◇ 성대 백승현 교수 연구팀, 재사용 가능한 고성능 열계면소재 개발

성균관대학교는 기계공학부 백승현 교수 연구팀이 재사용 가능한 상변화물질 기반 고성능 열계면소재를 개발했다고 16일 밝혔다.

연구팀은 고분자 기지와 상변화물질의 화학적 기능화를 통해 기존 상변화물질의 한계로 지적되어 왔던 새는 문제를 해결함과 동시에 손상 후 치유가 가능한 고열전도도 저열저항 열계면소재를 개발하는 데 성공했다.

이번 연구에는 샤바스 아함메드(박사과정)과 김태훈 박사가 공동1저자로 참여했다.

열계면소재는 열을 발생시키는 소자와 열을 외부로 방출하는 히트싱크 사이의 틈을 메움으로써 발열소자를 효과적으로 냉각시키는 역할을 한다.

◇ 전기차 충전 6분이면 가능…포스텍 연구팀 새로운 음극소재 기술개발

포스텍 화학공학과/철강·에너지소재대학원 김원배 교수·화학공학과 박사과정 강송규 씨·통합과정 김민호 씨 연구팀은 '망간-철 산화물' 음극재를 나노미터(nm) 두께의 시트 형태로 합성해 용량 한계보다 1.5배 높은 용량을 구현해냈다. 6분이면 전기차를 완충할 수 있는 음극소재 기술로 평가받고 있다.

연구팀은 리튬 이온 저장 능력이 우수한 '망간-철 산화물' 음극재가 더 많은 리튬을 저장할 수 있도록 합성 방법을 새롭게 설계했다.

우선 망간 산화물이 있는 용액에 철을 넣어 안쪽에는 망간 산화물을, 바깥쪽에는 철 산화물이 분포된 이중구조물을 만들었다. 이후 연구팀은 '망간-철 산화물' 음극재를 표면적이 큰 나노미터 두께의 시트 형태로 제작했다.

◇ 아주대 연구팀, 초유연·반투명·고내구성 유기태양전지 전극 개발

아주대는 투명하고 유연한 소재의 유기 태양전지 전극을 개발했다고 14일 밝혔다.

박성준 전자공학과 교수·김종현 응용화학생명공학과·대학원분자과학기술학과 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 연성이 좋은 금속 중 하나인 은(Ag) 금속을 초박막 형태로 쌓아 유연성이 뛰어난 투명 하부 전극을 제작했다.

그동안 태양광 발전은 태양전지는 무겁고, 어두운 색을 띄는 데다 유연하지 못해 다양한 형태로 활용하기에는 어려움이 많았다. 이에 최근 학계와 산업계는 롤러블·웨어러블 기기나 곡면의 건물과 지붕에 활용할 수 있고, 창문이나 비닐하우스 지붕처럼 빛을 그대로 투과시켜야 하는 곳에도 적용 가능한 차세대 유기 태양전지 개발에 관심을 기울여 왔다.

연구팀은 연성이 좋은 금속 중 하나인 은(Ag)을 주목해 Ag 금속을 초박막 형태로 쌓아 유연성이 뛰어난 투명 하부 전극을 제작했다. 또 절연체-금속-절연체 구조의 박막을 만들어 금속에서 발생하는 난반사를 상쇄하는 AR코팅(Anti-reflection coating) 기법을 도입해 흡광성능을 극대화했다.

◇ 철강사업장에서 초미세먼지 원인 질소산화물 줄인다

한국생산기술연구원은 김홍대 산업환경그린딜사업단 수석연구원팀이 광범위한 온도 범위에서 초미세먼지 유발 원인이 되는 질소산화물을 제거할 수 있는 탈질촉매기술 개발에 성공했다고 15일 밝혔다.

연구팀은 기존 350~380도 환경보다 넓은 범위인 240~420도 온도 범위에서 모두 적용 가능한 탈질촉매기술을 개발했다. 연구팀이 개발한 기술을 대표적인 질소산화물 배출 업종인 철강사업장에 실증한 결과 연료비 등 운영비가 30% 줄어들 것으로 예측됐다.

연구팀은 촉매 활성물질의 분산성을 높이는 방식으로 경제성과 효율성을 확보했다. 질소산화물 제거를 위한 촉매로 바나듐-텅스턴계 산화물을 사용하고 지지체로는 이산화티타늄을 선택했다. 바나듐-텅스텐을 수 나노미터(nm, 10억분의 1미터) 크기로 최대한 작게 쪼갠 뒤 분산시키는 방식이다. 여기에 촉매 식각법으로 산화수를 제어해 촉매 활성 온도 범위를 240~420도까지 확장했다.

◇ KAIST, 3D 프린팅 가능한 금속복합재 분말 개발

한국과학기술원(KAIST)은 원자력및양자공학과 류호진 교수 연구팀이 신소재 합금 및 금속복합재 개발에 필요한 고부가가치 분말을 생산하는 분말 표면 제어 및 강화 이식 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

기존 기술로 금속복합재용 분말을 제조할 때는 투입된 분말들이 파쇄돼 가치가 하락하는 불규칙한 형상의 분말이 생산됐다.

연구팀이 개발한 기술은 세라믹, 고분자, 금속과 관계없이 이식할 수 있어, 다양한 분말 기반 첨단 산업(금속 3D 프린팅, 우주항공, 모빌리티용 첨단합금)에 모두 적용이 가능한 혁신적 분말 제조 기술이다.

◇ 그린 수소 생산…차세대 촉매 나왔다

한국연구재단은 전기준 교수(인하대) 연구팀과 박철민 교수(금오공과대)가 수전해 반응에서 촉매로 많이 활용되는 2차원 소재 이황화몰리브덴(MoS2)의 구조를 제어할 수 있는 기술을 개발하는 데 성공했다고 13일 발표했다.

수전해 과정에서 반응과 효율 등을 증가시키기 위해 촉매를 사용하는데, 반응성이 가장 높은 귀금속의 경우 값이 비싸 경제성을 보완할 수 있는 연구가 활발히 진행되고 있다.

그 중 우수한 촉매 후보군으로 각광 받는 2차원 소재의 경우, 다층보다 단일 원자층에서 높은 효율을 갖는다. 단일층 내에서도 구조적으로 다른 2개 상(Phase)에 따라 성능 차이를 보인다. 연구팀은 화학기상증착법(CVD)을 통해 균일한 단일 원자층의 이황화몰리브덴을 제작, 여기에 극미량(<1%)의 팔라듐 금속을 삽입해 원자층에 존재하는 2개의 상을 조절하는 데 성공했다.

◇ 잉크젯 프린팅 기술로 그린 수소 상업화 실마리 찾았다

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 이재성·장지욱 교수 공동 연구팀은 아일랜드 틴달 국립연구소와 협력해 프린터에 사용되는 전자동 잉크젯 프린팅 기술을 활용한 대형 광전극 제조 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 잉크젯 프린팅 기술은 기존에도 박막태양전지 제조에 쓰였지만, 이번처럼 대형 광전극 제조를 위한 스케일업에 쓰인 것은 처음이다.

태양광 수소 기술의 핵심 요소는 광전극이다. 광전극의 성능이 수소생산 시스템의 효율과 경제성을 결정한다. 연구용 광전극은 1㎠ 미만의 소형으로 실용화 규모인 1㎡까지 키우려면 1만배 정도의 스케일업이 필요하다. 스케일업 과정에서 수소생산 효율이 떨어지기 때문에 크기를 키우면서 효율도 유지하는 기술 개발이 중요하다.

연구팀은 광전극을 스케일업하기 위한 방법으로 잉크젯 프린팅 기술을 택했다. 용액공정을 거쳐야 하는 다른 기술보다 경제성이 높고, 광전극을 정교하고 일정하게 프린팅하는 것도 성공했다. 연구팀은 이 기술을 활용해 산화철 광촉매 전극을 대규모로 제조하기도 했다.

◇ “반도체 인재 양성”…서울대 등 8곳 2023년 540억 지원

교육부와 한국산업기술진흥원이 2023학년도 ‘반도체특성화대학 지원사업’ 대상으로 수도권 3곳과 비수도권 5곳의 대학·대학연합체를 선정했다고 13일 밝혔다.

반도체특성화대학 지원사업은 반도체 학부 교육역량과 의지를 갖춘 대학을 육성하는 사업이다. 정부가 지난해 7월 발표한 ‘반도체 관련 인재 양성방안’에 따라 신설됐으며, 올해 총 540억원이 투입된다.

사업은 개별 대학이 참여하는 ‘단독형’과 대학연합체가 참여하는 ‘동반성장형’으로 나뉜다. 단독형의 경우 수도권에서는 서울대(회로·시스템, 소자·공정)와 성균관대(차세대 반도체)가, 비수도권에서는 경북대(회로·시스템, 소자·공정, 소재·부품·장비), 고려대 세종(첨단반도체 공정장비), 부산대(차량반도체)가 선발됐다. 수도권 대학은 올해 각 45억원, 비수도권 대학은 각 70억원을 지원받는다.

◇ 전기차 폐배터리, 축산시설 에너지 저장장치로 '변신'

제주도는 전기차 사용 후 배터리를 활용한 에너지 저장장치(ESS) 등을 보급하는 '청정환경 축산시설 에너지 그린뉴딜 구축사업' 준공식을 15일 제주양돈농협 가축분뇨 공동자원화 공장에서 개최한다고 밝혔다.

도는 34억을 투입한 이번 사업을 통해 도내 축산시설 중 전기를 많이 쓰는 가축분뇨 공동자원화 공장, 축산물 공판장 등 4곳에 재생에너지 설비를 보급했다.

축산시설에는 전기차 사용 후 배터리를 활용한 에너지 저장장치(ESS) 및 전동 운송수단 제작, 태양광 발전시설, 고효율 에너지설비 및 통합 모니터링 시스템 등이 구축됐다.