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삼성전자 지원 미래 기술 연구 과제 '성과' 잇따라

네이처 커뮤니케이션즈·어드밴스드 머티리얼즈 등 세계적 학술지에 실려

배태호 기자 | 기사입력 2020/07/23 [14:50]

삼성전자 지원 미래 기술 연구 과제 '성과' 잇따라

네이처 커뮤니케이션즈·어드밴스드 머티리얼즈 등 세계적 학술지에 실려

배태호 기자 | 입력 : 2020/07/23 [14:50]

▲ 김정원 KAIST 교수 (사진=삼성전자)  © 팝콘뉴스


(팝콘뉴스=배태호 기자) "이번 연구 결과를 이용하면 5G와 데이터통신 등에서 시간 오차를 현재 대비 최대 100배 이상 정밀한 수준으로 제어할 수 있다"

 

"향후 정밀한 시간 성능이 요구되는 차세대 데이터 변환기, 초고속 통신, 집적회로 성능을 획기적으로 높일 수 있을 것으로 기대한다."

 

KAIST 김정원 교수는 정하연 고려대학교 교수와의 공동 연구팀을 통해 통해 세계 최초로 디지털 형태의 전자 신호 시간 오차를 1경분의 1초(100 아토초) 이하 수준까지 측정하고 제어할 수 있는 기술을 개발했다.

 

김정원 교수와 정하연 교수 연구팀의 연구 결과는 현지 시간으로 22일 영국에서 세계적인 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'를 통해 발표됐다.

 

지난해부터 국내에서 상용화를 시작으로 글로벌 통신 시장에서 확대하고 있는 5G 통신과 자율주행차 등 데이터 전송 속도가 매우 빠른 전자 장비가 크게 늘면서, 전자기기 간 동기화와 시간 오차를 줄이기 위한 노력이 활발하다.

 

하지만 현재 기술로는 수십 펨토초(1펨토초는 1,000조분의 1초) 이하의 시간 측정과 제어가 어려워 보다 정밀한 시간 동기화가 필요한 6G 통신 등 미래 정보통신 적용에 한계가 있었다.

 

학계에서는 펨토초 이하 수준의 시간 오차로 광신호를 만드는 '초고속 펄스 레이저'를 도입해 시간 오차를 줄이려고 했으나 그동안 연구들이 아날로그 형태의 전자 신호 생성에만 국한돼 정보통신 시스템 적용에는 어려움이 있었다.

 

김정원 교수 연구팀은 초고속 펄스 레이저에서 나오는 광신호를 디지털 형태의 전자 신호로 바꿔서 측정하는 새로운 기술을 개발해 이같은 문제에 대한 돌파구를 제시했다.

 

레이저를 활용한 전자 신호 측정과 제어 기술을 활용하면 광신호와 디지털 전자 신호 간 시간 오차를 50아토초(2경 분의 1) 정확도로 매우 정밀하게 측정할 수 있다.

 

기존에는 불가능했던 디지털 형태의 전자 신호를 정확하게 측정하고 제어할 수 있게 되는 것이다.

 

김 교수 연구팀의 이번 연구는 지난 2017년 12월 삼성미래기술육성사업 지원 과제로 선정됐는데, 2년여간의 연구 끝에 결실을 본 것이다.

 

'삼성미래기술육성사업'이 지원하는 다양한 연구 과제가 이처럼 세계적인 학술지에 잇따라 실리면서 그 성과를 인정받고 있다.

 

김 교수 연구팀 과제인 정보 통신 기반 기술 외에도 차세대 퀀텀닷(QD) 소재와 면역학 등을 주제로 다룬 논문들이 네이처 커뮤니케이션즈·어드밴스드 머티리얼즈 등에 게재됐다.

 

삼성미래기술육성사업은 우리나라 미래를 책임질 과학 기술 육성을 목표로 삼성전자가 1조 5천억 원을 출연해 지난 2013년부터 시행하는 연구 지원 사업이다.

 

지금까지 모두 601개 과제에 7,713억 원을 집행했는데, 총 1,244건의 논문이 국제학술지에 실렸고, 특히 사이언스 5건, 네이처 2건 등 최상위 국제학술지에 소개된 논문도 96건에 달한다.

 

▲ 허남호 경북대학교 교수 (사진=삼성전자)  © 팝콘뉴스

■ 색 재현성 2배 높인 차세대 퀀텀닷도 주목

 

지난해 12월 삼성미래기술육성사업 지원 과제로 선정된 허남호·주진 경북대학교 응용화학공학부 교수, 한정우 포스텍 화학공학과 교수가 공동 연구를 통해 색 재현성과 수분 안정성을 높인 차세대 퀀텀닷 소재 기술 개발 역시 학계에서 주목받고 있다.

 

이 연구 결과는 혁신적인 소재 기술로 인정받아 현지 시간으로 지난 20일 독일에서 재료 과학 분야의 세계적 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 실렸다.

 

퀀텀닷은 직경이 10억 분의 1m 수준의 입자로, 색 재현성이 뛰어나 QD디스플레이 구현의 핵심 물질로 사용된다.

 

최근에는 색 재현성이 기존 대비 2배 이상 우수한 페로브스카이트(Perovskite) 퀀텀닷 소재에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있는데, 페로브스카이트는 수분과 접촉하면 성능이 저하되는 등 안정성이 떨어지는 단점이 있다.

 

이에 학계에서는 수분 접촉 차단을 위한 다양한 연구가 진행되고 있지만, 아직까지 상용화에 적용할 수준의 안정성은 확보하지 못했다.

 

하지만 허남호 교수 연구팀은 다공성(多孔性, 물질 내부나 표면에 작은 구멍이 많이 있는 성질) 물질인 제올라이트(Zeolite)에 페로브스카이트를 결합해 수분과 접촉하더라도 성능이 저하되지 않는 기술을 개발하면서, 상용화를 위한 발판을 마련했다.

 

허 교수 연구팀 연구 결과에 따르면 이렇게 만들어진 발광체는 물속에 1년 이상 두어도 안정성을 유지할 수 있고, 크기와 배열에서 균일하게 제올라이트와 페로브스카이트를 결합할 수 있어 기존 페로브스카이트보다 색 재현성을 10% 향상할 수 있는 것으로 확인됐다.

 

▲ 신의철 KAIST 교수 (사진=삼성전자)  © 팝콘뉴스

 

■ 중증 코로나19 환자 급격한 상태 악화 초래 사이토카인 폭풍 원인 규명

 

지난 2014년 12월부터 지금까지 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 '중증 바이러스 질환에서 면역세포의 숙주손상 유발 기전'을 연구해 오고 있던 신의철 KAIST 의과학대학원 교수는 정인경 KAIST 생명과학과 교수, 김성한 서울아산병원 교수, 최준용·안진영 연세대 세브란스병원 교수, 정혜원 충북대병원 교수와의 공동 연구를 통해 중증 코로나19 환자의 상태를 급격히 악화시키는 사이토카인 폭풍(Cytokine storm, 과잉 염증반응) 원인을 세계 최초로 규명했다.

 

이번 연구 결과는 10일(미국 현지 시간) 면역학 분야의 세계적 학술지인 '사이언스 이뮤놀로지(Science Immunology)'에 발표됐으며, 향후 코로나19 환자 치료에 있어 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

 

앞서 신의철 교수 연구팀은 2018년 1월 바이러스성 간염 환자에서 어떻게 면역세포가 간 손상을 유발하는지 상세한 메커니즘을 밝혀 세계적인 주목을 받기도 했다.

 

신의철 교수는 "6년 전부터 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 축적한 중증 바이러스 연구 경험과 인프라가 이번에 갑자기 찾아온 코로나19의 연구에 큰 도움이 되었다"고 밝혔다.

 

삼성전자는 삼성미래기술육성사업 외에도 CSR 비전 '함께 가요 미래로! Enabling People!' 아래 스마트공장, C랩 아웃사이드, 협력회사 상생 펀드 등 상생 활동과 청소년 교육 사회공헌 활동을 펼치고 있다.

 
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