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LED나 LCD TV, 노트북, LED 조명 등에 쓰이는 기능성 광학필름 및 도광판 제조의 핵심 기술인 대면적 미세패턴 롤 가공기술이 사업화돼 국내 최초로 양산 체제에 돌입했습니다. 
 
한국기계연구원 나노공정장비연구실 최두선 박사팀은 고중량 대면적의 압연 롤 표면에 최소 25㎛ 크기의 미세형상을 매우 선명하게 가공할 수 있는 기술을 국내 최초로 양산화 하는데 성공했습니다.

이번에 양산화되는 기술은 롤 무게 최대 3t, 길이 2m, 직경 500㎜의 대형 롤 표면에 크기 300㎛~25㎛의 미세형상을 절삭 가공하는 기술로서, 전체 길이 최대 70㎞의 가공거리를 무결점으로 가공할 수 있습니다. 
 

한국기계연구원이 개발한 광학필름용 미세패턴 롤 금형가공시스템(좌측)과 완성된 압출성형용 롤 금형(우측). 초정밀 온도와 습도 제어 조건에서 24시간 가동된다.



이번 기술 개발로 대형 압연 롤의 가공수율이 기존보다 80% 이상 높아져 초정밀 대형 롤 금형의 양산화가 가능해졌습니다.

이에 따라 우리나라가 세계시장을 선도하고 있는 첨단 디스플레이 제품군의 핵심부품인 고휘도 광학필름과 도광판의 시장 경쟁력을 한 단계 높일 수 있게 됐습니다.
  
이번 기술은 한국기계연구원이 지난 2008년 설립한 연구소기업 ㈜제이피이를 통해 사업화했으며, 도광판 압축롤의 경우 국내 시장의 80%를 점유해 올해 매출 50억 원 이상을 달성했습니다.

한편 이번 연구는 지식경제부 연구개발사업인 '고휘도 포토닉스 부품 생산 핵심 시스템 개발'과 '대면적 미세패턴 가공기술 개발'을 통해 개발됐습니다. 

UV 수지를 이용한 광학필름 제조용 미세 패턴롤 : 롤 표면에 수십 ㎛의 미세패턴이 가공된 롤 금형으로, 미세패턴의 형상은 광학 기능에 따라서 결정된다.

마이크로패턴

 

UV 수지를 이용한 연속 성형공정 및 고휘도 광학필름


최두선 박사

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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


<연 구 개 요>

폐열으로부터 제조된 스팀을 고압 순산소 연소를 통해 고온으로 재열한 뒤 터빈을 이용하여 전력을 생산하는 기술

  ○ 순산소 연소 기술은 전처리나 후처리 공정 없이 연소만으로 고농도의 이산화탄소를 포집할 수 있는 기술로서, 산소제조에 전력이 소비되어 효율이 감소하는 단점이 있으나, 다른 기술에 비교하여 포집단가가 낮고 용이하게 이산화탄소를 포집할 수 있는 유망한 기술임

  ○ 현재 사용하지 못하고 버려지고 있는 폐열자원(산업단지, 자원회수시설, 연료전지 등)으로 스팀을 생산하여 순산소 연소기술과 연계함으로써 효율저하를 최소화한 시스템으로 적용처에 따라 효율 저하가 없거나 또는 수 %이하의 효율저하를 기대

     ※ 연구기간 : 2003. 4 ~ 현재
     ※ 사업비 : 총 61억원(정부 36억, 민간 25억)
     ※ 연구기관 : 한국기계연구원(주관, 안국영)
     ※ 참여기업 : 현대엔지니어링, 성일에스아이엠, 한국남부발전

○ 순산소 연소에 대한 기초연구와 가열로에 적용가능한 상압형 순산소 연소기 연구(한국기계연구원)를 3년간 수행한 후, 발전용 가스터빈에 적용하기 위한 고압형 순산소 연소기 개발을 통해 순산소 연소기 설계기술을 고도화 함. 이후 발전플랜트 실증을 위해 엔니어링업체(현대엔지니어링), 플랜트 부품 전문업체(성일에스아이엠), 발전자회사(한국남부발전), 학계(경상대, 부산대, 한양대, 인하대)와 함께 컨소시엄을 구성하여 발전플랜트 실증을 추진함.

○ 이 기술은 현재 파일럿 규모의 시스템 실증 단계에 있으며, 순산소 연소기 등의 구성품이 독자기술로 개발되었을 뿐 아니라 시스템 설계/통합/운용 등도 국내기술로 진행된 만큼 대형 플랜트의 실증운전과 상용화 플랜트 개발도 가능한 상태이며, 기술개발을 위해 출연연구소(한국기계연구원), 산업계(참여기업 3기관), 학계의 협력연구와 정부(사업단)의 체계적인 지원이 일궈낸 산·학·연·관 협력의 모범사례라 할 수 있음

□ 주 요 성 과

발전용 순산소 연소기 및 이를 이용한 발전시스템 개발
    - 특허출원?등록(국내 12건, 국외 3건)
    - 국내외 유명논문(SCI) 14편 등

posted by 글쓴이 과학이야기

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BT, IT, NT의 융합이 가속화되고 있습니다.

이 가운데 환경 감시용 바이오 센서 제품의 시장 성장률이 높을 뿐만 아니라 진입 장벽도 비교적 낮은 것으로 분석됐습니다.

바이오 센서는 생체감지 물질이 특정 물질과 선택적으로 반응 결합하는 성질을 이용해 분석 물질의 존재 여부를 신호 변환기로 확인할 수 있는 장치 및 소자입니다.

한국기계연구원 곽기호 연구원은 '바이오 센서 글로벌 시장 동향분석'을 통해 바이오 센서의 글로벌 기술 및 시장 트렌드, 세계 시장 구조 및 규모, 분야별 시장 동향 등을 분석했습니다.
 
보고서에 따르면 바이오 센서는 분석 물질에 대한 선택적 반응(Selectivity), 극미량도 측정할 수 있는 측정 한계(Detection Limit), 검출 기능의 재현성(Reproducibility), 측정에 소요되는 반응 시간(Response Time), 생채감지 물질의 수명(Life Time Limits) 확보 등이 핵심 성공 요인으로 고려되고 있습니다.

바이오 센서의 활용 분야로는 크게 의료(POC, Home Diagnostic), 산업 공정(Process), 환경 모니터링, 군사, 연구(실험) 등으로 구분할 수 있으며, 시장 규모는 2009년 말 현재 약 67.3억 달러로 추정되는 가운데 2016년까지 연평균 11.5%의 높은 성장(144.2억 달러)이 예상되고 있습니다.
 
이중 혈당 센서, 심장 관련 질환 바이오 마커 등 의료(POC, Home Diagnostic) 분야의 시장 규모가 70%에 육박하고 있고, 향후 환경 감시용 바이오 센서 시장도 높은 성장세를 보일 것으로 예상됩니다.

삶의 질 향상, 환경 규제 강화, 친환경 녹색 성장 트렌드에 따라 환경 물질의 검출을 신속하고 효율적으로 수행해야 할 필요성이 커지면서 환경 감시용 바이오 센서 시장은 2016년까지 연평균 12% 성장하며 시장 규모가 20억 달러를 돌파할 것으로 예상됩니다.

그러나 아직까지 기존 대기업이나 지배적인 제품(Dominant Design)이 자리 잡지 못한 상태로 우리나라와 같이 바이오 센서 후발 주자가 진입하기에 비교적 용이한 것으로 파악됩니다.

실제로 2009년 현재 환경 감시용 바이오 센서 시장의 1위 기업(Strategic Diagnostics, 미국) 점유율은 16%에 불과해 신생 기업의 진입이 활발한 것으로 보고되고 있습니다.

이 보고서는 한국기계연구원이 자체 발간하는 월간 정책분석지 「기계기술정책」 10월호에 소개됐습니다.

<원문보기 클릭>

posted by 글쓴이 과학이야기

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한국기계연구원은 10일 제15대 최태인 원장 취임식을 개최했습니다.

 최태인 신임 원장은 서울대 응용물리학 학사, 미국 플로리다 대학원 전기공학 석·박사 출신으로, 국방과학연구소 부소장, 정책위원 등을 역임했습니다.

<취임사 전문>

여러분! 반갑습니다.

오늘 저의 취임을 축하해 주시기 위해 이 자리에 참석하신 한국기계연구원 가족 여러분과 외빈여러분께 진심으로 감사의 인사를 드립니다.

특별히 지난 35년간 오늘의 한국기계연구원이 있기까지, 그리고 우리나라 기계산업 발전을 위해
헌신적으로 일해오신 임직원 여러분께 경의를 표합니다.

저는 오늘 한국기계연구원의 제 15대 원장으로 취임하여 연구원의 한 가족으로 함께하게 된 것을
무한한 영광으로 생각하며, 기관 발전에 대한 무한 책임과 막중한 사명감으로 어깨가 무겁기만 합니다.

지금 세계는 기후변화와 에너지 문제 등 그 유례를 찾아보기 힘들 정도로 위기에 처해 있으며,
글로벌 경제의 불확실성도 커지고 있습니다.
영원할 것 같았던 경제대국 미국이 금융 위기로 휘청거리고 세계 최대의 경제권인 유로존이 어려움에 처해 있습니다.

해외시장에 크게 의존하고 있는 우리 경제가 처해있는 상황도 예외일 수 없습니다.

또한 국내외 다국적 기업 간의 특허 전쟁이 정점으로 치닫고 있으며, 지식재산권 분야 선점 경쟁은
생존을 위한 필요조건이 된 지 오래입니다.
 
정부출연연구기관을 둘러싼 환경의 변화도 우리에게 거센 변화를 요구하고 있습니다.

올해 3월 국가 과학기술계의 컨트롤 타워라 할 수 있는 국가과학기술위원회가 출범했습니다.

마무리 단계에 접어든 출연연 거버넌스 개편 논의는 부처간 의견 조율이라는 크나큰 산을 넘어야 합니다.

우리 연구원 고유의 색깔을 찾는 임무수행형 중심의 조직 개편도 올 연말까지는 마무리 지어야 합니다.
이미 다른 기관들은 임무수행형 연구소 조직개편을 끝내고 공격적인 경영에 나서는 등
발 빠르게 움직이고 있습니다. 


존경하는 임직원 여러분!

연구원 안팎의 난제를 풀고 헤쳐 나가야 하는 현재의 전환기는 우리에게 기회이기도 합니다.

그 기회의 가장 중요한 열쇠는 바로 우리가 담당하고 있는 분야에 대한 탁월한 역량이라고 생각합니다.

현재의 위기를 돌파하는 힘은 우리 안에 있습니다.
우리에겐 이미 세계 어느 곳에 내놓아도 부끄럽지 않은 기술력과 열정이 있습니다.
 

세계 두 번째로 순수 우리 기술로 개발한 도시형 자기부상열차는 한국공학한림원 주관의 '대한민국 100대 기술'로 선정된 데 이어 내후년이면 대한민국과 동북아시아의 관문인 인천국제공항에서 선을 보일 것입니다.

10㎚급 나노 측정 원천 기술은 교육과학기술부의'국가연구개발사업 우수성과 100선'에 선정됐고,
국제 표준으로 채택돼 전 세계의 이목을 우리 연구원에 집중시킨 바 있습니다.

그 밖에 이 자리에서 일일이 열거할 수 없는 수많은, 그리고 빛나는 여러분의 성과물이 있습니다.

하지만 여러분, 지금 이 순간부터 우리 한국기계연구원이 지난 35년간 국내외 기계분야를 선도하며 전문연구기관으로, 세계 수준의 연구원으로 발전한 것을 발판 삼아 새로운 도전을 다시 시작해야 합니다.

존경하는 임직원 여러분!

저는 오늘 이 자리에서  '한국기계연구원 원장'으로서 몇 가지 약속을 하고자 합니다.

첫째, 목표지향적인 중점 연구개발 분야의 기획과 추진으로 한국기계연구원만의 정체성을 확립하고 세계 최고 수준의 연구기관으로 발전할 수 있는 기반을 만들겠습니다.

이를 위해 한국기계연구원의 강점기술분야  강점기술 가능분야 및 미래원천 핵심기술을 도출하고,
기술도달 목표를 제시한 중장기 기술발전계획을 수립하여 시행하겠습니다.

그리고 강점기술분야에 대한 중간목표 평가를 포함한 기술관리계획을 수립하고 집중투자하여
세계적 수월성 연구그룹을 육성하도록 노력하겠습니다.

둘째, 조직문화로서의 소통처럼 기술의 융복합화를 위한 모든 노력을 강구하겠습니다.
첨단 IT ?BT ?NT ? 신소재 기술 등과의 융복합을 통하여 기술경쟁력 제고에 매진하겠습니다.

신개념 융복합 기술을 개발해 세계적인 기술 경쟁력을 확보하고, 해외 수입에 의존하는
핵심 부품과 소재의 국산화 개발 계획을 추진해나갈 것입니다.

과제선정 평가기준에 기술의 융복합 가능성 여부를 포함시키고, 장비 개발시 최종 제품뿐만 아니라부품과 모듈의 기술개발 계획을 동시에 수립하겠습니다.  

이렇게 만들어 낸 우리의 원천?융합기술이야말로 미래를 발전시킬 초석이라고 생각합니다.

셋째, 산?학?연 뿐만 아니라 국방 R&D분야에도 참여해 공동 협력과 교류를 통한 개방적인 협동연구기반을 구축하고, 국제협력을 강화하여 한국기계연구원의 국제적 인지도를 제고하겠습니다.
특히 세계적 일류기관과의 지속적인 네트워크를 통해 국제 협력연구를 활성화하고, 기관 차원의 협력 분야별 해외 기술 협력 거점을 구축하겠습니다.  

넷째, 여러분이 하시는 일에 자부심을 갖도록 성과에 상응하는 합리적인 보상체계를 갖추고, 안정적 연구환경 조성에 앞장서겠습니다.

즉, 경영목표의 정량적 지표화를 통해 연구원 경영성과와 연구성과를 체계적으로 관리하고, 연구성과에 기반한 엄정한 인사평가 제도를 확립하여 추진하겠습니다.

또한 다양한 커뮤니케이션 채널을 통한 소통문화 확산과 투명한 윤리경영시스템 구축 등으로
두 번 다시 불행한 일이 일어나지 않도록 안정적인 연구환경 조성에 앞장서겠습니다.

특히 윤리경영은 이제 선택이 아니라 기관의 생존, 기관의 미래를 결정 짓는 가장 필수적인 요소가 됐습니다.
우리는 탄탄한 윤리 의식으로 무장하지 않으면 아주 작은 실수에도 국민의 외면을 받을 수 있는, 막중한 책임감과 사명감을 요구 받는 자리에 있습니다.

공공기관으로서의 사회적 책임을 다하고, 윤리경영을 통한 깨끗한 조직문화를 키워나가 국민의 존경과 사랑을 하루 빨리 되찾아야 합니다.

친애하는 임직원 여러분!

제가 이 자리에서 다짐한 약속을 이루려면 여러분과 함께하여야 하고, 여러분의 적극적인 도움과 단단한 결속력이 필요합니다.

저는, 여러분과 늘 함께 가겠습니다.

귀와 마음을 열겠습니다.

먼저 듣겠습니다.
경영 혁신과 창조적 문제 해결을 위한 여러분의 모든 고견을 경청한 뒤 숙고하겠습니다.
여러분이 내딛는 한 걸음 한 걸음이 과학강국 대한민국의 초석이라는 자부심과 신념을 갖고 최선을 다해 주시길 다시 한 번 당부 드립니다.

우리가 마음을 모아 만들어낼 한국기계연구원의 새로운 역사로 대한민국, 더 나아가 전 세계 인류의 미래에 보탬이 되는 창의적 지식창출의 산실로 우뚝 서게 될 것을 믿습니다.

감사합니다.
 
2011. 11. 10.
한국기계연구원 원장  최 태 인

<주요 이력>

▷ 성    명 : 최태인 (崔 泰 仁)
▷ 생년월일 : 1950. 5. 29 (만 61세)

<학력>

○ 서울대 응용물리학 학사('74)
 ○ 미국 플로리다 대학원 전기공학 석사('80)
 ○ 미국 플로리다 대학원 전기공학 박사('84)

<주요경력>
 ○ 국방과학연구소 부소장('05~'10)
 ○ 국방과학연구소 정책위원('11)
 ○ 한국과학기술원 해양시스템공학과 대우교수('11)

 

기  간

학교명

전공분야

학위

‘66.3 - ’69.2

부산경남고등학교

 

 

‘70.3 - ’74.2

서울공과대학교

응용물리학

학사

‘77.9 - ’80.8

미국플로리다대학원

전기공학

석사

‘80.9 - ’84.8

미국플로리다대학원

전기공학

박사

기  간

소 속  및  직 위

‘92.2 - ’00.1

국방과학연구소 기술개발 부장, 해상시험장장

‘00.1 - ’02.12

국방과학연구소 항만감시체계 시업책임자

‘02.12 - ’04.3

국방과학연구소 기술협력부장

‘04.4 - ’05.7

국방과학연구소 본부장

‘05.7 - ’10.12

국방과학연구소 부소장

‘11.7 - 현재

국방과학연구소 정책위원

‘11.9 - ’11.12

한국과학기술원 해양시스템공학과 대우교수

주 요 저 서  및  논 문 등

 ○ 최종학위논문 : Optimum Design of Electrical Motors for Multilink  Manipulators and Automated Manufacturing Systems
 ○ 학술활동 : 국내외 논문 9편  ○ 연구보고서 21건, 과제책임자 17건 수행

posted by 글쓴이 과학이야기

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◆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

무급유 직결구동 소형 터보 냉매압축기는 고효율 공력부품, BLDC 모터, 자기 베어링, 고효율 모터드라이브 등을 적용해 기존의 오일을 사용하는 기어증속형에서 Oil-less Direct Drive System으로 전환, 친환경적이고 유지보수비가 거의 들지 않으며, 고효율 및 부분부하 운전으로 전력 사용량이 줄어드는 냉동기용 압축기 시스템입니다.

자기베어링(Magnetic bearing)은 로터의 무게를 전자기적인 힘으로 지탱하는 가장 진보된 회전체 지지기술로, 기존 볼베어링, 오일베어링, 공기베어링 보다 마찰력이 적고 친환경적인 특징이 있습니다.

새로 개발된 무급유 방식의 터보 냉매압축기는 기존의 오일 윤활 방식 터보 냉매압축기에 비해 오일을 사용치 않아 오일교환시 발생하는 냉매 손실 비용이 거의 발생치 않고, 인버터를 적용하여 부분 부하 운전이 쉬울 뿐만 아니라 전력 사용량과 소음이 덜하다고 합니다.  

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

RT(Ton of Refrigeration) :
1RT는 0℃물 1Ton(1,000 kg)을 24시간 동안 0℃의 얼음으로 만들 때 냉각해야할 열량


 

 

posted by 글쓴이 과학이야기

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  1. 대단합니다

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)


이 기술은 반영구적이며 환경친화적인 공정이어서 최근 전 세계적으로 주목받고 있는 첨단레이저 가공기술 가운데 선두 기술로 평가 받고 있습니다.

초발수 표면은 물방울이 잘 묻지 않은 표면으로 자기 세정효과가 있어 의료와 전자 등 산업 전반에 적용됩니다.

연구팀은 피코초 펄스 레이저를 이용한 미세 가공기술로 사출 성형에 필요한 곡면이나 3차원의 금형 표면에 마이크로 구조체를 직접 제작했습니다.

초발수 금형과 사출성형을 통한 플라스틱 표면의 물방울 접촉각 사진

이를 통해 금속, 폴리머, 유리 등 다양한 소재의 초발수성 표면을 값 싸게 무한히 생산할 수 있게 됐습니다.

또 금형의 패턴을 조절해 거꾸로 초친수성 표면 제작에도 응용될 수 있는 길을 열었습니다.

이 기술은 현재 국내특허가 출원됐으며, 이번 연구결과는 레이저 미세 가공 분야에 권위 있는 저널인 'Japanese Journal of Applied Physics' 에 게재됐습니다.

한편 이번 연구는  지식경제부 산업원천 연구개발사업인 '생태모사 청정표면 가공기술 개발'과 '레이저 미세 가공기술 개발'과 연계해 진행됐습니다.

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




posted by 글쓴이 과학이야기

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  1. 재미있게 읽고 갑니다. 좋은하루 되세요~~

형성된 나노구조체: 식각 공정을 이용해 구조체의 밀도 조절이 가능하다. 나노구조체 밀도는 1 cm2 당 각각 1200억 개(오른쪽), 720억 개(왼쪽)

나노구조체의 크기는 머리카락 지름의 1000분의 1정인 1㎛(마이크로미터) 이하입니다.


때문에 동일한 부피에 나노구조체를 형성하면 표면적이 획기적으로 증가하는 현상이 나타납니다.

투명전도층이 증착된 나노구조체: 투명전도층은 빛의 투과도와 전기적 전도성이 우수하다. 이러한 투명전도물질과 나노구조체간의 접합을 통해 새로운 광전소자를 개발했다. 빛 굴절계수가 작은 투명 전도물질은 빛의 반사도를 낮추는 효과도 지닌다.

광전소자는 에너지를 전기에너지로 변환하는 소자로, 태양전지나 LED, 디스플레이, 조명기기 등의 제작에 근간이 되고 있습니다.


그러나 현재까지 개발된 광전소자는 크기가 작은 나노구조체에 일일이 전류를 통하게 해야 하는 등 미세하고 까다로운 공정이 필요해 상용화에 어려움이 있었습니다.

그런데 이 같은 돌기 형상의 나노구조체를 활용해 태양전지의 효율을 높일 수 있는 차세대 광전소자가 개발됐습니다.

한국기계연구원 나노역학연구실 김준동 박사팀은 돌기 형상의 대면적 나노구조체에 고성능 투명전극을 입혀 입사광 이용면적을 기존 평판 형태보다 10만 배 이상 획기적으로 늘린 광전소자를 개발했습니다.

나노구조체를 이용한 광전소자 모식도


연구팀이 새로 개발된 광전소자는 전극을 지니는 고성능 물질을 플라즈마 증착 기술을 이용해 나노구조체의 돌기에 입혀 제작비용을 20~30% 절감해 대면적 나노구조체 공정에 활용할 수 있게 됐습니다.

이로 인해 향후 태양전지나 LED, 디스플레이, 조명기기 등의 제작에 새 장이 열릴 것으로 기대되고 있습니다.

나노구조체의 표면적 증가 효과. 나노구조체의 밀도가 증가하면 전류값이 비례해 증가한다. 나노구조체 소자는 일반기판 소자보다 전류를 32배까지 늘인다.

이번 연구는 최준혁 박사팀과 한양대 이정호 교수팀의 협력을 통해 진행됐습니다.

이 기술은 현재 국내특허가 출원됐고, 이번 연구의 결과는 최근 미국의 유명 저널 ‘Applied Physics Letters’에 발표됐다.


연구팀은 이번 기술을 활용해 태양전지의 효율성 향상 연구도 진행한다고 합니다.

 

전극을 지니는 고성능 물질을 플라즈마 증착 기술을 이용해 나노구조체의 돌기에 입히는 실험을 진행하고 있는 한국기계연구원 김준동 박사.

posted by 글쓴이 과학이야기

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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

IEC는 한국기계연구원 이학주 박사팀이 개발한 나노측정기술 '띠굽힘시험법'이 미세전자기계시스템(MEMS) 분야 국제표준으로 선정하고, 이를 홈페이지(http://www.iec.ch)에 사전공표했습니다.

IEC 국제표준은 세계 3대 국제표준기구 중 하나인 국제전기기술위원회(IEC)에서 제정하는 통일된 국제 표준으로, 각국이 국가 표준을 제정할 때 이에 준거하도록 권고하고 있습니다.
 
우리나라에서 개발된 나노측정기술이 국제표준으로 공표된 것은 이번이 처음으로, 나노측정 원천기술의 국제표준 선취권을 확보함에 따라 우리나라가 세계 나노기술 기반 확립을 주도하는 계기를 마련하게 됐습니다.
   
IEC 국제표준명은  '띠굽힘 시험법을 이용한 박막의 인장물성 측정'(IEC 62047-8 Ed. 1.0)으로, 오는 4월 책자로 발간됩니다.

'띠굽힘시험법'은 길이가 길고 두께가 얇은 마이크로·나노 구조물을 변형시키며 하중 등을 간편하고 정확하게 측정하는 방법으로, 측정의 자동화는 물론 관련 제품들의 신뢰성 향상에 크게 기여할 수 있습니다.

이학주 박사는 "지금까지는 나노 구조물의 측정이 어려워 마이크로·나노 구조물 상용화에 걸림돌이 돼왔으나, 이번 국제표준 채택으로 신뢰성 문제 해결은 물론 우리나라가13조 5000억 원 규모의 세계 나노측정기술 산업을 주도하는 계기를 마련하게 됐다"고 밝혔습니다.

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)


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