◇ ‘반도체 세제 지원’ K칩스법, 국회 본회의 통과

반도체 기업의 시설 투자에 세제 혜택을 강화하는 이른바 ‘K칩스법(조세특례제한법 개정안)’이 27일 국회 본회의를 통과했다.

개정안이 시행되면 국가전략기술에 포함되는 반도체 분야 기업의 시설 투자 세액공제율이 대기업·중견기업은 기존 15%에서 20%로, 중소기업은 25%에서 30%로 5%포인트씩 높아진다.

개정안엔 반도체 시설의 투자 세액 공제 대상에 R&D 시설 투자를 포함하는 내용도 담겼다. 기존에는 R&D 시설 투자는 상대적으로 낮은 공제율이 적용됐다. 대기업 1%, 중견기업 5%, 중소기업 10% 수준이었다. 그러나 이날 통과된 법안에 따르면 R&D 시설 투자 공제율은 대기업·중견기업 20%, 중소기업 30% 등으로 상승하게 된다.

또 성장·원천기술 및 국가전략기술의 R&D 세액공제 적용 기한을 앞으로 5년, 반도체 R&D 세액공제는 7년 연장하는 내용도 개정안에 담겼다. 국가전략기술에 인공지능(AI)을 추가해 세제 혜택을 받을 수 있도록 하는 법안도 통과됐다.

◇ KIST, 2차원 반도체 기반 고효율 이미지 센서 구현

한국과학기술연구원(KIST) 차세대반도체연구소 양자기술연구단 황도경 박사(고려대학교 KU-KIST 융합대학원, 학연교수)와 박민철 박사 공동 연구팀은 혁신적인 전극 소재인 'Conductive-BridgeInterlayer Contact(CBIC)'을 개발하여 높은 광신호 효율을 갖춘 2차원 반도체 기반 이미지 센서를 구현하는 데 성공했다. 연구팀은 전극 내부에 금 나노입자를 형성해 전극의 저항을 획기적으로 낮추는 데 성공함으로써 2차원 반도체 이미지 센서의 성능을 크게 향상시켰다. 또한, 기존 전극 소재에서 발생하던 페르미 준위 고정 현상 문제를 효과적으로 해결해 센서의 광신호 효율을 한층 높였다. 

특히, 연구팀은 이러한 기술을 적용해 잠자리 겹눈 구조와 유사한 형태의 기반 3차원 이미징 및 무안경 방식 디스플레이 기술을 성공적으로 구현했다. 이를 통해 3차원 물체의 형상을 기록하고 재현할 수 있는 집적영상 기술을 활용해 RGB 풀컬러 기반의 3차원 영상을 획득하고 재현하는 데 성공했다. 향후, 이러한 고성능 이미지 센서는 XR 디바이스, 인공지능(AI), 자율주행 시스템 등 다양한 첨단 산업 분야에서 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

◇ 국표원, 반도체·바이오 등 핵심소재 '표준물질' 개발 지원

산업통상자원부 국가기술표준원(국표원)은 반도체 등 첨단전략산업 분야의 핵심 소재·장비의 성능과 품질을 확보하고 유지하는 데 필요한 '표준 물질' 개발을 위해 25일 국가전략 기준 물질 개발사업 신규 과제를 공고했다고 밝혔다.

표준 물질은 개발한 소재의 성분 등을 확인하거나 장비의 교정 등에 사용되는 기준 물질이다.

이 사업은 올해부터 2028년까지 추진되며 올해 반도체, 디스플레이, 이차전지, 바이오 등 분야 10개 신규 과제에 33억원을 지원한다.

올해는 차세대 디스플레이 박막 두께 측정용 표준물질 개발 등 과제가 국가 첨단전략산업별 국내 수요와 시급성을 우선 고려해 선정됐다.

◇ 정부, 전기차 화재 대책 발표…습식 스프링클러 의무

소방당국이 전기차 화재 대응을 강화하기 위해 모든 신축 지하주차장에 화재를 빠르게 감지해 즉각 물을 분사하는 ‘습식 스프링클러’ 설치를 의무화한다.

소방청은 관계부처가 참여하는 ‘전기차 화재 안전관리대책’ 관련 전담팀(TF)을 통해 ‘지하주차장 전기차 화재안전 종합대책’을 마련했다고 27일 밝혔다.

소방청은 우선 지하주차장에 화재를 즉각 감지해 물을 분사하는 습식 스프링클러를 설치하도록 했다. 전기차 충전 구역에는 신속한 화재 경보와 오작동을 방지하기 위한 ‘아날로그 연기 감지기’를 구축하도록 했다. 화재 감지와 작동이 느린 ‘준비작동식 스프링클러’ 등이 주로 설치되던 문제를 해결하겠다는 것이다.

소방청은 소화용 배관은 불에 잘 타지 않는 난연재료로 제작하도록 했다. 지하주차장 내부 천장, 벽, 기둥 등의 방화 성능도 강화하도록 했다.

◇ 원자력연, 무음극배터리용 맥신 복합체 개발

한국원자력연구원 연구팀이 무음극배터리 문제점을 해결할 수 있는 맥신 복합체를 개발하고, 중성자 소각산란 장치로 정밀 분석해 성능을 입증했다.

무음극배터리는 기존 배터리에서 음극을 없애 더 작고 가벼우면서 에너지 저장 용량은 늘어난 차세대 배터리이다. 무음극배터리는 음극이 없는 구조로 배터리 내부에 이온이 고르게 이동하지 않아, 금속 이온이 바늘처럼 변하는 수지상돌기가 쉽게 형성돼 배터리 수명과 안전성이 떨어졌다.

연구팀이 이에 맥신 복합체를 개발하고 문제를 해결했다. 맥신은 탄소와 티타늄으로 구성된 얇은 층의 소재이다. 금속처럼 전기를 잘 전달하면서도 유연해 무음극배터리 성능을 높일 수 있다. 그러나 기존 맥신 소재만으로는 이온 흐름이 원활하지 않아 배터리를 구동하기 어려웠다.

연구팀은 맥신을 여러 층으로 쌓고, 그 사이에 경제성과 전기전도성이 높은 초미세 은 입자를 삽입해 층과 층사이에 미세한 통로를 만들었다. 이후 맥신 복합체를 양극에서 이동한 이온이 저장되는 금속판 위에 도포한 결과 2.4nm였던 이동 통로 넓이를 25nm로 10배 이상 늘려 이온이 통로를 따라 배터리 내부에 흘러가도록 했다. 이온 흐름이 균일하면 수지상돌기에 의한 전지 손상이 줄어 배터리의 성능과 안전성이 향상됐다.

◇ 몸값 높은 ‘리튬’대체할 보급형 배터리 음극재 개발

27일 아주대는 황종국 아주대 교수(화학공학과)와 임은호 동국대 교수(화공생물공학과) 공동 연구팀이 메조다공 배향을 정밀하게 조절해 높은 출력과 긴 수명을 갖는 하드카본 음극재 개발에 성공했다고 밝혔다.

아주대 공동 연구팀은 서로 다른 두 개 이상의 고분자를 물리적으로 혼합한 다성분계 고분자 블렌드의 자기조립(Self-assembly) 현상을 활용해 채널 타입 메조다공의 배향만이 선택적으로 조절된 2종의 모델 하드카본을 합성하고, 메조다공을 통한 칼륨 이온의 저장 및 이동 방식에 미치는 영향을 체계적으로 분석했다. 자기조립현상이란, 분자나 나노입자가 스스로 규칙적인 구조를 형성하는 과정을 말한다.

연구팀은 채널 타입 기공의 끝이 외부로 열린 개방형 메조다공성 하드카본과, 탄소벽 내부로 닫힌 폐쇄형 메조다공성 하드카본을 제조했다. 그리고 이 소재를 칼륨 이온 배터리의 음극재로 적용한 결과, 개방형 메조다공성 하드카본을 활용한 음극재가 폐쇄형 메조다공성 하드카본에 비해 약 30% 향상된 용량 및 출력 성능을 보임을 확인했다. 또한, 개방형 메조다공성 하드카본 음극재는 2만회의 충·방전 과정 이후에도 86%의 용량 유지율을 기록하며, 뛰어난 수명과 안정성을 입증했다. 

◇ KAIST 연구팀, '인간처럼 스스로 의심하고 검증' AI 모델 개발

KAIST는 뇌인지과학과 이상완 교수, 생명과학과 정민환 교수 공동 연구팀이 동물 행동 패턴을 분석해 뇌처럼 생각하는 인공지능의 핵심 개념인 ‘안정성·유동성의 딜레마’를 해결할 수 있는 이론을 개발했다고 27일 밝혔다.

안정성·유동성의 딜레마는 상황이 변할 때 익숙한 방식대로 행동할지 새로운 방식으로 바꿀지 결정하는 문제를 의미한다. 연구팀은 동물이 스스로 세운 가설을 바탕으로 다음 상황을 예측하고 검증하는 행동 패턴을 분석한 결과, 기존 강화학습 이론과 최신 AI 알고리즘이 동물의 실제 행동을 충분히 설명하지 못한다는 점을 발견했다.

연구진은 두뇌처럼 가설의 예측 오류를 기반으로 행동 방식을 조정하는 ‘적응형 강화학습’ 이론을 새롭게 제시했다. 이 모델은 기존 AI 대비 예상치 못한 사건에 대한 동물 행동을 최대 31%, 평균 15% 더 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.

◇ 한기대 연구팀, ‘대기전력 없는 스트레인 센서’ 개발

한국기술교육대학교(KOREATECH)는 에너지신소재공학과 채수상 교수 연구팀이 대기전력이 거의 제로(0)에 가까운 스트레인 센서를 개발했다고 28일 밝혔다.

연구팀은 금속 나노 박막 사이 소프트 나노 베리어(barrier) 층을 삽입하는 방식으로, 신축 인장 시 10⁹ 배에 달하는 음의 저항 변화 구현에 성공했다. 일반적으로 신축 인장 시 재료의 저항 증가는 일반적 현상이다. 연구팀은 이와 반대로 신축 시 저항이 감소하는 새 소재를 개발했다.

음의 저항 변화를 보이는 재료가 일부 존재했지만, 신축 재료로 활용하기 어려운 단점 또는 적용가능한 신축 범위가 제한적이었다. 연구팀은 현재까지 보고된 바 없는 가장 높은 수준의 음의 저항 변화 차이를 구현했으며, 신축 구동 범위를 130%까지 확대할 수 있었다.

◇ 충남대-건국대 연구팀, 아연-공기전지 성능 향상 촉매 시스템 개발

충남대학교 유기재료공학과 진형민 교수와 건국대 정지원 교수 연구팀이 차세대전지 기술인 아연-공기전지(Zn-air battery)의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 촉매 시스템을 개발했다.

공동 연구팀은 이번 연구를 통해 촉매 입자의 분산성과 안정성을 동시에 해결할 수 있는 새로운 합성 전략을 도입함으로써 아연-공기전지의 핵심 반응인 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER) 효율 및 장기안정성을 크게 향상시켰다. 특히 이리듐(Ir)을 비롯한 다양한 금속 나노입자들을 안정적으로 분산시키는 기술을 개발, 기존의 촉매 대비 우수한 촉매활성과 장기 안정성을 구현했다.

고성능 촉매는 높은 활성을 유지하면서도 장기간 안정성을 확보하는 것이 핵심이다. 이를 위해 연구팀은 촉매 입자를 균일하게 분산시키는 동시에 구동 중 입자 간 응집을 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 방법을 도입했다.

◇ ‘귀금속 없는 수소 촉매’… 전북대 김도환 교수 연구팀, ‘저비용 고효율’ 구현

전북대학교는 김도환 교수 연구팀(사범대 과학교육학부·대학원 에너지저장·변환공학과)이 귀금속 없이도 우수한 성능을 발휘하는 저비용 고효율의 친환경 수소 생산 촉매를 개발하는 데 성공했다고 26일 밝혔다. 연구에는 호아 반 히엔 연구교수, 마이 마이 박사과정생 등이 참여했다.

수소 생산을 위한 물 전기분해 과정에서 촉매는 필수적이지만, 기존 촉매는 백금, 이리듐, 루테늄 등 귀금속을 기반으로 해 높은 비용이 걸림돌이 돼 왔다. 이에 따라 연구팀은 비용 절감을 위해 전극 지지체인 니켈 폼(Ni foam)에 원자 단위로 텅스텐(W)을 도핑한 NiO/Cr2S3 나노튜브 이종구조 촉매를 합성했다. 이 과정에서 연구팀은 전기도금(electrodeposition)과 에칭(etching) 공정을 결합한 혁신적인 합성 기법을 도입해 촉매 성능을 극대화했다.