- 용액공정 기반 대면적 태양전지의 성능저하를 해결할 고분자 첨가물 개발 - 향후 프린팅 형태로 바를 수 있는 태양전지 기술 상용화 기대 태양전지는 대표적인 청정 에너지원이다. 특히 3세대 태양전지에 속하는 유기태양전지는 프린팅 형태로 제작 후 건물의 외벽이나 유리창에 붙여 활용할 수 있어서 도심 태양광 발전의 핵심기술로 기대를 모으고 있다. 하지만 태양 빛을 흡수해 이를 전력으로 전환하는 광활성 영역이 0.1㎠ 이하의 매우 작은 크기에 머물러 있고, 실질적으로 전력 수급이 가능한 면적인 수 m2로 확장할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제는 상용화에 걸림돌로 여겨지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지의 대면적화에서 발생하는 성능감소 요인을 밝히고, 신규 광활성층 고분자 첨가제 소재를 개발해 유기태양전지 대면적화 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 조성형태와 유기태양전지의 제작과정 중 용액공정에 주목했다. 실험실 연구단계에서 주로 활용하는 용액공정인 스핀 코팅 방법은 기판이 빠르게 회전하면서 용매가 빠르게 증발하기 때문에 광활성층의 균일한 혼합형태를 얻을 수 있다. 하지만, 산업용으로 활용 가능한 대면적 연속 용액공정은 태양전지 소재 용액의 용매 증발속도가 느려 태양전지 소재의 응집 현상이 나타나 태양전지 성능이 저하되는 원인으로 작용했다. 연구진은 이를 해결하기 위해 응집화가 잘 일어나는 소재와 상호작용해 응집을 막을 수 있는 고분자 첨가제를 개발하였다. 결과적으로 고분자 첨가제가 포함된 삼성분계 광활성층을 구현하였으며 광활성층 내 응집현상을 방지하고 나노 단위에서 구조 제어가 가능해져 태양전지 성능 향상과 동시에 태양전지 가동 중 빛에 의해 상승하는 온도에 대한 안정성을 확보했다. 이를 통해 기존에 대표적으로 쓰이는 이성분계소재와 비교 했을때 보다 성능이 23.5% 이상 향상된 14.7%의 태양전지모듈 효율을 달성하였으며, 85℃ 가열 환경에서도 1,000시간 동안 초기효율의 84% 이상을 유지함으로써 효율과 안정성을 동시에 입증했다. KIST 손해정 박사는 “고품질의 대면적 용액공정이 가능한 태양전지 소재의 핵심원리를 제안함으로써 유기태양전지 상용화에 가까워졌다.”고 말하며, “후속연구를 통해 상용화가 이루어지면 건물 외벽이나 자동차 등에 쉽게 적용해 전기를 자급자족 하는 친환경 발전이 가능하고, 모바일 및 사물인터넷 기기의 전력 공급원으로 활용될 수 있을 것”이라고 기대했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Nano Energy’(IF: 17.881, JCR 분야 상위 4.641%) 최신호에 게재되었다. [그림 1] 삼성분계 광 활성층을 도입한 고효율 고안정성 유기태양전지 모듈 사진(좌) 및 관련 성능 [그림 2] 고효율 고안정성 유기태양전지

- 용액공정 기반 대면적 태양전지의 성능저하를 해결할 고분자 첨가물 개발 - 향후 프린팅 형태로 바를 수 있는 태양전지 기술 상용화 기대 태양전지는 대표적인 청정 에너지원이다. 특히 3세대 태양전지에 속하는 유기태양전지는 프린팅 형태로 제작 후 건물의 외벽이나 유리창에 붙여 활용할 수 있어서 도심 태양광 발전의 핵심기술로 기대를 모으고 있다. 하지만 태양 빛을 흡수해 이를 전력으로 전환하는 광활성 영역이 0.1㎠ 이하의 매우 작은 크기에 머물러 있고, 실질적으로 전력 수급이 가능한 면적인 수 m2로 확장할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제는 상용화에 걸림돌로 여겨지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지의 대면적화에서 발생하는 성능감소 요인을 밝히고, 신규 광활성층 고분자 첨가제 소재를 개발해 유기태양전지 대면적화 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 조성형태와 유기태양전지의 제작과정 중 용액공정에 주목했다. 실험실 연구단계에서 주로 활용하는 용액공정인 스핀 코팅 방법은 기판이 빠르게 회전하면서 용매가 빠르게 증발하기 때문에 광활성층의 균일한 혼합형태를 얻을 수 있다. 하지만, 산업용으로 활용 가능한 대면적 연속 용액공정은 태양전지 소재 용액의 용매 증발속도가 느려 태양전지 소재의 응집 현상이 나타나 태양전지 성능이 저하되는 원인으로 작용했다. 연구진은 이를 해결하기 위해 응집화가 잘 일어나는 소재와 상호작용해 응집을 막을 수 있는 고분자 첨가제를 개발하였다. 결과적으로 고분자 첨가제가 포함된 삼성분계 광활성층을 구현하였으며 광활성층 내 응집현상을 방지하고 나노 단위에서 구조 제어가 가능해져 태양전지 성능 향상과 동시에 태양전지 가동 중 빛에 의해 상승하는 온도에 대한 안정성을 확보했다. 이를 통해 기존에 대표적으로 쓰이는 이성분계소재와 비교 했을때 보다 성능이 23.5% 이상 향상된 14.7%의 태양전지모듈 효율을 달성하였으며, 85℃ 가열 환경에서도 1,000시간 동안 초기효율의 84% 이상을 유지함으로써 효율과 안정성을 동시에 입증했다. KIST 손해정 박사는 “고품질의 대면적 용액공정이 가능한 태양전지 소재의 핵심원리를 제안함으로써 유기태양전지 상용화에 가까워졌다.”고 말하며, “후속연구를 통해 상용화가 이루어지면 건물 외벽이나 자동차 등에 쉽게 적용해 전기를 자급자족 하는 친환경 발전이 가능하고, 모바일 및 사물인터넷 기기의 전력 공급원으로 활용될 수 있을 것”이라고 기대했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Nano Energy’(IF: 17.881, JCR 분야 상위 4.641%) 최신호에 게재되었다. [그림 1] 삼성분계 광 활성층을 도입한 고효율 고안정성 유기태양전지 모듈 사진(좌) 및 관련 성능 [그림 2] 고효율 고안정성 유기태양전지

안녕하세요. KIST 커뮤니케이션팀입니다. KIST는 아동권리보장원과 2021년 실종아동찾기 활성화 업무협약을 체결하여 지원하고 있습니다. 신한은행에서 진행하시는 캠페인의 성격과 방식에서 어떤 차이가 있을지 확인이 필요할 것 같습니다. 커뮤니케이션팀 02-958-6929 혹은 yeeun.lee@kist.re.kr 로 연락주시면 감사하겠습니다.

안녕하세요 저는 셀트리온 생산기술부서에서 근무하고 있는 전표광이라고 합니다. 최근 사용하고 있는 유리병 (vial) 표면 연구를 위해 분석 장비를 알아 보는 중, 필요한 모든 분석 장비들이 kist에서 보유하고 있음을 확인 하였습니다. 관련하여 의뢰를 진행하고 대금을 지불하기 위해선 신규업체등록을 진행하여야 하는데, 이를 진행하기 위해 요청 드리고자 하는 정보 들이 있습니다. 이를 진행하기 위해 어느 부서에 연락을 드리면 될지 문의 드리고자 합니다.

- 네펜데스를 모사한 섬모구조를 재생 셀룰로오스 등 친환경 소재에 구현 - 해수에서 고형화 된 저유황유도 잘 걸러지는 친환경 기름 뜰채 개발 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)는 대기오염의 주원인인 황산화물(SOx)의 발생을 억제하고 기후변화에 대응하기 위해 2020년부터 황 함량이 0.5% 이하인 저유황유만을 선박 연료유로 사용하는 IMO2020을 발표했다. 기존 연료유의 황 함유량 상한선이 3.5%인 것을 고려하면 환경오염을 줄이고자 하는 적극적 행보이다. 하지만 저유황유는 점도가 매우 높고, 특히 기름이 바다에 유출되면, 차가운 해수와 만나 고체처럼 딱딱해진다. 이렇게 고형화된 저유황유는 기존 기름 회수 장비로는 회수가 어려워 특화된 방제 기술의 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 극한소재연구센터 문명운 박사 연구팀과 고려대학교(총장 정진택) 기계공학과 정석 교수 연구팀은 이러한 저유황유 등 고점도 유출유에 대응하기 위해 셀룰로오스 소재를 이용해 기름을 떠서 제거하는 친환경 기름 뜰채를 개발했다고 밝혔다. 개발된 기름 뜰채는 식충식물인 네펜데스의 곤충채집 원리를 적용한 것이다. 네펜데스의 포충낭 표면에는 곤충을 채집하기 위한 섬모가 있는데, 이 섬모는 물을 쉽게 흡수해 물층을 견고하고 두껍게 유지하는 역할을 한다. 곤충들은 네펜데스의 화려한 색과 향기에 끌려 포충낭 입구로 이동하고, 입구에 있는 섬모에 미끄러져 내부로 들어가게 된다. 연구진은 셀룰로오스 소재의 막(멤브레인)에 네펜데스의 섬모구조를 모사한 나노섬모를 제작해 단단한 물 구조층(윤활층)을 소재 표면에 유지되도록 했다. 이렇게 만들어진 소재를 뜰채에 적용할 경우 물윤활(water lubricant) 원리 물윤활 원리 : 표면과 물질 사이에 물막을 형성하여 표면과 물질의 접촉에서 발생하는 마찰, 점착을 제어 하는 것에 의해 표면에서 기름이 쉽게 미끄러지고, 물은 잘 통과하는 현상을 확인할 수 있었다. 연구진은 실제 효과를 검증하기 위해 저유황유의 바다 기름 유출 현장의 기름회수 평가를 진행한 결과, 저유황 선박연료유 기준 1일 1톤 규모의 기름을 회수할 수 있음을 확인했다. 기존 소재의 경우 소수성 소재에 친수성 코팅을 해 수 회 사용 후에는 소재 표면이 기름에 쉽게 오염되는 현상을 보였으나, 개발된 소재는 견고한 물 윤활층을 유지함으로써 수백 회 이상 사용 시에도 성능 저하 없이 작동해 뛰어난 내구성을 보였다. KIST 극한소재연구센터 문명운 책임연구원은 “본 기술은 식물의 구조를 소재에 모사해 성능과 내구성을 모두 향상시켰다는 데 의의가 있다”며, “기름 뜰채나 유출유 회수기와 같은 오염 방제기기 뿐만 아니라 기름제거용 장갑이나 작업 의류에 적용 범위를 넓힐 수 있다는 장점이 있다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 해양경찰청 과제를 통해 수행되었으며, 연구 결과는 소재, 환경 분야 국제학술지 ‘Advanced Science*’ (IF 17.521)에 5월(5월 5일-온라인)에 표지논문으로 선정되었으며 및 환경 분야 국제학술지 ‘Environmental Pollution**’ (IF: 9.98)에 6월(온라인)에 잇따라 게재되었다. * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (교신저자-공동) 고려대학교 정 석 교수 - (교신저자-공동) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 박영철 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 그림 설명 * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency [그림 1] 식충식물의 변형잎 (포충낭)안에 개미들이 빠져 있는 모습. 잎내부의 기다란 섬모는 물층을 두껍게하고, 두꺼워진 물층은 매우 미끄러우며, 개미 등의 곤충이 쉽게 미끌어지게 되어 포충낭 속으로 빠짐. 포충낭에 빠진 개미들은 포충낭 속 소화액에 녹아서 식충식물의 부족한 영양분이 됨. [그림 2] 물 윤활층 형성 및 물윤활층 위의 기름 거동 이미지. A) 두꺼운 물 윤활층 위에서 기름이 분리되는 과정. C) 두꺼운 물층. B) 얇은물 윤활층 위에서 기름이 붙어 있는 과정. D) 얇은 물층. [그림 3] 나노기름뜰채 적용 이미지. A, B & C) 공기중에서 기름이 씻겨나가는 과정. D) 저유황유용 기름뜰채에서 기름제거 모습. ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil [그림 4] 모시 소재 이용 ‘기름 묻지 않은 장갑’ 이미지. 모시로 만든 기름장갑(i)에 기름을 묻히고(ii) 다시 물에 넣으면 (iii & iv) 깨끗이 씻겨나가는 모습

- 네펜데스를 모사한 섬모구조를 재생 셀룰로오스 등 친환경 소재에 구현 - 해수에서 고형화 된 저유황유도 잘 걸러지는 친환경 기름 뜰채 개발 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)는 대기오염의 주원인인 황산화물(SOx)의 발생을 억제하고 기후변화에 대응하기 위해 2020년부터 황 함량이 0.5% 이하인 저유황유만을 선박 연료유로 사용하는 IMO2020을 발표했다. 기존 연료유의 황 함유량 상한선이 3.5%인 것을 고려하면 환경오염을 줄이고자 하는 적극적 행보이다. 하지만 저유황유는 점도가 매우 높고, 특히 기름이 바다에 유출되면, 차가운 해수와 만나 고체처럼 딱딱해진다. 이렇게 고형화된 저유황유는 기존 기름 회수 장비로는 회수가 어려워 특화된 방제 기술의 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 극한소재연구센터 문명운 박사 연구팀과 고려대학교(총장 정진택) 기계공학과 정석 교수 연구팀은 이러한 저유황유 등 고점도 유출유에 대응하기 위해 셀룰로오스 소재를 이용해 기름을 떠서 제거하는 친환경 기름 뜰채를 개발했다고 밝혔다. 개발된 기름 뜰채는 식충식물인 네펜데스의 곤충채집 원리를 적용한 것이다. 네펜데스의 포충낭 표면에는 곤충을 채집하기 위한 섬모가 있는데, 이 섬모는 물을 쉽게 흡수해 물층을 견고하고 두껍게 유지하는 역할을 한다. 곤충들은 네펜데스의 화려한 색과 향기에 끌려 포충낭 입구로 이동하고, 입구에 있는 섬모에 미끄러져 내부로 들어가게 된다. 연구진은 셀룰로오스 소재의 막(멤브레인)에 네펜데스의 섬모구조를 모사한 나노섬모를 제작해 단단한 물 구조층(윤활층)을 소재 표면에 유지되도록 했다. 이렇게 만들어진 소재를 뜰채에 적용할 경우 물윤활(water lubricant) 원리 물윤활 원리 : 표면과 물질 사이에 물막을 형성하여 표면과 물질의 접촉에서 발생하는 마찰, 점착을 제어 하는 것에 의해 표면에서 기름이 쉽게 미끄러지고, 물은 잘 통과하는 현상을 확인할 수 있었다. 연구진은 실제 효과를 검증하기 위해 저유황유의 바다 기름 유출 현장의 기름회수 평가를 진행한 결과, 저유황 선박연료유 기준 1일 1톤 규모의 기름을 회수할 수 있음을 확인했다. 기존 소재의 경우 소수성 소재에 친수성 코팅을 해 수 회 사용 후에는 소재 표면이 기름에 쉽게 오염되는 현상을 보였으나, 개발된 소재는 견고한 물 윤활층을 유지함으로써 수백 회 이상 사용 시에도 성능 저하 없이 작동해 뛰어난 내구성을 보였다. KIST 극한소재연구센터 문명운 책임연구원은 “본 기술은 식물의 구조를 소재에 모사해 성능과 내구성을 모두 향상시켰다는 데 의의가 있다”며, “기름 뜰채나 유출유 회수기와 같은 오염 방제기기 뿐만 아니라 기름제거용 장갑이나 작업 의류에 적용 범위를 넓힐 수 있다는 장점이 있다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 해양경찰청 과제를 통해 수행되었으며, 연구 결과는 소재, 환경 분야 국제학술지 ‘Advanced Science*’ (IF 17.521)에 5월(5월 5일-온라인)에 표지논문으로 선정되었으며 및 환경 분야 국제학술지 ‘Environmental Pollution**’ (IF: 9.98)에 6월(온라인)에 잇따라 게재되었다. * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (교신저자-공동) 고려대학교 정 석 교수 - (교신저자-공동) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 박영철 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 그림 설명 * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency [그림 1] 식충식물의 변형잎 (포충낭)안에 개미들이 빠져 있는 모습. 잎내부의 기다란 섬모는 물층을 두껍게하고, 두꺼워진 물층은 매우 미끄러우며, 개미 등의 곤충이 쉽게 미끌어지게 되어 포충낭 속으로 빠짐. 포충낭에 빠진 개미들은 포충낭 속 소화액에 녹아서 식충식물의 부족한 영양분이 됨. [그림 2] 물 윤활층 형성 및 물윤활층 위의 기름 거동 이미지. A) 두꺼운 물 윤활층 위에서 기름이 분리되는 과정. C) 두꺼운 물층. B) 얇은물 윤활층 위에서 기름이 붙어 있는 과정. D) 얇은 물층. [그림 3] 나노기름뜰채 적용 이미지. A, B & C) 공기중에서 기름이 씻겨나가는 과정. D) 저유황유용 기름뜰채에서 기름제거 모습. ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil [그림 4] 모시 소재 이용 ‘기름 묻지 않은 장갑’ 이미지. 모시로 만든 기름장갑(i)에 기름을 묻히고(ii) 다시 물에 넣으면 (iii & iv) 깨끗이 씻겨나가는 모습

- 네펜데스를 모사한 섬모구조를 재생 셀룰로오스 등 친환경 소재에 구현 - 해수에서 고형화 된 저유황유도 잘 걸러지는 친환경 기름 뜰채 개발 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)는 대기오염의 주원인인 황산화물(SOx)의 발생을 억제하고 기후변화에 대응하기 위해 2020년부터 황 함량이 0.5% 이하인 저유황유만을 선박 연료유로 사용하는 IMO2020을 발표했다. 기존 연료유의 황 함유량 상한선이 3.5%인 것을 고려하면 환경오염을 줄이고자 하는 적극적 행보이다. 하지만 저유황유는 점도가 매우 높고, 특히 기름이 바다에 유출되면, 차가운 해수와 만나 고체처럼 딱딱해진다. 이렇게 고형화된 저유황유는 기존 기름 회수 장비로는 회수가 어려워 특화된 방제 기술의 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 극한소재연구센터 문명운 박사 연구팀과 고려대학교(총장 정진택) 기계공학과 정석 교수 연구팀은 이러한 저유황유 등 고점도 유출유에 대응하기 위해 셀룰로오스 소재를 이용해 기름을 떠서 제거하는 친환경 기름 뜰채를 개발했다고 밝혔다. 개발된 기름 뜰채는 식충식물인 네펜데스의 곤충채집 원리를 적용한 것이다. 네펜데스의 포충낭 표면에는 곤충을 채집하기 위한 섬모가 있는데, 이 섬모는 물을 쉽게 흡수해 물층을 견고하고 두껍게 유지하는 역할을 한다. 곤충들은 네펜데스의 화려한 색과 향기에 끌려 포충낭 입구로 이동하고, 입구에 있는 섬모에 미끄러져 내부로 들어가게 된다. 연구진은 셀룰로오스 소재의 막(멤브레인)에 네펜데스의 섬모구조를 모사한 나노섬모를 제작해 단단한 물 구조층(윤활층)을 소재 표면에 유지되도록 했다. 이렇게 만들어진 소재를 뜰채에 적용할 경우 물윤활(water lubricant) 원리 물윤활 원리 : 표면과 물질 사이에 물막을 형성하여 표면과 물질의 접촉에서 발생하는 마찰, 점착을 제어 하는 것에 의해 표면에서 기름이 쉽게 미끄러지고, 물은 잘 통과하는 현상을 확인할 수 있었다. 연구진은 실제 효과를 검증하기 위해 저유황유의 바다 기름 유출 현장의 기름회수 평가를 진행한 결과, 저유황 선박연료유 기준 1일 1톤 규모의 기름을 회수할 수 있음을 확인했다. 기존 소재의 경우 소수성 소재에 친수성 코팅을 해 수 회 사용 후에는 소재 표면이 기름에 쉽게 오염되는 현상을 보였으나, 개발된 소재는 견고한 물 윤활층을 유지함으로써 수백 회 이상 사용 시에도 성능 저하 없이 작동해 뛰어난 내구성을 보였다. KIST 극한소재연구센터 문명운 책임연구원은 “본 기술은 식물의 구조를 소재에 모사해 성능과 내구성을 모두 향상시켰다는 데 의의가 있다”며, “기름 뜰채나 유출유 회수기와 같은 오염 방제기기 뿐만 아니라 기름제거용 장갑이나 작업 의류에 적용 범위를 넓힐 수 있다는 장점이 있다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 해양경찰청 과제를 통해 수행되었으며, 연구 결과는 소재, 환경 분야 국제학술지 ‘Advanced Science*’ (IF 17.521)에 5월(5월 5일-온라인)에 표지논문으로 선정되었으며 및 환경 분야 국제학술지 ‘Environmental Pollution**’ (IF: 9.98)에 6월(온라인)에 잇따라 게재되었다. * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (교신저자-공동) 고려대학교 정 석 교수 - (교신저자-공동) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 박영철 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 그림 설명 * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency [그림 1] 식충식물의 변형잎 (포충낭)안에 개미들이 빠져 있는 모습. 잎내부의 기다란 섬모는 물층을 두껍게하고, 두꺼워진 물층은 매우 미끄러우며, 개미 등의 곤충이 쉽게 미끌어지게 되어 포충낭 속으로 빠짐. 포충낭에 빠진 개미들은 포충낭 속 소화액에 녹아서 식충식물의 부족한 영양분이 됨. [그림 2] 물 윤활층 형성 및 물윤활층 위의 기름 거동 이미지. A) 두꺼운 물 윤활층 위에서 기름이 분리되는 과정. C) 두꺼운 물층. B) 얇은물 윤활층 위에서 기름이 붙어 있는 과정. D) 얇은 물층. [그림 3] 나노기름뜰채 적용 이미지. A, B & C) 공기중에서 기름이 씻겨나가는 과정. D) 저유황유용 기름뜰채에서 기름제거 모습. ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil [그림 4] 모시 소재 이용 ‘기름 묻지 않은 장갑’ 이미지. 모시로 만든 기름장갑(i)에 기름을 묻히고(ii) 다시 물에 넣으면 (iii & iv) 깨끗이 씻겨나가는 모습

- 네펜데스를 모사한 섬모구조를 재생 셀룰로오스 등 친환경 소재에 구현 - 해수에서 고형화 된 저유황유도 잘 걸러지는 친환경 기름 뜰채 개발 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)는 대기오염의 주원인인 황산화물(SOx)의 발생을 억제하고 기후변화에 대응하기 위해 2020년부터 황 함량이 0.5% 이하인 저유황유만을 선박 연료유로 사용하는 IMO2020을 발표했다. 기존 연료유의 황 함유량 상한선이 3.5%인 것을 고려하면 환경오염을 줄이고자 하는 적극적 행보이다. 하지만 저유황유는 점도가 매우 높고, 특히 기름이 바다에 유출되면, 차가운 해수와 만나 고체처럼 딱딱해진다. 이렇게 고형화된 저유황유는 기존 기름 회수 장비로는 회수가 어려워 특화된 방제 기술의 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 극한소재연구센터 문명운 박사 연구팀과 고려대학교(총장 정진택) 기계공학과 정석 교수 연구팀은 이러한 저유황유 등 고점도 유출유에 대응하기 위해 셀룰로오스 소재를 이용해 기름을 떠서 제거하는 친환경 기름 뜰채를 개발했다고 밝혔다. 개발된 기름 뜰채는 식충식물인 네펜데스의 곤충채집 원리를 적용한 것이다. 네펜데스의 포충낭 표면에는 곤충을 채집하기 위한 섬모가 있는데, 이 섬모는 물을 쉽게 흡수해 물층을 견고하고 두껍게 유지하는 역할을 한다. 곤충들은 네펜데스의 화려한 색과 향기에 끌려 포충낭 입구로 이동하고, 입구에 있는 섬모에 미끄러져 내부로 들어가게 된다. 연구진은 셀룰로오스 소재의 막(멤브레인)에 네펜데스의 섬모구조를 모사한 나노섬모를 제작해 단단한 물 구조층(윤활층)을 소재 표면에 유지되도록 했다. 이렇게 만들어진 소재를 뜰채에 적용할 경우 물윤활(water lubricant) 원리 물윤활 원리 : 표면과 물질 사이에 물막을 형성하여 표면과 물질의 접촉에서 발생하는 마찰, 점착을 제어 하는 것에 의해 표면에서 기름이 쉽게 미끄러지고, 물은 잘 통과하는 현상을 확인할 수 있었다. 연구진은 실제 효과를 검증하기 위해 저유황유의 바다 기름 유출 현장의 기름회수 평가를 진행한 결과, 저유황 선박연료유 기준 1일 1톤 규모의 기름을 회수할 수 있음을 확인했다. 기존 소재의 경우 소수성 소재에 친수성 코팅을 해 수 회 사용 후에는 소재 표면이 기름에 쉽게 오염되는 현상을 보였으나, 개발된 소재는 견고한 물 윤활층을 유지함으로써 수백 회 이상 사용 시에도 성능 저하 없이 작동해 뛰어난 내구성을 보였다. KIST 극한소재연구센터 문명운 책임연구원은 “본 기술은 식물의 구조를 소재에 모사해 성능과 내구성을 모두 향상시켰다는 데 의의가 있다”며, “기름 뜰채나 유출유 회수기와 같은 오염 방제기기 뿐만 아니라 기름제거용 장갑이나 작업 의류에 적용 범위를 넓힐 수 있다는 장점이 있다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 해양경찰청 과제를 통해 수행되었으며, 연구 결과는 소재, 환경 분야 국제학술지 ‘Advanced Science*’ (IF 17.521)에 5월(5월 5일-온라인)에 표지논문으로 선정되었으며 및 환경 분야 국제학술지 ‘Environmental Pollution**’ (IF: 9.98)에 6월(온라인)에 잇따라 게재되었다. * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (교신저자-공동) 고려대학교 정 석 교수 - (교신저자-공동) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 박영철 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 그림 설명 * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency [그림 1] 식충식물의 변형잎 (포충낭)안에 개미들이 빠져 있는 모습. 잎내부의 기다란 섬모는 물층을 두껍게하고, 두꺼워진 물층은 매우 미끄러우며, 개미 등의 곤충이 쉽게 미끌어지게 되어 포충낭 속으로 빠짐. 포충낭에 빠진 개미들은 포충낭 속 소화액에 녹아서 식충식물의 부족한 영양분이 됨. [그림 2] 물 윤활층 형성 및 물윤활층 위의 기름 거동 이미지. A) 두꺼운 물 윤활층 위에서 기름이 분리되는 과정. C) 두꺼운 물층. B) 얇은물 윤활층 위에서 기름이 붙어 있는 과정. D) 얇은 물층. [그림 3] 나노기름뜰채 적용 이미지. A, B & C) 공기중에서 기름이 씻겨나가는 과정. D) 저유황유용 기름뜰채에서 기름제거 모습. ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil [그림 4] 모시 소재 이용 ‘기름 묻지 않은 장갑’ 이미지. 모시로 만든 기름장갑(i)에 기름을 묻히고(ii) 다시 물에 넣으면 (iii & iv) 깨끗이 씻겨나가는 모습

- 네펜데스를 모사한 섬모구조를 재생 셀룰로오스 등 친환경 소재에 구현 - 해수에서 고형화 된 저유황유도 잘 걸러지는 친환경 기름 뜰채 개발 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)는 대기오염의 주원인인 황산화물(SOx)의 발생을 억제하고 기후변화에 대응하기 위해 2020년부터 황 함량이 0.5% 이하인 저유황유만을 선박 연료유로 사용하는 IMO2020을 발표했다. 기존 연료유의 황 함유량 상한선이 3.5%인 것을 고려하면 환경오염을 줄이고자 하는 적극적 행보이다. 하지만 저유황유는 점도가 매우 높고, 특히 기름이 바다에 유출되면, 차가운 해수와 만나 고체처럼 딱딱해진다. 이렇게 고형화된 저유황유는 기존 기름 회수 장비로는 회수가 어려워 특화된 방제 기술의 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 극한소재연구센터 문명운 박사 연구팀과 고려대학교(총장 정진택) 기계공학과 정석 교수 연구팀은 이러한 저유황유 등 고점도 유출유에 대응하기 위해 셀룰로오스 소재를 이용해 기름을 떠서 제거하는 친환경 기름 뜰채를 개발했다고 밝혔다. 개발된 기름 뜰채는 식충식물인 네펜데스의 곤충채집 원리를 적용한 것이다. 네펜데스의 포충낭 표면에는 곤충을 채집하기 위한 섬모가 있는데, 이 섬모는 물을 쉽게 흡수해 물층을 견고하고 두껍게 유지하는 역할을 한다. 곤충들은 네펜데스의 화려한 색과 향기에 끌려 포충낭 입구로 이동하고, 입구에 있는 섬모에 미끄러져 내부로 들어가게 된다. 연구진은 셀룰로오스 소재의 막(멤브레인)에 네펜데스의 섬모구조를 모사한 나노섬모를 제작해 단단한 물 구조층(윤활층)을 소재 표면에 유지되도록 했다. 이렇게 만들어진 소재를 뜰채에 적용할 경우 물윤활(water lubricant) 원리 물윤활 원리 : 표면과 물질 사이에 물막을 형성하여 표면과 물질의 접촉에서 발생하는 마찰, 점착을 제어 하는 것에 의해 표면에서 기름이 쉽게 미끄러지고, 물은 잘 통과하는 현상을 확인할 수 있었다. 연구진은 실제 효과를 검증하기 위해 저유황유의 바다 기름 유출 현장의 기름회수 평가를 진행한 결과, 저유황 선박연료유 기준 1일 1톤 규모의 기름을 회수할 수 있음을 확인했다. 기존 소재의 경우 소수성 소재에 친수성 코팅을 해 수 회 사용 후에는 소재 표면이 기름에 쉽게 오염되는 현상을 보였으나, 개발된 소재는 견고한 물 윤활층을 유지함으로써 수백 회 이상 사용 시에도 성능 저하 없이 작동해 뛰어난 내구성을 보였다. KIST 극한소재연구센터 문명운 책임연구원은 “본 기술은 식물의 구조를 소재에 모사해 성능과 내구성을 모두 향상시켰다는 데 의의가 있다”며, “기름 뜰채나 유출유 회수기와 같은 오염 방제기기 뿐만 아니라 기름제거용 장갑이나 작업 의류에 적용 범위를 넓힐 수 있다는 장점이 있다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 해양경찰청 과제를 통해 수행되었으며, 연구 결과는 소재, 환경 분야 국제학술지 ‘Advanced Science*’ (IF 17.521)에 5월(5월 5일-온라인)에 표지논문으로 선정되었으며 및 환경 분야 국제학술지 ‘Environmental Pollution**’ (IF: 9.98)에 6월(온라인)에 잇따라 게재되었다. * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (교신저자-공동) 고려대학교 정 석 교수 - (교신저자-공동) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 박영철 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 그림 설명 * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency [그림 1] 식충식물의 변형잎 (포충낭)안에 개미들이 빠져 있는 모습. 잎내부의 기다란 섬모는 물층을 두껍게하고, 두꺼워진 물층은 매우 미끄러우며, 개미 등의 곤충이 쉽게 미끌어지게 되어 포충낭 속으로 빠짐. 포충낭에 빠진 개미들은 포충낭 속 소화액에 녹아서 식충식물의 부족한 영양분이 됨. [그림 2] 물 윤활층 형성 및 물윤활층 위의 기름 거동 이미지. A) 두꺼운 물 윤활층 위에서 기름이 분리되는 과정. C) 두꺼운 물층. B) 얇은물 윤활층 위에서 기름이 붙어 있는 과정. D) 얇은 물층. [그림 3] 나노기름뜰채 적용 이미지. A, B & C) 공기중에서 기름이 씻겨나가는 과정. D) 저유황유용 기름뜰채에서 기름제거 모습. ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil [그림 4] 모시 소재 이용 ‘기름 묻지 않은 장갑’ 이미지. 모시로 만든 기름장갑(i)에 기름을 묻히고(ii) 다시 물에 넣으면 (iii & iv) 깨끗이 씻겨나가는 모습

- 네펜데스를 모사한 섬모구조를 재생 셀룰로오스 등 친환경 소재에 구현 - 해수에서 고형화 된 저유황유도 잘 걸러지는 친환경 기름 뜰채 개발 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)는 대기오염의 주원인인 황산화물(SOx)의 발생을 억제하고 기후변화에 대응하기 위해 2020년부터 황 함량이 0.5% 이하인 저유황유만을 선박 연료유로 사용하는 IMO2020을 발표했다. 기존 연료유의 황 함유량 상한선이 3.5%인 것을 고려하면 환경오염을 줄이고자 하는 적극적 행보이다. 하지만 저유황유는 점도가 매우 높고, 특히 기름이 바다에 유출되면, 차가운 해수와 만나 고체처럼 딱딱해진다. 이렇게 고형화된 저유황유는 기존 기름 회수 장비로는 회수가 어려워 특화된 방제 기술의 개발이 필요한 상황이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 극한소재연구센터 문명운 박사 연구팀과 고려대학교(총장 정진택) 기계공학과 정석 교수 연구팀은 이러한 저유황유 등 고점도 유출유에 대응하기 위해 셀룰로오스 소재를 이용해 기름을 떠서 제거하는 친환경 기름 뜰채를 개발했다고 밝혔다. 개발된 기름 뜰채는 식충식물인 네펜데스의 곤충채집 원리를 적용한 것이다. 네펜데스의 포충낭 표면에는 곤충을 채집하기 위한 섬모가 있는데, 이 섬모는 물을 쉽게 흡수해 물층을 견고하고 두껍게 유지하는 역할을 한다. 곤충들은 네펜데스의 화려한 색과 향기에 끌려 포충낭 입구로 이동하고, 입구에 있는 섬모에 미끄러져 내부로 들어가게 된다. 연구진은 셀룰로오스 소재의 막(멤브레인)에 네펜데스의 섬모구조를 모사한 나노섬모를 제작해 단단한 물 구조층(윤활층)을 소재 표면에 유지되도록 했다. 이렇게 만들어진 소재를 뜰채에 적용할 경우 물윤활(water lubricant) 원리 물윤활 원리 : 표면과 물질 사이에 물막을 형성하여 표면과 물질의 접촉에서 발생하는 마찰, 점착을 제어 하는 것에 의해 표면에서 기름이 쉽게 미끄러지고, 물은 잘 통과하는 현상을 확인할 수 있었다. 연구진은 실제 효과를 검증하기 위해 저유황유의 바다 기름 유출 현장의 기름회수 평가를 진행한 결과, 저유황 선박연료유 기준 1일 1톤 규모의 기름을 회수할 수 있음을 확인했다. 기존 소재의 경우 소수성 소재에 친수성 코팅을 해 수 회 사용 후에는 소재 표면이 기름에 쉽게 오염되는 현상을 보였으나, 개발된 소재는 견고한 물 윤활층을 유지함으로써 수백 회 이상 사용 시에도 성능 저하 없이 작동해 뛰어난 내구성을 보였다. KIST 극한소재연구센터 문명운 책임연구원은 “본 기술은 식물의 구조를 소재에 모사해 성능과 내구성을 모두 향상시켰다는 데 의의가 있다”며, “기름 뜰채나 유출유 회수기와 같은 오염 방제기기 뿐만 아니라 기름제거용 장갑이나 작업 의류에 적용 범위를 넓힐 수 있다는 장점이 있다”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 해양경찰청 과제를 통해 수행되었으며, 연구 결과는 소재, 환경 분야 국제학술지 ‘Advanced Science*’ (IF 17.521)에 5월(5월 5일-온라인)에 표지논문으로 선정되었으며 및 환경 분야 국제학술지 ‘Environmental Pollution**’ (IF: 9.98)에 6월(온라인)에 잇따라 게재되었다. * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency - (제 1저자) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (교신저자-공동) 고려대학교 정 석 교수 - (교신저자-공동) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 이영아 학생연구원 - (제 1저자-공동) 한국과학기술연구원 박영철 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 문명운 책임연구원 그림 설명 * (논문명 1) Slippery, Water-infused Membrane with Grooved Nanotrichomes for Lubricating-induced Oil Repellency [그림 1] 식충식물의 변형잎 (포충낭)안에 개미들이 빠져 있는 모습. 잎내부의 기다란 섬모는 물층을 두껍게하고, 두꺼워진 물층은 매우 미끄러우며, 개미 등의 곤충이 쉽게 미끌어지게 되어 포충낭 속으로 빠짐. 포충낭에 빠진 개미들은 포충낭 속 소화액에 녹아서 식충식물의 부족한 영양분이 됨. [그림 2] 물 윤활층 형성 및 물윤활층 위의 기름 거동 이미지. A) 두꺼운 물 윤활층 위에서 기름이 분리되는 과정. C) 두꺼운 물층. B) 얇은물 윤활층 위에서 기름이 붙어 있는 과정. D) 얇은 물층. [그림 3] 나노기름뜰채 적용 이미지. A, B & C) 공기중에서 기름이 씻겨나가는 과정. D) 저유황유용 기름뜰채에서 기름제거 모습. ** (논문명 2) Hygroscopic Ramie Fabrics for Recovering Highly Viscous Low Sulfur Fuel Oil [그림 4] 모시 소재 이용 ‘기름 묻지 않은 장갑’ 이미지. 모시로 만든 기름장갑(i)에 기름을 묻히고(ii) 다시 물에 넣으면 (iii & iv) 깨끗이 씻겨나가는 모습