강도임에도 전자파 차단특성을 갖고 있어 기존의 고내 열성 탄소복합재료를 대체하게 된다. 우주항공분야, 자 동차부품, 전자·전기, 빌딩·건축 분야 등에서 사용될 전망이며 우주항공 산업분야에서는 이미 적용단계에 있다. 2008년도 관련시장 예상 규모는50억달러다.
▲IT 응용소재=초고속 정보통신용 나노소재는 초 고속통신망의 테라비트급 대용량 정보 전송에 사용될
▲대역폭100nm 이상의 광대역 광원·광증폭기 ▲완
전광 전달망용40급 이상의 전광스위치 ▲경박 단소 화와 고성능화를 지향하는 차세대 무선통신기기에 적 용 가능한 초고속 저손실 표면탄성파(SAW) 필터용 나노소재 제조 및 응용 기술을 포함한다. 광대역 통신 의 핵심인 초 광대역 광원·광증폭기, 초고속 통신용 초고속 신호 처리의 핵심인 전광(all-optical) 스위치 분야의 중요성이 강조된다. 반도체 제조공정 수준의 기술을 적용한SAW 필터 주변 부품의 고집적·고주 파수화에 따른 부품·장비의 개발이 이뤄진다.
▲환경에너지 나노소재=환경정화용 나노소재 기술 은 나노 크기의 촉매 또는 기공구조를 이용해 대기 및
물 오염원을 효율적으로 제거할 수 있는 기술이다. 나 노기술을 이용하는 세라믹 멤브레인의 경우 전체 세계 시장규모는2012년에20억달러, 국내시장은2,000 억원에 근접한다. 세라믹멤브레인은 유해기체 및 중금 속 제거 및 오염 물질 분해 등에서 월등한 기능을 발휘 해 획기적 환경정화비용 절감이 기대된다.
▲BT 응용소재=경조직대체 나노소재는 각종 산업 재해, 질병 또는 고령화로 인해 손상된 뼈, 관절, 치아 와 같은 인체경조직들의 기능을 수복하거나 대체하기 위한 생체재료들을 나노화해 기능을 향상시킨 소재, 또는 기술이다. 과학기술의 발달과 산업화에 따른 산 업재해의 증가로 인하여 향후 이들의 수요는 더욱 급 속히 증가할 것으로 예상된다. 미국에서는 표준기술연 구소에서 뼈대체 생체 소재로 나노 실리카와 위스카를 분산시킨 고강도 및 생체 활성 복합체 개발연구를 수 행하고 있다. 일본, 유럽에서는 천연뼈와 같은HAp/콜 라겐 나노복합재료 개발연구나 관절 골두재료로 응용 해 온Al2O3를Al2O3, ZrO2의 복합체로 대체하는 연 구가 진행되고 있다. (전자신문, 2004년12월15일)
신기술·신제품 개발 소식
산업폐수‘나노 처리기술’개발
한국화학연구원 응용화학연구부 제갈종건 박사 연 구팀은 산업폐수 및 정수처리에 유용한 나노기술의 고 효율 분리처리막을 개발했다.
이 기술은 기존 중공 사형 분리막보다 내구성 이 뛰어나고 정수능력이 탁월한 차세대형 분리막 이라고 소개했다. 나노
분리막 기술은 국내 특허출원했으며 국내기업과 기술 계약을 체결, 올해 내로 실용화가 가능할 것이다. 이 기
술은 과기부의21세기 프론티어 연구개발사업 중 나 노소재기술개발사업단의 지원으로 개발됐다. 이 분리 막은 고분자섬유의‘튜브형 지지체’와 나노 크기의‘미 세 고분자층’, 그리고 미세 고분자층을 덮고 있는‘나노 광촉매’의3개 층으로 구성돼 있다. 연구팀은 튜브형 지지체의 경우100kg/cm2이상의 강한 기계적 강도 를 가져 내구성이 뛰어나다고 밝혔다. 연구팀은 나노 광촉매 층은 오염유기물들이 표면에 쉽게 달라붙지 않 게 하고 또 달라붙은 오염물의 경우 빛으로 분해하게 작용한다고 설명했다. 연구팀은 또한 미세 고분자층의
경우50nm에서100nm의 미세 구멍이 뚫려 있어 오
염물질을 걸러준다고 덧붙였다. 연구팀에 따르면‘나노 분리막’은 우수한 분리기능과 오염방지 기능을 가져 산 업폐수처리에 널리 사용될 것이 기대하고 있으며,본 기술과 관련된 국내시장규모가 약500억원 이상, 국제 시장규모는10억달러 이상이라고 추산했다.
(edaily, 2005년1월18일)
‘휘어지는 디스플레이’개발
고려대는 물리학과 임동건 교수 등 합동연구팀이 동 영상과 전자책(e-book)을 동시에 구현할 수 있는‘휘 어지는 디스플레이(flexible display)’를 개발했다고 밝혔다.
3인치급 크기의 이 디스플레이는 투명 플라스틱 기 판에 고분자 네트워크를 이용, 액정을 안정화시켜 구 부렸다 폈다 해도 액정이 흐르지 않고 보존되는 특징 을 갖고 있다. 휘어
짐의 정도는 곡률
반경2㎝까지 가능
하다. 또 유리 등에 비해 무게가 가벼
워 휴대가 간편하고 의류ㆍ안경ㆍ헬멧ㆍ시계 등 다양 한 용도에 사용될 수 있다.
임 교수는“이번에 개발된 디스플레이는 모든 계조 (단일색이 아닌 두 가지 이상의 색이 있을 때 경계가 보 이지 않도록 중간단계의 색을 삽입한 것)를 표현할 수 있는 세계 최초의 발명품”이라고 말했다.
일반적인 디스플레이의 계조는16단계에서32단계 정도이지만 이번에 개발된 디스플레이는 무한대로 계 조를 표현할 수 있고 보통액정 디스플레이보다 약 1,000배 빠른 고속 응답이 장점이라고 고려대측은 설
명했다. (서울경제, 2005년1월12일)
세계 최대 21인치 TV용 OLED 개발
삼성전자는 세계 최대 크기의TV용21인치 능동형 (AM) OLED를 개발했다고 발표했다.
OLED는 소자가 스스로 빛을 내는 첨단 디스플레이 의 하나로LCD에 비해 전력소모가 적고 옆에서 보아 도 화질 변화가 적어 시야각이 넓은 장점도 지녔다.
이 번 에 개 발 한 제 품 은 622만 화 소(WUXGA;
1920X1200) HD급 해상도의 제품으로 소비전력이 낮 고 고 화 질 화 면 을 구 현 할 수 있 는 방 식(능 동 형:Active Matrix)이다.
이 제품은
▲최고 휘도1000니 트(nit)의 화면 밝기와
▲ 5000대1 이 상 의 명암비(흑백 대비비)
▲75%의 색재현성의 장점을 가지고 있다.
LCD총괄 석준형 연구소장은“아몰포스 실리콘(a-
Si) 방식을 사용, 기존 삼성전자의TFT-LCD 라인을 이용해 상용화할 수 있어 비용을 획기적으로 줄였다는 데 그 의미가 크다”며“LCD에 이어OLED 분야에서도 세계 시장을 주도하게 됐다”고 의미를 부여했다.
시장 조사기관 디스플레이서치에 따르면OLED 시 장규모는 지난해3억3,000만달러 규모에서 올해8억
3천만달러, 2008년에는22억달러 규모로 성장할 전
망이다. (아이뉴스24, 2005년1월5일)
멸균효과 뛰어난 전자 조사 장치 개발
1회용 의료용기 멸균이나 곡물 표면 살균·도료 경 화 등 다양한 분야에 활용할 수 있는 산업용 소형 전자 빔 조사장치가 개발됐다.
한국원자력연구소 양자광학기술개발팀 이병철 박 사팀은 과학기술부 원자력연구기반확충사업의 일환 으로 탄소나노튜브(CNT)를 전자빔 소스로 이용하는 100keV급 산업용 전자빔 조사장치를 개발했다.
이 조사장치는 기존 전자빔 조사장치와는 달리 탄소 나노튜브(CNT)의 전계방출(Field Emission) 효과를 이용하기 때문에 구조가 간단하고 크기도 소형인데다
전자빔 조사선폭도 제한없이 늘릴 수 있다는 것이 장 점이다.
보통 전자빔 조사장치는 음극에 고전압을 걸어 가열 시킨 뒤 나오는 전자를 전자석으로 가속해 주사하는 방식을 쓰는데 이 경우 전원장치가 복잡해지고 전체 시스템 구조도 커지며 조사 선폭도600mm 이하로 제 한된다.
이 박사팀은 티타늄을 코팅한 알루미늄 막대 표면에 이중벽 탄소나노튜브(DWNT)를 수백차례 분무한뒤 열처리하는 방식으로 전자빔 소스인 음극 재료봉을 만 들어 냈다. 이 음극재료를 만들면 고전압을 걸었을 때
수십nm크기로 돌출돼 있는 탄소나노튜브에 전기장
이 집중돼 물질속의 전자가 튀어나오는 전계방출 효과 가 발생하기 때문에 손쉽게 전자빔을 얻는다. 또 봉의 길이만 늘리면 손쉽게 조사선폭도 확장할 수 있다.
실제로 이 박사팀이 만든100keV급 소형 전자빔 조 사장치의 경우 원통형 파이프처럼 생긴 간단한 구조이 고 크기도 직경15cm에 길이가60cm 정도로 소형이 다. 보통 전자빔 조사기술은 에너지 밀도에 따라 응용 분야가 달라지는데300keV 이하의 저에너지 전자빔 조사장치는 재료의 표면 개질(改質)이나 멸균처리‘신 소재 개발’ 환경정화 등에 쓸 수 있다.
이는 에너지 밀도가 낮아 조사했을 경우 표면에서
100µm 깊이 까지만 전자빔 에너지가 닿기 때문이다.
저에너지 전자빔 조사장치 시장은 최근 크게 확대되는 추세다. 새집증후군을 유발하는 포름알데히드나 휘발 성유기화합물(VOC)가 들어있는 도료에 전자빔을 조
사하면 이같은 유해물질이 제거되므로 도료 경화나 주 택용 내장재 처리에 활용할 수 있다.
또 곡물 멸균에 쓰면 단백질을 파괴하지 않고 표면 에 있는 잔류농약성분을 제거할 수 있으며1회용 의료 용구 멸균에도 사용가능하다. 실제로 일본 호기메디칼 은 암유발과 잔류독성이 문제가 돼 사용이 금지되고 있는 에틸렌 옥사이드 가스를1회용 의료기기 살균에 쓰는 대신 생산라인 맨 끝에 전자빔 조사장치를 설치 해놓고 전자빔을 조사해 멸균처리하고 있다.
이밖에도 가정용 랩에 전자빔을 조사하면 부착성이 좋아지고 환경호르몬을 제거할 수 있다. 이 박사팀은 현재 전자빔 조사장치에서 나오는 전자빔이 균질하게 나오도록 탄소나노튜브를 음극봉에 일정하게 배열시 키는 보완 연구를 진행중이다.
(사이언스타임즈, 2005년1월3일)
에너지전환율 3배‘슈퍼 태양전지’개발
에너지전환율이 세계에서 가장 높은 태양전지가 국 내에서 개발됐다.
한국과학기술연구원 촉진수송분 리막연구단 강용수 박사팀은 과학기 술부 창의적 연구진흥사업의 일환으 로 에너지 전환효율이 매우 우수한 고체형 유기 태양전지 제조기술을 개발하는 데 성공했다고 발표했다.
이번에 개발된 태양전지는 빛 에너지를 받으면 전자 가 방출되는 특수 염료를 이용한 것으로, 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 효율이 기존의 실리콘 태양전 지(2.6%)에 비해3배나 높다(8.1%).
또 생산단가를 기존 태양전지에 비해5배 정도 낮출 수 있어 경제적인 파급효과가 클 것으로 예상된다.
태양전지 세계시장 규모는2002년35억 달러였으 며 매년20~30%의 고성장을 통해2010년에는150 억 달러로 확대될 것으로 전망된다.
강 박사는“이번 태양전지는 유리처럼 투명하고 플
라스틱처럼 유연한 점이 특징”이라며“우주선이나 자 동차 외에 건물 유리창과 의류, 노트북 등 다양한 생활 용품에도 적용이 가능하다”고 밝혔다.
(동아일보, 2004년12월17일)
차세대 에너지 절약형 에스텔화 반응공정 기술 개발
한국화학연구원 화학기술연구부 계면재료공정연구 실 이수복 박사팀은2002년부터 과학기술부21세기 프론티어 이산화탄소 저감 및 처리기술개발사업(단장 박상도)의 지원하에 연구를 수행한 결과 반응공정과 투과증발 막분리공정을 결합한 새로운 에너지절약형 에스텔화 반응공정기술을 개발하였다.
개발기술의 핵심인 투과증발용PVA(Poly Vinyl Alcohol)계 복합 분리막은 불소화알콜에 포함된 물 성 분만을 선택적으로 분리하는 기능을 발휘하며 물/불소 화알콜 선택도100 이상, 투과속도1.0kg/m2/hr 이상 으로 우수하여 실용성이 높다.
기존 에스텔화 공정에서는 반응에서 생성되는 물을 제거하기 위해 에너지가 다량 소비되고 복잡한 공정인 공비증류법을 사용하여 왔다. 특히, 벤젠 등의 유기용 매를 사용함에 따른 환경오염 및 폭발의 위험성이 상 존한다. 그러나 금번에 개발된PVA계 복합 분리막을 활용하는 투과증발 막분리공정은 이러한 유기용매의 사용이 필요치 않으며, 에스텔화 반응과정에서 생성되 는 물을 반응과 동시에 분리해내어 반응공정의 효율을 크게 향상시킨다.
개발된 에스텔화 반응공정기술은 기존기술에 비하 여 에너지 소비를40% 이상 절약할 수 있을 뿐만 아니 라 공정이 단순하여 투자비를 감축할 수 있는 신기술 이다. 투과증발 분리막 및 에스텔화 반응공정에 관련
된5개의 특허를 국내외에 출원하였다.
금번 개발된 공정기술은 다양한 화학제품의 생산에 활용될 수 있으며, 특히 고기능성 고부가가치 응용제 품의 제조에 필수적인 불소화메타크릴레이트의 생산 에 직접 적용될 예정이다.
(뉴스와이어, 2004년12월14일)
근거리 이동용 연료전지 자동차 개발
한국에너지기술연구원 수소·연료전지연구부 김창 수 박사팀은 국내 처음으로 근거리 이동용 전기자동차 를 위한 공랭식 연료전지를 독자 개발하고, 이 연료전 지 시스템을 전기자동차에 탑재시킨5인승 연료전지 하이브리드 자동차의 개발에 성공하였다.
이번의 쾌거는 하 이 브 리 드 자 동 차 용 고 분 자 연 료 전 지 의 제작은 물론, 연료전 지 동력시스템 구성 및 운전제어 알고리 즘 개발에 대한 전 과 정의 기술력을 국내
최초로 확보하였다는 데 큰 의의가 있다.
이 연료전지 자동차는 운전시 발생하는 동력 요구량 에 대해 축전지 및 연료전지의 발전량을 최적으로 조 절하는 하이브리드 시스템으로서 연료전지 발전효율 을50% 이상 유지할 수 있다.
뿐만 아니라 축전지를 고효율의 안정적인 영역에서 사용할 수 있도록 획기적으로 개선함으로서 축전지 또 는 연료전지 단일 시스템을 사용하는 자동차에 비하여 효율 및 수명을 비약적으로 향상시켰다.
또한100기압을 이용하는48리터 일반 수소 용기1
회 충전으로 기존 전기자동차의 주행거리 및 시간을 200% 이상 향상시켰고, 연료전지 자동차에 일반적으 로 적용되는 복합재료 수소용기(33리터, 350기압 충 전)를 사용할 경우, 1회 충전으로 약210km를 주행할 수 있다.
연료전지는 기존의 내연기관과는 달리 전기화학적 반응을 이용하여 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생산 하는 발전기로서 효율이 높고, 물 이외의 배출물을 발 생시키지 않기 때문에 친환경적이라는 장점을 고루 갖 춘 미래형 동력장치로서 차세대 자동차용 엔진으로 주 목받고 있다.
뿐만 아니라 연료전지 자동차는 일반 자동차와 같은 개념으로 휘발유 대신 수소를 연료로 충전한 후, 연료 전지를 통해 전기를 공급함으로써 가동되기 때문에, 일정 간의 주행 후, 반드시 장시간의 충전을 해야만 하 는 기존 전기자동차의 단점을 보완할 수 있고, 운전 중 에 배출되는 물질은 순수한 물과 공기가 전부라는 것 이 큰 장점이다. (뉴스와이어, 2004년12월8일)
탄소나노튜브 세계 첫 상온합성
속이 빈 대롱(튜브) 모양의 나노물질이면서 여러 첨 단 분야의 핵심소재로 쓰이는 탄소나노튜브를 상온에 서 값싸게 합성하는 기술이 국내에서 개발됐다.
과학기술부 지원 테라급나노소자개발사업단의 박 완준 박사(삼성종합기술원 수석연구원) 연구팀은“세 계 처음으로 탄소나노튜브를 상온에서 합성하는 데 성
공했다”고 밝혔다. 탄소나노튜브는 지름1~10nm (나 노미터·10억분의1m)의 작은 구조를 지니면서 다양 한 전기 성질을 띠어 차세대의 디스플레이, 에너지, 생 명공학 등 여러 분야에서 쓰임새가 확산되고 있으나 제조가 쉽지 않았다.
이번 연구성과는 저명한 과학저널‘미국화학회지 (JACS)’ 12월호에 게재됐다.
연구팀은 “그동안 탄소나노튜브 합성에는 섭씨
700~2000도의 고온과 고압·고진공의 조건이 필요 했지만 이번 연구를 통해 탄소나노튜브를 상온에서도 합성해 값싸게 대량으로 공급하는 길이 열렸다”고 말 했다. 순도도 높아져 기존 제조법이 순도70~95%를 보이던 것이 거의100%로 향상돼 정제과정 없이 그대 로 쓸 수 있다.
이번 상온합성법은 화학물질 페로신과 자일렌을 섞 은 액상 원료에 초음파를 쏘면 작은 물방울들이 무수 히 생기고 터지면서 고온·고압의 효과를 내는 원리를 이용한 것이다. (한겨레, 2004년12월7일)
