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양자점 이용한 고효율 투명 태양전지 개발
- 양자점 전해질에 분산해 9%대 고효율 염료감응 태양전지 원천기술 개발 -- 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트’ 19일자 게재 - 우리 학교 신소재공학과 강정구 교수 연구팀은 모바일 양자점(mobile quantum dots)을 활용해 투명한 고효율 염료감응 태양전지 원천기술을 개발하는데 성공했다. 연구 결과는 세계적 학술지인 네이처(Nature)에서 발간하는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 19일자 온라인판에 게재됐다. 현재 양산 가능한 염료감응 태양전지는 효율이 약 14% 정도로 낮아 가시광선 및 적외선 영역의 빛 흡수를 높이기 위해 염료, 빛 산란층, 플라즈몬 구조 등을 적용해 왔다. 그러나 이러한 구조들로 인해 태양전지가 두꺼워져 고효율의 투명 태양전지 구현에 한계가 있었다. 연구팀은 빛 흡수를 높이기 위해 염료감응 태양전지의 전해질에 양자점을 분산시켜 빛 산란층과 플라스몬 구조 없이도 9%대의 고효율을 달성했다. 아직은 현재 양산 가능한 태양전지보다 효율이 낮고, 상용화에는 많은 시간이 소요될 것으로 예상되지만 근본적으로 두께가 얇고 저렴한 염료감응 태양전지의 장점으로 인해 매우 의미 있는 연구결과라고 연구팀은 전했다. 이와 함께 연구팀은 전해질에 분산돼 있는 양자점이 염료와 함께 빛을 흡수하고 나서 다시 빛을 방출해 TiO2-염료 층과 전해질이 있음에도 불구하고 투명한 태양전지를 구현해내는데 성공했다.연구팀은 또 이번 연구를 통해 △가시광선 영역대에서도 양자점의 흡수와 방출 스펙트럼에 따라 형광공명 에너지 이동과 빛을 흡수한 양자점이 산화된 염료의 환원을 가속화시켜 태양전지 효율이 증가했으며 △빛 분산층과 플라즈몬 구조가 있는 투명하지 않은 셀과의 비교에서도 양자점의 흡수에 의한 효율 증가가 다른 효과보다 크고 투명한 특성을 보였음을 밝혀냈다. 강정구 교수는 이번 연구에 대해 “염료감응 태양전지의 높은 효율과 투명성을 모두 확보할 수 있게 됐으며, 투명한 유리창에 태양전지를 설치하는 것이 최종 목표”라며 “적외선 영역의 빛을 사용해 전기를 만들 수 있는 방법을 제시해 염료감응 태양전지의 적용 범위가 더욱 확대될 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구는 KAIST 인공광합성센터, 고효율박막태양전지센터, 나노계면센터, WCU, 글로벌프론티어 사업 등의 지원을 통해 수행됐다. 그림1. 모바일 양자점이 포함된 염료감응태양전지의 흡수 스펙트럼, 외부양자효율, 전압-전류.(상단) 플라즈몬 구조, 빛반사층과 모바일 양자점이 구현된 태양전지의 외부양자효율, 산란파워, 그리고 사진의 비교. (하단) 그림2. 모바일 양자점이 전해질에서 염료에 흡수된 빛 에너지를 전달하는 메커니즘(좌측)과 염료 및 양자점의 흡수스펙트럼과 양자효율 (우측): Foster Resonance Energy Transfer (FRET) (상단), 양자점에서 흡수된 빛에너지에 의한 산화된 염료의 환원 작용(중단), 2광자 흡수 (하단) 그림3. 염료감응 태양전지 샘플 그림4. 연구원 사진
2013.09.25
조회수 14982
한국에너지기술연구원과 에너지 분야 공동연구 협력
KAIST가 한국에너지기술연구원과 손잡고 첨단 에너지 기술 공동연구에 나선다 우리 대학은 4일 오전 총장실에서 강성모 총장과 황주호 원장 등 관계자들이 참석한 가운데 한국에너지기술연구원과 연구협력을 위한 양해각서를 체결했다. 양 기관은 2014년부터 공동연구를 목표로 ▲태양전지 ▲바이오 연료 ▲이산화탄소 ▲열전발전기술 ▲해수담수화 소재기술 ▲풍력발전 등 11개 분야를 선정하고 6일 부터 공동과제 기획을 위한 워크숍을 진행할 예정이다. 이재규 EEWS 연구센터장은 “KAIST의 우수한 인적자본과 에너지 전문 연구기관인 한국에너지기술연구원과의 기술력을 결합해 첨단에너지 기술을 개발할 수 있도록 노력해 나갈 것”이라고 말했다. 한편, 2009년부터 정부의 지원을 받아 연구를 시작한 ‘EEWS 연구센터’는 인류가 당면한 문제인 에너지(Energy), 환경(Environment), 물(Water), 지속가능한 성장(Sustainability)에 관한 문제를 해결할 첨단연구를 수행해 왔다. 최근 5년 동안 세계 최고 기준보다 높은 수준의 연구 성과물을 24건 확보하였고 매년 200여명의 관련분야 석․박사급 연구인력을 배출해 왔다.
2013.09.04
조회수 9471
2013 EEWS 사업경진대회 참가자 신청 접수 5월 31일(금)까지
- 녹색기술을 활용한 녹색창조의 길을 연다 - - 참여 희망자는 5.31까지 접수하면 돼 - KAIST(총장 강성모) EEWS기획단에서는 ‘2013 EEWS(Energy, Environment, Water, Sustainability) 사업경진대회’를 개최하며 참여를 원하는 신청자는 참가 의향서를 5월 31일(금)까지 제출하면 된다고 밝혔다. KAIST는 인류의 지속성장을 위해 극복해야 할 21세기 중대 문제로 에너지(Energy) 부족, 환경(Environment) 오염, 물(Water) 자원 확보 및 지속가능한 성장(Sustainability) 분야를 선정하고 EEWS 연구를 수행해오고 있다. EEWS 연구결과는 산학협력으로 사업화를 위한 개발협약이 체결되어 녹색 창조경제의 시범모델이 되고 있다. KAIST EEWS기획단(단장 이재규)에서는 EEWS 분야의 첨단기술 연구를 활성화시키고 관련 기술의 창업 및 사업화를 지원하기 위해 지난 2010년부터 매년 ‘EEWS 사업경진대회’를 실시하고 있다. 올해로 네 번째 열리는 EEWS 사업경진대회는 곧 신설될 KAIST 녹색성장대학원과 세계적인 창업투자회사인 디에프제이 아테네(DFJ Athena LLC) 및 일신창업투자와 공동으로 개최된다. EEWS 경진대회 역대 수상자들의 사업계획은 녹색창업으로 발전되었다. 경진대회는 신재생에너지·에너지 저장· 에너지효율제고· 온실가스감축· 해수담수화 등 EEWS 관련 기술을 활용한 사업화 방안을 제안하는 ‘사업기획‘ 부문과 EEWS 관련 첨단 기술을 제안하는 ’사업기술‘ 부문으로 나누어 진행된다. EEWS 관련 기술의 사업화에 관심 있는 사람은 누구나 참가할 수 있다. 수상자에게는 KAIST 총장 명의의 상장 및 총 3,000 만원의 상금이 수여되며 투자 대안으로 검토 받게 된다. 5월 31일(금)까지 참가의향서를 접수받고 있으며 참가의향서 다운로드 및 기타 자세한 내용은 http://eews.kaist.ac.kr/에서 확인할 수 있다.
2013.05.15
조회수 11089
KAIST, 녹색산업 창업 ․ 사업 사례 공모전 개최
- 공모전 결과는 사례집으로 발간돼 - KAIST(총장 강성모)가 에너지 고갈, 탄소 배출, 물 부족 등 인류 공동의 문제를 해결할 수 있는 녹색기술을 이용해 녹색산업을 창업하거나 사업으로 개발시킨 사례를 공모한다. KAIST EEWS(Energy, Environment, Water, and Sustainability)기획단과 KAIST 경영대학 녹색정책과정이 공동으로 추진하고 있는 ‘녹색산업 창업․사업 사례 공모전’은 녹색기술 응용 사례를 발굴하고 녹색산업 개발을 널리 알림으로써 지속가능한 저탄소 녹색성장에 대한 국내 관심과 지원을 유도하고자 개최된다. 국제적으로 녹색경영이 중요한 이슈가 되고 있지만 여전히 국내에서는 녹색경영에 대한 실태 파악 및 효율적인 녹색경영을 위한 분석 작업이 저조하게 추진되고 있다. KAIST EEWS기획단은 이번 공모전을 통해 국내 기업의 우수한 녹색기술경영 사례를 선정하고 우수사례는 개발 후 사례집으로 발간해 녹색경영을 도입하고 추진하고자 하는 국내․외 기업이 지표로 활용할 수 있도록 공개할 계획이다. 신재생에너지, 에너지효율 제고, 온실가스 감축, 해수 담수화, 원자력 안전 증진 등 EEWS와 관련된 분야의 주제로 녹색산업계 종사자나 창업자, 교수, 학생 등 누구나 공모전에 참가할 수 있다. 5월 20일(월)까지 참여의향서를 접수받고 있으며 참여의향서 및 제안서 제출 등 기타 자세한 내용은 EEWS기획단 홈페이지(http://eews.kaist.ac.kr/)에서 확인하면 된다. EEWS란 에너지 고갈, 환경오염, 물부족 및 지속성장 가능성 등 21세기 인류가 직면하고 있는 글로벌 이슈의 해결을 위해 KAIST가 추진하고 있는 연구프로젝트다. ※ 첨 부: 공모전 내용 [2013 녹색창업/녹색사업 사례주제 모집 및 사례개발] KAIST EEWS(Energy, Environment, Water and Sustainability)기획단은 에너지 고갈, 탄소 배출, 물 부족 등 인류 공동의 문제를 해결할 수 있는 녹색기술을 이용하여 녹색사업으로 진출한 사례를 발굴하여 널리 전파하고자 KAIST 경영대학 녹색정책과정과 공동으로 “녹색경영 사례집”의 발간을 계획하고 있으며, 사례집에 포함할 녹색사업 사례에 관한 제보를 공모하오니 많이 참가하여 주시기 바랍니다. □ 내용 1단계. 녹색창업 및 녹색사업 사례주제 공모 * 녹색기술을 이용한 창업 또는 기업 경영 사례 * 10건의 우수사례 선정, 각 30만원 상금 지급 2단계. 1단계 공모에서 선정 된 사례주제 중 우수사례 개발 * 1단계에서 채택된 사례주제 중 일부를 선발하여 사례를 개발하고자 함. * 관련 사항은 아래 사례개발 절차를 참고 바람 □ 공모주제 녹색기술을 통한 창업, 사업 및 활용 사례 * 신재생에너지(태양전지, 풍력발전, 지열발전, 친환경 연료전지 등) * 에너지 효율 제고(친환경 제품 및 공정개발, 건축, 차량 등) * 온실가스 감축(온실가스 포집 및 저장 등) * 해수의 담수화, 원자력 안전증진을 위한 사례 등 * 기타 녹색기술을 응용 한 사례 □ 응모자격 * 산업계 종사자 및 창업자 * 관련 주제 연구자 (교수, 학생 포함) □ 응모기간 * 참여의향서 제출 (1쪽 분량) : 2013. 5. 20(월) 까지 ※ 사례의 주제 및 산업과 회사 등 간략한 설명과 제안자 성명 및 연락처만 제출 * 제안서 제출 (5~10쪽 분량) : 2013. 6. 28(금) 까지 □ 응모방법 * 참여의향서 ※ 첨부양식 사용, 이메일 제출(yj.cho@kaist.ac.kr) * 제안서 ※ EEWS 홈페이지(http://eews.kaist.ac.kr)에 직접 Upload ※ Upload 관련 내용은 홈페이지에 안내 될 예정입니다. Upload 전 방문하여 확인하시기 바랍니다. □ 우수사례 당선 발표 * 2013. 07. 19.(금) □ 시상 * 10건의 우수사례 주제 선정, 각 30만원 상금 지급 □ 사례 개발 절차 * 1단계 공모에서 선정 된 사례주제 중 우수사례 개발 1단계 - 1단계에서 채택된 사례 중 선발된 사례는 제안자 또는 제3의 필자를 통해 경영사례로 개발할 예정임. 집필자에게는 300만원의 집필비가 지급 되며 사례의 저자로 등재 됨. - 한글 본에 추가하여 영문으로 작성할 경우 영문집필비 100만원을 추가 지급함. ※ 사례개발 제안서 양식 및 가이드라인은 EEWS 홈페이지 (http://eews.kaist.ac.kr)에 게시할 예정이며, EEWS기획단에서 추가 안내를 드리겠습니다. □ 문의 * 조윤정 행정원 / KAIST EEWS기획단(http://eews.kaist.ac.kr) 녹색사례 공모 담당 02)958-3052, E-mail: yj.cho@kaist.ac.kr * 윤희정 행정원 / KAIST 경영대학 녹색성장대학원 (http://www.business.kaist.ac.kr/gsgg/) * 이재규 교수 / KAIST 경영대학, EEWS기획단장 / jklee@business.kaist.ac.kr
2013.04.18
조회수 9851
EEWS 학생아이디어 축제 2013
우리 학교 EEWS 기획단에서는 인류의 지속성장을 위해 극복해야할 에너지(Energy)부족, 환경(Environment)오염, 물(Water)부족 및 지속가능한 성장(Sustainability) 문제와 캠퍼스 환경보전 및 에너지 절약 등 녹색캠퍼스 확산 및 기반조성을 위한 학생들의 관심 제고 및 창의적 아이디어 발굴을 위하여 아래와 같이 세계적 창업투자회사인 DFJ Athena LLC 및 일신창업투자와 공동으로 EEWS학생 아이디어 축제를 개최하며 관심 있는 학생들의 많은 참여를 바라고 있다. 2013 EEWS 학생 아이디어축제 관한 상세사항은 첨부 파일에서 확인할 수 있다.
2013.04.16
조회수 8205
EEWS 학생아이디어 축제 2013
KAIST EEWS 기획단에서는 인류의 지속성장을 위해 극복해야할 에너지(Energy)부족, 환경(Environment)오염, 물(Water)부족 및 지속가능한 성장(Sustainability) 문제와 캠퍼스 환경보전 및 에너지 절약 등 녹색캠퍼스 확산 및 기반조성을 위한 학생들의 관심 제고 및 창의적 아이디어 발굴을 위하여 아래와 같이 세계적 창업투자회사인 DFJ Athena LLC 및 일신창업투자와 공동으로 EEWS학생 아이디어 축제를 개최하며 관심 있는 학생들의 많은 참여를 바라고 있다. 2013 EEWS 학생 아이디어축제 관한 상세사항은 첨부 파일에서 확인할 수 있다.
2013.04.16
조회수 7984
‘EEWS 사업기획 경진대회 2012’시상식 개최
- 녹색사업 분야에 장대준 교수, 녹색기술 분야에 박종욱 교수를 각각 최우수 수상자로 선정 - - 수상자는 하반기 창업투자회사 대상 투자설명회 기회 제공 - 에너지 고갈과 환경오염, 물 부족 및 지속성장 가능성 등 인류가 직면한 글로벌 이슈 해결을 추진하고 있는 KAIST가 녹색성장 연구성과의 사업화를 본격화한다. 우리 학교는 21일 13시 본원 제1회의실에서 EEWS 연구성과 사업화 제고를 위한 ‘EEWS 사업기획 경진대회 2012’ 시상식을 개최하고 4개 수상팀에게 상금과 상패를 수여했다. 올해로 세 번째 열리는 ‘EEWS 사업기획 경진대회’는 EEWS 연구결과의 사업화를 장려하고 창의적 인재발굴을 목적으로 KAIST와 한국녹색기술센터, 창업투자회사 디에프제이 아테네 엘엘씨(DFJ Athena LLC) • 일신창업투자(주) • 대교 인베스트먼트가 공동으로 개최하는 대회다. 이번 대회에는 ‘녹색사업’ 과 ‘녹색기술’ 분야로 나눠 진행됐으며 총 10개팀이 참여했다. 녹색사업 분야 최우수상에는 장대준 해양시스템공학과 교수가 제안한 ‘LNG 연료 선박 추진을 위한 글로벌 LNG 인프라" 제안서가, 우수상에는 박희경 건설 및 환경공학과 교수가 제안한 ’도심주상단지 및 빌딩용 on-site bio-gas 생산을 위한 그린박스 기술‘ 제안서가 각각 선정됐다. 녹색기술 분야 최우수상에는 박종욱 신소재공학과 교수팀이 제안한 ‘알루미늄 용탕용 수소센서와 계측시스템 개발’ 제안서가, 우수상에는 이대길 기계공학과 교수가 제안한 ‘신형 대용량 레독스 흐름전지 기술을 이용한 에너지 저장장치’ 제안서가 각각 선정됐다. 수상자들에게는 올 하반기 창업투자회사를 대상으로 투자설명회에 참가해 사업제안서를 설명할 기회가 제공된다. 지난해 투자설명회에는 삼성물산, 제일모직, 다산네트웍스, 한화 L&C 등의 관련 기업들과 쿨리지코너 인베스트먼트, 대덕인베스트먼트(주), KPM, 로커스 케피탈 파트너(Locus Capital Partners), 보광창업투자 등 창업투자회사들이 참가해 KAIST EEWS 연구성과에 대한 큰 관심을 보였다. 이번 경진대회를 주관한 이재규 EEWS 기획단장은 “EEWS 기획단은 KAIST를 대표할 수 있는 획기적인 융합 연구성과를 지속적으로 내놓을 계획”이라며 “창업투자회사 대표가 경진대회 심사위원으로 참여해 사업성을 최우선으로 고려한 만큼 투자자들이 큰 관심을 보일 것으로 기대하고 있다”라고 말했다.
2013.01.21
조회수 14632
실리콘 나노선의 불순물 특성 세계 첫 규명
장기주 교수 - “실리콘 나노선을 소재 상용화 앞당겨 획기적 반도체 집적도 향상 기대” -- 나노분야 세계적 학술지 ‘나노레터스’ 9월 17일자 게재 - 우리 학교 연구진이 미래 차세대 반도체 소자 소재로 기대를 모으고 있는 실리콘 나노선의 전기 흐름과 직결된 불순물 특성을 밝혀냈다. 우리 학교 물리학과 장기주 특훈교수팀은 산화 처리된 실리콘 나노선에서 전기를 흐르게 하기위해 첨가한 불순물 붕소(B), 인(P) 등의 움직임과 비활성화를 일으키는 메커니즘을 세계 최초로 규명했다. 현재 최첨단 기술로도 10nm(나노미터) 이하의 실리콘 기반 반도체 제작은 불가능한 것으로 알려져 있지만, 실리콘 나노선은 굵기가 수 나노미터이기 때문에 보다 획기적인 집적도를 가진 반도체를 구현할 수 있을 것으로 기대된다. 실리콘 나노선은 원래 전기가 흐르지 않는 데 반도체 소자로 적용하려면 인 또는 붕소와 같은 불순물을 소량 첨가(Doping)해 양의 전하를 띠는 정공이나 음 전하를 띠는 전자 운반 매개체를 만들어 전기가 흐를 수 있도록 해야 한다. 그러나 덩어리 형태의 기존 실리콘에 비해 나노선에서는 불순물 첨가가 어려울 뿐만 아니라 전기전도 특성을 조절하기 어려운 문제가 있었다. 장 교수 연구팀은 이번 연구를 위해 단순 모형을 이용한 기존 이론을 개선한 획기적 양자시뮬레이션 이론을 고안해 실제와 매우 가까운 코어-쉘 원자 모델을 만들었다.연구팀은 이를 통해 실리콘 코어 내부에 첨가된 붕소 불순물이 산화과정에서 코어를 싸고 있는 산화물 껍질로 쉽게 빠져나가는 원인을 세계 최초로 규명하는 데 성공했다. 이와 함께 인 불순물은 산화물로 빠져나가지 못하지만 서로 전기적으로 비활성화 된 쌍을 이루면서 정공이 생기는 효율을 감소시킨다는 사실도 밝혔다. 이러한 현상은 나노선이 필름 형태로 돼 있는 기존 실리콘에 비해 같은 부피라도 표면적이 더 넓기 때문에 더욱 심각한 문제를 일으킨다고 연구팀은 이번 연구에서 입증했다. 장기주 교수는 “이번 연구방법은 실리콘과 산화물 사이의 코어-쉘 나노선 모델을 구현하는 이론 연구의 기본 모형으로 받아질 것으로 기대된다”며 “특히, 10nm급 수준의 소자 연구에서 실리콘 채널을 산화물로 둘러 싼 3차원 FinFET 구조의 원자구조를 구현해 소자 특성을 밝히는 데 커다란 도움이 될 것이다”라고 연구의의를 밝혔다.KAIST 장기주 교수가 주도하고 김성현 박사과정 학생(제1저자)과 박지상 박사과정 학생(제 2저자)이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자사업(도약연구) 및 신기술융합형성장동력사업(나노기반정보⋅에너지) 지원으로 수행됐고, 나노과학분야 세계적 학술지인 ‘나노레터스(Nano Letters)’ 9월 17일자 온라인 판에 게재됐다. 그림설명 : 실리콘/산화물 코어-쉘 나노선의 종단면. 초기 코어에 잘 들어가 있던 붕소(녹색)이 격자 틈새에 위치한 실리콘(연파랑)에 의해 밀려남 따라 붕소가 산화물 껍질로 빠져나간다.
2012.10.22
조회수 13701
장순흥-빌 게이츠 크로스
세계 원자력 석학과 IT혁명 선구자의 만남 빌 게이츠, “미래 핵심 에너지 원자력 개발, 한국과 함께할 것” 빌 게이츠가 마이크로 소프트를 창업하여 자수성가로 세계 최대의 부를 쌓았던 것은 누구나 잘 아는 사실. 그런 그가 쌓아놓은 부와 명예를 ‘빌&멜린다 게이츠 재단’을 통해 아낌없이 베풀며 세계 평화와 발전에 이바지 하고 있다는 것은 앞선 사실보단 좀 덜 알려졌을 것이다. 그렇다면 IT혁명의 선구자이고 세계 최대의 자선 사업가이기도 한 빌 게이츠가 미래 에너지 사업에 누구보다 관심을 가지고 활동하고 있다는 사실은 얼마나 알려 졌을까? 장순흥 교수는 현재 한국 원자력 학회장으로 30년간 원자력 계에 투신해 온 원자력 전문가중의 전문가다. 한국 원자력 공학의 거장인 장순흥 KAIST 교수(원자력 및 양자공학과)와 전 마이크로 소프트 회장이자 테라파워(원자력 벤처기업) 회장인 빌 게이츠가 만났다. “아주 놀라워요. 자원도 빈약할뿐더러 원전 산업이라면 후발국이라 할 수 있는 한국이 어떻게 선진국들을 제치고 UAE원전 수출을 성공시키고 세계에서 가장 싸게 질 좋은 전기를 공급할 수 있는지 믿어지지 않을 정도에요.” 지난 8월 16일 미국 시애틀 테라파워 본사에서 장순흥 교수와 만난 자리에서 빌 게이츠는 연신 감탄을 멈추지 않았다. 이날 장순흥 교수는 국내 원자력 계 대표단과 함께 빌 게이츠회장을 만나 짧은 강연과 대담시간을 가졌다. 장순흥 교수와 빌 게이츠회장은 테라파워 지원 하에 원전 사용후핵연료를 획기적으로 줄여줄 제4세대 소듐냉각 고속원자로(SFR) 설계에 상호협력하기로 합의했다. 빌 게이츠는 마이크로 소프트 회장 직에서 물러난 이후 자신과 배우자의 이름을 딴 재단을 설립해 세계 평화와 발전을 위해 누구보다 앞장서서 일하고 있다. 뛰어난 통찰력과 리더십으로 마이크로 소프트를 이끌어 온 그가 세계 복지 문제를 해결하기 위한 첫 번째 과제로 착안한 것이 바로 에너지 문제이다. 장순흥 교수는 빌 게이츠의 진취적이고 도전적인 자세를 높이 샀다. “빌 게이츠와의 만남을 통해 진심 어린 애정으로 지구적 이슈를 해결해 나가고자 하는 그의 강한 의지를 확인했다” 며 “늘 혁신을 꿈꾸는 그의 도전적인 자세와 열정, 인류애적 마인드는 우리가 본받아야할 덕목”이라고 말했다. 개발도상국들을 비롯해 세계에는 근본적인 에너지 부족으로 인하여 생활에 필요한 기본적인 권리조차 누리지 못하는 수십억명의 사람들이 있다. 일시적인 처방보다 인프라 구축을 통해 근본적인 문제를 해결하자는 것이 빌 게이츠의 혜안이었고, 그는 이를 해결할 핵심 에너지로 원자력을 택했다. 탄소 발생량이 화석연료에 비해 극히 적고 재생 에너지에 비해 저렴한 가격에 대량의 전력을 공급할 수 있는 친환경 경제 에너지인 원자력을 유일한 해결책으로 꼽은 것이다. 빌 게이츠는 이를 위해 자신이 직접 신형 원자로 개발 사업에 뛰어들었고, 원자력 벤처기업인 테라파워사를 설립하여 소듐냉각 고속로의 한 종류인 TWR(Traveling Wave Reactor, 진행파 원자로)을 연구, 개발 중이다. 본격적인 신형 원자로의 연구 개발을 위해 경험이 풍부한 파트너를 찾고 있었고, 한국이 강력한 파트너 후보로 떠오른 것이다. 장순흥 교수는 빌 게이츠에게 한국과의 파트너십이 서로에게 미칠 시너지 효과에 대해 역설했다. “테라파워에서 개발 중인 TWR의 경우 소듐 냉각 고속로의 한 종류로 금속 핵연료를 씁니다. 근데 현재 세계적으로 금속 핵연료를 이용한 소듐 고속로(KALIMER 600)를 개발하고 있는 나라는 한국 밖에 없어요. 또 원전 설비부터 이용까지 공급 체계(supply chain)가 한국만큼 잘 되어 있는 나라가 없죠.” 현재 개발 중인 테라파워사의 TWR을 위해서 연구에서든 실증에서든 한국만한 맞춤 파트너가 없다는 것이다. 이러한 점이 주요하게 작용하여 빌 게이츠로 하여금 한국과 차세대 원자로 개발 협력을 이끌어 낸 것으로 보인다. 장순흥 교수는 빌 게이츠와의 협력을 이끌어 낸 후 일본 원전사고 이후 위기를 기회로 삼아 차세대 원자로 개발에 있어서 한국이 세계적인 주도권 확보를 위해 적극 나서야할 때라고 강조하며, 이번 빌 게이츠와의 원자로 개발 협력이 그 중요한 한 걸음이 될 것이라고 말했다. ▲SFR(소듐 냉각 고속로) SFR은 기존 원전에서 나온 사용후핵연료를 다시 연료로 활용할 수 있는 차세대 원자로다. 현재 개발 중인 파이로프로세싱 기술과 함께 핵연료 재순환 시스템을 구성할 때, 우라늄 자원의 99%를 차지했던 우라늄238을 전기 분해한 후 우라늄을 뽑아내 다시 원료로 사용할 수 있게 된다. 이를 통해 기존 원전에 비해 사용후핵연료의 방사능 독성을 1000분의 1, 부피를 100분의 1로 줄일 수 있다. 사용후핵연료의 처리 및 활용의 돌파구인 셈이다. 뿐만 아니라, 현재 연구, 개발 중인 테라파워사의 TWR 원자로는 30년 동안 핵연료 교체를 하지 않아도 되는 개념이기 때문에, 사용후핵연료 문제에서 자유로울 뿐 아니라 핵물질 비확산 면에서도 더욱 유리하다.
2012.09.05
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제17차 국제 상온핵융합 학술회의 개최
- 10~17일 대전 컨벤션센터에서 전 세계 전문가 및 검증단 참가 -- “상온핵융합 실현되면 엄청난 변화 가져올 것” - 만약 실현된다면 인류가 에너지 문제를 완전히 해결할 수 있는 ‘상온핵융합’ 관련 국제 학술회의가 대전서 열린다. 제17차 국제 상온핵융합 학술회의(조직위원장 KAIST 생명화학공학과 박선원 교수)가 오는 10일부터 17일까지 대전 컨벤션센터에서 개최된다. 핵융합은 연료로 쓰일 중수소가 우라늄보다 값이 싸고, 무한정하고, 폐기물 문제도 적을 것으로 예상돼 1952년 수소폭탄실험이 성공한 후 활발히 연구되고 있다. 핵융합은 태양과 같은 항성에서 일어나는 반응으로 1억도 이상의 초고온 플라즈마 상태에서 발생한다. 이 상태에서 수소와 같은 가벼운 원자핵이 융합해 무거운 헬륨 원자핵으로 바뀌는 핵융합반응이 일어나면서 많은 에너지가 나온다. 반면 초고온 상태에서 발생하는 고온핵융합과는 달리, 상온핵융합(저에너지핵반응)은 실내 온도에서 핵융합이 일어나는 것이다. 지난 1989년 3월 미국 유타대학 연구팀이 중수 전기분해 실험을 하던 중 이론적으로 설명할 수 없는 과잉에너지가 발생하는 것을 관찰해 그 가능성이 세상에 처음으로 알려졌다. 그러나 실험결과가 발표된 이래 미국 에너지성이 상온핵융합의 가능성에 대해 두 번이나 부정적인 결론을 내리는 등 20여 년간 학계에서 외면 받아왔다. 여전히 주류 학계에서는 이론과 실험결과를 인정하지 않지만 가능성을 믿고 있는 소수 과학자들은 개발에 성공하면 인류의 발전에 엄청난 파급효과가 예상돼 연구를 지속해 왔다. 꾸준히 상온핵융합을 연구해 온 전 세계 과학자들은 잉여에너지 발생, 원소변환, 핵입자 및 방사능 검출 등 핵반응에서만 가능한 많은 데이터를 축적하며 매년 학술회의를 개최해 왔다. 상온핵융합 관련해 처음으로 국내에서 열리는 이번 학술대회에서는 ▲25명의 전문가 초청강연을 포함한 90여 편의 논문이 발표되고 ▲상온핵융합반응을 입증하는 여러 가지 실험결과 발표 ▲제안된 여러 이론들에 대한 발표와 토론 ▲기업들의 저온핵융합기술의 상용화에 관한 발표 ▲패널토론 등이 진행된다. 이와 함께 산학연 관계자들이 참석한 가운데 미국 MIT에서 시도된 과잉에너지 발생실험 시연에 대한 발표 및 이탈리아 셀라니(Celani) 교수의 과잉열발생 실험에 대한 시연이 펼쳐져 기술 검증을 하는 기회도 갖는다. 박선원 조직위원장은 “상온핵융합은 실현 불가능한 것으로 알려져 있지만 그동안 발표된 실험결과들은 기존 이론으로는 설명할 수 없는 이상 현상이 존재한다는 것을 보여준다”며 “이것이 상온핵반응에 의한 것으로 확인된다면 엄청난 에너지원을 얻을 수 있을 것”이라고 말했다. 또 “상온핵융합관련 여러 가지 연구 중 하나라도 성공한다면 우리가 상상하지도 못하는 많은 변화를 가져올 것”이라며 “이번 학술회의에 국내 산학연 연구자들이 많이 참여해 기술을 검증하는 기회로 삼기를 바란다”고 말했다. 행사에 대한 자세한 사항은 http://www.iccf17.org를 방문하면 확인 가능하고, 참석을 원하는 산학연 연구자는 홈페이지에서 신청을 하면 된다.
2012.08.02
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임춘택 교수, 새로운 무선충전 전달장치 개발
- 온라인 전기차 OLEV 용 ‘I형 무선전력 전달장치’ 개발 - - 기존의 레일형 플랫폼 대비 공사기간 10분의 1로 단축하고 선로비용 기존의 80% 수준 - 우리 대학이 개발한 온라인 전기차 올레브(이하 OLEV)가 경제성을 더욱 개선한 새로운 무선전력 전달장치 개발로 실용화에 한걸음 더 다가섰다. 우리 대학 원자력및양자공학과 임춘택 교수(49세)가 기존의 레일형 급전선로와 형태가 다른 ‘I형 무선전력 전달장치’를 개발했다 임 교수 연구팀이 개발에 성공한 I형 무선전력 전달장치는 모듈형 제작이 가능하기 때문에 기존의 급전선로에 비해 콘크리트 공사가 필요 없고 아스팔트 시설비용도 절약할 수 있어 온라인 전기차에 적용할 경우 설치비용을 크게 절감할 수 있는 이점이 있다. KAIST OLEV는 도로 밑 약 15cm 지점에 매설한 전선에서 발생하는 자기장을 차량하부에 장착한 집전장치에서 전기에너지로 변환해 운행하는 새로운 개념의 친환경 전기차인데, KAIST가 지난 2009년 세계 최초로 도로주행용 무선전기차 개발에 성공했다. KAIST OLEV는 신호대기 등 정차 중에 충전할 수 있으며 주행 중에는 실시간으로 전력을 전달받아 운행한다. 현재 대전 KAIST 문지캠퍼스를 비롯해 여수 엑스포전시관, 서울대공원에서 각각 시범운행 중인 OLEV는 레일형으로 급전선로 폭이 80cm이며 공극간격 20cm에서 집전장치 당 15kW까지 충전이 가능하다. KAIST OLEV는 그 동안 기술력과 아이디어 면에서는 크게 인정을 받은 반면 기존 도로에 설치하기 위해선 도로를 파고 시스템을 설치해야 하는 등 경제성 문제로 상용화에 어려움이 있다는 지적을 받아왔다. 임 교수팀이 이번에 새로 개발한 ‘I형 무선전력 전달장치’는 급전선로 폭을 10cm로 줄여 기존선로 폭의 1/8로 줄였으며 무선전력도 공극간격 20cm에서 25kW까지 전달할 수 있도록 성능이 대폭 향상됐다. 또한 차량의 좌우 허용편차도 24cm로 넓어졌으며 전자기장도 국제적 설계 가이드라인을 충족해 인체안전성에도 문제가 없다. 급전선로 폭이 획기적으로 줄어들고 공장에서 대량으로 모듈제작이 가능해진 만큼 그동안 경제성 측면에서 지적을 받아 온 KAIST OLEV로서는 새로운 급전시설 개발이 실용화에 큰 도움이 될 것으로 전문가들은 예상하고 있다. 임춘택 교수도 “기존 레일형에 비해 공사시간은 10분의 1로 크게 단축되고 급전선로 비용도 80%에 불과해 시공성과 경제성이 모두 크게 개선됐다”고 강조했다. 임 교수 연구팀의 이번 연구성과는 작년 12월 국제전기전자공학회 전력전자 저널 (IEEE Trans. on Power Electronics)에 게재됐다. 임 교수는 올 2월 미국에서 열린 국제 전기차학회 (Conference on Electric Roads & Vehicles)에 초청돼 관련기술에 대해 강연도 진행했다. 한편, 이번 연구는 지식경제부가 지원한 온라인 전기자동차(OLEV) 원천기술개발과제를 통해 수행됐다.
2012.06.22
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신개념 나노발전기 원천기술 개발
- 나노복합체 이용해 복잡한 공정과 고비용 문제 해결 -- 어드밴스드 머터리얼스 6월호 표지논문 게재 - 우리 학교 연구진이 나노복합체를 이용해 나노발전기를 적은 비용으로도 대면적으로 만들 수 있는 원천기술 개발에 성공했다. 우리 대학 신소재공학과 이건재 교수 연구팀이 나노복합체를 이용한 신개념 나노발전기 원천기술을 개발해 재료분야 세계적 학술지인 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)’ 6월호 표지논문에 게재됐다. 이번에 개발된 기술은 간단한 코팅 공정을 통해 만들어 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 넓은 면적도 쉽게 제작 가능해 공정이 복잡했던 기존의 한계를 극복해냈다는 평가를 받고 있다. 나노발전기는 나노 크기(10억분의 1m)의 물질을 사용해 전기를 생산하는 발전기로, 압전 물질에 압력이나 구부러짐 등과 같은 물리적 힘이 가해질 때 전기가 발생하는 특성인 ‘압전 효과’를 이용한다. 압전 효과를 이용하는 발전기술은 2009년 MIT가 선정한 10대 유망기술에 선정됐으며, 2010년 미국의 유명한 과학월간지 파퓰러사이언스(Popular Science)가 선정한 세계를 뒤흔들 45가지 혁신기술에 포함되기도 했다. 나노발전기 개발을 위한 압전 물질은 2005년 미국 조지아공대 왕중린 교수팀이 세계 처음으로 나노발전기 개념을 제시하면서 적용한 ‘산화아연(ZnO)’이 유일했다. 2010년 KAIST 신소재공학과 이건재 교수 연구팀은 산화아연보다 15~20배 높은 압전 특성을 갖고 있는 세라믹 박막물질인 ‘티탄산화바륨(BaTiO3)’을 이용해 나노발전기 효율을 한층 업그레이드 시킨데 이어, 이번에는 나노복합체를 이용해 간단한 공정으로 제작하는 데 성공해 적은 비용으로도 넓은 면적의 나노발전기를 구현해낼 수 있게 됐다. 연구팀은 수백 나노 크기의 고효율 압전 나노입자인 ‘티탄산화바륨’과 비표면적이 크고 전기 전도성이 높은 ‘탄소나노튜브’ 또는 ‘산화 그래핀(RGO)’을 폴리머(polydimethylsiloxane, PDMS)와 섞은 후 간단한 코팅공정을 통해 넓은 면적의 나노발전기 제작에 성공했다. 이건재 교수는 “압전효과를 바탕으로 한 ‘나노자가발전 기술’은 적은 기계적 힘만으로도 전기를 생산할 수 있어 차세대 에너지 기술로 각광을 받고 있지만, 기존 기술은 제작공정이 복잡하고 고가의 비용문제 및 소자크기의 한계성을 극복하지 못했다”고 말했다. 아울러 “이번에 개발된 기술에 패키징 및 충·방전 기술을 융합하면, 반영구적으로 자가발전 및 저장이 가능한 새로운 형태의 에너지 시스템 개발에 응용될 수 있다“고 덧붙였다. 한편, 이번 기술은 해외 1건, 국내 2건의 특허가 출원 및 등록됐다. <동영상>http://www.youtube.com/watch?v=90rk7G3t30k&feature=player_embedded 압전 나노복합체 제작공정과 소자를 다양한 방법으로 구부릴 때마다 전기가 발생하는 것을 보여주는 동영상 ※응용사례 - 에너지블럭(부산 서면역 적용) 지하철 선로에 압전소자를 적용해 전동차 운행으로 얻어지는 진동을 통해 발전하는 장치로 국내 최초의 압전에너지 상용화 제품http://blog.naver.com/ioyou64?Redirect=Log&logNo=130093513496 - 이스라엘은 고속도로에 압전발전기를 적용해 발생되는 전기로 가로등을 밝히고 있음 - 필립스는 사람이 리모컨 버튼을 누르는 힘만으로 전기를 생산해 배터리가 없어도 작동되는 리모컨 개발 - 수 많은 나노 발전기를 겹쳐 옷감 형태로 만든 재킷을 입으면 단순히 걷는 것과 같은 일상생활만으로도 휴대전화나 MP3 등을 충전할 수 있을 것으로 예상됨 - 아주 작은 전원만으로도 몸속에서 독자적인 임무를 수행하는 나노센서 개발가능 ※그림설명 그림1. 압전 나노입자를 포함하는 복합물질에서 구부림에 의해 전기가 생성되는 것을 보여주는 그림. 그림2. 구부러질 때마다 전기를 만드는 나노복합체 기반의 자가발전기(논문표지)
2012.06.12
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