◇ 정부, 연내 용인 시스템반도체 클러스터 전력공급 방안 마련

정부가 연내 경기도 용인 시스템반도체 클러스터 전력공급 방안을 마련한다.

산업통상자원부는 26일 서울 한국생산성본부에서 전력망 혁신 전담반(TF) 제2차 회의를 열고 연내 이 같은 계획을 공개했다.

정부와 삼성전자를 비롯한 업계는 지난 3월 2042년까지 300조원 이상을 투입해 경기도 용인 일대에 시스템반도체 클러스터를 구축하겠다는 계획을 발표했다. 문제는 전력 공급이다. 반도체 생산공장을 지으려면 대량의 전력 공급이 필수인데, 용인을 비롯한 수도권은 이미 전력 공급능력이 포화한 상황이어서 전력 추가공급 수단이 마땅치 않은 상황이다.

산업부는 이에 지난 4월 지난해 11월부터 운영해 온 재생에너지-전력계통 TF를 확대 개편한 전력망 혁신 전담반을 열어 1차 회의를 열어 호남·동해안 지역 생산 전력을 수도권으로 끌어오는 방안을 논의했다. 또 이달 초 이 같은 계획을 담은 제10차 장기 송·변전설비계획을 확정했다. 여기엔 서해안~수도권 초고압직류송전(HVDC) 기간망 구축 과정에서 민자 사업 확대를 검토한다는 내용도 담았다.

◇ KAIST, 111배 빠른 검색엔진용 AI 반도체 개발

한국과학기술원(KAIST)은 정명수 전기및전자공학부 교수팀이 대용량 메모리 확장이 가능한 '컴퓨트 익스프레스 링크 3.0(CXL 3.0)'을 활용해 검색 엔진용 AI 반도체를 세계 최초로 개발했다고 25일 밝혔다. 

최근 검색 서비스는 '근사 근접 이웃 탐색' 알고리즘을 사용한다. 이 알고리즘은 데이터의 특징을 숫자로 표현한 뒤 나열해 데이터 간의 유사도를 구하는 '특징 벡터'를 활용한다. 하지만 벡터 데이터 용량이 매우 크기 때문에 정확도가 낮다는 문제점이 있다.

연구팀은 메모리 확장이 제한되는 근본적인 문제를 해결하기 위해 CXL 기술을 적용했다. CXL은 CPU와 장치를 잇는 프로토콜로 가속기와 메모리 확장기를 고속으로 연결한다. CXL 스위치로 여러 대의 메모리 확장기를 하나의 포트에 연결할 수 있는 확장성을 특징으로 한다.

◇ 부산대 연구팀, 당겨도 찢기지 않는 연성 n-타입 반도체 개발

깨지기 쉬운 유기반도체 필름을 고무 물질 사이에 삽입해 샌드위치 형태인 스택(stack) 구조를 형성함으로써 세계 최초로 잡아당겨도 찢어지지 않는 n-type 유기반도체 기반 트랜지스터를 제작할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.  

부산대는 공과대학 전자공학과 심현석 교수팀이 유기반도체 공정 기술을 이용해 기계적 응력이 가해지는 경우 그 물질에 가해지는 스트레스를 획기적으로 줄여 세계 최초로 연성 n-type 반도체 및 트랜지스터 개발에 성공했다고 23일 밝혔다.  

논문 제목은 연성 n형 고무·반도체·고무 스택 기반의 전자 장치다.

◇ 계명대 연구팀, 차세대 광전자소자 상업화 핵심 기술 개발

계명대 전자공학전공 남민우 교수연구팀이 차세대 광전자소자 상업화 핵심 기술을 개발하는데 성공했다.

유기 반도체는 차세대 광전자소자 개발을 위한 핵심 소재로 주목받고 있지만, 상업화 단계로의 진입을 위해서는 소자 성능 향상은 물론 소자 제조 공정 비용의 절감 또한 해결돼야 할 과제다.

연구진은 이종의 유기 반도체로 구성된 박막을 형성하고 이에 phosphomolybdic acid (PMA)를 이용한 후처리 도핑 과정을 적용해, 박막 표면에서 전기전도도가 급격히 향상되고 트랩에 의한 전하의 손실이 감소되는 것을 발견했다.

기존 실리콘의 도핑을 위해 고가의 장비와 장시간 1000 °C 이상의 극한 환경이 요구되는 반면, 이번 연구에서 제안하는 기술은 상온에서 유기 반도체 박막을 PMA 용액에 수 초 가량 담그는 과정만으로도 쉽고, 빠르고, 효과적으로 분자 도핑이 이루어진다.

◇ 융기원·경기대 연구팀, 차세대 이차전지 성능 극대화 기술 개발

차세대융합기술연구원은 경기도반도체혁신센터 전옥성 박사와 경기대 박상윤 교수 연구팀이 저습 및 저온 환경에서도 우수한 성능을 유지하는 이차전지 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

아연-공기 전지는 대기 중의 산소를 연료로 활용해 안정성·경제성·친환경성을 갖춘 차세대 에너지 저장 장치로 주목받고 있으나, 공기극 부분이 외부 공기와 직접적으로 접촉되고 산소를 자유롭게 공급받을 수 있는 개방형 구조로 돼 있어 전해질 내의 수분이 증발하고 전지의 수명을 감소시키는 문제가 있다.

공동 연구팀은 이를 해결하고자 고체에서 액체로 변형이 가능한 반죽 형태의 고체 전해질을 단순한 혼합을 통해 제조하는 데 성공했다.

◇ 한번에 16장 웨이퍼 검사…불량 반도체 칩 검사속도 대폭 줄여

한국생산기술연구원은 디지털전환연구부문 남경태 박사 연구팀이 산학연 융합연구를 통해 한번에 16장의 웨이퍼 검사가 가능한 '고속 멀티 프로빙 웨이퍼 검사 시스템'을 개발했다고 22일 밝혔다.

새 검사 시스템의 핵심은 일체형 카트리지, 이송로봇, 멀티 챔버설계·제작과 이를 구동할 수 있는 통합 제어시스템이다.

이를 위해 연구팀은 웨이퍼 테스트의 주요 부품인 프로브 척, 웨이퍼, 프로브 카드를 하나의 프레임 안에 패키지화한 일체형 카트리지를 개발했다.

이어 일체형 카트리지를 16개 장착할 수 있는 멀티 챔버방(Chamber Channel)을 제작하고 얼라인먼트 알고리즘을 통해 카트리지를 검사용 챔버까지 정확하게 연결할 수 있는 시스템을 설계했다.

◇ 차세대 태양전지 환경오염 가능성 사전차단

박남규 성균관대 화학공학과 교수 연구팀은 25일(한국 시각) 국제학술지 네이처에 페로브스카이트 태양전지에 들어간 납 성분 유출을 원천 차단하기 위한 4단계의 제조 공정을 논문에서 제안했다고 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지는 제조가 쉽고 제조 원가가 낮아 실리콘 태양전지를 대체할 유망주로 평가된다. 하지만 태양전지에 들어가는 들어가는 납 성분이 외부로 유출되면 환경을 오염시키고 인체에도 피해를 줄 수 있다. 태양광 발전 설비가 많아지면 제대로 관리되지 않는 시설이 함께 늘어나 환경 오염 우려는 더욱 커진다.

박 교수 연구팀은 납 성분 유출을 원천 차단하기 위한 4단계의 제조 공정을 논문에서 제안했다.

◇ 연어 DNA로 만든 '인공지문'…미술품 위작 논란 없앤다

카이스트(KAIST)는 윤동기 화학과 교수 연구팀이 연성 소재(Soft material)의 자기조립(Self-assembly) 시 발생하는 무작위 패턴을 이용해 보안·인증 원천기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

연구팀은 두 종류의 연성 소재가 자기조립되는 과정에서 자발적으로 발생하는 무작위 패턴을 활용해 사람의 지문과 같이 복제 불가능한 보안 기능을 할 수 있다는 사실을 이용했다. 보안 분야의 전문가가 아니라도 마치 그림을 그리듯이 위조 방지 기술을 구현할 수 있다. 우선 액정물질을 이용했다. 액정물질이 패턴 기판 속에 갇혀있을 때, 자발적으로 구조체의 대칭 파괴가 발생해 미로와 같은 구조체가 형성된다. 

연어에서 추출한 DNA를 이용한 기술도 개발했다. 추출된 DNA를 물에 녹여 붓으로 바르게 되면 좌굴 불안정성(Buckling instability)이 발생해 얼룩말의 무늬와 같은 무작위 패턴을 형성하게 된다.

◇ KAIST, 값비싼 수소 저렴하게 생산하는 기술 개발

KAIST는 생명화학공학과 김희탁 교수 연구팀이 얇은 고분자 막을 분리막으로 사용하는 고분자전해질 수전해 시스템에서 양극 귀금속 촉매 함량을 낮췄을 때 발생하는 성능 악화 현상을 규명했다고 22일 밝혔다.

연구팀에 따르면 이리듐 촉매와 티타늄 확산층이 접촉하면 티타늄 표면에 존재하는 자연 산화막의 전자띠가 굽는 띠굽음(band bending) 현상이 일어난다. 낮은 이리듐 함량의 전극에서는 이 띠굽음 현상이 바인더에 의해 증폭된다. 전자띠가 굽을수록 전자전달이 더욱 어려워지므로 성능 저하가 발생하게 되는 것이다. 

연구팀은 띠굽음 현상이 완화된 계면을 설계하는 경우 이리듐 함량을 10분의 1 수준으로 저감해도 동일한 수전해 성능을 얻을 수 있음을 확인했다.