지난 2019년 7월 일본이 반도체와 디스플레이의 제조 핵심소재 수출을 제한하면서 정부와 기업은 물론 국민들까지 소재·부품·장비(소부장)가 경제적인 무기가 될 수 있다는 것을 실감했다. 이후 미·중 기술패권 경쟁이 지속되면서 일본뿐만 아니라 우호적인 나라들도 언제든지 소부장을 무기로 경제제재를 할 수 있는 상황으로 치닫고 있다. 이에 과학기술정보통신부는 2019년 5개 국가핵심소재연구단을 시작으로 현재 69개 연구단을 운영해오고 있다. 올해 2월까지 연구단이 확보한 핵심전략기술 121건을 기술이전했으며, 기술료로 117억여원을 받았다. 이 중 대표적인 3개 연구단에서 진행하는 연구개발(R&D)의 현황과 방향, 전망 등에 대해 집중 조명하고자 한다."우리가 중국처럼 저가로 승부할 때는 지났고, 그렇다고 사용하던 소재로 세계적인 일본이나 독일 제품과 비슷한 성능의 제품을 내놓는다 해도 세계시장에서 살아남을 수 없다. 그렇다면 비슷한 생산단가로 성능을 끌어올릴 소재를 개발해야 한다." 한국과학기술연구원(KIST) 첨단소재기술연구본부장이자 TGG(판상 배양 성장) 압전소재 연구단을 이끄는 강종윤 단장은 28일 압전 소재를 설명하면서 이같이 말했다. 연구단은 10조원대 초음파 압전 변환기(트랜스듀서) 시장과 19조원대 햅틱용 액추에이터 시장을 타깃으로 소재와 부품 국산화 R&D를 진행 중이다. ■일상부터 국방의료까지 활용압전소재는 일상생활부터 국방, 의료 분야까지 널리 쓰이고 있다. 압력을 주었을때 전기적 변화가 일어나거나 반대로 전기를 통하게 하면 팽창되거나 수축된다. 디스플레이를 터치할 때 진동을 만드는 햅틱, 임산부가 품고 있는 태아의 모습을 보는 초음파검사기, 어부가 물고기의 위치를 찾아내는 어군탐지기, 해군이 해저 깊은 곳에 숨어 있는 적 잠수함을 찾는 소나 등 쓰임새가 다양하다. 압전 부품은 주로 다결정 세라믹으로 만들어지는데 기존 공정에 새로운 기술들을 추가해 결정립을 한방향으로 정렬시키면 압전 특성이 향상된다. 그게 바로 TGG 압전 세라믹이다. 강 단장은 "TGG 압전소재 개발이 성공할 경우 기존 다결정 소재보다 감도가 2배 이상 향상될 것으로 보고 있으며, 주파수 대역은 60% 증가할 것"이라고 예상했다. 연구단은 지난 2020년 8월에 시작해 1단계 사업을 마치고 현재 2단계 중 소재 개발이 70~80% 정도 됐다. 강 단장은 "시장에서 이 소재를 적용하는 애플리케이션 검증까지 받아야 되기 때문에 소재 개발 시간이 좀 걸린다"고 설명했다. 연구단에는 KIST와 한국재료연구원, 한국세라믹기술원, 한국전자기술연구원, 고려대가 함께 R&D를 하고 있다. 또 압전 액추에이터 분야에 아모센스, 압전 트랜스듀서에 아이에스테크놀로지가 참여했다. 두 분야는 요구하는 특성이 다르다. 트랜스듀서에는 오래 써도 열이 적게 나는 특성이 필요하고, 액추에이터에는 작은 변화에도 반응이 잘 일어나는 것을 원한다. ■기존 인프라에 새기술만 적용다결정 압전소재 공정은 세라믹 시트를 만들고 여러 겹으로 쌓는 방식이다. TGG도 다결정이어서 기존 재료비와 거의 비슷하다. 공정도 기존 방법을 사용하는 것으로 완전히 새로운 공정이 아니다. 강 단장은 "기존 인프라를 다 새로 구축하지도 않고 약간의 새로운 기술력을 넣는 식이라 재료비나 공정비용 등 생산단가가 올라가진 않을 것"이라고 설명했다. 아모센스는 자동차, 전자기기, 무선통신 등에 필요한 압력센서 기판을 만들고 있다. 아모센스 오창우 이사는 "TGG로 시장 우위를 차지할 기회가 있겠다는 확신을 가지고 참여하게 됐다"고 말했다. 압전 액추에이터 시장은 오는 2027년 세계 시장 규모가 약 10조원에 달할 것으로 전망된다. 자동차만 보더라도 계기판들이 디스플레이로 바뀌면서 앞전 액추에이터 응용분야가 계속 늘어나고 있다. 아울러 아이에스테크놀로지는 초음파 센서 전문기업으로 현재 방산용 소나(SONAR) 소자와 의료용 집속 초음파(HIFU) 소자 등 핵심 부품을 국산화해 수출하고 있다. 압전 초음파 변환기 제작에 20년 이상 근무한 아이에스테크놀로지 채민구 부장은 "단결정은 성능은 좋지만 가격이 너무 높아 산업현장에서는 그 정도까지 필요없다"며 "연구단 기획서에서 그려주는 TGG 특성은 필드에서 설계하는 사람들이 봤을 때 굉장히 매력적인 소재"라고 설명했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 굽히거나 누르는 힘을 모아 전기로 바꾸는 물질을 페브릭(천)에 입히는 기술을 개발했다. 연구진은 이 기술로 옷을 만들어 적은 전력으로도 작동하는 사물인터넷(IoT) 기기를 쓸 수 있을 것으로 보고 있다. 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 천을 기반으로 하는 압전 에너지 하베스터 제조 방법을 개발했다고 9일 밝혔다. 연구진은 웨어러블 부품의 상용화 걸림돌이었던 공정과 재료 비용, 새로운 특성 분석 기술 등을 해결했다. 이 기술은 지난 2019년 12월 23일 국내 특허 등록이 됐다. 연구진은 가로세로 2㎝ 크기의 천에 고분자물질을 입혀 구부리고 눌러 측정한 결과 1μW의 전력을 만들어냈다. 고분자물질과 천이 잘 접착돼 있는지 확인하기 위한 테스트를 1000회 이상 반복해도 성능에 이상이 없었다. 홍승범 교수는 이날 "티셔츠에 로고를 프린팅하듯 압력을 전기로 만드는 고분자물질 'VDF-TrFE'를 패브릭에 스며들게 만들었다"고 설명했다. 연구진은 110~120℃의 열을 가하면서 천에 로고 붙이듯 고분자 필름을 패브릭에 접착시켰다. 이때 고분자 필름 표면이 패브릭 표면에 빽빽이 접착돼 날실과 씨실 사이로 새어 나와 못과 같은 형태로 되어 높은 결합력을 갖게 된다. 이 핫프레싱은 높은 접착력을 얻을 수 있는 공정이다. 또 기존 내구성 테스트 방법인 굽힘 테스트와 새로 도입한 '표면 및 계면 절단 분석시스템(SAICAS)'을 이용해 패브릭과 고분자 필름이 잘 붙어 있는지를 측정했다. SAICAS를 이용한 계면 결착력 분석은 칼날을 이용해 정량적 및 정성적으로 힘을 측정하는 방법이다. 이 측정법은 기존 방법들보다 훨씬 정확한 분석 기법으로 이번 실험에서 처음으로 웨어러블 소자에 적용했다. 연구진은 향후 고분자를 이용한 웨어러블 소자 내구성 테스트에 쓰일 수 있을 것으로 보고 있다. 홍 교수는 "이번에 개발한 기술은 패브릭과 고분자를 이용한 다른 소자의 제조 공정 및 분석에도 새로운 기틀을 마련할 수 있을 것으로 전망한다"고 말했다. 홍 교수 연구팀 소속 김재규 박사과정 학생이 제1저자로 참여한 이번 연구는 DGIST 에너지공학전공 이용민 교수팀과 KAIST 신소재공학과 노광수·기계공학과 유승화 교수팀과의 협업을 통해 국제 학술지 '나노 에너지' 9월호에 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 질화붕소(h-BN)를 활용해 작은 움직임만으로도 전기가 발생하는 것을 최초로 측정하는데 성공했다. 이 연구결과를 바탕으로 향후 다양한 스마트 센서의 영구적 전력원으로 활용할 수 있다. 한국원자력연구원 이경자 박사와 경북대학교 박귀일 교수의 공동연구팀은 이차원 육방정계 질화붕소에 압력을 가해 만들어지는 전기량을 최초로 측정하는데 성공했다고 6일 밝혔다. 연구팀은 이를 응용해 스마트 센서 개발 등에 활용될 수 있는 '플렉시블 압전소자'를 개발했다. 플렉시블 압전소자는 미세한 힘만으로도 전기를 생산할 수 있어 충전 없이 플렉시블 또는 웨어러블 전자기기를 언제 어디서나 사용 가능할 수 있게 하는 차세대 에너지 소자로 각광받고 있다. 또한 심장박동, 혈액흐름, 근육 수축·이완 등 사람 몸에서 발생하는 생체 역학적 힘을 통해 신체에 부착하는 스마트 센서의 영구 에너지원으로도 사용이 가능할 것으로도 전망된다. 공동연구팀은 실험을 위해 나노미터 두께의 얇은 h-BN을 분말형태의 나노플레이크로 제작했다. 이후 플라스틱 판에 h-BN 분말을 올려놓고 플라스틱판을 구부렸을 때 나오는 전압 신호를 측정해 '압전상수'를 계산해냈다. 압전상수를 실험적으로 측정 및 보고한 것은 이번이 최초로, 측정값을 활용해 h-BN을 자유자재로 활용할 뿐만 아니라 다양한 신소재를 개발할 수 있는 길이 열렸다. 붕소(B)와 질소(N)가 육각형 벌집 모양으로 결합한 질화붕소는 중심대칭이 깨져있어 이로 인해 압력을 가하면 전기가 발생하는 압전성을 갖는다. h-BN은 압전성을 비롯해 우수한 전기절연성, 화학적 안정성, 방열성 및 방사선 차폐능을 가지고 있어 고온 및 방사능을 버텨야 하는 원전 및 우주항공 소재에 널리 사용될 수 있다. h-BN이 압전성을 가진다는 사실은 그동안은 이론적으로만 알려져 있었다. 그러나 공동연구진은 실험을 통해 h-BN의 압전성을 규명하고 압전상수를 측정하는데 성공하면서 h-BN 연구에 상당한 진전을 이뤄냈다. 한국원자력연구원 원자력안전연구소 박진호 소장은 "h-BN은 압전성을 비롯해 우수한 방열성 및 방사선 차폐능 등의 성질로 인해 응용 가능성이 무궁무진하다"며 "앞으로도 연구원은 h-BN을 고온 방사선 극한환경용 스마트 센서 및 무선센서 네트워크 구현을 위한 에너지 하베스팅 기술 개발 등에 활용하기 위한 연구를 지속해 나갈 계획"이라고 밝혔다. 이번 연구 성과는 복합 자연과학 분야에서 전 세계적으로 저명한 학술지인 'ACS 응용 재료 및 인터페이스' 최신호에 게재돼 학계에서 주목을 받고 있다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 이건재 교수와 전기및전자공학부 유창동 교수 공동연구팀이 인공지능 기반의 화자(話者) 인식용 유연 압전 음성센서를 개발했다. 이번 연구를 통해 개인별 음성 서비스를 스마트 홈 가전이나 인공지능 비서, 생체 인증 분야 등 차세대 기술에 활용 가능할 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 9월호에 ‘민감도’와 ‘화자인식’ 논문 두 편으로 동시 게재됐고 현재 관련 기술은 실용화 단계에 있다.    음성 센서는 인간과 기계 사이의 자유로운 소통을 가능하게 만드는 가장 직관적인 수단으로 4차 산업혁명의 핵심 기술로 주목받고 있다. 음성센서 시장은 2021년 대략 160억 달러 규모로 커질 것으로 예상된다. 그러나 현재 산업계에서는 음성 신호 수신 시 정전용량을 측정하는 콘덴서 형식을 사용하기 때문에 민감도가 낮고 인식 거리가 짧아 화자 인식률에 한계가 있다. 이번 연구에서 이 교수 연구팀은 인간의 달팽이관을 모사해 주파수에 따라 다른 영역이 진동하는 사다리꼴의 얇은 막을 제작했다. 음성신호에 따른 공진형 진동을 유연 압전 물질을 통해 감지하는 자가발전 고민감 음성 센서를 개발했다. 연구팀의 음성 센서는 기존 기술 대비 2배 이상 높은 민감도를 가져 미세한 음성 신호를 원거리에서도 감지할 수 있다. 또한 다채널로 신호를 받아들여 하나의 언어에 대해 복수 개의 데이터를 얻을 수 있다. 이 기술을 기반으로 누가 이야기하는지 찾아내는 화자인식 시스템에 적용해 97.5%의 화자인식 성공률을 무향실에서 달성했고 기존 기술 대비 오류를 75% 이상 줄였다. 화자인식 서비스는 음성 분야에 세상을 바꿀 기술로 기대를 받고 있다. 기존 기술은 소프트웨어 업그레이드를 통한 접근으로 인식률에 한계가 있었지만 연구팀의 기술은 하드웨어 센서를 개발함으로써 능력을 크게 향상시켰다. 추후 첨단 소프트웨어를 접목한다면 다양한 환경에서도 화자 및 음성 인식률을 높일 수 있을 것으로 예상된다. 이건재 교수는 “이번에 개발한 머신 러닝 기반 고민감 유연 압전 음성센서는 화자를 정확하게 구별할 수 있기 때문에 개인별 음성 서비스를 스마트 가전이나 인공지능 비서에 접목할 수 있을 것이며 생체 인증 및 핀테크와 같은 보안 분야에서도 큰 역할을 할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 스마트 IT 융합시스템 연구단의 지원을 받아 수행됐다. seokjang@fnnews.com 조석장 기자

【 대전=김원준 기자】 각종 센서나 웨어러블 기기의 자가발전장치로 떠오르고 있는 나노발전기의 기술흐름이 압력을 활용하는 '압전형'기술에서 정전기를 활용하는 '마찰형'기술로 옮겨가고 있다. 나노발전기는 배터리 교체나 외부충전이 필요없는 반영구적 전원장치로, 무선 네트워크 등에 장착되는 각종 센서나 웨어러블 기기를 위한 미래 대체전원으로 기대를 모으고 있다. 9일 특허청에 따르면 나노발전기 관련 특허는 최근 4년여간(2012년~2016년 9월) 총 382건 출원됐으며 이 가운데 '마찰형'은 111건 '압전형'은 243건으로 조사됐다. 출원비중은 압전형이 64%로 높지만 분야별 출원추이는 마찰형의 특허출원이 2012년 0건에서 2015년 42건으로 급증세를 보이고 있다. 반면 압전형은 2012년 78건에서 2015년 39건으로 급감한 것으로 나타났다. 마찰형이 압전형 보다 제작이 상대적으로 쉬울 뿐만 아니라 발전소자의 구조를 제어해 더 큰 출력을 얻을 수 있기 때문으로 풀이된다. 압전형은 압전소자에 미세한 압력을 가해 전기를 발생시키는 압전효과를, 마찰형은 다른 두 물질이 마찰할 때 발생하는 정전기 효과를 이용하는 것이다. 특허출원이 급증하고 있는 마찰형 나노발전기의 최근 4년여간(2012년~2016년 9월) 세부 출원 동향을 보면, 학계 출원이 73%로 산업계 출원(9%)을 압도하고 있는 것으로 조사됐다. 이는 현재의 마찰형 나노발전기 기술수준이 바로 상용화가 가능한 단계까지는 도달하지 않았음을 의미하는 것이다. 또 마찰형 나노발전기의 내국인 출원 비중은 96%에 달하며 국내 출원을 기반으로 한 국제 출원 비율은 9%에 불과한 것으로 나타났다. 아울러 마찰면적 증대를 위한 발전소자의 물리적 구조나 배치와 관련된 출원은 90%에 달하는데 비해 발전소자의 소재 자체에 대한 출원은 10%에 그치는 등 원천 연구는 부족한 것으로 분석됐다. 성백문 특허청 전력기술심사과장은 "사물인터넷(IoT)의 발달로 오는 2020년까지 수조(trillions) 개의 센서들이 지구 곳곳에 설치될 것으로 예상되는 만큼 자가발전장치에 대한 수요가 폭증할 것으로 보인다"면서 "이제 우리 산업계도 마찰형 나노발전기의 시장 잠재력에 주목해 적극적인 특허확보 전략을 수립해 나갈 필요가 있다"고 말했다. kwj5797@fnnews.com

 ▲ 울산대 첨단소재공학부 이재신 교수팀이 물리학과 김일원 교수, 울산정밀화학센터 연구진 등과 공동으로 세계 최고 수준의 친환경 무연 압전소재를 개발했다. 앞줄 가운데가 이 교수. 【울산=권병석기자】 울산대학교(총장 김도연)는 25일 첨단소재공학부 이재신 교수팀과 물리학과 김일원 교수, 울산정밀화학센터 태원필 박사 연구진이 공동으로 세계 최고 수준의 환경 무연 압전소재를 개발했다고 밝혔다. 이 연구결과는 최근 한국세라믹학회·한국전기전자재료학회가 주관한 ‘국제 압전 세라믹 소재 및 응용학회’에서 최우수 포스터상을 수상했다. 공동연구진의 수상 논문은 ‘기계적 품질계수가 매우 높은 나트륨-칼륨-니오븀 산화물계 무연 압전 세라믹소재’로서, 세계 최고 수준의 기계적 품질계수를 가진 무연 압전소재를 개발한 것을 주요 내용으로 하고 있다. 이 연구는 지식경제부와 울산시가 지난 2년 동안 지원한 ‘지방기술혁신사업’에 따라 진행됐다 현재 자동차, 전자기기, 정밀기계 분야에 주로 사용되는 소재는 납이 함유된 압전소재다. 하지만 최근 유럽연합(EU)을 중심으로 납, 카드뮴, 수은, 크롬, 난연제 등 유해물질사용제한지침(RoHS)을 강화하면서 대체물질 개발이 절실한 상황이었다. 이에 따라 이번에 공동연구진이 개발한 세계 최고 수준의 무연 압전소재는 친환경적이고 인체에 무해한 대체 소재로 활용가능성이 높은 것으로 알려졌다. 이재신 교수는 “신기술은 자동차에서는 후방충돌 감지센서와 엔진오일 교체시기를 자동적으로 감지하는 센서, 의료용에서는 초음파 진단기 등에 널리 활용될 수 있다”며 “기술이 상용화되면 엄청난 부가가치가 창출될 것”이라고 소개했다. 한편 울산대는 이같은 연구 결과가 발표된 뒤 관련 분야에서 가장 앞선 연구력을 자랑하는 독일 다름슈타트공과대학과 중국 우주항공기술을 주도하고 있는 남경우주항공대 등 세계 각국으로부터 공동연구와 석박사 인력교류, 초청강연 등 제안이 잇따르고 있다. /bsk730@fnnews.com

압전 초음파 모터는 지난 80년대 후반 캐논 카메라의 망원렌즈 구동용으로 처음 실용화됐다. 이후 카메라의 자동초점맞춤(AF) 기능으로 응용이 확대됐고 현재는 손떨림방지 기능 등으로 다양하게 이용되고 있다. 이 장치가 카메라에서 응용이 확대되는 이유는 크기가 작고 소음이 없으며 정밀제어가 가능하기 때문이다. 이런 장점으로 최근에는 휴대폰 카메라의 줌렌즈에도 이용되고 있다. 이밖에도 압전 초음파 모터는 현재 반도체 제조장비, 다이아몬드 절단 장비, 정밀기기용 모터 등 다양한 첨단 분야로 응용폭이 계속 확대되고 있다. 우리나라에서는 현재 한국과학기술연구원(KIST)의 박막재료연구센터에서 압전 초음파 모터에 대한 연구를 진행 중이다. KIST는 90년대 초부터 압전 초음파 모터 개발에 착수했다. 이 기술은 국내 업체인 피에조테크놀리지를 통해 99년 처음으로 상용화되는 개가를 이뤘다. 또한 KIST와 피에조테크놀리지가 지난해 6월 공동 개발한 압전 초음파 모터인 ‘TULA’는 삼성테크윈 ‘VLUU NV7’의 손떨림보정 장치에 채택됐다. 이 모터는 크기가 3㎜에 불과할 뿐만 아니라 기존 모터에 비해 출력이 크고 반응 속도가 빨라 손떨림 보정은 물론 줌, 자동초점 기능 등으로 응용을 확대할 수 있을 것으로 기대되고 있다. KIST 박막재료연구센터의 전자재료응용연구팀은 지난 80년대 후반부터 압전 분야 연구를 시작했으며 현재 박사급 연구원 6명을 포함, 20여명의 연구원들이 압전 모터의 설계와 재료 연구에 몰두하고 있다. 이 연구소 센터장인 윤석진 박사는 “우리의 설계 기술은 이미 이 분야 선진국인 일본에 뒤지지 않는다”면서 “향후 모터를 나노 수준에서 제어하는 제어 기술과 납을 사용하지 않는 압전 세라믹 재료 분야가 강화돼야 할 것”이라고 밝혔다. /economist@fnnews.com 이재원기자

한동안 인터넷, 이동전화 등 특정 경로에 국한되던 정보 공유가 컴퓨터와 네트워크 연결에 상관없이 실생활 전반으로 확산되는 세상이 됐다. 유비쿼터스 시대가 다가오고 있다. 이런 유비쿼터스 세상의 핵심은 바로 전자식별(RFID)태그. 우리가 입고 있는 옷이나 신발에서부터 채소나 쓰레기에 이르기까지 모든 사물에 붙어 있는 전자태그는 곳곳에 설치된 메인 시스템과 정보를 주고받으며 인간의 삶을 보다 편리하게 만들어준다. 하지만 이런 유비쿼터스 세상이 실현되려면 전자태그에 사용되는 전원 공급 문제가 먼저 해결돼야 한다. 각각의 전자태그가 전기선의 연결 없이 독자적으로 발전 전원을 가지고 구동해야 하기 때문이다. 이런 문제를 해결하기 위해 최근 각광받는 분야가 압전체를 이용한 에너지 하베스팅(harvesting)이다. 압전 세라믹을 이용한 초소형 발전기가 작은 진동을 전기에너지로 바꿔주는 마술을 부리는 것이다. ■압전효과? 압전효과(Piezoelectric Effect)란 압전체를 매개로 기계적 에너지와 전기적 에너지가 상호 변환하는 작용이다. 다시 말해 압력이나 진동(기계에너지)을 가하면 전기가 생기고 전기를 흘려주면 진동이 생기는 효과다. 이 변환을 만들어 주는 압전체는 압력이나 진동을 가하면 전기가 생기는 물질. 우리가 사용하는 가스레인지의 점화과정이 압전체를 이용한 압전효과의 대표적인 예다. 손잡이를 돌려 압전체에 압력을 가하면 전기가 생성돼 불꽃이 생기며 공급된 가스와 만나 불이 붙는다. 현재 전세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 대표적인 압전체는 PZT(납, 질콘, 티탄으로 만든 소재)라는 세라믹(무기화합물) 소재다. 그러나 최근 환경 문제에 대한 규제가 늘어남에 따라 납을 사용하지 않은 압전 세라믹 재료의 개발 필요성이 높아지고 있다. 이밖에도 PVDF라는 폴리머 계열 소재에서도 압전 현상이 나타나며 이를 이용한 박막 스피커 등 개발도 활발히 진행되고 있다. 압전효과는 에너지 변환을 필요로 하는 분야에서 무궁무진하게 응용되고 있다. 각종 진동을 이용해 전기에너지를 생성해내는 에너지 하베스팅은 무공해 재생에너지라는 점에서 각광받는 연구분야다. 또한 거꾸로 전기를 주입할 때 생기는 진동은 초음파 분야에서 응용돼 가습기나 세척기같은 생활용품, 초음파 모터 등의 분야에서 이미 다양하게 사용되고 있다. 이밖에도 압전효과를 복합시킨 응용 사례도 있다. 어군탐지기는 전기에너지를 기계에너지(초음파)로 변환해 내보내고 돌아온 기계에너지를 다시 전기에너지로 바꾼 원리다. 비파괴검사도 이와 같은 원리다. ■진동으로 전기를 만드는 작은 발전기 흔히 우리가 지구상에서 볼 수 있는 태양열, 빛, 풍력 등이 가지고 있는 에너지는 무공해일 뿐만 아니라 무한정 이용이 가능하다. 이들 에너지는 이미 태양광 발전, 열전소자(양끝에 온도 차가 발생하면 전기가 발생되는 장치)를 이용해 온도 차로부터 전기에너지를 얻는 열전 발전, 풍력 발전 등으로 상용화되고 있다. 그러나 최근엔 압전체를 이용해 전기에너지를 얻는 압전 발전 분야가 새로운 대안으로 각광받고 있다. 압전체를 이용한 에너지 하베스팅은 주위의 버려지는 힘이나 압력, 진동같은 에너지를 우리가 사용가능한 전기에너지로 변환해 준다. 이 방식은 에너지 변환 효율이 크고 소형·경량화가 가능하다는 장점 때문에 앞에 언급한 전자태그의 전원 문제를 해결할 최고의 대안으로 떠오르고 있을 뿐만 아니라 다양한 분야의 응용이 기대되고 있다. 예를 들어 압전 발전기를 군화에 부착하면 군인들이 걸어다닐 때의 진동을 이용, 무전기의 배터리를 충전할 수 있다. 이 기술은 현재 미국에서 연구가 진행중인 것으로 알려졌다. 또한 상·하수도에 부착된 센서가 물이 흐르는 수도관의 진동을 이용, 자체 발전해 전기 공급 없이 수도관의 상태를 메인 서버로 전송할 수도 있다. ■생활속의 압전 효과 소량의 전기로 진동을 만들어내는 압전효과는 이미 우리가 실생활에서 이용하는 각종 장비에 널리 응용되고 있다. 초음파 가습기는 물을 가열하지 않고도 수증기의 형태를 만들어낸다. 바로 압전효과를 이용한 원리다. 전기를 압전체에 흘려주면 초당 20만번 이상의 진동이 이어지고 이 진동이 물을 깨뜨려 수증기를 만들어 내는 것이다. 초음파 세척기 역시 같은 원리로 생성된 초음파를 이용해 이물질을 제거하는 장치다. 이밖에도 압전 초음파는 자동차의 뒷거울 이슬 방지, 초음파 치료기 등 다양한 분야에 이용되고 있다. 최근에는 압전 원리를 사용한 초음파 모터에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 압전 초음파 모터는 압전 세라믹에서 발생하는 기계적 진동을 원하는 구동 형태로 변환해 작동되는 모터다. 이 모터는 구조가 간단하고 소형화가 쉬우며 소비전력이 낮다. 또한 초음파 영역에서 구동되기 때문에 소음이 거의 없고 정밀도가 우수해 나노(1나노미터는 10억분의 1미터) 수준의 제어를 가능하게 한다. 때문에 압전 초음파 모터는 전자기식 모터에 비해 정밀한 분야에서 응용 범위가 확대되고 있으며 관련 연구도 활발히 진행중이다. 한국과학기술연구원(KIST)의 윤석진 박사는 “향후 과학 기술 발전 방향이 소형화 및 나노화로 전개되는 만큼 압전 초음파 모터의 수요 및 개발이 급증할 것으로 예상된다”면서 “일본이 선점하고 있는 이 시장을 우리가 가져와야 할 것”이라고 말했다. ※도움말=한국과학기술연구원 박막재료연구센터 /economist@fnnews.com 이재원기자

[파이낸셜뉴스] 대학병원 교수와 지역 중견종합병원 심장내과 전문의가 관상동맥이 완전히 막히면서 심부전과 부정맥이 동반돼 외과적 수술이 필요한 60대 환자에게 콤바인으로 고난도 심혈관 중재시술을 성공적으로 시행함으로써 흉부외과의 개흉 수술없이 환자가 일상생활에 빨리 복귀할 수 있게 됐다. 현재 지방 필수의료 부족사태로 심혈관 질환의 시술이나 수술이 지연되고 있는 상황 속에서 3차 대학병원과 2차 종합병원 진료팀의 콤바인 성공은 골든타임을 다투는 응급 심혈관질환자 치료에 또 하나의 희망을 던져줬다는 평가를 받고 있다. 의료법인 온종합병원(병원장 김동헌·전 대한외과학회 회장)은 “지난 21일 이 병원 3층 심혈관센터에서 양산부산대병원 전국진 순화기내과 교수를 초청해, 이 병원 이현국 심혈관센터장과 함께 고난도 심혈관 중재시술을 성공했다”고 26일 밝혔다. 이날 시술은 관상동맥 만성완전폐색 병변(CTO)이 있는 61세 남성 환자 K씨를 대상으로 경피적 관상동맥 중재술(PCI)로 막힌 혈관을 확장, 성공적으로 스텐트를 삽입함으로써 원활한 혈류 순환이 이뤄지게 했다. CTO(관상동맥의 만성완전폐색)는 심장에 혈액을 공급하는 관상동맥이 완전히 막혀 혈액 공급이 이루어지지 않는 상태를 말한다. 이 경우, 심부전과 부정맥으로 인하여 가슴 통증, 호흡 곤란, 어지러움 등의 증상이 나타나기도 하며, 심한 경우 심장마비로 이어지는 최고도 심혈관질환이다. 개흉을 통한 관상동맥 우회술의 위기에 처한 이 환자는 전국진-이현국 진료팀의 극적인 시술 성공으로 1주일여 입원 치료를 받은 다음 26일 퇴원했다. 평소 고혈압과 당뇨, 고지혈증 등 기저질환을 갖고 있던 환자 K씨는 한 달 전부터 가슴이 심하게 두근거리면서 흉통에 시달려 병원을 찾았다가, 관상동맥 조영술(CAG)에서 좌전하행동맥(LAD)의 시작부터 혈관 전체가 완전히 막혀 있는 CTO 상태인 것으로 드러났다. 온종합병원 심혈관센터 관계자는 “환자의 상태가 최고난도여서, 자칫 중재술 시행시 출혈이나 부정맥, 심부전, 심낭압전 등이 일어날 가능성을 설명한 다음 최후의 수단인 외과적인 개흉을 통한 관상동맥 우회술에 앞서 CTO환자에 대한 중재술 전문가인 양산부산대병원 순환기내과 전국진 교수에게 콤바인 중재술을 부탁했고 환자와 가족도 흔쾌히 받아들임에 따라 이뤄졌다”고 설명했다. 전국진 교수는 양산부산대병원 심혈관센터 센터장을 역임했고 △2009년 JCR(Journal Citation Reports) 국제학술대회 최고상과 △2008년 국제인명센터 세계 100대 의학자에 등재된 명의로서 CTO환자에 대한 고난도 중재시술의 권위자라는 평가를 받고 있다. 전 교수는 온종합병원은 물론 부산·울산·경남지역의 2차 의료기관 심혈관센터로부터 고난도 중재술을 의뢰받을 경우 해당의료기관 의료진과 콤바인으로 시술을 시행하는 등 골든타임을 다투는 응급 심장혈관 질환자들의 치료를 위한 고난도 관상동맥 중재술 저변확대에 적극 나서고 있다. 온종합병원 심혈관센터 이현국 센터장은 지난 2022년 6월부터 지금까지 관상동맥 만성완전폐색 환자 6명을 전국진 교수와 콤바인을 통해 고난도 중재술을 성공적으로 시행했다. 이번 온종합병원 심혈관센터에서 실시된 전국진-이현국 중재시술팀은 K씨의 관상동맥이 워낙 꽉 막힌 탓에 와이어 진입이 쉽지 않았지만 반대편 관상동맥 조영술과 CT소견을 근거로 혈관 내 초음파를 삽입해 무려 3시간에 걸쳐 시술한 끝에 성공했다. 온종합병원 김동헌 병원장은 “해가 갈수록 3D진료과인 흉부혈관외과와 심장내과 전공의 지원자들이 줄어들고 있어 골든타임을 다투는 심장혈관질환을 다루는 필수의료분야가 지역 뿐 아니라 대한민국에서 고사될 위기에 처해 있다”면서 “이러한 상황에서 이번 전국진-이현국 순환기내과 시술팀의 콤바인 성공은 CTO환자의 내과적 치료영역을 확대했다는 점과 접근성이 어려운 대학병원에서의 시술을 종합병원에서 콤바인으로 치료해 환자와 가족들에게 생명 연장과 함께 기쁨을 준 의미 있는 성과”라고 강조했다. 현재 온종합병원 심혈관센터 중재시술팀은 이현국 센터장(부산대학교 의학전문대학원 겸임교수), 김현수 과장(전 고신대병원 심혈관센터 교수) 등 의료진과 탁월한 시술테크닉을 가진 방사선사와 간호사, 임상병리사들로 구성돼 있다. 올해 7월부터 5년간 심혈관 중재시술 인증의료기관으로 지정됐다. 온종합병원 심혈관센터는 오는 가을까지 우수한 심장내과 시술전문의를 2명 더 충원할 예정이어서 앞으로 심근경색과 같은 응급 환자뿐 아니라 CTO와 같은 만성 심장병 환자들에게 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.  roh12340@fnnews.com 노주섭 기자

[파이낸셜뉴스] 부산·울산·경남지역 기업을 대상으로도 중소벤처기업부(중기부)에서 야심차게 추진하는 스타트업 활성화·비즈니스의 장, ‘웰컴 투 팁스’ 사업이 시작된다. 중기부는 27일 오후 부산 아스티호텔에서 2024 제1차 영남권(부울경) 행사를 열고, 이를 바탕으로 부울경에도 팁스 활성화에 나선다. 중기부와 부산지방중소벤처기업청(부산중기청)은 이날 오후 1시 30분 아스티호텔 부산역 24층 워케이션센터에서 웰컴 투 팁스 영남권(부울경) 행사를 마련했다. 팁스는 중기부가 선정한 운영사가 민간의 전문성과 역량을 활용해 창업기업을 선별하고 정부가 기술개발(R&D)과 창업 사업화 자금 등을 연계 지원하는 행사 프로그램이다. 현재까지 2800개가 넘는 스타트업이 총 13조원 규모의 후속투자를 유치하는 성과를 거두는 등, 유망 스타트업 발굴의 장이자 중기부 대표 창업지원사업으로 잘 알려져 있다. 이는 특히 미국의 저명 데이터 분석·리서치 기관인 CB 인사이츠에서 최근 발표한 ‘글로벌 액셀러레이터 TOP 4’에 팁스가 선정되는 등 해외에서도 우수성을 인정받았다. 올해는 팁스의 성공 모델을 세계로 확장하는 ‘글로벌 팁스’를 신설해 유망 스타트업의 해외 진출 지원도 강화한다. 이날 부산에서 열린 팁스는 지역 스타트업과 예비 창업가, 지역 창업지원기관 등 다양한 창업주체의 참여를 확대하기 위해 지역 스타트업 포럼 ‘부산 단디벤처포럼’과 연계해 열린다. 이 포럼은 지역 예비창업자와 기업 간 정보교류와 창업기업의 투자 유치를 위해 민-관 협력으로 개최하는 스타트업 포럼이다. 행사는 총 2부로 구성되며 1부는 ‘스타트업 기업설명회(IR)’ 세션, 2부는 팁스 참여 스타트업 선·후배기업 멘토링 등 네트워킹 세션으로 진행된다. 특히 투자사들이 ‘역 IR’을 진행해 팁스 운영사인 투자사들이 초점을 두는 주요 투자 분야와 기업 투자 전략 등을 소개하고 관심 있는 기업의 신청을 받아 현장 상담도 진행했다. 스타트업 IR 피칭에 참여한 기업들은 모두 부울경 소재 기업들로 △씨라이프사이언스랩(수산물 유통 데이터 솔루션 기업) △바다플랫폼(먹거리 안전성 인증 서비스) △커넥트제로(낚시·관광 콘텐츠 정보 제공 플랫폼) △보라공사(스마트 공사 관리시스템 플랫폼) △딥브레인(탄소절감 리워드 솔루션 기업) △타키(미국식 테이블 오더 플랫폼) △브로코스(브로콜리 줄기 활용한 건강기능식품 개발사) △플렉스데이(선불카드 프로세싱 플랫폼) △위더스콘텐츠(여행·생활 인플루언서 AI 매칭 플랫폼) △비앤씨(친환경 디스플레이용 압전 스피커 개발사) △넥슨(저탄소 에너지 절약형 냉각 시스템 개발사) 등 11개사다. 중기부 임정욱 창업벤처혁신실장은 “이번 행사를 통해 지역 유망 스타트업들과 팁스 운영사와의 네트워킹으로 팁스 참여를 촉진하는 계기가 될 것이다. 또 운영사들은 유망 지역 스타트업을 만날 기회가 될 것”이라며 “앞으로 차례로 열리는 전국 권역별 팁스 행사를 계기로 지역의 창업 주체 간 네트워크가 활성화하길 기대한다. 또 비수도권 스타트업의 팁스 참여 확대 기회가 되길 바란다”고 말했다. lich0929@fnnews.com 변옥환 기자