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KAIST, 태양전지 소재 이용한 인공광합성 기술개발 성공

 

 



인류는 지금 지구 온난화와 화석 연료의 고갈이라는 문제점을 갖고 있다이를 해결하기 위해 온난화의 원인인 이산화탄소를 배출하지 않고 무제한으로 존재하는 태양 에너지를 이용하려는 노력이 계속되고 있다.

이러한 가운데 KAIST(총장 서남표신소재공학과 박찬범 교수와 류정기 박사팀이 태양전지 기술을 이용해 자연계의 광합성을 모방한 인공광합성 시스템 개발에 성공했다.

 기술은 정밀화학 물질들을 태양에너지를 이용해 생산해 내는 ‘친환경 녹색생물공정’ 개발의 중요한 전기가  전망이다.

광합성은 생물체가 태양광을 에너지원으로 사용해 일련의 물리화학적 반응들을 통해 탄수화물과 같은 화학물질을 생산하는 자연현상이다.

 교수팀은  같은 자연 광합성 현상을 모방해 빛에너지로부터 천연/비천연 아미노산신약 원료물질(Precursor) 등과 같은 고부가가치 정밀화학 물질 생산이 가능한 신개념 ‘생체촉매기반 인공광합성 기술’을 개발했다.

이번 연구에서 연구팀은 자연현상 모방을 통해 개발된 염료감응 태양전지의 전극구조를 이용해 다시 자연광합성 기술을 모방해발전시킬  있다는 것을 증명해냈다.

박찬범 교수는 “지난해 양자점을 이용한 인공광합성 원천기술을 개발해 한국과학기술단체 총연합회가 선정한 10 과학기술뉴스로 선정된  있다”며 “이번 연구 결과는 광합성효율을 획기적으로 향상시킴으로써 인공광합성 기술의 산업화에  걸음  다가선 것으로 평가된다”고 강조했다.  

이번 연구는 독일에서 발간되는 재료분야 국제저명학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 4 26 자에 게재됐으며 특허출원이 완료됐다.

한편연구결과는 재료공학과 생명과학분야의 창의적인 융합을 통해 새로운 공정기술을 개발하는  크게 기여했다는 평가를 받았으며교육과학기술부 신기술융합형 성장동력사업(분자생물공정 융합기술연구단), 국가지정연구실, KAIST EEWS 프로그램등으로부터 지원받아 수행됐다. <출처한국과학기술원(KAIST)> 

 



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Posted by 매실총각
2013. 1. 8. 16:17

지능형 에너지 섬유 신제품신기술2013. 1. 8. 16:17

지능형 에너지 섬유 

 

 



 

섬유에 디지털 센서초소형 컴퓨터칩 등이 들어 있어 의복 자체가 외부 자극을 감지하고 반응할  있다또한 직물에 에너지 발전(열전태양광풍력기능이 있어 모은 태양 에너지로 전자부품에 전기에너지를 공급하고 심장박동과 발자국과 같은 아주 일상적인 움직임과 문지름만으로도 에너지가 생성되는 에너지 자가 생성 기능을 포함하는 미래형 의류기술이다

지능형 에너지 의복 기술이 구현되기 위한 주요 섬유기술은 광섬유(Optical Fiber) 전도성 섬유(Conductive Fiber)이며신호처리 전기에너지 전달 기능이 가능해 진다태양열 집열판이 아닌 특수 제작된 광섬유가 태양에너지를 발전하는 기능을 가지며 태양열을 이용하지 못할 경우에는 일상적인 움직임을 통해 에너지가 생성되는 ‘나노발전기능’이 지능형 에너지 의류 기술의 주요 특징이다

현재 세계 시장에서는 섬유에 기반한 센서를 개발해 제품을 상용화하는 수준이며 국내에서는 아직까지 단순히 IT기기를 섬유에부착하는 정도의 수준에 그치고 있었으나 최근 국내에서도 관련 연구가 출연연 연구소대학산업체를 중심으로 활발하게 진행되고 있다웨어러블(Wearable) 시스템 시장은 단기적으로는 2012 15 2천만달러로 연평균 17% 높은 성장률을 보일 것으로전망된다지능형 에너지 섬유 시장은 신소재산업센서 산업  기술집약 산업의 활성화는 물론 기존 전통 산업에 IT기술과 전기발전기술을 접목함으로써 섬유의류 산업의 활성화에  역할을  것으로 전망된다

섬유에 태양광 발전 기능을 포함하여 실시간으로 전기에너지를 공급할  있다예를 들어 태양광 에너지 발전 노트북 가방을 통해 충전을 가능하게 하며 또는 태양전지 넥타이자켓  의복을 통해 생산된 에너지를 휴대폰  전자부품에 전기 에너지를 제공한다이와 같이 의복에 에너지 발전 기술을 IT기술  의류산업에 적용함으로써 부가가치를 높이는 미래가치를 창출한다.

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Posted by 매실총각
2013. 1. 8. 16:16

소비자 전력정보시스템 신제품신기술2013. 1. 8. 16:16

소비자 전력정보시스템

 

 

최종소비자와 전력사업자  양방향 통신을 가능하게 하는 전력서비스 정보화 인프라로서 스마트 그리드 운용에 필수적인 스마트미터 기반의 핵심 기술이다.

전력생산과 소비의 합리화효율화를 촉진하고 소비자의 선택권을 확대하는 효과를 가진다전기품질  신뢰도 향상  재생 에너지원과 에너지 저장장치와 같은 분산 에너지 자원 관리에도  기여를 하게 된다.

소비자의 입장에선 자신의 에너지 소비량을 실시간으로 확인하고 제어할  있게 되면서 에너지 효율화를 높일  있으며전력사업자는 소비자와 양방향 통신기능을 통해 고객의 에너지 다소비 기기를 모니터하고 디지털 계량기와 기기에 부착된 에너지 관리 시스템을 통해 최종 에너지 소비를 관리할  있다.

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Posted by 매실총각
2013. 1. 8. 16:16

비살상 전자파 무기 신제품신기술2013. 1. 8. 16:16

비살상 전자파 무기 

 

강력한 전자파를 발사하여 전자 장비의 중지 또는 오작동을 유발하거나 사람의 특정 신체 부위에 충격을 주어 전투력을 잃게 만드는 기술이다강력한 전자파로 적의 장비나 병력을 무력화시킴으로써 인명 살상을 하지 않고도 적을 제압할  있다이를 가능케 하려면 펄스 전원을 통해 발생된 전기 에너지를 고출력 전자파로 변환하여 안테나를 통해 표적까지 정확하고 효율적으로 보내야 한다.

미국은 현재 주둔지 통제테러리스트 제압시가전 등을 목적으로 다양한 비살상 무기 개발을 하고 있다 중에서도 적에게 극심한 고통을 주어 무력화시키는 방법인 능동거부시스템의 개발을 완료했다.

전자파 발진펄스 전원안테나 기술은 국방뿐만이 아니라 많은 민간 영역에서도 활용 가능한 기술이다.

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Posted by 매실총각
2013. 1. 8. 16:15

전자기 발사장치(레일건) 신제품신기술2013. 1. 8. 16:15

전자기 발사장치(레일건) 

 

 



 

 

레일건은 전자기력을 이용하여 작은 발사체를 엄청난 속도로 가속하여 목표물을 직접 타격하는 무기이다. (코일건은 미사일이나우주선용 로켓   물체를 전자기의 힘으로 가속하는 장치이다.)

레일건의 발사체는 아주 작은 크기에 자체 추진력도 없지만엄청나게 빠른 속도로 날아가기 때문에 항공기의 철판 정도는 쉽게뚫어버린다출력을 키우고 정밀도를 높인다면 인공위성을 타격할 수도 있다. (코일건은  물체를 발사하기 위한 장치이다우주선용 로켓의 경우 발사할  발생하는 고온 고압의 분사 가스 때문에 발사대가 손상을 입는데코일건으로 발사한  점화가 되도록 하면 이런 손상이 생기지 않는다비행기에서 미사일을 발사할  미사일은 낙하하다가 점화하는데 이유는 분사가스에 의해 비행기가 타격을 입는 것을 방지하기 위한 것이다코일건을 사용하면 훨씬 빠른 속도로 미사일을 발사할  있게 된다군함의경우에도 코일건을 사용하면 어떤 각도로든 빠른 속도로 발사할  있게 된다.)

 해군은  가공할 위력을 가진 레일건을 차세대 신형 구축함 (DDX) 탑재하기 위한 연구 개발을 하고 있다다른 나라에서도다양한 연구가 진행되고 있다.

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Posted by 매실총각

T-Ray 진단 기술(테라헤르츠파 진단) 

 

 



 

테라헤르츠파는 전파와 광파의 중간 대역에 위치하는 미개척 주파수 대역으로서전파의 투과성과 광파의 직진성을 모두 가지고있어 혁신적인 영상 구현이 가능하다또한 파장이 마이크로미터(um) 대역이어서 고해상도 영상 구현이 가능한 동시에 엑스레이(X-Ray) 에너지의 백만분의  수준으로 생체 친화형 고해상도 영상 구현이 가능하다.

T-Ray 진단은 생체물질에 대한 새로운 정보 확보가 가능하며 저선량고해상으로 100 역사의 엑스레이를 보완할  있는 기술이다엑스레이의 백만분의 1 수준이라서 영상촬영  피폭량 최소화하고 생체조직 내에서의 산란이 적어 고해상 가능하다.

국내에서는 한국전기연구원이 가장 활발하게 연구를 하고 있으며포항공대  ETRI 연구 중이나 의료분야 적용은 아직 탐색중인 상황이다일본의 경우 국가중점미래기술미국의 경우 MIT 미래유망기술로 선정되어 기초연구가 계속되고 있으나 의료영상 부분은 역시 아직 기초단계이다.

의료영상진단에 있어 저선량 영상기기에 대한 시장의 기대는 크다고해상 의료영상에 필수적인 요소는 고에너지 발생원인데 이는 고전계 고자장을 만들어 내는 첨단 전기기술의 기반이 있어야 가능하다테라헤르츠파 발생을 위해서는 고에너지 전기기술이사용되지만 영상용으로 발생된 테라헤르츠파는 선량이 엑스레이의 백만분의  수준이어서 암진단 등에 많이 활용될 것으로 기대된다.

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Posted by 매실총각

자기유도 약물전달시스템(Magnetic Drug Delivery System)

 



 

자성입자에 생체적 합성 고분자 혹은 금속을 입히고 입자 표면에 비경구 약물을 처리하여(흡착시켜사용하는 것으로 자기장을이용하여 약물이 흡착된 입자를 원하는 조직이나 병변으로 전달되도록 유도하는 시스템이다약물의 불필요한 분포를 억제하여부작용을 최소화할  있어 약물전달시스템의 궁극적 목표에 적합한 기술이다.

뛰어난 표적지향성을 지니고 있으며약물의 불필요한 분포를 억제하기 때문에 항암제와 같이 인체의  부위에 대한 부작용이심한 경우부작용을 줄일  있다아울러 약물전달용은 물론 자성 물질의 디자인에 따라 MRI 조영제로도 활용이 가능하며약물의 방출량을 조절해 주는 약물전달 마이크로칩과 더불어 새로운 DDS 방향을 제시하는 기술이다.

현재 국내에선 KIST KAIST 약물용 나노입자 연구 중이며연세대는 “표적지향적 자성나노 약물전달캡슐” 연구를 통해 기존의 1/15 용량만 투여해서 동일효과를 얻은  있다해외에선 미국 MIT 자기장을 이용한 약물전달 연구함과 동시에 전자기펄스에 의한 표적치료까지 연구하는  독일일본 등에서 활발히 연구 중이다.

DDS 현재 연간 5,000 달러가 넘는  시장으로 자기유도 DDS 자기장(Magnetic Field) 정교하게 설계해야하는 문제 때문에 전기기술에 대한 의존도가 크다. R&D영역에서 여러 가지 방식이 경쟁하고 있으나자기유도 DDS 다른 어떠한 방식보다도약물을 표적부위에 가장 정확히 전달할  있는 생체친화적 방식이다.

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Posted by 매실총각
2013. 1. 8. 16:12

초전도 전기추진 선박 신제품신기술2013. 1. 8. 16:12

초전도 전기추진 선박

 



 

 

선박추진용 추진체는 일반상선의 경우 주로 저속 디젤기관을 사용하고 특수목적선(LNG선박, Drill Ship, 시추선) 경우 주로 증기터빈을 사용하고 있는데 90년대 후반부터 선박추진이 전전기 추진방식(All-Electic Propulsion System)으로 기술 패러다임이 옮겨가고 있다전전기 추진 방식으로는 초전도 모터를 사용하는 전기모터 스크류 추진과 바닷물의 도전성을 이용하는 전자유체력(MHD, Magneto-Hydro Dynamics) 워터젯 추진방식이 있으며초전도 전기추진 시스템을 갖추면 제어성이 뛰어나며 동력부가간편해져 선박디자인이 자유로워진다.

현재 국외 선박추진용 초전도모터는 미국의 AMSC사에서 미해군의 요청으로 36.5MW 고온초전도 모터를 개발하여 납품하였고 현재 부하시험평가까지 완료했으며독일 Siemens사는 4MW급을 개발 완료한  있다국내인 경우 21C 프런티어사업으로2004 75kW 시험기 개발 완료 이후 2007 산업용 1MW 고온초전도모터를 성공적으로 개발했으며현재 5MW 선박추진용 고온초전도모터 개발을 수행하여 한국전기연구원과 두산중공업이 공동으로 2011 중반에 성능시험 수행 예정이다.

선박추진체인 저속 디젤기관은 환경오염 문제가 심각하여  세계적으로 연안부두 허용이 제한되는 나라가 늘고 있고증기터빈추진체인 경우 기계적인 효율이 낮아 경제성이 떨어지므로 보급에 어려움이 있는 가운데선박용 전전기추진체 보급이 2000년대들어 지속적으로 성장하고 있다현재 46MW 선박추진 모터가 시장의 주력을 형성하고 있으며 2010 기준으로 국내조선사의특수선인 경우  3,000  규모의 전기모터 시장을 형성하고 있다.

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Posted by 매실총각

전기차 무선충전시스템(자계공진방식)  

 


 

 

 

수미터 이내의 단거리에서 강한 자계 결합(Magnetic Coupling) 수백 이상의 선택도를 갖는 자기 공진기의 공진을 이용하여 전기에너지를 무선으로 전기자동차에 전력을 효율적으로 안전하게 공급할  있는 방식이다.

자계 공진 방식 기반의 무선충전 기술과 EV 기술의 융합으로 EV 전력 공급의 편의성과 안전성을 매우 높일  있으며 자기장이주성분인 전자기파를 이용하여 인체에 영향을 주지 않고 에너지를 전송할  있다특히 저손실 소재  공진형 중계 방식을 이용할 경우 공간의 제약 없이 에너지원으로부터 근거리( m 내외) 위치에 있는 부하에 높은 전달 효율로 에너지 전달 가능하여 기존의 근거리 무선전력전송의 에너지 전달 신뢰성효율다중 기기 충전 문제를 해결할  있는 기술이다.

현재 한국전기연구원을 포함하여 여러 기관에서 자계 공진 방식에 대한 연구를 수행중이며특히한국전기연구원  ()그린파워에서는 수백와트에서 수십 kW 무선전력전송 시스템 개발 추진 중이다.

EV 기술에 무선전력전송 충전 기술이 접목될 경우, EV 뿐만 아니라 모든 전기 구동체에 적용이 가능하며 무선 에너지 전송은 이동성이 중요한 모바일 기기가정용 로봇  가정용 전자기기의 전원공급전기로 움직이는 EV 같은 운송수단의 충전 분야 등을 포함해 산업  분야에 걸쳐 무선통신/인터넷에 버금가는 경제적인 효과와 파급효과를 가질 것으로 기대된다.

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Posted by 매실총각

도시형 풍동식 소형 풍력발전 기술(날개없는 풍력발전)

 



 

 

기본적으로는  날개(블레이드대신 풍동(Wind Tunnel, 風洞빠르고  기류를 일으키는 장치속에 터빈을 두어 바람의 힘으로회전시키는 방식이다.

풍력의 경우 바람이 많은 곳에 대형 풍력 발전기를 설치하는 것이 보통이나  걸음 나아가서 도시에 항상 불고 있는 상대적으로약한 바람을 이용하여 발전을 하는 것이 도시형 소형 발전이다터빈을 이용하여 날개 없고 조용한 소형 풍력 발전기를 만들  있으면 건물 옥상  도시 곳곳에서 발전을   있게 된다.

 기술의 가장  가치는 분산전원으로서의 가치로서 전력을 사용하는 바로 근처에서 발전을 하여 장거리 송전을 거치지 않고전력을 공급받는 것이므로송전 손실이 적다특히 태양광 발전과 함께 설치하면 바람은 보통 태양이  비치지 않는 날에 강하므로 상호 보완적이며   효과를 얻을  있다.

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Posted by 매실총각