스마트 웨어러블 소자 및 최소침습형 임플란터블 전자소자 분야 적용 기대 전자 섬유는 최근 각광받고 있는 사용자 친화 웨어러블 소자, 헬스케어 소자, 최소 침습형 임플란터블 전자소자에 핵심 요소로 여겨져 활발하게 연구가 진행되고 있다. 하지만 고체 금속 전도체 필러(Conductive filler)를 사용한 전자 섬유를 늘려서 사용하려 할 경우, 전기전도성이 급격하게 감소해 전기적 성질이 망가진다는 단점이 있다. KAIST는 신소재공학과 스티브 박, 전기및전자공학부 정재웅, 바이오및뇌공학과 박성준 교수 공동 연구팀이 높은 전도도와 내구성을 가지는 액체금속 복합체를 이용해 신축성이 우수한 전자 섬유를 개발했다고 25일 밝혔다. 전자 섬유의 늘어나지 않는 단점을 해결하기 위해 연구팀은 고체처럼 형상이 고정된 것이 아닌 기계적 변형에 맞춰 형태가 변형될 수 있는 액체금속 입자 기반의 전도체 필러를 제시했다. 액체금속 마이크로 입자는 인장이 가해질 경우에 그 형태가 타원형으로 늘어나면서 전기 저항 변화를 최소화할 수 있다. 하지만 그 크기가 수 마이크로미터이기 때문에, 기존에 이용된 딥-코팅(dip-coating)과 같은 단순한 방법으로 실에 코팅하는 것이 불가능하다
[첨단 헬로티] h파라미터와 등가 회로 h파라미터란 트랜지스터가 할 수 있는 일을 이것과 똑같은 성질의 전기 회로로 고친 것을 트랜지스터의 등가 회로라고 한다. 만약 이미터 다자를 공통으로 해 트랜지스터를 4단자로 고쳐 놓은 회로를 생각할 때, 입력 전압 vi 입력 전류 ii, 출력 전압 vo, 출력 전류 io의 관계를 알 수 있다면 등가 회로를 사용해 이 회로의 성질을 알아낼 수 있게 된다[그림 1]. ▲ 그림 1. 4단자로 취급한다 등가 회로를 사용하려면 위에서 나타낸 vi, ii, vo, io의 관계를 h파라미터라는 것이 필요하다. h파라미터는 [그림 1]과 [그림 2], [그림 3]의 설명에 의해 정의한 식 (1)~(4)와 같은 정수다. 이 값은 측정 조건에 따라서 변화하지만 대체로 다음과 같다. ▲ 그림 2. h파라미터의 의미 ▲ 그림 3. h파라미터의 의미 hfe : 50~500 hie : 수 kΩ hre : 1 × 10-4 hoe : 10 × 10-6 ~ 30 × 10-5 [S](지멘스) h파라미터를 사용해 [그림 1]의 기본적인 증폭 회로를 등가 회로로 고쳐 놓으면 [그림 4]와 같이 된다. ▲ 그림
[첨단 헬로티] 출력 전압을 빼내기 위해서는 트랜지스터의 베이스에 신호 전압 vi를 가해주면 베이스 전류 ib가 흘러 큰 신호로 증폭된 컬렉터 전류 ic (= hfeib)를 얻을 수 있다. 여기서 이 증폭된 신호를 밖으로 빼내려면 부하 저항 RL을 컬렉터에 직렬로 넣어, 이 저항에 생기는 전압 vo을 취하면 된다. 즉 전류를 전압으로 바꿔내는 것이다. [그림 1]의 회로는 기본 증폭 회로라로 말할 수 있는데, 동작 원리에서 알 수 있듯이 트랜지스터 각 부의 파형은 직류분의 합으로 되어 있다. [그림 2]는 그 모양을 나타낸 것이다. 여기서 주의할 점은 컬렉터 전류 IC와 컬렉터 전압(출력 전압) vo의 파형은 위상이 반전된다는 점이다. 이런 것에 대해 생각해 보자. ▲ 그림 1. 신호 전압 vi와 출력 전압 vo 베이스 전류(입력 전압) ▲ 그림 2. 각부의 전압·전류 파형 IC와 vo는 왜 반전 되는가 우선, [그림 1]의 회로에서 직류분만을 주목한다면, 베이스측의 바이어스 전압 VB에 의해 컬렉터 측에 흐르는 전류 IC는 항상 일정한 크기의 전류가 흐르게 된다. 이 때 컬렉터 전압 vo는 직류 전류 IC에 의한 전압 강하 RL IC 에 따라
[첨단 헬로티] 증폭기란 어떤 일을 하는가? 모스(Morse) 전신기가 발명된 것은 1837년이다. 이 발명은 그 당시만 하더라도 획기적인 것으로 인기가 높았는데, 원리는 단순히 전류를 단속해 신호를 보내는 것에 지나지 않는 것이었다. 그러나 시대가 진보함에 따라 온도, 속도, 빛의 세기 등 온갖 물리적인 성질을 전기 신호로 변환 할 수 있게 되면서 전기의 이용도는 매우 넓어졌다. 그런데 이 신호를 담당하는데 절대적으로 필요한 것이 증폭기다. 신호로서 중요한 것은 우리가 이것을 감지해야 된다는 것이다. 이것을 위하여 신호에 일을 시킬 필요가 있다. 예를 들면 신호에 의해 스피커를 울리게 하던가, 기록계를 동작시키던가, 그와 같이 함으로써 우리는 확실히 신호가 무엇이지를 이해하게 될 것이다. 작은 에너지의 진폭을 큰 에너지의 진폭으로 고칠 필요성이 있는 것은 이 때문인 것이다. 그 역할을 담당하는 것이 증폭이다. 실제 증폭기는 [그림 1]처럼 작은 입력신호를 큰 출력신호로 변환시켜 출력을 내는 것이다. ▲ 그림 1. 증폭 회로의 동작 증폭기는 예를 들면 현미경이나 망원경과 견줄 수 있는 것으로서 작은 신호를 확대하는 전기적 현미경이라 말할 수 있다. 증폭의 원
[첨단 헬로티] FET의 구조와 동작 FET는 전계 효과 트랜지스터라고 부르며, 전계에 의해 전류를 제어한다. [그림 1]은 n채널 (FET)의 구조다. 드레인(Drain: D), 소스(Source: S), 게이트(Gate: G)의 3개 전극을 가지고 있으며, 드레인-소스간에 전압을 가하면 전류가 흐른다. 여기서 게이트-소스간에 역방향 전압을 가하면, 공핍층이 퍼져 전류의 통로(채널이라고 부른다)가 좁아지기 때문에 전류가 제한된다[그림 2(a), (b), (c)]. ▲ 그림 1. 전계 효과 트랜지스터(FET)의 구조 이 경우 전류를 드레인 전류라고 하는데, 게이트 전압의 변화해 비례해 공핍층의 두께가 변화하고 드레인 전류를 변화시키게 된다. • FET의 종류 통로가 n형 반도체인 경우는 n채널, p형 반도체인 경우에는 p채널이라고 하지만, [그림 1]은 게이트에 pn접합을 사용하고 있으므로 접합형 FET라고 부른다. 이것과는 다르게 채널과 게이트 사이를 대단히 얇은 산화 절연막(SiQ2)으로 절연하고, 여기에 금속을 증착해 게이트를 형성한 것을 MOS-FET라고 한다. MOS란 Metal Oxide Semiconductor의 약자이고 금속 산화물 반
“4차 산업혁명의 길을 제시하다” ‘첨단 전자제조기술의 향연’ 2018 한국전자제조산업전(Electronics Manufacturing Korea 2018, 이하 EMK 2018)이 2018년 4월 11일(수)부터 13일(금)까지 서울 삼성동 코엑스에서 열린다. EMK 2018은 세계 최대의 전시 주최사인 Reed Exhibitions와 국내 전문 주최사인 K.Fairs㈜의 합작법인인 리드케이훼어스 유한회사(Reed K. Fairs Ltd.)의 주최로 진행이 된다. EMK 2018은 총 네 가지의 세부 전시회를 선보인다. 2000년부터 개최되어 2018년에 19회째를 맞이하는 SMT/PCB & NEPCON KOREA를 비롯해, 국제 인쇄전자 및 전자재료 산업전(Printed Electronics & Electronic Materials Show), 국제 기능성 필름 산업전(Film Technology Show), 포토닉스 & LED 서울 (Photonics & LED Seoul)이 한데 어우러져 국내 최대 규모의 전자제조산업 관련 전시회를 이룬다. 또한 생산성 강화에 큰 부분을 차지하는
고려대 물리학과 박홍규 교수 연구팀이 오직 빛으로만 전기 신호를 제어하고 효율적으로 전류를 증폭할 수 있는 새로운 나노선 트랜지스터를 최초로 개발했다. 이 연구는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 빛으로 전기적 특정을 제어 트랜지스터는 현대 전자기기를 구성하는 가장 기본 부품 중 하나로, 전류나 전압흐름을 조절해 전기 신호의 증폭 작용과 스위치 역할을 한다. 최근 기존 트랜지스터의 동작 효율을 높이기 위해 나노 크기로 제작하거나 빛을 쪼여주는 등의 연구가 진행중이지만, 복잡한 공정과 낮은 수율로 인해 상용화가 어려운 상황이었다. 업계의 이러한 고민을 효과적으로 해결하기 위해 연구팀은 트랜지스터의 전기적 특성에 주목했다. 이 특성을 제어하게 되면 기존의 복잡한 반도체 공정과정을 없앨 수 있어 비용적, 기술적 노력을 줄일 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다. 그리하여 연구팀은 실리콘 나노선에 다공성 실리콘을 부분적으로 삽입했다. 다공성 실리콘은 내부에 수 나노미터(1 나노미터는 10억분의 1미터)의 수많은 작은 구멍을 가지고 있는 실리콘을 칭하는 말이다. 연구팀은 이 다공성 실리콘을 통해 빛만으로 전기 신호를 효과적으로 제어할 수 있는 새
[첨단 헬로티] 맥심 인터그레이티드 코리아가 고품질 전력 공급장치 개발을 돕는 EE-Sim® DC-DC 컨버터 툴을 출시했다. 이 툴은 설계자가 변경한 부품에 맞춰 회로를 재보정하고 설계간 차이점을 비교 및 평가한다. 파형 뷰어로 시뮬레이션 결과를 탐색하고 맞춤형 설계를 할 수 있으며 양방향으로도 활용이 가능하다. 인터페이스가 단순해 맞춤형 설계를 위한 학습이 필요 없다는 점도 특징이다. 부하, 소스, 시뮬레이터 매개 변수도 쉽게 수정할 수 있다. 맞춤형 그래프를 저장하고 회로도에 주석을 달면서 수정할 수 있어 문서 작업에도 효과적이다. 영국 전자부품 유통사 프리미어 파넬(Premier Farnell)의 글로벌 제품 매니저인 로스 멀가트로이드(Ross Murgatroyd)는 “기본적인 설계 요건을 맥심의 EE-Sim DC-DC 컨버터 툴에 간단히 입력하면 회로를 쉽게 설계하고 시뮬레이션할 수 있다. 회로 설계 후 설계자 필요에 따라 다른 부품으로 교환도 가능하다”고 말했다 맥심 인터그레이티드의 마크 포르투나토(Mark Fortunato) EE-Sim 팀 매니저는 “맥심의 DC-DC 컨버터 툴은 손쉬운 설계 수정, 여러
지난 2016년 세계전자회로기판 시장은 2015년 57,600만 불에서 1.0% 줄어든 57,000백만 불 정도 규모로 해를 마감했다. 스마트폰과 컴퓨터 시장의 수요보다 공급이 앞섬에 따른 가격하락이 가장 큰 원인이었다. 2017년은 자동차 전장용 및 IoT 시장의 성장과 스마트폰의 상향 평준화로 인해 예년보다는 지속적으로 성장할 것으로 예상된다. 본 기사를 통해 세계전자회로기판 시장의 규모와 국내 시장 현황, 앞으로의 시장 전망에 대해 알아보고자 한다. 해당 기사는 KPCA에서 발행한 자료를 참고로 작성됐다. 세계전자회로기판 시장에서 가장 큰 비중을 차지하는 국가는 바로 한국, 중국, 일본, 대만이다. 이 국가들의 생산규모의 총 합은 465억 불(2016년 기준)로, 세계 시장에서 무려 81.6%를 차지하는 수치이다. 대만은 2008년부터, 일본은 2013년부터 해외 생산이 자국 내 생산을 초과했다. 한국은 지금까지 해외 생산 비중이 적었으나 2017년부터는 해외 생산 비중이 증가할 것이며 그 중에서도 베트남에서의 생산이 높아질 것으로 전망된다. 네 국가 업체들의 자세한 성장률 수치를 살펴보자. 대만, 일본, 한국은 대체적으로 성장 하락세를 보였지만 중국은
국내 유일한 전자회로 전시인 국제전자회로산업전 2017(이하 KPCA 2017) 및 국제전자실장산업전(이하 KIEP 2017)이 지난 4월 25일부터 27일까지 일산 킨텍스에서 치러졌다. KPCA 2017은 산업통상자원부에서 주최하고 (사)한국전자회로산업협회(KPCA)와 ㈜케이와이엑스포에서 주관했으며 올해의 슬로건은 ‘The Interconnection Drives the connected world’였다. 국내 업체들, 선진 전자회로 기술 선보여 KPCA 2017과 KIEP 2017은 전자회로 및 실장 관련 전문 전시회인만큼 전 세계적으로 빠르게 변화하고 발전하는 전자 산업의 핵심인 전자회로산업과 SMT 산업의 기술과 트렌드를 다양하게 소개했다. 해당 행사를 통해 기술 선진화 가속 및 국산 장비의 고급화에 이바지하고자 하는 것이 개최측의 목적이기도 하다. 전자회로기판(PCB)은 TV, 냉장고, 세탁기 등 일반 가전제품뿐만 아니라 스마트폰, 웨어러블 전자 기기, 스마트카 등 첨단 전자제품의 신경회로에 해당하는 주요 부품이다. 2016년 국내 전자회로 기판 산업은 생산액 기준 8.7조 원으로 세계 3위의 시장규모이다. 최근 스마트폰 시장의
영구적으로 사용하는 소형 전원과 마이크로와트급 전자회로(1) 맨손으로 무전지 전자기기를 제작할 때 필요한 세 가지 부품 자연 에너지로 움직이는 전기 장치는 우리 주변에 많다. 일례로 태양전지를 탑재한 계산기와 손목시계를 들 수 있다. 현재의 기술을 활용하면 고성능 마이크로와트 전자 회로가 내장된, 영화감독도 크게 기뻐할 비밀 도구를 영웅에게 제공할 수 있을 듯하다. 이에 본지 연재에서는 다가오는 웨어러블, 사물인터넷 시대에 대비해, 전지와 케이블 없이 언제 어디서든 영구적으로 작동하는 미니 전원과 마이크로와트 전자 회로 만드는 법에 대해 살펴본다. 이번 달은 연재 첫 회로, mW～㎼급 마이크로 와트 전자 회로에 대해 알아본다. 수십mV에서 기동하는 전원과 IC의 저소비전력화 덕분에, 자연 에너지를 전기로 바꾸는 발전 디바이스를 사용해 전지와 케이블이 없어도 자립형 전원을 가진 마이크로 와트 전자 회로를 만들 수 있게 됐다. 스파이 영화나 SF 영화에 등장하는 영웅들은 악당이 있는 곳에 잠입하기 전, 항상 본부에 들러 비밀 도구를 준비한다. 그곳에는 기계 장치나 전기 장치가 장착된 손목시계, 문구류, 의류가 줄지어 진열돼 있어 우리를 두근두근하게 만든다. 그
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UPDATE: 2025년 11월 16일 17시 27분
