| - 2016년 한국세라믹학회 추계학술대회 및 총회 안내
- 2016년 6대 세라믹기술상 선정 결과 안내 - 아시안 세라믹 학회지의 SCI 등재 추진 |
| 학회소식 |
| 2016년 한국세라믹학회 추계학술대회 및 총회 안내 |
본 학회에서는 2016년도 추계 학술대회를 다음과 같이 개최할 예정이오니 회원 및 비회원 여러분의 구두 및 포스터 발표 - 일시: 2016년 11월 23일(수) ~ 25일(금) |
| <추계학술대회 발표분야> | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 학회소식 |
| 2016년 6대 세라믹기술상 선정 결과 안내 |
| 2016년 6대 세라믹기술상 선정 결과를 아래 표와 같이 안내 드립니다. 시상식은 한국세라믹학회 추계학술대회의 2016(제2회) 한국세라믹산업발전을 위한 산학연 심포지엄에서 진행될 예정입니다. |
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| 학회소식 |
| 아시안 세라믹 학회지의 SCI 등재 추진 |
| 아시안 세라믹 학회지(Journal of Asian Ceramic Society)는 2013년부터 한 해에 약 70여편의 논문 (한 해당 약 430페이지)을 출간하고 있으며, 아래 그래프에 보이는 바와 같이 해마다 Science Direct를 통한 다운로드 건수가 크게 증가하고 있다. 현재 SCI 등재를 추진 중에 있으며 내년 5월 또는 6월에 등재될 것이 예상된다. |
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| Research Highlights | ||||||||
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| 기존의 세라믹 지지체형 SOFC의 경우, 상대적으로 분극 특성을 제어하기 쉬운 연료극을 두껍게 만들어 기계적 강도 및 열 특성을 만족시키고 있다. 하지만, 이와 같은 세라믹 지지체형 SOFC는 재료가 가지는 자체의 한계에 의하여 열 충격에 대한 강인성, 기계적 강도, 소형 및 경량화 등의 상용화 측면에 꼭 필요한 특성에 제약이 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위해 금속이 기계적인 강도를 대신하는 금속지지체형 SOFC 연구가 활발히 진행 중에 있다.
본 연구기관에서는 금속지지체형 SOFC의 수율의 증가 및 양산화를 위한 신개념의 금속지지체형 SOFC의 제작 공정을 개발하였다. 이는 고온 소결 접합 공정으로 (그림. (좌)) 기존의 세라믹 단전지와 금속을 고온에서 소결 접합하는 방식이다. 접합을 위하여 NiO/YSZ 및 STS 파우더를 원료로 하는 bonding layer를 도입하였다. 신개념의 금속지지체 SOFC 단전지는 셀의 기계적 특성이 향상되고 스택 구성 시 밀봉재를 최소화 할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 또한 기존의 용액 공정과 함께 공기극과 완충층을 in-situ 소결법을 이용하는 저가 공정을 개발하여 대면적 셀을 쉽게 제작 할 수 있다. 제조된 금속지지체형 SOFC(그림. (우))는 800도에서 운전시 약 500 mW/cm2 의 성능과, 200시간동안 1%이하의 낮은 성능 저감 특성을 보여주었음을 확인 할 수 있었다. 금속지지체형 SOFC는 수송용 연료전지 보조전원 시장에서 강점을 지닐 수 있다. 금속지지체형 SOFC는 기존 세라믹 지지체형 SOFC 대비하여 기계적 강도가 매우 강하여, 시스템을 운전하기 위한 부가적인 장치의 사용이 적고 진동, 충격, 잦은 시동과 같은 환경 변화에 더욱 견고한 내구성을 지닐 수 있다. 때문에 차량의 주행거리가 길고, 정차 시에 차량 내 전기장치의 활용빈도가 높은 대형 트럭과 캠핑카 같은 차량에서 상당한 시장경쟁력을 가질 것이라 판단된다. |
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| Research Highlights | ||||||||
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| 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cells, SOFCs)는 약 700~1000℃ 고온에서 작동되며 이러한 고온작동환경은 음극에 사용되는 Ni-YSZ (yttria stabilized zirconia) cermet 을 이용하여 별도의 촉매 및 외부 개질장치 없이 탄화수소 연료의 직접 내부개질이 가능케 한다. 직접 내부개질이 가능한 SOFC는 외부 개질이 반드시 필요한 기타 저온형 연료전지와 비교하여 시스템 구조 단순화 및 효율 극대화와 같은 장점을 가지고 있다. 하지만 탄화수소계 연료 사용으로 음극에 탄소 침적 문제가 발생할 수 있기 때문에 S/C ratio (steam to carbon ratio)를 2 비율로 충분한 수증기를 공급하여 탄소침적을 방지해야 한다. 본 연구에서는 수소연료와 메탄 직접내부개질 2가지 연료조건에 따른 장기 내구성을 비교하고자 하였으며, 열화 원인 분석을 위해 테스트 후 음극의 미세구조 및 조성 분석을 실시하였다. 연료 가스 1몰 당 발생하는 전자 몰 수를 고려하여 메탄 유량을 수소 유량의 1/4로 조정하였고, 탄소 침적 방지를 위해 S/C (Steam to Carbon) ratio ~ 2 비율로 수증기를 공급하였다. 약 170시간의 수소 정전류 테스트에서 전압 강하는 거의 없는 반면 메탄 직접내부개질 조건에서는 95시간 동안 약 1.6 % 의 전압 강하가 발생하였다. 내부개질 셀의 임피던스 분석 결과 ohmic 저항은 변화가 없는 반면 고주파 ~ 저주파의 넓은 영역에서 non-ohmic 저항이 증가한 것으로 나타났다. 테스트 종료 후 사후분석 결과, 내부개질 셀의 음극부분에서 탄소로 검출되는 여러 영역이 확인 되었는데 이로 인해 Ni 음극의 비활성화와 함께 음극 가스 이동/확산에 대한 저항이 증가한 것으로 판단된다. 본 연구결과는 내부개질 조건에서도 수소 연료대비 동등한 초기/단기 성능을 달성 할 수 있지만 메탄과 수증기 공급 구조와 과정이 최적화 되지 못한다면 S/C ~ 2 조건에서도 탄소침적으로 인해 장기 내구성은 취약하게 될 수 있음을 보여준다 |
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| Research Highlights | ||||||||
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| 고체 산화물 셀을 이용한 고온 수증기분해 (high temperature steam electrolysis, HTSE)는 상온 수전해에 비하여 소비전력을 크게 줄일 수 있기 때문에 고 효율로 수소를 생산할 수 있다는 장점이 있다. 또한 수전해셀은 제조한 수소를 일시적으로 저장한 후 고체산화물 연료전지(SOFCs)로 전환하여 전력을 생산하는 가역적 셀 (reversible cell)로도 활용이 가능하다.
현재까지 고효율을 얻기 위한 SOFCs 소재, 셀, 스택 및 시스템 연구는 지난 십 수년간 활발히 진행되어 많은 기술개발이 이루어졌다. 한편 고체산화물전해셀 (SOEC)에 대해서는 SOFC 연구에서 개발된 소재 및 셀 구조를 그대로 적용하고 있는 상황이다. 예를 들면, SOEC용 수증기극으로는 SOFC 연료극 소재인 Ni-YSZ를, 공기극으로는 LSM/YSZ 또는 LSCF/GDC를 사용하고 있다. 그러나 Ni-YSZ의 경우 수증기로 인한 Ni의 산화문제 때문에 수증기극에서 제조된 수소의 일부를 순환시키고 있으며, LSCF/GDC의 경우는 산소 방출로 인한 박리문제가 SOEC의 내구성을 저하시키는 주요한 원인으로 지적되고 있다. 따라서 SOEC의 작동환경에 최적화된 소재 및 셀 디자인 기술의 개발이 반드시 필요할 것으로 생각된다.
본 연구에서는 ScSZ를 전해질로 하고 수증기극과 공기극이 LSCF-GDC 복합체로 구성된 대칭셀을 제조하고 고온수증기분해 특성을 평가하였다. 전극으로 Ni-YSZ를 사용하지 않기 때문에 수소를 순환시킬 필요가 없어 시스템이 단순화될 수 있는 장점과 산화물을 수증기극으로 사용하기 때문에 내구성 향상이 기대되는 새로운 시도라고 생각된다. 셀 측정 결과 Ni-YSZ를 전극으로 사용하는 기존셀에 비하여 산화물전극의 촉매활성이 다소 향상되는 것으로 나타났으며 우수한 수소제조 성능을 확인하였다. 또한 단기간이기는 하지만 사용 후 전극의 상 변화를 XRD로 분석한 결과 수소분위기에서 LSCF/GDC가 안정하게 존재하는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 기존의 고온 수전해 셀의 내구성과 수소 제조 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 새로운 셀 구조가 제안되었으며 향후 추가적인 연구를 통하여 고효율 수소 생산 수전해 시스템 기술 확보에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다. 본 기술은 향후 SOFC 또는 멤브레인 반응기 등 연관 산업분야에도 연구개발의 새로운 지침을 제안할 수 있을 것으로 생각된다. |
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| 자유공모형 기초연구 1조2600억 원으로 늘린다 | |
| 미래부, 생애 첫 연구비도 신설 | |
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정부, R&D 서식 간소화…5억원 이하 과제계획서는 5쪽 이내로 |
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전북대 강재욱 교수팀 '저온에서도 효율 높은 태양전지 개발' |
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| 나노기술로 치료 효과 높인 '다공성 한방 침' 세계 첫 개발 | ||
| DGIST•대구한의대 공동연구…국제특허 출원•시제품 완성단계 | ||
| DGIST는 에너지시스템공학전공 인수일 교수 연구팀이 나노기술로 효과를 높인 다공성 한방 침을 세계 최초로 개발했다고 10일 밝혔다. 인 교수 연구팀은 대구한의대 중독제어연구센터와 공동으로 침 표면에 나노미터(nm)에서 마이크로미터(㎛) 크기에 이르는 미세한 구멍을 만든 다공성 침을 개발했다. 양극산화 방식 나노기술을 적용해 전해질에 포함된 음이온(F-)이 금속으로 된 침(양극) 표면을 파고 들어가 미세하고 균일한 구멍을 만들어 표면적을 넓혔다. 다공성 침은 통증을 최소화하고 침 표면적을 기존 한방 침보다 20배 정도 넓혀 대침이나 장침을 시침하는 것과 같은 효과를 기대할 수 있다. 연구팀은 쥐를 이용한 전기생리학적 실험으로 다공성 침이 신문혈을 자극해 척수후각신경신호를 전달하는 데 우수하다는 사실을 증명했다고 설명했다. 특히 알코올•코카인 중독성 치료에서 기존 한방 침보다 효능이 우수하다는 사실도 동물실험으로 증명했다고 덧붙였다.
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| 최신 뉴스 |
| 백정민 UNIST 교수팀, 전하 펌프 기반 인공 번개 발전기 개발 |
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| 번개는 눈 깜짝할 사이에 엄청난 에너지를 방출한다. 이 원리를 모사해 일상 속에 숨은 에너지를 전력으로 바꾸는 ‘인공 번개 발전기’가 개발됐다. 바람, 진동, 소리, 걷기 등에서 에너지를 거둬 전기를 만드는 세상을 앞당길 기술로 주목받고 있다. UNIST(총장 정무영)의 백정민 신소재공학부 교수를 비롯한 국제 연구진이 번개의 원리를 이용해 전기를 생산하는 새로운 ‘마찰 전기 발전기’를 개발했다. 번개 구름에서 전하가 분리되는 원리를 인공적으로 구현해 순식간에 엄청난 전력을 만들 수 있는 기술이다. 번개는 구름 내에 있는 수증기 분자가 얼음 결정과 마찰하는 과정에서 생긴다. 두 물질이 부딪치는 과정에서 전하들이 분리되고 축적됐다가 엄청난 에너지를 지표면으로 방출하는 것이다. 백정민 교수팀은 번개가 만들어질 때 구름에서 벌어지는 현상을 면밀히 분석했다. 전하가 생성되고, 분리?축적되는 과정을 파악한 연구팀은 ‘전하 펌프’라는 새로운 개념을 고안했다. 수증기 분자와 얼음처럼 마찰시킬 신소재를 만들고 3층 구조의 마찰 전기 발전기를 만든 것이다. 이 시스템은 외부 전하까지도 마찰 전기 발전기로 퍼 올릴 수 있어 전력 생산 효율을 높일 수 있다. 기존 마찰 전기 발전기는 두 물질이 스치면서 생긴 정전기로 전기를 만든다. 이런 발전기들은 마찰시킬 물질로 2층을 만드는 구조가 일반적이다. 그런데 번개의 원리를 모사해 발전기를 만든 백정민 교수팀은 2층 사이에 ‘접지층’을 하나 더 삽입했다. 이런 구조는 전하 손실을 효과적으로 막았고, 기존에 보고된 마찰 전기 발전기보다 10~100배 이상 높은 출력을 보였다. 백정민 교수는 “접지층은 마찰로 생성된 전하가 외부 회로로 이동할 때 전하를 잃어버리는 걸 막기 위해 삽입했다”며 “이런 구조는 기존 2층짜리 마찰 전기 발전기보다 16배 이상 출력 전력을 높이는 결과를 가져왔다”고 설명했다. 연구진은 인공 번개 발전기로 스마트폰과 스마트워치에 있는 배터리를 충전할 수 있다는 사실도 실험적으로 확인했다. 그는 이어 “이번에 개발한 전하 펌프 기반의 인공 번개 발전기는 나무나 건물 같은 고정된 사물은 물론 자동차처럼 움직이는 사물에도 적용해 전력을 생산할 수 있다”며 “쓸모없이 버려지던 숨은 에너지를 거둬 스마트폰과 스마트워치 등 휴대용 전자 기기에 사용되는 배터리도 충전할 수 있을 것”이라고 내다봤다. 이번 연구에는 종린왕(Zhong Lin Wang) 조지아공대(Georgia Tech) 신소재공학부 교수, 김상우 성균관대 신소재공학부 교수, 강종윤 KIST(한국과학기술연구원) 전자재료연구센터 책임연구원, 최덕현 경희대 교수가 공동으로 참여했다. 연구 지원은 삼성전자 미래기술육성센터의 삼성미래기술육성사업의 일환으로 이뤄졌다. 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학 전문지 ‘네이처’의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’ 10월 5일자 온라인판에 게재됐다. (출처: http://news.heraldcorp.com/village/view.php?ud=201610061745134744973_12 ) |
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| 최신 뉴스 |
| KAIST, 극미량의 톨루엔도 검출할 수 있는 센서 개발 성공 |
| 김일두 교수, 최고 수준의 톨루엔 감지 센서 개발 톨루엔, 새집 및 새차증후군 유발하는 독성물질 |
| 새집 및 새차증후군의 대표적인 유해 가스인 톨루엔을 극미량의 농도에서도 검출할 수 있는 센서가 국내 연구진에 의해 개발됐다. KAIST는 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 톨루엔을 극미량의 농도에서도 검출할 수 있는 초고감도 감지소재 센서 개발에 성공했다고 10일 밝혔다. 톨루엔은 대표적 유독성•휘발성 유기화합물로 중추신경계와 호흡기관에 이상을 유발한다. 이 물질은 두통을 유발하고, 장기간 노출될 경우에는 사망에 이를 수도 있다. 실내 공기질과 관련해 톨루엔 농도의 정부 권고기준은 약 244ppb(10억분의 1 단위) 이하로 기준 수치를 넘어가면 새집증후군, 새차증후군 등을 유발한다. 그러나 공기 중의 톨루엔을 정밀 분석하기 위해서는 고가의 설비를 활용해야 하는 어려움이 있었다. 현재까지 개발된 반도체식(저항 변화식) 휴대용 톨루엔 센서들은 톨루엔의 유무만 구분 가능할 뿐 10억분의 1에서 백만분의 1(ppm) 사이의 극미량의 톨루엔은 검출할 수 없다는 한계가 있다. 연구팀은 기존 센서의 한계를 극복하기 위해 다공성 물질인 금속유기구조체(metal-organic framework)의 내부에 3나노미터 크기의 촉매 입자를 담지하고, 이를 나노섬유 소재에 붙여 최고 수준의 톨루엔 감지 특성을 갖는 센서를 개발했다. 특히 금속유기구조체를 팔라듐 촉매와 결합시켜 복합 촉매로 활용했다. 이 복합 촉매는 다공성 금속산화물 나노섬유에 결착된 구조로 나노섬유 표면에서 형성되는 비균일 접합(heterojunction) 구조와 나노 촉매의 시너지 효과로 인해 초고감도의 톨루엔 감지특성을 보였다. 연구팀이 개발한 센서는 100ppb 수준의 극미량의 톨루엔 가스 누출에도 일반 공기 중의 상태에 비해 4배 이상의 탁월한 감도 변화를 보였다. 금속유기구조체 기반의 이종 촉매가 결합된 나노섬유 감지소재는 실내외 공기 질 측정기, 환경 유해가스 검출기, 호흡기반 질병진단 센서 등 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 또한 나노입자 촉매 및 금속유기구조체의 종류만 바꿔주면 톨루엔 외의 다른 특정 가스에 선택적으로 반응하는 고성능 소재를 대량으로 합성할 수 있어 향후 다양한 센서 소재 라이브러리 구축이 가능할 것으로 보인다. 김일두 교수는 “다종 감지 소재를 활용해 수많은 유해가스를 보다 정확히 감지할 수 있는 초고성능 감지소재로 적용 가능하다”면서 “대기 환경 속의 유해 기체들을 손쉽게 검출해 각종 질환의 예방이 가능하고 지속적인 건강 관리에 큰 도움을 줄 것”이라고 말했다. 한편 KAIST 신소재공학과 구원태 박사 과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 한국과 미국에서 특허 출원됐으며, 연구 결과는 화학분야 권위 학술지 미국화학회지(JACS : Journal of the American Chemical Society) 10월자 온라인 판에 게재됐다. |
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| (출처: http://www.edaily.co.kr/news/NewsRead.edy?SCD=JG21&newsid=02853606612811608&DCD=A00702&OutLnkChk=Y ) |
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