【에너지현장】 KAIST, 2021 온라인 기술이전 설명회 개최

편집부 기자
입력 2021.10.01 00:00

KAIST, 2021 온라인 기술이전 설명회 개최

임펠러 스크러버, 디젤 트럭 하이브리드 개조 기술 등 눈길

한국과학기술원(KAIST)이 ‘2021 온라인 기술이전 설명회’를 9월 14일 개최했다. 이날 행사에서는 일상생활과 밀접한 소재와 부품, 장비 및 바이오 분야를 비롯해 모두 9종의 유망 기술이 소개됐다. KAIST는 우수 기술을 기업에 이전해 기술 가치를 창출하는 계기로 이번 행사를 마련했다고 밝혔다. 이번 편에서는 KAIST가 소개한 9종의 유망 기술 가운데 에너지 분야와 관련이 있는 기술을 추려 소개한다.

정리 강창대 기자 자료 한국과학기술원(KAIST)

KAIST 기술이전 설명회는 교내의 연구진이 보유한 우수 기술을 소개하고 기업체와의 협력을 비롯해 기술 이전 성과를 확대하기 위해 마련된 행사다. KAIST 기술가치창출원(원장 최성율)은 2017년부터 매년 기술이전 설명회를 개최해 지난해까지 신소재·바이오·AI 등의 분야에서 약 34억 원 규모의 기술이전 계약을 성사시켰다. 이러한 성과를 바탕으로 이번 설명회에서는 일상생활과 밀접한 소재·부품·장비 및 바이오 분야에서 총 9종의 유망 신기술을 선정해 소개했다.

최성율 기술가치창출원장은 “학문적인 가치뿐만 아니라 바이오 메디컬·신소재·로봇·IoT 등 산업 분야에서의 시장성과 사업성이 밝은 것은 물론 향후 파급력이 높아 산업 경쟁력을 강화할 수 있는 우수한 기술들을 엄선해 이번 기술이전 설명회를 준비했다”라고 전했다. 이날 행사에서는 사전 신청을 통해 행사 당일 연구자와의 1대 1 기술 상담도 진행됐다.

KAIST‘2021 온라인 기술이전 설명회’모습

소부장·바이오 유망 신기술 9종

KAIST의 ‘2021 온라인 기술이전 설명회’ 1부 첫 순서에서는 PROX1(Prospero homeobox1 ) 중화 항체 기반 망막재생 촉진 기술(생명과학과 김진우 교수)이 소개됐다. PROX1은 신체 기관 및 조직 발달을 조절하는 전사인자의 일종을 일컫는다.

KAIST 측의 설명에 따르면, 김진우 교수의 망막재생 촉진 기술은 망막퇴행성질환자에 적용할 수 있는 범용 치료제 개발의 단초를 제공해 주목받고 있다. 황반퇴행·녹내장·망막색소변성증 등으로 대표되는 망막질환은 전 세계 인구의 약 2%(3억 명)가 앓고 있다. 망막이 손상되면 대부분 시력 상실로 이어지지만 현재까지는 병의 진행을 지연시키는 치료제만 개발된 상태다. 김 교수 연구팀은 망막 손상 시 망막 신경 재생을 담당하는 뮬러글리아세포에 PROX1이라는 신경세포분열 억제 인자가 축적되는 것을 발견했다. 이를 바탕으로 PROX1 인자가 쌓이지 않도록 중화하는 항체를 안구에 주입해 망막 재생을 유도하는 기술을 개발해 국내·외 5개국에 특허를 출원했다. 일부 제한된 조건을 가진 환자에게만 적용할 수 있는 기존 치료제와는 다르게 다양한 망막 신경 퇴행성 질환에 폭넓게 쓰일 수 있는 치료제 개발을 목표로 연구 중이라고 한다.

이어서 붕괴 지역의 매몰자를 탐지하고 구조할 수 있는 자라나는 바인(vine) 로봇 기술(건설및환경공학과 유지환 교수)에 대한 발표가 있었다. 유지환 교수의 바인 로봇은 나뭇가지나 뿌리처럼 자라나는 식물의 줄기를 모사해 설계된 혁신 기술이다. 빠른 속도로 먼 거리까지 도달할 수 있으며, 좁은 틈이나 높은 벽, 미끄러운 지형에서도 이동할 수 있다. 공사장 등에서 발생하는 붕괴 사고 현장에서 불확실한 매몰 위치를 순차적으로 탐색해낼 수 있다. 그뿐만 아니라 매몰자에게 빠르게 접근한 뒤 구조되기 전까지 물·음식·산소 등을 신속하게 공급할 수 있다. 생존 골든타임을 확보할 수 있다는 측면에서 의료용으로도 확장이 가능해 사업성이 높은 우수 기술로 평가받고 있다.

유 교수와 김 교수 연구팀의 기술은 KAIST 내부 및 외부 전문가로 구성된 9명의 심사단으로부터 톱2(TOP2 ) 기술로 평가받았다.

이어진 발표에서는 상처 치료 및 피부미용에 적용할 수 있는 치료용 광패치 기술(전기및전자공학부 최경철 교수)이 소개됐다. 마지막으로, AR 및 VR의 메타버스 시장에 활용할 수 있는 형태 가변 고분자 촉각 소재의 제조 방법(화학과 윤동기 교수) 등의 기술에 대한 소개가 있었다.

KAIST 건설및환경공학과 유지환 교수의 바인(vine) 로봇 기술은 언론에“담쟁이처럼 스스로 자라는 로봇”으로 소개되기도 했다.

KAIST 전기및전자공학부 최경철 교수의 OLED 광치료 패치를 인공피부 모델에 10분간 조사하자 콜라겐이 합성되는 것이 확인됐다고 한다.

이어 2부 첫 순서에서는 TIMP(Tissue inhibitors of MMP) 단백질 억제제를 유효 성분으로 포함하는 희귀난치성 골 질환 치료용 조성물(생명과학과 한용만 교수)이 소개됐다. 발표에 따르면 TIMP는 MMP의 조직억제제로 활성을 조절하는 프로테아제 억제제의 일종이다.

다음으로, 특수 임펠러 기반의 신개념 습식 유해가스 처리 장비(건설및환경공학과 한종인 교수)가 소개됐고, 이어서 택배 차량용 디젤 트럭에 적용할 수 있는 고효율, 저비용, 친환경 개조기술(조천식녹색교통대학원 장기태 교수)의 발표가 이어졌다. 그리고 자율적 IoT 서비스 운용 및 관리를 위한 분산 컴퓨팅(Edge) 환경의 IoT 시스템(전기및전자공학부 박홍식 교수)을 비롯해, 사물 표면에서 상대 좌표 기반으로 2차원 가상 이미지 공간을 다감각적으로 탐색하는 상호작용 장치(산업디자인학과 이우훈 교수) 등 총 5개의 기술을 선보였다.

오염물질을 자원으로 전환하는 기술

기존의 공기정화 기술에는 노즐타입과 벤츄리(ventury), 충전층(packed bed), 제트(jet) 형 등 다양한 기술이 있지만, 파울링(Fouling)이 발생하거나, 효율성이 떨어지는 문제, 높은 운전비용 등의 문제가 있다. 무엇보다 불충분한 기체-액체의 접촉 효율이 공기정화 성능의 한계로 작용해 왔다.

이에 KAIST 건설및환경공학과 한종인 교수는 ‘특수 임펠러 기반의 신개념 습식 스크러버’를 개발했다. 이 기술은 에어 스크러버(Air Scrubber)를 기반으로 한다. 에어 스크러버의 작동 원리는 우선, 횡형 임펠러를 회전시켜 기체(공기)를 팬 내부로 유입시키고, 팬의 중심에서 물을 분사한다. 이때 두 유체(액체와 기체)가 임펠러 내부에서 일차적으로 강제 접촉과 충돌을 일으키고, 임펠러의 날개의 추진력과 원심력으로 임펠러에 부착된 마이크로 매쉬를 두 유체가 통과하면서 다시 한 번 강제적으로 접촉과 충돌을 일으킨다. 임펠러를 빠져나온 두 유체는 외부에서 한 번 더 자유 접촉을 하게 되는데, 이렇게 세 단계에 걸친 유체역학 현상이 에어 스크러버를 통해 발생한다. 그럼으로써 기체-액체 접촉 효율이 높아지고, 기체 유입을 위해 추가적인 팬이 필요하지 않기 때문에 장치의 소형화까지 가능해진다. 뿐만 아니라, 원심력을 기반으로 하기 때문에 압력 손실과 전력 소모가 적은 장점이 있고, 더 나아가 운영비와 건설비를 저감시킬 수 있다.

연구진은 이 기술로 대덕산업단지 폐수처리장 농축조 현장에서의 실증시험에서 높은 수준으로 황화수소를 제거했고, 남동발전소에서의 파일럿 운영에서는 질소산화물과 황산화물이 효과적으로 제거되는 것을 확인할 수 있었다고 한다.

한종인 교수는 현재 ‘환경 회복 기술’ 연구실을 이끌고 있다. 이 연구실은 대기오염물질을 자원화하는 것을 목표로 미세먼지와 이산화탄소(CO2 ), 질소산화물(NOx), 황산산화물(SOx) 등의 배기가스와 암모니아(NH3 ), 황화수소(H2S) 등의 악취 가스를 부가가치를 가진 자원으로 전환 하 는 기술을 개발하고 있다. 가스형태의 유해물질을 효과적으로 포집할 수 있는 신개념 ‘임펠러 스크러버’를 개발 후 그 성능을 지속적으로 향상시키고 있고, 회수된 오염물질의 유용물질화를 위한 전기화학적 기법 및 바이오 공정 기술이 개발되고 있다. 이 기술들의 원리 및 현상 규명, 그리고 최적화를 위해 실험실 수준의 연구는 물론 실용화를 위한 산업 현장 테스트도 병행하고 있다.

KAIST 건설및환경공학과 한종인 교수가 소개한 임펠러 스크러버(Impeller Scrubber)와 파일럿 운영의 결과.

디젤 트럭의 하이브리드 개조 기술

도심 전체 화물차의 80% 이상을 차지하는 소형화물차 등 경유화물차는 미세머지 발생의 주요 원인으로 지목되기도 한다. 이들 화물차는 빈번한 정차, 가속 및 감속 등으로 공인복합연비(9 ㎞/ℓ) 대비 낮은 실 운행연비(3.7 ㎞/ℓ)를 보이며 물류비 상승으로 이어지기도 한다. 이에 정부는 탄소중립 대책을 비롯해 미세먼지 관리 특별대책 이행계획 등을 통해 경유차가 발생시키는 미세먼지 저감 대책을 세우기도 했다.

그 대책으로 매연저감장치(Disel Particulate Filter, DPF)를 지원하고 있지만, 엔진출력 및 연비 감소, DPF 막힘 현상 등의 부작용이 발견된다. 정부는 노후 경유차를 조기에 폐차하도록 지원하기도 한다. 그러나 지원사업의 적용이 지역별로 제한적이고, 지자체의 예산 부족으로 사업 이행이 순조롭지 못한 문제가 있다. 뿐만 아니라, 점점 더 규제와 제약이 까다로워짐에 따라 사업의 실효성이 떨어지기도 한다. 그래서 경유차를 전기 트럭으로 개조하는 기술이 등장하기도 했다. 그러나 높은 개조 비용으로 인해 보급효과가 떨어지고, 겨울철에는 성능 저하가 발생하는 문제점이 있다.

조천식녹색교통대학원 장기태 교수는 물류 택배 트럭이 적재량 1톤 미만의 화물차량이 대부분이라는 점, 그리고 고출력 주행에 적합하고 주행 경제성이 비교적 우수한 디젤엔진을 사용한다는 점, 연비 향상에 도움이 되는 수동 기어를 사용한다는 점에 착안해 ‘수동 기반 하이브리드 개조 기술’ 개발의 필요성을 제기했다. 이렇게 개발한 장 교수의 ‘하이브리드 디젤-전기 트럭 개조 기술’은 실제 빅데이터에 기반해 차량을 설계함으로써 차량의 파워트레인 구조 변경을 최소화해 고효율, 저비용, 친환경 개조를 실현했다. 또한, 이 기술은 기존 모듈과 상호연계해 제어하는 병렬형 하이브리드 운용 기술이라는 특징이 있다.

이 기술은 환경부로부터 ‘공회전제한장치 저공해 제한장치 인증’과 국토교통부로부터 ‘친환경차량 개조 안전성호가인검사’를 통과했으며, ‘국토교통부 우수물류 신기술’ 1호로 지정되기도 했다.