◇ 반도체 기술 활용해 수소 생산 효율 높였다

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 정연식 교수와 한국과학기술연구원(KIST) 김진영 책임연구원, 김동훈 KIST 선임연구원이 공동으로 반도체 기술을 접목한 고효율·고내구성 수소 생산 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

고순도 그린 수소를 생산하기 위해서는 신재생에너지로 물을 전기분해하는 친환경적인 고분자 전해질막 수전해(PEMWE) 장치를 활용하게 된다. 이때 주로 사용되는 이리듐(Ir) 촉매의 경우 전자를 많이 가지고 있는 상태를 지속적으로 유지해야 고효율과 고내구성을 동시에 달성할 수 있게 된다. 하지만 쉽게 전자를 잃어버리고 산화되는 촉매 반응의 특성상 효율과 수명이 저하되는 고질적인 문제가 있다.

공동 연구팀은 반도체 기술을 활용해 문제를 해결했다. 초미세 패턴을 적층해 3차원 네트워크 구조를 구현할 수 있는 기술을 활용했다. 주석 산화물의 표면에 전자 저장소 역할을 하는 산소 이온이 고농도로 분포하도록 반도체 증착 기술을 적용했다.

◇ 공기 속 유해물질 검출·수중 오염물질 분해 가능 '반도체 가스센서' 개발

한국화학연구원은 조동휘·이정오 박사팀이 한국과학기술연구원(KIST) 장지수 박사팀과 함께 상온에서 낮은 전력으로 공기 중 유해가스인 황화수소 검출과 폐수 속 염료 등 오염물질 분해에 모두 적용 가능한 '광촉매 특성의 금속산화물 반도체 가스센서'를 개발했다고 26일 밝혔다.

이번에 공동 연구팀은 히터 가열 방식이 아닌 '빛'을 통해 열을 발생시키는 '광활성화' 방식을 적용해 낮은 전력으로도 작동되는 센서소재를 제작하고 특정 가스에만 반응토록 4가지 성분이 포함된 나노 촉매를 센서 표면에 균일하게 합성시켰다.

연구팀은 이산화티타늄을 센서재료로 하고 전력효율을 높이기 위해 첨단 나노 반도체 기술을 이용, 빛이 최대한 잘 흡수될 수 있는 규칙적인 정렬 형태의 '3차원 나노-쉘 구조'를 만들었다.

이 구조는 기존보다 전력 소모가 1/100 정도인 ㎽ 수준의 빛을 집중시키는 것만으로 높은 열이 발생돼 히터를 통한 가열이 없어도 센서소재 활성화가 가능하다.

◇ "차세대 '무기 디스플레이', 대만·中보다 열위…골든타임 1년"

한국이 차세대 디스플레이로 주목받는 '무기 발광 디스플레이(iLED)' 시장을 선점하려면, LED 칩 등 핵심부품의 해외 의존도를 낮추고 첨단 기술을 확보하기 위한 정부의 투자 지원이 필요하다는 분석이 제기됐다.

iLED 디스플레이는 마이크로·나노LED, QD(퀀텀닷) 등의 무기소재를 발광원으로 하는 디스플레이로, 수명이 길고 휘도(밝기)가 높은 차세대 제품이다. 메타버스, 자율주행 등 새로운 산업의 물결이 태동하며, iLED 디스플레이의 고신뢰성, 고성능, 초절전 특성이 각광을 받고 있다.

한국디스플레이산업협회는 26일 발표한 'iLED 디스플레이 산업 분석 보고서'를 통해 한국의 iLED 디스플레이 산업 경쟁력이 대만이나 중국 등 주요 디스플레이 생산국 대비 열위로 평가하며 이같이 밝혔다.

◇ 충남도, 무기발광 디스플레이 모듈러센터 구축

26일 충남도에 따르면 충남도는 산업부 주관으로 실시한 ‘무기발광 디스플레이 기술 개발 및 스마트 모듈러센터’ 생태계 구축 사업 예비타당성 조사 대상지로 선정됐다. 산업부는 사업 대상지인 아산 탕정테크노일반산업단지에 2025년부터 2032년까지 기술개발 7905억 원, 기반시설 1595억 원 등 9500억 원을 투입할 계획이다.

무기발광 디스플레이는 산소 및 수분에 취약한 유기발광다이오드(OLED)의 단점을 보완하고, 태양광 환경에서도 높은 신뢰성과 고휘도 및 장수명을 구현해 기존 유기발광다이오드의 한계를 뛰어넘는 나노 크기의 세계 최고 신기술로 꼽힌다.

도는 아산시와 한국광기술원, 한국전자기술연구원, 충남테크노파크, 디스플레이산업협회와 협업을 통해 아산 탕정테크노일반산단 내 6400㎡ 부지에 건축면적 4000㎡(클린룸 3000㎡, 기술지원동 1000㎡) 규모로 스마트모듈러센터를 조성할 계획이다.

◇ GIST-포항공대 연구팀, 그린수소 생산 상용화 기술 개발

바닷물을 원료로 그린 수소와 산소를 발생시키는 고효율 수전해 촉매 기술이 개발됐다.

광주과학기술원(GIST)은 27일 화학과 서준혁 교수 연구팀이 포항공대 한정우 교수팀과 함께 '쇼트키 접합(Schottky junction)'을 이용해 전자 이동을 향상하는 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

쇼트키 접합이란 금속(Metal)과 반도체(Semiconductor) 사이에 생기는 접합의 종류로, 이를 통해 반도체에서 금속으로 전자가 이동하게 된다.

연구팀은 기존 수전해 시스템이 염분이 없는 물(담수)을 사용하는 것과 달리 지구상에서 가장 풍부한 바닷물을 활용해 탄소 배출 없는 그린 수소의 생산 가능성을 확인했다.

◇ ‘인공지능으로 조현병 원인치료 실마리 찾아’ 카이스트 이도헌 교수 연구팀

27일 카이스트(한국과학기술원·KAIST)에 따르면 이도헌 바이오및뇌공학과 교수와 한국한의학연구원 공동연구팀은 인공지능으로 개인 유전형과 조현병 사이 선천적 병리 모델과 조현병 예측 마커(지표)를 발굴했다. 이도헌 교수 연구팀은 미국 스탠리 의과학연구소와 국제공동연구로 진행했다.

연구팀은 스탠리연구소의 다수준 뇌 조직 데이터에 최근 주목받는 AI 기술인 ‘설명 가능한 심층학습’ 기술을 접목해 선천적 유전형과 조현병 사이 병리를 설명하는 인공신경망 모델을 구축했다.

선천적 유전형이 유전자·단백질 발현 조절을 통해 뇌 전전두엽피질·안와전두엽피질 신경세포의 발생을 변화시켜 조현병 취약성을 결정한다는 사실도 밝혀냈다.

◇ '운전자가 촉각만으로 디스플레이 조작'…한기대 연구팀 개발

한국기술교육대(한기대)는 김상연 교수 연구팀이 금오공대 컴퓨터공학과 최동수 교수와 함께 자동차 디스플레이에서 화면을 응시하지 않고 촉각 느낌으로만 가상버튼의 위치를 파악해 조작할 수 있는 '헤드업 햅틱 디스플레이' 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 

헤드업 햅틱 디스플레이의 유용성을 검증할 수 있는 운전 환경도 개발해, 운전자가 디스플레이를 조작할 때 버튼의 위치를 파악하고 실제 버튼을 누르는 듯한 물리적인 힘까지 생성해 전달할 수 있게 했다.

이번 연구 결과는 SCI(과학기술 논문 인용색인)급 저널 'IEEE Transactions on Industrial Electronics'에 지난 21일 자로 게재됐다. 

◇ 200m 기록 최대 3.4초 단축…입는 '로봇 슈트' 개발

국내 연구팀이 일반인의 200m 달리기 기록을 최대 3.4초까지 단축해 주는 로봇 슈트를 개발했다.

이기욱 중앙대 교수 연구팀은 인간 신체 능력을 높여주는 로봇 슈트를 개발해 일반인 대상 200m 전력 질주 기록을 평균 1초 단축하는 데 성공했다고 28일 국제학술지 '사이언스 로보틱스'에 발표했다.

연구팀이 개발한 로봇 슈트는 무게 약 4.5㎏으로, 등에 동력원을 매고, 허벅지 뒤 근육에 힘을 전달해 주는 형태다. 유연한 재료를 활용해 걷거나 뛰는 데 별다른 불편함을 주지 않는다.

특히 기존 로봇 슈트가 착용자가 걷거나 뛸 때 에너지 효율을 높여 주는 방식이라면, 이 로봇은 신체적 능력을 키워주는 방식을 활용한다고 연구팀은 설명했다.

◇ 창원대 이용일 연구팀, ‘고감도 종이기반 센서’ 세계 최초 개발

국립 창원대학교는 생물학화학융합학부 이용일 명예교수 연구팀이 비스페놀A(BPA)와 비스페놀S(BPS)를 동시에 구별 분석할 수 있는 고감도 종이기반 마이크로플루이딕스 센서를 세계 최초로 개발했다고 25일 밝혔다.

BPA는 잘 알려진 내분비 교란물질이다. 특히, 여성에게 치명적이며 생리통, 월경 과다를 비롯해 임신 중 과다 노출될 경우 태아의 생식계 발달에도 큰 문제를 일으킬 수 있다.

이용일 명예교수 연구팀은 은 나노입자와 BPA, BPS에 선택적인 새로운 분자각인 나노젤을 합성하고, 이를 종이 마이크로플루이딕스에 결합시켜 BPA와 BPS를 동시에 구별·분석할 수 있는 일회용 종이칩을 개발하는데 성공했다.

또한, 일회용 종이칩으로 시중에서 판매되는 장남감과 영수증에 존재하는 BPA, BPS의 검출에 성공해 실제적으로 사용할 수 있음을 확인했다.