◇ 고려대 연구팀, 시계열 데이터 분석 관련 AI 기술 개발

고려대학교가 석흥일 인공지능학과 교수와 정승우 석박사통합과정 학생의 연구 논문이 지난달 28일, 인공지능 분야 학술지인 'IEEE Transactions on Pattern Analysis andMachine Intelligence'에 게재됐다고 24일 밝혔다. 

연구의 핵심 목표는 시간 경과에 따른 데이터의 동적 특성과 다양한 변수 간 상관관계를 다루는 인공지능 기술을 개발하는 것으로, 시계열 데이터의 고차원 정보를 위상 공간상의 표현으로 매핑하고, 미분방정식을 활용해 데이터를 모델링하는 것이 특징이다.

또 데이터 처리 시 'Riemannian 공간'과 'Cholesky 공간'이라는 수학적 개념을 활용, 이를 통해 데이터를 효과적으로 처리하고 학습하는 알고리즘을 제시한다. 이러한 방식을 통해 데이터를 다루기 어려웠던 공간에서 데이터 모델링에 대한 혁신적인 접근법을 제시한다.

◇ 아주대 연구진, '꿈의 전자파' 티-레이 소재 개발

아주대 연구진이 ‘꿈의 전자파’로 불리는 티-레이(T-ray) 소재를 개발하는 데 성공했다. 보이지 않는 물질 특성을 분석하는 기술이라 향후 의료·반도체 분야에서 활용 가능할 것으로 기대를 모은다.

꿈의 전자파’로 불리는 티-레이는 빛과 전파 영역 사이인 테라헤르츠파(terahertz wave, THz) 영역의 주파수다. 육안으로는 확인할 수 없는 물체 내부를 투과할 수 있는 티-레이는 단단한 물질 만을 투과하는 X-레이와 달리 액체류까지 식별이 가능하다. 또 가시광선이 미칠 수 없는 높은 투과도를 지니면서도 반도체, 금속 등 전도성 있는 물질을 감지할 수 있다. 

아주대 공동 연구팀은 양이온과 음이온 분자의 부피가 특정 비율일 때 높은 비선형광학 특성을 나타낼 것이라는 것이라는 점에 착안했다. 다양한 부피를 가지는 음이온을 도입해 양이온과 음이온 분자 부피의 상관관계를 밝혔으며, 이를 통해 새로운 고효율의 비선형광학 유기 결정을 개발하는 데 성공했다. 아울러 신규 이온성 결정이 높은 비선형과학 특성을 토대로 소형의 저가 레이저 시스템을 이용, 광대역의 티-레이를 방출함을 확인했다.

◇ 에너지기술연, 그린수소 안정적 생산 수전해 전극 개발

한국에너지기술연구원은 수소연구단 김민중 박사 연구팀이 재생에너지원으로부터 그린수소를 안정적으로 생산할 수 있는 고내구성 니켈-철 이중층 수전해 전극을 개발했다고 26일 밝혔다.

김 박사팀은 산소 발생 반응에 높은 활성을 가진 니켈-철 이중층 수산화물 전극의 철 이온 함량 조절만으로 재생에너지의 급격한 변동성에도 성능 저하가 없는 수전해 전극을 개발했다. 

연구팀은 이중층 구조를 구성하는 철 이온 함량이 40% 이상일 경우 구조적 안정성이 극대화되는 것을 확인했다. 하지만 이론적인 최대 함량은 25% 수준으로, 일반적인 촉매 소재 합성을 통해서는 40% 이상 함량의 구조를 구현하기 어렵다.

◇ 용인 시스템반도체 클러스터 용수공급에 화천댐 활용

환경부는 24일 화천댐에서 한강호수통제소와 한국수력원자력(대표 황주호)이 용인 시스템반도체 클러스터(용인 국가산단) 조성과 관련, ‘한강수계 발전용댐 다목적 활용 실증협약’을 체결했다고 밝혔다.

이날 실증협약은 지난 3월 정부가 발표한 신규 국가첨단산업단지 가운데 경기도 용인 시스템반도체 클러스터와 관련해 산업단지를 조성하는데 기존 소양강댐·충주댐 등 한강수계 다목적댐 외에 추가로 수원을 확보하기 위해 이뤄졌다.

박병언 환경부 수자원정책과장은 “반도체 업계는 하루 78만8천톤 규모 용수가 필요할 것으로 추정하고 있지만 한강수계 다목적댐의 장래 여유 물량은 하루 5만톤(2035년 기준)에 불과하다”며 “화천댐에서 내려주는 물량에서 기본적으로 하천유지유량을 빼더라도 이 물량보다는 많은 상황이고 전부 활용 가능할지 부분은 내년까지 실증할 계획”이라고 밝혔다.

◇ 전기차 폭발 위험 확 줄인 새 전해질 첨가제 개발

한국원자력연구원은 연구원 창업기업인 내일테크놀로지가 질화붕소나노튜브(BNNT)를 활용한 리튬이온배터리 전해질 첨가제를 개발해 국제 학술지 'ACS 머티리얼즈 레터스'의 부표지 논문으로 10월 선정됐다고 26일 밝혔다.

탄소나노튜브(CNT)는 리튬이온배터리에서 리튬산화물의 전도성을 높이는 도전재로 쓰인다. 배터리의 용량을 높이는 데 큰 기여를 한다. 연구팀이 활용한 질화붕소나노튜브(BNNT)는 CNT와 열전도·기계적 특성이 비슷하지만 900도 이상 고온에서도 안정적이라는 장점이 더해진 신소재다. 또 CNT와는 달리 절연이 필요한 분리막과 전해질에도 사용할 수 있다.  

내일테크놀로지 연구팀은 BNNT를 전해질에 직접 첨가하는 대신 BNNT 분말을 분리막에 코팅해 전해질 첨가제 역할을 하도록 했다. 이를 배터리 제작공정에 적용한 결과 배터리 출력, 용량, 충·방전, 안전성 등 주요 성능을 모두 향상시키는 것을 확인했다.

◇ DGIST, 로봇 팔·다리 정밀제어 생체인터페이스 개발

대구경북과학기술원(DGIST) 로봇및기계전자공학과 이상훈 교수팀은 생물학적 인터페이스와 말초신경 인터페이스를 결합한 새로운 형태의 생체 인터페이싱 기술인 하이브리드 바이오닉 신경인터페이스를 개발했다고 26일 밝혔다.

연구팀이 개발한 인터페이스는 버클 스트랩을 모방하고 형상기억폴리머(SMP)를 사용해 절단된 신경에 쉽고 빠른 이식을 가능하며 RPNI 형성 후 근육과 신경에 동시 접촉을 가능하게 한다. 

연구팀은 연구성과 검증을 위해 토끼 체내에서 하이브리드 생체 신경 인터페이스를 형성한 후 양방향 신경 자극 및 기록을 위한 소자의 기능성 평가를 진행했다. 

그 결과 장기간(20주) 삽입을 통한 고품질의 신경 및 근육 기록 획득에 성공했으며 최대 29주까지 장기간 삽입하여 활용이 가능함을 검증했다.

◇ 잘 익은 사과 당도 휴대용 분광기로 정밀 측정한다

한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 가시광선 및 근적외선 분광을 바탕으로 현장에서 사용할 수 있는 고해상도의 휴대용 분광 센서를 개발했다고 24일 밝혔다.

분광측정은 물질이 반사 또는 흡수하는 빛의 파장 분포를 통해 고유의 성분을 분석할 수 있다는 점에서 다양한 응용 분야 비파괴 시료 분석에 사용되고 있다.

연구팀은 수 밀리미터(mm) 두께의 분광기 내로 들어온 가시광선이 석영(Quartz) 속에 제작된 회절판을 거치며 짧은 거리에서 넓게 분산시키는 '고체 잠입 회절판 구조'를 처음으로 도입했다. 

또 회절판과 굴절률이 유사한 렌즈를 접합해 분산된 빛이 이미지 센서에 평면 초점을 맺도록 설계해 가시광선 전 영역에서 균일한 분광 분해능을 갖도록 제작했다.

◇ 300도에도 끄떡없는 친환경 압전소재 개발

포스텍(POSTECH)은 최시영 신소재공학과 교수·통합과정 황수윤 씨, 한국원자력연구원 이민구·이경자 박사 연구팀이 열 안정성과 관련된 소재의 결정립 내부 도메인 구조를 촬영하고, 고온에서도 압전 성능을 우수하게 유지하는 친환경 소재를 개발했다고 26일 밝혔다.

연구팀은 최첨단 분석 기술인 주사형 투과전자현미경으로 친환경 압전소재인 칼륨소듐니오베이트(KNN) 세라믹의 결정립 내 나노 도메인 구조를 원자 수준으로 촬영하는 데 성공했다.

친환경 압전소재인 KNN에 안전한 중금속인 비스무트(Bi)계 화합물 도핑 양을 미세하게 조절했을 때, 특정 조성에서 결정립의 크기가 1㎛(10-6m) 이하로 급격히 작아지는 경우를 발견했으며, 이때 열 안정성이 획기적으로 증가했다. 실험 결과, 연구팀이 제작한 소재는 상온에서 섭씨 300도에 이르기까지 우수한 압전 성능을 유지했다.

◇ 중성자 시설 '하나로' 이용, 2차전지 수명 연장법 찾았다

한국원자력연구원은 김형섭 하나로양자과학연구소 선임연구원 연구팀이 하이니켈 양극재 합성 시 발생하는 나노 크기의 결함을 정량적으로 분석해 제어하는 방법을 최초로 규명해 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)에 10월 온라인 게재했다고 23일 밝혔다. 

하이 니켈 양극재는 합성이 어려운데다 입자 내부에 0.1~300나노미터(nm·10억분의 1m) 크기의 아주 미세한 기공이 발생해 수명이 줄어든다는 문제가 있었다. 최근 연구를 통해 합성 조건에 따라 기공의 크기와 개수가 달라진다는 점이 일부 밝혀졌으나 기공이 정확히 얼마만큼 생기는지는 규명되지 않았다.  

연구팀은 중성자를 활용해 결함 구조를 분석했다. 국내 유일 중성자 연구시설인 '하나로'의 중성자 소각 산란 및 회절 장치를 이용했다. 특정 물질에 충돌시켜 반사되는 중성자를 측정해 물질의 성질을 분석하는 장치로, 원자의 위치와 움직임 등 물질의 미세 구조와 운동까지 파악할 수 있다. 

중성자 장치를 이용한 실험으로 연구팀은 하이 니켈 양극재 합성 과정에서 열처리 조건에 따라 나노 크기의 미세 결함이 얼마만큼 발생하는지 정량화하는 데 성공했다. 결함의 크기와 양을 정량적으로 알아낸 것은 이번이 처음이다.