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서울대 공대 전기정보공학부 홍용택 교수팀, 미세 전자 소자를 연결하는 '위치 선택적 집적 기술' 개발

서울대 공대 전기정보공학부 홍용택 교수팀,미세 전자 소자를 연결하는 '위치 선택적 집적 기술' 개발- “초소형 유연·신축성 전자 기기 상용화 앞당길 것” ▲ (좌측부터) 서울대 전기·정보공학부 윤형수 박사, 정수진 박사, 홍용택 교수, 스탠포드 박사후 연구원 이병문 박사(현 DGIST 교수) 서울대학교 공과대학은 전기·정보공학부 홍용택 교수 연구팀이 고신축성·고유연성 전극/기판에 마이크로 LED등의 미세 전자 소자를 물리적, 전기적으로 연결하는 ‘위치 선택적 집적 기술(A site-selective integration strategy)’을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 전자 분야의 세계 최고 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 5월호 표지논문으로 게재됐다. 스트레처블 디스플레이, 전자 피부 등 유연성 및 신축성 전자 분야에서는 단단한 물성을 가진 전자 소자를 부드러운 물성을 가진 전극/기판에 물리적, 전기적으로 연결해야 한다. 그러나 기존의 이방성 도전 필름 등은 자체의 단단한 물성으로 인해 전극/기판의 신축성과 유연성을 저하시키고, 반면에 부드러운 물성의 접착제는 물리적 연결의 안정성이 낮은 문제가 있다. 또한, 소자의 크기가 점차 줄어들면서 좁은 간격의 전극 단자 사이에 전기적 단락 없이 소자와 회로를 연결하는 것이 어려워졌다. 연구팀은 이러한 문제에 대응해 새로운 소자 집적 방식인 ‘위치 선택적 집적 기술’을 개발했다. 이 기술은 딥-트랜스퍼(Dip-transfer) 코팅을 통해 소자의 크기와 종류에 관계없이 소자에만 선택적으로 접착 물질을 패터닝하고, 자기장을 이용해 접착 물질에 섞인 강자성체 입자의 분포 조절을 통해 이방성 전도체를 형성하여 소자와 회로/기판 사이의 물리적, 전기적 연결을 가능하게 했다. ▲ 네이처 일렉트로닉스 표지 특히, 단단한 물성의 접착제 영역을 최소화함으로써 전극/기판의 신축성과 유연성을 극대화할 수 있었다. 결과적으로, 이 기술은 현재까지 보고된 마이크로 LED어레이 중에서 가장 우수한 신축성과 유연성을 보였으며, 전극/기판의 물성에 상관없이 집적 기술을 적용할 수 있어 structure-based/intrinsically 스트레처블 전극을 포함한 임의의 전극에 광범위하게 전자 소자를 집적할 수 있었다. 또한, 수직방향 자기장에 의해 기둥 형태로 형성된 자기 조립 전도체는 소자와 전극 사이를 전기적으로 연결함과 동시에 기둥 사이에 발생하는 척력으로 수평 방향의 전도를 방지하여 전극 단자 사이에서 발생 가능한 전기적 단락을 효과적으로 억제했다. 이번 연구를 통해 연구팀은 제안한 방식으로 마이크로 IC구동부와 LED 표시부를 하나의 플렉시블 PCB에 집적하여 초소형 웨어러블 디스플레이/센서 시스템을 성공적으로 구현했다. 이는 기존에 상용화된 마이크로IC 칩 중 가장 작은 칩 하나의 크기보다도 작은 크기로, 미래의 고성능 및 고유연성 마이크로 전자 시스템의 구현 가능성을 입증했다. 홍용택 교수는 “이번 연구는 유연·신축 시스템의 기계적 특성을 극대화하면서 고성능 마이크로 전자 소자를 체계적으로 집적할 수 있는 기술을 개발했다는데 의의가 있다“며, “향후 플렉서블, 스트레처블 기기 상용화에 기여할 것”이라고 전했다. 한편, 이번 연구는 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 수행됐다. [참고자료]https://doi.org/10.1038/s41928-024-01159-3 [문의사항]서울대학교 공과대학 전기정보공학부 홍용택 교수 / 02-880-9567 / yongtaek@snu.ac.kr

2024.06.05

서울대 공대 재료공학부 강기석 교수팀, 층상 양극 소재의 회전 적층 결함에 따른 열화 메커니즘 규명

서울대 공대 재료공학부 강기석 교수팀, 층상 양극 소재의 회전 적층 결함에 따른 열화 메커니즘 규명- O2 적층형 양극 소재에서의 회전 적층 결함의 존재와 그 역할을 규명하고, 합성 과정 개질을 통해 조절하는 설계 방향성 제시- 세계적 학술지 네이쳐 머터리얼즈(Nature Materials, IF=41.2) 논문 게재 ▲ (좌측부터) 서울대 재료공학부 강기석 교수, 스탠포드 재료공학부 음동건 연구원,서울대 재료공학부 박성오 연구원, 장호영 연구원 서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 재료공학부 강기석 교수 연구팀(음동건 연구원, 박성오 연구원, 장호영 연구원)이 O2 적층형 리튬 과잉 양극 소재에서의 회전 적층 결함의 존재와 그 역할을 처음으로 규명하고, 합성 과정 중 해당 결함을 조절하는 방법 제시에 성공했다고 전했다. 이번 연구로 고에너지 밀도의 리튬/망간 과잉 양극 소재를 설계하고 디자인하는데 새로운 기준을 제시할 것으로 기대된다. 니켈, 코발트, 망간은 리튬 이차전지 양극 소재를 구성하는 필수적인 전이 금속 원료이지만, 개중 니켈과 코발트의 가격이 폭등하고 원자재 수급이 불안정해지며 장기적인 양극 개발에 제동을 걸고 있다. 이에 가격 경쟁력 확보와 기존 전이 금속의 산화-환원과 더불어 산소의 산화-환원을 사용해 더 높은 이론 용량을 구현할 수 있는 리튬/망간 과잉 양극 소재가 높은 관심을 받고 있다. 그러나 산소 산화-환원 반응은 일반적으로 산소 가스 발생, 전이 금속의 이동, 전압 및 용량 강하와 같은 비가역적인 현상을 수반하며 전기화학적인 안정성이 크게 떨어지며 상용화되기엔 많은 장벽이 남아있는 상태이다. 연구팀은 이러한 기존 리튬/망간 과잉 양극재의 문제점을 해결하기 위해 2020년 O2 적층형 리튬/망간 과잉 양극재를 새롭게 제시하였고, 전이 금속의 비가역적인 이동을 효과적으로 제한하며 사이클에 따른 전압 강하 현상을 획기적으로 감소시켰다. 이번 연구에선 이러한 단결정 O2 적층형 리튬/망간 과잉 양극 소재를 모델 삼아, 기존 층상형 양극 소재의 열화 현상 중 하나인 입자 내 균열(intragranular crack)의 형성 메커니즘이 회전 적층 결함(rotational stacking fault)에서 비롯되었다는 것을 밝혔다. ▲ 회전 적층 결함에 따른 기계화학적 열화 시뮬레이션 기존의 이해에 더해 층상형 양극 소재의 적층 결함이 회전적인 특징을 가지며, 회전 적층 결함을 기준으로 충/방전 과정에서 산소 가스가 발생하고 면간 응력이 집중되며 종국엔 입자 내에 균열을 초래한다는 점을 시뮬레이션과 실험을 통해 명확히 밝혔다. 또한 합성 온도의 개질이 회전 적층 결함의 정도를 조절할 수 있고, 전기화학 성능의 향상을 야기할 수 있음을 밝혀 물질의 기계적, 전기화학적 거동 간의 긴밀한 관계를 규명했다. 이러한 이해를 바탕으로 연구팀은 층상형 양극 소재의 설계 방향성에 새로운 화두를 제시했다. 강기석 교수는 “층상형 양극 소재의 열화 메커니즘을 재해석했다는 점에서 의미가 크며, 새로운 양극 소재를 설계할 때 필수적인 디자인 룰을 제시하는데 기여할 우수한 연구결과”라며, “산소의 전기화학적 산화-환원 반응과 물질의 미시기계적 거동 간의 관계를 명확히 규명했다는 점에서 큰 의의가 있다”고 강조했다. 한편, 이번 연구결과는 세계적으로도 주목받아 자연 과학 분야에서 가장 권위 있는 학술지인 Nature Publishing Group의 Nature Materials에 5월 3일자로 온라인 게재되었다. 이 연구는 강기석 교수의 지도하에 음동건 연구원, 박성오 연구원, 장호영 연구원이 주도적으로 진행하였으며, 한국연구재단의 이공분야 학문후속세대 지원사업/기초 신진연구자 지원사업/선도연구센터 지원사업, 기초과학연구원, LG 에너지솔루션의 지원으로 수행되었다. [문의사항]서울대학교 공과대학 재료공학부 강기석 교수 / 02-880-7088 / matlgen1@snu.ac.kr

2024.05.31

서울대 건설환경종합연구소, 공공공사 가격산정 제도 및 주체 혁신 방안 제안

서울대 건설환경종합연구소, 공공공사 가격산정 제도 및 주체 혁신 방안 제안 ▲ 서울대 건설환경종합연구소가 발간한 voice 38호 서울대학교 건설환경종합연구소(소장 김호경 교수)는 5월 28일 ‘공공공사 가격산정 제도 및 주체 혁신 방안’(부제 ‘패자만 양산되는 공공공사 공사비 산정체계’)이라는 제목의 voice 38호를 발간했다. 코로나 팬데믹과 전쟁, 분쟁 등 지정학적 불안이 촉발시킨 고물가는 국내 건설공사의 생산원가를 급등시켰다. 최근 2년간 정부가 기술형입찰방식으로 발주한 공공공사 중 69%가 유찰되었고 재건축·재개발사업에서도 입찰 기피 사태가 잇달아 발생하고 있다. 이와 같이, 외생변수로 인한 건설공사의 생산원가를 따라가지 못하는 현재의 공사비 산정체계로는 부실공사 지속과 산업체의 경영부실을 막을 수 없다는 분석이다. 기존 제도 테두리 안에서는 변화된 환경 수용이 불가능한 상황으로, 국내에서 양질의 건설업체가 공공공사 입찰 자체를 기피하는 사태가 지속될 수밖에 없을 것으로 예상되었다. 해당 보고서에서는 부실한 공사비, 다단계로 공사비가 삭감되는 현행 제도, 발주자의 역할과 비용 전가 등 7大 현안을 제시하며, 이를 유발시킨 원인으로 국제기구 및 글로벌기업 등의 공사비 추정 표준 등과 동떨어져 있는 공공공사의 가격산정 제도와 주체 기관을 지목했다. 연구소는 ‘voice 38호’ 발간으로 공사비 산정 및 주체 재정립을 위한 국가재정법 개정, 공학기술 부활, 생산성 측정 기준값 설정 등 5大 혁신 방안을 제시했다. [문의사항]서울대학교 건설환경종합연구소 이자혜 / 02-880-4317 / jahyelee@snu.ac.kr

2024.05.30

서울대 재료공학부 이관형 교수 연구팀, 2차원 물질 기반 전기적으로 구속된 중성 엑시톤의 전계발광 최초 구현

2차원 반도체 물질은 원자 단위의 두께로 인해 광학의 기본 입자인 엑시톤의 결합 에너지가 매우 크며, 이로 인해 다양한 엑시톤 복합체를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 벌크 물질에서 볼 수 없는 다양한 광학 현상들이 보고되고 있음. 하지만 낮은 발광 효율로 인해 실질적인 광학 및 광전사 소자로서의 응용에는 제한이 있어, 발광 효율을 증가시키는 연구가 필요함.

서울대 공대 기계공학부 김윤영 석좌교수팀, 세계 최초로 원형 전단 초음파를 완벽하게 생성하는 이방성 메타물질 개발

서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 기계공학부 김윤영 석좌교수 연구팀(제1저자 이제승 박사과정)이 한국기계연구원 권민우 박사팀, 한국표준과학연구원 승홍민 박사팀과 공동으로 여러 방향으로 발생한 결함을 한꺼번에 검출할 수 있는 원형 전단 초음파를 완벽하게 생성하는 이방성 메타물질을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

나노분야 권위자 공과대학 현택환 석좌교수, 미국 공학한림원(NAE) 신규회원에 선임

나노소재의 정밀 합성 분야 연구개발을 선도하고, 의학 및 에너지 분야 응용에도 세계적인 성과를 낸 현택환 서울대 화학생물공학부 석좌교수(기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단 단장)가 미국 공학한림원(National Academy of Engineering, NAE) 신규 국제회원으로 선임됐다.

서울대 공대 기계공학부 고승환 교수팀, 전력 없이 사계절 온도 조절 가능한 친환경 에너지 소재 개발

최근, 전 세계적으로 폭염과 한파가 잦아지면서 냉·난방을 위한 에너지 대란, 찜통 차에 의한 어린이 안전사고 등의 사회적 문제들을 촉발하고 있어 온도 제어기술의 중요성이 부각되고 있는 가운데, 에너지 소모 없이 냉각이 가능한 '수동복사냉각' 기술에 대한 국내·외 연구진들의 노력이 활발하게 이뤄지고 있다.

서울대 전기정보공학부 초전도 응용 연구실-한국표준과학연구원 공동연구팀, 초전도 양자컴퓨터의 양자 신호 손실 저감 광대역 필터 개발

서울대학교 공과대학 전기정보공학부 초전도 응용 연구실(지도교수 한승용)은 한국표준과학연구원(단장 이용호)과 공동 연구를 통해 초전도 양자컴퓨터의 양자 신호 손실을 획기적으로 감소시킬 수 있는 광대역 필터를 발표하였다. 초전도 응용 연구실 박성현 연구원의 주도로 설계된 광대역 필터는 한국표준과학연구원 최가현 선임 연구원의 도움으로 제작 및 측정되었다.

서울대-원광대 공동연구팀, 유기반도체를 이용한 고성능 열전 에너지변환 기술 개발

서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 전기정보공학부 곽정훈 교수와 재료공학부 강기훈 교수, 원광대학교 탄소융합공학부 김성현 교수 연구팀(박주형, 장재규 1저자)이 세계 최고 수준의 고성능 유기반도체 열전소자를 개발했다고 밝혔다. 열전소자는 주변 환경에 버려지는 열에너지를 온도 차이를 이용해 전기에너지로 변환할 수 있는 반도체 기술이다. 기존에는 벌크 형태의 무기반도체 열전소자가 높은 성능 덕분에 주로 사용되어 왔으나, 저온에서의 낮은 경제성, 소재의 독성, 무겁고 딱딱한 특성 등으로 인해 응용 분야가 제한적이었다.

서울대 공대 기계공학부 고승환 교수팀, 태양 빛과 체온으로 지속적인 전력생산 가능한 야누스 전자 피부 개발

서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 기계공학부 고승환 교수팀이 야외 환경에서 태양 빛의 세기에 따라 지속적인 자가 전력생산이 가능한 야누스 구조의 전자 피부를 개발했다고 밝혔다. 최근, 스마트워치, 헬스 밴드, 스마트 의류 등의 웨어러블 기기들은 우리의 일상생활에서 건강, 생활, 업무에 큰 도움을 주고 있으나 이러한 기기들의 지속적인 사용에는 전원 공급이 필요하다.

서울대 공대 전기정보공학부 유선규 교수-박남규 교수 연구팀, 안정적으로 빛의 색을 바꾸는 위상학적 펌프 구현 성공

서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 전기정보공학부 유선규 교수, 박남규 교수 연구팀이 빛의 주파수를 변조할 수 있는 3차원 위상학적 펌프(pump)를 2차원 평면 상에 구현했다고 18일 밝혔다. 해당 시스템은 주파수 공간을 가상의 합성차원(synthetic dimension)으로 활용함으로써, 복잡한 3차원 입체에서의 물리현상을 2차원 평면에서 구현할 수 있다는 이점을 누릴 수 있다.

서울대 공대 컴퓨터공학부 김현우 박사, 국제 최우수 AI 학회 EMNLP에서 국내 대학 연구자 최초 논문상 수상

서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 컴퓨터공학부 김현우 박사와 김건희 교수가 미국 시애틀 앨런 인공지능 연구소(Allen Institute for AI; AI2) 및 워싱턴 대학교(University of Washington)의 최예진 교수 등과 함께 진행한 연구가 국제 최우수 자연어처리 학술대회 EMNLP 2023에서 Outstanding Paper Award를 수상하였다고 밝혔다. 국내 대학 연구진이 EMNLP에서 수상을 한 것은 이번이 최초이다.

서울대 협동과정 인공지능전공학생팀, 2023 우주전파재난 예측 AI 경진대회에서 '과기정통부 장관상' 수상

서울대 공대(학장 홍유석)는 과학기술정보통신부 국립전파연구원 우주전파센터에서 개최한 '2023 우주전파재난 예측 AI 경진대회'에서 서울대 BICAR팀이 과기정통부장관상(최우수상)의 영예를 안았다고 20일(수) 밝혔다. 이번 대회는 '우주전파환경 관측데이터에 인공지능(AI) 기술을 접목해 미래 태양활동을 예측하는 AI(인공지능) 모델 개발'을 목적으로 총 60팀이 참가했다.

서울대 공대 전기정보공학부 광공학 및 양자전자연구실 연구팀, 홀로그래픽 디스플레이에 나노광학 기술 접목

서울대 공대(학장 홍유석)는 전기정보공학부 광공학 및 양자전자연구실 연구팀이 홀로그래픽 디스플레이 시스템에 차세대 나노광학소자인 메타표면을 도입하여 3차원 이미지의 성능을 대폭 향상시키는 방안을 제시하였다고 18일(월) 밝혔다. 빛의 주요 성질 중 하나인 편광의 두 직교성분이 서로 간섭하지 않는 원리에 착안하여, 홀로그래픽 디스플레이 이미지 품질 저하의 주된 원인이었던 스페클 잡음을 완화하고 이미지 품질을 향상시킨 것이다.

서울대 공대 EPM '자랑스러운 CEPM' 선정 시상

서울대학교 공과대학 엔지니어링프로젝트매니지먼트(EPM)과정(주임교수 박준범)은 지난 8일 열두번째 'EPM 콩그레스'를 개최하고 EPM동문회(회장 김희준)와 함께 '자랑스러운 CEPM' 대상을 선정하고 시상식을 가졌다. '공인엔지니어링프로젝트매니저(CEPM)' 인증은 EPM 과정 이수와 동시에 프로젝트 사례연구 평가후 인증하며 2010년 과정 개설 이후 394명의 CEPM이 배출되어 국내외 산업현장에서 사업관리(PM) 전문가로 활동중이다.

서울대 공대 전기정보공학부 윤성로 교수팀, 인공지능 기반으로 분자 특성 1000배 빠르게 예측하는 기술 개발

전기차를 빠르게 충전하고 멀리 갈 수 있게 하는 2차전지, 빛 바램 없이 오랫동안 선명함을 유지하는 디스플레이 소자, 명사수와 같이 정확히 표적에만 작용하여 부작용을 최소화한 맞춤형 신약... 이들의 공통점은 무엇일까? 우리 삶에 큰 도움을 줄 수 있는 유용한 신물질이라는 점, 그러나 기술적 난이도가 높아 아직 완벽히 구현하지 못하고 있다는 점을 꼽을 수 있을 것이다. 새로운 물질을 만들기 위해서는 물질을 이루는 분자들의 특성 예측이 필수적이다. 그러나 기존 방식은 이에 막대한 시간과 비용이 소요되는 경우가 많아 신물질 개발에 있어 큰 걸림돌이 되어 왔다.

서울대 공과대학 권욱현 명예교수에게 과학기술유공자 명패 헌정

지난 11월 27일(수) 서울대학교 자동화시스템공동연구소 권욱현 명예교수실에서 '대한민국과학기술유공자 명패 헌정식'이 열렸다. 서울대학교 캠퍼스 내에서 개최된 첫 번째 명패 헌정식으로 유공자인 권욱현 명예교수, 홍유석 공과대학장, 홍용택 전기·정보공학부장, 심형보 제어계측신기술연구센터장, 유장렬 과학기술유공자지원센터장이 참석하였다.

서울대 공대 기계공학부 김윤영 석좌교수팀-한국표준과학연구원 지능형파동측정팀 승홍민 박사, 장애물 투과 초음파 영상화 기술 세계 최초 구현

서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 기계공학부 김윤영 석좌교수 연구팀이 한국표준과학연구원 지능형파동측정팀 승홍민 박사와 함께 바다에 잠긴 배의 선체 벽과 같은 장애물을 투과하여 내부를 관측할 수 있는 초음파 영상화 원천기술을 개발했다고 밝혔다. 이에 해당 내용은 세계적인 종합 과학 학술지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 11월 28일자로 게재되었다.

서울대 공대 전기정보공학부 노종선 교수, IEEE 석학회원 심사위원에 선정

서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 전기정보공학부 노종선 교수가 2024년 1월부터 2025년 12월까지 2년간의 임기로 IEEE Fellow Committee Member(IEEE 석학회원 심사위원회 심사위원)으로 선임되었다고 밝혔다. IEEE는 전세계에서 전기, 전자 및 컴퓨터분야에서 연구하는 40여만명 연구자들이 회원으로 구성되어 있는 동분야의 가장 핵심적인 대형 국제학술단체이다.