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유관기관 우수사례 및 홍보 기술

국가과학기술연구회

[출연(연) 과학기술, 꿰어야 보배] 미래를 연결하는 기술, 차세대 반도체 연구

우리가 평소에 사용하는 스마트폰, 컴퓨터 같은 전자기기부터 자동차, 심지어 우주를 떠다니는 인공위성까지. ‘반도체’는 일상생활과 각종 산업 분야에서 떼려야 뗄 수 없는 존재입니다. 단순 전자회로 부품이라 칭하기엔 하는 역할도 어마어마하죠. 뇌처럼 정보를 처리하기도, 방대한 양의 정보를 저장하기도, 에너지를 효율적으로 관리하기도 하는 등 다양한 작업을 수행하거든요. 특히 최근의 디지털 전환 가속화와 인공지능, 빅테이터 기술의 확산으로 인해 반도체의 수요와 역할은 그 어느 때보다 중요해졌습니다.이러한 기술 발전에 대응하고 한계를 극복하기 위해서 대용량, 고속, 저전력 등 고성능화로의 진화가 필요한 시점에 놓여 있습니다. 차세대 반도체 원천기술을 확보한다면 글로벌 시장에서 경쟁력을 높이는 것은 물론 막대한 부가가치 창출로 국가 경제 성장을 견인할 수 있을 것으로 보이는데요.이번 꿰어야 보배에서는 차세대 반도체 기술 확보를 위한 우리 출연(연)의 연구성과를 살펴보며, ‘초거대 계산 반도체 전략연구단’이 만들어가는 초연결 시대의 시작을 들여다보겠습니다.한국재료연구원(KIMS)몸에 부착하는 인공지능 센서, 머지않았다!스마트워치와 같은 웨어러블 기기들이 일상에 빠르게 스며들고 있습니다. 혈압, 심박수 체크는 물론 수면 패턴 모니터링, 운동량 추적까지 건강관리에 큰 도움을 주고 있기 때문이죠. 몸에 부착하는 웨어러블 기기의 핵심은 고집적(高集積)이면서도 고유연성을 가지는 차세대 인공지능 반도체 기술인데요. 하지만 그간의 연구는 대부분 실리콘 기반을 기반으로 진행돼 유연하면서도 신뢰성을 가진 반도체 소자를 구현하기에 어려운 점들이 있었죠.이러한 상황 속, 한국재료연구원(이하, KIMS) 에너지전자재료연구실 김용훈 박사 연구팀이 차세대 뉴로모픽 반도체 소자*를 세계 최초로 구현해 냈습니다. 본 기술은 10~30밀리미터(㎜)의 곡률 반경과 700번 굽혔다 폈다를 반복하는 유연 시험에도 뚜렷한 성능저하 없이 95% 수준의 손 글씨 패턴 인식률을 보이는 등 뛰어난 성능을 자랑합니다.* 뉴로모픽 반도체 소자 : 인간의 뇌를 모사해 전력 소모를 줄이면서 병렬 컴퓨팅 성능을 높여 고효율로 인공지능을 수행할 수 있는 차세대 반도체 소자한국기초과학지원연구원(KBSI)차세대 반도체 소자 제작기술개발 난제 해결‘반도체’라는 작은 칩은 인류 문명의 발전을 이끌었습니다. 생활 방식을 바꾸고, 정보의 흐름을 가속했으며, 다양한 기기의 스마트화를 주도했죠. 최근에는 인공지능, 자율주행, 빅데이터 등 새로운 산업이 발전하면서 더 작고, 더 빠르고, 더 효율적인 반도체 연구가 진행되고 있습니다. 하지만 발열문제, 과도한 전력 소모 등 문제가 발견되면서 상용화에 한계가 존재했는데요.난제 해결을 위한 연구가 지속되는 가운데, 정희석 한국기초과학지원연구원(이하, KBSI) 소재분석연구부 박사 연구팀이 정연웅 센트럴 플로리다대학교(UCF) 재료공학과 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 2차원 반도체 물질의 접촉저항 문제를 해결했습니다. 2차원 TMD 물질인 백금과 셀레늄 혹은 텔루륨으로 구성된 PtSe2와 PtTe2 간의 상변화를 통한 화학기상증착법을 이용하여 대면적 금속-반도체-금속 구조의 2차원 반도체 소자 제작해 낸 것인데요.이렇게 탄생한 반도체 소자는 기존 3차원 접촉으로 이루어진 것보다 낮은 접촉저항 값을 보이고, 작동효율도 향상된 것으로 확인되었습니다. 이번 연구성과는 우수성을 인정받아 나노분야에서 저명한 학술지인 나노 레터에 소개되기도 하여 연구팀의 기술혁신이 우리 삶에 긍정적인 영향을 미치길 기대합니다.한국표준과학원연구원첨단산업 '눈' 뜨게 할 새로운 반도체 나왔다적외선 센서는 눈으로 볼 수 없는 영역의 빛을 감지해 전기 신호로 변환합니다. 이를 통해 우리는 그동안 알 수 없었던 정보들을 얻을 수 있죠. 적외선 대역 중 파장의 길이가 1.4∼3.0μm 사이인 단파장 적외선(SWIR, short wavelength infrared)은 연기, 안개 등을 잘 투과하고 물체가 가진 고유의 빛 스펙트럼을 탐지할 수 있어 자율주행차 카메라, 스마트 IoT 센서 등 첨단산업 분야의 ‘눈(眼’)으로 사용되곤 하는데요.이호성 한국표준과학연구원(이하, KRISS) 반도체디스플레이측정그룹 박사와 이상준 박사가 초고감도 단파장 적외선(SWIR) 센서에 쓰이는 고품질 화합물 반도체 소재 ‘InAsP 소재’를 개발해 미래산업 분야에 긍정적인 신호탄을 쏘았습니다. 그간 SWIR에 가장 흔히 쓰이던 InGaAs 소재는 일정 성능 이상의 SWIR 센서를 제작하기엔 어려움이 있었는데요. 연구팀이 개발한 소재는 기존 대비 신뢰도가 높고, 성능 저하 없이 광검출도 가능한 것으로 확인되었습니다.개발 기술의 핵심은 기판과 광 흡수층 사이에 s와 P의 비율을 단계적으로 조성한 메타모픽 구조를 삽입한 것입니다. 그 결과 격자 변형을 완화해 품질을 유지하면서도 밴드갭을 유연하게 조절할 수 있는 신소재가 탄생했는데요. 이에 대해 KRISS 이상준 박사는 “개발한 소재는 즉시 상용화 가능한 수준으로 전투기용 레이더, 의약품 결함 검사, 폐플라스틱 재활용 공정 등 미래산업 분야에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다”고 전했습니다.한국전자통신연구원(ETRI)반도체혁신 주도할 p형 반도체 소재 개발물질이 전류를 얼마나 잘 전달할 수 있는지를 나타내는 ‘전기전도도’는 반도체의 중요한 특성입니다. 그래서 전기전도도를 높이기 위해 도핑 과정을 거쳐 p형, n형 반도체를 만드는데요. 여기서 n형 반도체는 디스플레이 분야에서 주로 활용되죠. 한편, 최근에는 고해상 디스플레이, 특히 HV급(8K*4K)급의 해상도에서 240Hz 이상의 주사율이 요구되면서 n형 특성에 견줄 수 있는 p형 반도체에 대한 수요가 높아지고 있습니다.이러한 상황 속, 한국전자통신연구원(이하, ETRI) 연구팀이 반도체 산업의 혁신을 주도할 p형 반도체 소재와 이를 활용한 박막 트랜지스터 개발에 성공했습니다. 연구팀이 개발한 n형 반도체와 Te 기반의 p형 반도체 이종접합 박막 트랜지스터 및 p형 반도체 소자는 300℃ 이하의 공정에서도 안정적으로 작동해 M3D 상용화에 한 걸음 다가섰다는 평가를 얻고 있는데요.연구성과는 세계적 학술지 ‘미국화학회(ACS) 응용재료 및 인터페이스’에 지난 4월과 6월에 게재되는 영광을 누리기도 했으며, 향후 차세대 디스플레이 및 초저전력 반도체 소자 개선에 널리 활용될 것으로 전망됩니다.한국과학기술연구원(KIST)'뉴런-시냅스-뉴런' 구조 블록처럼 쌓여 인공 신경망 하드웨어 시스템 구현인공지능, 사물인터넷, 머신러닝 등 새로운 산업이 급속히 발전하면서 방대한 데이터를 효율적으로 처리하고, 에너지를 절약하는 차세대 인공지능 반도체의 필요성이 높아지고 있습니다. 그중에서도 인간의 뇌에서 영감을 받은 뉴로모픽 컴퓨팅이 주목받고 있는데요. 이에 생물학적 뉴런과 시냅스를 모방한 소자들이 새롭게 개발되고 있지만, 아직 미비한 상황입니다.이러한 가운데, 곽준영 한국과학기술연구원(이하, KIST) 인공뇌융합연구단 박사 연구팀이 뉴런과 시냅스를 블록처럼 연결해 대규모 인공 신경망 하드웨어를 구성할 수 있는 인공 신경 모사 소자의 통합 요소 기술을 구현해 냈습니다. 이를 통해 개발한 소자는 기존 실리콘 CMOS 기반 소자의 확장 한계를 뛰어넘으면서도 에너지 사용량을 크게 줄여 탄소 배출과 같은 환경 문제 개선에도 도움이 될 것으로 보입니다.이번 연구성과에 대해 KIST 곽준형 박사는 “인공 신경망 하드웨어 시스템은 향후 스마트 시티, 의료, 차세대 통신, 기상예보 및 자율주행 자동차와 같은 실생활에 밀접한 응용 분야에서 생성되는 방대한 양의 데이터를 효율적으로 처리하는 데 활용할 수 있을 것”이라면서 기대감을 표했습니다.'초거대 계산 반도체 전략연구단' 출범!앞서 소개한 연구성과들을 기반으로 초거대 계산 처리를 위한 차세대 컴퓨팅 반도체를 개발하고, 나아가 글로벌 시장에서 차세대 반도체 분야를 선도하기 위해 ‘초거대 계산 반도체 전략연구단’이 출범했습니다. 연구단에는 총괄기관인 한국과학기술연구원을 중심으로 한국전자통신연구원, 한국표준과학연구원, 한국재료연구원, 한국기초과학지원연구원이 함께 합니다. 이들은 핵심 원천기술 확보를 통해 국가 과학기술의 경쟁력을 높이고, 국가 경제 발전에 이바지하며, 나아가 국민 삶의 질 향상에 기여해 나갈 예정입니다.올해 6월부터 시작된 ‘초거대 계산 반도체 전략연구단’의 협력은 2029년 5월까지 이어질 예정입니다. 그때가 되면 보안, 신약개발, 기후예측과 같이 수일~수개월이 소요되는 복잡한 계산도 단번에 해결되고, ‘꿈의 컴퓨터’라 불리던 양자컴퓨터의 시대가 열릴지도 모르겠는데요. 연구단은 목표성과를 달성하기 위해 소자, 알고리즘, 소프트웨어 등 차세대 반도체에 요구되는 요소 간의 유기적이고 통합적인 연구를 지속해 나갈 계획입니다.앞으로 반도체 분야는 다양한 첨단 산업의 발전을 이끄는 핵심 기술로 자리 잡을 것입니다. 그리고 전략연구단의 글로벌 기술 경쟁에서 우위를 점할 수 있는 혁신적인 성과 창출을 위해 경쟁력을 강화해 갈 예정이죠. 초연결 시대, 우리가 꿈꾸는 내일에 더 가까이 다가갈 수 있도록 우리 연구진들에게 응원과 관심 부탁드립니다.[출처] 미래를 연결하는 기술, 차세대 반도체 연구|작성자 국가과학기술연구회

한국기초과학지원연구원

인체 감염형 노로바이러스 신속농축 및 검출기술

■ 기술개발 내용 • 본 기술은 노로바이러스 항체가 아닌 국내 작두콩에서 추출한 천연단백질(NoroGlue)을 이용한 저가의 고속 농축키트 및 장치에 관한 것으로 식품 내 노로바이러스 감염 여부를 신속히 진단할 수 있는 획기적인 기술임 - 대상기술은 인체 감염형 노로바이러스의 농축단계 시간을 단축시키는 컬럼을 개발함 - 인체감염형 노로바이러스에 결합하는 단백질을 노로바이러스 항체가 아닌 국내 작두콩에서 추출한 천연단백질과의 결합하여 농축할 수 있는 기술임 ■ 기술이전 내용 및 의의 • 매년 전 세계에서 약 7억명이 노로바이러스 위장염에 걸리고 있으며, 이로 인한 경제적 손실은 직접 의료비 42억 달러, 사회적 비용 603억 달러 등 모두 645억달러 (약 75조 5000억원)로 추산되며, 선진국들은 노로바이러스에 의한 식중독 발병 문제는 “해결하지 못한 생물 재난”으로 인식하고, 이를 퇴치하기 위해 많은 연구와 노력을 기울이고 있음 • 본 기술은 이러한 문제를 해결하고자 인체감염형 노로바이러스에 결합하는 단백질을 작두콩 유래 천연단백질에서 검출할 수 있는 기술을 개발하였고, 바이러스를 단시간 내 바이러스 검출이 가능하도록 저가·고속 농축 진단 기술을 개발함 • 신속한 노로바이러스 검출센서 및 병원용 유전자칩을 개발에도 활용될 수 있는 핵심기술을 미국기업인 ㈜GermainLab과의 기술 이전 및 협약을 통해 미국, 일본, 유럽, 남미 지역에 대한 실시권을 확보하고 향 후 신선식품의 수출입 손실방지를 통한 경제적 효과는 물론 전세계적으로 식중독바이러스의 사전 검출 및 질병 예방용으로 활용될 수 있는 실용적인 기술로 기여될 것으로 전망됨

한국전자통신연구원

[2024-99] 열악한 축사환경 모니터링을 위한 스마트축사 센서팩 기술

■ 기술개요• 열악한 축사환경을 모니터링하기 위한 센서팩 기술과 관련된 것으로, 센서팩은 축사 내부의 환경을 측정하기 위한 온도, 습도, 이산화탄소, 암모니아 센서를 통합한 축사용 센서팩 기술을 말함• ■ 기술특성• 복합 환경 측정(온도, 습도, 이산화탄소, 암모니아)• 센서의 수명 연장(실험데이터기준 8개월 이상)• 센서의 직접적인 환경 측정으로 인한 정확도 향상• 센서 상태 조회 및 모니터링 가능• 적층형 레고타입으로 원하는 높이 측정 가능

한국환경산업기술원

[환경분야 : 다매체·전과정 환경영향관리] 2023년 환경R&D 우수성과 20선

내용2023년 환경R&D 우수성과 20선 공유

한국생명공학연구원

[2024] 여성, 남성 발모 촉진용

기술요약- 모낭의 재생 강화 목적, 세포의 대사 증진 유도 신규 저분자 화합물(IM)- 국소 적용시 모낭 주기의 성장 자극 ？ 모낭자생 증진, 모낭수 증가 확인기술의 특/장점- 탈모에 대한 근본적인 치료법(모낭 조직 재생)으로 도입 가능- 미녹시딜*보다 낮은 농도로 모낭 재생 및 모발 성장 촉진- 암컷 마우스, 인간 모낭세포에서 독성이 없고, 우수한 발모 촉진 효능 검증- 합성 용이 / 세포, 동물, 오가노이드 활용 생체안정성 확인

국가독성과학연구소

복합 미세먼지 발생 시스템

■ 기술개요• 1차 미세먼지와2차 미세먼지가혼합된 형태로존재하는 대기중의미세먼지를 인공적으로발생시키는복합 미세먼지발생 시스템• 인공 미세먼지를일정 농도 수준 이상으로 안정적이고지속적으로흡입 노출 장치로 이송시켜 흡입 노출을 통한 연구를 진행시킬수 있는 시스템■ 기술의 특징• 1차 오염원 발생기와 2차 오염원발생기를 통해 1차, 2차 발생 기원 인공 미세 먼지의소스를 공급• 인공 미세먼지생성기에서는1차, 2차 오염원 발생기로부터 공급된 오염원을 실제 대기 환경에서의미세먼지와유사한 인공 미세먼지발생 및 지역별, 계절별로조성이 상이해지는인공 미세먼지의특성을 고려하여 조성을 조절할 수 있는 가변 시스템• 복합 미세먼지발생 시스템에 포함된 제어 시스템을통해 1차 및 2차 발생 기원 인공 미세먼지의혼합비를제어할수 있어 각각 독립적으로미세먼지를 발생시킬 수 있는 동시에 미세먼지의균일한 혼합과 안정적인분배가 가능■ 지재권 현황• 특허명: 복합 미세먼지발생 시스템• (출원) 10-2017-0108912 / (등록) 10-1946301

한국에너지기술연구원

[동영상] 그린뉴딜 정책의 핵심 그린수소 제조기술

원고양방향 고온수전해(Reversible solid oxide cell, RSOC)는 700℃ 이상의 고온에서 고체산화물셀을 통해 수증기를 전기분해 (2H₂O + 4e￣ → 2H₂ + O₂)하여 수소를 생산하거나생성된 수소로부터 전기를 생산 (H₂ _ O²￣ → H₂O + 2e￣)할 수 있는 미래 친환경·고효율 에너지 변환 기술.

해양수산과학기술진흥원

[해양수산 관련 서비스업] 마이크로새틀라이트 마커를 이용한 향어 선발육종 방법

[판매기술] ■ 요약 • 마이크로새틀라이트 마커를 이용한 향어 선발육종 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 향어 선발육종 방법은 향어 개체별 무선개체인식 태그(RFID) 칩을 삽입한 후 계측형질 정보 자료 및 유전자 정보 자료를 기반으로 우량 친어를 선발하고 교배지침에 의하여 종묘를 생산하는 유전 육종법으로서, RFID 칩을 통해 체계적인 관리가 가능하며, 마이크로새틀라이트 마커를 이용하여 유전 정보를 얻음으로써 유전적 특성을 고려한 교배를 통해 우량품질의 향어를 선발하여 육종할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 향어 선발육종 방법은 육종 1세대의 생산 및 초기성장 계측형질 측정에 그치지 않고 이들의 친자확인 및 후기성장 계측형질을 측정하여 우수한 육종 2세대를 선발, 생산할 수 있다. 또한, 본 발명의 선발육종 방법으로 생산된 육종 향어는 성장이 빨라 생산 시 사료비, 인건비 등 생산비용이 절감되어 경제적인 측면에서 상당히 높게 평가될 수 있으며, 체형이 개선되어 가식부가 증가하고, 비늘이 개선되어 상품성이 좋아 구매자의 수요도 또한 증가 할 것으로 기대된다. ■ 기술의 우수성• 향어 선발육종 방법은 향어 개체별 무선개체인식 태그(RFID) 칩을 삽입한 후 계측형질 정보 자료 및 유전자 정보 자료를 기반으로 우량 친어를 선발하고 교배지침에 의하여 종묘를 생산하는 유전 육종법으로서, RFID 칩을 통해 체계적인 관리가 가능하며, 마이크로새틀라이트 마커를 이용하여 유전 정보를 얻음으로써 유전적 특성을 고려한 교배를 통해 우량품질의 향어를 선발하여 육종할 수 있음. 또한, 선발육종 방법으로 생산된 육종 향어는 성장이 빨라 생산 시 사료비, 인건비 등 생산비용이 절감되어 경제적인 측면에서 상당히 높게 평가될 수 있으며, 체형이 개선되어 가식부가 증가하고, 비늘이 개선되어 상품성이 좋아 구매자의 수요도 또한 증가 할 것으로 기대.

한국과학기술정보연구원

교통 정보 제어, 제공 기술

■ 기술 개요 • 여러 개의 교차로의 교통 상황을 정확히 분석하여 최적의 교통 제어를 할 수 있는 교통 정보 장치, 방법, 프로그램을 저장하는 저장매체에 관한 것임 ■ 기술의 특징 • 최적으로 교통 신호를 제어하고 효율적으로 이용할 수 있는 교통정보 제공, 방법, 장치 등을 제공할 수 있는 저장매체 수단을 특징으로 함 • 실시간 교통 상황에 관련된 교통 데이터 수신 처리가 가능하며, 다중 교통 상황에 대한 데이터 탐색으로 신뢰성을 향상시킬 수 있음 • 각종 도로 소통 상황을 직관적으로 인지하고 제어할 수 있으며, 인공지능 모델이 교통 정보를 제어하여 도로 상호 작용을 직관적으로 표출함 ■ 기술의 우수성 • 각종 교통 정보를 실시간으로 업데이트하고 직관적인 시각자료를 제공함으로써 사용자 편의성을 극대화 함 • 교통 상황을 반영할 수 있는 각종 플랫폼 매체와 연계 활용 방식이 다수 존재하여 응용성이 뛰어남 • 사용자로 하여금 교통 상황을 빠르게 판별할 수 있어 각종 위험상황으로부터 벗어날 수 있음 ■ 기술분류• 데이터