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김한기·이보람 교수팀, 희귀금속 ‘인듐’ 없는 차세대 투명 전극 기술 개발

김한기·이보람 교수팀, 희귀금속 ‘인듐’ 없는 차세대 투명 전극 기술 개발 - 질소 도핑 산화주석(NTO) 전극으로 기존 ITO 한계 극복… 소자 수명 2배 이상 향상 - 저비용·고효율 페로브스카이트 LED 상용화 앞당겨 ▲ (왼쪽부터) 공동교신저자 성균관대 김한기 교수, 이보람 교수, 주저자 박소망, 김지훈 연구원 신소재공학부 김한기 교수와 이보람 교수 공동 연구팀이 디스플레이의 핵심 소재인 희귀금속 ‘인듐’을 전혀 사용하지 않고도 고성능을 유지하며 수명을 획기적으로 늘린 차세대 투명 전극 기술을 개발했다. 최근 차세대 디스플레이의 핵심 기술로 주목받는 ‘페로브스카이트 발광다이오드(Perovskite LED, 이하 PeLED)’는 색이 매우 선명하고 유연하게 만들 수 있다는 장점이 있다. 하지만 지금까지는 ‘인듐 주석 산화물(ITO)’이라는 소재를 투명 전극으로 사용해 왔다. 인듐은 희귀금속이라 가격이 비쌀 뿐만 아니라, 시간이 지나면 소자 내부로 확산되어 디스플레이의 성능을 떨어뜨리고 수명을 단축시키는 고질적인 문제가 있었다. ▲ 비정질 구조의 인듐프리 N-SnO2 투명 전극 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 인듐 대신 주변에서 흔히 찾을 수 있는 주석에 질소를 결합한 ‘질소가 도핑된 산화주석(NTO)’ 기반의 새로운 투명 전극을 제안했다. 연구팀은 특수한 나노 공정(RF 마그네트론 스퍼터링)을 통해 이 전극을 제작했으며, 실험 결과 기존 인듐 기반 전극(ITO)과 대등한 수준인 20.82%의 높은 발광 효율을 기록했다. 특히 이번 연구에서 가장 주목할 만한 성과는 ‘장기 안정성’이다. NTO 전극을 적용한 소자는 기존 ITO 전극 소자보다 수명이 2배 이상 길어졌다. 이는 전극 내부에 형성된 질소와 주석의 강한 결합이 금속 이온이 퍼져 나가는 것을 막아주는 방어막 역할을 하기 때문이다. 또한, 이 기술은 낮은 온도에서도 대면적으로 제작할 수 있어 실제 공장에 바로 적용해 대량 생산하기에도 매우 유리하다. ▲ 인듐프리 N-SnO2 투명 전극이 적용된 차세대 고효율 페로브스카이트 LED 이번 연구를 이끈 김한기 교수는 “이번 성과는 비싼 희귀금속에 의존해 온 기존 디스플레이 투명 전극 기술의 한계를 근본적으로 해결한 연구”라며, “앞으로 디스플레이뿐만 아니라 태양전지 등 다양한 차세대 에너지 소자 분야에서 인듐 없는 투명 전극 시대를 앞당기는 중요한 전환점이 될 것”이라고 연구의 의미를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 ‘차세대 OLED 산업 원천기술개발 사업’과 한국연구재단의 중견과제 지원으로 수행되었으며, 재료 과학 분야의 세계적 권위지인 ‘머티리얼즈 투데이(Materials Today, IF: 22.0)’ 2월 26일 자 온라인판에 게재되었다. ※ 논문명: Chemically durable and cost-efficient N-doped SnO2 transparent electrodes for Full-color perovskite light-emitting diodes ※ 학술지: Materials Today (Impact Factor: 22.0) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2025.12.031

2026-03-04

의학과 김동익 석좌교수, "초고령사회 돌봄은 개인 문제 아닌 국가사회가 시급히 해결해야 할 난제"... ‘봉사시간 저축은행’ 해법 제시

의학과 김동익 석좌교수, "초고령사회 돌봄은 개인 문제 아닌 국가사회가 시급히 해결해야 할 난제"... ‘봉사시간 저축은행’ 해법 제시 <2026.3.3. 에이빙 코리아>

2026-03-03

우충완 교수팀, 만성 통증의 '뇌 지문' 찾아냈다… 개인 맞춤형 뇌영상 바이오마커 개발

우충완 교수팀, 만성 통증의 '뇌 지문' 찾아냈다… 개인 맞춤형 뇌영상 바이오마커 개발 - 환자마다 다른 뇌 신호 분석해 통증 수치화 성공, 정밀 의료의 새 지평 열어 - 기계학습 활용한 뇌기능 커넥톰 도출, 주관적인 고통을 객관적 지표로 전환 ▲ (왼쪽부터) 성균관대 우충완 교수, 이재중 연구원 글로벌바이오메디컬공학과 우충완 교수 연구팀이 만성 통증 환자가 느끼는 고통의 강도를 뇌 신호만으로 읽어낼 수 있는 '개인 맞춤형 뇌영상 바이오마커'를 개발했다. 이번 연구는 그동안 환자의 주관적인 설명에만 의존해야 했던 통증 진단 방식에 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대를 모으고 있다. 만성 통증은 전 세계 수많은 사람들이 병원을 찾는 가장 흔한 원인 중 하나이지만, 환자가 느끼는 통증의 크기를 혈압이나 체온처럼 객관적으로 측정할 수 있는 방법은 지금까지 존재하지 않았다. 환자마다 고통을 느끼는 방식과 표현이 제각각이기 때문이다. 이에 우충완 교수 연구팀은 첨단 뇌과학 기술을 활용해 이 난제에 대한 해답을 제시했다. 연구팀은 전신의 광범위한 통증이 3개월 이상 지속되는 질환인 '섬유근육통' 환자들을 대상으로 수개월간 반복해서 기능자기공명영상(fMRI)을 촬영했다. fMRI는 뇌의 혈류 변화를 감지해 어느 부위가 활성화되는지 보여주는 장치다. 연구팀은 이 방대한 뇌 영상 데이터에 인공지능 기계학습 기술을 적용하여, 개별 환자만의 고유한 '뇌기능 커넥톰'을 도출해냈다. 뇌기능 커넥톰이란 뇌의 여러 영역이 서로 정보를 주고받는 복잡한 상호작용 체계를 일종의 지도로 나타낸 것이다. 연구 결과, 새롭게 개발된 바이오마커는 환자가 수개월 동안 겪은 통증의 세기 변화를 오직 뇌 영상 정보만으로 매우 정밀하게 예측하는 데 성공했다. 특히 주목할 만한 점은 통증과 관련된 뇌의 반응 패턴이 사람마다 완전히 다르다는 사실이다. 한 환자에게서 찾아낸 통증 패턴(마커)은 다른 환자의 통증을 설명하는 데 적용되지 않았다. 이는 만성 통증이 지극히 개인적인 뇌의 반응이며, 따라서 환자 개개인의 특성을 반영한 '개인 맞춤형' 접근이 필수적임을 과학적으로 증명한 사례다. 우충완 교수는 “이번 연구는 만성 통증 환자들이 겪고 있는 '보이지 않는 고통'을 뇌 영상을 통해 객관적으로 증명하고 수치화할 수 있음을 보여준 사례”라며, “단순한 진단을 넘어 환자 개개인에게 최적화된 맞춤형 치료법을 개발하는 정밀 의료 시대를 앞당기는 데 기여할 것”이라고 연구의 의의를 강조했다. 제1저자인 이재중 박사후 연구원은 “환자마다 통증과 연관된 뇌의 연결망 패턴이 고유하게 나타난다는 점이 이번 연구의 핵심”이라며, “앞으로 뇌과학 기반의 정밀 진단이 임상 현장에서 활발히 사용될 수 있도록 연구를 이어가겠다”고 덧붙였다. 이번 연구는 기초과학연구원(IBS)의 전폭적인 지원으로 수행되었으며, 신경과학 분야에서 세계적으로 권위를 인정받는 학술지인 '네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)'에 게재되어 그 학술적 가치를 인정받았다. ▲ 뇌영상 기반 만성통증 마커가 예측한 통증 세기가 실제 통증 세기와 유사함. ▲ 뇌영상 기반 만성통증 마커에서 중요한 영역들이 각 참가마자다 상이함. ※ 논문명: Personalized Brain Decoding of Spontaneous Pain in Individuals With Chronic Pain ※ 학술지: Nature Neuroscience ※ 논문링크: https://www.nature.com/articles/s41593-026-02221-3

2026-02-27

기계공학부 김태성 교수팀, ‘열로 조이는’ 기술로 차세대 AI 반도체 혁신

기계공학부 김태성 교수팀, ‘열로 조이는’ 기술로 차세대 AI 반도체 혁신 - 전극의 열팽창 차이 활용해 원자 배열 정렬... 붕어빵 틀처럼 메모리 구조 완성 - 기존 대비 전력 소모 낮추고 연산 속도 높여... 이미지 인식 정확도 97.2% 달성 ▲ (왼쪽부터) 교신저자 성균관대 김태성 교수, 제1저자 성균관대 김건욱 석박통합과정, MIT 석현호 박사후연구원, 성균관대 손시훈 석박통합과정, 성균관대 최현빈 박사과정 기계공학부 김태성 교수 연구팀이 마치 '붕어빵'을 찍어내듯 열을 이용해 반도체 내부 구조를 정밀하게 조절하는 기술을 개발, 차세대 인공지능(AI) 하드웨어의 성능을 획기적으로 높이는 데 성공했다. 이 기술을 활용하면 지금보다 훨씬 적은 전기로도 복잡한 AI 연산을 빠르게 처리할 수 있게 된다. 우리가 쓰는 컴퓨터나 스마트폰은 대개 '폰 노이만 방식'을 사용한다. 이는 책상(연산 장치)과 책꽂이(메모리)가 멀리 떨어져 있는 것과 비슷해서, 공부를 할 때마다 매번 책을 가지러 왔다 갔다 해야 하므로 시간이 걸리고 힘이 든다. 이를 해결하기 위해 책꽂이 안에서 직접 공부까지 끝내버리는 방식을 '인-메모리 컴퓨팅'이라고 부르며, 이를 실현할 핵심 부품이 바로 이번 연구의 주인공인 '강유전 트랜지스터'다. 하지만 이 부품을 만드는 소재인 '하프늄 산화물'은 다루기가 매우 까다롭다. 메모리 기능을 제대로 수행하려면 내부의 원자들이 특정한 모양(사방정계)으로 예쁘게 줄을 서야 하는데, 아주 얇게 만들면 이 줄이 쉽게 흐트러져 성능이 떨어지는 문제가 있었다. 기존에는 이를 해결하기 위해 다른 화학 물질을 섞기도 했지만, 과정이 복잡하고 대량 생산이 어렵다는 한계가 있었다. ▲ 응력 조절을 통한 하프늄 산화물 격자공학 기반 고성능 강유전 트랜지스터 구현 김태성 교수 연구팀은 여기서 '열팽창'이라는 물리적 원리를 도입했다. 물질마다 열을 받았을 때 늘어나는 정도가 다르다는 점에 착안한 것이다. 반도체 재료를 감싸는 전극이 식으면서 미세하게 수축할 때, 그 힘이 내부의 하프늄 산화물을 꽉 조여주도록 설계했다. 마치 꽉 끼는 옷이 몸매를 잡아주는 것처럼, 열에 의한 물리적인 힘이 원자들을 메모리 기능에 가장 적합한 위치로 정렬시킨 것이다. ▲ 텅스텐 전극을 이용한 하프늄-지르코늄 산화물 강유전 트랜지스터 어레이와 인공지능 하드웨어 구현 개념도 이 새로운 공법으로 만든 반도체 소자는 아주 얇으면서도 1조 번 이상 작동해도 고장이 나지 않을 만큼 튼튼했다. 또한, 이 소자들을 연결해 인공지능이 그림을 인식하게 한 결과 97.2%라는 높은 정확도를 기록했다. 이는 복잡한 화학 공정 없이도 온도 조절만으로 세계적인 수준의 AI 반도체를 만들 수 있음을 증명한 사례다. 김태성 교수는 “이번 연구는 화학적인 변화 대신 ‘열에 의한 힘’이라는 물리적 설계로 차세대 반도체의 한계를 극복했다는 점이 핵심”이라며 “이 기술이 상용화되면 자율주행차나 스마트폰처럼 전력 소모가 중요한 기기에서 AI가 훨씬 더 똑똑하고 빠르게 작동할 수 있을 것”이라고 설명했다. 본 연구 결과는 산업통상자원부와 한국연구재단의 지원으로 수행되었으며, 나노과학 분야의 세계적 권위지인 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’에 1월 27일자로 게재되었다. ※ 논문명: Thermal Expansion-Engineered Ferroelectric Transistor Arrays for Scalable Edge AI Computing ※ 학술지: ACS Nano ※ 논문링크: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c14095

2026-02-23

물리학과 노창동 교수 연구팀 참여 국제공동연구, 아이스큐브 중성미자 관측소 대규모 고도화 사업 진행

물리학과 노창동 교수 연구팀 참여 국제공동연구, 아이스큐브 중성미자 관측소 대규모 고도화 사업 진행 (왼쪽 위부터) 노창동 교수, 신민지 박사과정생, 경준호·김태윤 석박통합과정생, 손지영 석사과정생, 정유현·박민제·임준혁 학부연구생 물리학과 노창동 교수 연구팀이 참여하고 있는 아이스큐브 국제공동연구단이 아이스큐브 완공 이후 15년 만에 이루어진 첫 번째 주요 확장인 아이스큐브 업그레이드(IceCube Upgrade)를 성공적으로 마무리했다. 아이스큐브는 남극의 얼음을 검출 매질로 활용하여 우주에서 온 중성미자를 관측한다. 5,000개가 넘는 광 센서를 통해 중성미자가 얼음 속에서 상호작용하며 생성한 2차 하전 입자들이 방출하는 빛을 포착하여 중성미자의 에너지와 진행 방향을 재구성한다. 이를 통해 아이스큐브는 현재까지 천체물리학적 중성미자를 발견하고 두 개의 은하를 중성미자 원천으로 규명했을 뿐만 아니라 우리 은하에서 기원한 중성미자도 관측하는 데 성공했다. 아이스큐브의 업그레이드는 86개의 스트링(string)으로 이루어진 기존 검출기의 중앙 부분에 6개의 새로운 스트링을 추가하여 더 촘촘한 레이아웃을 갖게 되며, 600개가 넘는 고성능 광 센서와 다양한 교정 장비가 새롭게 추가된다. 새로운 고성능 광 센서로는 mDOM과 D-Egg 두 종류가 있으며, 기존 검출기에 사용된 센서보다 2~3배 높은 감도를 제공한다. 또한, mDOM과 D-Egg 외에도 미국, 독일, 스웨덴, 한국 연구팀들이 정밀 교정 장치와 카메라, 아이스큐브의 향후 확장 계획인 아이스큐브-Gen2(IceCube Gen2)를 위한 프로토타입(prototype) 센서 등의 다양한 특수 모듈 개발에 기여했다. ▲ 밤하늘 아래에 IceCube Lab이 보이며, 배경에는 오로라와 함께 은하수가 펼쳐져 있다. 특히 이러한 특수 모듈 가운데 약 2천 개 이상의 소형 카메라와 LED 광원으로 구성된 카메라 시스템은, 현재 미국 유타대학교에 재직 중인 카르스텐 로트 교수가 성균관대학교에 재직하던 시절 주도한 연구팀이 설계·개발·생산한 연구 성과이다. 이 과정에는 성균관대학교 학부연구생과 대학원생, 연구원들이 참여했으며, 현재 노창동 교수 연구팀 소속의 신민지 박사과정생과 박민제 학부연구생 또한 생산 과정과 시뮬레이션 연구에 기여했다. 이 시스템은 검출기 매질인 남극 얼음의 광학적 특성을 보다 정확히 이해하는 것을 목표로 하며, 이를 통해 빛이 얼음 속을 전파하며 발생하는 효과를 교정함으로써 중성미자의 에너지와 방향을 더욱 정밀하게 재구성할 수 있을 것으로 기대된다. 카메라 시스템의 관측 결과는 이번 아이스큐브 업그레이드에 함께 설치된 다양한 교정 장비들의 관측 결과와 종합적으로 활용되어, 향후 중성미자 관측 결과는 물론 지난 수년간 축적된 기존 아이스큐브 데이터의 재분석에도 사용될 예정이다. 아이스큐브 업그레이드는 중성미자 진동과 같은 중성미자의 성질을 보다 정밀하게 측정할 수 있게 해주며, 나아가 우주선 입자의 조성 규명과 우리 은하에서 발생하는 초신성으로부터 방출되는 중성미자 측정에도 기여할 것으로 기대된다. ▲ 아이스큐브 성능 고도화는 상단 평면도에서 빨간색으로 표시된 위치에 설치된 6개의 신규 스트링으로 구성된다. 기존 배열은 파란색, 저에너지 확장 배열(DeepCore)은 초록색으로 표시되어 있다. 또한 새롭게 도입된 mDOM과 D-Egg 모듈은 각 내부에 다수의 광센서를 포함하고 있다. 물리학과 노창동 교수 연구팀(고에너지 입자 천체물리 실험 연구실)은 이번 아이스큐브 업그레이드를 통해 확보되는 향상된 데이터를 바탕으로, 고에너지 중성미자 데이터의 질적 향상에 초점을 맞춘 중성미자 천체물리 연구를 수행할 예정이며, HAWC 실험을 통한 고에너지 감마선 관측 결과와의 통합 분석을 통해 고에너지 우주선의 기원을 규명하는 연구를 진행하고 있다. 기존 검출기 관측 부피의 8배에 달하는 차세대 실험으로 제안된 아이스큐브-Gen2를 향한 디딤돌인 이번 업그레이드는 향후 수년간 아이스큐브가 중성미자 천문학 분야의 최전선을 유지하는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다. ○ 관련 언론보도 - 남극 빙하에 검출기 5800개… 우주 기원 단서 ‘중성미자’ 찾는다 <동아일보, 2026.02.13.>

2026-02-13

김종순 교수팀, 코발트 없애고 니켈 줄인 차세대 배터리 양극 소재 개발

김종순 교수팀, 코발트 없애고 니켈 줄인 차세대 배터리 양극 소재 개발 - 산소 결합 안정화 전략으로 100회 충·방전 후에도 93.4% 용량 유지 성공 - 가격 경쟁력 대폭 강화하여 전기차용 차세대 리튬이온배터리 상용화 앞당겨 ▲ (왼쪽부터) 에너지과학과 김종순 교수(교신저자), 안진호 박사(주저자), 포항공과대학교 홍지현 교수(교신저자) 에너지과학과 김종순 교수 연구팀은 차세대 리튬이온배터리의 핵심 후보로 꼽히는 ‘과리튬계 양극 소재(LMR)’의 성능 저하 원인을 정밀하게 규명하고, 이를 억제할 수 있는 새로운 설계 전략을 통해 세계 최고 수준의 안정성을 갖춘 신규 소재를 개발했다. 현재 전기차 배터리 시장에서 주로 사용되는 양극 소재는 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)을 섞은 삼원계(NCM) 소재다. 하지만 코발트와 니켈은 가격이 비싸고 수급이 불안정하다는 단점이 있다. 반면, 과리튬계 양극 소재는 값비싼 니켈과 코발트 비중을 줄이는 대신 저렴한 망간의 함량을 높여 가격 경쟁력이 뛰어나며, 이론적으로 저장할 수 있는 에너지 용량 또한 기존 소재들보다 훨씬 크다는 장점이 있다. 하지만 이러한 잠재력에도 불구하고, 과리튬계 소재는 배터리를 반복해서 사용할수록 내부 구조가 변하면서 전압이 떨어지고 에너지가 급격히 줄어드는 ‘구조적 열화’ 문제로 인해 상용화에 어려움을 겪어왔다. 김종순 교수 연구팀은 이 문제의 해법을 찾기 위해 소재의 초기 변화뿐만 아니라 장기간 사용 시 발생하는 구조 변화를 면밀히 분석했다. 그 결과, 배터리가 충전되고 방전될 때마다 구조적 변형이 누적되어 성능 저하를 가속화한다는 사실을 밝혀냈다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 소재 내부에 ‘산소 공유결합 제어인자’를 도입하는 전략을 세웠다. 이는 소재 내부의 산소 원자가 제자리를 지키도록 돕는 일종의 '고정 장치' 역할을 한다. 이 기술을 적용한 결과, 배터리 구동 중 산소 가스가 빠져나가는 현상을 막고 구조적 강직성을 높여, 100회 충·방전 이후에도 처음 용량의 93.4%를 유지하는 성과를 거두었다. 이는 기존 소재 대비 수명이 약 30% 이상 향상된 수치다. ▲ 산소공유결합 제어인자 도입을 통해, 지속적인 구조 열화 누적이 차단되었음을 실험적으로 확인함. 산소 가스 방출이 크게 억제되었고, 100회 충·방전 기준 용량 유지율이 30%p 이상 증가함. 특히 이번 연구는 원가 비중이 높은 니켈 함량을 구조 내 0.1몰 수준까지 최소화하고 코발트를 전혀 사용하지 않는 ‘코발트 프리(Co-Free)’ 설계를 구현해 경제성을 극대화했다. 연구팀이 개발한 신규 소재는 비용당 에너지 지표에서 기존 하이니켈 소재(구조 내 니켈 0.8몰, 코발트 0.1몰)보다 2.6배 이상 우수한 수치를 기록하며 상용화 가능성을 입증했다. ▲ 신규 소재는 기존 하이니켈 소재 (NCM811) 대비 약 2.6배 높은 비용당 에너지 지표를 달성함. 기존 대표적 과리튬계 소재와 비교했을 때도 약 20% 이상 높은 수치를 달성하며 경제성 또한 우수함을 입증함. 김종순 교수는 “이번 연구는 과리튬계 양극 소재의 고질적인 문제인 구조 열화의 원인을 규명하고, 이를 제어할 수 있는 실질적인 해법을 제시했다는 데 큰 의미가 있다”며 “뛰어난 원가 경쟁력과 성능을 동시에 확보한 만큼, 향후 전기차 등 대용량 에너지 저장 장치 분야 발전에 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 연구 성과는 한국연구재단의 소재글로벌영커넥트 프로그램 지원으로 수행되었으며, 에너지 분야의 세계적인 학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’에 2026년 1월 14일 게재되었다. ※ 논문명: Co-Free and Ni-Minimized Li- and Mn-Rich Layered Cathodes With Suppressed Structural Disordering for High-Performance and Cost-Effective LIBs ※ 학술지: Advanced Energy Materials ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/aenm.202505121

2026-02-13

박진성 교수팀, ‘영원한 화학물질’ PFOA 242펨토몰 수준 초고감도 검출 성공

박진성 교수팀, ‘영원한 화학물질’ PFOA 242펨토몰 수준 초고감도 검출 성공 - 자석 원리 이용한 나노기술로 기존 미국 기준보다 수십 배 정밀한 센서 개발 - 환경 오염 및 인체 혈액 속 유독 물질을 현장에서 즉시 확인 가능해져 ▲ (왼쪽부터) 박대일 석박통합과정(제1저자), 조원준 석박통합과정(제1저자), 박주형 박사(교신저자), 박진성 교수(교신저자), 김치현 박사(교신저자), 김수빈 석사과정(제1저자)) 바이오메카트로닉스학과 박진성 교수 연구팀은 자연 상태에서 분해되지 않아 '영원한 화학물질'이라 불리는 과불화옥탄산(PFOA)을 세계 최고 수준의 감도로 찾아낼 수 있는 초고감도 전기화학 센서를 개발했다. 이번 연구 성과는 전 세계적으로 강화되고 있는 환경 규제에 발맞추어, 극미량의 독성 물질까지도 현장에서 쉽고 정확하게 측정할 수 있는 길을 열었다는 점에서 큰 주목을 받고 있다. 연구 결과는 화학공학 분야의 세계적인 권위지인 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, IF 13.2)’에 게재되었다. PFOA는 우리가 흔히 사용하는 프라이팬의 코팅제, 방수 옷, 일회용품 포장재 등에 널리 쓰여왔다. 하지만 자연에서 거의 썩지 않고 사람의 몸속에 쌓여 간 독성이나 면역 이상을 일으키는 치명적인 단점이 있다. 이 때문에 미국 환경보호청(EPA) 등 전 세계 국가들은 식수 내 PFOA 허용 기준을 매우 엄격하게 제한하고 있다. 박진성 교수팀이 개발한 새로운 센서는 0.242 pM(피코몰, 1조 분의 1몰) 수준의 농도까지 감지해낼 수 있다. 이는 미국 EPA의 음용수 기준(약 9.6 pM)보다 무려 수십 배나 낮은 농도까지 정량적으로 측정할 수 있는 놀라운 수치다. ▲ 자기 농축기술 기반 폴리(p-페닐렌디아민) 코팅 자기 나노입자(p-MNPs) 활용한 PFOA 검출 전기화학 시스템의 개략도 이처럼 정밀한 측정이 가능했던 비결은 연구팀이 고안한 ‘자석 원리’와 ‘특수 고분자’의 결합에 있다. 연구팀은 PFOA와 만나면 전기 신호가 변하는 특수한 고분자(poly(p-PD))를 사용했다. 여기에 자성을 띠는 나노입자를 결합해, 외부에서 자기장을 가하면 분석 대상 물질이 전극 근처로 자석처럼 착 달라붙어 집중되도록 만들었다. 마치 흩어져 있는 바늘을 강력한 자석으로 모아 한꺼번에 찾아내는 원리와 같다. 연구팀은 실험실 환경뿐만 아니라 실제 수돗물과 사람의 혈청(피)을 대상으로도 성능 검증을 마쳤다. 특히 일상생활에서 자주 쓰이는 종이 빨대와 프라이팬에서 흘러나온 물질을 분석한 결과, 수억 원에 달하는 고가의 전문 분석 장비와 비교해도 오차가 5% 이내일 정도로 정확도가 높았다. 이는 비싼 장비 없이도 누구나 쉽고 저렴하게 환경 독성 물질을 감시할 수 있음을 의미한다. 박진성 교수는 “이번 연구는 분자 단위의 정밀한 기술과 물리적인 자석 원리를 결합해 센서의 한계를 뛰어넘은 사례”라며 “앞으로 이 기술을 더욱 발전시켜 휴대용 환경 모니터링 장치를 개발하고, 다양한 유해 물질을 동시에 분석할 수 있도록 할 계획”이라고 밝혔다. 실험을 주도한 조원준 연구원은 “우리가 마시는 물과 몸속의 유해 물질을 더 정밀하게 감지해 환경 오염을 예방하고 사람들의 건강을 지키는 데 기여하고 싶다”고 덧붙였다. 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구 및 세종과학펠로우십 등 다양한 정부 지원 사업을 통해 수행되었다. ※ 논문명: Magnetically enriched poly(p-phenylenediamine) nanoparticles for ultrasensitive detection of PFOA ※ 학술지: Chemical Engineering Journal ※ 논문링크: https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.173857

2026-02-12

조한상 교수팀, 인간 ‘장-뇌-혈관’ 연결하는 3차원 생체 칩 개발… 치매 등 뇌 질환 비밀 풀 열쇠 마련

조한상 교수팀, 인간 ‘장-뇌-혈관’ 연결하는 3차원 생체 칩 개발… 치매 등 뇌 질환 비밀 풀 열쇠 마련 - 장내 독소가 혈관 타고 뇌로 전달되어 염증 및 타우 병리 유발하는 과정 세계 최초 구현 - 뇌 질환이 거꾸로 장 건강을 해치는 양방향 경로 확인, 치료제 개발의 새로운 전임상 도구 기대 양자생명물리과학원(IQB) 및 생명물리학과 조한상 교수 연구팀이 하버드 의과대학 및 UC 버클리의 루크 리(Luke P. Lee) 교수팀과 공동으로 인간의 장, 혈관, 뇌를 하나로 연결한 3차원 미세생체모사 플랫폼(hGBV)을 개발했다. 이를 통해 연구팀은 장과 뇌 사이의 양방향 신호 전달이 어떻게 신경염증과 치매 같은 신경퇴행성 질환으로 이어지는지 그 경로를 실험적으로 규명하는 데 성공했다. 최근 과학계에서는 장내 미생물과 염증 상태가 뇌 기능에 영향을 미친다는 ‘장-뇌 축(Gut-Brain Axis)’ 이론이 주목받고 있다. 하지만 기존의 실험 모델은 장과 뇌 사이의 복잡한 상호작용과 그 사이를 잇는 혈관 시스템을 충분히 구현하지 못해 실제 질병이 발생하는 과정을 정밀하게 관찰하는 데 한계가 있었다. 조한상 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 미세한 관으로 장, 혈관, 뇌 구획을 연결한 3차원 플랫폼을 구축했다. 이 시스템은 인간의 장 상피 세포, 미세혈관 구조, 그리고 신경세포와 성상세포가 포함된 뇌 조직을 통합하여 실제 인체의 순환 시스템을 모사했다. 연구팀은 이 플랫폼을 이용해 두 가지 핵심 경로를 확인했다. 첫째, ‘장→뇌’ 경로에서는 장에 세균 독소(LPS 등)를 주입했을 때, 장벽과 혈관벽이 차례로 무너지며 독소가 뇌로 침투하는 것을 확인했다. 이 과정에서 뇌 조직 내 신경염증이 발생하고, 알츠하이머 치매의 주요 원인 중 하나인 ‘타우(p-tau) 단백질’이 축적되는 현상을 재현했다. 둘째, ‘뇌→장’ 경로에서는 뇌 구획에 알츠하이머나 파킨슨병 관련 자극을 주었을 때, 뇌의 염증 신호가 역으로 혈관을 타고 내려가 장벽 기능을 망가뜨리는 ‘피드백’ 현상을 발견했다. 이는 뇌 질환이 단순히 뇌만의 문제가 아니라 전신 장벽(혈관, 장)의 건강을 동시에 악화시킬 수 있음을 보여주는 중요한 증거다. 조한상 교수는 “이번 연구 성과는 장-뇌-혈관 축을 표적하는 신경 및 위장 질환 연구에서 치료 전략을 평가할 수 있는 강력한 전임상 도구가 될 것”이라며, “동물 실험을 대체하거나 보완하여 신약 개발의 효율성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 2026년 2월 7일 온라인 게재되었으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF), 치매극복연구개발사업(KDRC) 및 중소벤처기업부 등의 지원을 받아 수행되었다. ※ 논문명: A 3D gut-brain-vascular platform for bidirectional crosstalk in gut-neuropathogenesis ※ 학술지: Nature Communications

2026-02-10

정조운 교수팀, 뇌파 분석으로 명품 브랜드 향기의 비밀 풀었다

정조운 교수팀, 뇌파 분석으로 명품 브랜드 향기의 비밀 풀었다 - 향기와 브랜드 이미지 일치할 때 소비자의 기억력과 공감도 극대화 - 공학·소비자학·의료과학 융합 연구로 ‘후각 정체성 전략’의 과학적 근거 제시 ▲ 전자전기공학부 정조운 교수 전자전기공학부 정조운 교수 연구팀이 미국 텍사스 테크 대학교(Texas Tech University) 연구진과의 국제 공동연구를 통해, 명품 브랜드 경험에서 ‘향기’가 소비자의 감정과 기억, 그리고 브랜드에 대한 깊은 유대감에 미치는 영향을 뇌파(EEG) 분석으로 규명했다. 이번 연구는 단순한 설문 조사를 넘어 인간의 뇌 반응을 실시간으로 측정하는 신경과학적 기법을 도입했다는 점에서 학계와 산업계의 큰 주목을 받고 있다. 해당 연구 성과는 비즈니스 및 유통 분야 세계 최고 권위의 학술지인 ‘저널 오브 리테일링 앤 컨슈머 서비스(Journal of Retailing and Consumer Services, JCR 상위 2%)’ 2026년 3월호에 게재될 예정이다. 인간 중심 AI와 멀티모달 신호처리를 연구하며 공학과 소비자 경험의 연결을 선도해온 정조운 교수는 이번 연구에서 EEG 기반 실험 설계와 데이터 분석 구조를 총괄하였다. 정 교수는 후각 자극이 소비자 뇌 반응과 브랜드 인식에 미치는 영향을 신경과학적 관점에서 체계적으로 분석했으며, 그 결과 후각이 브랜드 경험을 구성하는 가장 직관적이면서도 강력한 감각임을 과학적으로 실증해냈다. 정 교수는 “후각은 뇌의 감정과 기억을 담당하는 부위와 밀접하게 연결되어 있다”며, “이번 연구는 향기와 브랜드 이미지의 조화가 소비자 감정과 기억 형성에 어떤 차이를 만드는지 뇌파 데이터를 통해 명확히 보여준 사례”라고 연구의 의의를 설명했다. ▲ 럭셔리 브랜드 확장 시 향기 일치성이 가져오는 역설적 효과 연구팀은 실제 명품 브랜드 환경을 가정하여 향기가 브랜드 이미지와 일치하는 경우와 그렇지 않은 경우를 정밀하게 설계해 실험을 진행했다. EEG 분석과 정량 설문 분석 결과에 따르면, 향기와 브랜드 이미지가 조화를 이룰 때 소비자의 뇌에서는 정서적 안정감이 나타났으며, 브랜드에 대한 기억력과 호감도, 그리고 브랜드와 자신을 하나로 느끼는 ‘브랜드 공명(brand resonance)’ 현상이 전반적으로 향상되는 것으로 나타났다. 반면 이미지와 어울리지 않는 향기가 제공될 경우, 즐거움과 같은 즉각적인 감정 반응은 관찰되었으나 실제 브랜드에 대한 긍정적인 평가나 장기적인 기억으로 이어지는 효과는 상대적으로 낮았다. 다만 이러한 불일치 조건이 소비자에게 예상치 못한 강한 인상을 남길 수 있다는 점도 확인되어, 향기 전략이 브랜드 인지 방식 자체를 변화시킬 수 있음을 시사했다. 이번 연구는 한국과 미국의 공학, 소비자학, 의료과학 전문가들이 힘을 합친 글로벌 융합 연구의 결실이라는 점에서 더욱 의미가 깊다. 정조운 교수팀과 더불어 미국 텍사스 테크 대학교의 장효정 교수, 김상희 연구원, 그리고 미시간 대학교 의료센터의 벤지 오티즈(Bengie Ortiz) 박사가 참여하여 연구의 전문성을 확보했다. 연구진은 이번 결과를 바탕으로 기업들이 단순히 좋은 향기를 사용하는 것을 넘어, 브랜드의 정체성과 일치하는 향기를 설계하는 ‘후각 정체성 전략(Olfactory Identity Strategy)’의 중요성을 과학적 근거로 제시했다. 이는 향후 명품 브랜드뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서 감각 기반의 브랜드 경험을 설계하는 데 있어 새로운 이정표가 될 것으로 기대된다. ※ 논문명: The role of scent congruence with luxury brand image in consumers’ emotions, memory, and brand resonance: A mixed-methods approach using EEG and quantitative analyses ※ 학술지: Journal of Retailing and Consumer Services ※ 논문링크: https://doi.org/10.1016/j.jretconser.2025.104663

2026-02-09

성균중국연구원, 제2차 중국미래전략산업세미나 : 양자기술 시대, 중국의 캐치업 전략

성균중국연구원, 제2차 중국미래전략산업세미나 : 양자기술 시대, 중국의 캐치업 전략 우리대학 성균중국연구원은 1월 28일(수) 국제관 90208호에서 "양자기술 시대, 중국의 캐치업 전략"을 주제로 제2차 중국미래전략산업세미나를 개최했다. 이번 세미나는 ‘양자기술 시대 중국의 추격 전략’을 주제로 열렸으며, 서울대학교 물리천문학부 박제근 교수가 발표자로 나서 양자컴퓨팅과 양자통신 등 핵심 양자기술의 과학적 원리와 현재 기술 성취 수준, 향후 발전 가능성에 대해 설명했다. 이어 중국 산업·통상 전략을 오랫동안 연구해 온 세종대학교 중국통상학과 최필수 교수는 국가 주도로 추진되고 있는 중국의 양자기술 발전 전략이 국제 기술 환경과 산업 경쟁 구도 속에서 갖는 의미를 분석하고, 이를 바탕으로 한국에 주는 정책적 시사점을 종합적으로 제시했다. 발표 이후에는 두 명의 발표자가 참석자들과 질의응답을 진행하며 중국의 미래 전략산업과 양자기술 경쟁에 대한 이해를 심화하는 시간을 가졌다. 이종혁 성균중국연구원장은 “중국 미래 전략산업 학술세미나는 총 10회에 걸쳐 진행될 예정”이라며 “중국의 미래 전략산업을 체계적으로 연구·분석해 한국 사회에 유의미한 정책적·학술적 통찰을 제공할 것”이라고 말했다. 한편 성균중국연구원은 2012년 설립된 한국의 대표적인 중국 연구 싱크탱크이자 학술기관으로, 한국적 특성을 반영한 중국 연구 체계 구축을 목표로 하고 있으며, 수년간 한국 100대 싱크탱크에 선정된 바 있다. 출처 | 아주경제 왕해나 기자 기사 원문

2026-01-29