정성균 교수팀, 고체 전해질과 양극의 열 안정성 원리 규명 전고체 배터리를 더 안정적으로 활용할 수 있는 방법을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 밝혀냈다. 2일 UNIST에 따르면 에너지화학공학과 정성균 교수팀은 충전된 양극과 할라이드계 고체 전해질 사이의 열 안정성에 대한 연구를 통해 그 연관성을 규명했다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 리튬이온전지는 화재와 폭발 위험성이 큰 유기 액체 전해질을 사용한다. 이런 위험성으로 인해 대체품으로 비연소성 무기 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리가 주목받았다. 무기 고체 전해질 중 하나인 황화물 고체 전해질은 차세대 전고체 배터리 개발 분야의 유망 소재로 연구되고 있으나, 고체 전해질과 전극 사이에 생기는 폭발성 분해 생성물로 열에 대한 안정성 문제가 제기됐다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하고자 할라이드계 고체 전해질을 사용했다. 이 전해질은 황화물 고체 전해질에 비해 산화 안정성이 뛰어나 양극과 복합체를 이룰 때 주로 사용된다. 연구팀은 할라이드 고체 전해질 중 대표적으로 사용되는 LIC와 양극을 혼합한 복합체를 만들어 열 안정성 평가를 진행했다. 평가 결과 해당 복합체는 분해 반응이 시작되는 온도가 높아져
국내 연구진이 휴대용 전자기기 및 전기차 등의 리튬 이차전지 에너지 밀도를 높이고 고전압 구동 때도 안정성을 높여줄 용매를 개발했다. 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 최남순 교수팀이 울산과학기술원(UNIST) 화학과 홍성유·서울대 화학생물공학부 이규태·고려대 화공생명공학과 곽상규·경상국립대 나노·신소재공학부 이태경 교수 연구팀과 함께 4.4V의 높은 충전 전압에서 리튬 금속 전지의 효율과 에너지를 유지하는 세계 최고 수준의 전해액 조성 기술을 개발했다고 19일 밝혔다. 연구팀은 구동할 수 있는 상한 전압 한계가 있는 용매들과 달리 높은 충전 전압에서 안정적으로 사용할 수 있는 새로운 용매를 합성하는 데 성공, 이를 첨가제 기술과 접목해 현저하게 향상된 가역 효율(상온 200회 99.9%)을 달성했다. 가역 효율은 사이클마다 전지의 방전용량을 충전용량으로 나눠 백분율로 나타낸 값으로, 가역 효율이 높을수록 사이클마다 배터리 용량 손실이 적은 것을 의미한다. 또 이 기술은 리튬 대비 4.4V 높은 충전 전압 조건에서 다른 전해액보다 약 5% 정도 높은 75.0%의 높은 방전용량 유지율을 보였다. 연구팀이 이번에 세계 최초로 합성 및 보고한 환형 설폰아
구강희 교수팀 "스마트 도료·고분자 입자 분야 응용 가능" 나노 구조의 변화를 통해 실시간으로 색이나 모양을 나타낼 수 있는 기술을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다. 29일 UNIST에 따르면 에너지화학공학과 구강희 교수팀은 자연 현상을 모방해 블록공중합체를 이용한 광결정 구조를 큰 면적에서 자기조립화하는 기술을 만들었다. 블록공중합체는 두 개 이상의 다른 단량체가 블록 보양으로 공유결합한 형태를 말한다. 연구팀은 액체 방울 안에서 서로 섞이지 않는 액체와 블록공중합체를 활용해 상 분리(하나의 상을 형성하고 있는 물질계가 두 상으로 갈라지는 현상)를 촉진했다. 외부 조작 없이 자발적으로 조직화하는 블록공중합체의 자기조립을 통해 결함이 없는 수백 개의 광결정 구조를 만들어 냈다고 연구팀은 설명했다. 개발된 기술은 기존 방식과 달리 내부 나노 구조를 이용해 색을 만들어 내는데, 빛이 퇴색하지 않으면서 선명하고 지속 가능하다. 또 대면적으로 패턴화할 수 있어 디스플레이 기술에 적용할 수 있는 가능성도 크게 향상됐다. 이 기술은 외부 환경 변화에 따라 입자 내부에 형성되는 미세구조 크기를 바꿀 수 있는 고분자를 이용한다. 상태가 바뀌어도 본래대로 돌아갈
"대면적 광전극 세계 최고 효율 달성…2030년 이전 상용화 기대" 그린수소 생산을 위해 크기를 1만배 키운 광전극 모듈을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다. 6일 UNIST에 따르면 에너지화학공학과 이재성, 장지욱, 석상일 교수와 탄소중립대학원 임한권 교수 공동 연구팀은 높은 효율과 내구성을 갖춘 대규모 그린수소 생산 기술을 개발했다. 연구팀은 특히 페로브스카이트 광전극 크기를 1만배 키워 실용 가능성을 높였다. 태양광 수소 기술은 태양에너지로 물을 분해해 수소를 얻는 이상적인 그린수소 생산 기술이다. 연구팀은 해당 기술의 실용화를 위해서는 실험실 소형 장치에서 크기를 키우는 '스케일업'(scale-up)이 필요하다고 보고, 광전극 소재로 효율이 높고 비교적 값이 싼 페로브스카이트를 채택했다. 그러나 페로브스카이트 태양전지는 태양광에 포함된 자외선과 공기 중 수분에 대한 안정성이 떨어진다는 단점이 있었다. 이에 연구팀은 페로브스카이트의 양이온으로 기존 메틸암모늄 대신 포름아미디늄을 사용해 자외선에도 안정적인 페로브스카이트를 제조했다. 또 물과의 접촉면을 니켈 포일로 완전히 봉인해 물속에서도 안정성을 유지하도록 만들었다. 일반적으로 연구개발용 광전
울산시는 3D프린팅 산업용 핵심 부품의 양산공정 개발과 실증 지원을 전담할 '3D프린팅 융합기술센터'가 문을 연다고 5일 밝혔다. 남구 두왕동 테크노일반산업단지에 건립된 센터는 부지 5081㎡, 건축 전체면적 4347㎡, 지하 1층, 지상 4층 규모다. 총사업비는 409억 원이 투입됐다. 센터는 엔지니어링 플라스틱 소재 개발용 3D프린터를 비롯한 각종 3D프린터, 후처리 장비 등 총 31종 46대의 장비를 갖췄다. 올해 추가로 장비를 구축해 산업용 핵심 부품 양산공정 개발과 실증 지원에 나선다. 특히 센터가 있는 테크노일반산단은 울산과학기술원(UNIST)과 울산대학교 등 3D프린팅 관련 대학과 다수 연구기관이 집적한 곳이다. 국내 최대 규모 3D프린팅 특화 지역을 형성해 관련 산업 시너지 효과를 낼 것으로 시는 기대한다. 시는 이날 김두겸 울산시장과 3D프린팅 업계 관계자 등 200여명이 참석한 가운데 센터 개소식을 연다. 행사에는 울산과학기술원 김병직 교수와 박주영 연구원 등 유공자 6명이 울산시장 표창을 받는다. 또 센터와 공동으로 연구개발실을 운영하게 될 현대자동차, HD현대중공업, 이노스페이스, 싱가포르 난양공과대학교 국립3D프린팅센터 등 기관·기업
얇은 막 형태 '맥신 초박막 스피커'...유연한 디스플레이 등에 활용 국내 연구진이 어디든지 붙일 수 있고, 모양도 자유자재로 바꿀 수 있는 스피커를 개발했다. 울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 고현협 교수팀이 한국화학연구원 안기석 박사팀과 함께 '스피커 자체의 형태를 변화시켜 소리의 방향을 조절할 수 있는 맥신 초박막 스피커'를 개발했다고 28일 밝혔다. 이 초박막 스피커는 마이크로미터(㎛·100만분의 1ｍ) 이하의 얇은 막 형태다. 각종 표면에 쉽게 붙일 수 있고, 형태도 바꿀 수 있다. 스피커 지지대 모양에 따라 360도나 선택적인 위치로 출력도 할 수 있다. 공동 연구팀은 각종 센서나 반도체 등으로 쓰이는 평면 구조 나노 물질인 맥신(MXene)을 스피커 개발에 활용했다. 또 두께가 열이 침투되는 깊이보다 얇은 패럴린 기판을 사용했다. 이 덕분에 소리를 양방향으로 출력할 수 있고, 굽히거나 비트는 등 모양을 변형시켜도 안정적인 소리를 만들어낼 수 있다. 높은 음압 레벨(SPL) 출력(15㎑에서 74.5㏈)이나 14일간의 소리 성능 테스트에서 높은 안정성을 보였다고 연구팀은 설명했다. 특히 20㎝×20㎝ 크기의 유연한 대면적 표면으로 포물선형
음이온교환막 활용한 새로운 촉매층 제조기술 개발…이오노머 없애 계면저항 획기적 개선 그린수소 생산 기술 상업화에 한발 더 가까이 나아갈 가능성을 여는 기술이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 권영국 교수팀이 음이온 교환막과 지지체 사이에 촉매층을 직접 성장시켜 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly)를 제조하는 ‘막-촉매-지지체 일체형 전극 제조기술’을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 산소를 발생시키는 대표적인 촉매인 니켈, 철 기반의 촉매층을 음이온 교환막과 전극 지지체 사이에 직접 성장시켰다. 또한 계면 저항을 획기적으로 개선하며 수소 생산의 성능과 전극 촉매의 안정성 또한 향상시켰다. 음이온 교환막 수전해 기술은 음이온만 선택적으로 이동시키는 교환막을 전해질로 사용해 수소를 생산하는 시스템이다. 기존 시스템의 단점 보완 및 장점을 극대화한 시스템이지만 상업화를 위한 성능 및 계면 저항에 대한 개선이 필요하다. 연구팀은 먼저 강한 환원제 산화제의 반대말. 반응이 일어나는 동안 다른 물질의 산소를 제거하거나 상대 물질에 전자를 주는 물질인 BH4-를 음이온만 통과시키는 ‘음이온 교환막’을 통해 이동시켰다. 연구팀은 이
방사선에 포함된 중성자를 더 효율적으로 막을 수 있는 방법이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST)은 반도체 소재·부품대학원 및 신소재공학과 권순용 교수팀이 방사선 중성자를 막을 수 있는 차폐막을 개발했다고 9일 밝혔다. 방사선에 포함된 중성자는 원자력 발전, 의료 기기, 항공·우주산업 등에 필수적으로 사용된다. 그러나 유출되면 다른 원자들과의 상호 작용으로 전자 기기나 생명체에 예측하지 못한 현상을 유발하는 위험한 입자다. 연구팀은 2차원 나노물질인 맥신(MXene)의 모체인 맥스(MAX Phase)와 맥신을 직접 합성했다. 여기에 중성자를 흡수할 수 있는 탄화 붕소를 잘게 쪼개 맥신층 사이에 삽입하는 기술을 고안했다. 연구팀은 맥신-탄화 붕소 혼합 용액의 안정성을 높여 큰 면적의 유연하고 가벼운 중성자 차폐 필름을 만들었다. 또 실험을 통해 다양한 물체의 표면에 코팅할 수 있는 기술도 개발했다. 중성자 차폐 코팅막을 입힌 나일론 복합체는 2만번 이상의 굽힘 테스트에서도 최대 98%까지 원형을 유지했다. 특히 밀리그램 단위의 탄화 붕소 사용에도 높은 중성자 차폐율(30㎎ 사용 시 40%)을 보였다고 연구팀은 설명했다. 권순용 교수는 "이번 기술로 원하는 두께
최문기 교수팀 연구…시·청각 이중 암호화 소자도 선보여 피부처럼 늘어나면서 소리와 빛을 동시에 발생시키는 고해상도 디스플레이 제작 기술을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다. 27일 UNIST는 신소재공학과 최문기 교수팀이 스탬프 표면 제어로 스트레처블 발광층의 고해상도 패터닝 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술로 만든 스트레처블 발광 소자는 신축성을 지니면서 빛과 소리도 발생시킨다. 연구팀은 이를 바탕으로 시각과 청각을 이용해 방화벽을 해제할 수 있는 '시·청각 이중 암호화 소자'도 선보였다. 패터닝이란 원하는 회로나 모양을 가공하는 행위다. 연구팀이 개발한 기술은 패터닝된 발광층을 전극 위로 복사해 패턴을 얻는 것인데, 기존 기법을 테이프처럼 뗐다 붙였다 할 수 있는 점탄성 스탬프 위에서 진행했다. 이에 필름이 안정적으로 부착돼 작은 크기의 패턴도 왜곡 없이 얻을 수 있었다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 최저 150마이크로미터(㎛·100만분의 1ｍ) 선폭의 패턴을 얻었고, 반복 공정으로 다양한 색상(파랑, 초록, 하양)의 패턴 가공에도 성공했다. 이렇게 제작된 소자는 밝기와 소리가 우수했고, 5천번 넘는 변형 실험에서도 95% 이상의 원형을 유지
과기부 '국가반도체 연구실 지원' 공모 선정…5년간 국비 22억5천만원 받아 울산시는 울산과학기술원(UNIST)과 공동 추진한 과학기술정보통신부 주관 '2023년도 국가반도체 연구실 지원 핵심기술개발사업' 공모에 최종 선정됐다고 6일 밝혔다. 시와 UNIST는 이번 공모에 3D프린팅 기반 반도체 패키징(반도체와 기기 연결을 위한 전기적 포장 공정) 핵심기술개발사업으로 참가했다. 선정에 따라 UNIST는 올해부터 2027년까지 5년간 국비 22억5천만원을 지원받는다. 시도 내년부터 연 5천만원씩 지원할 예정이다. 이번 공모에서는 10개 대학의 반도체 연구실이 선정됐으며, 이 중 첨단 패키징 분야는 UNIST가 유일하다. UNIST의 3D프린팅 기반 첨가제조공정을 이용한 패키징 제작 기술은 시도된 적 없는 기술이다. 특히 기존 식각 공정에 의존한 제조 공정과 비교하면 완전히 새로운 기술로, 패키징 형태를 다양화하고 생산 단가를 획기적으로 낮출 수 있다고 시는 설명했다. 또 UNIST 나노소자공정실의 전 공정과 3D프린팅 반도체 패키징 연구실의 후 공정을 기반으로 설계·공정·패키징·시험에 이르는 반도체 전체 공급망 구축이 가능해져 역외 기업 유치와 투자 확대 등
권순용·이종훈 교수팀, 4인치 대면적 소자 합성 기술 활용 2차원 물질 기반 고성능 p형 반도체 소자 제작 기술을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다. 24일 UNIST에 따르면 반도체 소재·부품 대학원 및 신소재공학과 권순용 교수팀과 이종훈 교수팀은 몰리브덴 텔루륨화 화합물반도체를 이용한 고성능 p형 반도체 소자를 제작하는 데 성공했다. 연구팀은 이번 기술이 차세대 상보형 금속산화 반도체(CMOS) 산업에 활용할 수 있을 것으로 보고 있다. 차세대 반도체로 주목받고 있는 2차원 물질은 두께가 매우 얇아 공정 시 구조가 쉽게 파괴된다. 특히 일반적인 3차원 금속전극을 형성할 때 계면에서 다양한 결함이 발생하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있지만 대부분 n형 반도체에 집중돼왔다. 연구팀은 반대로 p형 반도체 중 몰리브덴 텔루륨화 화합물반도체를 활용했다. 화학적 반응으로 박막을 만드는 화학기상증착법을 통해 4인치의 큰 면적에서 소자를 합성하는 기술을 고안했다. 연구팀은 이 기술을 기반으로 2차원 반금속에 3차원 금속을 증착했을 때 일함수가 조절되는 점을 이용해 고성능 p형 트랜지스터를 제작했다. 제1저자 장소라 석·박통합과
울산과학기술원(UNIST)은 세계 대학의 논문 수준을 평가하는 '라이덴랭킹'에서 7년 연속 국내 1위에 올랐다고 25일 밝혔다. UNIST에 따르면 네덜란드 라이덴대학이 지난 21일 발표한 '2023년 라이덴랭킹'에서 국내 1위, 세계 178위를 기록했다. 라이덴랭킹은 평판도 등 다른 요소를 제외하고 오직 대학이 발표한 논문의 피인용 실적만을 평가한다. 전체 논문 중 피인용 상위 10% 논문의 비율을 기준으로 순위를 매긴다. UNIST의 피인용 상위 10% 논문 비율은 12.6%, 상위 1% 논문 비율은 1.3%였다. UNIST는 2017년 라이덴랭킹에 최초로 진입해 국내 1위를 기록한 이후 7년 연속 같은 순위를 유지하고 있다. 2018년부터 공개되고 있는 피인용 상위 1% 논문 비율도 6년 연속 국내 1위라고 UNIST는 설명했다. 한편 세계 순위에서는 미국 록펠러대가 1위에 올랐고, 이어 매사추세츠공과대(MIT), 프린스턴대, 캘리포니아공과대(Caltech), 스탠퍼드대 순이었다. 국내 대학 중에서는 1위 UNIST에 이어 세종대, 포항공과대(POSTECH), 한국과학기술원(KAIST), 영남대가 5위권을 형성했다. 헬로티 김진희 기자 |
이재성·장지욱 교수팀, 대형 광전극 제조 기술 개발 울산과학기술원(UNIST)은 태양광 수소를 상업적으로 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. UNIST에 따르면 에너지화학공학과 이재성·장지욱 교수 공동연구팀은 아일랜드 틴달 국립연구소와 협력해 프린터에 사용되는 전자동 잉크젯 프린팅 기술을 활용한 대형 광전극 제조 기술을 개발했다. 잉크젯 프린팅 기술은 일반적인 인쇄 용도 외에도 소재 개발을 위한 고속·대량 스크리닝(다수 물질에 대한 분석을 고속으로 동시에 수행하는 탐색 방법)이나 대규모 박막태양전지 제조에 활용되고 있다. 연구팀은 잉크젯 프린팅 기술을 대형 광전극 제조를 위한 스케일업(실험실에서 성공한 프로세스를 상업 규모 장치로 확대하는 것)에 최초로 활용했다. 태양광 수소 기술은 이산화탄소 발생이 전혀 없는 그린수소 생산 기술 중 가장 이상적인 기술로 평가받고 있지만, 효율이 충분하지 않아 기존 화석 연료 개질로 생산되는 수소에 비해 가격 경쟁력이 떨어지는 단점이 있다. 태양광 수소를 생산하기 위한 핵심 요소인 광전극의 성능은 전체 수소 생산 시스템의 효율과 경제성을 결정한다. 연구개발용 광전극은 1㎠ 미만 소형으로, 실용화 규모인 1㎡까지
이동욱 교수팀 연구…"소재 재사용성 높여 친환경 사회에 기여" 울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 이동욱 교수팀이 감압점착제에 온도 반응성을 부여해 고온에서 쉽고 깨끗하게 떼어낼 수 있는 기술을 구현했다고 1일 밝혔다. UNIST에 따르면 감압점착제는 살짝 눌러주는 힘만으로 강한 접착력이 생겨 납땜, 나사 등의 대체 소재로서 전자 제품 결합, 패키징 등에 널리 사용되고 있다. 그러나 생산품 폐기 시 접착 소재를 제거하기 어렵고, 제거하더라도 독성이 강한 용매를 써야 해 재사용할 수 있는 소재 훼손과 환경오염을 유발하게 된다. 이 때문에 분리수거나 재활용을 위해서는 평소에는 접착력을 유지하다가 필요 시 접착력을 감소시켜 쉽게 제거할 수 있는 특성이 중요하다. 이에 연구팀은 외부 자극에 반응해 특성이 바뀌는 스마트 고분자를 이용해 '열 반응성 스마트 점착제'를 개발했다. 이 점착제는 상온에서 기존 상용화 제품보다 우수한 접착력을 보였다. 반면 섭씨 80도의 고온 자극에 반응해서는 접착력이 97% 감소하는 특성을 나타냈다. 특히 가열과 냉각을 반복했을 때도 안정적으로 접착력이 전환되는 특성이 구현됐다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 스마트 점착제의 접착 전
교육부와 한국연구재단은 4단계 두뇌한국21(BK21) 혁신 인재 양성사업 지능형 반도체(시스템 반도체 포함) 분야에 7개 교육연구단을 추가로 예비 선정했다고 29일 밝혔다. 4단계 BK21은 4차 산업혁명, 인구 구조 변화 등에 선도적으로 대응할 석·박사급 인재를 양성하고 세계 수준의 연구 중심 대학을 육성하고자 정부가 추진하는 사업이다. 세부 지원 분야인 혁신 인재 양성사업 지능형 반도체 분야로 서강대, 한양대 에리카 캠퍼스, 울산과학기술원(UNIST) 등 3곳이 현재 지원받고 있는데, 이번에 대구경북과학기술원, 동국대, 숭실대, 아주대, 연세대, 중앙대, 경북대 등 7개 대학 교육연구단이 새롭게 선정돼 석박사 대학원생 350여명이 추가로 BK21 지원을 받게 될 전망이다. 추가 선정된 교육연구단은 2027년 8월까지 4단계 BK21 사업비를 지원받는다. 올해의 경우 각 교육연구단에 평균 5억원 내외의 사업비를 지원한다고 교육부는 설명했다. 각 교육연구단은 사업비를 대학원생 연구장학금, 신진연구인력 인건비, 교육과정 개발비, 국제화 경비, 연구 활동·산학협력 지원비 등에 활용할 수 있다. 교육부는 추가 예비 선정 결과에 대한 이의 신청을 받아 이상이 없을
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UPDATE: 2024년 04월 16일 18시 27분
