1000시간 이상의 고안정성 테스트를 거친 세계 최대 수준인 206cm²크기의 대면적 반투명 유기 태양전지 모듈 구현 기술이 광주과학기술원 연구팀에 의해 개발했다. 광주과학기술원(지스트·GIST)은 13일 차세대에너지연구소 강홍규 책임연구원과 신소재공학부 이광희 교수 공동연구팀이 도심 친화형 태양광 시설인 ‘차세대 반투명 유기태양전지 기술’ 구현에 성공했다고 밝혔다. 기존 반투명 유기 태양전지 기술은 유기 소재와 투명 전극의 취약성으로 장기적 안정성을 보장하기 어렵고, 건물 적용을 위한 대면적 구현이 어렵다는 문제가 있었다. 연구팀은 모듈 확장을 위해 대면적에서도 균일한 코팅 두께를 실현해 효율 균일도를 확보했고, 기존 독성 용매 대신 친환경 용매를 활용해 작업자의 안전과 환경 보호도 동시에 고려하는 기술을 개발했다. 대면적 모듈 크기를 온전히 보호하는 새로운 방법을 도입해 외부 요인으로 인한 열화를 지연시켜 모듈의 고내구성까지 구현했다. 이를 바탕으로 세계 최고 수준인 206cm²크기의 대면적 반투명 유기 태양전지 모듈에서 1000시간 이상의 가속 열화 조건의 고안정성 테스트도 통과했다. 문헌에 보고된 최고 수준인 114.5cm²면적에서 4.5%의 광전변환
자율주행차·로봇·드론 등에 활용…'사이언스 로보틱스' 게재 지스트(광주과학기술원) 등 국내 연구진이 바닷속 불리한 환경에서도 먹잇감을 잡는 갑오징어의 눈을 모방해 불규칙한 빛 조건에서도 고대비·고해상도 영상을 얻을 수 있는 카메라 시스템을 개발했다. 23일 지스트에 따르면 갑오징어는 위쪽 빛은 차단하고 아래쪽 빛은 많이 받아들이기 위해 동공이 W자 모양이 돼 빛 조건을 조절한다. 망막에는 아래쪽 빛이 들어오는 영역에 광(光)수용체들이 밀집돼 있어 먹잇감이 지나다니는 아래쪽으로 고해상도의 시력을 구현한다. 연구진은 구형 렌즈 앞 조리개를 갑오징어의 동공 모양과 같이 W자형으로 만들어 위쪽에서 강하게 들어오는 빛을 효과적으로 감소시켰고 광다이오드가 과노출되지 않게 했다. 또 갑오징어 망막처럼 관심 영역이 영상으로 맺히는 영역에 광다이오드 픽셀을 밀집시켜 효율적으로 고해상도 영상을 얻게 했다. 기존 카메라 시스템은 불규칙한 빛 조건에서 영상을 얻은 후 소프트웨어로 개선하는 후처리 방식이지만, 이 시스템은 하드웨어 자체에서 빛 조건을 조절해 질 높은 영상을 수집할 수 있어 효율적인 영상 처리가 가능하다. 원통형 광다이오드에 유연하게 밀착되는 탄소나노튜브 기반 편광
지스트(광주과학기술원)는 신소재공학부 권인찬 교수 연구팀이 산업 폐기물 속에 포함된 수소를 이용해 폐기물 속 이산화탄소를 연료전지의 원료인 '개미산(포름산)'으로 쉽게 전환하는 효소를 발굴했다고 8일 밝혔다. 지스트에 따르면 기후 온난화에 영향을 미치는 산업 폐가스를 유용한 화학연료로 전환하는 연구에서 핵심은 산업 폐가스에 포함된 다른 가스에 영향을 받지 않고 전기와 같은 별도의 에너지 공급이 필요 없는 공정을 개발하는 것이다. 최근 수소저장체나 연료전지 개발에 활용되는 물질로 주목받는 개미산은 수소를 저장할 수 있는 화학 원료로서 촉매를 이용해 이산화탄소에 수소를 결합해 만들 수 있다. 하지만 부생가스와 같은 여러 기체가 혼합된 자원에서도 사용할 수 있는 효과적인 촉매의 개발이 시급하다. 권인찬 교수 연구팀이 산업 폐기물에 포함된 이산화탄소를 유용한 개미산으로 전환하기 위해 부생가스에 포함된 수소를 사용할 수 있는 효소 조합을 개발한 것이다. 연구팀은 산소 저항성이 존재하는 '수소화효소' 및 '포메이트 탈수소효소' 조합을 선정하고, 산소가 존재하는 조건에서 별도의 에너지 공급 없이 이산화탄소를 개미산으로 전환하는 데 성공했다. 보통 수산화나트륨 등을 이용해
㈜한화는 30일 광주과학기술원(GIST·지스트)과 레이저 무기 공동 개발 협력을 위한 양해각서( MOU)를 체결했다고 31일 밝혔다. 한화와 지스트는 앞으로 고출력레이저 무기의 제품화를 추진하고 정부 과제 수행때 협동 연구를 진행한다. 또한 개발 난도가 높은 기술을 확보하는 데 주력하기로 했다. 양측은 2012년부터 레이저 기술 분야에서 협력해왔다. 국방용 고출력 광섬유레이저 기술 개발, 광섬유 레이저 분야 부품·장비 국산화 연구 등을 진행했다. 지스트 김기선 총장은 "미래 방산 기술의 핵심인 레이저 및 광학 분야의 상호 협력을 통해 국방과학 고도화에 기여할 계획"이라고 말했다. ㈜한화 방산부문 김승모 대표이사는 "미래형 무기의 조기 전력화를 위해 지스트와 함께 레이저 기술에 대한 연구개발(R&D)을 지속해 나가겠다"고 밝혔다. 헬로티 김진희 기자 |
금속산화물 잉크에 이온 촉매 첨가…광전변환효율 10%, 전기전도도 20배 등 성능 향상 지스트(광주과학기술원)는 동국대 공동연구팀과 공동으로 고온의 후공정 없이 음이온 촉매를 첨가하는 간단한 방법으로 차세대 유기태양전지의 전기전도도를 20배 이상 개선하는 공정을 개발했다고 밝혔다. 유기태양전지의 필수 소재로 사용되는 몰리브덴 산화물(MoO3)은 몰리브덴 금속 원자에 산소 원자가 결합한 형태의 화합물로서 투명한 전기전도성 박막이다. 몰리브덴에 기능성 유기물이 결합된 유무기 하이브리드 화학소재를 이용한 유기졸겔합성법은 잉크를 통해 금속산화물 박막을 형성하는 공정으로, 기존 진공 열증착 공정을 대체할 수 있다. 그러나 이 박막에 높은 전기적 성능을 이끌어내기 위해서는 금속산화물만의 네트워크가 치밀하게 형성되는 과정이 필수적인데, 이러한 과정은 200℃ 이상의 고온 후공정이 필요해 그 실용성에 문제가 있었다. 지스트 이광희 교수팀(신소재공학부)은 동국대학교 권순철 교수팀(융합에너지신소재공학과)과 함께 금속산화물 잉크에 음이온 촉매를 더해 상온에서 높은 성능의 몰리브덴 산화물을 개발했으며, 양산 가능한 차세대 고효율·장수명 유기태양전지를 개발했다. 이러한 상온 공정은
국내 연구팀, 열 발생 직후에 존재하는 열전달 음향포논의 파동성을 활용한 퀀텀 방열 기법 제시 반도체 패키징이 고출력·고집적화됨에 따라 구조 설계를 통한 방열 기법이 한계에 이르면서 적정 구동온도를 넘어서는 일이 빈번해졌다. 소비전력은 줄어들고 성능은 더 좋아진 반면에 이 과정에서 연산을 담당하는 칩의 발열부하는 오작동 등의 문제를 야기한다. 그간 관련 업계에서 발열부하를 해결하기 위해 방열판을 이용하거나 냉각팬을 결합하는 공랭식 방열은 실생활에서 익숙하다. 최근에는 그래핀 등의 나노 신소재, 열전(열을 전기로 바꾸는) 현상, 복사 냉각 등을 포함한 방열 개념이 등장하며, 방열문제를 해결하기 위한 다양한 노력이 시도되고 있다. 열의 전달은 전도, 대류, 복사 등의 방법으로 이루어지는데 반도체는 다양한 물질들로 층층이 쌓여 있어 전도를 방열 패키징에서 중요하게 다뤄왔다. 국내 연구진이 수년 동안 열 전달체인 음향포논의 파동성에 대한 연구에 집중하여 최근 새로운 반도체의 열 제거 기법을 발견했다. 지스트(광주과학기술원)는 전기전자컴퓨터공학부 조영달 교수 연구팀이 열 평형 이전의 음향포논 복사 메커니즘을 발견하고, 음향포논 파동을 빛으로 전환하는 새로운 방법을
지스트, 장시간 성능 유지되는 금속 캡슐화된 유기 반도체 광음극으로 모듈 개발 국내 연구진이 비교적 저렴하고 효율적인 유기 반도체 기반 광전극을 활용하여 장시간·대량 수소 생산이 가능한 대면적의 모듈 시스템을 개발했다. 태양열을 이용해 이산화탄소 배출 없이 수소를 효율적으로 생산하는 친환경 광전기화학(光電氣化學) 물분해 기술, 이른바 ‘그린(green) 수소’ 생산 기술의 효율성 향상과 안정성 개선을 통해 실용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 유기 반도체는 다른 반도체 소재에 비해 비교적 저렴하고 다양한 공정 방법을 가지고 있어 대규모·대면적 생산에 용이하고 에너지 전환 효율이 높아 유망한 광전극 소재로 꼽힌다. 그러나 유기 물질 자체가 수분에 취약해 광전기화학 물분해를 통한 수소 생산 실용화를 위해서는 유기 반도체 성능의 큰 저하 없이 장시간 구동하게 하는 기술 개발이 시급하다. 지스트(광주과학기술원)는 신소재공학부 이상한 교수 연구팀은 태양에너지로부터 다량의 수소 생산을 가능하게 하는 유기 반도체 광전극 기반 모듈 시스템을 선보였다고 밝혔다. 연구팀은 광전극 내에 수분이 침투되는 것을 막아 유기 반도체가 장시간 구동할 수 있도록 하는 금속 캡슐화
기존보다 에너지 효율 40배 향상…웨어러블 디바이스, IoT에 응용 기대 일상적으로 버려지는 마찰전기 에너지를 보다 높은 효율로 전기에너지로 전환하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 마찰전기의 저장 효율을 증가시키기 위해서는 전극 표면에서의 전하 손실을 방지하고 전극 중심부로 전하를 이동시키는 과정이 중요하다. 하지만 기존 연구들에서는 전하 이동의 과정이나 무기 재료의 사용에 따른 전하 이동, 저장 현상들을 해석하는 것이 간과되었다. 기존 마찰전기 에너지의 전환 효율을 약 40배 향상시키는 기술로, 웨어러블 디바이스의 전원, 사물인터넷(IoT) 등에 사용 가능할 것으로 연구진은 기대하고 있다. 지스트(광주과학기술원)는 에너지융합대학원 박찬호 교수와 전남대학교 고분자융합소재공학부 박종진 교수 공동연구팀이 일상생활에서 버려지는 마찰전기 에너지의 발생 소재에서 효율적인 에너지 수확을 위해 마찰 표면을 더 많은 양(+)의 기전력과 음(-)의 기전력을 가질 수 있는 상태로 변환시켜 마찰전기 서열을 자유자재로 바꿀 수 있는 획기적인 방법을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 다공성 탄소의 외부 비표면적이 클수록 전하를 잘 붙잡고 작을수록 전하 이동이 빨라지는 현상을 이용
"기존 촉매 대비 400% 높은 전류밀도에서 수소 생산이 가능한 것 확인" 국내 연구진이 물을 전기분해해 고순도의 ‘수소’를 생산(수전해)하는 비용을 낮출 수 있는 망간 기반의 새로운 촉매를 개발했다. ‘수전해’ 방식은 온실가스를 배출하지 않는 친환경적인 수소 생산 방법이지만, 고가의 전력비용이 실용화의 걸림돌이 되고 있다. 수소를 보다 폭넓고 다양하게 활용하기 위해서는 생산단가를 대폭 낮춰야 하며, 따라서 적은 에너지로 수소를 생산할 수 있는 고성능 촉매 개발이 요구된다. 이리듐, 루테늄과 같은 귀금속은 산소발생 반응을 일으키기 위한 우수한 촉매로 수전해에 주로 사용되고 있지만, 가격이 비싸다는 단점이 있다. 따라서 가격이 저렴하고 우수한 전이금속 기반(니켈, 코발트, 철)의 수소·산소 발생 촉매의 개발이 중요하다. 지스트(광주과학기술원)는 지구‧환경공학부 이재영 교수 연구팀이 인하대학교 화학공학과 이기영 교수 연구팀과 공동으로 수행한 연구에서, 전도성 탄소와 혼합된 망간 기반 촉매를 활용해 촉매의 전기 전도도를 조절함으로써 수전해 성능을 향상시키는 데 성공했다고 발표했다. 망간 기반의 금속 산화물은 자연계에 존재하는 대표적인 물분해 반응 촉매로, 구조적인
강홍규 박사·이광희 교수팀, 친수성 산화물층 형성으로 박막 불균일 문제 해결 기존 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지인 ‘유기 태양전지’ 상용화에 기여할 고효율 대면적 모듈 필름이 개발됐다. 지스트 연구혁신센터 강홍규 박사와 차세대에너지연구소 이광희 소장(신소재공학부 교수) 공동 연구팀은 유연한 투명전극 기판 위에 500㎠ 이상 대면적 크기의 고효율 유기 태양전지 모듈 필름 제작기술을 개발했다. 유기 태양전지는 빛을 흡수해 전하를 생성하는 광활성층에 친환경 유기물질을 사용하는 차세대 태양전지. 초저가·초고속으로 두루마리 형태의 ‘롤투롤(roll to roll)’ 대량 생산이 가능하다. 기존 실리콘 태양전지에 비해 유연하고, 투명하며, 가벼운 필름 형태로 제작 가능해 장소의 제약 없이 유리, 벽면 등에 부착해 사용할 수 있다. 최근 유기 태양전지 소면적 셀에서 약 20%의 에너지 변환 효율이 보고되어 국내외에서 상용화를 위한 대면적 모듈 제작기술에 대한 관심이 증가하고 있다. 기존 유기 태양전지 연구는 대부분 값비싸고 딱딱한 인듐주석산화물(ITO) 투명전극 유리기판(약 1㎠) 위에 제작한 작은 셀(cell) 단위 수준에서 이루어져 왔다. 대면적이면서 유연
적은 수의 필터로 고해상도 실현... 웨이퍼 증착 공정을 통한 필터 배열 대량 생산으로 비용 절감 국내 연구진이 피부 상태 자가 진단, 실시간 물질 탐지 등에 사용될 수 있는 분광기의 해상도를 높이고 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 지스트(광주과학기술원) 전기전자컴퓨터공학부 이흥노 교수 연구팀은 기존 필터 배열 방식 분광기의 저해상도 문제점을 수학적 계산 기술로 보완하여 가시광선/초근적외선 범위의 넓은 파장 범위에서 동작하는 고해상도 소형 분광기를 개발했다. 분광기는 파장에 따른 빛의 세기를 측정하는 기구로, 물질을 통과하거나 반사된 빛의 특성을 분석할 수 있어 다양한 연구 및 산업 분야에 활용된다. 하지만 높은 가격과 부피가 크다는 단점 때문에 실생활에 이용하는데 한계가 있다. 연구팀은 특정 파장 범위의 빛만 투과하도록 제작되는 밴드패스 형태의 광학 필터와 달리, 하나의 광학 필터가 여러 파장 영역의 빛을 감지하도록 설계/제작했다. 이러한 필터 36개를 배열 형태로 만들었으며, 이 배열을 CMOS 이미지센서 위에 부착하여 500~850nm 파장 대역의 빛의 세기를 측정하는데 성공했다. CMOS 이미지센서를 통해 측정된 36개의 빛의 세기를 수학적 최
우리나라는 어구 과다 사용에 의한 자원남획 및 폐어구의 해양환경오염으로 수산 자원고갈 위기에 처하면서 2006년부터 일반천이나 PVC에 어구 실명을 표시한 표지기를 의무적으로 설치하는 어구실명제를 실시하고 있지만, 낮은 실효성에 대한 어구 위치확인 전자시스템(전자어구실명제)의 필요성이 2012년부터 지적되어왔다. 지스트(광주과학기술원) 정보통신융합연구센터는 어구자동식별모니터링 시스템의 본격적 실행을 대비한 온라인 설명회를 최근 개최했다. 전자어구실명제는 정보통신기술(ICT)을 어구의 사용 및 관리에 적용해 어구관리의 효율성을 도모하기 위한 차세대 어구관리체계이며, 해양수산부는 수산업법의 전부개정을 통해 어구실명제 법제화에 따른 전자어구실명제 도입을 대비하고 있다. 센터는 어구자동식별모니터링시스템의 크게 3분야 ▲해상 IoT무선통신기반 어구 식별 부이 ▲어구 식별 부이 관제시스템 ▲유실 어구관리기술 개발을 추진하였고, 전자어구실명제 도입을 위한 대상 어업별 관리방안 수립을 위해 실해역 검증 및 실증을 운용했다. 해상IoT(사물인터넷) 기술을 기반으로 어구마다 전자부이를 부착해 어선, 관리선(어업관리단) 및 육상과의 무선통신을 이용, 어구의 소유자, 어구의 종류
헬로티 김진희 기자 | 다양한 생체 전자 소자 및 회로에 응용할 수 있는 새로운 구동 원리를 갖는 전도성 고분자 기반 전기화학 다이오드 소자가 국제 공동연구로 개발됐다. 지스트(광주과학기술원) 신소재공학부 윤명한 교수 연구팀은 영국 임페리얼 컬리지 런던(ICL)의 마틴 히니(Martin Heeney) 교수(現 지스트 신소재공학부 객원교수) 연구팀과 공동연구를 통해 유기물 혼합형 전도체를 이용한 새로운 정류 소자를 선보였다. 유기물 혼합형 전도체(OMIEC)는 금속과 같은 단순 전기전도체가 아닌, 전해질 내에서 이온 전도성와 전기 전도성을 동시에 갖는 재료로, 전해질 환경에서 생체전기신호를 증폭하는 소자 및 유연 전자 소자의 반도체 재료로 활용된다. 일반적인 유기물 기반 다이오드는 p형-n형 유기물 반도체의 접합이나, 금속-유기물 반도체의 접합 등을 통한 구현이 가능한 반면, 정교한 에너지 준위 제어를 필요로 하며 낮은 구동 안정성 및 낮은 전류특성을 갖는 단점이 있다. 이번 연구에서 제안한 유기물 혼합형 전도체는 기존 유기물 반도체 재료에 비해 높은 전하밀도에 의한 높은 전기적 특성을 구현할 수 있었으나, 전해질 내에서 구동하는 특성상 기존 접합형 다이오드
헬로티 김진희 기자 | 전세계 글로벌 산학연들의 거대 규모 HPC(High Performance Computing) 기반 AI 컴퓨팅 인프라 구축 경쟁이 가열되는 가운데, 인공지능 중심도시 광주에서 AI융합 연구‧교육‧기업지원을 위한 HPC/AI/HPDA 공용인프라 구축을 통해 파일럿 슈퍼컴퓨팅센터의 본격적인 운영에 들어간다. 지스트(광주과학기술원)는 과학기술정보통신부, 정보통신산업진흥원, 인공지능산업융합사업단이 주관하는 HPC-AI(고성능컴퓨팅 기반의 AI) 공용인프라 구축사업의 주관기관으로 선정되었다고 밝혔다. 지난 8월 인공지능산업융합사업단은 인공지능 중심 산업융합 집적단지 조성사업의 일환으로 국내 최대 규모의 HPC-AI 공용인프라 구축사업을 공고하고 제안‧심사과정을 거쳐 운영기관을 선정하였다. 이번 사업의 최종 목표는 HPC-AI 기반 공용인프라 구축을 통한 산학연관 인공지능 생태계 활성화에 기여하는 것이다. 광주광역시 첨단3지구에 위치한 인공지능 집적단지 인프라에 관심을 보이는 국내외 산학관연과 국제공동연구를 위한 마중물 역할을 수행할 것으로 기대된다. 지스트는 본 사업의 성공적인 수행을 위해 ▲AI융합 연구‧교육‧기업지원 목적을 위해 공동활용이
헬로티 함수미 기자 | 지스트(광주과학기술원) 에너지융합대학원 김진호 교수 연구팀이 가정용 에너지 사용자의 소비패턴을 감지 및 추출하는 인공지능 기반 분석기술을 개발했다. 범지구적 기후환경 문제에 대응하고 탄소중립 실현을 위해 전력의 효율적 관리와 안정적 공급은 매우 중요하다. 특히 전력 수급의 안정화와 깨끗한 에너지 전환의 수단으로서 수요반응제도가 전 세계적으로 주목받고 있다. 연구팀은 가정에서 사용되는 가전제품의 초 단위 전력사용량 계측데이터를 활용해 새로운 확률적 접근 방법론을 통해 가전제품의 사용 및 사람의 재실 패턴을 추출했다. 수요반응 자원의 실질적인 참여 잠재량을 추정하기 위해서는 정보 데이터를 기반으로 사용자 행동을 포함한 에너지 부하 특성에 대한 분석이 필요하다. 수요반응 잠재량 추정을 위한 모의운영 알고리즘에서는 가전제품의 동특성과 연관된 사용자의 불편도가 정량화하여 반영됐다. 예를 들면, 에어컨 동작과 실내의 열 관성에 따른 온도변화에 인간이 느끼는 편안함의 정도를 ISO 척도에 따라 제약하며, 조명의 조도 변화가 눈의 피로를 유발하지 않도록 국제재생에너지기구(IRENA) 규격을 기반으로 측정 및 제어했다. 이에 따라 거주 중인 사용자의
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