연료전지 효율 높이는 촉매의 비밀

친환경 에너지원으로 주목받고 있는 연료전지는 물의 전기분해 역반응을 통해 전기와 열을 동시에 얻습니다. 그래서 반응 효율을 높여주는 촉매는 곧 연료전지의 성능과 직결됩니다. POSTECH-UNIST 연구팀이 원자 단위에서의 엑솔루션 현상과 상전이 현상을 최초로 밝힘으로써 고성능 촉매 개발에 한 걸음 다가섰습니다.

물에서 작동하는 급속충전 전지 개발

KAIST 신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 물에서 작동하는 우수한 성능의 급속충전이 가능한 하이브리드 전지를 개발했습니다. 해당 연구는 'Advanced Energy Materials'에 게재됐습니다. 리튬이온 배터리 대체할 후보 연구팀은 현재 전극 물질로 가장 많이 사용되고 있는 금속 산화물보다 전도성이 좋은 다가의 금속 황화물을 양쪽의 전극 물질로 활용했습니다. 표면적이 높은 메조 다공성의 전극 구조를 기반으로 높은 에너지 밀도와 고출력을 갖는 하이브리드 수계 이온 에너지 저장 소재를 구현했습니다.

리튬이차전지 전극을 수소 생산 물 전기분해 촉매로

물 전기분해를 통한 수소생산은 수소경제를 완성하기 위해 필수적이기 때문에 중요한데요. 국내 연구진은 친환경적인 방법으로 수소기체를 얻을 수 있는 물 전기분해(수전해) 촉매를 개발했습니다. 해당 연구는 'Nature Catalysis' 3월호 표지 논문으로 발표됐습니다.

공격 탐지와 시스템 복구 스스로 가능한 보안 기법

DGIST 정보통신융합전공 박경준 교수팀은 사이버물리시스템(CPS) 공격을 실시간으로 탐지하고 복구를 지원하는 보안 기법을 개발했습니다. 이번 연구결과는 네트워크와 제어이론을 융합한 새로운 개념의 보안기법으로, 향후 자율주행차량 및 스마트 팩토리 같은 보안이 필수적인 4차 산업혁명 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.

“저비용 장수명!” 전기차용(EV) 전지 보호 기술

한 번 충전으로 오래 달리는 전기차 배터리(리튬이온전지) 개발이 탄력을 받게 됐습니다. 국내연구진이 대용량 전극(양극재)을 보호하는 코팅 기술을 개발했기 때문입니다. 신규 코팅물질을 쓴 배터리 셀은 수백회의 충전·방전 이후에도 재료 구조가 안정적으로 유지됐으며, 상용 양극재 대비 약 20%나 향상된 수명을 보였습니다. 이번 연구 결과는 에너지 분야의 권위 학술지인 'Nature Energy'에 게재됐습니다.

핵융합 난제 실마리 될 플라즈마 주요 불안정 현상

핵융합에 필요한 초고온 플라즈마 운전을 방해하는 불안정 현상들 사이의 상호작용이 규명돼 핵융합 난제 해결을 위한 실마리가 될 것으로 기대됩니다. 한국핵융합에너지연구원 KSTAR연구본부의 최민준 박사가 국내외 연구팀과 공동연구를 통해 핵융합 플라즈마의 주요 불안정 현상 중 하나인 자기섬(magnetic island)의 발생과 억제에 주변의 난류(turbulence)가 직접적인 영향을 끼칠 수 있음을 실험을 통해 입증하는 데 성공했습니다. 해당 연구는 'Nature Communications'에 게재됐습니다.

AI로 3차원 고해상도 나노입자 영상화

KAIST 바이오및뇌공학과 예종철 교수 연구팀이 삼성전자 종합기술원과 공동연구를 통해 나노입자의 3차원 형상과 조성 분포의 복원 성능을 획기적으로 향상한 인공지능 기술을 개발했습니다. 공동연구팀은 에너지 분산형 X선 분광법(EDX)을 주사 투과전자현미경(STEM)과 결합한 시스템을 활용했습니다. 이번 연구를 통해 나노입자를 형성하고 있는 물질의 형상과 조성 분포를 정확하게 재구성함으로써, 실제 상용 디스플레이를 구성하는 양자점(퀀텀닷)과 같은 반도체 입자의 정확한 분석에 도움을 줄 것으로 기대됩니다.

공침법 이용한 고체전해질 대량생산 신기술

한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀이 고가의 황화리튬을 사용하지 않고 습식 공정의 일종인 공침법(Coprecopitation method)을 이용해 전고체전지용 황화물 고체전해질을 저가로 대량합성하는 신기술을 세계최초로 개발했습니다. 황화물계 고체전해질대량합성 공정 개발 전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 '전해질'을 액체가 아닌 고체로 대체한 차세대 배터리입니다.

햇빛 통한 제로에너지 메탄올 공정

태양에너지를 이용해 지속적인 에너지 소비 없이 상온에서 메탄을 화학 원료 등으로 널리 쓰이는 유용물질인 메탄올로 바꿀 수 있는 공정이 개발됐습니다. 메탄은 천연가스와 셰일가스의 주성분이면서 동시에 기후변화를 일으키는 기체로, 메탄을 고부가가치 화학물질로 전환하는 공정은 지속가능한 발전을 위해 필요합니다.

귀 모사한 음성 센서 상용화 성공

KAIST 신소재공학과 이건재 교수와 왕희승 박사팀이 공진형 유연 압전 음성 센서를 개발했습니다. 이를 이용해 정확도가 높은 초고감도의 인공지능 기반 화자(話者) 식별 및 음성 보안기술을 구현했는데요. 개발된 센서를 스마트폰과 인공지능 스피커에 탑재해 제품화하는 데도 성공했습니다. 이번 연구는 'Science Advances'에 게재됐습니다.

접을 수 있는 페로브스카이트 태양전지

부산대학교 전일 교수, KIST 이필립 박사 연구진이 한일공동연구를 통해 탄소나노튜브-폴리이미드로 구성된 투명전도성 필름을 개발하고 이를 적용한 접을 수 있는 태양전지를 제안했습니다. 접거나(foldable) 말 수 있는(rollable) 다양한 폼 팩터를 갖는 휴대용 스마트 디바이스의 에너지원으로 적용됨으로써, 사물인터넷 (IoT) 기술의 발전을 한 단계 앞당길 수 있을 것으로 기대됩니다. 해당 연구는 'Advanced Science'에 게재됐습니다.

고효율 베타전지 구현 '보인다'

베타전지는 방사성동위원소에서 방출되는 베타선 전자를 전력으로 변환하는 배터리로, 태양이나 바람 등의 외부동력원 없이 자체적으로 전력 생산이 가능합니다.

직류 마찰 발전기 최초 개발

성균관대학교 화학공학·고분자공학부 박남규 교수(교신저자)와 마춘칭 박사(제1저자)가 신소재공학부 김상우 교수(교신저자) 및 김보성 연구원(공동 제1저자)과 함께 직류 마찰 발전기를 최초로 개발했다고 밝혔습니다. 해당 연구는 'Energy & Environmental Science'에 게재됐습니다.