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한국재료연구원

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한국이 '세계 5위 국방력'을 찍을 수 있었던 숨은 핵심 기술, 전투기 엔진의 비밀

2024년 글로벌 파이어파워가 발표한 국방력 순위에서 대한민국은 미국, 러시아, 중국, 인도에 이어 세계 5위를 기록하며 군사 강국으로서의 위상을 공고히 했습니다. 이는 인구, 병력, 경제력 등 60여 개의 지표를 종합한 결과로, 우리나라는 육·해·공 전 분야에서 압도적인 전력을 증명해냈습니다. 1950년 6·25 전쟁 당시 제대로 된 전투기 한 대 없이 조종사가 직접 손으로 폭탄을 투하해야 했던 열악한 역사를 생각하면 실로 기적적인 발전이라 할 수 있습니다. 오늘날 대한민국은 자체 기술로 초음속 전투기를 개발하며 자주국방을 넘어 항공우주 강대국을 향해 힘차게 나아가고 있습니다. 항공우주 및 국방 분야에서 더 강한 추진력을 얻기 위해서는 엔진의 연소 온도를 높이는 것이 필수적이지만, 2,000도가 넘는 고온을 견딜 수 있는 금속 소재를 찾기는 쉽지 않습니다. 한국재료연구원은 이러한 한계를 극복하기 위해 열에 강한 세라믹 소재에 주목했습니다. 세라믹의 깨지기 쉬운 단점을 보완하고자 특수 섬유를 촘촘하게 엮어 넣은 '초고온 세라믹 복합 재료'를 개발한 것입니다. 이 혁신적인 소재는 2,800도의 맹렬한 화염 속에서도 형태를 유지하며 극초음속 무기와 차세대 항공기 엔진의 핵심적인 방패 역할을 수행하고 있습니다. 로켓 엔진의 효율을 극대화하기 위한 연료 기술에서도 우리나라의 첨단 소재 기술은 빛을 발하고 있습니다. 로켓 연료에 섞어 쓰는 알루미늄 분말은 자연적인 산화막 때문에 폭발력이 억제되는 고질적인 문제가 있었으나, 연구진은 세계 최초로 이 산화막을 제거하고 특수 코팅하는 기술을 확보했습니다. 이를 통해 연료의 폭발력을 극대화함과 동시에 안전한 보관까지 가능해지며 우리 국방 유도무기의 위력은 한층 강화되었습니다. 보이지 않는 곳에서 묵묵히 소재 혁신을 이끌어온 연구원들의 헌신 덕분에 대한민국은 하늘과 우주를 지키는 든든한 기술 자립을 이룩하게 되었습니다.

한국이 '세계 5위 국방력'을 찍을 수 있었던 숨은 핵심 기술, 전투기 엔진의 비밀

한국재료연구원

물리학
화학
융합
공학·기술

전기밥솥부터 로켓·반도체까지! 세계 1위 찍은 한국의 위대한 기술력 🇰🇷 (ft. 대한민국 소재 독립 50년)

1976년 설립된 한국기계금속시험연구소는 대한민국 재료 과학의 튼튼한 뿌리가 되었습니다. 당시 대한민국은 중화학 공업을 중심으로 한 수출 주도형 산업을 육성하고 있었으나, 기술의 품질을 증명할 수 있는 국제적 기준과 시험 인증 체계가 부족한 상황이었습니다. 이에 정부와 민간 기업은 힘을 합쳐 서울 여의도에 연구소의 문을 열었고, 이후 창원국가산업단지로 자리를 옮기며 산업 현장과 밀착하게 되었습니다. 초기 재료 과학의 핵심 가치는 화려한 혁신이 아닌, 대한민국 산업의 결과물이 세계 시장에서 인정받을 수 있도록 돕는 '신뢰'에 있었습니다. 1980년대에 접어들며 연구소는 단순한 시험 중심 기관에서 벗어나 본격적인 연구 중심 기관으로 진화하기 시작했습니다. 자동차 베어링의 국산화와 가스터빈용 초내열 합금 개발 같은 성과들은 해외 기술 의존도를 낮추고 독자적인 기술 자립을 향한 큰 걸음이었습니다. 연구 영역 또한 금속에만 머물지 않고 복합 재료와 세라믹 분야로 넓혀가며 미래 산업의 기틀을 마련했습니다. 이러한 변화는 대한민국이 기술을 수입하던 국가에서 스스로 기술을 창조하는 나라로 탈바꿈하는 결정적인 계기가 되었으며, 경제 위기 속에서도 흔들림 없는 성장을 이끌었습니다. 대한민국의 재료 과학 기술은 국내에만 머물지 않고 세계적인 연구 기관들과 어깨를 나란히 하며 성장했습니다. 영국 롤스로이스나 미국 MIT와 같은 유수의 기관들과 공동 연구 센터를 구축하며 기술적 완성도를 높였고, 이를 바탕으로 국내 기업들의 연구 역량을 지원하는 든든한 조력자 역할을 수행했습니다. 연구 개발과 시험 평가, 그리고 기술 지원을 아우르는 종합적인 체계를 확립함으로써 국가 핵심 연구 기관으로서의 위상을 공고히 다졌습니다. 이는 소재 강국이라는 원대한 목표를 실현하기 위한 전략적 토대가 되었으며, 산학연 협력의 모범적인 사례로 기록되었습니다. 2020년 한국재료연구원의 정식 출범은 대한민국 소재 기술이 한 단계 더 도약하는 중요한 변곡점이었습니다. 단순한 조직 개편을 넘어, 산업의 한계를 돌파하는 핵심 동력으로서 재료의 중요성을 재확인한 순간이었습니다. 연구원은 초고온과 극저온을 견디는 극한 재료 연구를 강화하는 한편, 반도체와 IT 산업의 필수 요소인 첨단 나노 신소재 분야로 영역을 대폭 확대했습니다. 재료 과학 기술이 곧 국가 경쟁력이 되는 시대에 발맞춰, 데이터 분석 기술을 결합한 스마트한 연구 환경을 조성하며 세계 시장을 선도할 수 있는 독보적인 기술력을 확보하는 데 주력했습니다. 다가올 미래의 재료 과학은 인공지능(AI)과 디지털 시뮬레이션 기술을 통해 또 한 번의 거대한 전환을 맞이하고 있습니다. 이제는 수많은 반복 실험에 의존하던 과거 방식에서 벗어나, 데이터를 기반으로 소재의 특성을 예측하고 설계하는 효율적인 시스템이 구축되었습니다. 탄소 중립과 우주 항공, 나노 바이오 등 최첨단 분야에서 초격차 기술을 확보하며 인류의 삶을 변화시키는 중추적인 역할을 수행할 것입니다. 지난 50년간 쌓아온 신뢰와 자립의 역사를 바탕으로, 한국재료연구원은 앞으로의 100년을 향해 재료 과학 기술의 새로운 지평을 열어가며 대한민국 산업의 든든한 버팀목이 될 것입니다.

전기밥솥부터 로켓·반도체까지! 세계 1위 찍은 한국의 위대한 기술력 🇰🇷 (ft. 대한민국 소재 독립 50년)

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화학
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공학·기술

[KIMS TECH] 극저온 부품 내구성을 높이는 트라이볼로지 코팅 기술

세계적인 탄소 중립 흐름에 따라 수소와 암모니아 같은 신재생 에너지가 주목받고 있습니다. 이러한 연료들은 극저온 상태에서 저장과 운송이 이루어져야 한다는 공통된 특징이 있습니다. 하지만 극저온 환경에서는 기존의 표면 코팅 기술이 쉽게 깨지거나 박리되는 등 물리적 한계를 보입니다. 밸브나 베어링 같은 기계 부품의 내구성과 기밀성을 확보하는 것이 에너지 전환 시대의 핵심적인 과제로 부상하고 있으며, 이를 해결하기 위한 정밀한 소재 공학적 접근이 절실히 요구되는 시점입니다. 한국재료연구원 연구팀은 계면층, 중간층, 표면층으로 구성된 혁신적인 다층 코팅 구조를 개발하여 이러한 문제를 해결했습니다. 모재 표면의 미세한 결함을 나노 수준으로 초평탄화 처리하여 계면의 접합력을 극대화한 것이 특징입니다. 또한 조밀한 판상 구조의 티타늄 기반 중간층을 적용하여 극저온에서 발생하는 열 응력과 외부 하중을 효과적으로 분산시켰습니다. 실험 결과 기존 대비 파괴 인성이 38% 이상 향상되는 등 극저온 환경에서도 구조적 안정성을 획기적으로 확보하는 데 성공했습니다. 일반적인 환경과 달리 극저온에서는 마찰열이 거의 발생하지 않아 저마찰 트라이보 필름이 자연적으로 형성되기 어렵습니다. 연구팀은 탄소계 표면층 내에 전이 금속을 특정 합금비로 도핑하는 기술을 통해 나노 다층 탄소 구조를 형성했습니다. 이를 통해 극저온 마찰 환경에서도 스스로 저마찰 트라이보 필름이 만들어지도록 유도했습니다. 결과적으로 초고진공 환경에서도 마찰 계수를 0.03 이하로 낮춤은 물론, 내마모성과 충격 저항성을 동시에 강화하여 부품의 수명을 획기적으로 연장할 수 있게 되었습니다. 산업 현장에서의 실용성을 높이기 위해 연구팀은 세 개의 레이어를 형성하는 과정을 하나의 챔버 안에서 수행할 수 있는 일체형 공정을 설계했습니다. 이 공정은 실제 파일럿 챔버에서 반복적인 실험을 거쳐 성능과 안정성을 철저히 검증받았습니다. 기술 이전과 양산 확대를 위한 스케일업 기반이 마련되어 있어, 실험실 단계를 넘어 실제 산업 현장에 즉시 적용할 수 있는 준비를 마쳤습니다. 상대재의 종류와 상관없이 일관된 마찰 특성을 발휘한다는 점은 실제 공정에서 매우 큰 강점이 됩니다. 이 기술은 친환경 선박의 극저온 펌프나 밸브부터 수소 모빌리티 시스템, 그리고 극한 환경인 우주 탐사체 부품에 이르기까지 폭폭넓은 활용 가능성을 지닙니다. 향후 친환경 에너지 인프라 시장이 급격하게 성장함에 따라 극저온 기술의 중요성은 더욱 커질 것입니다. 독보적인 기술적 우위를 바탕으로 글로벌 시장에서 경쟁력을 확보하고, 지속 가능한 에너지 생태계를 구축하는 데 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 우리 기술은 미래 에너지 시장의 신뢰성을 지탱하는 핵심 소재 기술이 될 것입니다.

[KIMS TECH] 극저온 부품 내구성을 높이는 트라이볼로지 코팅 기술

한국재료연구원

융합
공학·기술

[KIMS TECH] 초고감도 암 액체 생체 검사 기술

암 치료의 성패를 가르는 가장 중요한 열쇠는 조기 진단에 있습니다. 기존의 조직검사는 암을 확진하는 가장 확실한 방법으로 꼽히지만, 환자에게 가해지는 신체적 부담이 크고 반복적인 검사가 어렵다는 치명적인 한계가 있었습니다. 이를 보완하기 위해 혈액 속에 존재하는 종양 유래 DNA인 ctDNA를 분석하는 액체생검 기술이 새로운 대안으로 주목받고 있습니다. 하지만 초기 암의 경우 혈액 내 ctDNA 농도가 매우 낮아 기존 기술로는 검출이 어렵고 긴 분석 시간과 높은 비용이 수반되는 과제가 남아 있었습니다. 한국재료연구원 이민영 박사팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 플라즈모닉 나노 소재를 활용한 초고감도 검출 기술을 개발했습니다. 연구팀이 고안한 소재는 나노 구조체 위에 금 원소를 진공 증착하여 제작한 첨단 소재로, 특정 파장의 레이저를 조사할 때 금속 표면의 자유전자들이 공명하는 현상을 이용합니다. 이 과정을 통해 주변의 형광 신호를 무려 1,000배 이상 증폭시키는 독특한 물리적 특성을 구현해냈으며, 이를 통해 액체생검만으로도 1·2기 암을 정확하게 포착할 수 있는 획기적인 진단 기반을 완성했습니다. 이 기술의 핵심 메커니즘은 특정 DNA와 결합하는 프로브를 나노 소재 표면에 고정하고 빛을 이용해 신호를 극대화하는 방식에 있습니다. 혈액에서 추출한 ctDNA가 표면 프로브와 결합한 뒤 형광 프로브가 추가로 반응하게 되는데, 이때 발생하는 플라즈몬 효과는 형광 강도를 최종적으로 1만 배 이상 밝게 증폭시킵니다. 이는 수만 개의 ctDNA가 모여야만 가능했던 검출 신호를 단 몇 개의 분자만으로도 명확하게 확인할 수 있음을 의미하며, 결과적으로 분석 민감도를 세계 최고 수준으로 끌어올리는 결정적인 역할을 수행합니다. 실제 환자의 혈액 샘플에는 정상 DNA와 ctDNA가 혼합되어 있어 정밀한 구분이 필수적입니다. 연구팀은 이를 효과적으로 제어하기 위해 정상 DNA의 신호를 차단하는 '퀀처 프로브' 기술을 도입했습니다. 퀀처 프로브는 정상 DNA에만 선택적으로 결합하여 형광 발광을 억제함으로써, 돌연변이가 포함된 ctDNA의 신호만을 선별적으로 도드라지게 만듭니다. 덕분에 일반적인 혈액 시료에서도 불필요한 간섭 없이 암의 흔적을 명확하게 찾아낼 수 있으며, 다양한 암종의 돌연변이를 동시에 분석할 수 있는 높은 선택성을 확보했습니다. 연구팀은 이 기술을 바탕으로 소형 마이크로어레이 키트를 개발하여 폐암과 대장암 환자를 대상으로 한 임상 검증에서 우수한 성능을 입증했습니다. 실험 결과 기존의 유전자 증폭 방식인 PCR이나 NGS보다 분석적 민감도가 무려 1,000만 배 이상 높게 나타났으며, 실제 환자 샘플에서도 조직검사 결과와 매우 높은 일치도를 기록했습니다. 이 기술은 학술적 가치를 인정받아 국제 학술지 표지 논문으로 채택되었으며, 뛰어난 경제성과 분석 효율성을 바탕으로 향후 의료 현장의 표준 진단법으로 자리 잡을 수 있는 충분한 잠재력을 보여주었습니다.

[KIMS TECH] 초고감도 암 액체 생체 검사 기술

한국재료연구원

생명과학
융합
공학·기술

[KIMS TECH] 고용량 고체수소를 저비용으로 제조하는 기술

수소는 에너지 전환 시대를 이끌 차세대 친환경 연료로 주목받고 있으나, 저장과 운송 방식의 한계는 여전히 큰 과제로 남아 있습니다. 현재 상용화된 고압 기체 저장 방식은 폭발 위험이 존재하고, 액화 방식은 극저온 유지를 위한 막대한 비용이 소요됩니다. 이를 해결할 대안으로 금속수소화물을 이용한 고체 저장 기술이 부상했습니다. 이 방식은 수소를 금속과 화학적으로 결합하여 상온에서도 안전하게 보관할 수 있지만, 낮은 저장 밀도와 느린 반응 속도, 그리고 높은 제조 비용이 상용화의 걸림돌이 되어 왔습니다. 한국재료연구원 연구팀은 기존 마그네슘 기반 소재의 한계를 극복하기 위해 니켈과 주석을 활용한 새로운 합금 기술을 개발했습니다. 저장 밀도는 높지만 반응이 느린 마그네슘상과, 반응은 빠르지만 밀도가 낮은 금속상의 장점만을 결합한 층상 구조를 구현한 것이 핵심입니다. 특히 주석을 첨가하여 조직을 미세화함으로써 수소의 흡수 및 방출 성능을 비약적으로 향상시켰습니다. 이러한 복합상은 공기 중에 장시간 노출되어도 성능 저하가 거의 없고 산화 저항성이 강해, 기존 기술보다 훨씬 안정적인 관리가 가능합니다. 이번 연구의 혁신성은 소재의 조성뿐만 아니라 제조 공정의 획기적인 단순화에서도 찾아볼 수 있습니다. 기존에는 수소 확산을 돕기 위해 값비싼 장비를 동원해 금속을 미세 분말로 만들었으나, 연구팀은 금속의 두께가 확산의 핵심이라는 점에 주목했습니다. 주조된 합금을 절삭 가공하여 50마이크로미터(μm) 이하의 얇은 미세 칩 형태로 제조하는 방식을 도입함으로써 공정 비용을 획기적으로 낮추었습니다. 복합 장비 없이도 대량 생산이 가능한 이 공정은 수소가 내부까지 빠르게 침투할 수 있는 최적의 구조를 제공하여 효율성을 극대화합니다. 개발된 소재는 기존 상용 합금 대비 3배 이상인 4.5 wt%급의 압도적인 수소 저장 성능을 자랑합니다. 섭씨 300도 조건에서 단 2분 이내에 수소 대부분을 흡수 및 방출할 수 있을 만큼 반응 속도가 매우 빠릅니다. 또한 200회 이상의 반복적인 사용 후에도 초기 성능을 안정적으로 유지하며, 공기 중에서 발화하거나 산화되지 않는 우수한 내산화성을 갖추고 있습니다. 이러한 높은 수치적 성과와 안정성은 실험실 수준을 넘어 실제 산업 현장에 즉시 적용할 수 있는 강력한 경쟁력을 뒷받침하는 지표가 됩니다. 연구팀은 소재 개발에 머무르지 않고 실제 운송 및 저장 시스템까지 기술 범위를 확장했습니다. 유도 가열 방식의 전용 용기와 실시간 모니터링 시스템을 구축하여 실제 운영 환경에서도 고효율의 성능을 입증해냈습니다. 이 시스템을 도입하면 대형 트레일러가 운송하던 수소량을 중형 트럭만으로도 충분히 실어 나를 수 있어 물류비용의 획기적인 절감이 가능해집니다. 현재 국내 기업들과의 협력을 통해 실증 사업화를 진행 중인 이 기술은 재생 에너지 및 원자력 발전과 연계되어 다가올 수소 에너지 시대로의 전환을 앞당길 전망입니다.

[KIMS TECH] 고용량 고체수소를 저비용으로 제조하는 기술

한국재료연구원

화학
융합
공학·기술

마마 유니버스(?!) 과학 빼고 재미만 담았습니다 | MA박사의 MA법재료

세라믹이라고 하면 보통 도자기나 밥그릇과 같은 주방용품을 떠올리기 쉽지만, 현대 과학기술에서 세라믹의 영역은 상상을 초월할 정도로 넓습니다. 한국재료연구원 나노재료연구본부에서는 '투명 세라믹'과 같은 첨단 재료를 연구하며 기존 소재의 한계를 극복하는 중입니다. 스스로를 세라믹의 아이돌이라 칭하는 연구자들은 이러한 대중의 고정관념을 깨기 위해 흥미로운 연구 이야기를 전달합니다. 세라믹은 단순한 생활 도구를 넘어 반도체, 우주항공 등 첨단 산업 전반에서 핵심적인 역할을 수행하는 고부가가치 소재로 변모하고 있으며 미래 기술의 핵심 열쇠가 되고 있습니다. 세라믹 연구의 성과 중 대중에게 가장 친숙하면서도 놀라운 분야는 바로 방탄 소재입니다. 영화 속의 유명한 장면처럼 강력한 총탄을 막아내는 방탄유리는 실제 재료 과학의 정밀한 설계가 필요한 기술 집약적 결과물입니다. 강철처럼 단단하면서도 빛을 통과시키는 투명함을 유지해야 하는 이 기술은 현대 방위산업에서 필수적인 요소입니다. 연구자들은 이를 두고 물리적 충격에 대한 저항력과 특수한 광학적 성질을 동시에 확보해야 하는 고난도의 과제라고 설명합니다. 이러한 혁신적인 재료들은 우리 일상을 보호하고 안전을 책임지는 기술로 승화되어 산업 현장 곳곳에 적용되고 있습니다. 한국재료연구원은 대한민국의 과학기술 발전을 견인하기 위해 소재 분야의 곳곳에서 끊임없이 노력하고 있습니다. 일상 속의 작은 물건부터 국가의 미래를 결정짓는 핵심 부품까지, 재료 과학은 우리 삶을 지탱하는 보이지 않는 뿌리와 같습니다. 기술 환경이 빠르게 변화함에 따라 신소재 개발의 중요성은 더욱 강조되고 있으며, 이에 부응하기 위한 연구진들의 열정 또한 매우 뜨겁습니다. 앞으로도 재료 과학자들은 대중과 소통하며 유익하고 흥미로운 소재 이야기를 전해드릴 예정입니다. 국민들의 꾸준한 관심과 따뜻한 격려는 한국의 재료 기술이 세계 최고 수준으로 도약하는 데 큰 밑거름이 될 것입니다.

마마 유니버스(?!) 과학 빼고 재미만 담았습니다 | MA박사의 MA법재료

한국재료연구원

물리학
공학·기술

[KIMS TECH] 고가 중희토류 무첨가 고효율 입계 확산 공정 기술

현대 전기차와 하이브리드 자동차의 구동 모터에는 강력한 자기적 성능을 갖춘 영구자석이 필수적으로 사용됩니다. 하지만 기존에는 고가의 중희토류를 합금화하는 방식을 택했기에 자석의 잔류자화가 감소하는 고질적인 문제가 뒤따랐습니다. 이를 보완하고자 2006년에는 중희토류를 자석의 입계를 따라 확산시키는 입계 확산 기술이 개발되어 효율을 높였으나, 현재는 이 방식 또한 기술적 한계에 봉착한 상태입니다. 따라서 중희토류의 사용량을 획기적으로 줄이거나 완전히 배제하면서도 세계 최고의 성능을 유지할 수 있는 새로운 차원의 소재 기술이 절실히 요구되고 있습니다. 한국재료연구원은 기존의 학계가 믿어왔던 고상 확산 이론 대신, 독특한 입계 이동 현상인 화학적 유도 입계 이동(CIGM)이 중희토류 쉘 형성에 관여한다는 사실을 세계 최초로 규명해냈습니다. 열역학적 시뮬레이션을 통해 분석한 결과, CIGM 현상이 발생하면 중희토류 쉘이 불필요하게 두껍게 형성되어 확산 깊이가 얕아지는 부작용이 있음이 밝혀졌습니다. 연구진은 이러한 메커니즘의 근본적인 원인을 파악함으로써 중희토류를 사용하지 않고도 높은 보자력을 구현할 수 있는 공정 설계의 영감을 얻었으며, 이는 기존의 입계 확산 공정의 패러다임을 바꾸는 중요한 전환점이 되었습니다. 연구팀은 1차 공정에서 탄탈럼-불화물을 사용하고 2차로 프라세오디뮴을 적용해 보자력을 구현한 데 이어, 지르코늄과 타이타늄 등 새로운 합금을 개발하여 공정의 효율을 극대화했습니다. 그 결과 중희토류를 전혀 사용하지 않고도 2.5 테슬라에 달하는 세계 최고 수준의 보자력을 제어하는 데 성공하는 쾌거를 거두었습니다. 이 혁신적인 기술은 값비싼 자재 의존도를 낮추고 대한민국 영구자석 산업의 기술 경쟁력을 세계 무대에서 입증하는 계기가 되었으며, 향후 친환경 자동차 산업의 성장을 뒷받침할 핵심적인 소재 기반을 마련한 것으로 평가받습니다.

[KIMS TECH] 고가 중희토류 무첨가 고효율 입계 확산 공정 기술

한국재료연구원

물리학
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공학·기술

재료연구원이 창업한 기업?! 연구소기업 트윈위즈 방문기! l MA박사의 MA법재료

한국재료연구원의 연구소 기업인 트윈위즈는 혁신적인 소재 기술을 바탕으로 우리 생활의 위생을 책임지는 기업입니다. 이곳은 액상 항균·항바이러스·항곰팡이 소재를 전문적으로 개발하며, 사옥 내부 역시 화이트톤의 깔끔하고 밝은 분위기를 자랑합니다. 연구소 기업 특유의 전문성과 창의성이 공존하는 환경 속에서, 구성원들은 자유로운 분위기 속에 각자의 연구와 업무에 몰두하고 있습니다. 단순한 이론적 연구에 그치지 않고 실제 제품화로 이어지는 속도감 있는 사업 모델이 트윈위즈가 가진 큰 특징 중 하나입니다. 트윈위즈는 '최고의 복지는 최고의 동료들과 함께하는 것이다'라는 철학을 가지고 있습니다. 이는 한국재료연구원의 정신을 이어받은 것으로, 팀워크를 가장 중요한 가치로 여깁니다. 직원들은 유연근무제를 통해 오전 8시부터 10시 사이 자유롭게 출근하며, 특히 매주 금요일에는 4시간만 근무하는 4.5일제를 시행하여 업무 효율과 삶의 질을 동시에 높이고 있습니다. 자유로운 휴게 공간 활용과 수평적인 소통 문화는 스타트업으로서 트윈위즈가 가진 역동적인 힘의 원천이 되며 건강한 조직 문화를 형성합니다. 기술적 핵심은 1 wt%라는 극소량의 첨가만으로도 강력한 기능을 발현하는 액상 소재 기술에 있습니다. 기존의 구리 항균 필름은 표면에 부착하는 방식이라 훼손되기 쉽고 점자 인식 등에 불편함이 있었지만, 트윈위즈의 소재는 제품 제조 단계에서 직접 첨가됩니다. 덕분에 제품의 원래 외관이나 색상, 물성을 전혀 해치지 않으면서도 반영구적인 항균 효과를 유지할 수 있습니다. 이러한 기술력은 B2B 시장에서 독보적인 경쟁력을 가지며, 현재 자체 항균 분석실을 통해 엄격한 성능 검증 과정을 거쳐 생산되고 있습니다. 김창수 대표는 14년 이상 한국재료연구원에서 근무한 베테랑 연구자로, 기술을 통해 사회적 난제를 직접 해결하겠다는 사명감으로 창업에 도전했습니다. 연구 중심의 생활에서 벗어나 경영, 인사, 마케팅 등 기업 운영의 전 과정을 책임지며 겪는 실무적인 어려움도 많으나, '위즈'라 불리는 열정적인 팀원들과 함께 성장하는 과정에서 큰 보람을 느끼고 있습니다. 특히 투자 시장의 혹한기 속에서도 꾸준한 기술 개발을 통해 딥테크 스타트업으로서의 가치를 증명하며, 국가 산업 경쟁력을 높이는 가교 역할을 수행하고 있습니다. 미래의 트윈위즈는 소재 기업으로서 지속적인 연구 개발을 멈추지 않겠다는 포부를 가지고 있습니다. 고객의 니즈를 정확히 파악하여 필수적인 기능을 소재에 담아내는 것이 이들의 궁극적인 목표입니다. 이를 위해 재료공학, 화학공학, 환경공학 등 다양한 전공 분야의 인재들이 모여 머리를 맞대고 있습니다. 변화에 빠르게 대응하고 문제를 주도적으로 해결할 수 있는 열정적인 인재들과 함께, 트윈위즈는 생활 위생의 새로운 표준을 제시하며 글로벌 소재 전문 기업으로 도약하기 위한 모든 준비를 마친 상태입니다.

재료연구원이 창업한 기업?! 연구소기업 트윈위즈 방문기! l MA박사의 MA법재료

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[KIMS TECH] 나노탄소 기반 단열 소재 기술

단열재는 열의 흐름을 차단하여 에너지 효율을 높이는 핵심적인 소재입니다. 기존의 단열 방식은 크게 공기를 가두는 발포 방식과 내부를 진공 상태로 만드는 방식으로 나뉩니다. 하지만 발포 단열재는 공기 수준의 열전도율에 머물러 효율이 제한적이며, 진공 단열재는 우수한 성능을 자랑하지만 외부 충격에 의해 진공이 쉽게 파괴되는 등 유지 관리가 어렵다는 치명적인 단점이 있습니다. 이러한 한계로 인해 산업계에서는 더 견고하면서도 획기적인 단열 성능을 갖춘 새로운 대안을 지속적으로 요구해 왔습니다. 한국재료연구원이 개발한 나노탄소 에어로겔은 탄소나노튜브와 그래핀을 결합한 혁신적인 다공체 기술입니다. 이 소재는 내부에 미세한 나노 기공을 형성하여 기체 분자에 의한 열전달을 근본적으로 제어합니다. 덕분에 진공 공정 없이도 일반 공기의 3분의 1 수준에 불과한 매우 낮은 열전도율을 구현하며 진공 단열재에 필적하는 성능을 보여줍니다. 특히 하이드로겔 전구체 상태에서 액체와 겔 사이의 가역적 변환이 가능하여, 복잡한 형상의 제작과 가공이 매우 용이하다는 공정상의 강점까지 갖추고 있습니다. 나노탄소 에어로겔은 탄소 고유의 화학적 안정성 덕분에 극저온부터 400도 이상의 고온에 이르기까지 폭넓은 온도 범위에서 뛰어난 단열 특성을 유지합니다. 이러한 범용성은 액화 가스 저장 및 운송 같은 특수 분야는 물론 건축, 플랜트, 우주 항공 산업 전반에 걸쳐 큰 변화를 예고하고 있습니다. 나아가 가정용 냉장고나 오븐처럼 우리 생활과 밀접한 가전제품에도 적용이 가능하여 에너지 소비 절감에 기여할 것으로 기대됩니다. 혁신적인 열 관리 솔루션으로서 나노탄소 에어로겔은 미래 산업의 패러다임을 새롭게 정의할 것입니다.

[KIMS TECH] 나노탄소 기반 단열 소재 기술

한국재료연구원

화학
융합
공학·기술

[KIMS TECH] 다중 금속 소재 적용 스마트 용접기술

소형 모듈 원자로(SMR)의 효율성과 안전성을 극대화하기 위해 혁신적인 레이저 클래딩 기술이 주목받고 있습니다. 연구진은 레이저 기반의 직접 에너지 적층(DED) 장치를 활용하여 원자로 냉각재와 접촉하는 부품의 표면을 내부식성 금속으로 얇게 코팅하는 성과를 거두었습니다. 특히 냉각재의 종류에 따라 최적의 합금 원소를 선택적으로 적용할 수 있다는 점이 이 기술의 핵심입니다. 이는 극한의 환경에서 소재를 보호하고 원자로의 수명을 연장하는 데 필수적인 역할을 수행하며, 현재 최대 1미터 길이의 핵연료 피복관 시제품 제작을 통해 그 실용성을 증명해 나가고 있습니다. 금속 3D 프린팅 분야에서도 한계를 뛰어넘는 새로운 원천 기술이 등장했습니다. 와이어 아크 적층 제조(WAAM) 기술을 활용한 ‘금속 3D 프린팅 펜’은 용접 토치가 움직이는 방향을 따라 금속 구조물을 자유롭게 적층하는 방식입니다. 용융 금속이 가진 표면 장력을 정교하게 제어함으로써, 중력의 영향을 받지 않고 3차원 공간에서 연속적으로 형상을 그려낼 수 있다는 것이 가장 큰 특징입니다. 마치 펜으로 그림을 그리듯 공중에 금속 구조물을 만들어내는 이 기술은 복잡한 자유 곡선을 가진 부품 제작에 특화되어 있어 제조 공정의 패러다임을 바꿀 것으로 기대됩니다. 이러한 첨단 소재 및 공정 기술들은 단순히 개별 부품의 성능 향상을 넘어 지속 가능한 산업 발전을 이끄는 핵심 동력이 되고 있습니다. 직접 에너지 적층(DED)을 통한 내구성 확보와 3차원 공간에서의 자유로운 형상 구현은 에너지 산업뿐만 아니라 다양한 기계 부품 설계에 혁신적인 가능성을 제시합니다. 특히 기존의 한계를 극복한 한붓그리기 방식의 적층 기술은 정교한 설계 기능을 강화하여 소재 기술의 세계적 경쟁력을 높여줍니다. 한국의 연구진이 주도하는 이러한 세계 최고 수준의 혁신은 미래 산업 현장에서 소재 강국으로서의 면모를 확고히 하는 밑거름이 될 것입니다.

[KIMS TECH] 다중 금속 소재 적용 스마트 용접기술

한국재료연구원

융합
공학·기술

이해하면 무서운 재료 이야기: 단열재의 빛과 그림자, 그리고 미래

30년 경력의 베테랑 소방관이 평생 신뢰했던 방화복이 오히려 치명적인 폐암의 원인이 되었다는 이야기는 단열재의 역사가 지닌 비극적인 단면을 보여줍니다. 인류는 생존을 위해 추위와 열기로부터 몸을 보호할 방법을 끊임없이 찾아왔습니다. 원시 시대 동물의 가죽을 활용하던 것에서 시작해, 고대 이집트인들은 두꺼운 석회암으로 피라미드를 지어 열기를 견뎠고 로마인들은 중공 벽돌로 실내 온도를 조절했습니다. 이러한 고대의 지혜는 현대 단열 기술의 근간이 되었으며, 건축물 내부의 온도를 일정하게 유지하려는 노력은 인류 문명의 발전과 궤를 같이해 왔습니다. 19세기 산업혁명은 단열재 역사에 거대한 전환점을 가져왔습니다. 고온 고압의 증기기관이 등장하면서 이를 견딜 수 있는 강력한 내열 소재가 필요해졌고, 석면은 뛰어난 내구성과 절연성 덕분에 '기적의 물질'로 칭송받으며 전 산업 분야에 확산되었습니다. 하지만 석면의 미세 분진이 폐암과 중피종을 유발한다는 사실이 밝혀지면서 축복은 저주로 변했습니다. 한때 생명을 구하는 방화복과 건축 자재로 널리 쓰였던 이 물질은 인체에 치명적인 위협이 된다는 사실이 증명되었고, 이후 과학자들은 석면을 대체할 안전하면서도 효율적인 물질을 찾기 위한 새로운 도전에 직면하게 되었습니다. 석면의 위험성이 대두된 이후, 유리섬유와 미네랄 울과 같은 대체재들이 등장하며 산업용과 건축용 단열재 시장을 주도하기 시작했습니다. 1970년대 오일쇼크를 거치며 에너지 절약의 중요성이 강조되자 폴리스티렌 폼과 폴리우레탄 폼 같은 플라스틱 기반 소재들이 가벼운 무게와 시공 편의성을 앞세워 널리 보급되었습니다. 그러나 이러한 소재들 역시 화재 발생 시 유독 가스를 배출하거나 석유 기반 원료를 사용한다는 환경적 한계를 안고 있었습니다. 이에 따라 1990년대부터는 바이오 원료를 활용하거나 재활용이 가능한 소재를 개발하는 등 더 친환경적인 대안을 찾으려는 노력이 이어졌습니다. 20세기 말 나노 기술의 비약적인 발전은 단열재 분야에 또 다른 혁명을 불러일으켰습니다. 물질을 나노미터 수준에서 제어하여 열의 이동을 극단적으로 차단하는 에어로젤의 등장이 대표적입니다. '고체 연기'라고 불리는 에어로젤은 구성 성분의 99.8%가 공기로 이루어져 있어 경이로운 단열 성능을 자랑하며, NASA의 우주선이나 화성 탐사 로버의 열차폐 시스템에 사용될 정도로 극한의 환경에서도 뛰어난 성능을 입증했습니다. 이는 단순히 열을 막는 수준을 넘어, 미세한 기공 구조를 통해 공기의 흐름을 원천적으로 봉쇄함으로써 열전도율을 획기적으로 낮춘 혁신적인 성과였습니다. 최근에는 한국재료연구원을 중심으로 나노탄소 기반 무진공 초단열 소재 기술이 개발되며 미래 에너지 문제 해결의 실마리를 제공하고 있습니다. 기존의 고성능 단열재들이 진공 상태를 유지해야 했던 번거로움을 극복하고, 진공 없이도 고온에서 안정적인 성능을 발휘하는 것이 이 기술의 핵심입니다. 이러한 혁신적 소재는 향후 우주 탐사용 우주복은 물론 고층 빌딩의 에너지 소비를 90% 이상 절감하는 제로에너지 빌딩 구현에 핵심적인 역할을 할 것입니다. 단열 기술의 진보는 인류가 화성 정착의 꿈을 실현하고 지구의 기후 위기를 극복하는 데 있어 가장 든든한 방패가 되어줄 전망입니다.

이해하면 무서운 재료 이야기: 단열재의 빛과 그림자, 그리고 미래

한국재료연구원

지구환경과학
융합
공학·기술

스마트폰으로 보는 센서 혁명 l 스마트폰으로 보는 재료 이야기 l 재료레시피 👩‍🍳

2007년 스티브 잡스가 선보인 아이폰은 단순히 새로운 휴대폰의 등장을 넘어 기술과 인간이 소통하는 방식을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 물리 버튼을 최소화하고 정전식 멀티터치 스크린을 전면에 배치한 디자인은 당시로서는 파격적인 시도였으며, 가속도계와 근접 센서 등 다양한 센서의 탑재는 사용자에게 직관적이고 인터랙티브한 경험을 선사했습니다. 특히 투명하면서도 전기가 잘 통하는 인듐 주석 산화물(ITO) 소재를 활용한 정전식 터치 기술은 기존의 저항막 방식을 압도하며 스마트폰 사용성의 혁신을 이끈 결정적 요소가 되었습니다. 이는 과거 매킨토시가 보여준 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)의 혁신을 계승하여 사람과 기기가 더욱 긴밀히 연결되는 시대를 예고했습니다. 오늘날 이러한 센서 혁신의 바통은 한국재료연구원의 첨단 기술로 이어지며 미래 인터페이스의 새로운 지평을 열어가고 있습니다. 현재 연구 중인 압전 에너지 하베스팅 기술과 플렉서블 압전 센서는 사용자의 움직임이나 터치 자체를 에너지원으로 전환하여 배터리 없이 동작하는 웨어러블 기기의 구현을 가능하게 합니다. 또한 대면적 2차원 소재 기반의 지능형 센서는 기기 표면 전체에서 터치와 제스처는 물론 생체 신호까지 감지하고 분석하는 수준에 이르렀습니다. 이러한 기술들은 사용자의 맥락과 특성을 스스로 파악하고 감정까지 헤아리는 고차원적인 컴퓨팅 환경을 조성하는 밑거름이 되고 있으며, 기술이 도구를 넘어 사용자와 유기적으로 상호작용하는 파트너로 진화하고 있음을 보여줍니다. 우리는 이제 기술과 인간이 더 밀접하게 연결되는 이른바 '센서 르네상스' 시대를 맞이하고 있습니다. 과거 아이폰의 센서들이 스마트폰 대중화를 이끌었듯, 앞으로의 압전 소재와 플렉서블 센서 등 4세대 센서 기술은 우리 삶의 모든 영역을 재설계할 것입니다. 과거의 르네상스가 인간 중심의 사고를 통해 사회적 대변혁을 이끌어냈듯이, 첨단 센서 기술의 진보는 인간의 경험을 최우선으로 하는 새로운 패러다임을 불러올 것으로 보입니다. 스마트폰을 넘어 웨어러블, 사물인터넷(IoT), 자율주행 등 일상의 모든 순간에 센서 기술이 스며들어 기술과 인간이 하나 되는 미래가 다가오고 있습니다. 상상이 현실로 구현되는 이 변화의 흐름 속에서 우리는 더욱 편리하고 풍요로운 내일을 기대할 수 있게 되었습니다.

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한국재료연구원

융합
공학·기술

[KIMS TECH] 전자파 제어 메타 복합재 구조 기술

현대 문명의 필수 요소인 전자기파를 효율적으로 제어하는 기술은 교통, 통신, 의료 등 광범위한 분야에서 혁신을 이끌고 있습니다. 특히 전자기파 제어 메타 복합재 구조 기술은 일반적인 재료로는 불가능한 전자기적 특성을 구현하는 메타 기술을 핵심으로 합니다. 이는 특정 구조 형태를 반복적으로 배열하여 전자기적 특성을 인위적으로 조절하는 원리입니다. 이러한 기술은 단순히 파동을 차단하는 수준을 넘어, 경량화된 고성능 구조물로서 국방 분야의 레이더 스텔스 기술이나 레이돔 제작 등에 핵심적인 역할을 수행하며 산업 전반의 기술적 수준을 한 단계 높이고 있습니다. 전파 흡수체 기술은 전자기파의 에너지를 손실시켜 파동을 효과적으로 상쇄시키는 원리에 기반합니다. 최근 주목받는 메타 구조는 저항, 인덕턴스, 커패시턴스의 특성 임피던스 정합을 통해 최적의 흡수 성능을 구현하는 것이 특징입니다. 특히 다층형 구조를 적용하면 다중 공진점을 형성하여 광대역에서 뛰어난 전파 흡수 성능을 확보할 수 있습니다. 최근에는 인공지능과 비트맵 구조 설계를 접목하여 90% 이상의 전자기파를 흡수하는 초광대역 기술까지 발전하였으며, 이는 복잡한 전자기적 환경에서 발생하는 간섭 문제를 해결하는 결정적인 열쇠가 되고 있습니다. 혁신적인 설계만큼이나 중요한 것은 이를 실제 구조물로 구현하는 공정 기술입니다. 스크린 프린팅 인쇄 공정과 섬유 강화 복합재료 성형 공정을 통해 우수한 구조적 성능을 갖춘 메타 표면 복합재가 제작되고 있습니다. 제작된 구조물은 자유공간 측정 장비 등 정밀한 시험 기구로 전자기적 특성을 분석하여 기술적 신뢰성을 입증받습니다. 이러한 전파 흡수체 기술은 스텔스 무기 체계뿐만 아니라 자율주행 자동차, 의료 기기 등 EMI/EMC 문제 해결이 필요한 민수 분야로 확산되고 있습니다. 안전하고 편리한 미래 사회를 구축하는 데 있어 이 기술의 영향력은 더욱 커질 전망입니다.

[KIMS TECH] 전자파 제어 메타 복합재 구조 기술

한국재료연구원

물리학
융합
공학·기술

[KIMS TECH] 감염제어 플랫폼

코로나19 대유행을 거치며 우리는 공기를 통한 질병 전파의 위험성을 일상 속에서 실감하게 되었습니다. 공기 중에는 바이러스, 세균, 곰팡이와 같이 눈에 보이지 않는 미세한 생물성 입자인 바이오에어로졸이 항상 떠다니고 있습니다. 특히 수십에서 수백 나노미터 크기의 미세한 입자들은 바닥에 가라앉지 않고 실내 공간을 오랫동안 부유하며 집단 감염을 일으키는 주범이 됩니다. 이러한 환경은 어린이집이나 요양원처럼 면역력이 취약한 계층이 밀집해 있는 장소에서 더욱 심각한 건강 위협으로 다가오며, 이제는 이를 체계적으로 관리해야 할 시점입니다. 한국재료연구원은 이러한 문제를 해결하기 위해 데이터 기반의 디지털 감염제어 플랫폼을 새롭게 개발했습니다. 이 플랫폼의 첫 번째 핵심 축은 딥러닝을 활용한 바이오에어로졸 농도 예측 기술입니다. 실내의 온도와 습도, 가스 농도, 그리고 재실자 수와 같은 복합적인 변수를 실시간으로 분석하여 고가의 정밀 측정 장비 없이도 바이오에어로졸 농도를 정확하게 파악해 냅니다. 이를 통해 공기청정기와 같은 포집 장치를 가장 효율적으로 가동할 수 있는 최적의 시나리오를 도출하며, IoT 기술을 접목해 원격으로 실내공기질을 감시하고 제어할 수 있는 기반을 마련했습니다. 플랫폼의 성능을 뒷받침하는 또 다른 핵심은 고효율 비활성화 필터 부품 기술입니다. 기존 필터들의 불완전한 항균 성능을 보완하기 위해 플라즈마 기술과 이온빔 응용 이중 접합 기술을 활용한 나노구리 코팅 필터가 적용되었습니다. 플라즈마 필터는 특유의 오존 발생 문제를 촉매 기술로 해결했으며, 나노구리 박막 코팅은 독성 물질의 방출을 최소화하면서도 강력한 항바이러스 성능을 제공합니다. 이러한 기술들은 코로나19 바이러스 비활성화 평가와 오존 저감 인증을 모두 통과하여 실제 현장에서의 안전성과 효용성을 완벽하게 입증받았습니다. 방역 공조 컨설팅 기술은 디지털 트윈을 활용해 보이지 않는 공기의 흐름과 정화 과정을 시각적으로 구현합니다. 실내 구조와 공기청정기의 배치를 가상 공간에서 시뮬레이션함으로써 바이오에어로졸이 제거되는 경로를 분석하고 가장 적합한 설치 위치를 제안합니다. 실제 대형 병원과 요양원 등에서 실시한 실증 결과, 바이오에어로졸 농도를 기존 대비 최대 90%까지 낮추는 탁월한 효과를 확인했습니다. 이는 기존의 단순 환기 방식보다 에너지 효율적이면서도 강력한 방역 효과를 제공하는 미래형 솔루션으로, 다양한 다중이용시설에 즉각 도입이 가능한 수준입니다. 포스트 코로나 시대에 접어들며 실내공기질 관리에 대한 사회적 요구는 갈수록 높아지고 있으며 관련 시장 또한 급격히 성장하고 있습니다. 우리 정부도 환기 시스템 설치를 장려하고 있으며, 병원 진료실부터 산후조리원까지 감염에 취약한 시설들을 중심으로 정밀한 방역 솔루션의 도입이 시급한 상황입니다. 한국재료연구원이 확보한 다수의 특허와 실증 데이터는 의료 시설 내 2차 감염 방지를 위한 다양한 제품 설계의 밑거름이 될 것입니다. 이 혁신적인 감염제어 기술이 향후 글로벌 방역 시장의 게임 체인저로서 국민의 안전한 일상을 지키는 든든한 기술적 토대가 되기를 기대합니다.

[KIMS TECH] 감염제어 플랫폼

한국재료연구원

생명과학
융합
공학·기술

인공지능이 이끄는 신소재 혁명 l 연구로 보는 재료 이야기 l 재료레시피 👩‍🍳

42만 개의 안정적인 재료와 200만 개 이상의 신규 결정을 발견한 구글 딥마인드의 인공지능 'GNoME(노움)'은 신소재 연구의 패러다임을 바꾸고 있습니다. 과거 인간이 실험을 통해 이러한 성과를 거두려면 약 800년이라는 막대한 시간이 필요했을 것입니다. 하지만 인공지능은 알고리즘을 통해 이 방대한 작업을 단시간에 수행하며 소재 과학의 새로운 지평을 열었습니다. 이러한 비약적인 속도 향상은 단순히 연구 효율을 높이는 것을 넘어, 미래 산업에 필요한 핵심 소재를 적기에 확보할 수 있는 강력한 경쟁력이 됩니다. 전통적인 신소재 개발이 오랜 시간을 필요로 하는 이유는 원자 단위의 구조와 조성을 설계하고 이를 실제 공정으로 구현하는 과정에서 무수한 시행착오가 발생하기 때문입니다. 인류는 청동기 시대부터 우연과 경험에 의존해 소재를 탐색해 왔으나, 현대에 이르러 물리학과 화학 이론이 발전하며 비로소 물성을 예측할 수 있는 기반이 마련되었습니다. 특히 양자역학, 열역학, 결정학 등 정교한 이론적 배경은 소재의 물리적·화학적 특성을 규명하고 설계하는 데 있어 필수적인 도구로 자리 잡았습니다. 20세기 후반 등장한 전산모사 기술은 실험실에서 직접 물질을 합성하지 않고도 가상 공간에서 특성을 예측할 수 있게 했습니다. 그 중심에는 1964년 제안된 '밀도범함수이론(DFT)'이 있습니다. 밀도범함수이론(DFT)은 전자의 분포를 통해 물질의 에너지와 특성을 계산하는 방법으로, 이를 활용하면 아직 발견되지 않은 가상의 신소재 후보군을 미리 검증할 수 있습니다. 고성능 슈퍼컴퓨터는 수많은 후보 물질 중에서 우리가 원하는 특성을 가진 최적의 재료만을 정교하게 걸러내는 일종의 거름망 역할을 수행하며 탐색 범위를 획기적으로 넓혔습니다. 현재 전 세계는 데이터 기반의 소재 연구를 위해 국가적 차원의 프로젝트를 추진하고 있습니다. 미국과 일본, 유럽 등 주요국들은 방대한 소재 데이터베이스를 구축하여 인공지능 학습에 활용하고 있습니다. 우리나라도 이에 발맞추어 2022년 '국가 소재 데이터 스테이션'을 구축하며 국내 연구 데이터의 공유와 활용을 적극적으로 지원하기 시작했습니다. 2027년까지 36만 건 이상의 고품질 데이터를 제공한다는 목표 아래, 소재 연구의 디지털 전환을 가속화하며 글로벌 기술 패권 경쟁에서 우위를 점하기 위한 기반을 다지고 있습니다. 한국재료연구원의 최신 연구는 인간의 전문성과 인공지능의 분석 능력을 결합하여 미세조직 정량화의 한계를 극복하고 있습니다. 복잡한 현미경 이미지를 자동으로 구분하고 분석하는 이 기술은 단순한 스케치만으로도 정밀한 결과를 도출하여 실용성을 극대화했습니다. 이러한 인공지능 기반의 혁신은 에너지, 환경, 우주 등 다양한 분야의 난제 해결에 기여할 것입니다. 상상을 뛰어넘는 신소재의 탄생은 인류 문명의 대전환점을 예고하고 있으며, 대한민국이 소재 연구 분야의 선도 국가로 도약하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

인공지능이 이끄는 신소재 혁명 l 연구로 보는 재료 이야기 l 재료레시피 👩‍🍳

한국재료연구원

물리학
화학
융합
공학·기술

재료연구원은 무엇을 들고 다닐까요? 왓츠인연구원스백! l MA박사의 MA법재료

한국재료연구원의 일상을 엿볼 수 있는 흥미로운 시도가 진행되었습니다. 연구원들이 평소 어떤 물건을 가방에 넣고 다니는지 확인하며 그들의 연구 열정을 느껴보는 시간입니다. 세라믹 분야의 젊은 연구원과 16년 차 베테랑 연구원이 만나 각자의 가방을 공개했습니다. 화장품이나 레이저 포인터 같은 일상적인 소품부터 시작해, 연구원 특유의 실험 도구와 안전 용품들이 등장하며 현장의 생생한 분위기를 전합니다. 이는 단순한 소지품 공개를 넘어 연구자들의 개성과 세대 간의 차이를 보여주는 계기가 되었습니다. 본격적으로 16년 차 선배 연구원의 가방을 살펴보면, 일반적인 소지품과는 다른 독특한 물건들이 나타납니다. 바로 열전 소재의 원료가 되는 금속 분말과 이를 가공한 웨이퍼, 엘리먼트 등입니다. 연구원은 외부 출장 시 생소한 기술을 쉽게 설명하기 위해 항상 이러한 실물 시편을 지참한다고 합니다. 이는 에너지 변환의 핵심이 되는 소재들로, 열과 전기 사이의 상호 작용을 가능케 합니다. 단순히 열이 있는 것만으로는 부족하며, 뜨거운 면과 차가운 면 사이의 온도 차가 존재해야만 전기가 발생한다는 점이 기술의 핵심입니다. 열전 소자는 우리 생활 주변에서도 이미 활발하게 사용되고 있습니다. 대표적으로 소형 와인 냉장고나 한 뼘 정수기가 그 예시입니다. 과거에는 부피가 큰 컴프레서를 사용해 냉각을 했으나, 얇고 납작한 열전 소자를 도입하면서 가전제품의 크기를 획기적으로 줄일 수 있게 되었습니다. 열전 소자는 온도 차를 이용해 즉각적으로 시원하게 하거나 따뜻하게 해주는 기능을 수행합니다. 컴프레서가 사라진 자리에 들어간 이 작은 소재 기술이 가전의 혁신을 이끌어냈으며, 현재는 에너지 효율을 높이는 중요한 기술로 자리 잡고 있습니다. 열전 기술의 놀라운 점은 아주 미세한 온도 차로도 에너지를 생성할 수 있다는 것입니다. 체온과 시원한 금속 면 사이의 2~3도 정도 되는 온도 차만으로도 LED 전구의 불을 밝힐 수 있습니다. 이러한 독창적인 공정 연구 결과는 세계적인 학술지인 'ACS AMI'의 표지 논문으로 선정될 만큼 그 가치를 인정받았습니다. 연구팀은 단순히 이론에 그치지 않고, 회로 조정을 통해 실제 응용 가능한 전력을 생산하는 데 성공했습니다. 여러 개의 소자를 직렬이나 병렬로 연결하면 실생활에서 유용하게 쓸 수 있는 충분한 전기를 확보할 수 있습니다. 앞으로의 연구 방향은 더욱 다양하고 효율적인 에너지 회수에 초점이 맞춰져 있습니다. 특히 3D 프린팅 기술을 활용해 곡면에도 적용 가능한 유연한 열전 소자를 개발하는 것이 주요 목표입니다. 이를 통해 산업 현장에서 버려지는 폐열을 전기로 다시 회수하여 에너지 활용률을 높일 수 있습니다. 현대자동차와 같은 기업과의 협업을 통해 자동차 폐열 발전 시스템을 구축하는 등 ESG 경영과 에너지 절감 분야에 기여하고자 합니다. 연구자들의 끊임없는 노력은 정수기를 넘어 전 산업 분야에서 열로 전기를 만드는 새로운 시대를 예고하고 있습니다.

재료연구원은 무엇을 들고 다닐까요? 왓츠인연구원스백! l MA박사의 MA법재료

한국재료연구원

화학
융합
공학·기술

방탄 소재는 진짜 총알을 막을 수 있을까? 그래서 직접 해봤습니다 MA박사의 MA법재료! BTS(방탄소재) 편

한국재료연구원에서는 기존의 철강보다 가벼우면서도 동일한 방탄 성능을 유지하는 차세대 경량 철강을 개발하여 소재 기술의 새로운 장을 열었습니다. 흔히 철강은 단단하지만 무겁다는 인식이 강하지만, 이 신소재는 압연 균질 장갑(RHA)과 비교했을 때 무게를 약 15%나 줄인 것이 핵심적인 특징입니다. 부피가 같은 판재를 기준으로 1,119g에서 953g까지 무게를 낮춤으로써 실제 장갑차나 자동차에 적용했을 때 기동성과 연료 효율을 비약적으로 높일 수 있습니다. 이러한 무게의 혁신은 소재의 한계를 뛰어넘어 군용 및 민수용 장갑 기술에 새로운 패러다임을 제시하며 마법 같은 효율을 보여줍니다. 철강을 가볍게 만들기 위해서는 주기율표상에서 철보다 가벼운 원소인 알루미늄이나 실리콘을 적절한 비율로 배합하는 고도의 합금화 과정이 필수적입니다. 연구진은 알루미늄 원소가 철의 격자 사이사이에 침투하여 소재 전체의 밀도를 낮으면서도 구조적 안정성을 유지하도록 설계했습니다. 하지만 단순히 원소를 섞는 것만으로는 부족하며, 외부 충격에 소재가 쉽게 부러지지 않도록 내구성과 유연성을 동시에 확보하는 정밀한 열처리 공정이 수반되어야 합니다. 이러한 체계적인 제어를 통해 RHA와 동일한 두께에서도 압도적인 방탄 특성을 유지하는 독보적인 기술력을 확보하게 되었습니다. 알루미늄은 경량성과 강도를 동시에 확보할 수 있는 방탄 소재로서 매우 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 일반적으로 알루미늄은 캔이나 호일처럼 얇고 약한 소재로 생각하기 쉽지만, 방탄 전용으로 개발된 알루미늄 합금은 권총탄의 강력한 에너지를 막아낼 만큼 견고한 성능을 발휘합니다. 여기서 더 나아가 한국재료연구원은 충격 흡수 능력을 극대화한 다양한 형태의 알루미늄 구조체를 연구 중입니다. 예를 들어 압출 공정을 통해 내부가 비어 있는 튜브 형태를 만들거나, 수세미처럼 미세한 구멍이 뚫린 '알루미늄 폼'을 제작하여 외부 충격을 효과적으로 분산시킵니다. 이는 사고 시 에너지를 흡수해야 하는 자동차 부품 등에 최적화된 결과물입니다. 고성능 알루미늄을 더 효율적이고 경제적으로 생산하기 위해 연구팀은 '교반 주조법'이라는 차별화된 공법을 도입했습니다. 이 기술은 주조 과정에서 재료를 정밀하게 휘저어 미세한 입자들이 알루미늄 내부에 균일하게 분포하도록 유도함으로써, 소재의 기계적 특성과 방탄 능력을 한층 더 강화합니다. 이 공정의 가장 큰 장점은 고성능의 경량 알루미늄을 상대적으로 저렴한 비용으로 양산할 수 있어 실제 산업 현장에서의 상용화 가능성이 매우 높다는 점입니다. 이렇게 탄생한 소재는 장갑차의 방탄판뿐만 아니라 소음을 효과적으로 차단하는 흡음재 등 다양한 민수 산업 분야로의 확장이 가능하여 높은 경제적 가치를 지닙니다. 금속 소재의 한계를 넘어 투명한 시야 확보가 필요한 장비들을 위한 첨단 방탄 기술 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 전차의 관측창이나 경찰용 방패처럼 보호 성능과 시인성이 동시에 요구되는 곳에는 투명 방탄유리와 특수 세라믹 소재가 적용됩니다. 특히 투명 세라믹은 극한의 온도와 압력을 견뎌야 하는 미사일의 돔이나 우주선 부품으로도 연구되고 있으며, 우주 공간에서의 암석 충격으로부터 장비를 보호하는 핵심 역할을 기대하고 있습니다. 한국재료연구원은 전자파 흡수 구조 설계부터 미래형 센서 보호 소재에 이르기까지, 국가 국방력을 강화하고 우주 시대를 대비하는 핵심 재료 기술 개발에 역량을 집중하고 있습니다.

방탄 소재는 진짜 총알을 막을 수 있을까? 그래서 직접 해봤습니다 MA박사의 MA법재료! BTS(방탄소재) 편

한국재료연구원

융합
공학·기술

마인크래프트에서 한국재료연구원까지 l 게임으로 보는 재료 이야기 l 재료레시피 👩‍🍳

중세 시대 스웨덴은 '오스몬드 철'이라 불리는 세계 최고의 철강 생산국이었습니다. 스웨덴산 철광석은 불순물인 인과 황의 함량이 매우 낮아 품질 면에서 압도적이었으며, 여기에 숯을 연료로 사용하는 고유한 제련 기술이 더해져 강도와 가공성을 동시에 확보했습니다. 이러한 우수한 제강 능력을 바탕으로 스웨덴은 중세 유럽의 경제 강국이자 발트 연안의 패권국으로 부상할 수 있었습니다. 오스몬드 철은 16세기 스웨덴의 핵심 수출품으로서 유럽 전역의 대장장이들에게 귀한 대접을 받았으며 현대 소재 기술의 뿌리가 되었습니다. 스웨덴의 게임 개발사 모장은 이러한 선조들의 찬란한 제강 역사를 바탕으로 게임 속 가상 광물인 '네더라이트'를 설계했습니다. 네더라이트는 지옥처럼 험난한 네더 차원에서만 획득할 수 있는 희귀 광물로, 게임 내 최강의 재료인 다이아몬드보다 뛰어난 강도와 내구성을 자랑합니다. 플레이어가 네더라이트를 얻기 위해 고대 잔해를 채굴하고 금과 합성하는 과정은 실제 과거의 복합 제련 공정을 매우 창의적으로 묘사한 것입니다. 이는 단순한 게임적 허구를 넘어 실제 금속 공학의 원리를 엔터테인먼트 요소로 훌륭하게 녹여낸 결과입니다. 마인크래프트의 핵심 플레이 방식은 인류의 야금술 발전사와 밀접하게 연결되어 있습니다. 플레이어는 나무 도구로 시작해 돌, 철을 거쳐 다이아몬드로 장비를 강화하며 더 깊은 곳의 자원을 확보해 나갑니다. 이 과정은 석기 시대를 지나 청동기와 철기 시대로 진화해 온 인류 문명의 기술 발전 단계를 게임 시스템 내에 압축적으로 담아낸 것입니다. 특히 용광로를 사용하여 철광석을 주괴로 만드는 공정은 현대 제철소의 선철 제조 원리와 놀라울 정도로 흡사합니다. 게임을 즐기는 과정에서 사용자들은 자연스럽게 재료의 성질과 가공 원리를 학습하게 됩니다. 오늘날 마인크래프트는 단순한 유희를 넘어 교육과 사회 활동이 이루어지는 거대한 메타버스 플랫폼으로 진화했습니다. '에듀케이션 에디션'을 도입한 많은 학교에서는 학생들이 역사적 사건을 가상 공간에서 재현하거나 복잡한 화학 반응을 안전하게 실험하는 용도로 활용하고 있습니다. 가상 세계에서의 시뮬레이션은 현실의 물리적 제약 없이 기하학적 개념을 시각화하거나 공학적 설계를 시도할 수 있는 자유를 제공합니다. 이러한 변화는 게임이 지식을 전달하는 새로운 매체이자, 과학적 원리를 대중에게 확산시키는 혁신적인 도구로 자리 잡았음을 잘 보여줍니다. 가상 세계에서 펼쳐지는 플레이어들의 자유로운 상상은 현실의 재료 과학자들에게 뜻밖의 영감을 제공하기도 합니다. 게임 속에서 마주하는 혁신적인 물질에 대한 아이디어는 미래 소재 공학이 해결해야 할 기술적 과제이자 지향해야 할 목표가 됩니다. 가상의 설정이 실제 과학적 탐구와 결합할 때 기존 소재의 한계를 극복한 신소재가 탄생하거나 에너지 효율을 극대화하는 기술이 개발될 수 있습니다. 대중의 창의적인 생각은 연구실의 실험을 통해 현실로 구현되며, 이는 곧 우리 문명을 한 단계 더 진보시키는 결정적인 열쇠가 될 것입니다.

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한국재료연구원

물리학
화학
융합
공학·기술

[KIMS TECH] 핵융합 에너지를 견디는 ㅇㅇ!

핵융합 에너지는 태양과 같은 원리로 막대한 에너지를 생산하며 탄소 배출이 없는 청정 에너지원으로 기대를 모으고 있습니다. 1억 도 이상의 초고온 환경에서 발생하는 핵융합 반응은 적은 양의 연료로도 인류의 에너지 문제를 해결할 잠재력을 지녔으나, 이를 상용화하는 데는 큰 기술적 장벽이 존재해 왔습니다. 가장 큰 난제는 상상을 초월하는 고온과 격렬한 입자 충돌을 견뎌낼 수 있는 소재를 확보하는 일이었습니다. 극한의 환경에서도 구조적 안정성을 유지하며 파괴되지 않는 내구성을 갖춘 특수 강철의 개발은 핵융합 발전의 현실화를 위해 반드시 선행되어야 할 핵심적인 과제 중 하나로 꼽힙니다. 전 세계 연구진은 고온과 충격에 강한 저방사화강인 RAFM강을 개발하여 핵융합로 및 블랭킷 소재로 활용하고자 노력해 왔습니다. RAFM강은 우수한 안전성을 자랑하지만 제조 과정에서 첨가되는 크롬 성분으로 인해 크롬 탄화물이라는 비교적 큰 입자가 형성되는 치명적인 단점이 발견되었습니다. 이 거대한 입자들은 재료 내부에서 응력을 집중시켜 파괴가 시작되는 지점 역할을 하며 결국 소재의 충격 내성을 크게 약화시키는 결과를 초래합니다. 이러한 한계를 극복하고 더 견고한 소재를 만들기 위해 한국재료연구원을 비롯한 전문가들은 소재의 미세 구조를 제어하여 결함을 최소화하려는 심도 있는 연구를 지속해 왔습니다. 오랜 연구 끝에 탄생한 K-RAFM강은 기존 합금에 미량의 타이타늄을 첨가하는 간단한 공정 개선만으로 혁신적인 성능 향상을 이뤄냈습니다. 타이타늄은 크롬보다 먼저 탄소와 반응하여 미세한 MC 탄화물을 형성함으로써 취성을 유발하는 거대 크롬 탄화물의 성장을 억제하는 역할을 수행합니다. 이를 통해 완성된 소재는 고온에서의 크리프 및 피로 특성이 비약적으로 향상되었으며 핵융합 시 발생하는 고에너지 중성자 조사에 대한 강한 저항성까지 확보하게 되었습니다. 우수한 경제성과 탁월한 내구성을 동시에 갖춘 이 소재는 앞으로 다양한 핵융합 에너지 플랜트의 핵심 구조재로 적용되어 인류의 미래 에너지 시대를 앞당길 것으로 기대됩니다.

[KIMS TECH] 핵융합 에너지를 견디는 ㅇㅇ!

한국재료연구원

물리학
융합
공학·기술

과학자(연구원)는 어떤 학창시절을 보냈을까요? MA박사의MA법재료! 과학자의 생기부 편

탄소나노튜브는 탄소 원자들이 육각형 벌집 모양으로 연결되어 원통 형태를 이룬 나노물질로, 구리보다 뛰어난 전기전도성과 다이아몬드 수준의 열전도성, 그리고 강철보다 수십 배 강한 강도를 자랑합니다. 이러한 독보적인 특성 덕분에 현대 소재공학 분야에서 '꿈의 신소재'로 불리며 다양한 산업의 핵심 소재로 주목받고 있습니다. 하지만 이 뛰어난 소재를 기존의 탄소섬유와 결합하여 실제 부품으로 제작하는 과정에는 여러 기술적 한계가 존재해 왔습니다. 기존의 탄소섬유 복합재에 탄소나노튜브를 도입하려는 시도는 꾸준히 이어져 왔으나, 공정상의 어려움이 컸습니다. 탄소나노튜브를 섬유 표면에 직접 성장시키기 위해서는 대개 700도 이상의 고온이 필요하며, 이 과정에서 열에 취약한 탄소섬유 본연의 기계적 강도가 저하되는 문제가 발생하기 때문입니다. 이러한 열적 손상은 소재의 내구성을 떨어뜨려 고도의 신뢰성이 요구되는 항공우주나 첨단 모빌리티 분야에 적용하는 데 큰 걸림돌이 되어 왔습니다. 한국재료연구원에서는 이러한 한계를 극복하고자 600도 이하의 상대적으로 낮은 온도에서도 고밀도의 탄소나노튜브를 균일하게 성장시킬 수 있는 기술을 개발했습니다. 이 기술은 촉매의 활성화를 정밀하게 조절하여 탄소섬유의 손상을 최소화하면서도 탄소나노튜브가 가진 우수한 물리적 특성을 극대화하는 것이 핵심입니다. 이를 통해 섬유와 나노소재가 유기적으로 결합된 하이브리드 소재가 탄생하게 되었으며, 기존 공정의 한계를 뛰어넘는 새로운 물성을 확보하는 데 성공했습니다. 이 혁신적인 하이브리드 소재는 기존 복합재보다 인장강도가 훨씬 높을 뿐만 아니라, 전기전도성이 뛰어나 별도의 코팅 없이도 전자파 차폐 기능까지 수행할 수 있습니다. 이는 가벼우면서도 강하고 다기능적인 소재를 필요로 하는 항공우주 기체나 인공위성, 도심 항공 모빌리티 분야에서 혁신적인 변화를 이끌어낼 것입니다. 또한 골프채나 테니스 라켓과 같은 고성능 스포츠용품에도 적용되어 더욱 가벼우면서도 탄성이 우수한 장비를 제작하는 데 기여할 수 있습니다. 현재 이 기술은 대량 생산이 가능한 연속 공정 시스템으로 발전하고 있으며, 다양한 산업 현장에 즉각 적용할 수 있는 실용화 단계에 진입해 있습니다. 고기능성 탄소복합재 시장은 앞으로 더욱 확대될 전망이며, 국산 기술을 통한 독자적인 소재 공급망 확보는 국가 산업 경쟁력 강화에도 매우 중요한 의미를 가집니다. 차세대 모빌리티와 첨단 산업의 발전을 주도할 이 소재 기술이 우리 미래 산업의 지형도를 바꾸고 삶의 질을 한 단계 높여줄 것으로 기대됩니다.

과학자(연구원)는 어떤 학창시절을 보냈을까요? MA박사의MA법재료! 과학자의 생기부 편

한국재료연구원

융합
공학·기술

공급망의 지배, 세계사의 흐름을 바꾸다 2편 l 역사를 바꾼 재료 이야기 l 재료레시피 👩‍🍳

4차 산업혁명 시대를 맞아 희토류는 국가 경쟁력의 핵심인 전략 물자로 급부상하고 있습니다. 희토류는 원소 기호 57번부터 71번까지의 란타넘계 원소 15개와 스칸듐, 이트륨을 포함한 총 17개 원소를 통칭합니다. 자연계에 매우 드물게 존재하는 이 금속 원소들은 전기차와 로봇 등 첨단 산업의 필수 소재로 쓰입니다. 특히 고성능 네오디뮴 자석은 일반 자석보다 10배 이상의 자력을 지녀 거의 모든 전자기기와 모빌리티에 활용됩니다. 이러한 희토류를 둘러싼 글로벌 패권 경쟁은 현대 산업 지형을 재편하고 국가 안보와 직결되는 결정적인 요인으로 작용하고 있습니다. 한국재료연구원은 희토류 자원의 안정적인 확보를 위해 두 가지 혁신적인 연구 흐름을 이어가고 있습니다. 첫 번째는 희토류를 아예 대체할 수 있는 물질의 개발입니다. 고차원 모듈레이션 기술을 활용해 망간-비스무스 기반의 비희토류 영구 자석을 제조하는 데 성공하며 새로운 가능성을 열었습니다. 두 번째는 기존 희토류 자석의 효율을 극대화하는 전략적 활용 기술입니다. 네오디뮴의 함량을 30%가량 줄이면서도 미세구조 정밀 제어 기술을 통해 자석의 성능은 오히려 향상시킨 이방성 희토류 벌크 자석을 개발했습니다. 이는 자원 고갈 문제에 대응하는 획기적인 성과입니다. 연구팀은 가격이 비싼 중희토류 대신 상대적으로 매장량이 풍부한 경희토류를 활용하는 조성 설계 연구에 집중했습니다. 탄탈럼 불화물이나 철-지르코늄 합금 같은 다양한 전이 금속과 확산 재료를 도입해 자석의 보자력을 높이는 데 성공한 것입니다. 그 결과 중희토류 없이도 기존 상용 자석 이상의 성능을 구현하며 가격 경쟁력과 성능을 동시에 확보했습니다. 이로써 우리나라는 세계에서 세 번째로 희토류 자석을 자체 생산하는 국가 반열에 올랐습니다. 소재 기술력이 곧 국력인 시대에 이러한 성과는 대한민국이 글로벌 공급망을 선점하고 소재 강국으로 도약하는 든든한 토대가 될 것입니다.

공급망의 지배, 세계사의 흐름을 바꾸다 2편 l 역사를 바꾼 재료 이야기 l 재료레시피 👩‍🍳

한국재료연구원

화학
융합
공학·기술

[KIMS TECH] 세라믹 3D프린팅으로 만든 ㅇㅇ!

우리 몸의 뼈는 우수한 재생 능력을 갖추고 있지만, 심한 손상이나 함몰이 발생하면 스스로 회복하기 어렵습니다. 이를 보완하기 위해 인체 성분과 유사한 바이오세라믹이 골 지지체로 널리 활용되고 있습니다. 하지만 기존의 3D 프린팅 방식은 형태를 유지하기 위해 별도의 지지대인 '서포트 구조물'이 필수적이며, 제작 후 이를 제거하는 과정에서 구조물이 파손될 위험이 큽니다. 또한 고온 소결 공정 때문에 열에 약한 약물이나 세포 등 유기물을 함께 탑재하기 어렵다는 한계가 있었습니다. 한국재료연구원은 이러한 문제를 해결하기 위해 서포트 구조물 없이도 복잡한 형상을 구현할 수 있는 수조형 바이오세라믹 3D 프린팅 기술을 새롭게 개발했습니다. 이 기술은 하이드로젤이 담긴 수조 내부에서 프린팅을 진행하며, 하이드로젤 자체가 서포트 구조물 역할을 수행하기 때문에 별도의 지지 구조를 만들 필요가 없습니다. 제작이 완료되면 하이드로젤은 다시 액체 상태로 변해 결과물을 손상 없이 손쉽게 꺼낼 수 있습니다. 이를 통해 공정 시간은 최대 4배, 재료 소모량은 3.6배 이상 절약하며 효율적인 제작이 가능해졌습니다. 이 공법의 가장 큰 장점은 세라믹의 저온 자가 경화를 이용하여 고온 소결 공정 없이도 뼈와 유사한 강도를 확보할 수 있다는 점입니다. 덕분에 열에 취약한 생리활성 물질이나 혈관 및 골세포 등을 골 지지체에 직접 탑재할 수 있어, 실제 골 조직과 유사한 환경을 조성하고 골 재생 효율을 극대화할 수 있습니다. 환자 개개인에게 맞춤화된 정교한 골 지지체를 신속하고 경제적으로 공급함으로써, 심각한 뼈 손상을 입은 환자들이 보다 빠르게 건강을 회복하고 일상으로 복귀하는 데 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

[KIMS TECH] 세라믹 3D프린팅으로 만든 ㅇㅇ!

한국재료연구원

생명과학
공학·기술

[안전 KIMS] 수급업체 안전보건교육 4편(밀폐공간작업)

한국재료연구원은 수급 업체의 재해 예방과 근로자 보호를 위해 '안전 작업 허가제도'를 엄격히 운영하고 있습니다. 이 제도는 작업의 규모나 소속에 상관없이 연구원 내 모든 작업에 대해 사전에 승인을 받도록 규정하며, 위험 수준에 따라 일반 작업과 고위험 작업으로 분류합니다. 화기, 밀폐 공간, 고소 작업 등 사고 위험이 큰 고위험 작업은 안전보건실장의 승인이 필수적입니다. 체계적인 허가 절차를 통해 작업 전 교육과 안전 조치 이행 여부를 철저히 확인하며, 현장의 안전이 확보된 상태에서만 실제 공사가 진행되도록 관리하고 있습니다. 연구원 내부는 1970년대에 건립된 노후 건축물부터 최신 설비를 갖춘 미래관까지 다양한 환경이 공존하고 있습니다. 특히 1만 병 이상의 화학물질과 독성·가연성 가스를 상시 보유하고 있어 실험실 내 보수 작업 시에는 각별한 주의가 요구됩니다. 또한 대형 장비를 운용하는 금속소재종합솔루션센터와 풍력핵심기술연구센터와 같은 파일럿 플랜트는 물리적인 충격이나 추락, 낙하 사고의 위험이 매우 높습니다. 따라서 작업자는 해당 장소의 특성과 잠재적 유해 요인을 사전에 충분히 숙지하고 개인 보호구 착용 등 기본적인 안전 수칙을 반드시 준수해야 합니다. 정비나 수리 등 비일상적인 작업 중에 발생하는 감김과 끼임 사고를 예방하기 위해 'LOTO(Lock-Out, Tag-Out)' 절차를 철저히 이행해야 합니다. 이는 기계 운전을 정지한 후 타인의 임의 조작을 막기 위해 잠금장치와 표지판을 설치하는 조치로, 연구원에서는 이를 위한 전용 키트를 상시 제공하고 있습니다. 더불어 근로자의 건강과 휴식을 위해 본관 라운지와 여직원 휴게실, 샤워장 등의 위생 시설을 개방하여 운영 중입니다. 건강관리실에는 전담 간호사와 비상 의약품이 배치되어 있어 근로자가 최상의 컨디션으로 작업에 임할 수 있도록 적극적으로 지원합니다. 폐수 처리장이나 밀폐 공간과 같이 특수한 환경에서의 작업은 더욱 세밀한 안전 수칙을 요구합니다. 산소 농도 측정과 환기 설비 확인은 물론, 취급하는 화학물질의 물질안전보건자료(MSDS)를 현장에 비치하여 누구나 상시 열람할 수 있도록 해야 합니다. 가연성 물질은 화기에서 멀리 떨어진 지정된 장소에 보관하며, 피부 접촉 시 즉시 세척하는 등 응급 대응 요령을 숙달하는 것이 중요합니다. 모든 작업 도구는 사용 후 정리 정돈을 철저히 하여 낙상이나 미끄러짐 사고를 방지하고, 기구 조작 시에는 반드시 정해진 표준 지침에 따라 안전하게 실행해야 합니다. 연구원에서는 산업재해의 급박한 위험을 느낄 경우 즉시 작업을 중지할 수 있는 '작업 중지 요청제'를 적극적으로 시행하고 있습니다. 근로자의 안전할 권리를 보장하며, 이로 인한 불이익은 일절 발생하지 않습니다. 또한 작업 공정별로 유해 요인을 찾아내 발생 빈도와 강도를 분석하는 위험성 평가를 통해 잠재적 위협을 사전에 제거합니다. 특히 위험 점수가 높은 작업은 반드시 개선 대책을 수립하고 관리자의 최종 확인을 거친 후 시행하도록 관리합니다. 한국재료연구원은 이처럼 상호 존중과 철저한 예방 관리를 통해 안전한 작업 성과를 이루는 것을 최우선 가치로 삼고 있습니다.

[안전 KIMS] 수급업체 안전보건교육 4편(밀폐공간작업)

한국재료연구원

공학·기술

[안전 KIMS] 수급업체 안전보건교육 3편(중랑물 취급 작업)

한국재료연구원(KIMS)은 수급 업체의 재해 예방과 근로자 보호를 위해 체계적인 안전 작업 허가 제도를 운영하고 있습니다. 이 제도는 작업의 규모나 소속에 관계없이 연구원 내에서 수행되는 모든 작업에 적용되며, 반드시 사전 승인을 받은 후 착수해야 하는 것이 원칙입니다. 일반 작업은 발주자의 승인이 필요하고, 화기나 고소 작업과 같은 고위험 작업은 안전보건실장의 정밀한 검토를 거쳐야 합니다. 허가 과정은 작업 내용 파악부터 안전 교육, 현장 점검, 그리고 종료 후 복구 확인까지 단계별로 구성되어 실질적인 위험 관리를 실현합니다. 연구원 본원에는 1970년대 건립된 본관부터 최신 미래관까지 다양한 시설이 공존하며, 1만 병 이상의 화학물질과 독성 가스를 보유하고 있어 작업 시 각별한 주의가 요구됩니다. 특히 금속 소재 종합 솔루션 센터와 풍력 핵심 기술 연구 센터는 대형 장비를 다루는 파일럿 플랜트 특성상 추락이나 낙하와 같은 중대재해 발생 위험이 상대적으로 높습니다. 따라서 노후화된 건축물 보수나 실험실 내 작업 시에는 해당 장소의 물리적, 화학적 유해 요인을 사전에 충분히 숙지하고 안전이 완전히 확보된 상태에서 업무에 임해야 합니다. 기계 정비나 수리 시 발생할 수 있는 감김 및 끼임 사고를 방지하기 위해 LOTO(Lock-Out, Tag-Out) 절차를 철저히 준수해야 합니다. 이는 기계 운전을 정지한 후 기동 장치를 잠그거나 표지판을 설치해 타인의 조작을 원천 차단하는 조치로, 연구원에서는 관련 키트를 상시 제공하고 있습니다. 또한 근로자의 복지를 위해 샤워장과 같은 위생 시설과 KIMS 라운지 등의 휴게 공간을 개방하고 있습니다. 건강관리실에는 전담 간호사가 상주하며 비상 상황에 대비한 의약품과 응급 구호 용품을 갖추어 모든 출입자의 안전을 돌보고 있습니다. 전동 지게차와 중량물 취급 작업은 사고 위험이 커 정해진 수칙을 엄격히 따라야 합니다. 지게차 운용 시에는 사전 교육을 이수한 자가 장비의 이상 유무를 점검한 뒤 규정 속도와 적재 하중을 준수하며 운행해야 합니다. 특히 시야가 확보되지 않을 때는 후진 운전을 원칙으로 하며 운전자 외 승차를 엄격히 금지합니다. 100kg 이상의 중량물을 다룰 때는 반드시 작업 계획서를 작성하고 지휘자를 배치해야 하며, 작업자는 올바른 자세와 보호구 착용을 통해 신체적 부담과 낙하 사고를 예방하는 데 주력해야 안전을 담보할 수 있습니다. 안전한 근로 환경 조성을 위해 연구원은 위험성 평가와 작업 중지 요청제를 적극적으로 시행하고 있습니다. 위험성 평가는 작업 중 발생 가능한 부상이나 질병의 가능성과 중대성을 수치화하여 감소 대책을 수립하는 과정으로, 근로자가 직접 참여하여 실질적인 위험 요인을 도출하는 것이 핵심입니다. 만약 급박한 위험이 감지될 경우 'No Safety, No Work' 원칙에 따라 즉시 작업을 중지하고 대피할 수 있으며, 누구도 이를 원인으로 불이익을 받지 않습니다. 이러한 제도는 상호 존중을 바탕으로 한 건강한 안전 문화를 정착시키는 밑거름이 됩니다.

[안전 KIMS] 수급업체 안전보건교육 3편(중랑물 취급 작업)

한국재료연구원

공학·기술

[안전 KIMS] 수급업체 안전보건교육 2편(고위험작업)

한국재료연구원은 수급 업체의 재해 예방과 근로자 보호를 위해 '안전 작업 허가제도'를 운영하고 있습니다. 이는 모든 작업이 시작되기 전 유해·위험요인을 사전에 파악하고 승인받는 절차로, 규모와 소속에 관계없이 연구원에서 수행하는 모든 작업에 필수적으로 적용됩니다. 일반적인 방문이나 단순 납품은 제외되지만, 화기 사용이나 밀폐 공간 작업 등 고위험 작업은 반드시 안전보건실장의 승인을 받아야 합니다. 작업자와 관리감독자는 허가 사항을 철저히 준수하여 현장의 안전을 확보한 후 작업에 임해야 하며, 이는 안전한 연구 환경을 위한 필수적인 의사소통 과정입니다. 연구원 내부에는 수만 종의 화학물질과 독성 가스가 보관되어 있으며, 건립 시기가 오래된 건축물의 보수 작업 시에는 각별한 주의가 요구됩니다. 특히 대형 장비를 운용하는 파일럿 플랜트 시설은 추락이나 낙하와 같은 중대재해 발생 위험이 크므로, 작업 전 해당 장소의 유해·위험요인을 충분히 파악해야 합니다. 이를 예방하기 위해 기계의 정비나 수리 시 운전을 완전히 정지시키고 잠금장치를 설치하는 'LOTO(Lock-Out Tag-Out)' 절차를 엄격히 준수해야 합니다. 연구원은 수급 업체 작업자들에게 전용 키트를 상시 제공하여 비일상적 작업 중 발생할 수 있는 끼임 사고를 원천적으로 차단하고 있습니다. 고위험 작업 중 가스 용접이나 용단 작업 시에는 화재와 폭발을 방지하기 위한 철저한 대비가 필요합니다. 역화방지기를 설치하고 작업장 주변에 소화기를 비치하는 것은 물론, 개인 보호구 착용도 잊지 않아야 합니다. 또한 고소 작업 시에는 사다리의 설치 각도를 준수하고 안전대와 안전모 턱끈을 반드시 조여 추락 사고를 방지해야 합니다. 기계 가공 작업에서도 드릴 회전 중 장갑 착용을 금지하고, 크레인이나 호이스트 사용 시에는 지정된 자격을 갖춘 운전자만이 신호수와 명확한 신호를 주고받으며 인양 작업을 수행해야 현장의 안전을 보장할 수 있습니다. 전기 및 위험물 취급은 눈에 보이지 않는 위험이 잠재되어 있어 더욱 세심한 관리가 필요합니다. 누전차단기의 정기적인 점검과 멀티 콘센트의 정격 용량 준수는 화재 예방의 기본이며, 모든 전기 작업은 임의로 순서를 바꾸지 않고 규정된 절차에 따라 진행해야 합니다. 위험물을 취급할 때는 MSDS(물질안전보건자료)를 상시 열람할 수 있도록 비치하고, 전용 안전 보호구와 실험용 가운을 착용하는 것이 원칙입니다. 만약 위험물이 누출되는 사고가 발생한다면 즉시 해당 구역의 출입을 통제하고 안전 관리 담당 부서에 신속히 신고하여 추가적인 피해 확산을 막아야 합니다. 한국재료연구원은 '안전하지 않으면 작업하지 않는다'는 원칙 아래 작업자가 주체적으로 위험에 대응할 수 있는 환경을 조성하고 있습니다. 위험 상황에서 스스로를 보호하기 위해 가동을 멈추는 것은 정당한 권리이며, 연구원은 이를 제도적으로 뒷받침합니다. 또한 모든 공정의 유해·위험요인을 파악하여 발생 가능성과 중대성을 수치화하는 '위험성 평가'를 통해 실질적인 사고 감소 대책을 수립합니다. 위험도 점수가 높은 항목은 즉각적인 개선을 거친 후 작업에 투입되며, 이러한 체계적인 관리는 연구원과 수급 업체가 상호 존중을 바탕으로 안전한 일터를 만드는 중요한 근간이 됩니다.

[안전 KIMS] 수급업체 안전보건교육 2편(고위험작업)

한국재료연구원

공학·기술

[안전 KIMS] 수급업체 안전보건교육 1편(일반 작업)

한국재료연구원(KIMS)은 수급업체 관리자와 근로자의 안전을 위해 체계적인 안전보건교육을 실시하고 있습니다. 그 핵심 중 하나인 '안전작업허가제도'는 재해예방을 위한 위험관리 의사소통 제도로서, 연구원 내 모든 작업은 규모나 소속에 관계없이 사전 승인이 필수적입니다. 일반 위험 작업은 발주자의 승인이 필요하며, 화기나 밀폐 공간 작업과 같은 고위험 작업은 안전보건실장의 승인을 받아야 합니다. 작업자는 허가 없이 작업을 시작할 수 없으며, 관리감독자는 허가서 작성과 안전수칙 준수 여부를 철저히 확인하여 작업 단계별 안전을 확보해야 합니다. 연구원 내부는 수만 종의 화학물질과 독성·가연성 가스를 보유하고 있어 실험실 작업 시 각별한 주의가 필요합니다. 특히 노후 건축물 보수나 파일럿 플랜트의 대형 장비를 다룰 때는 추락 및 낙하에 의한 중대재해 위험이 큽니다. 이러한 위험을 방지하기 위해 정비나 수리 시 기계의 운전을 정지하고 잠금장치를 하는 'LOTO(Lockout-Tagout)' 절차를 엄격히 준수해야 합니다. 연구원은 감김이나 끼임 사고를 예방하기 위해 수급업체에 전용 LOTO 키트를 상시 제공하고 있습니다. 비일상적인 작업 시 타인이 기계를 가동하는 것을 확실히 차단함으로써 사고의 원인을 근본적으로 제거하는 노력이 중요합니다. 실험실 내 작업과 가스 취급은 매우 구체적인 안전수칙을 요구합니다. 실험 시작 전 일상점검은 물론, 가운과 보안경 등 적절한 보호구 착용이 필수이며 실험 중에는 무단이석이 금지됩니다. 특히 고압가스를 다룰 때는 전도방지를 위해 용기를 2중으로 고정하고, 직사광선을 피해 40도 이하의 온도를 유지해야 합니다. 가연성 가스 사용 시에는 검지기 설치가 의무화되며, 사용 후에는 밸브를 완전히 잠그고 캡을 체결하는 등 철저한 관리가 뒤따라야 합니다. 이러한 수칙들은 사소해 보일 수 있으나, 폭발이나 화재와 같은 대형 사고를 막는 가장 기본적이면서도 강력한 방어선이 됩니다. 비상 상황 발생 시의 신속한 대응은 생명 보호의 핵심입니다. 화재나 폭발 시에는 즉시 상황을 알리고 젖은 수건으로 코와 입을 막은 채 낮은 자세로 지정된 대피소로 이동해야 합니다. 지진 발생 시에도 우선 책상 밑으로 몸을 보호한 뒤 상황에 맞춰 대피하는 요령이 필요합니다. 또한 연구원은 'No Safety, No Work'라는 원칙 아래 '작업중지권'을 운영하고 있습니다. 이는 산업재해의 급박한 위험이 있을 때 작업자가 즉시 작업을 중지하고 대피할 수 있는 권리를 보장하며, 이로 인한 불이익을 금지합니다. QR 코드를 통한 신고 채널 운영은 현장의 목소리를 실시간으로 반영하는 창구가 됩니다. 마지막으로 위험성평가는 작업 내 유해·위험요인을 사전에 파악하여 사고 발생 가능성과 중대성을 줄여가는 핵심 과정입니다. 근로자가 직접 작성에 참여하여 빈도와 강도를 산정하고, 위험도가 일정 기준을 초과하면 반드시 개선대책을 수립한 후 관리자의 확인을 받아야 합니다. 한국재료연구원은 안전에 대해 결코 타협하지 않으며, 수급업체 근로자들과의 긴밀한 의사소통을 최우선으로 생각합니다. 카카오 채널 등 다양한 소통 창구를 통해 안전 제안이나 문의를 상시 접수함으로써, 상호 존중을 바탕으로 한 안전한 작업 환경을 구축하고 지속 가능한 안전 문화를 선도해 나가고 있습니다.

[안전 KIMS] 수급업체 안전보건교육 1편(일반 작업)

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[KIMS TECH] ㅇㅇ와 닮은 반도체!

우리가 사용하는 대부분의 전자 제품은 연산 기능을 담당하는 CPU와 저장 기능을 수행하는 메모리를 분리하여 처리하는 폰 노이만 구조를 기반으로 합니다. 하지만 인공지능 기술이 비약적으로 발전하며 처리해야 할 데이터의 양이 기하급수적으로 급증하자, 데이터 전송 지연과 전력 소모가 커지는 이른바 폰 노이만 병목 현상이 심각한 한계로 떠올랐습니다. 이를 극복하기 위해 인간의 뇌 구조를 모사하여 연산과 저장을 동시에 수행하는 뉴로모픽 반도체가 주목받고 있습니다. 뇌의 뉴런과 시냅스처럼 작동하는 이 방식은 저전력으로도 복잡한 인지 작업을 처리할 수 있어 차세대 반도체의 핵심으로 꼽힙니다. 기존의 뉴로모픽 소자는 시냅스의 연결 강도를 조절하기 위해 액체 전해질이나 전고체 전지 소재를 활용해 왔으나, 이는 정밀한 반도체 공정에 적용하기 어렵고 집적도를 높이는 데 한계가 있었습니다. 한국재료연구원 연구팀은 이러한 문제를 해결하고자 리튬 이온 배터리의 핵심 소재를 20나노미터 수준의 초박막으로 제작하고 이를 2차원 나노 소재와 결합하는 데 성공했습니다. 이 기술은 박막화와 패터닝 공정이 가능해 고신뢰성의 반도체 소자를 구현할 수 있는 길을 열었으며, 실제 웨이퍼 상에서 정밀한 회로 설계가 가능하다는 혁신적인 장점을 가지고 있습니다. 새롭게 개발된 3단자 트랜지스터 형태의 시냅스 소자는 세계 최고 수준의 패턴 인식률을 기록하며 성능을 입증했으며, 유연한 기판 위에서도 안정적으로 작동하여 웨어러블 기기 적용 가능성까지 보여주었습니다. 특히 제어가 쉽고 가벼운 리튬 이온을 활용하면서도 기존 반도체 증착 및 노광 공정과 완벽히 호환되도록 설계되어, 수백억 개의 시냅스 소자를 웨이퍼 상에 초정밀로 구현할 수 있는 토대를 마련했습니다. 이는 인간 뇌의 효율적인 정보 처리 방식을 하드웨어로 재현하려는 연구에 있어 매우 중요한 진전이며 인공지능 전용 반도체 시장의 새로운 전환점이 될 것입니다.

[KIMS TECH] ㅇㅇ와 닮은 반도체!

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[KIMS TECH] ㅇㅇ으로 오염도 0% 수자원 확보!

기존의 수자원 회수 기술은 주로 고분자 분리막을 사용해 왔으나, 이는 고온이나 고압, 유기용매와 같은 극한의 환경에서 내구성이 떨어진다는 치명적인 약점을 가지고 있었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 한국재료연구원은 내구성이 뛰어난 다공성 세라믹 분리막 기술을 새롭게 선보였습니다. 세라믹 소재는 화학적 안정성이 높고 열에 강해 기존 고분자 소재가 견디지 못하는 열악한 산업 현장에서도 충분히 제 성능을 발휘할 수 있습니다. 이는 수자원 회수를 위한 기술적 한계를 극복하고, 다양한 환경에서 안정적으로 수자원을 회수할 수 있는 중요한 발판이 될 것입니다. 한국재료연구원의 다공성 세라믹 분리막은 알루미나, 지르코니아, 타이타니아와 같은 천연 세라믹 소재 분말을 압출 성형한 후, 졸-겔(Sol-Gel) 코팅 기술을 적용하여 제작됩니다. 연구팀은 가공 온도와 속도를 정밀하게 제어함으로써 필터의 기공 크기를 목적에 따라 자유롭게 조절하는 데 성공했습니다. 이러한 미세 기공 조절 기술을 통해 기존 방식으로는 제거하기 까다로웠던 슬러지나 미세 오염 물질들을 효과적으로 걸러낼 수 있습니다. 사용자의 목적에 맞춘 맞춤형 정수가 가능해짐에 따라, 더욱 높은 수준의 수질 향상을 기대할 수 있게 되었으며 공정의 효율성 또한 크게 개선되었습니다. 세라믹 분리막의 활용도는 단순한 수자원 정수를 넘어 반도체, 제약, 식품 등 극한의 공정 조건이 요구되는 다양한 산업 분야로 확장되고 있습니다. 특히 바이오 약물이나 고부가가치 식품 자원을 회수하는 과정에서도 탁월한 성능을 발휘하며 산업 전반의 경쟁력을 높여줍니다. 현재 고분자 분리막이 주도하는 시장에서 세라믹 소재는 그 독보적인 안정성을 바탕으로 새로운 대안으로 떠오르고 있습니다. 극한 환경에서도 변함없는 기능을 수행하는 이 기술은 국가 자원 안보를 강화하고 미래 첨단 산업의 핵심적인 인프라로 자리매김할 것으로 큰 기대를 모으고 있습니다.

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[VLOG] 24시간이 모자라⏰ㅣUST 학생ㅣ재료릴레이브이로그

한국재료연구원(KIMS)에서 박사 과정을 밟고 있는 연구자의 하루는 차가운 새벽 공기와 함께 시작됩니다. 쌀쌀한 겨울 아침, 연구실로 향하는 짧은 산책은 하루의 업무를 구상하기에 충분한 시간이 되어줍니다. 연구소 내 사무실은 여러 동료와 함께 사용하는 활기찬 공간으로, 창가 너머로 들어오는 따스한 햇살은 고된 연구 생활 속에서 작은 여유를 선사합니다. 책상 위에 놓인 다양한 기념품과 수상 경력은 그간의 성실함을 대변하며, 오늘 예정된 지도 교수님과의 미팅과 학술 포럼 발표를 준비하는 마음가짐을 더욱 단단하게 만들어 줍니다. 연구소 생활에서 지도 교수님과의 소통은 단순한 지식 전달 이상의 의미를 지닙니다. 주말 동안의 등산 이야기를 나누며 형성된 친밀감은 자연스럽게 지난주 실험 데이터에 대한 심도 있는 논의로 이어집니다. 자유로운 분위기 속에서 오가는 대화는 연구의 방향성을 점검하고 새로운 아이디어를 얻는 소중한 기회가 됩니다. 점심시간에는 동료들과 함께 식사하며 연구의 고충을 나누고 끈끈한 유대감을 쌓습니다. 이러한 공동체 의식은 장기적인 연구 과정을 견뎌낼 수 있게 하는 든든한 버팀목이 되어주며, 협력의 중요성을 일깨워 줍니다. KIMS-USG 학술 포럼은 자신의 연구 성과를 대중 앞에 공유하고 타 분야의 흐름을 파악할 수 있는 중요한 장입니다. 생체모방적 접근법을 활용한 연구 내용을 발표하며 전문가들과 의견을 교환하는 과정은 연구자로서 한 단계 성장하는 계기가 됩니다. 포럼이 끝난 후 동료들과 나누는 짧은 휴식은 긴장을 완화하고 서로의 연구를 격려하는 소중한 시간이 됩니다. 대학원이라는 틀 안에서 연구소와 대학의 장점을 동시에 경험하며 쌓아가는 실무적인 연구 역량은 미래의 과학자로서 갖춰야 할 중요한 자산이 됩니다. 본격적인 실험은 다공성 세라믹 분리막을 활용한 물 여과 연구에 집중됩니다. 연구실에서 특수 제작한 지지체 내부에는 미세한 오염물질까지 걸러낼 수 있는 정밀한 층이 형성되어 있습니다. 폐수에서 흔히 발견되는 유기 오염물질인 휴믹산(Humic Acid)을 오염 물질로 사용하여 시스템의 제거 효율을 검증하는 과정이 이어집니다. 공급 탱크에서 투입된 오염된 물이 여과 장치를 통과하며 깨끗하게 정화되는 모든 데이터는 실시간으로 기록됩니다. 이는 수처리 기술의 혁신을 통해 환경 문제를 해결하려는 공학적 노력이 집약된 순간입니다. 실험 결과, 짙은 색의 휴믹산(Humic Acid) 용액이 분리막을 거쳐 투명하고 깨끗한 물로 변한 것을 확인할 수 있었습니다. 이는 설계한 필터가 오염물질을 효과적으로 제거하고 있음을 증명하는 유의미한 성과입니다. 긴 연구 일정을 마치고 로그아웃하는 저녁 시간, 육체적인 피로감은 몰려오지만 목표했던 실험을 성공적으로 완수했다는 성취감이 그 자리를 채웁니다. 동료들과 탁구를 치고 함께 저녁 식사를 하며 나누는 즐거움은 내일을 다시 시작할 수 있는 에너지가 됩니다. 이처럼 연구자의 일상은 인내와 발견, 그리고 소소한 행복이 어우러져 흐릅니다.

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[재료칼럼] 나라를 구한 소재의 힘 : 기술혁신

프로이센은 과거 프랑스의 침략으로 수도 베를린이 함락되고 영토의 절반을 잃는 치욕적인 패배를 겪었습니다. 하지만 이러한 국가적 위기는 오히려 내부를 정비하고 강력한 개혁을 추진하는 결정적인 동력이 되었습니다. 프로이센은 철강 기술의 비약적인 발전을 통해 다시금 성장의 길로 들어섰으며, 기술 혁신을 산업화의 핵심으로 삼아 국가의 기틀을 다졌습니다. 이는 단순히 경제적인 성장을 넘어 유럽 내 지정학적 영향력을 확대하고 훗날 독일 제국을 선포하는 역사적인 전환점이 되었습니다. 강철을 향한 집념이 국가의 운명을 바꾼 셈입니다. 강철 제국의 신화 뒤에는 알프레드 크루프라는 인물의 혁신적인 도전이 있었습니다. 그는 파산 위기의 회사를 이어받아 첨단 소재인 주강 기술을 고도화했으며, 특히 쉽게 파손되던 기존 철도 바퀴의 단점을 보완한 매끄러운 일체형 철도 바퀴를 개발해 상업적 대성공을 거두었습니다. 이후 크루프사는 강력한 화력을 자랑하는 강철 대포를 제작하여 프로이센-프랑스 전쟁에서 승리를 견인했습니다. 철도와 강철 대포로 무장한 프로이센군은 숙적 프랑스를 압도하며 마침내 독일 통일이라는 숙원을 이루어냈고, 기술력이 곧 국력의 상징임을 전 세계에 증명했습니다. 오늘날 기술 혁신은 국가적 위기를 극복하는 열쇠이지만, 아이디어가 실제 비즈니스로 연결되기까지는 '죽음의 계곡'이라 불리는 험난한 과정이 존재합니다. 한국재료연구원은 이러한 기업들의 어려움을 해소하고 기술 자립을 돕기 위해 기술 사업화 지원에 앞장서고 있습니다. 2021년부터 운영 중인 기업 지원 플랫폼을 통해 데이터를 기반으로 기업의 수요기술을 정밀하게 분석하고, 최적의 보유기술을 추천하는 맞춤형 서비스를 제공합니다. 과거 프로이센이 강철로 꿈을 이루었듯, 현대의 체계적인 소재 기술 지원은 우리 기업들이 글로벌 경쟁력을 확보하는 든든한 밑거름이 되고 있습니다.

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[재료칼럼] 극한에 도전해 무한한 가치를 만드는 인류

10억 년 전 지구를 강타한 운석은 초고온과 초고압의 극한 환경을 조성하며 탄소의 구조를 바꾸어 놓았습니다. 그 결과 탄생한 '에니그마'라는 검은 다이아몬드는 자연이 만들어낸 극한의 가치를 상징하며 인류에게 새로운 영감을 주었습니다. 자연의 신비로운 힘에 주목한 인간은 이를 모방하여 기술과 시장을 개척하기 시작했습니다. 극한 환경은 단순히 견디기 힘든 고난이 아니라, 새로운 가능성을 열어주는 거대한 기회의 장이 되었습니다. 이러한 자연의 법칙을 이해하고 활용하려는 노력은 곧 현대 문명을 지탱하는 기술적 진보의 초석이 되었으며, 인류는 점차 극한을 다스리는 법을 배우게 되었습니다. 인류는 뜨거운 불꽃을 다루는 기술을 통해 자동차와 항공 산업이라는 거대한 번영을 일구어냈습니다. 지구라는 경계를 넘어 더 먼 곳으로 나아가기 위해 인류는 생명체를 속박하는 중력과 산소가 없는 진공 상태, 그리고 모든 것을 얼려버리는 극저온의 우주 환경에 도전했습니다. 로켓 기술의 발전과 아폴로 11호의 달 착륙 성공은 인간이 지구의 한계를 극복했음을 증명하는 역사적 사건이었습니다. 특정 극한 환경을 이겨낼 수 있는 소재와 발사체 기술의 확보는 인류가 더 넓은 우주 시대를 개척할 수 있는 원동력이 되었으며, 이동의 자유를 만끽하게 된 인류는 이제 지구 밖의 극한을 향해 시선을 고정하고 있습니다. 이제 대한민국은 극한 소재 개발의 세계적 수준을 목표로 한국재료연구원을 중심으로 새로운 도약에 나섰습니다. 국내 최초로 조성되는 극한 소재 실증 연구 단지는 2,000도가 넘는 초고온부터 영하 253도의 극저온까지 다양한 환경을 구현하여 미래 유망 소재의 특성을 연구하는 핵심 인프라가 될 것입니다. 이를 통해 그동안 해외 연구 기관에 의존해 왔던 시험 평가와 상용화 과정을 국내에서 해결하고, 수소와 조선, 해양 등 첨단 분야의 기술 경쟁력을 비약적으로 강화할 예정입니다. 자동차에서 로켓에 이르기까지 인류의 끊임없는 도전은 계속될 것이며, 대한민국의 기술력으로 열어갈 우주와 첨단 산업의 미래가 더욱 기대되는 시점입니다.

[재료칼럼] 극한에 도전해 무한한 가치를 만드는 인류

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[📺머털인터뷰] 우리는 놀고 우리 아빠는 회사에서 공부해요(?)😯ㅣKIMS어린이집ㅣ어린이들의 깜찍하고 귀여운 인터뷰

한국재료연구원(KIMS) 어린이집 기린반 아이들의 하루는 끊이지 않는 웃음과 활기찬 즐거움으로 가득 차 있습니다. 아이들은 친구들과 옹기종기 모여 앉아 시장 놀이를 하거나 기차 놀이를 즐기며 사회의 첫걸음을 떼고 있습니다. 고사리 같은 손으로 정성껏 꽃을 만들거나 신나는 음악에 맞춰 아기 상어 춤을 추는 모습은 순수함 그 자체입니다. 어린이집은 단순히 부모님이 일하는 동안 머무는 공간을 넘어, 아이들이 친구들과 교감을 나누고 창의력을 마음껏 발산하며 자신만의 작은 세계를 구축해 나가는 소중한 배움터입니다. 집에서 노는 것만큼이나 어린이집에서의 생활이 즐겁다는 아이들의 대답 속에서 행복한 성장을 엿볼 수 있습니다. 아이들의 시선으로 바라본 부모님의 일터는 호기심 넘치는 탐험의 대상입니다. 기술 발전을 위해 매진하는 부모님의 모습을 보며, 아이들은 그 과정이 구체적으로 무엇인지 다 알지는 못해도 우리 사회에 꼭 필요한 소중한 일임을 본능적으로 느낍니다. 아빠가 만지는 복잡하고 딱딱한 재료들을 직접 손에 쥐어보며, 소리가 나지 않는 신기한 딸랑이 같다고 말하는 아이들의 천진난만한 표현은 연구소라는 공간에 따뜻한 온기를 불어넣습니다. 과학 기술의 최첨단을 다루는 정교한 성과물들이 아이들에게는 부모님의 정성이 담긴 친숙한 물건이 되어 일상 속으로 다가오는 순간입니다. 아이들의 맑은 눈망울에 비친 연구소는 세상에서 가장 흥미로운 장소 중 하나입니다. 미래를 향한 아이들의 꿈은 요리사나 과학자처럼 저마다의 색깔로 밝게 빛나고 있습니다. 부모님이 대한민국의 재료 과학을 이끌어가는 이곳에서 아이들 또한 자신만의 무궁무진한 잠재력을 키우며 내일의 주인공으로 성장해 나갑니다. 친구와 결혼하고 싶다는 귀여운 소망부터 멋진 과학자가 되어 아빠의 뒤를 잇겠다는 당찬 포부까지, 아이들의 꿈은 연구소의 미래와도 닮아 있습니다. 무엇보다 부모님을 향해 사랑한다고 마음을 전하는 아이들의 진심 어린 목소리는 연구 현장의 피로를 잊게 만드는 가장 큰 힘이 됩니다. 이처럼 따뜻한 사랑과 지지 안에서 자라난 아이들이 앞으로 써 내려갈 대한민국의 미래가 더욱 기대되는 이유입니다.

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[재료칼럼] 🔥엘리멘탈💧과 재료과학 : 인류가 도시에 모일 수 있었던 이유는?

애니메이션 '엘리멘탈'에서 불과 물이라는 서로 다른 원소가 공존하며 도시를 일구듯, 현실의 인류 역시 거대 도시를 유지하기 위해 끊임없이 노력해 왔습니다. 특히 수많은 인구가 밀집된 도시에서 가장 필수적인 요소는 깨끗한 수자원 관리였습니다. 19세기 런던은 세계적인 번영을 누렸으나 늘어나는 인구만큼 수질 오염 문제로 골머리를 앓았습니다. 당시 존 깁은 모래 여과기를 발명하여 물을 정화하려 시도했고, 토목공학자 조셉 바잘제트는 대규모 하수도 시스템을 구축해 템스강의 위생 상태를 개선하고자 했습니다. 이러한 초기 수처리 기술은 도시의 생존과 자유를 지탱하는 중요한 기반이 되었으며, 오늘날 더욱 정교한 기술로 발전하는 토대가 되었습니다. 과거의 하수도 시스템이 오염원을 단순히 이동시키는 수준에 그쳤다면, 현대 기술은 오염 물질을 근본적으로 분리하고 정화하는 단계에 이르렀습니다. 한국재료연구원이 개발한 수처리 세라믹 분리막 기술은 이러한 진보를 보여주는 대표적인 사례입니다. 이 분리막은 10나노미터급의 미세한 구멍을 통해 일반적인 필터로는 걸러내기 힘든 미세 폐슬러지와 오염 물질을 효과적으로 제거합니다. 세라믹 소재 특유의 강점인 고온·고압에 견디는 내구성과 부식에 강한 성질 덕분에 반도체 공정 등 복잡한 산업 현장에서도 높은 효율을 발휘합니다. 인체에 무해하면서도 강력한 정화 능력을 갖춘 이 기술은 자연과 산업이 공존할 수 있는 기술적 해답을 제시하고 있습니다. 영화 속 앰버와 웨이드가 서로의 다름을 극복하고 새로운 활력을 만들어냈듯이, 우리 사회도 기술 혁신을 통해 지속 가능한 미래를 설계하고 있습니다. 현재 추진 중인 전국 주요 도시의 전략 산업 클러스터는 산·학·연이 긴밀하게 협력하여 국가적인 기술 경쟁력을 강화하는 구심점이 될 것입니다. 이러한 클러스터 내에서 개발되는 첨단 소재와 환경 기술들은 단순히 산업 발전에만 기여하는 것이 아니라, 자연과 인류가 조화롭게 공존하는 생태계를 구축하는 데 핵심적인 역할을 수행합니다. 다양한 원소가 어우러져 빛나는 도시처럼, 혁신적인 수처리 기술과 협력의 에너지는 인류가 나아갈 미래를 더욱 깨끗하고 풍요롭게 만들어줄 것입니다.

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[VLOG] ⛑️연구원의 복지는 안전ㅣ안전보건실ㅣ재료릴레이브이로그

한국재료연구원의 안전관리자는 연구실과 산업 현장의 안전을 책임지는 핵심적인 역할을 수행하며 연구원들이 안심하고 연구에 매진할 수 있는 환경을 조성합니다. 이들은 단순히 사고를 예방하는 수준을 넘어 규정을 제정하고 개정함으로써 연구소 전체의 안전 문화를 정착시키는 데 기여합니다. 매일 아침 가족과의 시간을 뒤로하고 출근하여 현장을 누비는 안전관리자의 일상은 곧 연구소의 생명력을 지키는 숭고한 업무의 연속입니다. 안전은 연구의 성과를 뒷받침하는 가장 단단한 토대이자 연구소의 지속 가능한 성장을 가능하게 하는 필수 요소로 자리 잡고 있습니다. 현장 점검에 나서는 안전관리자에게 안전 조끼와 전용 안전화는 자신의 정체성을 드러내는 중요한 도구이자 신체를 보호하는 방패입니다. 특히 특수한 강성을 지닌 보안경은 연구 과정에서 발생할 수 있는 돌발적인 사고로부터 시력을 보호하는 결정적인 역할을 합니다. 이러한 장비들은 관리자가 현장의 위험 요소를 얼마나 철저하게 살피고 있는지를 시각적으로 보여주는 상징이기도 합니다. 올바른 보호구 착용은 연구원들에게 안전에 대한 경각심을 일깨우며, 어떤 상황에서도 보호받을 수 있다는 신뢰를 심어주는 중요한 소통의 수단이 됩니다. 효과적인 연구실 점검을 위해서는 표면적인 확인을 넘어선 세밀한 관찰 요령이 필수적입니다. 싱크대의 관리 상태를 통해 해당 연구실에서 사용하는 화학 물질의 종류와 전반적인 청결도를 유추할 수 있으며, 휴지통의 상태를 점검함으로써 화재 발생 가능성을 사전에 차단할 수 있습니다. 이러한 미세한 부분들을 꼼꼼하게 살피는 습관이 모여 거대한 안전사고를 막는 견고한 방어막을 형성합니다. 많은 체력을 요구하는 현장 업무임에도 불구하고 발로 뛰며 점검을 이어가는 이유는, 현장의 작은 변화를 감지하는 것이야말로 진정한 안전 관리의 시작이기 때문입니다. 연구소 내부의 건강관리실은 연구원들의 신체적 안정을 돕는 보건의 요충지로 상담과 처치, 요양이라는 세 가지 핵심 기능을 수행합니다. 이상 소견이 발견된 연구원에게는 적절한 상담을 제공하고, 피로가 누적된 이들에게는 짧은 휴식을 취할 수 있는 전용 공간을 마련하여 연구의 효율성을 높입니다. 특히 의약품의 오남용을 막기 위한 체계적인 자율 불출 시스템은 보건 관리의 전문성과 세심함을 잘 보여줍니다. 신체적 건강이 온전히 보장될 때 비로소 창의적이고 혁신적인 연구 성과가 도출될 수 있다는 신념 아래 보건과 안전은 유기적으로 연결됩니다. 재료를 연구하는 과학자의 시선은 취미 활동인 기타의 프렛 재질을 분석하는 세밀함으로 이어지기도 합니다. 스테인리스나 니켈과 같은 소재의 특성을 이해하는 것이 연주의 질을 결정하듯, 안전의 기본 원리를 깊이 이해하는 것은 성공적인 연구 수행의 전제 조건이 됩니다. '목숨보다 중요한 연구는 없다'는 확고한 철학 아래, 모든 연구원이 스스로의 안전을 최우선으로 챙길 때 비로소 우리 사회를 변화시킬 위대한 기술이 탄생할 수 있습니다. 안전하고 건강한 연구 활동은 연구자 개인의 삶을 넘어 인류의 미래를 밝히는 소중한 약속과도 같습니다.

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AEM stack for hydrogen production - KIMS, Korea

수소는 기후 위기 시대에 인류가 선택할 수 있는 가장 유력한 대안 에너지로 손꼽히고 있습니다. 하지만 현재 우리가 사용하는 수소의 대부분은 화석 연료에서 추출한 부생 수소로, 진정한 의미의 탄소중립을 실현하기에는 한계가 명확합니다. 재생에너지를 활용해 물을 분해하는 그린 수소 생산 방식은 높은 비용과 복잡한 인프라 구축 문제로 인해 상용화가 더디게 진행되고 있습니다. 한국재료연구원(KIMS) 연구팀이 개발한 KIMStack A1은 이러한 경제성 및 효율성 문제를 해결하며 수소경제 시대를 앞당길 핵심적인 기술로 주목받고 있습니다. KIMStack A1은 차세대 기술인 음이온 교환막(AEM) 수전해 방식을 채택하여 기존 수전해 기술의 단점을 획기적으로 보완했습니다. 이 방식은 고가의 귀금속 촉매 대신 저렴한 비귀금속 촉매를 사용할 수 있어 제조 원가를 크게 낮출 수 있는 것이 특징입니다. 또한 별도의 압축 공정 없이도 고순도의 수소를 고압으로 직접 생산할 수 있어 공정의 단순화와 효율성 극대화를 동시에 달성했습니다. 이는 대량 생산 체계 구축에 유리한 스택 구조를 통해 수소 생산 단가를 혁신적으로 절감하는 토대가 되어 줍니다. 음이온 교환막(AEM) 수전해의 고질적인 문제는 물질 전달 저항으로 인해 전극의 활성과 내구성이 떨어진다는 점이었습니다. 생성된 수소 기체가 전극 표면에 머물며 반응을 방해하는 현상을 해결하기 위해 연구팀은 독자적인 3차원 형상 제어 기술을 도입했습니다. 고기능성 표면 처리를 통해 물질 전달 효율을 높였으며, 그 결과 값비싼 백금 촉매와 대등한 수준의 성능을 발휘하면서도 높은 내구성을 확보했습니다. 이러한 기술적 진보는 수전해 설비의 수명을 늘리고 유지 보수 비용을 줄이는 데 결정적인 역할을 합니다. 연구팀은 밤송이 형상의 촉매를 전극 표면에 직접 성장시키는 촉매 일체형 전극 제조 기술을 완성했습니다. 기존의 단순 접착 방식에서 벗어나 저온 상압 수열 합성법을 활용함으로써 촉매와 전극 사이의 접합력을 극대화하고 물질 전달 저항을 최소화했습니다. 이 과정에서 형성된 V-채널 구조는 반응 효율을 높이는 동시에 제조 공정을 획기적으로 단순화하여 시스템의 전체적인 생산 단가를 낮추었습니다. 촉매층 이탈 걱정 없는 강력한 내구성은 장기적인 운영 안정성을 보장하는 핵심 경쟁력입니다. 소형 모듈화된 KIMStack A1은 중앙 집중형이 아닌 수요처에서 직접 수소를 생산하는 분산 독립형 인프라 구축을 가능하게 합니다. 수소차 충전소나 일반 가정에서도 재생에너지를 활용해 스스로 에너지를 조달할 수 있는 자립형 시스템을 지향합니다. 이는 고가의 에너지 저장 장치(ESS)를 대체하거나 보완하여 에너지 저장 능력을 경제적으로 확장할 수 있는 길을 열어줍니다. 대한민국이 수소경제를 선도할 수 있는 차별화된 기술력을 바탕으로 친환경 에너지 생태계가 더욱 견고해질 것으로 기대됩니다.

AEM stack for hydrogen production - KIMS, Korea

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공학·기술

Suspension Vacuum Plasma Spraying technology - KIMS, Korea

항공 우주와 가스터빈 분야의 기술 장벽을 극복하기 위한 핵심 요소로 열차폐 코팅의 중요성이 갈수록 강조되고 있습니다. 한국재료연구원 변응선 박사와 유연후 선임연구원 팀은 세계 최초로 서스펜션 진공 플라즈마 용사 기술을 개발하며 이 분야의 혁신을 이끌고 있습니다. 플라즈마 용사는 고온의 플라즈마를 이용해 대상체 표면에 코팅제를 용융하여 붙이는 기술로, 이번 연구를 통해 기존 대기 플라즈마 용사의 한계였던 산화 현상과 거친 입자 문제를 해결하며 차세대 코팅 시장의 새로운 표준을 제시하고 있습니다. 이번 성과의 기술적 핵심은 진공 환경에서도 서스펜션을 정밀하게 조절할 수 있는 전용 노즐의 개발에 있습니다. 기존에는 감압 상태에서 서스펜션이 의도치 않게 흘러나와 기기 고장이나 품질 저하를 유발했으나, 정밀 밸브 기능을 탑재한 새 노즐은 이러한 문제를 근본적으로 해결했습니다. 또한 진공 환경에서는 플라즈마 길이가 대기 중보다 수십 배 길어져 용매가 기화되고 코팅제가 충분히 용융될 수 있는 시간을 확보해 줍니다. 덕분에 탄화물이나 세라믹 소재를 산화 없이 고르고 치밀하게 코팅할 수 있어 내구성이 대폭 향상되었습니다. 새로운 공정은 효율성 측면에서도 혁신적입니다. 기존 서스펜션 플라즈마 용사로는 수 시간이 소요되던 코팅 작업을 불과 짧은 시간에 마칠 수 있으며, 냉각 과정까지 고려하면 기존 대비 5배 이상의 속도 향상을 기대할 수 있습니다. 현재 이 기술은 국내 특허 등록을 마치고 산업 현장의 활용성을 높이기 위한 후속 연구가 활발히 진행 중입니다. 극한의 고온을 견뎌야 하는 가스터빈 엔진 블레이드 제작에 필수적인 기술인 만큼, 향후 항공 및 에너지 발전 분야에서 창출할 경제적 가치와 산업적 영향력은 매우 클 것으로 전망됩니다.

Suspension Vacuum Plasma Spraying technology - KIMS, Korea

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공학·기술

[📺머털인터뷰] 왜요 제가 지금 긴장한 걸로 보이세요?🥹ㅣ신입연구원ㅣ정출연합격꿀팁

한국재료연구원(KIMS)은 학계와 산업계를 잇는 가교 역할을 수행하며, 실험실 규모의 성과를 실제 양산 단계로 연결하는 중요한 허브입니다. 연구자들은 학교에서 배운 기초 지식을 실질적인 제조 공정에 적용하며, 규모의 차이에서 발생하는 새로운 기술적 도전 과제를 해결하는 과정에서 깊은 재미를 느낍니다. 이는 단순한 이론 연구를 넘어 소재의 상용화와 실용화를 실현하는 중추적인 활동이며, 소재 강국을 향한 국가적 비전에 기여하는 핵심적인 가치를 지니고 있습니다. 성공적인 입사를 위해서는 직무에 대한 깊은 이해와 더불어 철저한 자료 수집이 필수적입니다. 연구직의 경우 미세 조직 분석을 위한 전자 후방 산란 회절(EBSD) 장비와 같은 전문 장비 운용 능력을 키우고, 이를 통해 얻은 데이터로 자신의 학문적 성과를 증명하는 과정이 중요합니다. 한편 정책 부서 지원자는 정부의 과학기술기본계획이나 정책 공약을 면밀히 분석하며 기관의 나아갈 방향을 고민해야 합니다. 이러한 다각도의 준비는 본인의 역량을 기관의 목표와 일치시키는 든든한 밑거름이 됩니다. 역량 면접 과정에서는 주요 연구 실적을 영어로 발표하며 기승전결이 명확한 논리를 제시하는 능력이 요구됩니다. 단순히 과거의 성과를 나열하기보다 임용 후의 연구 계획이 직무기술서상의 필요 기술과 어떻게 연관되는지를 구체적으로 설명하는 것이 합격의 핵심입니다. 또한 정책적 관점에서는 연구 내용의 세부적인 수치보다는 해당 연구가 사회적으로 어떤 의미와 방향성을 가지는지 전달하는 능력이 강조됩니다. 자신감 있는 태도와 겸손한 면모를 동시에 보여주는 스피치 연습은 면접관에게 깊은 신뢰를 줍니다. 한국재료연구원(KIMS)의 또 다른 매력은 배려와 따뜻함이 공존하는 조직 문화에 있습니다. 공공기관 특유의 딱딱한 분위기 대신 선배 연구자들의 세심한 가이드와 친절한 소통이 신입사원들의 원활한 적응을 돕습니다. 자유로운 분위기 속에서 본인의 역량을 마음껏 펼칠 수 있도록 지원하는 환경은 신입 연구자가 초기의 심리적 위축을 극복하고 성장에 집중할 수 있게 만듭니다. 이러한 유연하고 개방적인 문화는 연구원들이 창의적인 아이디어를 제안하고 상호 협력하는 데 매우 긍정적인 영향을 미칩니다. 새로운 환경에 발을 내디딘 연구자들은 각자의 위치에서 전문성을 키우며 기관의 발전에 기여하고자 부단히 노력합니다. 타이타늄 연구실에서의 기술적 성취나 정책 부서에서의 전략 수립 등 각기 다른 분야에서 끊임없이 배우고 익히는 과정 자체가 개인과 조직의 동반 성장을 이끄는 동력이 됩니다. 지금 이 순간에도 목표를 향해 나아가는 취업준비생들에게, 비옥한 토양에 심은 씨앗은 결국 때가 되면 아름다운 꽃을 피운다는 믿음이 전해지길 바랍니다. 꾸준한 노력 끝에 맞이할 만개의 순간은 그간의 고단함을 잊게 할 만큼 값질 것입니다.

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[VLOG] 🧪실험실이 궁금하다면👀ㅣ극한소재 실험ㅣ재료릴레이브이로그

한국재료연구원(KIMS) 우주국방재료연구실에서 근무하는 신입 연구원의 하루는 철저한 안전 점검으로 시작됩니다. 박사 학위를 취득한 후 연구원에 입사한 지 어느덧 4개월 차에 접어든 연구자는 매일 아침 실험실의 이상 유무를 확인하며 연구의 기본인 안전을 최우선으로 여깁니다. 이러한 꼼꼼한 일상은 단순히 장비를 살피는 것을 넘어, 최첨단 소재 연구가 안전한 환경에서 꽃피울 수 있도록 돕는 가장 중요한 기초 작업이라 할 수 있습니다. 우주국방재료연구실은 과학기술정보통신부 산하의 정부출연연구기관으로서, 소재 분야의 전문가들이 모여 국방과 우주 산업의 핵심 소재를 개발하는 곳입니다. 이곳에서 연구원은 행정 업무와 연구 과제를 병행하며 성장을 거듭하고 있습니다. 특히 가족이 선물해준 텀블러는 단순한 소지품 이상의 의미를 지니며, 힘든 연구 과정 속에서도 초심을 잃지 않게 해주는 소중한 동력이 됩니다. 이러한 정서적 지지는 연구자가 연구에 더욱 몰입할 수 있는 든든한 밑거름이 됩니다. 세라믹 소재 개발을 위해 활용되는 방전 플라즈마 소결(SPS) 시스템은 지르코늄 보라이드(Zirconium Boride)와 같은 초고온 내열 소재를 정교하게 제조하는 데 필수적입니다. 1,000℃에 달하는 고온 환경을 조성하여 시편의 물리적 성질을 변환시키는 이 과정은 소재의 완성도를 결정짓는 중요한 분기점이 됩니다. 연구원은 세밀한 온도 제어와 공정 모니터링을 통해 최적의 소결 조건을 찾아내며, 실험 결과물이 계획대로 도출되었을 때 연구자로서 커다란 보람을 느끼곤 합니다. 실리콘 카바이드(SiC)는 높은 강성과 내열성을 지녀 반도체와 인공위성 동체 등 우주 국방 분야에서 각광받는 핵심 소재입니다. 연구자는 이 소재를 활용한 제조 공정 연구를 통해 전문 역량을 쌓아왔으며, 현재는 지르코늄 카바이드(ZrC)계 전구체 합성을 통해 차세대 소재 개발에 박차를 가하고 있습니다. 졸-겔(Sol-Gel) 반응을 이용한 고분자 중합 과정은 정교한 화학적 이해를 요구하며, 이러한 기초 연구들이 모여 장차 국가 전략 소재의 경쟁력을 강화하는 기반이 될 것입니다. 연구원은 연구실 내부의 실험에만 머물지 않고 끊임없는 자기계발과 외부 소통에도 힘쓰고 있습니다. 최신 논문을 분석하며 연구 아이디어를 정립하고, 국내 최대 규모의 첨단 장비 전시회인 'KOREA LAB' 등에 참관하여 최신 기술 트렌드를 파악하는 것이 대표적입니다. 동호회 활동과 같은 사내 네트워킹은 연구의 활력을 불어넣어 주며, 외부 출장에서 얻은 장비 정보와 기술 통찰은 향후 연구실의 연구 역량을 한 단계 더 끌어올리는 중요한 수확이 됩니다.

[VLOG] 🧪실험실이 궁금하다면👀ㅣ극한소재 실험ㅣ재료릴레이브이로그

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KIMS 금속소재 실증 테스트베드

우리 현대 사회에서 금속 소재는 자동차와 건설, 우주 항공 산업에 이르기까지 쓰이지 않는 곳이 없는 필수적인 요소입니다. 이러한 금속 소재의 경쟁력은 곧 국가 산업 전반의 경쟁력으로 직결되기에, 정부와 산학연의 유기적인 협력과 지원이 무엇보다 중요합니다. 한국재료연구원은 기업과 대학이 겪는 금속 소재 개발 및 양산의 어려움을 해소하기 위해 경남 창원에 금속 소재 실증 테스트베드를 구축하여 운영하고 있습니다. 이곳은 용해부터 열처리까지 이어지는 복잡한 제조 공정을 파일럿 규모로 구현하여, 새로운 소재가 탄생하기까지 필요한 시간과 비용을 획기적으로 단축하는 핵심 기지 역할을 수행하고 있습니다. 소재 제조의 시작점이라 할 수 있는 고온 가스 아토마이저는 합금된 잉곳을 녹여 미세한 금속 분말을 만드는 핵심 장비입니다. 고압의 불활성 기체를 통해 생성된 미세 분말은 미래 산업의 핵심인 3D 프린팅과 사출 성형의 귀중한 원료가 됩니다. 이와 더불어 진공 유도 용해로는 대기와의 접촉을 완벽히 차단하여 깨끗한 조직의 합금을 얻어내는 데 필수적입니다. 고주파 유도 가열로 소재를 녹인 후 몰드에 부어 주조하는 방식을 통해 산화 반응을 방지하며, 필요에 따라 진공 상태에서 재료를 추가로 투입하여 정밀하게 물성을 조절할 수 있다는 장점이 있습니다. 특수강이나 초내열 합금처럼 극한의 환경에서 견뎌야 하는 소재들은 일렉트로 슬래그 재용해 장치를 통해 한 번 더 정련 과정을 거칩니다. 전극 형태의 원료를 전기적으로 녹여 고순도의 잉곳을 생산하는 이 장치는 파일럿 규모로 설계되어 연구의 효율성을 극대화합니다. 또한, 고온 등방압 가압 장치는 고온에서 사방으로 균일한 압력을 가해 소재 내부의 미세한 기공을 제거하고 밀도를 높여줍니다. 이러한 과정을 거친 소재는 기계적 특성이 비약적으로 향상되어 고강도와 고내구성이 요구되는 핵심 부품 제조에 널리 활용되며 소재의 가치를 한 단계 더 높여줍니다. 금속의 형태를 잡고 최종적인 성질을 완성하는 단계에서는 압연 시뮬레이터와 진공 급랭 열처리로가 중추적인 역할을 담당합니다. 압연 시뮬레이터는 회전하는 롤 사이로 소재를 통과시켜 두께를 조절하고 조직의 균질화를 도모하며, 각 단계별로 온도를 정밀하게 제어해 최적의 물성을 구현합니다. 최종적으로는 진공 급랭 열처리로를 통해 최대 1,250도의 고온에서 산화 없이 소재를 가열하고 가스나 오일을 이용해 정밀하게 냉각함으로써 강도와 인성을 부여합니다. 이러한 초정밀 공정은 소재가 가진 잠재력을 최대한 이끌어내어 부품의 완성도를 높이는 필수 과정입니다. 금속 소재 실증 테스트베드의 진정한 가치는 개별 장비의 성능을 넘어 공정 전주기를 잇는 통합 밸류체인 실증이 가능하다는 점에 있습니다. 분말 생산부터 성형, 열처리에 이르는 복합 공정을 한 곳에서 수행함으로써 실제 양산 단계에서 발생할 수 있는 시행착오를 사전에 검증할 수 있습니다. 현재 이곳은 축적된 대량의 공정 데이터를 바탕으로 디지털 트윈과 혼합 현실 기반의 서비스를 준비하며 소재 공정의 지능화를 선도하고 있습니다. 이처럼 고도화된 실증 인프라는 소재 강국으로 도약하려는 대한민국의 미래 경쟁력을 든든하게 뒷받침하는 소중한 자산이 될 것입니다.

KIMS 금속소재 실증 테스트베드

한국재료연구원

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공학·기술

[📺머털인터뷰] UST-KIMS는 이런 곳!ㅣ근데 이제 밸런스게임을 곁들인,,ㅣ연구원인터뷰

한국재료연구원(KIMS) 그린수소재료연구실은 물을 전기 분해하여 수소를 생산하는 음이온 교환막 수전해 기술을 중점적으로 연구합니다. 이곳의 가장 큰 특징은 단순한 기초 원천 소재 연구에 머무르지 않고, 이를 실제 시스템 단위인 수전해 스택에 적용하여 성능을 검증하는 실용화 연구를 병행한다는 점입니다. 소재의 특성이 실제 시스템에서 어떻게 발현되는지 확인하는 과정은 기술의 완성도를 높이는 데 필수적인 요소로 작용하며, 이를 통해 전체 시스템의 성능을 한 단계 업그레이드할 수 있습니다. UST-KIMS는 과학기술계 국가연구소에 교육 기능을 부여한 대학원 과정으로, 우리나라의 과학기술계를 선도할 미래 인력을 양성하는 데 목적을 두고 있습니다. 학생들은 연구 현장에서 박사급 연구원들과 함께 호흡하며 신약, 바이오, 인공지능 등 다양한 첨단 분야의 실무를 익힐 수 있습니다. 특히 연구소의 풍부한 인프라를 활용해 자신이 개발한 소재가 실제 장비에서 어떻게 작동하는지 직접 확인할 수 있다는 점은 일반 대학원과 차별화되는 UST만의 강력한 강점입니다. 성공적인 연구를 위해서는 본인이 관심 있는 분야와 지도교수의 전문성이 일치하는지를 확인하는 것이 무엇보다 중요합니다. UST 입학을 준비하는 학생들은 관련 연구실의 최신 논문을 미리 학습하며 지적 기반을 다지는 노력이 필요합니다. 이러한 철저한 준비 과정은 연구실 합류 후 시야를 넓히는 데 큰 도움이 되며, 지도교수와의 긴밀한 소통을 통해 복잡한 문제를 해결하는 지혜와 능력을 배양하는 밑거름이 됩니다. 창의적인 연구 결과는 끊임없는 몰입과 적절한 재충전의 조화 속에서 탄생합니다. 연구자들은 실험을 시작하면 끝까지 결과를 확인해야 직성이 풀릴 만큼 높은 열정을 보이지만, 때로는 한 걸음 물러나 재충전하는 시간도 반드시 가집니다. 과부하된 상태에서 벗어나 머릿속을 비우고 다시 정비하는 과정이 있어야만 더 창의적인 아이디어가 떠오르고 장기적인 연구를 수행할 수 있는 원동력이 생기기 때문입니다. 열심히 일한 뒤의 재충전은 단순한 쉼을 넘어 새로운 성과를 위한 필수적인 단계입니다. 미래 과학기술의 주역이 될 학생들이 세계적인 연구자로 성장할 수 있도록 격려하고 지원하는 과정은 연구소의 핵심적인 사명 중 하나입니다. 사제 간의 진솔한 대화와 신뢰를 바탕으로 이루어지는 국책 연구는 대한민국의 과학기술 발전을 견인하며, 지속 가능한 미래를 열어가는 든든한 초석이 될 것입니다. 스승과 제자가 함께 해결책을 모색하며 성장하는 이 여정은 단순히 지식의 전수를 넘어 대한민국 과학의 찬란한 앞날을 약속하는 소중한 발걸음이 됩니다.

[📺머털인터뷰] UST-KIMS는 이런 곳!ㅣ근데 이제 밸런스게임을 곁들인,,ㅣ연구원인터뷰

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[재료?궁금증 제로!] 재료과학의 미래, 궁금증 제로로 만들어드림😎 (feat.원장님)

한국재료연구원(KIMS)은 대한민국 소재 분야의 연구개발과 성과 확산을 총괄하는 과학기술정보통신부 산하의 대표적인 정부출연연구기관입니다. 금속 재료와 세라믹부터 소재 디지털 플랫폼까지 폭넓은 영역을 연구하며 우리나라를 소재 강국으로 도약시키는 것을 목표로 합니다. 소재·부품·장비 산업의 구심점으로서 산학연 협력의 허브 역할을 수행하고, 국가적 차원의 소부장 대응 전초기지로서 차별화된 R&D 경쟁력을 확보하는 데 매진하고 있습니다. 최근 추진 중인 ‘극한소재 실증연구 기반조성 사업’은 미래 기술 주권 확보를 위한 핵심 프로젝트입니다. 2028년까지 대규모 예산을 투입해 초고온, 극저온 시설을 구축하고 항공 엔진이나 액체수소 운송용 소재 등 고난도 실증 연구를 수행할 계획입니다. 이러한 인프라는 국가전략자산인 극한소재의 기술 자립도를 높이고 글로벌 시장을 선도할 핵심 품목의 국산화를 앞당기는 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 글로벌 기술 경쟁 속에서 우리나라의 소재 기술 수준은 꾸준한 성장세를 보이며 최고 기술국과의 격차를 좁혀가고 있습니다. 소부장 산업의 특성상 지금 확보하는 경쟁 우위가 국가의 장기적인 미래를 결정짓는 핵심적인 요소가 될 것입니다. 이에 연구원은 세계 1등 기술에 대한 초격차 전략을 강화하고, 산학연 파트너십을 통해 개방형 협력 생태계를 조성하고 있습니다. 지식 정보와 인력을 유기적으로 지원하여 산업 경쟁력을 최고 수준으로 끌어올리는 것이 연구원의 비전입니다.

[재료?궁금증 제로!] 재료과학의 미래, 궁금증 제로로 만들어드림😎 (feat.원장님)

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우리 하늘 우리 기술로! 항공재료연구센터

1903년 라이트 형제의 첫 비행 이후 항공기는 비약적인 발전을 이루었습니다. 그러나 1908년 첫 항공기 사고가 발생하며 인명 피해가 기록된 이후, 항공기의 안전성은 설계와 개발 과정에서 가장 중요한 요소로 자리 잡았습니다. 특히 제2차 세계대전 이후 초음속 항공기의 등장은 기체 구조물이 받는 충격과 하중을 비약적으로 증가시켰고, 이에 따라 금속 피로도가 항공기 설계의 핵심적인 인자로 부상하게 되었습니다. 오늘날 항공 기술은 경량화를 위해 탄소 복합재료의 비중을 50% 이상으로 높이는 등 안전과 신뢰성을 동시에 확보하려는 끊임없는 소재 혁신을 거듭하고 있습니다. 항공기 개발 과정에서 시험 평가가 차지하는 비중은 전체 개발비의 50~60%에 달할 정도로 막대합니다. 이는 기체가 하늘을 날기 위해 반드시 갖추어야 할 안전성을 증명하는 과정이 얼마나 정밀해야 하는지를 잘 보여줍니다. 각국은 항공기가 안전하게 비행할 수 있는 상태임을 증명하는 '감항 인증' 제도를 운용하며, 특히 미국 연방항공청(FAA)과 같은 기관은 사용 소재의 적합성을 매우 엄격하게 규정하고 있습니다. 소재 국산화는 단순히 새로운 물질을 만드는 것을 넘어, 국제적 기준을 충족하는 정교한 데이터와 신뢰성을 확보하는 일에 해당합니다. 한국재료연구원 항공재료연구센터는 세계적인 감항 인증 기준에 부합하는 자체 소재 물성 데이터를 확보하기 위해 연구에 매진하고 있습니다. 이러한 노력은 국산 전투기인 KF-21 개발 과정에서 소재 물성 설계와 검증 시험을 수행하며 결실을 맺었으며, 무인기용 수소 연료전지 기술 분야에서도 8시간 연속 비행이라는 괄목할 만한 성과를 거두었습니다. 앞으로도 연구소는 항공용 금속 소재의 국산화를 가속화하고, 미래 도심 항공 교통(UAM) 산업의 핵심 기술을 선점하여 국내 항공 산업이 세계 무대에서 경쟁력을 갖출 수 있도록 기술적 토대를 탄탄히 다져나갈 계획입니다.

우리 하늘 우리 기술로! 항공재료연구센터

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전기자동차부터 의료기기까지, 영구자석계의 마스터피스

고효율 모터의 수요가 급증함에 따라 항공기, 가전제품, 의료기기 등 다양한 산업 분야에서 영구자석의 중요성이 날로 커지고 있습니다. 하지만 현재 주로 사용되는 희토류 영구자석은 몇 가지 치명적인 한계를 지니고 있습니다. 주요 수출국인 중국의 자원 무기화 정책으로 인한 수급 불안정과 급격한 가격 변동은 제조 산업에 큰 부담이 됩니다. 또한 희토류 영구자석은 고온에서 자기적 특성이 급격히 저하되어 200℃ 이상의 환경에서는 사용이 어렵다는 기술적 제약도 존재합니다. 이러한 배경 속에서 희토류를 대체할 수 있는 차세대 자성 소재 개발은 국가적 과제로 부상했습니다. 한국재료연구원은 이러한 한계를 극복하고자 기존 희토류 영구자석보다 저렴하면서도 고온 특성이 뛰어난 비희토류 영구자석 소재를 세계 최초로 개발하는 쾌거를 이루었습니다. 연구진은 망가니즈-비스무트(Mn-Bi)계 합금 제조를 위한 신공정을 개발하여 상분리와 산화 문제를 동시에 해결했으며, 벌크 성형이 어렵다고 알려진 아이언 리치 합금의 표면 코팅 열처리 공정을 성공시켜 세계 최고의 자기적 특성을 확보하는 데 성공했습니다. 이는 소재의 순도와 미세 구조를 극한까지 제어하여 공정의 효율성을 높이고 기존 소재의 단점을 근본적으로 보완한 혁신적인 성과로 평가받고 있습니다. 이번에 개발된 기술은 망가니즈-알루미늄(Mn-Al)계 소재에 고압 변형 공정을 적용해 높은 보자력을 달성하고, 망가니즈-카본(Mn-C) 자성 분말에서 자화의 역온도 의존성을 발견하는 등 학술적·산업적 가치가 매우 큽니다. 이 비희토류 영구자석은 전기자동차 구동 모터와 풍력 발전기, 고성능 의료기기 등 다양한 첨단 분야에 즉시 적용될 수 있는 획기적인 솔루션입니다. 한국재료연구원은 앞으로도 끊임없는 도전과 연구를 바탕으로 국가 필수 전략 기술의 국산화를 선도하며, 소재 강국으로서 대한민국의 위상을 높이고 지속 가능한 미래 산업의 토대를 마련하는 데 중추적인 역할을 수행할 것입니다.

전기자동차부터 의료기기까지, 영구자석계의 마스터피스

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공학·기술

[유킴스온더블록] 국가연구개발 우수성과의 주인공

한국재료연구원에서는 3D 프린팅 기술을 활용하여 손상된 뼈를 재생시키는 혁신적인 구조물 제작 연구를 진행하고 있습니다. 기존의 세라믹 3D 프린팅 방식은 고온에서 구워내는 과정이 필수적이었으나, 이 과정에서 재료 본연의 기능성이 저하되거나 정밀한 제어가 어려운 한계가 있었습니다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 건축 현장에서 사용하는 시멘트의 경화 원리를 도입하였습니다. 뼈 성분을 포함한 페이스트를 상온에서 경화시키는 방식을 통해 열에 약한 세포나 약물을 재료와 함께 프린팅할 수 있는 길을 열었습니다. 이러한 기술적 진보는 기존의 골 이식재가 구현하기 힘들었던 고차원적인 생체 기능성을 확보하는 데 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 연구자로서의 치열한 삶을 지탱하는 힘은 승마, 요가, 댄스, 스쿠버다이빙 등 다채로운 취미 활동에서 나옵니다. 특히 승마는 말과의 깊은 교감이 필수적인 운동으로, 조금이라도 잡념에 빠지면 사고로 이어질 수 있기에 오직 현재의 순간과 말에게만 몰입하게 만듭니다. 이는 일상적인 연구 업무에서 끊임없이 이어지는 긴장과 생각의 고리를 잠시 끊어내고 정신적인 환기를 할 수 있는 소중한 시간이 됩니다. 단순히 여가를 즐기는 차원을 넘어, 은퇴 후 맞이할 방대한 시간을 어떻게 가치 있게 보낼 것인가에 대한 실천적 고민이 담겨 있습니다. 새로운 것을 배우고 즐기는 태도는 삶의 활력을 불어넣고 연구 역량을 지속하는 원동력이 됩니다. 과학자라는 직업적 틀에 갇히지 않고 인간 윤희숙으로서 사람들과 소통하고자 하는 소망은 미래의 비전으로 이어집니다. 거창한 사업가보다는 정신적으로 지친 사람들이 잠시 쉬어갈 수 있고, 서로의 느낌을 선입견 없이 나눌 수 있는 따뜻한 공간의 운영자를 꿈꾸기도 합니다. 이는 연구 성과로만 평가받는 전문가의 모습 이면에 존재하는 평범하고도 다채로운 인간미를 소중히 여기는 태도에서 비롯되었습니다. 자신의 여러 면모를 인정하고 이를 조화롭게 발전시켜 나가는 과정은 결국 창의적인 연구 성과로 이어지는 선순환의 토대가 됩니다. 앞으로도 기술적 성취와 정서적 풍요로움이 공존하는 균형 잡힌 삶을 통해 세상에 긍정적인 영향력을 전하고자 합니다.

[유킴스온더블록] 국가연구개발 우수성과의 주인공

한국재료연구원

생명과학
융합
공학·기술

[첨단연구장비탐험] 신상 중에 신상, '3차원' 현미경

우리가 눈으로 볼 수 없는 미시세계는 수많은 원자로 구성되어 있으며, 이를 정밀하게 관찰하는 것은 현대 재료 과학의 핵심적인 과제입니다. 한국재료연구원에서는 원자 수준의 미세 조직을 3차원으로 분석할 수 있는 '3차원 국소 원자단층 현미경(APT)'을 활용하여 소재 연구의 지평을 넓히고 있습니다. 이 장비는 일반적인 현미경이 제공하는 2차원적 이미지를 넘어, 소재 내부의 원자 배열을 입체적으로 재구성함으로써 보이지 않는 세계를 시각화하는 혁신적인 기술을 자랑합니다. 이 장비의 구동 원리는 바늘 모양으로 가공된 시편에 매우 짧은 시간 간격으로 고전압을 가해 원자를 하나씩 떼어내는 방식에 기초합니다. 전압이 가해지면 시편 끝단에서 원자가 이온 형태로 증발하여 검출기로 날아가는데, 이때 원소의 종류마다 비행 시간 이 다르다는 점을 이용하여 원자의 정체를 식별합니다. 이렇게 얻어진 원자의 종류와 충돌 위치 정보를 결합하면, 컴퓨터 상에서 소재 내부의 원자 배치를 3차원으로 완벽하게 재구성하여 정밀한 분석이 가능해집니다. 원자 단위의 극도로 미세한 분석을 수행하기 위해서는 외부 환경의 영향을 최소화하는 것이 무엇보다 중요합니다. 분석 과정에서 원자가 열에너지를 받아 위치가 변하는 것을 방지하기 위해 장비 내부는 영하 250도에 달하는 극저온 상태를 유지하며, 이온의 비행을 방해하는 공기 분자를 제거하기 위한 고진공 환경이 필수적으로 조성됩니다. 이러한 극한의 조건 속에서만 소재의 물성을 결정짓는 나노 단위의 미세한 변화를 왜곡 없이 정확하게 잡아낼 수 있습니다. 한국재료연구원의 APT 시스템이 가진 독보적인 강점은 시편 제작 장비인 FIB와 분석 장비를 공기 노출 없이 연결하는 'V-CTM 전송 모듈'을 보유했다는 점입니다. 배터리 소재나 수소 관련 재료처럼 대기에 민감한 시편들은 공기와 접촉하는 순간 성질이 변할 수 있는데, 이 시스템을 이용하면 저온과 진공을 유지한 상태로 즉시 분석이 가능합니다. 이는 국내 유일의 통합 분석 환경으로, 차세대 첨단 소재 연구에서 독보적인 신뢰성과 데이터 품질을 보장하는 밑거름이 됩니다. 소재의 미세 조직과 그에 따른 물리적 특성은 뗄 수 없는 밀접한 상관관계를 맺고 있습니다. APT를 활용하면 원자들이 뭉쳐 클러스터를 형성하는 초기 단계부터 관찰할 수 있어, 이를 바탕으로 소재의 강도를 조절하거나 새로운 고기능성 합금을 설계하는 데 결정적인 단서를 얻을 수 있습니다. 현재 진행 중인 하이엔트로피 합금과 구리 합금 연구를 비롯하여, 이 장비는 앞으로 대한민국이 소재 강국으로 도약하는 과정에서 미시세계의 비밀을 풀어내는 가장 강력한 도구가 될 것입니다.

[첨단연구장비탐험] 신상 중에 신상, '3차원' 현미경

한국재료연구원

물리학
공학·기술

[첨단연구장비탐험] 우리나라에 딱 하나뿐인 연구장비(feat.설 국 열 차)

현대 과학기술의 비약적인 발전과 함께 재료과학 분야의 화두는 극한 환경을 견뎌내는 '극한 소재' 개발로 옮겨가고 있습니다. 극한 소재란 초고온이나 극저온처럼 일반적인 물질이 성질을 유지하기 어려운 가혹한 조건을 이겨낼 수 있는 재료를 의미합니다. 특히 이러한 소재는 우주 항공이나 차세대 에너지 산업의 성패를 가를 핵심 기술로 평가받고 있습니다. 미래 산업의 신뢰성을 확보하기 위해서는 극단적인 환경에서 소재가 어떻게 변형되고 파괴되는지를 정밀하게 분석하는 연구가 반드시 선행되어야 합니다. 극저온 환경은 보통 액화천연가스(LNG)의 액화 온도인 영하 153도 이하를 기준으로 합니다. 하지만 최첨단 연구 분야에서는 이보다 훨씬 낮은 절대영도에 가까운 온도를 다루기도 합니다. 한국재료연구원에서 운용 중인 특수 장비는 영하 269도, 즉 절대온도 4K라는 극단적인 환경까지 구현이 가능합니다. 이 장비는 외부 열을 완벽하게 차단하는 단열 챔버 시스템을 갖추고 있어, 소재가 극저온 상태에서 인장력에 어떻게 반응하는지를 정확하게 측정할 수 있는 독보적인 성능을 자랑합니다. 실험 과정은 정밀한 시편 세팅에서 시작됩니다. 연구할 소재를 장비 내부의 챔버에 고정하고 온도를 급격히 낮춘 뒤, 일반적인 상온 시험과 마찬가지로 재료를 당겨서 그 강도를 측정합니다. 겉으로 보기에는 일반적인 인장 시험기와 비슷해 보일 수 있으나, 극저온을 유지하면서 물리적인 힘을 가하는 기술은 매우 높은 정밀도를 요구합니다. 이러한 실험을 통해 수집된 데이터는 영하 수백 도의 환경에서도 부러지거나 변형되지 않는 강인한 신소재를 탄생시키는 밑거름이 됩니다. 극한 소재의 주된 활용처로는 차세대 원전인 소형 모듈 원전(SMR)과 액체 수소 저장 분야가 꼽힙니다. 특히 수소 경제의 핵심인 액체 수소는 기체 상태보다 부피가 작아 운송 효율이 매우 높지만, 이를 안전하게 보관하기 위해서는 극저온을 견디는 전용 탱크 소재가 필수적입니다. 만약 극저온 인장 시험을 통해 검증된 소재로 수소 탱크를 제작한다면, 현재의 자동차 산업뿐만 아니라 에너지 운송 체계 전반에 혁신적인 변화를 불러올 수 있을 것입니다. 현재 국내에서 극저온 인장 시험기를 독자적으로 운용하며 연구를 진행하는 곳은 한국재료연구원이 유일합니다. 이는 우리나라가 글로벌 소재 강국으로 도약하기 위한 강력한 경쟁력을 확보했음을 의미합니다. 고비용과 고위험이 따르는 극한 소재 개발은 국가 차원의 지원과 신뢰성 있는 연구 인프라가 뒷받침되어야 가능한 영역입니다. 미래 기술의 토대가 될 극한 소재 연구가 더욱 활발해짐에 따라, 우리는 머지않아 더 안전하고 효율적인 에너지 사회를 맞이하게 될 것입니다.

[첨단연구장비탐험] 우리나라에 딱 하나뿐인 연구장비(feat.설 국 열 차)

한국재료연구원

융합
공학·기술

[유킴스온더블록] 과학하는 피아니스트

현대 과학의 눈부신 발전 속에서 질병의 조기 진단은 인류의 건강한 삶을 지키는 핵심 기술로 자리 잡았습니다. 한국재료연구원 나노바이오융합연구실에서는 바이러스 감염이나 암과 같은 치명적인 질병을 조기에 감지할 수 있는 나노 바이오센서 기술 개발에 매진하고 있습니다. 이 기술은 질병의 신호를 미세한 수준에서 포착하여 정확한 진단을 가능하게 함으로써, 의료진과 환자 모두에게 신속하고 정확한 대응 방안을 제시하는 것을 목표로 합니다. 나노 소재와 바이오 기술의 융합은 기존 진단 방식의 한계를 넘어 더 효율적인 의료 환경을 구축하는 밑거름이 되고 있습니다. 새로운 분야로의 도전은 때로 과거의 경험에서 큰 원동력을 얻기도 합니다. 중학교 시절까지 피아니스트를 꿈꾸며 음악에 매진했던 경험은 현재 연구자로서 지녀야 할 유연한 사고와 과감한 도전 정신의 밑거름이 되었습니다. 음악을 통해 익힌 집중력과 예술적 감각은 다른 분야와의 접목이나 공동 연구를 진행할 때 두려움 없이 나아갈 수 있는 에너지를 제공합니다. 이러한 융합적 사고는 복잡한 나노 소재 기술을 바이오 분야에 적용하는 과정에서 예기치 못한 창의적인 해결책을 제시하며, 학문적 경계를 허물고 새로운 가치를 창출하는 데 중요한 역할을 수행하고 있습니다. 국가의 지원을 받는 연구기관의 구성원으로서 연구 활동은 단순한 개인의 성취를 넘어 국민의 삶에 기여해야 한다는 막중한 책임감을 동반합니다. 연구실에서 개발된 기술들이 논문이나 보고서에 머물지 않고 실제 의료 현장에 적용되어 많은 사람의 생명을 구하는 도구가 되는 것이 진정한 목표입니다. 특히 팬데믹 상황에서 신속하게 대응하여 감염 확산을 저지하고, 기존에 알려지지 않은 질병들을 선제적으로 진단할 수 있는 기술을 확보하는 것은 국민의 안전을 지키는 필수적인 과업입니다. 기술이 삶의 질을 향상하고 공공의 이익을 실현할 때 과학의 진정한 가치가 빛날 수 있습니다.

[유킴스온더블록] 과학하는 피아니스트

한국재료연구원

생명과학
융합
공학·기술

[유킴스온더블록] 과학자이자 싱어송라이터의 삶

한국재료연구원(KIMS)의 책임연구원으로 재직 중인 김성웅 박사는 연구자임과 동시에 ‘루와’라는 이름으로 활동하는 싱어송라이터입니다. 그의 음악적 뿌리는 중·고등학교 시절 심취했던 김현철이나 여행스케치 같은 통기타 기반의 포크 음악과 종교 음악인 CCM에 깊이 닿아 있습니다. 화려한 기교보다는 조곤조곤 대화를 건네는 듯한 잔잔한 스타일의 곡들은 바쁜 현대인들에게 편안한 휴식을 선사합니다. 특히 그의 곡들은 삶의 단면을 진솔하게 담아내는 가사가 특징이며, 이는 듣는 이들에게 따뜻한 공감을 불러일으킵니다. 음악에 대한 남다른 애정에도 불구하고 그는 본업인 연구 활동에서 얻는 기쁨이 더욱 크다고 강조합니다. 연구는 김성웅 박사에게 있어 단순한 직업적 과업을 넘어 새로운 발견의 즐거움을 주는 삶의 핵심적인 부분입니다. 반면 음악은 남들에게 쉽게 드러내지 않는 자신만의 소중한 비밀이자, 지친 마음을 다독여주는 다정한 친구와도 같습니다. 의도적으로 시간을 내어 하는 활동이라기보다 자연스럽게 삶의 일부로 스며든 음악은, 그가 연구자로서의 길을 묵묵히 걸어갈 수 있도록 돕는 든든한 심리적 버팀목이 되어줍니다. 연구자로서의 최종적인 목표는 자신이 개발한 소재가 실제 산업 현장에 적용되어 우리 사회에 실질적인 도움을 주는 것입니다. 이와 더불어 인간적으로는 자신의 연구와 음악 활동이 다른 이들에게 긍정적인 에너지를 전파할 수 있기를 희망합니다. 점점 각박해지는 현대 사회 속에서 그는 과학 기술을 통한 혁신과 예술을 통한 감성적인 위로라는 두 가지 방식을 병행하고 있습니다. 세상을 조금 더 따뜻하고 풍요롭게 만들고자 노력하는 그의 진심 어린 포부는 전문성과 감성이 조화된 새로운 지식인상을 보여줍니다.

[유킴스온더블록] 과학자이자 싱어송라이터의 삶

한국재료연구원

융합
공학·기술

강력하고 안전한 소재를 위해! 동적물성평가시스템

물체에 힘을 가할 때 속도는 소재의 반응을 결정짓는 핵심 요소입니다. 동일한 인장 강도를 지닌 소재라 하더라도 매우 빠른 충격이 가해지는 상황에서는 전혀 다른 결과를 나타낼 수 있는데, 이를 '동적 물성'이라고 부릅니다. 고속 충돌이나 추락, 폭발과 같은 극한 상황에서는 일반적인 인장 강도 시험 데이터만으로 소재의 거동을 예측하기 어렵습니다. 그동안 국내에는 이러한 동적 물성을 정밀하게 평가할 수 있는 전문 시설이 부족하여 연구자들과 관련 기업들이 해외 기관에 의존해야 하는 등 많은 기술적 어려움을 겪어왔습니다. 한국재료연구원 권준범 박사팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 구조용 소재의 충돌 안전성을 평가할 수 있는 고도화된 동적 물성 평가 시스템을 구축했습니다. 이 시스템은 고속 인장 시험기, 고속 충돌 시험기, 홉킨슨바 등 다양한 특수 장비로 구성되어 정밀한 측정을 지원합니다. 특히 두 대의 초고속 카메라를 활용한 3D DIC 기술을 적용하여 소재의 변형률을 입체적으로 측정하고 하중 데이터의 노이즈를 제거함으로써, 수치 해석의 정확도를 획기적으로 높일 수 있는 고품질 데이터를 확보할 수 있게 되었습니다. 해당 시스템은 최대 1만/s에 달하는 초고속 변형 상황까지 측정할 수 있어 기존 평가 방식과는 차원이 다른 신뢰성을 제공합니다. 이는 자동차와 고속열차의 충돌 안전성 평가는 물론, 항공기 추락이나 위성 및 로켓의 내구성, 군사 장비의 피격 상황에 대한 소재 안전성 분석에도 폭넓게 활용됩니다. 혁신적인 기술로 완성된 이 첨단 평가 체계는 대한민국이 소재·부품 강국으로 도약하는 과정에서 우리 기업과 연구 기관들의 기술 경쟁력을 뒷받침하는 든든한 기술적 조력자 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.

강력하고 안전한 소재를 위해! 동적물성평가시스템

한국재료연구원

융합
공학·기술

[첨단연구장비탐험] 요즘 핫하다는 C.N.T ♥

대한민국 소재 연구의 중심인 한국재료연구원(KIMS)은 인류의 미래를 바꿀 신소재 개발의 최전선에 서 있습니다. 철과 구리처럼 무거운 금속에서부터 알루미늄과 마그네슘처럼 가볍고 튼튼한 금속에 이르기까지, 다양한 재료의 특성을 연구하여 실제 산업에 적용하고 있습니다. 특히 마그네슘 소재를 활용한 초경량 양궁 활이나 바이러스 항균 마스크와 같은 성과물들은 소재 기술이 우리 실생활에 얼마나 밀접하게 닿아 있는지를 잘 보여주는 사례입니다. 이러한 연구 성과는 국가 산업 경쟁력을 높이는 원동력이 되고 있습니다. 나노 기술의 비약적인 발전은 10나노미터 이하의 초극세사를 이용한 나노 섬유 시대를 열었습니다. 그중에서도 '만능 소재'로 불리는 탄소나노튜브는 탄소 6개가 육각형 고리 모양으로 연결되어 긴 관 형태를 이루는 신소재입니다. 이 소재는 뛰어난 물리적 성질과 화학적 안정성을 지니고 있어 무궁무진한 활용 가능성을 품고 있습니다. 전기 전도성이 뛰어나고 강도가 높기 때문에 차세대 반도체는 물론 태양전지와 2차전지 전극 소재 등 다양한 첨단 산업 분야의 핵심 재료로 그 가치를 인정받고 있습니다. 탄소나노튜브 섬유를 제작하는 과정은 마치 솜사탕을 만드는 원리와 유사하여 매우 흥미롭습니다. 1,200도에 달하는 고온 챔버 안에 메탄가스와 촉매를 주입하면 탄소나노튜브가 솜뭉치처럼 얽히고설키며 자라나게 됩니다. 이렇게 형성된 구름 형태의 소재를 물에 통과시켜 응축하면 비로소 우리가 사용할 수 있는 섬유의 형태를 갖추게 됩니다. 직접 방사라는 독창적인 공법을 통해 탄생한 이 섬유는 머리카락 굵기의 10분의 1 수준에 불과할 정도로 매우 얇지만, 세계 어디에서도 찾아보기 힘든 우리만의 독자적인 기술력을 바탕으로 완성되었습니다. 기존의 탄소 섬유와 비교했을 때 탄소나노튜브 섬유는 무게가 약 3분의 1 수준으로 매우 가볍다는 혁신적인 장점을 자랑합니다. 강도는 탄소 섬유와 유사하면서도 전기를 훨씬 더 잘 통하는 성질을 지니고 있어, 1g의 무게 절감도 중요한 우주 항공 및 위성 산업에서 탁월한 성과를 낼 것으로 기대됩니다. 또한 유연성이 좋아 필름 형태로 가공하여 전자파 차단재로 활용하거나 웨어러블 디바이스의 부품으로 사용될 수 있습니다. 이러한 특성은 기존 소재들이 가진 한계를 극복하고 미래 산업의 패러다임을 바꿀 중요한 열쇠가 될 것입니다. 탄소나노튜브 섬유의 진화는 이제 우리 몸에 착용하는 웨어러블 배터리와 스마트 의류 연구로 이어지고 있습니다. 실제 재봉틀을 활용하여 전도성 섬유와 일반 실을 결합하는 섬세한 공정을 거치면, 옷 자체가 에너지를 저장하고 공급하는 장치로 변신하게 됩니다. 소재의 설계부터 생산 공정 노하우까지 오랜 시간 축적된 연구진의 땀방울은 대한민국이 글로벌 소재 강국으로 도약하는 데 든든한 밑거름이 되고 있습니다. 세계를 선도하는 팔방미인 소재 기술이 열어갈 미래는 우리 삶을 더욱 편리하고 풍요롭게 만들어 줄 것입니다.

[첨단연구장비탐험] 요즘 핫하다는 C.N.T ♥

한국재료연구원

융합
공학·기술

생체분해성 고특성 의료용 금속 소재

뼈는 신체의 구조를 지탱하고 근육 수축 시 지렛대 역할을 수행하며 내부 장기를 보호하는 핵심적인 기관입니다. 최근 우리 사회가 초고령 사회로 진입함에 따라 노화로 인한 골 관련 질환이나 골절 사고의 위험이 급격히 증가하고 있습니다. 이를 해결하기 위해 의료 및 과학계에서는 손상된 뼈를 안전하게 치료하고 대체할 수 있는 생체 소재 연구에 박차를 가해왔습니다. 하지만 기존 소재들은 생체 적합성이나 강도 측면에서 한계가 있어, 인체의 하중을 견미면서도 안전하게 분해되는 이상적인 소재를 찾는 과정은 매우 까다롭고 어려운 과제로 남아있었습니다. 한국재료연구원 금속재료연구본부에서는 이러한 문제를 해결하고자 인체 구성 요소 중 하나인 마그네슘을 활용한 고특성 생분해성 합금을 개발했습니다. 연구팀은 독성이 없고 생체 적합성이 뛰어난 아연, 망간, 스트론튬, 칼슘을 최적의 비율로 혼합하여 새로운 마그네슘 합금을 제조하는 데 성공했습니다. 이 신소재는 압축 강도가 270MPa 이상으로 튼튼하면서도 부식 속도는 연간 0.4mm 이하로 매우 안정적입니다. 또한 세포 생존율이 85%를 상회할 만큼 안전성이 입증되어, 인체 내에서 일정 기간 역할을 수행한 뒤 자연스럽게 흡수될 수 있는 최적의 조건을 갖췄습니다. 환자마다 제각기 다른 뼈의 형태를 정밀하게 제조하기 위해 고밀도의 미세 조직을 획득하는 마그네슘 3D 프린팅 공정 기술 개발이 함께 이루어지고 있습니다. 특히 WAAM 공정을 통해 제작된 시편의 평가와 분석을 수행하며 환자 맞춤형 의료기기 제작의 기틀을 마련하고 있습니다. 향후 이 기술은 골격골 대체 재생용 기기뿐만 아니라 혈관 질환 치료용 의료기기 등 다양한 분야로 확장이 가능합니다. 지속적인 연구를 통해 탄생한 생분해성 금속 소재는 초고령 사회에서 많은 이들의 건강한 삶을 지탱하고 국내 의료 기술의 발전을 앞당기는 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.

생체분해성 고특성 의료용 금속 소재

한국재료연구원

생명과학
융합
공학·기술

[첨단연구장비탐험] 태양광 발전에 반도체 실리콘 장비가 필요해요?

현대 사회에서 반도체는 휴대폰부터 자동차에 이르기까지 우리 일상 곳곳에 스며든 필수적인 요소입니다. 특히 이러한 반도체 기술을 활용한 태양전지는 아인슈타인의 광전 효과를 응용하여 빛을 전기에너지로 변환하는 혁신적인 장치입니다. P형과 N형 반도체의 결합을 통해 전류가 흐르게 함으로써 전력을 생산하는 이 기술은 에너지 산업의 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 이러한 첨단 기기를 제작하기 위해서는 가장 기본이 되는 고품질의 반도체 소재를 확보하는 것이 무엇보다 중요하며, 이는 기술 강국으로 도약하는 밑거름이 됩니다. 반도체는 평상시에는 전기가 흐르지 않는 부도체 상태였다가 외부에서 에너지를 받으면 전기가 흐르는 양면적인 특성을 지닌 소재입니다. 자연 상태의 원소 중 하나인 실리콘이 바로 이 놀라운 소재의 근간이 됩니다. 전통적인 방식은 실리콘을 녹여 잉곳을 만들고 웨이퍼를 제작하는 것이지만, 최근에는 가스 상태의 실리콘 원료를 직접 기판에 증착하여 박막을 합성하는 고도의 기술이 활용되고 있습니다. 이 과정을 통해 P형, N형, I형 등 다양한 특성을 가진 실리콘 소재를 정밀하게 만들어냄으로써 현대 전자 산업의 요구에 부응하고 있습니다. 고성능 반도체 박막을 합성하기 위해서는 플라즈마 가스를 이용하여 원료를 분해하고 기판 위에 직접 증착하는 정밀한 장비가 필요합니다. 특히 여러 층의 박막을 쌓는 과정에서 층 사이의 오염 물질을 제거하는 것이 품질을 결정짓는 핵심적인 요소가 됩니다. 이를 위해 각 챔버 사이를 진공 상태로 유지하며 이동하는 시스템을 구축함으로써 불순물이나 오염 물질이 없는 깨끗한 상태의 계면을 형성할 수 있습니다. 이러한 진공 기반의 증착 시스템은 소재의 신뢰성을 극대화하며 차세대 반도체 및 에너지 소자 개발의 필수적인 연구 환경을 제공하고 있습니다. 실리콘 기반의 박막 태양전지는 인체에 무해한 비독성 소재를 사용하며 자원이 무한하다는 장점을 지니고 있습니다. 특히 박막 기술이 접목된 태양전지는 기존의 투박한 형태에서 벗어나 이동성과 유연성을 갖춘 차세대 전원으로 거듭나고 있습니다. 연구를 통해 개발된 투광형 실리콘 박막 태양전지는 빛의 일부를 투과시키면서도 원하는 색상을 구현할 수 있어 건물의 유리창이나 베란다 등에 인테리어 요소로 적용이 가능합니다. 이는 에너지 생산이라는 기능적 측면을 넘어 디자인적 가치를 더하는 고부가가치 기술로 주목받으며 에너지 자립형 건축의 미래를 열어가고 있습니다. 평범한 자원을 첨단 산업의 핵심적인 구성 요소로 변화시키는 과정은 현대 과학이 보여주는 진정한 연금술과 같습니다. 단순히 소재를 만드는 것에 그치지 않고, 이를 통해 에너지 효율을 높이고 일상의 편의를 증진시키는 연구는 지속 가능한 미래를 구축하는 원동력이 됩니다. 반도체 소재 강국으로 나아가기 위한 이러한 끊임없는 도전은 새로운 세상을 여는 기술의 근간이 될 것입니다. 한국의 소재 기술력이 세계 시장에서 독보적인 경쟁력을 갖추고 빛나는 미래를 맞이할 수 있도록 기초 소재 연구에 대한 지속적인 관심과 투자가 필요합니다.

[첨단연구장비탐험] 태양광 발전에 반도체 실리콘 장비가 필요해요?

한국재료연구원

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공학·기술

최첨단 새끼줄(?)이 있다?! 플랫폼 타입 탄소나노튜브(CNT) 섬유의 놀라운 재발견!

탄소나노튜브는 뛰어난 기계적, 물리적 특성을 지니고 있음에도 불구하고, 나노 크기를 넘어선 대형화와 가공의 어려움으로 인해 실질적인 상용화에 한계가 있었습니다. 특히 수지와 혼합할 때 본래의 우수한 물성이 사라지는 고질적인 문제를 안고 있었습니다. 이를 해결하기 위해 한국재료연구원 연구진은 탄소나노튜브 합성과 섬유 제조를 동시에 수행하는 '직접 방사법'을 개발하였습니다. 이 공정을 통해 생산된 다기능성 탄소나노튜브 섬유는 일반 탄소 섬유보다 강도가 높고 전기 전도성이 뛰어나며, 풍부한 다공성 구조를 갖춰 다양한 산업 분야에 응용될 수 있는 획기적인 가능성을 제시하고 있습니다. 새롭게 도입된 제조 공정은 고온의 챔버 내에서 가스를 주입해 형성된 탄소나노튜브 에어로겔을 워터 베이스를 통해 섬유 형태로 수축시키는 방식입니다. 이 과정에서 형성된 섬유는 무수한 탄소나노튜브 번들이 복합적으로 얽혀 견고한 네트워크 구조를 이루게 됩니다. 10마이크로미터 이상의 지름을 가진 이 다공성 섬유는 기존의 방식보다 훨씬 높은 밀도와 강도를 자랑하며, 필요에 따라 더 두껍게 꼬거나 직조하여 다양한 형태의 구조물로 제작할 수 있습니다. 이는 실험실 수준을 넘어 실제 산업계의 요구에 부응하는 양산화 단계에 매우 근접한 기술로 평가받고 있습니다. 이 신소재는 초경량성과 고강도 특성을 동시에 갖추고 있어 우주 항공 분야의 차세대 핵심 소재로 각광받고 있습니다. 특히 다공성 구조를 활용해 금속 산화물이나 실리콘을 결합하면 고효율 배터리 소재로 변신하며, 구리나 자성 소재를 더해 초경량 전선이나 전자파 차폐재로도 활용이 가능합니다. 또한 탄소 섬유보다 훨씬 낮은 온도에서 생산이 가능해 에너지 효율이 높고 탄소중립 시대의 요구에도 완벽히 부합합니다. 향후 6G 통신과 위성 인터넷 등 우주항공 시대를 이끌 핵심 플랫폼 소재로서, 저렴한 원료를 바탕으로 한 경제성까지 확보한다면 관련 산업의 지형을 바꿀 중추적인 역할을 수행할 것입니다.

최첨단 새끼줄(?)이 있다?! 플랫폼 타입 탄소나노튜브(CNT) 섬유의 놀라운 재발견!

한국재료연구원

물리학
융합
공학·기술

원자력 에너지 발전 핵 연료 방사능 안전을 위해 꼭 필요한 원전 소재 기술

원자력 발전은 저렴한 발전 원가와 높은 효율성을 바탕으로 전 세계 에너지 공급의 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 우리나라도 전체 발전량의 약 31%를 원자력에 의존하고 있을 만큼 비중이 높지만, 원자로 가동 후 발생하는 사용 후 핵연료의 안전한 처리는 여전히 해결해야 할 중대한 과제입니다. 사용 후 핵연료는 원자로 밖으로 나온 뒤에도 상당 기간 강한 방사능과 열중성자를 방출하므로, 이를 안전하게 관리하기 위해서는 중성자를 효과적으로 차단할 수 있는 특수 흡수 소재가 반드시 필요합니다. 그동안 우리나라는 중성자 흡수 소재를 전량 해외 수입에 의존해 왔으나, 최근 한국재료연구원에서 국산화를 위한 알루미늄 복합 소재 개발에 성공했습니다. 이 신소재는 가벼운 알루미늄 기지에 중성자 흡수 성능이 뛰어난 탄화붕소를 결합한 것으로, 독자적인 교반 주조 공법을 통해 강화재 함량을 최대 40%까지 높였습니다. 미세조직 분석 결과 탄화붕소 입자가 소재 전체에 매우 균일하게 분산되어 있음이 확인되었으며, 이는 해외 기술에 의존하던 기존의 한계를 극복하고 국내 원전 산업의 기술적 자립을 앞당기는 중요한 성과로 평가받고 있습니다. 연구진은 더 나아가 소재의 차단 성능과 내구성을 동시에 향상시킨 하이브리드 적층 구조 기술까지 확보했습니다. 탄화붕소와 산화가돌리늄 분말을 여러 층으로 쌓아 중성자 흡수 효율을 극대화하고, 표면에는 특수 금속층을 형성해 부식을 방지하고 입자 탈락을 막는 고성능 소재를 완성한 것입니다. 또한 소재 내 입자 분산도를 정확히 측정할 수 있는 분석 프로그램과 특허 기술을 함께 개발하여 제품의 신뢰성을 객관적으로 입증했습니다. 이러한 혁신 기술은 원자력 분야를 넘어 항공우주 등 국가 전략 산업의 안전과 경쟁력을 강화하는 데 크게 기여할 전망입니다.

원자력 에너지 발전 핵 연료 방사능 안전을 위해 꼭 필요한 원전 소재 기술

한국재료연구원

물리학
공학·기술

[첨단연구장비탐험] 고성능 나노 섬유 연구장비 구경하기!

산업 현장은 극한의 온도와 가혹한 환경에 노출되는 경우가 많아, 이를 견디며 유체나 기체를 여과할 수 있는 특수 소재가 필수적입니다. 대표적인 내열 소재인 세라믹은 열에 강하고 변형이 적지만, 충격에 쉽게 깨지는 '취성'이라는 치명적인 단점을 가지고 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 세라믹 나노 섬유 형태로 제조하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 나노 구조로 재탄생한 세라믹은 기존의 딱딱한 이미지를 벗고 유연하면서도 강력한 성능을 발휘하는 신소재로 거듭나며 산업 전반의 기대를 모으고 있습니다. 세라믹 나노 섬유는 전기방사 기술을 통해 제조되며, 그 굵기는 머리카락 굵기의 1,000분의 1 수준인 약 100나노미터에 불과할 정도로 매우 가늘고 정교합니다. 기존의 고분자 기반 나노 섬유는 열에 약해 쉽게 변형되거나 타버리는 한계가 있었으나, 세라믹 소재를 활용하면 극한 환경에서도 본연의 성질을 유지하는 고부가가치 결과물을 얻을 수 있습니다. 고도의 기술력이 집약된 이 공정은 세라믹이 가진 물리적 장점은 극대화하면서도, 섬유 특유의 유연성을 부여하여 소재의 활용 가능성을 획기적으로 넓히는 핵심적인 역할을 수행합니다. 이 신소재의 가장 큰 특징은 반영구적인 수명과 독보적인 내열성입니다. 조선시대 도자기가 수백 년의 세월을 견디듯, 세라믹 나노 섬유 또한 열에 의한 손상이 거의 없어 반영구적으로 사용할 수 있습니다. 특히 종이처럼 얇고 자유자재로 휘어지는 유연함을 갖추었으면서도, 직접적인 불꽃 앞에서도 전혀 타지 않는 강력한 방화 성능을 보여줍니다. 이는 소재의 취성을 개선하기 위해 국내외 특허 기술을 적용한 결과로, 기존 세라믹의 한계를 뛰어넘어 고온 공정이나 화재 위험이 있는 다양한 산업 분야에 즉각적으로 투입될 준비를 마쳤습니다. 세라믹 나노 섬유는 기공의 크기와 두께, 면적을 자유롭게 조절할 수 있어 활용 범위가 매우 넓습니다. 초고온 유체를 거르는 필터는 물론, 최근 중요성이 커진 이차전지의 분리막 소재로도 각광받고 있습니다. 기존 고분자 분리막의 열적 취약성을 보완하여 배터리 화재 예방과 안전성 확보에 기여할 수 있기 때문입니다. 또한 내열 소재나 고효율 단열재 등 형상을 자유롭게 변형해야 하는 첨단 분야에서 기존 소재를 대체할 수 있는 강력한 대안으로 주목받고 있으며, 가공 방식에 따라 무궁무진한 산업적 가치를 창출할 것으로 전망됩니다. 소재 기술의 발전은 평범해 보이는 장비에 생명력을 불어넣고 세상에 없던 새로운 가치를 만들어냅니다. 한국재료연구원의 이러한 연구 성과는 단순한 실험실의 결과를 넘어 국가 산업 경쟁력을 지탱하는 기술적 자부심으로 이어지고 있습니다. 나노 단위의 미세한 변화가 거대한 산업 생태계를 혁신하듯, 유연 세라믹 나노 섬유는 미래 재료 산업의 새로운 지평을 열어줄 것입니다. 독보적인 소재 원천 기술을 바탕으로 끊임없이 진화하는 재료 공학의 여정은 우리 사회를 더욱 안전하고 풍요롭게 만드는 든든한 밑거름이 될 것으로 기대됩니다.

[첨단연구장비탐험] 고성능 나노 섬유 연구장비 구경하기!

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화학
융합
공학·기술

[첨단연구장비탐험] 1,200kN 유압 피로 시험기 연구장비 구경하기!

항공기가 하늘을 나는 원리는 양력, 중력, 항력, 추진력이라는 네 가지 힘의 정교한 균형에 기초합니다. 특히 날개 상하부의 압력 차이로 발생하는 양력은 기체를 들어 올리는 핵심적인 역할을 수행하며, 안정적인 비행을 위해서는 기체 무게와 대등한 힘이 유지되어야 합니다. 비행 중인 항공기는 고도와 온도 변화에 따른 막대한 외부 압력을 견뎌야 하므로, 연료 효율을 위해 최대한 가벼우면서도 강한 내구성을 가진 소재 개발이 항공 산업의 핵심 과제로 손꼽힙니다. 항공기 소재의 안전성을 검증하기 위해 한국재료연구원에서는 1,200kN급 유압식 피로 시험기를 운용하고 있습니다. 여기서 '킬로뉴턴(kN)'은 하중을 나타내는 단위로, 소재가 얼마나 큰 물리적 압박을 견딜 수 있는지 측정하는 지표가 됩니다. 이 거대한 장비는 항공기 소재에 반복적인 하중을 가하여 실제 비행 상황에서 발생할 수 있는 피로 누적 현상을 사전에 재현합니다. 이를 통해 소재가 파손되지 않고 견딜 수 있는 한계치를 명확히 파악하여 대형 사고를 미연에 방지합니다. 항공기 소재 시험은 단순히 소재의 파괴 여부를 확인하는 것에 그치지 않고, 비행 안전에 적합한 '감항성'을 확보하는 데 그 목적이 있습니다. 감항성이란 항공기가 비행 중 안전성과 신뢰성을 유지할 수 있는 능력을 의미하며, 새로 개발된 소재는 반드시 이 엄격한 기준을 통과해야 합니다. 연구진은 시험 장비를 통해 하중과 변위값을 정밀하게 측정하고, 피로 수명과 특성 데이터를 수집함으로써 기체의 설계 수명을 예측하고 유지보수 전략을 수립하는 근거를 마련합니다. 현재 이 시험 장비는 국산 전투기인 KF-21의 수직 미익 부분을 모사한 부품 등 실제 항공 기체에 사용되는 핵심 소재들을 검증하는 데 활용되고 있습니다. 특히 알루미늄 합금과 같은 경량 소재가 반복적인 진동과 압력 속에서 어떤 특성을 보이는지 확인하는 과정은 필수적입니다. 연구원들은 기존에 알지 못했던 새로운 물성 데이터를 발견할 때마다 항공 기술 발전의 보람을 느낍니다. 실제 부품과 동일한 조건에서 진행되는 이 시험들은 국산 항공기의 완성도를 높이는 밑거름이 됩니다. 한국재료연구원의 피로 시험기는 항공 산업 발전을 견인하는 든든한 조력자이자 연구 현장의 살림꾼 역할을 톡톡히 해내고 있습니다. 전국에 단 몇 대뿐인 이 희귀 장비는 공동 활용 서비스 장비로도 운영되어 외부 기업들의 소재 개발과 검증에도 크게 기여하고 있습니다. 항공용 경량 소재의 국산화는 국가 경쟁력과 직결되는 사안인 만큼, 정밀한 시험 장비를 통한 안전 확보와 기술 자립은 앞으로 우리나라가 글로벌 항공 강국으로 도약하는 데 결정적인 디딤돌이 될 것입니다.

[첨단연구장비탐험] 1,200kN 유압 피로 시험기 연구장비 구경하기!

한국재료연구원

공학·기술

인공지능이 개발하는 합금소재 연구실! 재료 Autonomous Lab

우리가 일상에서 사용하는 금속들은 대부분 여러 원소를 혼합하여 만든 합금입니다. 하지만 현재의 합금 개발 방식은 주로 연구자의 경험과 직관에 의존하고 있어, 합금이 지닌 잠재적인 물성 중 극히 일부분만을 활용하고 있는 실정입니다. 최근 이러한 한계를 극복하기 위해 인공지능 기술이 도입되고 있으나, 학습에 필요한 고품질의 데이터가 턱없이 부족하여 신뢰성 확보에 큰 어려움을 겪고 있습니다. 새로운 합금 하나를 개발하는 데 드는 막대한 시간과 비용은 데이터 축적의 속도를 늦추는 주요 원인이 되고 있습니다. 한국재료연구원의 재료인공지능·빅데이터연구실은 이러한 데이터 부족 문제를 해결하기 위해 '오토노머스 랩'이라는 혁신적인 시스템을 구축하고 있습니다. 오토노머스 랩은 기존의 대규모 합금 제조 공정을 실험실 규모로 축소한 초소형 자동화 시스템입니다. 소재의 투입부터 최종 시험 분석에 이르는 모든 과정이 사람의 개입 없이 인공지능에 의해 유기적으로 수행되는 것이 특징입니다. 이를 통해 소재 개발의 패러다임을 경험 중심에서 데이터 중심으로 전환하여 소재 산업의 질적 도약을 꾀하고 있습니다. 오토노머스 랩의 첫 단계는 인공지능이 제시한 최적의 조성에 따라 원소재를 정밀하게 투입하고 용해하는 과정입니다. 자동 용해 샘플러가 합금재를 제작하면, 로봇 팔이 이를 이어받아 압연 공정으로 전달합니다. 자동 압연기에서는 인공지능의 지시에 따라 가열과 압연이 정밀하게 이루어지며, 냉간 및 열간 압연을 모두 지원하여 다양한 공정 조건에서의 데이터를 생성합니다. 이 과정은 소재의 미세 구조를 결정짓는 핵심 단계로, 인공지능의 정교한 제어를 통해 높은 실험의 재현성을 확보할 수 있습니다. 제조된 합금은 레이저 자동 시편 가공기를 통해 분석에 적합한 형태로 신속하게 가공됩니다. 이후 다목적 자동 시험기로 옮겨져 인장, 압축, 충격, 경도 등 소재의 종합적인 물성을 평가받게 됩니다. 모든 시험 결과는 즉시 데이터베이스화되어 인공지능에게 전달되며, 인공지능은 이를 바탕으로 더욱 진화된 시험 설계를 도출합니다. 이러한 선순환 구조는 인공지능 학습에 필수적인 고신뢰성 데이터를 효율적이고 빠르게 축적할 수 있게 해주는 핵심 동력으로 작용하며 전체 시스템의 완성도를 높입니다. 오토노머스 랩은 365일 24시간 쉬지 않고 가동되며 인간의 물리적 한계를 뛰어넘는 효율성을 보여줍니다. 최소한의 재료만을 사용하여 목적에 부합하는 최적의 데이터를 생성하기 때문에 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있습니다. 결과적으로 단기간 내에 방대한 양의 학습 데이터를 확보함으로써 인공지능 소재 개발의 신뢰성을 극대화할 수 있습니다. 이러한 기술적 도약은 국내 소재 산업의 글로벌 경쟁력을 강화하고 미래 첨단 소재 시장을 선도함으로써 국가 경제 발전의 든든한 밑거름이 될 것입니다.

인공지능이 개발하는 합금소재 연구실! 재료 Autonomous Lab

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화학
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공학·기술

마약! 현장에서 바로 판별하다! 고감도 나노 센서 소재

최근 국내 마약 유통 조직이 점차 확대됨에 따라 관련 범죄가 급증하고 있으며, 마약 사용 연령층 또한 급격히 낮아지는 추세입니다. 이러한 범죄는 이제 장소와 때를 가리지 않고 대범하게 이루어지고 있어 국가 치안과 국민 건강에 심각한 위협이 되고 있습니다. 현재 경찰이 현장에서 사용하는 간이 검사 키트는 정확도와 민감도가 낮아 정밀 분석을 위해 국립과학수사연구원의 결과가 나올 때까지 수일을 기다려야 합니다. 이 과정에서 용의자가 도주하거나 증거를 인멸하는 등의 치명적인 문제가 빈번히 발생하여 보다 신속하고 정확한 현장 대응 기술이 절실히 요구되고 있습니다. 한국재료연구원은 이러한 한계를 극복하고자 현장에서 마약의 분자 구조를 즉각적으로 식별할 수 있는 고감도 센서 기술을 개발하였습니다. 이 기술은 화학물질이 지닌 미세한 고유 신호를 플라즈모닉 나노 소재 기술로 극대화하여 감지하는 원리를 이용합니다. 극미량의 시료만으로도 성분을 정확하게 판별할 수 있어 세계 최고 수준의 탐지 성능을 자랑합니다. 특히 별도의 복잡한 시료 전처리 과정 없이도 신속하게 결과를 얻을 수 있다는 점이 큰 장점입니다. 이는 육안으로 확인하기 어려운 미세한 흔적까지 잡아낼 수 있는 혁신적인 기술로, 수사 현장의 신속성과 신뢰성을 획기적으로 높일 것으로 기대됩니다. 수사 현장의 다양한 상황에 맞춰 센서는 칩형, 추출형, 부착형의 세 가지 형태로 개발되었습니다. 칩형 센서는 음료나 주류에 섞인 액상 마약이나 소변 내 대사체를 즉석에서 검출하는 데 용이합니다. 면봉 형태의 추출형 센서는 물체 표면이나 타액 속에 남아 있는 마약을 효과적으로 채취하여 분석할 수 있습니다. 마지막으로 부착형 센서는 귀중품이나 피부 등에 포스트잇처럼 붙여 물체 손상 없이 표면 잔류물이나 땀 속의 마약 성분을 찾아냅니다. 이처럼 맞춤형 센서 활용을 통해 마약 소지와 복용 여부를 장소에 구애받지 않고 유연하게 판별할 수 있게 되었습니다. 정확한 성분 분석을 위해 연구팀은 목표 마약류에 대한 방대한 라만 라이브러리를 구축하고 인공지능 기반의 분석 알고리즘을 도입하였습니다. 이를 통해 휴대용 분광기가 복잡한 혼합물 속에서도 마약 성분을 자동으로 식별하고 즉시 리포트를 생성할 수 있게 되었습니다. 단순히 검출에 그치지 않고 현장에서 즉각적인 법적 구속력이 발생할 수 있도록 기술의 고도화를 추진 중입니다. 이러한 시스템은 수사관들이 전문적인 지식 없이도 장비를 통해 과학적이고 객관적인 데이터를 확보하게 함으로써 현장 수사의 효율성을 극대화하는 핵심적인 역할을 수행하게 됩니다. 첨단 감지 기술은 범죄를 미연에 방지하고 수사력을 집중시키는 데 강력한 힘을 발휘할 것입니다. 현재 경상남도경찰청과의 협력을 통해 실제 현장에 보급하기 위한 체계가 구축되고 있으며, 향후 전국적인 기술 보급을 목표로 하고 있습니다. 클럽이나 유흥가 등 마약 범죄 취약 지역에 이 기술이 도입된다면 국민이 체감할 수 있는 안전한 사회 환경을 조성하는 데 크게 기여할 것입니다. 최고 수준의 과학기술을 바탕으로 마약 없는 건강한 대한민국을 만들기 위한 실전적 노력은 앞으로도 계속될 전망이며, 우리나라가 마약 청정국으로서의 지위를 회복하는 데 큰 보탬이 될 것입니다.

마약! 현장에서 바로 판별하다! 고감도 나노 센서 소재

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화학
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공학·기술

[KIMS 그 사람] 표면기술 전문가의 메세지

한국재료연구원의 이상철 연구원은 박사 학위자가 주류를 이루는 연구 환경 속에서 학사 출신이라는 한계를 극복하고 자신만의 독보적인 영역을 개척했습니다. 그는 단순히 동료들과 경쟁하는 것에 머무르지 않고, 해당 분야의 대체 불가능한 전문가가 되기 위해 10년이라는 긴 시간 동안 노력하여 기능장과 기술사 자격증을 모두 취득했습니다. 이러한 성과는 자신의 분야에서 최고가 되겠다는 확고한 의지와 끊임없는 자기 계발이 뒷받침되었기에 가능한 일이었습니다. 기술원의 업무는 연구 프로젝트 참여를 넘어 실험실의 전반적인 운영과 안전 관리, 장비 유지보수까지 아우르는 폭넓은 책임을 수반합니다. 특히 연구 현장에서는 다양한 구성원들이 함께 협업하기 때문에, 학생 연구원과 선임 연구원 사이의 원활한 소통을 돕는 '가교' 역할이 무엇보다 중요합니다. 기술원이 현장의 중심에서 소통의 물꼬를 틀 때, 연구원의 모든 사업과 프로젝트는 비로소 효율적으로 진행되며 성공적인 결실을 맺을 수 있게 됩니다. 모든 산업의 기초가 되는 표면기술은 소재의 수명을 연장하고 새로운 가치를 부여하는 핵심적인 공정입니다. 금속이나 비금속 소재의 부식을 방지하는 내식성과 마모를 견디는 내마모성을 입힘으로써 제품의 내구성을 극대화하는 것입니다. 반도체, 자동차, 선박, 그리고 항공 산업에 이르기까지 이 기술의 손길이 닿지 않는 곳은 없으며, 모든 부품이 제 기능을 발휘하기 위한 필수적인 공정으로 자리 잡고 있습니다. 이는 첨단 산업의 경쟁력을 결정짓는 중추적인 역할을 수행합니다. 새로운 길을 걷기 시작한 동료들에게 그는 항상 '초심'의 중요성을 강조하며 끊임없는 탐구 자세를 가질 것을 당부합니다. 한국재료연구원은 연구자들이 자신의 전문 기술을 마음껏 연마하고 성장할 수 있는 최적의 토양을 제공하며, 이는 개인의 발전이 곧 조직의 경쟁력으로 이어지는 선순환을 만들어냅니다. 자신의 일에 몰두하며 최선을 다하는 과정 속에서 무궁무진한 성장 가능성이 열리게 되며, 이는 청춘을 바쳐 투자할 만한 충분한 가치가 있는 여정입니다. 평생을 몸담아온 연구원에서의 시간은 그에게 더할 나위 없는 행복이자 자부심의 원천이었습니다. 하고 싶은 일을 마음껏 펼치며 가족들에게 자랑스러운 아버지이자 동료들에게 든든한 파트너로 남을 수 있었던 것은 그에게 큰 축복이었습니다. 연구원에 대한 깊은 애정과 감사의 마음을 전하는 그의 모습에서 진정한 직업의식과 삶에 대한 깊은 통찰을 느낄 수 있습니다. 이제 그는 지난 노고를 뒤로하고 건강하고 활기찬 새로운 인생의 막을 기대하며 나아갑니다.

[KIMS 그 사람] 표면기술 전문가의 메세지

한국재료연구원

공학·기술

고효율 컴팩트 모노리스 촉매 소재

우리가 호흡하는 대기 속에는 공장이나 자동차에서 배출되는 유해가스와 온실가스뿐만 아니라, 병원 등 다중이용시설에서 발생하는 각종 바이러스와 병원균이 섞여 있습니다. 이러한 환경 오염과 기후 위기에 대응하기 위해 전 세계적으로 2050 탄소 중립 달성을 위한 노력이 이어지고 있습니다. 한국재료연구원은 이러한 시대적 흐름에 발맞춰 인체에 무해하면서도 대기 오염 물질과 병원체를 효과적으로 제거할 수 있는 기술을 연구해 왔습니다. 그 결과 탄생한 고효율 콤팩트형 모놀리스 촉매 기술은 우리의 안전한 삶을 지키는 중요한 발판이 될 것으로 기대됩니다. 기존의 펠릿 촉매 장치는 외부 열원을 이용해 반응을 일으키는 구조로 되어 있어 실제 현장에 적용할 때 부피나 효율 면에서 여러 단점이 존재했습니다. 하지만 이번에 개발된 모놀리스 촉매는 벌집 구조의 자가 발열 담체에 특수한 나노 촉매를 코팅하여 외부 가열 장치 없이도 유해 성분을 제거할 수 있도록 설계되었습니다. 이 방식은 유해가스가 유입되는 즉시 촉매 자체가 스스로 열을 내며 반응을 촉진하기 때문에, 상온이나 저온 환경에서도 대기 오염 물질을 정화하는 능력이 매우 탁월하여 기존 방식의 한계를 극복했습니다. 이 혁신적인 촉매 기술은 단일 구조부터 적층 방식의 모듈 형태까지 자유롭게 제작이 가능해 사용 환경의 규모에 상관없이 폭넓게 적용할 수 있다는 장점이 있습니다. 일반 가정의 실내 공간은 물론이고 병원, 유치원, 학교와 같은 다중이용시설, 그리고 악취와 유해가스 배출이 심한 대규모 산업 현장까지 그 활용 범위가 매우 방대합니다. 철저한 성능 입증 과정을 거친 이 기술은 쾌적한 공기 질을 유지하는 데 기여할 뿐만 아니라, 국가적 과제인 환경 규제 대응과 지속 가능한 미래를 앞당기는 핵심 솔루션이 될 전망입니다.

고효율 컴팩트 모노리스 촉매 소재

한국재료연구원

지구환경과학
융합
공학·기술

자체개발 수전해 수소 생산 시스템, 경제성과 성능 모두를 잡다!

수소는 인류가 직면한 환경 및 에너지 문제를 해결할 수 있는 최적의 대안으로 주목받고 있습니다. 하지만 현재 우리가 일상에서 사용하는 수소의 대부분은 화석 연료를 기반으로 생산되는 부생수소나 추출 수소이기에 진정한 의미의 친환경 에너지라 부르기에는 한계가 있습니다. 수전해 방식을 통한 그린 수소 생산이 필수적임에도 불구하고, 높은 생산 단가와 중앙집중식 인프라 구축에 따르는 비용 및 안전성 문제는 그동안 수소 경제 실현의 큰 걸림돌이 되어 왔습니다. 한국재료연구원의 최승목 박사팀이 개발한 ‘KIMStack-A1’은 이러한 문제를 해결할 분산형 수전해 시스템입니다. 이 시스템은 차세대 기술인 음이온 교환막(AEM) 수전해 방식을 채택하여 기존 방식들의 장점만을 결합했습니다. 특히 고가의 귀금속 촉매 대신 저렴한 비귀금속 촉매를 활용함으로써 제조 비용을 혁신적으로 절감했으며, 고압의 고순도 수소를 직접 생산할 수 있어 별도의 압축 공정이 필요 없는 뛰어난 경제성과 효율성을 자랑하는 것이 특징입니다. 기존의 음이온 교환막(AEM) 수전해 방식은 높은 물질 전달 저항으로 인해 전극 활성이 떨어지는 치명적인 약점이 있었습니다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 새로운 도금 기술과 3차원 형상 제어 기술을 적용하여 촉매층의 고기능성 표면 처리를 수행했습니다. 이를 통해 수소 기체가 전극 표면에 정체되는 현상을 방지하고 반응 효율을 극대화했습니다. 단위 셀 평가 결과, 고가의 백금 촉매와 동등한 수준의 성능과 내구성을 동시에 실현하며 기술의 완성도를 전 세계에 증명했습니다. 이번 연구의 또 다른 성과는 저온 상압 수열 합성법을 통한 촉매 일체형 전극 기술입니다. 밤송이 모양의 고반응성 촉매를 전극 표면에 직접 성장시킴으로써 촉매가 분리되는 내구성 문제를 해결하고, 제조 공정을 단순화하는 원스텝 기술을 완성했습니다. 물질 전달 저항을 최소화하는 V-채널 형상을 동일 공정에서 구현하여 시스템 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있게 되었습니다. 이는 촉매 연구를 넘어 실제 스택에 최적화된 상용화 모델을 제시했다는 점에서 의의가 큽니다. KIMStack-A1은 소형 모듈화를 통해 소비 현장에서 직접 수소를 생산하는 분산형 수전해 인프라 구축의 핵심이 될 것입니다. 수소차 충전소는 물론 가정이나 도서 지역에서도 자체적인 에너지 자립이 가능해지며, 재생에너지의 잉여 전력을 수소로 저장하여 필요할 때 전기로 다시 변환해 쓸 수 있습니다. 이는 고가의 에너지 저장 장치(ESS)를 대체하며 에너지 확장성을 무한히 넓힐 수 있는 혁신으로, 대한민국의 수소 경제를 앞당길 차별화된 경쟁력을 제공할 것입니다.

자체개발 수전해 수소 생산 시스템, 경제성과 성능 모두를 잡다!

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공학·기술

[KIMS 그 사람] 연구성과관리 전문가의 메세지

한국재료연구원에서 수석행정원으로 근무하며 국가 기술 경쟁력의 토대를 닦는 일은 큰 자부심의 원천입니다. 행정 직군은 연구소 운영의 핵심인 예산을 확보하고, 미래 기술 개발을 위한 기획서를 작성하는 중요한 역할을 수행합니다. 국민의 안전과 삶의 질을 높일 수 있는 기술적 흐름을 파악하여 구체적인 사업으로 연결하는 과정은 행정 전문가로서의 역량이 집중되는 지점입니다. 단순히 연구를 보조하는 수준을 넘어, 연구 성과가 기업에 이전되어 실질적인 가치를 창출하도록 돕는 가교 역할을 담당하며 공공의 이익에 기여합니다. 소재 기술의 발전은 우리 일상 속에서 드라마틱한 변화를 만들어냅니다. 예를 들어 전량 수입에 의존하던 철도 제동 장치 부품을 국산화하면, 비용이 10분의 1 수준으로 절감되기도 합니다. 이러한 원가 절감은 단순한 경제적 이득을 넘어 국가 산업 전반의 자생력을 강화하는 계기가 됩니다. 또한 길거리 보도블록의 쿠션감이나 테니스 코트의 반발력을 보며 소재의 차이를 고민하는 직업적 시각은 기술이 우리 삶에 얼마나 밀접하게 맞닿아 있는지를 보여줍니다. 소재의 혁신은 곧 보이지 않는 곳에서 국민의 일상을 지탱하는 힘입니다. 훌륭한 연구 성과는 최적의 근무 환경과 인간적인 유대감에서 비롯됩니다. 창원의 수려한 자연환경 속에 자리 잡은 연구소는 축구장과 풍부한 녹지 공간을 갖추고 있어, 업무 중에도 자연을 통해 심신의 안정을 찾을 수 있는 최적의 장소입니다. 또한 서로를 존중하고 배려하는 인적 구성원들이 모여 따뜻한 조직 문화를 형성하고 있다는 점은 장기적인 몰입을 가능케 합니다. 정년까지 헌신하고 싶을 만큼 매력적인 직장 환경은 직원들에게 주인의식을 심어주며, 이는 다시 연구소 전체의 발전으로 이어지는 선순환 구조를 만들어냅니다. 은퇴 이후를 준비하는 과정에서도 연구소에서 배운 도전 정신은 큰 힘이 됩니다. 스마트 팜이라는 새로운 분야에 도전하기 위해 트랙터 운전부터 전기 기술까지 전반적인 지식을 습득하며 활기찬 제2의 인생을 설계하고 있습니다. 조직 내에서는 권위적인 선배보다는 언제든 함께 식사하며 소통할 수 있는 편안한 동료가 되고자 노력해 왔습니다. 매일 아침 설레는 마음으로 출근할 수 있는 원동력은 바로 이처럼 끊임없이 배우고 성장하려는 자세와 주변 동료들과의 진솔한 관계에서 나오며, 이러한 마음가짐은 삶을 더욱 풍요롭게 만듭니다. '산업의 쌀'이라 불리는 소재 분야는 금속, 세라믹 등 그 범위가 매우 넓고 활용도가 무궁무진합니다. 숟가락부터 승용차에 이르기까지 우리 주변의 모든 물건은 소재 기술의 집약체이며, 이는 재료공학을 전공한 인재들이 활약할 무대가 매우 넓음을 의미합니다. 후배들에게 이 분야가 가진 무한한 가능성을 전하며, 자신의 노력을 인정받고 그에 합당한 보람을 느낄 수 있는 곳임을 자부합니다. 재료연구원에서의 시간은 단순한 직장 생활을 넘어 개인에게는 기쁨이자 희망이었으며, 국가적으로는 미래를 향한 소중한 여정이었습니다.

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KIMS[닥터씨네] 영화처럼 항공기가 뒤집혀서 날수있을까? 항공기 소재기술 이야기

인류는 오래전부터 하늘을 자유롭게 날아다니는 상상을 해왔습니다. 이러한 꿈을 실현해준 비행기의 역사는 1903년 라이트 형제의 ‘플라이어’ 호에서 시작되었습니다. 초기 비행기는 나무와 천으로 제작되었으나 기술이 발전함에 따라 금속 소재가 중요한 역할을 하기 시작했습니다. 독일의 융커스가 최초로 전금속제 항공기를 선보인 이후, 제2차 세계대전 당시에는 강도가 높은 7000계 알루미늄 합금이 사용되었습니다. 현대에는 에어버스 A350처럼 전체의 50% 이상을 복합재료로 제작하는 ‘플라스틱 비행기’ 시대가 열렸습니다. 영화 ‘플라이트’에서는 기체 결함으로 추락하는 비행기를 뒤집어 활공하며 비상 착륙시키는 장면이 등장합니다. 하지만 현실적으로 민항기가 장시간 뒤집힌 채 비행하는 배면 비행은 불가능에 가깝습니다. 비행기는 날개 위아래의 공기 흐름 속도 차이로 발생하는 압력차인 ‘양력’에 의해 떠오르는데, 기체가 뒤집히면 이 원리가 제대로 작동하지 않기 때문입니다. 또한 연료 공급 시스템이 중력의 영향을 받도록 설계되어 있어 기체를 뒤집으면 엔진으로 연료가 전달되지 않는 물리적 한계도 존재합니다. 비행기가 물 위에 착륙하면 그 거대한 무게 때문에 곧바로 가라앉을 것이라 생각하기 쉽지만 실제로는 상당 시간 물 위에 떠 있을 수 있습니다. 영화 ‘허드슨강의 기적’의 실제 모델이 된 사고에서도 비행기는 강물 위에서 한동안 부력을 유지하며 승객들이 모두 탈출할 시간을 벌어주었습니다. 비행기 동체는 넓은 표면적을 가지고 있어 수면에 닿았을 때 즉각적인 침몰을 막아주는 구조적 특성이 있습니다. 이러한 안전 설계 덕분에 비상 상황에서도 수면 착륙을 통해 소중한 생명을 구하는 일이 가능합니다. 영화 ‘스텔스’에서 다뤄지는 무인 전투기 기술의 핵심은 레이더망을 피하는 은폐 능력에 있습니다. 현대 최고의 스텔스 전투기라 불리는 F-22는 레이더상에서 벌레 한 마리 정도로 보일 만큼 정교한 기술력을 자랑합니다. 또한 음속보다 빠르게 나는 초음속 비행기를 개발하기 위해서는 공기 마찰로 발생하는 엄청난 열을 견뎌낼 소재가 필수적입니다. 마하 3 이상의 속도에서는 표면 온도가 200도 이상으로 올라가기 때문에 일반적인 알루미늄 대신 열에 훨씬 강한 티타늄 합금을 사용해 기체를 제작해야 안전합니다. 우리나라의 항공 기술은 이제 독자적인 소재 자립화를 향해 나아가고 있습니다. 한국재료연구원에서는 해외 의존도가 높았던 항공 소재를 국산화하고 이를 엄격하게 시험 및 평가하는 연구에 박차를 가하고 있습니다. 항공 소재의 국산화는 단순히 비용을 절감하는 차원을 넘어 국가 안보와 기술 주권을 확보하는 데 매우 중요한 과제입니다. 보이지 않는 곳에서 이루어지는 이러한 재료 공학적 노력들이 모여, 장차 우리 기술로 만든 고성능 전투기와 민항기가 전 세계 하늘을 자유롭게 누비는 미래를 앞당기게 될 것입니다.

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한국재료연구원(KIMS) 소부장 국산화 기술 3가지를 소개합니다!

소재·부품·장비, 이른바 소부장은 제조업 가치사슬의 출발점이자 제품의 최종적인 부가가치를 결정짓는 중추적인 요소입니다. 지난 2019년 일본의 수출 규제 조치 이후, 우리나라는 소부장 분야의 기술적 자립을 위해 국가적 차원에서 연구개발 역량을 집중해 왔습니다. 이러한 흐름 속에서 정부 출연 연구기관들은 공공의 연구 성과가 산업 현장의 혁신으로 이어지도록 뒷받침하는 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 특히 한국재료연구원은 소부장 경쟁력 확보의 최전선에서 원천 기술 개발과 실용화라는 사명을 다하며 소재 강국 실현을 향해 나아가고 있습니다. 최근 모빌리티 혁명이라 불리는 전기차 시장의 급성장에 따라 배터리의 고에너지 밀도화와 함께 안전성 확보가 최우선 과제로 떠올랐습니다. 배터리 열폭주로 인한 화재를 막기 위해서는 내부에서 발생하는 열을 효율적으로 방출하는 방열 소재가 필수적입니다. 기존에는 주로 알루미나 세라믹 입자가 사용되었으나 열전도도 향상에 한계가 있었습니다. 이에 한국재료연구원은 기존 대비 열전도도가 2배 이상 높고 경량화에 유리한 'KIMS MgO(산화마그네슘)' 신소재를 개발했습니다. 이는 높은 제조 원가와 수분 반응 문제를 동시에 해결하여 글로벌 소재 시장의 판도를 바꿀 성과로 평가받습니다. 이번에 개발된 산화마그네슘 소재는 국내에 풍부하게 매장된 백운석이나 바닷물 정제를 통해 원료를 안정적으로 수급할 수 있다는 점이 큰 장점입니다. 그동안 일본 업체들이 독점해 온 시장에서 원료부터 최종 소재에 이르는 전 공정을 국산화함으로써 공급망의 안정성을 확보하게 되었습니다. 가격 경쟁력과 뛰어난 내화학성, 절연성을 갖춘 이 기술은 전기차뿐만 아니라 5G 통신 부품, 반도체, 가전 등 고집적 전자 제품 전반에 걸쳐 광범위하게 적용될 예정입니다. 이는 단순히 수입 대체 효과를 넘어 우리나라가 독자적인 소재 공급망을 구축했다는 점에서 의의가 큽니다. 탄소중립 시대를 맞이하여 친환경 에너지 발전 효율을 높이는 기술 또한 주목받고 있습니다. 특히 복합화력발전의 효율을 결정짓는 핵심 부품인 발전 터빈용 블레이드는 대형화가 필수적이지만, 기존의 철강 소재는 무거운 비중 탓에 원심력을 견디는 데 한계가 있었습니다. 이를 극복하기 위해 경량 고강도 금속인 타이타늄 합금이 대안으로 부상했으나, 우리나라는 그동안 관련 기술 보호 장벽에 막혀 부품 전량을 수입에 의존해 왔습니다. 한국재료연구원은 이러한 기술적 난제를 해결하고 마침내 1m급 대형 타이타늄 합금 블레이드 제조 기술을 국산화하는 데 성공했습니다. 국산화에 성공한 타이타늄 블레이드 기술은 수입산과 달리 고가의 희소금속인 바나듐 대신 수급이 용이하고 저렴한 철을 합금 원소로 활용한 것이 특징입니다. 이를 통해 소재 용해부터 단조, 정밀 가공에 이르는 전 주기 가치사슬을 국내에 완비할 수 있었습니다. 이 기술은 발전 산업뿐만 아니라 항공우주, 국방, 의료 산업 등 고부가가치 분야로의 확대 적용이 가능하여 국가 전략 물자의 자립도를 높이는 데 결정적인 기여를 할 것으로 기대됩니다. 복잡했던 해외 공급망을 국내로 단순화함으로써 가격 경쟁력을 확보하고 유지보수 효율성까지 크게 높일 수 있게 되었습니다. 장비 분야에서는 선형 이온빔 표면 처리 기술이 차세대 산업의 핵심 동력으로 자리 잡고 있습니다. 이 장비는 기체를 이온화하여 소재 표면에 정밀하게 충돌시킴으로써 이질적인 소재 간의 밀착력을 획기적으로 높이는 기술입니다. 항바이러스 마스크 제작은 물론, 6G 무선 통신용 초고주파 안테나의 핵심 부품인 연성 동박 적층판(FCCL) 제조에도 적용됩니다. 유독성 용매를 전혀 사용하지 않는 친환경 방식이면서도 대량 양산이 가능한 롤투롤 공정을 지원하여, 기존 플라스마나 화학적 처리 방식이 가진 한계를 뛰어넘는 성과를 거두고 있습니다. 미래 산업을 선도할 초전도 박막과 플렉시블 디바이스 등 첨단 기술의 밑바탕에는 항상 혁신적인 소재와 정밀한 장비 기술이 존재합니다. 한국재료연구원은 기초 원료 분말부터 부품 모듈까지 체계적으로 연계된 체인 구조를 완성하며 소재 분야의 원천 기술 확보에 매진하고 있습니다. 이러한 기술적 자립은 단순히 산업적 이익을 넘어 국민의 안전과 삶의 질을 개선하는 강력한 기반이 될 것입니다. 앞으로도 지속적인 연구개발과 기술 이전을 통해 우리나라가 세계 시장을 선도하는 소재 강국으로 우뚝 설 수 있도록 소부장 가치사슬의 중심에서 역할을 다할 것입니다.

한국재료연구원(KIMS) 소부장 국산화 기술 3가지를 소개합니다!

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수소차에 꼭 필요한 기술! 초고강도 하이엔트로피 합금

수소차는 대기 중의 산소와 저장된 수소를 전기 화학 반응시켜 동력을 얻는 친환경 이동수단입니다. 하지만 수소 에너지를 대중화하기 위해서는 안전성과 경제성이라는 두 가지 과제를 반드시 해결해야 합니다. 특히 수소 저장 탱크나 수소 이송 배관에서 발생하는 미세한 균열은 안전을 위협하는 핵심적인 문제입니다. 이 현상은 가장 작은 원자인 수소가 금속 내부로 스며들어 구조적 결함을 유도하며 발생합니다. 배관의 굴곡진 부위나 외부 충격을 받은 곳에서 이러한 현상이 가속화되면 예기치 못한 파손으로 이어질 수 있어, 이를 극복할 수 있는 새로운 차세대 소재 개발이 산업계의 절실한 과제로 떠오르고 있습니다. 한국재료연구원은 이러한 문제를 해결하기 위해 내수소취성이 뛰어난 초고강도 하이엔트로피 합금을 성공적으로 개발했습니다. 이 소재는 높은 결정 구조 안정성을 바탕으로 극저온 환경에서도 우수한 연성을 유지하며, 수소가 침투하더라도 균열이 확산되는 것을 효과적으로 억제하는 특성을 지닙니다. 연구팀은 특수 소재를 봉재 압연 방식으로 변형하여 미세한 쌍정이 교차된 형태의 내부 구조를 균일하게 형성시켰습니다. 이러한 결정립 미세화 과정을 거친 합금은 기존 상용 소재보다 훨씬 높은 강도를 자랑하는 동시에 내수소취성까지 확보하게 되었습니다. 이는 수소 저장과 이송의 안전성을 획기적으로 높일 수 있는 기술적 토대가 됩니다. 초고강도 하이엔트로피 합금은 단순한 기술적 성과를 넘어 수소 경제의 미래를 바꿀 핵심 소재로 주목받고 있습니다. 이 기술은 수소차뿐만 아니라 수소 충전소의 대용량 수소 저장 탱크, 장거리 수소 이송 배관, 그리고 미래 모빌리티인 도심항공교통(UAM) 등 수소가 활용되는 모든 산업 분야에 폭넓게 적용될 수 있습니다. 친환경 에너지 시대로 나아가기 위해서는 수소를 안전하고 효율적으로 다루는 소재 기술이 필수적입니다. 최고의 소재 기술력을 바탕으로 한 이번 연구 성과는 대한민국이 글로벌 수소 산업에서 강력한 주도권을 확보하고, 지속 가능한 친환경 사회를 구축하는 데 있어 중추적인 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.

수소차에 꼭 필요한 기술! 초고강도 하이엔트로피 합금

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공학·기술

희토 자석 대체 소재! 초고보자력 입실론 산화철 자성소재

4차 산업혁명의 가속화로 데이터 전송 속도가 급격히 빨라지면서 GHz 단위의 고주파 전자기파 활용이 필수적인 시대가 되었습니다. 특히 머지않아 사용될 180GHz 수준의 밀리미터파는 기존의 상용 소재로는 제어하거나 흡수하기 어려운 영역대입니다. 고주파 전자기파에 노출된 자성체가 특정 주파수를 흡수하는 강자기 공명 현상을 활용하려면 매우 높은 보자력을 가진 소재가 필요합니다. 하지만 현재 널리 쓰이는 소재들은 이러한 초고주파 대역의 에너지를 효과적으로 처리하는 데 한계가 있어, 차세대 통신 환경을 뒷받침할 혁신적인 자성 소재의 개발이 그 어느 때보다 시급한 상황입니다. 한국재료연구원 방경겸 박사팀은 희토류 자석 수준의 초고보자력을 지닌 입실론 산화철의 대량 생산 공법을 개발하는 데 성공했습니다. 입실론 산화철은 독특한 결정 구조 덕분에 강력한 자력과 열 안정성을 동시에 갖추고 있으며, 금속성 소재와 달리 와전류 발생이 없어 전자기파 흡수 소재로 최적의 물성을 지닙니다. 연구팀은 복잡했던 기존 공정 대신 분무 건조법이라는 직관적인 방식을 도입했습니다. 철과 규소 전구체를 미세하게 분무하여 건조한 뒤 열처리하는 과정을 통해 나노 스케일의 입실론 구조를 안정적으로 형성했으며, 이를 통해 제조 연속성을 확보하고 생산 단가를 획기적으로 낮출 수 있는 기반을 마련했습니다. 이번에 개발된 기술은 입실론 산화철의 성분을 미세하게 조절하여 30~180GHz 사이의 특정 주파수만을 선택적으로 흡수할 수 있는 유연성을 제공합니다. 미세 분말 형태로 제작된 소재는 페인트나 코팅제, 혹은 필름 형태로 가공되어 전기차, 로봇, 드론 등 초고속 통신이 필요한 다양한 첨단 기기에 폭넓게 적용될 수 있습니다. 특히 값싼 철을 주원료로 사용하기에 최근 문제가 되는 희토류 수급 불균형과 가격 상승 문제에 대응할 수 있는 강력한 대안이 될 것입니다. 이는 국내 소재 산업의 자립도를 높이는 동시에 글로벌 시장에서 우리 기술의 경쟁력을 공고히 하는 중요한 전환점이 될 것으로 기대됩니다.

희토 자석 대체 소재! 초고보자력 입실론 산화철 자성소재

한국재료연구원

물리학
공학·기술

KIMS [닥터씨네] 마블 영화 속 최강 무기! 현실에서 만든다면!?

마블 시네마틱 유니버스의 상징인 캡틴 아메리카와 블랙 팬서는 지구를 구하는 대표적인 영웅들입니다. 이들의 가장 큰 공통점은 와칸다의 희귀 금속인 비브라늄을 주재료로 한 무기를 사용한다는 점입니다. 영화 속 비브라늄은 충격을 흡수하고 결코 파괴되지 않는 최강의 금속으로 묘사되며, 히어로들이 초인적인 능력을 발휘하는 데 필수적인 도구가 됩니다. 이러한 설정은 대중들에게 금속 소재가 가진 무한한 가능성과 힘을 각인시키는 계기가 되었습니다. 별이 그려진 방패와 국왕의 슈트는 단순한 장비를 넘어 그들의 정체성을 상징하며 관객들의 상상력을 끊임없이 자극합니다. 인류와 금속의 인연은 약 8천 년에서 만 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 초기에는 금속이 가진 특유의 광택과 희소성 덕분에 주로 장신구로 활용되었으나, 청동기 시대를 거치며 강도와 내구성을 높이려는 본격적인 노력이 시작되었습니다. 현대에 이르러 이러한 기술은 합금 기술로 발전하여 안경테나 스마트폰의 형상기억합금부터 자동차와 비행기의 외장재에 이르기까지 우리 생활 곳곳에 깊숙이 자리 잡고 있습니다. 합금 기술은 두 가지 이상의 원소를 결합해 기존 금속의 단점을 보완하고 새로운 성질을 부여하는 현대 소재 공학의 정수라고 할 수 있습니다. 가상의 금속들이 가진 특별한 능력은 실제 금속 공학의 이론적 바탕 위에 설정된 경우가 많습니다. 진동을 흡수하는 비브라늄의 특성은 망간이나 마그네슘 합금과 닮아 있으며, 모든 것을 자르는 아다만티움의 파괴력은 텅스텐 카바이드나 다이아몬드 코팅 합금에서 그 실마리를 찾을 수 있습니다. 또한 높은 강도를 자랑하는 티타늄 합금은 영화적 상상력을 현실로 연결하는 중요한 요소입니다. 과학자들은 이러한 소재들을 연구하며 가상 금속의 초월적 성능을 구현하기 위해 지금도 끊임없이 실험과 도전을 반복하며 새로운 소재의 가능성을 탐구하고 있습니다. 만약 현실에서 캡틴 아메리카의 방패를 제작한다면 어떤 소재가 가장 적합할까요? 소재 전문가들은 가벼우면서도 강력한 방탄 성능을 구현하기 위해 티타늄 합금과 탄소 섬유 복합재의 결합을 제안합니다. 여기에 진동 흡수 능력이 뛰어난 마그네슘 합금을 적절히 혼합한다면 영화 속 방패의 성능에 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것입니다. 최첨단 복합 소재 기술은 무게를 획기적으로 줄이면서도 외부 충격으로부터 내부를 완벽하게 보호하는 기능을 수행하며, 이는 현대 방위 산업과 항공우주 분야에서도 핵심적인 연구 과제로 다뤄지며 인류의 기술적 한계를 극복하는 데 기여하고 있습니다. 소재 과학의 발전은 영화 속 히어로들처럼 인류와 지구를 지키는 든든한 방패가 되어줍니다. 적절한 용도로 개발된 고성능 합금은 우주 탐사선이 되어 미지의 세계를 개척하고, 심해 탐사 장비가 되어 해저의 비밀을 밝혀냅니다. 과학적 연구를 통해 탄생한 신소재들은 우리의 안전성을 높이고 환경을 보존하는 데 기여하며, 궁극적으로 더 나은 미래를 건설하는 밑거름이 됩니다. 과학이 만들어낸 단단하고 가벼운 소재들은 단순히 도구의 진화를 넘어 인류의 생존 범위를 확장하고 안전한 삶을 영위하게 하는 지속 가능한 기술의 핵심이며, 이는 곧 우리 모두의 미래를 지키는 길입니다.

KIMS [닥터씨네] 마블 영화 속 최강 무기! 현실에서 만든다면!?

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공학·기술

[첨단연구장비탐험] 자기 도메인 분석 현미경

한국재료연구원에서 운영 중인 자기 도메인 분석 현미경은 현대 소재 공학의 핵심인 자성 소재 개발에 필수적인 장비입니다. 2020년부터 본격적인 가동을 시작한 이 장비는 자성 소재에 빛이 반사될 때 편광이 변화하는 광학적 특성을 활용하여 눈에 보이지 않는 미세한 자기 도메인 구조를 시각화합니다. 특히 미세 조직과 자기 특성 사이의 밀접한 상관관계를 정밀하게 분석함으로써, 더욱 강력하고 효율적인 새로운 자성 소재를 탄생시키는 데 중추적인 역할을 담당하고 있습니다. 소재의 근본적인 특성을 이해하려는 연구자들에게 이 장비는 보이지 않는 자석의 세계를 밝혀주는 중요한 창구와 같습니다. 이 분석 장비의 가장 큰 특징은 극단적인 환경 조건에서도 소재의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있다는 점입니다. 최대 2테슬라에 달하는 강력한 자기장을 인가할 수 있도록 특수 제작되었으며, 상온에서부터 섭씨 200도까지 온도를 조절할 수 있어 최근 산업계에서 강조되는 열 안정성 평가에 최적화되어 있습니다. 박막이나 벌크 형태의 소재는 물론, 강한 자성을 띠는 경자성 소재부터 유연한 특성의 연자성 소재까지 폭넓게 대응이 가능하여 다양한 연구 분야에서 활용도가 높습니다. 수직과 수평 등 자기장의 방향을 자유롭게 조절할 수 있는 전용 전자석 시스템은 시료의 특성에 맞춰 정밀한 데이터를 도출해냅니다. 실제 측정 과정을 살펴보면 자기장의 방향 변화에 따라 흰색과 검은색의 대비로 나타나는 자기 도메인의 역동적인 움직임을 확인할 수 있습니다. 이러한 정밀 분석 결과는 자성 소재를 사용하는 부품의 성능을 예측하고 개선하는 데 결정적인 지표가 됩니다. 한국재료연구원은 이 고성능 장비를 연구소 내부뿐만 아니라 자성 특성 분석이 필요한 민간 기업 및 외부 연구 기관에도 개방하여 공동 활용할 수 있는 환경을 조성하고 있습니다. 앞으로 장비 활용에 관한 전문 교육 프로그램도 운영할 예정이어서, 국내 자성 소재 산업의 기술 경쟁력을 한 단계 높이는 데 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

[첨단연구장비탐험] 자기 도메인 분석 현미경

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물리학
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필름공급형 다종 세라믹 3D프린팅 기술

4차 산업혁명의 핵심 기술인 3D 프린팅은 비약적인 발전을 거듭하고 있지만, 세라믹 소재 분야는 여전히 높은 진입 장벽을 마주하고 있습니다. 세라믹은 기계적, 열적, 화학적으로 매우 우수한 성질을 지니고 있어 산업적 가치가 높지만, 특유의 취성으로 인해 정교한 성형과 가공이 매우 어렵다는 단점이 있습니다. 기존의 수조형 광경화 기술은 세라믹 분말의 광산란 현상으로 인해 형상의 정밀도가 떨어지거나 고가의 소재를 재활용하기 어렵다는 한계를 지니고 있었으며, 이는 세라믹 3D 프린팅의 대중화를 가로막는 주요 원인이 되었습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 한국재료연구원 연구팀은 '소재 필름 공급형 광중합 세라믹 3D 프린팅'이라는 혁신적인 패러다임을 제시했습니다. 이 기술의 핵심은 소재를 수조에 담아두는 대신 투명한 필름 위에 얇고 균일하게 도포하여 공급하는 방식에 있습니다. 상부 플레이트가 필름면에 접촉된 상태에서 하부로부터 자외선(UV)을 조사하여 단면을 경화시키고, 이를 층층이 적층함으로써 매우 복잡한 3차원 형상도 정밀하게 구현해 낼 수 있습니다. 이는 기존 방식의 물리적 제약을 해결하고 세라믹 공정의 새로운 가능성을 열어준 성과로 평가받습니다. 소재 필름 공급 방식은 공정의 효율성과 경제성 측면에서도 탁월한 장점을 제공합니다. 필름이 임시 서포터 역할을 수행하기 때문에 별도의 서포터를 제작할 필요가 없어 소재 소모를 획기적으로 줄일 수 있습니다. 또한 사용되지 않고 남은 세라믹 슬러리는 필름에서 분리하여 즉시 재활용이 가능하므로 고가의 세라믹 원료를 낭비 없이 활용할 수 있습니다. 무엇보다 프린팅 과정 중에 구조물을 상시 관찰할 수 있다는 점은 공정의 신뢰성을 높이고 작업 실패 확률을 크게 낮추어, 연구자와 산업 현장 모두에게 높은 만족도를 제공하는 핵심 요소가 됩니다. 연구팀은 한 걸음 더 나아가 대부분의 개발자가 구현에 어려움을 겪었던 다종 소재 세라믹 3D 프린팅 기술을 완성하는 데 성공했습니다. 플레이트와 UV 조사 장치를 단일 모듈로 통합하고 이를 회전할 수 있도록 설계하여, 서로 다른 두 종류의 세라믹 소재를 단일 공정에서 동시에 적층할 수 있게 한 것입니다. 특히 각 소재 간의 혼입을 방지하기 위해 정교한 세척 모듈을 함께 도입함으로써 소재별 경계가 뚜렷한 복합 구조물 제작을 가능하게 했습니다. 이는 세라믹이 가진 기능적 잠재력을 극대화하여 더욱 복잡하고 정밀한 부품 제작을 가능하게 합니다. 현재 연구팀은 다양한 세라믹 원료의 광경화 및 소결 특성을 데이터베이스화하여 산업 현장에서의 활용도를 높이는 데 주력하고 있습니다. 성공적인 세라믹 프린팅을 위해서는 고온 열처리 과정에서의 소결 수축률 등을 섬세하게 제어해야 하므로, 이러한 데이터 기반의 컨설팅은 기술 상용화에 있어 매우 중요한 자산이 됩니다. 다수의 국내외 특허와 기술 이전을 통해 가치를 입증한 이 기술은 소재에 대한 제약 없이 자유로운 제조가 가능한 미래를 앞당기고 있으며, 4차 산업혁명이 실질적인 산업 혁신으로 이어지는 데 있어 중추적인 역할을 수행할 전망입니다.

필름공급형 다종 세라믹 3D프린팅 기술

한국재료연구원

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공학·기술

한국재료연구원(KIMS) 영화 속 소재기술, 전차 대전 영화 '퓨리'

영화 '퓨리'는 제2차 세계 대전 말기를 배경으로 전차병들의 치열한 사투를 실감 나게 그립니다. 특히 독일 전차의 압도적인 방어력과 화력은 당시 기술력의 정점을 보여주며 관객들에게 강한 인상을 남깁니다. 전차의 개념은 15세기 레오나르도 다빈치의 구상에서 시작되어 제1차 세계 대전을 거치며 현대 육군 전력의 핵심으로 자리 잡았습니다. 오늘날에도 세계 각국은 더 강력한 파괴력과 기동성, 그리고 탄탄한 방어력을 모두 갖춘 차세대 전차를 개발하기 위해 치열한 기술 경쟁을 벌이고 있습니다. 대한민국은 이러한 전차 기술 분야에서 독보적인 연구 성과를 거두고 있습니다. 한국재료연구원은 전차와 장갑차의 생존성을 높이는 핵심 소재인 고강도 경량 철강 소재 기술을 개발했습니다. 전차는 적의 공격을 막아내는 방어력 못지않게 빠른 기동성이 생존의 필수 요소입니다. 연구진은 친환경 경량 원소를 활용한 저밀도 합금 설계 기술을 통해, 기존 철강 소재보다 무게는 최대 15% 줄이면서도 1GPa급의 강력한 방탄 성능을 유지하는 데 성공하며 소재 기술의 혁신을 이뤄냈습니다. 이처럼 전차를 위해 개발된 첨단 소재 기술은 국방을 넘어 우리 일상으로 그 범위를 넓혀가고 있습니다. 고강도 경량 철강 소재는 자동차 산업에 적용되어 배기가스 배출을 줄이는 친환경성과 충돌 시 탑승자를 보호하는 안전성을 동시에 확보하게 해줍니다. 또한 방탄유리에 쓰이는 투명 세라믹 기술 등 다양한 소재 혁신이 인류의 번영을 위해 쓰이고 있습니다. 과거 전쟁의 아픔 속에서 태동한 과학 기술이 이제는 한국재료연구원의 노력을 통해 우리가 꿈꾸는 안전하고 풍요로운 미래를 실현하는 든든한 밑거름이 되고 있습니다.

한국재료연구원(KIMS) 영화 속 소재기술, 전차 대전 영화 '퓨리'

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융합
공학·기술

서스펜션 진공 플라즈마 용사코팅 기술

가스터빈과 항공우주 분야의 기술적 장벽을 극복하기 위해 열차폐 코팅은 필수적인 요소입니다. 고온 플라즈마를 이용해 재료를 녹여 표면에 붙이는 플라즈마 용사 코팅은 대표적인 방식이지만, 기존 기술은 명확한 한계를 가지고 있었습니다. 대기 플라즈마 용사 코팅 방식은 속도는 빠르나 입자가 산화되어 물성이 변하거나 박리되기 쉽다는 단점이 있었습니다. 서스펜션 대기 플라즈마 용사 코팅 방식 또한 용매 기화에 에너지를 과도하게 소모하여 코팅층 조직이 부실해지고 산화 문제를 해결하지 못하는 어려움이 상존했습니다. 한국재료연구원 연구팀이 세계 최초로 성공한 서스펜션 진공 플라즈마 용사 코팅은 이러한 기존 공정의 한계를 혁신적으로 극복했습니다. 이 기술의 핵심은 진공 환경 내에서 미세 입자를 정밀하게 제어할 수 있는 특수 노즐 설계에 있습니다. 감압 상태에서 용액이 불규칙하게 빨려 나오는 현상을 정밀 밸브가 탑재된 노즐로 제어함으로써, 탄화물이나 세라믹 같은 소재를 산화 없이 정밀하게 코팅할 수 있게 되었습니다. 이는 복잡한 제어 문제로 인해 그간 구현하기 어려웠던 최첨단 코팅 공정을 현실화한 결과입니다. 진공 환경은 플라즈마 길이를 대기보다 최대 10배까지 확장시켜 용매 기화와 입자 용융에 필요한 충분한 시간을 보장합니다. 이를 통해 형성된 코팅층은 밀도가 높고 치밀하여 열차폐 성능과 내구성이 월등히 향상되었습니다. 공정 효율성 또한 극대화되어 기존에 3시간 이상 소요되던 작업을 1시간 이내로 단축하는 획기적인 생산성을 확보했습니다. 섭씨 1,500도의 극한 온도를 견뎌야 하는 가스터빈 엔진의 유일한 해법으로 꼽히는 이 기술은 국내 특허 확보를 통해 향후 산업계에서 막대한 경제적 가치를 창출할 것입니다.

서스펜션 진공 플라즈마 용사코팅 기술

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