◇ 1384억 규모 화합물 전력반도체 기술개발 사업, 예타 통과

화합물 전력반도체 고도화 기술개발 사업이 예비타당성조사를 통과했다. 전력 반도체는 12대 국가전략기술 중 하나다.

과학기술정보통신부는 13일 주영창 과학기술혁신본부장 주재로 '2023년 제8회 국가연구개발사업평가 총괄위원회'를 개최했다며 이같이 밝혔다.

이날 위원회는 지난해 제3차에 선정된 연구개발 예타 사업 중 종합평가를 거쳐 추진 필요성이 인정된 '화합물 전력반도체 고도화 기술개발 사업'(산업부) 시행을 최종 확정했다.

이 사업은 상용화 소자, 전력변환장치(모듈), 구동회로 등 핵심 요소 기술을 개발해 화합물 전력 반도체 분야에서 선도국과의 기술격차를 해소하고자하는 사업이다. 총사업비는 1384억6000만원으로 내년부터 2028년까지 5년간 사업이 진행될 예정이다.

◇ 영남대 연구팀, 전기차用 차세대 배터리 신기술 개발

영남대 연구팀은 최근 차세대 이차전지로 주목받고 있는 '리튬황(Lithium-Sulfur) 배터리'의 성능 향상에 관한 연구 결과를 발표했다. 황은 자연계에서 쉽게 얻을 수 있는 물질로 저렴할 뿐만 아니라 친환경적이다.

하지만 리튬황 배터리는 충방전 수명이 짧고, 낮은 출력 특성 등의 문제가 있어 전기자동차, 도심항공교통(UAM)과 같은 고출력이 필요한 시스템에 적용이 어려운 상황이다.  

영남대 연구팀은 바나딜에틸렌글리코산 유기-무기 하이브리드 구조체를 이용해 리튬황 배터리의 장주기 충방전 수명 증대와 함께 출력 성능까지 높일 수 있는 기술을 개발했다.

◇ CO₂로 고부가가치 플라스틱 만드는 기술 개발

부산대는 응용화학공학부 김일 교수 연구팀이 이산화탄소를 에폭시계 단량체와 중합해 다양한 구조와 기능성을 가진 카보네이트계 폴리올을 제조하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

폴리올은 일상생활에서 흔히 사용되는 폴리우레탄의 핵심 원료로, 현재는 전량 에테르계 폴리올을 원료로 사용하고 있다.

이번 기술 개발을 통해 이산화탄소가 들어간 폴리올로 기존 에테르계 폴리올의 상당 부분을 대체할 수 있게 됐다.

김일 교수팀은 저렴한 금속 촉매를 개발해 이산화탄소를 에폭시계 단량체와 중합해 카보네이트계 폴리올을 제조하는 데 성공했으며, 제조과정에서 고분자의 기능성과 구조의 정교한 조절도 가능한 것을 확인했다.

◇ 망막 영상으로 경도 인지 장애 진단하는 AI 나왔다

알츠하이머 치매로 이어질 수 있는 중간 단계인 경도 인지 장애(MCI)를 망막 영상 분석으로 진단할 수 있는 인공지능(AI) 모델이 개발됐다.

경도 인지 장애란 기억력 등 인지기능이 같은 연령대의 다른 노인들보다 떨어지지만, 일상생활을 영위하는 데 큰 지장이 있을 정도는 아닌 상태를 말한다. 그러나 경도 인지 장애는 치매로 이행될 가능성이 크다.

미국 듀크 대학 의대의 섀론 페크라트 안과학/신경학 교수 연구팀은 경도 인지 장애 진단 AI 모델을 최초로 개발했다고 메디컬 익스프레스가 12일 보도했다.

◇ '훨씬 빠른' 3진법 적용 차세대 반도체 소자 개발

한국과학기술원(KAIST)은 임성갑 생명화학공학과 교수 연구팀이 유호천 가천대 교수 연구팀과 공동으로 더 높은 데이터 처리 효율성과 집적도를 제공할 신개념 디지털 논리 회로 구현을 세계 최초로 성공했다고 11일 밝혔다.

연구팀은 3진법 논리 회로의 출력 특성을 회로 동작 중에 실시간으로 조절할 수 있는 새로운 논리소자를 개발했다. 연구팀은 컴퓨터에서 필요에 따라 정보를 저장하거나 다시 지울 수 있는 장치인 플래시 메모리에 주목했다. 3진법 논리 회로 자체에 정보를 저장할 수 있도록 회로를 구성하는 논리소자에 플래시 메모리를 집적했다.

연구팀은 3진법 논리 회로가 저장하고 있는 정보에 따라 논리 상태 1의 출력 특성이 체계적으로 조절될 수 있음을 확인했다. 이를 통해 3진법 논리 회로의 동작 안정성(잡음 여유)을 세계 최고 수준인 약 60%까지 달성하는데 성공했다.

◇ 광산화전극, 유기 고분자층으로 덮었다…수소 생산효율↑

부산대는 이택호 화학교육과 교수 연구팀이 유기 고분자로 전극을 개발해 태양광을 이용한 수소 생산효율을 향상시키는 데 성공했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 빛을 받아 산화반응을 일으키는 광산화전극에 고분자층을 도입해 빛에 의해 생성된 전하가 오랫동안 유지될 수 있음을 확인했다.

고분자층이 도입돼 유기 광산화전극의 광전기화학 성능이 향상됐으며 근적외선 영역까지 포함한 넓은 범위의 태양광을 활용해 그린수소를 효율적으로 생산할 수 있게 됐다. 

광전기화학이란 광활성 소재로 만든 전극에 빛을 가해 생성된 전하로 유도되는 화학 반응이다. 연구팀은 고분자층을 도입해 정공의 수명을 나노초 단위에서 수 초 단위로 연장시켰다.

◇ 면역세포 기능 키워 암세포 제거 3D 바이오프린팅 기술 개발

한국기계연구원(KIMM)은 자연모사응용연구실 박수아 책임연구원 연구팀이 한국생명공학연구원(KRIBB) 김태돈 책임연구원 연구팀과 함께 암 치료를 위한 새로운 면역 요법으로 NK세포 치료제를 이용한 3D 바이오프린팅 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

연구팀은 암 치료에 사용되는 3D 바이오프린팅 기술을 이용, NK세포를 머금은 하이드로젤을 프린팅했다.

NK세포를 머금은 하이드로젤을 프린팅했다. NK세포는 단독으로 체내에 주입되면 떠다니는데, 이러한 과정에서 많은 양이 암세포까지 도달하지 못하고 유실된다.

3D 프린팅된 하이드로젤은 NK세포를 머금도록 함으로써 NK세포의 유실을 방지해 많은 양을 암세포까지 도달할 수 있도록 돕는다.

◇ 기초연, 빛으로 의약품 주원료 만드는 기술 개발

기초과학연구원(IBS)은 분자활성 촉매반응 연구단 홍승우 부연구단장 연구팀이 광(光) 촉매를 이용해 질소 고리화합물을 합성하는 새로운 화학반응을 제시했다고 10일 밝혔다.

이와 함께 의약품의 주요 골격인 ‘락탐’과 ‘피리딘’을 하나의 분자에 도입하는 데 성공했다. ‘질소 고리화합물’은 약용 화합물의 주요 구성요소다.

이는 고리(원) 형태로 결합한 탄소 원자 사이에 질소 원자가 끼어 있는 구조로, 여기에 작용기를 결합해 약품을 합성한다. 

미국 식품의약국(FDA)이 승인한 약물의 60% 이상이 질소 고리화합물 구조를 포함하고 있다. 신약 후보 물질 발굴만큼이나 질소 고리화합물을 쉽게 합성할 수 있는 전략 개발이 중요한 이유다.

◇ 태양에너지로 사막에서도 물 수확… 포스텍, UC버클리 공동 개발

포스텍은 환경공학과 송우철 교수, 미국 캘리포니아주립대 버클리캠퍼스(UC버클리) 화학과 오마르 음완네스 야기 교수 공동 연구팀이 태양에너지를 이용해 대기 중 수분에서 물을 확보하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.

환경을 오염시키지 않고 물을 생산할 방법을 찾던 연구팀은 금속 이온과 유기 분자가 결합돼 1∼2나노미터(㎚) 크기의 매우 작은 구멍을 포함한 다공성 물질인 MOF(Metal Organic Framework)에서 답을 찾았다.

MOF가 대기 중 수분을 모으는 흡착제 역할을 한다는 점을 활용해 밤에는 수분을 흡수하고 낮에는 태양에너지를 이용해 흡수한 수분을 액체로 모으는 수확기를 개발했다.

지난해 6월과 8월 미국 버클리지역과 데스밸리 사막에서 실험한 결과 MOF 1㎏당 각각 하루 최대 물 285ｇ과 210ｇ이 생산됐다. 기존 개발된 수확기가 생산한 물의 양과 비교해도 2배 이상 많다.

◇ 고성능·저가격 ‘염소’ 대량생산길 열렸다

한국연구재단은 포스텍 최창혁 교수, 서울대학교 주상훈 교수 연구팀이 염소를 효율적으로 생산하는 촉매의 설계 원리를 밝혀 고성능 촉매 상용화에 한 걸음 다가갔다고 밝혔다.

살균이나 소독에 주로 쓰이는 염소는 연간 7500만 톤이 생산되는 세계 10대 화합물 중 하나다. 소금물을 기반으로 한 전기화학 공정법을 통해 생산되는데, 이 과정에서 금속 산화물 전극(DSA)이 촉매로 사용된다.

하지만 DSA는 이리듐이나 루테늄과 같은 값비싼 귀금속을 대량 포함하고 있어 비싸고, 염소 이온 농도가 낮거나 산도가 중성일 때는 산소 발생 반응이 동시에 발생하여 생산효율도 떨어진다.

연구팀은 저렴하면서도 효율적인 염소 생산을 위해 DSA를 대체할 백금 단원자 촉매를 개발했다. 단원자 촉매는 금속 원자가 지지체 표면에 하나씩 흩뿌려진 형태의 촉매로, 금속 원자 각각을 모두 반응점으로 활용할 수 있어 같은 중량의 귀금속을 쓰더라도 더 효율적이다.