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“100번 접어도 끄떡없는 유기 태양전지 개발”

- UNIST 양창덕 교수팀, 고무처럼 늘어나는 실리콘 계열 고분자 활용- 유연성 높고 광전효율 유지… ‘Angewandte Chemie’에 논문 게재100번 접었다가 펴도 안정적으로 작동하는 ‘유기 태양전지’가 개발됐다. 이로써 접어서 휴대하는 태양전지나 각종 웨어러블 전자기기의 전원용 태양전지를 쓸 날이 한층 가까워졌다.UNIST(총장 정무영, www.unist.ac.kr) 에너지 및 화학공학부의 양창덕 교수팀은 고무처럼 잘 늘어나는 ‘실리콘 기반의 고분자’를 활용해 ‘고유연성 유기 태양전지’를 만드는 데 성공했다. 이번에 개발한 태양전지는 모든 요소가 고분자로 이뤄져 잘 휘어지고 늘어난다. 또 100번을 접었다가 펴도 기존 효율을 90%까지 유지할 정도로 안정성도 뛰어났다.

이용우 2018-11-01

엠오피, 3D프린터 이용해 세라믹 소재 패브릭 부품 시험 생산 성공

인천창조경제혁신센터 보육기업인 ㈜엠오피가 3D프린터를 이용해 세라믹 소재의 패브릭 부품 시험생산에 성공하였다고 10월 11일 밝혔다. 광경화 방식 3D프린팅 소재 및 솔루션 기업인 엠오피는 지난 7월 중소벤처기업부가 운영하는 민간투자주도형 TIPS(기술창업지원사업) 프로그램에 선정되었으며, 올초에는 현대자동차 제로원 프로그램을 통해서 민간투자금도 유치했다. 현재 제품양산을 위한 공장확보를 위해 유수의 벤처캐피탈사와 투자유치 협상이 진행 중이다. 엠오피는 "이번 시험생산 성공은 기존 세라믹 생산방식으로는 제작이 어려운 패브릭 구조체를 성공한 데에 그 의의가 있다"고 강조했다. 또 '이를 바탕으로 향후 다양한 응용제품에 적용하며 그에 맞는 품질을 끌어올리는데 집중할 예정"이라고 밝혔다. 최형일 대표는 "이번 프로젝트는 3D 프린터를 활용해 제조 양산 방식이 다양하고 복잡한 부품을 트랜드에 맞게 적량생산 하는데 반드시 도움이 될 것"이라고 설명했다.

박애영 2018-10-11

생기원, 3D 프린팅으로 세계 최대규모 인공 흉곽 제작

- 9월 19일 중앙대학교병원 흉부외과 박병준 교수팀 수술 성공- 인체에 무해한 순수 티타늄 소재 적용, 인체 하중 견디는 高강도 구현▲ 3D 프린팅으로 제작된 순수 티타늄 소재 인공 흉곽 사진한국생산기술연구원(원장 이성일, 이하 생기원)이 3D 프린팅 기술을 활용해 순수 티타늄 소재의 인공 흉곽을 만들고, 중앙대학교병원이 이를 실제 환자의 가슴뼈에 이식하는 수술을 성공적으로 진행했다.환자는 가슴뼈에 악성종양인 육종이 발생한 55세 남성으로, 병변 부위가 광범위해 흉곽 절제가 필요했지만, 기존 수술법으로는 재건이 불가능한 상태였다.골 시멘트나 티타늄 막대 등을 이용한 재건 수술로는 환자에게 꼭 맞는 모양을 만들기 어려운 데다 소재가 무거워 수술 후 흉부 불편감과 호흡곤란, 세균 감염을 일으킬 위험성이 있었기 때문이다.생기원 강원지역본부 적층성형가공그룹 김건희 그룹장이 이끄는 연구팀은 이를 위해 3D 프린팅 공정기술을 활용, 인체에 무해하면서도 가벼운 ‘순수 티타늄’을 소재로 가로 286㎜, 세로 172㎜ 크기의 맞춤형 인공 흉곽을 제작해 냈다. 이는 인공 흉곽으로는 세계 최대규모로, 생기원의 기술 이전을 받은 3D 프린팅 의료기기 전문기업 벤타쓰리디㈜도 설계에서부터 제작에 이르는 전 과정에 참여했다.중앙대학교병원 흉부외과 박병준 교수팀은 환자의 종양이 급격히 커져 기대수명이 6개월 이하로 줄어들자 지난 9월 19일 환자의 앞가슴뼈와 늑골 10개를 절제한 뒤 제작된 인공 흉곽을 이식하는 데 성공했다. 3D 프린팅 인공 흉곽으로는 세계 6번째* 재건 수술이며, 수술을 마친 환자는 빠르게 회복되어 다음 주 퇴원을 앞두고 있다.* 스페인, 이탈리아, 미국, 영국, 중국 순▲ 3D 프린팅 인공 흉곽이 인체 모형에 부착된 모습 인공 흉곽 제작의 핵심은 순수 티타늄 소재의 기계적 강도를 기존의 2배 이상인 700MPa(강도 계수)로 높인 생기원의 독자적인 금속 3D 프린팅 공정기술에 있다. 순수 티타늄 소재의 경우 자체 강도만으로는 인체의 하중을 견디지 못해 알루미늄-바나듐-티타늄 합금이 사용됐는데, 인체에 유해한 합금원소 사용으로 논란이 제기돼 왔다. 김건희 그룹장 팀은 무독성 순수 티타늄 분말을 3D 프린팅 공정제어를 통해 10㎚ 직경의 금속간 화합물로 만들어 거미줄처럼 연결함으로써 기존 합금에 준하는 강도를 구현해 냈다.완성된 인공 흉곽은 컴퓨터 단층촬영을 통해 환부를 정확히 측정한 뒤 환자 체형에 맞는 정밀한 디자인으로 설계됐으며, 무게가 190g에 불과해 삽입 부작용을 줄이고 환자의 회복력을 크게 높였다.또한, 적층 구조가 뼈와 유사한 다공(多孔)성으로 이루어져 흉부 압박을 가해도 부러지지 않는 10~15GPa(탄성계수) 수준의 탄력성까지 지니고 있다. 아울러 3D 프린팅 과정에서 전자빔 방식을 적용, 금속 3D 프린팅의 최대 난점으로 지적돼 온 열에 의한 변형을 막아 세계최대 크기의 형상을 정밀하게 구현할 수 있었다.김건희 그룹장은 “3D 프린팅 두개골에 이어 흉곽 이식 수술 성공으로 부작용 우려 없는 맞춤용 인체 삽입물 시대를 열게 됐다”라고 밝히며, “앞으로 고관절, 무릎관절 등 개인 체형에 따라 달라지는 다양한 인체 삽입물을 제작해 수혜 환자의 폭을 넓히겠다”라고 말했다.한편, 이번 수술은 식약처가 지정한 생물학적 안정성 시험과 강도 및 인장도 시험을 거쳐 중앙대학교병원 IRB(연구자 임상시험) 승인까지 확보한 상태에서 진행했다.

이용우 2018-10-05

우리 생활에 없어서는 안될 유용한 플라스틱 제품을 만드는 사출성형기 이야기 3

2-3. 구동 동력 방식에 따른 분류사출성형기 기구부의 구동 동력원에 따라 유압식, 하이브리드 방식, 전동식 등으로 구분 할 수 있다.1) 유압식 사출기유압식 사출기는 전동식 사출기가 개발되기 이전에 가장 널리 쓰이던 방식이며, 동력원은 전기이지만 각종 실린더의 작동이나 스크류의 회전 등 직접적인 구동장치는 유압장치를 사용하고 있다. 최근에는 소형의 경우 전동식 사출기가 일반화 되고 있으며, 유압식 사출기는 중형에서 초대형까지 사용되고 있다. 하지만 이마저도 에너지 절감 요구에 따라 절전형 사출기로의 변화가 빠르게 진행되고 있다.

박애영 2018-10-04

자동차 전자제어 부품용 화학소재 적용 기술 동향

Ⅰ. 서론미래형 자동차의 정의는 매우 다양하게 제시되고 있지만, 궁극적으로는 친환경, 고연비와 스마트카로 대변될 수 있다. 탄소 배출 감소, 리사이클 기술보급 확대 등의 환경문제를 필두로 에너지 효율성 증대를 위한 에너지 저장/변환 기술의 부각 및 네트워크 기술의 진화와 디지털 기기의 확산으로 정보의 접근성이 용이해졌다. 이 결과 정보통신기술의 고도화, 인간과 기기의 상호작용을 기반으로 하는 인지과학과 인공지능의 자동 제어 로봇기술 등 주변 환경이 급속도로 변화되고 있다.

이용우 2018-10-04

화학(연), 수소자동차 핵심 연료전지 기술 국산화… 무공해 자동차 시대 연다

- 미국, 일본, 독일 등 몇 개 선진국만 가지고 있던 수소자동차 연료전지 전해질 PFSA 기술 국산화한국화학연구원 박인준, 소원욱, 손은호 박사팀은 상명대 박진수 교수, 단국대 이창현 교수팀과 함께 수소자동차 연료전지의 핵심 재료인 전해질1 물질을 국내에서 처음으로 개발했다.최근 친환경 자동차로 주목받고 있는 수소자동차는 환경오염 물질을 배출하지 않아 자동차가 최종적으로 지향해야 할 모델로 꼽힌다. 하지만 아직 수소자동차 구동의 핵심인 수소 저장·운반기술, 연료전지 기술 등이 부족해 관련 기술 개발이 필요한 상황이다.

이용우 2018-10-04

코오롱플라스틱㈜ KompoGTe®, 고기능성 LFT의 차별화

- LFT 소재는 단섬유 복합소재보다 성형 후 섬유의 평균 잔존 길이가 상대적으로 길어 기계적 물성 우수- Composite 사업과 연계하여 차별화된 경량 소재 연구도 병행코오롱플라스틱㈜의 열가소성 장섬유 강화 복합소재 KompoGTe® LFT는 2012년 사업화 이후 다양한 시장의 요구를 반영하기 위해 거듭된 성장을 지속하고 있다.코오롱플라스틱의 장섬유 강화 복합소재는 인발 공법을 접목한(Pultrusion process) 제조공법으로 생산되고 있으며, 이에 따라 연속으로 투입되는 섬유 내부에 열가소성 수지를 함침 시킨 후 사출성형이 가능한 펠릿(pellet) 형태로 제조되고 있으며, 펠릿은 고객의 요구에 따라 다양한 길이로 구성할 수 있다.

박애영 2018-10-02

유니버설 로봇, 로봇과 레이저가 함께 이룬 성공

로봇과 레이저는 오랜 역사를 함께하고 있습니다. 이제는 비용 효율적이고 사용이 간편한 로봇과 비용을 낮춘 새로운 레이저가 완벽한 조합을 이루어 다양한 조각 및 마킹 분야에 사용되고 있습니다.세계적인 판각 및 마킹기 제공업체 그라보테크(Gravotech)의 서부 지역 관리자인 빅토르 아모림(Victor Amorim)은 "요즘은 모든 일은 숫자를 요구합니다"라고 말합니다. 아모림은 2010년에 벌어졌던 석유 유출 사고를 예로 듭니다. 당시 브리티시페트롤리엄(BP)는 트레이서빌리티(Traceability) 번호가 없었기 때문에 관련 하청 업체들의 책임 소지를 파악할 수 없었다고 설명합니다. 오늘날에 만들어지는 거의 모든 것에는 제조업체, 부품 번호, 날짜 코드 및 일련번호와 보증 정보를 명시하도록 되어 있습니다.자동 마킹 시스템으로 생산 라인을계속 가동시키는 그라보테크최근 그라보테크는 UR5 로봇을 사용하여 새롭게 자동화한 레이저 및 도트 핀 마킹 솔루션을 선보였습니다. UR5는 필요한 부품 종류 및 마크 유형별로 구분하여 그라보테크 LW2 Class 1 레이저 구역에 자동 배치하고, F30 파이버 레이저로 마킹 할 수 있게 하거나 부품을 XF510CP 도트 핀 마커 아래쪽에 놓습니다. UR 로봇은 빠르고 정교하며 조정이 가능하고 제어하기가 쉽습니다. 또한 즉석으로 터치스크린 인터페이스를 이용하여 프로그래밍을 변경할 수도 있습니다. 그리고 안전 센서가 내장되어 있어 담당 작업자 바로 옆에서 검사 또는 관련 공정을 안전하게 할 수 있습니다.그라보테크는 생산을 안정적이고 일관성 있게 이루어지도록 하는 자동 마킹 솔루션에 대한 관심이 더욱 커질 것으로 기대하고 있습니다. 아모림씨는 "우리는 군사, 의료, 자동차, 오일, 가스 등 다양한 산업에 솔루션을 제공하며, 그들은 부품 마킹을 위해 우리 솔루션을 사용할 수밖에 없습니다. 왜냐하면, 마킹을 하지 않으면 선적할 수가 없고 선적하지 않으면 이익을 창출할 수가 없기 때문이죠. 따라서 이것은 공정의 너무나도 중요한 부분이고, 이 로봇과 레이저 머신이 있으면 작업을 계속할 수 있습니다. 우리 고객들은 이 솔루션으로 문제를 해결했습니다”라고 말합니다.그라보테크와 오스틀링 레이저(Ostling Laser)가 UR 로봇을 어떻게 전개했는지 확인해 보십시오.사람의 개입 없이 정밀한의료 부품을 마킹하는 오스틀링오스틀링은 세계적인 마킹 시스템 제공하는 또 다른 업체입니다. 이 업체는 UR 로봇을 활용하여자동화된 초과 다이오드 펌프 솔리드-스테이트 레이저 마킹 시스템을 선보이고 있습니다. 제품 지원 매니저인 브라이언 와츠(Brian Watts)는 로봇이 레이저 마커 프로세스를 위한 회전 제어 및 위치뿐만 아니라 Z축에 대한 전체 제어를 관리한다고 설명합니다. 또한 로봇은 육안으로 마크를 검사하거나 절단 또는 용접 시스템을 확인하기 위해 비전시스템과 통합될 수 있습니다.UR 로봇은 자동화 시스템에 중요한 능력을 가져다 줍니다. 와츠는 "UR 로봇은 프로그래밍하기가 정말 쉽습니다. 유닛의 협업 특성을 이용하여 쉽게 설정할 수 있습니다. 게다가 안전합니다. 과거에 사용하던 로봇에서는 수많은 프로그래밍이 필요했고, 안전은 늘 문제였습니다. UR 로봇의 경우에는 엔드 이펙터를 잡아 원하는 위치로 옮긴 다음 티치 펜던트를 사용하여 세부 설정이 되도록 다이얼을 돌리기만 하면 됩니다."라고 말합니다.UR3 로봇은 z-축 포커싱에 대한 전체 제어 및 레이저 마킹 공정의 회전 제어와 로케이션을 관리합니다.오스틀링은 작업자가 일관성과 반복성을 유지하기 어렵고 사람이 하기에는 인체공학적으로 문제가 있는 대용량 마킹 작업의 경우 턴키 시스템의 잠재력을 긍정적으로 평가하고 있습니다. 오스틀링 시스템은 사람과 부품의 상호작용이 전혀 없는 Class 10,000 클린룸에서 해야 하는 의료 마킹 작업에 이상적입니다. 이 경우 로봇은 마크 위치를 확인하는 비전 시스템을 통해 부품을 집어 올리고 검사할 수 있어 사람이 개입할 필요가 없습니다.와츠는 “복강경 또는 내시경 수술의 경우처럼 아주 미세한 눈금선 또는 식별 마크가 있는 경우도 있습니다. 우리는 레이저와 로봇과 협력하면서 부품의 올바른 위치에 마킹이 제대로 되고 있는지 알아야 합니다. 그것은 트레이서빌리티를 위해서도 좋습니다. 우리는 그 위에 ID를 마킹한 다음 비전 시스템 아래에 놓아 로봇이 모든 포지셔닝 작업에서 그것을 실제로 사용하게 합니다. 그런 다음 비전 시스템으로 와서 확인을 하고 데이터베이스에 저장한 후 최종 생산 부품으로 출시하거나 마킹이 정확하지 않은 경우에는 거부하여 폐기합니다.” 라고 말합니다.오스틀링은 의료 분야를 넘어 항공 산업에도 관심을 보이고 있습니다. 자동차 산업처럼 정밀한 부품의 인간 오염 가능성 없이 로봇이 끈임 없이 일할 수 있는 산업이기 때문입니다. UR5 로봇이 레이저 판각을 위해 티타늄 명함을 집고 이동시킵니다.고미술품 복원에서 로봇 레이저판각 사업으로 뛰어든 ‘더 링 로드’이 시스템이 현재 이용되고 있는 시스템이지만, 다른 자동화 로봇-레이저 시스템도 성공적으로 제작되고 있으며, 일부는 깜짝 놀란 만한 용도에 사용될 것입니다. 더 링 로드(The Ring Lord)는 체인 메일 공급으로 비즈니스를 시작하여 매일 백만 개의 "점프 링"을 생산하고 있습니다. 이 작은 와이어 링은 각종 장신구 구성품을 연결하는 데에도 사용됩니다. 꾸준히 성장하고 있는 이 회사는 이러한 성장세를 유지하기 위해 여러 번의 변화를 거쳤으며, 레이저 판각 사업에 뛰어든 이후 현재와 같은 자동화 공정을 이뤄가고 있습니다.더 링 로드는 인식표, 스케일, 링 등을 생산하는 회사였습니다. 이후 이 회사는 맞춤형 판각 명함 사업을 확장하기로 결정했습니다만, 머지않아 인체공학적 과제에 직면했습니다. 이 회사의 소유주 중 한 사람인 존 다니엘스(Jon Daniels)는 그들이 직면한 문제에 대해 이렇게 이야기 합니다. "레이저 마킹기에서 8초에서 10초 짜리 부품을 가공한 후 새 부품을 넣을 때 금속 판을 수동으로 교체하는 작업은 정말 고역이었습니다. 명함을 완성하는 데에는 20~40초 정도가 걸리고, 그 시점이 되면 몸의 상태가 완전히 달라지기 시작합니다. 그 정도 속도로 부품을 직접 교체하는 것은 정말 끔찍한 일이 되죠. 죽도록 피로한 상태가 되면 사람의 작업 능률은 바닥으로 떨어집니다.”하지만 로봇에게 위와 같은 사항은 문제가 되지 않습니다. 다니엘스는 몇 가지 선택지를 검토한 끝에 유연하면서도 가벼운 UR5을 사용하기로 결정했습니다. 프로그래밍이 쉽다는 것도 큰 장점이었습니다. 다니엘스는 UR5를 사용하는 것에 대해 "일반 스마트폰을 사용하는 것과 다를 바 없다."고 말합니다.푸텍(FUTEK)이 운용하는 UR5는 로보티크 그리퍼와 통합되었으며 키엔스(Keyence) IV-G300CA 비전 시스템을통해 가이드됩니다.야간 근무를 담당하는 UR5남캘리포니아에 위치한 테스트 및 측정 장비 공급업체인 푸텍에서는 UR5 로봇이 레이저 판각기에 증폭기 케이싱을 공급합니다. 푸텍의 기계 기술자 하비에르 루이즈(Javier Ruiz)는 UR5를 도입한 이후로 생산량이 40-50% 증가했고 기존의 작업 인력 활용을 최적화할 수 있었다고 말합니다. “부품 하나를 판각하는 데 7분이 소요되기 때문에 전담 직원이 공정을 감시하는 것은 효율이 떨어지는 일이었습니다. 그 인력을 생산 라인의 다른 곳에 재배치했고, 로봇을 세 번째 교대조로 가동 했습니다." 루이즈는 로봇의 정확한 반복성 덕분에 제품 품질이 얼마나 향상되었는지도 강조해서 설명합니다.

이용우 2018-09-10