- KIST, 커피 찌꺼기를 활용해 중금속 제거용 나노필터 제조기술 개발 - 연간 15만 톤 규모의 생활폐기물 재활용 길 열려 커피 한 잔을 내릴 때 사용되는 커피콩의 단 0.2%만이 우리가 마시는 커피가 되고, 나머지 99.8%의 찌꺼기는 버려진다. 이렇게 버려지는 커피 폐기물의 양은 우리나라에서만 연간 약 15만 톤에 달한다. 커피 찌꺼기를 매립하면 온실가스가 발생하고, 소각할 때에는 다량의 탄소가 발생하여 환경문제가 되고 있는데, 이를 재활용해 반도체 폐수 정화 소재를 만들 방법이 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 구조용복합소재연구센터 이민욱 박사 연구팀이 동국대학교 화학과 김영관 교수 연구팀과 공동으로 생활폐기물로 버려지는 커피 찌꺼기와 생분해성 고분자를 복합화하여 구리이온 제거용 나노복합필터를 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. 반도체 폐수 속의 중금속은 신장, 간, 뇌와 같은 인체 주요 장기에 치명적인 손상을 초래할 수 있는데, 최근 반도체 생산 증가로 배출량이 늘고 있다. 구리를 비롯한 반도체 폐수 속의 중금속을 효과적으로 제거할 수 있는 정제기술이 반드시 필요한 이유다. 커피 찌꺼기의 표면은 다공성 구조일 뿐 아니라, 음전하를 띠고 있는 다양한 기능기들로 구성되어 있어 양전하를 띠는 폐수 속 중금속을 흡착하는 데 활용되고 있다. 그러나 기존 연구는 커피 찌꺼기를 물에 푸는 방식이었기 때문에 쓰고 난 커피 찌꺼기를 다시 수거해야 한다는 한계가 있었다. 연구팀은 KIST 전북분원이 보유한 복합소재 기술을 활용하여, 흔히 사용하는 캡슐커피 안의 커피 찌꺼기를 수거한 후 세척이나 불순물 제거와 같은 별도의 전처리 공정 없이 생분해성 플라스틱인 PCL(Poly Capro Lactone)과 함께 용매에서 균일하게 복합화할 수 있었다. 그 후 이 복합용액을 전기방사하여 매우 촘촘하고 균일한 형태의 커피 찌꺼기와 생분해성 고분자로 이루어진 나노복합필터를 제조했다. 이렇게 제조된 소재는 초기농도 100μM(마이크로몰라)의 폐수에서 4시간 안에 90% 이상의 중금속 제거 효율을 달성하여 음용수 기준을 만족할 수 있었다. 캡슐 커피 1개(약 5g)으로 약 10L의 폐수를 정화할 수 있는 나노복합필터를 제조 가능하다. KIST 이민욱 박사는 “이번 연구는 환경오염의 원인이 되는 폐기물을 간단하게 복합 소재로 만들어 경제적이면서도 친환경적인 수처리 기술을 개발했다는 점에서 의미가 있다”고 전하며, “앞으로는 커피 찌꺼기를 표면처리 하거나 다른 자연소재를 탐색해 친환경적이면서도 성능이 높은 다양한 필터를 개발할 계획”이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국가 기간산업인 반도체 공정뿐만 아니라 커피산업이 그동안 고민해오던 문제에 해결책을 제시하는 한편, 글로벌 환경 이슈를 선도할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 나노·미래소재원천기술개발사업(소재혁신선도프로젝트)과 산업통상자원부의 탄소저감형 석유계 원료 대체화학공정개발사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구결과는 수자원 처리 분야의 국제 학술저널 [Journal of Water Process Engineering] (IF: 7.34, JCR 분야 상위 7.5%) 최신호에 온라인 게재되었다. * Used coffee/PCL composite filter for Cu(II) removal from wastewater - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이지수 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이한비 인턴연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이민욱 선임연구원 - (교신저자) 동국대학교 화학과 김영관 교수 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.103253 [그림 설명] [그림 1] 나노복합필터 개념도. 반도체 폐수에 함유된 중금속 이온들이 나노복합필터를 거치면서 제거되어 음용수가 되는 과정을 도식화. 커피 찌꺼기가 나노복합 필터로 재탄생하는 과정을 표현함. [그림 2] 나노복합필터 현미경 사진. 폴리카프로락톤(Polycaprolacton;PCL) 섬유와 커피 입자로 이루어진 복합구조 필터의 모습

- KIST, 커피 찌꺼기를 활용해 중금속 제거용 나노필터 제조기술 개발 - 연간 15만 톤 규모의 생활폐기물 재활용 길 열려 커피 한 잔을 내릴 때 사용되는 커피콩의 단 0.2%만이 우리가 마시는 커피가 되고, 나머지 99.8%의 찌꺼기는 버려진다. 이렇게 버려지는 커피 폐기물의 양은 우리나라에서만 연간 약 15만 톤에 달한다. 커피 찌꺼기를 매립하면 온실가스가 발생하고, 소각할 때에는 다량의 탄소가 발생하여 환경문제가 되고 있는데, 이를 재활용해 반도체 폐수 정화 소재를 만들 방법이 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 구조용복합소재연구센터 이민욱 박사 연구팀이 동국대학교 화학과 김영관 교수 연구팀과 공동으로 생활폐기물로 버려지는 커피 찌꺼기와 생분해성 고분자를 복합화하여 구리이온 제거용 나노복합필터를 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. 반도체 폐수 속의 중금속은 신장, 간, 뇌와 같은 인체 주요 장기에 치명적인 손상을 초래할 수 있는데, 최근 반도체 생산 증가로 배출량이 늘고 있다. 구리를 비롯한 반도체 폐수 속의 중금속을 효과적으로 제거할 수 있는 정제기술이 반드시 필요한 이유다. 커피 찌꺼기의 표면은 다공성 구조일 뿐 아니라, 음전하를 띠고 있는 다양한 기능기들로 구성되어 있어 양전하를 띠는 폐수 속 중금속을 흡착하는 데 활용되고 있다. 그러나 기존 연구는 커피 찌꺼기를 물에 푸는 방식이었기 때문에 쓰고 난 커피 찌꺼기를 다시 수거해야 한다는 한계가 있었다. 연구팀은 KIST 전북분원이 보유한 복합소재 기술을 활용하여, 흔히 사용하는 캡슐커피 안의 커피 찌꺼기를 수거한 후 세척이나 불순물 제거와 같은 별도의 전처리 공정 없이 생분해성 플라스틱인 PCL(Poly Capro Lactone)과 함께 용매에서 균일하게 복합화할 수 있었다. 그 후 이 복합용액을 전기방사하여 매우 촘촘하고 균일한 형태의 커피 찌꺼기와 생분해성 고분자로 이루어진 나노복합필터를 제조했다. 이렇게 제조된 소재는 초기농도 100μM(마이크로몰라)의 폐수에서 4시간 안에 90% 이상의 중금속 제거 효율을 달성하여 음용수 기준을 만족할 수 있었다. 캡슐 커피 1개(약 5g)으로 약 10L의 폐수를 정화할 수 있는 나노복합필터를 제조 가능하다. KIST 이민욱 박사는 “이번 연구는 환경오염의 원인이 되는 폐기물을 간단하게 복합 소재로 만들어 경제적이면서도 친환경적인 수처리 기술을 개발했다는 점에서 의미가 있다”고 전하며, “앞으로는 커피 찌꺼기를 표면처리 하거나 다른 자연소재를 탐색해 친환경적이면서도 성능이 높은 다양한 필터를 개발할 계획”이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국가 기간산업인 반도체 공정뿐만 아니라 커피산업이 그동안 고민해오던 문제에 해결책을 제시하는 한편, 글로벌 환경 이슈를 선도할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 나노·미래소재원천기술개발사업(소재혁신선도프로젝트)과 산업통상자원부의 탄소저감형 석유계 원료 대체화학공정개발사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구결과는 수자원 처리 분야의 국제 학술저널 [Journal of Water Process Engineering] (IF: 7.34, JCR 분야 상위 7.5%) 최신호에 온라인 게재되었다. * Used coffee/PCL composite filter for Cu(II) removal from wastewater - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이지수 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이한비 인턴연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이민욱 선임연구원 - (교신저자) 동국대학교 화학과 김영관 교수 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.103253 [그림 설명] [그림 1] 나노복합필터 개념도. 반도체 폐수에 함유된 중금속 이온들이 나노복합필터를 거치면서 제거되어 음용수가 되는 과정을 도식화. 커피 찌꺼기가 나노복합 필터로 재탄생하는 과정을 표현함. [그림 2] 나노복합필터 현미경 사진. 폴리카프로락톤(Polycaprolacton;PCL) 섬유와 커피 입자로 이루어진 복합구조 필터의 모습

- KIST, 커피 찌꺼기를 활용해 중금속 제거용 나노필터 제조기술 개발 - 연간 15만 톤 규모의 생활폐기물 재활용 길 열려 커피 한 잔을 내릴 때 사용되는 커피콩의 단 0.2%만이 우리가 마시는 커피가 되고, 나머지 99.8%의 찌꺼기는 버려진다. 이렇게 버려지는 커피 폐기물의 양은 우리나라에서만 연간 약 15만 톤에 달한다. 커피 찌꺼기를 매립하면 온실가스가 발생하고, 소각할 때에는 다량의 탄소가 발생하여 환경문제가 되고 있는데, 이를 재활용해 반도체 폐수 정화 소재를 만들 방법이 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 구조용복합소재연구센터 이민욱 박사 연구팀이 동국대학교 화학과 김영관 교수 연구팀과 공동으로 생활폐기물로 버려지는 커피 찌꺼기와 생분해성 고분자를 복합화하여 구리이온 제거용 나노복합필터를 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. 반도체 폐수 속의 중금속은 신장, 간, 뇌와 같은 인체 주요 장기에 치명적인 손상을 초래할 수 있는데, 최근 반도체 생산 증가로 배출량이 늘고 있다. 구리를 비롯한 반도체 폐수 속의 중금속을 효과적으로 제거할 수 있는 정제기술이 반드시 필요한 이유다. 커피 찌꺼기의 표면은 다공성 구조일 뿐 아니라, 음전하를 띠고 있는 다양한 기능기들로 구성되어 있어 양전하를 띠는 폐수 속 중금속을 흡착하는 데 활용되고 있다. 그러나 기존 연구는 커피 찌꺼기를 물에 푸는 방식이었기 때문에 쓰고 난 커피 찌꺼기를 다시 수거해야 한다는 한계가 있었다. 연구팀은 KIST 전북분원이 보유한 복합소재 기술을 활용하여, 흔히 사용하는 캡슐커피 안의 커피 찌꺼기를 수거한 후 세척이나 불순물 제거와 같은 별도의 전처리 공정 없이 생분해성 플라스틱인 PCL(Poly Capro Lactone)과 함께 용매에서 균일하게 복합화할 수 있었다. 그 후 이 복합용액을 전기방사하여 매우 촘촘하고 균일한 형태의 커피 찌꺼기와 생분해성 고분자로 이루어진 나노복합필터를 제조했다. 이렇게 제조된 소재는 초기농도 100μM(마이크로몰라)의 폐수에서 4시간 안에 90% 이상의 중금속 제거 효율을 달성하여 음용수 기준을 만족할 수 있었다. 캡슐 커피 1개(약 5g)으로 약 10L의 폐수를 정화할 수 있는 나노복합필터를 제조 가능하다. KIST 이민욱 박사는 “이번 연구는 환경오염의 원인이 되는 폐기물을 간단하게 복합 소재로 만들어 경제적이면서도 친환경적인 수처리 기술을 개발했다는 점에서 의미가 있다”고 전하며, “앞으로는 커피 찌꺼기를 표면처리 하거나 다른 자연소재를 탐색해 친환경적이면서도 성능이 높은 다양한 필터를 개발할 계획”이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국가 기간산업인 반도체 공정뿐만 아니라 커피산업이 그동안 고민해오던 문제에 해결책을 제시하는 한편, 글로벌 환경 이슈를 선도할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 나노·미래소재원천기술개발사업(소재혁신선도프로젝트)과 산업통상자원부의 탄소저감형 석유계 원료 대체화학공정개발사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구결과는 수자원 처리 분야의 국제 학술저널 [Journal of Water Process Engineering] (IF: 7.34, JCR 분야 상위 7.5%) 최신호에 온라인 게재되었다. * Used coffee/PCL composite filter for Cu(II) removal from wastewater - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이지수 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이한비 인턴연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이민욱 선임연구원 - (교신저자) 동국대학교 화학과 김영관 교수 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.103253 [그림 설명] [그림 1] 나노복합필터 개념도. 반도체 폐수에 함유된 중금속 이온들이 나노복합필터를 거치면서 제거되어 음용수가 되는 과정을 도식화. 커피 찌꺼기가 나노복합 필터로 재탄생하는 과정을 표현함. [그림 2] 나노복합필터 현미경 사진. 폴리카프로락톤(Polycaprolacton;PCL) 섬유와 커피 입자로 이루어진 복합구조 필터의 모습

KIST 체육시설(테니스장, 피트니스장 등)은 KIST 행사 및 원에서 승인된 동호회가 주관하는 행사인 경우로 사전에 허가받은 인원에 한하여 출입을 허용하기 때문에 외부인에게 개방이 어려운 점 양해 부탁드립니다. 감사합니다.

- 국내 뇌 연구 생태계를 주도하는 3개 기관의 네 번째 소통의 長 - ‘사회적 스트레스에 의한 정신질환 극복’연구로 국민 뇌 건강 시대 구현 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 한국뇌연구원(KBRI, 원장 서판길), 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영)과 함께 11월 29일 KIST 본원에서 ‘2022년 뇌 연구기관 간 공동연구 성과교류회’를 개최했다. 올해로 네 번째를 맞은 본 행사에는 KIST 김진현 뇌과학연구소장, KBRI 서판길 원장, IBS 이창준 인지 및 사회성 연구단장 등 각 기관 보직자와 국내 뇌 연구자 약 50명 이상이 참석했다. 각 기관의 주제발표 순서에서는 KIST는 ‘사회적 스트레스에 의한 연령별 정신질환의 진단/치료 연구’, KBRI는 ‘사회적 스트레스에 의한 신경정신질환 병인기전 및 스트레스 회복 기전 연구’, IBS는 ‘비자발적 사회적 관계 축소가 뇌 기능에 미치는 영향 규명’에 대해 주요 성과를 발표했다. 더불어 차년도 연구 기획을 위한 간담회를 통해 국내 뇌 연구 생태계의 협력연구 활성화를 위한 방안에 대해 논의가 진행되었다. 본 행사를 주관한 KIST 김진현 소장은 “이번 성과교류회로 3개 뇌 연구기관간의 협력연구가 더욱 강화되기를 희망한다”며, “향후 국민체감형 연구성과를 도출할 수 있는 공동연구를 꾸준히 추진할 계획”이라고 밝혔다. KIST, KBRI, IBS는 2017년 업무협약을 체결하고 2018년부터 뇌연구 촉진 기본계획에 따라 공동연구를 수행하며 우리나라의 뇌과학 연구 생태계를 주도하고 있다. 특히 국민의 일상에서 쉽게 발견할 수 있고, 코로나 시대의 사회적 문제로 주목받고 있는 ‘사회적 스트레스에 의한 정신질환 극복’을 공동주제로 하여 기관 별 독립 과제를 구성 및 운영하고 있다. [그림 설명] [그림 1] 2022 뇌 연구기관 간 공동연구 성과교류회 포스터

- 2022년 11월 25일, 사단법인 홍릉포럼 사무소 개소 및 현판식 개최 - 홍릉 지역기관이 협력하여 교육, R&D, 문화, 지역 등의 경계를 넘는 혁신 담론으로, 미래를 함께 구상하는 비영리 싱크탱크로 역할 확대 사단법인 홍릉포럼(이사장 문길주, 이하 홍릉포럼)은 서울 동북권의 지역발전과 이를 국가혁신의 원동력으로 연결하는 사회모델을 구상하고, 회원기관 간 협력사업을 안정적으로 진행하고자 상설사무소를 11월 25일(금) 서울 동대문구에 위치한 서울바이오허브 내에 개소하였다. 오늘 개소식에는 문길주 홍릉포럼 이사장과 홍릉포럼 이사, 그리고 회원기관 대표와 관계자 등이 참석하여, 홍릉포럼 현판식을 진행하고 홍릉포럼의 역할과 중앙 및 지방정부와의 협력 방안에 대하여 논의하였다. 홍릉포럼은 2012년, 서울 홍릉 지역에 있는 교육, 과학기술, 문화 관련 대학, 민간, 공공기관이 기관과 분야의 경계를 뛰어넘어 지역과 국가의 혁신 담론을 논의하고자 포럼을 출범하였다. 홍릉포럼 초대·2대 이사장은 장대환 매경미디어 회장이 맡아 운영의 기틀을 마련하였으며, 3대·4대 이사장으로 김명자 前 환경부 장관이 포럼을 중심으로 홍릉기관의 적극적인 협력과 홍릉지역 활성화를 위한 사업의 유치에 힘을 썼다. 이어 현재 제5대 문길주 이사장은 회원기관간의 분야별 협력, 바이오 인재양성과 창업, 과학기술과 예술과의 소통, 서울시와의 협력 등을 추진하고 있다. 이러한 협력을 바탕으로 국토교통부 홍릉일대 도시재생사업, 과학기술정보통신부 홍릉강소연구개발특구사업을 지자체 및 회원기관과 협력하여 유치하였다. 홍릉포럼은 서울시의 정식인가와 법인 등기를 마무리하고, 오는 12월 16일 제15회 홍릉포럼을 한국예술종합학교에서 개최할 예정으로, 금일 개소한 사무소는 지역기관 및 회원간 연락과 소통의 허브가 될 예정이다. 홍릉포럼은 가입된 단체회원뿐만 아니라 홍릉 지역의 기업 및 인재들의 역량을 모아, 그 잠재력을 지역과 국가의 성장과 경쟁력으로 엮어내는 플랫폼 역할을 수행하게 될 것이다. 홍릉지역에는 반경 2km이내에 대학교, 병원 및 연구기관 20여 개가 위치하고 있으며, 박사급 인재 7천여 명과 대학생 12만여 명이 밀집한 대표적 도시형 혁신클러스터이다. 문길주 이사장은 “홍릉은 우리나라 최초의 연구단지로 지난 반세기 국가의 싱크탱크 역할을 해왔다”며, “역사적 문화적 공감대 속에서 홍릉 지역 대학, 연구소, 공공기관, 문화단체의 자발적 교류와 협력을 추진하고 지역과 국가발전을 함께 고민하여 성장의 아젠다를 제시해 나가겠다”라고 밝혔다. 이 보도자료와 관련하여 보다 자세한 내용이나 취재를 원하시면 권혜연 선임연구원(☎ 02-958-6912)에게 연락주시기 바랍니다. [그림 1] 홍릉포럼 현판식에 참여한 이사회 및 기관장들이 현판식 후, 단체 기념촬영을 하고 있다. (좌측부터) 김대진 한국예술종합학교 총장, 김태성 한국외국어대학교 총장, 조현래 한국콘텐츠진흥원 원장, 김윤태 한국국방연구원 원장, 김세용 고려대학교 교수, 문길주 홍릉포럼 이사장, 최규학 수림문화재단 이사장, 김기홍 서울테크노파크 원장, 윤석진 KIST 원장, 최재경 고등과학원 원장, 임홍재 국민대학교 총장, 박근 서울과학기술대학교 교수

윤석진 한국과학기술연구원 원장 지난달 28일 국가 과학기술 최상위 컨트롤타워인 국가과학기술자문회의 전원회의가 대통령 주재로 개최됐다. 이 자리에서 '12대 국가전략기술' 육성책이 공식화됐다. 12대 첨단기술에 5년간 총 25조원을 투입한다는 계획이다. 12대 국가전략기술은 이미 꽤 오래 전부터 대한민국 호의 미래를 이끌 성장엔진들로 손꼽혀 왔다. 하지만 그간의 요란했던 전망과 구호를 걷어내고 민낯을 들여다보면 다소 당혹스러운 사실을 발견한다. 양자 분야 투자전략에서 미국이 12억 달러 규모의 계획을 발표하고, 중국에서는 이미 150억 달러의 투자가 거듭돼 온 마당에 한국이 책정한 예산은 고작 3500만 달러에 불과했다. 새 정부의 도전적인 12대 국가전략기술 육성책이 그래서 더 반갑다. 내년 국가연구개발 예산 30조원 중 75%의 비중을 전략기술들이 차지한다. 절대적인 금액에서 열세인 우리의 예산을 감안하면 국가 차원의 전략적 접근과 자원 배분이 필수적이다. 핵심적인 부분에서 초격차 기술을 확보해야 한다. 세계 반도체 시장의 두 거물 삼성과 TSMC마저도 줄을 세우며 '슈퍼 을'로 군림하고 있는 노광장비 공급업체 ASML이 좋은 사례다. 기존의 판을 뒤엎는 접근 방식도 고려대상이다. 해외 연구팀들이 대형설비와 막대한 에너지 투입이 불가피한 초저온 양자컴퓨터에 매달리는 동안, KIST는 실온에서 동작하는 양자컴퓨터에 집중해 왔다. 보다 새롭고 혁신적인 우리 기술로 양자컴퓨터 상용화 시대를 주도하겠다는 퓨처마킹(Future Marking) 전략에 따른 것이다. 마지막으로 팀 연구를 강화해야 한다. 국가전략기술은 개인 연구로 성과를 낼 수 있는 영역이 아니다. KIST는 이미 수년 전부터 도전적인 연구를 팀 연구에 기반한 문화로 달성해왔다. 불가능에 도전하는 그랜드 챌린지, 세계 최고 수준의 K-LAB 같은 신규 사업들은 모두 팀 연구가 필수이다. 그간 블라인드 채용은 이런 고도의 전문성이 필요한 연구팀 구성의 큰 걸림돌이었다. 연구팀의 일원을 뽑는다는 것은 포스닥까지 마친 동료 연구자를 뽑는 일이다. 하지만 지원자가 어떤 교육을 받고, 어떤 공동연구를 했는지, 또 연구에 대해 어떤 창의적 아이디어를 가지고 있는지 등 자세한 배경을 알 수 없다보니 논문 개수 같은 정량 평가로 채용할 수밖에 없었다. 그런 가운데 불완전한 정보를 확인하려다보니 행정력 낭비도 심했다. 과정의 공정성에 너무 집중한 나머지 전문성과 잠재력은 물론 비용과 시간까지 희생시킨 제도였다. 우리 과학기술계가 정부의 12대 국가전략기술 투자계획만큼이나 블라인드 채용 폐지 방침을 환영하는 것도 이 때문이다. 출처: 파이낸셜뉴스(링크)

- 기체상의 물질이 프로톤 세라믹 전해질의 치밀화를 일으키는 원리 밝혀 - 그린수소 생산용 프로톤 세라믹 수전해 전지 상용화에 한 걸음 접근 수소경제를 최종적으로 구현하기 위해서는 생산과정에서 많은 양의 이산화탄소를 발생시키는 그레이 수소가 아닌 그린 수소 생산기술이 반드시 필요하다. 재생에너지를 활용해 물에서 수소를 생산하는 수전해 기반의 그린 수소 생산기술은 오염물질을 발생시키지 않기 때문에 최근 주목을 받고 있으며, 그 가운데 고온 수전해 (solid oxide electrolysis cell: SOEC) 기술은 효율과 생산속도가 우수하다는 장점을 갖고 있다. 고온 수전해 기술 가운데 프로톤 세라믹 전지는 수소 이온을 물질 내에서 전달하는 프로톤 세라믹 전해질을 활용한 기술로 작동 온도를 기존 700℃ 이상에서 500℃ 이하로 낮출 수 있어 시스템 크기와 가격을 낮추는 동시에 열화를 늦춰 장기구동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술이다. 하지만 프로톤 세라믹 전해질이 전지 제조과정 중 상대적으로 낮은 온도에서 소결되는 핵심 메커니즘이 구체적으로 밝혀지지 않아 상용화 단계로의 진입이 어려웠다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진) 에너지소재연구센터 지호일 박사, 이종호 박사, 강형묵 박사 연구팀은 그동안 명확히 밝혀지지 않았던 차세대 고효율 세라믹 전지인 프로톤 세라믹 전지의 전해질 소결 메커니즘을 규명해 상용화 가능성을 높였다고 발표했다. 연구진은 프로톤 세라믹 전지의 전해질-전극 소결 과정에서 전극에 생성되는 중간상이 전해질의 치밀화에 영향을 준다는 사실에 착안해 다양한 모델실험을 설계하고, 수행했다. 그 결과 전극에서 생성되는 중간상으로부터 미량의 소결조제 물질이 기화되어 전해질로 공급됨으로써 전해질의 소결을 촉진한다는 사실을 최초로 규명했다. 기체상의 소결조제는 사례가 극히 드물고 기술적으로도 관찰이 어려워 그동안 프로톤 세라믹 전지에서 전해질의 치밀화가 기화된 소결조제 때문이라는 가설은 제안된 적이 없었다. 연구진은 계산과학을 통해 기체상태의 소결조제를 검증하고, 해당 반응이 전해질의 고유한 전기적 특성을 저해하지 않음을 확인했다. 그 결과 프로톤 세라믹 전지의 핵심 제조공정 설계가 가능할 것으로 기대된다. KIST 지호일 박사는 “본 연구를 통해 프로톤 세라믹 전지의 핵심 제조공정개발에 한걸음 더 가까워졌다. 향후 대면적 고효율 프로톤 세라믹 전지의 제조공정 연구를 진행할 계획”이라며, “대면적화 기술이 성공적으로 개발되면 재생에너지와 연계한 그린수소 생산은 물론 차세대 원자력기술과 연계한 핑크수소 생산도 가능해 세라믹 전지의 상용화를 앞당겨 수소경제 구현을 앞당기게 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 신재생에너지기술개발사업, 산업통상자원부(장관 이창양) 지원으로 한국에너지기술평가원 신재생에너지기술개발사업을 통해 수행되었으며, 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘ACS Energy Letters’ (IF:23.991 JCR 분야 상위 3.211%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) An Unprecedented Vapor-Phase Sintering Activator for Highly Refractory Proton-Conducting Oxides - (제 1저자) 한국과학기술연구원 안혁순 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 지호일, 이종호 책임연구원, 강형묵 선임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c02059 [그림 설명] [그림 1] 프로톤 세라믹 전지 제조공정에서 전해질 치밀화가 가속화되는 원리

- 기체상의 물질이 프로톤 세라믹 전해질의 치밀화를 일으키는 원리 밝혀 - 그린수소 생산용 프로톤 세라믹 수전해 전지 상용화에 한 걸음 접근 수소경제를 최종적으로 구현하기 위해서는 생산과정에서 많은 양의 이산화탄소를 발생시키는 그레이 수소가 아닌 그린 수소 생산기술이 반드시 필요하다. 재생에너지를 활용해 물에서 수소를 생산하는 수전해 기반의 그린 수소 생산기술은 오염물질을 발생시키지 않기 때문에 최근 주목을 받고 있으며, 그 가운데 고온 수전해 (solid oxide electrolysis cell: SOEC) 기술은 효율과 생산속도가 우수하다는 장점을 갖고 있다. 고온 수전해 기술 가운데 프로톤 세라믹 전지는 수소 이온을 물질 내에서 전달하는 프로톤 세라믹 전해질을 활용한 기술로 작동 온도를 기존 700℃ 이상에서 500℃ 이하로 낮출 수 있어 시스템 크기와 가격을 낮추는 동시에 열화를 늦춰 장기구동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술이다. 하지만 프로톤 세라믹 전해질이 전지 제조과정 중 상대적으로 낮은 온도에서 소결되는 핵심 메커니즘이 구체적으로 밝혀지지 않아 상용화 단계로의 진입이 어려웠다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진) 에너지소재연구센터 지호일 박사, 이종호 박사, 강형묵 박사 연구팀은 그동안 명확히 밝혀지지 않았던 차세대 고효율 세라믹 전지인 프로톤 세라믹 전지의 전해질 소결 메커니즘을 규명해 상용화 가능성을 높였다고 발표했다. 연구진은 프로톤 세라믹 전지의 전해질-전극 소결 과정에서 전극에 생성되는 중간상이 전해질의 치밀화에 영향을 준다는 사실에 착안해 다양한 모델실험을 설계하고, 수행했다. 그 결과 전극에서 생성되는 중간상으로부터 미량의 소결조제 물질이 기화되어 전해질로 공급됨으로써 전해질의 소결을 촉진한다는 사실을 최초로 규명했다. 기체상의 소결조제는 사례가 극히 드물고 기술적으로도 관찰이 어려워 그동안 프로톤 세라믹 전지에서 전해질의 치밀화가 기화된 소결조제 때문이라는 가설은 제안된 적이 없었다. 연구진은 계산과학을 통해 기체상태의 소결조제를 검증하고, 해당 반응이 전해질의 고유한 전기적 특성을 저해하지 않음을 확인했다. 그 결과 프로톤 세라믹 전지의 핵심 제조공정 설계가 가능할 것으로 기대된다. KIST 지호일 박사는 “본 연구를 통해 프로톤 세라믹 전지의 핵심 제조공정개발에 한걸음 더 가까워졌다. 향후 대면적 고효율 프로톤 세라믹 전지의 제조공정 연구를 진행할 계획”이라며, “대면적화 기술이 성공적으로 개발되면 재생에너지와 연계한 그린수소 생산은 물론 차세대 원자력기술과 연계한 핑크수소 생산도 가능해 세라믹 전지의 상용화를 앞당겨 수소경제 구현을 앞당기게 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 신재생에너지기술개발사업, 산업통상자원부(장관 이창양) 지원으로 한국에너지기술평가원 신재생에너지기술개발사업을 통해 수행되었으며, 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘ACS Energy Letters’ (IF:23.991 JCR 분야 상위 3.211%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) An Unprecedented Vapor-Phase Sintering Activator for Highly Refractory Proton-Conducting Oxides - (제 1저자) 한국과학기술연구원 안혁순 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 지호일, 이종호 책임연구원, 강형묵 선임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c02059 [그림 설명] [그림 1] 프로톤 세라믹 전지 제조공정에서 전해질 치밀화가 가속화되는 원리