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'고온'통합검색 결과 입니다. (11건)

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KIST·삼성E&A, 수소생산 위한 고온 수전해 설비 실증나서

한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록)은 삼성 E&A(사장 남궁 홍)과 '160㎾ 소형 고온 수전해(SOEC) 핫박스(Hot Box) 실증 착수식'을 진행했다고 25일 밝혔다. 이 행사에는 오상록 KIST 원장과 남궁 홍 삼성E&A 사장 등이 참석했다. 160㎾ 규모의 실증사업 착수는 수소 법 제정 이후 국내에서 처음 진행되는 고온 수전해 실증 사업이다. KIST와 삼성E&A는 지난해 2월 공동협력 업무협약(MOU)을 체결했다. 같은 해 7월에는 기술개발을 위한 수전해공동연구소를 출범했다. 이어 대규모 고온 수전해(SOEC) 스택(Stack) 평가 및 실증 설비를 구축하며 협력해왔다. 오상록 원장은 "지난해 12월 규제 샌드박스 최종 승인을 획득하면서 기술 검증에 나섰다"며 "이번 실증 착수에까지 이어지게 됐다"고 설명했다. 이번 실증 설비는 산업 규모 수전해 시설 구축을 위한 사전 평가가 목적이다. 고온에서 작동되는 SOEC 기술의 특징을 고려해 시스템의 안전성과 효율성을 검증하게 된다. 오상록 원장은 “고온 수전해 분야 연구 역량을 바탕으로, 삼성E&A와 이 실증 사업을 성공적으로 수행할 계획"이라며 "지속가능한 에너지 패러다임 전환을 함께 이끌어 나갈 것"이라고 밝혔다.

2025.03.25 08:54박희범

'물리학 난제' 고온초전도체·초유체 비밀, 이번엔 풀릴까

국내 연구진이 현대 응집물질물리학의 화두인 고온초전도체나 초유체 현상의 비밀을 풀 실마리를 제시해 과학기술계 관심이 집중됐다. 과학기술정보통신부는 연세대학교 김근수 교수 연구팀이 세계 최초로 고체 물질 속에서 전자가 액체의 특징과 고체의 특징을 모두 갖는 '전자결정' 조각을 발견했다고 17일 밝혔다. '전자결정'은 헝가리 물리학자 유진 위그너가 1930년 대 제시한 이론이다. 위그너는 전자가 서로 밀어내는 힘 때문에 규칙적인 배열을 이루어 움직일 수 없는 고체상태로 존재할 수 있다는 '위그너 결정'론을 제시했다. 이 이론으로 위그너는 1963년 노벨물리학상을 받았다. 김근수 교수는 지난 2021년 물리학계의 난제였던 '액체 금속의 전자구조'에서 제안한 이론 모델을 60년 만에 실측에 성공했다. 당시 김 교수는 흑린이라는 결정 고체 표면에 알카리 금속(나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘)을 뿌려 준 후 알카리 금속으로 도핑된 검은 인의 전자구조를 장비를 이용해 측정했다. 이번엔 같은 방법으로 방사광가속기를 이용해 전자결정 조각을 세계 처음 찾았다. 이 연구는 과기정통부 기초연구사업(글로벌 리더연구)의 지원을 받아 수행됐다. 2021년부터 오는 2017년까지 6년간 총 15억 원이 투입된다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처' 10월 17일(현지시간 10월16일 오후 4시) 게재됐다. 고체 물질 속에서 원자는 규칙적인 배열을 이루어 움직일 수 없는 반면, 전자들은 마치 기체처럼 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 전압을 걸어 전자들의 흐름을 만들어 주면 전류가 발생한다. 전자들이 서로 밀어내는 힘으로 규칙적인 배열이 이루어져 움직일 수 없는 상태인 '전자결정'을 만들수 있으면 고온초전도체나 초유체와 같은 난제를 풀 단초가 될 것으로 물리학계가 보고 있다. 고온초전도체는 영하 240도 이상의 비교적 높은 온도에서 저항이 사라지는 물질을 말한다. 또 초유체는 극저온에서 점성이 사라지는 물질이다. 이들 두 물질은 양자컴퓨터나 의료, 반도체 등 다양한 분야에 활용 가능하다. 김근수 교수는 "방사광가속기와 각분해광전자분광 장치를 이용해 전자의 에너지와 운동량을 정밀 측정했다"며 "미세한 전자결정 조각이 존재할 때 나타나는 독특한 불규칙성을 관측하는 데 성공했다"고 말했다. 방사광가속기는 미국 로렌스버클리국립연구소 'ALS 방사광가속기'를 활용했다. 전자결정 조각의 크기는 1~2㎚수준으로 머리카락 굵기의 1만분의 일보다 작다. 김 교수는 "이번 연구에서 발견한 전자 상태의 불규칙한 특성은 물질의 점성이 사라지는 초유체의 대표적인 특징과 유사하다"며 "이를 로톤(roton)이라 하는데, 오직 짧은 거리의 배열만 존재하는 결정 조각을 바탕으로 초유체와 로톤의 미시적 원리를 이해할 수 있을 것"으로 기대했다. 로톤은 1940년대 러시아 물리학자 란다우(1962년 노벨상 수상)가 초유체를 설명하기 위해 도입한 준입자다. 불규칙성이 특징이다. 김 교수는 "지금까지 학계에서는 전자의 규칙적인 배열이 있는 경우와 없는 경우를 이분법적으로 인식해 왔다”며 “이번 연구를 통해 짧은 거리의 배열만 존재하는 제3의 전자결정 상태를 인식하게 되었다는 점에서 이번 연구의 의의가 있다”고 밝혔다

2024.10.17 00:01박희범

태풍 '종다리' 영향으로 역대 최대전력수요 95.6GW 기록

전력거래소(이사장 정동희)는 역대 최장기간 이어지고 있는 폭염·열대야와 19일 발달한 태풍 영향으로 최대전력수요가 19일 17시 94.7GW, 18시 95.6GW를 기록하면서 연속 두 차례 역대 최대전력을 경신했다고 밝혔다. 전력거래소 관계자는 “동아시아에 강하게 자리 잡은 한반도 상공의 고기압 영향으로 역대 최장기간 폭염과 열대야(서울 연속 29일)가 이어지고 있는 가운데 태풍 '종다리'가 한반도로 끌어올리는 고온다습한 공기가 더해졌고 이상고온 현상으로 낮 동안 냉방부하가 많이 증가하면서 또다시 역대 최대전력수요를 경신했다”고 설명했다. 전력수요 증가에도 불구하고 19일 18시 기준 공급능력은 104.6GW, 예비력은 9.0GW로 전력수급은 안정적으로 유지됐다. 전력거래소는 태풍 '종다리'가 이번 주 중으로 소멸할 가능성이 높지만 이동 경로와 영향범위가 유동적이어서 이번 주까지는 높은 수준의 전력수요가 유지될 것으로 전망했다. 정동희 전력거래소 이사장은 “이번 주는 태풍 '종다리' 영향으로 전력수요가 애초 올해 여름철 최대전력수요 상한 전망(태풍·폭염을 고려한 시나리오)에 근접하게 시현할 것으로 예상된다”며 “사전 계획된 예비자원을 시의적절하게 활용해 올 여름철 국민이 전력 사용에 불편함이 없도록 전력 수급을 관리할 것”이라고 밝혔다.

2024.08.20 14:07주문정

팔팔 끓는 지구...오염물질 뿌려서라도 식혀야할까?

매년 높아지는 기온으로 이상 기후현상이 세계 곳곳에서 나타나는 가운데, 성층권에 이산화황을 인위적으로 살포해 기온을 떨어뜨리는 방법 등에 대한 찬반 논의가 이뤄지고 있다. 찬성쪽은 이 같은 방법으로 열사병 피해를 막을 수 있다고 주장하는 반면, 반대쪽은 화석연료 사용을 줄일 필요가 없다고 여기는 도덕적 해이 등 심각한 부작용 문제를 꼬집었다. 근본 치유책이 아닌, '마약 요법'과 다를 바 없다는 지적이다. 이 같은 논의와 논란에 대해 일본 IT 미디어인 기가진은 뉴욕타임스의 글을 정리, 인용해 지난 2일 보도했다. 매년 관측 사상 최고 기온을 기록하면서 지구온난화에 따른 이상 기후와 재해가 점점 늘어나고 있다. 이에 인위적으로 지구 환경을 조작하는 지오엔지니어링에 대한 관심도 커지고 있다. 이 같은 논의에는 탄소 회수나 구름의 태양광 반사율 개선, 해양이나 식물의 탄소 흡수력 향상 등 다양한 방법이 포함돼 있다. 그 중 가장 논란이 뜨거운 방법은 성층권에 이산화황을 살포하는 솔라 지오엔지니어링, 즉 태양 방사관리(SRM)라고 불리는 방법이다. 1991년 필리핀에서는 피나투보산 분화로 1천700만톤의 이산화황이 성층권으로 방출되는 사고가 발생했다. 이로 인해 북반구의 평균 기온이 약 0.5도 떨어졌는데, 이 현상을 계기로 시카고대학교의 데이비드 키스 교수는 기후변화 연구에 평생을 바치기로 결심했다. 그후 그는 지오엔지니어링(기후공학)과 관련한 분야에서 전문성을 키워왔다. 올해 5월에는 해운업계의 배기가스 규제 강화가 '대기오염물질 감소'와 '해온 상승'을 초래했다는 연구결과가 발표됐다. 바다의 대기오염 감소가 역설적으로 지구 온난화를 가속시켜버렸을 가능성이 있다는 내용이다. 이에 키스 교수를 비롯한 솔라 지오엔지니어링 추친파는 대기오염으로 태양광이 차단되는 현상을 역으로 취함으로써 지구를 냉각시켜 기후변화 영향을 상쇄하는 것이 가능하다는 주장을 펴고 있다. 이 기술로 향후 100년간 지구온난화 속도를 한 번이라도 둔화시킬 수 있다면 10년마다 수백만 명이 열사병으로 목숨을 잃는 것을 막을 수 있다는 설명이다. 또 일조량이 감소하는 영향과 대기오염으로 눈과 호흡기 질환이 증가할 수는 있지만, 이는 기후변화로 인한 건강 피해 증가에 비하면 경미하다는 것이 키스 교수의 생각이다. 반면 회의론자 전문가들은 기상 패턴의 혼란으로 예측할 수 없는 영향과 대기오염으로 인한 건강 피해, 그리고 한 번 시작하면 멈출 수도 되돌릴 수도 없는 솔라 지오엔지니어링의 위험성을 이유로 강하게 반대하고 있다. 이들이 꼽은 솔라 지오엔지니어링의 가장 큰 우려 중 하나는 '화석 연료 사용을 줄일 필요가 없다'는 도덕적 해이다. 하버드 대학교 대기과학 교수이자 과거 키스 연구원의 협력자이기도 했던 프랭크 코이추 교수는 솔라 지오엔지니어링에 대해 “마약과 비슷하다”고 지적했다. 마약은 대증요법이지 병의 원인을 치료하는 것이 아니란 설명이다. 그는 솔라 지오엔지니어링을 하게 될 경우 부작용과 의존하는 문제가 발생하고 금단증상의 위험이 있다고 비판했다. 또 옥스퍼드 대학교 대기물리학자인 피에르 함바트 교수는 솔라 지오엔지니어링을 시작했다가 중단하면 종말적 쇼크로 불리는 기온의 급격한 상승이 발생할 수 있다고 했다. 이게 바로 코이추 교수가 지적한 금단증상이다. 그럼에도 키스 교수는 이런 반대 의견이 과장됐다고 반박했다. 그는 “확실히 위험요소와 불확실성이 있다”면서도 “하지만 위험은 장점에 비해 적고, 불확실성도 그리 크지 않다는 증거는 많이 있다”고 주장했다.

2024.08.04 10:20백봉삼

2036년엔 전력 걱정 "뚝"…'고온가스로' 개발 '시동'

우리나라가 추진 중인 차세대 원자로 중의 하나인 고온가스로를 민관협력으로 개발하는 대규모 프로젝트에 시동이 걸렸다. 시운전 개시는 2036년이다. 과학기술정보통신부는 한국원자력연구원과 포스코이앤씨, 대우건설, 스마트파워, SK에코플랜트, 롯데케미칼 등 민간기업과 공동으로 고온가스로 개발에 본격 착수한다고 31일 밝혔다. 과기정통부는 지난 6월 민관합작 차세대 원자로 개발 프로젝트에 올해 60억 원을 배정한 바 있다. 고온가스로는 헬륨을 냉각재로 쓴다. 세라믹 3중 코팅 핵연료 사용으로 안전성을 높인 열공급 중심 선진원자로(Advanced Reactor)다. 고온가스로는 냉각재로 물이 아닌 헬륨을 사용하는 비경수형 선진원자로(Advanced Reactor)이다. 상용 대형원전은 발전을 통해 전기를 생산하지만, 고온가스로는 700~950℃의 높은 열을 발생시키기 때문에 △석유정제 △수소생산 △해수 담수화 △지역난방 등 고온열을 활용하는 다양한 산업에 활용될 수 있다. 고온가스로에 사용하는 핵연료는 세라믹으로 3중 코팅돼 1천600℃ 이상의 고온에서도 안정적이다. 별도 냉각 시스템, 물, 전원 없이 공기에 의해 냉각이 가능하다. 이러한 목적으로 연구 초기에는 300㎿이상의 대형 원전급으로 기술 개발을 추진해왔다. 최근 추세에 따라 소형화로 전환했다. 시운전 개시 목표년도는 2036년이다. 기본설계는 4년 걸려 2027년께 마무리된다. 건설 착수는 2031년이다. 이번 사업에서는 한국원자력연구원이 원자로 설계를 수행한다. 포스코이앤씨, 대우건설, 스마트파워가 플랜트 설계에 참여한다. 또한 조기 상용화를 위해 SK에코플랜트와 롯데케미칼이 설계에 참여했다. 포스코이앤씨는 포스코 그룹 철강산업과 연계한 신사업 창출을, SK에코플랜트는 고효율 고온수전해 수소생산 사업화를, 롯데케미칼은 석유화학산업의 탄소중립에 기여할 것을 기대했다. 한편 차세대 원자로 발전 방식에는 노형에 따라 경수로를 활용하는 스마트 원자로와 소듐냉각고속로, 고온가스로, 용융염로, 히트파이트원자로 등이 있다. 이창선 공공융합연구정책관은 “차세대 원자로 조기 확보를 위해서는 민관과 함께하는 전략이 필요하다”며, “민간 참여를 지속 확대하는 정책을 적극 추진해 나가겠다”고 밝혔다.

2024.07.31 12:29박희범

'암흑전자' 첫 확인..."혁명적 고온초전도 구현 기대감"

고체 물질 속에서 빛으로 관측할 수 없던 '암흑전자' 존재가 세계 처음 확인됐다. 그동안 설명 불가능했던 양자현상에 대한 단서를 제공할 수 있어 과학기술계는 40년간 풀리지 않던 고온초전도의 전자 메커니즘 규명이 가능할 것으로 기대했다. 과학기술정보통신부는 연세대학교 김근수 교수 연구팀이 국제 공동연구(미국·영국·캐나다)로 세계 처음 고체 물질 속에서 빛으로 관측할 수 없는 '암흑 전자'의 존재를 규명했다고 29일 밝혔다. 이 연구는 과기정통부 기초연구사업(글로벌 리더연구)의 지원을 받았다. 연구 성과는 국제학술지 '네이처 피직스(Nature Physics)'(29일자)에 게재됐다. 그동안 과학기술계는 원자들이 규칙적으로 배열된 고체 물질 속에서 전자는 암흑 상태로 존재하는 것이 불가능하다고 여겨왔다. 암흑 상태는 빛을 흡수하거나 방출하지 않아 관측이 어려운 상태를 말한다. 4년전 첫 예측 뒤 규명방법 모색…결국 구리 산화물에서 암흑 전자 확인 연구팀은 4년 전, 같은 종류의 원자가 한 쌍으로 대칭을 이룰 때 발생하는 양자 간섭을 연구하던 중, 이를 두 쌍으로 확장하면 어떤 조건에서도 관측이 불가능한 암흑 상태의 전자가 존재할 것으로 추측했다. 이후 고민을 거듭한 연구팀은 전자의 암흑 상태를 설명하는 모델을 고안했다. 방사광가속기를 활용해 고온초전도체 구리 산화물에서 관측할 수 없었던 전자가 암흑 상태에 해당함을 밝혀내는 데 성공했다. 이는 고체 물질 속에서도 전자들이 암흑 상태로 존재할 수 있음을 규명한 세계 최초의 결과다. 또한 고체 물질 속 전자가 암흑 상태로 존재할 수 있는 핵심 요인이 구성 원자들의 독특한 배열에 있다는 사실도 밝혀냈다. 고체 물질을 구성하는 원자들은 미세한 단위 구조가 규칙적으로 반복되는 형태로 배열돼 있다. 이 단위 구조에는 같은 종류(원소)의 원자가 네 개 존재한다. 또 이들의 위치가 두 쌍씩 짝을 지어 4가지 형태로 '미끌림 거울 대칭성'을 갖는다. 미끌림 거울 대칭성은 어떤 물체나 패턴을 특정 방향으로 이동시켰을 때, 그 모양이나 배열이 변하지 않는 특성을 말한다. 네가지 형태 중 한 경우에는 전자 파동이 모두 한 방향을 향해 보강 간섭이 일어나고, 관측 가능한 광명 상태(bright state)가 된다. 반면 나머지 세 종류의 경우에는 두 전자 파동은 위를 향하고, 두 전자 파동은 아래를 향하기 때문에 상쇄 간섭이 발생해 어떠한 측정 조건(빛의 에너지, 편광, 입사 방향 등)에서도 관측할 수 없는 암흑 상태(dark state)의 전자가 형성되는 것이다. 양자현상 이해할 단서 제공 가능 연세대 김근수 교수는 “고체 속 암흑 전자의 존재 규명은 보이지 않는 존재를 인식했다는 차원을 넘어, 그 존재를 모를 때 설명할 수 없었던 양자현상을 이해하는 단서를 제공할 수 있다”고 설명했다. 김 교수는 또 “이번 성과를 바탕으로 현대 물리학의 40년 난제인 고온초전도의 비밀을 푸는 데 도전할 계획”이라고 밝혔다. 현대 물리학의 난제가 바로 고온초전도 현상이다. 대표적인 고온초전도체인 구리산화물의 전자를 빛으로 측정하면 이론 예측과는 달리 일부 전자가 보이지 않는 현상이 지난 40년간 풀리지 않는 의문이었다. 초전도가 나타나는 온도를 상온까지 끌어 올리면 에너지, 발열 방지, 운송, 의료 등에 혁명적 변화를 가져올 수 있다.

2024.07.29 23:34박희범

KSTAR 초전도자석 16년간 3만4천회 가동 "이상무"…40년 유지가 목표

우리나라 인공태양 KSTAR의 초전도자석 성능 검증 결과 16년 동안 안정화 상태를 지속 유지하고 있는 것으로 나타났다. 핵융합 연구계에서는 이 결과가 향후 40년 이상 가동 계획으로 돼 있는 핵융합로의 핵심부품 사용연수를 일부 확인한 것으로 보고 있다. 한국핵융합에너지연구원(핵융합연, 원장 오영국)은 초전도핵융합연구장치 KSTAR의 장기간 운전이 초전도자석에 미치는 영향을 평가하기 위해 초전도자석 성능 검증 시험을 수행한 결과, 최대 성능이 유지되는 것을 확인했다고 24일 밝혔다. 초전도자석은 핵융합 반응이 일어나는 핵융합로에서 초고온 플라즈마를 가두고 제어할 자기장을 생성하는 핵심 부품이다. KSTAR는 세계 최초로 나이오븀-틴(Nb3Sn, 나이오븀-주석) 소재의 초전도자석을 적용했다. 이현정 토카막운전기술본부 초전도시스템연구그룹장은 "초전도라고 해서 상온에서 열이 전혀 없는 것은 아니다"며 "가동시 열량이 100에서 현재 50상태를 유지하는 것으로 이해하면 된다"고 말했다. 이 그룹장은 "현재 지속적으로 열량이 줄며 안정화 상태를 보이고 있다"며 "지금까지 16년 간 아무 문제없이 초전도 자석을 지속 사용한 전례도 없다"고 설명했다. KSTAR의 초전도자석은 지난 2008년 운전을 시작한 후부터 매년 대전류와 고자장 등 극한 핵융합 환경에 반복적으로 노출되어 왔다. 연구진은 초전도자석의 성능저하 여부를 검사하기 위하여 매년 약 15kA 전류에서 교류 손실(AC loss)을 측정한다. 올해는 특별히 초전도자석의 성능을 직접 평가하고자 펄스 방식(pulse mode)으로 운전하는 중심 솔레노이드 자석(Central Solenoid)에 15kA부터 정격 전류인 25kA까지 단계적으로 전류를 높이는 실험을 수행했다. 펄스방식 운전은 장치를 일정 시간 동안 가동한 후 멈췄다 다시 가동하는 주기적인 운전 방법이다. 이때 초전도자석의 초전도 상태가 깨지거나 열부하가 커질 경우, 초전도자석의 성능이 저하된 것으로 판단한다. 이 실험 결과, 25kA 전류 인가 시에도 초전도자석의 상태를 나타내는 데이터가 모두 안정적인 수치를 기록했다고 연구진은 설명했다. 초전도 선재 240다발. 구리선재 120다발 반복 시험 핵융합연은 KSTAR의 초전도자석을 16년간 약 3만 4천 회 이상 펄스방식으로 반복 운전해 왔다. 이 초전도자석은 0.8㎜짜리 초전도 선재 240다발, 구리선재 120다발로 이루어져 있다., 각각의 선재는 2㎛ 두께로 크롬 코팅돼 있다. 이현정 그룹장은 “KSTAR는 전 세계에서 유일하게 나이오븀틴으로 초전도자석을 제작한 핵융합 장치”라며, “KSTAR 운전 과정에서 확보하는 초전도자석 데이터는 향후 ITER 초전도자석 운전 및 핵융합 실증로 초전도자석 제작을 위한 중요 자산이 될 것”이라고 말했다. 이번 실험 결과는 오는 28일까지 서울 올림픽 파크텔에서 열리는 국제 핵융합 및 플라즈마 컨퍼런스(iFPC 2024)에서 공개한다.

2024.06.24 11:57박희범

날로 뜨거워지는 지구..."폭염이 뇌까지 망가뜨린다"

기후변화에 따른 기온 상승이 뇌졸중, 뇌전증, 조현병, 알츠하이머병 등 뇌와 정신질환을 증가시킨다는 연구 결과가 나왔다. 사이언스다이렉트, 더컨버세이션 등 외신 보도에 따르면 인간의 뇌에는 약 860억개의 신경세포(뉴런)가 있는 것으로 추정된다. 이들은 전기적인 활성을 가진 컴포넌트(소프트웨어 개발을 마치 레고 블록 쌓듯 쉽게 할 수 있도록 하는 기술)로 이뤄진 컴퓨터와 같다. 인간이 진화한 아프리카는 대략 섭씨 20~26도, 습도 20~80% 정도의 환경이다. 인간의 뇌는 이 환경에서 쾌적하게 작동하도록 돼 있다. 그러나 최근 기후변화로 극단적인 기후가 증가하면서 뇌가 잘 동작하지 않게 돼 버릴 가능성이 있다는 게 전문가 의견이다. 영국 유니버시티 칼리지 런던 연구팀은 1968~2023년 발표 332건의 논문을 리뷰해 뇌졸중, 편두통, 알츠하이머병 등 19개의 다른 신경계 질환과 기후변화의 관련성을 조사했다. 그 결과 기후변화가 다양한 뇌와 신경계 질환을 악화시키는 것으로 나타났다. 연구팀은 “기온이나 습도 상승으로 악화될 수 있는 증상에는 뇌졸중, 편두통, 수막염, 뇌전증, 다발성경화증, 조현병, 알츠하이머병, 파킨슨병 등이 있다”고 말했다. 예를 들어 폭염은 수면을 방해하기 때문에 수면장애를 일으키고, 이 때문에 간질 등 뇌질환을 악화시킬 수 있다. 또 폭염은 뇌 연결 불량을 악화시켜 다발성 경화증이 있는 사람의 증상을 악화시키거나 탈수 증상으로 인해 혈액이 짙어짐으로써 뇌졸중 위험을 높인다고 연구팀은 지적했다. 또 연구팀은 일부 질병은 몸의 시원함을 유지하기 위해 필수적인 '발한'이나 너무 덥다는 인식 자체를 방해하고 있을 가능성이 있다고 했다. 신경질환이나 정신질환 치료에 이용되는 약 중에는 발한을 억제하거나 뇌 속의 체온조절 기능을 흐트러뜨리는 것도 있어 이 약을 복용하면 더위에 대처하는 능력이 떨어질 수 있다는 것. 연구팀은 조사에서 기온이 상승함에 따라 치매로 인한 입원이 증가하고, 간질 발작의 조절이 어려워지며, 뇌졸중 발병이나 사망 위험이 증가했다고 밝혔다. 또 조현병 등 정신질환이 악화되기 쉽다고 설명했다. 아울러 2003년 유럽에서 발생한 폭염 당시 초과 사망의 약 20%가 신경 질환을 가진 사람이었다고 덧붙였다. 연구팀은 “신경학적 케어 일환으로 기후변화에 대응하지 않는 한, 의료의 진보가 가져온 뇌나 신경질환 혜택이 기후변화에 의한 증상 악화로 상쇄될 가능성이 있다”면서 “우리가 원하는 삶을 이어가기에는 너무 더위지고 있다는 것에 주의를 기울이고 기후변화에 행동을 취해야 한다”고 강조했다. 이어 “우리의 생활은 뇌에 의존하고 있으며, 기후변화는 뇌에 악영향을 미친다”고 덧붙였다.

2024.06.16 16:00백봉삼

과기정통부·산업부, "9년간 2조 5천 억 들여 차세대 원자로 상용화 나선다"

상용화를 전제로 향후 9년 간 2조 5천 억원이 투입되는 한국형 차세대 원자로 기술개발 및 실증 프로그램(K-ARDP)'이 추진된다.근래들어 대단위 R&D 및 상용화에 조 단위로 예산을 쏟아 붓기는 이번이 처음이다. 과학기술정보통신부(과기정통부)는 4일 국가과학기술자문회의 제8회 심의회의를 개최했다. 이 회의에서는 '차세대 원자력 확보를 위한 기술개발 및 실증 추진방안'이 심의·의결됐다. 이 실증 추진안에 따르면 과기정통부와 산업통상자원부는 차세대 원자로 설계역량을 보유한 민간기업 2개 육성(2030년 대까지)과 신속 상용화를 위해 민-관 합동으로 차세대 원자로 기술개발 및 실증까지 지원하는 프로그램이다. 예산 투입 규모는 오는 2026년부터 2034년까지 총 2조 4천810억 원이다. 국비 1조6천490억 원, 민간에서 8천320억 원을 투입한다. 예산 지원은 단기 실증 유형과 중장기 전략 유형으로 나눠 지원한다. 고온가스로 소듐냉각고속로 4~5년 내 실증 단기 실증 유형은 4~5년 내 실증로 건설 허가 신청이 가능한 노형이 대상이다. 고온가스로(HTGR), 소듐냉각고속로(SFR) 등이 이에 해당한다. 1딘계에서는 이들 2개 노형에 대한 기본설계(4년)를 완료할 때까지 3천 60억 원을 투입한다. 2단계에서 실증 및 상용화 가능성을 평가해 1개 노형을 대상으로 1조 5천 억원을 집중 지원할 계획이다. 중장기 전략 유형은 기본설계 완료까지 6~9년 소요되는 노형이다. 용융염원자로(MSR), 히트파이프 원자로(HPR) 등이 대상이다. 이들 원자로에는 1단계에서 1천410억원, 2단계에서 총 3천600억 원을 투입한다. 또 실증 신속화를 위해 향후 9년간 단기 및 중장기 유형 공통 기술 개발 및 성능 시험 검증에 1천710억 원을 투입한다. 이와 함께 과기정통부는 연내 차세대 원자력 기술개발 및 실증 로드맵을 수립할 계획이다. "(가칭))i-SMR 홀딩스 등 사업화 기관 설립" 혁신형 소형모듈원자로(i-SMR) 핵심기술을 신속히 확보해 내년까지 표준설계를 완료하고 2030년대 글로벌 SMR 시장진입을 목표로 국내·외 사업화를 준비해 나갈 계획이다. 이를 위해 (가칭)i-SMR 홀딩스 등 사업화 기관 설립, 지식재산권 관리방안 등 사업화 기반을 선제적으로 마련한다는 복안이다. 기술개발과 동시에 새로운 기술에 대한 안전규제체계도 마련한다. SMR 규제연구 추진단을 꾸려 검증 및 평가 기술을 확보해 나갈 계획이다. 이외에 과기정통부는 연말까지 '차세대 원자로 연구조합'을 설립, 민간주도 상용화에 드라이브를 걸 계획이다. 또 차세대 원자력 분야 연구 및 산업 인력 수요·공급 전망을 바탕으로 하반기에 '차세대 원자력 인력양성 추진계획'을 마련하고 전문인력 양성센터 확대 등을 추진해 나간다. 이종호 과기정통부 장관은 "민간이 주도적으로 독자 원자로 설계, 기자재 공급, 제작 및 시공, 국내·외 사업화를 추진하는 등 민간 영역이 크게 확장될 것"이라며 "차세대 원자력을 통한 전력공급뿐 아니라, 열 공급, 수소 생산, 신재생에너지 연계, 해양·우주 등 다양한 부문에서 신산업을 창출할 수 있을 것"으로 기대했다.

2024.06.04 17:01박희범

1890년대 독일 화학자 결정화 가설 일부 세계 첫 규명

1890년 대 독일 화학자 빌헬름 오스트발트가 물질의 결정화 과정에서 준안정 상태(메타 세이브)를 거쳐 새로운 물질상이 생기는 현상을 발견하고, 가설을 제시했다. 그러나 그 이후 이를 완벽하게 규명하지는 못했다. 측정장비 기술력이 따라가지 못한데다 워낙 짧은 시간에 일어나고, 결정화 사례에 따라 결과물이 다르게 나타났기 때문이다. 한국표준과학연구원 극한측정연구팀이 이를 부분적으로 규명했다고 16일 밝혔다. 이를 규명한 논문은 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈 4월호에 에디터 하이라이트로 선정됐다. 조용찬 극한측정연구팀 선임연구원은 "온도와 압력 등에 따라 물질상이 변할 때 불안정 상태서 안정화 상태로 바로 가지 않고, '중간상'을 거친다는 것을 오스트발트 가설이라고 한다'며 "이에 대한 결정화 과정의 일부를 규명했다고 보면 된다"고 설명했다. 연구팀은 소금 포화도에 주목했다. 포화도가 높아질수록 순도 높은 결정이 생기고, 잡음 없이 결정화 과정을 측정할 수는 있지만 기존 기술로는 200% 수준의 과포화 까지만 측정 가능했다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 정전기 공중부양장치를 독자 개발했다. 두 전극 사이에 중력을 이겨낼 만큼의 강한 전압을 걸어 물체를 부양시키는 방법으로 수용액을 공중에 띄웠다. 이 결과 400%의 초과포화 상태를 구현하는데 성공했다. 조용찬 선임 연구원은 "용질의 분자 구조 대칭성이 변하면서 물질 결정화 경로가 바뀌고 새로운 물질상이 형성되는 과정을 세계 최초로 관측했다"고 말했다. 연구팀은 또 정전기 공중부양장치를 이용해 4000K(3726 °C) 이상의 초고온 환경을 구현하고 내열 소재인 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 탄탈럼(Ta)의 열물성을 정밀 측정하는 데도 성공했다. 이근우 책임연구원은 "우주 발사체, 항공기 엔진, 핵융합로에 사용되는 초고온 내열 소재의 정확한 열물성 값을 제공할 수 있게 돼 설계의 안전성·효율성을 크게 높일 것"으로 기대했다. 연구팀은 향후 정전기 공중부양장치를 기반으로 초고온·초과포화·초고압의 극한 환경에서 소재의 물성을 정밀하게 측정할 수 있는 '극한소재 통합 측정 플랫폼'을 구축할 계획이다.

2024.05.16 13:49박희범

의료폐기물 고온고압 멸균 장치 국내 첫 개발

의료기관, 동물병원 등에서 배출되는 의료폐기물을 효율적으로 처리할 수 있는 장치가 개발됐다. 비소각 의료 폐기물을 고압증기 방식으로 처리하는 기술 실증은 이번이 국내 처음이다. 한국기계연구원(원장 류석현) 한방우 도시환경연구실장 연구팀과 ㈜바이탈스 연구팀은 의료폐기물을 병원에서 바로 처리할 수 있는 '의료폐기물 멸균장치'를 개발했다고 13일 밝혔다. 이 장치는 시간당 100㎏ 이상 처리 가능하다. 충남대학병원에서 실증까지 마쳤다. 이 장치는 바이러스와 박테리아 등 생물학적 유해 물질을 고온의 멸균 기술과 고압 증기 방식으로 처리한다. 이 장치는 높은 온도의 증기가 의료폐기물 내부 깊숙하게 침투할 수 있도록 의료 폐기물을 잘게 분쇄하고 100도 이상으로 온도를 더 높여 장치 내부의 멸균효과를 향상시켰다. 연구진은 의료폐기물을 138℃에서 10분 또는 145℃에서 5분 이상 처리하여 멸균 시간을 기존 대비 33% 단축했다. 법으로 정해놓은 의료 폐기물 처리 온도 기준 및 시간은 121℃에서 30분 이내다. 연구진은 또 국가시험인증기관인 한국산업기술시험원으로부터 99.9999%의 멸균 성능을 확인했다. 이 기술은 산업통상자원부로부터 신기술(NeT) 인증서를 받았다. 기존 의료 폐기물 멸균 처리 방식은 크게 전자레인지 방식과 열풍 건조, 고온고압 스팀 방식이 있다. 바이탈스 이재성 연구소장은 "가장 일반적으로 전자레인지(마이크로웨이브) 방식이 많이 쓰이고, 제품화된 것이 있다"며 "우리는 고온고압 스팀 방식으로 국내 처음 개발한 것"이라고 말했다. 이 소장은 또 "구매의향서를 받은 9곳의 대형 병원과 현장 확인 등 계약 협의를 진행하고 있다"며 "조달청 우수조달제품 등록과 리스나 렌탈 프로그램을 기획하는 등 마케팅에도 드라이브를 걸고 있다"고 말했다. 가장 많이 쓰이는 전자레인지 방식은 마이크로웨이브에 노출된 수분을 최대 100℃ 까지만 가열시켜 멸균 작업을 해왔으나, 작업자의 전자파 노출 위험성이 높고 내부에 금속 물질 등이 유입될 경우 화재 등의 사고로 이어질 수 있다. 제주도 등지엔 자체 의료폐기물 소각장 없어 최근 코로나19 팬데믹을 겪으면서 의료폐기물이 대폭 늘었으나 현재 전국에 전용 소각시설은 13곳 뿐이며, 병원은 전문 업체를 이용해 의료폐기물을 가장 가까운 소각장으로 운반, 처리한다. 특히, 제주도 등과 같은 섬에서는 자체적인 의료폐기물 소각장이 없어 선박이나 비행기를 통해 소각장까지 운반해야 하기 때문에 감염 위험성이 높고, 폐기물 처리에 따른 경비 부담이 크다. 이번에 개발한 기술은 병원에서 의료폐기물을 직접 멸균 처리한 후 일반폐기물로 전환시키는 것이다. 수송 과정에서 감염 위험성을 없애고, 비용을 절감할 수 있다. 또한, 폐기물의 소각량 감소와 수송 거리 단축을 통해 탄소중립을 실현할 수 있어 병원의 ESG 경영에도 기여할 수 있다. 폐기물 처리단가를 단순 비교시, 일반폐기물은 의료폐기물 처리단가 대비 21% 수준이라는 것이 연구진의 설명이다. 연간 발생되는 의료폐기물을 30%만 처리해도 718억 원 정도의 비용을 절감할 수 있다. 병원 규모에 따라 맟춤형 제작 가능 이 장치는 충남대병원 실증 과정에서 크기나 배치 상태를 쉽게 조정할 수 있도록 개발됐다. 환경부 금강유역환경청으로부터 해당 기기 설치와 사용 승인을 받았다. 추후 병원 규모나 내부 공간 규격에 따라 맞춤형으로 기기를 제작할 수 있다는 장점도 있다. 한방우 책임연구원은 "의료폐기물 고온·고압 증기 멸균 기술은 완전 밀폐 환경에서 거의 모든 감염균을 박멸하는 방식”이라며 “이 기술을 향후 감염 동물 사체의 멸균 처리기술로도 확장할 계획"이라고 말했다. 류석현 기계연 원장은 “이번 연구성과는 출연연으로서 국가적 난제 해결에 기여한 것은 물론 우리 연구원의 기업지원 사업으로 개발된 기술을 대전시 소재의 산·학·연·관이 협력해 실증까지 마쳤다는데 매우 의미가 크다”며 “앞으로도 지역 연계 사업을 적극 지원하고, 국민의 건강과 안전에 도움을 주는 기술을 개발하도록 할 것”이라고 말했다. 한편, 이번 연구는 기계연 기업지원사업(산업계지원형 기본사업)의 '포스트 코로나 대응 99.9999% 사멸 초고성능 감염성 폐기물 처리장치 개발' 과제 및 대전시 대전형 융합신산업 창출 특구 기술 실증선도사업의 '의료폐기물 현장 처리를 위한 안전디자인 융합형 고압 증기 멸균 시스템 실증화 개발' 과제의 지원을 받아 수행됐다.

2024.03.13 10:51박희범

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