최근 친환경 건축자재로 목재가 다시 주목받고 있다. 미국의 과학자들은 유리나 플라스틱과 같이 친환경과 거리가 먼 소재를 대체할 수 있는 ‘투명 목재’를 개발했다. 23일(현지시간) 미국 CNN뉴스는 “미 메릴랜드대학 칼리지파크캠퍼스(UMCP) 연구팀이 개발한 투명 목재는 기존 목재처럼 미생물에 의해 분해되지만 기존 목재보다 강도는 훨씬 더 튼튼하다”면서 “투명 목재는 오늘날 건축에 널리 쓰이는 유리나 철강을 대체할 수 있는데 상용화되면 건축 디자인 개념에서 혁신되는 것과 동시에 난방비와 연료소비 절감으로도 이어질 수 있다”고 보도했다. 연구를 이끈 리앙빙 후 UMCP 재료공학부 교수는 이런 투명 목재는 2단계 공정을 거쳐 만들어진다고 밝혔다. 첫 번째는 유관속 식물에 함유된 유기물인 ‘목질소’(리그닌)를 수산화나트륨과 과산화수소를 사용한 화학처리로 제거하는 것이다. 이 과정은 펄프 제조와 같은 것인데 목질소는 나무에서 노란색을 일으키는 물질이다. 두 번째는 보강제나 접착제로 쓰이는 열경화성 플라스틱 물질 ‘에폭시 수지’를 나무의 물관과 체관에 주입하는 것이다. 이 과정에 걸리는 시간은 약 1시간. 이를 통해 물관과 체관의 세포벽을 형성하는 나노섬유인 셀룰로스의 구조를 유지하는 것은 물론 강도를 더 높여 투명 목재를 완성하는 것이다. 연구팀은 투명 목재가 앞으로 폭넓은 분야에서 응용될 것으로 기대한다. 후 교수는 우선 이 목재가 유리를 대체할 것으로 전망한다. 그는 “유리는 단열성이 떨어져 겨울은 물론 여름에도 큰 문제가 된다”고 말했다. 반면 목재는 자연적으로 단열 효과가 있어 겨울 추위와 여름 더위를 막는 것은 유리보다 훨씬 더 좋다는 것이다. 또 투명 목재는 빛의 흡수율이 높은 특성도 있어 태양 에너지를 전력으로 변환하는 태양전지에 이용할 수 있다. 적용되면 효율은 최대 30%까지 향상할 수 있다고 한다. 이뿐만 아니라 투명 목재는 건축과 공학 분야에 걸쳐 친환경 건축자재로 사용할 수 있다는 것이다. 이에 대해 후 교수는 “목재는 잠재적으로 철강과 비슷하거나 그 이상의 무게당 강도를 실현할 수 있을 것”이라면서 “무게는 나무가 더 가볍다는 장점도 있다”고 말했다. 앞으로 연구팀은 추가 연구를 추진하기 위한 자금 마련에 나설 계획이다. 이를 통해 투명 목재는 수년 안에 상품화할 수 있다고 연구팀은 전망한다. 이번 연구 공개 이후 이미 기업 문의도 잇따르고 있다고 한다. 이에 대해 후 교수는 “투명 목재의 소재는 예전부터 쓰였으며, 목재 산업에서는 이미 많은 노하우를 축적한 제조 인프라도 갖춰져 있다”면서 “따라서 이 분야는 매우 빠른 속도로 성장할 것“이라고 예상했다. 이 연구성과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’(Advanced Materials) 최신호(4일자)에 게재됐다. 사진=UMCP 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

최근 친환경 건축자재로 목재가 다시 주목받고 있다. 그런데 미국의 과학자들은 유리나 플라스틱과 같이 친환경과 거리가 먼 소재를 대체할 수 있는 ‘투명 목재’를 개발했다. 23일(현지시간) 미국 CNN뉴스는 “미 메릴랜드대학 칼리지파크캠퍼스(UMCP) 연구팀이 개발한 투명 목재는 기존 목재처럼 미생물에 의해 분해되지만 기존 목재보다 강도는 훨씬 더 튼튼하다”면서 “투명 목재는 오늘날 건축에 널리 쓰이는 유리나 철강을 대체할 수 있는데 상용화되면 건축 디자인 개념에서 혁신되는 것과 동시에 난방비와 연료소비 절감으로도 이어질 수 있다”고 보도했다. 연구를 이끈 리앙빙 후 UMCP 재료공학부 교수는 이런 투명 목재는 2단계 공정을 거쳐 만들어진다고 밝혔다. 첫 번째는 유관속 식물에 함유된 유기물인 ‘목질소’(리그닌)를 수산화나트륨과 과산화수소를 사용한 화학처리로 제거하는 것이다. 이 과정은 펄프 제조와 같은 것인데 목질소는 나무에서 노란색을 일으키는 물질이다. 두 번째는 보강제나 접착제로 쓰이는 열경화성 플라스틱 물질 ‘에폭시 수지’를 나무의 물관과 체관에 주입하는 것이다. 이 과정에 걸리는 시간은 약 1시간. 이를 통해 물관과 체관의 세포벽을 형성하는 나노섬유인 셀룰로스의 구조를 유지하는 것은 물론 강도를 더 높여 투명 목재를 완성하는 것이다. 연구팀은 투명 목재가 앞으로 폭넓은 분야에서 응용될 것으로 기대한다. 후 교수는 우선 이 목재가 유리를 대체할 것으로 전망한다. 그는 “유리는 단열성이 떨어져 겨울은 물론 여름에도 큰 문제가 된다”고 말했다. 반면 목재는 자연적으로 단열 효과가 있어 겨울 추위와 여름 더위를 막는 것은 유리보다 훨씬 더 좋다는 것이다. 또 투명 목재는 빛의 흡수율이 높은 특성도 있어 태양 에너지를 전력으로 변환하는 태양전지에 이용할 수 있다. 적용되면 효율은 최대 30%까지 향상할 수 있다고 한다. 이뿐만 아니라 투명 목재는 건축과 공학 분야에 걸쳐 친환경 건축자재로 사용할 수 있다는 것이다. 이에 대해 후 교수는 “목재는 잠재적으로 철강과 비슷하거나 그 이상의 무게당 강도를 실현할 수 있을 것”이라면서 “무게는 나무가 더 가볍다는 장점도 있다”고 말했다. 앞으로 연구팀은 추가 연구를 추진하기 위한 자금 마련에 나설 계획이다. 이를 통해 투명 목재는 수년 안에 상품화할 수 있다고 연구팀은 전망한다. 이번 연구 공개 이후 이미 기업 문의도 잇따르고 있다고 한다. 이에 대해 후 교수는 “투명 목재의 소재는 예전부터 쓰였으며, 목재 산업에서는 이미 많은 노하우를 축적한 제조 인프라도 갖춰져 있다”면서 “따라서 이 분야는 매우 빠른 속도로 성장할 것“이라고 예상했다. 이 연구성과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’(Advanced Materials) 최신호(5월4일자)에 게재됐다. 사진=UMCP 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

깃털보다 가벼운 새로운 형태의 황금을 만드는 연금술이 공개돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 스위스취리히연방공과대학(ETH Zurich) 연구진이 개발한 이 금(金)은 실제 금과 성분이 유사하면서도 깃털과 비슷한 가벼운 무게를 자랑한다. 가장 눈에 띠는 특징은 새로운 금의 성분이다. 연구진에 따르면 이 금의 구성요소 중 98%는 ‘공기’다. 나머지 성분은 우유에서 추출한 단백질 섬유와 금염(gold salt)로 구성돼 있는데, 외관상으로는 기존의 금과 비교하기 어려울 정도로 유사하지만 커피 등 액체 위에 올려놓으면 둥둥 뜰 정도로 가볍다. 여기서 금염은 금에 액체와 탄산나트륨을 넣고 증발시켰을 때 남는 오렌지색의 결정체를 뜻한다. 이 새로운 금을 자세히 들여다보면 구멍이 숭숭 뚫려있는 3차원의 그물망 형태라는 것을 알 수 있다. 이 때문에 구성 요소중 98%를 ‘공기’라고 표현한다. 생성과정은 다음과 같다. 1차로 금염과 단백질 섬유를 합친 뒤 여기에 액체를 부으면 일명 ‘에어로겔’(형성된 겔구조를 그대로 유지한 상태에서 겔 구조 내 액체를 공기로 치환해 얻은 고다공성 나노구조체)이 형성된다. 이 에어로겔이 공기 중에서 마르면 새로운 형태의 금이 된다. 연구를 이끈 취리히연방공과대학교의 라파엘 메젠가 교수는 “다공성의 에어로겔은 일반 합성 금에 비해 수 천배는 더 가볍다”면서 “새로 개발한 금은 구멍이 뚫려있는 구조 때문에 98%가 공기로 구성돼 있으며, 색깔은 일반인이 눈으로 구별하기 어려울 정도로 기존의 금과 유사하다”고 설명했다. 이어 “하지만 만져보면 실제 금보다 더 부드럽다는 것을 알 수 있다”면서 “다공성 부분을 제외한 나머지 ‘실체’ 중 80%는 금, 나머지 20%는 단백질 섬유로 구성돼 있다. 쉽게 설명하면 이 새로운 물질은 금 섬유망을 가진 에어로겔이라고 볼 수 있다”고 덧붙였다. 연구진은 이 ‘연금술’을 이용해 새로운 형태의 금을 만들어 액세서리 제작에 사용하거나, 실제 금을 필요로 하는 화학적 실험에 대체하는 용도로 사용할 수 있을 것으로 기대했다. 한편 이번 연구결과는 독일에서 발행되는 재료공학분야 세계 정상급 국제학술지인 ‘어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials) 최신호에 실렸다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

깃털보다 가벼운 새로운 형태의 황금을 만드는 연금술이 공개돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 스위스취리히연방공과대학(ETH Zurich) 연구진이 개발한 이 금(金)은 실제 금과 성분이 유사하면서도 깃털과 비슷한 가벼운 무게를 자랑한다. 가장 눈에 띠는 특징은 새로운 금의 성분이다. 연구진에 따르면 이 금의 구성요소 중 98%는 ‘공기’다. 나머지 성분은 우유에서 추출한 단백질 섬유와 금염(gold salt)로 구성돼 있는데, 외관상으로는 기존의 금과 비교하기 어려울 정도로 유사하지만 커피 등 액체 위에 올려놓으면 둥둥 뜰 정도로 가볍다. 여기서 금염은 금에 액체와 탄산나트륨을 넣고 증발시켰을 때 남는 오렌지색의 결정체를 뜻한다. 이 새로운 금을 자세히 들여다보면 구멍이 숭숭 뚫려있는 3차원의 그물망 형태라는 것을 알 수 있다. 이 때문에 구성 요소중 98%를 ‘공기’라고 표현한다. 생성과정은 다음과 같다. 1차로 금염과 단백질 섬유를 합친 뒤 여기에 액체를 부으면 일명 ‘에어로겔’(형성된 겔구조를 그대로 유지한 상태에서 겔 구조 내 액체를 공기로 치환해 얻은 고다공성 나노구조체)이 형성된다. 이 에어로겔이 공기 중에서 마르면 새로운 형태의 금이 된다. 연구를 이끈 취리히연방공과대학교의 라파엘 메젠가 교수는 “다공성의 에어로겔은 일반 합성 금에 비해 수 천배는 더 가볍다”면서 “새로 개발한 금은 구멍이 뚫려있는 구조 때문에 98%가 공기로 구성돼 있으며, 색깔은 일반인이 눈으로 구별하기 어려울 정도로 기존의 금과 유사하다”고 설명했다. 이어 “하지만 만져보면 실제 금보다 더 부드럽다는 것을 알 수 있다”면서 “다공성 부분을 제외한 나머지 ‘실체’ 중 80%는 금, 나머지 20%는 단백질 섬유로 구성돼 있다. 쉽게 설명하면 이 새로운 물질은 금 섬유망을 가진 에어로겔이라고 볼 수 있다”고 덧붙였다. 연구진은 이 ‘연금술’을 이용해 새로운 형태의 금을 만들어 액세서리 제작에 사용하거나, 실제 금을 필요로 하는 화학적 실험에 대체하는 용도로 사용할 수 있을 것으로 기대했다. 한편 이번 연구결과는 독일에서 발행되는 재료공학분야 세계 정상급 국제학술지인 ‘어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials) 최신호에 실렸다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

다양한 분야에서 그 가능성이 기대 되는 3D 프린팅 기술. 로봇 공학 기술과의 시너지 효과로 그 발전이 점점 빨라지고 있는 가운데 과학자들이 우리 몸속에서 활동할 수 있는 극초소형 로봇 원형을 만들어냈다. 아인슈타인을 비롯한 21명의 노벨상 수상자를 배출한 유럽 최고의 공과대로도 유명한 스위스 취리히연방공과대(ETH Zurich)의 브래들리 넬슨 교수(로봇·지능시스템)와 크리스토퍼 헤이롤드 교수(마이크로·나노시스템)가 공동으로 이끄는 연구진이 마이크로 시스템에 새로운 물질을 적용하기 위해 수년간 연구한 끝에, 체내를 헤엄쳐 물질을 운반할 수 있는 나노봇 개발에 성공했다. 현재 개발된 나노봇은 질환을 앓고 있는 심장에 도달시킬 수 있는 수준에 이르렀다. 이 연구에서 핵심은 적층제조(Additive Manufacturing)라는 3D 프린팅 기술로, 점토로 만드는 조각상처럼 재료를 추가하면서 제조해 나가는 조형 방법을 말한다. 이를 계기로 해당 장치의 기능성과 약물을 체내의 정확한 위치로 보낼 가능성이 훨씬 높아졌다고 한다. 연구진은 먼저 자성을 띤 나노 입자를 에폭시 수지 안에 넣고 반복적으로 3D 레이저 빔을 사용해 길이 60㎛(마이크로미터), 지름 9㎛의 이중으로 꼬인 나선 형태의 미세 장치(액추에이터)를 만들어냈다. 연구진은 “3D 프린팅 기술 덕분에 원하는 형태의 결과물을 얻을 수 있었고 수정도 훨씬 수월해졌다”면서 “마치 우리 몸의 편모(수영에 필요한 세포 소기관)와 같은 움직임을 이 나노봇에 부여하는 것도 가능해졌다”고 설명했다. 두 교수가 개발한 이 나노봇은 환자에게 미치는 영향을 최소화하는 최소침습수술(minimally invasive surgery)이나 원하는 곳에 정확히 약물을 투여하는 목표세포 약물전달(Targeted drug delivery), 특정 부위를 원격에서 확인하는 원격탐사(Remote sensing), 질병의 원인분석에 도움이 되는 단일세포 조작(Single cell manipulation) 등 다양한 분야에서 중요 역할을 할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 한편 이 연구성과는 세계적인 저널인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’(Advanced Functional Materials) 9월호 표지 논문으로 게재됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

70% 용량 충전까지 단 2분이면 충분한 초고속 배터리가 개발돼 화제를 모으고 있다. 미국 과학기술전문매체 사이언스데일리는 싱가포르 난양기술대학 연구진이 2분 만에 70% 충전이 가능한 초고속 차세대 배터리 개발에 성공했다고 13일(현지시간) 보도했다. 현재 충전지의 대표적인 형태인 리튬 이온 전지(Lithium-ion battery)는 충전 및 재사용이 불가능한 일차 전지와 달리 에너지 밀도가 10배 높고 미사용 시 자연방전이 일어나는 경우가 적어 스마트폰 등 휴대 전자기기 배터리로 많이 활용되고 있으며 주 구성성분은 이산화망간과 흑연이다. 반면, 난양기술대학 연구진은 흑연 대신 이산화티타늄(Titanium Dioxide)을 주성분으로 선택했다. 이산화티타늄은 비타르계 색소로 유해 자외선을 흡수하는 성질이 있어 현재 선크림 제조에 많이 사용되고 있다. 연구진은 머리카락보다 1000배 얇은 나노 튜브 속에 이산화티타늄을 삽입시키는 방법을 발견, 이를 응용해 기존 충전지와도 비교할 수 없을 정도로 화학반응속도가 빠른 충전지를 만들어냈다. 2분 만에 70%까지 충전이 가능함은 물론 기존 전지와 달리 티타늄 나노 튜브 전극에는 불필요한 첨가제가 들어가지 않아 같은 크기에 더욱 많은 용량을 넣을 수 있으며 수명도 20년이 넘는다. 특히 이산화티타늄은 일반 토양에서 쉽게 구할 수 있어 생산원가가 무척 저렴하다는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 스마트폰을 비롯한 모바일 기기는 물론 앞으로 활성화 될 가능성이 높은 전기 자동차 시장에서 이 차세대 배터리가 차지할 비중 역시 매우 높을 것으로 예상된다. 해당 배터리로 전기 자동차 1대를 완전 충전하는데 필요한 시간은 불과 5분이다. 난양기술대학 연구진에 따르면, 해당 배터리의 정식 시장 출시 예상 시점은 2년 후다. 이 연구결과는 재료공학분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)에 발표됐다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지난 1991년 개봉된 영화 터미네이터2를 보던 관람객들이 탄성을 자아냈던 장면은 총에 맞아도, 불에 타도, 얼음이 돼 부서져도 곧 원래 모습을 회복하고 어떤 장소라도 몸 형태를 변형해 침투해내는 액체로봇 T-1000의 모습일 것이다. 영화 컴퓨터 그래픽 발전에 이정표를 세웠던 T-1000은 유동금속합금이라는 가상의 물질로 이뤄진 미래형 로봇이었다. 그런데 이 액체로봇을 영화가 아닌 현실에서 곧 만나볼 수 있을지도 모르겠다. 미국 과학전문매체 라이브 사이언스닷컴은 매사추세츠공과대학교(MIT) 기계공학·응용수학 연구진이 고체-액체 변형이 자유로운 신(新) 로봇소재 개발에 성공했다고 15일(현지시간) 보도했다. 이 신소재는 왁스와 폴리우레탄 발포 고무를 기반으로 합성한 구조로 형성되어 있다. 평소에는 폴리우레탄 격자 때문에 딱딱한 고체 형태지만 전류로 가열시키면 왁스가 녹으면서 액체와 흡사한 부드러운 유연성이 강조된 소재로 변신한다. 그리고 다시 온도를 낮춰 냉각시키면 본래 고체 형태로 되돌아간다. 연구진에 따르면, 이 소재는 신체 깊숙이 침투할 의료용 로봇의 주요 구성 성분이 될 예정이다. 마치 문어처럼 유연한 형태이기에 사람 몸속 각종 장기와 복잡한 혈관을 미끈하게 통과할 수 있기 때문이다. 또한 기존 금속 형 로봇소재는 특정 임무 수행 중 손상이 가해질 경우, 자체복구가 어려웠지만 이 소재는 왁스가 녹아 유동성이 강화된 상태이기에 스스로 파괴된 부위를 치료할 수 있다는 장점이 있다. 보통 로봇용 구성 재료라 하면 값비싼 물질을 떠올리기 쉽지만 이 소재의 주요 성분인 폴리우레탄 발포고무와 왁스는 시중에서 쉽고 싸게 구할 수 있다. 즉, 저렴한 비용으로 고도의 효율성을 지닌 첨단 로봇을 생산할 수 있다는 뜻이다. 문제는 왁스코팅 만으로는 해당 소재가 고 압력을 견뎌낼 충분한 강성을 가지기 어렵다는 것이다. 연구진은 개발기술이 발전되면 향후 자기유변유체(Magnetorheological Fluid), 전기점성유체(electrorheological fluids)와 같은 소재를 적용한 로봇개발이 가능할 것으로 보고 있다. 말 그대로 터미네이터2 T-1000처럼 장소, 지형, 환경에 구애받지 않는 전천후 만능로봇이 탄생되는 것이다. 한편, 이 프로젝트는 미 국방부 산하 기술연구기관 방위고등연구계획국(Defence Advanced Research Projects Agency, DARPA) 켐봇(ChemBots) 계획의 일환으로 진행 중이며 연구결과는 국제학술지 ‘고분자 재료·공학 연구(journal Macromolecular Materials and Engineering)에 최근 발표됐다. 동영상·사진=terminator2/Massachusetts Institute of Technology　 　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지난 1991년 개봉된 영화 터미네이터2를 보던 관람객들이 탄성을 자아냈던 장면은 총에 맞아도, 불에 타도, 얼음이 돼 부서져도 곧 원래 모습을 회복하고 어떤 장소라도 몸 형태를 변형해 침투해내는 액체로봇 T-1000의 모습일 것이다. 영화 컴퓨터 그래픽 발전에 이정표를 세웠던 T-1000은 유동금속합금이라는 가상의 물질로 이뤄진 미래형 로봇이었다. 그런데 이 액체로봇을 영화가 아닌 현실에서 곧 만나볼 수 있을지도 모르겠다. 미국 과학전문매체 라이브 사이언스닷컴은 매사추세츠공과대학교(MIT) 기계공학·응용수학 연구진이 고체-액체 변형이 자유로운 신(新) 로봇소재 개발에 성공했다고 15일(현지시간) 보도했다. 이 신소재는 왁스와 폴리우레탄 발포 고무를 기반으로 합성한 구조로 형성되어 있다. 평소에는 폴리우레탄 격자 때문에 딱딱한 고체 형태지만 전류로 가열시키면 왁스가 녹으면서 액체와 흡사한 부드러운 유연성이 강조된 소재로 변신한다. 그리고 다시 온도를 낮춰 냉각시키면 본래 고체 형태로 되돌아간다. 연구진에 따르면, 이 소재는 신체 깊숙이 침투할 의료용 로봇의 주요 구성 성분이 될 예정이다. 마치 문어처럼 유연한 형태이기에 사람 몸속 각종 장기와 복잡한 혈관을 미끈하게 통과할 수 있기 때문이다. 또한 기존 금속 형 로봇소재는 특정 임무 수행 중 손상이 가해질 경우, 자체복구가 어려웠지만 이 소재는 왁스가 녹아 유동성이 강화된 상태이기에 스스로 파괴된 부위를 치료할 수 있다는 장점이 있다. 보통 로봇용 구성 재료라 하면 값비싼 물질을 떠올리기 쉽지만 이 소재의 주요 성분인 폴리우레탄 발포고무와 왁스는 시중에서 쉽고 싸게 구할 수 있다. 즉, 저렴한 비용으로 고도의 효율성을 지닌 첨단 로봇을 생산할 수 있다는 뜻이다. 문제는 왁스코팅 만으로는 해당 소재가 고 압력을 견뎌낼 충분한 강성을 가지기 어렵다는 것이다. 연구진은 개발기술이 발전되면 향후 자기유변유체(Magnetorheological Fluid), 전기점성유체(electrorheological fluids)와 같은 소재를 적용한 로봇개발이 가능할 것으로 보고 있다. 말 그대로 터미네이터2 T-1000처럼 장소, 지형, 환경에 구애받지 않는 전천후 만능로봇이 탄생되는 것이다. 한편, 이 프로젝트는 미 국방부 산하 기술연구기관 방위고등연구계획국(Defence Advanced Research Projects Agency, DARPA) 켐봇(ChemBots) 계획의 일환으로 진행 중이며 연구결과는 국제학술지 ‘고분자 재료·공학 연구(journal Macromolecular Materials and Engineering)에 최근 발표됐다. 동영상·사진=terminator2/Massachusetts Institute of Technology　 　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

전북대 교수진이 적은 비용으로 휘어지는 액정 디스플레이를 상용화할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다. 전북대 강신웅·이승희(융합공학과), 이명훈(유연인쇄전자전문대학원) 교수 연구팀은 TV 제조에 필수적인 액정의 배향막 처리 공정 없이 액정의 수직배열을 제어할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 이 연구 결과는 ‘아조색소 화합물의 광이성질화 및 물리적 흡착에 의한 표면개질에 기인하는 액정의 수직배향제어’라는 제목의 논문으로 기능성 재료분야 세계적 저널인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 6월호에 실렸다. 전주 임송학 기자 shlim@seoul.co.kr

최근 한 스마트폰이 심각한 배터리 소모 문제로 주목을 받고 있는 가운데 미국의 과학자들이 15분 충전으로 1주일 이상 사용할 수 있는 휴대전화 전지 기술을 개발한 것으로 알려져 눈길을 끈다. 15일(현지시간) 영국 BBC 뉴스 등 외신에 따르면 미국 노스웨스턴대학의 해럴드 쿵 박사 연구팀이 리튬이온 배터리 내부의 소재를 변경하고 밀도를 높여 충전 속도를 향상하는 획기적인 기술을 발견했다. 리튬이온 배터리는 현재 휴대전화와 노트북, 디지털카메라 등의 전자 제품에서 활용되고 있을 만큼 우리 실생활과 밀접한 관련이 있다. 현재 진행 중인 이 충전 기술을 활용하면 리튬이온 전지를 기본보다 10배 이상 빠른 속도로 충전할 수 있으며 사용시간도 10배 이상 지속한다고 연구팀은 전하고 있다. 연구팀은 충전량을 최대 상태로 유지하기 위해 ‘그래핀’(graphene)이라는 탄소 원자로 된 판(시트) 사이에 실리콘 클래스터를 끼워 넣는 방안을 마련, 리튬 이온의 밀도를 높여 충전 속도를 향상 시키는 기술을 개발했다. 현재 이 기술은 150회 이상 사용을 반복하면 충전 능력이 감소해 아직 완벽하다고 할 순 없지만, 감소 뒤에도 기존의 리튬이온 전지보다 5배 이상 고성능이라는 점이 눈에 띈다. 연구팀은 그래핀 사이에 미세 구멍을 뚫어 리튬이 실리콘 사이를 빠르게 이동하고 저장될 수 있도록 함으로써 한 번에 두 가지 문제를 모두 해결할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 하지만 연구팀은 신기술이 적용된 전지가 실용화되기까지는 앞으로 5년 정도 걸릴 것으로 전망하고 있다. 이에 많은 사람들이 추가 연구가 최대한 빨리 진행돼 실용화됐으면 하는 바람을 나타내고 있다. 한편 이번 연구는 국제 학술지 ‘선진 에너지 재료’(Advanced Energy Materials) 최신호에 상세히 실렸다. 사진=자료사진 윤태희기자 th20022@seoul.co.kr

■국회의장 비서실·대변인실 <국회의장 비서실>△정무수석비서관 이봉건△정책수석〃 조정만△비서관 정승민 오주한 김철희(2급) 윤선형 박인(3급) 김완영(4급)<국회의장 대변인실>△부대변인 배준영△비서관 장인석 ■국무총리실 △규제개혁실장 최병록 ■관세청 ◇부이사관 승진 △인천공항세관 휴대품통관국장 피재기△부산세관 통관〃 박병호◇과장급 전보 <관세청>△관세청장 비서관 이종욱△대변인 주시경△운영지원과장 김대섭△감찰팀장 김영균△특수통관과장 윤이근△세원심사〃 김광호△법인심사〃 이종익△관세국경감시〃 이돈경△외환조사〃 한창령△국제조사팀장 강대집<지방세관>△서울세관 조사국장 이원석[세관장]△안양 조민호△대전 최환조△천안 황충조△청주 유영한△김포 최규완△용당 유명걸△김해 김승효△양산 김학용△창원 윤형구△인천공항국제우편 이재길△구미 임중철△울산 김용태△목포 윤홍식△여수 전인철△군산 정종기[인천공항세관]△출입통관국장 이국행△조사감시〃 민수식[부산세관]△심사국장 김종호△조사〃 정순열△감시〃 김양섭[인천세관]△심사국장 박만석△조사감시〃 박천만[관세국경관리연수원]△교수부장 박재호 ■식품의약품안전청 △의약품안전국 의약품품질과 이준한△감사담당관 이광순<식품안전국>△식품관리과장 윤형주△식품안전정책〃 황성휘△식중독예방관리〃 박일규 ■우정사업본부 ◇서기관 전보 △보험사업단 보험심사팀장 전제구 ■대구시 ◇전보 △자치행정국장 김선대△건설관리본부장 이재욱△정책기획관실 이상헌 권대용 황재찬△공보관 정하진◇직무대리△보건복지여성국장 이영선△건설방재〃 김종도△공무원교육원장 진용환△환경자원사업소장 정병근◇파견복귀△문화체육관광국장 최삼룡◇파견△세계육상선수권대회지원단 지원과 홍승활◇전출·전입△달성군 부군수 이우순△상수도사업본부장 김상준◇공로연수파견△자치행정국 총무인력과 최옥자 조원해 ■인천시 △상수도사업본부 남동정수사업소장 이종철△총무과장 오병집△자치행정〃 김광석△총무과 강상석 이광호 ■서울 금천구 ◇3급 승진 △부구청장 정영모 ■한국문화예술위원회 ◇본부장급 △경영전략본부장 이용진△예술진흥〃 박두현△문화사업〃 이성겸◇부장급△경영인사부장 이용훈△기획예산〃 양경학△지원심의실장 김창욱△아르코예술인력개발원장 양효석 ■한국전기안전공사 ◇승진 △전기안전기술교육원장 이상목△성장동력본부장 이상조△광주전남지역본부 전남서부지사장 송종규△성장동력본부 엔지니어링사업단장 임동훈△전력설비검사〃 설병수△부산울산지역본부 울산지사장 문이연△광주전남지역본부 전남남부〃 이경남◇이동△경기지역본부장 박지현△경기북부〃 윤덕량△부산울산〃 이기종△경영기획처장 이근재△대전충남지역본부 충남중부지사장 이영철△전북지역본부 전북서부〃 류선희△경기지역본부 경기서부〃 김학용 ■한국산업인력공단 ◇1급 승진 △해외취업국장 정진영△경북지사장 추경현◇2급 승진△자산운영팀장 최정인△국제교류〃 최희숙△경기북부지사 필기시험〃 주원기△책임연구원 신용철◇1급 전보△서울지역본부장 이원박△대구지역〃 이승묵△직업능력촉진국장 허상철△서울남부지사장 류헌기 ■한국환경정책·평가연구원 △글로벌녹색전략연구센터장 김광임△환경전략연구본부 기후경제연구실장 김용건 ■한국광고주협회 △사업본부장 곽혁△경영지원실장 권희철△기획조사팀장 홍헌표△대외협력〃 성윤호 ■한화증권 △리서치센터장 우영무△법인주식3팀장 오응진 ■LIG투자증권 ◇부서장 △IPO팀장 오정준 ■삼성전자 ◇전무 승진 △무선사업부 전략마케팅팀 이영희 ■두산그룹 ◇기존임원 승진 <두산중공업>△원자력BG(Business Group)장 김하방△주단BG장 고석희△원자력BG설계/생산 총괄 김상진△원자력BG영업/사업관리 총괄 박정용△발전BG P/E Center장 김혁△발전BG관리 총괄 배경조△기술연구원 미래사업기술개발센터장 김정태△발전BG DPS India법인장 이종기△건설BG 해외플랜트 총괄 김헌탁△주단BG 두산 IMGB 법인장 윤형철<두산인프라코어>△엔진BG Global Sourcing & Strategy 이종대<두산>△전자BG Advanced Materials 사업부장 이윤석△DST 운영총괄 김병영<두산건설>△경영지원 부문장 안홍수△건축개발사업1 이병화<두산엔진>△생산부문장 정광현<두산메카텍>△경영지원본부장 신호선<두산캐피탈>△국내영업본부장 박영수◇신규임원 승진 <두산중공업>△권일준 김대규 김무용(연구위원) 김승원 김영일 김재득 박금서 박세완 박준영 박홍욱 신종수 오중희 유석현 유춘복 유호영 임재구 전병일 제후석 진원태 진창기 최상민<두산인프라코어>△김경운 김석준 남권오 문경숙 민경필 박익균 박인열 배규호 백형범 이재기<두산>△고영진 김대창 박송 김성철 강석주 김명중 김용운 박영호 임재철 백승암<두산건설>△곽승환 유태광<두산엔진>△고영찬 박인원 전재영 조왈생<두산메카텍>△유승호<두산캐피탈>△강동욱 심우강<오리콤>△박만호 박병철 ■르노삼성자동차 ◇신규영입 <부사장>△R&D본부장 필립 게랑부토◇부사장 승진△제조본부장 오직렬 ■하이트진로그룹 <하이트맥주>△부사장 최광준◇상무 승진△강원공장장 구자윤◇상무 전보△법무·물류·경영지원담당 이인우△IT·교육·업무혁신담당 김영태△마산공장장 조판제◇상무보 전보△전주공장장 김진국<진로> ◇부사장 전보△미국법인장 이영진◇전무 전보△생산·연구소·인사담당 손봉수 ■한국콜마 △화장품부문 마케팅본부 부사장 최현규◇전무△피부과학연구소 김진준△제약부문 품질관리본부 권돈선△기획관리부문 윤상현◇상무△화장품생산본부 홍이표◇이사△화장품부문 마케팅본부 이병효△제약부문 생산본부 김수관◇실장△기획관리부문 한상복△피부과학연구소 채희원<콜마북경>△동사장 윤규한△부사장 박성호 ■AT커니 ◇승진 △부사장 강세종△파트너 박기현 ■토마토저축은행 <토마토저축은행>△전무이사 남성휘<토마토2저축은행>△전무이사 차동구 원종만

LCD 다음을 이을 초박형 ‘두루마리’ 모니터 FED(Field Emission Display)의 실용화에 필요한 핵심기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 그동안 깜빡거림, 내구성 문제로 캐논, 도시바, 소니, 삼성SDI 등이 잇달아 사업을 중단했거나 보류한 상태였는데, 국내 연구진이 이를 말끔히 해결했다. KAIST 화학과 김봉수(50) 교수팀은 “그래핀이라는 신소재 위에 코발트 게르마늄 나노선을 성장시켜 차세대 전계방출 디스플레이로 불리는 FED의 이미터(emitter) 전극을 세계 최초로 개발했다.”고 13일 밝혔다. ‘꿈의 디스플레이’로 불리는 FED는 LCD보다 얇고, 선명하며, 전력소모도 LCD의 4분의1, PDP의 6분의1에 불과하다. 특히 김 교수팀이 개발한 전극은 투명하고 구부릴 수 있는 그래핀 소재로 돼 있어 두루마리 컴퓨터, 3차원 디스플레이 개발에도 응용될 전망이다. 그래핀은 탄소가 2차원 벌집구조를 이룬 인공물질로 휴대전화나 은행 현금 자동인출기의 차세대 터치 스크린 소재로 주목받고 있다. 김 교수팀의 연구성과는 신소재분야 권위 학술지인 ‘Advanced Materials’ 11월 5일자에 게재됐으며 현재 국내외 특허출원 중이다. 이영준기자 apple@seoul.co.kr

국내 연구진이 차세대 디스플레이로 각광받는 발광다이오드(LED)의 효율을 획기적으로 높일 수 있는 원천기술을 개발했다. 광주과학기술원(GIST) 신소재공학과 박성주 교수팀은 나노 크기의 은(Ag)을 표면 플라스몬(금속 내부의 전자들이 동시에 진동하는 현상) 물질로 사용해 LED 광효율을 30% 이상 향상시켰다고 23일 밝혔다. 이 연구는 산업 분야에서 경쟁이 치열한 고휘도 LED 개발에 크게 기여할 것으로 평가된다. 실제로 국내 대기업에 기술이전이 추진되고 있다. 박 교수는 “표면 플라스몬이 LED에서 발생하는 빛과 결합하면 발광 재결합 속도가 빨라지는 원리를 이용,LED의 밝기를 증가시켰다.”면서 “플라스몬 물질로 사용한 은을 LED 내부의 활성층과 매우 가까운 곳에 나노입자 형태로 삽입하는 기술을 개발해 30% 이상의 광효율 향상을 확인했다.”고 설명했다. 박 교수팀은 이와 함께 실리콘 포토닉스 기술의 필수적 구성요소인 나노 실리콘 LED에 이 표면 플라스몬 기술을 적용, 양자효율을 기존 실리콘 LED의 4배 이상으로 높이는 데 성공했다. 실리콘 포토닉스 기술은 한계에 이른 실리콘 정보 전송기술을 대체하기 위해 전세계적으로 개발이 진행되고 있다. 실리콘 LED는 실리콘 포토닉스 구현을 위한 필수적인 광원이다. 박 교수는 “이번에 개발된 기술은 국내 LED업계의 원천 기술 확보와 국제 경쟁력을 갖는 고휘도 LED 개발에 기여할 것으로 기대된다.”고 말했다. 연구결과는 재료분야의 세계적 학술지 어드밴스드 머티어리얼즈(Advanced Materials) 최근호에 게재됐다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

기존 바코드 방식에 나노(10억분의1)기술을 접목,제품 판별상의 신뢰성을 대폭 높인 ‘나노 DNA 바코드 시스템(NDBS)’이 서울대 화학부 최진호 교수팀에 의해 세계 최초로 개발됐다. 나노 크기인 DNA 바코드는 육안으로 식별할 수 없기 때문에 제품의 운송과 유통,판매 도중 발생할 수 있는 암호의 복제나 제거,조작을 방지할 수 있다. 최 교수는 11일 “NDBS는 특정정보의 DNA가 든 나노 입자를 제품에 삽입한 뒤 제품 판별이 필요한 시기에 나노입자를 분리·농축해 DNA 판독기를 통해 해당 정보를 해독하는 과정”이라면서 “기존 바코드에 비해 안정성과 신뢰성을 대폭 높일 수 있다.”고 밝혔다.최 교수는 “유통과정상의 조작을 의심할 수 있는 유기농의 경우 농가에서 나노입자를 스프레이로 뿌리면 유통과정에서 조작이 불가능하기 때문에 제품을 더욱 신뢰할 수 있을 것”이라고 강조했다. 그는 “광우병 등 심각한 사태가 발생했을 때도 해당 농축산물의 일부만 수거,분석하면 신속하고 정확한 대처가 가능하다.”고 설명했다. 최 교수는 또 “오폐수 시설에 NDBS를 활용하면 오폐수 방출시설의 추적이 용이하기 때문에 몰래 오폐수를 방출하는 행위도 예방할 수 있다.”고 소개했다.최 교수팀의 연구는 최근 재료과학 분야의 권위있는 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스’(Advanced Materials)에 발표됐다. 김효섭기자 newworld@seoul.co.kr

올해 서울대 공대 응용화학부 박사과정을 최우수 성적으로 졸업하고 공학박사 학위를 받은 서갑양(徐甲亮·30)씨가 석·박사과정 6년 동안 24편의 논문을 SCI(과학논문인용색인)에 등록된 학술지에 게재,화제다. 통상 대학원생들이 석·박사 과정을 마치는 동안 3,4편의 논문을 SCI 학술지에 싣고,2001년 서울대 교수 1인당 SCI 학술지에 게재된 논문수가 1.7편임을 감안하면 서씨는 ‘논문왕’이라 불릴 만한 것이다. 서씨를 지도한 응용화학부 이홍희 교수는 “대학원생이 6년 동안 SCI 학술지에 논문을 24편이나 게재한 것은 세계적으로도 유례를 찾아보기 힘든 일”이라고 말했다. 서씨는 “공대 대학원생들은 자칫 ‘몸으로 때우는’ 실험만 하면 된다고 생각하기 쉽지만 이론도 병행해야 다른사람이 놓치기 쉬운 것을 볼 수 있다.”고 비결을 소개했다. 그 동안 그가 발표한 논문들은 ‘어드밴스드 머티어리얼스(Advanced Materials)’,‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’ 등 화학·물리분야에서 손꼽히는 학술지에 소개됐다. 서씨는반도체 공정과 신소재 분야를 전공하고 있다.최근 연구성과인 ‘비전통적 패터닝 공정 및 고분자 박리’는반도체 공정과 디스플레이 등의 정보산업에서 ‘모세관 형상법’을 이용,저렴한 가격으로 기존 기술의 한계를 극복할 수 있는 대안으로 평가받고 있다. 서씨는 오는 9월부터 미국 MIT 공대에서 박사후 과정을밟는다.엔지니어로서 노벨상을 받을 수 있는 유일한 사람이라는 평을 받고 있는 밥 랭어(B.Langer) 교수와 함께 연구할 예정이다. 존경받는 교수가 되는 것이 꿈이라는 서씨는 공대생의 길을 걷는 후배들에게 “잡일에다 각종 프로젝트에 보고서까지 챙기려면 대학원 생활에 시행착오도 많고 힘들지만 항상 시간배분에 신경을 쓰고 중요한 곳에 집중 투자해야 한다.”고 조언했다. 윤창수기자 geo@