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스마트폰 화면, PC모니터, TV 등은 단단한 틀을 유지하고 있습니다.

이를 휘어지게 만들면 신문지처럼 말아서 갖고 다닐수 있는 모니터, 옷 겉면을 자유자재로 표현하는 점퍼 등 그 활용도가 무궁무진한데요.

여기에 필요한 핵심 기술은 휘거나 접었을 때 깨지지 않는 디스플레이 구조입니다.

LCD 화면을 구현하는 액정은 유동성이 있으면서도 분자배열도가 우수한 고체적 특성을 동시에 갖고 있으며, 표면에너지나 전기장에 의해 쉽게 배향제어를 할 수 있기 때문에 널리 사용되고 있습니다.

하지만 유체의 특성상 압력이나 구부림 등 기계적 변형에 취약, 색 번짐 등의 불필요한 광학 특성을 나타나기 때문에 휘어지는 디스플레이를 만드는 데 큰 지장을 초래합니다.

이를 극복할 수 있는 방법으로는 액정을 안정적이고 균일한 크기의 3차원 구형 구조로 만들고서는 작은 사이즈의 얇은 막으로 둘러싸서 캡슐화하는 '3차원 액정 마이크로캡슐화 기술'이 있는데요.

대표적인 것이 콜레스테릭 액정입니다.

콜레스테릭 액정은 나선형의 분자배열을 갖고 고유한 반사특성을 나타내는 기능성 액정으로, 최근 액정 연구 분야에서 매우 활발하게 연구되고 있는 광학 재료입니다.

2013년 NanoMarkets 발표 자료를 보면 기능성 액정캡슐이 적용될 수 있는 플렉시블 액정디스플레이 및 플렉시블 스마트윈도우 시장은 2018년까지 각각 32억 달러(3조 5,000억 원), 7.5억 달러(8,000억 원)에 이를 것으로 전망되고 있습니다.

미세유체소자기술, 액정배향제어기술 개발

한국화학연구원 김윤호 박사와 KAIST 김신현 교수가 주도하고 이상석 KAIST 생명화학공학과 학생(주 저자)은 미세유체소자 기술과 액정배향제어기술을 통해 압력과 구부림 등의 기계적 변형에 강하면서도 모든 방향에서 균일한 색깔을 보이는 특성을 가진 액정 제조 기술을 개발했습니다.

미세유체소자 기술은 공정에 쓰이는 배관을 머리카락 굵기의 모세관으로 만들어 여러 물질의 흐름을 정교하게 제어할 수 있는 기술이고요. 액정배향제어기술은 화학반응으로 발생하는 표면에너지를 이용해 액정 분자를 원하는 방향으로 세우고 눕히는 기술입니다.

이번에 연구팀이 개발한 기술은 미래 유연 디스플레이나 기능성 스마트윈도우 등을 제조하는 데 매우 유용할 전망인데요.

이를 통해 연구팀은 그동안 LCD처럼 2차원 평면구조에만 적용되던 액정 소재를, 유연 디스플레이, 마이크로레이저, 3D 프린팅용 잉크 등 완전히 새로운 형태의 3차원 소자로 적용할 수 있는 가능성도 열었습니다.
 
또 연구팀은 콜레스테릭 액정이 분자의 주기적 배열 때문에 특정한 반사색을 구현할 수 있고,온도 변화에 따라 주기적인 구조에 변화가 생겨 반사 색상이 변화하는 특징에 주목했는데요.

캡슐환 된 기능성 액정 물질이 온도에 따라 색상을 다양하게 변화시킬 수 있는 고유한 특성을 갖고 있는 것에 착안, 색상 변환의 원리에 따라 플렉시블 LCD뿐만 아니라,  온도센서, 기능성 컬러 스마트윈도우 등에도 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

연구팀은 이번 연구가 물처럼 흐르는 특성을 지닌 액정을 안정적이고 균일하게 3차원 구형으로 제조할 수 있는 것으로, 유연한 디스플레이, 기능성 스마트윈도우, 마이크로레이저 등 미래 광학전자산업에 획기적인 역할을 할 것으로 보고 후속 연구를 계속할 예정입니다.

한편, 이번 연구결과는 세계적 권위의 어드밴스드 머티리얼(Advanced Materials)지 2015년 1월 27일자 내부 표지 논문으로 선정됐습니다. (영문 제명: Robust Microfluidic Encapsulation of Cholesteric Liquid Crystals Toward Photonic Ink Capsules)

 

 용  어  설  명

콜레스테릭 액정 
콜레스테릭 액정은 기존 액정디스플레이에 사용되는 액정은 네마틱 (nematic) 이라는 상을 가짐. 콜레스테릭 액정은 이러한 네마틱 액정상이 주기적인 나선형의 (helix) 꼬임 분자배열을 가지는 액정임.
액정분자의 주기적인 나선배열로 인해 광결정 (photonic crystal) 구조를 가지게 되어 고유한 반사 및 편광특성을 나타냄
 
미세유체소자 (Microfluidic device)
유리나 고분자 등의 다양한 소재를 이용하여 제작된 마이크로미터 수준의 모세관 채널을 이용하여 여러 종류의 유체의 흐름을 정교하게 제어할 수 있는 미세 소자
다성분의 유체의 흐름을 정확하게 제어할 수 있기 때문에, Lab on a chip 개념의 미세화학반응기 및 진단용 기구로 사용되고 있으며 또한 다양한 물질의 마이크로캡슐화에도 적용할 수 있음.

Advanced Materials
독일 Wiley-VCH사에서 발행하는 응용화학 재료 분야에서 권위 있는 국제학술지 (2014년도 SCI 피인용지수: 15.409)

 

 

 연  구  개  요

1. 연구배경
미래의 디스플레이 및 광학소자 기술의 발전방향은 깨지지 않고 휠 수 있는 저전력 소모의 플렉시블 광학소자라고 말할 수 있음.
우리나라는 세계 최고의 액정디스플레이 기술을 보유하고 있음. 하지만, 유체적인 성질을 가지는 액정의 고유한 특성 상, 기계적 변형 (압력, 구부림 등) 에 매우 취약하고 원하지 않는 광학특성이 나타나는 단점 때문에, 플렉시블 광학소재로 적용하는데 커다란 제약이 있음.
이를 극복하기 위하여 액정을 고분자에 분산하여 방울(droplet) 형태로 만들어 플렉시블 소재화 하려는 시도들이 있으나, 액정 방울의 크기가 불균일하고 액정 물질이 다른 재료에 포함되어 있는 형태이기 고유의 광학특성을 이끌어내는데 어려움이 있음. 이를 위해서는 안정적으로 캡슐화 된 액정 소재의 개발이 필요함.
본 연구에서는 고유한 광학특성을 가지는 콜레스테릭 액정을, 세계최고수준의 미세유체소자 기술을 이용하여 다양한 주변 환경에서도 안정적인 3차원 액정 마이크로캡슐을 균일한 크기로 제조할 수 있는 기술을 개발하였음.

2. 연구내용
본 연구에서는 유리 모세관으로 제작된 미세유체소자를 이용하여  유체의 유량을 정교하게 제어함으로써, 기름/물/액정의 이중액적 (double emulsion) 구조를 만들 수 있음.
이중액적의 가장 가운데에는 액정이 위치하고 물 층이 감싸고 있는 구조임. 물 층은 자외선에 의해 경화가 가능한 수용성 고분자를 포함하고 있기 때문에 이중액적 형성 후 자외선 조사를 통해 안정적인 액정 캡슐을 제작할 수 있음.(그림 1)

 
제조된 액정 캡슐은 액체와 같은 흐름성을 가지는 액정을 포함하고 있음에도 불구하고, 경화된 고분자 층으로 캡슐화 되어 있기 때문에, 공기 중에서도 매우 안정적이며 다양한 용액 상태에 분산도 가능하여 코팅 및 잉크소재로도 적용 가능함.
액정 마이크로캡슐의 크기는 미세유체소자를 통해 흐르는 물질들의 유량에 따라서 제어가능하며 ~100㎛ 수준의 마이크로캡슐을 제조할 수 있음.
캡슐화에 사용된 액정 물질은 규칙적인 주기를 가지는 나선형의 분자배열을 가지는 콜레스테릭 액정으로서, 주기에 따라 결정되는 파장을 선택적으로 반사하는 성질을 가지고 있기 때문에, 그림 1에서 보이는 녹색 파장의 (550㎚) 반사색을 확인할 수 있음.
이러한 반사색상은 액정에 회전성을 부여하는 물질의 함량을 제어함으로써, 가시광 및 기타 파장 영역으로 손쉽게 변환이 가능함. 또한, 캡슐화 공정으로 통해 3차원 적으로 캡슐화 되어 있기 때문에, 기존 LCD에서 나타나는 시야각 문제를 탈피하여 모든 방향에서 동일한 광학특성을 나타내는 큰 장점을 가지고 있음.

액정은 온도에 의해서 분자배열이 바뀌는 물질이기 때문에, 제작된 액정마이크로캡슐을 서로 다른 온도 환경에 놓았을 때, 액정분자의 나선 구조의 주기가 변화하게 되어, 액정 캡슐의 색은 온도에 따라 다양하게 변화함.(그림 2) 

온도에 따른 액정 마이크로캡슐의 색상 변화온도에 따른 액정 마이크로캡슐의 색상 변화


이러한 색상 변환 원리를 통해 온도센서, 스마트 윈도우용 소재 및 파장가변형 마이크로레이저 등으로 활용할 수 있음.

새로운 개념의 액정캡슐 제조기술은 그 연구의 가치를 인정받아  Advanced Materials 최신호 (2015년 1월 27일)의 내부 표지 논문으로 선정되었음. (그림 3)

2015년 1월 Advanced Materials 표지 (Inside back cover)2015년 1월 Advanced Materials 표지 (Inside back cover)


이번 연구는 한국화학연구원이 미래성장동력을 발굴하고 신진연구자의 연구역량을 고취시킬 수 있도록 추진하고 있는 “창의사업”의 지원을 받아 수행되었으며, 한국화학연구원 고기능고분자연구센터 (센터장: 원종찬 박사)와 KAIST 생명화학공학과의 공동연구팀이 수행한 결과임.

3. 기대효과
캡슐화 공정을 통해, 액정을 균일한 크기의 3차원 구형 구조로 만들면, 모든 방향에서 균일한 광학특성을 구현할 수 있으며, 기존 가루 형태의 도료 및 잉크와 같이 손쉽게 취급할 수 있는 소재로 적용할 수 있음.
그 결과 기존에 2차원 평면 구조로만 이용되던 액정을 이용하여 완전히 새로운 형태의 광학소자로의 응용이 가능함.
이번 연구를 통해, 선택적인 반사를 일으키는 기능성 액정 (콜레스테릭 액정)을 안정적으로 정확하게 캡슐화 함으로써, 플렉시블 액정 디스플레이 뿐만 아니라, 3차원 구조의 마이크로레이저, 기능성 컬러 스마트윈도우와 같은 새로운 연구 분야를 개척할 수 있을 것으로 기대됨.
또한, 최근 각광받고 있는 3D 프린팅의 광학잉크로도 적용할 수 있을 것으로 예상됨.

 

김윤호 박사

1. 인적사항
 ○ 소 속 : 한국화학연구원 그린화학소재연구본부 
 ○ e-mail : yunho@krict.re.kr 

2. 학력
 ○ 1999 - 2003 KAIST 생명화학공학과 학사
 ○ 2003 - 2006 KAIST 생명화학공학과 석사
 ○ 2006 - 2010 KAIST 생명화학공학과 박사   
 
3. 경력사항
 ○ 2007 - 2007     Kent State Univ. 액정연구소, 방문연구원
 ○ 2010 - 2011     Washington Univ. in St. Louis, 박사 후 연구원
 ○ 2011 - 현재     한국화학연구원, 선임연구원

4. 전문 분야 정보
 ○ 유/무기 나노소재 합성 및 미세구조제어, 차세대 유기광전자 소재

김신현 교수

1. 인적사항
 ○ 소 속 : KAIST 생명화학공학과
 ○ e-mail : kim.sh@kaist.ac.kr

2. 학력
 ○ 2000 - 2004 연세대학교 화학공학과 학사
 ○ 2004 - 2009 KAIST 생명화학공학과 박사  
 
3. 경력사항
 ○ 2009 - 2010     KAIST 생명화학공학과, 박사 후 연구원
 ○ 2010 – 2012     Harvard University, 박사 후 연구원
 ○ 2012 - 현재     KAIST 생명화학공학과, 조교수

4. 전문 분야 정보
 ○ 연성소재 물리적 거동 및 유체역학, 미세유체소자 기반 기술

 

 

posted by 글쓴이 과학이야기

실리콘웨이퍼는 메모리 반도체 제작의 핵심입니다.

실리콘웨이퍼는 모래나 규석에서 추출한 순도  99.9999%의 실리콘 원료를 가열시켜 둥근 막대형의 실리콘봉을 만들고 이를 다시 원판 모양으로 얇게 잘라낸 것입니다.

이렇게 만들어진 실리콘웨이퍼 위해 복잡한 공정이 더해져 메모리 소자가 만들어지는 것인데요.

KRISS(한국표준과학연구원) 나노소재평가센터 엄대진, 문창연, 구자용 박사팀이 기존 실리콘웨이퍼를 붕소(B)로 가공하는 방식으로 테라바이트(Tera Byte)급 비휘발성 메모리를 제작할 수 있는 원천기술을 개발했습니다.

*비휘발성메모리 : 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 유지하는 메모리 형태. 플래시메모리, ROM, 자기저항메모리, 전기저항 메모리 등이 해당.

기본적으로 메모리의 구조가 간단해지면 보다 많은 디지털 정보 저장이 가능하겠지요.

연구팀은 간단한 공정으로 실리콘웨이퍼 표면 원자 각각에 ‘0’이나 ‘1’의 이진정보를 쓰고 지울 수 있는 초고집적 비휘발성 메모리 기술을 개발하고 그 동작원리를 밝혀냈습니다.

연구팀은 실리콘웨이퍼에 일정량의 붕소(B)를 주입한 후, 열처리하면 표면에 노출된 실리콘 원자들의 상호거리가 늘어나는 것을 확인했는데요. 이렇게 만들어진 표면의 원자 하나하나는 외부 전기 자극에 의해 두 가지 안정된 상태로 변형됩니다.

 

실리콘 표면 원자에 이진 정보를 순차적으로 기록하는 과정(좌) 실리콘 표면 원자에 이진 정보를 순차적으로 기록하는 과정(좌) 주사터널링현미경(Scanning Tunneling Microscope)을 이용해서 실리콘 표면 원자에 전기 자극을 주면 표면 원자의 높이가 높아진다. 이는 개별 표면원자에 이진(0,1) 정보를 성공적으로 저장할 수 있다는 것을 의미한다. 이때 제일원리계산법을 이용하면 실리콘 표면 원자가 갖는 두 가지 안정된 형상의 원자 구조를 알 수 있다.

 

실리콘 표면 원자가 변형되면 전류 공급이 끊어진 후에도 그 상태를 유지하는 비휘발성 특성을 보이는데, 이는 원자 하나하나가 디지털 정보를 저장할 수 있다는 것을 의미합니다.

연구팀은 결함이나 인공 구조물이 아닌 정상적인 표면 원자를 이용하여 실험을 성공시켰기 때문에 향후 상용화 하는데 제약이 크지 않을 것으로 기대되는데요.

이전까지는 불규칙하게 분포하는 결함 구조나 인공구조물을 이용하여 원자 스케일에서의 메모리 기능을 시연할 수 있었지만, 위치 제어 등의 어려움으로 응용 가능성이 매우 낮았습니다.     

하지만 KRISS 연구팀의 방법처럼 실리콘웨이퍼에 직접 디지털정보를 넣을 수 있다면 테라바이트(Tera Byte)급 비휘발성 메모리 제작이 가능해 지는 것입니다.

실제 메모리의 정보 저장능력이 집적도에 따라 크게 좌우되는 것에 비춰 현재 상용되고 있는 제품과 KRISS 연구팀의 방법을 비교하면 집적도 차이가 최고 300배, 아울러 현재의 플래시 메모리는 24~32개 층이 적층된 구조이기 때문에 동일한 층수로 환산하면 실제 저장 밀도는 약 7,000배 정도 증가하게 됩니다.

 

KRISS 엄대진, 문창연, 구자용 박사가 저온 주사터널링현미경 장비를 이용하여 실리콘 물질표면의 원자 및 전자 구조를 측정하고 있다. KRISS 엄대진, 문창연, 구자용 박사가 저온 주사터널링현미경 장비를 이용하여 실리콘 물질표면의 원자 및 전자 구조를 측정하고 있다.

이번 연구 결과는 원자스케일의 기억소자를  구현할 수 있는 원천기술로, 추가 응용연구가 진행되면 한 차원 높은 용량의 비휘발성 메모리 제작이 가능할 것으로 기대됩니다.

한편, 이번 연구 결과는 Nano Letters(impact factor: 12.94) 2015년 1월판 (1월 14일; 권 15, 페이지 308-402)에 게재되었습니다. 

연구요약

(111) 방향의 실리콘 웨이퍼에 붕소(B)를 많이 주입한 후 열처리하면 표면에 노출된 실리콘 원자들의 상호 거리가 원래보다 √3 (루트 삼) 배 늘어난다.

이렇게 만들어진 표면의 원자 하나하나는 외부 전기 자극에 의해 원래와는 다른 또 하나의 안정된 상태로 변형될 수 있다는 것을 실험적으로 발견하였다.

이 변형된 상태는 실리콘 표면 원자에 두 개의 전자가 추가로 결합된 소위 바이폴라론(bipolaron) 상태임을 실험과 이론분석을 통해 밝혔다.
 
한편 표면 원자의 두 안정된 상태 사이의 천이(transition)는 여러 번 반복해도 손상이 없는 가역과정이었으며, 각각의 상태는 외부의 전기 공급이 끊어져도 그 상태를 그대로 유지하는 비휘발성 특성을 보였다.

이러한 특성 때문에 웨이퍼 표면의 원자 하나하나가 디지털 정보를 저장할 수 있는 비휘발성 메모리로 사용될 수 있다.


연구팀은 실리콘 웨이퍼 표면의 원자 하나하나에 ‘0’ 이나 ‘1’의 이진(binary) 정보를 쓰고 지울 수 있는 초고집적 비휘발성 메모리 기술을 개발하고, 그 동작 원리를 밝혔다.

이 연구 결과는 Nano Letters (impact factor: 12.94) 2015년 1월판 (1월 14일; 권 15, 페이지 308-402)에 게재 되었다.

 

 연구팀 프로필

 

엄대진 박사

○ 성 명 : 엄대진 (선임연구원)
 ○ 소 속 : 한국표준과학연구원 산업측정표준본부 나노소재평가센터

 ○ 1995 서울대학교 물리교육과 이학사
 ○ 1997 서울대학교 물리학과 이학 석사
 ○ 2005 The University of Texas at Austin 물리학과 이학 박사

경력사항
 ○ 1997 – 1999, ㈜LG반도체 연구원
 ○ 2005 – 2005, The University of Texas at Austin 박사후 연구원
 ○ 2006 – 2010, Columbia University 박사후 연구원
 ○ 2010 – 2011, Brookhaven National Laboratory 박사후 연구원 
 ○ 2011 – 현재, 한국표준과학연구원 선임연구원

학회활동
 ○ 미국물리학회 회원
 ○ 미국진공학회 회원
 
전문 분야 정보
 ○ 표면 물성, 저온 물성, 원자 및 전자 구조 측정
 
발표논문 및 특허
 ○ “Edge Structures for Nanoscale Graphene Islands on Co(0001) Surfaces” ACS Nano, 2014년 5월 등 다수
 ○ "붕소가 도핑된 실리콘(111)-표면에서 √3x√3 단위 격자가 가지는 두 가지 안정된 형상을 이용하는 메모리 소자 및 이의 동작방법" 국내 특허 출원

 

문창연 박사

○ 성 명 : 문창연 (선임연구원)
 ○ 소 속 : 한국표준과학연구원 산업측정표준본부 나노소재평가센터

 ○ 1999 KAIST 물리학과 이학사
 ○ 2001 KAIST 물리학과 이학 석사
 ○ 2005 KAIST 물리학과 이학 박사

경력사항
 ○ 2005 – 2007, 미국 National Renewable Energy Lab. 박사후 연구원
 ○ 2007 – 2008, KAIST 물리학과 박사후 연구원
 ○ 2008 – 2011, 연세대학교 물리학과 박사후 연구원
 ○ 2011 – 2012, 포항공대 화학과 박사후 연구원 
 ○ 2012 – 현재, 한국표준과학연구원 선임연구원

학회활동
 ○ 미국물리학회 회원
 ○ 한국물리학회 회원
 
전문 분야 정보
 ○ 반도체, 나노구조, 강한 전자상호작용물질의 전자구조 이론계산
 
발표논문 및 특허
 ○ “Antiferromagnetic exchange interactions among dopant electrons in Si nanowires” Physical Review B, 2014년 12월 등 다수
 ○ "붕소가 도핑된 실리콘(111)-표면에서 √3x√3 단위 격자가 가지는 두 가지 안정된 형상을 이용하는 메모리 소자 및 이의 동작방법" 국내 특허 출원

 

구자용 박사

○ 성 명: 구자용 (책임연구원)
 ○ 소 속: 한국표준과학연구원 산업측정표준본부 나노소재평가센터
 
 ○ 1981 서울대학교 물리학과 학사
 ○ 1983 KAIST 물리학과 석사
 ○ 1987 KAIST 물리학과 박사

경력사항
 ○ 1987–현재: 한국표준과학연구원 근무
 ○ 1999–2008: 과학기술부 창의적 연구진흥사업 이종성장제어연구단 단장
 ○ 2008: 표준연 영년직 연구원 선정
 ○ 2012: 교육과학기술부 과학기술훈장 도약장 제111호

학회활동
 ○ 미국물리학회 회원
 ○ 한국물리학회 회원
 ○ 한국진공학회 회원
 
전문 분야 정보
 ○ 정밀측정장비 개발, 표면원자 구조 측정
 
발표논문 및 특허
 ○ “Adsorption of CO Molecules on Si(001) at Room Temperature”J. Phys. Chem. C 118, 21463 (2014) 등
 ○ 특허 제10-0798468호 "공기부양식 운송시스템" 등

 

 

posted by 글쓴이 과학이야기

한국원자력연구원(이하 원자력연)이 한국형 신형 경수로에 적용될 원자로냉각재펌프(RCP; Reactor Coolant Pump) 성능 실증에 성공했습니다.

원자로냉각재펌프(RCP)는 원자로의 냉각수를 강제로 순환시켜 원자로에 장전된 핵연료에서 발생한 열을 증기발생기로 전달하는 역할을 담당하는 대용량의 수직 원심형 펌프인데요. RCP는 원전의 핵심 설비인 1차 계통 구성을 위한 핵심 기기에 속합니다.

원자력연 열수력안전연구부 조석 박사팀은 최근 2017년 준공 예정인 '신한울 1호기'에 적용된 원자로냉각재펌프(RCP)에 대한 성능검증시험을 완료했는데요.

로써 국내 원전 기술 중 미자립 분야였던 원자로냉각재펌프 성능실증시험 기술을 보유하게 됐습니다.

 

RCP 시험설비를 점검하는 한국원자력연구원 열수력안전연구부

 

원전 비정상 원인 규명 등 현안 해결능력 강화

원자력연의 RCP 시험설비는 온도 343℃, 압력 172기압, 유랑 11.7㎥/s의 성능을 갖춰 상용 원전의 정상 운전은 물론 과도 운전 상태를 모의할 수 있도록 설계됐는데요.

시설 규모가 바닥 면적 2,300㎡, 높이가 30m(지하 1층, 지상 3층)에 이르는 초대형 고온-고압 설비입니다.

 

한국원자력연구원이 개발한 RCP 시험설비

원자력연은 시험설비 구축과 함께 실제 원전의 고온-고압 운전 조건에서 대유량을 정확하게 측정하고 제어할 수 있는 열유체 시험기술과 RCP 회전체 부품의 진동 등을 측정할 수 있는 측정 기술을 동시에 개발했는데요.

이를 통해 실제 원전 가동 중 예상할 수 있는 고온-고압의 정상 운전 조건은 물론 다양한 사고 상태에서 RCP 성능이 제대로 발휘할 수 있음을 검증했습니다. 

우리나라는 이번 RCP 시험설비의 성공 운용으로 해외기술 종속에서 탈피, 수출 원전에 장착될 RCP의 성능 검증시험을 주도적으로 실시해 해외 시장 공략에도 기여할 전망입니다.

이번 RCP 성능시험기술은 APR+ 등 후속 원전의 RCP 개발에 활용되고, 아울러 현재 가동 중인 RCP의 비정상 원인 규명 등 운전 신뢰성 확인 시험에 활용될 수 있어 우리나라의 원전 1차 계통 현안 해결능력을 높일 것으로 기대됩니다.

뿐만 아니라 축적된 시험결과는 산업 현장에서 다양한 형태의 고유량 고온-고압 펌프 개발에 활용 가능하고요.

시험설비를 일부 보완하면 높은 차압과 고유량 조건에서 운전되는 다단 오리피스, 밸브류 등 대형 유체기기 시험과 대유량 시설의 안전 현안 규명에도 활용될 수 있습니다.

신형 경수로 APR1400 적용 목표

이번 연구는 신형 경수로 'APR1400' 적용을 목표로 두산중공업㈜이 설계·제작 및 핵심기술 개발의 주관기관을 담당하고, 원자력연이 시험설비 구축 및 성능 검증시험 주관기관을 맡아 RCP 국산화를 추진했습니다.

원자력연이 수행한 RCP 성능시험은 기계, 열유체, 재료, 제어, 계측, 화학 등 여러 분야를 집약한 대용량, 고정밀 시험기술인데요.

세계 최고 수준의 미국 웨스팅하우스(Westinghouse)와 유럽연합 아레바 등 글로벌 원자로 설계기업만 보유하고 있는 전략 기술입니다.

원자력연은 RCP 국산화를 목표로 2007년부터 실험설비를 구축, 설계, 시험적용 기술 개발 등을 수행한데 이어 2012년에는 시험설비 건설과 시운전을 완료하고 성능검증 시험을 수행했습니다.

 

posted by 글쓴이 과학이야기

신 년 사


존경하는 한국원자력연구원 가족 여러분! 2015년 새해가 밝았습니다. 

지난 한 해 동안 국가 원자력 연구개발 현장에서 최선을 다해 노력해 주신 직원 여러분께 감사드립니다. 을미년 올 한 해도 여러분과 여러분 가정에 건강과 행복이 깃들기를 기원합니다. 

시간이 화살처럼 빠르다는 말을 그 어느 해보다 실감한 2014년이었습니다.

작년 이맘 때 바로 이 자리에서 취임인사를 전하던 때가 엊그제만 같은데 벌써 일 년의 시간이 지났습니다. 그동안 기관장으로서 얼마나 열심히 뛰었는지 새해를 맞는 오늘 다시금 되새겨보게 됩니다. 

“꿈꿔라. 꿈꿀 수 있는 것은 무엇이든지 이룰 수 있다”는 괴테의 명언을 전하며 청마의 기상으로 꿈을 쫓아 매진하자는 그때의 초심을 잃지 않도록 저부터 더욱 분발하겠습니다.   

한국원자력연구원 직원 여러분!

지난 한해도 우리 모두는 꿈을 이루기 위해 힘껏 달려왔습니다.

국가적으로도 커다란 기대를 받고 있는 연구용원자로 기술을 사상 처음으로 유럽에 수출하는 쾌거를 올렸습니다. 프랑스 아레바(AREVA)와 독일의 누켐(NUKEM)-러시아 니켓(NIEKET) 컨소시엄 등 세계 굴지의 글로벌 원자력기업과 치열한 경합 끝에 쟁취한 성과라는 점에서 의미가 큽니다.
 
ITER 국제기구로부터는 ITER에서 발생 예상되는 방사성폐기물을 원격으로 처리하는 기술 개발 과제를 수주하기도 했습니다.

우리 연구원이 독자 개발한 원심분무 기술을 이용해 제조한 U-Mo 핵연료 분말은 프랑스와 벨기에에서 본격 성능 검증에 들어가기도 했습니다.

우리가 보유한 원천기술이 글로벌 핵비확산에 기여함으로써 국제위상 제고에도 큰 몫을 하고 있습니다. 원자력을 이용해 수소를 대량 생산할 수 있는 ‘초고온가스로’의 피복입자핵연료 시제품이 연소성능시험에 성공하는 성과도 올렸습니다.

파이로프로세싱과 소듐냉각고속로 등 제4세대 원전 개발과 원자력 안전연구, 하나로 운영 및 이용 연구, 제염해체 기술개발 등에서도 크고 작은 이정표를 세웠습니다.
 
연구원이 기술출자 방식으로 설립한 국내 제1호 연구소기업이 코스닥 상장심사를 통과하는 한편, 연구원 보유 특허의 중소기업 무상 이전 등 원자력 창조경제 실현에도 앞장섰습니다.

아울러, 국가 원자력 기술자립의 역사를 한눈에 볼 수 있는‘원자력역사관’과 원자력 연구성과를 직접 체험해보는 ‘원자력체험관’도 문을 열었습니다.

도서관과 기록관, 박물관의 기능을 합쳐 다양하고 통합적인 원자력 정보를 제공하는 ‘원자력 라키비움’도 개관했습니다. 연구원 식당 역시 한층 밝고 개방된 형태로 탈바꿈하였습니다.

각자의 자리에서 최선을 다해 이 같은 성과를 만들어낸 여러분들의 노고에 감사드립니다.

한국원자력연구원 가족 여러분, 우리나라 원자력계는 UAE 상용원전과 요르단 연구용원자로 수출로 한껏 사기가 충만했지만, 후쿠시마 사고와 원전 비리 등으로 한동안 의기소침해 있었습니다. 이에 더해, 지난 연말에는 원전 해킹 사건까지 터지며 그 입지가 점점 작아져만 가는 현실이 안타깝기만 합니다.

그렇다고 우리가 여기서 주저앉을 수는 없습니다. 위기를 훌훌 털고 일어나 우리의 선배들이 그랬듯 다시 뛰어야만 합니다. 
 
우선, OYSTER 사업과 JRTR 건설사업을 차질 없이 추진하고 인력확보에 전력을 다해 연구로의 추가 수출에 박차를 가해야 합니다. 

SMART 원자로와 관련해서는 지난 연말 설립된 SPC를 중심으로 사우디아라비아, 말레이시아 등 잠재 수요국을 대상으로 수출 노력을 강화해야 합니다.

안전연구 분야에서는 국제공동연구인‘OECD-ATLAS’를 주도하며 이를 한층 강화하는 한편, ‘고밀도 저농축 연구로 핵연료’기술을 활용한 국제 핵비확산 실현에도 노력해야 합니다.

수출용 신형 연구로 건설 사업은 원자로 및 계통 설계, 부대시설의 상세설계와 건설허가 신청 후속 작업을 차질 없이 진행해야 합니다. 
 
파이로프로세싱 기술개발은 각 단위공정별로 성능시험을 수행하고, ACPF 에서의 실증실험에 대비한 모의 사용후핵연료 시험을 완수해야 합니다.

파이로 기술과 연계한 소듐냉각고속로 기술개발은 150MWe급 원형로 NSSS(핵증기공급계통) 예비설계를 완료하고, STELLA-2의 기본설계를 수행할 예정입니다.

초고온가스로 분야에서는 자체 개발한 설계해석 코드 검증과 초고온헬륨루프를 이용한 고온 특성 평가 실험을 수행하게 됩니다.

원자력시설 제염․해체 기술 분야에서는 국내 원전 해체 시대를 대비하고 해외 해체시장 진출을 목적으로 추진 중인 ‘원자력시설 해체종합연구센터’예비타당성평가가 완료될 예정입니다.
 
이 밖에도, 하나로 및 냉중성자 시설을 이용한 중성자 이용연구와 비발전 분야의 융복합을 통한 기술사업화에도 더욱 노력해야 합니다. 또한, 연구원이 국민과 소통하고 다가서기 위해 추진하는 ‘(가칭)원자력공원’조성사업도 우리의 비전과 노력, 개방성이 제대로 구현될 수 있도록 추진해 주시기 바랍니다.

직원 여러분!

어려운 여건 속에서도 우리는 KAERI인이라는 자부심과 열정으로 연구에 매진하는 것이 우리에게 주어진 사명이라고 생각합니다.

예산과 인력에 발목이 잡혀 창의적 과제수행과 자율성 확보가 어렵다는 점 잘 알고 있습니다. 

우리를 바라보는 외부의 시선 역시 곱지만은 않다는 점도 항상 염두에 둬야만 합니다.

현실성 없는 연구에 예산만 쓴다거나 원자력연구원 과제는 ‘철밥통’이라는 외부의 인식 타파에 노력해야 하는 이유이기도 합니다.

이렇듯 우리 조직이 당면한 내외부의 문제점을 극복하기 위해서는 무엇보다 우리 스스로 변화하고 혁신하는 노력이 필요합니다.

저는 올 한해 조직 재정비와 시스템 효율화로 돌파구를 찾고자 합니다.
 
우선, 책임의식과 권한 분배를 통한 실질적 책임경영제를 실현하겠습니다. 책임자 스스로 주인의식을 갖고 업무를 주도하는 시스템을 구현해나갈 계획입니다.

다음으로는, 내부경쟁을 확대하여 무사안일주의와 매너리즘을 극복해나갈 것입니다. 적당주의와 온정주의를 배격하여 단 한 사람의 무임승차자도 생기지 않도록 해야겠습니다.

또한, 연구원 여러 직종간의 갈등과 괴리감을 치유하고, 내부의 갑을관계를 청산할 수 있는 경영관리 혁신도 필요합니다. 여기에는 소통과 협력문화가 반드시 전제되어야 합니다.

직종간․직급간․세대간․상하간․동료간 소통과 협력은 조직 일체감 조성뿐만 아니라 업무 생산성과 효율성 강화에도 크게 기여할 것입니다.

사랑하는 직원 여러분! 을미년 새해 우리 모두 함께 뛰어 봅시다.

저는 여러분이 도전과 열정을 불태울 수 있는 연구환경 조성과 공정한 원칙을 통한 성과평가 환경을 만들기 위해 최선을 다하겠습니다.

제가 이곳 KAERI에서 꾸는 모든 꿈은 반드시 여러분과 함께 하는 꿈이어야 함을 한시도 잊지 않겠습니다.

모든 KAERI인 여러분, 새해 복 많이 받으시길 기원합니다. 감사합니다.

2015. 1. 2

한국원자력연구원 장  김 종 경

김종경 한국원자력연구원장

posted by 글쓴이 과학이야기

시 무 사

직원 여러분!

2015년 을미년 새해가 밝았습니다.  

올해는 평화와 행운을 상징하는 양의 해입니다.

특히 청양의 해로 그 어느 해보다 진취적이고 긍정적인 기운이 가득할 것으로 기대됩니다. 직원여러분 모두가 꿈과 희망이 결실을 맺는 한 해가 되기를 기원합니다.


지난 해를 돌아보면, 직원 모두가 합심하여 많은 성과를 이루어냈고, 연구원의 주요임무인 첨단 연구장비와 우수한 연구인력을 바탕으로 기초연구 플랫폼으로 국가과학기술발전에 중추적인 역할을 다하여 왔습니다.


2015년 새해, 역동적으로 활기차게 살아 숨 쉬는 연구원을 만들어 가기 위해 창조마인드로 기관운영을 수행하려 합니다. 

 

첫 번째, 기관임무에 연구개발이라는 새로운 임무를 부여받게 됩니다.

연구원은 지난 26년간 첨단연구장비를 활용하여 대학 중심의 연구지원과 공동연구를 성실히 수행하였습니다. 그동안의 역량을 바탕으로 연구장비와 분석기술을 독자적으로 연구하고 개발하는 새로운 임무를 부여받게 됩니다. 

‘연구지원 및 공동연구 수행’이라는 우리 기관의 설립 목적에‘연구시설․장비 및 분석과학기술 관련 연구개발’을 추가하여 독자적이고 창의적인 연구활동을 우리의 주요 임무에 포함하였습니다.

이러한 연구활동을 위해‘첨단연구장비 개발 및 실용화 지원사업’이 신규과제로 선정되어 국내장비산업 발전을 위한 첫걸음을 시작하게 됩니다.

 

두 번째, 연구부서 및 지역센터는 개별연구가 아닌 융합연구로의 연구재정립이 이루어집니다.

그동안 개별연구 및 개별장비를 통해 분석지원 및 공동연구를 수행해왔다면, 앞으로는 여러 분야 전문가 및 장비를 모아서 그룹으로 연구를 수행하는 부서간, 지역간 융합연구로의 연구부서 개편이 이루어집니다.  대학 교수의 개인연구와 차별화하여, 출연(연)이 부여받은 고유임무에 따른 융합연구로 국가 과학기술 발전과 국가경제에 기여하는 KBSI로 거듭나고자 합니다.

 

세 번째, 세계 최고 수준의 연구시설·장비를 설치·운영합니다.

세계 최고 수준의 연구시설·장비인 수퍼 바이오 투과전자현미경 및 7 테슬라 MRI를 오창본원에 설치하고, NMR-MS 장치를 서울 서부센터에 설치하여 국내외 산·학·연 연구자들에게 연구지원 및 공동연구를 위해 본격 가동하게 됩니다.  

이들 장비를 포함하여 기존 연구장비에 대해서도 선도장비 운영위원회를 구성하여 기관차원에서 보다 체계적이고 발전적인 전략을 수립하여 효율적인 장비활용으로 공동연구를 통한 우수한 성과창출을 만들어 가는 데에 지원하겠습니다.

우리 연구원이 연구장비의 국가기관으로 확고히 자리매김하여 노벨상과 창조경제를 견인하는 데에 큰 역할을 할 수 있도록 최선을 다해주시길 당부드립니다.

 

네 번째 ‘창조경제 실현’을 위해 중소기업과의 상생협력을 추진합니다.

정부는 중소기업지원을 강화하여 ‘창조경제’ 실현이라는 국정과제 임무수행에 적극적으로 수행할 것을 강조하고 있습니다. 우리는 중소기업의 고객편의성과 분석지원 신뢰도를 향상하기 위해 ISO 9001 인증 획득 등 분석지원 품질관리 체계를 정립하고 장비개발과 기술지원을 집중적으로 추진하여 중소기업과의 상생협력을 위해 더욱 노력하겠습니다.

 

다섯 번째 ICT기반의 연구시설·장비 정보 유통 플랫폼 확대 및 활성화를 수행합니다.

국가연구시설장비 총괄・관리 임무의 전담 조직인 NFEC을 통하여 국가차원의 연구시설・장비 투자 효율화 및 공동활용 촉진을 위한 관련 정책 수립지원을 강화하는 한편, ICT 기반의 연구시설・장비 정보 유통 플랫폼의 확대와 활성화를 통해 기관에 부여된 임무를 체계적으로 수행해 나가겠습니다.

 

이 밖에 직원들 직무역량에 필요한 KBSI 아카데미를 본격적으로 운영하고 조직진단에 필요한 직무분석과 국가직무능력표준(NCS)에 기반 한 교육 설계 등 채용에서 교육에 이르기까지의 전주기 인력관리 체계를 마련하겠습니다.

이러한 새로운 길을 나아가는 데 있어 무엇보다 중요한 것은 우리의 하나 된 마음이라고 생각합니다.

 

‘산을 만나면 길을 내고, 물을 만나면 다리를 놓는다’는 옛말처럼 우리가 혁신과 전진을 향한 의지와 역량을 한데 모은다면, 저는 어떤 어려움도 이겨낼 수 있다고 믿습니다.
2015년은 직원여러분과 함께 모든 어려움을 풀어 나가게 되길 바랍니다.  

직원여러분께서도 소망하시는 모든 일 이루시고 변화와 희망의 새로운 연구원을 열어 가는 데 함께 힘을 모아주시기 바랍니다.

 

을미년 새해, 축복이 넘치는 한 해가 되기를 기원합니다.

 

2015년 1월 2일

한국기초과학지원연구원장 정 광 화

 


posted by 글쓴이 과학이야기
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