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LNG에 암모니아 섞은 ㎿급 선박엔진 연료 실증했더니..."CO₂ 50% 이상 절감"

LNG에 암모니아를 50% 이상 혼합한 ㎿급 선박엔진 연료 연소 시험에서 국내 처음 CO₂ 배출량 50%이상 절감에 성공했다. 한국기계연구원(원장 류석현)은 친환경모빌리티동력연구실 박철웅 책임연구원 연구팀이 한국선급, HD현대중공업, HD한국조선해양, 선박해양플랜트연구소, 군산대학교와 공동으로 암모니아 연료 실증을 실시했다고 10일 밝혔다. 실증은 전북 군산 한국선급 그린쉽 기자재 시험·인증센터에서 진행했다. 예산은 해양수산부 '2천100마력급 LNG-암모니아 혼소 엔진 개발' 과제의 지원을 받았다. 박철웅 책임연구원은 "암모니아는 미래의 재생 가능 에너지원으로 관심이 크다"며 "LNG에 50%넘게 암모니아를 섞어 이산화탄소를 50%이상 절감하는데 성공했다"고 말했다. 연구팀은 암모니아를 선박용 엔진 내 연소실 안으로 고압 분사하고 안정적인 연소를 유지해 높은 출력과 열효율을 구현했다. 사실 암모니아는 유망한 탄소중립 연료지만 연료공급시스템의 재료로서는 부식성과 독성 때문에 관리에 어려움이 있다. 점화 온도도 높아 착화가 어렵고 연소 속도가 느려 불완전 연소도 많다. 박철웅 책임은 "이 때문에 엔진 출력 및 효율이 감소하는 문제가 생긴다"며 "연료공급장치 내 오링(O-ring) 소재를 바꿔 부식과 암모니아 외부 누출을 막고, 고효율로 연소 시킬 방법을 찾아 CO₂의 저감 성능을 검증받았다"고 말했다. 박 책임은 또 “선박용 엔진은 물론 탄소배출 저감이 요구되는 자동차, 발전기 등의 동력원으로 확장 적용할 수 있도록 할 계획"이라고 덧붙였다.

2024.06.10 14:31박희범

국산 AI·디지털 SW로 소부장 개발 비용 낮춘다

소재부품장비 기업이 제품개발이나 납품할 때 소요되는 시뮬레이션 비용 부담이 대폭 완화될 전망이다. 산업통상자원부는 30일 가상공학 시뮬레이션 소프트웨어(SW) 개발기관인 한국기계연구원과 국내 대표 수요기업인 LG전자가 SW활용·확산 및 공동 연구개발 등의 내용을 담은 양해각서(MOU)를 교환했다고 밝혔다. 그간 소부장 기업은 납품 전 안전성·신뢰성 테스트를 위해 연평균 5천만원의 고가 외산 SW를 활용해 왔다. 산업부는 가상공학 사업의 하나로 소부장 기업의 비용 절감을 위한 시뮬레이션 SW를 개발·보급해 왔다. 협약에 따라 기계연은 LG전자와 같은 대규모 수요기업과의 협력으로 SW를 고도화하고, LG전자는 이를 적극적으로 활용하기로 합의했다. 산업부 측은 LG전자와 협력 관계에 있는 1천700여 개 소부장 기업이 연간 800억원 이상의 비용을 절감할 수 있는 기반을 마련했다고 전했다. 이승렬 산업부 산업정책실장은 “이번 양해각서 교환은 민관 소재·부품 분야 대표적 협력사례”라며 “앞으로도 정부는 AI 활용·시뮬레이션 등 디지털전환을 통한 소재·부품 개발을 집중 지원하겠다”고 밝혔다. 한편, 이승렬 실장은 협약 후 현대위아·두산에너빌리티·한화정밀기계 등 창원 지역 기업과 기계산업 간담회를 개최했다. 산업부는 이 자리에서 논의된 내용을 바탕으로 기계산업 수출 확대·경쟁력 강화방안을 연내 수립할 계획이다.

2024.05.30 13:29주문정

기계연, 청정연료 'E-퓨얼' 생산하는 소형 반응기 국내 첫 개발

유럽연합(EU)은 오는 2035년부터 휘발유나 디젤유를 쓰는 내연기관차량 판매를 전면 금지한다. 다만, 이퓨얼(E-Fuel) 연료는 예외다. 한국기계연구원은 히트펌프연구센터 김영 책임연구원 연구팀이 이퓨얼 연료를 생산하는 마이크로채널 반응기를 국내 처음 개발했다고 23일 밝혔다. 이퓨얼은 재생전력으로 생산한 그린수소와 공기중에서 포집한 이산화탄소를 결합해 생산한 청정 연료를 말한다. 또 마이크로채널 반응기는 화학 반응을 시켜 청정 연료를 얻는 고효율 시스템이다. 기존에는 연료 합성 과정에서 발열이 심한 경우 슬러리 반응기나 유동층 반응기 등을 사용했다. 그러나 이 반응기는 연료를 대규모 생산하는데는 유리하지만, 분산형 재생발전소에서 잉여전력으로 생산하는 수소의 양처럼 소량 생산에는 경제성과 효율이 크게 낮아진다. 특히, 반응기 크기도 가로, 세로 1~2m정도로 작은 사무실 절반을 차지하는 규모가 기본이어서 소형화 요구가 제기돼 왔다. 연구팀은 이에 작지만, 효율이 좋은 마이크로채널 반응기를 개발했다. 사이즈는 가로 20㎝, 세로 10㎝ 크기로 확 줄였다. 그럼에도 처리가 가능한 기체 유량은 기존 대비 3배 이상 늘렸다. 반응에 필요한 촉매 소요량도 기존 대비 70%이상 줄여 경제성을 크게 높였다. 연구 책임자인 김영 책임연구원은 "크기가 작고, 효율도 좋은 마이크로채널 반응기를 개발한 것"이라며 "연료 합성 반응에서 합성가스의 연료 전환율도 93%가 넘는 것을 확인했다"고 설명했다. 이 반응기는 또 고온고압에서도 안전하고, 발열 제거가 쉬워 온도 설정도 유연하다는 것이 연구팀의 설명이다. 김 연구원은 "이 반응기에서 생산한 연료의 세탄지수가 55.7로 국내 차량용 디젤의 세탄가 품질기준인 52를 만족한다"고 덧붙였다. 국내정유업체에서 판매하는 디젤의 세탄가는 보통 54~57 수준이다. 세탄가는 디젤 엔진에서 연료가 얼마나 쉽게 발화되는지를 측정하는 지표다. 세탄지수가 높을수록 연료가 엔진에서 더 빨리, 더 쉽게 발화된다. 김 책임연구원은 "추후, 컨테이너 크기의 고효율 이퓨얼 생산공정을 개발하면, 이퓨얼 연료를 사용할 수 있는 친환경 주유소의 가능성이 열릴 것"으로 기대했다.

2024.05.23 17:24박희범

기계연, 공장 굴뚝 초미세 먼지 실시간 측정 기술 개발

사업장 굴뚝에서 나오는 미세먼지와 초미세먼지를 실시간 측정할 수 있는 기술이 개발됐다. 한국기계연구원은 도시환경연구실 한방우 박사 연구팀이 고온·고농도의 굴뚝 내부 환경을 상온·저농도 대기환경 수준으로 바꿔 미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5)를 실시간 측정하는 기술을 처음 개발했다고 14일 밝혔다. 연구팀은 연구팀은 ▲가변 유속과 압력 대응 등속 흡입 기술 ▲정량 흡입 희석 기술 ▲액적 분리 기술 ▲벽면 손실 억제 기술 등 4가지 기술을 활용해 먼지를 크기별로 관리하는 방법을 찾았다. 연구팀은 국내 화력발전소와 소각로에서 지난 6개월간 실증 및 검증했다. 굴뚝 내부는 온도와 먼지 농도가 높아 실시간 정확한 미세먼지 측정이 어렵다. 연구팀은 측정 장치에 들어오는 배출 가스의 속도를 느리게 만드는 방법으로 굴뚝 유속에 따른 측정오차를 줄였다. 또 공기 주입량을 자동으로 제어했다. 응축에 의한 물방울 형태의 액적 생성도 최대한 억제했다. 구멍이 많은 튜브에 공기를 주입, 미세먼지의 벽면 부착도 최소화했다. 기존 광투과 측정법은 미세먼지나 초미세먼지 측정이 어렵다. 중량법 측정은 측정시간이 2~11일 걸리는 단점이 있다. 한방우 도시환경연구실장은 “사업장 굴뚝에서 배출되는 미세먼지의 정확한 농도와 크기 분포 정보를 실시간으로 얻을 수 있는 기술로는 처음"이라고 말했다.

2024.05.14 23:09박희범

전략적 R&D 투자로 "신격차 창출·초격차 확보"

"전략적 R&D 투자로 신격차를 창출하고 초격차를 확보하는 것이 필수다." 류광준 과학기술혁신본부장이 2일 대전 디딤돌플라자에서 제14차 R&D 미소공감 행사 일환으로 진행한 기계소재·ICT·기반 분야 출연연 기관장 간담회에서 전달하고 싶어하는 말의 핵심이다. 세상과 R&D 트랜드, 우리가 처한 환경이 변하고 있다는 것이다. 이 때문에 류 본부장은 가는 곳마다 이 같은 전략적 R&D 투자를 강조하고 또 강조했다. 이날 간담회에는 △한국기계연구원 △한국재료연구원△한국과학기술정보연구원 △한국전자통신연구원 △국가보안기술연구소 △한국기초과학지원연구원 △한국표준과학연구원 등 7개 기관장이 참석했다. 류 본부장은 이날 기관별 내년 중점 투자 방향에 대해 설명했다. 이어 각 기관 관심사항 등을 듣고, 상호 풀어갈 방안에 대해 머리를 맞댔다. 간담회 참석자들은 소관 분야 향후 전망과 기관 연구개발 목표, 미래 핵심 기술 확보 방안 등 각 출연연의 발전방향에 대한 의견을 제시했다. 또 출연연 운영과 관련, 과학기술혁신본부에 바라는 의견을 가감없이 전달했다. 'R&D 미소공감'은 'R&D 현장과 미래를 위한 소통으로 공감할 수 있는 정책을 만들어 가겠다'는 의미를 담은 과학기술혁신본부의 현장 방문 브랜드다. 류광준 과학기술혁신본부장은 “기계소재·ICT분야는 글로벌 기술패권 시대의 국가 경쟁력을 확보하기 위한 핵심 기술이 다수 분포된 분야"라며 "전략적인 R&D 투자를 통한 신격차 창출과 초격차 확보가 필수"라고 강조했다. 또 류 본부장은 “출연연을 산업계에 필요하지만 민간이 수행하기 어려운 R&D를 수행하는 전진기지로 육성하기 위해 최선을 다하겠다"며 "각 기관의 애로사항 해결과 주요 연구 지원을 위해 지속적으로 소통하겠다”고 덧붙였다.

2024.05.02 14:00박희범

'연성 내시경 로봇 시스템' 첫 개발..."의사 혼자 기관지 이물질 제거 가능"

기관지 이물질을 손쉽게 꺼낼 수 있는 연성 내시경 로봇이 국내 처음 개발됐다. 다빈치 등 경성 샤프트를 쓰는 내시경 로봇은 있었지만, 유연성을 확보한 로봇이 개발되기는 이번이 처음이다. 한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연)은 의료로봇연구실 김기영 책임연구원과 충남대학교병원(원장 조강희, 이하 충남대병원) 이비인후과 장재원 교수 연구팀이 공동으로 기관지 내시경 로봇 시스템을 개발하고, 미니 돼지 임상실험에도 성공했다고 2일 밝혔다. 이 로봇 시스템은 쉽게 구부러져 상하좌우 방향 조정이 가능한 내시경 겸자 기구와 안구 위치 추적, 풋페달 기능을 통합했다. 기관지 내시경 카메라를 내시경 로봇과 결합한 것도 특징이다. 또 내시경 겸자 그리퍼에 굴곡이 가능한 관절을 부착하고, 관절의 방향을 조정할 수 있는 와이어도 설치했다. 이를 통해 그리퍼의 방향과 각도를 조절해 원하는 위치에 이물질을 쉽게 제거할 수 있다. 연구팀은 의료진의 안구 움직임을 추적할 수 있는 안구 위치 추적 기술과 의료진이 직접 발로 조작할 수 있는 풋페달 장치 기술도 통합했다. 이 기술로 내시경 카메라가 굴곡과 직진, 회전을 통해 이물질이 위치한 방향으로 쉽게 도달하도록 했다. 연구팀은 "의료진 스스로 조작할 수 있어 투입 인력을 최소화할 수 있다"고 설명했다. 기존 기관지 내시경 겸자 기구는 휠 수 있는 관절이 없어 상하좌우로 방향 조절이 불가능했다. 기존 연성 내시경은 의료진이 양손을 사용해 이물질을 제거하기 때문에 보조자 도움이 필수인데 반해 이 로봇 시스템은 내시경 방향을 자유롭게 조절해 보조 인력 없이 이물질을 쉽게 제거할 수 있다. 기계연 김기영 책임연구원은 “기존의 로봇 기술을 내시경 겸자 기구에 적용해 부작용을 줄이는 등 수술적 치료의 한계를 극복할 수 있게 됐다”며 “앞으로 이물질 제거 수술뿐만 아니라 일반 외래에도 적용할 수 있는 더 작은 크기의 내시경 겸자 개발을 추진할 것”이라고 밝혔다. 충남대병원 장재원 교수는 “이번 임상 시험을 통해 기계연이 개발한 로봇 시스템이 기존 수술 방법보다 부작용이 적고 이물질 제거시 로봇 시스템이 보다 효과적임을 확인했다”며 “향후 상기도 수술에도 적용할 수 있는 시스템을 개발할 것”이라고 밝혔다. 이 연구는 범부처전주기의료기기연구개발사업단의 '상기도 내시경 수술을 위한 신개념 메디봇 핵심 기술 개발' 과제의 지원을 받아 수행됐다. TRM(기술참조모델) 6단계인 시제품으로 개발됐다.

2024.05.02 11:34박희범

초격차 소재 개발 도전장...24개 연구단 떴다

초격차 소재 개발에 도전하는 24개 미래소재 연구단이 출범했다. 과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 '과기정통부')는 24일 '국가전략기술 소재개발'과 '소재글로벌 영커넥트'에 선정된 연구단 24개를 발표했다. 이 사업은 미래시장 선점을 위해 글로벌 초격차 소재기술 개발을 지원하는 올해 신규 임무중심형 연구개발(R&D) 사업이다. 지난해 3월 발표한 '국가전략기술을 뒷받침하는 미래소재 확보' 전략에 따라 진행됐다. 국가전략기술소재개발에는 48개 연구단이 지원했다. 선정은 14개를 했다. 평균 경쟁률은 3.4대1이다. 소재글로벌 영커넥트는 38개 연구단 가운데 10개 연구단을 선정했다. 이 사업 경쟁률은 3.8대1이다.국가전략기술소재개발 연구단에게는 5년간 과제당 연간 15억 원 내외를 지원한다. 또 소재글로벌 영커넥트 연구단은 총 4년을 지원하되, 경쟁형으로 지원하는 것이 특징이다. 1단계(2년)에서는 10개 연구단에 각각 7.5억원을 지원하지만, 2단계(2년)에서는 경쟁을 통해 5개 연구단을 탈락시키고 나머지 5개 팀에 팀당 15억 원을 지원한다. 전체 24개 연구단 수주 분포를 보면 출연연에서는 총 10개 연구단을 땄다. 한국과학기술연구원(KIST)이 4개를 차지했다. 이어 한국기계연구원에서 분화한 재료연구원이 3개, 한국기계연구원이 2개 연구단을 각각 확보했다. 나머지 1개는 전기연구원이 땄다. 대학에서는 10대 대학이 14개 연구단을 수주했다. 한양대, KAIST,울산과기원(UNIST), 성균관대가 각각 2개씩 확보했다. 그외에 경상대, 서울대, 부경대, 인하대, 포항공대, 아주대가 각각 1개 사업단을 가져갔다. KIST는 ▲고집적 반도체향 차세대 극한 스케일링 배선 소재 솔루션 개발 ▲PEM 수전해 귀금속 저감 소재 개발 ▲고에너지밀도 무변형 층상구조 양극소재 개발 ▲초정밀 범용 AI 기술 개발 등의 연구단을 확보했다. 재료연은 ▲해수 특화형 선택적 이온 반응 수전해 기술 개발 ▲결손부위 맞춤형 경사기능구현 공정 및 소재기술 개발 ▲인체유래물 나노동결보존제 개발 등이다. 기계연은 ▲초결착 건식 후막 전극 기술 개발 ▲형상가변 디스플레이 기술 개발 등의 연구단을 확보했다. 이외에 눈길을 끄는 연구단 과제는 ▲폐전지 재활용 단결정 양극 합성 기술 개발(서울대)와 ▲우주발사체용 고인성 내열합금 개발(KAIST) ▲거대 언어지능 기술개발(아주대) 등이다. 황판식 기초원천연구정책관은 “미래소재 연구단의 목표는 불가능에 도전하는 것 같아 보이지만, 성공하면 한 분야의 패러다임을 바꿀 것으로 기대되는 첨단 소재들”이라고 말하며, “우수한 연구자들의 역량으로 혁신적인 성과를 낼 것이라 기대한다"고 말했다.

2024.04.24 12:55박희범

한국기계연구원, '자율주행 차량용 라이더 센서에 원형 와이퍼 설치'

자율주행 차량을 위한 고성능 환경 인식 기술이 국내 처음 개발됐다. 한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연)은 가상공학플랫폼연구본부 산업기계DX연구실 이한민 실장 연구팀이 산악 지형이나 물가, 눈길 등 오프로드 무인 차량에 적용 가능한 ▲센서 보호 모듈 ▲센서 신호 보정 기술 ▲주행 가능 영역 인식 및 주행 제어 기술 등을 개발했다고 17일 밝혔다. 이한민 산업기계DX연구실장은 "이 기술이 기존 대비 성능이 대폭 향상된 오프로드 환경 인식 기술"이라며 "다만, 상용화를 위해서는 필드에서의 오류 개선 등 풀어야 할 숙제가 많이 남았다"고 말했다. 이번에 개발한 센서 보호·세정 모듈은 오프로드 자율주행 시 센서 표면에 튈 수 있는 흙탕물이나 진흙 등을 세척액이 분사돼 와이퍼로 닦아 내는 식이다. 세척액 분사노즐은 6군데를 설치했다. 주행할 때 발생하기 쉬운 먼지나 눈, 비 등 공중에 떠다니는 작은 입자는 센서 신호 보정 기술을 통해 보정했다. 레이저를 이용해 거리와 물체의 형태를 측정하는 센서인 라이다(LiDAR)가 자칫 먼지 등도 신호로 인식할 경우 차량이 진행 도중 느닷없이 멈추기도 하기 때문에 이 센서 신호 보정은 자율주행차량에서 필수 기술이다. 연구진은 "센서 오염 회복률과 센서 노이즈 제거 정확도, 야지 주행 가능 영역 추정 정확도 등 주요 성능 지표의 속도와 정확도를 기존 대비 1.5배 이상 향상해 오프로드 자율주행 제어에 안정적으로 활용할 수 있는 발판을 만들었다"고 말했다. 이한민 실장은 "2020년부터 2023년까지 3년간 매년 10억 원가량을 들여 개발한 연구 과제 목표가 필드에서의 적용까지는 아니었다"며 "이번 과제의 일부분인 도로 환경 인식 기술과 관련해서는 한국타이어에 기술 이전했다"고 설명했다. 이 실장은 또 "이번에 개발한 기술은 무인 차량의 오프로드 자율주행 시 자주 발생할 수 있는 환경 인식 문제를 해결하는 핵심"이라며 "향후 자율주행이 적용될 굴착기, 덤프트럭, 트랙터와 같은 산업기계는 물론, 전차나 수색 차량 등 국방용 무인 차량에 적용될 수 있도록 노력할 것"이라고 밝혔다. 연구는 기계연 기본사업 '산업용 모바일 작업기계 자율화 기반 기술 개발' 과제 지원을 받았다. 주관은 한국기계연구원, 과제 용역은 KAIST와 DGIST가 수행했다.

2024.04.17 14:42박희범

기계연, KCNC 등 산학연 21곳과 표준형 CNC 시스템 개발

한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연)이 오는 5일까지 열리는 '생산제조기술전시회 'SIMTOS 2024(이하 심토스)'에 국내 산학연 18개 기관이 공동 개발한 표준형 CNC 시스템을 처음 공개했다. 이 시스템은 기계연을 주관기관으로 한국전기연구원, 한국생산기술연구원 등 출연연구기관과 연세대, 단국대 등 10개 대학, CNC 기술 공급업체 8곳 등 국내 CNC분야에서 내로라하는 산학연 전문기관들이 모여 개발한 표준형 CNC다. 현재 ㈜KCNC와 ㈜현대위아, ㈜디엔솔루션즈, 화천기공㈜, ㈜스맥, 한화정밀기계㈜, ㈜대성하이텍 등 공작기계 제조업체 6곳과 공동으로 실증을 수행 중이다. 5년간 산업통상자원부 지원받아...고급형 시스템도 개발 추진 이 사업은 산업통상자원부 (전담기관, 한국산업기술기획평가원) '제조장비시스템 스마트 제어기 기술개발 사업'(20~25년, 총괄주관기관 기계연) 연구개발 성과다. 국내 최초로 수요업체와 공급업체의 협력모델로 설립된 CNC 전문기업인 ㈜KCNC가 기술 개발에 참여했다. 이들은 외산이 장악한 국내 공작기계 시장 점유율을 높이는 것이 과제다. 이를 위해 향후 5축 및 특수 기종의 공작기계를 겨냥한 고급형 CNC 시스템 기술 개발을 추진 중이다. 이번 CNC 연구를 주도한 기계연 자율제조연구소 산하 초정밀장비연구실 측은 "지난 2019년 CNC 및 NC 공작기계 분야 국가연구실로 지정됐다"며 "지난 2022년 소부장 국가연구 인프라(3N) 성과교류회에서 25개 국가연구실(N-Lab) 중 최다 득표로 과기정통부장관 표창을 수상한 바 있다"고 말했다. CNC(Computer Numerical Control) 시스템은 컴퓨터 프로세서를 내장한 제어기에서 가공 프로그램을 해석하고 구동기로 전달해 제조 작업을 수행하는 공작기계 자동제어 전자모듈이다. 컴퓨터 CPU나 스마트폰 앱과 유사한 역할을 수행하는 장치이다. CNC는 공작기계 기술의 정점으로 불린다. CNC가 기계공작 제품 제조원가의 30~40%를 차지하는 핵심 부가가치 요소이기 때문이다. 그럼에도 CNC 산업은 국내 기술 기반이 부족하고 해외 선진기업들이 시장을 선점하고 있다. 국내 공작기계 시장에서 CNC 시스템은 95% 이상을 일본과 독일에서 수입해왔다. 기계연은 이번에 개발한 시스템 공개를 위해 킨텍스 제2전시장 7~8홀에 '스마트 제조장비용 CNC 시스템 테마관'이라 명명해 45개 부스 규모(22.5m×18m)로 꾸렸다. 이 테마관에는 표준형 CNC 시스템 외에도 CNC 제어기와 서보‧스핀들 모터 및 드라이브, HMI(Human Machine Interface) 개발 시제품 등을 전시한다. 또 국내 공작기계 업체와 협력해 국산 CNC 시스템이 탑재된 공작기계 시연도 예정돼 있다.이와함께 산업통상자원부 '공작기계 디지털트윈 및 지능화 기술 개발 사업('23~27년, 총괄주관기관 기계연)의 일환으로 낸 중간 성과물인 물리 기반 공작기계 디지털트윈 소프트웨어를 ㈜디엔솔루션즈 부스 내 '스마트 머신 솔루션' 전시 공간에서 동영상을 시연할 예정이다. "국내 공작분야 4대 업체와 맞춤형 스마트 HMI 개발" 기계연은 자체 개발한 금속 3D프린팅 장비 핵심모듈과 이를 활용한 자동차 부품용 3D프린팅 금형, 비행체 부품, 모터 부품 등도 2개 부스에 3D프린팅 관련 25개 전시물을 함께 선보인다. 세계 최고 수준의 적층속도를 가진 DED 헤드 및 자성체 3D프린팅 기술도 관심을 끈다. 연구진은 "기존 모터의 설계 제약을 해소하고 출력 밀도를 높인 3D프린팅 모터가 돋보인다"고 설명했다. 한편 기계연은 전량 수입에 의존하던 초정밀 롤 금형가공기를 100% 국산화했다. 2023년 기준 누적 매출 650억 원 및 수출 340억 원 규모의 사업화를 이뤄냈다. 이외에 스핀들 및 볼베어링, 초고정밀 머시닝센터 등 공작기계 분야 핵심품목 관련 산학연 협력 및 기술이전 등 다양한 성과를 보유했다.유석현 원장은 "공작기계 CNC 국산화를 위한 원천·상용화 기술 개발에 공을 들여왔다"며 "범용성을 가진 표준형 CNC 시스템의 개발을 완료하고, ㈜KCNC를 통해 상품화에 주력하고 있다"고 말했다. 유 원장은 또 "표준형 CNC 시스템에 포함된 33종의 구동계 시제품 가운데 국내 기술이 취약했던 스핀들 모터와 드라이브 개발을 두드러진 성과로 꼽을 수 있다"며 "국내 공작기계 4대 업체와 공동으로 맞춤형 스마트 HMI를 개발, 디지털 매뉴팩쳐링 시대를 선도할 것"이라고 덧붙였다. 유 원장은 “제조장비 자율화와 디지털화, 스스로 생산 최적화를 수행하는 방향의 연구투자가 확대되고 있는 가운데 기계와 디지털의 결합은 이제 생존의 필수를 넘어 초격차 기술 확보를 위한 핵심 동인으로 부상하고 있다”며 “앞으로 공작기계 분야 핵심품목의 국산화뿐만 아니라 지·산·학·연·관 협력 허브 역할을 통해 기계산업의 디지털화와 지능화 기술 등 차세대 핵심기술 개발에 더욱 매진할 것"이라는 각오를 드러냈다.

2024.04.01 13:28박희범

기계연-한라이비텍, 10㎝ 넘는 강판 '한방' 용접기술 개발

두께 100㎜ 이상 강판을 한 번에 용접할 수 있는 기술이 국산화됐다. 잠수함이나 발사체 외관 등 강철판에 활용 가능하다는 것이 연구진 설명이다. 한국기계연구원 (원장 류석현, KIMM) 부산기계기술연구센터 레이저기술실용화연구실 서정 책임연구원 연구팀과 한국전기연구원, 부경대학교, (주)한라이비텍(주관기관) 연구팀은 국내 최초로 60㎾급 고출력 전자빔 용접시스템 국산화 기술과 고신뢰성 공정 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 이 연구성과는 '대한용접·접합학회지(Journal of Welding and Joining)'(2023년 12월)에 발표됐다. 이 논문에는 LNG용 고망간 강판에 대한 전자빔용접(EBW) 기술과 하이브리드 레이저-아크 용접 특성 비교가 담겼다. 이 고망간 강판 EBW는 현재 연구가 진행 중이라는 것이 서정 책임연구원 설명이다.서 책임연구원은 이 논문을 포함해 모두 4편을 발표했다고 덧붙였다. 용접심 자동 추적하는 트래킹 기술도 확보 연구팀은 공동연구를 통해 국산화한 전자총을 탑재한 대형 전자빔 용접 시스템을 설계·제작하고, 100㎜ 이상의 두꺼운 금속부품을 한 번에 용접할 수 있는 기술을 확보했다. 이는 수입 장비보다 50% 저렴하게 장비를 제작할 수 있다. 향후 두께 200㎜이상인 강철판의 소형모듈원자로(SMR) 압력용기를 용접할 수 있는 시스템 국산화도 가능할 것 연구팀은 내다봤다.연구팀은 대형 전자빔 용접시스템에 전자총과 고전압 장치를 장착한 시스템 제작과 운전도 성공했다고 밝혔다.또 대형 진공 챔버 내부에서 수행되는 용접 공정을 외부에서 모니터링하고 전자빔 용접선을 자동으로 추적하는 용접심 트래킹 기술도 개발했다. 이 기술은 향후 무인 자율 전자빔 용접 장비에 적용될 수 있을 것으로 연구팀은 기대했다. 기존에는 국내에서 전자총 등 일부 핵심 장비 개발에 많은 예산이 소요되고, 기술적인 위험으로 대형 전자빔 용접 시스템이 어려웠다. 이 때문에 전자총과 같은 핵심 장비를 독일과 영국, 프랑스, 일본 등에서 수입했다. 기계연 서정 책임연구원은 “이번에 개발한 고출력 대형 전자빔 용접시스템 기술과 현재 기계연에서 개발 중인 국부진공챔버 기술을 접목하면 소형모듈원자로(SMR) 압력용기 용접이 가능해진다”고 말했다. 류석현 기계연 원장은 “최근 기계연-부산시-부산상공회의소가 협약한 'SMR 제작지원센터 유치·구축'과 연계해 이번에 개발한 전자빔 용접시스템이 소형모듈원자로(SMR) 제조기술 혁신에 큰 역할을 할 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 기술 개발을 주관한 정인철 한라이비텍 대표는 기술 사업화와 관련 "시제품이 아파트 한채 정도 크기이고, 대당 50억~100억 원 정도 된다"며 "납품은 아직 이루어진 것이 없고, 현장 실사도 마무리되지 않았다"고 덧붙였다. 이 연구는 산업통상자원부 제조기반생산시스템기술개발사업 '첨단소재부품용 전자빔 용접장비 개발' 과제의 지원을 받아 수행됐다. 연구기간과 예산은 2020년부터 2023년 3월까지 55억 원이 투입됐다.

2024.03.20 23:59박희범

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

올해 디스플레이 장비 시장 성장세 전망

■반도체 장비시장 소폭 반등 예상 ○…한국기계연구원(원장 류석현)은 올해 국내 기계산업이 지정학적 리스크, 고금리 등의 부정적인 요소와 대규모 인프라 투자 등으로 인한 기회요인이 병존하면서 생산과 수출 측면에서 보합세를 보일 것으로 전망했다. 이 내용은 기계연이 지난 2월 발간한 기계기술정책 제115호 '기계산업 2023년 성과와 2024년 전망'에 담겼다. 업종별로는 반도체 장비의 경우는 반도체 시장의 수급 조절과 지난해 기저 효과를 바탕으로 올해 생산과 수출이 소폭 반등할 것으로 전망했다. 디스플레이 장비 분야는 2023년 대중국 수출이 30.1% 줄어 전체 수출이 27.6% 감소했다. IT 제품 등 전방산업의 수요 감소가 반영된 것으로 분석됐다. 다만, 주요 글로벌 업체의 OLED 투자 확대로 올해에는 지난해 대비 성장할 것으로 내다봤다. 플랜트 분야에서는 중동지역 대형 석유화학 프로젝트가 추진되면서 전년 대비 수주액이 23.8% 증가하는 등 올해 호황이 지속될 것으로 내다봤다. 또 공작기계 분야는 멕시코, 중동 등 신흥시장 수출 확대로 지난해 수준을 유지할 것으로 전망했다. ■생명연, 합성 미생물 생태계 플랫폼 개발 ○…한국생명공학연구원은 미국 일리노이 대학과 공동으로 합성생물학 생태계를 이용해 기존대비 2배이상 바이오 연료를 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 이 연구는 합성생물학연구센터 신종혁 박사와 미국 일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스(UIUC) 진용수, 팅루(Ting Lu) 교수팀이 공동으로 진행했다. 연구진은 또 합성 미생물 생태계 내 균주 간 역할 분담을 최적화하는 방법으로 원하는 기능을 수행할 수 있는 합성 미생물 생태계 플랫폼도 구축했다. 생명연 신종혁 박사는 “기존의 미생물 생태계는 균주 간 역할 분담 조절의 어려움으로 인하여 산업적으로 응용되기 어려웠다”며, “바이오매스로부터 단일 균주로는 생산이 어려운 고부가 화합물을 만들어내는 혁신 플랫폼이 될 것”으로 기대했다. ■KAIST 초세대 협업연구실 3곳 개소 ○…KAIST(총장 이광형)가 '초세대 협업연구실' 3곳을 개소했다. 최근 개소한 협업연구실은 ▲권인소 전기및전자공학부 교수의 '비전중심 범용인공지능 연구실' ▲ 김천곤 항공우주공학과 교수의 '우주·극한 환경 재료 및 차세대 공정 연구실' ▲변재형 수리과학과 교수의 '편미분방정식 통합 연구실' 등이다. 초세대 협업연구실은 은퇴를 앞둔 교수가 오랜 시간 축적해 온 학문 성과와 노하우를 후배 교수와 협업하며 이어가는 KAIST의 독자적인 연구제도다. 2018년 도입한 이후 지난해 말까지 7개 연구실을 운영 중이다. 권인소, 김천곤 책임교수는 65세 은퇴 후 70세까지 강의와 연구 논문 지도를 이어가는 정년 후 교수 신분으로 이번에 초세대 협업연구실을 개소했다. ■KERI, 태국전력청에 전력기기 시험소 설비 구축 지원 ○…국제공인 전력기기 시험인증기관인 한국전기연구원(KERI)이 태국전력청(EGAT, Electricity Generating Authority of Thailand)이 추진하는 대형 시험소 설비 구축을 지원하기 위한 상호협력 양해각서(MOU)를 최근 교환했다. EGAT는 태국 전력 사용량의 33%를 생산, 공급하는 국영 전력회사다. 연 매출 30조 원, 직원 수는 1만 6천명이다. KERI는 앞으로 태국 내 고전압·대전력 시험설비를 개선하거나 구축하는 다양한 엔지니어링 사업에 참여할 계획이다. 또 시험소 관련 구매발주부터 유지보수까지 전공정에 관한 직원 교육을 2분기부터 실시하는 계약도 추진한다.

2024.02.28 14:12박희범

기계연, 대용량 초저온 냉각기술 첫 개발

■ 영하 100℃에서 10㎾ 냉각성능 시험 성공 ○…한국기계연구원(원장 류석현) 고준석 에너지저장연구실장 연구팀은 제로 GWP(지구온난화지수) 냉매를 이용한 터보-브레이튼 냉각시스템을 개발하고, 영하 100℃에서 10㎾ 이상의 냉각용량을 확인하는 운전시험에 성공했다고 20일 밝혔다. 터보-브레이튼 냉각시스템으로 대용량 초저온 냉각기술을 실운전한 사례는 이번이 국내에선 처음이다. 터보-브레이튼 냉각기술은 분당 수만~수십만 회 고속 회전하는 터보기계를 이용하는 냉각시스템이다. 초전도 케이블 냉각, 극저온 유체 과냉각, LNG 재액화 등 제한된 영역에서 주로 사용된다. ■ KRISS, 나노물질 독성 평가 배양법 첫 개발 ○…한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 나노물질이 인체에 미치는 독성을 정확하게 평가할 수 있는 오가노이드 배양법을 처음 개발했다. 오가노이드는 인체 줄기세포를 시험관에서 키워 만드는 장기 유사체다. 연구를 책임진 백아름 선임 연구원은 “ 기존 배양법의 한계를 극복한 성과”라며 “나노물질 및 나노의약품 안전성 평가 실용화를 앞당길 것”으로 기대했다. ■ KIOST, 화장품 제조 미세조류 저비용으로 배양 ○…한국해양과학기술원(KIOST)은 천연 아스타잔틴(Astaxanthin)이 풍부한 미세조류인 헤마토코쿠스(Haematococcus)를 기존보다 낮은 비용으로 배양하는 기술을 개발했다. 헤마토코쿠스는 항산화물질인 아스타잔틴을 축적하는 특징을 가진 미세조류다. 축적된 아스타잔틴은 화장품, 의약품, 식품 등 다양한 산업에서 고부가가치 소재로 사용된다. 연구 개발은 KIOST 제주연구소 유용균 UST 학생연구원이 속한 연구팀이 주도했다. ■ 해외우수연구기관 협력허브 구축 사업 접수 ○…과학기술정보통신부는 해외우수연구기관 협력허브 구축을 위한 사업 공고를 내고, 20일부터 오는 4월 9일까지 50일간 지원자를 접수한다. 올해 선정 대상은 총 10개 과제다. 지원액은 112억 원이다. 접수처는 범부처 통합 연구지원시스템(https://www.iris.go.kr)을 이용하면 된다. ■ GIST, 'AI 및 챗GPT 교육 챌린지'개최 ○…광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)이 AI 활용 교육의 저변 확대 및 실무역량 강화를 위해 'AI 및 챗GPT 교육 챌린지'를 개최한다. 챌린지 일정은 ▲ GIST 교직원 대상 23일 오후 3~5시, 디지털역량연구소 김철수 소장(오룡관 303호) ▲ 직원 및 일반인 대상 26일 오후 2~4시, 고려대학교 송인규 교수(오룡관 101호) ▲ 학생 및 연구원 대상 3월 7일 오후 4~5시 30분, 동국대학교 송은정 교수(대학C동 104호) 등의 강연이 예정돼 있다. 오는 26일 강연은 사전 신청 없이 참석 가능하다.

2024.02.20 14:45박희범

구조물 결함 한 번에 찾는 메타물질 첫 개발

노후 건물이나 항공기, 철제 다리 등 오래된 구조물 결함을 한 번에 찾을 수 있는 메타물질이 처음 개발됐다. 이 기술은 향후 산업용 비파괴 검사와 의료용 초음파 기술 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 전망이다. 한국기계연구원(원장 류석현) 나노융합장비연구부 나노디스플레이연구실 권민우 선임연구원 연구팀과 서울대학교 기계공학부 김윤영 석좌교수 연구팀은 선형 편광 탄성파를 원형 편광 탄성파로 완벽하게 변환 가능한 메타물질을 개발했다고 14일 밝혔다. 이 연구성과는 과학저널 네이처 커뮤니케이션즈 온라인판에 게재됐다. 연구진은 알루미늄 금속에 연속된 구멍을 내는 방법으로 메타물질을 제작했다. 또 이 물질의 구멍 모양과 간격을 조절해 직선 형태의 초음파를 원형으로 변환하는데 성공했다. 연구진은 이 메타물질을 활용할 경우 기존 비파괴 검사 기술 대비 정확도를 최대 12배 가량 높일 수 있다고 설명했다. 기존 검사는 구조물 내부 결함을 찾기 위해 최소 2회 이상 검사를 진행해 왔다. 이 검사 방식은 단 한 번에 구조물 결함을 찾아낼 수 있다. 권민우 선임연구원은 “상용화를 위해선 영상화와 초음파 주파수 문제 등을 추가 개발하고 해결해야 하는 숙제가 남아 있다”며 “상용화되면 영상진단 뿐만 아니라 디스플레이나 약물의 미세 입자 제어 등 산업용 비파괴 검사 분야를 포함해 의료용 초음파 기술 분야까지 기존 패러다임을 확 바꿀 것"으로 기대했다.권 연구원은 또 “초음파 분야 기업들이 워낙 영세해 기업과의 공동 연구가 가능할지 모르겠다”며 “정부의 지원이 계속 이어진다면 좋은 상용화 사례를 만들 자신이 있다”고 덧붙였다. 이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 글로벌프론티어사업의 지원을 받아 수행됐다.

2024.02.14 15:08박희범

로봇과 AI의 만남…사람 말귀 알아듣고 스스로 척척

제조업 작업 공정에 로봇을 쉽게 적용할 수 있는 로봇 작업 인공지능(AI) 기술이 세계 최초로 개발됐다. 자동차나 기계 부품, 조립, 생산 등 공정에 활용될 수 있어 향후 제조현장 작업 환경에 다양하게 쓸 수 있을 전망이다. 한국기계연구원은 김창현 인공지능기계연구실장 연구팀이 제조 작업 공정에 쉽게 적용할 수 있는 로봇 작업 AI 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 기술은 현재 충북 청주의 전자 부품 생산업체 공정에 세계 최초로 적용 중이다. 연구팀은 공정 적용이 가능한 생산업체 범위를 점차 확대해 나갈 예정이다. 기계연은 제조 작업 공정에 대규모 언어 모델(LLM)과 가상환경에 기반한 로봇 작업 AI 기술을 개발했다. 이 기술은 사용자 명령을 이해하고 로봇이 해야 하는 작업 명령을 자동으로 생성하고 실행하는 기술이다. 이 기술을 이용하면 작업자의 말을 로봇의 언어로 번역해 작업자와 로봇 간 대화가 가능하다. 지금까지 제조업 현장 작업에 로봇을 도입할 때는 작업환경이나 대상물이 아닌 로봇에 맞춰 현장을 수정해야 했다. 개발된 기술은 음성이나 텍스트를 통해 명령을 하면 이를 바탕으로 자동으로 작업 순서와 동작을 생성할 수 있다. 가상공간에서 사전 학습으로 현장에 맞는 최적 작업 지점을 선정하고 작업 과정을 최소화하고 물체를 자동 인식해 충돌도 피할 수 있다. 최근 LLM 등 AI 기술을 로봇과 접목해 다양한 작업에 활용하는 추세지만, 작업 현장이 아닌 실험실 환경에서만 테스트를 진행해 실제 현장에 적용하는 데 어려움이 있었다. 이번에 개발한 기술은 로봇이 수행하는 작업을 명시하고 가상공간에서 사전 학습을 통해 최소한의 현장 수정만으로 쉽게 로봇 작업을 수행할 수 있다. 해당 기술은 현장 실증 테스트를 진행 중이다. 김창현 기계연 인공지능기계연구실장은 "로봇 작업을 위한 특화된 지능을 개발하여 실제 제조 현장에 적용한 것은 세계 최초"라며 "현재는 전기차부품 생산업체 공정에 테스트 중이며 점차 적용처를 확대할 것"이라고 말했다. 한편 이번 연구는 기계연 기본사업 '자율작업 및 제조를 위한 핵심 기계기술 개발' 과제 지원을 받아 수행됐다.

2024.01.16 16:50신영빈

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