[헬로티] 이온 흡착에 의한 에너지 준위 변화를 이용한 발전원리 규명 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어질 때 낙차를 이용해 전기에너지를 수확하는 수력발전은 친환경적이지만 많은 물이 필요하다. 그 가운데 국내 연구진이 미량의 물방울을 이용하여 발전(發電)하는 기술에 대해 소개하고 그 원리를 알아냈다. 한국연구재단(이사장 노정혜)은 김연상 교수(서울대학교) 연구팀이 물이 다공성 구조에 스며드는 과정에서 발생하는 전기를 수확하는 에너지 하베스팅 원리를 규명했다고 밝혔다. 최근 토양이나 나무의 증산작용 등에서 나타나는 모세관 현상을 이용하여 적은 양의 물로 상당한 전기에너지를 생성하는 에너지 하베스팅 기술이 큰 주목을 받고 있다. 하지만 전기에너지가 생성되는 원리에 대한 정확한 이해가 부족 해 액체-고체 계면에 대한 정확한 이해가 필요한 상황이다. 연구팀은 표면특성이 잘 알려진 산화구리 나노선이 배열된 다공성 필름형 소자를 만들었다. 여기에 물방울을 떨어뜨려 필름의 젖은 부분과 마른 부분 각각에 놓인 나노선의 전하 에너지 준위 차이에 의해 전기를 발생시킬 수 있음을 보여주었다. 특히, 반도체 특성이 잘 알려진 산화구리 나노선이 모세관 현상에 의해 물이 스며들 때
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소가 미네랄 염의 분리 및 이를 이용한 미네랄음료의 제조방법을 개발했다. 이 기술은 해수, 해양심층수 또는 해수 농축수를 전기분해하여 생성되는 알카리수에서 pH을 조정하여 마그네슘염과 칼슘염 침전물을 생성하여 농축 분리하여 천연미네랄 식품 원료 및 먹는 해양심층수의 미네랄 첨가 원료의 제조 방법에 관한 것이다. 즉, 해수 또는 해양심층수를 전처리 한 후 1차로 역삼투막(RO)에 통과시켜 농축수와 투과수를 제조하는 단계, 상기 농축수를 전기분해하여 산성수와 알칼리수를 제조하는 단계, 상기 알칼리수 제조 시에 전류량을 조절하여 수소이온농도(pH) 10 에서 13사이의 알카리 수를 생산하는 단계, 상기 수소이온농도 10 에서 13사이의 알칼리수를 생산하여 침전조에서 pH별로 칼슘염, 마그네슘염을 생산하여 침전 분리하는 단계, 상기 분리된 칼슘염과 마그네슘염을 혼합하여 탈염수에 용해시켜 고경도 미네랄음료 및 마그네슘 : 칼슘의 미네랄 함량이 조정된 미네랄음료의 제조 방법에 관한 것이다. ◆ 왜 이 기술이 필요한가? 기존 해수 중 미네랄추출 분리 방법은 해수(심층수)를 증발 농축하여 용해도의 차이를 이용하여 칼슘염과
[헬로티] 포항공과대학교 산학협력단과 한국화학연구원가 전기 절연성 코팅제, 나노유체 및 플라스틱 대체제로의 응용을 개발했다. 이 기술은 나노키틴-나노키토산 복합체, 이를 포함하는 네트워크 구조체 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 작용기 및 아세틸기가 각각 1이상 결합된 나노키틴나노키토산 복합체를 제공하는 기술이다. ◆ 왜 이 기술이 필요한가? 키틴과 키토산은 생물학적으로 상용성이 좋으며, 생분해성이고 독성이 없는 폴리머임. 키틴과 키토산의 특성은 상처 치료, 나노생체공학 분야, 암 치료제를 암세포까지 수송하는 전달용 소재 및 조직공학과 같은 생의학에 응용가능성이 높다. 다만, 키틴과 키토산은 표면 상의 친수성 작용기 때문에, 친수성 용매에서만 용해되어 용매 선택성에 제한이 있고, 수백㎛의 길이의 섬유 형태로 제조되고 있어 크기에 따른 적용 분야에 제한이 있음. 따라서, 소수성 용매에도 용해가 되어 용매 선택의 제한이 있던 문제를 해결하고, 나노미터 단위의 크기로도 제조하여 적용 분야를 넓힐 수 있는 키틴과 키토산에 대한 연구가 필요한 실정이다. ◆ 기술의 차별화 요소는? 이번 개발된 기술이 기존 기술 대비 개선점은 나노키틴-나노키토산 복합체는 용매의 선택성
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소가 중소형 천연가스전 개발시 30% 이상 공급망 구성비용 절감이 가능한 NGH Tank Container 기술을 개발했다. 이 기술은 천연가스 하이드레이트(natural gas hydrate)를 운송하기 위한 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너(natural gas hydrate tank container) 적재시스템에 관한 이다. 이 기술에 따르면, 선박을 이용하여 대량으로 천연가스 하이드레이트를 장거리 운송하기 위해 증발가스(BOG)의 발생량을 최소화하고 탱크 컨테이너 내부의 평형 조건을 유지하기 위한 냉동기(refrigerator)에 전력선을 연결하는 작업과 증발가스를 배출하기 위한 배관의 연결작업을 일일이 수작업으로 연결해야 하는 번거로움이 있었던 종래의 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너를 이용한 운송방법의 문제점들을 해결하기 위해, 각각의 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너를 적재함과 동시에 전력선의 연결 및 배관의 연결이 자동으로 함께 이루어질 수 있도록 구성되는 전력선 및 증발가스 배관 연결의 자동화가 가능한 천연가스 하이드레이트 탱크 컨테이너 적재시스템이 제공된다. ◆ 왜 이 기술이 필요한가
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소는 해양기자재 내식/방오 성능향상을 위한 금속산화물 기반 표면제어기술을 개발했다. 이 기술은 해양기자재의 성능향상을 위한 알루미늄 기재의 표면 처리 방법에 관한 것다. ◆ 기술의 필요성 방청제는 막기제의 물리적 강도에 의한 금속 기재 표면의 물리적 보호 효과와 방첨첨가제의 흡착, 가용화, 중화, 분산 또는 수치환 등의 계면화학적 작용에 의해 산소 또는 물 등의 부식성 물질이 금속 기재의 표면에 접촉하는 것을 방지하기 위한 화학적 보호효과를 위해 금속 기재의 표면에 코팅되어 코팅층을 형성한다. 하지만, 이 코팅층은 시간이 지남에 따라 소실되어 기재 표면에 부식이 발생되므로, 반복해서 방청제 등을 도장하여 금속 기재의 표면에 코팅층을 형성시켜야 한다. 특히 심해 해양 기자재 제조에 널리 사용되고 있는 알루미늄 및 알루미늄 합금을 포함하는 금속 기재의 표면에 방청제를 코팅한 경우, 알루미늄 기재와 방청제의 결합력이 떨어져 알루미늄 기재의 표면에 형성된 방청제 코팅층이 쉽게 소실되어 내식성이 떨어진다는 문제점이 있다. 그림. 본 기술에 따라 아노다이징 처리된 알루미늄 기재의 표면에 오일형 방청제 , 용제 희석형 방
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소는 선상 해양폐기물 연료화 선박을 개발했다. 이 기술은 쌍동선체를 이용한 에너지 절감형 대용량 해양폐기물 수집 및 분류 장치와 그 방법에 관한 것으로서, 선수쪽으로 유입되는 쓰레기 더미를 분쇄하여 밀도에 따라 일차적으로 분류된 폐플라스틱 조각들을 수집하여 이를 다시 좁고 긴 쌍동선체 내부로 이동시키면서 마찰하전(triboelectrostatic)을 이용하여 최종 분류하는 기술이다. ◆ 기술의 필요성 현재 엄청난 양의 쓰레기가 미국 대륙의 크기에 이르는 광활한 면적 및 수심이 수 미터에 이르는 상당한 깊이에 걸쳐 널리 분포하고 있어 그물 등의 단순 포집수단을 이용하여 수거하는 데에는 한계가 있다. 해상의 쓰레기를 포집하여 재생 또는 폐기를 위한 육상 시설로 옮기는 데 소요되는 비용 또한 과도하여 이를 해결하지 못하고 사태가 점점 악화되고 있어, 해양 쓰레기를 적은 에너지로 효율적으로 수집하고 분류할 수 있는 장치의 개발이 필요하다. 그림. 본 기술에 따른 쌍동선체의 구성도 ◆ 기술의 차별화 요소는? 이 기술이 기존 기술 대비 개선된 부분은 분쇄된 폐플라스틱 조각들이 쌍동선체의 터널 구조 내에서 해류를 타고 이
[헬로티] 경기대학교는 살조능을 갖는 슈도모나스 속 균주 및 이를 이용한 살조 미생물 제제를 개발했다. 이 기술은 살조능을 갖는 슈도모나스 속 균주 및 이를 이용한 살조 미생물 제제로서, 적조 현상의 원인이 되는 유해성 편모조류에 대한 살조능을 가지는 기술이다. 이 살조 미생물 제제는 우수한 살조능을 나타내는 신규한 균주를 통해 효과적으로 적조를 제거할 수 있다. ◆ 기술의 필요성 우리 나라와 같은 온대 지방의 해수 생태계에서는 부영양화가 되면 풍부한 영양분을 바탕으로, 하절기에 수층이 형성되고, 광량이 높아지며 긴 장마와 수온이 상승함에 따라 1차 생산자인 식물 플랑크톤의 생장에 유리한 환경이 조성되면서 조류의 대발생이 진행되고 있다. 적조는 조류에 의해 일어나기 때문에, 통상의 항생물질 등에 의해 조절할 수 없으며, 기존 해양 생태계의 부영양화 및 적조 발생을 방지하기 위한 대부분의 방법들은 기술적, 경제적 측면에서 많은 제약이 존재한다. 그림. 본 기술에 따른 살조능을 갖는 미생물을 분리하기 위한 스크리닝 방법을 나타낸 도면 ◆ 기술의 차별화 요소는? 이 기술은 슈도모나스 속(Pseudomonassp.) 균주를 이용해 코클로디니움 폴리크리코이데스(Coc
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소는 해양 심층수와 영양염류를 공급하는 중층어초 및 해중림 조성구조물을 개발했다. 이는 해조류의 서식환경이열악한 해역에 해양심층수를 공급하고 영양염을 보급하는 구조물을 설치하여 저온성 유지와 영양염류 공급효과를갖는 중층어초 및 다각형 다단 해중림 조성 구조물이다. 해조류, 해초류, 식물성 플랑크톤이 번성하는 환경이 조성되어 어류의 산란공간, 치어의 보육장, 성어의 서식공간 제공 효과를 거둘 수 있다. ◆ 기술의 필요성 국내 대표적인 수산자원조성사업의 경우 인공어초시설물, 어초어장관리, 바다 숲 조성, 종묘 매입방류, 방류효과조사 등으로 구성돼 있다. 이 중 ‘바다 숲 조성사업’을 통해 2009년부터 현재까지 173개소에 2만 1,490ha의 바다 숲이 조성되었고, 2030년까지 축구장 5만개 크기에 달하는 5만4,000ha 규모 바다숲을 전국 연안에 조성할 계획이다. 한국수산자원관리공단은 경기도 안산시와 함께 2018년부터 2022년까지 총 사업비 10억을 투입하여 연안바다목장 조성사업을 수행하고 있다. 일본에서는 1,000여종의 인공어초가 개발되어 사용되고 있으며 최근 제강슬러그를 이용
[헬로티] 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트연구소가 이젝터가 포함된 해양온도차 발전장치를 개발했다. 이 장치는 팽창기구인 이상(two-phase, 二相)이젝터가 포함된 해양 온도차 발전사이클장치에 관한 것이다. 해양 온도차 발전시스템에서 응축기용 냉각수로 사용되는 해양 심층수와 기화용 온수로 사용되는 표층수를 기본적으로 사용하며, 기존의 해양 온도차 발전시스템보다 효율을 증대시키기 위하여 재생기에서의 재열 과정을 적용하였고, 응축기의 크기를 줄이기 위해서 재생기와 응축기 사이에 지열 열교환기와 팽창 이상 이젝터를 적용하였으며, 터빈 출력을 증대시키기 위해서 터빈 입구에 공랭식 열교환기를 적용하는 특징이 있다. ◆ 기술의 필요성 기존의 해양온도차발전은 효율상의 취약점을 가지고 있다. 표층수와 심층수의 낮은 온도차에 따라 종래의 온도차발전시스템에서 터빈 입구와 출구의 압력 차이는 증발압력과 응축압력 수준이며, 단순한 기본 구성요소만을 갖춘 사이클이기 때문에 자연열 또는 미활용열원이 가용하다면 안정적 발전 밍 공급이 가능하다. 따라서 동일한 온도차에서 발전 효율을 높이는 기술이 필요하며, 우에하라 싸으클 등처럼 시스템이 지나치게 복잡하지 않아야 하는 2가지를
[헬로티] 선박해양플랜트연구소는 유기랭킨 사이클 발전 시스템 및 터빈-발전기를 개발했다. 유기랭킨 사이클 발전 시스템은 선박에서 발생하는 배기가스 및 냉각수 폐열을 회수하여 유용한 전력을 생산할 수 있는 시스템이고, 유기랭킨 사이클의 작동유체인 유기냉매를 활용하여 터빈의 마그네틱 베어링 역할과 냉각을 겸하는 터빈-발전기를 함께 개발한 것이다. ◆ 기술 개발의 필요성 국내외 해상 물동량과 선박량은 각 100억톤과 16억DWT(재화중량톤수)에 달하며, 세계화에 따른 물동량 증가가 예상되어 수요 증가가 기대되고 있다. LNG 및 LPG 연료선박과 같은 친환경 선박의 개발과 함께 기존 디젤엔진의 저온부식에 대한 문제 해결과 폐열 회수 효율이 증가하고 있다. 이에따라 국내외 조선사 및 선주사의 고효율 선박에 대한 수요 증가 및 국제 규제 대응 기술개발의 필요성이 증가했다. 세계 유기 랭킨 시스템 시장 규모는 2018년에 4억 9,700만 달러 한화 6,164억원으로 평가되었으며 2019~2025년 기간 동안 연평균 9.6%로 성장할 전망이다. 세계 폐열 에너지 시장규모는 2016년 136억 달러 한화 16조원이며 저온의 폐열을 이용하는 유기랭킨 시스템의 해외 시장 점
[헬로티] 동아대학교 산학협력단은 컨테이너 모니터링 및 관제 특허 기술을 개발했다. ◆ 기술의 필요성 종래 기술은 컨테이너 추적 장치와 모니터링 시스템 간에 양방향 통신을 수행하는 경우 컨테이너 추적 장치의 전류 소모량이 커지고, 필요 이상의 통신으로 인한 자원이 낭비되어 배터리만으로는 운송기간 동안 소모되는 전력량을 만족하기에는 어려움이 있었다. 이 기술은 저전력 양방향 통신을 기반으로 하는 컨테이너 위치 추적 방법 및 장치에 관한 것으로, 이를 통해 위치 정보 수신을 위한 위치 정보 수신부와, 통신을 위한 통신부와, 상기 위치 정보 수신부로부터 위치 정보를 수신하여, 수신된 위치 정보를 기반으로 컨테이너의 현재 위치를 검출할 수 있다. 검출된 컨테이너의 현재 위치에 따라 단방향 통신 및 양방향 통신 중 어느 하나를 수행하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 컨테이너 위치 추적을 위한 장치를 제공한다. 사진. 컨테이너 도어 개폐 감지를 위한 장치 그러나 동아대학교 산학협력단이 개발한 이 기술은 컨테이너의 위치 추적을 수행하되 설정된 특정 지역에서만 양방향 통신이 가능하기 때문에, 컨테이너 추적 장치의 전원 소모량을 줄여 컨테이너 추적 장치의 사용
[헬로티] 1988년 창원 전투기 공장 설계팀에서 서울에 있는 자동화사업본부로 발령받았다. 그 당시는 본사임에도 견적서는 타이프를 치고 있었다. 물론 얼마 지나서 PC가 들어오고서는 견적제안서용 타이프는 고물이 되었지만 말이다. 대기업 본사인데도 제도판은 1992년까지 사용하고 있었다. 일부 선배들은 전체 자동화 시스템 그림을 봐야 하는데, CAD에서는 그 느낌과 영감을 얻을 수 없어서 제도판을 선호하기도 했었는데, 가끔 16층 바닥이 흔들려서 설계가 쉽지는 않았었다. 영감을 못 얻는다는 말이 틀린 말은 아니었다. 여러 로봇 사양과 컨베이어 및 특수 전용 자동화 머신을 이것저것 설계하려면 화가가 도화지를 쳐다보듯 물류서부터 여러 구상을 하여야 하는데, CAD는 무언가 이미 정해진 것을 옮기는 듯한 느낌이었다. 즉, 엔지니어링을 하는데 있어서 전체 그림이 안 떠오른다는 것이었다. 당시 대기업들이 모두 자동화 사업에 경쟁적으로 참여하여 로봇, 무인운반차(AVG : Automated Guided Vehicle), 무인창고(AS/RS : Automated Storage/Retrieval System), 물류센터, Hanger rail system, Linear mo
[헬로티] 한국화학연구원과 경희대 공동 연구진이 미래 IoT, 센서, 웨어러블 기기 소자 등에 필요한 3D 프린팅용 전지 소재를 개발했다. 미래 웨어러블 기기, 센서, 소형 로봇, 인체삽입형 소자 등은 크기가 작고 다양한 형태를 지니고 있어, 여기에 들어가는 이차전지도 기존 전지처럼 정형화된 형태가 아니라 정교한 형태 구현이 필요하다. 따라서 정교한 형태로 원하는 모양대로 만들어내기 위해, 3D 프린팅으로 전지를 제작하는 기술이 전세계적으로 주목받고 있다. 특히 3D 프린팅용 전지로 전극이중층 슈퍼커패시터(EDLC) 전지가 꼽히고 있는데, 이 전지 안에 들어가는 집전체 소재를 연구팀이 개발한 것이다. 전극이중층 슈퍼커패시터(EDLC) 전지는 구조가 단순하고 수명이 길어, 작은 전력을 사용하는 센서, 사물인터넷, 웨어러블 소자 등의 첨단 기기 구동을 위한 에너지원으로 적합한 것으로 알려져 있다. 현재에도 리튬이온전지의 보조 전지 격으로, 일부 자동차 및 스마트폰, 카메라 등에 쓰이고 있다. 전지는 집전체, 전극, 전해질로 구성되어 있으며, 3D 프린팅으로 제작이 가능하려면 이 세 구성 성분 모두 3D 프린팅이 가능한 잉크 소재여야 한다. 한국화학연구원 최영민&
[헬로티] 본고에서는 이기종 자동차 시스템의 기계 부품을 갖춘 전자 시스템(디지털 및 아날로그 장치 포함)의 시뮬레이션을 위한 통합 프레임워크를 설명한다. 수많은 전자 제어 장치(ECU)로 구성된 전자 시스템을 모델화 하여 메카트로닉 시스템의 기능을 시뮬레이션 한다. 최근에 개발된 기능 모형 인터페이스 표준 접근방식을 복잡한 가상물리 자동차 시스템의 모델 작성에 사용했다. 이 프레임워크는 가상 ECU에서 실행될 하드웨어(HW)와 소프트웨어(SW)를 포함한 실제 시스템을 시뮬레이션 한다. 이를 통해 기계 시스템이 연결되어 있는 상태에서 자동차 시스템의 소프트웨어와 하드웨어를 공동개발 할 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 디버깅은 개발된 방법을 사용하여 이루어진다. 자동차 메카트로닉스 시스템의 개발 주기는 제안된 프레임워크를 이용해 크게 단축시킬 수 있다. 서론 자율주행(AD)에는 정교한 전자 시스템이 필요하다. 오늘날의 자동차 전장 시스템의 디자인에는 많은 시스템온칩(SoC)이 포함되어 있다[1, 2]. 버그나 고장 위험이 없도록 하기 위해서는 심층 검증이 필요하다. 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)의 안전성은 열, 기계 및 전기 부품을 포함한 시스템 전체의
[헬로티] 직장의 안전은 오늘날 대부분의 제조업이 직면하고 있는 중요한 과제 중 하나이다. 산업계는 근무 중 지속되는 노동자의 부상을 보상하기 위해 매년 막대한 비용을 쏟는다. 근로자 또한 직장에서 입은 부상과 질병으로 인해 근무일을 놓치게 된다. 부상은 직접 및 간접 비용을 유발하며, 결국 직접 비용보다 20배나 더 많은 비용을 초래한다. 숙련된 노동력의 부족은 제조업계가 직면하고 있는 또 다른 과제이다. 숙련된 노동자들은 구하기 어렵고, 발견했어도 유지하는데 비용이 많이 든다. 이러한 어려움 때문에 제조업계가 인력 대신 제조업 자동화를 활용하는 방안을 고려해야 할 때이다. 유니버설 로봇이 제시한 제조 산업에 큰 도움이 될 3가지 방법을 이하에 소개한다. 1. 로봇이 숙련된 노동력을 위한 자리를 채울 수 있다 매년 제조업체는 숙련된 노동자를 채우는 데 어려움을 겪는다. 숙련된 노동자가 부족한 제조업체는 비어있는 자리를 채우기가 쉽지 않다. 비어있는 자리를 채우지 못하면 전반적인 생산성과 성장성이 저하된다. 숙련된 노동자 부족이라는 도전이 곧 끝나지 않을 것이다. 딜로이트가 제조업과 연계하여 실시한 설문조사에 따르면, 앞으로 창출될 제조업 일자리의 절반 이상
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