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2013 올 한 해도 소재기술 분야에서 앞서가는 대한민국을 만들기 위해 재료연구소는 활발한 연구 활동을 펼쳤다.
연구 내용에 따라 우수한 성과들이 나왔고 이는 전시회와 언론을 통해 산학연 관계자 및 일반인들에게 알려졌다.
그 중에서도 언론에 소개된 연구성과들을 살펴보며 한 해를 돌아보고자 한다.
 연료전지 적용 무인항공기, 경남 상공 날다!
올해 처음으로 언론을 통해 소개된 연구성과는 자체 개발한 연료전지를 적용한 무인 항공기 시험 비행 성공 내용이었다.
재료연구소 전기화학연구실 양철남 박사가 진행한 이번 연구는 경상남도의 예산 지원을 받아 이뤄졌으며 상공에서 60분 이상 비행했다.
선진국을 중심으로 장시간 비행할 수 있는 동력원 개발이 활발하게 진행되고 있는데 연료전지의 경우 배터리에 비해 에너지 밀도가 높아 장기 체공이 가능하고 소음이 거의 없어 무인정찰기 등으로 각광받고 있어 이번 연구성과의 의미가 크다.
연료전지의 핵심 부품인 스택 제조기술을 연구소가 확보하고 있는 만큼 항공산업의 집약지인 경상남도의 지원이 더해져 선진 기술 확보는 물론 경남에서 장기 체공 무인항공기 분야 고부가가치 산업을 육성할 수 있을 것으로 기대되는 연구성과이다.
올 한해는 뛰어난 학술지에 게재된 연구성과가 유독 많았다.
해외 저명 학술지 우수 논문 선정돼!
올 초 재료연구소 전기화학연구실 임동찬 박사팀은 물리 및 재료 분야 저명 학술지인 PSS RRL(Physica Status Solidi Rapid Research Letters)에서 2012년 베스트 논문으로 선정되는 영광을 안았다. PSS RRL은 물리 및 재료 분야 연구 성과 중 중요성과 파급력 등을 고려해 빨리 알려져야 하는 내용을 위주로 게재하는 학술지다.
이번에 선정된 논문에 소개된 연구는 재료연구소의 주요 사업 중 하나인 습식공정을 이용한 고효율 하이브리드 광활성 핵심소재기술 개발 사업(사업책임자 : 이주열 책임연구원)의 일환으로 이뤄졌으며 성균관대학교 김영독 교수와 공동 연구했다.
화학분야 저명 학술지 앙케반데 케미 표지논문 선정!
재료연구소 이혜문 박사와 한국과학기술원 고승환 교수가 재료연구소의 자체연구사업과 산업통상자원부의 소재원천기술개발사업을 통해 연구, 개발한 고전도성 알루미늄 종이 및 섬유소재 제조 기술은 화학분야 저명 학술지인 앙케반데 케미(Angewandte Chemie International Edition) 7월호 표지논문(Back Cover)으로 선정됐다.
이 기술을 적용하면 휴대폰이 내장된 옷이나 체온 및 심장 박동 수 등을 감지해 현재 몸 상태를 알려주는 운동복, 실내 온도 및 습도에 따라 다양한 색과 모양으로 빛을 내는 벽지 및 커튼 등을 만들 수 있다.
특히 가위나 칼로 오리고, 풀칠하고, 꿰매는 등 손쉬운 과정으로 옷이나 신발, 커튼 또는 벽지 등 종이나 섬유(천)에 원하는 모양의 전기 및 통신 회로, 전자파 차폐막, RFID 안테나 등을 구현할 수 있어 언론의 주목을 받았다.
Advanced Functional Materials 표지논문!
저가의 유기 태양전지를 생산할 수 있는 원천기술이 개발돼 재료분야 저명 학술지인 ‘Advanced Functional Materials(어드밴스드 펑셔널 머터리얼스)’ 최신호(9월 9일자)에 표지논문(Back cover)으로 게재됐다.
재료연구소 소자기능박막연구실 송명관, 김동호 박사팀과 전북대학교 강재욱 교수팀(유연인쇄전자공학과), LG Display의 박종현 박사팀이 공동으로 높은 효율과 뛰어난 유연성을 가진 은 나노 와이어 기반의 유기 태양전지를 개발하는 데 성공했다.
현재까지 은 나노와이어 전극을 이용한 유기 태양전지는 광변환 효율이 3%에 그쳐 실험적으로 고효율 소자제작이 이뤄진 사례가 없어 이번 연구 결과가 더욱 주목받았다.
이번에 개발된 기술을 유리와 플라스틱 기판에 적용했을 때 각각 6%, 5.1%로 광변환 효율이 배로 향상됐다. 또한 유연성을 가늠하기 위해 플라스틱 기판을 1.5mm 간격으로 1,000회 굽혔을 때도 효율 변화가 거의 없을 정도로 유연성도 뛰어났다.
그리고 올해 처음으로 세계 1등 기술을 선정해 시연회를 갖기도 했다.
재료연구소는 6명의 내·외부 전문가로 이뤄진 심사위원들의 1차 서면심사와 2차 대면심사를 통해 세계 1등 기술을 확정했다.
세계 1등 기술 첫 선정!
이번에 선정된 세계 1등 기술은 ‘광폭 표면처리용 선형 이온빔 소스 및 공정기술’이다. 플라즈마코팅연구실 김도근 박사팀이 개발한 이 기술은 강판이나 폴리머 등 유연소재 표면에 새로운 기능을 부여할 수 있는 표면처리 원천기술이다. 이는 마치 화장이 잘 받도록 여드름을 제거하고, 예쁘고 화사한 색조 및 기능성 화장품을 발라주는 것과 같은 기술이라고 할 수 있다.
특히 초당 2m 이상 날아가 강판 표면에 존재하는 불순물을 제거할 수 있는 고속형 선형 이온빔 소스를 개발했는데 이는 경쟁 기관 대비 1.5배 이상 빠르다. 더불어 대면적 기판처리를 위한 균일도의 오차 범위가 4% 이하로 매우 우수하다.
선형 이온빔(플라즈마) 소스를 이용하면 식품용 포장재와 광학 필름, IT기기, 강판 등 실생활에 사용되는 다양한 유연소재의 기능성을 높일 수 있다.
그 외에도 우수한 성과를 낸 연구결과들이 많이 발표됐다.
제트엔진용 초고온 소재 개발!
신금속연구본부 조창용 박사 연구팀은 상용합금에 비해 고온에서의 수명은 2.5배, 변형에 대한 저항성은 3.5배로 증가된 단결정 초내열합금을 개발했다.
에너지 및 환경문제로 가스터빈의 고효율화, 대형화 추세로 소재 강국인 일본, 미국 등을 중심으로 더 높은 온도에서 사용할 수 있는 초내열합금 개발이 이루어지고 있으나 루데늄, 이리듐, 백금 등의 고가 원소가 첨가되어 사용이 제한되고 있다. 이번에 개발된 합금은 고가 원소의 함량을 최소한으로 억제하면서 우수한 특성을 나타내도록 조성을 조절하여 개발되었기 때문에 경제적인 면을 고려하여도 우수한 연구 결과이다.
초내열합금을 단결정으로 주조하면 고온에서의 수명이 극대화 되기 때문에 항공기 엔진이나 발전용 가스터빈의 블레이드 등과 같이 높은 온도에서 큰 응력을 받는 부품에 사용할 수 있다.
자동차 열교환기용 알루미늄 클래드 판재 국산화 기술 개발!
전량 수입에 의존하고 있는 자동차 열교환기용 알루미늄 클래드 판재를 국내에서 제조할 수 있는 기술도 개발됐다.
최근 연비 향상을 위해 가벼운 자동차가 주요 이슈로 부각되면서 주요 부품 중 하나인 열교환기 역시 가볍고 높은 효율을 내는 것이 중요해 졌다. 이 때문에 자동차 공조시스템(냉각 및 히터)에 들어가는 알루미늄 튜브와 방열판을 브레이징(Brazing)공법으로 붙이는데 여기에 사용되는 알루미늄 클래드 판재가 전량 수입되고 있다.
경량금속연구단 김형욱/어광준 박사팀은 산업기술연구회에서 지원하는 기관 간 융합연구사업 ‘미래자동차용 고효율 Air-Conditioning system 융합설계 및 제조기술 개발(연구책임자 : 이영선)’ 일환으로 기존 수입산 보다 강도가 15%이상 향상된 알루미늄 클래드 판재를 제조할 수 있는 기술 개발에 성공했다. 국산화뿐만 아니라 수출도 가능할 것으로 기대되는 연구성과로 많은 주목을 받았다.
재료연구소가 달려온 2013년 한 해. 언론에 보도된 연구성과 외에도 크고 작은 많은 성과들이 개발되어 대한민국 소재강국을 향한 초석을 다졌다.
재료연구소는 2014년에도 지금까지 그래왔던 것처럼 꾸준히 그리고 묵묵히 우수한 소재기술을 개발하기 위해 노력할 것이다.
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