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2020-05 19

[학술]이성철 교수, 폐타이어 속 철심 활용한 수소연료 생산 기술 개발

한양대 이성철 화학공학과 교수팀은 전극 소재인 이리듐ㆍ루테늄 대신 니켈ㆍ몰리브데늄으로 촉매를 만들고, 이를 폐타이에서 추출한 스테인레스강에 고정시킨 ‘MoNi4/SSW’와 ‘Rs-SSW’라는 복합체를 개발했다고 14일 밝혔다. 이성철 교수 이 물질은 성능과 내구성 측면에서 최고의 촉매로 알려진 백금ㆍ이리듐보다 뛰어나다. 또 고농도ㆍ고온에서도 낮은 과전압을 보여, 기존보다 획기적으로 적은 전기로 수소를 생산할 수 있다. 폐 타이어속 스테인레스강을 활용한다는 점에서도 생산 비용을 크게 떨어뜨릴 수 있다. 폐타이어는 국내에서만 연간 39만t(2017년 기준) 이상 생산된다. 이런 폐타이어 속 철심의 비율은 종류에 따라 10~20%에 달한다. 이 교수의 연구 결과는 폐자원도 활용하고, 수소도 경제적으로 생산할 수 있는 방법이다. 이 교수팀은 ‘MoNi4/SSW’와 ‘Rs-SSW’복합체에 관한 특허출원을 한 상태다. 그간 연구자들은 지구온난화의 주범인 이산화탄소 발생 없이 수소를 생산하는 방법으로, 효율적인 물(H2O) 전기분해 방법을 연구해오고 있지만, 백금ㆍ이리듐 등 고가의 금속을 대체할 저렴한 촉매를 찾는데 어려움을 겪고 있다. 이성철 교수는 “이번 연구는 정부가 추진하는 P2G* 기술 및 환경 분야에 새로운 방향을 제시할 뿐 아니라 실용화 기술의 잠재적 가치를 가지고 있어 여러 분야에서 주목받을 것”이라며 “향후 상업화될 경우 정부가 추진하는 수소경제 플랫폼에서 에너지 및 환경문제 해결에 기여할 것”이라고 말했다. 이번 연구결과는 재료과학 분야의 세계 최고 권위지인 ‘어드밴스트 에너지 머티리얼’(Advanced Energy Materials) 5월호에 게재됐다. * P2G(Power to Gas) : 태양광·풍력의 출력으로 물을 전기분해해 수소를 생산 저장하거나, 이 수소를 이산화탄소와 반응시켜 생성된 메탄을 저장하는 기술이다. 기존 에너지 저장 기술이 전력을 전력 형태로 저장한다면 P2G는 전력을 연료 형태로 저장하는 것이 차이점이다.

2020-05 19

[학술]정윤석 교수 연구팀-UNIST 연구진과 공동으로 '전고체 베터리' 구조 분석 성공

정윤석 한양대 에너지공학과 교수 연구팀이 UNIST(총장 이용훈) 화항공학부 이현욱 교수팀과 공동으로 '황(S) 화합물 고체 전해질'의 구조를 원자 단위에서 분석하는 데 성공했다. 정윤석 교수 이 물질은 매우 민감해 전자빔(beam)을 쏘면 쉽게 손상되므로 일반 투과전자현미경으로 관찰하기 어려웠다. 이에 연구팀은 이 물질을 영하 170℃로 순식간에 얼리면서 공기와 접촉을 차단하는 새로운 방법을 써서 ‘손상 없이’ 관찰하는 방법을 개발했다. 리튬 이온 배터리에서 이온이 지나는 통로인 전해질은 주로 액체 상태다. 하지만 액체전해질은 폭발 위험성이 크다는 단점이 있어서 더 안전한 고체전해질을 개발하려는 시도가 많다. 문제는 고체 전해질에는 원자들이 미로처럼 빼곡히 쌓여 이온이 잘 다니지 못한다는 점이다. 이렇게 ‘이온 전도도’가 낮으면 배터리 용량과 수명이 떨어지므로 좋은 배터리가 되지 못한다. 이 문제를 해결하려면 고체 전해질의 복잡한 내부 구조를 분석해 이온이 지나는 길을 정확히 알아야 한다. 그런데 다른 물질보다 이온 전도도가 높아 고체 전해질로 가능성이 큰 ‘황화합물’은 전자현미경으로 분석하기 어려웠다. 황(S)이 전자현미경이 내뿜는 전자빔에 취약해 간접적 방법으로만 내부 구조를 봐야 했던 것이다. 연구팀은 ‘극저온 투과전자현미경 분석법(Cryo-EM)’을 도입했다. 극저온 투과전자현미경 분석은 원래 살아있는 세포나 미생물을 관찰하는 방법인데 이를 배터리 물질 분석에 최초로 적용한 것이다. 액체질소를 이용해 시편을 영하 170℃로 순간 냉각하면 높은 에너지를 갖는 전자빔을 쏘아도 시편이 손상되지 않는다. 이때 시료는 대기와 닿지 않게 보호하는 ‘대기 비개방 분석법’을 활용했다. 연구팀은 다양한 성분을 조합한 황화합물을 합성하고, 열처리 온도를 다르게 한 뒤 이온 전도도를 측정했다. 이 중 이온 전도도가 가장 높은 물질을 극저온 투과전자현미경 분석법으로 관찰하자 ‘육각형 모양의 원자 배열’이 확인됐다. ‘대기 비개방 극저온 전자현미경 분석법’이라는 새로운 기법을 이용해 기존에는 분석할 수 없던 물질을 이해하게 된 것이다. 이번 연구는 이차전지 산업에 교두보 역할을 하고, 바이오 및 재료과학 산업의 발전에 기여할 것으로 기대된다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진 및 중견연구자사업, 기후변화대응 기초원천기술과제 등의 지원으로 이뤄졌다. 연구 성과는 나노 분야 학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 5월 5일자로 공개됐다.

2020-05 18

[학술]한양대, '자율주행 모빌리티 실증' 발대식 대리주차 부문 참여

지난 12일 상암 문화광장에서 서울시-민간 주최 ‘자율주행 모빌리티 실증’ 시작을 알리는 발대식이 열렸다. 발대식에는 황보연 서울시 도시교통실장, 유동균 마포구청장, 고인석 서울기술연구원장 등 주요 인사와 한양대, 연세대 2개 대학교와 LG 유플러스, 언맨드솔루션, 콘트롤웍스 등 자율주행 관련 7개 기업 등 총 9개 기관 대표가 참석했다. ▲12일 서울 상암문화광장에서 열린 '자율주행 모빌리티 실증' 발대식 장면 (출처: 서울시) 이번 자율주행 모빌리티 실증 참가기관은 ‘테스트베드 서울’ 사업 등을 통해 선정됐다. 선정된 9개 기관 중 한양대는 LG유플러스와 함께 대리주차 부문(G80·그랜저 개조, 2대)에 제조 참여했다. 앞서, 시는 지난해 6월 국토교통부와 함께 상암 자율주행 테스트베드를 조성했으며, 지난해 9월부터 25개 산학연 협력으로 도심 자율주행 기술 개발과 자율주행 차량 시범 운행을 실시 중이다 ▲스스로 주차장과 빈 주차면을 찾고 자율주행·주차하는 서비스. (출처: 서울시) 이번 자율주행 모빌리티는 일시적 시범 운행에서 한 걸음 나아가 실제 도심도로의 무대에서 시민이 직접 이용하고, 삶의 혁신적인 변화를 가져올 이동 서비스를 선보인다는 점에서 주목할 만하다. 실증서비스는 ▲면허와 자가용이 없어도 모바일로 이용할 수 있는 언택트(비대면) 공유차량서비스 ▲스마트폰으로 주차걱정을 해결해주는 대리주차(발렛파킹) ▲지역 순환 소형 셔틀버스 ▲배달로봇 등이다. 시는 모빌리티 실증을 위해 민간과 함께 상암지역에서만 자율주행 차량 10대(버스 3대, 승용차 4대, 배달로봇 3대)를 투입하고, 통제되지 않는 복잡한 도심의 실제 도로에서 실증을 펼친다. 6월 8일부터 서울 교통정보 홈페이지(http://topis.seoul.go.kr)를 통해 시민 누구나 신청이 가능하다. 셔틀버스는 디지털미디어시티역~누림스퀘어~디지털미디어시티역 3.3㎞를 순환하는 노선이다. 월요일을 제외한 주 6일 동안 총 54회에 걸쳐 무료 운행한다. 또한 공유차량, 대리주차, 배달로봇 시민 체험단을 공개 모집해 시민 참여형 체험 기회를 제공할 예정이다.

2020-05 14

[학술]양철수 교수팀, AI로 신약개발 후보물질 찾는 시간 단축 연구에 참여

한양대 양철수 분자생명과학과 교수팀이 고려대, 국내 기업과 함께 인공지능(AI)을 이용해 신약 후보물질을 찾는 시간을 단축하는 방법을 개발했다. 신종 코로나바이러스 (COVID-19·코로나19) 치료제 후보물질도 도출 중인 것으로 알려졌다. 고려대 강재우 교수팀은 바이오벤처 '엘마이토 테라퓨틱스'와 지난 2월 공동연구협약을 맺고 연구를 시작해 10주 만에 중증 신경질환 치료 선도물질 도출에 성공했다. 강 교수팀이 개발한 AI 신약개발 플랫폼을 이용해 50개 약물을 도출했고, 엘마이토 테라퓨틱스가 표적 단백질의 활성 및 물성 예측결과를 기반으로 23개 약물을 선별했다. 우선 11개의 약물에 대해 양 교수팀이 세포활성 실험을 진행했다. 그 결과 11개 약물에서 모두 활성이 확인됐다. 특히 2개 약물은 높은 활성이 나타났다. 연구진은 AI가 약물을 찾는데 2주, 약물 효과를 확인하는데 8주가 걸렸다고 밝혔다. 통상적으로 표적이 확인된 후 선도물질 도출까지는 약 1~2년 정도 소요된다. 이번 연구결과는 AI를 활용해 신약개발 시간을 단축한 성공 사례이기 때문에 의미가 크다.

2020-05 08

[학술]방진호 교수, 나트륨 이온이 금 나노 태양전지 효율 높이는 효과 규명

▲ 방진호 교수 한국연구재단은 방진호 ERICA캠퍼스 과학기술융합대학 화학분자공학과 교수 연구팀이 전극 속 나트륨 이 온이 금 나노 클러스터 태양전지의 효율을 높이는 역할을 한다는 사실을 규명했다고 7일 밝혔다. 금 나노 클러스터는 2나노미터(㎚·10억분의 1m) 이하 크기의 금 입자이다. 빛을 잘 흡수하는 광학적 특성이 있고 실리콘이나 페로브스카이트에 비해 친환경적이어서 차세대 태양전지 소재로 꼽히고 있다. 하지만 빛을 전기로 변환하는 광변환 효율이 실리콘 태양전지에 비해 낮아 상용화가 어려웠다. 연구팀은 전극 제조 과정에 쓰이는 나트륨 이온이 금 나노 클러스터가 전극과 흡착하는 것을 돕는다는 사실을 발견했다.빛을 흡수한 금 나노 클러스터에서 전자가 생성되면 반도체 산화물 전극에서 백금 전극으로 이동하면서 전기가 발생한다. ▲ 나트륨 첨가에 따른 금 나노 태양전지의 효율 변화 (A)는 나트륨을 첨가하지 않은 경우(고동색)에 비해 나트륨 이온을 첨가한 경우(밝은 갈색) 금 나노 클러스터 태양전지의 광전류가 증가한 모습을 비교한 그래프. (방진호 교수 제공) 연구팀은 이 과정에서 나트륨 이온이 금 나노 클러스터와 반도체 산화물 전극 간 흡착을 강하게 해 전자의 원활한 수송을 촉진한다는 것을 밝혀냈다. 실제 금 나노 클러스터 태양전지에 나트륨 이온을 첨가한 결과 광전류가 크게 증가한 것으로 나타났다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '에이씨에스 에너지 레터스'(ACS Energy Letters) 이날 자에 실렸다.

2020-05 06

[학술]방진호 교수, 고(高)순도 청정 수소 생산비용 절감에 나서

방진호 교수 방진호 한양대 바이오나노학과 교수팀이 ‘물 전기분해 시스템’에서 사용되는 고효율 비(非)귀금속계 촉매의 실용화를 앞당길 수 있는 촉매 합성 원천기술을 확보했다고 6일 밝혔다. 이 기술은 간단한 열 공정만으로 고(高)효율 물산화 반응* 촉매를 대량으로 생산할 수 있어 향후 물 전기분해 시스템의 경제성을 높이는데 기여할 수 있을 것으로 예상된다. (* 물 산화 반응 : 물 분자(H₂O)를 분해하여 산소(O₂)를 발생시키는 반응) 물 전기분해 시스템은 전기화학 반응을 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 에너지 변환 장치로, 화석 연료를 사용하지 않으면서 고(高)순도의 청정 수소를 생산할 수 있어 가장 이상적인 수소 생산법으로 주목받는다. 하지만 이리듐 산화물(IrO2)이나 루테늄 산화물(RuO2) 등 고가의 귀금속으로 만들어진 촉매 가격이 비싸고, 대량생산이 힘들다는 단점이 있어 상용화에 어려움을 겪고 있었다. 방 교수팀은 이런 문제점을 극복하고자 상업적으로 널리 사용되는 저가의 비귀금속 벌크 소재에 간단한 열 공정을 통해 나노 구조화를 구현할 수 있는 신개념 하향식 나노 구조화 공정을 개발했다. 이렇게 개발된 촉매는 이리듐 산화물 촉매 활성에 육박하는 우수한 촉매 활성과 안정성을 가졌지만, 1/10 이하로 가격을 낮췄다. 또 기존 촉매 대비 약 1만 배 이상의 크기를 가진 벌크 소재로 귀금속 촉매의 촉매 활성을 실현할 수 있어 대량생산도 가능해졌다. 방 교수는 “수소 생산용 물 전기분해 시스템의 핵심 전극 소재인 귀금속계 이리듐 산화물을 대체할 수 있는 새로운 촉매 합성 원천 기술을 확보함에 따라, 물 전기분해 시스템의 경제성 확보를 앞당기는 한편 기존 촉매 합성 기술에 새로운 전환점을 마련했다”라고 이번 연구의 의의를 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부‧교육부‧한국연구재단 기초연구사업 (중견연구, 대학중점연구소) 지원으로 수행됐으며, 연구결과는(논문명: Iterative oxidation and sulfidation reactions: revival of bulk cobalt sulfide into an active electrocatalyst for the oxygen evolution reaction) 나노소재기술분야 국제 저명 학술지 「Journal of Materials Chemistry A」 에 출판됐다. ▲ 벌크 황화물을 나노 구조의 황화물로 변환하는 열공정 모식도 (상) 및 공정 전후 촉매 소재의 전자현미경 이미지 (하): (a,c) 벌크 황화물, (b,e) 나노 구조의 황화물, (d) 두 촉매의 단면 비교. ▲ 물산화 반응 촉매 활성 평가 결과: (a) 열 공정에 따른 코발트 황화물 기반 촉매 활성 증가, (b) 귀금속계 state-of-the-art IrO2 촉매와의 활성 비교. * 저자정보 : 방진호 교수(교신저자, 한양대), 김민수 박사(공동 제1저자, 한양대), Malenahalli H. Naveen 연구교수(공동 제1저자, 한양대)

2020-05 04

[학술][이달의 연구자] 곽노균 교수, 물 부족 극복 위한 '전기탈이온 공정' 가시화 성공

가뭄과 물 부족 현상은 전 세계적으로 인류를 위협하는 문제 중 하나다. 이를 해결하기 위해 다양한 기술 개발과 정책적 시도들이 이루어지고 있다. 그 중 담수화 공정은 풍부한 해수의 염분을 제거해 사용 가능한 물을 생산하는 기술이다. 현재 시장을 점유하고 있는 증발법과 역삼투압법 담수화 공정은 원료인 해수를 무한정 사용할 수 있지만, 화석연료의 사용량과 공장 건설비용이 높아 지속가능성에 대한 문제가 있다. 곽노균 서울캠퍼스 기계공학부 교수는 기존의 공정을 개선하기 위해 전기막 담수화 기술을 연구 중이다. ▲곽노균 서울캠퍼스 기계공학부 교수는 담수화 공정을 개선한 전기막 담수화 기술을 연구 중이다. 전기막 담수화 공정과 전기투석법 전기막 담수화는 염분이 물에 녹으면 (+)전기를 띠는 양이온과 (-)전기를 띠는 음이온으로 나뉘는 것을 이용한 공정이다. 전기막 담수화의 기본 공정인 전기투석법은 전극 사이에 양·음이온을 선택적으로 통과시키는 양·음이온 교환막이 번갈아 배치된 구조를 갖는다. 전극에 전압을 가하면 양이온과 음이온은 각각 음극과 양극으로 끌려가게 된다. 이때, 교환막들은 양이온과 음이온이 각각 한쪽으로만 움직일 수 있도록 제한한다. 이를 통해 염분 이온들을 분리할 수 있고, 담수를 생산할 수 있다. 곽 교수는 미국 매사추세츠 공과대학(MIT) 박사과정 재학 시절 지도교수의 제안으로 전기막 담수화 연구를 시작했다. 지도교수가 나노 채널(10억분의 1m 크기 정도의 통로) 물질(이온, DNA 등)의 특이한 이동 현상이 전기막 담수화 시스템에서 발현될 거란 아이디어를 제공했다. 곽 교수는 실제 나노 채널에서 나타나는 이온 전달 및 유동 현상들이 전기투석법에서도 발생하는 것을 최초로 가시화했다. 현재 기존의 전기막 담수화 장치의 효율을 개선하고, 개선된 담수화 장치를 이용한 음용수, 산업용수, 하수, 폐수 등의 수처리 기술과 새로운 담수화 시스템을 개발 중이다. 개선된 담수화 공정, 전기탈이온 공정 ▲곽 교수는 최근 그의 제자와 함께 전기탈이온 공정을 가시화하는 데 성공했다. 전기투석법은 염분과 같은 이온성 물질을 100% 제거할 수 없다. 이를 보완하기 위해 전기탈이온 공정이 등장했다. 이 공정은 기존 전기투석법의 구조에서 염수가 지나가는 통로에 이온교환수지(이온을 선택적으로 제거할 수 있는 물질)를 넣어 염분의 제거 효율을 높인다. 전기탈이온 공정은 초순수(극도로 정제한 물) 생산에 필수적인 공정이다. 초순수 생산 공정은 최근 반도체 생산 공정에 필요한 전략물자품목으로 지정됐으며, 국내에 원천기술이 없다. 곽 교수와 그의 제자인 박수동(융합기계공학 석사과정) 씨는 전기탈이온 공정 내부를 가시화할 수 있는 기술과 이를 최적화할 수 있는 기술을 연구했다. 현재는 관련 원천기술 및 공정의 확보와 기존 공정의 한계 극복을 목표로 하고 있다. 제자에 대한 애정이 넘치는 신임 교수 ▲ 곽 교수와 그의 제자들. 그들은 연구실에서 다양한 연구 성과를 내고 있다. 곽 교수는 자신을 믿고 따라와 주는 제자들에게 고마움을 표했다. “제가 ‘이달의 연구자’로 선정될 수 있었던 것은 학생이 쓴 첫 논문 덕분입니다. 아무런 레퍼런스나 정보도 없는 상황에서 저를 선택해 열심히 연구해준 덕분에 좋은 성과를 낼 수 있었어요. 이 학생들에게 감사를 표합니다” 글/권민정 기자 mj0863@hanyang.ac.kr

2020-05 04

[학술][우수R&D] 차재혁 교수, 빅데이터 기반 사회과학 연구 플랫폼 개발

차재혁 컴퓨터소프트웨어학부 교수는 사회과학과 데이터 과학을 결합해 사회의 여러 문제를 대응할 수 있는 플랫폼을 개발하고 있다. 플랫폼은 빅데이터를 통한 사회현상 분석과 예측 시뮬레이션을 제공하고 있다. 데이터 과학은 빅데이터를 수집, 분석하고 유용한 결과를 도출하는 학문으로 재정의되고 있다. 데이터 과학이 성공적으로 적용된 분야로 생물 정보학이 있다. 생물 정보학은 공개된 대량의 실험 데이터로 분석 및 시뮬레이션을 가능케 해서 실제 수행해야 할 실험의 횟수를 획기적으로 줄여준다. 이번 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 사태의 검사키트 개발이 빨리 될 수 있었던 이유도 이 때문이다. 차 교수는 생물 정보학처럼 데이터 과학과 사회과학이 융합한 연구 방법을 실현하고자 한다. ▲ 차재혁 컴퓨터소프트웨어학부 교수는 사회과학자와 데이터 과학자가 함께 연구할 때 매개가 되어줄 플랫폼을 개발하고 있다. 전통적인 사회과학적 연구 방법과 데이터 과학을 융합하는 일은 소통이라는 큰 난관에 가로막혀 있다. 사회과학과 데이터 과학은 학문이 다르므로 종사하는 연구자들이 생각하는 방식과 언어에도 차이가 있다. 차 교수는 데이터 과학을 통한 결과를 공유하는 것과 분석 방법 수정을 위해 소통하는 것 등 상호 교류에서 어려움이 있다는 것에 주목했다. 차 교수는 데이터 과학적 해석을 직관적으로 볼 수 있는 플랫폼 개발을 결심했다. 이번 연구 '초연결사회 위험 관리를 위한 빅데이터 기반 사회 환경 실시간 모니터링/사회 시뮬레이션 시스템'은 플랫폼의 효용성과 가능성을 보기 위해 세 가지 사회 문제에 융합 연구를 적용하며 진행되고 있다. 차 교수는 해당 프로젝트의 총괄 관리와 지원을 맡고 있다. 현재 진행되고 있는 연구는 사회 불안도 체크, 장애인 이동권, 질병 대응책 세 부분으로 모두 전통적인 연구 방식과 눈에 띄는 차이를 내고 있다. 데이터 과학과 사회과학의 융합 연구 방식은 상호보완적으로 이뤄진다. 빅데이터를 통한 예측 모델은 전통적인 사회 조사 방식으로는 활용할 수 없던 지표까지 사용할 수 있다. 이를테면 생물 정보학의 등장으로 새로운 유형의 생체 빅데이터도 수집, 분석 가능해져 신속한 치료제 개발에 도움을 주고 있는 것과 같다. 사람 피부에서 나타나는 생체 데이터도 분석 대상이 됐다. 데이터 과학은 이용하는 지표의 범주가 넓어 기존에 몰랐던 사회현상의 상관관계를 도출해낼 수 있다. 반면 ‘두 사회현상 간의 강한 상관관계가 있다’까지만 유추할 수 있고 인과관계를 밝혀내지는 못한다. 이때 사회과학 연구의 차례가 돌아온다. 사회과학 연구방식은 실험과 분석으로 뚜렷한 인과관계를 알아내는 것에 강점을 가진다. ▲ 차 교수는 융합연구를 원하는 연구자들이 빅데이터에 쉽게 접근할 수 있도록 플랫폼을 공개할 예정이다. 차 교수는 융합연구 방식이 필요한 누구든 플랫폼을 이용할 수 있게 공개할 예정이다. 플랫폼을 구축한 이유이기도 하다. 플랫폼(클릭 시 이동)에서 열람 신청을 하면 사회현상에 대한 빅데이터를 시각적으로 제공받을 수 있다. 차 교수는 플랫폼 개발 외 사회과학과 데이터 과학의 융합을 위한 또 다른 목표가 있다. 그는 “플랫폼이 중간에서 매개해준다고 해도 사회과학 연구자와 데이터 과학 연구자는 서로의 생각을 완벽히 이해할 수 없다”며 한 사람이 두 분야의 지식을 모두 가진 융합인재의 필요성을 말했다. 차 교수는 컴퓨테이셔널사회과학과를 대학원에 신설해 융합연구자를 양성하고자 한다. 차 교수는 “분업형이 아닌 실질적 융합이 필요한 문제가 많이 존재한다”고 덧붙였다. 글/ 김현섭 기자 swiken1@hanyang.ac.kr

2020-04 23

[학술]김도환 교수 공동연구팀, 물방울 원리 이용 초민감 투명 그래핀 촉각센서 개발

한양대 화학공학과 김도환 교수팀이 건국대 화학공학부 이위형 교수팀과 공동으로 액체 방울이 붙고 떨어지는 현상을 이용한 초민감 투명 그래핀 촉각센서를 개발했다고 20일 밝혔다. ▲이번 연구에서 제안된 촉각센서 매커니즘, 그래핀 그리드 위에 고정화된 이온성액체가 상부그래핀 전극에 접촉함에 따라 정전용량이 변화하는 것으로부터 압력을 센싱하는 모식도 웨어러블 센서의 관심이 높아지면서, 사용자의 주변 환경을 실시간으로 인지할 수 있는 스마트 인터페이스 및 전자 피부 기술의 중요성이 커지고 있다. 전자 피부 중 가장 중요한 기술은 미세한 압력에도 민감하게 인식을 할 수 있는 촉각센서 기술이다. 공동 연구팀은 이온성 액체를 음각 그래핀 그리드 층 사이에 고정해 그래핀으로 제조된 상부 전극이 이온성 액체와의 접촉에 따라 퍼지는 현상을 이용했다. 이를 이용해 미세한 접촉에도 최고의 민감도를 가지는 이온성 촉각센서를 개발했다. 만약 촉각센서를 대면적화 어레이로 제조하면 소자간 혼선이 적다는 장점이 있어 터치 오류를 극소화할 수 있어 기대를 모으고 있다. 이번 연구에서 개발한 이온성 촉각센서는 뛰어난 민감도와 빠른 회복속도를 지녀 유연 디스플레이, 헬스케어용 디바이스 등 다양한 분야에 응용이 될 수 있을 것으로 기대된다. 그래핀 전극/이온성 액체 활성층은 투명하면서 유연하기 때문에 다양한 시각효과와 신체 부착성을 줄 수 있는 웨어러블 촉각 센서로 활용될 것으로 예상된다. 김도환 교수(한양대, 공동교신저자), 김주성 박사과정 학생(한양대, 제1저자), 이위형 교수(건국대. 교신저자, 이승철연구원(건국대 제1저자, 석사과정 졸업, LG디스플레이 연구원)이 주도한 본 연구는 과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업(나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단) 과 기초연구사업(중견연구)의 지원을 받아 수행됐다. 또한 이 연구는 액체 방울이 붙었다 떨어지는 현상을 이용하여 뛰어난 민감도와 빠른 회복속도를 지닌 촉각센서를 제조할 수 있다는 패러다임을 처음으로 제시했고, 연구의 우수성을 인정받아 재료 분야 권위 있는 대표적인 국제 학술지 ‘Advanced Functional Materials (IF = 15.621)’ 4월호의 표지논문으로 게재됐다.

2020-04 21

[학술]한양대 박물관, 캄보디아 앙코르 유적 1차 발굴조사 마쳐

한양대 박물관(관장 안신원)이 캄보디아 앙코르유적 코끼리테라스 1차 발굴조사를 완료했다고 21일 밝혔다. ▲ 한양대 박물관 관계자들이 캄보디아 앙코르유적 코끼리테라스 발굴조사현장에서 1차 발굴 작업을 마치고 기념사진을 촬영하고 있다. 이번 발굴조사는 한양대 박물관이 지난해 10월 한국국제협력단(KOICA)의 공적개발원조사업(ODA) 일환으로 추진하는 ‘캄보디아 앙코르유적 프레아피투 사원과 코끼리테라스 보존 및 복원 2차 사업’의 수행기관으로 선정됨에 따라 진행됐다. 한양대 박물관은 이번 발굴조사에서 코끼리테라스의 고고학 조사를 담당했다. 특히 붕괴위험이 있어 접근이 쉽지 않았던 테라스 북쪽지점에 대한 해체 조사를 진행, 그동안 밝혀지지 않았던 테라스의 구조를 최초로 확인하는 성과를 거뒀다. 이를 통해 향후 복원사업을 위한 결정적 자료제공은 물론 코끼리테라스와 연결된 앙코르톰(Angkor Thom)의 역사를 확인할 수 있는 실마리를 얻게 됐다. 이번 발굴조사의 성과는 오는 6월 예정된 ‘앙코르 역사유적 보호개발 국제협력위원회(ICC-Ankor, International Committee of Conservation of Ankor)’에 보고되며, 보고서와 연구논문 등으로 발표될 예정이다. <현장 사진> ▲ 코끼리테라스 후면 연결부 토층 확인 작업 ▲ 코끼리테라스 조사지역 전경 ▲ 코끼리테라스 후면 연결부 조사 및 실측작업 ▲ 코끼리테라스 조사전 모습 ▲ 코끼리테라스 석재 해체 후 모습 ▲ 코끼리테라스 석재 해체 작업 ▲ 코끼리테라스 전경 ▲ 코끼리테라스 전경(측면)

2020-04 17

[학술]한양대에서 시작된 우리나라 EUV의 역사 속으로

극자외선(EUV) 기술은 파장이 짧은 극자외선 광원을 사용해 웨이퍼에 반도체 회로를 나노미터(nm·10억분의 1m) 단위로 새기는 새로운 ‘초격차’ 기술이다. 극자외선 파장은 기존의 불화아르곤(ArF) 광원보다 파장의 길이가 10분의 1미만이어서, 노광작업(레이저 광원으로 웨이퍼에 패턴을 새기는 작업)을 하면 반도체 회로 패턴을 더욱 세밀하게 제작할 수 있을 뿐더러 공정 수를 줄일 수 있어 고성능·저전력 반도체를 만드는 데 있어 필수적이다. EUV 연구는 1998년 한양대의 소규모 개인연구사업을 통한 EUV 관련 광학소재 연구에서 출발했다. 이어 2002년부터 시작한 산업자원부(현 산업통상자원부) 지원 ‘차세대 신기술 개발사업단’을 발족, 2011년까지 약 9년간 컨소시엄 형태로 대규모 사업을 진행했다. 이를 계기로 EUV 노광기술에 대한 연구 개발이 본격화되었다. 이러한 경험들은 현재 우리나라가 세계 최초로 EUV 노광기술의 양산 적용을 이루는데 초석이 됐다. 하지만 EUV 노광기술이 실제 양산에 적용되기까지는 수많은 우여곡절과 양산 적용기술의 어려움이 있었다. EUV는 단파장 특성으로 인해 집적도가 높은 반도체 소자의 생산을 가능하게 했지만, 모든 물질에 흡수돼 소멸하는 특성으로 인해 기존과는 다른 원리를 이용한 노광, 검사장비와 새로운 소재, 부품의 개발이 필요했다. 현재 판매되고 있는 제1세대 EUV 양산장비는 한 대당 약 2000억원 정도로 알려져 있으며, 연간 약 30대 정도를 생산하고 있지만 아직 전 세계 수요에는 부족하다. 한편 작년 11월 출범한 한양대 EUV-IUCC(Industry-University Cooperation Center)는 국내외 대학과 연구소의 연구역량을 결집하여, 관련 기업들과 지속적인 동반성장을 하기 위해 만들어진 협력센터이다. 한양대의 산학협력 프로그램 IUCC 일환으로 국내 유일한 EUV 산학협력센터이다. EUV 분야 국내 최고 권위자인 한양대 안진호 신소재공학부 교수가 센터장을 맡았다. 한양대는 EUV 광원 구현 환경을 갖춘 국내 2개 기관 중 한 곳이다. 이 곳에서는 EUV 부품 소재 특성 평가 및 개발이 가능하며 현재 삼성전자, 에스앤에스텍, 에프에스티(FST), 이솔 등과 EUV 관련 기술 공동 개발 프로젝트를 수행 중이다. 안진호 교수는 "기업에 꼭 필요한 기술을 제공할 것"이라면서 "산업계 정보 제공 및 산업체 인력 대상 교육 프로그램도 마련하겠다"고 말했다. 지난 달 삼성전자(005930)는 최초로 EUV 공정을 적용한 D램 메모리 양산 체제를 갖추고 60억 달러(약 7조 2000억원)을 투자한 EUV 전용 반도체 생산시설 ‘V1 라인’ 가동을 시작했다.또 EUV 공정을 적용해 생산한 1세대 10나노 DDR4 D램 모듈 100만개 이상을 전 세계에 공급해 평가까지 마쳤다. 이는 EUV 공정을 차세대 D램 제품부터 전면 적용해 반도체 미세공정의 한계를 돌파하고 D램의 새로운 패러다임을 제시했다고 평가받는다. EUV 노광 기술을 적용하면 회로를 새기는 작업을 반복하는 ‘멀티 패터닝(Multi-Patterning)’ 공정을 줄이면서 패터닝 정확도를 높여 성능과 수율을 향상하고 제품 개발 기간도 단축할 수 있다. SK하이닉스 역시 올해 하반기 완공 예정인 이천 M16공장 내에 들어설 ‘EUV 전용라인’에서 D램 양산을 계획하고 있다. 다양한 첨단 기기들의 출현으로 복잡한 회로를 가진 반도체의 수요가 급격히 증가하면서 EUV 기술은 필수적이다. 5세대이동통신(5G)과 인공지능(AI), 자율주행 등 4차 산업혁명 시대의 차세대 고부가 반도체 생산에 핵심 기술로 활용될 전망이다. 극자외선(EUV) 노광 시대가 코앞으로 다가온 것이다.

2020-04 07

[학술]한양대, 차세대 파워반도체 전문인 양성 사업 참여

한양대가 4차 산업의 신성장 동력으로 평가받는 '파워반도체 전문가 양성 사업'에 참여한다고 6일 밝혔다. 지난 2일 산업통상자원부는 '차세대 파워반도체 전문인력 양성 사업'의 주관 지자체로 부산시를 선정하고 공십 협약을 맺었다. 이에 따라 부산지역 주요 대학 및 기관에서 2025년 2월까지 5년간 총 300명 규모의 석·박사급 전문가가 양성될 예정이다. 파워반도체와 관련해 정부가 처음으로 추진하는 이 사업에는 총 150억 원이 투입된다. 파워반도체는 큰 용량의 전력을 제어하는 반도체를 의미한다. 데이터를 저장하는 메모리 반도체가 인간의 뇌에 해당한다면, 파워반도체는 근육이나 심장 역할을 한다. 4차 산업혁명과 에너지 패러다임 전환, 전통 산업의 고부가가치화에 대응하기 위한 핵심 기반으로 평가받는다. 부산시는 시 차원의 교육 사업만으로는 지역의 우수 인력 양성에 한계가 있다고 보고, 주요 대학 및 기관과 컨소시엄을 구성했다. 컨소시엄에는 (부산)▷동의대 부경대 부산대 한국해양대 부산테크노파크 (서울)▷한양대 성균관대 세종대 광운대 홍익대 한국반도체산업협회가 참여한다. 이를 통해 부산과 서울에서 투 트랙으로 인력 양성이 진행될 예정이다.