KIST, 한계를 극복한 슈퍼커패시터 개발로 차세대 에너지 저장 기술 선도한다. - 고출력·고용량을 동시에 구현한 차세대 에너지 저장 기술 개발 - 전기차, 로봇, 드론, 웨어러블 디바이스 등 다양한 산업에 적용 가능성 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 탄소융합소재연구센터 구본철, 김서균 박사 연구팀과 서울대학교(총장 유홍림) 박원철 교수 연구팀이 공동 연구를 통해 차세대 에너지 저장 장치로 주목받는 고성능 슈퍼커패시터를 개발했다. 공동 연구진이 개발한 이번 기술은 단일벽 탄소나노튜브(CNT)와 전도성 고분자 폴리아닐린(PANI)을 복합한 혁신적인 섬유 구조를 활용해 기존 슈퍼커패시터의 한계를 극복한 것이 특징이다. 슈퍼커패시터는 일반 배터리에 비해 빠른 충전과 높은 전력 밀도를 자랑하며, 수만 회의 충·방전 사이클에도 성능 저하가 적다. 그러나 상대적으로 낮은 에너지 밀도 탓에 장시간 사용에는 제약이 있어, 전기차나 드론 등 실사용 분야에서는 한계를 보였다. 연구진은 이러한 문제 해결을 위해, 전도성이 뛰어난 단일벽 탄소나노튜브(CNT)와 가공성과 저렴한 가격이 강점인 폴리아닐린(PANI)을 나노 수준에서 균일하게 화학 결합을 성공시켰다. 이를 통해 전자와 이온의 흐름을 동시에 향상시키는 정교한 섬유 구조체를 제작, 더 많은 에너지를 저장하면서도 빠른 속도로 방출할 수 있는 슈퍼커패시터를 개발했다. 개발된 슈퍼커패시터는 10만 회 이상의 충·방전 테스트에서도 안정적인 성능을 유지하며, 고전압 환경에서도 내구성이 뛰어난 것으로 나타났다. 이러한 특성 덕분에, 해당 기술은 기존 배터리 시스템을 대체하거나 보완하는 형태로 활용될 수 있다. 예를 들어 전기차에 적용할 경우, 급속 충전과 더불어 효율적인 전력 공급이 가능해져 주행 거리와 성능 모두를 향상시킬 수 있다. 드론이나 로봇 등의 분야에서도 운용 시간 증가 및 안정성 강화 등 다양한 효과가 기대된다. 또한 개발된 복합 섬유(CNT-PANI)는 높은 기계적 유연성을 가지기 때문에, 휘거나 접을 수 있어 웨어러블 기기 등 차세대 전자 소자에 적용이 가능하다. 이번 연구의 또 다른 큰 성과는 생산비 절감 및 대량 생산 가능성 확보이다. 단일벽 탄소나노튜브(CNT)는 우수한 특성에도 불구하고 생산 단가가 높아 상용화에 어려움이 있었지만, 연구진은 저가의 전도성 고분자 폴리아닐린(PANI)과의 복합화 기술을 통해 이 문제를 해결했다. 나아가 간단한 공정을 통해 대량생산이 가능한 공정 기반도 마련했으며, 최근에는 이 기술을 바탕으로 필름 형태의 구조체 개발에까지 성공함으로써, 상용화를 한층 더 앞당겼다. 향후 전기차, 로봇, 드론, 웨어러블 디바이스 등 다양한 산업에 걸쳐 탄소중립 사회로의 전환을 위한 핵심 기반 기술로 활용될 예정이다. KIST 구본철 박사는 “이번 기술은 슈퍼커패시터의 단점을 단일벽 탄소나노튜브 및 전도성 고분자를 이용해 극복한 기술이다”며, “앞으로 탄소나노튜브 기반 초고성능 탄소섬유 개발 및 산업화에 매진할 계획이다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임) KIST 기관고유사업, 지역혁신선도기술개발사업(RS-2019-NR040066), 학연플랫폼구축시범사업(RS-2023-00304729) 및 산업통상자원부(장관 안덕근) 소재부품기술개발사업(RS-2023-00258521) 등 지원으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘Composites Part B: Engineering’ (IF: 12.7, JCR: 0.3%) 최신호에 게재됐으며, 국내 및 미국 특허출원도 완료한 상태이다. * (논문명) Nanocell-structured carbon nanotube composite fibers for ultrahigh energy and power density supercapacitors [그림 1] 차세대 CNT-PANI 복합섬유 슈퍼커패시터 모식도 및 최근 연구결과와 비교 그래프 (좌) CNT와 PANI가 복합화되어 있는 모식도이다. CNT 사이에 공유결합된 PANI가 고르게 분포하고, 그 각각의 PANI가 나노크기의 셀로써 작용할 수 있다는 것을 나타낸다. (우) 이러한 특성을 기반으로 하여 제조된 복합섬유는 일반적인 슈퍼커패시터의 특성을 뛰어넘는, 전력밀도와 에너지밀도가 동시에 우수한 특성을 보인다. (*KIST1은 PANI의 무게만으로 계산된 값, KIST2는 섬유 전체의 무게로 계산된 값이다.) [그림 2] CNT-PANI 복합섬유 대량화 공정에 따른 섬유 단면 이미지 및 비정전용량 분석 그래프 복합섬유 커패시터의 상용화 가능성을 보기 위해, 대량 제조공정을 도입하였다. 1가닥 섬유부터 300가닥의 섬유까지 대량화 공정을 통해 섬유 다발을 제조하였고, PANI가 내부에서 나노셀 역할을 하기 때문에 비정전용량은 감소하지 않고 잘 유지되는 것을 확인할 수 있다. [그림 3] CNT-PANI 복합섬유의 제조 공정 모식도 PANI가 복합화된 섬유를 제조하는 전체적인 공정 모식도이다. (좌측부터) 탄소나노튜브를 기반으로 하여 액정상을 형성하고, 이를 응고용매에 방사하며 응고 및 연신 공정을 거친다. 최종적으로 제조된 복합섬유는 PANI가 고르게 분포하고 있는 구조를 가진다.

KIST-중앙대학교, 청정수소 연구협력 및 인재양성 업무협약 체결 - KIST 임무중심연구소 기반 학‧연 협력 본격화 - 지속가능한 수소경제‧국가전략기술 인재 확보 기대 한국과학기술연구원(원장 오상록, 이하 KIST)과 중앙대학교(총장 박상규, 이하 중앙대)는 지난 4월 29일(화), 청정수소 분야의 연구협력과 과학기술 인재 양성을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다고 밝혔다. 이번 협약은 ▲청정수소 기술 개발 등 공통 관심분야 연구협력, ▲국가연구개발사업 공동 추진, ▲상호 기술·인력교류, ▲과학기술 전문인력 양성 등을 주요 내용으로 담고 있다. 특히, KIST의 임무중심연구소인 청정수소융합연구소와 중앙대 융합공학부‧화학공학부는 수소의 생산‧저장‧활용에 이르는 전주기 융합기술 개발을 공동으로 추진한다. 연구부서 간 후속 협약을 통해 세부 연구과제를 도출하고, 실질적인 연구성과 창출과 함께 글로벌 수준의 미래인재를 양성하기 위한 협력 기반을 마련할 예정이다. 오상록 KIST 원장은 “청정수소융합연구소 연구자들과 중앙대 교수진이 협력한다면 수소 도입 비용 절감과 효율 향상 등 수소경제 구현에 국가적으로 큰 기여를 할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 박상규 중앙대 총장은 “글로벌 선도 연구기관인 한국과학기술연구원과의 협력을 통해 중앙대학교가 연구중심대학으로서 한 단계 더 도약할 수 있는 뜻깊은 기회가 될 것으로 기대한다”라고 밝혔다. KIST와 중앙대는 2015년 학·연 협동 석‧박사 과정을 설치하며 협력의 토대를 마련한 바 있으며, 이번 MOU를 계기로 교육과 연구를 연계한 인재양성과 임무 중심 공동연구 체계를 본격적으로 구축해나갈 계획이다. [사진1] (좌측부터) 박상규 중앙대학교 총장, 오상록 KIST 원장이 업무협약식을 마치고 기념촬영을 하고 있다. [사진2] 양 기관 주요 관계자들이 업무협약식을 마치고 기념촬영을 하고 있다.

안녕하세요. (주) 시카젠의 이철환 이사입니다. 폐사는 한국에서는 재배가 어려운 병풀을 부단한 노력 끝에 친환경 토경 재배에 성공하여, 해외에서 식품으로 각광받고 있는 병풀을 한국에서도 쉽게 접할 수 있도록 준비해왔습니다. 국내산 병풀을 모종부터 재배, 수확까지 (주)시카젠에서 직접 관리하고 있습니다. 특별한 양액을 이용한 독자적인 노지 재배 기술이 적용되어, 외산 병풀에 비해 성장성, 풍미로운 맛 등이 차별점으로 부각되고 있습니다. 현재 약 1만 5천 평의 농장에서 연간 300톤의 병풀이 생산 및 출하될 예정입니다. 저희 (주) 시카젠은 매년 대량의 물량을 안정적으로 병풀을 생물로 공급해드릴 준비가 되어 있습니다. 다른 기사에서 병풀에 대한 연구 기사를 보고 저희도 연락드리게 되었습니다. 검토 부탁드리겠습니다. - 자사 홈페이지: www.cicagen.com - 다운로드 링크: https://drive.google.com/file/d/1qweabp5IBIi_fmqR90CDq2JJXYAJHJFQ/view?usp=sharing (주) 시카젠 이철환 드림.

KIST-국립기상과학원과 업무협약(MOU) 체결 - 구름물리, 기상·기후 관련 기술정보의 교류와 협력 - 기후변화 연구 분야의 협력을 통한 기술개발 및 연구 강화 한국과학기술연구원(원장 오상록, 이하 KIST)은 4월 25일(금) 서울 성북구 KIST 본원에서 국립기상과학원(원장 박영연)과 구름물리, 인공강우, 온실가스, 에어로졸 등의 기후 환경 분야 연구 협력을 통한 기술개발 및 연구 강화를 위해 업무협약을 체결했다고 밝혔다. 이번 업무협약에서 양 기관은 구름물리실험챔버 운영 및 활용 연계 협력, 인공강우 원천 기술 개발, 지구대기감시를 위한 온실가스, 에어로졸 관측 등기후변화 연구, 연구 시설 공동활용, 기술 전문인력 교류 및 전문가 양성 등 6개 분야에 대한 협력을 논의하였고, 앞으로 기후 환경 분야 업무 협력을 강화해 나갈 계획이다. 오상록 KIST 원장은 “기후위기라는 전지구적 문제에 선제적으로 대응하기 위해선 국립기상과학원과 협력할 구름물리, 인공강우 연구가 매우 중요하다.”며, “도출된 기반 기술을 통해 KIST는 기후·환경 분야에서 탄소순환 회복/기후재난 대응 임무를 달성하고자 한다. 이번 업무 협약은 양 기관의 전문성을 결합해, 기후 환경 분야의 국가적 연구 역량을 한층 더 성장시킬 기회가 될 것이다.”라고 밝혔다. [사진1] (좌측부터) 박영연 국립기상과학원장, 오상록 KIST 원장이 업무협약식을 마치고 기념촬영을 하고 있다. [사진2] 양 기관 주요 관계자들이 업무협약식을 마치고 기념촬영을 하고 있다.

안녕하세요. 2024년 1월 18일에 KIST 특성분석 데이터센터에 분석 의뢰를 하기 위해 홈페이지에 나온 절차대로 분석상담 신청을 했었습니다. 그 당시에도 2~3주 지나도 아무런 연락이 없어 다른 분석기관을 이용했었습니다. 오랜만에 생각이 나서 다시 확인해 보니 아직도 처리가 안되어있네요. 원인을 알려주시기 바랍니다. 접수번호 : 2401S0223

안녕하세요. 저는 서부특수교육지원센터에서 근무하고 있는 송지은입니다. 저희 센터에서는 매달 특수교육운영위원회를 진행하고 있으며, 회의 시 학생 개인정보가 포함된 자료를 프린트하여 사용하고 있습니다. 회의 후에는 해당 자료를 모두 파쇄 처리하고 있어, 한 달 평균 100~150장의 종이가 소모되고 있습니다. 이러한 상황에서, "3일 뒤면 잉크가 자연스럽게 사라져 종이를 재사용할 수 있다면 좋겠다"는 아이디어가 나왔고, 혹시 관련 기술이 개발 가능한지 문의드리게 되었습니다. 해당 기술이 보편화된다면, 교육기관 뿐만 아니라 공공기관, 기업 등에서도 개인정보 보호와 종이 재사용이 가능해져 환경 보호에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대됩니다. 기술 개발 가능 여부, 또는 유사한 기술 사례가 있다면 회신 부탁드립니다.

작년 7월8일까지 학연생으로 재직중이었던 사람입니다. 아직 보험이 해지되지 않은 것이 확인되어 연락드립니다. 확인해 주시고 전부 해지해 주시면 감사하겠습니다. 바쁘신 와중에 너무 죄송합니다. 좋은 하루 보내세요 !

안녕하세요? 의정부 상우고등학교 과학교사 홍진호입니다. KIST 견학 프로그램은 알고 있는데, 강릉 분원은 현재 견학 시설이 오픈되어 있지 않다고 확인했습니다. 경기 북부 지역은 다양한 과학 견학 시설을 접할 기회가 부족하고, 본교 과학중점학교 학생들의 이공계 연구 시설을 둘러볼 수 있는 기회가 없어서 너무 안타깝습니다. 강릉 분원의 연구원분들 연구 분야를 살펴보면서, 특히 이차 전지 또는 천연물 관련 연구 분야에 관심이 많은 고생학생들에게(약 25명 내외) 간단한 연구 소개나 설명을 들을 수 있는지, 문의드립니다 ^^ 저희 학생들이 참 좋아할 것 같아서 실례를 무릅쓰고 문의드립니다. 강릉에 체험 학습 일정이 있어서, 7월 16일(수) 또는 17일(목) 중 1시간 이내라도 좋으니.. 짧게 견학할 수는 없을까요? 무리한 문의 내용에 불편하셨더라도, 너그롭게 이해해 주시길 부탁드립니다. 좋은 하루 되세요! (개인 연락처: 홍진호 교무실 031-850-1395)

KIST-인도 Christ 대학 업무협약(MOU) 체결 - 계산과학 분야 등 KIST 및 KIST 한‧인도협력센터와 연구 상호협력 강화 - Christ 대학 내 우수인재 KIST 파견을 통한 인재양성 추진 한국과학기술연구원(원장 오상록, 이하 KIST)과 인도 Christ 대학(총장 Jose C C)은 인도 벵갈루루 소재 Christ 대학에서 양 기관 간 연구협력 강화와 공동 인재양성 추진을 위한 양해각서(MOU)를 4월 10일 체결했다고 밝혔다. 이번 양해각서의 주요 내용은 ▲연구인력과 학생 교류, ▲공동 교육‧훈련 프로그램 개발, ▲학술논문‧정보 공유, ▲기타 양 기관 간 공통 관심분야 협력 등이다. Christ 대학은 1969년 인도 카르나타카주 벵갈루루에 설립된 인도 내 명문 사립 대학으로 2010년 벵갈루루에 설치된 KIST 한‧인도협력센터와 설립 초기부터 빅데이터와 소프트웨어 개발 등에 있어 긴밀한 연구 협력을 추진 중에 있다. 오상록 KIST 원장은 “오늘 업무협약 체결을 통해 IT분야에 강점을 보유한 Christ 대학과 KIST 본원은 물론 KIST 한‧인도협력센터와의 발전된 연구협력과 과학기술분야 인력 부족 상황 속에 검증된 우수 인도 학생들의 국내 유입을 통한 글로벌 미래인재 확보가 기대된다”라고 밝혔다. Jose C C Christ 대학 총장은 “KIST 한‧인도협력센터와의 오랜 연구협력을 바탕으로 KIST 본원과 이번 업무협약을 체결하게 되어 뜻깊게 생각하며, 이를 통해 첨단 과학기술 과제에 공동 대응하고, 양국의 글로벌 과학기술 생태계에 의미 있는 성과를 만들어가길 기대한다.”고 강조했다. 양 기관은 “이번 MOU 체결을 계기로 향후에도 양 기관 간 지속적인 연구협력, 연구인력 및 학생 교류 등을 통해 양국 모두에게 의미있는 성과를 달성할 수 있도록 노력하겠다.”라고 밝혔다. [사진] (좌측부터) Jose C C 인도 Christ 대학 총장, 오상록 KIST 원장이 업무협약식을 마치고 기념촬영을 하고 있다.

KIST, 초음파 기반 기술로 생체 삽입형 배터리 무선 충전 - KIST-고려대 연구팀, 생체 친화적 초음파 수신기 개발 - 수중환경 및 인체삽입형 전자기기의 배터리 무선 충전에 활용 기대 수중환경 전자기기 혹은 이식형 의료 전자기기에 대한 수요 증가에 따라 이에 대한 안정적이고 지속적인 전력 공급은 필수적이다. 그러나 스마트폰과 무선 이어폰 등에 사용되는 기존의 무선 충전 방식(전자기 유도, Radio Frequency 기반 충전 등)은 전송 거리가 짧거나, 생체 조직 내 에너지 전달 효율이 낮으며, 전자파 간섭 등의 문제를 안고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 연구진들은 새로운 무선 전력 전송 기술 방식으로 초음파를 이용한 방식을 고려하고 있다. 초음파는 인체 친화적이며 조직 흡수가 적어, 이식형 및 피부 부착형 기기에서 더욱 안정적인 에너지 전송이 가능하다는 장점이 있다. 이에 따라 초음파 에너지를 활용한 무선 충전 기술이 차세대 전력 전송 방식으로 부상하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 전자융합소재연구센터 허성훈 박사 연구팀과 고려대학교 송현철 교수 연구팀은 구부러져도 성능이 유지되는 생체 친화적 초음파 수신기를 개발했다. 개발 수신기는 기존 무선 전력 전송 방식이 가진 여러 한계를 극복하는 동시에 생체 적합성을 높여, 차세대 웨어러블 및 이식형 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 연구진은 초음파를 수신해 배터리 무선 충전을 실증함으로써 기술의 실용화를 위한 중요한 발판을 마련했다. 특히, 연구진은 고효율 압전 소재와 독자적인 구조 설계를 통해 기존 초음파 수신기 대비 전력 변환 효율을 획기적으로 향상시켰다. 신축성과 생체 적합성을 갖춘 초음파 수신기를 설계해 인체 곡면에 밀착하면서도 안정적인 전력 변환을 성공시킨 결과, 수중 3cm 거리에서 20mW의 전력을, 피부로부터 3cm 깊이에서는 7mW 수준의 전력을 전송할 수 있었다. 이는 저전력 웨어러블 기기나 이식형 의료기기의 지속적인 구동에 충분한 전력량으로 평가된다. 이번 연구 성과는 초음파 기반 무선 충전 기술이 수중 전자기기 및 이식형 의료 전자기기의 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 특히, 이식형 심박 조율기, 신경 자극기, 웨어러블 센서와 같은 저전력 의료기기에 안전하고 지속적인 전력을 공급할 수 있는 새로운 패러다임을 제시할 것으로 보인다. 또한, 의료기기뿐만 아니라 수중 드론이나 장기적인 전력 공급이 필요한 해양 센서에도 적용될 가능성이 있어, 다양한 산업 분야에서도 활용도가 높을 것으로 전망된다. KIST 허성훈 박사는 "이번 연구를 통해 초음파를 활용한 무선 전력 전송 기술이 실질적으로 적용될 수 있음을 입증했다"며 "향후 소형화 및 상용화를 위한 추가 연구를 진행하여 기술의 실용화를 앞당길 계획"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 기관고유사업 및 한국연구재단 나노·소재기술개발사업(RS202400448865)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 소재 분야 국제 학술지인 「Advanced Materials」 (IF: 27.4, JCR 소재 분야 상위 1.9%) 최신호에 게재 및 표지로 선정됐다. * (논문명) A Body Conformal Ultrasound Receiver for Efficient and Stable Wireless Power Transfer in Deep Percutaneous Charging [그림 1] 초음파 무선 충전을 통한 배터리 충전 인체 삽입형 의료 전자기기의 배터리 무선충전과정을 가정 시, 인체에 밀착 부착과정에서 구부러지고 변형되어도 성능이 유지됨을 보여주는 초음파 수신기 모식도 [그림 2] 소자 활용 개념도 및 내부 구성도 (좌) 마찰전기 방식의 초음파 수신기를 삽입형 의료 전자기기기에 적용할 경우의 예상도 (우) 소자 세부 구성도