세계 수준의 재생에너지 국산 기술력을 산업 부문 넷제로 달성에 활용한다. 풍부한 기술적 자원 잠재량을 바탕으로 산업단지에 필요한 전력 등을 재생에너지 기술로 해결하는 것이 목적이다. 이를 기반으로 사업장에서 발생하는 온실가스 배출량을 줄이고 국내기업의 글로벌 경쟁력을 높이는데 산업계·연구계의 협력을 극대화할 방침이다. 한국에너지기술연구원(원장 김종남, 이하 ‘에너지연’)과 삼성전자(대표이사 한종희)는 10일 오전 한국에너지기술연구원 본원에서 국가 탄소중립 구현과 산업경쟁력 강화를 위해 ‘재생에너지 통합 솔루션 개발’을 위한 업무 협약을 체결했다. 두 기관은 이번 협약을 통해 사업장에 적합한 맞춤형 재생에너지 솔루션 개발, 재생에너지 통합 솔루션 유지 관리 및 운영 시스템 개발 등에 협력하기로 했다.

과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환/이하 재료연) 나노표면재료연구본부 권정대 박사연구팀이 부산대 송풍근 교수, 한국항공대 신명훈 교수 연구팀과 함께, 레이저를 이용한 전사공정으로 빛을 산란시 키 는 구조체가 융합된 유연기판을 개발하고, 이의 굴절률 매칭을 통해 후면의 광반사를 최소화해, 높은 양면 발전성을 가진 유연기판 투명 박막 태양전지를 세계 최초로 구현하는 데 성공했다. 연구팀은 광산란 구조를 가진 산화아연 박막 위에 레이저 흡수층을 증착한 후, 그 위에 광산란 구조체와 똑같은 형상을 가진 약 20마이크로미터(㎛) 두께의 광산란 구조 융합형 유연기판을 제조해, 레이저를 이용한 전사 공법을 개발 및 기존 공정의 한계를 극복했다. 이때 형성된 20마이크로미터 두께의 유연기판은 51.9%의 광 산란도를 보였으며, 반대면에 형성된 실리콘 박막 태양전지는 광산란이 없는 유연기판 태양전지에 비해 효율이 9.7%만큼 개선됐다. 해당 공정은 작게는 5×5㎝에서부터 크게는 14×14㎝ 크기의 태양전지 기판 형성이 가능해, 구조체로 인해 야기되는 결함을 최소화해 기존 태양전지 공정에 적합한 특성을 가진다.

인류의 삶이 탄소 중립의 시대로 전환하기 위해서는 염치없지만 ‘아낌없이 주는 나무’에 한 번 더 기댈 수밖에 없어 보인다. 하지만 과거와 같은 방식으로 나무가 주는 것을 그대로 받는 것이 아니라 인간의 창의성을 더해야 하는 상황이다. 나무를 베어 집을 짓고, 배를 만들던 방식이 아니라, 이전에는 버려지던 것들을 이용해 석유를 대체할 연료를 만들고 유용한 화학물질을 만들어낼 방법을 찾고 있다. 지구와 인류가 지속 가능하기 위해서는 나무의 선물은 받지만, 한여름 뙤약볕을 막아주는 그늘과, 홍수에도 흙과 빗물을 움켜쥐고 있는 뿌리를 지킬 수 있는 방법을 찾아야 한다. 탄소 중립은 일부 국가의 문제가 아니라 우리 모두의 문제이며, 그 답을 찾기 위해 모두가 노력해야 한다. 특히 나무가 주는 다양한 성분들의 효용성을 극대화하는 연구는 오랜 세월 인간을 지켜봐 온 나무가 주는 지속 가능한 삶의 비법이자, 인간에게 주는 또 다른 선물이다. 오늘도 나는 현재를 사는 우리와 다음, 또 그다음 세대를 위해 아낌없이 모든 것을 주는 한 그루의 나무를 연구한다.

한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 전자재료연구센터 장지수 박사팀은 명지대학교(총장 유병진) 신소재공학과 윤태광 교수팀과의 공동연구를 통해 오·폐수, 바닷물, 지하수 등 다양한 물자원을 활용해 전기를 연속적으로 발생시 키면서 식수를 제공할 수 있는 신개념 분리막을 개발했다고 밝혔다. 연구진이 개발한 분리막은 하부에는 물을 정화시 키는 다공성 필터 분리막이, 상부에는 전기가 통하는 전도성 고분자가 샌드위치 구조로 결합되어 있다. 분리막은 물이 흐르는 방향을 제어해 수직으로 관통하면 정화되고, 수평방향으로 확산하면 직류 전기를 만들어 내도록 설계되었다. 10 nm (1억분의 1미터) 이하의 오염물질을 95%이상 제거할 수 있어 폐수에 존재하는 미세플라스틱이나 중금속 입자 등을 정화할 수 있으며, 단 10 µl (마이크로 리터)의 물로도 3시간 이상 전력을 발생시킬 수 있다.

한국생산기술연구원(원장 이낙규, 이하 생기원) 연구진이 담수화 공정 후 폐기되는 농축수로부터 담수와 고순도 리튬을 얻을 수 있는 ‘순환형 에너지 시스템’을 개발했다. 생기원 한러혁신센터 정다운 박사는 해수담수화 연구를 진행하던 중 버려지는 고염도 농축수가 해양생태계를 교란시킨다는 사실에 주목하고, 이를 재이용할 수 있는 연구 개발을 병행한 끝에 이번 성과를 얻었다. 한편 리튬 농축시스템은 리튬(Li)만 선택적으로 분리하는 멤브레인을 삽입해 Li과 Cl2, H2 가스가 만들어지는 구조로, 연구팀은 리튬을 분리해 분말화 하는 공정도 함께 개발했다.

한국건설기술연구원(원장 김병석, 이하 건설연)은 기존 공공건물 대상 에너지성능 개선을 통해 냉·난방부하 50%를 감축할 수 있도록 ‘군자동 행정복지센터’의 에너지효율화 리모델링을 완료했다고 밝혔다. 그린리모델링 후 군자동 행정복지센터의 온실가스 배출량 감축 효과는 연간 16.5tCO₂으로 추정된다. (계산식: 추정 온실가스 배출량 감축량 = 단위 면적당 온실가스 배출량 감축계수(14.2 kgCO₂/㎡) X 그린리모델링 연면적 물량(1,163.16㎡)) 그리고 10년~30년이 경과한 공공건축물 약 10만 동 중 에너지성능이 취약한 3만 동에 대해 2030년까지 그린리모델링이 완료되면 약 426,000tCO₂의 온실가스 배출량과 약 2,493Gwh의 에너지를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자재료연구센터 송현철 박사 연구팀이 주변 환경에 따라 에너지 하베스터 스스로 공진을 맞추는 자동 공진 튜닝(Automous Resonance Tuning, ART) 압전 에너지 하베스터를 개발했다고 밝혔다. 개발한 에너지 하베스터는 30Hz 이상의 광대역 주파수 범위에서 스스로 공진을 튜닝하고 흡수한 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다.

한국원자력연구원(원장 주한규)은 원자력용 소재 부품 제조 3D 프린팅 기술을 ‘산업용 금속 소재 부품 적층 복원용 3D 프린팅 기술’로 스핀오프(Spin-off)*하는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 연구원 김현길 박사 연구팀은 마모손상된 블레이드의 손상부를 고출력 레이저를 이용해 금속 재료를 겹겹이 쌓아 올리는 분말 적층 방식(DED, Directed Energy Deposition)으로 복원하는 데 성공했다. 이 기술로 적층 복원된 블레이드는 현재 한국타이어 대전공장 내 생산설비에 설치되어 현장에서 사용 중이다.

로벌 기후변화 위기에 따라 탄소중립 실현과 자원의 순환경제 체계 구축에 대한 노력이 고조되고 있는 가운데, 국내 연구진이 심각한 환경오염을 일으키는 주범 중 하나인 폐합성섬유를 화학적으로 선별하여 플라스틱 원료인 단량체*로 전환하는 기술을 세계 최초로 개발하였다. 한국화학연구원(원장 이미혜) 조정모 박사 연구팀은 폐의류 내 염료의 화학적 성질을 이용하여 재활용 원료를 분리할 수 있는 선별 기술을 개발하였다. 또한 이렇게 선별한 폐합성섬유를 합성 이전의 단량체 원료로 되돌리는 화학적 재활용 기술을 동시에 개발하였다.

한국건설기술연구원은 친환경 바이오 폴리머를 이용한 보강재와 골재 혼합물을 활용하여 제방의 붕괴를 방지할 수 있는 보강공법을 개발했다고 밝혔다. 하천제방 붕괴와 이에 따른 홍수는 인명 및 재산에 대한 직접적인 피해를 발생시킬 뿐만 아니라 하천환경 및 수생태계 변화에도 복합적으로 영향을 미친다. 하지만 기존 기술은 제외지(물이 흐르는 하천 구간)의 제방사면에서 강한 물 흐름에 대한 보강기술 부분만 제시되고, 제방 범람 시 제내지(마을, 농경지 등) 쪽 제방사면의 붕괴 방지에 대한 기술은 제시되지 않고 있다. 이에 건설연 수자원하천연구본부 연구팀(팀장: 안홍규 박사, 강준구 박사)은 바이오폴리머(Biopolymer, BP)를 이용하여 제방표면을 강화함으로써 제방 붕괴를 방지하고 지연시킬 수 있는 새로운 제방 보강 기술을 개발하였다. 개발된 친환경 바이오폴리머 재료를 활용한 제방 붕괴 방지 기술은 홍수 피해를 예방할 수 있는 안전기술일 뿐만 아니라 탄소중립 등 환경적 이슈에도 대응할 수 있는 융합적 연구성과라는 점에서 의의가 있다.