◇ '전파 플레이그라운드 충북' 착공…대형차 자율주행실험 지원

과학기술정보통신부는 충북대 오창캠퍼스 융합기술원에서 대형 차량까지 수용할 수 있는 전파 시험 시설 '전파 플레이그라운드 충북' 착공식을 다음 달 1일 연다고 31일 밝혔다.

전파 플레이그라운드는 사물인터넷(IoT) 기기, 드론, 자율주행차 등 전파를 쓰는 다양한 융복합 기기 개발에 필요한 전파 시험을 자유롭게 할 수 있도록 전자파 차폐실과 시험 장비를 갖춘 시설이다. 

전파 플레이그라운드 충북 공사에는 127억원이 투입되며, 자율주행 산업 활성화를 목표로 대형 차량을 대상으로 한 시험까지 수용할 수 있는 1천350㎡ 규모 전파 차폐 공간이 마련된다.

◇ 김재엽 단국대 교수 연구팀, 세계 최고 수준 '태양광 수소 생산기술' 개발

단국대는 김재엽 화학공학과교수와 DGIST(대구경북과학기술원) 에너지공학과 연구팀이 반도체양자점을 활용해 기존보다 효율이 20배 높은 세계 최고 수준의 친환경 수소 생산기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 

기존 광전기화학적 수소생산법은 태양광과 전기를 사용하는 물 분해 과정에서 산화물 반도체(이산화타이타늄)가 4%에 불과한 태양광에너지 흡수율을 보인 단점이 있었다. 이번 공동 연구팀은 이를 개선하고자 구리, 인듐, 셀레늄 등을 활용한 반도체양자점을 이용해 태양광 흡수율을 획기적인 높인 광전극을 제작하는데 성공했다.  

구리, 인듐, 셀레늄으로 구성된 삼원계 반도체는 물성(물리적 성질) 제어가 어려웠으나 연구팀은 양자점 합성 과정에서 다양한 전구체 반응 차이를 발견해 양자점 결함을 효과적으로 제어하는 기술을 개발했다.  

◇ 양자컴퓨터용 '3D 광양자 메모리' 원천기술 개발…네이처 게재

1일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 UNIST 화학과 서영덕 교수팀과 미국 컬럼비아대, 미국 버클리 연구소, 한국화학연구원, 한국기초과학연구원 등이 참여한 국제 공동연구팀은 무제한 지속 가능한 '나노결정 양방향 광스위치' 현상과 원리를 발견해 3D 광양자 메모리 분야 세계 최고 정밀도를 구현하는 데 성공했다.

연구 논문은 이날 과학 학술지 '네이처'(Nature) 온라인판에 게재됐다.

공동연구팀은 이번 연구에서 광사태 나노입자(ANP)가 새로운 특징과 차세대 광메모리 분야에서의 획기적인 응용처를 가지고 있다는 것을 확인했다.

인위적으로 무한 반복 점멸되도록 제어할 수 있는 광스위치 현상과 이 현상을 3D 광양자 메모리에 응용할 방법을 발견한 것이다.

◇ 바닷물 활용해 수소 생산…건국대, 핵심 소재 개발

건국대학교는 KU융합과학기술원 한혁수 교수(미래에너지공학과)가 서울시립대학교 김혁 교수(전자전기컴퓨터공학부), 한국세라믹기술원 정찬엽 박사(디지털소재혁신센터), 한국원자력연구원 여승환 박사(선진핵연료기술개발부)와 함께 실내조명만으로도 바닷물을 직접 연료로 사용해 수소를 발생할 수 있는 핵심 소재와 소자 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

공동 연구팀은 기존 수전해 시스템이 정수된 물을 사용하는 것과 달리 바닷물을 직접 전기분해해 그린 수소를 생산할 수 있는 핵심 양극 소재를 개발했다. 또 대면적 저조도 광전지와 연계해 실내에서 사용하는 조명 수준으로 낮은, 최소한의 광에너지로 바닷물에서 수소를 생산 할 수 있는 재생에너지 연계 시스템에 적용했다.

공동 연구팀은 “이를 활용하면 에너지 발전시설이 부족한 도서지역과 일부 해안가에서도 수소를 자가생산할 수 있다”고 설명했다.

◇ 실내 조명으로 태양광 발전 세계 최고 효율 달성

국내 연구진이 실내조명 환경에서 태양광 발전 효율을 세계 최고 수준인 36% 이상 달성하는 데 성공했다.

한국연구재단은 고려대 전기전자공학부 심재원 교수 연구팀과 이화여대 화학나노과학과 박재홍 교수 연구팀이 차세대 실내용 유기 광전지 광학 효율 및 안정성을 극대화하는 핵심기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

전통적인 태양광 발전 기술은 어두운 조명 조건 등으로 인해 실내 적용이 적합하지 않아 새로운 재료와 장치 개발이 필요하나 현재까지 개발된 실내광전지는 실용성을 보장할 수 없고 특히 전력 변환 효율(PCE) 값과 수명에서 대대적인 보완이 필요하다.

이에 연구팀은 실내 태양광 전지의 성능을 높이기 위해 박막의 재료를 새롭게 개발하고 표면의 성질을 조절하는 방식으로 접근했다.

◇ ‘자체 보호막’ 만드는 물질 이용해 차세대 태양전지 상용화 앞당긴다

광주과학기술원은 강홍규 차세대에너지연구소 선임연구원, 이광희 소장이 영국 임페리얼칼리지 런던과 공동 연구를 통해 역구조 유기 태양전지 상용화를 앞당기는 성과를 냈다고 30일 밝혔다.

역구조 유기 태양전지에는 산화아연이라는 재료가 쓰인다. 빛 투과율이 높고 전하 수송 능력이 뛰어나 태양전지 효율을 끌어올리는 데 중요한 재료다. 그런데 산화아연이 자외선을 흡수할 경우 태양전지에서 전기를 만드는 광활성층을 분해시켜 역으로 효율이 떨어지는 문제가 있었다.

이에 연구팀은 ‘풀러렌 기반 자기조립 소재’를 산화아연 위에 발라 스스로 보호층을 형성하게 했다. 풀러렌 기반 자기조립 소재는 스스로 얇은 층을 형성하는 물질로 이를 바르면 태양전지 안정성은 물론 효율과 수명도 함께 개선된다.

◇ 포스텍, 거푸집으로 만든 2차원 유기분자 결정구조 개발

포스텍은 류순민 화학과 교수·통합과정 김도경 씨 연구팀이 2차원 유기분자 결정의 층상구조를 만들고, 층내·층간 엑시톤의 상호작용을 확인하는 데 성공했다고 1일 밝혔다.

2차원 유기분자는 플렉서블 디스플레이 등 차세대 반도체 사업에서 주목받고 있는 소재다. 다양한 산업에서 2차원 유기분자를 활용하려면 결정 내 엑시톤의 특성을 이해하는 것이 매우 중요하다. 하지만 유기분자들이 모이면 일정한 형태 없이 덩어리로 뭉쳐버리기 때문에 그 동안 엑시톤에 대한 연구를 진행하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 육각형 형태의 질화붕소를 거푸집으로 사용해 유기분자를 2차원 결정 형태로 쌓아 올린 층상 구조를 만들었다. 전기가 흐르지 않는 절연 소재인 질화붕소를 거푸집 삼아 육각형 형태로 2차원 유기분자 결정을 찍어내고, 이 결정들을 층층이 쌓아 올리는 데 성공했다.

◇ 부산대 김일 교수팀, 다공성 유기고분자 나노구조 정밀제어 성공

부산대학교 응용화학공학부 김일 교수 연구팀이 값싼 벤젠과 유도체로부터 나노 다공성 유기고분자 구조를 정교하게 조절할 수 있는 기술을 새롭게 개발했다.

다공성 고분자는 구조에 따라 응용 분야가 달라지는데 기공 크기를 잘 조절해 물질이 활성 부위에 접근할 수 있게 하고 구조를 여러 가지로 변형시켜 이산화탄소와 같은 가스 흡착·변환, 촉매, 환경 개선, 에너지 저장, 생물 의학·공학 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.

연구팀은 흔히 알려진 산-염기 반응을 이용해 값싼 벤젠과 그 유도체를 원하는 방향으로 중합(polymerization)하는 방법을 찾아냈다. 이 방법을 자기조립과 조합해 다공성 유기고분자의 구조를 구형, 튜브형, 박막형, 동공형, 벌집 모양 등으로 쉽게 조절할 수 있었다.