◇ GIST, 주석 기반 페로브스카이트 소재 새 도핑법 개발…“차세대 반도체 상용화 기여”

광주과학기술원(GIST)은 이광희 신소재공학부 교수와 김주현 히거신소재연구센터 박사팀이 비납계(lead-free) 주석 기반 페로브스카이트 소재의 새로운 p형 도핑 방법을 발견하고, 이를 이용한 고성능의 p형 박막 트랜지스터를 개발했다고 11일 밝혔다.

연구팀은 산화가 잘 일어나는 주석 원소의 특징에 집중했으며 특히 페로브스카이트 소재 표면에 황(sulfur) 원소가 포함된 고분자 물질을 도입했을 때 페로브스카이트 소재의 전기적 성질이 향상되는 현상을 발견했다.

페로브스카이트 표면의 주석 이온이 고분자 물질의 황 원소와 상호 작용해 주석 이온의 산화수가 2가에서 4가로 산화되는 것을 관측했다. 생성된 정공이 페로브스카이트 표면에 남아 소재의 p형 도핑을 유도한다는 것을 홀효과 측정법 및 페르미 에너지 준위 측정을 통해 확인했다.

이 같은 새로운 p형 도핑은 주석 기반의 페로브스카이트 소재 내부에서 발생하는 결함에 의한 재결합 손실을 억제할 뿐만 아니라 전하 운반자의 원활한 움직임을 일으킨다는 사실도 황인욱 GIST 고등광기술연구소 박사팀의 펨토 세컨즈 레이저 순간 흡수 분광법 분석으로 규명했다.

◇ 구미시, 2028년까지 반도체 소재·부품 시험평가센터 짓는다

경북 구미시는 2028년까지 반도체 소재·부품 시험평가센터를 짓는다고 10일 밝혔다.

이는 산업통상자원부가 주관하는 국가첨단전략산업 공모사업에 최종 선정된 데 따른 것이다. 시는 첨단 반도체 제조에 필요한 기판과 공정용 소재·부품을 시험하고 평가하는 시설을 구축한다.

한국산업기술원이 사업을 주관하며 구미전자정보기술원과 금오공대가 협력할 예정이다. 시험평가센터가 들어설 곳은 추후 정해진다.

◇ 전자레인지 원리로 나트륨 이온 전지 음극재 제조

한국전기연구원(KERI)은 김대호 나노융합연구센터 책임연구원, 박종환 책임연구원 연구팀이 마이크로파 유도 가열 기술로 나트륨 이온 전지의 하드 카본 음극을 30초 만에 고속으로 제조하는 공정 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 공개됐다.

나트륨 이온 전지는 제조 과정이 매우 까다로워 에너지 밀도가 낮고 수명이 짧다는 점이 해결 과제다. 나트륨 이온은 리튬 이온보다 입자가 커 기존 음극재인 흑연(C)보다 분자층 사이가 먼 하드 카본이 활용된다.

하드 카본은 자연계에 존재하지 않아 인공적으로 만들어야 한다. 공기가 통하지 않는 공간에서 식물·고분자 재료인 탄화수소를 1000℃ 이상의 고온으로 오랜 시간 태우는 탄화 공정이 필요하다. 과정이 까다로워 경제·환경적으로 부담이 크고 나트륨 이온 전지 상용화의 걸림돌로 작용했다.

연구팀은 전자레인지에서 음식을 가열하는 원리인 마이크로파를 활용한 급속 가열 방법을 제시했다. 고분자 원료에 전기가 잘 통하는 소재인 탄소나노튜브를 조금 섞어 필름을 만들었다. 마이크로파 대역의 자기장을 가하면 탄소나노튜브에 유도 전류가 발생하면서 필름 소재만 선택적으로 가열되는 원리다.

◇ 기계연, 독·덴마크와 AI로봇·산업기계 자율화 공동연구 `박차`

한국기계연구원은 지난 9일(현지시간) 독일 자브리켄에서 독일 인공지능연구소(DFKI)와 로봇용 다중 작업지능 기술 개발을 위한 협약을 체결했다고 10일 밝혔다. 

이번 협약으로 기계연이 보유한 AI 로보틱스 기술과 DFKI의 AI, 디지털트윈, 멀티모달 HM 기술을 접목한 연구과제 기획을 통해 로봇 지능 고도화를 위한 협력을 강화한다. DFKI는 1988년 설립된 세계 최대 규모의 비영리 AI 연구기관으로, 자연어 처리와 로봇 공학, 기계학습, 컴퓨터 비전, 빅데이터 분석 등이 주요 연구 분야다. 또한 스타트업, 대기업과 협력해 첨단 기술 상용화에도 기여하고 있으며, 유럽과 글로벌 AI 연구 네트워크를 선도하고 있다.

두 기관은 지난 2018년부터 2022년까지 자율주행 로봇기술과 디지털 트윈 등 협업 물류 로봇 관련 R&D 분야에서 협력해 왔다. 올해부터는 기계연의 신규 사업인 '로봇 범용 작업 인공지능개발사업'에 공동협력하고 있다.

◇ 켄텍, '3차원 복원 렌더링' 기술 개발한다…자율주행 등 활용

켄텍은 한국연구재단이 주관한 '2024년도 Post-Doc(박사후 연구원) 성장형 공동연구'에 에너지AI 연구소 박기백 박사후연구원과 김혜진 박사후연구원이 각각 선정됐다고 8일 밝혔다. 

이 사업은 국가 연구 역량 강화를 목표로 박사후연구원이 우수 전임교원의 멘토링을 받으며 혁신적이고 도전적인 공동연구를 추진할 수 있도록 지원하는 프로그램이다. 

선정된 연구팀은 향후 3년간 매년 최대 2억원씩 총 6억원의 연구개발비를 지원받게 된다.

박기백 박사와 김혜진 박사는 이석주 교수, 임혁 교수와 멘토-멘티 관계를 기반으로 '시공간 초월 하이퍼랩스 생성을 위한 다시점 영상 활용 연속 학습 기반 볼륨 렌더링 기술'을 주제로 연구를 진행할 예정이다.

◇ 부산대 연구팀, 장시간 지속 가능 무선 수소 감지 센서 개발

부산대는 정보의생명공학대학 의생명융합공학부 서민호 교수 연구팀이 장시간 안정적으로 수소 가스 농도를 무선으로 검출하는 고민감도 센서 기술 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.

수소 가스는 에너지 효율이 뛰어나고, 연소 때 오직 물만 배출하는 친환경 연료로 주목받고 있다.

무색·무취한 수소는 4% 농도 이상일 때 매우 높은 폭발성을 띠어 안전 관리가 필수적이다. 연구진은 반도체 기반 마이크로기계전자시스템을 적용해 손톱 크기의 초고성능 팔라듐 수소 센서를 제작, 2달 이상 대기 중 방치된 후에도 열처리만으로 초기 성능을 완벽하게 되살리는 데 성공했다. 

서 교수는 "이번 성과는 수소 가스 누출 사고 예방과 수소 에너지의 안전성 강화에 획기적인 전환점을 제공하며, 수소 경제의 핵심 기술로 자리 잡을 것"이라고 전망했다.

◇ 서울대-삼성전자 SAIT 공동 연구팀, 유기 발광다이오드 결정적 성능 감소 메커니즘 규명

서울대학교 공과대학은 전기정보공학부 이재상 교수 연구팀이 삼성전자 SAIT(Samsung AdvancedInstitute of Technology)와의 공동 연구를 통해 유기 발광다이오드(OLED, Organic Light-EmittingDiode) 성능을 저하시키는 핵심 메커니즘을 규명했다고 11일 밝혔다.

OLED 발광층과 인접한 전하수송층 사이에는 미세한 에너지 장벽이 존재하는데, 이는 발광층 내부로 전하 주입을 방해하고 전하를 계면에 축적시키는 요인으로 작용한다. 공동연구팀은 계면에 축적된 전하에 의해 발광층 내부의 엑시톤이 소거되는 기제를 이론적으로 제시하고, 이를 ‘계면 엑시톤-폴라론 소거’ 현상으로 명명했다. 이어서 연구팀은 해당 현상을 독립적으로 관측할 수 있는 실험을 고안하여 해당 현상의 3대 결정인자(계면 장벽, 엑시톤-폴라론 거리, 엑시톤 소멸시간)를 밝혀냈다. 

◇ 한국재료연구원, 우주환경용 고성능 신합금 개발 성공

한국재료연구원은 나노재료연구본부 박정민 박사 연구팀이 경상국립대 김정기 교수, 포항공과대 김형섭 교수 연구팀과 공동연구로 우주환경에 특화된 고성능 금속 3D프린팅 신합금 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.

공연 연구팀이 제조한 금속 3D프린팅 신합금은 영하 196도의 극저온 환경에서도 우수한 기계적 성능을 나타냈으며, 우주탐사와 극한환경 응용에도 높은 잠재력을 지닌 신소재로 입증됐다.

연구팀은 극저온에서 우수한 물성을 나타내는 칸토(Cantor) 합금에 소량의 탄소를 첨가하고, 이를 분말로 만든 후에 금속 3D프린팅 기술인 레이저 분말 베드 용융(LPBF, Laser Powder Bed Fusion) 공법을 적용했다. 이 기술은 LPBF 공정에서 형성되는 미세조직인 나노셀 조직을 나노 탄화물 석출 방식으로 강화했다.

이를 통해 연구팀은 극저온 환경에서 기존 합금 대비 140% 이상 더 뛰어난 인장강도(잡아당기는 힘에 저항하는 능력)와 연성(재료가 파괴될 때까지 견디는 능력)조합을 실현했다.

◇ 안전하고 오류 없는 사물인터넷 보안 기술 개발 나선다

한국전자통신연구원(ETRI)은 포스텍, 국민대와 협력해 국내 최초로 정형기법(Formal Method) 기반의 IoT보안 프로토콜 기술을 개발 중이라고 10일 밝혔다.

정형기법은 소프트웨어와 시스템 설계·개발·검증에 수학적 모델과 논리적 추론을 사용해 오류나 결함을 체계적으로 검증하는 기법이다. 기존 보안성 검증은 이미 개발된 소프트웨어를 대상으로 진행됐지만 정형기법을 사용하면 설계 단계에서부터 보안성을 확인해 오류 발생 가능성을 최소화할 수 있다.

연구팀은 정형기법 검증을 확장해 적용한 TLS 프로토콜 시스템인 'HASP(High Assurance DeviceAuthentication and Secure Protocol System)'를 개발 중이다. TLS는 인터넷에서 정보를 암호화해 개인정보와 데이터 보안을 용이하게 하도록 설계된 보안 프로토콜이다.