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차세대 양자 소재 물성, 이론적 예측 대신 직접 측정한다2004년 꿈의 소재로 불리는 그래핀이 처음 발견된 이후, 그래핀과 같은 이차원 물질로 신소재를 개발하기 위한 연구가 활발해졌다. 최근 수년 사이에는 이차원 위상을 갖추면서 자성을 띠는 물질에 특히 관심이 집중되고 있다. 국내 출연연·대학 공동연구팀이 세계 최초로 이차원 위상 자성체 물질의 스핀의존 전자구조를 넓은 에너지 영역에서 측정하는 데 성공했다. ▲KRISS 저차원소자물질연구팀 (뒷줄 좌측부터 시계방향으로) 정수용 책임연구원, 이덕현 박사후연구원, 하동한 책임연구원, 이인호 책임연구원, 민근홍 학생연구원) / 사진 제공 : KRISS 이차원 위상 자성체 물질은 미래 양자정보·메모리소자의 핵심 소재로 주목받는 물질이다. 자성체의 물성을 파악하기 위해서는 이를 좌우하는 전자의 스핀 정보를 정확히 측정해야 한다. 지금까지는 전자의 스핀 정보는 아주 작은 에너지 영역에서만 제한적으로 측정 가능해, 상당 부분은 이론적 예측 연구에 의존해야 했다. 전자의 스핀 정보가 외부의 물리적·화학적 환경에 민감하게 반응해 작은 변화에도 쉽게 손실되기 때문이다. 이번 성과는 그동안 이론적 예측에 머물러 왔던 이차원 위상 자성체 물질의 고에너지 스핀의존 전자구조를 직접 측정한 전세계 첫 사례다. ▲무결점 반데르발스 결합 FGT 소자의 광학 현미경 이미지 / 사진 제공 : KRISS 연구팀은 스핀의존 전자터널링분광법을 이용해 이차원 위상 강자성체 물질인 Fe3GeTe2(FGT)의 고에너지 스핀의존 전자구조를 직접 측정하고, 이를 이론적 예측값과 비교, 분석해 정확성을 검증했다. FGT는 이차원 상태에서도 자성과 도체성을 띠는 양자위상 물질로, 차세대 양자스핀 및 정보소자 구현의 핵심 소재로 주목받고 있다. ▲ 반데르발스 결합 무결점 접합구조를 적용해 제작한 FGT 기반 자화터널소자 / 사진 제공 : KRISS 이번에 개발한 이차원 자성체의 스핀 물성 측정 및 분석 기술은 차세대 양자위상·양자정보 소재 개발을 위한 기초 기술로 널리 활용될 수 있다. 또한 실험에 사용된 무결점 반데르발스 결합 소자 구성은 양자 메모리, 확률적 변이 메모리 등의 차세대 스핀?초전도 양자 소자에도 응용 가능하다. KRISS 저차원소자물질연구팀 정수용 책임연구원은 “이번 성과는 국내 양자소재 전문가들이 결집해 달성한 쾌거”라며 “그간의 이론적 예측 연구에 응답할 수 있는 측정결과를 제시해, 차세대 양자소재 실용화 연구에 새로운 가능성을 보여줬다”고 밝혔다. KRISS 기본사업과 한국연구재단 기초연구사업, IBS 원자제어저차원 전자계연구단, IBS 강상관계물질연구단의 지원을 받은 이번 연구의 성과는 소재 분야의 세계적인 학술지인 네이처 머티리얼즈(Nature Materials, IF: 47.656)에 8월 5일 온라인 게재됐다.
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FITI시험연구원, 환경 분야 간이측정기 성능인증기관 지정▲사진 제공 : FITI시험연구원 FITI시험연구원(원장 김화영)이 18일 환경부 산하 국립환경과학원으로부터 수질·먹는물 등 2개 환경 분야 간이측정기에 대한 성능인증기관으로 지정됐다고 밝혔다. 2개 환경 분야는 ▲용존산소, 수소이온 등 수질 ▲탁도, 잔류염소 등 먹는물로, 간이측정기의 성능인증 등급을 판정하는 성능인증 시험 및 검사 서비스를 제공할 예정이라고 밝혔다. 이를 통해 국민의 생활환경 측정에 자주 사용되는 간이측정기의 체계적인 성능 관리 및 환경 데이터에 대한 높은 신뢰성 확보에 기여할 것으로 기대된다. 환경부는 18일 ‘환경분야 시험·검사 등에 관한 법률(환경시험검사법) 시행령’ 개정을 통해 형식승인이나 예비형식승인 대상 측정기기에서 제외됐던 간이측정기의 성능인증을 위한 제도적 기반을 마련했다. 앞으로 간이측정기를 제작·수입한 자는 성능인증기관의 시험을 거쳐 등급이 표기된 성능인증서를 발급받아야 한다. 환경 분야에서 다양한 시험인증 솔루션을 보유한 FITI시험연구원은 환경측정기기 검사기관으로 ▲수질 ▲먹는물 ▲대기(굴뚝 배출가스 자동측정기) 등의 정도검사 및 성능시험을 제공하고 있으며, 실내공기질 분야 지정 확대도 추진 중이다. 김화영 FITI시험연구원장은 “환경 분야는 국민 생활과 매우 밀접하기 때문에 환경측정의 정확도를 높여 데이터 신뢰성을 확보하는 것이 중요”하다며 “간이측정기 성능인증기관의 역할을 충실히 수행해 국내 간이측정기의 기술력을 제고함으로써 환경산업을 발전시키고 국민의 삶의 질 향상에 도움이 될 수 있도록 더욱 노력하겠다”고 전했다. 한편, FITI시험연구원은 지난 7월 국내 최초 산업 분야 미세먼지 저감 전문기술지원센터인 산업환경개선지원센터를 개소해 산업배출 미세먼지 감축 및 대기환경 관련 기술 경쟁력 향상을 선도하고 있다. 지난 3월에는 물환경 분야 표준개발협력기관 및 국제표준화기구(ISO) 국내 간사기관으로 지정돼 환경산업 성장을 위해 이바지하고 있다.
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환경보건 연구개발의 10년 성과와 발전방향 논의환경부(장관 한화진)는 8월 17일 오후 서울 종로구에 소재한 포시즌스호텔에서 '환경보건기술개발사업 10년, 현재와 미래'라는 주제로 학술회(콘퍼런스)를 개최한다고 밝혔다. 이번 행사는 지난 10년간 추진된 환경보건분야 연구개발의 성과를 공유하고, 향후 발전방향에 대해 전문가들의 폭넓은 의견을 듣기 위해 마련됐다. 이날 행사는 환경보건분야 연구개발 현황과 '생활공감 환경보건 기술개발사업(2012~2021년, 국고 1,814억 원)'의 우수성과를 소개하고, 환경보건분야 연구개발의 발전방향에 대해 전문가들이 의견을 나눈다. '생활공감 환경보건기술개발사업'의 우수성과 발표는 대중교통 내 실내공기질 측정 신뢰성 확보 등 연구개발 결과의 정책적 활용을 비롯해 과학적인 성과가 우수한 5개 연구과제를 소개한다. 5개 연구과제로는 ▲대중교통차량 실내공기질 측정 및 평가기술(서경대, 김호현 교수) ▲친환경 가소제 개발((주)나라켐, 이동권 대표) ▲환경보건 노출평가 및 감시체계 기술(서경대, 서성철 교수) ▲생체시료 분석 고도화 기술((주)스마티브 임호섭 대표) ▲환경질환 영향규명을 위한 생체시료 분석 고도화 기술(중앙대, 김정웅 교수) 등이 선정됐다. 전문가 토의에서는 분야별 전문가들이 참석하여 환경보건 정책과 기술발전을 위한 연구개발 발전 방향을 논의한다. 이밖에 환경보건분야 기술개발사업의 우수성과와 기술개발 보급에 기여한 김상돈 광주과학기술원 교수와 김정웅 중앙대학교 교수에게 환경부 장관 표창을 수여한다. 김호현 서경대학교 교수, 김기태 서울과학기술대학교 교수, 이동권 ㈜나라켐 대표이사에게는 한국환경산업기술원 표창이 주어진다. 김지영 환경부 환경보건정책과장은 "다양한 환경보건 문제를 해결하기 위해 추진 중인 연구개발사업을 성공적으로 추진하여 국민의 건강과 삶의 질 향상을 위한 국가 환경보건정책에 적극적으로 활용하겠다"고 밝혔다.
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표준연, 초전도 나노전기역학 소자 활용한 마이크로파 주파수 빗 생성기술 개발한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 2021년 자체 개발한 소자를 이용해 마이크로파 영역에서 주파수 빗을 생성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이는 분자 단위 정밀 질량측정을 위한 고성능 센서에 활용될 수 있다. ▲KRISS 양자하이브리드팀 서준호 책임연구원(사진 좌측), 차진웅 선임연구원(사진 우측) / 사진 출처 : KRISS KRISS 양자하이브리드팀이 개발한 이번 기술은 초전도 나노전기역학 소자에 마이크로파 신호를 입력해 주파수 빗을 생성하는 기술이다. 주파수 빗은 여러 개의 주파수 신호가 머리빗처럼 일정하고 조밀한 간격으로 나타나는 현상을 가리킨다. 연구팀이 생성한 주파수 빗살의 간격은 나노역학 소자의 고유 주파수와 일치하기 때문에 이 간격을 측정하면 소자의 미세한 진동 주파수의 변화를 정밀하게 추적할 수 있다. ▲초전도 나노전기역학 소자에서의 마이크로파 주파수 빗 생성 실험결과 / 사진 출처 : KRISS 연구팀은 소자의 초전도 성능을 발현시키기 위해 소자를 액체헬륨냉동기에 넣어 극저온 환경을 구축했다. 이후 마이크로파 신호 생성기로 소자에 단일 주파수 신호를 입력해 주파수 빗 현상을 관측하는 데 성공했다. 기존에 사용된 나노역학소자의 주파수 측정법은 소자에 레이저를 쏘아 반사된 빛의 변화를 기준이 되는 레이저 빛과 간섭시켜 그 신호를 분석하는 방식이다. 이 간섭신호에서 나온 나노역학 소자의 주파수를 실시간으로 추적하기 위해서는 특정 주파수의 전기신호와 비교해야 한다. 이러한 방식은 복잡한 광학전자장비를 필요로 하기에 잡음 발생원이 많아져 측정성능이 떨어진다. ▲초전도 나노전기역학 소자 기반 마이크로파 주파수 빗 생성 개략도 / 사진 제공 : KRISS 이번 연구로 밝힌 주파수 빗 생성원리를 활용하면 기존 기술과 달리 복잡한 장비를 사용하지 않고도 단일 주파수의 마이크로파 신호를 입력해 나노역학소자의 진동 주파수를 측정할 수 있다. 이번 기술은 고성능 나노센서 등 정밀측정을 필요로 하는 다양한 응용분야에 활용 가능하다. 예를 들어 나노역학 소자에 단백질 분자와 같은 초미세 물질이 흡착되면 소자의 질량이 달라져 고유 주파수에 변화가 생기는데, 주파수 빗의 신호를 분석해 이 변화를 포착하면 흡착된 물질의 질량을 측정할 수 있다. KRISS 양자하이브리드팀 차진웅 선임연구원은 “주파수 빗 생성기법을 이용한 이번 측정법을 활용하면 기존 나노역학센서보다 수십 배 이상 향상된 정밀도를 얻을 수 있을 것”이라고 전망했다. 함께 연구를 수행한 서준호 책임연구원은 “이번 실험은 소자의 성능을 극대화하기 위해 극저온에서 진행했지만, 향후에는 상온에서도 기술을 구현시켜 다양한 산업분야에서 주파수 빗을 정밀측정에 응용할 수 있게 할 예정”이라고 밝혔다. KRISS 기본사업과 국가과학기술연구회, 한국연구재단의 지원을 받은 이번 연구결과는 나노 분야의 세계적 학술지인 나노 레터스(Nano Letters, IF:12.262)에 6월 게재됐다.
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SK지오센트릭, ‘열분해유 석유화학제품 원료화 방법론’ 국내 최초 환경부 인증▲SK환경과학기술원 연구원이 열분해 후처리유를 보여주고 있는 모습 / 사진 출처 : SK지오센트릭 SK이노베이션은 친환경 화학산업 자회사인 SK지오센트릭이 국내 최초로 ‘폐플라스틱을 활용해 생산한 열분해정제유를 석유정제품의 원료로 사용하는 사업의 외부방법론(이하 열분해유 방법론)’을 개발해 환경부 인증을 받았다고 5일 밝혔다. SK지오센트릭은 열분해, 후처리 등 과정에서 감축되는 이산화탄소 양을 측정하는 방법 등에 대한 기준·절차가 담긴 방법론을 KRIC(한국기후변화연구원)와 공동개발, 환경부에 제출해 승인을 받았다. ▲열분해유 생산 및 석유/화학 공정 투입까지 과정 / 사진 출처 : SK지오센트릭 이를 통해 SK지오센트릭은 향후 열분해유 사업에서의 탄소 감축 효과를 객관적으로 입증하고 정부로부터 공식적으로 인정을 받을 수 있게 됐다. 열분해유란 비닐 등 폐플라스틱을 무산소 상태에서 300~500℃의 고온으로 가열해 만든 원유로 후처리 과정을 거쳐 납사, 경유 등 다양한 석유화학 제품으로 재활용이 가능한 정제유다. 기존에 소각하던 폐플라스틱을 다시 정제유로 사용 가능하다는 점에서 플라스틱 순환경제 관련 핵심 기술로 꼽힌다. SK지오센트릭이 승인받은 방법론에 따르면, 플라스틱 쓰레기 1톤을 처리할 때 소각하지 않고 열분해함으로써 이산화탄소 배출량을 최고 2.7톤가량 더 줄일 수 있다. SK지오센트릭은 오는 2025년까지 울산에 21만5000㎡(약 6만5천평) 부지 규모의 폐플라스틱 재활용 클러스터를 조성하고 연간 열분해유 15만톤(투입된 폐플라스틱은 약 20만톤) 후처리를 목표로 하고 있다. 해당 규모가 실현될 경우 연 40~50만톤의 이산화탄소 감축을 인정받을 수 있을 전망이다. SK지오센트릭 관계자는 “열분해유 방법론 승인으로 탄소 저감 친환경 비즈니스를 지속적으로 추진할 수 있는 발판을 마련했다”며 “앞으로도 폐플라스틱 문제 해결을 통해 탄소 발생량 감축에 기여하고, 플라스틱 순환경제 구축을 가속화할 것”이라고 말했다.
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환경영향평가업 관계자 및 전문가와 제도개선 방향을 논의한다환경부(장관 한화진)는 현장에서 제기하는 환경영향평가 제도의 문제점을 듣고 제도개선 방향에 대한 의견을 나누기 위해 8월 9일 서울역 회의실에서 '환경영향평가 제도개선 간담회'를 개최한다고 밝혔다. 이에 앞서 환경영향평가 제도개선에 필요한 사항들을 폭넓게 발굴하기 위해 8월 4일부터 8일까지 환경영향평가협회 누리집(eiaa.or.kr)을 통해 제도개선 의견을 받는다. 제출된 의견들은 간담회 과정에서 함께 논의될 예정이다. 환경부는 환경영향평가 제도의 합리적인 운영과 신뢰도를 높이기 위해 지속적으로 제도개선을 추진하고 있으며, 최근 평가서 작성방법을 개선하고, 재대행 승인요건을 강화했다. 평가업자 사업수행능력 기준도 개정했다. 이번 간담회도 환경영향평가 내실화 및 신뢰도 향상의 하나로 마련됐으며, 평가업계(1종·2종)를 비롯해 협회 및 학회 소속의 다양한 환경영향평가 전문가들이 참여하여 평가제도 전반에 대해 논의할 예정이다. 특히 ▲평가서 거짓·부실 판단기준 ▲측정대행업 관리 방안 ▲평가업자 기술인력 이중등록 범위 ▲평가업자 사업수행능력기준 감점규정 등에 중점적으로 의견을 나눌 계획이라고 밝혔다. 논의 안건은 지난해 7월부터 올해 3월까지 한국환경연구원(KEI)에서 수행한 '환경영향평가 내실화·효율화를 위한 환경영향평가 제도개선안 마련 연구'에서 제안된 것으로, 이번 간담회를 통해 현장의 이해관계자 의견을 심층적으로 수렴할 계획이다. 주요 논의 주제는 다음과 같다. 먼저, 평가서에 단순한 실수나 오류가 있는 경우를 평가서 부실작성으로 해석하여 평가업자를 행정처분하지 않도록 거짓·부실 판단기준을 명확히 하는 방안을 논의한다. 또한, 측정대행업체 측정부실로 인해 평가서가 부실하게 작성되는 것을 사전에 예방하기 위해 측정대행업을 평가법상 평가대행업으로 포함시켜 관리하는 방안을 논의한다. 그리고, 평가대행 입찰 시 건설기술엔지니어링 사업자 등록이 필요하다는 점을 감안, 건설기술엔지니어링 사업자 기술인력도 평가업자 기술인력에 이중등록할 수 있도록 하는 방안을 논의한다. 마지막으로, 1종업체가 2종업체의 재대행 성과물로 인해 행정처분을 받은 경우, 1종업체의 고의성 여부에 따라 감점기준을 차별적으로 적용할 수 있는 방안을 논의한다. 환경부는 이번 간담회에서 논의된 내용 중에 제도개선을 위해 필요하다고 공감대가 형성되는 안건들은 앞으로 제도개선 연구용역을 거쳐 세부 개정안을 마련한 후 법령개정 등을 추진할 방침이다. 아울러 다양한 이해관계자가 참여하여 올해 7월부터 운영 중인 '환경영향평가 제도개선 학술회(포럼)'에서 나온 평가제도 개선사항도 '환경영향평가법' 및 고시 개정 등에 적극 반영할 계획이라고 밝혔다. 김종률 환경부 자연보전국장은 "앞으로도 현장의 목소리에 귀를 기울여 불합리한 규제는 지속적으로 발굴·개선하고, 과학적이고 투명한 평가 제도를 만들어 나감으로써, 환경영향평가를 내실화하고 평가제도의 신뢰도를 높이겠다"라고 말했다.
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휴대용 선풍기에서 나오는 전자파, 안전기준 충족과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 과기정통부)는 시중에 유통 중인 휴대용 목·손선풍기(목선풍기 9대, 손선풍기 11대)에 대한 전자파 측정 결과, 측정한 제품 모두 인체보호기준을 충족했다고 발표했다. 7월 26일 ‘환경보건시민센터’가 휴대용 선풍기에서 발생하는 전자파 측정결과를 공개하고 위험성을 경고한 후, 과기정통부는 국민들의 불안을 신속히 해소하기 위해 문제 제기 당일 동일 제품에 대해 검증에 나설 계획임으로 밝힌 바 있다. 이번 검증은 시민단체에서 측정한 10개의 제품(목선풍기 4개, 손선풍기 6개)을 포함하여, 시중에 유통 중인 20개의 제품을 대상으로 실시됐으며, 측정은 국제표준과 동일한 국립전파연구원 측정기준(국립전파연구원고시 제2021-22호)에 따라 진행됐다. 국제전기기술위원회(IEC)의 국제표준(IEC 62233)은 가전기기와 이와 유사한 기기 주변에서 인체에 노출되는 자기장 평가방법(주파수별 노출지수 평가방법)과 측정기기의 세부 규격을 정하고 있다. 측정 결과 휴대용 목·손선풍기에서 발생하는 전자파는 국제적으로 권고된 인체보호기준의 37~2.2% 수준으로 나타나 인체에 안전한 것으로 확인됐다. 휴대용 선풍기 전자파와 관련한 일련의 상황에 대해 충북대 김남 교수(정보통신공학부)는 “시민단체에서 기준으로 활용한 4mG는 소아백혈병의 가능성을 보여주는 연구결과 중 하나이다”고 밝히고, 인체보호기준은 “세계보건기구의 권고에 따라 대부분 국가가 채택하고 있는 국제비전리복사보호위원회(ICNIRP)의 기준을 따르는 것이 합리적”이라고 밝혔다. 과기정통부는 휴대용 선풍기 사용에 대한 국민들의 우려를 최소화하기 위해 최대한 신속하게 이번 검증을 진행했으며, 향후에도 신기술을 활용하여 새롭게 등장하고 있는 다양한 소형가전, 계절 상품들, 시민단체에서 문제를 제기하는 가전제품 등에 대해 주기적으로 검증하고 공개함으로써 국민들의 전자파에 대한 불안과 우려를 불식시켜 나갈 계획이라고 밝혔다. 또한, 향후 다른 전기·전자기기들에 대해서도 전자파 인체보호기준을 초과하는 것이 확인될 경우 조사(전파법 제71조의2 제1항), 시정명령(제71조의2 제5항), 벌칙 부과(제86조)등을 통해 안전성 관리를 강화할 계획이라고 밝혔다.
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지하수 분야 국제표준, 우리나라가 앞장선다▲사진 좌측부터 김문수 국립환경과학원 환경연구관(지하수 분과위원회 국제간사), 우남칠 연세대학교 교수(국내 지하수 전문위원회 대표위원), 함세영 부산대학교 명예교수(지하수 분과위원회 의장), 신선경 국립환경과학원 환경기반연구부장, 김현구 국립환경과학원 토양지하수연구과장, 윤정기 국립환경과학원 환경측정분석센터장, 허유정 국립환경과학원 환경연구관이 기념촬영을 하고 있는 모습 / 사진 출처 : 환경부 환경부 소속 국립환경과학원(원장 김동진)은 올해 8월부터 국제표준화기구(ISO) 유량측정 기술위원회 산하 지하수 분과위원회 활성화를 위한 본격적인 업무를 수행한다고 밝혔다. 국제표준화기구 유량측정 기술위원회(ISO/TC 113)는 1964년 설립되어 수자원의 조사 및 관측 기술에 관련한 국제표준화를 담당한다. 우리나라는 지난해 12월 22일 지하수 분과위원회의 국제간사국으로 선정됐으며 이는 환경분야에서 국제표준화기구 국제간사국을 수임한 첫 사례이다. 지하수 분과위원회 간사로는 김문수 국립환경과학원 환경연구관이 임명됐고, 의장으로는 함세영 부산대학교 명예교수가 선출되어 2025년 말까지 3년간 임무를 수행하게 된다. 지하수 분과위원회(ISO/TC113/SC8)는 1993년 설립되어 현재 17개국이 참여하고 있다. 지하수의 흐름, 양 등에 관한 측정장치 및 기술, 절차 등의 표준화를 담당하며 지하수 관리 기반기술의 국제화를 도모하고 있다. 분과위원회의 국제간사국은 위원회 운영, 회원국과의 소통 등 위원회 활동의 중추적 역할을 담당한다. 국립환경과학원은 분과위원회 국제간사로서 환경분야 신규 표준(안) 제안을 활성화하고, 회원국과 긴말한 의사소통을 통해 지하수 분야 표준화 전략을 수립할 계획이라고 밝혔다. 신선경 국립환경과학원 환경기반연구부장은 “우리나라의 국제간사국 수임은 지하수 분야의 표준개발을 위한 국제협력체계를 강화하는 데 큰 도움이 될 것”이라며, “국내 기업들이 환경표준 분야에서 세계시장을 선점하는 등 우리나라 국가경쟁력 발전에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.
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주름 그래핀, 다양한 소재에 적용할 길 열린다한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)이 주름 그래핀을 다양한 소재의 기판 위에 대면적으로 제조할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 그간 특정 소재의 제조 기판 위에서만 사용 가능했던 그래핀에 주름 구조를 인위적으로 제작하여 만든 그래핀인 주름 그래핀을 원하는 환경에 대면적으로 결합할 수 있게 돼, 다양한 응용산업 분야에서 폭넓은 활용이 가능해질 전망이다. ▲KRISS 연구진이 주름 그래핀의 주름 구조를 관찰하고 있는 모습 (사진 좌측 : 홍성구 책임연구원, 사진 우측 : 프라샨트 UST-KRISS 스쿨 박사과정생) / 사진 제공 : KRISS 그래핀은 탄소 원자로 이뤄진 탄소 동소체의 한 종류로, 구리보다 전기 전도율이 100배 이상 우수하고 강철보다 200배 단단하며 열전도율도 높아 꿈의 소재로 불리는 신소재다. 여기에 주름 구조를 적용하면 신축성이 좋아지고 단위 부피당 표면적이 늘어나며, 광투과도, 습윤성, 전기·화학적 반응성의 제어가 가능해져 그 활용성이 극대화된다. 현재까지 연구된 주름 그래핀의 제조법은 주로 탄성 변형성이 큰 탄성고무나 열가소성 필름을 기판으로 이용하는 방식이다. 기판을 늘린 상태에서 그 위에 그래핀을 전사한 후 크기를 원상태로 복원하면 그래핀에 주름이 생기는 원리이다. 이 방식은 제조된 주름 그래핀에서 제조 기판을 분리하기가 사실상 불가능하다는 단점이 있어 실용화하기에 제약이 컸다. 유독성 화학용재로 기판을 녹이는 방법이 유일한데 탄성고무는 이 방법으로도 녹지 않는다. 열가소성 필름은 수 센티미터 수준의 작은 크기를 녹이는 데에도 이틀 이상이 소요되며, 그 과정에서 잔류 오염물질이 남고 주름 그래핀의 구조가 손상돼 산업적으로 활용하기 부적합하다. KRISS 연구진은 주름 그래핀을 손상시키지 않으면서도 제조 기판에서 쉽게 분리할 수 있는 기술을 개발하고, 분리한 주름 그래핀을 페트(PET)와 실리콘 고분자 소재에 전사해 성능 검증에 성공했다. 기술의 핵심은 주름 그래핀과 제조 기판 사이에 물에 쉽게 녹는 수용성 필름층을 추가하는 것이다. 기판 위에 수용성 필름을 코팅한 후 롤 공정으로 그래핀을 전사하면 그래핀과 기판 사이의 접착력이 향상돼 대면적 공정에서도 그래핀의 주름 구조를 원하는 대로 제어 가능하다. 제조 후 물을 이용해 수용성 필름을 녹이면 주름 그래핀이 기판에서 분리돼 원하는 소재의 다른 기판에 전사할 수 있다. 전사란 제조분야의 용어로, 일정한 패턴 혹은 얇은 필름층 등을 원하는 대상 위에 옮기는 것을 의미한다. 연구진은 수용성 필름을 사용해 제조한 주름 그래핀을 산업현장에서 널리 쓰이는 투명 소재인 페트와 실리콘 고분자 기판 위에 전사한 후 성능을 검증했다. 분석 결과 두 경우 모두 주름 구조의 손상이나 잔류 오염물질이 발생하지 않으면서 광투과도, 전기·기계적 특성 및 내구성이 우수함이 확인됐다. 탄성 변형성이 작은 페트 소재에 주름 그래핀을 제조한 사례는 이번이 세계 최초이다. 주름 그래핀은 플렉서블 투명전극을 필요로 하는 스마트폰이나 웨어러블 기기, 뛰어난 전기·화학적 반응성과 효율이 요구되는 각종 센서와 필터, 에너지 저장 소자, 태양전지 등에 활용할 수 있다. KRISS 소재융합측정연구소 홍성구 책임연구원은 “이번 기술은 제조업에서 흔히 쓰이는 롤 공정을 채택해, 주름 그래핀을 다양한 응용분야에서 저비용·대면적으로 활용할 실마리가 될 것”이라고 밝혔다. KRISS 기본사업의 지원을 받아 수행한 이번 연구의 성과는 국내와 미국에서 특허 출원을 완료했으며, 6월 나노분야 국제학술지 ACS Nano (IF=18.027)에 게재됐다. 프라샨트 UST-KRISS 스쿨 박사과정생이 논문 1저자로, 홍성구 책임연구원이 교신저자로 참여했다.
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투수블록 성능측정 국가표준 개발…물빠짐 성능 예측환경부 소속 국립환경과학원(원장 김동진)은 도시홍수를 예방하기 위해 도로 포장재로 활용되는 투수블록의 물 빠짐(투수) 유지율 성능을 측정하는 국가표준(KS)을 개발하여 7월 22일부터 60일간 행정예고한다고 밝혔다. 국가표준(KS, Korean Industrial Standards)이란 산업 활동과 관련된 서비스의 제공방법과 절차를 통일하기 위한 기준으로 '산업표준화법'에 따라 산업표준심의회를 거쳐 국립환경과학원장이 고시하여 확정되는 표준이다. 국립환경과학원은 한국환경산업기술원과 함께 지난 3년간 도시홍수를 예방하는 수단으로 활용되는 투수블록에 대해 물 빠짐 성능 측정방법의 유효성을 검증했다. 투수블록은 일반 콘크리트 블록과 달리 물이 쉽게 빠지도록 블록 표면 전체에 빈공간(공극)을 처리해 제작된다. 투수블록은 비가 내릴 때 빗물이 고이는 것을 막고 흐름을 원활하게 하여 도시홍수 위험을 감소시키고, 도시 지하수 고갈을 막아 물 순환 개선에 도움을 준다. 또한, 투수블록은 물에 젖어도 표면이 미끄럽지 않아 보행자에게 안전한 환경을 제공한다. 도시홍수란 장마철 긴 호우와 기후변화로 인한 집중호우가 더해지면서 도심 도로와 지하철, 주거지까지 침수되는 것이다. 다만 투수블록의 수요는 꾸준히 증가하고 있으나 시공 후 시간이 지나면서 물 빠짐 성능이 떨어지는 문제를 확인할 수 없다는 단점이 있었다. 투수블록은 제품의 생산 초기에만 투수계수를 시험하기 때문에 시공 후에는 오염물질로 인해 공극이 막히는 등 물 빠짐 성능이 저하되는 것을 예측하기가 어렵다. 투수계수란 투수블록의 투수성(water permeability)을 평가하기 위하여 규정된 측정방법에 따라 측정한 단위시간당 투수블록을 통해 물이 빠져나가는 속도이다. 이에 국립환경과학원과 한국환경산업기술원은 제품을 현장에 시공하기 전에 투수블록의 물빠짐 지속성을 확인할 수 있도록 '국가표준 투수유지율 측정방법'을 개발했다. 강우와 진동 등 도로에서 일어나는 실제 환경과 비슷한 조건으로 투수블록에 인공 오염물질을 투입하여, 오염 전후의 물빠짐 성능을 비교하는 방식으로 투수유지율을 측정하는 것이다. 이번 측정방법은 투수블록 제품생산 초기와 현장의 시공 후 성능까지 예측할 수 있어 건강한 물순환 도시 조성에 도움을 줄 것으로 보인다. 신선경 국립환경과학원 환경기반연구부장은 "국가표준 제정을 통해 장마철 폭우로 인한 도시의 홍수피해를 예방하고, 물 순환장애 개선에도 기여할 수 있을 것"이라고 말했다. 측정방법 공동개발자인 김종환 한국환경산업기술원 친환경 안전본부장은 "친환경 제품 인증제도인 환경표지 인증기준에도 이 표준을 적용해 기업들의 우수제품 생산을 독려할 계획"이라고 밝혔다.