전기전자/정보통신

전자정보통신학회지_2022.4 소특집 (p274)

극한 환경의 계측
지원하는 회로와 시스템 기술

목차

소특집 편집에 임하며

1. 민간 우주 로켓용 에비오닉스(항공전자) 기기에 대한 요구들과 실현
가까이에 있는 전자정보통신 기술이 펼치는 우주 개발의 신시대

2. 유리구 자유낙하형 수중 무인탐사기를 이용한 해양 환경 계측
유리구(球)로 해양 환경 관측 및 해양 미세 플라스틱 검출

3. 수중 음향통신의 과제와 연구 개발
해양 프론티어에서의 IoT 실현을 향해

4. 방사선 환경 하에서의 계측 기술을 뒷받침하는 반도체 디바이스와 그 응용
극한 환경에서의 IoT를 목표로

5. 가혹한 환경 속 사고 대응이 가능한 다이아몬드 반도체 및 검출 시스템
초고온, 내방사선 다이아몬드 일렉트로닉스의 최전선

극한 환경의 계측을 뒷받침하는 회로와 시스템 기술
이번 소특집에 임하며
나카무라 요헤이 (中村洋平) 편집팀 리더

과학기술의 발전으로 인류는 활동 영역을 조금씩 넓혀왔다. 우주나 심해 등 일반적으로 사람이 가기 어려운 세계에서는 사람을 대신해 주변 환경을 파악하는 계측기기와 그 자리에서 정보를 처리하는 컴퓨터, 원격지와 통신하는 장치 등이 반드시 필요하다.

특히 극단적인 온도나 고압, 고방사선 환경 등 가혹한 환경에서 동작하는 장치에는 통상적인 전자기기와는 다른 차원의 신뢰성과 내환경성, 설계수단이 요구된다. 하지만, 특수한 영역이기 때문에 구체적인 성능 사양이나 기술 자체는 일반 연구자나 기술자가 접하기 쉽지 않다.

이러한 배경 하에 전자정보통신학회는 극한 환경에서 동작하는 전자기기에 대한 이해를 높이는 대응으로서 심포지엄(2021년 소사이어티대회 ‘AI-1 극한 환경의 계측을 지원하는 회로와 시스템 기술’)을 개최해 호평을 받았다.

이번 소특집에서는 심포지엄 참가자들뿐만 아니라 새로운 저자들이 기획 참여, 각종 극한환경에서 이용되는 전자기기에 대한 과제와 시스템〮회로〮디바이스 기술에 대해 소개해주었다.

제 1장에서는 인터스텔라테크놀로지스의 모리오카(森岡) 씨 등이 로켓 비행의 높은 안전성을 뒷받침하는 아비오닉스(Avionics)에 대한 요구 사항과 그것을 실현하는 기술에 대해 설명해주었다. 모리오카 씨 등은 일본의 민간 로켓으로는 최초로 우주 도달을 성공시킨 장본인들이다. 1장에서는 특히 민간 로켓을 개발하는 입장에서 실제로 자주 쓰이는 회로기술을 사용해 로켓을 가동시켰다는 부분에 대해 그 설계 사상부터 포괄적이고 상세하게 소개해주었다.

제 2장에서는 최근에 특히 환경문제로서 관심이 높아지고 있는 해양 미세 플라스틱 계측을 추진하고 있는 미우라공업대학의 고이케(小池) 씨 등이 현재 개발 중인 수중 무인탐사 시스템에 대해 설명. 고이케 씨 등은 소규모 기업들을 중심으로 한 심해탐사 프로젝트 ‘에도코(江戸っ子) 1호’의 개발에서 쌓은 노하우를 활용해 유리 구를 이용한 해양 환경 계측을 추진하고 있다. 2장에서는 해양 계측의 특징과 계측 시스템의 구성에 대해 소개해주었다.

제 3장에서는 바다 속에서 동작하는 기기와 원격통신을 하기 위한 수중 음향 통신에 대해 해양연구개발기구의 데구치(出口) 씨 등이 설명해주었다. 심해에서는 통신기기를 이용하는 것이 어렵기 때문에 일반적으로 수중 음향 통신이 사용되고 있다. 3장에서는 그 특징적 과제와 각종 기술을 망라한 응용 사례를 들어서 설명해주었다.

제 4장에서는 히타치제작소의 마쓰나가(増永) 씨 등이 원자력발전소 등의 고방사선 환경 계측 기술을 소개. 발전소에서는 기기 동작에 대한 모니터링이 필수이지만, 일반적인 SiC-CMOS의 경우 고방사선 환경에서는 파괴되기 때문에 적용이 어렵다. 이를 해결하기 위해 마쓰나가 씨 등은 고방사선 내성을 가진 SiC-CMOS와 그것을 응용한 계측 회로를 개발하고 있다. 4장에서는 고방사선 환경이 반도체에 미치는 영향과 SiC-CMOS의 특징, 그것을 응용한 계측 장치에 대해서 설명해주었다.

제 5장에서는 높은 내환경성을 가지고 있는 다이아몬드 반도체의 계측 응용에 대해 산업기술총합연구소의 우메자와(梅沢) 씨 등이 설명해주었다. 다이아몬드 반도체는 반도체로서 궁극적 특성을 갖고 있다고 알려져 있다. 우메자와 씨 등은 다이아몬드 반도체의 내방사선 특성과 내고온 특성을 활용한 원자로격납용기의 내부 움직임을 파악하는 모니터 개발을 추진하고 있다. 5장에서는 다이아몬드 반도체의 특징과 검출기기에 응용하기 위해 그 특징을 이용한 증폭기 회로에 대해 설명해주었다.

마지막으로, 바쁜 가운데 이번 소특집의 원고를 집필해주신 저자 여러분과 편집에 도움을 주신 소특집 편집팀과 학회사무국 멤버들께 깊은 감사의 말씀을 드린다.

 -- 끝 --