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항공우주공학과 권세진, 심현철교수, 연료전지 무인기개발
- 액상 수소화물에서 수소추출, 연료전지스택에 공급하는 시스템 개발- 액체연료로는 세계최초, 무인기의 임무한계 획기적 연장 가능성 열어
우리 학교 항공우주공학과 권세진(權世震, 48, 사진왼쪽) 교수, 심현철(沈鉉哲, 38, 사진오른쪽) 교수 연구팀이 연료전지로 구동하는 소형 무인기를 개발했으며, 장시간 시험비행에 성공했다.
이번 연구개발 결과는 기존의 소형 무인기 동력원으로 사용되던 2차 전지를 대체할 수 있는 새로운 동력장치인 연료전지를 이용, 무인기의 임무 한계를 획기적으로 확장할 수 있는 가능성을 열었다는 데 큰 의의가 있다. 감시정찰을 목적으로 하는 소형 무인기는 미국 등 기술 선진국에서 실용화 되었으나, 동력원인 배터리의 에너지 밀도가 낮아 제한적인 임무수행만이 가능했다. 權 교수 연구팀이 개발한 무인기의 연료전지 동력장치는 소음이 없고 효율이 높으며, 액상 수소화물로부터 수소를 추출하기 때문에 기존의 배터리에 비해 에너지 밀도를 10배 이상 향상시켰다. 이번에 개발된 연료전지는 무인기 뿐 아니라 로봇의 전원으로도 사용이 기대된다.
▣ 개발배경연료전지는 차세대 동력원으로 세계 각국에서 개발경쟁이 치열하다. 국내에서도 몇몇 전자 및 화학 업체에서 노트북 컴퓨터용 연료전지를 개발하여 시연한 바가 있고, 자동차 회사에서는 엔진을 대체하기 위한 연료전지를 연구 중에 있다. 그러나 연료전지의 우수성이 잘 나타날 수 있으며 연료전지가 아니면 구현 자체가 어려운 장치는 무인기나 로봇 등과 같은 소형 모바일 시스템이다. 미국의 해군연구소와 조지아공대(Georgia Tech)의 연구팀이 연료전지 무인기를 연구해 왔으나, 이들은 고압의 수소가스를 저장하여 사용하므로, 에너지 밀도를 높이는 데에는 실패했다. 또한 연료 재보급을 위한 시설 등 운용상의 문제점도 가지고 있다. KAIST의 權 교수 연구팀은 액상 수소화물에서 수소를 추출하여 연료전지 스택에 공급하는 시스템을 개발했으며, 이를 시험용 무인기에 탑재하여 장시간 안정적으로 시험비행 하는데 성공했다.
▣ 핵심기술의 내용權 교수팀에서 사용한 연료인 수소화붕소나트륨(NaBH4)은 불연성이고 안정한 친환경 물질로써, 취급이 용이하고 수소 함량이 높다. 이 물질로부터 추출된 수소는 순도가 높기 때문에 연료전지 시스템 적용이 수월하다. <그림 1>은 프로펠러를 포함하는 전체 시스템의 구성도이다. 수화물을 가수분해하는 촉매 반응기, 전기를 발생하는 연료전지 스택, 동력을 충전 및 공급하는 동력제어장치, 프로펠러를 구동하는 전기모터로 이루어져 있다. 촉매 반응기에서 가수분해 과정을 통해 발생한 수소는 연료전지 스택에서 전기를 발생한다. 전기에너지는 동력제어장치에 충전되었다가 출력 요구 시 전동모터를 구동한다. <그림 2>는 동력발생 장치를 무인기에 탑재한 모습이다. 이번에 개발된 연료전지 무인기는 무게 2kg(연료전지시스템 750g 포함)으로써 500g의 연료를 싣고 10시간 이상 비행할 수 있다. 이는 배터리 동력원을 갖는 기존 무인기 항속시간의 10배에 달한다.
<그림 1> 동력계통의 구성
<그림 2> 동력 장치가 탑재된 무인기
<그림3> 무인기가 비행하는 광경
2007.10.12
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유룡 교수, 2006 닮고싶고 되고싶은 과학기술인으로 선정
화학과 유룡(劉龍, 51) 교수가 "2006 닮고싶고 되고싶은 과학기술인"으로 선정됐다.
劉 교수는 지난 2000년 수나노미터 크기의 구멍들이 무수히 뚫려 있는 나노다공성 탄소물질을 세계 최초로 개발했다. 이 나노다공성 신물질 개발은 2000년과 2001년 세계적인 과학학술지인 네이처誌에 소개되었으며, 고효율 연료전지나 초경량 컴퓨터 개발 등을 통해 인류의 한 단계 진화에 기여할 수 있다는 평가를 받았다. 또한 최근 석유화학산업 주 촉매제인‘제올라이트’의 촉매 활성 및 안정성을 대폭 향상시킬수 있는 새로운 원천기술을 개발, 네이처 머티어리얼스誌에 소개되었다. 劉 교수는 이런 세계적인 연구성과를 계속 발표한 공로를 인정받아 학술부문에 수상자로 선정됐다.
"2006 닮고싶고 되고싶은 과학기술인"은 과학기술부와 한국과학문화재단이 과학기술계에서 활발한 활동을 펼치고 있는 과학기술인 가운데 최근의 업적 등을 바탕으로 지난 24일 어린이와 청소년들의 귀감이 될 만한 과학기술인 10명을 선정 발표했다
2006.09.05
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SEE-KAIST 2005 개최
KAIST 로봇 총 출동, 지능형 로봇 기술의 향연
공학과 예술의 만남, 학생들이 직접 제작한 바이 올린으로 축하 공연
KAIST(총장 로버트 러플린)는 오는 5월 25일(수)부터 27일(금)까지 3일간에 걸쳐 교내 학사체육관에서 ‘SEE-KAIST 2005’ 행사를 개최한다.
SEE-KAIST 행사는 KAIST의 연구역량을 대내외에 보여주고, 연구결과를 공개하여 정보를 공유함으로서 일반인의 과학에 대한 인식 변화를 유도하고, KAIST-산업체-연구기관의 연구협력을 통해 협동증진의 장을 마련한다는 취지아래 지난 ’92년도부터 개최해 오고 있다.
올해로 12회째를 맞는‘SEE-KAIST 2005’행사는 특히 대덕연구개발특구의 본격 출범을 앞두고 열리는 것으로 “꿈을 현실로, KAIST와 미래로”라는 주제로 KAIST 14개 학과, 13개 연구센터 및 14개 산업체와 10개 과학고가 참여하여 산학연계를 통한 기술개발자와 수요자간의 상호 연계를 높이는 계기가 될 것이다.
25일(수) 오전 11시에 개막되는 이번 행사에서는 KAIST의 우수한 연구개발성과를 중심으로 산업체의 혁신 제품과 기술, 과학고 학생의 신선한 연구내용을 함께 전시하여 과학기술이 발전해야 꿈을 현실로 앞당길 수 있다는 것을 실감하고 이해할 수 있는 자리가 될 수 있도록 다양한 전시물을 전시한다.
연구개발 전시 내용은 ▲물리학과 공홍진 교수의 “레이저 차단막을 이용한 무결점 지능형 보안 시스템”, ▲화학과 김세훈 교수의 “바늘이 나노과학 세계를 열었다: 주사탐침현미경(SPM)”, ▲기계공학전공 배중면 교수의 “연료전지! 그것이 알고 싶다”, ▲항공우주공학전공 방효충, 탁민제 교수의 “자동비행 무인항공기 시스템”, ▲생명화학공학과 이흔 교수의 “얼음입자내 수소저장 메커니즘 세계최초 규명”, ▲신소재공학과 박종욱 교수의 “웰빙/바이오 산업용 이산화탄소 계측기 및 관련 산업장치 개발”, ▲전산학전공 정진완 교수의 “공간 데이터베이스 시스템 및 XML 데이터베이스 시스템”, ▲인문사회과학부와 기계공학과에서 공동으로 전시하는 “예술과 공학의 만남 - KAIST의 교육혁신”등 41개 과제와 ▲가상현실 연구센터의 “영상과 소리의 체험”, ▲마이크로로봇설계교육센터의 “대단한 도전!! 인공지능 VS 무선조정 로봇축구 대결”, ▲솔-젤 응용 기술 연구센터의 “솔-젤 소재.공정기술로 제작된 차세대 첨단제품”등 13과제 ▲삼성전자(주), LG전자(주), LG.Philips LCD(주), 일진소재산업/일진다이아몬드 등 14개 업체의 연구개발 결과물▲경기과학고의“벽지가 휘발성유기화합물(VOCs)의 농도변화에 미치는 영향”등 과학고 연구결과물 13과제 등이다.
특히, 이번 행사에서는 KAIST의 로봇 관련 유명 연구센터가 총 출동하며 장애인/노약자 재활 로봇 시스템, 인간과 로봇간의 의사소통, 음성으로 사람의 감정 인식 등의 다양한 로봇 기술을 접할 수 있다.
또한 KAIST 학생들이 바이올린 제작 수업을 통하여 학생 손으로 만든 악기를 사용하여 한양대학교 음악대학 학생들이 직접 연주하는 축하 음악회를 개최하여 예술과 공학이 만나는 뜻깊은 자리도 마련된다.
* SEE-KAIST 2005의 전시과제, 참가자 및 주요일정 등 자세한 내용은 인터넷 홈페이지 http://see.kaist.ac.kr에서 보실 수 있습니다.
2005.05.24
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