기계/재료

고성능 희토영구자석형 자기공명시스템 개발

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1월 8일 바오타오(包头)시 시바오버워이(稀宝博为)의료시스템유한공사가 독자적으로 개발한 자체 지재권 보유 고성능 0.45T(테슬라)급 희토 영구자석(NdFeB) 자기공명시스템이 오류수정을 수행하고, 중동지역으로 보내졌다. 이는 세계 최대 규모를 자랑하는 일체화 영구자석형 자기공명 생산기지가 구축되어 조립을 마쳤음을 의미한다. 자기공명영상(MRI)은 현재 의학진단에서 가장 효율적인 임상 영상진단장비로서 인체 각 부위의 검사에 활용되며, 특히 종양의 조기진단과 연조직 병변진단에서 대체할 수 없는 역할을 발휘하고 있다. MRI은 영상 메인자기장의 형성방식에 따라 초전도 MRI와 영구자석 MRI의 두 가지로 나뉜다. 초전도 MRI 자기장은 강도가 높고 영상 물리적 환경이 양호하지만 제조공법과 사용비가 높다. 그 자기장 유지는 미국산 액체 헬륨을 필요로 하는데, 가격이 높아 중국 내 병원에서 보급할 수 없다. 영구자석 MRI은 제조비와 사용비가 저렴하지만 기존의 영구자석 MRI 자기장의 강도가 낮고 영상 물리적 환경이 와류, 잔류 자기 파괴 및 자기장 균일성의 제한을 받아 시스템의 영상 품질이 초전도 MRI시스템보다 낮다. 시바오버워이공사는 2010년 4월 설립, 그동안 연산 300대의 일체화 영구자석형 MRI 생산기지를 구축했으며, 또한 동종업종에서 규모가 최대이고 구성이 가장 전면적인 연구진을 구축했다. 이 연구진은 독창적인 동적 균형기술을 이용해 영구자석형 MRI가 다년간 와류, 잔류 자기, 자기장의 균일성을 저하하던 세계적인 난제를 해결하여 영구자석형 MRI시스템의 영상 물리적 환경을 초전도 MRI시스템의 표준으로 끌어올렸다. 따라서 시스템의 임상진단 영상이 초전도시스템의 수준에 이르게 했으며, 가격은 초전도시스템의 1/3에 불과하다. 중국은 1만 6,000개 이상의 병원을 확보하고 있으며, MRI 보급수준은 선진국의 1/20에 그치고 있다. 시바오버워이 생산기지는 앞으로 기층민중의 ‘진찰이 비싸고 어려운’ 사회적 난제의 해결을 위해 기여할 것으로 전망된다.

난카이대학, 인간의도 인식 신세대 HCI시스템 개발

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최근 난카이(南开)대학 정보기술과학대학 돤펑(段峰) 교수 주도로 개발한 ‘인간의도 안정 인식 신세대 인간-컴퓨터 상호작용(Human-Computer Interaction, HCI)시스템’이 최초로 열린 중국 톈진기술창업대회 1등상을 수상했다. 시스템은 피부에 붙인 작은 칩으로 인간의 의도를 인식하고, 전자 또는 기계장비를 제어하여 장애인이 장착한 의지로 편하게 글자를 쓰고 물품을 들도록 하며, 반신불수환자가 정상적으로 걸을 수 있도록 하여 차츰 후유증을 제거한다. 또한 더욱 지능적인 노인보행보조기 연구개발에 활용할 수 있다. 시스템은 인간-컴퓨터 상호작용을 통해 인간의 의도를 안정적으로 인식할 수 있는 것으로, 재활의학 영역에 널리 응용될 수 있다. 인간이 사지운동을 제어할 경우 상응한 명령이 대뇌에서 전기 자극 방식으로 척수나 운동신경을 거쳐 근육에 전달된다. 이로써 신경근육 접합부의 신경 연쇄가 전기화학적 반응을 일으키고, 근육 수축 현상이 나타난다. 이와 함께 표면 근전도 신호를 생성하며, 인간이 자체 의식에 따라 서로 다른 근육에서 생기는 운동을 제어할 시, 표면 근전도 신호도 서로 달라진다. 따라서 인체 서로 다른 근육의 근전도 신호 고유값 인식을 통해 인간의 서로 다른 의도를 효율적으로 획득하여 기기의 동작을 지배할 수 있다. 이 기술을 적용한 발목처짐(Foot Drop) 전기자극 치료기, 근전의수, 노인보행보조기 등은 이미 임상시험 및 제품인증 단계에 진입했다. 과제팀은 난카이대학, 일본도쿄대학을 포함한 많은 연구기관으로 국제협력 산학연 플랫폼을 구성한 한편, 톈진시 톈의(天医)의료재활장비공장과 기업플랫폼을 구축하여 관련 기술의 산업화 육성에 돌입했다.

중국 초고온세라믹 연구 성과 리뷰

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3000℃이상의 고융점을 갖고 있는 초고온세라믹은 고온에서 항산화성, 내부식성과 열충격저항성이 탁월한 전이금속의 붕화물, 탄화물과 질화물로서 우주로켓의 엔진, 왕복우주선과 극초음속기의 방열시스템과 추진시스템 및 금속고온정련과 연속주조용 전극, 도가니와 관련 부품, 발열소자를 만드는데 사용될 전망이다. 초고온세라믹의 성능은 고순도 초미세원료의 품질, 분말형태, 반응활성, 치밀성, 소결방법 및 미세구조제어 등 다양한 요소에 의해 결정되지만, 그중에서도 고온성능은 고온강도, 열충격저항성, 항산화·내식성과 같은 다양한 성능을 포함하는 것으로 초고온세라믹이 고온구조재료공정부품에 응용될 수 있는 결정적 요소이다. 중국과학원 상해규산염연구소의 장궈쥔(張國軍)연구원이 이끄는 과제팀은 국가자연과학위원회 중점과제 ‘초고온 세라믹 그래픽, 재료제조 및 미세구조제어 연구’ 지원을 받아 본원의 황정런(黄政仁)연구원 과제팀과 구후이(顧輝) 연구원 과제팀 그리고 중남대학 진잔펑(金展鵬)원사와 정펑(鄭峰)교수 연구팀과 공동으로 연구를 수행해왔다. 2005년부터 붕화지르코늄(ZrB2)과 붕화하프늄(HfB2) 베이스 초고온세라믹의 상평형관계, 분말합성, 성형공법, 소결, 미세구조제어 및 초미세구조분석, 고온강도, 항산화내부식방지성능을 포함한 심층연구를 체계적으로 추진하였고, 다음과 같은 연구성과를 올렸다. 분말원료로 다양한 제작수단을 통해 고순도 초미세 ZrB2와 HfB2 등 분말을 제작했다. 연구결과 획득한 분말은 양호한 소결활성을 지님을 입증했다. 또한 다양한 소결공정을 통해 초고온세라믹을 제조한 후 재료의 치밀성메커니즘을 연구하였으며, TEM 등을 이용해 산소오염물질의 ZrB2분말입자표면에서의 분포상태 및 제거메커니즘을 연구하였으며, 주입성형(Slip casting) 혹은 겔캐스팅(Gel casting)을 무압소결공법과 결부시켜 복잡한 형태의 초고온세라믹부품을 제작하였다. 초고온세라믹의 종합성능을 한층 더 높이기 위해 각종 미세구조제어수단을 채택하였고 외부 자기장 보조기법을 채택하여 고방향성 조직화 붕소화물 베이스 초고온세라믹을 획득하였다. 재료의 경도, 열전도율과 항산화성 등은 특정방향에서 뚜렷이 개선시켰고 세라믹재료의 특정 결정입계방향에서의 성능을 극대화시킴으로써 초고온세라믹의 성능을 한층 더 높이기 위한 새로운 경로를 개척하였다. 또한 재료의 역학성능, 고온열물리성능 및 현미구조의 고온안정성을 평가하였고 TEM을 이용해 붕화하프늄-탄화규소(HfB2-SiC) 멀티상 세라믹 산화초기 공핍층(depletion layer)의 형성메커니즘을 연구하였으며, 또한 공핍층두께로 재료의 항산화성능을 평가하는 새로운 관점을 제출하였으며, 서로 다른 탄화물을 보조제로 사용하여 소결하는 과정의 화학반응과 고체용융메커니즘을 체계적으로 연구하였으며 탄화텅스텐(WC)을 첨가한 상태에서 고온 만곡강도를 1600°C(약 650MPa)의 온도에서 유지할 수 있는 붕화지르코늄-탄화규소(ZrB2-SiC) 초고온세라믹을 획득하였다. 위의 연구는 초고온세라믹의 실제응용을 위한 기반을 다져놓았다. 몇년동안 중점기금과제의 지원을 받아 과제팀은 많은 연구성과를 배출시켰고 논문은 J. Am. Ceram. Soc를 포함한 국제저널에 발표되었다. SCI 학술논문은 50편이며, 국가발명특허 신청건수는 13건, 그중 3건은 이미 출원되었다. 우수한 연구인력을 많이 배출시켰고, 일본, 이태리, 벨기에, 미국 등 국가와의 학자들과 국제교류관계를 맺었으며 국제학술세미나에 여러 차례 초청받아 보고를 발표하였다. 국가자연과학기금위 공정재료과학부가 2011년 5월 23일 상해에서 소집한 중점기금과제 ‘초고온세라믹 그래픽, 재료제조 및 미세구조제어 연구’ 과제 검수회의에서 전문가들은 연구가 창의적이며 예정했던 연구목표를 충실히 수행하였다고 높이 평가하였고 종합평점은 A를 획득했다.

수치제어 직접구동형 밀링-보링머신 가공효율 배증

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일본, 독일을 비롯한 선진국의 최첨단 선반기업이 세계에서 가장 선진적인 기술을 장악하고 있지만 대중국 수주 비중이 절반 줄었다. 왜냐하면 이들 선진국이 이어 맞추기 기술에만 집착하고 연구경쟁을 벌이지만 고객의 투자회수를 등한시하기 때문이다. 산둥훙캉(山东宏康)기계제조유한공사가 개발한 TK611-1 수치제어(CNC) 직접구동형 수평식 밀링-보링 머신은 대형 토크 플랜트장비용 서브주축 모터 직접구동 보링축을 특별 제작함으로써 중간의 전동부분을 제거했고, 기계구조를 간소화하여 제로에 가까운 전동을 실현했다. 이는 직접구동 기술(제로에 가까운 전동)의 밀링-보링 머신 영역에서의 최초의 응용이다. 최근 국가중대전문프로젝트의 지원으로 중국의 CNC선반은 일부 핵심기술에서 획기적인 성과를 거두었다. 제품의 정밀도 및 유지성, 신뢰성, 안정성에서 선진국 수준과의 격차를 좁혔다. 중국공정원 후정환(胡正寰) 원사 검증위원회는 TK611-1 수치제어(CNC) 직접구동형 수평식 밀링-보링 머신의 연구개발은 간단하고 실용적이며 구조가 선진적이고 높은 가격대성능비에 대응해 가공효율을 일반 밀링-보링 머신의 2-3배 증가시켰으며, 앞으로 시장에 투입된 후 에너지, 군수산업, 전력, 교통, 광업 등 중형기계산업 사용자 소요 핵심장비의 사용비를 급감할 것이라고 내다봤다.

중국과학원 지식혁신공정 전기자동차 및 핵심기술 개발

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12월 12일부터 13일까지 중국과학원 선전(深圳)선진기술연구원 주도로 실시한 중국과학원 지식혁신공정 중대프로젝트 ‘전기자동차 완성차 및 핵심기술 개발’ 검수회의가 중국과학원 전기자동차개발센터 상하이센터에서 개최되었다. 검수결과, 순전기자동차 및 핵심기술 연구가 세계 기존 자동차의 순전기자동차로의 과도방향에 부합되며 강한 선도성과 응용 전망성을 지니는 것으로, 지속적으로 지원해야 한다는 건의를 제시받았다. ‘전기자동차 완성차 및 핵심기술 개발’프로젝트는 선전선진기술연구원이 주도하고, 중국과학원 전기공학연구소가 동참한 중국과학원 지식혁신공정 중대프로젝트다. 목표는 에너지절감형, 친환경형, 안전성, 쾌적성의 순전기승용차를 개발하여 동력시스템 통합과 완성차 기술 혁신을 실현하며, 전지시스템과 전기구동시스템의 핵심부품 및 핵심기술의 발전을 추진하는 것이다. 이 프로젝트 실시기간은 2009년 1월 1일부터 2010년 12월 31일이다. 프로젝트 실시 2년간 전기자동차 완성차 통합, 모터시스템, 전지관리시스템, 완성차제어시스템, 안전정보시스템 등의 핵심기술에서 획기적인 성과를 창출했으며, 20/40kW와 30/60kW 드라이브모터 및 제어시스템, 전지관리시스템, 완성차제어기 등 제품을 개발했다. 또 자체 지재권을 보유한 전기자동차, 전기중형버스, 전기고압세척차 개발을 수행했다. 그 중 3개 모델의 차종은 국가공고(국가발전개혁위원회 차량생산업체 및 제품 공고)를 통과하고, 차기 산업화와 상업화를 위한 기반을 다졌다. 신청한 발명특허는 42건이며, 그 중 1건을 이미 출원했다. 이밖에 산업화 기업의 등록을 수행했으며, 또한 이 산업화 기업을 통해 두 개 기업의 주식투자에 참여했다. 프로젝트 성과는 국가전기자동차 시운행에 참여했다. 대표 차종은 LF620 순전기승용차이며, 경찰 순찰차량으로서 2010년 상하이엑스포에서 시운행해 호평을 받았다. 프로젝트 실시기간 국가863계획과 국가중대과기전문프로젝트의 지원을 받았다. 프로젝트 실시를 통해 자체 지적재산권을 보유한 순전기승용차 동력플랫폼과 안전정보플랫폼을 구축했으며, 기초연구와 응용 간 결합의 혁신형 우수 인력풀을 육성했다. 학술선도자에는 중국공산당중앙조직부의 ‘천인계획’ 선정자 2명과 중국과학원의 ‘백인계획’ 선정자 3명이 포함된다.

금형 불필요 세계 최대 성형공간의 고속제조 장비 개발

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세계에서 성형공간이 최대인 고속제조 장비가 최근 중국에서 연구개발에 성공했다. 이 기술을 응용할 경우 금형이 없이도 구조가 복잡한 모든 대형 부속품의 일체화 성형이 가능하다. 화중과기대학 재료대학 스위성(史玉升) 교수의 소개에 의하면 이 장비는 성형공간이 1.2m×1.2m인 분말 베드(powder bed) 기반의 레이저 고속제조 장비다. 이는 중국 첨단제조 영역의 새로운 획기적인 성과로서 중국 핵심산업 핵심제품의 급속한 자체 개발을 일조했으며, 국가중대공정과 국방산업에서 막강한 응용잠재력을 지니고 있다. 구조가 복잡한 대형부속품의 일체화 고속제조는 현재 첨단제조 영역의 기술난제이다. 기존의 방법은 분단성형 결합방식을 채택했기 때문에 제조시간이 길고 비용이 많이 들며 연결부분의 강도가 낮은 문제가 존재하고 있다. 산업화가 추진되면서 자동차, 선박, 항공우주, 무기장비 영역은 일체화 성형 단일부속품 또는 복잡도가 높은 소량의 대형부속품 수요가 늘어나고 있어 일체화 성형 대형부속품 기술 연구개발은 고속제조 수준을 평가하는 중요한 지표가 되었으며, 대형 성형공간의 레이저 고속제조 기술과 장비 개발은 더욱이 세계 첨단제조의 경쟁방향이 되었다. 분말 베드 기반의 레이저 고속제조 기술은 컴퓨터 설계의 복잡한 부품을 일부 평면 데이터로 분해하고 나서 레이저로 금속, 세라믹, 플라스틱, 모래 등 분말재료를 평면 데이터별로 소결 또는 용해하여 평면 모양을 형성한다. 다시 층층이 겹쳐 식물의 생장과 같이 일차적으로 일체화 성형을 이룬다. 이 기술은 다차원 제조를 아래에서 위로의 간단한 2차원 중첩으로 전환시킴으로써 설계와 제조의 복잡도를 크게 낮추었으며, 나아가 전통 방식으로 가공할 수 없었던 기이한 구조도 제조할 수 있게 되었다. 이는 중국 군사, 교통운수 장비에서 복잡한 핵심부속품의 자체 연구개발과 제조업의 자주혁신 연구개발능력 제고에 대해 중요한 전략적 의미가 있다.

중국과기대학 새로운 유기초전도체 발견

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중국과기대학 마이크로스케일물질과학 국가지정실험실의 천시엔후이(陳仙輝)연구팀은 유기초전도연구분야에서 획기적인 성과를 올려 과학기술계의 주목을 받고 있다. 연구팀은 알칼리금속 칼륨과 루비듐을 도핑한 안트라센(C14H10)에서 온도가 5K(약 -268℃)로 낮아질 때 초전도성 현상이 나타난다는 것을 발견하였다. 관련 논문은 최신호「Nature Communications」에 실렸다. 초전도체는 임계온도보다 낮아지면 저항이 제로로 되며 완전한 항자기성을 나타내기에 초전도발전, 전력수송과 에너지저장, 자기부상열차 및 핵융합반응로 등에서 광범위한 응용가치를 지닌다. 유기초전도체는 탄수화합물을 함유한 초전도체로서 복잡한 분자와 결정체구조 및 풍부한 물리특성을 지니기에 응집체 물리분야의 인기연구과제로 떠오르고 있다. 현재 유기초전도체는 주로 준1차원 TMTSF염과 준2차원 BEDT-TTF염의 두가지가 있다. 하지만 이러한 유기초전도체는 극저온도하에서만 초전도성을 나타내며 게다가 그중 일부는 고압에서만 초전도성을 나타낸다. 국내외 전문가들은 이 2개 부류의 초전도체에 대한 심층적 연구에 주력해왔으나 지금까지 초전도메커니즘은 밝혀내지 못하였고 전통 BCS초전도이론으로는 해석이 불가능하다. 국가자연과학기금, 과기부 기초연구계획과 중국과학원 혁신과제의 지원을 받아 천시엔후이과제팀은 안트라센(3개의 벤젠고리로 이루어진 방향족 탄화수소)에 알칼리금속 칼륨과 루비듐을 도핑하여 5K 온도에서 초전도성을 나타내었다. 연구팀은 또 1만대기압(kPa)을 가압하면 초전도 전환온도를 20% 높일 수 있음을 발견하였다. 새로이 발견한 초전도체는 가능하게 비상규적 초전도성능을 나타낼 것으로 전망된다. 다환방향족탄화수소류(PAHs)는 수량이 서로 다른 벤젠고리로 구성되었기에 종류가 다양하다. 이번의 발견은 또 새로운 종류의 유기초전도체 가족이 탄생하였음을 의미한다. 초전도체의 새로운 발견은 비상규적 초전도체메커니즘의 연구에 중요한 의의를 지니며 다환방향족탄화수소 초전도체연구의 새로운 영역을 개척하였다.

중국과학원, 나노로봇의 암 표적치료 응용연구 진전

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중국과학원 심양자동화연구소 마이크로나노과제팀은 나노로봇을 이용해 암 표적치료 연구에서 신규 진전을 이룩했다. 중국자연과학 권위 학술간행물 <과학통보> 표지에 이 같은 내용이 보도되었다. 나노로봇은 나노크기 물체에 대해 효율적인 컨트롤을 실현하는 기계전자시스템으로 정의를 내릴 수 있다. 매크로 로봇에 비해 초민감성과 고정밀도의 특징을 지니고 있어 극히 미세한 크기에서 매크로 로봇으로 불가능한 다양한 관측, 특성 해석(characterization), 컨트롤 기능을 수행할 수 있다. 2005년 심양자동화연구소는 중국 최초의 나노로봇시스템을 구축하고, 생명과학과 융합된 첨단과학연구를 전개했다. 로봇학 국가중점실험실 마이크로나노과제팀은 중국인민해방군307병원과 공동으로 나노로봇기술을 활용해 림프종 세포에 대한 체외 연구를 하고, 종양세포 표면항원 밀도의 특성해석과 항체-항원 분자 작용력에 대한 검사측정을 통해 항CD20 단클론항체가 약물내성 차이를 내는 분자메커니즘을 규명하고, 또한 실제 임상치료 효과와의 대조 및 모델링을 통해 임상치료에서 환자 약물내성의 사전 예측을 실현하려 기대했다. <과학통보> 표지 그림은 림프종 세포의 체외검출 3차원 사진, 그리고 나노로봇기술을 이용하여 단일 종양세포 표면에서 검출해낸 항원 밀도와 항체 작용력의 특성해석 그림이다. 검출 샘플이 증가하면서 과제팀이 조만간 약물 치료효과 사전예측 연구목표를 달성하고, 임상 의사를 도와 개체화 약물사용 방안을 획득할 것으로 전망된다. 심양자동화연구소 과제팀은 2009년 설립된 이래 로봇기술과 바이오의약 학제간 연구에서 원천혁신성과를 거두었다. 예를 들면 단세포 활동상황 특성화 기술, 액체 환경 감지 소음억제 기술, 항원 분자 특이성 인식기술, 세포표면 변성방법 등을 개발했다. 이로써 나노로봇의 세포분자생물학 분야 응용을 위한 새로운 루트를 개척했다.

세계 최대 이중구동형 볼분쇄기 시운전에 성공

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최근 세계 최대 이중구동형 기어전동 볼분쇠기가 중신중공기계주식유한공사(中信重工)에서 시운전에 성공하고, 1개월 앞당겨 중국황금그룹공사에 납품되었다. 이번에 납품한 Φ11×5.4m 반자동 분쇄기와 Φ7.9×13.6m 볼분쇄기는 중신중공이 중국황금그룹 우산(乌山) 2기공사 프로젝트를 위해 제조한 것이며, 이 프로젝트는 중국황금그룹공사가 내몽고 후룬베얼(呼伦贝尔)시와 실시한 전략적 협력 중점공정이다. 중신중공과 중국황금그룹공사 간 협력은 2007년 우누거투산(乌努格吐山)프로젝트 1기공사에서 시작했다. 중신중공은 그 중의 핵심장비인 Φ8.8×4.8m 반자동 분쇄기와 Φ6.2×9.5m 오버플로 볼분쇄기를 각각 두 대씩 설계 및 제조하는 임무를 맡았다. 현재 이 4대의 초대형 분쇄기는 내몽고 우누거투산 구리-몰리브덴 광산에서 생산운영에 투입되었다. 반자동 분쇄기와 볼분쇠기의 설계 처리능력은 한 시간당 625톤, 하루당 1만 5,000톤이다. 운행 중인 실제 처리능력은 한 시간당 745톤이고, 하루당 1만 7,800톤으로 계획의 20%를 넘어섰다. 광산용 분쇄기의 설계 및 제조에서 중신중공은 모델 선정, 설계, 생산제조, 조립, 공장 내 시운전, 현장 설치, 납품을 일체화로 사용자를 위해 완전한 솔루션을 제공해줄 수 있는 세계 유일의 기업이다. 중국기계산업연합회 양쉐퉁(杨学桐) 부회장은 중신중공이 연산 200대 이상인 중형 분쇄기 제조능력을 지녔으며, 국내외 사용자를 위해 직경이 8-12.2m인 대형 자동분쇄기와 반자동분쇄기, 그리고 직경이 4-7.9m인 볼분쇄기를 제공할 수 있다고 소개했다. 중신중공이 설계 및 제조한 자체 지재권을 보유한 다양한 광산용 분쇄기는 중국 각지에 널리 판매되었는가하면 호주, 브라질, 러시아를 비롯한 세계 20여 개 국가에 수출되었다.

고성능 리튬이온전지 전극재료 최신 성과

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전자제품, 전기자동차와 에너지분야의 발전에 적응하기 위해서는 보다 높은 에너지밀도, 출력밀도, 순환횟수와 안전성능의 리튬이온전지의 개발이 급선무가 되고 있다. 그중 고용량, 고배율성능과 순환안전성능을 지닌 전극재료의 개발은 핵심이 되었고 또한 연구의 난제가 되었다. 국가자연과학기금위, 과기부와 중국과학원의 지원을 받아 화학연구소 분자나노구조나노기술연구원 중점실험실의 연구원은 삼차원 도전네트워크를 쉽게 형성하는 동축(同軸) ‘나노케이블’구조의 고성능 복합전극재료를 설계 및 제작하였다. 관련 연구논문은 Chem. Mater., 2010, 22, 1908; Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 2014; Adv. Mater., 2011, 23, 4415에 게재되었으며 Energy. Environ. Sci.에도 발표되었다. 연구팀은 고효율의 안정된 고배율 리튬이온전지 전극재료연구(Adv. Mater., 2008, 20, 2878; Adv. Mater., 2008, 20, 1160; Adv. Mater., 2009, 21, 2710; Adv. Mater., 2010, 22, 4591)에 주력해왔다. 최근에는 동축 ‘나노케이블’구조의 전극재료를 개발하여 리튬이온과 전자와의 동시 고효율 전도가 불가능한 문제를 효과적으로 해결하였다. 연구팀은 구조와 형태를 제어할 수 있는 CNT@TiO2 나노케이블을 제작하는데 성공하였고 신기한 ‘협동리튬저장효과’를 발견하였다. 한편으로 CNT코어는 Li의 TiO2쉘에서의 저장을 위해 전자통로를 제공하였으며, 다른 한편으로 CNT에 코팅된 메조포러스 TiO2층은 상대적으로 안정된 표/계면으로서 SEI막 형성을 줄일 수 있기에 Li의 CNT 저장을 위해 고속 이온전송 채널을 제공하였고 CNT자체의 순환성능도 크게 높일 수 있게 되었다. 이러한 ‘협동리튬저장효과’의 발견은 고효량, 고배율, 안정된 전극재료를 개발하기 위해 새로운 구상(Chem. Mater., 2010, 22, 1908–1914)을 제공하였다. 논문이 온라인에 발표된 후 영국왕립화학회의 Chemistry World (March 2010, P26)에 의해 연구 하이라이트로 선정되어 보도되었다. ‘나노케이블’을 이용해 ‘3차원 도전네트워크’구조의 전극재료를 제조하는 과정에 연구팀은 나노와이어 콜렉터에 Cu를 임베디드하는 방식으로 실현할 수 있음을 발견하였다.(Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 20142020) 그밖에 연구팀은 독일의 연구자와 함께 표/계면이 안정된 동축 ‘나노케이블’구조의 고용량 Si기질 음극재료를 설계하였는데, Cu 콜렉터에 직접 Cu@Si@Al2O3 복합구조의 나노케이블 어레이를 생장시키는데 성공하였다. 연구결과, Cu나노와이어의 코어는 고속 전자전송이 가능하며 효과적인 구조상의 지원역할을 하며 Al2O3코팅층은 상대적으로 안정된 표/계면을 지니며 SEI막 형성을 줄일 수 있음을 발견하였다. 복합나노케이블은 리튬이온전지음극재료로서 우수한 순환 안정성과 높은 리튬저장용량을 구현하였다. 연구결과는 최신호 Adv. Mater.(2011, 23, 4415)에 발표되었다. 영국왕립화학회 Energy & Environmental Science 저널의 요청에 응하여 연구원은 종합적인 관점(Perspective)을 저술하여 나노케이블구조의 전극재료가 리튬이온전지에서의 응용 및 미래 발전전망을 체계적으로 소개하였으며 저널의 뒤표지에 실렸다.(Energy. Environ. Sci. 2011, 4, 1634-1642)