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'폭발위험 없는 배터리 "성큼"

폭발·화재 위험 없는 전고체전지 상용화에 한 걸음 다가선 새로운 공정 기술이 개발됐다. 차세대 휴대폰 배터리 활용 가능성을 높인 연구 결과물이다. 한국전기연구원(KERI) 은 차세대전지연구센터 소속 박준우 박사와 성정환 연구원(UST KERI 캠퍼스 학생 연구원)이 공정 과정과 비용은 절반 이하로 줄이고, 품질은 2배 이상 높인 '고체전해질(황화물계) 입도 제어 및 습식 합성 공정' 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. ■개발이유 전고체전지는 양(+)극과 음(-)극 사이에서 이온을 전달하는 '전해질'을 액체가 아닌, 화재나 폭발 위험성이 낮은 고체로 대체한 것이다. 하지만, 고체전해질은 전고체전지(특히 양극(+))에 활용되려면 입자 크기가 머리카락 굵기의 100분의 1에 해당하는 수 마이크로미터 수준으로 매우 작아야 한다. 그동안 국내외 많은 연구진이 다양한 방법으로 제조했던 고체전해질은 입자가 커서 기계적인 분쇄 등 별도의 공정이 필요했다. 이 과정에서 시간적·물리적 비용 소모가 드는 것은 물론, 분쇄로 인한 고체전해질의 성능 저하는 상용화를 막는 큰 걸림돌이었다. ■개발성과 연구팀은 단순한 공정만으로 미세하고 이온 전도도까지 높은 고체전해질을 대량으로 생산하는 기술을 개발했다. 연구팀은 미세한 원재료(황화리튬 등)를 도입하고, 각각의 물질이 화학 반응으로 발생시키는 '핵 생성(Nucleation)' 속도를 제어해 최종 생성물의 입도를 크게 줄이는 방법을 활용했다. 복잡한 과정 없이 간단한 습식 합성 공정만으로 미세한 고체전해질을 제조할 수 있게 된 것이다. 이러한 화학적 조성 제어로 결과물의 이온 전도도는 기존 고체전해질 공정(고에너지 볼밀링을 통한 '건식 합성' 및 분쇄)보다 약 2배 이상(2mS/cm -> 4.98mS/cm) 높았다. ■향후계획 관련 연구결과는 우수성을 인정받아 에너지 분야 국제 저명 학술지인 '에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)'의 3월호 논문으로 게재됐다. 학술지의 영향력을 평가하는 'JCR Impact Factor'는 20.4로, 해당 분야 상위 5.2%에 속한다. 성과의 특허 출원 등을 다수 확보한 KERI는 관련 기술이 전고체전지 업계의 많은 관심을 받을 것으로 보고, 수요 기업을 적극 발굴해 기술이전을 추진할 계획이다. KERI 박준우 박사는 “원재료의 적절한 선택과 화학 반응의 확실한 제어로 탄생한 연구원만의 '단순 공정'으로 고체전해질을 미세화하기 위해 진행됐던 복잡하고 비싼 공정을 건너뛸 수 있게 됐다”라며 “매우 간단해진 공정에도 고체전해질의 품질은 훨씬 뛰어나 양산화·상용화를 위한 '기업 접근성'과 '효율성'을 모두 확보했다”라고 전했다. 이 연구는 KERI 기본사업과 산업부의 '나노융합혁신제품기술개발 지원 사업'으로 수행됐다. 한편 KERI는 '특수 습식합성법(특허받은 특수 첨가제를 통해 10분의1 수준의 저렴한 원료(출발물질)로도 고체전해질을 대량 생산하는 기술)' 제조 공정 기술도 보유했다.

2024.03.18 10:53박희범

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

글로벌 R&D 범부처 컨트롤타워 출범

정부가 국가 R&D 체제개편 차원에서 강력하게 드라이브 걸어온 글로벌 R&D의 범부처 컨트롤타워가 가동에 들어갔다. 과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 '과기정통부')는 국가과학기술자문회의 산하에 글로벌 R&D 특별위원회(이하 '글로벌 특위')를 신설하고, 27일 제1차 회의를 개최했다. '글로벌 특위'는 ▲글로벌 R&D 정책·사업의 종합·조정 ▲글로벌 R&D 전략 고도화 ▲체계적인 사업 운영·관리 등에 대한 범부처 컨트롤타워로서의 역할을 수행한다. '글로벌 특위' 위원장은 과학기술혁신본부장이 맡았다. 국제공동연구 활성화 및 전략적인 투자·협력을 위해 과기정통부, 기재부, 외교부, 산업부, 복지부 등 관련 주요부처 실장급 6명이 정부위원으로 참여했다. 이와 함께 산·학·연 전문가 16명이 민간위원으로 참여했다. 민간위원 절반이 학계…연구 전문가 5명 참여 학계에서는 △주경선 미 코네티컷주립대 교수(고에너지 핵물리학) △조규진 서울대 교수(로봇공학) △이종일 한국뉴욕주립대 교수(국제 정책) △엄지용 KAIST 교수(탄소중립) △전석우 고려대 교수(나노·소재응용 및 연구행정) △남좌민 서울대 교수(나노과학) △민상기 미 위스콘신대 교수(국제협력) △차미영 KAIST 교수(빅데이터 및 AI) 등 8명이다. 연구계에서 △유정하 독 막스플랑크연구소 책임연구원(핵융합) △김유수 일 이화학연구소 주임연구원(화학공학)은 △손지원 한국과학기술연구원 기술정책연구소장(재료공학 및 국제협력) △이승구 한국생명공학연구원 합성생물학연구소장(합성생물학 및 국제협력) △박호식 한국화학연구원 연구전략본부장(소재 및 탄소) 등 5명이다. 산업계에서는 △최치호 한국과학기술지주(주) 대표(기술사업화) △이홍락 LG AI연구원 최고AI과학자(AI) △황윤일 CJ제일제당 CJ 아메리카 대표 및 R&D 대외협력 총괄(R&D 전략 및 협력) 등 3명이다. 이번 1차 회의에서는 2건의 심의(글로벌 R&D 특별위원회 운영방안 및 운영세칙(안), 글로벌 R&D 전략지도(안) - 이차전지, 수소공급, 무탄소신전원, CCUS 분야)와 2건의 보고(글로벌 R&D 추진전략 및 이행계획, 국가연구개발사업 국제공동연구 매뉴얼(안))가 진행됐다. 이차전지 분야 글로벌 기술수준 세계 정상급 특히, 이날 세 번 째로 보고된 글로벌 R&D 전략지도에 따르면 우리나라 기술 수준이 이차전지 분야에서는 리튬이온 전지 및 핵심소재와 이차전지 모듈·시스템이 각각 세계 1위, 차세대 이차전지 소재·셀 4위, 이차전지 재사용·재활용 2위인 것으로 파악됐다. 수소 공급 분야는 수소 생산 4위, 수소 저장·운송 5위, 해외 수소 저장·운송 9위 등으로 나타났다. 무탄소 신전원 분야에서는 발전용 수소 연료전지 3위, 수소 혼소·전소 3위, 암모니아 혼소 5위로 조사됐다. 탄소 포집·활용·저장(CCUS) 분야에서는 탄소 포집 6위, 탄소 저장 22위, 탄소 활용 8위였다. 류광준 과학기술혁신본부장은 “최근 국가 간 기술협력이 중요해지고 이에 따라 정부 예산도 대폭 확대한 만큼 글로벌 R&D의 활성화와 체계적인 전략 수립이 필요한 중요한 시기”라며 “세계를 선도하는 과학기술 강국으로 도약하는 계기가 될 것”으로 기대했다.

2024.02.28 01:04박희범

바이오 파운드리 사업 예타 통과···예산은 반토막

바이오 파운드리 구축 사업이 예타를 통과하면서 시행이 확정됐다. 2029년까지 5년 간 1천263억원이 투입된다. 또 불확실성이 큰 연구개발 활동을 지원하는 방향으로 예타 제도가 개선된다. 과학기술정보통신부는 16일 서울 광화문 국가과학기술자문회의에서 2024년 제1회 국가연구개발사업평가 총괄위원회를 열고 이같은 내용을 심의·의결했다. 이에 따라 3월부터 불확실성이 큰 도전적 연구개발사업에 대한 예타는 통과나 탈락보다는 추진체계 고도화 등 사업 기획 완성도를 높이는데 초점을 맞춘다. 불확실성이 큰 R&D 사업은 혁신성이 크더라도 타당성 입증이 어려워 예타에서 탈락하는 경향이 큰데, 향후 예타 과정에서 전문가 검토 등을 통해 사업기획을 보완하고 연구가 진행될 수 있게 한다. 또 국가적으로 시급한 도전·혁신적 사업의 예타 면제 근거를 명확히 하고, 예타 면제도 적극 검토한다. 각 부처가 수행하는 예타 규모 미만 연구개발 사업들을 통합하거나 재기획한 계속사업도 예타 대상으로 인정된다. 연구개발 사업의 연속성을 확보하고, 개별 사업마다 따로 해야 했던 사업 관리 및 기획·평가 등을 통합해 행정부담을 덜 수 있다. 예타 신청 부서는 실천 가능한 재원 조달 방안을 제시하도록 해 재정 효율성을 높인다. 이와 함께 2022년 제4차 예타 대상으로 선정된 '바이오 파운드리 인프라 및 활용 기반 구축 사업'의 시행이 확정됐다. 공공 바이오 파운드리를 구축해 합성생물학 기술 경쟁력과 연구 효율을 높이고 국내 바이오제조 산업의 저변을 확대하고자 하는 사업이다. 합성생물학은 생명과학에 공학 개념을 도입해 DNA, 단백질, 인공세포 등 생명시스템을 설계·제작하는 기술이며, 바이오 파운드리는 합성생물학의 핵인프라로 꼽힌다. 과기정통부와 산업부 공동 사업이며, 2025년부터 2029년까지 5년 간 1천 264억 3천만원의 예산이 투입된다. 다만, 작년 사업 신청 당시 요청했던 2천 978억원에선 1천 700억원 가까이 삭감됐다. 과기정통부 주영창 과학기술혁신본부장은 "이번 제도 개편방안은 연구개발 불확실성을 적극 반영해 혁신적 기술 발전을 촉진하도록 하면서도, 재정 효율성 제고라는 예타 본연의 역할은 내실화했다"라고 말했다.

2024.01.16 17:06한세희