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나노 입자 기반 신개념 슈퍼렌즈, 2013 10대 과학기술 뉴스로 선정
박용근 교수
우리 학교 물리학과 박용근·조용훈 교수 공동연구팀이 개발한 "나노 입자 기반의 신개념 슈퍼렌즈" 기술이 한국과학기술단체총연합회가 선정한 "2013년 10대 과학기술 뉴스"로 선정됐다.
이 렌즈는 빛의 산란을 이용해 기존 광학렌즈보다 3배가량 뛰어난 해상도를 갖는다.
빛의 굴절을 이용하는 기존 광학렌즈와 달리, 슈퍼렌즈는 100㎚ 크기의 세포 내 구조와 바이러스 등을 볼 수 있다. 또 광통신과 최첨단 반도체 공정 등에 응용 가능하다.
이밖에도 나로호 발사 성공, 뇌세포막을 제거해 뇌를 투명하게 보는 기술과 암 전이를 차단하는 신물질 개발, 초광각 곤충 눈 카메라 기술 개발 등이 올해의 연구업적으로 인정받았다.
2013 10대 과학기술 뉴스는 3차례의 위원회 심의와 지난달 21일부터 이달 4일까지 14일 간 5437명의 온라인투표 참여를 통해 선정됐다.
2013.12.11
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반딧불이 모방한 고효율 LED 기술 개발
정기훈 교수
- 반딧불이 모방한 자연모사 연구로 반사 최소화 한 고효율 LED 개발 -- 미국 국립과학원회보지(PNAS) 10월 29일자 온라인 판 게재 -
자기 스스로 빛을 내는 반딧불이를 모방한 고효율 LED 원천기술이 개발됐다.
우리 학교 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 반딧불이 발광기관 외피에 있는 나노구조를 세계 최초로 모방해 발광효율이 높은 LED 렌즈를 개발했다.
이번에 개발된 기술은 기존에 렌즈의 반사를 방지하기 위해 값비싼 반사방지 코팅을 추가로 처리한 것과는 달리, 렌즈 제작 시 생체모사 나노구조를 주형에서 한 번에 만들어 보다 저렴한 LED를 만들 수 있을 것으로 기대된다.
이와 함께 무반사효과(antireflection)를 내기 위해 모방한 나노구조를 최적화해 발광효율 향상이 기존 반사방지 코팅에 상응하게 만들어, 앞으로 스마트폰, TV, 자동차, 의료기기, 실내외 조명 등에 널리 적용될 것으로 전망된다.
무반사구조(antireflective structures)는 빛의 효율을 향상시키기 위한 대표적인 방법으로 많은 분야에 활용돼 왔다. 그러나 이 구조는 평판에만 국한돼 있어 LED 렌즈와 같은 곡면에 만드는 것은 많은 어려움이 있었다.
정 교수 연구팀은 3차원 미세몰딩 공정을 활용해 이를 해결했다.
연구팀은 실리콘 산화막 위에 나노입자를 단일 층으로 형성하고 식각공정을 통해 나노구조를 형성했다.이후 나노구조를 PDMS(폴리다이메틸실록세인, polydimethylsiloxane) 막에 전사시키고, 이 막에 음압을 가해 곡률을 형성한 다음 자외선경화 고분자를 부은 후 굳혀 반딧불이와 유사한 구조의 렌즈를 만들어 내는 데 성공했다.
이번 기술은 세계 최초로 무반사구조가 형성된 반구형 고효율 LED 렌즈를 개발한 것으로, 이 렌즈는 기존에 사용되는 무반사코팅(antireflection coating)에 상응하는 효과를 나타냈다.
정기훈 교수는 “이 기술은 세계 최초로 생물발광기관을 생체 모사한 기술이라는 것에 의의가 있다”며 “생체모사 기술을 활용한 고효율 LED 렌즈 기술을 통해 기존의 값비싼 무반사코팅을 대신해 저렴하면서도 효율을 극대화할 수 있을 것”이라고 말했다.
한편, 바이오및뇌공학과 정기훈 교수(제1저자 김재준 박사과정 학생)가 주도한 이번 연구는 미국 국립과학원회보지(PNAS) 10월 29일자 온라인 판에 게재됐다.
그림 1 : (A) 반딧불이 사진. (B) 반디불이의 전자현미경 사진 (N)은 비발광기관, (L)은 발광기관. (C) 비발광기관의 미세패턴, 무작위한 패턴을 형성. (D) 발광기관의 나노구조, 잘 정렬된 나노구조를 형성. (E, F) 반딧불이의 발광기관과 고효율 LED 패키징이 대응되는 구조를 형성하고 있음. 본 연구팀은 반딧불이 발광기관 외피층에 형성된 나노구조층을 LED 렌즈 위에 형성시켜 발광효율을 증가시킴. (E) 반딧불이 발광기관의 모식도. 나노구조의 크기는 약 주기가 250 nm, 너비가 150 nm, 높이가 110 nm 정도임. (F) 고효율 LED 패키징의 모식도.
그림2 : 일반 렌즈(좌)와 고효율 LED 렌즈(우) 사진. 연구팀은 3차원 미세몰딩 기술을 이용해 고효율 LED 렌즈를 제작.
그림 3 : (A) 고효율 LED 렌즈의 제작 과정. (step Ⅰ) 나노입자와 식각공정을 이용하여 나노구조 형성. (step Ⅱ) PDMS 막에 나노구조 전사. (step Ⅲ) PDMS 막에 음압을 가하여 곡률 형성. (step Ⅳ) 자외선 경화 고분자를 부은 후 경화. (step Ⅴ) 완성된 고효율 LED 렌즈. (B) 고효율 LED 렌즈의 전자현미경 사진. (C) 곡면 위에 잘 정렬되어 형성되어 있는 나노구조.
2012.10.30
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KAIST, 휴먼테크 논문대상 휩쓸어..
전기 및 전자공학 전공은 최다 수상학과상 수상
KAIST(총장 로버트 러플린)가 지난 달 18일 열린 제 11회 휴먼테크 논문대상 시상식에서 개인상 부문의 금상, 은상, 동상 등을 휩쓸고, 전기및전자공학전공은 특별상 부문에서 대학부문 최다 수상학과상을 차지하는 영예를 안았다.
총 응모건수 810편 중 110편의 수상작이 선정된 가운데, 부문별로는 ▶금상 8편 ▶은상 26편 ▶동상 35편 ▶장려상 41편이 뽑혔다. 이 중 KAIST는 최고의 영예인 대학원 부문 금상 6편 중 4편을 비롯하여, 은상 15편 중 5편, 동상 22편 중 9편, 장려상 18편 중 10편이 수상작에 올랐다. 대학원 부문 수상작 총 61편 중 절반에 가까운 28편이 KAIST에서 나온 것이다. 학부부문에서도 동상 6편 중 2편, 장려상 6편 중 1편 등 KAIST는 총 31편이 수상작에 올랐다.
특히 KAIST 전자전산학과 전기및전자공학 전공은 이번 시상식에서 금상 3편, 은상 4편, 동상 3편 등을 수상하며 KAIST 전산학전공과 서울대 전기컴퓨터공학과 등을 제치고 최다 논문상을 수상, 최다 수상학과의 영예를 안았다. 또한 KAIST 전기및전자공학전공은 대학원 부문 최고상인 금상 6편의 절반인 3편을 차지하는 성과를 보여 더욱 주목 받고 있다.
KAIST 전기및전자공학전공 박사과정 강동구(지도교수 나종범)씨는 가상 대장내시경에서 가시면적 최대화를 위한 새로운 경로 생성 알고리즘 이라는 제목의 논문으로 금상을 수상했고, 역시 박사과정 장성일(지도교수 윤준보), 전진완(지도교수 임굉수)씨도 각각 새로운 3차원 디퓨져 리소그래피를 이용한 고품질의 다용도 마이크로렌즈 어레이, 프로젝션 디스플레이를 위한 엇물린 외팔보를 이용하는 정진 디지털 마이크로미러 소자 라는 제목의 논문에서 뛰어난 성과를 인정받아 금상을 수상했다.
이 밖에도 기계공학과 박사과정 박상후(지도교수 양동열)씨 외 3인(임태우, 이성구, 이신욱)의 공동 논문 차세대 3차원 나노/마이크로 디바이스 제작을 위한 나노 스테레오리소그래피 공정개발에 관한 연구도 대학원부문 금상의 영예를 안았다.
올해로 11회째를 맞는 휴먼테크 논문대상은 국내 최대의 통신, 컴퓨터, 기계, 반도체 분야 논문상이다. 과학기술 발전의 주역이 될 과학도들의 연구의욕을 고취시키고 기술중시의 사회분위기 조성을 위해 1994년 삼성전자에서 제정했으며, 중앙일보와 교육인적자원부에서 후원하고 있다.
2005.03.01
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