국내 연구진이 실내조명으로도 무선충전이 가능한 이차전지 시스템을 만들어 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 송현곤 에너지및화학공학부 교수와 권태혁 자연과학부 교수 공동연구팀은 실내의 어두운 조명으로도 전기를 만들어 저장할 수 있는 ‘연료감응형 광(光)충전 전지’기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 빛을 이용해 전기를 생산하는 염료감응 태양전지와 리튬이차전지를 결합시킨 것이다. 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘에너지와 환경과학’(EES) 20일자 표지논문으로 실렸다. 태양전지 같은 광전지는 빛에 반응하는 물질을 이용해 전기를 만든다. 특히 염료감응 광전지는 작은 빛에도 반응하기 때문에 저조도의 실내조명만으로도 전기 생산을 할 수 있다. 그렇지만 안정적으로 전력공급이 어려워 이차전지를 사용해 전기에너지를 저장하려는 시도가 있었다. 그렇지만 광전지와 이차전지간 에너지값의 차이인 ‘에너지 준위’ 때문에 둘을 결합시키기가 쉽지 않았다. 이에 연구팀은 리튬망간산화물 표면에 탄소를 주입한 음극을 사용해 광전지와 이차전지간 에너지 준위를 맞춰 둘을 결합시키는데 성공했다. 또 저조도 환경에서도 효과적으로 작동할 수 있는 물질을 개발해 매우 적은 빛만으로도 전기를 만들 수 있는 기술을 개발했다. 이번에 개발된 염료감응 광충전 전지는 실내 조명만으로도 11.5%라는 높은 에너지 변환과 저장효율을 보였다. 이는 지금까지 나온 염료감응 광충전 전지들 중 어두운 저조도 실내조명 환경에서 최고 효율인 것으로 확인됐다.실제로 연구팀은 광충전 전지 6개를 직렬로 연결해 LED 실내조명으로 약 10분 무선충전한 다음 실제 사용되는 사물인터넷(IoT) 센서를 작동하는데 성공해 상용화 가능성이 높은 것으로 평가 받았다. 권태혁 교수는 “실내 조명은 전체 에너지 소비의 10%에 달하는 것으로 알려진 만큼 이번 기술은 에너지 재활용에 상당한 도움을 줄 것”이라며 “이번 기술을 활용하면 태양광은 물론 낮은 조도의 실내조명까지 다양한 광원을 이용해 전기를 만들고 저장할 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산시와 울주군, 근로복지공단은 21일 근로복지공단에서 울산 산재전문 공공병원의 성공적인 건립과 발전을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다. 이번 협약에 따라 이들 기관은 병원 부지 무상제공(울산시·울주군 공동), 지역 거점 공공의료기관 역할 추진(공단), 향후 500병상 규모 확대 추진(울산시·울주군·공단) 등을 위해 적극적으로 협력하기로 했다. 산재전문 공공병원 건립은 17개 시·도 중 유일하게 공공병원이 없는 울산시에 2019년 1월 29일 예비타당성조사 면제 사업으로 선정됐다. 2019년 11월 끝난 한국개발연구원(KDI) 적정성 검토 결과에서 사업비 2059억원(법인세 제외)으로 확정됐다. 근로복지공단은 산재전문 공공병원 기본계획 수립 연구용역(2019년 10월∼2020년 3월)을 했고, 울산시와 울주군, 근로복지공단은 지역사회 공공의료 기능 강화 요구를 단계별 로드맵에 반영하기로 했다. 단계별 로드맵에 따르면 개원 시점인 1단계는 300병상 규모로 18개 진료과목을 갖춘 ‘아급성기(응급치료를 끝내고 재활에 들어가야 할 단계) 치료와 재활 중심 병원’에서 울산시가 요구한 어린이 재활, 장애인 치과, 수지 접합, 화상 재활, 심뇌혈관 조기 재활 등과 지역 응급의료기관 및 감염내과 등을 포함해 공공병원 역할을 담당한다. 18개 진료과목은 내과(소화기, 호흡기 또는 감염, 심장), 신경과, 정신건강의학과, 외과, 정형외과, 신경외과, 마취통증의학과, 산부인과, 소아청소년과, 안과, 이비인후과, 비뇨의학과, 영상의학과, 진단검사의학과, 재활의학과, 치과, 응급의학과, 직업환경의학과 등이다. 인력은 전문의 54명에 간호 인력 228명을 포함해 모두 585명에 이를 전망이다. 2단계는 500병상 규모, 20개 진료과목으로 확장해 급성기 치료를 중심으로 지역 응급의료센터, 지역 심뇌혈관센터, 모자보건센터 등 전문 진료센터를 운영한다. 2단계는 개원 이후 4∼5년 이후로 예상되지만, 병원 운영 상황에 따라 앞당겨질 가능성도 있다. 울산시와 울주군은 이번 협약을 계기로 산재전문 공공병원이 500병상 규모로 지역 책임의료기관 역할을 하는 공공병원으로 확장할 수 있도록 적극적으로 추진한다는 계획이다. 또 울산과학기술원(UNIST)과 연계해 우수 의료진을 확보하고 의료·바이오산업을 육성하는 데도 박차를 가하기로 했다. 산재전문 공공병원은 울산 울주군 범서읍 굴화리 태화강변 공공주택 지구에 부지 3만 3000㎡, 연면적 4만 7962㎡, 지하 1층, 지상 6층 규모로 2021년 착공해 2024년 준공된다. 실제 개원은 2025년 1월이다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

피젯 스피너는 여러 개의 가지를 가진 금속이나 플라스틱 판을 한 손에 쥐고 손가락으로 튕겨 회전하도록 만들어진 장난감이다. 적은 힘으로도 빠르고 오랫동안 돌아갈 수 있도록 할 수 있다. 국내 연구진이 피젯 스피너의 원리를 이용해 1시간 내에 세균감염을 간단히 발견해 낼 수 있는 수동진단 기구를 발명해 화제가 되고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부, 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단, 서울대 융합과학부, 전기정보공학부, 서울대병원 진단검사의학과, 의생명연구원, 의료기기혁신센터, 인도 티루치라팔리 시립병원 공동연구팀은 장난감 피젯 스피너와 비슷하게 생긴 진단기구를 만들어 수 일이 걸리던 감염성 질환 진단을 1시간 이내로 단축하고 진단 정확도도 100%에 가까워 의료 인프라가 부족한 저개발국가에서 유용하게 쓰일 수 있을 것이라고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 19일자에 실렸다. 세균에 의한 감염병은 단순 복통에서 산모의 유산, 뇌졸중 등 다양한 증상을 유발시킨다. 세균성 감염병을 파악하기 위해서는 보통 하루 이상 걸리는 배양검사가 필요하다. 게다가 의료 인프라가 부족한 저개발국가에서는 일주일 이상 걸리는 경우도 많다. 저개발국가에서는 이런 문제 때문에 항생제 처방이 잦아 항생제 내성이 발생하는 경우도 많고 슈퍼박테리아 출현 가능성도 높아지고 있다.진단시간 단축을 위해 단일 칩만으로 세균을 검출할 수 있는 ‘랩온어칩’ 기술이 있기는 하지만 사용을 위해서는 복잡한 장치가 필요해 의료시스템이 열악한 오지나 저개발국가에서 사용은 역시 어렵다. 이에 연구팀은 적은 손가락 힘으로 빠르게 회전시키는 장난감 피젯 스피너 원리에, 연구팀이 원심력을 이용해 입자를 빠르게 분리할 수 있는 ‘FAST’ 기술을 적용해 손으로 돌리는 미세유체칩을 만들었다. 연구팀은 진단 스피너에 병원균을 넣은 뒤 회전시켜 균을 농축시킨 뒤 세균분석과 항생제 내성 테스트를 순차적으로 수행할 수 있도록 기구를 설계했다. 실제로 진단 스피너에 소변 1㎖를 넣고 1~2회 돌리면 필터 위에 병원균이 100배 이상 농축된다. 그 다음 필터에 시약을 넣으면 세균 농도에 따라 색깔이 달라져 육안으로 세균여부를 판별할 수 있고 추가로 세균 종류도 알아낼 수 있다. 또 진단 스피너에 항생제와 섞은 소변을 넣고 농축시킨 뒤 세균이 살아있는지 여부를 시약반응으로 확인할 수도 있다. 이 과정은 농축에 5분, 반응에 45분이 걸려 앞선 과정까지 포함해 2시간 내에 세균 감염 여부는 물론 세균의 항생제 내성여부까지 모두 진단이 가능하다. 연구팀은 인도 티루치라팔리 시립병원에서 39명을 대상으로 병원에서 실시한 배양검사와 이번에 개발한 진단 스피너를 이용한 검사로 세균성 질환을 진단하는 실험을 실시했다. 그 결과 진단 스피너로 1시간 내에 감염 여부를 확인했으며 병원에서 배양에 실패한 경우까지 진단하는데 성공했다. 기존 의사의 진단만으로 처방했을 때 발생할 수 있는 항생제 오남용을 0%로 줄이기도 했다. 조윤경 UNIST 생명과학부 교수(IBS 첨단연성물질연구단 그룹리더)는 “항생제 내성 검사는 어렵고 실험실에서나 가능했는데 이번에 개발한 기술을 활용하면 간단한 방식으로 빠르고 정확하게 세균 검출이 가능하고 오지에서 비전문가도 사용할 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 생체분자를 순식간에 얼려서 움직임을 파악할 수 있는 기술을 활용해 안터지는 안전한 배터리의 비밀을 풀어냈다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부, 한양대 에너지공학과 공동연구팀은 황화합물 고체전해질 구조를 원자 단위에서 분석함으로써 터지지 않는 배터리의 비밀을 푸는데 성공했다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’에 실렸다. 황화합물 고체전해질은 매우 민감해 내부 분자구조를 관찰하기 위해 전자빔을 조사하게 되면 쉽게 손상된다는 문제가 있다. 이에 연구팀은 이 물질을 영하 170도로 순식간에 얼려 공기와 접촉을 차단하는 방법으로 손상없이 분자구조를 관찰할 수 있게 된 것이다. 이번에 활용한 극저온 투과현미경은 수용액 속 생화학 분자를 영하 200도 이하의 극저온 상태로 급냉각시켜 정밀관찰하는 기술로 최근에는 코로나19 바이러스의 모양을 밝혀내는데 활용되기도 했다. 리튬이온배터리에서 이온이 지나는 통로인 전해질은 주로 액체 상태이기 때문에 폭발위험성이 크다. 이 때문에 고체 전해질을 활용하려는 시도가 많은데 고체전해질은 이온이 이동하기 쉽지 않다는 단점이 있어 배터리 용량과 수명이 떨어지게 된다. 연구팀은 액체질소로 황화합물 고체전해질을 순식간에 영하 170도로 냉각시켜 극저온 투과전자현미경 분석을 실시했다. 순간 냉각했기 때문에 높은 에너지를 갖는 전자빔을 쏘아도 전해질이 손상되지 않게 된다. 연구팀은 다양한 성분을 조합한 황화합물을 합성한 다음 열처리 온도를 다르게 한 다음 이온전도도를 측정했다. 그 결과 이온 전도도가 가장 높은 물질은 극저온 투과전자현미경 분석법으로 관찰한 결과 육각형 모양의 원자 배열이 확인됐다. 이현욱 UNIST 에너지및화학공학부 교수는 “이번에 활용한 기술은 공기와 접촉했을 때 반응성이 커지는 리튬이온배터리를 좀 더 안전하게 만드는데 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “이는 2차전지 산업에 교두보 역할을 하고 바이오나 재료과학 산업 발전에도 기여할 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미래 자동차산업을 이끌 미래차연구소가 울산과학기술원(UNIST)에 문을 열었다. 울산시와 울산과기원은 12일 오후 2시 UNIST 112동에서 미래차연구소 설립과 운영을 위한 업무협약을 체결하고 미래차연구소 현판식을 개최했다. 현판식에는 송철호 울산시장, 이용훈 UNIST 총장, 황세영 울산광역시의회 의장, 차동형 울산테크노파크 원장, 임진혁 울산발전연구원 원장, 기업체 대표 등이 참석했다. 미래차연구소는 지역 대학, 산업체와 함께 분야별 기초·원천기술 개발부터 사업화, 인력 양성까지 다양한 구실을 하게 된다. 울산과기원 주관으로 테크노파크, 울산대, 한국전자통신연구원, 울산발전연구원, 현대자동차, 지역 기업 연구소가 참여한다. 연구소는 김학선(울산과기원 전기전자컴퓨터공학부 교수)을 비롯해 디자인, 소재, 부품·모듈, 자율주행, 개인용 비행체, 시스템 통합 등 각 분야 전문지식을 가진 교수들이 참여한다. 김학선 소장은 “울산 자동차 산업은 내연기관 중심으로 구성돼 있어 미래 자동차 산업 변화에 발맞춘 사업 다각화가 시급하다”며 “미래차연구소는 정보통신기술(ICT) 융합, 전장화 등 산업 패러다임 전환을 위한 연구개발 거점이 될 것이다”고 강조했다. 이용훈 울산과기원 총장은 “인공지능 중심 혁신을 통해 지역 산업 발전을 이끌고자 한다”며 “미래차연구소를 중심으로 한 협력이 자율주행, 스마트 생산공정 개발 등 울산 스마트 산업 도시화에 기여할 수 있길 희망한다”고 말했다. 송철호 울산시장은 “울산은 그동안 자동차 생산의 최대 집적지였지만 원천기술 연구개발을 위한 컨트롤타워가 없어 빠른 변화에 대응하기 어려웠다”며 “미래차연구소 개소가 울산 자동차 산업의 재도약과 신산업 발전을 이끌 마중물이 되길 바란다”고 말했다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

활성산소는 인체 노화와 각종 질병을 유발하는 것으로 알려져 있다. 체내 활성산소가 많아지면 건강이 악화되는 것처럼 배터리에도 활성산소가 발생하면 수명과 성능이 급격하게 떨어지게 된다. 전기차나 드론 등에 쓰기 위해 고용량 리튬이온배터리를 개발하더라도 활성산소를 제대로 제거하지 못할 경우 원하는 성능과 수명에 못 미치게 된다. 국내 연구진이 배터리 속 활성산소를 제거할 수 있는 일종의 배터리용 항산화 물질을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 연구팀은 리튬이온배터리 양극에서 만들어지는 활성산소와 배터리 전해질에 있는 수분을 제거해 수명과 성능이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 전해액 첨가제를 개발했다고 30일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’에 실렸다. 전기자동차의 수요가 증가하면서 리튬이온배터리 용량과 수명을 늘리기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 배터리 용량을 키우기 위해 리튬이 많이 포함된 물질인 ‘리튬 리치 양극’을 사용하는 경우가 많은데 이 경우 충방전 반응 중 활성산소가 발생해 전해액을 분해하고 일산화탄소나 이산화탄소를 발생시켜 오히려 용량이나 수명을 떨어뜨리게 된다. 연구팀은 계산화학적 방법으로 기존 전해액에 말론산이 포함된 풀러렌(MA-C60)이라는 물질을 첨가하는 것만으로 이 같은 문제를 해결할 수 있음을 파악했다.이번에 개발한 MA-C60은 탄소 원자가 축구공처럼 이어진 풀러렌에 말론산을 결합한 물질로 전해액 속에 1% 정도만 첨가하더라도 활성산소를 제거해 전해액이 분해되는 것을 막아주는 역할을 한다. 사람의 몸 속 활성산소를 없애기 위한 항산화효소들처럼 MA-C60는 배터리 내 활성산소를 제거하는 항산화물질 역할을 하는 것이다. MA-C60는 전기 작동 중에 만들어지는 배터리 전해질 속 수분도 효과적으로 제거하는 것으로 확인됐다. 수분 역시 활성산소처럼 배터리의 수명과 성능을 단축시키는 주범으로 지목받아왔다. 최남순 교수는 “이번에 개발된 전해액 첨가제는 활성산소와 물을 제거할 뿐만 아니라 양극 표면에 보호막도 형성시켜 배터리 노화를 방지해준다”라며 “다양한 배터리 양극 소재에도 적용 가능해 고용량 전지의 성능과 수명을 효과적으로 개선하는 기술이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 기술의 발전된 형태를 통해 사용자인 소비자에게 보다 실질적인 편리함을 제공하도록 설계된 가전제품들이 주목받고 있다. 그중에는 사용자의 입장에서 불편한 점들을 개선하는 것이 무엇보다 중요한 청소기가 대표적인데, 가정 필수가전의 하나인 청소기는 다른 가전제품들과 달리 소비자가 직접 들고 사용하기 때문에 편리한 사용감이 더욱 중시되는 가전이다. 실제로 얼마 전 LG전자에서 공개한 ‘LG 코드제로 A9S 씽큐’는 2020년형 신제품을 통해 편의성을 극대화한 여러 기능들을 선보이며 출시 초기부터 많은 관심을 받고 있다. 특히 이 제품은 UNIST(울산과학기술원) 인간공학과 신관섭 교수로부터 사용 편의성을 제고한 혁신적 기술력을 인정받기도 했다. 신관섭 교수는 소비자가 제품을 사용할 때 얻는 실질적인 편리함에 주목해 사용자친화적 가전으로 평가했다. ●먼지 흡입과 물걸레 청소를 동시에? 청소 시간도 가사 노동도 함께 줄인다 실내 먼지를 보다 완벽하게 제거하고 싶다면 먼지 청소와 물걸레 청소를 함께해주는 것이 좋지만 시간적 여유가 부족하고 피로감 때문에 매번 그러기가 쉽지 않다. LG 코드제로 A9S 씽큐는 물걸레와 먼지 흡입이 동시에 가능한 제품이다. 물걸레 전용 흡입구인 ‘파워드라이브 물걸레’를 연결하면 청소기 한 대로 먼지와 물걸레 두 가지 청소를 동시에 할 수 있다. ‘자동 물 공급 시스템’은 청소하는 동안 물걸레를 촉촉하게 유지해 줘 다시 적시는 수고를 줄여줘 편리하고, 청소 환경에 따라 물 분사량을 3단계로 조절할 수도 있다. ‘파워드라이브 물걸레’는 2019년도 EDA(인간공학 디자인상)에서 Best of Best 상을 수상하여 사용 편의성에 대해 확인받기도 했다. 해당 기술력에 대해 UNIST 인간공학과 신관섭 교수는 “먼지 흡입과 물걸레 청소를 동시에 할 수 있기 때문에 두 청소를 따로 하는 경우에 비해 청소 시간을 단축할 수 있고 신체 에너지 소모량도 줄일 수 있다”라며 “여러 공간을 청소하는 경우에는 장시간 청소로 인한 피로감이나 불편함을 줄이는 데 큰 역할을 할 수 있다”라고 말했다. ●가벼운 무게와 슬림한 흡입구로 깊숙한 곳도 문제없이 청소 OK 청소기의 흡입구가 두꺼운 경우 가구 사이 틈새 공간이나 구석진 위치는 안쪽까지 닿지 않아 먼지를 완벽히 흡입하는 데 어려움이 있다. 또한, 무게가 무거우면 장시간 사용했을 때 사용자의 팔목에 무리가 올 수 있다. LG 코드제로 A9S 씽큐는 본체와 마루 흡입구를 결합한 기준으로 이전 제품보다 약 130g 줄어들어 가벼운 무게감을 자랑한다. 흡입구 두께는 약 55mm로 얇아져 집안의 좁은 공간이나 구석진 부분, 가구 틈새 등 손이 닿기 어려운 공간도 손쉽게 청소할 수 있어 편리하다. 신 교수는 “130g의 무게 감소가 작게 인식될 수 있으나 청소기가 한 손으로 들고 오랜 시간 반복적으로 팔을 움직이며 사용하는 제품이라는 특성을 고려하면, 사용자의 손과 팔에 미치는 피로감을 효과적으로 낮출 수 있을 것으로 생각된다”라며, “가구 아래의 틈새 공간은 실내 공간의 벽면이나 구석에 위치해 있는 경우가 많아서 접근성이 떨어지고 공기의 흐름을 따라 먼지가 누적되어 쌓이기 쉬운 공간이다. 두께가 줄어든 흡입구는 이러한 틈새 공간에 대한 접근성을 향상시켜 청소의 편의성을 높일 수 있을 것으로 생각한다”라고 말했다. ●청소기 먼지통에 쌓인 더러운 먼지, 더 이상 손으로 만지지 않더라도 간편하게 비움 가능 평상시 청소기를 사용할 때 중요한 부분 중 하나는 바로 먼지통 관리다. 이에 LG 코드제로 A9S 씽큐는 ‘간편 비움 시스템’을 새로 탑재해 먼지통 관리를 간편하게 만들었다. ‘간편 비움 시스템’은 사용자가 제품 손잡이 옆에 있는 레버를 누르기만 하면 먼지통 내부 필터 주변에 있는 먼지를 말끔하게 눌러주고, 먼지통 아래쪽에 있는 뚜껑을 열어 뭉친 먼지를 제거할 수 있기 때문에 더 이상 손으로 먼지를 만지지 않더라도 간편하게 먼지통 비움이 가능하다. 신 교수는 “이 기능은 한 번의 누름 동작을 통해 먼지통의 필터를 긁어내리며 먼지를 배출할 수 있도록 돕기 때문에, 필터를 분리하거나 손으로 여러 번 긁어야 하는 단계들을 줄이거나 없앨 수 있다”라며 “이는 청소기의 청소를 편하게 할 수 있도록 도와주는, 즉 제품 관리의 편의성을 향상하는 기능이라고 생각한다”라고 답했다. 이번 신제품은 해당 기능 외에도 똑똑한 관리기능을 갖췄다. ‘LG 씽큐 앱’과 연동하면 현재까지 청소 이력을 확인할 수 있고, ‘스마트진단’ 기능은 청소기 이상 원인과 해결방법도 알려줘 서비스 센터 방문 없이도 간편하게 문제를 해결할 수 있게 해준다. 또한 제품 디스플레이를 통해서는 필터 청소 필요 시기를 주기적으로 가이드 받을 수 있고 청소 중 이물질로 인한 제품 내부 막힘 발생 여부를 알람음과 함께 확인할 수 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

날씨가 따뜻해지는 봄이 되면 춘곤증 때문에 꾸벅꾸벅 조는 사람들이 늘어난다. 추운 겨울이 끝나고 날씨가 포근해지면서 나타나는 현상이라고 알려져 있지만 어떤 메커니즘으로 잠이 쏟아지는지는 밝혀내지 못했다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 연구팀은 기온의 변화에 따라 신경전달물질의 신호 체계가 바뀌면서 수면 패턴도 달라진다는 사실을 확인했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘커뮤니케이션즈 바이올로지’에 실렸다. 전 생애에 있어서 3분의 1 시간을 보낸다는 잠은 환경의 영향을 많이 받는다. 밝기와 습도, 소음 같은 외부 환경 뿐만 아니라 영양 상태 같은 신체적 조건에 따라서도 수면 시간과 질은 달라지게 된다. 기온 역시 수면에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나로 꼽힌다. 봄이나 가을처럼 이전 계절과 달리 기온이 크게 변동하는 환절기에는 졸음이 쏟아지거나 무더운 여름철이 되면 낮 동안 나른하고 밤에는 잠을 못 이루는 열대야 수면 패턴도 기온 때문에 수면이 영향을 받는 현상이다. 연구팀은 사람처럼 기온에 따라 수면패턴에 영향을 받는 초파리를 대상으로 실험을 실시했다. 연구팀은 칼륨 이온 통로 단백질 중 하나인 셰이커 유전자에 돌연변이를 일으킨 형질전환 초파리를 활용해 무더운 여름과 비슷한 환경을 만든 뒤 수면 패턴을 관찰했다. 셰이커 유전자가 만드는 단백질은 뇌 속 칼륨이온이 지나는 통로를 만드는데 이 단백질이 결핍되면 신경세포를 과도하게 활성화시켜 수면을 억제하게 된다. 이 때문에 셰이커 유전자에 돌연변이가 생기면 다른 초파리에 비해 잠을 덜 자게 된다. 실험 결과 기온이 높아지면 억제성 신경전달물질 ‘가바’(GABA)를 만들어내는 신경세포와 수면을 촉진하는 신경세포(dFSB)들을 연결해주는 시냅스가 사라져 수면패턴이 달라진다는 것을 확인했다. 가바를 전달해 수면을 억제하기 어려워지므로 더 잘 자게 된다는 설명이다. 또 연구팀은 살아있는 초파리 뇌의 칼슘이온 이미징 기법을 이용해 관찰한 결과 수면촉진 신경세포를 조절하는 신호가 기온 변화에 따라 달라진다는 것도 확인했다. 21도보다 낮은 기온에서는 가바가, 29도 이상의 높은 온도에서는 도파민이 수면촉진 신경세포의 활동을 제어한다는 것이 관찰됐다. 임정훈 UNIST 교수는 “이번 연구는 기온이라는 환경요인이 수면이라는 행동을 어떻게 이끌어내는지 신경유전학적으로 설명했다는데 의미가 크다”라며 “춘곤증이나 여름철 열대야 현상 등으로 인한 수면패턴의 변화를 이해하고 발생할 수 있는 수면장애를 해소할 실마리가 될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산시와 울산과학기술원(UNIST)이 코로나19 사태로 집에서 온라인으로 원격수업을 하는 초·중·고등학교 학생들을 지원하기로 했다. 송철호 울산시장, 노옥희 울산교육감, 이용훈 UNIST 총장은 20일 울산에너지고등학교를 방문해 원격수업을 참관하고, 온라인 수업 지원방안에 대해 논의했다. 이 자리에서 시는 시와 5개 구·군 소속 전산·방송통신 공무원 152명과 전산장비 유지보수 업체 직원 10명 등 162명을 동원해 통신이나 기기 장애가 있는 학생 가정을 방문해 문제를 해결하도록 지원하기로 했다. 가정에서 원격수업이 곤란한 학생들에게는 지역 정보화교육장(41곳)과 도서관(29곳) 등을 임시 학습공간으로 제공하고, 필요하다면 업무용 태블릿PC 50대와 노트북 17대도 한시적으로 지원한다. 시는 또 코로나19 사태를 계기로 장기적으로는 울산형 온라인 학습플랫폼으로 구축 중인 열린시민대학을 더욱 확대, ‘공유 콘텐츠 플랫폼 기반 학습’이라는 미래형 혁신교육모델을 만들겠다고 약속했다. UNIST는 원격수업 플랫폼 운용에 어려움을 겪는 교사들을 지원하고자 대학 재학생들로 구성된 ‘온라인 수업 지원단’을 운영한다. 지원단은 비대면 원격 지원은 물론, 교사 신청이 있으면 직접 만나서 플랫폼 사용법을 가르치는 대면 지원도 병행하기로 했다. 지원단은 또 원격수업 참여가 어려울 수 있는 다문화 가정 초등학생을 대상으로 수업 준비를 지원한다. 지원단 운영을 위한 재원으로는 총장 급여 기부액 중 1000만원, 교수협의회의 모금액 1175만원, 대학 보직자 9명 기부약정액 900만원 등 총 3000여만원을 마련한다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

국내 연구진이 산성환경에서만 커지는 나노물질을 개발해 암세포만 선택적으로 터트려 없애는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단, 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 공동연구팀은 표면에 전하를 띄는 리간드가 결합된 금속 나노입자를 이용해 암세포만 선택적으로 파괴할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 실렸다. 여러 형태의 암치료법이 있지만 여전히 많이 사용되는 것은 외과수술과 화학적 요법이다. 화학 항암요법은 암세포만이 아니라 정상세포도 동시에 공격하는 부작용이 있다. 연구팀은 암세포에서만 커지는 나노입자를 이용해 암세포만 공격하는 기술을 개발한 것이다. 이번에 개발한 나노입자는 세포 소기관인 리소좀 내부로 침투할 수 있도록 설계됐으며 암세포에서만 커지도록 해 세포를 죽이도록 했다.연구팀은 암세포 주변 환경이 산성이라는 점에 착안해 암세포 속 리소좀으로 흡수된 다음 리소좀을 파괴하고 세포 사멸까지 이어지도록 한 것이다. 암세포는 산성을 띠어 나노입자가 잘 뭉치는데다가 기능이 비정상이라 크게 자란 나노입자를 밖으로 배출하기 힘들어 사멸하게 된다. 연구팀은 금나노입자 표면에 각각 양전자와 음전하를 띠는 꼬리모양 물질인 리간드를 8대 2의 비율로 붙였다. 연구팀은 정상세포와 암세포를 대상으로 세포실험을 실시해 ‘암시야 현미경’으로 관찰한 결과 암세포만 선택적으로 사멸시키는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 바르토슈 그쥐보프스키 UNIST 교수는 “이번 연구는 암세포가 고장난 정상세포라는 특성을 역으로 활용해 암세포를 죽일 수 있었다는데 의미가 있다”라며 “동물실험을 진행해 항암치료제로 가능성을 추가로 연구할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

맛있는 빵과 맥주, 와인을 만들기 위해서는 빵을 풍선처럼 부풀리고 맥주와 와인을 발효시키는 과정이 필요하다. 이를 위해 반드시 필요한 것이 바로 미생물인 ‘효모’. 국내 연구진이 맥주나 빵, 포도주를 만들고 난 뒤 버려지는 효모를 이용해 미래 청정에너지 수소를 쉽게 만들어 내는 방법을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 화학과 김광수(국가과학자) 교수팀은 버려진 폐효모에 나노물질을 씌워 물을 수소와 산소로 전기분해할 수 있는 저렴한 촉매물질을 합성하는데 성공했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 환경 분야 국제학술지 ‘네이처 지속가능성’ 최신호(7일자)에 실렸다. 현재 가장 깨끗한 에너지 공급원으로 주목받고 있는 수소는 물을 전기분해해 얻는다. 문제는 물 분자 속 수소와 산소는 아주 강하게 결합해 있기 때문에 이를 끊기 위해서는 플레티넘으로 더 잘 알려져 있는 백금(Pt)이나 이리듐 같은 촉매를 이용해야 한다. 문제는 이들 촉매 원료는 가격이 비싸고 반복적으로 사용하기 어렵다는 것이다.연구팀은 생명체인 효모는 빵이나 알콜 음료를 만든 뒤에도 전기 전도도를 높일 수 있는 탄소, 인, 황, 질소 같은 물질이 풍부하고 다른 물질을 붙잡을 수 있는 작용기가 여전히 남아있어 금속입자를 고정시키는 등 촉매의 역할을 할 수 있을 것이라는데 주목했다. 연구팀은 효모에 루테늄 금속 나노입자와 루테늄 단원자를 입혀 수소를 만드는 음극용 촉매를 만들었고 효모에 자철광을 입혀 산소를 만드는 양극용 촉매를 만들었다. 특히 수소를 만드는 음극 촉매는 기존 백금촉매보다 더 뛰어난 성능을 보였다. 연구팀은 효모 촉매를 이용해 물의 전기분해를 실시했는데 건전지 수준의 에너지만으로도 충분하다는 것을 확인했다. 더군다나 전기에너지 공급 없이 태양광을 비춰주는 것만으로도 물을 산소와 수소로 분해하는 것이 가능하다고 연구팀은 설명했다.김광수 교수는 “이번 연구는 친환경적이고 저렴한 폐효모를 이용해 바이오매스의 새로운 활용법을 제시했을 뿐만 아니라 이를 활용해 수소에너지를 손쉽게 얻을 수 있게 됐다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 4월 10일 아인슈타인의 상대성 이론과 간접 관측으로만 존재가 알려져 있었던 블랙홀이 처음으로 인류 앞에 모습을 드러냈다. 당시 연구팀은 지구에서 5500만 광년 떨어진 은하 M87 중심부에 위치한 블랙홀의 모습을 촬영했다. 그로부터 1년이 지난 7일 블랙홀의 모습을 촬영하는데 성공한 ‘사건의 지평선 망원경’(EHT) 연구팀이 블랙홀과 관련된 또 하나의 우주 비밀을 풀어냈다. 전 세계 148개 연구기관으로 구성된 EHT 연구팀은 EHT, 칠레 북부에 위치한 세계 최대 전파망원경 간섭계 ALMA는 물론 한국의 밀리미터파 초장기선 전파간섭계(VLBI) 등 전 세계의 전파망원경을 이용해 전파망원경 처녀자리에 위치한 초거대질량 블랙홀에서 발생하는 강력한 블랙홀 제트 분출을 촬영하는데 성공하고 그 결과를 천문학 분야 국제학술지 ‘천문학과 천체물리학’ 7일자에 발표했다. 이번 연구논문의 제1저자는 재독 한인과학자인 독일 막스플랑크 전파천문연구소 김재영 박사이며 국내에서도 한국천문연구원, 서울대, 연세대, 과학기술연합대학원대학교(UST), 울산과학기술원(UNIST) 소속 천문학자들이 대거 참여했다. 지난해 공개된 영상에서는 블랙홀에서 발생하는 거대한 에너지 분출현상인 ‘제트’가 없어 천문학자들 사이에서 불완전한 블랙홀 사진이라는 평가를 받기도 했었다. 연구팀은 지구로부터 약 5380만 광년 떨어져 있는 처녀자리에 있는 퀘이사 ‘3C 279’를 관측했다. 퀘이사는 은하의 중심에 있는 초거대질량 블랙홀 주변에서 별과 가스가 떨어질 때 나오는 마찰열 때문에 태양같은 항성(별)보다 수 배에서 수 백배 밝게 빛나는 발광(發光) 천체로 준항성이라고도 불린다. 특히 이번에 관측 대상이 된 3C 279는 타원형 은하 중심에 있는 초거대질량 블랙홀과 관련돼 광학적으로 매우 활발하고 다변성이 큰 퀘이사로 알려져 있다.연구팀은 이번 퀘이사 정밀관측으로 처녀자리 초거대질량 블랙홀에서 발생하는 제트를 관측하는데 성공한 것이다. 연구팀에 따르면 블랙홀 주변에 가스물질로 이뤄진 디스크, 일명 강착원반이 있고 위, 아래쪽으로 광속과 비슷한 속도로 제트가 뿜어져 나오는 것이 확인됐다. 블랙홀에서 뿜어져 나오는 제트는 직선형태가 아니라 새끼처럼 약간 비틀려 꼬인 상태로 뿜어져 나오는 것으로 확인됐다. 제1저자로 연구를 이끈 김재영 독일 막스플랑크 전파천문연구소 박사는 “제트가 발생할 것이라고 예측한 곳에서 정확히 선명한 제트를 발견했다는 점이 이번 연구에서 놀라운 점“이라며 “제트의 이미지가 빠른 속도로 변하고 일직선 형태로 곧게 뿜어져 나오는 것이 아니라 약간 비틀어지고 기울어져 뿜어나온다는 점에 대해서는 추가적인 논의가 필요하다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

야구공의 가죽을 고정시키는 108개의 실밥은 투수에가 다양한 구질의 공을 던질 수 있게 도와준다. 야구공의 실밥은 공기라는 매질과의 마찰현상을 통해 날아가는 동안 궤적을 변하게 만들어 준다. 국내 연구진이 눈에 보이지 않는 아주 작은 분자를 레이저라는 매질과 상호작용시켜 다른 운동궤적을 갖도록 하는데 성공했다. 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 화학과 연구팀은 전하 분포가 균일해 극성을 띄지 않는 비극성 분자에 레이저장을 걸어주면 양자의 회전상태에 따라 분자가 정렬되는 정도가 달라지면서 궤적이 변한다는 사실을 알아냈다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 3일자에 실렸다. 분자는 회전 양자상태에 따라 자유롭게 회전하는데 레이저장이 있을 경우는 극성이 없는 비극성 분자도 극성을 갖게 된다. 레이저 유도 분자는 특정 방향으로 정렬되면서 앞으로 이동하는데 외부의 전기적 힘에 따라 유도되는 극성 정도를 편극률이라고 부른다. 연구팀은 회전속도가 낮은 이황화탄소 기체분자에 레이저빔을 걸어 산란실험을 한 결과 회전 양자상태에 따라 달라지는 분자정렬 효과를 고려한 운동궤적의 변화를 설명하는데 성공했다. 레이저장 세기에 따라 달라지는 분자정렬 효과를 고려해 분자의 운동궤도를 정확하게 예측할 수 있게 된 것이다. 조범석 교수는 “의약품 합성을 할 때 같은 분자식을 갖고 있는데 입체 구조에 따라 성질이 달라지는 이성질체 중 원하는 성질의 것만을 골라내는 것은 무척 중요하다”라며 “이번 연구결과를 활용하면 양자 상태별로 분자를 분리할 수 있기 때문에 의약품이나 정밀화학제품 합성을 할 때 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

서울대 “이론수업 전면 비대면 강의 논의” 학생들 “입학·등록금 환불” 요구 거셀 듯코로나19 여파로 이화여대가 올해 1학기 전 기간 온라인 강의를 실시한다고 밝혔다. 현재 서울시내 대부분의 대학이 5월까지 온라인 강의를 연장한 가운데 추가로 비대면 기간을 더 늘릴지 주목된다. 이화여대는 1일 2020학년도 1학기 학사 운영을 논의하기 위한 회의를 열고 이같이 결정했다. 이화여대 관계자는 “코로나19 사태가 당분간 지속될 것으로 보여 1학기 전체를 비대면 온라인 강의로 대체하기로 했다”면서 “다만 실험과 대면 수업이 필요한 공대나 자연대 일부 과목에 대해서는 다음달 4일부터 개강할 것”이라고 말했다. 서울대 역시 이날 학사운영위원회를 열고 “1학기 종강까지 이론 수업을 전면 비대면 강의로 진행할지 논의 중”이라고 밝혔다. 서울대 관계자는 “중간고사는 교수 재량으로 대체하고, 1학기 수업에 절대평가 시행을 권고할 예정”이라며 “실험이나 실습수업은 제한적 대면 강의를 허용하고, 6~7월 추가 보충 수업 기간도 검토할 것”이라고 말했다. 앞서 지난달 19일 울산과학기술원(UNIST)이 대학 중에는 처음으로 1학기 내내 온라인 강의를 하기로 결정한 바 있다. 성균관대와 한국과학기술원(KAIST)도 코로나19 사태가 종식될 때까지 수업을 온라인으로 소화하기로 했다. 5월 초에서 중순까지 온라인 강의 기간을 연장한 나머지 대학들의 결정도 주목된다. 고려대와 연세대는 온라인 강의 일정을 각각 오는 5월 2일과 12일로 연장한 상태다. 고려대 관계자는 “5월 2일까지 모든 이론 수업은 원칙적으로 출석 금지하고, 중간고사는 교과목 담당 교수의 결정에 따라 시행할 예정”이라고 밝혔다. 연세대 관계자는 “5월 12일 이후 연장 여부는 4월 말 결정할 예정”이라고 말했다. 중앙대는 5월 9일까지 온라인 강의를 연장하면서 1학기 수업에 한해 절대평가를 시행하기로 했다. 코로나19가 대학 성적 평가 기준까지 바꾼 것이다. 대학이 온라인 강의를 계속 연장하면서 입학금과 등록금 환불을 요구하는 학생들의 목소리도 높아질 전망이다. 이날 대학생 단체 ‘코로나 대학생119’는 서울 영등포구 한국사립대학총장협의회 앞에서 기자회견을 열고 “코로나19로 학습권을 침해받았으니 대학은 책임지고 입학금과 등록금을 환불하라”고 주장하기도 했다. 김정화 기자 clean@seoul.co.kr

국내 연구진이 혈관질환을 근본적으로 치료할 수 있는 원천기술을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 김정범 교수팀은 손상된 뇌혈관이나 심혈관을 치료하고 생체조직을 3D프린터로 찍어낼 때 필요한 혈관의 원료로 쓸 수 있는 혈관줄기세포를 개발했다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 및 의학분야 국제학술지 ‘동맥경화, 혈전증 및 혈관생물학’에 실렸다. 혈관질환은 약물 치료 등 일반적 치료방법으로는 완치되기 쉽지 않아 최근에는 혈관을 재생하는 방식의 세포치료에 대한 관심이 높아지고 있다. 혈관줄기세포는 배아줄기세포나 유도만능줄기세포를 분화시켜 얻을 수 있지만 이 방법으로 만들어진 줄기세포들은 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있다는 분해능력 때문에 암세포 발전할 가능성도 높다. 이 때문에 실제 치료에는 사용하기 어려운 상황이었다. 연구팀은 줄기세포를 만들 때 만능분화 단계를 건너뛰고 특정 세포로만 분화될 수 있도록 하는 ‘직접교차분화’ 기술을 이용해 혈관줄기세포를 만들었다. 연구팀은 피부를 구성하는 섬유아세포에 두 개의 유전자를 주입해 혈관줄기세포로 바꾸는 데 성공했다. 실제로 혈관이 손상된 생쥐에게 이번 기술을 적용한 결과 막히거나 손상된 혈관이 새로 만들어지고 혈류 흐름이 회복된 것이 관찰됐다. 이와 함께 생체조직을 만드는 3D 바이오 프린팅에서는 조직세포뿐만 아니라 혈관까지 만들어야 하는데 이번에 개발한 혈관줄기세포를 이용하면 혈관을 쉽게 만들 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

추운 겨울철 뿐만 아니라 요즘처럼 낮과 밤의 일교차가 큰 환절기에는 심장이나 뇌 혈관에 문제가 생기는 심·뇌혈관질환 발생률이 높아진다. 혈관에 문제가 생겼을 때 조기에 치료하지 못할 경우 심각한 후유증에 시달리거나 심할 경우 사망에 이르는 경우가 많다. 국내 연구진이 혈관질환을 근본적으로 치료할 수 있는 원천기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 연구팀은 뇌혈관이나 심혈관 질환을 치료하고 생체조직을 3D프린터로 찍어낼 때 필요한 혈관의 원료로 쓸 수 있는 혈관줄기세포를 개발했다고 30일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 및 의학분야 국제학술지 ‘동맥경화, 혈전증 및 혈관생물학’ 최신호(25일자)에 실렸다. 혈관에 문제가 발생하면 일반적 치료방법으로는 고치기가 쉽지 않아 최근에는 혈관을 재생하는 방식의 세포치료에 대한 관심이 높아지고 관련 연구도 늘고 있다. 혈관치료법은 혈관을 구성하는 혈관내피세포와 평활근세포로 분화할 수 있으며 지속적인 자가증식이 있는 혈관줄기세포를 이용하는 방법이 특히 주목받고 있다. 혈관줄기세포는 배아줄기세포나 유도만능줄기세포를 분화해 얻을 수 있지만 이 방법으로 만들어진 줄기세포들은 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있다는 분해능력 때문에 오히려 암세포 발전할 가능성도 높다. 줄기세포 분화과정에서 미분화된 상태로 남아있던 것들이 몸 속에서 혈관세포가 아닌 암세포로 변할 가능성도 높다는 것이다. 이 때문에 실제 환자 치료에는 사용하기 어려운 상황이었다. 연구팀은 줄기세포를 만들 때 만능분화 단계를 건너뛰고 특정 세포로만 분화될 수 있도록 하는 ‘직접교차분화’ 기술을 이용해 혈관줄기세포를 만들었다. 직접교차분화는 다 자란 성체세포를 다른 조직의 세포가 될 수 있는 줄기세포로 직접 바꾸는 기술이다. 환자의 피부세포를 떼서 만능줄기세포가 아닌 혈관세포로만 자랄 수 있도록 할 수 있다는 것이다. 연구팀은 피부를 구성하는 섬유아세포에 두 개의 유전자를 주입해 혈관줄기세포로 바꾸는데 성공했다. 이렇게 만들어진 혈관줄기세포는 끊임없이 자기를 복제하는 자가증식능력과 혈관구성세포인 혈관내피세포와 평활근세포로만 잘 분화되는 것으로 확인됐다. 실제로 혈관이 손상된 생쥐에게 이번에 만들어진 혈관줄기세포를 주입하면 막히거나 손상된 혈관이 새로 만들어지면서 혈류 흐름이 회복된 것이 관찰됐다.이와 함께 생체조직을 만드는 3D 바이오 프린팅에서는 조직세포 뿐만 아니라 혈관까지 만들어야 하는데 이번에 개발한 혈관줄기세포를 이용하면 혈관을 쉽게 만들 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 김정범 교수는 “이번 연구결과는 배아줄기세포나 유도만능줄기세포를 사용했을 때 나타날 수 있는 부작용을 최소화할 수 있는 기술”이라며 “뇌혈관이나 심혈관 질환을 치료할 수 있는 세포치료제를 상용화하기 위해 한 걸음 다가갔다는데 의미가 크다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구온난화로 인한 기후변화 때문에 다양한 환경문제가 발생하면서 전기자동차에 대한 관심이 높아지고 있다. 전기차의 배터리 성능과 용량이 늘고는 있지만 가솔린, 디젤로 움직이는 내연기관차에 비해서는 부족한 것이 사실이다. 국내 연구진이 배터리 전해액에 소량의 첨가제를 넣는 것만으로도 배터리의 용량과 수명을 늘려 전기차가 거의 하루 종일 달릴 수 있는 기술을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 연구팀은 리튬이온 배터리 전해액에 아미노 실레인이라는 첨가제를 약간 넣어 전극을 약화시키는 불순물이 만들어지는 것을 억제하고 보호막을 만들어 배터리 성능을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 기술은 에너지 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’에 실렸다. 리튬이온 배터리는 리튬이온이 전극(+/-)을 오가며 충전과 방전을 하며 전기를 만들어 낸다. 전해액은 배터리에서 리튬이온이 오가는 통로이면서 전극표면과 반응해 보호막을 만든다. 전기차에 쓰이는 고용량 배터리는 니켈함량이 60% 이상인 니켈리치 소재로 전극을 만들어 사용한다. 문제는 니켈리치 소재 배터리는 반응성이 커서 전해액을 쉽게 분해시켜 배터리 성능을 약화시킨다는 문제가 있다. 이에 연구팀은 기존 배터리 전극과 전해액에 아미노 실레인이 포함된 첨가제를 살짝 넣는 것만으로 배터리의 성능과 용량을 늘리는 방법을 찾아냈다. 이번에 개발한 첨가제는 전극 보호막을 파괴하는 성분이 만들어지는 것을 억제하면서 새로운 보호막을 만들어 전극을 보호하고 전해액 분해를 차단했다. 연구팀에 따르면 이번에 새로 개발된 전해액 첨가제를 전체 전해액의 0.5% 수준만 더하더라도 전극을 보호하고 배터리 성능을 높일 수 있다는 것을 확인했다. 최남순 교수는 “수명이 긴 리튬이온배터리를 만들기 위해서는 전극 보호막을 만들고 보호막을 공격하는 물질까지 제거할 수 있어야 한다”라며 “이번 연구는 니켈리치 양극과 흑연 음극의 계면구조 보호를 위한 전해액 첨가제의 새로운 역할을 밝혀냈다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이번 겨울은 좀 덜했지만 몇 년 전부터 매년 가을부터 이듬해 봄까지 미세먼지에 몸살을 앓고 있다. 이 때문에 미세먼지를 줄이기 위한 다양한 기술과 정책방안이 나오고 있다. 국내 연구진이 미세먼지에 포함된 유해물질 농도를 예측해 실제 인체에 미치는 위험성을 정확히 파악할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학부 연구팀은 실제 대기시료를 측정한 자료와 컴퓨터 모델링을 결합시켜 고해상도의 대기오염지도와 인체 위해도지도를 만들었다고 12일 밝혔다. 이번 연구결과는 환경화학 분야 국제학술지 ‘유해물질’에 실렸다.연구팀은 화석연료를 포함한 유기물이 타는 과정에서 발생하는 발암물질 벤조피렌을 포함한 다환방향족탄화수소(PAHs)에 주목했다. PAHs는 기체와 미세먼지 같은 입자형태로 존재하는 반휘발성 물질이다. 현재 대기오염을 측정하는 수동대기채취기를 이용하면 기체상태의 오염물질 농도만 파악되고 미세먼지 같은 입자형태 유해물질은 파악하기 어렵다. 이에 연구팀은 유기오염물질의 물리화학적 특성과 기상조건까지 고려해 유기오염물질이 기체와 입자형태로 각각 얼마나 분포하는지 예측하는 ‘기체-입자 분배모델’을 도입해 수동대기채취의 단점을 보완했다. 이번 기술로 울산지역 20개 지점에서 채취한 대기 시료 측정결과에 기체-입자 분배모델을 적용해 오염도와 위해도를 계산했다.위해도는 오염물질에 일정시간 노출될 때 암이나 기타 질병 등 인체에 유해한 영향을 발생활 확률을 말하는 것으로 오염물질 농도가 높아도 단시간 노출되면 위해도는 낮고 반대로 농도간 낮아도 장시간 노출되면 위해도는 높아진다. 그 결과 울산에서 PAHs 오염도와 인체 위해도는 주거지보다 산업단지와 주요 도로변에서 높게 나타났다. 산업단지처럼 고농도 유해물질에 오래 노출되는 지역에서는 위해도가 미국환경청 기준치를 초과하는 경우가 많아 지속적인 모니터링이 필요하다고 연구팀은 지적했다. 최성득 UNIST 교수는 “이번 연구에서 활용한 기술을 활용하면 대기오염에 취약한 지역에서 사는 주민들의 건강에 미치는 영향을 저렴한 비용으로 파악할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산시가 내년도 혁신성장 관련 국가예산 4000억원 확보에 나선다. 시는 12일 조원경 경제부시장 주재로 지역산업 혁신성장동력 확보를 위한 ‘2021년 국가예산 확보 대책 보고회’를 열었다. 이 보고회에는 울산과학기술원(UNIST), 울산대학교, 한국생산기술연구원, 울산발전연구원, 울산테크노파크, 울산정보산업진흥원 등 6개 지역 혁신기관 관계자가 참석해 신규 사업을 발표하고 국비 4000억원 확보 대책을 논의했다. 국비 확보계획은 ▲DNA(Data·Network·AI) ▲수소·전기차 ▲조선해양 ▲바이오헬스 ▲소재·부품·장비 등 5개 분야에서 총 13개 과제로 구성됐다. DNA 분야는 인공지능대학원 유치, 산업 현장 인공지능(AI) 전문가 양성, 지자체-대학 협력 기반 지역혁신사업 추진 등이다. 수소·전기차 분야는 미래형 개인 비행체 융합기술 기반 구축, 수소·전기차 부품인증지원센터와 수소전기차 안전검사소 구축을 통해 미래형 모빌리티 육성을 선도할 수 있는 인프라 조성을 추진한다. 또 조선해양 분야는 액화천연가스(LNG) 추진선 독립형 연료탱크 용접 자동화 실증사업, 친환경 선박용 극저온 단열시스템 실증센터 구축 등 친환경 선박 관련 경쟁력 확보에 집중한다. 바이오헬스 분야는 울산 1만명 게놈 프로젝트를 올해 완성하고, 이를 사업화로 연결하기 위한 게놈 정보 기반 바이오 디지털 빅데이터 활용 강화와 빅데이터 융합센터 구축을 추진한다. 소재·부품·장비 분야는 산업에 영향력이 큰 핵심 품목에 대한 공급 안정과 자립화 지원에 초점을 맞춘다. 2021년 국가예산은 다음 달 말까지 중앙부처에 신청하면, 중앙부처가 5월 말까지 기획재정부에 예산안을 제출한다. 이후 9월 2일까지 정부 예산안을 국회에 제출해 12월 2일까지 국회 심의·의결로 확정된다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 사람 지문보다 작아 전자 칩에도 일체화할 수 있는 ‘초소형 슈퍼 커패시터(초고용량 축전지)’를 개발했다. 이상영 에너지 및 화학공학부 교수팀은 전자 부품들과 일체화할 수 있는 ‘칩 형상의 마이크로 슈퍼 커패시터’를 개발했다고 10일 밝혔다. 슈퍼 커패시터는 탄소 소재의 활성탄에서 전자가 붙고 떨어지는 현상을 이용해 전기를 저장·사용하는 전지다. 리튬을 쓰는 이차전지보다 출력이 크고 수명이 긴 장점이 있다. 특히 반도체 제작 공정을 통하면 초소형화도 가능해 사물인터넷(IoT) 기기나 입는 전자기기 등에 적합하다. 초소형 슈퍼 커패시터를 전자부품에 직접 연결해 ‘전원 일체형 전자기기’를 만들 수 있다. 그러나 반도체 제작 공정 중 발생하는 열이나 화학물질에 의해 전자부품이 손상될 우려가 있어 그동안 전자부품에 직접 슈퍼 커패시터를 결합하기 어려웠다. 잉크젯 프린팅으로 전자부품 위에 슈퍼 커패시터를 결합하는 방식도 정밀도가 떨어졌다. 이에 연구진은 ‘전기수력학 프린팅’ 기법을 이용해 문제를 해결했다. 전극물질과 전해질을 잉크처럼 써서 부품 위에 찍어내는 방식은 잉크젯 프린팅과 같지만, 정전기적 힘으로 잉크가 번지는 현상을 줄여 정밀도를 높였다. 일반 잉크젯 프린팅 기법은 잉크를 뿜어내기 때문에 각 물질이 퍼지게 되는데, 정전기적 힘을 이용한 기법은 잉크를 잡아당겨 번짐이 적다. 이 기법을 쓰면 선폭 1㎛(마이크로미터·1㎛는 100만 분의 1ｍ) 이하까지 정밀하게 프린팅할 수 있다. 연구진은 이 기법으로 가로 8㎜, 세로 8㎜ 크기의 칩에 전지 36개를 만들어 직렬 연결하는 데 성공했다. 이 전지들은 온도 80도에서도 잘 작동해, 실제 전자부품 작동 과정에서 발생하는 고열도 견딜 수 있다. 또 이 전지들은 병렬이나 직렬로 자유롭게 연결할 수 있어 소형기기에 맞춤형 전원 공급이 가능하다. 마이크로 슈퍼 커패시터를 각 부품에 적용하면 독립적으로 구동할 수 있어 IoT 시대를 이끌 기술로도 주목받는다. 이 교수는 “IC칩처럼 좁은 기판 위에 전지를 고밀도로 집적해 공간 제약 없이 전지 성능을 자유롭게 조절할 수 있는 기술”이라며 “좁은 공간에 전지를 집적하는 기술은 슈퍼 커패시터뿐 아니라 다른 전기화학 시스템과 장치에도 확장 적용할 수 있다”고 기대했다. 이번 연구는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발행하는 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 6일자에 게재됐다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr