다아라 매거진 _ 2019.02

기술뉴스

[Technical News]이산화탄소, 석유화학 중간체로 전환 가능해져

석유자원의 고갈 및 지구온난화에 따라 이산화탄소의 효율적 제거 기술의 필요성도 증대되고 있다. 이산화탄소로부터 메탄올, 디메틸에테르 등의 중간체를 거쳐 다양한 석유화학 원료를 합성하는 촉매기술이 연구돼 왔지만, 아직까지 촉매가 비활성화 되면서 효율이 저하되는 문제가 남아 있었다. 이에, 이산화탄소를 활용해 청정연료 및 석유화학 제품을 생산할 수 있는 기반이 마련됐다. 배종욱 교수(성균관대학교) 연구팀이 균일한 중형 기공의 촉매를 이용해 이산화탄소로부터 유용한 석유화학 중간체를 생산하는 화학공정 기반기술을 개발했다고 한국연구재단은 밝혔다. 연구팀은 알루미나와 구리 나노구조가 합성된 촉매를 개발해 이산화탄소에서 디메틸에테르를 합성할 수 있도록 유도했다. 5~8nm(나노미터)의 기공이 규칙적으로 세공된 알루미나가 구리의 열적 안정성을 향상시켜 고온·고압의 반응조건에서도 촉매가 안정적·효율적이었다. 특히 갈륨 혹은 아연 산화물을 촉매에 보조적으로 포함시킴으로서 이산화탄

트랜드 #바이오디젤  #촉매  #저급유지  

[Technical News]차세대 바이오디젤 생산 가능하게 하는 경제적 촉매 개발돼

바이오디젤은 식물성 기름을 원료로 해서 만든 친환경 연료로, 고갈되는 화석 연료를 대체하고 이산화탄소 배출량을 저감해줄 것으로 기대된다. 그러나 현재 생산되는 1세대 바이오디젤은 기존 경유와 분자 구조의 차이로 인한 낮은 발열량, 열적 불안정성, 높은 점성 등의 문제점이 있어, 기존 경유를 완전히 대체하기에 부적합하다. 이에, 최근 국내 연구진이 식용이 아닌 저급 유지에서 기존 경유와 동일한 차세대 바이오디젤의 생산 가능성을 확인했다. 노현석 교수(연세대학교) 연구팀이 올레익산(oleic acid)으로부터 기존 경유와 동일한 분자 구조의 바이오디젤을 생산할 수 있는 코발트-몰리브덴 촉매를 개발했다고 한국연구재단은 밝혔다. 연구팀은 올레익산을 경유와 물성이 동일한 바이오디젤로 전환해주는, 탈산소 반응용 고성능 코발트-몰리브덴 촉매를 개발했다. 이를 통해 생산된 바이오디젤의 연료 특성을 측정해본 결과 발열량이 기존 경유의 99.4%에 도달했다. 코발트-몰리브덴 촉매는

트랜드 #메탄  #산화촉매  #백금  

[Technical News]메탄 산화 촉매 기술, 20년 만의 업그레이드 성공

난방용 및 수송용 연료로 사용되는 메탄은 천연가스 및 셰일가스의 주성분으로, 자연계에 풍부하게 존재한다. 이를 경제적인 방법으로 메탄올과 같은 화학원료로 직접 전환할 수 있다면 미래 에너지 및 자원 기술의 패러다임에 큰 영향을 미칠 것이다. 그러나 현 기술로 메탄을 산화시키려면 고온에서 직접 산소와 반응시키거나 저온에서 고가의 산화제를 사용하는데, 이들 방법은 경제성이 떨어진다. 메탄을 직접 산소와 반응시키면 메탄올이 아닌 이산화탄소로 대부분 전환되고, 산화제를 사용해도 전환율이 너무 낮아 상업화와 거리가 멀다. 이에 국내 연구진이 메탄을 유용한 물질로 전환해주는 촉매의 성능이 20년 만에 한 단계 향상돼, 메탄 전환기술의 상용화에 한걸음 다가갔다. 이현주 박사(한국과학기술연구원) 연구팀이 백금-유기물이 결합된 균일계 메탄 산화 촉매를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 메탄을 메탄올 전구체로 전환하는 반응에서 기존의 촉매 성능보다 40배 이상 향상된 촉매를 개발했고,

[Technical News]친환경 유기 태양전지, ‘물’로 만든다

유기 태양전지, 유기 트랜지스터와 같은 유기 전자소자는 유연하고 가벼운 특성, 값싼 인쇄공정 등의 장점을 지니고 있다. 그러나 소재의 소수성으로 인해 주로 클로로포름, 톨루엔 등의 매우 유해한 유기용매를 사용해야 제작할 수 있다. 그 유독성으로 인해 실제 상업화 공정에 적용될 수 없었다. 현재까지 개발된 고성능 전도성 유기 소재들은 물과 같은 친환경 용매에는 전혀 녹지 않으므로 용액공정이 불가능했다. 최근 연구된 친수성의 고성능 전도성 소재들도 용해도가 매우 낮아 공정이 어렵거나, 용해되더라도 소자 성능이 현저히 낮은 한계가 있다. 이에 유기 전자소자를 유독한 유기 용매공정 없이 친환경적으로 제작할 수 있는 길이 열렸다. 김범준 교수(한국과학기술원)와 우한영 교수(고려대학교) 연구팀이 공동연구를 통해 물 기반 친환경 공정기술로 만들 수 있는 고성능 유기 태양전지 및 유기 트랜지스터를 개발했다고 한국연구재단은 밝혔다. 연구팀은 물과 에탄올로 구성된 혼합용액에 잘 녹

[Technical News]자기장 측정, ‘각도’로도 가능해진다

자석뿐만 아니라 전류도 자기장을 만든다는 것은 익숙한 진리이다. 그렇다면 굳이 전류로 자기장을 만들면 무엇이 좋은 걸까? 우리 집 컴퓨터 하드디스크에 전류가 흐르면 저장이 되지만, 자석을 갖다 대면 모든 데이터가 날아가는 것도 좋은 예로 꼽을 수 있다. 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박상열)은 현존 기술과 전혀 다른 방식으로 전류에 의한 자기장을 측정하는 기술을 개발했다. KRISS 스핀융합연구팀 황찬용 책임, 문경웅 선임연구원은 자성물질에 전류와 자기장을 동시 인가했을 때, 물질의 자화(magnetization)상태가 특정한 각도(angle)를 형성한다는 사실을 학계에 보고했다. 연구팀은 이 각도를 통해 전류가 발생시키는 자기장의 크기를 측정하는 방법을 제시했다. 차세대 메모리의 효율을 측정할 수 있는 핵심 기술로 평가된다. 대표적인 자기저장매체인 하드디스크는 정보를 저장하기 위해 디스크를 회전시켜 디스크 속 자구들을 배열하지만, 처리 속도가 느리고 에너지

[Technical News]기계연, 매칭형 국제 공동연구로 글로벌 수준 가스터빈 연소기 개발 박차

한국기계연구원(이하 기계연)이 국제 공동연구를 통한 세계 최고 수준의 H급 저공해 가스터빈 연소기 개발에 박차를 가한다. 기계연은 해외 공동연구 거점 기관인 캐나다 NRC(National Research Council, 국가연구위원회)와 매칭형 공동연구를 통해 미국과 독일, 일본 등의 세계 3대 기업이 독점적으로 보유하고 있던 최고 수준의 H급 저공해 가스터빈 연소기를 독자 개발하고 성능 검증에 착수한다. 가스터빈 엔진의 심장부인 연소기 내부에서는 대용량의 고온, 고압 공기가 연료와 혼합돼 아주 짧은 시간에 폭발적으로 연소가 이뤄진다. 때문에 국내에는 연소기를 개발하고도 실제 운전조건에서의 평가를 받기가 어려운 실정이다. 기계연 환경시스템연구본부 청정연료발전연구실 김한석 책임연구원 연구팀은 2011년부터 차세대 대형 가스터빈 연소기를 개발하고 있으며, 이달 초부터 개발 중인 300㎿급 저공해 가스터빈 연소기의 성능 검증을 위해 캐나다 오타와 현지에서 NRC와 협력연

트랜드 #전고체  #색변화  #위장막  

[Technical News]전고체 색깔, 전기를 통해 변화시키는데 성공

카멜레온이나 문어는 피부색을 바꾸기 위해, 피부 속 광결정 구조의 간격을 조절한다. 광결정은 특정 파장의 빛만 반사시키는 구조로써, 광결정 구조의 간격에 따라 반사시킨 빛의 색깔이 다르다. 이러한 자연계의 광결정 기반 색변화를 모사하려는 연구가 많은 관심을 받고 있다. 하지만 광결정 구조의 색을 변화시키기 위해 기존 기술들은 전해질, 액정, 용액 등 액체 환경이 필요했다. 이에 플렉서블 형태로 구현하기 어렵고, 외부의 충격이나 환경 변화에 취약한 한계가 있다. 이에, 카멜레온이나 문어의 색이 변하듯이, 별도의 염료 없이 스스로 색이 변화하는 전고체 상태의 소재가 개발됐다. 박정열 교수(서강대학교) 연구팀이 전기 자극을 통해 능동적으로 실시간 색이 변하는 전고체 유연 소재를 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다. 연구팀은 고체로만 이루어진 소재에서 색이 변화하도록 제작하여 기존 액체 환경으로 인한 기술적 한계를 돌파했다. 개발된 소재에는 나노미터 규모의

[Technical News]유기 반도체 기반 트랜지스터, 액정 물질 특성 이용해서 개발

액정(liquid crystal)은 고체의 결정성과 액체의 유동성을 동시에 지닌 물질로, TV와 컴퓨터를 비롯해 휴대전화기, 전광판 등 일상에서 널리 쓰이는 디스플레이의 핵심 소재로 사용되고 있다. 이렇게 액정이 디스플레이의 필수 소재가 된 것은 우수한 자기조립 및 대형화를 가능하게 한 유동성 때문인데 이는 빛과 온도, 전기장과 같은 외부 자극에 민감하게 반응할 수 있다. 하지만 이러한 액정의 특성에도 불구하고 그동안 LCD 외에 다른 분야로의 응용 연구는 다양하게 진행되지 못한 한계가 있었다. 이에 국내 연구진이 액정표시장치(LCD)에 주로 사용하는 액정을 다양한 유기 전자소자에 적용할 수 있는 가능성을 확인했다. 윤동기 교수(한국과학기술원) 연구팀이 액정 물질의 특성을 이용해 고배향 유기 반도체 기반의 트랜지스터를 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다. 연구팀은 우수한 결정질과 대면적 고배향이 쉬운 액정 반도체 소재를 합성해 배향 특성을 유기 전계효과

[Technical News]백금 촉매 활성화, 연탄가스로 끌어올린다

백금 촉매는 자동차 배기가스의 유해 물질 제거, 수소연료전지의 수소 생산 등 다양한 화학반응에서 활용된다. 백금 촉매의 공정단가를 경제적으로 낮추기 위해서는 백금 촉매 성능의 향상이 필수적이다. 독성 물질인 일산화탄소는 백금 표면에 강하게 흡착해 촉매로서의 활성을 저해한다고 알려져 있다. 그러나 흥미롭게도 일산화탄소와 백금 촉매의 상이 같은 ‘균일촉매’의 경우에는 오히려 일산화탄소가 백금 촉매의 촉진제로서 작용하기도 한다. 이같은 균일촉매에서의 화학현상을, 일산화탄소와 백금 촉매의 상이 서로 다른 ‘불균일촉매’에도 접목해 백금 촉매의 성능을 끌어올리려는 노력이 계속됐지만 쉽지 않았다. 이에, 국내 연구진의 연구로 연탄가스인 일산화탄소 기체로 고체 백금 촉매의 활성을 향상시킬 수 있게 됐다. 최창혁 교수(광주과학기술원), 김형준 교수(한국과학기술원) 공동연구팀이 ‘균일촉매’뿐 아니라 ‘불균일촉매’에서도 일산화탄소로 백금 촉매의 활성을 향상시키는 기술을 개발했다고 한국

[Technical News]웨어러블 땀센서, 마이크로 섬유 형태로 개발 성공

땀의 이온 농도를 실시간 측정하는 웨어러블 땀센서는 여름철 폭염일수와 온열 질환이 급증하면서 더욱 주목받고 있다. 특히 노인과 어린이, 야외 노동자와 같은 폭염 취약계층은 탈수에 대한 민감도가 낮으므로 기기를 이용한 실시간 점검과 주의가 필요하다. 기존 센서에 포함된 반도체 소자는 얇은 막 형태로써, 늘어나는 등의 유연성이 부족했다. 또한 박막의 규격에 따라 성능이 변화해 정확성이 낮은 점이 상용화의 걸림돌이 됐다. 이에 국내 연구진이 한 가닥의 섬유처럼 생긴 웨어러블 땀센서를 개발해, 탈수 여부를 실시간측정할 수 있게 됐다. 윤명한 교수(광주과학기술원), 주상현 교수(경기대학교) 공동연구팀은 전기가 흐르는 단일 가닥의 고분자 섬유를 기반으로 웨어러블 땀센서를 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다. 연구팀은 2차원 박막 형태에서 벗어나 1차원 섬유 가닥 형태의 트랜지스터를 개발했고, 이를 기반으로 사용 편리성이 극대화된 땀센서를 제작했다. 직물에 센서 한

[기술뉴스] 전자소자, 인체 이식 가능해졌다

유기생체전자소자는 기존의 무기물 및 탄소 기반 소자보다 우수한 생체신호 감지능력, 기계적 유연성, 생체적합성과 낮은 공정비용 등의 특성에 따라 차세대 인체 이식용 전자의료기기의 핵심기술로 주목받고 있다. 하지만 인체 내 장시간 사용 시 필요한 체내 구동 안정성과 고온·고압 멸균처리 중 발생하는 변성이 약점으로 지적돼 왔다. 이에 국내 연구진은 인체 이식용 전자의료기기의 성능과 안정성을 높이는 전자소자 개발에 성공했다. 윤명한·이광희 교수(광주과학기술원) 연구팀이 고온·고압의 멸균처리 후에도 체내에서 장시간 안정적으로 작동하는 고성능 플라스틱 전해질 전자소자를 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다. 연구팀은 유기생체전자소자의 한계를 극복하기 위해 계면활성제와 가교제 등 첨가제를 추가하는 기존의 개선방식 대신 근본적인 재료공학적 접근법을 통해 높은 성능과 안정성의 동시 확보를 시도했다. 특히, 유기생체전자소자 개발 분야에서 가장 대표적인 물질인 전도성 고분자

[기술뉴스] 하이브리드 봉지막, 두루마리 디스플레이 현실화 앞당긴다

OLED 발광소자는 공기나 수분에 민감하게 반응해 열화되는 치명적인 문제점이 있다. 따라서 소자를 외부 환경으로부터 완전히 차단하는 봉지막 기술이 필수적이다. 주로 사용되는 무기물 기반 봉지막은 디스플레이 기판이 유리일 때만 적용할 수 있고 고분자 필름과 같은 유연한 기판에는 적용할 수 없어 한계가 있었다. 이에, 유연 디스플레이가 산화되지 않도록 철저히 보호해주는 하이브리드 봉지막 기술이 보고됐다. 성명모 교수(한양대학교) 연구팀이 휘어지는 디스플레이에 적용할 수 있는 고밀도의 유-무기 하이브리드 소재를 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다. 연구팀은 순차적기상침투법을 이용해 유-무기 복합 박막을 제작했다. 유기 고분자 재료의 틈새를 무기 분자들로 모두 메우고 화학 결합하여 완벽하게 하이브리드 되도록 한 것이다. 유-무기 복합 박막은 접거나 휘는 외부 변형에도 공기를 차단하는 특성이 유지되고 저비용 생산이 가능한 장점이 있다. 기존 유-무기 복합 연구

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