◇ AI반도체기업, 칩 신뢰성 확인 쉬워진다…판교에 '개발지원센터'

산업통상자원부는 30일 경기 성남시 글로벌 융합센터에서 '시스템반도체 개발지원센터' 개소식을 진행했다고 밝혔다. 

팹리스들은 센터 내 구축을 앞둔 고가의 계측장비 등을 함께 활용할 수 있다. 제품 검증에 필요한 시간과 비용도 획기적으로 줄일 것으로 기대된다. 한국전자기술연구원과 한국반도체산업협회, 한국팹리스산업협회 등은 팹리스 기업들의 검증을 뒷받침하고 검증인력을 양성하기 위한 교육도 진행할 예정이다.

국내 팹리스 기업의 약 40%가 밀집된 성남 판교에 시스템반도체 설계지원센터에 이어 개발지원센터까지 인프라가 완성되면, 판교는 팹리스의 핵심 거점이 될 것으로 기대된다. 정부는 판교 지역을 시작으로 팹리스를 위한 원스톱(One-stop) 서비스 종합 체계를 구축할 계획이다.

◇ 발화지점 접근 힘든 전기차 화재, 바닥 뚫어 20분 만에 진화한다

충남소방본부는 진화에 많은 시간이 소요되는 전기차 화재를 신속하게 진압하는 관통형 전기차 화재진압 장비(EV-Drill Lance) 4대를 소방서 4곳에 배치했다고 1일 밝혔다.

이 진압 장비는 수압으로 전기차 하부의 배터리 팩에 직접 구멍을 내고 물을 분사하는 것으로, 배터리가 차량 밑 부분에 위치해 물이 침투하기 어려운 전기차 화재에 효율적으로 사용하도록 제작됐다. 

충남소방본부는 전기차 화재 발생 시 열 폭주 등으로 진압이 어려워 완전 진화까지 평균 4시간 정도 소요되는데, 이 장비를 사용하면 최소 20분에서 최대 1시간 정도면 진화 가능하다고 설명했다. 도 소방본부는 관통형 진압 장비 외에도 질식소화 덮개, 이동식 소화수조 등 전기차 화재 대응 장비 5종, 246점을 보유하고 있다.

◇ 인하대 "세계 최초로 플라즈모닉 핫전자 광전기적 활용 극대화"

인하대학교는 이문상 신소재공학과 교수팀이 최근 세계 최초로 핫전자를 통해 기존 광전도 특성의 한계를 극복할 수 있는 물리적 매커니즘을 확인했다고 2일 밝혔다.

광전소자는 빛에 반응하는 반도체 물질을 이용해 외부에서 들어오는 빛에너지(태양에너지)를 흡수해 전기에너지로 변환하는 소자를 말한다. 태양전지나 라이다센서, 이미지센서에 활용되는 광검출기와 같은 다양한 응용분야에 적용되고 있다. 무한한 자원인 태양에너지를 활용할 수 있지만 광흡수 능력과 에너지 전환효율의 한계로 광소자의 성능을 개선하는 데 어려움이 있었다. 

연구진은 핫전자를 광전소자에 활용하기 위해 단점은 최소화하고 장점을 극대화하는 방안을 구상했다. 플라즈몬 공명현상으로 발생된 핫전하를 반도체 점결함의 깊은 준위 내부에 포집해 광전지 효과(photovoltaiceffect)와 광전도도(photoconductivity)를 향상시키면서 에너지전환효율을 극대화할 수 있는 방법을 제안했다.

◇ "로봇은 인간에 최적화돼야" KAIST, 연구방법 제안

한국과학기술원(KAIST)은 로봇이 일상생활에 더 깊이 침투할수록 개별 사용자에게 맞춰 최적화해야 한다는 견해(Perspective)를 국제 학술지 '네이처' 지난 9월호에 발표했다고 4일 밝혔다. 

기계공학과 공경철 교수와 미국 스탠퍼드대학 스티브 콜린스 교수, 하버드대 패트릭 슬래드 교수 등이 참여한 국제공동연구팀은 로봇의 성능을 최적화하는 알고리즘에 인적 요소(Human factor)를 반영한 '힐로'(HILO, Human-in-the-loop optimization) 연구 방법을 제안했다.

실제 사람마다 보행 패턴과 장애물을 극복하는 방법이 제각각이라는 점에 착안, 힐로를 적용해 하반신 마비 장애인이 착용하는 웨어러블 로봇의 성능을 개인 맞춤형으로 최적화했다.

◇ 안정성 높고 수명 3배 향상 리튬금속전지 기능성 첨가제 개발

광주과학기술원(GIST)은 엄광섭 신소재공학부 교수팀이 톰 풀러 미국 조지아공과대학 교수팀과 공동으로 리튬금속 음극의 고질적인 수지상 성장 문제를 해결하고 율속(충방전 속도를 높임에 따라 용량 유지율이 좋아지거나 나빠지는 특성) 및 수명 특성을 향상시키는 기능성 첨가제 및 전기화학적 표면 처리 공정 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

음극 소재를 흑연에서 리튬 금속으로 대체한 리튬금속전지는 이론적으로 리튬이온전지보다 10배 높은 음극 용량을 구현할 수 있어 주목받고 있다.

하지만 리튬금속전지의 충·방전 중 리튬의 수지상 결정 성장이 일어나면서 분리막을 뚫고 전지의 단락을 일으키는 현상을 비롯해 리튬이 도금되면서 부피 팽창이 일어나 배터리가 부풀고 내부의 압력이 증가하는 등 안전성 및 내구성의 문제가 상용화에 걸림돌이 되고 있다.

한미 연구팀은 전해질 첨가제로 사용한 티오요소의 전기화학적 산화를 유도해 음극 집전체 표면에 구리 황화물을 집전체 표면에 구리 황화물을 형성시킴으로써 친리튬성이 있는 리튬금속 음극을 개발했다. 이렇게 개발한 리튬금속 음극은 친리튬성 계면에 의해 리튬 핵생성 및 성장이 균질화되는 한편 고체 전해질 계면(SEI) 형성 과정에서 이온 전도도가 높은 리튬 황화물이 만들어져 수지상 결정 성장이 효과적으로 억제됐다.

◇ 단국대 연구팀, ‘빛 방향 자유 조절’ 카이랄성 소재 발견

단국대학교는 김민규(화학공학과) 교수가 미국 조지아텍 Vladimir V. Tsukruk 교수와 공동으로 자기장을 이용해 빛의 방향을 자유롭게 조절하는 친환경 카이랄성 셀룰로스 소재를 발견했다고 30일 밝혔다.

‘카이랄성(chirality)’은 물질 분자식은 같지만 구조가 다른 특성을 말한다. 주로 자연계에 존재하는 단백질 아미노산, 단당류 등이 카이랄성을 띠고 있다.

이 가운데 셀룰로스 나노결정(Cellulose Nanocrystals)은 친환경적이고 유연성과 강도가 뛰어나 재료 및 생채 공학에서 차세대 카이랄성 소재로 주목받고 있다. 연구팀은 자성 나노입자를 셀룰로스 나노 결정 표면에 부착한 결과 원래 성질과는 달리 오른쪽으로 회전한다는 사실을 밝혔다.

즉 자기장을 이용해 친환경 카이랄성 소재의 빛 회전 방향을 자유자재로 조절할 수 있게 된 것이다.

◇ 과학계 난제 '불균일 확산' 160년 만에 풀렸다

KAIST는 김용정 수리과학과 교수와 최명철 바이오및뇌공학과 교수 연구팀이 불균일한 환경에서 일어나는 물질의 분류 현상을 설명하는 새로운 확산 법칙과 실험적 증명을 제시하는 연구결과를 8월 30일 국제학술지 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)'에 공개했다고 2일 밝혔다.

물에 잉크 방울을 떨어뜨리면 잉크의 색소 입자들이 퍼져 나가는 것처럼 한 곳의 입자가 무작위로 퍼져 나가는 현상을 확산이라고 한다. 1905년 아인슈타인은 분자가 '무작위 행보(random walk)'로 움직인다는 개념을 이용해 확산 현상을 설명했다. 무작위 행보는 공간에서 매 순간 무작위(확률적)로 이동하는 모습을 설명하는 수학적 개념이다. 이후 균일한 환경에서의 확산 이론이 정립됐다.

연구팀이 발견한 확산 모델은 세포 내 물질 이동이나 약물 전달 시스템을 더 정확하고 효율적으로 설계할 수 있고 환경과학 분야에서는 오염 물질의 확산 경로나 제거 전략을 세우는 데도 활용될 수 있다. 산업 공정에서의 에너지 절감과 생산성 향상에도 도움이 될 것으로 기대된다.

김용정 교수는 "확산만으로도 입자의 분류가 가능하다는 것을 입증한 중요한 발견으로 기존 확산 법칙이 설명하지 못한 현상을 정확히 해석해 냈다"고 말했다.

◇ 자동차 에어덕트 무게 60% 감량, 국산화 성공·상용화 임박

한국기계연구원은 배승훈 부산기계기술연구센터 선임연구원 연구팀이 국내 기업 유진에스엠알시오토모티브테크노, 에스에이치코리아와 함께 자동차 콕핏 모듈의 에어덕트 제조 기술을 개선했다고 2일 밝혔다. 개발된 에어덕트는 성능평가에서 완성차 규격을 만족해 상용화를 앞둔 상태로 알려졌다.

콕핏 모듈은 자동차에서 운전석을 구성하는 계기판, 공조장치 등 핵심 부품들이 통합된 기본 단위다. 에어덕트는 자동차 내외부 공기 흐름을 제어하는 부품이다. 기존 에어덕트는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 소재로 제작돼 무거웠다. 단열 성능이 부족하고 소음 문제도 있어 차량 연비와 승차감 저하로도 이어졌다. 사고 발생 시 덕트가 깨져 운전자를 다치게 할 가능성도 있었다.

연구팀은 가벼운 폴리에틸렌(PE) 발포 폼 소재를 활용한 에어덕트를 만들어 기존 제품 대비 무게를 약 60% 줄였다. 단열 성능, 안전성을 높이고 소음을 줄여 차량 연비와 승차감을 모두 개선한 것으로 분석됐다.