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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 20167 -
KAIST, 글로벌 프론티어사업 신규 연구단 2곳 선정
우리 학교 생명과학과 김선창 교수와 전기및전자공학과 경종민 교수가 이끄는 연구단이 교과부에서 주관하는 글로벌프론티어사업 2011년도 신규 연구단에 선정됐다.
서울대, 포항공대 각각 1개 연구단을 포함해 선정된 4곳은 앞으로 9년간 4000억원 이상을 집중 지원받게 된다.
이번에 선정된 연구단은 ▲다차원 IT 융합시스템 연구단(단장 경종민(KAIST)) ▲바이오 합성 및 설계 연구단(단장 김선창(KAIST)) ▲멀티스케일 미래 에너지 연구단(단장 최만수(서울대)) ▲나노기반 소프트 일렉트로닉스 연구단(단장 조길원(포항공대)) 등 4곳이다.
"다차원 스마트 IT 융합시스템 연구"는 에너지 소모, 제조비용, 정보 처리 및 전송 속도, 감지능력, 신뢰도 면에서 현재보다 1000배 이상 나은 스마트 센서와 이를 체계적으로 구현하기 위한 플랫폼 기술 구축을 목표로 한다.
초고감도 실시간 생체진단, 환경센서 등을 개발하는 기술로, 2020년 1조2000억 달러에 달할 것으로 예상되는 자연재해와 안전사고, 환경오염 감시 및 질병진단 등의 스마트 IT센서분야에서 선두적인 국가 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.
"지능형 바이오 시스템설계 및 합성 연구"는 생명현상을 바이오부품 및 모듈 관점에서 재해석하고, 신기능 부품·회로를 장착한 인공지능세포를 창의적으로 설계 및 합성하여 공학적으로 활용하는 지능형 바이오원천기술의 개발을 목표로 하고 있다.
새로운 기능의 부품·회로를 장착한 인공지능 세포를 설계 및 구축해 관절염, 유방암, 폐암 등 치료용 단백질의약품 및 화학의약품의 생산단가를 10분의 1이상으로 줄이고, 석유화학소재를 대체하는 바이오소재를 경제적 생산할 수 있는 핵심 원천기술을 확보할 것으로 기대된다.
양성광 교과부 기초연구정책관은 "G7 프로젝트와 21세기 프론티어사업의 성과를 바탕으로 글로벌프론티어사업 연구단이 향후 10년 이후 우리나라의 지속 가능한 경제성장의 밑거름이 될 원천기술 개발의 중심이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.
2011.09.08 조회수 13687 -
개교 40주년기념‘비전 2025 선포식’가져
우리학교가 개교 40주년을 맞이해 대한민국 과학기술의 미래를 재조명 하고자 ‘KAIST Vision 2025 선포식’을 17일 오후 2시 대강당에서 가졌다.
이날 선포식에는 이주호 교과부 장관, 김도연 국가과학기술위원회 위원장, 오명 KAIST이사장, 서남표 총장, 염홍철 대전광역시장, 이상민, 심대평, 김창수 국회의원, 대덕특구 출연연 기관장, 교직원 및 재학생, 학부모 등 1,400여명이 참석했다.
KAIST는 지난 40년을 돌아보고 앞으로 KAIST가 추구해야 할 비전과 목표, 핵심가치를 제시하고 KAIST 장기발전전략으로 ‘KAIST Vision 2025"를 마련했다.
KAIST는 ‘인류를 위한 지식창출(Knowledge Creation & Technology Innovation for Humanity)’을 비전으로 제시하며, ‘세계 과학기술을 선도하는 대학(The World-Leading S&T University in Knowledge Creation)’을 목표로 정했다.
더불어 교육, 연구, 협력, 경영 등 4개 분야로 나눠 △미래를 여는 전인적 융합형 교육 △변화와 혁신을 주도하는 창의적 연구 △화합과 협력을 통한 발전 △지속 성장하는 KAIST 구축을 세부 목표로 제시했다.
또한, 핵심가치를 열정(Passion), 창의(Imagination), 진리(Truth)로 정의하고 전인적 글로벌 리더양성(Holistic Global Leader Education), Education 3.0, 우수 교수·학생 유치, 국가 G7 진입주도연구, 지식한계초월연구, 연구수월성 제고, 산학협력의 메카, 글로벌 네트워크 구축, 인류를 위한 봉사, 지속가능 발전전략, 전략적 인프라 마스터 플랜, 스마트 경영 등 12가지 전략 방향을 제시하고 34개 핵심전략을 마련했다.
■ 교육 : 미래를 여는 전인적 융합형 교육 (Holistic Convergence Education for pioneering into the Future)
KAIST는 개인의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있는 여건을 조성하고, 토론과 실제 문제해결을 통해 창의력과 융합적 사고력을 키워주며, 미래사회를 이끌어 갈 리더로서의 사회적 책임감을 키워주는 것을 목표로 삼고 있다. 특히 도전과 혁신, 열정으로 인류를 위한 새로운 지식 창출을 선도하는 전인적 과학기술 인재를 양성하기 위해 ▶전인적 리더 교육(Holistic Leader Education) ▶창의적 다빈치 융합 교육 (Da Vinci Convergence Education) ▶학습자 중심의 디지털교육 시스템 (EDDKA : Education through Digitized Discrete Knowledge Acquisition) ▶스마트 교육시스템 (Smart Education System) ▶전 주기적 인사시스템 (Full-cycle Personnel Management System) ▶KAIST² Power-up Plan ▶창의적인 인재 발굴 유치 및 육성 프로그램 (Programs for Recruiting and Supporting Creative Talents) ▶학생들의 안정적인 수학 환경 제공 (Provision of Stable Educational Environment) 등과 같은 교육 프로그램을 개발한다.
■ 연구: 변화와 혁신을 주도하는 창의적 연구(Creative Research for Knowledge Creation and Technology Innovation)
과학기술에서 중요한 발견은 개인의 지적호기심을 추구하는 연구과정에서 우연적(serendipitous)으로 이뤄지기도 하지만, 시대가 필요로 하는 새로운 문제를 적극적으로 발굴하고 해결할 때 이뤄지는 경우가 많기에 KAIST는 우리 인류가 당면한 문제를 해결하고자 한다. 이를 위하여 KAIST는 창의성을 바탕으로 ▶맞춤형 의료 및 헬스케어 산업을 위한 연구 (Research for a Personalized Medical and Healthcare Industry) ▶지속가능한 녹색 성장 산업을 위한 연구 (Research for a Sustainable Green Growth Industry) ▶정보지식산업을 위한 연구(Research for the Information/Knowledge Industry) ▶국가 방위 및 안보 산업을 위한 연구 (Research for the Defense and Security Industry) ▶Big Question 프로젝트 (Big Question Project) ▶젊은 연구자 지원 프로그램 (Independent Junior Research Program) ▶High Risk 연구 발굴 지원 (Encouraging High Risk Research) ▶연구 선순환 시스템 (Virtuous Research Cycle System) ▶특성화된 연구인력의 확보 및 육성 (Recruiting and Supporting Specialized Research Personnel) ▶국가 대형공동연구 주도 (Leading Government Sponsored Research) 등 국가와 사회와 인류의 미래를 위한 연구를 선도한다.
■ 협력: 화합과 협력을 통한 발전(Development through Harmony and Cooperation)
KAIST는 산학협력 및 창업 환경 조성을 통해 인재양성 및 국가 산업발전에 기여하고자 하며 최근 외국인 교수와 학생의 수 증가 등 글로벌 네트워크화를 통해 대학의 글로벌화와 국가와 지역사회 봉사를 위하여 대학 구성원의 적극적인 사회참여를 도모하고자 한다. 이를 위하여 ▶산업 발전을 위한 S&T Hub (S&T Hub for Industrial Development) ▶교육/연구/창업의 이상적인 에코 환경조성 (Ideal Ecosystem for Education/Research/Entrepreneurship) ▶국가경쟁력 센터 (National Competitiveness Center) ▶다문화 캠퍼스 조성 (Creation of Multicultural Campus) ▶KAIST 국제 경진대회(KAIST Supremacy Challenge) ▶글로벌 서번트 리더십 프로그램 (Global Servant Leadership Program) ▶국민을 위한 오피니언 리더 양성(Opinion Leader for the General Public) ▶평생교육원 설립 (Continuing Education Center) 등의 실천사항을 마련하고자 한다.
■ 경영: 지속성장하는 KAIST 구축(Systemizing KAIST"s Sustainable Growth)
KAIST는 지난 40년 동안 교육과 연구의 탁월성(Excellence), 현실세계의 문제해결을 강조하는 실용성(practicality), 개혁을 빠른 속도로 주도하는 민첩성(agility) 등의 긍정적인 이미지를 국내외에 심어왔다. 앞으로 국제적인 경쟁력을 더 키우기 위하여 외국 경쟁 대학 규모의 학교 기금 조성 및 자체 지속성장 방안 마련과 정부의 행정 및 재정적 지원이 더 요구된다. 이를 극복하기 위해 ▶발전기금 1조원 조성 (Creation of 1 Trillion KRW Development Fund) ▶리필형 연구기금 1조원 조성 및 운용 (Creation and Operation of 1 Trillion KRW Refilling-type Research Fund) ▶Ubiquitous 정보시스템 (Ubiquitous Information System) ▶그린캠퍼스 마스터 플랜 (Green Campus Master Plan) ▶글로벌 Multiversity 플랜 (Global Multiversity Plan) ▶학과 중심의 자율적 책임 경영 정착 (Integration of Department-centered Management System) ▶성과관리 경영 시스템 (Performance Management System) ▶AMP 기반 행정 선진화 (AMP-based Advanced Administration) 등과 같은 노력을 경주한다.
서남표 총장은 “차세대교육시스템 Education3.0의 실행방안으로 새로운 교육패러다임인 I-Four 교육프로그램(International IT-Based Independent Integrated KAIST Educational Program)을 도입함으로써 세계에서 가장 뛰어난 강의를 IT기술을 활용해 언제, 어디서나 접할 수 있는 교육환경을 제공할 것” 이라며 “이를 통해 학생들은 자기주도적으로 지식을 습득하고, 통합적이고 창의적으로 사고할 수 있는 능력을 갖추게 될 것”이라고 말했다. 또한 “KAIST는 지금까지 일구어낸 성과를 더욱 공고히 할 뿐 아니라 VISION 2025를 통해 구체화된 KAIST의 꿈과 열망을 현실화하기 위해 끊임없이 도전할 것” 이라고 덧붙였다.
한편, KAIST는 1971년 2월 서울 홍릉에 설립된 이공계 대학원인 한국과학원(KAIS)으로 출발했다. 1981년 1월 5일 한국과학원(KAIS)과 한국과학기술연구원(KIST)이 통합돼 한국과학기술원(KAIST)이 만들어졌다.
1989년 6월 KIST와 분리되고 그해 7월에는 1984년 설립된 한국과학기술대학(KIT)과 통합해 대전 대덕캠퍼스로 이전했다. 2008년부터 공식 명칭을 영문명인 "KAIST(카이스트)"로 변경했다. 2009년 3월에는 한국정보통신대학교(ICU)와 통합했다.
※ KAIST 40주년기념 홈페이지 : http://40th.kaist.ac.kr
2011.05.17 조회수 19546 -
고성능 전자소자 소재 "절반-금속" 나노선 개발
-교과부 21세기 프론티어사업단 김봉수교수팀, 나노신소재 합성성공-
한 물질이 금속과 비금속의 특성을 나타내 기존 반도체 소자의 성능을 획기적으로 개선시킬 수 있는 "절반-금속 (half-metallic) 강자성 규화금속 나노선"이 개발됐다.
우리학교 화학과 김봉수 교수팀이 절반-금속성을 갖는 규화철 나노선을 최초로 합성함으로써 통하여 ‘차세대 스핀전자공학’에 필수적인 스핀 주입(spin injection) 물질을 개발했다.
스핀주입이란 외부의 전기장이나 자기장에 의해 물질 내 전자의 자기적 특성(스핀)을 조절하는 것인데, 이번에 개발된 규화철 나노선은 한 방향 스핀을 갖는 전자들에게는 전도성 금속으로 작용하고 그 반대방향 스핀을 갖는 전자에게는 절연체로 작용하여 한 가지 스핀방향만을 가지는 전류를 만들어 낼 수 있다.
이런 기능은 정보신호로 변환이 가능하기 때문에 이 나노선으로 고성능, 고집적, 저전력 특성을 가지는 전자소자를 만들면 현재 실리콘 반도체의 한계를 극복할 수 있다.
김 교수팀은 기존에 개발한 규화철(FeSi) 나노선에 산소기체를 도입한 간단한 열확산 법을 이용하여 매우 높은 큐리 온도 (Tc=840 K)에서도 강자성을 유지하고 높은 스핀편극도를 가지는 절반-금속 강자성 규화철(Fe3Si) 나노선으로 완벽하게 변환하였으며, 같은 방법으로 규화코발트(Co2Si) 나노선을 변환시켜 최초로 단결정 코발트(Co) 나노선을 합성하는 등 소재의 조성을 조절하는 합성법의 일반화에도 성공하였다.
김 교수팀이 개발한 강자성 규화철(Fe3Si) 나노선은 나노 소자 제작을 위한 빌딩 블록(building blocks)에 활용될 수 있어, 효율적이고 소형화된 초고성능 자기 메모리 및 거대 자기저항(GMR) 센서의 개발이 가능해졌다. 이에 따라 양자 메모리 처리와 고주파 전자통신 소자 등 다양한 나노 소자 개발에 기술적 전기(轉機)가 마련됐다.
한편, 이번 연구결과는 8월초 나노기술(NT) 분야의 가장 권위있는 학술지인 "나노 레터 (Nano Letters)"지 온라인판에 게재되었고, 현재 국내 특허 출원 중이다.
2010.08.19 조회수 18566