신소재: 모시탄 슈퍼콘덴서의 산업화 생산

모시는 천연의 방직 재료이다.양유청의 눈에는 활성탄전극을 제조하여 슈퍼콘덴서에 응용할수 있다.

양유청은 서남교통대학 (이하 서남교통대학이라 략칭함.) 재료과학과 공정학원 교수로서 장기간 선진에너지저장재료와 부품의 연구에 종사해왔다.2015년부터 이'천년불썩 소프트골드'를 노리고 모시숯에 기반한 슈퍼콘덴서 산업화 연구를 시작했다.

그는 반드시 실사구시적으로 전문적인 사람이 전문적인 일을 하도록 해야 한다고 강조했다.

야자 껍질에서 모시 줄기까지

슈퍼콘덴서는 전통적인 콘덴서에 비해 일반적으로 더 높은 에너지 밀도와 출력 밀도를 가지고 있으며 충전과 방전 속도가 빠르고 순환 수명이 길기 때문에 지하철 동력 에너지 회수, 신에너지 도시 교통, 항공 우주 등 많은 분야에 널리 응용되고 있다.

"슈퍼 커패시터의 에너지 밀도를 결정하는 관건은 바로 전극 재료이다."라고 양웨이칭이 비유했다."마치 지은 집이 얼마나 많은 사람을 실을 수 있는지를 결정하는 것과 같다."활성탄은 표면적보다 크고 공극구조를 조정할 수 있으며 화학안정성이 좋고 원가가 낮은 등 우세가 있어 슈퍼 커패시터의 가장 선호하는 전극 재료로 전하를 흡착하여 에너지를 저장하는 데 쓰인다.

코코넛 껍질은 원자재로 용량 활성탄을 만드는 데 널리 쓰인다.그러나 이 기술과 규모화 생산라인은 줄곧 국외 기업에 의해 확고히 장악되어 왔으며, 우리나라 슈퍼 콘덴서 발전의 큰'목막힘'문제이다.

"촉마오염은 예로부터 통했고, 만곡의 배가 바람처럼 달렸습니다."예로부터 사천산 모시는 줄곧 원근에 유명하여 여러 지역에서 유통되었는데, 그 중 대죽현산 모시는 오랫동안 명성을 떨쳤다.어릴 때부터 대죽에서 생활한 양유청에게 있어서 해마다 3계절이 길고 2메터를 뛰여넘을수 있는 모시는 더없이 익숙한 고향의 특산물이다.

"모시와 코코넛 껍질은 모두 바이오매스인데, 모시도 전극 재료 제조에 사용할 수 있을까?"2015년 양유청의 뇌에서 이 아이디어가'튀어나오자'연구에 착수했다.

모시줄기는 회분이 낮고 탄소 함유량이 높은 특징이 있어 고비례 표면적 활성탄을 제조하기에 이상적인 원자재다."그리고 모시는 섬유소 함량이 높고 섬유 취향이 질서 정연하며 푸석푸석하고 구멍이 많은 특징이 있어 코코넛 껍질로 만든 활성탄보다 모시로 만든 활성탄이 에너지를 더 잘 저장할 수 있다"고 양유청 팀 멤버 나기천은 말했다.

"고향의 모시는 땅에 가득하다. 특히 모시대는 아무도 원하지 않는다. 태우면 환경을 오염시킨다." 양유청이 고향 사람들에게서 받은 버려진 모시대는 고부가가치의 선진재료로 변신했다.

시행착오의 과정

양유청 과제팀의 실험실에서 고온관식로 한대가 모시탄 제조연구의 기점을 목격했다.

일련의 실험요구에 따라 양유청과 팀은 끊임없는 시도에서 30여개의 공예를 포함한 제조방법을 모색해냈다.껍질을 벗기거나 줄기를 부순 후 모시는 탄화와 활성화 처리뿐만 아니라 제철, 산세척, 표백, 여과 등 순화 과정을 거쳐야 한다.가장 관건적인 탄화공예는 주로 고온관식로에서 완성된다.아르곤 환경에서는 일정한 매개변수를 설정하여 모시를 뜸들인다.

실험단계에서 양유청은 원하는 활성재료를 성공적으로 연구개발하였지만 생산량은 100그람에 불과했다.재료의 규모화 생산을 실현하고, 에너지 저장 부품에 응용하여 커패시터 제품을 만들고, 최종적으로 판매 유통 단계에 진입하려면 아직 갈 길이 멀다.그중 가장 중요한것은 바로 중간시험환절이다.

학원내에서 양유청은 점차 년산 5킬로그람의 초용탄중간시험선을 구축하기 시작했다."이것은 기술 공정의 개선뿐만 아니라 끊임없이 시행착오를 일으키는 과정입니다."

신소재를 제조하기 때문에 시중에 표준화된 생산설비가 없기 때문에 양유청은 스스로 비슷한 장치를 개조해야 한다."고온의 수증기가 활성화된 보일러처럼 유량과 온도가 공정 요구에 미치지 못해 앞뒤로 4개를 바꿨습니다."현재 사용되는 보일러는 파이프가 한 바퀴 또 한 바퀴 감긴 가열대를 연결해 열이 빠져나가지 않도록 하는'개조'흔적도 양유청의'개조'흔적이 있다.

킬로그램급의 모시탄 제조가 실현된 후, 양웨이칭은 목표 생산량을'톤'을 겨냥했다.처음에 그는 약간"야심"이 있어 직접 년산 300톤급의 생산라인을 계획했지만 자금위험과 실험위험이 너무 높아 나중에는 부득불 포기했다.

"실제 작업 중에 나는 이렇게 하는 위험이 매우 높다는 것을 알게 되었다. 설비를 투입하는 데만 1년에 5000만 위안이 든다. 만약 개조하는 것이 적합하지 않다면 또 하나의 지출이다. 너무'돈이 많이 든다'는 것을 알게 되었다."양유청은"연산 30톤에서 60톤"의 중간시험선으로 목표를 축소하여 과학연구법칙을 존중하는 동시에 투입한 시간과 자금을 합리적으로 계획했다.

모시탄 연구가 시작된 지 얼마 되지 않아 서남교대는"직무과학기술성과권속혼합소유제개혁"을 진행하여 선후로"서남교통대학 특허관리규정"과"서남교통대학 무형자산관리방법"을 출범시켰다.전자는 과학연구인원으로 하여금 처음부터 소재단위와 성과소유권을 공유하게 하고 후자는 교내직무과학기술성과를 더는 국유무형자산관리명세서에 포함시키지 않고 학교과학연구관리부문이 성과로 관리하도록 규정함으로써 대학교성과가"전환하려 하지 않는다","감히 전환하지 못한다"는 국면을 타파하였다.

정책의 동풍을 타고 양유청은 년산 30톤급 중시생산라인 목표를 확정한후 만족스러운 협력대상도 만났다.

2021년 1월, 양유청팀의"고비능슈퍼콘덴서 관건재료와 부품제조공예계렬기술"과 관련된 9가지 직무발명은 학교와 과학연구팀의 3대 7의 비례에 따라 지적재산권분할확인권을 완성한후 1388만원의 평가가격으로 사천의 한 과학기술기업에 출자했다.그중 학교의 30% 의 지적재산권은 이 회사가 416만 574원을 출자하여 구매하였다.

전반 전환과정은 복잡하지 않으며 학교 국유자산감독관리위원회, 교장판공회와 당위원회 상무위원회에 보고하여 심사비준할 필요가 없으며 서남교통대학 과학기술발전연구원 웹사이트에 공시하기만 하면 된다.

전문적인 사람이 전문적인 일을 하다

양유청과 그 팀은 학교에서 킬로그램급 모시탄 제조를 완료한 후, 다시 합작회사가 청두 룽취안역구에 위치한 공장구역으로 보내 상용형의 소프트백과 원통형 슈퍼커패시터를 만들고 성능 테스트 분석을 진행하였다.이 반자동화된 봉측중시생산라인은 이미 근 2년동안 운행되였고 절차중의 제반 공예는 이미 성숙되였으며 지금은 제반 설비의 마찰단계에 처해있다.

공장구역에 남겨진 2000여평방메터의 공터에 대해 양유청은 이미 계획을 세웠다. 년산 30톤에서 60톤의 모시탄제조중간시험생산라인을 구축했다.

"나와 합작한 이 기업은 이전에 인쇄 업무를 주로 경영했다."양유청은 2세 조타자가 인수한 후 회사를 전환시키려는 일념으로 자신이 마침 투자를 찾고 있었기 때문에 두 사람이 찰떡궁합이라고 말했다.

양유청이 가장 중시하는것은 쌍방의 리념의 부합이다."다른 투자자들은 단지 돈을 투자하고 싶을 뿐, 제품 연구 개발, 판매 등은 모두 내가 팀을 구성해야 한다. 그러나 관리는 결코 나의 특기가 아니다."이 기업 관리자는 양유청만 기술을 관리하게 하고, 제품 후기의 업무는 전혀 그가 걱정할 필요가 없다.이와 동시에 양유청도 회사의 실력을 마음에 들었다. 여러 분야에 발을 들여놓은 가족기업을 등에 업고 위험대처능력이 비교적 강하다.

"실사구시, 전문적인 사람은 전문적인 일을 한다."양유청은 자신에게"법인을 부당하게 하고 지배하지 않는다. 그러나 일찍 리익배당을 예상하고 또 한 가지 일을 매듭짓자"는"3불1결"을 요구했다."비록 현재 모시탄 프로젝트는 내가 여전히 지분을 가지고 있지만, 차지하는 비중은 비교적 적다.앞으로 다른 프로젝트가 있다면'3불'원칙을 견지할 것이다. 과학연구에 한눈을 팔고 싶지 않다. 자신의 역할을 지나치게 과장하고 싶지도 않다"고 말했다.

양유청은 자신을"과학연구대리공"의 역할에 위치시키고 기술위탁개발만 했다."'일사일결', 나와 팀은 기업을 위해 과학기술 문제만 해결하고, 우리가 가져야 할 것을 가져간다.가져야 할 만큼 가져가려면 쌍방이 협상하여 우리의 지력, 인력, 시간 투입을 평가해야 한다"고 말했다.

"우산" 을 펴다

"아마도 나는 과학연구에 전념해야 할 것 같다. 나도 과학연구를 좋아한다."과학연구를 좋아하는 것도 양유청이 어슬렁어슬렁 돌아다니면서 깨달은 것이다.

본과를 졸업한후 그는 체인음식점 경리로 있었으며 올림픽훈련기구의 강사로 있었으며 또 PC방을 차렸는데 줄곧 돈을 벌려고 했다.2003년, 훈련기구에서 이미 금메달강사로 있던 양유청은 수입이 괜찮았지만 그는 늘 매일 반복로동으로서"의미가 좀 적어졌다"고 느꼈다.

이듬해 그는 다시 학교로 돌아가기로 결정했다.사천대학에서 석사와 박사학위를 전공한후 그는 또 미국에 가서 깊이 연구하였다.10년간의 2차구학을 거쳐 37세의 양유청은 정식으로 과학연구의 길에 올랐다.

양유청은 일찍 과학연구를 선택하고 오래동안 견지해온 학자들을 매우 부러워했지만 그는 사람의 경력을 복제할수 없다는것을 알고있었다."나는 늦게 출발했다. 오직 시간에 의해 축적될 뿐이다."특히 2017년, 2018년 과제팀의 성과 전환이 곤경에 처했을 때 양유청은 부득이하게 취사선택을 했지만 일에 바빴지만 가족에 대한 동반과 보살핌에 소홀했다.매번 이것을 생각할 때마다 그는 빚을 깊이 느낀다.

바로 이런"굽은 길"이 가져다준 연마로 양유청은 더욱 자신이 무엇을 원하는가를 알게 되였고 사고방식도 넓히고"구도"를 열어놓았다.대학 교수 외에도 양웨이칭은 쓰촨성 정협 위원이라는 신분이 있다.그리고 그의 제안은 기본적으로 모두 대학교가 어떻게 과학기술 성과 전환의"마지막 1킬로미터"를 뚫는지와 관련이 있다.

스스로 비를 맞았으니 남을 위해 우산을 쓰고 싶다.양유청의 제안에는 늘 자신이 실천한후 총화한 경험이 융합되였다.그는 정부가 대학교와 메커니즘이 더욱 유연한 중소기업이 중간시험 플랫폼을 공동으로 건설하도록 장려하고 자금 인도를 제공하거나 중간시험 단계에 보조를 주어 대학교 과학연구팀의 성과 이전 전환의 위험과 압력을 줄일 수 있다고 제기한 바 있다.

한길을 걸어오면서 부딪친 막힌 점을 점검할 때 그는 정책차원에서 대학교가 과학기술성과전환사업의 특점에 부합되는 평가메커니즘을 실시하도록 독촉할것을 건의했는데 늘"문장을 보내야만 직함을 평가할수 있다."고 하여 대학교 사생들의 적극성을 소모시켜서는 안된다.

양웨이칭은 한 길을 더 걸어가고 싶어한다.그의 단기 목표는 상업 표준에 부합하는 모시탄 슈퍼 콘덴서의 산업화 생산을 실현하는 것이다."현재 모시숯의 제조 생산량은 100g에서 30t으로 증가했다.앞으로 우리가 세울 것은 연산 300t의 공식 생산라인"이라고 말했다.

그는 또 하나의 장기 계획이 있는데, 바로 곧 구축될 연간 30톤에서 60톤의 중간 시험 생산 라인을 끊임없이 확충하여 중간 시험 기술 공정 센터로 발전시키고,"공공성과 호환성을 갖춘 중간 시험 플랫폼으로 만드는 것이다."