우리얘기

석유처럼 한정되지 않으면서도 가장 많이 존재하는 원소인 수소는 미래 청정에너지라고 불리며 제조·저장·이용 등 관련 기술의 선점을 위해 국가적 차원의 연구개발이 경쟁적으로 진행되고 있습니다.

특히 수소는 높은 밀도로 저장하기 어려운 특성 때문에 저장기술에 대한 중요성이 부각되고 있지만, 지금까지 수소 저장 물질의 성능을 측정 평가하는 공인된 방법은 전무한 실정입니다.

□ 한국에너지기술연구원은 수소저장 물질(재료)의 성능을 측정하는 '수소 저장/방출 특성 평가기술'을 개발하고 전 세계 관련 연구기관 및 기업 중 처음으로 수소저장 물질 성능 측정 분야 국제공인시험기관으로 인증을 받았습니다. 

 이번 인증은 기술적 능력과 시험기관 품질경영시스템의 적절성을 한국인정기구(KOLAS)로부터 인정받아 '국제공인시험기관인정서'가 발급됐습니다.
   
이에 따라 에너지기술연구원에서 발행하는 수소저장 재료의 교정성적서 및 시험·검사 성적서는 국내는 물론, 국제시험기관인정협의체(ILAC)와 아시아태평양지역시험기관인정협의체(APLAC) 등에 회원으로 가입돼 있는 모든 국가에서 공식적으로 인정을 받을 수 있게 됩니다.

현재 ILAC에는 58개국 17개 시험기관인정기구, APLAC에는 24개국 36개 시험기관인정기구가 상호인정협정(MRA)를 통해 상대국의 공인 성적서를 인정하고 있습니다.

KOLAS 인증을 받은 시험 방법은 '부피법을 이용한 수소저장 합금의 압력-조성 등온선(PCT) 측정방법'으로, 압력변화에 따른 수소 저장체의 저장량을 측정하면서 부피 변화를 보정하지 못했던 점과 고온 환경에서 시험할 때 테스트셀과 표준셀의 거리에 따른 온도 변화의 적용 문제 등 기존 방법을 개선해 측정결과의 신뢰도를 높였습니다.

 성능을 측정할 수 있는 수소저장 재료는 고체 상태의 모든 물질로 탄소계 재료, 금속합금, 금속수소화물, 다공성 나노물질, 유기물 등이 포함됩니다.

평가기술 개발을 주도한 한상섭 박사는 이번 KOLAS 인증을 통해 수소저장 재료의 시험·분석 능력과 기술적 신뢰성을 국제적으로 보장받을 수 있게 됐으며 획기적인 수소저장 방법으로 주목받고 있는 고체물질을 이용한 수소 저장 기술 실현을 앞당기는 기반 기술로 내다봤습니다.

인간의 세포에는 수백 개의 다른 서열을 포함한 매우 작은 크기의 마이크로RNA들이 있습니다.

이 마이크로RNA들은 최근 암을 포함한 다양한 질병을 진단하고 치료하는 마커로 많은 관심을 받고 있지만, 크기가 너무 작아 일반적인 유전자칩을 이용한 신뢰도 높은 분석에는 어려움이 있었습니다.

기존의 일반적인 유전자칩은 프로브 하나와 한 가지 온도를 이용하여 유전자를 분석하는데, 크기가 작은 수백 개의 마이크로RNA들을 균일하게 표지하고 특이적으로 분석하는데 한계가 있었습니다.

한국생명공학연구원 정용원 박사와 이정민 박사과정생(UST)이 분석방법이 간단하면서도 분자를 검출하는 기능이 뛰어나 질병을 진단하고 치료하는데 활용할 수 있는 고감도 유전자칩 기술을 개발했습니다.

이번에 연구팀이 개발한 기술은 새로운 분석방법으로, 기존에 비해 간편하면서도 감도와 신뢰도가 모두 높은 신기술입니다.

두가지의 매우 작은 프로브를 이용하여 낮은 온도에서 모든 마이크로RNA들과 결합 한후 높은 온도에서의 분석단계를 통해 비특이적 마이크로RNA들을 간단히 제거하는 방법

a) 마이크로 RNA의 분석 민감도 실험, b) 실제 세포의 RNA중 포함된 마이크로RNA분석 결과

 용  어  설  명

마이크로RNA :
세포내에서 단백질 생산의 모체가 되는 메신저 RNA에 직접 결합하여 메신저 RNA에서 단백질 생산을 조절하고 나아가 메신저 RNA 자체의 분해를 유도하는 작은 크기의 RNA

유전자칩 :
다수의 마이크로 RNA와 같은 유전자를 하나의 칩에서 분석할 수 있는 마이크로 어레이 형태의 바이오칩

프로브 :
표적이 되는 유전자와 특이적으로 결합할 수 있는 상보적인 올리고 핵산

정용원 박사(왼쪽)와 이정민 학생

1993년부터 2010년까지 과학기술부에서 기계사무관, 공업서기관, 부이사관 등을 거쳐 교육과학기술부 국제협력 국장을 역임하였으며, 최근까지 국립중앙과학관장, 한국과학관협회장, 세계생물다양성정보기구 한국위원회 위원장을 지냈습니다.

UST는 2003년 개교해 29개 정부출연연구기관을 대학 캠퍼스로 활용하고 있으며, 출연연 소속 박사 연구원 중 연구실적이 뛰어난 1000여명을 교수로 임용, 첨단 연구시설과 장비를 활용하는 특성화된 연구중심 교육으로 고급 석박사 인재를 양성하고 있습니다.

□ 생년월일 : 1955년 7월 16일

□ 학 력

- 1973 : 경주고등학교

- 1978 : 부산대학교 기계설계학

- 1990 : 미국 콜로라도대 기계공학 (석사)

- 1993 : 미국 콜로라도대 기계공학 (박사)

□ 주요경력

□ 상훈

- 2004 대통령표창

한국기계연구원이 순산소 연소 기술을 이용한 발전시스템 및 핵심 기술인 순산소 연소기 개발에 성공했습니다.

이번 기술은 공장 등의 폐열 또는 폐스팀을 이용하여 이산화탄소 포집에 따른 효율저하를 최소화한 순산소 연소 발전시스템입니다.

한국기계연구원은 핵심 구성품인 순산소 연소기 개발을 완료하고, 원내에 50kW급 파일럿 플랜트를 설치해 운전하여 기술검증에도 성공했습니다.

이번 파일럿플랜트 운전을 통해 순산소 연소기 등의 핵심기술뿐만 아니라 시스템 설계, 통합, 운용기술 등도 국내 독자로 개발 완료되어 향후 대형 플랜트의 실증운전과 상용화의 기반을 구축했습니다.

이 기술은 산소만을 이용해 연료가스를 연소시키므로, 발생된 이산화탄소를 별도의 전처리나 후처리 공정없이 고농도 이산화탄소를 포집할 수 있는 대표적 CCS기술로서, 다른 포집기술에 비해 처리비용이 낮고 용이하게 이산화탄소를 포집할 수 있는 유망한 기술로 평가받고 있습니다.

연구팀은 현재 사용하지 못하고 버려지고 있는 폐열자원(산업단지, 자원회수시설, 연료전지 등)을 발굴하여 개발기술의 적용을 검토하고 있으며, 올 연말에는 국내 시범적용사업을 시작할 수 있을 것으로 전망하고 있습니다.
 
 또한 파일럿 플랜트 장기운전을 통해 시스템 안정성을 평가하고 최적의 가동 조건을 검증하여, 국내 적용과 함께 기술 수출을 추진할 계획입니다.

 이번 연구에는 성일에스아이엠, 현대엔지니어링, 한국남부발전 연구진들이 공동 참여했습니다.

 용  어  설  명

CCS :
Carbon Capture & Sequestration, 이산화탄소포집및처리기술 

순산소 연소(Oxyfuel Combustion) :
연소를 위한 산화제(oxidizer)로 순수산소(pure oxygen)를 이용하는 연소방식.
연소배가스에 CO2와 H2O만 존재하므로 H2O를 응축시키므로써 손쉽게 고농도의 CO2를 얻을 수 있음. 과거에는 제철소, 유리용해로 등에서 생산성 증대를 위해 이용되던 기술이나 최근 CO2 회수형 발전플랜트에 적용하는 연구가 활발하게 진행되고 있음. 
일반적인 연소방식에서는 연료를 산화시키기 위한 산화제로 공기(공기중의 산소)를 이용함.

공기연소 방식(좌) / 순산소 연소 방식(우)

가스터빈 (Gas Turbine) :
압축기에서 압축된 고압의 공기와 연료의 연소열을 이용하여 고온/고압의 가스를 생성시킨 뒤, 이를 이용하여 터빈과 발전기를 구동시켜 전력을 생산하는 발전방식.
연료의 화학에너지를 터빈의 운동에너지의 형태로 변환시키고, 운동에너지를 발전기에서 전기에너지로 변환시키는 장치

공기분리장치 (ASU, Air Separation Unit) :
공기중의 산소와 질소를 분리하여 순수산소와 순수질소를 생산하는 장치.
대용량 설비로는 산소와 질소의 끓는점 차이를 이용하는 심랭법(Cryogenic Method)이 적용되고 있으나, 산소만을 선택적으로 투과시키는 막이나 흡수제를 이용하는 신기술도 개발되고 있음.

폐열(Waste Heat) :
일반적으로 200℃ 이하의 온도를 가지는 열원으로 회수가 어렵거나, 회수하여도 경제성면에서 불리하기 때문에 회수하지 않는 열원을 가리킨다. 공장, 발전소, 제철소 등의 산업설비에 많이 존재함.

연소기 작동압력 5bar, 터빈입구온도 350-500℃, 터빈발전량 50-100 kW급