[산업계동향] 신기술·신제품 개발 소식

688 … NICE, 제28권 제6호, 2010

KAIST, 세계첫극미세제올라이트나노판합성 성공

국내 연구진이 차세대 대체연료 생산과 친환경 화학공정 개발에 필수적인 극미세 제올라이트 나노판을 합성하는 데 성공했다. KAIST는 현재 이 기술을 기반으로 다국적 석유 회사인 엑손모빌과 공동연구를 추진하고 있다. 유룡 KAIST 교수 연구팀은 한국과학재단의 국가과학자 지원을 받아 계면활성제 분자를 이용하는 새로운 방법을 개발, 이 론적으로만 가능했던 2nm 두께의 ‘단일결정격자’인 극미 세 제올라이트 나노판을 합성했다고 밝혔다. 유룡 교수는 이의 개발을 위해 ‘친환경 화학공정 및 대체에너지를 위한 나노다공성 물질 연구’라는 주제로 지난 3년간 연구에 몰두 해 왔다. 연구진은 합성 물질을 석유화학과 정밀화학 촉매 로 이용할 경우 기존 제올라이트 촉매 대비 수명이 5배에서 최대 20배까지 늘어난다고 설명했다.

(전자신문, 2010년 11월 02일)

산성·온실가스동시저감기술세계최초개발

한국에너지기술연구원은 지식경제부 주관, 한국에너지 기술평가원이 지원하는‘에너지·자원 기술개발사업의 온 실가스처리기술개발사업’의 연구책임자인 에너지기술연 구원의 폐기물에너지연구센터 문승현 박사팀이 산성가스 와 온실가스 문제를 한꺼번에 크게 개선할 수 있는‘NOx 와 N

O 동시저감 촉매 및 공정’기술을 개발했다고 밝혔 다. 에너지연에 따르면 이번에 개발된 기술은 하나의 반응

기에서 NOx와 N

O를 동시에 처리하는 것으로, 반응온도 를 350℃로 낮춰 에너지 사용을 최소화 하면서도 산성가스 인 일산화질소와 이산화질소(NOx)를 95% 이상, 온실가 스인 아산화질소(N

O)를 약 90% 저감하는데 성공했다.

또 기존에 촉매로 사용한 귀금속에 비해 4분의1에서 5분의 1 가격인 구리, 철, 아연과 같은 금속성분과 다른 금속산화 물 또는 제올라이트와 같은 다공성 무기물을 촉매로 사용 해 가격 경쟁력을 높였다. 아울러 쉽게 분해할 수 있도록 반 응을 도와주는 환원제는 공급이 용이하고 저렴한 암모니아 한 종류만 사용함으로써 기존 공정대비 초기투자비는 50%, 운전비용은 60~70% 수준이어서 높은 경제성도 확 보했다. 이에 따라 국내에 이미 적용돼 있는 촉매의 수명이 약 3~5년임을 감안할 때, 촉매 교체기에는 기존 공정에 이 기술을 적용해 해외 의존도를 낮추고 환경 규제에 취약한 국내 산업의 문제점도 해결할 수 있을 것으로 예상된다.

이와 함께 이 기술은 화학공정을 비롯, 전자산업, 유동층 연소, 자동차 같은 이동수단 등 광범위한 배출가스 공정에 도 적용될 것으로 예상되며, 국내·외 질산생산 공장 및 하 수슬러지 소각로 등에도 적용이 검토되고 있다. 연구책임 자인 문승현 박사는“그 동안 해외 의존도가 높았던 온실가 스 감축 기술을 대체할 새로운 동시저감 기술을 개발해 국 내 N

O 발생원을 1만 톤으로 가정할 때, 동시저감 촉매와 공정으로 약 300만 톤의 이산화탄소와 2만 톤의 NOx 저 감 효과를 가져 올 것”이라고 밝혔다. 한편 이번 기술개발 사업에는 한국화학연구원과 ㈜우석엔지니어링, 그린프라

㈜ 등이 참여했다.

서울대 연구팀, AM OLED 능가 양자점 발광 소자 개발

능동형 발광다이오드(AM OLED)를 능가할 신개념의

양자점 발광소자 기술이 개발됐다. 서울대학교 화학부 이

성훈 교수, 화학생물공학부 차국헌 교수, 전기컴퓨터공학

NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 28, No. 6, 2010 … 689 부 이창희 교수 등 공동연구진은 용액 공정을 기반으로 신개

념의 양자점 발광소자(Quantum Dot LED)를 개발하는데 성공하였다. 양자점은 화학적으로 합성된 수 나노미터 크기 의 무기물 나노발광체로, 색채를 자유자재로 조절할 수 있 을 뿐만이 아니라 높은 색순도와 광화학적 안정성을 지녀 차 세대 디스플레이 소자로 주목받아왔다. 그러나 이러한 양자 점 발광소자의 우수한 특성에도 불구하고 양자점 발광소자 를 구현하는데 있어서 양자점을 얇고 균일하게 도포하거나 패턴화하는 문제가 큰 걸림돌로 작용해왔다. 서울대학교 공 동연구진은 정전기를 이용해 양자점 만으로 이루어진 다층 박막을 나노미터 수준으로 균일하게 적층하는 데 성공했다.

또 보다 저렴하게 제조할 수 있는 잉크젯 프린팅 방법을 이 용해, 다양한 색들을 발하는 인쇄전자 발광소자를 제작했 다. 이 연구는 미국 저명 나노과학 학술지인 나노레터스지 에 지난 7월 게재됐으며 MRS Bulletin 8월호에 우수 연구 결과로 소개됐다.

수소자동차 연료전지 필수 원천기술 개발

포스텍(POSTECH) 연구팀이 수소 자동차 연료전지 필 수 원천기술 개발에 성공했다. 수소자동차는 공해물질이 거의 배출되지 않고 화석연료가 필요없어 개발 경쟁이 치열 한 영역으로 이번 기술은 지금까지 수소 연료전지에 사용돼 온 물질보다 생산비용이 낮고 고온에서도 전도성이 우수한 것으로 평가받고 있다. 포스텍은 첨단재료 과학부 화학과 박문정 교수팀이 물을 용매로 이용하지 않으면서도 최대 180℃에서 높은 수소 전도율을 보여 백금 촉매의 일산화탄 소 피독현상을 방지할 수 있는 고분자-이온성 액체 나노 구 조체를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 일산화탄소 피독 현상이란 연료전지 촉매로 사용되는 백금에 일산화탄소가 흡착돼 전지 전체의 성능을 떨어뜨리는 현상. 박 교수팀이 개발한 신물질 (SnMBm)은 습기가 없는 165도 고온에서 최대 0.045 S/cm(전도도의 단위로 1cm당 1Siemen)의 전도율을 보였으며, 이는 지금까지 사용된 미국 듀퐁 (DuPont)사의‘나피온(Nafion)’보다 세 배 이상 빠르다.

이번 연구 성과는 과학전문지 네이처의 자매지인‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’온라인 게재

됐다.

홍합성분 활용 기능성 세포접착제 개발

국내 연구진이 인체에 안전한 홍합 접착단백질을 이용한 기능성 세포접착제 개발에 성공했다. 연구용 시약이나 화 장품 등에 활용될 가능성이 높을 것으로 전망된다. 교육과 학기술부에 따르면 포스텍 화학공학과의 차형준 교수팀은 홍합에서 분비되는 접착단백질이 다양한 표면에 부착될 수 있다는 점에 착안해 인체에 안전하면서도 각종 생체재료에 코팅해 세포를 부착시킬 수 있는 차세대 고기능성 세포접 착제를 개발했다. 연구진이 개발한 기능성 세포접착제는 세포 내에 신호를 전달하는 생체활성 펩타이드를 결합시켜 접착 일반 세포접착제(폴리엘라이신)와 가격은 비슷하면 서도 접착률과 생체활성도를 두 배 이상 높인 것이 특징이 다. 이번 연구 결과는 생체소재 분야 최고 권위의 학술지인

‘바이오머티리얼스(Biomaterials)’온라인 속보판 최신 호(9월15일자)에 게재됐다. 차 교수는“이번 연구는 홍합 접착단백질에 기능성 펩타이드를 결합해 생체활성이 뛰어 난 신개념 세포접착제를 개발한 원천소재 기반 연구로서 홍합 접착단백질을 활용한 최초의 실용화 작품”이라며“앞 으로 조직공학뿐 아니라 연구용 시약이나 화장품 등에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

(서울경제, 2010년 10월 3일)

방사광 이용 고효율 나노 패턴 기술 개발

국내 연구진이 반도체 등에 중요한 나노 패턴 조작과 관 련해 방사광가속기 극자외선을 이용한 새 기술을 획기적으 로 향상시켜 반도체 소자 등 각종 디바이스에 실제 적용될 수 있을 것으로 평가된다. 교육과학기술부에 따르면 포스 텍 포항가속기연구소(PALㆍ소장 이문호) 황찬국 박사팀 은 극자외선을 이용, 집적도 높은 반도체 생산이 가능한

‘펜타센 나노패턴’기술을 개발하는 데 성공했다. 연구진

은 펜타센 분자가 극자외선에 의해 상호결합이 일어난다는

사실을 확인하고 이를 이용해 나노미터(nmㆍ10억분의 1

ｍ) 크기에서 높이와 폭의 조절이 가능한 30nm 분자 패터

닝에 성공했다. 펜타센(Pentacene)은 다섯 개의 벤젠 분

자가 붙어있는 방향족 고리 화합물로, 전하의 높은 이동도

때문에 유기 반도체용 소재로 각광받고 있다. 또 실리콘 산

화막 위에서 결정성을 갖고 성장해 나노미터에서 마이크로

690 … NICE, 제28권 제6호, 2010

미터까지 분자막의 두께를 한 층씩 조절할 수 있다. 특히 이 번 연구는 반도체 분야의 실질적 적용이 가능하게 돼 향후 메모리, 태양전지, 광학장치, 센서 등 각종 디바이스의 집 적도 및 효율을 높이는 데 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구성과는 미국 화학회에서 발행하는 나노 분야의 세계적인 권위지‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’9월호 에 게재된다.

인공펩타이드이용‘3차원자기조립분자구조체’

개발

이희승 KAIST 교수팀, 조각품 같은 유기물구조체 첫 개발 ... 인공단백질 개발 활용, 의공학에도 응용

유기물질로도 다양 한 3차원 구조체를 합 성할 수 있는 새 길이 열려‘기능성 인공단백 질 개발’의 기초가 될 전 망 이 다 . 이 희 승 KAIST 화학과 교수팀 은 분자의 자기조립과정에서 서로 다른 세 방향(x, y, z)의 분자간 인력의 미세한 조절이 가능토록 분자를 디자인하면 이제까지 만들 수 없었던 여러 모양의 3차원 유기물구조체 들을 자유자재로 합성할 수 있다는 가설을 실험적으로 펼 치는데 성공했다고 밝혔다. 이 연구결과는 생체적합성이 요구되는 의공학이나 재료과학에 광범위하게 응용할 수 있 는 다양한 유기물 소자개발에 기술적 전기가 마련된 것으 로 평가받고 있다. 이 교수팀은 베타-펩타이드라는 비천연 펩타이드의 구조적 특징에서 착안한 새 자기조립원리를 개 발해 기존방법으론 불가능했던 풍차, 꽃잎, 사각막대와 같 은 다양한 모양의 새로운 3차원 구조의 유기물구조체를 합 성했다. 아울러 마치 top-down방식으로 깎아놓은 조각품 과 같은 분자구조체들을 bottom-up방식으로 자유자재로 만들어 낼 수 있는 새로운 길을 열고 자기조립 과정을 자유 롭게 조절할 수 있는 방법론을 확립, 같은 분자로부터 다양 한 구조체를 만들 수 있는 방법개발에 성공했다. 한편 이희 승 KAIST 화학과 교수와 권선범 박사과정 학생이 이끈 이 번 연구결과는 화학분야의 세계적 학술지인‘안게반테 케

미(Angewante Chemie International Edition)’지 온 라인판 8월 23일자에 실렸다.

(아시아 경제, 2010년 9월 28일)

‘꿈의 신소재’그래핀 대량생산 길 열렸다

국내 연구진이‘꿈의 신소재’그래핀을 상온에서 대량생 산하는 방법을 개발했다. 교육과학기술부는 성균관대학교 화학과 이효영 교수팀이 환전제를 이용하는 화학적 방법을 이용해 상온공정에서 불순물이 없는 고품질 그래핀을 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 그래핀은 실리 콘에 비해 전자 이동이 100배 이상 빠르고 휘거나 비틀어 도 깨거나 부서지지 않는 신소재로 지금보다 수백 배 이상 빠른 반도체를 만들 수 있는 차세대 전자소재로 각광받고 있다. 그래핀을 이용하면 셀로판지처럼 얇은 두께의 컴퓨 터 모니터나 시계처럼 찰 수 있는 휴대폰을 만드는 것도 가 능해진다.

그래핀을 대량 생산하려면 환원제를 이용하는 화학적 방 법을 사용해야 하는데, 지금까지는 섭씨 120도의 고온 공 정이 필요하고 불순물이 남는 등 품질이 떨어지는 단점이 있었다. 그러나 이 교수팀은 섭씨 40도의 상온에서 불순물 이 거의 없는 품질 좋은 그래핀을 합성하는데 성공했다. 지 금까지 일부 미국회사에서만 생산되던 고품질 그래핀을 우 리나라에서도 대량 생산할 수 있게 된 것. 이번 연구 성과는 우리나라가 차세대 전자재료산업 강국으로 발전할 수 있는 기반을 마련한 것으로 평가된다. 이번 연구는 과학전문지 인‘네이처’의 자매지‘네이처 커뮤니케이션’온라인 속보 로 게재됐다.

(아시아경제, 2010년 9월 27일)

▲ 그래핀은 종이처럼 접거나 휠 수 있으며, 전자 이동 속도도 실리콘에 비해 100배 이상 빠르다.