◇ 지스트 홍석원 교수 연구팀, '새로운 전도성 고분자 열전소자' 개발

광주과학기술원(지스트) 화학과 홍석원 교수 연구팀은 기존 연구방향과 반대로 결정성을 떨어뜨려 열전도도를 감소시키고 동시에 전기전도도 및 열전특성을 증가시키는 전도성 고분자 열전소자를 개발했다고 30일 밝혔다.  

연구팀은 루이스 산-염기 복합체(Lewis acid-base complex) 형성을 통해 도핑이 가능한 아세탈 기능기가 부착된 새로운 형태의 분자로 구성된 전도성 고분자를 이용했다.

기존 전도성 고분자 열전소자 연구는 금속 물질과 같은 단단한 결정성을 유도하여 전도성과 열전성능을 향상시키는데 집중돼 있었다.

그러나 결정성을 향상시키면 열전도도 역시 증가해 결국 열전성능이 감소하는 문제가 발생한다.  연구팀이 개발한 전도성 고분자 열전소자는 결정성을 낮춤으로써 열전도도가 기존 대비 60% 감소됐다.

◇ KAIST 연구팀, ‘고분자 보호막’ 적용 리튬전지 수명 6배 연장

카이스트는 김일두 교수(신소재공학과)와 임성갑 교수(생명화학공학) 공동 연구팀이 리튬 전지의 전해액 속에서 팽윤(고분자 화합물이 용매를 흡수해 부피가 늘어남)되는 초박형 공중합체 고분자 보호막을 적용해 세계 최고 수준의 리튬 전지 수명을 구현하는데 성공했다고 28일 밝혔다.

연구팀은 리튬 전지의 수명 단축과 폭발 위험을 부르는 리튬의 높은 반응성과 침전물 형성 문제를 100㎚(나노미터·10억분의1m) 두께의 얇은 고분자 구조물로 전극을 싸는 기술을 개발해 해결했다. 고분자 보호막으로 처리된 리튬 전지 음극은 세계 최고 수준의 리튬 이온 운반율(0.95)을 나타내면서 침전물 성장도 억제시켰다. 이 방법을 적용한 리튬 전지는 충·방전 사이클이 600회 이상으로, 안정적 구동 성능을 보였다. 리튬 음극을 그대로 사용할 경우 100회 정도에 불과했던 것에 비해 수명이 6배 늘어난 것이다.

◇ 반도체 ‘광전자 소재’ 성능 높일 원리 찾았다

한국연구재단은 주진수 고려대 교수와 김정용 성균관대 교수 연구팀이 차세대 광전자 소재인 페로브스카이트·양자점 이종접합 구조에서 원적색 영역의 빛을 내는 입자 ‘층간 엑시톤’을 발견, 이를 통해 반도체·에너지·양자정보 등 산업 발전에 응용 가능한 원리를 제시했다고 28일 밝혔다.

연구팀은 차세대 광전자 소재를 이용한 실험을 통해 새로운 층간 엑시톤을 구현했다. 이 입자는 가시광선과 적외선 사이 대역의 빛을 내는데, 기존 엑시톤(10억분의 1초)보다 수명이 길고 멀리 움직여 광전자 소재 연구에 활용하기에 용이하다. 연구팀은 이것이 차세대 광전자 소재 연구와 반도체·디스플레이는 물론 통신, 헬스케어, 양자 등 다양한 기술 발전에 기여할 것으로 기대했다.

◇ 창원대 손영욱 교수팀, 셀 크기 따른 교류저항 변화 원리 규명

국립 창원대학교는 스마트그린공학부 화학공학전공 손영욱 교수 연구팀이 코인 셀과 파우치 셀의 셀 크기에 따른 임피던스 변화 원리를 규명했다고 27일 밝혔다. 

임피던스(impedance)란 교류에서의 저항을 말하며, 회로에서 전압이 가해졌을 때 전류의 흐름을 방해하는 값을 ‘Z’로 표현한다.

 코인 셀은 적은 양의 전극 재료로도 전기화학 테스트가 가능하고 쉽게 조립할 수 있다는 점에서 그동안 학계에서 연구용으로 가장 많이 사용된 전지 형태다.

그러나 코인(동전) 셀과 실제 산업에서 사용하고 있는 원통형 및 파우치 셀의 형태 차이에 따른 전기화학적 성능 변화 연구는 거의 이뤄지지 않았다. 

◇ 뇌에 빔 프로젝터 쏴 뇌 연결지도 완성

국내 연구진이 빔 프로젝터로 쥐의 뇌에 빛을 쏴 대뇌 피질 활동을 조절하면서 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 뇌 전체 영역을 스캔해 뇌 연결 지도를 만드는 데 성공했다. 뇌 질환 및 약물 등으로 인한 뇌 기능 저하의 신경생리학적 메커니즘을 규명하고 치료 기술을 개발하는 데 기여할 것으로 기대된다. 

기초과학연구원(IBS)은 김성기 뇌과학 이미징 연구단 단장(성균관대 글로벌바이오메디컬공학과 교수) 연구팀이 최명환 서울대 생명과학부 교수 연구팀과 공동으로 이같은 내용의 연구결과를 국제학술지 ‘뉴런’에 게재했다고 31일 밝혔다. 

연구팀이 빔 프로젝터로 빛을 쏜 것은 광유전학을 활용한 것이다. 광유전학은 ‘빛’과 ‘유전학’을 결합한 말로 유전학적 기법을 활용해 특정 세포에 빛을 감지할 수 있는 단백질을 발현시키고 빛을 이용해 세포를 제어하는 기술이다.

◇ 이산화탄소를 바이오 플라스틱으로 바꾼다

한국과학기술원(KAIST)은 이현주 생명화학공학과 교수와 이상엽 특훈교수 공동연구팀이 전기화학적 이산화탄소 전환과 미생물 기반 바이오 전환을 연계한 하이브리드 시스템을 개발했다고 30일 밝혔다.

연구팀은 이산화탄소 전환 효율을 높이기 위해 미생물을 이용한 바이오 전환기술을 연계했다. 이 시스템은 전기화학 전환반응이 발생하는 전해조와 미생물을 배양하는 발효조가 연결된 형태다. 전해조에서 이산화탄소가 포름산으로 전환되고, 발효조에 공급된 포름산은 커프리아비더스 네케이터라는 미생물의 탄소원으로 섭취된다. 이 과정을 거치면 미생물에서 유래된 바이오 플라스틱 ‘폴리하이드록시알카노에이트’를 생산할 수 있다.

기존 전기화학-바이오 하이브리드 시스템은 낮은 효율의 전기화학 반응과 미생물 배양 조건과의 차이로 생산성이 매우 낮거나 비연속적 공정에 그친다는 문제점이 있었다. 연구팀은 ‘생리적 호환 가능한 양극 전해액’을 개발해 미생물 생장을 저해하지 않고, 전기화학 반응이 충분히 일어나도록 했다.

◇ 전기차 배터리 양극재 공정비는↓효율은↑…UNIST 합성기술 개발

UNIST(울산과학기술원)는 에너지화학공학과 조재필 특훈교수팀(제1 저자는 윤문수 박사)이 완전한 형태의 단결정 입자를 만들 수 있는 원천기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

연구팀은 공융조성(eutectic composition)을 통해 리튬수산염(LiOH)과 리튬질산염(LiNO₃)을 녹였다. 녹여진 리튬염과 전이금속 전구체를 공·자전 혼합기를 이용해 혼합해 액화 리튬염-전이금속 나노입자 복합체로 합성했다. 연구팀은 이 복합체를 800도 이하에서 열처리 함으로써 완전한 형태의 단결정 입자를 만들 수 있는 원천기술을 개발했다.

◇ '피 한방울로 6대암 진단' 기술 국내개발…"정확도 97%"

고려대 바이오의공학부 최연호 교수·고려대 구로병원 심장혈관흉부외과 김현구 교수·주식회사 엑소퍼트 공동 연구팀은 암종마다 별도로 엑소좀을 검출할 필요 없이 종합적인 엑소좀의 패턴 변화를 나노 기술과 인공지능 기술로 분석해 한 번의 테스트만으로 6종 암에 대한 정보를 한번에 획득할 수 있는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 

세포들은 엑소좀이라는 입자를 이용해 서로 정보를 주고 받는다. 엑소좀은 세포의 종류 혹은 상태(정상 혹은 질병)에 따라 다른 메시지를 포함하고 있어 혈액으로부터 엑소좀을 분리한 후 메시지를 잘 읽어낸다면 원래의 세포 더 나아가 그 세포를 가지고 있는 사람이 특정 질병이 있는지 없는지 비교적 쉽게, 조기에 알아낼 수 있다.

연구팀은 혈액으로부터 엑소좀을 분리하고, 표면증강라만분광학 바이오센싱 기술을 통해 엑소좀의 분자구조 패턴을 대변할 수 있는 2만 개 이상의 라만신호 데이터를 확보했다.

◇ 'K-칩스법' 국회 본회의 통과…반도체·미래차 세액공제 확대

반도체 등 국가전략기술 산업에 투자할 경우 더 많은 세제 혜택을 주는 'K-칩스법'이 30일 국회 본회의 문턱을 넘었다.

국회는 이날 본회의를 열고 이 같은 내용을 골자로 한 조세특례제한법(조특법) 개정안 대안을 재석의원 231인 중 찬성 179인, 반대 13인, 기권 39인으로 가결 처리했다.

개정안은 국가전략기술 시설 투자액에 대한 세액공제율을 대기업은 8%에서 15%로, 중소기업은 16%에서 25%로 높이는 방안이 담겼다.

세제 혜택 대상인 국가전략기술 분야에는 기존 반도체, 이차전지, 백신, 디스플레이에 미래형 이동수단, 수소 등 탄소중립 산업 등 두 가지가 새로 포함됐다.

◇ 충북 자율주행 테스트베드 'C-Track' 개소…60개 기관 희망

국토교통부는 오는 31일 오후 2시 비수도권 지역의 자율주행 기술개발 및 인력양성 수요에 대응하기 위해 구축한 실차 기반 실증기반시설(인프라)인 '충북 자율주행 테스트베드(C-Track)'를 정식 개소한다고 30일 밝혔다.

C-Track은 국토부와 충청북도·청주시·충북대학교가 지역기업 육성·전문인력 양성을 위해 건립한 중·소규모 자율주행 테스트베드다.

정부는 지난 2019년에 공모를 통해 충북대학교 오창캠퍼스가 테스트베드의 적지로 선정하고 지난해까지 총 295억 원을 투입해 구축을 완료했다. 따라서 내일 오후 준공식을 시작으로 본격적인 운영에 나선다.

이번에 개소하는 C-Track은 전국 어디서든 2시간 이내에 접근할 수 있는 지리적 이점을 갖췄으며, 근방에 국내 최고 과학기술 관련 대학을 비롯해 자율주행 관련 다수의 연구기관·기업 등이 위치해 있어 산·학·연의 시너지 효과가 기대된다.