◇ “40% 쭉 늘어난다” KAIST, 3차원 스트레처블 OLED

KAIST는 유승협(사진) 전기및전자공학부 교수 연구팀이 문한얼 동아대 반도체학과 교수 연구팀, 한국전자통신연구원(ETRI) 실감소자 연구본부의 연구팀과 협력을 통해 세계 최고 수준의 높은 초기 발광 면적비와 고신축성을 동시에 갖는 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이를 구현했다고 10일 밝혔다.

공동 연구팀은 2차원 평면에 국한하지 않고 구부림 연결 커넥터가 힌지(경첩)형 회전과 인장을 동시에 활용할 수 있는 3차원 높이 교차 구조를 제안, 잡아당기지 않은 초기 상태에서 85%의 발광 면적비와 40%의 최대 시스템 신축률을 동시에 갖는 OLED 디스플레이 기술을 달성했다.

◇ 초저주파 진동에너지 수확 가능 나노발전 메커니즘 발견

경상국립대학교는 IT공과대학 메카트로닉스공학부 조대현 교수팀이 성균관대 변도영 교수, 부산대 이승기 교수 연구팀과 공동연구를 통해 초저주파 진동에너지를 효과적으로 수확할 수 있는 나노발전 메커니즘을 발견했다고 11일 밝혔다.

조대현-변도영-이승기 교수팀은 0.5Hz 미만의 초저주파 영역에서 효과적으로 에너지를 수확할 수 있는 새로운 방식의 나노발전기를 개발했다. 나노발전의 한계로 알려진 0.5Hz 진동 조건에서 세계 최고 수준인 4.8mA/m2의 전류밀도를 달성했으며 불가능했던 초저주파 영역인 0.01Hz 진동 조건에서도 2.3mA/m2의 성능을 나타냈다.

새롭게 제시된 나노발전 메커니즘은 변형에 수반되는 재료 표면 일함수(Work Function) 변화에 있으며 진동에 의해 이종재료 접촉계면의 전기적 평형상태가 주기적으로 변할 수 있도록 나노발전기를 설계함으로써 이 같은 성능을 관찰할 수 있었다. 

◇ 산업부·반도체업계, 고압가스 안전관리 기준 고도화 협력

산업통상자원부는 12일 경기 성남에 있는 한국반도체산업협회에서 삼성전자, SK하이닉스, 한국반도체산업협회, 한국가스안전공사와 '고압가스 안전관리 기준 고도화를 위한 업무협약'을 체결했다고 밝혔다.

업무협약에서 업계와 정부는 반도체 생산 과정에서 사용되는 모노실란 등 다양한 고압가스에 대한 안전관리 기준을 고도화하기 위해 민관 실무협의회를 구성하기로 했다.

실무협의회는 신소재 사용과 신기술 도입 등 기술 혁신이 급격히 이뤄지는 반도체 산업 특성을 반영해 고압가스 안전 기준을 세밀하게 다듬고 관련 법제 신설·개정 과정에 의견을 낸다.

이를 위해 반도체 업계는 제도 개선을 위한 기술 정보를 제공하고, 산업부와 가스안전공사는 신기술 도입 등에 따른 가스 안전관리 기준 합리화 방안을 검토한다. 정부는 업계에 안전 컨설팅 등도 지원하기로 했다.

◇ 다이아몬드로 고성능 전력반도체 만든다

한국전기연구원은 경남도 및 일본 정밀부품 제조사 ‘오브레이’와 함께 우주항공용 다이아몬드 전력반도체 개발을 위한 국제 공동 연구에 나선다고 11일 밝혔다.

다이아몬드는 전기적 특성과 내구성이 우수해 전력반도체, 특히 우주 같은 극한 환경에서 작동하는 전력반도체의 새로운 소재로 주목받고 있다. 하지만 비싼 단가 탓에 대량생산과 상용화에는 한계가 있는 상황이다.

전기연은 공동연구를 통해 다이아몬드 전략반도체의 생산비용을 줄이는 등 양산과 상용화를 위한 기술을 확보한다는 계획이다. 전기연은 전력반도체, 오브레이는 다이아몬드 웨이퍼(기판) 소재 연구에 각각 주력한다. 경남도는 국제협력을 지원한다.

◇ 화석연료 대신 이산화탄소로 항공유 만든다

울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 안광진 교수팀과 LG화학 탄소중립연구 TFT가 이산화탄소를 활용해 지속 가능한 항공유(SAF) 생산에 적합한 이소파라핀 생성 촉매를 개발했다고 12일 밝혔다.

연구진은 철 기반 촉매와 함께 사용해 기존 제올라이트 촉매를 대체하고, 이소파라핀 생성 비율을 크게 높이는 데 성공했다.

특히 플래티넘 기반 텅스텐-지르코니아 촉매를 이용해 생산된 항공유는 기존 화석연료 기반 항공유에 비해 탄소 배출량을 최대 80%까지 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 이산화탄소를 직접 이소파라핀으로 전환함으로써 공정 효율성도 크게 향상시킨 것이 특징이다.

이 촉매는 탄소 침적이 적고 장시간 동안 안정적인 반응이 가능해 상용화 가능성이 매우 크다. 항공 산업은 물론, 다른 수송 분야에서도 탄소 배출을 획기적으로 줄이는 데 도움이 될 것으로 전망된다.

◇ 수소경제 앞당길 수전해 전극 개발

한국연구재단은 인천대 권오중 교수, 성균관대 김명준 교수, 서울대 성영은 교수(IBS 나노입자 연구단 부단장) 공동연구팀이 수소 생산을 위한 수전해 기술의 고전류 영역에서 에너지 효율을 높일 수 있는 고분자 전해질 수전해용 일체형 전극 및 단일 열분해 공정을 개발했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 기존의 전극 구조가 아닌 고전류에서 효율이 좋은 일체형 전극 구조를 활용해 단점을 보완하는 방법으로 다공성 전달층과 촉매층의 일체형 전극 및 단일 열분해 공정을 개발했다.

연구팀은 일체형 전극의 표면적을 넓히기 위해 다공성 전달층에 체크 패턴의 다공성 탄소 지지체를 형성하고 표면적뿐만 아니라 지지체 내부까지 고르게 분포되는 촉매를 만들어 표면의 탄소 소실에도 내부의 촉매가 지속적으로 노출되어 활성을 유지하도록 했다.

이러한 촉매층은 다공성 전달층 내부까지 고르게 형성되지만 다공성 전달층의 기공은 막지 않아 산소가 전극 전체에 고르게 생성되면서 물의 공급은 원활하게 해 고전류 영역에서도 우수한 성능을 확보할 수 있다.

◇ 바닷물로 전기 만든다… “소형 장치 작동에 충분”

한국기계연구원 나노융합연구본부 현승민 책임연구원, 소혜미 선임연구원 연구팀과 정수환 경북대 교수 연구팀은 바닷물 속 나트륨 이온의 이동을 이용해 지속적으로 전기 에너지를 만들 수 있는 ‘에너지 하베스터’를 개발했다고 11일 밝혔다. 

연구팀이 만든 에너지 하베스터는 다중벽 탄소나노튜브와 산화 그래핀 필름을 각각 양극과 음극으로 쓰고, 바닷물을 전해질로 활용하는 구조다. 전해질 내의 양이온이 상대적으로 산소 원자들의 함량이 높은 음극 쪽에 더 많이 모이게 되고, 두 전극 사이의 이온이 재배열되면서 전기 에너지가 만들어지는 원리다.

◇ 신소재 성능 UP…新고분자 자기조립기술 개발

포스텍은 김연수 신소재공학과 교수와 한지훈 박사 연구팀이 조앤 엠마 시어 미국 캘리포니아대 샌타바버라캠퍼스(UCSB) 화학·생화학과 교수, 이은지 광주과학기술원 신소재공학부 교수 연구팀과 함께 고분자 자기조립 과정에서 발생하는 구조적 결함 문제를 해결하고 기계적 특성이 우수한 ‘하이드로젤 네트워크’를 개발했다고 11일 밝혔다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처커뮤니케이션즈’에 게재됐다.

연구팀이 고안한 하이드로젤 네트워크는 서로 반대 전극의 전하를 가진 고분자들로 이뤄졌다. 고분자들이 전기적으로 서로 강하게 끌어당기기 때문에 기존보다 더 견고하고 규칙적인 네트워크를 이룰 수 있다. 연구팀은 해당 네트워크 기술로 ‘네트머’라는 새로운 자기조립 집합체를 만들고 성능을 확인하는 데도 성공했다. 

◇ 순도 최대 95%…세계 최고 수준 우라늄 추출 기술 개발

한국원자력연구원은 은희철 방사성폐기물총괄관리실장 연구팀이 다양한 금속이 녹은 용액에서 침전반응을 활용해 최대 95%의 고순도 우라늄을 선택적으로 추출할 수 있는 기술을 개발하고 국내 특허를 출원했다고 10일 밝혔다.

우라늄은 광석에서 추출하는 단계부터 다양한 물질에 녹아 존재한다. 연구팀은 특정 질소화합물을 우라늄에 선택적으로 반응시켜 효율적으로 침전시키는 기술을 개발했다. 용액에 녹아 이온으로 존재하는 우라늄을 침전·여과하면 고순도의 산화물 형태로 회수할 수 있다. 추출 후에 사용한 첨가제는 물과 질소로 분해해 처리 가능하다.

연구팀이 개발한 기술을 적용해 우라늄을 추출한 결과 최대 95%의 고순도 우라늄을 추출할 수 있는 것으로 나타났다. 기존 다단계 복합공정으로 추출한 우라늄의 순도인 75~85%보다 높아 세계 최고 수준이다.