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김성용 교수, 젊은 과학자상 수상
우리 학교 해양시스템공학전공 김성용교수가 6일 진해해군사관학교에서 열린 한국해양학회 2014년 추계학술대회 정기총회에서 ‘젊은 과학자상’을 수상했다. 김 교수는 젊은 나이에 연안 해양학과 환경유체분야의 탁월한 연구업적과 국내외에서 활발히 활동해왔다. 특히 아중규모의 표층 해류 관측자료를 분석하고 준관성주기 운동의 시/공간 스케일에 대한 연구내용을 저명한 미국의 지구물리학회 American Geophysical Union(AGU)의 Journal of Geophysical Research-Oceans에 논문으로 출간한 점을 크게 인정받았다. 한국해양학회 젊은 과학자상은 해양학분야의 젊은 과학자를 지원 격려하기위해 제정한 상으로, 매년 한국해양학회 학술대회 정기총회에서 수여한다.
2014.11.06
조회수 10746
박중근 교수, 세아해암학술상 수상
우리 학교 신소재공학과 박중근교수는 지난 22일~24일 강원랜드 컨벤션호텔에서 열린 대한금속∙재료학회 2014년도 추계학술대회 정기총회에서 제8회 세아해암학술상을 수상했다 박 교수는 금속재료의 미세조직과 물리 및 기계적 성질 분야의 탁월한 연구업적 및 활발한 국내외 학술활동으로 국가과학기술 발전에 크게 기여한 점을 인정받았다. 박 교수는 수상기념으로 '자동차용 철강재료의 고온변형거동과 변형-유기 상변태에 관한 연구'에 대한 총회강연을 했다. 세아해암학술상은 세아해암학술재단이 금속재료 및 관련분야에서 저술, 논문게재 및 제반 학술활동에 기여한 사람이나 단체를 포상하고 지원 격려함으로써 산업발전에 이바지하기 위해 제정한 학술상으로써, 매년 대한금속∙재료학회 추계학술대회 정기 총회에서 시상한다.
2014.10.28
조회수 9479
공기를 이용한 가스하이드레이트 생산법 개발
그동안 전 세계적으로 석탄이나 석유를 능가하는 막대한 미래 에너지자원인 가스하이드레이트를 안정적으로 생산할 수 있는 방법을 찾으려고 심혈을 기울여 왔으나 뚜렷한 해답을 찾지 못하고 있다. 기존의 기술들이 지닌 한계성도 있지만, 해저 지층의 일부를 이루고 있는 가스하이드레이트 층의 붕괴로 인한 지반 침하 및 해저 생태계 파괴와 같은 엄청난 지구적 재앙과 피해를 극복할 획기적 기술이 아직 나오지 않고 있다. 우리 학교 생명화학공학과 이흔 교수팀은 해저에 묻혀 있는 가스하이드레이트 층을 거의 손상하지 않고 얼음 결정 형태로 이루어진 하이드레이트 구조에 갇혀있는 막대한 양의 천연가스를 회수하고, 대신 그 빈자리에 지상에서 주입된 공기나 공기와 혼합가스를 집어넣는 획기적인 개념을 수립했다. 연구팀은 다양한 조건의 가스하이드레이트 층에 해리와 맞교환이 동시에 일어나는 새로운 개념의 회수원리를 직접 적용해 자발적 천연가스 생산을 완벽히 입증했다. 이러한 공기 주입법은 이산화탄소 격리 저장과 해저 에너지 자원을 개발 생산하는 문제를 동시에 해결할 수 있는 새로운 개념의 원천기술이다. 자연현상 원리로 진행되는 천연가스 생산과정은 국내외에 특허 등록 및 출원됐으며 우리나라의 독보적인 기술로 KoFAST-2(Korea Field-Adapted Swapping Technology, 한국 필드 적응형 맞교환기술)라고 명명했다. 이에 앞서 이흔 교수팀이 개발해 국내외에 특허가 등록된 KoFAST-1은 이미 전 세계에 주목을 받고 있으며, 미국 메이저 석유가스회사인 코노코필립스(ConocoPhillips)가 2012년 4월 미국 알라스카 노스슬로프(North Slope)에 이산화탄소와 질소 혼합가스를 주입해 천연가스를 성공적으로 시험 생산함으로써 KoFAST 기술의 상업화 검증이 이루어졌다. 이번에 개발된 KoFAST-2에서는 대기 중의 공기를 직접 이용함으로써 생산 비용과 효율을 획기적으로 향상시켰다. KoFAST-2는 KoFAST-1 보다 광범위한 천연 가스하이드레이트 필드에 적용 가능한 기술로, 기존 맞교환 기술의 잠재성을 최대한으로 끌어올린 신기술이다. 이흔 교수는 이번 연구에 대해 “셰일가스와 함께 차세대 에너지 양대 축인 가스하이드레이트 생산 원천기술을 국내에서 확보함으로써 전 세계 에너지자원 개발에 전환적 돌파구를 마련했다”며 “우리나라 동해에 부존된 막대한 양의 에너지자원 확보에도 절대적 기여가 가능할 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업과 산업통상자원부 가스하이드레이트사업으로 수행됐다. <그림설명> 공기를 이용한 심해 가스하이드레이트 생산 모식도
2014.10.27
조회수 11954
이상엽 특훈교수, 중국 우한대 명예교수 추대
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 중국 TOP 5 명문대인 우한대학교 명예교수로 추대됐다. 우한대학교는 이 교수가 친환경 화학 산업에 필수적인 미생물대사공학 등의 연구 분야에서 혁신적인 성과로 전세계를 선도한 것은 물론 탁월한 리더십을 발휘한 업적을 인정해 명예교수로 위촉했다. 이 교수는 세계 최고효율의 숙신산과 엔지니어링 플라스틱 원료 생산기술을 개발했다. 또 최근에는 젖산함유 고분자와 가솔린과 같은 비천연 화학물질을 생산할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발한 성과를 인정받아 지난 5월 호암공학상을 받기도 했다. 한편, 이 교수는 2012년에는 중국과학원 명예교수, 그리고 2013년에는 중국 상하이 자오퉁대학교 자문교수로 추대된 바 있다.
2014.10.16
조회수 8665
빛으로 수리되는 전기회로 세계최초 개발
# 휘어지는 전자기기가 나오면서 금속 재질의 전기회로는 균열로 인한 불량이 발생할 가능성이 점점 높아지고 있다. 미세하면서도 구조가 복잡해 수리보다는 키트 단위로 부품을 교환하거나 고칠 수 없어 아예 못쓰게 되는 경우도 많다. # 아이언맨과 같은 인간형 로봇이나 웨어러블 컴퓨터에 사용되는 금속전선은 지속적인 움직임으로 인해 끊어질 수 있기 때문에 상용화에 앞서 반드시 해결해야할 과제다. 우리 학교 생명화학공학과 박정기·김희탁 교수는 성균관대학교 성균나노과학기술원(SAINT) 이승우 교수와 공동으로 끊어진 전기회로에 레이저를 쪼여주면 단락된 부분이 원래 상태로 다시 붙어 전기가 통하게 되는 ‘빛을 이용한 자기회복 전기회로’를 세계최초로 개발했다. 개발된 회로는 주변에서 쉽게 구할 수 있는 발표용 레이저포인터를 2분 정도 조사하는 것만으로도 끊어진 부위를 처음처럼 완벽하게 수리할 수 있다. 휘고 접고 비틀어도 잘 작동되는 연성기판을 사용하기 때문에 플렉시블 전자기기나 웨어러블 컴퓨터는 물론 움직임 많은 인간형 로봇의 전선으로 적용해 단락 시 곧바로 수리할 수 있다. 최근 얇고 휘어지는 고집적회로를 내장한 전자기기 개발이 활발해짐에 따라 전기회로에 구부림 등 외부 자극으로 인해 내부 전기회로가 손상될 수 있다. 고밀도 회로가 적용된 탓에 고장 난 부분만 수리하기가 어려워 주로 모듈단위로 바꿔야하기 때문에 비싼 수리비용과 자원낭비 문제가 대두되고 있다. 연구팀은 조사되는 빛의 편광 방향과 나란하게 움직이는 아조고분자를 휘어지는 성질이 있는 연성필름에 코팅했다. 그 위에 전기전도도가 우수하며 손쉽게 합성이 가능한 은나노와이어(은으로 이루어진 나노사이즈 막대기)를 도포해 휘어지는 전기회로를 완성했다. 완성된 자기회복 전기회로를 테스트해보기 위해 연구팀은 회로에 인위적으로 균열을 만들어 단락시켰다. 회로가 끊어진 부분에 500mw/cm2(단위면적당 발광 에너지) 세기의 레이저 빛을 조사하자 아조고분자가 편광방향과 나란하게 움직였다. 이와 동시에 도포된 은나노와이어가 아조고분자와 같이 움직여 끊어진 부분이 다시 접착돼 단락된 전기전도도가 회복됐다. 박정기 KAIST 교수는 “플렉시블 전자기기의 전기회로 단락문제를 해결해 전자기기 사용수명을 연장시킬 수 있는 가능성을 제시했다”며 “영화 속 아이언맨도 탐낼만한 차세대 신기술”이라고 말했다. 이승우 성균관대학교 교수는 “기존 자기회복 전기회로 기술의 단점이었던 고온을 사용하거나 해로운 용매를 사용하는 것과 같은 복잡한 회복과정이 없다”며 “주변에서 쉽게 구할 수 있는 레이저를 쏘아주면 끊어진 전기전도도가 회복되는 전기회로를 세계 최초로 개발했다”고 이번 연구의 의의를 밝혔다. 한국연구재단이 추진하는 일반연구자사업의 지원을 받아 KAIST와 성균관대학교 교수진의 지도아래 KAIST 강홍석 박사과정 학생이 주도한 이번 연구는 재료 분야의 세계적 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’ 9월 16일자로 실렸다. 1. 아조고분자 필름에 크랙을 인위적으로 발생시킨 후 빛을 조사해 크랙을 회복시키는 이미지. 조사한 빛은 크랙과 수직한 편광을 갖는 빛이다. 2분의 조사시간만으로도 크랙을 완전히 회복시킨다. 2. 끊어진 전기회로가 다시 접합되는 과정 ①아조고분자 필름 위에 은나노와이어를 도포한 후 인위적으로 크랙을 발생시켜 전기전도도 단락을 일으킨다. ②빛을 조사하여 아조고분자의 이동을 유도한다. ③그 효과로 인해 도포된 은나노와이어를 끌고 이동시켜서 다시 은나노와이어 접착을 유도한다. ④단락된 전기전도도가 회복된다. (회복과정으로 인해 'K‘ 모양으로 배열된 전구에 빛이 다시 들어오는 것을 보여줌) 3. 은나노와이어가 도포된 아조고분자 필름의 연성특성 파악. 구부림, 꼬임 등에도 모두 전기전도도를 유지한다. 자기회복 과정을 거친 후에도 전기전도도 특성을 유지한다. 4. 제작한 자기 회복 필름의 웨어러블 기기 적용 가능성 파악. 장난감 손에 아래와 같이 회로를 연결한 후 반복적 구부림을 통해 전기전도도 단락을 시킨 다음 빛을 조사해 전기전도도를 회복할 수 있다.
2014.10.15
조회수 14651
KAIST, 국내대학 최초로 국제표준특허 등록
우리 학교 전기및전자공학과 김문철 교수가 개발한 영상압축기술이 차세대 고효율 영상압축기술(HEVC, High Efficiency Video Coding)의 표준특허로 등록됐다. 김 교수가 KBS와 공동 개발한 이 기술은 기업이나 연구소가 아닌 대학에서 주도적으로 표준화를 추진해 표준특허로 인정받은 국내 최초 사례다. HEVC(H.265)는 Full HD보다 4배나 화질이 우수한 UHD(초고화질)급 해상도를 가진 TV, 스마트폰 등에 적용하기 위한 대용량 영상데이터를 효율적으로 압축하기 위해 만들어진 국제 기술표준이다. 현재 Full HD에 가장 널리 쓰이는 H.264/AVC 보다 데이터 압축효율이 두 배 정도 우수하다. 즉, 같은 수준의 영상화질을 유지하면서도 데이터 용량을 절반 정도로 줄일 수 있다. HEVC 관련 시장은 현재 태동기이지만 최근 출시된 UHD TV와 최신 스마트폰에 적용되기 시작했고, 2016년까지 급속도로 팽창하면서 세계시장은 연간 2천억 달러 규모로 성장할 것으로 전망된다. KAIST는 이번에 등록된 표준특허로 향후 최소 100억 원의 특허 로열티를 받을 것으로 전망하고 있다. 국제표준화기구(ISO/IEC, ITU-T)는 2013년 1월 HEVC 표준을 확정했다. 또한, 세계적인 특허 풀(Pool) 라이선스 관리기업인 MPEG LA는 2014년 9월 29일 HEVC 표준특허 풀을 확정 발표했다. 김 교수는 지난 2007년 KBS와 공동으로 개발한 영상처리 기술이 HEVC 표준에 부합한다고 판단, KAIST 기술사업화센터(센터장 윤준호)와 특허분석을 통한 표준화 전략을 수립했다. 이후 MPEG LA에 수립된 전략에 따라 보유하고 있던 기술을 제안해 표준특허로 등록시키는데 성공했다. 배중면 산학협력단장은 “대학에서 개발한 세계적인 수준의 원천기술을 가지고 시장파급력이 큰 국제표준화를 달성해 아직까지 대학에서는 경험할 수 없었던 커다란 금액의 기술료 수익이 기대된다”며 “전략적 특허관리를 통해 향후 2년 이내에 50개 이상의 국내외 표준특허를 확보할 계획”이라고 말했다. 강성모 총장은 “KAIST는 뛰어난 기술력으로 애플, 지멘스, NEC 등과 함께 HEVC 표준특허 풀 창립멤버로 가입, 글로벌 톱 기업들과 어깨를 나란히 해 학교의 위상을 크게 드높였다”며 “원천기술에 대한 연구생산성을 크게 높임으로써 그동안 대학에서 시도하지 못했던 새로운 형태의 창조경제 모델을 제시했다는데 의미가 있다”고 의의를 밝혔다. □ 영상압축기술의 발전 □ 비디오화면 화소 수 비교
2014.10.01
조회수 11600
신기루 현상 착안해 테라헤르츠파 광학렌즈 개발
무더운 여름, 아스팔트 도로에 물웅덩이가 보이다가 가까이 다가가면 사라지고 좀 가다보면 또 물웅덩이가 나타난다. ‘신기루’라고 불리는 이 현상은 지표면 가까운 공기층의 큰 온도차로 인한 공기밀도 변화로 빛이 굴절되기 때문이다. 우리 학교 바이오및뇌공학과 정기훈 교수는 물리학과 안재욱 교수와 신기루 현상에서 착안한 물리적 효과를 이용해 테라헤르츠파 굴절률 분포형 렌즈를 세계 최초로 개발했다. 실리콘 소재를 곡면으로 가공해 만드는 카메라렌즈에 사용되는 기존방식과는 달리 이번에 개발된 렌즈는 평평한 실리콘 웨이퍼를 소재로 반도체 양산공정으로 제작해 비용을 최대 1/100 수준으로 낮출 수 있으며 제작시간도 훨씬 단축시킬 수 있다. 광원 추출효율은 4배 이상 향상시켰다. 테라헤르츠파는 0.1THz~30THz(테라헤르츠, 1조헤르츠) 대역의 전자기파로 가시광선이나 적외선보다 파장이 길어 X선처럼 물체의 내부를 높은 해상도로 정확히 식별할 수 있어 보안검색, 의료영상기술 등 비파괴 검사 도구나 의료용 진단기구의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 전망된다. 그러나 넓은 대역의 주파수 특성으로 인해 손실되는 전자기파의 비율이 높아 테라헤르츠파를 높은 효율로 집중시킬 수 있는 광학소자 개발이 요구됐다. 정 교수 연구팀은 평평한 실리콘에 테라헤르츠파 파장(약 300㎛) 보다 작은 80~120㎛ 크기의 구멍을 반도체 양산방법인 광식각공정으로 만들었다. 렌즈 가장자리로 갈수록 홀 사이즈는 크게 만들었다. 테라헤르츠파를 쪼이자 공기와 실리콘 중 공기 비율이 높은 가장자리는 굴절률이 낮았으며, 상대적으로 공기의 비율이 낮은 가운데는 굴절률이 높았다. 평평한 소재를 광학특성을 공학적으로 설계해 빛을 모으는 볼록렌즈와 같은 기능을 한 것으로 신기루 현상과 같은 물리적 효과와 같다. 이번 연구를 주도한 정기훈 교수는 “자연현상에서 착안해 자연계에 존재하지 않는 다양한 광학특성을 띄는 메타물질을 인공적으로 만든 것”이라며 “물질적 제약으로 인해 다양한 광학소자개발이 더딘 테라헤르츠파 기술 진보에 상당한 도움이 될 것”이라고 연구의의를 밝혔다. 미래창조과학부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구자지원사업, 그린나노기술개발사업, 글로벌프론티어사업의 일환으로 수행된 이번 연구는 미국물리협회에서 발간하는 귄위 있는 국제학술지인 ‘어플라이드 피직스 레터(Applied Physics Letter)’에 9월자 특집논문 및 표지논문(제1저자 박상길 박사과정)으로 게재됐다. 그림1. 유전체 메타물질을 이용한 실리콘 굴절률 분포형 렌즈. 머리카락 굵기(80~120µm) 수준의 구멍이 실리콘 기판에 서로 다른 크기로 형성돼 있다. 그림2. 굴절률 분포형 렌즈 원리 그림3. 신기루 현상신기루는 아스팔트 도로 위에서 흔하게 나타나는 대기 굴절 현상이다. 이 현상은 도로면이 물체를 반사하는 것처럼 보이게 하는데 이 때문에 도로면에 물웅덩이가 있는 것처럼 착각하게 된다. 아래 사진에는 멀리서 다가오는 차의 상이 도로면을 통해 보인다. <사진 : 경기북과학고등학교 조영우 선생님 제공> 그림4. 논문표지
2014.09.24
조회수 18008
이상엽 특훈교수, 톈진대학교 베이양 명사강연
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수(KAIST 연구원장)는 12일 중국 톈진대학교에서 베이양 명사강연(BeiYang Lecture)을 한다. 톈진대학교 관계자는 “베이양 강연은 미국 에너지성 장관을 역임한 스티븐 추박사 등 노벨상 수상자들을 초청하는 명사강연”이라며 “이 교수는 시스템대사공학을 통한 지속가능한 바이오화학 산업분야 연구에서 세계적인 리더로서의 명성으로 강연자로 정했다”고 선정배경을 밝혔다. 이날 이 교수는 ‘미생물대사공학에 의한 화학물질의 생산’을 주제로 강연을 펼친 한 후 교수 및 학생들과 활발한 토론을 할 예정이다. 이 교수는 숙신산, 부탄올, 엔지니어링 플라스틱 원료 등을 세계 최고효율로 생산하는 미생물과 생물공정을 개발한 바 있다. 최근에는 가솔린과 같은 비천연 화학물질을 세계 최초로 생산할 수 있는 가능성을 입증하는 등 이 분야 연구를 세계적으로 선도하고 있다.
2014.09.12
조회수 8446
이상엽 특훈교수, 하계 다보스포럼 4개 세션 주도
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수(KAIST 연구원장)가 10일~12일 중국 톈진에서 개최되는 하계 세계경제포럼(하계 다보스포럼)에서 세계적인 생명공학자로서의 명성을 유감없이 발휘하고 있다. 이 교수는 이번 하계 다보스포럼에서 학계 참여자로서는 드물게 ‘아이디어스랩(IdeasLab)’ 등 4개의 세션을 주관하거나 주요 토론자로 참석한다. 이 교수는 10일 하루 동안 3개의 세션를 진행한다. 첫 세션인 ‘생명공학 생태계’에서는 나날이 중요해지는 생명공학 산업을 살펴보고 미래 바이오기술을 육성하는데 필요한 주요 정책이나 산업계 동향을 참석자와 함께 심도 있게 조망해본다. 뒤이어 개최되는 ‘KAIST 아이디어스랩’에서는 ‘생명공학과 나노기술 접목’이라는 주제로 발표를 한 후 전문가와 함께 토론을 진행한다. 이번 하계 다보스포럼에서 KAIST는 국내 대학 중 유일하게 단독으로 초청받아 ‘아이디어스랩’을 운영하고, 미래 유망기술로 주목받고 있는 ‘나노기술’을 집중적으로 다루게 된다. KAIST 나노기술연구를 선도하고 있는 신소재공학과 이건재 교수, 김상욱 교수 등 신진 교수진과 산업계 전문가가 세션에 참석할 예정이다. 이 교수는 10일 오후 ‘헬스케어의 전략적 전환’ 세션의 진행자로 나서 생명과학 및 의료분야에서의 주요 기술적인 동향을 파악하고 혁신기술을 응용한 새로운 의과학 비즈니스 모델 발굴 및 발전 방향에 대한 논의를 주도한다. 아울러 이 교수는 세계경제포럼의 글로벌아젠다카운슬(Global Agenda Council) 멤버들을 주축으로 해서 개최되는 ‘세계 유망 기술’ 세션에서 토론 리더로 참여해 ‘세계 10대 유망 기술’과 ‘바이오 부문 10대 기술’ 선정에 관해 설명하고 2015년도 10대 기술 발표와 관련해 전문가들과 토론할 계획이다. 다보스포럼은 지난 2012년부터 ‘세계 10대 유망 기술’을 선정해 발표해오고 있다. ‘10대 유망기술 선정’은 이상엽 특훈교수가 미래기술 글로벌아젠다카운슬 의장을 맡았을 때부터 시작한 것으로 선정결과는 매년 다보스포럼 개최 중에 발표되며 그 결과는 전 세계로부터 많은 주목을 받고 있다. 이 교수는 지난 10여 년간 세계경제포럼(다보스포럼)에서 차세대 아시아 지도자로 활동해 왔으며 미래기술 및 바이오기술 글로벌아젠다카운슬 의장을 역임한 바 있다. 또 세계경제포럼의 기술선도기업 추천 및 선정위원, 전 세계 화학회사 총수들의 모임에 특별자문위원으로 활동하는 등 세계경제포럼에서 활발한 활동을 하고 있다.
2014.09.10
조회수 11042
오일권 교수, 2014 에너지기술 혁신대상 수상
우리 학교 기계항공시스템공학부 해양시스템공학전공의 오일권 교수가 지난달 28일 서울 코엑스에서 산업통상자원부와 에너지기술평가원(KETEP)이 주최한 '에너지기술 국제포럼 2014(Energy Tech Insight 2014)'에서 에너지기술 혁신대상을 받았다. 오 교수는 결함공학에 기반한 신개념 3차원 탄소나노 구조체의 합성 원천기술개발하고 이를 이차전지 에너지 저장소자에 응용한 연구성과를 인정받았다. 오 교수는 2차원 그래핀 표면에 1차원 탄소나노튜브를 직접 성장시킴으로써 비표면적이 극대화되고 이온 및 전자 전도성이 우수한 신개념 3차원 탄소 나노구조체의 합성 원천기술을 제시하고 이를 고성능 고밀도의 리튬이차전지용 음극 소재에 적용하는데 성공했다. 이와 관련된 연구로 KETEP의 연구비 지원을 받아 에너지기술국제공동연구를 수행하고 있다. 오 교수는 2010년 교육과학기술부-연구재단 기초연구 우수성과선정과 교육과학기술부-KISTEP 국가연구개발 우수성과 100선에 잇따라 수상한 바 있으며, 2012년과 2014년 교육과학기술부-연구재단 기초연구 우수성과 50선에 선정되기도 했다.
2014.09.02
조회수 11106
그래핀 양자점 디스플레이 핵심기술 개발
우리 학교 신소재공학과 전석우(39) 교수는 물리학과 조용훈(48) 교수, 전기및전자공학과 유승협(43) 교수와 공동으로 세계에서 처음으로 흑연으로부터 고품질의 그래핀 양자점을 개발하는데 성공했다. 연구팀은 그래핀의 원재료인 흑연에 염(salt)과 물만을 이용한 흑연층간 화합물을 합성해 친환경적인 방법으로 그래핀 양자점을 만들었다. 개발된 양자점은 지름이 5nm(나노미터, 10억분의 1미터) 정도로 크기가 매우 균일하면서도 높은 양자 효율을 보였으며, 기존 양자점과 달리 납, 카드뮴 등의 독성 물질이 포함돼 있지 않다. 또 자연에서 쉽게 얻을 수 있는 재료(흑연, 염, 물)로만 만들어 적은 비용으로 대량생산이 가능할 것으로 기대된다. 이와 함께 연구팀은 그래핀 양자점의 발광 메커니즘을 규명했으며 제조된 그래핀 양자점을 통해 휴대폰 디스플레이의 최대 밝기(수백 cd/㎡)보다 높은 1,000 cd/m2(cd, 칸델라) 이상의 높은 휘도를 갖는 그래핀 양자점 LED를 개발해 상용화 가능성을 최초로 입증했다. 전석우 교수는 “아직은 기존 LED의 발광효율에는 못 미치지만 발광 특성은 향후 더욱 향상될 가능성이 많다”며 “특히 그래핀 양자점을 활용하면 종잇장처럼 얇은 디스플레이는 물론 커튼처럼 유연한 소재에도 원하는 정보가 표시되는 기술도 가능할 것”이라고 밝혔다. 연구팀이 KAIST 나노융합연구소 그래핀 연구센터의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 ‘어드밴스드 옵티컬 머티리얼스(Advanced Optical Materials)’ 20일자 온라인판에 게재됐다. 그림1. 그래핀 양자점 합성 과정 및 그래핀 양자점 이미지 그림2. 그래핀 양자점 발광 메커니즘 그림3. 그래핀 양자점 적용 LED 구조 및 발광 이미지
2014.08.28
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종이 한 장으로 구제역 조기 진단 가능해진다
지난 2010년 11월 말 경북 안동에서 시작돼 이듬해 4월 초까지 전국으로 퍼졌던 구제역파동은 직접적인 피해액만 3조원으로 추산되며 경제 전반에 미친 파급효과는 5조원 이상이라는 분석도 있다. 구제역과 같은 전염성 강한 질병을 현장에서 즉시 진단할 수 없기 때문에 피해가 확산될 가능성이 높다. 의심신고가 들어오면 시료를 채취해 전문기관에서 분석하는 데만 2~3일 걸린다. 그 사이 바이러스는 걷잡을 수 없이 퍼진다. 구제역, 조류독감, 신종플루 등 전염성이 강한 질병 진단을 위한 바이오센서를 저렴한 가격에 만들 수 있게 됐다. 우리 학교 생명화학공학과 정기준·임성갑(41) 교수 공동연구팀은 종이나 비닐 등 다양한 물질에 항체를 고정하는데 성공해 보급형 바이오센서개발에 필요한 원천기술을 확보했다. 연구결과는 세계적 학술지 ‘폴리머 케미스트리(Polymer Chemistry)’ 후면 표지논문(7월 7일자)으로 게재됐다. 바이오센서의 기판은 안정성이 높은 금이나 유리를 주로 사용한다. 그러나 가격이 비싸고 휴대성이 떨어지기 때문에 현장에서 쓰기 어렵다. 게다가 항원 진단을 위해 사용되는 항체의 높은 생산 단가로 인해 진단시스템의 가격이 비싸 축산농가 등에 보급이 어려웠다. 연구팀은 기존에 있던 두 가지 핵심기술을 보급형 바이오센서 개발에 활용했다. 연구팀은 바이오센서의 제조단가를 획기적으로 줄이는 동시에 휴대성을 높이기 위해 초기 화학적 진공증착법(iCVD, Initiated chemical vapour deposition)으로 종이나 비닐에 고분자 박막을 증착했다. 또 박막과의 화학적 반응을 통해 항체 단백질을 안정적으로 고정하는데도 성공했다. 이와 함께 가격이 비싸고 고온에 견디지 못했던 기존의 항체 대신, 미생물을 기반으로 만들어 저렴하면서도 70℃의 높은 온도에서도 뛰어난 안정성을 보여주는 ‘크링글도메인’이라는 유사항체를 활용했다. 그 결과 연구팀은 기존 진단시스템의 고비용·불안정성 문제를 동시에 해결했다. 이번 연구를 주도한 정기준 교수는 “기판을 종이나 비닐로 대체하고 유사항체를 활용해 지금보다 훨씬 저렴하면서도 안정성 높은 바이오센서를 만드는 것이 핵심기술”이라고 설명했다. 이와 함께 “최근 국내에서 발병해 국민경제에 커다란 피해를 유발했던 구제역처럼 급속한 전파력을 갖는 바이러스성 질병을 현장에서 신속하게 진단할 수 있을 것”이라며 “향후 포스트잇 또는 책자 형태로 바이오센서를 만들어 축산농가에 보급되면 전수조사가 가능해져 무조건적인 살처분을 막고 샘플링검사로 인한 부정확성을 줄일 수 있을 것”이라고 말했다. 한편, 이번 연구는 미래창조과학부 신기술융합형 성장동력사업(바이오제약) 및 글로벌프론티어사업(차세대바이오매스연구단)의 지원을 받아 수행됐다. 그림1. 종이 비닐 등 다양한 표면 물질 위에 단백질을 고정화하는 기술의 모식도 그림2. 비닐(a)과 종이(b)에 고정화된 비항체 단백질 골격을 이용한 바이오센서 그림3. 고분자 박막 증착 기술에 기반한 단백질 고정화 시스템 이미지
2014.07.16
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