미세한 세포 움직임 포착 '3D 촉각 인식 장치'

발걸음부터 미세한 세포 움직임까지 포착하는 3D 촉각 인식장치가 개발됐습니다. 인식 장치에 압력을 감지하는 발광 물질을 결합했다고 하는데요. 발걸음 같은 큰 힘부터 세포 움직임 같은 초미세 압력까지 넓은 스펙트럼의 힘 감지가 가능해졌습니다. 기존의 인식 장치에 비해 약 100배 이상 정밀도를 향상시킨 것으로 전자기기 산업부터 건강관리 및 의료 분야까지 다양하게 활용될 수 있습니다.

다결정 소재에 규칙적인 결함 심은 결과

보도블록처럼 결정이 규칙적으로 배열돼 성능이 대폭 향상된 나노 다결정 소재를 합성하는 데 성공했습니다. 연구진은 벽돌 여러 장이 규칙적으로 배열된 보도블록이 균일한 틈을 가진 것처럼 나노 결정 알갱이를 규칙적으로 배열해 균일한 패턴의 경계 결함을 갖는 나노입자를 합성했습니다. 더 나아가 원하는 대로 경계 결함의 밀도와 구조를 제어해 소재의 물성을 조절하는 데 성공했습니다. 향후 반도체, 배터리 등 첨단 기능성 소재의 성능 향상에 광범위하게 활용될 것으로 기대됩니다. 

극한의 좁은 공간에서 변신하는 빛

빛을 제어할 수 있는 새로운 방법에 대한 실험적 증거가 나왔습니다.  머리카락보다 백 배 가느다란 나노 실린더에 적외선 영역의 빛을 가뒀더니 적외선이 아닌 가시광선 영역의 빛이 출력되는 현상을 직접 관측했습니다. 입사한 빛을 다양한 다른 색(파장)의 빛으로 변환시킬 있는 가능성을 실험을 통해 실제 확인한 겁니다. 향후 빛 알갱이 하나의 색깔까지 바꿔 양자 암호 통신에 응용될 수 있을 것으로 예상됩니다.

멤브레인 없이 에너지 효율 80% 유지하는 '물 기반 전지'

전기화학 소자의 핵심 부품인 멤브레인을 사용하지 않고도 에너지 효율 80% 이상을 유지하면서 1천번 이상 구동되는 새로운 개념의 물 기반 아연-브롬 전지가 개발됐습니다. 연구팀이 개발한 다기능성 전극을 이용한 멤브레인을 사용하지 않는 물기반의 아연-브롬 전지는 리튬-이온 전지보다 45배 저렴하다고 합니다. 이번 연구를 통해 기존보다 안전하고 경제적인 에너지 저장장치의 개발이 가속화될 전망입니다.

미세 섬모 구조 섬유형 변형 센서 개발

변형을 감지하는 특성을 이용한 스마트 장갑을 제작해 웨어러블 VR 시대를 열게됐는데요. 섬유형 센서 하나로 여러 가지 손동작을 인식해 VR 조종이 가능한 스마트 장갑이 개발됐습니다. 각 섬유의 내부 저항과 섬유 사이의 접촉 저항의 신호를 분석하는 방법으로 압력, 인장, 구부림 등의 기계적 자극을 구분합니다. 이는 향후 웨어러블 전자 소자 분야에 다양하게 적용될 전망입니다.

가격은↓효율은 8배↑ '과산화수소'

산소와 물만을 이용해 친환경적으로 과산화수소를 생산할 수 있는 전기촉매가 개발됐습니다. 기존 귀금속촉매보다 2,000배 이상 저렴한 촉매로 과산화수소를 생산할 수 있어 가격, 효율, 환경 문제를 모두 해결한 1석 3조의 기술로 평가되는데요. 이 연구는 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단의 현택환 단장과 성영은 부연구단장 연구팀은 유종석 서울시립대 교수팀과 공동으로 진행했습니다. 이번 연구는 에 게재됐습니다.

수소 상거래의 핵심, '수소차 정량 충전' 시대

수소충전소에서 정량의 수소가 충전될 수 있도록 유량계를 검증하는 교정시스템을 개발하는 데 성공했습니다. 시스템의 저장탱크에 고압·저온 조건으로 수소기체를 충전하고 수소기체의 질량을 국가측정표준으로부터 소급된 정밀 저울로 측정하면 유량계의 정확도를 평가할 수 있습니다. 소비자가 지불한 금액만큼 정확한 양의 수소가 충전됨에 따라 상거래 신뢰도가 높아지고 수소차 보급에 도움이 될 전망입니다. 

'반도체 공정기술'로 초고해상도 디스플레이 제작

반도체 공정 기술을 활용해 기존 마이크로 LED 디스플레이의 해상도 한계를 극복할 수 있는 6만 ppi(pixel per inch) 이상의 초고해상도 디스플레이 제작이 가능해질 전망입니다. 기존 방식의 한계를 극복하기 위해 기존 정렬전사 방식이 아닌 R/G/B 픽셀의 수직적층 및 반도체 패터닝 공정을 이용해 초고해상도 마이크로 LED 디스플레이에 대응 가능한 소자 제작 방법을 제시했습니다.

유연하면서도 투명한 태양전지 개발

유연하면서도 투명한 태양전지가 개발됐습니다. 실리콘 마이크로와이어(Silicon Microwire) 복합체를 이용했습니다. 투명하고 유연한 고분자 소재에 원통 모양의 실리콘 막대가 박혀 있는 구조입니다. 실리콘 막대가 없는 고분자 소재 사이로 가시광선이 통과하므로 우리 눈에는 투명하게 보입니다. 실리콘 막대에서 반사되는 태양광을 조절하게 설계해 효율을 높였다고 합니다.

미래 도시

20세기 초에 고층 빌딩이 탄생할 수 있었던 이유는 승강기 덕분입니다. 승강기 기술은 이후에도 발전을 거듭했습니다. 현재 세계에서 가장 높은 건물은 높이가 830m인 두바이의 부르즈 할리파이며, 2020년까지 사우디아라비아에 완공될 예정인 제다 타워는 1,000m에 달합니다. 하지만 두 건물 모두 1956년에 건축가 프랭크 로이드 라이트가 구상한 1.6km 높이의 고층 빌딩에는 미치지 못합니다. 이 빌딩은 결국 건축되지 못했죠. 역설적이게도 초고층 빌딩의 탄생을 막는 가장 큰 변수는 승강기 기술입니다. 승강기 통로가 길어지면 케이블도 길어져야 합니다.

반창고처럼 붙여 실시간 몸 체크하는 센서

'피부 부착 패치형 건강 진단 센서 시스템'이 개발됐습니다. 연구팀은 구불구불 기어가는 뱀의 형상과 거미줄 구조에 착안해 큰 신체 움직임에도 센서가 손상없이 작동할 수 있는 안정적인 구조를 구현했습니다. 이에 인체의 격렬한 움직임에도 견딜 수 있게 했습니다. 센서를 반창고 붙이듯 간단하게 피부에 부착해 건강 정보를 수집할 수 있어 향후 다양한 분야에서의 활용이 기대됩니다. 

폐목재 속 '리그닌' 제대로 활용 가능해지나

리그닌은 목재의 30~40%를 차지하는 고분자 물질입니다. 차세대 바이오 소재로 주목받고 있는데요. 그동안 다른 재료와 잘 섞이지 않아 상업적 활용이 어려웠습니다. 그런데 리그닌 분자의 뭉침과 퍼짐을 결정하는 힘이 '소수성 상호작용'이란 점이 밝혀졌습니다. 이를 조절할 방법도 제시됐습니다. 산업폐기물로 여겨지던 리그닌을 각종 석유화학산업과 바이오매디컬 분야에서 고부가가치 소재로 활용하는 게 수월해질 전망입니다.

나노미터 급 산화막의 절대두께 측정법으로 반도체 난제 해결

한국표준과학연구원(KRISS)이 국내 중소기업 기술로 개발한 첨단 측정장비를 통해 반도체 측정 난제를 푸는 데 성공했습니다. KRISS 나노구조측정센터 김경중 책임연구원팀은 국산 장비인 중에너지이온산란분광기(MEIS)를 이용해 나노미터(nm)급 산화막의 절대 두께를 측정할 수 있는 '상호보정법'을 완성했습니다. 이번 연구성과로 수입 의존도가 높은 반도체 장비 시장에서 국산 장비의 우수성을 알리고 보급을 활성화할 수 있을것으로 기대됩니다. 해당 연구 논문은 에 게재됐습니다.