센서·제어기기 전문 기업 오토닉스(www.autonics.co.kr)의 에리어 센서 BW 시리즈가 직류광 제거 기술로 태양광(최대 100,000lx) 및 백열등에 의한 오작동을 최소화함은 물론, 센싱 성능을 향상시켜 빗물이나 먼지 등의 영향을 최소화할 수 있게 됐다.

최대 7m 장거리 검출이 가능한 BW 시리즈는 광축 피치와 광축 수, 그리고 검출 폭에 따라 22종류의 다양한 모델로 구성되어 있어 사용자 환경에 맞게 사용할 수 있다.

본 제품은 자기 진단 기능, 상호 간섭 방지 기능, 외부 진단 기능을 내장해 높은 검출 신뢰성을 자랑하며, 투광부와 수광부에 고휘도 표시등을 적용하여 측면 및 전면, 장거리에서도 동작 확인이 용이해 사용자의 편의성을 향상시켰다.

또한 IP65 보호구조(IEC 규격)이며, 직류광 제거 기술로 사용 조도가 향상됐고, 최소 20㎜의 광축 피치로 불감지 영역의 최소화를 실현했다.

이외에도 오토닉스는 3 Point 크로스빔 그물 방식으로 불감지 영역을 최소화한 에리어 센서 BWC시리즈를 제공하고 있다.

이 모델 역시, 최대 10만lx의 사용 주위 조도로 태양광 및 백열등에 의한 오작동을 최소화 해 뛰어난 검출 성능을 자랑한다.

한편, 오토닉스는 1977년에 설립되어 센서 및 제어기기 부문을 생산하는 국내 대표 산업 자동화 전문 기업으로, 포토센서, 근접센서, 컨트롤러 등 약 6,000여 종이 넘는 제품을 생산, 판매하는 기업이다.

차원 제어 페로브스카이트의 단위 격자구조와 형광 성질 분석 (a)페로브스카이트 차원 제어의 모식도 (b)각각 다른 차원 제어 페로브스카이트를 활용한 엘이디 소자 구조의 모식도 (c)차원 제어 페로브스카이트의 형광 효율 경향 그라프에서 이 3 혹은 5에 가까울 때 형광 효율이 가장 높음 (d)조사광의 세기에 따른 차원 제어 페로브스카이트 형광 효율 변화도 그라프에서 조사광의 세기가 커짐에 따라 형광 효율도 현저히 커짐 (사진. 한국연구재단)

한국연구재단은 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구)의 지원을 받은 김동하 교수(이화여대)·에드워드 사전트 교수(캐나다 토론토대) 공동연구팀이 페로브스카이트(천연광물인 칼슘티타늄옥사이드(CaTiO3)와 같은 결정 구조를 갖고 있는 유기-무기-할로겐(AMX3) 유형의 화합물) 신소재로 밝은 빛을 내는 LED 기술을 개발했다고 밝혔다.

기존의 3차원 구조 하이브리드 페로브스카이트는 빛을 잘 흡수하고 전하 운반능력이 뛰어나 전기적 성질이 우수한 반면 형광효율이 낮다. 이러한 특징으로 인하여 최근 페로브스카이트 태양전지에 관련된 연구가 활발히 진행되고 있는 반면 LED 응용에 관련된 연구결과 들은 많이 보고가 되지 않았다. 하지만 페로브스카이트 LED는 일반 LED와 OLED에 사용되는 소재보다 저렴하고, 높은 색순도를 가지고 있어 많은 연구가 진행 중이다.

연구팀은 형광 효율이 낮은 페로브스카이트 단점을 차원 제어 공정 개발을 통해 엑시톤(절연체나 반도체에 있어서 전도대에 여기(勵起)된 전자와 가전자대에 남아 있는 정공이 쿨롱 인력으로 결합하여 1쌍이 되어 있는 중성의 준입자(準粒子)를 형성한 것) 결합에너지 제어, 박막 내 페로브스카이트 결정 사이에서의 에너지 전달을 효과적으로 제어함으로써 형광효율을 높였다. 

연구결과, 빛의 밝음을 나타내는 척도인 광휘(특정한 면적을 복사하고 있는 광원의 강도를 측정할 때 광원의 미소 면에서 관측방향의 미소 입체각 내에 복사되는 강도의 그 면과 그 방향에 대한 정사영 면적당의 양)는 80Wsr(스테라디안)-1m-2에 달하고, 전기에너지를 빛에너지로 바꾸는 소자의 발광 효율은 8.8%로 나타났다. 연구팀은 이 밝기는 현재까지 전 세계적으로 보고된 페로브스카이트 기반 LED 중에서 가장 우수하며, 자외선에서 가시광선 영역 대에서의 파랑, 초록 등 다양한 색상의 빛을 내는 LED도 개발할 수 있는 가능성을 열었다고 설명했다.

김동하 교수는 “이 연구성과는 페로브스카이트를 제어하여 LED에 적용한 최초의 연구를 보고한 것으로 향후 전자, 의료, 통신기기 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구성과는 국제적 학술지 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 6월 27일자에 게재되었다.

거품기와 꽃 모양을 나타내는 주석이 박힌 실리콘 산화물의 성장 메커니즘 개략도 및 각각의 전자현미경 (사진. 건국대학교)

건국대학교 기계설계학과 진창현 교수(제1저자, KU연구전임)와 이동진 교수(교신저자) 연구팀은 주석 산화물 박막을 이용해 거품기와 꽃 모양의 독특한 형태를 지니고 가시광선 전 범위에서 발광특성을 가진 3차원 실리콘 산화물 마이크로/나노 구조를 합성하는데 성공했다.
3차원 꽃 모양의 실리콘 산화물의 발광특성 내용을 담은 이번 연구 논문은 세계적인 과학저널 네이처의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 온라인 판 8월 1일 자에 게재됐다.

기존 파우더의 기체 상(狀)을 이용한 마이크로/나노 구조의 합성 방법은 실험방법이 비교적 간단하고 다양한 물질을 합성할 수 있다는 장점 때문에 널리 사용되어 왔으나 소스 파우더가 주입되는 가스의 영향으로 쉽게 비산될 뿐만 아니라 대부분이 기판에 고정된 촉매로 제한되기 때문에 그 형태가 저차원(0, 1차원)에 한정됐다. 게다가 최종 생성물이 촉매를 포함하고 있는 경우가 대부분이어서 순도를 저하시키지 않게 하기 위해서는 반드시 촉매를 제거시켜야 하는 번거로움이 있었다.  

건국대 이동진 교수 연구팀은 소스 파우더와 촉매를 사용하지 않는 대신 고온에서 열분해 되는 주석 산화물을 활용한 새로운 가스 기반 공정으로 기판 성분을 주성분으로 하는 거품기와 꽃 형태의 3차원 구조를 개발하는데 성공했다.  

건국대 연구팀이 개발한 새로운 3차원 실리콘 산화물 구조에서는 기판 전체에 골고루 주입되는 주석 입자들이 실리콘 기판의 녹는점 온도를 낮출 뿐만 아니라 실리콘 산화물 내부에도 계속적으로 침투하여 촉매제의 역할을 담당하기도 한다.  

침투한 결정질의 작은 주석 입자들이 제 2상의 계층적 나노 구조 성장을 돕고 다양한 발광 특성을 나타나게 한다. 특히 주석 입자들이 침투하는 과정과 넓은 파장대별 발광 현상을 직접 동영상으로 구현함으로써 연구결과에 대한 객관성을 확보하는데 성공했다.

이러한 기체상을 이용한 새로운 합성 방법은 기판과 열분해 되는 금속 산화물의 종류에 따라 여러 가지 크기/모양/색깔을 나타내는 3차원 발광소자 구현이 가능하다는데 큰 의미가 있다.  

진창현 교수는 “간단하지만 강력한 실험 방법인 만큼 앞으로도 다양한 재료와 공정 변수를 도입함으로써 많은 재미있는 현상들을 도출할 수 있을 것”이라며 “후속 연구를 통해 다단계의 공정 없이 기능성이 부여된 3차원의 구조를 구현함으로써 상당한 원가 절감 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

의료용 MRI(자기공명영상장치), 자기분리기, 전자가속기, 핵융합발전, 모터, 발전기 등에 널리 이용되고 있는 초전도 자석을 열적 안정성을 높이면서 훨씬 저렴하게 제작할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
미래창조과학부 국가과학기술연구회 산하 정부출연연구기관인 한국전기연구원 초전도연구센터 배준한 책임연구원팀은 자체 정부출연금사업을 통해 기존 초전도 자석 대비 원가를 획기적으로 절감하고 열적 안정성은 대폭 높인 ‘전도냉각형 초전도 자석’ 개발에 성공했다.
특정 온도에서 전기 저항이 0이 되는 초전도체는 손실 없이 큰 전류를 전송할 수 있다. 이런 장점을 이용한 초전도 자석은 MRI, 초전도 자기분리기, 전자가속기, 핵융합발전, 초전도 발전기 및 모터 등 초전도 전기기기에 활용되고 있다.
하지만 기존의 초전도 자석은 초전도 상태를 유지하기 위해 비싼 액체헬륨이나 액체질소 등의 냉매가 필요하고, 주기적으로 냉매를 충전해야 하는 번거로움이 있었다. 또한 극저온 용기의 구조가 복잡하고, 유지비용이 많이 들며 사고 발생 시 많은 양의 액체헬륨이 기화될 경우, 내부압력이 급속히 상승하여 극저온 용기가 폭발할 위험성도 갖고 있었다. 
따라서 최근에는 전 세계적으로 극저온 냉동기를 이용한 ‘전도냉각형 초전도 자석’의 개발이 활발히 진행되고 있다. 전도냉각형 초전도 자석의 최대 장점은 조작이 쉽고, 안전하며, 운전비용이 적을 뿐아니라, 크기가 작다는 것이다. 기존 초전도 자석과 달리 값비싼 액체헬륨을 사용하지 않고, 구조가 단순하다. 무게는 20%가량 더 가볍고, 유지비용도 1/10 수준으로 적게 든다. 또한 폭발의 위험성이 없으며, 무엇보다 콘센트에 전기코드만 연결하면 운전이 가능한 플러그 인(Plug-in) 형태로 구성되어 있어 사용이 편리하다.
한편 개발 책임자인 KERI 초전도연구센터 배준한 책임연구원은 “원가가 절감되는 전도냉각형 초전도자석 개발로 기존의 초전도 자석은 고가이고, 유지비용이 많이 들며, 위험하다는 인식을 획기적으로 바꿀 수 있는 계기가 될 것”이라고 전하며 “향후 빠른 시일 내 전도냉각형 초전도 MRI와 초전도 자기분리기 등의 상품화를 가능하게 하여 의료, 환경, 에너지 분야 등 미래의 먹거리로 각광받고 있는 초전도 산업의 활성화에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한전 전력연구원이 해상풍력시스템의 지지구조물에 대한 부식상태를 감시할 수 있는 세계 최고 수준의 부식모니터링 시스템을 개발했다.
해상풍력발전시스템은 육상풍력과 달리 해수에 의한 기기 및 지지구조물 등의 유지관리를 위하여 해양환경에 적합한 부식방지기술이 중요한 요소이다.
이번에 개발한 부식모니터링 시스템은 기존 유럽지역의 해상풍력에서 운영하는 부식모니터링 시스템의 성능보다 150% 뛰어난 성능을 갖는 시스템으로써 지지구조물의 전주기를 모니터링 할 수 있다.
본 시스템은 유럽의 해상풍력발전단지에서 운영하는 부식환경요인 모니터링시스템의 기능에 도장열화율 모니터링 센서, 희생양극 소모율 모니터링 센서, 그리고 강재 부식속도 측정 센서를 부착하여 지지구조물의 전주기에서 발생하는 부식을 모니터링 할 수 있도록 개발됐다.
또한 이번에 개발한 시스템은 지지구조물 내·외부의 부식상태를 각각 모니터링 할 수 있도록 구성됐다.
한전 전력연구원은 자체 개발한 부식모니터링 시스템을 지난 5월 전북 부안 앞바다에 위치한 기상탑인 해모수 1호기에 설치 완료하여 현재 웹 기반으로 원격 모니터링 중에 있으며, 향후 서남해 80㎽급 해상풍력 실증단지에 운영할 계획이다.
아울러 본 시스템은 해상풍력발전단지 운영자가 해상구조물의 부식 상태 등을 원격 실시간으로 확인하여 적절한 부식방지 대책을 수립하고 최적의 유지보수를 시행할 수 있어 해상구조물의 유지관리비용 절감에 크게 기여할 것으로 예상된다. 
한편 김동섭 전력연구원장은 “이번에 개발한 부식모니터링 시스템을 현재 정부에서 추진 중인 서해안 해상풍력단지개발사업에 본격 적용하여, 본 사업이 성공적으로 추진될 수 있도록 지원을 다할 것”이라며 “해양플랜트 등에도 본 시스템이 활용될 수 있도록 관련 기술을 개방할 예정”이라고 밝혔다.

뛰어난 절연 및 차단 성능으로 국내외 전력산업에 광범위하게 이용되지만, 대기오염에 악영향을 미치는 ‘SF6 가스’를 쓰지 않고도 동일한 차단 성능을 발휘하는 가스차단기 기술이 국내연구진에 의해 개발됐다. 한국전기연구원(KERI) 전력기기연구센터 송기동 책임연구원팀이 정부의 지식경제 기술혁신사업으로 3년에 걸쳐 전력기기업체인 선도전기와 공동으로 연구한 끝에, 최근 SF6 가스를 전혀 사용하지 않는 ‘72.5㎸ 가스차단기’에 대한 단락시험을 성공적으로 끝마쳤다고 밝혔다.
72.5㎸ 가스차단기는 주로 고속철도·지하철·경전철 변전소에 들어가서 철도계통을 보호 및 유지시켜주는 전력기기다. SF6 가스는 전기가 통하지 않게 하는 절연 성능과 계통에 고장이 발생할 경우 이를 차단하는 아크소호 성능이 다른 어떤 가스와 비교해 월등하게 뛰어나 각종 전력기기 산업에 주로 사용돼왔다. 하지만 SF6는 지구온난화 계수가 CO2의 무려 23,900배(CO2가 지구를 데우는 효과를 1이라고 하면 SF6는 23,900)에 이르고 한번 대기 중에 누출될 경우 3,200년을 존재하면서 지구 대기환경에 악영향을 미친다. 이러한 이유로 1997년 교토의정서에서 지정한 ‘6대 온실가스’ 및 IPCC(기후변화에 관한 정부간 패널)가 지정한 지구환경에 가장 악영향을 미치는 가스로 선정되기도 했다. 한국전기연구원 송기동 책임연구원팀은 SF6 가스 대신, 이산화탄소(CO2)와 산소(O2)를 7대3의 비율로 혼합한 가스를 절연 및 아크소호에 이용했다. 또한 성능을 높이기 위해 차단부 내에서 일어나는 복사(Radiation) 및 금속증기(Metal Vapour) 등을 고려한 정확한 아크 플라즈마 해석기술로 차단 성능을 미리 예측할 수 있는 설계기술을 가스차단기에 적용했다.
이를 통해 가스차단기의 형상을 최적화할 수 있었으며, 기존 SF6 가스차단기와 크기가 동일하면서도 동등한 차단 성능을 구현할 수 있었다.
아울러 KERI 연구팀이 개발한 72.5㎸ 가스차단기는 최근 가혹한 조건하에서도 제 기능을 수행하는지 확인하는 단락시험을 성공적으로 통과하여 뛰어난 고장전류 차단성능을 검증받았다.
KERI 송기동 책임연구원은 “가스차단기의 단락시험은 기기 개발에서 가장 어려운 과정으로 72.5㎸급 가스차단기의 단락시험 통과는 국내 최초, 세계 3번째로 이룬 큰 성과”라고 밝히며 “SF6 가스 대체 기술 개발 및 상용화를 통해 기후변화 협약에 따른 국가적 온실가스 감축의무에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 전했다. 한편 KERI 연구팀은 추후 온도 상승 및 고전압 절연 성능 시험을 거쳐 2017년 8월부터 친환경 가스차단기를 상용화할 계획이다.