기존 방식 단점 해결…미래 핵융합 상용로 운전방식 주목 과학기술정보통신부는 지난 8일 한국핵융합에너지연구원과 서울대 공동연구팀이 초전도핵융합연구장치(KSTAR)의 초고온 핵융합 플라즈마 운전 성과를 분석해 새로운 핵융합 플라즈마 운전방식(mode)을 발견했다고 밝혔다. 이번 연구는 한국핵융합에너지연구원의 ‘초전도핵융합연구장치(KSTAR) 공동실험 및 플라즈마 연구’ 사업과 과기정통부 ‘핵융합선도기술개발사업’의 지원으로 수행했다. 기존 방식 단점을 해결한 미래 핵융합 상용로 운전방식으로 주목받으면서 세계적 국제학술지 네이처(Nature)에 8일 게재됐다. 지구 상에서 태양과 같이 핵융합 반응으로 에너지를 만들기 위해서는 초고온·고밀도 상태의 플라즈마를 핵융합로에 장시간 안정적으로 가두는 기술을 확보하는 것이 핵심이다. 가장 대표적인 플라즈마 운전 방법은 고성능 플라즈마 운전 모드라고 불리는 ‘H-모드’로, 이는 상용로 운전을 위한 기본 핵융합 플라즈마 운전 방법으로 고려되며 차세대 운전 방법 개발의 기준 지표가 되고 있다. 하지만 H-모드에서는 플라즈마 가장자리에 형성되는 장벽을 활용하기 때문에 가장자리의 압력이 임계치를 넘어가 풍선처럼 터지는 플라즈마 경계면
KAIST 기계공학과 김승우, 김영진 교수 공동연구팀이 대기 중으로 광신호를 전송해 공간의 제약을 뛰어넘는 차세대 우주-지상 간 광-시간 동기화의 원천 기술인, 대기를 통한 광주파수 전송 및 펨토초 레이저 안정화 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 펨토초 레이저 광 빗은 시간/주파수 표준으로 활용할 수 있는 광대역(수백만 개의 주파수의 중첩) 레이저, 빛의 스펙트럼이 머리빗과 닮았다고 해서 붙여진 이름이다. 시간은 모든 물리량 중에서 가장 기본이 되는 물리단위로 다양한 물리단위를 정의하는 데 활용되기 때문에 우수한 시간 표준을 개발하는 것은 차세대 우주 규모의 측정 분야에서 다양한 물리량을 정확하고 정밀하게 측정을 가능케 한다. 이를 위해 먼저 연구팀은 1/1,000,000,000,000,000(천조분의 일)초에 해당하는 시간 폭을 가지는 매우 정밀한 펨토초 레이저 광 빗에 기반한 시간 표준을 개발했다. 하지만 개발에만 수년이 걸리기 때문에, 시스템적으로 큰 노력이 들어가는 시간 표준의 개발을 효과적으로 활용하기 위해서 연구팀은 안정화된 레이저의 전송을 통해 다양한 환경에서 시간 표준을 효과적이고 효율적으로 활용할 수 있는 연구에 집중해 왔다. 연구팀은 대기를
폐, 모세혈관, 뇌 신경계까지 관찰 가능 모세혈관이나 신경계까지 3D 입체로 관찰할 수 있는 초미세내시경이 개발됐다. 기초과학연구원(IBS)은 분자 분광학 및 동력학 연구단 최원식 부연구단장(고려대학교 물리학과 교수)과 고려대학교 바이오의공학과 최영운 부교수 공동연구팀은 주사바늘보다 가는 두께의 내시경 기술을 개발하고, 이를 통해 박테리아보다 작은 생체 구조의 입체이미지를 얻는데 성공했다고 발표했다. 내시경은 좁은 공간 안의 물체나 인체 내부의 영상을 획득하기 위해 만들어진 영상장비이다. 일반적으로 내시경은 관찰하고자 하는 물체 내부에 가느다란 영상장비를 삽입하여 신호를 받아들이는데, 끝단(프로브)에 카메라를 부착해 직접 관찰하거나, 빛을 이용해 정보를 전달하는 광섬유로 이미지를 얻는다. 카메라 센서를 사용하는 경우 프로브의 두께가 두꺼워져 피부의 일부를 절개해서 삽입해야하는 경우도 있다. 반면 광섬유 다발을 이용한 내시경의 경우 좀 더 얇은 형태로 제작할 수 있어 절개부위와 환자의 불편함을 최소화할 수 있다. 하지만, 기존의 광섬유 내시경은 개별 광섬유의 코어(광섬유 속에서 빛을 통하게 하는 물질)간에 생기는 빈 공간 때문에 선명한 이미지를 얻기 어려웠다.
반도체식 가스센서 수분문제 해결, 'Journal of Hazardous Materials' 게재 미세먼지 예보 등 대기 질 관측이 일상화되면서 공기 중 특정물질의 농도를 측정하는 가스센서 수요가 커지고 있는 추세이다. 가스센서 중에서도 크기가 작고 작동이 쉬우며 제작비용이 적게 드는 반도체식 가스센서가 주목받고 있지만, 여러 가스가 혼재돼 있을 경우 감지 신뢰성이 떨어지고, 고온에서의 화학적 내구성이 부족한 단점이 있다. 특히 고습한 환경에서 감도가 낮아져 센서 신호가 변하는 치명적 단점 때문에 별도의 습기 제거장치를 부착해야 하는데, 이 경우 센서의 부피가 커지고 가격도 높아져 실용화에 걸림돌이 되어왔다. 한국생산기술연구원이 칼슘실리케이트의 수분 흡착층을 활용해 나노시트를 제조하고, 이를 기반으로 반도체식 가스센서 실용화의 최대 걸림돌이었던 습기 문제를 해결한‘나노시트 반도체 센서기술’을 개발했다. 생기원 기능성소재부품연구그룹 정영규박사 연구팀은 먼저 거미줄 구조를 갖는 기존의 주석산화물 나노와이어 사이에 2차원 형태의 칼슘실리케이트를 성장시켰다. 시멘트의 원료인 칼슘실리케이트(Calcium Silicate)는 보통 응집된 시트 형태로 존재하는데, 연구팀
음극재 팽창·열화 메커니즘 확인…안정성·고효율 소재설계 새 방향 제시 한국과학기술연구원(KIST)은 연구자원·데이터지원본부 안재평 본부장, 특성분석·데이터센터 김홍규 박사 연구팀이 리튬이온의 이동에 의해 배터리 내부 음극소재가 팽창 및 열화되는 과정을 실시간으로 관찰하는 데 성공했다고 밝혔다. 전 세계적인 탄소중립 노력 속에 내연기관 자동차를 전기차로 전환하려는 글로벌 완성차 기업들의 연구개발도 활발하게 이루어지고 있다. 이와 함께 전기차의 핵심인 배터리 성능 향상을 위한 경쟁도 더욱 치열해지고 있다. 현재 시장의 대세는 리튬 이온 배터리로, 지난 1991년 상용화된 이후 지속적인 에너지 밀도 및 효율 개선에 힘입어 소형가전부터 전기차에 이르기까지 대부분의 시장을 석권하고 있다. 하지만 여전히 음극재 팽창, 열화와 같이 배터리 내부에서 발생하는 현상은 명확히 밝혀지지 않은 부분이 존재한다. 일반적으로 리튬 이온 배터리의 성능과 수명은 이를 충·방전하는 과정에서 발생하는 내부 전극물질의 다양한 변화에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 하지만 배터리 내부의 전극과 전해질 등 주요 소재들이 대기환경에 노출되면 순식간에 오염되기 때문에 작동 중의 물질 이동과
헬로티 윤희승 기자 | Basler의 5GigE 솔루션 : 뛰어난 속도와 작은 카메라 사이즈. 호환 가능한 구성 요소와 비용 효율성. 익숙한 소형 포맷에 5배의 속도, 모든 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소의 호환성은 Basler의 새로운 5GigE 제품군의 핵심 역량입니다. 새로운 ace 2 카메라 모델 12종과 적합한 렌즈, 케이블, 인테페이스 카드, 새로 확장된 pylon 카메라 소프트웨어 제품군을 통해 USB 3.0 설정에서 쉽게 업그레이드하거나 기존 GigE 시스템을 1:1로 교체할 수 있습니다. 아렌스부르크, 2022년 8월 30일 – 기존과 동일한 29mm x 29mm 크기에 5배 더 빠른 기가비트 이더넷 데이터 전송이 결합된 ace 2 Basic 카메라는 Basler의 새로운 5GigE 포트폴리오의 핵심입니다. 고객의 요구 사항을 충족하는 다양한 성능들을 제공하는 모델 6종에는 24M, 20M, 16M의 고해상도를 위한 Sony의 4세대 Pregius S CMOS 센서 IMX540, IMX541 및 IMX542가 탑재되어 있습니다. IMX545, IMX546 및 IMX547 센서가 탑재된 나머지 모델 6종은 12M, 8M, 5M의 중간 해상도를
국내 대학과 기업체 연구진이 쉽게 오염되지 않는 에어컨 열교환기를 개발했다. 포항공대(포스텍) 화학공학과 김효민 교수·통합과정 류민씨 연구팀은 삼성전자 종합기술원 강진규·최형우 박사와 공동연구를 통해 윤활액 코팅 지속성을 높인 열교환기를 개발했다고 31일 밝혔다. 에어컨 열교환기는 냉매와 방 안의 공기 사이에 열을 교환할 수 있는 장치다. 자동차 라디에이터처럼 올록볼록하게 생겼다. 일반적으로 가전회사는 열교환기에 오염물이 달라붙지 않도록 다양한 방법을 사용한다. 최근 주목받는 윤활액 코팅 방식은 윤활액 지속성이 떨어지고 기판 부식을 효과적으로 보호하기 어렵다는 문제가 있다. 연구팀은 윤활액에 실리카 나노입자층을 덧씌워 이런 한계를 극복했다. 이 방식은 나노입자층이 윤활액을 붙잡으며 지속성을 크게 높이고 윤활액 손실에 따른 열교환 성능 저하 문제를 해결할 수 있다. 외부 충격에 잘 견디고 먼지나 기름에 의해 쉽게 더러워지지 않으며 항균성이나 내산성이 뛰어난 것으로 나타났다. 이 연구성과는 에너지 소모와 유지보수비를 크게 줄일 수 있어 에어컨 뿐만 아니라 냉장고, 의류건조기 등에 사용되는 열교환기와 다른 산업 분야에서도 폭넓게 활용할 수 있다. 연구 결과는 최근
반도체 활용에 적절한 밴드갭과 높은 전도성 가져…Chem 8월 30일자 발표 가볍고 잘 휘어지는 ‘유기 반도체’를 실제 반도체 소자에 응용할 가능성이 열렸다. 실리콘 같은 ‘무기 반도체’에 못 미치던 성능을 보완한 새로운 ‘2차원 유기 반도체 소재’가 합성된 덕분이다. UNIST 에너지화학공학과 백종범 교수팀은 ‘방향족 고리화 반응’을 통해 ‘HP-FAN 2차원 유기 고분자 구조체’를 합성했다. 이 물질은 반도체로 활용하기 적절한 ‘밴드갭(Band-gap)과 높은 점멸비(On/off), 전하이동도(Mobility)’를 가지고 있어 실제 반도체 소자로 활용이 가능할 전망이다. 현재 사용 중인 ‘실리콘 반도체(무기 반도체)’는 딱딱하고 무거워 ‘돌돌 말리는 디스플레이’나 ‘입는 전자기기’에 적용하는 데 한계가 있다. 이를 대체할 반도체 물질로 가볍고 유연하며 단단하고 전기가 잘 통하는 ‘그래핀’이 주목받았으나 그래핀의 밴드갭이 너무 작아 점멸비가 낮고 결국은 반도체 내에서 전류 흐름을 통제하기 어렵다는 문제가 있었다. 그래핀처럼 유연하고 가벼울 뿐 아니라 공정비용이 낮고 물성 조절이 쉬운 ‘유기 반도체’ 연구가 활발히 진행 중이지만, 유기 반도체 역시 소재 내부
DGIST 유종성 교수 연구팀, 리튬-황 전지 분야의 터닝 포인트 발견! 차세대 고에너지, 장수명 등 신기술 개발 대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지공학과 유종성 교수 연구팀이 황(sulfur) 활물질이 담겨진 다공성 실리카 중간층(interlayer) 기술을 개발했다고 밝혔다. DGIST는 이번 연구가 에너지 밀도와 안정성이 중요한 ‘차세대 리튬-황 전지’ 연구개발 및 상용화 분야의 터닝 포인트가 될 것으로 기대하고 있다. 최근 대용량 에너지 저장장치의 수요가 증가하면서 리튬이온 전지를 대체 할 수 있는 고에너지, 저비용 차세대 이차전지 연구가 활발하다. 이 중 황을 양극소재로 사용하는 리튬-황 전지는 비싼 희토류를 양극소재로 사용하는 기존의 리튬이온 전지보다 수배 이상 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 전기차, 드론 등 고에너지 장치에 활용이 기대된다. 또한, 황은 가격이 저렴하고, 풍부한 자원이면서 유해하지 않아 세계적으로 리튬-황 전지에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만 리튬과의 반응 과정에서 전기에너지를 생산하는 활물질인 ‘황’의 낮은 전도율과 전지의 충전과 방전시 생성되는 다황화물이 전지의 음극 쪽으로 확산되면서 황 활물질의 손실이 발생해
한화건설에 가스화기 설계 및 운영에 관한 노하우 이전... 폐플라스틱 열분해유를 이용한 수소 생산 사업화 진행예정 국내 연구진이 폐플라스틱에서 수소, 화학원료 생산이 가능한 가스화 기술 국산화에 성공했다. 한국에너지기술연구원은 청정연료연구실 라호원 박사 연구진이 폐플라스틱 열분해유를 가스화해 합성가스를 생산하는 공정개발에 성공했다고 밝혔다. 연구진이 그동안 활용처가 제한적이었던 폐플라스틱 열분해유를 활용해 수소, 일산화탄소 등 고부가 화학원료로 재탄생시키는 기술을 국산화한 것이다. 폐플라스틱의 처리방법에 있어 매립과 소각은 면적 제한, 지표/지하수 오염, 소각시 불완전 연소로 인한 환경오염을 심화시키는 한계가 있다. 이에 폐플라스틱을 친환경적이고 고부가가치화(발전연료, 기초화학물질)시킬 수 있는 가스화 기술이 부상하고 있다. 정부에서도 온실가스 감축을 위한 핵심과제로 열분해 등 화학적 재활용을 통한 폐플라스틱의 연·원료화를 추진하고 있으며, 증가하는 폐플라스틱의 열분해유를 석유제품의 원료로 사용하거나 수소화 사업에 활용하는 등 고부가가치 재활용을 위한 시장은 확대될 전망이다. 연구진은 2000년대 초반부터 축적해온 석탄, 바이오매스 등의 탄화수소계 원료를 활
미래 자동차를 위한 고효율·고신뢰성 핵심소재 확보로 고부가가치화 견인 한국광기술원은 LED 제조 공정에서 발생하는 광 손실 문제를 획기적으로 해결할 수 있는, 세계 최초 굴절률 1.7을 달성한 고효율·고신뢰성 ‘색변환소재(Phosphor in Glass, PiG)’를 개발했다고 밝혔다. 현재 LED 산업은 4차 산업혁명을 주도하는 모바일, 웨어러블, 자동차 분야에 적용하기 위한 소형화 및 고출력화에 집중하고 있다. 이를 충족시키기 위하여 기존 실리콘 소재보다 내열성 및 내구성이 좋은 고기능성 유리소재(이하 ‘Glass frit’)를 사용하고 있지만, 실리콘 소재 대비 투과율이 낮기에 매우 높은 광손실이 발생하는 문제점이 있다. 통상적으로 Glass frit는 형광체 분말과 혼합하여 성형 소결된 형광체 글라스(PIG:Phosphor in Glass) 형태를 주로 사용하고 있으며, 이때 사용되는 형광체와 Glass frit의 굴절률은 각각 1.7과 1.5 수준으로 큰 차이가 발생한다. 이러한 굴절률 차이는 광 산란 손실을 발생시켜 LED의 발광효율을 저하하기에 굴절률 차이를 최소화할 방안이 필요하다. LED의 광손실 문제를 해결하기 위해 한국광기술원 조명소재부품
내오염성과 고발수성에 의한 생분해성 필름의 재활용 가능 기술 확보 인체 안전성이 요구되는 식품 및 생활용품 포장 필름 제품 적용 한국세라믹기술원은 장정호 박사 연구팀이 비불소계 실라잔 표면처리에 의한 소수성 메조다공성 실리카 소재를 개발하여 오염에 강하고 발수가 탁월한 코팅 기술을 확보했다고 밝혔다. 이번에 개발한 기술은 생분해성 PLA 필름의 내오염성 및 고발수성을 통해 필름의 분리수거 및 재활용성을 향상시켜 탄소저감 및 친환경 재활용(Recycling)이 가능한 기술이다. 생분해성 PLA 필름은 식물성 전분에서 나오는 젖산(Lactic acid)을 고분자화 한 것으로 사용 후 매립하면 100% 분해되어 흙으로 돌아가는 친환경 소재다. 메조다공성 실리카 소재는 2~50 나노미터의 기공들이 규칙적으로 배열된 실리카 소재로서 높은 표면적과 많은 나노 기공구조로 인해 다양한 약물, 단백질, 천연물 등을 담지/방출이 가능하며, 중금속 및 휘발성 유기화합물 (VOCs)과 같은 다양한 오염원의 고효율 흡착 및 촉매로도 활용성이 매우 큰 소재이다. 그러나 높은 친수성을 갖고 있어 발수 성능이 필요한 산업에는 적용이 어려웠다. 특히, 필름의 내오염성과 발수성 기술은 주로
고장 차량 앞에 다른 자율주행차 붙여 속도 줄이는 안전 시스템 운전자가 없는 자율주행 차량에서 브레이크 장치가 고장 나면 어떻게 대응해야 할까. 현대차그룹은 특허 출원한 '자율주행 차량의 브레이크 고장 대응 시스템'을 26일 'HMG 테크 사이트'에 공개했다. 현대차그룹은 "해당 기술은 완전 자율주행 모빌리티를 전제로 하며 브레이크 장치에 오류가 발생하는 예기치 못한 상황에서 다른 차량 간의 상호작용으로 피해를 최소화하는 사고 대응 기술"이라고 설명했다. 자율주행 차량은 기본적으로 ECU(전자제어장치)를 중심으로 전기 모터, 조향 및 제동 장치 등을 갖추고 있다. 여기에 카메라 및 라이더 등으로부터 도로 상황과 같은 외부 정보를 수집해 탑승자의 목적지에 따라 주행 요소를 제어한다. 아울러 비상시에 대비해 별도의 추가 브레이크를 달아 제동 장치가 이중으로 작동될 수 있도록 한 것이 자율주행 차량의 기본적인 안전 체계다. 현대차그룹은 브레이크 고장 시스템도 이러한 체계를 바탕으로 작동한다고 설명했다. 먼저 제동이 필요한 상황에서 ECU를 통해 메인 제동 장치의 작동을 확인한 뒤 반응이 없으면 보조 제동 장치를 거쳐 제동 가능 여부를 확인한다. 보조 제동 장치까지
건국대학교는 공과대학 고문주 교수(화학공학과) 연구팀이 재활용할 수 있고 신개념 반도체 고방열 성능을 가지는 바이오 물질 기반 복합소재를 개발했다고 26일 밝혔다. 고성능 반도체의 높은 전력 소모로 인한 과발열 문제는 반도체의 안정성을 위한 핵심 과제이다. 또한 방열 소재에 적용되는 열경화성 수지의 폐기 및 처분으로 발생하는 환경오염 역시 심각하다. 연구팀은 해당 문제를 해결하기 위해 열경화성 고분자의 화학적 안정성과 열가소성 고분자의 가공성을 모두 갖춘 비트리머 신소재를 이용해 반도체에 적용할 수 있는 고방열 성능의 재활용할 수 있는 복합소재를 개발했다. 고문주 교수 연구팀에 따르면, 해당 복합소재는 기존 반도체에 사용되는 에폭시 수지보다 2배 높은 방열 성능을 보유하고 있으며, 필러와 함께 제조했을 때 17W/mK-1의 높은 열전도로 방열 성능이 향상되기도 했다. 또한 상압, 상온 조건에서 비트리머 신소재 성질로 재성형 및 재가공이 가능해 앞으로 반도체의 방열 소재 및 폐기물 저감에도 이바지할 것으로 기대된다. 해당 연구는 복합재료 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Composite part B : Engineering’에 8월 13일 게재됐다. 이 연구는 과
대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지공학과 유종성 교수 연구팀이 황(sulfur)과 실리카(이산화규소)를 이용해 저비용으로 수명이 길고, 고에너지를 담을 수 있는 리튬-황 전지 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 황을 양극 소재로 사용하는 리튬-황 전지는 비싼 희토류를 양극 소재로 사용하는 기존 리튬이온전지보다 여러 배 이상 높은 에너지 밀도를 갖고 있어 전기차나 드론 등 고에너지 장치에 활용할 수 있다. 가격이 싸고 풍부한데다 유해하지 않은 장점도 있다. 그러나 충전과 방전 때 생기는 다황화물이 전지 음극 쪽으로 확산하면서 황 활물질(방전할 때 화학적으로 반응해 전기에너지를 생성하는 물질) 손실이 발생해 용량과 수명이 줄어든다는 단점이 있다. 유 교수 연구팀은 판상형 실리카를 합성하고 그 안에 황을 담아 새로운 실리카-황 중간층(interlayer)을 구현해 이런 단점을 보완했다. 유 교수는 "이번 연구는 에너지 밀도와 안정성이 중요한 차세대 리튬-황 전지 연구 개발 및 상용화 분양의 전환점이 될 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구는 미국 아르곤 국립연구소(ANL)의 아민 카릴(Amine Khalil) 박사팀과 공동협력으로 진행됐고, 네이처 자매지인 '네
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