태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환하는 반도체 소자이다. 태양전지는 효율과 신뢰성이 높은 동시에 저렴한 비용으로 생산할 수 있어야 경제성을 확보할 수 있다. 박막형 태양전지는 제조과정에 에너지가 적게 소요되므로 짧은 기간 내에 투자한 비용과 에너지를 회수할 수 있을 뿐 아니라, 소재 비용도 대폭 줄일 수 있다. 국내에서는 아직 1세대 결정형 실리콘 태양전지 산업이 주류를 이루고 있으며 2세대 기술은 초기 단계에 있으나, 이와 유사한 공정을 사용하는 대면적 디스플레이 생산 설비 및 기술을 기반으로 협력 체제를 구축하여 연구개발을 촉진함으로써 빠른 시일 내에 차세대 태양광 발전 시장에서의 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
최근 들어 나노기술의 발전에 힘입어 청정에너지를 구현할 수 있는 열전소자분야의 연구가 활발히 진행되고 있다. 열전소자는 태양에너지를 이용한 발전뿐만 아니라 체열, 폐열 및 지열 등을 이용한 발전 등 응용처가 매우 다양하며, 청정에너지를 생산할 수 있는 미래 지향적인 특성을 가진 분야라 할 수 있다. 그러나 아직까지 나노기술을 기반으로한 고효율의 열전소자는 기초 연구수준에서 그 가능성만 일부 선행 연구를 통하여 입증된 상태이다. 따라서 저비용, 고효율의 열전소자를 성공적으로 개발하게 된다면, 기술의 원천성 확보 및 초기 시장 점유에 매우 유리한 입지를 점할 수 있으리라 예측된다. 본 논문에서는 최근 들어 나노기술의 접목으로 새로이 주목받고 있는 열전소자의 동작 원리에 대한 간략한 소개와 이 분야의 최근 연구 동향 및 특허 동향에 대하여 살펴보고자 한다.
화석연료를 개발함에 따라 인류는 과거보다 풍요한 물질문명을 누리게 되었으나 그 부작용으로 지구 온난화라는 현실적 재난에 직면해 있다. 점점 뜨거워지는 지구를 식히기 위해 세계적으로 당장 시급한 대책은 화석연료의 생산, 수송 및 소비에 있어서 효율을 높이고, 에너지를 절약함으로써 온실가스를 감축하는 것이다. 하지만 궁극적으로는 신재생 에너지와 같이 온실가스를 배출하지 않는 지속 가능한 에너지원을 사용함으로써 청정한 미래형 산업 시스템이 이루어야 한다. 에너지의 해외의존도가 97%에 육박하고 있는 우리나라의 입장에서 세계적으로 연평균 전력발전량의 약 20%를 담당하고있는 수력, 풍력, 조력 발전은 에너지 자급에 의한 수급 안정성 확보 측면에서 중요한 의미를 가진다. 특히, 화력 및 원자력과 비교할 때 환경에 대한 영향이 거의 없는 청정한 에너지로서 개발이 유망한 에너지이다. 대규모 수력발전은 대형 댐의 건설로 인한 환경.생태적 문제점이 있을 수 있으나, 풍력과 조력발전은 상대적으로 환경에 미치는 영향이 작은 편이다. 본 보고서에서는 최근 연구되고 있는 신재생 에너지 중 전기활성 고분자(EAP)를 이용하여 조력이나 유력, 풍력을 이용하여 청정 에너지를 생산할 수 있는 방법에 대하여 논하고자 한다.
최근 연구가 활성화되고 있는 능동형 전파식별(RFID) 및 유비쿼터스 센서 네트워크(USN) 기술은 그 파급효과가 매우 크고 방대하여 향후 미래 핵심 산업으로 자리잡을 것으로 예상되고 있다. 이러한 RFID 센서 태그 및 USN 센서 노드의 구동을 위해서는 태그나 노드 규격에 적합한 초소형이면서도 경량이고 장수명성을 가지는 전원소자 기술을 확보하는 것이 매우 중요하다. 현재는 이러한 RFID/USN용 센서 태그/노드에 일부 적용되어 그 가능성을 인정받은 전원소자 중 대표적인 것으로 리튬 이차전지와 필름형 일차전지가 있다. 본 고에서는 RFID/USN용 전원소자의 기본 개념 및 규격, 그리고 요구조건 등을 소개하고 국내.외 연구 및 특허 동향과 시장전망 등을 분석하여 향후 기술개발을 위한 참고자료로 삼았으면 한다.
지구상에 존재하는 화석연료는 산업혁명 이후 그 사용에 있어서 지속적인 증가 추세를 유지하여 왔고, 급기야는 그 잔존량의 고갈 및 이들 연료의 사용으로 인한 지구의 대기오염 등을 유발하고 있다. 이에 따라 새로운 에너지원, 즉 태양 에너지, 수소 에너지, 바이오 에너지 등에 그 활용 시각이 돌려지게 되었으며 이들은 다음 세대의 전인류적 에너지원으로 활용될 가능성이 원유 가격의 상승에 따라 점점 높아지고 있다. 이들 대체 에너지 중에서 수소 에너지는 지구뿐만 아니라 우주적으로 현존량이 가장 많은 에너지로 알려져 왔으며 이러한 수소 에너지 활성화를 위하여 무엇보다도 중요한 것이 수소 저장 능력에 관한 것이다. 본 분석에서는 이러한 수소 에너지를 비롯한 수소 저장에 대한 내용을 다루고 있으며 앞으로의 수소 저장 방향에 대해서 또한 언급한다.
에너지 하베스팅 기술은 자연의 빛에너지, 인간 신체 또는 연소형 엔진으로부터의 저온 폐열에너지, 휴대용 기기 탑재/부착장치의 미세 진동에너지, 인간의 신체활동(걷거나 뛰는)으로 인한 소산에너지 등을 흡수하여 에너지 하베스팅 소자 기술을 이용하여 전기에너지로 변환, 전자 기기의 전력으로 사용하는 환경에너지 재생형 에너지원이라 할 수 있다. 유비쿼터스의 정보화 시대에는 휴대형 정보기기 등이 필수적인 기기가 될 것인데 여기에 사용되는 전력 에너지원은 소형.집적화된 기술이 필수적이다. 이때 MEMS 기술은 에너지 하베스팅 기술의 소형.집적화 기술에 크게 기여하고 극복해야 할 기술에 핵심적인 기술로 사용된다. MEMS 기술이 사용되는 대표적인 에너지 하베스터 기술인 마이크로 연료전지, 마이크로 히터 엔진, Piezoelectric MPG 기술 등을 소개하였다.
IT 혁명의 근간이 되는 무선통신기술은 개인간의 통신을 가능하게 하여, 단순 정보 전달에서 음성 및 화상 통화가 언제, 어느 곳에서도 가능하게 되었다. 그러나 이런 단말기를 작동하게 하는 전력 또는 에너지는 여전히 유선으로 공급하거나 전지를 충전하여 사용한다. 만일 무선 통신뿐만 아니라 무선 에너지 전송까지 가능하다면 IT 기술은 또 다른 도약을 하게 될 것이다. 무선 에너지 전송은 백 년 전의 테슬라로부터 시작되어 지금까지 지속되어온 인류의 꿈이었다. 본 기고문에서는 20세기 초 무선 에너지 전송을 상상한 테슬라로부터 근래의 다양한 무선 에너지 전송 기술을 소개한다. 전자기파 방사를 이용한 기술과 전자기 유도현상을 이용한 무선 에너지 전송 기술을 개괄하고, 이러한 기존 기술을 넘어 근거리에서 공진 현상을 이용한 비방사 방식으로 에너지를 전송하는 MIT의 무선 에너지 전송 기술을 소개한다.
화석연료 사용에 따른 클린에너지 및 "carbon footprint" 절감을 위해 태양광발전과 같은 직접적인 에너지 대안기술에서부터 조명 및 표시소자로서의 LED 고효율화 기술, 레이저를 이용한 비접촉성, 고속, 초정밀 측정 기술을 바탕으로 하는 공정 관리기술, 그리고 오염원검출 및 추출기술 관련 등 그린 포토닉스 기술 활용에 관심이 급증하고 있다. OIDA 보고 2010년경 100억 달러 수준의 부품시장이 형성될 것으로 예측되는 그린 포토닉스 분야의 기술개발 동향을 설명한다.
CMOS 공정의 가속적인 스케일링에 의해 CMOS 기술은 종래의 마이크론기술에서 나노기술로 변해가고 있다. 이러한 반도체 소자 및 제작기술에 따른 온도와 공정의 변화에 매우 민감한 부분인 아날로그 회로는 설계 초기단계에서 중요한 요소들(이득, 누설 전류, 잡음 및 부정합 등)을 재검토할 필요가 있다. 또한, 나노 CMOS 공정을 사용한 1.0 V 이하의 저전압 동작에서는 아날로그 신호의 동적영역 확보가 어렵고 잡음이 증가하므로 새로운 패러다임을 적용한 혁신적인 아날로그 회로기술 개발이 필요한 실정이다. 이에 따라, 본 고에서는 그린기술(green technology)의 한 요소로서, 나노 CMOS 공정기술을 이용한 1.0 V 이하 전원전압의 저전력 아날로그 회로기술 동향과 관련 특허동향에 대해서 살펴보고자 한다.
전원관리 및 전력소모 절감 기술은 휴대폰, 노트북 등의 휴대 기기 사용이 보편화되고 다기능화, 고성능화함에 따라 지속적으로 발전해 왔다. 특히 반도체 소자의 선폭이 나노미터급으로 초미세화 됨에 따라 누설 전류가 급증하고 칩의 처리 성능을 높이기 위해 클록 주파수를 높이면서 스위칭 전류 소모도 증가하므로, 이러한 동적/정적 전력소모 증가를 억제시킬 수 있는 다중 문턱전압 소자, DVFS, sub-threshold, 클록 게이팅, 저전압 회로 기술이 SoC 설계에 점진적으로 적용되고 있다. 이에 본 고에서는 휴대폰용 부품을 중심으로, 무선 통신 기능을 갖춘 기기의 전력소모 요인을 분석하고 배터리 사용시간을 연장시킬 수 있는 저전력 SoC 기술 동향을 살펴보고자 한다.
본 고에서는 사용자가 자신의 ID 정보를 효율적으로 공유하기 위한 프레임워크를 정의하고 있다. 프레임워크에는 또한 ID 정보 공유시 문제가 될 수 있는 프라이버시 보호를 강화하기 위한 자기통제 권한을 사용자에게 부여하고 있다. 프레임워크가 제공하는 기능에는 ID 및 크리덴셜 관리, ID 공유 및 동기화, 인증, 인가, 그리고 프라이버시 보호 기능 등이 있다.
기존 이동통신 환경은 통신사업자 중심의 서비스 제공에서 이용자의 적극적인 참여와 소통의 모바일 2.0 시대로 패러다임이 전환되고 있다. 모바일 2.0은 단지 기술적 진화만을 의미하지 않으며 이동통신 전반 에코시스템에서 이용자의 역할과 비즈니스 모델의 변화를 가져올 것으로 전망되고 있다. 이러한 의미를 지니는 모바일 2.0에 대한 국내외 담론이 크게 개진되고 있지만 모바일 2.0 촉진을 위한 에코시스템 핵심 성공요인을 체계적으로 분석하고 와이브로와 HSDPA를 중심으로 모바일 브로드밴드의 수용특성을 파악한 연구는 거의 없는 실정이다. 이에 본 논문에서는 모바일 2.0의 특징과 에코시스템을 살펴보고 에코시스템을 구성하는 참여자의 역할과 모바일 2.0의 핵심 성공 요인을 파악하고자 한다. 또한 시장조사 결과를 바탕으로 와이브로와 HSDPA의 국내 모바일 브로드밴드 수용자의 특성을 분석하고자 한다. 이를 종합하여 모바일 2.0을 촉진시키기 위한 시장활성화 방향을 제언하고자 한다.
MIT의 '테크놀로지 리뷰'는 2008년 10대 유망기술 중 하나로 나노 라디오를 소개하였다. 이와 관련하여, 본 논문에서는 나노 기술을 지원하기 위한 각국의 정책과, 현재까지 개발된 나노 라디오가 탄소나노튜브(cabon nano tube)를 이용한 점을 고려하여 CNT의 발견 및 특성을 간단히 소개하였다. 또한, 잇따른 나노 라디오의 개발사례와 동작원리를 설명하고, 나노 라디오의 킬러 애플리케이션과 CNT를 둘러싼 그 밖의 이슈를 함께 살펴보았다.
본 논문에서는 국내 ISM 주파수의 이용 현황을 살펴보고, 국제무선장해특별위원회(CISPR)에서 마련한 무선기기와 ISM 기기간의 전파혼신 모형(CISPR 16-4-4)과 안전서비스 대역에서의 전계강도 기준치를 소개하였으며, 이를 바탕으로 국내 ISM 기기의 허가제도 현황과 문제점을 제시하고, 인증과 사후관리 중심으로 개선하는 방안을 제시하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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