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25대 총동문회장에 정칠희 삼성전자 고문 선임
우리 대학 제25대 총동문회장에 정칠희 삼성전자 고문이 선임됐다.
정 회장의 임기는 2020년 2월부터 2022년 1월까지이다. 총동문회장 이·취임식은 1월 18일 그랜드인터컨티넨탈 서울 파르나스에서 열린 ‘2020년 KAIST 총동문회 신년교례회’에서 진행됐다. 이날 행사에는 900여 명의 동문이 참석해 성황을 이뤘다.
정칠희 신임 총동문회장은 우리 대학에서 물리학과(79학번) 석사학위와 미국 미시건주립대에서 물리학과 박사학위를 취득했다.
1979년에 삼성전자에 입사해 40여 년 동안 줄곧 반도체 기술개발에 정진한 정칠희 회장은 재직 시 세계적 수준의 시스템 반도체 및 메모리 디바이스 기술개발을 담당했고, 반도체 연구소장을 역임하는 등 삼성전자 반도체 신화의 주역으로 꼽힌다. 삼성전자 종합기술원장으로 재직하면서 퀀텀닷 및 뉴럴프로세싱 등 삼성전자의 미래기술개발을 책임지기도 했다.
현재 삼성전자 종합기술원 고문, 나노융합산업연구조합 이사장, 국가과학기술자문회의 위원, 국가미래전략2045 위원회 총괄위원장을 맡고 있다.
정칠희 신임회장은 “KAIST는 반세기 역사 속에서 대한민국 최고를 넘어 세계 최고에 도전하고 있다”라며 “총동문회도 모교의 위상에 걸맞은 조직이 될 수 있도록 동문의 참여와 화합을 이끌고 모교의 발전에 적극 기여하겠다”라고 밝혔다.
2020.02.03 조회수 508 -
김지한 교수, 컴퓨터 설계 기반 다공성 복합재료 합성
〈 김지한 교수 연구팀 〉
우리 대학 생명화학공학과 김지한 교수와 UNIST 화학과 문회리 교수 공동연구팀이 컴퓨터 설계를 기반으로 한 이론적 디자인을 통해 새로운 다공성 복합재료를 합성하는 데 성공했다.
이러한 복합물질은 각각의 특성을 동시에 가지면서 융합된 새로운 성질을 나타낼 수 있어 촉매, 기체 저장 및 분리, 센서, 약물 전달 등 다양한 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
권오민 박사과정과 UNIST 김진영 박사가 공동 1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)’ 8월 9일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Computer-aided discovery of connected metal-organic frameworks)
이번 연구에 사용한 금속 유기 구조체(Metal-Organic Framework, MOF)는 다양한 금속 이온 집합체와 유기 리간드로 구성된 화합물의 일종으로 나노 수준의 기공을 갖는 결정성 물질이다.
금속 유기 구조체는 각 구성요소의 다양성 덕분에 지난 20년간 8만여 개 이상의 구조들이 실험으로 합성됐다. 금속 유기 구조체는 표면적이 매우 넓고 기공의 물리-화학적 특성을 세밀하게 조절할 수 있어 기존의 제올라이트를 대체할 수 있는 차세대 다공성 물질이기도 하다.
최근 금속 유기 구조체를 다른 소재와 혼합해 기능을 다양화하거나, 한가지 물질의 단점을 다른 물질의 장점으로 보완함으로써 성능을 최적화하는 연구가 진행되고 있다.
그러나 기존의 합성된 금속 유기 구조체 복합재료들은 두 물질의 경계면에서 서로 어떻게 결합하는지에 대한 정확한 정보가 없고 그 형태가 무질서해 어떻게 만들어지는지에 대한 이해가 부족했다.
8만여 개의 금속 유기 구조체 중 표면에서 서로 결합할 수 있는 조합을 일일이 눈으로 찾아내는 것은 매우 시간이 오래 걸리기 때문에, 화학자의 직관만으로 새로운 이종 금속 유기 구조체 간 단결정 복합재료를 합성하기 위해서는 수많은 시행착오를 겪어야 했다.
따라서 8만여 개 이상의 금속 유기 구조체를 사용해 복합물질을 형성할 수 있는 경우의 수가 상당히 많음에도 불구하고 지금까지 합성된 복합재료의 수는 극히 일부로 제한됐다.
문제해결을 위해 공동연구팀은 미시적인 분자구조 정보를 활용해 먼저 합성 가능성이 큰 구조들을 선별한 뒤, 이를 실험적으로 합성함으로써 실제 새로운 복합물질을 개발하고 합성하는 시간을 획기적으로 단축했다.
김지한 교수가 이끈 시뮬레이션팀은 직접 개발한 컴퓨터 알고리즘을 활용해 기존에 발표된 8만여 개의 데이터로부터 특정 구조체의 결정면과 상호 연결될 수 있는 결정면을 가진 다양한 금속 유기 구조체 쌍들을 얻는 데 성공했다.
또한, 양자역학 시뮬레이션을 통해 두 금속 유기 구조체가 연결된 경계면이 가질 수 있는 안정적인 구조를 예측해냈다.
문회리 교수의 연구팀은 시뮬레이션 결과를 바탕으로 6종류의 새로운 금속 유기 구조체 복합재료를 성공적으로 합성함으로써 시뮬레이션으로 예측된 내용이 실험적으로 합성될 수 있음을 증명했다.
또한, 금속 유기 구조체 결정면 위에 다른 구조체가 하나의 구조로 자라나는 원리를 규명했고, 두 물질의 기공이 서로 연결돼 내부까지 분자가 자유롭게 이동할 수 있음을 확인했다.
이번 연구에서 성공한 서로 다른 두 금속 유기 구조체 간 경계면을 분자 수준에서 깨끗하게 하나의 구조로 연결하는 다공성 복합재료는 지금껏 없던 새로운 개념의 물질이다.
문회리 교수는 "실험과 컴퓨터 시뮬레이션의 협력 연구를 통해 그간 합성이 어려웠던 다기능 다공성 복합재료를 설계하고 합성할 수 있음을 보여줬다. 기존 신약개발에서 활용되던 연구 방식이 거대시스템인 다공성 재료에까지 확대된 성공적 사례이다”라고 말했다.
김지한 교수는“세계 최초로 나노 다공성 복합물질을 이론적으로 디자인해 합성까지 성공한 첫 사례라는 사실에 의미가 있다”라며 “새로운 복합재료 개발을 위해 필요한 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있고, 적용 분야를 MOF-나노입자, MOF-제올라이트, MOF-고분자 복합재료로 쉽게 확장할 수 있다”라고 말했다.
이 연구 결과는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 합성에 성공한 MOF 구조
2019.08.26 조회수 2479 -
임성갑 교수, 새로운 다층 금속 상호연결 기술 개발
우리 대학 생명화학공학과 임성갑 교수와 POSTECH(총장 김도연) 창의IT융합공학과 김재준 교수 공동 연구팀이 비아홀(via-hole, vertical interconnect access hole) 공정 없이도 금속을 다중으로 상호 연결할 수 있는 기술을 개발했고, 이를 통해 5층 이상의 3차원 고성능 유기 집적회로를 구현했다.
이번 기술은 금속의 수직 상호 연결을 위해 공간을 뚫는 작업인 비아홀 공정 대신 패턴된 절연막을 직접 쌓는 방식으로, 유기 반도체 집적회로를 형성하는데 적용할 수 있는 신개념의 공정이다.
유호천 박사와 박홍근 박사과정 학생이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제적인 학술지인 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications) 6월 3일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명: Highly stacked 3D organic integrated circuits with via-hole-less multilevel metal interconnects)
유기 트랜지스터는 구부리거나 접어도 그 특성을 그대로 유지할 수 있는 장점 덕분에 유연(flexible) 디스플레이 및 웨어러블 센서 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.
그러나 이러한 유기물 반도체는 화학적 용매, 플라즈마, 고온 등에 의해 쉽게 손상되는 문제점 때문에 일반적인 식각 공정을 적용할 수 없어 유기 트랜지스터 기반 집적회로 구현의 걸림돌로 여겨졌다.
공동 연구팀은 유기물 반도체의 손상 없이 안정적인 금속 전극 접속을 위해 절연막에 비아홀을 뚫는 기존 방식에서 벗어나 패턴된 절연막을 직접 쌓는 방식을 택했다. 패턴된 절연막은 패턴 구조에 따라 반도체소자를 선택적으로 연결할 수 있도록 했다.
특히 연구팀은 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법(iCVD: initiated chemical vapor deposition)’을 통해 얇고 균일한 절연막 패턴을 활용해 안정적인 트랜지스터 및 집적회로를 구현하는 데 성공했다.
공동 연구팀은 긴밀한 협력을 통해 개발한 금속 상호 연결 방법이 유기물 손상 없이 100%에 가까운 소자 수율로 유기 트랜지스터를 제작할 수 있음을 확인했다. 제작된 트랜지스터는 탁월한 소자 신뢰성 및 균일성을 보여 유기 집적회로 제작에 큰 역할을 했다.
연구팀은 수직적으로 분포된 트랜지스터들을 상호 연결해 인버터, 낸드, 노어 등 다양한 디지털 논리 회로를 구현하는 데 성공했다. 또한, 효과적인 금속 상호 연결을 위한 레이아웃 디자인 규칙을 제안했다. 이러한 성과는 향후 유기 반도체 기반 집적회로 구현 연구에 유용한 지침이 될 것으로 기대된다.
연구책임자인 POSTECH 김재준 교수는 “패턴된 절연막을 이용하는 발상의 전환이 유기 집적회로로 가기 위한 핵심 기술의 원천이 됐다”라며 “향후 유기 반도체 뿐 아니라 다양한 반도체 집적회로 구현의 핵심적인 역할을 할 것으로 기대한다”라고 말했다.
본 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단과 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 제안된 금속 상호 연결 기술 모식도
그림2. 수직 집적된 디지털 회로 공정 모식도 및 이미지
2019.06.11 조회수 2549 -
조광현 교수, 뇌파 생성, 변조 담당하는 신경회로 원리 규명
〈 조광현 교수 연구팀 〉
우리 대학 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 뇌파의 생성 및 변조를 담당하는 핵심 신경회로를 규명하는 데 성공했다.
이를 통해 뇌의 동작원리를 밝힐 뿐 아니라 향후 여러 뇌질환 환자에게서 발생하는 비정상적 뇌파활동을 신경세포 네트워크 수준에서 규명하는 데 활용 가능할 것으로 기대된다. 이번 연구는 4차 산업혁명의 핵심기술로 주목받는 IT와 BT의 융합연구인 시스템생물학 연구로 규명했다는 의미를 갖는다.
이병욱 박사과정, 신동관 박사, 스티븐 그로스 박사가 함께 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘셀 리포트(Cell Reports)’ 11월 6일자 온라인 판에 게재됐다.
뇌의 다양한 기능은 신경세포(뉴런) 사이의 복잡한 상호작용을 통해 이뤄진다. 특히 뉴런들의 동시다발적인 발화에 의해 형성되는 뇌파는 뇌의 활동 상태를 측정하는 가장 중요한 지표이며, 특정 기능을 수행하기 위해 영역 간 선택적 통신의 매개체 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
또한 뇌파의 비정상적인 생성 및 변조 현상은 다양한 뇌질환과 밀접한 관계를 갖는 것으로 밝혀지고 있다. 이에 따라 전 세계 신경생물학 연구자들은 뇌파의 생성 및 변조 원리를 파악하기 위해 노력해 왔다.
그러나 뇌파의 생성 및 변조는 수많은 뉴런 사이의 복잡한 상호작용을 통해 발생하는 예측할 수 없는 창발적 특성(emergent property)을 갖기 때문에 기존의 신경 생물학 실험을 통해 그 원리를 규명하기에는 한계가 있었다.
조 교수 연구팀은 시스템생물학 기반의 연구방법을 통해 뇌파의 생성 및 변조 원리를 분석했다. 연구팀은 여러 뇌 영역 중 특히 감각 피질(sensory cortex)에 주목했다. 감각 피질은 외부 감각 정보를 처리하고 통합, 조절하는 핵심 영역으로 여러 주파수 대역의 뇌파와 변조를 관측할 수 있다.
연구팀은 최근 커넥토믹스 (connectomics) 연구를 통해 밝혀진 쥐의 감각피질 내 뉴런의 종류 및 뉴런 간 연결성 정보를 이용해 감각피질을 구성하는 뉴런들과 이들을 연결하는 시냅스를 수학 모델을 통해 표현하고 이로부터 신경회로를 구축해 뇌파의 생성 및 변조 과정을 분석했다.
연구팀은 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석을 통해 흥분성 뉴런과 억제성 뉴런으로 구성된 양성피드백과 음성피드백의 중첩된 구조(interlinked positive and negative feedback)가 뇌파의 생성 및 주파수 변조 현상의 핵심회로임을 최초로 규명했다.
특히 연구팀은 기존의 전기생리학 실험을 통해 측정된 뉴런 간 시냅스의 특정 연결강도가 신경회로의 뇌파 생성 및 변조 기능을 극대화시킬 수 있는 최적의 조합임을 밝혀냈다.
이번에 개발한 수학모형을 활용하면 전통적 생물학 실험을 통해 파악이 어려웠던 뉴런들 간의 다양한 상호작용을 이해하고 신경회로의 복잡한 설계원리를 파악할 수 있을 것으로 기대된다.
또한 여러 뇌질환 환자의 뇌에서 관측되는 비정상적인 뇌파 활동을 신경네트워크 차원에서 분석하고 규명할 수 있을 것으로 예상된다.
시스템생물학 접근을 통한 신경회로의 구조 및 기능 분석은 인공지능의 발전에도 기여할 것으로 기대된다. 두뇌 신경회로의 작동원리에 대한 이해를 높인다면 컴퓨터 과학자들이 이를 이용해 새로운 인공지능 기술을 개발할 수 있다. 자폐증이나 집중력 조절장애 등과 관련된 신경회로 규명, 두뇌 치료 기술 개발 등의 원천 의료기술 개발에도 혁신으로 이어질 수 있다.
조 교수는 “지금껏 뇌파의 생성 및 변조를 담당하는 핵심 신경회로가 밝혀진 바가 없었다”며 “이번 연구에서는 최근 커넥토믹스 (connectomcis) 연구를 통해 점차 밝혀지고 있는 뉴런간의 복잡한 연결성에 숨겨진 설계원리를 시스템생물학 연구를 통해 찾아냄으로써 뇌의 동작원리를 파악할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 바이오의료기술개발사업, 그리고 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 뉴런 간 연결 강도에 내제된 기능적 설계원리 파악
그림2. 뇌파의 생성 및 변조를 담당하는 핵심 신경회로
2018.11.14 조회수 2916 -
권오현 삼성전자 대표이사 회장 겸 삼성종합기술원 회장, 명예박사 학위 수여받아
우리대학은 지난 2월 23일(금) 대전 본원 류근철 스포츠컴플렉스에서 열린 ‘2018년 KAIST 학위수여식’에서 과학기술 발전에 기여한 공로를 인정해 권오현 삼성전자 대표이사 회장 겸 삼성종합기술원 회장에게 ‘명예경영학박사’학위를 수여했다. 권 회장은 동문으로서는 사상 처음으로 모교로부터 명예박사 학위를 수여받은 인물로 기록을 남기는 영예를 차지했다.
권 회장은 서울대학교를 졸업하고 우리대학에서 전기전자공학 석사학위를, 美 스탠퍼드 대학에서 박사학위를 각각 취득했다. 1985년 美 삼성반도체연구소 연구원을 시작으로 삼성에 입사해 삼성전자 반도체부문 부회장과 2012년 삼성전자 대표이사 부회장을 거쳐 올 2월 현재 삼성전자 대표이사 회장 겸 삼성종합기술원 회장으로 재직 중이다.
권 회장은 삼성에서 33년간 재임하면서 삼성전자의 반도체 신화를 최전선에서 이끌고 있다. 삼성의 반도체 사업이 종합반도체 세계 1위를 달성하고 삼성전자가 글로벌 초일류 기업의 반열에 오르는데 구심점 역할을 담당, 샐러리맨에서 출발해 최고경영자 자리까지 오른‘샐러리맨의 신화’를 이룬 인물로 꼽히고 있다.
특히 반도체 기술이 일본에 비해 크게 뒤쳐져 있던 1988년 삼성반도체통신으로 자리를 옮겨 4M D램 개발에 직접 참여했고 1992년에는 세계 최초 64M D램 개발을 주도해 독자적 반도체 설계, 공정 등 자체기술로 우수 특허를 다수 확보했다.
이밖에 시스템반도체 분야에서의 경쟁력 확보 및 사업의 일류화, 대기업과 중소기업 간의 상생협력 사업 추진을 통한 동반성장 기틀을 마련하는 한편 대학과 기업의 산학협력을 활성화 하는 등 산업 전반의 발전에 크게 기여했다. 권 회장은 기업가로서의 이러한 공로를 인정받아 2009년에 국가품질경영대회 ‘금탑산업훈장’을, 2014년에는 ‘한국의 경영자상’과 ‘대한민국 최고과학기술인상’을 받는 등 다수의 상을 수상했다
2018.02.26 조회수 5399 -
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 7152 -
유승협 교수, 일회용 전자기기에 쓰일 유연 플래시메모리 개발
〈 문 한 얼 박사, 유 승 협 교수 〉
우리 대학 전기및전자공학부 유승협 교수, 생명화학공학과 임성갑 교수 공동 연구팀이 유기물 기반의 유연하면서도 우수한 성능을 갖는 플래시 메모리를 개발했다.
이 기술을 통해 본격적인 웨어러블 전자기기 및 스마트 전자종이 등의 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
문한얼 박사, 이승원 박사가 주도한 이번 연구는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 9월 28일자 온라인 판에 게재됐다.
플래시 메모리는 태블릿, 스마트폰, USB 드라이브 등 대부분의 IT 기기에서 사용되는 정보 저장을 위한 필수 소자이다. 웨어러블 및 유연 스마트 기기를 제작하기 위해서는 기기에 들어갈 메모리도 매우 우수한 유연성을 갖게 하는 것이 중요하다.
하지만 소재의 제약으로 인해 유연성과 성능을 동시에 갖춘 유연 플래시 메모리의 구현은 사실상 이뤄지지 못했다.
연구팀은 문제 해결을 위해 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법(initiated chemical vapor deposition, iCVD)’을 이용해 유연하면서도 우수한 절연 특성을 갖는 고성능의 고분자 절연막 군(群)을 제작했다. 그리고 이를 이용해 최적의 플래시 메모리 동작이 가능하도록 설계했다.
기존의 고분자 절연막을 사용한 메모리는 일정 정도의 성능을 내기 위해서 100V(volt) 이상의 높은 전압이 필요했다. 만약 낮은 전압으로 구동하도록 제작하면 한 달 미만의 짧은 유지기간을 갖는 문제점이 있었다.
연구팀이 제작한 플래시 메모리는 10V 이하의 프로그래밍 전압과 10년 이상의 데이터 유지시간을 갖는 동시에 2.8%의 기계적 변형률에도 메모리 성능을 유지했다. 이는 기존의 무기물 절연층 기반 플래시 메모리가 1% 수준의 변형률만을 허용하던 것을 대폭 향상시킨 것이다.
연구팀은 개발한 플래시 메모리를 6 마이크로미터 두께의 플라스틱 필름에 제작해 실제 접을 수 있는 메모리를 시연했다. 또한 인쇄용 종이 위에도 제작에 성공해 종이 재질의 전자신문, 전자명함 등 일회용 스마트 전자제품에도 활용할 수 있는 길을 열었다.
유 교수는 “유연 트랜지스터 연구는 많은 진보가 있었지만 유연 플래시 메모리는 상대적으로 발전이 느렸다. 메모리 소자의 구성요소가 갖는 만족요건이 까다롭기 때문이다”며 “이번 연구로 고유연성, 고성능의 플래시 메모리의 가능성이 확인돼 본격적인 웨어러블 전자기기, 스마트 전자종이 등에 기여할 것이다”고 말했다.
이번 연구 결과는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 사진 설명
사진1. 유연 플레쉬 메모리의 구조
사진2. 폴더블 플래시 메모리
사진3. 종이에 제작된 플래시 메모리
2017.10.26 조회수 5025 -
이현주 교수, 백금 사용량 10분의1로 줄인 단일원자 촉매 개발
〈 이 현 주 교수, 김 지 환 학생 〉
우리 대학 생명화학공학과 이현주 교수와 서울시립대 한정우 교수 공동 연구팀이 기존 촉매의 백금 사용량을 10분의 1로 줄일 수 있는 백금 단일원자 촉매를 개발했다.
이는 매우 안정적인 고함량의 백금 단일원자 촉매로 연구팀은 ‘직접 포름산 연료전지(Direct formic acid fuel cells)’에 적용하는 데 성공했다.
김지환 학생이 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 재료 과학분야의 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 9월 11일자 온라인 판에 게재됐다.
백금 기반의 축매는 활성과 안정성이 높아 다양한 촉매 반응에 적용되지만 가격이 비싸고 희귀하기 때문에 백금의 사용량을 최대한 줄이는 것이 중요하다.
그 중 단일원자 촉매는 백금 입자 크기를 원자 단위로 줄여 모든 원자가 반응에 참여하기 때문에 백금 촉매의 가격을 획기적으로 낮출 수 있다. 또한 두 개 이상의 원자들이 붙어 있는 앙상블 자리(ensemble site)가 없기 때문에 원하는 생성물을 선택적으로 얻을 수 있다.
이러한 장점에도 불구하고 단일원자 촉매는 낮은 배위수(coordination number)와 높은 표면자유에너지로 인해 쉽게 뭉치고 안정성이 떨어져 실제 장치에 적용이 어렵다는 한계를 갖는다.
연구팀은 백금 단일원자 촉매의 안정성을 높이기 위해 금속 원소인 안티몬이 첨가된 주석 산화물(Antimony-doped tin oxide, ATO) 위에 백금 단일원자가 주석과의 합금 형태로 존재하는 구조를 개발했다.
연구팀은 이러한 구조가 백금 단일원자가 안티몬-주석 합금 구조에서 안티몬의 자리를 대신해 열역학적으로 안정적인 형태로 존재함을 계산을 통해 증명했다.
연구팀이 개발한 촉매는 포름산 산화반응에서 일반적으로 사용되는 촉매인 상용백금촉매(Pt/C)보다 최대 50배 높은 활성을 보였고 장기안정성 또한 월등하게 높았다.
또한 연구팀은 이 촉매를 막과 전극으로 구성된 직접 포름산 연료전지에 적용했다. 단일원자 촉매를 완전지 형태의 연료전지에 적용한 것은 최초의 시도로, 기존 촉매에 비해 10분의 1 정도만의 백금을 사용해도 비슷한 출력을 얻을 수 있다.
이현주 교수는 “귀금속 단일원자 촉매의 가장 큰 문제점인 낮은 함량과 낮은 안정성을 높일 수 있었고 최초로 직접 포름산 연료전지에 적용했다”며 “연료전지에 적용 가능한 고함량 및 고안정성 귀금속 단일원자 촉매의 개발에 기여할 수 있을 것이다”고 말했다.
이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 백금 단일 원자 촉매의 개념도
그림2. 관찰한 촉매 및 백금 단일 원자 (흰색 원으로 표시된 밝은 점)
2017.10.24 조회수 6192 -
자랑스런 동문상에 정칠희 삼성전자 종합기술원 사장 등 6인 선정
우리 대학 총동문회(회장 고정식)는 2016년 ‘KAIST 자랑스런 동문상’ 에 정칠희 삼성전자 종합기술원 사장, 백원필 한국원자력연구원 연구개발부원장, 박한오 ㈜바이오니아 대표이사, 정현호 ㈜메디톡스 대표이사, 김후식 ㈜뷰웍스 대표이사, 김철환 (주)오렌지파워 대표이사 등 6명을 선정했다. 시상식은 지난 14일(토) 오후 서울 소공동 롯데호텔에서 열리는 2017년 KAIST 총동문회 신년교례회에서 열렸다.
‘KAIST 자랑스런 동문상’ 은 한 해 동안 국가와 사회발전에 공헌하고 모교의 명예를 빛낸 동문에게 주는 상으로 KAIST 총동문회가 1992년부터 시상해 왔다.
정칠희(물리학과 석사 79학번) 삼성전자 종합기술원 사장은 삼성전자 반도체연구소장 재직시 세계적 수준의 시스템 반도체 기술 개발 및 메모리 디바이스 기술개발을 주도했다. 정 사장은 최고 수준의 효율과 색 순도를 갖는 카드뮴 없는 친환경 퀀텀닷(Quantum Dot) 소재를 개발하여 세계 최초 퀀텀닷 TV를 양산하는 등 미래 기술을 대비한 첨단 재료 및 디바이스 개발에 주력하고 있다.
백원필(원자력및양자공학과 석사 82학번, 박사 87학번) 한국원자력연구원 연구개발부원장은 2001년부터 한국원자력연구원에 재직하면서 국내 원자력안전기술을 세계최고 수준으로 발전시켜 국내 원자력안전연구 그룹이 세계적인 리더 그룹으로 진입하는데 결정정인 기여를 했다. 특히 세계적 원전 안전검증시설인‘아틀라스(ATLAS)’를 개발·구축 운영하여 원전 안전기술 확보 및 아랍에미리트연합(UAE) 원전 수출 등에 크게 기여했다.
박한오(화학과 석사 84학번, 박사 87학번) ㈜바이오니아 대표이사는 국내 바이오벤처 1호 기업을 창업하여 20여년에 걸쳐 유전자 연구용 시약과 진단 키트 및 첨단장비 수백 종을 개발함으로써 우리나라의 유전자기술이 세계정상수준이 될 수 있는 핵심 인프라를 구축했다. 기존 신약 개발의 문제점을 극복한 혁신적인 “새미알엔에이(SAMiRNA™, Self-Assembled-Micelle-inhibitory–RNA)” 기술 개발로 난치병 치료에 대한 새로운 해결책을 제시하며 글로벌 제약사 및 연구그룹들과 공동연구를 통한 각종 난치병 신약후보물질 공동개발 및 라이선싱을 성공적으로 이끌었다.
정현호(생명과학과 석사 86학번, 박사 88학번) ㈜메디톡스 대표이사는 2000년 바이오제약기업 ㈜메디톡스를 설립하여 미생물 보툴리눔 독소제제에 대한 연구개발로 국내 최초이자 세계에서 4번째로 상용화에 성공했다. 세계 최초로 비동물성 액상형 보툴리눔 독소제제를 개발하여 다양한 신경질환을 치료할 수 있는 보툴리눔 제제를 국산화하였으며, 수입 대체효과 및 국민보건의료 향상에 기여하고 있다.
김후식(물리학과 석사 95학번) ㈜뷰웍스 대표이사는 필름을 사용하여 엑스레이 영상을 촬영하던 기존의 아날로그 방식으로부터 디지털 전자파일 형태로 엑스선 영상을 제공하는 디지털 엑스레이의 상용화에 크게 기여했다. 특히 디지털 엑스선 영상의 품질을 좌우하는 광학계 및 영상시스템 설계를 주도하고 관련 기술기반을 직접 확립함으로써 인류 건강증진 및 국가산업발전에 기여하고 있다.
김철환(생명화학공학과 학사 87학번, 석사 91학번, 박사 93학번) ㈜오렌지파워 대표이사/(재)카이트 창업가 재단 이사장은 2005년 ㈜바이오제닉스 및 ㈜이미지앤머터리얼스를 창업했다. 회사 매각 자금 중 100억 원을 창업가 육성을 위해 카이트 창업가 재단을 설립하여 후배 창업가를 지원·육성하는 엔젤투자활동을 지속하고 있다. 또한 이차전지 열 문제 해결을 위한 ㈜오렌지파워를 2012년 창업하여 캐나다 하이드로 퀘백, 영국 넥시온, 독일 폭스바겐, 미국 테슬라와 같은 글로벌 기업들과의 협력관계를 구축하는 등 국가산업발전에 기여하고 있다.
2017.01.16 조회수 5133 -
김순태 교수, 무선인터넷 시뮬레이션 기술 모파이심(MofySim) 개발
〈 김 순 태 교수 〉
스마트폰 사용자의 75%가 하루 1회 이상 인터넷 검색, 사회연결망서비스(SNS) 관련 서비스를 이용할 만큼 무선 네트워크는 모바일 기기에서 가장 핵심적인 요소이다.
무선 네트워크에서는 상황에 따라 패킷 손실, 손상 등의 오류가 발생할 수 있고 이것이 배터리 소모의 원인이 된다. 따라서 모바일 기기를 설계할 때 네트워크 상황에 따라 기기의 성능 및 소비 에너지 등을 고려해야 한다.
우리 대학 전산학부 김순태 교수 연구팀은 스마트폰, 컴퓨터 등에서 사용되는 무선 인터넷 환경을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 미리 구현할 수 있는 시뮬레이션 플랫폼 모파이심(MofySim)을 개발했다.
이를 통해 스마트폰의 인터넷 환경과 비슷하게 시뮬레이션을 수행할 수 있어 하드웨어, 소프트웨어의 문제점과 개선 사항을 쉽게 파악 수 있다.
실제 시스템에서는 추출하기 어려운 하드웨어 상에서 발생하는 다양한 현상 및 시스템 소프트웨어의 활동 상황, 네트워크 상황에 따라 생기는 하드웨어와 소프트웨어의 문제점을 찾을 수 있다는 점이다. 이를 통해 모바일 시스템의 성능, 전력소비, 신뢰성을 측정할 수 있다.
이번 성과는 4월 19일 스웨덴 웁살라에서 열린 ISPASS(International Symposium on Performance Analysis of Systems and Software)학회에서 발표됐다.
기존 시뮬레이션 시스템은 통신을 통한 인터넷 연결을 완벽히 지원하지 못하고 로컬(local) 디스크에서 데이터를 읽는 형태로 지원했다. 즉, 로컬 디스크에 있는 오프라인 상의 자료만을 토대로 웹 서핑을 시뮬레이션 하는 제한된 환경 때문에 네트워크의 변동성을 반영하지 못하고 이는 신뢰도 하락으로 이어진다.
모파이심은 문제 해결을 할 수 있도록 3G, 4G, 와이파이 등 무선통신 네트워크와 통신 대역폭(bandwidth), 패킷(packet) 분실, 지연시간 등 발생 가능한 네트워크 상황을 모델링하는 모바일 시스템 시뮬레이션을 지원한다.
실제 모바일 시스템에서 무선통신으로 인터넷에 접속해 웹 서핑을 하는 것과 동일한 효과를 시뮬레이션 상에서도 구현할 수 있다.
모파이심은 모바일 시스템, 서버 시스템, 두 시스템부를 연결하는 무선 통신부로 구성된다. 모바실 시스템부는 CPU, 메모리, 저장장치, 디스플레이 등의 하드웨어를 모델링하고, 리눅스 운영체제와 안드로이드 시스템을 구동한다.
서버 시스템부는 모바일 시스템이 접속하는 인터넷에 연결된 원격 서버를 모델링한다. 마지막으로 무선 통신부는 두 시스템을 무선 통신을 통해 연결하는 모파이심의 핵심이다.
연구팀은 모파이심이 교육 분야에서도 활용이 가능해 관련 분야 교육 수준을 향상시키는 데 기여할 것으로 예상했다.
김 교수는 “모파이심을 이용해 현재 뿐 아니라 미래의 모바일 시스템 모델링이 가능해진다”며 “하드웨어가 개발되지 않은 상황에서 미래 시스템을 실험할 수 있는 유용한 플랫폼이 될 것이다”고 말했다.
이 시스템은 홈페이지(http://ecl.kaist.ac.kr/tools)에서 등록 후 무료 다운로드할 수 있다.
전산학부 김형규 박사과정과 삼성전자 소프트웨어센터 주민호 책임연구원의 참여로 이뤄진 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 정보통신기술진흥센터 SW컴퓨팅산업원천기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
ㅁ 그림 설명
그림1. 모파이심 시스템 시뮬레이션 플랫폼 구조도
2016.05.16 조회수 5833 -
서현석 박사과정생, 휴먼테크 논문대상 22년 역사상 첫 ‘대상’ 수상
우리대학 전기및전자공학부 박사과정에 재학 중인 서현석(29 ․ 지도교수 박현욱)씨가 3일 서울 삼성전자 사옥에서 열린 ‘제 22회 휴먼테크 논문대상’시상식에서 ‘대상’을 수상했다.
서씨는 휴먼테크 논문대상이 시작된 이래 22년 만에 처음 나온 ‘대상’ 수상자다. 지난해까지 최고상은 금상이었다.
‘휴먼테크 논문대상’은 과학기술분야의 우수한 인력을 발굴하고 육성해 세계최고의 경쟁력과 기술력을 확보하기 위해 삼성전자가 1994년 제정한 상이다.
서씨의 논문제목은 ‘위상 정보를 이용한 자가 게이팅된 심장 자기공명영상법’으로 MRI를 찍을 때 환자들이 겪는 불편을 줄여주는 기술이다.
이 기술은 대동맥의 속도변화와 복부의 움직임을 자기공명 신호의 위상변화를 통해 장기가 움직여도 별도의 장치 없이 MRI가 이를 감안해 영상을 찍는다.
서씨는 “자기공명영상(MRI)을 촬영 할 때 힘들지 않고 찍을 수 있는 MRI를 개발하고 싶었다”며 “이번 수상을 계기로 앞으로도 사회에 공헌 할 수 있는 좋은 연구를 많이 하겠다”라고 소감을 밝혔다.
한편 이날 시상식에서 학교에 주는 특별상은 KAIST가 차지했다. KAIST 전기 및 전자공학과는 최다 수상학과(15편)와 최다 논문제출 학과(55편)로 선정돼 2관왕을 차지했다.
이날 행사에는 권오현 삼성전자 부회장, 강성모 KAIST 총장, 성낙인 서울대 총장 등이 참석했다. 끝.
2016.02.04 조회수 7657 -
IT와 패션을 결합한 ‘입는 컴퓨터’ 경진대회 개최
KAIST가 삼성전자의 후원을 받아 오는 11월 ‘2015 웨어러블 컴퓨터 경진대회(Wearable Computer Contest 2015)'를 개최한다.
‘웨어러블 컴퓨터'는 사용자가 이동 환경 중에도 자유롭게 사용할 수 있도록 신체 또는 의복에 착용할 수 있게 제작된 컴퓨터다.
최근 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 시대를 맞아 웨어러블 컴퓨터가 창조경제 실현을 위한 미래 신성장 동력으로 떠오르고 있으며 KAIST가 개발한 케이 글래스 2(K-Glass 2)도 업계의 큰 관심을 받은 바 있다.
‘사물 인터넷을 위한 웨어러블 컴퓨터’를 주제로 열리는 이번 대회는 ‘지정 공모’와‘아이디어 공모’방식으로 나눠 진행된다.
‘지정 공모’는 IT와 패션을 결합해 입는 컴퓨터에 대한 아이디어를 시제품으로 제작하는 대회로 5월 30일까지 참가신청을 받는다. 서류 심사를 거쳐 본선에 진출한 10개 팀에게는 웨어러블 컴퓨터 플랫폼 및 HCI(Human-Computer Interaction) 교육과 100만원 상당의 시제품 제작비가 지원된다. 대상 수상자에게는 5백만 원의 상금과 미래창조과학부 장관상이 수여된다.
‘아이디어 공모’는 웨어러블 디바이스에 대한 아이디어를 포스터 형식으로 제출하는 대회로 8월 15일까지 참가신청을 받는다. 본선 진출팀에게는 실물 크기의 모형을 제작해 본선대회에 전시할 기회가 주어지며, 대상 수상자에게는 1백만 원의 상금과 미래창조과학부 장관상이 수여된다.
지정 공모에는 전국 대학(원)생이면 누구나 참가가 가능하고, 아이디어 공모에는 자격에 제한 없이 참가 할 수 있다.
대회 위원장인 유회준 전기 및 전자공학부 교수는“웨어러블 컴퓨터에 대한 산업계 관심이 갈수록 커지고 있다”며 “머지않아 웨어러블 컴퓨터가 헬스케어, 스마트홈 및 사물인터넷 등과 융합해 자연스럽게 사용되는 IT 세상이 열릴 것”이라고 말했다.
대회 상세정보는 홈페이지( http://www.ufcom.org )를 통해 확인이 가능하다.
한편, 지난해에는 전국의 대학에서 112개 팀(지정공모 64팀, 아이디어 공모 48팀)이 본 대회에 참여했다. 대구경북연합 자비스(JARVIS)팀이 제작한‘스마트 헬멧’이 대상을 차지해 미래창조과학부 장관상을 수상한 바 있다.끝.
2015.05.07 조회수 6327