스킵네비게이션

○강 연 일: 2017년 3월 17일(금)

 

○강 연 자:  홍 순 철교수(울산대학교 전산물리연구실)

 

 

 

그림 1. 온실 효과

 

○ 연구배경:

금세기 인류가 해결해야 할 가장 큰 문제 중의 하나는 고갈되고 있는 석유, 가스 등을 대체할 환경 친화적인 에너지원을 찾는 것이라 할 수 있다. 그림 1은 지구 온난화의 주범인 온실효과를 설명하는 그림이고 그림 2는 지구온난화로 생활터전을 잃어버린 남태평양의 투발루라는 나라와 북극곰을 보여 주고 있다.

지구 온난화 현상을 완화시키기 위한 방안으로 생활 주변에 활용되고 있지 못하고 있는 운동에너지, 열에너지, 전자기 에너지를 수확(energy harvesting)하는 기술이 필요하다. 에너지 수확에 적합한 소재를 탐색하고 소자를 개발하여 에너지 하베스트 산업에 응용 가능한 원천기술을 확보하여 환경에 대한 국제규제를 만족하게 하여 국제경쟁력을 갖추는 것이 시급히 필요한 시점이다.

대한민국은 세계 5위의 에너지 수입국으로 에너지 자립도가 3% 미만인 대표적인 에너지 자원 빈국에 속한다. 뿐만 아니라 온실가스 배출량은 세계 10위로 화석 연료를 대체할 에너지원을 시급히 발굴하여야 할 상황에 처해 있다. 대체에너지원으로 거론되고 있는 연료전지나 바이오매스는 에너지 원 생산과정에서 이산화탄소 배출 등 환경에 심각한 해를 끼칠 가능성이 있다. 주변 환경에 널려 있는 에너지를 수집하여 사용하는 개념인 에너지 하베스팅 기술은 다른 부작용이 있을 수 없는 대표적인 청정에너지 기술이다. 효율이 높지 않은 것이 에너지 하베스팅 기술의 단점이어서 효율이 높은 친환경 소재의 개발이 시급히 요구되고 있다.

 

 

 

그림 . 지구온난화로 인한 해수면 상승으로 사라져 가는 남태평양 나라 투발루와 녹아내리는 빙하로 서식지를 잃어 가는 북극곰

 

○ 강연내용

본 강연에서는 비교적 쉬운 용어를 사용하여 에너지 남용이 지구에 어떤 영향을 미치는지 알아보고, 지구 환경에 영향을 덜 미치면서 에너지를 사용할 수 있는 방법에는 어떤 것이 있는지 알아보는 것을 주목표로 설정하였다. 우선 지구온난화가 왜 생기는 것이고, 온실 효과의 원인이 무엇이며, 온실기체에는 어떤 것이 있는지 알아보고 지구 온난화를 저지하기 위해 어떤 대체 에너지를 사용하여야 하는지에 대해 이야기한다.

울산대학교 기초과학연구소 에너지 하베스트-스토리지 연구센터에서 진행하고 있는 ‘그린 에너지 소재/소자 연구’가 무엇이며 그 성과에는 어떤 것이 있는지에 대해서도 설명하고자 한다. 환경에 덜 영향을 미치고도 에너지를 사용할 수 있는 하는 대표적인 에너지원인 태양전지, 열전소자, 압전소자, 연료전지의 작동원리를 설명하고 대표적인 성과를 보고하고자 한다. 

 

○ 연구팀 및 연구 소개

울산대학교 기초과학연구소는 2009년부터 교육부의 중점연구소 사업에 선정되어 2018년까지 9년간 총 사업비 약 65억원으로 “그린 에너지 하베스트-스토리지 소재/소자 연구”를 수행하고 있다. 본 연구소의 발전 방향을 신재생에너지 관련 연구기반을 울산지역에 안정적으로 구축하여 지방에서도 세계적인 에너지 물질에 대한 연구 결과를 도출하는 것으로 설정하였다. 연구진은 울산대학교 물리학과 교수 10명, 화학과 교수 6명, 연구소 전임연구원 13명으로 구성되어 그린 에너지 하베스트-스토리지에 필요한 소재와 소자에 대한 연구에 매진하고 있다.

연구 내용은 실험과 전산 계산을 통하여 태양광을 효과적으로 흡수할 수 있는 유기 소재, 유해 물질을 포함하지 않는 압전 물질, 효율이 우수한 열전 물질, 희토류 원소를 적게 사용하면서도 성능이 우수한 영구 자석 등의 물성을 이해하고 신물질을 탐색, 구상하는 것이다. 궁극적으로 석유, 가스 등 화석연료를 대체할 환경 친화적인 에너지원을 찾는 것이다

매년 약 40편 이상의 논문을 Physical Review Letters, Advanced Materials, Journal of American Chemical Society, Physical Review B 등 국제 저명 학술지에 발표하고 있으며 발표 논문 중에는 우수성을 인정받아 표지 논문으로 선정되기도 하였고 매년 100회 정도의 피인용이 되고 있는 논문도 발표한 바 있다. 이러한 성과를 바탕으로 수도권의 유수한 대학의 중점연구소와 경쟁하여 연구재단의 2012년 1단계 평가와 2015년 2단계 평가에서 연속하여 ‘A’를 받은 바 있다.

 

 

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