◇ '1조 규모' 첨단반도체 성능평가시설 구축사업 예타 받는다

정부가 첨단반도체 양산을 위한 성능평가시설 구축 사업에 대한 예비타당성 검토에 나섰다. 반도체 강국 기반 조성을 위해 약 1조원을 투입하게 될 전망이다.

과학기술정보통신부는 16일 주영창 과학기술혁신본부장 주재로 '2024년 제2회 국가연구개발(R&D)사업평가 총괄위원회'를 개최했다고 밝혔다. 이날 위원회는 2023년 제4차 국가연구개발사업 예비타당성조사 대상사업 선정 결과 안건을 심의·의결했다.

위원회는 산업부의 '첨단반도체 양산연계형 성능평가시설(미니팹) 기반구축사업'을 2023년 제4차 연구개발 예타 대상사업으로 선정했다.

해당 사업은 12인치 회로판(웨이퍼) 기반 최대 10㎚급 반도체 공정 장비 구축, 산업현장 특화 인력양성, 산학연 협력체계 마련 등 성능평가 기반을 조성하는 것이 골자다.

◇ 산업부, '394억 투입' 반도체 첨단 패키징 국제협력 사업 개시

산업통상자원부가 총 394억원 규모 반도체 첨단패키징 국제협력 기술개발 사업을 시작한다.

산업부는 14일 이 같은 전자부품산업기술개발(첨단전략산업 초격차 기술개발-반도체) 사업을 공고하고 3월14일까지 기업·대학·연구소의 신청을 받는다고 밝혔다.

산업부는 이번 사업을 통해 국내 기업·대학·연구소가 글로벌 선도 연구기관·기업과 연구개발 협력 체계를 구축하고 관련 기술을 확보할 수 있도록 지원한다. 민간 기업·기관의 자비 부담(0~50%)을 포함한 총 사업비는 394억원으로 이중 198억원은 올해 집행한다. 산업부는 산하 한국산업기술기획평가원과 올 4월까지 지원 대상 선정 작업을 마치고 2026년까지 33개월 동안 선정된 곳에 최대 55억5000만원씩 국비 지원한다. 사업 참여 희망 기업·기관은 범부처통합연구지원시스템 홈페이지 공고를 참조해 신청하면 된다.

◇ 부경대 연구팀, 금속 유기 골격체 기반 고성능 복합막 개발

국립부경대학교는 공업화학전공 조계용 교수 연구팀이 금속 유기 골격체(MOF) 기반 고성능 복합막을 개발했다고 16일 밝혔다.

연구팀은 금속 유기 골격체 중 하나인 UiO-66 나노입자에 의도적으로 결함을 유도하고, 이 결함이 복합막 제조와 성능에 미치는 영향을 분석해 고성능 복합막을 개발하는 데 성공했다.

금속 유기 골격체 소재는 금속과 유기물이 합성돼 만들어진 다공성, 결정성 입자를 말한다.

연구팀은 반응 조절제(modulator) 등 반응물 농도 조절을 통해 UiO-66 입자에 의도적으로 결함을 유도하는 합성법을 개발했다. 입자의 계면 특성을 쉽고 간단한 방법으로 제어하면서 고용량 합성에 유리한 반응 조건을 개발해 박막형 분리막에서도 안정적인 구동 성능을 보이는 복합막을 개발해냈다.

◇ 고수명 실리콘 산화물 기반 박막형 음극활물질 개발

동국대 공과대학 에너지신소재공학과의 김현석 교수 연구팀은 한국화학연구원 이상진 박사 연구팀, 울산대 정지원 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 실리콘 산화물(SiOx), 탄소 나노튜브(CNT), 테프론(PTFE)이 혼합된 하이브리드 단일 타겟을 제조하고 실리콘 산화물 기반 고성능 차세대 박막형 리튬이온 음극활물질을 개발했다고 15일 밝혔다.

연구팀은 실리콘 기반 음극 소재의 성능과 수명 특성을 향상시키기 위해 실리콘 산화물, 탄소 나노튜브, 테프론이 혼합된 하이브리드 단일 타겟을 사용해 박막을 제조했다. 기존에 사용되던 단일 소재로 이루어진 타겟과는 달리 하이브리드 타겟으로 제조된 박막 전극은 실리콘의 부피팽창을 억제하는 유기물 기반 완충 소재가 혼합돼있어 부피 변화를 최소화했다.

◇ 영하 40도서 얼지 않는 아연전지 개발

연세대학교는 이상영 화공생명공학과 교수 연구팀이 곽상규 고려대 교수팀과 공동연구를 통해 영하 40도에서도 얼지 않고 작동하는 아연전지 개발에 성공했다고 13일 밝혔다. 

연세대에 따르면 이 아연전지는 영하 40도에서 기존 리튬이온전지와 유사한 에너지 밀도를 유지하면서도 10배 이상의 높은 출력 밀도를 낸다. 

이번 연구는 최근 에너지 수요 증가와 기후 변화에 대응하고자 안전하고 저렴한 차세대 이차전지 연구가 활발히 진행되는 가운데 이뤄졌다. 아연전지는 저렴하고 지구상에 풍부하게 존재하는 아연금속을 음극으로 사용하고, 폭발 위험이 없는 물을 전해질로 사용해 안전성과 경제성이 우수한 전지 시스템으로 꼽힌다.

◇ 다 쓴 리튬 일차전지 재활용 친환경 기술 개발

한국지질자원연구원(KIGAM)은 자원활용연구본부 류태공 박사 연구팀이 폐리튬 일차전지 침출액에서 고순도의 염화리튬을 환경친화적으로 분리·정제·전환할 수 있는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

폐리튬 일차전지는 방전과 폐기로 나오는 리튬 폐액 때문에 처리 과정에서 많은 부대 비용이 발생했다. 

연구팀은 폐리튬 일차전지 침출액에서 불순물을 분리하고 탄산리튬(회수율 80% 이상)을 거쳐 고순도 염화리튬(순도 99.5% 이상)을 제조하는 데 성공했다. 

고순도 염화리튬은 용융점 전해를 거쳐 차세대 배터리로 꼽히는 리튬 메탈 전지로의 전환이 가능하다.

◇ "노후 건물 결함 한 번에 찾는다" 기계연, 메타물질 확보

노후된 건물이나 항공기, 철제다리 등 오래된 구조물에 발생하는 크랙(Crack)이나 결함을 한 번에 찾을 수 있는 초음파 생성 메타물질이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국기계연구원은 나노디스플레이연구실 권민우 선임연구원 연구팀과 서울대학교 기계공학부 김윤영 석좌교수 연구팀이 원형 편광 초음파 생성이 가능한 메타물질을 개발해 노후된 건축물이나 항공기 균열 등 구조물의 결함을 한 번에 발견할 수 있게 됐다고 14일 밝혔다.

이번에 개발된 메타물질은 대면적의 알루미늄 금속에 연속된 구멍을 갖고 있으며 연구팀은 메타물질의 구멍과 간격을 조절해 직선 형태의 초음파를 메타물질에 통과시켜 원형 진동 초음파로 변환시켰다. 메타물질을 활용한 원형 초음파 생성은 이번에 세계 처음이다.

기존 비파괴 검사는 직선 형태로 진동하는 초음파를 구조물에 쏴 구조물의 결함을 발견하는 방식이었으나 구조물 내부의 모든 영역을 조사하기 어려워 최소 두 번 이상의 검사가 필요했다.

◇ '유전자 신호 감지해 클러치 작동' 스마트 나노로봇 개발

기초과학연구원(IBS)은 나노의학연구단 천진우 단장(연세대 언더우드 특훈교수) 연구팀이 유전자 신호를 감지해 스스로 클러치를 작동시키는 생체 나노로봇을 세계 최초로 개발했다고 14일 밝혔다. 

이 스마트 생체 나노로봇은 바이러스 정도의 크기인 200㎚의 극미세 영역 안에 엔진과 로터(회전체), 클러치 등 기계장치를 탑재해 특정 질병인자를 감지하고 세포와 결합해 생체신호를 조절할 수 있다.

클러치는 기계의 엔진을 구동하는 핵심요소로 엔진의 동력을 로터로 전달(go) 혹은 차단(stop)하는 장치다. 클러치로 인해 필요에 따라 선택적으로 기계를 구동할 수 있어 에너지 효율도 향상된다. 

자연계의 박테리아 역시 편모의 운동을 제어키 위해 생체 클러치를 이용하는 것으로 확인됐으나 그동안 개발된 나노로봇에서는 클러치 기능을 구현하지 못했다.

◇ 금오공대, 실내 유기 태양전지 성능 향상 및 원인 규명

국립금오공과대학교는 이원호 고분자공학과 교수 연구팀이 실내 유기 태양전지 성능 향상 기술을 개발, 관련 연구논문을 최근 화학 재료 분야 SCI급 국제학술지 '저널 옵 머티리얼즈 케미스트리A'에 게재했다고 15일 밝혔다.

금오공대 차세대 고분자 전자재료 연구실 이원호 교수 연구팀은 고분자 도너 물질에 염소를 체계적으로 도입해 실내 유기 태양전지의 효율을 높일 수 있는 새로운 물질을 개발했다. 염소 도입이라는 전략은 합성이 간단하면서도 저조도 환경에서 발생하는 전압손실을 최소화 하는데, 이를 통해 풀러렌 억셉터 기반 유기 태양전지가 형광등 조명 조건에서 높은 전력 변환 효율을 달성하는 것을 확인했다.

이번 연구는 실내 광원을 활용한 에너지 수확 분야에 중요한 기술적 진보를 보여준 것으로 평가받았다. 또 에너지레벨, 광흡수, 모폴로지를 포함한 포괄적인 분석으로 염소 밀도 증가가 실내 유기 태양전지 성능에 어떤 영향을 미치는지에 대해서도 상세히 설명하고 있다. 

◇ KAIST, 100큐비트 양자컴퓨터 계산데이터 첫 공개

KAIST는 물리학과 안재욱 교수 연구팀이 100큐비트급 양자컴퓨터로 조합 최적화 문제를 계산하고 그 데이터베이스와 계산 프로그램을 공개했다고 13일 밝혔다.

조합 최적화 문제 중 하나인 최대 독립집합 문제는 SNS상에서 가장 영향력 있는 인물을 찾는 문제, 전력망을 가장 효율적으로 분배하는 법을 찾는 문제 등 다양한 응용이 가능한 문제다.

지난해 KAIST 연구진은 20큐비트급 리드버그 양자컴퓨터를 이용해 최대 독립집합 문제의 풀이를 시연한 바 있다. 일반적으로 100큐비트급 양자컴퓨터의 데이터를 얻기 위해서는 직접 양자컴퓨터를 제작하거나 클라우드 서비스 업체를 이용할 수밖에 없다.

이번에 KAIST 연구진이 공개한 데이터는 관련 분야 연구자뿐 아니라 양자 컴퓨터에 관심 있는 모든 사람이 무료로 데이터에 접근할 수 있다. 최대 141큐비트를 활용해 70만 종류 이상의 그래프 최적화를 계산했고, 양자컴퓨터의 계산 결과와 데이터분석 프로그램 일체를 공개했다.