- 안트라퀴논 공정 대안으로 저비용‧친환경 전기화학적 합성법 이용 - 시간 당 284kg의 과산화수소 대량 생산이 가능한 탄소 촉매 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 물질구조제어연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사와 한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 이재우 교수 연구팀이 고전류밀도에서도 우수한 성능으로 과산화수소 대량생산이 가능한 고효율 탄소 촉매를 개발했다고 밝혔다. 과산화수소는 표백제, 살균제부터 종이 및 펄프 산업, 반도체 산업에서의 웨이퍼 세정제까지 폭넓게 쓰이는 산업적 수요가 큰 물질이다. 그런데, 현재 산업용 과산화수소 합성에 주로 쓰이는 ‘안트라퀴논(Anthraquinone) 공정’은 고가의 팔라듐 촉매를 사용하고, 고농도의 과산화수소를 저장‧운송하는 과정에서 큰 비용이 발생한다. 또한 촉매 반응 과정에서 유기 오염물질이 발생해 환경오염을 일으킨다는 우려도 있다. 안트라퀴논 공정의 대안으로는 산소 환원반응을 통해 친환경적으로 과산화수소를 합성하는 전기화학적 합성법이 제시되는데, 저렴한 탄소계 소재를 촉매로 이용할 수 있을 뿐 아니라 저장 및 운송 단계를 거치지 않고 현장에서 과산화수소 생산이 가능한 장점이 있다. 산소 환원반응에는 산소와 수소 및 전자가 반응에 참여하기 때문에 전류 밀도가 높을수록 생산성이 향상된다. 하지만 카본 블랙과 같은 기존의 상업용 탄소 촉매는 수백 mA/cm2의 고전류밀도에서 낮은 과산화수소 촉매 선택도와 활성을 갖기 때문에 대량생산이 어렵다는 한계가 있었다. KIST-KAIST 연구팀은 500°C, 상압 조건에서 이산화탄소 가스를 흘려주면서 강한 환원제인 수소화붕소나트륨(NaBH4)과 반응시켜 붕소가 도핑된 다공성의 탄소 촉매를 합성했다. 실험과 계산과학 방법을 병행하여 개발한 탄소 촉매를 분석한 결과, 탄소 촉매 표면의 붕소(B)와 산소(O)가 같이 결합한 지점에서 과산화수소 생성률이 극대화되는 것을 규명했다. 해당 반응점은 고전류 밀도에서도 매우 높은 과산화수소 생성 효율을 보였다. 개발한 촉매를 실제 유동식 반응기에서 테스트했을 때 한 시간마다 촉매 1kg당 284kg의 과산화수소를 생산이 가능한 최고 수준의 활성을 보였고, 100시간 동안 성능 저하 없이 안정적인 과산화수소 생산이 가능했다. 제1저자인 KIST 최재원 박사후 연구원은 “본 연구는 저비용, 고효율의 탄소 기반 촉매 개발과 더불어 계산과학과의 협업을 통해 높은 활성을 갖는 산소 환원반응의 활성점을 규명하여 향후 고성능의 과산화수소 촉매개발에 대한 방향을 제시했다는 데에 의의가 있다.”라고 설명했다. 교신저자인 KIST 김종민 박사는 “물과 산소를 바탕으로 하는 친환경적 과산화수소 합성법의 경우 저렴한 탄소를 전극소재로 활용하기에 상용화의 가능성이 매우 높으며, 현장 생산 방식의 장점을 갖기 때문에 수처리와 같이 다양한 산업분야로 응용확장이 가능하다”고 말했다. KIST 연구팀은 탄소 소재 촉매의 활성도를 높이기 위해 붕소와 같은 비금속 원소를 도핑하는 방법 외에도 코발트 금속 단원자를 산화 카본 블랙에 담지하여 우수한 전기화학적 과산화수소 생성 특성을 가지는 촉매를 개발했다. 해당 촉매를 전기펜톤산화공정의 전극 소재로 활용했을 때 우수한 과산화수소 생성 특성으로 인해 기존 전극보다 훨씬 더 빨리 유기 오염물을 분해하는 것을 확인해 수처리 분야로의 응용 가능성을 보였다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 KIST 기관고유사업, 선행융합연구사업, 선도연구센터지원사업, 미래소재디스커버리사업, 나노및소재기술개발사업을 통해 수행되었으며, 연구 결과는 국제 과학 저널인 ‘Applied Catalysis B: Environmental’ (IF: 24.319, JCR 분야 상위 0.93%)에 3월 2일 및 3월 20일 두 편의 온라인 논문으로 각각 출판되었다. [그림 1] 이산화탄소 전환 반응으로 합성된 과산화수소 생성용 고효율 탄소 소재 모식도 [그림 2] 계산과학 시뮬레이션을 이용한 이산화탄소 전환 촉매의 과산화수소 생성 반응 활성점 규명 [그림 3] 이산화탄소 전환 탄소 촉매의 고전류밀도 과산화수소 생성률 비교 및 장기 안정성 테스트 [그림 4] 과산화수소 생성용 고효율 코발트 단원자 촉매 및 전기펜톤산화 공정 모식도 [그림 5] 전기펜톤산화를 통한 수처리 응용(메틸렌블루 염료 제거) [사진 1] KIST 연구진(좌측 : 장웬준 연구원/우측 : 최재원 박사후연구원)이 개발한 고성능 탄소 촉매를 활용한 유동식 반응기에서 전기화학적 과산화수소 합성 실험을 진행하고 있다. [사진 2] (좌측부터) (1) KIST 연구진이 개발한 고효율 저비용의 붕소도핑된 탄소 촉매 (2) 촉매를 도포한 전극, (3) 코발트 단원자가 담지된 탄소 촉매 ○ 논문명: CO2-derived edge-boron-doped hierarchical porous carbon catalysts for highly effective electrochemical H2O2 production ○ 게재일: 2023.07.15(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122557 ○ 논문저자 - 최재원 박사후연구원(제1저자/KIST 물질구조제어연구센터) - 이홍우 박사후연구원(제1저자/물질구조제어연구센터) - 변아영 박사(제1저자/KAIST) - 한상수 책임연구원(교신저자/KIST 계산과학연구센터) - 김종민 선임연구원(교신저자/물질구조제어연구센터) - 이재우 교수(교신저자/KAIST) ○ 논문명: Penta nitrogen coordinated cobalt single atom catalysts with oxygenated carbon black for electrochemical H2O2 production ○ 게재일: 2023.08.15(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122712 ○ 논문저자 - 최재원 박사후연구원(제1저자/KIST 물질구조제어연구센터) - 김수연 박사후연구원(제1저자/KIST 계산과학연구센터) - 장웬준 학생연구원(제1저자/KIST 물질구조제어연구센터) - 한상수 책임연구원(교신저자/KIST 계산과학연구센터) - 김종민 선임연구원(교신저자/물질구조제어연구센터)

- 지역을 섬기며 천연물 연구 글로벌 수월성 확보 □ 한국과학기술연구원(이하, ‘KIST’) 강릉 천연물연구소(분원장 장준연)는 「KIST 강릉 천연물연구소 개원 20주년」 기념식을 5월 10일(수) 10시 20분 KIST 강릉 천연물연구소 율곡홀에서 개최했다고 밝혔다. □ 이번 기념식에는 오태석 과기정통부 제1차관, 김복철 국가과학기술연구회 이사장, 김진태 강원도지사, 김홍규 강릉시장 등 과학기술계 및 자치단체장 등 주요인사 100여명이 참석했다. □ KIST 강릉 천연물연구소는 정부의 지역균형 발전을 위한 지방과학기술 혁신의 선도적 역할 수행하기 위해 2003년 5월 1일 설립되었다. □ KIST 강릉 천연물연구소는 지난 20년간 천연물 전주기 연구의 혁신플랫폼 구축, Big data 및 AI 기반 천연물 연구 고도화, 한국형 스마트팜 모델 제시를 통해 국내 유일의 천연물 연구 전주기 플랫폼을 구축하고 천연물 식·의약품 개발과 이를 통한 사업화로 지역사회에 기여하기 위해 노력해왔다. ○ 강원지역 산·학·연 연구협력을 활발히 하고, 지역에 있는 53개 패밀리기업을 선정하여 적극 지원하는 등 천연물 바이오 신산업 창출 및 기업 유치에 힘쓰고 있다. 2022년에는 기술료 수입으로 17억 6천만원을 달성하여 투입된 연구비 대비 기술료 수입인 연구생산성이 5.5%로 출연(연) 평균의 두 배 이상이 되는 등 눈부신 성장을 하여 출연(연) 지역분원의 성공 모델이 되고 있다. ○ 국내 유일의 천연물 전문 연구소로서 개인 건강 맞춤형 메디푸드 및 더마 코스메틱 천연물 소재 개발, 천연물 기반 신약 개발, 스마트팜 기반 기능성 천연물 소재 생산을 목표로 하고 있다. ○ 또한, 천연물 연구의 패러다임 전환을 위해 2022년에는 천연물 기능성 예측 정보 검색이 가능한 웹 기반 천연물 활성 데이터 포털(NPIfinder)을 자체적으로 구축하여 활용 중이다. ○ 지역을 기반으로 세계적 성과를 창출하기 위해 연세대 미래캠퍼스와 학연특화 융합연구사업을 기획하여 지역사회 코호트 데이터를 활용한 노인성 질환 발병 원인 규명을 추진 중이다. ○ 지역 연구기관과도 긴밀한 협력관계 하에 스크립스코리아항체연구원과 항체·천연물 융합치료제 개발, 춘천바이오산업진흥원과 강원 그린바이오 한국형 헴프 플랫폼 및 산업화 연구개발, 강원도, 강릉시 등과 코스메슈티컬 소재 산업화 플랫폼 구축사업을 수행 중이다. ○ 지난 3월에는 강릉시가 천연물 바이오 국가산업단지 후보지로 선정되는데 크게 기여하고 있는바, 향후 KIST 강릉 천연물연구소가 구심체가 되어 강원지역을 천연물 바이오 산업의 거점으로 키워 나갈 예정이다. □ 이날 행사에 참석한 강릉시 천연물 바이오 국가산업단지 추진단장인 김흥열 과장은 ‘강릉 발전과 신성장 동력 확보를 위한 강릉 천연물 바이오 국가산단’에 대해 소개하였으며, 장준연 분원장은 국내유일 정부출연 천연물연구소로서 성장 히스토리 및 미래 비전을 제시하여 내부역량 결집 및 강릉시 국가산단 청사진에 부합하는 새로운 도약을 향한 의지를 표명하였다. □ 장준연 분원장은 KIST 강릉 천연물연구소 Vision 2033을 제시하면서 2023년까지 식품의약품안전처 개별인정형 건강기능식품 3건, 2028년까지 글로벌 의약품 2건, 2033년까지 글로벌 신약 1건 개발을 목표로 한다고 밝혔다. □ 행사에 참석한 오태석 과기정통부 제1차관은 “KIST 강릉 천연물연구소 20년은 지역 과학기술의 역사와 그 맥을 같이해 왔다”며, KIST에서 헌신한 직원들의 노고를 치하하였다. □ 한편, 이날 행사에서는 권학철 천연물인포매틱스연구센터장이 과기정통부 장관 표창을, 이주영 책임연구원이 국가과학기술연구회 이사장상을 수상하는 등 총 8명이 포상을 받았다. □ 장준연 분원장은 “KIST 강릉 천연물연구소는 앞으로 천연물 바이오 연구를 선도하고 고령화 사회 대비 노화, 만성질환 예방기술을 개발함과 동시에 AI 및 Big data 기반 한국형 스마트팜 개발을 통해 천연물로 인류에 행복을 전하는 연구소로 발전해갈 계획”이라고 말했다. 더불어 “강릉에 천연물 바이오 국가산업단지가 정착하여 지역 발전에 획기적 전기가 될 수 있도록 최선을 다하겠다"고 다짐했다. [그림 1] KIST 강릉 천연물연구소 개원 20주년 기념식 포스터 [사진 1] 윤석진 KIST 원장의 개회사 [사진 2] 오태석 과기정통부 제1차관의 격려사 [사진 3] 김복철 NST 이사장의 격려사 [사진 4] 김진태 강원도지사의 축사 [사진 5] 김홍규 강릉시장의 축사 [사진 6] 장준연 KIST 강릉 천연물 연구소 분원장의 성과 및 비전 설명 [사진 7] KIST 강릉 천연물 연구소 개원 20주년 행사 참석 외빈

- 도심형 항공 모빌리티(UAM) 등에 적용 가능한 100% 자기강화복합재료 개발 - 기존 연구성과 대비 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성 대폭 향상 도심형 항공 모빌리티(UAM)와 같은 미래 이동수단이 현실화되기 위해서는 연료 효율성은 높이면서 탄소 배출을 줄여야 하는데, 이를 위해서는 우수한 물성을 띠면서 재활용도 가능한 새로운 소재 개발이 반드시 필요하다. 자기강화복합재료(self-reinforced composite, SRC)는 가격이 저렴하고, 경량성이 뛰어날 뿐만 아니라 강화재와 기지재가 동일한 성분으로 구성되어 폐기 및 재활용 측면에서 이점이 있다. 이 때문에 항공기 등에 사용되는 탄소섬유강화복합재료(carbon fiber-reinforced composite)를 대체할 차세대 복합재료로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자파솔루션융합연구단 김재우 박사가 한양대학교(총장 이기정) 김성훈 교수, 전북대학교(총장 양오봉) 김성륜 교수와 함께 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 고분자 한 종류만을 사용한 100% 자기강화복합재료를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 지금까지는 자기강화복합재료의 제조공정에서 유동성 및 함침성을 향상시키기 위해 강화재 혹은 기지재에 화학적으로 다른 성분을 혼합해왔기 때문에 물성과 재활용 가능성 모두 떨어지는 문제가 있었다. 공동연구팀은 4축 압출 공정을 통해 폴리프로필렌 매트릭스의 사슬 구조를 조절하여 용융점, 유동성 및 함침성을 제어하는데 성공했다. 개발된 자기강화복합재료는 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성이 기존 연구결과 대비 각각 333%, 228%, 2700% 향상된 최고 수준의 기계적 물성을 달성했다. 소형 드론의 프레임 소재로 해당 재료를 적용했을 때 기존 탄소섬유강화복합재료 대비 52% 가볍고, 비행시간은 27% 증가해 차세대 모빌리티 적용 가능성을 확인했다. 한양대학교 장지운 박사 후 과정 연구원(공동 제1저자)은 “연구에 도움을 주신 모든 분들에게 감사드리며, 앞으로도 대한민국의 차세대 모빌리티 전반에 기여할 수 있는 연구를 수행하길 희망한다”고 밝혔으며, 김성훈 지도교수(공동 교신저자)는 “전북대, 한국과학기술연구원, 남전산업과 현대자동차와 함께 교류하여 값진 연구 성과를 창출해 기쁘다”며 “자기강화복합재료는 탄소중립 주도권을 확보하면서 차기 미래 모빌리티 산업을 선도할 수 있는 소재로써 활용가능하다”고 밝혔다. KIST 김재우 박사(공동 제1저자)는 “이번에 개발한 100% 자기강화복합재료 엔지니어링 공정은 산업계에 즉시 적용될 수 있는 것으로 공동연구팀과 남전산업 및 현대자동차 등 산업계와 지속적으로 협력해 자기강화복합재료의 글로벌 경쟁력을 확보하겠다”고 향후 계획을 밝혔다. 전북대학교 유기소재섬유공학과 이혜성 박사과정(공동 제1저자)은 “박사과정으로서 자기강화복합재료 연구를 수행하면서 나온 결과가 좋은 논문으로 결실을 맺어 기쁘고, 이러한 연구들이 학술적 및 산업적으로 다양하게 적용되길 희망한다”며 “연구를 지도해주신 지도교수님과 많은 도움을 주신 다른 저자분들께 감사하다”고 밝혔다. 김성륜 지도교수(공동 교신저자)는 “긴 세월 묵묵히 학업과 연구에 매진하면서 스스로 박사로서 가치를 증명한 이혜성 박사과정에게 박수를 보내고 싶다”면서 “학술적으로는 한국과학기술연구원과 한양대와 인력의 실시간 교류가 가능한 새로운 학술연구 플랫폼에 기초하여 세계적인 연구성과를 창출했다는 것과 산업적으로는 남전산업과 현대자동차와 함께 자기강화복합재료의 글로벌 리더쉽을 확보했다는 것이 대단히 고무적이다”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 국가과학기술연구회(NST)의 ‘미래 모빌리티 동작 신뢰성 확보를 위한 고주파/고출력 전자파 솔루션 소재·부품 기술 개발’ 융합연구단 사업(CRC22031-000), 한국연구재단 기초연구사업(2016R1A6A1A03013422), 중견연구자지원사업(2021R1A2C11093839), 교육부(장관 이주호)의 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)으로 수행되었다. 연구결과는 화학공학 분야 세계적인 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ (IF:16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신호에 게재되었다. [그림 1] 폴리프로필렌(PP) 자기강화복합재료 정의 및 장점 [그림 2] 100% 자기강화복합재료 제조 공정 및 적용 모식도 ○ 논문명: True self-reinforced composites enabled by tuning of molecular structure for lightweight structural materials in future mobility ○ 게재일: 2023.06.01(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142996 ○ 논문저자 - 김재우 책임연구원(제1저자/KIST 전자파솔루션융합연구단) - 장지운 박사(제1저자/한양대학교) - 이혜성 박사과정(제1저자/전북대학교) - 김민국 선임연구원(교신저자/KIST 구조용복합소재연구센터) - 김성훈 교수(교신저자/한양대학교) - 김성륜 교수(교신저자/전북대학교)

- 도심형 항공 모빌리티(UAM) 등에 적용 가능한 100% 자기강화복합재료 개발 - 기존 연구성과 대비 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성 대폭 향상 도심형 항공 모빌리티(UAM)와 같은 미래 이동수단이 현실화되기 위해서는 연료 효율성은 높이면서 탄소 배출을 줄여야 하는데, 이를 위해서는 우수한 물성을 띠면서 재활용도 가능한 새로운 소재 개발이 반드시 필요하다. 자기강화복합재료(self-reinforced composite, SRC)는 가격이 저렴하고, 경량성이 뛰어날 뿐만 아니라 강화재와 기지재가 동일한 성분으로 구성되어 폐기 및 재활용 측면에서 이점이 있다. 이 때문에 항공기 등에 사용되는 탄소섬유강화복합재료(carbon fiber-reinforced composite)를 대체할 차세대 복합재료로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자파솔루션융합연구단 김재우 박사가 한양대학교(총장 이기정) 김성훈 교수, 전북대학교(총장 양오봉) 김성륜 교수와 함께 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 고분자 한 종류만을 사용한 100% 자기강화복합재료를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 지금까지는 자기강화복합재료의 제조공정에서 유동성 및 함침성을 향상시키기 위해 강화재 혹은 기지재에 화학적으로 다른 성분을 혼합해왔기 때문에 물성과 재활용 가능성 모두 떨어지는 문제가 있었다. 공동연구팀은 4축 압출 공정을 통해 폴리프로필렌 매트릭스의 사슬 구조를 조절하여 용융점, 유동성 및 함침성을 제어하는데 성공했다. 개발된 자기강화복합재료는 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성이 기존 연구결과 대비 각각 333%, 228%, 2700% 향상된 최고 수준의 기계적 물성을 달성했다. 소형 드론의 프레임 소재로 해당 재료를 적용했을 때 기존 탄소섬유강화복합재료 대비 52% 가볍고, 비행시간은 27% 증가해 차세대 모빌리티 적용 가능성을 확인했다. 한양대학교 장지운 박사 후 과정 연구원(공동 제1저자)은 “연구에 도움을 주신 모든 분들에게 감사드리며, 앞으로도 대한민국의 차세대 모빌리티 전반에 기여할 수 있는 연구를 수행하길 희망한다”고 밝혔으며, 김성훈 지도교수(공동 교신저자)는 “전북대, 한국과학기술연구원, 남전산업과 현대자동차와 함께 교류하여 값진 연구 성과를 창출해 기쁘다”며 “자기강화복합재료는 탄소중립 주도권을 확보하면서 차기 미래 모빌리티 산업을 선도할 수 있는 소재로써 활용가능하다”고 밝혔다. KIST 김재우 박사(공동 제1저자)는 “이번에 개발한 100% 자기강화복합재료 엔지니어링 공정은 산업계에 즉시 적용될 수 있는 것으로 공동연구팀과 남전산업 및 현대자동차 등 산업계와 지속적으로 협력해 자기강화복합재료의 글로벌 경쟁력을 확보하겠다”고 향후 계획을 밝혔다. 전북대학교 유기소재섬유공학과 이혜성 박사과정(공동 제1저자)은 “박사과정으로서 자기강화복합재료 연구를 수행하면서 나온 결과가 좋은 논문으로 결실을 맺어 기쁘고, 이러한 연구들이 학술적 및 산업적으로 다양하게 적용되길 희망한다”며 “연구를 지도해주신 지도교수님과 많은 도움을 주신 다른 저자분들께 감사하다”고 밝혔다. 김성륜 지도교수(공동 교신저자)는 “긴 세월 묵묵히 학업과 연구에 매진하면서 스스로 박사로서 가치를 증명한 이혜성 박사과정에게 박수를 보내고 싶다”면서 “학술적으로는 한국과학기술연구원과 한양대와 인력의 실시간 교류가 가능한 새로운 학술연구 플랫폼에 기초하여 세계적인 연구성과를 창출했다는 것과 산업적으로는 남전산업과 현대자동차와 함께 자기강화복합재료의 글로벌 리더쉽을 확보했다는 것이 대단히 고무적이다”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 국가과학기술연구회(NST)의 ‘미래 모빌리티 동작 신뢰성 확보를 위한 고주파/고출력 전자파 솔루션 소재·부품 기술 개발’ 융합연구단 사업(CRC22031-000), 한국연구재단 기초연구사업(2016R1A6A1A03013422), 중견연구자지원사업(2021R1A2C11093839), 교육부(장관 이주호)의 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)으로 수행되었다. 연구결과는 화학공학 분야 세계적인 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ (IF:16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신호에 게재되었다. [그림 1] 폴리프로필렌(PP) 자기강화복합재료 정의 및 장점 [그림 2] 100% 자기강화복합재료 제조 공정 및 적용 모식도 ○ 논문명: True self-reinforced composites enabled by tuning of molecular structure for lightweight structural materials in future mobility ○ 게재일: 2023.06.01(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142996 ○ 논문저자 - 김재우 책임연구원(제1저자/KIST 전자파솔루션융합연구단) - 장지운 박사(제1저자/한양대학교) - 이혜성 박사과정(제1저자/전북대학교) - 김민국 선임연구원(교신저자/KIST 구조용복합소재연구센터) - 김성훈 교수(교신저자/한양대학교) - 김성륜 교수(교신저자/전북대학교)

- 도심형 항공 모빌리티(UAM) 등에 적용 가능한 100% 자기강화복합재료 개발 - 기존 연구성과 대비 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성 대폭 향상 도심형 항공 모빌리티(UAM)와 같은 미래 이동수단이 현실화되기 위해서는 연료 효율성은 높이면서 탄소 배출을 줄여야 하는데, 이를 위해서는 우수한 물성을 띠면서 재활용도 가능한 새로운 소재 개발이 반드시 필요하다. 자기강화복합재료(self-reinforced composite, SRC)는 가격이 저렴하고, 경량성이 뛰어날 뿐만 아니라 강화재와 기지재가 동일한 성분으로 구성되어 폐기 및 재활용 측면에서 이점이 있다. 이 때문에 항공기 등에 사용되는 탄소섬유강화복합재료(carbon fiber-reinforced composite)를 대체할 차세대 복합재료로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자파솔루션융합연구단 김재우 박사가 한양대학교(총장 이기정) 김성훈 교수, 전북대학교(총장 양오봉) 김성륜 교수와 함께 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 고분자 한 종류만을 사용한 100% 자기강화복합재료를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 지금까지는 자기강화복합재료의 제조공정에서 유동성 및 함침성을 향상시키기 위해 강화재 혹은 기지재에 화학적으로 다른 성분을 혼합해왔기 때문에 물성과 재활용 가능성 모두 떨어지는 문제가 있었다. 공동연구팀은 4축 압출 공정을 통해 폴리프로필렌 매트릭스의 사슬 구조를 조절하여 용융점, 유동성 및 함침성을 제어하는데 성공했다. 개발된 자기강화복합재료는 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성이 기존 연구결과 대비 각각 333%, 228%, 2700% 향상된 최고 수준의 기계적 물성을 달성했다. 소형 드론의 프레임 소재로 해당 재료를 적용했을 때 기존 탄소섬유강화복합재료 대비 52% 가볍고, 비행시간은 27% 증가해 차세대 모빌리티 적용 가능성을 확인했다. 한양대학교 장지운 박사 후 과정 연구원(공동 제1저자)은 “연구에 도움을 주신 모든 분들에게 감사드리며, 앞으로도 대한민국의 차세대 모빌리티 전반에 기여할 수 있는 연구를 수행하길 희망한다”고 밝혔으며, 김성훈 지도교수(공동 교신저자)는 “전북대, 한국과학기술연구원, 남전산업과 현대자동차와 함께 교류하여 값진 연구 성과를 창출해 기쁘다”며 “자기강화복합재료는 탄소중립 주도권을 확보하면서 차기 미래 모빌리티 산업을 선도할 수 있는 소재로써 활용가능하다”고 밝혔다. KIST 김재우 박사(공동 제1저자)는 “이번에 개발한 100% 자기강화복합재료 엔지니어링 공정은 산업계에 즉시 적용될 수 있는 것으로 공동연구팀과 남전산업 및 현대자동차 등 산업계와 지속적으로 협력해 자기강화복합재료의 글로벌 경쟁력을 확보하겠다”고 향후 계획을 밝혔다. 전북대학교 유기소재섬유공학과 이혜성 박사과정(공동 제1저자)은 “박사과정으로서 자기강화복합재료 연구를 수행하면서 나온 결과가 좋은 논문으로 결실을 맺어 기쁘고, 이러한 연구들이 학술적 및 산업적으로 다양하게 적용되길 희망한다”며 “연구를 지도해주신 지도교수님과 많은 도움을 주신 다른 저자분들께 감사하다”고 밝혔다. 김성륜 지도교수(공동 교신저자)는 “긴 세월 묵묵히 학업과 연구에 매진하면서 스스로 박사로서 가치를 증명한 이혜성 박사과정에게 박수를 보내고 싶다”면서 “학술적으로는 한국과학기술연구원과 한양대와 인력의 실시간 교류가 가능한 새로운 학술연구 플랫폼에 기초하여 세계적인 연구성과를 창출했다는 것과 산업적으로는 남전산업과 현대자동차와 함께 자기강화복합재료의 글로벌 리더쉽을 확보했다는 것이 대단히 고무적이다”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 국가과학기술연구회(NST)의 ‘미래 모빌리티 동작 신뢰성 확보를 위한 고주파/고출력 전자파 솔루션 소재·부품 기술 개발’ 융합연구단 사업(CRC22031-000), 한국연구재단 기초연구사업(2016R1A6A1A03013422), 중견연구자지원사업(2021R1A2C11093839), 교육부(장관 이주호)의 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)으로 수행되었다. 연구결과는 화학공학 분야 세계적인 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ (IF:16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신호에 게재되었다. [그림 1] 폴리프로필렌(PP) 자기강화복합재료 정의 및 장점 [그림 2] 100% 자기강화복합재료 제조 공정 및 적용 모식도 ○ 논문명: True self-reinforced composites enabled by tuning of molecular structure for lightweight structural materials in future mobility ○ 게재일: 2023.06.01(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142996 ○ 논문저자 - 김재우 책임연구원(제1저자/KIST 전자파솔루션융합연구단) - 장지운 박사(제1저자/한양대학교) - 이혜성 박사과정(제1저자/전북대학교) - 김민국 선임연구원(교신저자/KIST 구조용복합소재연구센터) - 김성훈 교수(교신저자/한양대학교) - 김성륜 교수(교신저자/전북대학교)

- 도심형 항공 모빌리티(UAM) 등에 적용 가능한 100% 자기강화복합재료 개발 - 기존 연구성과 대비 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성 대폭 향상 도심형 항공 모빌리티(UAM)와 같은 미래 이동수단이 현실화되기 위해서는 연료 효율성은 높이면서 탄소 배출을 줄여야 하는데, 이를 위해서는 우수한 물성을 띠면서 재활용도 가능한 새로운 소재 개발이 반드시 필요하다. 자기강화복합재료(self-reinforced composite, SRC)는 가격이 저렴하고, 경량성이 뛰어날 뿐만 아니라 강화재와 기지재가 동일한 성분으로 구성되어 폐기 및 재활용 측면에서 이점이 있다. 이 때문에 항공기 등에 사용되는 탄소섬유강화복합재료(carbon fiber-reinforced composite)를 대체할 차세대 복합재료로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자파솔루션융합연구단 김재우 박사가 한양대학교(총장 이기정) 김성훈 교수, 전북대학교(총장 양오봉) 김성륜 교수와 함께 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 고분자 한 종류만을 사용한 100% 자기강화복합재료를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 지금까지는 자기강화복합재료의 제조공정에서 유동성 및 함침성을 향상시키기 위해 강화재 혹은 기지재에 화학적으로 다른 성분을 혼합해왔기 때문에 물성과 재활용 가능성 모두 떨어지는 문제가 있었다. 공동연구팀은 4축 압출 공정을 통해 폴리프로필렌 매트릭스의 사슬 구조를 조절하여 용융점, 유동성 및 함침성을 제어하는데 성공했다. 개발된 자기강화복합재료는 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성이 기존 연구결과 대비 각각 333%, 228%, 2700% 향상된 최고 수준의 기계적 물성을 달성했다. 소형 드론의 프레임 소재로 해당 재료를 적용했을 때 기존 탄소섬유강화복합재료 대비 52% 가볍고, 비행시간은 27% 증가해 차세대 모빌리티 적용 가능성을 확인했다. 한양대학교 장지운 박사 후 과정 연구원(공동 제1저자)은 “연구에 도움을 주신 모든 분들에게 감사드리며, 앞으로도 대한민국의 차세대 모빌리티 전반에 기여할 수 있는 연구를 수행하길 희망한다”고 밝혔으며, 김성훈 지도교수(공동 교신저자)는 “전북대, 한국과학기술연구원, 남전산업과 현대자동차와 함께 교류하여 값진 연구 성과를 창출해 기쁘다”며 “자기강화복합재료는 탄소중립 주도권을 확보하면서 차기 미래 모빌리티 산업을 선도할 수 있는 소재로써 활용가능하다”고 밝혔다. KIST 김재우 박사(공동 제1저자)는 “이번에 개발한 100% 자기강화복합재료 엔지니어링 공정은 산업계에 즉시 적용될 수 있는 것으로 공동연구팀과 남전산업 및 현대자동차 등 산업계와 지속적으로 협력해 자기강화복합재료의 글로벌 경쟁력을 확보하겠다”고 향후 계획을 밝혔다. 전북대학교 유기소재섬유공학과 이혜성 박사과정(공동 제1저자)은 “박사과정으로서 자기강화복합재료 연구를 수행하면서 나온 결과가 좋은 논문으로 결실을 맺어 기쁘고, 이러한 연구들이 학술적 및 산업적으로 다양하게 적용되길 희망한다”며 “연구를 지도해주신 지도교수님과 많은 도움을 주신 다른 저자분들께 감사하다”고 밝혔다. 김성륜 지도교수(공동 교신저자)는 “긴 세월 묵묵히 학업과 연구에 매진하면서 스스로 박사로서 가치를 증명한 이혜성 박사과정에게 박수를 보내고 싶다”면서 “학술적으로는 한국과학기술연구원과 한양대와 인력의 실시간 교류가 가능한 새로운 학술연구 플랫폼에 기초하여 세계적인 연구성과를 창출했다는 것과 산업적으로는 남전산업과 현대자동차와 함께 자기강화복합재료의 글로벌 리더쉽을 확보했다는 것이 대단히 고무적이다”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 국가과학기술연구회(NST)의 ‘미래 모빌리티 동작 신뢰성 확보를 위한 고주파/고출력 전자파 솔루션 소재·부품 기술 개발’ 융합연구단 사업(CRC22031-000), 한국연구재단 기초연구사업(2016R1A6A1A03013422), 중견연구자지원사업(2021R1A2C11093839), 교육부(장관 이주호)의 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)으로 수행되었다. 연구결과는 화학공학 분야 세계적인 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ (IF:16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신호에 게재되었다. [그림 1] 폴리프로필렌(PP) 자기강화복합재료 정의 및 장점 [그림 2] 100% 자기강화복합재료 제조 공정 및 적용 모식도 ○ 논문명: True self-reinforced composites enabled by tuning of molecular structure for lightweight structural materials in future mobility ○ 게재일: 2023.06.01(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142996 ○ 논문저자 - 김재우 책임연구원(제1저자/KIST 전자파솔루션융합연구단) - 장지운 박사(제1저자/한양대학교) - 이혜성 박사과정(제1저자/전북대학교) - 김민국 선임연구원(교신저자/KIST 구조용복합소재연구센터) - 김성훈 교수(교신저자/한양대학교) - 김성륜 교수(교신저자/전북대학교)

- 도심형 항공 모빌리티(UAM) 등에 적용 가능한 100% 자기강화복합재료 개발 - 기존 연구성과 대비 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성 대폭 향상 도심형 항공 모빌리티(UAM)와 같은 미래 이동수단이 현실화되기 위해서는 연료 효율성은 높이면서 탄소 배출을 줄여야 하는데, 이를 위해서는 우수한 물성을 띠면서 재활용도 가능한 새로운 소재 개발이 반드시 필요하다. 자기강화복합재료(self-reinforced composite, SRC)는 가격이 저렴하고, 경량성이 뛰어날 뿐만 아니라 강화재와 기지재가 동일한 성분으로 구성되어 폐기 및 재활용 측면에서 이점이 있다. 이 때문에 항공기 등에 사용되는 탄소섬유강화복합재료(carbon fiber-reinforced composite)를 대체할 차세대 복합재료로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자파솔루션융합연구단 김재우 박사가 한양대학교(총장 이기정) 김성훈 교수, 전북대학교(총장 양오봉) 김성륜 교수와 함께 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 고분자 한 종류만을 사용한 100% 자기강화복합재료를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 지금까지는 자기강화복합재료의 제조공정에서 유동성 및 함침성을 향상시키기 위해 강화재 혹은 기지재에 화학적으로 다른 성분을 혼합해왔기 때문에 물성과 재활용 가능성 모두 떨어지는 문제가 있었다. 공동연구팀은 4축 압출 공정을 통해 폴리프로필렌 매트릭스의 사슬 구조를 조절하여 용융점, 유동성 및 함침성을 제어하는데 성공했다. 개발된 자기강화복합재료는 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성이 기존 연구결과 대비 각각 333%, 228%, 2700% 향상된 최고 수준의 기계적 물성을 달성했다. 소형 드론의 프레임 소재로 해당 재료를 적용했을 때 기존 탄소섬유강화복합재료 대비 52% 가볍고, 비행시간은 27% 증가해 차세대 모빌리티 적용 가능성을 확인했다. 한양대학교 장지운 박사 후 과정 연구원(공동 제1저자)은 “연구에 도움을 주신 모든 분들에게 감사드리며, 앞으로도 대한민국의 차세대 모빌리티 전반에 기여할 수 있는 연구를 수행하길 희망한다”고 밝혔으며, 김성훈 지도교수(공동 교신저자)는 “전북대, 한국과학기술연구원, 남전산업과 현대자동차와 함께 교류하여 값진 연구 성과를 창출해 기쁘다”며 “자기강화복합재료는 탄소중립 주도권을 확보하면서 차기 미래 모빌리티 산업을 선도할 수 있는 소재로써 활용가능하다”고 밝혔다. KIST 김재우 박사(공동 제1저자)는 “이번에 개발한 100% 자기강화복합재료 엔지니어링 공정은 산업계에 즉시 적용될 수 있는 것으로 공동연구팀과 남전산업 및 현대자동차 등 산업계와 지속적으로 협력해 자기강화복합재료의 글로벌 경쟁력을 확보하겠다”고 향후 계획을 밝혔다. 전북대학교 유기소재섬유공학과 이혜성 박사과정(공동 제1저자)은 “박사과정으로서 자기강화복합재료 연구를 수행하면서 나온 결과가 좋은 논문으로 결실을 맺어 기쁘고, 이러한 연구들이 학술적 및 산업적으로 다양하게 적용되길 희망한다”며 “연구를 지도해주신 지도교수님과 많은 도움을 주신 다른 저자분들께 감사하다”고 밝혔다. 김성륜 지도교수(공동 교신저자)는 “긴 세월 묵묵히 학업과 연구에 매진하면서 스스로 박사로서 가치를 증명한 이혜성 박사과정에게 박수를 보내고 싶다”면서 “학술적으로는 한국과학기술연구원과 한양대와 인력의 실시간 교류가 가능한 새로운 학술연구 플랫폼에 기초하여 세계적인 연구성과를 창출했다는 것과 산업적으로는 남전산업과 현대자동차와 함께 자기강화복합재료의 글로벌 리더쉽을 확보했다는 것이 대단히 고무적이다”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 국가과학기술연구회(NST)의 ‘미래 모빌리티 동작 신뢰성 확보를 위한 고주파/고출력 전자파 솔루션 소재·부품 기술 개발’ 융합연구단 사업(CRC22031-000), 한국연구재단 기초연구사업(2016R1A6A1A03013422), 중견연구자지원사업(2021R1A2C11093839), 교육부(장관 이주호)의 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)으로 수행되었다. 연구결과는 화학공학 분야 세계적인 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ (IF:16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신호에 게재되었다. [그림 1] 폴리프로필렌(PP) 자기강화복합재료 정의 및 장점 [그림 2] 100% 자기강화복합재료 제조 공정 및 적용 모식도 ○ 논문명: True self-reinforced composites enabled by tuning of molecular structure for lightweight structural materials in future mobility ○ 게재일: 2023.06.01(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142996 ○ 논문저자 - 김재우 책임연구원(제1저자/KIST 전자파솔루션융합연구단) - 장지운 박사(제1저자/한양대학교) - 이혜성 박사과정(제1저자/전북대학교) - 김민국 선임연구원(교신저자/KIST 구조용복합소재연구센터) - 김성훈 교수(교신저자/한양대학교) - 김성륜 교수(교신저자/전북대학교)

- 도심형 항공 모빌리티(UAM) 등에 적용 가능한 100% 자기강화복합재료 개발 - 기존 연구성과 대비 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성 대폭 향상 도심형 항공 모빌리티(UAM)와 같은 미래 이동수단이 현실화되기 위해서는 연료 효율성은 높이면서 탄소 배출을 줄여야 하는데, 이를 위해서는 우수한 물성을 띠면서 재활용도 가능한 새로운 소재 개발이 반드시 필요하다. 자기강화복합재료(self-reinforced composite, SRC)는 가격이 저렴하고, 경량성이 뛰어날 뿐만 아니라 강화재와 기지재가 동일한 성분으로 구성되어 폐기 및 재활용 측면에서 이점이 있다. 이 때문에 항공기 등에 사용되는 탄소섬유강화복합재료(carbon fiber-reinforced composite)를 대체할 차세대 복합재료로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자파솔루션융합연구단 김재우 박사가 한양대학교(총장 이기정) 김성훈 교수, 전북대학교(총장 양오봉) 김성륜 교수와 함께 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 고분자 한 종류만을 사용한 100% 자기강화복합재료를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 지금까지는 자기강화복합재료의 제조공정에서 유동성 및 함침성을 향상시키기 위해 강화재 혹은 기지재에 화학적으로 다른 성분을 혼합해왔기 때문에 물성과 재활용 가능성 모두 떨어지는 문제가 있었다. 공동연구팀은 4축 압출 공정을 통해 폴리프로필렌 매트릭스의 사슬 구조를 조절하여 용융점, 유동성 및 함침성을 제어하는데 성공했다. 개발된 자기강화복합재료는 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성이 기존 연구결과 대비 각각 333%, 228%, 2700% 향상된 최고 수준의 기계적 물성을 달성했다. 소형 드론의 프레임 소재로 해당 재료를 적용했을 때 기존 탄소섬유강화복합재료 대비 52% 가볍고, 비행시간은 27% 증가해 차세대 모빌리티 적용 가능성을 확인했다. 한양대학교 장지운 박사 후 과정 연구원(공동 제1저자)은 “연구에 도움을 주신 모든 분들에게 감사드리며, 앞으로도 대한민국의 차세대 모빌리티 전반에 기여할 수 있는 연구를 수행하길 희망한다”고 밝혔으며, 김성훈 지도교수(공동 교신저자)는 “전북대, 한국과학기술연구원, 남전산업과 현대자동차와 함께 교류하여 값진 연구 성과를 창출해 기쁘다”며 “자기강화복합재료는 탄소중립 주도권을 확보하면서 차기 미래 모빌리티 산업을 선도할 수 있는 소재로써 활용가능하다”고 밝혔다. KIST 김재우 박사(공동 제1저자)는 “이번에 개발한 100% 자기강화복합재료 엔지니어링 공정은 산업계에 즉시 적용될 수 있는 것으로 공동연구팀과 남전산업 및 현대자동차 등 산업계와 지속적으로 협력해 자기강화복합재료의 글로벌 경쟁력을 확보하겠다”고 향후 계획을 밝혔다. 전북대학교 유기소재섬유공학과 이혜성 박사과정(공동 제1저자)은 “박사과정으로서 자기강화복합재료 연구를 수행하면서 나온 결과가 좋은 논문으로 결실을 맺어 기쁘고, 이러한 연구들이 학술적 및 산업적으로 다양하게 적용되길 희망한다”며 “연구를 지도해주신 지도교수님과 많은 도움을 주신 다른 저자분들께 감사하다”고 밝혔다. 김성륜 지도교수(공동 교신저자)는 “긴 세월 묵묵히 학업과 연구에 매진하면서 스스로 박사로서 가치를 증명한 이혜성 박사과정에게 박수를 보내고 싶다”면서 “학술적으로는 한국과학기술연구원과 한양대와 인력의 실시간 교류가 가능한 새로운 학술연구 플랫폼에 기초하여 세계적인 연구성과를 창출했다는 것과 산업적으로는 남전산업과 현대자동차와 함께 자기강화복합재료의 글로벌 리더쉽을 확보했다는 것이 대단히 고무적이다”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 국가과학기술연구회(NST)의 ‘미래 모빌리티 동작 신뢰성 확보를 위한 고주파/고출력 전자파 솔루션 소재·부품 기술 개발’ 융합연구단 사업(CRC22031-000), 한국연구재단 기초연구사업(2016R1A6A1A03013422), 중견연구자지원사업(2021R1A2C11093839), 교육부(장관 이주호)의 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)으로 수행되었다. 연구결과는 화학공학 분야 세계적인 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ (IF:16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신호에 게재되었다. [그림 1] 폴리프로필렌(PP) 자기강화복합재료 정의 및 장점 [그림 2] 100% 자기강화복합재료 제조 공정 및 적용 모식도 ○ 논문명: True self-reinforced composites enabled by tuning of molecular structure for lightweight structural materials in future mobility ○ 게재일: 2023.06.01(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142996 ○ 논문저자 - 김재우 책임연구원(제1저자/KIST 전자파솔루션융합연구단) - 장지운 박사(제1저자/한양대학교) - 이혜성 박사과정(제1저자/전북대학교) - 김민국 선임연구원(교신저자/KIST 구조용복합소재연구센터) - 김성훈 교수(교신저자/한양대학교) - 김성륜 교수(교신저자/전북대학교)

- 도심형 항공 모빌리티(UAM) 등에 적용 가능한 100% 자기강화복합재료 개발 - 기존 연구성과 대비 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성 대폭 향상 도심형 항공 모빌리티(UAM)와 같은 미래 이동수단이 현실화되기 위해서는 연료 효율성은 높이면서 탄소 배출을 줄여야 하는데, 이를 위해서는 우수한 물성을 띠면서 재활용도 가능한 새로운 소재 개발이 반드시 필요하다. 자기강화복합재료(self-reinforced composite, SRC)는 가격이 저렴하고, 경량성이 뛰어날 뿐만 아니라 강화재와 기지재가 동일한 성분으로 구성되어 폐기 및 재활용 측면에서 이점이 있다. 이 때문에 항공기 등에 사용되는 탄소섬유강화복합재료(carbon fiber-reinforced composite)를 대체할 차세대 복합재료로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자파솔루션융합연구단 김재우 박사가 한양대학교(총장 이기정) 김성훈 교수, 전북대학교(총장 양오봉) 김성륜 교수와 함께 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 고분자 한 종류만을 사용한 100% 자기강화복합재료를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 지금까지는 자기강화복합재료의 제조공정에서 유동성 및 함침성을 향상시키기 위해 강화재 혹은 기지재에 화학적으로 다른 성분을 혼합해왔기 때문에 물성과 재활용 가능성 모두 떨어지는 문제가 있었다. 공동연구팀은 4축 압출 공정을 통해 폴리프로필렌 매트릭스의 사슬 구조를 조절하여 용융점, 유동성 및 함침성을 제어하는데 성공했다. 개발된 자기강화복합재료는 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성이 기존 연구결과 대비 각각 333%, 228%, 2700% 향상된 최고 수준의 기계적 물성을 달성했다. 소형 드론의 프레임 소재로 해당 재료를 적용했을 때 기존 탄소섬유강화복합재료 대비 52% 가볍고, 비행시간은 27% 증가해 차세대 모빌리티 적용 가능성을 확인했다. 한양대학교 장지운 박사 후 과정 연구원(공동 제1저자)은 “연구에 도움을 주신 모든 분들에게 감사드리며, 앞으로도 대한민국의 차세대 모빌리티 전반에 기여할 수 있는 연구를 수행하길 희망한다”고 밝혔으며, 김성훈 지도교수(공동 교신저자)는 “전북대, 한국과학기술연구원, 남전산업과 현대자동차와 함께 교류하여 값진 연구 성과를 창출해 기쁘다”며 “자기강화복합재료는 탄소중립 주도권을 확보하면서 차기 미래 모빌리티 산업을 선도할 수 있는 소재로써 활용가능하다”고 밝혔다. KIST 김재우 박사(공동 제1저자)는 “이번에 개발한 100% 자기강화복합재료 엔지니어링 공정은 산업계에 즉시 적용될 수 있는 것으로 공동연구팀과 남전산업 및 현대자동차 등 산업계와 지속적으로 협력해 자기강화복합재료의 글로벌 경쟁력을 확보하겠다”고 향후 계획을 밝혔다. 전북대학교 유기소재섬유공학과 이혜성 박사과정(공동 제1저자)은 “박사과정으로서 자기강화복합재료 연구를 수행하면서 나온 결과가 좋은 논문으로 결실을 맺어 기쁘고, 이러한 연구들이 학술적 및 산업적으로 다양하게 적용되길 희망한다”며 “연구를 지도해주신 지도교수님과 많은 도움을 주신 다른 저자분들께 감사하다”고 밝혔다. 김성륜 지도교수(공동 교신저자)는 “긴 세월 묵묵히 학업과 연구에 매진하면서 스스로 박사로서 가치를 증명한 이혜성 박사과정에게 박수를 보내고 싶다”면서 “학술적으로는 한국과학기술연구원과 한양대와 인력의 실시간 교류가 가능한 새로운 학술연구 플랫폼에 기초하여 세계적인 연구성과를 창출했다는 것과 산업적으로는 남전산업과 현대자동차와 함께 자기강화복합재료의 글로벌 리더쉽을 확보했다는 것이 대단히 고무적이다”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 국가과학기술연구회(NST)의 ‘미래 모빌리티 동작 신뢰성 확보를 위한 고주파/고출력 전자파 솔루션 소재·부품 기술 개발’ 융합연구단 사업(CRC22031-000), 한국연구재단 기초연구사업(2016R1A6A1A03013422), 중견연구자지원사업(2021R1A2C11093839), 교육부(장관 이주호)의 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)으로 수행되었다. 연구결과는 화학공학 분야 세계적인 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ (IF:16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신호에 게재되었다. [그림 1] 폴리프로필렌(PP) 자기강화복합재료 정의 및 장점 [그림 2] 100% 자기강화복합재료 제조 공정 및 적용 모식도 ○ 논문명: True self-reinforced composites enabled by tuning of molecular structure for lightweight structural materials in future mobility ○ 게재일: 2023.06.01(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142996 ○ 논문저자 - 김재우 책임연구원(제1저자/KIST 전자파솔루션융합연구단) - 장지운 박사(제1저자/한양대학교) - 이혜성 박사과정(제1저자/전북대학교) - 김민국 선임연구원(교신저자/KIST 구조용복합소재연구센터) - 김성훈 교수(교신저자/한양대학교) - 김성륜 교수(교신저자/전북대학교)

- 도심형 항공 모빌리티(UAM) 등에 적용 가능한 100% 자기강화복합재료 개발 - 기존 연구성과 대비 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성 대폭 향상 도심형 항공 모빌리티(UAM)와 같은 미래 이동수단이 현실화되기 위해서는 연료 효율성은 높이면서 탄소 배출을 줄여야 하는데, 이를 위해서는 우수한 물성을 띠면서 재활용도 가능한 새로운 소재 개발이 반드시 필요하다. 자기강화복합재료(self-reinforced composite, SRC)는 가격이 저렴하고, 경량성이 뛰어날 뿐만 아니라 강화재와 기지재가 동일한 성분으로 구성되어 폐기 및 재활용 측면에서 이점이 있다. 이 때문에 항공기 등에 사용되는 탄소섬유강화복합재료(carbon fiber-reinforced composite)를 대체할 차세대 복합재료로 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자파솔루션융합연구단 김재우 박사가 한양대학교(총장 이기정) 김성훈 교수, 전북대학교(총장 양오봉) 김성륜 교수와 함께 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 고분자 한 종류만을 사용한 100% 자기강화복합재료를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 지금까지는 자기강화복합재료의 제조공정에서 유동성 및 함침성을 향상시키기 위해 강화재 혹은 기지재에 화학적으로 다른 성분을 혼합해왔기 때문에 물성과 재활용 가능성 모두 떨어지는 문제가 있었다. 공동연구팀은 4축 압출 공정을 통해 폴리프로필렌 매트릭스의 사슬 구조를 조절하여 용융점, 유동성 및 함침성을 제어하는데 성공했다. 개발된 자기강화복합재료는 접착강도, 인장강도 및 충격 저항성이 기존 연구결과 대비 각각 333%, 228%, 2700% 향상된 최고 수준의 기계적 물성을 달성했다. 소형 드론의 프레임 소재로 해당 재료를 적용했을 때 기존 탄소섬유강화복합재료 대비 52% 가볍고, 비행시간은 27% 증가해 차세대 모빌리티 적용 가능성을 확인했다. 한양대학교 장지운 박사 후 과정 연구원(공동 제1저자)은 “연구에 도움을 주신 모든 분들에게 감사드리며, 앞으로도 대한민국의 차세대 모빌리티 전반에 기여할 수 있는 연구를 수행하길 희망한다”고 밝혔으며, 김성훈 지도교수(공동 교신저자)는 “전북대, 한국과학기술연구원, 남전산업과 현대자동차와 함께 교류하여 값진 연구 성과를 창출해 기쁘다”며 “자기강화복합재료는 탄소중립 주도권을 확보하면서 차기 미래 모빌리티 산업을 선도할 수 있는 소재로써 활용가능하다”고 밝혔다. KIST 김재우 박사(공동 제1저자)는 “이번에 개발한 100% 자기강화복합재료 엔지니어링 공정은 산업계에 즉시 적용될 수 있는 것으로 공동연구팀과 남전산업 및 현대자동차 등 산업계와 지속적으로 협력해 자기강화복합재료의 글로벌 경쟁력을 확보하겠다”고 향후 계획을 밝혔다. 전북대학교 유기소재섬유공학과 이혜성 박사과정(공동 제1저자)은 “박사과정으로서 자기강화복합재료 연구를 수행하면서 나온 결과가 좋은 논문으로 결실을 맺어 기쁘고, 이러한 연구들이 학술적 및 산업적으로 다양하게 적용되길 희망한다”며 “연구를 지도해주신 지도교수님과 많은 도움을 주신 다른 저자분들께 감사하다”고 밝혔다. 김성륜 지도교수(공동 교신저자)는 “긴 세월 묵묵히 학업과 연구에 매진하면서 스스로 박사로서 가치를 증명한 이혜성 박사과정에게 박수를 보내고 싶다”면서 “학술적으로는 한국과학기술연구원과 한양대와 인력의 실시간 교류가 가능한 새로운 학술연구 플랫폼에 기초하여 세계적인 연구성과를 창출했다는 것과 산업적으로는 남전산업과 현대자동차와 함께 자기강화복합재료의 글로벌 리더쉽을 확보했다는 것이 대단히 고무적이다”고 말했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 국가과학기술연구회(NST)의 ‘미래 모빌리티 동작 신뢰성 확보를 위한 고주파/고출력 전자파 솔루션 소재·부품 기술 개발’ 융합연구단 사업(CRC22031-000), 한국연구재단 기초연구사업(2016R1A6A1A03013422), 중견연구자지원사업(2021R1A2C11093839), 교육부(장관 이주호)의 3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)으로 수행되었다. 연구결과는 화학공학 분야 세계적인 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’ (IF:16.744, JCR 분야 상위 2.448%) 최신호에 게재되었다. [그림 1] 폴리프로필렌(PP) 자기강화복합재료 정의 및 장점 [그림 2] 100% 자기강화복합재료 제조 공정 및 적용 모식도 ○ 논문명: True self-reinforced composites enabled by tuning of molecular structure for lightweight structural materials in future mobility ○ 게재일: 2023.06.01(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142996 ○ 논문저자 - 김재우 책임연구원(제1저자/KIST 전자파솔루션융합연구단) - 장지운 박사(제1저자/한양대학교) - 이혜성 박사과정(제1저자/전북대학교) - 김민국 선임연구원(교신저자/KIST 구조용복합소재연구센터) - 김성훈 교수(교신저자/한양대학교) - 김성륜 교수(교신저자/전북대학교)