▲ 서울대 재료공학부 3학년 유경민 학생[출처=서울대학교 공과대학]서울대 공과대학에 따르면 재료공학부 유경민 학생(22학번, 20)이 투명 전극 연구의 학문적 우수성을 인정받아  ‘알프레드 쿠퍼 장학상(Alfred R. Cooper Scholars Award)’을 수상했다.알프레드 쿠퍼장학상은 세라믹 분야에서 가장 권위 있는 학회인 미국 세라믹학회(American Ceramic Society, ACerS)가 학부생 논문 공모전 주관해 주는 상이다.또한 알프레드 쿠퍼 장학상은 유리 및 광학 소재 분야에서 연구 성과가 탁월한 학부생을 격려하기 위해 제정된 상으로 수상자에게는 500달러의 상금과 상패가 수여된다.매년 미국에서 개최되는 재료공학 분야 컨퍼런스인 ‘미국재료학회(Materials Science & Technology, MS&T)’에서 자신의 연구 성과를 구두 발표할 기회를 얻는다.이번 수상을 통해 우수 논문으로 선정된 유경민 학생의 연구 논문은 재료공학 분야의 SCIE급 상위 10%에 해당하는 국제 학술지 ‘저널 오브 올로이스 앤 컴파운즈(Journal of Alloys and Compounds)’에 게재됐다.재료공학부 정인호 교수 연구실에서 인턴십 과정을 밟은 유경민 학생은 최운오 박사과정생과 함께 투명 전극 연구를 진행한 바 있다.투명 전극이란 투명하면서도 전류가 잘 흐르는 재료를 말하며, 이러한 특성 때문에 태양 전지, 터치스크린 등에 사용된다.유경민 학생은 투명 전극에 주로 사용되는 산화 인듐(indium oxide, In2O3)에 산화 주석(tin oxide, SnO2)과 산화 아연(zinc oxide, ZnO)이 추가된 물질이 1400℃ 이상의 고온에서 어떤 거동을 보이는지 연구했다.그 결과, 지금까지 보고된 적 없는 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn)의 혼합 산화물(In2Sn2Zn2O9)을 발견하는 성과를 거뒀다. 뿐만 아니라 해당 물질의 정확한 조성, 결정 구조, 생성 온도를 분석하는 연구도 수행했다.학부생 신분임에도 주도적으로 연구를 진행해 우수한 성과를 거둔 유경민 학생은 “연구를 지도해주신 정인호 교수님, 함께 논문 작업에 참여하신 최운오 선배님에게 감사드린다”고 인사를 전했다.

▲ 서울대 항공우주공학과 여재익 교수[출처=서울대학교 공과대학]한국 최고 명문대학인 서울대 공과대(학장 김영오)에 따르면 항공우주공학과(학과장 이관중 교수) 여재익 교수 연구팀이 미국 공군연구소(Air Force Research Lab, AFRL)의 지정연구실로 선정됐다.여 교수는 미공군연구소와 협력해 초고용량 리튬이온 배터리의 열폭주 제어에 관한 연구를 진행하며 다년간 연구비를 지급받게 된다. 여재익 교수는 현재 한국연소학회 회장을 맡고 있다.특히 연구능력 검증 시 실적보고 및 중간평가 등의 절차가 대폭 간소화되는 효율적인 평가지원 체제 하에서 연구자가 원천기술 연구에 집중할 수 있는 환경을 누리게 된다.이번에 미공군연구소 지정연구실로 선정된 여 교수 연구팀은 실험과 모델링 접근 방식을 활용해 다양한 리튬이온 배터리에서 발생하는 열폭주의 원리를 명확하게 규명하고 열폭주 방지 기술을 개발하는 데 연구의 중점을 둘 방침이다.해당 연구는 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 추진 항공기 등 여러 전기 모빌리티 분야에서 배터리 안정성의 대폭적 향상에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.최근 배터리로 인한 전기차 화재 및 폭발 사고가 잇따르면서, 연소공학의 한 분야인 열폭주(thermal runway) 현상이 문제의 핵심 원인으로 주목받고 있다.열폭주는 배터리 내부의 인화성 구성물질이 화학 반응을 일으켜 온도가 급격히 상승하면서 폭발 단계까지 이르는 현상이다.여 교수는 2023년 12월 차세대 2차 전지의 핵심 기술로 주목받는 전고체 배터리 역시 일반 리튬이온 배터리와 마찬가지로 열폭주 현상으로부터 자유롭지 않다는 연구 결과를 연소공학 분야 최고 저널인 Combustion and Flame에 발표한 바 있다.그간 2차 전지 관련 국내 기업 및 연구재단의 기초연구 지원을 받아 배터리 열폭주 연구를 진행해 온 여 교수는 연소공학 분야에서 SCI급 학술지 교신저자 논문 180여 편의 연구 실적을 보유하고 있다.미공군연구소 지정연구실 선정을 통해 여재익 교수가 수행한 연구의 독창성과 기술 확장성이 인정받았다는 평가다.해당 연구에서 개발될 기술은 미래 모빌리티의 전 분야에서 안전성 제고 및 성능 극대화에 중추적인 기술로 자리매김할 전망이다.여재익 교수는 “이번 선정은 전기 주도 연소 시스템의 원천적인 반응 메커니즘을 규명하고, 나아가 의도적으로 열폭주를 가능케 하는 차세대 무기체계 및 위성 추진 시스템에서의 적용 가능성도 확인하는 기초 연구의 든든한 토대를 구축했다는 점에서 그 의미가 크다”고 전했다.

스위스 취리히 연방공대(ETH Zurich)에 따르면 오스트리아의 인크리멘탈쓰리디(Incremental3D)와 공동으로 비보강 콘크리트(Unreinforced Concrete)로 만든 3D 프린팅 다리를 설계했다. 스트리아투스(Striatus)라는 이름의 이 다리는 12x16m 크기의 아치형 다리로서 2년마다 열리는 국제건축전시회를 위해 베니스의 공원에 설치됐다.다리는 콘크리트 층을 수평으로 적용하는 대신 압축력의 흐름과 직교하는 방향으로 적용됐다. 서로 다른 층이 서로 잘 밀착돼 모르타르, 강철 또는 기타 보강재의 사용을 피할 수 있기 때문이다.재료는 기존 콘크리트 보다 부피가 70% 적다. 또한 여러 블록으로 구성되어 어디서나 조립 및 분해가 가능한 것으로 알려졌다. 구조물이 더 이상 필요하지 않으면 완전히 재활용할 수 있으므로 불필요한 폐기물을 피할 수 있을 것으로 평가된다. 향후 이와 같은 3D 프린팅 다리의 설치가 더욱 더 활발할 것으로 전망된다.▲ 인크리멘탈쓰리디(Incremental3D)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

영국 국방부에 따르면 군집 드론(drone swarms)을 투입한 최초의 해병특공대 훈련을 실시한 것으로 나타났다. 해상과 해저 그리고 공중에서 연합작전이 이뤄졌다.최근 해병특공대(Royal Marines Commandos)는 미사일 및 레이더 설치와 관련된 침투 훈련을 수행했다. 해군의 통제로 중대형 드론 총 6대가 영국군 최초로 투입돼 임무를 맡았다.이 군집 드론의 임무는 해병대 특공대원에게 필요한 탄약부터 의무병에게 전달될 혈액에 이르기까지 모든 군수물자를 공급하는 것이다. 게다가 드론의 원초적인 감시 및 정찰 임무도 병행했다.군집 드론은 감지 센서와 알고리즘의 분석으로 작전 지역 내 적군의 정보를 수집하도록 프로그래밍됐다. 정확하게 적을 식별하고 공격할 표적의 정보를 실시간으로 처리 및 공유했다.이번 훈련에 가장 중점을 두고 있는 드론 기술은 자율비행이다. 이번 훈련 시 단일 통제소에서 6대의 드론을 모두 자율비행 시스템으로 제어했다. 향후 더 많은 드론을 운영하겠다는 계획이다.자율비행은 미래 군사작전에 인간과 드론의 원활한 결합의 전제 조건이다. 특공대원이 원월하게 작전을 수행할 수 있도록, 자율비행드론을 서포터로써 활용한다는 방침이다.국방부는 이번 훈련이 드론의 군사적 효용성만을 강조하는 것이 아니라고 주장한다. 드론이 전투인력을 대체하는 것이 아니라 특공대원의 전투력을 향상시킬 수단이라고 강조했다.▲영국 해병특공대 훈련 모습(출처 : ROYAL MARINES 홈페이지)

체코 체코공과대학(CTU) 멀티로봇시스템 연구진에 따르면 최근 몇 주간 아랍에미리트 사막에서 군집 드론의 완전자율비행 연구를 진행 중인 것으로 나타났다.현재 연구팀은 새나 물고기의 무리 이동 방식을 착안해 완전자율비행 알고리즘을 구성하고 있다. 군집 드론은 다수의 드론이 서로 충돌하지 않고 하나의 유기체로 운행돼야 하기 때문이다.무리 이동이 가능한 동물들의 특성상 인접한 동료 개체를 감지하는 감각기관이 상당히 발달해 있다. 개체 간 거리를 유지하면서 적절하게 분산하고 이동할 수 있는 이유이다.군집 드론을 테스트할 때에 물고기나 새의 감각기관과 유사한 방식으로 주변 드론을 인식할 수 있는 온보드 카메라를 장착했다. 동물의 한계성을 극복하기 위해 GPS 통신망도 연결해 실험을 진행 중이다.연구진이 군집 드론을 연구하는 목적은 인명 구조 및 수색용 드론 시스템을 구축하기 위함이다. 하나는 사막에 투입할 초소형 군집 드론을, 다른 하나는 복층 건물을 수색하는 군집 드론이다.사막과 같은 광활한 지역은 수색 임무가 중요하기 때문에 기존 10kg 중량의 드론은 지양하자는 입장이다. 마치 새처럼, 센서 장비의 경량화로 중량을 200g까지 낮추는 것이 목표다. 복층 건물의 경우 사고 현장을 염두에 두고 사람 및 설비를 수색하는 데 사용된다. 지금처럼 드론 1기가 아닌 다수의 드론을 여러 현장에 동시 다발적으로 투입시키기 위한 목적이다.연구진은 "동물들이 자연스럽게 떼로 이동하듯이 군집 드론도 사람의 통제 없이 스스로 움직일 날이 올 것이다"라며 연구성과에 대한 자신감을 내비쳤다.▲아랍에미리크 사막에서 테스트 비행 중인 군집 드론(출처 : 체코공과대 홈페이지)

독일 뮌헨공대(Technical University of Munich)에 따르면 운전중 이벤트를 분석하고 예측하는 소프트웨어 모듈을 개발했다. 자율주행 차량을 이용해 수집한 실제 데이터를 기반으로 가상 모델을 만들었다.이를 통해 일상적인 트래픽 시나리오를 밀접하게 반영하는 테스트 환경을 만들수 있었다. 연구팀은 미래 교통 이벤트의 동시 시뮬레이션을 통해 실시간 데이터 분석의 신뢰할 수있는 결과를 제공한 것으로 평가된다.차량 센서 데이터는 밀리 초마다 기록되고 평가된다. 이 소프트웨어는 도로 교통 규정을 준수하는 경우 모든 교통 참가자에 대해 가능한 모든 움직임을 계산할 수 있다.간단한 동적 모델을 통해 빠른 계산이 가능하기 때문이다. 이와 같은 소프트웨어를 통해 자율주행 차량의 개발이 단순화되면서 더욱 가속화될 수 있을 것으로 전망된다.▲ Germany-TUM-autonomousCar▲ 뮌헨공대(Technical University of Munich)의 전경(출처 : 위키피디아)

스위스 로잔연방공대(EPFL: École Polytechnique Fédérale de Lausanne)에 따르면 생체 모방 나노크기 로봇의 원격 제어 어셈블리를 가능하게하는 재료 및 방법을 공개했다.연구팀은 다양한 형태의 무선 에너지를 기계적 작업으로 변환할 수있는 비연결 나노 입자를 합성했다. 각 입자는 코어에 자화된 금 나노로드(magnetized gold nanorod)를 갖고 있으며, 광 에너지를 열 에너지로 변환하는 광 히터와 자기장에 의해 구동될 때 운동을 발생시키는 생물학적 모터 역할을 한다.금속 코어는 열반응 젤 내부에 캡슐화되어 생성된 열을 변형 및 선형 작동(deformation and linear actuation)으로 빠르게 변환한다.입자 그룹은 레이저 빔을 사용하여 원하는 위치에서 수집되거나 시변 자기장(time-varying magnetic fields)을 사용하여 동적 구성으로 클러스터링될 수 있다.자기 토크를 적용하면 쌍극자-쌍극자(dipole-dipole) 및 유체 역학적 상호 작용(hydrodynamic interactions)을 통해 사슬이 형성된다. 입자 표면을 아민기로 기능화하고 백금을 금속 코어에 통합함으로써 로봇이 올바르게 조립된다.즉 백금이 국소 가열을 통해 아민 그룹의 공유 결합을 촉진하여 로봇 형성이 완료된다. 조립 프로세스가 완료되면 로봇에 전원을 공급하기 위해 동일한 광학 및 자기 신호가 사용된다.마이크로 로봇이 주입된 나노 입자로부터 목표 위치에 조립될 수 있다. 완전히 합성된 생체 모방 미세 기계 시스템에서 근육 구조를 요약하면 생물학적 작동에 대한 체계적인 조사가 가능할 것이다.이와 같이 선택된 물질과 살아있는 세포의 화학적 및 기계적 호환성은 제시된 기술이 생물의학 응용에 널리 사용될 수 있는 전망을 밝게 한다. 참고로 연구결과는 Advanced Intelligent Systems에 발표됐다.▲ Swiss-EPEL-Robot▲ 로잔연방공대(EPFL)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

독일 칼스루에공대(Karlsruhe Institute of Technology)에 따르면 마이크로미터 이하의 세부정보를 이용해 초정밀 물체를 매우 빠른 속도로 프린팅하는 시스템을 개발했다. 신소재분야 학술지인 Advanced Functional Materials에 공개됐다.일반적으로, 단일 레이저 광선으로 초당 수십만 개의 보셀이 생성됐다. 그래픽 잉크젯 프린터보다 거의 100배 느리다는 것을 의미한다.위와 같은 문제점 때문에 지금까지 많은 응용 프로그램에서의 사용은 제한됐다. 그러나 밀리미터 이상에서 작동하는 3D 프린터는 산업 생산 공정에서 점점 더 많이 사용되고 있다.이에 따라 연구팀은 속도뿐만 아니라 설정의 신뢰성을 입증하기 위해 60 mm3의 격자 구조를 마이크로 미터 스케일까지 세부적으로 프린팅했다. 3000억개 이상의 복셀(voxels)을 포함할 수 있다.이러한 유형의 3D 프린팅의 경우, 레이저 빔은 컴퓨터 제어방식으로 포토 레지스트를 통과한다. 레이저 초점에있는 재료만 노출되고 경화된다.새로 개발한 방식으로 광학 및 포토닉스, 재료과학, 생명공학 또는 안전공학과 같은 다양한 응용 분야에 대해 매우 정밀한 선조구조를 제공할 수 있을 것으로 전망된다.▲ Germany-KIT-3Dprint▲ 칼스루에공대(Karlsruhe Institute of Technology)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

미국 몬타나주 부테(Butte)시에 위치한 몬타나공대(Montana Tech)에 따르면 주 전역의 일부 고등학생들에게 광부들의 생명을 구할 수 있는 최고의 로봇 로버를 만들 수있는 기회를 제공한다.Butte High, Red Lodge, Great Falls CMR 및 Anaconda High의 4개 학교가 포함된다. 4개의 학교에는 몬타나공대의 로봇 키트가 제공돼 학생들이 로봇 로버를 만들었다.최고의 로버를 만든 팀은 보상을 받을 예정이다. 모든 팀 참가자들에게 몬타나공대에서 $1,000 달러의 장학금이 제공될 예정이다. 학생들은 모든 학기에서 로버 작업을 해야한다.이를통해 학생들은 로봇 로버에 대한 흥미와 관심을 끌 수 있는 동기를 부여받을 수 있을 것으로 기대된다. 로봇을 산업현장뿐만 아니라 실생활에도 적용하려는 노력이 이어지고 있다.▲ USA-Montanatech-Robot▲ 몬타나공대(Montana Tech)의 로고(출처 : 홈페이지)

미국 컬럼비아공대(Columbia Engineering)에 따르면 사람과 함께 이동하면서 가벼운 터치 지원을 제공하는 자율 로봇 지팡이를 개발했다.노인들과 이동성 장애를 가진 사람들이 걷는 것을 돕기 위한 목적이다. 이동성 장애는 18~49 세의 4%에만 영향을 미치지만 75~80세에서는 35 %로 급증한다. 이로 인해 자급자족, 독립성 및 삶의 질이 떨어지게 된다.연구팀은 지팡이에 전자 및 계산 기술을 추가해 21세기 로봇 장치로 전환했다. 즉, 걷는 사람을 자동으로 추적하고 옆으로 움직이는 모바일 로봇에 부착된 로봇 지팡이를 개발한 것이다.해당 연구는 걷는 동안 균형을 유지하기 위해 동료의 팔이나 소매를 가볍게 만질수 있다는 것으로부터 착안되었다. CANINE이라고 명명된 로봇 지팡이는 지팡이와 같은 이동보조 장치 역할을 수행한다.또한 장치는 보행 중 개인의 자기 인식을 향상시켜 안정성과 균형을 향상시킬 수 있다. 자율 로봇을 통해 간병 비용을 상당히 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 연구결과는 IEEE Robotics and Automation Letters에 게재됐다.▲ USA-ColumbiaEngineering-Robot▲ 컬럼비아대 Sunil Agrawal 교수의 연구팀 홍보자료(출처 : 홈페이지)