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김상욱 교수, 2014년도 나노 연구 국무총리표창 수상
우리 학교 신소재공학과 김상욱 교수가 2일 서울 코엑스에서 열린 ‘2014년도 나노코리아(NANO KOREA 2014)’에서 연구혁신부문 나노연구 국무총리표창을 받았다.
2004년 KAIST에 부임한 김 교수는 고분자와 탄소나노소재 등 연성소재의 분자조립을 이용해 다양한 형태의 초미세 나노 구조를 제어하는 연구에 대한 업적은 물론 이 분야의 학문적 발전 및 실용화 기술 개발에도 크게 기여한 업적을 인정받았다.
김상욱 교수는 블록공중합체라는 고분자의 분자 배열을 조절해 대면적에서 초미세 나노패턴을 형성하는 새로운 분자조립제어기술을 세계최초로 개발해 기존 리소그래피 공정을 보완할 수 있는 새로운 반도체 나노기술을 개발하는데 성공했다.
이와 함께 탄소나노튜브와 그래핀 등의 탄소나노소재를 분자 수준에서 조립해 새로운 형태의 3차원 탄소 나노 소재를 개발하는데 성공했으며 탄소 소재에 화학적 도핑 공정을 통해 태양전지나 에너지 소자 등에 폭넓게 응용될 수 있는 새로운 나소 소재 공정을 개발하기도 했다.
김상욱 교수는 현재까지 총 124 편의 국제 논문을 발표했으며 그 중에는 네이처(Nature) 1편, 사이언스(Science) 1편, 네이처 머티리얼스(Nature Materials) 1편, 네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature communications) 1편, 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 18편, 나노레터스(Nano Letters) 9편 등 국제적인 최우수 논문을 다수 포함하고 있다.
최근에는 탄소나노소재의 연구 업적을 인정받아 어드밴스드 머티리얼스의 25주년 기념 리뷰 논문을 초청받는 영예를 안기도 했다. 그 외 국제특허는 16건, 국내 특허 48건을 출원·등록했다.
김 교수는 2010년 KAIST 학술상, 제13회 젊은과학자상 등을 잇따라 수상한 바 있으며, 2014년 3월부터는 KAIST 지정 석좌교수로 임명돼 연구 활동을 지속하고 있다. 최근에는 미래창조과학부와 한국연구재단에서 선정하는 이달의 과학기술자상 6월 수상자로 선정되기도 했다.
2014.07.02
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유민규 박사과정, 국제 군사과학기술 경진대회 은상 수상
유민규 박사과정(맨 좌측)이 수상 후 기념촬영을 하고 있다.
우리 학교 신소재공학과 유민규 박사과정 학생(지도교수 권혁상)이 지난 5월 29일부터 6월 1일까지 경기도 고양시 킨텍스(KINTEX)에서 열린 ‘2014 국제군사과학기술 경진대회’에서 융합신기술분야 은상을 수상했다.
이번 경진대회에서 유 씨가 수상한 분야는 국방 융합기술, 방산 정책, 경영, 관리, 부품국산화, 미래 무기체계, 군사기술 등에 관한 연구 논문이 발표됐다.
유 씨는 ‘장갑판재 및 연료전지 기반 보조전원장치의 수소 에너지원으로 사용 가능한 탄소나노튜브 강화 알루미늄 복합재료’에 대한 연구로 은상을 수상했다.
탄소나노튜브 강화 알루미늄 복합재료는 우수한 기계적 특성으로 인해 일부국가에서 장갑판재로 사용되고 있는 재료다.
유 씨는 알칼리 수용액내에서 수소를 발생시키는 알루미늄의 특성과 탄소나노튜브-알루미늄간 갈바닉 부식현상을 이용해 탄소나노튜브-알루미늄 복합재료를 에너지원으로 하는 탑재형 수소발생시스템을 제작했다. 고분자 전해질 연료전지와 연계한 보조전원장치시스템을 통해 10kg의 탄소나노튜브 강화 알루미늄 복합재료를 활용 5kw의 전력을 22일 동안 생산할 수 있었다.
이번 연구를 통해 전장상황에서 연료 수송의 어려움을 해결할 수 있을 것으로 예상된다. 또 차후 항공기 및 장갑차량의 보조전원장치 연구개발에 적용이 가능해 많은 주목을 받았다.
2014.06.23
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이달의 과학기술자상 6월 수상자 KAIST 김상욱 교수
우리 학교 신소재공학과 김상욱 교수가 탄소소재*의 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 원천기술을 개발해 이달의 과학기술자상 6월 수상자로 선정됐다.
* 탄소소재: 그래핀, 탄소나노튜브 등과 같이 탄소 원자로 이뤄진 재료
김 교수는 탄소 소재에 일반 반도체 공정에서 활용되는 도핑 기술*을 도입하여, 기존의 방법으로 구현하기 어려운 탄소 소재의 물성을 구현한 업적을 인정받았다. * 도핑 (doping): 일반적으로 실리콘 반도체 공정에서 사용되는 기술로, 실리콘 외 이종의 원소를 인
위적으로 삽입함으로써 실리콘 반도체의 성질의 조절할 수 있는 기술
탄소나노튜브, 그래핀 등과 같은 탄소 소재는 기존의 재료보다 월등한 기계적, 전기적 특성 등을 지니고 있어 차세대 신소재로서 많은 각광을 받고 있다.
하지만, 다양한 응용 소자에 적용하기에는 그 우수한 특성의 미세한 조절이 매우 어려워, 현실적인 소자 응용에 어려움이 있었다.
김 교수는 탄소소재에 질소(N), 붕소(B) 등의 이종원소를 도입하여, 탄소소재의 미세한 물성 조절을 가능케 하였으며, 이를 유기태양전지, 유기발광소자, 플렉서블 메모리 등과 같은 다양한 응용소자에 적용함으로써, 그 성능을 극대화 하였다.
또한, 자기조립* 방법으로 탄소 소재의 구조를 자유롭게 변하게 하여, 그 응용 가능성을 높였다.* 자기조립: 구성물간의 미세한 힘으로 인해 자발적으로 구성물이 특정 구조를 이루게 하는 방법
김 교수의 지난 3년간 「어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)」, 「나노레터스(Nanoletters)」 등 정상급 국제저널에 53편의 논문(평균 impact factor: 8.987)을 발표하였을 뿐 아니라, 탄소 소재 분야 연구의 전문성과 우수성을 인정받아, 각 분야의 세계적인 석학들과 나란히, 소재 분야의 최고 권위 학술지인 「어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)」의 25주년 기념 특별 리뷰 논문에 초청되었다.
이달의 과학기술자상은 산‧학‧연에 종사하는 연구개발 인력 중 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 사람을 발굴·포상하여 과학기술자의 사기진작 및 대국민 과학기술 마인드를 확산하고자 1997년 6월부터 시상해오고 있으며, 매월 1명씩 선정하여 미래창조과학부 장관상과 상금을 수여하고 있다.
2014.06.16
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장석복 교수, 2013년도 14회 한국과학상 화학분야 수상
우리 학교 화학과 장석복 교수가 미래창조과학부와 한국연구재단이 주최하는 "2013년도 제14회 한국과학상" 화학 분야 수상자로 선정됐다.
한국과학상은 자연과학 분야의 주요 원리를 규명해 세계 정상 수준의 탁월한 연구업적을 이룩, 과학기술 발전에 크게 기여한 인물을 포상하고자 1987년 제정된 대통령상으로, 한국공학상과 함께 매년 3명씩 격년제로 수상자를 선정한다.
□ 주요업적 : 탄소수소 활성화 촉매반응 개발
장석복 교수는 유기분자의 탄소-수소결합 활성화과정 메카니즘을 연구하여 이를 기반으로 저반응성 화합물에 유용한 작용기를 직접 도입할 수 있는 새로운 형태의 전이금속 촉매반응을 개발하는 등 유기화학 관련분야에서 선도적인 연구업적을 성취하였다 (120여편의 논문발표, 8,400회의 피인용수).
탄화수소는 자연에 대량 존재하고 있으나 온화한 조건에서는 그 반응성이 낮아 합성의 원료물질로 이용되기 어렵다. 또한 금속촉매를 매개로 하는 저반응성 분자의 탄소-수소결합 활성화 과정에 대한 경로가 충분히 밝혀지지 않아 탄화수소 기반 유기반응의 개발이 아직 초기단계에 머물고 있다.
더구나 금세기 안에 화석연료의 고갈이 예상되어 이를 기반으로 하는 현재의 원료화합물 공급원을 향후에는 무엇으로 대체할 것인가는 매우 중대한 과학적/산업적 이슈이다.
이러한 관점에서 장석복 교수는 저반응성 탄화수소 유기분자의 탄소-수소결합 활성화 과정에 대한 연구를 수행하여 전이금속을 매개로 하는 활성화 메카니즘을 규명할 수 있었으며 이를 기반으로 유기분자에 유용한 작용기를 직접 도입시킬 수 있는 온화한 반응조건과 효율적이며 선태적인 촉매시스템을 개발하였다.
이를 활용한 다양한 응용연구가 가능해 향 후 유기합성, 의약화학, 재료과학등의 여러 분야에서 중요한 반응 수단으로 이용될 것으로 예상된다.
장석복 교수는 2012년 12월 기초과학연구원(IBS)의 “분자활성 촉매반응 연구단”의 연구단장으로 선정되어 현재 이 연구단(KAIST 캠퍼스)에서 관련주제의 기초연구를 수행하고 있다.
2013.12.19
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오래가는 리튬황 이차전지 개발
- 리튬이온전지 보다 에너지밀도가 5배 이상 높은‘리튬황 전지’개발 -
우리 학교 신소재공학과 김도경 교수는 EEWS 최장욱 교수와 공동으로 현재 상용화중인 리튬이온 배터리의 수명 및 에너지 밀도를 크게 뛰어넘는 리튬황 전지를 개발했다.
연구결과는 나노소재 분야 권위 있는 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 3일자 표지논문(frontispiece)으로 실렸다.
개발된 리튬황 전지는 △단위 무게당 에너지 밀도가 최대 2100Wh/kg로 상용화 중인 리튬이온전지(최대 387Wh/kg)의 5.4배에 달하고 △기존에 개발된 리튬황 전지가 갖는 충·방전에 따른 급격한 용량감소 문제를 해결해 수 백 번 충·방전이 가능하다.
김 교수 연구팀은 나노 전극 재료합성기술을 활용, 두께 75nm(나노미터) 길이 15㎛(마이크로미터)의 황 나노와이어를 수직으로 정렬해 전극 재료를 제작했다.
제작된 황 나노와이어 정렬 구조는 1차원 구조체로 빠른 전자의 이동이 가능해 전극의 전도도를 극대화시켰다.
이와 함께 황 나노와이어 표면에 균일하게 탄소를 코팅함으로써 황과 전해액의 직접적인 접촉을 막아 충·방전 중 황이 녹아나는 것을 방지, 리튬황 전지가 갖는 수명저하 문제를 해결했다.
기존에 개발된 리튬황 전지용 전극은 초기에 높은 용량을 보임에도 불구하고 충·방전을 반복함에 따라 지속적인 용량감소를 보였다.그러나 개발된 전극은 빠른 방전속도(3분마다 1회 충·방전 조건)에서 300회의 충·방전 후에도 초기 용량의 99.2%를 유지했고 1000회의 충·방전 후에도 70%이상 용량을 나타냈다.
따라서 이차전지에서 가장 중요한 특성인 수명, 에너지 밀도 등에서 기존의 어떠한 전극보다 성능이 우수한 세계 최고 수준으로 평가받고 있다.
김도경 교수는 “개발된 리튬황 전지는 무인기, 전기자동차 및 재생에너지 저장장치 등에 필요한 차세대 고성능 이차전지의 실현을 앞당길 수 있는 기술”이라며 “대표적인 차세대 이차전지인 리튬황 전지의 오랜 난제인 수명저하의 해결방안을 찾아 세계 최고 수준의 성능을 구현해 내 이 분야에서 우리나라가 기술 우위를 선점할 수 있을 것으로 기대된다”고 연구 의의를 밝혔다.
한편, 연구팀은 관련 기술에 대해 국내 특허 1편과 PCT 국제 특허 1편의 출원을 완료했다.
□ 그림설명
그림1. 개발된 리튬황 전지수명특성 그래프, 300회의 충·방전 시에도 초기 용량의 99.2%의 성능을 낸다.(좌측) 1000회 충·방전에도 높은 성능을 유지한다.(우측)
그림2. 탄소 코팅된 황 나노 와이어 정렬 구조(좌측상단 1, 2 프레임), 단일 황 나노와이어(좌측 하단), 황 나노 와이어 정렬 구조 모식도(우측)
2013.12.03
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화학적 도핑을 통한 탄소신소재 개발
- 재료분야 저명 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’ 25주년 특집호 발표 -
우리 학교 신소재공학과 김상욱 교수가 ‘화학적 도핑을 통한 탄소 신소재 개발’을 주제로 재료분야 저명학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 25주년 기념 초청 리뷰논문(10월 14일자)을 게재했다.
이번 논문에서 김 교수는 그래핀과 탄소나노튜브에 다양한 이종원소 도핑을 통해 새로운 탄소 소재를 개발하고, 적용 가능한 수준까지 재료의 특성을 끌어올려 배터리, 광촉매 등은 물론 미래 기술로 각광받고 있는 태양전지, 휘어지는 디스플레이 등에도 응용될 것이라고 전망했다.
‘도핑’은 운동경기에서 좋은 성과를 내기 위해 선수들이 약물이나 주사 등을 사용하는 것으로 널리 알려져 있다. 그러나 과학계에서는 순수한 물질에 필요한 불순물을 첨가시키는 것을 ‘도핑’이라고 부른다.
두 가지 도핑 모두 성능을 향상시키는 데 도움이 된다는 공통점을 가지고 있지만 과학계의 도핑은 부작용이 없으며 요구되는 성능을 획득하는데 반드시 필요한 존재라는 특징을 갖고 있다. 실리콘 반도체의 경우에도 다양한 원소가 도핑된 반도체를 사용해 요구 성능을 확보하고 있다.
최근 주목받는 그래핀이나 탄소나노튜브와 같은 신소재는 재료 특성이 매우 우수한 것으로 알려져 있지만 산업적으로 활용하기 위해서는 다양한 원소를 도핑이란 첨가 방법을 통해 재료 특성을 우수하게 끌어올리는 방법이 필요했다.
도핑을 할 경우 탄소원자로만 구성된 그래핀과 탄소나노튜브에 다른 원소의 주입이 가능하게 되고 이들 원소의 특징에 따라서 전자를 주거나 받게 되어 전기를 보다 잘 통하게 할 수 있다. 또 반응성을 향상시켜 산업적 응용을 방해하던 낮은 용매 분산성을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 함께 향상된 용매 분산성과 전기 전도도는 그동안 탄소 계열 신소재에서는 불가능하게 여겨졌던 용액 공정을 가능하게 할 수 있다. 이를 통해 휘어지는 반도체, 오래가는 배터리, 효율 높은 광촉매 등의 개발을 가능하게 한다.
김상욱 교수는 “이번 기술 개발로 현재 사용되는 배터리보다 더 오래가는 배터리, 더 빛을 잘 차단해주는 자외선 차단제, 태양열로 가는 자동차 및 휘어지는 휴대폰 등에 활용할 수 있는 신소재의 개발이 한층 더 앞당겨진 것으로 기대된다”고 말했다.
어드밴스드 머티리얼스는 재료분야 최고 수준의 학술지로 이번 25주년 기념 특집에서는 세계적으로 저명한 재료 과학자들로 구성된 학술지 편집진이 엄격한 심사과정을 거쳐 선정한 가장 선도적인 업구업적을 내고 있는 연구자들을 초청해 연구 성과를 소개했다.
그림1. 도핑을 통해 만들어진 탄소 신소재와 이들의 다양한 적용사례
- 1. 태양전지, 2. 휘어지는 기판, 3. 액정, 4. 선택적 흡착제, 5. 에너지 저장 및 변환소자, 6. 복합재료(왼쪽 위부터 시계방향)
2013.11.05
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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
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이산화탄소 포집 효율을 획기적으로 향상시킨 물질 개발
- 질소대비 CO2 선택성 300배 증가, 네이처 커뮤니케이션즈 게재 -
우리 학교 WS 대학원의 자페르 야부즈 교수, 알리 조스쿤 교수, 정유성 교수 공동연구팀이 질소대비 이산화탄소 선택성을 300배 높인 세계 최고 수준의 CO2흡수제를 개발했다.
최근 전 세계적으로 기후변화 대응을 위한 현실적 대안으로 이산화탄소를 포집하여 저장․처리하는 CCS*기술의 중요성이 부각되고 있다.
* CCS : Carbon Capture and sequestration
현재 이산화탄소를 포집하는 기술로는 액상흡수제를 이용한 습식포집기술, 고체 흡수제를 이용한 건식포집기술, 필름과 같은 얇은 막을 이용하는 분리막 포집기술이 있다.
발전소, 제철소와 같이 이산화탄소 대량 배출원에 적용하게 되는 동 기술은 고온과 다량의 수분이 존재하는 극한조건하에서도 포집효율이 낮아지지 않는 것이 연구개발의 핵심과제이다.
기존에 연구되었던 건식흡수제인 MOF(Metal Organic Framework)나 제올라이트의 경우는 수분 조건에서 불안정하거나 합성이 비싸다는 단점이 존재하였다.
연구팀이 이번에 개발한 흡수제는 건식흡수제로서 ‘아조-코프(Azo-COP)’라고 명명하였는데 값비싼 촉매 없이도 합성이 가능하여 제조비용이 매우 저렴하며, 고온 및 수분 조건에서도 안정한 특성을 나타내었다.
코프(COP)는 간단한 유기분자들을 다공성 고분자형태로 결합시킨 구조체로 동 연구팀이 처음으로 개발한 건식 이산화탄소포집물질이다.
연구팀은 이물질에 ‘아조(Azo)’라는 기능기를 추가로 도입함으로써 질소를 배제하고 혼합기체 중에서 이산화탄소만을 선택적으로 포집하도록 하였다.
‘아조(Azo)"기를 포함하는 아조-코프(Azo-COP)는 일반적 합성방법을 통해 쉽게 제조하였으며, 값비싼 촉매대신 물과 아세톤 등의 용매를 사용해 불순물도 쉽게 제거함으로써 제조비용을 대폭 낮출 수 있었다.
특히, 아조-코프(Azo-COP)는 이산화탄소와 화학적 결합이 아닌 약한 인력을 통해 결합함으로써 흡착제 재생 에너지 비용을 혁신적으로 낮출 수 있으며,
350℃ 정도의 극한 조건에서도 안정해 이산화탄소 포집제로서 활용은 물론 더욱 가혹한 환경의 다양한 분야에서 포집 물질로 활용될 것으로 기대된다.
해당성과는 교과부 산하 (재)한국이산화탄소포집및처리연구개발센터(센터장 박상도) 및 KAIST EEWS 기획단의 지원으로 이루어졌다.
자페르 야부즈 교수와 알리 조스쿤 교수는“Azo-COP를 CO2, N2 분리 실험에 적용한 결과 포집 효율이 수백배 향상됐다”며 “이 물질은 촉매가 필요 없고, 수분 안정성, 구조 다양성 등 우수한 화학적 특성으로 인해 앞으로 이산화탄소 포집을 비롯한 많은 분야에 활용될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구 결과는 세계적 학술지인 ‘네이처’ 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 15일자로 게재됐다.
2013.02.01
조회수 17760
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KAIST-사우디 아람코, CO2 공동 연구센터 설립
서남표 KAIST 총장과 알-팔레 사우디 아람코 총재가 사우디 현지시간으로 7일 오후 1시 다란에 있는 아람코 본사에서 ‘사우디 아람코-KAIST 이산화탄소 공동 연구센터’ 설립을 위한 양해각서에 서명을 마친 후 기념촬영을 하고 있다.
- 사우디 국영 석유회사 아람코, KAIST와 CO2 공동연구센터 설립키로
- 서남표 총장-알-팔레 총재, 1월 7일(현지시간) 아람코 본사에서 MOU 체결
- 5천평 규모 CO2 전용 연구센터 건물 신축, 연구비 공동조성 등
우리 학교가 지구 온난화 주범으로 꼽히는 이산화탄소(CO2) 문제해결을 위해 세계 최대의 석유회사인 사우디아라비아 아람코(ARAMCO)와 손을 잡았다.
아람코(총재 : 칼리드 에이 알-팔레, Khalid A. Al-Falih)는 세계 최대의 산유국인 사우디아라비아의 석유개발을 위해 1933년 미국의 석유회사인 스탠더드와 텍사코 등이 공동으로 설립했는데 사우디 정부가 1976년에 100% 국유화한 국영 석유회사다.
서남표 총장과 알-팔레 아람코 총재가 지구 온난화의 주범인 CO2 배출량을 획기적으로 줄일 수 있는 혁신기술을 공동으로 개발하기 위해 카이스트에 ‘아람코-카이스트 이산화탄소 연구센터(ARAMCO-KAIST CO2 연구센터)’ 설립을 주요내용으로 하는 양해각서(MOU)를 사우디 현지시간으로 지난 7일 오후 1시 다란에 있는 아람코 본사에서 체결했다.
이날 열린 양해각서 체결식에는 아람코측에서 알-팔레 총재와 사미르 에이 추바옙(Samir A. Tubayyeb) 엔지니어링 서비스부문 부사장 등 이 회사 최고경영진이, KAIST에서는 서 총장을 포함해 백경욱 연구부총장, 유창동 글로벌협력본부장, 강정구 기획처장, 원동혁 비서실장이 참석했다. 이밖에 김종용 주사우디 한국대사와 전병근 상무관, 문영학 사우디-한국 경제통상추진회장 등 사우디 현지의 국내인사들도 함께 참석해 자리를 빛냈다.
문영학 사우디-한국 경제통상추진회장은 “세계 최대 산유국인 사우디 정부가 최근 자국에 대한 한국기업들의 직간접적인 자본투자나 기술투자 등 양국 간 경제협력을 적극 도모하는 등 한국에 높은 관심을 보이고 있다”며 “아람코가 사우디가 아닌 다른 나라 대학을 대상으로 그것도 특정분야에 연구센터 설립과 연구비를 지원하면서 공동 연구에 나서기로 한 것은 매우 이례적인 일”이라고 아람코와 KAIST간 MOU 체결에 대한 의미를 부여했다.
아람코와 KAIST가 공동설립하게 될 ‘아람코-카이스트 CO2 연구센터’는 많은 양의 에너지를 사용하지 않고도 CO2를 포집하고 가스흐름(스트림) 단계에서의 CO2 제거는 물론 인체에 무관한 다른 화학성분으로 전환하는 등 대기 중 CO2 배출량을 감소시키는 획기적이고도 혁신적인 기술을 연구, 개발하는 업무를 수행하게 된다.
아람코와 KAIST는 이를 위해 CO2와 관련한 상호 보완기술을 공유하는 한편 연구원 교류 및 공동연구, 주요 연구자원 공동 활용, 연구과제 수행 등 상호 협력관계 진전에 따라 ‘공동건물위원회’를 구성, 운영키로 하고 협의를 통해 KAIST 대전 본교 인근에 ‘아람코-카이스트 CO2 연구센터’를 대규모로 설립할 계획이다.
양측 관계자가 위원으로 참여하는 ‘공동건물위원회’는 CO2 연구센터가 갖춰야 할 각종 시설 및 환경 등에 대해 철저한 조사를 거쳐 아람코와 KAIST 양 기관의 공동투자를 통해 건평 기준 약 5000평 규모의 CO2 전용 연구 빌딩을 신축한다. 우선 새로운 건물이 완공되기 전까지는 연구 설비가 갖춰진 대전 KAIST 본교 캠퍼스 안에 있는 KI(KAIST Institute)빌딩 내에 설치, 운영할 방침이다.
아람코와 KAIST는 또 첫 연구기간을 6년으로 정하되 필요에 따라 그 기간을 연장하기로 정했다. 양측 관계자가 참여하는 ‘공동연구위원회’에서는 연구과제 수와 성격에 따라 매년 연구비 규모를 결정하게 된다.
이에 대해 KAIST 관계자는 “구체적인 금액을 밝힐 수가 없지만 아람코와 KAIST가 각각 동등한 수준의 재원을 매칭펀드 형태로 확보해서 연구비에 보태는 방안을 세부 협상단계에서 제안할 계획”이라고 밝혔다.
전 세계 석유매장량의 4분의 1인 2600억 배럴을 보유하고 있으며 가스 매장량도 세계 4위인 아람코가 자국이 아닌 해외에 연구센터를 세우고 게다가 공동 연구까지 하기로 결정한 것은 극히 이례적인 일이라는 게 주변의 평가다.
이에 대해 KAIST 관계자는 “알-팔레 총재와 서 총장 간 개인적인 인연과 상호 신뢰관계에 힘입어 이 같은 결실을 맺게 됐다”고 배경을 설명했다.
알-팔레 총재와 서 총장이 개인적인 친분을 맺게 된 것은 두 사람 모두 지난 2009년 9월 문을 연 사우디 "킹 압둘라 과학기술대학(KAUST)‘의 이사로 참여하면서부터다. 서 총장의 KAUST 이사 선임은 알리 빈 이브라힘 알-나이미 사우디 석유광물부 장관의 적극적인 추천 때문인 것으로 알려지고 있다.
이 관계자는 또 서 총장은 평소 알-팔레 총재에게 “세계 인구의 꾸준한 증가와 경제성장으로 석유 및 천연가스의 수요 또한 증가할 것으로 예상되지만 지구 온난화 문제와 탄소세의 법제화 움직임 등으로 세계 각국에서 석유 및 천연가스의 사용에 대한 규제가 날로 강화될 것”이라며 “CO2 문제해결만이 수요촉진을 위한 유일한 대응책”이라며 연구센터 설립의 필요성을 제기하고 설득해왔다고 설명했다.
앞서 서남표 총장은 지난 2011년 5월 17일 알-팔레 총재에게 "명예 과학기술학 박사" 학위를 수여하는 등 아람코와 KAIST간 돈독한 유대관계 유지를 위해 많은 노력도 함께 기울여왔다.
특히 CO2 연구센터 설립을 위한 실무논의가 지지부진하자 서 총장은 작년 12월 알-팔레 총재에게 이메일을 보내 올 2월 22일 자신이 퇴임한다는 사실과 재임기간 중 연구센터 설립을 희망한다는 뜻을 밝히고, 사우디를 전격 방문하는 등 적극적인 구애에 나섰다.
사우디 방문기간 중 서 총장은 알-팔레 총재를 포함한 아람코 임원들에게 인류사회가 직면한 에너지, 식량, 물, 기후 등의 문제해결을 위한 아람코와 카이스트 두 기관의 공동연구에 대한 필요성을 역설하는 한편 KAIST의 연구역량을 직접 소개했다.
이 같은 서 총장의 노력에 감동받은 알-팔레 총재는 회사 관계자들에게 “향후 아람코가 사업다변화를 추진하는데 있어 아시아 국가들이 주요 파트너로 부각될 것”이라고 강조하고 “KAIST는 매우 신뢰할 수 있는 대학”이라고 소개하면서 ‘아람코-카이스트 CO2 연구센터’ 설립을 신속히 추진할 것을 지시했다.
한편 ‘아람코-카이스트 CO2 연구센터’ 설립을 위한 MOU 체결을 계기로 KAIST는 지구 온난화의 주범인 CO2 문제 해결을 위해 국내·외 타 연구기관은 물론 대학, 기업체 등과의 제휴를 적극 확대, 추진해 나갈 계획이다.
KAIST 백경욱 연구부총장은 “‘아람코-카이스트 CO2 연구센터 설립은 KAIST가 인류 삶의 질을 크게 향상시키기 위해 과학기술 분야에서 해결해야 할 여러 난제 중 우선적으로 CO2 문제해결을 꼽고 연구역량을 집중하겠다는 의지를 보인 것”이라고 말하면서 “KAIST는 앞으로 우리 과학기술계가 풀어야할 난제에 하나씩 지속적으로 도전해 나갈 것”이라고 강조했다.
KAIST가 CO2 문제해결에 관심을 갖는 이유는?
KAIST가 CO2 문제에 관심을 가지게 된 배경은 21세기 인류가 당면한 문제해결을 통해 전 인류 삶의 질 향상에 기여한다는 학교의 비전과 사명 외에 선진국들의 온실가스 감축 노력에도 불구하고 우리나라는 물론 전 세계적으로 CO2 배출량은 오히려 매년 증가하고 있기 때문이다.
노르웨이 오슬로의 국제기후환경연구소(CICE)가 ‘네이처 기후변화’지에 발표한 논문에 따르면 석탄과 석유 등 화석연료가 연소되면서 대기 중에 배출한 이산화탄소가 2011년에는 모두 382억 톤으로 전년대비(2010년) 약 3% 증가한 것으로 조사됐다. 지구온난화의 주범으로 불리는 온실가스 가운데 가장 많은 양을 차지하는 CO2가 초당 1, 100여 톤 가량 대기로 뿜어지고 있는 셈이다.
국가별로는 중국이 2010년 대비 10% 늘어난 100억 톤으로 1위를 기록했으며, 미국이 59억 톤으로 2위, 역시 7.5% 증가한 인도가 3위(25억 톤)를 차지했다. 이어 러시아(18억 톤), 일본(13억 톤), 독일(8억 톤), 이란(7억 톤) 등 순이다. 우리나라는 6억 톤을 배출해 8위를 기록했으며 이밖에 캐나다, 남아프리카 등이 10위안에 들었다.
인구 한 사람당 이산화탄소 배출량은 미국이 17.2톤, 유럽연합(EU) 7.3톤, 중국이 6.6톤, 인도 1.8톤 순이다. 국제기후환경연구소는 2012년에도 CO2 배출량이 2011년 대비 2.6% 증가할 것이라고 전망했다.
교토의정서에 의해 주요선진국들이 2008년부터 2012년까지 1990년 배출량을 기준으로 평균 5.2% 감축하기로 약속하고 이를 실천하는데도 불구하고 CO2 배출량이 늘고 있는 것은 기후변화협약 회원국이 아닌 중국과 미국, 인도의 영향이 크다.
미국은 교토의정서를 비준조차 하지 않았고 중국과 인도는 이를 거부한 상태. 중국과 인도는 그동안 지구를 오염시킨 데는 산업혁명 이후 화석연료를 마구 써온 선진국의 책임이 크다며 걸맞은 의무이행을 요구하고 있다.
작년 12월 8일 카타르 도하에서 폐막 된 제18차 유엔기후변화협약(UNFCCC) 당사국 총회(COP18)에서 각국 대표들은 교토의정서의 효력을 오는 2020년까지 8년 연장하는 선에서 합의했다.
물론 이번 총회에서도 홍수, 가뭄, 태풍 등 기후변화에 대응할 수 있도록 “향후 3년간 600억 달러 지원을 합의문에 명기”해달라는 개도국들의 요구는 반영되지 않았다.
그러나 선진국과 개도국 간에 기후변화를 담보로 한 ‘돈 싸움’은 앞으로 더 큰 이슈가 될 가능성이 높다. 작년 말 총회 폐막직전에 일괄 타결된 100여 쪽에 달하는 합의문에는 ‘손실과 피해’ 조항이 들어있다.
투발루 등과 같이 기후변화로 손실 피해를 볼 경우 재정지원 등을 논의하는 ‘제도적 장치’를 내년까지 마련한다는 내용도 담겨있기 때문이다. 특히 ‘손실과 피해’라는 용어가 유엔기후변화 관련 문서에 명기된 것은 유례가 없는 일로 평가되고 있다.
우리나라는 교토의정서에 개도국으로 분류가 돼 있어 2020년부터 온실가스 감축의무를 이행하면 되기에 당장 소송당할 염려는 없다. 그러나 우리나라는 개도국 중 중국과 인도 다음으로 CO2 배출량이 많은 국가다. 우리나라는 지난 2009년 12월 ‘2020년까지 온실가스 배출량을 30% 감축 한다’는 목표를 세웠다.
의무감축국은 아니지만 자발적으로 감축안을 마련한 것이다. 그러나 2020년까지 국내총생산(GDP)기준 세계 15위, CO2 배출량 세계 8위인 우리나라를 국제사회가 이때까지 가만히 놔둘지는 미지수다. KAIST가 CO2 문제에 관심을 갖는 것은 인류사회 발전에 기여한다는 학교비전과 사명 외에도 바로 이 같은 이유 때문이기도 하다.
* MOU 체결 동영상
https://www.dropbox.com/s/r5w4v3fhy5d92r5/KAIST_Ceremony_Signing_Gifts-1.mov
2013.01.09
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이산화탄소 포집저장기술 상용화 속도낸다
- 이산화탄소의 선박 수송 시 발생하는 증발가스 문제 해법 제시-- 원유값 등 다양한 상황에 따른 최적의 재액화율 이론 정립해 -
지구 온난화의 주범이 되는 이산화탄소를 포집한 후 땅속에 주입해 영구 저장하는 기술이 전 세계적으로 관심을 받고 있는 가운데, KAIST 연구진이 이산화탄소의 선박 수송을 위한 최적의 방법을 제시했다.
우리 학교는 해양시스템공학과 장대준 교수 연구팀이 포집된 이산화탄소의 선박 운송 중에 발생하는 증발가스의 최적화된 처리를 위한 해법을 제시했다.
이로써 이산화탄소를 포집하는 기술과 유전에 저장하는 기술 뿐 아니라 선박 수송에 대한 해법도 제시돼, 포집-수송-저장의 삼박자를 갖춰 이산화탄소 포집저장 기술이 곧 상용화될 것으로 전망된다.
최근 지구온난화에 의한 자연재해 문제가 심각해지면서 유럽을 중심으로 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 연구가 확산되고 있다.
이를 해결하기 위해 발전소와 공장 등으로부터 발생하는 이산화탄소를 포집해 지중에 다시 영구적으로 저장하는 기술인 ‘이산화탄소 포집 및 저장(CCS, Carbon Capture and Storage)‘이 대안으로서 각광받고 있다.
우리나라는 2013년부터 포스트 교토의정서가 발효될 경우 이산화탄소 감축 의무를 면하기 어려울 전망이다. 정부는 이에 따라 오는 2030년까지 3200만 톤(전체 감축 전망치의 10%)의 이산화탄소를 감축한다는 목표를 세우고 있고 KAIST 등 국내 연구팀들도 이를 위한 기술 개발 및 실용화를 위한 연구에 속도를 내고 있다.
장대준 교수 연구팀은 지난 2009년 ‘이산화탄소 해상수송 및 주입터미널 프로젝트’를 통해 지중 저장 원천기술을 개발하는데 성공했고 이어, 이번에 액상 이산화탄소 운반선상에서 발생하는 증발가스의 위험성을 인식하고 이를 최적화하는 해법을 제시했다.
장 교수 연구팀은 선박을 이용해 액화 이산화탄소를 운송할 때 저온(-51℃)・고압(6.5bar)의 상태로 운반돼야 하는 점에 주목했다.
상온보다 낮은 온도로 운반되는 액화 이산화탄소 저장용기는 대기의 열 침투로 증발가스가 발생해 내부 압력이 높아져 용기가 파괴될 수 있기 때문이다.
연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 압력용기에서 기화된 이산화탄소 가스를 재 액화 처리해 다시 압력용기로 주입하는 방법을 제시하고 이론적으로 모델링했다.
또 원유값, 탄소세, 원유증진회수를 위한 탄소거래비용 등 CCS 기술 도입을 위해 핵심적으로 고려될 사항을 바탕으로, 선박의 증발 가스 재액화율 결정을 위한 최적화된 해법을 고안해 냈다.
장대준 교수는 “저장된 이산화탄소가 해양에서 누출되면 대형사고로 번지게 된다” 며 “저장된 이산화탄소의 압력 거동을 예측하고 발생한 증발가스의 적절한 처리방안을 만드는 것이 상용화를 위한 필수적인 과정”이라고 말했다.
아울러 “이번 연구에서 정립된 이론은 CCS 상용화를 위한 시스템의 최적화와 액상 이산화탄소 운반 선박의 개발에 활용될 것으로 기대 된다”고 강조했다.
한편, 이번 연구는 KAIST 해양시스템공학과 장대준 교수(제1저자 추봉식 박사과정 학생)가 교육과학기술부의 세계수준 연구중심대학(World Class University)과 국토해양부의 지원을 받아 수행했다.
장 교수 연구팀의 이 연구 성과는 환경 분야에서 세계적 학술지로 꼽히는 ‘국제 온실가스 제어(International Journal of Greenhouse Gas Control)지’ 6월 12일자 온라인 판에 실렸다.
그림 1. 저장된 액화 화물에서의 BOG 발생 및 그 영향
그림 2. 증발가스 생성으로 인한 저장용기 내부 압력 변화 및 열팽창으로 인한 액위 변화
그림 3. 누출 시 속도 및 온도 변화에 의한 주변 구조 및 선체에 미치는 영향
그림 4. 누출 시 이산화탄소의 거동 관측 실험
그림 5. CCS-EOR 병행 기술에서 증발가스 재액화가 미치는 영향
2012.06.27
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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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2012년 세상을 바꿀 10대 신기술 선정
- 미래기술 글로벌 어젠터 카운슬, 인류가 해결해야 할 난제들에 대한 해결책을 제시하기 위해 매년 10가지의 신기술을 발표 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 의장으로 있는 세계경제 포럼 산하 미래기술 글로벌 어젠더 카운슬은 지난해 아부다비에서 개최된 연례총회에서 ‘2012년 세상을 바꿀 10대 신기술’을 선정하고 지난달 다보스포럼에서 확정해 이달 15일 발표했다.
10대 기술에는 △정보기술 △합성생물학과 대사공학 △녹색혁명2.0 △물질설계 나노기술 △시스템생물학과 화학 생물시스템의 시뮬레이션기술 △이산화탄소의 원료로서 활용기술 △무선 파워전송기술 △고에너지밀도 파워시스템 △개인 맞춤형 의약, 영양, 질환예방 기술, 그리고 신교육기술이 포함됐다.
선정된 기술은 가까운 미래에 세상을 변화시킬 가능성이 높은 것으로 과학계, 산업계, 정부 등 다양한 분야에 걸친 전문가들의 의견을 바탕으로 정해졌다.
미래기술 글로벌 어젠더 카운슬은 인류가 해결해야 할 난제에 대한 해결책을 제시하기 위해 올해부터 매년 10가지의 신기술을 발표하기로 했다.
1위로 선정된 인포매틱스는 엄청난 양의 데이터에서 의사결정에 필요한 데이터를 걸러주어 정보에 가치를 더해주는 것으로 올해 다보스포럼에서도 많은 관심을 모았다.
생물학분야에서는 합성생물학과 대사공학이 신약을 제조하고 재생가능한 자원으로부터 화학물질과 소재를 생산하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
늘어나는 인구를 위해 식량을 안정적으로 공급하기 위한 2차 녹색혁명과 바이오 리파이너리를 생산하기 위한 바이오매스도 10가지 신기술에 선정됐다.
분자규모로 설계 고안된 나노 소재는 에너지, 물 그리고 자원과 관련된 다른 난제들을 해결하는 데 새로운 대안을 제시해 줄 것으로 기대된다.
시스템생물학과 컴퓨터모델링은 인간과 자원 그리고 환경에는 최소한의 영향을 끼치면서, 매우 효율적인 치료법, 소재 그리고 프로세스를 설계하는 데 점차 그 중요성을 더해지고 있다.
전 세계적으로 골치덩어리로 여겨지는 이산화탄소를 소중한 자원으로 변환시킬 수 있는 혁신적인 기술도 주목을 받았다.
이와 함께 무선전력, 고밀도 파원시스템, 개별로 제조된 맞춤형 약과 영양, 진보된 교육용 10대 기술에 포함됐다.
이상엽 교수는 “과학기술의 가속화된 발전으로 인해 새로운 발견이 많이 이루어지고 있다”며 “카운슬이 찾아낸 기술 가운데 많은 것들이 지속가능하고 굳건한 미래를 건설하는 데 매우 중요한 것들”이라고 강조했다.
► 2012년 세상을 바꿀 10대 신기술
1. 정보에 가치를 보태주는 인포매틱스
개인과 조직이 접속할 수 있는 정보의 양은 현재 인류 역사상 유래를 찾을 수 없을 만큼 많고, 정보의 양은 앞으로도 계속 기하급수적으로 늘어날 것이다. 그러나, 단순히 정보의 양으로만 보자면 현재는 가치를 창출하기보다는 불필요한 잡음 역할을 할 위험성이 있을 정도로, 정보의 효율적인 사용이 제한을 받고 있다. 정보를 분류하고, 처리하여 꼭 필요한 정보만을 간추리는 혁신적인 기술이 불필요한 정보를 걸러내고, 글로벌한 정보를 제공받음으로써 세계가 직면하고 있는 긴급한 문제들을 해결하는데 꼭 필요하다.
2. 합성생물학과 대사공학
생물체의 가장 핵심인 유전자 코드는 오랜 기간 진화 과정을 통해 타의 추종을 불허하는 유용성을 지니고 있다. 합성생물학과 대사공학의 빠른 발전으로 생물학자들과 공학자들은 이제까지 시도되지 않은 방법들을 통해 이 유용성에 좀 더 가까이 갈 수 있게 되었다. 또한 특정한 목적에 사용될 수 있는 유기체가 개발되었고, 새로운 생물학적 과정의 발달도 가능하게 되었으며, 바이오 매스를 화학약품이나 연료, 재료로 전환하여 새로운 치료제를 생산하거나, 해로운 물질로부터 인체를 보호 할 수 있게 되었다.
3. 녹색 혁명 2.0
식량과 바이오 매스를 증산하는 기술 곡물의 생산량을 획기적으로 늘리는 데 기여한 화학비료는 현대 화학이 이루어 낸 위대한 업적 가운데 하나이다. 그러나, 전세계적으로 건강에 좋고 영양가 높은 식량에 대한 수요의 증가는 한정된 에너지, 물 그리고 토지 자원에 새로운 위협이 되고 있다. 생물학과 물리학을 결합한, 새로운 녹색혁명은 환경에 대한 영향을 최소화하면서도, 에너지와 물에 대한 의존도를 줄이고, 탄소 발자국을 감소시키는 한편, 식량생산량을 더욱 증대시킬 수 있는 가능성을 높여주고 있다.
4. 나노 스케일 소재의 고안
천연자원에 대한 수요가 늘어남에 따라 효율성을 높이는 문제가 더욱 중요성을 띠게 되었다. 분자단위로 설계, 고안된 특성물질을 함유한 나노 구조의 물질들은 이미 그 새롭고 독특한 특성들로 인해 차세대 청정에너지 혁명을 이끌 것으로 기대를 모으고 있다. 이 물질들은 고갈되어가는 천연 자원에 대한 우리의 의존도를 줄이는 한편, 각종 제조업이나 가공에서 효율을 높이는 역할을 할 수 있다.
5. 시스템 생물학과 컴퓨터 모델링
화학과 생물시스템 시뮬레이션 의료분야나 바이오 관련 제조업의 기능 향상을 위해서는 생물학과 화학이 어떻게 함께 작용하는 지를 이해하는 것이 중요하다. 시스템 생물학과 컴퓨터 모델링/시뮬레이션은 인간의 신체와 환경에 대한 영향을 최소화하면서도, 매우 효율적인 치료약품, 물질 혹은 제조과정을 설계하는 데 점차 그 중요성이 강조되고 있다.
6. 이산화탄소를 자원으로 활용
지구에서 탄소는 생명의 가장 기본이 되는 물질이다. 그러나, 지구 온난화를 막기 위하여 이산화탄소 배출을 규제하는 것이 사회, 정치, 경제적으로 중요한 일이 되었다. 이산화탄소 관리에 관한 혁신적인 새로운 접근방법은 그것을 골치덩어리에서 하나의 자원으로 전환하는 것이다. 나노 구조의 물질을 바탕으로 한 촉매제는 이산화탄소를 값비싼 탄화수소와 다른 탄소를 함유한 분자로 전환시킬 수 있다. 이것들은 건물을 짓는데 사용되는 벽돌이나 화학산업의 클리너, 혹은 지속가능성이 더욱 뛰어난 석유화학물질의 대용물로 사용될 수 있다.
7. 무선 파워 전달
현대 사회는 전기를 동력으로 사용하는 기구들에 크게 의존하고 있다. 그러나 유선 송전망이나 또는 전지를 계속 재충전하는 방법을 사용해야 한다는 점 때문에 많은 제약이 있다. 전선없이 무선으로 전기나 에너지를 전달하는 기술이 전기기구를 쓰기 위해 플러그를 꼽아야 일에서 해방을 시켜줄 것이다. 이 기술은 와이파이가 인터넷 사용에 영향을 끼친 것과 마찬가지로 개인 전자 장비에 커다란 영향을 줄 것이다.
8. 고밀도 파워시스템
차세대 클린에너지 기술의 실용화 되기 위해서는 고밀도 충전시스템이 필요하다. 이러한 수요에 맞추어 신기술들이 속속 개발되고 있는데, 여기에는 나노소재 전극이나 고체전극 또는 새로운 형태의 고성능 축전지를 이용하는 방법들이 해당된다. 이런 기술들은 차세대 청정에너지 산업에 필수적이다.
9. 개인 맞춤의학과 영양 그리고 질병예방
전세계 인구가 70억이 넘고, 모든 사람들이 건강하게 오래 살기를 원하면서, 건강을 유지하기 위한 전통적인 방법들이 점차로 그 설 자리를 잃고 있다. 유전채학, 단백질체학, 대사체학의 발달로 각 개인에 맞추어 약을 제조하거나 영양을 공급하고, 사전에 질병 예방 조치를 취하는 것이 가능한 시대가 열리고 있다. 합성 생물학과 나노 기술과 같은 신기술의 발달은 의료계의 혁명이라 할 수 있는 개인 맞춤의학의 보급을 위한 초석이 되고 있다.
10. 진보된 교육 기술
젊은 세대에게 지식경제사회에 꼭 필요한 기술을 전달하기 위해서는 새로운 접근방법이 필요하다. 빠르게 발달하고, 하이퍼 커넥티드(hyperconnected) 되어있는 글로벌 사회에서는 이것이 더욱 중요하다고 할 수 있다. 각 개인의 비판적 사고력을 높이면서도, 창조성을 키울 수 있는 방향으로 IT기술을 바탕으로 각 개인에 맞춤 교육을 제공하는 교육방법이 주목 받고 있다. 소셜 미디어와 오픈코스웨어 (열린 강의자료), 그리고 상시 가능한 인터넷 접속 덕분에 교실 밖에서의 교육이 더욱 활성화되고 있다.
2012.02.28
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