◇ AI·반도체 등 '방산혁신기업100 프로젝트' 제2기 업체 17곳 선정

방위사업청이 '방산혁신기업100 프로젝트' 제2기 기업으로 국방 인공지능(AI)·반도체 등 분야 총 17개사를 선정했다.

방사청은 3일 대전 KW 컨벤션에서 '방산혁신기업100 프로젝트' 선정서 수여식을 개최했다며 이같이 밝혔다.

이번에 선정된 2기 기업 17개사는 △우주 분야 2곳(하나AMT·루미르) △AI 분야 3곳(코난테크놀로지·디바오·인피닉) △반도체 분야 2곳(웨이브피아·쿠오핀) △로봇 분야 3곳(마이크로인피니티·컨트로맥스·링크플로우) △드론 분야 5곳(두타기술·니어스랩·파블로항공·센서피아·디브레인) △기타 분야 2곳(IDK·심네트) 등이다.

◇ 로봇·전기차 충전기 등 국가표준 19건 개발 나서

정부가 국민 생활편의 향상과 사회적 약자를 배려하고자 생활분야 19개 분야 표준개발에 나선다.

산업통상자원부 국가기술표준원은 1일 ‘제2차 국민 생활편의 표준협의회’를 개최해 국민참여 수요조사에서 접수된 572건의 제안 가운데 표준화 타당성과 시의성이 높은 로봇·전기차 충전기 등 국민 생활편의 표준화 과제 19건을 선정했다.

일상에서 사용하는 로봇·전기차 충전기·개인형 이동수단 플랫폼 등 제품과 서비스 품질 확보와 통일화를 통해 생활편의를 높인다는 계획이다.

우선 반려로봇 성능기준과 평가방법 표준화로 1인 가구, 노인가구 등의 생활 편의 향상을 추진한다. 또 전기차 충전 과정에서 발생 가능한 오류 표시 내용을 통일화해 전기차와 충전기 고장 여부 확인이 어려웠던 불편을 해소할 예정이다.

◇ 전기차 폐배터리, 폐기물 벗어나 '순환자원' 지정

환경부는 전기차 폐배터리와 폐지, 고철, 폐금속캔, 알루미늄, 구리, 폐유리·유리병을 순환자원으로 지정하는 '순환자원 지정 등에 관한 고시' 제정안을 31일부터 20일간 행정예고한다고 30일 밝혔다. 

순환자원이 되면 단순 폐기물이 아니므로 원칙적으로 폐기물관리법상 규제를 받지 않는다. 폐기물이 순환자원이 되려면 기본적으로 '사람의 건강과 환경에 유해하지 않을 것'과 '경제성이 있어 유상거래가 가능하고 방치될 우려가 없을 것'이라는 기준을 충족해야 한다.

현재는 사업자가 특정 폐기물에 대해 순환자원 지정을 신청하면 환경부가 심사를 거쳐 지정한다. 내년부터는 신청이 없더라도 환경부 장관이 순환자원으로 지정하는 '순환자원 지정·고시제'가 기존 신청제와 병행해 시행되는데 이번 행정예고 제정안이 이를 위한 것이다.

◇ 비용 낮추고 성능 높였다, 차세대 염화물 전고체 배터리 전해질 개발

서울대는 이차전지혁신연구소 강기석 교수 연구팀이 전고체 전지 핵심 소재인 고체 전해질의 성능을 높이는 신규 소재를 개발했다고 밝혔다. 화재 위험이 적고 에너지 밀도가 높은 전고제 전지의 상용화에 기여하리란 기대다.

이 연구는 학술지 '사이언스'에 2일(현지시간) 실렸다.

연구팀은 상대적으로 저렴한 지르코늄 원소를 활용해 합성 가능한 삼방정계 구조의 염화물 고체 전해질에 주목했다. 삼방정계 염화물 전해질은 가격은 낮출 수 있으나 이온전도도가 떨어진다는 문제가 있었다. 또 합성 방법에 따라 소재 구조의 편차와 이온전도도의 차이가 큰 것도 상요화를 가로막았다.

연구팀은 이러한 소재의 편차가 삼방정계 염화물 고체 전해질 구조의 특이성에서 기인한다는 점을 밝히고, 구조 안에서 금속 이온의 조성과 배치가 리튬 이온의 전도성에 미치는 영향을 세계 최초로 규명했다.

◇ 경희대 이정태 교수, 나트륨 배터리 용량 높였다

경희대 식물·환경신소재공학과 이정태 교수 연구팀이 다중 산화·환원 반응 물질의 수명향상을 위한 새로운 구동 전략을 제시했다고 2일 전했다. 

에너지 저장 소자로 활용되는 '리튬'은 현재 휴대전화, 컴퓨터 등 전자기기에 널리 사용되지만, 특정 지역에서만 생산되고 매장량도 적다는 단점이 있다. 리튬의 대체재로 '고성능 나트륨 저장 재료'를 개발하려는 움직임이 있지만 충·방전 과정에서 일으키는 산화·환원 반응으로 인해 수명이 짧다 문제가 있다.

연구팀은 고성능 나트륨이온 배터리 전극 물질을 통해 다중 산화·환원 반응 물질의 수명을 늘릴 수 있는 전략을 도출했다. 이어 전기화학 분석을 통해 다중 산화·환원 반응 물질이 일으키는 세 가지 산화·환원 반응의 근본적 특성을 살폈다.

그 결과 수명 감소에 가장 치명적 영향을 미치는 산화·환원 반응을 찾을 수 있었다. 이후 특정 반응을 나트륨이온 배터리와 하이브리드 커패시터에서 효과적으로 제거할 수 있는 구동 전략을 세웠다.

◇ 고려대 연구팀, 고안정성 섬유 합사형 생체연료전지 개발

조진한 고려대학교 화공생명공학과 교수와 권정훈 강원대학교 교수 연구팀이 높은 전류 생성 성능과 구동 안정성을 동시에 지닌 생체연료전지를 개발했다고 31일 밝혔다.

생체연료전지(biofuel cell, 이하 BFC)는 산화환원 반응에 기반한 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 초소형 장치로 ▲심박조율기 ▲신경 자극기 ▲약물 전달 펌프를 비롯한 이식용 바이오메디컬 기기의 전력 공급원으로의 활용이 기대되고 있다. 지금까지 보고된 대부분의 BFC 전극은 탄소 기반의 전도체를 주로 사용했다.

연구팀은 계면 상호작용을 이용, 다공성 면섬유에 탄소나노튜브와 금속 나노입자 기반의 전도성 박막을 도입하고 독특한 구조를 지닌 금속산화물 나노입자와 생체효소를 섬유 가닥 표면에 균일하게 코팅함으로써 높은 비표면적과 전기전도성을 동시에 지닌 전극을 개발했다. 또 금속산화물 나노입자와 생체효소 간 안정적인 결합을 통해 높은 전력 밀도 및 구동 안정성을 동시에 확보할 수 있었다.

◇ 포스텍·홍익대 연구팀, 체온으로 전지 효율 높이는 방법 개발

포스텍은 30일 신소재공학과 친환경소재대학원 김용태·정상문 교수와 강승연씨, 홍익대 신소재공학과 이동욱 교수 연구팀이 버려지는 열 에너지나 체온에서 전기를 생산하는 열-전기화학 전지의 효율을 높이는데 성공했다고 밝혔다.

전기화학적으로 열을 전기로 바꾸는 이 전지는 에너지 전환 효율이 낮고 백금 등의 귀금속 촉매가 필요해 상용화에 어려움이 많았는데, 연구팀이 철 이온 쌍(Fe2+/Fe3+)이 포함된 전해질의 무질서도를 높여 전지의 효율성을 향상시킨 것이다.

또 비싼 백금 촉매 대신 수소차 연료전지에 사용되고 있는 철과 질소, 탄소로 구성된 촉매(Fe-N-C)를 사용해 에너지 전환 효율을 2배 이상 높이고 전극 제작 단가를 3000분의 1로 줄이는데 성공했다.

◇ AI로 가장 강력한 그린수소 생산 촉매 찾았다

기초과학연구원(IBS)은 현택환 나노입자 연구단장(서울대 석좌교수)과 바르토슈 그쥐보프스키 첨단연성물질 연구단장 대행(울산과학기술원 특훈교수) 연구팀이 촉매 성능을 예측하는 인공지능을 개발하고, 그린수소 생산 성능을 갖춘 페로브스카이트 산화물 촉매를 발견했다고 3일 밝혔다.

그동안 수전해 기술 상용화 연구가 이뤄졌지만, 산소 발생 반응이 문제였다. 전기로 물을 분해하면 수소와 산소가 발생하는 반응이 동시에 일어난다. 이중 산소 발생 반응의 속도가 느려 전체 수소 생산 속도에 걸림돌이 됐다. 산소 발생 반응 속도를 극대화하기 위해 이리듐, 루테늄 등 귀금속 촉매를 사용한 연구도 있지만, 촉매가 비싸 가격 경쟁력이 없었다.

귀금속계 촉매의 단점을 극복하기 위해 페로브스카이트 산화물 촉매가 등장했다. 페로브스카이트 촉매는 전기화학적 특성이 우수하고, 다양한 원소를 조합해 만들 수 있어 촉매 반응에 필요한 특성을 개선해 나갈 수 있다.

◇ 인공지능 챗봇 이미지 데이터 훈련 비용 최소화 기술 개발

KAIST는 전산학부 이재길 교수 연구팀이 심층신경망 훈련 비용을 최소화할 수 있도록 훈련 데이터의 양을 줄이는 새로운 데이터 선택 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

일반적으로 대용량의 심층 학습용 훈련 데이터는 레이블 오류(예를 들어 강아지 사진이 `고양이'라고 잘못 표기되어 있음)를 포함한다. 

최신 인공지능(AI) 방법론인 재(再)레이블링(Re-labeling) 학습법은 훈련 도중 레이블 오류를 스스로 수정하면서 높은 심층신경망 성능을 달성하는데, 레이블 오류를 수정하기 위한 추가적인 과정들로 훈련에 필요한 시간이 더욱 증가한다는 단점이 있다. 

이 교수팀이 개발한 기술은 레이블 오류를 스스로 수정하는 최신 재레이블링 학습법을 위해 핵심 집합 선별을 수행해 심층 학습 훈련 비용을 최소화할 수 있도록 해준다. 

◇ 그린수소 시장 선점할 실리콘 광촉매 개발

기존 금속화합물 기반 광촉매보다 효율적으로 그린수소를 생성하는 친환경 소재 실리콘 광촉매가 개발됐다.

한국연구재단은 심우영 연세대 교수 연구팀이 독특한 표면 구조를 가지는 층상구조 실리콘을 이용해 태양광 기반의 고효율 수소 발생 광촉매를 개발했다고 1일 밝혔다. 기존 금속화합물을 기반으로 한 광촉매는 태양광 활용이 어렵거나 독성이 있어 친환경이지 않다는 단점이 있다. 

연구팀은 실리콘의 층상 구조화를 통해 태양광 흡수는 물론 수소 발생에서도 높은 효율을 가지는 광촉매를 개발했다. 이번 연구는 낮은 효율로 사용이 제한됐던 비 금속 소재를 독특한 표면 구조를 가지는 기존 시장에 없던 광촉매로 만들어 관련 분야를 개척했다는 데 의미가 있다.