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[BRIDGE 유망기술 Fair③]안전하고 건강한 사회 개발하는 유망기술
김대은 기자|kde125@kidd.co.kr
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[BRIDGE 유망기술 Fair③]안전하고 건강한 사회 개발하는 유망기술

건축물 모니터링·위성통신 송수신 모듈·의료용 OLED 패치 사업화 파트너 찾는 연구자들

기사입력 2024-05-30 13:53:09
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[산업일보]
→‘[BRIDGE 유망기술 Fair②] ‘폐자원의 재사용’ 주목한 유망기술’ 기사에서 이어집니다

[BRIDGE 유망기술 Fair③]안전하고 건강한 사회 개발하는 유망기술
한국기계연구원 윤재성 박사

나노광학기술과 머신러닝의 융합으로 건축물의 전주기 모니터링
이 밖에도 융합기술 연구개발은 다양한 산업을 타깃으로 진행되고 있다. 안전한 사회, 건강한 사회 발전에 기여하고자 하는 것이다.

한국기계연구원의 윤재성 박사는 ‘나노광학-머신러닝 기반의 건축물 안전 및 재난 관리를 위한 스마트 모니터링 시스템’을 소개했다.

윤 박사는 “나노 패턴의 발색 반응을 하는 소자를 연구하던 중, 어떤 변형이 생겼을 때 시각적인 변화를 확인한다면 측정이 가능하겠다는 아이디어에서 출발”했다며 “패치나 필름 형태로 만들어 구조물에 부착시켜 놓고, 변형이 발생했을 때 가시적으로 확인해 모니터링이 가능하겠다는 것”이라고 설명했다.

이 기술은 한국기계연구원이 패치·필름형태의 나노광학소자를 양산하고, 현장 조건에 적합한 변형측정 기술 방법을 적용한다.

이를 스마트폰·CCTV·드론·로봇 등의 측정 플랫폼을 통해 시각적 데이터를 얻고, 예측 및 모니터링 가능한 머신러닝 기술로 상태를 진단한다.

이렇게 진단된 나노광학소자의 상태를, 실제 건설 산업에서 쓰이는 안정성 평가기술과 어떻게 결합할 것인지 연구 중이라는 것이다.

그는 “나노광학-머신러닝 기반의 모니터링 시스템이 현장에 적용된다면, 건축자재부터 건축물의 상시 상태, 철거 등 건축물의 전 주기적인 통합 모니터링이 가능할 것”이라고 기대를 밝혔다.

그러면서 “현재, 인천대교의 구조물에 문제가 생겼다고 하면 차량을 통제하고 전문 인력이 출동해 고가의 장비로 진단이 이뤄진다”라며 “연구 중인 기술이 적용된다면 보다 간편하게 사회 기반 시설들을 모니터링 할 수 있을 것”이라고 말했다.

동시에, 이러한 안전산업 분야, 안전점검 시장이 점점 커질 것이라는 전망도 내놨다. 1970~1980년대 한국의 경기 중흥기에 지어진 건축물, 구조물들이 40~50년이 넘었기 때문에 노후 건축물에 대한 모니터링 수요가 늘어날 것이라는 예측이다.

윤재성 박사는 “2026년까지 나노광학소자와 안전진단 DB/딥러닝 시스템의 시작품을 개발하고, 현장 실증을 통한 가이드라인을 구축할 것”이라며 “2027년에는 소자 파일럿 생산과 AI 모니터링 시스템을 통해 간수 및 시범 운용을 할 계획”이라고 밝혔다.

또한, “기술의 특성상 공공과 민간의 영역으로 나눠 대응하고 한다”라고 덧붙였다.

[BRIDGE 유망기술 Fair③]안전하고 건강한 사회 개발하는 유망기술
한국전자통신연구원 장성재 박사

위성통신 송수신 모듈 수요 급증에 따라, 우주 방사선 대응 Gan 기반 집적회로 개발
무선이동통신 시스템의 발전에 따라, 글로벌 모바일 데이터 전송량은 급격히 느는 추세다. 특히, 위성통신 데이터의 송수신량은 GPS를 비롯한 다양한 서비스로 인해 폭발적으로 증가하고 있다.

이러한 영향으로, 위성통신용 송수신 모듈에 대한 수요가 확대되고 있다. 그러나, 우주는 상당한 방사선이 존재하는 환경이다. 우주 방사선에 대해 충분한 저항성을 가지고, 신뢰성 있는 동작이 가능한 전자·반도체 소사가 필요하다는 것이다.

한국전자통신연구원 장성재 박사는 위와 같이 기술 개발의 배경을 설명했다. “연구단은 우주 환경에서도 동작할 수 있는 송수신용 집적회로 기술을 개발하고 있다”라고 말하기도 했다.

그의 이어진 설명에 따르면, 방사선이 반도체 소재를 타격하면 소재가 깨지면서 성능이 변하게 된다. 또, 소재 내부 산화막(보호층, Insulator)에 방사선이 누적되면 ‘총 이온화 선량(Total ionizing dose)’ 효과가 발생하며 성능이 저하된다.

가장 심각한 것은 ‘단일 이벤트 효과(Single Event Effects)’이다. 고에너지의 입자가 소자를 통과할 때 발생하는 일시적, 또는 영구적인 변화를 말한다. 이에 따라 반도체 소자의 오작동, 데이터 오류, 영구적인 파괴를 불러올 수 있다.

장 박사는 “이렇게 반도체 소자가 방사선 효과(Radiation Effect)로 피해를 보면 인공위성의 장애로 이어진다”라며 “이미 상당수의 장애가 발생하고 있는데, 우주라는 공간적 제약으로 수리까지 짧게는 3일, 길게는 3주까지도 소용되는 경우도 있다”라고 해설했다.

그러면서, “연구단은 ‘갈륨 나이트라이드(GaN, 질화갈륨)'를 기반으로 하는 고주파 소자를 개발하고 있다”라며 “기존에 쓰이는 갈륨 아세나이드(GaAs, 갈륨비소)보다 주파수와 출력 계수가 높아 더 많은 데이터를, 더 멀리 보낼 수 있다는 것”이라고 했다.

이 갈륨 나이트라이드는 갈륨 아세나이드보다 내구성이 좋아 방사선에 더 강한 저항성을 가지고, 5배 정도 작은 면적에서 동일한 출력을 얻을 수 있어 기존보다 작고 간편한 구성이 가능하다는 것이다.

그는 갈륨 나이트라이드 기반의 집적회로 기술을 확보하고 있다며, 타깃으로 두고 있는 위성통신용 송수신 모듈 외 산업분야로 적용 범위를 넓혔다. ▲전투기나 레이더 등 군수용 감시 정찰 무기 체계 ▲자율주행차 ▲무선이동통신 중계 시스템 ▲방사선 유출 현장 재난구조로봇 등에도 활용할 수 있다.

장성재 박사는 “위성 데이터 전송량이 늘어나며 군수·항공우주 기업들도 통신 위성 시장에 많이 뛰어들고 있어, 앞서 설명한 대로 송수신 모듈 수요가 증가하고 있다”라면서 “갈륨 나이트라이드 기반 RF(고주파) 소자 시장도 2022년 13억 달러에서 2028년 27억 달러 규모로 성장할 것”이라고 전망했다.

그러면서, “연구단은 올해 말 파운드리 서비스를 공개할 계획이다”라며 “해외 파운드리보다 상대적으로 낮은 비용으로 제품 개발과 사용을 해보시고, 시장 진입 판단 후 양산 전환을 추천한다”라고 전했다.

[BRIDGE 유망기술 Fair③]안전하고 건강한 사회 개발하는 유망기술
한국과학기술원 최경철 교수

병원 방문하지 않아도 피부· 뇌질환 치료 가능한 ‘의료용 OLED 패치’
한국과학기술원의 최경철 교수는 ‘웨어러블 OLED 패치’의 Bio-Medical 응용 방안에 대해 발표했다. 의료산업에서 기존에 사용하던 레이저를 대체할 수 있다는 것이다.

최 교수는 “병원에 방문해서 시술 받아야 했던 번거로움을, OLED패치를 환부에 붙이고 일상생활을 하면서 치료가 이뤄지게 하는 것”이라며 “최근 한국산업보건진흥원을 비롯한 연구재단에서 ‘전자약’이라는 개념을 도입했는데, 전자기기를 통해 발생하는 빛, 소리 등을 이용해 치료하는 것이다”라고 말했다.

이 기술은 구체적으로, 상처·소아 황달·우울증·피부암·건선 치료 및 피부 미용과 모발세포 개선, 치매 예방에 활용 가능하다.

그는 “아직 전 세계적으로 OLED 기반의 의료기기는 뚜렷하게 존재하지 않는다”라며 “기술 상용화 시, 새로운 시장 개척 가능성이 높다”라고 기대를 전했다.

그러면서, “의료기기 등 사업 의사가 있다고 하면 통상실시권을 기술 이전할 의향도 있다”라고 말하며 “OLED 패치 공급을 위해 생산 가능한 회사와 호흡하며 기술 실시를 진행하고 있다”라고 밝혔다.

[BRIDGE 유망기술 Fair③]안전하고 건강한 사회 개발하는 유망기술
광주과학기술원(GIST) 브릿지융합지원센터 송락경 센터장

‘사업화’ 용어의 명확한 개념 정립 필요해
한편, ‘BRIDGE 융합연구개발사업 유망기술 Tech Fair’를 주최한 광주과학기술원(GIST)의 브릿지융합지원센터 송락경 센터장은 “‘사업화’라는 용어가 과학기술정보통신부와 산업통상자원부·중소벤처기업부에서 사용하는 의미가 조금씩 다르다”라며 용어에 대한 정확한 의미 정립과, 부처별로 전략을 차별화해야 한다는 목소리를 냈다.

그는 “사업화에는, ‘사업 주체’가 필요하다”라며 “연구자가 사업 주체까지 하기에는 힘들어, 연구조직 또는 교원창업 스타트업 내에 전문 사업화 요원이 필요할 것”이라고 짚었다.

송락경 센터장은 “연구과제의 결과물이 나오면 사업화까지는 5~10년 이상 걸리기 때문에, 최종 연구 성과 발표에 앞서 기술 수요기업과 연구자들을 연결해 주는 자리”라고 이번 행사의 취지를 설명하기도 했다.
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