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

초소형 전자기기, 웨어러블 컴퓨터와 같은 사물인터넷(IoT) 기기들이 늘어나면서 수명이 길고 출력은 높으면서 크기가 작은 전원기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 국내 연구진이 사람의 지문 폭만큼 작은 크기의 전원기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 연구팀은 전자부품들과 일체화시켜 사용할 수 있는 칩 형태의 초소형 슈퍼커패시터를 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 최신호(6일자)에 실렸다. 현재 많이 사용되고 있는 리튬이차전지는 리튬이온의 화학적 반응을 통해 충전과 방전하지만 슈퍼커패시터는 탄소소재의 활성탄에 전자가 붙고 떨어지는 현상을 이용해 충전과 방전을 한다. 리튬이차전지와 비교했을 때 충전량은 적지만 순간적으로 고출력을 낼 수 있으며 수명이 길다는 장점이 있다. 또 초소형화가 가능해 IoT 기기나 웨어러블 디바이스에 적용해 전원 일체형 전자기기를 만들 수 있다. 그렇지만 제작 과정에서 발생하는 열이나 화학물질로 인해 전자부품이 손상될 우려가 커서 전자부품에 직접 슈퍼커패시터를 결합하는 것이 쉽지 않았다. 이에 연구팀은 잉크젯 프린팅 기술처럼 전극물질과 전해질을 잉크처럼 부품 위에 찍어내지만 정전기적 힘으로 잉크가 번지는 현상을 줄여 정밀도를 높이는 ‘전기수력학 제트 프린팅’ 기술을 사용했다. 연구팀은 이번 기술을 활용해 동전보다 작은 가로 세로 각각 0.8㎝ 크기의 칩 위에 전지 36개를 올리고 직렬 연결하는데 성공했다. 또 80도의 온도에서도 작동하는 것이 확인돼 실제 전자부품이 작동하는 과정에서 나타나는 발열에도 견딜 수 있는 것으로 확인됐다. 이상영 UNIST 교수는 “이번 기술은 IC칩처럼 좁은 기판 위에 전지를 고밀도 집적이 가능해 공간제약 없이 전지 성능을 자유롭게 조절가능해졌다는데 의미가 크다”라며 “직렬 뿐만 아니라 병렬로도 자유롭게 연결 가능해 소형기기에 맞춤형 전원 공급이 가능하다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

■ 울산과학기술원(UNIST) △ 교학부총장 겸 연구부총장 이재용(전기전자컴퓨터공학부 교수) ■ 국민대 △ 대외협력처장 김병준 △ 글로벌창업벤처대학원장 이태희 ■ 경인방송 △ 보도본부장 김명균 △ 미래전략실정 조민수 ■ 부산외국어대 △ 감사실장 조정화 △ 대학평가센터장 조재형 △ 인공지능SW교육센터장 류법모

우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 소금을 이용해 나노 재료를 손쉽게 관찰할 수 있는 일종의 ‘소금 현미경’이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 가천대 신소재공학과, 미국 매사추세츠공과대(MIT) 화학공학과 공동연구팀은 소금의 결정을 이용해 탄소나노튜브를 상온, 상압이라는 일반적 환경에서 손쉽게 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 12일자에 실렸다. 탄소나노튜브는 탄소원자가 육각형으로 결합해 원통 모양으로 연결된 물질로 특이한 기계적, 전기적 특성을 갖고 있어 다양한 분야에 활용 가능한 소재이다. 문제는 탄소나노튜브의 크기가 너무 작기 때문에 표면이나 구조를 관찰을 할 때 일반적인 광학 현미경은 사용할 수 없다는 것이다. 전자현미경이나 원자힘현미경으로 관찰이 가능하기는 하지만 사용방법이 까다롭고 관찰가능한 면적이 한계가 있다. 이에 연구팀은 탄소나노튜브에 소금물을 떨어뜨린 뒤 전기장을 가해 소금이온이 탄소나노튜브 외부 표면을 따라 이동하면서 소금결정을 형성하게 했다. 탄소나노튜브 표면에 소금결정 옷을 입힌 것이다. 이렇게 탄소나노튜브 표면에 소금결정을 코팅하면 실험실에서 일반적으로 사용하는 광학현미경만으로도 넓은 면적에 분포된 탄소나노튜브를 손쉽게 관찰할 수 있다. 또 소금결정은 물에 잘 녹기 때문에 탄소나노튜브를 관찰한 뒤 쉽게 씻어낼 수 있다는 장점도 있다. 특히 연구팀은 코팅된 소금결정이 탄소나노튜브의 광학신호를 수 백배까지 증폭시킬 수 있다는 사실도 확인했다. 일반적으로 물질은 빛을 받으면 내부 분자가 빛 에너지와 상호작용해 광학신호를 방출하는데 이를 분석하면 물질 특성을 알 수 있다. 연구팀은 소금코팅이 현미경 렌즈 역할을 하기도 해 탄소나노튜브의 전기적, 물리적 특성을 손쉽게 알아낼 수 있다는 사실을 확인한 것이다. 이창영 UNIST 교수는 “이번 기술은 일반적인 온도와 압력에서 나노 재료를 손상시키지 않고도 실시간으로 물성을 측정 가능하다는 것이 핵심”이라며 “소금 종류에 따라 굴절률을 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라 모양과 크기도 조절 가능하다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

들것에 프로펠러 장착해 1m 높이 부양 구조대원 혼자서 환자 하산·이송 가능 실제 생산 위해 국내 中企와 양산 진행 “저개발국에 활용돼 생명 구조 쓰였으면” 국내 연구진이 험지에서도 안전하게 환자를 구조, 이송해 골든타임을 확보할 수 있는 구조용 드론을 설계해 세계적인 디자인대회에서 입상했다. 울산과학기술원(UNIST) 디자인·인간공학부 정연우 교수팀은 세계 3대 디자인 어워드 중 하나인 ‘독일 iF디자인어워드 2020’ 프로페셔널 콘셉트 부문에 ‘119 응급구조드론’ 디자인을 출품해 본상을 수상했다고 11일 밝혔다. 올해 iF디자인어워드에는 56개국에서 7300여개의 작품이 출품됐으며 전문 심사위원단 78명의 심사를 거쳐 수상작을 선정했다. 보통 산악사고가 발생하면 환자 1명을 구조하고자 4명 이상의 구조대원이 투입된다. 또 헬기로 이송할 수 없는 상황일 경우 구조대원들이 들것에 환자를 고정하고 하산해야 하는데 지형이 험해 이동과정 중에 자칫 환자의 상태가 악화할 가능성도 있다. 이에 연구팀은 구조대원 1명이 손쉽고 안전하게 환자를 하산시켜 의료기관으로 이송할 수 있는 응급구조 드론을 디자인했다. 디자인 개발에 참여한 차진희 연구원은 “구조 시간과 인력은 물론 환자의 불편함까지 획기적으로 줄여 안전 구조 확률을 높이는 데 초점을 뒀다”고 설명했다.연구팀이 디자인한 응급구조 드론은 환자가 누울 수 있는 들것에 8개의 프로펠러를 장착하고 유선 배터리팩을 연결했다. 지상에서 1m 높이로 들것을 띄워 이동하는 방식이다. 응급구조 드론은 비행기나 위성의 자세제어 장치에 쓰이는 자이로스코프를 장착해 수평을 유지할 수 있도록 했다. 드론의 전원은 구조대원이 배낭처럼 멜 수 있도록 한 배터리팩을 통해 공급된다. 또 배터리와 연결된 전원 선에는 드론을 따로 조종하지 않아도 자동으로 구조대원을 따라갈 수 있는 ‘팔로미’ 기능을 탑재했다. 연구팀은 들것의 무게를 줄이고 드론이 떠 있는 체공시간을 늘리기 위해 배터리를 내장형이 아닌 외부교체형으로 설계했다. 연구팀은 현재 국내 드론 관련 중소기업과 함께 양산설계 작업을 진행 중이다. 정연우 교수는 “응급구조 드론은 첨단 기술이 아닌 이미 사용 중인 보편적인 기술을 적용했기 때문에 저렴하게 보급할 수 있을 것”이라며 “특히 저개발국가나 제3세계 등에서 널리 활용돼 보다 많은 생명을 구하는 데 쓰였으면 좋겠다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST) 연구진에서 디자인 한 ‘응급구조 드론’이 국제 디자인 어워드 본상을 받았다. 11일 UNIST에 따르면 정연우 디자인 및 인간공학부 교수팀에서 개발한 ‘911$ 응급구조 드론 디자인’이 ‘독일 iF 디자인 어워드 2020’ 프로페셔널 콘셉트 부문에 본상을 받았다. 정 교수팀의 응급구조 드론은 ‘하늘을 나는 들것’이다. 환자를 옮기는 들것에 8개의 프로펠러와 유선 배터리팩을 연결한 형태다. 지상에서 1ｍ 상공에 들것을 띄워 이동할 수 있도록 디자인했다. 들것에 설치된 자이로스코프를 이용해 수평을 유지하고, 구조대원이 배낭처럼 멘 배터리팩과 연결된 선을 따라 이동하는 ‘팔로우 미’ 기능을 탑재하고 있다. 교체 가능한 배터리를 외부에 배치해 들것의 무게를 줄이고 체공 시간을 늘렸다. 이 드론은 환자 1명을 구조하려고 4명 이상의 구조대원을 투입하는 비효율성을 개선하고, 하산 과정에서 환자 상태를 악화시키는 불안정성을 해결할 것으로 기대된다. 정 교수팀은 디자인 콘셉트에 그치지 않고 실제 양산을 위한 프로젝트도 추진하고 있다. 드론 제작업체인 ‘드론돔’과 함께 실제 작동 방식과 구조를 고려한 양산 설계과정을 진행하고 있다. 앞으로 전 세계에 응급구조 드론을 보급할 목표를 세웠다. 정 교수는 “험한 지형에서 골든타임 안에 환자를 구조하려면 효율적 이동이 무엇보다 중요하다”면서 “드론을 이용하면 열악한 구조 환경을 극복하고, 더 많은 생명을 구할 것으로 기대한다”고 밝혔다. 그는 “이번에 개발한 드론은 보편적 기술을 적용해 합리적인 가격에 제작·보급할 수 있을 것으로 예상한다”며 “저개발 국가와 제3세계에서도 널리 활용돼 생명을 구하는 데 쓰일 수 있는 디자인”이라고 강조했다. 독일 iF 디자인 어워드는 세계 3대 디자인 어워드 중 하나로 꼽힌다. 올해는 56개국에서 7300여개의 작품이 출품됐다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

국내 연구진이 험지에서도 안전하게 환자를 구조해 이송할 수 있는 드론을 디자인해 세계적인 디자인대회에서 입상했다. 울산과학기술원(UNIST) 디자인·인간공학부 정연우 교수팀이 세계 3대 디자인 어워드 중 하나인 ‘독일 iF디자인어워드 2020’ 프로페셔널 콘셉트 부분에 ‘911$ 응급구조 드론’ 디자인을 출품해 본상을 수상했다고 11일 밝혔다. 이번 iF디자인어워드 2020에는 56개국에서 7300여개의 작품이 출품됐다. 보통 산악사고가 발생하면 환자 1명을 구조하기 위해 4명 이상의 구조대원이 투입된다. 또 헬기로 이송하지 못할 경우 구조대원들이 들것에 환자를 고정시키고 하산을 해야하는데 지형이 험해 자칫 환자의 상태가 악화될 가능성도 배제할 수 없다. 이에 연구팀은 구조대원 1명이 안정적으로 손쉽게 환자를 하산시킬 수 있는 응급구조 드론을 디자인했다. 연구팀이 디자인한 응급구조 드론은 환자가 누울 수 있는 들것에 8개의 프로펠러를 장착하고 유선 배터리팩을 연결한 것으로 지상에서 1m 높이로 들것을 띄워 이동할 수 있는 ‘하늘을 나는 환자이송용 들것’이다. 응급구조 드론은 들것에 설치된 자이로스코프를 이용해 수평을 유지하고 구조대원이 갖고 있는 배터리팩과 연결된 선으로 드론을 따로 조종하지 않아도 자동으로 구조대원을 따라갈 수 있는 ‘팔로미’ 기능을 탑재했다. 또 연구팀은 들것의 무게를 줄이고 드론이 떠있는 체공시간을 늘리기 위해 배터리를 외부에서 교체가능하도록 했다.연구팀은 응급구조 드론이 단순히 디자인 컨셉에만 그치지 않고 실제 생산으로 이어질 수 있도록 하기 위해 국내 드론관련 중소기업과 함께 실제 작동방식과 구조를 고려한 양산설계과정을 진행하고 있다. 정연우 교수는 “이번에 디자인한 응급구조 드론은 첨단 센서나 원격제어, 장애물 인식 같은 복잡한 기술이 아닌 이미 잘 알려져 사용되고 있는 보편적 기술을 적용했기 때문에 저렴한 가격에 제작하고 보급할 수 있을 것”이라며 “특히 저개발국가나 제3세계 등에서 널리 활용돼 보다 많은 생명을 구하는데 쓰였으면 좋겠다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘12년 전형’은 제한 없어 대학 재정 도움 베트남서 100% 합격… 성지로 급부상매년 방학이면 한국말이 어딘가 어색한 학생들이 서울 대치동 학원가를 배회한다. 전국에서 유일하게 대치동에만 10곳 미만으로 있는 재외국민 특례전문 학원에 다니는 학생들이다. 한국에서 교육과정을 이수하기 어려운 학생들을 배려하기 위한 재외국민 특별전형은 중고교 과정 해외 이수자를 위한 3년 특례와 외국에서 전 교육과정을 이수한 12년 특례로 나뉜다. 3년 특례 전형은 대학 정원 외 2% 인원 내로 모집할 수 있지만, 12년 특례 전형은 아예 모집 인원의 제한이 없다. 12년 특례 제도만 운용하는 서울대는 전 교육과정을 해외에서 이수한 글로벌인재 특별전형 지원서를 오는 10일부터 받는다. 2017년 재외국민 특례로 대학에 입학한 학생은 8838명이었지만 2019년에는 1만 916명으로 늘어났다. 해외 유학생들 숫자가 늘어나면서 특례 대상자도 비례해서 증가한 데다 12년 특례는 대학 정원에 포함되지 않아 대학 재정에도 톡톡한 도움이 되기 때문이다. 재외국민 특례는 대학에만 있는 것이 아니라 외국어고등학교와 자율형 사립고, 국제중학교도 운영하고 있다. 조국 서울대 교수도 딸 조민씨의 한영외고 입시를 앞두고 대치동 학원을 찾아 상담을 받았다. 조민씨는 특별전형과 일반전형 모두 지원했지만, 일반전형 유학반에만 합격했다고 당시 직접 상담했던 학원 관계자가 밝혔다. 외국에서 공부하는 학생들은 대치동에서 국어, 논술, 영어, 수학, 의대 입학을 위한 과학 과목 등을 짧게는 3주, 길게는 두 달 이상 집중 수강한다. 해외로 이주하기 전 대치동에 들러 진학전략을 미리 상담하는 것도 필수 코스다. 기자가 대치동의 유명 특례학원에 취재를 간 날도 우즈베키스탄으로 이주를 앞둔 어머니와 자녀가 공부 계획을 상담하고 있었다. 재외국민 특례로 선발하는 학생들의 숫자는 대학의 재정 확대를 위해 점점 늘고 있지만, 지원자격은 더 엄격해지고 있다. 2021학년도부터 고등교육법 시행령에 따른 재외국민 전형의 지원자격이 표준화되어 외국에서 3년 이상 체류해야만 특례에 지원할 수 있게 됐다. 일부 대학이 운영하던 2년 특례는 폐지됐다. 최근 특례입학의 성지로 떠오른 베트남 호찌민시한국국제학교의 올해 진학 성적을 살펴보면, 한국 대학에 지원한 140명의 학생이 전원 합격했다. 복수합격을 포함해 서울대 4명, 연세대 24명, 고려대 9명, 울산과학기술원(UNIST) 1명, 성균관대 32명, 서강대 12명, 한양대 36명의 합격자를 배출했다. 대치동 특례학원 상담실장은 “의대는 특례를 많이 뽑지 않기 때문에 건양대, 을지대, 충남대, 충북대 등 지방 의대의 경우에만 좀 유리하다고 볼 수 있다”고 콕 집어냈다. 이들 의대는 모두 토플 성적과 면접만으로 신입생을 선발하는데 토플은 120점 만점에 118점이 되어야만 합격할 수 있다고 강조했다. 외국생활만으로도 힘든데 한국 대학 입시준비란 이중고를 치러야 하는 특례 지원 학생들에게 대치동 방학순례는 ‘루틴’으로 자리잡았다. 한국외국어대 국어 시험에 로브스터와 랍스터 가운데 맞는 표기를 고르는 문제가 출제되었다는 것과 같은 알짜 포인트를 짚어 주기 때문이다. 윤창수 기자 geo@seoul.co.kr

흔히 장어라고 불리는 민물장어는 비타민A와 단백질이 풍부해 원기회복에 도움이 되는 음식으로 알려져 있다. 이 때문에 민물장어는 구이나 덮밥, 초밥 등 다양한 음식에 사용되고 있다. 그런데 국내 연구진이 음식으로만 알고 있는 민물장어를 이용해 세포 구조를 더 정밀하고 오래 관찰할 수 있는 기술을 개발해 화제가 되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 분자분광학 및 동력학 연구단, 고려대 화학과, 서울대, 울산과학기술원(UNIST) 공동연구팀은 민물장어가 갖고 있는 형광단백질을 이용해 살아있는 세포 구조를 8배 더 오래 관찰할 수 있는 초고해상도 형광현미경법을 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 초고해상도 형광현미경은 형광 단백질을 이용해 살아있는 세포를 분자 수준에서 관찰할 수 있는 장치로 이를 개발한 연구자들은 2014년 노벨화학상을 수상하기도 했다. 문제는 세포 속을 관찰하기 위해서는 빛을 비춰줘야 하는데 형광단백질이 반복적으로 빛에 노출될 경우 형광이 사라지는 광표백 현상이 일어난다는 것이다. 이에 연구팀은 2013년 일본 이화학연구소(리켄) 연구팀이 발견한 민물장어 속 형광단백질인 ‘우나지’에 주목했다. 일반적인 형광단백질은 단백질 내부의 아미노산을 이용해 발광하는데 우나지는 외부 대사물질인 빌리루빈을 이용하는 것으로 알려져 있다. 우나지와 빌리루빈은 서로 떨어져 있으면 형광을 발광하지 못하지만 결합하면 밝은 녹색을 내는 형광물질이 된다.연구팀은 우나지-빌리루빈 결합체에 청색 빛을 쪼이면 광표백으로 형광이 꺼지고 다시 빌리루빈을 처리하면 형광이 되살아난다는 것을 밝혀냈다. 특히 청색광으로 광표백이 되더라도 우나지 단백질 자체에 구조적 손상이 가지 않기 때문에 빌리루빈을 결합시키면 형광신호를 켤 수 있다는 것을 규명한 것이다. 연구진은 우나지-빌리루빈 결합체를 초고해상도 형광현미경에 적용한 결과 세포 속 분자들의 위치를 나노미터 수준의 정확도로 측정하는데 성공했다. 특히 살아있는 세포에서 광표백에 제한받지 않고 기존 기술보다 8배 정도 오래 세포를 관찰할 수 있어 세포의 움직임을 초고해상도 동영상 촬영도 가능하다는 것이다. 심상희 IBS 연구위원(고려대 화학과 교수)은 “이번 기술은 초고해상도 형광현미경으로 살아있는 세포의 동영상을 촬영하는데 걸림돌이었던 광표백의 한계를 극복했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

■ 방위사업청 ◇ 전보(국장급) △ 지휘통제통신사업부장 김태곤 ◇ 전보(과장급) △ 정책조정담당관 방극철 △ 사업감사담당관 김세환 ■ 경상대학교 △ 경영대학장 겸 경영대학원장 신건훈 △ 경영대학 부학장 겸 경영대학원 부원장 김진수 ■ 한국농촌경제연구원 △ 농업·농촌발전연구부장 김정섭 △ 농산업혁신연구부장 박기환 △ 농식품시스템연구부장 김병률 △ 환경자원연구부장 박준기 △ 산림정책연구부장 민경택 △ 국제농업개발협력센터장 허장 △ FTA이행지원센터장 김경필 ■ 울산과학기술원(UNIST) △ 교무처장 김지현(기계항공 및 원자력공학부 교수) △ 기획처장 배성철(생명과학부 교수) △ 산학협력단장 권순용(신소재공학부 교수)

지난해 가을부터 시작된 호주 산불은 다소 진정세를 보이고 있기는 하지만 다섯달째 이어지고 있는 상황이다. 과학자들은 호주 산불도 지구온난화로 인한 기후변화가 주요 원인이라고 지적하고 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 제거하는 방법을 찾는데 노력 중이다. 국내 연구진이 공기 중 이산화탄소를 흡수해 전기를 저장할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 연구팀은 ‘리튬-이산화탄소 전지’의 성능과 수명을 개선해 이산화탄소를 포집하고 전기도 생산할 수 있는 고효율 배터리 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 리튬-이산화탄소 전지는 리튬을 음극재, 이산화탄소를 양극재로 사용하는 이차전지로 리튬 이온이 전해질을 통해 음극재와 양극재 사이를 오가며 전지의 충전과 방전을 일으킨다. 전지에 전류가 흐르면서 전기를 사용하는 방전 중에 이산화탄소를 사용하기 때문에 공기 중 이산화탄소를 포집할 수 있다는 특징 때문에 특히 주목받고 있다. 문제는 전지 작동 과정에서 탄산리튬이 생기고 과전압이 발생해 전지의 수명과 성능을 떨어뜨린다는 것이다. 과전압은 이산화탄소를 잡아들이는 효율까지 떨어뜨리게 된다. 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 기존 전해질 대신 고체 질산염을 전해질로 사용하고 양극 표면에 루테늄 나노입자를 촉매로 붙였다. 고체 질산염과 루테늄 촉매는 과전압을 낮춰 이산화탄소 포집 능력을 높일 뿐만 아니라 기존 전해질에 비해 전력밀도를 13배 이상 향상시키는데 성공했다.곽상규 교수는 “배터리가 전기를 사용하는 방전시에 루테늄 촉매가 불안정한 이산화탄소 음이온의 전자를 공유함으로써 과전압을 낮추고 전류 및 전력밀도를 높일 수 있었다”라며 “이번 연구는 효율이 높으면서도 이산화탄소도 포집할 수 있는 리튬-이산화탄소 전지 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr