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2019-06 26 중요기사

[학술][이달의 연구자] 김태욱 교수, 식물 스테로이드 호르몬을 연구하다

아무것도 하지 않아도 불안하고 짜증이 반복된다. 갱년기는 인간 몸의 호르몬 균형이 망가지면 나타나는 현상이다. 인간뿐만 아니라 식물도 그렇다. 특히 식물은 호르몬의 영향을 크게 받는데, 심각하면 죽을 수도 있다고 한다. 한양대 유일 식물학자 김태욱 자연과학대학 생명과학과 교수의 식물 호르몬 이야기를 들어보자. 인간 몸에서 호르몬이 만들어지면, 세포가 반응한다. 이 작용은 생리적 반응으로 이어진다. 식물도 마찬가지다. 김 교수는 호르몬에서 생리적 반응으로 이어지는 식물의 세포 신호 전달을 연구하고 있다. “식물이 커지고, 세지는 데는 식물 스테로이드 호르몬인 브라시노스테로이드(brassinosteroid, BR) 호르몬이 영향을 끼칩니다. BR 호르몬이 생성되는 과정과, 영향을 주는 요소를 연구했습니다.” ▲ 김태욱 생명과학과 교수가 브라시노스테로이드(brassinosteroid, BR) 호르몬이 어떻게 표면의 수용체부터 핵에 위치한 전사인자까지 영향을 미치는지 설명하고 있다. BR 호르몬은 단백질과 상호작용한다. 먼저 세포 표면에 위치한 수용체가 BR 호르몬의 진입을 감지한다. BR 호르몬은 세포 가장 위에 있는 수용체부터 맨 아래 핵에 위치한 전사인자에까지 신호를 전달한다. 김 교수는 “신호 전달 과정을 좇다 BR 호르몬을 통해 분해를 촉진하는 새로운 인자를 발견했다”며 “바로 가장 하위(Plant U-Box)에서 작용하는 전사인자”라고 소개했다. 김 교수는 “BR 호르몬 연구는 이제 마무리 단계”라며 “앞으로는 식물의 공변세포가 열고 닫힐 때 생기는 구멍인 기공을 연구해 미세먼지를 제거하는데 탁월한 식물 개발 연구를 확장시키고 싶다”고 말했다. 덧붙여 “호르몬이 유전자에 영향을 미치는 과정에서 식물을 연구하는 순수과학의 재미를 찾을 수 있다”며 “학생들이 앞으로 순수과학에 많은 관심 보여줬으면 좋겠다”고 전했다. ▲ 김태욱 교수(앞줄 가운데)는 앞으로의 연구 방향에 대해 “미세먼지를 제거하는데 탁월한 식물을 개발하고 싶다”고 밝혔다. 글/ 김가은 기자 kate981212@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2019-06 25 중요기사

[학술][우수 R&D] 이찬길 교수, IoT 기술 활용 수도원격검침안테나 개발

사물인터넷(IoT)은 사람, 사물, 데이터 등이 인터넷으로 연결돼 정보가 수집 및 활용되는 초연결 기술이다. IoT 기술은 휴대용 기기뿐 아니라 수도, 방재, 교통, 가스 등 공공 서비스 시설에서도 찾아볼 수 있다. 이찬길 ERICA 캠퍼스 전자공학부 교수와 최재훈 융합전자공학부 교수는 IoT를 사용하는 데 저전력 광역 통신 기술(LPWA, Low-Power Wide-Area)로 수도 원격 검침 안테나를 개발 중이다. ▲ 이찬길 전자공학부 교수가 사물인터넷(IoT)을 사용하는 데 필요한 저전력 광역 통신 기술 (LPWA, Low-Power Wide-Area)에 대해 설명하고 있다. 이 교수는 한국형 저전력 광역 안테나를 개발하고 있다. 외국에는 이미 공공망용 사물인터넷(NB-IoT), 로라(LORA, Long Range), 시그폭스(SigFox), 와이썬(Wi-Sun) 등이 있다. 이 교수가 개발중인 통신 안테나는 적은 전력과 비용으로 대규모 단말기에 접속한다. 전파가 사과 모양으로 퍼졌던 기존 안테나와 다르게 원뿔 모양으로 퍼지면서 더 많은 수도를 원격 검침할 수 있게 제작 중이다. 이 안테나는 각 수도 미터계 위치, 시간, 온도, 습도, 압력 등 중요 정보 수집은 물론 고장 유무도 파악할 수 있다. 이 교수는 “저전력 광역 안테나는 안테나를 지상에 세우는 기존 방식과 달리 수도 계량기 커버 하단인 땅속에 부착한다”고 말했다. 도시 미관을 해치지 않으며 안테나 파손 위험도 줄어드는 것이다. ▲ 이찬길 전자공학부 교수가 개발 중인 저전력 광역 안테나는 수도계량기 커버 하단에 부착하는 방식이다. 도시 미관을 해치지 않는 것은 물론 안테나 파손 위험도 줄어드는 방법이다. (이찬길 교수 제공) 이번 연구는 올해 4월부터 시작해 1년 동안 진행되는 프로젝트다. 이 교수가 있는 디지털통신시스템 연구실(Digital Communication Systems Lab.)에서는 이번 IoT 기술과 서브 미터급(해상도 1m 이하) 정밀도를 갖는 실시간 위치추적시스템(RTLS, Real-Time Location System) 구현 기술을 중점적으로 연구하고 있다. ▲ 이찬길 전자공학부 교수는 디지털통신시스템 연구실(Digital Communication Systems Lab.)에서 사물인터넷(IoT)와 실시간 위치추적시스템(RTLS, Real-Time Location System) 기술을 적용한 연구를 수행 중이다. (이찬길 교수 제공) IoT 기술은 산업구조를 변화시키며 사람들의 삶과 업무에 큰 영향을 미치고 있다. 이 교수는 앞으로도 IoT 기술 개발과 실용적인 연구에 임할 것이라고 밝혔다. 끝으로 이 교수는 “현재 연구 중인 안테나를 외국 저전력 광역 기술과 경쟁해도 뒤지지 않는 성능으로 향상시켜 외국에도 수출할 수 있길 바란다”고 전했다. 글/ 옥유경 기자 halo1003@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-06 17

[학술][이달의 연구자] 홍승호 교수, 사이버 물리 시스템을 이용한 제조시스템을 개발하다

공장은 제품을 만들기 위해 24시간 내내 가동한다. 첨단 정보통신기술들의 발달은 혁신적인 변화를 일으키며 사회 전반에 큰 영향을 미치고 있다. 한층 더 높은 수준의 산업 제조 과정과 관리 시스템이 필요해졌다. 공장을 효율적으로 운영하는 방법을 고민한 홍승호 전자공학부 교수는 새로운 산업 제조 기술을 연구 중이다. 홍 교수는 4차 산업 혁명에 걸맞은 공정시스템의 필요성을 언급하며, 개발 중인 사이버물리시스템(CPS, Cyber Physical System)에 대해 설명했다. 최근 몇 년 동안 빠르게 변하는 시장 상황에 고객 수요가 지속적으로 증가하면서, 생산 추세가 대량 주문 제작으로 바뀌고 있다. 학계와 산업계는 제품의 다양성과 빠른 생산 변화에 대비할 수 있는 효과적인 해결책을 고심했다. 현재 대부분의 기계와 시스템은 자동화됐지만, 동시에 생산 시스템은 더욱 복잡해져 적절히 처리해야 하는 문제가 발생하고 있다. ▲ 홍승호 전자공학부 교수의 ‘A data mining-driven incentive-based demand response scheme for a virtual power plant’ 논문은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 미국전기전자공학회) SCI등재 학술지 <트랜잭션 온 인더스트리 애플리케이션스 및 인더스트리 애플리케이션스 매거진>(Transactions on Industry Applications and Industry Applications Magazine)에 게재됐다. 홍 교수는 현재 국제표준화기구(IEC) 한국 대표로 참여하고 있다. 홍승호 교수가 연구하는 사이버물리시스템(이하 CPS)은 이러한 문제를 해결해 한 층 더 효율적인 생산 과정을 실현할 수 있다. 물리적 사물을 컴퓨터 내 정보를 통해 동일 가상 모델로 구현해 디지털 쌍둥이(디지털 트윈)를 만든다. 움직이는 간격과 행동 반격 등이 모두 같은 기계들은 스스로 소통하며 공장의 일들을 순조롭게 진행한다. CPS로 공장 내 복잡한 생산 정보를 식별 및 처리할 뿐만 아니라 외부 CPS와도 일관성이 낮은 데이터 교환에 연결할 수 있다. ▲ 디지털 쌍둥이(디지털 트윈) 구성품 간에 데이터 교환이 가능하다는 것을 증명하기 위해 제작된 기조 시스템. (홍승호 교수 제공) CPS의 개발은 생산성 및 에너지 효율을 대폭 향상한다. 운영단계에서 기계는 자산 운용 데이터(온도, 속도, 진동 등)를 스스로 제어하고 기록해 시스템을 진단하고 안정적인 상태를 유지한다. 시스템 설계자와 엔지니어는 감독과 문제 상태 해결을 수월하게 할 수 있어 진행 속도를 가속할 수 있다. 또한 저장된 과거 데이터는 유지관리 담당자가 고장을 추적하고 분석하는 데 사용할 수 있다. 이를 위해 먼저 기계 데이터의 표준화 작업이 필수적이다. 기계의 표준어를 채택하는 것부터 정보 표현 기술과 전달 기술의 표준화까지 긴 시간이 소요된다. 또 인공지능과 부가적인 시스템을 탑재해야 한다. “여태까지는 공장을 자동화하는 것까지 마쳤고, 오는 2035년에 완전한 스마트제조시스템을 완성할 것으로 예측합니다.” 한국에서 실질적으로 운영하는 시점은 다가오는 2045년으로 보고 있다. 홍 교수는 “CPS기술이 완성되면 4차 산업혁명처럼 스마트제조시스템에서도 새로운 기술적 혁명이 초래할 것”이라고 덧붙였다. ▲ 홍승호 교수는 마지막으로 “많은 학생들이 근본적인 상상을 뛰어넘는 생각을 하면 좋겠다”며 “적극적으로 창조하고 꿈을 실현하길 바란다”고 말했다. 글/ 김민지 기자 melon852@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-06 17

[학술]한양대 실험실창업기업 AIMD, 국내 첫 인공지능(AI) 후두경 출시

한양대 실험실창업기업 AIMD는 국내 첫 인공지능(AI) 후두경 ‘아이링고’를 올해 말 국내, 내년 말 미국·유럽에서 각각 출시할 계획이다. 외산이 90% 이상인 국내 후두경 시장에서 AI를 기반으로 한 기술력과 낮은 가격으로 승부를 건다. AIMD는 국내 후두경 제품 최초로 AI를 도입했다. 아이링고 화면에서 기도 위치를 알려줘 의료진이 기도에 튜브를 넣기가 용이하다. 숙련된 전문의가 아니면 비슷한 위치에 있는 기도와 식도를 구별해서 후두경을 삽입하는 것이 쉽지 않다. 아이링고는 의대 교수와 공대 교수진이 협력해 개발한 융합 작품이다. 전자신문 6월 16일 자 기사에 따르면, 임태호 응급의학교실 교수는 “1년 동안 병원 내 기관 삽관 평균 횟수는 8만5000건에 이르지만 의사가 기도 삽관에 성공하려면 평균적으로 약 50회의 삽관 경험이 있어야 한다”면서 “기도 삽관 실패 시 중대한 사고를 일으킬 수 있어 AI 후두경 개발을 시작했다”고 설명했다. 임 교수가 AI 후두경을 기획했고 기도와 식도 데이터를 수집해 공대 교수진에게 제공했다. 한양대 의대 교수진은 김종수 소프트웨어융합원 교수와 공동으로 실제 환자의 식도·기도 사진 1000장 이상을 기반으로 한 기도 인식 알고리즘을 개발했다. AIMD에 따르면 실제 기도·식도 사진으로 아이링고를 테스트한 결과 기도 인식 정확도는 약 95%다. 응급상황 시 아이링고를 곧바로 사용 가능하다. 제품 전원을 켜서 사용하는 데 걸리는 시간은 4초에 불과하다. 아이링고는 가격 경쟁력도 갖췄다. 외산 제품의 경우 비디오 후두경 평균 가격은 1500만원이며, 일회용 블레이드는 7만원이다. 반면에 아이링고는 외산 제품의 절반 가격대로 보급될 예정이다.

2019-06 13

[학술]한양대, 고효율 적색 마이크로 발광다이오드(LED) 개발 참여

광반도체 전문 업체 광전자는 풀 컬러(Full Color) RGB용 고효율 적색 마이크로 발광다이오드(LED) 개발에 착수했다. 개발 참여기관은 한양대학교 ERICA 산학협력단, 한국광기술원, 한국나노기술원으로 개발기간은 지난 4월1일부터 오는 2021년 12월 31일까지다. 산업통상자원부가 총 사업비 22억 2000만원을 지원하는 초절전 LED 융합기술개발 프로젝트 일환으로 진행된다. 칩 크기가 50㎛ 초소형인 마이크로 LED는, 액정표시장치(LCD)·유기발광다이오드(OLED) 이후 차세대 디스플레이 핵심소자로 주목받고 있다. 저전력·소형화·경량화 등 특성으로 플렉시블 디스플레이, 인체 삽입형 의료기기, 가상현실(VR) 디스플레이 등에 활용된다. 현재 적색 마이크로 LED 에피와 소자, 전사 등 원천 제조기술은 미국·일본·대만 등 일부 해외 선진 업체만 보유하고 있을 뿐 국내에는 전무한 상태다. 광전자는 칩 크기 50㎛, 두께 10㎛이하, 외부양자효율(EQE) 10 이상 고효율·적색 마이크로 LED를 개발할 예정이다. 기계 강도가 우수한 고품질·고효율 에피 및 소자 핵심 제작 기술도 확보할 방침이다.

2019-06 09 중요기사

[학술][우수 R&D] 장준혁 교수, AI 활용한 음성인식 기술로 산학협력 앞장서

영화 ‘아이언맨’ 속 인공지능(AI) 비서 자비스는 토니 스타크(아이언맨)의 일정 관리부터 저택 관리, 나아가 전투까지 보조한다. 음성인식으로 스마트폰, 자동차, 심지어는 집도 제어할 수 있다. 장준혁 융합전자공학부 교수는 삼성의 빅스비(Bixby), 현대자동차의 음성인식 시스템에 이르기까지 자비스 상용화의 최전선에 서 있다. 장 교수가 이끄는 음성음향 오디오 신호처리연구실(Acoustics speech audio signal processing lab, 이하 ASAP Lab)이 그리는 인공지능과 함께하는 미래를 알아보자. ASAP Lab에서는 음성인식 기술을 비롯한 음성 신호처리, 바이오 신호처리 연구를 진행하고 있다. 음성인식이란 사람이 말하는 음성 언어에서 특징들을 학습해 그 내용을 텍스트로 변환하는 기술이다. 장 교수는 사람의 음성을 컴퓨터, 로봇이 인식하는 분야는 도전적이라고 말했다. “AI가 발전하기 전에는 음성인식 기술이 지금처럼 성능이 뛰어나지 않았다”며 “기존의 음성인식 기술에 AI를 결합하자 스마트폰, 자동차, 로봇에 있어서 폭발적인 파급력을 가지게 됐다”고 설명했다. ▲ 장준혁 융합전자공학부 교수가 이끄는 음성음향 오디오 신호처리연구실(Acoustics speech audio signal processing lab, ASAP Lab)에서는 스마트폰, 자동차, 로봇에 적용할 수 있는 AI기반 음성인식 기술을 개발하고 있다. 장 교수가 이끄는 ASAP Lab의 강점은 상용화다. 스마트폰, 자동차, 로봇 산업체를 종횡무진 활약하고 있다. ASAP Lab은 삼성의 빅스비, 현대자동차의 AI 카닥터 및 음성인식 엔진, LG의 Q보이스, 인천공항 안내 로봇 ‘클로이’의 엔진을 공동 개발했다. 장 교수는 “현대자동차 AI 카닥터를 개발할 때 데이터베이스, 딥러닝(deep learning·심층학습), 응용을 바탕으로 연구했다”고 말했다. AI 카닥터는 소음으로 차량의 고장 여부를 판별하고 고장 부위를 진단하는 기술이다. 먼저 자동차 모든 부품을 하나씩 고장 내 소리 데이터베이스를 만들었다. 딥러닝은 충분한 데이터를 필수로 한다. 장 교수는 수학적인 방법과 신호처리 방법을 활용해 부족한 데이터를 증폭시켰다. 가능한 경우의 수를 확률모델로 구상하고 확률 데이터를 따르는 새로운 데이터를 생성하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 다양한 환경에서의 소리 데이터를 만들었다. ASAP Lab의 연구는 고장부위를 진단하는 정답률이 8.6%에서 87.6%로 올랐다는 평가를 받았다. ▲ 장준혁 교수는 "데이터 베이스 구축, 딥러닝(Deep learning·심층학습) 그리고 응용을 바탕으로한 3단계 연구로 음성인식 원천 기술을 개발했다"고 밝혔다. (장준혁 교수 제공) 장 교수가 음성인식 연구로 이루고 싶은 꿈은 무엇일까. 장 교수는 “목소리만으로 자연스럽게 모든 기기를 제어하는 미래를 꿈꾼다”며 “집에서는 스마트폰 혹은 AI 스피커를 통해 냉장고, 에어컨, TV를 제어하고, 운전할 때 명령으로 와이퍼, 라디오, 내비게이션을 작동하는 연구를 계속할 것”이라고 말했다. “자율주행 자동차가 개발되는 시점에는 운전자가 목소리만으로도 가고자 하는 목적지의 날씨와 교통 정보를 알 수 있도록 하겠습니다” ▲ 장준혁 교수는 “목소리만으로 집안의 냉장고, 에어컨, TV와 자동차의 주요 기능을 제어하는 미래를 꿈꾼다”며 “앞으로도 음성인식이 생활 속에 자연스럽게 녹아들 수 있게 하는 연구를 계속할 것”이라고 밝혔다. 글/ 김가은 기자 kate981212@hanyang.ac,kr 사진/ 김주은 기자 coramOdeo@hanyang.ac.kr

2019-05 30

[학술]방진호 교수, 에너지 저장 장치용 탄소전극소재 표면 개질의 비밀 풀다

방진호 바이오나노학과 교수팀이 최근 전기차 등의 배터리 보완재로써 시동· 급정거·급가속 등 순간적인 고출력에너지 방출과 저장에 사용되는 ‘슈퍼커패시터(supercapacitor)’의 용량을 크게 향상시키는 원천기술을 확보했다. 방 교수팀이 개발한 새로운 산화탄소전극 물질은 슈퍼커패시터의 충·방전 용량을 높이는 것 외에 안정적이며 공정이 간단하다는 장점이 있어 향후 슈퍼커패시터의 대량 생산과 상용화에 기여할 수 있을 것으로 예상된다. 슈퍼커패시터는 직접적인 화학반응을 거치지 않고 전극표면의 물리적 흡착을 통해 전력을 저장하는 에너지 저장장치이다. 기존 리튬이온 이차전지 대비 고출력, 빠른 충·방전, 1만 번 이상의 긴 충·방전 수명 등의 이점이 있어 차세대 전지로 기대 받는다. 하지만 슈퍼커패시터는 이차전지 대비 에너지 밀도가 낮아 이를 극복하려는 연구가 전 세계적으로 활발히 진행 중이다. 슈퍼커패시터 전극의 재료로 활성화탄소‧탄소나노튜브‧그래핀 등 전기 전도도가 높은 탄소기반 재료들이 각광 받고 있다. 특히 경제적‧공정상의 이점을 이유로 면적을 극대화한 다공성 탄소재료 표면에 여러 산소작용기(oxygen-containing functional groups)를 도입해 용량을 늘리려는 수많은 연구가 진행됐다. 그러나 이러한 시도는 탄소전극표면의 심각한 구조 악화를 일으켜 전기전도도가 크게 감소하고 오히려 용량 저하로 이어지는 문제가 발생해 왔다. 또 기존 산소작용기는 열적 안정성이 매우 낮아 높은 온도에서의 충·방전 시스템에서는 사용이 제한적이라는 단점도 있었다. 방 교수팀은 이런 문제점을 극복하고자 그래핀(graphene)의 육각구조와 흡사한 ‘고리형 에테르(cyclic ether)산소작용기’를 개발했다. 새롭게 개발된 탄소-산소 결합구조는 평면의 고리형 에테르 산소작용기를 탄소전극 표면에 도입한 구조로, 탄소의 평면 그래핀 결정구조를 효과적으로 보존해 전기전도도의 저하를 억제할 수 있었다. 그 결과 고리형 에테르가 도입된 새로운 산화탄소전극은 위의 기존 산화탄소전극 대비 고속 충·방전 시 염기성용액 내에서 13배, 산성용액 내에서 5배 이상 높은 단위면적 용량을 보였다. 이는 슈퍼커패시터의 특성상 저속보다는 고속에서의 충·방전 용량이 매우 중요하다는 점에서 고무적인 발견이라 할 수 있다. ▲(A) 기존 산화탄소와 새롭게 개발된 산화탄소의 구조 모식도 (위에서 바라본 관점 및 옆에서 본 탄소 구조). (B) 산성용액 및 (C) 염기용액 조건에서의 용량 (실제 면적) 측정 결과. 또 기존 산소작용기는 300 ℃ 이하에서 열적으로 불안정한 모습을 보인 반면 고리형 에테르 작용기는 모든 산소 작용기중 가장 안정적으로 600 ℃ 이상에서도 산소-탄소 구조의 변형이 거의 없었다. ▲연구팀이 개발한 산화탄소의 열적 안정성에 관한 모식도 방 교수는 “에너지 저장 장치용 전극 소재의 핵심인 탄소의 활용을 극대화 할 수 있는 새로운 표면 개질 방법에 대한 원천 기술을 확보함에 따라, 슈퍼커패시터의 에너지 저장 용량을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 돌파구를 마련했다”라고 이번 연구의 의의를 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부‧교육부‧한국연구재단 기초연구사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행됐으며, 연구결과는(논문명 : Exploring the Capacitive Behavior of Carbon Functionalized with Cyclic Ethers: A Rational Strategy To Exploit Oxygen Functional Groups for Enhanced Capacitive Performance) 나노기술분야 국제학술지 「ACS Applied Materials and Interfaces」의 5월호 게재 및 표지 논문으로 선정됐다. ▲「ACS Applied Materials and Interfaces」 저널 표지 이미지

2019-05 23

[학술]송태섭 교수팀, ‘촉매 표면 부분 비정질화 기술‘ 세계 최초 개발

▲송태섭 교수 송태섭 에너지공학과 교수팀은 ‘촉매 표면 부분 비정질화 기술’을 세계 최초로 개발했다. 해당 연구 결과는 지난 5월 14일 국제학술지 ‘에너지 및 환경과학’에 발표됐다. 전기를 이용해 물에서 수소를 뽑아내는 친환경 ‘수전해 시스템’ 효율을 향상할 신기술이 개발됐다. 수소 생성을 돕는 촉매의 원자를 재배열해 효율을 개선한 것이 핵심이다. 기존에 사용되는 귀금속 기반 촉매보다 수소 생성 효율을 4배 이상 향상하면서 촉매의 가격은 20% 수준으로 절감할 수 있다. 중앙일보 5월 22일 자 기사에 따르면, 송태섭 교수는 “수소경제는 수소의 생산·저장·운송으로 구성된다”며 “그중에서도 수소를 생산하는 것은 수소 경제를 활성화하기 위한 중요기술”이라고 연구 필요성을 설명했다. 특히 문재인 정부가 지난 1월 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하고 2040년까지 1㎏당 수소 가격 3000원, 수소차 620만대 등 구체적 목표까지 제시함에 따라 수전해 시스템을 통해 수소 생산 단가를 절감하는 것이 필수 과제가 됐다고 밝혔다. 현재 수전해, 광전기분해를 통해 생산되는 ‘그린 수소’의 가격은 1㎏당 9000~1만원으로 정유공정이나 가스개질 과정에서 나오는 ‘그레이 수소(1500~2000원/㎏)’보다 비싸 상용화에 불리한 단점이 있다. 송 교수는 “국내 기업의 수전해 수소생산 효율은 약 68%로 세계 최고 효율(약 80%)보다 현저히 낮다”며 “국내에서 생산되는 그린 수소의 가격이 높은 이유는 낮은 생산 효율 때문”이라고 말했다. 송 교수팀은 이 같은 단점을 개선하기 위해 수소를 생성하는 촉매 표면의 원자를 재배열했다. 기존 촉매로 사용된 전이금속의 표면을 불소처리 한 것이 핵심이다. 그 결과 촉매 표면의 화학적 활성도가 높아져 수소생성 반응이 보다 활발해지는 현상이 나타났다. 화학적 활성도뿐만 아니라 물리적 활성도도 높아져 물에서 수소를 분해하는 전하를 더욱 효율적으로 공급할 수 있었다. 송 교수팀은 “이같은 ‘비정질화 촉매’ 소재를 제조할 때 기존 촉매 대비 수소생성 효율은 4배 이상, 촉매 단가는 5분의 1로 절감할 수 있다”고 밝혔다. 비정질화 촉매란 내부 원자 구조가 규칙성 없이 배열된 촉매를 말한다. 연구를 진행한 송태섭 교수는 “이번 개발한 원자 재배열 기술은 고효율 수소생성용 촉매뿐만 아니라 배터리·연료전지·슈퍼캐패시터 등 다양한 고부가가치 차세대 에너지 소자에 적용할 수 있을 것”이라며 “우리나라 미래 신성장 동력 창출에 기여할 수 있는 핵심 원천기술”이라고 말했다.

2019-05 17

[학술]성명모 교수, 새로운 작동 원리 ‘트랜지스터 소자’ 개발

▲성명모 교수 성명모 화학과 교수와 조경재 미국 텍사스주립대학 교수 연구팀이 하이브리드 반도체 초격자 구조의 신소재를 이용해 새로운 작동 원리의 멀티레벨 트랜지스터 소자를 개발했다. 기존 이진법 컴퓨터의 한계를 극복할 수 있는 방법으로 0과 1의 두 가지 입력에서 벗어나 다중 입력을 이용하는 ‘멀티레벨(Multi-level)’ 컴퓨터가 주목받고 있지만 난이도 높은 제조 공정, 한정된 동작 온도 등이 실용화의 걸림돌이었다. 연구팀은 초격자 구조의 반도체 소재로 일반적인 트랜지스터 구조를 유지하는 동시에 멀티레벨 전도도를 구현할 수 있는 멀티레벨 트랜지스터 소자를 개발하는 데 성공했다. 연구팀은 우선 2차원 산화아연(ZnO)층에 유기물층을 위아래로 적층한 초격자 박막을 사용해 트랜지스터를 제작한 뒤, 산화아연층이 적층된 순서대로 활성화될 때마다 전도도가 차례로 증가하는 멀티레벨 트랜지스터를 구현했다. 멀티레벨 소자는 기존 이진법 소자의 일반적인 트랜지스터와 동일 구조를 가지고 있어, 멀티레벨 소자의 어려운 제조 공정이나 대면적 및 연속 공정이 불가능한 한계를 극복할 수 있다. 베리타스알파 5월 15일 자 기사에 따르면, 성명모 교수는 “이 연구를 통해 완전히 새로운 원리로 작동하는 멀티레벨 컴퓨터를 구현할 수 있는 트랜지스터 소자를 제안했다”라며, “멀티레벨 소자가 실용화된다면 초저전력 반도체 및 소재, 장비, 센서, 고성능 로직 반도체 등 반도체를 이용하는 모든 산업에서 획기적인 발전을 가져올 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리사업의 지원으로 수행됐다. 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 4월 30일자 논문으로 게재됐다.

2019-05 16 중요기사

[학술][우수 R&D] 김선우 교수, 5G 핵심 원천기술과 무인이동체 융합기술 개발 (1)

우리나라는 세계 최초로 5G 기술을 상용화했다. (클릭 시 관련 기사로 이동-[신문 읽어주는 교수님] 세계 최초 국내 5G 상용화에 대해) 전문가들에 따르면 10여 년간 5G의 시대는 계속될 것으로 보인다. 김선우 공과대학 융합전자공학부 교수는 앞서 2017년 6월 5G/무인이동체 융합기술 연구센터를 설립해 핵심 원천기술 개발을 위해 끊임없이 연구에 매진 중이다. 연구는 2017년부터 진행해 올해 3년 차로 접어들었다. 응용수학 기반의 연구를 통해 이를 실제로 구현하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어를 개발한다. 세계적인 경쟁력과 수준 높은 프로그래밍 실력이 필요하며 최대 6년간 진행될 예정이다. 김 교수는 “탄탄한 기본기를 쌓는 것뿐만 아니라 세계 각지 유능한 연구자들과 공동으로 연구를 진행하고 있다”고 말했다. ▲김선우 융합전자공학부 교수가 이끌고 있는 한양대학교 5G 무인이동체 융합기술 연구센터의 홍보 영상 중 일부. 연구센터의 목표는 무인이동체 기술을 개발하는 것이다. (김선우 교수 제공) 김선우 교수의 연구가 이뤄지는 5G/무인이동체 융합기술 연구센터 (클릭 시 관련 기사로 이동- 5G 기술을 이용한 연구 성과 전시)는 한양대학교, 서울대학교, 아주대학교의 교수진 10명으로 구성됐다. 더불어 SK텔레콤과 르노삼성자동차 및 다수의 중소기업과 산학협력을 진행 중이다. 무인이동체는 자율주행차, 스마트시티, 사물인터넷(IoT), 드론 등을 포함한다. 김 교수는 이들이 모두 5G 기술을 토대로 개발되고 사용될 것으로 전망한다. ▲김선우 융합전자공학부 교수의 연구는 크게 원천기술, 기술이전, 인력양성, 산합협력 총 네 가지로 분류된다. 이 중 두드러지는 연구엔 5G 물리계층, 네트워크 계층의 핵심 원천기술, 무인이동체 제어 및 인지기술, 5G 융합서비스 개발 등이 있다. (김선우 교수 제공) 이번 연구는 5G 기술을 다룬다. 과거에는 통신기술이 사람간의 대화 또는 데이터 전송으로만 활용이 되었지만, 앞으로는 사물들 간의 통신으로 확대될 것이다. 따라서 이번 핵심 기술은 다양한 무인이동체로 주목 받고 있는 자율주행차, IoT 기술, 드론 등의 기반이 된다. “5G 및 무인이동체 원천기술을 개발하고 관련 연구인력을 양성하는 것은 국가적으로도 매우 중요한 의미를 지니며, 이러한 연구센터를 한양대학교에서 유치한 것은 대학교의 위상 제고에도 큰 역할을 하고 있습니다.” 김선우 융합전자공학부 교수는 “앞으로도 5G, 6G 등 빠르게 변화할 통신 분야에 맞는 훌륭한 인재 양성에 매진할 것”이라고 말했다. 김 교수는 "빠른 속도로 진행되는 첨예한 경쟁 속에서 최고 수준의 연구·개발 펀딩을 유지하는 것을 목표로 한다"며 "학생들을 위한 차별화된 연구 프로그램을 위해 끊임없이 노력하고 있다"고 덧붙였다. 글/ 정민주 기자 audentia1003@hanyang.ac.kr