KAIST 연구진이 온실가스를 제거하는 촉매에서 산소가 작동하는 방식을 규명했다. 반응 환경에 따라 산소를 선택적으로 사용하는 원리를 밝혀내며 고효율 촉매 설계를 위한 새로운 기준을 제시했다. KAIST 생명화학공학과 이현주 교수와 서울대학교 한정우 교수 그리고 KAIST 박정영 교수가 참여한 공동연구팀은 친환경 촉매로 널리 활용되는 세리아가 크기에 따라 산소를 사용하는 방식이 완전히 달라진다는 사실을 세계 최초로 규명했다고 밝혔다. 연구 결과는 온실가스 저감과 귀금속 촉매 대체 가능성을 동시에 제시한다. 세리아는 산소를 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓸 수 있는 금속 산화물 촉매로 촉매 분야에서 산소 탱크로 불려 왔다. 그러나 산소가 어떤 경로로 반응에 참여하는지는 명확히 규명되지 않았다. 연구팀은 촉매가 산소를 잘 쓰는지를 넘어 반응 조건에 맞춰 산소를 골라 쓰는지에 주목했다. 연구 결과 작은 크기의 세리아 촉매는 공기 중 산소를 빠르게 받아들여 즉각 반응에 사용하는 순발력형으로 작동했다. 반면 상대적으로 큰 세리아 촉매는 내부에 저장된 산소를 표면으로 이동시켜 지속적으로 공급하는 지구력형 특성을 보였다. 촉매의 크기만 조절해도 공기 중 산소와 저장 산소 중
폭발 위험이 적고 저렴한 차세대 대용량 에너지저장장치(ESS)인 ‘철-크롬 레독스 흐름전지’의 성능을 끌어올린 기술이 나왔다. AI 데이터센터 처럼 막대한 전력을 소비하는 시설에 안전하고 저렴한 비상 전력을 공급할 수 있는 기반이 마련됐다는 평가다. UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수팀은 전극 표면에 비스무트(Bi)를 코팅하는 방식으로 철-크롬 레독스 흐름전지에서 크롬의 반응 속도를 10배 이상 높이고, 동시에 기생 부반응을 억제해 배터리 에너지 효율을 개선했다고 2일 밝혔다. 철-크롬 레독스 흐름전지는 전기 저장물질인 철과 크롬이 녹아 있는 수용액을 별도 탱크에 보관했다가 필요할 때 전극으로 흘려보내는 방식으로 충·방전이 이뤄지는 차세대 배터리다. 휘발성 전해질 대신 물을 써 폭발 위험이 낮은데다 철과 크롬은 저렴하고 매장량도 풍부해, 다른 금속 기반 레독스 흐름전지보다 원가 경쟁력이 높다. 문제는 크롬의 낮은 반응성과 부반응이다. 크롬의 반응이 낮은 탓에 더 높은 전압을 걸어 배터리를 충전해야 했고, 수소 생산 부반응은 충전 시 저장되어야 할 전자를 부반응을 일으키는 데 소모하게 만든다. 충전으로 저장한 에너지 중에서 실제로 꺼내쓸 수 있는 에너지 비
2019년에 Google사가 개발한 초전도체를 이용한 양자 컴퓨터(초전도형 양자 컴퓨터)에서 고전적인 컴퓨터로 해결할 수 없는 문제를 푸는 양자 초월이 증명되었다. 그 후, 여러 기업에서 중성 원자, 이온 트랩, 빛, 실리콘 등 다양한 양자를 활용한 방식의 양자 컴퓨터 개발이 보고되었으며, 양자 컴퓨터 연구의 중심은 소수의 양자 비트로 할 수 있는 기초적인 연구 주제에서 대규모의 양자 비트를 실현하기 위한 연구 주제로 점차 옮겨가고 있다. 초전도형 양자 컴퓨터는 초전도체를 이용하는 디바이스이기 때문에 10mK 정도의 극저온까지 장치를 냉각할 필요가 있지만, 기본적인 구성 요소는 반도체 장치와 같은 고체 디바이스다. 따라서 기존 실리콘 반도체를 이용한 고전적인 컴퓨터와 유사한 이미지로 개발 항목을 생각할 수 있어 실용화를 위한 로드맵 작성이 용이하며, 초전도형 양자 컴퓨터 벤더로부터 상세한 로드맵이 제시되고 있다. 이 때문에 다양한 양자 컴퓨터가 있는 가운데, 초전도형 양자 컴퓨터는 가장 기대되고 진입하는 기업 수도 가장 많은 방식이다. 대규모 초전도형 양자 컴퓨터를 향한 과제 그림 1에 현재 시판되고 있는 수백 양자 비트급 양자 컴퓨터를 이미지한 그림을 나타
양자 컴퓨터는 현재 널리 사용되는 컴퓨터 중에서도 슈퍼컴퓨터라고 불리는 가장 빠른 컴퓨터를 이용해도 계산이 어려운 대규모의 데이터 분석, 신약 개발 시뮬레이션, 대규모 최적화 문제 해결 등에 큰 기대를 받고 있다. 이 양자 컴퓨터는 양자역학의 ‘양자 중첩’이나 ‘양자 얽힘’과 같은 특유의 현상을 이용해서 병렬 계산을 하는 컴퓨터가 된다. 양자 컴퓨터에 이용되는 연산자로서 사용되는 양자 비트 또는 양자 게이트 방식에는 광형, 이온 트랩형, Si 스핀형, 냉각 원자형 등 여러 종류가 있는데, 현재 가장 진전된 것은 초전도 양자 비트를 이용한 초전도 양자 컴퓨터이다. 조합 최적화 문제에 특화된 양자 어닐링형 상용 양자 컴퓨터가 개발되어 세계를 놀라게 한 이후, 각 기관의 개발 경쟁이 급속히 가속화되었다. 현재 초전도 양자 컴퓨터는 범용 계산도 가능한 게이트형 개발이 주류를 이루고 있다. 이 초전도 양자 컴퓨터는 트랜스몬(transmon) 회로를 이용한 양자 비트의 미약한 포톤의 진동을 초전도 마이크로파 회로로 수신하는 방식을 이용하고 있다. 양자 비트를 5GHz로 동작시키는 경우 1포톤의 에너지 S는 약 250mK의 미약한 신호가 된다. 이 미약한 신호를 수신하기
최신 자동차 산업에서는 자동화와 디지털화의 흐름이 뚜렷하게 나타나고 있다. 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)부터 인포테인먼트 시스템에 이르기까지, 현대의 자동차는 점점 더 디지털 기술에 대한 의존도를 높여가고 있다. 이러한 변화의 중심에는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)가 있다. ADC는 현실 세계의 아날로그 신호를 차량용 컴퓨터 시스템이 처리할 수 있는 디지털 데이터로 변환하는 핵심 장치다. 이 글에서는 차량 시스템의 성능을 최적화하고 안전성을 향상시키는 데 있어 ADC가 어떻게 활용되고 있는지를 살펴보고자 한다. 차량용 시스템 내 ADC의 이해 차량용 시스템에서 ADC는 다양한 센서로부터 수집된 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환한다. 이때 사용되는 센서는 온도·압력 센서와 같은 기본 장치부터 레이더(Radar), 라이다(LiDAR)와 같은 고정밀 광학 센서에 이르기까지 매우 다양하다. 차량용 컴퓨터 시스템은 이렇게 변환된 디지털 데이터를 기반으로 주행 관련 의사결정을 내리고, 각종 기능을 제어하며, 운전자에게 필요한 정보를 제공한다. 특히 고정밀 ADC는 뛰어난 해상도와 정확도를 바탕으로 차량용 시스템의 핵심 부품으로 자리 잡고 있다. 아날로그 신호
사람이 물건을 만졌을 때에 느끼는 금속과 같은 차가운 촉감이나 목재 특유의 따뜻함, 솜의 포근한 감촉과 같은 촉각으로부터 느끼는 질감은 뇌의 처리에 의해 부여된다. 질감을 느끼는 방식은 과거의 경험이나 나이에 따라 개인차가 발생한다. 예를 들어 숙련된 목수는 목재를 만지는 것만으로 목재의 상태나 품질을 순간적으로 간파하는 뛰어난 촉각 감성을 가지고 있으며, 의사는 환자를 촉진함으로써 미묘한 이상을 발견할 수 있다. 사람이 물건을 만졌을 때에 뇌 안에서 느끼는 질감은 개인차가 있기 때문에 몇 가지 요소로부터 감각을 얻고 있는지 해명하는 것은 어렵다. 그러나 생리학적으로 본 촉각 수용기의 종류를 고려해 크게 ‘압력’, ‘진동’, ‘온도’의 세 가지 요소로부터 복합적으로 판단하고 있다고 할 수 있다. 이는 해부학적으로도 지적되고 있는데, 선행 연구에서도 감각 시험을 통해 이들 인자를 확인하고 있으며, 세 가지 인자로 재질 인식의 시스템을 구축하는 데 성공했다. 이 글에서는 질감의 요소를 질감 인자라고 부르며, 각각 ‘경도 인자’, ‘표면 상태 인자’, ‘온도 인자’라고 부른다. 특정 감각에 주목한 것으로, 표면 상태에 주목한 촉각 감성의 연구나 열 촉각에 관한 연
탈모 치료의 한계를 넘어설 새로운 해법이 제시됐다. 무겁고 딱딱한 헬멧형 탈모 치료기는 과거의 방식이 될 전망이다. 공동 연구진은 모자처럼 착용 가능한 OLED 기반 웨어러블 광치료 기기를 개발해 탈모 진행의 핵심인 모낭 세포 노화를 약 92%까지 억제하는 효과를 입증했다. KAIST는 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 홍콩과학기술대 윤치 교수팀과 공동으로 직물처럼 유연한 모자 형태의 웨어러블 플랫폼에 특수 OLED 광원을 적용한 비침습 탈모 치료 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 그동안 탈모 개선을 위한 약물 치료는 효과가 있는 것으로 알려졌으나, 장기 사용에 따른 부작용 우려로 인해 상대적으로 안전한 광치료가 대안으로 주목받아 왔다. 그러나 기존 탈모 치료용 광기기는 딱딱하고 무거운 헬멧형 구조로 제작돼 사용 환경이 실내로 제한되고, LED나 레이저 기반의 점광원 방식을 사용해 두피 전체에 균일한 광조사를 구현하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 작은 점에서 빛을 내는 점광원 대신 넓은 면 전체에서 고르게 빛을 방출하는 면 발광 OLED를 탈모 치료에 적용했다. 특히 천처럼 유연한 소재 기반의 근적외선 OLED를 모자 안쪽에 통
국내 연구진이 지하수와 토양에 포함될 수 있는 1급 발암물질 ‘6가 크로뮴’의 분석 정확도를 높일 수 있는 기준 물질을 개발했다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 포항가속기연구소(PAL)와 협력해 환경 시료 내 6가 크로뮴 함량을 정확히 측정할 수 있는 ‘규조토 인증표준물질(CRM, Certified Reference Material)’을 개발했다고 밝혔다. 이번 성과는 환경 분석 기관의 측정 결과를 객관적으로 평가·교정할 수 있는 기준을 제공함으로써 유해 물질 분석의 정확도와 일관성을 높이는 데 목적이 있다. 6가 크로뮴은 강한 독성과 산화력을 지닌 물질로, 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소(IARC)가 지정한 1급 발암물질이다. 산업 시설뿐 아니라 지하수, 토양, 생활 공간의 모래 등에도 존재할 수 있어 국내에서는 관련 법령에 따라 지하수·토양 및 생활환경에 대한 검사가 의무화돼 있다. 그러나 기존에는 환경 검사 기관별 분석 결과에 차이가 발생하더라도 이를 객관적으로 검증·보정할 수 있는 표준 기준이 없어, 측정 신뢰도를 높이는 데 한계가 있었다. KRISS 무기측정그룹 조하나 책임연구원 연구팀은 포항가속기연구소 PLS-II 7D 빔라인 최선희 책임
미생물이 이산화탄소를 흡수해 친환경 연료를 생산하는 기술이 개발됐다. 온실가스를 자원으로 전환하는 새로운 방식으로, 탄소 중립 시대를 앞당길 대안 기술로 주목된다. UNIST는 신소재공학과 김진현 교수가 미국 University of California, Berkeley 연구진과 공동 연구를 통해, 두 종류의 미생물을 단계적으로 활용해 이산화탄소를 친환경 연료인 부탄올로 전환하는 연속 공정 시스템을 개발했다고 28일 밝혔다. 탄소 중립이 전 세계적인 과제로 떠오르면서, 온실가스인 이산화탄소를 유용한 자원으로 전환하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 미생물을 활용한 전환 기술은 미생물이 이산화탄소를 흡수·대사해 유용 물질을 생성하는 방식으로, 에너지 소모가 적고 귀금속 촉매가 필요 없다는 점에서 친환경적인 대안으로 평가된다. 연구팀이 개발한 시스템의 핵심은 ‘미생물 분업’이다. 이산화탄소를 직접 처리하는 데 강점을 가진 아세토젠균과, 복잡한 분자 합성에 특화된 대장균을 공장 생산 라인처럼 연속적으로 연결했다. 먼저 아세토젠균이 이산화탄소(CO₂)를 흡수해 단순한 구조의 아세트산(CH₃COOH)을 생성하면, 대장균이 이를 다시 받아 최종적으로 부탄올(C
TV와 스마트워치, 그리고 최근 주목받는 VR·AR 기기까지 화면을 구성하는 핵심 기술로 마이크로LED가 주목받고 있다. 마이크로LED는 머리카락 굵기보다 작은 LED 하나하나가 스스로 빛을 내는 차세대 디스플레이 기술이다. 디스플레이 완성의 필수 조건인 빨강·초록·파랑(RGB) 가운데 가장 구현이 어려웠던 적색 마이크로LED 기술을 한국 연구진이 고효율·초고해상도로 구현하며, 현실에 가까운 영상을 구현할 수 있는 신기술을 제시했다. KAIST는 전기및전자공학부 김상현 교수 연구팀이 인하대학교 금대명 교수 연구팀과 공동 연구를 수행하고, 화합물 반도체 제조업체 큐에스아이와 마이크로디스플레이·반도체 SoC 설계 기업 라온택과 협업을 통해 초고해상도이면서도 전력 소모를 크게 줄인 적색 마이크로LED 디스플레이 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 연구팀은 이번 성과를 통해 최신 스마트폰 디스플레이 해상도의 약 3~4배 수준에 해당하는 1700PPI급 초고해상도 마이크로LED 디스플레이를 실제로 구현하는 데 성공했다. 이 기술은 VR·AR 기기에서도 기존의 ‘고해상도’를 넘어, 픽셀의 입자감이 거의 느껴지지 않는 ‘현실에 가까운 영상’ 구현이 가능하다는 점에서 주목된
고성능 배터리인 하이니켈 배터리의 수명 저하를 유발하는 구조 붕괴 현상을 막을 수 있는 새로운 ‘원자 기둥’ 삽입 기술이 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구센터 박정진 선임연구원 연구팀이 배터리 수명을 장기간 유지할 수 있는 새로운 하이니켈 양극소재 기술을 개발했다고 밝혔다. 최근 배터리 연구는 더 많은 에너지를 저장하기 위해 니켈 함량을 높이는 방향으로 진행되고 있다. 그러나 니켈 함량이 90%를 넘어서는 하이니켈 양극재는 충·방전을 반복하는 과정에서 내부 구조가 팽창하거나 급격히 수축하며 무너지는 ‘구조 붕괴 현상’이 발생해 수명이 빠르게 감소하는 문제가 있다. 구조적 불안정성은 배터리 내부에 미세 균열을 발생시키고, 결국 배터리 수명을 급격히 단축시켜 고성능 전기차 보급의 걸림돌로 작용해 왔다. 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 배터리 초기 구동 과정에서 전기화학 반응을 정밀하게 제어해 원자 배열을 재구성하는 기술을 개발했다. 이를 통해 내부 층과 층 사이를 지탱하는 ‘원자 기둥’을 형성해 구조 붕괴를 막는 방식이다. 배터리를 처음 충전할 때 발생하는 전기화학 반응을 활용해 내부 원자들이 스스로 층 사이에 자리 잡도록 유도함으로
KAIST는 전산학부 김현우 교수 연구팀이 고려대학교 연구팀과 공동연구를 통해, 서로 다른 인공지능(AI) 모델 사이에서 학습된 지식을 효과적으로 이식할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 새 스마트폰을 바꿀 때마다 연락처와 사진을 처음부터 다시 옮겨야 한다면 큰 불편이 따른다. 현재의 인공지능 모델 역시 성능이 더 좋은 새로운 모델이 등장할 때마다 특정 분야의 지식을 다시 학습해야 하는 유사한 한계를 안고 있다. 연구진은 이러한 비효율을 해결할 수 있는 AI 모델 간 ‘지식 이식’ 기술을 제시했다. 최근 인공지능 분야에서는 사진과 텍스트를 함께 이해하는 시각–언어 모델(Vision-Language Model, VLM)이 빠르게 발전하고 있다. 사용자가 이미지를 보여주며 질문하면 설명을 제공하는 멀티모달 AI가 대표적이다. 이러한 모델은 대규모 이미지와 언어 데이터를 사전 학습해, 비교적 적은 데이터만으로도 새로운 분야에 빠르게 적응할 수 있다는 장점을 지닌다. 그러나 새로운 AI 모델이 등장할 때마다 이러한 적응 과정을 처음부터 다시 수행해야 한다는 점은 지속적으로 문제로 지적돼 왔다. 기존 적응 기법 역시 모델 구조가 조금만 달라져도 활용이
태양전지를 큰 면적으로 제작해도 효율과 안정성이 떨어지지 않는, 차세대 소재 기반의 태양전지 핵심 기술이 국내 연구진에 의해 개발했다. 광주과학기술원(GIST)은 27일 차세대에너지연구소 강홍규 부소장 연구팀이 강원대 연구진과 함께 '페로브스카이트' 태양전지 내부 층과 층 사이의 특성을 정밀하게 제어하는 계면공학 기술을 개발했다고 밝혔다. 페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양전지보다 가볍고 공정이 간단해 차세대 태양전지로 주목받지만, 면적이 커질수록 성능과 수명이 급격히 저하되는 한계로 인해 그동안 상용화에 어려움이 있었다. 태양전지 면적이 커질수록 내부 박막이 균일하게 형성되기 어렵고, 전자가 이동하는 과정에서 손실이 증가해 효율과 안정성이 함께 떨어지는 문제가 있기 때문이다. 연구팀은 이러한 문제의 핵심 원인으로 태양전지 내부에서 전자의 이동 통로 역할을 하는 전자수송층의 특성에 주목하고 전자수송층을 형성하는 초기 단계에서 고분자 물질(PEI)을 혼합하는 공정 방식을 도입해 문제를 해결했다. 고분자 물질은 전자 손실을 줄이고 전기적 환경을 개선해 전자가 보다 원활하게 이동할 수 있도록 도와, 태양전지 내부에서 전자 이동 장벽이 낮아지고 태양전지 전체
개요 현대 데이터센터 전원 아키텍처에서 쿼터브릭(quarter brick, QB) 솔루션은 중간 버스 전압을 고성능 프로세서를 구동하도록 조절된 출력으로 변환하는 중요한 역할을 한다. 성능과 신뢰성에 대한 엄격한 요건을 충족하기 위해 디지털 전원 시스템 매니저(power system manager, PSM)의 통합이 필수 요소가 되고 있다. 새롭게 적용된 듀얼 채널 ±60V PSM은 정밀한 전압, 전류, 온도 텔레메트리를 위한 통합 16비트 ADC, 프로그래머블 시퀀싱, 온칩 서보 트림, 레일 트래킹, 자율적인 결함 관리 기능을 포함한다. 이러한 기능들은 48V 데이터센터 랙 애플리케이션에 필수적인 강력한 모니터링, 효율적인 디지털 제어, PMBus® 호환성을 보장한다. 이 글은 차세대 전원 서브시스템에서 고정밀 모니터링, 신뢰성 있는 시퀀싱, 첨단 디지털 제어를 달성하기 위한 QB 솔루션 레퍼런스 디자인에 PSM을 통합했을 때의 이점과 설계상의 과제를 중점적으로 살펴본다. 머리말 통신 및 데이터 통신 전원 시스템은 표준 쿼터브릭(QB) 풋프린트의 고효율 48 V 중간 버스와 핫스왑 가능한 DC-DC 컨버터에 점점 더 의존하는 추세이다. 최근 업계 표준은 P
DGIST 뇌공학융합연구센터는 교육부 주관 2025년도 이공분야 학술연구지원사업 글로컬랩 선정을 기념하고 사업의 본격적인 시작을 알리는 ‘뉴로 레플리카(Neuro-Replica) 워크숍’을 지난 21일 개최했다. 이번 워크숍은 DGIST 연구행정동 국제회의장에서 진행됐으며, 글로컬랩 사업의 핵심인 ‘뉴로-레플리카’ 기술을 소개하고 대구·경북 지역 기업들과 함께 뇌산업 및 창업 생태계 조성 방안을 모색하기 위해 마련됐다. 글로컬랩 사업은 향후 9년간 총 153억 원이 투입되는 대형 프로젝트로, 실제 뇌 신경회로를 가상 환경에 복제하는 디지털 트윈 기술인 ‘뉴로-레플리카’ 개발을 목표로 한다. 이 가운데 국가 예산은 144억 원, 대구시 예산은 9억 원이다. 이를 통해 파킨슨병, 간질 등 신경질환의 정밀 진단과 맞춤형 치료 가능성을 가시화하는 계기가 됐다. 이날 행사의 기조강연은 시스템 생물학 분야의 세계적 권위자인 데니스 노블 영국 옥스퍼드 대학교 교수가 맡았다. 노블 교수는 ‘유전자와 신경계’를 주제로, 생명 현상의 기본 단위인 유전자가 복잡한 신경계 시스템과 상호작용하는 메커니즘을 시스템 생물학적 관점에서 심도 있게 설명해 참석자들의 주목을 받았다. 워크숍
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