전기·전자·반도체·통신. 차세대 반도체·6G·전력 효율.
Electronic structure formed by Y2O3-doping in lithium position assists improvement of charging-voltage for high-nickel cathodes
고용량 전력 배터리 구현을 위해 LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2 고니켈 소재의 충전 전압을 높이려는 시도가 있으나, 리튬이 깊이 추출될 때 불안정한 격자 산소가 방출되는 문제가 발생합니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 Li+ 이온을 Y3+ 이온으로 치환하여 전자 구조를 재구성하는 전략을 제안합니다. 리튬 층 내의 도펀트가 인접한 격자 산소로 전자를 전달하고, 산소 위치에 축적된 전자는 환원 커플링 메커니즘을 통해 고가 산화 상태의 니켈로 이동합니다. 이러한 전자 구조 재구성을 통해 산소 결함 생성을 억제하고, 충전…
A Medium‐Entropy NASICON Cathode for Sodium‐Ion Batteries Achieving High Energy Density Through Dual Enhancement of Voltage and Capacity
Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP)는 열역학적 안정성과 개방형 구조 덕분에 소듐 이온 배터리(SIB) 양극재로서 상업화 잠재력이 높지만, 낮은 에너지 밀도는 발전을 저해하는 주요 문제입니다. 본 연구에서는 구성 엔트로피를 조절하기 위해 Al³⁺, Mg²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺를 도입하여 중간 엔트로피 NASICON Na₃.₃V₁.₄Al₀.₃(MgCoNiCuZn)₀.₀₆(PO₄)₃ (NVAMP-0.3)를 설계했습니다. NVAMP-0.3은 V³⁺/V⁴⁺/V⁵⁺ 다중 전자 반응을 통해 평균 작동 전압 3.33V 및 1…
Solar Cell Efficiency Tables (Version 66)
이 연구는 태양전지 및 모듈의 최고 효율 기록을 종합적으로 정리한 표를 제시한다. 독립적으로 검증된 최신 효율 데이터를 포함하며, 이는 태양광 기술 발전을 추적하는 데 중요한 기준점을 제공한다. 효율 데이터의 표 포함 여부를 결정하는 명확한 가이드라인을 제시하여, 기록의 신뢰성과 일관성을 확보했다. 이는 다양한 연구기관과 제조사에서 보고되는 데이터를 객관적으로 평가하고 통합하는 데 기여한다. 2025년 1월 이후 새롭게 등재된 태양전지 및 모듈 효율 기록들을 검토하고 반영했다. 이를 통해 최신 기술 동향과 성능 개선 현황을 실시…
Advancing energy storage: The future trajectory of lithium-ion battery technologies
리튬이온 배터리는 현대 에너지 저장의 핵심으로, 가전제품, 전기차(EV), 전력망 에너지 저장 분야 발전을 주도하고 있습니다. 본 연구는 리튬이온 배터리 기술의 현재 상태, 당면 과제, 그리고 미래 궤적을 탐구하며, 글로벌 에너지 수요 충족 및 지속가능성 증진에 있어 그 역할에 주목합니다. 현재 리튬이온 배터리는 최대 300 Wh/kg의 에너지 밀도와 2000회 이상의 사이클 수명, 고속 충전 기능을 달성했습니다. 하지만 안전 위험, 자원 고갈, 환경 영향 등 중대한 문제에 직면해 있습니다. 비효율적인 재활용과 지속가능한 대체 소…
Selectivity in Chemiresistive Gas Sensors: Strategies and Challenges
인체 건강 모니터링, 유해 가스 안전 측정, 식품 신선도 판별 등 다양한 분야에서 고기능성 화학 가스 센서의 수요가 증가하고 있습니다. 지난 수년간의 연구를 통해 여러 유형의 화학 저항식 가스 센서가 개발되어 다양한 가스에 대해 우수한 감도를 보였지만, 낮은 선택성과 느린 응답/회복 속도와 같은 문제점들이 상용화를 저해하고 있습니다. 본 총설에서는 특정 가스 분석물에 대한 일부 화학 저항성 재료의 선택적 반응 메커니즘이 불분명하다는 점에 주목합니다. 가스 선택적 화학 저항성 재료를 구현하기 위한 최신 전략들을 논의하며, 재료 설계…
Materials Science Forum
『Materials Science Forum (MSF)』은 재료 과학 분야의 이론, 계산, 실험 연구 전반을 다루는 동료 심사 학술지입니다. 재료 합성, 물성 분석, 재료 가공 기술, 재료 응용 등을 포함하며, 해당 분야에서 가장 큰 정기 간행물 중 하나입니다. 본 학술지는 주제별 완결판 및 특별 주제판 발행을 전문으로 하며, 개별 저자의 독립 논문 게재도 고려합니다. 모든 출판물은 PORTICO 및 CLOCKSS에 보관되며, 저자는 확장 및 업데이트된 버전을 다른 정기 간행물에 출판할 권리를 가집니다. 명예 편집장 Graeme…
YOLOv12: Attention-Centric Real-Time Object Detectors
YOLO 프레임워크의 네트워크 아키텍처 개선은 오랜 기간 중요한 연구 주제였으나, 어텐션 메커니즘의 우수한 모델링 능력에도 불구하고 속도 문제로 인해 주로 CNN 기반 개선에 집중되어 왔습니다. 본 연구는 어텐션 메커니즘의 성능 이점을 활용하면서도 기존 CNN 기반 모델과 동등한 속도를 달성하는 어텐션 중심 YOLO 프레임워크인 YOLOv12를 제안합니다. YOLOv12는 경쟁력 있는 속도로 모든 인기 있는 실시간 객체 탐지기보다 정확도 면에서 뛰어난 성능을 보입니다. 예를 들어, YOLOv12-N은 T4 GPU에서 1.64ms의…
Comprehensive Review on the Structural Diversity and Versatility of Multi-Resonance Fluorescence Emitters: Advance, Challenges, and Prospects toward OLEDs
다중 공명(MR) 효과를 지닌 형광 방출체는 최근 활발히 연구되고 있습니다. 이들 MR 방출체는 주로 보론/질소, 질소/카르보닐, 인돌로카르바졸 골격을 가진 다환 방향족 탄화수소로 구성됩니다. 최고점유분자궤도(HOMO)와 최저비점유분자궤도(LUMO)의 엇갈린 배열은 MR 효과를 촉진하여 내부 재배열 에너지를 줄이고 더 좁은 발광 대역폭을 가능하게 합니다. 최적의 전하 분리는 단일항 및 삼중항 여기 상태 간의 에너지 간극을 억제하여 열 활성화 지연 형광(TADF)에 유리합니다. 이러한 MR-TADF 재료는 높은 색 순도와 발광 효율…
Self-assembled bilayer for perovskite solar cells with improved tolerance against thermal stresses
페로브스카이트 태양전지(PSC)의 상용화를 위해서는 고온 및 온도 변화에 대한 저항성 개선이 필수적입니다. 기존 정립형 PSC에 사용되는 정공 선택성 자가 조립 단분자막(SAM)은 성능 향상에 기여했지만, 탈착 및 약한 계면 접촉으로 인해 온도 안정성을 저해할 수 있었습니다. 본 연구에서는 포스폰산 SAM과 트라이페닐아민 상층을 공유 결합으로 연결하여 자가 조립 이중층을 개발했습니다. 프리델-크래프츠 알킬화 반응을 통해 형성된 이 고분자 네트워크는 100°C에서 200시간 동안 열 분해에 저항했습니다. 또한, 페이스-온(face-…
Characterizing Electrode Materials and Interfaces in Solid-State Batteries
전고체 배터리(SSB)는 향상된 에너지 밀도와 안전성을 제공할 잠재력이 크지만, 액체 전해질 기반의 기존 배터리와는 다른 전극 소재 및 계면의 진화 및 열화 특성으로 인해 성능 개선에 어려움이 있습니다. 지난 10년간 다양한 이미징, 산란 및 분광학적 특성 분석 방법이 개발되거나 SSB 소재의 고유한 특성을 규명하는 데 활용되어 왔습니다. 이러한 분석 노력은 리튬 금속 음극, 합금 음극, 복합 양극, 그리고 이들 전극 소재와 고체 전해질(SSE) 간 계면의 거동에 대한 새로운 이해를 가져왔습니다. 본 총설은 SSB에 적용된 특성 …
Novel approaches to aqueous zinc-ion batteries: Challenges, strategies, and prospects
수계 아연 이온 전지(AZIBs)는 본질적인 안전성, 경제성, 친환경성을 바탕으로 그리드 규모 에너지 저장 분야의 핵심 기술로 부상하고 있습니다. 하지만 기존 연구는 전통적인 방식에 머물러 있어 메커니즘 규명과 실제 응용 분야 확장에 한계가 있었습니다. 본 총설은 AZIBs의 양극, 음극, 전해질 최적화를 위한 방법론적 혁신의 최신 동향을 비판적으로 분석합니다. 이어서 AZIBs의 신흥 분야 적용 사례, 특히 생체의학 기술에서의 막대한 잠재력을 조명합니다. 나아가 AZIBs의 상업적 확장을 위한 이론적 기반과 실질적인 로드맵을 …
A comprehensive review of solid-state batteries
21세기 에너지 저장 기술은 재생에너지 보급만큼 중요하며, 오랜 연구 끝에 리튬 이온 배터리의 한계를 넘어선 전고체 배터리가 등장했습니다. 전고체 배터리는 향상된 안전성, 높은 에너지 밀도, 긴 수명 주기를 제공합니다. 본 논문은 전고체 배터리 기술의 최신 발전 동향과 현황을 종합적으로 검토하며, 핵심 소재, 배터리 아키텍처, 성능 특성에 중점을 둡니다. 다양한 고체 전해질 및 전극 소재, 그리고 이온 수송을 개선하고 덴드라이트 형성을 억제하기 위한 계면 공학적 접근 방식을 분석합니다. 또한, 배터리 열화의 주요 측면과 다양한 메…
High‐Energy‐Density Aqueous Zinc‐Ion Batteries: Recent Progress, Design Strategies, Challenges, and Perspectives
수계 아연 이온 전지(AZIBs)는 본질적인 안전성, 경제성, 친환경성 덕분에 리튬 이온 전지를 보완할 유망한 에너지 저장 기술로 주목받고 있습니다. 그러나 낮은 비 및 면적 용량, 제한된 작동 전압, 과도한 음극-양극 용량비(N/P)로 인해 에너지 밀도가 실제 요구 사항을 충족하지 못하는 한계가 있습니다. 본 리뷰는 고에너지 밀도 AZIB 구현을 위한 기본 요구 사항과 주요 과제를 포괄적으로 다룹니다. 각 구성 요소 및 전체 시스템 최적화에 대한 최신 연구 진행 상황을 요약하고, 핵심 설계 원칙을 심층적으로 논의합니다. 특히,…
Optimizing Secure Multi-User ISAC Systems With STAR-RIS: A Deep Reinforcement Learning Approach for 6G Networks
무선 통신 기술의 발전과 다기능 시스템 요구 증가는 6G 네트워크의 핵심 기술로 통합 감지 및 통신(ISAC)을 부상시켰습니다. 동시에 송수신 가능한 재구성 지능형 표면(STAR-RIS)은 신호 커버리지 및 시스템 효율성 향상 가능성으로 주목받고 있습니다. 본 연구는 STAR-RIS 기반 ISAC 시스템에서 다수의 합법 사용자(LU) 통신을 보호하고 도청자(Eve)를 방어하는 방안을 탐구합니다. 기지국(BS) 송신 빔포밍, STAR-RIS 송수신 계수, 수신 필터를 공동으로 최적화하여 모든 LU의 장기 평균 보안율을 극대화하는 프…
A Genetic Algorithm-Driven Energy-Efficient Routing Strategy for Optimizing Performance in VANETs
스마트 교통 시스템의 핵심인 VANET(차량 애드혹 네트워크)은 차량 간 및 차량-인프라 간 즉각적인 메시지 교환을 가능하게 합니다. 하지만 차량의 이동성, 노드의 제한된 에너지, 그리고 차량 수의 증가는 무선 센서 네트워크(WSN) 라우팅에 큰 도전 과제를 제시합니다. 본 연구는 VANET에서 패킷 전달을 최적화하고 전체 에너지 소비를 줄이기 위한 새로운 유전 알고리즘(GA) 기반 라우팅 기법을 제안합니다. 1000x1000m² 영역에 500대의 차량을 모델링하고, 각 차량당 1J의 에너지와 150m의 통신 반경을 설정했습니다.…
Overview of AI and communication for 6G network: fundamentals, challenges, and future research opportunities
인공지능(AI)과 6세대(6G) 통신 네트워크의 통합은 끊김 없는 연결성과 지능형 통신에 대한 수요 증가에 따라 혁신적인 패러다임으로 부상하고 있습니다. 본 논문은 6G 네트워크를 위한 AI 및 통신 기술의 근본 원리, 내재된 과제, 그리고 미래 연구 기회에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다. 연구는 AI와 통신의 6G 통합을 세 가지 진보적인 단계로 나누어 상세히 설명합니다. 첫 번째 단계인 '네트워크를 위한 AI'는 AI를 활용하여 네트워크 성능을 향상시키고 효율성을 최적화하며 사용자 서비스 경험을 개선하는 데 중점을 둡니다. …
Leaf-based energy harvesting and storage utilizing hygroscopic iron hydrogel for continuous power generation
빅데이터 시대에 차세대 자가 발전 연속 에너지 수확 시스템 개발은 매우 중요합니다. 본 연구는 자연이 부여한 낙엽의 특정 구조적 이점을 활용하여, 표면 처리 및 흡습성 철 하이드로겔의 비대칭 코팅을 통해 낙엽을 주변 습기로부터 에너지를 수확하는 장치로 변환하는 간단한 방법을 제안합니다. 수분 흡수 시, 하이드로겔 코팅 유무 영역 사이에 수분 기울기가 형성되며, 겔 유사 거동 및 잎맥의 수분 유지 및 확산 제한으로 인해 이 기울기가 유지됩니다. 이는 잎 표면에 전기 이중층을 형성하여 에너지 충방전을 위한 커패시턴스 유사 거동을 보입…
Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices
비아벨 양자(non-Abelian anyons)의 융합은 측정 기반 위상 양자 컴퓨팅의 핵심 연산이다. 1차원 위상 초전도체에서 이 융합은 마요라나 영모드(MZM)의 공유 페르미온 패리티를 결정하는 과정과 같다. 본 연구는 향후 융합 규칙 검증에 적합한 새로운 소자 구조를 제안한다. 게이트로 정의된 초전도 나노와이어를 포함하는 인듐 비소-알루미늄 이종 구조에서 페르미온 패리티의 단일 샷 간섭 측정 방식을 구현했다. 나노와이어를 양자점에 터널 결합하여 간섭계를 형성했으며, 나노와이어는 양자점의 양자 커패시턴스에 최대 1 fF의 상태…
Minimizing Buried Interface Energy Losses with Post‐Assembled Chelating Molecular Bridges for High‐Performance and Stable Inverted Perovskite Solar Cells
자체 조립 단분자막(SAM)은 역구조 페로브스카이트 태양전지(PSC)의 정공 수집 재료로 주목받고 있습니다. 그러나 SAM의 불완전한 커버리지와 페로브스카이트/SAM 계면의 비이상적인 접촉은 계면 특성 저하와 이종접합 계면에서의 상당한 에너지 손실을 야기합니다. 본 연구에서는 5-(9H-카르바졸-9-일)이소프탈산(CB-PA)을 활용한 후조립 킬레이트 분자 브릿지 전략을 개발하여 페로브스카이트/SAM 매립 계면을 개선했습니다. CB-PA는 카르바졸 그룹 간의 π-π 스태킹을 통해 MeO-2PACz와 화학적으로 결합하고, 이중 C=O…
High-energy and long-life O3-type layered cathode material for sodium-ion batteries
O3형 층상 산화물은 저렴하고 에너지 밀도가 높아 나트륨 이온 배터리용 양극 소재로 주목받고 있습니다. 그러나 장기간 충방전 시 급격한 용량 감소가 발생하며, 이는 불균일한 Na+ 분포와 미세 균열 형성에 기인합니다. 본 연구는 층상 양극의 표면 화학적, 기계적 안정성을 향상시키기 위해 고속 이온 전도체인 NaCaPO4 코팅과 Ca2+ 농도 구배 도핑을 통합한 맞춤형 재구성층을 개발했습니다. Ca2+ 농도 구배가 적용된 계면은 입자 내 균일한 상 변이를 촉진하고, 격자 불일치를 최소화하며, Na+ 분포를 균일하게 하고, 피닝 효과…
