◇ 특허 출원 24만 건 ‘역대 최고’… 반도체·이차전지가 이끌었다

특허청은 2023년 산업재산권 출원 통계를 분석한 결과 산업재산권 출원이 55만7000건을 기록했다고 10일 밝혔다. 이는 전년 대비 하락세를 기록한 2022년(55만6000건)보다 0.03% 소폭 늘어난 수치다.

산업재산권 권리별로 보면 특허권은 전년보다 2.4% 증가한 24만3000건이 출원돼 역대 최고치를 경신했다. 상표는 전년 대비 1.5% 감소한 25만5000건, 디자인은 2.3% 줄어든 5만5000건이 출원됐다.

역대 최고치를 기록한 특허는 출원인 유형별로 보면 중소기업이 6만5380건으로 가장 많았다. 뒤이어 대기업 4만8391건, 대학·공공연구소가 3만1441건 순이었다. 국적별로는 내국인 3만3522건, 외국인 5만2145건이다.

기술 분야별로는 반도체와 이차전지의 약진이 두드러졌다. 반도체는 전년보다 12.3%, 이차전지를 포함한 전기기계는 11.4%, 디지털통신은 10.3% 증가했다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 상황에서 부상했던 비대면 관련 기술인 전자상거래와 오디오·영상은 각각 6.0%, 6.6% 특허 출원이 감소했다.

◇ "전기차 화재 해결 가능성"…인하대, 배터리 '난제 해결' 소재 개발

인하대학교는 최근 오동엽 고분자공학과 교수가 배터리의 전해질 개발 난제를 해결할 수 있는 원천기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

오동엽 인하대 고분자공학과 교수는 박제영 서강대 화공생명공학과 교수, 황성연 경희대 식물환경공학과 교수와 공동연구를 통해 200ppm(약 0.02%)의 극소량만 첨가해도 액체를 단단하게 굳힐 수 있는 나노 소재를 개발했다.

고체 전해질은 액체 전해질에 고분자 물질을 첨가해 굳힌 젤을 이용해 만든다. 기존의 고체 전해질은 10% 이상의 첨가제를 포함해 내부 이온 확산 속도가 매우 낮다. 또한 첨가제 양을 줄이면 형태를 유지하지 못한다. 

이번에 개발한 나노 소재관련, 고체 전해질 개발에 큰 도움을 줄 것으로 연구진들은 기대하고 있다. 

◇ 고려대, 고색순도·고효율 OLED 구현…친환경 용매 이용

고려대 화학과 최동훈 교수와 박성남 교수가 최초로 붕소 기반의 발광 재료와 친환경 용매를 활용해 우수한 색 순도를 나타내는 고효율 용액공정 기반의 유기발광다이오드(OLED)를 개발했다고 10일 밝혔다. 

일반적으로 용액공정 기반 OLED에서 다층구조를 제작하는 것은 초기 박막이 후속 처리 단계에서 잠재적으로 손상될 수 있어 어려움을 겪는다. 기존 연구자들은 이를 해결하기 위해 박막에 대한 직교 용매 시스템을 적용하거나, 하부층 소재를 가교 처리하여 소자에 적용했다. 특별한 구조의 소재를 사용해야 하므로 각 층을 구성하는 소재의 다양성은 매우 제한적이었다.

최교수, 박교수 연구팀은 방향족 및 할로겐화 용매를 사용하지 않고 친환경 OLED 소자를 제작하기 위해 지방족 용매에 용해되는 거대분자 형태의 혁신적인 발광 재료를 개발했다

◇ 저비용·친환경 '그린수소' 생산기술 개발

11일 유니스트(UNIST·울산과학기술원)에 따르면 류정기 에너지화학공학과 교수와 서동화 카이스트(KAIST·한국과학기술원) 신소재공학과 교수 공동연구팀이 높은 효율과 안정성을 갖춘 '고순도 그린수소 생산용 이기능성(Bifunctional) 수전해 촉매'를 개발했다. 

'수전해'란 물을 전기분해해 수소를 만드는 것을 말한다. 이는 탄소 배출 없이 친환경적으로 수소를 생산할 수 있어 탄소 중립 사회를 위한 차세대 기술로 꼽힌다.

공동연구팀이 이번에 개발한 촉매는 루테늄·실리콘·텅스텐 기반 산화물로 돼 있어 기존 백금·이리듐 촉매보다 값이 싼 데다 부식성이 강한 산성 환경에서도 장시간 사용할 수 있다. 

또 이 촉매를 이용하면 수소 생산시 온실가스 배출량도 기존 4분의1 이하로 줄일 수 있어 친환경적이란 게 연구팀의 설명이다.

◇ KAIST·현대차·부산대 연구팀, 0.6초 내 수소 누출 감지 기술 개발

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 조민승 박사가 현대차 기초소재연구센터 전자기에너지소재 연구팀, 부산대 서민호 교수와 협업해 모든 성능 지표가 세계적인 공인 기준을 충족하면서 감지 속도 0.6초 이내의 기존보다 빠른 수소 센서를 세계 처음으로 개발했다고 10일 밝혔다. KAIST는 현대차와 2021년부터 연구에 착수한 이후 약 2년 만에 이러한 성과를 냈다.

기존 수소 센서 연구들은 수소 센서에 많이 활용되는 팔라듐(Pd) 소재에 촉매 처리를 하거나 합금을 만드는 등 주로 감지 소재에만 집중됐다.

이 연구들은 특정 성능 지표에선 매우 뛰어난 성능을 보이지만 모든 성능 지표를 충족하지는 못했고 일괄 공정이 어려워 상용화에 한계가 있었다.

이에 연구진은 순수한 팔라듐 물질 기반으로 독자적인 마이크로·나노 구조 설계 및 공정 기술을 접목해 모든 성능 지표를 만족하는 센서를 개발했다.

◇ ‘근력 로봇’ 입고 고령자도 산 정상 거뜬

65세 고령자가 웨어러블 로봇을 착용해 해발 604m인 북한산 정상에 오르는 ‘웨어러블 로봇 챌린지’에 성공했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 이종원 지능로봇연구단 선임연구원 연구팀이 개발한 ‘문워크-옴니(MOONWALK-Omni)’를 착용해 북한산에 오르는 웨어러블 로봇 챌린지를 진행, 65세 고령자가 왕복 3시간이 걸린 등반을 성공했다고 11일 밝혔다. 

노화로 인한 근육 감소와 감각 소실은 고령자가 일상 기능을 수행하는 데 큰 방해 요소다. 1인 노인가구 시대가 본격적으로 시작되기 전 고령자의 일상생활을 돕는 기술 상용화가 필요하다. 잃어버린 근력을 보조해 사용자가 꾸준히 등산 등 운동을 할 수 있도록 돕는 웨어러블 로봇이 그중 하나다. 

연구팀은 인공지능(AI)에 기반한 웨어러블 고관절 복합체 근력 보조 로봇 ‘문워크-옴니’를 개발했다. 약 2kg 무게인 초경량 웨어러블 로봇이다. 허리띠와 무릎보호대가 하나로 연결된 모양새로 일상복 위에 착용한다. 연구팀은 “고령자도 다른 사람의 도움 없이 10초 내에 쉽게 착용할 수 있다”고 설명했다.

◇ 의료용 마이크로로봇 인체 내에서 정밀하게 제어한다

한국연구재단은 대구경북과학기술원(DGIST) 최홍수 교수 연구팀이 강화학습 기반의 인공신경망을 활용해 자성 마이크로로봇의 3차원 위치를 자동 정밀 제어할 수 있는 방법을 개발했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 복잡한 수학적·물리적 모델링 없이도 다양한 형태의 마이크로로봇을 제어할 수 있는 범용적 방법으로 강화학습 기반 인공신경망을 개발했다.

이 인공신경망은 전자기 구동 시스템에 전류를 직접 전달하는 방식으로 마이크로로봇을 구동, 3차원 정밀 위치 제어법을 스스로 터득했다.

학습된 인공신경망을 활용한 결과, 마이크로로봇이 기존 제어 방식보다 50%가량 빠른 속도로 목표 위치에 도달했다고 연구팀은 설명했다.

◇ 빛으로 동작하는 신개념 광-GPU 개발

DGIST는 로봇및기계전자공학과 한상윤 교수팀이 KAIST 유경식 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 대기전력을 기존 대비 100만분의 1 이하로 줄일 수 있는 광-GPU 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

광-GPU란 빛을 이용하여 수백 개의 가상 GPU를 하나의 GPU로 구현하는 기술로써, AI 연산 및 양자컴퓨터 구현에 혁신적인 변화를 가져올 수 있는 기술로 평가된다. 하지만 기존의 광-GPU는 온도가 수백도 까지 오르는 심한 발열로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있었다.

이에 DGIST·KAIST 공동 연구팀은 광-GPU의 단위 구성요소인 가변형 광집적회로에 MEMS 기술을 적용하였다. 이를 통해 대기전력 소모를 기존 대비 100만배 이하로 낮추어 발열 문제를 근본적으로 해결하였다.