행사
< KAIST 가스터빈 에너지혁신 연구센터의 현판식에서 참석자들이 기념촬영을 하고 있다 (왼쪽에서부터 고영건, 박종진(이하 두산에너빌리티), 박태현(산자부), 김규태, 신동혁, 이정률(이하 KAIST), 노주현(산자부), 박재형(에기평)) >
지난 6월 23일 우리 대학 기계공학동 1층 대강의실에서 가스터빈 에너지혁신연구센터의 현판식이 열렸다.
에너지혁신연구센터는 산업통상자원부와 에너지기술평가원이 추진하는 에너지인력양성사업의 일환으로 에너지 분야 선도 기술 지식과 연구경험을 축적한 글로벌 최정상급 인력 양성을 목표로 하고 있다. 가스터빈 분야에서 한국과학기술원의 김규태 교수가 이끄는 산학 컨소시엄이 선정이 되었으며, ‘탄소중립 고효율 가스터빈 연소기술’의 주제로, 두산에너빌리티, 한국항공대, 한국동서발전, 디엔디이가 공동 참여한다.
본 혁신연구센터에서는 무탄소/저탄소 연료 기술 개발시 발생할 수 있는 기술적 문제를 시급히 해결하고자, 수소/암모니아 전소/혼소, 다단연소기술, 고정밀 시뮬레이션, 기계학습 모델링 등의 선행 연구를 수행할 예정이다. 또한, 해외 연구 기관과의 교류 프로그램 및 산학연 역량강화 프로그램도 운영한다. 이를 위해 향후 6년간 국고 60억원, 기업체 지원금 16억원 등 모두 76억원이 투입될 예정이다.
가스터빈은 발전, 항공기 엔진 등에 폭넓게 사용되는 고부가가치 산업이며, 세계에서 대형급의 독자 개발기술을 가지고 있는 나라는 미국, 프랑스, 독일, 이탈리아, 일본 뿐이었다. 2019년 국내기업에서 최초로 국내 독자 기술로 300MW급 가스터빈을 개발하였다. 현재 개발된 대부분의 가스터빈은 천연가스를 기반으로 작동하며, 지구온난화로 인하여 무탄소 연료(수소, 암모니아)로의 전환 기술개발이 시급한 실정이다.
센터장 김규태 교수는 "전 세계적으로 지구온난화로 인한 기후변화가 큰 문제로 대두되고 있다. 아직 많은 전력원이 화석에너지에 의존하고 있으며, 탈탄소로의 전환이 빠르게 필요한 시점이다. 가스터빈 기술은 신재생에너지가 가지고 있는 간헐성 및 가변성을 보완해 줄 수 있는 전력원이며, 수소 연료로의 전환을 통해 온실가스 배출을 현격히 줄일 수 있다. 또한 본 연구센터를 통해 배출된 인력이 국내 가스터빈 기술을 세계적 수준으로 끌어올릴 수 있을 것이라 기대된다”라고 설명했다.
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연구 빛을 전기로, 에너지전환 핵심, 핫홀을 잡다
빛이 금속 나노 구조체에 닿으면 순간적으로 생성되는 플라즈모닉 핫전하(plasmonic hot carrier)는 광에너지를 전기 및 화학에너지 같은 고부가가치 에너지원으로 변환하는 중요한 매개체이다. 이 중 핫홀(hot hole)은 광전기화학 반응에 효율을 증폭시키지만 피코초(1조분의 1초) 수준의 극초단 시간 내에 열적으로 소멸되어 실용적인 응용이 되기 어려웠다. 한국 연구진이 핫홀을 더 오래 유지하고 흐름을 증폭시키는 기술을 개발하면서 차세대 고효율 광에너지 전환 기술의 상용화를 앞당기는 성과를 거두었다. 우리 대학 화학과 박정영 석좌교수 연구팀은 인하대 신소재공학과 이문상 교수 연구팀과 공동연구를 통해, 핫홀(hot hole) 흐름을 증폭시키고 이를 실시간으로 국소 전류 분포 맵핑을 하여 광전류 향상 메커니즘을 성공적으로 규명했다고 12일 밝혔다. 연구팀은 금속 나노 그물망을 특수한 반도체 소재(p형 질화갈륨) 기판 위에 배치한 나노 다이오드 구조를 만들어 기판 표면
2025-03-12 -
연구 ‘기능성 탄소 보호층’을 통한 차세대 고성능 리튬-황 전지 개발
우리 대학 생명화학공학과 이진우 교수 연구팀이 서울대학교 한정우 교수 연구팀, LG 에너지솔루션 미래기술연구센터와 공동연구를 통해 차세대 고성능 리튬-황 전지를 개발하는데 성공했다. 리튬-황 전지는 차세대 이차전지 후보군 중 하나로, 상용 리튬이온전지에 사용되고 있는 양극 소재에 비해 황이 가볍고 가격이 저렴하면서도 많은 양의 에너지를 한 번에 저장할 수 있어, 무인기 및 드론과 같이 가볍고 오래 작동될 수 있는 응용분야에 필요한 핵심 기술로 손꼽히고 있다. 하지만, 실질적으로 높은 수준의 에너지 밀도를 지닌 리튬-황 전지를 개발하기 위해서는 전지 내부에 들어가는 무거운 전해액의 사용량을 줄여야 하는데, 전해액 양이 줄어들면 양극에서 발생하는 황의 전기화학적 반응성이 대폭 줄어들어 높은 에너지를 지닌 리튬-황 파우치셀을 구현하는데 어려움이 있다. 이진우 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 리튬황전지 양극에 추가되어 황의 전기화학적 반응성을 개선해줄 수 있는 금속 나노입
2025-03-11 -
연구 백금 1/10 줄인 촉매로 수전해 셀 생산 성공
수전해 셀은 물을 전기화학적으로 분해해 수소를 생산하는 기술로, 탄소 중립 시대를 위한 필수적인 에너지 변환 기술이지만 산업적 활용을 위해서는 고가의 백금 사용량이 크게 요구되는 한계가 있었다. 한국 연구진이 백금 사용량을 1/10로 줄여 수전해 셀의 경제성을 높이는데 성공했다. 이번 연구에서 측정한 수전해 셀 성능은 미국 에너지부(Department of Energy, DOE)가 제시한 수전해 셀 성능 및 귀금속 사용량의 2026년 목표치를 유일하게 충족시켰다고 평가받았다. 우리 대학 생명화학공학과 이진우 교수 연구팀이 화학과 김형준 교수 연구팀과 공동연구를 통해 음이온 교환막 기반 수전해 셀의 성능과 안정성을 획기적으로 높이는 고성능 고안정성 귀금속 단일 원자 촉매를 개발했다고 31일 밝혔다. 연구팀은 귀금속 촉매의 열화 메커니즘을 역이용하는 ‘자가조립원조 귀금속 동적배치’전략을 개발했다. 이 방법은 1,000℃ 이상의 고온에서 귀금속이 자발적이고
2025-02-03 -
연구 버려지는 이산화탄소를 되살릴 수 있다면
세계적으로 기후 변화와 탄소 배출 문제의 심각성이 대두되면서 이산화탄소(CO2)를 화학 연료와 화합물 등의 자원으로 전환해서 활용하는 기술이 절실한 상황이다. 우리 대학 화학과 박정영 교수 연구팀이 한국재료연구원 나노재료연구본부 박다희 박사 연구팀과 공동연구를 통해 이산화탄소(CO2) 전환 효율을 크게 향상하는 촉매 기술을 개발했다. 기존의 이산화탄소(CO2) 전환 기술은 높은 에너지를 소비하는 것에 비해 효율은 낮아 상용화가 어렵다. 특히, 단원자 촉매(SACs)는 촉매 합성이 복잡하고, 금속 산화물 지지체(촉매 입자를 안정적으로 유지하거나 내구성을 높이는 역할)와 결합 안정성을 유지하기 어려워 촉매 성능이 떨어졌다. 이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀은 단일 및 이중 단원자 촉매 기술을 개발하고 간단한 공정으로 촉매 효율을 높이는 기술을 선보였다. 본 성과는 이중 단원자 촉매(DSACs)로 금속 간 전자 상호작용을 적극 활용해 기존보다 50% 이상 높은 전환율과 우수한
2025-01-23 -
연구 일상 움직임으로 웨어러블 기기가 충전된다
국제 공동 연구진이 운동 에너지를 전기 에너지로 효율적으로 변환하여 웨어러블 기기의 자가 충전이 가능하게 하는 새로운 방법을 개발했다. 이제 일상적인 움직임, 즉 저주파 운동에서도 효율적으로 에너지를 수확할 수 있게 되었다. 우리 대학 신소재공학과 서동화 교수 연구팀이 싱가포르 난양공대(NTU, Nanyang Technological Univ.) 전자공학과 이석우 교수 연구팀과의 국제공동연구를 통해 새로운 전기화학적 에너지 수확 방법을 개발했으며, 이를 통해 기존 기술 대비 10배 높은 출력과 100초 이상 지속되는 전류 생성에 성공했다고 10일 밝혔다. 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 보통 압전(Piezo-electric)과 마찰전기(Tribo-electric) 방식으로 순간적으로 높은 전력을 발생시킬 수 있지만, 내부 저항이 높기 때문에 전류가 짧게 흐르는 한계가 있다. 이에 따라, 보다 효율적이고 지속 가능한 에너지 하베스팅(수확) 기술이 요구되고 있다.
2024-12-10