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전상용, 임성갑 교수, 신경세포의 안정적 배양 가능한 플랫폼 개발
우리 대학 생명과학과 전상용 교수와 생명화학공학과 임성갑 교수 공동 연구팀이 신경세포를 장기적, 안정적으로 배양할 수 있는 아세틸콜린 유사 고분자 박막 소재를 개발했다.
특히 이 연구는 KAIST의 ‘학부생 연구 참여 프로그램(URP : Undergraduate research program)’을 통해 유승윤 학부생이 참여해 더욱 큰 의미를 갖는다.
유승윤 학부생을 포함해 백지응 박사과정, 최민석 박사가 공동 1저자로 참여한 이번 연구 성과는 나노분야 학술지 ‘에이시에스 나노(ACS Nano)’ 10월 28일자 온라인 판에 게재됐다.
신경세포는 알츠하이머, 파킨슨병, 헌팅턴병 등의 신경퇴행성 질환 및 신경 기반 바이오센서 등 전반적인 신경관련 응용연구에 꼭 필요한 요소이다.
대부분의 신경 질환이 노인성, 퇴행성이기 때문에 신경세포가 오래됐을 때 어떤 현상이 발생하는지 관찰할 수 있어야 한다. 하지만 신경세포는 장기 배양이 어려워 퇴행 상태가 되기 전에 세포가 죽게 돼 관찰이 어려웠다.
기존에는 특정 수용성 고분자(PLL)를 배양접시 위에 코팅하는 방법을 통해 신경세포를 배양했다. 그러나 이 방법은 장기적, 안정적인 세포 배양이 불가능하기 때문에 신경세포를 안정적으로 장기 배양할 수 있는 새로운 플랫폼이 필요하다.
연구팀은 문제 해결을 위해 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법(iCVD : initiated chemical vapor deposition)’을 이용했다. iCVD는 기체 상태의 반응물을 이용해 고분자를 박막 형태로 합성하는 방법으로, 기존 세포 배양 기판 위에 손쉽게 얇고 안정적인 박막을 형성시킬 수 있다.
연구팀은 이러한 기체상 공정의 장점을 이용해 신경세포를 장기적으로 배양할 수 있는 기능을 가진 공중합체 고분자 박막을 합성하는 데 성공했다. 새로 합성된 이 고분자 박막은 신경전달물질로 알려진 아세틸콜린과 유사한 물질로 이뤄져 있다.
또한 신경세포가 고분자 박막에서 배양될 수 있는 최적화된 조건을 발견했고, 이 조건에서 생존에 관여하는 여러 신경관련 유전자를 확인했다.
연구팀은 생명과학과 손종우 교수 연구팀의 도움을 통해 새로 배양된 신경세포가 기존의 신경세포보다 전기생리학적 측면 및 신경전달 기능적 측면에서 안정화됨을 확인했다.
연구팀은 “신경세포를 장기적으로 배양할 수 있는 이 기술은 향후 신경세포를 이용한 바이오센서와 신경세포 칩 개발의 핵심 소재로 활용될 것이다”며 “다양한 신경 관련 질병의 원리를 이해할 수 있는 역할을 할 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 한국보건산업진흥원과 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 본 연구에서 개발된 표면(pGD3) 및 폴리라이신 코팅 위에서 장시간 배양된 신경세포
그림2. 신경전달물질 유사 작용기를 도입한 표면 형성 과정
2016.11.17
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정보보호대학원, 첫 박사 졸업생 배출
우리대학 정보보호대학원 박사과정에 재학 중인 이일구(38)씨가 19일(금) ‘KAIST 학위수여식’에서 정보보호대학원 1호 박사졸업생으로서 공학박사 학위를 받는다.
서강대 전자공학과와 KAIST 정보통신공학과에서 각각 학 ․ 석사를 받은 이씨는 지난 2012년 KAIST 정보보호대학원 박사과정에 입학한 뒤 4년 만에 ‘무선랜을 위한 간섭 인지 보안통신(Interference-Aware Secure Communications for Wireless LANs)'이라는 논문으로 학위를 받는다.
최근 핫이슈가 되고 있는 사물인터넷 (Internet of Things)및 스마트 기기의 보안과 성능을 향상시키는 통신방법을 박사논문에서 제안한 이씨는 “다가오는 미래에는 사물인터넷 디바이스, 무인자동차, 무인기가 일상생활에 쉽게 사용되어 삶을 풍요롭게 할 것으로 예상되지만 이러한 기술의 상용화를 위해서는 보안이 가장 중요하다”고 연구배경을 설명했다.
그러면서 “통신기기 간 간섭의 영향을 최소화하면서 성능을 유지하고 동시에 에너지 효율과 보안 수준을 높을 수 있는 통신방법을 생각했고, 그 성능과 유효성을 실제 프로토타입으로 구현했다.”라고 말했다.
이 씨는 졸업 후 사물인터넷 및 무선통신 정보보호와 관련된 차세대 와이파이 칩셋 개발에 집중할 계획이다.
한편 2011년 3월 첫 입학생을 받은 KAIST 정보보호대학원은 현재까지 석사 50명, 박사 1명 등 총 51명의 고급 정보보호 전문 인력을 배출했다. 끝.
2016.02.18
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이건재 교수, 반도체학회 IEDM, ISSCC 초청강연
〈이 건 재 교수〉
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수가 휘어지는 낸드플래시 메모리를 개발하여 반도체분야 세계 최고 권위학회인 국제반도체소자학회(IEDM)와 국제고체회로소자회의(ISSCC)에 초청받아 강연을 한다.
올해 12월과 내년 2월 미국에서 개최되는 IEDM과 ISSCC는 반도체소자 및 회로분야의 최고권위 학회이며, 해당 학회에 발표되는 논문 수가 그 국가의 반도체 기술수준을 평가하는 지표가 되기도 한다.
세계 유수의 반도체 회사들이 최첨단 기술을 발표하는 두 학회 모두에 국내 교수가 초청된 것은 이례적인 일이다.
이건재 교수는 2013년도에 휘어지는 컴퓨터의 핵심 부품인 유연한 고집적 회로를 0.18 마이크로미터(µm) CMOS 공정으로 구현해 세계적으로 큰 주목을 받았다.
이번 강연에서는 모바일 기기의 핵심 저장장치인 낸드플래시 메모리를 유연하게 제작하고, 이를 플라스틱 기판에 접속하는 기술을 개발함으로서 세계 최초로 패키징이 완성된 유연한 낸드플래시 메모리에 대해 발표할 예정이다.
낸드플래시 메모리는 스마트폰, 태블릿PC, 노트북 등 모바일 기기의 핵심 저장장치로 차세대 휘어지는 컴퓨터의 핵심 부품이다.
연구팀은 플래시메모리를 실리콘 기판에 형성 후 수백 나노미터 두께(머리카락 굵기의 천분의 일)의 메모리 회로만 남겨두고 기판 아랫부분을 화학적인 방법으로 제거해 유연한 낸드플래시 메모리를 구현했다.
또한 휘어지는 메모리를 상용화하기 위해서는 유연 기판에 전기적으로 연결하는 패키징 기술이 필요한데, 연구팀은 이방성전도필름과 플림칩 패키징 기술을 유연한 낸드플래시 메모리에 적용하는 데 성공했다.
이 교수는 “이번에 개발된 유연한 낸드플래시 메모리는 심하게 휘어진 상태에서도 모든 기능이 안정적으로 동작했으며, 기존 실리콘 기반의 반도체 공정을 활용함으로서 다양한 웨어러블 컴퓨터에 쓰일 수 있을 것이다” 고 말했다.
한편 이번 연구결과는 2015 IEDM 과학저널에 게재될 예정이며, 상용화를 위해 KAIST 교원창업을 진행 중이다.
□ 그림 설명
그림1. 패키징이 완성된 유연 낸드 플래쉬 메모리의 모식도
2015.11.26
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남윤기 교수, 한국바이오칩학회 신인학술상 수상
우리 학교 바이오및뇌공학과 남윤기 교수 (39)는 지난 달 13일 (사)한국바이오칩학회 주관으로 강원대학교에서 열린 2013년 추계학술대회에서 신인학술상을 수상했다.
남 교수는 신경과학과 바이오칩 융합연구를 통해 신경세포칩(Neuron-on-a-Chip) 기술을 개발한 업적을 인정받았다.
(사)한국바이오칩학회는 바이오칩 분야의 연구업적이 탁월한 만 40세 미만의 젊은 연구자를 2008년부터 매년 1 ~ 2명 선정해 신인학술상을 수여하고 있다.
2013.12.06
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‘지능형 SoC 로봇워’ 본선대회 개최
- 로봇 우승팀에 국기원이 인정하는 ‘태권도 명예단증’ 수여 - 24~27일 일산 KINTEX 제2 전시장에서 개최
태권 로봇대회 우승팀에게 국기원이 인정한 태권도 명예단증이 수여된다.
KAIST는 24~27일 나흘 동안 일산 킨텍스 제2전시장에서 국내 최대 규모의 지능형 로봇 대회인 ‘2013 지능형 SoC 로봇워(Intelligent SoC Robot War)’를 개최한다.
‘지능형 SoC 로봇워’대회는 태권도와 국내 반도체 기술의 우수성을 전 세계에 알리자는 취지에서 시작된 태권로봇 대회로, 유회준 KAIST 전기및전자공학과 교수가 2003년에 시작했다.
올해 대회는 세계 태권도 본부인 국기원이 대회 우승팀에게 명예 태권도 단증을 수여하기로 해 태권도 단증을 받는 최초의 로봇개발팀이 탄생할 예정이다.
대회는 ‘태권로봇’과 ‘휴로경쟁(Huro-Competition)’분야로 나눠 진행된다.
‘태권로봇’은 우리나라 전통 무술인 태권도를 지능형 로봇에 접목해 태권도처럼 1:1 대련을 펼친다. 로봇은 눈 역할을 하는 카메라와 반도체 칩을 내장하고 있어 스스로 사물을 인식하고 동작을 제어하는 두뇌기능을 갖추고 있다. 경기는 로봇의 앞차기 ‧ 옆차기 ‧ 주먹지르기를 이용해 점수를 획득하는 방식으로 진행된다.
‘휴로경쟁’은 지능형 휴머노이드 로봇이 영상으로 물체를 인식해 경기장에 설치된 장애물을 회피하는 미션을 수행하는 경기다. 허들넘기 ‧ 바리게이트 통과 ‧ 다리건너기 등 장애물을 넘어지지 않고 빠르게 통과하면 높은 점수를 받는다.
올해로 12회째를 맞이하고 있는 이번 대회에는 총 107개팀 550명이 참가신청서를 제출했다. 출전자격 테스트와 예선대회를 거쳐 선발된 22개 팀이 이번 본선대회에서 격돌을 벌이게 된다. 분야별 우승팀에는 각각 대통령상과 국무총리상이 수여된다.
대회 운영위원장인 유회준 교수는 “차세대 성장 동력으로 주목받고 있는 로봇을 태권도와 함께 선보여 기술력과 전통을 동시에 알리고자 준비된 대회 ” 라며 “로봇대회에 참가한 대학생들의 경험이 미래 로봇 강국의 밑거름이 될 것”이라고 말했다.
한편, 유 교수는 세계 최고 권위의 학회인 국제고체회로학회(ISSCC)에 매년 새로 개발한 ‘물체인식 칩’을 발표함으로써 관련 분야 연구를 주도 있다.
대회의 자세한 내용은 홈페이지(http://www.socrobotwar.org)를 통해 확인 가능하다.
2013.10.24
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초고속 무선 전송할 수 있는 저전력 RF 단일칩 개발
박철순 교수
- 40mW 이하 저전력으로 WiFi(무선랜)보다 50배 빠른 초당 10.7기가비트로 전송
- 케이블 연결 또는 파일 전송 없이 HD영상 화면을 바로 전송, 보안에서도 강점
저전력으로 WiFi(무선랜)보다 50배 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있으며, 안테나를 포함하여 소형으로 제작 가능한 송ㆍ수신 일체형 무선칩이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 연구진은 이를 이용하여 스마트폰에 저장된 Full HD급 1080p* 동영상을 압축과정을 거치지 않고 대용량 데이터 상태로 케이블 없이 무선으로 HDTV로 직접 송신하는 데 성공했다.
* 1080p : HDTV에서 1920x1080 크기의 화면을 1초에 60번 보여주는 고화질 영상
개발된 칩은 60GHz*(기가헤르츠) 대역에서 초당 10Gb*(기가비트)의 데이터를 전송할 수 있는 고속 무선 송ㆍ수신 RF칩*으로서 소형이면서도 전력을 적게 소모하도록 설계됐다. 따라서 동 칩을 활용하여 스마트폰이나 노트북 등 휴대기기에 담긴 Full HD급 고화질 동영상을 별도의 전용케이블 없이 HDTV 또는 빔 프로젝터 등으로 크게 볼 수 있을 것으로 전망된다.
* 60GHz 대역 : 1번 진동의 길이가 5mm이며, 1초에 600억 번 진동하는 초고주파 신호. 무선 신호이지만 특성은 광 신호와 유사하며, 별도 허가없이 자유롭게 사용가능한 ISM밴드 대역으로 7GHz의 대역폭(Bandwidth)이 사용가능함
* 10Gb/s : 1초에 100억 비트를 전송하는 속도로서 DVD 고화질 영화(4.7GB)를 3.76초 만에 보낼 수 있는 속도, 반면 WiFi는 3분 8초, 블루투스는 208분이 소요
* RF칩 : 초고주파 신호를 처리하는 회로를 집적화한 소자, 버스카드 등에 내장된 RFID가 대표적임. 개발된 RF칩은 디지털 회로 구현에 사용되는 CMOS 집적 기술로 구현
동 연구는 한국과학기술원(KAIST) 지능형RF연구센터(센터장 박철순)에서 수행되었으며, 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 선도연구센터지원사업의 지원(’05～)을 받아왔다.
고화질 동영상의 실시간 전송을 위한 방법들이 많이 연구되어 왔지만 기존 WiFi망에서 고화질 동영상을 전송하기 위해서는 전송속도의 한계로 데이터 크기를 줄이는 압축과정이 반드시 필요했다.
그러나 압축 및 압축해제 과정에서 데이터의 부분적 손실이나 왜곡으로 인한 화질 열화현상이 일어날 수 있고 압축 처리시간에 따른 송ㆍ수신 지연으로 완벽한 실시간 전송이 어렵다는 점이 한계였다.
특히 실시간 전송은 차량운행이나 의료현장에서 중요하다. 카메라 센서를 이용한 충돌방지 시스템에서 차선이탈이나 전방사고 상황을 실시간으로 전송하지 못하고 지연이 발생하면 운전자의 제동시간이 그만큼 늦춰질 수 있기 때문이다. 의사들이 화상을 보면서 로봇 팔로 외과 시술을 하는 경우에도 같은 상황이다.
이러한 단점이 있는 압축 및 압축해제 과정을 생략하기 위해서는 적어도 3Gb/s(초당 30억 비트) 이상의 전송속도를 확보하는 것이 관건이었다.
KAIST 지능형RF연구센터가 이번에 개발한 60GHz 송ㆍ수신 칩은 10.7Gb/s 속도로 전송이 가능하며, 이는 기존의 WiFi 속도 200Mb/s(초당 2억비트)의 50배에 이르는 것으로, 압축 없이도 실시간으로 HD영상을 전송할 수 있는 속도에 해당한다.
따라서, 압축 및 압축해제 처리 과정에서 발생할 수 있는 화상 데이터의 부분적 손실 및 왜곡을 해결하고, 송ㆍ수신 지연 없는 완벽한 실시간 전송을 지원할 수 있을 것으로 기대된다.
나아가 연구팀이 개발한 송ㆍ수신칩은 OOK(On-Off Keying) 변조방식*을 이용하여 소모전력을 낮추었으며, CMOS 방식으로 송신기와 수신기를 하나의 칩에 구현하였다. 전력소모와 기기크기의 최소화를 통해 이동기기에 적용될 수 있도록 설계했다.
* OOK(On-Off Keying) 변조방식 : 반송파의 유무에 의해 디지털 데이터 1과 0을 표시하는 변조방식
저전력으로 동작하는 CMOS를 이용하고, 전류를 여러 회로에 재사용하거나 신호가 1일 때만 주파수원이 작동하도록 하는 방식으로 송신시 31mW, 수신시 36mW 등 전력소모를 대폭 줄였다.
이는 블루투스 동작시와 비슷하나 2.4 GHz 무선랜에 비해서는 10배 가량 적은 수준이다. 특히 실리콘이미지(Silicon Image), 아이비엠(IBM), 소니(Sony) 등이 개발한 무선칩에 비해서는 최소 3배 이상 적은 전력소모로 동작한다는 설명이다.
또한 통상 송신과 수신을 위해 별도 안테나를 사용하는 것과 달리 하나의 안테나를 사용하여 크기를 줄인 것도 특징이다. 가로, 세로, 높이 1㎜ 남짓한 칩에 4～5㎜ 크기의 단일안테나를 사용하여 휴대성이 중요한 모바일기기에 적합하도록 설계한 것이다.
연구팀은 향후 스마트폰 및 카메라ㆍ캠코더로 촬영한 고화질 영상을 저장장치 또는 HDTV 등 디스플레이 장치로 전송하거나, 스마트폰을 사용하여 키오스크(Kiosk), PC 등으로부터 단시간에 대용량의 멀티미디어, 게임 프로그램, 소프트웨어를 주고받는 등의 새로운 서비스 창출이 가능할 것으로 내다보고 있다.
연구팀은 2005년부터 동 분야에 대해 계속 연구해왔으며 국제특허 10건, 국내특허 8건을 출원하고 SCI 논문 22편을 발표하였다.
박 교수는 “3D, 고화질 동영상 전송을 중심으로 확산되는 스마트폰 시장에서 한국의 경쟁력을 높일 있는 핵심기술”이라면서 “기존 HDTV 등의 케이블 연결선을 대체할 수 있어 스마트폰 이외에도 디지털TV, 이동단말기, 카메라 및 캠코더 등 관련시장에서 활용될 수 있고 국제컨벤션산업 등과 연계하여 새로운 시장을 창출할 수 있을 것”이라고 전망했다.
2013.03.12
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지능형 SoC 로봇워 2012 개최
- 국내 최강 인간형 로봇들의 태권도 결투 -
- 25~28일 일산 킨텍스서 열려 -
우리 학교는 국내 최대 규모의 지능형 로봇 대회인 ‘지능형 SoC 로봇워 2012’를 25일~28일 일산 킨텍스(KINTEX)에서 개최한다.
‘지능형 SoC 로봇워’는 세계 최초로 SoC 기술을 활용한 로봇 대회다. 2002년 KAIST 전기및전자공학과 유회준 교수가 제안해 시작됐으며 올해 11회째로 국내 이공계 대학생들에게는 최고의 로봇대회로 자리매김 하고 있다.
SoC(System on Chip)이란 하나의 칩에 프로세서, 메모리, 주변장치, 로직 등 시스템 구성요소를 통합하는 반도체 기술이다.
참가자는 이를 로봇에 접목해 사람의 눈에 해당되는 카메라와 거리를 측정하는 센서를 이용해 원격조종 없이 사물을 인식하고 스스로 판단할 수 있는 지능형 휴머노이드 로봇을 개발해 출전한다.
이번 대회는 올 4월 참가신청을 시작으로 출전자격 TEST, 예선대회를 거쳐 최종 선발된 22개 대학팀이 본선에서 격돌을 벌인다. 참가팀 중 충남대학교는 4개 팀으로 가장 많은 본선 진출 팀을 배출했으며, KAIST, 금오공과대학, 상명대학교, 한양대학교 등이 참여한다.
대회 종목은 휴로-경쟁 부문과 SoC 태권로봇 부문으로 나뉜다.
휴로-경쟁 부문은 기어가기, 바리게이트 통과, 다리 건너기, 태권도 격파, 골프공 넣기의 미션이 주어지며, 미션을 모두 수행하고 가장 빨리 통과하는 팀이 우승을 차지하게 된다.
태권로봇 부문은 로봇들의 태권도 격투 경기로 토너먼트 방식으로 진행되며, 태권도 동작으로 상대로봇을 공격해 다운시키거나, 주먹지르기, 발차기 등으로 점수를 매겨 우승팀을 가린다.
각 종목 우승팀에게는 대통령상과 국무총리상이 수여된다.
대회의 이벤트로는 KAIST SDIA 연구센터와 충남대학교 로봇동아리 GROW에서 준비한 로봇 태권도 시범과 ‘강남스타일’ 등의 음악에 맞춰 댄스도 함께 선보일 예정이다.
대회 운영위원장인 유회준 교수는 “로봇 기술에 있어, 지능의 핵심은 두뇌 칩 기술”이라며 “곧 다가올 로봇 시대를 대비해 국내 기술을 바탕으로 한 로봇 칩 개발에 힘 써야할 때”라고 말했다.
이번 대회에 관한 자세한 내용은 홈페이지(http://www.socrobotwar.org)를 통해 확인 가능하다.
2012.10.25
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나노 바이오칩 질병진단 시대 본격 개막
정기훈 교수
- 1초이내 극미량의 용액 내 DNA 염기 검출 가능해 -
- 반도체 양산공정 활용해 상용화 성큼 -- 글로벌 신약개발 및 각종 질환 조기진단기술로서의 활용 기대 -
혈액 몇 방울로 집에서 암을 포함해 모든 질환을 진단할 수 있다는 연구 성과가 최근 쏟아져 나오고 있다. 첨단기술이 집약된 ‘바이오칩’ 덕분인데 KAIST 연구진이 이 칩을 상용화 할 수 있는 연구에 성공했다.
향후 실시간 초고감도 DNA 분석은 물론, 신약개발용 약물 스크리닝 등 다양한 질환의 조기진단기술에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
우리 학교 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 3차원 나노플라즈모닉스 구조를 이용해 검출가능 한계를 수십배 이상 향상시킨 초고감도 바이오칩 양산기술 개발에 성공했다.
이번 연구 성과는 재료 및 나노분야 세계적 학술지인 ‘어드밴드스 머터리얼스(Advanced Materials)’ 5월호(2일자) 표지논문으로 선정됐다.
나노플라즈모닉스는 금속나노구조표면에 빛을 집광시켜 특정파장의 세기를 크게 향상 시킬 수 있는 나노광학 분야다. 최근 DNA, 단백질, 항체 또는 세포 등을 감지하는 위한 바이오칩 개발에 필수적인 기술로 학계에서 커다란 관심을 받고 있다.
그러나 사람머리카락의 1/1000의 크기를 갖는 금속나노구조를 넓은 면적의 유리기판에 균일하게 제작하기가 어려워 상용화에 커다란 걸림돌이었다.
정기훈 교수 연구팀은 반도체 양산공정을 활용해 이를 해결했다.
연구팀은 유리기판 위에 은나노 필름을 입히고 열을 가해 은나노섬을 만들었다. 이후 반도체에 적용되는 식각공정을 이용해 3차원 금속나노구조를 유리기판에 균일하게 형성하고 나서 은나노 입자를 증착시켰다.
이 구조는 나노플라즈모닉 현상을 유발하는 다수의 나노갭을 갖고 있어 입사되는 빛의 세기를 수십배 향상시킬 수 있다. 또한, 상용화중인 반도체 증착공정을 그대로 사용 가능하기 때문에 즉시 양산기술에 적용할 수 있는 장점을 갖고 있다.
정기훈 교수는 “이 기술은 유리기판위에 표면강화라만분광기술을 접목해 별도의 형광물질 없이 나노몰 수준의 DNA 염기 4종류를 1초 안에 구분했다”며 “각종 질환을 조기에 진단할 수 있는 바이오칩을 일반 반도체공정을 이용해 넓은 면적의 기판 위에 3차원 나노구조를 저렴하고도 정밀하게 제작할 수 있는 양산기술을 확보하게 됐다”고 말했다.
한편, KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수(제1저자 오영재 박사과정 학생)이 수행한 이번 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구자지원사업 등의 일환으로 실시됐다.
그림1. 유리기판에 넓은 면적으로 제작된 나노플라즈모닉 기판의 사진.
그림2. 나노플라즈모닉 기판의 전자현미경 사진(단면도) 및 전자기장 시뮬레이션. 전자현미경 사진은 3차원적인 금속나노구조가 형성된 것을 보여주고 있으며 이를 통해 나노미터 수준의 갭(gap)을 가진 구조를 설계해 국소 전자기장 극대화를 통해 라만분광 신호 증가를 유도하였음. 시뮬레이션은 나노갭에서 강화된 전자기장을 나타냄.
그림3. 초고감도 나노플라즈모닉 기판의 대면적(직경4인치) 나노공정 순서도.
a) 은나노섬을 증착해 식각과정의 마스크로 사용. b) 식각과정을 통한 유리 나노필라어레이(glass nanopillar arrays) 형성. c) 증착을 통한 다수의 나노갭을 가지는 나노플라즈모닉 구조 형성.
그림4. 좌측 : 정기훈 교수, 우측 : 오영재 박사과정(제1저자)
그림5. 논문표지
2012.05.02
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문수복 교수, 한국공학한림원 '젊은공학인상' 수상
우리 학교 전산학과 문수복 교수가 제16회 한국공학한림원 젊은공학인상을 수상했다.
대상은 강창오 포스텍 철강대학원 석좌교수(70), 또 다른 젊은공학인상에는 장준근 나노엔텍 대표(45)가 선정됐다.
문 교수는 소셜미디어의 정량적 분석법을 제시하는 등 전산학 네트워크 분야의 선두주자로 미래 인터넷기술 연구를 이끈 공로를 인정받아 젊은공학인상을 수상했다.
또 강 교수는 37년간 포스코에 재직하면서 혁신적 제철기술인 파이넥스 공법과 차세대 열연강판 제조기술을 개발한 공로로, 장준근 대표는 초소형 고집적 화학공정 칩인 ‘랩온어칩’ 기술을 국내 최초로 상용화한 공로로 상을 받는다.
한국공학한림원은 1997년부터 매년 공학과 관련된 기술, 연구, 교육 및 경영 부문에서 국내 산업 발전에 크게 기여한 공학기술인을 선정해 시상하고 있다. 시상식은 12일 오후 5시 서울 장충동 신라호텔에서 열리며 대상 수상자는 상장과 상금 1억 원, 젊은공학인상 수상자는 상장과 상금 5000만 원을 받는다.
2012.03.12
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보다 태양빛에 가까운 LED 개발
- KAIST 배병수 교수 연구팀, 봉지재가 형광체 역할을 하는 일체형 형광 나노하이브리드 봉지재 개발 -- 어드밴스드 머터리얼스 12월호 표지논문 게재 -
실내 형광램프가 3파장, 5파장, 7파장 등 다중파장으로 진화하고 있다. 다중 파장을 가진 조명일수록 보다 자연의 색에 가깝게 사물을 볼 수 있기 때문이다.
게다가 최근들어서는 실내조명이 긴 수명, 저 전압 구동, 높은 발광 효율 등 녹색성장에 부합하는 환경 친화적인 특성을 지닌 LED로 바뀌고 있다. 이에 따라 LED 분야에서도 태양빛에 유사한 빛을 만들기 위한 노력들이 세계적으로 계속되고 있다.
우리 학교 신소재공학과 배병수 교수 연구팀이 신소재 형광염료를 이용해 보다 태양빛에 가까워지면서, 형광체 가격은 1/5수준으로 저렴한 백색 LED를 개발하는데 성공했다.
현재 상용화되고 있는 백색 LED는 황색 또는 적‧녹색 혼합 형광체를 봉지재에 분산한 후 LED칩 위에 도포하면 LED칩에서 나오는 청색광과 형광체에서 나오는 황색 또는 적‧녹색광과 혼합돼 백색 빛을 내게 된다.
형광체 물질로는 산화물 또는 산화질화물 등 무기형광체 입자들이 사용되는데 높은 온도에서 복잡한 공정으로 제조하기 때문에 가격도 비싸고, 또 핵심기술을 일본과 미국 등 해외 선진업체들이 선점하고 있어 국내 LED산업 발전의 걸림돌이 되고 있다.
특히 무기형광체는 빛을 흡수하고 발광하는 스펙트럼이 좁아 백열등과 같이 자연색에 가까운 빛을 만드는 데는 어려움이 많았다.
이 같은 단점을 개선하고 자연광에 가까운 LED 조명을 만들기 위해 배병수 교수 연구팀은 새로운 형광체 물질로 무기형광체 입자가 아닌 형광염료를 선택했다.
형광염료는 섬유 등에 착색제로 사용되며 가격이 저렴하고 다양한 색들을 낼 수 있는 물질이다. 더불어 빛을 흡수하고 방출하는 스펙트럼이 넓어 LED 형광체로 사용하면 자연광에 가까운 백색광을 만들 수 있고, 색온도를 비롯한 다양한 특성들을 자유자재로 조절할 수 있는 장점을 갖고 있다.
그러나 염료는 열에 의해 쉽게 분해돼 고온의 열을 방출하는 LED에 적합하지 않아 형광체로 적용이 어려웠다.
배 교수 연구팀은 자체개발한 솔-젤 공정으로 제조된 고내열성 고굴절률 하이브리드소재에 형광염료를 화학적으로 결합해 염료분자가 안정하고 균일하게 분포되어 열에 강하고 효율이 높은 나노하이브리드 형광체 소재를 개발했다.
이와 함께 나노하이브리드 형광체 소재 내의 적색 및 녹색 염료의 비율과 농도를 조절해 이를 봉지재로 사용, 다양한 색온도를 갖는 백색 LED 제조에 성공했다.
개발한 염료 나노하이브리드소재 기반의 백색 LED는 자연광에 가까운 정도를 나타내는 연색지수가 최대 89로 기존에 사용하는 3파장 램프 수준까지 높아졌다. 태양빛의 연색지수는 100, 상용화중인 백색 LED의 연색지수는 70 정도다. 또 형광체의 내열성도 뛰어나 120도의 고온에서도 1200시간 이상 성능이 변화하지 않았다.
형광 나노하이브리드소재는 가격이 저렴할 뿐 아니라 별도로 형광체를 분산시키지 않고 봉지재 자체가 형광체 역할을 함께하는 형광체-봉지재 일체형 소재로 매우 간단하게 백색 LED를 제조할 수 있어 가격 및 기술 경쟁력이 매우 높은 신기술로 평가받고 있다.
배병수 교수는 “최근 세계 주요 소재업체들이 형광체 원천기술을 확보하고 있는 시점에서 원천소재를 개발해 조명 및 백라이트유닛 분야에서 성장하고 있는 국내 백색 LED산업의 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다”며 “이번 연구성과를 바탕으로 형광염료의 안정성과 형광봉지재의 신뢰성을 향상시켜 염료기반 백색 LED 상용화에 주력할 계획”이라고 말했다.
한편, 이번 연구성과는 재료분야 세계적 학술지인 `어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)" 12월호(22일자) 표지논문으로 게재됐으며, 관련 특허를 국내외에 출원 중이다.
형광 나노하이브리드소재를 이용한 백색 LED의 단면 모식도
적색 및 녹색 형광 나노하이브리드소재의 화학구조 및 형광특성
나노하이브리드소재를 이용하여 제조한 염료기반 백색 LED
2011.12.26
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남윤기 교수, 제10회 솔고 젊은 의공학자상 수상
우리 학교 바이오 및 뇌공학과 남윤기 교수가 (사)대한의용생체공학회에서 주관해 지난 11월 11일 열린 제44회 추계학술대회에서 제10회 솔고 의공학상(젊은의공학자상)을 수상했다.
남윤기 교수는 살아있는 신경세포를 이용한 세포칩 구현 기술인 뉴런온칩(Neuron-on-a-Chip) 기술에 관한 연구를 통해 지난 5년간 Biomaterials, Lab on a Chip, Angewandte Chemie Int. Ed. 를 포함한 의공학 관련 국제저명학술지에 20여편의 논문을 게재하였고, 그 연구성과를 인정받아 올해의 수상자로 선정되었다.
솔고 젊은 의공학자상은 매년 의공학 분야에서 연구업적이 탁월한 40세 미만의 젊은 연구자에게 수여하는 상으로 (주) 솔고 바이오메디칼에서 후원하고 있다.
남윤기 교수는 올해 KAIST에서 공동 연구를 통하여 우수한 연구성과를 이룬 연구자에게 수여하는 공동 연구상을 수상한 바 있으며, 올해 10월부터는 미국 전자공학회(IEEE)에서 발행하는 의공학 국제학술지 IEEE Transactions on Biomedical Engineering 의 편집 위원(Associate Editor)로 선정되어 활동하고 있다.
2011.11.21
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랩온어칩 저널 한국 특집호 편집 발간
우리학교 바이오및뇌공학과 박제균 교수가 서울대학교 기계항공공학부 서갑양 교수와 공동으로 편집한 ‘랩온어칩(Lab on a Chip)’지의 한국 특집호가 2011년 1월호로 발간됐다.
이번 호에는 그동안 국내 나노기술의 발전에 기여해 온 학계, 연구소, 기업의 랩온어칩 전문가 13명의 논문과 함께 미세유체기술 및 랩온어칩의 상용화와 관련된 이들 전문가들의 의견을 별도의 지면을 통해 소개했다. 박 교수는 2010년부터 랩온어칩의 편집위원으로 활동 중이다.
랩온어칩 저널에서는 학회지 발간 10주년을 기념하기 위한 국가별 기념 특집호를 금년 초부터 준비해 왔으며 지난 9월 스위스 편을 시작으로 내년 중반까지 랩온어칩 분야의 기여도가 높은 10 개국에 대해 특집호를 발간 중에 있다.
랩온어칩지는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 화학, 물리학, 생물학 및 바이오공학을 위한 미세유체기술 및 마이크로타스(microTAS) 분야의 최고 전문 국제학술지이다. 과학논문 5년간 평균 인용지수는 6.9이다.
참고 : http://pubs.rsc.org/en/Journals/JournalIssues/LC#/Issues
2010.12.21
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