◇ 네트워크 기반 V2X, 표준화 착수…“상용화 현실성 높인다”

 ITS Korea 기술표준 협의체(WG19)는 'V2N2X(차량-네트워크-사물)' 구조를 중심으로 기술 표준화 작업에 착수했다. 단말-서버 간 메시지 포맷 일부는 이미 발간됐으며, 현재는 서비스 사업자 간 연동을 위한 '서버-서버' 통신 규격 정립이 추진되고 있다. 표준화가 마무리되면 민간과 공공 영역 모두 동일한 기반에서 서비스를 구현할 수 있어 중소사업자의 차세대 지능형 교통 시스템(C-ITS) 진입 장벽도 낮아질 것으로 기대된다.

기존 C-ITS는 차량 단말(OBU)과 도로변 기지국(RSU)이 직접 통신하는 방식으로 구축됐다. 지연시간이 짧아 정밀 제어에 유리하지만, RSU를 1km 이내 간격으로 촘촘히 설치해야 하고 차량에도 전용 단말을 설치해야 하는 등 확산 속도에는 제약이 있다.

반면 네트워크 기반 방식은 스마트폰 앱으로 서비스를 구현하고 기존 LTE·5G망을 통해 정보를 분석·전송한다. 직접 통신과 비교할 때 다소 지연시간이 있지만, 전용 장비 없이 바로 서비스가 가능해 보급 측면에서 현실적 장점이 크다. 

◇ 韓 연구팀, 정확한 '양자거리' 최초 측정…양자컴 오류 줄인다

과학기술정보통신부는 김근수 연세대 물리학과 교수팀과 양범정 서울대 물리천문학부 교수팀이 공동으로 고체 속 전자들의 양자거리를 정확히 측정하는 데 처음으로 성공했다고 6일 밝혔다. 연구결과는 5일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'에 공개됐다. 양 교수팀은 이론을, 김 교수팀은 실험을 담당했다.

두 전자 사이의 양자거리는 실제로 우리가 살고 있는 3차원 세상에서의 거리를 뜻하지 않는다. 전자가 가진 양자역학적 특성은 '푸리에 변환'이라는 수학적 변환을 한번 거치고 나면 가상의 공간에 있는 한 점으로 표현할 수 있다. 이때 가상의 공간상에서 두 점 사이의 거리를 양자거리라고 표현한 것이다. 양자거리가 가까우면 양자역학적으로 유사하고, 멀면 성질이 반대라는 뜻이다.

그동안 고체 안에 존재하는 전자들 사이의 양자거리를 정확히 측정하는 것은 불가능했다. 두 전자 사이의 양자거리를 정확히 도출하려면 3가지 요소를 정확히 파악해야 한다. 과학자들은 그동안 3가지 중 1가지 성질을 근사적으로 구하는 데 그쳤다. 연구팀은 양자거리를 측정하기 위해 고체 물질인 흑린 안에 있는 무수한 전자들 사이의 위상차를 실험적으로 계산했다. 

◇ '핵융합 상용화' 앞당길 새로운 물리원리 발견

한국연구재단은 서울대학교 나용수·함택수 교수 연구팀이 핵융합로 내부에 존재하는 고에너지 입자들이 핵융합 성능을 향상시키는 역할을 할 수 있다는 사실을 규명했다고 5일 밝혔다. 

핵융합은 태양과 별이 에너지를 만드는 원리로 두 개의 가벼운 원자핵이 합쳐져 더 무거운 원자핵이 되면서 막대한 에너지를 방출하는 현상이다. 탄소 배출 없이 무한으로 연료 공급이 가능해 차세대 친환경 에너지원으로도 주목받고 있다.

핵융합 에너지를 상용화하려면 수소 이온을 1억 도 이상의 초고온 상태로 오랜 시간 안정적으로 유지하는 기술이 필수적이다. 그러나 플라스마 내 난류가 핵융합 반응을 방해한다고 알려져 있어 이를 제어하는 기술 개발이 중요한 과제로 남아 있었다.

연구팀은 다양한 토카막 장치에서 수행된 실험 및 시뮬레이션 결과를 바탕으로 고에너지 입자와 플라스마 난류 간의 상호작용을 네 가지 주요 물리 기작으로 분류, 이들 입자가 난류를 억제하는 구체적인 원리를 규명했다.

◇ 부산대·카이스트·서울대 연구팀, 자유 변형 전자잉크 개발

산대학교·카이스트(KAIST)·서울대학교 공동연구팀이 상온에서 머리카락보다 얇은 구조의 미세 전자회로 인쇄를 할 수 있고, 온도에 따라 딱딱함과 부드러움을 자유자재로 조절할 수 있는 액체금속 전자잉크를 개발했다고 4일 밝혔다. 

연구팀이 개발한 전자잉크는 머리카락 굵기의 절반(약 50㎛)인 미세 선폭으로 정밀한 인쇄를 할 수 있는 물성과 우수한 전기전도성을 동시에 갖는다.

얇고 유연한 웨어러블 기기는 착용감은 좋지만, 부드러운 특성 때문에 정밀한 조작이 어렵다는 한계가 있다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 체온 근처(29.8도)에서 녹는 액체금속 갈륨을 활용해 전자잉크 프린팅 기술을 개발했다.

이번에 개발된 전자잉크 기술은 상용 인쇄회로 기판(PCB) 수준의 고해상도 다층 회로 인쇄를 할 수 있도록 한다. 완성된 전자기기는 온도에 반응해 딱딱한 형태를 유연하게 변화시킬 수 있어 차세대 웨어러블 기기, 소프트 로보틱스 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.

◇ KAIST 명현 교수팀 국제로봇학회 챌린지 우승

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 명현 교수 연구실 '어반 로보틱스랩팀'이 미국 애틀랜타에서 열린 '2025 IEEE 국제 로봇 및 자동화 학술대회(ICRA)' NSS 챌린지에서 종합 1위를 차지했다고 30일 밝혔다.

NSS 챌린지는 리히텐슈타인 글로벌 건설회사 힐티와 미국 스탠퍼드대 그래디언트 스페이스 그룹이 공동 주최하는 힐티SLAM 챌린지의 확장 버전이다. 국제 로봇 및 자동화 학술대회에서 가장 저명한 챌린지 중 하나로 꼽힌다. 

SLAM은 동시적 위치 추정 및 지도작성을 뜻하며 로봇이나 드론, 자율주행차 등이 자신의 위치를 파악하고 주변 환경의 지도를 동시에 생성하는 기술이다.

이 챌린지는 건설 및 산업 환경 등 구조적 변화가 빈번한 상황에서 다양한 시간대에 수집된 라이다 스캔 데이터를 얼마나 정확하고 강인하게 정합할 수 있는지를 중심으로 평가한다. 

◇ 국민대, 네트워크형 친수성 고분자 적층 아연 음극 개발

국민대 전자화학재료전공 홍승현 교수 연구팀이 화재 위험성이 낮은 수계 아연 전지 아연 금속 전극의 표면 개질 연구를 통해 차세대 에너지 저장 및 배터리의 성능과 안정성을 향상시키는 친환경적인 전극 제조 기술을 개발했다. 

수계 아연 전지 기술은 유기 전해질 환경에서 리튬 이온을 통해 에너지를 저장하는 리튬 이온 배터리와 달리 수계 전해질 환경에서 아연 이온의 거동을 통해 에너지를 저장한다. 

이러한 점 때문에 수계 아연 이온 전지는 물 기초의 전해질을 사용해 화재로부터 안전하다는 장점이 있다. 그러나 물 기초의 전해질을 사용하기 때문에 배터리 전극의 부식 및 강한 부반응의 문제점을 동시에 가지고 있다. 

이에 홍 교수 연구팀은 음극 표면에 친환경적인 네트워크형 친수성 고분자를 적층한 아연 음극 제작 공정을 개발했다. 이 아연 전극은 높은 방전 용량과 장시간 충방전 안정성이 있는 것으로 확인됐다.

◇ 배터리 용량 3배 '괴물전지' 탄생…전기항공기도 나올까

전기자동차에 사용되는 리튬이온배터리보다 3배 이상의 전기에너지를 저장할 수 있는 연료전지가 개발됐다. 전기자동차 주행거리 증대는 물론 탄소를 배출하지 않는 전기항공기 상용화를 앞당길 수 있을지 관심이 모인다. 

미국 매사추세츠공과대학(MIT) 연구팀은 에너지밀도가 1kg당 약 1700와트시(WH·1W의 전력을 1시간 생산한 전력량)를 구현한 연료전지를 개발했다. 액체 나트륨을 이용해 전기에너지를 생산하는 연료전지다. 연구결과는 5월 28일(현지시간) 에너지 과학 분야의 국제학술지 '줄(Joule)'에 공개됐다.

단위 무게나 부피당 저장할 수 있는 에너지의 양을 뜻하는 에너지밀도는 높을수록 에너지를 효율적으로 저장할 수 있다. 현재 리튬이온 배터리는 1kg당 약 300WH의 에너지를 저장하는 것으로 알려져있다.

◇ 배터리 폭발 줄이고 수명 7배↑…국내 연구진 ‘값싼 소재’로 해결

한국화학연구원 안기석·서동범 박사 연구팀과 충남대 박상백 교수 연구팀은 “이황화몰리브덴(MoS₂)이라는 값싼 재료를 아주 얇게 입혀 배터리의 핵심 소재인 리튬이 배터리 안에서 고르게 퍼지고 안정적으로 작동하면서 수명이 크게 늘어난 것을 확인했다”고 1일 밝혔다. 이 연구 결과는 재료과학과 나노기술 분야 국제학술지 ‘나노-마이크로 레터스(Nano-MicroLetters)’에 지난달 게재됐다.

스마트폰, 노트북 등 무선 전자제품에 들어가는 리튬 이차전지는 충전할 때 리튬이 한쪽에 몰려 뾰족하게 자라기도 한다. 이 뾰족한 부분이 배터리 안쪽을 찌르면 폭발할 수도 있다. 이런 문제를 막기 위해 고체 재료를 사용하는 ‘전고체 전지’가 최근 주목받고 있다. 액체 대신 고체를 써서 더 안전한 배터리를 만드는 것이다.

여기서 한발 더 나아간 게 ‘무음극 전고체 전지’다. 첫 충전 시 리튬이 스스로 달라붙으며 음극이 생기는 방식이다. 덕분에 배터리 크기를 줄이고, 저장 용량도 늘릴 수 있다.

◇ 자율주행·로봇 인식 정확도 "지금보다 2배 개선 가능"

UNIST 신소재공학과 최문기 교수팀은 한국과학기술연구원(KIST) 최창순 박사팀, 서울대학교 김대형 교수팀과의 공동으로 시냅스 모방 로봇 비전 센서를 개발했다고 4일 밝혔다.

비전 센서는 기계의 눈 역할을 하는 부품이다. 센서가 감지한 정보는 뇌의 역할을 하는 프로세서로 전달된다. 정보가 여과 없이 전달되면 전송 데이터가 늘어나 처리 속도가 느려지고, 불필요한 정보로 인해 인식 정확도도 떨어진다. 조명이 급격히 바뀌거나 밝고 어두운 영역이 뒤섞인 상황에서는 이 같은 현상이 더 두드러지게 나타난다.

연구팀은 뇌 시냅스에서 일어나는 도파민-글루타메이트 신호 전달 경로를 모방해 윤곽선처럼 명암 대비가 큰 시각 정보만을 골라낼 수 있는 비전 센서를 개발했다. 뇌에서 도파민이라는 신경전달물질이 글루타메이트 신호의 반응을 조절해 신호 세기를 조절하는 생리 현상을 본떠, 이를 빛에 반응하는 반도체 소자(시냅스 모사 광트랜지스터)에 구현했다.