한국에너지기술연구원(열변환시스템연구실 강은철 박사 연구진)이 새롭게 건설하는 도로·철로의 방음벽과 기존에 설치된 노후한 방음벽에 대체 적용이 가능한 다기능(흡음·차음, 전기·열 생산) PVT 방음벽 기술을 개발했다. PVT(Photovoltaic-Thermal)은 태양광 패널·태양열 집열기가 융합되어 전력과 온열을 복합 생산하는 기술이다. 다기능성 PVT 방음 모듈은 단순한 요소기술의 조합이 아닌 여러 요소기술들이 융합됐다. 태양광 패널의 온도 상승에 따른 발전량 저하를 막기 위해 PVT 내부에 공기유동을 발생시켜 패널의 온도를 낮춤과 동시에 열을 회수하도록 설계했으며 PVT의 외부 열손실을 최소화하기 위해 흡음재를 단열재로 활용해 흡음과 단열 역할을 한다. 또한 PVT 방음벽 기술의 완성도를 높이기 위해 최적의 방음 기능을 위한 PVT 방음벽 구조체의 형상과 온열을 효율적으로 생산할 수 있는 최적의 전열구조를 적용했으며 시스템이 안정적으로 운전될 수 있도록 자동화된 운전 제어 기술을 개발했다. 연구진은 시스템 설계 및 현장 설치가 용이한 직렬 연계 방식의 시공 기법을 바탕으로 현재 충청남도 계룡시에 3kWe급의 다기능성 PVT 방음벽 시스템을 실증 적용해
‘금속간화합물’ 도입한 전고체전지 음극 제조 기술...Advanced Science 표지논문 게재 전지 수명 및 안정성 낮추는 '리튬 덴드라이트 성장' 억제 전고체전지 상용화의 기술적 난제였던 '덴드라이트 성장'을 억제하는 기술이 주목받고 있다. 한국전기연구원(이하 KERI) 전고체전지 연구개발팀의 ‘안정적인 황화물계 전고체전지용 음극 제조 기술’ 관련 연구결과가 국제 저명 학술지 1월호에 표지논문으로 게재됐다. 전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 ‘전해질’을 기존 가연성의 액체에서 화재나 폭발의 위험성이 낮은 고체로 대체한 것이다. 일반적으로 전고체전지의 음극 소재로 리튬금속이 사용되는데, 충·방전을 거듭할수록 리튬 표면에 나뭇가지 모양의 형태로 리튬이 자라나는 일명 '덴드라이트 성장'이 전지의 수명과 안정성을 크게 낮추는 원인으로 작용해, 전고체전지의 상용화를 막는 가장 큰 기술적 난제로 여겨져 왔다. 그동안 이를 해결하기 위해 리튬 금속 표면을 화학적으로 처리하는 방법, 리튬 저장용 구조체를 도입하는 방법, 리튬을 다른 물질로 바꾸는 방법과 같은 다양한 시도가 있었으나 방법이 매우 복잡하거나 전압이 낮아지는 등 상용화 관점에서 한계를 보였
헬로티 김진희 기자 | 다양한 생체 전자 소자 및 회로에 응용할 수 있는 새로운 구동 원리를 갖는 전도성 고분자 기반 전기화학 다이오드 소자가 국제 공동연구로 개발됐다. 지스트(광주과학기술원) 신소재공학부 윤명한 교수 연구팀은 영국 임페리얼 컬리지 런던(ICL)의 마틴 히니(Martin Heeney) 교수(現 지스트 신소재공학부 객원교수) 연구팀과 공동연구를 통해 유기물 혼합형 전도체를 이용한 새로운 정류 소자를 선보였다. 유기물 혼합형 전도체(OMIEC)는 금속과 같은 단순 전기전도체가 아닌, 전해질 내에서 이온 전도성와 전기 전도성을 동시에 갖는 재료로, 전해질 환경에서 생체전기신호를 증폭하는 소자 및 유연 전자 소자의 반도체 재료로 활용된다. 일반적인 유기물 기반 다이오드는 p형-n형 유기물 반도체의 접합이나, 금속-유기물 반도체의 접합 등을 통한 구현이 가능한 반면, 정교한 에너지 준위 제어를 필요로 하며 낮은 구동 안정성 및 낮은 전류특성을 갖는 단점이 있다. 이번 연구에서 제안한 유기물 혼합형 전도체는 기존 유기물 반도체 재료에 비해 높은 전하밀도에 의한 높은 전기적 특성을 구현할 수 있었으나, 전해질 내에서 구동하는 특성상 기존 접합형 다이오드
헬로티 김진희 기자 | UNIST 에너지화학공학과 정성균 교수는 배터리 고온 작동환경에서 양극 소재 미세 구조 변화와 산소 발생 간의 상관관계를 규명했다. 특히 이 과정에서 양극 소재 성분별 산소 발생 현상을 분석해내 향후 새로운 배터리 양극 소재 설계에 도움이 될 전망이다. 이번 연구는 한국원자력연구원 김형섭 박사와 서울대 재료공학부 강기석 교수팀과 함께 진행했다. 배터리 양극에서 나오는 산소는 배터리 발화와 폭발의 주요 원인이다. 산소와 유기계 배터리 전해질이 만날 경우 고온의 작동환경과 맞물려 연소 반응이 일어날 수 있기 때문이다. 따라서 안전한 배터리 개발을 위해서는 내부에서 산소가 어떻게 발생하는지 또 얼마나 발생하는지를 알아내는 것이 중요하다. 연구팀은 산소 발생 현상과 양극 소재 미세구조 변화간의 상관관계 분석을 통해 양극 소재 내 코발트 성분 함량을 높여 산소 발생을 줄이는 새로운 설계 원리를 제시했다. 코발트가 많을수록 산소 발생의 주요 원인이 되는 암염 구조로의 상전이를 늦출 수 있기 때문이다. 상전이는 소재 내 원자(원소)들의 배열 모양과 위치가 바뀌는 현상으로, 양극 소재가 고온에 노출되면 상전이가 일어난다. 양극 소재의 성분을 구분할
헬로티 함수미 기자 | SKC의 폴리우레탄(PU) 사업 투자사 MCNS가 버려진 PU를 원료인 폴리올(Polyol)로 되돌리는 친환경 ‘리폴리올(Re-Polyol)’ 기술을 상용화한다. 폐PU를 폴리올로 되돌리는 기술의 상용화는 국내 최초로, MCNS는 지난달 정부의 ‘신기술(NET) 인증’을 획득했다. MCNS는 이달 중 국내 대형 가구 전문기업과 함께 리폴리올 기술을 상용화한다. 가구 제조 과정에서 나오는 폐PU를 회수해 리폴리올 기술로 PU 원료로 되돌린 뒤 가구업체에 공급하면 가구용 PU로 활용하는 방식으로 이뤄진다. MCNS는 향후 다른 고객사와도 협력해 이 같은 폐PU 자원순환체제를 확대해 나갈 계획이다. PU는 가구, 자동차 내장재, 냉장고, LNG 및 LPG 선박의 단열재 등 다양한 용도로 널리 쓰이는 소재다. 하지만 무게에 비해 부피가 크다는 특성 때문에 수거 등 취급 과정에서 경제성이 떨어지고, 재활용하기가 까다롭다는 소재 특성 때문에 대부분 폐기됐다. 국내에서 연간 4만톤 이상 발생하는 폐PU도 특수 소각 처리 이후 매립돼 왔다. 이 과정에서 온실가스 증가는 불가피했다. MCNS가 3년 간의 연구개발을 통해 독자 개발, 상업화에 나서는 리
KAIST(한국과학기술원)가 고무 형태의 고분자 전해질을 개발했다. 이를 전기차에 도입하면 한 번 충전으로 800km까지 주행할 수 있다. 이번 개발은 KAIST 생명화학공학과 김범준 교수 연구팀이 미국 조지아공대(Georgia Tech) 이승우 교수팀과 공동으로 연구했으며, 연구 내용은 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’ 1월 13일에 실렸다. 배터리(이차전지)에 일반적으로 사용되는 액체전해질은 화재 및 자동차 안전사고를 일으킬 위험성을 가지고 있다. 반면, 전고체 리튬메탈전지(all-solid-state Li-metal battery)는 액체전해질이 아닌 고체전해질을 사용하기 때문에 화재 위험성을 현저히 줄일 수 있다. 또한 기존 리튬이온전지에 비해 에너지밀도가 높아 주행거리를 더 늘릴 수 있다. 고체 전해질은 크게 고분자 기반, 산화물 기반, 황화물 기반의 전해질로 나뉘는데, 현재 황화물 기반에서 가장 활발한 연구가 되고 있으나 가격이 비싸다는 단점이 있다. 고분자 기반 고체전해질은 원료가 싸고, 저온 대량생산 공정, 가벼움의 장점을 가지고 있다. 하지만 상온에서 낮은 이온전도도를 가지는 문제점이 있으며, 전지 충‧방전 시 안정성이 떨어진다. 공동 연
KAIST가 그래프 기계학습 추론의 그래프처리, 그래프 샘플링 그리고 신경망 가속을 스토리지/SSD 장치 근처에서 수행하는 기술을 개발했다. 명칭은 '전체론적 그래프 기반 신경망 기계학습 기술(이하 홀리스틱 GNN)'이다. KAIST 전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀은 자체 제작한 프로그래밍 가능 반도체(FPGA)를 동반한 새로운 형태의 계산형 스토리지/SSD 시스템에 기계학습 전용 신경망 가속 하드웨어와 그래프 전용 처리 컨트롤러/소프트웨어를 시제작했다. 이는 이상적 상황에서 최신 고성능 엔비디아 GPU를 이용한 기계학습 가속 컴퓨팅 대비 7배의 속도 향상과 33배의 에너지 절약을 가져올 수 있다. 그래프 자료구조가 적용된 새로운 기계학습 모델은 기존 신경망 기반 기계학습 기법들과 달리, 데이터 사이의 연관 관계를 표현할 수 있어 페이스북, 구글, 링크드인, 우버 등의 SNS 서비스부터, 내비게이션, 신약 개발 등 광범위한 분야와 응용에서 사용된다. 예를 들면 그래프 구조로 저장된 사용자 네트워크를 분석하는 경우 일반적인 기계학습으로는 불가능했던 현실적인 상품 및 아이템 추천, 사람이 추론한 것 같은 친구 추천 등이 가능하다. 이러한 신흥 그래프 기반 신
한국재료연구원(이하 재료연)이 인하대학교와 함께 높은 에너지 저장 기능과 고강도 특성을 동시에 가진 다기능성 탄소나노튜브 섬유를 개발하는 데 성공했다. 현재 사용 중인 에너지 저장 및 구조용 소재는 고강도 또는 고에너지 저장 기능 중 한 가지 특성만을 가지고 있는 경우가 대부분이다. 본 연구팀이 개발한 소재는 가볍고 튼튼하면서도 전기전도도가 우수한 탄소나노튜브 섬유를 이용해, 상기의 두 가지 특성을 동시에 가지고 있다는 점이 특징이다. 연구팀(재료연 복합재료연구본부 기능복합재료연구실 김태훈 박사 연구팀, 인하대 양승재 교수 연구팀)은 탄소나노튜브 섬유에 표면처리를 한 후, 다공성 탄소를 성장시켜 고강도 섬유형 슈퍼커패시터(super capacitor)를 제작했다. 이를 통해 탄소나노튜브 섬유의 강도를 유지하면서 동시에 에너지 저장 특성까지 부여된 새로운 섬유형 소재를 합성할 수 있었다. 개발된 섬유형 슈퍼커패시터는 무거운 무게를 지지하는 중에도 정상적으로 작동하고 있음을 확인했다. 기존의 기술은 배터리와 하중을 지지하는 소재가 개별적으로 존재해야 했지만, 본 연구를 통해 개발된 소재는 두 가지 소재를 하나로 대체할 수 있어, 향후 경량화용 소재 개발에 새로운
한국전기연구원 배준한 박사, 세계 최초 에너지 하베스팅 기반 ‘무선 통전 알림 기술’ 개발 한국전기연구원(이하 KERI) 기업총괄지원실 배준한 박사가 위험한 고전압 전기설비의 내부 통전 여부를 문을 열지 않고 외부에서 안전하게 확인할 수 있는 ‘에너지 하베스팅 기반 무선 통전 알림 기술’을 개발했다. 국내 배전반의 대부분은 가정용 전압의 약 30~100배인 6.6kV와 22.9kV 전압을 사용하고 있다. 배전 설비의 전기흐름 상태를 확인하기 위해서는 작업자가 직접 문을 열고, 설비 내부 곳곳에 부착된 통전 표시기를 일일이 확인해야 하는데, 이 과정에서 감전 사고가 빈번히 발생하는 등 사고 위험성이 크다. KERI 배준한 박사는 배전반의 문을 개방할 필요 없이 외부에 부착된 모니터로 통전 여부를 확인할 수 있게 만들어주는 기술을 개발했다. 핵심은 버려지는 에너지를 재활용하는 일명 ‘에너지 하베스팅’이다. 전기설비 주변에 누설되는 전계 에너지를 수집 및 변환해 전기를 생산하고, 이를 송신기의 전원으로 활용한다. 송신기는 전기가 흐르는지 여부를 무선 통신으로 수신기에 전달하고, 그 결과가 외부 모니터에 나타난다. 해당 기술의 큰 장점 중 하나는 뛰어난 활용성이다.
산소로 프로필렌 산화시키는 산업계 난제 해결...Nature Catalysis 표지논문 선정 햇빛과 산소를 이용해 자동차 내장재나 화장품 원료를 합성하는 촉매 시스템이 개발됐다. UNIST 곽자훈·장지욱·주상훈 교수팀은 고부가가치 석유화학 원료인 산화프로필렌을 합성하는 ‘3종 촉매 융합 시스템’을 개발했다. 해당 시스템은 3종류 촉매가 연속적으로 반응해 프로필렌을 산화하도록 설계된 시스템이다. 기존에 프로필렌을 산화시키는 화학공정은 유해물질을 배출하는 문제가 있었는데, 이 시스템은 유해물질 배출 없이 태양광 에너지와 산소만으로 산화프로필렌을 만들 수 있다. 산화프로필렌은 자동차 내장재나 화장품·의약품의 기초 원료로 그 수요가 꾸준히 증가하고 있는 석유화학 원료다. 원유 납사에서 프로필렌을 얻은 뒤 이를 산화시켜 합성하는데, 가장 값싸고 친환경적인 산화제인 산소와는 원하는 대로 반응하지 않아 유해 물질인 염소를 써 생산해 왔다. 최근 환경 규제가 강화되면서 염소 대신 과산화수소를 산화제로 쓰는 공법이 상용화됐지만, 과산화수소 생산 공정도 여전히 친환경적이지 못하다. 연구진이 개발한 시스템은 과산화수소까지 친환경적으로 만들 수 있을 뿐만 아니라 실시간으로 과산화
RFID 전문기업 '에일리언테크놀로지'가 말하는 RFID 도입 효과와 시장 동향 ※본 기사는 에일리언테크놀로지아시아의 이경창 차장이 2021 RFID/센서 제조혁신 온라인 세미나에서 발표한 내용을 정리한 것입니다. RFID는 반도체 칩이 내장된 태그에 저장된 데이터를 무선주파수를 이용해 비접촉으로 읽어내는 인식시스템으로, 무선인식이라고도 한다. RFID는 기존에 사용되던 바코드를 대체할 기술로서 다양한 산업군에서 주목하고 있다. RFID 기술의 등장과 발전 RFID 기술이 처음 등장한 것은 2차 세계대전 무렵이다. 공중의 전투기가 땅에 있는 사람이 아군인지 적군인지를 구분해 낼 수 있게 하기 위한 목적으로 처음 고안됐다. 1990년도 다국적 IT 기업 IBM이 900MHz 주파수 대역에 쓰는 RFID 기술을 중점적으로 개발하기 시작했다. 현재까지 13.56MHz 등 여러 주파수 대역을 이용한 RFID 기술이 개발되고 있는데, RFID에 연결된 물체를 IoT라고 일컬으면서 '사물 인터넷'이란 단어가 등장했다. RFID의 핵심은 칩이다. 기본적으로 RFID는 리더를 통해 칩 안에 저장된 데이터를 처리하는 방식으로 작동하는 기술이다. 먼저 리더기가 데이터를 불러들
나카가와 마사후미, 시바우라공업대학 재해 발생 직후의 초동 조사 및 재해 복구에는 신속한 대응이 요구된다. 이것을 확실하게 하기 위해 UAV를 활용한 초동 조사가 최근 실시되고 있으며, 토털 스테이션 등을 주로 이용하고 있던 지상 측량의 업무 효율이 대폭으로 개선되고 있다. 초동 조사의 효율 개선에는 인공위성, 유인항공기(고정날개·회전날개), UAV(고정날개·회전날개), 차량, 삼각, 백팩 등의 계측 플랫폼을 검토할 수 있다. 재해 부위의 추출 누락 등을 방지할 수 있는 점이나 증수나 붕괴가 있는 장소에서 안전하게 조사할 수 있다는 점에서, 상공에서 계측하는 공중 사진 측량이나 항공 LiDAR의 접근이 유용하다. 그리고 재해 부위가 국소적이고 재해 부위 근처까지 UAV 운반로가 확보되어 있으면, UAV(회전날개)가 신속성과 운용성의 점에서 최적의 계측 플랫폼이 된다. UAV 이용에 의한 측량 업무 효율화 1. 카메라와 비교한 LiDAR의 우위성 측량용 UAV에 탑재되는 센서는 카메라나 LiDAR이며, 각각 장점과 단점이 있다(그림 1). LiDAR은 화상 매칭 등 시간이 걸리는 데이터 처리 없이 점군을 직접 취득할 수 있다는 점에서 화상 계측(SfM/MVS)
후세 다카시, 도쿄대학 대학원 공학계연구과 사회기반학 전공 계량은 지구상의 자연 또는 인공물과 같은 지물의 위치·형상을 측정하고, 또한 지물의 위치 관계를 구해 수치나 그림으로 표현, 그들을 기반으로 분석 처리를 하는 일련의 기술이다. 그 기원은 고대까지 거슬러 올라갈 수 있는 오래되고 전통적인 과학이다. 계량이라는 말도 천문관측과 토지를 측정하는 것을 연결하는 기술로, 고대 중국의 ‘측천량지(測天量地)’에서 유래됐다고 한다. 긴 측량의 역사 속에서 지금까지 항상 최첨단 기술을 도입, 혁신을 계속해 왔다. 계량의 기본은 거리나 각도 등의 측정이다. 일본의 근대 측량에서는 메이지 시대(1868년~1912년) 초기부터 삼각측량이 전통적으로 이루어져 왔는데, 1960년대 이후 광파측거의의 보급에 의해 고정도 거리 측정이 가능해져 삼변측량과 트래버스 측량(traverse survey)이 확산됐다. 그 후 1990년대 전반에 GPS(Global Positioning System) 측량이 실용화되어 위성 측위 시대가 막을 열었다. GPS 측량은 위성과 수신기 간의 거리에 기초하기 때문에 삼변측량으로 파악할 수도 있다. 또한 화상 등에 의해 지물의 성질이나 상태를 파악하
조익영 전무, ODVA KOREA 인더스트리4.0과 결합된 경쟁력 및 비용에 따른 압력으로 인해 프로세스계장 자동화 장치, 에지(Edge) 및 클라우드(Cloud)를 통한 장치의 정밀 상태, 정밀 운영, 정밀 분석 및 정밀 예측, 유지 관리가 그 어느 때보다도 중요해졌다. 이 프로세스계장 산업은 이더넷-APL을 통해 현장계측제어를 위한 온도, 압력, 유량, 레벨, 중량 등의 센서 및 계측제어 관련 각종 액추에이터, 트랜스듀서, 모니터, 대시보드, 프로세스 컨트롤러, PLC, DCS 등에 연결하는 등의 대대적인 변화가 예상되며, 모든 산업계의 프로세스계장 분야에 큰 변화가 불가피하다. 높은 고정 플랜트 비용과 함께 중요한 인프라 역할에 의해 구동되는 프로세스계장 산업의 신뢰성, 보안 및 안전 요구사항은 대부분의 다른 산업 부문보다도 훨씬 전인 1960년 전기신호 4-20mA와 1940년 공기압신호 0.2~1Kg/cm2 신호와 같은 신뢰할 수 있고 입증된 IEC 국제통일 신호 및 제어 기술로, 현재까지 우리나라와 전 세계의 공장들에서 필드버스와 함께 널리 사용되고 있다. 이런 방법들의 단점 중 하나는 현장장치, 시운전에 몇 초가 아닌 몇 분 정도의 소요 시간이
헬로티 임근난 기자 | 스위스의 철도 회사 SBB Cargo와 오스트리아의 철도 시스템 전문업체 PJM이 ‘지능적인 화물 열차’를 공동 개발하고 있다. SBB Cargo와 PJM은 이 프로젝트의 일환으로 실시되는 자동 브레이크 테스트를 위해 필츠의 자동화 시스템 PSS 4000을 이용한다. 디지털화된 자동 공정으로 철도 교통의 시간 엄수 및 신뢰성을 높일 수 있다. ‘지능적인 화물 열차’ 프로젝트의 파트너로는 스위스, 오스트리아, 이탈리아의 대표적인 철도 화물 회사를 비롯하여 철도 전문업체인 PJM이 포함된다. 이들 업체가 특별히 관심을 갖는 부분은 열차 준비의 부분 자동화이다. 새롭게 개발된 통신과 클라우드 솔루션을 적절한 센서 기술과 조합함으로써 열차 출발 전의 브레이크 테스트를 훨씬 간소화하는 동시에 더욱 안전하게 테스트를 수행할 수 있다. 자동화로 수동 작업 대체 지능적인 화물칸을 만들기 위한 첫 단계 중 하나는 지금까지 시간 소모가 많았던 브레이크 테스트를 자동화하는 것이다. 새로 제작된 열차에서는 기술 담당자가 화물칸에서 직접 브레이크 기능을 수동으로 점검한다. 앞으로는 안전의 관점에서 이 과정을 자동화할 예정이다. 선로 전환 작업 및 그 영향을