VOL.114 · August 31 · 2018
우리가 생각하는 투명망토는 영화 ‘해리포터’에 나오는 SF 소재에 불과하다. 하지만 누구나 한 번쯤 투명망토를 두르는 상상을 해봤을 것이다. 그런데 상상 속 투명망토의 핵심기술이 존재한다면 믿어질까? ICT 소재부품에 속한 이 핵심기술은 빛의 굴절을 응용해 사람 눈에 보이지 않는 메타물질이다. 이렇듯 ETRI ICT소재부품연구소는 투명망토의 꿈을 가지고, 4차 산업혁명을 실현하기 위한 ICT 소재부품 기술개발에 나섰다.
ICT를 개발하고 제품 하나를 만들기 위해서는 수많은 세부요소가 필요하다. 이 때문에 ICT 구현에는 기반이 되는 핵심 소재부품 기술확보가 필수다. 하지만 기업에서는 당장 판매가 가능한 제품이 아닌 오랜 시간 공들여야 하는 소재부품 기술개발이 어렵다. 이에 따라 ETRI는 국가가 필요로 하는 ICT 소재부품 기술개발 분야에서도 든든한 역할을 해주고 있다.
ETRI의 연구소 중 시스템이 아닌 소재와 부품을 연구하는 유일한 ICT소재부품연구소는 기업에서 뛰어들기 어려운 소재부품 연구를 도맡아 상용화 성과 기반을 마련하고 있다. 당장 사업화가 어려운 기술도 연구진은 4차 산업혁명 시대에 앞서 세계를 선도하고 국민 자긍심을 높일 수 있도록 소재부품 기술 연구를 진행 중이다.
부품에 사람 피부와 같은 감각을 부여하는 ‘스킨트로닉스’ 기술이 대표사례다. 이 기술은 사람의 피부와 같이 아주 얇고 신축성이 있는 전자 디바이스를 통해 가상의 촉감을 실감 나게 해준다. 현재 서비스되고 있는 가상현실(VR) 글러브의 미래 모습으로서 사람들에게 가상의 감각을 느낄 수 있도록 초실감 전자 피부의 서비스가 가능하다. 따라서 로봇에게 이식한다면 ‘휴머노이드 로봇’ 서비스도 가능해진다.
또한, 스킨트로닉스 기술은 초실감 서비스산업에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 보인다. 건강 모니터링 및 재활 기능을 갖춘 헬스케어 시스템 구현은 및 구조물의 안전을 감지하는 시스템에도 활용되어 다양한 분야와 산업에 적용되는 플랫폼 기술이 될 전망이다.
실감소자연구본부 안성덕 프로젝트 리더는 “15년 이상 디스플레이 관련 기술개발의 축적된 경험을 통해 매우 얇은 신축 표면에서 대면적, 고해상도 TFT 기술로 스킨 감각 입출력 어레이 기술개발이 가능하다.”고 전했다.
연구소가 한창 개발 중인 홀로그램 부품 기술도 향후 세계를 선도할 것으로 기대된다. 홀로그램 기술은 실제 사물과 같은 시각 효과를 주는 기술로써 ICT소재부품연구소 실감소자연구본부에서 개발하고 있는 기술 중 하나이다.
연구소는 현재 홀로그래피 영상 재현에 필수인 ‘공간광변조기 패널’ 기술에 박차를 가하고 있다. 디지털 홀로그램용 공간광변조기의 핵심기술은 단위 픽셀의 크기가 빛의 파장과 유사한 초고해상도 패널 기술이다. 연구진은 미세화에 유리한 반도체 기술과 대면적화에 적합한 디스플레이를 접목해, 디스플레이에 사용되는 유리 기판상 1㎛(마이크로)급 픽셀 크기를 가지는 공간광변조기 개발을 목표로 연구 중이다. 현재는 3㎛급 픽셀 크기의 홀로그램 영상을 구현하는 데 성공했다. 기존 액정보다 4분의 1수준으로 픽셀을 작게 만들어 초고해상도를 구현한 것이 특징이다.
실감소자연구본부 황치선 그룹장은 “현 수준의 연구결과는 정지된 이미지를 구현하는 데 그치지만, 지속적인 연구로 동영상 재생이 가능한 차세대 광변조장치를 개발할 예정이다.”라고 밝혔다.
연구소는 사회문제에 적극적으로 대응하는 기반 소재부품 기술에도 앞장서고 있다. 최근 ‘녹조 라테’라는 신조어가 생길 정도로 여름철 ‘녹조 문제’가 심각하다. 이에 따라 ETRI는 ICT를 활용한 녹조 해결에 나섰다. 그동안 사람이 직접 시료를 채취해 2주 동안 분석하던 것을 센서 네트워크와 AI로 실시간 통합관리 할 수 있게 됐다. 무엇보다 녹조 발생 전 예측이 가능해 방제대책이 즉각적으로 가능해진다.
광융합부품연구그룹 권용환 프로젝트 리더는 “녹조의 이동과 확산, 분포의 실시간 데이터를 확보하고 빅데이터 기반으로 분석해 예측함으로써 녹조 제거 자원의 투입 시기와 장소 및 효과에 대한 종합적인 분석이 가능해졌다.”며 “분석을 통해 녹조 발생 사전 예측 및 조기 억제가 가능할 것으로 보인다.”고 전했다.
머지않아 ETRI의 기술과 노하우가 전 세계 환경보전을 위해 사용될 것으로 기대된다.
모든 것이 연결되는 4차 산업혁명 시대를 마주하면서 우리는 더 편리하고, 풍요로운 삶을 누릴 수 있게 됐다. 지문인식 한 번으로 간단하게 물건을 주문하고, 자율주행 자동차로 출퇴근을 하게 될 것이다. 하지만, 기술의 발달에는 늘 부작용이 따르기 마련이다.
개인정보를 불법으로 수집하거나 사이버 테러로 자율주행 자동차 시스템을 오작동시켜 교통사고가 일어날지도 모른다. 최근에는 해킹으로 방송국과 은행 등 주요 전산망이 마비되거나 신용카드사의 개인정보가 유출되는 사건이 사회적인 파장을 일으켰다.
연구진은 해킹 걱정 없는 사회구현을 위한 ‘무선양자암호통신’ 분야에서도 속속 성과를 보이고 있다. 양자암호통신은 해킹을 시도하면 데이터 정보가 변형되는 특성을 가진다. 이 때문에 해킹이나 도청이 불가능하고 안전한 통신기술이다. 연구진은 최근 100m 떨어진 거리에서 세계 수준의 낮은 오류율로 양자 신호를 전달하는 데 성공했다. 일반적으로 양자 신호를 잘못 전달하는 비율을 ‘양자비트 오류율’이라 하는데 11% 이하면 양자 암호키를 생성할 수 있다. 오류율이 낮을수록 더욱 빠른 속도로 암호키를 생성할 수 있는데 연구진은 양자비트 오류율 3%라는 아주 우수한 성능을 선보였다.
광통신연구그룹 윤천주 박사는 “소형 무선양자암호통신 송수신 부품을 활용해 전송 거리를 더욱 증가시킬 수 있는 기술뿐만 아니라 자동차나 드론과 같은 이동체 등에서도 사용될 수 있는 무선양자암호통신 시스템을 개발할 계획이다.”라고 말했다. 이 기술은 현재 스마트폰과 은행 ATM처럼 가까운 거리 내의 통신 시 활용이 가능하며, 향후 활용 분야를 확대해 나갈 계획이다.
연구소는 더 먼 미래를 대비한 도전 역시 준비 중이다. 바로 사람의 두뇌를 컴퓨터로 모사하는 ‘뉴로모픽’ 부품의 구현이다. 연구진은 이미 ‘인간 수준 시각지능 프로세서 칩’을 개발했다. 이 프로세서 칩은 미래에 보편화 될 자율주행 자동차에서 시각지능을 담당하게 된다. 손톱만 한 칩은 아홉 개에 달하는 두뇌를 갖춰 사람의 뇌 신경망과 같은 인지 프로세서로 사물이 무엇인지 학습하고 파악한다. 1990년대 외화 시리즈인 ‘전격Z작전’에 나온 인공지능(AI) 차량 ‘키트’처럼 스스로 장애물을 피해 용의자를 추적하는 것이 가능해지는 것이다.
지능형반도체연구본부 권영수 프로세서연구그룹장은 “청각 등의 기타 감각 기능과 추리, 판단 능력을 갖추는 인공지능 칩을 지속해서 연구개발 할 예정이다.”라며, “향후 사람처럼 움직이는 모든 물체를 정확히 인식하는 것을 목표로 기계와 사람이 대화를 통해 목적지를 정하고 길을 스스로 찾아가는 서비스가 가능한 칩 개발이 가능해질 전망이다.”라고 밝혔다.
ICT소재부품연구소 엄낙웅 소장은 연구소의 연구가 국민에게 감동을 주는 성과로 자리매김할 것이라고 자신했다. 그는 “ICT 소재와 부품 개발을 통해 4차 산업혁명에 기여하는 것을 목표로 ‘초물질’ 연구를 통해 초연결·초지능·초실감을 지향하는 연구소의 토대를 다지고, 우리나라가 4차 산업혁명에 적극적으로 대응할 수 있도록 든든한 노둣돌을 놓겠다.”고 전했다.
