드론으로 조난자 구조한다

UNIST 디자인 및 인간공학부의 정연우 교수팀의 '911 응급구조 드론(Rescue Drone)' 디자인이 '독일 iF 디자인 어워드 2020'에서 본상을 수상했습니다. 정연우 교수팀이 디자인한 응급구조 드론은 '하늘을 나는 들것'입니다. 환자가 누울 수 있는 들것에 8개의 프로펠러와 유선 배터리팩이 연결된 형태로 지상에서 1m 상공에 들것을 띄워 이동할 수 있도록 디자인됐습니다.

사진 한 방으로 반도체 결함 확인

실시간으로 3차원 나노소자를 측정할 수 있는 기술이 개발됐습니다. 사진 한 방으로 반도체 결함을 들여다 볼 수 있게 됐다고 합니다. 이번 기술은 겹겹이 쌓은 다층막 소자의 두께와 굴절률 측정을 통해 실시간 불량 검출이 가능합니다. 생산라인에 쉽게 장착해 빠르게 검사할 수 있습니다.

아주 작은 물질 쉽게 찾는 '똑똑한' 소금 렌즈

아주 작은 물질도 쉽게 찾아내는 똑똑한 소금렌즈가 개발됐습니다. 정렬된 탄소나노튜브에 소금물을 떨어뜨린 후 전기장을 가하면 소금 이온이 탄소나노튜브 외부 표면을 따라 이동하면서 소금 결정을 형성합니다. 소금결정 '옷'들은 실험실에서 일반적으로 사용하는 광학현미경만으로도 넓은 면적에 분포된 탄소나노튜브를 관찰 할 수 있게 해줍니다. 또한 소금결정이 탄소나노튜브의 광학 신호를 수백 배까지 증폭시킬 수 있다는 사실도 밝혔습니다. 

스크래치·주름 발생 줄인 폴더블 디스플레이

스크래치와 주름 발생을 줄인 폴더블 디스플레이가 개발됐습니다. 화면 평면부는 유리처럼 단단하고 이음부는 플라스틱처럼 유연한 복합 구조 형태라고 합니다. 연구팀은 유리 수준의 경도와 플라스틱 수준의 유연성을 동시에 구현할 수 있는 플렉시블 하드코팅 신소재를 개발했습니다. 개발된 신소재는 성형 가공이 자유로운 유리 소재의 일종으로 세라믹에 가까운 실리케이트(SiO2)와 실리콘 오일(SiO) 간 중간 수준의 물성을 지니도록 인위적으로 형성시킨 나노 구조체입니다. 연구팀은 이 신소재의 물성 조절을 통해 세계 최초로 폴더블폰의 양쪽 평면부는 단단하지만 힌지 부위는 유연하게 만든 복합구조 형태의 커버윈도우를 제작하는 데 성공했습니다.

컴퓨터와 대화하는 방법

사람에게 언어가 있듯이 컴퓨터에도 언어가 있는데요. 이 언어를 익혀 컴퓨터와 대화하는 일을 프로그래밍이라고 하고 프로그래밍을 하는 사람을 프로그래머라고 부릅니다. 디지털 신호라고 하면 무척 어렵게 생각할 수 있는데요. 디지털 신호는 0과 1로만 구성돼있습니다. 즉 0과 1이라는 숫자만으로 밥통에서 밥을 하고 냉장고에서 온도 조절을 할 수 있죠. 이와 같이 0과 1로 이뤄진 신호를 '디지털 신호'라 하고 0과 1을 이용해 프로그래밍하는 언어를 '기계어'라고 부릅니다.

복제 불가능한 바이오 인식 기술

복제 불가능한 바이오인식 기술이 개발됐습니다. 인체 내 뼈, 근육, 지방, 혈관 등 개인 차이의 특성을 인증에 도입했는데요. '생체 조직 모델링 기술', '딥러닝 생체 신호 분석 기술', '진동, 전극 소자 기술'을 이용했습니다. 정확도 99% 이상, 생체 신호 기반 차세대 생체 인식 기술로 평가받습니다. 이로써 차세대 보안기술에 큰 전환점이 될 전망입니다. 

민물장어로 세포의 '장편영화' 촬영

민물장어의 형광단백질을 이용해 살아있는 세포 내 구조를 8배 더 오래 관찰할 수 있는 초고해상도 형광현미경법이 개발됐습니다. 연구진은 민물장어에서 발견된 우나지 형광단백질의 형광스위칭 기작을 연구해 초해상도 형광 현미경법에 응용했는데요. 세포 속 분자들의 위치를 나노미터 수준의 정확도로 측정해 점묘화 같은 초고해상도 이미지를 구성할 수 있었습니다.

초임계유체 활용한 연료전지 핵심 부품 수명 향상

초임계유체를 활용해 연료전지의 핵심부품의 수명을 향상시킨 연구가 나왔습니다. 연구팀은 촉매층을 감싸 수소 이온을 촉매층 내부로 보다 효과적으로 전달할 수 있는 아이오노머 소재를 개발했습니다. 초임계유체 상태의 아이오노머를 촉매층에 도포, 수소 이온이 촉매층 내부로 최대 1.83배 빠르게 전도되도록 했습니다.

휴대용 선로진단 장비, 북한 철도 조사 적용 가능

GPS와 3D 영상, 드론을 활용한 철도시설물 진단 기술이 개발됐습니다. 영상 장비와 주행안전성평가 장비로 선로를 검측한 후 위치동기화 자동분석 프로그램을 통해 선로시설 현황과 주행안전성을 평가하는 기술입니다. 또한 설계도면이 없는 교량에 활용할 수 있는 교량진단 기술을 개발했습니다. 3차원 스캔 측량으로 획득한 데이터와 드론으로 촬영한 교량 영상을 결합하여 교량도면 제원을 추출하는 기법입니다.

오차율 10% 內 소재 설계 기술 개발

KAIST 화학과 김형준 교수 연구팀이 소재 물성의 예측 오차율을 기존 기술보다 30% 이상 줄였습니다. 기존 40%에 달했던 소재 물성 예측 오차율을 10% 내로 줄인 건데요. 정확도를 한층 더 높인 소재 시뮬레이션 설계 기술입니다. 이로써 소재 개발에 걸리는 시가노가 비용을 크게 절약할 수 있을 전망입니다. 해당 연구는 에 게재됐습니다.

응용성 대폭 증가한 2차원 자석

요약전기가 통하도록 설계하고 합성한 2차원 자석이 나왔습니다. 상온에서 자성을 띠는 철-저마늄-다이텔루라이드(Fe4GeTe2)를 설계·합성하고, 이를 수 나노미터 두께의 얇은 층으로 떼어내 2차원 자석을 만들었습니다. 이는 향후 차세대 스핀소자에 활용될 전망입니다. 기초과연구원(IBS) 원자제어 저차원 전자계 연구단 김준성 연구위원(POSTECH 물리학과 부교수)와 포항공과대학교 화학과 심지훈 교수, 신소재공학과 최시영 교수를 비롯한 국내 공동연구진은 상온에서 자성을 띠는 철-저마늄-다이텔루라이드(Fe4GeTe2)를 설계·합성하고,

형광등 빛 에너지원 삼아 CO2 제거

'아타나제-루타일 이산화티타늄(TiO2)'은 한 해 500만t 이상 소비되어 자외선 차단제, 탈취·살균제 등에 쓰입니다. 자외선을 흡수하면서 물과 이산화탄소를 메탄, 일산화탄소, 다량의 산소로 변환하는 촉매입니다. 부산물인 메탄과 일산화탄소로 연료·메탄올 등 유용한 화합물을 만들 수 있어 이를 통해 생산 비용을 회수하는 이산화탄소 제거제를 개발하고자 지난 50년간 연구가 계속됐습니다.

전기차 주행거리 2배 늘리는 배터리 소재

전기자동차 주행거리를 2배 이상 늘릴 수 있는 고용량 배터리 소재가 개발됐습니다. 연구진은 차세대 음극소재로 주목받고 있는 실리콘의 안정성을 높이기 위해 물, 기름, 전분과 같이 일상생활에서 쉽게 구할 수 있는 값싼 재료에 주목했습니다. 각각 물에 전분을 풀고 기름에는 실리콘을 풀어서 섞은 뒤 가열해 탄소-실리콘 복합소재를 만들었습니다. 그 결과 흑연계 음극 소재보다 전지 용량이 4배 이상 크고 5분 만에 80%이상 급속충전도 가능한 실리콘 기반 음극소재를 개발했습니다. 향후 리튬이온 이차전지에 적용돼 전기자동차와 에너지저장시스템(ESS)에 활용될 전망입니다