◇ UNIST, 붕소-질소 결합한 유기 반도체 재료 합성 성공

UNIST(울산과학기술원)는 화학과 박영석 교수팀이 연속적인 붕소-질소(BN) 결합을 통해 새로운 안트라센 유도체인 ‘BNBN 안트라센’ 분자를 합성했다고 14일 밝혔다. 

또한 붕소-산소(BO) 결합과 붕소-질소(BN) 결합이 연속적으로 연결돼있는 ‘BOBN 안트라센’ 분자를 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED)의 청색 호스트로 사용했다. 개발된 안트라센 분자는 낮은 전압에서도 구동 가능해 유기 반도체의 재료로서 가능성을 확인했다.

안트라센 유도체는 탄소 중심의 유기 전자기기에서 전자의 이동과 빛을 내는 성질을 향상시키는 핵심 소재다. 특히 고성능 전자기기의 핵심 구성 요소로서 주목받고 있다.

◇ 국표원 "中企 반도체 장비 기술, 국제표준안으로 제안"

우리나라 중소기업의 반도체 장비 기술이 국제전기기술위원회(IEC)에 신규 국제표준안(NP, New Proposal)으로 제안됐다.

15일 산업통상자원부 국가기술표준원에 따르면 진종욱 국표원장은 이날 경기 화성시에 있는 국내 반도체 장비 기업 이솔(E-SOL)을 방문했다.

이솔은 반도체 극자외선(EUV) 공정에 사용되는 마스크 계측·검사 장비 및 펠리클(Pellicle)의 투과도 검사 장비 등을 제작·판매하는 EUV 장비 제조기업이다.

이솔은 산업부 소재부품개발기술사업을 수행해 펠리클 투과도 검사장비를 개발하고 해당 장비를 활용한 펠리클의 EUV 투과도 검사방법을 IEC에 신규 국제표준안으로 제안했다.

◇ 반도체 희귀가스·요소… 공급망 안정품목, 의존도 2030년까지 ‘50% 이하’로 낮춘다

정부가 요소와 네온·크립톤·크세논 등 반도체 희귀가스, 흑연과 같은 공급망 안정품목 185개를 지정해, 특정국으로부터의 수입 의존도를 2030년까지 평균 50% 이하로 낮추기로 했다. 이 중 이차전지 양극재·음극재, 요소 등 시급성이 요구되는 8대 산업 공급망 품목에 대해서는, ‘선도 프로젝트’를 가동해 더 빨리 의존도를 줄일 수 있도록 밀착 관리하기로 했다.

산업통상자원부는 13일 국내 유일 천연흑연 음극재 생산공장인 포스코퓨처엠 세종2공장에서 방문규 장관 주재로 ‘산업 공급망 전략 회의’를 개최한 뒤 이런 내용을 담은 ‘산업 공급망 3050 전략’을 발표했다.

산업부는 수입 의존도와 산업 영향 등을 고려해 반도체 희귀가스, 흑연, 희토 영구 자석, 요소 등 총 185개 공급망 안정 품목을 선정했다. 소재·부품·장비(소부장) 수입 품목 4458개 중 수입액 100만달러 이상인데다, 특정국 의존도가 50% 이상인 품목 1719개 중 185개로 추린 것이다. 이들 품목의 특정국 의존도는 지난해 평균 70%에 달했는데, 이를 50% 이하로 낮춘다는 것이 정부의 계획이다.

◇ 고려대 연구팀, 초박형 수직 박막 트랜지스터 개발

고려대학교 김태근 전기전자공학부 교수와 성균관대학교 이내응 첨단소재공학부 교수 연구팀이 전이금속 셀레나이드 반응 기술과 Au 나노입자가 도핑된 그래핀을 활용, 인공 시냅스 기능을 갖는 초박형 수직 박막 트랜지스터 (VTFT)를 개발하는데 성공했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 초박형 그래핀·텅스텐 디셀레나이드 이종 접합을 기반으로 광학 시냅스 기능을 갖는 새로운 VTFT를 개발하는데 성공했다고 전했다.

연구팀은 대면적 제작을 위해 간단하고 쉽게 반복 가능한 전이금속 셀레나이드 반응 방법을 사용, WxSex-1초단채널 층을 제작했다. 또 그래핀 소스 전극 표면에 Au 나노 입자를 도핑함으로써 그래핀과 채널층의 접촉 장벽을 조절, 정공 주입의 효과를 개선해 소자 효율을 향상시켰다고 전했다.

◇ '작업자-로봇 공존환경' 작업자 위험 진단·예측 기술 개발

한국생산기술연구원은 지역본부인 대경본부 이수웅 수석연구원과 김병학 수석연구원 연구팀이 '작업자-로봇 공존환경 실시간 디지털트윈(가상모형) 기술'을 개발했다고 14일 밝혔다. 

연구팀은 위험을 실시간 예측·진단해 작업자가 로봇과 안전하게 상호 작용할 수 있는 제조환경 구현을 위해 협동 로봇에 인공지능(AI), 디지털트윈을 융합했다.

레이저 빔을 사용해 환경 내 거리와 움직임을 실시간으로 측정하는 원격 감지기술인 '다중도메인 센서'(LiDAR)를 제조환경에 설치하고, AI 기술을 활용해 작업자의 위치를 인식할 수 있게 했다. 

또 컴퓨터 시스템상에 3차원 작업자 데이터 생성 AI 모델을 활용해 로봇, 작업자, 작업환경을 디지털화하고, 현실의 제조 현장과 실시간 연동해 상호작용할 수 있는 디지털트윈을 구현했다. 

◇ 영남대, 고에너지 충·방전소재 기술 개발

영남대학교는 류정호 신소재공학부 교수 연구팀이 세라믹 기반 강유전체 소재를 나노구조로 상온에서 코팅하고, 저온에서 열처리해 에너지 충·방전 특성을 획기적으로 개선한 신소재를 개발했다고 15일 밝혔다.

전기차나 모바일 전원으로 사용되는 배터리는 높은 에너지 저장 특성으로 오랜 시간 사용가능하지만, 순간적인 출력이 필요한 경우에는 배터리 출력이 부족하다는 단점이 있다.

연구팀은 일반적인 강유전체 소재를 나노미터(㎚) 크기 미세한 결정입자와 유리질로 코팅해 복합적인 구조를 상온에서 만든 뒤, 600℃ 낮은 열처리를 통해 세라믹소재의 미세구조를 조절했다.

그 결과, 기존 완화형 강유전체 특성을 가지면서 전기 에너지 저장과 방출 특성을 획기적으로 향상 시킨 유전체 소재 개발에 성공했다. 지금까지 알려진 강유전체 화학조성으로는 완화형 강유전 특성을 가질 수 없다는 기존의 한계를 넘어 순수 강유전체 조성의 세라믹 소재를 미세구조 변화만으로 완화형 강유전체 특성을 낼 수 있게 됐다.

◇ 사족로봇 ‘KAIST 하운드’, 100m 19.87초 주파

한국과학기술원(KAIST)는 기계공학과의 박해원 교수 연구팀이 제작한 ‘KAIST 하운드(Hound)’의 사족보행 로봇의 100m 달리기 기록이 기네스 세계 기록으로 인정받았다고 15일 밝혔다.

하운드(Hound)는 KAIST 동적 로봇 설계 및 제어 연구실(Dynamic Robot Control and DesignLaboratory)에서 제작된 ‘사족 로봇’으로, 2023년 10월 26일에 측정된 실험을 통해 정지 상태에서 출발해 100m 선을 19.87초 만에 통과한 후 완전히 멈추는 데 성공했다. 이 성과는 AI(인공지능) 방법론 중 하나인 강화학습을 이용해 시뮬레이션 가상환경에서 훈련된 단일 제어기를 통해 달성됐다.

연구팀은 하운드(Hound) 로봇이 고속으로 달릴 수 있도록 액추에이터 출력의 한계를 최대한 이용하기 위해, 모터가 최대로 낼 수 있는 한계 토크와 속도 특성을 강화학습에 활용했다. 또한, 대칭적인 걸음새를 통해 모터의 출력을 고르게 분배하고, 로봇의 빠른 움직임을 위해 경량 발바닥을 설계했다. 이러한 종합적인 설계와 제어에 대한 접근방식을 통해 하운드(Hound)는 빠른 속도로 100m를 주파할 수 있었다.

◇ 리튬이온전지 안정성·성능 높이는 '희생양극 소재' 개발

한국연구재단은 성균관대 에너지과학과 윤원섭 교수와 경희대 정보전자신소재공학과 박민식 교수 공동연구팀이 리튬이온전지에 많은 리튬을 안정적으로 제공할 수 있는 희생양극 소재를 개발했다고 14일 밝혔다. 

희생양극 소재는 풍부한 양의 리튬이온을 제공해 음극 소재에 의한 리튬이온 손실을 효과적으로 보상할 수 있게 하는 소재다. 

연구팀은 고도화된 방사광가속기 기반 분석을 통해 희생양극 소재 초기 충전 과정에서의 전기화학적 반응기구를 명확히 규명, 다량의 산소 가스 발생을 억제해 리튬을 안정적으로 제공할 수 있는 기술을 개발했다. 

◇ 교육용 양자컴퓨팅 장치 개발, 양자기술 장벽 낮춘다

고려대학교는 물리학과 이동헌 교수 연구팀이 일반인이나 학생들이 손쉽게 배울 수 있는 양자센싱 및 컴퓨팅 기초 실험 장치(QuLIUS, Quantum Learning and Instructional Unit for Students)를 개발했다고 13일 밝혔다.

양자기술을 접하려면 고가의 전문 실험 장치가 있어야 하는 등 비전문가에겐 진입 장벽이 높다는 한계가 있었다.

연구팀은 다이아몬드 질소-공극 큐비트를 이용, 컴퓨터 본체 크기의 이동 가능하고 상온에서 동작하는 교육용 양자 실험 장치를 제작했다. 이 장치로 하고 휘문고등학교 학생들에게 기초 실험 수업도 진행했다.

◇ 포스텍, 액적 움직임 제어기술 개발

포스텍(POSTECH)은 김석 기계공학과 교수·통합과정 김승범 씨, 미국 일리노이대 어배너-섐페인캠퍼스(UIUC) 기계공학과 손창희 박사·플라시드 페레이라·지에 펭 씨 공동 연구팀이 외부 자기장으로 랫칫(ratchet)을 조절해 액체 방울을 양방향으로 이동시키는 데 성공했다고 15일 밝혔다.

액적은 미세한 크기의 액체 방울이다. 액적의 움직임을 제어할 수 있다면 다양한 산업 분야에서 입자 이동과 배치를 효과적으로 조작할 수 있다. 자성을 띠는 입자를 액적 내부에 삽입하거나 전압을 가하는 등 액적을 움직이는 여러 방법 중 연구팀은 액적을 직접 건드리지 않고, 액적과 맞닿는 기판 표면에 초점을 맞췄다.