보유기술

염료감응 태양전지는 낮은 제조 단가에도 불구하고 광전환 효율 부족으로 상용화에 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 본 기술은 자기조립 이중블록 공중합체를 활용, 정렬된 금속산화물 나노입자를 포함하는 금속산화물-탄소질 하이브리드 박막을 경제적으로 제조합니다. 역마이셀 용액, 금속산화물 전구체, 산 용액을 이용한 코팅 후 자외선 조사로 안정화하고 열처리하여 탄소화하는 공정을 거칩니다. 이 과정에서 고온에도 나노구조를 유지하며, 높은 전기 전도성을 가진 탄소와 금속산화물의 하이브리드화를 통해 전자의 전달 효율을 극대화합니다. 결과적으로 이 박막을 염료감응 태양전지 광전극에 적용하면 광전환 효율을 현저히 향상시켜, 제조 단가 부담 없이 태양전지의 상용화를 가속할 수 있습니다.

기존 웨어러블 기기 데이터는 헬스케어 등 단순 활용에 그쳐 사용자 맞춤형 웹 서비스 제공에 한계가 있었습니다. 본 기술은 웨어러블 기기에서 수집된 심박수, 체온, 스트레스 등 사용자 생체 정보와 디스플레이 기기의 웹 페이지 스크롤, 클릭 등 조작 정보를 동시간 기준으로 결합하고 분석합니다. 데이터 마이닝 및 기계학습을 활용하여 사용자의 상태와 의도를 파악하며, 이를 통해 동영상 추천, 학습 콘텐츠 개인화, 맞춤형 광고 등 사용자에게 최적화된 웹 페이지와 서비스를 제공합니다. 사용자의 컨디션과 행동에 기반한 정교한 개인화로 웹 서비스의 만족도와 활용도를 크게 높일 수 있습니다.

다양한 소재에 금속 산화물과 그래핀의 우수한 혼성화 특성을 적용하기 위한 연구 요구가 증대되고 있습니다. 본 기술은 층상 금속 산화물 및 탄소 나노구조체(그래핀) 혼합액을 활용하여 얇고 유연하며 단단한 프리-스탠딩 하이브리드 종이를 제조하는 방법입니다. 탄소 나노구조체 콜로이드와 층상 금속 산화물 콜로이드를 혼합하고 투석 및 건조 과정을 거쳐 안정적인 종이 형태의 신소재를 만듭니다. 이 하이브리드 종이는 1~100 ㎛ 두께로 조절 가능하며, E-coli O157에 대해 99.99% 이상의 탁월한 항균성을 보입니다. 또한 열적 안정성과 친수성을 가지며, 항균막, 촉매, 전극, 흡착제 등 다방면으로 활용 가능한 첨단 소재입니다.

기존 식물성 단백질계 섬유 제조 방식은 특수 장비와 높은 비용, 긴 시간을 요구하는 단점이 있었습니다. 본 기술은 점도를 가진 고분자 용액에 인장력을 직접 가하여 섬유를 제조하는 섬유 제조장치입니다. 두 개의 작용면이 왕복운동하며 고분자 용액을 늘려 섬유를 형성하고, 거리 센서와 고분자 물성 데이터베이스를 통해 최적화된 제어가 가능합니다. 이를 통해 제조 장치 구성을 단순화하여 생산 비용과 시간을 획기적으로 절감할 수 있으며, 점탄성 고분자의 박막화도 용이합니다. 본 장치로 생산된 섬유는 인조육 및 캡슐 등 다양한 소재 분야에 경제적으로 활용될 수 있습니다.

기존 의류건조기는 옷감 종류나 무게에 상관없이 일정한 속도로 회전하여 섬세한 옷감 손상이나 건조 효율 저하를 유발했습니다. 본 기술은 의류의 무게를 실시간으로 측정하고 건조 과정 중 무게 변화를 반영하여 드럼의 회전속도 패턴을 지능적으로 제어합니다. 초기 투입 의류 무게에 따라 최적의 회전속도 패턴을 설정하고, 건조 중 의류 무게 감소에 비례해 회전속도를 조절하여 피건조물의 원심력을 일정하게 유지합니다. 이는 의류의 다양한 움직임을 유발하고 열 전달을 균일하게 합니다. 이로써 옷감 손상을 방지하고, 건조 효율을 크게 향상시키며, 건조 시간과 에너지 절감 효과를 제공합니다. 사용자 맞춤형 건조 모드도 지원하여 건조 성능을 극대화할 수 있습니다.

기존 색상 구현 기술은 높은 제조 비용과 시간, 또는 안정적인 소재 확보의 어려움이 있었습니다. 특히 화장품 분야에서는 인체에 무해하고 안정적인 발색 산란제가 부족한 문제가 있었습니다. 본 기술은 매질에 분산된 다양한 크기의 이산화티타늄(TiO2) 입자 조합을 활용하여 이러한 한계를 극복합니다. 입자 크기 분포의 다분산성 및 입자/매질의 유전상수를 정교하게 조절함으로써 원하는 색상을 비용 효율적으로 구현할 수 있습니다. 수열 공정을 통해 제조된 TiO2 입자의 집합적 미에 산란을 이용해 가시광 색상을 발현하며, 입자 크기에 따라 황색, 청색, 자홍색, 청록색 등 다양한 색상을 나타냅니다. 이 발색 조성물은 인체에 무해하여 화장용 조성물에 자연스러운 색상과 자외선 차단 기능을 제공하며, 굴절률 변화에 대한 높은 민감도를 이용해 고감도 굴절률 센서로도 적용 가능합니다. 항균성 창문, 촉매, 광전지 등 광범위한 산업 분야에 활용될 수 있는 실용적이고 확장성 높은 기술입니다.

기존 로봇은 1:1 교감에 그치며, 사용자의 감정을 타인에게 효과적으로 전달하는 데 한계가 있습니다. 본 기술은 한 쌍의 커플 로봇을 통해 사용자의 다양한 정보(음성, 생체 신호, 접촉 등)를 감지하고, 이를 바탕으로 감정 상태를 판단합니다. 판단된 감정 상태와 대화 기록이 담긴 공유 카드를 다른 로봇으로 송신하여, 수신 로봇이 해당 감정에 맞는 동작(이모티콘, 소리, 색변화 등)을 출력합니다. 로봇들은 결합하여 새로운 형태와 결합 신호를 만들 수도 있습니다. 이 기술은 사용자 간 심리적 교감을 증진시키고, 감정 전달의 신뢰도를 높여 커플뿐만 아니라 노인 복지나 원거리 상담 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다.

기존 유기계 자외선 안정제의 한계를 극복하기 위해, 본 기술은 무기나노입자(이산화티타늄 또는 산화아연)에 실리카를 코팅하여 코어-쉘 나노구조체를 형성합니다. 이 나노구조체의 실리카 표면을 개질하여 고분자 매트릭스 내 분산성을 극대화합니다. 이를 통해 우수한 자외선 차단 능력과 함께 높은 투명도, 탁월한 내후성을 가진 고분자-나노복합재를 제조할 수 있습니다. 자동차 내·외장용 무도장 소재 및 클리어 코팅용 내후첨가제 등으로 폭넓게 응용 가능하여 제품의 장기적인 안정성과 심미성을 향상시킵니다.

유독 가스인 포스젠 검출 시 기존 기술은 부반응으로 인해 감도가 저하되고 반응 시간이 느리다는 문제가 있었습니다. 본 기술은 벤즈이미다졸 스피로 융합 로다민계 모이어티를 포함하는 신규 화합물을 개발하여 이러한 한계를 극복했습니다. 이 화합물은 포스젠과 반응 시 고리 열림 과정을 용이하게 진행하며 염화수소(HCl)와 같은 부산물을 생성하지 않습니다. 그 결과, 색변화 및 형광 감응을 통해 저농도의 포스젠(3.2 ppb 이상)을 2분 이내의 빠른 시간 안에 고감도로 검출할 수 있습니다. 본 화합물을 포함하는 조성물 및 고분자 매트릭스에 매립된 구조체(예: 섬유)를 통해 다양한 환경에서 용이하게 포스젠을 감지할 수 있어, 화학 산업 및 생물테러 방지 등 유해 가스 감지에 효과적으로 활용될 수 있습니다.

정보통신기술 발달로 IoT 환경의 보안 문제가 심화되고, 기존 하드웨어 인증은 키 유출에 취약했습니다. 본 기술은 카본나노튜브(CNT)의 고유한 분자 비대칭성(chirality)을 활용하여 물리적 복제 방지(PUF) 특성을 극대화합니다. CNT의 무작위적인 전기적 특성으로 시그널 패스를 생성하는 카오스 나노넷 소자를 개발했습니다. 이 소자는 CNT 네트워크의 무작위성을 기반으로 예측 불가능한 시그널 경로를 제공하며, 다중입력 쉬프트 레지스터와 보안키 생성기를 통해 안정적인 인증 키를 생성합니다. 이 기술은 IoT 기기의 물리적 복제를 방지하고 고유한 신원 인증을 제공하여 의료, 헬스케어, 스마트홈, 스마트카 등 다양한 IoT 분야의 보안 안정성을 혁신적으로 향상시킬 수 있습니다.

무선 통신 장애 및 음영 지역 발생 시 신속한 통신망 구축이 중요합니다. 본 기술은 복수의 무인비행체를 활용하여 관심지역에 애드혹 네트워크를 점진적으로 배치하는 방법입니다. 무인비행체들은 시작점에서 서로 다른 이동 방향을 결정하고, 통신 가능 반경 내에서 이웃 무인비행체와의 연결성을 기준으로 배치 영역을 확장합니다. 이 과정에서 장애물을 감지하면 회피하고, 필요한 경우 추가 무인비행체를 투입하여 네트워크를 확장합니다. 또한, 배치된 무인비행체들의 네트워크 커버리지 중첩성을 분석하여 비효율적인 무인비행체를 제거함으로써 네트워크 성능 저하 없이 자원을 최적화합니다. 이 기술을 통해 재난 지역이나 통신 음영 지역에 빠르고 효율적으로 무선 네트워크를 구축하고 안정적인 통신 서비스를 제공할 수 있습니다.

기존 3차원 페로브스카이트 광 검출기는 장기 안정성 부족과 높은 암 전류로 인해 활용에 한계가 있었습니다. 본 기술은 차원 조절이 가능한 준-2차원 페로브스카이트 필름을 광활성층으로 도입하여 이러한 문제점을 해결합니다. 특정 화학식 기반의 준-2차원 페로브스카이트 필름은 n값 조절을 통해 높은 검출감도와 획기적으로 향상된 장기 안정성을 제공합니다. 실제 검증 결과 2000시간 후에도 초기 전류 밀도의 76%를 유지하여 기존 3차원 페로브스카이트 대비 5배 이상 안정성이 우수하며, 암 전류를 크게 감소시켜 2.20ⅹ10^12 J의 높은 검출감도를 달성했습니다. 이 기술은 우수한 전하 캐리어 이동성과 간편한 용액 공정의 장점을 결합하여 이미지 센싱, 고속 광통신, 환경 모니터링 등 다양한 분야의 고성능 광 검출기 개발에 기여할 수 있습니다.