강도도 높여 세제에 빨아도 동작 그대로…"대량생산도 유리" 기존 제품보다 에너지 저장 능력을 33배 높이고, 강도도 높인 웨어러블 기기용 탄소나노튜브 섬유가 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 전북분원 기능성복합소재연구센터 정현수 책임연구원과 김남동 책임연구원, 탄소융합소재연구센터 김승민 책임연구원 공동연구팀이 에너지 저장량과 강도를 높이면서도 생산비용은 낮춘 탄소나노튜브 섬유 전극 소재를 개발했다고 7일 밝혔다. 탄소나노튜브 섬유는 유연하고 가벼우면서도 기계적·전기적 특성이 뛰어나지만, 질량당 면적이 작고 전기화학 활성이 부족해 기존 연구에서는 전자 통로 역할을 하는 집전체로만 쓰고 활성물질을 표면에 코팅하는 방식을 썼다. 하지만 이런 접근은 공정이 추가로 필요해 비용이 늘고, 장기간 쓰거나 물리적 충격을 받으면 활성물질이 섬유로부터 분리되는 문제가 있었다. 연구팀은 파우더 형태 탄소나노튜브를 섬유화해 전기화학 활성과 물리적 특성을 높인 새로운 탄소나노튜브를 개발했다. 이렇게 만든 섬유는 일반 탄소나노튜브 섬유보다 에너지 저장능력은 33배 높고, 기계적 강도는 3.3배, 전기 전도도는 1.3배 늘었다. 또 순수 탄소나노튜브만 쓰기 때문에 섬유 고분자를
뉴로메카, 카이스트-키스트 공동 개발 ‘위빙 그리퍼’ 상용화 박차 뉴로메카·한국과학기술원(KAIST)·한국과학기술연구원(KIST)이 소프트 그리퍼 ‘위빙 그리퍼’에 대한 기술이전 계약을 맺었다. 위빙 그리퍼는 KAIST 이대영 교수팀과 KIST 송가혜 박사팀이 공동 발굴한 직조 구조 기반 그리퍼 기술이다. 이 기술은 낱개의 실을 얽어 견고한 직물을 만드는 데 착안해, 얇은 PET 플라스틱 띠가 직조 구조로 설계됐다. 이를 통해 기존 소프트 그리퍼 대비 가격 경쟁력·내구성·하중 제한 측면에서 단점을 개선했다고 평가받는다. 특히 해당 기술은 자체 무게 대비 수백 배의 가반 하중 실현이 가능해 주목받고 있다. 아울러 박판을 체결하는 방식으로 설계돼 제작 공정이 10분 내로 마무리되며, 교체 및 유지보수 작업도 쉬워 공정 효율성이 확보된 것으로 알려졌다. 뉴로메카는 이번 계약 체결을 기반으로 이 기술의 상용화 및 제품화 목표를 올해 안으로 정했다. 박종훈 뉴로메카 대표는 “위빙 그리퍼 기술을 통해 공정 및 조리 자동화의 각종 피킹 작업뿐만 아니라, 철강 로봇 자동화 솔루션 등에 활용할 계획”이라고 말했다. 헬로티 최재규 기자 |
“비전 AI 분야 혁신 미래기술 지속 확보해 국민 생명 지킬 것” 비전 AI 업체 인텔리빅스와 한국과학기술연구원(이하 KIST) 양 기관이 비전 AI 기술 상용화 및 고도화에 뜻을 함께했다. 양 기관은 관계자가 참석한 가운데, 이달 29일 서울 성북구 소재 KIST 본원에서 업무협약식을 가졌다. 이 자리에서 비전 AI 기술 공동 개발 및 교류, 국가 R&D 프로젝트 공동 제안 및 수행, 연구원 교류 등에 협력하기로 했다. 최은수 인텔리빅스 대표이사는 “KIST와 비전 AI 고도화를 추진하게 돼 기쁘다”며 “ 비전 AI 혁신 미래기술을 지속 확보해 국민의 생명을 지키는 기업이 될 것”이라며 포부를 전했다. 한편, 인텔리빅스는 비전 AI 기술을 통해 각종 사회적 이슈 장면을 포착한 후 대응에 기여하는 솔루션을 제공하는 중이다. 헬로티 최재규 기자 |
정훈기 박사 "전고체 전지 안정적 저압 구동 가능성 입증" 국내 연구진이 전고체 배터리의 양극 내부에서 열화현상이 발생하는 메커니즘을 확인하고 저압 환경에서 전고체 전지의 안정적인 구동 가능성을 입증했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 에너지 저장 연구센터 정훈기 박사팀이 리튬이온전지와 비슷한 압력에서 전고체 전지를 구동할 때 급격한 용량 저하와 수명 단축을 일으키는 열화 요인을 규명했다고 12일 밝혔다. 전고체 전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체에서 전부 고체로 대체한 배터리다. 불연성인 고체를 사용해 화재나 폭발 위험이 없고, 온도변화나 외부 충격에도 강해 '꿈의 배터리'로 불린다. 다만 전고체 전지는 충전·방전을 반복하며 양극과 음극의 부피가 변하면서 고체 전해질과 만나는 지점인 계면이 탈착되는 '계면 열화'가 발생하기 때문에 외부 장치로 높은 압력을 유지해 이런 현상을 막아야 했다. 기존 연구는 전고체 전지의 짧은 수명 특성을 계면 접촉에 따른 손실로만 여겨 저압 구동 환경에서의 원인 평가가 명확히 이뤄지지 않았다. 연구진은 동전형 리튬이온전지와 비슷한 0.3㎫ 수준의 저압 환경에서 황화물계 고체 전해질을 적용한 동전형 전고체
센서시스템연구센터-뇌융합기술연구단 융합 연구 사람이 눈으로 본 색을 뇌에서 다르게 구분하듯, 수용된 빛을 파장별로 구분해 반응하는 인공신경회로 플랫폼이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 인공신경회로는 인공망막을 개발할 때 동물시험 이전에 사전 검증 용도로 사용될 수 있어 관련 기술 개발에 도움이 될 것으로 전망된다. 한국과학기술연구원(KIST)은 센서시스템연구센터 김재헌 박사, 송현석 박사팀과 뇌융합기술연구단 김홍남 박사팀이 생체 외 세포실험을 통해 인간과 같은 수준의 시각 기능을 갖는 인공 광수용체를 제작하고, 이 광수용체에서 빛을 받아 생산된 전기적 신호를 다른 신경세포로 전달하는 인공 시각회로 플랫폼을 개발했다고 17일 밝혔다. KIST에 따르면 연구진은 우선 명암을 구분하는 로돕신과 색 구분을 위한 청색 옵신 단백질을 발현해 각각 청색과 녹색에서 선택적인 반응성을 가지는 스페로이드 세포군집을 제작했다. 신경세포의 기능성과 생존력을 높인 이 스페로이드는 사람의 눈이 인식하는 색과 동일한 파장에서 반응을 일으켰다. 그 후 눈을 모사한 광반응성 신경 스페로이드와 뇌를 모사한 일반 신경 스페로이드를 연결한 디바이스를 제작하고 일반 스페로이드까지 신경전달이 확
KIST 정승준·김희숙 박사팀, 수직방향 열에너지까지 수확하는 열전소자 개발 사람의 체온처럼 표면에서 수직 방향으로 배출되는 열을 전기로 바꿔 효율을 한층 높이는 에너지 하베스팅 기술이 개발됐다. 이 기술을 이용하면 피부와 닿는 웨어러블 기기 센서를 다른 전원 없이 체온으로 구동시킬 수 있을 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 소프트융합소재연구센터 정승준, 김희숙 박사 공동연구팀이 수직 방향으로 나오는 열에너지를 수확해 전기를 만드는 3차원 프린팅 기반 소프트 열전소자를 개발했다고 16일 밝혔다. 열전소자는 소자 양 끝 온도 차이를 전기로 전환하는 장치다. 열전소자는 주로 2차원 필름 형태로 제작되는데, 보통은 수평 방향으로 양 끝의 열에너지 차이를 이용해 에너지를 만든다. 하지만 몸과 같은 물체에서 열이 방출되는 방향은 필름을 붙이는 면에 수직인 경우가 많아 효율이 떨어졌다. 이 때문에 수직 방향의 열에너지 차이를 활용할 수 있도록 열전소자를 3차원 구조로 만들기도 하지만, 이런 소자들은 크기가 크고 형태도 불안정해 변형에도 취약했다. 이에 연구팀은 우선 열전도도는 낮으면서 유연하고 잘 늘어나는 실리콘계 엘라스토머 소재로 부드러운 절연 플랫폼을 만들었
국가과학기술연구회(NST)는 산학연 연구자들을 모아 공통 목표를 연구하는 융합 연구단 4곳이 3일 출범한다고 밝혔다. 융합연구단사업은 30~40여명 연구인력이 주관연구기관에 모여 연구하는 일몰형 연구조직으로 연간 50~80억원 연구비를 3년에서 6년까지 지원하는 사업이다. '재활용 가능한 미래 에어모빌리티 구조용 소재·부품 경량화 플랫폼 기술 개발' 융합연구단은 금속보다 가볍고 재활용할 수 있는 소재·부품 기술을 개발해 개인용 비행체(PAV), 도심항공교통(UAM) 등에 쓰는 것을 목표로 6년간 434억 원을 투입한다. 한국과학기술연구원(KIST)을 중심으로 19개 기관이 참여한다. '초실감 메타버스 구현을 위한 촉감 표준 및 고충실도 통합 햅틱 시스템 개발' 융합연구단은 사람의 인지 기반 촉감 표준시편을 개발해 메타버스 상에서 기준부터 감지까지 일관된 촉감 전달체계를 구축하는 걸 목표로 6년간 390억 원을 투입한다. 한국표준과학연구원을 주관기관으로 10개 기관이 참여한다. '변동성재생에너지 수용성 확대를 위한 다종섹터커플링 핵심기술 개발' 융합연구단은 재생에너지 잉여전력을 전환해 낭비를 줄이고 활용도를 높이는 기술을 개발한다. 한국에너지기술연구원을 중심으
차세대 이차전지 상용화 가능성 높여…국제학술지 'ACS 나노' 게재 리튬이온전지를 대체할 차세대 이차전지로 주목받는 마그네슘 전지를 일반 전해질에서도 구동할 수 있는 기술이 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구센터 이민아 선임연구원 연구팀이 부식성 첨가제가 없고 대량생산이 가능한 일반 전해질로도 마그네슘 전지를 고효율로 구동할 수 있는 마그네슘 금속 화학적 활성화 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 마그네슘 전지는 2가 이온인 마그네슘 이온을 활용하는 전지로 리튬 같은 알칼리 금속 이온 전지보다 높은 에너지 밀도를 낼 수 있다. 마그네슘 금속을 음극으로 활용하면 리튬 금속에 비해 1.9배 큰 용량을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 마그네슘은 이온을 운반하는 전해질과 반응성이 커 충·방전이 어려운 게 상용화를 가로막아 왔다. 부식성 전해질을 써 충·방전 효율을 높이는 방법도 있지만 부품 부식이 빨리 일어나는 문제가 있었다. 연구팀은 음극으로 활용할 마그네슘 금속을 반응성 알킬 할라이드 용액에 담가 표면에 보호막을 합성하는 공정을 개발했다. 여기에 특정 용매를 섞으면 마그네슘 표면에 나노구조가 만들어지며 충·방전이 촉진되는 것으로 나타났
데이터스트림즈는 '2023년 빅데이터 플랫폼 및 센터 구축 사업' 프로젝트 착수회의를 진행했다고 밝혔다. 2023년 빅데이터 플랫폼 및 센터 구축 사업은 과학기술정보통신부와 한국지능정보사회진흥원(NIA)이 공모한 50억 원 규모의 인공지능(이하 AI) 빅데이터 국책 사업으로 4차 산업혁명 핵심 동력인 AI와 빅데이터 산업 발전을 목표로 하고 있다. 데이터스트림즈는 감염병 분야 빅데이터 플랫폼 및 센터 구축 사업의 수행 기관으로 선정되어 지난 26일 한국과학기술연구원(KIST)에서 프로젝트 착수회의를 진행했다. 행사에는 NIA 빅데이터추진단 신신애 단장을 비롯해 한국과학기술연구원 연구자원·데이터지원본부 안재평 본부장 등 프로젝트 관계자 100여 명이 참석했다. 데이터스트림즈는 이번 AI 빅데이터 국책 사업 추진을 위해 KIST, 국립중앙의료원, 옴니시스템, 비네아, 매지스, 셀키, 이화여자대학교 산학협력단, 레몬헬스케어, 특허법인 비엘티, 용인시산업진흥원, 더브레인과 감염병 분야에 대한 빅데이터 플랫폼 및 센터 구축 사업에 대한 컨소시엄을 구성했다. 이번 국책 사업은 4차 산업혁명 핵심 동력인 AI와 빅데이터 산업 발전 일환으로 ▲방역 정책 과학적 근거 제공
한국과학기술연구원(KIST)은 물질구조제어연구센터 김종민 선임연구원과 계산과학연구센터 한상수 책임연구원팀이 이재우 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀과 공동으로 높은 전류 밀도에서도 우수한 성능으로 과산화수소를 대량 생산하는 고효율 탄소 촉매를 개발했다고 11일 밝혔다. 과산화수소 합성에는 고가 팔라듐 촉매를 사용하는 '안트라퀴논 공정'이 주로 쓰이는데, 이는 과산화수소를 저장하고 운송하는 데 비용이 많이 들고 촉매 반응 과정에서 환경오염을 일으키는 유기 오염물질이 나오는 문제도 있었다. 이런 단점을 대체하는 공정으로 산소 환원반응을 활용해 친환경적으로 과산화수소를 합성하는 전기화학적 합성법이 주목받고 있으나 여기에 쓰이는 기존 상업용 탄소 촉매는 높은 전류밀도에서 촉매 활성도가 낮아 대량생산이 어려웠다. 연구팀은 이산화탄소를 수소화붕소나트륨과 반응시켜 붕소를 도핑한 다공성 탄소 촉매를 합성했다. 이 촉매를 실험과 계산과학으로 분석한 결과, 표면 붕소와 산소가 같이 결합한 지점에서 과산화수소 생성률이 극대화되고, 높은 전류밀도에서도 과산화수소가 잘 만들어지는 것으로 나타났다. 개발한 촉매는 실제 반응기에서 촉매 1㎏당 과산화수소 284㎏을 생산했으며 10
모든 소재를 3차원(3D) 프린팅으로 만들어 다양한 모양을 구현하는 리튬이온 배터리가 개발됐다. 정승준 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터 책임연구원팀은 임종우 서울대 화학부 교수와 공동으로 가벼우면서도 자유롭게 디자인할 수 있는 리튬이온 배터리를 개발했다고 14일 KIST가 밝혔다. 연구팀은 리튬이온 배터리에 쓰이는 액체 전해질과 반고체 겔 전해질의 비율을 조절해 mm 이하 크기로 인쇄할 수 있으면서도 이온전도도도 높은 반고체 겔 전해질을 개발했다. 또 전자 통로 역할을 하는 집전체는 기존 금속 대신 전기 전도성이 높은 금속 나노입자 잉크와 고분자 잉크로 대체해 3D 프린팅이 가능하게 했다. 이를 통해 모든 소재를 3D 프린팅으로 인쇄하면서 원하는 형상대로 배터리 형태를 만들 수 있었다고 연구팀은 설명했다. 이렇게 개발한 프린팅 배터리는 사물인터넷(IoT)이나 센서 등에 필요한 수 밀리암페어(㎃h) 용량을 갖췄다고 연구팀은 덧붙였다. 정승준 책임연구원은 "기존 배터리가 적용되기 어려운 3D 형상의 자유 형상 기기, 의료 삽입형 기기, 소형 로봇 분야 부분에 에너지 공급원으로 사용될 것으로 기대된다"고 말했다. 한편, 이번 연구 결과는 지난달
차세대 이차전지 후보로 꼽히는 리튬메탈 전지 내구성을 기존보다 3배 높인 음극재 소재가 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 전북분원 복합소재기술연구소 탄소융합소재연구센터 이성호 센터장 연구팀이 광주과학기술원(GIST) 엄광섭 교수팀과 함께 탄소섬유 페이퍼를 음극 소재로 사용해 리튬메탈 전지 내구성을 높이는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 리튬메탈 전지는 리튬이온 전지의 음극 소재인 흑연을 리튬메탈로 대체한 전지다. 이론적으로 리튬이온 전지보다 10배 높은 용량을 만들 수 있다. 하지만 충·방전 중 리튬 표면에 돌기 모양으로 자라나는 '결정 돌기'가 생겨나며 분리막을 찢는 현상 때문에 내구성과 안전성 문제로 상용화에 어려움을 겪었다. 연구팀은 리튬메탈 전지의 음극 소재로 쓰이는 리튬메탈 코팅 구리 박막을 리튬메탈을 함유한 얇은 탄소섬유 페이퍼로 대체했다. 여기에 탄소섬유 위를 무기 나노입자로 표면 처리해 리튬이 잘 달라붙으면서도 결정이 뾰족하게 자라나지 않도록 했다. 그 결과 구리 박막은 약 100회 충·방전을 거치면 분리막에 문제가 생기는 단락이 일어났지만, 새로 개발한 탄소섬유 페이퍼는 300회 이상에서도 안정적인 성능을 유지했다. 리튬메탈 전지 에
"하버드대 출시 3.8㎏ 로봇보다 가벼운 2.5㎏" 한국생산기술연구원은 인공지능(AI)·로봇연구부문 안범모 박사 연구팀이 부피·무게·소음을 줄여 옷 안에 착용할 수 있는 보행 보조로봇을 개발했다고 23일 밝혔다. 한국과학기술원(KAIST)·서울대학교병원과 공동으로 개발한 보행 보조로봇 'ASSIST'는 소형 공압(압축공기에 의한 압력) 발생기가 장착된 무게 1.9㎏의 공압 백팩과 0.6㎏의 초경량 로봇으로 구성됐다. ASSIST는 공압 백팩에서 만들어진 고압 공기를 튜브를 거쳐 로봇에 전달한다. 사용자 보행 특성에 맞춰 걸을 수 있도록 기계적 힘을 공급하는 방식이다. 탄소 섬유 소재로 발판을 만들고, 로봇 무게를 등산화 무게 정도인 0.6kg으로 경량화했다. 신발 안에 신고 발목·정강이에 고정한 후 옷으로 덮으면 외부에서 드러나지 않는다. 공압백팩은 어깨에 메는 구조이다. ASSIST는 미국 하버드대학교가 출시한 총 무게 3.8㎏의 보행 보조로봇인 엑소 슈트보다 가볍고, 케이블 구동기를 쓰지 않는 공압 방식 특유의 유연성으로 인해 안정성이 높다고 연구팀은 설명했다. 서울대병원 임상평가에서 ASSIST 착용 후 보행 시 최대 30도까지 발목 관절을 들어줄 수
방탄복이나 우주항공 소재에 쓰이는 아라미드 섬유에 전기 전도도를 추가한 복합섬유가 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 전북 복합소재기술연구소 기능성복합소재연구센터 김대윤 박사 연구팀이 아라미드 섬유에 탄소나노튜브를 적용해 가볍고 강하면서 기존에 없던 전기 전도도까지 갖는 복합섬유를 개발했다고 23일 밝혔다. 아라미드 섬유는 무게는 강철의 5분의 1이지만 강도는 5배 높아 '슈퍼섬유'로 불린다. 고(故) 윤한식 KIST 박사가 국산화에 나서 1984년 독자 기술을 개발했다. 연구팀은 누에고치가 고강도 섬유를 만들 때 액체와 고체 중간 상태인 '액정상'을 이용하는 것에 착안해 아라미드 내부에 탄소나노튜브 응집을 최소화한 복합섬유를 개발했다. 그 결과 기존 상용 아라미드섬유와 같은 강도를 가지면서도 전기전도도가 구리 전선의 90% 수준인 복합섬유를 구현해냈다. 연구팀은 이번에 개발한 섬유가 유연하고 부식성이 없는 데다 구리 전선의 30% 수준으로 가벼운 만큼 국방용 소재나 의료용 로봇, 항공우주 분야에서 차세대 전선으로 쓰일 것으로 기대했다. 김대윤 박사는 "이번에 개발된 기술은 슈퍼섬유 시장의 판도를 바꿀 수 있는 원천기술"이라고 말했다. 한편 연구 결과는
한국화학연구원 탄소자원화 플랫폼 화합물 연구단(이하 플랫폼 연구단)은 9일 연구원 디딤돌플라자 3층 교육장에서 '제1차 찾아가는 화학콘서트'를 개최했다. 이날 행사는 대전지역 학생·학부모 등이 참여한 가운데 지구온난화·기후 위기 특강, 화학 기초 학습 도구 특강, 케미아트리움 견학 등 순서로 진행됐다. 플랫폼 연구단 연구원들은 이산화탄소 포집·저장, 탄소자원화 등 온실가스 감축을 주제로 지구온난화·기후위기 등 전문 지식을 학생·일반인이 쉽게 이해할 수 있도록 전달했다. 이윤조 연구단장은 "화학콘서트를 통해 과학 대중화에 한 발 더 가까이 다가서는 동시에 탄소중립을 위한 국책연구단의 임무·역할도 적극적으로 알릴 예정"이라고 말했다. 지난해 5월 출범한 플랫폼 연구단에는 화학연과 한국에너지기술연구원(KIER), 한국과학기술연구원(KIST), LG화학, GS건설, 서울대학교 등 총 22개 연구기관·대학·기업이 참여했다. 플랫폼 연구단은 지구온난화 주범인 이산화탄소 등 제품 생산 공정에서 부산물로 발생하는 부생가스와 생물에서 유래된 유기물이 다량 함유된 유기성 폐기물에서 에틸렌·탄화수소·윤활유 등 유용한 플랫폼 화합물을 생산해 내는 탄소자원화 기술을 개발하게 된다.
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