◇ KAIST 암호반도체 세계 최초 개발

KAIST는 전기및전자공학부 최양규 교수와 류승탁 교수 공동연구팀이 해킹막는 세계 최초 보안용 암호 반도체 개발에 성공했다고 29일 밝혔다.

연구팀은 100% 실리콘 호환 공정으로 제작된 핀펫(FinFET) 기반 보안용 암호반도체 크립토그래픽 트랜지스터(이하 크립토리스터, cryptoristor)를 세계 최초로 개발했다. 이는 트랜지스터 하나로 이루어진 독창적 구조를 갖고 있을 뿐만 아니라, 동작 방식 또한 독특해 유일무이한 특성을 구비한 난수발생기다.

연구팀은 기존 세계 최고 수준 연구 대비 전력 소모와 점유 면적 모두 수천 배 이상 작은 암호 반도체인 단일 소자 기반의 크립토리스터를 개발했다.

◇ 용인 첨단시스템반도체 국가산단 용수공급사업, 예타 면제

환경부는 ‘용인 첨단시스템반도체 국가산단 용수공급사업’이 공공기관 예비타당성조사(예타) 면제 대상으로 확정됐다고 28일 밝혔다.

이 사업은 지난해 3월 국가 첨단사업 육성전략의 일환으로 발표된 15개 국가첨단산업단지 가운데 가장 먼저 추진되는 ‘용인 첨단시스템반도체 국가산단’에 1일 80만㎥의 용수를 공급하기 위한 사업이다. 2034년까지 총사업비 1조7천600억원을 투입하는 대규모 수도사업이다. 용수 80만㎥는 대구광역시 시민이 하루에 사용하는 양과 비슷한 수준이다.

환경부와 한국수자원공사는 국가산단 입주 예정 기업의 중장기 투자계획과 현재 수도권지역의 생활·공업용수 상황을 고려하고 기존 다목적댐 외 다양한 수원을 활용해 2단계로 구분한 용수공급사업을 추진할 계획이다.

◇ 인간 뇌 닮은 AI 반도체 기술 개발

DGIST 전기전자컴퓨터공학과 권혁준 교수팀(제1저자 송총명 석박통합과정생)은 인공지능과 신경모사 시스템의 효율성을 가져 인간의 뇌를 닮은 차세대 AI 반도체 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

인공지능 기술의 발전에 따라 효율적이면서도 빠른 동작 속도를 가진 반도체 기술의 수요가 급증하고 있다. 하지만 기존의 컴퓨팅 장치는 연산장치와 메모리가 별도로 구성된 ‘폰 노이만 구조’를 가지고 있어 데이터 처리 과정에서 병목현상으로 속도와 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있다.

권혁준 교수팀은 강한 전기적 특성을 가진 산화하프늄과 얇은 층으로 쌓인 이황화주석을 이용해 시냅스 전계 효과 트랜지스터를 개발했다. 이는 뉴런과 유사한 방식으로 여러 단계의 데이터를 저장할 수 있는 기능을 가진 3단자 구조의 신경망 소자이다.

◇ 반도체 HBM시설투자 최대 25% 세액공제

올해 한시적으로 반도체 고대역폭메모리(HBM) 기술과 관련한 시설투자에 최대 25%의 세액공제가 적용된다. 방위산업 분야에 대한 시설투자는 최대 18%의 세액공제를 받는다.

기획재정부는 27일 이런 내용의 '2023년 세법개정 후속 시행규칙 개정안'을 발표했다.

정부는 국가전략기술 사업화시설의 범위를 확대한다. 올해 이들 시설에 대한 투자는 일반 시설에 비해 높은 15%(중소기업은 25%)의 세액공제를 받을 수 있다.

정부는 여기에 HBM 등 차세대 메모리 반도체 설계·제조 기술과 관련된 시설을 새로 추가했다.

◇ 전남대 정헌호 교수 연구팀 고농도 나노입자 제조기술 개발

전남대학교는 화공생명공학과 정헌호 교수 연구팀이 고농도 나노입자 제조 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

정 교수팀은 미세 유체 초고속 혼합 장치를 개발하고, 이를 이용해 고농도 약물이 탑재된 생분해성 고분자 나노입자를 만들었다.

기존의 나노입자 제조 방법은 혼합 속도가 느려 입자의 크기가 균일하지 못하고, 10% 이내의 농도로 약물이 탑재돼 약물 전달 효율이 낮은 문제점이 있었다.

연구팀은 3D 프린터를 이용해 마이크로미터 크기로 디자인된 미세 유체 초고속 혼합 장치를 제조했다. 서로 다른 두 유체를 빠르게 혼합해 43%의 고농도 약물 탑재 나노 입자를 제조했다.

◇ GIST 정현호·송영민 교수 연구팀, 북극순록 눈 본뜬 나노광필터 개발

GIST는 전기전자컴퓨터공학부 정현호 교수와 송영민 교수 공동연구팀이 북극순록의 눈에서 영감을 받아 전기적으로 빛의 투과도를 조절, 외부 빛의 색상에 관계없이 물체의 색상을 일정하게 유지시키는 능동 나노광필터를 개발했다고 27일 밝혔다.

빛을 투과하거나 차단하는 on/off 두 가지 상태만 구현되었던 기존 능동 광필터와는 달리 연속적으로 색상을 변경, 색온도를 따뜻한 색에서 차가운 색으로 자유롭게 변화시킬 수 있어 자율주행차, 이동형 로봇, CCTV에 활용이 기대된다. 

연구팀은 금속 나노입자와 전기적으로 동작하는 고분자가 혼합된 구조체를 사용하여 전기신호에 따라 색을 변조할 수 있는 능동 광제어 기능을 부여했다.

이 소자는 머리카락 두께의 2000분의 1 가량인 50 나노미터 두께만으로 물체의 색상을 보정하는 세계 최초의 필터로 종전의 색상보정필터 기술과 비교해 전력 사용량을 50% 낮추고 변조속도는 0.2 Hz에서 0.3 Hz로 1.5배 향상시켰다.

◇ 이산화탄소 배출 '제로' 암모니아 기반 수소 생산 성공

한국에너지기술연구원 수소연구단 정운호 책임연구원 연구팀은 국내 최초로 화석연료를 사용하지 않는 암모니아 분해 기반 청정 수소 생산 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

수소와 질소의 화합물인 암모니아는 액화수소에 비해 수소 저장 밀도가 1.7배 높아 가장 경제적인 수소 운송책으로 주목받고 있다. 100년 넘게 다양한 분야에 활용돼 인프라, 취급, 안전 기준도 갖추고 있다. 수소 저장과 운송 문제를 해결할 가장 현실적인 대안이다.

다만 암모니아는 분해 과정에서 600도 이상의 열에너지 공급이 필요하고, 이때 화석연료를 사용해야 하기 때문에 이산화탄소가 배출되는 문제가 있다. 진정한 청정 수소 생산을 위해서는 암모니아 분해 과정에서도 탄소 배출이 없는 에너지원을 사용해야 한다.

연구진은 암모니아 분해 반응 후 남은 미량의 수소와 암모니아를 열원으로 재사용해 기존 공정에서 열원으로 활용하던 화석연료 없이도 고순도의 수소를 생산하는데 성공했다.

◇ 생산기술연구원, 금속 3D프린팅 차세대 분말 소재 개발

한국생산기술연구원은 기능성 소재부품그룹 박형기 수석연구원 연구팀이 자동차, 항공우주, 의료용 임플란트 등의 금속 3차원(3D) 프린팅 부품 결함을 해결할 수 있는 차세대 티타늄(Ti) 합금 분말 제조 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 

연구팀은 나노 입자를 티타늄 분말 내에 균일하게 분포하는 방식으로 소재 성능을 강화한 최적화된 차세대 복합소재 금속 3D 프린팅 분말 기술 기반을 확보했다.

이 기술은 합금 분말이 급속하게 응고되거나 열이 빠져나가면서 부품 내부에 기공, 크랙 등이 발생하는 결함을 줄일 수 있다.

또 제조 과정에서 나노입자가 튕겨 나가지 않아 별도 처리 과정 없이도 100% 재사용이 가능하다고 연구팀은 설명했다. 

◇ GIST, 100와트급 수전해 시작품 개발…탄소 배출 없이 고순도 수소 생산

GIST는 지구·환경공학부 이재영 교수 연구팀이 'TKG 휴켐스'와 함께 암모니아(수) 전기분해에 가장 효율적인 전극을 개발하고 그린수소 생산을 위한 100와트(W)급 수전해 시작품 개발에 성공했다고 28일 밝혔다. 

연구팀은 백금-이리듐(Pt-Ir) 촉매를 이용한 전극을 이중층 구조로 만들어 암모니아 물질이 보다 잘 전달되도록 하는 한편 내구성을 향상시킴으로써 기존 암모니아(수) 전기분해보다 높은 전류 밀도를 확보하고 대량의 수소를 안정적으로 생산했다.

친환경 수소경제 확장과 안정적인 에너지 공급에 기여할 것으로 기대된다.

◇ 스마트폰 인덕션 렌즈 사라질까…'메타렌즈' 대량생산 길 열렸다

포스텍은 노준석 기계공학과·화학공학과 교수 연구팀, 이헌 고려대 신소재공학부 교수 연구팀이 메타렌즈를 대량 생산할 수 있는 두 가지 혁신적인 방안을 제시했다고 27일 밝혔다. 

스마트폰 후면에는 카메라 렌즈가 여럿 달려 있다. 물체와의 거리에 따라 사용하는 렌즈가 달라지기 때문이다. 여러 개의 렌즈가 적용되는 스마트폰은 무겁고 디자인에서 손해를 본다. 

‘메타렌즈’는 이같은 불편함을 없애는 기술로 주목받는다. 나노미터(nm·10억분의 1m) 두께인 메타렌즈는 빛을 원하는 방향으로 원하는 만큼 자유자재로 휘거나 모이게 하는 초박형 평면렌즈다. 빛의 파장보다 작은 오돌토돌한 미세한 구조로 가득 차 있어 빛을 자유롭게 조절할 수 있다.

연구진은 우선 심자외선 포토리소그래피를 통해 가시광 영역의 메타렌즈를 생산하는 기술을 적용했다. 또 몰드를 이용해 나노 구조체를 찍어낼 수 있는 ‘나노 임프린팅 공정’을 이용했다. 메타렌즈를 하나씩 생산하던 기존 공정의 한계를 극복해 렌즈 제작 비용을 최대 1000배 줄일 수 있다.