한국생산기술연구원(이하 생기원)이 고체수소 저장기술 개발에 성공하며 수소 저장의 효율성과 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 돌파구를 마련했다. 이번 연구는 박형기·나태욱 수석연구원을 중심으로 한 기능성소재부품그룹 연구팀이 주도했다. 수소는 에너지 밀도가 낮아 고압으로 압축한 뒤 운송하는 방식이 주로 사용되어 왔지만, 이 과정에서 운송 효율이 낮고 안전 문제가 발생하는 한계가 있었다. 이에 비해 고체수소 저장기술은 낮은 압력에서도 높은 부피 저장 밀도를 제공하며, 보다 안전하고 효율적인 수소 저장 방법으로 주목받고 있다. 연구팀은 수소저장합금의 원천 성분계를 개발하고, 이를 통해 고체수소 저장 모듈을 제조하는 데 성공했다. 이 합금은 10기압 이하의 낮은 압력에서도 별도의 압축이나 냉각 없이 상온에서 수소를 저장할 수 있는 특징을 갖는다. 또한, 시스템 기준으로 1㎥당 약 50㎏의 수소를 저장할 수 있는 부피저장밀도를 구현했다. 이번 연구 성과는 하이드로켐과의 협력을 통해 상용화 가능성을 확인했다. 연구팀은 하이드로켐과 함께 수소저장합금 300㎏을 장입한 고체수소 저장 모듈을 개발했으며, 이 모듈은 액화수소와 유사한 저장 밀도를 구현함과 동시에 충전 및 방출 과
나노섬유 정렬로 겔전해질 내부에 이온 전달통로 형성해 전지성능 향상 차세대 이차전지 상용화 해법 제시 … ‘Energy Storage Materials’ 게재 최근 스마트워치, 헬스케어 밴드, 이어 웨어(Ear-worn) 등 웨어러블 디바이스의 인기가 급증하면서 이들 디바이스에 사용되는 에너지 저장장치에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 상황에서 아연공기전지가 주목받고 있다. 아연공기전지는 저렴한 아연 음극과 물 기반의 전해질, 그리고 가벼운 산소를 양극으로 사용해 발화 위험이 없고, 리튬이온전지에 비해 에너지 밀도가 높아 웨어러블 디바이스용 이차전지의 대안으로 꼽혀 왔다. 그러나 아연공기전지는 공기 중 산소를 양극 연료로 활용하기 위해 열린 전극 구조를 가져야 하므로 물이 쉽게 증발하고, 물이 증발하면 전지 성능이 급속히 감소하는 문제가 있어 상용화에 어려움을 겪고 있었다. 이에 한국생산기술연구원(이상목 원장, 이하 생기원)과 한양대학교(이기정 총장, 이하 한양대) 공동 연구팀이 ‘아연공기전지용 복합 겔전해질’ 기술 개발에 성공하며, 웨어러블 디바이스용 이차전지 상용화의 실마리를 풀었다. 생기원 섬유솔루션부문의 윤기로 박사 연구팀과 한양대 최선진·
반도체 고집적화 추세 대응한 ‘2세대 웨이퍼 검사 시스템’ 국산화 청신호 국내 연구진이 불량 반도체 칩을 16배 빠르게 잡아내는 2세대 웨이퍼 검사 시스템을 개발했다. 한국생산기술연구원(이하 생기원) 디지털전환연구부문 남경태 박사 연구팀은 산학연 융합연구를 통해 동시에 16장의 웨이퍼 검사가 가능한 ‘고속 멀티 프로빙 웨이퍼 검사 시스템’을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 한 번에 한 장의 웨이퍼만 검사할 수 있었던 기존 싱글 프로 빙 장비의 한계를 뛰어넘어, 동시에 16장의 웨이퍼를 검사할 수 있는 시스템을 개발해 단위 시간당 16배 많은 처리량을 구현할 수 있게 됐다. 우리나라는 반도체 웨이퍼 검사 장비의 75% 이상을 해외 제품에 의존하고 있어 장비 국산화에도 청신호를 켠 성과로 평가받고 있다. 웨이퍼 검사는 프로버(Prober) 장비의 척(Chuck) 위에 웨이퍼를 위치시키고, 프로브 카드(Probe Card)와 접촉시켜 불량품을 선별해 내는 방식으로 진행된다. 프로브 카드에 장착된 미세한 핀들이 웨이퍼와 접촉해 전기신호를 보내면, 되돌아오는 신호를 분석해 양품과 불량품을 판별하는 구조이다. 아주 작은 반도체 칩 위에 마이크로미터 크기의 핀 수만 개를 접
헬로티 임근난 기자 기자 | 한국생산기술연구원(원장 이낙규, 이하 생기원)은 26일, 울산 강소기업 태성환경연구소(회장 윤기열, 이하 태성환경)와 친환경 스마트플랫폼 구축 협력을 통해 탄소중립 등 주요 환경기술 개발과 고도화에 힘을 모으기로 하고 업무협약을 체결했다. 태성환경 본사(울주군 온산읍)에서 열린 이날 행사에는 협약기관 대표인 이낙규 생기원장과 윤기열 태성환경 회장을 비롯해 생기원 이만식 울산본부장, 이언성 기술사업화실장, 태성환경 김석만 대표이사 등 관계자 15여명이 참석했다. 이번 협약을 계기로, 생기원 울산본부는 보유한 산업환경 청정화 요소기술을 악취 저감 전문기업 ㈜태성환경에 이전하여 현장 실증과 사업화를 촉진하겠다는 구상이다. 양 기관의 기술협력은 생기원 울산본부가 이전한 산업환경 청정화 기술을 태성환경 내 테스트베드에서 스케일업 및 실증한 뒤, ICT 및 드론 기술이 적용된 제품을 출시하는 방식으로 이뤄진다. 이를 위해, 생기원은 2023년도까지 국가공동연구과제를 수행하면서 ‘마이크로버블 생성메커니즘을 활용한 대기오염물질 동시저감기술’과 ‘플라즈마 시스템 적용을 통한 난용성 악취물질 저감기술’을 지원한다. 한편, 태성환경에서는 지원받은 기
헬로티 임근난 기자 | 한국생산기술연구원(이하 생기원)이 개발한 ‘금속 3D프린팅 활용 우주 발사체 추진제 탱크 제작 기술’이 한국기계기술단체총연합회에서 선정하는 ‘올해의 10대 기계기술’에 최종 선정됐다. 올해의 10대 기계기술은 지난 1년간 국내 기계 분야에서 개발된 가장 우수한 기술과 제품을 알리고 개발자의 노고를 치하하기 위한 명예로운 상으로 2013년부터 선정·공표되고 있다. 올해는 대한기계학회 학술대회 기간인 11월 4일 김대중컨벤션센터에서 선정패 수여식과 함께 기술소개 발표가 진행됐다. 이번에 선정된 기술들은 생기원의 금속 3D프린팅 활용 우주 발사체 추진제 탱크 제작 기술을 비롯해 △AI 탑재 최고 효율 시스템 에어컨(삼성전자), △특수차량 배출 매연 제거 기술(기계연), △CO₂나노흡수제 개발 및 연료화 기술(고려대) 등 총 10개이며, 기술발표 내용이 줌(Zoom)을 통해 온라인 중계될 예정이다. 생기원은 금속 3D프린팅 기술을 적용해 2개의 탱크를 합친 공통격벽(두 개의 구(球)형이 위아래로 겹쳐진 형상) 형태의 우주 발사체용 추진제 탱크를 독자 개발한 성과를 인정받아 수상의 영예를 안았다. 생기원 접합적층연구부문 이협 선임연구원 연구팀은
헬로티 임근난 기자 | 한국생산기술연구원(이하 생기원)이 전기 불꽃 ‘아크(Arc)’와 와이어(Wire)를 활용한 금속 3D프린팅 기술을 개발하고 가공이 어렵다고 알려진 ‘티타늄’ 부품 공정에 대한 최적화를 이뤄냈다. 티타늄 부품은 강철만큼 강하지만 무게는 그 절반 수준으로 가볍고 녹슬지 않으며 열을 잘 견디는 특성이 있어 우주항공, 에너지, 플랜트, 국방산업의 차세대 부품소재로 각광받고 있다. 하지만 대표적인 난삭(難削)재로 손꼽힐 만큼 단단해 가공이 어렵고, 고온에서 산화되기 때문에 용접도 곤란하다는 단점이 있다. 그 대안으로 최근 금속 3D프린팅을 활용한 가공방식이 떠오르고 있지만, 분말 소재와 열원에 들어가는 비용이 상당하고 시간당 900g 정도 밖에 적층하지 못해 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다. 생기원 접합적층연구부문 감동혁 박사 연구팀은 이 같은 문제점을 해결하기 위하여 기존 레이저 대신 아크를 열원으로 사용하고 분말 소재를 와이어로 대체한 차세대 금속 3D프린팅 기술을 개발했다. 이 기술에 사용되는 아크 열원은 레이저 장비 가격의 10분의 1 수준이라 구축비용이 매우 저렴하고 대형부품 제작에도 유리하다는 장점이 있다. 또한 분말 대신 와이어를
헬로티 임근난 기자 | 한국생산기술연구원(이하 생기원)이 포항공과대학교와 함께 제조설비의 고장 징후를 딥러닝 기술로 포착하고 그 원인과 판단기준을 시각적으로 표현해줄 수 있는 ‘설명 가능 인공지능(AI) 기반의 설비 고장 진단 기술’을 공동 개발했다. 기존에 개발된 제조현장의 AI 고장 진단 기술은 설비가 현재 ‘정상 또는 고장’이라는 단순한 판정 정보만 제공할 뿐, 고장 발생이 어떤 이유로 예측되는지에 대한 설명과 근거를 제공해주지 못한다는 한계가 있었다. 이 같은 AI 동작 해석의 어려움으로 소위 ‘블랙박스’라고 불릴 만큼 진단 기술에 대한 신뢰성과 활용도가 낮았다. 또한, 고장 신호가 들어왔을 때 작업자가 그 원인을 파악하기 위해서는 다른 방법으로 다시 분석하거나 제조설비를 직접 살펴봐야해 번거로웠고 시간도 오래 걸렸다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 생기원 첨단메카트로닉스연구그룹 AI응용제조설비연구센터 윤종필 박사와 포항공대 전자전기공학과 박부견 교수, 김민수 학생연구원(박사과정)이 이끄는 공동연구팀은 설비에 부착된 다양한 센서로부터 획득한 시계열 진동신호를 이용하여 설비상태를 실시간 진단해주는 딥러닝 모델을 고안해냈다. 대다수의 핵심 제조설비들은
‘Journal of Materials Chemistry A’ 10월 표지논문 게재 습도 의존성 문제 완벽 해결로 반도체식 가스센서 상용화 길 열려 [헬로티 = 김동원 기자] 한국생산기술연구원(원장 이낙규, 이하 생기원)이 세계 최초로 ‘유기골격 구조체 기반 반도체 센서기술’을 개발했다고 밝혔다. 최근 미세먼지, 유해가스 등 공기 질에 대한 국민의 우려가 높아지는 가운데, 정확한 이산화질소(NO2) 관측 모니터링 시스템 개발이 요구되면서 가스센서 연구가 주목받고 있다. 다양한 가스센서 중에서도 반도체식 가스센서는 크기가 작고, 작동 원리가 간단하며, 제조가 단순해 제작단가가 낮다는 장점이 있다. 다만, 동작 원리상 여러 가스가 혼합돼 있는 경우 감지 신뢰성이 낮아지고, 센서 자체의 화학적 내구성이 불안정하다는 단점이 지적돼 왔다. 게다가 습도 의존성이 높아 센서 외에 별도의 습도 제거장치가 꼭 필요하다는 한계 때문에 상용화에 난항을 겪었다. 생기원 기능성소재부품연구그룹 정영규 박사팀은 3차원 유기 골격구조 물질(COF, Covalent Organic Framework)을 얇은 시트 형태인 2차원의 공유결합 유기 나노
한국생산기술연구원(이하 생기원)은 최근 무기바인더 및 이를 이용한 알루미늄 중자제조 공정기술을 개발하고 지난 7월7일, 자동차부품 제조업체 디알액시온과 기술이전 및 추가 연구 민간 수탁과제 발주(기술료 18억원, 후속연구비 6억원)를 내용으로 하는 양해각서(MOU)를 체결했다. 이번 성과는 출연연이 원천기술 개발에 집중해 민간이 필요로 하는 기술을 이전하고 그 기술이 다시 새로운 민간 수탁을 일으키는 선순환이 이뤄졌다는 점에서 ‘한국형 프라운호퍼 연구소’의 모범 사례로 주목받고 있다. 친환경 주조용 무기바인더 및 이를 활용한 알루미늄 중자 제조 공정기술은 산-연 공동 연구개발의 결실로 고온다습한 환경에 적용할 수 없었던 기존 독일 제품의 단점을 보완한 것이다. 지금까지는 주조과정에서 높은 점결력과 내습성을 지닌 유기바인더를 이용해 모래주형과 중자를 제조해 왔다. 이러한 주조방식은 페놀, 벤젠, 포름알데히드 등의 환경오염 물질을 발생시키고, 발생한 가스들이 주조품 내부에 기포를 만들어 제품의 밀도와 강도를 떨어뜨려 불량률이 높아지는 문제점이 있었다. 또한 고온다습한 국내 기후에는 적합하지 않아 도입이 어려운 상황이었다. 생기원 이만식 수석
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