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2020년 상반기 자유공모 지원 과제 선정
과학기술 연구 지원을 위한 사회공헌 활동인 '삼성미래기술육성사업'이 상반기부터 지원할 연구과제를 선정해 6월 4일 발표했습니다.
기초과학, 소재, ICT 분야에서 총28개 과제를 선정하였으며, 이번에 선정된 과제에는 총 389억원의 연구비를 지원하게 됩니다. 특히, 국내 대학 소속의 외국인 연구자 2명이 제안한 과제도 선정해 국적에 관계없이 우수한 연구진을 발굴·지원합니다.
기초과학
기초과학 분야에서는 수리과학 4건, 물리 3건, 화학 2건, 생명과학 5건 등 총 14개 과제가 선정되었습니다. 최근 건강에 대한 관심이 높아지면서 관련 연구에 대한 지원이 늘어났습니다. 올해는 기초과학 분야 연구 지원 과제 중 30%에 해당하는 4건이 건강 관련 주제입니다
서울대학교 김성연 교수는 사람이 음식물을 먹으면 느끼는 포만감에 대한 연구를 진행할 예정입니다. 포만감은 음식물이 소화기관을 자극하며 발생하는 화학적 자극과 음식물이 소화기관을 팽창시키며 전달하는 물리적 자극에 따른 것으로 알려져 있으며, 화학적 자극과 관련된 신경 회로에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 연구진은 한 단계 더 나아가 물리적 자극을 담당하는 신경 회로 관련 인자를 찾아낼 예정입니다. 이 연구는 식욕 조절을 통한 비만·당뇨 등 치료에 돌파구를 마련할 것으로 예상됩니다.
UNIST 토마스 슐츠(Thomas Schultz) 교수는 레이저를 이용해 별과 별 사이의 우주 공간에 떠 있는 물질인 성간물질(interstellar matter)의 조성과 구조를 밝힐 예정입니다. 성간물질은 과학자 '요하네스 하트만(Johannes Hartmann)'이 1904년 성간기체를 처음 관측한 이후 현재까지도 미지의 영역으로 알려져 있습니다. 앞으로 이 연구가 완성되면, 별의 탄생과 사멸 등 은하의 진화를 알 수 있어 인류가 우주의 비밀에 한발 더 다가설 수 있을 것으로 기대됩니다.
소재 분야에서는 차세대 광원, 배터리 소재 등 산업 경쟁력 강화에 기여할 수 있는 과제뿐만 아니라, 바이오 결합 기술 등 폭넓은 연구 분야에서 총 8개 과제를 지원합니다.
고려대학교 박홍규 교수는 양자암호통신의 기초가 되는 광자(빛 입자)를 생성하는 광원에 대한 연구를 진행합니다. 양자암호통신을 위해서는 통신 파장 영역대의 단일 광자를 방출하고 제어하는 기술이 필수적이나 현재 기술로는 통신에 사용 가능한 단일 광자 생성은 불가능합니다. 박 교수는 가시광 파장 영역대의 단일 광자 생성이 비교적 쉬운 물질을 이용해, 가시광 파장의 단일 광자를 통신에서 사용 가능한 단일 광자로 변환하는 연구를 진행할 계획입니다. 이 연구는 양자암호통신 등 차세대 정보통신 분야에서 널리 활용될 수 있을 것으로 예상됩니다.
포스텍 오승수 교수는 분자인식 기반의 고효율 바이오 결합 기술을 이용한 차세대 항암제 기술에 대해 연구합니다. 항체와 약물을 효과적으로 결합시켜 특정 세포에만 약물을 전달하는 '항체약물결합체(Antibody Drug Conjugate)'를 고도로 발전시킨 기술입니다. 오 교수는 항체약물결합 기술의 한계였던 항체와 약물간의 무차별 결합으로 인한 치료 효과 감소와 부작용, 복잡한 합성·정제 과정으로 인한 고비용 등의 문제점을 위치선택적 결합이 가능한 핵산 기반의 '압타머(Aptamer)' 물질을 이용해 해결할 예정입니다. 과제가 성공적으로 수행될 경우 기존 대비 최대 1,000배 이상의 치료 효과가 있으면서도 부작용은 현격히 줄이는 새로운 약물을 개발할 수 있을 것으로 예상됩니다.
ICT 분야에서는 뇌종양 치료, 차세대 이미징, 인공지능 등 미래 핵심기술 연구 분야에서 총 6개 과제가 선정되었습니다.
서울대학교 최영빈 교수는 뇌종양 치료의 부작용을 최소화 할 수 있는 기술 개발에 도전합니다. 통상 뇌종양은 두개골을 절제하는 외과적 수술이 대중화 돼 있으나, 종양의 완전한 절제가 어렵거나 정상 세포도 함께 절제되는 부작용이 있습니다. 연구진은 뇌종양 치료액, 치료액을 종양에 이동시키는 전기 장치, 치료액의 속도와 양을 제어하는 딥러닝 알고리즘 등 종합적인 치료 기술을 개발할 예정입니다. 이 연구는 두개골 절제를 최소화 하면서 악성 세포에만 항암제 주입이 가능해 수술 후 부작용은 물론 정상 세포 손상도 최소화할 수 있을 것으로 예상됩니다.
카이스트(KAIST) 전산학부 김민혁 교수는 장애물 뒤에 있는 물체를 촬영할 수 있는 비시선(Non Line Of Sight) 이미징 기술 개발에 나섭니다. 비시선 이미징 기술은 방출된 광원이 반사돼 돌아오는 정보를 재조합해 영상을 만드는 기술로, 차세대 이미징 기술로 주목받고 있습니다. 기존 기술로는 단 한 장의 사진을 얻기 위해 수십 시간이 소요돼 실생활 적용이 불가능했으나, 새로운 개념의 광원과 인공지능을 결합한 딥러닝 알고리즘을 활용해 수 초 내에 영상을 구현하는데 도전합니다. 향후 기술이 완성되면 재난·화재 시 인명 구조나 수술 현장에서 의료영상으로 활용하는 등 다양한 분야에서 활용이 가능할 것으로 전망됩니다.
20-1차 발표심사 (화상회의)
과제명 | 연구책임자 (소속) |
셀머 다양체에 대한 이와사와 이론의 방법론 | 김도형 (서울대) |
단분자 물리력이 아밀로이드 베타 형성과 알츠하이머 질환 발생에 미치는 영향 연구 | 김병철 (인천대) |
물리적 포만감의 신경과학: 식욕을 조절하는 장-뇌 신호전달 연구 | 김성연 (서울대) |
식물세포 전형성능의 세포분열 활성에 의한 조절 | 노유선 (서울대) |
극저온 쌍극성 분자들을 이용한 양자 시뮬레이션 및 컴퓨팅 | 박지우 (포스텍) |
단일 미토콘드리아 유전체/전사체 분석기반 질병세포 계보도 구축 | 박지환 (GIST) |
mod-p 랭글랜즈 프로그램을 향한 첫걸음 | 박철 (UNIST) |
볼록 실사영 덴 채움 연구 | 이계선 (성균관대) |
커넥토믹스와 지노믹스를 통한 행동조절 신경회로의 발생과 진화 연구 | 이준호 (서울대) |
Obitronics | 이현우 (포스텍) |
새로운 엔도사이토시스인 Reverse macropinocytosis(RevMac) 연구 | 임대식 (KAIST) |
Smoothening: 기본보조정리와 지겔질량식으로의 응용 | 조성문 (포스텍) |
유기촉매에 의한 탈산소화 다이카보닐-올레핀 복분해 | Jean Bouffard (이화여대) |
다차원 레이저 분광학을 활용한 불균일 분자 시료의 구조-특성 연구 | Thomas Schultz (UNIST) |
과제명 | 연구책임자 (소속) |
야누스-입자 기반의 고출력 리튬-황 전지 전극 기술 | 문준혁 (서강대) |
BIC를 이용한 단일 광자의 양자 주파수 변환 연구 | 박홍규 (고려대) |
플러그인 화학: 분자인식 기반의 초정밀 위치선정 바이오 결합 기술 | 오승수 (포스텍) |
하버-보슈를 넘어서: 광감응 나노·바이오 하이브리드 암모니아 리파이너리 | 이도창 (KAIST) |
전기화학적 zero polarization 구현을 위한 적층 나노어레이형 소자 개발 | 이승용 (KIST) |
1000Wh/L 급 양산형 리튬금속전지 시스템을 위한 전극 설계 및 요소 소재 기술 개발 | 정경민 (UNIST) |
웨이퍼 크기의 단결정 Si2Te3 2D 박막 합성 및 고집적 Atomic Switch 제조 | 정운룡 (포스텍) |
상전이 현상을 이용한 자성 메모리 소자 | 최경민 (성균관대) |
과제명 | 연구책임자 (소속) |
스냅샷 압축식 비시선 이미징 기술 개발 | 김민혁 (KAIST) |
변형된 Back-propagation 알고리즘 기반의 아날로그 딥 러닝 가속기 구현을 위한 금속 산화물 기반의 시냅스 소자에 관한 연구 | 김세영 (포스텍) |
초박형 카메라 모듈의 개발을 위한 메타렌즈 평면광학 시스템 | 이병호 (서울대) |
다중 DNN 기반의 확장 현실 응용을 위한 모바일-클라우드 협력적 딥러닝 플랫폼 | 이영기 (서울대) |
뇌종양 치료를 위한 이미지 기반 4D 이온영동을 통한 치료나노잉크 브러싱 기술 | 최영빈 (서울대) |
250Gb/s/lane급 초고속 인터커넥트 설계 기술 | 한재덕 (한양대) |
02
2020년 지정테마 지원 과제 선정
센터는 7월 7일 지정테마 지원과제로 ▲ 반도체 ▲ 세포치료제 ▲ 양자컴퓨팅 등 6개 분야에서 총 12개 과제를 선정했습니다.
반도체 분야에서는 '전자를 이용한 1nm 급 무손상 원자층 식각 원천 기술 '(한양대 정진욱 교수) 등 미세화 한계를 돌파하기 위한 과제 3개가 선정되었습니다.
세포치료제 분야에서는 '알츠하이머 세포치료제 유효성 평가를 위한 인공 뇌 인큐베이터 '(연세대 조승우 교수) 등 세포 치료제 분야에 새로운 돌파구를 제시할 것으로 기대되는 과제 4개가 선정되었습니다.
양자컴퓨팅 분야에서는 양자컴퓨터 환경하에서 기계학습, 인식 알고리즘 보정 등에 적용할 수 있는 기술 개발을 목표로 하는 'NISQ 기계 학습과 양자오류완화 원천 기술'(KAIST 이준구 교수) 과제가 선정되었습니다.
이 외 디스플레이, 실감미디어, Beyond 5G&6G 분야에서도 4개 과제가 선정되었습니다.
과제명 | 연구책임자(소속) |
Disruptive 반도체 소자 제1원리 기술전산설계 방법론 | 김용훈 (KAIST) |
전자를 이용한 1nm 급 무손상 원자층 식각 원천 기술 | 정진욱 (한양대) |
M3D를 위한 비정질상 위 결정방향 제어가 가능한 저온 단결정 active층 형성 기술 | 최리노 (인하대) |
과제명 | 연구책임자(소속) |
초저전류 구동 초고해상도 무기물 기반 자발광 디스플레이 기술 개발 | 김상현 (KAIST) |
Rec.2020급 고안정성 단결정 Ruddlesden-Popper 페로브스카이트(RPP) 기반 차세대 자발광 소자 연구 | 신병하 (KAIST) |
과제명 | 연구책임자(소속) |
전자기성 반응성 유전자 스위치를 통한 universal 세포 치료기술 개발 | 김종필 (동국대) |
고형암 타겟 암항원 표적 CAR 벡터 검색을 위한 라이브 FRET 센싱 기반 fine-tuning CAR 벡터 최적화 기술 개발 | 성지혜 (KIST) |
범용성 키메라-항원-수용체 Foxp3-도입 면역조절 T 세포를 이용한 이식거부반응 제어기술 개발 | 양재석 (서울대) |
알츠하이머 세포치료제 유효성 평가를 위한 인공 뇌 인큐베이터 | 조승우 (연세대) |
과제명 | 연구책임자(소속) |
NISQ 기계 학습과 양자오류완화 원천 기술 | 이준구 (KAIST) |
과제명 | 연구책임자(소속) |
상변화 물질 기반의 유연한 공간 광 변조기 | 유경식 (KAIST) |
과제명 | 연구책임자(소속) |
대규모 고성능 신경망 서비스가 가능한 6G 실현을 위한 On-Path Computing 기술 개발 | 이경한 (서울대) |
03
주요 공지 사항
한국 과학기술 발전을 위한 공익 목적의 연구지원 사업인 '삼성미래기술육성사업'을 펼치고 있는 삼성미래기술육성재단과 삼성전자 미래기술육성센터의 대표 홈페이지를 새롭게 단장하였습니다.
삼성미래기술육성재단(기초과학)과 삼성전자 미래기술육성센터(소재, ICT)는 해당 분야에서의 연구지원 프로그램을 구분하여 운영하고 있지만, 설립 당시의 사업 목적과 철학을 변함없이 유지하면서 기본적인 운영방식을 함께 개선해오고 있습니다. 이러한 취지에서 그 동안 각각 운영해오던 홈페이지를 대표 홈페이지로 통합 운영하는 한편, 저희 프로그램에 응모하려는 연구자들에게 편의를 제공하고자 합니다.
새 홈페이지를 통해 사업 및 프로그램에 관한 업데이트된 정보와 지원하고 있는 과제·연구자들의 소식을 전해드리겠으며, 삼성미래기술육성재단과 삼성전자 미래기술육성센터의 기존 홈페이지는 해당 프로그램에서 과제 응모 및 선정과제의 운영을 위한 시스템으로 전환될 예정입니다.
앞으로도 많은 관심과 성원을 부탁드리며, 삼성미래기술육성사업은 한국 과학기술 발전을 위한 사회공헌 목적의 연구지원 사업으로 과학기술인 여러분과 함께 하겠습니다.
신규 홈페이지 PC & Mobile 화면
접수 일정 : 2020. 12. 11(금) 17시 까지
내용 | 일정 |
과제접수 * 홈페이지에「연구제안서」등록 | '20.6.15(월) ∼ '20.12.11(금) 17:00 |
서면심사 결과 발표 * 홈페이지 확인 | '21.1.13(수) 10:00 |
「연구계획서」 접수 | '21.1.13(수) ~ 2.3(수) 17:00 |
발표심사 진행 | '21.2.20(토) ~ 3.7(일) |
발표심사 결과 발표 * 홈페이지에 게시 | '21.4.1(목) 10:00 |
과제 협약 및 연구비 지급 | '21.5월 중 * 별도 안내 |
* 세부 일정은 변동될 수 있으며, 응모 관련 상세 내용은 홈페이지(www.samsungstf.org) 내 '프로그램(기초과학, 소재, ICT)'에서 확인바랍니다.
2020년 상반기 자유공모에 선정된 과제의 연구책임자를 대상으로 온라인 사업설명회를 실시했습니다.
미래기술육성사업 사무국에서는 먼저 사업 취지와 철학에 대해 설명하고, 향후 과제 운영에 필요한 프로세스 전반에 대해 안내하였습니다. 아울러 연구비 지원 외에 IP 지원 제도, R&D교류회, Annual Forum 등 다양한 지원 프로그램에 대해서도 설명하였습니다.
참석자들은 과제 착수 전에 운영 전반에 대해 이해도를 높일 수 있는 좋은 계기가 되었다고 하였습니다.
04
센터 R&D 교류회 및 IP 지원
센터는 연구성과 활용 제고를 위해 연구책임자와 산업계가 연구성과를 공유하고 산업계의 Needs와 이슈를 연구방향에 반영할 수 있도록 R&D 교류회를 운영하고 있습니다.
지난 1월 30일에는 삼성전자 서울R&D 캠퍼스에서 '가스센서' 기술 관련 R&D 교류회가 진행되었습니다. 고려대 이종흔 교수 등 연구진은 산화물 반도체형 가스센서 기술 개발 현황을 발표하고, 산업계는 연구결과 상용화를 위해 필요한 이슈를 제안하여 향후 연구방향 설정에 반영하기로 했습니다.
5월 21일에는 '금속배선' 기술 관련 R&D 교류회가 진행되었습니다. 고려대 김영근 교수 등 연구진은 전기화학 공정 기반의 배선 소재 개발 현황에 대해 공유하였고, 산업계와 향후에도 지속적인 협력을 검토하기로 했습니다.
6월 1일에는 '6G 무선 통신 시스템'기술에 관한 R&D 교류회를 가졌습니다. 포스텍 이남윤 교수 등 연구진은 LoS MIMO(Line of Sight Multiple-input and multiple-output) 안테나 응용을 위한 기술 현황을 공유하였고 산업계에서는 강건한 에러 대응 등 기술 상용화를 위해 필요한 다양한 이슈에 대해 제언하였습니다.
R&D 교류회를 희망하시는 연구책임자께서는 담당 PD에게 요청하시기 바랍니다.
센터는 연구성과물 활용 제고를 위하여 기술이전 등에 기본이 되는 특허출원 품질 개선을 지원하는 IP 지원 프로그램을 운영하고 있습니다. 이 프로그램에서는 삼성전자에서 운영하는 전문 변리사 중 기술분야별 우수 변리사를 지정하여 발명발굴, 선행특허조사, 특허맵 분석, 권리범위 강화, 특허출원 품질 개선 등 전반적인 지원을 하고 있습니다.
또한, 특허 분쟁 최전선에서 습득한 활용도 높은 특허 창출 노하우 전달 및 240차례 이상 실시한 IP 멘토링을 통해 파악한 연구기관의 특허 문제점 개선 사항을 전문 변리사와 긴밀히 협의하여 특허에 반영함으로써 특허 품질 향상에 기여 하고 있습니다.
* ‘20년 IP 멘토링 실적: 40회 (6/25 현재)
IP 멘토링은 진행 상황에 따라 1차례 이상 이루어지며, 출원 전 발명의 경우 아래와 같이 진행됩니다(필요 시 추가 협의).
• 1차: 발명 파악 및 추가 특허포인트 발굴하여 선행조사 의뢰
• 2차: 선행조사결과 기반 특허성 및 활용성 강화안, 출원전략 협의 등
최근 코로나19로 인하여 대면회의 대신 화상회의를 적극 추진한 결과, 시간 및 공간의 제약을 극복하여 필요 시 특허 품질 향상을 위해 좀더 자주 연구진과 전문변리사가 함께 고민할 수 있는 장을 마련할 수 있는 전화위복의 긍정적인 효과를 가져오기도 하였습니다.
아울러, 코로나19가 진정되면 전국에 산재한 연구기관을 방문하여 연구책임자 및 연구진 대상으로 중단되었던 특허 교육을 재개할 계획이오니 많은 참여 및 문의 바랍니다.
연구 성과물인 특허는 수익 창출을 위해 출원하고 심사를 거쳐 등록 받는 것이므로 쓰이지 않으면 아무 소용 없습니다. 삼성전자 기술 수요에 맞는 특허라면 적절한 가치 평가를 통한 매입 후 삼성전자 연구진과 협력 연계 등을 통해 기술의 실제 구현 및 관련 시장을 창출하여 연구진 및 삼성전자 상호 win-win이 되는 협력 모델 구현이 가능합니다. 연구진 노력의 결정체인 특허를 상용화로 연계할 수 있도록 가능성 높은 과제 성과물 특허에 대해 많은 매입 의뢰 바랍니다.
* 매입 의뢰 신청 시, 먼저 산단 특허담당자와 협의 하신 후 사무국 과제담당PD 또는 특허담당 이상혁 PD에게 연락 주시기 바랍니다.
IP 멘토링
05
Science & Tech Focus
손종우 교수(KAIST)는 각종 성인병의 원인으로 알려진 과도한 소금 섭취를 제어할 수 있는 메커니즘을 규명하는 데 성공했습니다. |
소금의 주요 성분인 나트륨 이온은 세포외액에 분포돼 삼투 현상에 의해 세포내액에 있는 수분을 끌어당기는데 특히 신부전 등과 같이 체액량 조절이 중요한 질병이 있는 환자의 경우 과도한 소금 섭취가 치명적임에도 적절한 조절이 어려운 것이 현실입니다. 손종우교수 연구팀은 뇌줄기 안에 있는 세로토닌 반응성 신경세포가 평상시에도 활성화돼 있어 소금 섭취를 억제하며 세로토닌으로 이 신경세포의 활성이 억제되면 소금 섭취가 증가하는 현상을 확인하였고 연구결과는 Nature Neuroscience에 게재되었습니다(2020년 1월).
이성중 교수(서울대)는 신경병증성 통증을 일으키는 기전과 치료제 개발에 핵심인 표적물질을 최초로 밝혔습니다. |
치료가 어려운 만성질환인 신경병증성 통증 환자에게서 교세포의 일종인 미세아교세포가 척수에서 현저히 활성화되어 신경병증성 통증에 중요한 기능을 할 것이라고 추정하고 있지만, 아직까지 정확한 분자적 기전은 알려지지 않았습니다. 이성중교수는 감각신경세포에서 분비되는 당지질 GT1b가 미세아교세포를 활성화시켜 다양한 염증 인자를 분비하여 신경병증성 통증을 유발한다는 것을 밝혀 The EMBO Journal에 논문을 게재하였습니다(2020년 2월).
이현우 교수(서울대)는 세포의 세포소기관간 막접촉점에서 존재하는 단백질체를 맵핑할 수 있는 기술(Contact-ID)을 개발하여 미토콘드리아와 소포체간의 접촉점에 존재하는 110여개의 단백질들을 동정한 연구 결과를 PNAS에 게재했습니다(2020년 2월). |
본 연구는 박상기 교수(포스텍)와 공동 수행하였으며, 새로 개발한 매핑 기술을 이용하여 접촉점에 존재하는 단백질중에 FKBP8이라는 단백질이 미토콘드리아와 소포체 간의 칼슘이온 통로를 조절함을 밝혔습니다.
김상현 교수(고등과학원)의 연구결과가 수리과학 분야에서 최상위 저널인 Inventiones Mathematicae에 게재되었습니다(2020년 3월). |
김상현 교수는 미적분학을 전개할 수 있는 매끄러운 공간인 미분다양체의 대칭성, 즉 미분동형사상군(diffeomorphism group)이 가지는 강직성을 기하군론의 방법으로 연구하고 있습니다.
해당 논문에서는 원(circle)의 미분동형사상군 안에서 일어나는 기하군론적인 강직성을 다루고 있으며, 특히 미분동형사상군 안에서 유한생성군(finitely generated group)의 대수적 성질이 최적의 미분가능성을 결정할 수 있는가 하는 Navas의 질문을 원과 직선의 경우에 완전하게 해결하였고 이 결과는 2년 간의 심사를 거쳐 Inventiones mathematicae에 게재되었습니다.
이 연구를 통해 20세기 이후 동역학 분야의 핵심 주제인 미분동형사상군을 기하군론과 접목하여 많은 연구 결과가 도출될 것으로 기대하고 있습니다.
박정원 교수(서울대) 연구팀은 나노 입자의 3차원 구조를 0.02나노미터의 정확도로 분석하는데 성공하였으며, 이 결과는 Science에 표지 논문으로 선정되어 게재되었습니다(2020년 4월). |
박교수 연구팀은 나노 입자가 액체 상태에서 자발적으로 회전하는 현상에 주목해 회전하는 나노 입자를 연속으로 촬영할 수 있는 특수 용기인 'Liquid Cell'과 3차원 데이터 구성을 위한 Big-data Algorithm을 자체 개발하였습니다.
이를 이용해 액체 셀에 나노 입자를 담아 투과전자현미경으로 초당 400장의 이미지를 촬영해 얻은 서로 다른 2차원 평면 이미지를 빅데이터 알고리듬을 이용해 3차원 데이터로 재구성하는 방법으로, 백금(Pt) 나노 입자의 3차원 원자 배열을 확인했습니다. |
김도헌 교수(서울대) 연구팀은 반도체(GaAs) 양자점에 속박된 전자의 스핀 상태 중 스핀 각운동량이 각각 0과 1인 싱글렛 과 트리플렛 상태를 20 마이크로 초 내에 99% 이상의 정확도로 구별할 수 있는 새로운 스핀-전하 변환측정법을 개발하였습니다. |
연구팀은 개발한 측정법과 고속 펄스를 이용하여 반도체 4중 양자점 소자(그림)에 집적된 두 개 큐비트 각각의 양자 게이트를 실험적으로 구현하였으며, 연구결과는 양자정보 분야 최고 권위 학술지인 npj. Quantum Information에 게재가 결정되었습니다(2020년 6월). |
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이 연구결과는 반도체 나노 소자를 이용한 다중 큐비트 구현에 필수적인 역할을 하며, 향후 고속 양자 피드백 및 큐비트 간 얽힘상태 구현에 사용될 것으로 기대합니다. |
이길호 교수(포스텍) 연구팀은 조셉슨 이종접합 구조를 통해 텅스텐 디텔러라이드(WTe2)가 경첩 상태(hinge state)를 가지며 고차원 위상 부도체(higher order topological insulator) 임을 처음으로 확인하였습니다. |
응집물리학의 새로운 패러다임이 된 위상 물질 연구는 기초물리학 분야뿐만 아니라 위상 양자컴퓨터, 스핀소자, 광전소자 등 응용분야에서도 크게 주목을 받고 있습니다.
금번 연구 결과는 지금까지 이론적으로만 예측되었던 보다 높은 차원의 위상 물질인 고차원 위상 부도체와 그에 따르는 경첩 상태를 실험적으로 확인한 세계 최초의 성과로 최근 Nature Materials에 게재되었습니다(2020년 6월). 이 성과를 기반으로 이길호 교수 연구팀은 현재 위상 양자컴퓨터 응용 후속 연구를 수행하고 있습니다.
박은수 교수(서울대) 연구팀이 액상 금속(Bulk metallic Glass)이 과냉각 상태에서 도달할 수 있는 한계 무질서 구조를 가진 Ideal Glass를 세계 최초로 정의한 연구 결과를 Scientific Report에 발표했습니다(2019년 12월). |
이번 연구에서 비정질 상태의 액상 금속을 깊은 과냉각 상태까지 냉각하여 원자 단위의 구조 분석을 진행한 결과, 액상 금속이 냉각됨에 따라 결맞음의 정도(S(Q))가 Curie-Weiss law를 따라 증가한다는 것을 규명하였습니다.
이를 통하여 무질서한 액상 금속이 과냉각 상태에서 가질 수 있는 한계 무질서 구조인 Ideal Glass(구성원소들은 장주기성이 결여된 무질서한 구조를 가지지만, 다중 단주기 구조 클러스터의 균질한 형성으로 결맞음의 정도가 발산성을 가지게 되는 구조)를 세계 최초로 정의하였습니다.
이러한 Ideal Glass에 대한 정의를 통해 “무질서한 비정질 구조의 맞춤형 제어”라는 도전적 과제에 시금석을 제시할 수 있었습니다.
김용준 교수(연세대) 연구팀은 MEMS 기술을 이용하여 물방울 성장에 필요한 요소 기능들을 하나의 칩 상에 집적화 시킴으로써, CPC(condensation particle counter)를 획기적으로 소형화/저가화 하였고, 이를 통해 휴대용 기기는 물론 대량 생산이 가능하게 하였습니다. |
공기 중 나노입자의 모니터링은 반도체/의약품/우주항공 등 다양한 첨단 산업 시설의 오염도 모니터링은 물론, 초미세먼지 정밀분석 등 현대 환경 기술에서도 핵심적입니다.
광학적으로 감지가 불가능한 나노미터 크기의 입자를 측정할 수 있는 장비 중 가장 널리 쓰이는 것이 CPC(condensation particle counter)입니다. CPC는 나노미터 크기의 입자를 마이크로미터 크기의 물방울로 성장시키고 이를 하나씩 계수(counting) 함으로써, 높은 정밀도로 나노입자 농도 측정이 가능하기 때문입니다. 하지만, 기존의 CPC는 최소 수천만원 수준의 고가의 대형장비로서, 실험실에서 나노입자 분석에 활용되는데 그쳤습니다.
이번에 제작된 MEMS 기반 CPC는 10 nm 크기의 입자도 물방울로 성장시킬 수 있었으며, 상용 CPC에 준하는 정확도로 나노입자 정밀 모니터링이 가능함을 입증하였습니다.
이번 성과는 영국왕립화학회(RSC; Royal Society of Chemistry) 에서 발간하는 저널인 Lab on a Chip 에 발표하였습니다(2020년 1월).
황동목 교수(성균관대) 연구팀은 단결정 그래핀 시드(seed)를 이용하여 다결정 금속 호일에서 대면적의 단결정 그래핀을 구현할 수 있는 기술을 개발하였으며 해당 결과를 ACS Nano에 게재했습니다(2020년 2월). |
단결정의 2차원 물질은 다양한 뛰어난 특성으로 인해 미래 소재로 각광을 받고 있지만, 단결정 소재를 대면적으로 구현하는 데 어려움이 있어 상용화에 한계가 있어왔습니다.
황동목 교수 연구팀은 단결정 그래핀 모체를 시드로 모내기를 하는 방식과 같은 이식(transplanting)을 이용하여 성장 기판의 결정성과 상관없이 모체의 수십 배 면적에 해당하는 단결정 그래핀을 성공적으로 합성하여 기존 단결정 2차원 물질의 대면적 합성 문제를 해결했습니다.
이 기술을 응용하면 그래핀만이 아닌 h-BN 등 다양한 2차원 물질의 대면적 합성에도 기여하여 2차원 물질의 상용화 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대됩니다.
이종흔, 강윤찬 교수(고려대) 연구팀이 과일의 신선도와 식물성장 과정을 확인할 수 있는 센서 연구결과를 Advanced Science에 발표하였습니다(2020년 2월). |
산화물 반도체 가스센서 감응막 상단에 나노미터 두께의 산화물 촉매층을 코팅하는 이중층 구조를 도입하여 대표적 식물호르몬인 에틸렌 가스를 고선택성 고감도로 검출하는 것이 가능하게 되었습니다.
이번 연구를 통해 개발된 센서는 육류, 해산물, 생선 등의 보관에서 발생하는 암모니아, 디메틸아민, 트리메틸아민 가스뿐 아니라 실내에 존재하는 다양한 가스들에 대해서도 우수한 선택성이 있기 때문에 주위 환경 변화에 관계없이 과일 숙성 정도를 정확하게 판단할 수 있을 것으로 기대됩니다.
김상일 교수(서울시립대), 김성웅 교수(성균관대) 공동 연구팀은 Bi-Te계 나노컴포지트 열전소재의 성능 향상 메커니즘을 규명하여 Acta Materialia에 발표했습니다(2020년 2월). |
원자단위 결함과 결정립계가 산란하지 못하는 영역의 중파장의 포논이 나노입자를 통한 레일리(Rayleigh) 산란과 기하학적 산란이 복합된 형태로 산란되어 추가적인 열전도도 저감이 발생하는 메커니즘을 금속 아세테이트 데코레이션 방법으로 구현된 실험결과와 이론적 분석을 통해 규명하였습니다. 나노입자를 포함한 복합 결함 제어 기술을 통해 열전도도의 저감이 가능하여 열전 성능 향상이 기대됩니다.
본 연구팀은 체열로부터 에너지를 수확하여 웨어러블 디바이스의 전원으로 활용하는 것을 목표로 고성능 열전소재에 독자적 압출공정을 적용한 고성능/저비용의 유연 열전발전모듈을 연구 중입니다.
김봉수 교수(UNIST)는 다양한 용액공정용 전자소재를 가교시킬 수 있는 3차원(3D) 형태의 가교제를 개발하여 전용액공정을 통해 패턴된 트랜지스터와 논리회로 소자를 제작하는데 성공했습니다. |
용액공정은 값비싼 진공 장비를 사용하는 것보다 저렴하지만 소자 제작을 위해 위아래 재료를 쌓는 과정에서 재료가 손상될 수 있는 단점이 있습니다. 또 용매를 제거하기 위한 고열 때문에 재료가 변성될 수 있어 용액공정만 사용해 완전한 소자를 제작하기는 어려웠었습니다.
UNIST 김봉수 교수 연구팀은 신규 개발한 3D 가교제를 이용하여 용액공정용 반도체, 절연체, 전극 소재들의 연속적인 광패터닝 공정을 통해 전자재료의 성능 저하없이 트랜지스터 어레이 및 논리회로 소자를 성공적으로 구현하였습니다.
이번 연구에서 개발한 가교제를 이용하면 용액공정용 유기 및 무기 소재 기반 패턴 박막을 형성할 수 있어, 전용액공정을 통해 유기전자소자의 대표적 기술인 OLED 소자 제작으로 확장될 수 있으며, 유기, 무기, 하이브리드 전자 소재에 기반한 다양한 소자의 제작이 가능해질 것으로 기대되고 있습니다. 이 연구 결과는 Nature Communications에 발표되었습니다(2020년 3월).
손준우 교수(포스텍) 연구팀이 500도 이상의 고온에서만 합성할 수 있었던 높은 결정성의 루틸 TiO₂를 낮은 온도(50~150도)에서도 만들 수 있는 기술을 세계 최초로 개발하여 Nature Communications에 발표했습니다(2020년 3월). |
루틸 TiO₂는 고성능 DRAM, 3D 모노리식(monolithic) 반도체 등 차세대 디바이스용 소재로 주목받고 있는 고유전 물질로 유전률이 높아 작은 전압에서도 많은 양의 전하를 저장할 수 있으나, 루틸 TiO₂를 합성하기 위해서는 매우 높은 온도가 필요하여 전자 디바이스 제작에 어려움이 있었습니다.
또한, 저온에서는 결정 내부 반복 구조상 산소가 있어야 할 자리에 산소가 없는 산소 결함이 발생하기 쉬워 우수한 성능의 디바이스를 구현할 만큼 균일한 품질을 얻기 어렵다는 문제가 있는데 이는 미세공정으로 이뤄지는 디바이스 산업에서는 재료의 균일도가 생산 수율에 큰 영향을 미치게 됩니다.
손준우 교수팀이 찾아낸 방법은 산화물 이종접합 연구를 진행하던 중 이런 현상을 우연히 발견했으며, 열 대신 계면에서의 이온 이동을 통해서도 산화물의 결정화가 가능함을 보여준 최초의 연구라고 합니다. 비교적 낮은 온도에서도 산소 이온을 충분히 공급할 수 있어 산소 결함이 거의 없는 균일한 품질의 루틸 TiO₂를 얻었고 이를 기반으로 차세대 반도체 소자 개발에 주력할 계획입니다.
명재민 교수(연세대) 연구팀은 유기 첨가제를 이용하여 페로브스카이트 결정을 나노 크기로 제한하고 결정성을 향상시켜 결함을 획기적으로 감소시켰으며, 이를 통해 우수한 발광 효율의 페로브스카이트 발광 다이오드(PeLED)를 구현하였습니다. 연구 결과는 ACS Applied Materials & Interfaces에 발표되었습니다(2020년 4월). |
페로브스카이트는 높은 색순도와 좁은 반치폭을 갖는 발광 특성 및 용액 공정을 이용하여 간단하게 발광 다이오드로 제작할 수 있다는 장점으로 차세대 발광 소재로 주목받고 있습니다. 하지만, 상용되고 있는 발광 소재들에 비해 낮은 발광 효율과 안정성을 개선해야 하는 문제를 가지고 있습니다.
명재민 교수 연구팀은 페로브스카이트 전구체 용액에 4-aminobenzonitrile(4-ABN)을 첨가하여 아민 작용기와 납 이온과의 상호작용으로 페로브스카이트 결정 내 결함이 감소하는 것을 증명하였으며, 이로 인해 페로브스카이트 결정의 안정성이 향상되는 것을 확인하였습니다. 또한, 친수성 고분자를 이용한 정공 수송층의 표면 개질을 통해 정공 수송층 위에 형성되는 페로브스카이트 박막의 균일도가 향상되고, 정공 수송 에너지 장벽이 효과적으로 감소되어 발광 특성이 향상됨을 확인하였습니다. 그 결과로 유기 첨가제가 포함된 페로브스카이트 발광층과 표면 개질된 정공수송층이 적용된 PeLED는 기존 소자 대비 5배 이상 증가된 휘도, 6배 이상 증가된 외부 양자 효율을 나타내었습니다.
이번 연구를 통해 LED, 태양전지 등 다양한 분야에 활용 가능한 페로브스카이트 소재의 결함 제거 및 표면 개질 기술을 확보함으로써 관련 소자의 상업화 및 향후 다양한 응용분야에 적용 가능할 것으로 기대됩니다.
최남순, 송현곤, 곽상규 교수 연구팀(UNIST)이 리튬 이온 배터리의 양극에서 만들어지는 활성산소를 제거하는 ‘전해액 첨가제(MA-C60)’의 연구 결과를 Advanced Energy Materials에 발표하였습니다(2020년 4월). |
인체 노화의 주범으로 꼽히는 ‘활성산소’는 배터리 수명과 성능에도 악영향을 주고 있습니다. 즉 고용량 리튬 이온 배터리용으로 도입한 전극 물질에서 활성산소가 나오면 목표한 성능이나 수명을 달성하지 못하게 되기 때문에 이 문제를 ‘체내 항산화 작용’에서 힌트를 얻어 배터리 노화를 방지하는 첨가제를 개발하였습니다.
이 물질을 전해액 속에 소량(1%) 첨가하면 전해질 용매 대신 활성산소와 반응해 전해액이 분해되는 것을 막을 수 있습니다. 게다가 전지 작동 초기에는 첨가제가 용매와 반응해 보호막을 만들기 때문에 양극 표면을 보호하게 되어 고용량 전지의 성능과 수명을 동시에 개선할 수 있을 것으로 기대됩니다.
권대혁 교수(성균관대)가 국가나노기술정책센터 웹진에 "바이러스를 죽이는 창의적인 방법"이라는 제목으로 나노퍼포레이터라는 항바이러스제 개발 관련 삼성과제 내용을 인터뷰했습니다(2020년 4월). |
작년 초 인플루엔자 바이러스를 스스로 죽게 만드는 새로운 항바이러스 원리를 발견하여 Nature Communications에 발표하였는데 이를 응용하여 코로나 바이러스 치료에 활용하기 위한 연구를 수행하고 있습니다.
김봉중 교수(GIST) 연구팀이 실시간 투과전자현미경법으로 페로브스카이트의 열적 분해 과정을 정량화한 연구결과를 ACS Central Science에 발표하였으며, 표지논문으로 선정되었습니다(2020년 5월). |
이 연구 결과는 취약한 열적 안정성과 효율 증가의 한계에 부딪혀 있는 페로브스카이트 응용 연구의 근본적인 해결책을 제시했을 뿐만 아니라 유기금속 할라이드 페로브스카이트의 열역학적 특성을 정량적으로 규명한 최초의 사례로 평가되고 있습니다.
성명모 교수(한양대) 연구팀이 초격자 구조의 반도체 유기-무기 하이브리드 소재를 개발하여 전기적 물성 및 스트레스 안정성 모두를 대폭 향상시킨 연구 결과를 Nano Letters에 게재했습니다(2020년 6월). |
기존 산화물 반도체는 균일한 증착이 가능하고 뛰어난 전기적 물성으로 AMOLED 등 최신 디스플레이에 응용되어 왔으며, 최근에는 실리콘 기반 집적회로(Integrated Circuit, IC)의 대체까지 기대되고 있습니다. 그러나 여전히 전기적 물성의 향상이 요구되며, 빛 등 스트레스에 의한 성능 열화가 심각하다는 점이 지적됩니다.
성명모 교수 연구팀은 고품질의 유기단분자층(4-mercaptophenol, 4MP)과 무기나노층(ZnO)을 적층한 매우 뚜렷한 계면의 초격자 소재를 개발해 트랜지스터 채널로 응용한 결과, 구분된 각 ZnO층에 형성되는 다중채널을 통해서 전자가 전달되어 이동도 등 전기적 물성이 대폭 향상되었고 더불어 ZnO-4MP 화학결합이 반도체 결함 형성을 억제하여 안정성이 크게 개선되었음을 실험과 시뮬레이션을 통해 확인하였습니다.
일정한 구조가 없어 전기적 물성 개선이 거의 불가능한 기존 하이브리드 물질의 한계를 극복한 이번 연구는 고성능 디스플레이나 비실리콘 IC 개발에 이용될 뿐 아니라, 산화물 반도체의 성능과 안정성을 모두 향상시키는 신개념의 소재 디자인 법칙을 제시할 것으로 기대합니다.
최창환 교수, 송윤흡 교수(한양대) 연구팀은 낸드플래시 적층을 위한 새로운 강유전체 소재를 개발했습니다. 연구 결과는 반도체 관련 세계적으로 권위 있는 학회인 IEEE 초고밀도 집적회로(VLSI) 관련 심포지엄에 소개되었습니다. | ||
특히 채택된 86개 논문 가운데 기술위원회가 선정하는 13개 Highlight 논문으로 선정돼 큰 주목을 받았습니다(2020년 6월). |
현재 상용화된 낸드플래시는 산화물/질화물/산화물(O/N/O)로 이루어진 박막을 메모리 저장소로 사용하고 있습니다. 이 박막의 두께는 20nm 수준인데, 박막 두께를 더 이상 얇게 만들기 어려워 낸드플래시 속도 개선과 저전력화가 쉽지 않다는 문제가 있습니다.
연구팀은 하프늄옥사이드(HfO2)에 알루미늄을 덧입힌 물질을 고속으로 냉각해, 강유전체의 특성을 극대화한 소재를 개발했으며, 이 소재로 기존 O/N/O 박막을 대체 시 잔류분극과 항전기장을 크게 향상시켜 10nm 이하로도 박막 두께를 구현할 수 있었습니다.
개발한 소재는 낸드플래시의 고집적화 구조에 유리하고, 멀티레벨셀(MLC) 제조에도 적용할수 있다는 게 특징입니다. 또한, 현재 공정을 그대로 활용할 수 있어 제조사의 설비 투자를 최소화할 수 있습니다.
한정우 교수(포스텍), 정우철 교수(KAIST), 김봉중 교수(GIST) 연구팀이 페로브스카이트 구조에서 양이온과 산소의 결합세기를 조절함으로써 페로브스카이트 물질 내에 존재하는 양이온의 엑솔루션(Exolution)을 제어할 수 있음을 규명했습니다. | |||
이 내용은 에너지 분야 국제 학술지인 Energy & Environmental Science의 표지 논문으로 선정었습니다(2020년 7월). |
엑솔루션은 산화 환원에 따른 금속산화물의 상변화를 통해 금속 나노입자를 만드는 방법입니다.
이러한 엑솔루션을 통해 합성된 재료는 연료전지 음극의 내구성을 향상시켜 전지 수명증가에 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 그 외에도 가스센서, 개질반응 및 다양한 금속산화물 기반 나노입자 촉매가 활용되는 화학 촉매에도 널리 응용 될 수 있습니다.
남좌민 교수(서울대)가 인공세포막 칩 상에서 나노입자 기반 컴퓨팅 아키텍쳐를 만들어내고 이를 기반으로 나노입자 인공 신경망을 세계 최초로 구현해 낸 연구결과를 Science Advances에 발표했습니다(2020년 7월). |
나노입자 기반 컴퓨팅 기술은 나노입자의 다양하고 유용한 기능을 활용할 수 있어 포텐셜을 가지고 있으나 아직까지 컴퓨팅 아키텍쳐의 부재로 걸음마 단계에 있고 하나의 컨셉과 플랫폼으로 발전이 되지 못하고 있습니다.
본 연구에서는 현대 컴퓨터 설계 구조의 근간을 마련한 폰 노이만 아키텍쳐를 모방하여 DNA 기반 '나노입자 폰 노이만 아키텍쳐'를 새롭게 디자인 하였습니다. 이를 활용해 인공지능(AI) 기술의 근간이 되는 인공 신경망(Artificial Neural Network)도 나노입자로 인공세포막 칩 상에서 구현이 가능하고 logic decision을 내릴 수 있다는 것도 보였습니다. 이 결과를 바탕으로 나노입자 컴퓨팅도 범용 컴퓨터 아키텍쳐를 가질 수 있게 되었을 뿐만 아니라 확장성도 확보되어, 앞으로 인공지능을 가진 나노입자 시스템이나 인공지능 기반 스마트 나노바이오센서/나노진단기술 등도 개발이 가능할 것으로 예상됩니다.
실제로 남좌민 교수 연구팀은 최근 나노기둥 기반 인공세포막 칩을 이용해서 신종플루 바이러스를 빠르고 간편하게 검지할 수 있는 기술도 새롭게 개발하여 재료·나노 분야 세계 최정상급 학술지인 Advanced Materials(2020년 5월)에 Inside Front Cover로 선정되어 게재하였습니다. 이러한 결과와 나노입자 인공신경망 기술을 접목하여 초저농도로 존재하는 다종의 바이러스를 빠르고 정확하게 검지해낼 수 있는 스마트 진단칩 기술도 현재 개발 중입니다.
이준희 교수(UNIST) 연구팀이 세계 최초로 초국소화된 산소 원자 4개에 1bit를 저장할 수 있어, 반도체의 스케일링의 한계를 완전히 극복하게 하는 이론과 소재를 발표하여, 스마트폰이나 컴퓨터 등의 각종 전자제품의 메모리 용량을 1,000 배 이상 향상시킬 수 있는 연구 결과를 Science에 게재하였습니다(2020년 7월). |
그동안 그래핀 초전도체 등에만 적용되었던 “평평한 에너지 띠(flat energy band)” 이론을 강유전체(HfO2)에 처음 적용한 독창성을 인정받았고, 이제는 수 나노에서 수십 나노에 이르는 도메인 형성 없이, 원자 한 개 한 개에 바로 비트(bit)를 저장할 수 있는 집적 기술이라는 중요성을 인정받았습니다.
이 이론과 소재는 반도체 소자의 스케일링의 한계를 극복하게 하므로 현재의 5 나노 공정에서 향후 0.5 나노 공정까지 적합한 소재를 준비할 수 있게 하여 휘발성 및 비휘발성 메모리 반도체 분야에서 우리나라가 10년 이상 산업 경쟁력 우위를 점할 수 있게 하는 핵심 기술로 평가되었습니다.
최재혁 교수(KAIST) 연구팀은 실리콘 면적의 사용을 최소화하면서도 기존 LC 오실레이터 기반 구조에 준하는 노이즈 성능을 달성할 수 있는 링 오실레이터 기반 digital PLL(Phase Locked Loop)을 연구해 왔으며, 이에 대한 2가지 핵심 연구 내용을 제 67회 ISSCC(International Solid-State Circuit Conference)에서 발표하였습니다(2020년 2월). |
첫 번째 논문에서는 Digital PLL의 Fractional spur를 극단적으로 낮출 수 있는 회로 기술을 발표하였습니다. Time-invariant probability modulation으로 명명된 신호처리 기법을 적용하여 구성 회로에 비선형 성분이 존재하여도, 출력 신호에 fractional spur가 나타나지 않는 새로운 회로 설계 기술을 개발하였습니다.
두 번째 논문에서는 고주파 링 오실레이터의 flicker noise를 감쇄 시킬 수 있는 설계 기술을 발표하였으며, 이를 이용하여 현재까지 발표된 모든 7GHz 이상의 링 오실레이터 기반 PLL 구조들 중에서 가장 낮은 노이즈 성능을 획득하는데 성공하였습니다.
박영준 교수(한양대) 연구팀은 이기종 시스템에 효율적인 정밀도 스케일링 기술을 코드 생성 및 최적화 국제 학술 대회 CGO(International Symposium on Code Generation and Optimization)에서 발표하였습니다(2020년 2월). |
프로그램 내 변수를 중심으로 한 기존의 정밀도 스케일링 방법은 등 CPU/GPU 등 다양한 계산 유닛을 탑재한 이기종 시스템의 특성을 충분히 반영하지 못하여 높은 최적화 시간에 비해 적은 성능 향상을 보여주었습니다. 본 연구의 정밀도 스케일링 기술은 타겟 시스템과 어플리케이션의 특성을 함께 파악한 뒤 우선 순위 기반 결정 트리 알고리즘을 사용하여 기존의 기술에 비해 최소화된 정밀도 탐색 시간으로 보다 향상된 성능을 보여주었습니다.
또한, 박영준 교수(한양대), 김상욱 교수(한양대) 공동 연구팀은 GPU 구조를 고려한 효율적인 희소 행렬 곱셈 알고리즘 기술을 데이터 엔지니어링 국제 학술 대회인 ICDE(International Conference on Data Engineering)에 발표하였습니다(2020년 4월).
최근 SNS 분석 등 다양한 분야에서 효율적인 희소행렬 곱셈의 중요성이 주목받고 있습니다. 그러나 GPU에서 희소행렬을 수행할 경우 희소행렬의 밀도, 분포 등에 따라 작업량이 특정 연산장치에 집중되어 높은 자원 이용률을 달성하는 데 한계가 있었습니다. 본 공동 연구팀은 GPU 구조를 심도있게 고려하여 높은 자원 이용률을 통한 효율적인 희소행렬 곱셈 알고리즘을 개발하여 높은 성능 향상도를 달성하였습니다.
채영철 교수(연세대) 연구팀은 Activity-Based signal processing 기술을 적용하여 구현한 고해상도 ADC에 대한 연구 결과를 ISSCC(International Solid-State Circuits Conference)에서 발표하였습니다(2020년 2월). 또한, 이번 결과는 ISSCC에서 Biomedical 분야 highlight 논문으로 선정되었습니다. |
해당 연구에서는 Oversampling ADC 에 activity-based signal processing 기법을 적용하여 높은 선형성(SNDR=80.4dB)과 향상된 전력효율(ADC FoM = 172.3dB)을 달성하였습니다. 해당 결과는 Neural recording 용 ADC 중 가장 높은 전력 효율을 달성함과 동시에 높은 선형성을 확보하여 closed-loop neural recording 을 위한 충분한 IC 성능을 달성한 것입니다.
양준성 교수(연세대), 이형준 교수(이화여대), 정재용 교수(인천대) 공동 연구팀은 모바일 사용자들의 이동 패턴을 예측하여 복수 UAV들의 모션플래닝에 기반한 데이터 전달 기술을 IEEE Transactions on Vehicular Technology에 발표했습니다(2020년 2월).
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아울러, 재난상황에서 UAV를 이용한 데이터의 직접 전달과 일부 기존 네트워크를 혼용하여 사용하는 무선 라우팅 기술을 IEEE Access에 발표했습니다(2020년 3월). |
IoT 환경에서 보안을 위하여 모바일 사용자들의 이동 패턴 예측을 통해 복수의 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)들의 모션플래닝에 기반한 데이터 전달 기술을 분석하고, 기존 대비71% 높은 신뢰도 및 20% 낮은 에너지 소모량으로 네트워크를 통한 데이터 전달을 달성할 수 있었습니다.
또한, PPUF(Public Physical Unclonable Function) 구조에서 보안 데이터 처리의 안정성을 높이기 위한 기술을 DATE(Design, Automation and Test in Europe Conference)에 발표하였으며(2020 년 3월), Soft 에러에 저항력이 있는 Ternary Content Addressable 메모리 기술이 IEEE Transactions on VLSI(2020년 4월)에 게재되었습니다.
능동적으로 IoT 보안 구조를 안정적으로 유지하기 위한 아키텍처를 제시함으로써 저전력으로 안정적 보안 동작이 이루어질 수 있도록 하였고, 저전력 동작을 위한 Single-bit parity 기반 에러 보정 구조를 제시하여 회로 면적 감소와 동작 성능 향상을 가져옴을 검증하였습니다.
신동준 교수(한양대), 노종선 교수(서울대), 김영식 교수(조선대) 공동 연구팀은 NIST의 양자 내성 암호 표준 후보인 NewHope 알고리즘에 대한 부호-정보이론적 해석을 통해 기존 분석 결과가 갖고 있던 문제를 개선하고, 최적의 파라미터를 산출할 수 있는 정밀한 이론적인 분석 기법을 IEEE Access에 게재했습니다(2020년 3월).
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본 연구팀은 기존 NewHope 알고리즘 분석에서 정확히 반영되지 못한 사항들을 포함하고, 오류 계수들 간의 오류 의존성을 반영하여 NewHope 알고리즘의 실제 DFR(decoding failure rate)에 아주 근접한 상한을 도출할 수 있었습니다. 이를 통해 실제 DFR이 요구조건 대비 현저히 작은 것을 확인하였고, 이를 활용하여 보안 수준을 8.9% 개선시킬 새로운 방법을 찾았으며, 대역폭 효율을 5.9%이상 개선시키면서 동시에 보안 수준을 3.0%까지 개선시킬 수 있는 방법을 찾았습니다.
이러한 연구 결과는 Ring-LWE(learning with error) 기반의 양자 내성 암호 알고리즘에 대한 이론적인 오류 의존성 분석으로는 최초의 결과이고, Ring-LWE 기반의 다른 양자 내성 암호 알고리즘들의 오류 의존성 문제를 일반화하여 분석할 수 있는 초석을 마련한 것으로, 실험적으로 검증이 불가능한 영역의 DFR 성능을 이론적으로 검증할 수 있는 정확한 수학적 분석 도구를 제시한 것으로 것으로 평가됩니다.
강충구 교수(고려대) 연구팀은 셀룰러 이동통신 네트워크에서 단말의 시공간적 이동성을 예측한 컨텐츠 저장과 단말간 전달 방식을 이용하여 액세스 부하를 절감하는 시스템 레벨의 최적화 연구 결과를 IEEE Access에 게재하였습니다(2020년 3월호). |
단일 영역에서의 이동성을 고려하는 기존 연구 결과들과 달리, 시스템 레벨의 시공간적 오프로딩 기술이 실제 이동통신망에 적용할 수 있는 구조와 최적화의 틀을 최초로 제시함으로써 무선 대역폭의 확장 없이 단말의 저장 장치만으로도 무선 용량을 증대할 수 있는 가능성을 보였습니다.
특히, 이는 현재 6G 이동통신 시스템에서 제한적인 무선 대역폭의 한계를 극복하기 위한 핵심 개념의 하나로 논의되고 있는 모바일 캐싱 기술로서, 해당 특허(METHOD AND APPARATUS FOR CONTENT DELIVERY WITH MOBILE CACHING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM)를 출원함으로써 이동통신 표준 원천 기술을 확보했다는 점에서 그 의의가 매우 크다. 한편, 강충구 교수는 이동통신 분야의 연구 및 표준화 활동에 대한 업적을 인정 받아 2020년도 1월에 공학한림원의 신규 정회원으로 선정되었습니다.
김선우 교수(한양대) 연구팀이 세계 최초로 5G 신호를 사용한 협력(cooperative) 측위 및 맵핑(simultaneous localization and mapping: SLAM) 기술을 개발하였으며, 해당 연구결과는 IEEE Transactions on Wireless Communications에 게재되었습니다(2020년 3월). |
5G 및 beyond 5G 신호는 자율주행 환경에서 차량 및 다양한 사물의 위치를 확인하는데 유용하게 활용될 수 있습니다. 본 연구에서는 5G 신호 기반의 협력 측위 및 지도 맵핑을 위하여 multiple model PHD(probability hypothesis density) 필터 및 map fusion 루틴을 제시하였습니다.
제안된 알고리즘을 통하여 다중경로 신호를 수신하는 차량의 위치, 이동방향, 기지국과의 시간동기 오차 추적이 가능하며, 다중경로를 야기하는 반사점 및 산란체에 대한 위치 정보를 얻을 수 있습니다. 복수개의 사물 갯수, 타입, 위치 등은 PHD 필터를 사용하여 처리되었고, 기지국으로의 비동기적 맵핑 정보 전송을 통하여 차량의 상태와 맵핑 정보가 개선되는 효과를 얻었습니다. 이번 결과는 향후 mmWave 또는 테라헤르츠 신호를 사용한 다양한 시나리오에서의 SLAM 기술로 심화/확대될 계획이며, 도래하는 자율주행 시대에 유용한 기술로 활용될 수 있을것으로 전망합니다.
본 연구는 스웨덴 챨머스 공과대학 H. Wymeersch 교수, 이탈리아 피렌체 대학 G. Battistelli 교수 연구팀과의 공동 연구 결과 입니다.
김태환 교수(서울대) 연구팀은 On-device용 Neural Processor에 적용 가능한 Signed-digit 표현 기반의 정확도 손실 없는 가중치 가지치기 기법을 DATE(ACM/IEEE Design, Automation and Test in Europe Conference)에서 발표하였으며, Best Paper 후보에 올랐습니다(2020년 3월). |
본 연구는 인공신경망의 가중치를 signed-digit 표현 방식으로 변환함으로써 추론 정확도의 손실 없이 불필요한 연산을 크게 감소시켰습니다.
이는 메모리 사용량의 감소와 추론 속도 향상 및 전력 효율성의 증대를 가능하게 하여, 한정된 리소스를 가지는 on-device에서의 효율성을 크게 높였습니다.
노준석 교수(포스텍) 연구팀은 키토산 기반의 하이드로겔을 이용한 금속-하이드로겔-금속 공진기 구조를 이용하여 수분가변형 컬러 필터를 구현하고, 이를 태양전지와 결합하여 자가발전 수분 센서를 구현한 결과를 Advanced Optical Materials에 게재하였고 Back Cover로 선정되었습니다(2020년 5월). |
연구팀은 나노광학 그리고 마이크로/나노 공정분야의 선도적인 연구들을 진행해오고 있습니다. 현재 다양한 물질과 구조를 이용하여 차세대 디스플레이 연구들을 진행해오고 있으며, 다양한 광학필터 설계 및 공정 기술 개발 경험과 지식을 보유하고 있습니다.
본 연구에서는 외부습도에 따라 공진 파장이 변하는 금속-하이드로겔-금속 공진기를 제안하고, 이를 자가발전형 색변환 수분센서로 응용하였습니다. 제안된 센서 플랫폼은 기존 광학 습도센서와는 다르게 자연광, LED, 실내등에 관계 없이 작동하여 어느 환경에서나 사용할 수 있고, 외부 전원이 필요없을 뿐만 아니라, 필터의 색 변화에 따라 대략적으로 습도를 예측할 수 있다는 특징을 가지고 있습니다.
또한, 센서 플랫폼의 습도감응 색 변환 특성은 스마트 디스플레이 적용을, 자가발전 특징은 접근이 어려운 곳에서의 실시간 모니터링을 가능케 하기 때문에 스마트 윈도우, 헬스 케어, 안전 관리 등 다양한 분야에 응용될 것으로 기대됩니다.
정진규 교수(성균관대), 이재욱 교수(서울대) 공동 연구팀은 컴퓨터 시스템에서 페이징 기반 가상 메모리의 성능을 획기적으로 개선하는 하드웨어 기반 디맨드 페이징 기법을 개발하여 컴퓨터 구조 분야 국제 학회 ISCA(International Symposium on Computer Architecture)에서 발표하였습니다(2020년 6월). |
컴퓨터의 가상 메모리에서 디맨드 페이징 기법은 물리 메모리를 효율적으로 사용하는 핵심 기술입니다. 디맨드 페이징은 개발된 이래 지난 50여년간 페이지 폴트 예외 처리 메커니즘을 통해 OS에서 처리되는 것이 표준이었습니다.
그러나, 본 연구팀은 기존의 통념에서 벗어나, 디맨드 페이징을 CPU 하드웨어에서 직접 처리하는 기법을 세계 최초로 개발하였습니다. SSD 저장장치의 고성능화에 따라, 본 기술은 매우 적은 비용으로 이러한 SSD의 성능을 극대화할 수 있습니다. 본 연구결과가 발표된 ISCA는 컴퓨터 구조 분야의 플래그십 학술대회로 전 세계 학계/산업계를 선도하는 연구 결과가 발표되는 자리입니다.
김재경 교수(KAIST), 백정민 교수(성균관대), 최민기 교수(KAIST)가 2020년도 한국차세대과학기술한림원(Young Korean Academy of Science and Technology, Y-KAST) 신입회원으로 선출되었습니다(2019년 12월). |
한국과학기술한림원은 한국 과학기술계의 미래를 선도할 최우수 젊은 과학자를 Y-KAST 회원으로 선출하고 있으며, 올해에는 26명을 선출하였습니다.
신의철 교수(KAIST)는 제1회 용운의학대상을 수상했습니다(2019년 12월). |
용운의학대상은 연세대 의대와 용운장학재단이 제정한 상으로 대한민국 의사면허를 가진 한국인 중 세계적 수준의 의학 논문을 발표하거나 뛰어난 의학연구 업적이 있는 기초 또는 중개의학 연구자에게 수여됩니다.
안지훈 교수(고려대)는 2019년 한국과학상(대통령상)을 수상했습니다(2019년 12월). |
안지훈 교수는 식물이 기온 변화를 인지하는 신규 유전학적 경로를 찾아내 지구 온난화에 대응할 수 있는 생물학적 방안의 기초를 마련한 공로가 인정되었고, 삼성미래기술육성사업이 지원하는 과제를 통해서는 세포소기관 막의 이동성 단백질을 통한 온도 인지 기작을 규명하고 있습니다.
김도환 교수(한양대)가 이달의 과학기술인상 1월 수상자로 선정되었습니다(2020년 1월). |
'이달의 과학기술인상'은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 수상하는 과학기술정보통신부 장관상으로, 김도환 교수는 사람의 촉각세포가 외부압력을 감지하는 점-유탄성 거동과 생체이온의 신호전달 메커니즘을 매우 근접하게 모사한 초감도 이온트로닉 전자피부 기술을 개발하여 웨어러블 전자기기의 상용화 및 전자기기와의 상호작용을 돕는 스마트 인터페이스 기술 선점의 토대를 마련한 공로를 높이 평가받아 수상자로 선정되었습니다.
전헌수 교수(서울대)가 이달의 과학기술인상 5월 수상자로 선정되었습니다(2020년 5월). |
전헌수 교수는 무질서한 광 모드의 속성을 규명하고 차세대 레이저로 주목받는 무작위 레이저 제어기술을 개발해 나노 광학의 지평을 넓혔다는 평가를 받고 있습니다.
무작위 레이저(random laser)는 무질서한 광학적 구조 내부에서 자발적으로 발현되는 빛의 공명 모드를 이용하는 차세대 레이저로서 기존 레이저의 구조적 단순함을 초월하여 다양한 기능 창출이 가능할 것으로 기대되는 중요 기술입니다.
강기석 교수(서울대)가 한국공학한림원에서 우수한 차세대 공학인을 발굴하기 위해 제정한 '젊은공학인상'을 받았습니다(2020년 3월). |
강기석 교수는 양자역학 이론 계산을 적용한 접근법을 통해 이차전지 개발을 주도하여 미래 한국의 차세대 이차전지 산업 역량 증진에 공헌했다는 평가를 받아 수상자로 선정되었습니다.
정운룡 교수(포스텍)가 7월 1일부터 3일까지 열린 제 18회 국제 나노기술 심포지움 및 나노융합대전(나노코리아 2020)에서 연구부문 최고상인 연구혁신상(국무총리상)을 수상하였습니다(2020년 7월). |
정운룡 교수는 나노소재의 합성과 나노센서 제조기술 분야에서 탁월한 연구성과를 거두었으며, 다양한 금속 및 반도체 나노물질의 합성법을 제시하고, 고신축성 전극과 배선 등의 나노소재 분야에서 원천기술을 확보하여 형태 변형이 가능한 센서와 전자소자의 실용화에 기여한 공로를 인정받아 수상하게 되었습니다.
노준석 교수가 젋은과학자상을 수상했습니다(2019년 12월).
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젋은 과학자상은 뛰어난 연구 성과와 발전 잠재력을 가진 40세 미만의 우수과학기술인에게 수여되는 상입니다. 노준석 교수는 투명망토 등 꿈의 기술로 알려진 메타물질을 포함한 나노기술 분야의 선도적인 개척 연구를 통해 차세대 암호화 디스플레이 원천기술을 구현하는 등의 기계분야 차세대 연구자로 공로를 인정받아 수상자로 선정되었습니다.
남주한 교수(KAIST), 박종화 교수(서울대) 공동 연구팀이 개발한 인공지능 피아니스트 VirtuosoNet이 대전 시립 미술관 특별전 <어떻게 볼 것 인가>에서 자동 피아노 연주를 선보였습니다(2019년 11월 ~ 2020년 1월). |
VirtuosoNet은 딥러닝 기반의 자동 피아노 연주 생성 모델로 2019년 ICML, ISMIR 등 머신러닝 및 음악 정보 학회에서 발표된 바 있습니다.
그 결과를 바탕으로 세계적인 미디어아트 그룹 Nohlab의 Nos Visuals 팀과 협업을 통해 몰입형 오디오비주얼 전시 작품인
3개월간 진행된 전시를 통해 많은 관객들에게 인공 지능의 예술적 활용에 대한 가능성을 보여주었습니다.