달력

12

« 2014/12 »

  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
미 펜실베니아 주립대학(Penn State University)의 한 연구진은 저급 폐열(Waste Heat)을 수확하여 전기로 변환하는 효율적인 방안을 암모니아 배터리(Ammonia Battery)에 활용하는 연구를 수행하고 있다. 이 대학 환경공학과 교수인 Bruce E. Logan은 "전기생산을 위해 폐열을 활용한다면 추가적인 화석연료(Fossil Fuel)를 사용하지 않으면서 발전량을 증가시킬 수 있다. 열적재생 배터리(Thermally Regenerative Battery)는 고체상태 배터리(Soild-state Battery) 대비 적은 비용으로 폐열을 저장하였다가 전기로 변환할 수 있는 탄소 중립(Carbon-neutral)적인 방법"이라고 말한다.

저급 폐열은 다양한 에너지 생산 방법에서 얻어지는 인공적인 산물이다. 자동차의 경우, 겨울철에 발생하는 폐열은 자동차의 난방 시스템을 가동하는데 활용되지만 여름철에는 큰 필요가 없기 때문에 외부로 방출되어 사라진다. 석탄, 원자력 및 다른 발전소는 전기를 생산하기 위해 많은 열이 필요하지만 전기 생산 후 남는 과잉의 폐열은 냉각탑으로 이송되어 처리된다. 또한 지열원(Geothemral Source) 또는 태양발전소와 같은 많은 산업지역에서는 그냥 버려지는 저급 열이 생성되고 있다. 이에 연구진은 폐열을 포획하여 더 많은 전기를 생산하는데 활용하고자 하였다. 다른 연구팀들은 이러한 목적을 달성하고자 다양한 방법을 시도하고 있으나 대부분의 경우 너무 적은 양의 전기가 생산되거나, 지속적으로 열원을 공급할 수 없다는 문제에 직면하고 있다.

Logan 교수와 연구진은 암모니아를 기반으로 한 열적 재생 배터리를 활용하고 있다. 이 배터리는 산화전극(Anode) 주위에 둘러싸고 있는 전해질에만 암모니아가 투입된 구리 전극들로 이루어져 있다. 이 대학 환경공학과 박사후 연구원 과정을 수행 중인 Fang Zhang은 "이 배터리는 산화전극 주위의 전해질에서 복합물(Complex)을 형성하기 위해 암모니아를 전부 소비하거나, 음극 근처의 전해질에 있는 구리 이온이 고갈될 때까지 사용할 수 있다. 그러고서 반응이 멈추게 된다"고 설명하였다. 여기서 반응이 재생되지 않는다면 꾸준한 전기 제공원으로서 활용하려는 이러한 배터리의 목적에는 그리 부합하지 않는다. 따라서 연구진은 외부로부터 얻어지는 저급 폐열을 활용하여 배터리 산화전극액에 남아있는 폐액의 암모니아를 증류하여 제거하고, 원래의 환원전극 배터리 체임버(Chamber) 내로 이를 재충전하도록 하였다.

이제 암모니아가 있는 체임버는 산화전극 체임버가 되고, 구리는 다른 체임버에 있는 전극에 재증착되어 기존 산화전극의 역할을 환원전극으로 변경시킨다. 연구진은 암모니아가 두 개의 체임버 사이로 오고 갈 수 있도록 변경하여 전극의 구리 양을 유지하였다. 이들은 Energy and Environmental Science 저널에 "우리는 구리 암모니아 복합물의 형성으로부터 전기를 생산하면서 매우 효율적이고 경제적이며 규모 확대가 가능한 암모니아 기반의 열적 재생 배터리를 개발하였다"고 보고하였다. 연구진은 액상 암모니아 주입을 통해 열에너지를 전기에너지로 변환할 수 있으며, 필요시 배터리에 저장되어 있는 화학에너지는 효과적으로 전기에너지로 변환될 수 있음을 강조하였다.

기존 방법에 있어 한 가지 문제는 염분이 있는 물과 염분이 적은 물을 사용하는 시스템에서 생산되는 에너지 양이 사용된 물의 양을 고려할 때 상대적으로 너무 작다는 것이었다. 열적 재생 암모니아 배터리 시스템은 배터리 화학에너지 중 약 29%를 전기로 변환할 수 있으며, 추가적인 최적화 작업을 통해 변환율을 크게 개선할 수 있을 것이다.

연구진은 다수의 사이클을 통해 1㎡당 약 60W의 전기를 생산하였으며, 이는 다른 액상기반 열전기 에너지 변환 시스템에서 생산되는 전력밀도(Power Density) 대비 6~10배 정도 높은 것이다. 현재 열적 재생 암모니아 배터리가 최적화된 상태는 아니기 때문에 추가 개선을 통해 더 많은 전기를 생산하면서 배터리 가동 비용을 절감할 수 있을 것으로 연구진은 보고 있다. 이들은 배터리의 수를 늘려 전력밀도를 높일 수 있었으며, 이러한 방법을 통해 상업적으로 매력적인 규모까지 확대가 가능하다.

출처 KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 저급 폐열을 이용한 암모니아 배터리 재생
:
Posted by 매실총각

동영상 및 비주얼 기술들이 사용자들과 상호작용하면서 나날이 중요성이 증대되고 있다. 가트너 그룹은 2017년경 라이브 브로드캐스팅 기술이 새로운 발전전기를 가지게 될 것이라고 제시하면서, 프로젝트 제품 관리자들이 이와 같은 트렌드를 조율하기 위하여 새로운 형태의 비주얼 전략들을 창출할 필요성이 있음을 제시한다.

사용자 서비스와 제품을 위한 차세대 전략은 한 가지로 요약되는데, 바로 "동영상"이라는 부분이라고 가트너 관계자는 제시한다. 라이브 동영상과 다른 형태의 실시간 기술을 제품과 통합하는 것이 사용자들로 하여금 다양한 형태의 라이브 이벤트에 참여하도록 만들고, 더욱 더 다양한 개인화된 커뮤니케이션을 가능하도록 만들면서, 더욱 양질의 사용자 지원을 가능하도록 하고, 커넥티드 홈에 대한 최적의 경험을 제공하게 된다고 말한다.

지난 4~5년 동안, 가트너 그룹은 기존의 정적인 형태의 화상 이미지에서 동영상으로의 주목할 만한 이전이 이루어졌다고 말하면서, 라이브 동영상이 중요한 매개체가 되었음을 언급한다. 일일 업로드되고 공유되는 사진 이미지 숫자가 1조건이 넘는 상황 속에서 매우 의미 있는 변화 움직임이라고 관련 전문가들은 말하면서, 사진 이미지의 업로드와 공유는 이제 정점에 달하였고, 실시간의 사용자 생성 동영상 자료들이 새로운 성장 변곡점을 만들게 될 것이라고 제시한다.

자기표현을 위하여 보다 리치 미디어로서 가지게 되는 잠재력을 넘어, 라이브 동영상에 대한 사용자 사례들이 정적인 이미지나 녹화된 동영상이 가지지 못한 새로운 양상들을 만들어내고 있다고 전문가들은 말한다. 원격 모니터링(예를 들어 아기나 기업 보안), 원격 진료나 원격 작업, 사용자 서비스의 개선 부분에 적극 응용될 수 있을 것으로 전망된다. 라이브 동영상 기술에 대한 접근이 보다 가능할수록, 모바일 앱 부분에서도 더욱 다양한 양상으로 채택 움직임이 이루어지게 될 것으로 전망되며, 사용자들은 이를 위하여 더욱 다양한 대역폭, 디바이스, 카메라를 필요로 하면서, 앱과 관련 서비스가 동영상 커뮤니케이션 전력의 중요한 부분으로 자리매김하게 될 것이라고 언급한다.

가트너 그룹은 다음과 같이 두 가지 방향으로 커넥티드 홈을 중심으로 이와 같은 기술 채택이 가시화될 것이라고 제시한다.

첫째, 2018년까지 커넥티드 홈 앱 중 76%가 스마트 TV를 통하여 접근이 이루어질 것이다.

스마트 TV는 가장 빠르게 성장하고 있는 대량 시장 제품 분야 중 하나이다. 가트너 그룹의 2014년 사용자 서베이에서는 미국 가정 중 거의 25퍼센트가 스마트 TV를 보유하고 있으며, 독일의 경우 32퍼센트에 달한다고 말한다. 가트너 그룹은 2018년 출시되는 전 세계 TV중 82 퍼센트 이상이 스마트 TV가 될 것이라고 언급하면서, 일반 가정에서 가장 일반적인 형태의 디바이스로 자리매김할 것이라고 제시한다.

TV에 대한 상대적으로 낮은 교체주기에도 불구하고, 스마트 TV 침투는 꾸준히 이루어지고 있다고 가트너 관계자는 말한다. 스마트 TV는 이미 커텍티드 홈 엔터테인먼트의 중심이고, 이와 같은 형태의 디바이스들은 다른 연결형 홈 디바이스에 대한 통제와 관리에 있어서 중요한 변곡점을 만들어 낼 것이라고 제시한다. 통제 애플리케이션과 가정용 보안 카메라, 도어락 온도계와 기타 연결형 디바이스에 대한 모니터링이 스마트 TV를 통하여 이루어지게 되면서 다양한 연결형 홈 애플리케이션의 중심을 담당하게 될 것이라고 전문가들은 예측한다.

최근 산업 발전양상은 스마트 TV에 대한 관리 및 통제 앱을 추가하도록 만들고 있다. 스마트 TV 플랫폼에 대한 통일되지 못하고 있는 현재의 양상들은 미디어와 엔터테인먼트 디바이스를 제외하고 커넥티드 홈 디바이스 제조사들과 앱 개발자들이 액세스 및 관리용 앱을 위한 소위 네 번째 스크린을 개발하도록 만드는 것을 더욱 난해하게 만들고 있다. 그럼에도 불구하고, 연결형 디바이스가 서서히 성장 변곡점을 얻고 있고, 다양한 스크린을 기반으로 한 앱 프리센스가 중요한 차별화 요인이 되고 있으며, 커넥티드 디바이스를 위한 스마트 TV앱이 스마트폰과 태블릿 앱과 거의 쌍벽을 이루면서 성장양상을 더욱 확대시키고 있다.

둘째, 2018년에 커넥티드 홈 서비스 비용은 현재 보다 50퍼센트가 감소된다.

가격이 더 이상 커텍티드 홈 서비스의 채택에 커다란 작용을 하지는 않을 것으로 여겨진다. 공급사들이 제공하고 있는 기존 가격 계획이 상대적으로 합리적이고, 사용자들에 대한 추가적인 비용은 이미 통신 예산부분으로 확대되고 있는 것으로 여겨진다. 월별 서비스 요금을 부과하고 있는 연결형 홈 서비스의 공급사들은 영국의 Hive사나 구글에 인수된 Nest사와 같은 가정용 에너지 관리 공급사와 같은 기업들과의 경쟁방법에 대하여 고심하고 있다. 전기 스토어들이 사용자들로 하여금 자신들의 커넥티드 홈 플랫폼을 창출하는데 전문적인 어드바이스를 획득할 수 있도록 만드는 새로운 플랫폼을 만들고 있으며, 사용자들에게 유사한 경험을 제공하기 위하여, 서비스 공급사들은 소매 영역과 스탭 교육에 대한 투자를 더욱 더 진행할 필요가 있게 될 것으로 여겨진다.

커텍티드 홈 산업은 아직 태동기인 것으로 파악된다. 낮은 보급률, 높은 관심과 높은 가격들로 하여금 대량 생산 채택에 대하여, 가격들이 하락하고 있으며, 가격하락은 더 이상 이와 같은 부분에서 충분한 근거로 자리매김하고 있지 못한 상황에 놓여 있다. 공공부분에 대한 관심부족은 사용자들로 하여금 커넥티드 홈 서비스의 실효적인 이익이 무엇인지 파악하지 못하도록 하고, 사내 전문가들의 어드바이스를 제공하는 전략을 포괄하도록 만드는 것이 중요한 부분으로 자리매김할 수 있을 것으로 여겨진다.

출처 KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 2017년 라이브 브로드캐스팅 산업 성장 방향
:
Posted by 매실총각

초전도.jpg



일본 교토대, 도쿄대, 오사카대 및 일본 원자력연구개발기구의 공동연구진은 특정 우라늄화합물의 초전도체의 열자기효과가 지금까지 예상한 것에 비해 현격하게 크다는 사실을 발견하였다. 열자기효과는 자장에서 종방향의 온도차를 횡방향의 전압으로 변환하는 기능(열전변환)으로 인해 만들어지며, 여기에서 얻어진 거대 열자기효과는 물질이 초전도현상을 보여주는 온도(초전도 전이온도)보다 낮은 고온의 온도에서 형성된 ‘초전도 거품’에서 유래한다. 이 거대 열자기효과는 우라늄화합물의 초전도 거품이 원인이며, 이는 종래의 초전도체에는 없는 기하학적구조를 가진 전자의 산란과정으로 설명할 수 있다.

물질의 온도를 내리면, 저온에서 2개의 전자가 페어(쿠퍼짝)를 이루며 전기저항이 0이 되는 초전도상태가 형성된다. 이 페어는 초전도 전이온도 이하에서만 형성되는 것이 아니며, 전이온도보다 높은 온도에서도 열진동(Heat fluctuation) 효과에 의해 형성되기도 한다. 이 열진동에 의한 페어는 거품처럼 생성과 소멸을 반복하며, 그 결과 초전도상태의 전조라고 불리는 `초전도 요동` (superconducting fluctuation) 현상이 발현된다. 이 초전도 요동은 여러 가지 물리량에 영향을 미친다. 특히, 자장중 열전변환 효과의 일종인 열자기효과 (네른스트효과)는 초전도요동의 성질을 조사하기 위한 중요한 물리량이다. 하지만, 그 동안의 초전도체 연구에서는 이 열자기효과 자체가 크지 않아 열전 변환 재료로 거의 주목받지 못했다.

본 연구에서는 우라늄화합물 초전도체 URu2Si2를 사용하여 초전도요동에서 기인한 열전기효과를 정밀하게 측정하였다. 그 결과 시료의 순도가 증가하면 초전도 요동효과에 의한 열자기 효과가 현저하게 증가한다는 것을 확인하였다. 이는 지금까지 초전도체에서 관측된 실험결과와 정성적으로 다른 결과이다. 또한 열자기 효과의 크기는 종래에 예상한 수치에 100만배에 달한다는 것을 확인하였다. URu2Si2 초전도체는 쿠퍼쌍을 형성하는 2개의 전자가 서로의 주변을 오른쪽으로 회전하거나, 왼쪽으로 회전하는 한 방향으로만 회전하는 초전도 현상이 일어난다. 이러한 초전도체를 카이랄 초전도체라고 부르며, 이 쿠퍼쌍은 종래의 초전도체와 다른 기하학적 구조를 가지고 있다. 이 카이랄 초전도체는 초전도 거품의 표면에 있는 페어 전자에 의해 전도전자가 산란된다. ([그림]) 본 실험결과는 이 산란과정을 바탕으로 한 새로운 이론으로 설명할 수 있다.

본 연구를 통해 카이랄 초전도상태라는 신기한 초전도현상을 초전도요동을 통해 처음으로 관측하였다. 이는 종래의 초전도체와는 다른 새로운 메커니즘에 의한 초전도현상으로 향후 초전도 기초연구 발전에 기여할 것으로 기대된다. 또한 거대 열자기효과에 의해 열전환효율의 지표가 되는 성능지수가 종래의 물질과 비교하여 현격하게 높다는 것을 확인하였다. 이는 향후 열전변환 재료의 개발 및 응용으로 연결될 것으로 기대된다.

본 연구결과는 2014년 12월 1일 학술지 `Nature Physics`에 `Colossal thermomagnetic response in the exotic superconductor URu2Si2’라는 논문으로 게재되었다.

출처 KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 초전도 요동현상에 의한 거대열자기효과 발견
:
Posted by 매실총각