딱정벌레 표피 모방 색반사 필름을 이용한 컬러 태양전지 제안 대부분의 빛을 반사시켜 잿빛으로 보이는 딱정벌레 표피의 미세구조를 모방, 시커먼 태양전지에 알록달록 색을 입힌 고효율 컬러 유연 페로브스카이트 태양전지가 소개됐다. 한국연구재단은 경희대학교 최석원 교수, 울산과학기술원(UNIST) 송명훈 교수 연구팀이 딱정벌레 표피를 모방한 고효율 색반사 필름을 제작하고 이를 부착한 건물 일체형 컬러 페로브스카이트 태양전지를 제작했다고 밝혔다. 건물 외벽, 지붕, 창호 등에 적용될 수 있는 건물 일체형 태양전지는 건물의 특색과 도시의 미관 등 심미적 요인도 중요하기에 다채로운 색상의 태양전지 개발 연구가 이뤄져 왔다. 기존 컬러 태양전지는 태양광 흡수층의 흡수율을 제어해 효율이 낮아지거나 또는 복잡한 광학설계 및 공정방식으로 인해 대형화 및 비용절감에 한계가 있었다. 이에 연구팀은 딱정벌레 표피의 미세 나선구조에 의해 나타나는 빛반사 현상을 모사한 색반사 필름을 개발했다. 단일층 액정 소재의 반사율은 이론적으로 최대 50%에 불과하지만 액정의 자가조립을 이용한 나선구조를 유도, 반사율 100%의 초반사 필름을 제작한 것이다. 딱정벌레 표면에서의 높은 반사율이 두 장
헬로티 서재창 기자 | 완전한 전기차 구현을 위한 변화가 지속되면서, 자동차 산업은 48V 시스템 기반의 마일드 하이브리드 전기차(MHEV) 아키텍처가 제공하는 잠재력을 적극적으로 수용하고 있다. 자동차 업계는 향후 5년 동안 도로 위의 마일드 하이브리드 전기차 수가 매년 30%씩 증가할 것으로 예상하며, 주요 자동차 제조사 중 다수는 이미 마일드 하이브리드 전기차를 판매하거나 가까운 미래에 출시를 앞두고 있다. 2025년 이후에는 마일드 하이브리드 전기차가 전체 차량의 약 10%를 차지할 것으로 전망된다. 그림 1과 같이 마일드 하이브리드 전기차는 전체 환경차의 일부 시장을 형성하고, 기존 12V 내연기관 자동차(ICE)와 배터리식 전기차(BEV) 사이의 간격을 채운다. 마일드 하이브리드 전기차와 같은 저전압 기술은 폭넓은 이점을 제공한다. 내연기관을 보완할 뿐 아니라 48V 버스를 추가해 전기 펌프와 같은 엔진 베이의 다양한 기능을 전장화할 수 있다. 48V는 저전압 시스템으로 분류되므로 배선 요구 사항이 줄어드는 이점이 있다. 이러한 이점과 더불어, 합리적인 비용으로 기존 ICE가 배출하는 오염물질을 줄여 관련 법률의 강화에 대응 가능한 점 또한 마일드
헬로티 서재창 기자 | 라인 전력으로 실행하는 많은 최신 스마트 사물인터넷(IoT) 디바이스는 예기치 않은 정전 시에 안전하게 전원을 차단하거나 마지막까지 통신해야 하는 경우 예비 전력이 필요하다. 예를 들어 전력계는 무선주파수(RF) 인터페이스를 통해 정전이 발생한 시각과 장소 및 지속시간에 대한 세부 정보를 공유한다. 최근에는 다음과 같은 장점을 고려해 협대역 IoT(NB-IoT)가 널리 보급되고 있다. - 기존의 2G, 3G 및 4G 대역 사용 - 미주, 유럽 및 아시아 국가에 있는 하나 이상의 통신사에서 지원 - 일반 패킷 무선 시스템(GPRS)과 비교하여 현저히 낮은 전력과 피크 전류 잘 설계된 예비 전력 체계는 적정량의 예비 전력을 제공하는 데 도움이 되며, 일반 작동과 예비 작동 간의 전환이 원활하고, 유지보수 없이 많은 정전 상황을 지원할 수 있다. 본 기고문에서는 TI의 TPS61094 벅/부스트 컨버터와 단일 슈퍼커패시터를 사용해 NB-IoT 및 RF 표준에 대한 예비 전력 체계를 구현하기 위한 간단한 방법을 제시한다. NB-IoT를 위한 예비 전력 표 1은 서로 다른 NB-IoT 작동 모드 중에 시간 경과에 따른 전류 소비를 나타낸다.
헬로티 서재창 기자 | 사물 인터넷(IoT)에서 통신은 필수며, 애플리케이션마다 통신에 대한 요구가 다를 수 있다. 인더스트리 4.0 공장에서 생산 라인 장비는 중앙 컨트롤러의 명령에 실시간으로 응답해야 하므로 네트워크 지연이 매우 짧아야 한다. 배터리로 구동되는 토양 상태 모니터링용 원격 센서는 대부분의 시간을 대기 모드에 있다가 짧은 데이터 패킷을 전송할 때만 구동하면 된다. 애플리케이션들은 셀룰러 네트워크, 무선 기술(와이파이, 블루투스 등), 유선 이더넷, 위성 등 다양한 방식의 커넥티비티를 사용할 수 있다. 어떠한 디바이스의 IoT 기술 스택에 있어 통신 프로토콜은 핵심적인 역할을 하며, 이는 선택한 전송 매체를 통해 IoT 디바이스 혹은 사물과 애플리케이션 사이에서 구조화된 데이터 교환을 가능하게 한다. 다양한 IoT 애플리케이션의 요구를 충족하기 위해 CoAP, XMPP, DDS 같은 다양한 프로토콜이 개발됐다. 이들 가운데, 계속 성장 중인 저전력 광대역(LPWA) 통신망용으로 가장 널리 채택되고 있는 것이 MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)와 이의 파생 버전인 MQTT-SN(Sensor Network)이
헬로티 서재창 기자 | 요약 이 글에서는 설계에 전원 공급장치의 적정 허용오차를 선택하는 방법을 보여준다. 특히 LTpowerCAD 저항 분배기 툴박스를 이용해 소자 허용오차를 사용하고 출력 전압에서 대응하는 오차를 추정하는 방법을 설명한다. 설계자는 이러한 정보를 이용해 애플리케이션에 수용 가능한 허용오차를 적절하게 결정할 수 있다. 들어가며 전원 공급장치는 거의 모든 회로에서 볼 수 있다. 무선 트랜시버에서부터 마이크로프로세서, FPGA 및 증폭기에 이르기까지 전원 공급장치는 아날로그 또는 디지털 회로 어디에나 항상 있는 핵심 부품이다. 다른 소자들과 마찬가지로 전원 공급장치는 다양한 형태와 유형으로 제공된다. 선형 레귤레이터 또는 스위칭 모드 레귤레이터와 같은 서로 다른 아키텍처는 저마다의 장단점을 갖고 있어 특정 애플리케이션에서 하나의 아키텍처는 다른 아키텍처에 비해 더 적합하다. 이러한 모든 아키텍처에서 한 가지 공통분모는 출력이 외부 부품, 특히 피드백 저항의 조합에 의해 결정된다는 것이다. 시뮬레이션 툴을 활용하면, 전원 공급장치를 필요한 규격에 맞춰 설계하고, 이를 만족하는 소자 값을 찾는다. 시뮬레이션 결과가 만족스럽게 보여도 실제 설정에는
헬로티 김진희 기자 | 한국전자기술연구원(KETI)이 금속 3D프린팅 제조 품질을 개선하는 소프트웨어(SW) 개발에 성공했다. KETI는 금속 3D프린팅 적층해석 기반의 서포트 생성 소프트웨어(SW)를 개발했다고 지난 20일 밝혔다. 이번에 KETI가 개발한 SW는 금속 3D모델 적층 과정에서 열에너지의 쏠림 현상을 방지함과 동시에 에너지가 효율적으로 배출되도록 서포트 구조물을 생성하는 기능을 수행할 수 있다. 금속 3D프린팅은 금속 분말을 평평하게 깔고 고온 레이저를 선택적으로 쏘아가며 녹이거나 응고시켜 원하는 제품을 만들어 내는데, 이 과정에서 발생한 열을 원활하게 배출하는 기술이 제품의 품질을 좌우한다. 개발을 주도한 KETI 지능융합SW연구센터 신화선 책임연구원에 따르면 SW 엔진을 통해 금속 3D프린팅 설계기술 및 제조 품질을 향상시킬 수 있고, 관련 기술의 해외 의존도를 낮출 수 있을 것으로 전망된다. 그동안 금속 3D프린팅 기술은 금속 부품의 제조 비용과 시간을 절감해 주기 때문에 제조 산업 전반에서 그 중요성이 커졌지만, 기존의 공정 노하우를 적용할 수 없고 숙련된 전문 인력이 드물다는 애로점을 가지고 있었다. 또한, 국내 기업은 3D프린팅 과
헬로티 김진희 기자 | 한국광기술원은 세계최고 수준(500W 이상)의 산업용 청색레이저(Blue, 450nm) 모듈 국산화에 성공했다고 밝혔다. 한국광기술원 레이저연구센터 한수욱 박사팀은 지난 해 4.5kW 광섬유연결레이저 국산화에 이어서, 최근 세계적으로 이슈가 되고 있는 산업용 고출력 청색레이저를 개발했다. 한 박사팀이 개발한 청색레이저는 세계최고 수준인 500W급 광섬유연결 450nm 광원모듈(크기: 높이 685mm, 19" Rack 15U사이즈, 레이저 냉각기 및 QBH용 냉각기 내부 포함)로, 세계 최초로 냉각장치 일체형 구조를 채택했다. 이번에 개발한 기술은 미국, 독일 등 레이저 강국에서만 보유한 산업용 고출력 레이저분야의 최신 기술로, 이차전지 및 전기차 생산분야의 E-Mobility에서 가장 각광을 받고 있는 레이저 기술이다. 그동안, 산업용 레이저는 적외선 및 녹색 파장의 레이저를 사용했으나, 낮은 에너지 흡수로 인해 알루미늄이나 구리, 황동 등 비철금속을 가공하는데 한계가 있었다. 이번에 개발한 청색 레이저는 높은 에너지 흡수 특성을 사용함으로써 경량화 금속에 대한 획기적인 가공 성능(기존 광섬유레이저 대비 9배 이상의 성능)을 확보하게
헬로티 김진희 기자 | DGIST 로봇공학전공 김회준 교수팀과 한국기계연구원 환경기계연구본부 김상복 박사팀이 공동연구를 통해 열가소성 플라스틱 폴리머(Poystyrene)을 활용한 초소형 미세먼지 센서를 개발했다. 새롭게 개발된 센서는 마이크로 히터를 통해 폴리머의 물성 조정을 통한 미세 먼지의 효율적인 포집을 가능할 뿐만 아니라, 고습도 환경에서도 안정적인 구동이 가능하다. 미세 입자 계측 분야는 대기오염, 반도체 공정, 에어로졸 연구 등 다양한 연구 분야에서 활용이 가능한 만큼 연구자들이 항상 많은 관심을 갖는 분야다. 하지만 기존에 사용되는 석영 공진 센서는 측정이 필요한 입자와 센서 간 완전한 접촉이 어려워 계측이 정확하지 않은 문제가 있어왔으며, 계측 장비가 습도의 영향으로 인한 센서 오류에 따른 신뢰성이 저하되는 등 다양한 문제점이 있어 왔다. 여기에, 관련 장비가 고가인 점 또한 다른 분야 응용에 있어 큰 제약이었다. DGIST 로봇공학전공 김회준 교수팀은 열가소성 플라스틱 소재인 폴리스티렌 물질을 활용해 입자와 센서 간의 접촉력을 향상시킨 새로운 센서를 개발했다. 폴리스티렌 물질은 가열 온도에 따라 표면 흡착력을 달리하여 입자 포집 및 센싱에
헬로티 김진희 기자 | 빛을 투과시켜 뇌 신경을 자극하면서 그에 대한 신경세포의 반응을 측정할 수 있는 전도성 고분자 기반 투명전극이 소개되었다. 기존의 불투명한 전극을 사용하게 되면 특정 위치로 정확한 세기를 가지는 빛 자극을 전달하는 것이 불가능하여 완전 투명한 전극이 필요하다. 한국연구재단은 연세대학교 유기준 교수 연구팀 등이 뇌 신경을 빛으로 자극하고 동시에 뇌에서 나오는 파형을 기록할 수 있는 생체 삽입형 투명전극을 저비용, 고효율로 제작할 수 있는 공정을 개발했다고 밝혔다. 기존에는 투명한 그래핀이나 ITO, 그물이나 다공성 구조의 금속(금)을 생체 삽입형 소자의 전극 소재로 활용하였지만, 고온 공정 및 추가적인 필름 위로의 전사 방식으로 인해 공정이 복잡했다. 이에 전극 소재로 구조적 다변성을 지녀 저온에서도 전기 전도성을 제어할 수 있고 스핀 코팅 공정이 가능해 제작이 쉬운 전도성 고분자(PEDOT:PSS)에 대한 관심이 이어졌다. 하지만 물에 취약해 패턴 공정에 한계가 있었다. 이에 연구팀은 기존 패턴 공정 중 포토 공정 이후에 박막을 형성하는 리프트-오프 공정 기법을 도입하여 전도성 고분자의 특성을 고려한 단층 패턴 공정을 크게 단순화했다.
헬로티 김진희 기자 | 새로운 방식의 심자외선(DUV·deep-ultraviolet) 발광다이오드(LED)가 포항공과대학교(포스텍) 연구진에 의해 개발돼 앞으로 살균 등 의료·위생 분야에 응용이 기대된다. 23일 포스텍에 따르면 이 대학 신소재공학과 김종환 교수와 통합과정 송수범·윤상호 씨 연구팀이 그래핀(graphene)층 사이에 육방정 질화붕소(hBN)층이 낀 적층 구조를 기반으로 심자외선을 내는 LED 소자를 제작했다. 이 연구 내용을 담은 논문은 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 이달 8일 발표됐다. 심자외선은 파장이 200∼280나노미터(nm)인 자외선으로, 투과 능력이 비교적 낮아 인체 피부 등에 해로운 영향이 적으면서도 표면의 바이러스나 세균 등 병원체를 사멸시킬 수 있어 살균 등 의료·위생 용도로 널리 쓰인다. 지금까지 심자외선을 내는 장치로는 주로 수은 램프나 질화알루미늄 갈륨 소재 기반 LED가 쓰였으나, 전자는 환경오염 문제가 있었고 후자는 소재 특성상 발광 효율 등에 한계가 뚜렷했다는 것이 연구진의 설명이다. 김종환 교수는 "차세대 신소재로 주목받는 그래핀과 육방정 질화붕소를 이용해서 최초로 심자외선 LED를 구현했다는 점에서 의미가
이오비스 기술 기고 | 스마트 팩토리 제조 산업의 가장 큰 화두는 공정의 수율 향상과 효과적인 생산 품질 개선입이다. 제품의 집적도가 높아지고 공정 혁신이 가속됨에 따라 면적이 큰 대상물의 미세 구조 형상에 대한 측정 기술이 큰 수요로 자리잡았다. 이번 기고에서는 광 간섭 기술 기반 3D 측정 솔루션인 넥센서 XI-2 센서를 소개한다. XI-2 센서는 정밀 측정장비의 검교정에 사용되는 기술인 간섭 측정법(Interferometry)이 적용된 제품으로 넓은 영역에 대해서 정밀한 측정이 가능한 솔루션이다. 데이터 양이 많음에도 불구하고 기존의 간섭 측정법보다 10배 이상 빠른 속도로 측정하고 신뢰성 있는 데이터를 제공함으로써 공정 효율 향상과 생산 품질을 개선에 효과적이다. 넓은 영역을 빠른 속도로 측정함으로 양산 라인에 적용하기에 적합하며 신뢰할 수 있는 수준 높은 측정 기술을 제공한다. 적용분야 XI-2 센서는 대상물의 단차, 두께 등의 3D 형상을 측정하는데 반도체의 구조 측정, 범프 측정, 디스플레이의 표면 구조 및 형상, 이물질로 인한 돌기 측정 등 수 미크론 정밀도의 애플리케이션 측정에 활용된다. 또한 박막 분리가 가능하도록 개발되어 다층 구조를 가진
KT가 20kbps 속도의 고속 양자암호통신을 독자 기술로 개발했다. 양자암호통신은 빛의 가장 작은 단위인 광자를 이용해 정보를 전달해 송신자와 수신자만이 해독할 수 있는 차세대 통신 기술이다. 이번에 KT가 개발한 고속 양자암호통신 기술은 동시에 4천개의 암호장비에 양자암호를 공급할 수 있는 20kbps를 구현한 것이 특징이다. KT는 고속 양자암호통신을 구현하기 위한 핵심 부품인 ‘고속 단일광자광원 생성 모듈’과 ‘고속 양자난수 연동 인터페이스’도 직접 개발했다. KT가 이번에 개발한 기술과 장비를 이용하면 국방·금융·공공 분야에 필요한 한국형 국가 보안 체계의 자체 구축, 양자암호 응용서비스 개발협업 강화 등이 가능해진다. 아울러 KT는 고속 양자암호통신 기술을 국내 중소기업들에 이전해 국내 산업 생태계 활성화에 앞장서고 고객들을 위한 다양한 응용서비스 개발에 활용한다는 계획이다. KT는 양자암호통신 서비스 안정화를 위한 자동 절체 및 원상 복구 기술 개발, 서비스 상용화를 위한 필수 사항인 서비스 품질 평가 기준 정립, 네트워크와 서비스의 안정적 운용 관리를 위한 양자암호 운용관리 기술 개발에 성공하며 양자암호통신 네트워크 서비스를 제공하기 위한 준비
KAIST(신소재공학과 박병국 교수 연구팀)가 차세대 비휘발성(Non-volatile) 메모리인 스핀궤도토크 자성메모리(SOT-MRAM)의 스위칭 분극을 임의로 제어하는 소재 기술을 개발했다. 스핀궤도토크 자성메모리는 면방향 전류에서 발생하는 스핀전류를 이용해 자화 방향을 제어하는 동작 방식으로, 기존의 스핀전달토크 자성메모리(STT-MRAM) 보다 동작 속도가 10배 이상 빠른 장점이 있다. 연구팀은 이 결과를 이용해 하나의 소자에서 다양한 논리연산이 가능함을 보임으로, 기억과 연산 기능을 동시에 수행하는 스마트 소자의 개발 가능성을 높였다. 특히 이 기술은 차세대 지능형 반도체로 개발되는 PIM(Processing In Memory)에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. PIM 기술은 메모리 공간에서 로직 기능을 수행해 프로세서에서 처리하는 데이터 양을 획기적으로 줄임으로써, 기존 컴퓨팅 기술인 폰노이만 구조의 한계를 극복하는 기술로 여겨지고 있다. KAIST 신소재공학과 강민구 박사과정과 최종국 박사과정이 공동 제1 저자로 참여하고 신소재공학과 육종민 교수, 물리학과 이경진, 김갑진 교수, 충남대학교 정종율 교수, 고려대학교 박종선 교수와 공동으로 수행한
헬로티 함수미 기자 | UDI(Unique Device Identification)는 유통 및 사용 중에 의료기기를 글로벌 통합 방식으로 일관되고 정확하게 추적하고 기기 수명 기간 동안 리콜 및 시정 조치를 용이하게 해주는 표준화된 의료기기 식별 시스템이다. UDI 시스템은 2014년 9월 24일에 미국에서 시작되었다. MDR(Medical Device Regulation)에 따라 UDI 시스템이 유럽에서도 구축되어 클래스 III 의료기기에 대해 2021년 5월 26일에 발효됐다. 향후 몇 년 내에 다른 국가와 의료기기 등급에 대해서도 발효될 예정이므로 생산업체는 UDI 표준을 충족하기 위해 기한을 맞추고 라벨 부착 시스템을 구현해야 한다. Videojet은 적합한 마킹 및 인쇄 기술을 통해 의료기기 생산업체에서 포장 또는 기기 자체에 우수한 품질의 고해상도 UDI 코드를 인쇄하도록 지원한다. 의료기기 분류 의료기기는 질병의 진단 및 치료뿐 아니라 장애인의 삶의 질 향상에 중요한 역할을 한다. 의료기기는 질병의 진단, 예방, 모니터링, 예측, 예후, 치료, 완화 등과 같은 의학적 목적을 위해 제작됐다. 인체 내외부의 약리학, 면역학 또는 대사적 수단으로 의도
헬로티 이동재 기자 | 염료가 용량·수명 줄이고 화재 발생위험 높이는 부반응 억제 .. Nano Letters 게재 청바지 염료로 더 오래가고 안전한 대용량 배터리를 만드는 기술이 개발됐다. UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수팀이 프러시안 블루 염료를 배터리 분리막에 코팅해 배터리 수명과 안전성을 확보하는 기술을 개발했다. 프러시안 블루 염료는 청바지를 만들 때 쓰는 염료다. 개발된 기술은 분리막에 코팅된 염료가 양극에서 녹아 나온 전이금속 이온을 포집해 이 이온이 음극 쪽으로 흘러들어 가는 것을 막는 기술이다. 전이금속 이온이 분리막을 그대로 통과하게 되면 배터리 전해액이 고갈되고, 음극 표면에 원치 않는 물질이 끼는 것과 같은 부반응이 일어나 배터리 용량이 줄고 화재 위험이 커진다. 대용량 배터리 소재인 하이니켈 양극소재는 니켈을 비롯한 전이금속이 양극 밖으로 녹아나오는 용출 현상이 잘 일어난다. 용출된 이온이 음극으로 넘어가게 되면 다양한 배터리 부반응의 기폭제가 된다. 금속 이온이 음극에 달라붙어 전기 저항이 큰 얇은 막을 만들고, 전해액을 고갈시키는 부반응이 대표적이다. 전해액이 고갈되면 배터리 용량이 줄어드는 문제가 있다. 또 음극 표면에 생긴
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