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리튬공기 이차전지 핵심기술 개발
- KAIST-경기대 공동연구팀, 나노섬유·그래핀 복합촉매 개발 -- 리튬이온 이차전지보다 5배 용량 향상, 최대 800km 주행가능 -
서울-부산을 전기차로 왕복할 수 있는 시대가 열릴까? 차세대 초고용량 전지로 주목받고 있는 리튬공기 이차전지의 핵심기술이 개발됐다.
우리 학교 신소재공학과 김일두·전석우 교수와 경기대학교 신소재공학과 박용준 교수 공동연구팀은 나노섬유·그래핀 복합촉매를 개발하고 리튬공기 이차전지에 적용해 리튬이온 이차전지 보다 용량이 5배 높은 ‘리튬공기 이차전지’를 만드는 데 성공했다.
연구 결과는 나노 분야 권위 있는 학술지 ‘나노레터스(Nano Letters)’ 8월 8일자 온라인판에 게재됐다.
‘리튬이온 이차전지’의 음극과 양극에는 각각 흑연, 리튬전이금속산화물로 구성돼 있다. 이 전지는 핸드폰, 노트북 등에 널리 사용되고 있는데 전기차에 적용할 경우 한 번 충전에 약 160km 정도만 주행할 수 있어 아직은 전기차용으로는 용량이 충분하지 않다는 것이 일반적인 평가다.
연구팀이 이번에 개발한 ‘리튬공기 이차전지’는 음극은 리튬, 양극은 산소를 사용한다. 무게가 가벼우면서도 실제 얻을 수 있는 에너지밀도가 리튬이온 이차전지보다 훨씬 높아 차세대 이차전지 중 가장 큰 각광을 받고 있다.
그러나 방전 시 리튬과 산소가 서로 만나 리튬산화물(Li2O2)이 형성되고 충전 시 다시 분해되는데 이 과정이 원활하게 일어나지 않는 문제점으로 인해 높은 저항이 발생하며, 수명이 짧아 상용화에 어려움이 있었다. 따라서 리튬산화물의 형성 및 분해반응을 보다 수월하게 해주는 고효율 촉매 개발이 필수적이었다.
연구팀은 전기방사 방법으로 대량생산이 가능한 코발트산화물 나노섬유와 그래핀을 섞어 나노 복합촉매를 개발했다.
촉매활성이 매우 높은 ‘코발트산화물 나노섬유’에 큰 비표면적과 높은 전기전도도를 가지고 있는 ‘비산화그래핀’을 결착시킴으로써 리튬공기 이차전지의 성능을 극대화 시킬 수 있었다고 연구팀은 전했다.
개발된 나노 복합촉매를 리튬공기 이차전지의 양극에 적용하면 리튬이온 이차전지 용량의 5배에 달하는 1000mAh/g 이상의 고용량에서도 80회 이상의 충·방전이 가능한 우수한 수명특성을 보였다.
연구팀이 이번에 확보한 충·방전 특성은 현재까지 보고된 성능 중 가장 높은 수준이며, 금속 산화물과 그래핀을 소재로 활용했기 때문에 저렴하게 만들 수 있다. 상용화에 성공해 전기차에 적용하면 한 번 충전에 800Km이상 주행할 수 있어 서울-부산을 왕복 가능해질 것으로 기대된다.
김일두 교수는 “안정성 등 상용화까지는 해결할 과제들이 많이 있지만 본격적인 전기차 시대를 위해 여러 기관들과 협력해 연구할 것”이라며 “우리나라에서 리튬공기 이차전지 분야의 핵심 소재 중에 하나인 나노촉매 합성 기술 개발을 주도해 차세대 리튬공기 이차전지 분야의 활성화에 기여하고 싶다”고 말했다.
한편, 이번 연구에는 KAIST 신소재공학과 류원희 박사, 송성호 박사과정 학생, 경기대학교 윤택한 석사과정 학생이 참여했다.
그림1. 나노복합촉매로 구성된 리튬공기 이차전지 개념도
그림2. 코발트산화물 나노섬유/그래핀 나노 복합촉매 이미지
그림3. 리튬공기 이차전지용 코발트산화물 나노섬유/그래핀 나노 복합촉매 제조과정 이미지
2013.09.05
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이상엽 특훈교수, 중국 상해교통대 자문교수 선임
- 대사공학을 중심으로 한 생명공학분야 탁월한 업적 인정받아 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 중국 상해교통대 자문교수로 선임됐다. 이 교수는 생명공학분야 자문교수로 올해 8월부터 2018년 7월까지 5년간 활동하게 된다.
베이징대, 칭화대와 더불어 중국 3대 명문대 중 하나인 상해교통대는 노벨상 수상자 등 전 세계적으로 학문적 업적이 뛰어난 학자들을 위원회의 철저한 심사를 거쳐 자문교수로 임명한다.
자문교수들은 대학 연구 및 교육에 관한 제반 사항에 대한 자문을 하며, 특정 연구 분야 공동연구 등을 수행하게 된다. 이 교수는 대사공학을 중심으로 한 생명공학 분야에 탁월한 업적을 인정받아 자문교수로 선임됐다.
이 교수는 미생물 대사공학의 전문가로, 대사공학과 시스템생물학, 합성생물학 등을 접목해 ‘시스템대사공학’을 창시하고, 다양한 화학물질 생산 시스템 개발에 적용해 바이오연료, 친환경 화학물질 생산 공정들을 다수 개발했다.
최근 미국화학회 마빈존슨상, 미국산업미생물생명공학회의 찰스톰상, 암젠 생명화학공학상 등 해외에서 유명한 상을 다수 수상한 이 교수는 현재 한국과학기술한림원, 한국공학한림원, 미국공학한림원 외국회원, 세계경제포럼의 바이오텍 글로벌아젠다카운슬 의장으로 활동 중인 생명공학 분야 세계적인 리더다.
2013.08.14
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세계 최초 맞춤형 미생물 균주 대량 생산기술 개발
- 고부가가치 산업원료 생산 균주를 간편하고 빠르게 개발할 수 있는 원천기술 확보 -
우리 학교 생명화학공학과 이상엽 특훈교수와 유승민 연구교수 연구팀은 나일론 등 산업에 필요한 원료를 만드는 미생물 균주를 친환경 방법으로 쉽고 빠르게 대량 생산할 수 있는 ‘합성 조절 RNA’ 설계 원천기술을 세계 최초로 개발했다.
이번 연구결과는 세계적 학술지인 네이처 프로토콜스(Nature Protocols) 9월호 표지논문으로 선정되어 8월 9일 게재(온라인판)됐다.
’합성 조절 RNA 설계 기술’은 기존에 산업 균주를 개량하거나, 아직까지 알려지지 않은 미개척 산업 균주 개발‧개량에 광범위하게 적용이 가능하여 비천연 고분자를 포함한 다양한 화학물질, 원료, 의약품 등을 보다 효율적으로 개발, 생산할 수 있는 핵심원천기술이다.
기존의 균주개발은 유전자 결실(knockout) 이라는 유전공학 기법을 이용하여 미생물 염색체 내의 유전자를 하나씩 제거하는 방법을 통해 미생물내의 생산 물질의 양이 증가하는지를 관찰하는 것이었다.
그러나 아무리 작은 미생물일지라도 수천 개 이상의 유전자로 이루어져 있기에 이런 접근 방법을 통해 생물체 대사회로내의 모든 유전자를 조절한다면 수개월에서 수년의 시간이 소요되고 대용량 실험이 매우 어려우며, 미생물의 생장을 저해하고 원치 않은 물질들이 생산되는 한계가 있었다.
이상엽 교수와 유승민 연구교수는 이러한 기존 방법의 한계 극복을 위해 해당 유전자와 결합되는 부위의 합성 조절 RNA 유전정보를 바꾸는 ‘합성 조절 RNA’ 설계법을 개발하였다.
이를 통해 대장균의 조절 RNA를 기본골격으로 하여 세포내 존재하는 유전자의 발현을 단백질 수준에서 제어할 수 있는 맞춤형 합성 조절 RNA를 3~4일내에 제작할 수 있는 원천기술을 개발하였다.
이렇게 설계된 합성 조절 RNA들은 미생물 게놈을 건드리지 않은 채 유전자 전달체에 삽입하여 제작되므로 여러 종류의 균주들과 여러 유전자들에 대하여 동시다발적인 대용량 실험이 가능하다.
또한, 다양한 균주에 적용시 고효율의 균주를 선별하거나, 유전자 발현조절 효율이 가장 좋은 목적 유전자를 선별할 수 있어 향후 조절 RNA 라이브러리(Library)까지 구축할 수 있다.
네이처 프로토콜스 편집자인 이탄 즈로토린스키(Eytan Zlotorynski) 박사는 “본 논문은 합성 sRNA를 디자인하고 응용하는데 필요한 상세한 프로토콜을 기술하고 있어 생명과학과 생명공학 분야 연구에 매우 널리 활용될 것이며, 특히 대사공학과 합성생물학 연구에서 유용할 것이다”라고 말했다.
KAIST 산학협력단 배중면 단장은 “본 원천기술에 대해 이미 해외 기업들이 관심을 표명하며 기술이전계약을 제안하고 있으므로 2년 이내에 기술이전이 이루어질 것으로 본다“고 밝혔다.
2013.08.09
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조광현 교수, “시스템생물학(Systems Biology)” 저서 출판
우리 학교 바이오및뇌공학과 조광현 석좌교수가 "시스템생물학(Systems Biology)" 저서를 출판했다.
전자공학을 전공하고 시스템과학과 제어공학을 연구하며 ‘생명’시스템의 본질에 호기심을 가지게 된 조광현 교수는 1990년대에 독자적으로 시스템생물학 연구를 시작했으며 IT와 BT 융합연구의 효시가 됐다.
이번 저서는 21세기 새로운 학문 패러다임으로 급부상하고 있는 시스템생물학의 기본 개념과 지식, 그리고 다양한 연구방법론들을 정립하고 집대성한 것으로 총 500페이지로 구성돼 있다.
조 교수는 시스템생물학 연구를 통해 여러 복잡한 생명현상 이면의 동작원리를 시스템 차원에서 규명하여 생명의 본질을 새로운 관점에서 해석해내고 이를 제어하는 기술을 개발하고 있다.
□ 용어설명
- 시스템생물학
시스템생물학(Systems Biology)은 시스템과학(IT)을 생명과학(BT)에 응용해 생명체 구성 요소들 간 상호작용 네트워크의 동역학 특성을 분석함으로써 복잡한 생명현상 이면의 동작원리를 시스템차원에서 규명하고 제어하기 위한 학제간 신기술 융합학문이다. 21세기를 들어 암과 같은 복잡한 질병의 새로운 치료법을 발굴하고 환자맞춤형 치료를 구현하기 위한 혁신적인 패러다임으로 각광받고 있다.
2013.08.07
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양자점 기반 단파장 초고속 양자 광원 개발
- 나노 오벨리스크 구조 위에 양자점을 형성해 고효율 단광자 광원 개발 -- 단파장 가시광선 대역에서 작동하는 초고속 반도체 양자 광원 연구 -
우리 학교 물리학과 조용훈 교수팀은 오벨리스크 모양의 나노 구조물을 만들고 꼭대기 부분에 높은 신뢰도를 갖는 반도체 단일 양자점을 형성해 초고속 고효율 단광자 방출을 구현하는데 성공했다.
연구결과는 네이처(Nature)가 발행하는 "사이언티픽 리포트(Scientific Reports)" 7월 5일자 온라인판에 게재됐다.
반도체 양자점은 전자를 수 나노미터 크기에 3차원적으로 구속해 불연속적인 에너지 준위를 갖는 원자와 유사한 특성을 나타낸다. 이 성질을 이용하면 차세대 양자정보 통신, 양자 암호의 핵심 구성 요소인 양자광원을 개발할 수 있다.
특히, 반도체 양자점의 경우 높은 구동 온도, 안정성, 빠른 광자 방출, 전류 구동 가능성과 같은 많은 장점을 가지고 있어 차세대 핵심 기술 중 하나로 꼽히고 있다.
그러나 기존의 자발 형성 양자점의 경우, 평면 구조 안에 양자점들이 높은 밀도로 묻혀 있어 단일 양자점 하나의 특성을 파악하기 어렵고 광자 방출 효율이 매우 제한돼 있는 한계가 있다. 또 구성하는 층 사이의 응력으로 인한 내부 전기장 효과 때문에 전자와 정공 사이의 재결합이 어려워 내부 양자 효율이 낮은 문제가 있었다.조 교수 연구팀은 단파장의 빛을 내는 넓은 띠구조를 갖는 질화물 반도체를 이용해 오벨리스크 형태(뾰족한 팁 모양)의 나노 구조를 제작했다. 그 위에 얇은 활성층 구조를 다시 성장해 나노 팁 끝에 단일 양자점을 위치시키는데 성공해 스펙트럼 폭이 매우 작은 에너지 준위에서 발생하는 초고속 단광자 특성을 확인했다.
이 같은 독특한 나노 구조를 활용하면, 패터닝 등의 공정 없이도 단일 양자구조를 얻기가 쉽고, 양자점에서 생성된 빛이 외부로 쉽게 빠져나올 수 있다는 장점이 있다.
이와 함께 연구팀은 박막 형태와는 달리 오벨리스크 형태의 나노구조의 경우 응력을 크게 감소시켜 내부 전기장 효과도 상쇄돼 내부 양자 효율이 크게 증가하는 현상을 밝혔다.
이번에 개발된 양자광원은 발광파장이 기존 장파장 적외선 대역이 아닌 단파장 가시광(400nm) 대역이기 때문에 자유 공간에서의 통신에 사용이 가능하고 광자 검출 효율이 높은 가시광 대역의 검출기를 사용할 수 있다.
조용훈 교수는 “기존의 양자점 성장 방식과는 달리 비교적 쉽게 단일 양자점을 형성하여 제어할 수 있고, 이를 통해 매우 빠른 단일 광자 생성이 가능해 실용적인 양자광원 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”며 “오벨리스크 형태 나노구조의 특성 상 손쉽게 분리 및 다른 기판과의 결합이 가능해 단일 칩 양자 광소자 제작에도 활용될 수 있다”고 말했다.
KAIST 물리학과 조용훈 교수 지도아래 김제형(제1저자), 고영호(제2저자) 박사과정 학생이 주도적으로 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 및 WCU 사업의 지원으로 수행됐다.
그림1. (왼쪽) 프랑스 파리에 위치한 오벨리스크 사진. (오른쪽) 제작된 오벨리스크형 나노 구조의 전자현미경 이미지.
그림2. (왼쪽) 오벨리스크형 나노구조와 기존 평면 박막 구조에 내재된 양자점을 비교한 개념도. (오른쪽) 오벨리스크 나노구조 끝에 형성된 단일 양자점에서 방출되는 좁은 선폭의 스펙트럼과 광원의 양자화 정도와 빠른 단광자 방출 속도를 나타내는 2차 광자 상관 관계 그래프.
2013.07.22
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이상엽 특훈교수, 상해교통대학 마스터포럼 강연
우리 학교 생명화학공학과 이상엽(49, KAIST연구원장) 특훈교수가 지난 14일 세계적인 저명 학자들이 초청되는 중국 상해교통대학에서 ‘시스템대사공학에 의한 친환경 화학물질의 생산’을 주제로 제 23회 마스터 포럼 강연을 했다.
마스터 포럼은 노벨상 수상자나 탁월한 업적을 낸 학술원 펠로우 등 세계적으로 저명한 학자들을 초청해 강연을 듣는 상해교통대학의 중요행사다. 마스터포럼 행사는 지신 등(Zixin Deng) 생명과학대학장의 축사에 이어 이 교수의 강연이 진행됐다.
강연 후에는 마스터포럼 기념패 수여식과 상해교통대학 도서관에 보관하게 되는 마스터 손바닥 프린팅 행사를 가졌다.
상해교통대학 관계자는 “미생물 및 생명화학공학 분야에서 전 세계 가장 탁월한 업적을 이룬 연구자인 이 교수를 초청해 마스터포럼을 개최하게 됐다”고 밝혔다.
이 교수는 현재 미래창조과학부의 기후변화 대응 기술개발사업과 글로벌프론티어 바이오매스 사업단 사업, 글로벌프론티어 지능형합성생물학 사업단에 참여해 화석원료로부터 생산되는 화학물질들을 재생가능한 비식용 바이오매스로부터 생산하기 위한 원천 및 응용기술들을 개발 중이다.
한편, 이 교수는 지난 19일 베이징에서 아시아 최초로 수여받은 암젠 생명화학공학상 수상기념 강연을 하기도 했다.
2013.06.25
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손상된 DNA의 돌연변이 유발 메커니즘 규명
- DNA 손상을 용인하는 특수 복제효소 Rev1의 조절 메커니즘 밝혀 -- “암 치료 및 예방에 크게 기여할 것” -
우리 학교 화학과 최병석 교수는 생체정보를 저장하는 DNA가 손상돼 회복하고 복제하는 과정에서 돌연변이가 발생하는 메커니즘을 규명했다.
연구결과는 분자세포생물학분야 세계적 학술지 ‘분자세포생물학(Journal of Molecular Cell Biology)’ 6월호 표지논문으로 실렸다.
산업의 급격한 발전으로 현대인들의 유전자는 예전에 비해 훨씬 다양하게 위협받고 있다. 오존층의 파괴로 인해 자외선에 그대로 노출되는 것은 물론 담배연기를 비롯한 수많은 발암물질의 공격은 우리 몸속의 DNA를 손상시킨다.
하루에도 수 만 번 끊임없이 일어나는 DNA의 손상을 효과적으로 회복시켜주지 못하면 암 등 치명적인 질병이 발생한다.
손상된 DNA가 회복반응에 의해 복구되지 않은 상태에서 자기복제가 일어나면 정상적인 복제를 담당하는 폴리머라제는 손상부위에 도달하면 DNA 합성을 정지하게 되고 세포의 죽음을 초래 한다.
인체는 이 같은 비상사태를 맞이해 복제담당 폴리머라제를 잠깐 쉬게 하고 손상된 DNA 부위를 그냥 지나치는 능력이 있는 특수한 복구담당 폴리머라제들을 동원해 손상부위를 통과하고 DNA 합성을 다시 시작한다.
이때 DNA는 많은 오류가 발생돼 심각한 돌연변이를 유발시킨다. 즉, 열악한 상황에 놓인 세포가 복제를 진행하지 못해 죽음을 맞기 보다는 생존을 위해 매우 부정확한 DNA 복제일지라도 선수를 교체하면서까지 복제를 진행하게 된다.
지금까지 학계에서는 Rev1 단백질이 이러한 과정을 조절할 것이라고 추정해 왔지만 그 구조와 기능은 명확하게 밝혀내지 못했다.
연구팀은 핵자기공명 분광법(NMR)과 X-ray를 이용해 DNA 복제과정에서 중추적인 역할을 하는 단백질(Polκ과 Rev1, Rev1과 Rev3/Rev7) 각각의 복합구조를 밝혀냈다.
이를 통해 ▲DNA가 손상 시 돌연변이가 유발되는 메커니즘 ▲DNA 복제효소간의 상호작용 ▲손상부위를 통과한 합성된 DNA가 더 연장되는 메커니즘을 분자수준에서 규명했다.
암의 직접적인 발병 원인이 DNA의 손상인 만큼 이에 대한 메커니즘을 밝혀내고 응용하면 개인별로 암의 원인을 제거할 수 있어 부작용 없는 맞춤형 항암제를 개발할 수 있을 것으로 전망된다.
최병석 교수는 이번 연구에 대해 “판코니 빈혈 환자들에게 암이 많이 발생되는 문제를 조사해보니 DNA복제 시 회복 기능이 고장 나 있더라”며 “손상된 DNA의 회복과 복제 과정에 대한 메커니즘 규명을 통해 암을 예방하고 치료하는데 크게 기여할 것”이라고 말했다.
이번 연구는 KAIST 화학과 최병석 교수와 류디난 박사의 주도로 수행됐고, KAIST 화학과 이지오 교수, 고준상 박사, 임경은 박사과정, 기초과학지원연구원 류경석 박사와 황정미 박사가 참여했다.
그림1. Polκ/Rev1/Rev7/Rev3 단백질 복합체 구조
그림2. Rev1, Polκ와 Rev7와 Rev3를 상호형질 주입된 세포의 공초점 현미경 영상
그림3. 논문표지
2013.06.03
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호흡 분석해 질병 진단한다!
- 나노섬유 형상 120ppb급 당뇨병 진단센서 개발 -- 음주 측정하듯 후~ 불면 질병 진단할 수 있어 -
우리 학교 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 인간이 호흡하면서 배출하는 아세톤 가스를 분석해 당뇨병 여부를 파악할 수 있는 날숨진단센서를 개발했다.
연구 결과는 신소재 응용분야 세계적 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’ 5월 20일자 표지논문으로 게재됐다.
인간이 숨을 쉬면서 내뿜는 아세톤, 톨루엔, 일산화질소 및 암모니아와 같은 휘발성 유기화합물 가스는 각각 당뇨병, 폐암, 천식 및 신장병의 생체표식인자(바이오마커)로 알려져 있다.
당뇨병의 경우 일반적으로 정상인은 900ppb(parts per billion), 당뇨환자는 1800ppb의 아세톤 가스를 날숨으로 내뿜는다. 따라서 날숨 속 아세톤 가스의 농도 차이를 정밀하게 분석하면 당뇨병을 조기에 진단할 수 있고 발병 후 관리를 쉽게 할 수 있다.
연구팀은 얇은 껍질이 겹겹이 둘러싸인 다공성 산화주석(SnO2) 센서소재에 백금 나노입자 촉매가 균일하게 도포된 1차원 나노섬유를 대량 제조하는 기술을 개발했다. 이 소재의 표면에 아세톤 가스가 흡착될 때 전기저항 값이 변화하는 120ppb급 아세톤 농도 검출용 센서에 적용해 날숨진단센서를 개발했다. 개발한 나노섬유 센서는 1000ppb급 아세톤 농도에서 소재의 저항 값이 최대 6배 증가해 당뇨병을 진단할 수 있음이 입증됐다.
이와 함께 7.6초의 매우 빠른 아세톤 센서 반응속도를 나타내 실시간 모니터링이 가능해져 상용화에 대한 기대를 높였으며, 전기방사 기술로 제조해 나노섬유형상을 쉽게 빠르게 대량생산할 수 있는 게 큰 장점이다.
연구팀이 개발한 날숨진단센서는 사람의 호흡가스 속에 포함된 다양한 휘발성 유기화합물의 농도를 정밀하게 분석할 수 있다. 따라서 당뇨병은 물론 향후 폐암, 신장병 등의 질병을 조기에 진단하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
김일두 교수는 이번 연구에 대해 “ppb급 농도의 날숨 휘발성 유기화합물 가스를 실시간으로 정밀하게 진단하는 나노섬유 센서를 당뇨병 또는 폐암 진단용 감지소재로 이용하면 다양한 질병을 조기에 검출하고 관리하는 일이 가능해질 것”이라고 말했다.
김 교수는 향후 다양한 촉매와 금속산화물 나노섬유의 조합을 통해 많은 종류의 날숨가스를 동시에 정확하게 진단하는 센서 어레이(array)를 개발해 상용화를 앞당길 계획이다.
미래창조과학부 글로벌프린티어사업 스마트 IT 융합시스템 연구단의 지원을 받은 이번 연구는 KAIST 신소재공학과 신정우 학부생(2월 졸업), 최선진 박사과정 학생, 박종욱 교수, 고려대학교 신소재공학과 이종흔 교수가 참여했다.
그림1. 날숨진단센서 어레이(우측)와 날숨진단센서 크기 비교(좌측 상단)
그림2. 나노섬유 센서들이 어레이로 구성된 당뇨진단 센서 이미지
그림3. 날숨 가스들을 분석하는 질병진단 분석기의 소형화 및 실시간 분석
그림4. 주석산화물 나노섬유를 이용한 당뇨진단 센서 이미지
2013.05.30
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2013 EEWS 사업경진대회 참가자 신청 접수 5월 31일(금)까지
- 녹색기술을 활용한 녹색창조의 길을 연다 -
- 참여 희망자는 5.31까지 접수하면 돼 -
KAIST(총장 강성모) EEWS기획단에서는 ‘2013 EEWS(Energy, Environment, Water, Sustainability) 사업경진대회’를 개최하며 참여를 원하는 신청자는 참가 의향서를 5월 31일(금)까지 제출하면 된다고 밝혔다.
KAIST는 인류의 지속성장을 위해 극복해야 할 21세기 중대 문제로 에너지(Energy) 부족, 환경(Environment) 오염, 물(Water) 자원 확보 및 지속가능한 성장(Sustainability) 분야를 선정하고 EEWS 연구를 수행해오고 있다. EEWS 연구결과는 산학협력으로 사업화를 위한 개발협약이 체결되어 녹색 창조경제의 시범모델이 되고 있다.
KAIST EEWS기획단(단장 이재규)에서는 EEWS 분야의 첨단기술 연구를 활성화시키고 관련 기술의 창업 및 사업화를 지원하기 위해 지난 2010년부터 매년 ‘EEWS 사업경진대회’를 실시하고 있다. 올해로 네 번째 열리는 EEWS 사업경진대회는 곧 신설될 KAIST 녹색성장대학원과 세계적인 창업투자회사인 디에프제이 아테네(DFJ Athena LLC) 및 일신창업투자와 공동으로 개최된다. EEWS 경진대회 역대 수상자들의 사업계획은 녹색창업으로 발전되었다.
경진대회는 신재생에너지·에너지 저장· 에너지효율제고· 온실가스감축· 해수담수화 등 EEWS 관련 기술을 활용한 사업화 방안을 제안하는 ‘사업기획‘ 부문과 EEWS 관련 첨단 기술을 제안하는 ’사업기술‘ 부문으로 나누어 진행된다. EEWS 관련 기술의 사업화에 관심 있는 사람은 누구나 참가할 수 있다. 수상자에게는 KAIST 총장 명의의 상장 및 총 3,000 만원의 상금이 수여되며 투자 대안으로 검토 받게 된다.
5월 31일(금)까지 참가의향서를 접수받고 있으며 참가의향서 다운로드 및 기타 자세한 내용은 http://eews.kaist.ac.kr/에서 확인할 수 있다.
2013.05.15
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깨지지 않는 스마트폰 화면 나온다!
- 유리섬유직물 적용한 고강도 플라스틱 디스플레이 기판 개발 -
- “기존 유리 기판 대체 가능해 일대 혁신 가져올 것” -
깨지지 않는 핸드폰 화면을 구현하고, 대화면 TV의 무거운 유리 기판 대신 가벼운 플라스틱 필름을 사용할 수 있는 길이 열렸다.
KAIST IT융합연구소 윤춘섭 교수(물리학과) 연구팀이 깨지기 쉬운 디스플레이 유리 기판을 대체할 수 있는 고강도 플라스틱 기판 원천기술을 개발했다.
윤 교수팀이 유리섬유직물을 무색투명 폴리이미드 필름에 함침시켜 만든 플라스틱 기판은 고내열, 고투명, 고유연, 고내화학, 고인장강도 특성을 갖고 있다. 소재는 플라스틱 필름의 장점인 유연성을 갖고 있으면서도 인장강도는 일반 유리보다 세 배 크고 강화유리와 비슷하다. 또 유리처럼 무색투명하고, 450℃까지 내열성을 가지며, 열팽창률은 기존 플라스틱 열팽창률의 10∼20%에 불과하다.
유리 기판은 표면이 매끄러울 뿐만 아니라 디스플레이 기판의 조건인 고내열, 고투명, 고내화학, 고인장강도 특성을 모두 가지고 있어 지금까지 핸드폰 화면, TV, 컴퓨터 모니터 등 거의 모든 디스플레이에 사용돼 왔다. 그러나 유리 기판은 무겁고 깨지기 쉬운 단점이 있어 최근 유리 기판을 대체할 목적으로 열적, 화학적 안정성이 우수한 플라스틱 재질의 무색투명 폴리이미드 필름이 활발하게 연구되고 있다.
그러나 무색투명 폴리이미드 필름은 내열성 및 기계적 강도가 충분하지 못하기 때문에 이를 보강하기 위해 유리섬유직물을 폴리이미드 필름에 함침시키면 필름의 표면 거칠기 및 광 투과도 조건이 악화되는 문제가 발생해 실용화되지 못하고 있다. 이는 유리섬유직물을 폴리이미드 전구체 용액에 함침시킬 때 용매가 증발하며 0.4µm(마이크로미터) 내외의 표면 거칠기가 발생하고, 무색투명 폴리이미드 필름과 유리섬유직물의 굴절률 불일치로 인한 광 산란이 심하게 발생하기 때문이다.
윤 교수팀은 투명 폴리이미드 필름의 굴절률을 유리섬유직물의 굴절률과 소수 네 자리까지 일치시키는 방법과, 필름의 표면 거칠기를 수 nm 수준으로 평탄화 시키는 핵심기술을 개발해 이 문제를 해결했다. 그 결과 110µm 두께의 유리섬유직물 함침 무색투명 폴리이미드 필름 기판에서 11ppm/℃의 열팽창률, 0.9nm의 표면 거칠기, 250MPa의 인장강도, 2mm의 굽힘곡률반경, 90%의 광 투과도를 달성했다.
윤춘섭 교수는 “개발된 기판은 기존 디스플레이의 유리 기판을 대체할 수 있고, 플렉서블 디스플레이 기판으로도 사용할 수 있다”며 “핸드폰 화면이 깨지는 문제점을 근본적으로 해결하고, 대면적 TV의 무게 및 두께를 획기적으로 줄일 수 있으며, 디스플레이 생산에 롤투롤 공정을 적용할 수 있어 디스플레이 산업에 일대 혁신을 가져올 수 있을 것”이라고 전망했다.
한편, 2008년부터 5년간 지식경제부의 ‘모바일 플렉시블 입출력 플랫폼 개발사업’의 지원으로 개발된 이 기술은 총 3건의 특허출원을 마치고 관련기업과 기술 이전을 협의 중이다.
그림1. 유리섬유직물의 굴절률이 무색투명 폴리이미드 필름의 굴절률과 일치된 경우의 필름 투명도(좌측)와 일치되지 않는 경우(우측). 좌측의 글자는 선명하게 보이는 반면 우측의 글자는 뿌옇게 보인다.
그림2. 개발한 유리직물섬유 사진
2013.05.14
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KAIST 인문사회과학연구소, 제3회 시민인문강좌 무료 개설
- 일반 시민 대상 25일부터 홈페이지에서 접수 -
KAIST(총장 강성모)가 일반 시민을 대상으로 3회째 인문 및 교양 강좌 프로그램을 무료로 개설한다.
KAIST 인문사회과학연구소가 주최하는 ‘시민인문강좌’는 4월 30일부터 6월 4일까지 매주 화요일 오후 3시부터 2시간 동안 KAIST 인문사회과학동 국제세미나실에서 총 6회에 걸쳐 개최된다. 인문학 분야에 관심이 많은 일반인이라면 누구나 시민강좌에 참석할 수 있다. 참가 신청은 4월 25일에서 28일까지 인문사회과학과 홈페이지(http://hss.kaist.ac.kr)에서 접수 가능하며 수강료는 전액 무료다.
‘과학문명사의 발자취’라는 주제로 진행되는 이번 시민강좌에서 수강생은 세계과학문명의 탄생에서부터 현대에 이르기까지 과학이 인류문명 발전에 기여한 부분에 대한 이해를 넓히고, 한국 과학문명 발달사를 고찰함으로써 우리나라 과학의 위상을 다시 생각해보는 기회를 가진다.
6개 강좌의 주제는 ▴서양 고대 과학문명의 시작 ▴갈릴레오·데카르트·뉴턴 등 대과학자가 일군 17세기 유럽의 과학혁명 ▴인체에 대한 탐구 영역을 근본적으로 바꾼 20세기 분자생물학의 혁명 ▴고대 동아시아 과학 문명과 한국 과학문명의 시작과 전개 ▴조선 후기 동서양 과학문명의 조우 ▴한국과학문명의 황금기: 세종시대의 과학적 성취와 실패 요인이다.
강사진은 과학문명사 분야의 국내 최고 권위자들로 구성되었다. 한국에서 과학사 연구를 개척한 “과학사의 전도사”로 불리는 송상용(한국과학기술한림원) 교수, 한국과학사 연구의 패러다임을 바꾼 박성래(전 외대 부총장) 교수, 조선 후기 동서 교류사의 권위자인 임종태(서울대 과학사 및 과학철학 협동과정) 교수와 함께 서양과학사 연구에서 혁혁한 성과를 내고 있는 박민아(카이스트 과학정책대학원) 연구 교수, “한국의 과학과 문명”(총 37권 시리즈) 연구책임을 맡고 있는 한국과학문명사연구소장 신동원(카이스트 인문사회과학과) 교수가 강좌에 참여한다.
이번 강좌를 총괄하는 신동원 KAIST 인문사회과학과 교수는 “현대 사회는 과학문명에 기반을 두고 있으며 전근대 시대에도 과학은 한 문명의 물질적, 정신적인 토대가 되었다. 이번 인문학 강좌에 많은 시민이 참여해 서양, 동양, 한국 과학문명을 전반적으로 이해하는 소중한 기회가 됐으면 좋겠다”라고 말했다.
강좌에 대한 상세내용은 홈페이지(http://hss.kaist.ac.kr/)에서 확인하면 된다.
붙임: 2013년 시민인문강좌 안내
2013년 KAIST 제3회 시민인문강좌
<과학문명사의 발자취>
⚫기간: 2013년 4월 30일~6월 4일(총6회)
⚫시간: 화요일 오후 3시~5시
⚫장소: 카이스트 인문사회과학동 국제세미나실(N4, 1431호)
⚫강의 시간표
일시
연사
분야
제목
4.30
신동원
과학사
(KAIST/인문사회과학과 부교수)
1강. 과학문명을어떻게 볼 것인가?
-한국고대과학문명의 탐색
5.7
송상용
과학사․과학철학
(한국과학기술한림원)
2강. 고대과학문명
5.14
박민아
서양과학사
(KAIST/과학기술정책대학원 연구교수)
3강. 뉴턴의 과학, 뉴턴의 신
5.21
박민아
서양과학사
(KAIST/과학기술정책대학원 연구교수)
4강. DNA 이중나선 발견의 뒷이야기
5.28
임종태
한국과학사
(서울대학교/과학사·과학철학 협동과정 부교수)
5강. 서양과학과의 첫 만남, 그 첫 인상
–300년 전 한국 과학의 단면들
6.4
박성래
한국과학사
(한국과학기술한림원)
6강. 세종의 과학적 성취-조선 근대화의 좌절
문의: 카이스트 인문사회과학연구소 T. 350-4687, E-mail. baobab@kaist.ac.kr
2013.04.23
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KAIST, 녹색산업 창업 ․ 사업 사례 공모전 개최
- 공모전 결과는 사례집으로 발간돼 -
KAIST(총장 강성모)가 에너지 고갈, 탄소 배출, 물 부족 등 인류 공동의 문제를 해결할 수 있는 녹색기술을 이용해 녹색산업을 창업하거나 사업으로 개발시킨 사례를 공모한다.
KAIST EEWS(Energy, Environment, Water, and Sustainability)기획단과 KAIST 경영대학 녹색정책과정이 공동으로 추진하고 있는 ‘녹색산업 창업․사업 사례 공모전’은 녹색기술 응용 사례를 발굴하고 녹색산업 개발을 널리 알림으로써 지속가능한 저탄소 녹색성장에 대한 국내 관심과 지원을 유도하고자 개최된다.
국제적으로 녹색경영이 중요한 이슈가 되고 있지만 여전히 국내에서는 녹색경영에 대한 실태 파악 및 효율적인 녹색경영을 위한 분석 작업이 저조하게 추진되고 있다. KAIST EEWS기획단은 이번 공모전을 통해 국내 기업의 우수한 녹색기술경영 사례를 선정하고 우수사례는 개발 후 사례집으로 발간해 녹색경영을 도입하고 추진하고자 하는 국내․외 기업이 지표로 활용할 수 있도록 공개할 계획이다.
신재생에너지, 에너지효율 제고, 온실가스 감축, 해수 담수화, 원자력 안전 증진 등 EEWS와 관련된 분야의 주제로 녹색산업계 종사자나 창업자, 교수, 학생 등 누구나 공모전에 참가할 수 있다. 5월 20일(월)까지 참여의향서를 접수받고 있으며 참여의향서 및 제안서 제출 등 기타 자세한 내용은 EEWS기획단 홈페이지(http://eews.kaist.ac.kr/)에서 확인하면 된다.
EEWS란 에너지 고갈, 환경오염, 물부족 및 지속성장 가능성 등 21세기 인류가 직면하고 있는 글로벌 이슈의 해결을 위해 KAIST가 추진하고 있는 연구프로젝트다.
※ 첨 부: 공모전 내용
[2013 녹색창업/녹색사업 사례주제 모집 및 사례개발]
KAIST EEWS(Energy, Environment, Water and Sustainability)기획단은 에너지 고갈, 탄소 배출, 물 부족 등 인류 공동의 문제를 해결할 수 있는 녹색기술을 이용하여 녹색사업으로 진출한 사례를 발굴하여 널리 전파하고자 KAIST 경영대학 녹색정책과정과 공동으로 “녹색경영 사례집”의 발간을 계획하고 있으며, 사례집에 포함할 녹색사업 사례에 관한 제보를 공모하오니 많이 참가하여 주시기 바랍니다.
□ 내용
1단계. 녹색창업 및 녹색사업 사례주제 공모
* 녹색기술을 이용한 창업 또는 기업 경영 사례
* 10건의 우수사례 선정, 각 30만원 상금 지급
2단계. 1단계 공모에서 선정 된 사례주제 중 우수사례 개발
* 1단계에서 채택된 사례주제 중 일부를 선발하여 사례를 개발하고자 함.
* 관련 사항은 아래 사례개발 절차를 참고 바람
□ 공모주제
녹색기술을 통한 창업, 사업 및 활용 사례
* 신재생에너지(태양전지, 풍력발전, 지열발전, 친환경 연료전지 등)
* 에너지 효율 제고(친환경 제품 및 공정개발, 건축, 차량 등)
* 온실가스 감축(온실가스 포집 및 저장 등)
* 해수의 담수화, 원자력 안전증진을 위한 사례 등
* 기타 녹색기술을 응용 한 사례
□ 응모자격
* 산업계 종사자 및 창업자
* 관련 주제 연구자 (교수, 학생 포함)
□ 응모기간
* 참여의향서 제출 (1쪽 분량) : 2013. 5. 20(월) 까지
※ 사례의 주제 및 산업과 회사 등 간략한 설명과 제안자 성명 및 연락처만
제출
* 제안서 제출 (5~10쪽 분량) : 2013. 6. 28(금) 까지
□ 응모방법
* 참여의향서
※ 첨부양식 사용, 이메일 제출(yj.cho@kaist.ac.kr)
* 제안서
※ EEWS 홈페이지(http://eews.kaist.ac.kr)에 직접 Upload
※ Upload 관련 내용은 홈페이지에 안내 될 예정입니다.
Upload 전 방문하여 확인하시기 바랍니다.
□ 우수사례 당선 발표
* 2013. 07. 19.(금)
□ 시상
* 10건의 우수사례 주제 선정, 각 30만원 상금 지급
□ 사례 개발 절차
* 1단계 공모에서 선정 된 사례주제 중 우수사례 개발
1단계
- 1단계에서 채택된 사례 중 선발된 사례는 제안자 또는 제3의 필자를 통해
경영사례로 개발할 예정임. 집필자에게는 300만원의 집필비가 지급 되며
사례의 저자로 등재 됨.
- 한글 본에 추가하여 영문으로 작성할 경우 영문집필비 100만원을 추가
지급함. ※ 사례개발 제안서 양식 및 가이드라인은 EEWS 홈페이지
(http://eews.kaist.ac.kr)에 게시할 예정이며, EEWS기획단에서 추가 안내를
드리겠습니다.
□ 문의
* 조윤정 행정원 / KAIST EEWS기획단(http://eews.kaist.ac.kr)
녹색사례 공모 담당
02)958-3052, E-mail: yj.cho@kaist.ac.kr
* 윤희정 행정원 / KAIST 경영대학 녹색성장대학원
(http://www.business.kaist.ac.kr/gsgg/)
* 이재규 교수 / KAIST 경영대학, EEWS기획단장 / jklee@business.kaist.ac.kr
2013.04.18
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