Recent Comment

Archive

2011. 12. 28. 16:00 대덕밸리과학소식/KAIST

KAIST가 개발 중인 모바일하버 사업이  '스타트업스마트(StartupSmart.com.au)'가 발간한 '2011년 세계 10대 최고 창업아이디어' 중 2위 아이템으로 선정됐습니다.

모바일하버 사업은 해상에 정박 중인 대형 컨테이너선의 컨테이너를 하역해 육상 부두로 이송하거나 육상의 컨테이너를 해상의 컨테이너선에 이송하고 선적하는 '움직이는 항구' 개념을 적용한 세계 최초 해상운송 연구개발사업입니다.

KAIST는 2009년부터 모바일하버 관련 핵심기술을 개발해  파도와 바람에 의해 흔들리는 상황에서도 안정적으로 컨테이너를 들어 올리고 원하는 위치에 내려놓는 '안정화 크레인 기술'을 완성했습니다.
 
KAIST는 지난 6월 실제 해상 시연회에서 선보인 크레인은 전후, 좌우, 상하 흔들림을 제어하는 새로운 개념의 '다단 트롤리(trolley)'와 스스로 위치를 보정하여 컨테이너를 체결하는 '지능형 스프레더(spreader)'를 레인에서는 공개했습니다.

여기에는 각종 센서(sensor)를 통해 스프레더 및 상대선박의 움직임을 측정하고 실시간으로 컨테이너를 추적할 수 있도록 모바일하버에 최적화된 소프트웨어 및 신호처리 알고리즘이 적용됐습니다.

또 '선박 간 자동도킹 기술'은 바다에 떠있는 컨테이너선에 모바일하버가 다가가 측면에 밀착시키는 기술입니다.

<관련글 : 모바일하버 해상시연> http://daedeokvalley.tistory.com/131


<2011년 세계 10대 최고 창업아이디어>


<1위> 기후예측안내서(WeatherBill) :
농작물이 기후에 의해 망칠 수 있는 확률을 예측하는 서비스 제공. 구글도 이 창업회사(미국, 회사명: 기후주식회사, The Climate Corporation)의 투자사 가운데 하나임. 투자액 규모는 현재 4,200만 달러. 날씨에 관한 데이터를 수집하고, 대형 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 얻은 자료를 농부/농작물 회사에 제공함으로써, 경작 농작물에 필요한 강수량이나 절기별 기후를 예측해 경작 손실에 대비한 보험료 등을 책정하는데 도움을 줄 수 있음. 홍수 등 기후로 인한 재해도 예측함으로써 (농작의) 기후관련 위험부담을 줄여주기도 함.

<2위> 모바일하버(Mobile Harbor) :
한국의 과학자들은 항만운송업에 큰 변화를 가져올 발명품을 시연했다고 하는데 바로 먼 바다로 나가는 이동항구다. 모바일하버는 대형 컨테이너 선박이 먼 바다에서 화물을 선적하고 하역할 수 있어, 복잡한 항만시설 사용을 위해 비싼 비용을 지불하면서까지 항구에서 대기하고 있어야만 하는 선박들의 어려움을 해소할 수 있다. 모바일항구는 대형바지선 모양의 흘수선(Shallow Draught)으로서 안정화 장치가 장착된 크레인을 가지고 있다. 또한, 모바일하버는 해상에서 임시 보호소를 제공할 수 있는 기능, 즉 해난 시 인명 구조작업용으로도 사용될 수 있다. '스마트 기능'이 겸비된 크레인은 출렁이는 바다 위에서도 화물을 흔들리지 않고 안정적으로 선박하고 하역할 수 있다. KAIST 김경수 교수에 의하면, 모바일항구는 브라질, 인도네시아, 중동, 아프리카 등에서 많은 관심을 받고 있다고 했다.

<3위> 전자 코(E-Nose) :
인도 연구자들은 음주측정 기구처럼 사람의 '내쉬는 숨'을 통해 결핵감염 여부를 쉽고도 정확하게 판독할 수 있는 '전자코'를 개발했다고 함. 배터리를 사용하는 휴대용 전자 코는 결핵치료 및 감염 예방에 많은 도움을 줄 것임.

<4위> 로봇 농작물 수확기(Robotic Harvester) :
딸기, 블루베리 등의 농작물 밭을 훑어가면서 익은 농작물만 골라서 수확하는 로봇 수확기는 그 동안 사람의 손에 의존했던 농작물 수확에 따른 일손을 크게 줄일 수 있는 발명품. 파종뿐만 아니라, 농작물을 따서 등급을 매기고, 선별 포장하는 작업을 통해 기존 노동력의 95%를 절감할 수 있음.

<5위> 인공강하(Airdrop) :
사막 같은 건조한 지대에서도 농사를 가능케 하는 관계시스템. 사막에 살고 있는 딱정벌레(Namib Beetle)에서 영감을 얻음. 이 벌레는 밤새 사막에 내린 이슬을 등껍데기에 모아서, 이를 수분으로 활용해 생존. 이 시스템은 아주 건조한 지역이라도 대기 중에는 수분이 포함되어 있는데, 대기 온도를 낮춰 이들 수분을 응축시켜 물로 활용함. 땅속에 매설된 여러 개의 관에 공기를 투하시켜 땅속 저온에서 공기 중 수분이 이슬처럼 응축되면, 이를 수집해 농작물에 바로 제공함. 저렴한 비용으로 가뭄에 대처할 수 있는 대안이 될 수 있음.

<6위> 스마트초인종(Smart Bell) :
13세 영국 소년이 개발, 집주인이 집을 비우더라도
핸드폰으로 원격으로 초인종에 대답할 수 있음. 또한, 주인이 대답할 때 배경 소음도 만들 수 있어, 집주인이 마치 집에서 인터컴을 통해 대답하는 것처럼 들려 절도나 강도 등을 예방할 수 있음. 또, 집으로 배달되는 물건을 접수할 때도 택배원에게 집 위치를 안내한다든지, 어디에 물건을 두라는 등 용이함.

<7위> 투자정보교환사이트(Investable) :
호주 상장기업에 관한 모든 주식투자정보를
실명회원제를 사용해 기밀정보를 제외한 기타 투자와 관련된 모든 실질적인 정보를 정직하게 공개하고 토론하는 사이버공간. 투기조장을 막고 건전한 투자문화를 선도하며, 정확한 정보를 공유할 수 있는 이점이 있음.

<8위> 신혼부부를 위한 서비스(Essential Groom) :
예비부부 혹은 신혼부부가 필요로 하는 일체의 정보를 온라인으로 제공하는 서비스. 즉, 신혼부부의 옷 입는 방법부터 시작해서 허니문, 혼인계약서 작성, 결혼식 및 파티 준비 등에 필요한 정보를 제공.

<9위> 테크노와이티(TechnowaiT) 1-2-3-GO! :
캐나다 퀘벡에 위치한 창업회사 테크노와이티(TechnowaiT)에서는 환자들이 병원에서 대기하는 시간 동안 다른 볼일을 볼 수 있도록 실시간으로 대기시간을 알려주는 서비스. 날로 늘어나는 의료환자의 병원대기시간에 따른 불편함을 해소. 환자가 병원에 도착해 등록을 하게 되면, 핸드폰 전화를 통해 실시간으로 대기 시간 및 진행상황을 통보해줌.

<10위> 휴대용 저울(Weight To Go) :
미국의 한 창업회사는 짐가방에 부착된 휴대용 스마트 저울을 개발함. 디지털 저울, 가방주인 이름표 및 열쇠의 세 기능이 겸비된 일종의 스마트 휴대용 가방. 저울은 휴대용 짐 가방 손잡이 밑에 부착되어 손잡이를 몇 초 동안 당겼다가 놓으면 가방에 부착된 디스플레이에 무게가 표기됨.


(출처: http://www.startupsmart.com.au/planning/10-best-start-up-ideas-of-2011/201112224944.html)

posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

2011. 12. 28. 15:00 대덕밸리과학소식/ETRI
로봇이 노인들의 건강상태와 응급상황을 관리하고, 가족들과는 친밀도를 높일 수 있는 서비스를 제공하는 '실버케어 로봇서비스 시대'가 다가오고 있습니다.

ETRI(한국전자통신연구원)는 실버케어 로봇서비스 시대를 앞당길 '실버케어 로봇 핵심기술 및 서비스'를 유진로봇, 위드로봇과 공동 개발하고, 이를 충북 청원의 초정노인요양원에서 6주에 걸쳐 시범 적용했습니다.

이번에 개발한 로봇 핵심기술은 착용형 장치 기반 사람의 위치인식 및 행동인식 기술로, ETRI는 이 기술을 로봇 플랫폼에 탑재된 콘텐츠와 연계시켜 고령자의 건강관리, 인지보조, 응급상황 대처, 여가생활 지원 등에 활용토록 했습니다.

로봇 플랫폼은 고령자의 얼굴 인식을 통한 본인 여부를 확인한 후에 해당 서비스를 제공하고, 서비스 후에는 개인별로 데이터를 축적·관리하는 개인 맞춤형 서비스를 제공합니다.
 
'건광관리 서비스'는 로봇이 고령자의 혈압, 맥박 등을 수시로 체크하고 그 결과를 원격으로 모니터링할 수 있게 도와주며, 의사는 원격으로 보고된 고령자의 건강상태를 확인하고, 비정상적 혈압, 맥박이 감지된 경우 응급 또는 적정한 조치를 취하게 됩니다.

'인지보조 서비스'는 로봇이 기억력 감퇴 등 신체기능이 저하된 고령자들을 위한 치매 방지 및 기억력 회복을 위한 간단한 게임을 지원합니다.

'응급상황 대처 서비스'는 로봇이 고령자의 낙상 사고 등의 응급상황을 자동으로 감지하고, 이를 의사 또는 요양상담사에게 실시간으로 전달하여 불의의 사고가 없도록 조치합니다.

'여가생활 지원 서비스'는 홀로 보내는 시간이 많은 고령자의 특성을 감안하여 로봇이 친구 또는 보조자로서 고전 동화 읽어주기, 음악 틀어주기, 가족과의 전화 통화 연결 및 페이스북 등 온라인에 게시된 사진과 동영상의 재생서비스를 지원합니다.

posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

2011. 12. 28. 14:02 대덕밸리과학소식/KAIST

□ 실내 형광램프가 3파장, 5파장, 7파장 등 다중파장으로 진화하고 있습니다.

다중 파장을 가진 조명일수록 보다 자연의 색에 가깝게 사물을 볼 수 있기 때문입니다.

게다가 최근들어서는 실내조명이 긴 수명, 저 전압 구동, 높은 발광 효율 등 녹색성장에 부합하는 환경 친화적인 특성을 지닌 LED로 바뀌고 있습니다.

이에 따라 LED 분야에서도 태양빛에 유사한 빛을 만들기 위한 노력들이 세계적으로 계속되고 있습니다.

□ KAIST 신소재공학과 배병수 교수팀이 신소재 형광염료를 이용해 보다 태양빛에 가까워지면서, 형광체 가격은 기존 1/5수준으로 저렴한 백색 LED를 개발했습니다.

현재 상용화되고 있는 백색 LED는 황색 또는 적녹색 혼합 형광체를 봉지재에 분산한 후, LED칩 위에 도포할 때 나오는 청색광과, 형광체에서 나오는 황색 또는 적녹색광이 혼합되어 백색 빛을 냅니다.

형광체 물질로는 산화물 또는 산화질화물 등 무기형광체 입자들이 사용되는데 높은 온도에서 복잡한 공정으로 제조하기 때문에 가격이 비쌀 뿐만 아니라 핵심기술을 일본과 미국 등 해외 선진업체들이 선점하고 있어 국내 LED산업 발전의 걸림돌이 되고 있습니다.

특히 무기형광체는 빛을 흡수하고 발광하는 스펙트럼이 좁아 백열등과 같이 자연색에 가까운 빛을 만드는 데는 어려움이 많았습니다.

이 같은 단점을 개선하고 자연광에 가까운 LED 조명을 만들기 위해 배병수 교수팀은 새로운 형광체 물질로 무기형광체 입자가 아닌 형광염료를 선택했습니다.

형광염료는 섬유 등에 착색제로 사용되며 가격이 저렴하고 다양한 색들을 낼 수 있는 물질입니다.

또 빛을 흡수하고 방출하는 스펙트럼이 넓어 LED 형광체로 사용하면 자연광에 가까운 백색광을 만들 수 있고, 색온도를 비롯한 다양한 특성들을 자유자재로 조절할 수 있는 장점을 갖고 있습니다.

그러나 염료는 열에 의해 쉽게 분해돼 고온의 열을 방출하는 LED에 적합하지 않아 형광체로 적용이 어려웠습니다.

배 교수팀이 개발한 적색 및 녹색 형광 나노하이브리드소재의 제조 방법 개요

형광 나노하이브리드소재를 이용한 백색 LED의 단면 모식도


□ 이와 함께 배 교수팀은 자체개발한 솔-젤 공정으로 제조된 고내열성 고굴절률 하이브리드소재에 형광염료를 화학적으로 결합해 염료분자가 안정하고 균일하게 분포되어 열에 강하고 효율이 높은 나노하이브리드 형광체 소재를 개발했습니다.

이를 적용해 나노하이브리드 형광체 소재 내의 적색 및 녹색 염료의 비율과 농도를 조절해 이를 봉지재로 사용, 다양한 색온도를 갖는 백색 LED를 만들었습니다. 

적색 및 녹색 형광 나노하이브리드소재의 화학구조 및 형광특성



개발한 염료 나노하이브리드소재 기반의 백색 LED는 자연광에 가까운 정도를 나타내는 연색지수가 최대 89로 기존에 사용하는 3파장 램프 수준까지 높아졌습니다.

태양빛의 연색지수는 100, 상용화중인 백색 LED의 연색지수는 70 정도입니다.

또 형광체의 내열성도 뛰어나 120도의 고온에서도 1200시간 이상 성능이 변하지 않는 특성을 보였습니다.

형광 나노하이브리드소재는 가격이 저렴할 뿐 아니라 별도로 형광체를 분산시키지 않고 봉지재 자체가 형광체 역할을 함께하는 형광체-봉지재 일체형 소재로 매우 간단하게 백색 LED를 제조할 수 있어 가격 및 기술 경쟁력이 매우 높은 신기술로 평가받고 있습니다.

이번 연구결과는 '어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)' 12월호 표지논문으로 게재됐습니다. 

나노하이브리드소재를 이용하여 제조한 염료기반 백색 LED


 용  어  설  명

색온도 :
광원의 빛을 수치적으로 표시하는 방법이다. 어떤 물체가 빛을 띄고 있을 때, 이 빛과 같은 빛을 띄는 흑체의 온도를 이용하여 물체의 색온도를 결정한다. 보통 실제 온도보다 약간 높은 값을 가진다. 색온도가 높을수록 차가운 광색을 갖게 되고 색온도가 낮을수록 따뜻한 광색을 갖게 된다. 전구색(Warm White)을 가진 백열 램프의 색온도는 약 2700K 이며 주광색으로 흔히 표현되는 형광램프의 색온도는 약 6000K 이다.

염료 :
염료란 색을 가진 화합물로 어떤 물체의 색깔이 나타나도록 해 주는 성분을 말한다. 이 중에 형광염료란 짧은 파장의 빛을 흡수하여 긴 파장의 빛을 방출하는 유기물이다.

형광체 :
형광체는 외부 에너지를 흡수하여 가시광선 영역의 빛을 방출하는 물질을 말하며, 형광체가 가시광을 방출하는 현상을 발광(luminescence)이라고 한다.

LED 봉지재 :
LED 봉지재는 백색 빛을 내는 형광체를 포함하고 있으며, LED 칩을 둘러싸 외부 충격과 환경 등으로부터 LED 칩을 보호하는 LED를 구성하는 핵심소재다. LED 봉지재는 외부 노출에 견디는 내후성 이외에도 LED칩에서 발산되는 열을 견디는 내열성이 매우 중요하다.

솔-젤 공정 :
솔-젤 공정은 세 :라믹 또는 유리를 높은 온도에서 원료를 소성 또는 용융하여 만들지 않고 화학물질의 반응을 통해서 낮은 온도에서 만드는 공정을 말한다.

고굴절률 :
굴절률은 서로 다른 매질의 경계면을 통과하는 파동이 굴절되는 정도 또는 투명한 매질로 빛이 진행할 때, 빛의 속도(광속)가 줄어드는 비율이다. LED 봉지재의 굴절률이 높으면 LED의 빛이 칩 내부에서 공기 중으로 쉽게 나올 수 있기 때문에 LED의 효율을 높이는데 중요한 요소이다.

연색지수 :
연색성이란 조명된 사물의 색재현 충실도를 나타내는 광원의 성질을 말하며 연색지수란 자연광에서 본 사물의 색과 특정 조명에서의 경우 어느 정도 유사한가를 수치로 나타낸 것이다. 지수가 100에 가까울수록 연색성이 좋은 것을 의미하며 지수가 낮을수록 색재현도가 떨어진다. 일반적으로 평균 연색지수가 80을 넘는 광원은 연색성이 좋다고 할 수 있다.

 <연 구 개 요>

배병수 교수

긴 수명, 저전압 구동, 높은 발광 효율, 녹색 성장에 부합하는 환경 친화적인 특성을 지니는 백색 LED는 차세대 디스플레이, 미래의 조명기술의 핵심으로 LED 산업의 규모는 점차 커질 것으로 예상되고 있다.

차세대 디스플레이용, 조명용 고효율 백색 LED를 개발하기 위해 최적의 열 방출 설계, 광학설계, 고효율/고신뢰성의 형광체, 고신뢰성의 LED 봉지재가 요구된다.
최근 백색 LED 광원의 품질과 광효율을 극대화하기 위해 LED 패키지의 형광체와 봉지재에 대한 관심이 크게 증가하고 있다.
현재 백색 LED를 구현하는 방법으로 많이 사용되고 있는 방식은 단일 칩 형태의 방법으로 무기형광체 (red+green or yellow)가 분산된 봉지재를 청색 LED 칩 위에 봉지하는 방식이다.
하나의 칩을 이용하여 백색광을 얻을 수 있어 제조단가를 절감할 수 있고, 발광효율이 우수하여 현재 주로 연구되고 있다.
그러나 무기형광체의 경우, 400nm 이상의 근자외선 및 청색 영역에서 여기되어 발광하는 신조성 형광체의 개발이 제한적이며, 현재 주목받고 있는 질화물 형광체의 경우 고온 고압의 공정이 필요하여 형광체 단가가 아주 비싸다는 단점이 있다.

형광염료는 무기형광체에 비해 일반적으로 흡수계수가 우수하고 흡수 및 방출 스펙트럼이 넓으며 양자효율이 좋다.
또한 생화학적인 친화도가 높고 가격이 저렴한 장점을 갖는다.
반면 형광염료는 무기형광체 대비 열에 대한 안정성과 광에 대한 안정성이 떨어진다는 단점을 가지고 있고 형광염료의 농도가 높아짐에 따라 회합을 이루거나 덩어리가 지게 되는 분산 안정성이 떨어지는 문제가 있다.
회합이나 덩어리를 이루게 되면 형광강도가 감소하거나 색 특성이 바뀌게 되며 광투과도가 감소하게 된다.
이러한 형광염료를 사용한 연구는 기초단계로써 앞으로 연구 및 개발되어야 하는 영역이다.

본 연구에서는 백색 LED를 만드는 방식인 무기형광체가 분산된 봉지재를 LED 칩 위에 봉지하는 방식을 벗어나, 형광염료를 봉지재 물질로 고내열성 솔-젤 하이브리드 재료와 화학적으로 결합시킴으로써 내부 양자 효율 및 안정성을 향상시켜, 최종적으로 높은 외부양자효율을 유도함과 동시에 높은 연색지수를 갖는 LED용 고내열성 형광체-봉지재 일체형 형광 나노하이브리드소재를 제조하였다.
또한 형광 나노하이브리드소재를 도입함으로써 형광염료의 취약점인 열안정성과 광안정성을 향상시키고 높은 사용수명을 얻었다.

형광 나노하이브리드소재의 제조를 위한 첫 번째 단계로써 수산화기, 아민기 등의 관능기를 포함하는 형광염료를 합성하고 이를 알콕시실란과 반응하여 형광색소가 결합된 형광 알콕시실란을 제조한다.
형광 알콕시실란은 솔-젤 반응에 참여할 수 있는 알콕시기를 가지고 있기 때문에 솔-젤 올리고실록산에 화학적으로 결합을 할 수 있게 된다.
형광 알콕시실란을 유기실란디올 및 열경화 또는 자외선 경화 가능한 작용기를 포함하는 비닐 및 에폭시기가 치환된 유기 알콕시실란 사이의 비가수 축합반응을 통해 형광색소와 실록산이 하이브리드된 형광 솔-젤 올리고실록산 수지를 합성한다.
최종적으로 올리고실록산 수지를 열경화 혹은 광경화를 통해 굳히면 형광 나노하이브리드소재를 제조한다.

제조된 형광 나노하이브리드소재는 염료의 종류에 따라 다른 색의 형광특성을 보이고 높은 열안정성을 보인다.
상용 염료를 에폭시에 분산하였을 경우 120℃에서 600시간 동안 열처리 한 경우 형광세기가 초기값 대비 절반으로 줄어드는 반면 형광 나노하이브리드소재는 형광세기가 변하지 않았다.
또한 형광 나노하이브리드소재는 염료가 하이브리머 망목구조에 화학적으로 결합되어 염료가 균일하게 분포되어 있어서 농도 증가에 따른 형광세기 감소 없이 지속적으로 증가하였다.
따라서 형광 나노하이브리드소재는 염료 농도의 증가에 따른 고효율 형광특성과 함께 높은 열안정성을 구현할 수 있어서 저가격 고성능 형광체로 응용할 수 있다.

적색/녹색 또는 황색 형광 나노하이브리드소재를 청색 LED칩에 봉지하여 LED칩으로부터 발생되는 청색광이 형광봉지재의 염료를 여기하여 발생되는 적색/녹색 또는 황색과 혼합되어 조명용으로 사용되는 백색 LED를 제조하였다.
적색 및 녹색 형광 나노하이브리드소재의 혼합 조성비를 조절하여 연색지수와 색온도를 용이하게 조절할 수 있어서 용도에 적합한 백색 LED를 개발할 수 있었다.
제조된 형광 나노하이브리드소재 기반 백색 LED는 120℃에서 1200시간 열처리에도 LED 스펙트럼 및 색지수 변화가 없어서 우수한 내열성을 가진다.
따라서 형광 나노하이브리드소재 기반 백색 LED의 상용화 가능성을 보인다.

이러한 LED용 고내열성 형광체-봉지재 일체형 형광 나노하이브리드소재는 LED의 적용분야인 일반 및 특수 조명, 디스플레이, 휴대용 디스플레이, 자동차 조명 등의 다양한 분야에서 형광체와 봉지재를 대체하는 LED의 패키징 재료로 사용될 것으로 예상된다.
본 연구에서 채택한 방법은 현재 LED 제작에 산업적으로 진행된 사례가 없으므로 새로운 조성 개발 및 특허 확보가 용이할 것으로 예상되고 LED제작 공정 면에서도 용액공정을 통해 저렴하고 신속하게 패키징을 할 수 있어 LED 제조 단가를 낮출 것으로 예상된다.


posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

2011. 12. 27. 17:00 대덕밸리과학소식/ETRI

□ 일반적으로 위성방송은 다채널의 고화질 방송서비스를 제공할 수 있는 장점이 있는 반면 비가 많이 오게 되면 전파 감쇠 때문에 방송이 일시 중단되는 문제가 발생하기도 합니다.

그러나 채널 적응형 위성방송 기술을 적용하면 맑은 날에는 HD(High Definition) 방송을 시청하다가, 비가 많이 내리면 기존 방송처럼 방송이 중단되는 것이 아니라 HD 방송에서 SD(Standard Definition) 방송으로 화질이 전환되어 끊김없이 해당 프로그램을 시청할 수 있는 기술이 있습니다.

이 기술은 비가 안 오는 지역에서는 HDTV가 수신되고, 비가 많은 지역에서는 방송이 중단되는 대신에 SDTV로 프로그램을 수신할 수있는 차세대 디지털 위성방송 기술입니다.

□ ETRI(한국전자통신연구원)는 KT스카이라이프와 공동으로 폭우나 폭설 등의 자연재해에도 끊김없이 위성방송을 시청할 수 있는 채널 적응형 스케일러블(Scalable) 위성방송서비스 기술 개발을 완료하고, Ka 대역 위성인 천리안위성을 통해 서비스 시연까지 성공적으로 마쳤습니다.

이 기술은 2011년 10월 스위스 제네바에서 개최되었던 ITU Telecom World 2011 전시회에 출품돼 큰 관심과 호평을 받은 바 있습니다.

또 ETRI는 국제 표준화 기구인 ITU-R에 채널 적응형 스케일러블 위성방송서비스 기술을  Ka 대역 위성방송서비스를 위한 국제 표준기술로 제안해 채택받았습니다.

그 동안 ITU-R 표준화는 일본이 주도해 왔으나, 이번 표준안 채택으로 우리나라 위성방송 기술의 우수성이 세계적으로 평가를 받은 것입니다.

Ka 대역 위성방송서비스는 현재의 Ku 대역 위성방송서비스보다 월등히 많은 채널의 HDTV(High Definition TV) 나 UHDTV(Ultra-HDTV) 서비스를 제공할 수 있는 차세대 위성방송 서비스입니다.

미국 DirecTV사는 이미 200여 채널의 Ka 대역 위성 HDTV 서비스를 제공하고 있으며, 일본 NHK에서는 초고화질 방송서비스인 UHDTV 서비스를 제공하기 위해 Ka 대역 위성방송 기술개발을 진행 중입니다.

□ 기존의 위성방송 기술로 Ka 대역 위성인 천리안위성으로 위성방송서비스를 제공 할 경우, 강우에 따라 연간 방송 중단시간이 약 13시간(가용도 99.85%) 정도였지만, 이 기술을 적용하면 방송 중단시간이 약 4시간(가용도 99.95%) 정도로 대폭 감소되는 효과를 얻을 수 있습니다.

이번 시연에 사용된 시제품은 HD/SD급의 스케일러블 비디오 인코딩 기술과 가변 변복조 기술을 연동하여 수신기 스스로 강우 상태에 따라 최적의 수신방식을 결정하는 적응형 위성방송 핵심기술이 적용됐습니다.

채널 적응형 위성방송 서비스 개념도


 용  어  설  명

Ka 대역 :
위성방송 및 통신에서 사용되는 20~30GHz 대역 주파수

Ku 대역 :
위성방송 및 통신에서 사용되는 12~14GHz 대역 주파수임.

ITU-R(국제전기통신연합) :
UN산하 국제기구로 전파, 방송 및 위성 주파수에 대한 국제권고를 개발하고 조정하는 역할을 수행하며, ITU-R은 ITU 내에서 전파통신표준화분야를 다루는 섹터임

스케일러블 비디오 인코딩 기술 :
하나의 콘텐츠를 서비스 형태에 따라 가변적으로 사용할 수 있도록 포맷을 변환하는 방식

가변 변복조 기술 :
위성 채널에서 강우와 같은 감쇠에 따라 변조 및 코딩 방식의 파라미터를 다르게 적용하여 위성방송 수신 가용율을 높이는 전송기술

posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

초경합금의 원료에 사용되는 고가의 텅스텐은 지금까지 절삭 공구용 날 제작을 위해 전량 수입했습니다.

전체를 초경합금으로 제작해오던 기존 드릴과 달리 드릴 공구의 날 끝을 교체해 여러 번 사용할 수 있는 친환경 절삭 공구가 국내 최초로 개발됐습니다.    

 
한국기계연구원 광응용기계연구실 강재훈 박사팀은 드릴 전체를 초경합금(Super hard alloy)으로 제작하던 기존 제품과 달리 절삭 날의 끝 부위를 쉽게 분리 및 교체해 재사용할 수 있는 고성능 드릴을 개발했습니다. 
 

새로 개발된 초경합금 팁 교체형 절삭공구(좌)와 기존의 일체형 절삭공구(우)


이번 기술 개발로 날 제작에 쓰이는 텅스텐 재료의 양을 최대 80% 줄일 수 있게 됐고, 기존 제품보다 더욱 단단하게 조일 수 있는 구조적인 특성까지 갖추게됐습니다.

초경합금 팁 교채형 재사용 드릴 공구의 구조

초경합금 팁이 체결된 재사용 드릴 공구의 상태와 가공 사진

<연 구 개 요>

기존 드릴의 전체를 초경합금으로 사용하는 솔리드형 드릴과 달리 드릴의 절삭 날끝 부위인 팁만을 초경합금 소재로 사용하며, 작업자가 쉽게 수명이 다 된 초경합금 팁을 교체해 지속적으로 재사용할 수 있는 한편 기존의 드릴 형태에 준한 체결강성을 지녀 안정된 절삭 가공 상태가 이뤄질 수 있게 했다. 
초경합금의 원료인 고가의 수입의존형 텅스텐의 사용량을 약 80% 이상 절감하며 재사용의 특성에 따라 폐공구 스크랩의 수거 후 재활용 공정에 따른 이산화탄소 가스 발생량도 획기적으로 억제했다.
경제성과 환경성을 동시에 갖춰 향후 생산제조 산업 분야에서 해결해야 할 차세대형 에코융합형 가공 공구라는 특징이 있다. 

posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

□ 미국, 유럽, 일본, 러시아, 중국 등 원자력 강대국들은 모두 자국 고유의 핵데이터 라이브러리를 생산해 오고 있으며, 이들 중 신뢰성을 인정받아 국제적으로 배포돼 사용되는 소수의 핵데이터 라이브러리를 국제표준 핵데이터 라이브러리라고 부릅니다.

한국원자력연구원 원자력데이터개발검증센터는 원자력 핵심 재료인 지르코늄(Zr) 동위원소 7종에 대한 중성자 핵데이터를 최근 배포된 국제 표준 핵데이터 라이브러리인 ENDF(Evaluated Nuclear Data File)/B-VII.1에 등재했습니다.

ENDF는 미국 브룩헤이븐국립연구소(BNL) 산하 국가핵데이터센터(NNDC)가 주도해 전 세계적으로 배포하는 핵데이터 라이브러리입니다.

이는 각 원소별 핵데이터를 종합해서 DB로 만든 핵데이터 라이브러리는 원전 운영과 미래형 원자로 및 핵융합로 설계, 방사성 폐기물 처분 연구 등 원자력 분야에서 설계, 해석 및 시뮬레이션 등에 기초 입력 데이터로 사용하는 핵심 원천 기술자료입니다.

한국원자력연구원이 생산한 핵데이터가 ENDF에 등재된 것은 지난 2006년에 이어 두 번째입니다. 

□ 이번에 새롭게 핵데이터를 등재한 지르코늄 동위원소는 전 세계에서 운전되고 있는 원자력 발전소의 핵연료 피복관, 안내관, 압력관 및 핵연료 지지격자 등에 사용 중인 중요한 원소로, 현재 연구개발 중인 미래형 원전에서도 주요 구조재로 고려되고 있어 정밀한 핵데이터가 요구되는 핵종 중 하나입니다.

기존에 사용해온 지르코늄 핵데이터는 1970년대에 생산·배포된 것으로, 최근 수행된 핵데이터 측정실험과 벤치마킹 결과 신뢰성이 낮은 것으로 밝혀지면서 국제 원자력계가 지르코늄에 대한 새로운 중성자 핵데이터 평가를 계획했습니다.

이를 미국 NNDC와 국제원자력기구(IAEA) 핵데이터센터(NDC)의 지원 하에 한국원자력연구원 원자력데이터개발검증센터가 주도적인 역할을 맡아 연구를 수행했습니다.

한국원자력연구원은 원자로 설계·해석 분야에서 필요한 자연 상태의 지르코늄 동위원소 5종(Zr-90, Zr-91, Zr-92, Zr-94, Zr-96)과 불안정 동위원소 2종(Zr-93, Zr-95) 등 총 7종의 지르코늄 동위원소에 대한 핵데이터를 생산했습니다.

□  한국원자력연구원 원자력데이터개발검증센터는 원자핵, 원자 및 분자의 구조와 반응에 관한 연구를 수행하고 관련 분야에서 요구되는 데이터를 생산·공급하는 국내 유일의 연구그룹입니다.

지난 1997년 소규모 연구그룹인 핵자료평가랩으로 출발한 원자력데이터개발검증센터는 2006년 자체 핵데이터 라이브러리를 갖지 못한 국가로는 최초로 국제 표준 데이터 라이브러리인 ENDF/B-VII.0에 전체 핵종의 9%에 해당하는 35개 중성자 핵데이터와 전체 핵종의 80%에 해당하는 131개 광핵반응 데이터를 등재함으로써 세계적으로 인정을 받기도 했습니다.

 용  어  설  명

ENDF(Evaluated Nuclear Data File) 라이브러리 :
미국 브룩헤이븐국립연구소(BNL) 산하 국가핵데이터센터(NNDC)에서 생산, 전 세계적으로 배포하는 핵데이터 라이브러리. 중성자파일, 광핵반응파일, 하전입자파일, 붕괴데이터파일, 핵분열수율파일 등으로 구성된다.

ENDF/B 형식 :
평가핵데이터를 원자력 연구나 산업에 직접 사용할 수 있도록 기술한 형식. 이에 반해 ENDF/A 형식은 단편적인 핵반응데이터를 기술하는 형식이다.

중성자 핵데이터 :
중성자와 원자핵과의 반응을 평가하여 수치화한 데이터. ENDF에서 가장 중요한 파일로 원자력 발전소의 설계, 운전 및 핵폐기물 처리 등에 기초 데이터로 쓰인다.

광핵반응 데이터:
광자(감마선)와 원자핵과의 반응을 평가하여 수치화한 데이터. 전자가속기 등을 이용한 핵반응 연구와 응용산업에 필수적인 기초데이터이다.

posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

안전성평가연구소(KIT) 12월 26일 제5대 이상준 소장 취임식을 개최했습니다.

신임 이 소장의 임기는 3년 입니다.

<취임사 전문>

안녕하십니까?
여러분들과 같이 일을 하게 되어 기쁩니다.
우선 제 취임식을 위하여 바쁘신 중에도 이 자리에 참석하여주신 김재현 원장님께 진심으로 감사를 드립니다.
저는 안전성평가연구소 개소 초창기부터 인연을 맺게 되면서, 오늘 이 자리에 서기까지 여러 모양으로 관계를 유지해왔습니다.
그래서 본인으로서는 감개가 무량하고, 특별한 의미를 부여하고 싶습니다.
특히 2008년 산업기술연구회 전문위원으로 위촉받아 안정성평가연구소 기관평가 위원장으로 인연을 맺은 후에는 같이 일해보자고 제안을 받은 적이 있었는데 여건이 허락되지 않아 이제야 여러분들을 뵙게 되어 늦은 감이 없지 않아 있습니다.
뜻하지 않게 지난 3년 동안에는 내부적인 갈등으로 인하여 마음 고생을 많이 했다고 들었습니다.
이제 제가 해야 할 일은 내부적인 갈등을 해소하고, 고객들에게서 잃어버린 신뢰를 회복하는 것이라 생각 됩니다.
이런 일들은 제가 부임했다고 금방 이루어지는 것은 아닐 것입니다.
여러분들과 제가 머리를 맞대고 진지하게 대화를 통하여 풀어갈 수 있을 것으로 확신합니다.
비임상 CRO의 시장 상황을 살펴보면 국내시장은 제약 산업에 내재되어있는 여러가지 불안요인으로 인해 썩 밝은 편은 아닌 것 같습니다.
해외 또한 신약개발 비용의 지속적인 상승으로 인하여 그렇게 낙관할 일은 아닌 것 같습니다.
그러나 이런 어려움 가운데서도 희망이 있습니다. 국내 및 다국적기업이 항체 신약개발에 집중하고 있는 것은 우리로서는 정읍분소의 조기 가동을 통하여 재도약을 위한 호기로 삼아야 할 것입니다.
저는 긍정의 힘을 믿습니다. 여
러분들과 제가 한마음이 되어 열정을 가자고 최선을 다할 때 반드시 좋은 결과가 있으리라 확신합니다.
공공성이라는 의미를 생각해봅시다.
공공성을 받는 사람 입장에서 생각해야지 나를 중심에 두고 공공성을 이야기하는 것은 아닐 것입니다.
우리를 경쟁력 있게 만들어 그 혜택을 다수, 특히 제약업체나 벤처 기업에게 주는 것이 공공성이며 더 나아가서 우리가 경쟁력을 통하여 벌어들인 재원으로 미래의 복지를 책임지는 것도 공공성이라 할 수 있습니다.
그래서 공공성을 이루어나가는 것이 오늘을 안주하는 것은 아닐 것입니다.
어느 종교든 중심은 나를 버리는 데에서 시작되는 것입니다.
여러분들이 오늘 이 시간부터는 공공성을 다시 인식하셔서 힘찬 미래를 열어 갑시다.
앞으로 3년은 KIT의 미래를 만들어가는 중요한 전환점이 될 것이라는 것을 우리 모두 인식을 같이 했으면 합니다.

저는 어느 조직을 가든지 내가 머물러 있을 순간만을 위해서 일하는 것이 아니라 중 · 장기적인 측면에서 의사결정을 내리려고 노력을 합니다.
역사는 흘러가는 것이기 때문에 설사 임기 중에 인정을 받지 못한다 하더라도 장기적인 관점에서 사심 없이 일을 처리했다면 후세에게 인정을 받을 것이라고 확신합니다.
저는 31년간 민간 기업에서 배우고 경험했던 모든 지식들을 후세를 위하여 헌신하고자 하는 마음자세로 이 자리에 섰습니다.
희망찬 미래를 향하여 항해하는 배의 선장 입장에서 여러분들과 합심하여 미래를 여는데 기여할 수 있기를 다짐해 봅니다.
감사합니다.

posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

수소는 기존의 전기발전에 비해 보관과 운반이 쉬워 직접 차세대 에너지원으로 이용할 수 있습니다.

게다가 수소는 연소 후에도 이산화탄소 발생이 없고 오직 물만을 배출하는 청정에너지로서 저탄소 녹색성장의 시대에 주목받는 에너지원이기도 합니다.

그러나 수소 생산에 있어 태양에너지를 활용한 연구는 지금가지 태양전지 패널로 전기를 만드는 방법이 대부분으로, 이는 야간에는 발전이 불가능하고, 날씨와 계절적인 요인의 영향을 받는 등 태생적인 한계가 있는 데다 안정적인 에너지원으로 활용하기에는 어려운 것 등 발전과 저장, 운반에 문제가 있었습니다.

이 같은 단점을 극복하고 실리콘 나노선을 활용해 햇빛으로 물을 분해해서 수소를 효율적으로 생산하는 녹색기술이 국내 연구진에 의해 개발됐습니다.

명지대 황성필 교수와 계주홍 석사과정생(공동1저자) 등이 참여한 연구팀은 실리콘웨이퍼에 나노선을 만들어 햇볕을 쬐면 나노선이 태양에너지를 활용해 물을 분해, 기존의 평평한 실리콘 판에 비해 수소 발생량이 획기적으로 증가함을 밝혀냈습니다. 

황 교수팀은 물을 분해하면 수소가 발생한다는 점에 착안하여 실리콘 나노선을 이용해 태양에너지를 수소에너지로 직접 변환시키는 연구를 진행했습니다.

연구팀은 실리콘웨이퍼를 금속촉매무전해식각법으로 저렴하면서도 간단하게 100nm 두께와 20μm길이의 실리콘 나노선이 수직으로 밀집된 구조물을 만들었습니다.

이 구조물은 태양에너지를 받아 활성화된 전자가 실리콘 표면까지 도달하는 거리를 단축시킴으로서 전자 소실량을 최소화하면서 수소 발생량을 획기적으로 증가시키는 역할을 합니다.

백금나노입자를 가진 실리콘 나노선의 광물분해 반응을 통한 수소발생의 모식도


또 나노구조가 빛의 파장보다 작아 빛이 반사되는 성질이 제거됨으로써 흡수되는 빛 에너지의 양도 극대화됐습니다.

연구팀은 이 과정에서 소량의 백금 나노입자를 나노구조물 위에서 촉매로 이용하는 방법을 동시에 연구해 수소 발생량을 크게 증가시켰습니다.

이번에 개발된 실리콘 나노선 광전극은 반도체산업에서 널리 쓰이는 실리콘웨이퍼를 이용하여 만든 것으로, 나노선이 효율적으로 광수소를 발생시킬 수 있음을 입증함과 동시에 기존의 반도체시설들을 활용한 광수소 대량 생산의 가능성을 보여주고 있습니다.

(A) p형 실리콘웨이퍼를 금속촉매무전해식각(metal catalyzed electroless etching)하여 제조한 실리콘 나노선들의 SEM사진 (b) 물분해반응의 촉매로 백금(Pt)을 도금하였을 때 실리콘 나노선의 끝부분에 붙은 백금입자를 보여주는 SEM사진


이번 연구결과는 'Nano Letters'지 온라인 속보(12월 14일자)에 게재되었습니다.  
(논문명 : Enhanced Photoelectrochemical Hydrogen Production from Silicon Nanowire Array Photocathode)

황성필 교수(뒤)가 계주홍 석사과정생과 실리콘 나노선의 수소발생에 관한 순환전압전류법 전기화학측정을 수행하고 있다.


 용  어  설  명

광물분해 (Solar Water Splitting) :
태양에너지를 이용하여 물을 분해하여 수소를 만드는 과정. 태양에너지를 에너지원으로 사용하여 청정하면서도 지속가능한 에너지원으로 주목받고 있음.

금속촉매무전해식각 (Metal-Catalyzed Electroless Etching) :
Silicon이나 Germanium같은 반도체를 화학식각하는 방법 중 하나. Silicon 위에 금속층을 도금한 후 산화제와 불산(HF)이 있는 용액에 담가 실리콘을 녹여내는 과정.
이때 금속표면은 산화제의 환원(reduction)에 촉매(catalyst)로 작용하여 금속/용액 계면에서는 환원반응이 일어나고 이때 형성되는 홀(hole)이 금속/실리콘계면의 실리콘을 산화시키게 되다.
불산(HF)으로 형성된 산화실리콘(SiO2)은 용액으로 식각되면서 금속이 실리콘 바닥으로 내려가는 듯한 식각형태를 보이게 된다.

겉보기반응속도 (Apparent Kinetics) :
화학반응의 속도는 여러 단일단계반응(elementary reaction)중 속도결정단계(rate determining step)에 의해 결정된다.
이렇게 결정된 반응속도는 반응물의 복잡한 수식으로 표현될 수 있는데, 다양한 조건에 따라 근사치(approximation)가 되어 간략한 겉보기반응속도로 나타낼 수 있다.
본 연구에서는 단위면적당 실리콘 계면에서 물분해반응의 속도는 일정하게 유지되나, 나노구조물로 인해 형성된 넓은 표면적으로 인해 마치 실리콘의 물반응 속도가 빨라지는 현상을 설명하기 위해 겉보기 반응속도라는 용어를 사용하였다.

<연 구 개 요>

화석연료인 석유는 매장량이 제한되어 가격이 점차 증가되는  추세이다.
2040년경으로 예상되는 석유고갈 후에는 수소가 에너지원으로 사용될 것으로 예상되어 수소 경제(hydrogen economy)에 대한 관심이 증대되고 있다.
수소는 물을 전기분해하여 생산하고, 생산된 수소는 전기와 비교하여 상대적으로 보관 및 운송이 간편하며, 연료전지를 이용하여 깨끗하게 전기를 생산할 수 있다.
수소를 발생하는데 있어서 전기를 사용하지 않고 매일 쏟아지는 태양광에너지를 이용한다면 이 수소경제의 지속가능성은 더욱 높아지게 될 것이다.

태양에너지로부터 물을 분해(Solar Water Splitting)하는 다양한 방법들 중 반도체가 빛에너지를 흡수하여 직접 물을 분해하는 방식은 단순하면서도 효율적인 수소발생경로로 주목된다.
물에 담겨진 반도체 물질에 빛을 쪼이면 밴드갭에 의해 반도체가 빛을 흡수해 내부의 전자가 더 큰 에너지를 가진 전자로 활성화된다.
활성화된 전자는 물과 반도체의 계면(interface)으로 이동하여 물을 환원시켜 수소를 발생하게 된다.
그러나 반도체가 흡수하는 광에너지의 양이 물을 분해하는데 필요한 에너지보다 작고, 반도체에서 물분해반응속도가 느리며, 반도체 내부 깊숙한 곳에서 발생한 활성화된 전자가 계면으로 이동하는 동안 사라지고, 반도체와 물의 계면에서 빛의 반사가 쉽게 일어나 흡수되는 에너지양이 적은 것들로 인해 수소생산의 낮은 효율이 문제로 지적된다.

해결책으로 마이크로선(microwire) 혹은 나노선(nanowire)의 배열(array)이 주목받고 있는데 1) 크기효과(size effect)로 밴드구조에 변화가 가능하고, 2) 물과 접촉된 면적이 커서 겉보기속도가 빨라지고, 3) 활성화된 전자가 계면으로 이동하는 경로가 짧으며, 4) 빛의 파장과 유사하거나 작은 구조물의 경우 빛의 반사도를 줄일 수 있기 때문이다.

반면 넓은 표면적은 2번의 장점을 주는 좋은 효과와 동시에 발생된 전자의 밀도를 줄여 개방전압(open-circuit voltage)은 줄이는 단점이 동시에 존재하여 나노구조 보다는 마이크로 구조가 적합할 것으로 예상이 되어왔다.

연구팀은 지구상에 많이 존재하는 원소이며 반도체 산업으로 관련기반이 잘 구축되어 있는 실리콘 물질로 나노구조물을 제조하여 이런 문제를 해소하고자 하였다.
일반적인 p형 실리콘 웨이퍼에 금속촉매무전해식각(metal catalytzed electroless etching)을 이용하여 실리콘 나노선을 제조하였다. 금속촉매무전해식각법은 일반적인 리쏘그래피에서 필수적인 마스크(mask)없이 1) 금속이온과 실리콘의 자발적 반응에 의한 용액 중에서의 금속 나노입자 생성과 2) 금속나노입자를 촉매로 활용한 실리콘식각의 2단계로 진행되어 넓은 면적위에 100 nm의 두께와 20 μm의 길이의 실리콘나노선을 쉽고 간편하게 용액 중에서 제조하였다. (Wet chemistry) 위 그림 처럼 제조된 나노선은 실리콘 기판에 수직으로 배열(array)된 구조로 전도성 물질에 따로 고정할 필요가 없이 그대로 전극으로 사용할 수 있다. 제조된 실리콘 나노선의 물분해 반응속도를 빠르게 하기 위하여 백금나노입자를 나노선 위에 제조하여 효율을 높일 수 있었다.

제조된 나노선 배열의 광물분해 효과 중 수소가 발생하는 photocathode 특성을 확인하기 위하여 전기화학적 방법이 사용되었다.
최적화된 pH=1의 물속에서 수소발생반응(hydrogen evolution reaction, HER)에 대한 순환전압전류법(cyclic voltammetry)을 이용하여 수소발생에 외부에서 가해 주어야 하는 전압을 측정하였다.
이 때 전압을 가해야 환원반응이 생기므로 더 양의(+)전압에서 전류가 흐르는 것으로, 수소발생의 효율을 측정하였다. 
그림의 그래프는 측정된 결과로 일반적인 평판 실리콘에 비교하여 더 양의 전압에서 전류가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
그 원인을 밝히기 위하여 측정을 수행하여 실리콘 나노선이 넓은 표면적을 가지며, 다른 산화환원분자(methyl viologen)에 대해서도 광전압이 큰 것으로 페르미레벨에 변화가 있음을 밝힐 수 있었다.

순환전압전류법(cyclic voltammetry)를 이용하여, (a) 수소발생에 대한 광촉매특성 (b) methyl viologen의 산화환원반응에 대한 광전압특성을 관찰한 결과. (a)의 결과는 전류가 발생하기 시작하는 전압인 onset voltage가 양의 전압을 가져 실리콘 나노선에 의한 광물분해반응중 수소발생이 일반적인 실리콘보다 우월함을 보여주고 있다. 실리콘 나노선이 수소발생에 효율적인 이유 중 하나인 광전압(photovoltage)을 다른 화학반응을 이용하여 측정한 결과 (b) 일반적인 실리콘 보다 큰 광전압이 관찰되었다.


본 연구를 통해 밝혀진 실리콘 나노선의 우수한 수소생산특성은 다음과 같다.

1) 나노구조로 인한 넓은 표면적을 가져, 물분해에 대한 겉보기 속도(apparent kinetics)가 빨라지는 효과가 확인되었다. 한편 넓은 표면적으로 인해 예상되던 낮은 개방전압으로 효율이 떨어질 것으로 예상되었으나, 측정된 개방전압은 더 높아져 효율이 훨씬 높은 광전극으로 작동함을 확인하였다.
2) 전기화학적인 측정을 통해 실리콘 나노선의 밴드구조는 실리콘웨이퍼의 밴드구조와는 차이가 있음을 확인하였다.
3) 빛의 파장보다 짧은 나노구조물로 인해 실리콘/물 계면에서 빛이 반사되는 정도가 확연히 줄어든다.
4) 광물분해(solar water splitting)반응에 대한 광전압이 0.42 V로 지금까지 보고된 실리콘 기반 촉매 중 가장 높은 광전압값을 보여주었다.

실리콘 나노선의 높은 광수소 발생 효율은 넓은 표면적, 크기효과로 인한 에너지구조 변화, 낮은 반사율 등의 나노구조의 특징을 이용하여 청정에너지인 수소의 광반응 효율을 높일 수 있다는 것을 보여주었으며, 이는 나노과학을 탐구하여 지속가능한 에너지원인 태양에너지로부터 청정에너지인 수소를 생산할 수 있을 것으로 기대된다.

posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

prev 1 2 3 4 5 ··· 7 next