슬이 들어 있는 용기에 넣고 굴리면, 구슬과 실리콘 입자가 서로 부딪히면서 실리카 보호막을 반복해서 부수고 벗겨내는 원리다. 실험 결과 상용 실리콘 1g당 약 1706mL의 수소가 생산됐다. 이는 이론적 최대 생산량(1713mL g⁻¹)의 99.6%에 해당하는
AI 성능을 오랫동안 제약해온 '메모리 병목' 문제가 차세대 알고리즘으로 돌파구를 찾았다. KAIST(총장 이광형) 전기및전자공학부 한인수 교수가 참여한 구글 리서치(Google Research)·딥마인드(DeepMind)·뉴욕대(New York University) 공동 연구팀이 AI 모델의 메모리를 최대 6배까지 줄이면서도 성능 저하를 거의 없앤 차세대 양자화 알고리즘 '터보퀀트(TurboQuant)'를 공개했다. AI 모델은 입력 데이터를 벡터 형태로 변환한 뒤 벡터 간 유사도를 계산하는 방식으로 작동하는데, 이 과정에서 고정밀(high-precision) 데이터를 사용하기 때문에 막대한 메모리 자원이 소모된다는 점이 고질적인 한계로 지적돼 왔다. 터보퀀트는 이러한 고정밀 데이터를 더 적은 비트로 압축하는 '양자화(quantization)' 기술을 핵심으로 한다. 소수점 데이터를 정수로 근사하는 방식으로 핵심 정보는 유지하면서 저장 용량과 연산 부담을 동시에 줄이는 원리다. 터보퀀트의 기술적 핵심은 두 단계로 나뉜다. 1단계에서는 입력 데이터를 무작위로 회전(Random Rotation)시킨 뒤 각 요소를 개별적으로 양자화해 데이터 내 극단값(outli
커미셔닝을 간단히 설명하면 최종 디바이스(경보기, 온도조절기, 보안 카메라)를 스마트홈 네트워크에 안전하게 추가하는 과정이다. 이 과정에서는 네트워크 무결성을 보장하기 위해 게이트웨이와의 통신 및 암호 키 교환이 필요하다. CSA Matter 규격에서 정의한 커미셔닝 플로우는 NFC 기반 디바이스의 커미셔닝을 지원하는 새로운 기능으로 발전하고 있다. QR 코드와 Bluetooth LE의 한계 Matter의 경우 대부분의 기기는 QR 코드 또는 패스코드를 사용하며, 사용자는 이를 모바일 기기에 입력해야 한다. 이후 스마트폰이나 태블릿은 Bluetooth LE(BLE) 연결을 통해 엔드 노드와 통신하여 해당 코드 확인, 자격 증명 검증, 기기에 인증서 설치, 그리고 게이트웨이에 연결하기 위한 네트워크 정보 공유 과정을 수행한다. 이 프로세스는 많은 사용 사례에서 효과적이지만, QR 코드나 패스코드를 사용하기 어려운 상황이 발생할 수 있다는 문제가 있다. 외부 전원이 없는 경우 BLE를 통한 커미셔닝이 불가능하다는 점도 주요 제약이다. Matter 커미셔닝 프로세스를 시작하기 전에 디바이스의 전원을 켜야 하는데, 벽면 매립형 스위치나 천장 장착형 비디오 카메라와
KAIST 산업및시스템공학과 장영재 교수팀이 이기종 로봇과 센서, 설비, 디지털 트윈을 하나의 시스템으로 통합 제어하는 피지컬 AI 테스트베드 '카이로스(KAIROS, KAIST AI Robot Orchestration Systems)'를 구축했다. 카이로스는 피지컬 AI 기반 100% 무인공장 플랫폼으로, 과학기술정보통신부 지원을 통해 개발된 국내 최초 수준의 통합형 테스트베드다. 향후 다크팩토리 수출을 목표로 한 국산 통합 솔루션이라는 점에서 주목받고 있다. 카이로스의 핵심은 공장 내 다양한 장비를 AI 에이전트 기반 단일 운영체계로 통합 제어하는 구조에 있다. 기존 공장 자동화가 개별 장비 중심으로 운영되었다면, 카이로스는 물류 로봇(AMR), 휴머노이드 로봇, 협동로봇, 자동화 설비 등을 하나의 지능형 플랫폼으로 통합해 공장 전체를 단일 AI 시스템처럼 운영하는 개념을 구현했다. 이번 테스트베드는 센서-제어-데이터 처리 전 구간을 100% 국산 기술로 구축한 것이 특징이다. 물류로봇(AMR), OHT, 3D 셔틀, 휴머노이드 로봇, 협동로봇, 산업용 센서 및 PC 제어기, 무선충전 시스템, 디지털 트윈 및 시뮬레이션, AI 기반 통합 관제 및 안전관리
국내 연구진이 태양전지의 효율과 수명 간 상충 문제를 해결했다. 페로브스카이트 태양전지 표면 보호막 내부 구조를 정밀 조절하는 기술 개발로 25% 이상의 고효율과 장기 안정성을 동시에 구현했다. KAIST 생명화학공학과 서장원 석좌교수 연구팀은 한국화학연구원과 공동으로 2차원 보호막 설계 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 이 기술은 페로브스카이트 층 사이를 강한 유기 분자가 연결하는 ‘디온–재콥슨(DJ) 구조’를 적용해 구조적 안정성을 크게 높였다. 종전 ‘3D/2D 구조’의 단점인 2차원 층 변형과 성능 저하 문제를 열처리 조건을 바꾸어 층 쌓임 정도(n값)를 제어함으로써 극복했다. 이에 따라 전하 이동이 원활해져 효율이 상승하고 장기 안정성이 크게 향상됐다. 개발된 태양전지는 25.56%(공인 25.59%)의 전력변환효율을 기록했으며, 85℃·85% 상대습도 조건과 지속 광 조사에서도 성능이 유지됐다. 대면적 모듈 제작에도 적용해 우수성을 검증했다. 서장원 교수는 “전통적으로 효율과 수명 중 하나를 포기해야 했던 딜레마를 표면 보호막 구조 개발로 동시에 해결했다”며 “상용화를 위한 제조 공정 조건에서도 안정적으로 작동한다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.
포항공대 김종환 교수·기초과학연구원(IBS) 조문호 단장 연구팀 성과, 사이언스지(誌) 논문 게재 기존 반도체 기술로는 사실상 개발이 불가능하다고 여겨졌던 심자외선 영역에서 고효율 빛을 방출하는 신소재가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’)는 포항공과대학교(POSTECH) 김종환 교수와 기초과학연구원(IBS) 조문호 단장 연구팀이 반데르발스 반도체 소재를 기반으로 새로운 형태의 양자 우물 구조를 구현해, 기존 소재 대비 심자외선 방출 효율을 20배 향상시키는 데 성공했다고 밝혔다. 사람이 눈으로 볼 수 있는 가시광 영역의 반도체 광원 개발은 백색 발광다이오드(LED) 조명, 디스플레이, 레이저 광원 등 다양한 산업 발전을 이끌어 왔다. 최근에는 가시광 영역보다 더 짧은 파장과 더 높은 에너지를 가진 자외선 발광 다이오드(LED)로 개발이 확장되고 있으며, 특히 코로나19 감염병 대유행(팬데믹) 이후 세균과 바이러스를 효과적으로 제거할 수 있는 심자외선 광원에 관한 관심도 크게 증가하는 추세다. 기존의 자외선 발광 다이오드(LED)는 주로 질화갈륨(GaN) 기반 반도체를 사용하며, 갈륨(Ga) 일부를 알루미늄(Al)으로 대체한
원자력연·충북대·벨기에 IMEC, IGZO 기반 뉴로모픽 반도체의 우주 내방사선 성능 입증 우리 연구진이 세계 최초로 우주 방사선 환경에서도 안정적으로 작동하는 차세대 인공지능(AI) 반도체 기술을 입증했다. 이번 성과는 우주항공·위성 분야 AI 시스템의 실질적 도약 가능성을 제시하며, 반도체 기술의 미래 경쟁력 확보에 한 걸음 더 다가선 결과로 평가된다. 과학기술정보통신부와 한국원자력연구원은 지난 3월 19일 원자력연 첨단방사선연구소, 충북대학교, 벨기에 대표 반도체 연구기관 IMEC의 공동연구팀이 차세대 AI 반도체 소자가 우주 방사선 환경을 견뎌낼 수 있음을 세계 최초로 검증했다고 공식 발표했다. 이 연구 성과는 국제학술지 '반도체 공정 재료 과학 저널(Materials Science in Semiconductor Processing)' 2026년 3월호에 게재됐다. 최근 우주산업의 성장과 맞물려, 대용량의 데이터 처리 및 AI 빅데이터 분석을 수행할 수 있으면서 우주 방사선이라는 극한 환경을 견딜 수 있는 ‘내방사선’ 반도체 소자의 요구가 커지고 있다. 특히 저궤도 위성의 수명이 통상 5~15년임을 감안할 때, 20년 이상 방사선 노출 환경에서도 성능
스마트폰과 노트북 등 현대 IT 기기의 고질적인 문제인 발열을 획기적으로 줄이고, 처리 속도와 에너지 효율을 극대화할 수 있는 ‘꿈의 메모리’ 구현에 한 걸음 더 다가섰다. KAIST와 연세대학교 공동연구팀이 전자의 ‘오비탈(Orbital)’ 운동을 활용해 자성을 제어하는 새로운 이론 체계를 세계 최초로 정립했다. 그동안 차세대 자성 메모리 소자 연구는 주로 전자의 스스로 회전하는 성질인 ‘스핀(Spin)’을 활용하는 데 집중되어 왔다. 스핀을 조절해 정보를 저장하고 처리하는 방식은 효율적이지만, 물리적 제어 한계가 존재했다. 연구팀은 여기서 한발 더 나아가, 전자가 원자핵 주위를 공전하는 궤도 운동인 ‘오비탈’에 주목했다. KAIST 물리학과 이경진 교수 연구팀과 연세대학교 물리학과 김경환 교수팀은 전류가 흐를 때 발생하는 전자의 오비탈 에너지가 자성체의 오비탈과 직접 상호작용하는 ‘오비탈 교환상호작용’을 이론적으로 규명했다. 이번 연구의 핵심은 이 오비탈 기반의 제어 방식이 기존 스핀 기반 방식보다 훨씬 강력한 제어 효과를 나타낸다는 점을 밝혀낸 것이다. 이번에 정립된 이론은 최근 학계에서 차세대 자성 재료로 큰 주목을 받는 ‘교자성(Altermagnet
최근 주요 가전 기업을 필두로 스마트 온도 조절기, 조명, 보안 및 엔터테인먼트 시스템이 빠르게 보급되면서 우리 삶의 편의성이 극대화되고 있다. 하지만 이러한 스마트 가전의 확산 이면에는 감전, 화재 또는 기기 손상으로 이어질 수 있는 전기적 오작동의 위험이 상존하고 있다. 이에 따라 글로벌 가전 시장에서는 기기의 신뢰성과 사용자 안전을 동시에 확보하기 위한 ‘디지털 아이솔레이터(Digital Isolator)’ 통합 기술이 엔지니어들의 필수 과제로 떠오르고 있다. 전통적 방식 넘어선 ‘디지털 아이솔레이션’의 진화 디지털 아이솔레이터는 두 회로 사이의 직접적인 전기 연결을 차단하면서도, 전자기나 정전 용량 결합 방식을 활용해 절연 장벽 너머로 디지털 신호를 정확하게 전달하는 핵심 전자 소자이다. 이 기술은 고압 전력망이나 노이즈가 심한 환경으로부터 민감한 제어 회로를 보호하는 데 탁월한 성능을 발휘한다. 과거에는 빛을 이용하는 ‘옵토커플러(Optocoupler)’가 주로 사용되었으나, 최근의 스마트 홈 기기들은 더 높은 에너지 효율과 속도를 요구하고 있다. 디지털 아이솔레이터는 별도의 광원이 필요 없어 전력 소모가 매우 적으며, 스마트 온도 조절기나 보안 센
국내 로봇 산업은 지금 중요한 전환점에 서 있다. 제조 현장의 자동화는 단순 반복 작업을 벗어나 고정밀·고신뢰 제어를 요구하는 단계로 발전하고 있으며, 물류 로봇, 협동 로봇, 의료 로봇, 그리고 최근 주목받는 휴머노이드 로봇까지 적용 분야가 빠르게 확장되고 있다. 이러한 변화의 중심에는 로봇 성능을 근본적으로 좌우하는 자기식 위치 센서(Magnetic Position Sensor)가 있다. 로봇 시스템에서 실시간 피드백, 높은 정밀도와 정확성은 선택이 아닌 필수 요소다. 자기식 위치 센서는 로봇의 위치, 속도, 방향을 정확하게 감지해 핵심 기술로 자리매김했다. 특히 비접촉 방식으로 동작하기 때문에 센서와 기계 부품 간 마모를 최소화하고 장시간 안정적인 운용을 가능하게 해 산업 환경에 최적화되어 있다. 비접속·고내구성, 한국 산업 환경에 최적화된 선택 국내 제조 현장은 고온, 진동, 분진 등 가혹한 환경이 일상적이다. 이러한 조건에서도 자기식 위치 센서는 뛰어난 내구성과 환경 적응성을 바탕으로 안정적인 성능을 유지한다. 선형과 회전 운동을 모두 측정할 수 있을 뿐 아니라 소형화도 가능해, 공간 제약이 큰 로봇 설계에도 유리하다. 무엇보다 실시간 위치 데이터를
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