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KAIST, 세계에서 가장 혁신적인 대학 10위
KAIST가 세계에서 가장 혁신적인 대학 중 10위(아시아 1위)에 올랐다. 아시아 대학 가운데 10위권 안에 순위를 올린 대학은 KAIST가 유일하다.
로이터 통신은 지난 15일(현지시간) 이 같은 내용의 ‘세계에서 가장 혁신적인 대학 100곳’을 자사 홈페이지에 발표했다.
이번 평가는 각 대학의 기초 연구수준을 볼 수 있는 학술논문 수와 연구성과를 보호하고 상용화하려는 대학의 관심도를 보여주는 특허등록 수를 기준으로 순위가 매겨졌다.
상위 10개 대학 가운데 1위부터 9위까지 미국의 대학들이 차지했으며 스탠퍼드대가 1위, MIT 2위, 하버드대 3위, 워싱턴대 4위, 미시간대가 5위로 그 뒤를 이었다.
이밖에 국내대학 중 포스텍(12위), 서울대(31위), 연세대(36위), 한양대(62위), 성균관대(66위), 고려대(84위), 광주과학기술원(86위) 등 총 8개 대학이 순위에 올랐다.
상세정보는 홈페이지(www.reuters.com/most-innovative-universities)에서 확인 할 수 있다. 끝.
2015.09.25
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2015 QS 세계대학평가, 공학기술 13위 종합 43위---전년 대비 8단계 상승
KAIST가 세계대학평가에서 공학기술 분야 13위, 종합 순위 43위를 차지했다.
영국의 대학평가기관인 QS(Quacquarelli Symonds)는 15일(현지시간) 이 같은 내용의 ‘2015 QS 세계대학평가’ 결과를 홈페이지에 발표했다.
KAIST는 2012년 63위, 2013년 60위, 2014년 51위 등 지속적으로 순위가 상승한 데 이어 올해는 지난해 순위보다 8단계 상승한 43위를 차지했다. 이는 2004년 세계 대학 평가가 시작된 이후 가장 높은 순위다.
KAIST는 평가지표 중 ‘교수 1인당 논문 피인용 수’가 최고점인 만점을 기록하며 순위 상승을 이끌었으며, 학계 평판도와 졸업생 평판도도 전년 대비 상승했다고 밝혔다.
앞서 QS는 학문분야별로 논문생산량이 차이가 나는 것이 반영되지 않아 올해부터 교수 1인당 논문 피인용 지수 평가에서 분야별 가중치를 새롭게 적용한다고 밝힌 바 있다.
이와 함께 공학기술 분야는 역대 최고 성적인 13위(국내 1위)로 평가돼 세계적인 공과대학임을 다시 한 번 입증했다.
QS 세계대학평가는 ▲ 학계 평판도 40% ▲ 교수 1인당 논문 피인용 수 20%, ▲ 교수 대 학생 비율 20% ▲ 졸업생 평판도 10% ▲ 외국인 교수 비율 5% ▲ 외국인 학생 비율 5% 을 합산해 평가한다.
강성모 총장은 “이번 결과는 구성원들의 열정과 도전정신으로 이뤄졌다”며 “향후에도 국제 경쟁력 강화를 비롯해 교육과 연구에 구성원들이 매진 할 수 있도록 적극 지원하겠다”라고 말했다.
이번 평가에서는 미국 MIT가 1위를 차지했으며, 하버드대(미) 2위, 케임브리지대(영) ․ 스탠퍼드대(미) 공동 3위, 칼텍(미)이 5위로 그 뒤를 이었다.
국내 대학 중에선 서울대가 36위로 가장 높은 순위를 기록했으며, KAIST 43위, 포스텍 87위, 고려대 104위, 연세대 105위, 성균관대 118위, 한양대 193위 등 7개 대학이 200위권 내에 이름을 올렸다. 끝.
2015.09.15
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임춘택 교수, 국제전기전자공학회(IEEE) 최우수 논문상 수상
<임 춘 택 교수>
우리 대학 원자력 및 양자공학과 임춘택 교수 연구팀이 국제전기전자공학회 전력전자학회지(IEEE Transaction on Power Electronics)에서 국내 최초로 최우수 논문상을 수상했다.
세계 권위의 국제전기전자공학회 전력전자학회의 최우수 논문상은 2014년 출판된 579편의 논문 중 심사를 통해 3편을 선정해 시상한다. 시상식은 오는 9월 캐나다 몬트리올에서 열리는 정기 총회에서 진행된다.
임 교수의 수상 논문은 ‘무선충전 전기자동차의 자기장 능동차폐 방법(Generalized Active EMF Cancel Methods for Wireless Electric Vehicles)’이다. 이 연구를 통해 전기자동차 무선충전 상용화에 걸림돌이었던 자장 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 기술을 개발했다.
임 교수는 150편의 특허와 140편의 논문을 발표한 무선전력과 전기자동차 분야의 세계적 전문가이며, IEEE 3개 학회(TPEL, TIE, J-ESTPE)에서 초빙 편집장을 맡고 있다.
임 교수는 “함께 연구한 대학원생들의 노고가 컸다”며 “이 기술이 무선전력 전기자동차 상용화에 도움이 되길 바란다”고 말했다.
이번 연구에는 최수용, 구범우 박사과정과 플라즈마아트 허진 박사, 삼성전자 이성우 박사, 현대자동차 이우영 연구원 등이 참여했다.
2015.08.25
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표적 DNA 저렴하게 분석 가능한 유전자 진단 기술 개발
박 현 규 교수
우리 대학 생명화학공학과 박현규 교수 연구팀이 특정 단백질이나 효소를 인식하는 물질인 압타머(Aptamer : 표적 물질과 결합할 수 있는 특성을 가진 DNA)를 이용해 다양한 표적 DNA를 분석할 수 있는 기술을 개발했다.
이 기술을 통해 메르스와 같은 신종 바이러스 병원균 감염 여부 등 다양한 유전자를 기존에 비해 저렴한 가격으로 진단할 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구결과는 영국왕립화학회가 발행하는 케미컬 커뮤니케이션즈(Chemical communications) 6월호 후면 표지논문으로 선정됐다.
기존의 분자 비콘(Molecular beacon) 프로브 기반 유전자 분석은 분석 대상인 표적 DNA가 변경되면 이에 대응하는 새로운 분자 비콘 프로브가 필요했다. 따라서 다양한 표적 DNA를 분석하는데 많은 비용이 필요하다는 한계가 있었다.
문제 해결을 위해 연구팀은 DNA 중합효소와 결합해 활성을 저해시키는 압타머를 고안했다. 그리고 이를 역으로 이용해 표적 DNA가 존재하는 경우에만 압타머가 DNA 중합효소와 결합하지 않고 활성을 유지할 수 있게 조절하는 기술을 최초로 개발했다.
이 기술 개발로 조절된 DNA 중합효소의 활성이 핵산 신장 및 절단 반응을 일으키고 그 결과로 형광 프로브(TaqMan probe)의 형광신호 측정이 가능해졌다. 따라서 동일한 형광 프로브를 이용해 다양한 표적 DNA를 민감하게 검출할 수 있는 새로운 유전자 진단 기술 개발이 가능해졌다.
이 기술은 표적 DNA의 종류에 따라 새로운 프로브를 사용해야 했던 기존 기술과 달리 동일한 형광 프로브를 이용하기 때문에 다양한 표적핵산을 값싸고 손쉽게 검출할 수 있다. 기술을 응용하면 과거에 비해 여러 가지 다른 병원균의 감염 여부를 저렴하고 수월하게 파악할 수 있다.
박 교수는 “메르스처럼 새로운 병원체에 대한 진단 키트를 용이하게 제작할 수 있어 여러 병원균에 대해 신속히 대응할 수 있다”며 “향후 유전자 진단 분야에서 새 원천기술로 널리 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업(바이오나노헬스가드연구단)의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림 1. 표적핵산에 의한 DNA 중합효소 활성 변화를 이용해 표적 핵산을 검출한 모식도
2015.07.27
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이성주 교수, 분산컴퓨팅시스템 학술대회(ICDCS) 최우수 논문상 수상
이 성 주 교수
우리 대학 전산학부 이성주 교수가 지난 2일 미국 오하이오 콜럼버스에서 세계전기전자공학연합회(IEEE) 주최로 열린 제 35회 분산컴퓨팅시스템 학술대회(ICDCS)에서 최우수 논문상을 수상했다.
분산컴퓨팅시스템 학술대회는 1979년 시작된 관련 분야 최고 권위의 학회이다. 올해는 클라우드, 데이터센터, 분산OS, 알고리즘 이론, 보안 등의 분야에서 543개의 논문이 제출됐다. 그 중 70개의 논문이 발표논문으로 선정됐고, 한 편의 최우수 논문에 이 교수의 논문이 선정됐다.
수상 논문은 미국 텍사스 A&M 대학과 시만텍(Symantec), 이탈리아 밀라노 공대와 공동으로 진행한 연구로, 연구팀은 컴퓨터 범죄자들이 악성코드를 분포하기 위해 분산한 여러 서버들을 자율적으로 다각도에서 분석해 발견하는 기술을 발표했다.
이 교수의 논문은 실제 네트워크 데이터를 통한 높은 검증 능력을 인정받아 최우수 논문상에 선정됐다.
이 교수는 “네트워크와 보안 전문가들이 함께 연구한 결과라 더 의미가 크다”며 “실제 기업이나 학교, 인터넷제공업자 망의 보안에 유용하게 사용될 것이다”고 말했다.
2015.07.20
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이동영 박사과정, 복합구조학회 최우수 논문상 수상
이 동 영 박사과정
우리 대학 기계공학과 이동영 박사과정(지도교수 이대길)이 지난 6월 포르투갈 리스본에서 열린 제 18회 복합구조학회(ICCS : International Conference on Composite Structures)에서 최우수 논문상을 수상했다.
ICCS는 2년마다 열리는 복합재료 분야 최고 권위의 국제 학회이다. 올해는 총 680편의 논문이 발표됐고 그 중 이동영 학생을 포함한 2편의 논문이 최우수 논문상에 선정됐다.
논문 제목은 ‘고온 연료 전지용 가스켓 일체형 탄소/실리콘 복합재료 분리판(Gasket-integrated carbon/silicone elastomer composite bipolar plate for high-temperature PEMFC)’이다.
이 연구를 통해 기존 복합재료의 틀을 벗어나 고무로 복합재료 분리판을 개발하고, 연료 전지의 상용화에 걸림돌이었던 가스켓을 일체형으로 만들었다. 이를 통해 연료 전지의 성능 및 생산성을 크게 향상시켰다.
이 논문은 구글 스콜라 매트릭스(Google Scholar Metrics)의 기계공학 분야 1위 저널인 컴포지트 스트럭쳐스(Composite Structures) 9월호에 게재될 예정이다.
이동영 학생은 “다양한 분야의 학문을 융합하여 콜럼버스의 달걀과 같은 혁신을 이끌어 내는 이대길 교수님의 지도 덕분에 수상이 가능했다”며 “지속적인 기술 개발을 통해 에너지 문제 해결 및 복합재료 원천기술의 국산화에 기여하고 싶다”고 말했다.
이번 연구는 이동영 박사과정 외에 임준우 전북대 교수, 최일범 국방과학연구소 선임연구원, 남수현 박사과정의 참여로 진행됐다.
2015.07.03
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레고블록 계면구조 수소연료전지 개발
우리 대학 생명화학공학과 김희탁 교수와 박정기 교수 공동 연구팀이 레고블록과 같은 맞물림 계면구조를 통해 결착력이 강화된 수소연료전지를 개발했다.
연구 결과는 재료과학분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)’ 20일자 온라인 표지논문으로 게재됐다.
전기자동차인 수소연료전지 자동차는 차세대 친환경 미래 자동차로 각광받고 있다. 하지만 기존 연료전지는 고가의 불소계 멤브레인(고분자 필름 박막)을 이용하기 때문에 가격을 낮추는 데 한계가 있었다.
이를 극복하기 위해 저가의 탄화수소계 멤브레인을 사용했지만, 백금 전극과의 계면 결착이 취약해 상용화에 어려움을 겪었다.
연구팀은 문제 해결을 위해 멤브레인과 전극 계면이 레고 블록처럼 서로 맞물려진 구조를 개발했다. 탄화수소계 멤브레인 표면에 형성된 마이크론 크기의 돌기가 전극 표면 고분자 층에 삽입된 후, 수분에 의해 팽창하며 계면 결착력이 발생하는 원리이다.
이 맞물림 계면구조의 개발로 탄화수소계 연료전지의 계면 결착력은 8배, 연료전지의 내구성은 4배 이상 향상됐다.
연구팀은 화학연구원 홍영택 박사팀과 협력해 맞물림 계면구조의 소재 설계를 수행했고, KAIST 기계공학과 이대길 교수팀과 수치 해석을 통한 계면 결착력 향상 메커니즘을 규명했다.
김희탁 교수는“맞물림 계면 구조를 도입한 연료전지는 탄화수소 소재가 가져왔던 한계를 극복할 단서를 제시했다”며, “연료전지의 가격을 낮추는 데 큰 역할을 할 수 있을 것이다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 일반연구자사업과 KAIST 세계수준 연구중심대학(World Class University:WCU) 육성사업 프로그램 및 한국화학연구원 기관고유사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림 1. 어드밴스드 머터리얼스 誌에 게재된 레고블록 계면구조 개념도
그림 2. 마이크론 크기의 돌기가 표면에 형성된 탄화수소계 멤브레인
그림 3. 마이크론 크기의 돌기가 전극 표면 고분자층에 삽입된 계면 구조
2015.05.27
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남택진 교수, 미국컴퓨터협회 CHI 학회 최우수 논문상 수상
남 택 진 교수
우리 대학 산업디자인학과 남택진 교수 연구팀 논문이 지난 4월 서울 코엑스에서 미국컴퓨터협회(ACM) 주최로 진행된 인간-컴퓨터 상호작용 학회(CHI, Conference on Human Factors in Computing Systems)에서 아시아 최초로 최우수 논문상을 수상했다.
ACM CHI는 인간-컴퓨터 상호작용(HCI, Human-Computer Interaction) 분야의 권위 있는 국제 학회로서 33년 역사상 처음으로 아시아에서 개최됐다. 매사추세스 공대, 카네기 멜론대, 동경대 등 세계 유수의 대학들과 구글, 페이스북, 삼성전자 등 글로벌 기업들이 최신 연구 성과를 발표했다.
연구팀의 논문인 ‘파티나 인각 시스템 : 액티비티 트래커 활동 기록의 물리적 시각화 시스템(Patina Engraver: Visualizing Activity Logs as Patina in Fashionable Trackers)’은 학회에 제출된 약 2000여 편의 논문 중 상위 1%로 선정돼 수상의 영예를 안았다.
남 교수 연구팀은 최근 웨어러블 기기가 건강관리 뿐 아니라 개인의 스타일을 표현하는 패션 아이템으로 활용된다는 점에 착안해 사용 할수록 미적인 측면이 부각되는 디지털 패션 제품 시스템을 개발했다.
개발된 액티비티 트래커(Activity Tracker : 활동량이나 건강상태를 기록하는 스마트 워치 혹은 웨어러블 기기)는 사용자의 활동 기록에 따라 개인화된 무늬가 문신처럼 새겨지는 시스템이다.
충전기 혹은 거치대에 인각기의 기능을 결합해 충전하는 동안 기기가 수집한 사용자의 걸음 수, 소모열량, 수면 양 등의 활동 정보에 맞는 무늬를 문신처럼 새기는 것이다. 현재는 단순한 무늬만 새길 수 있지만, 개발이 더 이뤄지면 사용자가 원하는 정교한 형태도 가능할 것으로 기대된다.
연구팀은 트래커를 착용할수록 개인화된 디자인을 제공하기 때문에 트래커 착용에 대한 동기를 부여하고, 제품을 더 소중히 여길 수 있도록 유도한다고 밝혔다.
남 교수는 “이번 연구가 향후 다른 웨어러블 기기의 감성적 만족도를 높일 수 있는 방안으로 적용될 수 있을 것이다”며, “디자인을 기반으로 한 KAIST의 융합 연구가 국내외 디자인과 인간-컴퓨터 상호작용 분야를 선도한다는 것을 보여준 사례다”고 말했다.
이번 연구는 남택진 교수의 지도 아래 제 1저자인 산업디자인학과 이문환 박사과정 학생과 차세진 석사 졸업생의 참여로 진행됐다.
□ 사진 설명
사진 1. 운동 기록에 따라 개인화된 액티비티 트래커의 모습
사진2. 파티나 인각 시스템 개요
사진 3. 파티나 인각 시스템
사진 4. 활동량 정보를 새기는 과정 (충전 혹은 거치대에 올려두면 수집된 활동량이 점묘로 새겨짐)
2015.05.11
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미세 입자의 3차원 영상 촬영기술 개발
우리 대학 물리학과 박용근 교수 연구팀은 CT촬영의 원리와 비슷한 광회절 단층촬영법을 이용해, 광학 집게로 포획한 입자의 3차원 위치를 고속으로 측정할 수 있는 기술을 개발했다.
이 기술로 광학 집게를 사용한 세포 단계의 수술 작업을 실시간 촬영할 수 있어 세포의 반응, 수술 예후 등을 모니터링 할 수 있게 됐으며, 기존에는 어려웠던 세포 내부 성분 및 총량에 대한 정확한 수치 측정이 가능해졌다.
연구 결과는 미국 광학회지 ‘옵티카(Optica)’ 4월 20일자 온라인 판 표지 논문으로 선정됐다.
광학 집게는 빛을 이용해 미세 입자를 포획해 힘을 가하거나 3차원 위치를 자유자재로 움직일 수 있는 기술이다.
렌즈를 이용해 레이저 빔을 머리카락의 수백분의 일 크기의 초점으로 모으면 자석에 철가루가 끌려오듯 주변의 미세입자들이 달라붙는다. 초점의 위치를 옮기거나 힘을 가해서 미세 입자의 3차원 위치를 조절하는 것이 광학 집게의 원리이다.
광학 집게로 움직인 미세 입자의 위치를 측정하기 위해서 광학 현미경을 이용하는데, 입자의 2차원 움직임은 미세 입자에 의해 산란된 빛의 정보를 측정함으로써 쉽게 알 수 있었다.
하지만 다른 물체가 시선 방향의 미세 입자를 가로막아 산란된 빛의 정보가 왜곡되거나, 생물 세포처럼 복잡한 형상인 경우에는 3차원 위치의 정확한 측정이 어려웠다.
연구팀은 병원의 CT촬영 원리와 비슷한 광회절 단층촬영법을 이용해 입자의 3차원 영상화에 성공했다. 다각도로 CT 영상을 찍어 환자 몸 내부를 들여다보듯이, 광학 집게로 포획한 미세 입자에 레이저 빔을 여러 각도로 입사해 촬영한 뒤 이를 분석하는 방식이다.
2 마이크로미터 크기의 유리구슬을 광학 집게로 집어 백혈구 세포 위에 얹은 뒤 백혈구의 반응을 1초당 60장의 속도로 영상화했다. 앞쪽에 위치한 백혈구가 구슬을 가려 기존의 기술로는 촬영이 어려웠지만, 연구팀의 광회절 단층촬영법으로 구슬의 3차원 위치 뿐 아니라 백혈구 내부의 물질 분포도 측정이 가능했다.
박 교수는 “포획한 입자의 3차원 위치와 내부 구조를 별도의 표지 없이 빠른 속도로 측정 가능한 기술이다” 며 “향후 물리학, 광학, 나노기술 및 의학 등의 다양한 분야에 응용될 것으로 기대한다”고 말했다.
김규현 학생(제1저자)은 "물리적, 화학적 자극에 따른 세포 반응을 단일 세포 단계에서 관찰하는 것이 중요하다"며, "이 방법을 이용해 부유 입자와 세포, 조직 등의 다양한 시스템에 광학 집게로 힘을 가하고 이를 3차원으로 실시간 영상화하는 실험을 수행할 예정이다"고 말했다.
□ 그림 설명
그림 1. 광집게로 집은 유리구슬을 백혈구 세포에 얹은 모습
그림2. 일반 현미경 관찰 영상과 광회절 단층촬영법 관찰 영상 비교
2015.04.21
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전상용 교수, 최다 피인용 논문상 수상
우리 대학 생명과학과 전상용(44) 교수가 지난 1월 나노의학분야 학술지 ‘테라노스틱스(Theranostics)’에서 가장 많이 인용된 논문상(The Most Cited Paper Award)을 수상했다.
인용지수(Impact Factor) 7.8의 테라노스틱스는 나노의학 분야 저명 학술지로, 전 교수의 논문은 2014년 한 해 동안 테라노스틱스 내에서 가장 많이 인용돼 수상하게 됐다.
수상 논문은 2012년에 게재된 ‘암 진단 및 치료를 위한 다기능성 나노입자를 구축할 수 있는 효과적인 전략’ 으로, 나노기술을 이용하는 의학 분야 관련 연구자들에게 많은 관심을 받았다.
이번 수상으로 전 교수는 테라노스틱스의 출판사인 IVY Spring 국제 출판사로부터 상장과 상금을 받는다.
전 교수는 “다른 과학자들이 자신의 논문을 많이 인용해주는 것은 학자로서 매우 기분 좋은 일”이라고 말했다.
전상용 교수는 현재 우리 대학 생명과학과 및 KI(KAIST Institute) 바이오융합센터 교수로 재직 중이며 나노의학 등 생명과학 분야에서 다양한 연구에 힘쓰고 있다.
2015.02.25
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빛을 이용한 약물효소반응 촉진 플랫폼 개발
우리 대학 신소재공학과 박찬범 교수와 생명화학공학과 정기준 교수 연구팀은 빛으로 약물효소반응을 유도할 수 있는 새로운 반응 플랫폼을 개발했다.
연구결과는 지난 12일, 화학분야의 세계적 학술지인 ‘앙게반테 케미’에 후면 표지논문으로 게재됐다.
이 기술을 활용하면 저가의 염료로 고지혈증 등의 심혈관질환 치료제 및 오메프라졸과 같은 위궤양 치료제 등 고부가가치 의약품 생산이 가능할 것으로 보인다.
시토크롬 P450(cytochrome P450)은 생물체 안에서 약물 및 호르몬 등의 대사 과정에서 중요한 산화반응을 수행하는 효소이다. 사람에게 투여되는 약물의 75% 이상의 대사를 담당하고 있기 때문에 신약개발 과정에서 핵심적인 요소로 알려져 있다.
시토크롬 P450의 활성화를 위해선 환원효소로부터 전자를 받아야 하며 전달물질인 NADPH(생물 세포 내의 조효소)가 필요하다. 하지만 NADPH의 높은 가격 때문에 시토크롬 P450의 활용은 실험실 수준에 머무르고 있었으며, 산업적 활용에도 제 역할을 다하지 못했다.
연구팀은 NADPH 대신 빛에 반응하는 감광제인 에오신 Y를 활용해 대장균 기반의 ‘전세포 광-생촉매’ 방법을 개발했다. 저가의 에오신 Y를 빛에 노출시켜 시토크롬 P450의 효소반응을 촉진하여 고가의 대사물질을 생산한다는 원리다.
박 교수는 “이번 연구를 통해 산업적 활용에 제한이 컸던 시토크롬 P450 효소의 활용이 수월해졌다” 며 “우리의 기술은 시토크롬 P450 효소가 고부가가치 의약 물질을 생산하는데 큰 도움을 줄 것이다”라고 말했다.
박찬범, 정기준 교수(교신저자)의 지도아래 박종현 박사과정 학생, 이상하 박사가 주저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구자사업과 글로벌프론티어사업, KAIST HRHRP (High Risk High Return Project)의 지원으로 수행됐다.
□ 그림설명
그림1. 빛으로부터 에오신 와이 (eosin Y, EY)를 통해 시토크롬 P450 효소로 전자를 전달하는 모식도
그림2. 연구결과를 설명하는 1월 12일자 ‘앙게반테 케미’ 후면 논문 표지
2015.01.21
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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
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