[파이낸셜뉴스] 우주 방사선을 차단하고 500도 고열을 견디는 복합섬유가 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST) 기능성복합소재연구센터 김대윤 박사팀은 질화붕소나노튜브(BNNT)와 아라미드 고분자를 혼합한 우주 방사선 차폐 복합섬유를 개발했다고 1일 밝혔다. 이 섬유는 방사선에 쉽게 노출될 수 있는 승무원이나 의료계 종사자, 발전소 근로자의 보호복으로 만들 수 있다. BNNT는 기존에 활용되던 탄소나노튜브(CNT)와 유사한 구조를 가지고 있지만 다수의 붕소를 포함해 방사선에서 나오는 중성자를 더 많이 흡수한다. 연구진은 "우리가 개발한 섬유는 붕소를 포함한 구조 때문에 중성자 흡수력이 탄소나노튜브에 비해 약 20만 배 정도 높다"면서 "BNNT 복합 섬유를 원하는 모양과 크기의 직물로 만들게 되면 그 자체로 방사선 중성자 투과를 효과적으로 차단할 수 있는 좋은 소재"라고 말했다. 지난해 누리호 발사 성공과 함께 최근 새롭게 출범한 우주항공청 등으로 우주에 대한 관심이 높아졌다. 또 공공분야 뿐만아니라 민간에서도 우주 여행 등의 우주 관련 산업에 대한 관심과 투자가 적극적으로 이뤄지고 있다. 실제 우주 여행을 하는 경우 현실적으로 우주 방사선에 노출되는 것은 피할 수 없다. 우주 방사선 속 중성자는 생명 활동에 부정적인 영향을 미치고, 전자기기들의 오작동을 일으켜 장기적인 우주 임무 수행을 위해 차단 시설과 보호복이 꼭 필요하다. 연구진이 개발한 복합 섬유는 우리가 일상적으로 착용하는 의복 형태로 적용하면 방사선에 쉽게 노출될 수 있는 승무원, 의료계 종사자, 발전소 근로자 등을 효과적으로 보호할 수 있다. 또, 세라믹 성질을 지닌 BNNT의 특징으로 내열성도 뛰어나 극한 환경에서도 사용될 수 있다. 연구진은 "이 섬유는 패브릭으로 쉽게 제조가 가능해 원하는 모양과 크기로 만들어 방사선 노출로부터 전자기기의 오작동을 방지하는 데에도 활용할 수 있다"고 설명했다. 따라서, 우주용뿐만 아니라 국방·소방용으로도 활용이 가능하다. 김대윤 박사는 "우리나라가 우주 및 국방 분야에서 매우 빠르게 발전하고 있는 만큼 큰 시너지를 낼 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 복합 섬유를 국제 학술지인 '어드밴스드 파이버 머티리얼즈(Advanced Fiber Materials)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국원자력연구원이 내일테크놀로지와 손잡고 신개념 나노소재와 원자력 기술을 접목한 신기술을 개발한다. 원자력연구원은 연구원 창업기업인 내일테크놀로지와 질화붕소 나노튜브 기반 원자력 및 방사선 응용기술 개발 상호협력협약(MOU)을 지난 7월 31일 체결했다고 5일 밝혔다. 두 기관은 원자력과 방사선 분야에서 질화붕소나노튜브를 기반으로 원천 기술과 제품을 개발에 협력해 신시장을 창출한다는 계획이다. 이번 협약에는 △나노신소재 공동 연구 △질화붕소나노튜브를 이용한 원천 산업 신소재 공동개발 △기술정보 교류 △연구장비와 시설공유 등의 내용을 포함한다. 내일테크놀로지는 2015년 원자력연구원에서 독자적으로 개발한 질화붕소나노튜브 제조기술과 장치를 기반으로 김재우 박사가 창립한 연구원 창업기업이다. 전 세계적으로 질화붕소 나노튜브 제조기술을 보유한 기업은 미국, 캐나다 등의 소수 기업만이 손꼽히며 국내 기업으로는 내일테크놀로지가 그 대열에 합류해 있다. 내일테크놀로지가 질화붕소나노튜브를 이용해 개발한 전기절연방열소재는 산업통상자원부로부터 2018년 '국내 최초 개발 우수 신기술' 중 하나로 선정됐다. 또한, 작년 11월 세계 최초로 질화붕소 나노튜브를 활용한 자동차 배기가스 정화용 촉매를 개발하며 화제가 돼다. 최근에는 글로벌 최대 시약 소재사인 시그마 알드리치, 굿펠로 등과 수출계약 체결을 통해 제품의 우수성을 인정받으며 소재 분야에서 선두 기업으로 자리 잡았다. 한편 질화붕소나노튜브는 열전도율, 탄성, 강도, 열·화학 안정성 등이 뛰어나다. 현재 반도체, 자동차 산업 등에서 널리 사용되는 탄소나노튜브(CNT)보다 4차산업 분야에서 활용성이 더욱 높은 핵심 나노소재로 손꼽힌다. 인체에도 무해해 IT·IoT, 에너지뿐 아니라 바이오메디컬 분야에서도 주목받고 있다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 내일테크놀로지가 질화붕소 나노튜브(BNNT)를 활용해 자동차 배기가스 정화용 촉매 개발에 성공했다고 14일 밝혔다. 이 기술은 고가의 귀금속 촉매를 최대 1000배 절약하면서 600℃ 이상의 고온에도 안정적으로 정화 성능을 유지해 미세먼지를 줄이는 역할을 할 것으로 보인다. 내일테크놀로지는 한국과 미국에 이 기술에 대한 특허를 출원했다. 또한 북미지역의 세계적 자동차부품사와 공동으로 자동차용 촉매제품 개발을 추진하기로 합의하고 비밀유지각서를 체결했다. 현재 질화붕소 나노튜브는 시장 진입 초기 단계라 수요가 많지 않아 고가로 소량씩 공급되고 있으나, 추후 수요 증가로 시장이 확대되면 대량 생산에 따른 원가 절감으로 경제성 또한 확보할 수 있을 것으로 예상된다. 전 세계적으로 질화붕소 나노튜브 제조기술을 보유한 기업은 미국, 캐나다 등의 소수 기업만이 손꼽히는 가운데, 원자력연구원 창업기업인 내일테크놀로지가 그 대열에 합류했다. 내일테크놀로지가 미국 스토니브룩대학 연구팀과 함께 개발한 기술은 질화붕소 나노튜브 표면에 나노미터 크기의 팔라듐 또는 백금 나노입자 극소량(0.1wt% 이하)을 결합해 촉매를 제조하는 기술로, 질화붕소 나노튜브의 촉매 특성에 더해 표면에 결합한 나노입자의 촉매 성능을 동시에 발현시킬 수 있다. 기존 기술과 유사한 정화능력을 가지면서 600℃ 이상의 고온에서도 오랜 시간 정화 성능을 유지할 수 있다. 또한, 귀금속 촉매 사용을 최소 100배에서 최대 1000배 이상 절약하면서 제조공정 역시 매우 간단해 대량 생산에도 적합하다. 내일테크놀로지 대표이사인 김재우 박사는 "내일테크놀로지는 우리나라 출연연에서 독자 개발한 기술을 기반으로, 현재 시장을 주도하고 있는 미국, 캐나다 기업보다 우수한 특성의 질화붕소 나노튜브를 획기적으로 낮은 가격에 공급해 시장을 주도할 수 있다고 확신한다"며, "개발한 고유 기술을 기반으로 2025년 40조원에 이를 것으로 예측되는 촉매시장에 무난히 진입할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 이번 기술개발 결과는 화학공학 분야에서 가장 많은 인용수를 자랑하는 학술지인 I&ECR의 표지논문으로 최근 선정됐다. 내일테크놀로지는 김재우 박사를 중심으로 2015년 원자력연구원에서 독자적으로 개발한 질화붕소 나노튜브 제조기술과 장치를 기반으로 창립한 연구원 창업기업이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

미세먼지가 기승을 부린다는 '삼한사온' 대신 '삼한사미'라는 신조어가 우리나라를 뒤덮고 있다. 수도권에는 6일 현재 6일째 고농도 미세먼지 비상저감조치가 내려져 있다. 2017년 1월 제도 도입 이후 연일 연속 발령 신기록을 세우고 있다. 이달 1일부터 3일까지 9개 시·도에 이어 3월 5일에는 12개 시·도, 그리고 6일은 14개 시·도에 비상저감조치가 발효 중이다. 국가과학기술연구회에 따르면 현재 과학기술분야 정부출연연구기관들이 첨단과학기술로 미세먼지 문제를 해결하기위해 연구개발에 몰두하고 있다. 정부는 지난해 초 과학기술정보통신부와 환경부, 보건복지부 등 여러 부처간 협력해 미세먼지 문제 해결을 위한 국가전략프로젝트 시행 계획을 발표했다. 미세먼지 발생부터 관리까지 모든 과정을 연구해 맞춤형 관리가 가능한 해결책을 찾겠다는 것이다. 분야에 따라 영화제목을 빗대 '찾는 놈', '막는 놈', '거르는 놈' 그리고 '바꾸는 놈' 등 출연연구원들의 역할은 다양하다. ■'거르는 놈' 미세먼지는 걸러내자 미래에너지플랜트(FEP) 융합연구단이 각종 연료의 연소과정에서 발생하는 미세먼지의 발생과 배출을 억제하는 '초미세먼지 및 유발물질 제거기술'을 독자적으로 개발했다. 한국에너지기술연구원(KIER)과 한국기계연구원(KIMM)은 각각 입자상(1차 초미세먼지)과 가스상(2차 초미세먼지) 물질 제거 분야를 담당해 초미세먼지와 관련 유발물질을 높은 효율로 제거하는 기술을 개발했다. 이 기술을 이용하면 1, 2차 초미세먼지를 기존 배출량 대비 90%이상 줄일 수 있다. '거르는 자'들은 이미 굴뚝 밖으로 나온 미세먼지와 유해물질이 사람들에게 전달되는 것을 막는 기술을 연구한다. 대표적인 것이 2.5㎛보다 작은 초미세먼지를 효과적으로 걸러낼 수 있는 필터들이다. 효과적인 필터 개발을 위해서 '나노' 기술까지 동원되니 PM10 크기의 미세먼지뿐 아니라 초미세먼지, 더 나아가 초미세먼지의 100분의 1 크기인 2.5㎚(나노미터) 입자까지 걸러낼 수 있는 수준에 이르렀다. 뿐만 아니라 일회용으로 사용하던 필터를 재활용할 수 있게 만들어 새로운 환경문제를 미리 방지하는 노력도 함께 이루어지고 있다. 또한, 필터와 비슷한 맥락으로 '집진' 기술 연구도 활발하다. 공기 중에 떠다니거나, 손이 닿지 않는 곳의 미세먼지가 건강에 영향을 미치지 않도록 정전기를 이용해 미세먼지를 모으고 붙잡는 기술이 개발되고 있다. 한국생명공학연구원(KRIBB)은 공동연구를 통해 초미세먼지(PM2.5)를 포집할 수 있는 고성능 기능성 나노 섬유 기반 초미세먼지 필터 제조에 성공했다. 이 필터는 기존 포집 필터의 성능을 약 25% 향상할 수 있는 기술로, 낮은 소비 전력으로도 효과적으로 미세먼지를 정화할 수 있어 자동차용 공기청정기로의 활용이 기대된다. 한국과학기술연구원(KIST)은 세계 최초로 재활용할 수 있는 세라믹 소재의 미세먼지 필터와 초미세먼지까지 걸러낼 수 있는 필터를 개발했다. 재활용 필터는 차세대 나노소재인 '질화붕소나노튜브(BNNT)'를 활용해 기공에 걸린 미립자를 태워 제거하는 방법으로 재활용한다. 한편, 초미세먼지까지 필터링하면서도 통기성을 유지하는 특수소재는 마스크는 물론, 공기청정기, 창호에 붙일 수 있는 소재로 3~4년 뒤 상용화를 목표로 하고 있다. 한국철도기술연구원(KRRI)은 서울교통공사와 연세대학교 등과의 공동 개발로 기존 분진 흡입차를 대폭 개선해 초미세먼지 집진 효율을 90% 이상 올린 터널 초미세먼지 제거 차량을 개발해 선보였다. 디젤 연료를 썼던 이전 제품과 달리 전기 배터리를 사용해 매연이 생기지 않는다. 연구개발이 완료되는 대로 표준화 과정을 거쳐 상용화할 계획이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

미세먼지가 기승을 부린다는 '삼한사온' 대신 '삼한사미'라는 신조어가 우리나라를 뒤덮고 있다. 수도권에는 6일 현재 6일째 고농도 미세먼지 비상저감조치가 내려져 있다. 2017년 1월 제도 도입 이후 연일 연속 발령 신기록을 세우고 있다. 이달 1일부터 3일까지 9개 시·도에 이어 3월 5일에는 12개 시·도, 그리고 6일은 14개 시·도에 비상저감조치가 발효 중이다. 국가과학기술연구회에 따르면 현재 과학기술분야 정부출연연구기관들이 첨단과학기술로 미세먼지 문제를 해결하기위해 연구개발에 몰두하고 있다. 분야에 따라 영화제목을 빗대 '찾는 놈', '막는 놈', '거르는 놈' 그리고 '바꾸는 놈' 등 출연연구원들의 역할은 다양하다. ■'찾는 놈' 지피지기면 백전백승 미세먼지 발생 원인에 대해서는 전문가 사이에서도 의견이 갈려 원인과 구성 성분을 밝히는 것 또한 중요한 과제이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 미세먼지 발생 원인물질을 규명할 수 있는 스모그 챔버를 개발했다. 인공적으로 만든 원인물질을 대형 풍선에 주입한 뒤 화학반응을 통해 물질이 변하는 과정을 관찰, 분석해 국내 미세먼지의 2차적 발생 원인물질 규명에 활용한다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 중국 춘절기간 동안 한반도 전역의 초미세먼지 농도가 나쁨(51-100㎍/㎥) 수준인 것을 발견, 초미세먼지의 화학적 조성을 분석해 춘절 불꽃놀이에 사용한 폭죽과의 상관관계를 최초로 규명했다. 한국생산기술연구원(KITECH)은 미세먼지 원인물질을 실시간으로 파악할 수 있는 측정기술과 드론을 활용한 배기가스 모니터링 기술을 개발해, 유해물질 발생 데이터를 생산공정과 연계하고 제어할 수 있도록 했다. 한국기계연구원(KIMM)은 타이어 마모에서 발생하는 미세먼지를 정확하게 측정할 수 있는 시뮬레이터와 연구용 챔버를 구축했다. 연구원들이 밝혀낸 연구 결과는 미세먼지 문제 해결을 위한 국제 공조의 근거가 될 것으로 보인다. ■'막는 놈' 미세먼지 경로 차단 '막는 자'들은 발생 경로에서 미세먼지가 생겨나는 것을 막거나, 발생 수준을 낮추는 데 초점을 맞추고 있다. 미세먼지 발생의 3분의1 혹은 절반 이상을 발생시키는 것으로 지목되고 있는 산업계의 미세먼지에 집중하고 있다. 한국기계연구원(KIMM)은 질소산화물(NOx)의 주요 발생원 중 거의 모든 산업에서 쓰이는 보일러에 적용할 수 있는 플라즈마 버너 기술을 개발했다. 이 기술은 가스 형태의 질소·황산화물을 효율적으로 제거할 수 있는 고온 가스 재순환(Hi-FGR)과 환원제 열분해 방식으로 개발해 질소산화물 등 미세먼지 원인 물질 발생을 절반 이하로 줄일 수 있다. 한국생산기술연구원(KITECH)은 불완전 연소로 생기는 유해물질을 줄이기 위해 연료와 공기의 혼합비율을 조절해 완전연소를 구현하는 저공해 고효율 연소기를 개발했다. 이 연소기는 별도의 후처리 설비를 갖추지 않은 곳에서도 유해물질 발생을 50% 이상 줄일 수 있다. 한국에너지기술연구원(KIER)과 한국기계연구원(KIMM)은 각각 입자상(1차 초미세먼지)과 가스상(2차 초미세먼지) 물질 제거 분야를 담당해 초미세먼지와 관련 유발물질을 높은 효율로 제거하는 기술을 개발했다. 이 기술을 이용하면 1, 2차 초미세먼지를 기존 배출량 대비 90%이상 줄일 수 있다. ■'거르는 놈' 미세먼지는 걸러내자 한국에너지기술연구원(KIER)과 한국기계연구원(KIMM)은 각각 입자상(1차 초미세먼지)과 가스상(2차 초미세먼지) 물질 제거 분야를 담당해 초미세먼지와 관련 유발물질을 높은 효율로 제거하는 기술을 개발했다. 이 기술을 이용하면 1, 2차 초미세먼지를 기존 배출량 대비 90%이상 줄일 수 있다. 한국생명공학연구원(KRIBB)은 공동연구를 통해 초미세먼지(PM2.5)를 포집할 수 있는 고성능 기능성 나노 섬유 기반 초미세먼지 필터 제조에 성공했다. 이 필터는 기존 포집 필터의 성능을 약 25% 향상할 수 있는 기술로, 낮은 소비 전력으로도 효과적으로 미세먼지를 정화할 수 있어 자동차용 공기청정기로의 활용이 기대된다. 한국과학기술연구원(KIST)은 세계 최초로 재활용할 수 있는 세라믹 소재의 미세먼지 필터와 초미세먼지까지 걸러낼 수 있는 필터를 개발했다. 재활용 필터는 차세대 나노소재인 '질화붕소나노튜브(BNNT)'를 활용해 기공에 걸린 미립자를 태워 제거하는 방법으로 재활용한다. 한편, 초미세먼지까지 필터링하면서도 통기성을 유지하는 특수소재는 마스크는 물론, 공기청정기, 창호에 붙일 수 있는 소재로 3~4년 뒤 상용화를 목표로 하고 있다. 한국철도기술연구원(KRRI)은 서울교통공사와 연세대학교 등과의 공동 개발로 기존 분진 흡입차를 대폭 개선해 초미세먼지 집진 효율을 90% 이상 올린 터널 초미세먼지 제거 차량을 개발해 선보였다. 연구개발이 완료되는 대로 표준화 과정을 거쳐 상용화할 계획이다. ■'바꾸는 놈' 21세기 환경 연금술사 '바꾸는 자'들은 미세먼지의 주요 성분인 질소산화물을 아예 무해한 성분인 질소와 수증기로 바꾸는 기술을 개발하고 있다. 이를 위해서는 금속에 얇게 착 달라붙으면서도 질소산화물을 강력하게 정화할 수 있는 새로운 촉매의 개발이 이루어져야 하는데, 한국화학연구원(KRICT)과 한국생산기술연구원(KITECH)이 세계 최초 개발에 성공했다. 금속 위에 코팅된 촉매는 안정성과 강도가 우수하고 부피 대비 넓은 표면을 얻을 수 있기 때문에 적은 양의 촉매로도 기존 시스템과 같은 정도로 질소산화물을 분해할 수 있다. 노후 경유차와 선박 등에도 촉매 코팅을 적용할 수 있어 교통 분야 질소산화물 배출을 낮추는 데도 효과가 있을 것으로 전망된다. 한국생산기술연구원(KITECH)은 세계 최초 상용화 단계 금속 구조체 기반 SCR 촉매 제조 기술을 개발했다. 이 촉매는 3차원 금속 구조체 표면 위에 최적화된 촉매 슬러리를 직접 코팅해 제조하기 때문에 강하고 열전도성이 높은 데다 제조공정이 단순하다는 장점이 있으며, 특히 재활용이 가능해 설치 및 유지보수가 쉽다. 한국화학연구원(KRICT)은 기존 SCR 시스템과 달리 요소수를 사용하지 않는 신개념 촉매 원천기술을 개발하고 있다. monarch@fnnews.com 김만기 기자