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우리 생활에 없어서는 안될 유용한 플라스틱 제품을 만드는 사출성형기 이야기 6

1. 유압의 특징1) 장점- 소형에서도 출력이 크다.- 광범위한 무단 변속이 용이하다.- 과부하 방지를 용이하게 할 수 있다.- 작동이 원활하다.- 원격제어가 가능하며 응답성이 좋다.- 출력제어가 자유롭다.
편집부 2019-01-04
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잘 흐르는 산화 그래핀 용액, ‘꿀 같은 고분자’로 완성!

잘 흐르는 산화 그래핀 용액, ‘꿀 같은 고분자’로 완성!- UNIST 김소연 교수팀, 고분자와 산화 그래핀 간의 상호작용 규명- 고분자 첨가로 용액 공정의 농도 한계 벗어나… ‘ACS Nano’ 발표 그래핀* 기반의 소재로 활용 가능한 ‘산화 그래핀 용액’을 쉽게 다루는 기술이 나왔다. ‘고농도의 산화 그래핀 용액은 흐르지 못한다’는 문제를 푼 연구로 주목받고 있다.* 그래핀(Graphene): 탄소 원자로 만들어진 원자 한 층으로 이뤄진 육각형 벌집 구조의 나노 소재. 두께가 0.2㎜ 얇아서 투명성이 높고, 상온에서 구리보다 100배 많은 전류를, 실리콘보다 100배 빨리 전달할 수 있다. 열전도성이 최고라는 다이아몬드보다 2배 이상 높고, 기계적 강도도 강철보다 200배 이상 강하지만 신축성이 좋아 늘리거나 접어도 전기전도성을 잃지 않는다. 이러한 우수한 특성 때문에 미래 소재로 각광받고 있다. UNIST(총장 정무영) 에너지 및 화학공학부의 김소연 교수팀은 꿀처럼 끈적끈적한 고분자를 첨가해 ‘산화 그래핀 용액이 잘 흐를 수 있도록’ 만들었다. 고분자를 얼마만큼 첨가해야 용액 공정에 유리한지도 밝혀내 소재의 활용범위를 크게 넓혔다. 산화 그래핀은 그래핀이 산화된 물질로, 그래핀만큼 좋은 물성을 가질 수 있는 잠재력 있는 재료다. 그래핀을 합성하는 기술은 까다롭지만, 산화 그래핀은 액정 상을 형성하고 물에 분산된 용액 상태로 공정을 진행할 수 있어 훨씬 손쉽게 대량생산이 가능하다. 이런 특성 덕분에 최근 소재로서 많은 관심을 받고 있다. 하지만 물속에 분산된 산화 그래핀의 농도가 계속 증가하면, 점도가 급격하게 커지면서 유동성을 잃고 진흙같이 변한다. 이는 공정 효율을 떨어뜨리는 단점으로 꼽혔는데, 김소연 교수팀은 이번 연구로 그 원리를 규명하고 제어가 가능하다는 걸 밝혀냈다. 김소연 교수는 “산화 그래핀 용액 공정의 효율을 높이려면, 고농도 산화 그래핀 용액에서도 충분한 유동성이 확보돼야 한다”며, “이번 연구에서는 고분자를 첨가하는 간단한 방법으로 용액 속에 산화 그래핀이 고르게 분산돼 잘 흐르게 만들었다”고 설명했다. 고농도의 산화 그래핀 용액이 유동성을 잃는 이유는 입자들 사이에 나타나는 강한 정전기적 반발력(electrostatic repulsion) 때문이다. 산화 그래핀 표면은 음전하가 강해 입자들끼리 서로 밀어내는데, 이로 인해 한 입자가 존재하는 큰 공간(유효부피)이 필요해진다. 입자들이 많아질수록 용액 내에서 자유롭게 움직일 공간은 줄어들고, 일정 농도를 넘어서면 산화 그래핀 입자들이 꼼짝할 수 없게 되는 것이다. 제1저자인 심율희 UNIST 화학공학과 석·박사통합과정 연구원은 “이 연구의 묘미는 용액의 점도를 낮추기 위해 꿀처럼 점도가 큰 고분자를 사용한다는 점”이라며, “산화 그래핀 입자와 상호작용할 수 있는 고분자를 첨가하면 고분자가 만드는 고갈인력 때문에 정전기적 반발력을 낮추고 유효부피를 줄이게 된다”라고 설명했다. 고갈인력은 고분자가 자신들의 자유로운 공간을 확보하기 위해 상대적으로 큰 산화 그래핀 입자들을 끌어당기게 만드는 힘이다. 이 덕분에 산화 그래핀끼리 밀어내는 힘이 줄고 유효부피도 작아진다. 또 고분자는 산화 그래핀 표면에 흡착됨으로써 입자끼리 직접 맞닿는 걸 막아 입자가 응집되는 문제도 해결할 수 있다. 연구진은 새로운 산화 그래핀 용액이 공정에 미치는 영향을 그래핀 섬유를 제작해 확인했다. 기존에는 건조 과정에서 용매가 증발하며 공극(void)가 나타나 그래핀 섬유의 전기전도도와 기계적 강도를 떨어뜨렸다. 그러나 고분자 첨가로 만든 산화 그래핀 용액을 쓰자 공극이 크게 줄어들면서 산화 그래핀이 섬유 내에서 더욱 촘촘하게 배열됐다. 김소연 교수는 “물속에서 산화 그래핀이 분산되는 현상을 체계적으로 이해하고, 분산 특성을 제어할 가능성을 제기한 데 연구의의가 있다”라며, “산화 그래핀 용액 공정의 효율을 높이고, 궁극적으로 물성을 높이기 위해서는 산화 그래핀의 본질적인 미시적 거동 관찰이 중요하다는 것을 시사한다”고 강조했다.    이번 연구는 UNIST의 신태주 교수, KAIST의 김상욱 교수와 이경은 박사도 참여했다. 연구 수행은 UNIST-PAL 빔라인과 한국연구재단의 나노소재기술개발사업, 선도연구센터지원사업, 창의연구지원사업을 통해 이뤄졌다. 연구 내용은 미국화학회(American Chemical Society)에서 발행되는 권위 있는 학술지인 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’* 11월 27일 자(11호)에 게재됐다.(논문명: Tailored Colloidal Stability and Rheological Properties of Graphene Oxide Liquid Crystals with Polymer-Induced Depletion Attractions)* 에이씨에스 나노(ACS Nano): 미국화학회(ACS)에서 발행하는 과학 학술지로, 나노과학과 기술(Nanoscience &Nanotechnology) 분야에서 세계 순위 4위로 꼽히는 권위지이다.(2017년 기준 Impact Factor: 13.709)
편집부 2019-01-01
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‘이산화탄소’ 없애고 ‘수소’와 ‘전기’ 만든다

‘이산화탄소’ 없애고 ‘수소’와 ‘전기’ 만든다- UNIST 김건태 교수팀, 하이브리드 금속-이산화탄소 시스템 개발- 쉬운 이산화탄소 전환 방법 제시해… 국제 학술지 iScience 게재지구 온도를 높이는 ‘이산화탄소’를 없애는 동시에 ‘전기’와 ‘수소’를 생산하는 획기적인 시스템이 개발됐다. 기후변화를 막고, 에너지를 저장하며, 미래 에너지원을 확보하는 일석삼조의 기술로 주목받고 있다.UNIST(총장 정무영) 에너지 및 화학공학부의 김건태 교수팀은 이산화탄소를 활용해 전기와 수소를 생산하는 세계 최초의 기술인 ‘하이브리드 나트륨 금속-이산화탄소 시스템(Hybrid Na-CO₂ system)’을 개발했다. 이 시스템은 물에 녹인 이산화탄소를 활용하는 전지 시스템인데, 작동 과정에서 이산화탄소는 제거하고 전기와 수소를 생산한다.김건태 교수는 “이산화탄소 배출량 증가로 인한 기후변화에 대응하기 위해 이산화탄소 활용 및 저장 기술(CCUS)이 주목받고 있다”라며, “화학적으로 안정적인 이산화탄소 분자를 다른 물질로 쉽게 전환하는 게 관건인데, 새로운 시스템에서 ‘이산화탄소의 용해’로 이 문제를 풀었다”고 설명했다. 하이브리드 나트륨-이산화탄소 시스템은 연료전지처럼 음극(나트륨 금속)과 분리막(나시콘), 양극(촉매)로 구성된다. 다른 전지와 달리 촉매가 물속에 담겨 있으며, 음극과 도선으로 연결된 상태다. 물에 이산화탄소를 불어넣으면 전체 반응이 시작돼 이산화탄소는 사라지고, 전기와 수소가 만들어진다. 이때 이산화탄소의 전환 효율은 50%로 높다.반응 원리는 크게 세 단계로 정리된다. 우선 물(H₂O)에 이산화탄소(CO₂)를 불어넣으면 ① 수소 이온, 즉 양성자(H⁺)와 탄산수소 이온(HCO₃⁻)이 만들어진다. 양성자가 많아져 산성으로 변한 물은 ② 나트륨 금속에 있던 전자(e⁻)들을 도선을 통해 끌어당기면서 전자의 흐름, 즉 전기를 만든다. ③ 수소 이온(H⁺)은 전자를 만나 수소 기체(H₂)로 변한다. 마지막으로 음극에서 전자를 잃은 나트륨 이온(Na⁺)은 분리막을 통과해 탄산수소염(HCO₃⁻)과 반응해 탄산수소나트륨(NaHCO₃)이 된다.김정원 UNIST 에너지공학과 석·박사통합과정 연구원(공동 제1저자)은 “이산화탄소의 전환 효율과 수소의 발생 효율을 정량 분석한 결과, 이산화탄소를 지속적으로 소모하면서 수소와 전기를 동시에 생산한다는 걸 입증했다”고 전했다.실제로 이 시스템은 전극의 손상 없이 1,000시간 이상 작동되는 안정성을 보였다. 자발적인 화학반응을 유도해 이산화탄소 활용과 제거에 응용 가능할 전망이다.김창민 UNIST 에너지공학과 석·박사통합과정 연구원(제1저자)은 “이산화탄소는 화학적으로 매우 안정돼 화학구조를 깨고 다른 물질로 바꾸기 매우 어렵다”라며, “이산화탄소를 물에 녹여서 활용하는 방법은 현실적인 CCUS 기술로 효율적인 편”이라고 설명했다.김건태 교수는 “이번 연구는 단순히 새로운 이산화탄소 활용 시스템에 그치지 않고 더 많은 파생 연구로 이어질 것”이라며 “전해질과 분리막, 시스템 설계, 전극 촉매 등이 개선되면 더 효과적으로 이산화탄소를 줄이면서 수소와 전기를 생산할 수 있을 것”이라고 내다봤다.이번 연구는 UNIST 에너지 및 화학공학부의 조재필 교수와 조지아공대(Georgia Institute of Technology)의 메이린 리우(Meilin Liu) 교수도 함께 참여했다. 연구결과는 세계적 과학저널 셀(Cell)의 자매지인 ‘아이사이언스(iScience)’ 11월 30일(금) 출판됐다.   * 논문명: Efficient CO utilization via a hybrid Na-CO system based on CO dissolution)
편집부 2019-01-01
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우리 생활에 없어서는 안될 유용한 플라스틱 제품을 만드는 사출성형기 이야기 5

 유압의 기초 1. 유압의 특징1) 장점- 소형에서도 출력이 크다.- 광범위한 무단 변속이 용이하다.- 과부하 방지를 용이하게 할 수 있다.- 작동이 원활하다.- 원격제어가 가능하며 응답성이 좋다.- 출력제어가 자유롭다.
박애영 2018-11-29
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신축성 디스플레이를 위한 기술개발 동향과 기술이슈 및 발전전망

Ⅰ. 개요최근 디스플레이 소자는 박막화 단계를 통한 소자의 성능 발전을 거쳐, 휘어지고(Flexible), 접히고(Foldable), 신체 및 사물에 착용 또는 부착이 가능한(Wearable 또는 Attachable) 신축성 디스플레이(Stretchable Display) 구현을 목표로 미래형 디스플레이가 연구되고 있다.
이용우 2018-11-29
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여름‧겨울철 냉난방 전기료 걱정 없는 친환경 냉난방기용 흡착제 개발, 상용화 가까이…

- 화학(연), 에너지‧지구온난화 문제에 대응하여 신재생 에어컨 및 제습 건조시스템 등에 적용 가능한 새로운 나노세공형 수분흡착제 개발- 네이처 에너지(IF=46.859) 논문 게재 
이용우 2018-11-27
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베로소프트웨어, VISI 최신버전 ‘2018 R2’ 공식 출시

- 쉽고 빠른 모델링기능과 유동해석 및 성형해석 기능 탑재
이용우 2018-11-27
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우리 생활에 없어서는 안될 유용한 플라스틱 제품을 만드는 사출성형기 이야기 4

2-4. 기계 배열 방식에 따른 분류사출성형기는 기계 배열 방식에 따라 수평식(횡형, Horizontal Type), 수직식(Vertical Type) 등으로 구분할 수 있다. 수평식은 사출장치와 형체장치를 수평으로 배치시켜 양자의 중심선이 일직선상에 있는 것으로, 현재 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 타입이다. 수직식은 사출장치와 형체장치가 함께 수직방향으로 위치하는 타입이며, 주로 형판은 턴 테이블 방식을 사용하고, 인서트 성형 시 유리하다는 특징을 갖는다.
박애영 2018-11-02