◇ 국표원, 연평균 35% 성장 기대 자율주행 라이다 국가표준 제정

국표원은 25일 자율주행용 라이다의 성능평가방법을 국가표준(KS)으로 제정 고시하였다고 밝혔다.

라이다 센서는 고정밀 3D 인식이 가능해 자율차의 신뢰성과 안전성 확보에 핵심적인 역할을 하는 부품이다. 관련 시장은 지난해 7억7000만 달러에서 2029년 34억 달러 로 연평균 35% 성장이 예상된다. 

이번 라이다 표준은 국가 R&D 성과가 표준화로 연계된 사례로, 측정 거리·각도·속도의 범위와 정확도 등을 평가하기 위한 시험방법을 규정하고 있다.

또한 현대차·현대모비스·LG이노텍·에스오에스랩·오토엘 등 기업들의 폭넓은 참여를 통해 개발된 만큼 완성차 회사와 부품 회사 등 업계 협업 및 중복시험 최소화·조기 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

◇ 국내 첫 OLED 소부장 실증 허브 ‘디스플레이 혁신공정센터’ 개소

국내 처음으로 OLED 소재부품장비 실증 허브인 ‘디스플레이 혁신공정센터’가 문을 열었다.

산업통상자원부는 23일 천안·아산 디스플레이 첨단전략산업 특화단지에서 이승렬 산업정책실장, 김태흠 충남도지사, 이재관 국회의원, 유관기관 및 기업 관계자 등 300여 명이 참석한 가운데 디스플레이 혁신공정센터를 개소했다.

디스플레이 혁신공정센터는 OLED 생산라인과 동일한 실증 환경을 관련 소부장 기업에 제공해 소부장 국산화와 경쟁력 강화에 기여할 전망이다.

정부와 지자체는 2019년부터 7년간 1천598억을 투입, 디스플레이패널 제조기업이 실제 양산 공정에서 사용하던 장비를 기증하는 등 소부장 연구개발·제조 전 공정에 양산 설비를 활용한 실증 테스트를 할 수 있도록 했다.

◇ 세계 최초 ‘골전도 보청기’ 개발

낮은음부터 높은음까지 전 대역의 주파수에서 소리 전달력을 높인 신개념 골전도 보청기가 국내 의료진에 의해 세계 최초로 개발됐다. 

고려대 안산병원 이비인후·두경부외과 최준 교수 연구팀은 숭실대 박성훈 교수팀, 고려대 공대 이상현 교수팀, 서울과학기술대 손일수 교수팀과 함께 소리 전달 성능을 강화한 하이브리드 골전도 보청기를 처음으로 제안했다.

기존 부착형 골전도 보청기는 전자기 방식의 단일 구동방식으로 저주파 대역에서만 높은 성능을 보였다. 음압레벨 또한 상대적으로 낮고 비평탄해 전체적으로 소리의 크기가 작고 주파수에 따라 들쭉날쭉했다.

연구팀은 이 같은 기존 골전도 보청기의 한계를 극복하기 위해 전자기 방식과 정전기 방식을 결합한 하이브리드 구동 시스템을 구축, 이를 이차원 나노소재인 그래핀에 결합한 새로운 골전도 보청기를 개발했다. 그래핀은 전자기력과 정전기력을 모두 수용할 수 있는 초경량·고성능 진동판 소재로, 고주파수 영역에서 안정적인 성능을 제공할 수 있는 특징이 있다.

◇ 수소 저장 효율 높일 차세대 분리막 나왔다

소순용 한국화학연구원 책임연구원과 이상영 연세대 교수 공동 연구진은 탄화수소 기반 고분자 전해질막을 적용한 차세대 수소 저장용 분리막을 개발했다고 20일 밝혔다. 

액체 유기 수소운반체(LOHC)는 수소를 저장할 수 있는 액체 물질로, 흔히 톨루엔이 쓰인다. 톨루엔에 수소를 붙이면 메틸사이클로헥산(MCH)이 되는데, 이 반응을 활용해 수소를 저장하거나 꺼낸다. 하지만 톨루엔을 LOHC로 사용하는 경우, 전기화학 장치 내 분리막을 통해 톨루엔이 반대쪽 전극으로 투과해 손실되는 문제가 있었다.

연구진은 탄화수소 기반의 ‘SPAES 분리막’을 새로 설계해 성능은 유지하면서도 톨루엔 투과를 최소화했다. 마치 이온이 지나가는 막 속 통로를 머리카락 굵기의 5만분의 1 두께로 아주 좁게 설계한 것이다. 이 구조는 톨루엔 분자가 막 속으로 퍼지는 것을 방해해 톨루엔이 막을 통과하는 속도를 기존보다 약 20배나 느리게 만들었다.

◇ 한양대, 세계 최초 '숨은 진동 모드' 발견…2D 반도체 기반 스트레인 측정 기준 제시

한양대 물리학과 정문석 교수 연구팀은 1㎚ 미만의 단일층 2차원 반도체 소재에서 형성되는 미세한 주름이 내부 응력(스트레인)을 어떻게 유발하고, 그 스트레인이 물질의 진동 특성(포논)에 어떤 영향을 미치는지를 정밀하게 규명했다고 23일 밝혔다.

정 교수팀은 이번 연구를 통해 기존 관측되지 않았던 숨은 진동 모드를 세계 최초로 발견했다. 또한 스트레인을 정량적으로 측정할 수 있는 물리적 지표로 제안함으로써 2차원 반도체 기반 스트레인 엔지니어링 분야에 새로운 방향성을 제시했다.

정 교수 연구팀은 연구를 통해 나노 분광 분석 기법인 '탐침 증강 라만 분광법(Tip-Enhanced Raman Spectroscopy, TERS)'을 활용해 기존 방식으로는 감지할 수 없었던 '라만 비활성 진동 모드'를 포착하는 데 성공했다. 

해당 진동 모드는 주름 구조 내 국소적인 스트레인에 따라 진동수와 세기가 민감하게 선형 변화를 보였으며 다른 포논 모드와 스펙트럼상으로 겹치지 않아 스트레인을 감지하는 명확하고 직관적인 기준으로 활용될 수 있다는 점이 입증됐다.

◇ 무선으로 전력 전송, 몸속 의료기기 배터리 없앤다

박윤석 경희대 신소재공학과 교수 연구진은 어떠한 환경에서도 생체에 삽입된 바이오 전자기기에 효율적으로 에너지를 전달하는 차세대 전력 공급 기술 개발에 성공했다고 25일 밝혔다. 

생체 이식형 전자기기의 경우 배터리 교체가 어려워 외부에서 전력을 안정적으로 전달해야 한다. 따라서 고효율 무선 에너지 전달 기술이 필요하다. 하지만 현재 개발된 무선 전력 고급 기술은 발열 문제와 정렬 민감도에 따른 전력 전달 효율 감소 등의 한계가 있어, 이식형 전자기기 상용화에 어려움을 겪고 있다.

연구진은 자기장 기반의 진동 에너지를 이용해 마찰전기를 발생시키는 무선 마찰전기 소자(MA-TENG)를 개발해 한계를 극복했다. 개발한 소자는 외부 자기장만으로 작동하며, 공기와 물, 금속, 지방 등 다양한 환경에서 안정적인 출력을 유지했다. 비정렬 조건에서도 80% 이상의 성능을 기록했다.

◇ '반영구' 꿈의 전지 현실로…DGIST, 차세대 베타전지 개발

대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 인수일 교수팀은 세계 최초로 방사성 동위원소 전극과 페로브스카이트 흡수층을 직접 연결한 차세대 베타전지를 개발했다고 25일 밝혔다.

연구팀은 방사성 동위원소인 C-14(탄소-14) 기반 양자점을 전극에 삽입하고 페로브스카이트 흡수층의 결정성을 향상시키는 공정을 수행함으로써 전력 출력의 안정성과 에너지 변환 효율을 동시에 확보하는데 성공했다.

이번 개발된 기술은 별도의 충전 없이도 장기간 안정적인 전력 공급이 가능해 우주 탐사, 이식형 의료기기, 군사용 장비 등 장기 전력 자립이 필요한 분야에서 활용 가능성이 높은 차세대 에너지 기술로 주목받고 있다.

◇ 금오공대 김현호 교수 연구팀, '나노구조 전이금속 산화물' 대량생산방법 개발

국립금오공과대학교 재료공학부 신소재공학전공 김현호 교수 연구팀이 나노구조 전이금속 산화물의 공정시간을 획기적으로 단축할 수 있는 새로운 합성법을 개발했다.

나노구조 전이금속 산화물은 열적·화학적으로 안정성이 뛰어나고 표면적이 넓어 이차전지, 수소 연료전지 같은 에너지 장치부터 전자소자까지 다양한 분야에 활용되는 핵심 소재지만, 기존 합성법은 공정 시간이 길고 불순물 생성, 결정 성장의 불안정성 등 품질 제어에 어려움이 있었다.

특히 가장 널리 쓰이는 수열합성법(hydrothermal method)은 다양한 모양과 크기를 정밀하게 제어할 수 있는 장점은 있지만, 결정 형성 과정에서 부반응이 일어나거나 공정 후 불순물이 남는 등의 한계가 존재했다.

이를 해결하기 위해 김현호 교수 연구팀은 상압 대기 조건(ambient air, 외부 대기 상태)에서도 사용할 수 있는 고정식 시스템을 구축하고, 고가의 고순도 가스를 사용하지 않고도 전구체만으로 고품질 전이금속 산화물을 초고속으로 합성할 수 있는 공정을 개발했다.

◇ 세계 최초 ‘카이럴자성 양자점’ 개발

KAIST는 염지현 신소재공학과 교수 연구팀이 빛에 의해 비대칭 반응하는 카이랄성과 자성을 동시에 갖는 특수 나노입자인 양자점(CFQD)을 세계 최초로 개발하고 저전력 인간 뇌 구조와 작동 방식을 모방한 인공지능 뉴로모픽 소자(ChiropS)까지 성공적으로 구현했다고 25일 밝혔다.

연구팀이 개발한 카이랄 양자점을 활용한 광 시냅스 트랜지스터는 편광 구분, 멀티 파장 인식, 전기 소거 등 다양한 기능을 단일 소자에 집약한 고속·고지능·저전력 인공지능(AI) 시스템 구현의 핵심 기술로 향후 광 암호화, 보안 통신, 양자 정보처리에도 활용될 수 있다.

카이랄 자성 양자점은 은황화물(Ag₂S) 기반의 무기 나노입자에 카이랄 유기물인 L-또는 D-시스테인을 도입해 합성한 것으로 빛의 편광 방향(원형 편광)에 따라 서로 다르게 반응하는 특성을 지닌다.