[Weekly 신기술 및 정책소식] 산업부, 무기발광 디스플레이 R&D에 8년간 4840억 투입
◇ 산업부, 무기발광 디스플레이 R&D에 8년간 4840억 투입
정부가 무기발광 디스플레이(iLED) 기술 개발과 생태계 구축에 8년간 4840억원을 투입한다. 산업통상자원부는 23일 국가연구개발사업평가 총괄위원회에서 '무기발광 디스플레이 기술 개발 및 생태계 구축 사업'이 예비타당성조사를 통과했다고 밝혔다.
무기발광 디스플레이는 발광다이오드(LED) 등 무기물 기반 소자를 발광원으로 사용하는 자발광 디스플레이다. 휘도·소비전력에서 장점이 있어 유기발광다이오드(OLED) 이후 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.
◇ KAIST 연구팀, 폐플라스틱 재활용 높이는 해중합 기술 개발
한국과학기술원(KAIST)은 화학과 서명은 교수 연구팀이 고분자 자기조립을 활용해 고분자의 해중합 온도를 낮추는 방법을 개발했다고 24일 밝혔다.
고분자가 잘 섞이지 않는 용매에서 일어나는 자기조립은 엔트로피(무질서해지는 방향으로 변화하는 경향)에 반해 질서를 만들어내는 과정이다.
연구팀은 자기조립이 일어나는 상황에서는 질서와 무질서의 균형을 이루기 위해 중합보다 해중합이 우세해지는 결과를 확인했다.
이를 이용해 천정온도(중합과 해중합 속도가 균형을 이루는 온도) 186도로 알려진 고분자가 자기조립이 일어나는 선택적 용매에서는 천정온도가 90도로 감소해 더 낮은 온도에서 해중합을 유도할 수 있었다.
◇ UNIST, 사우디 연구팀과 '탄소섬유 촉매 전극' 개발
22일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 신소재공학과 채한기 교수팀, 에너지화학공학과 백종범 교수팀은 사우디아라비아 킹압둘라과학기술대(KAUST) 자페르 야부즈(Cafer T. Yavuz) 교수팀과 함께 고기능성 촉매가 부착된 탄소섬유 전극을 만들었다.
연구팀은 잘 떨어지는 파우더형 촉매 대신 탄소섬유 형태의 촉매를 사용해 큰 면적에서도 안정적으로 구동할 수 있게 했다.
또 화학적 촉매로 값비싼 백금 대신 루테늄을 사용해 같은 성능을 유지하면서 제조 가격을 대폭 낮췄다.
특히 상용화된 백금 파우더형 촉매가 1만번 작동 후 과전압이 6배 증가한 반면, 개발된 전극은 6.5%의 낮은 과전압 증가율을 나타냈다.
◇ 가천대, 탄소배출 없는 고에너지밀도 '리튬 인산철 배터리' 개발 성공
가천대학교는 화공생명·배터리공학부 최정현교수 연구팀이 탄소중립형 차세대 건식 극판 기술을 활용해 에너지밀도가 높은 리튬 인산철 배터리 개발에 성공했다고 20일 밝혔다.
이번 연구결과는 차세대 건식 극판 공정 기술을 도입해, 저렴하고 안정성은 높지만 낮은 에너지 밀도와 높은 이온 및 전하전달 저항의 문제를 갖고 있는 리튬인산철 전지의 단점을 극복했다는데 의미가 있다.
건식공정은 용매를 사용하지 않기 때문에 극판 제조 공정 중 건조 공정이 필요 없게 되며, 건조와 용매 회수에 투입되던 공정 비용을 크게 절감할 수 있고 용매의 건조 과정에서 모세관 현상에 의해 발생하는 극판 상부로의 바인더 편재 현상을 막을 수 있어 전극의 후막화도 용이한 장점이 있다.
이번 연구는 이러한 장점을 갖고 있는 건식공정을 리튬인산철 양극 제작에 도입해 리튬 이차 전지의 에너지 밀도를 대폭 향상시키는데 성공한 것이다.
◇ 뇌 신경망 본딴 소자로 차세대 '전자 코' 개발
서울대는 오준학 화학생물공학부 교수와 박태현 이화여대 식품영양학과 교수 공동연구팀이 인간 뇌 신경망을 모방한 뉴로모픽 소자와 인간의 후각 수용체를 결합해 인공 후각 시스템을 개발했다고 24일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스'에 23일(현지시간) 게재됐다.
연구팀은 인간 후각 수용체 3종을 뉴로모픽 소자에 도입했다. 후각 수용체 덕분에 다양한 냄새 물질에 민감도가 높았다. 뉴로모픽 소자는 인공 신경망 학습을 통해 수용체에서 전달받은 냄새 정보의 패턴을 인지하고 미지의 냄새를 추론할 수 있다. 여러 냄새 물질을 분자 길이 수준에서 분별하고 물질들이 섞인 혼합물에서도 높은 정확도로 구별해냈다.
◇ 경북대, 대면적 3차원 미세 구조 대량 생산 가능성 제시
경북대 기계공학부 곽문규 교수팀은 대면적 3차원 미세 구조의 효율적인 복제 생산이 가능한 새로운 공정 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.
경북대 연구팀이 개발한 이번 공정 기술은 임프린트 공정에서 소프트몰드로 쓰이는 초탄성 재료의 프와송 효과에 따른 변형을 예측해 3차원 미세 구조를 복제 생산하는 원리다. 이 방법을 활용할 경우 기존 임프린트 기법을 3차원 미세 구조에도 적용할 수 있어 3차원 미세 구조의 생산 면적과 속도 등 생산성 측면에서 매우 비약적인 향상이 가능하다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 생산 설비의 측면에서도 새로운 개념의 장비가 필요한 것이 아니라 기존 임프린트 장치로도 3차원 미세 구조를 복제 생산할 수 있기 때문에 공정 현실화를 위한 초기 투자 비용이 낮다고 덧붙였다.
◇ 기계적 강도 갖춘 생분해성 플라스틱 개발
한국생산기술연구원은 홍성우 녹색순환연구부문 수석연구원팀이 셀룰로오스 나노섬유를 도입해 기계적 물성이 우수한 생분해성 플라스틱 필름을 개발하고 연구결과를 1일 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 공개했다고 21일 밝혔다.
폐플라스틱 문제를 해결하기 위해 개발된 생분해성 플라스틱은 상대적으로 기계적 물성이 나빠지는 상충 현상이 발생한다. 연구팀은 셀룰로오스 나노섬유를 생분해성 플라스틱인 '폴리부틸렌 숙시네이트'와 결합해 생분해성과 우수한 기계적 강도를 동시에 갖춘 필름을 개발했다.
셀룰로오스 나노섬유는 나무의 주성분인 셀룰로오스를 잘게 쪼갠 천연 소재다. 생분해성과 재생 가능성이 우수하다. 단단한 금속인 철과 비교해 무게는 5분의 1에 불과하지만 강도는 5배 높아 '제2의 탄소섬유'라고도 불린다.
◇ 임무 마치면 스스로 녹는 체내 의료 로봇 개발
한국연구재단은 조선대 고광준 교수와 한국마이크로의료로봇연구원, 전남대 최은표 교수 공동 연구팀이 실시간 체내 모니터링 기능을 갖춘 생체 적합성 소프트 의료 로봇을 개발했다고 20일 밝혔다.
연구팀은 체내에서 분해할 수 있는 천연고분자 '키토산'과 자기에 반응하는 자성나노입자를 결합, 원하는 위치로 이동·추적할 수 있는 소프트 마이크로 의료 로봇을 개발했다.
로봇 표면에 미세패턴을 새겨 원하는 방향으로 휘어질 수 있도록 제작, 자성나노입자의 자기 반응성을 이용해 원하는 위치로 이동할 수 있도록 고안했다.
또 독성과 염증 반응 없이 4주 안에 분해된다고 연구팀은 설명했다.
◇ GIST, 에너지 밀도 2배 높인 무음극 리튬금속전지 개발
광주과학기술원(GIST·총장 임기철)은 '삼차원 집적구조'를 리튬 금속의 담지체로 활용해 리튬금속전지의 내구성 및 안정성을 증대하는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.
신소재공학부 엄광섭 교수와 정건영 교수 연구팀은 리튬 금속과 소재 내부 결정구조의 불일치성 정도에 따라 이종 금속의 리튬 친화도가 달라지며 이에 따라 리튬 금속의 석출 위치를 조절할 수 있다는 사실에 주목했다.
연구팀 관계자는 "상용 구리 박막 표면에 리튬 금속과의 결정학적 불일치가 큰 티타늄(Ti) 패턴을 형성해 리튬 석출의 위치 선택성을 확인했다"며 "고전류 밀도에서도 높은 선택성으로 리튬의 석출 위치를 조절할 수 있음을 증명했다"고 설명했다.
연구팀은 또한 삼차원 리튬 담지체의 낮은 리튬 저장 효율을 개선하기 위해 삼차원 집적구조를 고안했다.