중국, 음용수 수질안전용 제어 기술 개발 등

산소주입분리(SIMOX) 3-D 조각.<사진=한국과학기술정보연구원 제공>
산소주입분리(SIMOX) 3-D 조각.<사진=한국과학기술정보연구원 제공>
전자 집적회로에서는 아주 작은 도체들이 다양한 부품들을 연결하며, 나노포토닉 집적회로에서는 광도선이 동일한 기능을 수행할 수 있다. 그러나 전자 집적회로는 다층으로 제조되기 때문에 도체들이 서로 다른 층에서 접촉없이 서로 교차할 수 있지만, 포토닉 집적회로는 대개 하나의 단일층에 제작된다.

따라서, 광도선은 장치를 가로질러 지그재그로 나아감에 따라 서로의 아래로 숙일 수 없고, 그 대신 직접 교차해야 한다. 가로지르는 도선으로 산란되어 들어가는 빛은 최소화되고, 교차점을 똑바로 지나는 빛은 최대화 되도록 교차점을 설계하는 것이 관건이다. 모든 광집적회로가 단일 층에 제작되는 것은 아니다.

UCLA에서 개발된 “산소주입분리(SIMOX) 3-D 조각"이라는 실험적 기술은 단일 모놀리식 실리콘 칩에 광부품과 전자부품을 3D로 배치하는 것을 가능하게 한다. 교차 도선 문제를 해결하기 위해, 벨기에의 윔 보가에츠(Wim Bogaerts)와 IMEC 및 겐트대(Ghent University) 동료들은 다양한 교차점 디자인을 이론 및 실험적으로 연구했다.

SOI(silicon-on-insulator) 도선들을 직접 교차시키면 교차점을 똑바로 통과하는 신호에 약 30퍼센트의 손실을 초래하며, 가로지르는 도선에는 -9 dB의 누화가 일어난다. [전문바로가기]

흐릿한 X-선 영상을 선명하게 만드는 소프트웨어

소프트웨어 사진.<사진=한국과학기술정보연구원 제공>
소프트웨어 사진.<사진=한국과학기술정보연구원 제공>
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여러 개의 흐릿한 영상을 결합시켜 선명한 영상을 만드는 소프트웨어 덕분에 보다 안전한 X-선 촬영이나 자동으로 사진을 선명하게 만드는 디지털 카메라가 가능해질 것이다.

이 소프트웨어는 다수의 저해상도 영상들을 이용하여 하나의 고해상도 영상을 만드는데, “슈퍼해상도”라는 기술이다. 법의학 과학자들과 천문학자들은 이미 슈퍼해상도를 이용하여 흐릿해진 보안영상과 천문영상들로부터 선명한 영상을 만들고 있다.

이제 미국 연구진이 방사선 조사가 적으면서도 쓸모있는 X-선 영상을 만드는데 이 방식을 도입했다. 한편 영국 연구진은 이 기술의 알고리즘을 향상시켰는데, 이로써 초분해능의 소비자 카메라가 가능해질 것이다. 더 나은 품질의 X-선 영상을 얻는 가장 손쉬운 방법은 복사량을 크게 하는 것이지만, 이것은 환자에게 위험을 안겨준다.

그래서 미국 듀크대(Duke University) 의료센터, UC산타크루즈(University of California Santa Cruz) 및 실리콘 벨리 기반의 과학자들로 이루어진 연구진이 이에 대한 보다 안전한 해결책을 찾아냈다. 이들은 저조사량의 X-선 복사로 15장의 영상을 찍은 뒤, 초분해능 기술을 적용하여 원 영상보다 4배나 더 해상도가 높은 하나의 영상으로 만들었다. 동일한 품질을 영상을 만들기 위해서는, 보통 15번의 저해상도 노출을 합친 조사량보다 3배나 더 많은 X-선 복사를 비추어야 한다. [전문바로가기]

중국, 음용수 수질안전용 제어 기술 개발

중국의 음용수 수원의 오염은 여러 가지 오염물질이 공존하는 복합 오염 특징을 나타내고 있고 중국의 95% 의 음용수 공장은 여전히 전통적인 처리 기술을 이용하고 있어 수원 오염 상황 및 모든 수도물공장 처리 기술 시스템 개조 공정은 단시간 내 근본적으로 개선하기 어렵다. 중국 도시 물공급 파이프망 수원은 일반적으로 두 가지가 있다.

하나는 지표수 수원이고 상수도 공장에서 정수 처리를 진행한 후 공급 파이프에 진입하고 다른 하나는 지하수 수원으로 간단한 처리를 진행한 후 파이프를 통하도록 한다. 음용수 말단 제어 기술에서 사용되는 역삼투 수질 정화 기술은 수자원 낭비가 많고(약 30~40% 물이 농수로 배출) 처리 비용이 높다. 또한 효과적인 수질 전처리 기술이 부족하여 역삼투막으로 진입한 오염물질은 막분리 시스템에 대하여 오염을 일으켜 막 부품 사용 수명이 짧다.

이러한 원인으로 중국과학원 생태환경연구센터에서 자주적으로 음용수 수질 안전용 말단제어 기술을 개발하였다. 연구원은 음용수 수질 안전용 말단제어 기술 연구 과정에서 마이크로 계면 과정, 전기화학 및 막분리 등 기술 원리를 이용하여 고효율 다원화 금속 산화물 흡착제를 개발하였고 물공급 시스템화로 물 생성율을 향상시켰고 물순환 시스템에 마이크로 오염수의 처리조작을 도입하여 파이프를 통하여 량질의 음용수 제공을 보장하였다. [전문바로가기]

유럽에 설치되는 태양나무

유럽 거리에 태양에너지를 모으는 태양 나무의 시범 모델이 시험될 것이다. 태양나무(Solar tree)는 호주 비엔나 거리에 지난 10월에 4주 동안 설치되었다. 4일 연속 태양이 비치지 않은 날도 있었지만 밤에 조명을 할 정도의 충분한 에너지를 제공하였다. 프로젝트 매니저인 크리스티나 웨너(Christina Werner)는 나무 모양으로 설치된 태양전지들은 구름에 가려져 직사광이 없음에도 불구하고 충분한 전기를 저장할 수 있으며 태양 나무들이 실제적으로 가로등으로 사용될 수 있다고 말했다.

그녀는 비엔나시가 현재 더 많은 태양 나무를 설치할 것인가를 결정하고 있다고 말했다. 나무들에 설치된 태양 전원의 LED 조명 시스템들은 탄소 배출 저감시키고 자치 행정부의 전기요금을 대폭 줄이게 해줄 것이다. 태양나무는 영국 디자이너인 로스 로브그로브(Ross Lovegrove)에 의해서 설계되었으며 효율적일 뿐만 아니라 매력적이며 자연을 회색의 도시 환경에 포함시킨다. 세계에서 가장 큰 광발전 전지 제조회사인 샤프 솔라(Sharp Solar)사와 조명 시스템을 전문으로 하는 이탈리아 회사인 아테마이드(Artemide)사도 태양나무를 실제로 만들기 위한 프로젝트에 참여하였다.

태양나무 아이디어는 비엔나 응용미술 박물관의 책임자인 피터 노에버(Peter Noever)에 의해서 나왔다. 로스 로브그로브사와 샤프사는 현재 자동차를 위한 설계 연구를 진행하고 있다. [전문바로가기]

[자료출처 : 한국과학기술정보연구원 글로벌동향브리핑]

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