안녕하세요, 문의주신 내용과 관련하여 아래와 같이 답변드립니다. 현재 기숙사 리모델링 사업 지연으로 24년 8월까지는 입주가 불가합니다. 입주 예정 시기를 명확히 안내드리기 어려운 점 양해를 부탁드립니다. 또한 입주 기준으로는 현재 수도권 내 거주할 경우 기숙사 입주가 어렵습니다. 감사합니다.

안녕하세요. KIST 학연운영팀입니다. 학점인정형 현장실습생의 경우, 경력증명서를 갈음하여 연수증명서가 발급됩니다. 추가적인 문의사항은 yerin@kist.re.kr 혹은 02-958-6097 로 연락 부탁드립니다.

안녕하세요. 혹시 현재 에너지저장연구센터 부서에서의 현장실습은 진행될 예정인지, 2024년도에 이차전지 연구 관련 현장실습이 진행될 예정인지 궁금하여 문의 드립니다. 감사합니다.

윤석진 KIST 원장 우리 경제에 드리운 암운이 점차 짙어지고 있다. 나라 경제의 기초체력을 보여주는 잠재성장률의 추이를 보면 앞날이 두려울 정도다. OECD가 전망한 올해 우리 잠재성장률은 10년 전의 절반에 불과한 1.9%로, 사상 첫 1%대를 기록했다. 이를 외부 충격에 의한 일시적인 현상으로 보기도 어렵다. 내년에도 회복은커녕 1.7%로 하락세가 가팔라질 전망이다. 미국, 영국, 캐나다 등 다른 주요국에서 최근 몇 년간 잠재성장률이 다시 오르는 추세와는 정반대다. 이미 일본처럼 장기침체 국면에 진입했다는 주장도 나오고 있다. 이대로 제로성장 시대를 맞게 되는 것일까? 더 돌이킬 수 없기 전에 저성장의 함정에서 빠져나와야 할 시점이지만 우리를 둘러싼 환경이 녹록지는 않다. 자국 우선주의, 기술패권 경쟁, 세계 각지에서의 전쟁 발발 등 불확실성이 심화하고 있음은 말할 것도 없다. 최근 다시 ‘유럽의 병자’로 전락할 수 있다는 경고에 맞닥뜨린 독일의 상황도 반면교사로 삼아야 한다. 내연기관차, 기계 등 전통적 제조업에 집중하다 전기차 등 첨단 산업에서 경쟁력을 잃고, 에너지 공급과 높은 중국 의존도에 따른 위기에 직격탄을 맞은 것이다. 특히 우리나라는 세계에서 유래를 찾아볼 수 없는 속도의 저출생‧고령화로 생산가능인구가 급속히 줄고 있다. 과거에 누려왔던 젊은 인구구조의 혜택이 희석될 암울한 미래를 대비해 성장 엔진의 본질적 구조를 손봐야 할 때이다. 새로운 미래 성장 동력을 어떻게 마련할 것인가? 그 중심에는 과학기술 혁신의 결과를 우리 경제 전반으로 확산시켜 줄 역동적인 혁신생태계 조성이 있다. 무엇보다 기업들이 기존의 틀을 깨는 첨단기술로 무장하고 이를 내재화함으로써 우리 경제를 뒷받침할 산업을 만들어 낼 수 있도록 해야 한다. 당장은 반도체, 디스플레이, 이차전지 등의 분야가 우리 경제의 버팀목이 되어주고 있지만 그 이후를 담보해 줄 미래 먹거리가 분명치 않다. 다만 절실함이 앞서 폐쇄적 혁신에 갇히는 우를 범하지는 않아야겠다. 급한 만큼 차분히 주변으로도 눈을 돌려보라 권한다. 특히 지난 50여 년 동안 그 자리에서 꾸준히 미래를 준비해 온 공공 R&D 부문의 원천기술은 위기의 돌파구 마련에 큰 힘이 되어주리라. 개발된 기술을 기업이 이전받고, 산업화까지 지난한 과정을 밟는 과거의 선형적 방식으로는 부족하다. 혁신은 기술이 사업화되는 모든 과정에서 동시다발적으로 일어날 수 있다. 끊임없는 상호작용을 위해 혁신 주체들이 더욱 자주, 긴밀히 소통하며 함께 미래를 준비하는 자세가 요구된다. 공동연구실 운영, 인력교류 등을 통한 KIST와 대기업 간 협력체계는 좋은 사례다. KIST는 보유 중인 미래 원천기술로 LG화학과는 탄소중립, 포스코와는 인공지능, 수소 등 첨단기술 분야에서 신산업 개척에 적극 참여하고 있다. 혁신생태계 조성의 성패를 가를 다른 한 축은 기술 기반의 창업 활성화다. 기술 창업기업은 급변하는 환경에 신속히 대응할 수 있는 주체일 뿐만 아니라 산업 구조의 고도화와 양질의 일자리 창출을 담당함으로써 건강한 혁신생태계의 핵심 구성원이 된다. 최근 미국 보스턴이 혁신생태계의 성공사례로 자주 언급되는 까닭은 바이오부터 AI, 로보틱스 등에 이르기까지 광범위한 분야에서 수천 개의 창업기업이 기술 혁신을 이끌고 있기 때문이다. 2000년대 초반 창업 열풍으로 많은 기술 창업기업이 생겨났었지만 대부분 실패에 그쳤다. 여러 이유가 있겠으나 올바른 기업가정신의 부재, 개발된 기술들이 산업화 가능성에 대한 의구심으로 외면받은 것을 원인으로 꼽을 수 있다. 이제 시대가 바뀌었다. 그동안 성공 사례가 축적되었음은 물론이고 사회의 눈높이에 맞는 창업 의식도 갖췄다. 실패를 두려워하지 않고 도전하는 연구자들의 용기에 더해 엑셀러레이터와 벤처캐피탈, 기술지주회사 등 투자와 행정을 도와줄 인프라와 정부의 정책적 지원이 뒷받침된다면 어떨까? 우리도 보스턴 부럽지 않은 세계적인 혁신생태계를 키워내지 못할 이유가 없다. 원천기술을 중심으로 뭉친 기업과 연구기관 간 협력, 그리고 기술 기반 창업 활성화로 만들어질 혁신생태계가 꺼져가는 성장 엔진에 다시 불을 붙이길 희망한다. 출처 : 한국일보(링크)

김형준 KIST 차세대반도체연구소장 최근 10년 동안 인공지능(AI)은 놀라운 발전을 거뒀다. 센서를 통해 주변 환경을 인식하고 자율적으로 운전하는 자율주행기술과 같이 인간의 작업을 자동화할 뿐만 아니라 AI의 작품이 미술대회에서 우승하는 등 창의성을 발휘할 수 있게 됐다. 이처럼 AI가 우리 일상에서 사용될 정도로 빠르게 발전하고 있으나 한계 역시 존재한다. 현재 챗GPT와 같은 초거대 AI는 학습을 위해 일반 가구에서 소비하는 일일 전력량의 10만 배에 달하는 에너지를 소모하며, 그로 인해 약 500톤의 이산화탄소를 배출하고 있다. 그런데도 AI는 아직 인간 수준의 지능에 도달하지 못하며, 복잡한 문제에 대한 창의적인 해결책을 찾는 데는 어려움을 겪고 있다. 인간 수준의 지능을 가지는 AI의 개발을 가로막는 큰 장애물 중의 하나는 뇌의 복잡성이다. 인간의 뇌는 약 1000억 개의 신경세포로 이뤄져 있으며, 이 신경세포들은 뇌의 영역과 기능에 따라 다양하게 동작한다. 또 서로 복잡하게 연결돼 관계 학습 및 예측과 같은 고차원의 인지 기능을 수행한다. 현재의 AI 기술은 이러한 신경세포의 다양성과 신경망의 복잡성을 반영하지 못하고 있는데, 가장 큰 이유는 뇌를 구성하는 다양한 신경세포의 연결 규칙이 아직 명확하게 밝혀지지 않았기 때문이다. 뇌의 복잡성을 이해하고 모방하기 위한 새로운 방법론으로 '대뇌 오가노이드' 기술이 주목받고 있다. 이는 인간 유도 만능 줄기세포에서 유래된 3차원 조직 모델로, 알츠하이머와 관련된 실험적 모델로 많이 사용되지만, 뇌의 미세구조와 기능을 모방했기 때문에 최근 AI 연구에 새로운 가능성을 제시하고 있다. 대뇌 오가노이드는 뇌의 신경세포, 신경교세포, 혈관세포 등을 포함해 인간의 뇌와 유사한 신경 네트워크를 형성할 수 있다. 이러한 특성으로 인해 대뇌 오가노이드를 활용한 AI 연구는 인간 뇌의 작동 메커니즘을 이해하고 인간 수준의 학습 및 추론 능력을 개발하는데 기여할 수 있다. 대뇌 오가노이드를 이용한 AI 연구의 한 가지 방향은 AI의 학습 과정을 인간의 뇌에서 일어나는 과정과 유사하게 만드는 것이다. 이를 위해 AI 모델을 대뇌 오가노이드에 연결해 학습 데이터를 제공하고, 대뇌 오가노이드의 신경세포 활동을 모니터링해 학습 과정을 이해하는 연구가 진행되고 있다. 2021년에 인디애나대학교 연구진은 대뇌 오가노이드에 연결된 AI 모델을 사용해 수학 방정식을 푸는데 성공했다. 이 연구는 AI 모델이 대뇌 오가노이드의 신경세포 네트워크를 통해 인간의 뇌와 유사한 방식으로 학습할 수 있음을 보여준다. 대뇌 오가노이드를 이용한 AI 연구의 또 다른 방향은 AI의 인지 능력을 높이는 것이다. 이를 위해 대뇌 오가노이드를 이용해 인간의 뇌 구조와 기능을 더 잘 이해하고, 이를 바탕으로 AI 모델을 설계하는 연구가 진행되고 있다. 미국 스탠포드대학교 연구진은 대뇌 오가노이드를 이용해 인간의 뇌에서 학습과 기억이 어떻게 일어나는지 연구했다. 이 연구는 학습과 기억에 중요한 역할을 하는 신경세포 네트워크를 밝혀냈고, 이를 바탕으로 AI 모델의 학습 능력을 향상하는 방법을 개발했다. 현재 대뇌 오가노이드를 이용한 AI 연구는 인간 뇌와 AI 간의 상호작용을 통해 인간 수준의 지능을 모델링하는데 중요한 역할을 함으로써 AI의 발전에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다. 다만, 대뇌 오가노이드를 이용한 AI 연구를 위해서는 여러 가지 기술적인 문제들을 선제적으로 해결해야 한다. 대표적으로 대뇌 오가노이드를 정밀하게 배양하고 조절할 수 있는 기술, 대뇌 오가노이드에서 일어나고 있는 신경 세포의 활동을 관찰할 수 있도록 전극 기술 개발이 필요하다. 아울러 대뇌 오가노이드를 통해 두뇌의 효율적인 정보처리 비밀을 밝혀낼 수 있는 분석 및 모델링 기술, 그리고 이러한 정보처리 메커니즘을 전자 소자 및 시스템으로 모사할 수 있는 소자 기술과 설계 기술이 필요하다. 대뇌 오가노이드를 이용한 AI 연구는 현재 초기 단계에 있지만, 그 잠재력은 매우 크다. 대뇌 오가노이드를 이용해 인간의 뇌를 더 잘 이해하고 이를 바탕으로 혁신적인 AI 알고리즘을 개발한다면 인간의 삶을 더 편리하고 풍요롭게 만들어 줄 것이다. 이를 실현하기 위해 대뇌 오가노이드를 다루고 관찰하기 위한 관련 기술들 또한 뒷받침돼야 한다. 이러한 과제들이 해결된다면 대뇌 오가노이드를 이용한 AI 연구는 AI 발전의 획기적인 전기를 마련할 수 있을 것이다. 출처 : 머니투데이(링크)

- 열전-압전 소자의 단순 결합을 넘어 더 높은 전력을 생산하는 하이브리드 에너지 하베스터 개발 - 상용 GPS 위치추적 센서 구동에 성공, 실생활 적용 가능성 보여 산업 현장, 자동차 등 일상 환경에서 버려지는 열, 진동, 빛, 전자기파와 같은 에너지원을 수확한 후 전기적 에너지로 변환하는 기술을 ‘에너지 하베스팅’이라 한다. 에너지 하베스팅 기술을 이용하면 현재 널리 사용되는 IoT 센서나 배터리 교환이 힘든 환경에 위치하는 무선 디바이스를 쉽게 구동 시킬 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 전자재료연구센터 송현철 박사, 허성훈 박사 공동연구팀은 열전 효과와 압전 효과를 접목함으로써 생산 전력을 50% 이상 높인 하이브리드 에너지 하베스팅 시스템을 개발했다고 밝혔다. 소자 양단에서 발생하는 열에너지를 전기적 에너지로 변환하는 ‘열전 효과’는 낮은 에너지 변환 효율을, 기계적 진동을 전기적 에너지로 변환시키는 ‘압전 효과’는 높은 임피던스를 갖는다는 한계로 인해 에너지를 안정적으로 수확할 수 없었다. 기존에도 단일 모드 에너지 하베스터의 한계를 극복하기 하이브리드형 에너지 하베스터가 제시됐으나, 각 메커니즘에서 생성된 에너지를 단순 결합하는 방식이 주를 이뤘다. 이에 KIST 연구팀은 열전소자와 압전소자의 단점을 상호보완하여 열원과 진동이 있는 환경에서 시너지 효과를 낼 수 있는 열전-압전 하이브리드 에너지 하베스터를 개발했다. 먼저 부피가 크고 공기가 닿는 단면적이 넓은 정적인 형태인 히트싱크 대신, 캔틸레버형의 동적 히트싱크를 제작하여 진동 환경에서 방열 효과를 향상시킴으로써 25% 이상 향상된 열전 소자 출력을 얻었다. 또한 이 캔틸레버에 폴리머형 압전 소자(MFC)를 부착하여, 캔틸레버의 떨림에 따라 압전 소자의 인장-압축 변형을 발생시키는 방식으로 추가 전력을 생산하는 하이브리드 에너지 하베스팅 구조를 제안했다. 연구팀은 이와 같은 하이브리드 에너지 하베스터를 적용하여 상용 IoT 센서 (GPS 위치추적 센서, 3 V, 20 mW)를 안정적으로 구동하는 데 성공함으로써 향후 IoT 센서가 배터리 전력 공급 없이도 상시 가동될 가능성을 보여주었다. 본 연구를 주도한 KIST 허성훈 박사는 “하이브리드 에너지 하베스팅 시스템이 우리 실생활에 안정적으로 적용될 수 있음을 확인한 연구 결과”라며, “자동차 엔진처럼 열과 진동이 함께 존재하는 곳에서 효과성을 확인했으며, 현재 전력을 공급하기 어려운 공장 설비 또는 건설기계 엔진 등에 적용해 무선으로 상태진단이 가능한 시스템을 구축하는 연구를 구상 중”이라고 밝혔다. [그림 1] KIST 연구진이 개발한 캔틸레버 형 동적 히트 싱크를 활용한 열전-압전 하이브리드 하베스터 [그림 2] 캔틸레버 형 동적 히트 싱크를 활용한 열전-압전 하이브리드 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 3] 열전-압전 하이브리드 하베스터의 출력을 이용해서 IoT 센서 구동 시간을 단축하여, 열전-압전 메커니즘의 시너지로 인해 하이브리드 전력을 증가시킬 수 있음을 보여주는 그림 ○ 논문명: A synergetic effect of piezoelectric energy harvester to enhance thermoelectric Power: An effective hybrid energy harvesting method ○ 학술지: Energy Conversion and Management ○ 게재일: (온라인) 2023.10.30. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117774 ○ 논문저자 - 신준철 박사후연구원(제1저자/KIST 전자재료연구센터) - 김승범 학생연구원(제1저자/KIST 전자재료연구센터) - 송현철 책임연구원(교신저자/KIST 전자재료연구센터) - 허성훈 선임연구원(교신저자/KIST 전자재료연구센터) - 최원준 교수(교신저자/KIST 전자재료연구센터)

- 열전-압전 소자의 단순 결합을 넘어 더 높은 전력을 생산하는 하이브리드 에너지 하베스터 개발 - 상용 GPS 위치추적 센서 구동에 성공, 실생활 적용 가능성 보여 산업 현장, 자동차 등 일상 환경에서 버려지는 열, 진동, 빛, 전자기파와 같은 에너지원을 수확한 후 전기적 에너지로 변환하는 기술을 ‘에너지 하베스팅’이라 한다. 에너지 하베스팅 기술을 이용하면 현재 널리 사용되는 IoT 센서나 배터리 교환이 힘든 환경에 위치하는 무선 디바이스를 쉽게 구동 시킬 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 전자재료연구센터 송현철 박사, 허성훈 박사 공동연구팀은 열전 효과와 압전 효과를 접목함으로써 생산 전력을 50% 이상 높인 하이브리드 에너지 하베스팅 시스템을 개발했다고 밝혔다. 소자 양단에서 발생하는 열에너지를 전기적 에너지로 변환하는 ‘열전 효과’는 낮은 에너지 변환 효율을, 기계적 진동을 전기적 에너지로 변환시키는 ‘압전 효과’는 높은 임피던스를 갖는다는 한계로 인해 에너지를 안정적으로 수확할 수 없었다. 기존에도 단일 모드 에너지 하베스터의 한계를 극복하기 하이브리드형 에너지 하베스터가 제시됐으나, 각 메커니즘에서 생성된 에너지를 단순 결합하는 방식이 주를 이뤘다. 이에 KIST 연구팀은 열전소자와 압전소자의 단점을 상호보완하여 열원과 진동이 있는 환경에서 시너지 효과를 낼 수 있는 열전-압전 하이브리드 에너지 하베스터를 개발했다. 먼저 부피가 크고 공기가 닿는 단면적이 넓은 정적인 형태인 히트싱크 대신, 캔틸레버형의 동적 히트싱크를 제작하여 진동 환경에서 방열 효과를 향상시킴으로써 25% 이상 향상된 열전 소자 출력을 얻었다. 또한 이 캔틸레버에 폴리머형 압전 소자(MFC)를 부착하여, 캔틸레버의 떨림에 따라 압전 소자의 인장-압축 변형을 발생시키는 방식으로 추가 전력을 생산하는 하이브리드 에너지 하베스팅 구조를 제안했다. 연구팀은 이와 같은 하이브리드 에너지 하베스터를 적용하여 상용 IoT 센서 (GPS 위치추적 센서, 3 V, 20 mW)를 안정적으로 구동하는 데 성공함으로써 향후 IoT 센서가 배터리 전력 공급 없이도 상시 가동될 가능성을 보여주었다. 본 연구를 주도한 KIST 허성훈 박사는 “하이브리드 에너지 하베스팅 시스템이 우리 실생활에 안정적으로 적용될 수 있음을 확인한 연구 결과”라며, “자동차 엔진처럼 열과 진동이 함께 존재하는 곳에서 효과성을 확인했으며, 현재 전력을 공급하기 어려운 공장 설비 또는 건설기계 엔진 등에 적용해 무선으로 상태진단이 가능한 시스템을 구축하는 연구를 구상 중”이라고 밝혔다. [그림 1] KIST 연구진이 개발한 캔틸레버 형 동적 히트 싱크를 활용한 열전-압전 하이브리드 하베스터 [그림 2] 캔틸레버 형 동적 히트 싱크를 활용한 열전-압전 하이브리드 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 3] 열전-압전 하이브리드 하베스터의 출력을 이용해서 IoT 센서 구동 시간을 단축하여, 열전-압전 메커니즘의 시너지로 인해 하이브리드 전력을 증가시킬 수 있음을 보여주는 그림 ○ 논문명: A synergetic effect of piezoelectric energy harvester to enhance thermoelectric Power: An effective hybrid energy harvesting method ○ 학술지: Energy Conversion and Management ○ 게재일: (온라인) 2023.10.30. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117774 ○ 논문저자 - 신준철 박사후연구원(제1저자/KIST 전자재료연구센터) - 김승범 학생연구원(제1저자/KIST 전자재료연구센터) - 송현철 책임연구원(교신저자/KIST 전자재료연구센터) - 허성훈 선임연구원(교신저자/KIST 전자재료연구센터) - 최원준 교수(교신저자/KIST 전자재료연구센터)

- 열전-압전 소자의 단순 결합을 넘어 더 높은 전력을 생산하는 하이브리드 에너지 하베스터 개발 - 상용 GPS 위치추적 센서 구동에 성공, 실생활 적용 가능성 보여 산업 현장, 자동차 등 일상 환경에서 버려지는 열, 진동, 빛, 전자기파와 같은 에너지원을 수확한 후 전기적 에너지로 변환하는 기술을 ‘에너지 하베스팅’이라 한다. 에너지 하베스팅 기술을 이용하면 현재 널리 사용되는 IoT 센서나 배터리 교환이 힘든 환경에 위치하는 무선 디바이스를 쉽게 구동 시킬 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 전자재료연구센터 송현철 박사, 허성훈 박사 공동연구팀은 열전 효과와 압전 효과를 접목함으로써 생산 전력을 50% 이상 높인 하이브리드 에너지 하베스팅 시스템을 개발했다고 밝혔다. 소자 양단에서 발생하는 열에너지를 전기적 에너지로 변환하는 ‘열전 효과’는 낮은 에너지 변환 효율을, 기계적 진동을 전기적 에너지로 변환시키는 ‘압전 효과’는 높은 임피던스를 갖는다는 한계로 인해 에너지를 안정적으로 수확할 수 없었다. 기존에도 단일 모드 에너지 하베스터의 한계를 극복하기 하이브리드형 에너지 하베스터가 제시됐으나, 각 메커니즘에서 생성된 에너지를 단순 결합하는 방식이 주를 이뤘다. 이에 KIST 연구팀은 열전소자와 압전소자의 단점을 상호보완하여 열원과 진동이 있는 환경에서 시너지 효과를 낼 수 있는 열전-압전 하이브리드 에너지 하베스터를 개발했다. 먼저 부피가 크고 공기가 닿는 단면적이 넓은 정적인 형태인 히트싱크 대신, 캔틸레버형의 동적 히트싱크를 제작하여 진동 환경에서 방열 효과를 향상시킴으로써 25% 이상 향상된 열전 소자 출력을 얻었다. 또한 이 캔틸레버에 폴리머형 압전 소자(MFC)를 부착하여, 캔틸레버의 떨림에 따라 압전 소자의 인장-압축 변형을 발생시키는 방식으로 추가 전력을 생산하는 하이브리드 에너지 하베스팅 구조를 제안했다. 연구팀은 이와 같은 하이브리드 에너지 하베스터를 적용하여 상용 IoT 센서 (GPS 위치추적 센서, 3 V, 20 mW)를 안정적으로 구동하는 데 성공함으로써 향후 IoT 센서가 배터리 전력 공급 없이도 상시 가동될 가능성을 보여주었다. 본 연구를 주도한 KIST 허성훈 박사는 “하이브리드 에너지 하베스팅 시스템이 우리 실생활에 안정적으로 적용될 수 있음을 확인한 연구 결과”라며, “자동차 엔진처럼 열과 진동이 함께 존재하는 곳에서 효과성을 확인했으며, 현재 전력을 공급하기 어려운 공장 설비 또는 건설기계 엔진 등에 적용해 무선으로 상태진단이 가능한 시스템을 구축하는 연구를 구상 중”이라고 밝혔다. [그림 1] KIST 연구진이 개발한 캔틸레버 형 동적 히트 싱크를 활용한 열전-압전 하이브리드 하베스터 [그림 2] 캔틸레버 형 동적 히트 싱크를 활용한 열전-압전 하이브리드 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 3] 열전-압전 하이브리드 하베스터의 출력을 이용해서 IoT 센서 구동 시간을 단축하여, 열전-압전 메커니즘의 시너지로 인해 하이브리드 전력을 증가시킬 수 있음을 보여주는 그림 ○ 논문명: A synergetic effect of piezoelectric energy harvester to enhance thermoelectric Power: An effective hybrid energy harvesting method ○ 학술지: Energy Conversion and Management ○ 게재일: (온라인) 2023.10.30. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117774 ○ 논문저자 - 신준철 박사후연구원(제1저자/KIST 전자재료연구센터) - 김승범 학생연구원(제1저자/KIST 전자재료연구센터) - 송현철 책임연구원(교신저자/KIST 전자재료연구센터) - 허성훈 선임연구원(교신저자/KIST 전자재료연구센터) - 최원준 교수(교신저자/KIST 전자재료연구센터)

- 열전-압전 소자의 단순 결합을 넘어 더 높은 전력을 생산하는 하이브리드 에너지 하베스터 개발 - 상용 GPS 위치추적 센서 구동에 성공, 실생활 적용 가능성 보여 산업 현장, 자동차 등 일상 환경에서 버려지는 열, 진동, 빛, 전자기파와 같은 에너지원을 수확한 후 전기적 에너지로 변환하는 기술을 ‘에너지 하베스팅’이라 한다. 에너지 하베스팅 기술을 이용하면 현재 널리 사용되는 IoT 센서나 배터리 교환이 힘든 환경에 위치하는 무선 디바이스를 쉽게 구동 시킬 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 전자재료연구센터 송현철 박사, 허성훈 박사 공동연구팀은 열전 효과와 압전 효과를 접목함으로써 생산 전력을 50% 이상 높인 하이브리드 에너지 하베스팅 시스템을 개발했다고 밝혔다. 소자 양단에서 발생하는 열에너지를 전기적 에너지로 변환하는 ‘열전 효과’는 낮은 에너지 변환 효율을, 기계적 진동을 전기적 에너지로 변환시키는 ‘압전 효과’는 높은 임피던스를 갖는다는 한계로 인해 에너지를 안정적으로 수확할 수 없었다. 기존에도 단일 모드 에너지 하베스터의 한계를 극복하기 하이브리드형 에너지 하베스터가 제시됐으나, 각 메커니즘에서 생성된 에너지를 단순 결합하는 방식이 주를 이뤘다. 이에 KIST 연구팀은 열전소자와 압전소자의 단점을 상호보완하여 열원과 진동이 있는 환경에서 시너지 효과를 낼 수 있는 열전-압전 하이브리드 에너지 하베스터를 개발했다. 먼저 부피가 크고 공기가 닿는 단면적이 넓은 정적인 형태인 히트싱크 대신, 캔틸레버형의 동적 히트싱크를 제작하여 진동 환경에서 방열 효과를 향상시킴으로써 25% 이상 향상된 열전 소자 출력을 얻었다. 또한 이 캔틸레버에 폴리머형 압전 소자(MFC)를 부착하여, 캔틸레버의 떨림에 따라 압전 소자의 인장-압축 변형을 발생시키는 방식으로 추가 전력을 생산하는 하이브리드 에너지 하베스팅 구조를 제안했다. 연구팀은 이와 같은 하이브리드 에너지 하베스터를 적용하여 상용 IoT 센서 (GPS 위치추적 센서, 3 V, 20 mW)를 안정적으로 구동하는 데 성공함으로써 향후 IoT 센서가 배터리 전력 공급 없이도 상시 가동될 가능성을 보여주었다. 본 연구를 주도한 KIST 허성훈 박사는 “하이브리드 에너지 하베스팅 시스템이 우리 실생활에 안정적으로 적용될 수 있음을 확인한 연구 결과”라며, “자동차 엔진처럼 열과 진동이 함께 존재하는 곳에서 효과성을 확인했으며, 현재 전력을 공급하기 어려운 공장 설비 또는 건설기계 엔진 등에 적용해 무선으로 상태진단이 가능한 시스템을 구축하는 연구를 구상 중”이라고 밝혔다. [그림 1] KIST 연구진이 개발한 캔틸레버 형 동적 히트 싱크를 활용한 열전-압전 하이브리드 하베스터 [그림 2] 캔틸레버 형 동적 히트 싱크를 활용한 열전-압전 하이브리드 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 3] 열전-압전 하이브리드 하베스터의 출력을 이용해서 IoT 센서 구동 시간을 단축하여, 열전-압전 메커니즘의 시너지로 인해 하이브리드 전력을 증가시킬 수 있음을 보여주는 그림 ○ 논문명: A synergetic effect of piezoelectric energy harvester to enhance thermoelectric Power: An effective hybrid energy harvesting method ○ 학술지: Energy Conversion and Management ○ 게재일: (온라인) 2023.10.30. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117774 ○ 논문저자 - 신준철 박사후연구원(제1저자/KIST 전자재료연구센터) - 김승범 학생연구원(제1저자/KIST 전자재료연구센터) - 송현철 책임연구원(교신저자/KIST 전자재료연구센터) - 허성훈 선임연구원(교신저자/KIST 전자재료연구센터) - 최원준 교수(교신저자/KIST 전자재료연구센터)

- 열전-압전 소자의 단순 결합을 넘어 더 높은 전력을 생산하는 하이브리드 에너지 하베스터 개발 - 상용 GPS 위치추적 센서 구동에 성공, 실생활 적용 가능성 보여 산업 현장, 자동차 등 일상 환경에서 버려지는 열, 진동, 빛, 전자기파와 같은 에너지원을 수확한 후 전기적 에너지로 변환하는 기술을 ‘에너지 하베스팅’이라 한다. 에너지 하베스팅 기술을 이용하면 현재 널리 사용되는 IoT 센서나 배터리 교환이 힘든 환경에 위치하는 무선 디바이스를 쉽게 구동 시킬 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 전자재료연구센터 송현철 박사, 허성훈 박사 공동연구팀은 열전 효과와 압전 효과를 접목함으로써 생산 전력을 50% 이상 높인 하이브리드 에너지 하베스팅 시스템을 개발했다고 밝혔다. 소자 양단에서 발생하는 열에너지를 전기적 에너지로 변환하는 ‘열전 효과’는 낮은 에너지 변환 효율을, 기계적 진동을 전기적 에너지로 변환시키는 ‘압전 효과’는 높은 임피던스를 갖는다는 한계로 인해 에너지를 안정적으로 수확할 수 없었다. 기존에도 단일 모드 에너지 하베스터의 한계를 극복하기 하이브리드형 에너지 하베스터가 제시됐으나, 각 메커니즘에서 생성된 에너지를 단순 결합하는 방식이 주를 이뤘다. 이에 KIST 연구팀은 열전소자와 압전소자의 단점을 상호보완하여 열원과 진동이 있는 환경에서 시너지 효과를 낼 수 있는 열전-압전 하이브리드 에너지 하베스터를 개발했다. 먼저 부피가 크고 공기가 닿는 단면적이 넓은 정적인 형태인 히트싱크 대신, 캔틸레버형의 동적 히트싱크를 제작하여 진동 환경에서 방열 효과를 향상시킴으로써 25% 이상 향상된 열전 소자 출력을 얻었다. 또한 이 캔틸레버에 폴리머형 압전 소자(MFC)를 부착하여, 캔틸레버의 떨림에 따라 압전 소자의 인장-압축 변형을 발생시키는 방식으로 추가 전력을 생산하는 하이브리드 에너지 하베스팅 구조를 제안했다. 연구팀은 이와 같은 하이브리드 에너지 하베스터를 적용하여 상용 IoT 센서 (GPS 위치추적 센서, 3 V, 20 mW)를 안정적으로 구동하는 데 성공함으로써 향후 IoT 센서가 배터리 전력 공급 없이도 상시 가동될 가능성을 보여주었다. 본 연구를 주도한 KIST 허성훈 박사는 “하이브리드 에너지 하베스팅 시스템이 우리 실생활에 안정적으로 적용될 수 있음을 확인한 연구 결과”라며, “자동차 엔진처럼 열과 진동이 함께 존재하는 곳에서 효과성을 확인했으며, 현재 전력을 공급하기 어려운 공장 설비 또는 건설기계 엔진 등에 적용해 무선으로 상태진단이 가능한 시스템을 구축하는 연구를 구상 중”이라고 밝혔다. [그림 1] KIST 연구진이 개발한 캔틸레버 형 동적 히트 싱크를 활용한 열전-압전 하이브리드 하베스터 [그림 2] 캔틸레버 형 동적 히트 싱크를 활용한 열전-압전 하이브리드 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 3] 열전-압전 하이브리드 하베스터의 출력을 이용해서 IoT 센서 구동 시간을 단축하여, 열전-압전 메커니즘의 시너지로 인해 하이브리드 전력을 증가시킬 수 있음을 보여주는 그림 ○ 논문명: A synergetic effect of piezoelectric energy harvester to enhance thermoelectric Power: An effective hybrid energy harvesting method ○ 학술지: Energy Conversion and Management ○ 게재일: (온라인) 2023.10.30. ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117774 ○ 논문저자 - 신준철 박사후연구원(제1저자/KIST 전자재료연구센터) - 김승범 학생연구원(제1저자/KIST 전자재료연구센터) - 송현철 책임연구원(교신저자/KIST 전자재료연구센터) - 허성훈 선임연구원(교신저자/KIST 전자재료연구센터) - 최원준 교수(교신저자/KIST 전자재료연구센터)