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공수현 박사(물리학과 졸업), 사이언스 紙에 논문 게재
〈 공 수 현 박사 〉
우리 대학 물리학과 졸업생(지도교수 조용훈)으로 네덜란드 델프트 공과대학교에서 박사 후 연구원으로 재직 중인 공수현 박사가 빛의 방향을 이용해 반도체 내부의 스핀을 제어하는 기술을 개발했다.
공 박사의 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘사이언스(Science)’ 26일자에 게재됐다.
반도체 내부의 전자는 스핀이라는 양자 상태를 갖게 되는데 이 상태를 이용하면 더욱 많은 정보를 처리할 수 있는 차세대 전자소자를 개발할 수 있다.
하지만 기존의 반도체 스핀 소자는 상온에서 스핀 정보를 유지하기 어렵다는 한계가 있다.
공 박사는 반도체의 스핀 상태와 빛의 방향이 일대일로 연결된 소자를 개발했다. 즉, 반도체 속 스핀 회전이 반대방향이 되면 빛의 방향도 반대방향으로 진행하기 때문에 빛의 방향만으로 반도체 스핀 정보를 제어할 수 있게 된다.
빛은 주변 환경에 대해 매우 안정적이기 때문에 반도체 스핀 정보를 빛으로 전환시켜주면 먼 거리에서도 스핀 정보를 전달할 수 있다.
또한 수백나노미터 지름의 금속 나노막대를 이용하면 빛의 파장보다 더 작은 영역에 빛을 집속시킬 수 있고 이 빛은 금속 나노막대를 따라 진행된다.
금속 나노막대 근처에서는 빛의 편광 방향이 회전을 하는 광학 스핀을 형성하고, 빛의 진행 방향을 바꾸면 광학 스핀의 회전 방향이 바뀌게 된다. 즉, 광학스핀의 회전 방향과 빛의 진행 방향이 일대일 관계가 있음을 증명했다.
이 때 생기는 광학 스핀은 같은 방향으로 회전하는 반도체 속 스핀과 상호작용할 수 있는데, 스핀 방향은 유지한 채 빛의 스핀이 반도체 스핀으로 전환되거나 그 반대의 현상이 발생할 수 있다.
따라서 반도체 스핀 회전 방향도 빛의 진행 방향으로 일대일 전환이 돼 빛의 경로를 이용해 반도체 스핀 정보를 제어하고 통신할 수 있는 새 개념의 스핀네트워크 소재를 개발할 수 있다.
연구팀은 실험적인 구현을 위해 2차원 반도체 물질인 이황화텅스텐 박막을 이용했고 2차원 반도체 스핀 정보가 90% 이상의 효율로 빛의 방향정보로 전환되는 것을 증명했다.
공 박사는 “이번 연구결과는 상온에서 자기장 없이도 반도체의 스핀을 조절할 수 있는 방법이기 때문에 향후 스핀관련 연구 및 소자에 활용할 수 있다”며 “궁극적으로 양자화된 빛인 광자를 이용해 반도체의 단일 스핀을 조절해 양자컴퓨팅 개발에 응용하는 것이 목표이다”고 말했다.
공수현 박사는 2009년 우리 대학 물리학과 대학원에 입학 후 조용훈 교수의 지도를 받아 2015년 박사학위를 취득했으며 현재 네덜란드 델프트 공과대학교(Delft University of Technology) 카블리 나노과학연구소 Kobus Kuipers 그룹에서 박사 후 연구원으로 일하고 있다.
2018.01.26 조회수 11059 -
2017년 올해의 KAIST인에 물리학과 박용근 교수 선정
우리대학은 물리학과 박용근(사진·37세)교수를 ‘2017년 올해의 KAIST인’으로 선정, 2일 오전 대강당에서 열린 시무식 자리에서 시상했다. ‘올해의 KAIST인 상’은 한 해 동안 국내외에서 KAIST 발전을 위해 노력하고 교육과 연구 실적이 탁월한 인물에게 수여하는 상으로 지난 2001년에 처음 제정됐다.
17번째 수상의 영예를 거머쥔 박용근 교수는 홀로그래픽 측정과 제어기술을 개발하고 새로운 응용분야 정립을 통해 KAIST의 위상을 높였다는 평가를 받았다. 박 교수는 특히 작년 국제학술지인 네이처 포토닉스(Nature Photonics)지에 ‘3차원 디스플레이’를, 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)지에는 ‘세포 광조작’을, 그리고 사이언스 어드밴시스(Science Advances)지에 ‘탄저균 진단’과 관련한 연구 성과를 각각 게재함으로써 뉴스위크(NewsWeek)와 포브스(Forbes) 등 다수의 해외 유명 언론으로부터 주목을 받았다.
박 교수는 또 이 같은 기초연구 성과를 바탕으로 벤처기업인 ‘Tomocube’사를 설립해 차세대 세포현미경인 3차원 홀로그래픽 현미경을 출시하는데 성공, 작년 말 현재 미국·일본을 비롯한 여러 국가에 수출하고 있다. 이밖에 박테리아 신속 진단 기술을 보유한 스타트업 ‘더웨이브톡(THE WAVE TALK)’의 공동창업자로서 신성장 동력 기반을 확보하는 등 KAIST의 위상을 높인 공로를 인정받았다.
박용근 교수는 “KAIST인이라면 누구나 최고의 명예로 생각하는 이 상을 받게 돼 개인적으로는 매우 큰 영광이며 동시에 무거운 책임감을 느낀다”며“앞으로도 연구와 교육에 매진하여 국내외에서 KAIST의 위상을 높이는데 기여 하겠다”고 소감을 밝혔다.
2018.01.02 조회수 10492 -
정우철 교수, 소량 금속으로 연료전지 수명 극대화기술 개발
〈 정우철 교수(오른쪽)와 연구진 〉
우리 대학 신소재공학과 정우철 교수 연구팀이 서울시립대학교 한정우 교수와의 공동 연구를 통해 소량의 금속으로 연료전지의 수명을 향상시킬 수 있는 새로운 전극소재 기술을 개발했다.
구본재 박사과정과 서울시립대 권형욱 박사과정이 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 에너지, 환경 분야 국제 학술지 ‘에너지&인바이러멘탈 사이언스(Energy&Environmental Science)’ 2018년도 1호 표지논문에 선정됐다.
연료전지는 친환경이면서 신재생에너지원으로 주목받고 있는 에너지변환기술이다. 특히 세라믹 소재로 구성된 고체산화물 연료전지는 수소 이외에도 바이오매스, LNG, LPG 등 다양한 종류의 연료를 직접 전기에너지로 바꿀 수 있는 장점을 갖는다. 이를 통해 발전소, 전기자동차, 가정용 예비전원 등 분야에 폭넓게 사용될 것으로 전망되고 있다.
고체산화물 연료전지의 성능을 좌우하는 핵심 요소는 산소의 환원 반응이 일어나는 공기극으로 현재 페로브스카이트(ABO3) 구조의 산화물들이 주로 사용된다.
그러나 페로브스카이트 산화물들은 작동 초기 성능이 뛰어나지만 시간이 지날수록 성능이 저하돼 장기간 사용이 어렵다는 한계를 갖는다.
특히 공기극의 작동 조건인 고온 산화 상태에서 산화물 표면에 스트론튬(Sr) 등의 2차상이 축적되는 표면 편석 현상이 발생함으로써 전극의 성능을 낮추는 것으로 알려졌다. 아직까지 이러한 현상의 구체적인 원리와 이를 억제할 수 있는 효과적인 해결책이 나오지 않았다.
정 교수 연구팀은 페로브스카이트 산화물이 변형될 때 면 내 압축 변형이 일어나 스트론튬의 편석을 발생시키는 것을 계산화학적 및 실험적 결과를 통해 확인했다.
연구팀은 페로브스카이트 산화물 내부의 부분적인 변형 분포가 스트론튬 표면 편석의 주요 원인임을 규명했다.
이를 바탕으로 정 교수 연구팀은 크기가 다른 금속을 산화물 내에 장착함으로써 공기극 소재 내부의 격자변형 정도를 제어하고 스트론튬 편석을 효과적으로 억제하는데 성공했다.
정 교수는 “이 기술은 추가적인 공정 없이 소재를 합성하는 과정에서 소량의 금속입자를 넣는 것만으로 구현된다”며 “향후 고내구성 페로브스카이트 산화물 전극을 개발하는 데 유용하게 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
이 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 본 연구의 Energy & Environmental Science 논문지의 커버 이미지
그림2. 전극의 격자변형 정도와 Sr 편석, 전극반응의 상관관계
그림3. 개발한 기술을 적용하여 안정화된 고체산화물 연료전지 공기극의 표면
2017.12.26 조회수 11309 -
2017 웨어러블 컴퓨터 경진대회 개최
우리대학은 10월 21일(토)부터 24일(화)까지 4일간 대전 엑스포 시민광장에서 열리는 대전 사이언스 페스티벌 부대행사의 일환으로 입는 컴퓨터 경진대회인‘2017 웨어러블 컴퓨터 경진대회’를 개최한다. 올해로 13회째를 맞는 ‘웨어러블 컴퓨터 경진대회’는 대학생 특유의 반짝이는 아이디어와 최신 기술을 이용해 공상과학 영화나 만화에서 볼 수 있는 착용하는 컴퓨터를 직접 제작해 볼 수 있는 대회다.
올해 대회에는 전국 대학에서 60여 개 팀이 참여했으며, 대회기간 중 서류 및 발표심사와 본선대회 등 총 3차례에 걸친 심사 과정을 거쳐 최종 우승팀에게는 과학기술정보통신부 장관상과 함께 300만원의 상금이 수여된다. '웨어러블 컴퓨터’는 사용자가 이동 중에도 자유자재로 컴퓨터를 사용하기 위해 신체와 의복 일부분에 착용할 수 있도록 제작된 기기로, 최근에는 스마트 폰과 연동돼 인터넷 기반의 다양한 서비스 제공이 가능한 제품이 주목을 받고 있다.
이번 대회에 출품한 작품 중에서 ‘V-link’로 대회에 참가한 김진혁(연세대·커피맛곱창팀)학생은 “VR(가상현실)을 이용한 기술이 제법 보급됐지만 현재 VR기기들은 별도의 입력장치가 필요해 손이 자유롭지 못하다”며 “V-link는 얼굴 근육만으로 VR기기를 조정하기 때문에 사용자의 손에 자유를 줄 수 있으며, 손을 사용할 수 없는 사람도 쉽게 사용할 수 있다 ”고 개발 배경에 관해 설명했다.
또 다른 작품 ‘WCVR’로 참가한 최진혁(동아대·Iron Heart)학생은 VR기기와 밴드형 웨어러블 기기를 이용해 로봇을 조종하는 시작품을 제작해 큰 주목을 받았다. ‘WCVR’은 로봇의 시야를 360도 캠을 이용하여 VR기기로 공유하고 이를 바탕으로 웨어러블 밴드를 착용한 사용자의 행동과 동일하게 로봇을 움직이는 기능을 갖고 있다. 인력을 투입하기 위험한 재난 현장에서 구조 로봇으로서의 역할을 기대할 수 있다.
이밖에 ▲사용자의 손동작만으로 가상현실 게임을 즐길 수 있는 글러브(계명대·VRinger팀) ▲취업준비생을 위한 가상면접 연습 VR 디바이스(충남대·Grow팀) ▲스스로 사물의 모양을 판단하여 물건을 집는 전자의수(고려대&인하대 연합, Open Arms팀) ▲저 시력 장애인들을 위한 VR 시각 보조 장치(중앙대·써드아이팀) 등 이번 대회 미션인 VR디바이스를 이용한 창의적인 작품이 출품됐다. 행사에 관한 상세한 정보는 홈페이지( http://www.ufcom.org )를 통해 확인할 수 있다.
대회 위원장인 KAIST 전기및전자공학부 유회준 교수는 “최근 인공지능(AI,Artificial Intelligence)과 웨어러블 컴퓨터에 대한 산업계 관심이 갈수록 커지고 있다”며“올해로 13년째를 맞는 웨어러블 컴퓨터 경진대회는 4차 산업혁명 시대에 대비한 미래 인재발굴의 견인차 역할을 할 것”이라고 강조했다. 유 교수는 또 “대전광역시가 특히 미래 기술을 선도하며 젊은이들의 창의성을 북돋는 명소로 자리를 잡을 것”이라고 이번 대회의 개최의미를 밝혔다.
2017.10.19 조회수 8709 -
제16회 포스텍-KAIST 학생대제전, 22~23일 우리대학에서 개최 예정
일명 ‘사이언스 워(Science War)’라는 별칭으로도 유명한 ‘KAIST·포스텍(POSTECH) 학생대제전’이 22~23일 양일간에 걸쳐 대전 우리대학 본원에서 열린다. 이 대회는 우리나라의 대표적인 이공계 특성화 대학이자 국내 과학기술을 대표하는 우리대학과 포스텍(총장 김도연)이 학생들의 활발한 교류를 통한 친목도모와 함께 학생 개개인의 소질과 능력을 마음껏 발산할 수 있는 기회를 주고자 마련한 행사인데 2002년부터 시작해서 올해로 16회째를 맞는다. 양교가 매년 9월 대전과 포항에서 번갈아 가며 정기교류전 형태로 열고 있는 학생대제전은 주관대학을 뒤에 표기하는 원칙에 따라 올해는 ‘포·카전(戰)’이라 불린다.
22~23일 이틀 동안 대전 우리대학 내 노천극장과 대운동장·류근철 스포츠 컴플렉스 등에서 열리는 이번 ‘포·카전(戰)’은 국내 최고의 이공계 두뇌들이 참가하는 행사라는 타이틀에 걸맞게 해킹·인공지능(AI)·과학퀴즈 등 과학경기 3개 종목과 농구·축구·야구·e-Sports(League of Legends) 등 운동경기 4개 종목 등 모두 7개 종목에서 대결을 펼친다. 이밖에 번외경기로는 배드민턴 경기도 함께 열린다. 7개 종목 중 4개 종목 이상 승리한 대학이 종합우승을 차지하는데 작년 대회까지는 우리대학이 8승 6패로 앞서가고 있다.(2009년은 신종플루로 인해 대회가 취소됐음)
제 11회 대회(2012년)때부터 제 14회 대회(2015년)까지 4연승을 거둔 우리대학이 올해 대회에서는 작년에 잃었던 우승을 되찾을 것인지, 아니면 작년 4연패 사슬을 끊는데 성공한 포스텍이 원정지인 대전에서 또 다시 우승을 차지해 2연승을 달성할지가 이번 ‘포·카전(戰)’최고의 관전 포인트다.
이밖에 21일 오후 7시 노천극장에서 열리는 전야제에서는 우리대학의 '엘카(ELKA)’와 포스텍의 ‘치어로’ 등 양교 응원단이 치열한 응원전을 통해 학생들과 유성구 구성동 등 학교부근 일대의 지역주민들에게 흥미진진한 눈요기 거리를 제공한다. 또 23일 오후 8시부터 노천극장에서 열리는 폐막식에는 음악 동아리 ‘강적’과 ‘스터전’(이상 우리대학), ‘피펑크’와 ‘스틸러’(이상 포스텍) 등 두 학교를 대표하는 동아리 공연과 래퍼인 지조와 키썸의 초청공연 등 다양한 프로그램이 마련돼 있어 학교측은 학생들이 그동안 쌓인 스트레스를 해소할 수 있는 기회가 될 것으로 기대하고 있다.
2017.09.19 조회수 8776 -
제13회 KAIST 조정훈 학술상에 미국 버클리대 웡 지징 박사
〈 웡 지징 박사 〉
‘제13회 KAIST 조정훈 학술상’ 수상자로 미국 UC 버클리大 웡 지징(Wong, Zi Jing) 박사가 선정됐다. 웡 박사는 광학 메타물질 분야에서 Zero 굴절율 구현, 굴절율의 조작, 3D 투명 망토 구현 등 국제적으로 인정받는 우수한 연구업적과 함께 세계 최고의 권위를 자랑하는 과학저널인 사이언스(Science)와 네이처 포토닉스(Nature Photonics)에 각각 3편과 2편의 연구논문을 발표한 공로를 인정받았다.
웡 박사는 이와 함께 미국 재료연구학회가 주는 최우수 대학원생 연구상(MRS Graduate Student Award-Gold medal) 등 국제적으로 저명한 다수의 학회로부터 베스트 논문상을 수상했다. 우리대학은 웡 박사 외에 항공우주공학과 박사과정 김현탁씨를 비롯, 고려대 기계공학과 석·박사 통합과정 박호성, 공주사대부고 최형진 등 학생 3명을 장학생으로 선발하고 이들에게 12일 오전 본관 1층 대회의실에서 신성철 총장이 직접 장학금을 전달했다.
'KAIST 조정훈 학술상’은 2003년 5월 로켓실험실에서 연구를 수행하던 중 불의의 사고로 숨진 故 조정훈 명예박사를 기리기 위해 제정됐다. 이 상은 故 조 박사의 부친인 조동길 공주대 교수(국어교육학과·2015년 정년 퇴임)가 유족보상금 및 사재를 합쳐 우리대학에 학술기금으로 기부한 4억7,800만원을 재원으로 만들어졌으며 학교는 2005년부터 매년 항공우주공학분야에서 뛰어난 연구업적을 이룬 젊은 과학자를 발굴해 시상하고 있다.
학교는 또 이 기금으로 故 조 박사가 재학했던 우리대학과 고려대, 공주사대부고에서 매년 각 1명씩 장학생을 선발해서 장학금을 수여하고 있는데 학술상 수상자에게는 2,000만원의 상금이, 그리고 대학(원)생은 400만원, 고등학생은 250만원의 장학금이 지급된다.
2017.05.12 조회수 9173 -
김세윤 교수, 이노시톨 대사효소에 의한 패혈증 유발 염증전달신호 규명
우리 대학 생명과학과 김세윤 교수 연구팀이 이노시톨 생합성 대사의 핵심효소인 IPMK (Inositol polyphosphate multikinase)에 의해 패혈증 등의 선천성 면역반응을 매개하는 신호전달네트워크가 정교하게 조절되는 현상을 규명했다.
김은하 박사과정이 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 서울대학교 성노현 교수 연구팀과 공동으로 진행됐고 사이언스 어드밴시스(Science Advances)지 4월 21일자에 게재됐다.
김세윤 교수 연구팀은 이노시톨 대사체 및 생합성 대사를 수 년 간 연구했고 이노시톨 다인산 멀티키나아제 효소(IPMK)에 의한 세포 성장 및 에너지 대사조절 기능을 다각적으로 규명한 바 있다.
이번 연구에서는 대식세포(macrophage) 특이적으로 IPMK 효소가 결핍된 생쥐에서 패혈성 쇼크를 유발시켰을 때 염증수준이 현저히 저하되고 또한 높은 생존율을 보이는 것을 확인했다. 이는 선천성 면역의 핵심인 염증반응이 강력히 저해되는 것을 의미한다.
IPMK 효소가 면역신호조절물질인 TRAF6 단백질과 직접 결합해 TRAF6 단백질의 분해를 조절하는 유비퀴틴화를 억제함을 규명했고, IPMK효소와 TRAF6단백질간 결합력을 저해할 수 있는 펩타이드를 활용함으로써 내독소에 의한 염증반응을 낮출 수 있음을 다각적으로 검증했다.
이번 연구는 미생물 감염 등에 의한 패혈증 발병의 원리를 규명함과 동시에 최근 급증하는 선천 면역 질환 (ex. 신경계 염증질환 및 당뇨)에 대한 이해를 넓히고 새로운 치료기술개발에 필요한 학문적 토대를 제공했다는 의의를 갖는다.
이번 연구는 미래창조과학부 뇌과학원천기술개발사업의 지원을 받아 이뤄졌다.
□ 그림 설명
그림1. IPMK 효소의 선천성 면역조절 모식도
2017.04.25 조회수 13077 -
박희성 교수, 맞춤형 단백질 변형기술 동물 모델 적용에 성공
우리 대학 화학과 박희성 교수 연구팀이 아주대 의과대학 박찬배 교수와의 공동 연구를 통해 동물 모델에서 단백질의 아세틸화 변형을 조절할 수 있는 기술을 개발했다.
인간의 질병 연구에 대표적으로 쓰이는 쥐 모델에서 단백질 아세틸화를 조절할 수 있게 돼 다양한 질병의 원인을 밝힐 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구는 미래창조과학부의 글로벌프런티어사업(의약바이오컨버젼스연구단, 단장 김성훈)과 지능형 바이오시스템 설계 및 합성연구단(단장 김선창), 식약처의 미래 맞춤형 모델동물개발 연구사업단(단장 이한웅)의 지원을 받아 수행됐다.
이번 연구 결과는 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 21일자 온라인 판에 게재됐다.
우리 몸의 세포에서 만들어지는 2만 여종의 단백질은 생합성 이후 인산화, 아세틸화, 당화 등 200여 종의 다양한 변형(post-translational modification)이 발생하게 된다.
세포 내 단백질들은 다양한 변형을 통해 기능과 활성이 조절되며 이러한 변형은 생체 내에서 세포 신호 전달 및 성장 등 우리 몸의 정상적인 신진대사 활동을 조절하는 매우 중요한 역할을 한다.
하지만 유전적 또는 환경적 요인으로 인해 단백질 변형이 비정상적으로 일어나면 세포의 신호 전달, 대사 활동 등이 손상돼 암, 치매, 당뇨를 포함한 다양한 중증 질환을 유발한다.
기존에는 이러한 비정상적 단백질 변형을 동물 모델에서 인위적으로 유발시키고 제어하는 기술이 존재하지 않아 질병의 원인 규명 및 신약 개발 연구에 어려움이 있었다.
박 교수팀은 2016년 9월 다양한 비정상 변형 단백질을 합성할 수 있는 맞춤형 단백질 변형 기술을 개발해 사이언스(Science)지에 발표한 바 있다.
연구팀은 기존 연구를 더 발전시켜 각종 암과 치매 등의 이유가 되는 퇴행성 신경질환의 원인인 비정상적인 단백질 아세틸화를 동물 모델에서 직접 구현하는 기술을 개발했다.
연구팀은 이 기술을 바탕으로 실험용 쥐의 특정한 발달 단계나 시기에 표적 단백질의 특정 위치에서 아세틸화 변형을 조절할 수 있음을 증명했다.
또한 다른 조직에 영향을 주지 않고 간이나 콩팥 등 특정 조직이나 기관에서만 표적 단백질의 아세틸화 변형 제어가 가능함을 확인했다.
연구팀은 “이 기술은 암과 치매 등 단백질의 비정상적 변형으로 발생하는 각종 질병의 바이오마커 발굴 등 질병 원인 규명 연구의 획기적인 전기를 마련할 것으로 기대된다”고 말했다.
박희성 교수는 “실용화 될 경우 지금까지 실현이 어려웠던 다양한 질병에 대한 실질적 동물 모델을 제조할 수 있을 것으로 전망된다”며 “향후 맞춤형 표적 항암제 및 뇌신경 치료제 개발 등 글로벌 신약 연구에 새 패러다임을 열 것이다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 아세틸화 변형 조절 마우스 개발 및 아세틸화 제어 결과
그림2. 비정상적인 단백질 변형 및 각종 질병의 모식도
2017.03.06 조회수 10489 -
윤동기 교수, 금속에 버금가는 정렬도 갖는 액정 개발
우리 대학 나노과학기술대학원 윤동기 교수 연구팀이 유동적으로 움직이는 액정 재료들을 금속과 같이 단단한 결정처럼 움직이지 않게 만드는 3차원 나노패터닝 기술을 개발했다.
이 기술은 수십 나노미터 수준의 제한된 공간에서 액정 분자들의 자기조립(self-assembly) 현상을 유도해 이뤄진다. 이는 승강기 안에 적은 수의 사람들이 있다가 많은 사람이 탑승하면서 빽빽하게 자리를 차지하는 현상과 비슷하다.
김한임 박사가 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 사이언스의 자매지인 ‘사이언스 어드밴스(Science advances)’ 2월 10일자 온라인 판에 게재됐다. 이번 연구는 향후 유기 분자 기반의 나노재료를 활용하는 기술에 다양하게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
액정 재료는 손쉬운 배향 제어, 빠른 반응 속도, 이방적(anisotropic)인 광학 특성 등으로 인해 액정표시장치(LCD), 광학 센서 등에 이용되는 대표적인 유기 소재이다.
그러나 액정 재료는 물풀과 같이 유동적으로 흐르기 때문에 구조의 제어가 어렵고 안정적이지 않아 활용 범위가 제한됐다.
연구팀은 문제 해결을 위해 액정 재료가 들어 있는 수십 나노미터크기의 2차원의 한정된 공간을 위아래 옆, 사방에서 눌러주는 시스템을 개발했다.
게스트(guest) 역할의 액정물질과 상호작용하는 호스트(host) 물질을 3차원적 나선형의 나노구조체로 제작함으로써 효과적으로 게스트 액정물질을 제어하는데 성공했다.
이렇게 공간 자체를 줄이게 되면 유동적으로 흐르는 액정 물질조차 마치 고체처럼 단단해지는 효과가 발생한다.
기존 연구가 단순히 2차원의 고정된 공간을 한정적으로 이용했다면 이번 연구는 고정된 공간을 인위적으로 조절함으로써 그동안 존재하지 않던 좁은 공간을 3차원적으로 구현한 것이다.
이 기술을 이용하면 냉각이나 건조 등의 추가 공정 없이도 유기액정재료를 금속 결정상에 버금가는 배열로 3차원 공간에 균일하게 제어할 수 있다.
이를 통해 새로운 개념의 액정 기반 3차원 나노패터닝 기법을 개발할 수 있고, 전기 및 자기장에 민감하게 반응하는 액정 소재의 고유 성질과 융합하면 고효율의 광전자 소자 개발에 기여할 수 있다.
또한 현재 디스플레이 및 반도체에 사용되는 단순한 선과 면 형태의 2차원 패터닝을 탈피해 고차원 구조 중 가장 구현이 어렵다는 나선 형태도 쉽게 제조가 가능하다. 이를 통해 향후 카이랄 센서, 차광소재, 분리막 등 광범위한 분야에 응용할 수 있다.
연구팀은 이번 연구에 대해 “유동적인 액정소재의 배향, 배열 정보를 3차원 공간에 완벽하게 제어하는 데 성공했다”며 “액정 물질 뿐 아니라 다양한 유기 분자로 구성된 나노 구조체를 한정된 공간과 재료의 상호작용을 이용해 손쉽게 제어할 수 있는 기술이다”고 말했다.
윤 교수는 “이번에 개발한 원천기술을 이용하면 현재 사용되는 2차원적 광식각 공정(Photolithography)에 비해 10배 이상 제작 과정을 간소화시킬 수 있다”며 “현재 기술로 구현이 어려웠던 복잡한 구조를 최초로 만듦으로써 반도체, LCD 등 관련 분야에서 신 성장 동력을 창출할 수 있을 것이다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부, 교육부와 더불어 한국연구재단이 추진하는 미래유망융합기술파이오니어 사업과 글로벌연구네트워크 지원사업의 일환으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 게스트 액정 도입 전 후 사진 및 모식도
그림2. 결정화된 액정구조체 형성 원리 모식도
2017.02.14 조회수 9388 -
박용근 교수, 성능 수천배 향상된 3차원 홀로그래픽 디스플레이 기술 개발
우리 대학 물리학과 박용근 교수 연구팀(KI 헬스사이언스 연구소)이 성능이 2천 배 이상 향상된 3차원 홀로그래픽 디스플레이 기술을 개발했다.
이번 연구를 통해 기존 무 안경 홀로그래픽 기술의 큰 문제점이었던 제한적인 영상 크기와 시야각을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
유현승 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 광학 분야 국제 학술지인 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’ 1월 24일자 온라인 판에 게재됐다.
공상과학 영화에 자주 등장하는 3차원 홀로그램은 대중에게 친숙한 기술이지만, 영화 속 홀로그램은 컴퓨터 그래픽 효과로 만들어낸 것이다. 실제 기술로 구현하기에는 한계가 많기 때문이다.
이 때문에 디스플레이 산업계는 2차원 영상 두 개로 착시 효과를 활용하는 가상현실(VR)과 증강현실(AR)에 집중하고 있다. 이 기술들은 3차원 이미지 대신 두 개의 서로 다른 2차원 이미지를 눈에 투사하는 방식을 채택한다.
3D안경 등 특수 장비 없이도 볼 수 있는 3차원 홀로그램을 만들기 위해선 공간광파면 조절기(빛이 퍼져나가는 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 광학제어장치)를 이용해 빛의 방향을 변경해야 한다.
그러나 이와 같은 공간광파면 조절기를 3차원 디스플레이로 사용하지 못하는 가장 큰 걸림돌은 픽셀의 개수이다. 최근 각광받는 고해상도 모니터의 많은 픽셀 개수조차도 2차원 이미지에만 적합할 뿐 3차원 이미지를 만들기에는 정보량이 매우 부족하다.
이 때문에 기존의 기술로 만들 수 있는 3차원 영상은 크기 1센티미터, 시청 가능 각도 3도 이내 수준으로서 실용성과는 거리가 멀다.
연구팀은 문제 해결을 위해 공간광파면 조절기만 사용하는 대신 간유리를 추가적으로 활용해 빛을 무작위로 산란시켰다. 무작위로 산란된 빛은 여러 방향으로 퍼지기 때문에 넓은 각도에서 시청 가능하고 영상 크기도 확대된다.
하지만 무작위한 패턴을 갖기 때문에 특별한 제어 없이는 3차원 이미지를 볼 수 없다. 연구팀은 빛의 결맞음(파동이 간섭 현상을 보이는 성질) 정도에 대한 수학적인 상관관계를 활용해 빛을 적절히 제어해 문제를 해결했다.
연구팀은 실험을 통해 가로, 세로, 높이 2센티미터 영역에 약 35도의 시청각을 갖는 3차원 이미지를 제작하는 데 성공했다. 이는 기존의 공간대역폭보다 약 2천 600배 이상 향상된 결과이다.
연구팀의 홀로그래픽 디스플레이는 기존의 공간광파면 조절기에 간유리를 추가하는 것만으로 제작이 가능해 일반적인 디스플레이 장치와 결합해 상용화가 가능할 것으로 기대된다.
1저자인 유현승 학생은 “물체의 인식을 방해한다고 여겨진 빛의 산란을 적절히 이용해 기존 3차원 디스플레이보다 향상된 이미지를 만들 수 있음을 선보였다”며 “특수 안경 없이 볼 수 있는 실용적인 디스플레이의 기반이 될 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 시간역행반사 창의연구단 사업과 미래유망융합기술파이오니어사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 3차원 홀로그래픽 디스플레이의 모식도
그림2. 2 cm × 2 cm × 2 cm 영역에 만들어진 3차원 이미지
그림3. 3차원 홀로그래픽 디스플레이의 원리
2017.01.24 조회수 11066 -
국내대학 유일 세계경제포럼 공식 초청
<강성모 총장(왼쪽)과 이상엽 특훈교수>
우리 대학 강성모 총장과 이상엽 특훈교수가 17일부터 4일 동안 스위스 다보스에서 열리는 제47회 세계경제포럼(World Economic Forum, 일명 다보스포럼) 연차총회에 공식 초청받아 참석한다.
강성모 KAIST 총장은 국내 대학 중 유일한 ‘글로벌 대학리더 포럼(Global University Leaders Forum, GULF)’ 멤버로 참석하며, ‘글로벌 사이언스 아웃룩Global Science Outlook)’ 세션에서는 미국 국립과학재단(NSF) 총재, 유럽원자핵공동연구소(CERN) 소장 등과 함께 전 세계 과학 의제에서 가장 중요한 쟁점들은 무엇이며 어떻게 대처할 것인지에 대해 논의할 예정이다.
세계경제포럼의 글로벌미래위원회(Global Future Council) 생명공학분야 의장인 생명화학공학과 이상엽 특훈교수는 전 세계 리더들을 대상으로 ‘세계를 바꾸는 기술 : 생명공학과 뇌공학기술(World Changing Technology: Biotech and Neurotech)’ 세션에서 강연한다.
현지 시간 20일 오전에 있을 이 세션에서는 제4차 산업혁명의 필수 핵심 기술 중 하나인 바이오테크놀로지가 어떻게 발전하고 있는지, 미래를 위해 무엇을 어떻게 준비해야 하는지를 조명하게 된다.
또한, 글로벌미래위원회(Global Future Council) 제4차 산업혁명분야 위원이기도 한 이 교수는 제4차 산업혁명 관련 세션에도 참석할 예정이다.
강 총장은 “올해 다보스 포럼에서는 국가와 지역을 넘어선 협력 속에서 지속가능한 성장, 사회적 통합 및 인재개발 등 인류가 직면한 주요 사안들을 책임감 있는 자세로 해결하는데 필요한 소통과 책임의 리더십에 대해 집중적으로 논의할 것” 이라며 “KAIST는 매년 다보스 포럼에 초청되어 과학기술을 선도해온 우리의 지식과 경험을 글로벌 리더와 공유하는 기회를 가져왔으며 이번에도 좋은 성과를 거둘 것으로 기대한다” 고 밝혔다.
한편, 다보스포럼은 클라우스 슈밥 회장이 1971년 창립한 행사로 세계 각국의 정상, 장관, 국제기구 수장, 재계 및 금융계 최고 경영자들이 모여 정보를 교환하고 세계 경제 발전방안 등에 대해 논의한다. 47회째를 맞는 올해는 중국 시진핑 국가주석이 기조연설을 하며 전 세계 100개국 3,000여 명의 글로벌 리더가 참석할 예정이다.
<2016 다보스 포럼 Ideas Lab>
2017.01.18 조회수 10732 -
올해의 KAIST인 상, 화학과 박희성 교수
〈 박 희 성 교수 〉
우리 대학은 2016년 올해의 KAIST인 상에 화학과 박희성(46) 교수를 선정하고 2일 오전 10시 교내 대강당에서 열리는 2017년도 시무식에서 시상했다.
16회째를 맞는 올해의 KAIST인 상은 한 해 동안 국내외에서 KAIST 발전을 위해 노력하고 교육, 연구 실적이 탁월한 인물에게 수여한다.
수상자인 박희성 교수는 암과 치매 등 각종 질병을 유발하는 것으로 알려진 단백질의 비정상적인 변형을 재현할 수 있는 맞춤형 단백질 변형 기술을 개발해 KAIST의 위상을 높인 공을 인정받았다.
박 교수는 지난 2011년 암을 일으키는 원인으로 알려진 비정상적인 단백질 인산화를 조절하는 기술을 개발해 저명 학술지인 ‘사이언스(Science)’지에 논문을 발표했다.
이후 박 교수는 선행 연구를 발전시켜 인산화 이외 200여 종의 다양한 단백질 변형을 구현할 수 있는 기술을 개발하는데 성공해 지난 9월 사이언스(Science)지에 논문을 발표했다.
박 교수의 맞춤형 단백질 변형 기술은 암을 포함한 각종 질병의 직접적인 원인을 밝히는데 유용하게 쓰일 것으로 기대된다. 또한 향후 표적항암제 개발 등 글로벌 신약개발 연구에 새로운 방향을 제시할 것으로 예상된다.
박 교수는 “KAIST를 대표하는 상을 수상하게 돼 커다란 영광이며 동시에 무거운 책임감을 느낀다” 며 “KAIST가 명실상부한 세계 최고의 교육 연구기관이 되는데 보탬이 되도록 최선을 다해 노력하겠다”고 말했다.
2017.01.02 조회수 8646