KIST 전북분원 복합소재기술연구소, 
제2의 도약, 지역과 더불어 가는 연구소 선포

  - 10주년 기념식 개최, 원광연 국가과학기술연구회 이사장 등 300여명 참석
  - 지난 10년간 복합소재 단일 연구소로는 세계 최대 규모 성장

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(전북분원, 분원장 홍재민)는 1월 24일(수) 14시부터 KIST 전북분원에서 설립 10주년 기념식을 개최했다고 밝혔다.

기념식에는 원광연 국가과학기술연구회 이사장, 송하진 전라북도지사, 김춘진 더불어 민주당 전북도당위원장을 비롯한 지자체, 정부 및 산·학·연 전문가 등 전북분원 관련 인사 300여 명이 참석했다.

이 날 행사는 정세균 국회의장의 축하 영상 메시지를 시작으로, 참석한 귀빈들의 격려사‧축사, KIST 전북분원 설립 및 발전에 기여한 공로자들에 대한 감사패 수여 순으로 진행되었으며, “설립 10주년을 맞이하여 지역과 더불어 제2의 도약을 이루겠습니다.”라는 미래 슬로건 선포로 마무리 되었다. 이날, 기념식 행사와 함께 10주년 기념 심포지엄과 제2공정장비동 준공식도 함께 진행되었다. ‘Composites, Beyond the Limit’(한계를 뛰어넘는 복합소재)라는 주제로 개최된 심포지엄에서는 국내외 복합소재분야의 산‧학‧연 전문가들이 우주‧국방‧건설 분야 및 4차 산업시대의 복합소재의 역할과 미래에 관한 세미나 발표와 토론이 진행되었으며, 전라북도와 산업통상자원부의 지원으로 2016년 8월부터 진행된 제2공정장비동이 준공됨으로써 KIST 전북분원은 복합소재의 원소재부터 최종부품까지를 아우르는 전주기적 복합소재  R&D 플랫폼을 구축하였다.

홍재민 KIST 전북분원장은 “KIST 전북분원이 10년이라는 짧은 기간 동안에 복합소재 단일연구소로서는 세계 최대 규모로 성장할 수 있도록 아낌없는 지원을 해준 정부와 전라북도에 다시 한번 감사드린다.”라고 말하며, “지난 11월 취임사에서 밝힌 바와 같이, 그동안의 성과를 바탕으로 지역사회와 더불어 발전하는 연구소 모델을 제시하고, 국가과학기술 발전과 첨단 복합소재 분야 경쟁력 강화를 위해 끊임없이 노력하여 제2의 도약을 준비하겠다”고 밝혔다. 

 

전북 완주군에 위치한 KIST 전북분원은 국방, 항공·우주, 자동차, 건축, 스포츠, 레저 등 21세기를 주도할 첨단 소재산업을 연구·개발하는 복합소재 전문연구기관으로 2008년 1월 설립되어 올해로 10주년을 맞았다.

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KIST, 물을 이용한 친환경・경제적화학적

방식의 CFRP 재활용 기술 개발
CFRP 재활용 기술 상용화로 글로벌 탄소섬유소재 시장 진출 기대

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 11월 23일(목) 오후 14시 세종대학교 컨벤션홀에서 개최된 2017년 제2차 공공기술 이전 로드쇼에서 (주)카텍에이치(대표이사 정진호)와 ‘탄소섬유복합소재’(CFRP)* 재활용 기술’에 대한 기술이전 및 연구협력을 위한 선급기술료 총 15억 원 규모(경상기술료 3% 별도)의 기술이전 조인식을 가졌다.
* 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastics) : 흑연 섬유로 만든 기재(基材)에 에폭시 수지나 불소 수지 등을 적층하여 가압한 것을 가열 고화하여 만든 알루미늄보다 가볍고, 쇠보다 강한 소재.

 

기존의 CFRP는 폐기하기 위해 매립하거나 고온소각방식을 사용했으나, CFRP는 썩지않고 독성물질을 방출하여 심각한 환경오염을 초래했다. KIST 전북분원 탄소융합소재연구센터 고문주 박사(책임연구원)팀이 개발한 재활용 기술은 버려지는 CFRP를 친환경·저비용으로 탄소섬유복합소재를 회수할 수 있는 재활용 기술로서, 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원을 통해 KIST 기관고유사업으로 수행된 연구결과이다.  이번 기술 이전된 KIST의 CFRP 재활용 기술은 폐기용 CFRP에 물을 반응 용매로 하여 저렴한 첨가제를 사용한 화학적 방법으로 100℃, 상압의 저에너지가 소요되는 혁신적 기술이다. 이 기술로 재활용할 경우 95% 이상의 탄소섬유 회수율을 보이며, 회수된 탄소섬유의 물성도 우수한 성능을 나타내어 친환경적・경제적 기술이라고 할 수 있다. 또한 이번 기술은 CFRP를 구성하고 있는 탄소섬유 뿐 아니라, 분해시킨 에폭시 수지까지도 재활용 할 수 있는 완성된 재활용 방법을 구현했다는 데 의미가 있다. 이번 기술이전을 통해 향후 CFRP의 재활용 뿐 아니라 에폭시 수지를 사용하는 도료, 전자부품의 기판 등 다양한 산업분야에 응용이 가능할 것으로 전망된다.

에폭시 기재의 열경화성 복합재료를 수처리 기반으로 하는 친환경 저가 고효율 리사이클 기술로서, 필러물질의 분리 재생 및 분해된 유기물까지 재생 할 수 있는 리사이클 방법을 제공한다.

KIST 이병권 원장은 “전 세계적으로 친환경적 탄소섬유복합소재 재활용에 대한 관심이 증대되는 가운데, 이번 기술이전은 국내는 물론 글로벌 CFRP 재활용 시장에 고부가가치를 창출할 것으로 기대된다.”라고 밝혔다. 또한, ㈜카텍에이치 정진호 대표는 “이번 CFRP 재활용 기술이전을 바탕으로 대규모 시장인 중국, 미국, 유럽 등 글로벌 CFRP 재활용 시장 개척을 추진하겠다.”고 밝혔다.

 

CFRP는 강철보다 1/4가볍고 10배나 강한 탄소섬유를 이용한 복합재료로 항공・우주, 자동차, 선박, 스포츠 용품 등 산업 전반에 걸쳐 다양하게 활용되고 있으며, 세계 시장은 2020년 42조로 급성장이 예상되는 첨단 소재로서 국가과학기술전략회의가 2016년 발표한 9대 국가전략 프로젝트 경량소재 분야에 포함된 미래 유망사업이다.

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연구시설·장비, 자체개발·공동활용으로

연구 역량 높이자

 

전쟁터에 나간 군인에게 무기가 중요한 것처럼 연구자에게는 연구 장비와 시설이 중요하다. 연구 장비는 나노과학이나 뇌과학 같은 기초 과학뿐만 아니라 정보통신기술(ICT), 환경공학기술(ET) 등 응용 과학에 이르기까지 연구의 성패를 좌우한다. 지난날 역사에서 우수한 무기는 전쟁의 승패와 민족의 흥망성쇠를 좌우했다. 현대의 치열한 과학기술 전쟁에서 연구자가 더 우수한 장비를 사용하고자 하는 것은 어찌 보면 당연하다. 연구 장비와 시설 수요는 일정한 패턴으로 발생한다. 새로운 산업 분야에서 필요성이 발생하면 새로운 연구 분야가 생겨나고, 이에 따르는 새로운 장비 개발이 요구된다. 사회가 새로운 분야를 개척하는 정도에 따라 연구 장비 수요는 비례한다.

 

국제 경쟁력을 만들어 내는 첨단 연구 장비 개발은 미국, 일본, 독일 등 선진국에 집중돼 있다. 기초 과학 분야에서 노벨상 수상 연구자는 스스로 우수 연구 장비를 개발, 새로운 분야를 개척한 사례가 많다. 연구에 적합한 장비 개발이 얼마나 중요한지 방증해 준다. 아직 우리나라의 연구 장비 개발 수준은 미흡한 실정이다. 복합 소재 분야도 소재를 합성·제어·분석하는 장비부터 부품을 제작하는 공정 장비까지 많은 장비가 활용된다. 그러나 고성능 장비 대부분은 수입에 의존하는 실정이다. 연구 장비 가격은 성능이 우수할수록 급등한다. 1% 성능 향상을 위해 지불하는 대가가 몇 배로 증가하는 경우도 있다. 우리나라도 새로운 산업 구조에서 국가 경쟁력을 갖추려면 연구 장비 구입뿐만 아니라 자체 개발에도 적극 나서야 한다.

 

매년 초 연구계의 큰 관심사 가운데 하나는 '국가 연구개발(R&D) 사업 연구시설 장비 예산 심의' 준비와 평가 결과다. 과학기술정보통신부 등 정부 부처는 4차 산업혁명을 주도하고 기술·시장 경쟁력 확보를 위해 연구 시설, 장비 도입에 기울이는 관심이 크다. 대형 연구 시설, 장비 확충에 신중을 기한다. 규모 면에서 최근 5년 동안 연구 시설, 장비 구축에 든 비용은 4조원에 육박한다. 국가가 거시 차원에서 연구 시설, 장비를 구축하는 것은 당연하다. 대형·고가의 연구 시설, 장비에는 소중한 국민 세금이 투입된다. 중복 투자, 지나치게 높은 성능 등으로 도입되는 문제는 방지해야 한다.

이에 따라 새로 도입하는 연구 시설과 장비는 '연구시설·장비 예산 심의'를 받는다. 국가 예산으로 구축한 시설·장비를 유효하게 활용해 연구자·연구기관의 역량을 향상시키는 게 목적이다. 다른 기관과 공동 활용을 통한 교류 확대, 시설이 미비한 중소기업 지원, 데이터 생산, 기준 제시 등 공익 측면이 크다.

 

현재 장비 예산 심의 방식에는 개선할 부분도 분명히 있다. 저부가 연구 주체인 연구자의 지적에 귀를 기울여야 한다. 중복 투자 방지, 공동 활용 같은 형식에 따르는 규제를 지나치게 강조하면 창의 및 미래 지향의 연구 활동은 위축될 우려가 있다. 연구 과정에서 경제성이 낮은 장비, 중복 구입이 불가피한 사례도 발생한다. 연구시설장비심의평가제가 심의에만 집중하기보다 연구 장비 자체 개발, 공동 활용, 자유로운 연구 풍토 조성에 더 많은 힘을 기울여야 한다. 정부는 현행 제도 개선을 위해 연구자와의 소통을 활성화해야 한다. 우리 실정에 적합한 최적 장비를 개발하고 장비 산업 육성, 연구 성과 제고 방안을 찾자.

 

시설과 장비만 갖춘다고 연구가 잘되는 것은 아니다. 우수한 연구 성과는 시설·장비뿐만 아니라 연구자의 뛰어난 상상력, 수많은 시행착오의 산물이다. 그럼에도 연구 장비의 중요성을 간과해서는 안 된다. 전쟁 같은 기술 개발 경쟁 속에 연구 시설, 장비는 가장 중요한 무기 가운데 하나다. 거북선은 당대 최고 전함이었다. 그러나 현대 해전에서 거북선을 타고 전쟁을 치를 수는 없는 노릇이다. 우리는 기술 개발 전쟁터에서 한 배를 탄 동료다. 국민 세금으로 도입된 연구 시설과 장비가 개인 소유라는 생각은 금물이다. 관련 연구계가 장비, 시설을 공유한다는 인식을 지녀야 한다. 정부와 연구자 스스로 공익을 우선하는 자세를 갖추는 게 전쟁에서 승리하는 비결이다.

 

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리튬이온전지 대체할

고성능 소듐이온전지 음극용 복합소재 개발

친환경 실리콘 오일을 이용한 소듐이온전지용 안티몬 복합소재 구현
리튬이온전지 대체할 높은 용량의 차세대 이차전지 시스템 기대

 

리튬이온전지(LIB, Lithum-ion battery)는 높은 에너지 밀도와 출력 밀도를 나타내 지난 20년 이상 동안 휴대기기와 같은 소형기기의 동력원뿐만 아니라 최근 하이브리드 자동차와 전기자동차의 대형 전력 저장용으로 그 이용범위가 확대되고 있다. 하지만 점점 고갈되고 있는 리튬 원료로 인해 리튬이온전지 대신 새로운 차세대 이차전지 시스템에 대한 개발이 화두이다. 리튬이온전지를 대체할 이차전지로는 자원이 풍부하여 저렴하고 친환경적이며 높은 용량을 가지는 소듐이온전지(SIB, Sodium-ion battery)의 음극 소재 개발에 대한 관심이 높아지고 있는데, 최근 국내 연구진이 간단한 합성방법을 통해 높은 전지용량을 가지는 소듐이온전지용 음극 복합소재를 개발했다고 밝혔다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 녹색도시기술연구소 에너지융합연구단 최원창 박사팀은 소듐이온전지의 음극용 소재로 기존에 보고된 합성법보다 더욱 저렴하고 간단한 방법을 통해 고성능의 안티몬(antimony) 입자들이 박혀있는 실리콘옥시카바이드 복합체를 합성하는데 성공했다.

<그림 1>안티몬 나노입자들이 박힌 실리콘옥시카바이드 복합체 합성 모식도
Step I. 실리콘 오일이 본연적으로 가지는 높은 점도(걸죽한 특성) 특성에 착안하여, 추가적인 화학물질 없이 30분 정도의 교반(stirring)만으로, 그림처럼 실리콘 오일안에 안티몬 전구체 파우더가 잘 분산된 상태. Step II 및 Step III. 상기 실리콘 오일안에 안티몬 전구체 파우더가 잘 분산된 상태 그대로, 간단히 대기 분위기의 400도 온도에서 6시간 동안 열처리(step II)를 수행한 후에, 이어서 900도에서 7시간 열처리를 하여 복합소재 구현. 최종 산물은, 나노 사이즈의 안티몬 나노입자들이 촘촘히 박힌 실리콘옥시카바이드 복합체임.

연구진은 복합체 음극물질을 구현하는 동시에, 충·방전 도중에 발생하는 안티몬 소재의 부피팽창을 억제할 수 있는 더욱 견고하고 탄성력을 지니는 복합물질을 개발하는데 성공하였다. 연구진이 개발한 음극용 복합체는 합성 시 별도의 추가 화학물질 첨가 없이, 실리콘 오일과 안티몬 파우더만을 이용하여, 실리콘옥시카바이드 소재 안에 안티몬 입자가 골고루 분산되어 있는 복합소재로, 간단하게 합성할 수 있어 향후 안티몬뿐만 아닌 다양한 소듐이차전지용 합금계 음극 복합체 개발에 도움이 될 전망이다. 소듐(나트륨) 자원은 리튬과 달리 광물뿐만 아니라 해수에 다량 함유되어 있어 자원이 고갈될 염려가 없고, 리튬과 비슷한 화학성질을 지녀 소듐이온전지를 개발하려는 연구가 활발하게 진행되었다. 그러나 소듐이온은 리튬이온보다 원자번호가 크고 이온반경이 크기 때문에, 현재 리튬이온전지의 상용 음극으로 사용되는 흑연 소재를 소듐이온전지의 음극 소재로 적용이 불가능하다는 단점이 있었다. 최근 학계의 발표에 따르면, 안티몬 소재는 기존 리튬이온전지 상용 음극소재인 탄소계 음극물질보다 2배 정도 높은 용량을 가지고 있어 리튬이온전지 및 소듐이온전지의 유망한 음극소재로 주목 받고 있지만, 전지의 충·방전 과정 중 발생하는 안티몬 소재의 물리적인 부피 팽창으로 인한 소재의 열화가 심각하다는 단점이 있었다. 본 연구팀은 이러한 문제점들을 해결하기 위해, 액체 형태인 실리콘 오일 안에 고체 형태의 안티몬 나노입자를 분산시킨 후, 한 번의 열처리 공정을 통하여 실리콘옥시카바이드/안티몬 복합소재를 합성하였다.

<그림 2> 안티몬 나노입자가 박힌 실리콘옥시카바이드 복합체의 투과전자현미경 이미지

이 복합소재는 실리콘 오일 자체의 높은 점도를 활용하였기 때문에, 추가적인 화학물질 없이 열처리만으로 실리콘 옥시카바이드 소재 내에 안티몬 나노입자가 잘 분산된 복합소재의 구현이 가능하였다. 연구진은 개발한 복합소재를 소듐이온전지의 음극소재로서 적용하였을 때, 안티몬 입자의 부피 팽창 혹은 입자간 뭉침을 효과적으로 억제하여 250회 이상 전지의 충·방전 시 97% 성능을 유지하는 것을 확인했다.

<그림 3> 안티몬 나노입자들이 박힌 실리콘옥시카바이드 복합체의 전기화학적 특성 (전지특성) 상단 그래프: 본 연구의 복합소재 경우,전지의 충방전을 200회이상 반복하여도 전지용량의 성능저하가 거의 없음. (250회 충방전을 반복하여도, 초기 성능의 97%를 유지함.) 좌하단 그래프: 20C와 같은 빠른 충방전 경우에도, 전지용량의 감소없이 우수한 출력 특성을 나타냄. (20C의 충방전 조건은, 3분안에 급속충전 및 급속 방전을 수행하는 조건에 해당함) 우하단 그래프: 2C과 같은 충방전 조건에서, 충방전을 100회이상 반복하여도 전지용량의 성능 저하가 거의 없음. (2C의 충방전 조건은, 30분안에 충전 및 방전을 수행하는 조건에 해당함. 이러한 충방전을 100회 반복하더라도, 전지 성증의 저하가 거의 없음.)

KIST 최원창 박사는 “본 연구의 실리콘 오일을 이용한 복합체 합성법은 안티몬 뿐만  아닌 다른 합금계 음극소재에 적용 가능하여, 다양한 이차전지 복합 음극소재를 개발 할 수 있다” 고 말했다.

 

본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업(녹색도시기술플래그십연구사업)으로 수행되었으며, 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’(IF:12.124)에 9월 13일자 온라인 게재되었다.

 

 * (논문명) One-Pot Synthesis of Antimony-Embedded Silicon Oxycarbide Materials for High-Performance Sodium-Ion Batteries
  - (제1저자)  한국과학기술연구원 이용호 박사 과정 (고려대학교 박사학연과정)
  - (교신저자) 한국과학기술연구원 최원창 박사

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KISTory에 내 글을 쓴다는 것이 정말 꿈만 같다. 그동안 [고슐랭의 가이드 투어]를 보며, 전라북도에도 맛있고, 멋있는 곳이 많은데, 언젠가는 내가 사는 이곳을 꼭 자랑해야겠다고 다짐하며 칼을 갈던 차에 기회는 운명처럼 나타났다. 사실 기회가 이렇게 일찍 올 줄은 몰랐다. 그래서 조금 당황했다. 각설하고 첫 번째 전북여행을 소개하려 한다.

 

KIST 전북분원은 전라북도 완주군에 위치한다. 완주는 마치 소중한 물건을 손에 꼭 쥐고 있듯이 전주를 빙 둘러싸고 있다. 면적도 꽤나 넓다. 그만큼 자랑할 거리도 많기 때문에 완주는 내 기행문의 대미를 장식하고자 아껴두고 있다. 본원 사람들이 가끔 전북분원을 들른 김에 여행한다는 곳이 전주 한옥마을에서 비빔밥이나 콩나물 해장국만 먹고 가는데, 참으로 안타깝다. 사실 나는 강원도에서 30여 년간을 살아온 강원도 토박이다. KIST 전북분원에 오게 된 것은 우연이었고, 운명이었다. 어렸을 때부터 전라북도가 고향이신 부모님에게 이곳 말씨나 음식에 대해 ‘허벌나게’ 많이 들었다. 이곳에 오기 위한 영재교육을 미리 한 셈이다. 그래서 그런지 이곳에 대한 나의 애착은 남다르다. 아무튼 결론은 강원도 토박이가 눈과 입을 호강시킬 수 있는 전라북도 방방곡곡을 이제부터 여러분께 소개하겠다는 말씀!

 

#고창 학원농장 #청보리밭 #커플 #교통체증 #나는 진짜 도깨비 #유채꽃 #이것이 천국
#보리새싹비빔밥 #다이어트는 내일부터

 

1. 도깨비도 반할 청보리밭
첫 번째 전라북도 여행지는 바로 고창이다. 고창은 여행할 곳이 많은 곳이다. 갯벌체험, 고인돌 박물관, 고창읍성, 선운사, 해수찜 등 다양한 체험을 할 수 있다. 그리고 4~5월 단 3주간만 열리는 연인들의 축제가 있다. 바로 청보리밭 축제이다. 불과 한두 달 전만 해도 “내가 여길 왜 가?”라며 학을 뗄 정도의 커플들만의 성지였지만 지금은..... 아니다.(박수)
고창으로 출발하는 새벽부터 들뜨기 시작했다. 얼마 전, 친형이 이곳에 다녀왔다며 카톡 프사에 자랑스럽게 올린 사진 배경에는 사람 허리까지 올라온 청보리가 가득했다. 눈으로만 봐도 벌써 싱그러운 풀내음이 느껴졌다. 들뜬 마음을 추스르며 아침을 대충 때우고 신나게 출발했다. 그러나 가는 길은 그리 녹록치 않았다.

 

평소때라면 고창 청보리밭 학원농장은 전북분원에 약 1시간 30분 정도 걸린다. 하지만 축제기간만 되면 농장 주차장까지 3시간이 소요된다. 말이 3시간이지 체감 시간은 10시간쯤 되는 것 마냥 차가 엄청 막힌다. 고창 IC를 빠져나와 동서대로를 쭉 타고 갈 때까지만 해도 카톡프사 하나 건지겠다는 덧없는 상상을 했다. (여러분들은 반드시 동서대로가 끝나기 전에 화장실과 주유소에 다녀와야 한다) 동서대로 끝 무장교차로에서 좌회전하면 무장면 방면으로 가게 된다. 대부분 내비게이션은 무장면에서 무장읍성길 쪽으로 우회전하라고 나오지만 절대! NEVER! 가면 안 된다. 그쪽은 거리도 더 멀고 길 끝에는 무장면 직진도로와 합류해야 하는데 매드맥스 분노의 도로까지는 아니지만 전투적인 운전자들이 양보를 잘 해주지 않는다. 명심하도록. 여기서부터 주차장까지만 1시간이 걸린다. 

<그림-1>6km를 앞두고 1시간이나 정체되어 있었다.

전라북도에 놀러 오라고 한 사람이 왜 이렇게 안 좋은 얘기만 하는지 의아해하는 사람도 있을 것이다. 왜냐하면, 이 지루하고 짜증나는 시간 끝에, 끝없이 펼쳐진 아름다운 청보리 초록물결을 본 순간 그 짜증이 눈 녹듯이 사라기 때문이다. 그만큼 청보리밭은 아름답다. 고창의 옛지명은 보리 모(牟)에 볕 양(陽)을 써서 “모양(牟陽)”이다. 그렇다고 딱히 보리가 특산품은 아니다. 오히려 이곳 경관이 특산품이다. 원래 청보리라는 품종은 없다. 덜 익은 보리를 청보리라고 하는데 단어에서부터 왠지 시원하고 신선한 느낌이 든다. 청보리밭이 위치한 학원농장은 입구에서부터 노르스름하면서도 푸르스름한(둘을 섞으면 결국 초록색!) 물결이 파도를 친다. 농장 면적이 30만 평이라고 하니 이 물결의 정대함이란 가히 볼만하다. 그 물결 사이를 슬슬 걷다보면 일상의 피로가 시나브로 지워지는 듯하다. 사실 우리가 구경하는 곳은 농장의 한 1할 정도 되는 3만 평이다. 하지만 절대 작게 느껴지지 않는다. (주차장을 보면 나머지 경작지가 보이는데 절대 들어가면 안 된다. 수시로 감시하는 사람이 있어서 혼쭐 날 수 있다.) 청보리밭 한 쪽에는 유채꽃이 한창이다. ‘노랑색 보전의 법칙’라도 있다는 듯, 노란 유채꽃이 지면 청보리가 노란색으로 물든다. 그래서 그런지 노란 유채꽃 색과 청보리의 푸른 색이 참 조화롭다. 원래 청보리 꽃도 노란색이 아니었을까 하고 생각해 본다.

<그림-2>, <그림-3> 전북 고창군 공음면 학원농장길 158-6 학원농장

사람들이 이곳을 여행하는 목적이 하나 더 있다. 얼마 전에 종영된 “도깨비”라는 드라마는 다들 아실 것이다. 바로 이곳이 도깨비(공유 분)와 도깨비 신부(김고은 분)의 첫키스 장면을 연출한 촬영지다. 그래서 많은 남자들은 시공간을 넘나드는 도깨비 문에서 스스로 공유가 되어간다. 아직 사랑에 빠진지 얼마되지 않은 필자 입장에서 보면 이곳에서 사진을 찍는 것은 굉장한 용기를 필요로 한다. 사진을 찍는 동안 많은 사람이 줄을 서서 모델들을 응시하기 때문에 보통 용기가 아니면 공유나 김고은 빙의샷은 언감생심이다. 차마 나는 가슴에 박혀있는 도깨비 칼을 쥐고 찍지는 못했다. (몇 명 가슴을 움켜잡으며 사진을 찍는 사람도 있다. 용기내보시라) 극 중에는 눈이 소복이 쌓인 것처럼 메밀꽃이 피어있던 곳이었는데, 봄에는 보리를, 여름에는 해바라기, 가을에는 메밀을 키운다고 한다. 참 아낌없이 주는 밭이다.

<그림-4>진짜 도깨비같이 생겼네

이곳의 여행팁은 천천히 녹색을 음미하며 걷는 것이다. 양팔을 벌리면 손가락 끝에 청보리의 푸릇푸릇한 머리칼이 살짝살짝 닿는다. 느낌이 정말 좋다. 또 붉은 흙길 위에서 ‘나는 청보리다’ 라고 상상하며 걸어보는 것도 색다른 느낌을 준다. 삼보일배하듯 삼보일셀피를하다 보니 어느덧 해가 뉘엿뉘엿 진다. 일몰을 보기 위해 유채꽃밭에 있는 전망대에 올라 청보리밭 전경을 바라보니 다시금 ‘여기는 참 예쁜 곳이야’라는 생각이 들었다. 고창 청보리밭은 전남 여행을 계획하는 사람들에게도 경유지로 아주 좋다. 전남 영광 가까우니 영광굴비 정식도 먹고, 해안도로를 따라 예쁜 펜션도 많다. 고창 → 영광 코스를 추천한다.

<그림-5>전망대에서 바라본 청보리밭

 

2. 고창에서 꼭 풍천장어만 먹을 필요는 없다!
이제 먹는 얘기를 좀 해보자. 고창의 유명한 음식하면 풍천장어다. 풍천을 지명으로 알고 있는 사람들이 많은데, 풍천이란 바다에서 밀물이 밀려오면 내륙 쪽으로 부는 바람을 일컫는다. 한자로 風川, 즉 바닷바람이 불어오는 강 하구를 뜻한다. 고창의 풍천장어는 주진천 일대에 민물과 바닷물이 교차하는 지점에서 잡히는 뱀장어로 몸값이 아주 귀하다. 귀하다는 것은 곧 비싸다는 말이고 고로 나는 못 먹었다. 여유가 있는 사람은 꼭 먹는 것을 추천한다. 인터넷에서 “고창 풍천장어 맛집”으로 검색하면 블로그에 많은 음식점이 나오는데 보통, 싯가로 판매되기도 하고 식당마다 가격은 비슷해서 블로그에서 세팅된 테이블 사진을 비교해보고 기본 반찬이 더 좋은 곳으로 선택하면 된다고 한다.

 

학원농장 창고를 중심으로 먹거리가 즐비하다. 사실 이곳에 도착하자마자 배가고파 피난민이 구호물품 찾듯이 요깃거리부터 찾아다녔다. 다행히 커피, 딸기음료, 옥수수, 핫도그 등 지친 여행자의 갈증과 허기를 달래줄 길거리 음식들이 많이 있었다. 가격은 여느 축제때 사먹던 가격이랑 비슷하다. 시장이 반찬이라고 핫도그 하나를 걸신들린 듯이 먹고 나서야 비로소 가출했던 이성이 돌아왔다. 그것도 잠시, 어느새 또다시 구수한 파전 냄새에 이끌려 노점식당에 두꺼운 다리를 박고 앉았다. 옆 중년커플의 테이블을 흘깃 한 번 쳐다보고 그들과 똑같은 메뉴인 “보리새싹 비빔밥과 열무국수”를 시켰다.

 

겉보기에 보리새싹비빔밥은 그냥 보리비빔밥과 흡사하다. 하지만 보리새싹만 추가되었을 뿐인데.... 맛이 굉장히 고소하다. 어느 연예인이 “먹어봐야 네가 알던 그맛이다.”라는 명언을 남겼지만 아낌없이 주는 참기름과 고추장의 조화, 쌉쌀하고 신선한 채소와 탱글탱글한 보리밥의 식감은 이곳에서만 즐길 수 있는 혀끝의 호사이다. 정신없이 먹다보면 입이 조금 물리는데 그럴 때는 열무국물 한 모금을 마시면... 그냥 끝. (자세한 설명은 생략한다.) 뇌에게 ‘너는 배부른 게 아니야. 우리 더한 것도 많이 해봤었잖아’라고 암시를 걸며 터지려는 배를 달랜다. 한 그릇을 뚝딱 해치우고 계산을 하였다. 사람이 참 간사한 것이 먹을 때는 십만 원짜리라고 생각하면서 먹었으면서 다 먹고 나서 비빔밥값 팔천 원을 계산 하려니 또 조금 아깝다.

<그림-6> 사진 찍을 새도 없어서 남의 거 퍼왔다. <그림-7>.(http://blog.naver.com/sobasic110/221024401129)

고생하신 나의 “배”님에게 잠시 휴식을 주기위해 식당가 앞에서 전통놀이를 하였다. 투호, 널뛰기 등이 있는데, 대부분은 어린이들이 차지하고 있어서 양보를 하... 지는 않고 꼬맹이들 사이에서 당당한 어른아이로 재밌게 놀았다. 한참 놀다 보니 깜깜해졌다. 어두워지니 싱그럽던 청보리밭도 을씨년스러워 보였다. 집으로 돌아가기로 했다. 정말 즐겁게 놀아서인지 돌아가는 길은 하나도 아쉽지 않았다. 뭐, 아쉽더라도 나는 전라북도에 사니까 가을에 메밀밭 구경하러 또 오면 된다.

 

* 고창여행 꿀팁 *
1. 청보리밭 축제 기간에는 오전 9시쯤 고창 학원농장에 도착하면 심각한 교통체증을 피할 수 있다.
2. 오후 4~5시쯤 사람이 적어서 사진찍기 아주 좋다.
3. 시간이 남으면 고인돌 박물관, 구시포 해수찜도 즐겨라.
4. 새싹보리비빔밥은 배가 불러도 꼭 먹어라.
5. 나한테는 풍천장어는 비쌌다.
6. 차 없으면 여행하기 힘든 곳이다.
7. 여름의 해바라기, 가을에 메밀 축제도 정말 좋다고 한다.
8. 눈의 피로에 좋은 아이소프트존(eye softzone)인 초록의 청보리 때문에 돌아오는 길은 피곤하지 않다.

   그러니 마음껏 노세요.

 

다음 편 : 전라북도 남원

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  1. 웰가 2017.07.03 16:00 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    와우!! 전북 100배즐기기

  2. 고니고니 2017.07.03 16:04 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    알차네요ㅎㅎ

  3. 2017.07.03 16:16 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    와 공유 닮으신거 같애요!

  4. nahm 2017.07.05 10:22 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    기사 넘 잘 읽었어요~ 김남윤 기자님!! 청보리밭 꼭 가보고 싶네요~!!ㅎㅎ '청보리의 푸릇푸릇한 머리칼이 살짝살짝 닿는다'->이 표현 넘 맘에 들어요~!!ㅎ

    • 김남윤 2017.07.08 00:32 신고  댓글주소  수정/삭제

      고창 학원농장은 예술입니다. 그리고 "메밀꽃 필 무렵"인 9월에도 참 좋다고 하네요. 고창은 사계절 여행하기 좋은 곳이에요. 아! 혼자는 안됩니다. 커플들이 정말 많아요ㅎㅎ

최근 전기자동차에 대한 개발이 많이 이루어지고 있습니다. 전기자동차는 경유나 휘발유를 이용하는 자동차에 비해 조용하고, 어디서든 충전이 가능하며 유지비용이 적게 들며, 무엇보다 친환경적이라는 장점이 있습니다. 하지만 전기자동차는 배터리의 한계로 인해 오랜 시간의 주행이 불가능하다는 큰 단점이 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 전기자동차의 배터리 용량을 크게 만들거나, 자동차의 주행 효율을 높여야 할 것입니다.
제가 오늘 다룰 주제는 아주 단단하고 튼튼하며, 무엇보다 강철에 비해 훨씬 가벼운 탄소나노재료를 이용한 탄소나노재료/플라스틱 복합체입니다. 만일 자동차의 차체가 플라스틱으로 대체될 수 있다면 매우 무거운 자동차의 무게가 획기적으로 감소하고, 따라서 전기자동차의 짧은 주행 시간이라는 문제를 해결할 수 있을 것입니다. 이미 많은 자동차에서 부품을 플라스틱으로 대체하려는 노력을 하고 있으며, 실제로 다양한 종류의 플라스틱(고분자)물질이 자동차에서 사용되고 있습니다. 과거에는 금속이나 세라믹으로 제작되었던 부품들이 더욱 가볍고 튼튼한 플라스틱으로 대체가 되었으며, 앞으로는 더 많은 부품을 플라스틱이 대신할 것으로 예상할 수 있습니다.

 

<그림 1> 차량의 다양한 부분에 이미 고분자 복합체가 다가와 있습니다.

<그림 2> 1대의 자동차에 평균적으로 들어가는 화학물질의 비용 중

플라스틱과 고분자 복합체가 가장 큰 비중을 차지하고 있습니다. (2015년, 미국)

일반적으로 플라스틱은 약하고 가벼운 물질이라고 생각이 되는데, 어떻게 금속을 대체할 수 있는 걸까요? 그것은 바로 플라스틱에 다른 물질(첨가제 혹은 filler)을 넣어서 플라스틱의 물성을 강화시켰기 때문입니다. 아래 첨부된 표를 보았을 때, 일반적인 플라스틱은 금속에 비해 월등히 낮은 물성을 가지고 있는 것을 알 수 있습니다. 하지만 플라스틱에 다른 물질을 넣어 “플라스틱 복합체(polymer composite)”을 제작하였을 때는 물성이 금속의 물성과 비슷한 정도로 튼튼해진다는 것을 볼 수 있습니다.

<그림 3> 플라스틱과 플라스틱 복합체, 금속에 대한 물성(y축)과 밀도(x축)를 나타낸 표입니다.

왼쪽으로 갈수록 가볍고, 위로 갈수록 튼튼한 물질입니다.

기존의 플라스틱 복합체에는 유리섬유나 탄소섬유가 주로 사용되었습니다.  하지만 최근에는 금속에 비해 수십 배 튼튼하다고 알려진 탄소나노튜브나 그래핀과 같은 탄소나노재료를 이용하여 플라스틱 복합체를 제조하려는 시도가 이루어지고 있습니다.

<그림 4> 탄소나노튜브와 그래핀의 모습입니다. 6각형의 모양을 이루며 연결된 탄소 원자 때문에

탄소나노튜브와 그래핀은 강철에 비해 수십 배 이상 튼튼하고, 전기전도도와 열전도도 모두 뛰어나다고 알려져 있습니다.

한국과학기술연구원 광전하이브리드센터의 박민 박사님 연구팀에서 최근 Composite Part B: Engineering 이라는 국제 저널에 탄소나노재료와 고분자재료의 복합체를 제조하여 복합체의 물성을 높일 수 있다는 연구결과를 발표하였습니다. 이 연구에서는 소량의 탄소나노재료를 사용하여 기존의 플라스틱에 비해 물성이 10% 가량 증가한 플라스틱/탄소나노재료 복합체를 제작하였습니다.

<그림 5> 플라스틱/탄소나노재료 복합체는 위와 같은 방법으로 제작하게 됩니다.

매우 가볍고 튼튼한 플라스틱 복합체를 간단한 방법으로 제작할 수 있습니다.

일반적으로 탄소나노재료를 사용하여 복합체를 제작할 경우, 탄소나노재료가 서로 뭉치는 일이 발생할 수 있는데요, 이런 경우 복합체의 물성이 대폭 떨어집니다. 박민 박사님 연구팀에서는 플라스틱/탄소나노재료 복합체 내에서 얼마나 탄소나노재료가 뭉쳐있는지 수치화 할 수 있는 방법을 개발했습니다. 이 방법을 이용한다면 어떻게 복합체를 제작해야 더 좋은 물성을 가질 수 있는지 예측을 할 수 있게 됩니다.

<그림 6> 박민 박사님 팀에서 제시한 탄소나노재료-플라스틱 복합소재 내의

탄소나노재료의 분산도 측정방법에 대한 요약도입니다.

물론 아직 탄소나노재료의 물성은 기존의 플라스틱 복합체나 금속에 비해 떨어지고 있습니다. 하지만 가볍고 튼튼한 탄소나노재료의 특성을 살릴 수 있는 복합체를 제작한다면 기존의 자동차의 효율을 더 높일 수 있을 것입니다. 그렇다면 미래에는 플라스틱으로 제작된 가벼운 자동차를 타고 다닐 수 있지 않을까요?

 

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저비용, 쉬운 공정으로 대면적의 화이트 그래핀(h-BN) 합성법 개발
다기능 화이트 그래핀 코팅기술로 전자, 우주항공 등 대형시장에 응용 전망

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소(분원장 김준경) 양자응용복합소재연구센터 김명종 박사팀은 고분자 원료인 보라진 중합체*(borazine oligomer)를 촉매 금속에 코팅하고 열처리하는 방법으로 손쉽게 대면적의 화이트 그래핀을 합성하는 기술을 개발했다.
*보라진 중합체(borazine oligomer) : 벤젠의 탄소가 붕소와 질소로 치환된 형태의 분자가 중합한 형태

 

[그림1] 촉매 위에 보라진 올리고머를 코팅하거나, 촉매층을 보라진 올리고머 층에 올려서 열처리를 하면 쉽게 화이트 그래핀을 얻을 수 있다.

 

보론 나이트라이트(질화 붕소(hexagonal boron nitride), h-BN), 일명 ‘화이트 그래핀(white graphene)’은 탄소원자들이 벌집 모양으로 연결된 그래핀에서 탄소 대신 붕소와 질소를 채워 넣은 것으로 육안으로 하얗게 보인다. 화이트 그래핀은 절연성을 가지며, 높은 열전도도, 900'C 까지 산화되지 않고 열을 견디는 내산화성, 중성자를 흡수하여 차단해 주는 중성자 차폐성, 보론과 나이트로젠 사이의 이중극자로 인하여 구조가 변형될 때 전기를 발생하는 압전 특성, 원자외선 발광특성, 복합소재의 필러로 사용 되었을 때의 계면 안정성 등 탄소소재에서는 보이지 않는 혁신적인 특성을 가진다. 이러한 특성은 절연방열, 열 차폐, 중성자 차폐, 압전소자 등의 응용기술로 연계되어 전자, 자동차, 우주항공, 원자력 등 대형시장에 영향력을 끼칠 것으로 기대되는 소재이다.

              [그림 2] 본 분석결과를 고려할 때 화이트 그래핀(h-BN)이 이름대로 하얀색을 띠고,  수층 정도의 층수를 가지며,

                         원자들이 육각형의 고결정성을 가지는 것으로 보여 진다.

이러한 우수한 특성에도 불구하고 화이트 그래핀의 원료 물질이 비교적 제한되어 있고, 합성(성장)공정이 그래핀 보다 어려워 많은 연구가 이뤄지지는 못했다. KIST 김명종 박사팀은 원료물질인 고분자(보라진 올리고머)를 니켈 촉매 기판에 떨어뜨려 고속으로 회전시켜 얇게 퍼지게 하는 스핀 코팅(spin coating)방법으로 진행하였으며, 이를 1000'C 정도에서 열처리를 하여 고결정성의 화이트 그래핀(h-BN)을 얻었다. KIST 김명종 박사는 “이번 연구의 핵심은 촉매의 효과에 의해서 상대적으로 낮은 온도에서 고결성의 화이트 그래핀을 확보할 수 있는 것과 관련 메커니즘도 규명한 것”이라고 밝혔다. 또한, 이를 “그래핀 트랜지스터**의 절연층 위에 보조층으로 적용한 결과 그래핀 소재의 도핑 효과를 감소시키며, 트랜지스터의 동작속도와 관계되는 전하 이동도를 2배 정도 증가시키는 효과를 이번 연구를 통해 밝혀냈다.”고 말했다.
** 그래핀 트랜지스터 : 트랜지스터에 실리콘이 아닌 그래핀을 활용한 반도체 소자

연구진은 촉매 층을 고분자(보라진 올리고머)위에 코팅하고 열처리 후 제거가 가능하므로 다양한 표면에 화이트 그래핀의 기능성 코팅이 가능하다고 밝혔다. 이 방법의 특징은 기존의 보라진을 원료로 하는 화학기상증착법(CVD) 방법에 비하여 매우 간단한 저가의 장치만으로 가능하기 때문에, 향후 손쉬운 공정으로 대면적, 다양한 표면에 적용 가능성 등이 있다고 전망했다.

[그림 3] 그래핀 트랜지스터의 스위칭 커브와 전하 이동도를 보여주는 데이터이다. 손쉽게 합성된 화이트 그래핀 (h-BN)을 적용한 그래핀 트랜지스터에서 도핑효과의 감소와 전하이동도의 2배 정도 증가가 관찰되는데, 이는 합성된 화이트 그래핀이 아주 평평하고 전기적으로 중성을 유지하는 고품질 소재이기 때문이다.

 

 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희) 지원으로 KIST 기관고유사업과 4U 복합소재 프로젝트(개방형 연구과제)의 지원으로 수행되었으며, 네이처 그룹(Nature group)에서 발간하는 Scientific Reports의 2017년 1월 온라인에 게재되었다. 본 논문은 KIST 전북분원 복합소재기술연구소와 고려대학교 강상욱 교수 공동연구의 결과이며, 본 기술은 원천성을 인정받아 국내와 미국에 특허로 등록되었다.

 

*특허번호 & 특허명

  - 보라진 다량체를 전구체로 활용하여 금속촉매 효과로 성장된 고품질의 질화 붕소막 및 그 제조방법 (KR1480817) Method for producing   

  - hexagonal boron nitride film using borazine oligomer as a precursor (US9562287)

* (논문명) ‘Facile Synthesis of Highly Crystalline and Large Areal Hexagonal Boron Nitride from Borazine Oligomers’ 
  - (제1저자) 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 서태훈 박사후 연구원
  - (교신저자) 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 김명종 박사

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전북 자동차산업 제2의 중흥기 이끈다

 

이번 기사는 전라북도 자동차융합기술원이 미래형 상용차 글로벌 전진기지로 발돋움 하기 위한 노력을 소개하고 있습니다. 혼자서는 어려울 수도 있는 이 길을 헤쳐나가기 위해 스마트 융합 얼라이언스를 결성하였는데요. 여기에는  KIST 전북분원이 참여하고 있습니다. 어떤 내용인지 아래 기사에서 확인해 보세요~

 

[전라일보 기사보기]

 

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탄소밸리 구축사업 성과 한눈에

 

KIST 전북분원 복합소재기술연구소는 복합소재분야의 원천소재개발과 기업지원, 인력 육성의 기능을 수행하고 있습니다. 특히 탄소관련 소재에 대한 연구가 많이 이루어지고 있습니다. 얼마전 탄소복합체 미래기술 발전 방향 모색을 위한 국제 콘퍼런스가 개최되어 소식 알려드립니다.

 

[브레이크뉴스 기사보기]

 

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[과학산책]탄소복합재료로 우주산업시대를 연다

 

KIST전북분원의 김준경분원장님 기고문입니다. 우주산업시대를 대비하여 산업화의 쌀과도 같은 탄소복합재료에 대한 의견, 아래 링크에서 확인해보세요

 

[전자신문 기사보기] 

 

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