- KIST 콜래봇(CollaBot), ICSR 2022 하드웨어, 디자인, 인터페이스 부문 최고상 수상 - 상황맥락을 파악해 복합 서비스를 제공하는 로보틱 도서관 시스템 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 곽소나 박사 연구팀이 2022년 12월 13일부터 16일까지 이탈리아 피렌체 상공회의소에서 개최된 국제 소셜로봇 학술대회 (International Conference on Social Robotics 2022, 이하 ICSR 2022)의 일환으로 개최된 로봇디자인 대회에 콜래봇(CollaBot)을 출품해 유니버시티 칼리지 런던 (University College London)의 버블 월드(Bubble Worlds)와 최종 경합 끝에, <하드웨어, 디자인, 인터페이스> 부문 최고상의 영예를 안았다고 밝혔다. 기존 소셜로봇 관련 연구는 휴머노이드 로봇을 기반으로 한 연구가 주를 이루었다. 다시 말해 휴머노이드 로봇이 상황을 파악하고, 다양한 도구를 사용해 상황에 적합한 복합 서비스를 제공하는 것을 목표로 했다. 그런데, 인간을 닮은 휴머노이드 로봇은 소비자가 인간 또는 그 이상의 능력을 기대하게 했지만, 실제 기능은 그에 미치지 못해 시장진입에 어려움을 겪고 있었다. 또한 로보틱 제품은 하나의 기능에 특화되어 개발될 수밖에 없으므로 소비자의 상황맥락에 맞는 다양한 복합 서비스를 제공하는데 있어서는 분명한 한계를 갖고 있었다. KIST 곽소나 박사 연구팀은 이와 같은 한계를 극복하기 위한 방안으로 다수의 로보틱 제품이 인식한 정보를 통합하여 상황 맥락을 파악하고 인식한 상황에 적합한 서비스를 제공하는 로보틱 도서관 시스템 콜래봇(CollaBot)을 개발했다. 책장, 책상, 의자, 조명 등으로 구성된 이 시스템은 다수의 로보틱 제품 간 협업을 기반으로 한 인간-로봇 상호작용을 제공한다. 세부적인 시스템 환경은 다음과 같다. 사용자의 휴대폰, 출입문, 로보틱 책장, 로보틱 의자가 서로 연결되어 휴대폰으로 검색하면 해당 도서가 위치한 책장이 돌출된다. 의자는 책장의 높이에 따라 사다리의 역할을 하기도 하고, 이동해야 하는 책이 많을 경우 카트의 역할을 하기도 한다. 다시 말해 각각의 구성요소가 가 본연의 기능뿐 아니라 상황 맥락에 따라 기능을 변환하여 사용자 맞춤형 서비스를 지원하게 되는 것이다. 콜래봇의 상호작용을 디자인한 KIST 강다현 박사는 “본 연구에서 제안하는 다수의 로보틱 제품 간 협업을 기반으로 한 로보틱 시스템은 기존 사물인터넷(Internet of Things)에 로봇 기술을 적용해 물리적 서비스까지 제공할 수 있게 되어 다양한 경로를 통한 상황 맥락 인식 및 서비스가 가능한 로봇 사물인터넷(Internet of Robotic Things) 기반 초연결 사회를 구현할 수 있을 것이다. 우리의 일상생활에 실질적인 도움을 주는 서비스 제공하는 이러한 시스템은 이제까지 와는 다른 개념의 새로운 로봇 시장을 개척할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 올해로 13회째를 맞은 ICSR의 로봇 디자인 대회는 대표적인 소셜로봇인, 소피아(Sophia), 나오(Nao), 페퍼(Pepper)의 개발에 참여하였던 아밋 쿠머 팬디(Amit Kumar Pandey)가 심사위원장을 맡고 있다. 본 연구는 KIST 주요사업과 KIST 기술융합지원센터 기술지원 프로그램으로 수행되었다. * (작품명) CollaBot: Collaborative Human-Robot Interaction Design for Robotic Library - (제1저자) 한국과학기술연구원 강다현 포닥 - (공동저자) 김민희 학생, 최주한 학생, 이원일 학생 - (교신저자) 한국과학기술연구원 곽소나 선임연구원 그림 1. 로보틱 서재, 콜래봇 그림 2. 상황 맥락에 따라 기능을 변형하는 의자 그림 3. 로보틱 도서관 시연 사례 - 사용자 키 정보를 기반으로 한 서비스 사례 그림 4. 로보틱 도서관 시연 사례 - 책의 개수를 기반으로 한 서비스 사례

- KIST 콜래봇(CollaBot), ICSR 2022 하드웨어, 디자인, 인터페이스 부문 최고상 수상 - 상황맥락을 파악해 복합 서비스를 제공하는 로보틱 도서관 시스템 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 곽소나 박사 연구팀이 2022년 12월 13일부터 16일까지 이탈리아 피렌체 상공회의소에서 개최된 국제 소셜로봇 학술대회 (International Conference on Social Robotics 2022, 이하 ICSR 2022)의 일환으로 개최된 로봇디자인 대회에 콜래봇(CollaBot)을 출품해 유니버시티 칼리지 런던 (University College London)의 버블 월드(Bubble Worlds)와 최종 경합 끝에, <하드웨어, 디자인, 인터페이스> 부문 최고상의 영예를 안았다고 밝혔다. 기존 소셜로봇 관련 연구는 휴머노이드 로봇을 기반으로 한 연구가 주를 이루었다. 다시 말해 휴머노이드 로봇이 상황을 파악하고, 다양한 도구를 사용해 상황에 적합한 복합 서비스를 제공하는 것을 목표로 했다. 그런데, 인간을 닮은 휴머노이드 로봇은 소비자가 인간 또는 그 이상의 능력을 기대하게 했지만, 실제 기능은 그에 미치지 못해 시장진입에 어려움을 겪고 있었다. 또한 로보틱 제품은 하나의 기능에 특화되어 개발될 수밖에 없으므로 소비자의 상황맥락에 맞는 다양한 복합 서비스를 제공하는데 있어서는 분명한 한계를 갖고 있었다. KIST 곽소나 박사 연구팀은 이와 같은 한계를 극복하기 위한 방안으로 다수의 로보틱 제품이 인식한 정보를 통합하여 상황 맥락을 파악하고 인식한 상황에 적합한 서비스를 제공하는 로보틱 도서관 시스템 콜래봇(CollaBot)을 개발했다. 책장, 책상, 의자, 조명 등으로 구성된 이 시스템은 다수의 로보틱 제품 간 협업을 기반으로 한 인간-로봇 상호작용을 제공한다. 세부적인 시스템 환경은 다음과 같다. 사용자의 휴대폰, 출입문, 로보틱 책장, 로보틱 의자가 서로 연결되어 휴대폰으로 검색하면 해당 도서가 위치한 책장이 돌출된다. 의자는 책장의 높이에 따라 사다리의 역할을 하기도 하고, 이동해야 하는 책이 많을 경우 카트의 역할을 하기도 한다. 다시 말해 각각의 구성요소가 가 본연의 기능뿐 아니라 상황 맥락에 따라 기능을 변환하여 사용자 맞춤형 서비스를 지원하게 되는 것이다. 콜래봇의 상호작용을 디자인한 KIST 강다현 박사는 “본 연구에서 제안하는 다수의 로보틱 제품 간 협업을 기반으로 한 로보틱 시스템은 기존 사물인터넷(Internet of Things)에 로봇 기술을 적용해 물리적 서비스까지 제공할 수 있게 되어 다양한 경로를 통한 상황 맥락 인식 및 서비스가 가능한 로봇 사물인터넷(Internet of Robotic Things) 기반 초연결 사회를 구현할 수 있을 것이다. 우리의 일상생활에 실질적인 도움을 주는 서비스 제공하는 이러한 시스템은 이제까지 와는 다른 개념의 새로운 로봇 시장을 개척할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 올해로 13회째를 맞은 ICSR의 로봇 디자인 대회는 대표적인 소셜로봇인, 소피아(Sophia), 나오(Nao), 페퍼(Pepper)의 개발에 참여하였던 아밋 쿠머 팬디(Amit Kumar Pandey)가 심사위원장을 맡고 있다. 본 연구는 KIST 주요사업과 KIST 기술융합지원센터 기술지원 프로그램으로 수행되었다. * (작품명) CollaBot: Collaborative Human-Robot Interaction Design for Robotic Library - (제1저자) 한국과학기술연구원 강다현 포닥 - (공동저자) 김민희 학생, 최주한 학생, 이원일 학생 - (교신저자) 한국과학기술연구원 곽소나 선임연구원 그림 1. 로보틱 서재, 콜래봇 그림 2. 상황 맥락에 따라 기능을 변형하는 의자 그림 3. 로보틱 도서관 시연 사례 - 사용자 키 정보를 기반으로 한 서비스 사례 그림 4. 로보틱 도서관 시연 사례 - 책의 개수를 기반으로 한 서비스 사례

KIST 공식 홈페이지에 알림공간-일반공지에 '증명서 발급 방법'에 대한 안내문이 있습니다. 아래 링크로 첨부드리오니 확인 부탁드립니다. https://kist.re.kr/ko/notice/general-notice.do?mode=view&articleNo=6279&article.offset=0&articleLimit=10 서식 작성 후 서명하시어 위 안내문의 담당자 이메일로 제출해 주시면 됩니다.

아래 링크의 게시글 참고하셔서 재직 당시 관련부서에 문의하시기 바랍니다. https://www.kist.re.kr/ko/notice/general-notice.do?mode=view&articleNo=6279&article.offset=0&articleLimit=10

- 루테늄 칼고게나이트를 새로운 소재로 제안해 경제성 확보 - 나노튜브의 높은 표면 곡률로 유도된 장력이 촉매의 안정성도 확보 연료전지는 수소와 산소의 산화·환원 반응을 통해 화학에너지를 전기에너지로 변환한다. 이 과정에서 반응을 촉진하기 위해 촉매가 활용되는데, 주로 산소 환원 반응을 촉진하는 촉매가 전체 연료전지의 효율 및 가격을 결정한다. 현재 대부분의 연료전지는 백금(Pt) 촉매를 주로 사용하지만, 높은 가격과 반응 중 촉매가 용출되거나 응집되는 등의 낮은 내구성 문제가 존재했다. 따라서, 더 낮은 비용으로 더 높은 안정성이 있는 새로운 연료전지 촉매 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 수소·연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀은 초미세 나노튜브 신소재를 도입해 우수한 산소환원 반응 성능과 높은 안정성을 가진 금속 칼고게나이드 나노튜브를 합성했다고 밝혔다. 이를 수소연료전지의 촉매로 적용하면 높은 효율과 안정성을 발휘할 수 있어 고가의 백금을 대체할 것으로 기대된다. 칼코겐은 주기율표상 제16족에 속하는 원소로 산소족 원소로 불린다. 이 칼고겐 원소가 전이금속 원자와 결합하면 금속 칼코게나이드라고 불리는 2차원 시트구조의 반도체 물질이 되는데, 이들은 다양한 형태로 존재하며 각기 다른 전기적, 광학적, 촉매적 활성을 나타낸다. 그 중에서도 금속성을 띠는 1T상 물질은 우수한 전기전도성 및 촉매 성능을 나타내지만 안정성이 낮아 공기 노출, 전기화학 반응 등에 의해 촉매활성을 잃는 한계가 존재한다. 연구진은 준안정상의 ‘루테늄 칼고게나이트’를 새로운 소재로 제안하는 한편, 촉매의 내구성을 향상시키기 위해 이를 초미세 직경을 갖는 나노튜브 형태로 만드는데 성공했다. 이 구조는 높은 표면 곡률을 갖기 때문에 커다란 장력이 유도되어 연료전지 구동 중에도 장력에 의해 촉매의 원자 배열이 안정하게 존재했으며, 그 결과 촉매도 안정화될 수 있었다. 성능 평가에서 루테늄 칼코게나이드 나노튜브를 산소환원반응 촉매로 활용하였을 때 기존에 사용되는 백금 촉매 (64.5 A g-1) 보다 우수한 수소연료전지 성능 (67.4 A g-1)과 10배 이상 높은 내구성을 나타냈다. 또한 이러한 결과가 나노튜브 구조체의 장력이 안정성에 미치는 영향 때문임을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규명하였으며, 다양한 나노구조체에 충분한 곡률이 유도되면 기존 물질의 전자구조가 달라져 촉매의 안정성 향상을 이끌 수 있음을 성공적으로 제시하였다. KIST 유성종 박사는 “나노튜브 구조체를 이용한다면 기존 0차원 나노입자 또는 2차원 나노시트의 구조로는 어려웠던 다양한 준안정상의 활용이 가능해 질 것이다.”라며, “지금까지 내구성이 낮아 활용에 제한적이었던 다양한 소재를 수소연료전지를 비롯한 친환경에너지 기술에 적용할 수 있을 것으로 기대하며, 수소경제 안착과 탄소 중립 기술 개발을 위해 힘쓰겠다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 나노 및 소재 기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF : 29.698, JCR 분야 상위 2.61%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Nanotubular Geometry for Stabilizing Metastable 1T-Phase Ru Dichalcogenides - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김명근 박사후 연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김승훈 박사후 연구원 (現, ㈜빈센) - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 [그림 설명] [그림 1] 루테늄 칼코게나이드 초미세 나노튜브의 합성과정 및 투과전자현미경 사진, EDS 원소 맵핑 이미지 [그림 2] (좌) 다양한 조성의 루테늄 칼코게나이드의 단위 면적당 및 단위 질량당 산소환원반응 성능. (우) 1T 나노튜브, 1T 나노시트, 2H 나노시트의 성능 및 내구성 비교 레이더 그래프

- 루테늄 칼고게나이트를 새로운 소재로 제안해 경제성 확보 - 나노튜브의 높은 표면 곡률로 유도된 장력이 촉매의 안정성도 확보 연료전지는 수소와 산소의 산화·환원 반응을 통해 화학에너지를 전기에너지로 변환한다. 이 과정에서 반응을 촉진하기 위해 촉매가 활용되는데, 주로 산소 환원 반응을 촉진하는 촉매가 전체 연료전지의 효율 및 가격을 결정한다. 현재 대부분의 연료전지는 백금(Pt) 촉매를 주로 사용하지만, 높은 가격과 반응 중 촉매가 용출되거나 응집되는 등의 낮은 내구성 문제가 존재했다. 따라서, 더 낮은 비용으로 더 높은 안정성이 있는 새로운 연료전지 촉매 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 수소·연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀은 초미세 나노튜브 신소재를 도입해 우수한 산소환원 반응 성능과 높은 안정성을 가진 금속 칼고게나이드 나노튜브를 합성했다고 밝혔다. 이를 수소연료전지의 촉매로 적용하면 높은 효율과 안정성을 발휘할 수 있어 고가의 백금을 대체할 것으로 기대된다. 칼코겐은 주기율표상 제16족에 속하는 원소로 산소족 원소로 불린다. 이 칼고겐 원소가 전이금속 원자와 결합하면 금속 칼코게나이드라고 불리는 2차원 시트구조의 반도체 물질이 되는데, 이들은 다양한 형태로 존재하며 각기 다른 전기적, 광학적, 촉매적 활성을 나타낸다. 그 중에서도 금속성을 띠는 1T상 물질은 우수한 전기전도성 및 촉매 성능을 나타내지만 안정성이 낮아 공기 노출, 전기화학 반응 등에 의해 촉매활성을 잃는 한계가 존재한다. 연구진은 준안정상의 ‘루테늄 칼고게나이트’를 새로운 소재로 제안하는 한편, 촉매의 내구성을 향상시키기 위해 이를 초미세 직경을 갖는 나노튜브 형태로 만드는데 성공했다. 이 구조는 높은 표면 곡률을 갖기 때문에 커다란 장력이 유도되어 연료전지 구동 중에도 장력에 의해 촉매의 원자 배열이 안정하게 존재했으며, 그 결과 촉매도 안정화될 수 있었다. 성능 평가에서 루테늄 칼코게나이드 나노튜브를 산소환원반응 촉매로 활용하였을 때 기존에 사용되는 백금 촉매 (64.5 A g-1) 보다 우수한 수소연료전지 성능 (67.4 A g-1)과 10배 이상 높은 내구성을 나타냈다. 또한 이러한 결과가 나노튜브 구조체의 장력이 안정성에 미치는 영향 때문임을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규명하였으며, 다양한 나노구조체에 충분한 곡률이 유도되면 기존 물질의 전자구조가 달라져 촉매의 안정성 향상을 이끌 수 있음을 성공적으로 제시하였다. KIST 유성종 박사는 “나노튜브 구조체를 이용한다면 기존 0차원 나노입자 또는 2차원 나노시트의 구조로는 어려웠던 다양한 준안정상의 활용이 가능해 질 것이다.”라며, “지금까지 내구성이 낮아 활용에 제한적이었던 다양한 소재를 수소연료전지를 비롯한 친환경에너지 기술에 적용할 수 있을 것으로 기대하며, 수소경제 안착과 탄소 중립 기술 개발을 위해 힘쓰겠다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 나노 및 소재 기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF : 29.698, JCR 분야 상위 2.61%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Nanotubular Geometry for Stabilizing Metastable 1T-Phase Ru Dichalcogenides - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김명근 박사후 연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김승훈 박사후 연구원 (現, ㈜빈센) - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 [그림 설명] [그림 1] 루테늄 칼코게나이드 초미세 나노튜브의 합성과정 및 투과전자현미경 사진, EDS 원소 맵핑 이미지 [그림 2] (좌) 다양한 조성의 루테늄 칼코게나이드의 단위 면적당 및 단위 질량당 산소환원반응 성능. (우) 1T 나노튜브, 1T 나노시트, 2H 나노시트의 성능 및 내구성 비교 레이더 그래프

- 루테늄 칼고게나이트를 새로운 소재로 제안해 경제성 확보 - 나노튜브의 높은 표면 곡률로 유도된 장력이 촉매의 안정성도 확보 연료전지는 수소와 산소의 산화·환원 반응을 통해 화학에너지를 전기에너지로 변환한다. 이 과정에서 반응을 촉진하기 위해 촉매가 활용되는데, 주로 산소 환원 반응을 촉진하는 촉매가 전체 연료전지의 효율 및 가격을 결정한다. 현재 대부분의 연료전지는 백금(Pt) 촉매를 주로 사용하지만, 높은 가격과 반응 중 촉매가 용출되거나 응집되는 등의 낮은 내구성 문제가 존재했다. 따라서, 더 낮은 비용으로 더 높은 안정성이 있는 새로운 연료전지 촉매 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 수소·연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀은 초미세 나노튜브 신소재를 도입해 우수한 산소환원 반응 성능과 높은 안정성을 가진 금속 칼고게나이드 나노튜브를 합성했다고 밝혔다. 이를 수소연료전지의 촉매로 적용하면 높은 효율과 안정성을 발휘할 수 있어 고가의 백금을 대체할 것으로 기대된다. 칼코겐은 주기율표상 제16족에 속하는 원소로 산소족 원소로 불린다. 이 칼고겐 원소가 전이금속 원자와 결합하면 금속 칼코게나이드라고 불리는 2차원 시트구조의 반도체 물질이 되는데, 이들은 다양한 형태로 존재하며 각기 다른 전기적, 광학적, 촉매적 활성을 나타낸다. 그 중에서도 금속성을 띠는 1T상 물질은 우수한 전기전도성 및 촉매 성능을 나타내지만 안정성이 낮아 공기 노출, 전기화학 반응 등에 의해 촉매활성을 잃는 한계가 존재한다. 연구진은 준안정상의 ‘루테늄 칼고게나이트’를 새로운 소재로 제안하는 한편, 촉매의 내구성을 향상시키기 위해 이를 초미세 직경을 갖는 나노튜브 형태로 만드는데 성공했다. 이 구조는 높은 표면 곡률을 갖기 때문에 커다란 장력이 유도되어 연료전지 구동 중에도 장력에 의해 촉매의 원자 배열이 안정하게 존재했으며, 그 결과 촉매도 안정화될 수 있었다. 성능 평가에서 루테늄 칼코게나이드 나노튜브를 산소환원반응 촉매로 활용하였을 때 기존에 사용되는 백금 촉매 (64.5 A g-1) 보다 우수한 수소연료전지 성능 (67.4 A g-1)과 10배 이상 높은 내구성을 나타냈다. 또한 이러한 결과가 나노튜브 구조체의 장력이 안정성에 미치는 영향 때문임을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규명하였으며, 다양한 나노구조체에 충분한 곡률이 유도되면 기존 물질의 전자구조가 달라져 촉매의 안정성 향상을 이끌 수 있음을 성공적으로 제시하였다. KIST 유성종 박사는 “나노튜브 구조체를 이용한다면 기존 0차원 나노입자 또는 2차원 나노시트의 구조로는 어려웠던 다양한 준안정상의 활용이 가능해 질 것이다.”라며, “지금까지 내구성이 낮아 활용에 제한적이었던 다양한 소재를 수소연료전지를 비롯한 친환경에너지 기술에 적용할 수 있을 것으로 기대하며, 수소경제 안착과 탄소 중립 기술 개발을 위해 힘쓰겠다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 나노 및 소재 기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF : 29.698, JCR 분야 상위 2.61%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Nanotubular Geometry for Stabilizing Metastable 1T-Phase Ru Dichalcogenides - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김명근 박사후 연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김승훈 박사후 연구원 (現, ㈜빈센) - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 [그림 설명] [그림 1] 루테늄 칼코게나이드 초미세 나노튜브의 합성과정 및 투과전자현미경 사진, EDS 원소 맵핑 이미지 [그림 2] (좌) 다양한 조성의 루테늄 칼코게나이드의 단위 면적당 및 단위 질량당 산소환원반응 성능. (우) 1T 나노튜브, 1T 나노시트, 2H 나노시트의 성능 및 내구성 비교 레이더 그래프

- 루테늄 칼고게나이트를 새로운 소재로 제안해 경제성 확보 - 나노튜브의 높은 표면 곡률로 유도된 장력이 촉매의 안정성도 확보 연료전지는 수소와 산소의 산화·환원 반응을 통해 화학에너지를 전기에너지로 변환한다. 이 과정에서 반응을 촉진하기 위해 촉매가 활용되는데, 주로 산소 환원 반응을 촉진하는 촉매가 전체 연료전지의 효율 및 가격을 결정한다. 현재 대부분의 연료전지는 백금(Pt) 촉매를 주로 사용하지만, 높은 가격과 반응 중 촉매가 용출되거나 응집되는 등의 낮은 내구성 문제가 존재했다. 따라서, 더 낮은 비용으로 더 높은 안정성이 있는 새로운 연료전지 촉매 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 수소·연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀은 초미세 나노튜브 신소재를 도입해 우수한 산소환원 반응 성능과 높은 안정성을 가진 금속 칼고게나이드 나노튜브를 합성했다고 밝혔다. 이를 수소연료전지의 촉매로 적용하면 높은 효율과 안정성을 발휘할 수 있어 고가의 백금을 대체할 것으로 기대된다. 칼코겐은 주기율표상 제16족에 속하는 원소로 산소족 원소로 불린다. 이 칼고겐 원소가 전이금속 원자와 결합하면 금속 칼코게나이드라고 불리는 2차원 시트구조의 반도체 물질이 되는데, 이들은 다양한 형태로 존재하며 각기 다른 전기적, 광학적, 촉매적 활성을 나타낸다. 그 중에서도 금속성을 띠는 1T상 물질은 우수한 전기전도성 및 촉매 성능을 나타내지만 안정성이 낮아 공기 노출, 전기화학 반응 등에 의해 촉매활성을 잃는 한계가 존재한다. 연구진은 준안정상의 ‘루테늄 칼고게나이트’를 새로운 소재로 제안하는 한편, 촉매의 내구성을 향상시키기 위해 이를 초미세 직경을 갖는 나노튜브 형태로 만드는데 성공했다. 이 구조는 높은 표면 곡률을 갖기 때문에 커다란 장력이 유도되어 연료전지 구동 중에도 장력에 의해 촉매의 원자 배열이 안정하게 존재했으며, 그 결과 촉매도 안정화될 수 있었다. 성능 평가에서 루테늄 칼코게나이드 나노튜브를 산소환원반응 촉매로 활용하였을 때 기존에 사용되는 백금 촉매 (64.5 A g-1) 보다 우수한 수소연료전지 성능 (67.4 A g-1)과 10배 이상 높은 내구성을 나타냈다. 또한 이러한 결과가 나노튜브 구조체의 장력이 안정성에 미치는 영향 때문임을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규명하였으며, 다양한 나노구조체에 충분한 곡률이 유도되면 기존 물질의 전자구조가 달라져 촉매의 안정성 향상을 이끌 수 있음을 성공적으로 제시하였다. KIST 유성종 박사는 “나노튜브 구조체를 이용한다면 기존 0차원 나노입자 또는 2차원 나노시트의 구조로는 어려웠던 다양한 준안정상의 활용이 가능해 질 것이다.”라며, “지금까지 내구성이 낮아 활용에 제한적이었던 다양한 소재를 수소연료전지를 비롯한 친환경에너지 기술에 적용할 수 있을 것으로 기대하며, 수소경제 안착과 탄소 중립 기술 개발을 위해 힘쓰겠다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 나노 및 소재 기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF : 29.698, JCR 분야 상위 2.61%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Nanotubular Geometry for Stabilizing Metastable 1T-Phase Ru Dichalcogenides - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김명근 박사후 연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김승훈 박사후 연구원 (現, ㈜빈센) - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 [그림 설명] [그림 1] 루테늄 칼코게나이드 초미세 나노튜브의 합성과정 및 투과전자현미경 사진, EDS 원소 맵핑 이미지 [그림 2] (좌) 다양한 조성의 루테늄 칼코게나이드의 단위 면적당 및 단위 질량당 산소환원반응 성능. (우) 1T 나노튜브, 1T 나노시트, 2H 나노시트의 성능 및 내구성 비교 레이더 그래프

- 루테늄 칼고게나이트를 새로운 소재로 제안해 경제성 확보 - 나노튜브의 높은 표면 곡률로 유도된 장력이 촉매의 안정성도 확보 연료전지는 수소와 산소의 산화·환원 반응을 통해 화학에너지를 전기에너지로 변환한다. 이 과정에서 반응을 촉진하기 위해 촉매가 활용되는데, 주로 산소 환원 반응을 촉진하는 촉매가 전체 연료전지의 효율 및 가격을 결정한다. 현재 대부분의 연료전지는 백금(Pt) 촉매를 주로 사용하지만, 높은 가격과 반응 중 촉매가 용출되거나 응집되는 등의 낮은 내구성 문제가 존재했다. 따라서, 더 낮은 비용으로 더 높은 안정성이 있는 새로운 연료전지 촉매 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 수소·연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀은 초미세 나노튜브 신소재를 도입해 우수한 산소환원 반응 성능과 높은 안정성을 가진 금속 칼고게나이드 나노튜브를 합성했다고 밝혔다. 이를 수소연료전지의 촉매로 적용하면 높은 효율과 안정성을 발휘할 수 있어 고가의 백금을 대체할 것으로 기대된다. 칼코겐은 주기율표상 제16족에 속하는 원소로 산소족 원소로 불린다. 이 칼고겐 원소가 전이금속 원자와 결합하면 금속 칼코게나이드라고 불리는 2차원 시트구조의 반도체 물질이 되는데, 이들은 다양한 형태로 존재하며 각기 다른 전기적, 광학적, 촉매적 활성을 나타낸다. 그 중에서도 금속성을 띠는 1T상 물질은 우수한 전기전도성 및 촉매 성능을 나타내지만 안정성이 낮아 공기 노출, 전기화학 반응 등에 의해 촉매활성을 잃는 한계가 존재한다. 연구진은 준안정상의 ‘루테늄 칼고게나이트’를 새로운 소재로 제안하는 한편, 촉매의 내구성을 향상시키기 위해 이를 초미세 직경을 갖는 나노튜브 형태로 만드는데 성공했다. 이 구조는 높은 표면 곡률을 갖기 때문에 커다란 장력이 유도되어 연료전지 구동 중에도 장력에 의해 촉매의 원자 배열이 안정하게 존재했으며, 그 결과 촉매도 안정화될 수 있었다. 성능 평가에서 루테늄 칼코게나이드 나노튜브를 산소환원반응 촉매로 활용하였을 때 기존에 사용되는 백금 촉매 (64.5 A g-1) 보다 우수한 수소연료전지 성능 (67.4 A g-1)과 10배 이상 높은 내구성을 나타냈다. 또한 이러한 결과가 나노튜브 구조체의 장력이 안정성에 미치는 영향 때문임을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규명하였으며, 다양한 나노구조체에 충분한 곡률이 유도되면 기존 물질의 전자구조가 달라져 촉매의 안정성 향상을 이끌 수 있음을 성공적으로 제시하였다. KIST 유성종 박사는 “나노튜브 구조체를 이용한다면 기존 0차원 나노입자 또는 2차원 나노시트의 구조로는 어려웠던 다양한 준안정상의 활용이 가능해 질 것이다.”라며, “지금까지 내구성이 낮아 활용에 제한적이었던 다양한 소재를 수소연료전지를 비롯한 친환경에너지 기술에 적용할 수 있을 것으로 기대하며, 수소경제 안착과 탄소 중립 기술 개발을 위해 힘쓰겠다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 나노 및 소재 기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF : 29.698, JCR 분야 상위 2.61%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Nanotubular Geometry for Stabilizing Metastable 1T-Phase Ru Dichalcogenides - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김명근 박사후 연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김승훈 박사후 연구원 (現, ㈜빈센) - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 [그림 설명] [그림 1] 루테늄 칼코게나이드 초미세 나노튜브의 합성과정 및 투과전자현미경 사진, EDS 원소 맵핑 이미지 [그림 2] (좌) 다양한 조성의 루테늄 칼코게나이드의 단위 면적당 및 단위 질량당 산소환원반응 성능. (우) 1T 나노튜브, 1T 나노시트, 2H 나노시트의 성능 및 내구성 비교 레이더 그래프

- 루테늄 칼고게나이트를 새로운 소재로 제안해 경제성 확보 - 나노튜브의 높은 표면 곡률로 유도된 장력이 촉매의 안정성도 확보 연료전지는 수소와 산소의 산화·환원 반응을 통해 화학에너지를 전기에너지로 변환한다. 이 과정에서 반응을 촉진하기 위해 촉매가 활용되는데, 주로 산소 환원 반응을 촉진하는 촉매가 전체 연료전지의 효율 및 가격을 결정한다. 현재 대부분의 연료전지는 백금(Pt) 촉매를 주로 사용하지만, 높은 가격과 반응 중 촉매가 용출되거나 응집되는 등의 낮은 내구성 문제가 존재했다. 따라서, 더 낮은 비용으로 더 높은 안정성이 있는 새로운 연료전지 촉매 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 수소·연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀은 초미세 나노튜브 신소재를 도입해 우수한 산소환원 반응 성능과 높은 안정성을 가진 금속 칼고게나이드 나노튜브를 합성했다고 밝혔다. 이를 수소연료전지의 촉매로 적용하면 높은 효율과 안정성을 발휘할 수 있어 고가의 백금을 대체할 것으로 기대된다. 칼코겐은 주기율표상 제16족에 속하는 원소로 산소족 원소로 불린다. 이 칼고겐 원소가 전이금속 원자와 결합하면 금속 칼코게나이드라고 불리는 2차원 시트구조의 반도체 물질이 되는데, 이들은 다양한 형태로 존재하며 각기 다른 전기적, 광학적, 촉매적 활성을 나타낸다. 그 중에서도 금속성을 띠는 1T상 물질은 우수한 전기전도성 및 촉매 성능을 나타내지만 안정성이 낮아 공기 노출, 전기화학 반응 등에 의해 촉매활성을 잃는 한계가 존재한다. 연구진은 준안정상의 ‘루테늄 칼고게나이트’를 새로운 소재로 제안하는 한편, 촉매의 내구성을 향상시키기 위해 이를 초미세 직경을 갖는 나노튜브 형태로 만드는데 성공했다. 이 구조는 높은 표면 곡률을 갖기 때문에 커다란 장력이 유도되어 연료전지 구동 중에도 장력에 의해 촉매의 원자 배열이 안정하게 존재했으며, 그 결과 촉매도 안정화될 수 있었다. 성능 평가에서 루테늄 칼코게나이드 나노튜브를 산소환원반응 촉매로 활용하였을 때 기존에 사용되는 백금 촉매 (64.5 A g-1) 보다 우수한 수소연료전지 성능 (67.4 A g-1)과 10배 이상 높은 내구성을 나타냈다. 또한 이러한 결과가 나노튜브 구조체의 장력이 안정성에 미치는 영향 때문임을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규명하였으며, 다양한 나노구조체에 충분한 곡률이 유도되면 기존 물질의 전자구조가 달라져 촉매의 안정성 향상을 이끌 수 있음을 성공적으로 제시하였다. KIST 유성종 박사는 “나노튜브 구조체를 이용한다면 기존 0차원 나노입자 또는 2차원 나노시트의 구조로는 어려웠던 다양한 준안정상의 활용이 가능해 질 것이다.”라며, “지금까지 내구성이 낮아 활용에 제한적이었던 다양한 소재를 수소연료전지를 비롯한 친환경에너지 기술에 적용할 수 있을 것으로 기대하며, 수소경제 안착과 탄소 중립 기술 개발을 위해 힘쓰겠다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 나노 및 소재 기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF : 29.698, JCR 분야 상위 2.61%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Nanotubular Geometry for Stabilizing Metastable 1T-Phase Ru Dichalcogenides - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김명근 박사후 연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김승훈 박사후 연구원 (現, ㈜빈센) - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 [그림 설명] [그림 1] 루테늄 칼코게나이드 초미세 나노튜브의 합성과정 및 투과전자현미경 사진, EDS 원소 맵핑 이미지 [그림 2] (좌) 다양한 조성의 루테늄 칼코게나이드의 단위 면적당 및 단위 질량당 산소환원반응 성능. (우) 1T 나노튜브, 1T 나노시트, 2H 나노시트의 성능 및 내구성 비교 레이더 그래프