헬로티 서재창 기자 | 국내 연구팀이 개발한 3차원 전자소자를 공기 중의 미세 먼지 농도를 정밀하게 측정할 수 있는 사물인터넷 전기회로와 결합하여 환경오염 관측・감시 성능을 성공적으로 구현하였다. 과학기술정보통신부는 김봉훈 교수(숭실대학교) 연구팀이 미국 노스웨스턴 대학교의 존 에이 로저스(John A. Rogers) 교수 연구팀의 김진태 박사, 박윤석 박사, 장호경 연구원과 국제 공동 연구를 통해 새로운 개념의 3차원 전자소자를 개발하여 세계적인 과학 권위지 ‘네이처’ 9월 24일자 표지 논문에 게재되었다고 밝혔다. 숭실대 김봉훈 교수 연구팀은 바람에 의해서 퍼지는 씨앗의 3차원 구조에서 영감을 얻어 이를 모사한 생체모방 기술을 통해서 복잡한 3차원 형태를 갖는 전자소자를 연구 개발하였다. 식물의 씨앗이 바람을 타고 들판에 퍼지는 원리를 이용하여 넓은 지역에 퍼질 수 있는 마이크로(초소형) 사이즈의 3차원 전자소자는 세계 학계에서 최초로 제시되는 개념이다. 자연에 존재하는 다양한 식물들은 바람, 중력, 곤충 등을 사용하여 자신의 씨앗을 넓은 지역에 퍼뜨리는 능력을 발달시키는 방향으로 진화해왔다. 이 중에서 바람을 사용해서 씨앗을 퍼뜨리는 방법은 가장 흔한
헬로티 이동재 기자 | KAIST 생명화학공학과 이진우 교수팀이 서로 다른 크기의 기공을 동시에 가지고 있는 다공성 2차원 무기질 나노코인을 합성하는 새로운 기술을 개발했다. 나노코인은 동전과 같이 둥근 모양이면서 두께가 약 3나노미터인 2차원 나노 소재다. 연구팀의 합성기술은 다공성 무기질 소재를 동전처럼 둥글고 납작한 형상으로 제어할 수 있고, 크기 및 두께 등의 물성을 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 원천 기술이다. 이는 리튬-황 이차전지의 분리막에 사용돼 리튬-황 전지의 성능 저하 원인으로 꼽히는 리튬폴리설파이드의 용출을 효과적으로 억제해 성능을 높이는 데 성공했다. 기존의 다공성 2차원 무기질 소재의 합성 방법은 기판을 이용하거나 별도의 주형을 사용하는 방식으로 소재의 형상 원판처럼 제어함과 동시에 두께를 조절하는 것에 한계가 있다. 또한, 다공성 구조를 형성하기 위해서는 추가적인 공정을 도입해야만 한다. 이를 해결하기 위해서 용액에서 양친성 분자를 이용한 구조를 도입하려 시도했지만, 무기질 전구체의 반응을 제어하기 쉽지 않다는 문제가 발생했다. 이 교수 연구팀은 블록공중합체와 단일중합체의 고분자 블렌드의 상거동을 이용해 기존의 문제를 해결하는 새로
사토 히로키, 소딕 공작기계사업부 연구개발부3과 최근 세계적으로 카본 뉴트럴(carbon neutral)을 위한 대응이 제창됨에 따라 자동차의 EV화 수요가 급속히 증가할 것으로 생각된다. 이와 함께 모터 코어나 커넥터용 금형가공 등에서 와이어 방전가공기에 의한 고속, 고정도 가공과 공정 단축 등에 기여하는 성능 향상 및 고부가가치화가 기대되고 있다. 이와 같은 상황 속에서 소딕은 업계에서 선구적으로 리니어모터 구동 방식을 채용한 지 20년 이상을 맞이하고 있으며, ‘진정한 리니어’, ‘신뢰의 리니어’의 실적을 쌓아 왔다. 소딕의 방전가공기는 자사 개발·제조의 리니어모터/방전 전원/NC 장치/모션컨트롤러/세라믹스로 대표되는 최신의 코어 기술을 탑재, 금형이나 부품가공의 미세·정밀을 중심으로 하는 고도의 가공 영역에 깊이 관여해 왔다. 이번에 소딕은 생산성 향상을 목적으로 가공 치수의 안정화·가공 속도 향상·균일한 다듬질 면질 등의 성능 향상과 러닝 코스트 절감, 그리고 코로나바이러스 감염증의 영향을 받아 자동화 대응의 요구에 의한 신형 사양의 와이어 방전가공기 ‘AL i Groove Edition(아이 그루브 에디션)(AL-iGE)’ 시리즈를 개발했다(그림
헬로티 이동재 기자 | 건국대는 공과대학 이만종 교수(화학과) 연구팀이 습윤 환경에서도 차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지를 제작할 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 지난 6일 밝혔다. 페로브스카이트가 엄격한 환경에서 제조해야 한다는 제한은 그동안 설비투자 비용면에서 큰 부담 요인이었다. 이번 연구 결과는 설비 투자 비용이 많이 드는 드라이룸 또는 질소 글러브박스 없이 태양전지를 제작할 수 있음을 보여줘 상용화 가능성을 높였다. 페로브스카이트 태양전지는 실리콘이 아닌 페로브스카이트 물질을 광흡수층으로 사용한다. 최고 효율이 높고 비교적 간단한 용액법으로 제작할 수 있는 장점이 있으나 제조 설비 등이 상용화의 과제로 남아있다. 특히 높은 습도에서는 전구체 용액이 수분과 결합하면서 고품위 페로브스카이트 결정 형성을 방해하기 때문에 습도가 낮은 드라이룸을 설치해야 했다. 이만종 교수 연구팀은 고효율 페로브스카이트 태양전지를 일반 습윤 대기 환경(상대습도>40%)에서 제작할 수 있는 새로운 반용매 세척법을 개발했다. 연구팀은 습도에 따른 영향을 상쇄하기 위해 서로 상보적인 낮은 증기압 특성과 낮은 끓는점 특성을 갖는 다이부틸에터와 다이에틸에터가 혼합된 반
헬로티 서재창 기자 | LG화학이 새로운 소재 기술과 축적된 코팅 기술을 활용해 폴더블(Foldable) 디스플레이를 구현할 수 있는 신기술을 개발하고 차세대 디스플레이 소재 시장에 본격 진출한다. 이와 관련해 LG화학은 특수 개발한 코팅제를 적용해 평면은 유리처럼 단단하면서도 접힘 부위는 플라스틱처럼 유연한 폴더블 IT 기기용 커버 윈도우인 ‘리얼 폴딩 윈도우(Real Folding Window)’를 개발했다고 밝혔다. 커버 윈도우(Cover Window)는 IT 기기의 가장 외부에 위치해 충격으로부터 디스플레이 패널을 보호하면서도 선명한 이미지를 전달하는 역할을 하는 핵심 소재다. 내구성과 투과율 뿐만 아니라 유연하게 접을 수 있는 굴곡 특성까지 모두 갖춰야 하는 것이 특징이다. LG화학은 기존 폴리이미드(Polyimide) 필름이나 강화유리 형태의 소재와 달리 LG화학의 신규 코팅 기술이 적용된 커버 윈도우는 유연함을 극대화하면서도 화면 연결 부위의 고질적인 접힘 자국을 개선하는 등 폴더블폰에 최적화된 솔루션을 제공해줄 수 있다고 설명했다. 차별화된 성능으로 폴더블 시장을 이끌어갈 차세대 핵심 소재 LG화학이 이번에 개발한 리얼 폴딩 윈도우는 얇은 플라
헬로티 서재창 기자 | 그래핀 같은 2차원 신소재는 금속 기판을 ‘밭’ 삼아 그 위에서 합성된다. 증기상태의 원료를 기판에 달라 붙여 얇은 막을 형성하는 방식이다. 이 방식은 기판 특성이 2차원 소재의 품질에 큰 영향을 주기 때문에 기판을 잘 고르는 것이 중요하다. UNIST 연구진이 새로운 기판 선택 기준을 내놨다. UNIST(총장 이용훈) 신소재공학과 펑 딩(Feng Ding) 교수(IBS 다차원탄소재료 연구단 그룹리더)팀은 2차원 물질을 단결정 형태로 합성하기 위해 필요한 기판 선택 기준을 이론적으로 제시했다. 같은 물질이더라도 단결정 형태는 다결정 형태보다 품질이 우수하다. 이론 계산 결과에 따르면 기판 단면에 계단 모양 구조가 더 조밀한 고 밀러지수 기판이 2차원 물질을 단결정 형태로 합성하는 데 적합한 것으로 나타났다. 밀러 지수는 물질의 단면 모양을 수학적 기호로 표현한 것이다. 수박을 가로 또는 세로로 잘랐을 때 단면 모양이 다른 것처럼 원자가 차곡차곡 쌓인 구리 같은 금속 기판도 절단 방향에 따라 단면 모양이 달라진다. 단면을 대각으로 자른 고 밀러지수 면(high index surface)은 원자가 한 층씩 계단처럼 쌓인 구조(step ed
헬로티 이동재 기자 | 열을 전기로 바꾸는 열전 발전기를 손톱보다 더 작게 만드는 기술이 개발됐다. UNIST 신소재공학부의 손재성·채한기 교수팀이 열전 발전기내의 열전 모듈을 수백 마이크로미터 크기로 작게 만드는 데 성공했다. 개발된 열전 발전 모듈을 초소형 전자기기에 적용하면, 독립적 구동이 가능해 사물인터넷이나 무선 센서, 착용하는 전자기기의 시대가 본격적으로 열릴 수 있다. 열전 발전 모듈은 평편한 필름 형태 보다는 폭은 좁고 길이는 긴 필라멘트 형태가 더 좋다. 발전기 최대 출력이 모듈 내부의 온도차에 비례하기 때문이다. 하지만 기존에는 3D 구조인 필라멘트 형태를 마이크로미터 단위로 작게 제작할 기술이 없었다. 연구팀은 3D 직접 잉크 쓰기(3D direct ink writing) 기술에 주목했다. 3D 직접 잉크 쓰기 기술은 손 글씨를 써내듯 정교한 동시에 미세한 입체 구조를 만들 수 있는 기술이다. 3D 직접 잉크 쓰기에 적합한 열전 소재 잉크 개발이 관건이었는데, 열전 소재 입자 크기와 그 분포를 조절해 고점도의 잉크를 만들 수 있었다. 또 입자 표면 전하 조절로 바인더를 첨가한 이후에도 점도 감소가 없었다. 강도 강화를 위해 넣는 바인더는
헬로티 서재창 기자 | 노르딕 세미컨덕터 자산 추적 솔루션의 진화 자산 추적기는 이미 위치 모니터링을 넘어 빠르게 발전하고 있다. 최근에는 깨지기 쉬운 화물을 관리하기 위해 센서를 장착한 차세대 솔루션이 주목받고 있다. 일상으로의 복귀를 약속하는 것 외에도, 코로나 백신 출시는 세계 물류 시스템에 상당히 유의미한 스트레스 테스트 과제를 안겨줬다. 러시아와 중국 등은 국민의 면역을 위해 자체 개발한 백신을 이용하고 있지만, 대부분의 선진국은 미국 제약회사인 화이자와 모더나의 mRNA 백신에 의존하고 있다. 이들 회사는 전례 없는 수요를 충족시키기 위해 생산 및 유통을 계속 확대하고 있다. 국제항공운송협회에 따르면, 첫 배송 단계에서만 바이알 운송에 8000대 이상의 보잉 747 항공기가 필요한 것으로 알려졌다. 하지만 이는 시작에 불과하다. 전 세계의 건강을 지키기 위해 깨지기 쉬운 수백억 투여분의 백신을 전 세계 모든 지역으로 냉동 이송해야 한다. 적시 배송은 물론, 안전한 취급과 올바른 저온유통 체계가 유지되도록 물류 회사들은 무선 기술에서 해법을 찾고 있다. 무선 기술의 결합 무선 센서를 위해 이미 널리 사용되고 있는 안정적인 블루투스 LE 기반 추적 및
헬로티 서재창 기자 | IAR시스템즈 IIoT가 빠르게 발전하면서 스마트 엣지 디바이스 수요가 상당히 증가했다. 디바이스 측에서 계산을 수행할 수 있기에 IoT 어플리케이션에 지능형 네트워크 노드 역할을 수행해 환경 모니터링 요구 사항을 충족하고 어플리케이션 구성을 더 쉽고 빠르게 할 수 있다. 지속 혁신 가능한 IAR 임베디드 워크벤치 어드밴텍은 IoT 지능형 시스템과 임베디드 플랫폼 업계의 글로벌 리더로 16년 이상 IAR 시스템즈의 고객사였다. 어드밴텍은 데이터 수집 I/O 모듈의 설계 및 제조에서 IoT 솔루션용 컴파일러 공급사를 찾고 있다. 어드밴텍은 초창기 8051MCU를 개발했을 때 뛰어난 기능 때문에 IAR 임베디드 워크벤치를 선택했다. IAR 임베디드 워크벤치는 다양한 MCU를 지원하므로 Arm 기반 MCU로 전환할 때 IAR 임베디드 워크벤치를 사용해 지속적인 혁신이 가능하다. 애덤 린(Adam Lin) 어드밴텍 IIoT 사업부 수석 R&D 매니저는 “길고 신중한 평가 끝에 마침내 두 가지 이유로 IAR 임베디드 워크벤치를 선택했다. 첫째, 주류 MCU에 대한 지원이 상당히 광범위하다. 옛 프로젝트도 매우 완벽하다. 어떤 제조업체의
헬로티 서재창 기자 | 조용환(Yonghwan Cho) 선임 애플리케이션 엔지니어, 키스 솔루샤(Keith Szolusha) 애플리케이션 디렉터 / 아나로그디바이스 자동차 애플리케이션 회로는 방송 및 모바일 서비스 주파수 대역과 간섭을 피하기 위해 엄격한 EMI 표준을 만족해야 한다. 대부분의 경우, 사일런트 스위처 및 사일런트 스위처 2 솔루션은 이러한 EMI 표준을 만족하는 성능에서 상당한 차이를 만든다. 그렇다 하더라도 신중한 레이아웃은 언제나 필수다. 이 글에서는 특히 4-스위치 벅-부스트 컨트롤러를 위한 두 가지 가능한 솔루션을 살펴보고, EMI 챔버 결과를 비교해 보기로 한다. 4-스위치 벅-부스트는 벅 컨트롤러와 부스트 컨트롤러를 단일 IC에 결합한 것으로, 출력이 입력보다 낮을 때는 벅으로 동작하고 출력이 입력보다 높으면 부스트로 동작한다. 출력과 입력이 유사한 영역에서는 4개의 모든 스위치가 동작한다. 아나로그디바이스(이하 ADI)의 전력 제품 연구팀은 캘리포니아 산타클라라에 있는 사내 EMI 챔버를 사용해 원래의 듀얼 핫 루프 동기식 레이아웃의 효과를 알아보고, EMI 표준을 통과하기 위해 EMI 잡음을 억제하기 위한 대체 레이아웃 사용이
오오니시 켄, 미쓰비시중공업주식회사 우리 주변에서는 인화성 가스를 취급하는 경우가 많이 있다. 라이터나 가스렌지 등과 같이 “의도적으로” 불을 붙이는 것을 제외하고, 주유소 등에서는 “우연히” 불이 붙는(폭발하는) 일이 없는 구조로 되어 있으며, 이를 위한 조치를 “방폭”이라고 한다. 전기를 사용하는 기기는 모두 인화성 가스 폭발의 원인, 즉 점화원이 될 가능성이 있으므로 폭발을 예방하기 위해 방폭의 엄격한 규격에 따라 방폭 형식 검정을 취득할 필요가 있다. 필자 등은 이전에 석유가스 플랜트에서 로봇에 요구되는 기능과 시장에 대해서 설명했다(그림 1). 여기서 석유가스 플랜트란 업스트림이라고 불리는 플랫폼(리그라고도 한다)이나 배에 굴착과 생산설비․저장설비를 갖춘 FPSO(Floating Production, Storage and Offloading system), 다운스트림이라고 하는 정제 공장이나 화학제품 공장, 그 사이를 잇는 파이프라인이나 비축 탱크 등을 가리킨다. 거의 모든 설비가 인화성 가스 환경 하에 있어 위험하기 때문에 사고(예를 들면 폭풍설이나 인화성 가스 누출 검지 시 등) 후의 상황 확인은 물론이고 일상적인 점검 업무 등에서도 로봇에 의한
타무라 요시히로, 미쓰비시중공업주식회사 원자력세그먼트 기계설계부 화재 예방 행정의 효과로 최근 화재 발생 건수는 감소 추세에 있으며, 2018년 화재 발생 건수는 3만 7981건으로 10년 전인 2008년 화재 발생 건수의 72.5%였다. 한편, 위험물 시설의 화재 및 유출 사고 건수는 증가 추세에 있으며, 화재가 206건, 유출이 403건의 합계 609건으로 과거 최대이다. 석유 콤비나트 등 특별 방재 구역의 특정 사업소[주1]에서 발생한 사고 건수는 최근 250건 전후 수준에서 줄어들지 않고 있으며, 2018년에는 과거 최다인 314건을 기록했다. 위험물 시설에서 발생한 화재의 대표적인 예가 2011년 동일본대지진으로 발생한 LPG 탱크 붕괴로 인해 누출된 가스의 착화가 원인인 LPG 탱크 화재․폭발 사고(그림 1)로, 약 10년이 지난 지금까지도 일본 국민들의 기억에 선명하게 남아 있다. 석유 콤비나트 화재는 화염에서 나오는 복사열이 크고, 폭발 위험이 있기 때문에 소방대원(이하 ‘대원’)으로는 대응이 어려운 현장이다. 이러한 대규모․특수 화재에 대응하기 위해 일본 소방청 소방연구센터에서는 2014년도부터 2018년도까지 5년간에 걸쳐 소방 로봇 시스템
칸토 켄타, DMG모리세이키 계측개발부 부장 하나하나의 개별적인 요구에 대응하는 ‘다품종 소량 생산’에서 그 형상을 정확하게 만들어내는 요구가 증가하고 있으며, 현재는 대부분의 복잡한 형상을 가진 기계가공 부품이 5축가공기로 제조되고 있다. 예를 들면 터빈 블레이드나 대형 기어와 같은 치수의 평가뿐만 아니라 형상이 중요시되는 워크가 5축가공기에서 날마다 만들어지고 있는데, 이들 워크는 그 정도에도 엄격한 값이 요구되고 있다. 또한, 재가공을 할 필요가 있는 경우, 한번 떼어낸 워크를 다시 5축가공기에 설치하는 위치 재현성에 대해서도 엄격한 값이 요구된다. 이러한 경우에는 워크를 가공기에서 떼어내어 기기 외부에서 측정하는 것이 아니라, 기기 내에서 가공한 그대로의 상태로 직접 측정을 하는 ‘원척 대응’이 가공의 효율화에 효과적이다. 현재 터치프로브를 이용한 기내 측정을 해서 재가공 전의 얼라이먼트나 워크 확인을 위한 측정이 널리 실천되고 있는데, 터치프로브 측정으로 인한 짧은 작동 거리, 접촉력 등의 문제가 있는 것도 사실이며, 또한 터치프로브 측정에서는 기본적으로 측정 요소는 ‘치수’가 되므로 그 복잡한 형상을 평가하는 것에는 충분하지 않다는 문제도 있었다.
헬로티 이동재 기자 | 국내 연구진이 기존 리튬이차전지용 실리콘 음극재 대비 뛰어난 전기화학적 성능과 합성 공정이 간단한 실리콘-구리-탄소 복합 음극재를 개발했다. 향후 이차전지의 에너지 밀도를 비약적으로 향상시킬 것으로 기대된다. 광주과학기술원(GIST) 에너지융합대학원 김형진 교수 연구팀은 차세대 리튬이차전지용 음극으로 주목받고 있는 실리콘 음극의 성능과 내구성을 개선했다. 실리콘 음극은 기존의 흑연 음극보다 이론적으로 10배가 넘는 에너지 밀도를 갖고 있을 뿐 아니라 경제적이고 친환경 소재로 차세대 음극으로 주목받고 있다. 특히 대용량 에너지저장장치 및 전기차와 같은 높은 에너지 밀도와 출력 밀도를 요구하는 중대형 에너지 저장장치로 활용이 가능해 세계 각국에서 개발을 위한 경쟁이 치열하다. 그러나 실리콘의 비전도성 특성, 충‧방전 과정에서 실리콘의 부피팽창으로 인한 낮은 수명은 상용화에 걸림돌로 작용하고 있다. 최근 실리콘 음극의 성능 개선을 위한 재료 연구가 진행되고 있으나, 보다 실용적인 성능향상을 위해서는 생산단가가 낮고 대량 생산이 가능한 기술에 대한 연구가 필요하다. 실리콘 음극 상용화를 위한 실용적이고 대량 생산 가능성을 고려한 기술에 대한
헬로티 이동재 기자 | 한국에너지기술연구원 수소연구단 조현석 박사 연구진이 재생에너지의 급격한 부하변동에도 성능 저하 없이 안정적으로 수소를 생산할 수 있는 실마리를 찾았다. 연구진은 재생에너지의 간헐성으로 수전해 전극이 산화되는 것을 막기 위해 반응성이 더 큰 물질을 첨가하는 방식으로 내구성을 향상시키는 기술을 찾아내고 원리를 규명하는데 성공했다. 물을 전기분해해 수소를 만드는 수전해 장치는 수소가 발생하는 음극, 산소가 생기는 양극이 있고, 양쪽 전극 사이에 단락이 생기지 않게 분리막을 넣어 이온을 전달하게 된다. 이렇게 구성된 상황에서 양쪽 전극에 전기를 인가하면 전기화학적 반응을 통해 수소와 산소가 각각 발생된다. 수전해 반응은 전극 표면에서 발생해 전극의 활성도가 수소 생산 효율에 크게 영향을 미친다. 알칼라인 수전해 장치는 대부분 니켈, 코발트, 철 등 상대적으로 저렴한 전이 금속을 바탕으로 한 전극을 이용하고 있으며 최근에는 인, 황, 붕소 등의 비금속 원소를 전이금속 전극 소재에 결합해 수소발생 활성도를 크게 향상시키기 위한 연구들이 진행되고 있다. 일반적인 수전해 연구에서는 일정한 작동 조건에서 활동성과 내구성을 향상시키기 위한 연구에 초점을
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