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김신현 교수, 제3회 한국도레이 과학기술연구기금 수혜
우리대학 생명화학공학과 김신현 교수가 김신현 교수, 제3회 한국도레이 과학기술연구기금 지원 대상자로 선정됐다.
한국도레이과학진흥재단이 열정적인 신진 과학자 및 공학자를 발굴해 잠재성 높은 연구과제를 지원하고 독창적이고 차별화된 연구활동에 몰입할 수 있는 환경을 마련하기 위해 조성한 이 연구기금은 화학 및 재료 공학 분야에 종사하는 만 45세 미만의 신진 과학자에게 주어진다.
김신현 교수는 응용 분야에서 <맞춤형 구조색 패턴화를 위한 3차원 콜로이드 배열의 2D 및 3D 프린팅 기술개발>을 위한 연구 기금을 지원 받는다.
이 연구과제는 시각적 자극이 중요한 기술 감성 시대에 단일 구조색의 획일화된 패턴 생산기술의 한계점을 인식하고 이를 극복할 수 있는 광 중합성 콜로이드 잉크의 Direct Writing을 통한 2D/3D 프린팅 및 콜로이드 자가 배열에 따른 구조색을 발현하는 과제다. 자연의 구조색을 모방하여 화학 색소가 구현할 수 없는 다양한 색깔과 색감을 발현하고, 높은 열 안정성과 낮은 독성의 구조 색소를 실용화함으로써 고감성 광학소재 기술을 선도할 수 있으며 각종 의류 및 장신구, 컨택트 렌즈, 스마트폰 등 일상의 다양한 분야에서 색소 없이 심미적 구조색 패턴화를 가능하게 하는 것이 목표다.
김 교수는 매년 연구비 5000만원씩을 3년간 지원받을 예정이다.
2020.10.23 조회수 23665 -
3차원 형상 제조 포토리소그래피 공정 기술 개발
<김신현 교수>
우리 대학 생명화학공학과 김신현(33) 교수 연구팀이 산소의 확산 원리를 이용해 3차원의 형상을 구현할 수 있는 포토리소그래피(photolithography) 공정 기술을 개발했다.
연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인 판에 게재됐으며, 동일 저널의 대표 그림(featured image)으로 선정됐다.
포토리소그래피는 빛을 노출시켜 원하는 상을 얻는 필름 카메라의 원리와 같다. 감광물질(photoresist)을 원판에 바르고 자외선을 노출시켜 빛을 받은 부분만 굳게 만든 뒤, 나머지 부분은 깎아내는 방식이다. 이는 반도체, 집적회로 등 미세패턴을 다루는 대부분의 산업계에서 널리 사용되고 있다.
하지만 기존 포토리소그래피 공정은 자외선이 항상 수직방향으로 내리쬐기 때문에 빛의 노출 방향에 따라 형성되는 미세패턴이 2차원으로만 제조되는 한계가 있었다.
연구팀은 3차원 패턴 제조를 위해 산소를 사용했다. 일반적으로 빛을 이용한 중합반응에서 산소는 물질이 굳게 되는 경화작용을 방해하는 요소로 알려져 있다. 하지만 김 교수 연구팀은 이 특성을 역으로 이용했다.
일부 영역에만 자외선을 노출시키면 그 부분만 산소의 농도가 감소하게 되고 그 외 영역의 산소의 농도는 유지된다. 농도의 차이로 인해 자외선이 노출된 영역으로 산소의 확산 현상이 발생한다.
이를 통해 기존에는 동일한 속도로 발생한 경화작용이 시간차를 두고 이뤄진다. 물질의 형성이 일정하지 않기 때문에 미세패턴의 모양도 다양해지고, 확산 방향과 속도를 의도적으로 조절함으로써 3차원 형상의 패턴 제작도 가능해지는 것이다.
이러한 신규 기술을 연속적으로 융합해 사용하면 더욱 복잡한 형상과 다양한 성분으로 구성이 가능하다. 자성 입자를 삽입해 자기장을 이용한 의료용 패치를 만들거나, 온도에 따라 팽창하고 수축하는 젤을 삽입해 곡면을 갖는 형태의 필름도 제작할 수 있다.
이 기술로 디스플레이 소자를 포함한 다양한 전자기기의 광학소자, 패치형 약물 전달체, 물과 기름에 젖지 않는 표면 등 3차원 미세패턴 및 미세입자 연구를 통해 구현 가능한 기술들의 상용화가 기대된다.
김 교수는 “3D 프린팅 기술은 혁신적이지만 미세형상 제어와 대량생산이 어려운 반면, 이 기술은 3차원의 미세패턴을 대량생산할 수 있다”며 “대부분의 학계와 산업계에서 포토리소그래피 장비를 쓰기 때문에 큰 파급효과가 있을 것”이라고 말했다.
연구팀은 연구 결과를 2013년 불의의 사고로 고인이 된 콜로이드 및 유체역학 분야의 세계적 대가 故 양승만 교수(前 생명화학공학과 교수)에게 헌정했다.
이번 연구는 심태섭 박사(현 펜실베니아 대학 연구원)가 주도했으며, 미래창조과학부 산하 한국연구재단의 중견연구자 지원사업으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림 1. 기존의 포토리소그래피 공정
그림 2. 기존 포토리소그래피 공정과 새로 개발된 포토리소그래피 공정
그림 3. 개발된 포토리소그래피 공정을 이용해 형성된 미세 구조 및 패턴
그림 4. 복잡한 형상과 성분 조합으로 이루어진 구조체
2015.03.25 조회수 16327 -
생명화학공학과 김신현 군, 2008 Micro-TAS 학회 젊은 연구자 상 수상
생명화학공학과 김신현(지도교수: 양승만, 박사과정)군이 지난 12일~15일 San Diego에서 열린 2008 Micro-TAS 학회에서 ‘광가교성 이중 에멀젼을 이용한 콜로이드 결정의 광자 유체공학적 캡슐화 공정(Optofluidic Encapsulation of Crystalline Colloidal Arrays Using Photocurable Double Emulsion droplets)’ 이라는 논문으로 ‘2008년도 마이크로타스학회 젊은 연구자 상’을 수상했다.
세계 유수의 대학과 연구기관으로부터 발표된 570여 편의 Poster 논문 가운데 4단계 전문가 심사를 거쳐 수상자로 결정됐다.
한편, 김군은 양승만 교수의 창의연구단에서 광자결정소재의 실용성을 확보하기 위한 연구를 수행하여 해외 저명학술지로부터 크게 주목 받는 연구성과를 거뒀다.
최근에는 굴절률을 1.4-2.8까지 마음대로 조절할 수 있는 입자를 대량으로 제조할 수 있는 실용적 방법을 개발하여 어드밴스드 머티리얼스 표지논문으로 게재했다. 특히, 이 논문은 저명 학술지인 Nature Photonics 誌 8월호 리서치 하이라이트 (Research Highlights)로 선정되어 연구의 중요성과 응용성을 특별기사로 조명됐다.
김군은 높은 학업 성취도를 보였으며 KBS 이공계 육성장학생으로 2년 연속 선정되기도 했다.
2008.10.22 조회수 29908