[오피니언뉴스=김상혁 기자] 연일 터지는 정치·사회 뉴스에 빠져 정작 중요한 것을 놓치기 일쑤죠. 21세기 미래를 바꿀 IT기술, 인포테인먼트 소식입니다. 미래 먹거리일 뿐 아니라, 흐름을 놓쳤다간 금방 시대에 뒤처지게 됩니다. <오피니언뉴스>는 매주 주요 IT, 과학기술, 게임 소식들을 짤막하게 모아 소개합니다. 먼 미래가 아닌 눈앞의 미래에 상용화될 IT기술을 주로 다루려합니다.  [편집자 주]

◆ 세계 최초의 정지궤도 해양·환경 관측 위성 

대한민국의 눈이 올림픽이 열리고 있던 유럽의 스페인 바르셀로나에 집중되던 1992년, 남미 북동쪽에 있는 프랑스령 기아나에서는 대한민국 최초의 인공위성인 우리별 1호가 성공적으로 발사됐습니다.

그로부터 28년이 지난 2020년, 대한민국은 우리 기술로 만든 세계 최초 정지궤도 환경감시위성이자 미세먼지·적조 관측 위성 '천리안2B호'를 발사하며 기아나에서 다시 한번 도약에 성공했습니다.

정지궤도에선 위성이 지구 자전속도와 같은 속도로 지구를 돌기 때문에 특정 지역을 24시간 상시 감시할 수 있습니다. 천리안2B호는 향후 약 10년간 3만5786㎞ 정지궤도에 머물며 동아시아 지역의 미세먼지 등 대기 환경과 적조와 녹조 등 해양 상황을 감시·측정할 예정입니다. 

한국항공우주연구원은 앞서 발사된 기상관측 위성 천리안2A호가 보내오는 정보와 천리안2B의 관측 정보를 결합·분석해 국내 대기환경에 대한 국외 영향을 과학적으로 분석한다는 계획입니다.

천리안2B호에는 정밀 대기환경 관측장비 '젬스(GEMS : Geostationary Environment Monitoring Spectrometer)'와 해양 관측장비 '고씨투(GOCI-II : Geostationary Ocean Color Imager-II)'가 탑재됐습니다.

젬스는 미세먼지·이산화질소·이산화황·포름알데히드 등 미세먼지 유발 물질, 오존이나 에어로졸 등 기후변화 유발물질 등 20여가지 대기오염물질을 관측합니다. 고씨투는 한국 영해에서 발생하는 적조·부유 조류·해무·해빙 등 26가지의 정보를 제공합니다.

정부는 향후 2022년까지 위성 6기를 더 발사할 예정입니다. 또 이번 천리안2B호를 발사한 아리안5처럼 한국만의 독자적인 발사체를 갖고 우리 위성을 더 많이 쏠 수 있도록 정부도 지원할 방침입니다.

◆ 대기전력 소모량 1만 배 적은 트랜지스터 개발

자율주행차·사물인터넷 등 4차산업의 시대입니다. 이 같은 기술 발전의 핵심은 트랜지스터의 소형화와 집적화인데요. 더욱 많은 양의 데이터를 더욱 빠르게, 그리고 낮은 전력으로 처리할 수 있는 비메모리 반도체 기술 발전이 필요합니다. 

그런데 이제 양자역학적 한계에 다달아 더 이상의 트랜지스터의 소형화가 어렵다고 하는데요. 국내 연구진이 대기전력 소모를 획기적으로 낮춘 새로운 트랜지스터를 개발했다는 소식입니다.

조성재 한국과학기술연구원(KAIST) 물리학과 교수 연구팀은 기존의 '금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)'보다 작동전력 소모량은 10배 이상, 대기전력 소모량은 1만 배 가까이 적은 저전력, 고속 트랜지스터를 개발했다고 합니다.

트랜지스터 전력 소모는 작동 전력 소모와 대기 전력 소모로 나뉩니다. 저전력을 이루려면 트랜지스터 작동 전압과 대기상태 전류를 낮춰야 합니다. 이를 위해선 전류를 10배 증가시키는데 필요한 전압 값인 'SS(subthreshold swing) 값' 감소가 필요합니다. MOSFET의 경우 SS값이 60밀리볼트 퍼 데케이드(㎷/dec)인데, 이 이하로 낮춰야합니다.

대안은 SS 값이 낮은 터널 전계효과 트랜지스터다. 다만 트랜지스터 채널을 이루는 두 물질 사이 이종접합 계면에서 산화막, 결함, 격자 불균형 등이 발생합니다. 이는 작동 전류를 낮추고 트랜지스터 작동 속도를 저하의 원인이 됩니다.

연구팀은 터널 전계효과 트랜지스터 방식을 택하면서 이종접합 대신 흑린을 단일 물질로 이용해 이러한 문제점을 해결했습니다. 흑린 두께에 따라 밴드갭이 변하는 독특한 성질을 이용해 두 물질 접합이 아닌 단일 물질 두께 차이에 의한 이종접합 터널을 제작하는 데 성공했다고 KAIST는 설명했습니다.

2차원 물질 기반의 저전력 트랜지스터가 기존 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터의 전력 소모 문제를 해결하고, 궁극적으로 기존 트랜지스터를 대체하고 미래의 저전력 대체 트랜지스터가 될 수 있음을 의미한다고 합니다.

◆ 가습장치 필요 없는 신개념 연료전지 시스템

수소전기차의 동력원으로 쓰이는 연료전지 시스템에는 가습장치가 있는데요. 국내 연구진이 이를 없애는 기술을 개발해 연료전지의 소형화와 경량화 가능성을 높였습니다.

KIST는 김형준 수소·연료전지연구단 책임연구원팀이 가습장치가 필요 없는 신개념 연료전지 시스템을 개발했다고 밝혔습니다.

고분자전해질 연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막 연료전지(AEMFC) 등으로 전기를 생산하려면 80℃ 이하에서 수분이 포함된 산소나 수소를 공급해야 합니다. 이런 연료전지 시스템에는 가습장치가 필수적인데요.

연구진은 '재활용'에서 힌트를 얻었습니다. 연료전지에서 수소와 산소가 반응하며 전기가 만들어질 때 생성되는 물을 시스템 내에서 다시 사용하는 방법입니다. '자가가습' 특성이 있는 이중교환막 연료전지(DEMFC)를 만들어 전극에서 발생하는 수분이 외부로 배출되지 않고 다시 흡수되도록 했습니다.

새 전지는 수분을 따로 공급하지 않고도 1㎠ 면적당 최고 850mW의 출력을 내며, 700시간 안정적으로 가동됐습니다. 또 전지를 50회 이상 껐다 켰을 때도 성능이 유지됐습니다.

소형화·경량화가 가능해진 덕분에 수소전기차의 연료전지 시스템을 드론과 무인 항공기의 주전원으로도 사용할 수 있는 길이 열렸습니다.

◆ 얼굴 인쇄 마스크로 스마트폰 잠금 푼다

얼굴인식으로 스마트폰 잠금을 푸는 경우가 많은데요. 그런데 요즘 코로나19 때문에 마스크를 쓰다보니 불편함이 생겼습니다. 잠금해제, 결제 등을 하려고 하루에도 하루에도 몇 번씩 마스크를 벗고 쓰고 해야합니다.

그런데 미국 샌프란시스코에서 시각디자이너이자 개발자로 활동하고 있는 다니엘 베스킨이 기막힌 아이디어를 냈습니다. 바로 얼굴 사진을 마스크에 인쇄해 스마트폰 잠금을 푸는 제품 '레스팅 리스크 페이스(Resting Risk Face)'입니다.

만드는 법은 쉽습니다. 앱으로 얼굴을 촬영한 사진을 보내면 됩니다. 그러면 마스크에 주문자의 얼굴을 인쇄해 배송합니다. 현재 여러 가지 얼굴로 마스크의 신뢰성을 시험 중인 것으로 알려졌는데요.

하지만 다른 사람의 얼굴도 쉽게 마스크를 만들 수 있기 때문에 보안 상의 문제를 지적하는 시각도 있습니다. 

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