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대학원소개

21세기 인류의 생존을 담보하기 위해서는 과학과 기술의 발전 및 숙련된 인력 육성을 통해서 에너지, 환경, 물, 천연 자원과 관련된 문제를 해결해야 한다는 것이 널리 인식되어 있다. 특히, 지구 온난화에 의한 기후 변화와 유가 상승은 지속가능한 에너지 관련 법률 제정과 이의 상업화를 가속시키고 있으며, 이는 ‘교토의정서’의 온실가스 감축목표를 달성하기 위해서도 필요하다. 예를 들어 그림 1에서 볼 수 있듯이 지구의 에너지 보존에 관한 문제는 태양에너지와 수소, 그리고 물의 순환과 상호관련이 되어 있다.



이런 관점에서 볼 때 우리는 지속 가능한 에너지에 관한 통합적인 해결책을 찾아야한다. 이것은 또한 포스트 석유 시대에 꼭 필요한 기술이 될 것이다. 이를 위해서는 무엇보다도 청정한 물을 얻을 수 있는 담수화 기술의 확보는 미래의 세계 경제에 당면한 중대한 문제 중 하나이다. 압력을 통한 역삼투와 여과는 담수화와 물 처리에 있어서 핵심 요소이지만 이것은 기술과 경제적으로 문제점을 갖고 있다. 그 이유는 용해된 불순물들을 제거하기 위해서는 높은 압력을 가하게 되는데 이때 대부분의 여과시스템에서 운영비용이 들어가기 때문이다. 그리고 지속가능한 에너지원인 수소의 공급이 자동차 등의 수송기관에 원활히 이루어진다면 수소는 가솔린을 대체할 수 있을 것이며 더 이상의 이산화탄소를 배출하지 않게 될 것이다. 수소는 물로부터 분리되어서 얻어질 수 있다. 따라서 저비용, 고효율의 담수화 기술이 수소에너지 기술과 같이 발전된다면 우리는 지구에서 가장 풍부한 자원인 바닷물과 태양에너지로부터 지속가능한 에너지 시스템을 구축할 수 있을 것이다. 수소는 질량당 화학에너지가 다른 화합물보다 가장 크며 결과물로 물만 배출하는 친환경적인 지속가능한 에너지원이다. 수소를 이용하기 위해서는 바다에서 깨끗한 물을 얻어야 하며 지속가능한 방법으로 이 물에서 수소를 얻을 수 있는 기술이 필요하다. 아울러, 지구 온난화의 원인이 되는 온실가스 배출과 관련되어서 최근에는 이산화탄소에 대한 관심이 증대되고 있다. 이산화탄소를 저장하기 위해 넓은 표면적과 이산화탄소를 가둬둘 수 있는 특정한 크기의 기공을 갖는 다공성 물질이 연구되고 있으며 이것은 결과적으로 지속가능한 에너지 기술 발전에 도움을 줄 것이다. 그 이유는 다공성 물질에 저장된 이산화탄소는 물과 반응하여 일련의 공정 개발을 통해 액화 탄화수소 연료로 만들 수 있기 때문이다.(그림 2 참조)



KAIST 연구팀은 세계적인 수준의 설비와 연구진을 통해 지속가능한 에너지 기술에 대한 연구와 교육에 있어서 세계의 선도적인 허브로 발돋움 하고자 하고 있다. 본 프로그램의 세 가지 주요 목표는 다음과 같다. 첫 번째는 담수화와 관련된 기술적 문제를 해결하고, 두 번째는 수소 경제 발전에 필요한 기술을 개발하는 것을 연구내용으로 한다. 특히 물에서 수소를 생산하는 기술, 수소 저장기술, 그리고 수소를 효율적으로 에너지원으로 사용하는 혁신적인 기술 등을 개발할 것이다. 세 번째는 물과 이산화탄소를 이용하여 액화 탄화수소 연료를 재생하는 기술을 확보하고자 한다. 이 기술은 또한 이산화탄소를 통해 야기된 온실효과를 감소시키는 데에도 아주 중요한 기술이 될 것이다.

하지만 이러한 지속 가능한 에너지와 관련된 인류가 풀어야 할 문제는 여러 학문의 융합과 이 분야에서 주도적인 역할을 하고 있는 유명한 과학자들과의 공동연구를 통해서 보다 조기에 해결될 수 있을 것으로 기대되어 진다. 그리고 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 아이디어, 계몽 정책, 혁신적인 기술, 과학의 발전, 에너지문제에 대한 높은 지식, 많은 자원의 투입 등이 필요하다. 그 중에서도 가장 필요한 것은 이미 글로벌한 문제로 인식되고 있는 지속 가능한 에너지 공학 관련 문제를 해결할 수 있는 능력, 지식, 리더십이 있는 높은 교육수준을 갖고 있는 사람들이다. 특히, 지속 가능한 에너지의 핵심 기술은 NT (Nanotechnology)와 ET (Energy & Environment Technology)의 융합을 통해 새로운 패러다임의 창출을 통해서 가능할 것이다. 따라서 지속가능한 에너지 기술과 새로운 통합적인 교육과정의 도입을 위한 융합적인 프로그램의 개발은 필수적이다. KAIST는 이런 세계적 규모의 문제를 해결할 수 있는 선도적인 교육 및 연구 기관이 되는데 중요한 역할을 하고자 한다. 이러한 역할을 통해서 KAIST는 혁신적인 기술을 개발할 것이며 새로운 과학 분야를 개척하는데 큰 기여를 할 것이고 예상되고 있으며 세계 곳곳에서의 산업, 정부, 학계의 미래 리더를 키우는 데에도 큰 역할을 것으로 기대한다.