[헬로티] 염료 없이 레이저로 기판 표면의 산화철 높이 조절해 빛의 간섭 제어 표면 흡수율 차이를 이용한 맞춤형 광전자 장치 제작 기반 마련 레이저를 이용해 금속기판에 산화철을 80nm 높이에서 200nm 높이까지 자유자재로 성장, 다양한 구조색을 표현하는 기술이 개발됐다. 한국연구재단(이사장 노정혜)은 홍석준 교수(한양대학교) 연구팀 등 국내 연구진이 레이저를 이용한 산화철 박막의 선택적 성장을 통해 금속 기판 상에 다양한 구조색을 구현했다고 밝혔다. 물체가 지닌 고유색이 아니라 물체의 기하학적 구조에 따른 빛의 회절이나 간섭 등으로 나타나는 구조색은 다양한 색의 염료 없이 구조만으로 다채로운 색을 구현할 수 있어 특히 광전자 분야에서 연구가 활발하다. 표면의 미세한 홈을 만난 빛이 각기 다른 각도로 꺾여 여러 파장의 빛으로 분산되면서 나타나는 CD 뒷면의 무지개색이 구조색의 대표적 예이다. 기존에는 진공에서 물질 표면에 빔이나 가스를 조사하여 증착, 기하학적 미세구조를 형성하거나 미세구조 표면 높이를 조절하는 방식으로 구조색을 구현하려는 시도가 있었다. 하지만 진공에서 진행되는 증착공정은 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있었다. 그림. 레이저 유도 열수
[헬로티] "그래핀 산업적 응용에 기여" 한국연구재단은 아주대 이재현 교수·목포대 손석균 교수·삼성디스플레이 조성호 상무 공동 연구팀이 흑연에서 그래핀을 결점 없이 떼어내는 박리법을 개발했다고 1일 밝혔다. 그래핀은 흑연의 한 층에서 떼어낸 벌집 모양의 2차원 물질이다. 전기·화학적 특성이 우수해 반도체 분야 '꿈의 신소재'로 불린다. 기존에는 테이프로 흑연의 표면에서 그래핀을 기계적으로 떼어내는 박리법이 주로 쓰이지만, 그래핀의 두께가 수 ㎚(나노미터·100만분의 1㎜) 수준으로 얇아 층수와 면적을 제어하기 어렵다. 흑연과의 결합력이 큰 팔라듐과 니켈 등으로 표면을 코팅하고 테이프를 떼어내면 생각했던 것보다 균열이 커져 그래핀이 너무 두꺼워지게 된다. 연구팀은 테이프로 떼어낼 때 생기는 균열의 크기와 방향을 원자 수준에서 제어해 원하는 면적과 층수의 그래핀을 얻는 데 성공했다. 그래핀 층 간 결합력과 비슷한 수준의 금(Au)으로 흑연 표면을 코팅한 뒤 테이프로 떼어내면 균열이 수직 방향이 아닌 수평 방향으로 생겨 단층의 그래핀만 분리해낼 수 있다. 그림. 흑연에서 그래핀을 박리하는 방법 모식도 (출처: 연합
[헬로티] 그래핀과 질화붕소 경계에서 청색 발광 최초 발견 그림. 그래핀과 질화붕소 계면의 발광 현상을 이용한 유연 발광소자. 노란색 점선안에 그래핀 기반 물질이 있다. (출처: 연합뉴스) 금속 도체 성질을 갖는 그래핀이 반도체 입자인 퀀텀닷처럼 디스플레이 소자의 광원으로 쓰일 수 있다는 사실이 울산과학기술원(UNIST) 연구팀에 의해 입증됐다. 울산과기원은 화학과 신현석 교수팀이 그래핀과 '화이트 그래핀'으로 불리는 육방정계 질화붕소 경계면에서 청색 발광 현상을 최초로 발견했다고 지난 28일 밝혔다. 또 '그래핀 퀀텀닷'을 이용한 유연 발광 소자 제작에도 성공했다. 그래핀은 탄소 원자가 육각형 모양으로 이어진 얇은 막으로, 강하고 유연할 뿐만 아니라 열·전기 전도도까지 높아 꿈의 물질로 불린다. 다양한 산업 분야에서 그래핀 연구가 활발하지만, 색상을 구현하는 디스플레이 소자의 발광 물질로 연구된 적은 드물다. 그래핀은 '에너지띠 틈'(energy bandgap)이 없다는 독특한 물리적 특성을 보이는데, 에너지띠 틈 크기가 물질이 내는 빛 색깔을 결정하기 때문이다. 연구팀은 그래핀과 육방정계 질화붕소 계면에서 푸른빛이 나오는 현상을 발견하고, 이
[헬로티] ‘하이브리드 전기추진 무인항공기’ 탑재용 ‘축방향 자속 영구자석 발전기 및 전동기’ 개발 코로나19 사태 이후 비대면 서비스의 중요성이 강조되며 물류 현장의 스마트화가 진행되는 가운데, 미래형 배송 시스템이라고 불리는 ‘드론 택배’ 상용화를 앞당길 발전기 및 전동기 핵심기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 전기전문 연구기관인 한국전기연구원(KERI, 원장 최규하) 전동력연구센터 이지영 박사팀이 한국전기연구원 자체 연구비 및 중소벤처기업부의 중소기업 기술개발 사업을 통해 ‘하이브리드 전기추진 무인항공기’에 탑재되는 ‘축방향 자속 영구자석 발전기 및 전동기’를 순수 국내기술로 최초 개발했다. 택배용 드론이나 플라잉카와 같은 무인 항공기는 사람들이 많은 도심 위를 날아 다녀야 하기 때문에 소음이 많은 기존의 엔진 구동 방식을 적용하기가 어렵다. 반면 배터리 중심의 순수 전기추진 무인항공기는 조용하지만, 현재 기술로는 비행시간이 30분 내외로 매우 짧다. 따라서 엔진과 전기추진을 모두 활용하는 ‘하
[헬로티] 충남대 연구팀, 미세거울 수십만개 제어해 미세 주름 만들어 그림. 공간 광변조기와 편광자를 활용한 광반응 미세주름 형성 개념도(출처: 연합뉴스) 국내 연구진이 지폐 위·변조 방지 등에 활용할 수 있는 미세 주름을 입체 표면 위에 만드는 데 성공했다. 한국연구재단은 충남대 나준희 교수 연구팀이 수십㎝ 대면적 액정성 기판에 크기가 마이크로미터(1천분의 1㎜) 수준이면서, 주름 방향이 0∼90도로 제각각 다른 미세주름을 제작했다고 지난 29일 밝혔다. 기존에는 연성 기판에 한 방향 주름을 만들거나, 평면에만 주름을 만드는 데 그쳤다. 연구팀은 먼저 공간 광변조기의 미세거울 수십만개를 하나씩 제어해 빛을 원하는 패턴대로 반사했다. 이어 편광자로 진동 방향을 조절, 액정성 고분자 표면에 주름 방향이 제각각 다른 복합 패턴을 만들어냈다. 그림. 광반응 미세주름을 활용한 위조방지기술 응용예시 (출처: 연합뉴스) 미세주름 방향이 각각 다를 경우 빛 투과도에 따라 다른 밝기 차이가 생겨, 원하는 특정 이미지를 표현할 수 있다. 이때 만들어지는 패턴은 정보 전달을 위한 식별 태그나 위조 방지 등에 활용할 수 있다. 실제 연구팀은 지폐나 와인병 라
[헬로티] 이온 흡착에 의한 에너지 준위 변화를 이용한 발전원리 규명 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어질 때 낙차를 이용해 전기에너지를 수확하는 수력발전은 친환경적이지만 많은 물이 필요하다. 그 가운데 국내 연구진이 미량의 물방울을 이용하여 발전(發電)하는 기술에 대해 소개하고 그 원리를 알아냈다. 한국연구재단(이사장 노정혜)은 김연상 교수(서울대학교) 연구팀이 물이 다공성 구조에 스며드는 과정에서 발생하는 전기를 수확하는 에너지 하베스팅 원리를 규명했다고 밝혔다. 최근 토양이나 나무의 증산작용 등에서 나타나는 모세관 현상을 이용하여 적은 양의 물로 상당한 전기에너지를 생성하는 에너지 하베스팅 기술이 큰 주목을 받고 있다. 하지만 전기에너지가 생성되는 원리에 대한 정확한 이해가 부족 해 액체-고체 계면에 대한 정확한 이해가 필요한 상황이다. 연구팀은 표면특성이 잘 알려진 산화구리 나노선이 배열된 다공성 필름형 소자를 만들었다. 여기에 물방울을 떨어뜨려 필름의 젖은 부분과 마른 부분 각각에 놓인 나노선의 전하 에너지 준위 차이에 의해 전기를 발생시킬 수 있음을 보여주었다. 특히, 반도체 특성이 잘 알려진 산화구리 나노선이 모세관 현상에 의해 물이 스며들 때
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소가 미네랄 염의 분리 및 이를 이용한 미네랄음료의 제조방법을 개발했다. 이 기술은 해수, 해양심층수 또는 해수 농축수를 전기분해하여 생성되는 알카리수에서 pH을 조정하여 마그네슘염과 칼슘염 침전물을 생성하여 농축 분리하여 천연미네랄 식품 원료 및 먹는 해양심층수의 미네랄 첨가 원료의 제조 방법에 관한 것이다. 즉, 해수 또는 해양심층수를 전처리 한 후 1차로 역삼투막(RO)에 통과시켜 농축수와 투과수를 제조하는 단계, 상기 농축수를 전기분해하여 산성수와 알칼리수를 제조하는 단계, 상기 알칼리수 제조 시에 전류량을 조절하여 수소이온농도(pH) 10 에서 13사이의 알카리 수를 생산하는 단계, 상기 수소이온농도 10 에서 13사이의 알칼리수를 생산하여 침전조에서 pH별로 칼슘염, 마그네슘염을 생산하여 침전 분리하는 단계, 상기 분리된 칼슘염과 마그네슘염을 혼합하여 탈염수에 용해시켜 고경도 미네랄음료 및 마그네슘 : 칼슘의 미네랄 함량이 조정된 미네랄음료의 제조 방법에 관한 것이다. ◆ 왜 이 기술이 필요한가? 기존 해수 중 미네랄추출 분리 방법은 해수(심층수)를 증발 농축하여 용해도의 차이를 이용하여 칼슘염과
[헬로티] 포항공과대학교 산학협력단과 한국화학연구원가 전기 절연성 코팅제, 나노유체 및 플라스틱 대체제로의 응용을 개발했다. 이 기술은 나노키틴-나노키토산 복합체, 이를 포함하는 네트워크 구조체 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 작용기 및 아세틸기가 각각 1이상 결합된 나노키틴나노키토산 복합체를 제공하는 기술이다. ◆ 왜 이 기술이 필요한가? 키틴과 키토산은 생물학적으로 상용성이 좋으며, 생분해성이고 독성이 없는 폴리머임. 키틴과 키토산의 특성은 상처 치료, 나노생체공학 분야, 암 치료제를 암세포까지 수송하는 전달용 소재 및 조직공학과 같은 생의학에 응용가능성이 높다. 다만, 키틴과 키토산은 표면 상의 친수성 작용기 때문에, 친수성 용매에서만 용해되어 용매 선택성에 제한이 있고, 수백㎛의 길이의 섬유 형태로 제조되고 있어 크기에 따른 적용 분야에 제한이 있음. 따라서, 소수성 용매에도 용해가 되어 용매 선택의 제한이 있던 문제를 해결하고, 나노미터 단위의 크기로도 제조하여 적용 분야를 넓힐 수 있는 키틴과 키토산에 대한 연구가 필요한 실정이다. ◆ 기술의 차별화 요소는? 이번 개발된 기술이 기존 기술 대비 개선점은 나노키틴-나노키토산 복합체는 용매의 선택성
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소가 중소형 천연가스전 개발시 30% 이상 공급망 구성비용 절감이 가능한 NGH Tank Container 기술을 개발했다. 이 기술은 천연가스 하이드레이트(natural gas hydrate)를 운송하기 위한 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너(natural gas hydrate tank container) 적재시스템에 관한 이다. 이 기술에 따르면, 선박을 이용하여 대량으로 천연가스 하이드레이트를 장거리 운송하기 위해 증발가스(BOG)의 발생량을 최소화하고 탱크 컨테이너 내부의 평형 조건을 유지하기 위한 냉동기(refrigerator)에 전력선을 연결하는 작업과 증발가스를 배출하기 위한 배관의 연결작업을 일일이 수작업으로 연결해야 하는 번거로움이 있었던 종래의 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너를 이용한 운송방법의 문제점들을 해결하기 위해, 각각의 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너를 적재함과 동시에 전력선의 연결 및 배관의 연결이 자동으로 함께 이루어질 수 있도록 구성되는 전력선 및 증발가스 배관 연결의 자동화가 가능한 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너 적재시스템이 제공된다. ◆ 왜 이 기술이 필요한가
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소는 해양기자재 내식/방오 성능향상을 위한 금속산화물 기반 표면제어기술을 개발했다. 이 기술은 해양기자재의 성능향상을 위한 알루미늄 기재의 표면 처리 방법에 관한 것다. ◆ 기술의 필요성 방청제는 막기제의 물리적 강도에 의한 금속 기재 표면의 물리적 보호 효과와 방첨첨가제의 흡착, 가용화, 중화, 분산 또는 수치환 등의 계면화학적 작용에 의해 산소 또는 물 등의 부식성 물질이 금속 기재의 표면에 접촉하는 것을 방지하기 위한 화학적 보호효과를 위해 금속 기재의 표면에 코팅되어 코팅층을 형성한다. 하지만, 이 코팅층은 시간이 지남에 따라 소실되어 기재 표면에 부식이 발생되므로, 반복해서 방청제 등을 도장하여 금속 기재의 표면에 코팅층을 형성시켜야 한다. 특히 심해 해양 기자재 제조에 널리 사용되고 있는 알루미늄 및 알루미늄 합금을 포함하는 금속 기재의 표면에 방청제를 코팅한 경우, 알루미늄 기재와 방청제의 결합력이 떨어져 알루미늄 기재의 표면에 형성된 방청제 코팅층이 쉽게 소실되어 내식성이 떨어진다는 문제점이 있다. 그림. 본 기술에 따라 아노다이징 처리된 알루미늄 기재의 표면에 오일형 방청제 , 용제 희석형 방
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소는 선상 해양폐기물 연료화 선박을 개발했다. 이 기술은 쌍동선체를 이용한 에너지 절감형 대용량 해양폐기물 수집 및 분류 장치와 그 방법에 관한 것으로서, 선수쪽으로 유입되는 쓰레기 더미를 분쇄하여 밀도에 따라 일차적으로 분류된 폐플라스틱 조각들을 수집하여 이를 다시 좁고 긴 쌍동선체 내부로 이동시키면서 마찰하전(triboelectrostatic)을 이용하여 최종 분류하는 기술이다. ◆ 기술의 필요성 현재 엄청난 양의 쓰레기가 미국 대륙의 크기에 이르는 광활한 면적 및 수심이 수 미터에 이르는 상당한 깊이에 걸쳐 널리 분포하고 있어 그물 등의 단순 포집수단을 이용하여 수거하는 데에는 한계가 있다. 해상의 쓰레기를 포집하여 재생 또는 폐기를 위한 육상 시설로 옮기는 데 소요되는 비용 또한 과도하여 이를 해결하지 못하고 사태가 점점 악화되고 있어, 해양 쓰레기를 적은 에너지로 효율적으로 수집하고 분류할 수 있는 장치의 개발이 필요하다. 그림. 본 기술에 따른 쌍동선체의 구성도 ◆ 기술의 차별화 요소는? 이 기술이 기존 기술 대비 개선된 부분은 분쇄된 폐플라스틱 조각들이 쌍동선체의 터널 구조 내에서 해류를 타고 이
[헬로티] 경기대학교는 살조능을 갖는 슈도모나스 속 균주 및 이를 이용한 살조 미생물 제제를 개발했다. 이 기술은 살조능을 갖는 슈도모나스 속 균주 및 이를 이용한 살조 미생물 제제로서, 적조 현상의 원인이 되는 유해성 편모조류에 대한 살조능을 가지는 기술이다. 이 살조 미생물 제제는 우수한 살조능을 나타내는 신규한 균주를 통해 효과적으로 적조를 제거할 수 있다. ◆ 기술의 필요성 우리 나라와 같은 온대 지방의 해수 생태계에서는 부영양화가 되면 풍부한 영양분을 바탕으로, 하절기에 수층이 형성되고, 광량이 높아지며 긴 장마와 수온이 상승함에 따라 1차 생산자인 식물 플랑크톤의 생장에 유리한 환경이 조성되면서 조류의 대발생이 진행되고 있다. 적조는 조류에 의해 일어나기 때문에, 통상의 항생물질 등에 의해 조절할 수 없으며, 기존 해양 생태계의 부영양화 및 적조 발생을 방지하기 위한 대부분의 방법들은 기술적, 경제적 측면에서 많은 제약이 존재한다. 그림. 본 기술에 따른 살조능을 갖는 미생물을 분리하기 위한 스크리닝 방법을 나타낸 도면 ◆ 기술의 차별화 요소는? 이 기술은 슈도모나스 속(Pseudomonassp.) 균주를 이용해 코클로디니움 폴리크리코이데스(Coc
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소는 해양 심층수와 영양염류를 공급하는 중층어초 및 해중림 조성구조물을 개발했다. 이는 해조류의 서식환경이열악한 해역에 해양심층수를 공급하고 영양염을 보급하는 구조물을 설치하여 저온성 유지와 영양염류 공급효과를갖는 중층어초 및 다각형 다단 해중림 조성 구조물이다. 해조류, 해초류, 식물성 플랑크톤이 번성하는 환경이 조성되어 어류의 산란공간, 치어의 보육장, 성어의 서식공간 제공 효과를 거둘 수 있다. ◆ 기술의 필요성 국내 대표적인 수산자원조성사업의 경우 인공어초시설물, 어초어장관리, 바다 숲 조성, 종묘 매입방류, 방류효과조사 등으로 구성돼 있다. 이 중 ‘바다 숲 조성사업’을 통해 2009년부터 현재까지 173개소에 2만 1,490ha의 바다 숲이 조성되었고, 2030년까지 축구장 5만개 크기에 달하는 5만4,000ha 규모 바다숲을 전국 연안에 조성할 계획이다. 한국수산자원관리공단은 경기도 안산시와 함께 2018년부터 2022년까지 총 사업비 10억을 투입하여 연안바다목장 조성사업을 수행하고 있다. 일본에서는 1,000여종의 인공어초가 개발되어 사용되고 있으며 최근 제강슬러그를 이용
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소가 이젝터가 포함된 해양온도차 발전장치를 개발했다. 이 장치는 팽창기구인 이상(two-phase, 二相)이젝터가 포함된 해양 온도차 발전사이클장치에 관한 것이다. 해양 온도차 발전시스템에서 응축기용 냉각수로 사용되는 해양 심층수와 기화용 온수로 사용되는 표층수를 기본적으로 사용하며, 기존의 해양 온도차 발전시스템보다 효율을 증대시키기 위하여 재생기에서의 재열 과정을 적용하였고, 응축기의 크기를 줄이기 위해서 재생기와 응축기 사이에 지열 열교환기와 팽창 이상 이젝터를 적용하였으며, 터빈 출력을 증대시키기 위해서 터빈 입구에 공랭식 열교환기를 적용하는 특징이 있다. ◆ 기술의 필요성 기존의 해양온도차발전은 효율상의 취약점을 가지고 있다. 표층수와 심층수의 낮은 온도차에 따라 종래의 온도차발전시스템에서 터빈 입구와 출구의 압력 차이는 증발압력과 응축압력 수준이며, 단순한 기본 구성요소만을 갖춘 사이클이기 때문에 자연열 또는 미활용열원이 가용하다면 안정적 발전 밍 공급이 가능하다. 따라서 동일한 온도차에서 발전 효율을 높이는 기술이 필요하며, 우에하라 싸으클 등처럼 시스템이 지나치게 복잡하지 않아야 하는 2가지를
[헬로티] 선박해양플랜트연구소는 유기랭킨 사이클 발전 시스템 및 터빈-발전기를 개발했다. 유기랭킨 사이클 발전 시스템은 선박에서 발생하는 배기가스 및 냉각수 폐열을 회수하여 유용한 전력을 생산할 수 있는 시스템이고, 유기랭킨 사이클의 작동유체인 유기냉매를 활용하여 터빈의 마그네틱 베어링 역할과 냉각을 겸하는 터빈-발전기를 함께 개발한 것이다. ◆ 기술 개발의 필요성 국내외 해상 물동량과 선박량은 각 100억톤과 16억DWT(재화중량톤수)에 달하며, 세계화에 따른 물동량 증가가 예상되어 수요 증가가 기대되고 있다. LNG 및 LPG 연료선박과 같은 친환경 선박의 개발과 함께 기존 디젤엔진의 저온부식에 대한 문제 해결과 폐열 회수 효율이 증가하고 있다. 이에따라 국내외 조선사 및 선주사의 고효율 선박에 대한 수요 증가 및 국제 규제 대응 기술개발의 필요성이 증가했다. 세계 유기 랭킨 시스템 시장 규모는 2018년에 4억 9,700만 달러 한화 6,164억원으로 평가되었으며 2019~2025년 기간 동안 연평균 9.6%로 성장할 전망이다. 세계 폐열 에너지 시장규모는 2016년 136억 달러 한화 16조원이며 저온의 폐열을 이용하는 유기랭킨 시스템의 해외 시장 점