KIST-SKKU 탄소중립 공동연구센터 1차 융합 연구 사업 발표회 개최

KIST-SKKU 탄소중립 공동연구센터 1차 융합 연구 사업 발표회 개최 ‘KIST(한국과학기술연구원)-SKKU(성균관대학교) 탄소중립 공동연구센터’가 지난 26일 KIST 글로벌게스트 하우스 커뮤니티라운지에서 ‘1차년도 융합 연구 사업 발표회’를 개최했다. KIST-SKKU 탄소중립 공동연구센터는 △과학기술인재 양성을 위한 SKKU-KIST 융합교육과정 개발 및 운영 △우수연구인력 교류를 촉진할 학연교수 운영 △그린 에너지 및 탄소 중립 분야에서 새로운 협력 모델 및 공동융합연구 사업을 진행하고 있다. 본 센터에는 KIST와 SKKU의 전문가 13인이 참여하고 있으며, 이번 행사에는 선정된 6개의 융합 사업 과제 책임자의 과제 설명회와 함께 연구과제의 성공을 위한 상호 협력의지를 확인하고 향후 상호 공동연구를 심화하고 확대하는 방안이 논의되었다. 이번 행사에는 윤석진 KIST 원장, 김진상 KIST 전북 분원장, 이내응 SKKU 공대 학장 등 20여명이 참석했다. 백정민 연구센터장은 ‘센터의 성공적인 출발과 미래 혁신기술을 도출하기 위한 전략을 공유하는 뜻 깊은 자리였다’고 평가했으며, 앞으로 지속적인 연구 인력 및 기술 교류를 통한 그린 에너지 및 탄소 중립 분야에서의 선도적인 역할을 기대했다. 본 센터 소속 학생들에게는 등록금 전액지원 (장학금 지급) 및 추가적인 최고 수준의 인건비 지급, 논문 인센티브 등 많은 혜택이 부여된다.

신소재공학부 백정민 교수 연구팀, 미세 먼지 저감 고효율 SCR 촉매 개발

신소재공학부 백정민 교수 연구팀, 미세 먼지 저감 고효율 SCR 촉매 개발 - Cu-Ce 이종나노 복합체 합성 및 분산기술을 활용한 저온용 SCR촉매 개발 - 국제적 학술지 Chemical Engineering Journal 2022년 2월 온라인 게재 성균관대학교(총장 신동렬) 신소재공학부 백정민 교수 연구팀이 한국생산기술연구원 김홍대 박사, UNIST 박혜성 교수 연구팀과 함께 저온 구간(180oC~220oC)에서 높은 활성을 가지는 질소산화물(NOx) 제거 촉매를 개발했다. 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction; SCR)은 미세먼지 원인물질인 NOx의 제거를 위해 암모니아를 환원제로 이용하여 무해한 N2 및 H2O로 전환하는 기술로서 현재 산업공정에서 널리 쓰이고 있다. 하지만 일반적으로 널리 사용되는 VO2/TiO2계 촉매는 250℃ 이상의 고온에서 우수한 특성을 보이는데, 이는 높은 유지 비용 뿐만 아니라 입자의 응집현상으로 인해 촉매 비활성의 원인이 된다. 이에 200℃ 정도의 저온에서 높은 활성을 갖는 촉매 개발이 중요한데, 이 경우 SO2 및 수분에 의한 활성저하의 문제점이 있다. 이러한 한계를 돌파하고자, 백정민 교수 연구팀은 3~5nm 크기의 Cu-Ce 산화물 구조를 가지는 나노 이종복합체를 제조하고, 이를 VO2/WO3/TiO2 촉매에 효과적으로 분산시키는 기술을 개발하여, 저온에서 기존 상용촉매보다 약 44% 향상된 NOx 제거 효율을 달성했다. 또한 SO2 분위기 하에서 K-factor (K16h/K0) 값도 0.60에서 0.83으로 크게 향상시켰으며, 수분이 존재하는 경우에도 활성이 저하되지 않는 등 SO2와 수분에 의한 피독저항성 크게 향상 시켰다. 백정민 교수는 “본 연구는 곧 산업현장에서 실증 실험을 통해 그 적용 가능성을 점검할 예정이며, 추가 연구를 통해 200℃ 이하에서도 장시간 높은 활성을 지니는 촉매를 개발할 예정이다”고 밝혔다. 백정민 교수 연구팀은 이미 관련 특허 2건을 출원한 상태이며, 기술 성공 시 공장, 제철소 등 산업 현장에 배출되는 NOx 배출 저감 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 이번 연구는 2019년 4월 산업통상자원부 과제 (Wide Temperature Window NOx 제거 촉매 개발)로 선정돼 지원을 받았으며, 국제적 학술지 Chemical Engineering Journal에 2월 온라인 게재되었다. ※ 논문명 : Cu- and Ce- promoted nano-heterostructures on vanadate catalysts for low-temperature NH3-SCR activity with improved SO2 and water resistance ※ https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135427

신소재공학과 김상우 교수 연구팀, 초음파 자극 체내 생분해성 마찰전기 발전기 세계 최초 개발

신소재공학과 김상우 교수 연구팀, 초음파 자극 체내 생분해성 마찰전기 발전기 세계 최초 개발 - 병증 치료 후 체내 삽입된 의료기기의 제거 시술이 필요없는 체내 완전 생분해 가능한 의료기기 구현 기대 [사진] 좌측부터 김상우 교수,이동민 연구원, Najaf Rubab 연구원 성균관대학교(총장 신동렬) 신소재공학부 김상우 교수 연구팀이 초음파 세기를 조절함으로써 진단/치료 등 의료목적을 위해 체내 삽입된 전자약 등의 의료기기를 충전한 이후 원하는 시점에 추가적인 제거 시술없이 단시간동안 소자를 체내에서 완전 생분해시켜 제거 가능한 초음파 자극 체내 생분해성 마찰전기 발전기를 세계 최초 개발했다. 인체 삽입된 전자약 등의 의료기기를 이용하여 신경을 자극하여 통증, 우울증 등의 병증을 단기간에 치료할 수 있음에도 불구하고 치료 후에 전자약 제거를 위한 시술이 다시 필요했다. 이에 재시술이 필요없이 치료 후 체내에서 완전 생분해시켜 제거하는 삽입용 전자약 기술개발이 전 세계적으로 활발히 이루어지고 있으나 체내에서 짧은 시간 내에 완전 생분해 가능한 전자약 구현이 현실적으로 어려운 상황이었다. 기존 시한성소재 기술은 소재의 두께와 물성에 의존하는 수동적 제어 기술로 의료목적에 따라 원하는 시점에 분해가 어려웠으며 체내에서 분해되는데 수 주에서 수 개월이 소요되어 소자 잔여물이 독성을 일으킬 수 있는 문제점이 있었다. [연구그림1] 초음파 자극 체내 생분해성 마찰전기 발전기의 모식도 이번 연구에서는 체내에 초음파를 인가함으로써 소자의 생분해를 촉진하여 제거하는 기술로 소자 잔여물 또한 수십 분 안에 생분해시켜 체내에서 발현될 수 있는 잠재적인 독성요인을 최소화한 것이다. [연구그림2] 시한성 마찰전기 발전기의 초음파 자극 체내 생분해 매커니즘 본 연구에서는 낮은 초음파 세기에서는 마찰전기 발전기를 통해 안정적인 에너지 발전특성을 보이고 원하는 시점에 인체에 무해한 수준의 높은 초음파 세기를 인가하면 짧은 시간 안에 마찰전기 발전기가 체내에서 완전 생분해됨을 입증하였다. [연구그림3] 마찰전기 발전기의 생체환경에서의 초음파 자극 체내 생분해성 확인 연구팀은 사람과 해부학적 구조가 가장 유사하다고 알려진 돼지 조직에 시한성 마찰전기 발전기를 삽입하고 외부에서 초음파를 인가하여 조직 내에서 수십 분 내에 생분해 시킬 수 있음을 입증하였다. [연구그림4] 초음파 자극 체내 생분해성 마찰전기 발전기의 에너지 발전특성 평가 연구팀은 돼지 표피로부터 0.5 cm 깊이에 삽입된 시한성 마찰전기 발전기에 낮은 세기의 초음파를 인가하면 안정적인 발전특성(0.34 V의 전압, 3.20 μA의 전류)을 확보할 수 있고 높은 세기의 초음파를 인가하면 40분 만에 소자를 생분해시켜 소자의 기능성을 상실시킬 수 있음을 보인 것이다. 김상우 교수는 “외부에서 인가하는 초음파의 세기를 조절하는 것만으로 추가적인 제거 시술없이 체내에서 단기간 내 완전 생분해 가능한 시한성 마찰전기 발전기를 세계 최초로 개발한 것”이라며, “전자약 등 차세대 의료기기 산업에 새로운 이정표를 제시할 것으로 기대된다”고 의의를 밝혔다. 과학기술정보통신부 나노미래소재원천기술개발사업, 중견연구자지원사업 지원으로 수행된 본 연구의 성과는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발행하는 국제학술지인‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 1월 7일 자에 게재되었으며, 관련 국내외 특허가 국내 기업에 기술이전 되었다.

신소재공학과 정현석 교수, 페로브스카이트 태양전지 상용화 공정기술로 2021 과학기술부 기후변화대응 대표기술 10선 선정

신소재공학과 정현석 교수, 페로브스카이트 태양전지 상용화 공정기술로 2021 과학기술부 기후변화대응 대표기술 10선 선정 원천기술 확보하여 상업화 단계로의 진입 장벽을 낮추고, 친환경적이고 지속가능한 태양전지 재활용 기술개발로 국가기술경쟁력을 높이는데 기여 신소재공학과 정현석 교수가 개발한 페로브스카이트 태양전지 상용화 공정기술이 과학기술정보통신부(한국연구재단) 주관 2021년 범부처 기후변화대응 대표기술 10선에 선정되어 과학기술정보통신부 장관상을 수상했다. 지난 12월 22일 일산 킨텍스에서 개최된 2021 기후변화대응 대표기술 10선 성과공유회 및 시상식에서 정현석 교수는 페로브스카이트 태양전지의 상업화를 위해 대면적화 및 태양전지 재활용 관련 연구를 수행하여 다수의 특허 등록 및 출원으로 원천기술을 확보하여 상업화 단계로의 진입 장벽을 낮추고, 친환경적이고 지속가능한 태양전지 재활용 기술개발로 국가 기술경쟁력을 높이는데 기여한 공로를 인정받아 수상의 영예를 안았다. 정 교수의 연구성과로 인하여 우리나라는 대면적 코팅 공정 기술, 모듈화 기술 개발로 실용화가 가능한 페로브스카이트 태양전지 생산 기술을 확보하여 새로운 광에너지 소자에 대한 국제적 경쟁력을 제고하고, 혁신 소재 및 에너지 소자 분야의 산업화를 국제적으로 선도할 것으로 기대된다. 또한 태양전지 재활용 기술 개발을 통해 태양전지의 환경유해성을 보완함으로써 친환경이고 지속 가능한 페로브스카이트 태양전지 시장 성장의 기반이 되어 우리나라의 해외 기술 의존도를 낮추고, 태양전지 미래 시장을 선점하는 데 큰 기여를 할 것으로 평가되었다. 정현석 교수는 금번 수상에 대하여 “페로브스카이트 태양전지 상용화 기술개발을 위해 함께 열정적으로 연구해왔던 대학원생 및 공동연구원, 그리고 동료교수님들 모두의 성과”라며 “성균관대학의 지속적인 지원에 힘입어 이렇게 좋은 결실을 맺음에 진심어린 감사 말씀드린다. 앞으로도 성실하게 연구와 교육에 정진하여 국가과학기술 발전에 이바지 할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 소감을 밝혔다. 대면적 페로브스카이트 코팅공정 기술 ▽ 페로브스카이트 태양전지 모듈 재활용 기술 ▽