◇ 백금 기반 분자 이성질체 이용 발광색 변화 기술 세계 최초 개발

대구대학교 위경량 교수 연구팀이 백금 기반 분자 이성질체를 이용해 고체 물질의 발광 색을 변화시키는 기술을 세계 최초로 개발했다.

이 기술은 이전까지 불가능했던 물질의 이성질체를 이용한 효과적인 발광 색 조작을 가능하게 한 첫 사례로, 고체 물질 발광 방식의 획기적인 변화를 불러일으킬 수 있어 주목받고 있다.

이성질체란 분자식은 같으나 구성 원자의 연결 상태가 서로 다른 화합물로, 이 방식은 서로 다른 화합물을 조합하는 기존 방식보다 발광색 조절이 쉽고 효율적인 방식으로 평가된다.

대구대 일반대학원 화학과 학생들이 참여한 연구팀은 플래티넘(백금) 복합체의 도너(donor)-억셉터(acceptor) 리간드(ligand)의 단순한 이성질체 변화로 발광 색이 변화하는 특성을 규명해 냈다.

◇ 전북대 연구팀, 차세대 반도체 물질 '칼코겐' 연구 성과

전북대학교는 10일 반도체과학기술학과 허근 교수 연구팀이 차세대 반도체 물질로 주목받는 전이금속 칼코겐 물질(TMDc)의 연구 방향과 응용 원리를 집대성한 연구 성과를 발표했다고 밝혔다.

칼코겐은 원자수준 두께의 극박막 반도체 물질로, 한계에 이른 실리콘을 이을 차세대 반도체 물질로 각광받는다.

연구팀은 이번 논문에서 지난 5년간 축적한 연구 결과에 기반을 두고 칼코겐 물질의 근본적인 물성을 세밀히 분석하고, 기능성 반도체 분야에 활용하기 위해 어떤 물리적, 기술적 장벽이 존재하는지 명확하게 분석했다.

◇ 값싼 황 폐기물로 적외선 투과 렌즈 소재 만든다

국내 연구진이 1㎏에 200원 정도에 불과한 황 폐기물로 고부가가치 적외선 투과 렌즈 소재를 만드는 데 성공했다. 황 폐기물은 원유 정제과정에서 대량으로 발생하는 부산물이어서 실제 상용화로 이어지면 많은 부가가치를 창출할 수 있을 것으로 보인다.

한국화학연구원은 김동균 박사와 한양대학교 위정재 교수, 충남대학교 이경진 교수 공동 연구팀이 적외선 광학 분야에 응용될 수 있는 높은 강성의 적외선 투과 역가황 고분자 소재를 개발했다고 12일 밝혔다. 역가황 반응은 많은 양의 유기 고분자 사슬에 적은 양의 황을 섞어 고무 소재를 만드는 일반적인 방법과는 반대로 많은 양의 황에 적은 양의 유기물을 섞는 방법을 말한다.

적외선 투과 광학 소재는 눈에 보이지 않는 적외선을 통과시키는 소재로, 코로나 19로 인한 발열을 체크할 수 있는 열화상 카메라 렌즈나 인체감지 적외선 조명 센서 시스템 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 현재 적외선 투과 광학 소재의 제조에 사용되는 소재들은 셀렌화 아연(ZnSe), 저마늄(Ge), 칼코게나이드 유리 등의 ‘무기물 기반’ 소재다. 원재료가 비싸고 소재를 렌즈로 가공하기도 어려워서 적외선 투과 렌즈가 장착된 장비는 대부분 고가다.

◇ 시료 훼손 없는 엑스선 현미경, 해상도 한계도 넘는다

KAIST는 물리학과 박용근 교수 연구팀이 포항가속기연구소 임준 박사 연구팀과 함께 기존 엑스선 현미경의 해상도 한계를 극복할 원천 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

엑스선은 투과성이 좋아 시료를 훼손하지 않고 내부를 관찰할 수 있다. 하지만 투과성이 너무 좋아 일반적인 렌즈나 거울도 쓰기 곤란하다는 문제가 있다. 그래서 굴절 렌즈 대신 동심원 회절판이라는 둥근 모양의 격자를 사용한다. 회절판 격자 구조에 따라 영상 품질이 결정되는데, 나노 구조를 만들기 까다롭고 만들어도 쉽게 무너져 해상도를 높이기 어려웠다.

연구팀은 얇은 텅스텐 필름에 수많은 구멍을 뚫어 입사되는 엑스선을 회절시켜 무작위적인 회절 패턴을 생성하게 했다. 이런 무작위적 패턴의 수학적 성질을 활용해 입사 영상을 재구성한다는 아이디어다.

◇ 수소 폭발 피해 50% 줄이는 방호기술 개발

황인주 한국건설기술연구원 수소인프라클러스터 선임연구위원 연구팀은 수소 저장시설의 지하화에 필요한 방호구조 안전성 설계기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 

수소 대용량 공급을 위해선 수소 인수기지와 수소공급 허브스테이션, 수소 거점기지 등의 인프라가 필요하다. 연구자들은 인프라 지하화를 시도하고 있다. 지하에 설치할 경우 지상에 비해 30% 이상 공간을 절약하고, 사고로 인한 위험을 크게 줄일 수 있어서다.

연구팀은 사고 상황 시 수소를 긴급 배출하는 환기제어시스템과 폭발 압력을 70% 낮출 수 있는 폭발 방산구 최적화 설계 기술을 개발했다. 폭발 방산구는 낮은 폭발압력에도 쉽게 부서져 구조물 내부의 압력이 밖으로 방출될 수 있도록 하는 문이나 창문 등을 뜻한다.

◇ UNIST '차세대 2차전지' 안정성 높이는 소재 개발

UNIST(울산과학기술원)의 정성균 에너지화학공학과 교수 연구팀이 차세대 2차전지(배터리)로 주목받는 ‘전고체전지’ 양극의 계면 안정성을 높이는 유기물 코팅 소재를 개발했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 황화물 기반 전고체전지의 화학적·기계적 열화를 완화하기 위한 연구를 했다. 황화물계 고체전해질은 높은 이온전도도와 기계적 변형성, 낮은 중량 밀도로 전고체전지 산업에서 유망한 소재로 주목받고 있다. 하지만 절연체의 성질이 나빠지는 열화 반응이 나타나거나 충·방전 과정의 부피 변화로 고체전해질 사이의 기계적 접촉 손실이 발생하는 등의 부작용이 있었다.

연구팀은 양극-고체전해질 계면을 인공적으로 보호하기 위해 유기 전해질 첨가제를 코팅 소재로 도입했다. 리튬이온 전지에서 액체 전해질의 유기물 첨가제로 쓰이던 이플루오로비스(옥살레이토)인산염을 사용했다. 이를 활용한 양극-고체전해질 계면층은 기존 산화물계와 비교해 상온에서도 코팅층을 형성할 수 있다는 장점이 있다고 연구팀은 설명했다.

◇ 3D프린팅으로 해군 구축함 수리…부품 교체, 3개월에서 하루로 단축

우리나라가 도입된 지 20년이 넘은 낡은 3200t급 해군 구축함의 고장 난 부품을 3D 프린팅으로 수리하는 데 성공해 관심을 끌고 있다. 

한국생산기술연구원은 해군 3200t급 구축함 광개토대왕함의 손상된 디젤엔진 부품을 금속 와이어 3D프린팅 기술로 재생하는 데 성공했다고 10일 밝혔다. 

손상된 부품은 엔진의 감속기 역할을 하는 디젤엔진 클러치 잠금장치다. 엔진 회전에 의해 주변 부품과 접촉·마찰하면서 표면이 마모돼 교체가 필요한 상황이었다. 그러나 주문 생산 방식으로 조달할 경우 발주 및 납품까지 3개월 이상 걸리는 문제점이 있었다. 차선책으로 긴급 수리를 시도했지만, 손상 부위의 폭이 좁고 얇아 기존 용접기술로는 부품의 형상 변형 없이 수리하기 어려웠다.

생기연의 이협 박사 연구팀은 해군군수사령부 정비창으로부터 해당 부품의 수리 요청을 받은 후 금속 와이어 3D프린팅 기술을 적용해 문제를 해결하는 데 성공했다.

◇ 고성능·고안정성 페로브스카이트 태양전지 위한 첨가제 개발

포스텍(POSTECH)은 박태호 화학공학과 교수·통합과정 김도현·최현태·정우택 씨 연구팀이 전남중 한국화학연구원 박사, 송슬기 충남대 응용화학공학과 교수와 공동으로 페로브스카이트 필름 처리를 위한 새로운 첨가제를 개발, 에너지 전환 효율이 높으면서도 안정적인 페로브스카이트 태양 전지를 제작하는데 성공했다고 10일 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지(PSC)는 가공이 쉽고, 공정비용이 저렴해 차세대 태양 전지 소재로 주목받고 있다. 그러나 수분에 약하고, 페로브스카이트 표면에 있는 결함이 전력 변환 효율을 떨어뜨린다. PSC의 안정성과 효율성을 높이기 위해서는 페로브스카이트 필름 표면에 생기는 결함을 제거해야 한다. 지금은 첨가제를 용매에 녹여 페로브스카이트 필름 표면에 도포하는 방식으로 처리하는데, 용매가 쉽게 증발해 첨가제가 고체로 변하기 때문에 필름 표면의 결함을 제대로 제거할 수 없었다.

◇ 청주에 지능형 반도체·IT 소부장지원센터 구축

14일 충북도에 따르면 스마트 그린산단 촉진사업 공모를 진행한 산업통상자원부는 도가 응모한 이 사업에 국비 137억원을 지원하기로 했다.

내년부터 4년 동안 국비와 지방비 등 214억원을 투입하는 이 사업은 소부장(소재·부품·장비) 기업의 기술 고도화를 지원하기 위한 것으로, 센터는 청주산업단지(청주산단) 인근에 구축할 계획이다.

청주산단 중심 근접지원을 위한 지능형 반도체·IT 소부장 실증화 지원센터를 1200㎡ 규모로 신축한다. 성능평가를 위한 고성능·고정밀 분석평가 장비, 설계·검증 지원을 위한 시제품제작 장비 등 15종의 장비를 갖출 예정이다.