◇ KAIST, 양자컴퓨팅 한계 극복하는 3차원 반도체 제어·해독 소자 집적 기술 개발

한국과학기술원(KAIST)은 김상현 전기 및 전자공학부 교수팀이 '모놀리식 3차원 집적'의 장점을 활용해 기존 양자 컴퓨팅 시스템의 대규모 큐비트 구현 한계를 극복하는 화합물 반도체 해독 소자 집적 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

모놀리식 3차원 집적은 반도체 하부 소자 공정 후, 상부의 박막층을 형성하고 상부 소자 공정을 순차적으로 진행함으로써 상하부 소자 간의 정렬도를 극대화할 수 있는 기술로 궁극적 3차원 반도체 집적 기술로 불린다. 연구팀은 양자컴퓨터 판독, 해독 소자를 3차원으로 집적할 수 있음을 처음으로 보였다.

KAIST 전기및전자공학부 김상현 교수 연구팀의 정재용 박사과정이 제1 저자로 주도하고 한국나노기술원 김종민 박사, 한국기초과학지원연구원 박승영 박사 연구팀과의 협업으로 진행한 이번 연구는 반도체 올림픽이라 불리는 'VLSI 기술 심포지엄(Symposium on VLSI Technology)'에서 발표됐다.

◇ 반도체·제철소 미세먼지 주범 ‘질소산화물’…흡수액으로 제대로 잡는다

한국에너지기술연구원 윤형철·이찬우 박사 연구팀은 질소산화물을 대용량, 고효율로 제거할 수 있는 대표적인 금속착화합물을 대상으로 흡수성능 차이를 나타내는 핵심인 금속착화합물의 결합 형성 메커니즘 규명에 성공했다고 23일 밝혔다.

질소산화물의 흡수성능을 결정하는 금속착화합물의 핵심요소를 규명함에 따라, 연구진이 현재 개발하고 있는 ‘저온(100℃ 미만) 질소산화물, 황산화물 제거 흡수액’에 일산화질소를 고효율로 제거할 수 있는 최적의 흡수액을 설계하는데 활용될 계획이다.

질소산화물은 대부분 일산화질소(연소공정의 경우 90% 이상)로 구성되며, 물에 잘 녹지 않는 일산화질소를 제거하는 것이 기술의 핵심이다. 제거 기술 중 금속착화합물 흡수액은 일산화질소를 산화과정 없이 금속이온에 직접 결합시켜 제거해 질산 폐수 발생을 최소화하는 기술이다. 연구진은 현재 흡수액 개발과 함께 흡수액의 장시간 사용을 위한 재생기술을 집중적으로 개발하고 있어 경제성환경성을 갖춘 기술의 상용화를 앞당기고 있다.

◇ KAIST, 스스로 학습하는 ‘AI반도체’ 첫 개발

KAIST는 전기및전자공학부 유회준 교수 연구팀이 인공지능의 실시간 학습을 모바일 기기에서 구현, 고정확도 AI 반도체를 세계 최초로 개발했다고 23일 밝혔다.

연구팀이 개발한 인공지능 반도체는 저비트 학습과 저지연 학습 방식을 적용해, 모바일 기기에서도 학습할 수 있다. 특히 이번 반도체 칩은 인공지능의 예상치 못한 성능 저하를 막을 수 있는 실시간 학습 기술을 성공적으로 구현했다.

이번 연구결과는 최근 열린 국제 인공지능 회로 및 시스템 학술대회(AICAS)에서 발표, 최우수 논문상과 최우수 데모상을 모두 석권했다.

기존 인공지능은 사전에 학습된 지능만으로 추론을 진행했기 때문에 학습하지 않은 새로운 환경 혹은 물체에 대해서는 물체 검출이 어려웠다. 하지만 유회준 교수 연구팀이 개발한 실시간 학습은 추론만 수행하던 기존 모바일 인공지능 반도체에 학습 기능을 부여함으로써, 인공지능의 지능 수준을 크게 끌어올렸다.

◇ 광주과기원·인텔코리아, 반도체 프로그래밍 인재양성 맞손

광주과학기술원(GIST)은 ㈜인텔코리아와 프로그래밍이 가능한 비메모리 반도체 FPGA(Field Programmable Gate Array) 분야 인재 양성과 경쟁력 강화를 위해 업무협약(MoU)을 체결했다.

이번 협약을 통해 ▲인텔 개발자용 툴킷을 활용한 FPGA 교육 및 교육센터 운영 ▲다양한 기업들과의 기술검증 지원 ▲실무형 FPGA 고급과정 개발 협력 ▲FPGA 교육용 툴킷 및 교육 이수 지원 등을 추진하기로 했다.

먼저 다음달 4일부터 고용노동부가 주관하는 K-디지털 플랫폼 사업의 일환으로 ‘인텔 FPGA Verilog 프로그래밍 교육과정’을 운영할 예정이다.

◇ 디스플레이협회, 혁신 기술 '무기발광 디스플레이' 개발 착수

한국디스플레이산업협회가 '초격차 기술' 무기발광 디스플레이 개발에 나선다. 

협회는 산업통상자원부가 지원하고 한국산업기술평가관리원이 전담하는 '무기발광 디스플레이 및 생태계 구축사업' 예타 기획 연구를 본격 착수한다고 23일 밝혔다. 

'무기발광 디스플레이'란 올레드(OLED·유기발광다이오드) 특성을 뛰어넘는 무기 소재 기반(마이크로LED, 나노급LED, QD 등) 자발광이다. 0.3인치부터 300인치까지 모든 제품에 적용할 수 있는 초고선명, 초확장성의 특성을 가진다.

협회는 이날 오전 삼성디스플레이, LG디스플레이를 비롯한 산학연 소속 핵심 전문가 19명이 참석하는 총괄기획위원회 킥오프회의를 개최했다. 

◇ 페로브스카이트 디스플레이 상용화 실마리 찾았다

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 채원식 책임연구원 연구팀이 이종수 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 교수 연구팀과 공동연구를 통해 페로브스카이트 발광 소재의 안정성을 획기적으로 높이는 방법을 알아냈다고 21일 밝혔다. 

페로브스카이트는 CaTiO3처럼 ‘ABX3’ 형태의 화학식을 갖는 결정구조로 부도체·반도체·도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조의 금속 산화물을 통칭한다. 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지 소재로도 주목받고 있다. 페로브스카이트 광소재는 발광 효율과 색 순도가 높아 유기발광다이오드(OLED)를 대체할 차세대 디스플레이 소재로 각광받고 있다. 

통상 발광 현상은 나노 광소재를 빛으로 들뜨게 했을 때 생성되는 전자-정공(엑시톤) 재결합이나 엑시톤쌍의 결합 에너지를 통해 일어나는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구로 전자-정공 재결합과 엑시톤쌍 결합에너지에 의한 발광 외에도 ‘트라이온 결합’이라는 또다른 발광 경로가 존재한다는 사실을 알아냈다. 

연구팀은 KBSI 대구센터의 ‘시분해 형광 공초점 현미경(FLIM)’으로 단일 나노입자 내부를 시간과 공간을 동시 분할해 양자 입자의 상태 변화를 실시간으로 분석한 결과 엑시톤에 음전하를 띠는 전자 또는 양전하는 띠는 정공이 추가로 결합한 트라이온 양자 입자의 존재 여부를 확인했다.

◇ 전기차 전비(電費) 등급제 다섯 단계로 내년 도입

내년부터 전기차에 전비 등급이 표시된다. 전비는 내연기관차에서 쓰는 연비의 개념을 전기로 대신한 것이다.

산업통상자원부는 23일 에너지 위원회를 열고, 전기차 전비를 현재 단순 표시제에서 다섯 단계 등급제로 개편하기로 결정했다. 연비는 L당 주행거리(㎞)를 나타내지만, 전비는 1kWh당 주행거리(㎞)로 표시한다. 산업부 관계자는 “전기차 평균 전비가 2015년 kWh당 5.9㎞에서 지난해 4.3㎞로 악화하는 상황에서 등급제 도입이 필요하다는 소비자가 늘고 있다”며 “올해 말까지 용역 결과를 받고, 고시를 제정해 내년 중 도입할 계획”이라고 밝혔다. 이와 함께 수송용 에너지의 21%를 차지하는 3.5t 이상 승합·화물차에도 연비 표시나 등급제를 도입한다.

◇ 과기부, 완전자율비행체·맞춤형백신 등 15개 미래혁신기술 선정

정부가 주류시장으로 나아갈 수 있을 것으로 예측되는 미래혁신기술 15개를 도출했다. 선정된 기술은 완전자율 비행체·주행차, 맞춤형 백신, 수소에너지, 초개인화된 인공지능(AI), 생체칩, 복합재난 대응시스템, 양자암호통신기술 등이다.

과학기술정보통신부(과기정통부)는 23일 제40회 국가과학기술자문회의 심의회의 운영위원회를 열고 이같은 내용이 담긴 제6회 과학기술예측조사 결과안 등을 심의·보고했다. 과학기술예측조사는 대내외 환경변화를 반영해 향후 25년 내 미래사회의 모습을 전망하고 파급력이 큰 미래기술을 예측하는 조사로, 과학기술기본법에 따라 5년마다 주기적으로 이뤄진다.

과기정통부는 이번 조사를 위해 미래전망위원회를 구성하고 25년 이내에 도래할 5대 메가트렌드와 12개 세부트렌드, 62개 주요 이슈를 도출했다. 5대 메가트렌드는 디지털 세상, 사회구조변화, 지구환경 변화 및 자원개척, 세계질서 변화, 위험 일상화다.