대구경북과학기술원(DGIST)은 로봇 및 기계전자공학과 김회준 교수와 화학물리학과 홍선기 교수 공동연구팀이 생체친화적 방법으로 신체 움직임 같은 물리적 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 물리적 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 기존의 기술은 대부분 인체에 유해한 납 성분을 포함하고 있어 인체에 활용할 수 없었다. 김·홍 교수팀은 인체에 적용 가능한 합성소재를 활용해 에너지 전환 기술을 개발했다. 해당 기술은 생체친화적 특성을 검증하기 위해 한 세포 생존율 테스트에서 생존뿐 아니라 번식도 가능한 것으로 나타나 인체에 적용해도 문제가 없는 것으로 확인됐다. 이 기술을 활용한 발전 소자를 신체 부위에 부착해 걷거나 움직일 때 실시간으로 에너지를 모을 수 있다. 김 교수는 "이 기술을 이용한 발전 소자는 최대 전압 20V, 전류 250㎁를 달성해 전자계산기나 손목시계 같은 소형 전자기기 전력원으로 활용할 수 있을 뿐 아니라 자가 발전 진동 센서로도 활용할 수 있어 광범위한 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구는 에너지 분야 과학 저널 '나노에너지'(Nano Energy) 11월호에 실렸다. 헬로티 김진희 기자 |
페로브스카이트 양자점 발광소자의 삼원색 세계 최고 효율 달성 국내 연구진이 페로브스카이트 발광체를 이용해 고효율‧고화질 디스플레이를 구현했다. 구현된 디스플레이는 얇고 유연해 웨어러블 기기나 모바일, 사물인터넷(IoT) 등 분야에서 유용할 전망이다. UNIST 신소재공학과의 최문기 교수팀과 DGIST 에너지공학과의 양지웅 교수팀은 ‘페로브스카이트 양자점의 표면제어로 초고해상도 패터닝 기술’을 개발했다. 패터닝(patterning)은 박막을 반복적으로 식각하는 과정을 통해 반도체 칩 내에 집적회로를 구현하는 것을 말한다. 이 기술로 만든 페로브스카이트 발광소자는 삼원색(빨강, 초록, 파랑) 모두 세계 최고 효율을 달성했다. 공동 연구진은 새로운 공정으로 매우 얇은 ‘피부 부착형 페로브스카이트 발광 소자’도 제작해 다양한 변형에도 대응 가능한 웨어러블 디스플레이를 선보였다. 양지웅 DGIST 교수는 “페로브스카이트 표면에 간단한 방식으로 유기 반도체 층을 도입해 패터닝 과정에서 발생할 수 있는 화학적·물리적 결함을 억제했다”며 “이 기술로 형성된 페로브스카이트 발광층은 페로브스카이트 나노입자 간 간격이 줄고 정공수송층과의 계면 특성이 개선됐다”고 설명했다. 실제
센서·반도체 기술 동향 공유와 관련 연구자 교류회 등으로 협력의 장 마련 대구경북과학기술원(DGIST)는 지난 6일 독일 시스템 반도체 글로벌 기업인 인피니언테크놀로지스와 상호 협력을 위한 기술 세미나를 개최했다고 밝혔다. 인피니언테크놀로지스는 세계 1위의 전력반도체 회사로, 생활의 편리함과 안전, 친환경을 추구하는 세계 반도체 솔루션 시장을 주도하고 있다. 국내에는 다양한 전기적, 물리적, 화학적 분석 장비를 갖춘 xEV High Power Center와 FA(Failure Analysis) 및 Radar 연구소를 설립하였고, 2014년에는 DGIST에 대구사무소를 개소했다. 최근에는 회계연도 기준 2021년에 전 세계 약 50,280명의 직원들과 함께 111억 유로의 매출 실적을 달성하였다. 이번 세미나는 차세대 지능형 초감각 센서를 지역 산업의 미래 성장 동력으로 육성하고자 설립된 DGIST 센소리움 연구소(Sensorium Institute)가 주최한 행사로 ▲DGIST-Infineon Automotive Lab 현황 ▲세계 전장용 반도체 동향 ▲차세대 센서 기술 동향 ▲DGIST 센서산업 활성화 방안 ▲센서연구자 교류회 및 간담회 등의 일정으로 진행
DGIST 유종성 교수 연구팀, 리튬-황 전지 분야의 터닝 포인트 발견! 차세대 고에너지, 장수명 등 신기술 개발 대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지공학과 유종성 교수 연구팀이 황(sulfur) 활물질이 담겨진 다공성 실리카 중간층(interlayer) 기술을 개발했다고 밝혔다. DGIST는 이번 연구가 에너지 밀도와 안정성이 중요한 ‘차세대 리튬-황 전지’ 연구개발 및 상용화 분야의 터닝 포인트가 될 것으로 기대하고 있다. 최근 대용량 에너지 저장장치의 수요가 증가하면서 리튬이온 전지를 대체 할 수 있는 고에너지, 저비용 차세대 이차전지 연구가 활발하다. 이 중 황을 양극소재로 사용하는 리튬-황 전지는 비싼 희토류를 양극소재로 사용하는 기존의 리튬이온 전지보다 수배 이상 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 전기차, 드론 등 고에너지 장치에 활용이 기대된다. 또한, 황은 가격이 저렴하고, 풍부한 자원이면서 유해하지 않아 세계적으로 리튬-황 전지에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만 리튬과의 반응 과정에서 전기에너지를 생산하는 활물질인 ‘황’의 낮은 전도율과 전지의 충전과 방전시 생성되는 다황화물이 전지의 음극 쪽으로 확산되면서 황 활물질의 손실이 발생해
대구경북과학기술원(DGIST)은 에너지공학과 유종성 교수 연구팀이 황(sulfur)과 실리카(이산화규소)를 이용해 저비용으로 수명이 길고, 고에너지를 담을 수 있는 리튬-황 전지 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 황을 양극 소재로 사용하는 리튬-황 전지는 비싼 희토류를 양극 소재로 사용하는 기존 리튬이온전지보다 여러 배 이상 높은 에너지 밀도를 갖고 있어 전기차나 드론 등 고에너지 장치에 활용할 수 있다. 가격이 싸고 풍부한데다 유해하지 않은 장점도 있다. 그러나 충전과 방전 때 생기는 다황화물이 전지 음극 쪽으로 확산하면서 황 활물질(방전할 때 화학적으로 반응해 전기에너지를 생성하는 물질) 손실이 발생해 용량과 수명이 줄어든다는 단점이 있다. 유 교수 연구팀은 판상형 실리카를 합성하고 그 안에 황을 담아 새로운 실리카-황 중간층(interlayer)을 구현해 이런 단점을 보완했다. 유 교수는 "이번 연구는 에너지 밀도와 안정성이 중요한 차세대 리튬-황 전지 연구 개발 및 상용화 분양의 전환점이 될 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구는 미국 아르곤 국립연구소(ANL)의 아민 카릴(Amine Khalil) 박사팀과 공동협력으로 진행됐고, 네이처 자매지인 '네
사람 지문과 같이 매번 다른 형태를 형성하는 분자조립 나노패턴 활용 DGIST 로봇및기계전자공학과 김봉훈 교수 연구팀이 성균관대 권석준 교수 연구팀, KAIST 김상욱 교수 연구팀과 공동연구를 통해 사람의 지문과 같이 매번 다른 형태를 형성하는 무작위적인 분자조립 나노 패턴을 이용한 새로운 IoT 보안/인증 원천기술을 개발했다. 최근 IoT 기술이 발전함에 따라 다양한 기기들이 인터넷을 통해 연결된 초연결시대가 도래하고 있음에도 불구하고, IoT 기기들의 해킹 사례가 빈번하게 보고되고 있으며, IoT 기술을 안전하게 사용할 수 있느냐에 대한 의문이 제기되는 실정이다. 우리 주위에 흔히 사용되는 인증 방법으로 사람의 지문이나 핸드폰 등에서 제공해주는 QR 패턴을 들 수 있다. 사람의 지문은 모든 사람에게 다르게 형성되므로 각 개인을 식별하기 위한 인증 매체로 오래전부터 사용돼왔으나, 크기가 눈에 보일 정도로 커서 쉽게 복제할 수 있다는 단점을 가지고 있다. 반면 최근까지도 코로나 방역에 큰 역할을 했던 QR코드는 사용할 때마다 매번 다른 패턴을 형성하므로 복제가 어렵지만, 새로이 패턴이 생길 때마다 무선통신으로 등록을 해야 하므로 에너지 소모가 크고 개인의 프
나노메쉬 구조로만 이루어진 전자피부 장치로 장기간 생체신호를 실시간으로 측정하고 처리하는 등 전자피부 디바이스의 통합 시스템 구축에 한걸음 DGIST는 화학물리학과 이성원 교수 연구팀이 전자피부의 소자로 활용할 수 있는 매우 얇은 두께와 우수한 통기성을 갖는 나노메쉬(그물망) 구조의 유기물 전계효과 트랜지스터(Organic Field-Effect Transistor, OFET)를 세계최초로 개발에 성공했다고 밝혔다. 전자피부란 피부에 부착하는 전자기기로 체온, 심박수, 근전도, 혈압 등 신호를 측정하고, 이러한 데이터를 전달하는 역할을 한다. 최근 웨어러블 기기를 응용한 스마트 헬스케어 시스템에 대한 관심이 더욱 높아지면서 관련 기술의 개발이 활성화 되고 있다. 헬스케어 시스템을 통한 생체신호를 실시간으로 정확하게 측정하기 위해서는 대부분의 조직 표면이 부드럽고 끊임없이 움직이기 때문에 유연한 센서(soft sensor)가 요구되는데, 그로 인해 생체표면에 직접 접촉하는 전자장치들은 플라스틱 및 고무와 같은 기판에 제조되어왔다. 하지만, 액체 및 기체 투과성이 낮은 평면 기판 구조의 센서를 피부 표면에 장기간 부착하게 되면 예기치 못한 질병(아토피, 신진대사
DGIST 박막태양전지연구센터·경남대 신소재공학과 공동연구팀, 범용 소재 박막태양전지 기공 형성 원인 규명 및 억제 기술 개발 DGIST(대구과학기술원)는 박막태양전지연구센터(센터장 강진규)와 경남대학교 신소재공학과 김세윤 교수 연구팀이 함께 친환경 범용 소재 박막태양전지인 CZTS 박막태양전지의 문제점인 기공 형성 원인을 규명하고 이를 억제하는 기술을 개발했다고 최근 밝혔다. 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 발생하는 ‘태양전지’는 지속가능한 신재생 에너지로 실생활에서도 쉽게 찾아볼 수 있다. 그중에서도 CZTS 박막은 값이 싸고 독성이 거의 없는 구리, 주석, 아연을 주요 소재로 사용하기 때문에 대량생산이 용이하다. 또한, 휘어지는 성질을 가지고 있어 여러 분야에 적용 가능하다. 지난 2019년, DGIST 박막태양전지연구센터에서 12.6%라는 세계 최고의 발전전환 효율을 기록한 태양전지를 개발하기도 했으나, 아직 하부 전극 부근에서의 다양한 크기의 구멍이 생기는 등(기공 결함) 여러 결함에 대한 해결책이 필요한 실정이었다. 이에 DGIST 박막태양전지연구센터와 경남대학교 김세윤 연구팀은 CZTS 박막태양전지의 문제점인 흡수층 하부에 존재
생기원-DGIST, 물 속 미세플라스틱 제거하는 친환경 입자 제거기술 개발 미세플라스틱은 지름이 5㎜ 미만인 플라스틱 입자를 가리키며, 처음부터 작게 만들어진 ‘1차 미세플라스틱’과 잘게 부서지고 쪼개진 ‘2차 미세플라스틱’으로 분류된다. 결국 바다로 유입되어 해양생태계를 오염시키는데, 최상위 포식자인 인체에도 영향을 줄 수 있어 이를 걸러내는 제거기술 개발이 요구되고 있다. 그러나 크기가 작은 미세플라스틱을 물속에서 필터로 처리하기 어렵고, 특히 나노미터 크기 초미세 플라스틱의 경우 필터가 막히거나 필터 자체의 해양오염 문제가 제기되어 왔다. 이에 생기원 정밀기계공정제어연구그룹 조한철 박사 연구팀과 DGIST 에너지공학과 이주혁 교수 연구팀이 공동연구를 통해 물 속 미세 플라스틱 입자를 처리할 수 있는 친환경 입자 제거기술 개발에 성공했다. 한국생산기술연구원이 DGIST와 공동으로 물 속 마이크로(㎛)~나노미터(㎚) 크기의 미세플라스틱을 걸러내는 친환경 미세플라스틱 제거기술을 개발했다고 밝혔다. 생기원 조한철 박사팀은 높은 전압을 통해 전기영동 증착 효율을 높일 수 있다는 점에 주목하고, DGIST 이주혁 교수팀이 개발한 3차원 다공성 미세구조 ‘마찰대전
국가연구장비를 활용하여 우수한 연구성과 창출한 공 인정받아 DGIST는 로봇및기계전자공학과 김봉훈 교수가 ‘국가연구개발시설장비 관리 및 활용 유공’에 기여한 공로를 인정받아 과학기술정보통신부 장관표창을 수상했다고 밝혔다. 과학기술정보통신부는 국가연구개발 성과평가 과정을 통해 우수한 연구 성과를 창출한 연구자에게 포상 및 장관표창을 실시함으로써 연구현장의 사기와 명예를 고양하고자 ‘국가연구개발 성과평가유공 포상제도’를 실시하고 있다. 김봉훈 교수는 과학기술정보통신부가 지원한 한국연구재단의 우수신진연구사업, 나노·소재원천기술개발사업, 미래소재디스커버리사업, 국가연구시설장비진흥센터(NFEC)의 나눔장비 이전지원사업의 지원을 받아 2021년 9월 세계적인 과학 권위지 네이처(Nature)에 표지 논문을 게재한 바 있다. 또한 2017년과 2019년도에도 사이언스(Science)에 논문을 발표하여, 세계적인 과학 전문지로 평가받는 NSC(Nature, Science, Cell) 저널에 총 3편의 연구 논문을 게재하는 등 우수한 연구 성과를 지속적으로 학계에 발표하고 있다 김봉훈 교수는 “이렇게 뜻 깊고 의미 있는 상을 수상하여 너무나도 영광스럽게 생각한다. 앞으로도
DGIST 이성원, 장경인 교수팀, 일상생활에서 작은 인체의 움직임을 이용한 고효율 전기 발전장치 개발 성공 원격 의료 시스템의 필요성이 증가하면서, 전자피부형 센서에 장시간 지속적으로 에너지를 공급할 새로운 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 진동과 압력, 외부충격 등을 가하여 전기에너지로 변환하는 원리의 발전 방식인 압전 에너지 발전은 친환경 에너지인 물리적 움직임에서 전기를 얻을 수 있다는 장점이 있어 주목받고 있다. 그러나 현재 제작되고 있는 압전 에너지 발전 소자는 성능의 극대화를 위해 몸에 유해한 물질인 PZT 등을 사용하고 있기에 실제 인체에 적용하기 위해서는 보호막을 이용해야 하므로 소자의 총 두께가 증가하게 된다. 소자가 두꺼우면 작은 인체의 움직임에 의해 변형되기 어려우며, 피부에서 분리되는 등 효율적인 에너지 수확이 불가능하다. 이런 가운데 DGIST는 화학물리학과 이성원 교수 연구팀이 생체친화적 물질을 사용하여 소자 두께를 최소화하여 눈 깜빡임 등의 인체의 작은 움직임에서 효율적으로 전기 에너지를 얻는 데에 성공했다고 발표했다. DGIST 이성원 교수팀은 약 4마이크로미터의 초박막 형태로 압전 발전 소자를 제작, 착용자가
발광층 내부에 전극 삽입으로 평면형 투명전극 제거 및 고휘도 발광 구현 다양한 변형에도 밝기 및 내구성 강해, 추후 다양한 웨어러블 섬유 및 기기 개발에 도움이 될 것으로 기대돼 DGIST는 에너지융합연구부 정순문 박사 연구팀이 새로운 개념의 전계 및 기계발광을 동시에 발생시키는 소자 구조를 개발하였다고 밝혔다. 이를 통해 기존 방식의 한계점을 극복한 고휘도, 저비용, 신축성 발광소자 제작이 가능해져 외부의 환경변화에 강한 전광판과 현수막 등 다양한 분야로의 활용이 가능할 것으로 보인다. 고체에 강한 전계를 가했을 때 발광하는 현상을 전계발광이라고 한다. 이를 발생시키기 위해 기존에는 발광층을 샌드위치 형식으로 평행하게 둘러싸는 두 개의 평면전극을 활용한 수직전계 (vertical E-field) 방식을 활용하였는데, 그 재료로 대부분 금속 및 인듐 주석 산화물을 널리 사용하였다. 하지만 이러한 전극들은 신축성이 많이 떨어지기 때문에 늘어나면서도 빛을 안정적으로 방출하는 발광소자를 제작하는데 큰 걸림돌이 되어 왔다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 정순문 박사팀은 발광층 내부에 얇은 막대 형태의 은 나노와이어 전극을 발광층과 평행하게 삽입시켜 면내전계(in-p
대용량 배터리 탑재 및 거점센터 구축으로 배달형 전기이륜차의 활용 효율성 높여 DGIST 1호 연구소 기업인 ㈜그린모빌리티가 국내 굴지의 배달 대행 전문 기업 ㈜제트콜과 배달형 전기오토바이 공동 운영 사업 협약을 체결했다고 밝혔다. 이번 협약은 그린모빌리티의 배달형 전기오토바이 신형모델인 GMT-V6 모델을 공급하고 배터리 충전 및 교환 시스템 사업을 공동으로 운영하는 내용으로, 2022년 대구지역에 500대를 시범 운영하고, 2023년 4,500대, 2024년 1만대 등 3년간 총 1.5만대를 전국에 공급하기로 하였다. 제트콜은 2003년 국내 최초로 배달대행 프로그램 앱을 개발 및 보급한 회사로 국내 배달 시장에서 선두권을 달리고 있다. 특히 배달 대행 플랫폼 만나플러스(전국 5만여 명 배달 라이더 보유)를 기반으로 배달대행 시장 확대하여 왔으며, 금년부터 친환경 전기오토바이로의 전환에 적극 나서고 있다. 양사는 그동안 전기오토바이가 가진 충전시간 대비 주행거리가 짧은 점을 해소하고자, 대용량 배터리를 적용하여 주행거리의 증대는 물론, 거점 센터에서 쉽게 배터리를 교환 할 수 있도록 다양한 형태의 배터리교환 시스템을 개발하여 보급에 나서기로 하였다. 그린
DGIST 연구원 창업기업 엠에프알(MFR), 국토교통부 도로터널 내화지침에 최적화된 건설 로봇 실용화 막바지 DGIST는 국내 최초 건설 로봇 전문 기업인 엠에프알(MFR)이 도로터널 내화보드(패널) 설치 로봇의 실용화를 앞두고 있다고 밝혔다. 중대재해처벌법 시행 등으로 건설 안전이 중요해진 만큼 건설 업계와의 다양한 업무협약(MOU) 및 투자가 이어질 전망이다. 내화보드 공법에 따르면 크기 약 2500mm×1200mm×30mm에 100kg에 육박하는 내화보드가 바둑판처럼 지상 약 6~7m의 도로터널 천장부에 단단히 고정된다. 현재 이 공법은 다수의 건설 작업자들이 고소 작업차에 탑승한 채로 운반, 정렬, 고정 작업 순으로 진행되며, 특히 고정 작업은 도로터널 천장면에 드릴링과 앵커링 작업이 요구되므로 고도의 작업부하 및 안전사고 부담이 높은 건설 작업군에 속한다. 도로터널 내화공법은 지난 2020년 터널 내 대형화재로 인명피해와 터널 손상이 발생한 '순천-완주 간 고속도로 추돌 사고'를 계기로 중요해졌다. 또한 중대재해처벌법과 ESG 경영이 강조되고 있어 안전하고, 공법에 충실한 건설 작업 요구가 어느 때보다 커지고 있는 상황이다. MFR은 내화보드 설치
DGIST 이용민 교수 연구팀, 세라믹/바인더 가교 일체화 구조 설계를 통한 160℃에서도 견디는 분리막 기술 구현 DGIST는 에너지공학과 이용민 교수, 한밭대 유명현 교수 공동 연구팀이 리튬이온전지용 고내열성 세라믹/바인더 가교 분리막 기술을 개발했다고 밝혔다. 리튬이온전지용 세라믹 코팅 분리막은 전지의 내부 단락을 방지하고, 이온의 이동을 도와주는 역할을 하고 있다. 그러나, 두꺼운 세라믹 코팅층은 전지의 에너지밀도를 하락시킬 뿐만 아니라 내부 저항으로 인한 전지 성능 저하로 이어질 수 있다. 또한, 분리막은 전지의 높은 에너지밀도를 위해 박막/경량화가 필수적이나. 세라믹 코팅층의 두께 및 무게를 낮출 경우 분리막에 요구되는 내열성을 확보하지 못하여 전지의 안전성에 큰 악영향을 주어 기술적으로 매우 어렵다. 이를 해결하기 위해 내열성이 우수한 신소재를 도입하거나 코팅층 내부에 화학적 반응을 통해 분리막의 내열성을 높이는 연구가 진행되었으나, 높은 원재료 비용과 복잡한 공정으로 인한 대량/대면적 생산이 어려워 상용화가 불가능하다는 문제가 여전히 존재한다. DGIST 이용민, 한밭대 유명현 공동 연구팀은 세라믹 표면에 폴리도파민을 코팅하여 이를 세라믹 코팅
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