◇ KTL, 대만 시험인증기관과 전기차 충전 인프라 협력체계 구축

한국산업기술시험원(KTL)은 8일 대만 대표 시험인증기관인 대만 전기시험센터(ETC)와 전기차 충전 인프라 분야 업무협약을 체결하고 국내 기업들의 해외수출 지원에 나선다고 밝혔다.

전기차 충전기는 국가마다 안전 규격, 통신 규격, 전력 품질 규정 등이 다르기 때문에 국내 기업이 글로벌 시장에 진출하기 위해서는 각국 시험 인증 절차를 통과해야만 한다. 

산업통상자원부는 지난해 KTL을 '글로벌 시장진출을 위한 전기차 충전인프라 검증 및 실증형 시험인증 기반구축사업' 주관기관으로 선정하고 전기차 충전기 제품에 대한 글로벌 시험인증 지원 기반구축에 힘써왔다.

KTL은 ETC와의 업무협약을 통해 전기차 충전기 분야 국내 기업의 대만 시장 진출에 본격적으로 나선다.

◇ 아주대-KIST 연구팀, 차세대 화학 센서 구현

국내 연구진이 유독 기체인 이산화질소(NO2)를 더욱 민감하고 안정적으로 감지할 수 있는 화학 센서를 구현해냈다. 앞으로 대기오염 물질의 감지나 산업현장 환경 모니터링 등을 위한 차세대 센서로 활용될 것으로 전망된다.

아주대는 이준우 교수(응용화학과·대학원 분자과학기술학과) 공동 연구팀이 이산화질소(NO2) 감지를 위한 고성능의 화학 센서 제작에 성공했다고 7이 밝혔다.

고감도 고분자 센서의 개발에 있어 기존 공정에서 가장 큰 난관으로 존재해온 ‘결정성-확산성 간의 상충’을 위해 연구팀은 유기화합물인 에틸렌글리콜 기반의 측쇄(곁사슬) 구조를 도입해 고분자의 결정성을 낮추고, 사슬 간 전자 이동을 촉진하는 국소적 응집체(localized aggregates)를 유도하는 방식으로 설계를 진행했다.

이러한 비결정성 구조는 전기전도성을 향상시킬 뿐만 아니라, 고분자 내부로의 이산화질소(NO2) 분자 확산성과 친화력을 동시에 증가시켜 감도를 높이는데 크게 기여한다. 이로 인해 연구팀은 기존에 널리 활용되어온 고분자(PC8TT)에 비해 약 3배 향상된 이산화질소(NO2) 감지 성능을 확인할 수 있었으며, 고온 환경에서도 형태 안정성을 유지함을 확인했다.

◇ 자석으로 양자컴퓨터 만든다…한미 연구팀, 핵심기술 실증 성공

한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 김갑진 교수와 미국 아르곤국립연구소(ANL), 일리노이대 어바나-샴페인 캠퍼스(UIUC) 공동 연구팀이 '광자-마그논 하이브리드 칩' 자성체에서 최초로 다중 신호 간섭 현상을 구현해 냈다고 6일 밝혔다. 

연구팀은 빛과 마그논이 함께 작동하는 칩을 개발, 멀리 떨어진 자석 사이에서 신호를 전송하고 여러 개의 신호가 서로 간섭하는 현상을 실시간으로 관측하는 데 성공했다.

2개의 작은 자석 구슬(이트륨 철 가넷) 사이에 양자컴퓨터 회로로 쓰이는 초전도 공진기를 설치, 한쪽 자석에 신호(펄스)를 넣어서 다른 자석까지 정보가 전달되는지 측정했다. 

마이크로파 펄스를 수 나노초(ns,10억분의 1초) 단위로 순간적으로 가한 뒤 맞은편 자석 구슬까지의 마그논 신호 전달을 측정한 결과, 손실 없이 전달된 것으로 나타났다.

◇ 스마트워치 적용 가능 광혈압계 개발

KAIST는 정기훈 바이오및뇌공학과 교수팀이 혈관 내 혈류 변화를 광학적으로 측정하는 초분광 광용적맥파(PPG) 기술을 활용해 운동 중에도 혈압을 연속적으로 모니터링할 수 있는 웨어러블 혈압 센서를 개발했다고 8일 밝혔다. 연구결과는 지난달 25일(현지시간) 국제학술지 '어드밴스드 사이언스'에 공개됐다.

팔을 조여서 혈압을 측정하는 전통적인 커프 방식은 팔을 압박하는 과정이 번거롭고 측정 전 최소 10분 이상의 안정이 필요하다. 스마트워치에 적용된 광학 방식 혈압 측정 기술은 고혈압 상태나 운동 중에 정확도가 낮다는 한계가 있다.

연구팀은 빛의 파장을 분석하는 고해상도 초박형 마이크로분광기를 적용한 PPG 모듈을 개발했다. 파장이 다른 50가지의 빛 신호를 동시에 측정해 안정적으로 혈압을 추정하는 원리다. 기존 스마트워치의 PPG 센서는 3가지 파장의 빛을 인식한다.

연구팀이 개발한 웨어러블 초분광 PPG 센서는 계단 오르기 등 운동 중에도 혈압 변화를 연속적으로 감지했다. 운동 중의 혈압 변화를 연속적으로 추적하면 운동으로 유발되는 고혈압을 감지할 수 있다.

◇ 포스텍, 전극과 전해질 단단히 결합하는 기술 개발

포스텍(POSTECH)은 박수진 화학과 교수 연구팀이 류재건 서강대 화공생명공학과 교수팀과 공동으로 전극과 전해질이 서로 맞물려 결합하는 구조인 'IEE(In Situ Interlocking Electrode-Electrolyte)'시스템을 개발했다고 9일 밝혔다.

일반 배터리는 전극과 전해질이 단순히 맞닿아 있는 구조라면 연구팀이 개발한 'IEE' 시스템은 두 구성요소가 공유결합을 통해 화학적으로 서로 엉켜 단단히 결합하고 있다. 벽돌 사이에 시멘트가 단단히 굳어 건물이 흔들려도 무너지지 않는 것처럼, 실리콘이 부피 변화를 겪어도 전극과 전해질이 떨어지지 않고 밀착 상태를 유지한다.

실험 결과, 기존 배터리는 몇 번의 충·방전만으로 성능이 급격히 떨어졌지만, IEE 시스템을 적용한 배터리는 오랜 기간 안정적인 성능을 유지했다. 특히 이 기술로 만든 배터리는 무게 1㎏당 403.7 와트시(Wh), 부피 1L당 1300와트시의 높은 에너지 밀도를 기록했다. 

◇ 잉크처럼 재료 뿌려 만드는 '만능 전자소자' 나왔다

한국연구재단은 연세대학교 강주훈 교수 연구팀이 잉크처럼 뿌려 만드는 2차원 나노재료로 트랜지스터와 다이오드, 그리고 광센서 기능을 자유롭게 바꿀 수 있는 재구성형 소자 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

재구성형 소자는 구조가 복잡, 정교한 장비 등이 필요하다. 전극 설계도 복잡해 산업응용에 한계가 있었다. 연구팀은 용액공정 기반 2차원 나노 재료를 기판 전체에 균일하게 뿌리는 방법을 고안했다. 이 방법으로 하나의 게이트 전극만으로도 트랜지스터 또는 다이오드처럼 작동하도록 설계했다.

먼저 연구팀은 2차원 반도체인 이황화지르코늄(ZrS2)를 산화시켜 형성한 산화지르코늄(ZrO2-x) 절연층 위에 반도체 재료인 몰리브덴 다이설파이드(MoS2)를 수직으로 쌓은 이종접합 소자를 제작했다. 전기적 기능이 상이한 두 재료를 수직으로 적층한 간단한 소자 구조지만, 다양한 기능을 구현할 수 있다.

◇ 한밭대 박준식 교수팀, 내산화·삭마 코팅 기술 최적화 설계

국립한밭대학교는 신소재공학과 박준식 교수 연구팀이 초고온 하이엔트로피 소재의 내산화·내삭마 코팅 기술 최적화 설계에 성공했다고 9일 밝혔다.

박준식 교수 연구팀은 그동안 고온 소재의 개발과 더불어 고온에서 사용할 수 있는 세라믹 코팅, 진공 코팅, 페이스트 코팅, 확산 코팅 등을 개발해 왔다.

연구팀 오정석씨는 이번 연구에서 고온에서 사용할 수 있는 고융점 소재의 하나인 'Nb30Mo30Ti20Co20 하이엔트로피 합금'을 모재로 선정, 1500도의 화염 하에 다양한 조건에서 3차원 실리사이드 확산 코팅을 진행했다.

연구팀 관계자는 "응력과 코팅층의 두께의 최적화 조건을 도출, 우수 내산화성과 안정성을 가진 코팅층을 설계 하는데 성공했다"며 "고온소재로 이뤄진 상용화 고온부품의 코팅 설계 등에 응용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

◇ SK온, 전고체 연구 성과 학술지 발표…차세대 배터리 속도

SK온은 한양대학교 김동원 교수팀과 함께 황화물계 전고체 전지의 수명을 높인 연구 성과가 에너지·화학 분야 국제적 학술지인 'ACS 에너지 레터스' 4월호에 실렸다고 6일 밝혔다.

SK온은 리튬 메탈 음극을 특수 용액에 담가 무기물을 제거하고 전도성이 높은 리튬나이트라이드(Li3N)와 기계적 강도가 높은 리튬옥사이드(Li2O) 기반 보호막을 형성했다.

그 결과 계면 안전성이 확보되고 상온에서 300회 이상 충·방전이 가능해져 기존 음극 메탈 배터리 수명을 3배로 늘리는 효과를 확인했다. SK온은 이 기술을 국내외 특허 출원했다.

SK온은 연세대학교 박종혁 교수팀과 함께 고분자 산화물 복합계 배터리의 젤 고분자 전해질(GPE) 경화 시간과 배터리 수명 간의 관계를 규명했다. 이 연구는 지난 2월 화학 분야 국제 학술지인 '앙게반테 케미'에 게재됐다.

◇ 한기대, 유해가스 정밀 감지 '인공 후각 시스템' 개발

한국기술교육대학교(KOREATECH)는 유해가스를 정밀하게 감지할 수 있는 인공 후각 시스템을 개발했다고 8일 밝혔다. 에너지신소재화학공학부 심영석 교수 연구팀은 기존 가스센서보다 정밀도를 크게 향상시킨 나노가스센서를 만들었다.

센서로 확보한 데이터를 딥러닝 알고리즘(ResNet)과 데이터 증강 기법을 활용해 산업안전 및 바이오 헬스케어 분야에서 활용도가 높은 아세톤과 에탄올, 프로판, 일산화탄소 등 7종의 가스를 감지, 분류하도록 했다.

연구팀은 이를 통해 상대습도 80% 이상의 고습도 환경에서도 99.5% 이상의 정확도로 분류하는 데 성공했다. 1조분의 1단위(ppt)까지 농도를 감지할 수 있다.