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Magazine Review

People&Collabo UV LED의 새로운 미래

KRICT 일비 * 일비는 ‘가까이에서 도움이 되는 존재’를 뜻하는 순우리말입니다. <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: center;" text-align:="" word-break:="">UV LED의 새로운 미래 <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: center;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: center;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: center;" text-align:="" word-break:="">전 세계적인 감염병 사태 속에 일상과 방역을 공존할 수 있게 하는 기술과 제품의 수요가 크게 증가하고 있습니다. 이 가운데 특히 ‘자외선 살균 장치’는 스마트폰, 칫솔 등의 개인용품부터 병원 의료장비, 각종 수처리 시설과 다중이용시설의 실내공기까지 광범위한 분야에서 활용 가능한 신속하고 편리한 방역 방법으로 주목을 받고 있습니다.  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: center;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: center;" text-align:="" word-break:=""> <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102);" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102);" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: justify;" text-align:="" word-break:="">새로운 살균광원을 찾아서 자외선(UV, Ultra Violet)의 존재가 처음 알려진 것은 천문 학자 허셜이 적외선을 발견한 바로 다음 해인 1801년입니다. 독일의 화학자 빌헬름 리터가 적외선의 추가 실험 도 중 사람의 눈에 보이지 않는 가시광선의 보라색 영역 바깥에서 염화은에 반응하는 빛이 있다는 것을 알아낸 것이지요. 태양광선의 9% 정도를 차지하며 강한 화학반응 작용을 일으키는 자외선은 방전램프를 통해 인공적으로 만드는 기술이 발전하며 소독, 살균과 산업용 경화기, 위폐 검사기, 비타민D 합성 등 다양한 분야로 활용범위가 넓어지 게 되었습니다. 하지만 기존에 시중에서 주로 사용되어 온 UV 램프 방식은 치명적인 단점이 있었습니다. 위험물질인 수은이 자외선 방출에 사용된다는 것이었습니다. 국제사회는 수은과 수은 화합물로부터 건강과 환경을 보호하기 위한 미나마타 협약(Minamata Convention on Mercury)으로 2020년 부터 수은이 들어간 형광등, 체온계, 치과용 아말감, 전지와 광원 등의 제조와 수출입도 규제하고 있는데요. 이에 따라 최근 대안으로 각광받고 있는 것이 UV LED 방식입니다. 화합물 종류와 설계 방법에 따라 근자외선 (UVA), 중자외선(UVB), 원자외선(UVC) 등 각기 다른 파장의 빛을 낼 수 있는 UV LED는 대부분 상용 전원을 그대로 쓸 수 있고 순간적으로 온오프가 가능하기 때문에 가전제품·의료용 장비·산업용 장비 등 파장대별로 다양한 분야에 활용할 수 있습니다. 또한 UV램프에 비해 살균 효과도 뛰어나고 독성 물질이 없다는 게 큰 장점입니다. <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102);" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102);" text-align:="" word-break:="">살균시장의 미래를 열어라 <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: center;" text-align:="" word-break:=""> <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: justify;" text-align:="" word-break:="">하지만 UV LED는 높은 기술력을 필요로 하고 제작 또한 어렵기 때문에 일반 LED보다 가격이 비싸고 출력도 여전히 썩 만족스럽지 못하다는 단점이 있습니다. 2019년 설립된 경기도 수원 소재 벤처기업 ㈜일렉필드퓨처는 나노소재 합성, 엑스레이 발생 장치, 면광원 제조 등의 주력사업과 함께 높은 출력의 살균 파장과 효율성을 충족할 만한 살균광원 개발에 힘을 쏟고 있었습니다. 새로운 메커니즘의 자외선 광원을 찾는 데 한계를 느끼던 중 한국화학연구원이 개발한 특별한 형광물질에 주목하게 됩니다. 20여 년간 형광물질 연구에 몰두해온 김창해 박사팀이 찾아낸 이 ‘특별한 조성의 산화물 계통 물질’을 회사가 보유하고 있는 탄소나노튜브 기반의 전계방출 진공 소자제조기술과 접목하면 높은 자외선 출력은 물론 오랜 수명과 경제적인 가격의 자외선 살균장치 제조가 가능하다고 판단했지요. 화학연의 ‘친환경 자외선 발광램프 및 장치’ 특허를 기술이전 받은 ㈜일렉필드퓨처는 요즘 제품출시를 위한 연구개발에 한창입니다. 형광체 분야는 기업 입장에서 새로운 도전이기 때문에 실험부터 장비까지 갖춰야 할 부분이 많지만 중소기업지원 전담인력제도 등 화학연과의 적극적인 협력을 통해 차근차근 연내 상용화를 향해 나아가고 있습니다. 이들의 가까운 목표는 기존 UV LED보다 출력은 30배 이상 높으면서 가격은 절반 수준인 경제적인 광원과 살균장치를 만드는 것입니다. <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: justify;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, "Malgun Gothic", -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, "Helvetica Neue", Arial, sans-serif, FangSong, ?宋, STFangSong, ?文?宋, "Apple Color Emoji", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol", AppleGothic, Dotum, arial, sans-serif; letter-spacing: -0.02em; word-break: keep-all; overflow-wrap: break-word; color: rgb(102, 102, 102); text-align: justify;" text-align:="" word-break:="">바이러스 이기는 햇볕의 힘  이와 함께 ㈜일렉필드퓨처는 화학연과 인체에 해롭지 않은 파장대의 혁신적인 자외선살균장치를 개발한다는 계획도 세우고 있습니다. 이한성 ㈜일렉필드퓨처 대표는 “표면 살균에 쓰이는 자외선은 에너지 강도가 약하면 바이러스와 박테리아를 제거하지 못하고, 너무 강하면 피부나 각막을 손상시킬 수 있다”며 “화학연이 개발한 형광물질과 회사의 자산인 나노 기술 노하우를 접목해 친환경적이면서 성능 좋은 자외선 살균장치를 개발하겠다”는 포부를 밝혔습니다. 예부터 햇볕이 좋은 날이면 이불과 빨래를 널어 소독하던 모습은 우리나라뿐만 아니라 세계 어느 곳에서나 볼 수 있는 풍경이었습니다. 덴마크 과학자인 닐스 핀센은 이 자외선 소독으로 피부결핵을 치료하는 방법을 개발해 1903년 노벨 생리의학상을 수상했는데요. ㈜일렉필드퓨처와 화학연이 함께 만들어가는 새로운 자외선 살균장치가 바이러스의 공포로부터 인류를 해방시키는 데 중요한 역할을 하게 되기를 기대합니다. <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:=""><span font-size:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" style="color: rgb(102, 102, 102); font-family: 맑은고딕, " text-align:="">

  • 등록일2021-11-01
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Krict Special 영원한 맞수, 네이처와 사이언스

KRICT 나르샤 III<span font-size:="" font-weight:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" style="color: rgb(102, 102, 102); font-family: 맑은고딕, " text-align:="">I * 나르샤는 ‘날아오르다’라는 뜻의 순우리말입니다.   <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">영원한 맞수, 네이처와 사이언스 <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:=""> <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: justify;" text-align:="" word-break:=""><네이처>와 또 다른 세계 최고 권위의 학술지 <사이언스>는 흔히 과학저널리즘계의 양대 산맥으로 표현되곤 합니다. 동시에 치열한 대결구도 또한 유명하지요. 비슷한 시기에 태어난 두 과학 저널은 창간 때부터 한 세기 넘게 엎치락뒤치락 선의의 경쟁을 거듭하며 과학기술의 발전을 견인해왔습니다. 네이처는 1869년 영국 맥밀런 출판사가, 사이언스는 그보다 몇 해 뒤인 1880년 미국 언론인 존 미첼스가 창간했습니다. 사이언스는 토마스 에디슨과 전화 발명으로 유명한 알렉산더 그레이엄 벨의 후원에도 불구하고 한동안 폐간과 재발행을 반복하며 명맥을 이어가가다 1900년 미국과 학진흥회(AAAS)에 인수되며 정상 궤도에 오르게 됩니다. <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: justify;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: justify;" text-align:="" word-break:="">각각 영국과 미국의 자존심을 대변하는 학술지로 성장한 두 과학저널은 게재되는 논문의 성격에서도 약간의 차이를 보인다고 합니다. 전통의 과학명가인 영국의 네이처는 증명 과정이 성실하고 획기적인 논문, 신흥명문 미국의 사이언스는 독창적이고 실용적인 아이디어의 연구가 게재 확률이 더 높다는 게 과학자들의 전반적인 중론이지요. 또한 자연과학 중심의 네이처와 달리 사이언스는 과학 대중화가 목표인 미국과학진흥회의 공식 저널인 만큼 과학 이슈를 보편적으로 다루는 경향이 있다고 하는데요. 과학적인 연구 방법을 사용한 심리학, 정치학, 경제학, 사회학, 언어학 등의 논문도 종종 게재되며 대학, 학회, 정부기관의 소식도 실려 독자 중 상당수가 과학자가 아닌 행정부 관료, 언론인, 비영리기구 직원 등인 것으로 알려져 있습니다.  사이언스는 지난해 세계 최초로 나노입자의 3차원 구조를 0.02나노미터의 정확도로 분석하는데 성공한 서울대 화학생물학공학부 박정원 교수 연구팀의 논문을 표지에 실었습니다. 또 올해 3월에는 자매지인 <어드밴스드 사이언스>가 한국화학연구원 황성연 박사팀이 개발한 100% 생분해 마스크 필터를 표지논문으로 선정했는데요. 눈에 띄게 늘고 있는 한국 과학자들의 활약이 네이처와 사이언스의 경쟁구도를 더욱 흥미롭게 하는 관전 포인트가 되고 있습니다.

  • 등록일2021-11-01
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Krict Special 화학연이 견인하는 지구별 최선·최고 에너지 기술

KRICT 나르샤 III * 나르샤는 ‘날아오르다’라는 뜻의 순우리말입니다.   <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">화학연이 견인하는 지구별 최선·최고 에너지 기술 <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">네이처에 실리는 논문들은 간결하기로 유명합니다. 1,500단어로 제한된 분량에 맞추려면 연구 과정과 결론 모두 군더더기 없이 깔끔하고 명확해야 하지요. 더 중요한 것은 논문의 과학적 의미가 독자의 심장을 뛰게 할 수 있어야 한다는 것입니다. 1953년 4월 2일자 표지논문이 대표적입니다. 현대 과학사에 큰 획을 그은 이 논문은 겨우 900 단어에 불과했습니다. 바로 제임스 왓슨과 프란시스 크릭의 DNA 이중나선 구조입니다. 이 한 장짜리 논문은 도서 관에서 좀처럼 보기 힘든 것으로도 유명했는데요. 논문이 수록된 페이지만 사라지는 경우가 다반사였다고 합니다. <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:=""> <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: justify;" text-align:="" word-break:="">간결·명쾌한 전통 네이처의 이런 전통은 오랜 세월이 흐른 2021년에도 크게 변하지 않고 있습니다. 한국화학연구원 서장원·신성식 박사팀의 2021년 2월 25일자 표지논문 역시 단순하면 서도 묵직합니다. 몇몇 전문용어만 빼면 일반인이 읽기에도 크게 부담이 없는 수준이지요. 일부분을 요약해 옮기자면 이렇습니다. “저렴한 소재와 저온용액공정으로 손쉽게 제조할 수 있는 금속 할라이드 페로브스카이트 태양전지는 실리콘 기반 태양전지를 대체할 수 있는 강력한 후보군이다. 하지만 많은 노력과 성능 향상에도 불구하고 페로브스카이트 태양전지의 광수확능(Light-harvesting ability)은 과도한 전하 캐리어 재결합(Charge carrier recombination)에 의해 여전히 한계점이 존재한다. 이 논문에서는 전하를 손실 없이 잘 이동시키는 전하 캐리어 관리를 통해 페로브스카 이트 태양전지의 성능을 개선하기 위한 전체적인 접근방식을 보고한다. 연구진은 태양전지 구성 층인 투명전극 위에 주석산화물 등을 바로 합성시키는 화학용액증착 기술로 빛을 받은 후 생성되는 전하들이 에너지를 잃지 않고 효율적으로 전류로 변환될 수 있도록 유도하는 새로운 전자 수송층 소재를 개발했다. 또한 태양전지 활성층의 밴드갭을 희생시키지 않고 빛을 더 많이 흡수할 수 있도록 새로운 페로브스카이트 층 소재 합성법을 개발했다. 두 전략을 결합한 페로브스카이트 태양전지는 실리콘 태양전지와 유사한 25.2%의 광전변환효율을 달성했으며, 이는 이론상 최고효율의 80.5%에 해당한다.” 이 논문에서는 빛을 전기로 바꾸는 페로브스카이트 태양전지가 반대로 전기를 빛으로 바꾸는 발광소자로 활용될 수 있는 가능성도 세계 최초로 증명해내 눈길을 끌었습니다. 발광효율은 그간 주로 태양전지의 효율이 얼마나 우수한 지를 나타내는 지표 정도로만 사용됐는데요. 기존에 보고된 페로브스카이트 태양전지의 발광효율은 5~10% 수준에 머물렀습니다. 그런데 한국화학연구원 연구팀이 개발한 기술을 이용하니 발광효율이 17%까지 치솟은 것입니다.   <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">한 발 앞서 내다본 미래 <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:=""> <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: justify;" text-align:="" word-break:=""> 사실 한국화학연구원의 페로브스카이트 태양전지 연구팀은 이번 네이처 표지논문 게재 이전에도 스타 연구집단이었습니다. 이미 10여 년 전부터 계속해서 혁신적인 연구 성과와 기록 경신으로 국제적인 주목을 받아 왔지요. 대부분의 사람들이 기후변화나 탄소중립을 자신의 세대가 아니라 먼 미래의 일처럼 여기던 2000년대 초반부터 한발 앞서 시작된 한국화학연구원의 태양전지 개발 역사는 이 연구원이 지향해온 미래지향적인 모습을 가장 잘 보여주는 사례이기도 합니다.  당초 실리콘 태양전지 개발에 집중하던 화학연은 2000년 대에 들어서며 여러 형태의 태양전지 연구를 수행합니다. 2020년대가 되면 고가의 실리콘 반도체 대신 더 값싸고 효율이 높은 신소재가 태양전지의 패러다임을 바꾸게 될 것이라고 예측한 것입니다. 화학연 페로브스카이트 태양전지 연구진은 효율이 높은 무기 태양전지와 값싸고 유연한 유기 태 양전지의 장점을 한 데 모을 수 있는 무·유기 하이브리드 태양전지에 연구력을 집중하며 부도체·반도체·도체의 성질에 초전도 현상까지 나타나는 페로브스카이트 태양전지의 효율을 점점 높입니다. 화학연의 이 혁신적인 페로브스카이트 태양전지는 2013년 16.2%라는 놀라운 효율로 전 세계 신재생에너지 개발 동향을 취합하는 미국재생에너지연구소(NREL)의 태양전지효율차트에 이름을 올리기 시작했습니다. 이 수치는 계속해서 17.9→20.1→22.1→22.7→24.23%로 급상승을 거듭하며 세계 최고효율 기록을 7번이나 갈아치우게 됩니다. 그리고 마침내 2019년 마의 벽으로 여겨졌던 25%를 뛰어넘어 25.2%의 효율을 달성하게 됩니다. <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">기록보다 중요한  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:=""> <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: justify;" text-align:="" word-break:=""> 그렇다고 화학연 페로브스카이트 태양전지 연구팀이 마냥 기록에만 매달린 것은 아니었습니다. 새로운 태양전지의 상용화를 위해서는 효율을 높이는 것만큼 저렴하고 안정적인 제조공정의 개발이 중요합니다. 이에 따라 페로브스카이트 태양전지 제조에 필요했던 500℃ 이상의 고온 열처리를 150℃ 이하의 저온 공정으로 바꾸고, 장소에 상관없이 설치할 수 있도록 유연화하거나 신문을 인쇄하듯 대면적으로 제조하는 기술 개발에도 심혈을 기울였습니다. 앞서 서영덕 박사팀의 광사태 나노입자에 이어 서장원 박사팀의 초고효율 페로브스카이트 태양전지 개발까지 두 차례나 네이처 표지를 장식하며 한껏 높아진 한국과학의 위상은 뉴스뿐만 아니라 대중의 관심을 보다 직접적으로 확인할 수 있는 소셜미디어를 통해서도 충분히 체감할 수 있었습니다. 45만 구독자의 한 과학 유튜버는 실시간에 가까울 만큼 빠르게 관련 소식을 전하며 “이게 진짜 국뽕이 고 국위선양”이라며 흥분을 감추지 못했는데요. 영상을 본 시청자들 역시 1만 개가 넘는 댓글을 쏟아내며 한국화학연구원이 두 달 연속 일궈낸 놀라운 업적에 축하를 아끼지 않았지요.  한편 지난해 국제에너지기구(IEA)는 ‘세계 에너지 전망’ 보고서를 통해 태양광 발전 설비 용량이 향후 5년간 전 세계적으로 두 배 이상 증가하게 될 것으로 내다봤습니다. 또한 20~50%의 지속적인 비용 감소를 통해 역사상 가장 저렴한 전기 공급원이 될 것이라 예측하고 있습니다. <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: justify;" text-align:="" word-break:=""> 

  • 등록일2021-11-01
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Krict Special 빛처럼 쏟아진 화학연 연구성과

KRICT 나르샤 II * 나르샤는 ‘날아오르다’라는 뜻의 순우리말입니다.   <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">빛처럼 쏟아진 화학연 연구성과 <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">한국문화의 세계적 영향력이 좀처럼 식지 않고 있습니다. 지난해 기생충에 이어 올해는 미나리가 아 카데미 최대의 화제로 떠올랐습니다. BTS의 그래미상 단독무대 역시 코로나에 지친 국민들에게 청 량감을 선사했지요. 사이다 같은 소식은 과학계에서도 이어졌습니다. 대중예술만큼 스포트라이트 가 쏟아지는 분야가 아니지만 ‘두 달 연속 네이처 표지 장식’이란 쾌거는 한국과학의 높아진 국제적 위상을 가늠해볼 수 있는 의미심장한 사건이었습니다. 까다롭기로 정평이 난 네이처의 담장을 시원 하게 넘겨버린 랑데부 홈런, 그 첫 타자는 이름도 생소한 신인 ‘광사태’였습니다.  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: center;" text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; 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margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; font-family: 맑은고딕, " text-align:="" word-break:="">  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: antialiased; border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 16px; line-height: inherit; vertical-align: baseline; text-align: justify;" text-align:="" word-break:="">광학 현미경의 재발견 2014년 노벨화학상은 초고해상도 광학 현미경을 개발한 미국과 독일 과학자 3명이 받았습니다. 원자와 그 이하 수준의 미세구조까지 들여다볼 수 있는 전자 현미경이 보편화되고 있는 마당에 광학 현미경이라니 조금 의아할 수도 있는데요. 먼저 ‘관측’이란 단어의 과학적 의미를 살펴볼 필요가 있습니 다. 우리가 눈으로 관측한다는 것은 대상물이 반사하는 빛을 시신경으로 읽어들이는 것을 뜻합니다. 하지만 물체가 너무 작아서 반사되는 빛이 적으면 육안으로 확인하기가 힘듭니다. 광학 현미경은 광학렌즈를 이용해 이 미세한 빛을 시신경 이 감지할 수 있을 정도로 확대해주는 것이지요. 하지만 광학 현미경은 아무리 개선해도 빛의 회절 현상이라 는 자연적 한계 탓에 세포와 세포소기관 정도까지만 식별할 수 있을 뿐, 그보다 더 작은 바이러스나 단백질은 결코 식별 할 수 없는 것으로 알려졌습니다. 광학 현미경의 한계 해상 도가 0.2마이크로미터 정도까지라는 것을 입증한 아베 회절 한계(Abbe diffraction limit)가 정설이었지요. 이에 따라 빛을 이용하는 대신 샘플에 강한 전자빔을 쏘아 여기에서 발생하는 에너지 스펙트럼을 영상으로 시각화하는 전자 현미경이 개발됩니다. 가시광선보다 10만 배 이상 파장이 짧은 전자를 이용하게 되며 2,000배율 정도가 한계였던 인간의 관찰 범위는 약 10,000,000배율까지 무섭게 확장됩니다.  하지만 이런 전자 현미경도 약점이 있었습니다. 전자빔의 에너지가 너무 높아 살아 움직이는 상태로 세포나 바이러스 등을 직접 관찰하는 것이 힘들다는 것이었습니다. 2014년 노벨화학상 수상자들은 이런 관측의 한계를 기존보다 10배 이상 해상도가 높은 초고해상도 광학 현미경으로 극복했습니다. 광학 현미경의 장점을 극대화해 살아 있는 상태에서 또 3차원으로 나노미터 단위의 DNA와 바이러스, 단백질 등을 눈으로 직접 확인할 수 있는 시대를 연 것입니다. 빛으로 볼 수 있는 세상의 경계를 더욱 확장하게 된 초고해상도 광학 현미경은 생명과학뿐만 아니라 화학적 단일 분자나 원자의 관찰 까지 나노과학 전반에서 중대한 발견을 자극하는 지렛대가 됩니다. 그 대표적인 성과가 바로 2021년 새해 벽두 네이처 표지를 장식한 ‘광사태 나노입자’입니다.  <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; 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(정확한 예는 아니지만) 좀 더 알기 쉽게 설명하자면 콩자반을 만들었습니다. 그런데 수분이 빠지며 대부분 작 게 졸여진 콩들 사이에서 뜻밖에 덩치가 더 커진 콩이 생 기는 것과 비슷하다고 할 수 있습니다.     상향변환 나노물질의 이런 특성을 이용하면 작은 에너지의 빛을 집중시켜 주는 돋보기 역할이 가능합니다. 낮은 에너지의 적외선을 사용해도 집중적으로 빛을 도달시킬 수 있기 때문에 시료에 손상을 주지 않고 노이즈도 적어 지게 되지요. 응용 범위는 바이러스 등의 체외진단기기와 인체 삽입용 마이크로 레이저 기기 같은 차세대 정밀의료, 사물인터넷(IoT)과 자율주행자동차용 광센서, 더 넓은 파장대의 빛을 흡수할 수 있는 태양광 발전, 인간의 두뇌 작 동 방식을 모사하는 뉴로모픽 컴퓨팅까지 무궁무진합니다. 이에 따라 상향변환 나노물질은 현재 전 세계적으로 가장 연구가 활발해진 분야 중 하나가 되었는데요. 하지만 문제는 채 1%에도 못 미치는 낮은 광변환 효율이었습니다. 이번 광사태 나노입자 논문의 교신저자인 한국화학연구원 서영덕 박사는 2009년 상향변환 나노물질에 대한 논 문을 소재 분야의 국제 학술지에 발표한바 있습니다. 이 를 계기로 우연히 같은 해 비슷한 내용의 논문을 발표한 미국 연구자와도 인연을 맺게 됩니다. 네이처 표지 논문 의 공동교신저자인 컬럼비아대 제임스 셔크 교수였습니다. 상향변환 나노물질이란 공통의 관심사 속에 10년 넘게 한국과 미국을 오가며 이어진 두 연구자의 교류는 이번 네이처 표지 논문의 중요한 초석이 되었는데요.      <p background-attachment:="" background-clip:="" background-image:="" background-origin:="" background-position:="" background-repeat:="" background-size:="" class="0" color:="" letter-spacing:="" malgun="" microsoft="" overflow-wrap:="" style="box-sizing: border-box; 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  • 등록일2021-11-01
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Krict Special 지친 한국 일으킨 화학연 發 겹경사

KRICT 나르샤 * 나르샤는 ‘날아오르다’라는 뜻의 순우리말입니다.   지친 한국 일으킨 화학연 發 겹경사       끝끝내 겨울을 이기고 꽃망울을 터뜨리는 봄처럼 끝이 보이지 않는 코로나 사태 속에서도 희망은 어김없이 싹을 틔우고 있습니다. 2021년 한국 과학계는 새해 벽두부터 이어진 놀라운 소식에 여전히 흥분을 가라앉히지 못하고 있습니다. 전 세계 과학자 모두가 평생 단 한 번이라도 논문이 실리기를 꿈꾼다는 과학저널 <네이처>의 표지를 두 달 연속 우리 과학자들이 장식한 것입니다. 더욱 놀라운 것은 이 연구 성과들이 모두 한 곳에서 탄생했다는 사실입니다. 시간이 멈춘 듯 모두가 실의에 빠져 있는 것만 같았던 지난겨울, 한국화학연구원에서는 무슨 일들이 있었던 것일까요?     네이처, 첨단과학의 이정표 빛의 속도로 발전을 거듭하고 있는 현대 첨단과학의 현주소는 과연 어디일까요? 이런 질문에 가장 적절한 답은 아마도 세계 최고 권위의 과학저널 네이처를 읽어보라고 권하는 것입니다.     현대과학의 등대 ‘법관은 판결로, 사업가는 숫자로 말한다’라는 말처럼 실험과 연구가 본분인 과학자들은 논문으로 세상과 대화합니다. 오랜 실험과 연구의 정점인 논문을 통해 다른 과학자들과 소통하고 자신의 결과물에 오류가 없는지 검증을 받지요. 학술지는 이렇게 과학자가 심혈을 기울여 탄생시킨 논문을 실험실 밖 세상에 선보이는 통로입니다. 과학자들이 논문을 발표하는 학술지는 전 세계적으로 수천 종이 넘습니다. 그 가운데 유독 네이처가 더 독보적인 권위와 명성을 자랑하는 것은 세계에서 가장 오래된 과학저널이란 역사성 때문만은 아닙니다. 1869년 근대 과학혁명의 중심지 영국에서 창간된 이후 150년 넘게 다져온 까다로운 논문 심사 과정에 대한 국제적 신뢰가 바탕에 깔려 있지요. 네이처 편집자의 책상은 세계 각지의 내로라하는 최신 연구결과들이 가장 먼저 도착하는 자리입니다. 매주 200여편에 이르는 게재 신청 논문들은 내부 편집자들과 해당 분야 최고 석학들로 구성된 심사위원단을 통해 일일이 꼼꼼하게 검증된 뒤 등재 여부가 결정되는데요. 약 10대 1의 경쟁을 뚫고 최종 선정된 뒤에도 실제 논문이 실리기까지는 한두 달이 더 걸릴 수 있다는 게 논문이 실려 본 경험자들의 전언입니다. 특히 표지논문처럼 중요한 사안의 경우 직접 검증팀을 보내 실험과정이 믿을 만했는지, 실험윤리는 제대로 지켜졌는지 철저한 현장 조사가 뒤따르는 경우도 많다는 것입니다.   과학자들의 워너비 네이처의 엄격한 전통은 과학사에 길이 남을 논문들을 탄생시키며 현대 과학이 나아갈 바를 제시하는 등대가 되어 왔습니다. 전 세계를 소용돌이에 몰아넣은 다윈의 진화론부터 생명공학의 출발점이 된 왓슨과 크릭의 DNA 이중나선 구조, 단백질의 분자구조, 스티븐 호킹의 블랙홀 이론, 체세포 복제양 돌리, 인간 게놈 프로젝트, 알파고 등이 모두 네이처를 통해 세상에 첫 선을 보였습니다. 전 세계 발행부수가 5~6만 부에 불과한데도 CNN이나 뉴욕타임스도 감히 범접할 수 없을 만큼 막강한 영향력을 발휘하는게 이 때문입니다. 네이처는 1990년대부터 다양한 분야로 세분화된 자매지들을 창간하며 본격적인 과학저널 전성시대를 열고 있습니다. 현대 과학에서 다루어야 할 내용과 범위가 폭발적으로 확대되며 매주 17편 정도의 논문만 싣고 있는 네이처로는 감당할 수 없는 한계에 이르렀기 때문입니다. 현재 네이처의 편집방향을 따르고 있는 자매지들은 약 50여 종에 달하며 이 숫자 역시 계속 늘어나고 있는데요. 자매지들이 해당 분야에서 차지하는 위상 역시 매우 높습니다. 게재도 어려울 뿐더러 논문 수준의 참고자료로 쓰이는 피인용지수(Impact factor)가 네이처보다 오히려 높은 자매지도 점점 많아지고 있지요. 하지만 네이처 본지가 가진 위상은 쉽게 넘볼 수 있는 성질의 것이 아닙니다. 특히나 정치·경제·사회·문화 모든 영역에 걸쳐 과학이 큰영향을 미치는 현대 사회에서 당대 과학계 최고의 연구 성과를 상징하는 네이처 표지논문의 영향력은 더욱 높을 수 밖에 없습니다. 네이처의 표지를 장식한 논문들은 전 세계 과학 교과서와 대학전공서적에 수록되며 수많은 연구자들에게 새로운 연구 아이디어를 떠올리게 하는 영감의 원천으로 작용합니다. 표지논문을 쓴 연구자에게는 당연히 큰 영예와 함께 최소 10년 이상의 안정적인 연구 환경이 보장된다고 할 만큼 유무형의 특전들도 뒤따릅니다. 젊은 과학자들의 소망이 네이처에 논문을 싣는 것, 성공한 과학자들의 목표가 네이처 표지에 실릴 만한 업적을 이뤄내는 것이란 세계 과학계의 속설도 무리가 아니지요.   “머선 일이고?” 이례적인 겹경사 처의 표지를 보라색으로 물들이며 세계 과학계의 이목을 집중시킨 화제의 키워드는 ‘광사태(Photon Avalanche)’였습니다. 한국화학연구원과 미국·폴란드 공동연구진이 나노입자에서 세계 최초로 발견한 광사태는 특정한 구조의 나노 입자에 작은 빛 에너지를 쏘여주면 물질 내의 광학 반응이 마치 눈사태처럼 연쇄적으로 증폭되는 현상입니다. 이 광사태 현상은 바이오의료기기부터 태양전지, 자율주행자동차, 인공위성까지 빛을 이용하는 모든 산업과 기술의 혁신에 적용될 수 있다는 점이 네이처 편집진의 높은 평가를 받으며 표지논문에 선정되었습니다. 하지만 놀라움의 끝은 여기가 아니었습니다. 네이처 표지논문의 공동교신저자인 서영덕 박사는 언론 브리핑 자리에서 세계 최고 수준을 자랑하는 화학연 페로브스 카이트 태양전지 연구팀과의 적극적인 협력 계획을 밝혔는데요. 공교롭게도 그로부터 한 달 후인 2월말, 이번에는 예의 그 화학연 페로브스카이트 태양전지 연구팀이 서 박사팀의 뒤를 이어 다시 한 번 네이처의 표지를 장식합니다. 차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지의 효율을 세계 최고 수준의 기록인 25.2%까지 끌어올린 것입니다. 이전에도 아시안 게놈, 시간 결정 실험, 반도체 소재의 미세균열, 단분자 트랜지스터 등 한국인 과학자들의 연구 성과가 몇 해 간격으로 네이처 표지논문에 선정돼 화제가 되곤 했습니다. 하지만 까다롭고 엄격하기로 유명한 네이처가 두달 연속으로, 그것도 한국화학연구원이란 동일 기관의 한국인 연구자들에게 얼굴을 허락한 것은 전례를 찾기 힘든 일이었습니다. 그야말로 ‘한국의 빛’이 2021년 세계 과학계의 새벽을 여는 서광이 된 것이지요

  • 등록일2021-05-13
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Krict 이모저모 단짠단짠의 세계, 설탕과 소금은 어떻게 다를까?

심보경의 교과서 속 화학 ? 단짠단짠의 세계, 설탕과 소금은 어떻게 다를까? 언택트 생활로 배달 음식과 너무 가까워지셨나요? 집에서 먹는 ‘단짠단짠’은 코로나19 시대에 확찐자를 양산하는 주범이기도 하지요. 단짠단짠의 맛을 내는 것은 잘 알고 있듯이 설탕과 소금이지요. 이 두 양념은 비슷한 듯 하면서도 매우 다른 면이 많답니다. 오늘은 ‘화학적으로’ 이들이 어떻게 다른지 알아보도록 할까요? <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnja0odgyntc1ntgw.tee_wl4rapiwzpcrk-hljzgxgcqzxp6-q_xczuah3f0g.mf2tgmd8nizx9iu_updzeuosovhn8sdi2hczguo-lrqg.png.krictblog="" mjaymdexmdlfmtm3="" postfiles.pstatic.net="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 설탕은 아시는 것처럼 사탕수수 100%로 만들어요. 공장에서 대량으로 만들기는 하지만 설탕은 인공화합물이 아니라 천연물질입니다. 사탕수수에서 불순물을 걸러내고 먹을 수 있게 가공한 100% 천연식품이지요. 눈처럼 하얀 사탕이라는 뜻으로 한자로는 ‘雪糖’이라고 표기합니다. 설탕은 자당(sucrose)을 주성분으로 하는 감미료로 포도당과 과당이 하나씩 결합한 것을 말합니다. ? 소금은 예전에는 화폐처럼 이용되기도 했어요. 임금으로 소금을 지급하기도 하고, 필요한 물건을 소금으로 살 수도 있었지요. 소금은 없어서는 안될 중요한 물질이었음을 알려주는 사례이지요. 소금은 짠 맛이 나 식품의 맛을 돋우는 조미료의 역할을 할 뿐 아니라 12%이상의 농도에서 방부작용을 하므로 생선을 보관하거나 시신의 부패를 막는 데 사용하기도 했어요. 이외에도 생물체의 수분을 강하게 밖으로 내보내는 삼투압 작용, 갈변 방지 및 비타민 C의 공기산화를 방지하는 작용도 합니다. 신맛을 부드럽게 해주기도 하고, 0.2% 소금을 사용했을 때는 단맛을 강하게 하는 역할을 하기도 합니다. 소금은 대부분이 염화나트륨으로 이루어져 있어요. 여기에서는 염화나트륨과 설탕을 비교해 보기로 하겠습니다. ? 염화나트륨의 화학식은 NaCl입니다. Na+ 이온과 Cl- 이온이 1:1로 결합하고 있는 이온결합물질이에요. 이와는 다르게 설탕은 분자로 이루어져 있으며, 분자식은 C12H22O11입니다. ? 분자로 이루어진 설탕의 녹는점은 185℃여서 달고나를 만들기 위해 가열하면 투명하게 녹는 것을 볼 수 있지만 염화나트륨은 그보다 높은 800℃ 정도로 새우구이를 하기 위해 소금을 깔아도 녹지 않는 것을 볼 수 있어요. 이것은 이온결합물질과 공유결합물질의 녹는점의 차이로 볼 수 있습니다. ? 설탕은 공유결합물질이고, 소금의 주성분인 염화나트륨은 이온결합물질입니다. 대표적인 화학결합인 이온결합과 공유결합에 대해 좀 더 알아볼까요? ? 이온 결합은 원자들이 전자를 잃거나 얻은 후 양이온과 음이온이 정전기적 인력에 의해 형성된 결합을 말하며, 공유결합은 2개 이상의 원자들이 전자쌍을 공유하면서 형성되는 화학결합을 말합니다. 간단하게 그림으로 표현하면 아래와 같습니다. ? 주기율표에 있는 18족 원소들은 가장 바깥 껍질인 최외각 전자 껍질에 전자들이 모두 채워진 전자배치를 하고 있으며 이로 인해 반응성이 매우 작고 화학적으로 안정하기 때문에 비활성 기체라고 부릅니다. 18족 원소를 제외한 대부분의 다른 원자들은 비활성 기체처럼 최외각 전자 껍질에 8개의 전자를 채워 안정한 전자배치를 가지려고 합니다. 염화나트륨의 경우, 나트륨 원자는 전자 1개를 잃으면 비활성기체인 네온과 전자배치가 같아지고 염소의 경우는 전자 1개를 얻으면 아르곤과 같은 전자배치를 가지게 됩니다. ? 나트륨 원자와 염소 원자가 서로 가까이 하게 되면 나트륨 원자의 전자 1개가 염소 원자로 옮겨가 각각 나트륨 이온(Na+)와 염화 이온(Cl-)dl 됩니다. 이때 나트륨이온은 양이온, 염화이온은 음이온이므로 다른 전하를 띠고 있어서 인력에 의해 결합하게 됩니다. 이런 결합을 이온 결합이라 하고 주로 전자를 잃기 쉬운 금속과 전자를 얻기 쉬운 비금속 원소 사이에 잘 형성이 됩니다. 아래 주기율표에서 보면 1,2족 원소와 16,17족 원소 사이에서 주로 형성 되지요. <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnja1mdczmtg3ndg5.4pjhorruhgu3ledao5ilovc3ugfsoxxej6jn5ettdw8g.k0xmwzrlm5esyz26vprsfu5ay6fgyy-jzy3tv_kvtnug.png.krictblog="" mjaymdexmtffmtmz="" postfiles.pstatic.net="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 이온이 되지 않는 물질은 결합을 어떻게 할까요? 다른 원자들과 전자를 공유하면서 비활성 기체와 같은 안정된 전자배치를 이루는 공유결합을 하게 됩니다. 기본적으로 공유결합력이 이온결합력보다 단단한데, 녹는점이나 끓는점은 왜 공유결합물질인 설탕이 이온결합물질인 소금보다 낮을까요? ? 녹는점은 고체에서 액체로 상태변화할 때의 온도를 말합니다. 입자들이 얼마나 멀리 떨어지는 가에 대한 문제이지요. 공유결합물질은 분자로 이루어져 있으므로 분자와 분자 사이의 힘이 약해지면 상태변화가 일어납니다. 공유결합력은 분자 사이의 힘이 아니라 분자를 만드는 원자와 원자 사이의 힘이라 녹는점에 영향을 미치는 힘으로 보기가 어렵습니다. ? 이온결합물질은 상태변화하려면 이온과 이온사이의 힘을 끊어야 하므로 일반적으로 분자보다 더 큰 에너지가 필요합니다. 공유결합물질 중에서 분자로 이루어져 있지 않고 공유결정(원자결정)으로 이루어진 다이아몬드의 녹는점은 어떨까요? 그렇습니다. 다이아몬드가 상태변화하려면 원자와 원자 사이의 공유결합을 끊어야 하므로 매우 높은 온도가 될거에요. ? 설탕과 소금은 물에 잘 녹고, 상온에서 하얀색 고체가루로 만나면서 감미료로 사용되고 있다보니 비슷한 물질처럼 보이지만 결합의 종류가 달라 여러 모로 다른 물질이에요. 이를 결정하는 것이 전자(electron)라고 말할 수 있어요. ? 화학은 전자(electron)의 과학이라고 할 수 있어요. 전자가 어떻게 결합하느냐에 따라 서로 다른 경향을 가진 물질들이 만들어집니다. 원자 내에 전자들이 어떻게 배치되는지에 따라 물질의 특성에 규칙성을 가지기도 하고 변화하기도 합니다. 이것을 나타낸 표가 주기율표이고요. 화학하면 주기율표를 떠올릴 수밖에 없는 이유, 이제 이해가 되시지요? ? 글 | 심보경 김포교육지원청 장학사 ? 심보경 장학사는 1997년 동국대 화학과를 졸업하고 1999년부터 역곡중학교, 석천중학교, 소사중학교, 부천공업고등학교, 부천고등학교에서 화학교사로 재직했다. 부천과학교사연구회, 화학으로 통하는 사람들, 참과학 등 교사연구회 연구위원으로도 활동했다. 현재는 경기도 김포교육지원청에서 장학사로 근무하고 있다.

  • 등록일2021-02-25
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Krict 이모저모 방사성 탄소 연대측정법

여인형의 화학세상 ? 방사성 탄소 연대측정법 <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" id="SE-497341ed-5e50-452a-8e1e-b39680e07bae" mdaxnjazmjuzodi5ntc4.cydktjaf62d4jnoesn6klepafticyaek76wc1sytnpog.uc4pupdqxhkujepx-jrvmc6ytyjhuwmpmxeaqmtma6qg.jpeg.krictblog="" mjaymdewmjffnzmg="" postfiles.pstatic.net="" style="font: inherit; text-align: center; white-space: nowrap; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> ? 목포에 있는 국립해양문화재 연구소에 가면 바다에서 발굴한 신안선에서 나온 각종 유물을 만날 수 있다. 신안선은 1323년 중국에서 일본을 가다가 신안 앞바다에서 침몰했다고 한다. 그 배에 대한 기록이 남아 있었기 때문에 침몰한 연도를 알아 내는 일은 문제될 수가 없다. 침몰하면서 갯벌에 파 묻혀 공기와 접촉이 차단된 목선은 수백 년의 세월이 지나도 거의 원형을 유지한 상태로 발견되기도 한다. 그렇지만 기록이 남아 있지 않으면 목선의 건조 연대를 추정하는 것은 쉽지 않다. 수만 년의 세월이 흐른 목재 유물을 비롯한 동물의 뼈 등의 과거를 추정하는 방법으로 방사성 탄소 연대측정법이 있다. 리비(Willard F. Libby)는 방사성 연대 측정법을 발명한 공로로 1960년 노벨화학상을 받았다. 그의 측정방법은 고고학을 비롯한 여러 분야에 기여하였다. 방사성 탄소의 생성과 순환 탄소는 여러 개의 동위원소가 있다. 탄소의 원자번호는 6이므로 탄소의 핵에 있는 양성자는 모두 6개이다. 그런데 탄소는 양성자의 수는 같고 중성자의 수가 다른 동위원소가 약 15종정도 된다. 우리에게 가장 익숙하고 탄소의 대부분을 차지하는 탄소의 동위원소는 12C(양성자 6개, 중성자 6개)와 13C(양성자 6개, 중성자 7개)이다. 이 탄소들은 매우 안정하여 방사성 붕괴가 진행되지 않는다. 탄소의 원자량이 12.01인 것도 탄소의 동위원소 비율을 감안해서 원자량을 계산했기 때문이다. 일반적으로 불안정한 방사성 동위원소들은 알파선, 베타선, 감마선을 방출하면서 다른 원소로 변한다. 알파선은 헬륨의 핵으로 +극성을 띠며, 베타선은 전자로 -극성이다. 감마선은 극성이 없고, 방사선 중에서 에너지가 제일 크다는 특징이 있다. ? 안정한 12C와 13C와는 달리 14C(양성자 6개, 중성자 8개)는 베타선을 방출하며 붕괴되는 탄소의 방사성 동위원소이다. 그것은 현재에도 지구 상층부에서 질소가 우주선과 충돌하면서 계속 만들어지고 있다. 1년 동안 지구 전체에서 만들어지는 14C의 양은 약 7kg 정도로 짐작하고 있다. 그것을 농도로 따져보면 약 1ppt(1/1012)로 엄청나게 낮은 농도이지만, 탄소 원자의 개수(약 3.5 x 1026)로는 헤아릴 수도 없이 엄청나게 많은 것이다. 계산은 불가능하겠지만, 그 정도의 탄소의 개수라면 거의 모든 생물들과 14C 교환이 가능하지 않을까 싶다. ? 방사성 탄소가 산소와 반응을 하면 방사성 이산화탄소, 14CO2가 만들어진다. 식물의 동화작용에 참여하는 이산화탄소는 대부분 12CO2 이겠지만, 14CO2 역시 같은 경로를 거친다. 그러므로 살아있는 식물에 있는 탄소의 동위원소 비율(12C와 14C의 비율)은 공기에 있는 12C와 14C의 비율과 거의 일정한 값으로 유지된다. 그런데 식물이 죽고 나면 더 이상 동화작용을 할 수 없으므로 탄소의 순환이 멈춘다. 그것은 12C와 14C의 비율이 달라지는 것으로 나타난다. 죽은 식물에 있는 12C는 안정하므로 그 양을 유지하겠지만 14C는 방사성 붕괴가 진행되어 그 양이 줄어든다. 왜냐하면 식물이 흡수했던 14C는 베타선을 방출하는 방사성 붕괴를 겪고나서 안정한 질소 14N(양성자 7개, 중성자 7개)로 변하기 때문이다. 그러므로 죽은 식물에 남아있는 14C의 양(비율)을 측정하면 식물이 죽은 지 얼마나 지났는지 알 수 있다. 죽은 후 몇 년이 지났는 지를 계산할 때 14C의 양과 그것의 반감기를 이용한다. ? 반감기와 연대측정 방사성 동위원소 14C는 반감기가 약 5730년이다. 반감기는 처음에 있던 원소의 양이 1/2로 줄어드는 데 걸리는 시간을 말한다. 예를 들어 14C의 경우에 1g이 0.5g으로 되는데 5730년이 걸리고, 다시 5730년이 흐르면 0.5g이 0.25g으로 줄어든다. 그러므로 n번의 반감기를 지났을 때 탄소 14C의 양은 처음 있었던 양의 1/2n로 줄어들게 된다. 측정할 수 있는 양과 반감기를 생각하면 14C를 이용하여 추정할 수 있는 과거연도는 최대로 약 5~6만년 정도된다. 예전에는 14C 가 붕괴되어 방출하는 베타선을 측정하여 14C의 양을 알아냈지만, 최근에는 보다 정밀한 질량분석기를 사용하기 때문에 시료의 양이 적어도 분석이 가능한 경우가 많아졌다. ? 측정방법의 제한과 적용범위 <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnjazmjuzotiwmzq0.d9i8i3055yy8rzkecmdpcqxampqcwjnjvwdxxhyiye8g.ym-74s-hxlbdenahyomw21vdqn4cj39lejdupx0ccveg.jpeg.krictblog="" mjaymdewmjffmjg2="" postfiles.pstatic.net="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 탄소 연대측정법은 14C의 양과 생물이 흡수하는 비율이 일정하다는 가정에 있다. 다른 과학방법과 마찬가지로 가정을 하고, 측정한 결과를 놓고 그것에 맞는지 여부를 놓고 해석을 한다. 그런데 14C가 만들어지는 양 혹은 비율은 일정할까? 다행스럽게도 자동차 연료를 태우고 배출되는 CO2에는 14CO2는 없다. 왜냐하면 원유가 만들어지려면 동식물이 죽고나서 14C의 반감기의 몇 백배이상의 세월이 흘러야 되기 때문에 원유에 있었던 14C는 모두 방사성 붕괴되어 사라졌다. 그렇지만 인간활동으로 대폭 늘어난 CO2에는 14C는 없지만, 12C와 14C의 비율은 많이 감소하였다. 또한 1940년 이후에 핵 실험을 했을 때 혹은 우주선이 일시적으로 많이 쏟아질 때에는 14C의 양이 많아진다. 그러므로 특정한 시기에 얻은 시료들의 연대 추정에는 변수를 고려해서 측정을 해야 연대추정에 대한 오차를 줄일 수 있을 것이다. 일단 나무가 죽으면 탄소의 순환이 멈추는 것처럼 식물을 먹고 살았던 동물과 인간도 죽으면 당연히 탄소의 순환이 멈춘다. 그러므로 뼈 조각 등에 남아있던 14C의 양을 측정하고 반감기를 이용하면 뼈의 생성 년도를 계산할 수 있다. 결국 14C를 이용하여 연대를 알아낼 수 있는 시료는 뼈, 옷, 목재, 식물 섬유 등으로 제한이 된다. ? 한때 토리노 수의(Turin Shroud, 예수의 수의)의 진부 여부를 알아내기 위해서 3곳의 연구소에서 측정한 탄소 연대 결과는 모두 일치하였다. 그러나 그것은 예수의 생존시기와 비교하여 약 1000년 이상의 차이가 있는 결과였다. 와인을 비롯한 각종 과일주의 가짜 여부를 판단에도 탄소연대 측정법이 이용된다. 왜냐하면 원유에서 뽑은 알코올로 담근 술에는 당연히 14C가 검출되지 않는다. 원유에 있었던 14C성분은 이미 모두 사라졌기 때문에 14C의 검출여부만 확인하면 될 일이다. 리비가 개발한 탄소 연대측정법은 정확히 시대를 알고 있는 시료와 비교하여 측정계수를 도입하는 등 오차를 줄이려고 꾸준히 노력한 결과 현재에는 연대측정을 위한 신뢰할 수 있는 측정법으로 자리를 잡고 있다. ? 글 | 여인형 동국대 화학과 명예교수 ? 현재 KMOOC(한국형 온라인 공개강좌)에서 ‘삶은 화학물질과의 소통이다’를 강의하고 있다. 동국대 화학과 교수로 31년간 재직했으며, 분석화학 및 전기화학을 가르쳤다. 네이버 ‘화학산책’에 기고한 다양한 글들(총 조회수 1200만회 이상)과 눈높이 강연(학생 및 일반인 대상 약 130회 이상)을 통해 우리 사회에서 필요한 화학 상식 및 과학문화가 정착이 되도록 노력하고 있다. 저서로 <퀴리부인은 무슨 비누를 썼을까? 2.0>, <공기로 빵을 만든다고요?> 등이 있다.

  • 등록일2021-02-25
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Krict 이모저모 화학콘텐츠와 함께하는 슬기로운 집콕 생활

KRICT 화학대중화 ? 화학콘텐츠와 함께하는 슬기로운 집콕 생활 <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnja0odgyodq5ndk4.uhlzz5xcaizjwqic37hpllpbielmykhigfv4ubg1p3wg.y93baoyrcnclhhofuwevyi-ddynl-joetr2_-ktjdhsg.png.krictblog="" mjaymdexmdlfmtm4="" postfiles.pstatic.net="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 국내 유일의 화학 분야 국책 연구기관 한국화학연구원은 인류의 보물창고인 화학의 가치와 역할을 국민들께 제대로 알리기 위해 늘 새로운 변신을 꾀하고 있습니다. 특히 일방향 소통보다 대중과 함께 즐기고 호흡하는 공감과 공유의 화학대중화 플랫폼이 되기 위해 힘쓰고 있지요. 이런 노력은 코로나19로 점점 더 빨라지고 있는 언택트 시대에도 예외가 아닙니다 . ? 초딩부터 라떼까지 “함께 즐겨요 케미러브” 코로나19 사태로 집안에서 보내는 시간이 많아지고 있습니다. 가족이 함께하는 시간이 늘어나는 것은 좋은 일이지만 한편으론 은근히 스트레스가 되기도 합니다. 인터넷과 방송에서는 온가족과의 시간을 보다 지혜롭게 보낼 수 있도록 다양한 실내놀이와 학습법들을 소개하고 있는데요. 한국화학연구원 역시 집안에서 화학을 배우고 즐기는 모바일 화학사랑방 ‘케미러브’로 슬기로운 집콕생활에 힘을 보태고 있습니다. ? 지난 7월 20일 문을 연 케미러브(chemielove.krict.re.kr)는 원래 중고교 학생들 대상의 화학교육 홈페이지였던 블루케미토피아를 더 많은 세대가 즐길 수 있는 화학대중화 플랫폼으로 확대·개편한 것입니다. 앞으로 화학의 가치와 역할을 알리고 많은 분들과 함께 화학을 주제로 소통하는 데 톡톡히 역할을 할 예정인데요. 새 단장을 기념해 주기율표 넥타이와 스카프 등의 화학대중화 굿즈를 증정하는 오픈 기념 이벤트도 함께 열렸습니다. ? 새로운 모습으로 다시 태어난 케미러브에서 특히 눈길을 끄는 코너는 ‘화학대중화 캠페인’, ‘화학대중화 콘텐츠’, ‘화학대중화 행사’입니다. 초중고생은 물론 성인들도 화학에 흥미를 느낄 수 있는 다채로운 볼거리들로 가득 채워졌습니다. 그 중 백미는 한국화학연구원이 KBS·대한화학회 등과 공동 제작한 영상 콘텐츠들입니다. 좀처럼 화면에서 눈을 뗄 수 없는 역동적인 다큐멘터리와 숏폼 콘텐츠들이 화학의 진면목을 제대로 이해할 수 있도록 하는 동시에 막연하게 무서워했던 케모포비아의 실체를 정확히 판단할 수 있도록 돕고 있습니다. 화학을 의인화하여 화학에도 본심이 있다는 주제의 캠페인 영상도 눈길을 끕니다. ? 케미러브에는 이밖에도 디지털에 익숙한 Y, Z세대는 물론 X세대까지 폭넓은 세대가 함께 즐길 수 있는 콘텐츠들이 풍성하게 마련되어 있습니다. 모두 6개 코너마다 각각의 성격에 맞는 퀴즈와 도서소개, 실험영상 등이 즐비하지요.한 번 클릭하면 좀처럼 빠져나올 수 없는 유튜브 알고리즘처럼 지식과 재미가 가득한 화학의 신세계로 많은 이들을 초대하고 있답니다. ‘귀욤귀욤’ 화학도 이모티콘으로 한국화학연구원은 지난 2014년부터 전국의 청소년들을 대상으로 화학창의경진대회를 개최해왔습니다. 그리고 지난 해부터는 화학대중화 사업의 본래 의미를 더욱 살리기 위해 일반인까지 문호를 넓히는 화학창의콘텐츠공모전으로 개편하고 작품의 형식도 다양화했는데요. 올해는 한 발 더 나아가 21세기 디지털 세대의 감정을 솔직하고 친근하게 표현하는 ‘이모티콘’과 ‘광고영상’까지 대폭 영역이 확장되었습니다. ? 특히 올해 새로 선보인 이모티콘 부문은 화학이론, 화학반응, 주기율표, 생활 속 화학의 역할과 원리 등을 최근 인기 있는 정지형 또는 모션형 이모티콘으로 제작할 수 있도록 해 X세대부터 Y세대(밀레니엄 세대), Z세대(디지털 세대)까지 연령에 상관없이 다양한 세대의 참여를 가능하게 했습니다. 이와 함께 모션그래픽, 드라마, 애니메이션, CF, 뮤직비디오 등 장르에 상관없이 1분 이내의 모든 영상물을 출품할 수 있는 ‘광고영상’에 대한 작품접수가 함께 진행됐습니다. ? 이에 따라 5월부터 6월까지 두 달에 걸쳐 진행된 공모전 기간 중 재기발랄한 응모작들이 줄을 이었는데요. 일반 언론과 대학신문사 등을 비롯해 전국의 학생들이 즐겨 찾는 공모전 사이트, 맘카페·캐릭터카페 등의 대중적인 온라인 커뮤니티 알림과 다양한 매체의 타깃형 광고까지 공모전 기간 내내 꾸준히 계속된 홍보 역시 화학창의콘텐츠 공모전과 화학을 알리는 데 큰 역할을 한 것으로 전해지고 있습니다. ? 이렇게 모인 응모작은 총 286건에 달했는데요. 그중 최신 트렌드를 반영한 신선한 발상으로 관심을 모았던 이모티콘부문에서만 221건의 응모작이 쏟아졌습니다. 한국화학연구원은 전문가 심사와 대국민 투표, 최종 심사까지 한 달 간에 걸친 심사 끝에 마침내 지난 8월 18일 공모전 웹사이트에 수상작들을 발표했습니다. ? <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxnja0odgzmtk5ody1.dstkgr3eynlwcohceryzq2kvxob_cg2tv5d5pxem4r0g.yz7sl-hc2tkew9xud1dkvdxw-j_vgbrpubr3zteydncg.png.krictblog="" mjaymdexmdlfniag="" postfiles.pstatic.net="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 한국화학연구원은 이모티콘과 광고영상 각 부문별 대상과 최우수상, 우수상, 장려상, 입선 등 24팀의 수상자들에게 상장과 함께 총 1,380만원의 상금을 시상했습니다. 이번 화학창의콘텐츠공모전의 수상작들은 카카오톡 등 메신저 서비스 이모티콘 등에 활용되었으며 한국화학연구원 홈페이지와 유튜브, SNS 등과 전시행사 등에도 화학의 역할과 가치를 알리는 콘텐츠로 활용될 예정입니다.

  • 등록일2021-02-25
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Krict Research 물대포 쏘듯 분사해 화학물질 누출사고 골든타임 잡는다

사고지점 먼 거리에서 중화제 살포·화학반응 발생 열 100℃ 이상 낮춰… 소방대원 안전 확보 한국화학연구원, JNK히터(주)에 유해오염물질 제거용 중화제 제조기술 이전 및 제품화 추진 한국화학연구원이 골든타임 내에 화학물질 누출사고에 안전하고 효과적으로 대응할 수 있는 중화제를 개발하고, 제품화를 추진하기로 했다. ? 한국화학연구원은 ‘유해오염물질 제거용 중화제 제조기술’을 개발하고, JNK히터(주)에 기술을 이전했다. 앞으로 양 기관은 제품화를 위해 상호협력할 계획이다. ? 새로 개발된 중화제는 과립형(알갱이 형태)으로, 사고 발생지점에서 멀리 떨어져 살포기로 물대포를 쏘듯이 분사하는 방식이다. 중화제는 화학사고로 누출된 산성이나 염기성 화학물질을 중화(pH7)하여 제거하는 약제다. ? 기존의 분말 중화제와 비교해 먼 거리에서 살포할 수 있고, 중화열이 60℃ 이하로 낮아서 소방대원들의 안전을 지킬 수 있을 것으로 기대된다. ? 실제 실험 결과, 과립형 중화제는 15m 떨어진 25㎡ 넓이의 표적에 80% 적중률을 보였다. 이에 반해 기존의 분말 소석회 중화제는 적중률이 10%에도 미치지 못했다. ? 또한 산성 유해화학물질(95% 황산)이 누출된 조건에서 과립형 중화제를 투입하자 1시간 후 95% 중화됐고, 중화열도 60℃에 불과했다. 하지만 분말 소석회 중화제의 중화열은 최대 180℃로 높은 탓에 그동안 사고지점 가까이 접근하는 게 어려웠다. ? 이처럼 중화열이 낮은 것은 중화제의 발열량이 낮을 뿐만 아니라, 중화반응에서 발생하는 발열반응이 한꺼번에 일어나지 않고, 중화제에 쓰인 점토가 중화반응 속도를 지연시켜 열을 서서히 발생하기 때문이다. <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxntk0odc1nzc4otm1.u9hxdn7cqe5dcvt2rwtdixmwzefa7cjltbswbienv1ag.iujfonfgbn1zppd_wugsmlhu0wfzwvobdnnav5fxapyg.png.krictblog="" mjaymda3mtzfnsag="" postfiles.pstatic.net="" style="font: inherit; text-align: center; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> ? ▲(윗줄 맨 왼쪽부터) 기존의 분말 중화제와 새로 개발된 과립형(알갱이) 중화제. (아랫줄 맨 왼쪽부터) 점토 시드와 지시약 코팅 중화제. 이번에 개발된 중화제는 산성 및 염기성 화학물질용으로 나뉘어 만들어졌다. 산성(염산·질산·황산·불산)일 경우 탄산수소나트륨, 염기성(암모니아)일 경우 황산알루미늄수화물을 각각 사용했다. ? 중화제의 핵에 해당하는 맨 안쪽에는 점토, 그 바깥쪽에는 각각 탄산수소나트륨(베이킹소다)과 황산알루미늄수화물(명반), 점토를 넣어 산성 및 염기성용 중화제를 만든 것이다. ? 이는 여러 후보물질과 산·염기성 물질의 중화반응으로 발생하는 중화열을 실제로 측정하고, 이를 연세대 한병찬 교수팀과 공동으로 컴퓨터 시뮬레이션 값과 비교해 최적의 중화제를 도출한 것이다. ? 특히, 염기성 화학물질용 중화제(황산알루미늄수화물)는 처음으로 개발됐다. 현재 염기성 화학물질 암모니아 누출사고의 경우, 물로 희석하지만, 이제는 중화제거가 가능해진 것이다. ? 지시약 중화제도 함께 개발했다. 중화제 가장 바깥층에 지시약을 코팅한 것으로, 화학물질의 산·염기 여부를 모를 때 쓸 수 있다. 화학물질에 지시약 중화제를 살포했을 때 티몰블루의 경우 진분홍색을 띠면 산성, 파란색을 띠면 염기성 물질이다. ? <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxntk0odc1nzk3mjy1.qvc6qnkrf9itxl-m3t4xvnpt4w1ox8divgjj39dqpd0g.eoccjlclhodmkx1n3uungdnawfuxercmgrma_csybq0g.png.krictblog="" mjaymda3mtzfmji2="" postfiles.pstatic.net="" style="font: inherit; text-align: center; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> <div 0px="" 20px="" border:="" class="se-component se-text se-l-default" font-size:="" font-stretch:="" font-variant-east-asian:="" font-variant-numeric:="" id="SE-389087cd-0cee-45e6-a509-3f3a6d5d9045" line-height:="" margin:="" padding:="" position:="" style="color: rgb(99, 99, 99); font-family: se-nanumgothic, " vertical-align:=""> ▲ 화학물질의 산성 및 염기성 여부를 알 수 없을 때 쓰는 지시약 중화제도 함께 개발했다. 알갱이 가장 바깥층에 지시약을 코팅한 것이다. 화학물질에 지시약 중화제를 살포했을 때, 진분홍색을 띠면 산성이고, 파란색을 띠면 염기성 물질이다. (윗줄 왼쪽부터 지시약 중화제와 염산, 질산, 황산, 증류수, 암모니아수와 반응한 결과이며, 아랫줄은 지시약 코팅 점토와 반응한 결과이다.) ? 이에 대해 한국화학연구원 화학안전연구센터 유병환 박사는 “누출된 화학물질이 산성인지 염기성인지 알 수 없을 때, 지시약 기능이 있는 알갱이를 살포해 바로 산·염기 여부를 알고 초동대응을 할 수 있다”고 설명했다. ? 한국화학연구원 이미혜 원장은 “이번에 개발된 유해물질 대응 방제제를 개발하여 대국민 안전에 활용할 수 있게 됐다”면서 “사고수습의 골든타임을 확보해 사고피해를 줄일 수 있다”고 설명했다. ? 이번 연구결과는 한국화학연구원 유병환 박사팀과 JNK히터가 공동으로 개발했으며, 환경분야 학술지 ‘Chemosphere(케모스피어)’에 발표됐다. 또한 환경부의 화학사고 대응 환경기술개발사업의 일환인 ‘화학사고 환경 피해 저감 사업’의 지원을 받아 수행됐다.

  • 등록일2021-02-25
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Krict Research 배송 식품 상했는지 알려주는 스티커 내년까지 상용화

기술이전 기업 모회사 유제품에 먼저 적용 후 국내 유통·제조기업으로 점차 확대 화학연-(주)뉴처 기술이전 협약 조인식 8월 14일(금) 대전 유성구 화학연에서 개최 내년에는 배송받은 식료품에 부착된 스티커로 식품의 상온노출 여부를 바로 확인할 수 있게 될 전망이다. ? 한국화학연구원(원장 이미혜)은 ‘콜드체인(저온유통) 안심 스티커’를 상용화하기로 하고, 8월 14일(금) 오후 대전 유성구 한국화학연구원 N2동 중회의실에서 ㈜뉴처(대표이사 이진환)와 기술이전 협약 조인식을 열었다. ? 이날 행사에는 한국화학연구원 이미혜 원장, 최영민 연구전략본부장, 황성연 바이오화학소재연구단장, 오동엽 바이오화학소재연구단 선임연구원과 ㈜뉴처 이진환 대표이사, 정경화 실장 등 관계자 10여 명이 참석했다. ? <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxntk3nzi3ntk5mdu0.apvq48anhitlpsp-xtxre8oer40-t-scwhtdu0tzfjmg.tqoy9kkpefceuxhsemd6piv-s2tqmldnlnadgitgyzqg.jpeg.krictblog="" mjaymda4mthfmjmz="" postfiles.pstatic.net="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> 한국화학연구원-뉴처 콜드체인 안심 스티커 기술이전 협약 조인식이 2020년 8월 14일(금) 오후 대전 유성구 한국화학연구원 행정동에서 열렸다. 왼쪽부터 뉴처 이진환 대표, 화학연 이미혜 원장. ? ‘콜드체인 안심 스티커’*는 온도변화에 따라 투명해지는 나노필름을 이용한 것으로, 두 겹으로 된 스티커의 앞면이 10도 이상 상온에 노출되어 투명해지면 뒷면에 나타난 이미지로 식품의 상온노출 여부를 확인하는 방식이다. *한국화학연구원 바이오화학소재연구단 오동엽·박제영·황성연·최세진 박사팀이 콜드체인 안심 스티커를 개발했으며, 『Advanced Materials, IF:25.809』 3월호에 ‘식품의 콜드체인 배송 시 온도·시간 이력을 지시하는 나노섬유 스티커‘라는 제목의 논문으로 게재했다. 이 연구는 과학기술정보통신부의 한국화학연구원 주요사업으로 수행됐다. <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxntk3nzi3otm0nzuz.fqnwr67w7tbeil94t2yrjlsgd_oqwjcsl0zdprbfrfcg.hhdivdifai4mgxln2jg22fdyrtxurzw4xckx0ntyic0g.png.krictblog="" mjaymda4mthfmju5="" postfiles.pstatic.net="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> ▲상온(20℃) 노출 후 시간 경과에 따른 콜드체인 안심 스티커의 변화 윗줄 이미지는 콜드체인 안심 스티커의 앞면에 해당하는 나노섬유필름이 투명해지면서 뒷면의 일반 필름의 이미지가 나타나는 모습이다. 아랫줄 현미경 이미지는 상온에 노출된 후 시간이 흐르면서 나노섬유가 붕괴하는 모습이다. 가느다란 실이 교차된 형태의 나노섬유 구조가 서로 엉겨 붙어 뭉치면서 빛이 투과하게 된다. ? 최근 언택트 시대가 활짝 열리면서 신선식품 배송시장이 덩달아 성장하고 있어서 콜드체인 안심 스티커에 대한 수요도 상당할 것으로 기대된다. ? 이에 따라 양 기관은 내년 하반기까지 콜드체인 안심 스티커를 상용화한다는 계획이다. 먼저 ㈜뉴처 모회사의 유제품(우유, 아이스크림, 치즈 등)에 시범적으로 적용해 상용화하고, 이후 국내 유통 및 제조기업과 협의해 적용 대상을 점차 확대할 예정이다. ? 한국화학연구원 이미혜 원장은 “콜드체인 안심 스티커는 식료품 저온유통뿐 아니라, 현재의 값비싼 의약품 저온유통 시장에도 적용할 수 있어 성장 잠재력이 크다”면서 “성공적으로 상용화될 수 있게 물심양면으로 지원하겠다”고 말했다. ? 한편, 한국화학연구원은 지난 5월 19일 국내외 유통 및 제조기업이 참가한 기술 설명회*를 통해 우선 협상자를 선정했고, 최종적으로 이날 ㈜뉴처에 해당 기술을 이전했다. *콜드체인 안심 스티커 제조기술 라운드 테이블은 5월 19일(화) 서울 서초구 양재aT센터 세계로룸에서 열렸으며, 국내외 유통 및 제조기업 27개사 관계자가 참여했다.

  • 등록일2021-02-25
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Krict Research 온실가스 이산화탄소로 화장품 쿠션·건축 단열재 만든다

KRICT News 이산화탄소 활용 친환경 폴리우레탄 화장품 쿠션 및 건축 단열재 시제품 제조 성공 촉매를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 반응기 구축…후속 연구 진행 중 이산화탄소를 활용해 친환경 폴리우레탄 화장품 쿠션(부드러운 폴리우레탄 폼) 및 건축 단열재(딱딱한 폴리우레탄 폼)를 만드는 기술이 개발돼 시제품 제조에 성공했다. 한국화학연구원 조득희 박사팀은 KPX케미칼㈜, ㈜폼웍스, 부산대학교, 인제대학교와 함께 한국전력공사 기술기획처 사외 공모로 ‘이산화탄소를 함유한 친환경 폴리우레탄 소재 개발’ 연구사업을 수행했다. 본 연구에서 한국화학연구원은 온실가스인 이산화탄소를 활용해, 폴리우레탄 소재의 원료가 되는 기초 단량체 물질 ‘프로필렌 카보네이트’의 촉매 공정을 개발했다. 프로필렌 카보네이트는 폴리올의 기초원료이며, 폴리올은 폴리우레탄의 원료가 된다. 연구진은 프로필렌 카보네이트와 이를 원료로 한 폴리올을 파일롯 규모로 생산해 기업 ㈜폼웍스와 KPX케미칼㈜에 제공했다. 이를 바탕으로 ㈜폼웍스는 폴리우레탄의 부드러운 형태(연질폼)인 화장품 쿠션을, KPX케미칼㈜는 폴리우레탄의 딱딱한 형태(경질폼)인 건축 단열재 시제품을 각각 제조하는 데 성공했다. ? ㈜폼웍스에서 친환경 폴리올을 이용한 화장품 담지체 쿠션 제조를 위해 발포(좌) 및 가공(우)했다. ? KPX케미칼에서 친환경 폴리올을 이용하여 1m x 6m x 100T(좌) 및 1m x 2m x 50T(우) 크기의 샌드위치 판넬 형태의 건축 단열재를 제조했다. 프로필렌 카보네이트는 폴리올의 원료 물질 외에도 활용 범위가 넓다. 인체에 무해해서 화장품의 유화제로 사용하거나 이차전지의 전해액 또는 극성용매로 사용할 수 있다. 프로필렌 카보네이트는 기존 공정에서 독성이 강한 물질로 만들었는데, 이를 친환경적으로 대체하기 위해 온실가스인 이산화탄소 활용 공정을 전세계적으로 개발하고 있다. 이산화탄소는 열역학적으로 매우 안정된 물질이어서 이를 유용한 물질로 전환하기 위해서는 높은 에너지가 필요하다. 따라서 반응 에너지를 높여주는 촉매 공정이 필수적이다. 중국과 독일에서 촉매 공정을 개발했고 국내에서는 최근 여러 논문들이 보고되고 있지만 실험실 규모에 그치고 있으며 효율이 낮다. 한국화학연구원은 이산화탄소로부터 프로필렌 카보네이트 합성에 필요한 고효율 촉매를 개발하고 파일럿 규모에서 물질 제조에 성공했다. 부산대학교에서는 프로필렌 카보네이트의 촉매 반응 메커니즘에 대한 연구를 화학(연)과 공동 수행했고, 인제대학교에서는 본 공정으로 만들어진 폴리올의 적용 확장성에 대해 연구했다. 또한 연구진은 촉매를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 반응기를 구축했으며 현재 촉매의 반응성을 개선하기 위한 후속 연구를 진행하고 있다. ? 이산화탄소로부터 ‘프로필렌 카보네이트’ 합성을 위한 연속 반응기(좌) 및 촉매(우) 이와 관련한 연구 성과는 2016년부터 ACS Sustainable Chemistry & Engineering 등 4편의 국제학술지에 게제되었고 3편의 특허가 출원되었다. 현재 관련 기업과 사업화를 논의하고 있다. 이산화탄소로부터 제조가 가능한 다양한 5원환 탄산염 한편, 연구진은 프로필렌 카보네이트 외에도, 이산화탄소와 촉매를 활용한 다양한 5원환 탄산염의 합성 연구를 진행해 왔다. 5원환 탄산염은, 탄소와 산소로 이루어진 오각형 분자구조 물질로 다양한 화학원료로 쓰인다. 연구진은 특히 유럽 선진국에서 활발한 연구가 진행되고 있는 비 이소시아네이트 폴리우레탄 주원료를 만드는 촉매 및 공정을 개발했다. 비 이소시아네이트 폴리우레탄은 접착제, 페인트, 3D 프린팅 소재 등에 쓰이는 원료로서, 향후 이산화탄소를 활용한 폴리우레탄 원료 연구개발 영역이 확대될 것으로 기대된다. 이 성과는 최근 2020. 8월 15일 『Applied Catalysis B: Environmental, 2020, article number 119395 (IF: 16.683)』에 게재되었다.

  • 등록일2021-02-25
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Krict Research 유기태양전지 제조비용 1/20로 낮췄다

험 수준으로 간단·비용 1/20로 저렴 … 상용화 물꼬 화학연-경기대 공동 연구진, 등에 게재 유기태양전지 제조비용을 획기적으로 낮출 수 있는 기술이 개발됐다. 제조법이 학부 유기화학실험 수준으로 간단하면서도 비용은 대폭 낮춰 유기태양전지 상용화에 물꼬를 틀 전망이다. ? 한국화학연구원 송창은·신원석 박사팀과 경기대학교 임은희 교수팀은 유기태양전지 광활성층(빛을 흡수해 전하를 생성하는 층)에 들어가는 신소재를 개발, 제조비용을 20분의 1로 낮췄다. <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxntk2mdy5nti1ntm3.baeej0a_6jt0rqjaikl3wha-rc6pm6c9qxqykmcytjmg.yooy_yxd-54lzsvhv-jnglvour8iijan02ixaepla5mg.jpeg.krictblog="" mjaymda3mzbfmtgy="" postfiles.pstatic.net="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> △유기태양전지는 투명기판, 투명전극, 광활성층, 금속전극으로 구성되어 있다. 이중 핵심은 광활성층으로, 전자받개(acceptor)와 전자주개(donor) 소재가 섞여 있다. 빛을 쬐면 광활성층 내부에서 발생한 정공(양전하)과 전자(음전하)가 각각의 전극으로 이동하고, 이 전위차에 의해 전류가 흐르게 된다. 유기태양전지는 광활성층에 유기물질을 사용하는 차세대 태양전지로, 광활성층은 전자주개(donor)와 전자받개(acceptor)로 이뤄져 있다. 빛을 쬐면 광활성층 내부에서 발생한 정공(양전하)과 전자(음전하)가 각각 양극과 음극으로 이동하고, 이 전위차에 의해 전류가 흐르게 되는 원리다. ? 연구자들의 화두는 전자받개(acceptor)에 들어가는 신소재 개발이었다. 처음에는 축구공 모양처럼 생긴 풀러렌 소재(PCBM)가 쓰였다. 빛을 흡수해서 생성된 전자는 풀러렌을 따라 고속도로를 달리듯 빠르게 이동할 수 있지만, 빛 흡수량이 적은 탓에 광전변환효율(빛→전기 변환효율)이 낮았다. PCBM (전자받개 소재/풀러렌 구조) 이러한 문제를 개선한 게 비풀러렌 구조의 전자받개 소재였다. 하지만 이 소재(ITIC)는 분자구조가 복잡하고, 분자들이 길게 연결된 탓에 합성하려면 5단계를 거쳐야 해 시간과 비용이 많이 들었다. 게다가 빛을 흡수하는 파장대가 전자주개 소재(PTB7-Th)와 겹쳐 넓은 범위의 태양광을 흡수하는데 비효율적이었다. 전자주개 소재(PTB7-Th)는 주로 가시광선과 근적외선을 흡수한다. ? ITIC(전자받개 소재/비풀러렌 구조) 및 PTB7-Th(전자주개 소재) ? 이에 공동 연구진은 분자구조가 단순한 신소재(T2-ORH)를 개발했다. 단 2단계 만에 합성할 수 있는 소재로, 합성시간과 비용을 크게 줄였다. 실제 신소재 합성비용은 그램당 40달러로, 기존 비풀러렌 소재 합성법의 20분의 1 수준이다. 또한 전자주개 소재가 흡수하지 못하는 단파장 영역(자외선)을 흡수할 수 있어 광전변환효율을 높였다. <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxntk2mdy5nzy0mze0.mhhvqbapx3ldgsgr34veyqdc_qboxgxesbl1qflqiukg.i7q3pgit0lajgozu13gmsyran-er6zq-voh7yeq8wbeg.png.krictblog="" mjaymda3mzbfmtc1="" postfiles.pstatic.net="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> T2-OEHRH (전자받개 소재/비풀러렌 구조) ? 경기대 화학과 임은희 교수는 “이번 연구의 가치는 학부 유기화학실험 수준의 간단한 합성법을 사용해 단 2단계 만에 저가로 합성하는 소재로도 고성능 유기태양전지를 구현할 수 있는 데에 있다”고 설명했다. ? 실험을 통해 최적의 비율(2:1)로 전자받개 신소재(T2-ORH)와 전자주개 소재(PTB7-Th)를 섞어 만든 유기태양전지의 광전변환효율이 0.1㎠ 기준으로 9.33%를 기록했다. 기존 전자받개 소재(ITIC)와 전자주개 소재(PTB7-Th)를 2:1로 혼용한 유기태양전지 효율은 7.46%(0.1㎠)였다. ? 한국화학연구원 송창은 박사는 “기존의 복잡한 화학 구조를 탈피한 신소재의 개발 전략이 앞으로 고성능 유기태양전지 상용화에 큰 역할을 할 것”이라고 자평했다. ? <a :="" area-hidden="true" class="se-module-image-link __se_image_link __se_link" data-linkdata="{" data-linktype="img" https:="" mdaxntk2mdcwmtq2mdgz.q_3uxsvbnzgxrwtrrjw5-efee2sazykk1pw84o1eanqg.i_h203ei5yyij9vjbexaz-czurkz6ixk7hs8mdc-6seg.jpeg.krictblog="" mjaymda3mzbfmtmy="" postfiles.pstatic.net="" style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font: inherit; vertical-align: baseline; position: relative; display: block;"> △한국화학연구원 에너지소재연구센터 송창은(좌) 박사와 신원석(우) 박사가 새로 개발한 광활성 신소재가 적용된 유기태양전지를 들고 포즈를 취했다. ? 공동 연구진은 여기서 한발 더 나아가 인체와 환경에 유해한 할로겐 용매 대신 비할로겐 용매에서도 용액공정이 가능하도록 용해도를 향상시켰다. 보통 유기태양전지는 고체 상태의 광활성 소재를 유기 용매에 녹인 후 기판 위에 코팅해 만든다. ? 지금까지 할로겐 용매가 인체와 환경에 유해한 것을 알았지만, 광활성층 소재들이 비할로겐 용매에 잘 녹지 않아 불가피하게 할로겐 용매를 사용해왔다. ? 하지만 공동 연구진은 신소재 분자(T2-ORH)의 양 끝에 비대칭적인 곁사슬을 붙이는 방법으로 T2-OEHRH를 만들었고, 비할로겐 용매에서의 용해도를 향상시켰다. 그와 동시에 신소재 특유의 광학적·전기화학적 특성을 그대로 유지하는 데 성공했다. ? 그 결과, T2-OEHRH와 PTB7-Th를 2:1로 혼용한 유기태양전지는 0.1㎠에서 9.7% 대면적에서는 6.2% 광전변환효율을 나타냈다. ? 이번 연구결과는 ‘Advanced Energy Materials(IF: 24.884)’의 2019년 4월호*와 ‘Journal of Materials Chemistry A(IF: 11.301)’의 2019년 10월호**, 2020년 5월호***에 게재됐다. 또한 관련 연구결과는 국내 및 미국에 특허 등록됐다. *논문명: Simple Bithiophene?Rhodanine-Based Small Molecule Acceptor for Use in Additive-Free Nonfullerene OPVs with Low Energy Loss of 0.51 eV **논문명: Enhanced efficiency and stability of PTB7-Th-based multi-non-fullerene solar cells enabled by the working mechanism of the coexisting alloy-like structure and energy transfer model ***논문명: Non-halogenated solvent-processed ternary-blend solar cells via alkyl-side-chain engineering of a non-fullerene acceptor and their application in large-area devices ? 이번 연구는 한국에너지기술평가원의 에너지기술개발사업과 한국연구재단 중견사업의 지원으로 이뤄졌다.

  • 등록일2021-02-25
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