초저유전박막 개발은 반도체 고집적화 및 성능 향상에 필수적입니다. 기존 기술은 낮은 유전율 달성 시 기계적 강도 저하나 열처리 후 탄소 잔여물 발생 문제를 겪었습니다. 본 발명은 열처리 시 재가 남지 않고 완전 열분해되는 환형 유기 폴리올 기반의 반응형 기공형성제를 제안합니다. 이 기공형성제는 유기실리케이트 매트릭스와 화학적으로 반응하여 상분리를 억제하고 균일한 나노 기공을 형성합니다. 그 결과, 2.09의 낮은 유전상수와 함께 8.15 GPa의 탄성률, 1.4 GPa의 경도를 갖는 고강도 초저유전박막 제조가 가능합니다. 이는 차세대 반도체 층간 절연 재료로서 고성능 소자 구현에 기여할 것입니다.

본 기술은 이온전도성 고분자전해질막의 한계인 이온전도도 및 수분 팽윤 문제를 해결합니다. 기존 막은 이온채널 크기가 작거나 이온교환능 조절 시 수분 팽윤이 증가하는 단점이 있었습니다. 본 발명은 캐스팅 과정 중 극성 용매의 상분리 향상 효과를 활용하여, 이온전도성 고분자전해질막의 이온채널 크기를 정밀하게 조절하는 제조 방법을 제공합니다. 이를 통해 비불소계 및 불소계 고분자 전해질막 모두에서 물성 저하 없이 이온전도도를 최대 150%까지 향상시킬 수 있습니다. 특히, 연료전지 등 다양한 분야에 적용 가능한 고성능 이온전도성 고분자막을 제공하여 효율적인 에너지 전환 시스템 구축에 기여할 수 있습니다.

음이온 교환막 연료전지(AEMFC)는 저가형 대체 촉매 사용 가능성으로 주목받지만, 낮은 이온전도도가 상용화의 걸림돌이었습니다. 본 기술은 나노채널을 갖는 이온전도성 고분자막 내에 다면체 올리고머형 실세스퀴옥산(POSS) 기반의 음이온 공여체를 도입하여 이 문제를 해결합니다. 이 나노복합막은 나노채널의 크기를 효과적으로 증가시키고 추가적인 음이온 소스를 제공하여 이온전도도를 획기적으로 향상시킵니다. 실제로, 기존 고분자막 대비 이온전도도를 약 18% 개선하여 73 mS/cm를 달성하였습니다. 이를 통해 고가의 백금 촉매 없이도 고성능 연료전지 구현이 가능해져, 차세대 연료전지 시스템의 상용화를 가속화하고 비용 절감 효과를 제공합니다. 미래 에너지 기술 발전에 기여할 본 기술에 주목해주십시오.

기존 연료전지용 고분자 전해질 막은 고가이거나 저가습 환경에서 이온전도도가 낮아 성능 한계가 있었습니다. 본 기술은 말단 아민기를 포함하는 초소형 POSS 나노입자를 활용하여 탄화수소계 양성자 전도성 나노복합막을 개발했습니다. 이 나노복합막은 나노채널 내 POSS-N의 균일한 분산과 수소결합 네트워크 형성을 통해 그로투스 메커니즘을 촉진하며, 고가습 및 저가습 환경 모두에서 획기적인 이온전도도 향상을 제공합니다. 또한 우수한 기계적 강도를 갖추어 연료전지의 장기 안정성과 성능을 보장합니다. 이는 고성능 저비용 수소연료전지 상용화를 가속화할 핵심 기술입니다.

기존 합성가스 기반 C2-함산소화합물 제조 방식은 고온/고압 조건과 촉매 선택성의 문제점을 안고 있습니다. 본 기술은 루테늄 나노입자를 지지체에 담지시킨 새로운 불균일계 촉매를 개발하여 이러한 한계를 극복합니다. 이 촉매는 귀금속인 루테늄의 사용량을 현저히 줄이면서도 아세트산 및 에탄올 등 C2-함산소화합물의 우수한 전환율과 선택도를 제공합니다. 또한, 물 첨가 및 반응 조건 최적화를 통해 생산 효율을 극대화하며, 촉매의 장기적인 안정성을 확보하여 C2-함산소화합물 제조 공정의 경제성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 혁신적인 해결책입니다.

방사성의약품 생산 과정에서 1회용 카세트의 조립 불량은 생산 실패와 경제적 손실을 초래합니다. 기존에는 생산 완료 후 불량 여부를 확인하여 사전 예방이 어려웠습니다. 본 기술은 이러한 문제점을 해결하고자, 방사성의약품 카세트의 조립성을 생산 전 단계에서 정확히 검사하는 장치를 제안합니다. 제1 카메라로 수평 조립 부품의 정렬 및 루어 조립 적정성을, 제2 카메라로 수직 조립 부품의 체결 깊이(콕 높이)를 평가하여 불량품을 신속하게 판별합니다. 이 시스템은 듀얼 카메라 영상 분석을 통해 카세트의 정확한 체결 깊이와 정렬 상태를 확인함으로써, 방사성의약품 생산 수율을 획기적으로 향상시키고 경제성을 높이는 데 기여합니다.

기존 폰 노이만 아키텍처는 높은 전력 소모와 발열 문제가 있으며, 기존 이진 신경망(BNN) 구현 방식은 집적도와 신뢰성에서 한계를 보였습니다. 본 기술은 나노 전기기계 메모리(NEM) 소자를 활용하여 이러한 문제를 해결하는 이진 신경망 및 그 동작 방법을 제시합니다. NEM 셀을 이용한 XNOR 연산을 통해 시냅스 어레이의 셀 개수와 전력 소모를 크게 줄일 수 있습니다. 또한, 최소한의 NEM 셀로 이진 신경망 어레이의 집적도를 높이고, 우수한 내구성과 신뢰성을 바탕으로 안정적인 시스템을 구현합니다. 이 기술은 차세대 저전력 고집적 인공지능 반도체 개발에 기여할 것입니다.

기존의 특정 물질 감지 기술은 높은 비용과 긴 분석 시간으로 인해 실시간 활용에 어려움이 있었습니다. 본 발명은 광결정 복합 구조물을 활용하여 특정 물질의 흡수량에 따른 부피 변화를 광학적(색) 변화로 극대화하고, 식별 영역별로 특정 물질의 통과 특성을 달리하는 부가 커버층을 통해 다차원 식별을 가능하게 하여 이러한 한계를 극복합니다. 이 기술은 휘발성 유기 화합물(VOC) 검출 센서, 지폐나 보안 카드의 진위 식별 등 보안 분야에 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 고속 응답성과 명확한 색 변화를 통해 정밀하고 신뢰도 높은 물질 식별 및 진위 판별이 가능합니다.

본 발명은 기존 전기기계 스위치의 높은 구동 전압 문제를 해결하는 데 중점을 둡니다. 캔틸리버의 탄성에너지를 효과적으로 활용하고, 동적 슬링샷 제어 기술을 통해 풀백 및 풀인 전압을 정밀하게 제어하여 구동 전압을 획기적으로 낮추는 방법을 제시합니다. 이 기술은 MEMS(미세전기기계시스템) 및 NEM(나노전기기계시스템) 소자의 구동 효율을 극대화하며, 재구성 가능 로직(FPGA)과 같은 차세대 반도체 분야에서 필수적인 저전력, 고성능 스위치 구현에 기여합니다. 특히, 캔틸리버의 물리적 이동에 맞춰 슬링샷 신호를 동기화함으로써 안정적이고 효율적인 저전압 구동을 실현합니다. 본 기술은 인공지능, 데이터 분석 등 확장된 어플리케이션에 적용 가능합니다.

기존 바이러스 진단 방식은 높은 비용, 전문성 요구, 혹은 낮은 민감도 등 여러 한계에 직면해 있었습니다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA) 및 폴리스티렌 나노입자(PSNPs)를 포함하는 수화젤 센서를 적용한 바이러스 감염 진단 키트를 제안합니다. 이 혁신적인 수화젤 센서는 바이러스 스파이크 단백질과 같은 항원 단백질의 고정력을 획기적으로 높여, 친수성 및 소수성 단백질 모두에 대한 검출 민감도를 극대화합니다. 결과적으로, 기존 진단법 대비 빠르고 정확한 현장 진단(POCT)을 가능하게 하여, 바이러스 감염 여부를 더욱 신뢰성 있게 진단할 수 있습니다. 본 기술을 통해 정밀하고 신속한 바이러스 진단의 새로운 기준을 경험하시길 바랍니다.