1. 당일치기 먹방여행 BEST 군산
독자여러분은 군산하면 무엇이 떠오르시는가? 나는 ‘이성당’을 떠올랐다. 대전의 성심당, 안동의 맘모스제과 그리고 군산의 ‘이성당’은 언제인가 ‘6시 내 고향’에서 얼핏 들은 전국 3대 빵집이었다. 사실 빵을 즐겨먹는 편은 아니라 이곳에서는 빵을 사먹지 말까 살짝 고민했지만, 여러분께 알찬 정보를 제공해드리기 위해 다녀왔다.

 

군산은 당일치기 여행으로 아주 좋은 여행지다. 서울에서 군산까지 가는 대중교통으로 기차나 고속버스가 있는데, 개인적으로는 여행의 운치가 있는 기차를 이용하는 것을 권한다. 기자는 전북분원에서 이동하므로 자차로 이동했는데 딱히 차로 가지 않아도 버스나 택시로 조금만 이동하면 선유도와 새만금방조제를 제외한 군산 여기저기를 모두 볼 수 있다.

도착하자마자 배가고파 군산의 첫 번째 맛집인 비XXXX부대찌개집으로 바로 갔다. 전에 처음 갔을 때는 딱 점심시간인 열두 시 정각쯤 이었는데 아니나 다를까 대기자들이 인산인해를 이루고 있었다. 그래서 이번에는 한 시간 정도 일찍 갔다. 홀에는 사람이 거의 가득차긴 했는데 다행히 대기하지 않고 바로 앉아서 먹을 수 있었다. 이 식당 사장님은 미군 부대 주방장이었다고 한다. 그래서 미국 햄이나 소시지를 쉽게 구할 수 있어서 부대찌개 식당을 열었다고 한다.

이 식당에서는 꼭 먹어야 되는 서브메뉴가 2가지 있다. 첫 번째는 수제 햄버거다. 처음에 햄버거 가게로 시작하여 부대찌개를 같이 팔게 되었다고 한다. 그래서인지 원조 메뉴였던 햄버거 맛이 기가 막히다. 옛날식 햄버거인데 안에 계란 프라이와 소고기 패티가 환상적인 조화를 이룬다. 특히 이 소고기 패티는 유명 체인점 ‘버거킹’의 패티보다 조금 가볍지만, 육즙을 잘 머금고 있어서 진짜 맛있다. 이 패티가 부대찌개에도 들어간다고 하니 더욱 기대가 되었다. 햄버거 빵은 그 유명한 ‘이성당’ 빵이라고 하는데, 그래서인지 가격이 많이 비싸다. 외부에 공용주차장이 있어서 주차가 어렵지는 않았다. 내부는 의자 없이 양반다리를 하고 앉아야 하는 좌식 테이블밖에 없다.(이 곳에 애인과 간다면 꼭 양말을 체크해야 한다.) 자리에 앉으면 한 5분 안에 사진처럼 세팅이 되는데 여기서 두 번째 “이 집이 문 닫기 전에 꼭 가야하는 이유”가 있다. 바로 달걀치즈 프라이다. 완숙 달걀 프라이에 치즈가 얹어있는데 맛은 누구나 다 아는 그 맛이다. 집에서 쉽게 먹을 수 있는 밥반찬이라 생각할 수 있지만, 이 부대찌개와 함께 먹는 순간 환상의 조합은 상상 그 이상이다. 우선 밥숟가락 위에 4등분으로 나눈 달걀치즈 프라이와 김치 탑을 만들어서 입에 슥 넣는 순간! 대학생 자취시절 만사가 귀찮은 일요일 오후에 먹던 그 맛이었다. 시험을 잘 보고 나에게 주는 사치스러운 선물이랄까... 달걀프라이 and 치즈 and 김치는 자취생 냉장고를 탈탈 털은 최고의 반찬이었다. 부대찌개의 맛은 음....쏘쏘다. 앞서 햄버거를 먹어버려서 그런지 배도 부르기도 했고, 맛도 다른 부대찌개와 다르지 않다. 다만, 치즈 달걀프라이의 느끼한 맛을 부대찌개의 얼큰한 국물 한 숟가락이 목구멍을 시원하게 해준다. 아이러니하게도 이 부대찌개 맛집에서는 햄버거가 맛있다. 

 

이날따라 날씨가 너무 좋았다. 차를 타고 갔지만 다음 행선지인 이성당 까지 걸어가고 싶을 정도로 햇살이 너무 따뜻했다. 사실 군산 먹방투어를 맨 처음 계획했을 때, 전국 3대 빵집인 이성당을 염두에 두고 계획했었다. 하지만 앞서 말했듯이 나는 빵을 그다지 좋아하지 않는다. 아주 가끔씩 차가운 우유와 달콤한 팥빵만이 유일하게 나의 빵 DNA를 살아나게 해준다. 그런데 ‘이성당’은 팥빵이 참 맛있다. 아니나 다를까 주말 오후는 정말 사람이 많다. 우선 저 줄은 팥빵과 야채빵을 사기위한 줄인데, 만약 “나는 빵이라면 다 좋다.”라는 사람은 안쪽에 따로 있는 문으로 들어가면 된다. 나도 이 긴 줄을 기다리며 팥빵&야채빵을 먹고 싶지는 않아서 그냥 베이컨빵과 치즈빵 같은 것을 사서 먹었다. 빵을 좋아하지는 않지만 ‘이성당’ 빵은 그냥저냥 먹을 만하다. 일 년에 한 번 정도는 생각나는 맛일 듯싶다. ‘이성당’ 바로 옆에는 조금 널널한 ‘이성당’ 빵집이 있다. ‘이성당’ 젊은이 버전과 같은데 인테리어도 멋있고 깔끔해서 굳이 시그니처빵이 먹고 싶지 않으면 여기서 여유롭게 ‘이성당’의 빵을 즐기면 된다. 사실 나는 빵맛을 잘 모른다. 여기 와서 한 번 먹어보고 직접 평가를 해줬으면 좋겠다.

 

2. 군산은 볼거리도 많다.

군산은 먹거리가 진짜 많다. 부대찌개, 빵 말고도 얼큰하고 해산물이 가득들어 있는 짬뽕과 새만금을 보며 즐기는 횟집도 많이 있다. 그런데 먹거리가 많은 만큼 볼거리도 만만치 않다. 근대역사박물관, 테디베어뮤지엄, 진포해양테마공원, 초원사진관(8월의 크리스마스 촬영지), 고군산 군도(고군산 군도 가는 길에 새만금방조제가 있다. 드라이브 코스로 강추한다.) 등 정말 볼거리가 많은데, 나는 그 중 히로쓰가옥을 소개하려고 한다.

일본식 가옥(적산가옥)인 히로쓰 가옥은 일제강점기 시정 포목점을 운영하던 히로쓰 게이사브로가 지은 주택이다. 이 지역은 군산 부자들이 살던 곳으로 아직도 이곳은 멋있는 주택들이 많이 있다. 해방 후 적산가옥으로 등록문화재로 등록되어 많은 관광객들이 몰리는 곳이기도 하다. 히로쓰 가옥은 목조건물로 우리나라에서 보기 어려운 건물이다. 또한 기와를 얹은 지붕모양은 멀리서도 이국적인 느낌이 든다. 본채와 사랑채 두 건물 사이에는 일본식 정원이 있다. 사실, 정원이 없는 집에서 살다보니 일본식 정원인지 한국식 정원인지 알 길이 없다. 다만 히로쓰 가옥의 정원은 정말 멋있다. 사진으로 다 담을 수 없다는 점이 아쉽긴 하지만 꽃이 예쁘게 피는 오뉴월에 직접 찾아가면 더 아름다운 정원을 볼 수 있다고 한다.

또 하나 추천할 곳은 은파호수공원에 위치한 ‘파라디소 페르두X’ 라는 이탈리안 식당이다. 여기는 샌드위치 맛집인데, 바로 앞에 은파호수공원을 거닐다 추출할 때, 이곳에서 호수를 바라보며 샌드위치와 커피 한 잔을 먹으면 뭔가 있어 보일 것 같다. 바로 맞은편에는 멋있는 카페도 있으니 군산 여행 중 여유를 느끼고 싶으신 분들은 꼭 들렸다 가길 바란다.


 

 

*군산여행 꿀팁*
1. 부대찌개를 먹으로 굳이 군산을 갈 필요는 없다.
2. 겨울에는 새만금 횟집에서 회를 먹자.
3. 이성당은 항상 줄이 길다. 그래도 한 20~30분정도면 줄이 금방 빠진다.
4. 히로쓰가옥은 사실 볼게 별로 없다. 하지만 사진찍기에는 좋다.
5. 군산시티투어라는 군산시에 운영하는 패키지가 있다. 가격도 저렴하니 사전예약 후 이용하면 된다.
6. 군산은 맛집이 굉장히 많다. 볼거리 보다 먹거리 위주로 여행계획을 짜는 것도 좋다.

 

다음편 : 전라북도 전주

 

 

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  1. goko 2018.02.01 15:31 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    오오오
    저도 꼭 가보고싶은 곳 '군산' 이네요.

    정원 과 다림. 초원사진관.

    8월에 한 번 가봐야겠어요.

    감사합니다.

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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탄소나노튜브 실을 이용하여 열전소자로?

탄소나노튜브 실로 구성된 유연한 열전소자 개발, 뛰어난 발전 밀도 보여
향후 열에너지를 변환하는 플렉서블, 웨어러블 열전소자에 적용 기대

 

열전소자는 소자 양끝의 온도 차이를 이용하여 열에너지를 전기에너지로 변환하는 소자이다. 최근 외부 온도와 체온의 온도 차이를 통해 생산되는 전력을 웨어러블 기기의 전력원으로 사용하려는 연구가 꾸준히 이루어지고 있다. 하지만, 기존의 상용화된 열전소자는 무기 반도체 재료를 기반으로 하여 무겁고, 유연하지 않아 웨어러블 기기에 적용하기가 어려웠다. 최근 국내 연구진이 탄소나노튜브 실*을 이용하여 전기 발전을 가능케하는 유연한(flexible) 열전 소자를 개발했다고 밝혔다.
*탄소나노튜브 실(Carbon Nanotube Yarn) : 두께 5 nm(나노미터, 십억 분의 1m)의 탄소나노튜브 수천가닥을 꼬아서 실 형태로 제작, 강철의 100배 정도의 강도를 지니며 첨단섬유에 사용

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 국가기반기술연구본부 광전하이브리드연구센터 김희숙, 최재유 박사 연구팀은 서울대학교 재료공학부 박종래 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 탄소나노튜브를 실 형태로 제작한 후 별도의 금속 전극 없이 열전 소자에 적용하여 기존 열전 소자의 한계를 해결했다고 밝혔다. 연구진이 개발한 열전소자는 기존 연구와 달리 금속 전극을 사용하지 않아 더욱 유연하고, 내부에서 발생하는 저항이 적어 높은 발전 성능을 가지게 된다.

(그림1)탄소나노튜브 실 이용 플렉서블 열전모듈 제작과정

먼저, 탄소나노튜브 실을 합성하고 n-, p- 타입으로 도핑하여 열전소자를 제작하였고, 또한 금속 전극을 추가로 도입하지 않고 탄소나노튜브 자체의 고전도성을 활용하여 전극으로 사용함으로써 소자의 저항을 낮추어 발전밀도를 향상시켰다. 본 연구에서 5도의 온도 차이로부터 10.85 마이크로 와트(μW/g)의 에너지 발전 밀도를 기록하였으며, 이 발전량은 보고된 유연 열전 재료 기반 소자 중 최고 수준의 결과이다.

  (그림2)사람의 체온을 이용한 열전발전 모듈

 KIST 김희숙 박사는 “이번에 개발한 탄소나노튜브 실을 이용한 열전소자는 가볍고, 기계적 성질이 뛰어나며 높은 열전발전 성능을 보인다.”고 말하며, “이를 활용하면 향후 체온으로부터 웨어러블 디바이스에 직접 전원 공급이 가능하게 될 것”이라고 밝혔다.

 

본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 국가과학기술연구회 R&D 컨버젼스 프로그램의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 나노재료 분야의 국제학술지 ‘ACS Nano’(IF: 13.942) 8월 23일에 온라인 게재되었다.

 

 * (논문명) ‘Flexible and robust thermoelectric generators based on all-carbon nanotube yarn without metal electrodes’
     - (제1저자) 한국과학기술연구원 최재유 박사
     - (교신저자) 한국과학기술연구원 김희숙 박사, 서울대학교 박종래 교수

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특정 파장의 빛에 반응하여 약물을 활성화하고 방출하는 시스템 개발 
부작용 없는 약물 전달체 및 스마트 코팅 소재개발 가속화 지원

 

자극 감응형 나노캡슐은 약물전달체, 화장품 소재, 세정용 소재 및 기능성 코팅 소재로 사용된다. 대부분의 나노캡슐은 연성의 물질로 이루어져 원하지 않게 분해되어 부작용을 유발하기도 한다. 최근 국내 연구진에 의해 약물 등이 원하는 조건에서만 안전하게 활성화되고 방출되는 진보된 형태의 분자밸브* 기술이 개발되었다. 분자밸브는 2016년 분자기계로 노벨화학상을 받은 美 노스웨스턴大 프레이저 스토더드(Fraser Stoddart) 교수 등이 선도적으로 수행해오고 있으며, 병을 치료하는 나노로봇을 구현하는 기반 기술 중 하나로 각광을 받고 있다.
*분자밸브 : 나노공간에서 물질의 방출을 조절해 주는 화학분자 물질. 

(좌)기존의 만년필 잉크 등에 사용되던 폴리페놀-철 이온의 착물 용액 (우)위 착물 용액을 수정 이용한 표면에 코팅된 다공성 나노입자의 분산 용액 기존 합성법은 24시간 이상 소요되고, 복잡한 공정이 필요한 반면, 다공성 나노입자에 물질을 포집하고 표면을 코팅하는데 걸리는 시간은 1시간 이내로 매우 빠르고 간단하다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 탄소융합소재연구센터 박치영 박사팀은 기존의 분자밸브 시스템 합성보다 시간을 수십 배 단축하고, 가격을 낮추면서도 부작용을 보다 억제하는 원천 기술을 개발했다고 밝혔다. 기존의 분자밸브는 견고한 나노 채널의 입구 표면에 부착되어 특정 자극에서만 열리고 닫히므로, 기존의 자극 감응형 나노캡슐에 비해 안정성이 높고 정교하다는 장점이 있지만, 합성이 복잡하고 시간이 오래 걸리는 문제가 있다. 또한 여전히 미세하게 약물이 방출되는 경우가 있어 부작용을 원천적으로 억제하는데 한계가 존재한다. KIST 박치영 박사팀은 식품첨가제, 의료용 제제, 잉크 등으로 폭넓게 사용되는 식물성 폴리페놀이 나노 채널의 입구 표면에서 분자밸브와 유사하게 거동하는 조건을 발견하였다. 또한 채널 내에 약물 등의 화합물을 비활성화 상태로 포집하고, 특정 파장대의 빛을 비추었을 때만 활성화 되고, 분자밸브의 구동에 의해 순차적으로 방출되도록 고안하였다. 따라서, 원하지 않는 조건에서 포집된 물질이 방출되는 일이 발생되더라도, 관련 부작용이 발생하지 않도록 설계하였다.
  

<그림 2> (좌) 연구에 사용된 폴리페놀인 tannic acid의 화학적 구조 (우) 시뮬레이션을 통해 tannic acid가 SiO2 (실리카) 나노채널의 표면에 선택적으로 흡착되는 것을 확인할 수 있었고, 이들이 구리 이온과 착물을 형성할 경우 다공성 실리카의 기공을 막을 수 있음을 확인하였다. 이러한 원리로 인해 다공성 입자의 기공 내에 포집된 물질은 착물 코팅으로 안정하게 포집할 수 있다. (하) 착물은 산에 의해서 분해가 가능하며, 다공성 입자의 기공 내에 빛에 의해 산을 발생할 수 있는 물질(photoacid generator, PAG)을 같이 넣어주게 되면 착물 분해와 동시에 방출이 가능하게 된다.

연구진은 이 기술이 기존의 분자밸브 시스템보다 합성이 매우 간단하고 부작용을 이중으로 억제하는 진보된 형태로, 약물전달체 및 다양한 기능성 코팅 소재 등으로 활용 가능할 것으로 전망했다. KIST 탄소융합소재연구센터의 박치영 박사는 “이번 연구를 통해 보다 복잡한 신호 전달 체계에서도 구동하는 나노로봇을 실현하는 토대를 마련할 것”이라고 밝혔다.

 

이번 연구는 미래창조과학부(장관 최양희) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 기본연구사업으로 수행되었고, 독일에서 발행하는 화학 분야의 세계적 학술지인 ‘앙게반테 케미 국제판’(Angewandte Chemie International Edition)에 5월 8일(월) 표지논문(Inside Cover)으로 게재되었다.

<그림3> (좌) 빛에 의해 포집된 물질의 형광 특성이 변하는 동시에 방출되는 과정을 관찰한 공초점 형광현미경 이미지 (우) 나노반응기 입자가 함유된 하이드로젤의 광분해 및 약물 방출 거동을 보여주는 이미지

* (논문명) ‘Signal-Induced Release of Guests from a Photolatent Metal-Phenolic Supramolecular Cage and

Its Hybrid Assemblies’
  - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 복합소재기술연구소 박치영 박사 

 

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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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[Arirang TV] Local research team develop

new ways to produce white graphene material

 

A research team has come up with a technology for the development of white graphene that could withstand high temperatures of 900 degrees Celsius and at the same time block radiation.
 It's made of boron and nitrogen and is refered to as white graphene because of its color and its hexagonal form.[...]

[Arirang TV 방송보기]

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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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[전주KBS] 보도특집 "탄소의 진화, 세계 전초기지를 꿈꾸다"

 

탄소소재는 과거 철강이 이루어낸 산업화의 역사를 새로 쓰기 위한 꿈의 소재라고 불리워지고 있습니다. 이러한 탄소소재 시장과 기술을 선점하기 위해 각국에서는 많은 노력을 기울이고 있는데요. KIST 전북분원에서도 소재 연구개발에 총력을 기울이고 있습니다. 이러한 내용이 KBS 보도특집으로 방영되어 공유드립니다. 아래 링크에서 그 내용 확인해보세요 ^^

 

[KBS 방송보기]

 

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