한국기계연구원

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[KIMM TV] 주변 먼지는 잡고 배출 먼지는 줄이고, 자동차로 만드는 깨끗한 도심

자가 도로를 달리며 주변의 미세먼지를 직접 정화하는 획기적인 기술이 개발되었습니다. 이 기술의 핵심 중 하나는 차량 전면 그릴에 설치된 전기 집진 장치입니다. 주행 시 그릴로 유입되는 미세먼지에 전기적 성질을 부여하고, 강력한 정전기적 힘을 이용해 집진판에 부착시키는 방식을 사용합니다. 특히 머리카락 굵기의 10분의 1에 불과한 정교한 탄소섬유 방전극을 활용하여 전력 소모를 줄이면서도 오존 발생을 최소화했습니다. 공기 저항이 적은 특수 구조 덕분에 별도의 송풍 장치 없이 주행풍만으로도 효율적인 공기 정화가 가능하다는 점이 가장 큰 특징입니다. 타이어 제동 과정에서 발생하는 브레이크 마모 먼지를 해결하기 위해 캘리퍼형 집진 장치도 함께 고안되었습니다. 브레이크 패드와 디스크가 마찰할 때 발생하는 먼지가 자연스럽게 전하를 띠게 된다는 물리적 특성을 영리하게 이용한 기술입니다. 별도의 흡입 팬이나 하전 장치 없이 전기 집진 장치만 장착하여, 미세먼지가 대기 중으로 확산되기 전에 즉각적으로 포집합니다. 구조가 매우 단순하고 기존 제동 장치의 큰 변경 없이도 손쉽게 설치할 수 있어 경제적입니다. 이는 향후 강화될 비배기 미세먼지 규제인 유로 7 등에 선제적으로 대응할 수 있는 핵심 기술로 평가받고 있습니다. 실제 차량에 적용하여 성능을 검증한 결과, 시속 30km의 주행 속도에서 초미세먼지 포집 효율이 95% 이상이라는 놀라운 수치를 기록했습니다. 자동차 한 대가 도심을 한 시간 동안 주행할 때 약 1,800세제곱미터의 공기를 정화할 수 있는 셈입니다. 기존 필터 방식의 한계였던 공기 저항과 동력 소모 문제를 해결함으로써, 추가적인 부품 수정 없이도 양산 차량에 즉시 적용할 수 있는 수준의 안정성을 확보했습니다. 연구팀은 앞으로 실도로 주행을 통한 장기 안정성 검증과 기술 고도화를 통해 도심의 공기질을 개선하는 한국기계연구원의 대표 기술로 발전시켜 나갈 계획입니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

지구환경과학
융합
공학·기술

「2026 글로벌 기계기술 포럼」기계연 휴머노이드 카이로스(KAIROS) 시연

한국기계연구원의 '카이로스(KAIROS)'는 본격적인 개발에 착수한 지 불과 1년 만에 대중 앞에 모습을 드러냈습니다. 짧은 기간임에도 불구하고 뛰어난 완성도를 보일 수 있었던 배경에는 한국기계연구원이 오랜 시간 축적해 온 부품 설계 능력과 하드웨어 제어 기술, 그리고 최신 인공지능 역량이 있었습니다. 기존의 협동로봇과 양팔로봇 연구를 통해 다져진 기술적 토대는 휴머노이드라는 복합적인 시스템으로 결집되어 단기간에 비약적인 성장을 이뤄내는 밑거름이 되었습니다. 현장에서 선보인 로봇들은 1호기부터 4호기까지 각기 다른 하드웨어 특성을 보유하고 있습니다. 연구팀은 감속기와 모터의 사양을 다양하게 조합하여 여러 버전을 동시에 개발함으로써, 로봇이 수행해야 할 특정 임무에 최적화된 성능을 발휘할 수 있도록 연구를 지속하고 있습니다. 이는 단일 모델에 국한되지 않고 실제 현장의 다양한 요구 사항에 유연하게 대응하기 위한 전략적인 개발 방식이며, 로봇 기술의 범용성을 넓히는 중요한 과정입니다. 이번 시연은 단 12시간이라는 극한의 준비 시간 속에서 이루어진 도전적인 과정이었습니다. 연구실이라는 통제된 환경을 벗어나 낯선 공간에서 로봇이 스스로 균형을 잡고 복잡한 명령을 수행하게 만드는 작업은 연구진에게 엄청난 압박이자 과제였습니다. 실시간으로 변하는 환경 변수에 대응하며 로봇의 안정성을 확보하는 과정은 매우 까다롭지만, 이러한 실전 경험은 로봇의 신뢰성을 검증하고 기술적 한계를 극복하는 데 있어 무엇보다 값진 자산이 됩니다. 로봇들은 국민체조를 시작으로 역동적인 댄스와 문워크를 소화하며 정교한 전신 제어 능력을 입증했습니다. 음악에 맞춰 팔다리를 유기적으로 움직이며 무게 중심을 완벽하게 이동시키는 모습은 카이로스의 하드웨어와 소프트웨어가 얼마나 조화롭게 상호작용하는지를 잘 보여줍니다. 단순히 보행하는 수준을 넘어 인간과 유사한 부드럽고 복잡한 동작을 구현해 내는 기술은 향후 로봇이 인간의 일상 공간에 자연스럽게 녹아들기 위한 핵심적인 발판이 될 것입니다. 휴머노이드 로봇 기술의 진보는 인간의 노동을 효과적으로 보조하고 생활의 편의를 획기적으로 개선하는 미래를 예고하고 있습니다. 카이로스가 보여준 역동적인 움직임은 우리나라의 로봇 기술이 이제 실험실의 단계를 지나 실질적인 현장 적용과 상용화를 향한 전기를 마련했음을 시사합니다. 인공지능과 정밀 기계공학의 융합이 더욱 가속화됨에 따라, 로봇은 멀지 않은 미래에 우리 삶의 중요한 지점들을 함께 지탱해 나가는 든든한 동반자가 될 것입니다.

한국기계연구원

융합
공학·기술

2026 Korea Institute of Machinery & Materials PR Film

1976년부터 시작된 한국의 기계 산업은 지난 50여 년간 끊임없는 혁신을 통해 눈부신 성장을 이루어 왔습니다. 한국기계연구원(KIMM)은 이러한 기술적 도약의 중심에서 독보적인 기계 기술을 통해 세상을 움직이는 원동력을 제공해 왔습니다. 단순한 기계 제작을 넘어 미래 가치를 창출하는 이들의 노력은 국가 경쟁력의 근간이 되었으며, 이제는 세계적인 수준의 표준을 제시하며 새로운 기계 혁신의 시대를 선도하고 있습니다. 한국의 미래를 만들어가는 이 여정은 멈추지 않고 계속될 것입니다. 현대의 로봇 기술은 지능과 시각, 촉각을 두루 갖추며 단순 노동을 넘어 인간과 깊이 상호작용하는 단계에 진입했습니다. 특히 인간이 접근하기 어려운 위험한 극한 환경에서 기계는 스스로 판단하고 능동적으로 반응하는 지능형 자율 시스템을 통해 소중한 인간의 역할을 대신하고 있습니다. AI 에이전트는 복잡한 변수를 학습하여 최적의 솔루션을 지속적으로 제공하며, 산업 현장뿐만 아니라 일상적인 공간에서도 인간과 안전하게 공존하는 풍요로운 미래를 실현하는 중입니다. 초정밀 가공 및 제조 분야에서도 혁신적인 변화가 일어나고 있습니다. 나노 스케일 에칭 기술부터 고성능 칩을 완성하는 첨단 패키징에 이르기까지, 반도체와 배터리 산업의 핵심 기술은 더욱 정교해지고 있습니다. 또한 유연 디스플레이 전사 기술과 현실을 가상에 완벽하게 동기화하는 디지털 트윈은 제조 방식의 근본적인 틀을 바꾸고 있습니다. 생체 조직 제작 기술까지 더해지며 기계 공학은 생명 과학의 영역으로까지 그 지평을 넓히고 있습니다. 기후 위기 대응을 위한 친환경 에너지 기술 역시 기계 산업의 중요한 축입니다. 무탄소 가스터빈 기술은 발전소를 탄소 배출 제로 시설로 탈바꿈시켜 진정한 탄소 중립 시대를 앞당기고 있습니다. 수소와 LNG의 안정적인 공급을 가능케 하는 극저온 기술과 재생 에너지를 효율적으로 활용하는 열펌프 시스템은 산업계의 에너지 전환을 가속화합니다. 바다 위를 항해하는 선박과 도심을 달리는 차량 또한 오염 물질 배출을 줄여 우리가 숨 쉬는 환경을 보다 깨끗하게 가꾸어 나가고 있습니다. 미래의 기계 기술은 인간의 의도를 읽고 따뜻한 감성을 전달하는 방향으로 진화하고 있습니다. 근육의 신호를 감지해 자유롭게 움직이는 로봇 의족·의수와 같은 기술은 사람들의 삶을 더욱 포용적으로 만듭니다. 아울러 감염병이나 식품 안전과 같은 위협에 즉각 대응할 수 있는 현장 감지 시스템은 우리 사회의 안전망을 견고히 구축합니다. 성공이라는 결과에 안주하기보다 가능성과 과정의 가치를 믿는 연구자들의 열정은 'K-Machine'이라는 이름으로 전 세계에 기술적 감동을 전할 것입니다.

한국기계연구원

생명과학
지구환경과학
융합
공학·기술

기계연구원 50주년 정리본

1976년, 대한민국 중화학공업의 불모지에서 한국기계연구원이 첫걸음을 내디뎠습니다. 당시 국가적 과제였던 수출 100억 달러와 국민 소득 1,000달러 달성을 위해 기계공업의 발전은 선택이 아닌 필수였습니다. 선각자들의 열정과 국가의 의지가 결집되어 탄생한 연구소는 지난 반세기 동안 대한민국 산업화의 든든한 버팀목이 되었습니다. 척박한 환경 속에서도 묵묵히 기술 혁신을 일궈온 연구진의 헌신은 오늘날 제조 강국 대한민국의 기틀을 마련한 핵심 원동력이 되었으며, 우리 산업의 심장을 뛰게 하는 엔진 역할을 해왔습니다. 기계연구원의 기술은 연구실 안에 머물지 않고 끊임없이 제조 현장으로 뻗어나갔습니다. 산업용 로봇부터 초정밀 첨단 제조 기술, 그리고 친환경 에너지와 국민 안전을 지키는 기술에 이르기까지 연구원이 개발한 혁신 기술들은 산업 현장의 공정을 바꾸고 새로운 표준을 제시했습니다. 특히 조선, 제철, 자동차 등 국가 기간산업의 경쟁력을 뒷받침하는 기술 토대를 구축함으로써, 우리나라가 글로벌 시장에서 당당히 경쟁할 수 있는 제조 역량을 갖추는 데 결정적인 기여를 했습니다. 이는 단순한 기술 개발을 넘어 국가 경쟁력 그 자체를 의미해왔습니다. 첨단 산업과 안보 분야에서의 성과 역시 눈부십니다. 세계 최고 수준의 초정밀 장비 기술을 확보하여 글로벌 반도체 시장의 핵심 기업들에 기술을 수출하는 쾌거를 이루었으며, 수중 폭발 내충격 강화 등 함정 생존성 기술의 자립을 주도하며 국방 과학의 위상을 높였습니다. 또한 나노융합 기술의 선제적 확보는 대한민국을 나노 강국으로 발돋움하게 한 단단한 초석이 되었습니다. 이러한 원천 기술들은 이제 인공지능(AI)과 결합하여 기계 스스로 지능을 갖추는 새로운 차원의 산업 혁명을 준비하는 밑거름이 되고 있습니다. 기계 기술은 지능과 데이터가 결합한 새로운 형태로 진화하며 미래 산업의 핵심 축으로 자리 잡고 있습니다. 기계연구원은 디지털 트윈을 통해 연구 체계를 근본적으로 혁신하고 있으며, 설계부터 생산까지 스스로 최적화되는 자율 제조 기술을 통해 제조업의 인공지능 전환을 선도하고 있습니다. 이는 사람이 접근하기 힘든 위험 환경이나 정밀한 작업이 요구되는 현장에서 기계가 인간의 한계를 보완하는 든든한 파트너가 됨을 의미합니다. 데이터 기반의 가상공학 플랫폼은 실제 제조 공정의 오류를 최소화하고 연구의 속도와 유연성을 획기적으로 높이고 있습니다. 다가올 50년을 향한 기계연구원의 비전은 '지능형 기계 문명'의 시대를 여는 것입니다. 2050년의 미래는 인류의 풍요로운 삶과 지구가 공존하는 시대를 지향합니다. 이를 위해 연구원은 지능형 피지컬 AI 설계, 탄소 중립 공학 플랫폼 구축, 초정밀·초신뢰성 첨단 장비 개발, 건강하고 안전한 사회 수호, 그리고 극지에서 우주까지 아우르는 개척 엔진 개발이라는 5대 도전 목표를 설정했습니다. 기계 기술은 이제 도구의 역할을 넘어 인류의 생존을 지키고 지속 가능한 발전을 가능케 하는 가장 강력한 해법이 될 것입니다. 이러한 미래 비전은 5대 대표 브랜드를 통해 구체적으로 구현됩니다. 자율 성장 AI 휴머노이드 '카이로스'를 필두로, 자율 제조 솔루션 '마욱스', 탄소 중립을 위한 'K-힐업', 깨끗한 공기를 책임지는 '에어', 그리고 디지털 엔지니어링 생태계를 완성하는 'KIMM 사이버랩'이 그 주인공입니다. 특히 150세 슈퍼 에이저 시대에 대응하는 의료 로봇과 재난 대응 시스템은 사람 중심의 안전한 세상을 만드는 핵심적인 역할을 수행할 것입니다. 이는 단순한 상상이 아니라 기계연구원이 축적해온 기술력을 바탕으로 실현될 구체적인 미래상입니다. 이제 기계연구원의 시선은 지구를 넘어 극지와 우주라는 새로운 영토로 향하고 있습니다. 고에너지 용접과 3D 프린팅 기술은 달과 화성 기지 건설의 기반이 될 것이며, 극저온 및 특수소재 가공 기술은 우주 탐사의 개척 엔진 역할을 할 것입니다. 지난 50년이 대한민국 산업화의 뼈대를 세운 시간이었다면, 다가올 50년은 지능형 기계 문명을 통해 전 인류의 번영에 기여하는 시간이 될 것입니다. 세상을 움직여온 기계 기술은 이제 미래를 움직이며, 인류의 더 나은 내일을 위해 멈추지 않는 도전을 계속해 나갈 것입니다.

한국기계연구원[KIMM 창립 50주년 기념식]

생명과학
지구환경과학
천문학
융합
공학·기술

[With KIMM to the World] '패밀리기업에 가다' #4 (주)차고엔지니어링

차고엔지니어링은 2019년 SK하이닉스 사내벤처로 출범하여 반도체, 디스플레이, 이차전지 등 첨단 산업에 필수적인 고효율 냉각 솔루션을 전문적으로 제공하는 기업입니다. 이들은 기존의 프레온 가스나 인체에 유해한 PFAS 계열의 냉매를 사용하지 않는 독자적인 친환경 냉각 시스템을 구현하며 기후 변화 대응과 지속 가능성을 동시에 실현하고 있습니다. 특히 극저온부터 고온까지 정밀한 온도 제어가 가능한 기술력을 바탕으로 산업 현장의 요구에 최적화된 소형 냉각 모듈과 산업용 칠러를 개발하며 하이테크 냉각 기술 분야에서 독보적인 영역을 구축하고 있습니다. 핵심 기술 중 하나인 스털링 냉각 시스템은 헬륨 기체의 압축과 팽창 사이클을 반복하여 영하 200도에 이르는 극저온을 구현하는 고효율 방식입니다. 이는 특정 냉매에 구애받지 않고 넓은 온도 범위에서 안정적인 성능을 발휘한다는 장점이 있습니다. 이와 함께 주목받는 터보-브레이튼 냉각 시스템은 수만 RPM 이상의 초고속 회전을 통해 기체를 순환시켜 냉각하는 기술로, 냉매의 상변화가 없는 기체 순환 방식을 채택하고 있습니다. 이는 지구온난화지수가 제로에 가까운 친환경 기술이자 국내 최초 상용화를 앞둔 고부가가치 솔루션으로 평가받고 있습니다. 한국기계연구원과의 협력은 이러한 혁신 기술의 완성도를 높이는 결정적인 계기가 되었습니다. 기존의 증기 압축 냉각 방식으로는 도달하기 어려웠던 영하 100도 이하의 영역을 극복하기 위해 두 기관은 스털링 냉각 시스템과 터보-브레이튼 냉각 시스템의 고도화를 공동으로 추진해 왔습니다. 2024년 패밀리 기업 선정을 기점으로 정부 R&D 과제를 수행하며 기술의 산업 적용성을 강화하고 있으며, 특히 대용량과 고효율이 요구되는 반도체 공정에서의 상용화를 최종 목표로 하고 있습니다. 지속 가능한 기술 혁신을 통해 산업계의 친환경 전환을 선도하는 성공 모델로 성장할 것으로 기대됩니다.

한국기계연구원[KIMM페셜]

지구환경과학
융합
공학·기술

[KIMM TV] K-Machine 기계연, 'K-CNC' 개발로 공작기계 국산화 길 성큼!

공작기계의 핵심이라 불리는 CNC 시스템은 기계 산업의 두뇌 역할을 하지만, 오랫동안 해외 기술에 의존해 온 분야였습니다. 특히 2019년 일본의 수출 규제 사태는 핵심 부품 국산화의 필요성을 절실히 느끼게 한 중대한 계기가 되었습니다. 이에 한국기계연구원을 중심으로 30여 개의 산학연 기관이 힘을 합쳐 순수 국내 기술로 CNC 시스템을 개발하는 데 성공했습니다. 이번 성과는 단순히 기술 개발에 그치지 않고, 주식회사 KCNC로의 기술 이전과 실증을 거쳐 상용화 단계까지 완수했다는 점에서 큰 의미를 갖습니다. 이제 우리나라도 해외 의존도를 대폭 낮추고 독자적인 기술 기반을 통해 제조 강국의 자존심을 지킬 수 있게 되었습니다. CNC 시스템은 크게 두뇌 역할을 하는 제어기와 실제 움직임을 담당하는 구동계로 구성됩니다. 제어기는 스마트폰의 AP와 같이 고도의 계산 능력이 요구되는 전자 장치이며, 구동계는 정밀한 하드웨어 설계와 소프트웨어 기술이 결합된 모터 드라이브 기술이 핵심입니다. 이번 프로젝트를 통해 기존에 기술 기반이 취약했던 스핀들 모터 드라이브를 포함하여 총 33종의 하이엔드급 국산 구동계를 개발하는 쾌거를 이루었습니다. 이는 100% 우리 기술을 바탕으로 한 기술 자립의 결과물이며, 하나의 시스템으로 수많은 서보축을 동시에 제어할 수 있는 다계통 기술까지 확보함으로써 국산 장비의 정밀도를 세계적인 수준으로 끌어올렸습니다. 새롭게 개발된 스마트 CNC 시스템은 디지털 제조 시대에 최적화된 직관적인 사용자 경험을 제공하는 데 중점을 두었습니다. 터치 패널과 편리한 사용자 인터페이스(UI)를 도입하여 조작 편의성을 극대화했으며, 높은 컴퓨팅 파워와 데이터 교환 플랫폼을 갖추어 기계 학습과 인공지능 기술의 접목이 가능해졌습니다. 이러한 디지털 전환 기술은 제조 현장의 데이터를 실시간으로 취득하고 분석하여 공정의 효율성을 획기적으로 개선할 수 있는 튼튼한 발판이 됩니다. 유기적인 산학연 협업을 통해 완성된 이 기술은 앞으로 국내 기계 산업의 경쟁력을 높이는 것은 물론, 글로벌 시장에서도 당당히 자리 잡아 세계적인 기술 리더로 도약하는 계기가 될 것입니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

융합
공학·기술

[KIMM TV(ENG)] KIMM develops the world-best filter-free fine particulate matter reduction technology

한국기계연구원(KIMM)은 미세먼지를 효과적으로 제거하면서도 인체에 유해한 오존을 거의 발생시키지 않는 획기적인 무필터 정전기 집진 기술을 선보였습니다. 지난 20여 년간의 정전기 기술 연구를 바탕으로 개발된 이 방식은 마이크로 섬유 전극에 미세한 전류를 흘려 이온을 생성하는 원리를 이용합니다. 공기 중의 초미세먼지(PM2.5)가 이 이온과 만나 전하를 띠게 되면, 강력한 정전기력이 작용하는 전도성 집진판으로 끌려가 포집됩니다. 기존 정전기 방식의 고질적 문제였던 오존 발생을 5ppb 미만으로 억제함으로써, 24시간 내내 가동해도 안전한 실내 환경을 조성할 수 있게 된 점이 이번 연구의 핵심 성과라고 할 수 있습니다. 현재 널리 쓰이는 공기 정화 시스템은 필터 방식에 의존하고 있어 주기적인 교체 비용과 유지보수에 따르는 재정적 부담이 큽니다. 특히 백화점이나 지하철 같은 대규모 공간에서는 필터에 먼지가 쌓일수록 공기 순환 효율이 급격히 떨어지는 문제가 발생합니다. 반면, 이번에 개발된 무필터 정전기 집진 기술은 공기의 흐름을 방해하지 않아 대용량의 공기를 한꺼번에 정화할 수 있는 탁월한 능력을 갖추고 있습니다. 별도의 대형 건설이나 설비 교체 없이도 지하철 터널 등에 즉시 적용이 가능하며, 기존 방식 대비 약 30% 이상의 비용 절감 효과를 거둘 수 있어 공공시설의 공기 질 개선에 최적화된 해결책으로 평가받습니다. 이 기술은 2024년 국제 정전기 집진 학회에서 수여하는 프레더릭 G. 코트렐 상을 받으며 그 혁신성과 기술력을 전 세계적으로 인정받았습니다. 현재 대전 지하철 역사와 터널에 적용되어 시민들에게 쾌적한 공기를 선사하고 있는 이 시스템은 앞으로 더욱 넓은 분야로 확장될 전망입니다. 연구팀은 지하철을 넘어 고도의 청정도가 요구되는 반도체 및 배터리 제조 공정의 클린룸에 이 기술을 도입하는 것을 목표로 삼고 있습니다. 나아가 대기 오염 문제가 심각한 중국과 인도 등 해외 시장에도 진출하여 인류의 건강을 지키고 전 세계적인 대기 질 개선에 이바지하고자 하는 비전을 실현해 나가고 있습니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

지구환경과학
공학·기술

[With KIMM to the World] '패밀리기업에 가다' #3 (주)성광이엔에프

성광이엔에프는 한국기계연구원의 연구원 창업 기업으로서, 에너지 절감과 환경 보호를 위한 환경·에너지 토탈 솔루션을 제공하는 전문 기업입니다. 이 기업의 핵심 기술인 열분해 유화 기술은 산소가 없는 조건에서 폐플라스틱이나 폐합성수지 같은 고분자 원료에 열을 가하여 가스로 전환한 뒤, 이를 다시 냉각 및 응축하여 오일을 생산하는 혁신적인 방식입니다. 특히 한국기계연구원과의 협업을 통해 개발된 다단 연속식 열분해 설비는 기존 회분식 설비의 한계인 저용량과 저효율 문제를 극복하며 폐배터리 블랙매스나 바이오매스 처리까지 가능한 범용성을 자랑합니다. 이 기술은 대용량 처리를 가능하게 하는 다양한 기술적 장점을 보유하고 있습니다. 우선 폐플라스틱의 투입이 용이하도록 증밀도 성형 과정을 거치며, 별도의 질소 치환실을 설치하여 외부 공기 유입이나 가스 유출 문제를 완벽하게 차단했습니다. 또한 설비 내부의 고착 물질을 제거하는 평판 스크래퍼와 ±1℃ 수준의 정밀한 온도 제어가 가능한 용융염 열원을 사용하여 안정성을 높였습니다. 특히 적층형 설치가 가능한 구조 덕분에 좁은 부지에서도 효율적으로 대용량 처리가 가능하며, 안전 관리 시스템인 PSM에 기반한 설계로 환경 및 안전사고를 미연에 방지합니다. 우리나라는 2026년 수도권 생활폐기물 직매립 금지를 시작으로 2030년에는 전국적으로 확대 시행될 예정입니다. 이러한 상황에서 성광이엔에프의 다단 연속식 열분해 설비는 폐기물 대란을 막고 추가 소각 설비 증설에 따른 민원 문제를 해결할 수 있는 실질적인 대안이 될 것입니다. 상용화 단계에 접어든 이 설비는 환경 오염 방지뿐만 아니라 자원 순환을 통해 국가 경제와 사회에 기여할 준비를 마쳤습니다. 앞으로도 지속적인 연구 협력을 통해 우리나라의 환경 문제를 해결하고 글로벌 시장에서도 경쟁력을 갖춘 미래 지향적 기업으로 성장할 것이 기대됩니다.

한국기계연구원[KIMM페셜]

지구환경과학
융합
공학·기술

[With KIMM to the World] '패밀리기업에 가다' #2 (주)비전세미콘

1997년 창업한 비전세미콘은 반도체 제조 공정에 필수적인 고정밀 장비들을 전문으로 생산하며 꾸준히 성장해 왔습니다. 최근에는 본사를 이전하며 인공지능 기술을 접목한 지능형 생산 환경인 스마트 팩토리 구축에 박차를 가하고 있습니다. 특히 외부 연구기관과의 긴밀한 협력을 통해 제조 현장에 자율화된 로봇 시스템을 도입하는 등 혁신적인 시도를 지속하고 있습니다. 이러한 변화는 단순한 제조 기업을 넘어 첨단 기술이 유기적으로 융합된 미래형 공장으로의 도약을 의미하며, 글로벌 산업 현장에서의 경쟁력을 확보하는 데 있어 매우 중요한 이정표가 될 것입니다. 비전세미콘은 제조 공정의 완성도를 결정짓는 독보적인 하드웨어 경쟁력을 갖추고 있습니다. 특히 가압 오븐 장비의 경우 내부 온도를 균일하게 유지하는 균일도 기술과 작동 중 발생하는 흄(Fume)을 효과적으로 처리하는 특허 장치를 통해 전 세계 엔지니어들에게 최상의 품질을 제공하고 있습니다. 이러한 고품질 기술들은 글로벌 반도체 제조 시장에서 비전세미콘의 장비가 깊은 신뢰를 받는 핵심 이유입니다. 끊임없는 연구 개발을 통해 확보한 고도의 정밀함은 기업이 세계 시장에서 강력한 우위를 점하며 지속적으로 성장해 나갈 수 있는 든든한 버팀목이 되고 있습니다. 로봇과 IoT 기술이 집약된 '스토랑트' 시스템은 식당 자동화의 새로운 패러다임을 제시하며 제조를 넘어 서비스 영역까지 사업을 확장하고 있습니다. 주문과 제조, 배송에 이르는 전 과정을 로봇이 수행하는 이 시스템은 CES 무대에서도 큰 찬사를 받았으며, 특히 방역 테이블은 전 세계의 시선을 사로잡았습니다. 한국기계연구원과의 협력을 통해 자율주행 알고리즘과 장애물 회피 기술을 고도화한 서빙 로봇은 현재 현장에서 활발히 활약 중입니다. 앞으로도 한국기계연구원의 로봇 기술과 자사의 자동화 역량을 융합하여 전 세계 자동화 시장을 선점하고 기술의 가치를 현장에서 증명하고자 합니다.

한국기계연구원[KIMM페셜]

융합
공학·기술

‘공작기계의 두뇌’, CNC 국산화 첨병! 국내 산·학·연 CNC 원천기술 전초기지, 한국기계연구원이 디지털 제조(Digital Manufacturing) 앞당긴다

공작기계용 CNC는 공작기계의 두뇌 역할을 담당하는 부품으로, 스마트폰의 핵심인 AP와 비견될 만큼 높은 중요성을 가집니다. 그러나 안타깝게도 우리나라 공작기계 산업은 이 핵심 부품의 95% 이상을 일본과 독일 등 외산 제품에 의존해온 것이 현실입니다. 이러한 기술적 종속을 해결하기 위해 산업통상자원부의 대규모 투자와 한국기계연구원의 주도 아래 국산 CNC 개발 사업이 본격적으로 추진되었습니다. 국내 주요 공작기계 기업들이 협력하여 설립한 'KCNC'와 브랜드 '테스(TESS)'는 독자적인 기술 자립을 향한 첫걸음이자 제조 강국으로 도약하기 위한 핵심 동력이 될 것입니다. 이번 국산화 프로젝트는 한국기계연구원과 한국전기연구원의 유기적인 협업을 통해 기술적 한계를 정면으로 돌파하고 있습니다. 특히 구동계 개발은 높은 생산성을 보장하는 고속 회전 기술과 품질 확보를 위한 미크론 단위의 정밀 제어 기술이 동시에 요구되는 매우 까다로운 영역입니다. 한국전기연구원이 담당하는 정밀 구동 제어 기술과 한국기계연구원의 설계 역량이 결합되어 제어기, 컨버터, 서보 드라이브 등의 국산화가 성공적으로 이루어졌습니다. 이는 단순한 부품 개발을 넘어 국가 연구기관 간의 기술적 융합이 실제 상용화로 이어진 대표적인 성공 사례로 평가받고 있습니다. 개발된 CNC 시스템은 현재 실제 공작기계에 탑재되어 외산 제품에 버금가는 가공 성능을 입증하고 있습니다. 향후 2년간의 철저한 실증 과정을 거쳐 안정성을 확보한 뒤 본격적으로 시장에 공급될 예정이며, 2030년까지 국내 시장 점유율 50% 달성을 목표로 하고 있습니다. 현대위아와 화천기공 같은 수요 기업들이 직접 성능 검증에 참여함으로써 실제 현장 사용자들의 요구를 완벽히 반영한 제품으로 고도화될 것입니다. 기계 산업과 인공지능(AI) 기술의 결합은 이제 유행을 넘어 대한민국의 생존이 걸린 문제인 만큼, 지속적인 혁신을 통해 제조 강국의 위상을 지켜나갈 것입니다.

한국기계연구원[KIMM페셜]

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[KIMM TV] 감염 걱정 뚝! 환경 골칫거리 의료폐기물, 병원에서 ‘직접’ 처리 가능한 멸균 장치 국내 최초 개발 #의료폐기물 #기계연한방우 #충남대학교병원

매년 급증하는 의료 폐기물은 현대 사회의 심각한 국가적 과제로 대두되고 있습니다. 이를 해결하기 위해 최근 국내 연구진은 고온 고압 증기를 활용해 의료 현장에서 직접 폐기물을 처리할 수 있는 의료 폐기물 멸균 장치를 최초로 개발했습니다. 이번 연구는 한국기계연구원의 지원과 기업 간의 긴밀한 협력을 통해 이루어졌으며, 실제 병원 환경에서 시간당 100kg을 처리할 수 있는 완제품 형태로 실증 연구를 성공적으로 마쳤습니다. 기존의 중앙 집중식 처리 방식에서 벗어나 발생지에서 즉각적인 멸균이 가능해짐에 따라 의료 폐기물 관리 체계에 획기적인 변화가 기대됩니다. 이번에 개발된 기술은 기존의 마이크로파 가열 방식이 가졌던 전자파 노출이나 사고 위험을 혁신적으로 보완했습니다. 고온 고압 증기가 의료 폐기물 내부 깊숙이 침투할 수 있도록 폐기물을 잘게 분쇄하는 공정을 도입했으며, 증기에 압력을 가해 끓는점을 100도 이상으로 높여 멸균 효율을 극대화했습니다. 그 결과 세계 최고 수준인 138도에서 10분, 혹은 145도에서 5분 이내에 99.9999%의 멸균 성능을 달성하며 2023년 신기술(NET)로도 인증받았습니다. 이러한 고효율 기술은 병원 내 생물학적 유해 물질을 가장 안전하고 효과적으로 제어할 수 있는 핵심 솔루션이 될 것입니다. 의료 폐기물을 현장에서 일반 폐기물로 전환하면 수송 및 소각 과정에서의 감염 위험을 원천적으로 차단할 수 있습니다. 연간 약 21만 톤에 달하는 국내 의료 폐기물의 30%만 자체 처리해도 약 720억 원의 비용 절감이 가능하며, 냉각 수송 시 발생하는 탄소 배출을 줄여 병원의 ESG 경영 실천에도 크게 기여할 수 있습니다. 또한, 설치 공간에 따라 장치의 구조를 유연하게 변경할 수 있도록 설계하여 실제 현장 적용성을 높였습니다. 향후 이 기술은 조류인플루엔자(AI)와 같은 감염 동물의 사체 처리 분야까지 확장되어 국가 방역 체계 강화에도 큰 역할을 할 전망입니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

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[KIMM TV] 사람 말귀 알아듣고, 스스로 척척, 제조업 작업에도 인공지능 로봇 활약! #ai로봇 #인공지능 #로봇 #세계최초 #기계연김창현

기존의 로봇 기술은 정해진 작업을 수행하는 데에는 매우 능숙하지만, 작업 환경이나 대상이 바뀌면 새로운 설정을 입력해야 하는 어려움이 있었습니다. 한국기계연구원 인공지능(AI)기계연구실에서는 이러한 한계를 극복하고자 로봇이 제조 현장의 변화에 유연하게 적응할 수 있는 기술을 연구해 왔습니다. 명령을 이해하고 작업 계획을 세우며 실제 이동과 작업을 수행하는 모든 과정을 통합하여, 로봇을 보다 손쉽게 현장에 적용할 수 있도록 만드는 것이 이 연구의 시작점이었습니다. 이를 통해 복잡한 제조 환경에서도 효율적인 작업 수행이 가능해졌습니다. 연구팀은 작업자의 명령을 이해하고 작업을 수행하는 순서를 스스로 생성하여 실제 실행까지 한 번에 처리하는 자동화 기술을 개발했습니다. 기존에도 이와 유사한 연구들이 실험실 수준에서 시도된 적은 있었지만, 실제 제조 공정에 이를 적용하여 성공적으로 테스트를 진행한 것은 이번이 처음입니다. 현재 이 지능형 로봇은 전기차 부품을 생산하는 실제 제조 라인에 투입되어 사람을 대신해 작업을 수행하고 있습니다. 연구진은 향후 이 기술을 더욱 고도화하여 다른 다양한 제조 공정으로 범위를 확대해 나갈 원대한 계획을 세우고 있습니다. 제조 현장에서 로봇이 원활하게 동작하기 위해서는 빠르고 정확한 움직임이 필수적입니다. 하지만 현재의 기술 수준에서 단일 인공지능(AI) 모델만으로 이러한 정밀도와 속도를 동시에 만족시키기에는 무리가 있습니다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 작업, 주행, 인식 등 각각의 기능별로 특화된 인공지능(AI)을 활용하는 방식을 채택했습니다. 분야별로 최적화된 인공지능(AI) 기술들을 유기적으로 구성함으로써, 현장의 요구 조건을 모두 충족하는 동시에 사용자가 훨씬 더 간편하게 시스템을 조작할 수 있는 환경을 구축하는 데 성공했습니다. 이 시스템의 핵심은 거대언어모델(LLM)을 활용하여 사용자의 자연어 명령을 로봇용 함수로 변환하는 데 있습니다. 변환된 함수는 가상 환경에서 사전에 최적의 동작 경로를 시뮬레이션한 뒤, 실제 환경에서 인식 및 주행 인공지능(AI)과 상호작용하며 작업을 완수합니다. 특히 로봇 '세이'는 연구소 정보와 같은 기본 데이터와 일반 상식을 결합하여 사람과 자연스러운 대화를 나눌 수 있는 지능을 보여줍니다. 따로 답변을 프로그래밍하지 않아도 로봇 스스로 정보를 바탕으로 응답을 생성하는 능력은 인공지능(AI) 기술이 로봇과 얼마나 밀접하게 통합되었는지를 잘 보여줍니다. 본 연구의 핵심 가치는 전문가가 아니더라도 누구나 로봇을 손쉽게 활용할 수 있다는 점에 있습니다. 작업자가 일일이 복잡한 프로그래밍 과정을 거치지 않고 대화하듯 명령을 내리면, 로봇이 스스로 작업 방식을 추론하여 실행하기 때문입니다. 이러한 변화는 제조 전반의 생산성을 획기적으로 향상시킬 뿐만 아니라, 위험하고 열악한 업무 환경을 개선하여 근로자의 안전을 보장하는 데에도 큰 도움을 줄 것입니다. 인공지능(AI) 기술로 무장한 로봇은 이제 사람의 삶을 더 좋게 만드는 든든한 조력자로서 우리 곁에 더 가까이 다가오고 있습니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

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[KIMM TV] 로봇 휠체어로 계단 오르내리고, 혼자 서서 이동한다

한국기계연구원의 AI로봇연구부는 하지 장애인들이 일상에서 겪는 물리적 제약을 극복할 수 있도록 돕는 로봇 휠체어 기술을 세계 최초로 선보였습니다. 기존의 인프라는 대부분 비장애인의 신체 조건에 맞춰 설계되어 있어, 장애인들은 책장을 이용하거나 창문을 여닫는 등 일상적인 활동에서도 큰 불편을 겪습니다. 이번에 개발된 기술은 계단 등반 모듈과 입식 생활을 지원하는 스탠딩 모듈을 결합하여, 사용자가 장애물을 넘어 이동하고 동시에 서서 생활할 수 있는 환경을 제공합니다. 휠체어 하부에 탑재된 계단 등반 모듈은 평소에는 보이지 않게 숨어 있다가 계단을 만나는 순간 하강하여 작동합니다. 이 모듈은 독특한 'ㄹ'자 형 크롤러 구조를 채택하여 지면을 수직으로 짚고 올라가는 방식을 사용합니다. 덕분에 미끄러짐에 대한 안정성이 매우 높으며, 복잡한 센서 제어 없이도 단순히 크롤러를 올리고 내리는 동작만으로 계단을 오르내릴 수 있습니다. 이러한 간결한 구조는 실제 사용 환경에서 기계적 신뢰성을 높여주며 사용자에게 안전한 이동 경험을 선사합니다. 입식 생활을 가능하게 하는 스탠딩 모듈은 사용자의 건강과 사회적 교감을 고려한 기술입니다. 장시간 앉아 있을 때 발생하는 압력을 분산시켜 욕창을 예방하고 원활한 혈액 순환을 돕는 기능적 이점을 제공합니다. 더블 사변형 구조의 콤팩트한 설계를 바탕으로 다양한 자세 변환이 가능하며, 탈부착이 용이하여 다양한 이동 플랫폼과의 결합 및 확장성 면에서도 매우 뛰어난 성능을 자랑합니다. 이러한 기술적 완성도는 사용자가 일상에서 겪는 제약을 최소화하고 더 넓은 세상을 마주할 수 있도록 돕습니다. 연구팀은 기존의 캐터필러 방식에서 더 나아가 물방울의 표면장력 원리를 응용한 '모핑 휠' 기술을 함께 공개했습니다. 이 특수 휠은 평탄한 지면에서는 일반적인 원형 바퀴의 형태와 강성을 유지하지만, 요철이나 장애물을 만나면 실시간으로 형태와 강성을 변화시켜 장애물을 유연하게 돌파합니다. 세계 최초로 구현된 이 기술은 휠체어의 기동성을 비약적으로 향상시킬 뿐만 아니라, 이동이 필요한 모든 로봇 기술에 공통적으로 적용될 수 있는 원천 기술로서 향후 다양한 산업 분야에서 한계를 극복하는 열쇠가 될 것입니다. 이번에 개발된 로봇 휠체어 기술은 단순히 물리적인 이동 수단을 제공하는 차원을 넘어, 장애를 가진 이들이 일상생활에서 느끼는 심리적·사회적 장벽을 허무는 데 큰 의미가 있습니다. 기술이 인간의 신체적 한계를 보완하고 삶의 질을 근본적으로 개선함으로써 인류와 로봇이 조화롭게 공존하는 따뜻한 미래를 제시합니다. 한국기계연구원은 앞으로도 사람 중심의 로봇 기술 개발에 정진하여, 소외되는 이 없이 누구나 더 나은 내일을 꿈꿀 수 있는 기술적 토대를 마련해 나갈 것으로 기대됩니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

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[KIMM TV] (ENG) 세계 최초 필터 없이 정전기로 실내 초미세먼지 박멸(무필터 공기청정)

지하철 역사나 터널처럼 광활한 공간의 공기를 신속하게 정화하기 위해서는 대용량의 공기를 처리할 수 있는 독자적인 기술이 필수적입니다. 최근 국내 연구진은 세계 최초로 물리적인 필터를 사용하지 않고도 초미세먼지를 효과적으로 저감할 수 있는 혁신적인 기술을 개발했습니다. 이 기술의 핵심은 아주 미세한 탄소 섬유 전극을 활용하여 전력 소모를 최소화하면서도 대량의 이온을 방출하는 방식에 있습니다. 방출된 이온은 공기 중의 미세먼지와 결합하여 하전시키며, 이를 통해 기존 필터 방식의 한계를 뛰어넘어 유해 물질을 정교하게 걸러낼 수 있는 새로운 정화 시스템을 구축했습니다. 기술 개발 초기에는 전극의 면적이 넓어짐에 따라 필름의 평탄도를 유지하는 데 상당한 기술적 어려움이 있었습니다. 전극이 휘거나 구겨지는 문제를 해결하기 위해 연구팀은 장치 내부의 슬릿 구조와 탄소 함량을 정밀하게 조정하는 과정을 거쳤습니다. 이러한 공정 최적화를 통해 전극 사이의 간격을 일정하게 유지하는 데 성공했으며, 그 결과 집진 효율이 비약적으로 향상되었습니다. 실제 테스트를 통해 미세먼지 농도가 '나쁨' 수준이었던 환경을 '좋음'으로 개선하는 성과를 거두며, 대규모 공간에서도 충분히 활용 가능한 기술임을 현장에서 성공적으로 입증해냈습니다. 기존의 하전 방식은 굵은 전극에 고전압을 인가해야 했기에 에너지 소모가 크고 유해 물질이 발생하는 고질적인 단점이 있었습니다. 연구팀이 제안한 신기술은 이러한 문제점을 해결함과 동시에 물을 전혀 사용하지 않고도 공기 질을 관리할 수 있는 혁신적인 방안을 제시합니다. 세척 과정에서 물 대신 바람과 진공 흡입기를 사용하여 집진판에 쌓인 먼지를 간편하게 제거할 수 있도록 설계되었습니다. 이러한 건식 세정 방식은 유지보수가 매우 편리할 뿐만 아니라, 수자원 낭비를 방지하고 장비의 수명을 연장하는 데에도 긍정적인 영향을 미쳐 경제성과 환경 보호라는 두 마리 토끼를 모두 잡았습니다. 연구팀은 실제 지하철 이용 환경에서의 성능을 검증하기 위해 대전 유성온천역의 공조 시스템에 해당 기술을 적용했습니다. 외부에서 유입되는 오염된 공기를 정화하여 승강장으로 공급하는 공조 방식과 내부 공기를 순환시키는 공기청정기 방식을 동시에 운용하며 엄격한 성능 평가를 진행했습니다. 또한 시민들이 새로운 기술을 직접 눈으로 확인하고 안심하고 이용할 수 있도록 리빙랩을 운영하고 있습니다. 기술의 안전성과 효과를 상세히 설명함으로써 시민들의 불안감을 해소하고, 대중교통 이용객들에게 쾌적하고 맑은 공기를 제공하는 공공 서비스의 가치를 진정성 있게 실현하고 있습니다. 현재 승강장을 대상으로 진행된 실증 연구는 향후 열차가 운행하는 지하 터널과 환기실 등으로 그 범위를 점진적으로 확대할 계획입니다. 지하철 터널은 미세먼지 발생원이 많아 집중적인 관리가 필요한 곳인 만큼, 이번 기술의 확대 적용은 지하철 전 구간의 공기 질 개선에 결정적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 장기적으로는 지하철 역사를 넘어 백화점이나 전시장 등 유동 인구가 많은 다양한 다중이용시설에도 이 기술을 도입하여 보편적인 공기 정화 솔루션으로 발전시킬 비전을 가지고 있습니다. 지속적인 연구 개발을 통해 시민들이 숨 쉬는 모든 공간을 더욱 깨끗하게 만드는 데 앞장설 예정입니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

지구환경과학
공학·기술

(ENG) Neither a solid, liquid, nor gas. What am I? Plasma! 【Behind the Science: Plasma - #3】

우리가 흔히 접하는 물질은 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재합니다. 하지만 기체 상태에 지속적으로 강력한 에너지를 가하면 원자핵에서 전자가 떨어져 나가는 이온화 현상이 일어나는데, 이를 물질의 네 번째 상태인 플라스마라고 부릅니다. 사실 우리가 사는 지구와 달리 광활한 우주의 99.9%는 이 플라스마 상태로 이루어져 있습니다. 이온화된 입자들이 자유롭게 움직이는 이 특별한 상태는 현대 과학이 탐구하는 가장 신비롭고 중요한 물리적 현상 중 하나로 꼽히며 다양한 연구의 토대가 되고 있습니다. 플라스마 상태가 된 물질은 화학적으로 매우 불안정하며 동시에 아주 높은 에너지를 보유하게 됩니다. 일반적인 물질이 화학 반응을 일으키기 위해서는 특정 수준 이상의 활성화 에너지가 필요하지만, 플라스마는 이미 그 장벽을 넘어서는 과잉 에너지를 가지고 있습니다. 이러한 특성 덕분에 평소라면 일어나기 힘든 물리적 변화나 화학 반응을 매우 효율적으로 촉진할 수 있습니다. 이러한 고에너지 상태의 반응성은 플라스마 기술이 정밀한 공정이나 복잡한 환경 정화 문제에서 강력한 해결책으로 주목받는 핵심적인 이유가 됩니다. 플라스마는 온도 범위에 따라 고온과 저온으로 나뉘어 각기 다른 분야에서 혁신을 일으키고 있습니다. 수천만 도에 달하는 고온 플라스마는 태양의 원리를 이용한 인공태양 및 핵융합 발전의 핵심이며, 상온의 저온 플라스마는 반도체 세정, 공기 정화, 폐기물 처리 등 일상과 밀접한 산업 전반에 활용됩니다. 무한한 잠재력을 지닌 이 기술은 인류의 삶을 더욱 풍요롭게 만들 차세대 동력으로 평가받고 있습니다. 현재 한국기계연구원 등 여러 전문 기관에서는 플라스마의 가능성을 현실로 구현하기 위해 활발한 연구를 지속하고 있습니다.

한국기계연구원[에듀KIMM]

물리학
화학
천문학
융합
공학·기술

(ENG) What are the secrets behind the laser? 【Behind the Science: Laser - #8】

역사적인 건축물의 보존과 복원에 있어 레이저는 이제 빼놓을 수 없는 혁신적인 도구로 자리 잡았습니다. 워싱턴 DC의 제퍼슨 기념관이나 시드니 하버 브리지와 같은 세계적인 명소들이 레이저를 이용해 오염물질을 제거하며 본래의 고결한 모습을 되찾았습니다. 1980년대 중반부터 유럽을 중심으로 확산된 이 기술은 단순한 청소를 넘어 예술 작품이나 고대 오벨리스크의 역사적 가치를 보존하는 데 핵심적인 역할을 수행합니다. 레이저는 '유도 방출에 의한 광 증폭'이라는 의미를 담고 있으며, 이는 원자 단위에서 일어나는 에너지의 상호작용을 집약적으로 보여주는 용어입니다. 일상부터 첨단 산업 분야에 이르기까지 레이저는 이미 우리 삶의 필수 기술이 되었습니다. 레이저의 원리는 원자 속 전자의 독특한 움직임에서 시작됩니다. 외부에서 빛 에너지가 유입되면 전자는 원자 중심에서 멀어지며 더 빠르게 운동하는 들뜬 상태가 됩니다. 이때 전자가 다시 원래의 낮은 에너지 위치로 돌아오면서 남은 에너지를 빛의 형태로 내보내는데, 이를 자발 방출이라고 부릅니다. 우리가 흔히 주변에서 보는 일반적인 빛이 이러한 자연스러운 과정을 거쳐 생성됩니다. 반면 이미 에너지가 높은 상태에 있는 전자가 외부 광자의 자극을 받아 동일한 성질의 광자를 방출하며 내려오는 현상을 유도 방출이라 합니다. 이 과정을 통해 강력하고 일관된 빛의 흐름인 레이저가 탄생하며, 이는 레이저만이 가진 독특한 물리적 특징을 결정짓는 핵심 기제가 됩니다. 유도 방출을 통해 생성된 레이저는 단색광, 결맞음성, 방향성, 그리고 매우 높은 휘도라는 네 가지의 고유한 특성을 가집니다. 모든 빛의 색이 동일하고 파장의 위상이 완벽하게 일치하며, 빛이 퍼지지 않고 오직 한 방향으로만 나아가는 성질 덕분에 아주 먼 거리에서도 에너지 손실을 최소화할 수 있습니다. 현재 뉴멕시코의 아파치 천문대에서는 이러한 레이저의 정밀한 직진성을 활용해 달 표면에 남겨진 반사판을 맞추고 돌아오는 왕복 시간을 측정하고 있습니다. 이를 통해 지구와 달 사이의 거리를 밀리미터 단위로 오차 없이 계산해 내는 등 레이저는 인류의 측정 한계를 극복하는 데 큰 공헌을 하고 있습니다. 기술의 고도화에 따라 레이저는 방출 방식에 따라 연속파와 펄스 레이저로 세분화되었으며, 사용하는 매질에 따라 고체와 가스, 반도체 레이저 등으로 다양하게 분류됩니다. 최근에는 레이저가 물질과 충돌할 때 생성되는 플라스마의 스펙트럼을 분석해 성분을 파악하거나, 빛의 미세한 압력을 이용해 DNA와 같은 초미세 분자를 조작하는 광학 집게 기술로까지 진화하고 있습니다. 또한 양자 컴퓨팅 환경에서 초고속 전기 신호를 생성하는 데에도 레이저가 핵심적인 역할을 수행합니다. 중력의 영향을 거의 받지 않는 빛의 특성상 미래의 우주 시대에는 행성 간 통신과 정밀 관측의 중추적인 수단으로 그 가치가 더욱 높아질 전망입니다. 한국기계연구원 레이저전자빔기술과는 1989년 설립 이후 자동차 프레임 용접부터 배터리 제조 공정에 이르는 핵심 원천 기술을 개발하며 국가 경쟁력을 높여왔습니다. 유리를 거울처럼 매끄럽게 절단하거나 물체 표면의 녹과 불순물을 정교하게 제거하는 세척 기술은 국내 산업 현장의 생산성을 획기적으로 개선하고 있습니다. 최근에는 그동안 축적된 장비 개발 노하우를 바탕으로 레이저의 심장이라 할 수 있는 광원을 국산화하는 연구에도 박차를 가하고 있습니다. 세계 최고 수준의 레이저 기술 자립을 목표로 하는 이러한 끊임없는 노력은 대한민국이 글로벌 첨단 제조 시장을 선도해 나가는 든든한 밑거름이 될 것입니다.

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물리학
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공학·기술

(ENG) Even these parts can be made with 3D Printing?! 【Behind the Science: 3D Printing - #5】

컴퓨터에서 종이에 잉크를 뿌려 글자를 새기는 2D 프린팅의 시대를 넘어, 이제는 입체적인 형상을 직접 만들어내는 3D 프린팅의 시대가 도래했습니다. 디지털 3D 모델을 기반으로 금속, 플라스틱, 세라믹 등 다양한 재료를 층층이 쌓아 올리는 이 방식은 '적층 제조'라고 불립니다. 1940년대에 처음 개념이 제안된 이후 1988년 상용 장비가 출시되면서 본격적인 발전을 시작한 이 기술은, 오늘날 항공과 자동차, 의료 등 산업 전반에서 혁신을 일으키고 있습니다. 기존의 제조 방식이 거대한 재료를 깎아내는 방식이었다면, 3D 프린팅은 필요한 만큼만 쌓아 올려 자원 낭비를 줄이고 복잡한 구조를 구현하는 데 최적화되어 있습니다. 3D 프린팅 기술 중에서도 특히 산업적 파급력이 큰 분야는 금속 3D 프린팅입니다. 대표적인 방식인 PBF는 레이저를 금속 분말에 조사하여 한 층씩 굳혀나가는 기술로, 기존 가공 방식으로는 불가능했던 복잡한 내부 구조를 단 한 번에 제작할 수 있게 해줍니다. 이는 부품의 무게를 줄이면서도 성능을 극대화하는 결과를 낳습니다. 또 다른 방식인 DED는 금속 표면을 녹인 후 분말을 공급하며 적층하는 방식으로, 제작 속도가 빠르고 대형 부품 제작에 유리합니다. 이러한 특성 덕분에 DED 기술은 마모된 부품을 정밀하게 수리하거나 표면의 강도를 보강하는 작업에 널리 쓰이며 제조업의 효율성을 높이는 핵심적인 도구로 자리매김하고 있습니다. 이러한 혁신 기술은 우리 삶의 질을 높이는 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 항공우주 분야에서는 초경량 고성능 부품을 제작하고, 의료 분야에서는 환자의 신체 구조에 완벽히 맞는 인공 치아나 인공 뼈를 만드는 데 사용됩니다. 뿐만 아니라 자전거와 같은 일상용품부터 국방용 부품까지 그 범위는 무궁무진합니다. 현재는 단순한 형상 제작을 넘어 차세대 모터 기술을 위한 자기 3D 프린팅과 같은 첨단 연구도 활발히 진행 중입니다. 미래에는 3D 프린팅으로 제작된 경량 구조와 고성능 모터를 탑재한 도심 항공 모빌리티가 하늘을 날아다니는 풍경이 일상이 될 것입니다. 첨단 제조 기술의 발전은 우리가 상상하던 미래를 현실로 앞당기고 있습니다.

한국기계연구원[에듀KIMM]

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【KIAT 국제공동 기술개발사업 우수사례】 양자구조체 기반 고효율 초저가 태양전지 기술 #한국기계연구원 #kimm #양자점 #탄소중립 #국제공동R&D

최근 전 세계적으로 ESG 경영과 탄소중립이 핵심 가치로 떠오르면서 에너지 기술의 혁신이 그 어느 때보다 강조되고 있습니다. 이러한 시대적 흐름에 발맞추어 한국기계연구원은 차세대 태양전지 기술인 양자점 연구에 박차를 가하고 있습니다. 나노역학장비연구실을 중심으로 진행되는 이 프로젝트는 기존 제조 장비의 지능화를 넘어 미래 에너지원 확보를 위한 원천 기술 기획과 상용화를 목표로 합니다. 특히 양자점 소재가 가진 무궁무진한 잠재력을 태양전지 분야로 확장하여 에너지 산업의 새로운 전기를 마련하고자 노력하고 있습니다. 이번 연구는 대기업인 OCI, 카이스트, 그리고 미국 국립재생에너지연구소(NREL)와의 국제 공동 기술 개발로 진행되었습니다. 연구 초기에는 양자점의 물성을 이론치만큼 끌어올리는 데 상당한 어려움을 겪었으나, 공동 연구 파트너와의 협업을 통해 돌파구를 찾았습니다. 양자점 합성 과정에서 대기 중 수분 함량이 결정적인 역할을 한다는 사실을 발견한 것입니다. 수분 환경을 정밀하게 제어함으로써 마침내 이론적 수치에 근접한 고품질 양자점을 합성하는 데 성공하였으며, 이는 고효율 태양전지 개발의 중요한 토대가 되었습니다. 연구의 구체적인 성과로는 광전변환 효율 16%를 달성하며 당초 정량적 목표였던 15%를 상회하는 결과를 얻은 점을 꼽을 수 있습니다. 또한 대기 중에서 약 1,000시간 동안 구동해도 효율의 큰 저하가 없는 고안정성 소자를 제작하는 데 성공했습니다. 일반적으로 태양전지는 효율이 높으면 안정성이 떨어지고, 반대로 안정적이면 효율이 낮아지는 경향이 있습니다. 하지만 이번 프로젝트를 통해 효율과 안정성이라는 두 마리 토끼를 모두 잡음으로써, 실험실 수준의 기술을 넘어 실제 상용화에 한 걸음 더 다가가는 고무적인 쾌거를 이루어냈습니다. 효율과 안정성을 동시에 확보하기 위해 연구팀은 마치 하이브리드 자동차와 같은 혁신적인 하이브리드 이중층 시스템을 고안했습니다. 효율을 담당하는 양자점 층과 안정성을 담당하는 층을 각각 따로 구성하여 최적의 시너지를 내도록 설계한 것입니다. 양자점 태양전지는 기존 실리콘 태양전지와 달리 용액 상태에서 공정을 진행할 수 있어 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있다는 강점이 있습니다. 또한 입자 크기에 따라 다양한 색상을 구현할 수 있는 심미적 특성 덕분에 건물의 외장재나 창호 등 다양한 분야로 응용 범위를 넓힐 수 있다는 장점이 있습니다. 연구팀은 이제 확보한 핵심 기술을 바탕으로 독성 요소를 최소화한 친환경 양자점 개발에 매진하여 본격적인 상용화를 앞당기고자 합니다. 국제 공동 연구 과정에서 각국의 행정적 차이로 인한 여러 난관이 있었으나, 선진 연구 기관과의 협력은 혼자 해결하기 힘든 난제들을 극복하는 소중한 기회가 되었습니다. 이번 과제를 통해 증명된 글로벌 협업의 가치가 다른 기업과 연구자들에게도 확산되어, 더 많은 기술적 한계를 돌파하는 계기가 되길 바랍니다. 끝으로 기술 개발의 기회를 제공해 준 관계 기관에 감사를 표하며 연구를 지속해 나갈 것입니다.

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“벽이 느껴져요, 완벽⭐” 센터급 춤실력🕺에 요즘 핫하다는 연구까지... 주인공은 언제나 마지막에 등장하는 법😎🎇│#연구원 #김주원 요즘MZ연구원

극한열유체기계연구실은 우리가 상상하기 어려운 영하의 극한 세계를 탐구하는 곳입니다. 이곳에서는 영하 190도에 달하는 극저온 유체를 전문적으로 다루는 팀과 팽창기, 압축기 같은 핵심 회전기기를 연구하는 팀이 긴밀하게 협력하며 기술적 한계에 도전하고 있습니다. 특히 최근 탄소중립 시대의 핵심 과제로 떠오른 수소 액화 기술은 영하 250도라는 극단적인 온도를 견뎌야 하는 고난도 분야입니다. 연구진은 이러한 가혹한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 기자재를 개발함으로써 미래 에너지 산업의 튼튼한 기반을 닦아나가고 있습니다. 액체 공기와 액체 수소에 대한 연구는 현대 정밀 공학에서 매우 중요한 위치를 차지합니다. 기체를 액체 상태로 변화시키는 액화 과정은 에너지의 저장과 운송 효율을 극대화하기 위해 반드시 거쳐야 하는 필수적인 단계입니다. 특히 수소 액화 기술은 우리 실생활에 밀접한 영향을 미칠 차세대 청정에너지원을 다룬다는 점에서 그 가치가 더욱 큽니다. 연구진은 영하 250도의 극한 환경을 극복할 수 있는 최적의 시스템 설계를 위해 매일 수많은 시뮬레이션과 실험을 반복하며 국가 경쟁력을 높일 정밀한 데이터 확보에 매진하고 있습니다. 정밀한 기계를 다루는 연구원에게도 창의적인 에너지를 발산하는 통로가 필요합니다. 10년 넘게 이어온 팝핀 댄스는 연구 과정에서 쌓인 스트레스를 해소하고 새로운 활력을 불어넣는 소중한 취미입니다. 무대 위에서 강렬한 동작을 선보이는 모습은 실험실에서의 진중한 모습과는 또 다른 매력을 보여줍니다. 이처럼 다채로운 재능과 열정은 연구 활동에 유연한 사고를 더해주며, 한 분야에 오랫동안 몰입할 수 있는 끈기를 길러주는 긍정적인 밑거름이 되어 줍니다. 연구와 예술 사이의 균형은 창의적인 연구 문화를 만드는 핵심적인 요소가 됩니다. 연구실 밖의 평범한 일상 속에서도 새로운 영감은 계속됩니다. 영화 '미드나잇 인 파리'에 매료되어 프랑스 파리의 거리를 직접 거닐어보고 싶어 하는 소망은 연구원 개인의 감성적인 면모를 보여주는 대목입니다. 아울러 전문인으로서의 성취를 위해 자신이 주도하여 기획한 연구 과제가 성공적인 결실을 보고, 향후 대규모 국책 사업으로 확장되기를 바라는 열정적인 목표를 품고 있습니다. 개인적인 휴식과 전문적 성장 사이의 조화는 더 가치 있는 성과를 만드는 든든한 동력이 됩니다. 이러한 균형 잡힌 시각은 연구의 지속 가능성을 높여주는 역할을 합니다. 한국기계연구원의 끊임없는 기술 혁신은 대한민국의 더 큰 미래를 향한 발걸음과 궤를 같이하고 있습니다. 연구원들의 진솔한 열정과 도약은 우리 사회가 직면한 다양한 기술적 과제들을 해결하는 소중한 열쇠가 됩니다. 점심 메뉴를 고르는 사소한 일상에서부터 우주적 차원의 극저온 기술 개발에 이르기까지, 연구원들의 모든 순간은 더 나은 내일을 만드는 자산입니다. 앞으로도 기계 공학의 발전과 혁신적인 성과를 위해 국민들의 지속적인 관심과 따뜻한 응원이 필요합니다. 기술의 발전은 연구원들의 열정과 국민의 지지가 만날 때 진정한 빛을 발하게 될 것입니다.

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사명감 풀충전🔋🔋 우리나라 레이저 분야는 내가 책임진다!! (feat.너무 소중한 내 딸...🎹💕👨‍👩‍👧) │#연구원 #한성흠 요즘MZ연구원

한국기계연구원은 인류의 미래를 위해 끊임없이 도전하며 국가기술 경쟁력을 선도하는 연구의 중심지입니다. 이곳에서 근무하는 연구원들은 세계적인 연구 성과뿐만 아니라, 연구원 내부에 조성된 아름다운 산책로와 공원을 최고의 복지 환경으로 꼽으며 자부심을 느낍니다. 계절의 변화를 한눈에 담을 수 있는 자연경관은 고도의 집중력이 필요한 연구 활동 중에 얻는 소중한 휴식처가 됩니다. 따스한 햇살 아래서 얻는 창의적인 영감은 혁신적인 기술 개발의 밑거름이 되며, 연구원들에게 지치지 않는 활력을 불어넣어 주고 있습니다. 초정밀장비연구실은 현대 산업의 토대가 되는 정밀 기계 기술을 전문적으로 연구하며 대한민국 제조기술의 정점을 지향합니다. 이곳의 핵심 임무는 단순한 기계 제작을 넘어, 나노미터 단위의 극미세한 제어가 가능한 초정밀 장비를 개발하는 것입니다. 이를 위해서는 원재료인 금속을 오차 없이 정교하게 가공하는 기술이 필수적인데, 이러한 가공기술의 정밀도가 곧 완제품의 성능을 결정짓기 때문입니다. 연구원들의 섬세한 손길에서 탄생한 기술력은 국내 기계 산업의 품질을 세계적인 수준으로 끌어올리는 원동력이 되고 있습니다. 고도의 정밀성이 요구되는 반도체 제조 분야에서도 이러한 초정밀 장비 기술은 핵심적인 역할을 수행합니다. 반도체 공정은 눈으로 확인하기 어려운 미세한 회로를 다루기 때문에 아주 작은 외부 요인에도 민감하게 반응할 수밖에 없습니다. 연구실에서는 극한의 정밀도를 유지하면서도 안정적으로 미세 공정을 수행할 수 있는 차세대 장비 연구에 매진하고 있습니다. 이러한 기술적 진보는 반도체 생산 효율성을 높이고 공정 오차를 최소화함으로써, 글로벌 시장에서 우리나라가 기술적 우위를 견고히 유지하는 데 결정적인 기여를 합니다. 연구실의 치열한 일과를 마친 연구원들은 일상으로 돌아가 평범하고 따뜻한 아버지로서의 삶을 살아갑니다. 기계와 수치를 다루는 정교한 업무 특성상 하루 종일 긴장감을 유지해야 하지만, 퇴근 후 자녀와 함께 보내는 시간은 그 무엇보다 소중한 치유의 순간이 됩니다. 아이의 성장을 곁에서 지켜보며 느끼는 기쁨은 연구원으로서의 사명감을 더욱 고취시키며, 복잡한 기술적 난제를 해결해 나갈 수 있는 심리적 에너지를 보충해 줍니다. 일과 삶의 균형을 통한 정서적 안정은 지속 가능한 연구 환경을 조성하는 데 매우 중요한 요소입니다. 기계를 다루는 섬세함은 때로는 예술적인 취미 활동으로 이어져 삶을 더욱 풍요롭게 가꾸어 줍니다. 복잡한 기계 설계를 완수하기 위해 발휘했던 고도의 집중력은 피아노 연주와 같은 정서적인 활동을 통해서도 발현되며 일상에 깊이를 더합니다. 기술의 발전이 궁극적으로 인간의 행복과 안녕을 향해 있다는 믿음은 연구원들이 연구에 매진하는 근본적인 이유이기도 합니다. 기술 혁신을 향한 열정과 가족에 대한 사랑이 조화를 이룰 때, 인류의 미래를 밝히는 더 나은 기술이 탄생할 수 있을 것입니다.

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멋짐 폭발🔥 우리나라 승조원은 내가 지킨다🚢 기계연의 오아시스 같은 존재│#연구원 #김의영 요즘MZ연구원

한국기계연구원 시스템 다이내믹스 연구실에서 근무하는 김의영 선임연구원은 해군 함정의 생존성을 높이기 위한 설계 검토 연구를 수행하고 있습니다. 함정이 위협에 노출되었을 때 생존 확률을 극대화하는 것은 국가 안보와 직결된 중요한 과제입니다. 연구팀은 함정의 임무 특성에 따라 발생할 수 있는 다양한 위협을 분석하고, 시뮬레이션을 통해 피격 위치와 손상 정도를 정밀하게 예측합니다. 이를 바탕으로 격벽의 두께를 조절하거나 시스템의 중복성을 확보하는 등 실질적인 설계 변경안을 제시하며 우리 해군의 안전을 책임지고 있습니다. 함정 설계 연구는 단순한 이론에 그치지 않고 실제 현장의 목소리를 반영하는 과정이 필수적입니다. 연구원은 직접 함정에 승선하여 현장에서 근무하는 승조원들을 만나고 소통하는 기회를 가집니다. 승조원들의 생생한 피드백은 연구의 방향성을 설정하고 결과물의 완성도를 높이는 데 결정적인 역할을 합니다. 현장의 목소리가 담긴 기술이 승조원들의 생존성을 높이는 데 기여한다는 사실은 연구자로서 가장 큰 보람이자 동력이 됩니다. 실질적인 위협으로부터 생명을 지키는 기술을 개발한다는 책임감은 연구실의 분위기를 더욱 진지하게 만듭니다. 연구실에서의 학구적인 모습 이면에는 음악을 향한 뜨거운 열정도 자리 잡고 있습니다. 특히 영국의 전설적인 밴드 오아시스에 대한 애정은 매년 해외 페스티벌을 직접 찾아갈 정도로 깊습니다. 1994년 데뷔한 뮤지션이 지금까지도 왕성하게 활동하며 영감을 주는 모습에서 연구원은 새로운 삶의 원동력을 얻습니다. 바쁜 연구 일정 중에도 해외 공연을 관람하며 얻는 에너지는 창의적인 연구를 지속하게 하는 원천이 됩니다. 이러한 개인적인 취미 생활은 자칫 경직될 수 있는 연구자의 일상에 유연함을 더해주며, 새로운 시각으로 문제에 접근할 수 있는 여유를 제공합니다. 연구원의 꿈은 과학적 지식을 바탕으로 한 소설가로까지 이어집니다. 우주선을 배경으로 한 밀실 살인 사건과 같은 SF 추리 소설을 써보고 싶다는 포부는 그녀의 풍부한 상상력을 보여줍니다. 현재 수행 중인 기계 시스템 설계 및 분석 역량을 소설이라는 장르에 접목하여 대중에게 과학적 재미를 전달하고자 하는 것입니다. 이는 단순한 취미를 넘어 과학 기술이 가진 복잡한 다이내믹스를 이야기로 풀어내려는 시도이기도 합니다. 전문적인 연구 분야와 문학적 감수성의 결합은 미래의 독자들에게 색다른 지적 즐거움을 선사할 것으로 기대됩니다. 김의영 연구원의 최종 목표는 기계연구원에서 독보적인 전문성을 인정받는 동시에 지역 사회와 상생하는 것입니다. 연구원과 대전 지역 주민, 그리고 과학도를 꿈꾸는 학생들을 잇는 가교 역할을 수행하며 과학 기술의 가치를 널리 알리고자 합니다. 지역 사회와 밀접하게 연계된 프로그램을 통해 연구 성과를 공유하고 소통하는 통로가 되는 것이 그녀의 바람입니다. 행복하게 살기 위해 노력하며 연구자로서의 사회적 책임을 다하려는 그녀의 행보는 과학 도시의 미래를 더욱 밝게 비춥니다. 함께 성장하는 공동체의 가치를 실현하는 것이 그녀가 꿈꾸는 진정한 연구자의 모습입니다.

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※부러움주의※ 이거 결혼 장려 인터뷰인가요...?😂 기계연 사랑꾼💛 연구원│#연구원 #최지선 요즘MZ연구원

한국기계연구원은 인류의 더 나은 미래를 위해 혁신적인 기술을 연구하는 전문가들이 모인 공간입니다. 이곳의 모빌리티동력연구실에서 근무하는 최지선 연구원은 현재 저온형 암모니아 연료전지 연구에 매진하고 있습니다. 기존 수소전기차 방식의 장점을 계승하면서도 암모니아라는 새로운 연료 공급 방식을 결합한 이 기술은 미래 교통수단의 효율성을 극대화하는 데 중점을 둡니다. 연구진의 피땀 어린 노력이 담긴 이 연구실은 단순한 일터를 넘어 차세대 에너지 패러다임을 바꿀 중요한 거점으로 자리 잡고 있습니다. 최지선 연구원에게 연구소는 단순한 직장을 넘어 삶의 균형과 행복을 선사한 소중한 전환점이 되었습니다. 입사 후 가정을 꾸리는 등 개인적인 삶의 안정감을 찾는 과정에서 연구소는 든든한 버팀목이 되어주었습니다. 특히 연구원 개개인의 자율성을 존중하는 연구 환경 덕분에 자신이 평소 꿈꾸던 과제들을 주도적으로 수행하며 큰 직업적 보람을 느끼고 있습니다. 본인이 원하는 연구 분야에 온전히 집중할 수 있는 시스템은 그녀가 다시 취업 기회를 얻더라도 주저 없이 이곳을 선택하게 만드는 가장 강력한 동력원이 됩니다. 연구자로서의 뜨거운 열정만큼이나 일상의 소소한 행복을 중요하게 생각하는 그녀는 가족과 함께하는 여행과 문화생활을 인생의 버킷리스트로 간직하고 있습니다. 하지만 연구 현장으로 돌아왔을 때는 그 누구보다 진지한 태도로 설계 변경과 기술 제안에 힘쓰며 장기적인 성과를 목표로 달립니다. 지치지 않고 꾸준히 자신의 길을 걸어가고자 하는 그녀의 단단한 의지는 한국기계연구원이 보유한 원천 기술력을 한 단계 더 도약시키는 핵심적인 밑거름이 될 것입니다. 끊임없는 도전과 긍정적인 에너지는 미래 모빌리티 시장을 선점하는 원동력이 될 것으로 기대됩니다.

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이미지 왜곡 없는 마이크로 LED 신축성 메타 디스플레이 기술 (Distortion-free Micro-LED meta-Display) - 「Tech Biz Korea 2022」

현재 디스플레이 시장은 LCD와 OLED가 주도하고 있지만, 차세대 기술로 마이크로 LED가 강력하게 부상하고 있습니다. 마이크로 LED는 기존 디스플레이보다 유연성과 신축성이 뛰어나 기기의 형태를 자유롭게 조절할 수 있는 폼 팩터 혁신이 가능합니다. 특히 무기물 기반 소재를 사용하여 1,000도 이상의 고온에서 합성되므로 내구성이 매우 높고 번인 현상에서도 자유롭습니다. 또한 80% 이상의 높은 투명도를 구현할 수 있어 투명 디스플레이 분야에서도 독보적인 경쟁력을 갖추고 있으며, 휘도와 에너지 효율 면에서도 기존 방식을 압도합니다. 마이크로 LED가 차세대 기술임에도 상용화가 지연되는 주된 이유는 높은 생산 공정 비용에 있습니다. 특히 수백만 개의 미세한 LED 칩을 회로 기판에 정확히 옮기는 '전사(Transfer)' 공정이 가장 큰 난제로 꼽힙니다. 이 기술은 칩을 들어 올리는 피킹과 기판의 정해진 위치에 놓는 플레이싱 단계로 구성되는데, 이때 스탬프와 칩, 그리고 기판 사이의 접착력 차이를 정밀하게 제어하는 것이 성공의 열쇠입니다. 현재 애플이나 삼성 등 글로벌 기업들은 정전기나 폴리머 스탬프 등 각기 다른 전사 방식을 연구하며 공정 완성도를 높이는 데 주력하고 있습니다. 효율적인 전사 공정을 설계하기 위해서는 물질 간 접착력의 상대적 크기를 고려한 체계적인 재료 선정이 필수적입니다. 단순히 칩을 옮기는 것을 넘어 회로 기판의 접속 물질부터 스탬프, 캐리어 필름에 이르기까지 공정에 관여하는 모든 요소의 물리적 특성을 사전에 평가해야 합니다. 한국기계연구원은 13년 이상의 연구 경험을 바탕으로 다양한 접속 물질에 대한 데이터베이스를 구축해 왔으며, 이를 통해 공정 중 발생할 수 있는 시행착오를 획기적으로 줄였습니다. 이러한 과학적 접근은 대면적 전사를 가능하게 하여 생산성을 높이는 밑거름이 됩니다. 기존의 신축성 디스플레이는 한쪽으로 늘리면 수직 방향이 줄어드는 '푸아송 효과' 때문에 영상이 왜곡되는 치명적인 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 한국기계연구원은 '메타 디스플레이' 기술을 새롭게 제안했습니다. 자연계에 존재하지 않는 인공적인 메타 구조를 회로 기판에 적용하여, 가로로 늘릴 때 세로 방향도 같은 비율로 늘어나는 오그제틱(Auxetic) 특성을 구현한 것입니다. 이 기술을 활용하면 디스플레이를 아무리 잡아당겨도 화면 속 이미지가 왜곡되지 않고 원래의 비율을 유지하며 확대될 수 있어 차세대 신축성 디스플레이의 표준을 제시합니다. 메타 디스플레이 제조에는 기계적 팽창과 전기적 성능을 동시에 만족시켜야 하는 정교한 회로 설계가 요구됩니다. 롤 전사 방식을 활용하면 마이크로 LED를 정밀하게 배열한 후, 레이저나 반응성 이온 에칭 공정을 통해 기판을 특수한 메타 구조로 가공하게 됩니다. 특히 한국기계연구원이 개발한 롤 스탬프 자동화 공정은 10인치급 대면적을 한 번에 전사할 수 있는 독보적인 기술력을 자랑합니다. 이는 기존의 딱딱하고 평평한 디스플레이 환경을 완전히 벗어나, 진정한 의미의 자유 변형 디스플레이 시대를 현실로 당기는 혁신적인 제조 방식이라 할 수 있습니다. 이러한 신축성 기술은 웨어러블 기기와 자동차 산업에서 엄청난 잠재력을 가집니다. 인체의 코처럼 곡률 반경이 작은 복잡한 곡면에도 디스플레이가 들뜨지 않고 완벽하게 밀착될 수 있어 진정한 의복형 기기나 패치형 디스플레이 구현이 가능해집니다. 자동차 분야에서는 전면 유리의 곡면에 맞춘 투명 정보창이나 고휘도가 필요한 후방 유리 사이니지 등에 최적의 솔루션을 제공합니다. 마이크로 LED의 탁월한 투명도와 강력한 내구성은 기존 LCD나 OLED가 구현하기 어려웠던 가혹한 외부 환경에서도 안정적인 성능을 보장하기 때문입니다. 현재 디스플레이 시장은 성장이 다소 정체되어 있지만, AR과 VR 및 차량용 시장을 중심으로 마이크로 LED의 수요는 폭발적으로 확대될 전망입니다. 특히 애플과 메타 같은 글로벌 빅테크 기업들이 스마트폰 이후의 차세대 IT 기기 핵심 요소로 이 기술을 선택했다는 점은 시사하는 바가 큽니다. 한국기계연구원은 원천 기술부터 장비 및 소재 기술까지 폭넓은 특허 포트폴리오를 보유하고 있으며, 국내외 기업들과의 긴밀한 기술 협력 및 이전을 통해 마이크로 LED 시장의 본격적인 개화와 글로벌 주도권 확보를 위해 박차를 가하고 있습니다.

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(2022 글로벌기계기술포럼) 윤석호 열에너지솔루션연구실장

탄소중립 실현을 위해 열에너지의 전환은 선택이 아닌 필수입니다. 전 세계 최종 에너지 소비의 약 절반이 열에너지 형태로 사용되고 있으며, 한국 역시 화석 연료에 대한 의존도가 매우 높기 때문입니다. 이에 따라 한국기계연구원은 에너지 설비의 효율을 극대화하는 동시에, 열 생산 방식을 무탄소화하거나 전기화하는 전략을 수립했습니다. 또한 분산된 열에너지를 하나로 묶는 네트워크화를 통해 버려지는 미활용 에너지를 재사용함으로써 에너지 자립도를 높이고 온실가스 배출을 획기적으로 줄이는 데 집중하고 있습니다. 산업 부문에서는 기존 화석 연료 연소 방식을 대체하기 위한 고온 히트펌프 개발이 핵심 과제로 꼽힙니다. 히트펌프는 폐열을 저온 열원으로 활용하고 재생 전력을 사용하여 열을 펌핑함으로써 이산화탄소 배출량을 제로에 가깝게 구현할 수 있는 기술입니다. 기계연구원은 기존 냉매의 환경 문제를 해결하기 위해 낮은 지구온난화지수(GWP)를 가진 냉매를 적용하고, 오일 사용이 없는 무급유 터보 압축기를 결합한 시스템을 연구해 왔습니다. 이를 통해 향후 300도 이상의 고온 공정열까지 커버할 수 있는 기술적 토대를 마련하고 있습니다. 건물 부문에서의 탄소중립은 냉난방 시스템의 파괴적 혁신을 통해 이루어집니다. 단순히 효율을 높이는 단계를 넘어, 물과 같은 자연 냉매를 사용하거나 화학적 흡착 시스템을 이용하는 차세대 냉난방 기술이 대표적입니다. 특히 화학적 흡착 기술은 40도 정도의 낮은 미활용 열원만으로도 냉난방이 가능하도록 설계되어 기존 방식의 한계를 뛰어넘습니다. 또한 수열이나 지열과 같은 재생 열원을 히트펌프와 연계하여 실제 도심 건물에 적용하는 실증 연구를 병행함으로써 화석 연료 기반의 난방 체계를 전기화로 전환하고 있습니다. 신재생 에너지의 변동성 문제를 해결하기 위한 대용량 에너지 저장 기술도 중요한 축을 담당합니다. 잉여 전력을 활용해 공기를 액화한 뒤 필요할 때 다시 발전하는 액체 공기 에너지 저장(LAES)과, 포집된 이산화탄소를 수소와 반응시켜 액상 연료로 만드는 이퓨얼(e-Fuel) 공정은 장주기 저장 수단으로서 가치가 높습니다. 이러한 기술들은 재생 에너지의 발전량을 안정적으로 유지하는 동시에 산업 공정에서 발생하는 탄소를 포집하여 유용한 자원으로 전환하는 CCS 기술과 맞물려 전환 부문의 탄소 저감에 크게 기여하게 됩니다. 미래의 열에너지 전략은 개별 설비의 최적화를 넘어 통합적인 네트워크 구축으로 나아갑니다. 생산된 열을 서로 주고받는 양방향 열에너지 네트워크를 통해 산업 폐열과 재생 열원의 활용도를 극대화할 수 있습니다. 특히 열이 발생하는 시점과 사용되는 시점의 불일치를 해결하기 위한 '열 배터리' 기술과 에너지를 단계적으로 활용하는 카스케이드(단계적 열 활용) 이용 방식은 시스템 전체의 에너지 효율을 높이는 핵심 동력이 될 것입니다. 이러한 체계적인 열관리 솔루션은 지속 가능한 탄소중립 사회를 구현하는 든든한 기반이 될 전망입니다.

한국기계연구원[글로벌 기계기술 포럼│Global Forum on Mechanical Engineering]

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공학·기술

(KOR) 레이저에 이런 비밀이?? 【비하인드 과학세상 레이저 편 - 비과세#8 Behind the Science #8 Laser】

워싱턴 DC의 제퍼슨 기념관과 시드니의 하버브리지, 그리고 이집트의 오벨리스크에는 한 가지 흥미로운 공통점이 있습니다. 바로 레이저를 이용해 수천 년의 세월이 담긴 묵은 때를 깨끗하게 벗겨냈다는 점입니다. 1980년대 중반부터 유럽에서는 역사적 건축물의 외벽이나 오래된 조각상, 예술품 등을 정교하게 복원하는 데 레이저 클리닝 기술을 적극적으로 활용해 왔습니다. 이처럼 레이저는 단순히 유물을 닦아내는 도구를 넘어 의료와 산업, 국방에 이르기까지 우리 삶의 거의 모든 분야에서 혁신을 일으키고 있는 핵심 기술로 자리 잡았습니다. 레이저의 명칭은 '유도 방출에 의한 빛의 증폭'이라는 의미를 담고 있으며, 그 작동 원리는 원자 단위의 미시 세계에서 시작됩니다. 원자가 외부 에너지를 받으면 전자가 원자 중심에서 멀어지며 더 빠르게 움직이게 되는데, 이는 고무줄에 묶인 돌멩이를 힘껏 돌리는 것과 유사합니다. 이렇게 들뜬 상태의 전자가 다시 안정적인 원래 자리로 돌아오며 에너지를 빛의 형태로 내뿜는 것을 자연 방출이라 합니다. 레이저는 이 과정에서 특정 빛을 이용해 인위적으로 동일한 성질의 빛을 추가로 끌어내는 유도 방출 현상을 핵심 원리로 이용합니다. 유도 방출을 통해 생성된 레이저는 일반적인 전구 빛과는 비교할 수 없는 네 가지의 강력한 물리적 특징을 지니고 있습니다. 우선 한 가지 색만을 띠는 단색성과 파장의 위상이 공간적, 시간적으로 완벽히 일치하는 결집성을 가집니다. 또한 빛이 퍼지지 않고 일직선으로 나아가는 직진성과 매우 강력한 에너지를 한곳에 집중시키는 고휘도성이 특징입니다. 이러한 특성 덕분에 현대 과학자들은 아폴로 우주선이 달에 남겨둔 반사판에 레이저를 쏘아 보낸 뒤 돌아오는 시간을 정밀하게 측정함으로써 지구와 달 사이의 거리를 밀리미터 단위로 정확하게 계산해내고 있습니다. 레이저는 사용 목적에 따라 빛이 나오는 형태와 매질에 의해 다양하게 분류됩니다. 빛이 끊김 없이 일정하게 방출되는 연속파 레이저와 짧은 순간에 에너지를 집중해 방출하는 펄스 레이저가 대표적입니다. 특히 펄스 레이저는 빛의 지속 시간에 따라 나노초에서 아토초까지 정밀하게 나뉘어 미세 가공 현장에서 활약합니다. 또한 레이저를 발생시키는 물질에 따라 고체, 기체, 다이오드, 파이버 레이저 등으로 구분되기도 합니다. 이러한 다양성 덕분에 레이저는 초정밀 수술용 메스부터 거대한 철판을 자르는 산업용 절단기까지 폭넓은 영역에서 필수적인 도구로 쓰입니다. 레이저 기술의 미래는 양자 컴퓨팅과 우주 탐사 등 첨단 과학의 최전선으로 향하고 있습니다. 플라스마 스펙트럼 분석을 통해 미지의 물질 성분을 알아내거나, 빛의 힘으로 분자를 조종하는 광학 집게 기술 등은 이미 현실이 되고 있습니다. 국내에서도 한국기계연구원을 중심으로 자동차 프레임 용접용 TWB 공정이나 배터리 용접 등 산업 현장의 원천 기술들이 활발히 개발되어 수많은 기업에 이전되고 있습니다. 중력의 영향을 거의 받지 않는 빛의 특성을 활용한 레이저 기술은 다가올 우주 시대에 더욱 중추적인 역할을 담당하며 인류의 한계를 넓혀줄 것으로 기대됩니다.

한국기계연구원[에듀KIMM]

물리학
공학·기술

기계기술정책 국제 컨퍼런스 1부

기계 산업은 국가 경제를 지탱하는 기간산업이지만 탄소다배출 구조를 가지고 있어 기후 위기 대응의 핵심 과제로 부상하고 있습니다. 우리나라는 제조업 비중이 매우 높기 때문에 제조 공정에서의 온실가스 감축이 탄소중립 달성을 위한 필수적인 관문입니다. 이에 한국기계연구원을 중심으로 탄소중립 시대를 선도하기 위한 혁신적인 기계 기술 정책과 로드맵 수립이 활발히 논의되고 있습니다. 단순한 규제 대응을 넘어 새로운 시장을 선점하려는 전략적 접근이 필요한 시점입니다. 글로벌 시장의 패러다임은 이제 ESG 경영과 친환경 가치를 중심으로 재편되고 있습니다. K-택소노미와 탄소국경세 같은 새로운 경제적 메커니즘은 기업들에게 실질적인 변화를 요구하고 있으며, 이는 투자의 중요한 판단 기준으로 작용합니다. 단순히 환경 보호의 차원을 넘어 지배구조의 투명성과 사회적 책임을 통합한 경영 전략이 기술 개발과 맞물려야 합니다. 이러한 흐름 속에서 제조 산업의 시장 가치는 탄소 배출 저감 역량에 따라 새롭게 재평가될 것입니다. 탄소중립을 위한 에너지 믹스의 혁신은 화석 연료 기반의 시스템에서 탈피하여 무탄소 에너지원으로 전환하는 것을 의미합니다. 태양광과 풍력 같은 재생에너지 비중을 획기적으로 확대함과 동시에, 안정적인 전력 공급을 위해 원자력과 수소 에너지를 조화롭게 활용하는 합리적인 에너지 정책이 필요합니다. 특히 글로벌 에너지 안보가 강조되면서 실행 가능한 에너지 전환 기술을 확보하고 이를 산업 전반에 보급하는 기계 기술의 역할이 더욱 중요해졌습니다. 우리나라의 2030 국가 온실가스 감축 목표(NDC)는 매우 도전적이며 달성까지 남은 시간이 촉박한 상황입니다. 2018년 대비 40% 감축이라는 목표는 제조 현장의 전면적인 체질 개선을 요구하며, 이는 매우 고통스러운 과정이 될 수 있습니다. 하지만 이 위기를 기술 선도국으로 도약할 기회로 삼아야 합니다. 임무 지향적 연구개발(R&D)을 통해 핵심 기술의 초격차를 확보하고, 대형 컨소시엄을 구축하여 실질적인 기술 성과를 도출하는 공격적인 투자가 수반되어야 탄소중립을 완수할 수 있습니다. 제조 분야의 녹색 전환을 위해서는 기계 장비의 전동화와 에너지 효율 극대화가 핵심적인 기술적 축이 됩니다. 기존의 화석 연료 기반 기계 장치들을 청정 전력을 사용하는 시스템으로 대체하고, 공정에서 버려지는 폐열을 회수하여 재활용하는 고효율 열관리 기술이 도입되어야 합니다. 또한 불가피하게 발생하는 탄소에 대해서는 탄소 포집·활용·저장 기술(CCUS)을 적용하여 배출량을 제로화하는 노력이 병행되어야 합니다. 이러한 지능형 기계 시스템은 스마트 제조와 결합하여 시너지를 낼 것입니다. 수소 경제는 탄소중립 사회를 구현하는 미래 성장 동력으로서 기계 산업에 새로운 지평을 열어주고 있습니다. 수소 터빈, 액체수소 저장 용기, 수소 충전 인프라 등 전 주기에 걸친 핵심 부품의 국산화와 신뢰성 확보가 시급합니다. 수소는 전력 생산뿐만 아니라 철강, 석유화학 등 에너지 다소비 업종의 원료 전환을 가능하게 하는 열쇠입니다. 무탄소 연료 기반의 동력 시스템을 선점하고 수소 기계 기술의 표준화를 이끄는 것이 글로벌 시장 경쟁력을 결정짓는 중요한 요소가 될 것입니다. 탄소중립은 기술적 한계를 극복하는 과정이자 디지털 전환과 융합된 새로운 문명으로의 이행입니다. 인공지능(AI)과 데이터 기술을 기계 공정에 통합하여 에너지 소비를 최적화하고, 규제 샌드박스를 활용한 실증 연구를 통해 기술의 완성도를 높여야 합니다. 산학연 전문가들이 협력하여 혁신적인 아이디어를 도출하고 중소 기계 기업들이 변화에 적응할 수 있도록 맞춤형 지원 체계를 강화해야 합니다. 기계 기술 혁신은 국가 경제의 지속 가능한 성장을 견인하고 미래 세대를 위한 안전한 환경을 보장할 것입니다.

한국기계연구원

지구환경과학
융합
공학·기술

(KOR) 3D프린팅으로 이런 부품도 만들 수 있다고?! 【비하인드 과학세상 금속3D프린팅 편 - 비과세#5 Behind the Science #5 3D Printing】

3D 프린팅은 3D 모델을 기반으로 3차원 입체 형상을 구현하는 혁신적인 제조 기술입니다. 종이에 평면적으로 인쇄하는 기존의 2D 방식과 달리, 금속이나 플라스틱 등 다양한 재료를 층층이 쌓아 올리는 구조적 특징 때문에 '적층 제조'라고도 불립니다. 1940년대에 처음 개념이 제시된 이후, 1988년 세계 최초의 상업용 장비가 출시되면서 본격적인 기술 발전의 서막을 알렸습니다. 현재는 항공, 자동차, 의료 등 정밀함과 내구성이 동시에 요구되는 다양한 산업 분야에서 핵심 기술로 자리 잡으며 그 적용 영역이 급속도로 확장되고 있습니다. 산업적 파급효과가 가장 큰 금속 3D 프린팅 기술은 크게 PBF와 DED 방식으로 나뉩니다. PBF 방식은 미세한 금속 분말을 한 층씩 깔고 레이저를 조사하여 원하는 형상을 정밀하게 만드는 과정을 반복합니다. 이는 기존 제조 공정으로 구현하기 어려운 복잡한 내부 구조를 한 번에 제작할 수 있어 부품의 무게를 줄이고 성능을 극대화하는 데 유리합니다. 반면 DED 방식은 레이저로 금속 표면을 녹임과 동시에 분말을 공급하여 적층하는 방식입니다. 제작 속도가 빠르고 대형 부품에 적용하기 쉬워, 손상된 부품을 보수하거나 부품 표면의 내구성을 강화하는 용도로 널리 활용됩니다. 3D 프린팅 기술은 항공우주용 고성능 부품부터 개인 맞춤형 인체 삽입용 의료 부품까지 무궁무진한 활용 가능성을 보여줍니다. 한국기계연구원에서는 이러한 흐름에 발맞추어 3D 프린팅의 핵심 모듈과 장비를 직접 연구 개발하고 있으며, 특히 차세대 모터에 쓰일 새로운 자성체 기술 연구에도 박차를 가하고 있습니다. 이러한 기술적 진보는 국방과 산업 현장의 혁신을 넘어, 미래의 도심 항공 모빌리티(UAM) 시대를 여는 중요한 열쇠가 될 것입니다. 머지않은 미래에는 3D 프린팅으로 제작된 경량화 구조물과 고성능 모터를 장착한 이동 수단들이 우리의 일상을 바꿀 것으로 기대됩니다.

한국기계연구원[에듀KIMM]

융합
공학·기술

[매일경제TV] (경세제민 촉 469회) 박상진 한국기계연구원장 편

1970년대 설립된 한국기계연구원은 지난 47년 동안 대한민국 기계산업의 눈부신 성장을 이끌어온 산실입니다. 설립 초기에는 부품 국산화와 기업의 당면 과제 해결에 집중했으나, 현재는 미래 원천기술을 선도하는 기관으로 자리매김했습니다. 과거 기계산업 총생산액이 3천억 원에 불과했던 시절을 지나 현재 110조 원 규모의 대산업으로 성장하기까지 연구원의 헌신적인 노력이 있었습니다. 이제는 소재·부품·장비(소부장) 자립과 탄소중립, 글로벌 공급망 안정화 등 국가적 현안에 적극적으로 대응하며 기계산업의 새로운 50년을 준비하고 있습니다. 탄소중립은 이제 거스를 수 없는 시대적 과제가 되었으며, 기계기술은 이 목표를 달성하기 위한 핵심적인 열쇠입니다. 한국기계연구원은 탄소중립 구현을 위해 세 가지 중점 전략을 수립하여 추진 중입니다. 첫 번째는 수소와 같은 무탄소 청정에너지 기반 기술이며, 두 번째는 에너지 전환과 전기화를 위한 핵심 원천기술, 마지막은 에너지 효율 향상 기술입니다. 철강이나 시멘트와 달리 기계산업 자체의 탄소배출은 적지만, 탄소중립 달성에 필요한 기술의 상당 부분이 기계기술 없이는 불가능하기에 기술 혁신에 박차를 가하고 있습니다. 수소경제의 성공을 위해서는 생산 기술뿐만 아니라 영하 253도라는 극한의 온도에서 수소를 액화하는 고난도 기술 확보가 필수적입니다. 연구원은 글로벌 수소 공급망 구축을 위해 상용급 액체수소 플랜트 핵심 기술 개발에 도전하고 있습니다. 액체수소는 고압가스 방식보다 부피를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 상압에서 운송이 가능해 폭발 위험을 낮추고 도심 내 충전소 설치의 안전성을 높일 수 있는 장점이 있습니다. 세계적으로도 대용량 액화 기술은 아직 초창기 단계인 만큼, 선제적인 기술 확보를 통해 에너지 주권을 지키고 시장을 선점할 계획입니다. 한국기계연구원은 국민 삶의 질 향상을 위해 미세먼지 사각지대 해소에도 앞장서고 있습니다. 특히 규제의 사각지대에 있던 건설기계나 군용 차량에 플라즈마와 정전기 필터 기술을 적용하여 미세먼지를 90% 이상 저감하는 성과를 거두었습니다. 이러한 기술들은 단순한 연구에 그치지 않고 적극적인 기술이전을 통해 산업 현장에 뿌리내리고 있습니다. 매년 약 200여 건의 기술이전을 실시하며 중소기업의 기술경쟁력을 높이고 있으며, 연구소 기업 창업이나 시제품 제작 지원 프로그램 등을 통해 연구실의 혁신이 실제 시장의 가치 창출로 이어지도록 돕고 있습니다. 인공지능과 ICT 기술이 접목된 지능형 기계의 등장은 기계산업의 패러다임을 바꾸고 있습니다. 한국기계연구원은 단순한 하드웨어 개발을 넘어 스스로 연결되고 자동화되는 스마트 제조 공정 장비와 미래 모빌리티 기술에 집중 투자하고 있습니다. 또한 'KIMM 2050' 로드맵을 통해 인류의 생활 변화에 맞춘 장기적인 기계기술 발전 방향을 제시하고 있습니다. 기계산업은 반도체에 이어 국가 무역수지에 기여하는 핵심 산업이자 국격의 척도입니다. 연구원은 앞으로도 독보적인 원천기술을 확보하여 대한민국이 글로벌 기술 패권 경쟁에서 승리할 수 있도록 노력할 것입니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

지구환경과학
융합
공학·기술

(ENG SUB) 이것은 강력한 청소로봇입니다. 근데 이제 인공지능을 곁들인··· 【인공지능 기반 스마트 방역로봇 AI-based Smart Disinfection Robot】

로봇 기술은 인간이 수행하기 힘든 위험하고 반복적인 작업을 대신하며 꾸준히 발전해 왔습니다. 특히 인공지능 기술과의 결합은 정해진 작업만 반복하던 기존의 한계를 넘어, 주변 상황에 능동적으로 대처하는 자율형 로봇의 탄생을 이끌었습니다. 최근 일상이 된 방역 작업은 많은 인력이 소모될 뿐만 아니라 감염의 위험이 항상 따르기 때문에, 이를 대신할 지능형 방역 로봇의 필요성이 그 어느 때보다 높습니다. 하지만 기존의 방역 로봇들은 안전상의 문제로 사람이 없는 환경에서만 작동하거나 미리 설정된 경로로만 이동해야 하는 기술적 제약이 존재했습니다. 한국기계연구원은 다중 밀집 시설에서도 효율적인 자율 방역이 가능한 지능형 방역 로봇을 개발했습니다. 인공지능 알고리즘은 CCTV 데이터를 활용해 사람의 위치와 체류 시간을 분석하고, 바이러스 밀집 구역을 추정하여 최적의 동선을 스스로 산출합니다. 이는 무작위로 움직이는 기성 제품과 달리 목표를 명확히 인식하고 감염 가능성이 높은 곳을 골라 집중적으로 살균하는 방식을 채택하고 있습니다. 실내를 돌아다니며 환경을 정화한다는 점은 청소 로봇과 비슷해 보일 수 있으나, 데이터에 기반해 바이러스 제거 효율을 극대화한다는 점에서 차별화된 성능을 보여줍니다. 강력한 살균을 위해 에너지 효율이 높은 UVC 자외선을 활용하지만, 인체에 유해할 수 있는 특성을 고려하여 독창적인 간접 살균 방식을 적용했습니다. 이는 외부로 직접 UVC 자외선을 조사하는 대신, 공기청정기처럼 내부에서 UVC 자외선 살균을 거친 공기를 분사하는 방식입니다. 덕분에 인파가 붐비는 공간에서도 일상생활에 지장을 주지 않으면서 안전하고 효과적인 방역이 가능해졌습니다. 이 기술은 현재 방역으로 어려움을 겪는 상업 시설에 즉각 적용이 가능하며, 향후 인간의 삶을 더욱 윤택하게 만드는 지능형 기계 연구의 핵심적인 토대가 될 것으로 기대됩니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

융합
공학·기술

(ENG SUB) 이산화탄소를 휘발유로 바꾼다고...?! 【CO₂를 청정한 합성연료로 변환하는 마이크로채널 반응기 개발 Clean Fuel Micro Channel Reactor】

현재 전 세계는 기후 위기에 대응하기 위해 탄소중립을 선언하고 신재생에너지 연구에 박차를 가하고 있습니다. 그중에서도 대기 중의 이산화탄소를 포집해 탄소중립 합성연료로 변환하는 기술은 지속 가능한 미래를 위한 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 사실 이 기술의 개념은 1925년 독일에서 처음 시작되었으나, 당시에는 경제성 부족으로 인해 외면받았던 역사가 있습니다. 하지만 현대에 이르러 비약적으로 발전한 기술력은 수소와 이산화탄소만을 활용해 실질적인 연료 생산을 가능하게 함으로써 과거의 아이디어를 인류 생존을 위한 현실적인 해법으로 부활시키고 있습니다. 한국기계연구원 열시스템연구실은 이산화탄소와 수소를 반응시켜 친환경 합성연료를 만드는 마이크로채널 반응기를 성공적으로 개발했습니다. 이 원천기술은 신재생에너지 전력으로 생산한 그린수소와 산업 공정에서 포집한 온실가스를 원료로 사용합니다. 연구진은 머리카락 굵기의 미세 통로 내부에 나노미터 단위의 금속 촉매를 코팅하는 방식을 적용하여 반응 효율을 획기적으로 높였습니다. 여기서 생성된 합성연료는 차량이나 선박 등 기존의 엔진 시스템에 별다른 개조 없이 즉시 대체 연료로 활용될 수 있는 큰 장점을 가지고 있습니다. 새롭게 개발된 반응기는 기존 설비와 비교해 크기를 최대 10분의 1까지 축소할 수 있어 공간 효율성이 매우 뛰어납니다. 이는 장소에 구애받지 않고 현장에서 직접 이산화탄소를 처리하며 합성연료를 생산할 수 있는 분산형 모듈형 플랜트 구축을 가능하게 합니다. 연구팀은 앞으로 독자적인 이산화탄소 합성연료 전환 공정을 더욱 고도화하여 경제적이고 효율적인 시스템을 완성할 계획입니다. 이러한 기술적 성취는 2050 탄소중립 달성을 위한 밑거름이 될 것이며, 전 지구적인 기후 변화 대응에 기여함과 동시에 대한민국이 에너지 기술 강국으로 도약하는 발판이 될 것으로 기대됩니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

화학
지구환경과학
공학·기술

(ENG SUB) 수소문하신 수소처럼 힘 센 수소엔진 여기 나왔습니다. 【드론 및 로봇 구동을 위한 소형 액체수소엔진 Liquid Hydrogen Engine for Drones】

지구온난화로 인한 이상기후가 인류의 생존을 위협하면서 탄소중립은 거스를 수 없는 시대적 과제가 되었습니다. 이러한 흐름 속에서 한국기계연구원의 그린동력연구실은 탄소 배출을 획기적으로 줄이는 고효율·초저공해 신개념 동력 시스템 연구에 매진하고 있습니다. 최근 연구팀은 드론과 같은 무인기기에 적용할 수 있는 소형 수소 엔진의 기본 성능 목표를 달성하는 성과를 거두었습니다. 이는 단순한 기술 개발을 넘어 미래의 육해공 운송기기들이 친환경 에너지로 전환될 수 있는 중요한 발판을 마련한 성과로 평가받고 있습니다. 이번에 개발된 수소 엔진은 항공 RC용으로 주로 쓰이는 2행정 엔진을 기반으로 설계되었습니다. 2행정 엔진은 무게 대비 출력이 뛰어나 비행체에 적합하지만, 가솔린 대신 수소를 연료로 사용할 때는 역화 현상이나 낮은 점화 에너지 등 해결해야 할 기술적 난제가 많았습니다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 연료 공급 방식을 직접 분사 방식으로 변경하고, 다양한 엔진 파라미터를 최적화하여 5kW급의 출력 성능을 확보했습니다. 수소는 가솔린보다 비에너지가 2.8배나 높아 드론의 비행시간을 획기적으로 늘릴 수 있는 핵심 연료로 주목받고 있습니다. 수소 엔진은 연료전지와 같은 다른 동력원에 비해 제작 단가가 저렴하고 유지보수가 용이하다는 강력한 경제적 이점을 지니고 있습니다. 파리 기후협약 이후 무탄소 에너지원에 대한 전 세계적 요구가 높아지는 상황에서, 수소 내연기관은 기존의 엔진 기술을 활용하면서도 오염물질 배출을 없앨 수 있는 실질적인 대안이 됩니다. 한국기계연구원의 이번 성과는 수소 사회의 도래를 앞당기는 중요한 견인차가 될 것이며, 경제성과 효율성을 동시에 잡은 기술로서 지속 가능한 미래를 향한 인류의 혁신적인 선택이 될 것으로 기대됩니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

지구환경과학
융합
공학·기술

현실에서는 평범하던 내가 알고보니 엄청난 초능력자?! 영화 턱시도 【머신 무비고 - 소프트 웨어러블 로봇 편】

뉴욕의 택시 기사 지미는 우연한 계기로 비밀 수사기관의 요원인 데블린의 개인 운전기사가 됩니다. 어느 날 예기치 못한 사고로 데블린이 남긴 특별한 턱시도를 대신 입게 된 지미는 놀라운 경험을 하게 됩니다. 평범한 옷처럼 보였던 턱시도가 몸에 완벽하게 밀착되더니, 인간의 한계를 뛰어넘는 신체 능력과 괴력을 발휘하게 만든 것입니다. 영화 속 설정이지만, 이는 단순한 상상을 넘어 우리가 꿈꾸는 첨단 기술의 집약체라고 할 수 있습니다. 초인적인 힘을 빌려주는 이 옷은 단순한 의복이 아닌 착용자의 능력을 극대화하는 보조 장치로서의 가능성을 보여줍니다. 대중에게 익숙한 기계 슈트는 보통 아이언맨이나 로보캅처럼 금속으로 이루어진 단단한 형태가 대부분입니다. 하지만 최근 기술은 딱딱한 금속 외골격을 벗어나 부드럽고 유연한 소재를 활용한 형태로 진화하고 있습니다. 일상생활에서 이질감 없이 착용할 수 있도록 개발된 이 신기술은 기존 하드 타입의 한계를 극복하는 데 중점을 둡니다. 무겁고 투박한 장비 대신 실제 의류와 유사한 소재를 활용함으로써 사용자에게 더 높은 활동성과 편안함을 제공하는 것이 핵심적인 지향점이라 할 수 있습니다. 이러한 유연함은 로봇 기술이 우리 일상에 깊숙이 파고드는 결정적인 계기가 됩니다. 한국기계연구원에서 개발한 의복형 웨어러블 로봇은 겉보기엔 일반적인 옷과 다를 바 없지만, 그 안에는 근육 옷감이라는 혁신적인 기술이 숨어 있습니다. 이 옷감은 형상기억합금을 아주 가는 실 형태로 뽑아내어 스프링 구조로 만든 뒤, 실제 천을 짜듯 직조한 결과물입니다. 머리카락 굵기의 절반에 불과한 미세한 합금 실을 사용했기에 옷을 자르거나 돌돌 마는 등 자유로운 변형이 가능합니다. 이러한 유연성 덕분에 기존 로봇 장비와는 비교할 수 없을 정도로 얇고 가벼우며, 우리가 매일 입는 일상복에 손쉽게 부착하여 사용할 수 있다는 독보적인 장점을 가집니다. 이 근육 옷감의 진가는 전기를 흘려보냈을 때 나타납니다. 전류가 흐르면 형상기억합금의 성질에 의해 옷감이 실제 근육처럼 수축하며 강력한 힘을 발생시킵니다. 놀라운 점은 무게가 고작 1kg 남짓임에도 불구하고, 자기 무게의 무려 1,500배에 달하는 10kg의 무게를 거뜬히 들어 올릴 수 있다는 사실입니다. 이는 티셔츠 한 벌 정도의 가벼운 무게로도 충분한 근력 보조가 가능함을 의미합니다. 사용자는 이 옷을 입고 스트레칭이나 축구와 같은 격렬한 운동을 자유롭게 수행하면서도, 로봇이 제공하는 강력한 물리적 힘을 동시에 지원받을 수 있게 됩니다. 소프트 웨어러블 로봇의 활용 분야는 무궁무진합니다. 근력이 부족한 어르신들의 거동을 돕는 착용형 재활 기기부터 무거운 짐을 옮기는 근로자의 부상을 방지하는 산업용 보조 장치까지 그 범위가 매우 넓습니다. 나아가 헬스케어와 패션 산업이 결합한 새로운 형태의 스마트 의류 시장을 열어갈 것으로 기대됩니다. 10년 뒤 우리는 더 이상 무거운 기계를 짊어지는 대신 가벼운 로봇 옷 한 벌을 걸치고 일상의 제약을 뛰어넘는 경험을 하게 될 것입니다. 끊임없는 혁신을 통해 기술과 인간의 경계를 허무는 미래가 머지않아 우리 눈앞에 현실로 펼쳐질 것입니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

융합
공학·기술

(ENG SUB) 화력발전소도 청정한 발전시설이 될 수 있다는게 참트루? 【습식 촉매를 이용한 SOx NOx 동시저감 장비 개발 SOx & NOx Removal Tech.】

현대 문명은 전기 없이 지탱될 수 없으며, 컴퓨터와 휴대전화 등 우리 일상의 대부분은 전력을 동력으로 삼습니다. 그러나 이러한 편리함의 이면에는 지구 환경을 병들게 하는 발전소의 오염물질 배출이라는 심각한 문제가 존재합니다. 특히 화력발전소에서 뿜어져 나오는 질소산화물과 황산화물은 미세먼지를 유발하는 주범으로 지목되어 인류의 건강을 직접적으로 위협하고 있습니다. 기존의 저감 기술은 고온에서만 작동하는 한계가 있어 새로운 돌파구가 절실한 상황이었습니다. 한국기계연구원이 개발한 새로운 저감 기술은 상온에서도 물을 뿌리는 방식으로 질소산화물을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 비수용성인 일산화질소를 수용성인 이산화질소로 변환한 뒤 복합 환원제를 사용하여 염의 형태로 환원시키는 방식이 핵심입니다. 여기에 정전 분무 기술을 더해 초미세먼지까지 동시에 걸러낼 수 있어 매우 콤팩트하면서도 경제적인 설비 구성이 가능해졌습니다. 이는 기존의 고온 의존형 장치가 가졌던 기술적 한계를 완전히 극복한 성과입니다. 이 기술의 실효성을 입증하기 위해 연구진은 지난 1년간 경남 하동 화력발전소에서 대규모 실증 사업을 진행했습니다. 결과는 놀라웠습니다. 기존 설비와 비교했을 때 오염물질 배출량이 70% 이상 추가로 저감되었으며, 질소산화물과 황산화물의 배출 농도는 각각 4.7 ppm과 2.8 ppm 수준으로 획기적으로 낮아졌습니다. 이는 석탄 화력발전소임에도 불구하고 천연가스를 연료로 사용하는 복합발전소에 버금가는 청정 배출 수준을 달성한 것으로 평가받고 있습니다. 국산화에 성공한 이번 기술은 그동안 해외 글로벌 기업으로부터 수입해 오던 고가의 환경 장비를 대체할 수 있다는 점에서 경제적 가치가 매우 큽니다. 60도 이하의 저온에서도 작동하기 때문에 에너지를 추가로 소모하여 온도를 높일 필요가 없어 운영 비용 또한 크게 절감할 수 있습니다. 현재 사회적으로 큰 문제가 되고 있는 노후 발전소와 산업체의 대기오염물질 배출 문제를 해결할 수 있는 강력한 대책 기술로서 향후 다양한 산업 현장에 빠르게 적용될 것으로 기대됩니다. 연구팀은 여기서 멈추지 않고 굴뚝 환경에서 실시간으로 미세먼지를 직접 측정할 수 있는 기술을 함께 개발하여 응용 범위를 넓혀가고 있습니다. 반도체 공정과 같은 산업 현장은 물론, 다중이용시설의 실내 공기 질을 관리하는 기술로 진화시키고 있습니다. 특히 탄소중립 시대를 맞이하여 에너지 비용은 최소화하면서 오염물질 저감 효율은 극대화하는 방향으로 기술을 고도화할 계획입니다. 깨끗한 공기를 마음 놓고 마실 수 있는 환경 기계 기술의 발전은 우리의 더 나은 내일을 약속합니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

지구환경과학
융합
공학·기술

(ENG SUB) 못 잡는거? 그거 어떻게 하는건데..? 【문어 다리를 닮은 흡착형 만능 그리퍼 Suction Type Universal Robot Gripper】

최근 비대면 서비스 로봇의 수요가 급증하고 있지만, 일상에서 만나는 로봇들은 물체를 정교하게 조작하는 능력이 부족한 경우가 많습니다. 대부분 특정 작업에만 최적화되어 있어 사물마다 그리퍼 부품을 교체해야 하거나, 미리 입력된 정해진 물건만 겨우 잡을 수 있다는 기술적 한계가 존재하기 때문입니다. 한국기계연구원 로봇메카트로닉스연구실은 이러한 난제를 해결하기 위해 문어의 신체 구조에 주목했습니다. 문어가 다리로 물체를 감싸고 빨판을 변형시켜 흡착하는 원리를 로봇 그리퍼에 이식함으로써, 하나의 장치로도 다양한 형태와 크기의 사물을 완벽하게 제어할 수 있는 혁신적인 발판을 마련하게 되었습니다. 개발된 그리퍼는 문어의 독특한 동작 방식을 공학적으로 정밀하게 구현합니다. 물체가 표면에 닿는 순간 구조가 유연하게 변형되며 사물을 감싸 안으며, 내부에 형성된 벌집 모양의 소프트 구조가 물체의 복잡한 굴곡을 따라 형태를 바꾸어 강력한 진공 흡착을 실현합니다. 여기에 문어의 근육 제어 능력을 모방한 가변 강성 기술을 더했습니다. 그리퍼의 외곽 구조가 상황에 따라 단단하거나 말랑하게 실시간으로 변화함으로써, 물체를 잡은 뒤에도 흔들림 없이 위치를 견고하게 고정할 수 있습니다. 덕분에 단순한 운반 작업에서 나아가 정교한 힘 조절이 요구되는 일상적인 업무까지 수행할 수 있는 높은 범용성을 확보했습니다. 이 흡착 만능 그리퍼는 다양한 시연을 통해 그 놀라운 가능성을 증명했습니다. 호떡을 뒤집는 요리 과정부터 붓글씨를 쓰는 예술적 활동, 그리고 백신 바이알이나 주사기를 다루는 정밀한 의료 작업에 이르기까지 모든 과정을 단 하나의 그리퍼로 성공적으로 완수했습니다. 이는 복잡한 기계적 메커니즘이나 모터의 도움 없이도 단순한 흡착 원리만으로 세계 최고의 정밀도를 달성했다는 점에서 공학적 가치가 매우 큽니다. 앞으로 이 기술은 가정이나 병원 등 다양한 환경에서 사람을 돕는 로봇이 복잡한 사물들을 자유자재로 다룰 수 있게 하는 핵심 기술로 자리 잡으며, 본격적인 비대면 로봇 시대를 열어가는 주역이 될 것으로 기대됩니다.

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생명과학
융합
공학·기술

(ENG SUB) 선박 소음·진동, 멈춰! 【선박 소음/진동 해석/평가 및 설계기술 Analysis/Evaluation Tech for Ship Noise/Vibration】

바다를 항해하는 선박은 겉보기와 달리 선원들에게 매우 가혹한 근무 환경을 제공할 수 있습니다. 엔진이나 프로펠러에서 발생하는 강력한 소음은 선원들에게 소음성 난청을 유발하는 주요 직업병 원인이 되며, 지속적인 진동은 선체 구조물과 민감한 장비에 물리적인 손상을 입히기도 합니다. 거대한 선체 구조와 복잡한 장비 배치로 인해 소음·진동을 완벽히 제어하는 일은 설계 단계에서 매우 까다로운 과제로 꼽힙니다. 따라서 선박의 안전성과 거주성을 확보하기 위해서는 소음 전파 경로를 정확히 파악하는 것이 중요합니다. 한국기계연구원 시스템다이내믹스연구실은 통계적 에너지 해석법을 도입하여 선내 소음 전파 현상을 정밀하게 평가하는 기술을 개발했습니다. 선체를 3차원 모델링하여 공조 시스템의 음향 특성을 다각도로 검토함으로써 우수한 해석 결과를 도출해냅니다. 또한 주 엔진과 프로펠러를 잇는 추진 축계의 거동을 회전체 동역학 기반으로 예측하여 최적의 방진 구조를 설계할 수 있는 역량을 갖추었습니다. 이러한 전문 기술력은 수중방사소음 저감뿐만 아니라 선체 국부 구조의 안정성 확보에도 탁월한 성능을 발휘하고 있습니다. 이와 같은 소음·진동 해석 및 설계 기술은 지난 수십 년간 대한민국 해군의 도산안창호함과 마라도함 등 주요 함정 제작에 적용되어 그 실효성을 입증받았습니다. 함정 내 소음·진동을 획기적으로 개선함으로써 장병들의 근무 환경을 향상시키고 작전 수행 능력을 유지하는 데 크게 기여하고 있습니다. 연구팀은 앞으로 이 기술을 선박 분야에 국한하지 않고 자동차, 고속철도, 항공기 등 다양한 수송 기계와 육상 건축물까지 확대 적용할 계획입니다. 이를 통해 국내 제품의 품질을 높이고 글로벌 시장에서의 경쟁력을 더욱 강화해 나갈 것입니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

융합
공학·기술

대한민국의 액화수소 기반 수소사회 인프라 구축 전략 - 최병일 / 한국기계연구원 플랜트융합연구실장, 국토교통부 상용급 액체수소 플랜트 연구단 단장 【2021 글로벌 기계기술 포럼】

전 세계가 2050년까지 탄소중립을 달성하기 위해 힘을 모으는 가운데, 수소사회는 재생에너지 사회이자 탄소중립 사회와 완전한 동의어로 정의됩니다. 재생에너지는 기후와 시간에 따라 수요와 공급의 불일치가 발생할 수밖에 없는데, 이때 남는 전력으로 수소를 생산해 에너지원으로 활용하는 것이 핵심입니다. 결국 탄화수소 기반의 에너지원을 대체하고 지속 가능한 에너지 생태계를 구축하기 위해서는 수소 인프라의 확보가 필수적입니다. 우리나라는 2050년까지 온실가스 배출량을 현재 대비 95% 이상 감축하겠다는 도전적인 목표를 세웠습니다. 이는 사실상 국내 에너지원에서 탄소를 완전히 배제하겠다는 선언과 같습니다. 부족한 에너지는 국내 재생 전력 증설과 해외로부터의 수입을 통해 충당해야 하며, 그 유일한 운송 수단이 바로 수소입니다. 정부는 이를 지원하기 위해 수소경제 이행 계획을 수립하고 그린 수소의 생산과 도입을 위한 구체적인 로드맵을 가동하고 있습니다. 수소는 대용량 저장과 운송을 위해 액체수소 상태로 만들거나 암모니아로 합성하는 방식이 주로 활용됩니다. 액체수소는 기체 대비 부피를 획기적으로 줄여 대용량 저장에 유리하며, 암모니아는 질소와 결합해 상온 운송이 용이하고 직접 연소도 가능하다는 장점이 있습니다. 현재 우리나라는 세계 최대 규모의 액화수소 플랜트 건설을 계획하며 인프라 구축에 속도를 내고 있습니다. 이는 향후 버스, 트럭, 선박 등 대형 모빌리티의 에너지 공급을 위한 기반이 될 것입니다. 기술 자립을 위해 한국기계연구원을 중심으로 액화수소 플랜트 국산화와 핵심 설비 개발이 활발히 진행되고 있습니다. 외산 기술에 의존하던 압축기, 열교환기, 터보 팽창기 등의 핵심 부품을 우리 기술로 대체하기 위한 실증 연구가 한창입니다. 특히 초고압 펌프와 액체수소 전용 저장 탱크 기술은 미래 수소 충전소와 모빌리티 시장의 주도권을 결정지을 핵심 요소입니다. 이러한 연구는 단순히 기술 개발을 넘어 국내 산업의 자생력을 키우는 밑거름이 됩니다. 기존의 LNG 인수기지와 파이프라인 인프라를 수소사회에 맞춰 전환하는 전략은 우리나라 제조업의 새로운 기회입니다. 우리나라는 세계적인 플랜트 건설 능력과 선박 건조 경쟁력을 갖추고 있어, 수소 인프라 구축 시장에서 강력한 우위를 점할 수 있습니다. 2030년경 그린 암모니아 수입을 시작으로 액체수소 운송이 본격화되면, 탄소중립은 환경 보호를 넘어 대한민국 경제를 이끄는 보석 같은 신성장동력으로 자리매김할 것입니다.

한국기계연구원[글로벌 기계기술 포럼│Global Forum on Mechanical Engineering]

지구환경과학
융합
공학·기술

로봇, 위험하지는 않나요? - 로봇메카트로닉스연구실 김휘수 박사 【인간과 로봇이 공존할 수 있는 '안전 로봇 기술' - 사이언스 슬램 D】

우리 사회에서 로봇은 이미 일상의 깊숙한 곳까지 들어와 있습니다. 특히 한국은 작업자당 로봇 대수를 기준으로 세계 최상위권을 다투는 로봇 강국입니다. 저출산과 고령화 현상이 심화되면서 생산 가능 인구가 급격히 줄어들고 있으며, 소위 3D라 불리는 힘들고 위험한 작업을 기피하는 현상이 뚜렷해지고 있습니다. 이러한 사회적 구조의 변화 속에서 로봇 도입은 이제 선택이 아닌 생존을 위한 필수적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 과거의 산업용 로봇은 사람과 격리된 공간에서 단순 반복적인 작업을 수행해 왔으나, 최근에는 스마트 팩토리의 등장과 함께 협동 로봇의 중요성이 커지고 있습니다. 협동 로봇은 인간의 지능 및 노하우와 로봇의 우수한 작업성을 결합하여 생산성을 극대화하는 것을 목표로 합니다. 하지만 사람과 같은 공간에서 밀접하게 상호작용하기 위해서는 무엇보다 인간과 로봇 사이의 안전이 철저하게 담보되어야 하며 이는 로봇 연구의 핵심 과제입니다. 로봇은 태생적으로 완벽하게 안전한 기계가 아니며, 사람과의 충돌로 인한 사고가 꾸준히 발생하고 있습니다. 이를 해결하기 위해 협동 로봇은 비접촉 센서를 활용한 충돌 예측, 충격 발생 시 즉각 정지 및 회피, 그리고 물리적 충격을 흡수하는 하드웨어 장치 등 3단계 안전 프로세스를 갖추고 있습니다. 또한 국제표준화기구의 기준에 따른 법적 규제와 안전 검사 의무화를 통해 인간의 생명을 보호하기 위한 제도적인 장치들도 지속적으로 마련되고 있습니다. 한국기계연구원에서는 로봇 전체에 감각을 부여하여 안전성을 높이는 안전 커버 기술을 연구하고 있습니다. 기존에는 특정 부위에만 한정되었던 센서 기능을 로봇 전신으로 확대하여, 충돌 시 힘의 위치와 크기뿐만 아니라 방향까지도 정밀하게 측정할 수 있도록 설계하였습니다. 심지어 충돌이 실제로 발생하기 전에도 위험을 예측하여 로봇이 스스로 멈추거나 피할 수 있게 함으로써, 로봇의 안전 등급을 한 단계 더 높은 수준으로 업그레이드하는 데 기여하고 있습니다. 안전성의 근본적인 확보를 위해 개발된 무중력 로봇 기술은 중력 보상 메커니즘을 통해 로봇 자체의 무게를 상쇄합니다. 이를 활용하면 로봇은 아주 작은 크기의 모터로도 민첩하게 구동될 수 있으며, 물리적인 충돌 에너지를 획기적으로 낮출 수 있습니다. 손가락 하나로 수십 킬로그램의 물체를 가볍게 움직일 수 있을 만큼 정교한 이 기술은 로봇 제어의 오류가 발생하더라도 인간의 안전을 끝까지 지켜줄 수 있습니다. 이는 인간과 로봇이 경계 없이 공존하는 미래의 초석이 될 것입니다.

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공학·기술

(ENG SUB) 기계 고장 징후, 인공지능은 다~ 알고 있습니다! 🤖 【AI 기반 기계진단 안전기술 AI-based Diagnosis Technology】

대형 사고는 결코 우연히 발생하지 않습니다. 하인리히의 법칙에 따르면 하나의 큰 사고가 터지기 전에는 수십 번의 경미한 사고와 수백 번의 이상 징후가 나타납니다. 기계 설비 역시 고장 나기 전에 진동, 소음, 과열 같은 이상 징후를 보이기 마련입니다. 이러한 신호를 무시하면 결국 기계가 멈추거나 폭발하는 등 막대한 인명과 재산 피해로 이어집니다. 따라서 기계가 보내는 작은 경고를 사전에 포착하여 대형 사고를 예방하는 기술은 현대 산업 사회에서 무엇보다 중요합니다. 한국기계연구원 시스템다이내믹스연구실은 바로 이러한 문제 해결을 위해 인공지능 기반의 기계 진단 시스템을 연구하고 있습니다. 이 시스템은 사물인터넷(IoT)과 빅데이터를 결합하여 실시간으로 데이터를 수집하고 분석함으로써 미래의 상황까지 예측할 수 있는 것이 특징입니다. 특히 단순한 고장 여부 확인을 넘어 베어링이나 로터처럼 직접 확인하기 어려운 내부 부품의 잔여 수명까지 정확하게 예측해 냅니다. 이를 통해 부품을 효율적으로 관리하고 잔고장 없이 기계를 운용함으로써 설비의 안정성과 경제성을 동시에 확보할 수 있게 되었습니다. 연구팀은 다양한 고장 상황을 연출하는 특수 시뮬레이션 시설을 구축하여 AI가 누수, 소음, 압력 등 복합적인 데이터를 효과적으로 학습할 수 있는 최적의 환경을 마련했습니다. 이 진단 기술은 현재 국방, 산업, 공공 분야 등 우리 사회 전반에 걸쳐 폭폭넓게 적용되고 있습니다. 해군 함정의 배수펌프 진동 감지는 물론, 대규모 산업 현장의 기계 고장 감지에도 핵심적인 역할을 수행합니다. 또한, 우리가 매일 이용하는 지하철 공조 설비에도 IoT 센서를 설치하여 실시간으로 이상 여부를 자율 진단하며 국민의 안전을 지키고 있습니다. 기계 기술의 발전이 가져다준 편리함 이면에는 고장으로 인한 사고의 위험이 늘 도사리고 있습니다. 연구팀은 지속적인 기술 개발과 현장 적용을 통해 사고 없는 안전한 대한민국을 만드는 데 기여할 수 있도록 최선을 다할 것입니다.

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공학·기술

(ENG SUB) 선별진료소의 의료진 여러분에게 든든한 힘이 될 수 있는 한국기계연구원의 '비대면 원격 검체 채취 로봇'의 기술이전&상용화 Remote Sampling Robot

코로나19 팬데믹 상황에서 의료진의 감염 위험은 매우 심각한 사회적 문제로 대두되었습니다. 한국기계연구원은 이러한 과제를 해결하기 위해 의료진이 직접 환자와 접촉하지 않고도 검사를 수행할 수 있는 비대면 원격 검체 채취 로봇 기술을 개발했습니다. 이 로봇은 사람마다 다른 코와 입의 위치에 유연하게 대응할 수 있는 자유로운 관절 구조를 갖추고 있으며, 로봇의 본체가 크게 움직이더라도 면봉만이 환자에게 닿도록 설계되어 안전성을 극대화했습니다. 특히 원격에서도 검체 채취 시 발생하는 미세한 저항감을 실시간으로 모니터링할 수 있어, 의료진이 직접 검사하는 것과 같은 수준의 정확도와 세밀한 조작을 보장한다는 점이 큰 특징입니다. 개발된 로봇 기술은 경제성과 공간 활용성 면에서도 탁월한 강점을 보여줍니다. 시스템을 소형화하고 구조를 단순화하여 기존 검사소의 좁은 공간적 제약을 극복했으며, 제작 난이도를 낮춤으로써 실제 의료 현장에서의 신속한 보급 가능성을 높였습니다. 현재 연구팀은 사용 편의성과 안전성을 더욱 향상시키기 위한 고도화 연구를 활발히 진행 중이며, 이러한 성과는 의료기기 전문 기업으로 기술 이전되어 실제 시제품 개발로 이어졌습니다. 현재는 식약처 허가와 임상시험 과정을 거치며 공신력 있는 전문 의료기기로서의 신뢰성을 확보해 나가는 중요한 단계에 진입하여 상용화를 앞두고 있습니다. 향후 연구의 지향점은 단순히 검체 채취를 돕는 수준을 넘어, 현장에서 채취부터 진단까지 한 번에 가능한 전자동 통합 플랫폼 시스템을 구축하는 것입니다. 의료진의 개입을 최소화하면서도 검체 채취부터 분자 진단까지 일괄적으로 처리할 수 있는 고도의 자동화 기술은 대한민국이 전 세계 의료 로봇 시장과 진단 분야를 선도하는 국가로 도약하는 핵심적인 동력이 될 것입니다. 로봇 기술이 단순히 효율성을 높이는 도구를 넘어, 사회적 가치를 실현하고 사람을 보호하는 따뜻한 기술로 거듭남으로써 사람과 로봇이 안전하게 공존하는 더 나은 미래가 우리 곁에 가까이 다가오고 있습니다.

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(ENG SUB) 사고로 발목/무릎 부위가 절단된 장애인에게 새로운 발걸음이 되어주는 한국기계연구원의 '스마트 로봇 의족'의 기술이전 및 상용화 Robotic Prosthesis

한국기계연구원이 개발한 최첨단 로봇 기술은 중소기업의 성장을 돕는 든든한 발판이 되어 주며, 특히 신체적 제약을 겪는 장애인들의 삶을 변화시키고 있습니다. 휴고다이나믹스는 이러한 기술력을 상용화하기 위해 설립된 연구소기업으로, 하지 절단 장애인을 위한 스마트 로봇 의족을 전문적으로 개발합니다. 이들의 목표는 단순한 보조 기구 제작을 넘어 장애인들이 일상에서 겪는 불편함을 해소하고 삶의 질을 근본적으로 향상시키는 것입니다. 막연한 상상에 머물렀던 로봇 기술이 한국기계연구원의 성과와 만나면서 이제는 장애인들의 실질적인 보행을 돕는 현실적인 도구로 거듭나고 있습니다. 발목형 로봇 의족의 성공적인 보급에 이어 최근에는 국내 최초로 무릎 관절이 포함된 무릎형 로봇 의족 개발에서도 괄목할 만한 성과를 거두었습니다. 이전의 무릎형 의족은 사용자의 체중을 지탱하는 수준에 머물렀으나, 새롭게 개발 중인 스마트 로봇 의족은 필요한 순간마다 관절 스스로 힘을 내어 보행을 적극적으로 지원합니다. 이러한 기술적 진보는 경사로나 계단을 오를 때 신체적 부담을 획기적으로 줄여 주며, 장애인이 보다 자유롭고 편안하게 이동할 수 있는 환경을 조성합니다. 현재는 성능 검증을 위한 임상시험을 진행 중이며, 내년부터는 본격적인 상용화를 통해 더 많은 이들에게 새로운 이동의 자유를 선사할 예정입니다. 궁극적으로는 발목과 무릎 관절이 유기적으로 협력하여 움직이는 통합형 로봇 의족 개발을 지향하고 있습니다. 이는 사람의 실제 다리와 가장 유사한 움직임을 구현하여 신체적 결손을 완벽히 보완하려는 노력의 결실입니다. 로봇 기술이 단순히 기계적인 장치에 머물지 않고 사람을 향한 따뜻한 마음을 담을 때, 비로소 사회적 가치를 실현하는 진정한 마술이 시작됩니다. 사람과 로봇이 조화롭게 공존하며 누구나 행복한 일상을 누릴 수 있는 미래는 멀지 않은 곳에 있습니다. 첨단 기술이 선물하는 새로운 삶의 기회는 우리 사회를 더욱 따뜻하고 포용적인 공간으로 변화시켜 나갈 것입니다.

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(ENG SUB) 사회적 가치실현을 위한 로봇 기술 【스마트 로봇 의족, 로봇 의수, 근력보조 웨어러블 로봇, 비대면 원격 검체 채취 로봇】

기술은 단순히 편리함을 넘어 사람의 일상을 지탱하는 든든한 힘이 됩니다. 한국기계연구원에서 개발한 스마트 로봇 의족은 하지 절단 장애를 가진 분들에게 새로운 삶의 가능성을 열어주었습니다. 국내 최초로 무릎 관절을 포함한 이 기술은 국가유공자 가족의 간곡한 요청에서 시작되어 현재 본격적인 상용화를 앞두고 있습니다. 또한 사람의 손을 닮은 로봇 의수는 가벼운 무게와 혁신적인 와이어 메커니즘을 통해 다양한 물체를 안정적으로 잡을 수 있게 설계되었습니다. 근전도 인터페이스로 사용자의 동작 의도를 파악하는 이 장치들은 장애를 극복하고 일상의 자유를 되찾는 데 큰 도움을 줍니다. 신체의 기능을 직접적으로 보완하는 기술은 이제 입는 형태의 웨어러블 로봇으로 확장되고 있습니다. 미세한 형상기억합금을 스프링 모양으로 가공하여 베틀로 짜낸 '근육 옷감'은 이 분야의 놀라운 성과입니다. 이 혁신적인 소재는 일반 직물처럼 가공이 자유로우면서도, 작동 시 실제 인체 근육을 압도하는 강력한 힘을 발휘합니다. 별도의 무거운 장비 없이도 필요한 부위에 부착하여 근력을 보조받을 수 있다는 점은 기존 웨어러블 로봇의 한계를 극복한 중요한 진보입니다. 택배 노동자나 간병인, 거동이 불편한 노약자들에게 이 기술은 일상 속에서 신체적 부담을 덜어주는 소중한 동반자가 되어줄 것입니다. 의료진의 안전을 지키는 원격 검체 채취 로봇 역시 기술의 따뜻한 이면을 잘 보여주는 사례입니다. 감염병 확산 상황에서 의료진의 감염 위험을 최소화하기 위해 개발된 이 시스템은 현재 현장 진단까지 가능한 통합 플랫폼으로 발전하고 있습니다. 로봇이 위험한 환경에서 사람을 대신해 검체를 채취함으로써 방역 현장의 효율성과 안전성을 동시에 확보하는 것입니다. 이처럼 사람을 닮은 로봇 기술은 때로 기적 같은 변화를 이끌어내며 우리 사회에 필요한 가치를 실현합니다. 사람과 로봇이 조화롭게 공존하며 모두가 행복해지는 미래가 이러한 기술들을 통해 한 걸음 더 가까워지고 있습니다.

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(ENG SUB) 비대면 서비스를 위한 로봇 기술 【만능 그리퍼, 인간형 로봇 핸드, 모듈형 모바일 로봇, 자율주행 트랙터】

현대 사회에서 로봇은 단순히 상상의 영역을 넘어 우리의 일상을 더 편리하고 풍요롭게 만드는 현실적인 동반자가 되었습니다. 특히 최근 비대면 문화가 확산되면서 다양한 물체를 자유자재로 다룰 수 있는 로봇 기술의 중요성이 커지고 있습니다. 한국기계연구원이 개발한 만능 그리퍼는 소프트 로봇 방식과 하드 로봇 방식이 결합되어 어떤 형태의 물체라도 안정적으로 잡을 수 있습니다. 대상에 따라 표면 형상이 유연하게 변하면서도 필요할 때는 단단하게 고정되는 이 기술은 요리나 서빙, 택배 등 정교한 작업이 필요한 서비스 분야에서 혁신적인 변화를 이끌고 있습니다. 사람의 손은 복잡한 구조를 가지면서도 섬세한 움직임과 강한 힘을 동시에 발휘하는 놀라운 도구입니다. 한국기계연구원에서 개발한 인간형 로봇 핸드는 이러한 사람 손의 구조를 정교하게 모사하여 달걀처럼 깨지기 쉬운 물체도 안전하게 다룰 수 있습니다. 기존 연구들은 크기를 줄이면서 강한 힘을 내는 데 한계가 있었으나, 새로운 손가락 메커니즘과 마찰력 저감 기술을 통해 사람 손 크기에서 세계 최고 수준의 파지력을 구현했습니다. 특히 구동 메커니즘을 손바닥에 내장한 모듈화 설계 덕분에 기존 로봇 팔 구조를 변경할 필요 없이 쉽게 장착하여 활용할 수 있다는 점이 큰 특징입니다. 비대면 서비스의 핵심은 로봇이 스스로 이동하며 업무를 수행하는 능력에 있습니다. 이를 위해 개발된 모듈형 모바일 로봇은 마치 레고 블록을 쌓듯 사용자의 목적에 따라 기능과 형상을 자유롭게 구성할 수 있는 혁신적인 기술입니다. 공간이나 업무 성격에 맞추어 최적화된 형태로 변신할 수 있는 이 로봇은 반도체 생산 라인의 자동화는 물론 무인 카페의 서빙이나 방역 작업에도 투입되고 있습니다. 여기에 인공지능 기반의 자율주행 기술이 더해지면서 로봇은 주변 사물을 더욱 정밀하게 인식하고 사람과 긴밀하게 협력하며 작업을 완수해 나가는 것을 최종 목표로 삼고 있습니다. 로봇 기술의 진보는 고령화와 인구 감소로 어려움을 겪는 농촌 현장에도 새로운 희망을 전하고 있습니다. 농촌의 일손 부족 문제를 해결하기 위해 개발된 농업용 자율주행 트랙터는 사람 없이도 스스로 농작업을 수행하며 생산성을 극대화합니다. 특히 눈에 띄는 점은 고가의 센서 대신 저가형 GPS와 비전 센서를 활용한 센서 융합 기술을 적용했다는 사실입니다. 순수 소프트웨어 기술을 통해 부품 가격을 기존 대비 10분의 1 수준으로 낮추면서도 정밀한 자율주행 성능을 유지함으로써, 농민들이 경제적 부담 없이 첨단 기술의 혜택을 누릴 수 있는 기반을 마련했습니다. 사람의 접촉 없이도 스스로 판단하고 움직이는 로봇들은 이제 우리 사회 곳곳에서 묵묵히 제 역할을 다하고 있습니다. 공장의 제조 공정부터 식당의 서빙, 그리고 광활한 농지에 이르기까지 로봇이 제공하는 서비스는 우리의 삶을 더욱 풍요롭고 안전하게 만들어 줍니다. 기술의 진보는 단순히 기계의 발전을 넘어 인간의 불편함을 해소하고 더 나은 내일을 설계하는 데 그 목적이 있습니다. 사람과 로봇이 공존하며 서로의 부족함을 채워주는 미래는 이미 시작되었으며, 이러한 기술적 성취는 우리 모두가 행복한 사회로 나아가는 든든한 밑거름이 될 것입니다.

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입기만 해도 삼대 500 가능한 ‘근육옷감’이란 무엇일까? | 위클리쿠키 EP04 Part 2

고령인구의 증가와 육체노동 환경의 지속으로 인간의 근력을 보조할 수 있는 웨어러블 로봇의 필요성이 커지고 있습니다. 기존의 웨어러블 로봇은 단단하고 무거운 외골격 구조와 고가의 가격 때문에 대중화에 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 국내 연구진은 일상복처럼 가볍고 부드러운 '근육 옷감' 소프트 로봇을 개발했습니다. 이 기술은 온도 변화에 따라 수축하는 형상기억합금의 특성을 활용하여 사람의 근육 움직임을 모방한 것이 특징입니다. 이를 통해 착용자는 거부감 없이 일상에서 근력을 보조받을 수 있는 새로운 기회를 얻게 되었습니다. '근육 옷감' 소프트 로봇은 매우 얇고 유연한 소재로 제작되어 실제 의류와 구분이 어려울 정도로 착용감이 우수합니다. 전류를 흘려보내 소재의 온도를 조절함으로써 필요한 순간에만 옷감을 수축시킬 수 있어, 무거운 물건을 들어 올릴 때 최대 80%에 달하는 근력 증강 효과를 제공합니다. 또한 근지구력을 크게 높여주어 택배나 돌봄노동 등 반복적인 육체노동이 요구되는 작업 환경을 획기적으로 개선할 수 있습니다. 비록 일상적인 상용화까지는 추가적인 연구가 필요하지만, 머지않은 미래에 우리 삶의 필수적인 보조 도구로 자리 잡을 것으로 기대됩니다. 현대 첨단 산업의 핵심인 반도체는 컴퓨터의 연산 장치뿐만 아니라 회로 내부의 전류를 제어하는 전력 반도체로도 널리 활용됩니다. 전력 반도체는 교류를 직류로 변환하거나 전압과 전류를 조절하는 인버터의 핵심 부품입니다. 전통적인 전력 반도체는 주로 실리콘을 주재료로 사용해 왔습니다. 하지만 실리콘 전력 반도체는 회로에 강한 전류가 흐를 때 발생하는 저항열로 인해 섭씨 150도 이상이 되면 정상적인 작동이 불가능하다는 고질적인 한계를 지니고 있었습니다. 이 때문에 열을 식히기 위한 크고 무거운 냉각 시스템이 필수적이었습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 국내 연구진은 실리콘 카바이드(SiC) 전력 반도체를 개발하는 데 성공했습니다. 실리콘 카바이드(SiC) 전력 반도체는 섭씨 500도에 달하는 고온에서도 특성을 잃지 않고 안정적으로 작동합니다. 이 덕분에 별도의 무거운 냉각 시스템을 생략할 수 있어 전체적인 전자기기의 부피와 무게를 획기적으로 줄여줍니다. 특히 전기자동차와 같은 모빌리티 분야에 적용할 경우 차량의 무게를 줄여 전비를 향상시키는 데 기여할 수 있어, 차세대 전력 시스템의 핵심 기술로 각광받고 있습니다. 친환경 에너지원으로 주목받는 수소를 안전하게 저장하는 기술 역시 미래 산업의 중요한 과제입니다. 수소는 기체 상태로 보관 시 부피가 크고 금속을 취약하게 만드는 수소취성 문제를 일으키기 때문에, 극저온 냉각을 통해 액체 상태로 저장하는 방식이 선호됩니다. 기존에는 영하 253도의 극저온을 견디기 위해 비싼 스테인리스강이나 알루미늄 합금을 사용했으나, 최근 국내 연구진은 경제적이면서도 뛰어난 내구성을 가진 고망간강 액체수소 저장탱크 개발에 주력하고 있습니다. 이 기술이 국제표준으로 인정받는다면 세계 시장을 선도할 것입니다.

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AI 기반 이동로봇에 똑똑한 팔이 생긴다면? - 인공지능기계연구실 김정중 박사 【Science Slam D】

로봇이라는 단어를 들으면 많은 이들이 영화나 소설 속의 강력하고 지능적인 존재를 떠올리곤 합니다. 하지만 현실의 로봇은 특정 목적을 위해 정교하게 설계된 공학적 결과물로 존재하며, 현재 물류와 공정 자동화 분야에서 괄목할 만한 성과를 내고 있습니다. 대표적인 예로 수백 대의 로봇이 창고를 누비며 물건을 나르는 물류 시스템이나, 정밀한 기계 제어를 통해 생산 효율을 높이는 산업용 로봇들이 우리 산업 현장의 근간을 지탱하고 있습니다. 최근 로봇 공학계의 주요 관심사 중 하나는 중소 제조 현장에 적합한 시스템을 구축하는 것입니다. 실제 제조 현장의 목소리를 들어보면 단순하고 반복적인 업무를 대신해 줄 로봇에 대한 수요가 매우 높습니다. 그러나 기존의 로봇 기술로는 좁은 통로와 수많은 장애물, 그리고 무작위로 놓인 물체를 다루는 비정형 작업을 수행하기에 한계가 있었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 이동형 플랫폼에 똑똑한 로봇 팔을 결합한 인공지능 기반의 모바일 매니퓰레이션 시스템이 개발되었습니다. 이상적인 로봇의 형태는 인간과 닮은 모습이겠지만, 실제 개발 과정에서는 무게와 비용, 배터리 효율 등 수많은 기술적 제약을 고려해야 합니다. 부품이 많아질수록 로봇은 무거워지고 안정성은 떨어지며, 전력 소모가 극심해져 구동 시간에 한계가 생기기 때문입니다. 따라서 연구진은 실용성에 초점을 맞추어 전방향 플랫폼에 로봇 팔이 장착된 형태를 선택했습니다. 여기에 탑재된 인공지능은 카메라를 통해 물체의 위치를 정확히 파악하고, 연산 능력의 한계를 극복하며 좁은 공간에서도 효율적으로 작업을 수행합니다. 로봇 개발의 효율성을 높이기 위해 연구진은 두 가지 핵심 전략을 취했습니다. 첫째는 실제 공장과 동일한 규격의 테스트 환경을 실험실 내에 구축하여 검증을 반복하는 것입니다. 이는 시뮬레이션만으로는 파악하기 어려운 하드웨어 통합 문제를 조기에 해결하는 데 기여했습니다. 둘째는 하드웨어와 소프트웨어를 독립적인 요소로 구성하는 모듈화입니다. 주행 모듈, 로봇 팔, 센서 등을 각각 별도로 관리함으로써 작업의 특성에 따라 로봇을 자유롭게 변형하고 결합할 수 있는 유연성을 확보하였습니다. 새롭게 개발된 전방향 플랫폼은 일반적인 두 바퀴 로봇과 달리 대각선 이동이 가능하여 좁은 현장에서도 제약 없이 움직일 수 있습니다. 로봇 팔에 달린 카메라는 인공지능을 통해 물체를 인식하고 정교하게 조작하는 능력을 보여줍니다. 비록 실제 현장에 완벽하게 적용되기까지는 아직 추가적인 연구가 필요하지만, 앞으로의 로봇은 사람의 의도를 파악하고 여러 대의 로봇이 서로 협력하여 복잡한 임무를 수행하는 수준까지 발전할 것입니다. 이러한 기술적 진보는 인간과 로봇이 공존하는 미래를 앞당기는 밑거름이 될 것입니다.

한국기계연구원

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공학·기술

(ENG SUB) 인간과 로봇이 공존하는 미래를 위한 차세대 로봇기술

인간과 로봇이 조화롭게 공존하는 미래는 더 이상 영화 속의 막연한 상상이 아닙니다. 한국기계연구원을 비롯한 수많은 연구진은 과거 SF 영화에서나 보던 로봇 원천 기술을 현실로 구현하기 위해 매진하고 있습니다. 이미 산업 현장에서는 로봇과 인간이 협력하여 정밀한 작업을 수행하는 단계에 이르렀으며, 조만간 식당이나 가정에서도 로봇의 도움을 받는 일이 일상화될 것입니다. 이러한 변화의 물결 속에서 대한민국이 로봇 공존 분야의 선도 국가로 거듭날 수 있도록 핵심적인 기술 개발에 박차를 가하고 있습니다. 미래 사회의 로봇에게 가장 필요한 덕목은 다양한 환경에 적응할 수 있는 다재다능함입니다. 기존의 로봇 그리퍼는 특정 제품만 다룰 수 있었으나, 최근 개발된 만능 그리퍼는 접시부터 도구, 심지어 부드러운 두부나 생닭까지 자유자재로 다룰 수 있는 수준에 도달했습니다. 나아가 인간의 손 크기와 구조를 모사한 로봇 핸드는 가위나 칼 같은 복잡한 도구까지 정교하게 조작할 수 있습니다. 이는 세계 최고 수준의 기술력으로, 인간이 수행하는 거의 모든 작업에 도전하는 것을 목표로 하여 가사 노동의 자동화 가능성을 열어주고 있습니다. 의료 분야에서의 로봇 기술은 신체 기능을 보완하고 회복시키는 데 중점을 둡니다. 하지가 절단된 환자들을 위한 로봇 의족은 단순히 체중을 지지하는 기존 의족의 한계를 넘어, 보행 시 발을 차주는 힘을 능동적으로 지원합니다. 다양한 보행 동작을 지원함으로써 일반인과 거의 유사한 걸음걸이를 가능하게 하며, 이는 다치지 않은 부위에 발생할 수 있는 2차 손상까지 효과적으로 방지합니다. 이러한 기술적 진보는 환자의 자연스러운 보행을 돕는 것은 물론, 신체적 장애를 겪는 이들의 삶의 질을 획기적으로 개선하는 밑거름이 됩니다. 감염병 확산 방지를 위한 비접촉 진단 로봇 시스템은 의료 현장에 혁신적인 변화를 불러오고 있습니다. 검체 채취 로봇은 환자와 의료진 사이의 물리적 거리를 유지하면서도 정밀한 검사를 수행할 수 있도록 설계되었습니다. 의사가 원거리에서 로봇을 조종하여 검체를 채취하면 감염 위험을 원천적으로 차단할 수 있으며, 실제로 지역 간 원격 실증 실험을 통해 그 효용성을 성공적으로 증명했습니다. 이러한 시스템은 포스트 코로나 시대에 의료진의 안전을 지키는 동시에 효율적인 의료 서비스를 제공하는 핵심적인 방어 수단이 될 것입니다. 마지막으로 신체 기능을 강화해 주는 웨어러블 로봇은 장애인뿐만 아니라 근력이 약해진 고령자나 일반인들의 일상에도 큰 도움을 줄 수 있습니다. 기존의 웨어러블 로봇은 무겁고 착용이 불편하다는 단점이 있었으나, 최근에는 가벼운 옷처럼 간편하게 입을 수 있는 '의복형 로봇' 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 재킷 형태로 제작된 이 기술은 무거운 물건을 들 때 근력을 보조하여 신체의 부담을 줄여줍니다. 현재는 간단한 보조 수준까지 기술이 완성되었으며, 앞으로 더욱 발전하여 인간의 노동 환경을 개선하고 근력 부족 문제를 해결하는 혁신적인 대안이 될 것입니다.

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한국기계연구원 로봇기술 현황 - 박찬훈 로봇메카트로닉스연구실장 【2020 글로벌 기계기술 포럼】

한국기계연구원은 국내 로봇 산업의 핵심 거점으로서 오랫동안 첨단 기술 개발에 매진해 왔습니다. 단순한 반복 작업을 넘어 복잡한 환경에서도 유연하게 대처할 수 있는 로봇 시스템을 구축하는 것이 이들의 주된 목표입니다. 특히 인간의 삶을 더 안전하고 풍요롭게 만들기 위해 연구진은 기계 공학의 기초부터 최신 인공지능 기술까지 폭넓게 융합하며 로봇의 한계를 극복해 나가고 있습니다. 이러한 노력은 제조 현장뿐만 아니라 우리 일상 곳곳에 스며들 준비를 마친 상태입니다. 로봇의 정교함은 사물을 다루는 그리퍼 기술에서 극명하게 드러납니다. 한국기계연구원은 사람의 손동작을 모사하여 깨지기 쉬운 물건이나 불규칙한 모양의 물체를 자유자재로 다룰 수 있는 그리퍼를 개발해 왔습니다. 이는 정밀한 센서와 제어 알고리즘이 결합된 결과로, 산업용 로봇이 단순 조립을 넘어 섬세한 가공 작업까지 수행하게 합니다. 이러한 기술적 진보는 로봇이 인간의 노동력을 단순히 대체하는 수준을 넘어, 보다 높은 차원의 협업을 가능하게 만드는 핵심 동력이 됩니다. 의료 및 서비스 로봇 분야에서도 한국기계연구원의 활약은 두드러집니다. 고령화 사회를 대비한 간병 로봇이나 재활을 돕는 보조 기구들은 인간의 신체적 한계를 보완하는 데 중점을 둡니다. 특히 수술용 로봇 기술은 집도의의 미세한 움직임을 정확하게 전달하여 수술의 성공률을 높이고 환자의 회복 속도를 앞당기는 데 기여하고 있습니다. 서비스 영역에서는 안내와 배송을 담당하는 자율주행 로봇이 인간과 같은 공간에서 안전하게 이동하며 상호작용하는 기술이 고도화되고 있어 일상의 편의성을 극대화합니다. 미래의 로봇은 인공지능과의 결합을 통해 스스로 학습하고 판단하는 능력을 갖추게 될 것입니다. 한국기계연구원은 딥러닝 기반의 인지 기술을 로봇에 접목하여 주변 환경을 실시간으로 파악하고 최적의 동작을 결정하는 지능형 로봇 개발에 집중하고 있습니다. 이는 정형화되지 않은 작업 환경에서도 로봇이 유연하게 대처할 수 있게 하며, 스마트 팩토리와 같은 첨단 제조 시스템의 핵심 요소로 자리 잡고 있습니다. 데이터 기반의 지능화는 로봇의 생산성을 비약적으로 향상시키는 중요한 전환점이 될 것입니다. 마지막으로 한국기계연구원이 지향하는 미래는 인간과 로봇이 조화롭게 공존하는 사회입니다. 기술의 발전이 인간을 소외시키는 것이 아니라, 위험하고 힘든 일은 로봇이 맡고 인간은 창의적인 활동에 집중할 수 있는 환경을 조성하는 것이 궁극적인 지향점입니다. 이를 위해 로봇의 안전 규범과 표준화 연구도 병행하고 있으며, 신기술이 사회 전반에 안정적으로 정착할 수 있도록 다각적인 노력을 기울이고 있습니다. 한국기계연구원의 혁신적인 로봇 기술은 지속 가능한 미래를 구축하는 든든한 밑거름이 될 것입니다.

한국기계연구원

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공학·기술

플라즈마연구실의 송영훈 책임연구원을 만나다 【킴터뷰】

플라스마는 고체, 액체, 기체를 넘어선 제4의 물질 상태로, 기체에 강력한 에너지를 가해 전자가 분리되는 이온화 과정을 통해 만들어집니다. 자연계에서는 태양, 번개, 오로라 같은 현상에서 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 플라스마의 가장 큰 특징은 극도로 불안정한 상태에서 다시 안정되려고 하는 힘이 강해 화학 반응 속도가 매우 빠르다는 점입니다. 일반적인 열 반응이 수 분이 걸린다면, 플라스마를 활용할 경우 1,000분의 1초 만에 반응이 완료될 정도로 효율이 뛰어나 첨단 산업 현장에서 선호됩니다. 이러한 빠른 반응 속도 덕분에 플라스마는 정밀함과 속도가 생명인 반도체 공정에서 필수적으로 활용됩니다. 특히 공정 중 발생하는 유해가스를 처리하는 데 탁월한 성과를 보이며 수많은 산업 현장에 보급되었습니다. 또한 디젤 자동차의 배기가스 저감 장치에도 혁신을 가져왔습니다. 기존 촉매 장치는 배기 온도가 낮으면 제대로 작동하지 않는 한계가 있었으나, 플라스마 버너 기술은 전기와 화학 에너지의 장점을 결합해 경제성과 내구성을 모두 확보하며 미세먼지 원인 물질을 효과적으로 제거하는 성과를 거두었습니다. 기술 개발은 기초 연구에서 응용 연구를 거쳐 제품화 단계로 나아갑니다. 대학이 기초 아이디어를 내고 기업이 양산을 담당한다면, 출연연구소는 그 중간에서 기술의 실용성과 안전성을 검증하는 중추적인 역할을 합니다. 시제품이 성공적으로 제작되어도 시장의 투자와 반응을 기다려야 하는 일명 '데스 밸리' 구간은 연구자들에게 가장 고통스러운 시간입니다. 정부 지원은 끊기고 기업의 본격적인 투자는 시작되지 않은 이 시기를 묵묵히 견뎌내야만 비로소 혁신적인 기술이 세상에 나와 빛을 볼 수 있습니다. 에디슨이 백열전구를 상용화하기까지 수만 번의 실험을 반복했듯, 연구실의 아이디어가 실제 현장에서 쓰이기 위해서는 오랜 인고의 시간이 필요합니다. 미세먼지 저감을 위한 플라스마 버너 기술 역시 개발된 지 7~8년이 지난 후에야 환경에 대한 사회적 관심이 높아지며 비로소 실용화의 문턱을 넘을 수 있었습니다. 기술 자체의 우수성도 중요하지만, 시대의 흐름을 읽고 묵묵히 한 분야를 파고드는 끈기가 결국 세계 최고의 경쟁력을 만드는 원동력이 됩니다. 혼자보다는 여럿이 함께 멀리 가려는 마음가짐이 중요합니다. 현재 우리나라의 미세먼지 농도는 여전히 다른 선진국에 비해 높은 수준이며, 이는 건강에 심각한 위협이 되고 있습니다. 도로 위 자동차뿐만 아니라 규제의 사각지대에 놓인 선박이나 건설 기계에서 발생하는 오염 물질은 여전히 해결해야 할 큰 과제입니다. 30년 가까운 시간 동안 플라스마라는 한 길만을 걸어온 연구자들의 노력은 이제 이러한 비도로 오염원 정화에 집중되고 있습니다. 더 맑은 공기를 제공하여 인류의 삶에 기여하기 위한 플라스마 기술의 진화는 멈추지 않고 앞으로도 계속될 것입니다.

한국기계연구원[KIMM페셜]

화학
지구환경과학
공학·기술

레일 위를 떠서 가는 자기부상열차

자기부상 기술은 자석의 서로 당기는 힘인 인력과 밀어내는 힘인 척력을 활용하여 물체를 공중에 띄우는 혁신적인 방식입니다. 일상에서 흔히 볼 수 있는 자기부상 지구본은 상부 제어부와 지구본 사이의 인력을 이용하며, 캐릭터 모형 등은 하부와 제어부 간의 자석이 서로 밀어내는 척력을 이용해 부상합니다. 이외에도 자석과 도체 사이의 반발력을 이용하는 와전류 브레이크 기술은 물체를 정지시키거나 추진력을 얻는 데 활용됩니다. 이러한 자기력의 원리는 중력의 영향을 제어하여 물체가 접촉 없이 특정 높이를 유지하며 이동할 수 있게 해주는 핵심적인 기반이 됩니다. 한국기계연구원은 인력을 사용하는 기술을 바탕으로 세계에서 두 번째로 도시형 자기부상열차를 상용화하는 성과를 거두었습니다. 이 열차는 레일과 직접 접촉하지 않고 공중에 떠서 이동하기 때문에 기존 교통수단의 고질적인 문제인 소음과 진동, 미세 분진이 발생하지 않는다는 장점이 있습니다. 현재 인천공항과 연구소 내 선로에서 실제로 운영되고 있으며, 미래형 친환경 운송 수단으로 주목받고 있습니다. 바퀴 없이 이동하는 특성 덕분에 마찰에 의한 부품 마모가 적어 유지보수 측면에서도 매우 효율적이며, 승객들에게 쾌적한 승차감을 제공하여 도심 이동의 질을 높여줍니다. 반도체나 디스플레이 제조와 같은 첨단 공정에서는 아주 미세한 먼지조차 치명적인 불량의 원인이 되곤 합니다. 기존의 바퀴 방식은 바닥과의 마찰로 인해 먼지가 발생하거나 윤활유가 미세 입자로 비산될 위험이 크지만, 자기부상 방식은 물체를 공중에 띄워 운반하므로 오염 물질 발생을 원천적으로 차단합니다. 이를 통해 대형 화면에 검은 점이 생기는 것과 같은 결함을 방지하고 생산 수율을 획기적으로 높일 수 있습니다. 특히 공기가 없는 진공 환경에서도 완벽하게 작동하는 이 기술은 고청정 환경이 필수적인 첨단 전자 부품 제조 현장에서 대체 불가능한 솔루션으로 자리 잡고 있습니다. 안정적인 부상을 유지하기 위해 자기부상 시스템은 세 가지 핵심 요소로 구성됩니다. 물체를 띄워주는 부상용 전자석, 주변 구조물과 부딪히지 않게 간격을 실시간으로 조절하는 센서, 그리고 물체를 전진시키는 선형 전동기가 조화를 이루어 작동합니다. 이 시스템은 장시간 운용해도 무리가 없도록 설계되었으며, 일부 전자석에 고장이 발생하더라도 전체적인 부상 상태를 유지할 수 있는 높은 신뢰성을 갖추고 있습니다. 또한 마찰이 없기에 진동이 극도로 제한되어, 충격에 민감한 정밀 기기나 고부가가치 화물을 안전하게 이송하는 데 최적화된 성능을 발휘한다는 점이 기술적인 큰 특징입니다. 실제 운행되는 도시형 자기부상열차는 약 8mm의 미세한 간격을 유지하며 최대 110km/h의 속도로 주행할 수 있습니다. 궤도를 감싸는 형태로 제작되어 고속 주행 시에도 탈선 위험이 거의 없으며, 선형 전동기를 사용하여 눈이나 비 같은 외부 환경 변화에도 안정적인 주행 성능을 보장합니다. 일반 열차가 극복하기 힘든 급커브 구간이나 가파른 경사로도 유연하게 통과할 수 있어, 복잡한 도심 지형에 최적화된 노선 설계가 가능하다는 것이 큰 경쟁력입니다. 이러한 유연성과 안정성을 바탕으로 자기부상 기술은 미래 대중교통 시스템과 첨단 산업 생태계를 연결하는 중요한 역할을 수행할 전망입니다.

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KIMM, 국산 레이저 용접 기술 개발 뒷이야기

자동차 산업의 경량화는 연비 향상과 국가 경쟁력 확보를 위한 핵심 과제였습니다. 1996년, 한국기계연구원과 성우하이텍은 당시 수입에 의존하던 레이저 용접 기술을 국산화하기 위해 손을 잡았습니다. 특히 서로 다른 두께와 재질의 강판을 하나로 용접하는 TWB 레이저 용접 기술은 자동차 차체의 무게를 줄이면서도 강도를 높이는 혁신적인 방안으로 주목받았습니다. 국책 사업의 일환으로 시작된 이 도전은 단순히 외산 장비를 들여오는 것을 넘어, 우리만의 독자적인 기술력을 확보하겠다는 확고한 의지에서 출발했습니다. 연구 개발의 성과는 눈부셨습니다. 해외 수입 장비 대비 가격을 절반 이하로 대폭 낮추면서도 우수한 성능을 구현하는 데 성공한 것입니다. 이 국산화 장비는 국내 자동차 부품의 품질을 한 단계 끌어올렸을 뿐만 아니라, 대한민국 산업 기술의 위상을 높인 공로를 인정받아 IR52 장영실상을 수상하는 영예를 안았습니다. 이는 단순히 기계를 제작한 것을 넘어, 국가적 차원의 기술 자립과 경쟁력 강화라는 측면에서 매우 중요한 변곡점이 되었으며 이후 수많은 생산 현장의 든든한 버팀목이 되었습니다. 혁신적인 결과 뒤에는 수많은 밤을 지새운 연구원들의 헌신이 있었습니다. 초기 시운전 과정에서 발생한 레이저 발진기 결함 문제를 해결하기 위해 연구진은 수십 차례의 토론과 분석을 거듭했습니다. 냉각기가 터져 연구소가 물바다가 되었을 때도, 직원들은 하루 종일 물을 닦아내며 장비를 지켜냈습니다. 짜장면 한 그릇으로 끼니를 때우며 밤낮없이 고민하던 그 시절의 노력은 기술 완성의 밑거름이 되었습니다. 이러한 고생 끝에 레이저 발진기를 교체하여 성공적으로 마무리를 지을 수 있었고, 이는 연구진에게 잊을 수 없는 보람으로 남았습니다. 20년이라는 긴 세월 동안 현장을 지켜온 장비가 이제는 노후화로 인해 해체되는 순간을 맞이했습니다. 30년 넘게 연구에 매진해 온 개발자들에게 이 장비는 단순한 기계 이상의 의미를 지닙니다. 젊은 시절의 꿈과 땀방울이 고스란히 녹아있는 동반자와도 같기 때문입니다. 장비 가동률이 저하되어 이제는 물러나야 할 때임을 알고 있지만, 함께 고생했던 동료들의 모습이 주마등처럼 스쳐 지나가는 아쉬움은 감출 수 없습니다. 비록 물리적인 형체는 사라지지만, 그 속에 깃든 도전 정신과 기술적 성취는 우리 산업계에 영원히 기억될 것입니다. 과거의 TWB 레이저 용접 기술은 현재 알루미늄 레이저 용접이라는 더 높은 단계의 기술로 진화하여 새로운 모빌리티 시대를 준비하고 있습니다. 과거의 성공 경험은 후배 연구원들에게 소중한 자산이 되어, 미래 산업을 이끌어갈 혁신적인 장비 개발의 토대가 될 것입니다. 장비 자체는 해체되어 역사 속으로 사라질지라도, 그 과정에서 축적된 원천 기술과 노하우는 기업의 유산으로 남아 미래를 밝히는 빛이 될 것입니다. 연구소와 기업이 합심하여 일궈낸 상생의 정신은 앞으로도 국가 경쟁력을 뒷받침하는 강력한 동력이 될 것으로 기대됩니다.

한국기계연구원[KIMM TV]

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