◇ "5년간 1000억 투입"…정부, 반도체 첨단 패키징 기술 본격 육성

과학기술정보통신부는 30일 LG이노텍에서 반도체 첨단 패키징용 기판에 관한 연구 현장을 살펴보고 산·학·연 전문가들이 참여하는 간담회를 개최했다.

황핀식 과기정통부 기초원천연구정책관은 "정부도 반도체 첨단패키징 원천기술 확보의 중요성과 시급성에 공감하며, 이를 위해 과기정통부도 내년부터 첨단패키징 관련 원천기술 확보를 위한 R&D, 인력양성, 국제협력 사업을 추진할 계획"이라고 밝혔다. 

해당 사업들은 과기정통부가 올해 5월 관계부처와 함께 마련한 '반도체 미래기술 로드맵'을 기반으로 추진된다. 2024년부터 5년간 1000억원 이상을 투입할 예정이며, 국회 심의가 완료되는 대로 신속하게 추진한다는 계획이다.

◇ 한국세라믹기술원 반도체종합솔루션센터, 이천에 개소

반도체 기업 지원과 인력양성을 위한 한국세라믹기술원 반도체종합솔루션 센터가 29일 이천에 문을 열었다.

경기도는 이천시, 산업통상자원부와 지난 2020년부터 건축비 및 장비비 총 382억 원을 투자해 한국세라믹기술원 이천분원에 반도체종합솔루션센터를 건립했다. 연 면적 2127㎡ 규모의 센터 내에는 반도체 전공정·후공정 장비 등 총 76종의 장비를 구축했다.

센터는 반도체 관련 세라믹 중소기업의 시제품 생산 및 분석·인증을 지원하는 시험대(테스트베드)로 활용될 예정이다. 반도체 관련 현장 전문인력 양성을 위한 교육 프로그램도 운영한다.

◇ 최석원 경희대 교수 연구팀, 차세대 광전소자 신소재 개발

최석원 경희대 정보전자신소재공학과 교수 연구팀이 김동하 이화여대 교수 및 일본 이화학연구소(RIKEN) 아라오카 후미토 박사와의 공동연구를 통해 페로브스카이트·액정 나노 복합 신소재를 개발했다. 이번 신소재는 원편광 디스플레이, 레이저, 센서, 광통신, 보안 및 양자 컴퓨팅과 같은 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

페로브스카이트는 뛰어난 전자 및 광학적 특성을 보유한다. 태양전지와 발광다이오드 등의 첨단 산업에서 널리 활용되고 있다. 이러한 특성을 활용하려면 페로브스카이트의 분자 비대칭성을 유지해야 한다. 분자 비대칭성을 유지하기 위해선 페로브스카이트 외부에 화학적 성분을 추가하거나, 분자 내부에 비대칭적 물질을 도입하는 등 복잡한 화학적 설계 및 합성이 필요하다.

연구팀은 액정에 나노 크기의 나선구조 골격을 만들어 2차원 페로브스카이트를 성장시킴으로써 페로브스카이트의 분자 비대칭성 없이도 원편광 발광과 원이색성 흡수 등 특유의 전자 및 광학적 특성이 나타나도록 했다. 또한 페로브스카이트의 수분에 대한 취약성을 극복하기 위해 소수성인 액정재료와 복합화해 효과적으로 대응했다.

◇ '수소연료전지 발전' 적정 보조금은 얼마…고려대 연구팀 규명

고려대는 우종률 에너지환경대학원·융합에너지공학과 교수 연구팀이 수소연료전지 발전소 사업의 사회적 수용성에 영향을 미치는 내부 설계요소와 적절한 보조금 수준을 도출했다고 28일 밝혔다. 연구팀은 고압 수소저장탱크를 보유한 수소연료전지 발전소는 거부감이 크지만 이를 보유하지 않을 경우 풍력발전소보다 수용성이 높아지는 것을 밝혀냈다. 이에 따라 기체 파이프라인을 통해 수소를 공급받는 방식을 제안했다. 

또 수소연료전지 배출열로 주변지역에서 온수·난방을 공급받을 수 있으면 지역 주민들은 연 161만원의 보조금을 덜 받아도 수용의사가 있는 것으로 분석했다. 

온수공급 등 이점을 홍보하고 정책 설계시 거부감이 큰 속성을 제외하는 것만으로도 사회적 수용성을 향상시킬 수 있다는 것이다.

◇ 노란 포도·보라색 바나나?…인공지능으로 시각을 상상한다

'노란 포도'나 `보라색 바나나' 같이 본 적 없는 시각 개념을 이해하고 상상하는 인공지능(AI) 능력 구현이 가능해졌다. 

한국과학기술원(KAIST)은 전산학부 안성진 교수 연구팀이 구글 딥마인드, 미국 럿거스대와 국제 공동 연구로 시각적 지식을 체계적으로 조합해 새로운 개념을 이해하는 인공지능 새로운 모델과 프로그램을 수행하는 벤치마크를 개발했다고 30일 밝혔다.

국제 공동 연구팀은 시각 정보에 대한 체계적 일반화를 연구할 수 있는 벤치마크를 개발했다. 시각 정보는 언어와는 달리 명확한 '단어'나 '토큰' 구조가 없어, 이 구조를 학습하고 체계적 일반화를 달성하는 것이 큰 도전이다.

◇ 수소경제 위한 그린암모니아 생산, '황'에서 새 가능성 발견

포스텍은 용기중 화학공학과 교수 연구팀이 황(S)을 사용해 수소 전달체인 암모니아 생산 반응 효율을 높이는 데 성공했다고 1일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 'ACS 에너지레터스'에 10월 26일 게재됐다.

현재 암모니아를 만드는 유일한 방법인 '하버-보시 공정'은 고온(400~500℃)과 고압(200~300atm) 환경이 필요하다. 이 때문에 세계 에너지 소모량 약 2%를 차지할 정도로 에너지 소모가 크며 연간 이산화탄소 약 6억톤(t)을 배출해 환경에 큰 부담을 주고 있다.

연구팀은 이번 연구에서 황을 사용했다. 황이 포함된 황화디메틸을 첨가하자 황산리튬(Li2SO4)과 황화리튬(Li2S) 분자가 형성되며 리튬 이온 이동이 원활해졌다. 이에 따라 리튬이 전지 전극에 균일하게 증착됐고 SEI형태가 조밀하고 얇은 필름 구조에서 그물 구조로 바뀌었다. 이 구조는 이온 전도도를 높여 리튬이 더 균일하게 증착될 수 있도록 했다.

◇ KIST "고온 수전해 견디는 나노촉매 개발…수소 생산량 2배"

600도 이상 고온 물 전기분해에 활용할 수 있는 내구성 강한 나노촉매가 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 에너지소재연구센터 윤경중 책임연구원 연구팀이 600도 이상 고온에서 오랜 시간 높은 전류 밀도를 유지하는 고온 수전해용 나노촉매를 개발했다고 30일 밝혔다.

수전해는 100도 이하 저온 수전해와 600도 이상 고온 수전해로 나눈다. 저온 방식은 장치 안정성과 소재 개발 측면에서 유리하지만, 고온 방식은 물 분해에 드는 에너지가 적어 생산비용이 적어 미래기술로 주목받는다.

연구팀은 페로브스카이트 나노촉매를 고온에서 쓸 때 구조 변형을 일으키는 화합물 생성을 막는 기술을 개발했다.

이 촉매의 특성 변화 과정을 분석해 스트론튬 탄산염, 코발트 산화물 등이 불순물로 존재해 빠르게 구조 변형을 일으켜 전지 열화를 일으키는 것을 밝혀내고, 이를 제거한 나노촉매를 개발했다고 연구팀은 설명했다.

◇ 유기분산 소재로 양자점 태양전지 효율 높인 기술 개발

대구경북과학기술원(DGIST)은 최종민 에너지공학과 교수 연구팀이 유기분산 'MXene' 소재를 도입해 양자점 태양전지의 효율을 크게 향상 시킬 수 있는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

최근 양자점 태양전지가 이슈로 부상하고 있지만 광 흡수물질과 정공 전달물질 간 에너지 수준이 적절히 배치되지 않아 에너지레벨 정렬 불일치와 표면에 금이 가는 크랙 문제가 있다. 이는 성능 제한으로 연결된다. 특히 에너지레벨 정렬 불일치는 전하를 효율적으로 추출하지 못하게 해 태양전지 성능을 크게 떨어뜨린다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 양자점 태양전지에 2D 구조의 MXene 소재를 도입하는 기술을 개발했다. 유기용매 분산성이 뛰어난 폴리카테콜을 MXene 소재 표면에 결합시켜 양자점 잉크 공정에 MXene을 적용할 수 있도록 했다.

◇ 가동 13분만에 초미세먼지 나쁨에서 좋음…교실 청정 시스템 개발

한국건설기술연구원(건설연)은 장충만 환경연구본부 선임연구위원이 이끄는 연구팀이 교내 미세먼지 농도를 낮추면서도 소음을 많이 내지 않는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 기술 개발 성과는 국제학술지 '대기환경', '환경연구 및 공중보건저널' 등에 2022년 게재됐다.

연구팀은 공기청정, 냉난방 및 환기 기능을 모두 수행할 수 있는 고성능 공기조화기와 기류 제어 시스템을 개발했다. 개발된 공기조화기는 항균·항바이러스 필터를 포함하고 있어 살균된 안전한 공기를 교실에 공급한다. 기류 제어 시스템은 교실로 공급되는 청정 공기를 실내에 균일하게 분포시키는 역할을 하는데, 이때 환기 디퓨저(배기구)가 최적의 위치에 놓이도록 설계했다고 설명했다. 

공기 정화 장치에는 낮은 에너지를 사용하면서 교실 내부의 미세먼지를 상시로 저감시킬 수 있는 식물 토양 정화장치도 포함됐다. 식물 토양 정화장치는 식물의 잎뿐만 아니라 토양 자체도 미세먼지를 제거하는 필터로 이용할 수 있다. 토양층을 공기 정화필터로 사용할 경우 미세먼지를 약 40% 정화한다. 건조한 겨울철에는 토양의 수분을 통해 실내 습도를 쾌적하게 유지할 수 있다.