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, 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, 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.

우리 원은 4월 7일 오전 10시 본원에서 한국가스공사(KOGAS, 사장 주강수)와 기관차원의 연구협력을 위한 협약을 체결했다. KIST는 한국가스공사가 가정용 연료전지 보급을 위해 추진 중인 “가정용 연료전지 모니터링”을 통해 도시가스를 연료로 사용하여 전기와 온수를 자체 생산하는 1kW급 가정용 연료전지 1기를 KIST 원장 공관에 설치하여 2008년 12월 30일부터 가동해 2009년 9월 3일까지 총 누적발전량 5,050 kWh를 기록한 바 있다. KIST 연료전지센터는 수송용(PEMFC:수소 원료), 발전용(MCFC, SOFC), 휴대용(DMFC) 관련한 연구와 관련한 우수 연구진과 노하우를 보유하고 있으며, 향후 한국가스공사와 공동연구를 통해 도시가스를 원료로 하는 가정용 연료전지를 개발해 나갈 예정이다. KIST 안규홍 대외부원장은“한국가스공사와 이번 협약을 통해 가정용 연료전지의 내구성 향상, 가격 인하 등을 위한 공동연구를 추진할 것”이라고 밝혔다.

우리원 금동화 원장은 한국리더십센터 김경섭 회장과 4월 15일(화) 오전 11시 KIST 의전실에서 양 기관 관계자들이 참석한 가운데 인재육성부분에 있어 상호 협력을 위한 협약을 체결하였다. KIST는 리더십육성 교육프로그램 운영, 전문가 자문, 조직 실행력 진단, 원내 강사 양성, 전문정보 교류 분야 등에서 기관의 리더십 역량 강화를 위하여 한국리더십센터와 긴밀히 협조해 나갈 예정이다.

과학, 예술을 만나다 우리 원과 한국예술종합학교(총장 박종원)이 5월 31일 과학기술과 문화예술의 교류 확대를 위한 상호 협력협정을 체결하였다. 본 협정에서 양 기관은 문화예술 및 기술관련 컨텐츠를 상호 교류하고, 지역사회 및 문화 발전을 위한 사회 공헌 활동을 지속적으로 이행해 가기로 합의하였다. 이번 협약은 과학기술과 문화예술을 대표하는 양 기관이 협력 협정을 체결함으로써, 과학기술과 문화예술이라는 이종(異種) 간 상호 융합을 통해 새로운 영역을 개척해 나갈 것으로 기대된다.

- 고분해능 소각산란장치(HR-SANS) 건설로 국내 기초과학 연구의 허브 구축 - 우리원과 한국원자력연구원은 11월 27일(목) 대전 유성에 위치한 한국원자력연구원(KAERI) 냉중성자실험동에서 KIST가 23억원을 투자해 설치하는 고분해능 소각산란장치의 기술협력식을 가졌다. 이번 협력은 KIST와 원자력연구원이 함께 고분해능 소각산란 장치를 건설하기 위한 것으로, KIST는 이번 원자력연구원과의 협력이 KIST 과학자들의 연구에는 물론, 우리나라의 중성자과학 발전에 많은 도움을 될 것으로 기대하고 있다. 고분해능 중성자 소각산란장치(HR-SANS)는 오목요철 모양의 단결정에 중성자선을 여러 번 반사시켜, 마이크론에서 서브마이크론까지 크기의 물질구조나 과학적 현상을 측정할 수 있는 장치로, 소각산란(SANS) 장치와 함께 사용할 경우 나노에서 마이크론 크기까지의 구조를 측정할 수 있다. 따라서 광석이나 금속, 고분자, 바이오 물질 등 넓은 과학 분야에서 눈에 보이지 않는 미세한 물질의 구조와 과학적 현상 연구에 활용할 수 있고 다양한 상태의 물질 구조 또한 연구할 수 있다. KIST는 금번 구축하는 고분해능 소각산란장치와 함께 포항 방사광 가속기 X-선 빔라인, 900MHz 핵자기공명장치(NMR), 200kV 초저온 전자현미경(Cryo-TEM), 2011년을 완공될 6MV 중대형 탄뎀형 이온빔 가속기 등 상호 보완적인 대형 분석 장비들을 갖춤으로서 세계적 수준의 대형 분석 장비 인프라를 구축하게 된다. 이같은 세계적 분석 장비 인프라를 바탕으로 재료, 환경, 에너지, 바이오, 물리, 화학 등 전 학제간 기초 원리와 현상을 밝히는 한국 기초과학 연구의 허브를 구축할 계획이다.

KIST, 한국형 달탐사 로버 기술 검증을 위한 모델 개발 - 다양한 월면(月面) 무인주행 및 극한 환경의 열제어 실현이 목표 2020년에 예정된 달탐사 임무를 수행하기 위해 달에 착륙 예정인 달탐사 로버(rover)의 기술검증모델(POC, Proof of Concept)이 공개되었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 달탐사연구사업추진단(단장 강성철 박사)은 지구와 다른 달의 극한 환경에서 탐사가 가능한 달탐사 로버의 기본적인 성능을 검증 할 수 있는 기술검증모델(연구책임자 이우섭 박사)과 핵심 부품인 고체윤활 베어링 시제품(연구책임자 이용복 박사)을 개발했다고 밝혔다. 달은 지면이 울퉁불퉁하고 낮과 밤의 온도차이가 300도(-170도~+130도)에 이르는데다, 고진공 상태인 극한 환경이다. KIST가 이번에 발표한 시험용 로버는 이러한 환경에서 탐사를 수행할 수 있는 로버의 기본 성능을 검증하기 위한 모델이다. 이날 공개된 KIST 로버는 미래창조과학부에서 주관하는 출연연 협력 융합연구사업인 “달탐사 로버 기반연구” 과제의 일환으로서 개발된 것이다. 그 동안 미국을 중심으로 개발되어 사용 중인 무인 탐사 로버는 비교적 온도 변화가 적고(-125도~+20도), 대기층이 존재하여 달보다 방사선 영향이 약한 화성의 환경을 감안하여 개발되었다. 달탐사 로버의 기술검증모델은 화성보다 극한 환경인 달의 조건을 지상에서 다양하게 설정하고, 지속적인 주행 및 탐사 시험을 통해 실제 달탐사 로버의 개발을 위한 기초 데이터를 수집하는 목적으로 개발되었다. 연구팀은 달 표면과 같은 극한 한경에서의 탐사를 위해 1)험한 지형에서의 주행 능력이 뛰어나고, 2)달 표면의 극고/극저온 환경(-170도~+130도)에서 동작이 가능하도록 열제어가 용이한 디자인으로 로버를 제작하는데 초점을 맞추었다. 달탐사 로버 기술검증모델은 여섯 개의 휠을 이용하여 안정된 주행이 가능하며, 두 개로 분리된 몸체가 체인 형태로 연결되어 있어 울퉁불퉁한 달의 지형에서도 지면과 접촉을 잘 유지하면서 안정되게 주행 할 수 있다. 이러한 로버의 설계는 KIST에서 개발되어 실용화된 위험작업로봇 롭해즈(ROBHAZ)의 수동형 더블트랙 설계(passive double-track mechanism)을 응용한 것으로, 한국 고유의 우주탐사 로버 설계안을 도출했다는 데 의의가 있다. 연구팀은 달 표면의 극저온/극고온 환경 및 고방사선 환경에서 안정적으로 동작을 수행 할 수 있도록, 구동 시스템인 모터와 제어기를 최대한 하나의 단일 몸체로 제작하여 배치해, 내부 열 제어 시스템이 최대한 간단하면서도 효과적으로 운용되도록 했다. 또한 진공도가 높은 달 환경을 고려하여 고체 윤활제를 적용한 로버용 베어링의 설계·제작 및 박막 코팅 기술을 함께 개발하여 달탐사 로버 구동부 개발에 핵심이 되는 우주환경 윤활 기술을 확보했다. 진공의 환경에서는 일반적으로 사용되는 액체 윤활제가 들어간 베어링의 활용이 원천적으로 불가능하기 때문에 고체 윤활제는 우주 시스템 개발을 위한 중요한 핵심 기술이다. 한편, 달탐사선에 태워질 최종 로버의 무게가 20kg 수준이기 때문에, 탑재 예정 장비의 무게 약7kg를 감안하여 현재 개발된 로버의 무게는 13kg로 개발되었다. 로버의 크기는 500mm x 700mm x 250mm, 등판각 30도, 최대 이동속도는 4cm/sec 이다. 이러한 극한 환경에서 원활하게 운용되는 달탐사 로버기술검증모델 시제품의 개발 기술과 고체 윤활제 베어링 기술은 국방, 극지환경, 사회 안전 및 위험 작업 로봇에 전수되어 직접 활용이 가능하고, 실생활에 도움이 되는 로봇의 성능개선에도 일조할 것으로 예측된다. 로버 기술검증모델 개발의 연구책임자인 이우섭 박사는 “이번에 개발된 시제품은 한국형 달탐사 로버의 개발을 위한 초기 모델이지만, 지금까지 축적된 대한민국의 필드 로봇 기술을 활용하여 빠른 시간 안에 한국 고유의 로봇 및 극한환경 로봇 기술로 월면(月面)을 다니면서 탐사를 수행하는 로버 개발이 가능할 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 미래부에서 주관하는 출연연 협력 융합연구사업의 일환으로 수행된 달탐사 로버 기반 연구과제의 결과물로서, 달탐사 로버분야의 융합연구에는 KIST를 비롯하여 항우연, 생기원, 건설연, 재료연, 자동차부품연구원 6개 기관이 참여하고 있다. KIST 이우섭 박사 <그림 1> KIST에서 개발된 달탐사 로버 기술검증모델의 외형 <그림 2> 달의 진공 환경을 모사한 베어링 및 기어 요소의 진공윤활 및 마모 시험장면

KIST, 한국형 달탐사 로버 기술 검증을 위한 모델 개발 - 다양한 월면(月面) 무인주행 및 극한 환경의 열제어 실현이 목표 2020년에 예정된 달탐사 임무를 수행하기 위해 달에 착륙 예정인 달탐사 로버(rover)의 기술검증모델(POC, Proof of Concept)이 공개되었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 달탐사연구사업추진단(단장 강성철 박사)은 지구와 다른 달의 극한 환경에서 탐사가 가능한 달탐사 로버의 기본적인 성능을 검증 할 수 있는 기술검증모델(연구책임자 이우섭 박사)과 핵심 부품인 고체윤활 베어링 시제품(연구책임자 이용복 박사)을 개발했다고 밝혔다. 달은 지면이 울퉁불퉁하고 낮과 밤의 온도차이가 300도(-170도~+130도)에 이르는데다, 고진공 상태인 극한 환경이다. KIST가 이번에 발표한 시험용 로버는 이러한 환경에서 탐사를 수행할 수 있는 로버의 기본 성능을 검증하기 위한 모델이다. 이날 공개된 KIST 로버는 미래창조과학부에서 주관하는 출연연 협력 융합연구사업인 “달탐사 로버 기반연구” 과제의 일환으로서 개발된 것이다. 그 동안 미국을 중심으로 개발되어 사용 중인 무인 탐사 로버는 비교적 온도 변화가 적고(-125도~+20도), 대기층이 존재하여 달보다 방사선 영향이 약한 화성의 환경을 감안하여 개발되었다. 달탐사 로버의 기술검증모델은 화성보다 극한 환경인 달의 조건을 지상에서 다양하게 설정하고, 지속적인 주행 및 탐사 시험을 통해 실제 달탐사 로버의 개발을 위한 기초 데이터를 수집하는 목적으로 개발되었다. 연구팀은 달 표면과 같은 극한 한경에서의 탐사를 위해 1)험한 지형에서의 주행 능력이 뛰어나고, 2)달 표면의 극고/극저온 환경(-170도~+130도)에서 동작이 가능하도록 열제어가 용이한 디자인으로 로버를 제작하는데 초점을 맞추었다. 달탐사 로버 기술검증모델은 여섯 개의 휠을 이용하여 안정된 주행이 가능하며, 두 개로 분리된 몸체가 체인 형태로 연결되어 있어 울퉁불퉁한 달의 지형에서도 지면과 접촉을 잘 유지하면서 안정되게 주행 할 수 있다. 이러한 로버의 설계는 KIST에서 개발되어 실용화된 위험작업로봇 롭해즈(ROBHAZ)의 수동형 더블트랙 설계(passive double-track mechanism)을 응용한 것으로, 한국 고유의 우주탐사 로버 설계안을 도출했다는 데 의의가 있다. 연구팀은 달 표면의 극저온/극고온 환경 및 고방사선 환경에서 안정적으로 동작을 수행 할 수 있도록, 구동 시스템인 모터와 제어기를 최대한 하나의 단일 몸체로 제작하여 배치해, 내부 열 제어 시스템이 최대한 간단하면서도 효과적으로 운용되도록 했다. 또한 진공도가 높은 달 환경을 고려하여 고체 윤활제를 적용한 로버용 베어링의 설계·제작 및 박막 코팅 기술을 함께 개발하여 달탐사 로버 구동부 개발에 핵심이 되는 우주환경 윤활 기술을 확보했다. 진공의 환경에서는 일반적으로 사용되는 액체 윤활제가 들어간 베어링의 활용이 원천적으로 불가능하기 때문에 고체 윤활제는 우주 시스템 개발을 위한 중요한 핵심 기술이다. 한편, 달탐사선에 태워질 최종 로버의 무게가 20kg 수준이기 때문에, 탑재 예정 장비의 무게 약7kg를 감안하여 현재 개발된 로버의 무게는 13kg로 개발되었다. 로버의 크기는 500mm x 700mm x 250mm, 등판각 30도, 최대 이동속도는 4cm/sec 이다. 이러한 극한 환경에서 원활하게 운용되는 달탐사 로버기술검증모델 시제품의 개발 기술과 고체 윤활제 베어링 기술은 국방, 극지환경, 사회 안전 및 위험 작업 로봇에 전수되어 직접 활용이 가능하고, 실생활에 도움이 되는 로봇의 성능개선에도 일조할 것으로 예측된다. 로버 기술검증모델 개발의 연구책임자인 이우섭 박사는 “이번에 개발된 시제품은 한국형 달탐사 로버의 개발을 위한 초기 모델이지만, 지금까지 축적된 대한민국의 필드 로봇 기술을 활용하여 빠른 시간 안에 한국 고유의 로봇 및 극한환경 로봇 기술로 월면(月面)을 다니면서 탐사를 수행하는 로버 개발이 가능할 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 미래부에서 주관하는 출연연 협력 융합연구사업의 일환으로 수행된 달탐사 로버 기반 연구과제의 결과물로서, 달탐사 로버분야의 융합연구에는 KIST를 비롯하여 항우연, 생기원, 건설연, 재료연, 자동차부품연구원 6개 기관이 참여하고 있다. KIST 이우섭 박사 <그림 1> KIST에서 개발된 달탐사 로버 기술검증모델의 외형 <그림 2> 달의 진공 환경을 모사한 베어링 및 기어 요소의 진공윤활 및 마모 시험장면

KIST, 한국형 달탐사 로버 기술 검증을 위한 모델 개발 - 다양한 월면(月面) 무인주행 및 극한 환경의 열제어 실현이 목표 2020년에 예정된 달탐사 임무를 수행하기 위해 달에 착륙 예정인 달탐사 로버(rover)의 기술검증모델(POC, Proof of Concept)이 공개되었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 달탐사연구사업추진단(단장 강성철 박사)은 지구와 다른 달의 극한 환경에서 탐사가 가능한 달탐사 로버의 기본적인 성능을 검증 할 수 있는 기술검증모델(연구책임자 이우섭 박사)과 핵심 부품인 고체윤활 베어링 시제품(연구책임자 이용복 박사)을 개발했다고 밝혔다. 달은 지면이 울퉁불퉁하고 낮과 밤의 온도차이가 300도(-170도~+130도)에 이르는데다, 고진공 상태인 극한 환경이다. KIST가 이번에 발표한 시험용 로버는 이러한 환경에서 탐사를 수행할 수 있는 로버의 기본 성능을 검증하기 위한 모델이다. 이날 공개된 KIST 로버는 미래창조과학부에서 주관하는 출연연 협력 융합연구사업인 “달탐사 로버 기반연구” 과제의 일환으로서 개발된 것이다. 그 동안 미국을 중심으로 개발되어 사용 중인 무인 탐사 로버는 비교적 온도 변화가 적고(-125도~+20도), 대기층이 존재하여 달보다 방사선 영향이 약한 화성의 환경을 감안하여 개발되었다. 달탐사 로버의 기술검증모델은 화성보다 극한 환경인 달의 조건을 지상에서 다양하게 설정하고, 지속적인 주행 및 탐사 시험을 통해 실제 달탐사 로버의 개발을 위한 기초 데이터를 수집하는 목적으로 개발되었다. 연구팀은 달 표면과 같은 극한 한경에서의 탐사를 위해 1)험한 지형에서의 주행 능력이 뛰어나고, 2)달 표면의 극고/극저온 환경(-170도~+130도)에서 동작이 가능하도록 열제어가 용이한 디자인으로 로버를 제작하는데 초점을 맞추었다. 달탐사 로버 기술검증모델은 여섯 개의 휠을 이용하여 안정된 주행이 가능하며, 두 개로 분리된 몸체가 체인 형태로 연결되어 있어 울퉁불퉁한 달의 지형에서도 지면과 접촉을 잘 유지하면서 안정되게 주행 할 수 있다. 이러한 로버의 설계는 KIST에서 개발되어 실용화된 위험작업로봇 롭해즈(ROBHAZ)의 수동형 더블트랙 설계(passive double-track mechanism)을 응용한 것으로, 한국 고유의 우주탐사 로버 설계안을 도출했다는 데 의의가 있다. 연구팀은 달 표면의 극저온/극고온 환경 및 고방사선 환경에서 안정적으로 동작을 수행 할 수 있도록, 구동 시스템인 모터와 제어기를 최대한 하나의 단일 몸체로 제작하여 배치해, 내부 열 제어 시스템이 최대한 간단하면서도 효과적으로 운용되도록 했다. 또한 진공도가 높은 달 환경을 고려하여 고체 윤활제를 적용한 로버용 베어링의 설계·제작 및 박막 코팅 기술을 함께 개발하여 달탐사 로버 구동부 개발에 핵심이 되는 우주환경 윤활 기술을 확보했다. 진공의 환경에서는 일반적으로 사용되는 액체 윤활제가 들어간 베어링의 활용이 원천적으로 불가능하기 때문에 고체 윤활제는 우주 시스템 개발을 위한 중요한 핵심 기술이다. 한편, 달탐사선에 태워질 최종 로버의 무게가 20kg 수준이기 때문에, 탑재 예정 장비의 무게 약7kg를 감안하여 현재 개발된 로버의 무게는 13kg로 개발되었다. 로버의 크기는 500mm x 700mm x 250mm, 등판각 30도, 최대 이동속도는 4cm/sec 이다. 이러한 극한 환경에서 원활하게 운용되는 달탐사 로버기술검증모델 시제품의 개발 기술과 고체 윤활제 베어링 기술은 국방, 극지환경, 사회 안전 및 위험 작업 로봇에 전수되어 직접 활용이 가능하고, 실생활에 도움이 되는 로봇의 성능개선에도 일조할 것으로 예측된다. 로버 기술검증모델 개발의 연구책임자인 이우섭 박사는 “이번에 개발된 시제품은 한국형 달탐사 로버의 개발을 위한 초기 모델이지만, 지금까지 축적된 대한민국의 필드 로봇 기술을 활용하여 빠른 시간 안에 한국 고유의 로봇 및 극한환경 로봇 기술로 월면(月面)을 다니면서 탐사를 수행하는 로버 개발이 가능할 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 미래부에서 주관하는 출연연 협력 융합연구사업의 일환으로 수행된 달탐사 로버 기반 연구과제의 결과물로서, 달탐사 로버분야의 융합연구에는 KIST를 비롯하여 항우연, 생기원, 건설연, 재료연, 자동차부품연구원 6개 기관이 참여하고 있다. KIST 이우섭 박사 <그림 1> KIST에서 개발된 달탐사 로버 기술검증모델의 외형 <그림 2> 달의 진공 환경을 모사한 베어링 및 기어 요소의 진공윤활 및 마모 시험장면