◇ 전기차 충전기도 '등급제' 도입…급속 3단계·완속 2단계

이달부터 전기차를 대상으로 5단계 에너지 효율 등급제가 시행된 가운데 전기차 충전기에도 충전 성능에 따른 등급제가 도입된다.

급속 충전기는 3단계, 완속 충전기는 2단계 등급 체계가 적용돼 소비자가 효율이 높은 충전기를 선택할 수 있도록 선택권이 강화된다.

산업통상자원부 국가기술표준원(국표원)은 이 같은 내용을 담은 '전기자동차 충전기 기술기준' 개정안을 다음 달 4일까지 행정예고하고 의견을 접수한다고 9일 밝혔다. 개정안의 골자는 전기차 충전기 계량 허용오차에 따라 등급제를 도입하는 것이다.

◇ 리튬보다 500배 많은 소듐으로 배터리 만든다… 출력 성능 개선 성공

리튬보다 지구에 500배 많은 소듐(나트륨)을 활용한 이온 배터리가 주목받고 있다. 국내 연구진이 소듐 이온 배터리의 낮은 출력, 긴 충전 시간을 개선할 방법을 찾았다.

강정구 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 교수 연구진은 우수한 성능의 급속 충전이 가능한 고에너지·고출력 하이브리드 소듐 이온 전지를 개발했다고 11일 밝혔다.

하이브리드 에너지 저장 시스템은 배터리용 음극과 축전기용 양극을 결합해 저장 용량이 높고 충·방전 속도가 빠르다. 연구진은 두 가지 서로 다른 금속-유기 골격체(Metal-Organic Framework, MOF)를 활용해 하이브리드 전지용 전극 소재를 개발했다. 금속-유기 골격체는 금속 이온과 유기 분자가 섞인 결정 구조다. 연구진은 우선 금속-유기 골격체 기반의 다공성 탄소 소재에 미세한 활물질을 넣어 저장 속도를 높인 음극 소재를 만들었다. 

◇ 국민대, 수계배터리 성능 향상 기술 개발

국민대학교는 전자화학재료전공 홍승현 교수 연구팀이 수계배터리 성능 및 안정성을 향상하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 이번 연구는 특히 전기차, 휴대용 기기에 널리 사용되는 수계전해질 매체 기반 전기화학 에너지 저장 시스템에서 발생할 수 있는 안전성 문제를 해결하는 데 초점을 뒀다.

기존의 배터리 시스템은 일부 국가의 생산에 의지해야 한다는 위험이 있다. 또 유기 전해질의 분해로 인해 발생할 수 있는 열적 불안정성은 리튬 배터리의 화재로 이어질 수 있다. 연구팀은 이에 대한 해결책으로 아연 기반의 수계 이온 배터리에 주목했다.

연구팀은 자이고 코리아의 표면분석 도움을 받아 아연 결정면이 부식 저항 증가에 유리함을 활용, 아연전극을 초고속으로 제작하는 전략을 제시했다. 이 아연전극은 뛰어난 충·방전 안정성을 가지는 것으로 확인됐다.

◇ '마이크로 LED' 기술 주도하는 한국… 특허등록 1위

특허청은 최근 10년간(2013~2022년) 주요국 특허청인 IP5(한국·미국·중국·유럽연합·일본)에 등록된 마이크로 LED 분야 특허를 분석한 결과, 한국이 특허등록 세계 1위로 조사됐다고 7일 밝혔다.

이 기간동안 마이크로 LED 기술 등록건수는 2013년 540건에서 2022년 1045건으로 두 배 가까이 증가하며 연평균 증가율 7.6%를 기록했다. IP5를 비롯해 대만, 기타 국가들의 등록건수를 모두 합치면 6755건으로 나타났다.

국적별로는 한국이 23.2%(1567건)로 가장 많았고 이어 일본 20.1%(1360건), 중국 18.0%(1217건), 미국 16.0%(1080건), 유럽연합 11.0%(750건) 뒤따랐다.

주요 등록인 현황에선 LG이노텍이 6.0%(404건)로 1위를 차지했고 삼성전자(5.7%·384건), 일본의 반도체에너지연구소(SEL)(4.7%·315건), 삼성디스플레이(3.6%·240건), 중국의 징둥팡(BOE)(3.3%·223건) 순으로 집계됐다.

◇ OLED 고질적 문제 '청색 소자' 수명연장 가능성 열었다

경상국립대학교는 김윤희 화학과 교수가 권장혁 경희대학교 교수 연구팀과 공동 연구로 안정성을 높인 고성능 청색 유기발광소자(OLED)를 구현하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.

OLED는 스스로 빛을 내는 자발광 소재를 기반으로 자연에 가까운 색감은 물론이고 검정색의 경우 빛을 끄면 되기 때문에 기존 백라이트 기반 디스플레이보다 월등한 표현력을 내는 점이 특징이다.

문제는 현재 적색과 녹색 소자에는 발광 효율이 높은 인광 도펀트(phosphorescent dopant)가 사용되는데 청색 소자의 경우 인광 소재 안정성이 낮아 여전히 1세대 발광 소재인 형광 소재가 사용되고 있다는 점이다. 청색 소재의 이러한 안정성 문제는 장시간 사용 시 번인(열화) 현상 등 OLED 디스플레이의 고질적인 한계로 지목된다.

연구팀은 인광 도펀트 소재의 열화 과정을 억제하는 구조적 설계를 통해 장수명 진청색 발광 소재 기술의 새로운 대안을 선보였다. 

◇ 해양대·강원대 연구팀, 물·가스 얼려 방사성 오염수 담수화 기술 개발

국내 연구진이 물과 가스를 얼려 방사성 오염수를 담수화하는 기술을 개발했다.

한국연구재단은 한국해양대 윤지호 교수와 강원대 차민준 교수 연구팀이 한국기초과학지원연구원, 한국해양과학기술원과 함께 방사성 폐수로부터 방사성 화학물질을 제거하는 동시에 깨끗한 물을 회수할 수 있는 가스하이드레이트 기반 담수화 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

가스하이드레이트는 물과 가스가 결합된 화합물로, 수소 결합으로 연결돼 있는 물 분자 동공(비어있는 공간)에 작은 객체 분자가 포접해 있는 고체 물질이다.

수십 년 동안 원자력에너지는 인류에게 안정적으로 전기에너지를 공급해왔지만 방사성 폐수 처리는 여전히 큰 숙제로 남아있다.

◇ 국립창원대, 딥러닝 기반 디스플레이-카메라 데이터 전달기술 개발

국립창원대학교 김병욱 정보통신공학과 교수 연구팀은 LED 조명 기반 통신방식을 응용한 디스플레이-카메라 통신기술에 딥러닝을 적용해 눈에 보이지 않지만 다양한 정보를 송출·수신할 수 있는 기술을 개발했다.

이 기술은 디스플레이 화면에 숨겨져 있는 데이터를 카메라 이미지 센서를 사용해 수신할 수 있는 영상처리 기반 통신기술로 카메라를 비디오 모드로 설정한 후 디스플레이에 카메라 초점을 맞추기만 하면 부가적인 통신장치 없이도 데이터 수신이 가능한 점이 특징이다.

이를 위해서는 이미지에 포함되는 데이터로 인한 영상 왜곡이 사람 눈에 인지되지 않아야 하고 카메라 촬영 때 발생할 수 있는 각종 영상 왜곡에서도 데이터를 정확히 추출할 수 있어야만 한다.

연구진은 이 문제를 딥러닝 기술을 통해 접근했다. 영상 왜곡을 최소로 만들어주는 인코더, 정확한 데이터 검출이 가능한 디코더, 영상 촬영 시 발생할 수 있는 각종 노이즈를 고려한 노이즈 레이어를 디자인하고 실제 디스플레이와 스마트폰 카메라를 통해 딥러닝 모델 학습과 실험을 수행했다.

◇ 친환경 고무 탄생할까…재활용 가능한 탄성체 합성 연구 성공

금오공대 고분자공학과 최청룡 교수 연구팀은 포항공대 김진곤 교수, 광운대 이기원 교수 연구팀과 함께 천연자원으로부터 재활용이 가능한 탄성체(고무) 합성 연구에 성공했다고 8일 밝혔다.

연구팀은 동식물로부터 얻은 추출물인 리포산을 활용해 고분자로 합성하는 기술과 이를 다시 단량체로 100％ 전환하는 기술을 확보했다.

연구팀은 이번 연구가 완전한 재활용이 가능한 친환경 고무, 플라스틱 등 고분자 소재 개발에 기여할 것으로 봤다.

◇ 차세대 반도체용 2차원 유기 페로브스카이트 신규 물질 개발

충남대학교는 분석과학기술대학원 박인혁 교수팀과 홍콩 이공대학 공동 연구팀이 차세대 반도체용 2차원 유기 페로브스카이트 신규 물질을 개발했다고 12일 밝혔다

페로브스카이트는 화학 구조식 'ABX3'를 가지는 물질로 A는 큰 양이온, B는 작은 양이온, X는 음이온을 나타낸다. 3차원 구조를 갖지만, 2차원 구조를 갖는 'Ruddlesden-Popper phase'(RP 상), 'Dion-JacobsonPhase'(DJ 상)이 존재한다. 

그러나 2018년 발견된 A, B, X가 모두 유기물인 '유기 페로브스카이트'는 기존 무기, 유·무기 페로브스카이트와 달리 전하 균형이 맞지 않아 2차원 상이 존재할 수 없다고 알려져 왔다.

연구팀은 격자의 가장자리(edge)에 추가적 B 양이온을 넣고, 새로 개발한 CMD 분자를 A 양이온으로 사용하면 수소결합을 통해 추가적 B 양이온이 안정화돼 2차원 구조를 갖는 유기 페로브스카이트가 존재할 수 있음을 세계 최초로 밝혀냈다고 설명했다.

◇ 생기원, 중대형 축류펌프 설계기술 국산화

한국생산기술연구원은 산업에너지연구부문 김진혁 수석연구원 연구팀이 국내 최초로 가변형 운전기술을 적용한 ‘중대형 축류펌프 핵심 원천 설계기술’을 개발했다고 9일 밝혔다. 설계기술 국산화로 축류펌프 동력 20%를 절감, '넷 제로(Net-Zero)'에 기여할 전망이다.

기존 축류펌프는 최적 효율점(Best-Efficiency Point, BEP), 즉 유체의 토출량과 토출압력이 각각 100%가 되는 정격 운전 점에서 가장 높은 효율로 가동하게 설계됐다. 또 국내 생산업체 대다수가 중소기업이고, 다른 유체기계에 비해 투자가 적어 기술 선진국에서 설계도면을 들여와 제품을 생산해 왔다.

생기원 김진혁 수석연구원 연구팀은 축류펌프에 가변형 입구 가이드베인(Inlet Guide Vane, IGV) 운전기술을 적용, 유체의 양에 따라 운전패턴이 달라져도 높은 에너지 효율을 유지할 수 있는 설계기술을 개발했다.