(재)스마트IT 융합시스템 연구단

초저전력 초소형 나노소자 및 집적 시스템

TOPIC 1 : 고성능/고효율 나노 전극재료 개발 및 에너지효율 개선

박원철 교수, 서울대학교 나노융합학과

• 리튬 이온 배터리 & 슈퍼커패시터를 위한 나노 전극 물질의 대용량 합성 방법 개발
• 효율적인 에너지 저장 장치를 위한 나노물질 개발
• 초기 용량 : 650 mAhr/g, 전류 밀도 : 100 mA/g, 50 cycle (charge-discharge) 동안 degradation rate : >66%

• 1단계
  • 높은 효율 및 성능을 지닌 나노 전극 물질의 합성법 개발
• 2단계
  • 나노 물질을 사용한 높은 효율의 에너지 저장 장치 개발
  • 에너지 저장 커패시터를 위한 나노 전극 물질 성능 증가
  • 에너지 저장 물질 특성 분석 : 다양한 배터리 장비, 슈퍼커패시터
  • 나노 전극 물질을 사용한 미량의 중금속이 분석 가능한 센서 개발
• 3단계
  • 지속 가능한 차세대 에너지 저장 및 전환 장치
  • 고효율을 위한 향상된 내구성과 안전성
  • 나노 전극 물질을 이용한 미량의 중금속 검출 장치의 높은 정확성과 재생산성
  • 원천적인 기술 확보 및 상업화

• 나노물질의 합성법 및 응용분야에서 혁신적인 접근법은 리튬 이온 배터리의 우수한 전극물질 개발로 이어질 수 있으며, 나노물질은 슈퍼커패시터에서의 성능 향상 및 전극물질 분야에서 원천 기술 발전에 기여할 것임
• 이러한 창의적 연구는 세계 수준의 학술적 업적 달성에 기여할 수 있으며, 다른 연구를 위한 새로운 플랫폼을 제공할 것으로 기대됨

Metal oleate complex coated salt,Bake/ Ferrite/carbon coated salt,Wash/Ferrite/carbon hybrid nanosheets

TOPIC 2 : 초저전력/초소형 나노소자 및 재구성 가능 3차원 집적시스템

박원철 교수, 서울대학교 나노융합학과

• 소자 차원과 시스템 차원에서 동시에 초저전력화를 가능하게 하는 뉴런 모방 회로 개발
• 단위 시냅스 장비, 재구성 가능한 시냅스 어레이 및 뉴런 회로의 개발
• 2, 3차원 어레이 형성에 필요한 인터커넥트에 대한 핵심기술 개발
• 시스템을 구성하는 각 요소들의 고신뢰성 및 초저전력 특성을 위한 전기적 모델 및 축소화 기술 확보

• 시냅스 모방 소자 및 어레이 제작과 전기적 모델링
• 뉴런 모방 회로 설계 및 제작과 시스템 구성
• 3차원 인터커넥트 핵심요소기술 개발

• 3차원 재구성 가능 시스템에 관련된 원천특허 확보 및 이를 통한 국제 경쟁력 재고
• 초저전력, 초소형, 초고집적에 관련된 재료, 소자, 공정, 시스템에 관련된 원천기술 확보, 고급 인력양성 및 기술 선도
• 현재 기술의 한계 극복 및 기술 융합화를 통한 새로운 기술 개발
• 기업 경쟁력 확보 및 일자리 창출

p-type Body+, Drain, Source, Gate, im increase per step 7, Gate, Source current [NA], Se Transition Floating gate, trapping, 0, Oxide Control gate

TOPIC 3 : 초소형, 고감도 광센서 시스템의 개발 및 응용

최성욱 박사, 서울대학교 전기공학부

• 자외선 ~ 적외선 영역의 복수 Light Emitting Diode (LED)와 Photodiode (PD)로 구성된 array를 사용하여 실시간 수질 측정 시스템 기술 개발
• 최고수준의 민감도를 가지는 초소형 시스템을 구축하고 이를 사업화함

• 광 피드백 기술이 적용된 LED-PD 시스템을 이용한 고감도 수질 측정 달성
• 복수의 수질 오염원을 분리할 수 있는 방법 개발
• 칩 설계 및 IoT와의 결합을 통한 스마트 수질 센서 시제품 개발
• 계측용/모니터링용/휴대용 시제품 개발 및 사업화

• 정교한 광학 센싱을 요구하는 바이오 실험에 기여할 것으로 기대
• 수질오염의 확인
• 사물인터넷기술과 결합하여 스마트 워터 그리드의 구축에 응용될 수 있는 기반 제공

LED Current Driver

TOPIC 4 : 나노전기수력학을 이용한 방사형 농축기 기술 개발

김성재 교수, 서울대학교 전기정보공학부

• 고농도의 소금물을 nanoelectrokinetic phenomena를 이용하여 담수화 하며 source waste로부터 oil-contaminant를 효율적으로 제거하기 위한 기술 개발을 목표로 함

• 저비용으로 만들 수 있는 나노구조체 제조 방법과 desalting system의 디자인 방법 개발 탈염장치의 성능 최적화

• 이 연구는 shale gas의 추출과정에서 필연적으로 동반되는 고농도의 소금물 문제를 해결할 수 있을 것임
• 이온 조절 메커니즘은 또한 물 정화 시스템 또는 ion/protein preconcentration system을 위한 high energy efficient membrane에 적용될 수 있음