우리얘기

테라헤르츠파(THz)는 100GHz에서 30THz 범위의 주파수를 갖는 전자기파로, 가시광선이나 적외선보다 파장이 길어 X선처럼 투과력이 강할 뿐 아니라 X선보다 에너지가 낮아 인체에 해를 입히지 않습니다.

이러한 특성으로 X-ray처럼 물체의 내부를 투과해 볼 수 있으며, 주파수 내에서 특정 영역을 흡수하기 때문에, X선으로는 탐지하지 못하는 우편물 등에 숨겨진 폭발물이나 마약을 찾아낼 수 있고, 가짜약도 판별해낼 수 있습니다.

또한, 분광정보를 통해 물질의 고유한 성질을 특별한 화학적 처리 없이 분석할 수 있어 인체에 손상이나 고통을 주지 않고도 상피암 등 피부 표면에 발생하는 질병을 효과적으로 즉시 확인할 수 있습니다.

이러한 특성을 이용해 휴대용 투시카메라나 소형 바이오 진단시스템 등 다양한 분야에 응용될 수 있기 때문에 테라헤르츠파는 광학계의 블루오션이라 불립니다.

그러나 출력이 부족해 바이오센서 등 다양한 분야의 상용화에 어려움이 있어 그동안 과학자들이 출력을 증폭시키기 위한 많은 노력들이 이어졌습니다.

■ KAIST 바이오 및 뇌 공학과 정기훈 교수팀은 광학나노안테나 기술을 접목해 테라헤르츠파의 출력을 기존보다 최대 3배 증폭시키는 데 성공했습니다.

테라헤르츠파는 펨토초(10의 -15승 초) 펄스레이저를 광전도 안테나가 형성된 반도체기판에 쪼여주면 피코초(10의 -12승 초) 펄스 광전류가 흐르면서 발생됩니다.

정 교수팀은 광전도안테나 사이에 금 나노막대로 구성된 광학나노안테나를 추가하고 구조를 최적화했습니다.

나노안테나를갖는THz 발생기 전자현미경사진: 광학나노안테나가 집적된 테라헤르츠 생성소자의 전자현미경 이미지.

NP-PCA 개념도: 광학나노안테나가 집적된 테라헤르츠 생성 소자의 개념도. 테라헤르츠 광전도 안테나 사이의 집적된 광학나노안테나에 의해, 광전류 펄스를 생성하는 펨토초 광펄스의 세기가 기판 표면에서 증가한다. 이를 통해 기존 테라헤르츠 생성소자의 테라헤르츠 출력 파워를 증가 시킬 수 있다.

그 결과 광전도기판에 나노플라즈모닉 공명현상이 발생되면서 광전류 펄스가 집적도가 높아져 출력이 최대 3배까지 증폭됐습니다.

이에 따라 물체의 내부를 더욱 선명하게 볼 수 있을 뿐만 아니라 생검을 하지 않고도 좋은 영상과 함께 성분 분석이 가능해졌습니다.

이번에 개발한 원천기술을 테라헤르츠파 소자 소형화 기술과 결합해 내시경에 응용하면 상피암을 조기에 감지할 수 있고, 향후 바이오센서 시스템을 구축해 상용화도 가능할 전망입니다.

이번 연구는 바이오및뇌공학과 박상길 박사과정, 진경환 박사과정, 예종철 교수, 이민우 박사과정, 물리학과 안재욱 교수 등이 공동으로 수행했고, 연구결과는 나노분야 세계적 학술지 'ACS Nano' 3월호(27일자)에 게재됐습니다.

한편 2011년 총 8370만 달러의 시장규모를 기록한 테라헤르츠파 디바이스 시장은 오는 2016년에는 1만 2700만 달러 규모로 성장할 것으로 예측되며, 이후 시장의 다양화로 2021년까지 연평균 35%의 성장률을, 2021년에는 5만 7000만 달러의 시장규모를 형성할 것으로 예상되고 있습니다.

나노안테나를갖는THz 발생기모식도 : 광학나노안테나에 의한 증가되는 테라헤르츠 파 출력의 가상도.

 용  어  설  명


테라헤르츠 파(Terahertz wave) :
100 GHz~30 THz의 주파수를 가지는 전자기파. 기가=109(십억), 테라=1012(일조)

광자공학 (Photonics) :
빛의 생성, 방출, 전송, 변조, 신호처리, 스위칭, 증폭, 탐지 및 감지를 포함하는 학문으로 입자(particle)로도 파(wave)로도 설명 할 수 없는 빛의 이중성을 광자로 표현한다.

유전물질 (dielectric material) :
전기장안에서 편극이 되지만 전기가 통하지 않는 절연체인 물질.
플라스틱, 섬유, 목재, 종이 등 생활속의 대부분의 물질이 이에 속한다.

나노플라즈모닉 현상 :
금속나노패턴은 빛이 입사될때 표면의 자유전자가 광자(photons)에 반응하여 진동하고, 입사되는 빛 중 공명파장에 해당하는 특정파장의 전기장세기를 크게 향상 시킬 수 있다.
이러한 물리적 현상은 다루는 나노광학분야를 나노플라즈모닉스라고 불리우며 다양한 응용분야가 최근 활발히 개발 중이다.

광학나노안테나 : 
광학나노안테나는 사람의 머리카락 지름보다 500분의 1보다 작은 금 나노막대안테나로 이루어져 있으며, 입사광에 의해 금 나노막대안테나 표면에서 전자들의 집단적 운동, 즉 나노플라즈모닉 현상에 의해 나노막대안테나 주변의 빛의 세기를 국소적으로 최대 100배 이상 집광이 가능하다.

□ 그림설명
그림1.나노안테나를갖는THz 발생기모식도 : 광학나노안테나에 의한 증가되는 테라헤르츠 파 출력의 가상도.

그림2. 나노안테나를갖는THz 발생기 전자현미경사진: 광학나노안테나가 집적된 테라헤르츠 생성소자의 전자현미경 이미지.

그림3. NP-PCA 개념도: 광학나노안테나가 집적된 테라헤르츠 생성 소자의 개념도. 테라헤르츠 광전도 안테나 사이의 집적된 광학나노안테나에 의해, 광전류 펄스를 생성하는 펨토초 광펄스의 세기가 기판 표면에서 증가한다. 이를 통해 기존 테라헤르츠 생성소자의 테라헤르츠 출력 파워를 증가 시킬 수 있다.

한국해양연구원이 오는 7월 새롭게 출범하는 한국해양과학기술원(KIOST-Korea Institute of Ocean Science & Technology)의 캐릭터 및 슬로건을 발굴하기 위해 전 국민을 대상으로 공모전을 실시합니다.

공모 분야는 슬로건부문과 캐릭터부문입니다.

접수는 5월 13일까지이며, 당선작은 같은 달 31일 한국해양연구원 홈페이지(www.kordi.re.kr)를 통해 발표됩니다.

당선작은 부문별로 대상 1편(국토해양부장관상, 상금 100만원), 우수상 2편(한국해양연구원장상, 상금 50만원) 등 총 6편을 선정하여 시상할 계획입니다.

공모전과 관련 참가자격, 제출서류, 참가요령, 작성 요령 및 유의사항 등 기타 세부사항은 한국해양연구원 홈페이지(www.kordi.re.kr 또는 www.sampartners.co.kr)에서 확인할 수 있습니다.

  국토해양부와 한국해양연구원은 2012년 7월 새롭게 출범하는 한국해양과학기술원을 대표할 캐릭터와 함께 한국해양과학기술원의 역할과 비전을 보여줄 수 있는 슬로건 공모전을 아래와 같이 개최합니다. 관심 있는 국민 여러분들의 많은 참여 부탁드립니다.

1. 공모분야

가. 캐릭터 부문

1) 해양연구 및 해양과학기술의 중요성을 친근하고 참신하게 전달할 수 있는 이미지 형상화

2) 대한민국을 대표하는 해양연구기관으로서 변화 및 선도의 이미지를 조합하여 밝고 진취적이며 신뢰감이 느껴지는 디자인

3) 한국해양과학기술원(KIOST)의 모습을 효과적으로 홍보할 수 있는 디자인

나. 슬로건 부문

1) 해양연구 및 해양과학기술에 대한 미래지향적이며 진취적인 위상과 자부심을 표현

2. 응모방법

가. 응모기한: 2012.4.23.(목) ~ 5.13.(일) 18:00까지. 이메일 또는 우편도착분에 한함

나. 응모자격: 전 국민 누구나(2~4인 공동출품 가능)

다. 제출양식: 참가신청서 작성 후 응모분야에 따라 자유로운 양식으로 제출

※ 참가신청서는 www.kordi.re.kr 또는 www.sampartners.co.kr에서 다운로드

1) 캐릭터 부문

- 기본형 1종 및 응용형 4종/ A4 사이즈 컬러 출력물로 제출/ 데이터 파일 CD 제출(AI 및 JPG(300dpi이상))

2) 슬로건 부문

- 국문: 15자 이내의 문구 또는 문장/ 영문: 5개 단어 이내의 문구 또는 문장

- 제안 슬로건 설명 기획안 제출(자유형식, PPT 또는 PDF파일로 제출)

3. 접수방법

가. 온라인 접수: kiost@sampartners.co.kr

나. 우편접수: 서울시 강남구 역삼동 609-25 ㈜샘파트너스 KIOST공모전 담당자 앞

4. 시상내역

가. 캐릭터 부문

1) 대상: 국토해양부장관상(1명)/ 상금 100만원

2) 우수상: 한국해양연구원장상(2명)/ 상금 50만원

나. 슬로건 부문

1) 대상: 국토해양부장관상(1명)/ 상금 100만원

2) 우수상: 한국해양연구원장상(2명)/ 상금 50만원

※ 당선작 발표: 5월 31일(목) 한국해양연구원 홈페이지(www.kordi.re.kr)

5. 유의사항

가. 캐릭터와 슬로건은 동시에 응모가 가능합니다.

나. 출품작은 반환하지 않으며 수상작에 대한 모든 권한은 한국해양연구원에 귀속됩니다.

다. 동일한 작품이 접수될 경우 먼저 접수된 작품만 인정합니다.

라. 출품작이 본인 창작물이 아니거나 표절, 도용된 경우 심사대상에서 제외됩니다.

(당선작으로 선정된 작품이 표절사실이 확인될 경우 수상을 취소하고 상금은 환수조치 됩니다.)

마. 출품작은 주최 측에 의하여 다소 수정되어 활용될 수 있습니다.

바. 심사결과에 따라 당선작이 없을 수 있습니다.

사. 문의처: ㈜샘파트너스 브랜딩 그룹 shhong@sampartners.co.kr(e-mail 문의만 가능합니다.)

※ 본 공모전은 ㈜샘파트너스에서 위탁 진행 합니다.

지식경제부 산하 연구개발특구지원본부가 교육과학기술부 소관 국제과학비즈니스벨트의 기초연구성과 후속 R&D(연구개발) 세부 시행계획을 전담합니다.

특구본부는 과학벨트 기능지구(천안시·청원군·연기군)의 기초과학 연계 R&D 역량 강화와 기초연구성과의 기술적 검증 및 사업화 가능성 탐색을 위한 ‘기초연구성과의 후속 R&D’ 세부 시행계획을 확정·공고했습니다.

이에 따라 특구본부는 올해 20억 원 등 2017년까지 총 220억 원을 투입해 미래 활용가능성은 높지만 사장될 우려가 있는 기초연구성과를 발굴해 연구기획 및 후속 R&D를 지원하게 됩니다.

지원대상은 과학벨트 기능지구 내 학·산, 연·산 또는 학·연·산 형태의 컨소시엄으로, 기능지구 기업이 반드시 참여해야 합니다.

올해는 시범사업으로 기술분야별 평가위원회에서 컨소시엄이 신청한 기초연구성과물의 기술성과 권리성, 활용성 등을 평가해 후보기술을 발굴하고, 부족한 R&D 기획을 보완하기 위해 전문컨설팅기관과 컨소시엄을 매칭해 2개월간 공동으로 후속 R&D 목표와 추진 방향 등을 추진할 예정입니다.

특히 기초과학연구원 연구단이 본격 가동되기 전까지는 대덕특구 내 정부출연연구기관의 기초연구성과가 주 대상이 될 것전망입니다.

지원을 원하는 사업자는 신청서를 작성하여 오는 내달 25일까지 특구본부 과학벨트사업팀에 제출하면 됩니다.

자세한 내용은 과학벨트기획단(www.isbb.go.kr) 및 특구본부(www.innopolis.or.kr) 홈페이지에서 확인 가능합니다.

<기초연구성과의 후속 R&D 지원사업 개요>

❑ 추진배경 

ㅇ 향후 거점지구에서 창출되는 기초연구(과학) 성과와 기능지구(천안시‧청원군‧연기군)의 사업화를 연결할 수 있는 후속적 연구개발 필요 

ㅇ 동시에 과학벨트가 세계적 수준의 과학기반 혁신클러스터로 발전하기 위해서는 기능지구의 기초연구 흡수·응용역량 강화 필요

* 기능지구 R&D투자 중 71%를 기업이 사용, 기초연구 담당 대학 비중은 2.2%에 불과

 
❑ 사업내용

ㅇ 근 거 : ｢과학벨트 특별법｣ 제33조‧제34조

ㅇ 사 업 비 : ‘12년 20억원('12～'17년까지 6년간 총 220억원)

ㅇ 지원대상 : 기능지구內 학‧산, 연‧산 또는 학‧연‧산 형태의 컨소시엄

ㅇ 지원분야 : 과학벨트內 미래 활용가능성 높은 기초연구 성과물

ㅇ 지원내용 : 후보과제의 연구기획 및 후속 R&D 지원

- 후속 R&D의 타당성‧실현가능성 검토를 위한 연구기획 지원
* 후속 R&D 지원 과제의 2배수 지원(과제당 2천만원, 2개월, 12개 내외)

- 학‧연‧산 컨소시엄의 후속 R&D 지원(과제당 년 3억원 이내, 2년, 6개 내외)
* 기업참여 유인을 위해 현물출자 100% 가능. 단, 참여기업은 전담연구원을 지정하여 주관기관(대학 또는 연구소)에 최소 50%이상 근무

 
❑ 향후일정

ㅇ ('12.5.3) 사업설명회(연구개발특구지원본부 컨퍼런스홀)

ㅇ ('12.6월) 연구기획과제 및 컨설팅기관 선정

ㅇ (‘12.7～8월) 후속 R&D 연구기획매칭

ㅇ (‘12.9월) 후속 R&D 과제 선정

ㅇ (‘12.10월) 협약체결

일반적으로 반도체 소자는 누설전류로 인해 물에 취약하기 때문에 소자를 방수처리하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있습니다.

나노선 구조를 이용해 물속에서도 젖지 않는 차세대 메모리 소자의 원천기술이 개발됐습니다.

이는 방수 컴퓨터나 스마트폰 개발을 가능하게 하는 기술입니다.

■ 포스텍 용기중 교수팀은 생체모방기술 중 연잎효과를 이용해 물속에서도 젖지 않으면서 전원 없이도 저장된 정보를 유지할 수 있는 차세대 비휘발성 저항메모리 소자(RRAM)를 개발했습니다.

연구팀은 물방울이 연잎 표면을 적시지 않으면서 먼지 등을 씻어내는 자가세정, 방수효과, 결빙방지 등의 특성을 갖는 연잎효과(Lotus Effect)를 이용해 텅스텐 산화물 반도체 나노선을 합성한 후, 표면을 단분자막으로 화학코팅하여 물속에서도 젖지 않으면서 자가세정 효과가 있는 초발수(超撥水) 저항메모리 소자를 만들었습니다.

(위) 텅스텐산화물 나노선을 이용한 저항메모리 소자의 모식도, (아래 왼쪽) 소자 저항 변화 특성, (아래 오른쪽) 물에 젖지 않는 초발수 특성 사진.

특히 이번 연구는 기존의 저항메모리 소자 개발에 추가적인 공정 없이도 초발수 특성을 유지하여, 물에 젖지 않으면서도 안정적으로 소자가 작동되는 것이 특징입니다.

이번 연구는 나노소자와 생체모방기술을 접목하여 반도체 소자의 방수특성을 더욱 향상시켰다는데 의미가 있는 것으로, 향후 방수되는 컴퓨터와 스마트폰 개발에 활용될 전망입니다.

이번 연구결과는 신소재분야의 권위 있는 학술지인 'Advanced Materials'지에 온라인 속보(4월 10일자)로 게재되었습니다.
(논문명: Resistive switching WOx-Au core-shell nanowires with unexpected nonwetting stability even when submerged under water)

(a,b) 물에 넣었을 때 초발수 특성으로 인해서 나노선 표면에 형성된 공기층으로 인해서 전반사가 일어나 거울상의 특성을 보여주는 사진. (c) 초발수 특성을 선택적으로 일부분만 처리하여 물에 넣었을 때 처리한 부분은 표면이 젖지 않고 처리안한 부분은 젖은 사진. 물에서 꺼내어 바로 측정해도 소자의 작동이 정상적으로 이루어지는 결과.

제1저자인 이승협 박사 (현재 박사학위 후 삼성종기원 근무)

 용  어  설  명

저항 메모리(Resistive RAM: RRAM또는 ReRAM) :
차세대 비휘발성 메모리의 한 종류.
RRAM은 부도체 물질에 충분히 높은 전압을 가하면 전류가 흐르는 통로가 생성되어 저항이 낮아지는 현상을 이용한 것이다.
일단 통로가 생성되면 적당한 전압을 가하여 쉽게 없애거나 다시 생성할 수 있다.
페로브스카이트(perovskite)나 전이금속산화물, 칼코게나이트 등의 다양한 물질을 이용한 RRAM이 개발되고 있다.

연잎효과(Lotus effect) :
연잎 위에 먼지가 떨어져 있을지라도 연잎은 그걸 받아들이지 않고 물과 함께 버린다.
잎이 물방울에 젖지 않는 현상을 일컬어 연잎효과라고 한다.
이러한 원리의 가장 핵심적인 요소는 바로 연잎에 무수히 나있는 나노돌기이다.
나노돌기는 떨어진 물방울을 퍼뜨리는 것이 아니라 맺히게 함으로써 연잎에 떨어진 물 역시 표면에 적셔지지 못하고 서로 합쳐진 것들조차 떨어지게 된다.

<용기중 교수> 1. 인적사항 ○ 소 속 : 포스텍 화학공학과 교수 2. 학력 ○ 1990 : 연세대학교 화학공학과 학사 ○ 1992 : 연세대학교 화학공학과 석사 ○ 1997 : Carnegie Mellon University 박사 3. 경력사항 ○ 1997년 ~ 2000년 : 텍사스대(Univ. Texas at Austin) Postdoctoral Fellow ○ 2000년 ~ 현재: 포스텍 화학공학과 교수 4. 주요연구업적 1. Seunghyup Lee, Wooseok Kim and Kijung Yong, "Overcoming the water vulnerability of electronic devices: a highly water-resistant ZnO nanodevice with multifunctionality", Advanced Materials, Vol. 23, Issue 38, 4398-4402 (2011) 2. Minsu Seol, Heejin Kim, Youngjo Tak and Kijung Yong, "Novel nanowire array based highly efficient quantum dot sensitized solar cell", Chemical communications, Issue 46, pp. 5521-5523 (2010) 3. Youngjo Tak, Sukjoon Hong, Jaesung Lee and Kijung Yong, "Fabrication of ZnO/CdS core/shell nanowire arrays for efficient solar energy conversion", Journal of Materials Chemistry, Vol. 19, No.33, 5945-5951 (2009) 4. Yunho Baek, Yoonho Song, Kijung Yong, "A novel heteronanostructure system: hierarchical W nanothorn arrays on WO3 nanowhiskers", Advanced Materials, Vol. 18, No. 13, 3105-3110 (2006) 5. Youngjo Tak, Kijung Yong, "Controlled growth of well-aligned ZnO nanorod array using a novel solution method", Journal of Physical Chemistry B, Vol. 109, No. 41, 19263-19269 (2005)

시선은 인간의 오감 중 80% 이상을 차지할 만큼 가장 민감하고 반응이 빠른 감각기관입니다.

따라서 시선 추적 기반의 사용자 인터페이스는 사용자가 정보기기와 상호 작용하는 데 가장 효과적인 수단으로 꼽히고 있습니다.

특히 손 사용이 불편한 지체 장애인들과, 보다 편리한 삶 추구하는 일반인들이 다양한 미디어를 소비할 수 있도록 접근성과 사용 만족도를 높여 주는 데 필요한 최선의 대안 기술로 떠오르고 있습니다.

최근 우리 주변에 스마트TV, IPTV, 태블릿PC, 스마트폰 등 다양한 첨단 정보기기들이 등장하고 있지만, 이용에 제한을 받고 있는 지체 장애우들이 있습니다.

이들은 신체적 한계로 정보기기들을 손을 이용해 자유롭게 조작하지 못하는 경우가 많습니다. 

■ 최근 '장애인의 날'을 맞아 장애우들의 제한적 정보 접근성을 개선하기 위해 ETRI(한국전자통신연구원)가 새로운 시스템을 선보였습니다.

ETRI가 개발한 것은 스마트TV, IPTV 등의 화면을 눈동작 만으로 제어하는 '사용자 시선 추적 기술' 입니다.

이 기술은 특수 안경 등의 보조장치를 사용하지 않는 비착용형 대화면 시선추적 기술입니다.

기존의 TV 리모콘, PC 마우스 등의 인터페이스 장치를 대신해 TV 또는 모니터 화면을 눈으로 응시하는 것만으로도 해당 정보기기의 메뉴 조작이 가능한 새로운 사용자 인터페이스 기술입니다.

사용자의 시선에 따라 커서가 이동하고, 선택하고자 하는 대상을 1초 이상 쳐다보면 클릭되는 방식으로 구동됩니다.

기존의 시선 추적 기술들이 PC 환경을 목표로 제작된 근거리 기술임에 반해 이번에 개발한 시선 추적 기술은 TV와 같은 대화면 디스플레이를 대상으로 원거리에서도 적용 가능한 장점을 가지고 있어 활용 가치가 큽니다.

ETRI '비착용형 원거리 시선 추적 기술' 응용분야

■ 이 기술은 광각 카메라를 통해 사용자의 얼굴과 눈 위치를 우선 검출한 후, 이 위치 정보를 기반으로 협각 카메라를 이용하여 고해상도의 눈 영상을 획득하는 방법으로 구동됩니다.

이를 통해 시선 위치 정보에 대한 정확도를 높였으며, 2미터 거리에서 ±1.0도 이내의 매우 우수한 정확도를 나타냅니다.

이는 화면상 오차범위가 ±3.5cm 이내로 작음을 의미합니다.

이번 기술은 또한 세계 최초로 단일 적외선 조명을 이용함으로써, 기존의 시선추적 기술들이 2개 이상의 다수 조명을 사용하는 것에 비해 시스템 경량화 및 소형화의 경쟁력을 확보했습니다.

ETRI는 이번 사용자 시선 추적 인터페이스 기술이 다양하게 활용될 것으로 기대하고 있습니다.

우선 장애우를 대상으로는 TV 시청, 게임 조작, 인터넷 탐색 등을 불편함 없이 자유롭게 이용할 수 있는 길이 조만간 열릴 것으로 전망됩니다.

또 사용자 인터페이스 매체에 노출된 광고 효과 모니터링, 시선과 제스처를 연동한 차세대 게임, 무안경식 3D 디스플레이 및 홀로그램 디스플레이, 운전자의 시선정보 분석, 홍채 정보 기반 본인 인증을 통한 금융결제 및 시청 연령 제한 기능 등 다양한 분야에도 활용이 가능합니다.

ETRI의 이번 기술은 지난해 네덜란드 암스테르담에서 열린 'IBC 2011'의 특별 세션인 'WCME(What Caught My Eye)'에 초청 기술로 선정돼 세상을 사로잡을 혁신기술로 소개되기도 했습니다.

연구책임자인 차지훈 ETRI 융합미디어연구팀장은 현재 비착용형 시선추적 장치들을 유럽과 북미의 소수 기관 중심으로 개발 중인데, 이번 국산 개발 성과는 수입대체 효과 및 국내 응용 산업 활성화에 크게 기여하게 될 것이다 예측했습니다.

연구팀은 이번 연구를 IPTV 환경에서 시청자의 시선 이동이나 메뉴 조작에 따라 원하는 시점의 영상을 선택하여 소비할 수 있는 시점제어 서비스 기술 개발하는 것을 최종 목표로 하고 있습니다.