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도깨비풀 원리로 ‘범용 나노플라스틱 센서’ 세계 최초 개발

도깨비풀 원리로 ‘범용 나노플라스틱 센서’ 세계 최초 개발 - 박진성 교수팀, 복잡한 환경에서도 고감도 정밀 분석 가능 - 나노플라스틱 오염 실시간 진단의 새 지평…환경·식품·의료 분야 활용 기대 ▲ (왼쪽부터) 성균관대학교 바이오메카트로닉스학과 박진성 교수, 한국교통대 전기공학과 이원석 교수, 고려대학교 생명정보공학과 이규도 교수, 성균관대학교 생명공학연구원 김치현, 박주형 박사 바이오메카트로닉스학과 박진성 교수 연구팀이 세계 최초로 다양한 환경 시료에서 나노플라스틱을 고감도로 정밀 분석할 수 있는 전기화학 기반의 ‘범용 센서’를 개발했다. 이번 연구는 고려대학교, 한국교통대학교와의 공동연구로 수행되었으며, 환경공학 분야 세계적 권위지인 Chemical Engineering Journal에 2025년 6월 28일자 온라인 게재되어 국제적 주목을 받고 있다. ▲ 도깨비풀이 동물의 털에 씨앗을 붙여 퍼뜨리는 자연 현상(epizoochory) 메커니즘 소개 및 나노플라스틱 검출 개략도 연구팀은 도깨비풀이 동물의 털에 씨앗을 붙여 이동하는 자연 현상인 ‘외부전파(epizoochory)’에서 착안해, 나노플라스틱을 단백질로 ‘붙이고’ 다시 ‘떼어내는’ 생물모사 센서 구조를 고안했다. 이 센서는 전극 표면에 기능화된 아밀로이드 올리고머 단백질이 나노플라스틱과 상호작용할 때 발생하는 전기 신호의 변화를 활용해, 나노 수준 입자도 정밀하게 검출할 수 있도록 설계되었다. ▲ 나노플라스틱 검출 결과 (a-b) 실험실 환경, (c-d) 바닷물 환경, (e-h) 모래 환경, (i-k) 나노플라스틱과 비플라스틱 재료의 선택성 실험 특히 금 나노구조 기반 미세 돌기 표면을 통해 단백질의 부착력과 감지 민감도를 극대화함으로써, 기존 기술 대비 500배 이상 향상된 감지 민감도(LOD: 0.679 ng/mL)를 확보하였다. 또한 물벼룩, 날치알, 인체 혈청 등 실제 시료에서도 높은 정밀도와 재현성을 입증해 범용 진단 플랫폼으로서의 실효성과 확장 가능성을 보여주었다. 박진성 교수는 “기존 기술은 특정 고분자나 형상에만 국한됐지만, 본 기술은 다양한 환경 조건에서도 나노플라스틱을 고감도로 분석할 수 있는 세계 최초의 범용 플랫폼”이라며 “고가 장비 없이도 현장 분석이 가능해 향후 수질, 토양, 식품 안전 등 여러 분야에서 실용화가 기대된다”고 밝혔다. 공동 제1저자인 김치현·박주형 박사는 “단백질 부착 특성과 전기화학 신호 해석을 접목해 극미량의 나노플라스틱을 정량 검출한 것이 본 연구의 핵심”이라며, “인체 건강 영향 분석과 환경 오염 조사에 활용 가능한 간편 진단 기술로 발전시킬 계획”이라고 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부, 보건복지부 등 정부 부처의 지원 아래 한국연구재단 중견연구자지원사업, 바이오의료기술개발사업 등 다수의 국가 연구개발 과제로 수행되었다. ※ 논문명: Epizoochory-inspired universal nanoplastic sensor ※ 학술지: Chemical Engineering Journal (IF: 13.4)

2025-07-10

살아있는 세포의 노화 상태, 손상 없이 고속 판독하는 차세대 단일세포 분석기술 개발

살아있는 세포의 노화 상태, 손상 없이 고속 판독하는 차세대 단일세포 분석기술 개발 - 염색이나 용해 없이 세포 자체를 광학 렌즈로 활용해 노화 지표 정밀 측정 - AI로 젊은 세포를 선별해 세포치료제의 품질 관리 및 치료 효능 향상에 기여 ▲ (왼쪽부터) 송영호 연구원, 서인우 연구원, 방석호 교수, 조수연 교수 화학공학부 조수연 교수와 방석호 교수 공동 연구팀이 살아있는 단일세포의 노화 상태를 손상 없이 실시간으로 정량 분석할 수 있는 차세대 단일세포 분석기술을 개발했다. 본 기술은 염색이나 세포 용해 없이도 노화 관련 정보를 정밀하게 측정할 수 있어, 세포치료제의 품질 관리와 치료 예측 정확도를 혁신적으로 향상시킬 것으로 기대된다. 최근 다양한 연령의 세포가 혼합된 세포치료제에서 효능 편차 문제가 제기되면서, 개별 세포의 노화 정도를 실시간으로 파악하는 기술 개발의 필요성이 커지고 있다. 그러나 기존 기술은 대부분 화학적 염색과 세포 파괴를 필요로 하며, 이로 인해 분석 후 세포의 활용이 불가능하고 분석 속도 역시 느려 실용성이 낮았다. ▲ SWCNT 근적외선 센서 어레이가 결합된 미세 채널과 AI를 통한 세포 노화 분석법 개요도 연구팀은 단일벽탄소나노튜브(SWCNT)* 기반의 광센서를 미세 채널 내에 도입하고, 세포 자체를 광학 렌즈처럼 활용하여 형광 염색 없이도 근적외선 이미징이 가능한 새로운 분석 시스템을 구현했다. 이를 통해 세포의 물리적 특성(크기, 형태, 굴절률)과 화학적 특성(활성산소 농도)을 동시에 실시간으로 측정할 수 있다. 수만 개 세포를 수십 분 내에 처리할 수 있는 고속성과 자동화된 분석·시각화 기능은 치료제 공정에 직접 활용이 가능한 수준이다. * 단일벽탄소나노튜브: 탄소 원자로 이뤄진 지름 수 나노미터의 튜브형 구조로, 근적외선 대역의 빛을 방출하는 반도체성 성질을 지닌다. ▲ 딥러닝 기반 근적외선 단일세포 렌징 정보 추출 및 3차원 분포 분석을 통한 노화 진행과 단백질 발현의 상관성 규명 특히, 연구팀은 자체 개발한 인공지능 알고리즘을 시스템에 결합하여, 치료 효능이 높을 것으로 예측되는 ‘젊은 세포’를 자동 선별하는 기능도 함께 구현했다. 이를 통해 치료 적합성 평가와 예후 예측의 정밀도를 크게 높일 수 있으며, 세포치료제의 품질관리에 획기적인 전환점을 마련할 것으로 전망된다. 이번 연구는 산업통상자원부의 알키미스트 노화역전 프로젝트(연구단장: 성균관대 김동익 석좌교수)와 과학기술정보통신부의 우수신진연구사업 및 공학연구센터(ERC, e-Chem 메디트로닉 시스템 글로벌 연구 센터)의 지원을 받아 수행되었다. 해당 연구성과는 세계적 권위의 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF: 16.1)에 2025년 7월 8일자로 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Unveiling Aging Heterogeneities in Human Dermal Fibroblasts via Nanosensor Chemical Cytometry ※ 저자명: 조수연, 방석호 (공동 교신저자), 송영호, 서인우 (공동 1저자) ※ 학술지: Nature Communications ※ 논문링크: https://doi.org/10.1038/s41467-025-61590-8

2025-07-09

김정규 교수 연구팀, 플라즈모닉 나노구조체 기반 차세대 태양에너지 전환 기술 개발

김정규 교수 연구팀, 플라즈모닉 나노구조체 기반 차세대 태양에너지 전환 기술 개발 - 고효율 광전극 소재 개발로 전자기장 증폭 통한 산화 반응 활성화 - 'Applied Catalysis B'에 게재…탄소중립 실현 위한 차세대 수전해 기술 제시 ▲ (왼쪽부터) 교신저자 화학공학부 김정규 교수, 권석준 교수, 제1저자 화학공학과 석박통합과정 노승훈 화학공학부 김정규 교수 연구팀(제1저자 노승훈 석박통합과정)이 부산대학교 김지희 교수, 우리 대학 권석준 교수 연구팀과 공동으로, 금속산화물 반도체 전극에 플라즈모닉 나노구조체를 도입하여 태양광 기반 고효율 전기화학 에너지 전환 기술을 개발했다. 이번 연구에서는 클러스터 내부 및 클러스터 간 상호작용을 통해 전자기장을 효과적으로 증폭시키는 플라즈모닉 구조체를 설계하고, 이를 약 5nm 절연층으로 감싸 증폭된 에너지를 광전극에 전달함으로써 전하 수송 효율 및 광전압을 극대화하였다. 특히, 광전기화학적(PEC) 글리세롤 산화 반응을 활용해 고부가가치 화합물 생산을 실현하며, 저활성 산화 전극의 성능 문제를 해결할 수 있는 촉매 기술을 제시하였다. ▲ 전자기장을 증폭하는 플라즈모닉 구조체 도입을 통한 고활성 태양광-화학에너지 전환 기술 플라즈모닉 구조체가 유도하는 전자기장 증폭 효과는 기존 광전극 소재가 가진 낮은 전기적 특성과 반응 활성도를 극복하는 핵심 기술로 평가된다. 연구팀은 순간 흡수 분광법, 켈빈 프로브 힘 현미경, 실시간 감쇠전반사-퓨리에 변환 적외선 분광법 분석을 통해, 광전극 내부에서 광생성 전하가 어떻게 이동하고 반응하는지를 체계적으로 분석함으로써, 소재 기반 전환 기술의 이론적 토대를 강화했다. ▲ 태양광 유도 전자기장을 증폭시키는 플라즈모닉 구조체를 도입한 산화물 반도체 전극 구현 수전해 기술은 친환경 대체에너지인 그린 수소 생산의 핵심이나, 산화 반응의 낮은 효율로 상용화에 어려움이 있었다. 이에 비해 이번에 개발된 c-Au/BVO 광전극은 물 산화 반응뿐 아니라 글리세롤 산화 반응에서도 탁월한 성능을 발휘해, 에너지 전환과 고부가가치 화학물질 생산을 동시에 실현할 수 있는 기반 기술로 주목받고 있다. 이는 향후 바이오디젤 산업과 수소 경제 분야에서 실질적 파급 효과를 기대할 수 있는 연구 성과로 평가된다. 이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구 및 선도연구센터 지원을 받아 수행되었으며, 환경공학 분야 세계 최고 권위의 국제학술지 ‘Applied Catalysis B: Environment and Energy’(IF: 21.1)에 2025년 6월 15일자로 최종 승인되어, 6월 16일 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Plasmon Induced Field Amplification for Enhancing Photoelectrochemical Oxidative Valorization ※ 학술지: Applied Catalysis B: Environment and Energy ※ 논문링크: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125600

2025-07-09

화학공학과 방창현 교수 연구팀, 피부부착형 진동 햅틱 패치 소자 개발

화학공학과 방창현 교수 연구팀, 피부부착형 진동 햅틱 패치 소자 개발 - “메타버스 속 잔잔한 물결까지 느낀다… 현실감 넘치는 촉각 전달 기술” - 잘 늘어나고 땀 배출까지 가능한 햅틱 기술로 차세대 웨어러블 혁신 견인 ▲(왼쪽부터) 교신저자 성균관대 방창현 교수, 건국대 양태헌 교수, 한양대에리카 조광현 교수, 주저자 손지훈, 황귀원 석박통합과정생 화학공학과 방창현 교수 연구팀은 메타버스 환경에서 거친 자갈부터 잔잔한 물결까지 섬세한 촉각을 전달할 수 있는 고성능 피부부착형 진동 햅틱 패치 소자를 개발하였다. 이 소자는 부드러운 촉감과 뛰어난 신축성을 갖추면서도 땀과 열 배출이 가능해, 장시간 사용 시에도 안정적인 착용과 진동 전달이 가능한 차세대 웨어러블 기술이다. 이번 연구는 화학공학과 손지훈, 황귀원 연구원들이 주저자로 참여하였고 건국대학교 기계공학과 양태헌 교수, 한양대학교 에리카 수리데이터사이언스학과 조광현 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 수행되었으며, 국제학술지 Advanced Materials에 2025년 6월 25일자로 게재되었다. 기존 웨어러블 햅틱 장치는 딱딱하거나 유연성이 떨어지는 소재로 인해 피부 밀착과 정밀한 촉감 전달에 한계가 있었다. 특히, 신체의 다양한 움직임에 따른 굴곡이나 신축성에 적응하지 못하거나, 장시간 착용 시 발생하는 땀과 열로 인해 사용성에 제약이 있었다. ▲ 메타버스 세계에서 잔잔한 물결까지 미세 촉감 전달 가능한 사방으로 쭉쭉 잘 늘어는 피부부착형 진동 전달 패치 소자 개발 연구팀은 이를 극복하기 위해, 스펀지처럼 미세스프링 구조에 완충젤을 채운 전기활성층*을 설계하고, 방향성 있는 탄성복원력** 확보하고, 신축성 전극을 견고하게 결합하여 높은 신축성을 갖는 진동 소자를 개발하였다. 개발된 소자는 최대 500%까지 신축 가능하며, 스마트폰 수준(약 2.0 g)의 진동을 출력하면서도, 손바닥이나 손가락처럼 움직임이 많고 복잡한 부위에 안정적으로 부착된다. 또한 개구리 발바닥에서 착안한 구조를 통해 땀과 체열을 자연스럽게 배출할 수 있도록 하여 고온다습한 환경에서도 우수한 성능을 유지한다. * 전기활성층: 전기를 가했을 때 형태나 물리적 성질이 변하는 물질로 구성된 층 ** 탄성복원력: 어떤 물체가 외부 힘에 의해 변형되었다가, 그 힘이 제거되었을 때 원래의 형태로 되돌아가려고 하는 힘을 의미함. 연구 결과는 머신러닝 기반의 정량적 분석을 통해 실제 피부에서 고정밀 진동 전달 효과가 입증되었으며, 헬스케어, 재활 치료, 메타버스 인터페이스 등 다양한 분야에서의 응용 가능성이 기대된다. 방창현 교수는 “이번 연구는 기존 웨어러블 햅틱 기술의 구조적·기능적 한계를 극복한 혁신 사례로, 향후 다양한 산업 및 의료 영역에서 실용적으로 활용될 수 있을 것”이라며, “차세대 촉각 인터페이스 기술의 핵심 플랫폼으로 자리 잡을 수 있을 것”이라고 밝혔다. ※ 논문명: An Intrinsically Stretchable Skin-Adhesive Actuator with Structurally Anisotropic Multiphase Microarchitectures ※ 학술지: Advanced Materials ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/adma.202503781

2025-07-08

전자전기공학부 정조운 교수 연구팀, 고령자 낙상 사고 예측 및 예방 인공지능 기술 개발

전자전기공학부 정조운 교수 연구팀, 고령자 낙상 사고 예측 및 예방 인공지능 기술 개발 - AI로 어르신 낙상 막는다... 98% 정확도로 낙상 예측 - ‘설명 가능한 AI’, 스마트홈 기반 돌봄 기술에 새 이정표 전자전기공학부 정조운 교수가 고령자의 낙상을 사전에 예측하고 예방할 수 있는 인공지능 기술을 개발, 관련 연구 성과가 세계적 학술지 IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics (J-BHI) 2025년 5월호에 등재됐다. 정 교수팀은 다양한 센서 기반의 라이프로그 데이터를 분석할 수 있는 멀티모달 딥러닝 구조를 설계했다. 이 구조는 생활 패턴, 수면 질, 환경 변수(온도·습도 등), 활동량 등의 이질적 데이터를 통합 분석해 낙상 발생 가능성을 실시간으로 예측하며, ‘설명 가능한 AI(Interpretable AI)’ 기술을 적용해 낙상의 원인을 시각적으로 제시한다는 점이 특징이다. 실제 연구에서 개발된 AI 모델은 낙상 위험을 98%의 정확도로 예측할 수 있었으며, 특정 장소에 따른 활동량, 실내 환경 변화 등이 어떻게 낙상 위험을 높이는지를 시각화해 보호자나 돌봄 기관의 조기 대응을 가능케 했다. 또한 각 고령자의 생활 특성에 맞춰 개인별 맞춤형 예방 전략도 함께 제시한다. 정조운 교수는 “기술의 정확도뿐 아니라 해석 가능성을 확보해 현장 적용 가능성을 높였다”며 “스마트홈을 기반으로 한 고령자 돌봄의 새로운 패러다임을 제시한 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 KAIST 헬스디자인랩 임리사 교수의 환경·건강 디자인 역량과, 리본 스마트케어의 월 9억 건에 이르는 라이프로그 데이터가 결합된 산학 협력의 모범 사례로, 단순 기술을 넘어 실질적 생명 보호와 삶의 질 향상으로 이어졌다는 점에서 주목된다. 우리 대학은 앞으로도 사람 중심의 AI 기술을 통해 스마트케어, 고령자 돌봄, 지역 사회 통합 돌봄 모델 등 다양한 분야로 연구를 확장해 나갈 계획이다. ※ 논문명: An Interpretable AI for Smart Homes: Identifying Fall Prevention Strategies for Older Adults Using Multimodal Deep Learning ※ 학술지: IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics ※ D.O.I.: 10.1109/JBHI.2025.3569891

2025-07-07

손상에도 스스로 회복하는 ‘지능형 신경보철 시스템’ 개발

손상에도 스스로 회복하는 ‘지능형 신경보철 시스템’ 개발 - 손동희 교수, 서울대 김대형 교수 공동연구팀, 신축성·자가치유 전극 기반의 폐루프 신경보철시스템 구현 - AI 신호처리와 결합해 말초신경 자극 및 로봇 제어까지 성공 ▲(왼쪽부터) 손동희 교수, 서울대 김대형 교수, 강규민 김예원 박사과정생 및 세종대 구자훈 교수 전자전기컴퓨터공학과 손동희 교수 연구팀과 서울대학교 화학생물공학부 김대형 교수 연구팀과 공동으로, 손상이나 반복 피로에도 스스로 성능을 회복할 수 있는 ‘지능형 폐루프 신경보철 시스템(C-PROSTHESIS)’을 개발했다. 폐루프 신경보철 시스템이란 인공 감각·운동 신호를 실시간으로 주고받으며, 외부 자극에 맞춰 자동으로 동작을 조정하는 신경보철 시스템을 말한다. 이번에 개발된 시스템은 신축성과 자가치유 기능을 갖춘 신경전극, 머신러닝(ML) 기반 실시간 신호처리 기술, 성능 자가회복 메커니즘을 통합한 폐루프(closed-loop) 플랫폼으로, 기존 신경보철 기술의 내구성과 정확도 한계를 동시에 극복했다는 평가를 받고 있다. 기존 신경보철 시스템은 신경 손상 환자의 감각 및 운동 기능 회복에 필수적이지만, 착용이나 이식 과정에서 반복되는 기계적 손상과 피로로 인해 전기적 성능이 저하되는 문제가 있었다. 특히 체내 이식형 시스템에서는 장기간 안정적인 작동을 위한 자가치유 기술과 머신러닝 기반 피드백 기술의 결합이 미흡한 상황이었다. 연구팀이 개발한 자가치유 신축성 전극(SSB 전극)*은 외부 손상이나 반복적 피로 상황에서도 전기 신호의 경로를 스스로 재구성해 빠르게 성능을 복구할 수 있으며, 머신러닝 기반 알고리즘은 누적 손상에도 즉각적으로 신호 오류를 감지하고 교정할 수 있다. * 자가치유 신축성 전극(SSB 전극): 외부 손상이나 피로로 단절된 전기적 경로를 스스로 재구성하며, 생체조직과 유사한 신축성과 자가치유 특성을 가진 전극 이를 실증하기 위해 연구팀은 로봇 팔에 인공 촉각 센서를 부착하고, 말초신경 전극을 설치류 모델에 이식해 감각-운동 피드백 실험을 진행했다. 그 결과, 4주간 이식 상태에서도 안정적인 동작을 유지했으며, 극단적인 전극 절단·변형 상황에서도 로봇 제어와 생체 신호 전달이 정상적으로 이뤄졌다. ▲ 외부 손상과 장기간 사용에도 사용가능한 성능 자가회복형 폐루프 신경보철 시스템 개요 손동희 교수는 “이번 연구는 체내·외 환경 모두에서 견딜 수 있는 신경보철 시스템의 실질적 해법을 제시한 것으로, 향후 정밀한 환자 맞춤형 기능 회복 기술로 확장할 수 있을 것”이라며, “생체전자소재, 로봇, AI 신호처리 기술의 융합을 지속해 나가겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 김예원·강규민 박사과정생, 세종대학교 구자훈 교수가 공동 제1저자로, 손동희 교수와 김대형 교수가 교신저자로 참여했다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 바이오·의료기술개발사업, 기초과학연구원, 네이버 디지털 바이오 과제의 지원을 받아 수행됐으며, 세계적 학술지 Advanced Materials(IF: 26.8) 6월 27일자 온라인판에 게재되었다. ※ 논문명: Performance-Recoverable Closed-Loop Neuroprosthetic System ※ 학술지: Advanced Materials ※ 논문링크: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202503413

2025-07-04

성균관대, 에스디티(SDT)와 양자기술 산학협력 MOU 체결

성균관대, 에스디티(SDT)와 양자기술 산학협력 MOU 체결 - 국내 최초 양자정보공학과와 선도기업 간 협력…양자기술 인재 양성 및 공동 연구 기반 마련 - 퀀텀 코리아 2025에서 학과 성과도 대중에 소개 ▲ 정연욱 양자정보공학과 학과장(왼쪽)과 윤지원 에스디티 대표(오른쪽)이 양해각서에 서명 후 기념사진을 촬영하고 있다 양자정보공학과(학과장 정연욱)는 6월 24일(화) 서울 양재동 aT센터에서 양자컴퓨팅 전문기업 에스디티 주식회사와 산학협력 업무협약(MOU)을 체결했다. 이번 협약은 양자 산업 생태계 구축과 차세대 핵심 인재 양성을 위한 상호 협력 기반을 조성하기 위한 것이다. 우리 대학은 2024년 국내 최초로 양자과학 분야 학부 과정인 ‘양자정보공학과’를 신설하였으며, 2025학년도부터 첫 신입생을 맞이했다. 이번 협약을 통해 성균관대학교와 SDT는 교육과 연구의 연계를 강화하고, 양자기술 분야에서 실질적인 산업화 성과를 도출하는 데 집중할 예정이다. 협약 주요 내용에는 ▲양자 분야 인재 양성을 위한 연수 및 교육 프로그램 공동 운영 ▲공동 연구개발 및 기술 협력 ▲대학-기업 간 수요 기반 인재 연계 체계 구축 등이 포함된다. 양 기관은 이 협력을 통해 양자기술의 연구와 인재 활용을 아우르는 지속 가능한 협력 모델을 구축해 나갈 계획이다. ▲ 우리 대학과 에스디티 주식회사가 양해각서를 체결하고 단체사진을 촬영하고 있다. 에스디티 주식회사는 2017년 설립된 국내 1세대 양자기술 전문기업으로, 양자컴퓨터 제조의 핵심 부품인 양자 제어·계측 장치 상용화 기술을 보유하고 있으며, 국산화와 기술 자립을 통해 국내 양자기술 산업의 경쟁력 강화에 기여하고 있다. 정연욱 양자정보공학과장은 “이번 협약은 학문과 산업이 함께 성장하는 계기가 될 것”이라며, “성균관대학교는 SDT와의 협력을 통해 양자기술 개발과 인재 양성의 중심 역할을 지속적으로 수행하겠다”고 밝혔다. 한편, 양자정보공학과는 협약 당일 aT센터에서 열린 ‘퀀텀 코리아 2025’ 행사에 전시부스를 운영하며 학과 및 연구실 주요 성과를 대중에 소개했다.

2025-07-04

심영대 박사, 대한기계학회 재료 및 파괴부문 우수학위논문상 수상

심영대 박사, 대한기계학회 재료 및 파괴부문 우수학위논문상 수상 ▲ (왼쪽부터) 심영대 박사, 이은호 교수 심영대 박사(지도교수: 이은호)는 2024년 발표한 박사학위논문의 우수성을 인정받아 대한기계학회 재료 및 파괴부문에서 '우수학위논문상'을 수상하였다. 수상 논문의 제목은 「헤어핀 모터 제작을 위한 전자기-기계적 연계 응답 특성 기반 실시간 기계적 물성 예측에 대한 연구」로, 전자기 센서를 활용해 금속 소재의 기계적 항복강도를 예측하고자 기계-전자기 연계 연속체역학 기반 모델링과 마이크로 스케일 결정소성학 시뮬레이션을 수행한 연구이다. ▲ 상장 사진 본 연구를 통해 전자기 센서의 임피던스 값으로부터 미시 스케일 물성을 거쳐 기계적 항복강도를 예측할 수 있는 알고리즘이 개발되었다. 해당 연구는 현대모비스의 지원을 받아 기술이전이 이루어졌으며, 개발된 시스템은 전기모터 생산라인에 실제로 적용되었다. 심영대 박사는 이러한 연구 성과를 바탕으로, 현재 미국 조지아공과대학교(Georgia Institute of Technology) 기계공학과에서 박사후연구원(Postdoctoral Researcher)으로 연구를 이어가고 있다.

2025-07-02

버려지는 글리세롤을 유산으로 바꾸는 친환경 기술 개발

버려지는 글리세롤을 유산으로 바꾸는 친환경 기술 개발 - 빛과 전기로 환경을 생각한 화학 반응… 세계 최초로 성공 ▲ 김정규 교수 연구실 단체사진 화학공학부 김정규 교수 연구팀이 한양대학교 ERICA 김병현 교수와 함께, 바이오디젤을 만들 때 생기는 '글리세롤'이라는 물질을 '유산(젖산)'으로 바꾸는 새로운 기술을 세계 최초로 개발했다. 이 기술은 태양빛과 전기를 활용해 물속에서 화학 반응을 일으키는 '광전기화학' 방식으로, 95% 이상의 높은 확률로 글리세롤을 유산으로 바꿀 수 있어 주목받고 있다. 글리세롤은 바이오디젤을 만들면 많이 생기지만, 값이 싸서 활용이 어렵고 대부분 버려진다. 반면 유산은 화장품, 식품, 의약품 등에 쓰이는 중요한 물질이다. 연구팀은 값비싼 금속이나 높은 온도 없이도, 간단한 방법으로 전극 표면을 살짝 바꿔서 이 어려운 반응을 쉽게 만들어냈다. ▲ 폐자원인 글리세롤을 광전기화학적 전환을 통해 선택도 95% 이상으로 고부가 유기산 합성 연구진이 개발한 전극은 ‘구리 텅스텐 산화물(CuWO₄)’이라는 물질로 만들어졌으며, 표면에 얇은 특수 층을 입혀 반응이 잘 일어나도록 도왔다. 실험 결과, 이 전극은 태양빛 아래에서 전기를 만들면서 글리세롤을 거의 대부분 유산으로 바꾸는 데 성공했다. 김정규 교수는 “이 기술은 버려지는 물질을 다시 유용하게 활용할 수 있는 친환경적인 방법”이라며, “미래 에너지 문제 해결과 탄소중립 사회로 나아가는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 세계적으로 인정받아, 국제 학술지 'ACS Energy Letters'(2025년 5월호) 표지 논문으로 실렸다. ※ 논문명: Highly Selective Photoelectrochemical Glycerol Valorization toward Lactic Acid with Low-Valence Bimetallic Overlayer on CuWO4 ※ 학술지: ACS Energy Letters ※ 논문링크: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.5c00551

2025-07-01

전일 교수-UNIST 김동석 교수 공동연구팀, 천연 재료 기반 고성능 페로브스카이트 태양전지 개발

전일 교수-UNIST 김동석 교수 공동연구팀, 천연 재료 기반 고성능 페로브스카이트 태양전지 개발 - 세계적 학술지 Advanced Energy Materials 6월 9일자 게재 - 캐러멜화 수크로스를 활용한 친환경·고효율 태양전지… PCE 25.26% 및 장기 안정성 확보 ▲ (왼쪽부터) 전일 교수, 김동석 교수(UNIST), 이일현 박사과정생, 신윤섭 박사(UNIST), 한지예 박사 전일 교수 연구팀(이일현 박사과정생, 한지예 박사)과 UNIST 김동석 교수 연구팀(신윤섭 박사)이 천연 재료를 기반으로 한 고효율 페로브스카이트 태양전지를 개발하는 데 성공했다. 이번 연구는 세계적 에너지 소재 분야 학술지인 어드밴스드 에너지 매테리얼스(Advanced Energy Materials) 지난 9일 게재됐다. 연구팀은 천연 유래 소재인 수크로스를 열분해하여 형성되는 캐러멜화 유도체(caramelized sucrose derivatives)를 태양전지의 첨가제로 활용했다. 수크로스는 일종의 비정제된 설탕으로 사탕수수 또는 사탕무로부터 추출된 천연 물질이다. 정제 및 재결정한 수크로스는 강한 수소 결합으로 인해 성능 저하가 나타났지만, 220℃에서 캐러멜화된 수크로스는 다량 Humin 생성으로 인해 광활성물질인 페로브스카이트의 결정 성장을 도와 결함을 줄이고 전하 이동을 개선함으로써 뛰어난 성능을 보였다. 그 결과, 해당 페로브스카이트 태양전지는 천연 첨가제를 사용한 사례 중 최고 수준인 25.26%(공인 인증 25.07%)의 전력 변환 효율(PCE)을 달성했다. 또한 1,000시간 연속 광 조사 이후에도 초기 효율의 80% 이상을 유지해 탁월한 장기 안정성을 입증했다. 공인 인증은 대구테크노파크(DGTP)에서 받았다. ▲ 캐러멜화된 수크로스를 첨가제로 사용한 고성능 페로브스카이트 태양전지 개발 전일 교수는 “생물학적 유래 소재 활용에 대한 선례를 확립한 의미 있는 연구”라며, “지속 가능한 친환경 기술로서 향후 차세대 광전변환소자 및 디스플레이 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단과 일본 JSPS KAKENHI의 지원을 받아 수행되었으며, 실험 장비는 SAINT-MBraun Application Laboratory와 MBraun Co. Ltd.의 Glove box를 활용했다. ※ 논문명: Nature-Derived Caramelized Sucrose as Effective Additives for Perovskite Solar Cells with Certified High Power Conversion Efficiency ※ 학술지: Advanced Energy Materials ※ 논문링크: https://doi.org/ 10.1002/aenm.202501911

2025-06-27