[더테크 이지영 기자] 온실가스 발생이 없는 재생 가능한 에너지원인 암모니아를 연료로 사용하는 2리터급 엔진이 개발됐다. 이 기술은 향후 차량, 선박, 항공용 모빌리티의 동력원과 산업용 발전기 등 다양한 산업에 원천기술로 활용될 전망이다. 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원 친환경에너지연구본부 친환경모빌리티연구실 박철웅 책임연구원 연구팀과 현대차·기아 전동화설계센터는 세계 최초로 암모니아를 연소실에 고압으로 직접 분사하는 방식의 엔진을 공동 개발했다고 23일 밝혔다. 개발된 엔진의 가장 큰 특징은 수소 운반체인 암모니아를 별도 분해 과정 없이 직접 연료로 사용할 수 있다는 점이다. 출력이 불안정하고 유해배출물 생성이 많은 기체 연료 방식을 개선해 고압 액상 분사 방식을 도입했다. 고압 액상 분사 방식을 사용하면 대용량의 암모니아 연료를 안정적으로 공급할 수 있다. 순수 암모니아만으로도 세계 최고 수준의 비출력을 달성해 별도의 연소 개선 장치나 첨가물 없이 사용 가능하다. 연구팀은 점화장치 개선과 연료분사 시기, 흡배기 밸브 열림시기 최적화로 성능을 한층 높였다. 또한 암모니아 전용 후처리시스템으로 질소산화물과 미연 암모니아의 배출도 최소화했다. 그 결과 열
[더테크 이지영 기자] 고성능 모터 제작이 가능한 자성체 3D프린팅 기술을 국내 연구진이 최초로 개발했다. 미래 모빌리티, 로봇 등에 사용되는 산업용 고성능 모터개발에 활용될 수 있다. 자성체 3D프린팅 전용 장비개발과 특화설계로 금형 없이 복잡한 모터 구조를 구현할 수 있게 됐으며, 제작한 차세대 모터의 출력 성능 평가까지 완료했다. 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원 자율제조연구소 3D프린팅장비연구실 하태호 책임연구원 연구팀은 한국재료연구원 김태훈 책임연구원 연구팀, 가천대학교 김원호 교수 연구팀 등과 협력해 설계, 소재, 공정, 장비를 아우르는 자성체 특화 3D프린팅의 전 주기적 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 기술의 핵심은 자성체 물성을 극대화하는 3D프린팅 장비를 개발해 금형 제작이 필요 없고 2차원 형상 제약을 극복했다. 또한 제한된 공간에서 높은 토크와 출력을 요구하는 로봇, 전기차, 모빌리티 분야에 적합한 축방향 자속 모터 개발에 적용됐다. 그 결과 출력 밀도 2.0kW/L 이상의 성능을 갖춘 500W급 3D프린팅 모터를 구현할 수 있다. 기존 모터는 전기강판 적층이나 분말성형 방식으로 제작되어 금형 사용이 필수적이고 제작 형상 제약이
[더테크 이지영 기자] 생산성을 6.5배 높이고 제조 비용을 대폭 절감할 수 있는 차세대 반도체 패키징 기술이 개발됐다. 300㎜ 원형 웨이퍼를 사용하는 기존 기술의 한계를 넘어 600㎜×600㎜ 크기의 사각형 대형 패널로 높은 생산성과 정밀도를 동시에 구현했다. 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원 자율제조연구소 반도체장비연구센터 송준엽 연구위원, 이재학 박사 연구팀과 한화정밀기계㈜, ㈜크레셈, ㈜엠티아이는 600㎜ 대면적의 패널 위에서 고집적 다차원을 실현할 수 있는 FO-PLP 본딩 및 검사장비와 공정·소재기술 등 핵심 원천기술 및 특허 14건과 실용화 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 연구진은 원형이 아닌 사각형의 600mm x 600mm 대면적 패널을 사용하여 생산성을 극대화했다. 또한 ±5㎛ 이내의 정밀도, 시간당 1만 개 이상의 칩 생산(CPH : Chip Per Hour)이 가능한 높은 생산성의 본딩 장비(한화정밀기계㈜)와 저잔사 고내열성 소재(㈜엠티아이), 1~2㎛급 분해능을 갖는 고속 대면적 검사장비(㈜크레셈)를 통합적으로 개발 및 적용했다. FO-PLP 기술은 칩을 대면적의 패널 위에 재분배하는 과정에서 칩 접착제의 단차, 접착 과정에서의
[더테크 이승수 기자] 와이어 없이 자동 계류를 할 수 있는 '자율운항선박 자동 계류 시스템'기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 한국기계연구원은 가상공학플랫폼연구본부 신뢰성연구실 김용진 책임연구원 연구팀은 배를 항구에 자동으로 고정하는 자동 계류 시스템을 개발했다고 18일 밝혔다. 이 기술은 진공 흡착패드와 4자유도 유압 기구의 통합 제어를 통해 선박을 안전하게 계류시킬 수 있는 기술이다. 기존에는 정박을 위해 굵은 줄(계류삭)로 작업자가 선박을 직접 항구에 고정해 왔다. 이 방식은 배의 크기와 무게에 따라 높은 강도가 필요했다. 와이어가 끊어질 경우 사고 발생의 가능성이 있으며 수동으로 항구에 고정하는 계류 작업에 상당한 인력과 시간이 소요됐다. 이번에 개발된 자동 계류 시스템의 가장 큰 장점은 사람이 직접 줄을 매지 않아도 선박을 안전하게 고정할 수 있다는 점이다. 진공 흡착패드가 배를 항구에 밀착시켜 안전한 고정을 돕고 유압 시스템을 통해 자동으로 제어가 가능하다. 이를 통해 계류 작업의 정확성과 속도가 크게 향상되어 인명 사고 위험을 줄이는 한편 작업 속도가 빨라지고 인력 부족도 해결할 수 있다. 연구를 이끈 김용진 책임연구원은 “이번에 개발한 자동
[더테크 이지영 기자] 국내 연구진이 플라즈마 장비를 이용해 저전력 고성능 반도체를 제작할 수 있는 이종구조 4인치 제작 기술이 세계 최초로 개발했다. 인공지능(AI) 기술의 발전과 함께 반도체 성능 향상의 필요성도 증가하면서, 반도체 고성능화를 위한 새로운 소재와 구조 개발도 중요한 과제로 떠오른 상황이다. 한국기계연구원 자율제조연구소 반도체장비연구센터 김형우 선임연구원 연구팀과 성균관대학교 기계공학부 김태성 교수 연구팀은 플라즈마를 이용한 이종구조 4인치 반도체 웨이퍼 제작에 세계 최초로 성공했다고 7일 밝혔다. 이 기술은 차세대 반도체 재료인 TMDc에 적용, AI반도체로 사용 가능할 전망이다. 연구팀은 플라즈마 화학기상증착법(PECVD, Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition) 장비를 이용해 두 가지 형태의 이종구조 4인치 웨이퍼 구현에 성공했다. 먼저, 이황화텅스텐(WS2)과 그래핀 간의 이종구조는 그래핀을 전사한 웨이퍼 위에 텅스텐(W) 금속층을 1나노미터(nm) 두께로 증착해 황화수소(H2S) 플라즈마 황화처리로 제작했다. 또한 이황화몰리브덴(MoS2)의 서로 다른 2개 형상을 결합, ‘금속-반도체’의 이종구조
[더테크 이지영 기자] 원자로 내부 구조물의 절단해체 기술 필요성이 증가하는 가운데 수중에서 안전성을 확보하고 오염물은 최소화하는 원전 해체용 레이저 절단 기술이 개발됐다. 세계 최초로 원전 해체 현장을 모사한 수조를 개발해 특허 등록을 완료했다. 한국기계연구원 부산기계기술연구센터 레이저기술실용화연구실 박인덕 책임연구원 연구팀은 수심 10m 환경을 모사하여 두께 100㎜ 이상의 스테인리스강 시편을 한 번에 절단할 수 있는 수중 레이저 절단기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 원전 해체 시 구조물 절단의 방법으로는 기계적 절단과 열적 절단이 있다. 이중 기계연에서 개발한 기술은 열적 절단 기술로, 고출력 레이저를 이용해 수중에서 보다 안전하고 발생되는 오염물을 최소화한 절단 기술이다. 연구팀은 실제 절단 조건인 수심 10m에서 두께 100㎜의 스테인리스강 수중 레이저 절단에 성공했다. 스테인리스강은 원자력 압력 용기의 주재료다. 연구팀은 다른 열적 절단과 비교하여 절단부의 커프폭(Kerf width)을 약 2㎜까지, 레이저 절단 기술에서 사용되는 절단가스 유량을 600ℓ/min까지 줄여 최적화했다. 절단속도는 50㎜/min 까지 달성했다. 이어 본격적인 원전 해체
[더테크 이지영 기자] 영하 183℃ 이하급 극저온 터보 팽창기 기술 개발로 수소, 천연가스 등 대체 에너지를 극저온 상태에서 효율적으로 저장할 수 있는 핵심기술을 국내 연구진이 개발했다. 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원 에너지저장연구실 임형수 책임연구원 연구팀은 Zero GWP 냉매를 사용한 무급유 방식의 극저온 터보 팽창기를 개발하고 천연가스 액화용 팽창기의 실증 시험을 마쳤다고 14일 밝혔다. 극저온 터보 팽창기는 고압 상태의 기체를 임펠러로 팽창시켜 온도를 낮추는 원리를 이용해 수소, 천연가스, 공기 등 대체 에너지를 액화 저장하는 데 필요한 장비다. 기계연 연구팀은 대체 에너지를 영하 183℃ 이하의 극저온 상태로 냉각하기 위해 임펠러, 무급유 베어링, 축, 케이싱 등을 독자 개발하고, 회전 안정, 출력 제어, 단열 설계 기술 등 핵심기술을 확보했다. 이를 활용해 Zero GWP 냉매인 네온을 상온 조건에서 영하 183℃ 이하로 냉각시키는 데 성공했다. 1분에 수만에서 수십만 번까지 회전하는 극저온 터보 팽창기는 그동안 대부분을 해외 수입에 의존해 왔었다. 이번 기계연의 기술 개발로 국산화 가능성을 마련했다. 다양한 대체 에너지 적용을 위해서는
[더테크 이승수 기자] 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원이 유럽 미래 첨단 기술 선도국인 독일, 덴마크 연구기관들과 손을 잡고 AI로봇·음향·산업 기계 자율화 분야의 공동연구를 수행한다. 기계연은 9일 독일 자뷔리켄 현지에서 잘란트 대학(Universität Saarlandes) 캠퍼스에 위치한 독일 인공지능연구소(DFKI)와 로봇용 다중 작업지능 기술(RoGeTa) 개발 관련 협력 협약을 체결했다고 10일 밝혔다. 이번 협약으로 기계연이 보유하고 있는 AI 로보틱스 기술과 DFKI의 AI, 디지털트윈(Digital Twin), 멀티모달 HMI(Human Machine Interation) 분야의 기술 협력 과제 기획을 통해 로봇 지능 고도화 개발에 속도를 낼 것으로 기대된다. 독일의 인공지능 연구 허브 역할 수행 중인 독일 인공지능연구소 자뷔리켄(DFKI Saarbrücken)은 인지보조, 다국어 및 언어 처리, 신경 기계 모델링 등 다양한 분야에 대한 AI 기술을 연구하고 있다. 특히 특히 로봇과 사람 간의 멀티모달 상호 작용 관련 AI 기술 연구에 집중하며, 지난 2018년부터 2022년까지 4년간 자율주행 로봇기술과 디지털 트윈 등 협업 물류 로봇
[더테크 이승수 기자] 한국기계연구원이 동구권 연구협력 기반을 구축하고 국내기업의 유럽 기계산업 시장 진출을 지원하기 위한 걸음을 내디뎠다. 기계연은 20일 체코 프라하 현지에서 체코공대, 체코 발전소용 부품 가공업체 TGS, 한국산업기술기획평가원, 국내 공작기계 제조사 ㈜스맥과 정밀기계 분야 5자 협력 MoU를 체결했다고 밝혔다. 이번 동구권 협력은 기계연의 기관 고유의 글로벌 협력 프로그램인 'With KIMM, to the World'의 일환으로 성장하고 있는 현지 기계기술 수요에 맞춰 글로벌 산업계에서의 “K-Machine”의 입지를 강화하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 이번 협약을 통해 최근 수요가 증가하는 발전기와 항공엔진용 터빈 부품 제조를 위한 장비·공정의 디지털 전환과 AI 자율제조 기술을 공동 개발할 계획이다. 블레이드, 블리스크, 임펠러 등의 터빈 부품은 난삭 소재 특성과 복잡한 형상으로 하이엔드급 정밀가공장비와 고도화된 디지털 가공기술이 요구된다. 체코공대(CTU)는 기계장비 디지털트윈과 가공공정 지능화 분야 선두 연구그룹으로 시뮬레이션 기반 터빈부품 가공 지능화에 있어 세계 최고 수준의 기술을 보유하고 있다. 기계연과 체코공
[더테크 이승수 기자] 세계적으로 탄소중립 달성에 대한 절실함이 커지는 가운데 히트펌프 분야에 대한 지원이 중요하다는 제언이 나왔다. 한국기계연구원이 12일 히트펌프 시장과 정책 동향 주요 분야별 전략 품목을 담은 기계기술정책 제116호 ‘산업용 히트펌프 동향과 대응 방향’을 통해 이같이 밝혔다. 히트펌프는 저온 열원에서 열을 흡수하여 고온 열원으로 옮기는 친환경 기기로, 화석연료 의존 감소, 에너지 효율 향상, 지속 가능성 측면에서 성장성이 크며, 탄소중립을 위한 핵심 기기로 주목받고 있다. 공기·하천·폐수·폐열 등 미활용 에너지나 지열·태양열 등 신재생 에너지를 고급 에너지로 바꾼다. 연구진은 출연연의 역할과 산업계와의 시너지를 고려하여 산업용 히트펌프, 카르노 배터리, 미활용 에너지 히트펌프, 열에너지 네트워크 4개 분야를 히트펌프의 주요 기술 분야로 선정하고 각 분야별로 기술 동향과 이슈를 분석하여 전략 품목을 도출했다. 산업용 히트펌프는 폐열이나 미활용 열원으로 산업공정에 필요한 100℃ 이상 고온 증기를 생산하여 공급하는 기기다. 전략 품목으로 스크류 압축기 적용 중소 규모형 산업용 스팀 히트펌프, 대용량 터보 히트펌프 MVR(Mechanical
[더테크 이승수 기자] 동·식물 메커니즘에서 착안한 친환경적 기술로 공기 중 수분을 모아 살균해 먹는 물을 생산하는 ‘휴대용 수분 포집 시스템’이 국내 연구진에 의해 최초로 개발됐다. 한국기계연구원 임현의 연구단장 연구팀은 독자 개발한 ‘휴대용 수분 포집 시스템’을 이용한 약 3kg 물 수확기 상용화를 앞두고 있다고 20일 밝혔다. 물 수확 성능과 먹는 물 안정성 검증 등 공인인증기관 성적서를 통해 인증 받았으며, ㈜퓨어시스에 기술이전해 휴대용부터 대용량까지 다양한 제품군 사업화를 계획하고 있다. 향후 군용, 캠핑용, 도서 산간 지역 생존수 생산 시스템 등 다양한 분야의 원천기술에 활용될 것으로 기대된다. 연구팀이 개발한 ‘휴대용 수분 포집 시스템’은 ‘흡착→탈착→응축→살균’ 수분 포집 사이클을 원천기술로 포집량을 크게 늘렸다. 기존 제습 시스템 대비 2배 이상 에너지 효율이 개선됐다. 또한 수분이 응축되는 냉각핀을 순간 80oC까지 가열해 박테리아를 1분 내 살균하고 자연 분해가 가능한 친환경 필터로 정수하는 등 안정성을 검증받았다. 이번에 개발한 ‘휴대용 수분 포집 시스템’은 열전소자의 발열면을 흡습판으로 이용한 것이 핵심이다. 흡습판의 흡착 모드에서 공
[더테크 이승수 기자] 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연)은 대한기계학회 기어트레인연구회와 공동으로 “2024 KIMM 기어트레인 컨퍼런스(이하 컨퍼런스)”를 8월 13일~14일 양일간 개최했다. 기어트레인은 전기차 감속기, 항공용 기어박스, 트랙터 변속기 등 다양한 산업에서 기본이 되는 핵심요소이다. 컨퍼런스는 기어트레인 연구 및 인력교류의 필요성이 증가함에 따라 기계연 연구자들과 관련 기업들을 중심으로 2022년 자발적으로 시작됐다. 이후 컨퍼런스에 대한 관심과 참여도가 높아지면서 작년부터 대한기계학회와 공동 주최로 저변을 넓혔고, 올해는 250명의 인원이 참가했다. 이번 컨퍼런스 참가자인 LS엠트론 안형종 선임연구원은 “기존 학회에서는 기어트레인에 관련된 연구동향을 찾기 어려운데, 관련 주제를 총망라한 이 컨퍼런스는 실질적으로 업무와 밀접한 연관이 있다”고 말했다. 또한 “기계연에서 개발한 기어 디자인 소프트웨어 활용, 기어 최적화 및 변속기의 검증과 해석 등 기계연으로부터 기어트레인 기술 분야에 많은 도움을 받고 있다”고 밝혔다. 기어박스 제조업체 ㈜킴의 이강희 기술연구소장은 “2010년부터 기계연과 협업하여 과제를 성공
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