◇ KAIST, 세계 첫 '네트워크' 기술 적용한 SSD 시스템 반도체 개발

KAIST는 전기및전자공학부 김동준 교수팀이 세계 최초로 패킷 기반의 네트워크 기술이 적용된 저장장치인 'SSD(Solid State Drive) 시스템'을 개발했다고 28일 밝혔다.

패킷(packet)은 다양한 크기를 지닌 데이터를 일정한 크기로 분할한 후 제어정보를 추가한 데이터 전송의 기본단위다. 효율적이고 신뢰성있게 데이터를 전송할 수 있다는 장점이 있어 주로 컴퓨터 네트워크 기반의 정보기술에 사용된다.

김 교수팀은 기존 SSD 시스템 설계를 분석해 비메모리 시스템 반도체 설계에 주로 활용되는 네트워크 기술을 적용, 성능을 크게 높인 '네트워크 기술 적용 SSD 시스템 반도체'를 개발했다.

이 SSD 시스템은 현재 사용되는 SSD 시스템보다 처리량은 2배 많고 응답시간은 약 10배 줄일 수 있다.

◇ 포스텍·유니스트 연구팀, 음극재 없는 배터리 첫 개발

포스텍(포항공대) 화학과 박수진 교수·통합과정 조성진 연구팀은 유니스트(UNIST·울산과학기술원) 에너지화학공학과 서동화 교수·김동연 박사 연구팀과의 공동연구로 1회 충전으로 오래 쓸 수 있는 음극재 없는 배터리를 만들어냈다.

연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈'에 최근 게재됐다.

이 배터리의 부피당 에너지 밀도는 977와트시/리터(Wh/L)로 상용화된 배터리(약 700Wh/L)보다 40% 가량 높다. 한 번 충전으로 630km를 달릴 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.

연구팀은 음극집전체에 이온 전도성 기판을 더해 무음극 배터리로 사용되는 카보네이트 용매 기반 액체 전해질을 주목했다. 이 기판은 음극 보호층을 형성할 뿐만 아니라 음극의 부피 팽창을 최소화할 수 있기 때문이다.

◇ 연세대 연구팀, 알루미늄 기반 소듐 고체전해질 소재 개발

연세대학교는 화공생명공학과 정윤석 교수 연구팀이 소듐 전고체전지의 가격을 낮추고 입자 간 계면 저항 증가를 해결하기 위한 '알루미늄 기반 소듐 전고체전지용 신규 고체전해질'을 개발했다고 26일 밝혔다. 해당 연구는 에너지 분야 국제 학술지 '미국화학회 에너지 레터스(ACS EnergyLetters)'에 지난 7일 온라인 게재됐다.

소듐 고체전해질은 발화성이 없는 무기계 물질이자 주성분인 소듐은 지표면에 6번째로 많이 존재하는 원소로 매장량에 대한 우려도 적다. 이에 소듐 전고체전지는 기존 리튬이온전지에 비해 저렴한 가격으로 안전하게 에너지를 저장할 수 있는 차세대 전지로서 ESS에 적용될 수 있다는 것이 연구팀 설명이다.

연구팀이 개발한 신규 소듐 고체전해질 NaAlCl4는 기존 고온 환경에서 구동되는 ZEBRA 타입 전지에서 용융염 전해질로 사용되던 물질로, 본 연구를 통해 상온에서 전고체전지 구동을 최초로 구현한 데 의의가 있다는 설명이다.

◇ KIST "효율 유지하며 면적 키운 유기 태양전지 개발 성공"

27일 한국과학기술연구원(KIST)은 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기 태양전지를 용액공정으로 크게 만들 때 성능이 감소하는 원인을 밝히고 고효율 유기 태양전지를 기존보다 훨씬 넓은 면적으로 구현하는 데 성공했다고 밝혔다.

연구팀은 유기 태양전지를 크게 만들 때 광활성층(태양전지 구조에서 빛을 받아 전력을 생산하는 층)을 형성하는 공정에서 태양전지의 효율이 저하되는 것을 확인했다. 

공정 과정에서 증발이 빠른 용액을 활용하는데, 용매가 증발한 뒤 박막 표면의 형태(모폴로지)가 불균일해지고 결과적으로 낮은 성능으로 이어졌다.

이에 연구팀은 광활성층을 구성하는 소재인 p형 고분자 반도체 소재와 잘 섞이는 n형 고분자 소재를 첨가했는데, 이때 전자 수송 능력이 향상되는 것을 확인했다. 연구진은 이런 방식으로 58.5㎠ 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환 효율(power conversionefficiency)의 유기 태양전지를 만드는 데 성공했다.

◇ "GPS 불통지역에서도 드론 운용"…원자스핀 항법장치 개발

원자 내부의 에너지 상태를 이용해 비행체 등 무기체계의 항법장치를 소형화할 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다. 

국방과학연구소(ADD)는 핵심기술개발사업을 통해 '원자스핀 자이로스코프'를 국내 자체 기술로 확보했다고 27일 밝혔다. 자이로스코프는 이동체의 회전(자세변화)을 측정하는 센서로, 가속도계와 함께 관성항법장치에 장착돼 항공기와 미사일 등의 위치, 속도, 자세를 측정하는 데 쓰인다. 

현재 자이로스코프는 빛을 이용한 광학식인데, 이번에 원자 내부 입자의 운동량(스핀)을 측정하는 새로운 방식을 개발한 것이다. 원자스핀 자이로스코프는 글로벌위치시스템(GPS)을 사용하기 어려운 환경에서 무인기 등 소형플랫폼의 센서로 활용할 수 있다.

◇ 음식물 오염 줄이는 틀니 신소재 개발

연세대 치과대학 권재성·최성환 교수, 미국 미시간대 케니치 구로다(KenichiKuroda) 교수 공동 연구팀은 내구성이 높으면서 음식물 오염을 최소화할 수 있는 틀니용 신소재를 개발했다고 28일 밝혔다.

연구팀에 따르면 그동안 틀니나 교정기 등의 구강 장치는 대부분 폴리메타크릴산 메틸(PMMA) 소재로 만들었다. PMMA 소재는 강도가 우수하고 사람의 몸에 무해해 생체적합성이 높은 편이다. 

하지만 소재가 더러워지지 않는 방오성이 떨어져 구강 장치 표면에 박테리아나 곰팡이 등이 세균막을 형성하고 구강 염증을 일으킬 수 있는 게 단점으로 꼽힌다. 세균막을 물리적으로 긁어 제거하는 과정에서 틀니가 마모돼 사용 가능 기간이 줄어들기도 한다.

연구팀은 이런 단점을 해소하기 위해 음식물 등에도 쉽게 오염되지 않는 고분자 소재인 PMEA(Poly 2-methoxyethyl acrylate)를 PMMA와 혼합해 새로운 소재를 개발했다.

◇ KIST 연구팀, 광촉매 이용해 물 사용 줄이는 분해기술 개발

한국과학기술연구원(KIST) 극한소재연구센터 연구팀은 빛으로 분해반응을 촉진시킬 수 있는 광촉매 재료에 극미량의 구리를 포함시켜 반도체 폐수를 처리할 수 있는 방법을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘화공학 저널’에 실렸다.

알코올류는 물과 잘 섞이기 때문에 물리적 방법으로는 완전히 분리가 어렵다. 화학적, 생물학적 처리법도 있기는 하지만 비효율적이고 비용이 많이 든다. 이 때문에 다량의 깨끗한 물로 희석한 다음 방류하는 방법이 일반적으로 활용되고 있다.

연구팀은 일반 산화제보다 강력한 산화력을 가진 물질로 물 속 오염물질을 제거하는 고도산화공정에 산화철과 극미량의 구리를 촉매로 활용하는 방법을 개발한 것이다. 이번 기술을 활용하면 반도체 폐수에 투입되는 수자원과 비용을 획기적으로 줄일 수 있게 됐다. 기존에는 10의 알코올 폐수를 1 이하 농도로 낮추려면 처리하고자 하는 폐수의 10배 이상의 깨끗한 물이 필요했다. 그러나 이번 기술을 활용하면 물을 거의 사용하지 않고도 반도체 폐수를 인체에 무해한 수준으로 분해해 배출이 가능한 것으로 확인됐다.