나노섬유 정렬로 겔전해질 내부에 이온 전달통로 형성해 전지성능 향상 차세대 이차전지 상용화 해법 제시 … ‘Energy Storage Materials’ 게재 최근 스마트워치, 헬스케어 밴드, 이어 웨어(Ear-worn) 등 웨어러블 디바이스의 인기가 급증하면서 이들 디바이스에 사용되는 에너지 저장장치에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 상황에서 아연공기전지가 주목받고 있다. 아연공기전지는 저렴한 아연 음극과 물 기반의 전해질, 그리고 가벼운 산소를 양극으로 사용해 발화 위험이 없고, 리튬이온전지에 비해 에너지 밀도가 높아 웨어러블 디바이스용 이차전지의 대안으로 꼽혀 왔다. 그러나 아연공기전지는 공기 중 산소를 양극 연료로 활용하기 위해 열린 전극 구조를 가져야 하므로 물이 쉽게 증발하고, 물이 증발하면 전지 성능이 급속히 감소하는 문제가 있어 상용화에 어려움을 겪고 있었다. 이에 한국생산기술연구원(이상목 원장, 이하 생기원)과 한양대학교(이기정 총장, 이하 한양대) 공동 연구팀이 ‘아연공기전지용 복합 겔전해질’ 기술 개발에 성공하며, 웨어러블 디바이스용 이차전지 상용화의 실마리를 풀었다. 생기원 섬유솔루션부문의 윤기로 박사 연구팀과 한양대 최선진·
디지털 헬스 시장은 56조엔으로 성장 ‘Big Tech’라고 불리는 세계 시가 총액 랭킹 톱 10에 드는 메가 플랫폼인 Apple, Microsoft, Google(Alphabet), Amazon, Meta Platforms(구 Facebook)은 최근 의료․헬스 케어 영역에서 연구 개발과 기업 인수를 강력히 추진하고 있다. 특히 Apple, Google, Amazon은 ‘생체 정보’의 수집, 활용에 주목하고 있다. 예를 들어 Apple은 2018년 ‘애플워치 4’에 심전도 기능을 탑재해 뇌졸중의 중요한 위험 인자인 심방세동 검지에 힘쓰고 있다. Google은 2021년에 출시한 ‘구글 네스트 허브 제2세대’에 독자의 레이더 기술을 탑재해 사용자의 수면 패턴을 해석하고 있다. Amazon도 2020년에 웨어러블 디바이스 ‘아마존 할로’를 시장에 출시해 사용자에게 식사와 운동 서비스를 제공하기 시작했다. 이와 같이 세계 유력 기업의 진입이 계속되고 있는 디지털 헬스 시장은 2025년까지 약 56조엔의 시장 규모로까지 확대될 것으로 예측되고 있는 성장 시장이다(그림 1). 집에서 일어나는 질병․사고의 ‘조기 발견’ 진화하는 디지털 헬스 기술을 이용해 ‘생체 정보
경북대는 신소재공학부 박귀일 교수팀이 한국재료연구원 김경태 박사팀과 공동연구로 종이만큼 얇지만 내구성이 강한 친환경 열전소재를 개발했다고 20일 밝혔다. 열전소재는 열에너지에서 전기에너지를 생성하는 물질로 자동차, 우주항공, 반도체 등 산업 전반에 활용된다. 박 교수팀 등이 개발한 열전소재는 셀룰로스 매트릭스 층 아래에 무기입자 네트워크 층을 가진 열전 종이(필름)다. 셀룰로스 매트릭스가 무기입자 층을 연결하는 역할을 해 내구성을 향상시켰다. 이 소재는 또 탄소를 배출하지 않고 물에서 완전히 용해돼 폐기물 문제도 해결될 것으로 연구팀을 보고 있다. 박 교수는 "자유로운 형태 변형에도 높은 내구성이 있어 상용화되면 웨어러블 디바이스는 물론 전기·전자, 생체의학, 첨단산업 등 분야에서도 활용도가 높을 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구는 나노소재·에너지분야 학술지인 '나노 에너지'(Nano Energy, Impact factor:19.069) 온라인판에 실렸다. 헬로티 이창현 기자 |
KAIST 최경철 교수팀…패션·의료·안전 등 응용 기대 한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 머리카락보다 얇은 실 위에 흰색 빛을 발산하는 섬유 OLED를 개발했다고 20일 밝혔다. 연구팀은 형광 OLED, 구동 가능한 고효율 적녹청(RGB) OLED 등 디스플레이 필수 요소 기술들을 머리카락보다 얇은 전자 섬유 형태로 성공적으로 구현해왔으나 풀컬러 디스플레이·조명 기술 구현에 필수인 흰색 OLED는 구조적 복잡성과 접근법 부재로 개발에 어려움을 겪었다. 연구팀이 구현한 흰색 OLED 섬유는 야외시인성 확보가 가능한 최고 700cd/㎡(칸델라/제곱미터) 수준의 휘도, 10cd/A(칸델라/암페어) 수준의 높은 전기광학적 성능과 안정적인 흰색 발광을 보였다. 황용하 박사과정은 "흰색 OLED 전자 섬유 구현을 위해 섬유에 적합한 흰색 OLED 구조·설계에 집중했다"며 "그동안 전자 섬유 디스플레이 분야에 없던 필수 요소 기술을 개발해 더욱 완성도 높은 고품질 전자 섬유 디스플레이를 구현할 수 있을 것"이라고 말했다. 이어 "전자 섬유는 웨어러블 디바이스의 궁극적인 제품 형태로, 기능성 의류 뿐만 아니라 패션·의료·안전·차량 디자인 등
헬로티 이동재 기자 | DGIST 연구팀, "웨어러블 디바이스 전원용 배터리 구현에 사용 기대" 국내 연구진이 세계 최고 수준의 성능을 보인 복합고체전해질을 개발했다고 20일 밝혔다. DGIST 에너지융합연구부 김재현 책임연구원 연구팀이 개발한 복합고체전해질은 향후 폭발이나 화재의 염려가 없는 웨어러블 디바이스 전원용 배터리 구현에 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 전해질은 물 등에 녹아서 이온화하여 전기를 전달하는 물질로서 배터리의 4대 핵심소재 중 하나다. 현재 널리 쓰이고 있는 액체 전해질은 분리막에 의해 음극과 양극이 나뉘는 구조다. 이 때문에 변형이나 외부 충격으로 분리막이 훼손되면 액체 전해질이 흐르고, 양극 물질이 만나 기화되면서 과열 또는 폭발사고로 이어지는 위험성이 존재한다. 이러한 액체전해질을 고체전해질로 대체하게 되면 화재 및 폭발의 위험성을 방지할 수 있게 된다. 또한 분리막도 필요 없어지고 전체적인 배터리의 부피도 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 고체전해질은 액체에 비해 전도도가 훨씬 떨어져 이를 보완하기 위한 연구가 필요한 실정이었다. 김재현 책임연구원 연구팀은 폴리머에 SiO2와 Al2O3로 주 골격을 형성하는 다공성 YNa 제
[첨단 헬로티] ST마이크로일렉트로닉스(이하 ST)가 디지털 홈 제품, 웨어러블 전자기기, 스마트 조명, 스마트 센서와 같은 차세대 스마트 커넥티드 기기의 성능을 강화하는 첨단 듀얼 프로세서 기반 무선 칩을 출시했다. 이 디바이스는 배터리 수명을 연장하면서 새로운 기능과 향상된 성능을 제공해 최종 사용자 경험을 개선하도록 지원한다. 새로운 STM32WB 무선 SoC(System-on-Chip) 디바이스는 주요 애플리케이션을 실행할 수 있는 기능을 모두 갖춘 Arm® Cortex®-M4 기반 마이크로컨트롤러와, 메인 프로세서를 오프로드하고 실시간으로 BLE(Bluetooth Low Energy) 5 및 IEEE 802.15.4 무선 기능을 동작할 수 있는 Arm Cortex-M0+ 코어를 통합하고 있다. 또한 오픈스레드(OpenThread)와 지그비(ZigBee®)나 독자적인 프로토콜 등의 무선 프로토콜을 동시에 실행할 수 있어 IoT(Internet of Things) 기기 연결을 위해 훨씬 더 많은 옵션을 제공한다. 현재 소수의 제조업체만이 이처럼 대용량 메모리 크기로 최적의 성능을 위해 사용자 애플리케이션과 무선 기능을 별도로 관리할
▲로옴의 광학식 맥파 센서 BH1792GLC [첨단 헬로티] 로옴이 1024Hz의 고속 샘플링을 통해 스트레스 측정 및 혈관 연령 측정에 대응하는 광학식 맥파 센서 BH1792GLC를 개발했다. 이 센서는 고정밀도, 저소비전력으로 호평받고 있는 로옴 맥파 센서의 두 번째 버전이다. 소비전류 0.44mA를 달성하며 애플리케이션의 장시간 구동을 돕고 새롭게 1024Hz의 고속 샘플링에도 대응할 수 있다. 최근 웨어러블 기기에서는 건강 지향성이 높아짐에 따라 맥박수 측정뿐만 아니라, 모니터링 및 작업자의 건강 관리를 위해, 스트레스, 혈관 연령을 비롯한 다양한 바이탈 사인을 측정하고자 하는 요구가 높아지고 있다. 복잡한 바이탈 사인을 측정하기 위해서는 샘플링 주파수를 높여 시간 단위의 측정 횟수를 증가시킬 필요가 있지만, 이 경우 소비전력이 증가하여 어플리케이션의 구동 시간이 짧아진다는 과제가 있다. 로옴은 독자적인 적외선 제거 기술과 장기간에 걸쳐 축적해온 광학 센서에 대한 노하우를 구사함으로써, 격한 움직임 및 태양광 등 적외선이 강한 환경에서도 고정밀도 측정이 가능한 저소비전력 맥파 센서를 개발해왔다. 이번에 개발한 신제품은 이러한 기술을 더욱 개선하여, 시
▲NXP PN80T [첨단 헬로티] 가민 인터내셔널이 최근 출시한 웨어러블 제품에 NXP 반도체의 NXP PN80T 임베디드 보안 요소(Secure Element, SE)와 근거리무선통신(NFC) 솔루션을 도입했다. 비접촉 결제 기능을 갖춘 비보액티브 3(Vivoactive 3) 및 포러너 645 뮤직(Forerunner 645 Music)에 NXP의 임베디드 SE와 NFC 모바일 솔루션이 탑재된 것. 가만은 NXP의 임베디드 SE 기술과 로더 서비스(Loader Service) 프로비저닝 솔루션을 통해 보안 수준을 유지하면서 쉽고 빠르게 가민 페이(Garmin Pay™)를 자사 제품에 설치할 수 있게 됐다. NXP 로더 서비스 솔루션은 설치 및 유지 보수 비용을 크게 절감하고 지불 기능의 개발과 통합을 간소화한다. 사용자는 핏 페이(Fit Pay)를 통해 제공되는 가민 페이 지갑에 자신의 카드 정보를 손쉽게 추가할 수 있으며, 이후 해당 카드 정보는 스마트워치 내 가상 지갑과 동기화 된다. 이를 통해 가민 사용자는 이동 중에도 안전하고 편리하게 결제 할 수 있다. 라파엘 소토마요(Rafael Sotomayor) NXP 수석부사장은 “N
[첨단 헬로티] 가트너가 감성 인공지능 시스템의 발전으로 2022년에는 개인용 디바이스가 인간의 감정을 더 잘 파악할 수 있게 될 것이라고 예측했다. 인공지능은 현재 인간과 기술의 상호작용 방식을 변화시키며 다양한 방식의 변혁적(disruptive) 성장 동력을 창출하고 있다. 가트너 책임 연구원 로버타 코자(Roberta Cozza)는 “감성 인공지능 시스템(Emotion AI System)과 감성 컴퓨팅(Affective Computing)은 개인용 디바이스가 상황에 맞는 개인화된 경험을 제공할 수 있도록 감정과 기분을 파악·분석·처리하며 반응할 수 있도록 한다”며, “기업이 시장에서 명맥을 유지하기 위해서는 디바이스의 모든 방면에 적합하도록 인공지능 기술을 통합해야 할 것”이라고 말했다. 최근 불고 있는 감성 인공지능 시스템 열풍은 가상 개인 비서(VPA)와 대화형 인공지능 기술 보급에 따른 것이다. 인공지능 기술은 교육용 소프트웨어, 비디오 게임, 진단용 소프트웨어, 운동·건강 기능, 자율주행차 등을 포함한 더욱 풍부한 고객 경험을 제공한다. 코자 연구원은 “감
[첨단 헬로티] 산업통상자원부가 올해 산업, 지역, 에너지, 무역 등의 분야 전문 인력 8000명을 양성한다. 세부적으로는 산업 분야 2684명, 지역 분야 2463명, 에너지 분야 1500명, 무역 분야 1280명, 자유무역협정(FTA) 분야 150명 등이다. 이를 위해 산업부는 지난해보다 63억 5000만원 늘어난 1463억 5000만원의 예산을 투입한다. 산업 분야 미래 유망 신산업에 대한 역량을 높이기 위해 석사와 박사급 신산업 전문 인력을 대폭 양성한다. 특히 첨단 신소재 3D 프린팅, 친환경·스마트 선박, 웨어러블 디바이스, 고신뢰성 기계부품, 고부가 금속소재 5개 신산업 분야의 인력양성 사업을 신설해 석박사 130명을 신규 지원한다. 미래형 자동차, 드론, 바이오, 나노융합 등 기존 22개 인력사업에 대한 지원도 차질 없이 수행한다. 또 신산업 일자리에 대한 분류 체계를 생성하고 현원, 부족인원, 연도별 수급 전망 등에 대한 통계 자료를 만들어 민간 부문에서 활용할 수 있도록 한다. 지역 분야 산업단지와 대학이 한 공간에 있는 산학융합지구에서 학부생과 대학원생을 대상으로 산학 공동연구 및 프로젝트를 지원해 현장형 기술·연
[첨단 헬로티] 실리콘랩스가 광학 바이오메트릭스 센서 제품군을 발표했다. ▲실리콘랩스의 피트니스 웨어러블 디바이스용 센서 제품군 Si117x 이 모듈은 광범위한 웨어러블 헬스케어 및 피트니스 제품 설계를 위해 심전도 기능과 첨단 심박 모니터링 기능을 제공한다. 새로운 모듈의 제품명은 Si177x이다. 초저전력 소비, 고감도, 고집적 특성을 결합하고 있어 긴 배터리 수명과 강화된 HRM 정확도를 요구하는 스마트 워치, 손목형 패치 타입 및 기타 웨어러블 기기 설계에 적합하다. 개발자들이 제품 개발을 간소화하고 출시 기간을 앞당길 수 있또록 하기 위해 Si117x 센서 모듈, HRM 알고리즘, 블루투스 커넥티비티용 무선 게코(Wireless Gecko) SoC, 그리고 샘플 코드와 예제 프로젝트가 지원되는 사용이 용이한 손목형 기반 제품 개발 키트로 구성되는 엔드투엔드 센싱 솔루션을 제공한다. 24시간 HRM의 역할은 피트니스 웨어러블 기기의 핵심이라고 할 수 있다. 24시간 심장박동 모니터링을 통해 최종 사용자와 헬스케어 담당자는 생리학적 패턴을 분석해 건강상의 이상이 질환으로 악화되기 전에 조기에 추적하고 생활습관을 바로 잡을 수 있다. 그렇기 때문에 전력
[첨단 헬로티] 맥심 인터그레이티드가 질병 예방과 피트니스를 위한 웨어러블 솔루션 'MAX86140', 'MAX86141', 'MAX30001'을 출시했다. ▲맥심의 초소형 저전력 웨어러블 솔루션 MAX86140/41은 광 맥박산소측정기/심박 센서, MAX30001은 심전도(ECG) 및 생체 임피던스(BioZ)를 측정하는 아날로그 프론트 엔드(AFE) 제품이다. 맥심의 초소형 저전력 솔루션을 통해 건강 상태를 모니터링하고 질병을 예방할 수 있다. 맥심의 헬스케어·피트니스용 웨어러블 센서 포트폴리오는 다양한 핵심 생체 신호를 정확하게 모니터링하도록 지원한다. 초소형 저전력 솔루션으로 배터리 수명 연장과 사용자 편의성 모두를 고려했다. MAX86140/41은 손목∙손가락∙귀의 심박(PPG) 신호를 활용해 심박동, 심박 변이, 맥박 산소를 측정한다. MAX30001은 심박동, 호흡, 부정맥을 감지하기 위해 가슴과 손목에서 심전도와 생체 임피던스를 측정한다. MAX86140/41은 다른 유사 솔루션과 비교해 크기는 약 3분의 1 작고 전력 소모는 절반에 불과하다. MAX30001은 거의 절반 크기며 절반 수준의 전력을 사용한다. 맥
[첨단 헬로티] ST마이크로일렉트로닉스(이하 ST)가 스마트 디바이스를 보다 손쉽게 사용하고 수명을 늘릴 수 있는 초저전력 마이크로컨트롤러를 출시했다. ST가 출시한 STM32L4+는 기존 ST32L4 시리즈의 차세대 제품으로, 120MHz 150DMIPS(233 ULPMark-CP)까지 성능이 향상됐다. 피트니스 밴드, 스마트 워치, 소형 의료 장비, 스마트 계량기, 스마트 산업용 센서 등의 애플리케이션에서 중앙 컨트롤러 역할을 할 수 있는 제품이다. ▲ST마이크로일렉트로닉스가 새롭게 출시한 초저전력 마이크로컨트롤러 STM32L4+ 이 애플리케이션들은 모두 복잡한 기능과 빠른 반응, 배터리 충전을 위한 정지 시간 최소화를 필요로 하는데, STM32L4+는 이러한 니즈에 적합하다. STM32L4+는 온칩 메모리를 갖춘 프로세서 성능과 매끄럽고 유연한 사용자 경험을 위한 최첨단 그래픽 성능을 갖추고 있다. 새로운 Chrom-GRC™ 그래픽 컨트롤러는 불필요한 디스플레이 픽셀들을 관리하는 데 리소스를 낭비하지 않고, 사각형 디스플레이처럼 효율적으로 원형 디스플레이(TFT-LCDs)를 조정할 수 있다. 또한 그래픽 성능이 향상된 ST의 혁신적인 Chro
광학식 맥파 센서란, 반도체 기술의 하나로 광 센싱 기술을 이용하여 맥파를 계측하는 센서이다. 광 센싱 기술은, 광원인 LED를 인체에 조사 (照射) 하여, 수광부인 포토 다이오드 (이하 포토 Di) 또는 포토 트랜지스터를 통해, 생체 내부를 투과 혹은 반사한 광을 계측하는 것이다. 동맥혈에는 빛을 흡수하는 특성을 지닌 헤모글로빈이 존재하므로, 시계열로 광량을 센싱함으로써 헤모글로빈 양의 변화, 즉 맥파의 신호를 취득할 수 있다. 최근 시판되고 있는 광학식 맥파 센서를 탑재한 스마트밴드 및 스마트워치는, 피부에 대한 장착성 및 부하를 고려하여 녹색 빛을 사용한 반사형 광 센서가 주류를 이루고 있다. 녹색광은 생체로의 투과 심도가 작기 때문에 혈액 이 외 조직의 영향을 받기 어렵고, 헤모글로빈의 흡광 계수가 크기 때문에 맥동 성분이 큰 맥파 신호 측정이 가능하다. 본 글에서는, 웨어러블 기기용으로 최적인 로옴의 광학식 맥파 센서 ‘BH1790GLC’를 소개하고자 한다. 웨어러블 기기용 맥파 센서에 요구되는 사양 ‘저소비전력’ 웨어러블 기기는, 신체에 장착하기 때문에 세트 자체의 사이즈나 중량에 제한이 있어, 배터리 용
[첨단 헬로티] ST마이크로일렉트로닉스(이하 ST)가 패션 제품으로 활용할 수 있는 웨어러블 디바이스의 안전하고 손쉬운 비접촉식 거래를 위한 기술을 제공한다고 발표했다. ST의 SiP(System-in-Package) 솔루션 ST53G는 ST의 업계 선두의 NFC(Near Field Communication) 전문 기술과 보안 결제 칩을 결합했다. 소비자들이 스마트 기기를 사용하는 보안 결제에 점차 익숙해지면서, 기존의 카드 제조업체들은 지불, 티켓팅, 출입 통제와 같은 용도로 사용하는 비접촉식 웨어러블 제품으로의 사업 확장을 바라고 있다. 이러한 경우 비좁은 크기와 비용 제약 때문에 구현이 쉽지 않다. 기존의 NFC 무선 칩과 보안 칩은 개별적으로 추가 공간 및 복잡한 설계를 필요로 해왔기 때문이다. 또한 웨어러블 폼팩터의 특성상 소형 안테나를 사용할 수 밖에 없어 통신 성능이 제한된다. ST의 새로운 SiP 기반 ST53G는 4 x 4mm의 단일 소형 모듈에 보안 금융칩과 향상된 소형 NFC 무선 기능을 통합함으로써 이러한 문제를 해결했다. 업계 최고의 특허 기술인 ST의 부스트NFC (boostedNFC™)로, 소형 안테나를 장착한 웨어러블
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