[더테크 이지영 기자] 얼마 전 발표된 노벨화학상은 AI로 단백질 구조를 예측한 새로운 설계를 함으로써 신약개발이나 새로운 물질 개발이 가능하도록 한 워싱턴대 데이비드 베이커 교수, 구글 딥마인드 허샤비스 CEO, 존 점퍼 수석연구원 3명에게 돌아갔다. AI와 데이터가 과학혁명을 주도하는 시대에 신약과 새로운 물질 개발에 또 다른 게임체인저로 양자컴퓨팅 기술이 크게 부상하고 있는 가운데 국내 연구진이 광자 큐디트로 정확한 양자컴퓨팅 구현했다. 한국과학기술연구원 양자기술연구단 임향택 박사 연구팀은 기존보다 적은 자원으로도 원자 간 결합거리와 바닥 상태 에너지를 화학적 정확도로 추정할 수 있는 양자컴퓨팅 알고리즘을 구현해 별도의 양자 오류 완화 기술 없이도 정확한 계산을 수행하는 데 성공했다고 5일 밝혔다. 양자 컴퓨터는 연산 공간이 커지면서 오류가 급격히 증가하는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 고전 컴퓨터와 양자컴퓨터의 장점을 결합한 VQE(Variational Quantum Eigensolver) 방식이 등장했다. VQE는 ‘변분 양자 고유값 계산기’라는 의미로, 양자 컴퓨팅 프로세서(QPU)와 고전 컴퓨팅 프로세서(CPU)를 함께 사용해 더 빠른 계산을
[더테크 이승수 기자] 세계 최초로 하이브리드 방식의 양자 오류정정 기술을 국내 연구진이 개발했다. 한국과학기술연구원은 양자기술연구단 이승우 박사 연구팀은 세계 최초로 이산 변수(DV)와 연속 변수(CV)의 하이브리드 방식의 양자 오류정정 기술을 개발하고, 이를 기반으로 결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처를 설계했다고 7일 밝혔다. 양자 컴퓨터 실용화의 핵심 과제는 ‘양자 오류정정(Quantum Error Correction)’ 기술 개발이다. 이 기술은 양자 연산의 기본 단위인 큐비트에서 발생하는 오류를 근본적으로 해결하고 그 오류가 연산 과정에서 증폭되는 문제를 방지하는 역할을 한다. 양자 오류정정 없이는 양자 컴퓨터가 기존의 고전 컴퓨터보다 뛰어난 성능을 발휘하는 것이 사실상 불가능하다. 현재 전 세계적으로 이 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다. 양자 오류정정이 가능하도록 설계된 큐비트를 논리 큐비트라고 한다. 구현 방법은 이산 변수(Discrete Variable, DV)와 연속 변수의 두 가지 방식이 있다. IBM, Google, Quera, PsiQuantum 같은 기업들은 이산 변수 방식으로 양자 컴퓨터를 개발하고 있고 아마존(AWS), 자나두(Xan
[더테크 이승수 기자] 양자기술 글로벌 패권 경쟁이 심화하는 가운데 양자컴퓨팅 개발을 선도하는 주요 국가와 기업들이 모두 양자 오류정정 기술 개발에 집중하고 있다. 한국과학기술연구원 양자기술연구단 이승우 박사팀은 세계 최고 수준의 양자 오류정정 기술을 개발하고 이를 기반으로 결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처를 설계했다고 29일 밝혔다. 이 기술을 활용하면 범용 양자컴퓨터 개발의 글로벌 선두 업체인 사이퀀텀(PsiQuantum)이 최근 개발한 양자 오류정정 기술의 성능을 뛰어넘을 수 있다는 결과도 입증했다. 양자 오류정정이 수행되는 범용 양자컴퓨터의 성능은 최대 결함허용 임계값으로 평가된다. 이 임계값은 양자컴퓨팅에서 발생하는 오류를 얼마나 잘 보정할 수 있는지를 나타내며 오류정정 기술과 아키텍처 설계가 우수할수록 높은 값을 가진다. 미국의 양자 컴퓨터 개발 업체 사이퀀텀(PsiQuantum)은 광자의 얽힘 자원, 퓨전 기법과 오류정정 기술을 활용한 양자컴퓨팅 아키텍처를 제시하고 이를 기반으로 범용 양자컴퓨팅 하드웨어를 개발하고 있다. 사이퀀텀 방식의 최대 광손실 임계값은 2.7%로 보고됐다. KIST의 기술은 최대 14%의 광손실 임계값을 달성할 수 있으며, 이는
[더테크 조재호 기자] 국내 연구진이 프로톤 세라믹 전해질의 소결 온도를 획기적으로 낮출 새로운 합성법을 개발했다. 이번 공정개발로 프로톤 세라믹 전지의 경제성 및 고성능화를 동시에 달성할 것으로 기대된다. 한국과학기술연구원(KIST)수소에너지소재연구단 지호일 박사, 금오공과대학교 최시혁 교수 연구팀은 차세대 고효율 세라믹 전지인 프로톤 세라믹 전지의 전해질의 치밀화 과정을 유발하는 소결 물질을 분말로 만들어 녹는점 이하로 열을 가하면서 온도를 획기적으로 낮출 수 있는 신규 합성법을 개발했다고 29일 밝혔다. 전해질, 전극 등 모든 구성요소가 세라믹과 같은 금속산화물로 구성된 기존의 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Cell; SOC)는 전력 생산과 수소 생산이 동시에 가능하다. 특히, 600℃ 이상의 고온 내구성을 지닌 재료를 사용하기 때문에 생산비용이 높고 장기간 작동 시 열화로 인한 성능 저하가 유발되는 한계가 있다. 고체산화물 전지 중 수소이온인 프로톤(Proton)을 사용하는 프로톤 세라믹 전지(Protonic Ceramic Cell; PCC)가 차세대 연료전지로 주목받고 있다. 산소이온을 전달하는 기존 전해질과 달리 크기가 작은 수소이온을
[더테크 전수연 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 나노포토닉스연구센터 강진구 박사 연구팀이 외부 전력 없이 냉각하면서 동시에 색상을 낼 수 있는 색상형 복사냉각 액정 소재를 개발했다고 25일 밝혔다. 복사냉각 기술은 태양광의 선택적 반사·흡수를 통해 열을 방출해 온도를 떨어뜨리는 무전력 냉방 기술이다. 이에 전력 소모가 심한 에어컨을 보조할 수 있는 차세대 친환경 냉각 기술로 주목받고 있다. 낮 시간용 복사냉각 소재는 태양광 흡수를 낮추기 위해 하얀색을 띠고 있다. 이 경우 냉각 성능은 우수하나 여러 색상 구현이 어려워 심미성이 필요한 건물이나 차량에 활용할 수 없다는 단점이 존재한다. 기존에 알려진 색상형 복사냉각 소재는 빛 흡수를 이용해 색깔을 냈기 때문에 온도 하강 효과가 낮았다. 대안으로 제시된 빛 반사를 이용한 광결정 형태의 색상형 소재들의 경우 냉각 성능은 뛰어났으나 뚜렷한 색상을 구현하는데 한계가 있었다. 연구팀은 굴곡진 나선형 액정 광결정을 제작하여 이러한 문제점을 해결했다. 이번 연구에서 사용된 상용화 액정(LC242)은 복사냉각을 통해 온도를 떨어뜨리는 물질일 뿐만 아니라 유도체를 나선형으로 정렬시켜 주기적 구조를 통해 색을 띠는 광결정을
[더테크=조재호 기자] 국내 연구진이 고체 상태로 포집한 이산화탄소를 유용한 물질로 전환하는 기술을 개발했다. 기존 산업과의 연계성이 강한 기술로 빠른 상용화와 함께 국가 온실가스 감축 계획에 도움을 줄 것으로 보인다. 서울대학교 공과대학은 23일 재료공학부 남기태 교수, 권민상 교수와 한국기술연구원의 이웅 박사 공동 연구팀이 배터리와 플라스틱 생산에 사용되는 고리형 카보네이트의 새로운 생산법을 개발했다고 밝혔다. 최근 탄소 중립과 기후위기 대응을 위해 에너지 절약과 신재생 에너지 활용 등에 있어 탄소 포집 및 자원화 발전전략이 필수적이다. 이를 위해 이산화탄소를 활용한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이번 연구에서 공동 연구팀은 육상 식물보다 높은 이산화탄소 활용률을 보이는 미세조류에 주목했다. 미세조류는 물속에서 탄소가 포집된 형태인 중탄산염을 이용해 육상 식물보다 빠르게 광합성을 진행하기 때문이다. 이에 착안해 공동 연구팀은 세계 최초로 중탄산염을 활용한 에틸렌 카보네이트 합성 방법론을 개발했다. 중탄산염은 산업적으로 솔베이 공정을 통해 생산되는 베이킹소다의 주성분이다. 아울러 기술 성숙도가 높은 탄소포집기술(CCU)을 통해 생산할 수 있는 물질이다.
[더테크=조재호 기자] 국내 연구진이 개발한 배송 로봇의 실증 사업이 성공적으로 마무리됐다. 이번에 실증을 진행한 로봇은 배송의 마지막 단계인 라스트 마일 딜리버리 로봇으로 격리된 환자들이 있는 곳까지 물품들을 안전하게 배송할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST)은 지난 한 주간 한림대성심병원에서 지능로봇연구단 유범재 박사팀이 개발한 비대면 배송 방역로봇 ‘딜리버디(Deli-Buddy)’를 성공적으로 실증했다고 24일 밝혔다. 딜러버디는 코로나19와 같은 팬데믹 상황에서 격리된 환자들에게 음식과 생활용품을 전달하면서 배송 인력의 감염 노출 위험을 줄이고 방호복 착용과 물품 배송에 따른 업무 피로도 감소를 위해 개발됐다. 딜리버디는 엘리베이터 연동 관제 기술과 마커리스 자율주행 기술 적용으로 현장에 별도의 인프라를 구축하거나 사람의 개입 없이 원활한 운영이 가능하다. 또 한 번에 다양한 모양과 크기의 물품을 적재할 수 있고 언로딩 기술을 탑재해 물품을 안전하게 배송 위치에 내려놓을 수 있다. 이번 실증에 활용된 딜리버디-H는 생수와 같이 무거운 물품을 배송하기 위한 로봇으로 최대 12kg 무게의 물건을 3개까지 총 36kg까지 적재할 수 있다. 3시간 충전으
[더테크=전수연 기자] 한국과학기술연구원(KIST)이 운동을 통해 땀을 유도했던 기존 방법과 달리 피부를 통해 땀샘을 자극할 수 있는 약물 전달 유도 방식을 공개했다. KIST 김주희 바이오닉스연구센터 박사, Northwestern University John A. Rogers 교수 공동연구팀은 피부 약물 전달을 통해 운동이 필요 없는 간편한 땀 모니터링 디바이스를 개발했다고 23일 밝혔다. KIST는 땀에 당뇨병부터 유전질환까지 다양한 건강 상태를 모니터링할 수 있는 바이오마커가 포함돼있다고 분석했다. 땀 채취는 혈액 채취와 달리 통증이 없어 사용자들이 선호하는 방법이지만 검사를 진행하기 위해 충분한 영양소, 호르몬을 땀에서 얻기 위해 격렬한 운동을 통해 충분한 땀을 배출해야 했다. 이러한 방법은 운동기능이 제한된 사람에게는 적용되기 어렵다는 문제가 있었다. 연구팀은 약물이 포함된 하이드로젤에 전류를 흘려 약물을 피부 밑 땀샘으로 전달할 수 있는 플렉서블(Flexible) 디바이스를 개발했다. 이 디바이스는 작고 부드러워 피부 위에 쉽게 부착할 수 있으며 약물로 유도된 땀은 디바이스 내 마이크로 플루이딕 태널에 수집돼 바이오센터를 통해 생체 상태를 모니터링
[더테크=전수연 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 천연물인포매틱스연구센터 김은정 박사팀이 항암제 내성과 가소성이 있는 암 조직의 치료에 효과 있는 최적의 용량 제안 수리 모델을 개발했다고 18일 밝혔다. KIST는 암에 항암제 내성이 생기거나 재발하는 경우가 많아 지속 관리가 필요한 난치병이라고 판단했다. 현재 표준 암 치료법은 환자에게 심각한 부작용이 나타나지 않는 최대용량의 항암제를 주입하는데 항암제에 저항성이 있는 세포의 성장을 촉진하거나 정상 세포를 손상하는 등 의도하지 않은 결과가 나타나기도 한다. 항암제 저항성을 최소화하기 위해서는 최적의 용량과 투약 기간을 찾는 연구가 필요하다. 지금까지는 소수의 암 환자를 대상으로 하는 제1상 임상시험 결과로 결정된 최대 내약 용량(maximum tolerated dose)을 중심으로 항암치료가 진행되고 있다. 현재까지 개발된 수학 모델은 암 치료 중 생긴 항암제 내성과 암세포의 빠른 진화 변화가 치료 결과에 미치는 영향까지는 고려하지 못했다. 연구팀이 제안한 계산법은 항암제 치료 중 생길 수 있는 내성, 암세포의 일시 표현형 변화를 고려해 필요한 적정용량을 제안해주는 최초의 항암제 용량 예측 모델이다. 연구
[더테크=조재호 기자] KIST가 첨단 복합 재료인 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 재활용하는 기술을 개발했다. 이전까지 자연분해가 어렵고 소각 시 독성물질을 배출해 환경오염을 초래하기에 재활용을 통한 선순환이 필요했던 분야다. 한국기술연구원(KIST)은 5일 RAMP융합연구단 전용채 단장 연구팀이 일정 수준 이상의 온도와 압력 조건에서 발현되는 초임계 상태의 물을 이용해 수십분 내에 CERP 소재를 99% 이상 재활용하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 초임계 상태의 물은 높은 극성과 확산성, 밀도를 지녀 CERP에 함침된 에폭시만을 선택적으로 제거함으로써 재활용된 탄소섬유를 얻을 수 있다. 연구팀은 별도의 촉매나 산화제, 유기용매 등을 사용하지 않고 물만을 이용해 고효율의 재활용 시스템을 완성했다. 아울러 글라이신(Glycine)을 초임계 상태의 물에 첨가하면 CERP를 질소 원자가 도핑된 재활용 탄소섬유로 업사이클링할 수 있다는 사실도 알아냈다. 업사이클링된 탄소섬유는 기존 재활용 탄소섬유보다 우수한 전기적 전도성을 가진다. 수십 분 내에 단일 재활용 공정만으로 CFRP의 재활용과 업사이클링을 동시에 처리해 재활용 섬유의 구조와 물성을 제어한 사례는 이번 연
[더테크=조재호 기자] 국내연구진이 인공지능(AI)와 로봇을 활용해 1년 365일, 24시간 동안 소재개발 연구를 할 수 있는 연구실을 만들었다. 한국과학기술연구원(KIST)는 4일 계산과학연구센터 한상수 박사, 김동훈 박사와 고려대학교 화공생명공학과 이관형 교수 공동연구팀이 AI와 로봇을 활용한 맞춤형 금속 나노입자 설계 플랫폼인 스마트 연구실을 개발했다고 밝혔다. 공동연구팀은 로봇팔을 기반으로 나노입자를 합성하고 합성된 나노입장의 광학적 특성을 측정하는 자동화 장치를 개발했다. 여기에 AI 기술을 접목해 연구자가 원하느 소재의 물성을 입력하면 요구 물성을 정확히 충족하는 나노소재를 합성해주는 맞춤형 소재 개발 스마트 연구실을 구축했다. 스마트 연구실 플랫폼에 적용된 AI 기술은 기존 베이지안 최적화 방법에 얼리스톱핑(early topping) 기술을 접목해 단순 자동화 장치 대비 소재탐색 효율성을 500배 이상 높였다. 사람이 하는 실험은 연구환경이나 연구자에 따라 결과가 달라져 재현성 있는 결과를 얻기 힘든 경우가 생기지만 스마트 연구실에서는 일관성 있는 양질의 데이터를 대량으로 생산할 수 있다. 스마트 연구실의 안전확보를 위한 AI 기술도 개발했다.
[더테크=조재호 기자] KIST 연구진이 신경계 질환인 알츠하이머와 파킨슨병의 발병기전을 규명하기 위해 뉴런의 변화를 시각화할 수 있는 차세대 기술을 개발했다. 한국과학기술원(KIST)은 21일 뇌과학연구소 김윤경 박사 연구팀이 장영태 포항공과대학 교수 연구팀과 함께 차세대 뉴런 표지 기술인 NeuM을 개발했다고 밝혔다. NeuM(뉴엠, Neuronal Membrane-selective)은 신경세포막을 표지해 뉴런구조를 시각화하고 뉴런의 변화양상을 실시간으로 모니터링할 수 있는 차세대 뉴런 형광 표지 기술이다. 뉴런은 감각기관이 받아들인 정보를 뇌로 전달하는 신경세포다. 이 신경세포가 기능이상 및 점진적 퇴행으로 발병하는 신경계 질환이 알츠하이머성 치매와 파킨슨병인데 뇌졸중과 함께 3대 노인성 질환으로 꼽힌다. 따라서 퇴행성 신경질환을 극복하기 위해서는 살아있는 뉴런 기관을 선택적으로 표지해 모니터링하는 기술 개발이 필요했다. 기존 유전자 기반 표지 기술과 항체 기반 표지 기술은 특정 유전자의 발현이나 단백질에 의존해 정확성이 낮고 장기간 추적 관찰에 어려움이 있었기 때문이다. 연구팀은 신경세포의 분자 설계를 통해 신경세포막에 우수한 결합력을 지녀 뉴련의 장