원자간력 현미경·엑스레이 회절·흡수 스펙트럼 활용한 리튬이온 이동 영상화 기술 개발 KAIST 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 고용량 리튬이온배터리를 충‧방전할 때 리튬이온이 움직이는 모습과 전자들이 움직이는 전도 경로 및 격자들의 움직임을 원자간력 현미경과 엑스레이 회절 및 흡수 패턴을 분석해 영상화하는 데 성공했다고 28일 밝혔다. 연구팀은 원자간력 현미경의 모드 중에서 전기화학적 변형 현미경(이하 ESM)과 전도성 원자간력 현미경(C-AFM)을 활용해, 친환경차 배터리에 적용되는 고용량 양극재인 NCM622 시료의 충방전상태에 따른 리튬이온의 나노스케일 분포도를 영상화했다. 또 이를 근단엑스선형광분광계(NEXAFS), 엑스선회절패턴(XRD pattern)과 비교 분석해 리튬이온이 양극재에 확산해 들어갈 때 산소팔면체에 들어가면서 니켈과 산소의 결합이 이온 결합에서 공유 결합으로 바뀌면서 전기전도도가 낮아지는 현상을 검증하고, 상관관계가 있음을 밝혀냈다. 리튬이온전지는 스마트폰과 전기차 그리고 드론을 비롯한 각종 이동 수단에 필수적인 에너지 저장 매체로 사용되는 만큼, 리튬이온전지의 에너지 용량, 충전 속도 등의 전기화학적 특성을 향상하려는 연구들이 많
어플라이드 머티어리얼즈가 고객들이 EUV(극자외선)로 2D 공정미세화를 지속할 수 있게 하는 혁신 기술과 차세대 3D GAA(Gate All Around) 트랜지스터 제조를 위한 기술 포트폴리오를 발표했다. 반도체 제조사들은 트랜지스터 집적도를 높이기 위해 두 가지 상호보완적 방법에 집중하고 있다. 그 중 하나는 전통적인 무어의 법칙에 기반한 2D 공정미세화로, EUV 리소그래피와 재료공학을 사용해 선폭을 축소하는 것이다. 다른 하나는 설계 기술 공동최적화(DTCO)와 3D 기술로 로직 셀 레이아웃을 효율적으로 최적화해 리소그래피 선폭 변화에 구애받지 않고 집적도를 높이는 것이다. 후면 배전망과 GAA 트랜지스터를 포함하는 후자 방법은 전통적 2D 공정미세화의 한계로 향후 몇 년 간 로직 집적도 향상에 있어 그 역할이 더욱 커질 것으로 전망된다. 이 기술들을 병행해 사용하면 반도체 제조사는 PPACt(전력∙성능∙크기∙비용∙시장출시기간)가 향상된 차세대 로직 칩을 더욱 쉽게 개발할 수 있다. 프라부 라자 어플라이드 머티어리얼즈 반도체 제품 그룹 부사장은 “어플라이드는 고객을 위해 PPACt를 실현하는 기업이 되는 것이 전략”이라며, “어플라이드는 이상적인 GA
스마트 팩토리는 무선통신 기술이 작동하기에 열악한 환경이다. 이 글에서는 Wi-Fi가 산업용 분야의 변화하는 요구를 충족하기 위해서 어떻게 진화하고 있는지 알아보고자 한다. Wi-Fi가 공장에 처음 도입됐을 때는 디바이스들을 서로 연결해주는 단순한 기능을 담당했다. 하지만 지금은 상황이 완전히 달라졌다. 십년 전 스마트 팩토리를 한산한 시장에 비유한다면 오늘날 스마트 팩토리는 손님들로 북적북적한 시장인 셈이다. 장소는 그대로인데 상황은 급격히 바뀌었다. 시장이 붐비듯 전파는 혼잡해졌으며 신호를 전송해야 하는 거리는 훨씬 더 길어졌다. 이처럼 변화하는 요구사항을 충족하기 위해, 무선 기술은 끊임없이 진화하고 있으며 Wi-Fi도 예외가 아니다. 이 글에서는 공장 디지털화가 어떻게 가속화되고 있으며 새로운 활용 사례들을 지원하기 위해서 Wi-Fi에 어떻게 부담이 가중되고 있는지 설명하고자 한다. 그리고 공장 디지털화와 새로운 활용 사례들이 전 세계 IP 트래픽의 45%와 무선 트래픽의 60~80%를 차지하는 무선 기술인 Wi-Fi에 어떠한 요구사항들을 가중하고 있는지에 대해서도 알아볼 것이다. Wi-Fi는 20년 전만 해도 최대 속도가 54Mbps에 불과했지만,
구글 클라우드가 ‘데이터 클라우드 서밋' 미디어 브리핑에서 데이터 분석, 비즈니스 인텔리전스, 인공지능, 데이터베이스 포트폴리오 전반의 데이터 클라우드 기술 혁신과 신규 파트너 프로그램을 발표했다. 이번에 발표한 주요 기술 혁신은 ▲빅레이크 ▲스패너 체인지 스트림 ▲버텍스 AI 워크벤치 ▲루커용 커넥티드 시트 등으로, 기업이 데이터와 데이터 워크로드의 한계를 극복하고 데이터의 도달 범위를 확장해 데이터의 가치를 빠르게 실현할 수 있도록 지원한다. 구글 클라우드는 데이터 레이크와 데이터 웨어하우스를 통합한 데이터 레이크 스토리지 엔진 빅레이크를 프리뷰 버전으로 발표했다. 데이터의 제한을 없애는 빅레이크를 활용하면 기존의 스토리지 형식이나 시스템에 관계없이 데이터를 분석할 수 있다. 기업은 소스에서 데이터를 복제하거나 이동할 필요가 없어 비용 절감 및 효율성 향상의 이점을 누릴 수 있다. 스패너 체인지 스트림은 구글 클라우드 데이터베이스인 스패너에 새롭게 추가된 기능으로, 고객은 데이터베이스에서 삽입, 업데이트, 삭제 등의 변경 사항을 실시간으로 추적할 수 있다. 구글 클라우드는 보다 빠른 AI 모델 개발과 손쉬운 유지보수를 지원하는 버텍스 AI 워크벤치를 정식
IoT, 센서, AI(Artificial Intelligence) 기술로 빌딩은 점점 더 스마트해지고 있다(그림 1). 이러한 기술들이 모여 새로운 가능성을 열면서 사용자들은 더 간편한 삶을 누릴 수 있다. 빌딩의 접근성, 유연성, 사용자 친화성에 대한 수요가 높아짐에 따라 케이블이나 무선을 사용한 센서/엑추에이터 네트워크(Sensor/Actuator Networks)가 더 중요해지고 있으며, 이는 빌딩의 에너지 효율과 IT 보안을 위해서도 중요하다. KNX 칩셋 기술 KNX는 수년간 빌딩의 통신 및 자동화를 위한 국제표준으로 자리잡았다. 이 표준의 기원은 1990년 초 EIB(European Installation Bus)라는 명칭의 표준에서 찾을 수 있다. 여기에 BATIBUS(프랑스)와 EHSA(네덜란드)와 같은 다른 표준들이 더해져 2006년 KNX 협회가 탄생했다. KNX는 분산형 버스 시스템으로서, 각기 다른 수많은 공급사 및 제조사의 모든 KNX 인증 제품은 상호적으로 네트워크에 연결하고 구성할 수 있다(그림 2). 엔지니어링 툴 소프트웨어(ETS)를 사용하면 모든 KNX 네트워크에서 설계, 구성, 진단을 할 수 있다. 물리적 수준에서 가장 많이
최고 변환 효율·상용화 기준 뛰어넘는 전류밀도 기록...Energy Environ. Sci. 게재 석유 대신 이산화탄소로 에틸렌을 만드는 기술이 개발됐다. 에틸렌은 석유화학 산업의 쌀로 불리는 유기화합물로서, 플라스틱, 각종 건축자재, 비닐, 합성고무 등의 원료로 쓰인다. UNIST는 에너지화학공학과 권영국 교수팀이 이산화탄소를 원료로 활용해 에틸렌을 생산하는 구리알루미늄 합금 촉매를 개발했다고 20일 밝혔다. 촉매를 전극에 바른 뒤 전기를 흘려주면 촉매 표면에서 이산화탄소가 전기화학 반응을 통해 에틸렌으로 바뀌어 나온다. 연구팀이 개발한 촉매는 이제껏 논문으로 보고된 촉매 중 최고 수준인 82.4%의 전류효율을 기록했으며, 기술의 상업화 경제성을 판단하는 전류 밀도 또한 제시된 평가 기준의 2배를 넘어섰다. 촉매를 합성하는 방법도 간단하다. 구리와 알루미늄 원료를 동시에 침전시킨 후 열을 가해주기만 하면 돼 대량 생산이 쉽다. 권영국 교수는 이번 연구 결과에 대해 “온실가스를 제거하는 동시에 에틸렌을 친환경적으로 생산할 수 있는 일거양득의 기술”이라며 “기술 경제성평가 기준을 충족한 데다가, 촉매 합성 방법이 간단해 친환경 에틸렌 생산 기술의 상용화를 앞당
KAIST, 배터리용 음극과 축전기용 양극 결합해 저장 용량·충전 속도 높여 '제2의 반도체'로 불리는 리튬이온전지의 근본적 한계를 극복한 차세대 에너지 저장 장치가 개발됐다. KAIST 신소재공학과 강정구 교수 연구팀은 우수한 성능의 급속 충전이 가능한 고에너지·고출력 하이브리드 리튬이온전지를 개발했다고 21일 밝혔다. 연구팀은 고분자 수지 배향의 변화를 통해 넓은 표면적의 다공성 탄소 중공 구조체를 합성했고, 이를 기반으로 하는 음극 및 양극 소재를 개발해 고성능 하이브리드 리튬이온전지를 구현했다. 리튬이온전지는 대표적인 에너지 저장 장치로 전자기기부터 전기차까지 전반적인 전자 산업에 필수적인 요소이기 때문에 '제2의 반도체'라고도 불린다. 그러나 느린 전기화학적 반응 속도, 전극 재료의 한정 등의 특성에 의한 낮은 출력 밀도, 긴 충전 시간, 음극 및 양극 비대칭성에 따른 큰 부피 등의 근본적인 한계로 인해 고성능 전극 재료 및 차세대 에너지 저장 소자의 개발이 필요하다는 지적이 있어 왔다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근 활발하게 연구 중인 하이브리드 전지는 배터리용 음극과 축전기용 양극을 결합해 높은 저장 용량과 빠른 충·방전 속도의 장점을 모두
포스텍 용기중 교수팀, 가시광선과 적외선 영역에서 모두 작동하는 광촉매 개발 식물이 햇빛을 받아 광합성을 하듯, 햇빛을 받으면 에너지를 만들어내는 촉매를 광촉매라 한다. 그중에서도 우리 주변에서 풍부하게 있는 물을 분해해 수소를 만들어내는 광촉매는 수소경제를 실현하기 위한 핵심 기술로 손꼽힌다. 최근 국내 연구진이 햇빛을 받으면 수소에너지를 ‘펑펑’ 만들어내는 광촉매를 개발해 이목을 끈다. 가시광선과 자외선 영역의 빛을 모두 흡수할 수 있는 이 광촉매의 수소생산 효율은 기존의 광촉매보다 12배나 높다. 포항공과대학(포스텍)은 화학공학과 용기중 교수·통합과정 문현식 씨 연구팀이 백금(Pt)/질화탄소(g-C3N4)/이산화티타늄(TiO2)/이리듐산화물(IrOx)(이하 PCTI) 광촉매를 합성하는 데 성공, 국제 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’에 최근 발표했다고 밝혔다. 청정에너지를 만들 수 있는 광촉매는 잠재력이 큰 기술이지만, 아직 에너지를 효율적으로 만들어내는 데에는 여러 어려움이 따랐다. 빛의 흡수가 비효율적일뿐더러, 표면의 반응속도가 느리다는 한계가 있었기 때문이다. 광촉매를 구성하는 반도체 물질에서 전자와 정공이 재결합
표준연-성균관대, 피부에 부착해 심전도·체온 실시간 측정하는 전자패치 개발 부작용 없이 24시간 착용할 수 있어 의료용 웨어러블 기기에 활용 가능 한국표준과학연구원(KRISS)과 성균관대학교가 피부에 부착해 생체신호를 측정할 수 있는 의료용 실리콘 전자패치 기술을 개발했다. 이번 기술의 핵심성과는 화학 접착제 없이도 피부 접착력이 우수한 실리콘 전자패치와 탄소나노섬유 기반의 신축성 전극이다. 심전도, 체온 등 생체신호를 24시간 상시 모니터링할 수 있어 의료용 웨어러블 기기 등에 활용할 수 있다. 의료용 웨어러블 기기는 인구 고령화와 심혈관질환의 증가, 비대면 원격의료 확대로 수요가 증가하는 추세다. 특히 심근경색, 협심증, 부정맥 등의 심혈관질환은 전조증상을 환자가 인지하지 못해 치료의 골든타임을 놓치는 경우가 많아, 웨어러블 기기 등을 이용해 생체신호를 상시 모니터링하는 것이 중요하다. 기존의 전자패치는 신체를 움직이거나 피부에 땀과 유분이 발생하면 접착력이 급격히 떨어져 상시 착용이 어렵다. 이를 보완하기 위해 화학접착제를 사용하는 경우 피부 가려움증, 알러지 등의 부작용이 발생할 수 있다. 생체 전기신호를 전달하기 위해 전도성 소재를 사용하나, 화학적
발광층 내부에 전극 삽입으로 평면형 투명전극 제거 및 고휘도 발광 구현 다양한 변형에도 밝기 및 내구성 강해, 추후 다양한 웨어러블 섬유 및 기기 개발에 도움이 될 것으로 기대돼 DGIST는 에너지융합연구부 정순문 박사 연구팀이 새로운 개념의 전계 및 기계발광을 동시에 발생시키는 소자 구조를 개발하였다고 밝혔다. 이를 통해 기존 방식의 한계점을 극복한 고휘도, 저비용, 신축성 발광소자 제작이 가능해져 외부의 환경변화에 강한 전광판과 현수막 등 다양한 분야로의 활용이 가능할 것으로 보인다. 고체에 강한 전계를 가했을 때 발광하는 현상을 전계발광이라고 한다. 이를 발생시키기 위해 기존에는 발광층을 샌드위치 형식으로 평행하게 둘러싸는 두 개의 평면전극을 활용한 수직전계 (vertical E-field) 방식을 활용하였는데, 그 재료로 대부분 금속 및 인듐 주석 산화물을 널리 사용하였다. 하지만 이러한 전극들은 신축성이 많이 떨어지기 때문에 늘어나면서도 빛을 안정적으로 방출하는 발광소자를 제작하는데 큰 걸림돌이 되어 왔다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 정순문 박사팀은 발광층 내부에 얇은 막대 형태의 은 나노와이어 전극을 발광층과 평행하게 삽입시켜 면내전계(in-p
첨단 실시간 분석법으로 소재 결함 형성 원인 밝혀내,..세계적 학술지 ‘네이쳐 케미스트리’에 게재 서울대학교 공과대학은 강기석·박정원 교수 연구팀이 리튬이차전지 차세대 양극 소재로 전 세계적인 주목을 받는 하이 니켈(high-Ni) 양극 소재의 합성 비밀을 밝혀내고, 저품질 합성 원인을 규명했다고 22일 밝혔다. 전기자동차 보급과 시장이 확대되면서 전기자동차용 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데, 전기자동차의 주행거리를 늘리면서 가격을 낮추려면 저가이면서 고용량인 전지 소재 개발이 중요한 화두로 떠올랐다. 하이 니켈(high Ni) 양극 소재는 니켈-코발트-망간을 함유한 층상계 소재 중 가격이 비싼 코발트 사용을 최소화하면서, 용량을 극대화할 수 있는 차세대 양극 소재로 주목받고 있다. 하이 니켈 양극 소재는 에너지 밀도도 높고 가격 경쟁력도 우수하지만, 소재의 안정성이 높지 않아 합성이 까다롭고, 수명 특성이 저조한 문제가 있다. 특히 합성 결과 나타나는 입자의 모양이나 구조 결함 등이 성능에 중요한 영향을 미치지만, 이런 현상들이 합성 과정에서 왜 발생하는지, 또한 어떻게 극복할 수 있는 등은 베일에 가려졌다. 현재까지 이런 차세대 양극
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
한국생산기술연구원(이하 생기원)이 차세대 디스플레이 제조방식인 ‘잉크젯 인쇄공정’의 상태 분류를 자동화 할 수 있는 인공지능(AI) 기술을 개발했다. 잉크젯 공정이란 종이에 잉크를 뿌려 인쇄하듯, 전자 재료를 기판 위에 분사해 인쇄하는 제조혁신 기술이다. 고가의 재료를 필요한 부분에만 선택적으로 인쇄 가능해 경제적이고 오염도 방지할 수 있어, 다양한 전자 소자부터 인공장기에 이르기까지 여러 분야에 걸쳐 널리 연구되고 있다. 현재 산업계에서 가장 활발히 적용되고 있는 분야는 세계 최고의 기술력을 인정받고 있는 유기발광다이오드(OLED) 및 퀀텀닷(QD-OLED) 디스플레이 제조업계다. 증착을 이용한 기존의 디스플레이 제조공정은 화소 형성 과정에서 값비싼 재료가 많이 소모되고 대면적화가 어렵다는 한계가 있었다. 반면 잉크젯 장비를 도입하면 비용절감과 공정 효율화에 유리하여, 공격적인 투자에 나선 중국과의 기술격차를 벌리기 위한 선제적 대안으로 디스플레이 업계의 주목을 받고 있다. 그런데, 잉크젯 공정은 잉크젯 방울이 어떤 상태인지 판단하고 분류하는 과정이 어려워 현재 장비 운전자의 숙련도와 감에 크게 의존하고 있다. 학계·산업계에서는 다양한 잉크젯 모니터링 기술
한국기계연구원(이하 기계연)이 심장, 폐, 방광 등 중재시술에 사용하는 로봇 카테터 시스템을 개발했다. 국내 부정맥 환자의 효과적인 치료 및 관련기업의 기술 경쟁력 강화에 청신호가 될 것으로 기대된다. 기계연 대구융합기술연구센터 의료로봇연구실 김기영 선임연구원 연구진은 심장, 폐, 방광과 같은 인체 장기에 삽입 가능한 유연 굴곡 형태의 로봇 카테터를 개발했다. 장기에 삽입 가능한 로봇 카테터 시스템은 국내 최초다. 이번에 개발된 로봇 카테터는 굴곡 가이딩 카테터(Guiding Catheter)다. 가이딩 카테터는 시술 등 치료를 위한 카테터가 장기 조직 손상 없이 깊이 삽입되기 위해 해당 위치까지 안내하는 역할을 하는 카테터를 말한다. 기존 굴곡이 가능한 카테터는 한 방향으로만 휘어졌지만, 기계연 연구진이 개발한 로봇 카테터는 두 방향으로 휘어짐이 가능해 원하는 위치로의 이동이 쉽고 조작이 간편하다. 또한 2개의 가이딩 카테터로 구성돼 있어, 바깥쪽 카테터는 고정하는 역할로 흔들림을 잡아주고, 안쪽의 카테터는 유연한 이동이 가능하게 했다. 연구진은 로봇 카테터의 구조강성을 변화시켜 주는 ‘가변강성제어’ 기술로 장력 조절을 구현했다. 구동와이어의 한 가닥마다
DGIST 연구원 창업기업 엠에프알(MFR), 국토교통부 도로터널 내화지침에 최적화된 건설 로봇 실용화 막바지 DGIST는 국내 최초 건설 로봇 전문 기업인 엠에프알(MFR)이 도로터널 내화보드(패널) 설치 로봇의 실용화를 앞두고 있다고 밝혔다. 중대재해처벌법 시행 등으로 건설 안전이 중요해진 만큼 건설 업계와의 다양한 업무협약(MOU) 및 투자가 이어질 전망이다. 내화보드 공법에 따르면 크기 약 2500mm×1200mm×30mm에 100kg에 육박하는 내화보드가 바둑판처럼 지상 약 6~7m의 도로터널 천장부에 단단히 고정된다. 현재 이 공법은 다수의 건설 작업자들이 고소 작업차에 탑승한 채로 운반, 정렬, 고정 작업 순으로 진행되며, 특히 고정 작업은 도로터널 천장면에 드릴링과 앵커링 작업이 요구되므로 고도의 작업부하 및 안전사고 부담이 높은 건설 작업군에 속한다. 도로터널 내화공법은 지난 2020년 터널 내 대형화재로 인명피해와 터널 손상이 발생한 '순천-완주 간 고속도로 추돌 사고'를 계기로 중요해졌다. 또한 중대재해처벌법과 ESG 경영이 강조되고 있어 안전하고, 공법에 충실한 건설 작업 요구가 어느 때보다 커지고 있는 상황이다. MFR은 내화보드 설치
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