◇ UNIST 연구진, 뇌 동작 모방하는 반도체 소자 개발

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 뇌 동작을 모방할 수 있는 반도체 소자를 개발했다.

서준기 신소재공학과 및 반도체 소재·부품 대학원 교수팀은 2차원 물질 기반의 뇌 기능을 정밀하게 모방할 수 있는 이중 플로팅 게이트(Double-floating-gate) 반도체 소자를 개발했다고 4일 밝혔다.

연구진은 2차원 반도체 소재를 이용해 뇌의 동작을 정밀하게 모사할 수 있는 이중 플로팅 게이트 기반 인공 시냅스 소자를 성공적으로 개발했다.

개발된 인공 시냅스 소자는 기존 소자보다 높은 신뢰성을 바탕으로 고밀도 전하를 저장할 수 있고, 정밀하게 뇌 동작을 모사할 수 있었다.

◇ 나선형 고분자 반도체로 원편광 감지 속도 67% 빨라졌다

오준학 서울대 화학생물공학부 교수가 이끄는 연구진은 4일 국제 학술지 ‘네이처’에 원편광을 선택적으로 감지할 수 있는 고분자 반도체 소자를 개발하고, 이를 활용한 광통신 시스템 구축에도 성공했다고 밝혔다.

빛은 일반적으로 전기장과 자기장이 진행 방향의 수직 방향으로 진동하며 전파된다. 이 때 진행 방향과 수직으로 원형 회전하면서 전파되는 빛을 ‘원편광’이라고 부른다. 

연구진은 나선형 구조의 초분자체를 활용해 원편광을 감지할 수 있는 센서를 만들었다. 원편광 센서는 빛이 들어오는 각도와 관계 없이 원편광을 구분할 수 있었고, 감지하는 속도도 기존에 사용되던 소재보다 67% 빨라졌다. 삼진법 기반의 광통신 시스템 구축에도 성공해 실제 광전자 소자로 활용 가능성도 확인했다.

◇ 정부, 지엠 본사에 국내 전기차 공장 투자 요청

산업통상자원부는 장영진 1차관이 4일 인천 부평구에 소재한 한국지엠 부평공장에 방문했다고 밝혔다.

장 차관은 실판 아민 지엠 수석부사장 겸 지엠 인터내셔널 사장과 면담을 갖고 한국지엠의 경영정상화 노력과 향후 사업계획 등에 대해 논의하고 지엠에 국내 전기차 공장투자를 요청했다.

이번 면담은 아민 사장이 한국지엠 사업 현황을 점검하기 위해 방한한 계기에 이뤄졌다. 

산업부와 지엠 본사 임원과의 면담은 2018년 한국지엠의 경영정상화 계획 수립 이후 2019년과 2021년에 두 번 이뤄졌고 이번 면담이 세 번째다. 산업부가 부평공장에 방문한 것은 2018년 경영정상화 계획 논의 과정에서 방문한 이후 5년 만의 일이다.

◇ 한전 '잉여전력 활용' 전기차 충전…재생에너지 출력제한 해소

한국전력이 전기차 충전을 활용한 '플러스 전력수요관리(DR·DemandResponse)' 제도를 제주에서 시행한다. 

플러스DR이 본격 시행되면 태양광·풍력발전 등에 의한 잉여전력이 발생하면 전기차 충전을 통해 수요를 높임으로써 재생에너지 사업자의 출력제한을 최소화할 수 있다.

한국전력은 3일 제주 부영호텔에서 DR 사업자인 그리드위즈, 충전사업자인 SK일렉링크, 차지비, 스칼라데이터, 티비유와 제주도 전기차충전 플러스DR 사업 확대를 위한 업무협약를 체결했다.

플러스DR 제도는 재생에너지 발전량 증가로 인해 전력공급이 전력수요를 초과할 때 공급과 수요를 맞추는 효율적인 전력수요관리 방안이다.

◇ 전기차 폐배터리서 금속 뽑는다

바르토슈 그쥐보프스키 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단 그룹리더 연구팀은 반응로 하나로 리튬이온 배터리 내 소재를 재활용하는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 연구는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’에 지난 3월 16일 온라인으로 공개됐다. 

밀도가 다른 용액은 서로 섞이지 않고 층별로 쌓인다는 사실에 착안해 회전 가능한 원통 안에 여러 용매를 넣는다. 이 용매를 이용해 반응물을 이동하거나 분리하는 방식으로 기존 화학 합성 과정에 드는 시간을 단축했다. 

연구팀은 “금속을 공급하는 층은 높은 산성을, 수용하는 층은 낮은 산성을 보인다”며 “두 층이 섞이는 것을 방지하는 층에 용매가 녹아 있는데, 이 용매가 층을 왕복하며 선택적으로 금속을 분리시킨다”고 설명했다.

◇ 창원대 연구팀 '정렬마크 없이 미세패턴 정렬 방법' 세계 첫 개발

4일 창원대학교에 따르면, 기계공학부 스마트제조융합전공 조영태 교수와 김석 교수, 김우영 박사과정 연구팀은 이어 붙이는 과정에서 발생하는 이음매를 없앨 수 있는 '정렬마크 없는 미세패턴 정렬 방법'을 세계 최초로 개발하고, 이를 통해 이음매를 최소화한 기능성 표면필름 대면적 대량생산 원천기술을 확보했다.

단순한 주기적인 패턴을 서로 겹치는 것만으로 전혀 다른 기하학적 패턴이 나타나는 것을 '모아레'라고 한다.

연구팀은 디지털 사진, TV 화면 등에서 자주 나타나는 이러한 모아레 패턴을 분석해 미세패턴을 고도로 정확하게 정렬하는 방법을 개발한 것이다.

◇ 한기대 연구팀, ‘1회 레이저 조사’ 고성능 가스센서 제작방법 개발

한국기술교육대학교는 에너지신소재전공 심영석 교수가 참여하는 연구팀이 1회 레이저 조사로 1조분의 1 수준의 극미량 가스 분자를 감지할 수 있는 ‘고성능 가스 센서’를 만들 수 있는 방법을 개발했다고 2일 밝혔다.

반도체식 가스센서는 다양한 화학적 정보를 제공할 수 있는 중요한 센서 기술로 여겨지고 있다. 고성능의 반도체식 가스 센서 제작을 위해서는 감지소재의 표면적을 극대화하는 것이 관건이다.

연구팀은 고분자구슬(Polystyrene beads)을 사용한 연성형판(Soft-template) 방법으로, 가스 분자와 반응할 수 있는 면적을 증가시킨 중공형 나노돔 형태의 산화주석(SnO2) 감지 소재를 제작하고, 산화주석(SnO2)의 표면을 레이저(KrF Excimer laser, 248㎚)에 조사했다

그 결과 외면과 내면까지 가스 반응에 활용할 수 있는 분화구 형태의 고성능의 감지 소재로 변환하는데 성공했다.

◇ 수소 생산 가격·효율 높일 '다공성 탄소 전극' 개발

한국연구재단은 권오중 교수(인천대학교), 김명준 교수(경희대학교), 성영은 교수(서울대학교) 연구팀이 고분자 전해질 수전해 기술에 활용할 수 있는 질소가 도핑된 다공성 탄소 전극을 개발해 나노입자 촉매의 내구성을 향상했다고 1일 밝혔다.

연구팀은 산화에 강한 질소가 도핑된 탄소층을 형성하고 ‘이리듐-루테늄’ 나노입자 촉매를 탄소층에 내장하는 방법을 적용, 탄소 기반 전극의 특성을 향상해 탄소가 용해되는 영향을 최소화하는 동시에 나노입자 촉매의 활성을 증가했다고 설명했다.

열분해 시 형성된 지지체의 크랙은 산소를 쉽게 전달하기 때문에 수전해 시스템의 성능 향상에 도움을 주며, 질소가 도핑된 탄소 지지체와 이리듐-루테늄 나노 촉매를 감싸고 있는 탄소 껍질은 우수한 내구성을 확보하는 데 기여했다는 평가다.

◇ 피부처럼 부드럽고 달라붙는 '전자약' 소재 개발

카이스트(KAIST)는 강지형 신소재공학과 교수·박성준 바이오및뇌공학과 교수 공동연구팀이 기존에 없었던 고전도성, 유사 조직 접착성 하이드로겔이란 신소재를 개발해 고성능 생체전자 기기를 구현했다고 4일 밝혔다.

이 하이드로겔은 보고된 전도성 고분자 하이드로겔 중 가장 높은 전기 전도도(247 S/cm)를 띄며, 조직과 비슷한 물성(탄성율 = 60 kPa, 파괴변형률 = 410%)을 갖는다. 지속적인 움직임과 팽창, 수축이 있는 심장, 위와 같은 조직에서 안정적으로 기기가 작동하기 위해 필수조건인 조직에 쉽게 접착되는 장점을 가지고 있다.

연구팀은 원하는 생체 조직에 맞게 조정하고 그 형태에 맞추는 주형의 그물 구조에 따라 높은 질서도를 가지는 고분자 주형 네트워크를 도입했다. 따라서 주형에 맞추어 형성된 그물 네트워크는 기존 네트워크 대비 100배 이상 높은 전기 전도도를 보이며, 동시에 주형 고분자의 부드러운 특성 때문에 조직과 비슷한 물성을 지니게 된다

◇ 세포까지 보이는 망막 사진 2.3초 만에 찍는다

KAIST는 오왕열 기계공학과·KI헬스사이언스연구소 교수 연구팀이 한 번의 촬영만으로 세포 수준 해상도의 망막 사진을 얻을 수 있는 광학 시스템을 개발했다고 3일 밝혔다.

망막은 카메라의 필름에 비유되는 눈 속 신경조직이다. 손상되면 시력을 잃을 수 있기 때문에 조기 진단을 통한 예방이 중요한 부위다. 하지만 빛이 눈 속 렌즈인 수정체를 통과하면서 굴절되기 때문에 그 너머의 망막 사진도 왜곡될 수밖에 없다. 이를 해결하기 위해 초점을 바꿔가며 여러 번 반복 촬영한 후 합치는 작업이 필요했다.

연구팀은 ‘3차원 광간섭 단층촬영(OCT) 시스템’ 등을 통해 왜곡으로 흐려진 부분을 자동으로 제거하는 데 성공했다. 이를 통해 한 번의 촬영만으로도 정밀한 망막 사진을 얻었다. 연구팀은 “가로·세로 3㎜ 크기, 100억 화소 해상도의 망막 사진을 2.3초 만에 촬영해냈다”며 “이는 현재 가장 빠른 망막 OCT 시스템보다 20배 빠른 속도, 또 세포를 구분할 수 있는 수준의 해상도”라고 설명했다.