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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