-
홍합접착을 이용 뼈미네랄 형성 기술개발
우리학교 화학과 이해신(李海臣, 37세, 오른쪽사진), 신소재공학과 박찬범(朴燦範, 41세) 교수팀이 자연계의 홍합접착현상을 모방해 지지하는 소재에 관계없이 뼈의 미네랄성분을 고속으로 형성시킬 수 있는 원천기술개발에 성공했다. 범용성이 뛰어나 다양한 소재에 적용할 수 있다. 이 기술의 핵심은 뼈의 주요성분인 인산화칼슘 미네랄결정을 다양한 표면에서 고속 성장시키는 것이다. 뼈를 구성하는 칼슘성분의 대부분(약 99퍼센트)은 인산화칼슘으로 구성되어 있다.
기존 기술은 인산화칼슘 결정을 특정물질의 표면에서만 성장시키는 한계를 지녀왔으며, 이를 필요로 하는 인공뼈, 치아 임플란트 등 다양한 지지소재에 도입할 수 없다는 단점이 제기되어 왔다. KAIST 연구팀은 이러한 난제를 자연의 홍합접착제에서 착안하여 해결하였다. 홍합은 몸에서 내는 실 모양의 분비물인 족사를 이용해 바위, 수초표면 등에 붙어산다. 접착력이 강해 파도가 치는 해안가와 같은 다른 생물체가 살기 어려운 환경에서도 문제없이 붙어서 생존한다.
연구팀은 이러한 홍합접착제를 모방한 폴리도파민(polydopamine)이라 불리는 무독성의 화학성분을 코팅하면, 각종 금속, 산화규소, 산화철, 스테인리스, 테플론, 폴리스티렌 등과 같은 다양한 지지표면에서 인산화칼슘 결정이 손쉽게 자랄 수 있음을 입증했다. 또한 연구팀은 이번 논문에서 기존 기술로는 코팅이 불가능하였던 폴리에스터 섬유, 나일론, 셀룰로오스 등 3차원 다공성 물질 내부에도 뼈미네랄을 손쉽게 형성할 수 있음을 발견했다.
이번 연구결과는 인공뼈 재생과 같은 의료용 재료뿐만 아니라 차세대 치과용 임플란트용 표면 소재 개발과 같은 다양한 응용분야에 사용될 수 있다. 관련 연구결과는 독일에서 발간되는 재료분야 국제저명학술지인 Advanced Functional Materials지 최근호(7월 9일자 온라인판)에 인사이드 커버논문으로 게재됐으며, 최근 특허출원이 완료되었다.
KAIST 나노융합연구소, 교육과학기술부 우수연구센터 등으로부터 지원받아 수행된 이번 연구성과는 자연계를 모방하여 새로운 기능을 가진 스마트 소재를 개발하였다는 평가를 받았다.
<용어설명>
◯ 홍합모방 접착제: 홍합의 몸에서 내는 실모양의 분비물인 접착 단백질을 모방한 인공접착제◯ 족사 [足絲] : <동물>연체동물이 몸에서 내는 실 모양의 분비물. 바위 따위에 달라붙는 작용을 하며, 홍합 따위에서 볼 수 있다.
[그림] 홍합의 접착현상을 이용하여 폴리에스터 섬유에 뼈미네랄을 대량으로 형성시킨 사진 (저널표지)
2010.07.09
조회수 17666
-
대한민국특허왕 이대길교수, 올해의 KAIST인에 선정
2009년도 ‘올해의 KAIST인 상’에 기계공학과 이대길(李大吉, 57)교수가 선정됐다. 시상식은 2010년 1월4일(월) 오전 10시 교내 대강당에서 열리는 2010년도 시무식에서 있게 된다.
李 교수는 복합재료와 신소재를 응용한 경량 구조설계 및 제조분야에서 선도적 연구결과를 기업에 이양, 제품화와 실용화를 통해 산업전반에 걸쳐 수입대체 효과 및 부품 국산화 등에 기여했다. 특히, 대형 LCD 작업용 로봇 팔을 고 강성 탄소섬유 복합재료로 세계 최초로 개발했다. 삼성, LG 등을 비롯한 국내.외 반도체 공장은 모두 이 복합재료 로봇 팔을 사용하고 있다. 또한, 독일과 일본에서 전량 수입하던 엔진 가공용 텅스텐(Tungsten) 카바이드 보링바보다 성능이 우수한 탄소섬유 복합재료 보링바를 개발했다. 이 보링바는 국내외의 자동차 엔진 크랭크 샤프트 가공시에 사용되고 있다.
이러한 공로로 2003년 대한민국 근정포장, 2004년 장영실상 등을 수상했다. 그리고 산업체와 연관된 새로운 연구를 통해 많은 특허를 등록하여 2009년 11월13일 특허청으로부터 ‘대한민국 특허왕(대학부문 최다 특허보유자)’의 칭호를 수여 받았다. 또한 201편의 SCI급 논문 등록 및 게재가 허가된 상태다.
현재 경량 탄소섬유 과학기술 인공위성 3호 구조 개발, 경량 PEM 연료전지의 개발, 함정용 스텔스 레이돔, LNG선의 단열탱크 국산화 연구를 수행중인 이 교수는 "앞으로도 최선을 다하라는 채찍으로 알고 계속 교육과 연구에 정성을 다 하겠다"며 수상 소감을 밝혔다.
2009.12.30
조회수 14022
-
김봉수교수, 은나노선 합성법 개발
단결정 銀 나노선 합성법 최초 개발
- 질병진단센서, 바이오센서, 차세대 자성소자 등 광범위한 활용- 화학분야 최고 권위지인 미국화학회지에 지난 18일자 속보로 게재
KAIST(총장 서남표) 화학과 김봉수(金峯秀, 48) 교수 연구팀은 촉매를 전혀 사용하지 않는 새로운 합성법 개발로 ‘단결정 은 나노선 합성’에 최초로 성공했다. 이 연구 결과는 화학분야 최고 권위지인 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)에 지난 18일(수) 속보로 게재됐다.
은(Ag)은 높은 항균효과를 지니며, 전자 및 광학 재료로도 중요하게 사용된다. 은을 완벽한 단결정 나노선으로 만들면 탄소가 다이아몬드로 변하듯 물질의 특성이 변하면서 가치가 크게 높아진다. 보통의 물질은 촉매 등을 사용하면 단결정 나노선 합성이 가능한데 은과 같은 금속의 경우에는 적절한 촉매를 찾아내지 못해서 합성이 불가능했다.
金 교수는 촉매를 사용하지 않고 산화은을 출발물질로 적절한 응결조건을 맞추어줌으로써 은 입자들이 가장 에너지가 낮은 상태를 스스로 찾아가서 저절로 은 나노선이 생긴다는 사실을 발견했다. 이 기술을 이용하면 금속 및 금속화합물 대부분을 단결정 나노선으로 만들 수 있다. 특히 자성물질 나노선 및 열전소자 나노선 개발로 차세대 자성 소자 및 신에너지 핵심 물질을 개발할 수 있는 가능성이 열렸다. 합성된 은 나노섬유는 소독이 필요 없는 의료용 제품 개발, 바이오센서 및 자성메모리 제작 등에 중요한 소재가 될 수 있다.
은에 분자가 흡착되면 빛을 쪼였을 때 산란되는 빛의 세기가 1조배 이상 커진다. 이를 “표면증강 라만 효과”라 하며, 단 하나의 분자만 존재하더라도 검출이 가능하다. 이 효과는 은이 나노입자 크기로 작아지면 더욱 높아지므로 이를 이용한 질병 진단기 개발 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, 은 나노선은 진단 능력이 보다 뛰어나 질병진단센서로 개발 전망이 높다.
이 연구는 과학기술부「21세기 프론티어연구개발사업」나노소재기술개발사업단에서 지원했으며, 연구 결과는 현재 세계 각국에 특허 출원중이다.
<붙임1. 용어해설>
■ 단결정 은 나노선나노선은 직경이 수 나노미터에서 수백 나노미터 사이에 있는 아주 가늘고 긴 선을 말한다. 단결정은 물질을 이루고 있는 모든 구성원소가 규칙적으로 배열되어 있는 순수하고 독특한 구조인데 다이아몬드 같은 것이 대표적 예다. 은과 같은 금속의 경우에는 적절한 촉매를 찾아내지 못해서 합성이 불가능한데, 이번에 촉매를 사용하지 않고 은이 스스로 단결정 나노선을 이루는 새로운 합성법을 개발했다.
■ 은 나노섬유의 의료분야 응용
은 나노섬유를 이용하여 상처를 보호하기 위해 사용하는 의료용 붕대 등을 제작하면 병균 등의 침투를 근본적으로 방지할 수 있으므로 강력한 의료용 소재가 될 것으로 전망된다.
■ 미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society)미국화학회(American Chemical Society)에서 발행하는 대표 학회지로서 가장 역사가 오래되고 권위가 높은 학술지이다. 여기서 특히 긴급하며 중요성이 높은 연구결과는 속보(Communication)로 신속하게 발표된다.
<붙임2. 관련 사진 및 설명>
1. 연구팀이 합성에 성공한 단결정 은 나노선의 전자현미경 사진
2. 하나하나의 원자까지 보여주며 완벽한 은 단결정임을 증명하는 초고전압 전자현미경 사진
2007.07.23
조회수 22396
-
KAIST출신 토종박사, 하바드의대 교수 임용
국제학술저널 및 학회에 1백여 편의 논문 발표, 미국특허 30여건 출원
광기술 개발과 응용연구를 통해 생물, 의학, 광학 발전에 기여 포부
KAIST 시절 습득한 창의적 사고력, 성실한 연구자세가 큰 자산
KAIST 출신 순수 한국토종박사가 최근 美國 하바드대 의대 교수로 임용되었다.
화제의 주인공은 KAIST 물리학과(지도교수 : 김병윤)를 졸업한 윤석현(尹錫賢, 35) 박사.
尹 박사는 이번 하바드 의대 교수 선발과정에서 초빙공고를 보고 모여든 100여명의 하바드, MIT, 스탠포드 출신들과의 치열한 경쟁을 거쳐 조교수로 임용되었으며, 메사추세츠 종합병원(MGH)의 웰맨(Wellman)센터 조교수로도 동시에 임용되었다.
* 웰맨(Wellman)센터 : 현재 하버드 의대 소속인 20명의 교수진과 100여명의 의학, 이학, 공학 박사후 연구원, 대학원 학생으로 구성되어 있으며, 광기술을 이용한 진단과 치료, 기초 의학 및 생물 연구분야에서 세계적으로 널리 알려져 있는 기관이다.
충남 공주 출신으로 대전과학고를 2년 수료한 尹 박사는 1987년 KAIST 학사과정 전기전산학부에 수석으로 입학했다. 1년 후에 물리학과로 전과했으며, KAIST에서 물리학 전공으로 학사(91), 석사(93), 박사(97)를 마쳤다. 박사학위 논문은 “광섬유 음향광학소자와 레이저(All-fiber acousto-optic devices and fiber lasers)”이다.
지난 2000년에는 미국 캘리포니아 산호세 소재의 벤처회사인 노베라 옵틱스(주)의 창립멤버와 엔지니어링 매니저를 3년간 역임하면서 본인의 박사과정 연구결과인 광통신 소자를 상품화하여 미국 유수의 투자기관으로부터 6천7백만 달러를 유치한 바도 있다.
尹 박사의 주요 연구분야는 △바이오광학 △광영상 및 첨단 생체현미경 기술개발과 임상, 생물과학 응용 △심장혈관 질환 및 암 조기진단용 광영상 장비 임상시험 △광섬유, 광통신, 레이저, 광소자 등인데, 관련 연구논문을 국제학술지와 학회에 이미 100여 편이나 발표했으며, 미국특허도 30여건이나 출원한 상태다.
광기술 개발과 응용연구를 통해 생물, 의학 및 광학 발전에 기여하는 것이 연구목표라고 밝힌 尹 박사는 “KAIST 시절 습득한 창의적 사고력, 성실한 연구자세는 언제나 소중한 자산이 되고 있다”며, “KAIST 학생들이 세계적인 인재로 성장할 잠재력은 충분하다. 좀 더 논리적인 사고와 발표력, 경험, 도전의식 등을 갖춘다면 MIT, 하버드 등 세계 어떤 학생들과도 겨뤄도 충분히 경쟁력이 있다고 생각한다”고 소감을 밝혔다.
한편, 이번 尹 박사의 하바드 의대 교수임용으로, KAIST 출신 토종박사의 외국 유명대 교수 임용이 알려진 것만으로도 벌써 8번째가 된다. 이공계 기피현상이 심각한 국내 상황에서 KAIST 출신 박사들의 국제무대 활약상이 빛을 발하고 있다.
2005.07.05
조회수 19369
-
이대길 교수팀, IR52 장영실상 수상
[IR52 장영실상] 탄소섬유로 가벼운 공구 상용화하는 연구개발로
기계공학과 이대길 교수와 박사과정 황희윤 씨가 비젼이노텍(대표 윤영소)에서 개발한 보링용 공구 제품을 연구개발한 공로를 인정받아 지난 7월 17일 과학기술부장관이 수여하는 IR52 장영실상의 상장과 메달을 수여받았다.
비젼이노텍은 98~2002년까지 4억5000만원을 들여 이대길 KAIST 교수팀과 공동으로 이 제품을 개발하였다.
2004년도 제29주 "IR52 장영실상"에 선정된 보링용 공구(고강성 복합재료 라인보링바)가는 보링(구멍을 뚫는 일) 작업에 무거운 쇠를 사용해야 한다는 고정관념을 깨고 섬유의 일종인 "에폭시 탄소섬유"를 사용했다. 신소재를 이용한 이 제품이 국내 기술로 개발됨에 따라 보링용 공구 수입시장(연간 500억원 규모)을 대체하고 세계 공구시장에서 소재가 철에서 탄소섬유로 바뀔 전망이다.
라인보링바란 자동차 엔진헤드블록, 항공기부품, 선박부품 등의 내부를 고속으로 움직이며 정밀가공하는 특수공구를 말한다.
종전 보링용 공구는 "텅스텐 카바이드"나 "헤비메탈" 등 무거운 금속으로 만들었다 . 따라서 이들 제품은 매우 무겁기 때문에 생산라인에 설치하기는 어렵고 가격도 비싼 단점이 있다. 그러나 신제품 무게는 텅스텐 카바이드 합금의 8분의 1 수준에 불과하다.
제조원가는 30~40% 줄인 반면 공구의 수명은 2배 이상 증대시켰다. 기존 제품은 최 대 회전속도가 분당 6500rpm이지만 이 제품은 3만rpm에 달한다. 공구업계로는 가볍고 고속가공이 쉬운 신소재 제품이 나옴에 따라 생산성이 높아지 고 다품종 소량생산 체제가 가능할 것이라는 분석이다.
IR은 Industrial Research의 약자로 산업기술연구라는 의미를 담고 있으며, 52는 1년 52주동안 매주 1개 제품씩을 시상한다는 의미로, 한국산업기술진흥협회와 매일경제신문사가 공동주관하고 과학기술부가 후원하여 91년부터 시행되고 있는 국내최고의 산업기술상이다.
이 상은 우리기업과 기술연구소에서 개발한 우수신기술 제품을 선정ㆍ포상함으로써 기술개발자의 사기를 높이고, 수상제품과 기업에대한 언론홍보를 통해 초기시장진출 기반을 조성하는데 있다
2004.07.21
조회수 21204