우리얘기

◆에어컨은 냉매를 압축해 온도를 떨어뜨리고, 열교환기를 통해 찬 바람을 만들어냅니다.
여기에 사용되는 냉매 압축기를 흔히 컴프레셔라고 부르는데요.

컴프레셔는 회전에너지를 실린더를 통해 왕복에너지로 바꿔 냉매를 압축하는 역할을 합니다.

차량에어컨 컴프레셔는 엔진과 벨트로 연결돼 있어 엔진 회전력으로, 냉장고나 가정용 에어컨은 전기 모터를 회전시켜 압축합니다.

고속으로 회전하고 왕복운동을 하는 이 에어컨 컴프레셔에도 당연히 윤활제, 즉 오일이 필요합니다.

◆참고로 냉장고나 에어컨용 컴프레셔는 냉매제와 에어컨이 분리되 작동하는 메커니즘이지만, 자동차용 에어컨 컴프레셔는 냉매와 오일이 섞여 있는 상태로 작동합니다.

소형-경량화가 필수인 자동차의 특성상 에어컨 콤프 역시 최대한 간단한 구조로 만들어져야 하기 때문입니다.

이 자동차의 에어컨 콤프가 고장 날 경우 보통 카센터에서는 재생품으로 교체하는데요.

이 때 재생콤프에 들어있는 오일을 상당량 덜어내고 조립을 해야 합니다.

보통 콤프 하나 당 210g 정도의 윤활 오일이 있는데, 이는 에어컨이 한번이라도 작동하면 차내의 각종 배관안에 머물먼셔 서서히 순환하게 되며, 그 양이 전체량의 2/3가량이나 됩니다.

이를 인위적으로 제거하는 것은 상당히 어렵습니다.

에어컨 콤프제작 전문업체인 한라공조 연구원들도 이 작업이 상당히 까다롭다며 고개를 설레설레 흔들정도 입니다.

잔여 오일 제거 없이 재생콤프를 장착할 경우 에어컨 시스템 안의 냉매량 대비 오일량도 늘어나게 되는데요.

이것이 매우 안좋은 결과를 초래합니다.

한라공조 연구원에 따르면 우선 냉매 압축효율이 떨어지면서 온도가 4도 정도 차이가 나면서 덜 시원해지고요.

또 냉매기체를 압축해도록 설계된 콤프가 액체인 오일을 압축하려고 힘을 많이 필요료 하면서 연비도 10%가량 나빠진다고 합니다.

한라공조는 거의 모든 카센터가 이를 모르고 작업을 하기 때문에 재생품 교환 메뉴얼까지 만들어 내렸보냈지만, 카센터는 대부분 이를 무시하고 있다네요.

때문에 콤프 클러치가 고착되지 않은 고장이라면 필드코일만 교체하는 것이 가장 좋다고 합니다.

◆이런 가운데 무급유 직결구동 소형 터보냉매압축기가 국내 최초로 개발됐다고 합니다.

한국기계연구원의 성과물인 ‘고효율 공력부품 및 자기베어링’ 기술을 이전 받은 ㈜매그플러스는 공력 효율이 최대 86.19%에 달하는 세계적 수준의 무급유 직결구동 소형 터보냉매압축기를 개발에 성공했습니다.

고효율 임펠라 설계 및 제작

자기베어링의 설계 및 제작

이에 대한 핵심 기술을 개발한 기계연 윤의수 박사는 “무급유 직결구동 소형 터보 냉매압축기 제조 기술은 현재까지 미국 등의 극소수 업체만이 보유한 기술이었지만, 기계연이 핵심 부품 설계 기술 확보에 성공하면서 국산화화 세계 시장 진출의 발판을 마련했다”고 의의를 밝혔습니다.

매그플러스는 향후 스크류 압축기 적용 냉동기 시장의 주력기종인 100RT 및 200RT 급 시장의 50% 이상의 점유를 목표로 하고 있습니다.

또 2단계 상품화 개발이 완료되는 2013년부터 연간 5000대 이상의 생산 기반을 구축해 국내외 터보냉동기 업체에 공급할 계획입니다.

냉매압축기 시제품

냉매압축기 시제품

 용 어 설 명

연꽃잎이나 토란잎은 물에 젖지 않고 물방울을 흘려보내면서 표면을 깨끗하게 하는 세정효과를 갖고 있습니다.

매끄러워 보이는 표면이지만 확대해 보면 마이크로미터 크기의 돌기들이 수없이 있고, 더 확대해 보면 이 돌기들 위에도 나노미터 크기의 돌기가 있어 마치 나무처럼 심어져 있기 때문이다.

이 돌기들이 소수성을 유발해 물방울이 머물지 못하게 하고 굴러 떨어지도록 하는 것입니다.

초발수 표면은 물방울을 떨어뜨렸을 때 접촉각이 150 도 이상이라고 합니다.

기존의 초발수 표면 제작은 화학 코팅이나 포토 리소그래피 등으로 제품마다 일일이 직접 코팅해야 하기 때문에 제작 비용이 비싼 데다 기능이 오래 지속되지 못해 상용화가 어려웠습니다.

포토 리소그래피 반도체 제작 공정은 감광성 폴리머 코팅-패턴 마스크를 통한 노광-현상-에칭 등의 공정을 거쳐 미세패턴을 제작하는 것인데, 곡면이나 3차원 형상에는 패턴 제작이 불가능하고 소재의 제약이 따랐습니다.

그런데 한국기계연구원 광응용기계연구실 이제훈 박사팀이 레이저로 물이 묻지 않는 3차원의 초발수 표면을 양산하는 친환경 미세가공 공정 기술을 국내 최초로 개발했습니다.

연꽃의 마이크로 구조를 모사한 금형 표면위에 마이크로 구조물 제작 ( 레이저 미세 가공 이용)

초발수 금형과 사출성형을 통한 플라스틱 표면의 물방울 접촉각 사진

한국기계연구원 이제훈 박사가 초발수 표면을 찍어낼 수 있는 금형을 레이저 가공 기술을 통해 제작하고 있다.

<관련> 전기방사로 젖지 않는 섬유 만드는 법 http://daedeokvalley.tistory.com/5

나노측정기술은 나노 크기 소재의 기계적, 전자기적, 광학 물성 등을 측정하고 평가하는 기술로, 나노공정기술을 실제 제품 생산에 적용할 때 필수적입니다.

한국기계연구원이 개발한 나노측정기술이 국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission, IEC)의 국제표준 기술로 채택됐습니다.

이학주 박사

이학주 박사팀은 10 ㎚급 나노측정 원천기술을 보유하고 있으며, 이외에도 미소 기둥 압축시험법, 박막의 열팽창계수 측정법을 개발하는 등 박막의 기계적 물성 측정법 분야에서 기술표준원의 협조로 국제표준을 주도하고 있습니다.

<띠굽힘시험법>   ○ 띠굽힘시험은 길이가 길고 두께가 얇은 구조물을 변형시키면서 하중과 변형을 측정하는 시험이다. 띠굽힘시험에서 사용하는 구조물은 축방향의 하중만 지탱하고 구조물의 길이에 비해 너비가 매우 작기 때문에 3차원적인 변형 대신 2차원적인 변형으로 단순화할 수 있는 형상을 지닌다.  ○ 띠굽힘시험에서 측정된 하중과 변위는 시편의 기하학적인 형상  정보를 이용해 응력과 변형률로 쉽게 환산된다. 띠굽힘시험에서는 축방향 하중의 영향으로 구조물 전체에 인장 하중이 지배적으로 발생한다. 따라서 인장시험을 모사할 수 있으며, 재료의 응력-변형률 관계를 얻을 수 있다. ○ 띠굽힘시험은 기존의 미소인장시험보다 훨씬 손쉽게 나노스케일에서의 자유지지 박막의 기계적 물성을 측정할 수 있는 방법으로, 현재 30 ㎚ 두께의 박막의 응력-변형률 관계를 성공적으로 측정했다.   띠굽힘시험법의 개략도 띠굽힘시험용 시험기 띠굽힘시험용 시험편 나노박막의 응력-변형률 측정 결과 ○'띠굽힘 시험법'은 2월 18일까지의 사전공표 기간을 마친 뒤 발간 작업에 착수해 오는 4월 1일 책으로 발간될 예정이다. (참조: http://webstore.iec.ch/Webstore/webstore.nsf/Artnum_PK/999994771) ○'띠굽힘 시험법'은 지난 2007년 열린 IEC MEMS 분야 국제 표준화회의에서 신규 국제표준(안)으로 채택됐으며, 이후 이학주 박사를 중심으로 세계 각국의 전문가들로 구성된 작업반(working group)이 조직돼 지금까지 기술적인 의견수렴과 회원국들의 투표 등을 거쳤다. (참조: http://www.iec.ch/cgi-bin/procgi.pl/www/iecwww.p?wwwlang=e&wwwprog=pro-det.p&progdb=db1&He=IEC&Pu=62047&Pa=8&Se=&Am=&Fr=&TR=&Ed=1.0)

반도체 양자점을 형광체로 이용해 고품질 LED를 만드는 원천기술을 국내 연구진이 세계 최초로 개발했습니다.

반도체 양자점(Quantum Dot)은 지름이 2~10 ㎚ 크기인 반도체 결정으로, 화학적 합성 공정을 통해 만들어지는 것으로 같은 성분임에도 크기가 바뀌면 색깔이 바뀌는 특징이 있습니다.

LED와 OLED, 태양전지, 바이오 표시자, 바이오센서, 위조방지 인쇄 등의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다.

한창수 박사

현재까지 개발된 양자점 활용 LED 제작 기술은 많은 양의 양자점이나 광안정성이 떨어지는 단일껍질 양자점을 주로 활용했습니다.

낮은 광안정성은 실용화에도 어려움을 줬습니다.

그런데 이번 기술 개발로 양자점을 기존의 절반만 사용해도 목표 성능을 얻을 수 있게 됐습니다.
 

(a) 양자점 형광체를 이용한 고품질 LED 개략도 (b) 제조된 LED 사진 (c) 구동된 LED의 White Color 발광 결과 (CRI: 91, Color Temp: 4805 K)

UV를 조사하기 전과 후의 폴리머 안에서의 양자점 분포 (투과전자현미경 사진)모서리 그림은 양자점 복합체의 UV 조사 전후의 발광 사진

양자점 복합체의 UV 조사를 통한 발광효율 향상 반도체 양자점(NQD; Semiconducting Quantum Dot) : 원자가 10,000~1000,000 정도로 이루어진 Dot형태의 물질 (2~10nm)로 마치 원자 하나의 물리적 특성과 유사한 성질을 가지고 있으며, 광의 흡수 및 발광효율이 매우 높아 광학 분야에서 최근 가장 각광받고 있는 나노 크기의 신소재이다. 같은 성분임에도 크기만 바꾸면 아래와 같이 발광하는 파장이 달라져 다른 색의 빛을 발광하는 특징이 있다.

<전문>

친애하는 임직원 여러분!

다사다난했던 경신년을 보내고, 2011년, 신묘년(辛卯年) 새 해가 시작됐습니다.

먼저 지난 한 해 동안 연구원과 국가 과학기술 발전을 위해 헌신적으로 노력하신 임직원 여러분께 진심으로 감사드립니다.

지난해를 돌이켜보면, 우리나라는 G20 정상회의 개최 및 의장국으로서 IMF 개혁 등의 문제해결을 주도해 Korea Initiative를 발전시켰고, 중국 광저우 아시안 게임에서 당초 예상목표보다 훨씬 많은 메달을 확보해 일본을 제치고 종합 2위를 지키는 등 대한민국 국민으로서 자부심을 느낄 수 있는 기분 좋은 뉴스가 많았습니다.

그런가하면 제2차 나로호 발사 실패, 천안함 폭침 등과 같이 어두운 소식을 접하고 안타까워하기도 했습니다.
여러분께서도 잘 아시다시피 우리 연구원은 자기부상열차기술이 한국공학한림원에서 주관하는 '대한민국 100대 기술'에 선정되고, 두 분의 연구원이 교육과학기술부의 '국가연구개발사업 우수성과 100선'에 선정되는 쾌거를 이루는 등 많은 연구성과를 도출했습니다.

특허등록, SCI 논문게재 및 기술료 수입 증가로 양적 성과는 물론 질적 성과를 모두 얻은 한 해였습니다.

또, 영년직 연구원과 스타연구실을 처음으로 선정해 연구역량 강화의 기반을 더욱 튼튼히 했고, KIMM-패밀리 기업으로 유망한 중소기업 26곳을 선정해 동반성장을 뒷받침 하는가 하면 정부출연연구기관으로서 사회적 책임을 다하기 위해 많은 분들이 노고를 아끼지 않았습니다.
천안함 폭침 사건 발생 후 민군 합동조사단에의 주도적 참여, 첨단 레이저 용접 기술을 활용한 3대 국새 복원, 나로호 1차 추락 원인 규명과 K1 전차 변속기 문제 해결 등이 대표적인 예입니다.

이 모든 성과는 임직원 여러분이 평소 피와 땀으로 일궈 놓은 빛나는 연구 성과가 있었기에  가능한 일이었습니다.

이 자리를 빌어 여러분께 다시 한 번 감사의 말씀을 드립니다.

임직원 여러분!

2011년은 생각하기에 따라서 단순한 한 해가 될 수도 있지만 '새로운 10년'을 시작한다는 점에서
의미 있는 해라고 생각합니다.

정부에서는 세계 경제의 3대 리스크라고 불리는 성장둔화, 유럽 금융위기, 환율갈등을 타파하고 활기찬 경제의 정착, 무역 1조 달러 시대를 열고자 하는 청사진을 제시하고 있습니다.

한정된 국가 예산규모에도 불구하고 R&D예산을 14조 9천억 원으로 늘려 우리에게 새로운 미션을 부여하는 한편,

건전성 제고와 공공기관 선진화를 동시에 요구하고 있습니다.

우리 연구원은 정부출연연구기관으로서 국가 경제 활성화를 위해 무엇을 할 것인가를 고민해야 합니다.

고도의 기술력에 상상력을 더 해 번득이는 경쟁력으로 맞서지 않으면 변화와 응전의 시대에서
낙오될 수밖에 없습니다.

저는 이 뜻 깊은 2011년을 맞이하여 여러분과 함께할 몇 가지를 특히 강조하고자 합니다.

첫째, 국가과학기술위원회의 새로운 출범에 맞춰 진행될 출연기관의 선진화에 적극 동참하고 대응하겠습니다.

지난해 말, 국가과학기술위원회를 상설 행정위원회로 개편하고 기능과 위상을 강화하도록 과학기술기본법이 개정되었습니다.

올 4월 새로운 국가과학기술위원회 출범을 앞두고 앞으로 예산 배분 조정권, 출연기관의 이관 등과 아울러 성과연봉제 도입, 방만 경영사례 개선 등과 같은 기관 선진화를 위한 조치가 필요할 것으로 예상됩니다.

연구현장에 있는 직원 여러분의 목소리를 듣고 기관차원에서 대응하도록 하겠습니다.

좋은 결과를 위해서는 여러분의 협조가 필요합니다.

둘째, 정부에서 목표로 하는  대한민국 무역 1조 달러 경제시대의 개막을 위해 우리 연구원의 역량을 동원하여
어려운 중소기업 지원에 주력하겠습니다.

우리 연구원은 이미 튼튼한 기술력을 바탕으로 Family 기업 26곳을 선정 지원하고 있습니다.

올 해에는 종전의 기업기술지원센터를 중소기업 지원에 특화할 수 있도록 개선하고, 산업계 연계형 사업예산도
가용재원을 활용해 대폭 증액하겠습니다.

직원 여러분께서도 원천기술의 확보와 중소기업에의 기술이전, 연구교류회, 기술교류회, 현장방문 등을 통해
산업계와의 소통을 강화하여 기업의 경쟁력을 키울 수 있도록 노력해 주시기 바랍니다.

셋째, 대표브랜드 및 글로벌 R&D 정착을 위해  노력하겠습니다.

2011년 정부출연금 예산 중  기관운영비와 주요사업비의 80% 수준을 2대 대표브랜드 육성에 집중 투자해
산업원천기술을 개발, 기업에 이전하는 등 가시적인 성과를 창출할 수 있도록 지원하겠습니다.

또 대학 및 국제협력 분야에서는 단순한 MOU 체결을 넘어 실질적인 협력연구를 진행해 실질적인 성과를 확보하도록 하는 개방형 연구체계를 정착시키도록 하겠습니다.

넷째, 성과중심의 경영시스템을 비롯해 제가 부임시에 제시한 경영목표의 차질 없는 달성을 위해 상시 점검하겠습니다.

우리 연구원은 우수인력 발굴 및 확보, 영년직 연구원 선임, 스타연구실 선정, 질적 측면을 강조한 KPI (Key Performance Indicator) 기반의 평가제도 개선 등 이미 많은 제도를 도입해 시행하고 있습니다.

이러한 제도들은 합리적으로, 경쟁원리에 타당하게 계속 발전시키겠습니다.

아직 약간 미진한 부분이 있다면 경영분석을 통해 보완하고 지속가능한 제도로 자리매김 시키겠습니다.

마지막으로 올 해는 우리 연구원이 서른다섯 살이 되는 해입니다.

우리 나이에 걸맞는 스스로의 조직문화를 형성해 가야 할 시점입니다.

3C(Clean, Confidence, Collaboration)에 걸맞는 윤리경영, 상상력을 바탕으로 한 도전정신과 창의력을 가진 조직으로 변모해야 합니다.

또한 잘못된 관행의 연공서열은 과감하게 탈피하고, 모두 손잡고 화합할 수 있는 조직을 만들어야 합니다.

그래야만 개개인의 다양한 아이디어가 제도화되고 궁극적으로 조직의 발전을 가져오는 선순환이 이어집니다.

임직원 여러분!

제가 말씀드린 여러가지 사항은 여러분의 협조와 참여 없이는 불가능합니다.

변화의 시대, 시대를 이끄는 주인공의 입장에서 우리 연구원의 정책방향에 적극 동참해주시길 부탁드립니다.

저도 낮은 자세로 여러분과 소통하기 위해 부단히 노력하겠습니다.

의미 있는 2011년, 우리 함께 장엄한 첫걸음을 내디딥시다.

새해를 맞아 여러분과 여러분의 가정에 건강과 행운이 함께 하시기를 기원합니다.
 
감사합니다. 

2011년 1월 3일
한국기계연구원장 이 상 천

한국기계연구원은 2010년 최우수연구상 수상자로 이학주 책임연구원(금상)과 김현실 책임연구원(은상)을 각각 선정했습니다.

이학주 박사

김현실 박사

이학주 박사는 나노측정 원천기술 개발 및 국제표준화에 기여한 공로를 인정받았습니다.
 
김현실 박사는 차기 상륙함 등 국내 함정의 저소음 설계·해석기술을 개발해 함정의 생존성 향상에 기여했습니다.

한국기계연구원은 1993년부터 탁월한 연구성과를 거둬 과학기술계 및 산업계에 크게 기여하고 연구원의 명예를 드높인 연구자를 선정해 매년 최우수연구상을 수여해왔다.
 
최우수연구상 선정에는 연구원 내부 심사위원 1명과 외부 위원 4명 등 총 5명 참여하며, 상금은 금상 1000만 원, 은상 500만 원입니다.

한국기계연구원(KIMM, 이하 기계연)은 정부출연연구소 가운데 최초로 나노공정장비연구실 등 4개 연구실을 ‘스타연구실’로 선정했습니다.

스타연구실은 세계적인 수준의 연구소(World Class Institute, WCI)로 발돋움하기 위해 우수한 성과를 창출하는 연구실을 선정하는 것으로, 연구실 단위의 성과급 개념을 도입해 자체 보유하고 있는 재원을 활용해 연구비로 지원해 주는 제도입니다.

이에 따라 이번에 최우수 스타연구실로 선정된 나노공정장비연구실에는 1억 5000만 원이 지급되고, 우수 스타연구실에 선정된 프린팅공정·자연모사 연구실과 신재생청정시스템연구실에는 각각 1억 1000만 원, ‘장려 스타연구실’로 선정된 자기부상연구실에는 8000만 원의 직접연구비가 지원됩니다.

또 스타연구실은 일반사업 선정 심의 때 가산점이 부여되고, 신규 인력 채용 때도 우선권을 갖게 됩니다.

각 연구실에는 ‘스타연구실’ 푯말도 부착해 자긍심을 갖고 연구할 수 있도록 했습니다. 

스타연구실은 1년 단위로 평가 선정됩니다.

한국기계연구원은 이번 평가에서 총 15개 연구실 가운데 연구원의 정체성과 중장기 발전전략에 부합하고, 세계적인 연구 성과를 창출할 수 있는 역량과 성장 가능성이 있는지 등을 지표화했습니다.

 이번 선정에는 내·외부 평가위원 5명이 참여해 각 연구실의 전략, 인력과 장비 등의 인프라, 학술대회 유치 등의 대외활동 실적, 리더십 등을 점수화해 50% 반영했고, 특허와 SCI 게재 실적 등의 연구역량, 기술료 수입 등의 연구 활용도, 국제 MOU 체결건수 등의 개방성 지표 등을 별도로 집계하고 표준화해 50%를 반영했습니다.

한국기계연구원 김동수 박사(선임연구본부장)와 이학주 박사(나노역학연구실 책임연구원)가  교육과학기술부와 한국과학기술기획평가원(KISTEP)이 주관하는 ‘국가연구개발사업 우수성과 100선’에 선정됐습니다.

올 해 우수성과 100선은 지난 2009년 국가연구개발사업 성과를 대상으로 총 16개 부·청에서 추천한 328건 가운데 선정위원회의 심층 평가를 거쳐 선정됐습니다.

  
‘기계·소재’ 분야에서는 총 17개의 우수성과가 선정됐습니다.
이 가운데 김동수 박사의 ‘나노박막 태양전지 생산용 롤(Roll) 프린팅 기술’과 이학주 박사의 ‘10㎚급 나노측정 원천기술’로 각각 우수성과에 꼽혔습니다.

곡물과 이물질을 분리하는 곡물 선별기에 쓰일 수 있는 에너지 절약형 압전식 공압 밸브가 국내 최초로 개발됐습니다.

이번에 개발된 기술은 향후 대형 에너지 플랜트 분야의 파이로트 라인에도 적용될 전망입니다. 

한국기계연구원 그린환경에너지기계연구본부의 윤소남 박사팀이 경원훼라이트공업㈜와 한국과학기술연구원 등과 공동으로 곡물 선별기의 공기분출기(이젝터)에 쓰이는 압전밸브를 개발한 것인데요.

색채 선별기 구조 및 작동도. 이번에 개발된 밸브는 곡물 선별기의 공기총(이젝터)으로 사용된다.

공기 이젝터에 의해 이물질이 제거되는 모습

개발된 압전밸브

새로 개발된 곡물 선별기용 압전밸브의 내구성을 실험 중인 기계연구원 윤소남 박사