우리얘기

만약 독도 문제로 일본과 국지전이 발생한다면, 해군과 공군이 출동하겠죠.

그러면 우선 조기경보기와 함정, 공군 레이더가 해상과 공중에서 있는 적군의 움직임을 실시간으로 파악해 서로 그 데이터를 공유합니다.

최악의 경우 일본 측이 도발을 할 것이고, 구축함과 전투기들은 대함미사일을 일제히 발사할 것입니다.

우리 군 역시 즉각 발사하겠지요.

이 때 대함미사일 교환비는 약 1: 4 정도로 예상하면 될겁니다.

즉 우리나라가 약 100발의 대함미사일을 보낼경우, 일본은 400발을 우리에게 보낸다는 의미입니다. 

교전이 시작되면 함대방공 능력이 있는 이지스함인 세종대왕함은 개함방어 능력만 있는  이순신급과 광개토대왕급 구축함에 탑재된 무장을 무선 데이터 링크로 통제 전환합니다.

이렇게 조기경보기와 이지스함, 기타 구축함들이 무선 데이터 링트를 통해 유기적으로 연결되어 하나의 방어 체계를 구축합니다.

슈퍼컴이 탑재된 세종대왕함은 접근하는 적 미사일 수백 발을 동시에 각각의 예상 목표와 도달시간을 분석하고 순식간에 요격 우선 순위를 부여합니다.

그리고 다른 함정에 탑재된 요격 미사일까지 모두 통제해 발사와 요격 임무를 수행합니다.

그 결과.

현실은 소설처럼 희망적이지 못합니다. 현실은 냉정합니다.

우리나라 해군은 요격 방어 능력 이상으로 발사된 일본 대함미사일을 모두 막을 수 없어 엄청난 타격을 입을 것이고, 이지스함과 구축함이 우리보다 몇 배나 많은 일본은 약간의 피해만 입고 온전히 전력을 보존해 군사행동을 더욱 강화하겠지요.

국회에 있는 친일파 후예놈들이 지들 모국과 전쟁이라도 할까봐 이럴줄 알고 최신 구축함 건조 예산을 모조리 삭감시켰으니 말입니다.

그 돈이 어디로 갔는지, 강으로 갔는지, 주머니로 갔는지,  

어찌했건.... 

만약 지상 전투라면?

똑같습니다.

공격헬기와 전차, 포대, 조기경보기 등이 하나의 데이터링크로 연결되어 전장 정보를 취득하고, 나아가 다른 개체의 무장을 컨트롤 할수도 있습니다.

이 같은 시스템을 '통신 미들웨어'라고 합니다.

통신 미들웨어란 '여러 시스템들이 마치 하나의 시스템처럼 움직이도록 하는 SW'를 의미합니다.

미래의 무기체계는 실시간 데이터 공유를 통한 정보 우위를 바탕으로 전장에서 승리를 목표로 하는 네트워크중심 전장환경(NCW)으로 변화하고 있습니다.

따라서 분산된 개별 무기 체계들 간에 고신뢰와 실시간 데이터 공유를 효율적으로 하기 위한 연동 SW, 즉 통신 미들웨어가 필수적입니다.

■ ETRI(한국전자통신연구원)은 함정이나 전차 등에 탑재된 무기체계들을 연동하는 '통신 미들웨어'를 국산화하는데 성공했습니다.

ETRI는 이번 기술을 DDS에서 착안해 ETRI DDS 즉, EDDS로 명명했습니다.

그동안 우리나라는 차세대 국방무기체계가 요구하는 필수 통신 미들웨어를 전량 수입에 의존해야만 했습니다.

특히 미국산이 전 세계 시장의 80% 이상을 장악하고 있습니다.

하지만 이번 ETRI의 연구개발로 통신 미들웨어를 100% 국산화 하면서 국방 SW 자립화 기술 기반을 마련하는데 획기적 전기가 되었습니다.

이번에 개발된 핵심기술로는 다양한 무기 체계들의 서로 다른 통신 요구 사항을 만족시킬 수 있는 22종의 서비스품질(QoS) 지원하는 것과, 20만 라인 이상의 프로그램이 있습니다.

ETRI가 개발한 통신 미들웨어는 국제 표준화기구에서 표준화한 SW로, 기존의 다른 통신 미들웨어 대비 두 배 이상의 응답속도를 자랑하며, 초당 300만 개 이상의 메시지 및 이벤트를 처리할 수 있습니다.

이는 2011년 현재 서울시에 등록된 모든 자동차의 위치를 실시간으로 동시 추적할 수 있는 수준입니다.

따라서 국방 무기체계들간에 인터넷과 같은 역할을 하는 기술로, 감시정찰, 지휘통제, 타격무기체계들을 유기적으로 통합하여 적군 공격시 자동적이고 즉각적으로 대응, 정밀 타격이 가능한 기반을 마련했습니다.

■ 미군의 경우 국제 표준화기구인 OMG에서 표준화한 DDS(Data Distribution Service) SW기술을 국방의 실질적 표준으로 정의하고 새로 개발되는 차세대 무기체계에 탑재를 권고하고 있습니다.

ETRI는 지난달 미국 워싱턴에서 개최된 OMG 국제표준화 회의에서 해외 메이저 회사들의 DDS 상용제품들과의 상호연동성 검증에도 성공했습니다.

OMG측은 국제표준 통신 미들웨어로 표준을 100% 준수하여 개발되었는지 그 기능과 성능이 만족할 수준인지가 중요한 품질 요소인데, 이에 대한 검증을 직접 수행합니다.

ETRI는 이번 기술개발로 국제특허 16건 출원과 SCI급 국제논문도 8편을 기고했으며, 현재 국내 방위산업체를 대상으로 기술이전을 진행 중입니다.

또 향후 OMG 표준화에도 적극 참여하여 국제표준에 채택되도록 노력하고, 우리나라의 특성에 적합한 대규모 게임이나 모바일 분야 적용을 위한 추가 연구를 계획 중입니다.

■ 이번 연구는 향후 고도의 안전을 요구하는 교통통제시스템이나 원자력, 스마트계량기에도 활용이 가능하며, 대규모의 사용자에 동시 서비스 제공이 필요한 병원, 날씨, 금융증권정보 등에도 효과적으로 이용될 전망입니다.

이번 개발이 향후 국내에서 구축될 차세대 무기체계에 적용할 경우 2014년 부터 5년 간 약 2400억 원의 직접 수입대체 효과가 예상됩니다.

또 Gartner에 의하면 올해 세계 미들웨어 시장은 185억 달러이며, 이 중  50% 이상을 통신 미들웨어가 차지하고 있습니다.

미 국방부에 따르면 미 육군 아군추적시스템에 DDS를 시험 적용한 결과 개발기간 7년 단축, 응용프로그램 크기 1/10 감소, 목표 성능 10배 이상 향상 등을 기할 수 있는 소프트웨어로 평가됐습니다.

 용  어  설  명

통신 미들웨어(Middleware) :
서로 다른 운영체제나 프로토콜, 통신환경 등을 갖는 디바이스들을 연결, 응용프로그램과 그 프로그램이 운영되는 환경간에 원만한 통신이 이루어질 수 있게 하는 SW

OMG(Object Management Group) :
소프트웨어 판매자, 개발자, 이용자들의 컨소시엄.
SW 애플리케이션에서 객체 중심 기술 사용 진흥을 목적으로 1989년 결성. DDS, CORBA 및 UML 등의 SW 호환 표준을 운영함.

CPS(Cyber-Physical systems) :
다양한 센서와 액츄에이터를 갖는 물리시스템과 이를 제어하는 SW가 네트워크 기반으로 결합된 SW중심 융합산업시스템 (예, 차세대 자동차/항공기/로봇 등)

 

최근 스마트폰, 태블릿PC, 스마트TV 등 다양한 스마트 기기가 등장하고 있지만, 이를 통해 제공하고 있는 멀티미디어 서비스의 경우 인터넷 사용 환경에 따른 트래픽 변동이 발생하여 동영상 등 멀티미디어 서비스가 도중에 예기치 않게 끊어지는 문제가 발생하고 있습니다.

기존 기술은 서비스를 제공하는 콘텐츠 서버에 다양한 전송 환경과 단말 사양을 고려하여 압축된 몇 개의 미디어 시퀀스를 미리 준비한 후, 전송 채널의 트래픽 환경에 맞는 해당 시퀀스를 전송하는 방법을 이용합니다.

이에 따라 전송 채널의 트래픽이 자주 변경되거나 미리 준비해 놓은 압축 시퀀스보다 작은 대역폭이 발생할 경우 서비스 품질의 연속성을 보장하기 어려운 한계점이 있었습니다.

■ ETRI(한국전자통신연구원)는 이러한 문제를 해결하고 차세대 스마트TV의 미디어 전송에 활용하기 위한 '다계층 영상 부호화 기반 웹 전송 기술'을 국내 최초로 개발했습니다.

이번 성과는 방송통신위원회가 지원하는 'Beyond 스마트TV 기술 개발' 사업을 통해 개발한 것으로 차세대 스마트TV의 핵심 기술로 부각될 전망입니다.

사용자가 이 기술을 이용할 경우 하나의 미디어 콘텐츠를 단말 종류 및 전송 환경에 무관하게 언제 어디서나 끊김 없는 최적 품질의 멀티미디어 서비스를 제공받을 수 있습니다.

또 서비스 제공 사업자들은 인터넷의 유효 대역폭에 따른 최소의 미디어 시퀀스(sequence)를 보냄으로써 인터넷 트래픽 부하를 감소시키는 동시에 다양한 해상도를 갖는 최적 품질의 영상을 제공할 수 있게 됩니다.

이번 기술은 기존 압축방식(H.264) 기반의 동적 스트리밍 기술 대비 뛰어난 경쟁력을 갖추고 있습니다.

반면 ETRI가 개발한 기술은 스케일러블 비디오 부호화(SVC)를 기반 기술로 다양한 단말 및 인터넷 환경에 스스로 맞춰 최적화된 멀티미디어 스트리밍 기술을 제공하기 때문에 서비스가 중단되거나 품질이 저하되는 문제를 원천적으로 해결했습니다.

특히 이 기술은 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트TV 등의 스마트 기기에 의한 스마트 미디어의 활성화와, 이에 따른 다양한 서비스의 출현 등으로 인터넷 대역폭을 예측하기 어려운 향후 시장 환경에서 더욱 빛을 발할 전망입니다.

ETRI는 이번 기술 개발에 국제표준을 반영해 향후 산업 활용도를 높였습니다.

국제표준화기구 ISO/IEC JTC1/SC29 MPEG에서 제정한 'MPEG 미디어의 동적 적응 HTTP 스트리밍(DASH : Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)' 표준을 적극 반영한 결과, 향후 국내외 모든 미디어 전송 서비스에 활용토록 하고 산업체로의 기술이전 가능성도 높였습니다.

 용  어  설  명

한국기초과학지원연구원 물성과학연구부 허윤석 박사와 최봉길 박사 연구팀이  KAIST EEWS 대학원 최장욱 교수팀과 공동으로 엠보싱 공정을 도입한 3차원 다공성 그래핀 필름제작기술 개발에 세계 최초로 성공했습니다.

이에 따라 전기화학적 특성이 우수한 차세대 고성능 에너지 저장소자의 전극활물질 상용화를 앞당기는 토대가 마련됐습니다.

이번 연구성과는 폴리스티렌(PS) 입자를 이용한 엠보싱 공정으로, 표면적은 넓히면서 전기전도도를 높이고, 동시에 기계적 물성까지 우수한 세계 최초의 '3차원 다공성 그래핀 필름 제조 기술'입니다.

3차원 다공성 그래핀 필름의 주사전자현미경 (SEM) 이미지.

연구팀은 그래핀 시트 사이에서 PS 입자의 삽입하고 다시 제거하는 과정을 통해 기공 구조를 만들어 그래핀의 재적층(restacking)을 효과적으로 제어했습니다.

연구팀은 PS 입자 제거 후에도 기공을 둘러싸고 있는 multi-layered 그래핀 층과 서로 연결된 기공구조에 의하여 전체 기공구조가 무너지지 않는 것을 확인했습니다.

또 sacrificial template을 이용한 PS 입자들의 크기에 따라 다공성 그래핀 필름의 기공크기를 100 nm에서 2μm까지 손쉽게 조절이 가능하단 사실도 발견했습니다.

엠보싱 기술을 이용한 3차원 다공성 그래핀 필름 제조공정

지금까지 2차원 그래핀 필름을 3차원 다공성 그래핀 필름으로 제작하기 위한 여러 시도들이 있었지만, 이번 연구처럼 기공 크기조절이 자유로운 3차원 다공성 그래핀 필름을 free standing film으로 제작할 수 있는 기술은 세계 최초입니다.

연구팀은 또 전기화학적, 기계적 특성이 우수한 다공성 그래핀 필름을 에너지 저장소자중의 하나인 슈퍼캐패시터의 전극물질로 활용할 소자제작 및 성능분석을 수행했습니다.

지금까지 그래핀의 반데르 발스 힘에 의한 응집현상으로 슈퍼캐패시터의 전극활물질로의 응용이 제한적이었습니다.

그러나 이번 연구를 통해 다공성 그래핀 필름 제조에 성공함으로써 재적층 현상을 제어하고 전기화학적 특성을 향상 시킬 수 있었습니다.

특히 제조된 다공성 그래핀 필름은 넓은 비표면적과 향상된 전하이동 특성을 나타냈고, 이를 통하여 고출력 에너지 저장전극 재료로 활용할 수 있게 됐습니다.

3차원 다공성 그래핀 필름을 이용한 비대칭 슈퍼캐패시터 소자의 구현.

슈퍼캐패시터의 성능을 결정하는 중요한 지표는 충전, 방전 속도와 사이클 수명입니다.

연구팀은 다양한 순환전위전류 속도 내에서 비정전용량을 측정해 3차원 다공성 그래핀 필름이 2차원 그래핀 적층시료에 비해 충전 및 방전 속도가 향상됨을 확인했습니다.

이는 순환전위전류 속도 내에서 전해질의 이온들이 충분히 빠르게 기공 속으로 전달되어 빠르게 그래핀 표면 위에서 전하들이 저장되었기 때문입니다.

또 일정 전류밀도 내에서 1000 cycles의 충전 및 방전 실험을 실시, 다공성 그래핀 필름이 1000 cycles 동안 비정전용량이 거의 감소되지 않고 안정적인 충전 및 방전 수명을 나타낸 것으로 확인됐습니다.

이번 연구는 향후 그래핀 기반의 다양한 전기화학적 소자의 전극물질에 적극 활용될 전망입니다.

이번 연구결과는 나노과학 분야 최고 권위지인 'ACS Nano 誌'의 4월 24일자 인터넷판에 게재되었습니다.
(논문명 : 3D Macroporous Graphene Frameworks for Supercapacitors with High Energy and Power Densities, IF=9.855)

 용  어  설  명

3차원 다공성 그래핀 필름 제조를 위한 엠보싱 기술 :
엠보싱(Embossing) 가공은 천이나 직물 표면에 틀을 이용하여 열과 압력을 가해  올록볼록한 형태의 모양을 나타내는 과정이다.
본 연구에서는 그래핀 시트들을 폴리스티렌(polystyrene) 입자 틀에 둘러 싼 후, 폴리스티렌입자들을 제거함으로써 볼록한 형태의 그래핀 필름을 제조하였다.

슈퍼캐패시터 : 
슈퍼캐패시터는 캐패시터(콘덴서)의 성능 중 특히 전기 용량의 성능을 중점적으로 강화한 것으로서, 충전지 형태로 사용하는 부품이다.
전자 회로에 사용되는 캐패시터는 전기적으로 충전지와 같은 기능을 가지며, 전력을 모아서 필요에 따라 방출한다.
슈퍼캐패시터는 전자 회로를 안정되게 동작시키기 위해서 반드시 필요한 부품중의 하나이며, 충·방전을 반복하는 환경에서 오랜 시간이 경과해도 안정적으로 동작하는 특징을 가지고 있다.  

허윤석 박사(선임연구원)

최봉길 박사(박사후 연구원)

기존 CI(G)S 박막 태양전지는 효율은 높지만 진공증착기술 이용으로 공정단가가 비싸고 대면적화에 어려움이 있습니다.

현재 나노입자 기반 CI(G)S 박막 태양전지의 기존 최고효율은 5.5%입니다.

■ 한국화학연구원 류병환·정선호박사 연구팀이 CI(G)S 박막 태양전지의 제조단가를 획기적으로 낮출 수 있는 원천 소재 기술을 개발했습니다.

이번 연구성과는 값싸고 독성이 없는 원료물질을 이용한다는 특징을 가지며, 이를 통해 광활성층의 결정성, 화학조성 및 치밀 미세구조를 제어할 수 있는 기능성 CI(G)S 나노입자를 합성하는 기술입니다.

연구팀은 태양전지용 CI(G)S 광흡수층 제조에 있어 기존의 진공증착 기술을 대체할 기능성 나노입자를 이용한 용액공정 기술을 개발해 현재 보고된 나노입자 기반의 CI(G)S 박막 태양전지 중 최고 효율을 달성했습니다.

연구팀은 공정비용이 높은 진공증착 대신에 저가의 원료물질을 이용하여 기능성 나노입자 기반 액상소재를 제조하고, 이를 단순한 용액공정으로 기판 위에 코팅하고 열처리함으로써 치밀한 미세구조의 광활성층을 제작할 수 있는 기반을 마련했습니다.

이번 연구는 나노입자 합성 및 용액공정을 통해 초저가, 고효율화를 위한 새로운 가능성을 열어준 원천기술로, 차세대 CI(G)S 박막 태양전지의 한계점을 극복할 수 있을 전망입니다.

이번 연구결과는 에너지소재 소자 분야 저명한 과학 전문지인 'Energy and Environmental Science' 온라인판(2012년 4월 20일)에 게재되었습니다.
(논문명 : An 8.2% efficient solution-processed CuInSe2 solar cell based on multiphase CuInSe2 nanoparticles)

공정비용이 높은 진공증착 대신에 저가의 원료물질을 이용하여 기능성 나노입자 기반 액상소재를 제조(왼쪽 위사진)하고 단순한 용액공정으로 박막을 성막시킴으로서 치밀한 미세구조를 가지는 고효율 광활성층(왼쪽 아래사진)을 포함하는 박막 태양전지 구조를 제작함.

 
  용  어  설  명

CI(G)S 박막 태양전지 :
무기 반도체 박막 태양전지의 일종.
전자(n)-정공(p)의 무기 반도체 박막 CI(G)S-CdS을 p-n으로 서로 접합하였을 때 반도체의 금지대폭(Eg: Band-gap Energy)보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되는데, 이들 전자-정공이 p-n 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 모이게 되는 원리로 동작하는 태양전지.
효율은 높지만 제조비용이 고가이며 대면적화가 어려움.

나노 입자 :
벌크에서 발현될 수 없는 다양한 물성을 가지는 나노스케일의 기능성 입자. 입자의 형태 또는 크기에 따라서 광/전기적 특성이 제어되고, 이러한 특징을 활용하여 특정 물성을 가지는 소재를 합성하고 소자를 제작할 수 있음. 

용액 공정 :
용매내에 유기 분자/나노입자 등이 용해 또는 분산되어 있는 액상소재를 이용하여 박막을 성막하는 공정. 단순한 박막형성 공정뿐만 아니라 패턴화가 가능한 인쇄 공정을 포함함. 
진공증착 공정에 비해 단순한 저가 공정이지만, 우수한 액상 소재의 개발 및 코팅/인쇄 공정의 최적화가 용액 공정을 통한 소자 제작을 위해서 필수임.

Energy and Environmental Science誌 :
에너지소재 및 소자 분야에서 저명한 세계적으로 권위 있는 학술지로서, 영국 왕실화학협회에서 발행하는 학술지 (2010년도 SCI 피인용지수 : 9.446).

기초과학연구원(IBS)은 4월 27일 대전 컨벤션센터(물리)와 서울 롯데호텔(수학), 일산 킨텍스(화학) 등 3곳에서 '2012년 제1회 기초과학연구원 심포지엄'을 동시에 개최합니다.

기초과학연구원은  이번 심포지엄을 통해 연구단장 후보의 수월성을 검증하는 1차 평가도 진행합니다.

이번 심포지엄 정보는 홈페이지(symposium.ibs.re.kr)를 통해 확인할 수 있습니다.

 후보자 심포지엄주제(안) 

□ Mathematics (롯데호텔)

○ 심포지엄 주제 : Geometry and Topology

- 후보자 : Yong-Geun Oh

- 심포지엄 좌장 : JongHae Keum(KIAS)

- 발표자 및 발표제목

※ 발표 순서 및 시간 확정

□ Physics (DCC)

○ 심포지엄 주제 : Novel Phenomena in Complex Materials

- 후보자 : Tae-Won Noh, Sang-Wook Cheong

- 심포지엄 좌장 : Kee-Joo Chang(KAIST)

- 발표자 및 발표제목

※ 발표 순서 및 시간 확정

○ 심포지엄 주제 : Plasma Dynamics

- 후보자 : Patrick Diamond

- 심포지엄 좌장 : Won Namkung(POSTECH)

- 발표자 및 발표제목

※ 발표 순서 및 시간 확정

□ Chemistry (KINTEX)

○ 심포지엄 주제 : Frontiers in Porous and Solid State Nanomaterials for Future Science

- 후보자 : Ryong Ryoo, Taeghwan Hyeon

- 심포지엄 좌장 : Koji Kaya(RIKEN)

- 발표자 및 발표제목

※ 발표 순서 및 시간 확정

○ 심포지엄 주제 : Assembly of Functional Nano-Materials

- 후보자 : Kimoon Kim

- 심포지엄 좌장 : Han-Young Kang(Chungbuk Nat'l Univ.)

- 발표자 및 발표제목

※ 발표 순서 및 시간 확정

□ Life Science (DCC)

○ 심포지엄 주제 : Innovative Progress in Brain Research

- 후보자 : Hee-Sup Shin, Eunjoon Kim

- 심포지엄 좌장 : Gyn-Heung An(Kyunghee Univ.)

- 발표자 및 발표제목

※ 발표 순서 및 시간 확정

○ 심포지엄 주제 : New horizon in microbiome and immune homeostasis

- 후보자 : Charles Surh

- 심포지엄 좌장 : Hun Taeg Chung (Univ. of Ulsan)

- 발표자 및 발표제목

※ 발표 순서 및 시간 확정※ 40분 발표 & 10분 Q&A

○ 심포지엄 주제 : Revolutionary role and application of RNA

- 후보자 : V. Narry Kim

- 심포지엄 좌장 : Ulf Nehrbass(Institut Pasteur Korea)

- 발표자 및 발표제목

※ 발표 순서 및 시간 확정,※ 40분 발표 & 10분 Q&A

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.