촉매 표면의 모양만 바꿔 수전해 효율 10배 이상 향상 실시간 X-선 흡수 분광법 이용해 구조-성능 인과 규명 한국에너지기술연구원이 경북대학교, 조지아 공과대학과의 공동연구를 통해 효율이 10배 이상 향상된 고성능 PEM수전해 촉매를 개발했다. PEM수전해는 Proton Exchange Membrane(수소이온 교환막) 혹은 Polymer Electrolyte Membrane(고분자 전해질막)을 이용하는 수전해 방식이다. 한국에너지기술연구원 연구진(플랫폼연구실 김병현, 수소연구단 조현석 박사)은 촉매 표면의 모양만 바꿈으로써 수전해 효율을 기존 촉매보다 10배 이상 크게 향상 시켰다. 물을 전기분해해 수소를 추출하는 수전해는 수소 생산 과정에서 온실가스나 대기오염 물질을 배출하지 않아 친환경적이다. PEM수전해 기술은 전해질 없이 순수한 물을 전기분해해 고분자 전해질 막을 통해 수소이온을 이동시키는 기술이다. PEM수전해 기술은 높은 효율로 고전류밀도 운전이 가능하기 때문에 상대적으로 설비 설치에 적은 부지가 필요하고 응답성이 빠르다. 따라서 재생에너지와 연계했을 때 변동성에 대응이 용이하다는 장점이 있다. 하지만 유일한 소재로 알려진 촉매 ‘이리듐산화물’의
기존 항균 소재 'evermoin' 2세대 소재로 바이러스 억제 기능 추가 신용카드, 인테리어 시트, 손잡이 등의 소재에 적용 가능 롯데케미칼의 항바이러스 소재 브랜드인 '에버반(Everban)'이 고려대학교 의료원과 약 1년여의 공동 연구를 통해 개발되었다. 에버반 소재는 MRSA(메티실린 내성 황색포도상구균)와 같은 악성 세균의 고농도 조건에서도 균 생육을 억제할 수 있으며, 스크래치와 고온, 고습, 자외선 노출 등의 상황 하에서도 지속적인 항곰팡이 성능 유지가 가능한 스페셜티 소재로 개발되었다. 또한, 인플루엔자와 코로나19 바이러스 및 델타 변이주에 대해서도 항바이러스 성능을 확보한 차세대 유해 미생물 억제 종합 솔루션으로, 위생과 안전에 민감한 의료장비와 접촉 빈도가 높은 신용카드, 인테리어 시트, 손잡이 등 다양한 용도로 적용이 가능할 것으로 예상하고 있다. 롯데케미칼은 지난해 10월부터 고려대학교 의료원과 '코로나 시대에 안심하고 사용할 수 있는 신소재 공동 개발' 주제로 업무협약 체결 이후, 항바이러스 플라스틱 소재 연구개발 및 성능 평가를 공동으로 연구하여 바이러스에 대한 사멸 시간 단축 등에 대한 검증을 진행했다. 이 결과, 코로나19 바이
콜로이드 나노입자를 3차원 결정 구조로 만드는 전략 사용 유리, 금속, 플라스틱 등의 비흡수성 기판 등에도 인쇄 가능 자연에서나 볼 수 있는 구조색을 인쇄할 수 있는 기술이 개발됐다. KAIST 생명화학공학과 김신현 교수 연구팀은 한국화학연구원 이수연 박사 연구팀과의 공동 연구를 통해 자연을 모방한 구조색을 맞춤형으로 인쇄하는 기술을 개발했다. 구조색은 색채에 의존하지 않고 물체의 구조에 의해 나타나는 유채색으로, 일반적인 화학 색소에 의한 색과는 구별된다. 구조색은 영롱하고 반짝이는 색감을 가지며, 자연에서 나타나는 수컷 공작새의 깃털이나 카멜레온의 피부, 모르포나비의 날개 등에서 관찰된다. 특히 우리 조상들은 자연의 구조색을 진귀하게 여겨 나전칠기 공예에 사용한 전복 껍데기를 사용했으며, 신라 시대 유물에서도 구조색을 보이는 비단벌레 장식이 발견되고 있다. 연구팀이 개발한 구조색 인쇄 기술은 화학 색소 대신 콜로이드 입자의 3차원 결정 구조를 이용해 발색하며, 맞춤형으로 제작 가능한 인쇄 공법을 통해 광학 소자, 광학 센서, 위변조방지 소재를 포함한 광범위한 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다. 구조색을 인공적으로 형성하는 방법으로 콜로이드 나노입자를 3
* 이 기사는 유니버셜로봇 웨비나에서 피킷3D 구성용 지사장의 '3D비전으로 협동로봇의 유연성 및 사용성 극대화하기' 발표 내용을 정리한 것입니다. 발표 | pickit3D(피킷3D) 구성용 지사장 정리 | 헬로티 조상록 기자 1. 자동화 하기 어려운 공정 한국은 전세계적으로 봐도 자동화 비율이 매우 높고, 그 기술도 많이 축적돼 있습니다. 하지만 아직까지 자동화가 제대로 안 돼 있는 공정이 있는데요. [그림1]처럼 공정 첫 부분에 작업물이나 소재를 기계에 투입하는 단계입니다. 이를 빈피킹(Bin-picking)이라고 하는데요. 작업자가 부품을 정렬시켜야만 로봇이 고정되어 있는 위치에서 부품을 집을 수 있습니다. 이 공정이 사실상 자동화 부분에서 가장 큰 숙제입니다. [▲그림1] [▼그림2] 다음으로 자동화하기 어려운 부분은 자동차나 가전처럼 부피가 크고 무거운 제품들을 처리하는 ‘파트 정렬’ 공정입니다[그림2]. 크고 무거운 제품들이 컨베이어밸트를 타고 마지막 공정으로 오게되는데, 이 때 센터링을 하기 어렵습니다. 센터링을 한다고 해도 무빙파트들이 계속 움직이고, 조립 공차도 있기 때문에 자동화 하기 쉽지 않습니다. 결국 사람 손으로 하게 되죠. 결론적으로
헬로티 함수미 기자 | 한국세라믹기술원 김종영·이은실 연구팀과 서울대학교 정인 교수, 포항공과대학교 노준석 교수 연구팀은 전통적인 세라믹 소결공정을 이용한 메타물질의 대량 제조법과 물성을 제어하는 기술을 개발하였다. 세라믹기술원과 서울대는 소재를 개발했고, 포항공대는 관측 결과의 이론적 시뮬레이션을 담당했다. 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 특이성질을 보이는 인공물질을 말하며, 이 물질을 활용하면 투명망토나 슈퍼렌즈, 스텔스 기술 등에 적용이 가능하다. 지금까지 메타물질은 이론적으로 계산된 특정 소재를 깎거나 2차원의 나노두께로 쌓아올린 구조로 만드는 등 첨단 나노가공기술이 필요함에 따라 극한의 난이도는 물론, 양산 가능한 크기의 벌크소재로 개발된 바가 없다. 특히, 메타물질은 구조가 물성을 결정하기 때문에 물성에 대한 정밀 제어가 거의 불가능했기에 메타물질 개발의 결정적 장애였다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘하이퍼볼릭 메타물질’을 제어하여 메타물질의 대량 제조법과 메타물질의 물성을 제어하는 기술을 개발하였다. 하이퍼볼릭 메타물질은 굴절율이나 유전율과 같은 광학적 성질이 방향에 따라 달라지는 물질로 음굴절과 같은 자연계에 존재하지 않는 광학 현
헬로티 임근난 기자 | 최근 정부의 2050 탄소중립 달성 추진에 따라 이산화탄소를 포집하고 활용하는 CCUS(탄소 포집 및 활용·저장 기술)기술이 주목받는 가운데 한국기계연구원이 이산화탄소를 친환경 합성연료(e-Fuel/신재생 전력을 이용해 만든 수소를 기반으로 만든 액체연료로 바꾸는 마이크로채널 반응기 개발에 성공했다. 화석연료 사용으로 발생하는 이산화탄소 문제를 해결하고, 신재생에너지의 잉여전력도 활용할 수 있는 친환경 탄소중립 기술이 될 것으로 기대된다. 기계연 에너지기계연구본부 열시스템연구실 윤석호 실장 연구팀은 이산화 탄소와 신재생에너지 발전 잉여전력으로 만든 수소를 반응시켜 합성연료를 만드는 마이크로채널 반응기를 개발했다. 이번에 개발한 반응기는 1일 30㎏ 수준의 이산화탄소를 처리해 합성연료로 만들 수 있다. 연구팀은 마이크로채널의 설계 및 접합 등 제작에 필요한 기술과 반응 촉매 코팅 기술 등의 원천 기술을 확보하고, 기존 반응기 대비 1/5 크기의 반응기를 만드는 데 성공했다. 이렇게 만든 합성연료는 차량, 선박의 연료로 쓸 수 있으며 대용량으로 저장해 필요할 때 쓸 수 있다. 마이크로채널 반응기는 촉매와 반응을 일으키는 반응층과 열을 전달
헬로티 김진희 기자 | 고효율 수소 발생 광촉매로 알려진 금속-반도체 복합 나노 구조체의 이상적인 구조가 밝혀졌다. 초고속 분광분석 기술을 활용해 자체 디자인한 광촉매 모델시스템을 분석한 덕분이다. 고성능 광촉매 설계의 새로운 방법론을 제시한 연구로 평가받고 있다. UNIST 화학과 권오훈 교수팀은 KAIST 송현준 교수팀과 공동연구를 통해 금속-반도체 복합 나노 구조체(이하 복합 나노 구조체) 내에서 광촉매 반응이 일어나는 반응 동역학을 밝혀냈다. 또 이를 기반으로 복합 나노 구조체를 이루는 금속과 반도체간 이상적인 비율 구조를 제시했다. 복합 나노 구조체는 빛을 흡수하는 반도체 나노입자와 우수한 촉매 반응 특성을 지닌 금속 나노입자로 구성된 유망 수소 발생 광촉매이다. 복합체에 빛을 쪼이면 반도체 나노입자에서 전하쌍(전자, 정공)이 만들어지고 음전하인 전자가 금속 나노입자로 이동해 금속 표면에서 물이 수소로 분리되는 촉매 반응이 발생한다. 하지만 복합체 내 복잡한 전하의 이동 동역학 때문에 성능을 개선할 수 있는 설계 원리 파악에 어려움이 있었다. 공동연구팀은 모델시스템을 디자인하고, 이 안에서 일어나는 전하 이동 경로를 분석해 반응 동역학을 알아냈다.
헬로티 조상록 기자 | 미국 실리콘밸리 소재 썬다이오드(Sundiode)와 한국광기술원은 공동연구를 통해 초고해상도 풀컬러(적·녹·청) 마이크로 디스플레이 구현이 가능한 기술을 개발했다고 12월 8일 밝혔다. 최근 증강현실(AR), 혼합현실(MR) 및 메타버스를 구현하기 위한 고해상도의 마이크로디스플레이에 들어가는 마이크로 LED에 대한 관심도가 높아지고 있다. 기존의 기술로 마이크로 디스플레이를 구현하기 위해서는 3개의 적·녹·청 LED 웨이퍼를 각각의 반도체 공정을 통해 칩 형태로 제작하고, 디스플레이 기판에 수평으로 배열하는 전사 공정을 거치게 된다. 증강현실 등과 같은 초고해상도 응용분야에는 개별 공정을 통해 만들어진 10㎛ 이하의 적·녹·청 마이크로 LED 칩을 촘촘하게 정렬 배치하여 수백만 개의 화소를 형성하는 기존 방식은 여러 기술적 난제들이 존재한다. 이를 해결하고자 썬다이오드에서는 적·녹·청 마이크로LED 소자를 수직으로 적층한 구조를 고안한 연구개발을 추진하고, 한국광기술원 차세대LED연구센터는 유기금속화학증착법(MOCVD)을 이용한 적층형 LED 반도체 웨이퍼 성장과 포토리소(photolitho)를 이용한 반도체 미세 패턴 공정을 개발했다
헬로티 함수미 기자 | 스마트폰, 현금 자동 인출기, 자동차, 키오스크. 터치 스크린과 디스플레이는 우리의 생활 속에 어느 때보다 깊이 들어와 있다. 더 얇은 두께와 생생한 화질, 독특한 디자인에 대한 소비자들의 욕구, 그리고 이에 발맞춘 기술의 발전은 산업 시장에서 디스플레이가 가지고 있는 잠재력을 보여준다. 디스플레이의 기능성과 광학 품질에 대한 기준이 지속적으로 높아지는 이때, 이스라비젼은 엄격한 품질 기준을 만족하기 위해 글라스 생산, 필름, 포일(foil)부터 디스플레이 및 완제품에 이르기까지 end-to-end 공정과 품질 관리를 위한 첨단 검사 솔루션을 개발하고 있다. 이스라비젼의 기술력은 디스플레이 생산 효율성과 수익성을 극대화하고 궁극적으로는 고객 만족도를 높인다. ‘조립 전·후’ 품질 완벽 관리 광학필름, 박막, 디스플레이 글라스는 고품질 디스플레이의 기초를 형성하는 부품이다. 각 부품이 생산 과정에서 결합돼 광학 특성과 기능을 갖춘 디스플레이가 완성된다. 이 생산 단계에서는 원료 검사 못지않게 품질 관리가 중요하다. 커버 글라스의 딤플 및 기타 결함은 레이어 결합 시 육안으로 인지할 수 없으며, 제품의 광학적 특성과 기능의 손상을 야기한다
헬로티 함수미 기자 | 한국에서 초창기에는 주로 디스플레이 패널의 검사 용도로 사용되던 머신비전 기술은 점점 더 다양한 분야로 그 적용 범위가 확장되어 왔다. 최근 들어 머신비전 시스템은 반도체, 이차전지, PCB, 모바일 기기 등의 제조 공정을 포함한 대부분의 첨단 제조업에서 스마트 팩토리 구축을 비롯한 생산성 혁신 활동을 위해 사용되고 있다. 또한 기존에 단순히 더 작은 크기의 불량을 검사해야 하는 필요에서 벗어나서 근래에는 훨씬 더 다양하고 복잡한 종류와 형태의 불량을 검사하려는 수요가 증가하고 있다. 이렇게 기술적 수요가 변화 발전함에 따라 머신비전 시스템에서 사용하는 검사 방법도 고객의 다양한 니즈에 맞춰서 발전하게 된다. 이번 원고에서는 비전 검사에 사용할 수 있는 다양한 빛의 특성들을 확인하고 이를 활용하는 사례를 소개하려고 한다. 이와 같은 접근을 통해 단순히 2D, 3D로 구분되어 있는 현재의 머신비전 기술을 좀더 광학 중심적으로 들여다보고 다양한 니즈에 적합한 검사 방법을 찾을 수 있기를 기대해 본다. 빛의 특성 지금까지 머신 비전에서 주로 사용돼 왔던 검사는 렌즈를 통해 우리가 보고자 하는 불량을 검출하는 형태가 대부분이었다. 이와 같은
헬로티 서재창 기자 | 요약 차량용 통신(V2X)은 높은 수준의 자율주행을 달성하는 데 있어 필수 요소임이 분명하다. 그러나 자동차 업계에서는 필요한 무선 접속을 셀룰러 액세스 기술(C-V2X)과 직접 액세스 기술(DSRC) 중 어느 기술에 의존해야 하는지 검토해왔다. 이 글에서 예시한 자율주행의 미래 활용 사례는 이 기술을 조정 및 연동해 두 가지 모두 사용해야 한다는 것을 보여준다. 첨단 다중 무선 표준 디바이스는 서로 다른 각각의 기술에 대해 개별적인 모듈을 사용한다. 따라서 무선 간 표준 인터페이스가 없다면 이러한 협력 시스템을 실현하기는 어려워 보인다. 이 글에서는 듀얼 밴드, 듀얼 무선 표준 차량용 통신 시스템을 구현하는 최신 단일 칩 솔루션을 소개한다. 이 단일 칩을 사용하면, 여러 대역에서 송신과 수신을 동시에 할 수 있다. 이 디바이스는 자동차 인증을 받지 않았지만, 사용된 기술은 제품 차별화와 서비스 품질 향상을 위해 향상된 제어를 제공함으로써 자동차 제조사를 지원하는 데 활용한다. 머리말 이 글은 V2X 장치의 개발에 초점을 맞추고 있다. V2X 통신을 수행하는 데 사용할 수 있는 두 가지 무선 접속 기술과 함께 V2X 애플리케이션 시나리
헬로티 함수미 기자 | KAIST와 KIST 공동연구진이 말초동맥질환 진단에 응용할 수 있는 메디컬 센서 플랫폼 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. KAIST 웨어러블 플랫폼소재 기술센터 배병수 교수와 KIST 이원령 박사, 서울대학교병원 정승환 박사가 공동으로 유연한 기판상에 기계적으로 안정적인 마이크로니들이 접합돼 말초동맥질환 진단에 응용할 수 있는 메디컬 센서 플랫폼 기술을 개발했다. 연구팀은 이번 기술을 통해 일반적인 웨어러블 진단 기기의 한계점이던 바이오 체액의 접근 제한성을 마이크로니들을 이용해 최소 침습으로 해결했고, 이는 생화학적 질병 진단을 가능하게 했다. 이번 연구에서는 웨어러블 마이크로니들 센서를 활용해 말초동맥질환 모델의 pH 분포도를 측정해 진단 가능성을 확인했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 온라인으로 출시됐다. 웨어러블 진단 기기는 부드러운 기판 소재 위에 얇은 막 형태의 센서를 제작해 생체 전기신호와 생화학 신호를 측정해 심장질환, 뇌 질환, 당뇨병, 대사질환 등 다양한 질병의 진단에 활용이 기대되어 의료기기용 소자로서 주목을 받고 있다. 하지만, 접근할 수 있는 체액이 땀,
나가하라 마사아키, 기타큐슈시립대학 환경기술연구소 타니구치 타다히로, 리쓰메이칸대학 정보이공학부 우시후사 요시아키, 기타큐슈시립대학 경제학부 모델 기반 설계 기법은 제어 대상을 수리 모델로 표현할 수 있는 경우에 큰 효과를 발휘한다. 자동차와 항공기에서 가전제품에 이르기까지 그 제어계 설계의 대부분이 모델 기반 설계이다. 제어 대상 모델이 정확할수록 보다 정밀한 제어가 가능하다. 또한, 제어 대상의 모델화 오차가 존재하는 경우에도 그 오차를 잘 모델화할 수 있다면 로버스트 제어가 강력한 기법이 된다. 한편, 최근에는 그러한 공업제품보다 복잡한 제어 대상을 고찰의 대상으로 하는 경우도 많다. 예를 들면 에너지 관리 시스템의 다이내믹 프라이싱에서는 제어하고 싶은 대상은 수요자(인간)의 절전 행동이다. 이 경우 수요자 자체가 자율적인 존재이며, 능동적인 의사결정 주체를 많이 포함한 시스템으로서 기존 제어이론의 틀을 넘어선 논의가 필요하다. 나아가 신종 코로나바이러스(COVID-19)의 감염 확대 억제를 위한 제어법 제안이 최근 많이 이루어지고 있는데, 감염률을 낮추기 위해 사람들의 행동을 억제하는 것은 정치나 경제의 문제도 있기 때문에 매우 어렵다는 것은 매일 나
사카구치 케이·엔도 겐·하타나카 타케시, 도쿄공업대학 / 이 환방, 정보통신연구기구 카와시마 켄지, 도쿄대학 / 하야시 카즈노리, 교토대학 최근 1년 반 정도의 코로나 위기 속에서 회의나 강의 등 여러 가지를 원격으로 하는 습관이 급속하게 사회 전체로 확산됐다. 반대로 말하면 이것은 어떤 일정한 목적을 위해서는 정보통신 기술의 발전이나 사회에 대한 침투가 이미 충분한 정도로 이루어져 있다는 증좌이기도 하고, 코로나 위기가 20년 전 혹은 10년 전에 확산됐다면 동일한 대응이 가능했을지의 여부는 확실하지 않다. 한편, 코로나 위기가 확산된 지 1년 정도 지났지만 긴급사태 선언이 나온 지역이라도 실제로 사무실에 출근해 일하는 사람의 수는 거의 변함이 없는 상황으로, 아직 대면 업무가 요구되는 일이 많이 존재한다는 것을 엿볼 수 있다. 언제 어떠한 때에나 사회적 거리를 확보하는 것이 인류의 행복이라고는 물론 생각하지 않지만, 필요에 따라 그러한 대응이 가능하게 하는 것은 정말로 위드 코로나/포스트 코로나 시대의 사회적 요청이며, 그것에 대응하는 것은 이 분야에 종사하는 엔지니어의 책무라고 생각된다. 이번 주제 ‘모빌리티·로보틱스·IoT’는 그 핵심 요소라고 할 수
김기원 차장, 한국방송통신전파진흥원 전파자원기획팀 차장 무인이동체(드론)는 4차 산업혁명 시대의 기술융합 플랫폼이자 산업의 구조변화 및 효율성 증대를 이끄는 촉매로서 타 산업과의 융합 가속화 등 새로운 전기에 직면하고 있다. 물류·운송, 영상촬영, 농어업, 측량 및 재난감시 등 비가시권·장거리 비행에 대한 산업계 수요가 증가하고 있으며, 산업계는 상업용 드론의 활성화 조건으로 운용거리의 증대(통상 10km 이상)와 같은 제도개선을 요구하고 있다. 이에 따라 고화질 〮장거리 영상 전송 등으로 사용 가능한 주파수 자원의 효율적 확대와 제도 개선 등 주파수 정책의 적극적 추진도 함께 요구되고 있는 상황이다. 주파수 정책의 개념 주파수 정책이란 다양한 전파 수요에 대해 전파의 혼‧간섭 없이 사용하도록 적정 주파수 자원을 공급·확보하고, 주파수 자원을 효율적, 합리적이며, 공정하고 투명하게 공급·확보하는 것과 관련한 법·제도를 정립하는 일련의 정책이라 할 수 있다. 과거에는 주파수 자원의 적정 공급·확보가 주파수 정책의 중심이었으나, 최근에는 주파수 자원의 부족현상이 심화됨에 따라 유한·희소 주파수 자원을 효율적으로 활용하고 합리성·공정성·투명성 있는 정책을 수립하는
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