◇ 디지스트 연구팀, 세탁 가능 웨어러블 디바이스 개발

대구경북과학기술원(DGIST·디지스트)은 화학물리학과 이성원 교수 연구팀이 한국지질자원연구원 최지혁 박사 연구팀과 함께 세계 최초로 내구성과 세탁 안정성이 탁월한 고내구도 나노메쉬 생체소자를 개발했다고 28일 밝혔다.

기존 통기성 나노 메쉬 생체디바이스는 고분자 나노파이버-메쉬 구조(수백 나노미터 두께의 나노 섬유가 거미줄처럼 얽혀있는 구조) 위에 금속을 증착한 방법으로 제조하기 때문에 내구성이 약하고 필름 기반 웨어러블 디바이스보다 전기적 신호의 결함이 쉽게 발생하는 문제점이 있다. 디바이스의 내구성 취약으로 외부 충격 시 얇은 고분자 나노파이버 위에 증착된 금속에 갈라짐 등이 발생해 전기적 신호의 결함이 쉽게 발생했다,

연구팀은 이를 해결하기 위해 나노파이버 메쉬 기판에 코어쉘 메탈나노와이어(금이 은을 감싸고 있는 이중구조의 금속 나노와이어) 네트워크가 삽입된 디바이스를 만들어 취약한 내구성을 극복했다.

◇ 머리카락 10만분의 1 굵기 실로 만든 전자 피부…“손가락 관절 움직임까지 포착 가능”

키보드 없이 손동작만으로 글자를 입력하고, 사물을 문지르면 그 모양을 화면에 그대로 그릴 수 있는 차세대 지능형 전자 피부 기술이 개발됐다. 이 기술은 가상현실 환경에서 구현할 수 있어서, 앞으로 원격의료 분야에 널리 적용될 것으로 기대된다.

29일 과학기술정보통신부는 조성호 한국과학기술원(KAIST) 전산학과 교수 연구팀과 고승환 서울대 기계항공공학부 교수 연구팀, 제난 바오 미국 스탠퍼드대 화학공학과 교수 연구팀 공동 연구로 이 같은 기능의 지능형 전자 피부 개발에 성공했다고 밝혔다.

지금까지 개발된 전자 피부는 전자 소자의 크기가 커서, 사람 손에 부착하거나 손가락 관절 움직임을 측정할 만큼 유연하지 않았다. 연구팀은 전도성 액체를 손에 분사해 모양을 본뜬 뒤, 머리카락 굵기의 10만분의 1에 해당하는 나노미터 두께의 전기가 통하는 실로 그물망을 인쇄하는 방식으로 기존 전자 피부의 문제점을 해결했다.

◇ 미역·갯벌의 재발견...의외의 탄소 흡수원 부상

독일 막스플랑크연구소 연구팀은 갈조류가 연간 약 5억5000만t의 이산화탄소를 공기 중에서 흡수한다는 분석결과를 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 26일자(현지시간)에 공개했다. 독일이 한 해 배출하는 전체 온실가스 약 7억4000만t의 약 74%에 해당하는 양이다. 특히 갈조류가 내뱉는 점액에 탄소가 많이 갇혀 있는데 이 점액은 수백 년이 지나도 잘 분해되지 않아 탄소 저장고 역할을 톡톡히 하는 것으로 나타났다. 

연구팀은 북유럽의 내해인 발트 해에 분포하는 갈조류인 ‘블래더랙’을 분석했다. 발트해를 포함해 북해와 대서양, 태평양 등지에 자라는 블래더랙은 3년 정도면 키가 2m에 달할 정도로 성장 속도가 빠르다. 공기 속 이산화탄소를 흡수하며 쑥쑥 자라는 셈이다.

◇ 차세대 정보소자 구현할 새 물질 발견

기초과학연구원(IBS)은 김준성 원자제어 저차원 전자계 연구단 학연연구위원 연구팀이 새로운 위상물질을 합성하고 그동안 이론으로만 예측했던 위상 전자상태에서만 나타나는 고유한 양자 효과를 최초로 관측했다고 29일 밝혔다.

위상물질은 그 성질을 결정하는 전자구조에 위상학적인 특이성이 있는 물질이다. 뫼비우스 띠를 아무리 변형시켜도 찢지 않으면 정상적인 띠로 만들 수 없는 것처럼 위상물질이 가진 전자구조의 꼬임 역시, 물질의 화학 구조가 아예 바뀌지 않는 한 계속 보존이 된다.

위상학적 안정성과 위상 양자 효과를 이용하면, 외부 잡음에 월등히 강하고 정보 손실 없는 새로운 양자 정보 소자를 구현할 가능성이 있다. 위상물질에 대한 연구가 전 세계적으로 활발한 이유다.

◇ KAIST, 철탑 오르내리며 천장도 타는 사족 보행 로봇 개발

KAIST 기계공학과 박해원 교수 연구팀이 철로 이뤄진 벽면과 천장을 빠른 속도로 이동할 수 있는 사족 보행 로봇을 개발했다고 26일 밝혔다.

배, 교량, 송전탑, 대형 저장고, 건설 현장 등 철로 이루어진 대형 구조물의 점검, 수리, 보수 임무를 수행하는 로봇으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

박 교수 연구팀은 자석의 접착력을 빠르게 끄거나 켤 수 있으면서도 평탄하지 않은 표면에서 높은 접착력을 지니는 발바닥을 제작해, 연구실에서 자체 제작한 소형 사족 보행 로봇에 장착했다.

연구팀이 제작한 발바닥은 전자기력을 온-오프(on-off)할 수 있는 영전자석(Electropermanent Magnet)과 고무와 같은 탄성체에 철가루와 같은 자기응답인자를 섞어 만든 탄성체인 자기유변탄성체(Magneto-Rheological Elastomer)를 이용했다.

◇ 과산화수소, 태양빛으로 더 싸고 깨끗하게 만든다

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 고온·고압 에너지가 필요한 열역학 공정 대신 태양광에 반응하는 광촉매로 고농도 과산화수소를 생산하는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

빛을 에너지원으로 삼아 촉매 작용을 촉진하는 광촉매는 친환경적이지만 효율이 낮아 상용화에 어려움이 있었다. KIST 물자원순환연구단 변지혜 박사와 청정에너지연구센터 이동기 박사 연구팀은 광촉매 재료와 함께 쓰이는 반응 용액을 새롭게 설계, 반응 용액이 단순 용매가 아니라 촉매로도 작용하게 해 효율을 높였다.

현재 과산화수소는 열역학적 공정에서 안트라퀴논 유기 분자가 반복적으로 산화와 환원 반응을 하며 만들어진다. 연구진은 이에 착안, 광촉매를 물이 아니라 새로 설계한 유기 용액에 담가 반응이 일어나게 했다.

그 결과 유기 반응 용액에서 광촉매의 산소 환원 능력이 향상돼 과산화수소 생산이 크게 늘어났다. 또 유기 반응 용액 자체가 빛을 흡수해 광화학적인 반응으로 과산화수소가 생성됨을 최초로 규명했다.

◇ ‘한국형 SAR 인공위성’ 만든다…천문硏, 핵심기술 한화시스템에 이전

한국천문연구원은 독자 개발한 인공위성 궤도 결정 및 예측, 조정 핵심 알고리즘을 포함한 인공위성 비행역학 시스템을 한화시스템에 기술이전을 완료했다.

이 기술은 광학, 레이더, 무선 주파수(RF), GPS 등 지상 및 우주 관측 시스템의 추적 데이터를 사용해 인공위성의 초기 궤도를 결정하고, 미래 시점의 궤도를 예측 및 조정하는 통합 시스템이다.

인공위성을 관제하고 임무를 수행하기 위해서는 인공위성의 정확한 위치를 파악해 궤도를 예측하고 조정 계획을 수립하는 것이 중요하다. 특히 SAR(합성개구레이더) 위성과 같은 인공위성 탑재체 데이터를 지상에서 처리하기 위해서 정밀한 궤도 정보가 필수적이다.

천문연의 인공위성 비행역학 시스템은 2018년 중국 톈궁 1호의 추락 상황과 2021년과 2022년 중국 창정 로켓 잔해의 지구 추락 등 인공우주물체의 재진입 시에 지구 추락 지점 및 시간을 정확히 예측한 바 있다.

◇ NIA, 양자정보기술 전분야 집대성 '백서' 발간

한국지능정보사회진흥원(NIA)은 과학기술정보통신부, 미래양자융합포럼과 '양자정보기술 백서'를 발간했다고 30일 밝혔다.

이번에 공개된 백서는 국내 양자정보기술 전문가 70여명이 국내외 시장·정책·투자·표준화·특허 등 양자기술 동향, 분야별 연구개발(R&D)동향을 종합적으로 정리했다. 

각 산업 분야별 양자정보기술 활용모델을 소개하고 양자정보기술 전문인력 양성을 위한 정책, 교육정보, 인력 현황 등에 대해 기술했다.

전 세계 양자정보기술 시장의 총규모는 2022년 8조 6656억 원이며 연평균 36%의 높은 성장률을 지속해 2030년에는 101조2414억 원으로 커질 것으로 전망된다. 국내의 경우 2022년 719억 원에서 연평균 38.3%의 성장률로 2030년에는 9609억원 규모에 이를 것으로 보인다.

◇ 양자기술 대규모 프로젝트 예타 곧 신청…·혁신형 SMR 개발 착수

정부가 양자, 첨단바이오, 탄소중립, 6G(6세대 이동통신), 메타버스·블록체인 등 핵심기술 중점 육성을 통해 미래산업 시장 선점에 나선다. 국가전략기술에 대한 투자를 확대하고 민관합동 대형 연구개발(R&D) 프로젝트를 운영한다. 

우선 과기정통부 양자 관련 법령 제정을 추진하고 양자컴퓨팅·인터넷·시뮬레이터 개발에 984억원을 투입한다. 대규모 프로젝트와 관련해서는 예비타당성 조사를 준비 중으로 조만간 이를 신청할 계획이다. 로드맵 작업도 진행 중에 있어 내년 1~2월에 방향성을 공유한다는 방침이다. 

첨단 바이오 분야에선 생산성 향상을 위한 바이오파운드리, 바이오데이터스테이션 등 디지털 융합 인프라를 구축한다. 유전자 편집·제어, 줄기세포 등 핵심기술 확보를 추진한다. 

의사과학자 양성을 위해 미래연구센터 6곳을 선정하고 신종 감염병에 선제적으로 대응한다는 방침이다.

◇'안테나 1개로 무인기 4대와 통신' 신기술 국내 개발

국방과학연구소(ADD)는 '다중빔 능동위상배열 안테나 기술(이하 다중빔 안테나 기술)'의 국내 독자 개발에 성공했다고 27일 밝혔다.

다중빔 안테나 기술을 사용하면 안테나 1개로 4개의 무기체계와 동시에 독립적인 통신망을 구축할 수 있다. 또 다수의 타일형 다중빔 안테나를 원통형으로 배열하는 능동위상배열 방식을 통해 360도 전 방향으로 통신이 가능하다. 

향후 다중빔 안테나를 탑재한 중계용 항공기를 활용할 경우 무인기 4대와 동시에 독립적인 전 방향 통신 링크를 구성해 운용할 수 있게 되는 것이다.