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'나노섬유'통합검색 결과 입니다. (4건)

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초미량 물로 전기 생산…디지털 시계 작동 성공

눈에 보일듯 말듯한 초미량 물로 최대 45시간 정기를 생산하는 수력발전기가 개발됐다. 여기서 발생한 전기로 디지털 시계 작동에 성공했다. UNIST는 고현협 에너지화학공학과 교수 연구팀이 물속 양이온의 농도 차로 장시간 직류 전기를 생산하는 초소형 박막 수분 발전기를 개발했다고 9일 밝혔다. 이 발전기는 맥신과 셀룰로스 나노소재를 섞어 만든 재료로 나노통로를 만드는 것이 핵심이다. 소자의 한쪽 끝부분을 물리적으로 눌러, 비대칭 나노통로를 형성했다. 물이 소자 입구로 들어오면 셀룰로스 나노섬유가 물을 흡수한다. 그러면, 입구 쪽은 크게 부풀지만, 반대쪽은 눌려 있어 좁은 나노통로 구조를 그대로 유지, 소자 내부에 한쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 물 통로가 만들어진다. 통로 폭의 차이는 두 영역에서 서로 다른 양이온 선택성을 만든다. 넓은 입구 쪽에서는 양이온과 음이온이 모두 비교적 자유롭게 움직이는 반면, 좁은 나노통로에서는 맥신과 셀룰로스 나노섬유 표면의 음전하가 양이온을 선택적으로 끌어당긴다. 특히 폭이 약 1.4nm인 나노통로에서는 통로 벽의 영향이 전체에 미쳐 좁은 영역의 양이온 농도가 넓은 영역보다 높아진다. 양쪽 양이온 농도 차이에 따라 전압이 형성되는 원리다. 연구팀은 셀룰로스 나노섬유의 이온전도성과 맥신의 전자전도성을 하나의 나노통로 구조에 결합, 나노통로 내부에서 만들어진 이온 농도 차를 전자전류로 변환하는 데도 성공했다. 비교 실험에서 맥신·셀룰로스 나노섬유 소자는 전자전도성이 낮은 산화 그래핀(GO)·셀룰로스 나노섬유 소자보다 무려 5,000배 이상 높은 전류를 출력했다. 맥신 함량을 최적화한 소자는 53.8mA/㎤의 전류밀도와 2.1mW/㎤의 체적 전력밀도를 기록했다. 연구팀은 물 3마이크로리터(μL)만으로 20시간 이상 안정적인 전압을 유지했다고 밝혔다. 최대 약 45시간 동안 전압 출력도 확인했다. 또한 상대습도 17~90%와 분당 5~20리터의 공기 흐름에서도 안정적인 출력을 나타냈다. 증류수뿐만 아니라 수돗물과 바닷물, 땀으로도 전력을 생산했다. 반복적인 수화·건조 과정에서도 성능을 유지했다. 연구팀은 "개발된 수분 발전기는 두께가 약 15㎛ 초박막 구조"라며 "여러 층으로 쌓아 제한된 면적에서도 전력 생산량을 늘릴 수 있다"며 "실제 2개층으로 쌓은 단위 소자 48개를 직렬로 연결, 상용 디지털시계를 직접 구동했다. 웨어러블 전자기기의 자가발전 전원으로 활용할 가능성도 확인했다"고 설명했다. 단위소자 발전 성능은 83mV에 전류는 10㎂다. 소자 48개를 연결시 3.6V, 9 ㎂의 출력을 낸다. 실험에 사용된 디지털 시계는 LED 기반으로 1.5V 전압에, 2㎂ 전류가 필요하다. 연구에는 나상윤·정건영 에너지화학공학과 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 정건영 박사는 전화통화에서 "특허출원까지 진행했다. 기술성숙도는 실험실 성능 검증에서 시제품으로 넘어가는 단계다"라며 "상용화를 위한 창업계획은 따로 없는 상태"라고 말했다. 고현협 교수는 "향후 웨어러블 헬스케어 기기와 소형 전자기기, 분산형 사물인터넷(IoT) 시스템 등 지속적이고 독립적인 전원 공급이 필요한 다양한 분야에 적용할 수 있을 것"으로 기대했다. 연구성과는 재료분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈에 온라인으로 게재됐다.

2026.09.09 08:00박희범 기자

벌침 모사형 마이크로 니들 세계 첫 공개…수 개월 피부 부착에도 "이상없어"

최소 72시간, 길게는 수개월까지도 통증없이 피부 부착이 가능한 벌침 모사형 마이크로 니들이 세계 최초로 개발됐다. 노인 등 만성질환자 관리나 화학·생물학전 대응체계구축에 효과적일 것으로 분석됐다. 한국기계연구원은 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 전소희 책임연구원(중앙대학교 약학대학 학연교수 겸임)이 학연교류 협약 일환으로 나노섬유 웹(WEB) 구조의 마이크로 니들을 개발했다고 22일 공개했다. 기술 개발에는 중앙대학교 약학대학 강원구 교수, 의과대학 윤유식 교수, 국립한밭대학교 기계공학과 하지환 교수, 국방과학연구소 연구팀이 공동 참여했다. 마이크로니들은 백신 등의 약물을 통증 없이 피부로 전달하는 초미세 주사바늘이다. 지금까지 개발된 마이크로 니들은 딱딱한 고체형태가 주류를 이뤘다. 이로인해 피부 부착시간을 1시간 이상 넘기기가 어려웠다. 특히, 수십 시간 약물을 지속 전달해야하는 상황에서는 어려움이 많았다. 연구팀은 벌침 모사와 유연한 나노섬유에 착안, 이론적으로 몇 개월씩 부착하더라도 부작용이 없는 니들을 개발했다. 가능성도 확인했다. 화학무기 대응 및 중추신경계 질환 치료 약물을 탑재해 동물실험한 결과, 72시간까지 순조롭게 서방형 약물전달이 이루어지는 것을 확인했다. 연구팀은 전기방사 공정에서 발생하는 정전기력을 나노섬유 마이크로 니늘 개발에 이용했다. 거미줄 구조처럼 방사형으로 만들어진 나노섬유 마이크로 니들을 금속 마이크로 니들 표면에 붙인 뒤 바로 제거했다. 전소희 책임연구원은 "이를 피부에 붙인 뒤 즉시, 나노섬유 마이크로 니들이 코팅된 금속 마이크로니들을 제거하면 벌침이 피부를 뚫고 들어가 고정되는 원리와 같이 나노섬유 마이크로 니들만 피부 내에 고정돼 지속적 약물 전달을 가능하게 한다"고 설명했다. 나노섬유 마이크로니들은 유연성이 뛰어나 장시간 착용해도 피부 통증이나 이물감이 거의 없고, 내부에 형성된 나노~마이크로 크기의 미세 다공구조로 인해 통기성이 우수하고, 장시간 부착해도 피부 발진이 거의 없다는 것이 연구진 설명이다. 전소희 책임은 "물리적 특성 등을 고려해 판단할 때, 이론적으로는 몇 개월 부착도 가능할 것"이라며 "지난 2024년 기계연-중앙대 학연교류 협약체결을 계기로 만들어진 공동연구 성과여서 의미가 크다"고 덧붙였다. 연구팀은 이 기술이 화학·생물무기 대응 국방체계는 물론 알츠하이머, 중추 신경치료, 비만치료, 아토피 치료 등 관범위하게 적용 가능할 것으로 내다봤다. 연구성과는 재료·나노과학 분야 국제학술지(Advanced Healthcare Materials, IF 10, JCR 7%)' 전면 표지 논문으로 게재됐다. 연구 지원은 방위사업청과 국방과학연구소 미래도전국방기술 연구개발사업으로부터 받았다.

2026.01.22 12:59박희범 기자

안국약품, 소프엔티와 전략적 투자 및 메디컬 소재 사업 협력

안국약품은 소프엔티와 지난 21일 안국약품 본사에서 전략적 투자와 함께 메디컬 소재 사업 협력을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다고 밝혔다. 이번 협력은 안국약품이 기존 제약·바이오 산업의 경계를 넘어 메디컬 소재 시장으로의 첫 도전이라 할 수 있다. 최근 헬스케어 산업 전반에서는 의료기기와 치료재료를 비롯한 다양한 분야에서 고기능성 소재 수요가 빠르게 증가하고 있으며, 소프엔티의 나노섬유 기반 메디컬 소재는 차별화된 기술 경쟁력을 바탕으로 여러 응용 분야에서 성능과 혁신성을 입증하며 고부가가치 산업으로서의 가능성을 보였다. 양사는 이러한 기술력과 시장 수요를 바탕으로 메디컬 소재 분야에서 협력 방안을 모색하고, 구체적인 사업 추진을 이어갈 계획이다. 박인철 안국약품 대표는 “소프엔티와의 전략적 협업은 안국약품의 신사업 확장 전략의 일환이며, 양사의 시너지를 통해 새로운 성장 동력을 확보할 것으로 기대한다“고 밝혔다. 이어 “향후 제약뿐만 아니라 바이오 헬스케어 전방위 산업에 대한 전략적 진출을 통해 매출 증대를 추진하겠다”고 말했다. 한설아 소프엔티 대표는 “소프엔티는 이번 협력을 통해 메디컬 소재 사업화 역량을 한층 강화하고, 의료기기·헬스케어 산업 전반에 걸친 신규 비즈니스 기회를 창출해 나갈 것이다. 특히 안국약품과의 협력을 통해 메디컬용 기능성 섬유 시장의 새로운 패러다임을 열고 글로벌 메디컬 소재 시장에서 경쟁력을 강화해 나가겠다”라고 말했다. 소프엔티는 2020년 설립된 나노섬유 기반 신소재 개발 기업으로, 나노 멤브레인 복합소재 기술과 흡수성 폴리우레탄(PU) 나노섬유 제조 원천 기술을 바탕으로 국내외 다수의 특허를 보유하고 있다. 이를 통해 산업용, 메디컬, 의류 등 다양한 분야에 소재 및 제품을 개발하고 있으며, Class 6 Pass 수준의 바이러스 차단 기능과 우수한 통기성을 동시에 구현한 '비블로텍'(Viblotec)과 고성능, 내구성이 강한 항균 의료복인 '애트블로'(Atvlo) 등 자체 브랜드를 운영하여 시장의 주목을 받고 있다.

2025.08.26 16:53조민규 기자

현존 최고 성능 세라믹 전해전지 개발…이산화탄소 분해 성능 50%향상

지구 온난화의 골칫거리인 '이산화탄소'를 '일산화탄소'로 전환하는 고성능 세라믹 전해전지(SOEC)가 개발됐다. KAIST(총장 이광형)는 기계공학과 이강택 교수 연구팀이 신소재 세라믹 나노 복합섬유를 이용해 현존 최고 성능의 이산화탄소 분해 성능을 갖는 세라믹 전해전지를 개발하는 데 성공했다고 1일 밝혔다. 연구진은 "이를 이용한 이산화탄소 분해 성능은 기존대비 50% 향상했다"고 설명했다. SOEC는 이산화탄소를 가치 있는 화학물질로 전환할 수 있는 유망한 에너지 변환 기술이다. 하지만 기존 세라믹 전해전지는 작동 온도가 800℃ 이상이다. 유지 비용이 크고 안정성이 낮아 상용화에 한계가 있다. 연구팀은 전기가 잘 통하는 '초이온전도체' 소재를 기존 전극에 함께 섞어 만든 '복합 나노섬유 전극'을 개발했다. 나노섬유 두께를 약 45% 줄이고, 전극을 머리카락보다 1천배 가는 두께(100나노미터)로 제작했다. 연구팀은 "전기분해 반응이 일어나는 면적을 극대화했다"며 "이를 통해 세라믹 전해전지의 작동 온도를 낮추는 동시에 이산화탄소 분해 성능을 약 50% 향상시키는데 성공했다"고 말했다. 복합 나노섬유가 적용된 세라믹 전해전지는 기존에 보고된 소자 중 가장 높은 세계 최고 수준의 이산화탄소 분해 성능(700℃에서 1.25 A/cm2)을 기록했다. 300시간의 장기 구동에도 안정적인 전압을 유지했다. 이강택 교수는 “이산화탄소 저감뿐만 아니라 그린수소 및 친환경 전력 생산과 같은 다양한 차세대 에너지 변환 소자의 개발에 있어 선도적인 기술이 될 것”이라고 말했다. KAIST 기계공학과 김민정 석사, 김형근 박사과정, 아크롬존 석사가 공동 제 1 저자로 참여했다. 한국지질지원연구원 정인철 박사, KAIST 기계공학과 오세은 박사과정, 윤가영 석사과정이 공동저자로 연구를 수행했다. 연구결과는 촉매·재료 분야 국제학술지 '어플라이드 카탈리시스 B: 환경과 에너지' 3월 3일 온라인 게재됐다.

2025.04.01 08:29박희범 기자