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전자현미경 종합성능평가 개막, 국내 기업에 날개 단다한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)이 전자현미경 성능을 좌우하는 핵심장비인 고성능 에너지 분석기의 개발에 성공했다. 국내 장비회사 대상 시험서비스를 제공해 첨단 현미경 산업 생태계 육성에 기여할 전망이라고 밝혔다. ▲KRISS 연구장비성능평가팀 (사진 좌측부터 황준혁 UST-KRISS 스쿨 박사과정생, 오가와 타카시 책임연구원, 박인용 팀장, 이하림 post-doc 연구원) / 사진 제공 : KRISS 전자현미경의 성능은 전자빔을 만들어내는 전자원의 특성에 달려 있다. 전자원에서 생성되는 전자빔으로 렌즈에 초점을 맞춰 대상을 관찰하기 때문이다. 아주 작은 대상에도 정밀하게 초점을 맞추려면 전자빔을 구성하는 전자 입자들의 에너지 분포가 균일해야 한다. 따라서 고성능의 전자현미경을 개발하기 위해서는 전자빔의 에너지 분포가 얼마나 균일한지 보여주는 에너지 폭을 정확히 측정하는 것이 중요하다. ▲박인용 연구장비성능평가팀장이 전자원의 에너지 폭 측정을 준비하고 있는 모습 / 사진 제공 : KRISS 그동안 국내 다수의 기업들이 전자현미경 개발에 성공했지만 에너지 폭 측정에 사용할 정밀 에너지 분석기가 없어 실측값 대신 문헌상의 수치를 참고했다. 이 방식으로는 개별 현미경 간의 미세한 성능 차이를 확인하기 어려워 제품의 성능 검증에 한계가 있다. 현재 국산화된 텅스텐 필라멘트 범용 전자현미경을 넘어, 고성능·고부가 전자현미경 시장에 진출하기 위해서는 에너지 폭 측정 기술이 반드시 필요하다. KRISS 연구진은 2019년 자체 시물레이션을 기반으로 설계기술을 확보해 2022년 렌즈방식 지연전위 에너지 분석기의 실물 개발에 성공했다. 제작비용이 수백만 원 정도로 저렴하면서도 13.8 meV(밀리전자볼트) 수준의 미세한 에너지 차이를 구분할 수 있는 축정 분해능을 갖췄다. 고가의 주사전자현미경 등 최첨단 연구 장비의 성능평가에 활용할 수 있는 수준이다. 크기가 60 mm로 작아, 독립적인 분석기로 사용할 뿐 아니라 현미경 안에 부착해 전자원 성능평가가 가능한 일체형 현미경을 개발하는 데도 사용할 수 있다. ▲렌즈방식 지연전위 에너지 분석기 원리 / 사진 제공 : KRISS 지금까지 개발된 에너지 분석기는 크게 두 가지다. 반구형 에너지 분석기는 측정 분해능이 우수하지만 가격이 수억 원에 달하고 크기도 약 700 mm로 간편하게 활용하기 어렵다. 그리드 전극 방식 지연전위 에너지 분석기는 크기가 작고 가격도 저렴하지만 분해능이 300 meV 이상으로 측정성능이 낮아 성능평가에 부적합하다. KRISS는 이번 성과로 기존에 운영하던 전자원의 각전류밀도 측정 시험에 더해, 전자원의 에너지 폭 측정 플랫폼을 구축해 8월부터 국내 기업체를 대상으로 시험서비스를 시작했다. 올해 안에 자기장, 소음, 진동 등의 영향에 따른 전자현미경의 영상 분해능 성능평가 플랫폼도 추가로 구축해 종합적인 시험서비스를 제공할 예정이다. KRISS 박인용 연구장비성능평가팀장은 “고성능 전자현미경은 소재, 부품, 바이오 등 다방면에서 필수적인 장비임에도 기술 자립도가 낮았던 것이 현실”이라며, “이번 성과를 계기로 전자현미경의 부품부터 전체 시스템까지 아우르는 종합성능평가 플랫폼을 마련해 국내 기업의 고성능 현미경 시장 진출을 적극 지원할 것”이라고 밝혔다. KRISS 기본사업과 과학기술정보통신부 미래선도연구장비 핵심기술개발사업의 지원을 받은 이번 연구의 성과는 마이크로스코피 앤 마이크로애널리시스(Microscopy and Microanalysis, IF: 4.099)에 9월 게재됐다.
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표준연-기상과학원, 기후위기 대응 위해 손 맞잡는다▲박현민 한국표준과학연구원장(사진 좌측)과 김성균 국립기상과학원장(사진 우측) / 사진 제공 : KRISS 한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)과 국립기상과학원(원장 김성균)은 9월 2일(금), 국립기상과학원 서귀포 본원에서 기후변화 감시 분야 측정 협력을 위한 업무협약을 체결했다고 밝혔다. 이번 협약은 온실가스를 비롯한 기후변화 원인물질에 대한 측정표준을 확립하고, 관측자료의 품질관리를 강화하기 위함이다. 양 기관은 기후변화 감시에 필요한 온실 및 반응가스·에어로졸·대기복사·자외선 등을 측정·분석하기 위해 기술 및 장비 공동개발에 나선다. 선박, 항공기 및 위성 등으로 관측한 기상자료의 활용 증대를 위한 공동 연구도 추진한다. 협력의 핵심은 세계기상기구(WMO)에서 주관하는 전지구온실가스 통합정보시스템(IG3IS) 사업이다. 국립기상과학원은 고유의 수치예보모델과 온실가스 관측기술을 기반으로 WMO 사업을 수행하도록 승인받아, 국내를 비롯한 동아시아 지역 온실가스 기원추적 사업을 수행 중이다. KRISS는 2025년까지 해당 사업에서 총 3개 과제에 주관기관으로 참여해, 온실가스 기원 추적물질 표준기법, 온실가스 입체감시 기술 등 핵심 방법론을 개발할 예정이다. ▲참석자들이 협력 경과 보고를 경청하고 있는 모습 / 사진 제공 : KRISS KRISS는 1975년 설립된 국가측정표준 대표기관으로서, 측정표준 및 측정과학기술을 통해 탄소중립, 팬데믹, 안전 등 국제 주요 쟁점에 대응해왔다. 지난해 말 ‘기후표준 전략기술연구단’을 신설해 지구온난화지수 표준 개발 등 기후 분야 측정표준 연구에 한층 더 매진하고 있다. 국립기상과학원은 1978년 설립된 국내 유일의 대기과학 전문 정부연구기관이다. 1987년부터 WMO 지구대기감시프로그램의 일환으로 온실가스, 에어로졸 등 37종의 국내 기후변화원인물질을 실시간 감시하고 있으며, 정부·지자체의 기후변화대응정책에 필요한 과학정보를 제공하고 있다. KRISS 박현민 원장은 “최근 홍수·폭염 등 기후변화에 따른 극한기상 현상이 잦아짐에 따라 기후변화 감시 분야에서 측정표준의 역할이 더욱 중요해졌다”며 “이번 협약을 통해 관련 측정표준과 기술 개발에 박차를 가할 것”이라고 밝혔다. 국립기상과학원 김성균 원장도 “양 기관은 기후 위기에 선도적으로 대응하기 위해 2000년대 초부터 협력을 이어오고 있다”며 “이번 협약으로 한층 긴밀한 협력체계를 구축해, 기후변화 감시 전반에서 품질관리 능력을 강화할 예정”이라고 밝혔다.
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표준연, 초전도 나노전기역학 소자 활용한 마이크로파 주파수 빗 생성기술 개발한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 2021년 자체 개발한 소자를 이용해 마이크로파 영역에서 주파수 빗을 생성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이는 분자 단위 정밀 질량측정을 위한 고성능 센서에 활용될 수 있다. ▲KRISS 양자하이브리드팀 서준호 책임연구원(사진 좌측), 차진웅 선임연구원(사진 우측) / 사진 출처 : KRISS KRISS 양자하이브리드팀이 개발한 이번 기술은 초전도 나노전기역학 소자에 마이크로파 신호를 입력해 주파수 빗을 생성하는 기술이다. 주파수 빗은 여러 개의 주파수 신호가 머리빗처럼 일정하고 조밀한 간격으로 나타나는 현상을 가리킨다. 연구팀이 생성한 주파수 빗살의 간격은 나노역학 소자의 고유 주파수와 일치하기 때문에 이 간격을 측정하면 소자의 미세한 진동 주파수의 변화를 정밀하게 추적할 수 있다. ▲초전도 나노전기역학 소자에서의 마이크로파 주파수 빗 생성 실험결과 / 사진 출처 : KRISS 연구팀은 소자의 초전도 성능을 발현시키기 위해 소자를 액체헬륨냉동기에 넣어 극저온 환경을 구축했다. 이후 마이크로파 신호 생성기로 소자에 단일 주파수 신호를 입력해 주파수 빗 현상을 관측하는 데 성공했다. 기존에 사용된 나노역학소자의 주파수 측정법은 소자에 레이저를 쏘아 반사된 빛의 변화를 기준이 되는 레이저 빛과 간섭시켜 그 신호를 분석하는 방식이다. 이 간섭신호에서 나온 나노역학 소자의 주파수를 실시간으로 추적하기 위해서는 특정 주파수의 전기신호와 비교해야 한다. 이러한 방식은 복잡한 광학전자장비를 필요로 하기에 잡음 발생원이 많아져 측정성능이 떨어진다. ▲초전도 나노전기역학 소자 기반 마이크로파 주파수 빗 생성 개략도 / 사진 제공 : KRISS 이번 연구로 밝힌 주파수 빗 생성원리를 활용하면 기존 기술과 달리 복잡한 장비를 사용하지 않고도 단일 주파수의 마이크로파 신호를 입력해 나노역학소자의 진동 주파수를 측정할 수 있다. 이번 기술은 고성능 나노센서 등 정밀측정을 필요로 하는 다양한 응용분야에 활용 가능하다. 예를 들어 나노역학 소자에 단백질 분자와 같은 초미세 물질이 흡착되면 소자의 질량이 달라져 고유 주파수에 변화가 생기는데, 주파수 빗의 신호를 분석해 이 변화를 포착하면 흡착된 물질의 질량을 측정할 수 있다. KRISS 양자하이브리드팀 차진웅 선임연구원은 “주파수 빗 생성기법을 이용한 이번 측정법을 활용하면 기존 나노역학센서보다 수십 배 이상 향상된 정밀도를 얻을 수 있을 것”이라고 전망했다. 함께 연구를 수행한 서준호 책임연구원은 “이번 실험은 소자의 성능을 극대화하기 위해 극저온에서 진행했지만, 향후에는 상온에서도 기술을 구현시켜 다양한 산업분야에서 주파수 빗을 정밀측정에 응용할 수 있게 할 예정”이라고 밝혔다. KRISS 기본사업과 국가과학기술연구회, 한국연구재단의 지원을 받은 이번 연구결과는 나노 분야의 세계적 학술지인 나노 레터스(Nano Letters, IF:12.262)에 6월 게재됐다.
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주름 그래핀, 다양한 소재에 적용할 길 열린다한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)이 주름 그래핀을 다양한 소재의 기판 위에 대면적으로 제조할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 그간 특정 소재의 제조 기판 위에서만 사용 가능했던 그래핀에 주름 구조를 인위적으로 제작하여 만든 그래핀인 주름 그래핀을 원하는 환경에 대면적으로 결합할 수 있게 돼, 다양한 응용산업 분야에서 폭넓은 활용이 가능해질 전망이다. ▲KRISS 연구진이 주름 그래핀의 주름 구조를 관찰하고 있는 모습 (사진 좌측 : 홍성구 책임연구원, 사진 우측 : 프라샨트 UST-KRISS 스쿨 박사과정생) / 사진 제공 : KRISS 그래핀은 탄소 원자로 이뤄진 탄소 동소체의 한 종류로, 구리보다 전기 전도율이 100배 이상 우수하고 강철보다 200배 단단하며 열전도율도 높아 꿈의 소재로 불리는 신소재다. 여기에 주름 구조를 적용하면 신축성이 좋아지고 단위 부피당 표면적이 늘어나며, 광투과도, 습윤성, 전기·화학적 반응성의 제어가 가능해져 그 활용성이 극대화된다. 현재까지 연구된 주름 그래핀의 제조법은 주로 탄성 변형성이 큰 탄성고무나 열가소성 필름을 기판으로 이용하는 방식이다. 기판을 늘린 상태에서 그 위에 그래핀을 전사한 후 크기를 원상태로 복원하면 그래핀에 주름이 생기는 원리이다. 이 방식은 제조된 주름 그래핀에서 제조 기판을 분리하기가 사실상 불가능하다는 단점이 있어 실용화하기에 제약이 컸다. 유독성 화학용재로 기판을 녹이는 방법이 유일한데 탄성고무는 이 방법으로도 녹지 않는다. 열가소성 필름은 수 센티미터 수준의 작은 크기를 녹이는 데에도 이틀 이상이 소요되며, 그 과정에서 잔류 오염물질이 남고 주름 그래핀의 구조가 손상돼 산업적으로 활용하기 부적합하다. KRISS 연구진은 주름 그래핀을 손상시키지 않으면서도 제조 기판에서 쉽게 분리할 수 있는 기술을 개발하고, 분리한 주름 그래핀을 페트(PET)와 실리콘 고분자 소재에 전사해 성능 검증에 성공했다. 기술의 핵심은 주름 그래핀과 제조 기판 사이에 물에 쉽게 녹는 수용성 필름층을 추가하는 것이다. 기판 위에 수용성 필름을 코팅한 후 롤 공정으로 그래핀을 전사하면 그래핀과 기판 사이의 접착력이 향상돼 대면적 공정에서도 그래핀의 주름 구조를 원하는 대로 제어 가능하다. 제조 후 물을 이용해 수용성 필름을 녹이면 주름 그래핀이 기판에서 분리돼 원하는 소재의 다른 기판에 전사할 수 있다. 전사란 제조분야의 용어로, 일정한 패턴 혹은 얇은 필름층 등을 원하는 대상 위에 옮기는 것을 의미한다. 연구진은 수용성 필름을 사용해 제조한 주름 그래핀을 산업현장에서 널리 쓰이는 투명 소재인 페트와 실리콘 고분자 기판 위에 전사한 후 성능을 검증했다. 분석 결과 두 경우 모두 주름 구조의 손상이나 잔류 오염물질이 발생하지 않으면서 광투과도, 전기·기계적 특성 및 내구성이 우수함이 확인됐다. 탄성 변형성이 작은 페트 소재에 주름 그래핀을 제조한 사례는 이번이 세계 최초이다. 주름 그래핀은 플렉서블 투명전극을 필요로 하는 스마트폰이나 웨어러블 기기, 뛰어난 전기·화학적 반응성과 효율이 요구되는 각종 센서와 필터, 에너지 저장 소자, 태양전지 등에 활용할 수 있다. KRISS 소재융합측정연구소 홍성구 책임연구원은 “이번 기술은 제조업에서 흔히 쓰이는 롤 공정을 채택해, 주름 그래핀을 다양한 응용분야에서 저비용·대면적으로 활용할 실마리가 될 것”이라고 밝혔다. KRISS 기본사업의 지원을 받아 수행한 이번 연구의 성과는 국내와 미국에서 특허 출원을 완료했으며, 6월 나노분야 국제학술지 ACS Nano (IF=18.027)에 게재됐다. 프라샨트 UST-KRISS 스쿨 박사과정생이 논문 1저자로, 홍성구 책임연구원이 교신저자로 참여했다.
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표준 연구성과 체계적 관리, 활용·확산 강화한다국가연구개발(R&D)을 통해 개발된 표준 연구성과를 체계적으로 관리하고 활용·확산을 강화하기 위해 표준 성과관리를 담당하는 정부 부처와 민간 전담기관이 힘을 모은다. 산업통상자원부 국가기술표준원과 과학기술정보통신부는 8일 한국표준협회, 한국정보통신기술협회, 한국표준과학연구원 등 표준 연구성과 관리·유통 전담기관(이하 전담기관)과 함께 「표준 연구성과 정책협의체」를 출범했다고 밝혔다. 정부는 국가연구개발을 혁신하기 위해 ‘R&D와 표준정책 연계 강화’를 국정과제로 지정하고, 연구개발을 통해 창출한 표준 연구성과의 체계적인 관리시스템 구축을 추진하고 있다. 이에 분야별 표준 연구성과 간 연계를 강화하고, 공동 활용·확산을 활성화하기 위해 산업부, 과기부, 3개 전담기관이 모여 「표준 연구성과 정책협의체」를 구성하고 출범식을 개최했다고 밝혔다. 전담기관은 지난해 분야별로 한국표준협회(산업기술), 한국정보통신기술협회(정보통신기술), 한국표준과학연구원(참조표준)이 지정됐다. 협의체는 표준 연구성과의 공동 활용·확산을 목표로 ▲연구자의편의성을 고려한 성과관리시스템 구축 및 연계 ▲표준 연구성과의효율적인 관리 기반 마련 ▲표준 연구성과 활용·확산 등을 추진한다. 우선, 연구자의 표준 연구성과에 대한 접근성 향상 및 연구성과에 대한 검증․활용의 용이성을 확보하기 위해 범부처 통합연구지원시스템(IRIS)과 각 전담기관별 성과 수집․관리 시스템을 연계하고, 표준 연구성과 창출 확대와 활용·확산을 위해 우수 연구인력의 표준화 참여를 이끌어 낼 수 있는 방안, 표준 인식 제고를 위한 홍보와 교육 추진계획 등을 함께 협의할 예정이라고 밝혔다. 협의체의 정기적인 활동을 통해서 표준 연구성과에 대한 기업과 국민의 접근성이 향상될 것이며, 표준 연구성과도 논문과 특허처럼 연구자들의 대학, 연구소 등 소속기관에서 실질적인 연구성과로 인정받을 수 있는 환경이 조성될 것으로 기대된다. 이상훈 국가기술표준원장은 “산업, 정보통신 등 분야별 표준화 성과를 보다 효율적으로 관리하고 민간으로 확산할 수 있도록 정부부처·관계기관과 적극적으로 협력해 나가겠다”고 밝혔고, 송상훈 과기부 정보통신산업정책관은 “‘21년 새롭게 지정된 3개 전담기관의 협력으로 표준 연구성과 활용·확산을 강화하고, 나아가 국가경쟁력 강화에 기여할 수 있도록 지원을 이어나가겠다”고 말했다.
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우주 극한환경 견디는 초고온 내열소재 측정 돌파구 확보한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)이 3,000K 이상의 초고온 환경에서 내열소재의 열물성을 정밀측정할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. K(켈빈)은 온도의 단위로, 3,000K은 섭씨 2,727도에 해당한다. 통상 제철소의 용광로 온도는 약 1,773K이고, 태양의 표면 온도는 약 6,000K이다. ▲KRISS 극한측정연구팀(사진 좌측부터, 레 후 냣 UST 학생연구원, 조용찬 선임연구원, 전상호 post-doc 연구원, 이주혁 책임연구원) / 사진 제공 : KRISS 지난 6월 21일 한국이 발사에 성공한 누리호는 3,773K에 달하는 초고온 연소가스를 배출해 추진력을 얻었다. 냉각장치를 고려하더라도 발사체에 사용되는 합금소재는 3,000K 이상의 초고온을 견뎌야 한다. 우주 발사체나 항공기 엔진, 핵융합로 등의 극한환경에서는 녹는점이 높은 티타늄, 텅스텐 등의 내열금속소재가 주로 사용된다. 작동 온도가 높을수록 효율이 향상되나, 금속은 고온에서 부피가 팽창하므로 안정적인 설계를 위해서는 소재가 열에 반응하는 성질인 열물성을 정확하게 파악하는 것이 필수적이다. 상용 열물성 측정장치는 시료에 직접 접촉하는 방식으로, 측정 가능한 최고온도가 2,000K 수준이다. 그보다 높은 온도의 시료는 비접촉식으로 측정해야 정확한 값을 얻을 수 있어 정전기를 통한 공중부양장치를 사용한다. 이 장치는 우리나라 외에 미국, 독일, 중국, 일본 등 항공우주분야 강국들만 보유한 장치이다. ▲KRISS 연구팀이 밝혀낸 기존 3,000K 이상 열물성 측정결과의 불일치 주요 요인 / 사진 제공 : KRISS 지금까지 정전기 공중부양장치를 통한 열물성 측정은 2,000K 이하의 온도에서는 비교적 일관된 값을 보였으나, 그 이상의 온도에서는 산포도가 커 측정결과를 신뢰하기 어려웠다. KRISS 극한측정연구팀은 3,000K 이상에서 열물성 측정값의 불확도를 제시해 기존 연구결과들의 불일치 원인을 규명하고, 정밀하고 신뢰할 수 있는 측정기법을 개발했다. 3,000K 이상의 열물성 측정에서 관련 불확도를 정밀 분석한 사례는 이번이 세계 최초이다. ▲KRISS 극한측정연구팀이 정전기 공중부양장치를 이용해 내열금속의 초고온 열물성을 측정하고 있는 모습 (사진 좌측부터 이주현 책임연구원, 조용찬 선임연구원) / 사진 제공 : KRISS 연구팀은 정전기 공중부양장치로 내열소재인 니오븀, 몰리브덴늄, 탄탈륨 금속시료를 공중에 띄우고, 고출력 레이저로 시료를 녹여 3,000K 이상에서 액체 밀도와 열팽창률을 정밀하게 반복 측정하는 데 성공했다. 이번 연구성과는 우주 발사체, 항공기 엔진, 핵융합로 가스 터빈 등에 쓰이는 합금소재뿐 아니라 금속 3D 프린팅 공정의 설계에서도 안전성과 효율성을 높이기 위한 기준 물성 값을 제공할 전망이다. KRISS 이근우 책임연구원은 “우주·항공·국방 등 핵심전략기술은 해외에서 수입이 쉽지 않아 국가 차원에서 독자적인 기술 확보가 필요하다”며 “이번 성과는 국내 극한산업의 수준을 한층 끌어올릴 돌파구가 될 것”이라고 말했다. 향후 KRISS는 열물성 측정연구를 4,000K 이상까지 지속해, 이를 바탕으로 극한환경에 활용될 여러 종류의 초고온 내열소재 개발에 도전할 예정이라고 밝혔다. KRISS 주요사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 성과는 측정표준 분야의 세계적인 학술지인 메트롤로지아(Metrologia, IF: 3.157)에 6월 온라인 게재 승인됐다.
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‘마늘, 토마토 생육 정보’ 국가참조표준으로 등록된다농촌진흥청 마늘과 토마토 생육 정보(데이터) 21종이 농업 생산 분야에서는 처음으로 국가참조표준으로 등록됐다고 29일 밝혔다. 농촌진흥청은 2020년 산업통상자원부 국가기술표준원으로부터 참조표준 데이터센터로 지정됐다. 이후, 국립원예특작과학원 ‘채소생육데이터센터’에서 환경 조건에 따른 채소 생육과 생리 반응 등 신뢰성 있는 국가 표준데이터를 생산·평가하는 연구를 해 왔다. 이번에 생산, 등록한 채소 생육 정보는 온도에 따른 마늘의 식물 길이와 잎 수 등 10종, 토마토의 무게와 잎 수 등 11종을 합해 총 21종이다. 마늘 생육 정보는 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)에서 발표한 시나리오(SSP2, SSP5)를 적용, 연구동 안의 온도를 평년보다 각각 3도(℃), 5도(℃) 높게 설정해 생산했다. 그 결과, 마늘은 파종 71일 뒤의 식물 길이가 평년 온도에서는 47.7 cm였고, 평년보다 3도(℃) 높을 때는 53.1cm, 5도(℃) 높을 때는 56.6cm였다. 잎 수는 각각 7.3매, 7.5매, 7.3매로 나타났다. 토마토의 생육 정보도 평년보다 온도를 3도(℃), 5도(℃) 높게 설정해 생산했다. 토마토 아주심기 77일 뒤 열매 무게는 평년 온도에서는 462.0g이었고, 평년보다 3도(℃) 높을 때는 438.2g, 5도(℃) 높을 때는 644.0g으로 나타났다. 또한, 잎 수는 각각 18.3매, 20.4매, 24.0매였다. 농촌진흥청은 국가참조표준센터에 등록한 마늘과 토마토 참조표준을 산업계, 학계, 연구계에 보급함으로써 농업 빅데이터 검정과 분석, 교육, 인공지능(AI) 기계학습, 정책 수립 같은 디지털 농업 혁신성장에 활용하도록 지원할 계획이다. 아울러, 마늘, 토마토 외에 배추, 양파, 무, 고추, 파프리카 등 다양한 채소의 참조표준을 생산해 보급할 예정이다. 한편, 이번에 등록된 참조표준은 한국표준과학연구원(원장 박현민) ‘국가 참조표준센터 누리집(srd.re.kr)’을 통해 공개할 계획이다. 한국농촌경제연구원 농업관측센터 노호영 팀장은 “그동안에는 수집된 관측 빅데이터가 정상적인 값인지 확인할 방법이 없었는데 국가참조표준을 활용하면 빅데이터 검정이 가능할 것으로 기대한다.”라고 말했다. 농촌진흥청 국립원예특작과학원 이지원 원장은 “채소 생육 국가참조표준 등록과 보급은 농업 빅데이터 분석의 정확도와 효율을 높이는 것은 물론 국가 디지털 농업의 혁신성장에도 기여할 것이다.”라고 전했다.
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표준연, 국산 연구장비기업 방문 세미나 개최한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)은 4월 26일(화) 국내 연구장비 산업 활성화를 위한 “국산 연구장비기업 방문 세미나”를 개최했다. ▲국산 연구장비기업 방문 세미나 현장 / 사진제공 : KRISS 과학기술정보통신부(이하 과기부)주관, 한국연구산업협회 주최로 시행되는 국산 연구장비기업 방문 세미나는 KRISS를 시작으로 올해 상반기 중 10개 공공 연구·시험기관에서 차례로 개최된다. 연구장비는 기초 및 응용과학기술 발전에 있어 중요한 요소이나, 국산 연구장비는 상대적으로 인지도와 신뢰성이 낮아 연구현장에서는 외산 장비가 선호되고 있다. 이번 세미나는 지난해 10월 국내 연구장비 산업 진흥을 위한 연구산업진흥법이 시행됨에 따라 관련 산업체와 연구현장 간 소통의 장을 제공하고 신규 수요를 발구하기 위해 마련됐다. 이날 행사에는 총 6개 연구장비기업을 비롯해 과기부 연구산업진흥과, 한국연구산업협회, KRISS 관계자들이 참석했다. 참여 기업들은 장비 전시 및 시연을 통해 자사 장비의 우수성을 설명하고, 관련 연구실을 대상으로 맞춤형 상담을 실시했다. ▲행사에 참여한 연구장비기업이 자사 장비를 설명하고 있는 모습 / 사진제공 : KRISS KRISS 박현민 원장은 “KRISS은 40년 이상 축적된 측정기술을 바탕으로 국산연구장비의 신뢰성 향상에 적극적으로 기여해왔다”며 “향후에도 미래선도연구장비 핵심기술개발사업단, 국산연구장비활용랩, 연구장비 소프트웨어 교육 등 관련 사업을 통해 국내 연구장비기업 경쟁력 강화에 주도적인 역할을 수행할 것”이라고 밝혔다.
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물리 이론 학습하는 인공지능 탄생, 응용문제도 ‘척척’한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)과 포항공과대학교(총장 김무환, 이하 포스텍) 공동연구팀이 음향 물리 이론을 학습할 수 있는 인공지능(AI) 기술을 국내 최초로 개발했다. ▲KRISS-포스텍 공동연구팀 (사진 좌측부터 이승철 포스텍 기계공학과 부교수, 이형진 KRISS 선임연구원, 이수영 포스텍 석박통합과정 연구원) / 사진 제공 : KRISS 이번에 개발한 기술은 AI 기반 음향 시뮬레이션 기술로, 음향‧소음‧진동 등의 변화를 실시간으로 예측하고 문제를 해결할 수 있는 기반기술이다. 이를 활용하면 가전기기, 자동차 등의 제품부터 건물, 다리 등의 구조물에 이르기까지 다양한 대상의 음향‧진동 상태를 모니터링하고, AI가 시뮬레이션을 거쳐 내린 의사결정을 즉각 반영해 성능을 최적화할 수 있다. 이번 성과는 특히 산업계에서 각광받는 신기술인 “디지털 트윈(digital twin)”에 적용 가능하다. 디지털 트윈은 가상세계에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만든 뒤 다양한 시뮬레이션을 통해 검증하는 기술이다. 가상세계에서 장비, 시스템 등의 상태를 모니터링하고 유지·보수 시점을 파악할 수 있다. 공장 내부의 데이터를 수집‧분석해 사람 없이 AI가 공정을 제어하는 스마트 팩토리는 디지털 트윈을 필요로 하는 대표적인 사례다. ▲공동연구팀이 AI음향 시뮬레이션 기술을 이용한 실험 결과를 확인하고 있는 모습 / 사진 제공 : KRISS 현재 디지털 트윈의 음향 시뮬레이션에 활용할 수 있는 기술은 일반 AI 기술과 공학분석용 계산법 두 가지다. 일반 AI 기술의 경우 학습한 데이터 범위 내의 계산은 빠르고 정확하지만 경험하지 않은 상황에 대한 응용력이 부족하다는 단점이 있다. 공학분석용 계산법은 정확도는 높지만 계산 소요시간이 길어 실시간 활용이 어렵다. 이번에 개발한 AI 음향 시뮬레이션 기술은 기존 기술들의 단점을 모두 극복했다. 일반 AI 기술에 비해 월등한 정확도와 돌발변수 대응능력을 갖췄으며, 공학분석용 계산법보다 계산 속도가 450배 빠르다. 높은 정확도와 초고속 해석능력, 변수에 대한 응용력을 모두 갖춰 디지털 트윈 실용화에 기여할 수 있다. 이를 가능케 한 기술의 핵심은 AI 신경망에 물리 이론을 직접 학습시키는 딥러닝 알고리즘이다. 소리가 퍼지고 반사되는 환경에 돌발 상황이나 변수가 발생하더라도 이론적 원리를 알고 있기 때문에 실시간으로 정확한 분석값을 내놓을 수 있다. ▲KRISS-포스텍 공동연구팀 / 사진 제공 : KRISS 한국표준과학연구원 이형진 선임연구원은 이번 성과를 두고 “언어를 배울 때 생활 속 경험뿐 아니라 문법책으로 원리를 익히면 더 빠르고 정확하게 배울 수 있는 것과 마찬가지”라며 “AI 딥러닝의 패러다임을 바꾸는 성능을 보여줄 것”이라고 말했다. 포스텍 이승철 교수는 “KRISS와 포스텍이 각각 음향진동 분야와 인공지능 분야에서 보유한 전문성을 합쳐 시너지를 냈다”며 “이번 성과를 디지털 트윈에 실제로 적용할 수 있도록 후속연구를 이어갈 계획”이라고 포부를 밝혔다. 산업통상자원부‧방위사업청의 민군기술협력사업과 KRISS 주요사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 성과는 기계공학 분야의 세계적인 학술지인 Engineering with Computers (IF: 7.963, JCR Top 2.63%)에 4월 9일 온라인 게재됐다.
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하나된 산학연, 양자기술 강국 대한민국 이끈다과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 과기정통부)는 이종호 장관이 6월 9일(목) 오후 2시,대전 한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 표준연)을 방문하여 ‘50큐비트 양자컴퓨터 구축 및 양자인터넷 개발 착수 보고회’를 가졌다고 밝혔다. 이번 보고회는 ‘2030년 양자기술 4대 강국’ 목표로 양자컴퓨팅·양자통신 분야에서 선도국과의 기술 격차를 빠르게 만회하기 위해 관련 기술과 인프라를 집약 개발하는 대규모 양자시스템 사업*의 본격적 착수를 알리고, 부족한 국내 자원·역량의 한계를 딛고 사업을 성공적으로 추진할 수 있도록 산학연 참여 및 결집을 확산하고자 마련했다. 이날 행사에는 두 사업의 주관기관인 표준연과 한국전자통신연구원(이하ETRI)을 비롯한 24개 사업 참여기관, LG계열사·삼성디스플레이·포스코·리큐온 등 양자컴퓨팅 구축·활용 협력기업 29개사 등 50개가 넘는 기관에서 100여명의 관계자가 참석했다. 이번 행사에 앞서 이종호 장관을 비롯한 주요 참석자들은 표준연의 양자컴퓨팅, 원자시계 등 관련 연구현장을 찾아 연구성과를 직접 확인하고 애로·건의사항 청취 등 연구원들을 격려하였으며, 이후 사업 착수 보고 및간담회, 사업단 출범식, 협력기업 협약식 순으로 본 행사가 진행됐다. 사업 착수 보고회는 이종호 장관의 모두말씀을 시작으로 각 사업의 주관기관에서 사업의 비전과 목표, 추진전략, 세부일정 등 추진계획을 보고하고, 성공적 사업 추진을 위한 산학연 협력방안이 논의됐다. 이종호 장관은 “5년 이내에 양자컴퓨터가 실용적 문제해결에 활용될 수있을 것이라는 전망이 확산되는 등 향후 5년은 양자생태계의 매우 중요한분기점으로 우리가 지금 신속하게 기술 추격에 나서지 않을 경우 향후 양자기술 경쟁력 확보를 위한 재도전의 기회는 없을지도 모른다”면서 “오늘 행사를 통해 본격화되는 50큐비트 양자컴퓨터 구축 및 양자인터넷 개발은 현재 우리의 기술 수준과 인력 규모 등을 감안할 때 어려운 도전임에 분명하지만, 양자기술 대도약을 위해 반드시 가야할 길인만큼 산학연이 협력하여 최선을 다해 달라”고 당부했다. 표준연은 ’26년까지 초전도 방식의 50큐비트 양자컴퓨터 구축을 완수하여미국, 중국에 이어 세계 3번째로 50큐비트급 양자컴퓨터를 자체 구축한 국가가 되도록 노력할 것이라며, 비록 전문인력이 부족하고 핵심 장비·부품의 수급난 등 제반환경도 녹록치 않지만 성균관대·울산과학기술원·한국과학기술정보연구원 등 사업에 참여하는 분야별 국내 최고 연구진, 양자컴퓨팅 구축·운영 협력기업 등과 긴밀히 협업하고, 해외 유수기관과의 전략적 협력 및 국내 산업계의 적극적 참여 지원 등을 통해 극복해나갈 것이라고 말했다. 한국전자통신연구원과 한국과학기술연구원는 ‘36년 양자인터넷 시범 서비스 개시를 목표로 우선 ’26년까지 현존 네트워크로는 불가능한 양자정보 전달용 유·무선 초기 중계기를 개발(‘31년 Quantum ARPAnetⓚ 구축)하고 양자정보 저장에 필수적인 양자메모리 핵심기술을 확보해 나가는데 최선을 다하겠다고 밝혔다. 양자인터넷 기술개발은 초기단계부터 산업계의 참여를 전제로 하여 산학연의 긴밀한 연계를 기반으로 추진된다. 이는 세계적수준의 양자암호통신 장비를 상용화하고 국제표준을 선도하는 성과를 이뤄낸 산학연 연계체계와 성공경험을 양자인터넷 연구에도 이어가기 위함이다. 이종호 장관은 “한국은 1982년세계에서 두 번째로 인터넷 프로토콜 패킷 통신을 성공하고 많은 산학연의 헌신적인 노력으로 세계적 수준의 정보통신기술 강국으로 거듭났다”며 “이러한 경험을 바탕으로 양자인터넷 분야에 있어서도 산학연이 협력하고 정부가 지원하여 미래 한국경제를 선도할 양자강국의 기틀이 마련되기를 기대한다”고 말했다. 간담회에서 주요 참석자들은 최근 정부 주도의 투자 확대로 선도국을 빠르게 추격 중이지만, 아직까지는 기술 수준이 낮고 투자·인력 규모가절대적으로 부족하다면서 이를 극복하기 위해서는 50큐비트 양자컴퓨터구축 및 양자인터넷 핵심원천기술 개발 사업과 같이 도전적이고 압축적인 연구개발이 필요하다는데 적극 공감하는 한편, 표준연·한국전자통신연구원·한국과학기술연구원이 해외 우수인재의 국내 유입·확산의 허브 역할을 수행하여 국내 인력 확충의 파이프라인이 돼 주기를 기대한다고 말했다. 사업단 출범식 및 기업 협약식은 이종호 장관이 먼저, 표준연·한국전자통신연구원·한국과학기술연구원에 사업단 현판을 전달한 후 주요 내빈과 함께 사업단 출범을 알리는 축하의식과 양자컴퓨팅 구축·활용 협력기업의 협약식을 연이어 거행했다. 양자컴퓨팅 구축·활용 협력기업은 양자컴퓨팅 분야의 경우, 하드웨어개발과 함께 응용 분야 발굴 및 솔루션(SW) 개발, ,사용자 확보 등 활용 생태계 조성이 중요하다는 공감대가 확산되면서 구성된 산업계 협의체로, 양자컴퓨팅 수요기업, 알고리즘·소프트웨어 개발 및 컨설팅 기업, 클라우드 서비스 사업자, 투자사 등 34개 기업이 참여(‘22.6.9.기준) 중이며, 추가 모집 및 운영체계 마련 등을 거쳐 6월말에 공식 발족될 예정이다. 앞으로 50큐비트 양자컴퓨터의 시스템 요구사항 및 클라우드 서비스 운영방향 자문 등 국내 하드웨어 개발·운용 협력, 양자컴퓨팅 기술을 활용한선도적 응용사례·비즈니스 모델 발굴 및 실증 프로젝트 추진 등 다양한 민관 파트너십 활동을 통해 양자컴퓨팅 활용 활성화 및 서비스 산업 창출을 촉진할 것으로 기대된다. 또한, 양자기술 관련 산학연 교류·협력의 장으로 지난해 출범한 미래양자융합포럼(83개 기관 316명)을 적극적으로 활용하는 등 양자 생태계를 활성화하고 기술개발과 산업화가 서로 견인하는 선순환 구조를 구축하기 위한 다각적인 노력을 기울일 계획이라고 밝혔다. 과기정통부는 국내 산학연 결집 및 선순환 양자생태계 조성을 가속화하기위해 2022양자주간 개최(6.27~7.1) 및 양자 융합전문인력 양성센터·ITRC 등양자특화 대학원 개소(8월 중), 한-미 정상회담 후속성과로 양국 간 퀀텀 워크숍 개최(6월 등) 및 한-미 양자기술 협력센터 설치 등을 예정대로 차질 없이 추진해나갈 계획이라고 밝혔다.