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30103 김어진 : 태양광 발전 플라스틱 전지 & 페르브스카이트 전지

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30103 김어진 : 태양광 발전 플라스틱 전지 & 페르브스카이트 전지

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‘태양광 발전 플라스틱 전지’란 p형과 n형 실리콘 단결정을 접합하여 만든 태양 전지보다 더욱 발전 변환 효율이 높은 전지이다.

이 재료와 매우 유사한 ‘페로브스카이트 전지’를 살펴보면 페로브스카이트 태양 전지란 페로브스카이트 반도체를 이용함으로써, 유기물과 무기물을 합친 금속 산화물을 플라스틱 필름에 바르면 발전이 가능한 플라스틱 재질의 페널로 변환되는 재료이다.

이 재료는 지금까지 발견된 재료들이 실현하지 못한 압도적인 스피드로 변환 효율을 상승시키고 있으며  실리콘 전지에 육박하는 16% 이상의 변환 효율까지 진화하고 있는 태양 전지 중 하나이다.

페르보스카이트 전지는 ‘도포형 OPV’로 이용되고 있는데 도포형 OPV란 얇으면서 가벼운 시트 모양의 것으로, 구부려도 깨지지 않는 굉장한 특징을 가진 태양 전지이다. 도포형 OPV를 이용하면 건물의 곡선벽이나, 차제 등 지금까지 태양광 설치가 불가능했던 현장에 붙여 발전을 가능하게 한다.

이러한 발전으로 인해 앞으로의 향후 발전 가능성이 매우 높은 신소재 재료이지만, 페브로스카이트 전지는 열화가 빠르다는 단점이 존재한다. 그렇기에 내구성과 안전성을 보완시켜 현재의 단점을 보완한다면 앞으로 더 안전하고 태양광 발전에 큰 기여를 할 소재로 주목받고 있다.

실제로 이 재료의 단점을 보완해 새 제품을 고안해본다면 ‘바르는 타입의 페르보스카이트 전지’를 개발하여 고온 가열과 고진공의 제조 과정을 건너뛰오 저렴한 비용으로 사용가능하고, 유리판 위에 다공성 산화 티타늄 용액을 도포해 건조하는 것만으로 간단하게 완성할 수 있는 제품으로 보급될 수 있다고 예상되고 있다.

나는 이번 공학시간 신소재에 대해 배울 때 나의 진로인 환경/생명 분야와 관련해 친환경적인 기술 발전에 기여할 수 있는 신소재에 대해 알아보고 싶었는데 ‘태양광 발전 플라스틱 전지’가 태양 전지보다 더욱 발전 변환 효율이 높다는 내용을 보고 이 소재에 대해 자세히 알아보고 싶었다. 그런데 이 재료를 조사하며, 앞으로의 태양광 발전을 더 발전시키고 실생활화 할 수 있도록 하는 ‘페르보스카이트 전지’에 대해 알게 되어 진로와 관련해 큰 도움이 되었고 앞으로 페르보스카이트 전지가 가진 단점을 보완하며 이 기술을 이용해 환경오염에 어떠한 변화를 이끌어낼 수 있는지에 대해 고안해보고 싶었다. 그리고 신소재에 관해 공부하며 다음번에는 복합재료인 ‘바이오 센서’와 신고분자 재료인 ‘고효율성 분자막’에 대해 더 조사해보고 싶다는 생각을 가졌다.

참고자료 및 출처] :
https://kanonxkanon.tistory.com/m/3619

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1. CNF 신소재

• CNF(Cellulose Nano Fiber)란 목재 등에서 얻은 식물섬유를 나노(10억분의 1)m 단위까지 가늘게 만든 극세 섬유이다.

• 무게는 강철의 5분의 1에 불과하나, 강도는 5배 이상이어서 탄소섬유를 이을 차세대 신소재로 알려진다.

• 탄소섬유도 가볍고 강하지만 석유에서 추출하기 때문에 자원 고갈의 우려가 있는 반면, CNF는 목재 펄프뿐 아니라 잡초나 과일 찌꺼기에서도 추출할 수 있어서 고갈의 우려가 적으며 친환경적이다.

• 또한, 탄소섬유에 없는 특징도 보유해서 주목받고 있는데, 점성 및 기밀성이 높고 플라스틱과 섞어도 투명성을 유지하며 열에도 강하다.

2. CNF의 활용 사례

• 고강도∙경량, 투명성, 금속이온 흡착성, 점성 등의 특징을 지닌 CNF는 다양한 제품에 활용돼 부가가치를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

• 실제로 탈취력을 높인 기저귀, 잉크 등에 CNF가 사용되고 있으며, 특히 펄프와 관련이 깊은 제지기업이 시장개척을 주도하고 있다.

• 실제 활용 사례

1) 일본제지, CNF로 탈취 효과를 높인 성인용 기저귀 출시

2) 미츠비시 연필, CNF를 활용한 볼펜 판매 개시

3) 대왕제지(大王製紙), CNF 사용한 식품 포장재 양산기술 개발

4) 신영화공, CNF 활용 경량화한 경기용 신발 바닥 제조

5) 스타라이트 공업, CNF 활용한 3D 프린터용 수지 개발

3. 신제품을 개발해본다면? / 나의 의견

• 열에 강하므로 고온에서 가공할 수 있고, 가볍고 유연하다는 장점을 활용해서 전자제품의 부품으로 제작하면 좋을 것 같다.

• 아직까지 CNF를 만들기 위해서는 많은 비용이 필요한데, 대량 생산할 수 있는 기술의 확보가 필요할 것 같다.

• 플라스틱 신소재는 우리 삶에 큰 편의성과 유용성을 제공하였지만, 분해가 잘 되지 않고 바닷물에 쓸리면서 미세 플라스틱 조각이 만들어지는 등 심각한 환경문제를 유발하고 있다. 이와 같이 CNF 소재도 활용 가치가 높지만 사용 이후 폐기하는 과정에서 환경 문제를 유발할 수 있으므로 제작할 때 생분해될 수 있도록 가공하거나 재사용률을 높일 수 있는 기술이 필요하다고 생각한다.

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1.전자 피부는 인체의 피부에 붙이거나 체내에 내장해 온도, 습도, 압력 등의 외부 자극을 감지한다.
전자 피부의 재료로 투명하고 열전도율이 높으며 전자 이동성이 뛰어난 그래핀(graphene)과 같은 나노 소재가 사용된다. 감각을 받아들이는 센서와 발광 다이오드(LED), 전송 장치와 안테나 등으로 구성되어 특정 신호가 감지됐을 때 빛으로 알릴 수 있고 측정된 데이터는 무선으로 전송된다.
그래핀처럼 피부보다 더 유연하면서 신축성 있는 첨단 신소재들이 대거 개발되면서 사람 피부에 큰 부담을 주지 않으면서 제 기능을 다 할 수 있는 인공 전자피부 제작이 가능해졌다.
전자 피부 속에 들어 있는 트랜지스터, 유기발광 다이오드(organic LEDs), 센서, 유기 태양전지 등을 결합해 유연한 전자회로를 만들기 때문에 정교한 기술이 필요했다

2. 사람 피부처럼 탄력 있고 부드러워 로봇, 의료, 의류 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.

체온, 심박, 호흡, 산소포화도, 혈류, 혈압, 혈당과 같은 중요 생체 정보를 정확하게 측정할 수 있다.

센서가 파킨슨 환자의 근육이 뒤틀리는 것을 감지하면 내장된 나노 입자가 터지면서 약물이 피부로 투여하고 데이터를 저장해 환자의 상태를 이전과 비교할 수도 있다.

촉각과 온도를 모두 느끼는 인공 전자피부 개발로 질병과 사고로 촉각 기능을 잃은 피부 손상 환자의 재활과 인간과 같은 감각을 가진 로봇을 개발하는 데 적용할 수 있다.

3. 전자 피부를 체내 안에 삽입하여 센서를 이용해 생명에 위험을 감지하고 전기전류를 흘려보내는 등 자극을 주어 CPR과 같은 부분을 대신해본다.
코로나로 인해 환자와의 접촉이 원활하게 진행될 수 없으므로 전자 피부애 무선연결기능을 더해 환자의 건강을 체크하고 위험 수준의 수치가 발생할 때 스스로 약을 투여하거나 의료진에게 환자 상태를 실시간으로 전송해 언제나 환자의 건강을 확인할 수 있 수 있을 것 같다

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30204김연희 폴리카보네이트

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30204김연희 폴리카보네이트

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1. 폴리카보네이트(polycarbonate)는 비스페놀 A가 카보네이트 결합으로 이어져서 만들어진 열가소성 플라스틱이다. 높은 강도와 내열성을 가지는 엔지니어링 플라스틱이다. 우수한 강도, 내열성, 내충격성, 투명도는 광학 소재, 가전제품, 건축 소재로써 다양한 분야에 널리 쓰인다.
2. 폴리카보네이트는 가벼우면서 단단한 성질, 그리고 전기 절연도, 내열성, 난연성을 가진 소재이기 때문에 TV, 모니터, 휴대전화 외장 등의 소재로 널리 사용되고 있다. 폴리카보네이트와 ABS 혼합 수지가 대형 가전 중심으로 사용된다. 휴대전화의 배터리 커버 소재가 대표적인 폴리카보네이트의 사용처이다. 건축분야에서는 투명하며 단단한 성질이 건축 외장, 지붕, 방음벽 소재로서 널리 활용되며 다중 격벽 구조 또는 단일 시트 형태로서 사용한다. 미디어분야에서는 CD, DVD로 대표되는 다양한 저장 매체의 제조에 폴리카보네이트를 사용한다. 투명하면서 얇은 두께에서도 우수한 강도, 그리고 높은 내열성은 일상 및 가혹 조건에서 데이터 및 미디어 보관용 제품의 재료로서 적합하다. 교통에서는  자동차, 항공기 등의 중량을 가볍게 하여 에너지 효율을 향상하는 목적으로 밀도가 높은 금속 및 유리 소재를 플라스틱으로 전환하는 시도가 계속되어왔다. 자동차 헤드램프 소재로 활용된다. 이 경우 스크래치에 대한 보호를 위한 UV 경화 코팅 처리가 요구된다. 유리에 대비하여도 단단한 내충격성을 가지고 있어서, 전투기 F-22 랩터의 조종석 캐노피가 폴리카보네이트로 제조되었으며, 고속 열차의 창문 소재로도 일부 사용된다고 한다.
3. 나는 이 소재를 내 관심분야인 항공분야에서 어떻게 쓰이면 좋을지 생각해보았다. 우수한 강도, 내열성, 내충격성, 투명도를 갖고있 때문에 비행기의 창문과 엔진부분, 등에 활성화되어 쓰이면 좋을 것 같다는 생각이 들었다.

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스피로피란 - 30104 김지영
사람의 피부처럼 외부 충격에 손상을 입어 멍이 드는 신소재가 개발됐다. 로봇이나 기계에 적용 시 외부 충격 유무를 육안으로 쉽게 파악할 수 있다.

한국과학기술연구원(KIST)는 김재우 박사 연구팀이 웨어러블 센서, 인공피부의 소재로 쓰일 수 있는 ‘응력 감응형 소재’의 민감도를 크게 개선했다.

스피로피란(Spiropyran)이라는 물질은 외부 자극을 받으면 화학 구조가 변해 색이 변하는 성질이 있다. 모든 물질이 늘이거나 압축하는 등의 변형을 가하면 변색되지만 이 물질은 상대적으로 더 작은 변형에도 쉽게 변색된다. 실리콘보다 5배 더 변형에 민감하다.

스피로피란의 민감도(변형에 쉽게 변색되는 정도)를 이보다도 더 끌어올려 특수 제작한 용액에 스피로피란을 넣어 용액 속 물질이 흡수되도록 했다. 용액을 더 많이 흡수할수록 민감도도 더 높아진다. 이를 통해 기존 스피로피란보다 8.5배까지 민감도를 높일 수 있었다.

미래형 웨어러블 센서와 인공피부로 응용할 수 있을 것이다.

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1. 페로브스카이트 태양 전지
:기존의 실리콘 태양 전지가 실리콘을 주재료로 하는데 비해, 페로브스타이트를 주재료로 만든 태양 전지이다.
- 페로브스카이트:  유기물과 무기물이 섞여 있는 금속 산화물로 부도체/반도체/도체의 성질을 모두 가지고 있다. 빛을 매우 잘 흡수하는 성질로, 내부의 전자를 들뜨게하고 전자가 이동하면서 전하가 생기면 전기가 발생되는 원리이다. 넓은 스펙트럼의 빛을 흡수할 수 있고, 출력도 높다.

2. 실제로 적용되고 있는 곳
: 초전도, 자기저항, 이온 전도도 특성들뿐 아니라, 마이크로 전자 및 통신 분야에서 매우 중요한 성질인 유전체 특성을 지닌다.
고온에만 가공이 가능 했던 실리콘 태양전지와 달리 페로브스카이트는 용액 상태에서 간단하면서도 저렴한 화학반응으로 가공이 가능하다. 때문에 딱딱한 기존 태양 전지와 달리 플라스틱 필름에 바르면 건물 곡면에도 붙일 수 있는 휘어지는 전지로 개발 가능 하다.

3. 신재품을 개발해 본다면
: 기존에 있는 실리콘 태양전지보다 저렴한 가격에 제조를 할 수 있다. 실제로 페인트처럼 벽에 바른 태양 전지가 나왔는데 금방 굳어버렸기 때문에 실제로 전력 생산이 가능한 만큼의 면적을 만들 수 없었다. 새로운 신재품을 개발하기 보다는 이에 좀 더 연구를 해서 전력 생산이 가능한 만큼의 면적을 만들 수 있으면 좋겠다.

4. 나의 생각
: 공학 시간 때 배운 신소재와 내 진로인 환경/에너지와 밀접한 관련이 있다고 생각해서 이번 활동이 뜻 깊었다. 아직까지 신재생에너지나 신소재 제품들은 값이 비싸 일상생활에 쉽게 사용하지 못 했는데 이번 활동을 통해 제조 비용을 줄이며 실용도도 높은 연구를 계속 하고 있다는 것을 알았고, 다른 신소재 에너지에 대해서도 알아가보고 싶다.

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형상기억합금

형상기억합금은 힘을 가해서 변형을 시켜도 본래의 형상을 기억하고 있어 조금만 가열해도 곧 본래의 형상으로 복원하는 합금이다.

형상기억합금의 활용

-스텐트 시술

식도암 환자는 음식물을 제대로 넘기기 위해 스텐트 시술을 받지만 이로 인해 암조직 재협착이 생기기도 한다. 국내 연구진이 이런 재협착 문제를 최소화한 새로운 스텐트를 개발해 주목된다.

형상기억합금인 니티놀(Nitinol)은 표면이 나노 구조여서 약물의 방출속도를 조절해 식도암 치료뿐만 아니라 기존 스텐트의 문제였던 암 조직의 재협착을 최소화할 수 있도록 한다. 게다가 식도암 재발도 최소화할 수 있는 가능성이 있다고 연구진은 설명했다. 니티놀은 니켈과 티탄을 섞은 비자성 합금으로 변형돼도 일정한 온도에서 원래의 모습으로 돌아가는 성질이 있다. 기존 식도암 스텐트 표면에 생체친화성 고분자를 이용해 수십에서 수백나노의 기공을 만들었다. 또 나노 구조 위 금 박막은 광열전환효과(light-to-heat conversion)를 나타내 카테터로부터 적외선을 흡수해 항암세포를 열로 죽이는 온열요법을 가능하게 했다.

-심장판막

흉부 개방을 통해 심장 수술을 받을 경우, 환자들에게 가장 흔한 불편함은 바로 뼈를 절개한 데서 오는 통증이라고 한다.  또한 심장 판막 이상 환자들은 질환 특성 상 고령의 환자가 많기 때문에 흉부 개방형 수술 후, 합병증이나 후유증을 겪을 가능성이 있다. 하지만 형상기억합금을 통하여 심장 절개없이 판막을 교체할 수 있다고 한다. 먼저 인공 판막을 얇은 연필 굵기만큼 압착하고 이렇게 작게 만든 인공 판막을 관에 넣은 후 사타구니나 가슴 위쪽의 정맥을 통해 관을 몸 안으로 삽입한다. 인공 판막은 이 정맥을 통해 심장으로 이동 및 배치되는데, 이 때 형상기억합금의 초탄성 덕분에 전달 장치가 판막이 있어야 할 위치에 정확하게 안착하고, 판막이 펼쳐지면서 기존 판막을 대체할 수 있게 된다고 한다.

내가 형상기억합금으로 개발을 한다면 우선 비염을 치료할 수 있다고 생각한다. 뼈가 휘어서 염증이 고이는 비염에 뼈가 휘지 않도록 그 부분에 형상기억합금을 대면 된다. 또한 내성발톱이어서 신발을 신었을 때, 큰 고통을 느끼는데에 형상기억합금이 도울 수 있다고 생각한다.

이번 활동을 통해서 공학이 한 분야에만 제한되지않고 다양하게 융합할 수 있다고 생각했다. 원래는 우주분야에서 쓰인 형상기억합금이 치아, 뼈, 혈관 등의 체내에서도 쓰일 수 있다는 것이 놀라웠다. 또한 이번에 조사를 하면서 공학이 무언가 멋지고 거대한 것으로부터 발명되고 개발되는 것이 아니라 우리 주변에서 쉽게 접하는 것들로 우리도 충분히 누군가의 생명을 살릴 수 있고 역사에 남는 발명가가 될 수 있다고 생각했다.

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30215 윤사라 Self-healing material(자가치유소재)

1.개념
상처를 치유하는 실제 피부처럼, 외부 환경에 의해 손상되어도 스스로 회복할 수 있는 고분자 재료이다. 치유 과정이나 치유 후 발생하는 무제좀 들이 발생하는 문제점들이 밝혀지며 점점 기술은 고도화 되며 한계을 극복하기 위한 노력들이 시도되고 있다. 소재는 외부 압력 세기에 따라 물질이 단단해지는 정도가 달라진다. 압력 정도에 따라 고체와 젤리 상태를 오가면서 충격 흡수를 조절하고 스스로 손상도 회복하는 것이다.

2. 이용
이런 자가치유소재는 자가치유섬유과 같이 원단을 이용되고 있다. 아무리 구멍을 뚫어도 다시 문지르면 회복되는 성질을 가지고 있는 이 원단은 등산복이나 패딩등에 이용되고 있다. 또 금속으로도 만들어져 다양한 분야에 이용되고있다. 보이저 1호와 같은 우주 탐사선 외에도 다양하다. 첨단 분야뿐 아니라 일상생활도 바꿀 수 있다. 가령 일본 자동차회사 닛산은 외부충격으로 생긴 흠집이 저절로 사라지는 '자가치유 페인트'를 2005년 개발해 세계를 놀라게 했다. 2010년 국내 업체도 유사한 페인트를 개발하는 데 성공했다. 특수도료 전문업체 한진화학이 개발한 페인트는 열을 가하면 손상된 부분이 고쳐진다. 주차 중 실수로 생긴 자동차 표면의 스크래치나 '문콕'으로 인한 상처를 굳이 공업소에 맡기지 않고도 손쉽게 고칠 수 있는 세상이 온다는 얘기다. 삼성전자 미래기술육성센터의 지원으로 시작된 김 교수팀의 연구는 신개념 전자기기 외장재를 만드는 것을 목표로 한다. 도로를 덮는 아스팔트에도 자가치유 소재가 쓰이게 될 전망이다. 아스팔트 도로는 그 위를 달리는 차들로 인해 24시간 쉴 틈 없이 파손된다. 과적 차량이라도 지나가면 파손되는 속도는 더 빨라진다. 신고를 받으면 도로교통공단이 수리에 나서지만 도로 전체를 관리할 수는 없는 노릇이다. 그래서 이상황에 이 자가치유금속을 이용한다.

3.느낀점
과거 영화에서 보던 자가치유 소재가 이렇게까지나 발전하게 되었다는 것이 놀라웠다. 여태까지 자가치유 소재는 섬유로만 발전되었다는 것을 알고있었는데, 아스팔트에도 이용될 수 있다는 것이 가장 인상깊고 특이했다. 우리의 휴대폰도 이러한 자가치유 금속을 이용하여 만들면 우리가 실수로 떨어뜨려 깨져버려도 다시 재생될 수 있게 된다면 실생활에 유용하게 작용될 것 같다는 생각을 했다.

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30301 권민주 감귤로 만든 의료용 신소재

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30301 권민주 감귤로 만든 의료용 신소재

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국내 연구진이 감귤 착즙액에서 배양한 감귤바이오겔을 이용 의료용 신소재 개발에 성공하며 감귤 산업의 새로운 부가가치 창출이 기대된다. 또 국내 연구진이 천연 소재인 '감귤 바이오겔'을 기반으로 혈관치료 소재를 개발했다고 밝혔다.감귤바이오겔은 감귤 착즙액에 미생물을 배양해 만든 셀룰로오스로 보습력이 뛰어나고 독성이 없어 마스크팩, 크림 등 다양한 화장품으로 개발되고 있다. 또한 인공피부용 소재로도 활용 가능하다. 또한 인체피부 조건(피부온도 25℃)에서 감귤바이오겔과 혈관생성 물질의 융합 정도를 확인한 결과, 형태 보존력이 높아 30일 동안 효능이 유지돼 상처 부위를 치료하는데 지속적인 효과를 낼 수 있다는 설명이다. 신소재는 상처나 궤양 등의 치료를 위한 연고나 피부에 부착하는 패치 형태로 제품이 개발될 경우 동맥경화증, 당뇨환자, 고지혈증 등으로 인해 발생되는 말초혈관 질환의 치료에 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

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준불연 스티로폼

1. 스티로폼 단열재 자체에 난연제를 코팅하는 나노기반의 신소재로, 스티로폼 원자재를 1차 발포시킨 비드 표면에 나노기술 기반의 신소재 난연제를 균등하게 코팅하여 스티로폼 단열재를 형성
2. 건물에너지 절약을 위해 반드시 필요하나 화재에 취약하다는 이유로 외면 받았던 유기계 단열재 산업에 있어 신성장 동력이 될 것. 국내외 건설현장에서 가장 일반적으로 적용하고 있는 유기계 단열재는 스티로폼으로 통칭하는 EPS, 압축 스티로폼으로 알려진 압출법 발포폴리스티렌, 우레탄폼, 페놀폼 등은 화재시 불길이 급속히 확산되고 다량의 유해가스가 방출되어 인명 및 재산피해를 일으키는 주요 원인이었지만, 준불연 스티로폼이 탄생함에 따라 화재시 피해를 줄일 수 있도록 사용하게 될 것.

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30222 황승현
KIOMER M3는 바이오 신소재로, 엔도비전의 특허 기술을 이용한 버섯 추출 키토산의 신소재이다.

보통의 키토산은 새우껍질이나 갑각류에서 채취하지만 본 바이오 신소재는 버섯 추출 키토산을 기초로 한다.

키토산은 1859년 발견된 이래로 자연계에 존재하는 거의 유일한 양이온 천연 고분자 물질로 지혈, 항균 기능을 구현하는 장점을 보유하고 있으며, 생체에 적용할 때 효소에 의한 생분해성, 혈액적합성, 생체적합성이 우수한 독성 물질로 오래전부터 각광 받아왔다.

적용되고 있는 기술은 수소 양이온 강화를 통해 지혈, 항균, 항염, 탈취, 보습 등 키토산의 기능을 한층 강화시킨 기술이다.

강화된 양이온이 혈구 및 혈장성분에 존재하는 음이온(-)과 상호 작용하여, 신속한 혈소판 응집 및 효과적인 지혈을 구현한다.

중량 대비 x20배 이상의 높은 흡수력은 강화된 양이온 그룹으로 물분자와의 강한 상호작용 기능은 많은 양의 출혈과 삼출물 관리에 효과적이다.

또 다른 기술은 수미세한 온도 조절을 통해 Chitosan Matrix 내 미세 구조를 조절하여 물리적/생물학적 성능을 제어하는 기술이다.

물리적 성능 제어로는 균일한 가공으로 모든 방향에서 강도가 우수하며, 다공성 구조로 혈액/체액의 접촉 면적이 높아 흡수력을 높일 수 있다.

생물학적 성능 제어는 가교제, 열 처리없이 분자 사이즈를 온도로만 조절하며, 화학 첨가제를 사용하지 않는다. 분자 사이즈는 재료의 체내 분해성과 연관되며, 최소 8시간에서 4주 이상까지 체내 분해 속도를 조절할 수 있다.

지혈기전에 키토산의 양전하와 적혈구&혈소판 음전하의 이온결합을 통한 지혈 작용 원리를 이용하였다. 혈구 응집 촉진 및 혈소판 응집, 접착 촉진의 실험을 진행 하였다. 이 신제품은 친환경적이라서 더 좋은 것 같다. 혈우병을 가진 사람들에게 유용하게 쓰일 것 같다. 그리고 전쟁 같은 사람들이 과다출혈이 계속되는 상황에서도 잘 쓰일 것 같아서 좋은 것 같다. 내가 개발을 해 본다면 체내에 삽입하여 몸 밖으로 출혈을 막는 신제품을 개발할 것이다.

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국내 연구진이 신축성과 전도성을 동시에 만족하면서 독성은 없앤 신소재 고무를 개발했다. 기존의 은나노선을 활용한 소재는 전기는 잘 통하지만, 은이 몸속에 녹아 독성을 띠는 것이 문제였다. 기초과학연구원 나노입자연구단 연구진은 은이 산화하는 것을 막기 위해 은나노선을 금으로 균일하게 감쌌다. 여기에 고무 성분과 그물 형태로 잘 섞어 고무의 신축성과 금속의 전도성을 동시에 확보했다. 그 결과 최대 8배 넘게 늘려도 안정적으로 전기 신호를 전달할 수 있을 만큼 신축성과 전도성이 우수한 것으로 나타났다. 연구진은 전도성 고무 소재를 그물망으로 만들어 심장을 감싸는 의료 장비로 개발할 계획이다.
2. 항공기용 타이어, 고무 바닥, 고무롤, 벨트, 신발, 보온판, 송등위에 얇은 패치를 붙여 심장 박동을 확인해 LED로 건강 상태를 알려준다. 심장질환자에게 도움을 주는 체내 삽입형 의료기기다. 환자의 심장에 전기가 통하는 고무를 이식해서 심장 박동의 변화를 체크하고, 심장에 이상이 있을 때마다 전기 자극을 주어서 치료한다.
3.

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1. 바이오센서 정의
-생물학적 요소로부터 발생한 분석 물질 또는 분석 물질과 생물학적 요소의 상호작용을 물리적 그리고 화학적 신호 변환기를 통해 검출하는 분석 장치이다.
-유리, 실리콘, 플라스틱 재질로 된 기판 위에서 DNA, 단백질 기타 화학, 생물학적 시료를 반응시켜 만든다.
->실리콘 칩과 유전 공학으로 처리된 미생물 등

2. 바이오센서의 구성
(1)바이오 수용체
-분석 물질과 상호 작용하며 분석물질을 검출하는 역할을 한다.
-항원/항체 상호 작용, 효소 상호 작용, 핵산 상호 작용 등이 수용체로 사용된다.
(2)센서
-분석 물질과 바이오 수용체 간의 상호 작용을 물리적 및 화학적 신호로 검출한다.
-발색(흡광), 형광, 화학 발광 등의 광학적 방식/작용을 전위, 전류, 전하량, 전도도 등의 전기 화학 방식/질량 변화를 측정하는 압전 방식이 있다.
(3)변환기
-얻어낸 신호를 전기적 신호로 변환 및 증폭시킨다.

3. 바이오센서의 장단점
(1)장점
-실시간 온라인 측정이 가능하다.
-복잡한 시료에 적용 가능하다.
-신속하다.
(2)단점
-생물물질을 사용하므로 수명의 한계가 있다.
-다른 물질에 의해 불활성화 될 수 있다.
-열 멸균이 불가능하며 멸균 상태 조건에서는 적용할 수 없다.

4. 바이오센서의 활용 분야
(1)혈당측정기
-원리: 혈당측정기에 혈당스트립을 넣고 혈당스트립에 혈액을 떨어뜨리면 포도당이 효소와 반응하는 과정에서 발생한 전자를 이용한다.전자를 전달해주는 매개체를 이용해 전극으로 전달할 때, 여기서 흐르는 전류를 측정해 혈당의 양을 파악한다.
(2)혈중알코올 농도 측정기
(3) 당, 단백질, 비타민과 지방 같은 특정 성분 측정
(4) 오염지역을 찾아내 토양과 물 정화
->식품, 환경, 의학 분야에 사용된다.

(5)랩온어칩
칩 하나에 실험실을 올려놓았다는 뜻으로 손톱만한 크기의 차세대 바이오 칩이다. 미세유체공학 기술을 토대로 미세채널을 통해 유체를 흘려보내 실험실에서 할 수 있는 연구를 수행할 수 있다. 기존 DNA칩과 달리 별도의 기기 없이도 DNA를 분리, 검증하는 과정을 칩 안에서 처리할 수 있다.
->각종 암을 진단하거나 혈액 내 혈구의 개수를 셀 수 있다.

5. 바이오센서에 대한 생각
열에도 강하고 특정한 물질에만 반응하는 수용체를 발견한다면 사용 분야를 훨씬 넓일 수 있을 것 같다. 또한 나노기술과 미세유체공학 기술이 적용된 랩온어칩이 발전한다면 체액 한 방울만으로도 각종 질병을 진단하는 획기적인 변화가 일어날지도 모른다는게 놀랍다.

6. 진로와의 연관성
서비스 디자인 분야를 진로로 생각하고 있는데, 서비스 디자인이 헬스케어와 의료분야에도 많이 적용되고 있어 U-health의 핵심기술인 바이오센서에 대해서 조사했다. 서비스 디자인에 컴퓨터를 비롯한 각종 공학적 지식도 필요한데 이번 기회에 조금이라도 알게 되어 좋았다.

출처
-http://naver.me/x35xD4Sd
-http://naver.me/FGoE8QcH
-http://naver.me/IFjouLYA
-https://100.daum.net/encyclopedia/view/18XXXXXXX993
-http://naver.me/5Y1VdlG1
-http://naver.me/GrSGRoL8

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하드디스크를 대신 할 대안으로 제시된 SSD

1.PC를 구성하고 있는 여러 가지 장치 중에서 가장 핵심적인 역할을 담당하고 있는 3가지 요소가 바로 CPU(중앙처리장치)와 램(주기억장치), 그리고 하드디스크(보조기억장치, Hard Disk Drive: HDD)다. 따라서 위 3개 장치의 성능이 곧 PC의 전반적인 성능을 좌우한다고 해도 과언이 아니다. 기존 HDD가 자성재료(magnetic) 소재를 디스크로 만들어서 기록하는 방식이었다면, SSD(Solid State Disk)는 반도체 memory를 이용하여 전기적인 신호로 기록하는 방식이다.디스크가 돌아가는 속도보다 메모리의 전기적인 신호 교환 속도가 있기에 컴퓨터를 사용하는 사용자 측면에서는 속도 향상에 큰 도움이 되었다.

2. 컴퓨터나 핸드폰, 태블릿 등에 널리 사용된다.

3.많이 개발시켜서 컴퓨터나 핸드폰 뿐만 아니라 지금 활발하게 개발 되고 있는 AI나 인공지능 분야 등 여러 분야에 널리 사용 될 수 있도록 개발 하고 싶다.

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다이아몬드만큼 강력한 ‘탄소섬유’
고강도 탄소섬유는 탄소와 탄소 간 결합 세기가 다이아몬드 강도와 흡사할 정도로 강력하다. 탄성이 강하다보니 다양한 곡선 디자인으로 제작이 가능해 디자인을 중시하는 브랜드 제품에 주로 사용된다.
필립스전자가 내놓은 ‘아키텍’ 면도기는 탄소섬유를 사용해 면도할 때 발생하는 소음을 줄였다. 또 미세한 진동을 최소화해 기존 전기면도기에 비해 피부에 자극이 덜 가는 편이다. 금속보다 가벼운 카본 소재의 특성 덕분에 제품 무게 역시 약 20%까지 줄여 사용감이 편하다. 또 면도기 윗부분과 본체 간 연결 부분은 자유롭게 움직일 수 있도록 살짝 곡선이 들어가 있어 손에 쥐기 좋은 것이 특징이다. 신제품을 만들어 본다면 좀 더 기능을 강화시켜서 면도기 뿐만 아니라 제모기도 개발해 보고싶다.

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30120 이승아 - 루테늄엣그래핀(Ru@GnP)

그래핀은 눈으로 볼 수 없을 만큼 매우 얇고 투명하지만, 강도가 크고 열 전도성이 높을 뿐 아니라 전자 이동도 빠른 신소재이며 탄소 원자들이 2차원 상에서 벌집 모양의 배열을 이루면서 원자 한 층의 두께를 가지는 전도성 물질이다.

한정된 화석 연료와 유가 상승, 지구온난화 문제로 전 세계가 친환경 에너지 개발에 적극 나서고 있다. 그 중에서 물을 원료로 하는 수소를 에너지원으로 사용할 경우 화석연료가 가진 환경 문제 뿐 아니라 에너지 고갈 문제도 해결할 수 있다. 지금까지는 백금 (Pt)이 최상의 촉매로 알려졌으나, 백금은 귀금속에다가 수요량도 많아 상용화하기에 가격 부담이 있고 백금의 낮은 안정성도 아직까지 해결하지 못한 문제로 남아 있다.
그래서 저가 귀금속과 그래핀으로 성능, 안전성, 가격경쟁력 세 가지를 동시에 해결할 수 있는 새로운 촉매 물질인 루테늄엣그래핀(Ru@GnP)을 개발했다. 이 물질은 현재 상용화된 백금 촉매를 능가하는 성능을 갖추고, 반영구적으로 사용 가능한 내구성도 지녔다. 이에 백금 촉매를 대체할 차세대 촉매로서 가능성을 주목 받고 있다. 이번 연구는 지난 해 네이처 나노테크놀로지에 보고한 루테늄 촉매를 한층 강화시켜 상업화에 필요한 물 분해 촉매의 세 가지 조건을 모두 만족시킨 결과라고 설명한다. 루테늄엣그래핀 촉매는 물 분해 반응에 필요한 과전압을 백금 촉매보다 더 낮추는 뛰어난 성능을 보였고 물의 산염기 농도(pH)에 따라 크게 영향을 받는 기존 백금 촉매와 달리, 대체로 일정한 성능을 보였다.

그래핀으로만 만들 수 있는 에너지 촉매가 개발이 된다면 좋을 것 같다.
처음 Ru@GnP를 제조했을 때, 수소 발생 성능이 예상했던 값에 못 미치는 결과를 받아들었는데 추가 공정을 개발해내는 과정을 통해 문제점을 해결하여 우수한 성능을 가진 Ru@GnP 촉매를 얻을 수 있었다.
에너지 촉매를 통해 만들어지는 에너지의 양이 더욱 발전할 수 있게 에너지 촉매가 대용량으로 만들어질 수 있도록 하는 기술이 필요하다.
인체에 해를 끼치지 않는 저가 귀금속의 종류가 무엇이 있는지 알 수 있도록 하는 기술 또한 필요하다.

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루테늄엣그래핀-촉매-합성법

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오픈캐스트는 뼈대 역할을 하는 구조재와 그것을 감싸는 외피재로 이뤄져 있다. 플라스틱의 일종인 소수성(hydrophobicity) 물질로서, 물에 닿아도 전혀 형태의 변화가 없다. 피부 접촉면에 닿는 패드는 한국화학연구원(KRICT)에서 인정받은 인체에 무해한 소재로, 예민한 피부에도 적합하다. 겉은 하얗고 부드러워 보이는 플라스틱이지만, 그 안에는 열을 가하면 부드럽게 휘고 식히면 단단하게 굳는 소재의 특수 플라스틱이 있다. 녹는점이 서로 다른 물질을 뼈대와 외피재에 활용해 형상을 변형하고 유지할 수 있게끔 한 것이다.

오픈캐스트는 소위 깁스라고 불리는 기존의 석고 캐스트와는 여러 가지 차별점이 있다. 골절이나 교정을 위해 사용되는 정형외과용 고정 장치, 소위 ‘깁스(Gips)’라 불리는 이것은 독일어로 석고를 뜻하며, 정식 명칭은 ‘캐스트(cast)’다. 석고로 만든 캐스트는 물이 닿으면 녹거나 부서지는 석고의 특성상 샤워를 할 수 없다. 이 때문에 무더운 여름날이면 환부에서는 땀으로 인한 악취가 진동하기도 한다. 하지만, 이러한 기존 캐스트의 단점을 보완한 신개념 캐스트를 국내의 한 중소기업에서 개발에 성공했다. 국내외 12건의 특허를 받은 오픈캐스트는 샤워는 물론 물놀이도 자유롭게 할 수 있다. 서핑 같은 여름 수상스포츠를 즐길 수도 있다. 그리고 석고 깁스는 가려운 부위를 시원하게 긁을 수 없고 피부가 짓무르거나 트러블이 생기기도 하지만 그에비해오픈캐스트는 통기성이 좋은 그물 형태로, 땀이 차거나 냄새가 나지 않는 것은 물론 가려움을 참을 필요가 없다. 특히 오픈캐스트는 비행기 탑승이 자유롭다. 항공사별로 규정이 다를 수 있겠지만, 기존의 석고 캐스트를 착용하면 탑승을 거부당하는 경우가 있지만, 오픈캐스트는 내부가 육안으로 확인되기 때문에 그런 문제가 전혀 없다. 제거할 때도 차별성을 띤다. 석고 캐스트를 제거할 때는 피부에 근접하게 닿은 전기톱의 칼날 때문에 많은 사람이 공포감을 느끼지만 그에 비해, 오픈캐스트는 전용 클립을 이용하여 누구나 손쉽게 뗄 수 있고 다시 붙일 수도 있다.

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30106 김혜원- 비정질 질화붕소

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30106 김혜원- 비정질 질화붕소

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비정질 질화붕소(a-BN : amorphous boron nitride)
• 질소와 붕소 원자로 이루어져 있으며 정형화 되어있지 않은 분자구조로 화이트 그래핀의 파생 소재이다.
• 초저유전율 절연체이다.
• 반도체 공정에 적용하기 위해 연구개발되고 있는 ‘그래핀’과 같은 2차원 (Two-Dimensional, 2D) 소재이다.
• 원자수준에서도 도체, 부도체, 반도체의 강력한 특성을 가지며, A4용지 (약 0.1mm) 약 10만분의 1의 두께로 매우 얇아 잘 휘어지면서도 단단하다.

비정질 질화붕소 활용 사례
• 반도체의 집적도를 높이기 위해선 단위 소자(회로) 등을 더 작게 만드는 기술과 함께 작아질수록 증가하는 전기간섭 영향 등을 줄일 수 있는 우수 절연체가 필요한데 비정질 질화붕소는 유전율이 매우 낮아 소자 내 금속 배선의 간격을 줄일 수 있어 반도체의 소형화의 한계를 극복할 핵심으로 꼽힌다.
• 기존에는 유전율을 낮추기 위해 소재 안에 미세한 공기 구멍을 넣어 강도가 약해지는 문제가 있었으나 a-BN은 물질 자체의 유전율이 낮아 이런 작업 없이도 높은 기계적 강도를 유지할 수 있다.

a-BN을 이용한 신제품 개발
• 비정질 질화붕소는 반도체의 절연체로 사용되기 위해 개발된 신소제인 만큼 반도체의 새로운 절연체로써 반도체의 소형화의 핵심역할을 할것이다.

이번 조사를 통해 반도체의 소형화을 위한 기술들과 차세대 반도체를 위해 개발되고 있는 최신 기술들과 재료들을 찾아보았다. 평소에는 반도체의 원리, 기술 중심으로 찾아보았다면 이번엔 재료공학이란 새로운 시점으로 반도체를 바라보고 조사해볼 수 있어 새로운 경험이었다. 나도 미래에 차세대 반도체를 위한 기술과 재료를 개발하기 위해 노력하고 싶다. 또 다음엔 반도체의 소형화를 위한 다른 기술들과 차세대 반도체를 위한 기술들에 대해서도 더 자세히 알아보고 싶다.

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*고체 산화물 전해전지 SOEC : 전해질에 전력을 공급해 물을 수소와 산소로 분해하여 수소를 얻는 전지

1
기존 니켈전극을 사용하는 SOEC는 전해 활성은 뛰어나지만, 장시간 운전 시 니켈입자의 조대화 및 CO₂의 불완전 환원으로 인한 탄소 침착 등 해결해야하는 문제가 있다.

연구팀은 새로운 산화물전극 소재로 망간(Mn)과 철(Fe)을 첨가해 세륨산화물(CeO2) 전극 표면에 산소공공을 극대화함으로써 연료전지의 전력생산 뿐만 아니라 전해전지에서 수소를 고효율로 생산하거나 CO₂를 전기분해해 CO로 환원하고, 반대 전극에서 O₂를 발생하는 All-Ceramic SOEC를 연구했다.

2.
고효율 전력생산은 물론 수소생산과 CO2 전기분해 저감 활용으로 90%이상의 CO2 전기 변화 효율이 나오며 이에 따라 2050 탄소중립 실현에 한발 다가서게 된다.

수전해 기술을 사용하는 SOEC는 그린 수소에 해당하는데 반응 결과 오염물질이 전혀 배출되지 않으며, 전기 에너지를 수소로 변환하여 손쉽게 저장하므로 생산량이 고르지 않은 재생에너지의 단점도 보완할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 수전해 방식으로 수소를 생산하는 방식 고온에서 진행되어야 하기 때문에 RE100(재생에너지 100%)만으로는 생산해 내기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 앞으로 이를 위해 더 많은 연구가 필요하기도 하다.

구체적으로 SOCE는 고온전해 방식을 이용하여 전기와 고온의 열이 필요한데 전기는 재생에너지로 공급할 수 있지만 만약 LNG를 태워서 열원으로 사용한다면, 이것은 그린수소가 아니며 탄소중립 정책에 역행한다고 보는 입장도 있다.

3. 신소재 이용으로 만든 SOEC가 앞으로 어떻게 더 개발 되어야 하는지 적어본다.(도저히 3번 질문의 답이 떠오르질 않기 때문이다.)
차세대 전해질 기반 All-Ceramic SOEC 기술은 다양한 에너지 변환 분야에 접목되어 탄소중립의 실현하기 위한 핵심 기술이 될 것이다. 앞으로 All-Ceramic SOEC 기술을 이용한 그린수소 생산을 위해 효율적이고 견고하며 저렴한 대용량의 전해조 시스템 개발은 에너지 전환의 핵심 기술이다.

+

세라믹 신소재 전극을 이용한 SOEC는 앞으로 더 많이 연구가 필요한 분야이다. 나는 ‘2050 탄소 중립’에 대해 관심이 있었는데 이번 기회에 탄소 중립에 기여할 수 있는 신소재와 이를 이용한 SOEC에 대해 조사하면서 앞으로 온실가스를 배출하지 않는 진정한 수소경제를 구축하기 위한 그린수소 생산을 위해서는 수전해 설비 없이는 불가능하다고 느꼈고 이에 따라 우리나라 뿐만 아니라 세계 주요국들이 수전해 설비 개발과 확충에 총력을 기울여야 한다고도 느꼈다.

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30115 안소연 일체형 재생연료전지

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30115 안소연 일체형 재생연료전지

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일체형 재생 연료전지란, 수소생산과 연료전지 운전이 모두 가능해 수전해 장치와 연료전지 장치를 각각 설치했을 때보다 가격적, 공간적 이점이 갖는 친환경 독립 에너지 저장 및 전력생산 장치이다. 이 전지는 수소 생산과 연료전지 운전을 할 수 있는 독립 에너지 저장 및 전력 생산 장치로, 전기로 물을 분해하여 수소를 얻는 수전해 장치와 연료전지 장치를 각각 설치하는 것보다 장점이 많다고 한다. 비용적인 면에서 훨씬 저렴하고 공간적 이점이 크다. 태양광, 풍력 등의 신재생 에너지로부터 전기 생산 수요보다 많으면 수전해 운전을 통해서 수소를 생산하여 에너지를 저장하고, 반대로 전력수요가 더 많으면 연료전지 운전으로 전력을 공급할 수 있기 때문이다.

한국과학기술연구원(KIST)이 수소와 전력 생산이 모두 가능한 고효율 일체형 연료전지를 개발했다.

수전해 운전을 통한 수소생산이 빠르게 일어나기 위해서는 전극에서 촉매 층까지 물이 빠르게 도달해야하며 이때 생성된 수소와 산소 또한 빨리 빠져나와야한다. 이와 반대 운전인 연료전지 운전에서는 수소와 산소가 빨리 들어가고, 생성된 물이 빨리 빠져나와야한다. 이렇게 물과 수소 및 산소 가스를 빠른 시간에 반복적으로 주입하고 뺴줘야만 일체형 장치가 일반적인 수전해 장치나 연료전지만큼 효율적으로 운전될 수 있다.

하지만, 일체형 장치에서 물과 가스가 서로 들어가고 나오는 일을 반복하며 부분적으로 물이 고여 있거나 가스가 빠져나오지 못해 효율이 떨어지는 일이 일어나는 현상을 확인했다.

연구진은 친수성 전극과 소수성 전극을 활용한 연료전지를 개발함으로써 이를 개선했다. 물과 수소,산소 가스를 이른 시간에 반복적으로 주입하고 빼주어야 일체형 장치가 일반적인 수전해 장치나 연료전치 만큼의 효율을 낼 수 있는데, 한국과학기술연구원(KIST)는 물의 빠른 이동을 위해서 ‘친수성 전극’과, ‘소수성 전극’이 필요하다고 판단해, 서로 반대의 성격을 가진 성향을 동시에 가질 수 있도록 전극 표면에 친수성과 소수성을 반복적으로 갖는 마이크로 패턴 플라스틱을 코팅했다.

연구진은 이러한 연구 결과로 전극의 표면에서 최대 18배까지 더 쉽게 기체가 방출됨을 확인했고, 새로 개발한 부품을 일체형 장치에 적용했더니 기존 부품을 사용할 때보다 연료전지 운전은 4배, 수소 생산은 2배 성능이 높아졌다.

연료전지 전력 생산과 수전해 그린 수소 생산 운전이 모두 가능한 양친매성 전극을 일체형 재생 연료전지에 처음으로 적용한 것으로, 이 원리는 가스와 액체가 동시에 들어가는 전기화학적 이산화탄소 환원 전지, 질소 환원 전지 등에도 응용될 수 있다.

또, 이러한 기술이 뒷받침되었을 때는 일체형 재생 연료전지가 교통수간, 주택시설, 항공우주 등 다양한 분야에서 신재생에너지 발전과 연둉하여 수소 사회로의 전환에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

물을 전기분해해 수소와 산소를 만드는 수전해와, 역반응인 전력생산 기능을 함께 갖춘 일체형 재생연료전지가 상용화된다면, 태양광 풍력 등에서 발생하는 유휴 전력을 친환경 수소로 저장했다가 필요할 때 재사용할 수 있기 때문에 그린에너지 시대에 큰 기여를 할 수 있을거라 생각한다.

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30107 노금명 금속유기복합체

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30107 노금명 금속유기복합체

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1.     금속유기복합체(MOF)

금속이온이나 금속 클러스터가 링커로 작용하는 유기물질에 의해 연결되어 네트워크를 형성한 매우 규칙적인 결정성 물질이다. 금속과 유기물이 결합해 다공성 골격 구조체를 이루며 분자설계를 한 후, 이 구조에 맞게 분자조립단위를 유기링커로 결합시켜 화합물을 형성하는 화학 분야인 reticular chemistry를 여는데 기여했다.

3세대 MOF는 외부자극에 반응하여 채널과 기공을 변화시키는 유연하고 동적인 골격 구조를 가지고 있다.

MOF는 금속이나 금속 클러스터로 구성된 무기조각인 2차합성단위(secondary building unit, SBU)와 이들을 연결하는 유기화합물인 링커로 구성된다. MOF의 기하구조는 SBU의 물성에 의존하며, 기공도(porosity)는 링커의 길이에 따라 변한다. MOF 골격의 견고성은 구성 성분이 링커와 중심 금속의 상호작용에 의존한다.

2.     MOF의 응용

2-1. 가스 저장 및 분리

다른 나노화합물에 비해 표면적이 월등히 넓어 가스 저장 분야에 주로 응용된다.

저장할 수 있는 기체로는 수소, 메탄, 이산화탄소 등이 있으며, MOF-177, UMCM-2 등이 특히 표면적이 넓어서 유용하게 사용된다고 한다.

2-2 생의학 분야로의 응용

MOF는 표면 기능기를 조절하거나 기공크기를 미세하게 변화시킬 수 있으므로 효율적인 약물전달체가 될 수 있다. 전하를 띤 MOF를 제조한 후 반대 전하를 띤 약물을 정전기력으로 부착시키거나 MOF 골격구조 내에나 기능기에 약물을 포함시키는 방법 등이 있다.

2-3 막의 응용

MOF는 분리막으로도 이용할 수 있다. 특히 고분자 전해질막 연료전지의 전해질 막 소재 개발에 큰 도움을 주었다고 한다. 고분자 전해질막 연료전지(PEFC)에서 성능 및 내구성을 좌우하는 막-전극 접합체는 고분자 전해질막과 전극으로 구성되어 있고 상용화에 있어서 높은 가격과 짧은 수명이 이슈가 되고 있었다. 이 중 고분자 전해질막은 PEFC의 핵심 구성요소로 최근까지 가장 일반적으로 활용되고 있었던 소재는 불소계 고분자 전해질 막이다. 그러나 불소계 고분자 전해질 막의 경우 높은 가격과 낮은 유리전이온도 및 장기 안정성이 문제점으로 지적되어 왔다. 이를 해결하기 위해 최근에 개발한 막 소재가 MOF의 한 종류인 MOF-808에 아미노 술폰산 이온을 첨가해 만든 소재이다. 개발된 MOF-808 기반 신소재인 고체 전해질은 황산과 같은 강산이 포함되지 않아 성능 저하 없이 장기간 사용이 가능하며 합성 또한 쉽다고 한다. 이는 고체전해질 내에서 수소 이온 이동 원리를 구체적으로 찾아 냈다는 점에서 학술적인 의의가 크다.

3.     신제품을 개발해 본다면?

MOF는 극도로 넓은 표면적, 다공성 구조, 구조 설계가 가능하다는 점 들의 장점을 지니고 있어서 향후 가스 저장 및 분리, 약물전달체, 촉매 등 여러 산업 분야로의 응용이 더욱더 증가할 것으로 생각된다. 그러나 제올라이트보다 상대적으로 견고하지 못한 골격, 수용액에 취약하다는 점 등 보완해야할 단점들도 있다.

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30113 신서현- 바이오 플라스틱

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30113 신서현- 바이오 플라스틱

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미생물의 체내에 있는 폴리에스터를 이용하여 만든 플라스틱 입니다. 토양 중의 세균에 의해 분해되고 생체에 쉽게 융합하는 특징으로 수술이나 골절 고정제 등에도 이용됩니다.

어떤 종류의 미생물은 에너지원(源)으로서 고분자 폴리에스터류(類)를 체내에 과립상으로 저장하고 있습니다. 이 폴리에스터를 합성해서 만든 것이 바이오플라스틱 입니다. 토양 중의 세균에 의해서 분해되므로 생물분해성 플라스틱이라고도 합니다. 보통 플라스틱은 자연계에서 분해되지 않기 때문에 공해문제를 일으키지만, 이 플라스틱은 크린플라스틱으로서 주목받고 있습니다.생체에 쉽게 융합하는 특징이 있으므로, 수술이나 골절 고정제 등에 응용되고, 토양 중에서 서서히 분해되는 성질이 있어 지연 발산성 농약의 이용에 알맞습니다.

또한 옥수수와 같은 농작물을 효소로 발효, 변환시켜서 생산합니다. 하지만, 식물은 경작하는데 많은 시간이 걸리고 비용이 많이들어서 플라스틱을 만드는데 필요한 성분을 만들어내는 미생물을 발굴, 배양하는쪽으로 연구가 진행되고 있습니다.

석유로만든 화학플라스틱은 편리하긴 하지만 토양에서 분해되는데 수백년이 걸리기 때문에

폐기처리하는데 어려움이 있고 환경오염이 발생 할 수 있다는 단점이있었는데요

바이오플라스틱은 썩을수 있는 플라스틱이기 때문에 분해되는데 1~2년이라는 짧은 시간이 걸리는 막강한 강점을 가지고 있습니다.

또한, 미생물을 이용하여 플라스틱 성분을 생산하기 때문에 생

산공정에서의 에너지소비와 온실가스 배출량도 석유로 만든 플라스틱 공정에 비해 80%수준으로 약 20%나 절감이 가능합니다.

바이오플라스틱은 무엇보다 이러한 환경호르몬이 방출되지 않아서 여성위생용품이나 유아용품(젖병, 장난감), 식품용기 등으로 사용하기에 적합합니다.