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재료연구원, 중희토류 없는 Nd-Fe-B 영구자석 공정기술 개발

한국재료연구원(KIMS) 나노재료연구본부 김수민·김태훈·이정구 박사 연구팀은 디스프로슘(Dy)·터븀(Tb) 등 중희토류를 사용하지 않는 고성능 네오디뮴-철-붕소(Nd-Fe-B) 영구자석 제조 핵심 공정기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 희토류 산화물을 출발 원료로 쓰는 환원·확산(RD) 공정에 분말 산화 문제를 해결하는 후처리 기술을 적용해 약 1㎛ 크기의 고순도 초미세분말을 제조했다. 또 분말 표면 윤활제 코팅과 감쇠 교류 자장을 적용해 배향성과 성형체 안정성을 높이고, 수소 보조 공정으로 잔류탄소를 줄여 열처리 후 보자력 저하 문제를 해결했다. 연구는 과학기술정보통신부 지원 한국연구재단 '나노 및 소재기술개발사업'으로 수행됐으며, 초미세분말 제조 연구는 'Journal of Alloys and Compounds'에 7월 14일, 분말 정렬·자석 제조 연구는 'Chemical Engineering Journal'에 9월 19일 온라인 게재됐다. 연구팀은 관련 기술로 특허 9건을 창출했으며, 전기차 구동 모터와 휴머노이드 로봇 적용을 위해서는 공정 간 연계와 양산 기술 확보가 필요하다고 설명했다.

10월 24일

수소·연료전지전기신문

재료연, 수소연료전지 무인기 12시간 16분 연속 비행 918㎞ 기록

한국재료연구원(KIMS) 항공우주재료실증센터 양철남 박사 연구팀이 경량 금속 소재를 적용한 고에너지밀도 연료전지 동력원을 고정익 무인기에 탑재해 12시간 16분 동안 총 918㎞를 비행했다고 밝혔다. 일몰 후 착륙한 뒤에도 수소탱크 압력이 10bar로 낮아질 때까지 지상 운전을 이어가 총 17시간 6분의 연속 운전을 기록했다. 연구팀은 티타늄 금속분리판을 적용해 연료전지 스택 무게를 줄였으며, 동력원 에너지밀도는 801.8Wh/㎏으로 연구팀이 비교 기준으로 제시한 기존 리튬이온전지 약 200Wh/㎏의 약 4배, 지난해 달성한 606Wh/㎏ 대비 약 32% 높은 수준이다. 실증 비행거리는 지난해 755.6㎞에서 918㎞로 늘었다. 연구팀은 관련 기업과 기술이전을 협의 중이며 내년 상반기 기술이전을 목표로 하고 있다.

10월 21일

수소·연료전지헬로디디

재료연, 무인기용 연료전지 동력원 개발···12시간 비행 918㎞ 실증

한국재료연구원은 양철남 항공우주재료실증센터 책임연구원 연구팀이 경량 티타늄 소재를 활용한 고성능 연료전지 동력원을 개발하고 장시간 비행 실증에 성공했다고 21일 밝혔다. 이 동력원은 기존 리튬이온전지보다 에너지밀도를 약 4배 높인 기술이다. 실제 무인기에 탑재해 12시간 넘게 비행하며 918㎞를 주파하는 데 성공했다. 기존 전동 무인기는 주로 리튬이온전지를 동력원으로 사용해 왔다. 연구원은 장거리 정찰과 통신 중계 등 장시간 비행이 필요한 무인기의 활용 범위가 넓어질 것으로 기대했다.

10월 21일

수소·연료전지전기신문

재료연·포스텍, 초박막 코팅으로 수전해 촉매 성능 1.9배 향상

한국재료연구원 양주찬 박사 연구팀과 포스텍 기계공학과 안지환 교수 연구팀이 수전해 촉매 표면에 초박막 코팅층을 형성해 성능과 내구성을 함께 높이는 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 페로브스카이트 촉매 표면에 약 5나노미터(nm) 두께의 니켈·철 기반 수산화물 코팅층을 형성했으며, 이를 음이온교환막 수전해(AEMWE) 장치에 적용해 기존 촉매 대비 약 1.9배 향상된 성능을 확인했다. 1000시간 장기 운전 후에도 코팅층이 유지됐고, 금속 성분의 용출과 재침착 간 균형으로 구조가 안정적으로 유지되는 원리를 실시간 분석과 이론계산으로 규명했다. 코팅층은 용액에 촉매를 담갔다가 건조하는 방식으로 형성되며, 연구팀은 대면적 전극과 산업용 수전해 시스템으로의 확대 가능성을 제시했다. 연구는 국가과학기술연구회·한국연구재단·한국에너지기술평가원의 국가연구개발사업 지원으로 수행됐고, 결과는 'Advanced Energy Materials'에 게재됐다.

10월 8일

효율·산업 탈탄소전기신문

재료연, 노랑·초록·파랑 구현하는 다색 전기변색 소자 개발

한국재료연구원 김소연 책임연구원 연구팀이 전압에 따라 노랑·초록·파랑으로 변하는 다색 전기변색 소자를 개발했다. 바나듐 산화물(V₂O₅) 나노와이어에 전도성 고분자 PEDOT를 결합해 박막 면저항을 82.7kΩ/sq에서 1.8kΩ/sq로 97% 이상 낮췄고, 약 5초의 색 전환 속도와 최대 43% 이상의 광학 변조율을 확인했다. 10×10㎠ 크기 소자는 600회 이상 안정적으로 작동했다. 하이브리드 잉크를 바 코팅과 전기분무 방식으로 박막화해 진공장비 없이 A4 크기의 스마트윈도우와 패턴형 멀티컬러 디스플레이를 제작했다. 연구팀은 재료연의 미터급 롤투롤 습식 코팅설비를 활용한 대면적 양산공정 개발과 합지·봉지 기술 확보, 가속수명시험을 계획하고 있다.

9월 10일

효율·산업 탈탄소전기신문

재료연, 맞춤형 전자파 흡수 소재 설계기술 개발

한국재료연구원(KIMS) 융·복합재료연구본부 이호림 선임연구원 연구팀이 원하는 주파수와 흡수 성능을 입력하면 적합한 소재 조성과 두께를 도출하는 설계기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 페라이트의 코발트(Co) 함량으로 자기 특성을, 소량의 탄소나노튜브(CNT) 첨가로 유전 특성을 조절하고, 물리 기반 예측 모델에 차분진화 알고리즘을 결합했다. X-대역(8.2~12.4GHz)에서는 넓은 주파수 영역을 흡수하는 조건을, Ku-대역(12.4~18GHz)에서는 특정 주파수를 집중 흡수하는 조건을 도출했다. 실제 흡수체를 제작해 평가한 결과 설계 단계에서 예측한 성능이 구현되는 것을 확인했다. 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIMS 기본사업과 한국연구재단 나노·소재기술개발사업으로 수행됐으며, 결과는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 8월 6일 온라인 게재되고 관련 특허 출원도 완료됐다.

8월 26일