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새롭게 출범한 ‘촉감표준 융합연구단’, 높은 몰입감의 메타버스 구현한다한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 손으로 만져볼 수 있는 실감나는 메타버스 구현을 위해 정부출연연구원 및 대학과 손을 맞잡는다. KRISS는 13일(수) KRISS 대전 본원에서 ‘촉감표준(Meta-Touch) 융합연구단’의 출범을 알리는 현판식을 개최했다. 한국전자통신연구원(ETRI), KAIST, 국가과학기술연구회 등 주요 관계자 50여 명이 참석한 이번 행사는 융합연구단 추진 경과보고, 연구자 간담회, 현판 제막식과 연구현장 방문 등으로 구성됐다. 촉감표준 기술은 초실감 메타버스 구현을 위한 필수 기술로 주목받고 있다. 시청각 기술에 집중한 기존 메타버스가 가진 한계를 뛰어넘기 위해, 물리적 접촉을 반영하여 자연스러운 상호작용을 가능하게 해줄 미래형 메타버스 기술이기 때문이다. 촉감표준 융합연구단은 국가과학기술연구회의 지원을 받아 2029년까지 6년간 390억 원을 투입해 초실감 메타버스 구현을 위한 촉감표준 및 햅틱 시스템 개발에 매진한다. 총괄주관기관인 KRISS를 필두로 KAIST, ETRI가 주관기관을 맡아 총 5개 융합연구과제를 수행한다. 성균관대학교, 한국교통대학교, 아주대학교, 포항공과대학교, 경희대학교 등 학계에서도 적극 참여한다. 촉각을 감지하고 재생하는 기기의 개발은 시청각 기기에 비하면 아직 걸음마 단계다. 촉감 상호작용 원천기술은 미국 등 일부 국가에서 독점하고 있으며, 관련 표준도 부재해 게임이나 메타버스 개발자들이 특정 햅틱기기에 국한해 기술을 개발하고 있다. 기기 간 호환성을 떨어뜨리고 다양한 시장 참여자들의 진입을 제한하는 요소다. 촉감표준 융합연구단은 이런 문제를 해결하기 위해 촉감 표준체계를 확립하고 이에 기반한 고성능 촉감 기기 및 소프트웨어를 개발할 예정이다. 촉감 센서 소재 및 소자, 초실감 촉감을 재현할 액추에이터, 초실감 촉감 렌더링 기술 등을 유기적으로 융합해 높은 몰입감을 주는 햅틱시스템을 구현하는 것이 궁극적인 목표다. 해당 융합연구단은 연구목표 달성 후 해산하는 일몰형 조직으로 운영된다. 총 12개 기관의 연구 참여자들은 융합연구의 효율을 극대화하기 위해 KRISS 본원에 결집해 연구과제를 수행하고 종료 후 원소속기관으로 복귀할 예정이다. 김민석 촉감표준 융합연구단장은 “촉감 상호작용 원천기술 확보와 관련 표준기술 주도로 메타버스 산업의 국가 경쟁력을 높이고 햅틱 시장 선점에 이바지할 것”이라며 “다양한 산·학·연 참여기관과의 협업을 통해 우수한 성과를 창출하겠다”고 밝혔다.
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표준연-ETRI-KAIST, ‘촉감표준 융합연구단’ 출범한국표준과학연구원(KRISS)이 손으로 만져볼 수 있는 실감나는 메타버스 구현을 위해 정부출연연구원 및 대학과 손을 맞잡는다. KRISS는 13일 KRISS 대전 본원에서 ‘촉감표준(Meta-Touch) 융합연구단’의 출범을 알리는 현판식을 개최했다고 밝혔다. 한국전자통신연구원(ETRI), KAIST, 국가과학기술연구회 등 주요 관계자 50여 명이 참석한 이번 행사는 융합연구단 추진 경과보고, 연구자 간담회, 현판 제막식과 연구현장 방문 등으로 구성됐다. 촉감표준 융합연구단의 출범으로 촉감 상호작용 원천기술 확보와 관련 표준기술 주도로 메타버스 산업의 국가 경쟁력을 높이고 햅틱 시장 선점이 기대된다. 촉감표준 융합연구단은 국가과학기술연구회의 지원을 받아 2029년까지 6년간 390억 원을 투입해 초실감 메타버스 구현을 위한 촉감표준 및 햅틱 시스템 개발에 매진한다. 총괄주관기관인 KRISS를 필두로 KAIST, ETRI가 주관기관을 맡아 총 5개 융합연구과제를 수행한다. 성균관대학교, 한국교통대학교, 아주대학교, 포항공과대학교, 경희대학교 등 학계에서도 적극 참여한다. 시청각 기술에 집중한 기존의 메타버스 환경은 실제 현실에서 나타나는 물리적인 접촉을 반영하지 못해 실재감과 몰입감 향상에 한계가 있다. 이에 가상세계에서 자연스러운 상호작용을 가능하게 해 줄 촉감 인터페이스가 초실감 메타버스 구현을 위한 필수 기술로 주목받고 있다. 촉각을 감지하고 재생하는 기기의 개발은 시청각 기기에 비하면 아직 걸음마 단계다. 촉감 상호작용 원천기술은 미국 등 일부 국가에서 독점하고 있으며 관련 표준도 부재해 게임이나 메타버스 개발자들이 특정 햅틱기기에 국한해 기술을 개발하고 있다. 기기 간 호환성을 떨어뜨리고 다양한 시장 참여자들의 진입을 제한하는 요소다. 촉감표준 융합연구단은 이런 문제를 해결하기 위해 촉감 표준체계를 확립하고 이에 기반한 고성능 촉감 기기 및 소프트웨어를 개발할 예정이다. 촉감 센서 소재 및 소자, 초실감 촉감을 재현할 액추에이터, 초실감 촉감 렌더링 기술 등이 여기에 포함된다. 이 기술들을 유기적으로 융합해 메타버스나 게임 환경에서 몰입감을 배가시킬 통합 햅틱시스템을 구현하는 것이 궁극적인 목표다. 해당 융합연구단은 연구목표 달성 후 해산하는 일몰형 조직으로 운영된다. 총 12개 기관의 연구 참여자들은 융합연구의 효율을 극대화하기 위해 KRISS 본원에 결집해 연구과제를 수행하고 종료 후 원소속기관으로 복귀할 예정이다. 김민석 촉감표준 융합연구단장은 “촉감 상호작용 원천기술 확보와 관련 표준기술 주도로 메타버스 산업의 국가 경쟁력을 높이고 햅틱 시장 선점에 이바지할 것”이라며 “다양한 산·학·연 참여기관과의 협업을 통해 우수한 성과를 창출하겠다”고 밝혔다.
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DMC융합연구단, 에이사 레이더용 단일칩 개발국내 연구진이 전투기의 두뇌에 해당하는 에이사(AESA) 레이더 및 고해상도 영상레이더(SAR) 핵심부품을 개발, 국방기술 자립화에 한 발짝 더 다가가고 있다. 국가과학기술연구회 DMC(국방반도체) 융합연구단이 질화갈륨(GaN) 반도체 송·수신 단일 집적회로(MMIC) 기술을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다. 최신형 전투기에 장착되는 에이사(AESA) 레이더는 연구진이 개발에 성공한 단일 집적회로(MMIC)가 적용된 반도체 송·수신 모듈을 활용, 신호의 위상·진폭을 조정해 표적을 탐지·추적한다. 연구진은 지난 2020년 송·수신기용 스위치 집적회로 기술과 지난해 X-대역 레이더 송·수신기용 전력증폭기 집적회로 기술을 개발에 성공한 바 있다. 이번 성과는 ▲고출력증폭기, ▲저잡음증폭기, ▲스위치 MMIC를 하나의 칩으로 집적한 X-대역 레이더 송·수신기용 단일 프론트엔드(Frontend) 집적회로 기술이다. 아울러 연구진은 이번 개발에 성공한 질화갈륨 기반 송·수신 MMIC가 위성 탑재체의 주요 시스템인 고해상도 영상레이더(SAR) 안테나에도 적용 가능하다고 설명했다. 안테나 신호의 송신 및 수신 역할을 담당하는 구성품인 송·수신 모듈에도 MMIC의 적용이 가능하기 때문이다. 이로써 우수한 전력 특성과 높은 효율 특성을 바탕으로 위성용 송·수신 모듈의 소형화 및 경량화에 큰 도움이 될 것으로 보인다. 연구진이 개발한 질화갈륨 기반 송·수신 단일 프론트엔드 MMIC는 해외 선진국에서만 확보한 기술이며, 국내 확보기술의 경우 해외 및 국내 파운드리를 이용한 개발 실적이 전무한 실정이었다. 국내 설계 및 제작을 통해 개발한 송·수신 MMIC는 현재 전량 수입에 의존하는 송·수신 MMIC 시장을 대체할 수 있는 경쟁력을 갖는 제품이 될 것으로 연구진은 내다보았다. 연구진의 X-대역 단일 프론트엔드 MMIC는 대역폭 1.5GHz 대역에서 36dB의 송신이득, 19와트(W)급 출력과 28% 수준의 송신효율, 그리고 38dB의 수신이득, 2.8dB 이하의 수신잡음지수 성능을 낼 수 있다. 송신이득, 송신출력 및 수신이득은 세계 최고 수준이며, 수신잡음지수 및 송신효율은 동등 이상이다. 연구진은 지난 20년 넘게 화합물 반도체 소자를 설계·제작해 온 연구 노하우로 이번 성과를 낼 수 있었다고 밝혔다. 특히, 국내 최초로 자체적으로 집적회로 설계부터 제작까지 해내며 해외 파운드리 및 수입품에 의존해온 군수 분야 질화갈륨 집적회로 부품을 국산화하는 기틀을 만든 것으로 평가된다. ETRI 임종원 DMC(국방반도체) 융합연구단장은“국내 최초로 자체 설계 및 공정기술로 세계적 수준의 X-대역 질화갈륨 단일 칩 기술을 확보했다. 국방기술 자립을 통해 소·부·장 수출규제 및 위성 환경 검증에도 적극 대응이 가능할 전망이다.”고 말했다. 연구진이 개발한 성과는 시작품 단계 수준이다. 향후 MMIC의 성능 고도화, 신뢰성 및 수율 향상을 통해 군수 레이더용뿐만 아니라 SAR 위성용 우주 환경시험 등의 연구를 통해 상용화 지원에 나설 예정이다. 본 성과는 국가과학기술연구회‘국방 무기체계용 핵심 반도체 부품 자립화 플랫폼 개발’융합연구사업을 통해 이뤄졌다. ETRI를 중심으로 한국기계연구원, 나노종합기술원 등 총 17개 기관이 참여했다.
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DMC 융합연구단, 펄스파워용 고전압 전력반도체 개발▲사진 제공: ETRI 국내 연구진이 군수용 고(高)에너지 기폭장치, 전기자동차 등에 활용되는 고전압 스위치용 전력반도체를 개발했다. 순수 국산기술로 이뤄낸 성과로 전력반도체 기술 자립화에 큰 도움이 될 전망이다. 국가과학기술연구회(NST) 융합연구단 사업의 일환으로 설립된 DMC 융합연구단(주관기관 ETRI)은 펄스파워 분야 고전압 스위치용 1,400V 및 2,500V급 실리콘 MCT 전력반도체 기술을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다. 펄스파워는 낮은 전력으로 일정 시간 전기에너지를 저장·압축했다가 매우 짧은 시간 동안 대량의 에너지를 폭발적으로 내뿜는 기술이다. 주로 레일건, 군함, 전투기, 미사일 등 국방 분야와 전자가속기, 가스·수처리, 플라즈마 발생기, 레이저 시스템 등 다양한 산업 분야에 활용되고 있다. 펄스파워의 높은 순간 전류를 제어하는 장치가 고전압 스위치다. MCT 전력반도체는 고전압 스위치의 핵심부품이지만, 현재 1,400V급 MCT 전력반도체는 외국 독점생산에 수출입제한품목으로 지정되어있다. DMC융합연구단은 국내 최초로 1,400V급·2,500V급 MCT 전력반도체를 개발해 국방 부품용 반도체 국산화에 성공했다. 연구진이 개발한 MCT는 각각 1,600V와 3,000V 이상의 높은 전압을 견딜 수 있다. 3kA 이상의 펄스전류와 40kA/㎲ 이상의 전류상승기울기 성능으로 외국에서 독점생산하고 있는 제품과 대등한 성능을 자랑한다. 펄스파워용 전력반도체의 필수 성능요소다. 또한, 연구진은 개발한 MCT 전력반도체를 활용해 민수용의 800V급 프리차지 릴레이와 정전기방전 시험 발생기 시제품도 함께 개발했다. 프리차지 릴레이는 전기자동차, 에너지저장장치 등 고전압 배터리 시스템이 적용된 모든 전기·전자제품의 전력 방출량을 안정적으로 제어하는 필수 부품이다. 정전기방전 시험 발생기 역시 전자제품 정전기 내성 평가를 위해 순간적으로 높은 전류를 방출하기 위한 제어 부품이 요구된다. 프리차지 릴레이에 MCT 전력반도체를 적용하면 기존 기계식 스위치·릴레이가 갖는 짧은 수명과 잡음 등의 문제를 해결할 것으로 기대된다. IGBT, SiC MOSFET 등 다른 전력반도체와 비교할 때 시스템 구성이 매우 간단하며 칩 크기도 1/3 수준에 불과해 경제성도 우수하다. 또한, 연구진이 개발한 정전기방전 시험 발생기용 릴레이는 전세계적인 환경 이슈로 사용이 제한되고 있는 기존 수은 릴레이의 한계를 극복할 수 있다. 즉, 본 기술은 국방용 펄스파워 분야 핵심부품으로 사용될 뿐 아니라 민수용 전력 부품으로도 활용도가 굉장히 높은 셈이다. MCT 전력반도체 소자의 설계 및 제작과 고전압 반도체 릴레이 시제품을 모두 국내 연구진의 기술로 이뤄내 그 의미는 더 크다. 연구진은 수년간 쌓은 MCT 소자 설계 기술, 제작 공정 기술, 성능 평가 기술 및 MCT를 활용한 반도체 릴레이 설계 기술, 모듈 제작 기술, 시험평가 기술 등을 통해 본 성과를 창출할 수 있었다고 전했다. DMC 융합연구단 박건식 박사는“실리콘 반도체 개발 노하우를 보유하고 있는 ETRI 반도체실험실과 NST 융합연구단사업을 계기로 국내 연구기관들의 우수 설비 및 연구 역량 융합을 통해 고전압 MCT 전력반도체 기술을 확보했다. 본 기술이 국방분야 뿐만 아니라 민수분야의 다양한 전력부품 개발에 활용되기를 기대한다”고 밝혔다. 연구진은 본 기술을 응용해 4,000V 이상의 고전압 스위치, 양방향 고전압 스위치 등과 이를 활용한 응용부품을 개발하는 후속 연구를 진행할 예정이다. 또한, 펄스파워용 고전압 스위치 기술을 더욱 높이고, 산업체로의 기술이전, 연구소기업 추진 등을 통해 상용화를 위한 지원에 나설 예정이다. 본 성과는 국가과학기술연구회 융합연구단‘국방 무기체계용 핵심 반도체 부품 자립화 플랫폼 개발’사업으로 이뤄졌다. ETRI를 비롯해 한국기계연구원, 나노종합기술원 등이 참여하고 있다. 정부출연연구원 및 민간보유 우수기술을 활용, 국방 무기체계용 핵심 반도체 기술을 연구한 값진 융합연구 산물이다.