[더테크 이지영 기자] 스마트워치와 같은 웨어러블 기기부터 체내 이식형 센서, 피부 부착형 스마트 패치, 일회용 모니터링 기기와 같은 이식형 기기까지 다양한 형태의 전자기기 사용이 증가하고 있다. 일정기간 사용 이후 폐기될 수밖에 없는 이러한 전자기기들이 전자폐기물이 되어 환경 문제의 새로운 원인이 되고 있다. 한국과학기술연구원은 극한물성소재연구센터 조상호 박사와 기능성복합소재연구센터 주용호 박사 공동연구팀이 고성능 정보 저장 기능을 갖추면서도 물에 담그면 수일 내 완전히 분해되는 고분자 소재를 개발했다고 밝혔다. 이번에 개발된 소재는 체내 삽입이 가능한 수준의 생체 적합성과 안정성을 갖췄으며, 보호층의 두께 등을 조정함으로써 분해가 시작되는 시점을 조절할 수 있다. 보호층이 사라진 후 약 3일이 지나면 물 속에서 잔류물 없이 자연 분해된다. 기존에도 물에 녹는 전자소자 개발 사례는 있었지만, 대부분은 정보 저장 기능이 없거나 성능이 낮고, 반복적인 물리 변형에 취약하다는 한계가 있었다. KIST 연구팀은 이러한 한계를 극복하고자, 정보 저장이 가능한 기능성 분자인 유기화합물(TEMPO)을 기반으로 생분해성 고분자인 폴리카프로락톤(PCL)과 결합한 새로운 분
[더테크 이지영 기자] 전기차, 드론, 우주선 등 미래형 이동 수단의 공통된 기술적 과제는 바로 ‘경량화’다. 이동 수단의 무게를 줄이면 에너지 소비를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 배터리 효율을 높이고 항속 거리도 늘릴 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 복합소재기술연구소 김대윤 박사 연구팀은 금속 없이 탄소나노튜브(이하 CNT, Carbon Nanotube)만으로 전기 모터의 코일을 구성하고, 이를 실제 구동 가능한 수준으로 구현하는 데 성공했다고 26일 밝혔다. 연구팀은 CNT로 제작한 코일을 모터에 적용해 실험을 진행한 결과, 입력 전압에 따라 모터의 분당 회전수(RPM)를 안정적으로 제어할 수 있음을 확인했다. 이는 전기 에너지를 기계적 회전력으로 전환하는 기본적인 모터의 작동이 금속 없이도 가능함을 입증한 사례다. CNT는 탄소 원자가 육각형 벌집 구조로 배열된 1차원 튜브 형태의 나노 소재로, 일반 금속보다 훨씬 가볍고, 동시에 탁월한 전기전도성, 기계적 강도, 열 전도성을 갖춘 것으로 알려져 있다. 이러한 특성 덕분에 CNT는 차세대 소재로 오랫동안 주목을 받아왔지만, 실제 산업 응용에는 여러 장벽이 존재해 왔다. 기술적 장애물 중 하나는 제조
[더테크 이지영 기자] 차세대 이미징 기술은 스마트폰을 넘어 지능형 디바이스, 로봇, XR, 디바이스, 의료, CCTV 등 다양한 산업 분야로 빠르게 확장되고 있다. 이러한 기술 발전의 핵심에는 빛의 신호를 전기 신호로 변환하는 고효율, 초소형 이미지 센서가 필수적으로 자리 잡고 있다. 이러한 가운데 한국과학기술연구원 차세대반도체연구소 양자기술연구단 황도경 박사와 박민철 박사 공동 연구팀은 혁신적인 전극 소재인 'CBIC'을 개발해 높은 광신호 효율을 갖춘 2차원 반도체 기반 이미지 센서를 구현하는 데 성공했다고 27일 밝혔다. 현재 상용 이미지 센서는 주로 실리콘 반도체를 기반으로 제작되지만, 최근 이를 대체할 가능성이 있는 2차원 반도체 나노소재를 활용한 차세대 이미지 센서 개발이 활발히 진행되고 있다. 2차원 반도체 나노소재는 수 나노미터 두께의 원자층으로 구성된 물질로, 뛰어난 광학적 특성과 소형화 가능성을 갖추고 있어 고성능 이미지 센서 구현에 적합하다. 기존 2차원 반도체 기반 센서는 낮은 저항을 가진 전극 구현에 한계가 있어 광신호 처리 효율이 저하되며, 이는 상용화의 주요 장애 요소였다. 연구팀은 전극 내부에 금 나노입자를 형성해 전극의 저항을
[더테크 이지영 기자] 매년 약 5,200만 톤에 달하는 플라스틱 쓰레기가 발생하면서, 폐플라스틱이 환경 오염의 대표적인 문제로 떠올랐다. 이러한 문제를 해결하기 위해 지속 가능한 고분자 소재를 만들려는 연구가 전 세계적으로 진행되고 있다. 그러나 지금까지 개발된 소재들은 복잡한 합성 과정을 거쳐야 하거나, 폐기물로 처리될 때 다른 고분자와 섞이면 분리수거가 어렵다는 한계를 가지고 있었다. 한국과학기술연구원 전자파솔루션융합연구단 김태안 박사 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 자가 회복 기능과 높은 재활용성을 갖춘 새로운 고분자 소재를 개발했다고 24일 밝혔다. 연구팀은 단량체와 고분자로 자유롭게 전환이 가능한 독특한 오각고리 구조의 분자를 설계했으며, 이 분자는 열, 빛, 기계적 힘을 이용해 붙었다 떨어지는 성질을 가진다. 이를 통해 고무줄처럼 유연하거나 유리병처럼 단단한, 다양한 물성을 가진 고분자 소재를 제조할 수 있다. 이번에 개발된 고분자 소재는 손상된 부위를 형광으로 식별할 수 있어 관리가 용이하며, 열과 빛을 가하면 스스로 복구되는 자가 회복 기능을 제공한다. 이 소재는 폐기물로 배출될 경우 기존 플라스틱과 혼합된 상태에서도 선택적으로 단량체를
[더테크 이승수 기자] 한국과학기술연구원은 양자 신산업 창출을 견인하는 산·학·연·관 협력체계 조성을 위해 한국정보통신기술협회와 협력을 강화하는 양해각서(MOU)를 체결했다고 12일 밝혔다. 이번 양해각서의 주요 내용은 양자과학기술 기반 미래신산업 창출을 위한 양자과학기술 생태계 조성, 양자과학기술 표준 개발 및 융합·활용 촉진, AI·로봇·에너지·국방·재난안전 등 국가연구개발사업 상호협력 및 공동 연구 추진, 국가연구개발사업 시험인증에 따른 산학연 R&D 기술 상용화 촉진, 국내외 최신 연구 정보 및 동향 공유, 연구시설·장비 공동 활용 등이다. 특히 KIST와 TTA는 양자테스트베드 사업에 함께 참여 중이며, 시험·인증기관과 연구기관의 공식적인 기술 신뢰성 검증 채널 구축으로 산학연 R&D 기술 상용화 촉진에 많은 성과가 기대 되고 있다. KIST가 주관기관으로 수행 중인 초격차 1000+ 스타트업 프로젝트 표준화 프로그램에 협력하여 국내외 양자기술 표준화를 주도할 계획이다. 이날 손승현 TTA회장은 “이번 협약이 TTA와 KIST의 유기적인 협력관계 구축으로 이어져 양 기관이 상호 발전하는 계기가 되길 바란다”라며, “TTA는 ICT 표준
[더테크 이지영 기자] 희귀 금속 주요 생산국인 중국이 자원 무기화 전략을 통해 공급을 조절하고 있는 가운데, 국내 연구진이 희토류 금속의 고효율 회수 소재 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원과 물자원순환연구단 최재우 박사 연구팀이 최근 네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy) 등 희토류 금속을 고효율로 회수할 수 있는 섬유상 회수 소재를 개발했다고 20일 발표했다. 우리나라는 리튬, 니켈, 희토류 등 핵심광물의 95%를 수입에 의존하고 있다. 특히 희토류는 소량 첨가만으로도 물질을 화학·전기·자성·발광적 특성을 갖게 만드는 특징을 갖고 있어 최근 친환경 자동차 및 신재생에너지산업분야의 핵심소재로 그 사용량이 크게 증가하고 있다. 이번에 개발한 이 신소재는 주로 전기차, 하이브리드차의 구동 모터, 풍력 발전, 로봇 및 항공우주 산업에서 필수적인 부품으로 사용되는 3세대 영구자석에 들어가는 희토류 금속을 회수하여 순환하는 소재로 희토류 공급과 산업적 안정성 문제를 해결하는 데 기여할 것으로 기대된다. KIST 연구진은 효율적으로 희토류 금속을 회수하기 위해 금속-유기 구조체와 고분자 복합 섬유로 구성된 나노 구조 섬유 소재를 개발했다. 국내에서 이미 널리 활용되는
[더테크 이지영 기자] 얼마 전 발표된 노벨화학상은 AI로 단백질 구조를 예측한 새로운 설계를 함으로써 신약개발이나 새로운 물질 개발이 가능하도록 한 워싱턴대 데이비드 베이커 교수, 구글 딥마인드 허샤비스 CEO, 존 점퍼 수석연구원 3명에게 돌아갔다. AI와 데이터가 과학혁명을 주도하는 시대에 신약과 새로운 물질 개발에 또 다른 게임체인저로 양자컴퓨팅 기술이 크게 부상하고 있는 가운데 국내 연구진이 광자 큐디트로 정확한 양자컴퓨팅 구현했다. 한국과학기술연구원 양자기술연구단 임향택 박사 연구팀은 기존보다 적은 자원으로도 원자 간 결합거리와 바닥 상태 에너지를 화학적 정확도로 추정할 수 있는 양자컴퓨팅 알고리즘을 구현해 별도의 양자 오류 완화 기술 없이도 정확한 계산을 수행하는 데 성공했다고 5일 밝혔다. 양자 컴퓨터는 연산 공간이 커지면서 오류가 급격히 증가하는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 고전 컴퓨터와 양자컴퓨터의 장점을 결합한 VQE(Variational Quantum Eigensolver) 방식이 등장했다. VQE는 ‘변분 양자 고유값 계산기’라는 의미로, 양자 컴퓨팅 프로세서(QPU)와 고전 컴퓨팅 프로세서(CPU)를 함께 사용해 더 빠른 계산을
[더테크 이승수 기자] 세계 최초로 하이브리드 방식의 양자 오류정정 기술을 국내 연구진이 개발했다. 한국과학기술연구원은 양자기술연구단 이승우 박사 연구팀은 세계 최초로 이산 변수(DV)와 연속 변수(CV)의 하이브리드 방식의 양자 오류정정 기술을 개발하고, 이를 기반으로 결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처를 설계했다고 7일 밝혔다. 양자 컴퓨터 실용화의 핵심 과제는 ‘양자 오류정정(Quantum Error Correction)’ 기술 개발이다. 이 기술은 양자 연산의 기본 단위인 큐비트에서 발생하는 오류를 근본적으로 해결하고 그 오류가 연산 과정에서 증폭되는 문제를 방지하는 역할을 한다. 양자 오류정정 없이는 양자 컴퓨터가 기존의 고전 컴퓨터보다 뛰어난 성능을 발휘하는 것이 사실상 불가능하다. 현재 전 세계적으로 이 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다. 양자 오류정정이 가능하도록 설계된 큐비트를 논리 큐비트라고 한다. 구현 방법은 이산 변수(Discrete Variable, DV)와 연속 변수의 두 가지 방식이 있다. IBM, Google, Quera, PsiQuantum 같은 기업들은 이산 변수 방식으로 양자 컴퓨터를 개발하고 있고 아마존(AWS), 자나두(Xan
[더테크 이승수 기자] 양자기술 글로벌 패권 경쟁이 심화하는 가운데 양자컴퓨팅 개발을 선도하는 주요 국가와 기업들이 모두 양자 오류정정 기술 개발에 집중하고 있다. 한국과학기술연구원 양자기술연구단 이승우 박사팀은 세계 최고 수준의 양자 오류정정 기술을 개발하고 이를 기반으로 결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처를 설계했다고 29일 밝혔다. 이 기술을 활용하면 범용 양자컴퓨터 개발의 글로벌 선두 업체인 사이퀀텀(PsiQuantum)이 최근 개발한 양자 오류정정 기술의 성능을 뛰어넘을 수 있다는 결과도 입증했다. 양자 오류정정이 수행되는 범용 양자컴퓨터의 성능은 최대 결함허용 임계값으로 평가된다. 이 임계값은 양자컴퓨팅에서 발생하는 오류를 얼마나 잘 보정할 수 있는지를 나타내며 오류정정 기술과 아키텍처 설계가 우수할수록 높은 값을 가진다. 미국의 양자 컴퓨터 개발 업체 사이퀀텀(PsiQuantum)은 광자의 얽힘 자원, 퓨전 기법과 오류정정 기술을 활용한 양자컴퓨팅 아키텍처를 제시하고 이를 기반으로 범용 양자컴퓨팅 하드웨어를 개발하고 있다. 사이퀀텀 방식의 최대 광손실 임계값은 2.7%로 보고됐다. KIST의 기술은 최대 14%의 광손실 임계값을 달성할 수 있으며, 이는
[더테크 조재호 기자] 국내 연구진이 프로톤 세라믹 전해질의 소결 온도를 획기적으로 낮출 새로운 합성법을 개발했다. 이번 공정개발로 프로톤 세라믹 전지의 경제성 및 고성능화를 동시에 달성할 것으로 기대된다. 한국과학기술연구원(KIST)수소에너지소재연구단 지호일 박사, 금오공과대학교 최시혁 교수 연구팀은 차세대 고효율 세라믹 전지인 프로톤 세라믹 전지의 전해질의 치밀화 과정을 유발하는 소결 물질을 분말로 만들어 녹는점 이하로 열을 가하면서 온도를 획기적으로 낮출 수 있는 신규 합성법을 개발했다고 29일 밝혔다. 전해질, 전극 등 모든 구성요소가 세라믹과 같은 금속산화물로 구성된 기존의 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Cell; SOC)는 전력 생산과 수소 생산이 동시에 가능하다. 특히, 600℃ 이상의 고온 내구성을 지닌 재료를 사용하기 때문에 생산비용이 높고 장기간 작동 시 열화로 인한 성능 저하가 유발되는 한계가 있다. 고체산화물 전지 중 수소이온인 프로톤(Proton)을 사용하는 프로톤 세라믹 전지(Protonic Ceramic Cell; PCC)가 차세대 연료전지로 주목받고 있다. 산소이온을 전달하는 기존 전해질과 달리 크기가 작은 수소이온을
[더테크 전수연 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 나노포토닉스연구센터 강진구 박사 연구팀이 외부 전력 없이 냉각하면서 동시에 색상을 낼 수 있는 색상형 복사냉각 액정 소재를 개발했다고 25일 밝혔다. 복사냉각 기술은 태양광의 선택적 반사·흡수를 통해 열을 방출해 온도를 떨어뜨리는 무전력 냉방 기술이다. 이에 전력 소모가 심한 에어컨을 보조할 수 있는 차세대 친환경 냉각 기술로 주목받고 있다. 낮 시간용 복사냉각 소재는 태양광 흡수를 낮추기 위해 하얀색을 띠고 있다. 이 경우 냉각 성능은 우수하나 여러 색상 구현이 어려워 심미성이 필요한 건물이나 차량에 활용할 수 없다는 단점이 존재한다. 기존에 알려진 색상형 복사냉각 소재는 빛 흡수를 이용해 색깔을 냈기 때문에 온도 하강 효과가 낮았다. 대안으로 제시된 빛 반사를 이용한 광결정 형태의 색상형 소재들의 경우 냉각 성능은 뛰어났으나 뚜렷한 색상을 구현하는데 한계가 있었다. 연구팀은 굴곡진 나선형 액정 광결정을 제작하여 이러한 문제점을 해결했다. 이번 연구에서 사용된 상용화 액정(LC242)은 복사냉각을 통해 온도를 떨어뜨리는 물질일 뿐만 아니라 유도체를 나선형으로 정렬시켜 주기적 구조를 통해 색을 띠는 광결정을
[더테크=조재호 기자] 국내 연구진이 고체 상태로 포집한 이산화탄소를 유용한 물질로 전환하는 기술을 개발했다. 기존 산업과의 연계성이 강한 기술로 빠른 상용화와 함께 국가 온실가스 감축 계획에 도움을 줄 것으로 보인다. 서울대학교 공과대학은 23일 재료공학부 남기태 교수, 권민상 교수와 한국기술연구원의 이웅 박사 공동 연구팀이 배터리와 플라스틱 생산에 사용되는 고리형 카보네이트의 새로운 생산법을 개발했다고 밝혔다. 최근 탄소 중립과 기후위기 대응을 위해 에너지 절약과 신재생 에너지 활용 등에 있어 탄소 포집 및 자원화 발전전략이 필수적이다. 이를 위해 이산화탄소를 활용한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이번 연구에서 공동 연구팀은 육상 식물보다 높은 이산화탄소 활용률을 보이는 미세조류에 주목했다. 미세조류는 물속에서 탄소가 포집된 형태인 중탄산염을 이용해 육상 식물보다 빠르게 광합성을 진행하기 때문이다. 이에 착안해 공동 연구팀은 세계 최초로 중탄산염을 활용한 에틸렌 카보네이트 합성 방법론을 개발했다. 중탄산염은 산업적으로 솔베이 공정을 통해 생산되는 베이킹소다의 주성분이다. 아울러 기술 성숙도가 높은 탄소포집기술(CCU)을 통해 생산할 수 있는 물질이다.
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