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맥신소재 재설계했더니…눈깜박임·1~2mm 비접촉 온도 센싱 가능

눈깜박임도 바로 읽어내는 초고민감도 센서 소재가 개발됐다. UNIST는 김수현·권순용 반도체소재부품대학원 교수팀이 티타늄 탄질화물 기반 초고민감도 맥신(MXene) 소재를 개발했다고 11일 밝혔다. 김수현 교수는 "이번에 개발한 맥신(Ti₃CNTz)은 질소가 없는 기존(Ti₃C₂Tx) 소재보다 민감도가 온도 변화는 300%, 압력 자극은 4배 이상 개선됐다"며 "이는 아주 미세한 자극에도 전기저항이 크게 변한다는 뜻"이라고 설명했다. 연구팀은 전구체인 MAX 상(금속+알루미늄+탄소) 합성 단계부터 순도를 극대화, 고품질 탄질화물 맥신을 확보했다. 이어 이를 선택적 식각 과정을 통해 액상 형태 맥신 용액으로 제조했다. 소자 제작 과정에서는 제조된 맥신 용액을 몰드에 드롭 캐스팅한 뒤 유연한 고분자(PDMS)를 침투시켜 맥신-고분자 복합 감지층을 형성하는 공정을 확보했다. 성능 평가 결과, 기존 티타늄 탄화물 대비 온도 저항 계수(TCR)가 300% 이상 향상됐다. 압력 감지 성능은 질소 조성에 따라 최대 4배 수준까지 개선된 것으로 나타났다. 연구팀은 이 소재를 이용해 만든 센서 실험에서 말하기, 침 삼키기, 기침하기 등 성대의 미세한 떨림을 완벽하게 구분했다. 눈 깜박임이나 손목 맥박 파형을 실시간 포착했다. 신발 뒤꿈치에 부착한 센서는 보행 패턴 분석이 가능했다. 김수현 교수는 "1~2mm 떨어진 상태에서 비접촉 온도 감지도 가능하다"며 "스마트폰 카메라 플래시에서 발생하는 적외선 열을 감지하거나, 손가락이 닿지 않은 상태에서도 접근만으로 온도 변화를 인식할 수 있다"고 덧붙였다. 연구 성과는 재료 과학 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'에 온라인으로 공개됐다.

2026.05.11 08:02박희범 기자

GIST, 빛으로 유해가스 감지하는 고감도 센서 개발

광주과학기술원(GIST)은 이상한 신소재공학과 교수와 이창열 고등광기술연구원(APRI) 수석연구원 연구팀이 차세대 반도체 소재 기반 가시광 가스센서 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 센서가 민감하려면 가스가 센서 표면에 붙고 떨어지는 과정에서 전하 이동이 활발해야 한다. 그런데, 상온에서는 이러한 과정이 노이즈 등으로 제한적이어서 성능이 떨어지는 문제가 있었다. 또한 기존 광 기반 센서는 주로 자외선(UV)을 필요로 하는데, 이에는 전력 소모가 크고 소재 열화(성능 저하)를 유발해 장기 안정성도 문제였다. 연구팀은 이같은 문제를 유리막과 금속 산화물 재료로 해결했다. 빛을 받으면 전하를 만들어내는 아주 작은 알갱이(할라이드 페로브스카이트 나노입자)를 스펀지처럼 구멍이 많은 구조와 결합한 새로운 센서를 개발한 것. 미세한 결정을 두께 약 2 nm(10억분의 1미터)의 매우 얇은 유리막(실리카 보호층)으로 감싼 뒤, 빨대처럼 구멍을 통해 공기가 잘 드나드는 기둥 형태의 금속 산화물 재료(주석) 위에 결합했다. 연구팀은 빛을 받으면 전하가 많이 생성돼 전하 이동이 활발해지고 상온에서도 센서가 안정적으로 작동하는 것을 학인했다. 또한 실리카 보호층은 수분·산소 등 외부 환경으로부터 소재를 보호해 안정성을 더했다. 구멍이 많은 금속 산화물 구조를 통해 가스가 더 잘 확산되고 표면에 많이 닿아 감지 성능도 향상됐다. 연구팀은 이 센서를 어두운 조건(암조건)과 눈에 보이는 빛(가시광·녹색광)을 비추는 조건에서 이산화질소 감지 성능을 비교했다. 그 결과, 센서는 초미량(0.105 ppb)부터 고농도(10 ppm)까지 넓은 농도 범위에서 이산화질소를 감지했다. 이는 세계보건기구(WHO) 기준(13.3 ppb)의 약 127분의 1 수준까지 탐지 가능한 높은 민감도를 의미한다. 특히 얇은 유리막인 실리카 보호층으로 인해 약 5주 이상 안정적으로 작동해 장기 안정성 성능도 확보했다. 가열 없이 상온에서 작동하며, 가시광만으로도 오염물질의 존재와 농도를 정밀하게 감지한다는 것이 연구팀 부연 설명이다. 이상한 교수는 "별도 가열 장치가 필요 없어 전력 소모를 줄일 수 있기 때문에 휴대용 센서, 스마트 기기, 실내 공기질 관리 시스템 등에 활용될 것"으로 기대했다. 공동 연구자인 이창열 고등광기술연구원 수석연구원은 “기존 태양전지·발광소자뿐 아니라 가스 센서 등 다양한 광전자 소자로의 확장 가능성을 보여준 사례”라고 밝혔다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'에 온라인으로 게재됐ㅎ다. 한편 GIST는 이번 연구 성과가 산업적으로 응용 가능하다는 판단에 따라 기술사업화실 기술이전 협의 목록에 올려놨다.

2026.03.26 09:49박희범 기자

환경공단, 부패 진단·조직문화 개선 위한 '레드팀·블루팀' 신설

환경부 산하 한국환경공단(이사장 임상준)은 22일 서울 마포구 중소기업 DMC타워에서 '레드팀 착수보고회'를 개최하고, 부패 취약분야 진단과 공정한 조직문화 개선을 위한 내부 특화조직인 '레드팀'과 '블루팀' 운영에 본격 돌입했다. 특화조직 구성은 지난 4월 제1회 청렴·내부통제위원회에서 의결된 '청렴·윤리 2.0 종합계획'의 중점과제로, 변화하는 공공기관 윤리경영 요구에 능동적으로 대응하기 위한 선제 조치다. '레드팀'은 5천450억원 규모 국고보조금 사업 전반을 점검한다. 2025년 기준 환경공단이 수행 중인 국고보조금 사업은 총 12개 분야, 약 5천450억 원에 이른다. 전체 예산의 20%를 차지하며, 3년 새 3천800억원 이상 증가했다. 환경공단에 따르면 과거 전기차 충전기 설치지원·탄소중립설비 구축지원 등 일부 사업에서 부정수급 의심 사례가 발생함에 따라 제도와 구조 자체 취약성 점검 필요성이 제기돼 왔다. 레드팀은 가상의 공격자 관점에서 각 사업의 부패 가능성을 시뮬레이션하고 취약 지점을 선제적으로 진단한다. 이를 통해 'RED Target'을 설정한 뒤 제도개선으로 연계한다. 환경공단은 올해 ▲위험 진단(6월) ▲제도개선(9월) ▲성과 분석 및 환류(10월) 등 단계적 계획으로 운영한다. 윤리경영실과 감사실, 수행부서 간 유기적인 협력을 통해 환경공단의 리스크 대응력을 강화할 예정이다. '블루팀'은 미래세대가 직접 제안하고 실현하는 조직문화 혁신한다. 레드팀이 제도적·구조적 위험을 점검한다면, 블루팀은 구성원 관점에서 조직문화 공정성과 유연성을 개선해 나가는 역할을 맡는다. 블루팀은 2016년부터 2022년 사이에 입사한 5급 이하 직원 120명으로 구성된다. 전체 직원 중 MZ세대 비중 증가와 맞물려 구성원의 '공정성 체감도'를 향상시키기 위한 실질적인 조직문화 개선 방안이다. 블루팀은 인트라넷 전용 온라인 플랫폼 'BLUE로그'를 통해 주제별 의견을 익명으로 개진하고, 다수 공감을 받은 제안은 '2025년 BLUE Target 과제'로 선정해 공정하고 건강한 조직문화 정착을 도모한다. 환경공단은 블루팀을 통해 내부 구성원이 공감하고 자발적으로 참여하는 하향식이 아닌 상향식 변화가 실현될 것으로 기대했다. 임상준 환경공단 이사장은 “레드팀과 블루팀은 공단의 제도 개선과 조직문화 혁신을 이끄는 새로운 동력”이라며 “두 조직의 활동을 통해 청렴한 공단, 신뢰받는 공공기관으로 거듭나겠다”고 밝혔다.

2025.05.22 15:05주문정 기자

1cm 크기에 1mm 초고속 ·고감도 카메라 상용화 수준 개발

초소형· 초고속·초박형이면서 저조도 상태에서도 선명한 사진을 구현하는 생체모사형 카메라가 상용화 수준으로 개발됐다. KAIST 정기훈 바이오및뇌공학과 교수는 "곤충 시각 구조에서 영감을 받아 초고속 촬영과 고감도를 동시에 구현한 새로운 초소형 생체모사 카메라를 개발, 연구소 기업인 마이크로픽스(대표 장경원)를 통해 상용화를 진행 중"이라고 16일 밝혔다. 이 카메라는 우선 크기가 초미니급이다. 가로, 세로 1㎝크기에 두께가 1㎜다. 여기에 경제성도 갖췄고, 초고속 촬영에 별도 렌즈도 필요없다. 초당 9천120프레임으로 초고속 촬영이 가능하다. 초고속 카메라의 단점인 저조도 문제도 카메라 렌즈에 해당하는 겹눈 모사 방식으로 해결했다. 바이오및뇌공학과 김현경 연구생(박사과정)은 "빛 세기(조도)가 0.43 µW/cm²만 되도 선명한 영상 구현이 가능하다"며 "기존대비 300배 더 많이 빛을 수집할 수 있다"고 설명했다. 김 연구생은 "반도체 공정으로 대량 생산도 가능하다"며 "상용화도 큰 문제가 없을 것으로 예상한다"고 설명했다. 연구진은 초고속 카메라의 문제인 낮은 감도를 곤충의 시각 기관처럼, 여러 개의 광학 채널과 시간 합산을 활용하는 방식으로 해결했다. 단안 렌즈 대신 곤충처럼 겹눈으로 서로 다른 시간대의 프레임을 병렬 획득하도록 설계했다. 프레임이 중첩되는 동안 빛을 서로 합산, 신호대잡음비를 증가시킨다. 김 연구생은 "기존 고속 카메라 대비 최대 40배 더 어두운 물체까지 포착하는 것이 가능하다"고 말했다. 연구팀은 카메라 속도 향상을 위해 '채널 분할' 기술을 도입, 패키징에 사용된 이미지센서보다 수천 배 빠른 프레임률을 획득하는데도 성공했다. 연구팀은 또 '압축 이미지 복원' 알고리즘을 활용해 합산된 프레임에서 발생할 수 있는 흐림 현상을 제거, 보다 선명한 이미지를 재구성하도록 했다. 정기훈 교수는 "기술 개발과 방향은 정리됐지만, 후 영상 처리 부문은 좀더 풀어야할 숙제가 남아 있다"며 "이를 포함한 제품 디자인 부문은 마이크로픽스에서 해결을 진행 중"이라고 덧붙였다. 향후 연구팀은 3D 이미징 및 초해상도 이미징을 위한 고급 이미지 처리 알고리즘을 통해 바이오의료 응용뿐 아니라 모바일 등 다양한 카메라 응용 기술을 개발할 예정이다. 이 연구에는 KAIST 김민혁 전산학과 교수 연구팀도 참여했다. 연구결과는 국제 학술지 `사이언스 어드밴시스'에 최근 실렸다.

2025.01.16 14:12박희범 기자