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2013년 1월 28일 오전 7시 15분 나로호가 조립동을 출발해 오전 8시 25분경 발사대로 이동을 완료했습니다.


이송된 나로호는 상단의 온도제어를 위하여 MTU(Mobile Thermostating Unit)를 이용해 공기 공급을 받고 발사대와 케이블마스트 연결 작업을 마쳤습니다.

MTU(Mobile Thermostating Unit)는 이동형 온도제어 장치로 발사체 1단 및 상단으로 온도와 습도에 맞는 공기를 공급하는 시스템입니다.

또 케이블마스트(Cable Mast)는 발사체와 발사대시스템의 전기적 연결, 가스 공급 등을 위해 설치된 기둥 모양의 구조물로, 발사체 이륙 시 발사체와 분리됩니다.

나로호와 발사대 케이블마스트의 연결은 이날 오후 12시 40분경 완료되었습니다.
  

이어 오후 나로호는 오후 2시 41분부터 이렉터를 이용하여 기립을 시작, 오후 3시 5분  완료했습니다.

나로호는 1월 29일 오전 9시 30분경부터 발사리허설을 수행합니다.

posted by 글쓴이 과학이야기

지구로 추락이 예고됐던 러시아 인공위성 '코스모스1484'가 28일 오전 11시 27분 경 북극해 상공에서 대기권으로 재진입해 캐나다와 미국 북동부를 거쳐 남태평양 칠레 방향에 걸치는 선상에 추락한 것으로 추정됩니다.

<관련글 : 러시아 인공위성 추락 http://daedeokvalley.tistory.com/589>

한국천문연구원은 이번 러시아위성 추락이 우리나라에 전혀 영향을 미치지 않은 것으로 확인됐다고 밝혔습니다.

 

최종 추락 추정 지역. 정확한 추락 지역은 아직 확인되지 않았으나, 현재까지의 자료를 토대로 분석 결과 붉은선의 궤도상 지역에 추락한 것으로 파악됩니다.


posted by 글쓴이 과학이야기

투명전극(transparent electrode)은 빛 투과율이 높고 전기 전도성이 있는 박막으로, OLED, 평판 디스플레이, 태양전지의 필수 부품입니다.

투명전극 필름의 원료는 '제2의 희토류'로 불릴 정도로 희귀한 인듐이 사용됩니다.

인듐은 전기가 잘 통해 TV나 스마트폰에 쓰이는 투명전극 필름의 원재료로 현재 널리 사용 중입니다.

하지만 인듐은 광석 1톤당 0.05g밖에 존재하지 않고, 그마저 항상 주석이나 납과 함께 존재하기 때문에 생산이 쉽지 않습니다.

게다가 인듐으로 만든 투명전극 '인듐주석산화물(ITO)'은 구부릴 경우 부서지기 때문에 휘어지는 디스플레이에는 적용하기 힘든 단점이 있습니다.

그럼에도 전자기기의 소재가 되는 희귀광물은 국가 간 외교분쟁의 원인이 될 만큼 중요한 전략 자원으로 구하기조차 힘든 실정입니다.

은을 이용한 나노와이어는 인듐의 대체물질로 상대적으로 생산공정이 쉬운데다 가늘고 긴 형태를 가져 투명함과 휘어지는 성질도 우수합니다.

하지만 은나노와이어를 대면적 디스플레이에 활용하기 위해서는 산화 및 물리적 스트레스로부터 견딜 수 있도록 코팅하는 과정이 필요한데, 이를 기존 방식처럼 고분자로 코팅하면 표면이 두꺼워져 투명도와 전기전도도가 떨어진다는 문제점이 있었습니다.

성균관대 이효영 교수와 삼성전기 김운천 박사팀은  희소 금속인 인듐을 대체할 수 있는 은나노와이어(silver nanowire)에 산화그래핀으로 코팅, 안정성을 크게 높인 투명전극 원천기술을 개발했습니다.

산화그래핀으로 코팅된 은나노와이어는 유연한데다 저항성과 내구성이 강해, 향후 휘어지는 디스플레이와  태양전지 등의 개발에 크게 활용될 전망입니다.

연구팀은 은나노와이어를 단일 탄소층인 산화그래핀으로 코팅해 투명도는 떨어뜨리지 않으면서도 산화는 견딜 수 있도록 만들었습니다.

투명 전극 구조

연구팀은 서로 밀착하려는 친수성의 플라스틱 기판과 친수성의 산화그래핀 사이에 은나노와이어를 위치하도록 하면 플라스틱 기판과 은나노와이어의 밀착력을 크게 높일 수 있다는 점을 주목했습니다.

산화그래핀/은나노와이어 필름의 표면 이미지로 은나노와이어 간의 유효 접촉점을 보여줌.

이를 통해 높은 투명도와 전기전도도, 낮은 빛반사를 동시에 만족시킬 뿐만 아니라 2개월 이상 공기에 노출시켜도 산화되지 않는 특성이 생겼습니다.

이번 연구를 통해 인듐에 비해 공정이 쉽고 대량생산이 가능한 은나노와이어와 산화그래핀을 이용할 수 있게 되어 향후 투명전극 시장에 큰 영향을 미칠 것으로 기대됩니다.


제조된 대면적 투명전극 필름 (100 × 50 cm2, 대각선 : ~44 인치)과 그 모식도

연구 결과는 네이처 자매지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 1월 23일자 온라인판에 게재되었습니다.
(논문명: 2D Graphene Oxide Nanosheets as an Adhesive Over-Coating Layer for Flexible Transparent Conductive Electrodes)

<연 구 개 요>

1. 서론

 휘어지는 전자기기에 대한 수요가 증가함에 따라 이에 적합한 트랜지스터, 발광다이오드, 투명전극체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그 가운데 은나노와이어는 투명전극으로 광범위하게 적용되고 있는 인듐주석산화물(ITO)을 대체할 물질로 주목받고 있다.

  은나노와이어는 용액 공정에서 생산할 수 있어 공정이 비교적 쉽고, 대량생산이 가능하여 원가경쟁력을 갖는다.
뿐만 아니라 금속의 일종으로 소량으로 저저항을 구현할 수 있고 가늘고 긴 형태상의 특성으로 인해 기판이 휘어져도 깨어지지 않아 플랙서블을 지향하는 기기에 적용 가능하다.

  하지만 은나노와이어를 기반으로 하는 투명전극 제조에서 가장 큰 문제점은 산화 및 물리적 스트레스를 방지하기 위해 은나노와이어 위에 부가적인 코팅막이 필요하다는 것이다.
이때 코팅막에 따라 은나노와이어의 저항을 증가시키기도 하고 투명도를 낮추기도 하는데, 산소 작용기를 가진 산화그래핀을 이용하여 이러한 문제점을 해결할 수 있었다.

2. 본론
  본 연구에서는 절연성을 갖는 산화그래핀을 은나노와이어를 보호하는 코팅막으로 사용하여 공기 중에 2개월 이상 장기간 노출해도 특성이 전혀 변하지 않는 휘어지는 대면적 투명전극체를 제조하였다.
  산화그래핀은 단일층으로 이루어진 탄소 나노물질로써 높은 투과율과 함께 유기용매, 열, 빛, 가스(H2S)등에 내구성을 가져 보호층으로 사용하기에 적절하다. 뿐만 아니라 산화된 그래핀의 친수성 때문에 물에 잘 분산되어 친환경적이고 공정이 쉽고, 친수성 기판과 강하게 접착되어 투명전극의 안정성, 균일도 및 투과율을 높일 수 있다.
   친수성 기판과 강하게 결합된 산화그래핀은 은나노와이어를 효과적으로 잡아주는 역할을 하여 은나노와이어만을 적층한 투명전극보다 약 2배이상 저항을 낮춰주었고, 면저항의 균일도를 14배 증가시켰으며 헤이즈(Haze)와 투과율(Transmittance) 또한 향상시켰다.
또한 기계적 안정도를 측정하기 위한 휘어짐 테스트 결과, 기판이 휘어지는 동안 산화된 그래핀이 은나노와이어의 유효 접촉점이 떨어지는 것을 방지하여 저항변화 측면에서도 유효한 차이를 보였다.

3. 결론
  산화그래핀의 절연성, 친수성, 안정성 등의 고유 특성을 고려하여 친수성을 가지는 휘어지는 투명기판 위에 은나오와이어를 적층, 그 후 산화그래핀을 스프레이 코팅하여 안정하고 내구성이 좋은 투명전극을 시현해 보았다.
제조된 투명전극은 산화그래핀 막의 유무에 따라 공기 중에서의 저항 변화, 저항의 균일도, 필름의 투명도, 은을 부식시킬 수 있는 황화가스와 기타 용매에 대한 안정성, 물리적 스트레스에 대한 내구성을 비교 조사하였고 그 결과 각각의 항목에서 산화그래핀 보호막을 사용한 경우 전극의 질이 향상된 것을 관찰할 수 있었다. 

  또한 종래 사용되고 있는 아크릴 리신, PVA(Polyvinyalcohol), PEDOT:PSS, TiO2/PEDOT;PSS, Teflon, 은나노와이어/폴리머 복합체 등과 비교했을 때도 저항성과 내구성면에서 보다 나은 결과를 얻었다. 이처럼 공기 중에서 안정한 그래핀/은나노와이어 투명전극 개발을 통하여 향후 휘어지는 디스플레이, 접이식 터치 패널, 플랙서블 태양전지로 적용이 가능할 것으로 기대된다.


 용  어  설  명

그래핀(Graphene)
육각형 구조로 탄소와 탄소간 공액 결합으로 연결되어 있는 하나의 층을 말한다.
높은 전도성과 전하 이동도를 갖기에 응용  가능성이 매우 높은 물질이다.
이중 용액과정으로 만들어진 산화그래핀은 그래핀에 다양한 기능기가 붙은 산화된 형태를 말한다.  

 

그래핀의 격자구조 모식도


나노와이어(nanowire)
단면의 지름이 나노미터(1나노는 10억분의 1미터) 단위인 극미세선으로 금속성(Ni, Pt, Au 등)과 반도체(Si, InP, GaN, ZnO 등), 절연성(SiO2, TiO2 등) 등 많은 종류의 나노와이어가 존재한다.
은나노와이어의 경우 필름으로 제조하는 공정이 쉽고, 대량생산이 가  능할 뿐만 아니라 상대적으로 가격이 싸다.
또 나노와이어의 가늘고 긴  형태로 인해 투명하고 휘어져도 깨어지지 않아 휘어짐이 요구되는 투명  기기에 적합하다.

투명전극(transparent electrode)
광 투과성과 도전성이 있는 전극. 산화 주석, 산화 인듐, 백금, 금 등의 박막을 유리에 피복한 것이 사용된다.
생체 관련 물질의 산화-환
원 거동과 각종 재료의 일렉트로크로미즘 연구용, 태양전지와 액정표시 패널용 등에 불가결한 전극이다.  

<이효영 교수> 

1. 인적사항

소 속 : 성균관대학교 화학과

2. 학력

1997 University of Mississippi 유기화학 박사
1991 경희대학교 분석화학 석사
1989 경희대학교 화학 학사

3. 경력사항
2009 ~ 현재 : 성균관대학교 화학과 교수
2000 ~ 2009 : 책임연구원, 한국전자통신연구원 분자메모리소자팀(팀장)
1999 ~ 2000 : 선임연구원, 포항공과대학교 화학과, 지능초분자 연구단
1997 ~ 1999 : 박사후연구원, North Carolina State University, 화학과
1984 ~ 1986 : 육군 1군지사 (현역, 병장제대)   

4. 전문 분야 정보
- 분자전자 소재 및 소자
- 나노전자소자, 전자수송 현상
- 유기반도체 소재 및 소자 
- 유기전계발광 소재 및 소자
- 산화그래핀 소재 및 소자

5. 연구지원 정보
  2006 - 현재  교과부?연구재단 리더연구자지원사업[창의적 연구] 연구책임자

 

posted by 글쓴이 과학이야기

나로호 3차 발사가 2013년 1월 30일로 정해졌습니다.

교육과학기술부는 1월 24일 열린 '나로호 3차 발사 관리위원회'에서 발사준비 상황과 기상예보 등을 고려할 때 이날 발사를 추진하기로 결정했습니다.

발사 예정 시간은 15시 55분부터 19시 30분 까지이며, 정확한 발사 시간은 당일 13시 30에 공개됩니다.

기상청에 따르면 30일 전남지방에는 비나 눈 예보가 없는 상태입니다.

만약 기상상황이 발사 준비에 차질을 줄 것으로 예상되거나, 발사 준비 과정에서 이상이 발생할 경우 최종 발사일은 변경될 수 있습니다.


□ 나로호는
현재 상단과 1단의 결합을 완료하고 상태 점검과 연계 시험 등을 정상적으로 진행 중입니다.

24일에는  발사운용 예행연습(Dry-run)이 실시되고 있습니다.

나로호에 탑재될 나로과학위성은 1월 16일부터 KAIST 인공위성연구센터에서 지상국 운용 리허설을 실시해 위성과의 교신 과정을 점검 중입니다.

나로호는 발사 준비 작업이 정상적으로 진행되면 1월 28일 발사체조립동에서 발사대로 이송되고, 1월 29일 발사리허설을 거친 후, 1월 30일에 발사가 이루어지게 됩니다.


<관련글>

2012년 11월 나로호 발사 중단 원인 http://daedeokvalley.tistory.com/576

 

 

posted by 글쓴이 과학이야기

ETRI(한국전자통신연구원)가 우리나라 에너지 소비의 40%를 차지하는 주거, 상업용 건물에 대한 에너지 효율을 최적으로 관리하는 에너지-IT 융합형 '스마트 플레이스(Smart place) 에너지관리 플랫폼 기술'을 개발했습니다.

이번 기술은 그동안 가정과 건물에서의 개별 설비에 대한 에너지 절감에서 벗어나 대규모 주거단지와 다수 건물을 원격 통합해 관리함으로써 실질적 계통에서 에너지 절감 효과가 발생해 향후 스마트그리드에서 핵심 플랫폼으로 활용될 수 있습니다.

이 기술이 가정에서 사용될 경우 기존 세대별 에너지 소비 정보와 비용 등의 단순 분석 수준에서 나아가 기기별 에너지 소비 정보와 온도, 습도, 조도 등 환경센서 정보는 물론 홈네트워크 정보를 통합 수집해 사용자에게 종합 제공합니다.

또한 세대별 에너지 정보는 에너지 관리 단지 서버와 연동되어 불필요한 에너지 소비를 관리할 수 있도록 하게 됩니다.

단위 건물 내에서는 층, 존, 기기, 설비 등의 에너지 정보와 온도, 습도, 조도 등 다양한 환경 센서 정보를 통합 관리하고 분석할 수 있습니다.

이를 통해 건물의 에너지 소비 패턴과 기상정보 등을 종합적으로 교차 분석해 빌딩군-빌딩-층-존 단위로 최적화된 에너지 관리 서비스를 제공하게 됩니다.

실제 적용 사례로는 건물 내 채광으로 실내온도가 높은 곳의 에너지를 채광 조건이 좋지 않은 다른 공간으로 공급해 건물 내의 균형되고 효율적인 에너지 관리가 가능해집니다.

또 에너지, 햇볕, 각종 사무기기 발열량 등으로 공간 온도가 높아지면 창문이 자동으로 열려 외부공기가 실내에 유입되도록 합니다.

스마트 빌딩 플랫폼

스마트 홈 플랫폼

ETRI는 이 기술을 지난해 본원 12연구동과 코엑스에 적용해 하나의 원격 관제센터에서 다수의 관제 대상 건물을 분석하고 최적의 운용 개선 방안을 수립하는 시범서비스를 진행 중입니다.

특히 스마트 홈 분야에서는 한국건설기술연구원의 '제로카본(Zero-carbon) 그린홈 실증 주택'과, 삼성SNS의 '홈네트워크시스템'에 적용해 태양광 설비나 전동 블라인더와 통합한 연동서비스를 제공하고 있습니다.

스마트 빌딩과 관련해서는 삼성물산의 'K-MEG(Korea-Micro Energy Grid)사업'에 참여하여 건물의 에너지 절감 서비스 기술로 활용되고 있습니다.

이번 기술은 에너지 생산과 소비의 균형을 맞추기 위해 IT 기술과 에너지 기술을 접목한 대표적인 에너지-IT 융합 기술로, 스마트 플레이스 분야뿐 아니라 스마트 가전, 전기자동차, 신재생에너지 등 타 산업에도 연계 활용이 가능해 차세대 에너지 절감 핵심기술로 각광받을 것으로 기대됩니다.

ETRI는 이번 기술과 관련해 국제특허 24건을 출원했고, SCI논문을 포함하여 국내외 40여건의 논문을 게재했습니다.

또 국내·외 표준 제정을 위하여 표준화기구에 표준기고서 19건을 제출하여 이중 일부가 표준으로 채택됐습니다.


posted by 글쓴이 과학이야기

핵의 재처리 여부를 알아낼 수 있는 방법으로는 총량분석법(bulk analysis)과 입자분석법(particle analysis)이 있습니다.

총량분석은 시료를 화학적으로 처리한 뒤 우라늄과 플루토늄을 각각 분리한 후, 열이온화 질량분석기(TIMS; Thermal Ionization Mass Spectrometry)등 질량분석기를 사용해서 핵물질의 양을 측정하고 동위원소 비율을 구해 이를 정상적인 핵물질의 동위원소 비율과 비교함으로써 비정상적인 핵활동 유무를 판별할 수 있습니다.

입자분석은 시료에 묻어있는 먼지와 입자들을 회수해서 균일한 입자층을 만든 다음 중성자를 조사하면 핵물질 입자 부분은 핵분열에 의해서 특정 모양의 흔적(트랙)이 생기는데, 이를 토대로 핵분열성 물질을 포함하는 입자만을 선별해서 입자별 동위원소 비율을 측정함으로써 개별 입자의 재처리, 농축 등의 핵활동 정보를 알아낼 수 있습니다.

이 같은 분석을 수행하기 위해서는 국제원자력기구(IAEA)의 '국제 사찰시료 분석 실험실 네트워크(IAEA-NWAL; NetWork of Analytical Laboratories)'에 가입되어야 하는데,  지금까지 IAEA-NWAL에는 미국, 프랑스, 일본 등 9개국 15개 연구기관만 가입되어 있었습니다.

NWAL은 IAEA가 세계 각국을 대상으로 핵 사찰 활동을 통해 수집한 시료를 정밀 분석하기 위해 운영 중인 사찰시료 전문 분석기관으로, IAEA가 요구하는 기술 및 시설 인증을 통과해야만 가입할 수 있습니다.


한국원자력연구원이 국제원자력기구(IAEA)로부터 '국제 사찰시료 분석 실험실 네트워크(IAEA-NWAL; NetWork of Analytical Laboratories)' 총량분석 분야에서 가입 승인을 받았습니다.

한국원자력연구원은 지난 2008년 IAEA로부터 NWAL 가입 후보로 지정받아 2009년부터 총 70억원의 연구비를 투입해 극미량 핵물질 분석체계를 구축했습니다.

이 중 총 3차에 걸친 IAEA의 시험 시료 분석 절차와 관련 시설 검증을 통과함으로써 최근 NWAL 가입 승인을 최종 통보 받았습니다.

검증 절차에서 한국원자력연구원은 IAEA가 보내온 시험 시료에 포함된 1나노그램(10억분의 1그램) 이하 우라늄과 1 피코그램(1조분의 1그램) 이하 플루토늄의 총량과 동위원소 비율을 오차 범위 이내로 밝혀내 정확도, 정밀도, 품질경영 등 IAEA가 요구한 기술적 요건을 충족시켰습니다.

NWAL 가입을 위해서는 위의 기술 요건과 함께 극미량 핵물질 분석 과정에서의 오염을 막기 위해 'Class 100급'의 시설 구축이 요구되는데, 한국원자력연구원은 보유중인 소규모 시설로 IAEA의 검증을 통과했습니다.

Class 100(Class ISO 5)은 1 입방피트 공간에 0.5마이크로미터 이상의 입자가 100개 미만 존재하는 청정도로, 일반 가정의 청정도는 Class 50만, 반도체 생산 공정의 청정도는 Class 10 수준입니다.

한국원자력연구원은 올해 안에 입자분석 분야의 가입도 신청할 계획입니다.

또 한국원자력연구원은 이번 NWAL 가입으로 본격적인 사찰시료 분석 업무를 수행하게 됨에 따라 기존 시설 외에도 40억원을 투입해 올해 안에 청정실험연구동을 완공할 예정입니다.

한국원자력연구원의 NWAL 가입으로 우리나라는 극미량 핵물질 분석 기술을 국제적으로 인정받고 IAEA의 핵사찰 시료 분석 작업에 참여할 수 있게 됐습니다.

이번 NWAL 가입으로 우리나라는 국제 핵사찰 활동 참여를 통해 글로벌 핵비확산 노력에 원자력 기술 선진국 위상에 걸맞는 공헌을 할 수 있게 됐습니다.

총량분석을 위한 동위원소비 측정

열이온화 질량분석기(TIMS)

입자분석을 위한 입자 회수


<국제 사찰시료 분석 실험실 네트워크 관련 자료> 

1. IAEA-NWAL
 ○ IAEA에서는 전 세계에서 수집되는 사찰시료의 정밀분석을 위해 사찰시료 분석 실험실 네트워크(IAEA-NWAL; NetWork of Analytical Laboratories)를 운영하고 있으며 실험실의 기술적 수준, 국가적 능력 등을 고려해 분석 기술을 갖춘 기관들을 가입시키고 분석을 위탁하고 있음
 ○ 사찰시료 분석에는 총량분석과 입자분석 분야가 있으며, NWAL도 총량분석 네트워크와 입자분석 네트워크로 나뉨

2. 사찰시료 총량분석
 ○ 사찰시료에 포함된 핵물질 전체를 한꺼번에 분석하는 방법으로서, 시료 내 핵물질의 총량 정보와 평균적인 동위원소비 측정 가능
 ○ 시료가 수집된 시설의 핵활동 유무에 대한 판단 근거 제공
 ○ 총량분석 절차
    1) 시료 회수 : 고온 가열로 시료 내 핵물질 회수
    2) 고순도 산처리 : 핵물질 용액화
    3) 기준 물질 첨가 : 총량 정보를 얻기 위한 기준 물질 첨가
    4) 핵물질별 화학 분리 : U, Pu, Am 등의 핵물질 분리
    5) 질량 분석 : 동위원소비 측정
    6) 결과 처리
 
3. 청정실험연구동 건설 현황
 ○ 건물 규모 : 총 1,400m2, 지상 1층/지하 1층
 ○ 건물 내용 : 청정실 (약 500m2), 일반실험실 (약 65m2), 기타 (840m2)
 ○ 소요 예산 : 40억원
 ○ 진행 현황
   - '10년도 상세 설계 완료
   - '11년도 4/4분기 착공
   - '13년 상반기 내 준공 예정 
  
4. 총량분석 분야의 IAEA-NWAL 가입 실험실 현황

 

posted by 글쓴이 과학이야기
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