◇ '전도성 갖추고 변형도 자유롭게…韓 연구팀, 신개념 '3D 프린팅' 기술 개발

3D 프린팅 후 지지대 없이 그대로 형상을 유지하면서도 전도성을 지녀 자유롭게 변형할 수도 있는 신개념 전극 소재가 개발됐다. 이 기술을 이용하면 라텍스 장갑처럼 인체에 밀착하고도 움직임이 자유로운 ‘바이오 기기’ 등도 개발할 수 있다는 설명이다. 

과학기술정보통신부는 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터 정승준 박사 연구팀이 신개념 전방위 프린팅 공정 기술을 이용해 ‘사용자 맞춤형 자유 형상 스킨 일렉트로닉스’를 구현하는 데 성공했다고 20일 밝혔다. 

기존 전도성 잉크로 3D 구조를 가지는 회로를 제작할 경우, 외부 충격이나 기계적 변형에 의해 쉽게 부서지거나 성능이 저하되는 것이 문제로 제작됐다. 이에 연구팀은 잉크의 유화작용을 이용해 전방위로 자유로운 3D 프린팅이 가능하면서 동시에 노즐이 막히는 문제 또한 획기적으로 줄일 수 있는 소프트 전도성 소재를 개발했다.

◇ 포항공대 연구팀, 킬레이트제 사용 해수전지 우수성 확인

포항공대는 철강·에너지소재대학원 조창신 교수, 화학공학과 박사과정 정혜빈씨 연구팀이 킬레이트제를 첨가한 해수전지의 우수성을 확인했다고 20일 밝혔다.

해수전지는 바닷물의 나트륨이온을 활용해 에너지를 생산하는 전지다. 해수전지 양극재로 사용하는 니켈헥사시아노페레이트(NiHCF)는 제작 과정에서 결함이 많이 생긴다는 문제가 있다.

이에 연구팀은 킬레이트제를 첨가한 니켈헥사시아노페레이트를 합성했다. 연구팀이 만든 표본은 킬레이트제를 첨가하지 않았을 때보다 에너지효율이 높고 용량이 더 큰 것으로 나타났다.

◇ 자율주행차 센서 흠집 자가복원 소재 개발

한국화학연구원은 김진철·박영일·정지은 박사 연구팀과 경북대 김학린·정인우 교수 연구팀이 자율주행차의 센서에 생기는 스크래치가 스스로 치유되는 소재를 개발했다고 20일 밝혔다.

이는 돋보기와 같은 간단한 도구를 사용해 햇빛을 모으면 센서 표면에 생기는 긁힌 자국을 60초 이내에 제거할 수 있는 투명한 렌즈 소재다.

연구팀은 이미 렌즈 소재로 활용되고 있는 티오우레탄 구조 내에 투명한 광열염료를 섞은 후 햇빛을 비춰 고분자들이 해체와 재결합을 반복하는 ‘동적 화학결합’을 설계했다.

햇빛이 흡수되면 빛 에너지가 열 에너지로 바뀌면서 표면온도가 올라가고, 온도가 올라가면 고분자들이 원래의 그물망 구조에서 해체돼 떨어졌다 붙었다를 반복하며 자가치유되는 방식이다.

◇ KAIST연구팀 `유연 압전센서` 개발

KAIST는 이건재 신소재공학과 교수 연구팀이 한국표준과학연구원, 카톨릭의대 연구팀과 함께 혈압 측정을 위한 '고민감 웨어러블 유연 압전 혈압 센서'를 개발했다고 17일 밝혔다.

연구팀은 수 마이크로미터(㎛) 두께의 초고감도 무기물 압전 박막을 딱딱한 기판에서 고온 열처리한 뒤, 유연 기판에 전사해 혈압 센서를 제작했다. 제작된 센서를 피부에 밀착해 혈관의 미세한 맥박 파형에서 정확한 혈압을 측정하는 데 성공했다.

연구팀은 센서가 임상시험에서 수축기 혈압, 이완기 혈압에서 모두 자동전자혈압계 국제인증기준(오차 ±5mmHg 이하, 표준편차 8mmHg 이하)을 만족하고, 웨어러블 위치에 혈압 센서를 탑재해 연속적인 혈압 모니터링이 가능하다는 것을 확인했다.

◇ UNIST연구팀, 전기조절 '다기능 광학 메타표면' 개발

UNIST는 전기전자공학과 이종원 교수팀이 전기로 빛의 세기와 위상을 독립적으로 조절해 파면 편광 상태를 조절할 수 있는 ‘중적외선 영역 능동 메타표면’을 개발했다고 17일 밝혔다.

이를 통해 하나의 소자에서 선형편광의 빛을 원형편광의 빛으로 변조시킬 수 있는 파장판과 전압에 따라 빛의 진행 방향을 조절할 수 있는 메타표면도 구현했다. 이번 연구를 통해 종이처럼 얇으며 전기로 조절하는 다중 초점 렌즈, 홀로그램 기술 등이 현실화될 것으로 보인다.

중적외선 영역 능동 메타표면은 전압으로 조절 가능하며 국부적인 빛의 세기와 위상을 독립적으로 조절할 수 있다. 따라서 제작한 이후에도 하나의 광소자를 통해 렌즈, 편광자, 빔조향기 등 다양한 기능을 동시에 구현할 수 있다. 

또 개발된 메타표면은 빛의 편광을 변화시키는 기존의 광학기기인 편광자 및 파장판과 비교해 두께가 얇아 경량화가 가능하다. 특히 파장판의 경우 작동범위가 단일파장인 것에 비해 광범위한 파장에서 작동할 수 있는 장점이 있다.

◇ '곤충 눈 모방' 0.01초 초고속 동작 인식한다

연세대는 안종현 전기전자공학과 교수와 김범진 박사과정생 연구팀이 이차원 반도체 소재인 이황화몰리브덴(MoS2)의 독특한 광학적 특성을 이용해 곤충 눈의 시각 신경 기능을 모사한 광센서를 개발했다고 21일 밝혔다. 기존 컴퓨팅 분야에서 난제로 여겨지던 효율적 동작 인식 문제에 대한 해결책을 제시했다는 평가다.

연구팀은 파리와 같이 날아다니는 곤충들의 눈이 갖는 독특한 점진적 신경세포(Graded Neuron) 구조가 지금까지 개발된 어떠한 반도체 이미지 센서보다도 훨씬 효율적으로 초고속 동작 인식 성능을 보여 준다는 점에 착안해 곤충 눈의 신경 구조를 모방한 광센서를 개발하고자 했다.

연구팀은 이차원 반도체 소재인 이황화몰리브덴(MoS2)이 지니는 독특한 광학적 성질을 이용해 곤충 눈의 신경세포 기능과 유사한 특성의 광센서를 구현하는 데 성공했다.

◇ KAIST, 고성능 맞춤형 양자광원 플랫폼 개발

한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 조용훈 교수 연구팀이 한국전자통신연구원(ETRI) 고영호 박사 연구팀, 한국과학기술연구원(KIST) 송진동 박사 연구팀과 고성능 단일 양자점 양자광원을 고밀도 양자점 기판 위에서 식각(화학약품의 부식작용을 응용한 표면가공 방법)과 같은 파괴적인 공정 없이 맞춤형으로 다량 만들 수 있는 원천 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

연구팀은 고밀도 양자점 중에서 단 하나의 양자점을 선별해 내는 비파괴적인 선택 방법을 고안하고, 선택된 양자점의 광학적 특성을 분석해 특성과 꼭 들어맞는 맞춤형 공진기를 양자점 위치에 맞춰 제작하는 방식으로 접근했다.

연구팀은 최근 개발한 집속 이온빔을 이용한 초정밀 나노 소광 기법을 고밀도 양자점에 적용했다. 이는 집속 이온빔을 약하게 조사하면 시료가 깎여 나가지 않지만 이온빔을 맞은 부분에는 빛을 내지 못하게 되는 ‘소광(quenching)’이 일어나는 현상을 이용한 것이다.

◇ 나트륨배터리 수명과 출력, 획기적으로 높였다

한국에너지기술연구원은 최성훈 광주친환경에너지연구센터 선임연구원 연구팀이 고전압 양극 소재용 새로운 바인더 소재를 개발해 나트륨 이온 배터리의 안정성과 출력을 크게 개선하는 데 성공했다고 18일 밝혔다.

높은 에너지 밀도를 갖는 나트륨 전지의 양극재로 알려진 불화인산바나듐나트륨(NVPF)은 4V 이상의 고전압에서는 전해질과 부작용이 일어난다. 이때 사용되는 상용 양극 바인더인 PVDF는 ‘CEI’라고 불리는 불안정한 고체전해질피막을 형성해 양극 표면을 효과적으로 보호해주지 못한다.

연구팀은 전기화학적 반응 중에 플루오린화수소 생성을 억제할 수 있는 나트륨폴리아크릴레이트 바인더를 적용해 배터리 수명과 출력 특성을 비약적으로 향상시켰다.

◇ 정부, 반도체·디스플레이·이차전지 정밀화학소재 개발 지원

정부가 올해부터 오는 2026년까지 약 280억원 규모로 반도체·디스플레이·이차전지 3개 분야에 대한 정밀화학소재 개발을 지원한다.

산업통상자원부는 20일 이 같은 내용을 담은 '국가 필수전략기술 고도화를 위한 고부가 정밀화학소재 개발' 사업을 공고, 참여기업을 선정할 예정이라고 밝혔다.

이번 사업은 반도체·디스플레이·이차전지 제품의 성능을 고도화하기 위한 것으로, 제품을 구성하는 고부가·고기능성 정밀화학소재의 제조 기술 내재화를 목표로 한다.

먼저 반도체 분야에서는 일본의 수출규제 3대 품목 중 하나인 포토레지스트 관련 기술 개발을 지원한다. 포토레지스트의 경우 불화수소, 불화폴리이미드와 달리 기술격차로 인해 여전히 수입 의존도가 높은 상태다. 이번에 정부가 지원하는 분야는 '초고해상도 포토레지스트용 광산·광염기 발생제'와 '고순도 PHS(Poly-hydroxystyrene) 소재' 기술 개발 등이다.

◇ 레벨4 주행을 일상으로… 정부, 도시 단위 자율주행서비스 모델 만든다

국토교통부는 20일 관계부처 합동으로 수행하는 '자율주행기술개발혁신사업'(이하 범부처 사업)의 2023년도 신규과제(6개) 연구기관 선정결과와 함께 리빙랩 조성을 통한 자율주행 기술 실증계획을 밝혔다.

범부처 사업은 2021년 시작한 1.1조원 규모의 다부처(국토교통부, 산업통상자원부, 과학기술정보통신부, 경찰청) 연구개발 사업이다. 차·부품 등 기반기술과 함께 인프라, 법·제도, 서비스 등 2027년 융합형 레벨4+ 자율주행 상용화를 목표로 추진 중이다.

레벨4는 특정 구간에서 제어권 전환 없이 차 스스로 운행이 가능한 자율주행 수준인데, 레벨4+는 레벨4 수준의 자율주행은 물론 '차-인프라 연계'를 통해 공공 자율주행 서비스가 가능한 융합형 자율주행을 뜻한다. 

88개에 달하는 범부처 사업과제 중 국토부 소관 과제는 총 22개다. 올해부터는 '자율주행 리빙랩' 과제를 포함한 6개 과제를 시작한다.