KITECH 생산기술 전문지

4차 산업혁명 시대의 스마트 제조 구현을 위해서는 이기종 CNC 공작기계와 자동화 장비 간 실시간 연동이 필수적이다. 그러나 Fanuc, Siemens, Mitsubishi 등 다양한 제조사 장비들이 서로 다른 통신 프로토콜을 사용함에 따라 상호 호환성 부족 문제가 발생하고 있으며, 중소 제조업체는 복잡한 기술 환경과 높은 도입 비용으로 인해 스마트 제조 전환에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 TORUS 플랫폼을 개발하였다. TORUS는 CNC 공작기계를 중심으로 다양한 제조 장비를 하나의 소프트웨어 환경에서 통합 운영할 수 있는 통합 CNC 통신 플랫폼이다. TORUS의 핵심 기술은 3단 계층화된 아키텍처, Template Method 패턴 기반 Unified NC Interface, Machine State Model 기반 통신 관리, 통합 시계열 데이터베이스로 구성된다. 이를 통해 약 140개의 표준 함수를 정의하고 URI 방식 주소 체계를 구현하여 장비 종류에 관계없이 동일한 방식으로 기능을 구현할 수 있다. 현재 TORUS는 DN솔루션즈, 화천기공, 스맥 등 국내 주요 공작기계 제조사들이 HMI 개발에 활용하고 있으며, 중소 제조업체의 스마트 팩토리 구축과 디지털 트윈, 예지보전 등에 적용되고 있다. TORUS는 제조사 종속성 해결과 개방형 표준 기반 상호운용성 제공을 통해 자율제조 기술 구현의 핵심 플랫폼으로 발전할 것으로 기대된다.

CNC 공작기계, NC Interface, 통신 플랫폼

본고에서 소개하는 기술은 전기방사로 제작한 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유를 탈아세틸화(deacetylation)하여 친수성 셀룰로오스로 전환한 후, 그 표면에 zwitterionic 특성을 갖는 공중합체 poly(sulfobetaine methacrylate-r-glycidyl methacrylate) [poly(SBMA-r-GMA)]를 공유결합으로 grafting하는 후가공 공정을 제안하였다. 해당 공정은 에폭시–히드록실 반응을 이용해 고분자를 안정적으로 도입할 수 있으며, 도입된 sulfobetaine 그룹은 강한 친수성 및 항오염성을 부여해 멤브레인의 성능을 극대화할 수 있다. 본 서술은 고기능성 나노섬유 기반 멤브레인 기술의 최신 동향을 소개하는 동시에, 친환경 수처리 기술과 고분자 개질 공정의 접목을 통해 차세대 분리막 기술의 생산기술적 가능성을 제시한다.

셀룰로오스 나노섬유, 표면개질, 유수분리, 전기방사, 친수성 고분자

본 연구는 2020년부터 2023년까지 대한민국 데이터바우처 지원사업을 통해 이루어진 제조 분야 데이터 거래 807건을 대상으로 소셜네트워크 분석을 수행하여 국내 제조 데이터 거래 네트워크의 구조와 특징을 규명하였다. 연간 1,000엑사바이트 이상의 방대한 제조 데이터가 생성되고 있음에도 불구하고, 국내 제조 데이터 거래는 양질의 데이터 부족, 데이터 가치 및 가격산정의 불합리성, 취약한 데이터 유통 등 여러 한계에 직면해 있다. 본 연구에서는 수요·공급기업 간 매칭 데이터를 기반으로 네트워크를 구축하고, Louvain 클러스터링과 중심성 분석을 통해 네트워크 내 주요 주체와 거래 구조를 도출하였다. 분석 결과, 제조공정 및 설계, 소비자 분석, 글로벌 진출, 제조 BI, 제품 브랜딩 등 5개 클러스터가 확인되었으며, NICE평가정보, 한국평가데이터, 나이스디앤비 등 기업정보 및 신용평가 전문기업이 네트워크의 허브 역할을, 일부 중소기업은 데이터 가공 및 중개 역할을 담당하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로, 국내 제조 데이터 거래 생태계의 활성화를 위해 중소기업 맞춤형 지원, 대·중소기업 상생형 구조 개선, 클러스터별 데이터 표준화, 글로벌 데이터 거래 확대, 허브기업 중심 민관 협력 등 정책적 방향을 제언한다. 본 연구는 실증적 네트워크 분석을 통해 국내 제조 데이터 생태계의 구조적 특성을 제시함으로써, 제조업의 디지털 전환 및 경쟁력 제고를 위한 정책 설계에 시사점을 제공한다.

제조 데이터 거래, 소셜네트워크 분석, 데이터바우처, 중심성 분석, 데이터 생태계

본 연구는 국제표준 ISO 14955에 기반하여 공작기계의 소비에너지를 정확히 측정하고, 실시간 최적 제어 기술을 통해 공작기계의 에너지를 효과적으로 저감하는 기술 개발을 목적으로 수행되었다. 최근 제조업계는 글로벌 에너지 비용의 상승과 환경 규제 강화로 인해 에너지 소비를 줄이는 친환경 제조 기술 도입이 필수적인 과제가 되었다. 특히 공작기계는 제조 산업 내에서 상당한 에너지를 소비하고 있으며, 전체 산업 에너지 소비에서 차지하는 비율이 높아 정밀한 에너지 소비 모니터링 및 효율적인 관리가 요구된다. ISO 14955는 공작기계의 에너지 소비를 체계적으로 평가하는 국제표준으로, 전력뿐만 아니라 공압 및 열에너지 등 비전기적 에너지원까지 포괄적으로 측정하고 평가하도록 규정하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 전력 센서, 공압 센서, CNC 컨트롤러 데이터 등 다양한 센서 데이터를 실시간으로 수집하고, 이 데이터를 통합하여 공작기계의 운영 상태(Processing, Standby, Ready 등)를 자동으로 탐지할 수 있는 통합 모니터링 시스템을 개발하였다. 연구팀이 개발한 Unified HMI 플랫폼을 활용하여 CNC 컨트롤러와의 실시간 데이터 연계를 가능케 하였으며, 이를 통해 각 운영 상태별 정확한 에너지 소비량을 정량적으로 분석할 수 있었다. 소비에너지 모니터링 시스템을 실증하기 위해 다양한 크기의 머시닝센터에서 국제 표준(JIS TS-B 0024)에 따른 표준화된 시험 가공을 실시하였다. 실험 결과, 소비에너지는 장비 크기에 비례하는 경향을 보였으며, 부대장치의 소비에너지가 서보 드라이브 및 주축 등 주요 구성요소보다 월등히 높은 비율을 차지함을 확인하였다. 특히 공압 에너지의 소비 비중이 매우 크다는 것을 발견하였으며, 압축공기의 에너지 소비가 공작기계의 전체 소비에너지에서 핵심적 요소임을 입증하였다. 실증 장비에 적용한 부대장치 제어 시스템을 통해 실제 운영 환경에서의 대기전력이 기존 방식 대비 약 31.4% 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 공작기계의 소비에너지 중 상당 부분을 차지하는 부대장치(쿨러, 미스트 컬렉터, 칩 컨베이어 등)의 효율적 제어를 위한 기술을 개발하였다. 부대장치 제어는 기계의 내장 PMC(Programmable Machine Controller)에 디지털 입출력(IO)을 배정하여 무선으로 실시간 제어할 수 있도록 설계되었으며, 부대장치가 필요할 때만 가동되도록 자동화된 알고리즘을 구축하였다. 구체적으로, 쿨러는 스핀들의 온도가 일정 기준을 초과할 때만 작동하며, 미스트 컬렉터는 장비 내부의 습도 데이터를 기반으로 습도가 특정 수준 이상일 때만 가동된다. 칩 컨베이어는 공작기계의 가공 상태가 일정 시간 이상 지속되는 경우 자동으로 작동하고, 가공이 중단된 이후 일정 시간이 경과하면 자동으로 정지하도록 설계되었다. 본 연구를 통해 개발된 소비에너지 모니터링 및 저감 기술은 제조 현장의 에너지 관리 효율성을 높이고, 불필요한 에너지 소비를 최소화하여 제조업의 에너지 비용 절감과 탄소배출 저감에 실질적으로 기여할 것으로 기대된다. 본 기술이 국내외 공작기계 산업에 널리 보급되어 지속 가능한 친환경 제조 환경 구축에 기여할 수 있을 것으로 전망된다.

공작기계, 소비에너지, 모니터링, ISO14955, 지능형 제어

최근 산업현장에 로봇의 적용이 증가하고 있다. 로봇을 이용한 제조 공정의 자동화는 컨베이어 벨트 방식으로 대변되는 과거의 자동화 공정보다 공정 변화에 유연하게 대응할 수 있는 특징이 있다. 로봇을 활용한 생산 자동화 공정 모델 개발에 관한 연구 및 실증 과제들이 지속적으로 진행되고 있는데, 로봇을 도입하여 생산 공정을 자동화하려는 기업에 도움이 될 수 있다[1~3]. 로봇을 활용한 자동화 시스템의 초기 도입 이후에 지속적인 운영을 위해서는 도입 기업에서도 로봇 조작을 위한 업무 역량이 확보되어야 한다. 그러나, 로봇 교시 작업을 직접 수행할 수 있는 역량을 가진 인력을 보유하지 못한 중소기업의 경우 잦은 공정 변경 환경은 로봇 시스템 도입의 장애 요소로 작용할 수 있다. 2021년 중소기업 기본 통계에 따르면 상시근로자 10인 미만의 기업체 수는 55.1만 개로 전체 제조업의 88.8%를 차지하는 것으로 나타났다. 본 전문지를 통해 로봇 활용의 지속성 확보가 어려운 중소기업에서 공정 변경 시에 로봇의 작업 형태 변경을 위해 기업 외부의 원격지로부터 지원받을 수 있는 첨단로봇 활용 표준공정 모델을 개발하기 위하여 연구를 수행한 내용을 소개한다. 온라인 티칭 소프트웨어를 이용하여 로봇의 교시 작업을 수행하는 형태의 개념을 제시하고, 실제로 현장에 적용하기 위해 고려되어야 할 기술 요소에 대하여 검토하였고, 테스트베드 구현을 통해 해당 기술의 검증을 실시하였다.

Manufacturing process, Manufacturing automation, Robot, Robot teaching

그래핀(Graphene)은 우수한 전기전도도, 기계적 강도, 열전도성 등으로 인해 차세대 전자 소자와 센서 기술의 핵심 소재로 주목받고 있다.[1] 그러나 기존의 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD), 기계적 박리법, 산화환원법 등의 그래핀 합성 기술은 고온 공정, 고가의 촉매, 복잡한 전처리 단계, 그리고 기판 이식(Transfer)의 어려움 등으로 인해 실제 응용에 장애가 되는 요소가 많다. 이러한 배경 속에서, 레이저 유도 그래핀은 비교적 단순하고 유연한 공정으로 기판 위에 직접 그래핀 구조를 형성할 수 있어 새로운 대안으로 부상하고 있다.

레이저공정, 그래핀, 레이저유도그래핀, 센서, 소프트로보틱스

최근 몇 년 사이 비건 트렌드는 패션, 라이프스타일, 소재 산업 전반으로 빠르게 확장되고 있으며, 이 흐름 속에서 비동물성 바이오 기반 소재, 특히 비건 레더는 지속가능성과 윤리적 소비 적합한 소재로 선망을 받고 있다. 비건레더는 다양한 원재료를 활용할 수 있으며 그 중에서 버섯 균사체 기반 비건레더는 선진사에서 대량생산을 하기 위해 현재에도 활발하게 기술개발을 하고 있으며 상용화 단계까지 이르렀다. 그러나 국내의 버섯 기반 비건레더 소재는 국내 일부 대학, 기업에서만 기초 연구를 진행하고 있고 극소수의 국내 기업에서만 제품화를 진행중에 있는 상황이다. 본 원고에서는 현재 한국생산기술연구원이 수행하고 있는 산업부 지원 버섯 균사체를 활용한 미래 모빌리티용 비건레더 제조 기술개발 사업에 대해 간략하게 소개하고 국내외의 버섯균사체 기반 비건레더 관련 현재 기술 개발 동향을 정리해 앞으로의 버섯 기반 비건레더 전망에 대해 고찰해 보고자 한다.

버섯 균사체, 비건레더, 대체 가죽, 바이오매스

본 연구는 산업용 6자유도 로봇의 절대 위치 정확도 향상을 위한 신경망 기반 오차 보정 기법을 제안한다. 로봇의 절대 위치 정확도(Absolute Accuracy)는 매우 중요한 성능 지표이다. 그러나 실제 시스템에서는 링크 길이의 가공 및 조립 공차, 기구학적 불완전성, 그리고 로봇-기반 좌표계 간 캘리브레이션 오차 등으로 인해 위치 정확도 저하 현상이 발생한다. 이러한 기구학적 및 조립 공차를 물리적 측정이나 수학적 추정만으로 정밀하게 보정하는 것은 작업 효율성과 유지보수 측면에서 한계가 있으며, 고난도 수치 최적화 기법 또는 반복 보정 작업을 요구하게 된다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 목표 위치를 입력으로 하고 실제 위치 오차를 출력으로 하는 회귀형 딥러닝 신경망을 설계하였으며, 레이저 트래커를 이용한 측위 데이터 기반으로 학습을 수행하였다. 학습된 신경망은 피드포워드 방식으로 위치 오차를 실시간 예측하고 보정 좌표를 생성하여 로봇 제어기에 적용된다. 실험 결과, 제안된 기법을 통해 X, Y, Z 축의 평균 위치 오차가 각각 20 µm, 23 µm, 38 µm로 감소하였으며, 이는 기존 방식 대비 위치 정확도의 현저한 향상을 나타낸다. 본 연구는 일반 산업용 로봇 환경에서 실시간 적용이 가능하다는 점에서 높은 실용성과 확장 가능성을 가진다.

산업용 로봇, 기구학 파라미터, 캘리브레이션, 신경망 구조, Deep Neural Network (DNN)

인간형 로봇핸드와 다관절 그리퍼의 개발은 현재와 미래의 다양한 산업적 요구와 기술 발전 흐름에 따라 필수적인 과제로 부상하고 있다. 기존의 단순한 병렬 그리퍼나 흡착 방식은 일정한 형상이나 재질을 가진 물체에는 적절히 대응할 수 있지만, 다양한 형태와 특성을 지닌 비정형 물체에 대해서는 한계가 있다. 특히, 좁은 공간에서의 조립·삽입·분해와 같은 복잡하고 정밀한 작업을 수행하기 위해서는 유연하게 동작할 수 있는 손 구조가 필수적이다. 인간형 로봇핸드는 이러한 작업에 대해 높은 적응력을 보이며, 기존 자동화 장비로 대체하기 어려운 작업까지 수행할 수 있는 가능성을 제시한다. 또한 최근 들어 강화학습, 모방학습, 텔레오퍼레이션 기반 데이터 수집과 같은 기술이 각광받으면서, 이들 기술을 효과적으로 구현하기 위한 물리 플랫폼으로서의 인간형 로봇핸드의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이는 단순한 하드웨어 이상의 의미를 가지며, 지능형 로봇 시스템 구현을 위한 필수 구성 요소로 기능한다. 이와 같은 필요성에 대응하여 한국생산기술연구원에서는 총 16자유도의 인간형 로봇핸드 KITECH-Hand를 개발하고 이에 기반한 In-Hand Manipulation 등 고수준의 조작 기술을 선보인 바 있다. 해당 기술은 기술이전을 통해 Allegro-Hand 라는 이름으로 상용화되었으며 소형 경량 설계와 높은 기구적 정밀도를 갖추고 저렴한 가격 대비 우수한 성능을 제공하여 로봇공학, 인공지능, 조작 제어, 촉각 피드백 등의 다양한 분야에서 대표적인 연구용 플랫폼으로 확고히 자리 잡고 있다. 한편 Allegro-Hand 는 사람의 손의 구조를 모방하여 설계되어 사람손의 동작을 모방하는 연구용 플랫폼으로 적합하지만, 왼손과 오른손이 거울대칭 형상으로 별개의 방식으로 제어되어야 하는 점이나, 손가락의 개수가 대부분의 작업에서 필요한 것 보다 많아 (Redundency) 제어가 번거로운 등 생산현장에 직접 적용하기에는 부족한 점들이 있었다. 이에 따라 Allgero-Hand의 핵심적인 기능을 유지하면서도 생산현장의 적용에 좀 더 적합한 다관절 그리퍼 구조로 개선하는 것에 대한 수요가 꾸준히 제기 되어왔으며 이러한 요구사항을 만족시킬 수 있는 3지(指) 형태의 다관절 그리퍼의 개발이 수행되었다. 그동안 KITECH-Hand (또는 Allegro-Hand) 기술에 대해서는 다양한 논문을 통하여 그 기술이 널리 알려진 것과 달리 이에 기반한 다관절 그리퍼에 대해서는 아직 상세한 기술적 사항이 발표된 바 없어 본 전문지를 통하여 개발된 다관절 그리퍼의 설계와 적용에 대한 내용을 소개하고자 한다.

로봇핸드, 다관절 그리퍼, 조작 지능

수분 구동형 전기에너지 생산 기술(Hydrovoltaic Energy Generation, HEG)은 물의 증발, 수분 확산, 이온 농도 차 등 다양한 물의 물리적 이동 현상을 이용하여 전기를 생산하는 차세대 친환경 에너지 기술이다. HEG의 가장 큰 장점은 수분이라는 보편적이고 재생 가능한 자원을 직접 에너지원으로 사용할 수 있다는 데 있다. 대기 중의 수증기, 인체의 땀, 해수, 생활 및 산업 폐수 등 다양한 수계 환경으로부터 전기를 수확할 수 있어 적용 범위가 매우 넓고, 기존 배터리나 외부 전원 공급이 어려운 지역에서도 자율적으로 작동하는 에너지 시스템을 구현할 수 있다. 또한, 열이나 태양광처럼 특정 조건이 필요한 기존 재생에너지와 달리, HEG는 수분이 존재하는 거의 모든 환경에서 작동 가능하다는 점에서 분산형 에너지 공급망의 유력한 대안으로 부상하고 있다. 최근 들어 HEG는 에너지 하베스팅(energy harvesting) 기반의 전자기기용 전원, 자가발전 센서, 웨어러블 디바이스, 소형 전자기기, 환경 모니터링 시스템 등 다양한 분야로 응용이 확장되고 있다. 이 글에서는 HEG의 근본적인 작동 원리를 간략히 소개하고, 이를 기반으로 한 자가전원 시스템의 주요 응용 사례를 조망한다. 또한, 궁극적으로 HEG의 상용화를 위한 기술적 한계와 과제를 함께 살펴봄으로써, 해당 기술이 향후 어떤 방향으로 발전해 나갈 수 있을지를 제시하고자 한다.

에너지하베스팅, 수분기반전기생산, 웨어러블센서, 자가발전시스템

미세플라스틱(Microplastics, MPs)은 다양한 환경 매체(하천, 해양, 대기, 토양 등)에 걸쳐 광범위하게 존재하며, 크기가 작고 분해되지 않는 특성으로 인해 생태계와 인체 건강에 대한 잠재적 위해성으로 주목받고 있다. 유럽화학물질청(ECHA)과 국제표준화기구(ISO)는 미세플라스틱을 “고체 상태의 입자상 플라스틱으로서, 크기 범위는 1 nm 이상 5 mm 이하이며, 고분자 물질이 주성분을 이루고 불용성·비분해성 특성을 가지는 입자”로 정의하고 있다. 생성 기원에 따라, 1차 미세플라스틱(의도적으로 제조된 미세입자)과 2차 미세플라스틱(환경에서 플라스틱이 물리적·화학적·생물학적 작용을 받아 생성된 입자)으로 구분된다. 실제 환경에서는 2차 미세플라스틱의 비중이 더 높은 것으로 보고되고 있다. 최근 미세플라스틱의 환경 분포와 생물독성에 대한 관심이 증가함에 따라 다양한 독성평가와 환경거동 연구가 진행되고 있으나, 대부분 상업용 구형 단일 크기 입자에 의존하고 있어 실제 환경에서의 미세플라스틱 특성을 충분히 반영하지 못하는 한계가 있다. 실제 미세플라스틱은 자외선, 마찰, 온도 변화, 염도 등 복합적 풍화 조건에 노출되며, 이로 인해 크기·형상 변화, 표면 산화, 미생물막 형성 등이 발생하고, 이는 독성 및 환경 거동에 큰 영향을 준다. 본 연구는 이러한 특성을 실험실에서 재현하기 위해 모델 미세플라스틱을 제작하였으며, 상용 고분자인 PE(polyethylene), PP(polypropylene), PS(polystyrene), PET(polyethylene terephthalate), Nylon, PLA(polylactic acid) 등에 극저온 분쇄와 전자빔 조사를 적용하여 입자의 크기, 형상, 표면 특성을 제어하였다. 이후 정밀 분급을 통해 다양한 크기와 형태의 시료를 구축하였으며, 본 시료는 1) 다양한 크기 범위, 2) 파편 및 섬유형 입자, 3) 풍화 조건을 반영한 표면 특성 등 실제 환경과 유사한 형태학적 다양성을 갖춘 것이 특징이다. 본 연구에서는 PE, PP, PET, PS, Nylon, PLA 등 다양한 고분자 소재를 대상으로 독성 평가용 미세플라스틱 시료를 제작하였다. 각 고분자 재료는 분쇄 과정을 거쳐 입자의 크기에 따라 분급하였으며, 최종적으로 <5 µm에서 >150 µm까지 다양한 크기 범위의 파편형(fragment type) 형태의 시료를 제조하였다. 고분자 재료는 일반적으로 연성이 크고 취성이 낮아, 기계적 분쇄 시 열 변형 및 입자 응집(agglomeration)이 발생하기 쉬우며, 이로 인해 미세 입자 제조에 제약이 따른다. 특히 플라스틱을 20 µm 이하로 분쇄하는 것은 매우 어려운 작업이다. 이를 극복하기 위해 극저온 분쇄(cryogenic milling) 공정을 도입하였다. 이 공정은 고분자 재료를 급속 냉각하여 취성을 증가시킨 후 분쇄함으로써, 열에 의한 변형 없이 안정적이고 균일한 입자 생산이 가능하도록 하였다. 일부 고분자 재료는 전자빔(electron beam) 조사를 분쇄 전 처리로 적용하여 분쇄 효율을 높였다. 전자빔은 고분자의 분자 구조에 영향을 주어 사슬 절단 또는 가교반응을 유도하며, 이는 재료의 분쇄 특성에 변화를 주는 방식으로 활용되었다. 최근 생분해성 고분자 사용이 급증함에 따라, 해당 물질이 환경 중에서 미세플라스틱 형태로 잔류하거나 분해 중 생성되는 중간산물이 생태계에 미치는 영향에 대한 우려도 커지고 있다. 이에 따라 생분해 고분자인 PLA 미세플라스틱도 제조하였다. PLA는 열에 의한 변형에 취약하고, 기계적 분쇄 공정의 효율이 낮아 두 가지 접근 방식으로 시료를 제작하였다. 5 µm 이하의 초미세 입자 시료는 에멀젼 용매증발법(emulsion solvent evaporation) 방식으로 제조하였고, 5 µm 이상 시료는 다른 고분자와 동일하게 극저온 분쇄 공정을 적용하였다. 이러한 접근은 생분해성 소재 기반의 다양한 크기 시료를 확보하기 위한 실험적 시도로, 향후 생분해성 고분자의 분해 특성, 환경 거동, 생물학적 영향 등을 비교·분석하는 데 활용될 수 있다. 제작된 시료의 크기는 입도 분급 공정을 통해 정밀하게 제어하였다. 분쇄된 입자는 진동식 분급기를 통해 크기별로 분급하였으며, 주사전자현미경(FE-SEM)과 입도 분석기(LS 13320)를 활용하여 각 시료의 형태학적 특성과 분포 특성을 확인하였다. 그림 2는 고분자 종류별 입도 분포 결과를 나타낸 것으로, 소재에 따라 <5 µm, <25 µm, 45–75 µm, >150 µm로 입도 분포를 확인하였고, 모든 고분자 시료는 목표한 크기 범위 내에서 입도 조절이 가능하였다. 섬유형(fiber-type) 미세플라스틱은 환경 중에서 검출 빈도가 높은 형태로, 특히 해양환경에서 전체 미세플라스틱 중 30~80%를 차지하는 것으로 보고된다. 주로 합성섬유 의류의 세탁 또는 산업적 가공 공정 중 유래되며, 생물체 내에 얽히거나 섭취되어 독성 및 생물학적 위해성을 유발할 수 있다. 본 연구에서는 실제 환경에서 발견되는 섬유형 미세플라스틱과 유사한 형상을 갖는 시험용 시료를 제작하고자 하였다[5]. 섬유형 시료 제작에는 PET, Nylon 6, PP, PLA 등 상업적으로 입수가 가능한 단섬유(short-cut fiber)를 활용하였다. 각 고분자 재료는 사전 가공된 섬유 형태를 유지하면서도, 독성 시험에 적합한 길이로 조절하기 위해 기계적 절단(cutting mill) 공정을 적용하였다. 절단 후 섬유의 평균 길이는 약 200–400 µm 범위에서 조절되었다. 섬유형 시료는 일반적인 파편형 시료와 달리, 그 표면 형상과 비표면적, 유연성, 길이-직경비(aspect ratio) 등이 생물학적 반응에 영향을 줄 수 있으므로, 형태학적 특성 유지가 중요한 설계 요소였다. 제작된 시료는 주사전자현미경(FE-SEM)을 이용해 형상 보존 상태를 확인하였으며, 길이는 Image J를 통해 분석하였다. 이처럼 확보된 섬유형 미세플라스틱 시료는 실제 환경에서 발견되는 섬유형 입자의 특징을 반영한 모델로서, 향후 생물 독성시험, 세포흡착 특성 분석, 분포 거동 모사 연구 등 다양한 분야에 활용 가능하다. 또한 파편형 시료와 병행하여 사용함으로써, 형상에 따른 독성 영향 비교연구의 기초 자료로도 유의미하다. 본 연구에서는 실제 환경에서 관찰되는 물리·화학적 풍화 특성을 반영한 모델 미세플라스틱 시료를 개발하였다. 제작된 시료는 5 µm 이하에서 150 µm 이상까지 다양한 크기를 포함하며, 파편형(fragment type)과 섬유형(fiber type) 형태를 모두 구현하였다. 저온 분쇄 공정을 기본으로, 일부 고분자에는 전처리 기술을 적용하여 입자 형태의 정밀 제어 및 환경 유사성을 확보하였고, 생분해성 고분자(PLA)는 기계적 분쇄 외에 증발 기반 방식도 병행하여 다양한 플라스틱 특성을 반영하였다. 해당 시료는 한국생산기술연구원을 통해 국내 주요 대학 및 연구기관에 제공되어, 다양한 독성 연구에 활용되었으며, 이를 바탕으로 해양 생물종에서의 흡수 경로, 장내 축적, 면역반응 등을 분석한 연구들이 다수의 SCI 저널에 게재되었다. 이처럼 개발된 시료는 단순 입자 공급을 넘어, 환경 노출 재현, 생물축적, 독성 메커니즘 분석 등 다양한 실험의 기초 자료로 활용되고 있으며, 미세플라스틱 위해성 평가의 표준화에도 기여하고 있다. 향후에는 질환 모델을 활용한 생체 영향 분석으로도 연구를 확장할 예정이다.

미세플라스틱, 2차미세플라스틱, 파편형, 섬유형, PE, PP, PS, PET, Nylon 6, PLA

피부 노화는 유전적 요인, 자외선 노출, 활성산소 생성 등 다양한 원인에 의해 진피층과 각질층에 변화를 일으켜 주름을 유발한다. 노화 현상을 완화하기 위해 외과적 시술 및 기능성 활성물질을 활용한 안티링클 기술이 개발되어 왔으며, 최근에는 새로운 생리활성물질과 이를 효과적으로 피부에 전달할 수 있는 제형기술에 대한 요구가 증가함에 따라, 인조피부막(Second Skin) 기술이 부각되고 있다. 기존 실리콘 기반의 Second Skin은 이액형 제형을 피부에 순차 도포하여 박막을 형성하고, 수분증발을 차단해 주름 개선에 효과를 보인다. 그러나 실리콘 기반 제형은 장기 부착 시 피부 자극, 제형의 상분리 현상 등 상업화에 장애가 되는 문제가 존재한다. 이러한 한계를 극복하기 위해 한국생산기술연구원은 수용성 고분자 기반의 이액형 동결건조 제형 기술을 개발하였다. 인체친화적인 수용성 보습제(히알루론산 등)에 반응성 실리콘(PDMS)을 도입해 하이드로실릴화 반응을 통해 Semi-IPN 구조의 박막을 형성한다. 이로 인해 피부에의 부착력과 기능성 성분의 지속적 전달이 향상되고, 세척 시 잔류물 없이 제거되어 피부 트러블을 최소화한다. 또한 동결건조 기술을 적용함으로써 수분이 제거된 다공성 제형이 형성되어, 실리콘 성분의 장기 안정성과 생리활성물질의 역가 유지가 가능해졌다. 결론적으로, 본 기술은 기능성 화장품의 안티링클 분야에서 신뢰성과 실용성을 동시에 만족시키며, 향후 뷰티 산업뿐 아니라 상처치료제, 바이오 접착제 등 다양한 의약·헬스케어 분야로의 확장 가능성을 제시한다.

인조피부막, 안티링클, 동결건조, 이액형 실리콘, 보습제

최근 신설된 중대재해 처벌 등에 관한 법률(22년 1월 시행)로 중대재해 및 안전사고 방지 대책에 대한 필요성이 대두되고 있으며, 현대 산업은 기술 발전 및 산업화, 유해화학물질의 취급 및 유통량의 증가, 복잡해지는 장비로 인한 위험 요소 증가로 인해 사소한 안전사고부터 중대재해에 이르기까지 새로운 위험 환경에 직면함에 따라, 근로자의 안전은 지키기 위한 규제가 강화되고 있으며 작업 현장 내 안전관리에 대한 중요성이 나날이 증대되고 있다. 특히, 국내 주요 화학산업단지들은 대부분 20년 이상 경과한 노후 설비로 구성되어 있어 화학사고 발생 가능성이 증대되고 있으나, 사고위험의 일상화, 안전 불감증 등으로 인해 지속, 반복적인 후진국형 화학물질 안전사고가 지속적으로 발생되고 있다. 유해화학물질의 지속적인 노출은 질병을 유발하고 사망률이 매우 높아 인명피해를 초래할 수 있으므로 유해 화학 물질 누출 사고에 대한 조기 예방 및 신속 대응이 중요하다. 효과적인 선제적 사고 대응을 위해서는 재난 정보 데이터 수집, 작업장 안전 감시, ICT, IoT 와 같은 신기술을 활용하여 신속한 대응이 가능한 안전관리 기술의 필요성이 증대되고 있다. 본 원고에서는 유해화학물질 유출 사고에 신속한 초기 대응 역량을 갖출 수 있는 재난 안전 관리 기술을 소개하고, 국내외 기술개발 현황에 대해 서술하고자 한다.

스마트 안전 기술, 위험 상황 모니터링, IoT, 유해화학물질 검출

국가의 국방 안보 환경이 기술 발전과 함께 전통적 및 비전통적 위협이 복합적으로 얽히는 양상을 보이면서, 차세대 섬유 기술은 혁신적인 해결책으로 주목받고 있다. 차세대 섬유 기술은 기존의 단순한 보호 기능을 넘어 감지(sensing), 통신(communication), 에너지 수확(energy harvesting), 적응형 반응(adaptive response) 등의 다기능성을 구현하며, 특히 해상 환경 특성을 고려한 고내구성 및 전자기 간섭 차폐 특성을 갖춘 지능형 소재로 발전하고 있다. 여기서는 주요 연구 동향으로는 다음 네 가지 분야에 대해서 알아 보았다. 첫째, 전도성 섬유 센서 기술은 높은 신축성과 전도성을 바탕으로 압력, 변형, 온도 등 외부 자극을 감지하며, 해상 작업자의 생체신호 모니터링 및 안전 관리 시스템에 적용이 가능하다. 둘째, 광섬유 기반 수중 통신 기술은 빠르고 효율적인 데이터 전송 능력을 갖추며, 수중 침입 탐지 시스템 및 해저 모니터링 분야에서 상용화 단계에 도달해 있다. 셋째, 섬유 기반 에너지 수확 기술은 마찰전기, 압전, 열전 등의 방식으로 해양 파도나 움직임, 온도 변화 등에서 에너지를 수확하여 자가발전 센서 및 원격 시스템 전원 공급에 활용될 수 있다. 넷째, 스마트 섬유 소재는 온도 조절, 난연성, 항균성 등 다기능성을 통해 해상 근무 환경의 안전성과 편의성을 향상할 수 있으며, 해양 환경 적응형 보호복이나 다기능 해상 감시 웨어러블 장비 등으로 응용이 가능하다. 미래 전망으로 군용 스마트 텍스타일 시장은 2024년 4억 달러에서 2033년 약 33억 달러로 연평균 26.15% 성장할 것으로 예상된다. 현재 차세대 섬유 기술들은 단일 기능에서 다기능 융합형 통합 시스템으로 발전하고 있으며, 앞으로 주목받고 있는 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터와의 결합을 통해 지능형 보안 솔루션을 제공하는 방향으로 발전할 것으로 기대된다. 또한, 사이버 보안, 중요 기반 시설 복원력, 환경 지속가능성 등 국방 분야에서 국제 표준 및 정책 변화에 대한 선제적 대응이 중요하다고 볼 수 있다. 결론적으로, 국방 안보용 섬유 소재 분야의 주도권 확보를 위해 핵심 원천 기술 개발, 국제 표준화 주도, 디지털 융합, 친환경 통합 설계 및 생산 체계 확립을 위한 전략적 투자와 지속적인 연구개발이 필요하며, 국제 공조 체계에 적극적인 참여를 통한 국가 안보 역량 강화가 요구된다.

전도성 섬유, 광섬유, 섬유기반 에너지 하베스팅, 스마트 섬유, 국방 안보 분야 적용

플라즈마 기반 유전자 전달 기술은 기존의 바이러스 벡터나 전기천공법의 한계를 극복할 수 있는 차세대 비침습성 플랫폼으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 대기압 플라즈마가 세포막 투과성 및 세포내이입(endocytosis)을 유도하여 외래 유전물질의 전달을 가능케 하는 기전을 고찰하고, 동물세포 및 식물세포를 대상으로 한 국내외 적용 사례를 분석하였다. 특히 플라즈마 생성 시 발생하는 펄스 전기장 및 활성종(ROS/RNS)은 세포막의 구조적 재배열, 수용성 채널 개방, 클라트린 매개 내포작용 등의 생리학적 반응을 유도하여 외부 분자의 세포 내 유입을 가능하게 한다. 국내 사례로는 한국생산기술연구원과 ㈜포톤데이즈의 협업을 통해 개발된 대기압 플라즈마 장비를 활용하여 A549 폐암세포주에 pMAX-GFP 플라스미드를 전달한 결과, 약 14.6%의 형질전환 세포가 확인되었으며, 이는 세포 생존성을 유지한 상태에서 확보된 수치로 기술의 실효성을 입증하였다. 해당 기술은 장비 구조의 단순성과 세포 유형별 맞춤형 조건 설계가 가능하다는 점에서, 줄기세포 기반 치료제, 오가노이드 플랫폼, 식물 유전자 조작 등 다양한 바이오응용 분야에 폭넓은 활용 가능성을 지닌다. 본 연구는 플라즈마 기반 유전자 도입 기술의 생물학적 작용 기전과 기술적 특성을 정리하고, 바이오산업 내 적용 가능성과 미래적 확장성을 조망하는 데 의의를 둔다.

대기압 플라즈마, 비바이러스성, 유전자 도입

P&ID(Piping and Instrumentation Diagram)는 플랜트의 설계, 운영 및 유지보수에 필수적이지만, 기존의 수작업 기반 심볼 도면의 장비, 배관, 계측기 등의 심볼 추출 및 관리 방식은 비효율적이고 오류 발생 가능성이 높다는 한계가 있다. 또한, 영상처리 기반 템플릿 매칭이나 특징 기반의 전통적인 심볼 검출 방법들은 복잡한 도면 환경에서는 정확도가 저하되는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 최신 딥러닝 객체 탐지 모델인 RT-DETR(Real-Time DEtection TRansformer)을 기반으로 한 P&ID 심볼 검출 및 인식 방법을 제안하였다. 즉, 대규모 데이터셋으로 사전 학습된 모델에 전이 학습(Transfer Learning)과 미세조정(Fine-tuning)을 적용한 것이다. 이 방법은 P&ID 데이터셋의 부족 및 클래스 불균형 문제를 완화할 수 있다. 특히, 파라미터 효율적인 미세조정(PEFT) 기법인 LoRA(Low-Rank Adaptation)와 DoRA(Weight-Decomposed Low-Rank Adaptation)를 활용하여 제한된 P&ID 데이터로 모델 성능을 최적화하였다. 공개된 P&ID 데이터셋을 활용한 실험 결과, RT-DETR에 DoRA 미세조정을 적용한 모델이 mAP50 0.939, mAP50-95 0.803을 달성하며 가장 우수한 성능을 보였다. 따라서, 본 논문은 복잡하고 작거나 인접해 있는 P&ID 심볼을 높은 정확도로 실시간 탐지할 수 있는 가능성을 보여주며, 이 연구가 P&ID 도면의 정보 관리 자동화와 전반적인 효율성 증대에 크게 기여할 것으로 기대한다.

Transformer, P&ID(Piping and Instrumentation Diagram), Object detection, Fine-tuning, DoRA(Weight-Decomposed Low-Rank Adaptation)

의료기관은 질병 치료와 회복을 위한 공간이지만, 동시에 병원체에 노출된 환자들과 다양한 의료 행위가 밀집되는 고위험 환경이기도 하다. 이러한 환경적 특성은 병원 내 감염의 발생 가능성을 높이며, 감염은 환자의 입원 기간을 연장시키고 치료비용을 증가시킬 뿐 아니라, 심각한 경우 생명에 위협을 가할 수 있다. 특히 코로나19 팬데믹 이후, 병원 환경에서의 살균과 감염 예방 시스템의 중요성은 세계적으로 부각되었고, 이에 따른 기술적 대응과 관리 체계의 필요성이 더욱 강조되고 있다. 병원 내 감염의 주요 원인 중 하나는 병원 표면과 공기 중에 잔존하는 병원체로, 이를 효과적으로 제거하기 위해서는 단순한 청소나 소독을 넘어선 과학적이고 체계적인 살균 시스템이 요구된다. 본 연구에서는 병원 내부 감염병 예방을 위하여 병원 내부 살균시스템의 최적 배치에 관한 연구를 수행하였다. 이때, 살균시스템은 플라즈마가 장착된 살균시스템 대상으로 1인실 병실 내부의 원활한 살균을 위한 최적 배치에 관한 연구를 수행하였다.

감염병 예방; 살균시스템, 전산유체역학, 최적화기법

최근 항공우주, 자동차, 선박 산업에서의 고기능성 및 고정밀 요구로 인해, 복잡한 형상과 고경사 인선을 갖는 고사양 인서트 공구의 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 공구 제조 공정의 고도화 및 품질 일관성 확보를 위한 공정 지능화 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 브러쉬, 호닝, 연삭, 드레싱, 세정, 비전 검사를 단일 플랫폼에 통합한 전자동 복합 연삭 시스템을 개발하고, 이를 기반으로 실시간 공정 모니터링 기능을 탑재한 지능형 시스템을 구현하였다. 시스템은 PLC 기반 제어정보와 전류/가속도 센서 데이터를 실시간으로 수집·동기화하여 공정별 상태를 세분화하고, Idle/Roughing/Finishing/Spark out의 세부 구간으로 구분된 데이터를 통해 공정 품질 인자를 정량적으로 분석하였다. 또한 유효인자 분석 기능을 통해 제품 품질과 연관된 주요 공정 파라메터를 도출하고, 이를 기반으로 제품별 레시피 관리 및 일관된 생산 품질을 가능하게 하였다. 또한, 진동 주파수 분석을 활용하여 베어링 손상 등 장비 이상 상태를 검출하고, 드레싱 주기를 시계열 기반 예측 모델로 최적화함으로써 공정 안정성과 생산성을 향상하였다. 레시피 관리 기능은 공정 조건의 변경 이력을 제품별로 축적하여 비숙련 작업자도 신뢰성 있는 조건을 재현할 수 있도록 지원한다. 리포팅 기능은 OEE 지표 기반의 생산 통계 및 품질 이력을 시각화하여 운영 최적화에 기여하여 복합 연삭 공정의 통합 운용 및 고도화된 모니터링 시스템을 개발하였다.

절삭 공구, 복합 연삭기, 공정 모니터링, 이상 상태 검출, 공정 최적화,

산업용 로봇은 높은 자유도, 유연성, 비용 그리고 비용 효율성 등의 장점으로 인해 제조 현장에서 점점 더 널리 도입되고 있으며 이는 생산성 향상 측면에서 유망한 가공 수단으로 평가받고 있다. 그러나 산업용 로봇은 기존의 CNC 기계에 비해 구조적 강성이 낮아 가공 품질 저하를 초래하는 경우가 많다. 특히 드릴링 공정에서는 추력의 증가에 따른 표면 조도 저하의 경향을 보이므로 이러한 추력을 정밀하게 예측하고 모니터링하는 것은 매우 중요하다. 선행 연구에 따르면, 이송 속도의 증가가 추력을 증가시키며 이는 곧 가공 품질을 저하시키는 것으로 나타났다[1]. 또 다른 연구에서는 추력의 변화와 음향 신호 사이에 상관 관계가 존재함을 관찰하였다[2]. 이러한 선행 연구를 바탕으로, 본 연구에서는 Al 7075 소재 로봇 드릴링 공정의 가공음을 분석하여 추력을 예측하고 이상 가공 조건을 탐지하고자 하였다. 이를 위해 가공 중 발생하는 음향 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 및 STFT(Short-Time Fourier Transform) 기법을 이용해 분석하여 특징을 추출하고, 이를 활용해 이상 추력을 분류하기 위한 CNN(Convolutional Neural Network) 모델을 개발하였다.

로봇 드릴링, 추력 예측, 가공음향 분석

면섬유의 전처리 공정은 정련, 표백 등의 공정을 거쳐 품질을 향상시키고 균일한 품질 구현과 기능 부여를 하기 위한 단계이다. 면섬유는 섬유 표면에 많은 불순물을 포함하고 있으며, 이는 염색의 균일성이나 침투성을 저해한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 불순물 제거를 위한 정련(Scouring)공정, 백도증진의 표백(Bleaching)공정 등 전처리 과정을 거친다. 정련은 면섬유의 표면에 존재하는 왁스, 펙틴, 지방, 단백질의 불순물을 제거하는 공정이며, 고온의 알칼리(NaOH) 용액을 사용하여 처리한다. 또한 계면 활성제를 첨가하여 섬유 속 기름때나 불순물이 수세 중에 잘 제거될 수 있도록 한다. 정련 공정 후 흡습성이 향상되고 염료가 고르게 침투할 수 있게 된다. 표백은 면섬유가 보유하고 있는 황백색 또는 회색을 제거하여 백도를 증진시키고, 색상을 밝게하여 염색 시 색상의 선명함을 확보할 수 있다. 표백은 면섬유의 손상 방지와 백도 확보를 위해 과산화수소(H2O2)를 사용하고 적절한 pH, 처리 온도, 처리시간 등의 조건이 중요하며 표백 후 잔류 약품의 제거를 위한 전처리 공정이 필요하다. 검은 반점의 원인에 대한 SEM측정, 호제 감별 시약 테스트, 정련공정, 표백 공정 후 오염 여부에 대한 실험분석 결과, 검은 반점은 일반적인 면섬유에 곰팡이가 발생했을 때 나타나는 형태와는 SEM측정 이미지에서 보듯이 차이가 있었다, 정련공정과 표백공정에서도 두 원단의 SEM측정 이미지에서도 차이가 없어 보였으므로 검은 반점은 곰팡이의 균사는 아니라고 판정 할 수 있었다. 다만 정련공정 후 육안으로 보이는 검은 반점의 오염은 잔재해 있었으며, 표백공정 후에는 육안으로 보이는 오염도 찾아 볼 수 없었다. 검은 반점의 오염은 표백 공정 후 사라진 점에 있어 면섬유 염색 과정 중 표백공정은 매우 중요하다는 판단을 할 수 있었으며, 본 실험분석을 통해 면섬유는 표백 공정의 중요성을 나타내 주었다. 본 실험 분석을 통해서 살펴보면면섬유의 염색과정은 불순물 제거를 위한 정련공정, 백도를 증진시키기 위한 표백공정, 염료를 염착시키는 염색공정, 섬유의 기능을 향상시키기 위한 후가공 처리하는 단계를 거친 표준화 공정을 진행해야만 한다. 각 공정의 정확성과 일관성은 면섬유의 최종 품질 확보에 있어 중요함을 인지 할 수 있으며, 운반, 적재방법에 따라 제품의 외관, 품질에 영향을 미칠 수 있다는 점 이 중요하다는 것을 확인하였다.

면섬유, 정련공정, 표백공정, SEM ,호제 감별

나노섬유(nanofiber)는 수십에서 수백 나노미터 수준의 직경을 가지며, 높은 비표면적, 우수한 기계적 유연성, 다공성 구조 및 다양한 물질과의 복합화 가능성을 바탕으로 필터, 바이오소재, 에너지, 센서, 전자소자 등 다양한 산업 분야에서 핵심 소재로 주목받고 있다.[1] 특히 정밀한 표면 제어가 가능한 나노섬유는 기능성 코팅재, 선택적 흡착 소재, 약물전달 플랫폼 등으로 활용 가치가 높으며, 그 산업적 응용 확대를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존의 대표적인 나노섬유 제조 기술인 전기방사(electrospinning)는 비교적 간단한 장비 구성과 다양한 고분자 소재 적용이 가능하다는 장점을 갖고 있으나, 낮은 생산성, 제한된 섬유 정렬도 및 복잡한 구조 구현의 한계로 인해 대량생산 및 정밀제어가 요구되는 산업계의 수요를 충분히 충족시키지 못하고 있다.[2] 특히 단일 노즐 기반 전기방사는 시간당 수십 mg 수준의 낮은 생산량에 머무르며, 제트 불안정성으로 인해 나노섬유의 정렬, 위치 제어, 패턴화가 어려운 것이 현실이다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근에는 다양한 비정통 방사(unconventional spinning) 기술들이 주목받고 있다. 예를 들어, 니들리스(needleless) 전기방사는 노즐이 없는 개방형 방사구조를 통해 다중 제트 형성을 유도함으로써 생산량을 획기적으로 향상시켰으며, 일부 공정에서는 시간당 수백 g 수준까지도 달성 가능하다.[3, 4] 또한, 기계적 인장력을 이용한 핸드스피닝(handspinning)이나 니들스피닝(needle spinning), 트랙스피닝(track spinning)과 같은 방식은 고전압이 불필요하여 에너지 소비를 줄일 수 있고, 구조적 정렬과 섬유 직경 조절 측면에서 우수한 정밀 제어성을 보이고 있다.[5, 6] 이외에도 회전체 기반 원추형 방사, 기포를 이용한 폼방사, 열자기장 유도 패턴화 등 다양한 시도들이 섬유의 기능성과 생산 효율을 동시에 개선하기 위한 기술로 제안되고 있다. 본고에서는 기존의 전기방사 기술이 가지는 구조적·생산적 한계를 극복하기 위해 고안된 최신 비정통 나노섬유 제작 기술의 원리와 특징을 개괄하고, 특히 산업적 대량생산 관점에서 유망한 기술 요소들을 정리하고자 한다. 이를 통해 나노섬유 기반 응용소재의 실질적인 상용화 가능성을 모색하고, 향후 생산기술의 발전 방향에 대한 통찰을 제공하고자 한다.

전기방사, 나노섬유, 대량생산, 복잡구조구현

폐리튬 이온 배터리에 유가금속 (Li, Ni, Co, Mn)이 함유되어 있다. 일반적으로 폐LIB에는 코발트 5~20wt.%, 리튬 5~7wt.%, 니켈 5~7wt.%, 유기물 15wt.% 및 플라스틱 7wt.%가 함유되어 있으며 조성은 제품에 따라 조금씩 다르다. 금속 함량이 일반적으로 천연 광석보다 훨씬 높으며 또한 코발트와 니켈 및 리튬은 희소금속으로 중요한 전략적 금속으로 취급하고 있다. 하지만, 폐리튬이온전지르 단순 처리하거나 매립 등 부적합한 처리 방법으로 처리할 경우 누출된 유해 물질로 인해 토양 및 지하수 오염 등 심각한 환경오염이 발생할 수 있다. 따라서, 폐리튬 이온 배터리의 재활용은 자원절약 및 환경보호의 관점에서 필요하다 [4]. 이에 따라, 폐리튬 이온 배터리에서 재활용을 위한 요소 기술인 습식 공정이 있다. 그 중, 용매추출(Solvent extraction)에 의한 분리 및 회수 공정에 관해 폐리튬 이온 배터리의 습식제련 재활용 방법과 그 환경 영향을 최소화할 수 있는 개발 가능성을 소개하고자 한다.

리튬이온전지, 베터리, 재활용, 습식공정, 용매추출

트랙터는 농작업기를 운용하기 위한 핵심 동력원으로 농업기계 시장에서 가장 큰 비중을 차지하고 있으며 다양한 부속 작업기와 결합하여 동력을 제공하는 역할을 한다. 국내 생산 트랙터의 주요 시장은 북미 및 유럽 지역으로 최근 북미지역에서 대형 고급 트랙터 수요가 증가 추세에 있다. 따라서 해외수출시장 확보 및 국내수입 대체 등을 위해 100kW급 이상 대형 고급 트랙터 개발이 전략적으로 필요한 시기이다. 100kW급 이상 트랙터 개발을 위해서는 저진동·저소음 캐빈과 가변 차축 트랜스미션 등 핵심 요소기술의 개발이 반드시 병행되어야 한다. 본 연구에서는 한국생산기술연구원 전북기술실용화본부 메가프로그램(전북특별자치도 주축산업 경쟁력 향상을 위한 수출형 프리미엄 트랙터 개발) 사업과 관련하여 100kW급 프리미엄 트랙터 개발의 전반적 진행 내용과 향후 계획을 중심으로 소개하였다. 전북기술실용화본부 메가프로그램 사업에서는 연구원과 기업체와의 협력을 통해 개발 제품의 공동 실증 및 제품 양산화 완료까지를 최종 목표로 하고 있으며, 향후 양산을 통해 협업 기업의 매출 증대 및 전북 지역 연계 산업군 활성화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

트랙터, 캐빈, 변속기, 가변차축, 로드센싱