전자 산업은 이산화탄소 배출과 폐기물 발생 측면에서 환경에 가장 큰 영향을 미치는 산업 분야 중 하나입니다. 2020년부터 정부의 ‘프랑스 렐랑스(France Relance)’ 계획은 생태적 전환과 현재 진행 중인 기후 변화의 급격한 완화에 전념하는 중소기업에 전례 없이 필요한 재정적 지원을 제공해 왔습니다.
이 계획 덕분에 창업가들과 중소기업들은 ‘녹색 경제’ 시장(재포장, 친환경 설계 및/또는 재생 에너지)에 즉시 진출하고 있으며, 대기업들은 기존의 비즈니스 모델을 바꾸며 새로운 모습을 갖추고 있습니다.
GenesInk GenesInk는 환경 및 에코디자인 분야에 전념하는 역동적인 중소기업 중 하나입니다. 2021년 9월 중순부터, 이 회사의 이러한 노력은 ‘Perfecto’ 프로젝트 공모에 대한 긍정적인 평가를 통해 결실을 맺었습니다. 이 공모는 높은 환경 성능을 갖춘 제품, 공정 또는 서비스를 시장에 출시하기 위한 연구개발(R&D) 과정 중 하나인 수명주기 분석(LCA)을 기반으로 한 에코디자인 접근 방식을 구현하는 것을 목표로 합니다.
GenesInk 제네스잉크(GenesInk)는 제출된 42개 프로젝트 중 선정된 15개 기업 중 하나로 선정되어 이 야심 찬 과제에 도전하게 될 것입니다. 따라서 이번 재정 지원을 통해 당사는 ADEME(환경 및 에너지 관리청)이 제공하는 맞춤형 지원을 통해 가 제공하는 맞춤형 지원을 통해 친환경 설계된 산화아연(ZnO) 나노입자 합성을 위한 새로운 공정을 구축할 수 있게 될 것입니다 (그림 1)을 구축하는 과정에서ADEME(환경 및 에너지 관리청)가 제공하는 맞춤형 지원을 받을 수 있게 될 것입니다.
그림 1 – «EcoZinc» 프로젝트의 일환으로 산화아연(ZnO) 나노입자를 합성하기 위한 친환경 설계 과정
이 새로운 공정의 LCA를 바탕으로 한 예비 연구는 다음 기관과 긴밀한 협력을 통해 수행되었습니다. LCA 전문가인 크리스텔 시몬(Chrystel Simone) 씨와 긴밀히 협력하여 수행되었으며, 이를 통해 조사된 9개 지표 중 6개 지표 (그림 2) 에서 30% 이상의 감소를 포함하여 모든 주요 지표에 대한 환경 영향 저감의 강력한 잠재력을 입증할 수 있었습니다(기후 변화, 인체 독성, 미세먼지, 산성화, 담수 부영양화 및 생태독성, 자원 고갈).
그림 2 – 메탄올(MeOH) 재순환 여부에 따른 나노입자(NPs) 합성의 환경적 영향에 대한 비교 연구
이러한 친환경 설계 반도체 잉크는 태양 에너지를 이용해 전기를 생산하는 OPV(유기 태양전지)나 OLED(유기 발광 다이오드) 디스플레이와 같은 친환경 기술 분야에 적용되는 적층 제조 공정에 사용됩니다 (그림 3).
GenesInk는 소비자 가전 시장을 위해 투명성, 유연성, 신축성 등 새로운 기능을 구현할 수 있는 전도성 및 반도체성 잉크를 개발합니다. GenesInk의 차별화된 점은 기기의 크기를 줄이고, 회로 선폭을 미세화하며, 전기적 성능을 향상시키는 등 기술적 과제를 해결함으로써 고기능성, 경량화, 미적 감각을 갖춘 전자 기기를 구현할 수 있는 역량에 있습니다.
GenesInk는 자사의 나노잉크를 에너지 생산 및 저장 분야에 적용하기 위해 새로운 유럽 컨소시엄과의 협력을 모색하고 있습니다. 당사는 태양광(PV)의 각 층(HTL, ETL, 투명 전극 및 상부 전극)에 사용되는 주요 나노물질 설계에 대한 노하우와 전문 지식을 제공할 것을 제안합니다. 또한 GenesInk는 실리콘 기반 태양광 발전과 호환되는 새로운 Ag 나노잉크를 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다.
GenesInk는 소비자 가전 시장을 위해 투명성, 유연성, 신축성 등 새로운 기능을 구현할 수 있는 전도성 및 반도체성 잉크를 개발합니다. GenesInk의 차별화된 점은 기기의 크기를 줄이고, 회로 선폭을 미세화하며, 전기적 성능을 향상시키는 등 기술적 과제를 해결함으로써 고기능성, 경량화, 미적 감각을 갖춘 전자 기기를 구현할 수 있는 역량에 있습니다.
GenesInk는 자사의 나노잉크를 5G 및 사물인터넷(IoT) 기기의 통합 안테나에 적용하기 위해 새로운 유럽 컨소시엄과의 협력을 모색하고 있습니다.
이 연구는 유럽의 MADRAS 프로젝트의 일환으로, OLAE로 알려진 이 유형의 전자 제품을 대량 생산하여 시장 출시 기간을 단축할 수 있게 할 것입니다.
기존 전자 기기의 유력한 대안으로 여겨지는 OLAE 소자는 플라스틱이나 종이와 같은 유연한 표면에 인쇄된 유기 전자 소자를 포함합니다.
이 기술들의 적용 분야는 스마트 포장재, 롤업 디스플레이, 유연 태양전지부터 일회용 진단 기기 및 인쇄형 배터리에 이르기까지 다양하며, 그 밖의 다양한 혁신 기술들도 포함됩니다.
프랑스, 2020년 10월 8일.- 유럽의 MADRAS 프로젝트는 OLAE 소자로도 알려진 유기 전자 소자를 플라스틱 부품에 통합하여 시장 출시 기간을 단축할 수 있도록, 대규모 양산이 가능한 새로운 소재와 제조 공정을 개발하는 것을 목표로 하고 있다.
인쇄 전자 및 소재 분야의 발전은 새로운 기능을 갖추고, 더 가볍고, 더 얇으며, 더 유연한 제품들의 등장을 가능하게 했습니다. 이는 해당 기술의 발전을 촉진했을 뿐만 아니라 다양한 분야로의 응용 범위 확대에도 기여했습니다.
유기 소자는 구리나 실리콘과 같은 기존의 무기 전도체를 대체할 유력한 대안으로 여겨집니다. 이러한 소자는 플라스틱이나 종이와 같은 유연한 표면에 인쇄된 유기 전자 소자를 활용하여 작동하며, 스마트 포장재, 롤업 디스플레이, 플렉서블 태양전지, 일회용 진단 기기, 인쇄형 배터리 등 다양한 응용 분야와 기타 혁신적인 기술 개발에 활용됩니다.
Eurecat의 프로젝트 매니저이자 MADRAS 코디네이터인 로사 아라우호(Rosa Araujo)의 말에 따르면, MADRAS는 “확장 가능하고 경쟁력 있는 공정 내에서 견고한 대체 제조 방법론과 혁신적인 접근 방식을 확립함으로써 OLAE 장치의 성능 향상을 입증하는 것”을 목표로 하고 있다.
그녀는 “이 프로젝트는 개인 인증 시장과 스마트 제조 분야를 위한 두 가지 제품을 제안하며, 이는 디지털화와 사물인터넷(IoT)으로의 전환을 보여줌으로써 소비자용 스마트 제품의 지속 가능한 보급에 기여할 것”이라고 언급했다. 이러한 제품들은 “자동차 산업, 의료 분야 등 매우 광범위한 잠재 시장을 가진 ‘구조용 전자기기’라는 전 세계적인 신흥 트렌드에 속한다.”
MADRAS 프로젝트의 기술 코디네이터이자 Eurecat의 기능성 프린팅 및 통합 시스템 부서 내 포토닉스 라인 책임자인 유제니아 마르티네스-페레로는 “우리는 수명이 더 길고 안정적인 인쇄형 소자를 제작할 수 있는 투명 전도성 소재 개발에 주력할 것”이라고 강조한다. “이러한 새로운 특징 덕분에 더욱 흥미롭고 저렴한 통합 제품을 만들 수 있게 될 것입니다.”
MADRAS 프로젝트는 ‘플라스트로닉스(plastronics)’라고도 알려진 ‘인몰드 일렉트로닉스(In-Mould Electronics)’ 기술을 활용하여 장치 통합 공정을 개선하고, 습기 및 마모에 대한 내성을 높이며 맞춤형 커넥터를 추가할 뿐만 아니라, 프로젝트에서 제안된 더 우수한 전도성 및 내구성을 지닌 첨단 소재의 제조 공정으로도 활용할 예정이다. 이 기술은 전자 부품의 기능성 프린팅 및 하이브리드화와 열성형, 사출 성형과 같은 전통적인 플라스틱 가공 공정을 결합하여 전자 기능을 갖춘 플라스틱 부품을 제작한다.
이 프로젝트의 일환으로 개발된 혁신적인 기술은 플라스틱 부품에 통합된 두 가지 인쇄 전자 시제품에 적용될 예정이다. 구체적으로, 포장 산업용 유연형 위치 추적 라벨과 전기 이동 수단 서비스 이용자 식별에 활용될 생체 인식 광센서를 통해 그 성능이 입증될 것이다.
유럽에서 재생 가능하고 친환경적인 에너지에 대한 수요가 증가함에 따라, GenesInk는 여러분이 미래형 기기를 개발하고 에너지 시장(태양광 발전 및이산화탄소 전환, 에너지 및 배터리)의 수요를 충족할 수 있도록 지속 가능한 방식으로 전도성 및 반도체성 나노잉크를 개발하고 있습니다.
당사의 제품 포트폴리오에는 전자 및 정공 수송층용 나노물질(ZnO,WOx, NiOx), 투명 전도성 전극(Ag 나노와이어 기반)은 물론, 에너지 변환 소자의 양극 및 음극용 촉매(Ag, Cu, ZnO, MgO)가 포함됩니다. GenesInk는 다양한 인쇄 공법을 활용하여 유연 및/또는 투명 기판에 적용하는 합성, 배합, 산업화 공정에 대한 노하우와 전문 지식을 제공합니다.
SBR 프로젝트는 골 손실 및 골 재생 관리 분야에서 아직 해결되지 않은 과제를 해결하기 위해 의학, 생화학, 제약, 재료과학, 공학 및 산업 분야의 전문가들을 한데 모으고 있습니다. 본 프로젝트는 수술실 외부 및 수술실 내 제조 기술이 통합된 스마트 재생 임플란트를 활용하여 골 결손 복원 및 비유합 치료를 위한 차세대 기술 개발에 중점을 둘 것입니다. 골 결손 모델은 치료 기간이 길고, 의료비 증가 및 재수술과 관련된 까다로운 임상적 상태를 대표하기 때문에 연구 대상으로 선정되었습니다.
SBR 프로젝트의 목표는 뼈 틈새 주변에 적용하여 뼈 이식재의 격리 시스템 역할을 하고, 동시에 바이러스 운반체 및/또는 줄기세포의 숙주 매트릭스로 기능함으로써 뼈 재생을 유도하고 촉진할 수 있는 새로운 임플란트를 설계 및 개발하는 것입니다. 이 임플란트는 반강성 유연 구조와 전기방사 방식으로 제조된 특수 생분해성 직물로 구성되며, 이 직물은 바이러스 운반체, 유도 분자 및/또는 줄기세포의 숙주 매트릭스 역할을 할 것입니다. 또한, 스마트 센서를 통해 임플란트의 이식 성공 여부와 골 치유를 모니터링할 수 있게 될 것입니다.
GenesInk는 이 유럽 H2020 공동 프로젝트에 다음과 같은 역할로 참여하고 있습니다:
고전도성 소재의 사양 정의에 참여한 파트너사들
생체적합성 센서 및 안테나용 백금(Pt) 기반 나노입자 개발 분야를 선도하며, 잉크젯 인쇄 및/또는 스크린 인쇄에 적합한 고전도성 잉크의 개발 및 최적화를 주도하고 있습니다.
그림: SBR 예상 이식 구조
협력 기관 목록: 파트라스 대학교; Rescoll; Leitat; CSEM; OZB; 리즈 대학교; TUM-MED; Eurice; Asphalion.
GREENSENSE 프로젝트 – 지속 가능하고, 무선이며, 자율적인 나노셀룰로오스 기반 정량적 DoA 바이오센싱 플랫폼
종이 기반 인쇄 전자 기기는 기술적, 경제적, 환경적 이점을 갖춘 새로운 재활용 가능한 전자 기기입니다. 또한 주로 목재 펄프로 생산되는 나노셀룰로오스(NC) 기반 인쇄 전자 기기는 종이보다 우수한 인쇄성과 성능을 제공합니다. 따라서 NC 기반 인쇄 전자 기기와 바이오센서의 통합은 생의학 산업에서 유망한 혁신의 원천입니다. GREENSENSE 프로젝트에서는 약물 남용(DoA) 분석을 위한 지속 가능한 NC 기반 바이오센싱 플랫폼 개발을 제안합니다. 이 플랫폼은 고부가가치 인쇄 전자 부품(새로운 바이오센서, NFC 통신 시스템, 에너지 저장 시스템 및 디스플레이)을 실리콘 마이크로칩과 통합하여 다중 센서 데이터 처리, 자율 작동 및 무선 통신 기능을 제공하며, 사용자가 결과를 쉽게 판독할 수 있도록 설계되었습니다.
이 프로젝트의 주요 목표는 NC를 인쇄 전자 기기의 기판, 최종 소자의 캡슐화를 위한 적층 필름, 그리고 기능성 잉크(전도성, 전기화학적, 전해질 및 유전체) 제조 시의 활성 성분으로 활용하는 것입니다. 모든 경우에 NC 표면은 인쇄가 가능하고, 우수한 차단 특성을 가지며, 기능성 잉크(생체활성, 전도성, 유전체, 전기화학, 전기변색 및 전해질)와 호환되도록 기능화될 것입니다.
시범 생산 라인과 고처리량, 고정밀, 비용 효율적인 S2S 스크린 인쇄 및 잉크젯 인쇄 기술을 활용하여 소재와 부품을 대규모로 생산할 예정입니다. 사회 전반의 약물 남용을 근절하기 위해 두 가지 유형의 DoA(On-Demand) 바이오센싱 플랫폼이 개발될 예정입니다. 하나는 스마트폰에 연결되는 스트립 기반 플랫폼(2세대)이고, 다른 하나는 디스플레이를 포함하는 스트립 및 리더기 기반 플랫폼(3세대)입니다. 최종적으로 개발될 유연하고 재활용 가능한 NC(나노카본) 기반 바이오센싱 플랫폼은 대량 생산이 가능하며, 초저전력 소비로 인해 비용 효율적이고 지속 가능하며 환경 친화적일 것입니다.
새로운 EU 연구 프로젝트인 SBR(Smart Bone Regeneration)에 협력하는 10개의 학계 및 산업계 파트너들은 광범위한 골 결손을 가진 환자를 위한 치료 옵션을 개선하는 것을 목표로 하고 있습니다. 표적형 흡수성 골 임플란트는 3D 프린팅된 고분자를 기반으로 하며, 골 재생을 촉진하기 위해 활성 분자를 제어적으로 전달하는 첨단 기술을 포함할 것입니다. 또한, 이 프로젝트에 포함된 새로운 센서 기술을 통해 정기적인 X선 검사 없이도 수술 후 모니터링이 가능해질 것입니다. 이 프로젝트 기간 동안 GenesInk는 이러한 센서 기술을 구현하기 위해 금속 나노입자를 기반으로 하며 다양한 프린팅 공정에 적합하도록 조정된 고전도성 생체 적합성 잉크를 개발하고 최적화할 예정이다. 4년 동안 진행되는 이 프로젝트는 유럽연합의 ‘호라이즌 2020(Horizon 2020)’ 프레임워크 프로그램으로부터 640만 유로의 자금을 지원받게 된다.
자가이식편은 이상적인 생체적합성을 제공하지만, 대개 큰 골 결손 부위에는 적합하지 않으며, 동종이식편은 환자의 면역 체계에 의해 거부 반응이 일어날 가능성이 있다.
학제간 연구 컨소시엄인 SBR은 이제 스마트 임플란트와 혁신적인 조직 공학 기법, 즉 줄기세포 및 생리활성 물질의 체외 프로그래밍을 결합하여 최첨단 치료법을 개선하기 위해 나섰습니다. 이 솔루션은 전기방사 섬유가 강화된 3D 프린팅 폴리머 부품으로 구성되며, 개별 환자의 생리학적 특성, 병리학적 상태 및 성별에 따라 맞춤 제작될 수 있습니다. 이 프레임워크 설계는 이식이 용이하도록 구성되며, 수술 후 압력, pH 값, 온도 등을 모니터링할 수 있는 조절 가능한 센서를 포함할 것입니다. 이를 통해 스마트 임플란트는 골 형성 및 감염/염증과 관련된 임플란트 성능에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있게 될 것입니다.
4년에 걸친 프로젝트 기간 동안, SBR 솔루션의 생체 내 개념 검증(proof of concept)이 전임상 연구를 통해 이루어질 예정입니다. 장기적으로 볼 때, 이 혁신적인 기술은 골절 고정 시 단독으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 턱, 척추, 골반을 포함한 다양한 해부학적 부위의 골 질환 치료를 위한 플랫폼 기술로 자리매김할 잠재력을 가지고 있습니다.
IME는 인몰드 데코레이션(In-Mold Decorating)의 모든 장점과 인쇄용 전도성 잉크를 결합하여 사용자 경험을 위한 독창적인 솔루션을 제공합니다.
산업용 전기 열 솔루션 분야의 글로벌 공급업체인 왓트로(Watlow)는 자사의 신형 산업용 컨트롤러인 ‘왓트로 PM 플러스(Watlow PM Plus)’의 설계 및 생산에 듀라테크(DuraTech)의 IME 기술을 성공적으로 적용했습니다.
DuraTech의 인몰드 전자(In-Mold Electronics) 기술 덕분에, Watlow의 PM Plus는 이제 더욱 직관적으로 변모했으며, 기존의 고무 버튼을 대체한 부드러운 터치 키패드를 통해 프로그래밍과 가독성이 향상된 개선된 인터페이스를 갖추고 있습니다.
PM Plus는 제어 장치의 전면부 복잡성을 줄여주는 동시에, 제품 구성 시 케이블에 대한 의존성을 없애줍니다.
“듀라테크는 왓트로우가 인몰드 일렉트로닉스(IME) 기술을 조기에 도입할 수 있도록 지원하게 되어 자랑스럽게 생각합니다.”라고 듀라테크의 영업 관리자 폴 해틀렘이 말했다. “듀라테크는 플라스틱 층 사이에 회로를 매립하여 외부 환경으로부터 보호하고, 무게와 크기를 줄이면서 신뢰성을 높이는 이 혁신적인 신기술을 전 세계에서 최초로 생산하는 기업 중 하나입니다. 왓트로우 컨트롤러의 형상, 적합성 및 기능 요구 사항을 고려할 때 IME는 완벽한 솔루션이었습니다.”
GenesInk는 DuraTech의 인증을 받은 잉크 제조사 중 하나라는 점을 자랑스럽게 생각합니다.
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