[더테크 이승수 기자] 한국전기연구원이 산업부·경남도·창원시와 협업 통해 약 300억원 규모의 CNC 실증센터를 개소했다. 한국전기연구원(KERI)이 대한민국 공작기계 분야 기술 자립과 첨단화를 추진할 ‘AI CNC 실증센터’ 개소식 행사를 25일 창원본원에서 개최했다. 공작기계는 기계를 만드는 또 다른 기계라는 의미로 ‘마더 머신(Mother machine)’으로 불린다. 그중에서도 가장 중요한 ‘CNC’는 인간이 작업하는 방식과 유사하게 동작한다. 두뇌 역할을 하는 CNC 상위제어기가 컴퓨터를 통해 수치 정보를 처리하고, 이후 손발에 해당하는 CNC 하위제어기인 ‘구동계’에 위치·속도·회전 등 각종 활동을 지시하는 구조다. 하지만, CNC는 최고난도의 분야로, 우리나라는 90% 이상을 일본과 독일에서 수입하고 있을 정도로 기술 저변이 약하다. 4차 산업혁명 시대를 맞아 초정밀 기기 가공이 더욱 필요해진 상황에서 CNC의 기술 자립은 국가 전략기술 분야 경쟁력을 좌우할 키워드다. 이를 해결하기 위해 국내에서도 CNC 국산화에 많은 노력을 기울였고, 일정 구성 요소 단위에서는 성과도 거뒀지만, 해당 기술을 공작기계 전체와 통합했을 경우에서의 종합적인 신뢰성까
[더테크 이지영 기자] 국내 연구진이 꿈의 신소재로 불리는 '맥신'으로 머리카락 굵기 1/100 수준의 해당도를 달성했다. 한국전기연구원(KERI) 스마트3D프린팅연구팀의 설승권 박사팀이 꿈의 신소재로 알려진 맥신을 활용해 고해상도의 3D 미세 구조물을 인쇄하는 기술을 세계 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. 맥신은 2011년 미국에서 처음 발견된 금속층과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노 물질이다. 맥신은 높은 전기 전도성과 전자파 차단 능력을 보유하고 있고, 여러 금속 화학물과의 조합이 용이한 특성이 있어 고효율 배터리나 전자기 차폐 등 다양한 분야에서 크게 주목받고 있다. 설승권 박사팀은 독자적으로 보유한 ‘메니스커스’ 방식을 활용했다. 메니스커스는 물방울 등을 일정 압력으로 지그시 누르거나 당기면 모세관 현상에 의해 물방울이 터지지 않으면서 외벽에 곡면이 형성되는 현상이다. KERI 연구진은 높은 친수성을 보유한 맥신을 바인더 없이 물에 분산시켜 낮은 점도로도 고해상도 미세 구조물을 인쇄할 수 있는 3D 프린팅용 나노 잉크를 제조하는 데 성공했다. 이번 성과는 첨가제 없이 맥신의 특성을 최대한 활용한 방법으로, 결과물도 뛰어났다. 인쇄 해상도는 기존 기술
[더테크 이지영 기자] 한국전기연구원(KERI) 차세대반도체연구센터 서재화 박사팀이 우주 환경에서 탄화규소(SiC) 전력반도체 소자의 방사선 내성을 평가하고, 신뢰성을 확보하는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다. 전력반도체는 전기·전자기기의 핵심 부품이다. 현재 전기차를 비롯해 우주 환경에서의 전력반도체 소재로는 실리콘이 가장 많이 활용되지만, 차세대 주자로는 탄화규소, 다이아몬드 등 높은 성능과 내구성을 지닌 ‘와이드밴드갭 전력반도체’가 큰 주목을 받고 있다. 우주 방사선은 항공기나 탐사선, 위성 등에 탑재되는 전력반도체의 전기적 특성을 심각하게 저하시키는 원인으로 손꼽힌다. 국제적으로도 미국과 유럽을 중심으로 방사선 영향 연구를 진행하고 있지만, 우리나라는 아직 실리콘 전력반도체 단계에서 방사선 내성을 정량적으로 분석하는 수준에 머물고 있고, 연구 결과물도 한계가 많았다. 이에 KERI는 국내 최초로 고에너지 우주 환경 모사를 통해 SiC 전력반도체의 방사선 내성을 효과적으로 평가하는 데 성공했다. 가장 중요했던 것은 극한 우주 방사선 실험 환경을 구현하는 것이었다. 우주 방사선은 다양한 에너지 대역의 입자들로 구성되어 있고, 그중 양성자가 80~90%를
[더테크 이지영 기자] 한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 전고체전지용 황화물계 고체전해질을 더 빠르고, 품질 좋게 만드는 ‘업그레이드형 공침법’을 개발했다고 10일 밝혔다. 전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 ‘전해질’을 액체가 아닌, 화재나 폭발의 위험성이 극히 낮은 고체로 대체한 것이다. 하윤철 박사팀은 지난 2021년, 고가의 황화리튬 없이 원료들을 한꺼번에 용기에 넣어 용액 공정으로 고체전해질을 대량으로 제조하는 ‘공침법’을 제안해 큰 주목을 받은 바 있다. 기존 방식 대비 원료비를 대폭 절감하고, 고에너지 밀링이나 증발공정이 필요 없는 획기적인 기술로, 국내 전기·전자재료 전문 기업인 ㈜대주전자재료에 기술이 이전됐다. 이후에도 KERI는 한국과학기술원(KAIST), ㈜대주전자재료 등과 후속 연구를 진행했고, 용해·공침 현상의 상세 메커니즘 규명을 통해 고체전해질 생산 시간 단축과 품질을 획기적으로 개선할 수 있는 최적화된 업그레이드형 공침법을 개발하는 데 성공했다. 공침법은 원료를 고르게 용액 속에 녹여내고, 이를 침전시킨 후 필터로 걸러내는 과정이 핵심이다. 하윤철 박사팀은 먼저 리튬과 황, 촉매를 적정 비율
[더테크 이지영 기자] 한국전기연구원(KERI) 전기변환소재연구센터 이동윤 박사팀이 추위에 약한 전기차의 단점을 보완할 수 있는 고효율·고유연 ‘금속섬유천 면상 발열체’ 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 흔히 겨울철에는 배터리 성능이 떨어지고 차량 실내 온도 조절에 따른 에너지 소비도 많아 전기차의 전비(kWh당 주행거리)가 나빠진다. ‘미국환경보호청(EPA)’은 영하 7도의 환경에서 전기차 전비가 34% 떨어졌고, 주행거리도 상온(영상 24도)과 비교해 57%나 줄어든다는 결과를 발표하기도 했다. 전기차 성능 향상에서 자주 고려되는 항목이 바로 열 관리 시스템이다. 내연 기관차는 엔진의 폐열을 열원으로 활용해 난방 등 실내 온도 조절을 할 수 있다. 하지만, 전기차는 폐열이 부족해 히터 등을 위한 별도의 시스템이 필요하고, 이는 곧 주행거리 감소로 이어지곤 했다. 이에 KERI 이동윤 박사팀은 과거 옷감형 태양전지, 발열 의류 기술을 개발한 노하우를 활용해 ‘금속섬유천 면상 발열체’ 기술을 제시했다. 이 기술은 실을 가로, 세로로 엮어내 천을 짜는 직조기(베틀)에서 시작한다. 높은 열 전도성과 내구성을 자랑하는 50μm의 아주 가느다란 ‘스테인리스강 미세
[더테크 이지영 기자] 국내 연구진이 겨울철 해상풍력단지에서 빈번하게 발생하는 ‘정극성 낙뢰’ 피해를 막을 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다. 한국전기연구원(KERI) 전기환경연구센터 우정민 박사팀이 세계 최초로 정극성(+) 낙뢰 피해를 막는 ‘수뢰부 설계법’ 개발 했다고 16일 밝혔다. 전압이 +극과 –극이 존재하듯 낙뢰에도 정극성(+)과 부극성(-)이 존재한다. 구름이 양전하를 가지고 지면이 음전하를 띠면 정극성 낙뢰가 내리치고, 그 반대의 경우 부극성 낙뢰가 생긴다. 흔히 발생하는 낙뢰의 90%는 부극성 낙뢰로, 정극성 낙뢰는 상대적으로 낮은 확률로 발생하지만, 전류의 세기가 매우 커서 큰 사고로 이어질 확률이 높다. 또한 정극성 낙뢰는 구름의 고도가 낮아지는 겨울철에 주로 발생한다. 최근 신재생에너지에 대한 수요 증가와 함께 풍력 발전기의 건설이 증가하고 있고, 특히 우리나라는 저풍속 환경에 특화된 대형 풍력 터빈이 최근 바다로 많이 건설되는 추세다. 이러한 낙뢰로 인한 블레이드(날개) 손상이 발생하면 풍력 발전기의 중단 빛 복구비용 발생 등 손해가 크다. KERI의 성과는 정극성 낙뢰로부터 풍력터빈 블레이드를 보호하는 새로운 설계법을 고안한 것이
[더테크 이승수 기자] 국내 연구진이 고분산성 탄소나노튜브(CNT) 파우더 제조 기술을 세계 최초로 개발했다. 한국전기연구원 나노융합연구센터 한중탁 박사팀이 차세대 이차전지의 친환경 건식 공정에 간편하게 적용되는 ‘고분산성 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 파우더 제조 기술’을 세계 최초로 개발했다고 25일 밝혔다. CNT는 강철의 100배 강도에, 전기전도도는 구리에 버금가는 수준을 가진 신소재로, 6각형 고리로 연결된 탄소들이 긴 원통형 모양을 이루고 있다. CNT는 기존 이차전지의 도전재로 사용되는 카본블랙에 비해 유연하고 전기전도성이 우수한 1차원 나노 소재다. 차세대 이차전지의 도전재로 사용될 경우, 소량의 첨가만으로도 에너지 밀도를 크게 높일 수 있다. 하지만, CNT는 서로 응집하려는 성질이 매우 강해 서로 엉킨 구조를 가지고, 이차전지의 다른 물질인 바인더, 활물질 등과 고루 섞이지 않는다는 문제가 있다. 특히 건식 공정(dry process)의 경우, CNT를 용매가 없는 조건에서 다른 물질과 균일하게 혼합해야 하는 문제점을 안고 있으며, 이는 전지 산업계가 해결해야 할 과제 중 하나로 손꼽혔다. 한중탁 박사팀의 성과는 C
[더테크 이지영 기자] 국내 연구진이 빛으로 나노미터급 미세유리관 접촉판멸 기술을 개발했다. 한국전기연구원(KERI)은 스마트3D프린팅연구팀의 표재연 박사팀이 빛을 이용해 나노미터급 미세유리관의 접촉 여부를 판별할 수 있는 획기적인 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. '미세유리관’은 유리관의 끝단을 아주 작게(직경 0.1mm ~ 0.000010mm) 가공한 정밀기구다. 세포를 다루는 생명공학에서부터, 미세 전기도금, 나노 3D프린팅에 이르기까지 다양한 분야의 핵심 도구로 활용되고 있다. 미세유리관을 활용하는 데 있어서 가장 중요한 사안은 섬세하고 정교하게 끝단의 접촉을 구현하여 유리관이 깨지지 않게 하거나, 대상 물체가 손상되지 않도록 하는 것이다. 기존에는 광학현미경으로 관찰하면서 접촉 여부를 확인해 왔지만, 나노미터급의 초미세유리관에 대해서는 해상도의 제약으로 인해 접촉을 구분할 수 없었다. 이에 표재연 박사팀이 활용한 접촉판별 방식은 ‘빛’이다. 전등 하나만 비추면 광학현미경 해상도의 한계를 넘어 접촉을 판별할 수 있는 아주 간단한 방식이지만, 나노미터급 영역에서 빛과 물질의 상호작용에 대한 총체적인 이해가 없다면 이끌어낼 수 없는 성과다. 연구진은 다양
[더테크 이지영 기자] 국내 연구진이 해외 전량 수입에 의존했던 바인더를 하이브리드 제조기술과 이를 양극용 바인더에 적용할 수 있는 분자구조 설계 및 합성 제어기술까지 개발했다. 한국전기연구원(KERI)는 10일 절연재료연구센터 임현균·강동준 박사팀이 KIST 유정근 박사, 성균관대 김종순 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 이차전지 분야의 ‘숨은 주역(unsung hero)’인 바인더 성능을 세계 최고 수준으로 높이면서 친환경 소재까지 사용하는 기술을 개발하여 국제 저명 학술지에 논문이 게재됐다고 밝혔다. 이차전지의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 전극은 전기를 발생시키는 ‘활물질’과 전기의 흐름을 돕는 ‘도전재’, 그리고 ‘바인더’를 용매와 함께 섞어 제조된다. 여기서 바인더의 역할은 활물질과 도전재가 금속판(집전체)에 잘 붙을 수 있도록 도와주고 전극을 물리적으로 안정화 역할을 한다. 현재 리튬이차전지용 양극(+) 바인더 소재로는 불소계 고분자 물질인 ‘폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF)’가 주로 사용되고 있다. 하지만, PVDF는 일본이나 유럽의 일부 글로벌 기업들이 시장을 장악하고 있고, 활용 과정에서 전지의 안정성 저하 등 기능적인 문제도 계속 제기되어
[더테크 이승수 기자] 제조산업의 메카 창원시에 ‘경남 창원 강소연구개발특구(강소특구)’의 면적이 확장된다. 한국전기연구원에 따르면 과학기술정보통신부는 지난 6월 ‘제50회 연구개발특구위원회’를 통해 창원 강소특구의 면적 확장을 승인했고 관리계획 개정 고시에 따라 창원 성산구 불모산동에 0.17km2(51,425평) 규모의 ‘기술고도화지구’가 추가로 구축 된다고 19일 밝혔다. 강소특구는 지역에 위치한 기술핵심기관을 중심으로 특화된 연구·산업 분야를 발굴하고, 관련 기업들을 육성하여 지역경제에 활력을 불어넣는 사업이다. 2019년 8월 지정된 창원 강소특구는 연차평가에서 지속적으로 ‘우수’ 등급을 받았으나 전국의 14개 특구 중 가장 작은 면적(0.65km2)을 보유해 많은 기업을 포괄할 수 없다는 한계가 있었다. 하지만, 이번 기술고도화지구 면적 추가를 통해 중장기적 발전을 도모할 수 있게 됐고, 위치도 KERI와 바로 인접해 있어 공공기술 사업화 전주기 지원이 가능해졌다. 새롭게 생기는 기술고도화지구는 ‘전기·기계 융합 연구단지’로 조성된다. 창원 강소특구는 2027년까지 지방비 약 1,871억원을 투입하여 교육 및 연구 사업화 시설, 기업 및 연구소 입
[더테크 조재호 기자] 국내 연구진이 세계최초로 3D프린팅 된 나노 구조의 발광 패턴을 규명했다. 한국전기연구원 표재연 박사팀이 세계최초로 3D프린팅 된 나노 구조의 발광 패턴을 규명했고, 관련 연구 결과는 국제 학술지 ACS Nano의 표지논문으로 게재됐다고 22일 밝혔다. 연구팀은 이번 연구가 초소형 발광 소자가 활용될 수 있는 가상현실(AR, VR), 빔 프로젝터, 광 저장매체, 광 집적회로, 암호화 기술, 보안 인쇄 등의 분야에서 주목받을 것으로 보고 성과의 응용·확산에 나선다는 계획이다. 디스플레이 장치에서 해상도가 높다는 것은 한 화면 안에 화소의 수가 많다는 것을 의미한다. 화소의 밀도가 높아지면 그만큼 영상이나 사진이 더 정밀하고 섬세하게 표현된다. 따라서 화소의 밀도를 높이기 위해 발광 소자를 마이크로미터를 넘어 나노미터 수준까지 더 작게 제작하기 위한 연구가 계속되고 있다. 발광 소자의 크기가 수백 나노미터 수준까지 작아지면 빛과 물질의 상호작용에 특이한 변화가 발생하여 기존의 전형적이고 일관된 발광 패턴과는 큰 차이를 보이게 된다. 이런 특이한 발광 패턴을 이해하는 것은 나노 발광 소자의 실제 활용을 위해 선행되어야 하는 필수 요소다. 나
[더테크=전수연 기자] 한국전기연구원(이하 KERI)이 도시에서의 전기 자급자족을 실현할 수 있는 ‘신개념 태양광 모듈 기술’을 개발했다고 10일 밝혔다. 태양광 발전은 무한한 자원인 햇빛을 이용한다는 장점으로 인해 대표적인 친환경 에너지로 꼽히고 있다. 현재 영호남 지역의 넓은 부지에서 관련 설비도 급격하게 늘고 있다. 하지만 우리나라에서 생산한 태양광 전기를 수도권 등 수요가 많은 지역으로 보내는 신재생에너지 전용 송전망은 상대적으로 부족해 에너지의 공유성, 활용성 측면에서 한계를 보이고 있다. KERI는 도시 내부에서 태양광 발전으로 전기를 생산, 활용하려는 시도가 많다고 분석했다. 다만 도시는 태양광 인프라를 설치하기 위한 공간(구조물)의 형태가 복잡하고 다양하다. 예를 들어 주위의 각종 건물, 나무 등으로 인해 태양광 모듈의 일부에 그늘(부분 음영)이 생기는 현상이 반복되면 발전 효율이 떨어질 뿐만 아니라 전류가 내부적으로 막혀(핫스팟) 발화점의 원인이 되기도 한다. 따라서 도시용 태양광 모듈은 더 진보된 기술력이 필요하다. 이를 위한 KERI의 연구는 유연성, 안전성, 효율성을 확보하고 도시 환경에 최적화된 신개념 태양광 모듈 개발이다. 연구팀은
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