◇ 빛 신호로 구동되는 다진법 신경망 반도체 기술 개발

경상국립대학교 공과대학 나노·신소재공학부 박준홍 교수팀과 전남대학교 허재영 교수팀은 공동으로 광 민감성 반도체 소재를 활용해 빛으로 작동하는 차세대 다진법 메모리 소자를 구현하는데 성공했다고 8일 밝혔다.

다진법 컴퓨팅은 한 개의 소자에 전하 축척에 따른 여러 전도도 상태를 저장할 수 있어 전력 소비는 낮추고 디지털 변환 없이 연산 속도를 높일 수 있는 차세대 컴퓨팅 시스템이다.

하지만 신호 인가에 각기 다른 정밀한 전도도 제어가 필요하고, 인간의 두뇌와는 달리 다영역 신호에 따른 전송-저장 구동 여부에 한계가 있었다.

이에 박준홍-허재영 교수 연구팀은 기존 태양전지 광흡수층으로 연구 중인 삼황화안티몬(Sb2S3)의 물성을 정밀하게 제어해 인간의 두뇌를 모방한 인공 신경망 반도체 소자를 만들었다.

◇ 폐전기차 배터리, 새전기차 심장으로…재활용 생태계 조성한다

오는 2027년부터 전기차 폐차 전 배터리 성능평가가 의무화된다. 분리한 배터리를 새로운 전기차에 장착할 수 있게 되는 등 관련 산업이 활성화되고 폐배터리로 인한 환경문제 해소 등 관련 생태계가 조성될 것으로 기대된다. 

정부는 10일 정부서울청사에서 최상목 경제부총리 겸 기획재정부 장관 주재로 경제관계장관회의를 열고 이 같은 내용의 '사용후 배터리 산업 육성을 위한 법·제도·인프라 구축방안'을 논의했다.

특히 재제조 활성화로 기존에 최소한의 배터리 가격만을 보장 받던 전기차주의 경우, 적정한 평가에 따른 대가를 받을 수 있게 된다. 전기차 이용 도중 배터리 교체 시에 신품 배터리 뿐 아니라 재제조된 배터리를 선택할 수 있게 된다.

◇ 산업부 "무기발광 디스플레이 산업에 세제·금융 지원"

정부가 무기발광(iLED) 디스플레이 산업의 생태계 조성을 위해 특성화대학원을 통한 전문인력 양성과 실증사업 확대 등을 추진한다. 산업통상자원부는 11일 대한상의에서 'iLED 산업육성 얼라이언스'를 열고 이같이 밝혔다.

또 산업부는 기술 교류회를 열고 산·학·연 교류를 활성화할 계획이다.

iLED는 수명이 길고 휘도·소비전력 등에서 장점이 많아 유기발광다이오드(OLED) 이후 차세대 디스플레이로 주목받고 있다. 하지만 국내 iLED 산업은 LED칩 등의 해외 의존도가 높은 실정이다.

◇ UNIST 연구팀, ‘가볍고 단단한 소재’ 짧은 곁가지 고분자 특성 밝혀

UNIST 에너지화학공학과 백충기 교수팀이 짧은 가지가 달린 고분자의 얽힘과 거동을 분석해 다양한 산업적 응용 가능성을 제시했다. 분자 수준에서 고분자의 구조적 거동을 이해하고, 이를 이론적 분석과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 상세히 밝혀냈다.

짧은 가지가 달린 고분자는 기존의 선형 고분자와 다른 독특한 특성을 지닌다. 이를 체계적으로 분석해 고분자가 포장재, 전자 장치, 자동차 부품, 의료 기기 등에서 탁월한 성능을 발휘할 것으로 전망했다.

선형 고분자보다 밀집된 사슬 구조로 더 큰 동적 저항을 나타냈다. 특히 짧은 가지의 무작위 움직임과 저항성이 향상된 체인 구조로 더 가볍고 단단한 포장재를 개발할 수 있다.

◇ 오상호 켄텍 교수 연구팀, 전자 밀도의 스위칭 메커니즘 규명

오상호 한국에너지공과대학교(이하'켄텍') 교수 연구팀이 2차원 전자가스로 구동되는 산화물 소자에서 전자 분포를 실시간 이미징하고, 인가한 전압에 따른 전자 밀도의 스위칭 메커니즘을 규명하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

전자의 분포를 나노미터 영역에서 정밀하게 제어하는 것은 반도체 메모리 및 광 소자 구동에 핵심이다. 소자의 크기가 점점 소형화되고 3차원화되면서 전자는 이전보다 훨씬 적은 공간에서 더욱 정밀하게 제어돼야 한다.

오 교수 연구팀은 이종 산화물 (LaAlO3/SrTiO3) 계면에 약 1nm 폭으로 형성되는 2차원 전자가스에 수직 방향으로 전압을 인가하며 전자 밀도의 변화를 인라인 전자홀로그래피를 이용해 서브나노미터 분해능으로 이미징하는 데 성공했다.

◇ 경북대-DGIST 연구팀, '태양광 모듈 효율 향상' 금속 네트워크 구조 개발

경북대학교는 노종욱 나노신소재공학과 교수팀이 DGIST 에너지융합연구부 김대환 박사팀과 공동연구로 태양광 모듈 효율을 향상할 수 있는 최적의 금속 네트워크 전극 구조를 개발했다고 10일 밝혔다. 

연구팀은 머리카락보다도 얇은 금속전극을 TCO 위에 그물망처럼 네트워크 구조로 효율 문제를 해결했다. 보통 얇은 금속전극은 리소그라피와 같은 복잡한 방법을 사용한다. 이번 연구에서는 TCO 박막에 아크릴 용액을 코팅하고 건조할 때 자연적으로 생성되는 크랙을 이용했다.

연구팀은 아크릴 용액이 건조할 때의 온도와 습도를 조절해 금속 전극의 네트워크 구조를 쉽게 제어하는 기술을 개발했다. 이 기술을 이용해 다양한 전극 구조를 태양전지에 적용해 전극 구조에 따른 태양전지 특성 변화를 확인하는 연구를 진행하고, 태양전지에 전기를 생산할 충분한 빛을 침투하면서도 전류의 흐름을 원활히 할 수 있는 최적의 금속 네트워크 전극 구조를 찾아냈다. 최적의 전극 구조를 면적이 넓고 TCO 두께를 반 이상으로 줄인 태양전지에 적용해 효율을 높이는 데 성공했다.

◇ KAIST, 진청색 페로브스카이트 LED 구현

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 이정용 교수 연구팀이 높은 색순도로 인해 차세대 디스플레이로 주목받는 진청색 페로브스카이트 LED의 구동 전압에 따라 변화하는 색 변화 문제와 낮은 밝기 문제를 획기적으로 해결했다고 10일 밝혔다.

연구팀은 고색순도를 요구하고 있는 디스플레이 업계의 요구에 따라 높은 색순도를 갖는 것으로 알려진 페로브스카이트 LED 중 진청색의 고질적인 문제점들을 효과적으로 해결하는 기술을 개발했다.

특히 이를 기반으로 진청색 페로브스카이트 LED의 고질적인 문제점을 해결할 수 있는 인사이트를 제시함으로써 상용화에 한층 더 가까이 갈 수 있을 것으로 기대된다.

이 밖에도 연구팀은 지금까지 보고된 진청색 페로브스카이트 LED 성능 중에서 가장 높은 수준의 밝기(2700 nit)를 보고했다. 

◇ 태양광 모듈 패러다임 바꿨다…"해바라기처럼 태양 따라가며 발전"

한국전기연구원(KERI)은 차승일 전기변환소재연구센터 책임연구원 연구팀이 도시 공간에 알맞은 고효율 유연 태양광 모듈을 개발했다고 10일 밝혔다.

연구팀은 태양광 모듈을 도시 환경에 최적화하기 위해 소재부터 구조까지 뒤엎었다. 기존 모듈은 태양전지를 보호하기 위해 값비싼 강화 유리와 플라스틱으로 감싼 형태였다. 연구팀은 유리 없이 실리콘으로 태양전지를 개별 밀봉하고 이를 연결해 유연하게 만들었다. 기존 플라스틱을 난연 소재로 대체해 전기 절연성과 내구성이 높아졌다.

전기회로 구조도 기존 직렬연결에서 환경에 따라 직·병렬이 혼합된 방식이 가능하게 했다. 직·병렬이 혼합된 구조는 모듈에 그늘이 생겨도 출력을 유지하고 핫스팟 현상을 막을 수 있다. 연구팀은 "수십 년 동안 고집된 태양광 모듈 제조의 패러다임을 바꾸는 생각"이라고 덧붙였다.

◇ 김민 전북대 교수팀, 페로브스카이트 태양전지 효율 향상 기술개발

전북대학교 김민 교수 연구팀(공대 화학공학부)의 나혜미 석사과정생이 유기 반도체 소재를 활용한 분자 도핑 기술을 적용해 친환경 주석 페로브스카이트 태양전지의 효율과 안정성을 향상시킬 수 있는 기술 개발에 성공했다.

페로브스카이트 소재는 기존의 납 금속을 포함하고 있어 환경적 이슈가 제기되어 왔다. 최근에는 이 문제를 해결할 수 있는 주석 기반 친환경 페로브스카이트에 관한 연구가 주목을 받고 있다. 그러나 주석의 공기 중 산화 반응을 제어하기 어려워 기존 기술 대비 낮은 광변환 효율과 구동 중 성능 저하가 문제시 되고 있다.

이를 극복하기 위해 김 교수팀은 주석 페로브스카이트 태양전지 소자에 필수적으로 쓰이는 정공 및 전자 수송층에 유연 고분자와 가위 모양의 판상 유기 분자를 각각 도입하는 분자 도핑 모델을 제안했고, 이 소재의 도입으로 태양전지로부터 발생한 전하가 페로브스카이트 내에 갇히지 않고 효율적으로 빠져나와 태양전지 효율을 높일 수 있음을 증명했다.