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신소재 레이저 제작기술 개발
우리 대학 물리학과 박용근 교수, 이상민 교수, 신소재공학과 김도경 교수 공동연구팀이 기존에는 활용할 수 없었던 소자와 재료로 레이저를 구현할 수 있는 새로운 비공진 방식의 레이저 제작기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
일반적인 레이저는 거울 등을 이용해 빛을 가두는 구조(공진기) 내부에 빛을 증폭시키는 레이저 소재(이득 물질)을 배치하는 방식이다. 하지만 공진기 내부에서 빛의 경로가 일정하게 유지돼야 레이저가 작동하기 때문에, 매우 투명한 크리스탈 구조의 이득 물질에서만 레이저가 구현될 수 있었다. 따라서 자연계에 존재하는 많은 재료 중에 투명한 크리스탈로 제작할 수 있는 특수한 레이저 소재들만 활용됐다.
연구팀은 불투명한 이득 물질에서도 빛을 가둘 수 있는 공진기 구조를 내부에 만드는 새로운 방식의 레이저를 개발했다. 마치 `통발' 형태의 공간에서 빛이 갇힌 채로 주변 이득 물질에 의해 계속 산란되면서 증폭되는 원리다. 이 새로운 레이저는 이득 물질이 꼭 투명할 필요가 없으므로 기존에 이득 물질로 사용되지 못했던 다양한 불투명 소재들을 활용해 새로운 레이저를 만들 수 있다.
우리 대학 물리학과 이겨레 박사, 신소재공학과 마호진 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 1월 4일 字 출판됐다. (논문명 : Non-resonant power-efficient directional Nd:YAG ceramic laser using a scattering cavity).
박용근 교수 연구팀은 크리스탈 구조로 만들 수 없는 소재로 레이저를 구현하기 위해 공진기 사방을 모두 산란체로 막는 아이디어를 구상했다. 물고기 통발의 구조처럼 산란체로 사방이 막혀있고 좁은 입구를 가진 `빛 통발' 형태의 텅 빈 공간을 공진기로 활용하는 아이디어다.
연구팀은 불투명한 이득 물질로 제작된 산란체 내부에 작은 공간을 파내어 레이저 공진 공간을 만들었다. 이렇게 만들어진 구형 공간의 벽면에서 빛이 반사될 때마다 증폭하도록 만들어졌다.
연구팀은 제안한 형태의 `빛 통발'에서 성공적인 레이저 발진을 구현하는 데 성공했다. 3차원 공간에서 무작위로 형성되는 공동 내 빛의 경로 때문에, 구현된 레이저는 일반적인 공진(resonant) 기반 레이저와 다르게 비공진(non-resonant) 형태로 발진 됐다.
연구팀이 개발한 레이저의 가장 큰 특징은 투명한 이득 물질을 필요로 하지 않는다는 점이다. 불투명한 성질 때문에 기존 레이저 이득 물질로 활용되지 못했던 소재들을 활용해 더욱 다양한 레이저 개발이 가능할 것으로 기대된다. 기존에 활용되지 못하던 새로운 소재를 레이저 이득 물질로 활용할 수 있으므로 레이저에서 나오는 빛의 파장을 크게 확장할 수 있고, 국방 목적과 같은 고출력 레이저로도 활용될 수 있다.
공동 제1 저자이자 교신저자인 물리학과 이겨레 박사는 "구현한 레이저는 비공진 레이저이면서 동시에 높은 에너지 효율과 방향성을 가지는 것이 장점이다. 또한, 고된 소재의 결정화 과정 없이도 효율적인 레이저를 제작할 수 있다면 이득 물질로 사용될 수 있는 소재의 폭이 월등히 넓어질 것ˮ이라며 "기존에는 레이저로 활용하지 못했던 새로운 재료로 레이저를 발진시킬 수 있어 다양한 파장과 광 특성을 가진 새로운 레이저 소자 개발이 가능하고 이를 활용하면 의료, 생명과학, 산업기술, 국방 등 여러 분야로 적용이 가능할 것으로 기대한다ˮ라고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 리더연구사업의 지원을 받아 수행됐다.
2021.01.12 조회수 52617 -
2019 KAIST 핵심 기술이전 설명회 개최
우리 대학은 오는 9월 17일 서울 코엑스에서 `2019 화이트리스트 배제 대응 기술을 중심으로 한 KAIST 핵심 기술이전 설명회'를 개최한다.
올해로 3회째를 맞는 KAIST 핵심 기술이전 설명회는 한일 무역 분쟁과 관련한 현 시국을 반영해 화이트리스트 배제 대상 품목들에 대응할 수 있는 첨단 소재부품장비 기술 4개를 특별히 선정했다.
또한, AI 및 소재부품 특허기술 5개를 공개해 KAIST 연구진이 보유한 우수 기술을 기업에 이전하고 일자리 창출과 기업의 경쟁력을 높이는 산학 협력 모델 구축에 일조할 예정이다.
KAIST 산학협력단 기술사업화센터(단장 최경철)는 대일 의존도가 높은 품목을 대체할 수 있는 ①저열팽창 불소화 투명폴리이미드(화학과 김상율 교수), ②비파괴 및 전자기적 성능 평가 시스템(항공우주공학과 이정률 교수), ③나노기술을 활용한 차세대 이차전지용 전극소재기술(신소재공학과 김도경 교수), ④고해상도 포토레지스트 기술(화학과 김진백 명예교수) 등 화이트리스트 배제에 대응하는 기술 4개를 선보인다.
특히, 이정률 교수의 비파괴 검사장비 기술은 외산 대비 50% 이상의 원가 절감이 가능하며 이 장비에 기반한 시스템을 도입할 경우 기존 기술로는 불가능했던 검사도 가능해진다.
김도경 교수의 차세대 이차전지 전극소재 기술은 전기자동차 등의 주행거리를 향상할 수 있으며, 상대적으로 원가 절감이 가능한 나트륨 이온 전지를 사용해 리튬 원자재 비용 상승에 대비할 수 있는 장점이 있다.
이밖에, KAIST가 엄선한 AI 및 소재부품 특허기술도 소개된다. ①네트워크와 단말기 리소스를 고려한 딥러닝 기반 콘텐츠 비디오 전송 기술(전기및전자공학과 한동수 교수) ②신경과학-인공지능 융합형 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술(바이오및뇌공학과 이상완 교수) ③친환경 상온 나노입자 제조기술 및 전자빔 조사를 이용한 무독성 자외선 차단제 제조기술(원자력및양자공학과 조성오 교수) ④나노섬유 얀 기반 유해가스 검출 및 질병 진단용 초고감도 색변화 센서 플랫폼 개발(신소재공학과 김일두 교수) ⑤에너지 밀도가 높은 실리콘-포켓 이차 전지 전극 및 전극 제조 기술(EEWS대학원 강정구 교수) 등 총 5개다.
김일두 교수의 나노섬유 기반 색변화 센서는 사람의 호흡만으로 간편하게 질병을 진단할 수 있는 기술이다. 생산성과 가공성도 높아 현재 성장 중인 질병 진단용 센서 시장에서 모바일 기기·웨어러블 센서 등 다양한 분야에 적용 가능할 것으로 기대되고 있다.
또한, 한동수 교수의 비디오 전송 기술은 비디오 스트리밍의 화질을 크게 향상하고 제공자의 비용도 절감할 수 있어 OTT 및 VOD 서비스 시장의 지속 성장과 함께 주목받고 있다.
KAIST 기술사업화센터 관계자는 "직접 연구·개발해 특허를 보유한 교내 우수 기술을 대상으로 지난 6월부터 발굴 작업을 수행했다ˮ고 전했다. 이 관계자는 이어 "향후 다양한 분야에 적용할 수 있는 응용 가능성과 시장규모·기술혁신성 등을 주요 평가 지표로 삼아 핵심 특허기술을 선정했으며 8월 2일 이후 일본 화이트리스트 제외에 따른 대응 기술을 발굴해 추가로 선정했다.ˮ고 밝혔다.
이를 위해, 교수 및 변리사·벤처 투자자·사업화 전문가 등 20명 내외로 구성된 심사단이 평가를 진행했으며 선정된 기술은 비즈니스 모델 개발, 특허-R&D 연계 전략 분석 및 국내·외 마케팅 우선 추진 등 KAIST로부터 다양한 지원을 받게 된다.
17일 열리는 설명회에는 기술 개발 및 기술이전을 포함한 상호 협력 방안을 논의하기 위해 기업 관계자 및 투자자 등 200여 명을 초청할 예정이며 연구자인 KAIST 교수 9인도 직접 참석한다. AI 및 소재부품 핵심 기술 및 화이트리스트 대응 기술에 대한 자세한 설명과 함께 현장에서 기술 이전에 관한 상담 등도 진행된다. 또한, KAIST 연구부총장 등 내·외빈이 참석해 혁신성장 시대를 맞은 대학의 첨단 기술사업화 중요성을 강조할 계획이다.
최경철 산학협력단장은 "2017년부터 매년 개최하고 있는 KAIST 핵심 특허 기술 이전 설명회는 기업이 4차 산업 혁명에 대비할 수 있도록 KAIST의 기술을 적극적으로 이전하고 기업의 일자리 창출 및 글로벌화 등 발전을 모색할 수 있는 새로운 산학협력의 모델이 될 것”이라고 말했다.
또한, 최 단장은 "KAIST는 일본의 화이트리스트 제외와 관련하여 KAIST 소재부품장비 기술자문단(KAIST Advisors on Materials and Parts, KAMP) 지원과 함께 산학협력단 차원에서 배제 조치에 대응할 수 있는 관련 기술을 적극적으로 발굴하고 있다ˮ고 언급했다. 이어, 최 단장은 "KAIST의 기술로 어려움을 겪고 있는 기업들의 소재부품 국산화 및 국가적 위기 상황을 극복하는 일에 힘을 보태고자 한다ˮ고 강조했다.
※ 참가신청 사이트 바로가기: http://tech4.kaist.ac.kr/
2019.09.04 조회수 9812 -
KAIST-서울대-POSTECH, 이공계 온라인 명품강의 함께 만든다
대한민국을 대표하는 이공계 대학들이 국내 최고 수준의 이공계 기초과목 온라인 강좌(MOOC)를 공동 개발하기 위해 손을 맞잡았다.
KAIST(총장 강성모)-서울대학교(총장 성낙인)-POSTECH(포항공과대학교, 총장 김도연)은 10월 14일(수) 서울대학교에서 '과학기술 MOOC 콘텐츠 공동 개발 및 활용을 위한 업무 협약'을 체결했다.
이번 협약은 국내 이공계 대학의 교육 수준을 한 단계 끌어올리기 위해서는 기존 방식과 차별화된 온라인 강의가 절실하다는데 대한 3개 대학들의 공감이 이뤄낸 결과다.
이를 위해 3개 대학 교수진들은 커리큘럼 개발 초기 단계부터 함께 협력하여, 이공계 대학의 기초과목에 대한 MOOC 컨텐츠를 2016년 여름까지 제작하고 이를 전 국민에게 공개하기로 하였다. 또한 MOOC 콘텐츠를 활용한 교육모델을 개발하여 참여를 희망하는 국내 모든 대학들과 공유키로 했다.
우선 제작할 강의는 이공계 기초 필수과목인 물리, 화학, 생명과학, 기계공학, 화학공학, 재료공학 등으로, 전국 이공계 대학생뿐만 아니라 이공계 기초지식이 필요한 인문사회 분야 학생들, 대학 전공과목을 미리 경험하고 싶은 고등학생들도 수강할 수 있도록 강의를 흥미롭게 구성할 계획이다.
또한 제작될 컨텐츠는 거꾸로 교실(Flipped-Learning) 등 능동적인 교수법을 시도하고자 하는 모든 대학의 교수들에게도 도움을 줄 수 있을 것이다. 3개 대학은 향후 필요한 학과목을 지속적으로 발굴하여 이에 대한 MOOC컨텐츠를 개발함으로써 국가과학기술 인력 양성과 과학대중화를 위한 건강한 생태계 확보에 노력할 방침이다.
특히 첫 해에는 김도연 포스텍 총장, 김성근 서울대 자연대 학장, 이건우 서울대 공대 학장, 김정회 KAIST 생명과학기술대학장, 김도경 KAIST 교무처장, 이건홍 포스텍 공학장, 박준원 포스텍 이학장 등이 직접 강의를 맡으면서 MOOC컨텐츠를 제작키로 하였다.
강성모 총장은 “이번 MOOC 콘텐츠 개발에는 국내 최고 수준의 이공계 석학들이 강사로 참여한다"며 "이공계 기초과목을 공부하는 대학생은 물론 일반인들도 수준높은 대학강의를 접해 볼 수 있는 기회가 될 것”이라고 말했다.끝.
2015.10.14 조회수 7540 -
김도경칼럼 입학사정관제 성공의 길
우리학교 입학처 김도경 처장(신소재공학과 교수)이
동아일보 2010년 2월18일(목)자에 시론을 게재했다.
제목: [시론/김도경] 입학사정관제 성공의 길
매체: 동아일보
저자: 입학처장 김도경(신소재공학과 교수)
일시: 2010/2/18 목
칼럼보기
http://news.donga.com/Column/3/04/20100218/26250219/1
2010.02.18 조회수 10035 -
한달빠른 2010학년도 학사과정 입학식 열려
우리학교는 2월 1일 오전 10시 학내 대강당에서 학사과정 신입생(1000명)과 학부모 등 약 1500여명이 참석한 가운데 "2010 학년도 학사과정 입학식"을 가졌다.이날 입학식은 신입생 대표인 김용탁(19, 한국과학영재고 졸업)군과 오현진(18, 대전과학고 졸업)양의 입학선서에 이어 서남표 총장의 식사순서로 진행됐다. 입학식 후 음악동아리인 "KAIST 합창단(CHORUS)"의 축하공연이 있었으며, 학부모와의 간담회에는 이광형 교무처장, 김도경 입학처장과 백경욱 학생처장이 참석해 학생 교육과 생활 등 다양한 의견을 교환했다.
KAIST은 지난해부터 겨울방학기간을 줄여 2월에 개강하고 여름방학기간을 3개월로 늘려 학생들이 다양한 사회경험을 하도록 장려하고 있다.
2010.02.01 조회수 11239