포스테키안

2020 가을호 / 최신 기술 소개

2020-10-20 187

Latest Technology – ① 

창문을 태양 전지로 만드는 기술 투명한 태양 전지의 개발 

여러분은 태양광 에너지에 대해 얼마나 알고 계신가요? 태양광 에너지는 대표적인 친환경 에너지로, 태양에서 나오는 빛 에너지를 의미한답니다. 그리고 이 빛 에너지를 전기 에너지로 바꿔 인간이 사용할 수 있게 하는 태양 전지라는 장치도 있죠. 그런데 이 태양 전지를 투명하게 만들어 빛이 들어오는 창문을 대신해 사용하면 어떨까요? 지난 5월, 호주 모내시대학과 시스로 매뉴팩처링 연구진이 빛이 통과할 수 있는 페로브스카이트 태양 전지를 만드는 데 성공했다고 합니다. 기존의 실리콘 태양 전지는 약 섭씨 1,400도의 고온에서 제작되었는데 페로브스카이트 태양 전지는 약 100도 정도의 비교적 낮은 온도에서도 제작할 수 있어 상용화의 가능성이 한층 커졌다고 합니다. 또한 유연하게 구부릴 수 있고 원료를 통해 색을 입힐 수도 있어서 빌딩의 벽면, 기둥, 창문 등 다양한 곳에서 활용할 수 있다고 합니다. 앞으로 남은 과제는 유기 태양 전지를 활용해 이중 태양 전지를 개발하는 일이라고 합니다. 이 유기 태양 전지는 흐린 날이나 실내조명 같은 적은 에너지를 가진 불빛도 흡수해 높은 효율을 낼 수 있게 하므로 이중 태양 전지를 개발해 도시의 고층 건물들에 활용하면 미래의 도시 계획에 큰 도움이 될 수 있다고 합니다. 

  1. 출처 https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=28845793&memberNo=46445996  

 

 

Latest Technology – ② 

스트레스가 눈에 보인다? 실시간 스트레스 측정 콘택트렌즈 

현대인의 적이라 불리는 스트레스, 적절히 관리하지 못하면 각종 만성 질환으로 이어질 수 있다고 하는데요. 수치로 나타내기도 힘들고 눈에도 잘 드러나지 않는 스트레스를 콘택트렌즈 하나로, 실시간으로 알 수 있게 하는 기술이 개발됐다고 합니다! 최근 기초과학연구원(IBS)의 박장웅 연구위원 연구팀은 눈물 속 스트레스 호르몬 농도를 실시간 측정할 수 있는 스마트 콘택트렌즈를 개발했다고 합니다. 최근 병원이나 연구실이 아닌 일상생활 속에서도 쓸 수 있는 측정 센서가 개발되고 있지만, 전기화학 분석법이나 흡광 분석법 등 기존 분석 방법은 실시간 측정이 어렵다는 한계가 있었습니다. 따라서 연구팀은 눈에 착용해 눈물 속 스트레스 호르몬 ‘코르티솔(Cortisol)’ 수치를 실시간 측정할 수 있는 콘택트렌즈 형태의 모바일 헬스케어 기기를 개발했다고 합니다. 신소재인 그래핀을 이용해 투명하고 유연한 코르티솔 센서를 구현했고, 그래핀 표면에 결합한 코르티솔의 농도에 따른 그래핀의 미세한 저항 변화를 읽어냄으로써 스트레스 수치를 실시간으로 측정한다고 합니다. 전극과 안테나, 근거리무선통신(NFC) 칩 등 각 부품은 신축성 있는 회로로 연결해 소프트렌즈에 내장했고, NFC 칩은 센서가 측정한 코르티솔 농도를 스마트폰으로 전송하거나 스마트폰을 눈 가까이 갖다 대면 스트레스 수치를 실시간으로 확인할 수 있게 했답니다. 연구를 통해 렌즈에서 발생하는 열과 전자기파는 인체에 무해한 수준으로, 렌즈 보관액에 넣어도 형태와 기능이 유지되는 것으로 밝혀졌습니다. 이런 의료 기기들이 생활 속에서 편리하게 쓰일 수 있도록 개발된다면 미래의 헬스나 의료 사업 분야가 더욱 밝은 전망을 띌 수 있을 것 같습니다. 

  1. 출처. https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EB%88%88%EB%AC%BC-%EC%86%8D-%EC%8A%A4%ED%8A%B8%EB%A0%88%EC%8A%A4- %ED%98%B8%EB%A5%B4%EB%AA%AC-%EB%86%8D%EB%8F%84-%EC%8B%A4%EC%8B%9C%EA%B0%84-%EC%B8%A1%EC%A0%95%ED%95%9 C%EB%8B%A4/?cat=130#.X0oYFW6qQ98.link 

 

 

Latest Technology – ③ 

신비로운 분자의 탄생 눈으로 보는 분자의 탄생기 

우리가 사는 세상의 모든 물질은 여러 개의 분자 모임들로 이루어져 있습니다. 그리고 이 분자들은 원자들이 모여서 만들어지죠. 그런데 이 분자가 탄생하는 순간을 마치 생명체가 탄생하는 순간을 관측하듯 직접 관측할 수 있다면 얼마나 신기할까요? 실제로 기초과학연구원(IBS) 나노물질 및 화학반응 연구단 이효철 부연구단장 연구팀은 원자가 결합해 분자가 만들어지는 모든 과정을 세계 최초로 관찰했다고 발표했습니다. 이 연구팀은 세 개의 금 원자가 합쳐져 금 삼합체 분자가 만들어지는 과정을 관측했다고 합니다. 그 결과, 세 개의 금 원자를 선형으로 잇는 두 개의 화학 결합 중에서 하나의 결합이 35펨토초 만에 빠르게 형성된 뒤 360펨토초 뒤에 나머지 결합이 형성되는 것을 확인할 수 있었다고 합니다. 기존 이론은 두 화학 결합이 동시에 형성된다고 추정했지만 이번 연구를 통해 그렇지 않다는 것이 밝혀졌는데요. 또한 화학 결합이 형성된 후에는 원자들이 같은 자리에 머물지 않고 원자들 간의 거리가 늘어났다가 줄어드는 ‘대칭 진동 운동’을 하는 것도 관측할 수 있었다고 합니다. 그렇다면 어떻게 해서 펨토초 수준의 원자 움직임을 관찰할 수 있게 된 걸까요? 이는 포스텍에 있는 포항가속기연구소의 선형 4세대 방사광 가속기(PAL-XFEL)가 제공하는 특수 광원과 연구진이 개발한 새로운 실험 기법이 결합한 결과라고 합니다. 연구진은 XFEL이라는 엑스선을 분자에 쬐어줘서 생긴 회절 신호를 분석해 특정 순간 분자의 구조를 알아내는 방식을 사용했고, 이렇게 얻어진 분자의 구조를 시간 순서로 나열해 분자 내 원자들의 실시간 위치와 운동을 관측할 수 있었다고 합니다. 앞으로는 금 삼합체를 넘어서 더욱 복잡한 분자의 탄생 과정도 관측해볼 예정이라고 합니다. 분자 단위의 연구에서 큰 의미가 있는 연구를 한 연구팀도 대단하지만, 연구를 할 수 있게 해준 포스텍의 수준 높은 장비도 큰 몫을 해낸 것 같네요! 

  1. 출처 http://www.inews24.com/view/1276359 

 

 

Latest Technology – ④ 

합금의 새로운 혁신 고엔트로피 합금의 개발 

여러분은 합금에 대해서 잘 알고 있나요? 합금은 금속에 다른 금속 또는 원소를 합쳐서 얻는 금속 성질을 띤 물질이랍니다. 우리 주변에서는 스테인리스강, 황동, 탄소강 등의 물질들이 있죠. 기존의 합금을 만드는 방식은 철, 알루미늄, 마그네슘, 구리와 같은 주요 원소에 주석, 니켈, 아연 같은 합금화 원소를 소량 첨가하는 것이었는데요. 2004년 이후 이 기존의 합금을 만드는 방식이 아닌, 주요 원소 없이 5개 이상의 여러 원소가 비교적 높은 비율로 모여 만들어진 합금인 고엔트로피 합금에 대한 연구가 본격적으로 시작되었습니다. 이 고엔트로피 합금에 대한 연구는 아직도 활발하게 진행되고 있다고 하는데요. 포항공대의 김형섭·손석수 교수 연구팀은 영하 196도의 극저온에서 초고강도 고엔트로피 합금을 세계 최초로 개발했다고 합니다. 극저온에서 고엔트로피 합금을 제작하게 되면 강도와 연성이 높아지는데, 항복 강도가 매우 낮아지는 단점에 의해 실용성이 낮은 상태였습니다. 항복 강도는 탄성 한계를 넘어 변형이 생기기 시작하는 응력을 의미한답니다. 연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 전산모사법이라는 새로운 열역학 계산을 통해 고엔트로피 합금 개발에 성공했습니다. 또 기존의 열처리 공정의 일반적인 방식을 탈피해 새로운 방식을 개발함으로써 항복 강도에 대한 단점을 완화할 수 있었다고 합니다. 연구팀은 이번 연구를 통해 제작된 고엔트로피 합금을 우주, 심해 산업 같은 극한 환경에서의 재료로 사용된다면 무궁무진한 잠재력과 높은 활용성을 가질 수 있다고 합니다. 앞으로 고엔트로피 합금이 현대 기술에 크게 이바지할 수 있으면 좋겠네요! 

  1. 출처 http://m.e-patentnews.com/4349#:~:text=%EA%B8%B0%EC%A1%B4%20%ED%95%A9%EA%B8%88%EA%B3%BC%20 %EB%8B%AC%EB%A6%AC%20%ED%95%9C,%EC%9A%B0%EC%88%98%ED%95%9C%20%ED%8A%B9%EC%84%B1%EC%9D%B4%20 %EC%9E%88%EC%A7%80%EB%A7%8C%2C%20%ED%95%AD%EB%B3%B5 

 

알리미 26기 무은재학부 20학번 정 우 진