[파이낸셜뉴스] 연세대 전기전자공학과 안종현 교수팀이 홍콩이공대 차이 양 교수팀과 함께 파리의 눈을 모방한 초고속 동작 인식 광센서를 개발했다. 이 센서는 1초에 1200비트(bit)의 정보를 전송하고, 0.1초 간격으로 99.2%의 정확도로 움직임을 인식할 수 있다. 연구진은 이 기술이 향후 자율주행 자동차나 로봇, 머신 비전 등 다양한 분야에 응용할 수 있을 것이라고 전망했다. 25일 연세대에 따르면 연구진은 파리처럼 날아다니는 곤충들의 눈이 갖는 독특한 점진적 신경세포(Graded Neuron) 구조가 현존하는 그 어떤 반도체 이미지 센서보다 초고속으로 동작을 인식할 수 있다는 점에 주목했다. 연구진은 곤충 눈의 신경세포 기능과 유사한 특성의 광센서를 만들기 위해 이황화몰리브덴을 사용했다. 이황화몰리브덴은 이차원 반도체 소재로 독특한 광학적 성질을 가지고 있다. 일반적인 반도체 소재와 달리 얇은 2차원 계층 구조를 가지며, 나노미터 크기의 단분자 두께로도 만들어질 수 있다. 이 광센서는 광학 입력 신호의 변화를 전기 신호로 바꾸고, 그것을 다시 인공 신경망에 입력해 움직임을 인식한다. 이렇게 만들어진 광센서는 정보 전송 속도가 초당 1200 비트(bit)로 높은 실시간성이 필요한 움직임 인식 분야에서 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 0.1초 간격으로 움직임을 인식한다. 최소 0.101초에서 최대 0.106초의 시간 간격으로 움직임을 감지하는데 활용될 수 있다. 한편, 연구진은 이번에 개발된 초고속 동작 인식 광센서를 나노기술 분야 세계 최고 수준의 국제학술지 '네이쳐 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)'에 지난 21일 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

국내 연구진이 종이처럼 둘둘 말 수 있는 광센서 소재를 만들었다. 연구진은 이 광센서 소재가 웨어러블 기기나 사람의 피부에 부착이 가능해 향후 패치 형태로 만든 차세대 신체정보 모니터링 플랫폼으로 개발할 수 있다고 설명했다. 한국재료연구원(KIMS) 에너지전자재료연구실 김용훈 박사는 롤러블 근적외선 광센서 소재를 국내 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. 김용훈 박사는 "이 기술이 상용화되면 낮은 제조 원가를 통해, 현재 미국과 유럽, 일본을 중심으로 한 웨어러블 헬스케어 분야의 해외 의존도 감소는 물론 수입 대체까지 가능하다"고 말했다. 또한 "향후 이를 기반으로 패치형 전자 피부 시장 선점까지도 노려볼 수 있을 것"이라고 전망했다. 연구진은 고밀도의 대기압 플라즈마 공정을 이용해 2차원 나노소재인 이황화몰리브덴을 합성했다. 이때 합성된 2차원 나노소재의 두께는 불과 머리카락 두께의 1000분의 1 수준인 수 나노미터 두께다. 연구진은 여기에 센서 제작을 위한 간단한 전극을 만들었다. 외부에서 근적외선 파장의 빛(850㎚)이 광센서에 도달하면 2차원 나노소재를 통해 외부 광전류 신호로 전달된다. 이렇게 제작된 센서 소자는 기계적 구부림을 계속 가하거나 심지어 종이처럼 둘둘 말리더라도 전기적 특성을 잃지 않고 유지된다. 기존의 연구는 2차원 나노소재를 기계적으로 얇게 벗겨내거나 고온에서 합성 후 원하는 기판에 눌러붙여 프린팅해야 한다는 문제점이 있었다. 연구진은 광반응성이 뛰어난 2차원 나노소재를 잘 휘어지는 기판 위에 직접 성장시킬 수 있는 저온 플라즈마 공정기술을 개발해 이 문제를 해결했다. 100℃ 이하의 낮은 온도에서도 손쉽게 고품질의 2차원 나노소재를 연속으로 합성할 수 있고 별도의 전사공정이 필요 없어 향후 가격적인 측면에서도 큰 경쟁력을 가질 수 있다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 종이처럼 둘둘 말 수 있는 광센서 소재를 만들었다. 연구진은 이 광센서 소재가 웨어러블 기기나 사람의 피부에 부착이 가능해 향후 패치 형태로 만든 차세대 신체정보 모니터링 플랫폼으로 개발할 수 있다고 설명했다. 한국재료연구원(KIMS) 에너지전자재료연구실 김용훈 박사는 롤러블 근적외선 광센서 소재를 국내 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. 김용훈 박사는 "이 기술이 상용화되면 낮은 제조 원가를 통해, 현재 미국과 유럽, 일본을 중심으로 한 웨어러블 헬스케어 분야의 해외 의존도 감소는 물론 수입 대체까지 가능하다"고 말했다. 또한 "향후 이를 기반으로 패치형 전자 피부 시장 선점까지도 노려볼 수 있을 것"이라고 전망했다. 연구진은 고밀도의 대기압 플라즈마 공정을 이용해 2차원 나노소재인 이황화몰리브덴을 합성했다. 이때 합성된 2차원 나노소재의 두께는 불과 머리카락 두께의 1000분의 1 수준인 수 나노미터 두께다. 연구진은 여기에 센서 제작을 위한 간단한 전극을 만들었다. 외부에서 근적외선 파장의 빛(850㎚)이 광센서에 도달하면 2차원 나노소재를 통해 외부 광전류 신호로 전달된다. 이렇게 제작된 센서 소자는 기계적 구부림을 계속 가하거나 심지어 종이처럼 둘둘 말리더라도 전기적 특성을 잃지 않고 유지된다. 기존의 연구는 2차원 나노소재를 기계적으로 얇게 벗겨내거나 고온에서 합성 후 원하는 기판에 눌러붙여 프린팅해야 한다는 문제점이 있었다. 연구진은 광반응성이 뛰어난 2차원 나노소재를 잘 휘어지는 기판 위에 직접 성장시킬 수 있는 저온 플라즈마 공정기술을 개발해 이 문제를 해결했다. 100℃ 이하의 낮은 온도에서도 손쉽게 고품질의 2차원 나노소재를 연속으로 합성할 수 있고 별도의 전사공정이 필요 없어 향후 가격적인 측면에서도 큰 경쟁력을 가질 수 있다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진과 기업이 힘을 모아 반도체 제조 장비 상태와 공정 이상 등을 실시간으로 진단할 수 있는 장비의 핵심부품을 국산화 하는데 성공했다. 이번 제품 개발로 해당 기업은 2024년 예상 매출액을 200억원으로 전망했다. 나노종합기술원은 코리아스펙트랄프로덕츠㈜(KSP)와 함께 수입에 의존하던 '반도체 공정 진단 광센서 핵심 부품' 기술자립화에 성공했다고 1일 밝혔다. 광 진단센서는 반도체 제조 공정 중 사용되거나 배출되는 가스에서 나타나는 빛 분석을 통해 제조 장비 상태와 공정 이상 등을 실시간 비접촉식 방법으로 진단할 수 있는 핵심 부품이다. KSP 관계자는 "개발제품은 지난해 12월에 국내 반도체 생산라인 장비에 설치돼 시험평가 중이며, 올해부터 본격적인 매출발생이 기대된다"고 말했다. 업체측은 올해 28억원을 시작으로 2023년엔 70억원, 2024년엔 200억원의 매출액을 예상하고 있다. 이번에 개발한 제품은 높은 측정 정밀도 특성은 물론, 차세대 반도체의 높은 품질 유지와 수율 확보에 필수적인 첨단분석 기능을 갖췄다고 연구진은 설명했다. 미국 등 해외 수입에 의존하던 반도체 장비용 센서 부품의 국산 대체가 가능해질 전망이다. 반도체 생산기업은 고집적·초미세화 공정이 적용된 반도체 생산을 위해 정밀한 측정 성능과 스마트 공정제어가 가능한 고성능 진단 센서를 요구하고 있다. 반면 이를 개발하고 있는 중소기업은 반도체 생산기업에서 개발제품 테스트 지원을 받을 수 없어, 반도체 기업에서 요구하는 제품사양을 충족하는 제품개발이 불가능했다. 이에 KSP는 반도체 테스트베드 기관인 나노종기원과의 공동 개발을 통해 최종 수요기업 납품을 위한 성능기준을 충족하는 제품 개발에 성공했다. 이조원 원장은 "이번 국산화 성과는 테스트베드를 활용한 반도체 부품 상용화 성공사례로, 향후 반도체 장비·부품 실증평가를 위한 테스트베드 추가 구축 등을 통해 국가 반도체 부품산업 육성에 기여할 계획"이라고 밝혔다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

대우건설은 주방 싱크대의 수돗물을 발로 쉽게 조절할 수 있는 싱크절수기 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 이 싱크절수기는 광센서를 이용해 발로 센서 부분을 가볍게 가져다 대면 싱크대의 수돗물의 수량을 조절할 수 있다. 대우건설은 현재 시제품으로 나와 있는 싱크절수기의 경우 발끝으로 스위치를 차거나 풋밸브를 발로 눌러야 하는 불편함이 있어 새로운 기술을 개발했다고 설명했다. 대우건설은 센서식 싱크절수기를 각 가구에 설치하면 절수기를 사용하지 않는 가구에 비해 약 20% 정도의 절수효과를 얻을 수 있다. 현재 대우건설은 센서식 싱크절수기와 관련된 실용신안 및 디자인등록을 출원중이다. 센서식 싱크절수기는 올 하반기부터 분양하는 푸르지오에 도입된다. 대우건설은 싱크절수기 뿐 아니라 에너지 절약을 위해 친환경 주택상품 전략인 ‘그린 프리미엄’을 발표하고 속속 관련 주택설비를 개발해 푸르지오에 적용하고 있다. /victoria@fnnews.com이경호기자

<사진은 정과부 화상> 국내 연구진이 빛 알갱이 하나까지 감지할 수 있는 초고감도 실리콘 광센서를 개발했다. 이 센서는 의료용 정밀 영상장치나 우주관측, 어두운 곳에서 사용되는 특수 촬영장치 등에 활용될 전망이다. 이화여대 MEMS 우주망원경 연구단(단장 박일흥 교수)은 단일 광자까지 일일이 감지해 계수할 수 있는 초고감도 실리콘 광센서인 ‘실리콘 광증배소자(SiPM)’를 개발했다고 12일 밝혔다. 고감도 광센서는 부피가 큰 고전적인 진공 광증배관(Photomultiplier)과 반도체 광센서인 아발란치 광다이오드(APD), 하이브리드 광다이오드(HPD) 등이 있다. 하지만 극저온이나 수만 볼트(V)의 고전압이 필요해 특정 목적 외에는 사용되지 않고 있다. 지난 2003년 러시아 연구진이 처음 제안한 실리콘 광증배소자 방식은 상온에서 수십V의 전압으로 작동하고 매우 어두운 곳에서도 밝은 영상을 얻을 수 있어 ‘꿈의광센서’로 불리며 세계 각국이 경쟁적으로 개발에 나서고 있다. 실리콘 광증배소자는 광자 하나당 100만개 정도의 전자들로 신호를 증폭시켜 매우 약한 빛까지 정확하게 감지할 수 있다. 박 교수팀이 개발한 초고감도 실리콘 광센서는 14V의 저전압에서 작동하며 잡음이 기존 광센서보다 100분의 1 정도에 불과해 기존 국내외 장비보다 정확성이 크게 향상됐다. 박 교수는 “앞으로 저전력이 요구되는 우주과학용의 차세대 관측망원경 장비에 이 소자들을 활용할 예정”이라며 “SiPM 광센서는 수년 내 양전자방출단층촬영(PET)같은 의료영상, 정밀과학 장비, 카메라 센서 등에 활용될 것으로 기대된다”고 말했다./economist@fnnews.com이재원기자

삼성디스플레이는 4일 노벨화학상 수상자인 문지 바웬디 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수(사진)를 초청해 퀀텀닷(양자점)을 주제로 특별 세미나를 개최했다고 밝혔다. 삼성디스플레이 기흥캠퍼스에서 열린 초청강연에는 이종혁 대형사업부장(부사장)을 비롯해 임직원 400여명이 참석했다. 이날 바웬디 교수는 '양자 마법과 양자점 기술: 나노 세계로의 여정을 여는 합성법'을 주제로 강연을 했다. 그는 "퀀텀닷이 삼성의 기술력과 만나 디스플레이 분야에서 빠르게 발전하고 있다"며 "미래에는 바이오이미징, 광센서 등 다양한 응용기술로 확대될 것"이라고 말했다. 퀀텀닷(양자점)은 아주 작은 나노 크기의 금속 또는 반도체 결정이다. 전압을 가하면 자연색에 가까운 다양한 빛을 내는 성질이 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광받고 있다. 가령 금은 눈으로 보면 금색을 띠지만 입자가 7㎚일 때는 빨간색, 5㎚일 땐 초록색, 3㎚일 땐 파란색을 띤다. 바웬디 교수는 이러한 퀀텀닷을 발견하고 합성하는 방법을 개발한 공로로 루이스 브루스 컬럼비아대 교수, 알렉세이 예키모프 나노크리스털 테크놀로지 수석연구원과 함께 2023년 노벨화학상을 수상한 바 있다. mkchang@fnnews.com 장민권 기자

[파이낸셜뉴스] 삼성디스플레이는 4일 노벨화학상 수상자인 모운지 바웬디 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수( 사진)를 초청해 퀀텀닷(양자점)을 주제로 특별 세미나를 개최했다고 밝혔다. 삼성디스플레이 기흥캠퍼스에서 열린 초청 강연에는 이종혁 대형사업부장(부사장)을 비롯해 임직원 400여명이 참석했다. 이날 바웬디 교수는 '양자 마법과 양자점 기술: 나노 세계로의 여정을 여는 합성법'을 주제로 강연을 했다. 그는 "퀀텀닷이 삼성의 기술력과 만나 디스플레이 분야에서 빠르게 발전하고 있다"며 "미래에는 바이오이미징, 광센서 등 다양한 응용 기술로 확대될 것"이라고 말했다. 퀀텀닷(양자점)은 아주 작은 나노 크기의 금속 또는 반도체 결정이다. 전압을 가하면 자연색에 가까운 다양한 빛을 내는 성질이 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광받고 있다. 가령 금은 눈으로 보면 금색을 띠지만 입자가 7㎚일 때는 빨간색, 5㎚일 땐 초록색, 3㎚일 땐 파란색을 띤다. 바웬디 교수는 이러한 퀀텀닷(양자점)을 발견하고 합성하는 방법을 개발한 공로로 루이스 브루스 컬럼비아대 교수, 알렉세이 예키모프 나노크리스탈 테크놀로지 수석연구원과 함께 2023년 노벨화학상을 수상한 바 있다. 바웬디 교수는 나노 입자의 크기를 정밀하게 조절, 퀀텀닷을 안정적으로 생산할 수 있는 기술을 개발해 주목 받았다. 삼성디스플레이는 퀀텀닷을 패널에 내재화한 퀀텀닷(QD)-유기발광다이오드(OLED) 개발에 세계 최초로 성공한 뒤 지난 2021년 말 본격적인 양산에 돌입했다. 현재 프리미엄 TV 및 모니터 제품에 QD-OLED를 공급하고 있다. 이종혁 대형사업부장(부사장)은 "퀀텀닷을 발견하고 합성법을 개발해 나노 테크놀로지 분야를 개척한 과학자들의 공로가 있었기에 QD-OLED라는 차세대 디스플레이가 세상에 나올 수 있었다"며 "과학계와 긴밀한 연구개발(R&D) 협력을 통해 더욱 혁신적인 QD-OLED 디스플레이를 소비자에게 선보이겠다"고 전했다. mkchang@fnnews.com 장민권 기자

[파이낸셜뉴스] 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단 부연구단장인 김대형 서울대 화학생물공학부 교수팀은 송영민 광주과학기술원(GIST) 교수팀과 함께 수 ㎞ 떨어진 곳에서 움직이는 먹잇감을 포착하는 독수리의 눈을 닮은 새로운 카메라를 개발했다. 이 물체감지 특화 카메라는 새의 눈을 모방해 기존 카메라시스템보다 3.6배 더 민첩하게 움직임을 감지할 수 있다. 김대형 교수는 30일 "새의 눈은 높은 곳에서 비행하는 과정에서도 멀리 있는 물체를 빠르고 정확하게 인식하기 유리한 구조로 진화했다"며, "이번에 개발한 카메라는 물체 감지 능력이 필요한 무인 로봇, 자율 주행차 등에 응용할 수 있으며, 특히 새와 유사한 환경에서 작동하는 드론에서 장착 효과가 클 것"이라고 말했다. 독수리 같은 조류의 눈은 높은 나무 위에서 서식하는 생존환경에 맞춰 망막에 깊고 좁은 모양의 중심와(Fovea)가 존재하도록 진화했다. 깊고 좁은 중심와는 멀리 있는 물체를 확대해서 잘 볼 수 있다. 또 색을 감지하는 원추세포가 높은 밀도로 분포되어 있어 물체를 더욱 선명하게 본다. 특히 사람은 볼 수 없는 자외선까지 볼 수 있어 사람이 보지 못하는 시각 정보를 얻을 수 있으며, 복잡하고 역동적인 환경에서도 물체를 효율적으로 인식할 수 있다. 줌 렌즈를 사용해 물체를 확대하는 기존 카메라는 확대된 물체의 주변부는 인지할 수 없다는 단점이 있다. 반면, 연구진이 제작한 물체 감지 특화 카메라는 시야의 중앙부에서는 물체를 확대하면서 주변부 시야도 제공한다. 덕분에 두 시야의 차이를 바탕으로 물체의 움직임을 더 민감하게 감지할 수 있다. 또한, 필터 없이 가시광선 및 자외선을 구분해 감지하기 때문에 시각 정보가 다양해지고, 공정비용과 무게를 줄이는 장점도 있다. 연구진은 시뮬레이션을 통해 개발한 카메라의 물체 인지 및 움직임 감지 능력을 확인했다. 물체 인지 능력 측면에서 새로운 카메라는 신뢰 점수가 0.76로 나와 기존 카메라 시스템 0.39보다 약 2배 높게 나타났다. 움직임의 변화율도 기존 카메라 시스템 대비 3.6배 증가해 더욱 민감하게 움직임을 감지할 수 있었다. 연구진은 새에서 영감을 받아 물체 감지에 특화된 새로운 카메라를 설계했다. 이 카메라는 인공 중심와와 가시광선 및 자외선 감지가 가능한 다중 파장 이미지 센서로 이뤄졌다. 우선 광학 시뮬레이션을 통해 이미지 왜곡 없이 멀리 있는 물체를 확대할 수 있는 최적의 디자인을 고안했다. 여기에 페로브스카이트 물질을 활용해 다중 파장 이미지 센서를 만들었다. 서로 다른 파장 영역을 흡수하는 4종류의 페로브스카이트 물질을 사용해 광센서를 제작한 뒤, 이를 수직으로 쌓아 올려 색 필터 없이 색을 구분할 수 있게 했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 카메라를 로보틱스 분야 세계 최고 학술지 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 30일(한국시간) 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 코스닥 전기화학식 가스센서 전문기업 센코의 자회사 켄텍은 극초미세먼지(PM1.0) 농도 자동측정기를 국산화 개발했다고 26일 밝혔다. 이 측정기는 켄텍이 2021년 7월 환경부 주관 ‘그린뉴딜 유망기업 100’에 녹색산업 선도유망 중소기업으로 선정되며 개발한 기기다. 환경부 산하 한국환경산업기술원의 ‘녹색혁신 성장지원 프로그램’을 통해 연구개발(R&D) 지원(3년 간 약 20억원)이 이뤄졌다. 저가의 광센서방식이 아닌 극초미세먼지를 여과지에 포집해 여과지를 통과할 때 흡수되는 베타선의 세기를 계산해 농도를 측정하는 베타선 흡수법 방식을 적용한 것이 특징이다. 특히 주요 핵심 부품인 도입부, 베타선원, 포집부 등을 모두 국산화해 가격경쟁력과 유지관리 측면의 강점을 확보했다. 개발된 PM1.0 자동측정기는 한국환경공단, 한국산업기술시험원, 한국표준과학연구원 등 국가공인 기관에서 시험검사를 실시해 성능을 확인했다. 현재 민간과 정부의 대기오염자동측정망과 실내공기질 측정망은 PM10과 PM2.5 측정기를 전국 2000여곳에서 운영하고 있다. 켄텍은 향후 PM1.0 측정기 도입이 시작되면 개발 완료된 제품을 선제적으로 공급할 수 있게 됐다. 극초미세먼지(PM1.0)는 지름이 초미세먼지(PM2.5)의 절반에도 미치지 못하며 사람의 머리카락 굵기의 60분의 1보다 작은 미세한 크기다. 호흡기에서 걸러지지 않아 인체에 매우 유해한 물질이다. 켄텍 관계자는 “현재 환경부와 학계에서 극초미세먼지의 관리 필요성과 관리방법에 대한 다양한 연구를 활발히 진행하고 있다”며 “향후 극초미세먼지 측정이 시작되면 400억원 이상의 경제적 효과가 발생할 것으로 전망된다. 특히 대기 오염도가 높은 인도, 베트남 등 국가를 중심으로 초미세먼지 관련 시장이 팽창되고 있어 수출효과도 기대하고 있다”고 말했다. 한편 켄텍은 2022년도에 선행 연구개발을 진행해 초미세먼지(PM2.5) 측정기도 환경부 혁신제품으로 등록한 바 있다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자