◇ 포스텍·GIST 연구팀, '싸고 빠른' 수소 촉매 개발

1일 포스텍 등에 따르면 포스텍 환경공학부 조강우 교수팀과 GIST지구 환경공학부 이재영 교수 연구팀이 니켈, 철, 스피넬 산화물에 소량의 이리듐 도핑을 통해 이리듐 산화물보다 높은 활성과 기존 니켈, 철 산화물보다 우수한 안정성을 가진 산소발생반응용 촉매 개발에 성공했다.

수전해 과정에서 물을 전기분해하면 산소발생반응과 수소발생반응이 동시에 일어난다. 산소발생반응이 느려질수록 수소 생산 속도도 느려지기 때문에 산소반응발생 속도를 올려주는 촉매를 사용하는 것이 필수적이다. 

일반적으로 백금이나 이리듐 등 귀금속 촉매를 사용하지만 가격이 비싸고 저가 금속 기반의 촉매가 개발되기는 했지만 귀금속 촉매보다 반응이 느리다.

연구팀이 개발한 촉매는 대량 생산이 가능한 졸겔범(sol-gel)을 사용해 높은 전류 밀도 조건에서 이리듐 산화물보다 과전압이 40mV 이상 낮고 130일 이상 구동이 가능할 정도로 안정성이 높은 것으로 나타났다.

◇ 아주대·한국세라믹기술원 연구팀, 물 이용한 전기생산 원리 규명

30일 아주대 조성범 교수(첨단신소재공학과)는 폐의류 기반 탄소 코팅 투과성 소재를 이용해 수분 자가 발전기(Hydrovoltaics)의 원리를 규명했다고 밝혔다.

해당 내용은 “왜 투과성 탄소 소재에 있는 물은 전기를 만들어 내는가? 물방울에 맺힌 양성자의 친수 투과성 탄소 소재 내의 동전기적 역할에 대해”라는 논문으로 재료·화학 분야 저명학회인 영국 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발행하는 ‘재료화학저널 A(Journal of Materials ChemistryA)’ 2023년 1월호 표지논문으로 게재됐다. 한국세라믹기술원 고현석 박사 연구팀이 함께 참여했다.

수분 자가 발전은 배터리 교체 없이 오로지 수분만을 이용해 친환경·저비용으로 전기를 생산할 수 있다는 점에서 그 가능성이 무한하다. 특히 사물인터넷(IoT)과 웨어러블 기기의 전력원, 스마트 팩토리와 도서 지역에의 전기 공급 등으로 널리 활용될 수 있다. 그러나 아직 전기 발생의 원리와 메커니즘에 대한 명확한 해석이 없어, 대용량 발전 및 응용 분야 활용을 위한 설계에 많은 어려움이 존재해왔다.

◇ 카이스트 연구팀, 도심 나는 ‘드론 무력화’ 기술 개발

카이스트 연구실에서 도심 하늘을 나는 드론을 전자기파로 무력화할 수 있는 안티드론 기술을 개발했다.

카이스트는 “전기및전자공학부 김용대 교수 연구팀이 좁은 대역의 ‘협대역’ 전자기파를 전자회로에 주입하는 방식으로 드론을 무력화해 도심 사용에 적합한 안티드론 기술을 개발했다”고 31일 밝혔다.

김 교수팀이 개발한 안티드론 기술은 좁은 대역의 전자기파를 방사해 드론이 날기 위해 필요한 계측장치와 제어장치 사이의 통신을 방해하는 방식이다. 이에 따라 주변의 다른 전자회로에 끼치는 영향을 최소화할 수 있어 다양한 전자장치가 사용되는 도심에서 적용이 용이한 장점이 있다.

◇ '1000조 분의 1초'…UNIST 연구팀, 나노입자 찰나 변화 포착

울산과학기술원(UNIST)은 화학과 권오훈 교수팀이 국내 유일의 ‘4차원 초고속 투과전자현미경’을 활용해 이산화바나듐(VO2) 나노입자의 매우 빠른 ‘금속-절연체’ 상변화 과정을 펨토초(femtosecond, 10~15 초) 수준의 정확도로 실·시공간에서 직접 포착했다고 29일 밝혔다.

이산화바나듐은 섭씨 68도에서 금속-절연체 상변화 현상을 보여 광학센서와 고속 스위칭 소자 등 차세대 핵심 소재로 주목을 받고 있다. 하지만 이 상변화 과정이 펨토초라는 매우 짧은 시간 일어나기 때문에 기존 이미징 기법으로는 나노입자 수준에서 직접 관측이 불가능했다. 

연구진은 이번 연구를 진행하며 투과전자현미경에 펨토 초에 이르는 시간 분해능(접근한 두 점이나 선, 변화를 분별하는 능력)을 장착한 ‘원자수준의 시공간 분해능’을 지니는 4차원 초고속 투과전자현미경을 활용했다. 

◇ 완전 재활용 가능한 차세대 반도체용 경량 방열 고분자 복합소재 개발

부산대학교는 응용화학공학부 김채빈 교수 연구팀이 비교적 적은 함량으로도 필러 간 네트워크를 효과적으로 형성해 소재의 경량성과 높은 열전도도를 동시에 구현하는 연구 결과를 발표했다고 30일 밝혔다.

이를 위해 연구팀은 재활용 가능한 열경화성 고분자로 각광받고 있는 ‘동적 공유 결합(외부 자극에 따라 분리·재결합이 가능)으로 가교된 고분자(CAN, covalent adaptable network)’를 복합소재의 재료로 사용했다.

연구팀이 CAN 수지와 열을 방출하기 위해 쓰는 필러로서 육방정계 질화붕소의 가루 혼합물을 고온의 압력으로 눌러 시험 분석용 시편(試片)을 만든 결과, 필러가 CAN 영역 사이 경계면에 선택적으로 위치해 효과적으로 필러 간 네트워크(연결)를 형성했다. 이는 가열을 통해 점도가 다소 느리게 감소하는 CAN 수지의 특징을 이용한 것이다.

이렇게 제조된 복합소재는 1.75 g/cm³의 낮은 밀도에서 13.5 W/m·K의 열전도도를 보였다. 이는 통상적인 복합소재 제조법으로 제작된, 필러가 고르게 분산된 방열 고분자 복합재료와 비교했을 때 2배의 열전도도 기록한 것이다.

◇ 한양대, 가상현실 속 온도 구현 기술 개발

한양대는 융합전자공학부 정예환 교수팀이 미국 노스웨스턴대학교 존 로저스 교수 연구팀의 박민수 박사, 유재영 박사와 함께 가상현실(VR)에서 사물의 온도를 재현하는 피부 부착형 냉·열감 구현 인터페이스를 개발했다고 3일 밝혔다. 

해당 기술은 손뿐만 아니라 피부의 넓은 영역에 적용할 수 있어 VR 및 메타버스 체험 시 보다 생생한 감각 체험을 가능하게 할 것으로 기대된다. 

정 교수팀은 미세 크기의 냉 패치와 정확하고 빠르게 온도를 제어하는 전기적 장치인 줄 히터(Joule heater)를 이용한 신축성 피부 부착형 냉·열감 구현 인터페이스인 t-eVR(Thermally Controlled Epidermal VR)을 개발했다. t-eVR은 기존에 상용화된 디바이스들에 비해 얇고 가벼우며, 블루투스를 이용한 통신 및 무선 구동이 가능하도록 설계돼 행동의 제약을 최소화할 수 있다.

◇ 친환경 수소, 신(新) 수전해 장치로 더 많이 생산한다

한국화학연구원 김태호·안수민 박사, 강원대 조용훈 교수 공동 연구팀은 최근 발표된 연구에서 양이온 교환막 수전해 장치에 적용했을 때 수소 이온은 원활히 이동하면서, 수소 기체의 투과는 억제할 수 있는 가지사슬 구조의 새로운 전해질막 소재를 내놓았다.

이번 기술을 수소 경제 구현의 핵심인 ‘수전해 기술’에 응용한다면 그린수소를 보다 안전하고 효율적으로 제조할 수 있을 것으로 전망된다. 비싼 상용소재를 대체해 수소 생산 비용을 낮추고 핵심 소재 국산화와 수소 기술 확산에도 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.

화학연과 강원대 공동 연구팀은 튼튼한 엔지니어링 고분자 기반의 화학구조를 가지면서 수소 이온을 전달하는 기능이 부여된 ‘가지사슬’을 도입했다. 수소 이온을 전달하는 부분과 막의 강도를 유지하는 부분이 나노미터 크기로 분리된 구조를 가지도록 설계해 수소 이온이 원활하게 이동(높은 전도도)할 수 있으면서, 수소 기체의 투과는 억제(낮은 투과율)할 수 있는 새로운 전해질막이다.

◇ "소아 '천명음' 가려내는 AI 모델 개발"

분당서울대병원 소아청소년과 김경훈 교수 연구팀은 호흡기 질환을 앓는 아이들의 숨소리에 섞여 나타나는 '천명음'을 찾아낼 수 있는 인공지능(AI) 모델을 개발했다고 31일 밝혔다.

천명음은 공기의 통로인 기도가 좁아지면서 생기는 압력에 의해 숨을 쉴 때마다 가슴에서 나는 소리를 말한다. 주로 '쌕쌕'하는 소리로 들린다. 소아는 구조적으로 기도가 좁기 때문에 천식, 기관지염 등의 질환으로 천명음이 발생하는 경우가 많다.

이런 천명음을 판별하려면 가슴에 청진기를 대고 직접 숨소리를 듣는 게 일반적이지만 의사의 경험과 판단에 따라 정확도에 차이가 날 수 있다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 호흡기 질환이 있는 소아 환자 287명의 호흡음을 이용해 AI 알고리즘을 개발했다.

◇ UNIST "최적의 국제 수소 공급망 모델 구축"

울산과학기술원(UNIST)은 탄소중립대학원 임한권 교수 연구팀이 경제성과 환경성을 고려한 최적의 국제 수소 공급망 모델을 구축했다고 1일 밝혔다.

연구팀은 먼저 국가별 공식 발표된 로드맵으로 수소 수출입 예상 데이터를 고려한 최적화 모델을 만들었다. 또 수소 운반체인 액화수소, 톨루엔 기반 액체유기수소운반체, 암모니아를 고려해 시나리오를 구상했다.

수소는 선박 운송 시 부피당 에너지 밀도가 떨어져 경제성이 낮기 때문에 보통 액체 상태 수소 운반체로 전환해 운송한다. 연구팀은 추가로 2030년부터 2050년까지 10년 간격 기준으로 최적화 값을 예측하고, 불확실성이 큰 재생에너지 기반 전기와 천연가스 가격과 생산량을 고려해 예측값을 책정했다.

연구 결과 암모니아를 수소 운반체로 활용하는 것이 가장 경쟁력 있는 것으로 확인됐다.

◇ 보세화물 반입절차 줄여 반도체 수출 지원…비상통관체제 운영

관세청이 수출기업을 지원하기 위해 보세제도를 개선하고 올해 말까지 비상통관체제를 운영하기로 했다.

해상 특송 수출 물류비 지원사업을 추진하고 전자상거래 전용 수출 통계를 공표하는 등 전자상거래 수출도 지원한다.

관세청은 3일 부산세관에서 전국 세관장회의를 열고 이러한 내용의 수출활력 제고 방안을 발표했다.지 난해 반도체 수출 가운데 보세제도를 활용한 비중이 93%에 달하는 등 보세제도가 수출 활성화의 근간이라는 게 관세청의 설명이다.