◇ DGIST 이주혁 교수 연구팀, 정전기 방지 기술 개발

DGIST(대구경북과학기술원) 에너지공학과 이주혁 교수 연구팀은 삼성전자 생산기술연구소 승완철 박사와 공동연구를 통해 마찰대전 발전소자를 활용해 정전기를 방지하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 

마찰대전 에너지 발전소자를 이용하면 몸이 움직이거나 걸을 때 발생하는 물리적 에너지를 전기에너지로 변환이 가능하고, 정류기를 통해 음전하(음극)를 몸에 제공할 수 있다. 이를 통해 실제로 인체 전위가 음전위로 감소함을 확인했다. 인체 전위의 감소는 마찰대전 발전소자의 출력과 방전체의 종류, 표면적에 따라 속도가 달라지는 것을 확인했는데, 이런 변인들을 이용해 적절한 마찰대전 발전소자를 가진 정전기 방지 시스템을 신발 밑창에 적용했고, 인체 전위의 상승 방지를 확인했다.

이는 기존 시중에서 판매되는 무선 정전기 방지 팔찌보다 매우 높은 효율을 나타냈다.

◇ 포스텍 연구팀, 밝기 자동 조절하는 스마트 윈도 개발

포스텍은 전자전기공학과 최수석 교수·이재욱 석사·박사과정 남승민씨 연구팀이 산란 없이 투명상태가 유지되고 투명한 밝기를 자유자재로 조절하는 스마트 윈도(Smart Window)를 개발했다고 20일 밝혔다. 

기존의 고분자 산란이나 입자 산란 방식으로 만든 스마트 윈도는 불투명한 특성으로 맑은 창의 투명상태를 저감하고, 구동 시 100V에 가까운 높은 전압이 필요했다.

연구팀은 카이럴 게스트 호스트라는 독특한 기술의 최적화된 설계와 소자·소재 개발을 통해 종전의 한계를 모두 뛰어넘는 스마트 윈도를 선보였다. 

이 윈도는 구동 전압이 20V로 기존의 5분의 1 수준일 뿐만 아니라, 12밀리초(ms; 1ms=1000분의 1초)의 빠른 응답속도를 기록했다. 

이는 일반적인 디스플레이의 구동 전압 조건과 60㎐급의 화면 전환 동작을 만족하는 조건이다. 산란 없이 투명도가 유지되고 대면적으로 제작할 수 있는 데다, 디스플레이 구동 환경과 호환된 자유로운 투명·밝기 조절도 가능하다.

◇ 경북대 연구팀, 종이만큼 얇지만 내구성 강한 열전소재 개발

경북대는 신소재공학부 박귀일 교수팀이 한국재료연구원 김경태 박사팀과 공동연구로 종이만큼 얇지만 내구성이 강한 친환경 열전소재를 개발했다고 20일 밝혔다.

열전소재는 열에너지에서 전기에너지를 생성하는 물질로 자동차, 우주항공, 반도체 등 산업 전반에 활용된다. 박 교수팀 등이 개발한 열전소재는 셀룰로스 매트릭스 층 아래에 무기입자 네트워크 층을 가진 열전 종이(필름)다. 셀룰로스 매트릭스가 무기입자 층을 연결하는 역할을 해 내구성을 향상시켰다.

이 소재는 또 탄소를 배출하지 않고 물에서 완전히 용해돼 폐기물 문제도 해결될 것으로 연구팀은 보고 있다.

◇ GIST, 국제 연구팀과 AI로 고해상도 산불 위험도 예측기법 개발

광주과학기술원(GIST)는 지구·환경공학부 윤진호 교수가 미국 퍼시픽 노스웨스트 국립연구소(미국 에너지부 산하 국립연구소) 등 국제 공동 연구팀과 함께 고해상도(수평해상도 4㎞)의 산불 위험도 예측자료를 생산하는 인공지능 모델을 개발했다고 20일 밝혔다. 

연구팀은 2011~2017년의 기상예측모델 결과와 고해상도 관측기상자료를 활용해 모델을 개발했다. 개발한 기법의 예측 성능을 2018년 8월과 11월 미국 캘리포니아 주에서 발생한 초대형 산불인 ‘맨도치노 콤플렉스’ 산불과 ‘캠프파이어’ 산불 당시의 데이터를 이용해 분석했다. 

그 결과 실제 산불 발생일로부터 최대 7일 전부터 산불 위험도가 급속도로 상승하는 패턴을 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

연구팀의 인공지능(AI) 융합 예측 모델은 높은 정확도와 더불어 짧은 시간 내에 예측 지역의 수평해상도를 4㎞까지 확대할 수 있도록 개발됐다.

◇ 울산대 연구팀, 화재 위험 줄이고 수명 늘린 이차전지 기술 개발

울산대학교는 화학공학부 최원묵 교수와 황해길 박사 연구팀이 호주 애들레이드 대학 지안펭 마오(Jianfeng Mao) 교수, 중국 상해공정기술대학 핀화 라오(Pinhua Rao) 교수와 공동연구로 차세대 수계아연 이차전지의 수명을 향상시키는 전해질 첨가제를 개발했다고 20일 밝혔다.

수계야연 이차전지는 물을 기반으로 하는 특성상 아연 전극의 부식, 전극 표면에 아연 이온이 나뭇가지 형태의 불균일한 결정인 ‘덴드라이트(Dendrite)’가 형성돼 전지 수명이 떨어지는 한계점이 있다.

연구팀은 이번 연구를 통해 아연 전극 표면에 덴드라이트 형성을 억제하는 수계 전해질 첨가제를 개발했다. 황산아연 수계 전해질에 산업용 용매인 감마부티로락톤(gamma-butyrolactone·GBL)을 첨가한 것이다.

시뮬레이션 결과, 감마부티로락톤이 아연 전극에 균일하게 흡착돼 ‘아연이온-물분자-황산이온-감마부티로락톤’ 형태의 결합을 이뤘고, 덴드라이트의 형성을 억제하는 것으로 나타났다.

◇ 포스텍-성균관대 연구팀, 360도 볼 수 있는 자율주행차 '눈' 센서 개발

포스텍과 성균관대 공동연구팀이 자율주행차의 눈 역할을 하는 고정형 라이다센서를 개발했다.

19일 포스텍에 따르면 기계공학과·화학광학과 노준석 교수와 기계공학과 통합과정 김경태·김예슬·윤주영씨, 성균관대 생명물리학과 김인기 교수 연구팀이 개발한 라이다 센서는 예측 불가능한 상황에서도 전후방을 동시에 확인할 수 있다.

머리카락 1000분의 1 크기의 초박형 평면 광학소자인 메타표면으로 만든 이 센서는 메타표면을 구성하는 나노 구조체의 설계와 주기적 배열 방식을 조절해 라이다 센서의 시야 각도를 360도까지 넓힐 수 있다.

라이다 센서는 아이폰 얼굴인식 기능에도 사용되고 있으며 아이폰은 점 구름을 만들기 위해 점 생성기 장치를 사용하지만 점 패턴의 균일도와 사야각이 제한적인데다가 부피가 큰 것이 한계다. 

연구팀은 "메타표면을 이용하면 라이다의 시야각을 대폭 넓힐 수 있을 뿐 아니라 물체를 입체적으로 인식할 수 있고, 메타표면에서 방사된 1만개 이상의 점 구름(빛)이 물체에 조사된 점 패턴을 카메라로 촬영하면 360도 영역에 있는 물체 정보를 3차원으로 파악할 수 있다"고 설명했다.

◇ KIST "100시간 걸리던 인공뼈 분말합성을 10분만에"

국내 연구진이 길면 100시간까지 걸리는 인공뼈 분말 합성을 10여 분 만에 진행할 수 있는 공정 기술을 개발했다. 

인공뼈는 뼈가 기능하지 못할 정도로 손상됐을 때 조직을 회복시키거나 뼈의 역할을 대신할 수 있도록 사용하는 대체물이다. 인공뼈 분말은 인산칼슘을 주성분으로 하는 무기물질인 '아파타이트'다. 

한국과학기술연구원(KIST)은 생체재료연구센터 전호정 박사팀이 기존 대비 세포 증식 능력이 뛰어난 아파타이트를 빠르고 크게 합성하는 데 성공했다고 21일 밝혔다. KIST에 따르면 기존 인공뼈 분말 합성 기술은 200㎚(나노미터) 크기의 분말을 얻으려면 짧게는 20시간에서 길게는 100시간이 필요했다. 

그런데 연구팀이 1000℃ 이상의 초고온에서 합성 공정을 진행했더니 10분 정도만 진행해도 200㎚의 300배 크기인 6㎛(마이크로미터) 크기의 분말을 합성할 수 있었다.

◇ 골칫거리 ‘굴 껍데기 폐기물’ 산업자원으로 재탄생

박진원 연세대 화공생명공학과 교수 연구팀은 21일 “산화칼슘은 탄소와 결합해 탄산칼슘이 되는데 콘크리트 등 건설 소재나 플라스틱과 화장품 제조, 약물 전달 매개체에 쓰일 수 있다”며 이 같은 연구 결과를 공개했다. 

굴 껍데기 폐기물은 국내에서 연간 28만t 가량 발생한다. 폐기물 처리에 어촌 주민과 해당 지방자치단체가 골머리를 앓고 있는 실정이다. 

연구팀은 굴 껍데기의 주성분이 칼슘이란 점에 주목했다. 껍데기를 잘게 부숴 가루로 만들고 물에 녹여 산화칼슘으로 만든 후 탄소를 투입해 산업적으로 활용성이 높은 ‘경질’ 탄산칼슘을 만드는 기술을 개발했다. 경질 탄산칼슘은 입자 크기가 나노(10억분의 1m) 수준인 것을 의미하는데 입자 크기가 마이크로(100만분의 1m) 단위인 ‘중질’ 탄산칼슘보다 반응성이 좋아 산업적 활용도가 높다. 

연구팀은 굴 껍데기 1t당 0.6t의 산화칼슘을 생산할 수 있다고 밝혔다. 이 정도 양이면 0.4t의 탄소와 반응시켜 경질 탄산칼슘을 만들어낸다.

◇ KAIST "투명 필름·유리판 위 안테나·열선 등 복합 구현"

한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 이승섭 교수·전기전자공학부 윤준보 교수 공동 연구팀이 '투명 스마트 복합 필름'을 상용화했다고 19일 밝혔다.

투명 스마트 복합 필름은 투명한 필름·유리판 위에 안테나·열선·발광 기능이 복합적으로 구현된 것으로, 시야 방해 없이 원활한 5세대(5G) 통신, 고효율 방열, 정보 전달 기능을 동시에 할 수 있다.

이승섭 교수팀은 투명 전도성 필름 기반 안테나·열선을 연구했고, 윤준보 교수팀은 초소형 3차원 패턴을 이용한 투명 발광을 연구했다. 이 교수팀이 개발한 투명 전도성 필름은 투명도가 90%(PET 필름 포함)에 이르는 등 세계 최고 성능을 지녔다고 KAIST 측은 설명했다.

짧은 주파수 특성으로 많은 안테나를 요구하는 5G망을 대상으로 개발된 투명 안테나 필름은 지능형 빌딩·공장, 자율주행 등에 적용할 수 있다.

◇ 코끼리 코 닮은 로봇 손이 가는 바늘까지 잡았다

한국기계연구원 AI로봇연구본부 로봇메카트로닉스연구실 송성혁 선임연구원 연구팀이 코끼리 코를 닮은 로봇 손을 개발했다. 이 로봇 손은 코끼리가 물건을 잡을 때처럼 작은 물체는 코 끝을 오므려 잡고, 큰 물체는 코로 공기를 들이마시며 잡는다. 이처럼 물체를 쥐어 옮기거나 작동하는 장비를 '그리퍼'라 한다.  

송성혁 선임연구원은 20일 "말랑말랑한 그리퍼를 바닥에 밀착시킨 후, 진공을 만들어주면서 오므리는 동작을 동시에 하면 마치 손가락으로 바닥을 강하게 꼬집는 효과가 발생하기 때문에, 매우 가는 물체를 잡는 것까지도 쉽게 할 수 있다"고 말했다.  

연구진은 복잡한 기계장치나 센서 없이도 잡은 물체를 파손 없이 안정적으로 움켜 쥐어 조립할 수 있을 뿐 아니라, 상자 등을 쉽게 이송까지 할 수 있어 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 보고 있다.  

이 로봇 손을 테스트 하기위해 인형을 선물 상자에 포장했다. 또한 종이로 된 케이크 토퍼를 케이크에 꽂은 후 바닥에 있는 성냥을 안정적으로 집어 초에 불을 붙였다. 뿐만아니라 바닥에 놓여있는 다양한 꽃들의 가지를 집어 들어 꽃꽂이를 하는 등 복합적인 작업까지 해냈다.